JP5955438B2 - ベルト搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、無端状のベルトを複数の張架部材によって張架しつつ回転移動させるベルト搬送装置及び、このベルト搬送装置を備える電子写真方式を利用したプリンタ、複写機などの画像形成装置に関するものである。
従来、電子写真方式を利用したプリンタや複写機などの画像形成装置の中には、無端状のベルトを複数の張架部材によって張架しつつ回転移動させるベルト搬送装置を用いたものがある。このようなベルト搬送装置においては、ベルトを回転移動させた際に、ベルトが、ベルト移動方向と直交する方向であるベルト幅方向(張架ローラの軸方向)の一端側に寄ってしまう問題が知られている。
この問題を解決するために、例えば、特許文献1には、ベルトの移動方向の力(回転トルク)を利用してベルトの寄りを調整する構成が開示されている。具体的には、特許部文献1は、付勢バネによって初期位置(初期位相)が決定され、移動するベルトに接触することでベルトの移動方向に回転する接触部材と、接触部材と一体で回転するカムを備えている。そして、特許文献1は、ベルトがベルト幅方向一端側に寄ると、ベルトと接触部材が接触してベルトから接触部材に回転トルクが伝えられる。この接触部材が一定角度以上回転すると、カムによって従動ローラ軸端部の位置がその軸方向に対して垂直方向に変位する。これによって、特許文献1は、従動ローラを駆動ローラに対して傾け、ベルトの寄りを調整している。
特開平11−116089号公報
しかしながら、特許文献1は、従動ローラの軸端部を垂直方向に付勢する付勢バネを備え、従動ローラの軸端部の位置を初期位置に戻す構成である。具体的には、ベルトの寄りを調整した後に従動ローラ端部の傾きを解消させる為に付勢バネで従動ローラを引っ張ることで、従動ローラの軸端部の位置を調整している。
つまり、特許文献1は、ベルトの寄りを調整する為に接触部材を回転させ従動ローラ軸端部の位置を変位させるには、この付勢バネによる戻し力を超える回転トルクをベルトから接触部材に与える必要がある。そのため、ベルトが接触部材を回転させる際に、ベルト端部に負荷がかかりダメージが発生することが懸念される。また、従動ローラ軸端部の位置を変位させている際は、接触部材とベルトの接触領域に付勢バネのバネ力以上の力が発生しており、ベルトへの負荷が大きい。
そこで、本発明の目的は、ベルトへの負荷が小さい状態でベルトの寄りを調整することが可能なベルト搬送装置及び、ベルト搬送装置を備えた画像形成装置を提供することである。
前述の課題を解決するために、本発明は、回転移動する無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架部材と、を有し、前記ベルトが前記ベルトの移動方向と直交するベルト幅方向における一端側に寄った場合、前記複数の張架部材の内の一方の張架部材を他方の張架部材に対して傾けることで前記ベルトの寄りを調整するベルト搬送装置において、前記ベルト幅方向において前記一方の張架部材の両側に設けられ、前記ベルトから力を受けて移動可能な第1、第2の調整部材と、前記第1の調整部材の移動と前記第2の調整部材の移動を連動させる連動手段と、を有し、前記ベルトが前記一端側に寄った場合、前記第1の調整部材が前記ベルトから力を受けて移動し、前記第2の調整部材が前記連動手段によって移動することで、前記一方の張架部材が他方の張架部材に対して傾くことを特徴とする。
また、本発明の他の構成は、回転移動する無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架部材と、を有し、前記ベルトが前記ベルトの移動方向と直交するベルト幅方向における一端側に寄った場合、前記複数の張架部材の内の一方の張架部材を他方の張架部材に対して傾けて前記ベルトの寄りを調整するベルト搬送装置において、前記ベルト幅方向において前記一方の張架部材の両側に設けられ、前記ベルトが寄った際に前記一方の張架部材に対して移動可能な第1、第2の調整部材と、を有し、前記ベルトが前記一端側に寄った場合に、前記第1の調整部材が前記ベルトから力を受けて移動し、前記第1の調整部材の移動に連動して前記第2の調整部材が前記第1の調整部材の移動方向と逆方向に移動することで、前記一方の張架部材が他方の張架部材に対して傾くことを特徴とする。
本発明によれば、ベルトへの負荷が小さい状態でベルトの寄りを調整することが可能になる。
本発明のベルト搬送装置を備えた画像形成装置の概略図 実施形態1の中間転写ベルトユニットの斜視図 実施形態1の中間転写ベルト5に張力を付与するテンションローラ7の端部側の斜視図 実施形態1のベルト寄り調整機構ベルト寄り調整機構の構成部品を説明する分解斜視図 図3の矢印B方向から見たベルト寄り調整機構の断面図 実施形態1のベルト寄り調整機構の部分側面図 実施形態1のベルト寄り調整機構の調整部材の動作を説明する図 実施形態1の調整部材の回転角度と軸受の変位量を説明する図 実施形態1のベルト寄り調整機構の動作を説明する図 リンク部材に接続されていない調整部材に作用する力を説明する図 連結部材の揺動軸と調整部材の関係を説明する図 軸受支持部材の支点の位置を説明する図 実施形態1のベルト寄り調整機構の効果を確認した実験結果を説明する図 実施形態2のベルト寄り調整機構の部分側面図 実施形態2の調整部材の回転角度と軸受の変位量を説明する図 実施形態2のベルト寄り調整機構の概略断面図 実施形態2のベルト寄り調整機構の別の実施形態を示す断面図 実施形態3の中間転写ベルトユニットの断面図 実施形態3の調整部材21L、Rの形状を説明する図 実施形態3の調整部材21と軸受ガイド部17と摺擦面22との関係を説明する図 実施形態4のベルト寄り調整機構の概略断面図 その他の実施形態の画像形成装置を説明する概略図
以下、図面を参照して、本発明の好適な実施形態を例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、それらの相対配置などは、本発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものである。従って、特に特定的な記載がない限りは、本発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
