JP5825547B2 - ベルト蛇行抑制装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
特許文献1には、正規のベルト幅方向位置から±1mmの範囲での無端ベルトのベルト幅方向変位量を検知する第1検知部と、正規のベルト幅方向位置から±5mmの範囲を超えるオーバーランが生じたことを検知する第2検知部とを備えたベルト蛇行抑制装置が記載されている。このベルト蛇行抑制装置は、第1検知部により検知される蛇行量に応じて無端ベルトの幅方向変位を修正するとともに、オーバーランが生じたことを第2検知部が検知したら無端ベルトの走行を停止して異常報知を行う。第1検知部は、無端ベルトの幅方向変位に連動して所定の支軸を中心に揺動する揺動アームに対し、その揺動方向から対向するように配置された変位センサである。このベルト蛇行抑制装置によれば、第1検知部の検知範囲(正規のベルト幅方向位置から±1mmの範囲)で無端ベルトが変位する間は無端ベルトの蛇行を抑制できるとともに、第1検知部とは別途設けられた第2検知部によりオーバーランの発生が検知されるため、オーバーランによる無端ベルトの破損等の不具合も防止できる。
また、特許文献2には、無端ベルトの幅方向変位に連動して所定の支軸を中心に揺動する揺動アームに対し、支軸からの距離が互いに異なる位置で揺動アームに対してその揺動方向から対向するように2つの変位センサを配置したベルト蛇行抑制装置が記載されている。このベルト蛇行抑制装置において、支軸に近い側の第1変位センサは検知範囲が広くかつ分解能が低いものとなり、支軸から遠い側の第2変位センサは検知範囲が狭くかつ分解能が高いものとなる。このベルト蛇行抑制装置では、第2変位センサの検知範囲(正規のベルト幅方向位置から±1mmの範囲)で無端ベルトが変位する間は第2変位センサの高い検出分解能をもつ出力信号に基づいて無端ベルトの幅方向変位を修正し、第2変位センサの検知範囲を超えて無端ベルトが変位した場合には第1変位センサの低い検出分解能の出力信号に基づいて無端ベルトの幅方向変位を修正する。
また、請求項2の発明は、請求項1のベルト蛇行抑制装置において、上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間は、該無端ベルトのベルト幅方向への変位に応じて、上記複数の検出用受光領域のうちの少なくとも2つの検出用受光領域の受光量がいずれも変化するように構成されており、上記ベルト幅方向位置算出手段は、上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間における無端ベルトの幅方向位置については上記少なくとも2つの検出用受光領域から出力される出力信号に基づいて算出することを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2のベルト蛇行抑制装置において、上記複数の検出用受光領域のうちの少なくとも1つの検出用受光領域を上記調整用受光領域として用い、上記移動部材は、上記無端ベルトの幅方向位置が上記特定範囲内に位置している間は上記少なくとも1つの検出用受光領域に照射される光量が変動しないように上記発光部からの光を透過させる調整用光透過スリットを備えていることを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項3のベルト蛇行抑制装置において、上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間は、一の検出用光透過スリットを透過する光が、隣接する2つの検出用受光領域にまたがって照射されるように構成されており、上記調整用光透過スリットは、上記一の検出用光透過スリットの検出用受光領域配列方向端部位置から検出用受光領域配列方向に沿って該検出用光透過スリットから離れる方向へ延びるように、上記移動部材に形成されており、上記調整用光透過スリットは、上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間に上記無端ベルトがベルト幅方向へ変位するときの単位変位量あたりの透過光量が、上記一の検出用光透過スリットよりも少なくなるように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4のベルト蛇行抑制装置において、検出用受光領域配列方向に対して直交する方向における上記調整用光透過スリットの長さが、検出用受光領域配列方向に対して直交する方向における上記一の検出用光透過スリットの長さよりも短いことを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4又は5のベルト蛇行抑制装置において、上記調整用光透過スリットの光透過率は、上記一の検出用光透過スリットよりも小さいことを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項1又は2のベルト蛇行抑制装置において、上記調整用受光領域は、上記複数の検出用受光領域とは別個に設けられていることを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項7のベルト蛇行抑制装置において、上記受光部は、上記複数の検出用受光領域が一列に隣接して配列された