JP4866171B2 - ベルト走行装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト走行装置および画像形成装置に関し、さらに詳しくは、ベルトの蛇行補正機構に関する。中間転写ベルトや用紙転写ベルト等の無端ベルトの蛇行を補正する機能を有するベルト走行装置及び前記ベルト走行装置を使用するプリンタ、複写機、ファクシミリ、複合機等の画像形成装置に関する。

画像形成装置には、単色のみでなくフルカラーや限定色などの多色画像を形成可能なものも多用されてきている。

多色画像形成が可能な画像形成装置の一つに、ベルトなどの展張面に沿って複数の感光体ドラムを並設し、各感光体ドラムにおいて形成された色画像をベルトに直接あるいはベルトにより搬送される記録紙に対して順次重畳転写することにより多色画像を得ることができるタンデム方式が知られている（例えば、特許文献１）。

ベルトを用いる場合には、ベルトの幅方向での張力バランスが変化した場合にベルトが掛けられているローラあるいはプーリの軸方向に偏る蛇行現象が発生することがある。
上記ベルトが、記録紙の搬送用ではなく、感光体から画像であるトナー像を直接転写される転写ベルトであるような場合に蛇行現象が発生すると、ベルト上にトナー像を重ね転写する際に各トナー像の相対的位置ずれや色ずれが発生し、画像の品質を低下させる要因となる。
このため、転写ベルトの蛇行を補正する手段が必要となる。
転写ベルトの蛇行を補正する方法としては、例えば、転写ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出手段と、前記位置検出手段からの検出信号を基に転写ベルトを支持するローラの１つを蛇行補正ローラとしてその傾斜を制御することにより、転写ベルトを幅方向に移動させて基準位置に戻す蛇行補正手段とを備えたものがある。このような蛇行補正方式における技術課題は、転写ベルトの幅方向におけるエッジ（端縁）位置を誤検出することなく高精度に検出することである。

無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する方法の一例を図７を用いて説明すると次の通りである。
図７において、エッジ位置検知に用いられる構造は、L字型で折れ曲がった部分を支軸に転写ベルト１０の幅方向の移動に追従して回動自在に支持された接触子１３と、前記接触子１３の一方の部位１３ｂが常に転写ベルト１０のエッジに接触した状態に保つ接触子スプリング１７と、前記接触子１３の他方の部位１３ａに対向状態に配置されたベルト位置検出手段である変位センサ１５とで構成されている。

このような構成によれば、前記転写ベルト１０の幅方向の移動に追従して前記接触子１３が矢印Ｃ（図では、接触子の各部位が動く方向を符号Ｃ１、Ｃ２で示している）の方向に動くことで、前記変位センサ１５と前記接触子１３の部位１３ａとの距離が変化し、その距離の変化を前記変位センサ１５が検出することによって前記転写ベルト１０の位置を検出することが可能になる。

前記方式により検出可能な蛇行量、つまり転写ベルト１０の幅方向の移動量は、支軸１４から転写ベルト１０までの距離Ｙと、支軸１４から変位センサ１５による測定点までの距離Ｘによって決まる。
ここで、転写ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出手段として使用している変位センサの特性の一例を図６に示す。
図６において、横軸は、変位センサと被測定物との距離（ｍｍ）を示し、縦軸は、出力電圧（Ｖ）を示している。

例えば、変位センサ１５として、検出範囲が２．０ｍｍの特性を有するセンサを用いる場合であれば、Ｘ＝Ｙの時、検出可能な転写ベルト１０の幅方向の移動量は２．０ｍｍになる。この場合、転写ベルト１０の移動量の検出精度は、Ｘ：Ｙ＝１：１であるから変位センサ１５の検出精度と等しくなる。

しかしながら、ベルトの組付け時等で変位センサの特性として、検出範囲が５．５ｍｍのものを用いて５．５ｍｍ以下の、通常使用範囲外にあるベルト位置を検出する場合、蛇行補正手段は例えば、本来３．５ｍｍにあるところを５．０ｍｍと誤検出して転写ベルトの蛇行補正が機能せず、転写ベルトを基準位置に戻すまでの収束時間が長くなったり、転写ベルトが破損する可能性がある。

