JP6019857B2 - ベルト搬送装置及び画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、この種のカラー画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えたタンデム型の画像形成装置がある。
一般に、無端状のベルトを用いた搬送装置においては、ベルトを掛け回すローラの形状や、組み付けで生じる傾斜、ベルトが元々有するベルト幅方向の周長偏差により、ベルトが搬送方向と直交する方向(幅方向)に移動する、いわゆるベルト寄りが発生する。
特に、中間転写ベルトを用いた上記タンデム型のカラー画像形成装置の場合、ベルト搬送方向に沿って順番に異なる色の画像を形成する画像形成手段を並べ、中間転写ベルト上に各色を重ね転写する際に、ベルトの幅方向の位置が異なることによる色ずれが生じてしまう。
そこで、従来から画像形成装置に関してベルト寄りを防止するための技術が提案されている。
ベルト寄りが生じている時に、その反対方向にベルトが寄るようにステアリングローラを傾斜させ、元々生じていた寄り量と、ステアリングによる寄り量が釣り合うようにすることで、ベルトの寄りを制御する方法である。
ベルトの中心線の姿勢を考えた場合、全てのローラの軸線が互いに平行で、ローラが完全な円筒になっていれば、ベルトの中心線は、ローラの軸に直交する面と平行な面に含まれている状態にあり、ベルトを展開すれば、ベルトの中心線は直線となっている。
しかし、いずれかのローラの軸線が他と平行でなく、少しでも傾斜していれば、ベルトの中心線は直線にはならず、折れ曲がっている状態となる。
これをベルト寄り補正のステアリング動作によってベルト寄りが釣り合う状態にできるが、ベルト中心線は折れ曲がった状態で釣り合っているのである。
カラー画像形成装置においては、ベルトの寄りが止まっている状態であっても、ベルトの傾きがあると、ベルトの幅方向(主走査方向)で異なる色同士の位置がずれる色ずれの原因となる。
このため、ベルト上での色ずれ量を検出して各色のベルト幅方向(主走査方向)の画像形成位置を調整することで、色ずれを低減する主走査位置(色)合わせを実施している場合が多い。
このベルト周長偏差は、元々のベルトが有する周長偏差に加えて、経時変化や、ベルト幅方向の周辺温度差などによって変化する。
ベルト周長偏差が変化した場合には、その偏差をテンションローラが吸収することになる。テンションローラは、一定の搬送性が得られるようにベルトに張力を付与するために設けられている。
しかし、周長の長い側は、短い側に比べて、テンションローラがベルトを押し込む量が大きくなり、テンションローラの傾斜角が変わるため、ベルト一周の姿勢は変化することになる。
この方向は、ステアリングローラを傾斜させても、その影響によってベルト幅方向に生じる張力差が最も少なく、テンションローラの傾斜角変化が最も少ない方向である。
そのため、ステアリングローラを傾斜させたことにより生じるベルト寄りや傾きに対して、ステアリングローラ以外のローラ傾斜(主にテンションローラの傾斜)の影響がなく、ベルト寄り補正をしやすい方向である。
よって、ベルトの寄りを止めることができても、ステアリング動作前後でベルトの姿勢が変化することよって、ベルトの傾きの状態は変わってしまう。
これによって、ステアリング動作を繰り返し行った場合に色ずれの状態が悪くなるのである。
しかしながら、上記ベルトの周長偏差に対する寄り・傾き補正に関しては、寄り・傾きの検出と補正とを繰り返し実施することにより、それぞれを許容範囲内に収めることになる。
このため、補正動作に時間がかかってしまうという問題があった。特にベルトの偏伸び量が大きい場合には、補正時間が多くかかることになる。
ベルトの寄り補正動作前後でテンションローラの傾斜が変化しないようにすることができるため、ベルト寄り、傾きを短時間で補正することができる。
これにより、カラー画像形成装置における色ずれを迅速且つ高精度に抑制することができる。
まず、図1乃至図9に第1の実施形態を示す。図1に基づいて本実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ(以下、単に「プリンタ」という)100の全体構成の概要を説明する。
