JP5448644B2

JP5448644B2 - ベルト搬送装置およびこれを備えた画像形成装置

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Description

本発明は、画像形成に関わるベルト部材を搬送するベルト搬送装置に関する発明である。具体的には、中間転写ベルト、転写ベルト、感光体ベルトなどを搬送するベルトユニット、およびこれらのベルトユニットを備えた複写機、プリンタ、印刷機などの画像形成装置に関する発明である。また、直接画像形成に関わらないベルト部材（例えば、記録材の搬送ベルト、定着装置の定着ベルト）に関しても有効な発明である。

近年、画像形成装置の高速化に伴い、ベルト部材に対応して複数の画像形成部を並べて配置し、各色の作像プロセスを並行処理する構成が主流となっている。例えば、電子写真方式のフルカラー画像形成装置における中間転写ベルトがその代表的なものとして挙げられる。中間転写ベルトは各色のトナー像が順次ベルト表面に重ねあわされて転写され、記録材に対してカラートナー像を一括的に転写するというものである。この中間転写ベルトは、駆動ローラをはじめとする複数の張架部材である張架ローラによって張架され、回転可能とされている。このような、複数の張架ローラに張架されたベルト部材は、ローラの外径精度や各ローラ間のアライメント精度などによって、走行駆動時にいずれかの端部方向に寄ってしまうという課題が一般的に知られている。

このような一般的なベルト寄り問題に対する手段として、〔特許文献１〕に提案されているアクチュエータによるステアリングローラ制御が知られている。また、〔特許文献２〕に提案されているベルト寄り規制部材を設ける構成が知られている。

しかし、〔特許文献１〕は複雑な制御アルゴルを要し、またセンサやアクチュエータといった電気部品によるコスト高が課題である。また、〔特許文献２〕はセンサやアクチュエータを必要としないが、搬送中は規制部材が常にベルト部材の寄り力を受けるため画像形成装置の高速化に限界がある。さらに規制部材の貼り付け精度に関わる検査・管理コストがかさむという課題がある。

そこで、部品点数が少なく、簡易で低コストなベルト寄り制御方法として、摩擦力のバランスによりステアリング部材であるステアリングローラが自動的にベルト調芯を行う方式（以下、ベルト自動ステアリングと呼ぶ）の〔特許文献３〕が提案されている。〔特許文献３〕はステアリング機構を備えるものである。即ち、ベルト部材の回転と共に従動可能な中央ローラ部と従動不可能な両端部材からなるステアリングローラが、中央部に設けられたステアリング軸に関して旋回可能な支持台に支持される。ここで支持台は加圧解除カムによって圧縮されるテンション付与部によって付勢され、その結果ステアリングローラの外周面がベルト部材内周面に対してテンションを付与するようになっている。

図１５を用いて、ベルト自動ステアリングの原理について説明する。
既に説明したように、両端部材９１は従動不可能に支持されているため、ベルト搬送中は常にベルト部材内周面から摩擦抵抗を受けることになる。

図１５（ａ）は、矢印Ｖ方向に搬送駆動されるベルト部材５０が、巻き付き角θ_Ｓで両端部材９１に巻き付いている状態を示したものである。ここで、幅（紙面に垂直な方向）については単位幅であるものとして考える。ある巻き付き角θにおける微小巻き付き角ｄθ分に相当するベルト長について考えると、上流側は緩み側なので張力Ｔ、下流側は張り側なので張力Ｔ＋ｄＴがそれぞれ接線方向に作用する。従って、微小ベルト長において、ベルトが両端部材９１の向心方向に与える力はＴｄθと近似され、摩擦力ｄＦは両端部材９１が摩擦係数μ_Ｓを有するものとすると、
ｄＦ＝μ_ＳＴｄθ・・・（１）
で表される。

ここで、張力Ｔは不図示の駆動ローラに支配されるものであり、駆動ローラが摩擦係数μ_ｒを有するものとすると、
ｄＴ＝μ_ｒＴｄθ・・・（２）
つまり、

で表される。

（２’）式を巻き付き角θ_Ｓにわたって積分すると張力Ｔは、
Ｔ＝Ｔ_１ｅ^−μｒθ・・・（３）
のように得られる。なお、ここでＴ_１はθ＝０における張力である。

（１）式および（３）式から、

となる。

図１５（ａ）に示すように、両端部材91の移動方向方向が矢印Ｓ方向である場合、巻き付き始め（θ＝０）の位置は該回動方向に対して偏角αを有することになる。従って、（４）式で示される力のうちＳ方向下向きの成分は、

さらに、（５）式を巻き付き角θ_Ｓにわたって積分すると、

のように、ベルト搬送中において両端部材９１がベルト部材から受ける矢印Ｓ方向下向きの力（単位幅あたり）が得られる。

図１５（ｂ）は図１５（ａ）を矢印ＴＶ方向から見た上視図に相当するものであり、図１５（ｂ）に示すようにベルト部材５０が矢印Ｖ方向に搬送されたとき、向かって左側にベルト寄りを生じた場合を仮定する。このとき、ベルト部材５０と両端部材９１の掛かり幅の関係は、図１５（ｂ）に示すように向かって左側だけが掛かり幅ｗを有しているとする。
すなわち、両端部材９１は左側がＦ_Ｓｗ、右側が０の力をＳ方向下向きにそれぞれ受けている。このような両端部での摩擦力差がステアリング軸まわりのモーメントＦ_ＳｗＬ（図１５（ｂ）の仮定では寄った側である左側が下がる方向）を生じさせる原動力であることが説明できる。以下、ステアリング軸回りのモーメントのことをステアリングトルクと呼ぶものとする。