上記課題を解決するために、ベルトの幅方向の移動量を広範囲に検出する方法が必要となる。その方法として、前記Ｘと前記Ｙの比をＸ：Ｙ＝１：２とすることで、検出できる転写ベルト１０の移動量は４．０ｍｍとなる。

しかしながら、広範囲に検出可能となった一方で、転写ベルト１０のエッジ位置の検出精度は、変位センサ１５の検出精度の１／２となってしまう。転写ベルトの蛇行を補正する方式では、ベルトエッジ位置を高精度に検出する必要があり、上記方法は望ましくない。

そこで、転写ベルトの幅方向の位置を変位センサの通常使用範囲内で高精度に検出すると共に、２つの変位センサを使用し、前記２つの変位センサの位置関係を規定することで転写ベルトの幅方向の位置を広範囲に検出して蛇行補正を行なうようにした構成が提案されている（例えば、特許文献２）。

特開２００４−０４５９２３号公報（段落「０００９」欄） 特開２００５−３３８５２２号公報（段落「００４０」欄）

しかしながら、上記のように転写ベルトの幅方向の位置を検出するために２つの変位センサを使用することはコストアップとなる問題がある。また、変位センサの特性上、５．５ｍｍ以下の通常使用範囲外にあるベルト位置を検出する場合、誤検出する可能性がある。

本発明の目的は、上記従来のベルト位置検出機構を用いたベルト走行装置における問題に鑑み、簡単な構成によりコストアップを抑えつつ、ベルトの幅方向の位置検出を正確に、換言すれば誤った位置検知を行うことがない構成を備えたベルト走行装置およびこれを用いた画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１記載の発明は、複数のローラに張架された無端ベルトと、前記複数のローラの中の何れかを駆動ローラとし、前記駆動ローラの回転によって前記ベルトを駆動させる駆動手段と、前記複数のローラの何れかを前記無端ベルトの蛇行補正ローラとし、前記蛇行補正ローラの傾斜を調整することにより前記ベルトの幅方向の蛇行を補正する蛇行補正手段と、前記ベルトの幅方向の移動に追従して回動自在に支持された接触子と、前記接触子の位置を反射光の受光状態により光学的に検出することにより前記ベルトの幅方向のベルト位置を検出する少なくとも１つの位置検出手段とを備えるベルト走行装置において、前記接触子の回動部には、前記位置検出手段との間の対向距離を規制するための規制部材が設けられ、該規制部材は、前記接触子が回動した時に該規制部材が前記位置検出手段を支持する部材に接触することにより前記位置検出手段の受光領域を逸脱しない位置に前記接触子を位置決めすることを特徴としている。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載のベルト走行装置において、前記接触子と前記規制部材とを一体化したことを特徴としている。

請求項３記載の発明は、請求項１に記載のベルト走行装置において、前記接触子と前記規制部材とを独立して設けることを特徴としている。

請求項４記載の発明は、請求項１に記載のベルト走行装置において、前記規制部材は、前記位置検出手段に対して進退可能な可動式とすることで、前記位置検出手段に向けた進退量が調整可能であることを特徴としている。

請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のうちのいずれかに記載のベルト走行装置を画像形成装置に用いることを特徴としている。

本発明によれば、ベルト位置検出手段を１個設けるだけの簡単な構成により、転写ベルトの幅方向の位置誤検出を防止することが可能となり、安価で高品質、高画質の画像を形成する画像形成装置を提供することができる。さらに加えて、ベルトの蛇行位置を検出するために用いられるベルト位置検出手段は、規制部材によってベルトの幅方向位置を誤検知しない距離に位置決めされることにより、位置検出手段の検出特性に見合う位置において検出することができるので、位置検出手段が誤検知してしまう位置に置かれてしまうのを防止してベルトの蛇行位置を正確に割り出すことが可能となる。