(実施形態1)
(画像形成装置全体構成)
本発明に係るベルト搬送装置を備えた画像形成装置の実施形態について説明する。図1は中間転写方式の電子写真カラー画像形成装置の断面図である。本発明に係るベルト寄り調整機構を備えたベルト搬送装置として、中間転写ベルトユニット16を有している。
(画像形成装置全体構成)
図1は、カラー画像形成装置の一例を示す概略図であり、図1を用いて本実施形態の画像形成装置の構成を説明する。画像形成装置10は、画像形成装置10に通信可能に接続されたパーソナルコンピュータなどの外部機器から送られてきた信号に従って、電子写真方式により、記録用紙、OHPシートなどの転写材Pに画像を形成することができる。
画像形成装置10内には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する複数の画像形成ユニットa、b、c、dが、ここでは略水平方向に直線状に配置されている。また、各画像形成ユニットa、b、c、dに対向するようにベルト搬送装置が配置されている。本実施形態のベルト搬送装置は、ベルトと他の部材がユニット化された転写ユニットである。
本実施形態の転写ユニットは、張架部材(駆動ローラ6、テンションローラ7、従動ローラ8)で張架され、中間転写体としての無端状のベルト(中間転写ベルト)5を各画像形成ユニットa、b、c、dと対向して回転移動させる中間転写ベルトユニット16である。各画像形成ユニットa、b、c、dは、それぞれ形成するトナー像の色が異なることを除けば、同一の構成、作用を成すので、画像形成ユニットaの構成を代表して説明する。
画像形成ユニットaでは、周知の電子写真画像形成プロセスによってトナー像を形成する。画像形成ユニットaには、像担持体として円筒型の電子写真感光体、即ち感光ドラム1aが図中矢印方向に回転可能に設けられている。画像形成動作においては、まず回転する感光ドラム1aの表面を帯電手段である帯電ローラ2aが帯電する。次に、コンピュータから送られてきた信号に従って、露光手段としてのレーザスキャナ3が発光し、帯電した感光ドラム1a上を走査露光することによって感光ドラム1a上に静電潜像を形成する。感光ドラム1a上に形成された静電潜像は、現像手段である現像ローラ4aが現像剤としてトナーを供給し、トナー像として可視化される。感光ドラム1a上に可視化されたトナー像は、1次転写部T1においてベルト1を介して感光ドラム1aと対向配置された1次転写手段である1次転写ローラ9aの作用によってベルト1上に静電的に転写される。感光ドラム1表面に残留した一次転写残トナーは、クリーニング装置11aにより清掃、除去された後、帯電以下の画像形成プロセスに供せられる。
上記のようなプロセスによって、ベルト1の移動とタイミングをとって各画像形成ユニットa、b、c、dの感光ドラム1a上に形成されたトナー像は順次ベルト1上に重ね合わせて転写され、カラートナー像が形成される。
一方、転写材収容部から給送手段9aなどによって送り出された転写材Pが、タイミングをとって、2次転写手段たる2次転写ローラ12とベルト5との当接部(2次転写部)T2へと搬送されてくる。こうして、ベルト1上のトナー像は2次転写部T2において2次転写ローラ12の作用によって転写材Pに静電的に転写される。
次いで、転写材Pはベルト1から分離されて定着ユニット14へと搬送され、ここで、転写材P上のトナー像は加圧、加熱され、転写材P上に強固に定着される。その後、転写材Pは搬送され、排出トレイ上に排出される。また、中間転写ベルト5の表面に残留した二次転写残トナーは、転写ベルトクリーニング手段15により清掃・除去される。
また、中間転写ベルト5を介してテンションローラ7と対向する位置に設けられたセンサユニット24によって、中間転写ベルト5上に一次転写されたトナー像の濃度を検知することが可能である。
本実施形態の画像形成装置10では、転写ユニットである中間転写ベルトユニット16も画像形成装置10に対して着脱自在とされている。即ち、ベルト搬送装置が画像形成装置に対して着脱自在な構成とされている。また、各画像形成ユニット110の感光ドラム1a、b、c、d、現像ローラ4a、b、c、dは、枠体によって一体的にカートリッジ化されて画像形成装置10に対して着脱可能なプロセスカートリッジとしてもよい。
(中間転写ベルトユニットの概略構成の説明)
次に中間転写ベルトユニット16および、ベルト寄り調整機構の構成ついて、図2〜図8を用いて説明する。中間転写ベルトユニット16は、中間転写ベルト5、中間転写ベルト5を張架する複数の張架部材(駆動ローラ6、テンションローラ7、従動ローラ8)と、複数の張架部材を支持するフレーム部材17R、Lと、を備えるユニットである。さらに、中間転写ベルトユニット16は、一次転写ローラ9a、b、c、dを備える。中間転写ベルトユニット16は、画像形成装置10の本体フレーム部材60に対して位置決めされるように構成されている。
図2は中間転写ベルトユニット16の斜視図である。内部機構の説明のため、中間転写ベルト5およびセンサユニット24は不図示としている。
図2に示したように、駆動ローラ6、従動ローラ8はフレーム部材17L、17Rに対して軸受けを介して位置決めされている。駆動ローラ6、従動ローラ8の回転軸は、各々軸受けに軸支され回転可能に支持されている。テンションローラ7は、後に説明する調整部材21L、21Rによってフレーム部材17R、17Lに対して移動可能に支持されている。駆動ローラ6は不図示の駆動手段により回転駆動され、中間転写ベルト5を搬送する。テンションローラ7および従動ローラ8は、中間転写ベルト5に接触して従動する。
図3〜図5を用いて、中間転写ベルト5に対し張力を付与する構成について説明する。図3は、中間転写ベルト5に張力を付与するテンションローラ7の端部側の斜視図である。また、図4は、ベルト寄り調整機構の構成部品を説明する分解斜視図である。さらに、図5は、図3の矢印B方向から見たベルト寄り調整機構の断面図である。