検出用受光領域列と、複数の上記調整用受光領域が一列に隣接して配列された調整用受光領域列とを備えており、上記検出用受光領域列を構成する複数の検出用受光領域のいずれの受光量も上記無端ベルトのベルト幅方向への変位に応じて変化しない範囲で、上記調整用受光領域列を構成する複数の調整用受光領域の少なくとも1つの受光量が該無端ベルトのベルト幅方向への変位に応じて変化するように構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項9の発明は、複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面上に形成した画像を最終的に記録材に転移させて該記録材上に画像を形成するか、又は、複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記無端ベルトのベルト幅方向への変位を修正して該無端ベルトの蛇行を抑制するベルト蛇行抑制装置として、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置を用いることを特徴とするものである。
ここで、本発明においては、複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和の最大値が規定最大値となるように発光部の発光光量を調整する。このとき、本発明によれば、以下のとおり、複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和が最大値を示す所定範囲から外れた特定範囲においても、その調整が可能である。
すなわち、本発明では、当該特定範囲内に無端ベルトの幅方向位置が位置している間、発光部からの光を受光する調整用受光領域が設けられている。そして、この間は、当該調整用受光領域から出力される出力信号が一定である。発光部は、この調整用受光領域と上記複数の検出用受光領域とを備えた受光部に向けて照射する光を発光している。よって、当該特定範囲内に無端ベルトの幅方向位置が位置している間に、複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和の最大値が規定最大値となるときの発光光量で発光部が光を照射した場合に調整用受光領域から出力される出力信号は、予め決まった値をとることになる。本発明では、無端ベルトの幅方向位置が当該特定範囲内に位置しているときには、調整用受光領域から出力される出力信号が所定の目標値となるように発光部の発光光量を変更する。そして、この目標値は、複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和の最大値が上記規定最大値となるように発光光量が調整されているときに無端ベルトの幅方向位置が上記特定範囲内に位置しているときの上記調整用受光領域から出力される出力信号に設定されている。よって、調整用受光領域から出力される出力信号がこの目標値となるように発光部の発光光量を変更すれば、その発光部の発光光量を、複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和の最大値が規定最大値となるように調整できる。
まず、本実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図1は、実施形態に係るプリンタの一例を示す概略構成図である。
このプリンタは、2つの光書込ユニット1YM、1CKと、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー像を形成するための4つのプロセスユニット2Y,2M,2C,2Kとを備えている。また、給紙路30、転写前搬送路31、手差し給紙路32、手差しトレイ33、レジストローラ対34、搬送ベルトユニット35、定着装置40、搬送切替装置50、排紙路51、排紙ローラ対52、排紙トレイ53、第1給紙カセット101、第2給紙カセット102、再送装置等も備えている。
図2は、本実施形態におけるベルト駆動装置の概略構成を示す説明図である。
本実施形態におけるベルト駆動装置は、主に、ベルト蛇行修正用のステアリングローラ63を含む複数の支持ローラ63,67,68,69,71等により張架支持された無端ベルトである中間転写ベルト61と、駆動源であるステアリングモータ23からの駆動力によりステアリングローラ63を傾斜させるための動作を行う傾斜機構と、中間転写ベルト61がベルト幅方向へ変位したベルト変位量(蛇行量)を検出するベルト変位量検出手段としてのエッジセンサ24と、エッジセンサ24が検出したベルト変位量に基づいてステアリングローラ63の傾斜量を決定し、そのステアリングローラ63の傾斜量が決定した傾斜量となるようにステアリングモータ23を制御して傾斜機構の動作を制御するステアリング制御装置21とから構成され、ステアリングローラ63の傾斜量を変更することによって中間転写ベルト61の蛇行を修正するものである。本実施形態では、傾斜機構及びステアリング制御装置21によりベルト蛇行修正手段が構成されている。また、本実施形態では、支持ローラ67が駆動ローラであるが、他の支持ローラを駆動ローラとしてもよい。
図4は、このエッジセンサ24の構成を示す側面図である。