以下、本発明に係るベルト走行装置を用いた画像形成装置についてまず説明し、次に本発明ベルト走行装置の実施例について説明する。
（４色フルカラー画像形成装置）
図２は、本発明に係る４色フルカラー画像形成装置の概略図である。画像形成装置は、転写ベルト１０の走行方向に沿って配置された４個の画像形成ユニット１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄを有する。

画像形成ユニット１ａは、感光ドラム２ａ、ドラム帯電器３ａ、露光装置４ａ、現像機５ａ、転写器６ａ、清掃装置７ａから構成されている。画像形成ユニット１ｂ〜１ｄも１ａと同様に構成されている。

画像形成ユニット１ａ〜１ｄは、例えば、１ａがイエロー、１ｂがシアン、１ｃがマゼンタ、１ｄがブラックとそれぞれ異なる色の画像を形成する。

感光ドラム２ａは、コントローラ（図示せず）から画像形成動作の開始指示信号を受けると、矢印Ｇの方向に回転を始め、画像形成動作が終了するまで回転を続ける。感光ドラム２ａが回転を開始すると、帯電器３ａに高圧電圧が印加され、感光ドラム２ａの表面に負の電荷が均一に帯電される。

ドットイメージに変換された文字データや図形データが、露光装置４ａのオン／オフ信号としてコントローラ（図示せず）から画像形成装置に送られると、感光ドラム２ａ表面に露光装置４ａよりレーザ光が照射される部分と照射されない部分とが形成される。露光装置４ａからのレーザ光の照射により、感光ドラム２ａ上の電荷の低下した部分が現像機５ａと対向する位置に到達すると、感光ドラム２ａ上の電荷の低下した部分に負電荷に帯電したトナーが付着し、トナー像が形成される。

感光ドラム２ａ上に形成されたトナー像が転写器６ａに到達すると、そのトナー像は転写器６ａに印加された高電圧の作用によって矢印Ａの方向に走行している転写ベルト１０上に転写される。なお、転写位置を通過した感光ドラム２ａはその表面に残留したトナー等を除去すべく、清掃装置７ａで清掃され、次の画像形成動作に備えられる。

画像形成ユニット１ａに続いて画像形成ユニット１ｂでも同様に画像形成動作が行なわれ、感光ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が転写器６ｂに印加された高電圧の作用により転写ベルト１０上に転写される。この時、画像形成ユニット１ａにて形成され、転写ベルト１０上に転写された画像が転写器６ｂに到達するタイミングと、感光ドラム２ｂ上に形成されたトナー像が転写ベルト１０に転写されるタイミングを合わせることにより、画像形成ユニット１ａと画像形成ユニット１ｂで形成されたトナー像が転写ベルト１０上で重なる。同様に画像形成ユニット１ｃ及び１ｄで形成されたトナー像を転写ベルト１０上に重ねることによってフルカラー画像が転写ベルト１０上に形成されることになる。

フルカラー画像が用紙転写器９に到達すると同時に、画像形成装置の給紙部（図示せず）から矢印Ｈ方向に搬送されてきた用紙８が用紙転写器９に到達し、用紙転写器９に印加された高電圧の作用によって転写ベルト１０上のフルカラー画像は用紙８に転写される。そして用紙８が定着装置１１に搬送されると用紙８上のトナー像が用紙に溶融定着される。

一方、フルカラー画像が用紙転写器９通過後、転写ベルト１０上には転写されなかったトナーが付着しているが、そのトナーはベルト清掃機構１２によって清掃される。

本発明は、上記のような画像形成装置に用いられるベルト走行装置に関するものであり、以下実施例について説明する。
［実施例１］
（ベルト走行装置）
図３は、無端状の転写ベルト１０を駆動するためのベルト走行装置を示す構成概略図である。図３に示すように本実施例のベルト走行装置は、無端状の転写ベルト１０、ベルト位置検出機構４０，ベルト蛇行補正機構４１，蛇行補正制御部３０及びベルト駆動制御部３１等から構成されている。