プリンタ100は、画像形成部50と、画像形成部50の上部に配置された露光部(光走査装置)52と、ベルト搬送装置53と、ベルト搬送装置53の下方に配置された給紙部54と、定着装置15等から構成されている。
画像形成部50は、各色に対応した感光体1を、ベルトとしての中間転写ベルト6の水平面に沿って複数配置したタンデム構成を有している。
感光体は図中矢印の方向に回転し、帯電工程の後、露光部52にて、形成する画像情報に基づき、画像部と非画像部とを分けて、書き込み露光3が行われることで、表面に静電潜像が形成される。
感光体表面上の静電潜像の画像部には、現像装置4によりトナーが付着され、トナー像(顕像)が形成される。トナー像はその後、1次転写部で、1次転写ローラ5に印加したバイアスの作用により、中間転写ベルト6の表面に転写される。
感光体1、帯電装置2、現像装置4、感光体クリーニング装置25は、1つのプロセスカートリッジとして一体に構成され、該プロセスカートリッジは画像形成装置本体に対して着脱自在となっている。
各符号に付した欧文字のY、C、M、Kは、それぞれイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックを示している。各色のプロセスカートリッジは同一の構成を有しており、図1ではイエローのプロセスカートリッジを代表して符号を付している。
各感光体は、中間転写ベルト6の搬送経路上に、中間転写ベルトに接して並んでおり、各感光体上に形成されたトナー像は、各1次転写部で、順番に位置を合わせるようにして、中間転写ベルト表面に転写される。
中間転写ベルト上に形成されたフルカラーのトナー像は、2次転写部で転写紙上に転写される。
給紙部54は、転写紙Pが積層して収容される給紙カセット30と、給紙コロ32等を有している。
2次転写部26では、中間転写ベルトの外側に配置された2次転写ローラ10と、ベルトの内側の2次転写対向ローラ11との間に電界を形成し、転写紙にトナー像を転写する。
トナー像を転写された転写紙は、定着装置15へ送られ、ここで加熱、加圧により、トナー像が転写紙上に定着される。
定着を終えた転写紙は図示しない排紙トレイへ排出される。
中間転写ベルト6は、駆動ローラ7、ベルトの寄りを補正するためのベルト寄り補正ローラ(以下、「ステアリングローラ」という)8、テンションローラ9、2次転写対向ローラ11、中間転写ベルト6の水平面を維持する偏向ローラ13、14等の複数のローラに掛け回されている。
2次転写対向ローラ11とテンションローラ9との間のベルト外側には、2次転写後の中間転写ベルト6の表面をクリーニングするベルトクリーニング装置34が設けられている。これに対応してベルトの内側にはクリーニング対向ローラ36が設けられている。
駆動ローラ7は、図示しない駆動源により回転駆動され、中間転写ベルトを搬送駆動している。
ステアリングローラ8は、図中、手前側の端部もしくは奥側の端部のうち一方の位置、あるいは両端の位置を変えることで、他のローラに対して傾斜角を設定可能であり、傾斜角を変えることで、中間転写ベルトの寄りを補正する。
すなわち、ステアリングローラ8の軸方向端部を支持する図示しない軸受部材、あるいは、軸受部材を支持する支持部材を一定方向にのみ移動可能とし、軸受部材又は支持部材に偏心カム62(図6参照)を当接させ、カムモータ61(図6参照)で駆動して移動させる機構を採用することができる。
ステアリングローラ8の一端をアクチュエータ等で移動させてステアリングローラ8の傾斜角度を変更する構成としてもよい。
ベルト位置検出手段40は、図3に示すように、LEDなどの光源(発光センサ)17と、光量センサ(受光センサ)18とから構成されている。このように、ベルト位置検出手段40としては、ベルト端部の位置によって検出する光量が変化するようなエッジセンサを使用することができる。
本実施形態の場合、ベルト位置検出手段40、図6に示す制御手段60、カムモータ61、偏心カム62によりベルト寄り補正手段が構成される。