以上の原理によって生じたステアリングローラ９７の舵角の方向は、ベルト部材５０の寄りを元に戻す方向に相当するため、自動ステアリングを行うことが可能になる。

特開平９−１６９４４９号公報特開２００１−１４６３３５号公報特表２００１−５２０６１１号公報

しかしながら、両端の摩擦部間の幅よりもベルト部材の幅が大きい構成において、ベルト部材が一端側に偏ったときにステアリングローラを傾斜させてステアリングを開始する際には以下のような問題が生ずる。

ステアリングローラが傾斜することで、一端側に偏ったベルト部材は他端側に向かってベルト部材の移動の開始が行われる。ベルト部材が移動することで、他端側の摩擦部材とベルト部材との接触が開始すると、ステアリングローラが傾斜によるベルト部材の捩れにより他端側の摩擦部材とベルト部材との摩擦力は、ステアリングローラが傾斜していない場合よりも大きくなる。その結果、ベルト部材の移動力は低下するために、スムーズなベルト部材の偏りの調整が行えなくなる。

なお、このような問題は、両端の摩擦部にベルト部材が接触している場合に、ステアリングローラが傾斜する際にも同様に発生しうる。

そのため、ベルト部材の移動をよりスムーズにするために、このような抵抗力を軽減することが望ましい。

そこで、本発明は、回転可能なベルト部材と、前記ベルト部材を張架する張架部材と、前記ベルト部材を張架し、前記ベルト部材をステアリングするステアリング手段と、を備え、前記ステアリング手段は、前記ベルト部材の回転に従動して回転するローラ部と、前記ローラ部の回転軸線方向において前記ローラ部の両側の外側にそれぞれ設けられ、前記ベルト部材と摺擦する摩擦部と、を備えたステアリング部材と、前記ステアリング部材を支持する支持手段と、前記支持手段を回動可能に支持する回転軸と、を有し、前記ステアリング手段は前記ベルト部材と前記摩擦部との摺擦により生ずる力により前記ステアリング部材が前記回転軸の軸線を中心に回動することにより前記ベルト部材をステアリングすることが可能であるベルト搬送装置において、前記ローラ部の回転軸線方向において前記ベルト部材の幅は前記ローラ部の幅よりも大きく、前記ベルト部材の回転時には前記ベルト部材の移動方向と同方向に前記摩擦部が回転することを抑制するとともに、前記摩擦部に負荷が生じたときには前記摩擦部を前記移動方向と逆方向への回転を許容する規制手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、ステアリング部材の傾斜により生ずるベルト部材の寄りが小さい方の摩擦部への抵抗を小さくでき、ベルト部材の移動をよりスムーズに行うことができる。

本発明における自動ステアリング機構部の斜視図である。中間転写方式の画像形成装置の断面図である。本発明の実施の形態１における中間転写ベルトユニットを示す斜視図である。本発明における自動ステアリング機構部の回動中心について説明する斜視図である。本発明における自動ステアリング機構部の端部について説明する斜視図である。ベルトと摺動リング部の掛かり幅の関係について説明する図である。ステアリング方向に対して垂直方向からみたステアリングローラの図である。摺動リング部３Ｆ側からステアリングローラを見たときの図である。ワンウェイクラッチを有するステアリングローラの断面図である回転規制材を有するステアリングローラの断面図であるトルクリミッタ−を有するステアリングローラの断面図である本発明の実施例２における感光体ベルト方式の画像形成装置の断面図である。本発明の実施例３における直接転写方式の画像形成装置の断面図である。本発明の実施例４におけるベルト張架断面である。ベルト自動ステアリングの原理について説明する図である。

（実施例１）
＜画像形成装置について＞
本発明に係る画像形成装置について説明する。

まず、図２を用いて画像形成装置の動作について説明する。画像形成装置には電子写真方式、オフセット印刷方式、インクジェット方式等複数の方式が挙げられるが、図２に示した画像形成装置６０は電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置である。画像形成装置６０は、４色の画像形成部を中間転写ベルト上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の画像形成装置の断面図であり、厚紙対応力や生産性に優れる点から近年主流になっている。

＜転写材の搬送プロセス＞
記録材Ｓは記録材収納部６１内のリフトアップ装置６２上に積載される形で収納されており、給紙装置６３により画像形成タイミングに合わせて給紙される。エアによる分離吸着を利用する方式が挙げられるが、図２ではこのうちエアによる分離吸着を利用する方式を用いるものとする。もちろん、他の給紙方式であってもいい。給紙装置６３により送り出された記録材Ｓは搬送ユニット６４が有する搬送パス６４ａを通過し、レジストレーション装置６５へと搬送される。レジストレーション装置６５において斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｓは二次転写部へと送られる。二次転写部は、対向する第一の二次転写部材である二次転写内ローラ６０３および第二の二次転写部材である二次転写外ローラ６６により形成される転写ニップ部である。そして、所定の加圧力と静電的負荷バイアスが与えられることで、中間転写ベルト上のトナー像が記録材Ｓ上に転写される。

＜画像の作像プロセス＞
以上説明した二次転写部までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部までの行われる画像形成プロセスについて説明する。

本実施例では、イエロー（Ｙ）のトナーにより画像を形成する画像形成部６１３Ｙと、マゼンタ（Ｍ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３Ｍと、シアン（Ｃ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３Ｃと、ブラック（ＢＫ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３ＢＫを有する。画像形成部６１３Ｙと画像形成部６１３Ｍと画像形成部６１３Ｃと画像形成部６１３ＢＫとは、トナーの色が異なる以外は、同様の構成であるため、代表して画像形成部６１３Ｙを用いて説明する。