無端ベルトからなる転写ベルト１０は、駆動ローラ１８，蛇行補正ローラ２０及び従動ローラ１９ａ〜１９ｄに張架されている。駆動ローラ１８はベルト駆動モータ２１に連結されており、ベルト駆動制御部３１よりベルトの走行を制御する信号を送ると、前記モータ２１が回転して転写ベルト１０が走行する。

以下の説明では、図３の矢印Ａの方向をベルト走行方向、矢印Ｂで示すように、ベルトの走行方向と水平面内において直交する方向をベルト幅方向と称する。
上記ベルト位置検出機構４０は、転写ベルト１０の幅方向端縁位置であるエッジ位置を検出することにより、転写ベルト１０のベルト幅方向の蛇行変位量を検出するものであり、ベルトエッジに接触する接触子１３と、ベルト位置検出手段である変位センサ１５を備えている。なお、前記変位センサ１５の検出信号は、蛇行補正制御部３０に加えられる。

一方、ベルト蛇行補正機構４１は、蛇行補正ローラ２０の傾きを変化させて転写ベルト１０の蛇行を補正するように制御する装置であり、蛇行補正ローラ２０の傾き量は、蛇行補正モータ２２の回動量により制御され、前記モータ２２の回動量は蛇行補正制御部３０により設定されるようになっている。
（ベルト蛇行補正機構４１）
次にベルト蛇行補正機構４１の具体例を図４を参照して説明する。
ベルト蛇行補正機構４１は、揺動アーム２３、偏心カム２７、偏心カム位置検出センサ２９等から構成される。

揺動アーム２３は、回転軸２４を境にして相対方向に揺動可能な２個の片部材２３ａ，２３ｂからなり、一方の片部材２３ｂの端部は蛇行補正ローラ２０の端部に対向してその蛇行補正ローラ２０の回転軸２０ａを支持するように蛇行補正ローラ２０と接続され、他方の片部材２３ａの端部にはベアリング２５が固定されている。

揺動アーム２３の片部のうちで片部材２３ａにはスプリング２６が取り付けられており、その引っ張り力によってベアリング２５が偏心カム２７と常に接触している。偏心カム２７は偏心した位置に設けられた回転軸を中心に、矢印Ｄの方向に回転し、その回転軸は図３に示した蛇行補正モータ２２の回転軸と接続されている。

偏心カム２７に近接して偏心カム位置検出センサ２９が配置され、偏心カム２７に設けられた遮蔽板２８の位置を検出することによって偏心カム２７の基準位置を認識できるように構成されている。

次にベルト蛇行補正機構４１の動作について説明する。図３に示す蛇行補正制御部３０から蛇行補正モータ２２の回転量が指示され、モータ２２が所定角度回動すると、それに伴って図４において符号Dで示す方向に偏心カム２７を回転させることができるので、これに当接しているベアリング２５は矢印Ｅの方向に上下動する。

ベアリング２５が上方向に移動すると、片部材２３ａの一端は軸２４を中心にして上方向に回動するので、逆に片部材２３ｂの端部は軸２４を中心にして下方向に回動する。片部材２３ｂの端部には蛇行補正ローラ２０が接続されているので、部材２３ｂの端部が下方向に回動すると、図４において符号Fで示すように補正ローラ２０も下方向に変動することになり、結果として、片部材２３ｂ側に軸端が位置する蛇行補正ローラ２０が軸方向一端側を、図３において符号L１で示す位置から符号L２で示す位置に向け下降させることになる。従って、上述した場合と逆に、ベアリング２５が下方向に移動すると（図４において符号Dで示す方向での上方向）、蛇行補正ローラ２０は矢印Ｆで示す方向の上方向に移動することができる。