図4は、テンションローラ部の構成を示し、ベルトの周長偏差によりテンションローラ9が傾斜した状態を示している。
テンションローラ9の両端部は軸受部材22a、22bに支持され、これらの軸受部材は、ベルトに当接する方向の一方向にのみ移動可能となっている。
軸受部材をバネ部材38により、ベルト方向に加圧することでテンションローラ9がベルトに対して押し込まれ、ベルトに張力を付与する。
ベルトに周長偏差がある場合には、テンションローラはベルト周長の長い側(図4(a)における右側)を短い側(図4(a)における左側)に比べて多く押し込むことになる。
図4では、奥側のベルト周長が伸び、テンションローラは奥側の方が加圧方向に多く移動した状態となり、テンションローラが傾斜している。
テンションローラ傾斜角検出手段65は、図4に示すように、テンションローラ9の両端の軸受部材22a、22bに対向して配置された変位センサ21a、21bから構成されている。
奥側のセンサ出力と手前側のセンサ出力の差により、テンションローラ傾斜角の変化が算出可能である。
図5に示すように、テンションローラ押込み量調節手段20は、固定フレーム68と、固定フレーム68内に移動可能に設けられた軸受部材22、バネ座69と、軸受部材22とバネ座69との間に設定されたバネ部材38と、バネ座69に当接した偏心カム64等を有している。
図5ではテンションローラ9の軸方向一端側のみの構成を示しているが、同様の構成が他端側にも設けられている。
制御手段60、カムモータ63を含めてテンションローラ押込み量調節手段20が構成されている。
この方向は、ステアリングローラを傾斜させても、その影響によってベルト幅方向に生じる張力差が最も少なく、テンションローラの傾斜角変化が最も少ない方向である。
そのため、ステアリングローラを傾斜させたことにより生じるベルト寄りや傾きに対して、ステアリングローラ以外のローラ傾斜(主にテンションローラの傾斜)の影響がなく、ベルト寄り補正をしやすい方向である。
よって、ベルトの寄りを止めることができても、ステアリング動作前後でベルトの姿勢が変化することよって、ベルトの傾きの状態は変わってしまう。
あるいは、支持部材をアクチュエータ等で移動させる構成としてもよい。
テンションローラ傾斜角検出手段65と、テンションローラ押込み量調整手段20とによって、寄り補正のステアリング動作に伴うテンションローラ傾斜角変化が最小となるように、テンションローラの押込み量を調整する。
例えば、図4で示した構成では、テンションローラ9の奥側が多く移動しているので、制御手段60は、手前側のテンションローラ押込み量調節手段20を動作させて、ベルトの傾き(テンションローラの傾き)が元の状態と変わらない状態となるように調整する。
本実施形態によれば、ベルト周長偏差が変化した場合においてもベルトの傾きの状態を変えずに、寄り補正を行うことができる。
このため、寄り・傾きの検出と補正を繰り返し実施することにより、補正完了までに時間を要するという従来の不具合を回避することができる。
また、画像形成装置においてはベルト寄り補正後の再度の主走査位置(色)合わせによる書き込み開始位置調整をする必要もなくなるため、同様に調整時間が多くかかるようなこともない。
ベルトの搬送性が阻害されない範囲であれば、押し込み量が多くなった方を戻して(緩めて)釣り合いをとるようにしてもよい。
また、一方を緩める調整と他方を押し込む調整とを同時に行ってもよい。
テンションローラがベルトの周長偏差を吸収する構成では、安定したベルト駆動をするためのテンション加圧力として両端のバネ部材に加わる合計を数十N程度とすることが好ましい。
テンション加圧力が弱すぎると、ベルトとローラの間の摩擦力が不足して安定したベルト駆動ができない。テンション加圧力が強すぎると駆動させるためのトルクが不足することから好ましくない。
実験例に用いた中間転写ベルト6は、図7に示すように、周長1160mm、幅340mm、厚さ60μmのPI(ポリイミド)製のベルトである。
駆動ローラ7、テンションローラ9、および従動ローラ71は外径が40mmのアルミニウム製のローラである。ベルトの周速は350mm/secである。