トナー像形成手段である画像形成部６１３Ｙは、像担持体である感光体６０８、感光体６０８を帯電する帯電器６１２、露光装置６１１ａ、現像装置６１０、一次転写装置６０７、および感光体クリーナ６０９から構成される。図中矢印ｍの方向に回転する感光体６０８は、帯電器６１２により表面を一様に帯電される。入力された画像情報の信号に基づいて露光装置６１１ａが駆動し、回折部材６１１ｂを経由して、帯電された感光体６０８を露光することで、静電潜像が形成される。感光体６０８上に形成された静電潜像は、現像装置６１０により現像され、感光体上にトナー像が形成される。その後、一次転写部材６０７により所定の加圧力および静電的負荷バイアスにより、ベルト部材である中間転写ベルト６０６上にイエローのトナー像が転写される。その後、感光体６０８上に残った転写残トナーは感光体クリーナ６０９により回収され、再び次の画像形成に備える。

以上説明した画像形成部６１３は図２の場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。そのため、中間転写ベルト６０６に形成されたイエローのトナー像に対して、画像形成部Ｍで形成されたマゼンタのトナー像が中間転写ベルト６０６に転写される。さらに、形成されたマゼンタのトナー像に対して、画像形成部Ｃで形成されたシアンのトナー像が中間転写ベルト６０６に転写される。さらに、シアンのトナー像に対して、画像形成部ＢＫで形成されたブラックのトナー像が中間転写ベルト６０６に転写される。このように、異なる色のトナー像が中間転写ベルト６０６上に重ねられて形成されることで、フルカラー画像が中間転写ベルト６０６上に形成される。なお、本実施例の色数は４色であったが、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

次に、中間転写ベルト６０６について説明する。中間転写ベルト６０６は駆動部材である駆動ローラ６０４、ステアリング部材であるステアリングローラ１、張架部材である張架ローラ６１７および二次転写内部材（張架部材）である二次転写内ローラ６０３によって張架されている。そして、中間転写ベルト６０６は図中矢印Ｖの方向へと搬送駆動されるベルト部材である。

また、中間転写ベルト６０６に所定の張力を付与するテンションローラの機能はステアリングローラ１が兼ね備えているものとする。先述の各画像形成部６１３Ｙ，６１３Ｍ，６１３Ｃ，６１３ＢＫにより並列処理される各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト６０６上に一次転写された上流色のトナー像上に重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト６０６上に形成され、二次転写部へと搬送される。なお、中間転写ベルト６０６を張架するローラの本数は図２の構成に限定されるものではない。

＜二次転写以降のプロセス＞
以上、それぞれ説明した記録材Ｓの搬送プロセスおよび画像形成プロセスを以って、二次転写部において中間転写ベルト６０６に形成されたフルカラーのトナー像が記録材Ｓ上に二次転写される。その後、記録材Ｓは定着前搬送部６７により定着装置６８へと搬送される。定着装置６８には様々な構成および方式があるが、図２では対向する定着ローラ６１５および加圧ベルト６１４が形成する定着ニップ内で所定の加圧力と熱量を与えて記録材Ｓ上にトナー像を溶融固着させるものである。ここで、定着ローラ６１５は内部に熱源となるヒータを備え、加圧ベルト６１４は複数の張架ローラとベルト内周面から付勢される加圧パッド６１６を備えている。定着装置を通過した記録材Ｓは分岐搬送装置６９により、そのまま排紙トレイ６００上に排出されるか、もしくは両面画像形成を要する場合には反転搬送装置６０１へと搬送されるかの経路選択が行われる。両面画像形成を要する場合、反転搬送装置６０１へと送られた記録材Ｓはスイッチバック動作を行うことで先後端を入れ替え、両面搬送装置６０２へと搬送される。その後、給紙装置６１より搬送されてくる後続ジョブの記録材とのタイミングを合わせて、搬送ユニット６４が有する再給紙パス６４ｂから合流し、同様に二次転写部へと送られる。裏面（２面目）の画像形成プロセスに関しては、先述の表面（１面目）の場合と同様なので説明は省略する。

＜中間転写ベルトのステアリング構成について＞
図３は、図２に示した画像形成装置６０が有する中間転写ベルトユニット５００の斜視図であり、図３（ａ）は中間転写ベルト６０６を張架した状態、図３（ｂ）は中間転写ベルト６０６を外した状態をそれぞれ示す。中間転写ベルト６０６は、駆動伝達部材である駆動ギア５２から駆動入力された駆動部材である駆動ローラ６０４の搬送力によって矢印Ｖ方向に搬送される。本実施例ではステアリング部材であるステアリングローラ１が摩擦力のバランスを利用したベルト自動ステアリングの機構を備えている。

図１は、本発明におけるベルト自動ステアリング機構部を抜粋した斜視図である。ステアリングローラ１は中央部を構成する回転部である従動ローラ部２とその両側（両端部）に設けられた摩擦部である摺動リング部３が同軸上に連結される形で構成されている。本実施例では、従動ローラ部２は、中間転写ベルト６０６に当接し、中間転写ベルト６０６の回転に従動し、中間転写ベルト６０６の回転方向及びその逆方向に回転可能である。一方、摺動リング部３は、本実施例では非回転に保持されており、中間転写ベルト６０６が摺動リング部3に当接すると、両者間に生ずる摩擦力により、ステアリングを行うものである。また、ステアリングローラ１は両端部をスライド軸受け４に支持される。また、サイド支持部材６とスライド溝部（不図示）で嵌合するスライド軸受け４は弾性部材であるテンションバネ（圧縮バネ）５によって図中矢印Ｋ’方向にスライド付勢される。従って、ステアリングローラ１は中間転写ベルト６０６の内周面に対して矢印Ｋ’方向にテンションを付与するテンションローラでもある。さらに、サイド支持部材６は回動プレート７とともに従動ローラ部２と摺動リング部３を支持する支持台（支持手段）を構成し、中央のステアリング軸線Ｊに関して図中矢印Ｓ方向に回動可能に支持されている。その結果、従動ローラ部２は中間転写ベルト６０６の回転に従動すると共に、軸線Jを中心にしてS方向に回転可能である。ここで、フレームステー８は中間転写ベルトユニット５００の筐体を構成する部材であり、ユニット前側板５１Ｆおよびユニット後側板５１Ｒの間に掛け渡されている。フレームステー８は両端側面部にスライドコロ９を備えており、回動プレート７の回動抵抗を低減する役割を果たしている。