図3に示すように、テンションローラ軸受18L(18R)は、テンションローラ軸受ホルダ19L(19R)に対して、各々矢印A方向に摺動可能に係合している。テンションローラ軸受18L(18R)はテンションローラ軸受ホルダ19L(19R)との間に設けられた付勢手段(テンションバネ20)により中間転写ベルト5に張力を付与するようにテンションローラの回転軸50を介してテンションローラ7を付勢している。
図4、図5に示すように、テンションローラ7は、テンションローラスリーブ7aとテンションローラフランジ7bとテンションローラ回転軸50、を備え、一体で回動するよう構成される。テンションローラの回転軸50は、両端が軸受支持部材であるテンションローラ軸受18L、18Rに軸支されている。
次に、ベルトが移動方向と直交するベルト幅方向における一端側に寄った場合に機能するベルト寄り調整機構について説明する。本実施形態のベルト寄り調整機構は、少なくとも、寄り調整張架部材としてのテンションローラ7、第1の調整部材、第2の調整部材として調整部材21L、21Rを備える。ここで、調整部材21L、21Rの構成は同じであるので、中間転写ベルト5が寄った際にベルトと接触する調整部材を第1の調整部材、もう一方を第2の調整部材と定義する。ベルト寄り調整機構は、複数の張架部材の内の一方の張架部材を他方の張架部材に対して傾けることでベルトの寄りを調整するものであり、この一方の張架部材を以下では、寄り調整張架部材として定義する。上述のように、本実施形態では、寄り調整張架部材はテンションローラ7である。
調整部材21L、21Rは、ベルトから力を受けることで移動可能な構成になっており、図4に示すようにテンションローラ7の両端側にそれぞれ設けられている。具体的には、調整部材21L、21Rは、カム形状を備え、ベルトがベルト幅方向に寄った場合に、ベルトと接触することでベルトの移動方向と同方向に回転する。調整部材21L、21Rのカム曲面21bは、本体フレーム部材60(図1参照)に形成された摺擦面22に接触する。また、調整部材21L、21Rは、テンションローラ軸受18L、18Rに支持され、テンションローラ軸受18L、18Rに対して回転可能に係合している。よって、調整部材21L、21Rの回転軸は、テンションローラ7の回転軸と同軸である。ここで、摺擦面22は図2で示すテンションローラ7の下方で、図5に示すようにテンションローラ7と対向する平面部材である。摺擦面22は、本体フレーム部材60に形成してもよいが、中間転写ベルトユニット16の一部として形成してもよい。
図5に示すように、テンションローラ軸受18L、18R、テンションローラの回転軸50およびテンションローラ7のZ方向(以後、Z方向を高さ方向と呼ぶ)の位置は、摺擦面22と調整部材21L、21Rによって決定されている。
図6は、ベルト寄り調整機構のL側の部分側面図である。尚、R側も各部材の関係は図6と同じあるので説明を省略する。図6に示すように、テンションローラ軸受ホルダ19Lは、フレーム部材17Lに対して、軸受ホルダ支点19aを中心に各々所定角度だけ揺動可能に保持されている。すなわち、テンションローラ軸受ホルダ19Lは、テンションバネ20を保持した状態で、調整部材21Lによって規定されるテンションローラ7の高さに追従可能に構成されている。
図7は、調整部材21Lの動作とテンションローラ7の動作の関係を示した図である。前述のように、調整部材21Lの一部に形成されたカム曲面21bは、固定面である摺擦面22に当接している。さらに、カム形状は、調整部材21Lの回転位相によってテンションローラ軸受18Lの高さが連続的に変化するような形状である。具体的には、図7(b)において、調整部材21Lが中間転写ベルト5の搬送方向に回転(C方向)した場合、テンションローラ軸受18Lを下げるよう動作する(図7(c)の状態)。図7(b)において、調整部材21Lがベルト移動方向と逆方向(−C方向)に回転した場合、テンションローラ軸受18Lを持上げるよう動作する(図7(a)の状態)。
図8は、調整部材の回転角度と軸受の変位量を説明する図である。調整部材21L、21Rの回転角度と、テンションローラ軸受18L、18Rの変位量の関係はおよそ図8のようになる。テンションローラ軸受18L、18Rに支持されたテンションローラの回転軸50、テンションローラ7も、テンションローラ軸受18L、18Rに追従し、変位する。
調整部材21L、21Rは、中間転写ベルト5がベルト幅方向に寄った際に、どちらか一方が中間転写ベルト5から力を受けて移動すると、その動きに連動して、他方が逆方向に移動するものである。
本実施形態では、調整部材21L、21Rは、図4に示したように、連動手段として設けられた連結部材(リンク部材23)によって連結されている。リンク部材23のリンク部材支点軸23aは、中間転写ベルト5の幅方向において実質的な中央領域でフレーム部材17Cに揺動可能に支持される。また、リンク部材23は、調整部材係合部23b−L、23b−Rを備え、調整部材係合部23b−L、23b−Rは、調整部材21L、21Rのリンク部材係合部21dと各々係合している。調整部材21L、21Rのリンク部材係合部21dは、テンションローラの回転軸よりも上流側に設けられている。連結部材により、調整部材21L、21Rの一方がある方向(C方向)に回転した場合、リンク部材23を介して、他方が逆方向(−C方向)に略同一角度回転するよう構成している。
(ベルト寄り補正動作の概略説明)
図9は、ベルト寄り調整機構の動作を説明する図である。図5、図9を用いて、本実施形態のベルト搬送装置の寄り調整動作について説明する。
図9(a)に示すように、中間転写ベルト5は、駆動ローラ6によって、K方向に搬送されている。ここで、中間転写ベルト5がF方向に寄った場合の補正動作について説明する。
中間転写ベルト5が矢印F方向に寄った場合、ベルト端部5aが調整部材21Rのベルト摺擦面21cに接触し、中間転写ベルト5のF方向への寄りが調整される(図5(b))。ベルトの寄りが規制されることで、ベルト端部5aとベルト摺擦面21cとの間に接触圧が生じる。この接触圧を寄り力と呼ぶ。ベルト寄り調整機構を備えていない場合、この寄り力が大きくなるとベルト端部への負荷が増大し、中間転写ベルト5の破損につながる恐れがある。