つまり、図３に示すように蛇行補正ローラ２０の一方の端部は固定され、揺動アーム２３が接続された端部が上下動するために、蛇行補正ローラ２０はモータ２２の回転量に応じて軸線方向の一端側が符号L１の位置とL２の位置との間で傾斜することになる。蛇行補正ローラ２０が傾斜すると、蛇行補正ローラ２０の軸方向においてベルトが掛け回されている周方向の領域で摩擦状態が均一でなくなる部分を生起させ、下降して摩擦接触が強められる部分でベルトが引き摺られることにより、蛇行補正ローラ２０の傾斜量に応じてベルト２０が幅方向に移動することになる。

従って、蛇行補正モータ２２により偏心カム２７の位置を制御することにより蛇行補正ローラ２０の傾斜角度が変化し、転写ベルト１０の蛇行を補正することができる。
（ベルト位置検出機構４０）
図１はベルト走行装置に用いられるベルト位置検出機構４０を示したもので、以下、図１を参照して前記機構部４０を説明する。
図１において、転写ベルト１０の幅方向の位置を検出するための機構４０は、転写ベルト１０の走行方向側からみた形状がアングル形状、いわゆる、L字型をした接触子１３と、ベルト位置検出手段である変位センサ１５とを備えている。

接触子１３は、その断面形状における屈曲点に縊死する支軸１４を境にして部位１３ａと１３ｂ及び部位の一方１３ｂの下面に対向している規制部材１３ｃから成り、支軸１４を中心にして矢印Ｃの方向に回動自在に支持されている。

接触子１３を構成する一方の部位１３ａには接触子スプリング１７を取り付けており、その張力により他方の部材１３ｂが転写ベルト１０のエッジに常に接触する習性が付与されている。また、転写ベルト１０の幅方向の移動に追従して接触子１３が回動した際に、変位センサ１５を支持する部材７０に規制部材１３ｃが接触して、接触子１３の部位１３ａと変位センサ１５との距離を規制している。本実施例では、前記距離が５．０ｍｍ以下となる場合、図３に示す蛇行補正制御部３０が前記距離を誤検出する可能性があるため、前記規制部材１３ｃにより前記距離を最小５．０ｍｍとしている。なお、前記規制部材１３ｃは前記接触子１３と一体化させず、独立して設けてもよい。また、前記変位センサ１５を複数個使用した構成において前記距離を誤検出するような場合にも前記規制部材１３ｃを設けることで前記距離の誤検出防止が可能となる。

さらに、接触子１３の部位１３ａに近接して、その長さ方向に変位センサ１５を配置している。この変位センサの詳細な説明は省略するが、例えば発光部と受光部から成り、発光部が発した光が被測定物で反射し、受光部が受光した反射光の位置と基準位置の変位より被測定物との距離を検出できるように構成されている。接触子１３は支軸１４を中心に回動し、変位センサ１５と接触子１３の部位１３ａとの距離が変化するとその変化に応じたアナログ信号が得られる。また、変位センサ１５におけるベルトの蛇行位置検出原理としては、接触子１３の傾きが生じた場合の入射光の位置を検出することで蛇行位置を検出する方法を用いることもできる。

本実施例のベルト走行装置によれば、変位センサ１５と接触子１３の部位１３ａとの距離が規制部材１３ｃを設けることで５．０ｍｍ以下とならないため、前記変位センサ１５はベルト位置を検出する際に誤検出することがなくなる。つまり、変位センサ１５により予め設定されている検出特性である受光領域を逸脱しないように接触子１３の位置決めを規制部材１３ｃにより行っているので、接触子１３が変位センサ１５の検出範囲を逸脱するのを防止して逸脱した場合を検知する構成を不要にしている。
［実施例２］
図５は、本発明に係るベルト走行装置に用いられるベルト位置検出機構４１の第２の実施例を示したものである。