＜自動ステアリング部の詳細構成＞
次に、図４および図５を用いてさらに詳細な構成について説明する。
図４は支持台の回動中心部の構造を示した断面図である。回動プレート７の中心部には一端が二方取り形状２１Ｄである回転軸であるステアリング軸２１が嵌合し、ビス２４にて一体的に締結されている。ステアリング軸２１の他端はフレームステー８が保持する軸受け２３（例えばベアリング）に挿入された後、スラスト抜け止め部材２６が取り付けられる。

本発明におけるベルト自動ステアリング機構部の端部付近の詳細図は図５（ａ）に示す。

摩擦部である摺動リング部３ａはローラ軸方向（従動ローラ２の回転軸線方向）の外側に向かって連続的に大径化するテーパー形状となっている。なお、従動ローラ部２の外径とテーパ−部の外径とを比較すると、テーパ−部の従動ローラ部２に隣接する部分の外径は従動ローラ部２の外径と等しい。そして、外側に向かって、従動ローラ部２の外径よりも徐々に大きくなってくる。本実施例では、テーパー形状に限定されるものではない。即ち、ベルト部材と接触する領域がローラ軸方向において外側に向かうと回転軸線と摩擦部の外面と距離が大きくなるような傾斜部を有するものであればいい。

また、本実施例では中間転写ベルト６０６の幅は従動ローラ部２の幅よりも広く、かつステアリングローラ１（従動ローラ部２＋両端の摺動リング部３ａ）の幅よりも狭い関係としている。すなわち、ステアリングローラ1がＳ方向に傾斜しないような状態にある時、中間転写ベルト６０６と摺動リング部３ａの掛かり幅の関係は、図６（ａ）に示すように両端部が等しい掛り幅ｗ（図中ハッチング部）を有するものとなる。この掛り幅とは、中間転写ベルト６０６の両端部が夫々の摺動リング部３に摺動する幅である。このような関係にある時、必ず中間転写ベルト６０６はいずれか一方の摺動リング部３ａと掛かり幅を有しながら摺擦するため、発生したベルト寄りに対してステアリング動作を細かく行うことができる。逆に、図６（ｂ）に示すように中間転写ベルト６０６の幅が従動ローラ部２の幅よりも狭い場合だと、ベルト寄りが発生しても摺動リング部３ａに掛かり幅を持つまでは支持台が回動しないため、急激なステアリング動作に陥りやすくなる。このように、原理的には図６（ｂ）のような掛かり幅の関係であっても、摩擦力のバランスを利用したベルト自動ステアリングは可能であるが、常時バランス差を検知できる図６（ａ）のような掛かり幅の方が舵角の時間的変化を抑えるという点で優れている。つまり、主走査位置ズレに対して有利であることは勿論、ベルト自動ステアリングを制御という観点で捉えた場合においても急激なステアリング動作が抑えられており有利である。

次に、摺動リング部３ａの静止摩擦係数μ_ｓについて説明する。
具体的には、図５（ａ）のように摺動リング部がテーパー形状になっている場合には、本実施例ではμ_ｓ＝０．３程度でテーパー角φ＝８°である。

また、摺動リング部３の表面の摩擦係数は、従動ローラ部２の表面の摩擦係数よりも大きいものとする。なお、摺動リング部３ａの材質としては、摺動性を有するポリアセタール（略号：ＰＯＭ）などの樹脂材料を使用しており、更には中間転写ベルト６０６との摩擦帯電による静電的な弊害を考慮して導電性も付与してある。
なお、摺動リング部3aの形状は、テーパ−形状に限定されるものではなく、図５（ｂ）のようにストレート形状であってもいい。この場合には、μ_ｓ＝０．６程度と、テーパ−形状の場合にくらべて大きく設定することが望ましい。その理由は、テーパ−形状の場合には、外径が大きくなるために中間転写ベルト６０６の摺動リング部3aへの垂直抗力が大きくなるが、ストレード形状の場合には垂直抗力は小さくなり、同じ摩擦力を生じさせるためには、摩擦係数を大きくした方が好ましい。

次に、従動ローラ部２の静止摩擦係数μ_ＳＴＲについて説明する。従動ローラ部２の材質としてアルミを用いて表面の摩擦係数μ_ＳＴＲ＝０．１程度としており、摺動リング部の摩擦係数μ_ｓ程度よりも低い値に設定している。

また、中間転写ベルト６０６はポリイミドを基層とする樹脂ベルトとし、引張り弾性係数Ｅ＝１８０００Ｎ／ｃｍ^２程度としている。このように、引張り弾性係数Ｅが大きくて伸びにくい材質に生じる大きな引張り応力を、従動ローラ部２の摩擦係数μ_ＳＴＲを低くすることでベルト戻し力という形で有効に変換することができる。