ベルト搬送装置は、ベルト端部5aが調整部材21Rのベルト摺擦面21cに接触すると、ベルト端部5aは、寄り力に起因する摩擦力によって調整部材21Rを、図9(b)に示すように中間転写ベルト5の回転方向(矢印C方向)に回転させる。調整部材21RのC方向の回転に伴い、中間転写ベルト5が寄った側(R側)のテンションローラ7端部は下方に下がる。これと同時に、調整部材21Rは、連結されたリンク部材23をリンク部材支点23a中心に揺動させ、さらに、リンク部材23が逆側の調整部材21Lをベルト移動方向と逆方向(−C方向)に回転させる。調整部材21Lの回転に伴い、中間転写ベルト5が寄った側と逆側(L側)のテンションローラ7端部は上方に上がる動作をする。
以上の動作によって、テンションローラ7は、駆動ローラ5に対して、傾きを生じたことになる。テンションローラ7の両端部はリンク部材23によって各々逆方向に略同量変位する、すなわち、テンションローラ7は、ベルト幅方向において、リンク部材支点23aに対して対称に傾いた状態となる。
本実施形態のベルト搬送装置は、このテンションローラ7の傾きによって中間転写ベルト7を初期の寄り方向(F方向)と反対方向に移動させようとするので、中間転写ベルト7の寄りを調整し、寄り力を低減させる。中間転写ベルト5の寄り力が十分に小さくなるとベルト端部5aは調整部材21Rを回転させる力を失い、調整部材21Rは回転を停止する。調整部材21Rが回転を停止すると同時に、調整部材21Lも回転を停止する。調整部材21Rと調整部材21Lは、回転を停止後、その位置(位相)を維持する。
このように、本実施形態のベルト寄り調整機構は、ベルトの寄りが発生した際に、調整部材21L、21Rが連動して、互い逆方向に移動してテンションローラ7を傾ける構成であり、一つの調整部材のみで傾ける構成よりもより傾け易い構成である。
図10は、リンク部材23に接続されていない調整部材21Rに作用する力を示している。点Iは、調整部材21Rと摺擦面22の接触点であり、Lwは水平方向における軸21aとIの間の距離を示している。ここで、軸21aは調整部材21Rの回転中心である。
調整部材21Rは、点Iで摺擦面22と接しており、Lwだけずれた軸21aの位置にテンションローラ7の自重W(R)が作用している。よって、調整部材21RにはJ方向に回転する力が作用する。反対側の調整部材21Lにおいても同様である。すなわち、調整部材21R、21Lは、自由に回転できる状態では、互いにJ方向に回転してしまい、テンションローラ軸受18R、18Lは、自重のみでは共に図7(c)のように回転してしまう。そのため、テンションローラ軸受18R、18Lの位置をJ方向と逆方向に回転させるためには、テンションローラ軸受18R、18Lを引っ張るバネ等の付勢部材の付勢力が必要になる。
しかしながら、本実施形態においては、引っ張りバネ等の付勢手段を設けなくてもよい。図11に示すように、揺動軸23aを中心にして略対称の位置に調整部材21L、21Rが設けられている。調整部材21L、Rには、各々テンションローラ7の自重がほぼ均等に作用し、その回転モーメントもほぼ均等である。これは、中間転写ベルト5に寄り力が発生していない状態で、両側の調整部材21L、21Rにかかる回転モーメントがリンク部材23を介してつり合い、静止状態を維持できることを表している。すなわち、本実施形態は、中間転写ベルト7から受ける力や引っ張りバネ等の付勢手段の力に頼ることなく、自立してテンションローラ7の傾きを維持することが可能である。
さらに、リンク部材23によって、一方の調整部材の回転量と他方の調整部材の逆回転量がほぼ同等であり、調整部材21L、21Rの回転モーメントがつり合っている状態を維持し続けることが可能である。
また、本実施形態は、引っ張りバネの付勢力に抗して調整部材21L、21Rを回転させる必要がないので、小さな負荷で調整部材21L、21Rを回転させることが可能である。
(軸受ホルダ支点19aの位置に関する詳細説明)
本実施形態のベルト寄り調整機構は、中間転写ベルト5が調整部材21L、21Rを回転させることでベルト寄り調整動作が開始される。よって、中間転写ベルト5にできるだけ負荷をかけないためには、調整部材21L、21Rの回転負荷を小さくすることが好ましい。
調整部材21L、21Rのカム曲面21bは、摺擦面22と摺動する。つまり、カム曲面21bと摺擦面22との摩擦力を小さくすることで、調整部材21L、21Rの回転負荷を小さくすることができる。カム曲面21bと摺擦面22との摩擦力は、テンションローラ7の自重と中間転写ベルト5の張力によって作用する垂直抗力と、カム曲面21bと摺擦面22との摩擦係数に主に支配される。よって、これらを小さくすることが好ましい。
本実施形態では、調整部材21L、21Rの回転負荷を小さくするために、テンションローラ軸受ホルダ19の位置を調整している。図12は、テンションローラ軸受ホルダ19の位置を説明する断面図である。テンションローラ軸受ホルダ19は、テンションバネ20、テンションローラ軸受18、テンションローラ7と、を保持している。これらは、テンションローラ7の位置に応じて、一体で軸受ホルダ支点19a中心に回転できるように構成している。テンションバネ20は、テンションローラ7の位置によらず、常にテンションローラ7の略中心を加圧することができる。これにより、テンションバネ20がベルト寄り調整動作の妨げにならないよう構成している。
また、テンションローラ7を傾けるために必要な力について考慮すると、ローラ中央を駆動するより、ローラ端部を駆動したほうが小さな力で傾けることができる。本実施形態では、調整部材21をテンションローラ7の両端に配置しているので、調整部材21は小さな力でテンションローラ7を傾けることができる。
テンションローラ7には中間転写ベルト5の張力T1、T2の合力Ttが作用しており、テンションローラ軸受ホルダ19によって支持されている。