本実施形態におけるエッジセンサ24は、中間転写ベルト61の側部に当接する接触部が、L字状のアーム部材の一端部から支軸24cの軸方向に延びる接触ピン24kである点が異なっている。中間転写ベルト61は樹脂フィルムではあるが、強度の高いポリイミドなどの材料が0.05〜0.1mm程度の厚さで形成されている。そのため、接触ピン24kを普通の樹脂材料で形成すると、中間転写ベルトの側部との摩擦によって摩耗してしまい、経時的に正常な検出が困難となるおそれがある。よって、接触ピン24kとしては、中間転写ベルトの側部との摩擦によって摩耗しにくい金属製のものが好ましい。また、中間転写ベルトの側部との摩擦による摩耗を軽減するために接触ピン24kを連れ回り回転自在に構成すると、検知誤差の原因になるため、接触ピン24kとしては回転不能に固定されたものがよい。
図6(a)〜(d)は、アーム部材24bの遮光部24dが光路L0に対してそれぞれ図5(a)〜(d)に示すように位置しているときに、その遮光部24dに設けられたスリット24i,24jを透過して2つの受光領域24e,24fに照射される光の照射領域L1,L2の概要を示す説明図である。
図8は、この傾斜機構の一部を斜め下方から見たときの斜視図である。
本実施形態において、ステアリングローラ63を傾斜させるための動作を行う傾斜機構は、図2に示すとおり、片持ちのワイヤー方式を採用している。以下、具体的に説明する。
ステアリングモータ23は、その出力軸上に駆動プーリ86を備えている。この駆動プーリ86は、巻き取りプーリ87とともにタイミングベルト88を張架している。巻き取りプーリ87は、タイミングベルト88が巻き付くベルトプーリ部と、ワイヤー80の一端(以下「駆動端」という。)が固定されたワイヤープーリ部とが、同軸上に一体成型されたものである。ステアリングモータ23が回転駆動して駆動プーリ86が回転すると、タイミングベルト88を介して巻き取りプーリ87が回転し、ワイヤー80の駆動端側がワイヤープーリ部に巻き取られる。本実施形態の巻き取りプーリ87は、ベルトプーリ部の径よりもワイヤープーリ部の径の方が小さく形成されているため、巻き取りプーリ87は減速手段を構成している。
ステアリング制御装置21は、ステアリングモータ23の駆動状態を制御するもので、そのためのモータ制御信号(モータドライブ信号)をステアリングモータ23に出力する。ステアリングモータ23としては、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能なステッピングモータやリニアモータ等が用いられる。本実施形態では、ステアリングモータ23としてステッピングモータを用いている。また、ステアリング制御装置21には、エッジセンサ24が接続されており、エッジセンサ24からのベルト位置情報が入力される。また、ステアリング制御装置21には、後述するフォトインタラプタ25が接続されており、フォトインタラプタ25からの基準傾斜姿勢情報が入力される。また、ステアリング制御装置21には、記憶手段としての記憶装置22が接続されている。この記憶装置22は、フォトインタラプタ25からの基準傾斜姿勢情報が入力された時のステアリングモータの動作量(回転角度)を基準回転角度(動作基準値)として記憶する。
図5(d)に示す状態において、中間転写ベルト61の幅方向位置は、図10に示すグラフにおいてマイナス側に大きく変位した範囲(図10中符号Fで示す領域に対応した範囲)となっている。この範囲F内において、各受光領域24e,24fは、図6(d)に示すように、サブスリット24jを透過した光だけを受光し、メインスリット24iを透過した光は受光しない。この範囲F内では、中間転写ベルト61が幅方向へ変位しても、サブスリット24jを透過した光の照射領域L2は、そのアーム部材回動方向(図6中上下方向)における長さが常に光路L0の長さと一致し、かつ、そのアーム部材回動方向中央部が当該2つの受光領域24e,24fの境界位置に位置したままとなる。したがって、中間転写ベルト61の幅方向位置が範囲F内に位置している間、2つの受光領域24e,24fが受光する光量は常に同じであり、各受光領域24e,24fからの出力信号Va,Vbは図10に示すように一定値Vsを示す。
プリントジョブが入力されると(S1)、中間転写ベルト61の駆動を開始し(S2)、プリントジョブに従った画像形成動作が行われる(S3)。この画像形成動作中、エッジセンサ24により中間転写ベルト61の幅方向への変位(蛇行)を検出し(S4)、これにより検出したベルト変位量に基づいて蛇行抑制のために必要なステアリングモータ23の制御量(目標回転角度)を演算し、その演算結果に基づいてステアリングモータ23の回転角度が目標回転角度となるようにステアリングモータ23の回転角度を制御するという蛇行抑制制御を行う。
上記S4〜S11までの制御は、画像形成動作が終了するまで繰り返される(S12)。
まず、電源投入時や画質調整制御(プロセスコントロール)時などの所定の調整タイミングが到来したら(S31)、まず、受光領域24e,24fの出力信号Va,Vbを取得する(S32)。このとき、中間転写ベルト61のベルト変位量はゼロに調整されているとは限らない。中間転写ベルト61のベルト変位量がゼロ近傍の範囲C内であれば、出力信号Va,Vbの総和(Va+Vb)は最大値を示すので、この総和(Va+Vb)が予め決められた規定最大値Vmaxとなるように、発光部24hの発光光量を調整すればよい。しかしながら、中間転写ベルト61のベルト変位量がゼロ近傍の範囲Cから外れている場合、出力信号Va,Vbの総和(Va+Vb)は最大値を示すものではない。そのため、出力信号Va,Vbの総和(Va+Vb)に基づいて発光光量を調整することはできない。そこで、本実施形態では、以下のような手順で発光光量を調整する。