同時にこれは、中間転写ベルト６０６に生じる歪みを常に開放しているため、中間転写ベルト６０６が無理な負荷を受け続けながら搬送されるということも無くなる。

その結果、ベルト自動ステアリングが実現できるだけでなく、中間転写ベルトの破断なども防止することが可能となる。なお、中間転写ベルト６０６の材質はポリイミドに限定されるものではない。同等の引張り弾性係数を有し、伸びにくい材質を基層に有するベルトであれば、他の樹脂材料あるいは金属材料であっても構わない。同様に従動ローラ部２の材質についてもμ_ＳＴＲ≦μ_ｓであれば他の材質であっても構わない。

ここで、上記に示している摺動リング部３、従動ローラ部２、駆動ローラ等の摩擦係数の測定方法を示す。本件では、ＪＩＳＫ７１２５プラスチック−フィルム及びシート−摩擦係数試験方法を用いる。具体的には、ベルト部材の内周面のシート、本実施例では、中間転写ベルトの内周面のシートであるポリイミドシートをテストピースとして用いて測定する。

＜本発明の構成＞
本発明におけるベルト自動ステアリングの特徴および効果について説明する。なお、自動ステアリングの原理については、図１５を用いた原理と同じである。
図７は図１のＳ方向を含む平面の正面からみたステアリングローラ１である。ここで、摺動リング部３ａについて、図正面に対して左側にある摺動リング部３ａを摺動リング部３Ｆ，図正面に対して右側にある摺動リング部３ａを摺動リング部３Ｒとする。図７（ａ）は不図示の中間転写ベルト６０６がステアリングローラ１がＳ方向に回転していない状態であり、この場合には、ステアリングローラ１は傾斜、即ち、図1のＳ方向への回動は行われていない。図７（ｂ）は不図示の中間転写ベルト６０６が摺動リング部３Ｆ側に寄り、ステアリングローラ1が傾斜、即ち、図１のＳ方向への回動が行われたときのステアリングローラ１の状態を表している。
図８は摺動リング部３Ｆ側からステアリングローラ１を見たときの図である。図８中の破線が図７（ａ）の状態、図８中の実線が図７（ｂ）の状態を表している。ステアリング動作に伴うステアリングローラ１と不図示の上流張架ローラとの相対位置変動、即ち、ステアリングローラ１と不図示の下流張架ローラとの相対位置変動によって中間転写ベルト６０６と摺動リング部３Ｆとの接触面が変動する。その結果、中間転写ベルト６０６の接触していた摺動リング部３Ｆ上の点αは点α’に移り、Ｄ_Ｆだけ摺動リング部の周方向で位置変化を生ずることになる。

ここで、摺動リング部３Ｆは図９に示す構成となっている。摺動リング部３Ｆとワンウェイクラッチ１０が一体的に結合（例えば圧入処理）されている。ワンウェイクラッチ１０は、摺動リング部の内側に設けられている。即ち、ステアリングローラの内側に設けられている構成である。ワンウェイクラッチ１０は、中間転写ベルト６０６の移動方向においては移動を抑制し、摺動リング部に負荷が生じたときには摺動リング部を中間転写ベルト６０６の移動方向と逆方向への回転を許容する移動手段である。この、移動手段は、摺動リング部の移動を規制する規制手段としての機能も有する。即ち、ワンウェイクラッチ１０は、ステアリングローラ軸３０に対して、駆動ローラ６０４による中間転写ベルト６０６の移動方向（図１矢印Ｖ方向）には回転が規制され、中間転写ベルト６０６の移動方向と逆方向には回転が規制されない機構を有している。また摺動リング部３Ｒについても同様の構成となっている。本実施例のワンウェイクラッチ１０は、円筒形状のものであり、ステアリングローラ軸３０と接触する部分には複数のローラが設けられている。この複数のローラが一方向にのみ回転可能となっている構成になっているために、ワンウェイクラッチの機能を有するものとなっている。

また、従動ローラ部２は、ステアリング軸３０に対してベアリング２３を介して支持されているため、従動ローラ部２はステアリング軸３０に対して正逆両方向に回転可能となっている。

なお、ステアリング軸３０の端部はＤ形状に加工されており、Ｄ形状部はスライド軸受４で支持されることで、回転しない構成となっている。

以上の構成によって、図８に示すように、ステアリング動作に伴う中間転写ベルト６０６の接触していた摺動リング部３Ｆ上の点の位置変動ＤＦが生じると、摺動リング部３Ｆも従動回転することで、ステアリング動作の抵抗力を低減することができる。即ち、摺動リング部3Ｆは、中間転写ベルト６０６の移動方向と逆方向に従動回転する。ここでは、中間転写ベルト６０６が摺動リング部３Ｆ側に寄った場合について述べているが、中間転写ベルト６０６が摺動リング部３Ｒ側に寄った場合にも同様の効果が得られる。即ち、ステアリング動作が行われるときには、ステアリングローラ１の一端側は、図８のような動きを行うことになる。

また、本実施例ではステアリング動作に伴う中間転写ベルト６０６の接触していた摺動リング部３Ｆまたは３Ｒ上の点の位置変動を可能とするために移動手段としてワンウェイクラッチを用いている。しかし、ワンウェイクラッチの機能に準ずるような例えば図１０に示すような構成でもかまわない。図１０（ａ）はワンウェイクラッチの代わりに回転規制材１１を用いた場合のステアリングローラ１の断面図で、図１０（ｂ）は従動ローラ２を図示せずにステアリングローラ１を斜視した斜視図である。また、図１０（ｃ）は、回転規制部１１を正面から見た図である。また、摺動リング部３Ｒについても同様の構成になっている。回転規制材１１は平行ピン１２によってステアリングローラ軸３０と一体的に結合されており、径の異なる複数の外形形状を有している。摺動リング部３Ｆは回転規制材１１の少なくとも一つの外形部と摺動可能に勘合されており、径の異なる複数の内径形状を有している。即ち、突起部３Ｆ−１が設けられているため、摺動リング部３Ｆは、中間転写ベルト６０６の移動方向において、順方向と逆方向の両方向に予め設定された一回転未満の量だけ回転可能となっている。