図12(a)に示すように、合力Ttのベクトル上に軸受ホルダ支点19aを配置した場合、テンションローラ軸受ホルダ19に回転モーメントは作用しない。一方、図12(b)のように、合力Ttのベクトル方向より上方に軸受ホルダ支点19aを配置した場合、軸受ホルダ支点19aまわりにE方向に回転モーメントが作用する。ここで、回転モーメントの大きさは、合力Ttのベクトルと軸受ホルダ支点19aとの距離に応じて決定される。逆に、図12(c)のように、合力Ttのベクトル方向より下方に軸受ホルダ支点19aを配置した場合、張力Tにより、−E方向に回転モーメントが作用する。
このモーメントはカム曲面21bと摺擦面22との垂直抗力に作用する。すなわち、軸受ホルダ支点19aの位置を変更することで、調整部材21L、21Rのカム曲面21bと、摺擦面22との接触圧を適切に設定することができる。
張力の合力Ttのベクトルの方向は、テンションローラ7の回転負荷が小さい場合、中間転写ベルト5の張架方向の二等分線80とほぼ一致する。
本実施形態では、軸受ホルダ支点19aの位置を中間転写ベルト5の巻付き角の二等分線80より下方に配置した。すなわち、張力の合力Ttのベクトル方向より下方に配置した。テンションローラ軸受ホルダ19には−E方向のモーメントが働く。これによって、テンションローラ7の自重を中間転写ベルト5の張力が相殺することが可能である。これにより、カム曲面21bと摺擦面22との摩擦力を小さくし、調整部材21L、21Rの回転負荷を低減している。これによって、中間転写ベルト5に大きな負荷をかけることなく、ベルトの寄り補正動作を行うことができる。
(実験結果)
上記構成において、実際にベルト寄り調整動作を行った結果を示す。
図13(a)は、ねじれ量を説明するための図である。図13(a)に示すように、テンションローラ7を点線の位置から片側だけ傾けることでベルトに寄りを発生させている。ローラ端部の高さPをねじれ量と定義する。
寄り調整動作は、中間転写ベルト5の寄り力を測定することで確認した。寄り力は、中間転写ベルト5が寄った際に、中間転写ベルト5が調整部材21を押す力をロードセル(型式:LMA−A−20N M81、共和電業)で測定した。
図13(b)に、中間転写ユニット21がベルト寄り調整動作を行った結果を示す。横軸に時間、縦軸に寄り力を示す。横軸は、中間転写ベルト5と調整部材21L、21Rとが接し始めた時間を0とした。ねじれ量1.2mm、ねじれ量2.6mmの2つの条件に対し、ベルトの寄り調整動作を行った場合と、行わなかった場合との、4条件において、寄り力を測定した結果である。細破線(A)は、ねじれ量1.2mmで補正なし、細実線(B)は、ねじれ量1.2mmで補正有り、太破線(C)は、ねじれ量2.6mmで補正なし、太実線(D)は、ねじれ量2.6mmで補正有りの寄り力を示している。
寄り調整機構がない場合は、ねじれ量1.2mmでは徐々に寄り力(N)が増加し約6Nの寄り力に収束した。ねじれ量2.6mmでは、約10Nの寄り力に収束した。一方、本実施形態のベルト寄り調整機構が備えられた中間転写ユニットでは、ねじれ量1.2mm、2.6mmどちらの場合も、1N以下に収束させることが可能である。寄り力を1N以下に収束させることができた。
よって、本実施形態のベルト寄り調整機構によって、ベルトに発生する負荷が小さい状態で、ベルトの寄りを調整することが可能であり、中間転写ベルト5を搬送し続けた場合にも破損が生じ難くする効果がある。
(実施形態2)
実施形態1では、中間転写ベルト5のベルト端部5aから調整部材21L、Rが寄り力を受けて回転駆動される構成について説明した。これに対して、本実施形態では、中間転写ベルト5の内周面において、長手方向端部設けられた位置規制リブ35L、Rから調整部材21L、Rが寄り力を受けて回転される構成について説明する。なお、その他の構成については実施形態1の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。
図14〜16を用いて、本実施形態の構成について簡単に説明する。図14は、本実施形態のベルト寄り調整機構を説明するための概略断面図である。図14は、実施形態2における調整部材21Lを説明する概略断面図である。尚、調整部材21Rの構成も同様なので説明を省略する。図14に示すように、本実施形態の調整部材21Lは、カム面の形状とリンク部材23に係合する位置が、実施形態1の構成と逆になっている。調整部材21L、21Rのリンク部材係合部21dは、テンションローラの回転軸よりも下流側に設けられている。
ここで、調整部材21Lはベルト移動方向(C方向)に回転すると、テンションローラ軸受18Lを上方に持上げ、ベルト移動方向と逆方向(−C方向)に回転すると、テンションローラ軸受18Lを下方に下げるように作用する。調整部材21L、Rの回転角度と、テンションローラ軸受18Lの変位量の関係を示すと図15のようになる。
図16は、本実施形態のベルト寄り調整機構を説明する概略断面図である。ベルト5の両端部に設けられた位置規制リブ35L、Rが、調整部材21L、21Rに接触可能である。図14に示すように、中間転写ベルト5は、矢印K方向に搬送されている。中間転写ベルト5が図15の矢印F方向に寄った場合(例えば一端側)、位置規制リブ35L(他端側のリブ)が調整部材21Lと接触し、調整部材21Lを回転駆動する。調整部材21Lがベルトの寄り力でC方向(K方向と同方向)に回転すると、調整部材21Lのカム曲面21bが摺擦面22と接触しており、テンションローラ軸受18を上方に持上げる。
調整部材21Lが回転すると、実施例1同様、リンク部材23によって、反対側の調整部材21Rを、調整部材21Lとは逆方向(−C方向)に回転される。これにより、テンションローラ軸受18Rは下方(−Z方向)に下がる。この動作によってテンションローラ7が傾き、ベルトの寄りを補正することができる。
ここで、テンションローラ7の長手方向(Y方向)の動きに着目する。前述のとおり、テンションローラ7は、中間転写ベルト5の寄り力の反力を受け、矢印N方向の力を作用する。これにより、位置規制リブ35Lとテンションローラ7とで、調整部材21Lを挟持し、駆動することができる。すなわち、調整部材21Lは、位置規制リブ35Lとテンションローラ7とから駆動力を得ることができる。また、テンションローラ7は、調整部材21L側に力を作用するので、テンションローラ7が調整部材21Rの動作を妨げることはなく、ベルトの寄り補正動作の妨げにはならない。