テンションローラ押込み量を一定とし、ベルト周長偏差を変化させた場合、図8に示すように、テンションローラ9と駆動ローラ7の間のベルト面上の位置A−B(距離L=300mm)におけるベルト傾き(幅方向の変位差d)を表すと、図9(a)に示すような結果になった。
一方、ベルト周長を一定とし、テンションローラ押込み量を変化させた場合には、ベルト傾きは図9(b)に示すような結果になった。
なお、ベルト周長偏差をE1=0.5mmとし、テンションローラ押込み量差を−F1(=−4.3mm)とすることで、A−B間のベルト傾きはほぼ0となった。
本実施形態におけるテンションローラ押込み量調節手段は、このベルト周長偏差とベルト傾きの関係およびテンション押込み量差とベルト傾きの関係が互換を持つことを用いている。
すなわち、周長偏差によって生じるベルトの傾きを、テンションローラ押込み量の調節によって抑制するようにしたものである。
ベルト周長偏差が変化した状態でステアリング動作を行う場合に、通常は変化してしまうベルト傾きを、テンションローラ押込み量の調節によってベルト傾きを変化させずに、ベルトの寄りのみを補正することが可能となる。
この場合、構成の簡易化を図ることができる。両端側にそれぞれ設ける構成では、ベルト周長偏差の変化要因が如何なる場合であっても確実にテンションローラ押込み量を調節することができる。
上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する(以下の他の実施形態において同じ)。
本実施形態では、ステアリングローラ8がテンションローラを兼ねていることを特徴としている。上記実施形態においてテンションローラとして符号9で示したローラは、本実施形態では、図10に示すように、位置固定された偏向ローラにすぎない。
図中、手前側の端部もしくは奥側の端部のうち一方の位置、あるいは両側の位置を変えることで、他のローラに対して傾斜角を設定可能であり、傾斜角を変えることで、ベルト6の寄りを補正する。
テンションローラ傾斜角検出手段の変位センサ21は、ステアリングローラ8の両端の軸受部材22に対向して設けられている。
奥側のセンサ出力と手前側のセンサ出力の差により、ステアリングローラ8の傾斜角の変化が算出可能である。
よって、ベルトの寄りを止めることができても、ステアリング動作前後でベルトの姿勢が変化することよって、ベルトの傾きの状態は変わってしまう。
ベルト寄り補正手段は、支持部材25と、この支持部材25に当接する偏心カム26とから構成されている。換言すれば、本実施形態におけるベルト寄り補正手段は、テンションローラ傾斜角検出手段とテンションローラ押込み量調節手段を含んでいる。
支持部材25は図示しない弾性部材により偏心カム26に当接するように付勢されている。
テンションローラ傾斜角検出手段の変位センサ21とテンションローラ押込み量調整手段20とによって、ベルト寄り補正のステアリング動作をする際に生じるテンションローラ傾斜角変化が所定の範囲内に収まるように、テンションローラとしてのステアリングローラ8の押込み量を調整する。
これによって、ステアリング動作前後でのベルトの傾きの状態を変えずに、寄り補正を行うことが可能となる。
これにより、テンションローラ押込み量調節によって傾斜角補正を高精度に行うことが可能となる。
本実施形態では、テンションローラを兼ねるステアリングローラ8の軸方向一端に、図12に示すように、上述したベルト寄り補正手段と、テンションローラ押込み量調節手段20aと、変位センサ21aとを備えている。
テンションローラ押込み量調節手段20aは、バネ座69と偏心カム64とを有しない構成となっている。
他端には、図13に示すように、テンションローラ押込み量調節手段20bと、変位センサ21bとを備えている。テンションローラ押込み量調節手段20bの固定フレーム68は、変位センサ21bを支持するために長く設定されている。
本実施形態では、第2の実施形態と同様に、ベルト寄り補正手段とテンションローラ押込み量調節手段を備えるものの、テンションローラ押込み量調節手段のうち一端側は、手動の調節機構を有することを特徴とする。
すなわち、手動で回転調整される偏心カム29を有している。これによって、テンションローラ押込み量調節手段のうち、一端側のものはアクチュエータ等の駆動手段を使用しないためにより簡易な構成になる。