次に、上記実施形態におけるエッジセンサ24の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
なお、本変形例1については、上記実施形態と同様の部分については説明を省略する。
図17は、アーム部材の遮光部124dが光路L0に対して図16に示すように位置しているときに、その遮光部124dに設けられたスリット124i,124jを透過して2つの受光領域24e,24fに照射される光の照射領域L1,L2の概要を示す説明図である。
次に、上記実施形態におけるエッジセンサ24の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
なお、本変形例2については、上記実施形態と同様の部分については説明を省略する。
上記実施形態においては、所定範囲である範囲Cから外れた特定範囲である範囲D及び範囲E内に中間転写ベルトの幅方向位置が位置している間にサブスリット24jを透過した光を受光して一定値の出力信号を出力する調整用受光領域が、ベルト変位量を検出するために用いる検出用受光領域と同じ受光領域24e,24fであった。本変形例2は、調整用受光領域として、検出用受光領域である受光領域24e,24fとは別個に設けられた調整専用の第3受光領域24lを用いるものである。
図20は、本変形例2において、第3受光領域24lから出力される出力信号Vcの波形の概要を示すグラフである。
本変形例2の遮光部24dに設けられるメインスリット及びサブスリットの構成は、上記実施形態のものと同様である。したがって、ベルト変位量が範囲C〜Eにあるときには、サブスリット24jを透過して第3受光領域24lに照射される光の照射領域L2の面積は常に一定である。よって、ベルト変位量が範囲C〜Eにあるときに第3受光領域24lから出力される出力信号Vcは、図20に示すように一定である。
次に、上記実施形態におけるエッジセンサ24の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
なお、本変形例3については、上記実施形態と同様の部分については説明を省略する。
上記実施形態においては、所定範囲である範囲Cから外れた特定範囲である範囲D及び範囲E内に中間転写ベルトの幅方向位置が位置している間にサブスリット24jを透過した光を受光して一定値の出力信号を出力する調整用受光領域が、ベルト変位量を検出するために用いる検出用受光領域と同じ受光領域24e,24fであった。本変形例3は、調整用受光領域として、検出用受光領域である受光領域24e,24fとは別個に設けられた2つの受光領域24m,24nを用いるものである。なお、このような受光部は、4分割受光素子で構成することができる。
図23は、本変形例3において、第3受光領域24m及び第4受光領域24nから出力される出力信号Vc1,Vc2の波形の概要を示すグラフである。
図24は、本変形例3において、出力信号Va,Vbの差分信号(Va−Vb)と、出力信号Vc1,Vc2の差分信号(Vc1−Vc2)との波形の概要を示すグラフである。
24 エッジセンサ
24a スプリング
24b アーム部材
24c 支軸
24d,124d 遮光部
24e,24f 検出用受光領域
24h 発光部
24i,124i メインスリット
24j,124j サブスリット
24k 接触ピン
24l,24m,24n 調整用受光領域
25 フォトインタラプタ
61 中間転写ベルト
63 ステアリングローラ
Claims (9)
- 複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの幅方向位置を検出するベルト幅方向位置検出手段と、該ベルト幅方向位置検出手段の検出結果に基づいて該無端ベルトのベルト幅方向への変位を修正するベルト蛇行修正手段とを有するベルト蛇行抑制装置において、
上記ベルト幅方向位置検出手段は、
一列に隣接して配列されていて受光量に応じた信号レベルの出力信号をそれぞれ出力する複数の検出用受光領域を備えた受光部と、
上記受光部に向けて照射される光を発光する発光部と、
検出用遮光部又は検出用光透過スリットを有し、上記無端ベルトのベルト幅方向への変位に連動して該検出用遮光部又は該検出用光透過スリットが検出用受光領域配列方向に沿って上記発光部からの光の光路を横切るように移動する移動部材と、
上記複数の検出用受光領域から出力される複数の出力信号から上記無端ベルトの幅方向位置を算出するベルト幅方向位置算出手段と、
所定の調整タイミングで、上記複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和の最大値が規定最大値となるように上記発光部の発光光量を調整する発光光量調整制御を行う発光光量調整手段とを有し、