以上説明したように、位置規制リブ35L、Rによって、ベルトの寄りを調整することができる。位置規制リブ35L、Rを介して調整部材21L、Rを駆動することで、ベルト端部5aを調整部材21L、Rと接触させる必要がなく、ベルト5の負荷をさらに低減することができる。
図17は、調整部材21L、Rへの別の駆動伝達手段を説明する図である。本構成においては、リブプーリ42L、R、および、クラッチ板43L、Rを備えている。リブプーリ42L、Rは調整部材21L、Rに回動可能に係合しており、テンションローラ7と同軸上に配置されている。一方、クラッチ板43L、Rは、調整部材21L、Rに結合され、等速に動くよう構成されている。
図17で示すように、ベルト5に寄りが生じベルト5がF方向に寄った場合は、位置規制リブ35LがF方向に移動する。位置規制リブ35Lとテンションローラ7とで、リブプーリ42Lとクラッチ板43Lを挟み込み、調整部材21Lを回転させる。調整部材21Lがクラッチ板43と等速で回転することで、テンションローラ7を傾けて、ベルトの寄りを補正する。
ここで、リブプーリ42Lは回転中心から半径が小さな部分で、クラッチ板43Lと接するよう構成しており、一方、半径の大きな部分で位置規制リブ35Lと接するように構成している。よって、位置規制リブ35Lと接すると、リブプーリ42Lは位置規制リブ35Lと略等速で回動する。よって、位置規制リブ35Lの磨耗を低減させることが可能である。
(実施形態3)
実施形態1では、バネ20によって中間転写ベルト5にテンションを付与するテンションローラ7を、調整部材21L、21Rによって傾けることで寄りを調整する構成について説明した。これに対して、本実施形態ではベルト5に従動回転する従動ローラ8を調整部材21L、21Rによって、駆動ローラ6に対して傾けることでベルト寄りを規制する構成でついて説明する。なお、その他の構成については実施形態1の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。
図18に示すように、従動ローラ8両端に調整部材21L、21Rを設ける構成においても応用することができる。まず、寄り補正機構の動作について説明する。実施形態1と同様に、ベルト5が一端側に寄って調整部材21Lに接触すると、ベルト5から回転力を受けて調整部材21Lは回転する。
調整部材21Lの回転によってカム曲面21bも回転し、カム曲面21bと摺擦面22の接触状態が変化し従動ローラ8端部は−X方向に変位する。調整部材21Lが回転すると、リンク部材23で連結されている調整部材21Rは逆方向に回転し、調整部材21Rに支持されている従動ローラ8端部は+X方向に変位する。このように、従動ローラ8をベルト5の寄りを戻すようにX方向に変位させることで、ベルト5の寄りを規制することができる。
次に、寄り調整機構の詳細構成について説明する。尚、各部材の構成は、L側、R側で同様であるので以下ではL、Rを区別せずに説明する。図19は、本実施形態の調整部材21L、Rの形状を説明する概略図である。図20は、本実施形態の調整部材21と軸受ガイド部17と摺擦面22との関係を説明する概略図である。
本実施形態では、従動ローラ8両端部を調整部材21および従動ローラ軸受41によって支持する構成としている。カム曲面21bを摺擦面22に嵌合することで、調整部材21が従動ローラ8端部のX方向の位置を規制する構成としている。つまり、調整部材21は従動ローラ8端部のX方向の位置を一意的に決めている。
ここで、調整部材21は従動ローラ8端部のZ方向の位置は規制していない。調整部材21は従動ローラ8両端部を各々支持しており、各々の調整部材21は実施例1同様、リンク部材23によって結合されている。
また、従動ローラ軸受41はベルト5の張力によって軸受ガイド部17bに接触し、従動ローラ8端部のZ方向の位置を規制する構成としている。従動ローラ軸受41は従動ローラ8両端部を各々支持しており、従動ローラ軸受41はX方向に別々に移動することができる。つまり、調整部材21および従動ローラ軸受41は従動ローラ両端の各々を位置決めしている。また、従動ローラ軸受41を回動可能な円筒形軸受で構成しており、従動ローラ軸受41と軸受ガイド部17bの摺動抵抗を小さくしている。そのため、従動ローラ軸受41はX方向へスムーズに移動できる。
本実施形態では調整部材21と従動ローラ軸受41を別々の部品で構成し、ベルト5の張力を従動ローラ軸受41で支持する構成としている。つまり、ベルト5の張力がカム曲面21bと摺擦面22の接触部に作用しないように構成している。そのため、ベルト5の張力は調整部材21の回転負荷にならず、調整部材21の回転負荷を小さく抑えることができる。
ここで、本実施形態ではカム曲面21bを摺動性の高いポリアセタールで構成しており、摺擦面22との摺動抵抗を小さくしている。したがって、ベルト5から受ける回転力が小さくても調整部材21は回転することができる。また、本実施形態ではカム摺擦面21bの半径が小さい構成としている。したがって、調整部材21の回転を抑制するブレーキモーメントを小さくすることができる。つまり、調整部材21の回転負荷を小さくすることができ、ベルト5から受ける回転力が小さくても調整部材21を回転させることができる。
このように本発明が適用できる複数の張架部材の内の一方の張架部材を他方の張架部材に対して傾けるベルト寄り調整機構において、一方の張架部材は、テンションローラ8に限定されず、従動ローラ8であってもよい。
(実施形態4)
実施形態1では、中間転写ベルト5のベルト端部5aが、直接、調整部材21L,Rに接触して力を伝達する構成について説明した。調整部材21L、21Rに、直接、ベルト端部5aが接触する構成では、ベルトの回転速度と調整部材の回転速度の速度差が大きい場合に、ベルト端部5aに速度差に起因した摩擦力が働く場合がある。
これに対して、本実施形態では、ベルト端部5aが、調整部材21L、21Rに接触することなく、調整部材21L、21Rを移動させ、ベルト寄りを規制する構成について説明する。なお、その他の構成については実施形態1の画像形成装置と同様であるので、同様の部分については同様の符号を付して説明する。