さらに、機械毎のベルトの周長偏差に対しては出荷時などに調整しておくことが可能となるため、ベルト周長偏差の製造時のばらつきを補正することができる。
9 テンションローラ
20 テンションローラ押込み量調節手段
38 弾性部材としてのバネ部材
40 ベルト位置検出手段
53 ベルト搬送装置
65 テンションローラ傾斜角検出手段
Claims (8)
- 複数のローラに掛け回された無端状のベルトを駆動源によって回転搬送するベルト搬送装置であって、
弾性部材により付勢され、前記ベルトに張力を付与するテンションローラと、
前記ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向のベルト位置を検出するベルト位置検出手段と、
前記ベルト位置検出手段の検出情報に基づいて、前記複数のローラのうちいずれかのローラの傾斜角度を変更するベルト寄り補正手段と、
を備えるベルト搬送装置において、
前記テンションローラの傾斜角を検出するテンションローラ傾斜角検出手段と、
前記テンションローラ傾斜角検出手段の検出情報に基づいて、前記ベルトに対する前記テンションローラの押込み量を調節するテンションローラ押込み量調節手段と、
を備え、
前記テンションローラ押込み量調節手段は、前記ベルトに対する前記テンションローラの張力を調整可能な一定方向に延びる固定フレームと、前記固定フレームに前記一定方向に移動可能に設けられ、前記テンションローラを支持する軸受部材と、前記固定フレームに前記一定方向に移動可能に設けられたバネ座と、前記固定フレームにおいて前記軸受部材と前記バネ座との間に設定されたバネ部材とを有し、前記バネ座を前記一定方向に移動させることにより前記テンションローラの押込み量が調節されることを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1に記載のベルト搬送装置において、
前記テンションローラ押込み量調節手段が、前記テンションローラの軸方向一端側に設けられていることを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1に記載のベルト搬送装置において、
前記テンションローラ押込み量調節手段が、前記テンションローラの軸方向両端側にそれぞれ設けられていることを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1に記載のベルト搬送装置において、
前記ベルト寄り補正手段が、前記テンションローラに対して設けられていることを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項4に記載のベルト搬送装置において、
前記テンションローラの軸方向一端側には、前記ベルト寄り補正手段と、前記テンションローラ傾斜角検出手段とが設けられ、他端側には、前記テンションローラ傾斜角検出手段と、前記テンションローラ押込み量調節手段とが設けられていることを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項4に記載のベルト搬送装置において、
前記テンションローラの軸方向両端側にそれぞれ、前記テンションローラ傾斜角検出手段と、前記テンションローラ押込み量調節手段とが設けられ、一端側の前記テンションローラ押込み量調節手段は手動により操作されることを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1〜6のいずれか1つに記載のベルト搬送装置において、
前記テンションローラ押込み量調節手段は、前記ベルト寄り補正手段によるベルト寄り補正動作時に前記テンションローラの傾斜が所定範囲に入るように押込み量を制御することを特徴とするベルト搬送装置。 - 請求項1〜7のいずれか1つ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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