この構成においては、中間転写ベルト６０６の通常の回転時においては、摺動リング部が中間転写ベルト６０６から順方向に付勢する摩擦力を受けて、回転規制部１１と突起部３Ｆ−１とが接触している。そのために、中間転写ベルト６０６の移動方向において、摺動リング部３Ｆは回転できなくなっている。そして、ステアリングローラ１が傾斜を開始する際には，ベルトが片寄っていない側の摺動リング部は、中間転写ベルト６０６の移動方向と逆方向に従動可能であるため、摩擦力によるステアリング動作の抵抗力を低減することができる。

このように、摺動リング部３Ｆが中間転写ベルト６０６の搬送方向には従動回転不可に規制されるように摺動リング部３Ｆの内径の異なる部分の段差と回転規制材１１の外形の異なる部分の段差が当接する構成を用いた。この構成により、ワンウェイクラッチを用いた場合と同等の効果が得られる。

なお、このような構成であっても、ステアリング軸３０の端部はＤ形状部となっており、このＤ形状部がスライド軸受４で支持されることで、回転しない構成となっている。

さらには、ステアリング動作に伴う中間転写ベルト６０６の接触していた摺動リング部３Ｆまたは３Ｒ上の点の位置変動による移動手段として、例えば図１１に示すようなトルクリミッターを有した構成を用いてもかまわない。図１１はステアリングローラ軸３０に対してトルクリミッター１３が回転不可に配設されており、トルクリミッター１３に対してトルクリミッターを支持する支持部２４を介して摺動リング部３Ｆが配設されている。また、摺動リング部３Ｒについても同様の構成になっている。ステアリングローラ１がＳ方向に回転しない状態において摺動リング部３Ｆが図１のＶ方向に移動する中間転写ベルト６０６から受ける摩擦力による回転トルクでは摺動リング部３Ｆはトルクリミッター１３によって回転が規制されている。即ち、摺動リング部3Ｆが、中間転写ベルト６０６と同方向に回転することが規制される。そして、ステアリング動作に伴う中間転写ベルト６０６の接触していた摺動リング部３Ｆまたは３Ｒ上の点の位置変動による摩擦力の増加によって回転トルクが増加する。そして、所定以上の回転トルクに達したときに摺動リング部３Ｆまたは３Ｒは、中間転写ベルト６０６の移動方向と逆方向に回転し、ステアリング動作に対する抵抗力が低減される構成となっている。また、〔背景技術〕の説明で示した式（１）より、ステアリングローラ１がＳ方向に回転しない状態において摺動リング部が受ける摩擦力Ｆはベルトの掛かり幅ｗを用いて

（７）

となり、摺動リング部が受ける回転トルクτは摺動リング部の径ｒを用いて、

（８）

となる。本実施例では、ｒ＝１２．５［ｍｍ］，θ_ｓ＝１５０［°］，Ｔ＝５３００［ｇｆ］，μ_ｓ＝０．１，ｗ＝４［ｍｍ］としている。その結果、ステアリングローラ１がＳ方向に回転しない状態において摺動リング部３Ｆ、３Ｒが受ける回転トルクは４８８．３［ｇｆ・ｃｍ］となりこの回転トルクの値をトルクリミッターの選定基準としている。

なお、ステアリング軸３０に対する従動ローラ部２の構成、ステアリング軸３０の構成は上述した構成と同様である。

このように、トルクリミッターを設けた構成であっても、同様の効果を得ることができる。

また、本実施例の中間転写ベルト６０６の材質はポリイミドに限定されるものではなく、同等の引張り弾性係数を有する伸びにくい材質を基層に有するベルトであれば、他の樹脂材料あるいは金属材料であっても構わない。また、ステアリングローラ１の回動が一次転写部および二次転写部に及ぼす影響が許容できる場合には、上流張架ローラ６１８および下流張架ローラ６１８を一次転写ローラ６０７や二次転写内ローラ６０３が兼ねることも可能である。

（実施例２）
実施例１では、ベルト部材として中間転写ベルトを用いたが、別の実施例として図１２に示す画像形成装置８０が備える感光体ベルト８１を例に挙げる。図１２に示す画像形成装置８０は、図２に示した画像形成装置６０と基本的に同様の記録材給紙プロセスおよび記録材搬送プロセスを有するため、相違点である画像の作像プロセスについて説明する。

本実施例では、イエローのトナーで現像する画像形成部６１３０Ｙと、マゼンタのトナーで現像する画像形成部６１３０Ｍ，シアンのトナーで現像する画像形成部６１３０Ｃと、ブラックのトナーで現像する画像形成部６１３０ＢＫを有する。本実施例では、それぞれの画像形成部はトナーの色が異なる以外は同様の構成である。代表して画像形成部６１３０Ｙの構成を説明する。画像形成部６１３０Ｙは、主に感光体ベルト８１、帯電装置８４、露光装置６１１ａ、現像装置６１００等から構成される。実施例１と同じ符号のものは、実施例１と同じ構成である。