図21(a)に示すように、本実施形態は、ベルト端部5aから回転力を受け、調整部材21にその力を伝達する回転力伝達部材34Aが介在する構成である。回転力伝達部材34Aは、例えば、中間転写ベルト5よりも硬いポリアセタールで形成され、ベルト端部5aとの接触により、中間転写ベルト5と略同一速度で回転する。回転伝達部材34Aは、中間転写ベルト5と略同一速度で回転する為、ベルト端部5aに、ベルト端部5aと回転伝達部材34Aの間に速度差が生じず、ベルトの移動方向においてベルト端部5aに発生する摩擦力を軽減することが可能である。
また、図21(b)に示すように、テンションローラスリーブ7bと係合して一体に回転する回転力伝達部材34Cを、回転伝達部材Aの代わりに設けてもよい。
どちらの場合も、中間転写ベルト5から寄り力を受けている間のみ、ベルト端部5aによって調整部材21L、Rに押しつけられることで、接触面の摩擦力により調整部材21L,Rを回転させることが可能である。
これによって、ベルトの寄りを調整する際に、調整部材21L、21Rの回転速度と中間転写ベルト5aの回転速度が異なる場合でも、回転力電圧部材34A、34Cによってベルト端部5aに速度差に起因した摩擦力を軽減することが可能である。
(その他の実施形態)
上記の実施形態に係る画像形成装置は、ベルト搬送装置として中間転写ベルトユニットを備える画像形成装置であった。しかしながら、本発明に係るベルト搬送装置又はそれを備える画像形成装置は、これに限られるものではない。すなわち、感光ドラムから直接トナー像が転写される記録材を搬送する搬送ベルトを備える搬送ベルトユニットをベルト搬送装置としてもよい。実施形態1の画像形成装置に対して、各画像形成ユニットの構成は同様であるので、説明を省略する。
具体的には、搬送ベルトユニット160は、以下を備える。記録材を搬送する搬送ベルト110と、搬送ベルト110を張架しつつ搬送ベルト110を駆動回転させる駆動ローラ60と、搬送ベルト110を張架しつつテンションを付与するために付勢部材により付勢されるテンションローラ70と、調整部材240と、を備える。
図22に、本発明のその他の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す。図22に示すように、その他の実施の形態では、給送トレイから給送される記録材を、画像形成のタイミングを図って、回転駆動する搬送ベルト110に送り込む。
搬送ベルト110上に担持された記録材Sは、タイミングを図って各々の感光ドラム1a〜1dとの転写ニップ部に搬送され、その転写ニップにおいて感光ドラム1a〜1dから直接トナー像が転写される。
このような構成において、搬送ベルト110に寄りが生じた場合、搬送ベルト110のテンションローラの同軸上に設けられた調整部材240L、Rが互いに回転することで、搬送ベルト110の寄りが調整される。
以上の構成により、搬送ベルト110を備えるベルト搬送装置であっても、ベルトへの負荷が小さい状態でベルトの寄りを調整することが可能になる。
また、実施形態1から実施形態4では、連動手段として、調整部材21L、21Rを直接連結する連結部材を説明した。しかしながら、ベルトが寄った場合に、ベルトの寄り力を受けて調整部材21L(21R)が移動した場合に、反対側の調整部材21R(L)が逆方向に同量だけ移動する構成であれば、連結部材以外の構成でもよい。例えば、調整部材21L、21Rがそれぞれギアに接続されており、ベルトの寄り力を受けて調整部材21L(R)が回転するとギアも回転する。そして、ギアの回転力が、回転方向が逆方向に変換された後に、逆側の調整部材21R(L)に接続されたギアに伝達され、そのギアの回転力で反対側の調整部材21R(L)が逆方向に同量だけ回転する構成であってもよい。
以上の構成により、ベルトへの負荷が小さい状態でベルトの寄りを調整することが可能になる。
5 中間転写ベルト
7 テンションローラ
16 中間転写ベルトユニット
18 テンションローラ軸受
19 テンションローラ軸受ホルダ
21 調整部材
22 カム摺察面
23 リンク部材

Claims (21)

  1. 回転移動する無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架部材と、を有し、前記ベルトが前記ベルトの移動方向と直交するベルト幅方向における一端側に寄った場合、前記複数の張架部材の内の一方の張架部材を他方の張架部材に対して傾けることで前記ベルトの寄りを調整するベルト搬送装置において、
    前記ベルト幅方向において前記一方の張架部材の両側に設けられ、前記ベルトから力を受けて移動可能な第1、第2の調整部材と、
    前記第1の調整部材の移動と前記第2の調整部材の移動を連動させる連動手段と、を有し、
    前記ベルトが前記一端側に寄った場合、前記第1の調整部材が前記ベルトから力を受けて移動し、前記第2の調整部材が前記連動手段によって移動することで、前記一方の張架部材が他方の張架部材に対して傾くことを特徴とするベルト搬送装置。
  2. 前記ベルトが前記ベルト幅方向における他端側に寄った場合、前記第2の調整部材が前記ベルトから力を受けて移動し、前記第1の調整部材が前記連動手段によって移動することで、前記一方の張架部材が他方の張架部材に対して傾くことを特徴とする請求項1に記載のベルト搬送装置。
  3. 前記ベルトが前記一端側に寄った際に、
    前記第1の調整部材は前記ベルトから力を受けて前記ベルトの移動方向と同方向に回転可能であり、前記第2の調整部材は、前記連動手段によって前記ベルトの移動方向と逆方向に回転可能であることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のベルト搬送装置。