第１の実施例では、変位センサ１５と接触子１３の部位１３ａとの距離を規制部材１３ｃにより、最小距離を５．０ｍｍと固定していた。

本実施例では、変位センサ１５と接触子１３の部位１３ａとの距離を接触子１３に対する進退量を変更できるボルトのように調整可能とした規制部材１３ｃ１を使用したもので、以下、図５を参照してベルト位置検出機構４１を説明する。

図５において、接触子１３は部位１３ａと１３ｂとによりＬ字型に構成され、支軸１４を中心にして回動自在に支持されている。

本実施例によれば、規制部材１３ｃ１をネジとして、前記ネジを緩める方向に、あるいは閉める方向に回すことで規制部材１３ｃ１は矢印Ｈの方向に移動する。

接触子１３が転写ベルト１０の幅方向の移動に追従して回動した際、規制部材１３ｃの位置により、変位センサ１５と接触子１３の部位１３ａとの距離を調整することができ、ベルト位置の検出範囲を調整できるという利点がある。なお、前記規制部材１３ｃは前記接触子１３と一体化させず、独立して設けてもよい。また、前記変位センサ１５を複数個使用した構成において前記距離を誤検出するような場合にも、前記規制部材１３ｃを設けることで前記距離の誤検出防止が可能となる。

本発明の第１実施例に係るベルト走行装置におけるベルト位置検出機構の概略構成図である。 本発明に係る画像形成装置の概略構成図である。 本発明に係るベルト走行装置を示す概略構成図である。 本発明のベルト走行装置における蛇行補正機構の概略構成図である。 本発明の第２実施例に係るベルト走行装置におけるベルト位置検出機構の概略構成図である。 本発明のベルト走行装置に使用するベルト位置変位センサの特性図である。 従来のベルト位置検出機構の説明図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 画像形成ユニット
２ａ〜２ｄ 感光体ドラム
１０ 転写ベルト
１３ 接触子
１３ａ、１３ｂ 部位
１３ｃ、１３ｃ１ 規制部材
１５ 蛇行位置検出手段
２０ 蛇行補正ローラ
２３ 揺動アーム
２３ａ、２３ｂ 揺動アームの辺部
２４ 回転軸
２７ 偏心部材
３０ 蛇行補正制御部
３１ ベルト駆動制御部
７０ 位置検出手段の支持部材

Claims (5)

1. 複数のローラに張架された無端ベルトと、前記複数のローラの中の何れかを駆動ローラとし、前記駆動ローラの回転によって前記ベルトを駆動させる駆動手段と、前記複数のローラの何れかを前記無端ベルトの蛇行補正ローラとし、前記蛇行補正ローラの傾斜を調整することにより前記ベルトの幅方向の蛇行を補正する蛇行補正手段と、前記ベルトの幅方向の移動に追従して回動自在に支持された接触子と、前記接触子の位置を反射光の受光状態により光学的に検出することにより前記ベルトの幅方向のベルト位置を検出する少なくとも１つの位置検出手段とを備えるベルト走行装置において、
   前記接触子の回動部には、前記位置検出手段との間の対向距離を規制するための規制部材が設けられ、該規制部材は、前記接触子が回動した時に該規制部材が前記位置検出手段を支持する部材に接触することにより前記位置検出手段の受光領域を逸脱しない位置に前記接触子を位置決めすることを特徴とするベルト走行装置。
2. 請求項１に記載のベルト走行装置において、
   前記接触子と前記規制部材とを一体化したことを特徴とするベルト走行装置。
3. 請求項１に記載のベルト走行装置において、
   前記接触子と前記規制部材とを独立して設けることを特徴とするベルト走行装置。
4. 請求項１に記載のベルト走行装置において、
   前記規制部材は、前記位置検出手段に対して進退可能な可動式とすることで、前記位置検出手段に向けた進退量が調整可能であることを特徴とするベルト走行装置。
5. 無端ベルトを駆動するベルト走行装置を備えた画像形成装置において、
   前記ベルト走行装置として請求項１乃至４のうちの一つに記載のベルト走行装置を使用することを特徴とする画像形成装置。

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