感光体ベルト８１は表面に感光層を有するベルト部材であり、駆動ローラ６０４、ステアリングローラ１、転写内ローラ８２、従動張架ローラ７２、６１７によって張架され、図中矢印Ｖ方向へと搬送駆動される。なお、張架ローラの本数は図６に示す構成に限定されるものではない。このように矢印Ｖ方向に搬送される感光体ベルト８１の表面を帯電装置８４により一様に帯電し、表面を露光装置６１１ａが走査することで感光ベルト８１上に静電潜像が形成される。ここで、露光装置８４は入力された画像情報の信号に基づいて駆動され、回折部材６１１ｂを経由して感光体ベルトを照射する。形成された静電潜像は、現像装置６１００によりトナーで現像される。これら一連の作像プロセスが最上流のイエロー（Ｙ）から順に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）と並列的かつ上流のトナー像上に順次重ね合わされるタイミングで制御される。その結果、最終的には感光体ベルト８１上にフルカラーのトナー像が形成され、転写内ローラ８２および転写外ローラ８３によって形成される転写ニップ部へと搬送される。転写ニップ部における記録材Ｓ上への転写プロセスおよびタイミング制御等については、図２で説明した中間転写方式と基本的には同様である。なお、感光体ベルト８１上に残った転写残トナーはベルトクリーナ８５により回収され、再び次の画像形成に備える。また、以上説明した画像形成部６１３０は図６の場合、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢｋの４セット存在するが、色数および並び順はこの限りではない。

次に、感光体ベルト８１を搬送するユニット構成について説明する。感光体ベルト８１は駆動ローラ６０４、ステアリングローラ１および従動張架ローラ（張架部材）７２、６１７によって張架され、図中矢印Ｖの方向へと搬送駆動されるベルト部材である。また、直接感光体ベルト８１に所定の張力を付与するテンションローラの機能はステアリングローラ１が兼ね備えているものとする。

本実施例は、前記ステアリングローラ１の支持構成に図１、図４および図５で説明したベルト自動ステアリング構成を適用したものである。感光体ベルト８１に所定の張力を付与するテンションローラの機能は前記ステアリングローラ１が兼ね備えている。なお、感光体ベルト８１は引張り弾性係数が比較的大きくて伸びにくい、樹脂ベルトまたは金属ベルトなどで構成されている。

（実施例３）
さらに、画像形成に関わるその他のベルト部材として、図１３に示す画像形成装置７０が備える記録材搬送ベルト部材である直接転写体ベルト７１を例に挙げる。図１３に示す画像形成装置７０は、図２に示した画像形成装置６０と基本的に同様の記録材給紙プロセスおよび記録材搬送プロセスを有するため、相違点である画像の作像プロセスについて説明する。

本実施例では、イエロー（Ｙ）のトナーにより画像を形成する画像形成部６１３Ｙと、マゼンタ（Ｍ）のトナーで画像形成する画像形成部Ｍと、シアン（Ｃ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３Ｃと、ブラック（ＢＫ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３ＢＫを有する。画像形成部６１３Ｙと画像形成部６１３Ｍと画像形成部６１３Ｃと画像形成部６１３ＢＫとは、トナーの色が異なる以外は、同様の構成であるため、代表して画像形成部６１３Ｙを用いて説明する。なお、画像形成部６１３は、実施例１で説明した画像形成部と同様の構成である。

トナー像形成手段である画像形成部６１３Ｙは、像担持体である感光体６０８、感光体６０８を帯電する帯電器６１２、露光装置６１１ａ、現像装置６１０、一次転写装置６０７、および感光体クリーナ６０９から構成される。図中矢印ｍ２の方向に回転する感光体６０８は、帯電器６１２により表面を一様に帯電される。入力された画像情報の信号に基づいて露光装置６１１ａが駆動し、回折部材６１１ｂを経由して、帯電された感光体６０８は露光される。この露光により、感光体６０８に静電潜像が形成される。感光体６０８上に形成された静電潜像は、現像装置６１０により現像され、感光体上にトナー像が形成される。

転写ベルト７１の回転方向において最上流に位置するイエロー（Ｙ）の作像プロセスに同期してレジストローラ３２によって送り出された記録材Ｓは、静電吸着等を利用して転写ベルト７１の作像張架面Ｂ上に保持される。このように転写ベルト７１によって担持搬送される記録材Ｓに対して、転写装置７３が印加する加圧力および静電的な負荷バイアスにより記録材Ｓ上にトナー像が転写される。同様の作像および転写プロセスが転写ベルト７１の回転方向において画像形成部６１３Ｙよりも下流側にある画像形成部６１３Ｍ、画像形成部６１３Ｃおよび画像形成部６１３ＢＫにおいても並列的に処理される。そして、転写ベルト７１により搬送される記録材Ｓ上に順次下流側のトナー像が重ね合わされるタイミングで制御される。その結果、最終的には記録材Ｓ上にフルカラーのトナー像が形成され、駆動ローラ６０４部で曲率分離（必要に応じて除電分離も併用）された後、記録材の搬送方向の下流側にある定着前搬送部６７および定着装置６８へと搬送される。なお、感光体６０８上に残った転写残トナーは感光体クリーナ６０９により回収され、再び次の画像形成に備える。また、以上説明した画像形成部６１３は図５の場合、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢｋの４セット存在するが、色数および並び順はこの限りではない。

次に転写ベルト７１の搬送ユニットである直接転写ベルトユニットの構成について説明する。転写ベルト７１は駆動ローラ６０４、ステアリングローラ１、上流張架ローラ７２および下流張架ローラ６１７によって張架され、図中矢印Ｖの方向へと搬送駆動される無端ベルトである。なお、張架ローラの本数は図１３に示す構成に限定されるものではない。本実施例は、ステアリングローラ１の支持構成に図１、図４および図５で説明したベルト自動ステアリング構成を適用したものであり、前記直接転写ベルト７１に所定の張力を付与するテンションローラの機能はステアリングローラ１が兼ね備えている。なお、転写ベルト７１は引張り弾性係数が比較的大きくて伸びにくい、ポリイミド等の樹脂ベルトで構成されている。