上記受光部は、上記複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和が最大値を示す所定範囲から外れた特定範囲内に上記無端ベルトの幅方向位置が位置しているときに上記発光部からの光を受光する調整用受光領域を備えており、
上記無端ベルトの幅方向位置が上記特定範囲内に位置している間、上記調整用受光領域から出力される出力信号が一定となるように構成されており、
上記発光光量調整手段は、上記無端ベルトの幅方向位置が上記特定範囲内に位置しているときは、上記調整用受光領域から出力される出力信号が所定の目標値となるように上記発光部の発光光量を変更することで、上記発光光量調整制御を行うものであり、
上記所定の目標値は、上記複数の検出用受光領域から出力される出力信号の総和の最大値が上記規定最大値となるように発光光量が調整されているときに上記無端ベルトの幅方向位置が上記特定範囲内に位置しているときの上記調整用受光領域から出力される出力信号に設定されていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項1のベルト蛇行抑制装置において、
上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間は、該無端ベルトのベルト幅方向への変位に応じて、上記複数の検出用受光領域のうちの少なくとも2つの検出用受光領域の受光量がいずれも変化するように構成されており、
上記ベルト幅方向位置算出手段は、上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間における無端ベルトの幅方向位置については上記少なくとも2つの検出用受光領域から出力される出力信号に基づいて算出することを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項1又は2のベルト蛇行抑制装置において、
上記複数の検出用受光領域のうちの少なくとも1つの検出用受光領域を上記調整用受光領域として用い、
上記移動部材は、上記無端ベルトの幅方向位置が上記特定範囲内に位置している間は上記少なくとも1つの検出用受光領域に照射される光量が変動しないように上記発光部からの光を透過させる調整用光透過スリットを備えていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項3のベルト蛇行抑制装置において、
上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間は、一の検出用光透過スリットを透過する光が、隣接する2つの検出用受光領域にまたがって照射されるように構成されており、
上記調整用光透過スリットは、上記一の検出用光透過スリットの検出用受光領域配列方向端部位置から検出用受光領域配列方向に沿って該検出用光透過スリットから離れる方向へ延びるように、上記移動部材に形成されており、
上記調整用光透過スリットは、上記無端ベルトの幅方向位置が上記所定範囲内に位置している間に上記無端ベルトがベルト幅方向へ変位するときの単位変位量あたりの透過光量が、上記一の検出用光透過スリットよりも少なくなるように構成されていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項4のベルト蛇行抑制装置において、
検出用受光領域配列方向に対して直交する方向における上記調整用光透過スリットの長さが、検出用受光領域配列方向に対して直交する方向における上記一の検出用光透過スリットの長さよりも短いことを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項4又は5のベルト蛇行抑制装置において、
上記調整用光透過スリットの光透過率は、上記一の検出用光透過スリットよりも小さいことを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項1又は2のベルト蛇行抑制装置において、
上記調整用受光領域は、上記複数の検出用受光領域とは別個に設けられていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項7のベルト蛇行抑制装置において、
上記受光部は、上記複数の検出用受光領域が一列に隣接して配列された検出用受光領域列と、複数の上記調整用受光領域が一列に隣接して配列された調整用受光領域列とを備えており、
上記検出用受光領域列を構成する複数の検出用受光領域のいずれの受光量も上記無端ベルトのベルト幅方向への変位に応じて変化しない範囲で、上記調整用受光領域列を構成する複数の調整用受光領域の少なくとも1つの受光量が該無端ベルトのベルト幅方向への変位に応じて変化するように構成されていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面上に形成した画像を最終的に記録材に転移させて該記録材上に画像を形成するか、又は、複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記無端ベルトのベルト幅方向への変位を修正して該無端ベルトの蛇行を抑制するベルト蛇行抑制装置として、請求項1乃至8のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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