  4. 前記連動手段は、前記第1の調整部材の一部と前記第2の調整部材の一部を連結させ、前記ベルト幅方向における実質的な中央領域に設けられた揺動軸を中心に揺動可能な連結部材であることを特徴とする請求項1から請求項3のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  5. 前記一方の張架部材は、前記ベルトの移動に従動するローラであり、前記第1、第2の調整部材は、カム形状を備え、前記ローラの回転軸を中心に前記ローラに対して回転可能であることを特徴とする請求項1から請求項4のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  6. 前記ベルトは、前記一端側に寄った際に、前記ベルト幅方向における前記一端側のベルト端部で前記第1の調整部材に接触可能であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  7. 前記第1、第2の調整部材は、それそれ、前記ローラの回転軸よりも前記ベルトの内周側に前記連動手段と係合する係合部を備えることを特徴とする請求項6に記載のベルト搬送装置。
  8. 前記ベルトは内周面において前記ベルト幅方向の両側にリブを備え、前記ベルトは、前記一端側に寄った際に、前記ベルト幅方向における他端側の前記リブで前記第1の調整部材に接触可能であることを特徴とする請求項1から請求項5のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  9. 前記第1、第2の調整部材は、それそれ、前記ローラの回転軸よりも前記ベルトの外周側に前記連動手段と係合する係合部を備えることを特徴とする請求項8に記載のベルト搬送装置。
  10. 前記寄り規制張架部材は、付勢手段によって付勢されることにより前記ベルトにテンションを与えるテンションローラであり、
    前記テンションローラの軸と、前記第1、又は第2の調整部材をそれぞれが保持する軸受支持部材を有し、
    前記軸受支持部材は、支点を中心に回転可能であることを特徴とする請求項1から請求項9のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  11. 前記軸受支持部材の前記支点は、前記テンションローラに対する前記ベルトの巻付き角の二等分線より下方に配置されることを特徴とする請求項10に記載のベルト搬送装置。
  12. ベルト搬送装置と、それぞれが異なる色のトナー像を担持する複数の像担持体を有し、前記複数の像担持体から前記ベルトにトナー像を転写する、又は、前記ベルトが搬送する転写材にトナー像を転写する画像形成装置であって、
    前記ベルトを備えるベルト搬送装置として請求項1から請求項10のいずれか一項に記載のベルト搬送装置を有することを特徴とする画像形成装置。
  13. 回転移動する無端状のベルトと、前記ベルトを張架する複数の張架部材と、を有し、前記ベルトが前記ベルトの移動方向と直交するベルト幅方向における一端側に寄った場合、前記複数の張架部材の内の一方の張架部材を他方の張架部材に対して傾けて前記ベルトの寄りを調整するベルト搬送装置において、
    前記ベルト幅方向において前記一方の張架部材の両側に設けられ、前記ベルトが寄った際に前記一方の張架部材に対して移動可能な第1、第2の調整部材と、を有し、
    前記ベルトが前記一端側に寄った場合に、前記第1の調整部材が前記ベルトから力を受けて移動し、前記第1の調整部材の移動に連動して前記第2の調整部材が前記第1の調整部材の移動方向と逆方向に移動することで、前記一方の張架部材が他方の張架部材に対して傾くことを特徴とするベルト搬送装置。
  14. 前記ベルトが前記ベルト幅方向における他端側に寄った場合、前記第2の調整部材が前記ベルトから力を受けて移動し、前記第2の調整部材の移動に連動して前記第1の調整部材が前記第2の調整部材の移動方向と逆方向に移動することで、前記一方の張架部材が他方の張架部材に対して傾くことを特徴とする請求項13に記載のベルト搬送装置。
  15. 前記ベルトが前記一端側に寄った際に、
    前記第1の調整部材は前記ベルトから力を受けて前記ベルトの移動方向と同方向に回転可能であり、前記第2の調整部材は、前記連動手段によって前記ベルトの移動方向と逆方向に回転可能であることを特徴とする請求項13又は請求項14に記載のベルト搬送装置。
  16. 前記一方の張架部材は、前記ベルトの移動に従動するローラであり、前記第1、第2の調整部材は、カム形状を備え、前記ローラの回転軸を中心に前記ローラに対して回転可能であることを特徴とする請求項13から請求項15のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  17. 前記ベルトは、前記一端側に寄った際に、前記ベルト幅方向における前記一端側のベルト端部で前記第1の調整部材に接触可能であることを特徴とする請求項13から請求項16のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  18. 前記ベルトは内周面において前記ベルト幅方向の両側にリブを備え、前記ベルトは、前記一端側に寄った際に、前記ベルト幅方向における他端側の前記リブで前記第1の調整部材に接触可能であることを特徴とする請求項13から請求項16のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  19. 前記一方の張架部材は、付勢手段によって付勢されることにより前記ベルトにテンションを与えるテンションローラであり、
    前記テンションローラの軸と、前記第1、又は第2の調整部材をそれぞれが保持する軸受支持部材を有し、
    前記軸受支持部材は、支点を中心に回転可能であることを特徴とする請求項13から請求項18のいずれか一項に記載のベルト搬送装置。
  20. 前記軸受支持部材の前記支点は、前記テンションローラに対する前記ベルトの巻付き角の二等分線より下方に配置されることを特徴とする請求項19に記載のベルト搬送装置。
  21. ベルト搬送装置と、それぞれが異なる色のトナー像を担持する複数の像担持体を有し、前記複数の像担持体から前記ベルトにトナー像を転写する、又は、前記ベルトが搬送する転写材にトナー像を転写する画像形成装置であって、
    前記ベルトを備えるベルト搬送装置として請求項13から請求項20のいずれか一項に記載のベルト搬送装置を有することを特徴とする画像形成装置。
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