（実施例４）
本発明における実施の形態４は、ベルト部材として、定着装置が有する定着ベルトを例に画像形成に関わらない無端ベルト搬送装置への適用形態を説明する。既に図２でも説明したように、画像形成装置は転写材Ｓ上に未定着トナー像を加圧・加熱効果により溶融固着させる定着装置を備えている。定着装置の方式および構成は種々あるが、本実施例における定着装置は図１４に示すように、対向する定着ローラ６１５と定着ベルト６１４によりニップが形成されるベルト方式としている。ベルト方式は、対向する２つの定着ローラによるニップ形成に比べて、前記定着ベルト６１４による巻き付き効果の分だけ広いニップ領域が確保できる。従って、転写材Ｓに与える熱量を増やすことが可能となるため、厚紙・コート紙などの画質向上や画像形成装置の高速化を図る上で有効な方式である。

＜定着装置の説明＞
図１５を用いて本実施例における定着装置１９０の構成について説明する。定着装置１９０は内部に発熱部材であるヒータ１９１を有する中空の定着ローラ６１５を有する。温度検知部材である非接触サーミスタ１９５などを用いて定着ローラ６１５の温度が予め設定された温度になるように、制御部（ＣＰＵ）によりヒータ１９１への通電が制御される。なお、定着ローラ６１５は中空の芯金部の表層にゴムコートされた層構造を有し、不図示の駆動源によって矢印ａ方向に駆動されるものである。定着ローラ６１５に対向する加圧ベルト６１４は、駆動ローラ１９２、ステアリングローラ１、上流張架ローラ６１７および下流張架ローラ６１８により張架されるベルト部材であり、矢印ｂ方向に搬送駆動される。ここで、定着ローラ６１５は加圧ベルト６１４に対しては外掛けローラのような形態で巻き付き角を形成し、加圧ベルト６１４の裏側から加圧部材である加圧パッド６１６によって所定圧にてバックアップすることで広いニップ領域を確保している。図中矢印Ｆ方向に搬送されてきた記録材Ｓは、定着入口ガイド１９６からニップ領域によって挟持・搬送される。そして、分離爪１９４の補助を受けながらニップ領域から曲率分離した後、定着排紙ガイド１９７および定着排紙ローラ１９３によって画像形成装置の下流搬送工程へと受け渡される。

このような定着装置に対して、実施例１に記載したステアリングローラ１を用いることで、同様の効果を得ることができる。

以上説明したように、本発明により、ステアリング部材の傾斜により生ずるベルト部材の寄りが小さい方の摩擦部への抵抗を小さくでき、ベルト部材の移動をよりスムーズに行うことができる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

１，９７ステアリングローラ
２従動ローラ部
３，３ａ，３ｂ，３Ｆ，３Ｒ摺動リング部部
４スライド軸受け
５テンションバネ
６サイド支持部材
７回転プレート
８フレームステー
９スライドコロ
１０ワンウェイクラッチ
１１回転規制材
１２平行ピン
１３トルクリミッター
２１，９３ステアリング軸
３０ステアリングローラ軸
３２レジストローラ
５１Ｆユニット前側板
５１Ｒユニット後側板

Claims

回転可能なベルト部材と、
前記ベルト部材を張架する張架部材と、
前記ベルト部材を張架し、前記ベルト部材をステアリングするステアリング手段と、を備え、
前記ステアリング手段は、前記ベルト部材の回転に従動して回転するローラ部と、前記ローラ部の回転軸線方向において前記ローラ部の両側の外側にそれぞれ設けられ、前記ベルト部材と摺擦する摩擦部と、を備えたステアリング部材と、前記ステアリング部材を支持する支持手段と、前記支持手段を回動可能に支持する回転軸と、を有し、前記ステアリング手段は前記ベルト部材と前記摩擦部との摺擦により生ずる力により前記ステアリング部材が前記回転軸の軸線を中心に回動することにより前記ベルト部材をステアリングすることが可能であるベルト搬送装置において、
前記ローラ部の回転軸線方向において前記ベルト部材の幅は前記ローラ部の幅よりも大きく、前記ベルト部材の回転時には前記ベルト部材の移動方向と同方向に前記摩擦部が回転することを抑制するとともに、前記摩擦部に負荷が生じたときには前記摩擦部を前記移動方向と逆方向への回転を許容する規制手段を有することを特徴とするベルト搬送装置。
前記規制手段は、前記ステアリング部材の内側に設けられていることを特徴とする請求項１に記載のベルト搬送装置。
前記規制手段は、前記ベルト部材の移動方向と同方向には前記摩擦部が回転することを抑制し、前記移動方向と逆方向には前記摩擦部が回転可能とするワンウェイクラッチであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のベルト搬送装置。
前記規制手段は、前記ベルト部材が前記移動方向に移動しているときに前記ベルト部材と前記摩擦部とが摺擦しているときには前記摩擦部が前記移動方向と同方向に回転せず、前記ステアリング部材が前記回転軸の軸線を中心に回動することにより前記ベルト部材をステアリングを行う際には前記摩擦部が前記移動方向と逆方向に回転するようなトルクに設定されているリミッターであることを特徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載のベルト搬送装置。
前記ベルト部材は、記録材へ転写するトナー像を担持する中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のベルト搬送装置。
前記ベルト部材は、記録材を担持搬送する記録材搬送ベルト部材であることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれかに記載のベルト搬送装置。