JP6644507B2 - ベルト周回装置、転写装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、無端ベルトの周回装置、例えば転写ベルトの蛇行を補正する転写装置及び画像形成装置に関する。

従来、転写ベルトを介して記録紙にトナー画像を転写する画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１）。転写ベルトは、互いに並設された複数のローラ間に張架され、ローラの回転に伴って周回動作を行い、この周回動作によってトナー画像の転写を行う。しかし、ローラを回転支持する各部材、ローラ自体等の経時変化等によってローラ間の平行性にずれが生じると、転写ベルトがローラ軸（スラスト）方向に変移、すなわち蛇行し、転写ベルトの破損や画像品質の低下を招く。特許文献１では、蛇行した転写ベルトを元の位置に戻すための蛇行補正技術が記載されている。すなわち、蛇行補正技術は、ローラの軸方向端部に設けられ、蛇行した転写ベルトの側端縁の押圧を受けて軸方向に移動するベルト突当部と、ベルト突当部の移動に応じて軸方向に移動する、傾斜面を有する軸変位部と、この傾斜面に対向して、径方向外側に固定設置された軸ガイド部と、軸変位部の傾斜面と軸ガイド部との当接から受ける反力によってローラの軸を傾斜面の反対方向に傾倒する構成を備えている。この構成によれば、転写ベルトが蛇行すると傾斜面が軸ガイド部との当接位置を変更し、すなわちローラの軸が傾倒し、この結果、転写ベルトが蛇行方向とは逆方向に戻る力を受けて蛇行が補正される。

特開２０１４−１０４２９号公報

しかしながら、特許文献１の蛇行補正技術には、以下の問題がある。特許文献１の構成を簡略した図６（ｂ）を用いて説明する。ローラ２０１の回転によって周回する転写ベルト２０２に左方への蛇行が発生したとすると、軸変位部２０３が左方へ移動し、傾斜面２０４が軸ガイド部２０５と当接して、その反力を受けてローラ２０１はその軸を径方向の下方に傾倒する。そのため軸ガイド部２０５と傾斜面２０４との当接位置がローラ２０１の軸の径方向に変位する。例えば、蛇行量が小さい状態では、図に示すように、反力Ｆ１はローラ２０１の軸の近くＰ１で発生し、ローラ２０１は反力Ｆ１の方向からの荷重を受ける。一方、蛇行量が大きい状態では、図では示されていないが、実際にはローラ２０１の軸はより下方に傾倒させられており、従って反力Ｆ２はローラ２０１の軸からより離れた位置Ｐ２で発生し、ローラ２０１は反力Ｆ２の方向からの荷重を受ける。このように、ローラ２０１は、蛇行量の大小に応じて荷重を受ける方向が異なるため、蛇行状態の下では、スムーズな回転を損なう可能性がある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたもので、無端ベルトの蛇行量の大小に関わらず回転軸の傾倒時に蛇行補正ローラが受ける荷重の方向を常に一定にして、蛇行補正ローラの回転動作を安定させるベルト周回装置、転写装置及び画像形成装置を提供するものである。

本発明は、無端ベルトを張架する複数のローラの内の１つである、固定側フレームとの間に軸支された蛇行補正ローラを備えたベルト周回装置において、前記固定側フレームに設けられ、前記蛇行補正ローラの回転軸を一方向に傾倒可能に支持する支持部と、前記蛇行補正ローラの回転軸上に設けられ、蛇行を生じた前記無端ベルトの端縁に当接して軸方向に移動するカラー部材と、前記固定側フレームに支持され、前記カラー部材の一部が当接する位置に、前記一方向を向き、かつ前記回転軸に対して傾斜する傾斜面を有する当接部材とを備えたものである。

本発明によれば、無端ベルトに蛇行が生じると、無端ベルトの端縁がカラー部材を押圧し、その押圧力によってカラー部材は回転軸方向に移動する。カラー部材は、所定の一部で当接部材の傾斜面と当接している。そして、カラー部材が回転軸方向に移動すると、その移動量に応じて、カラー部材の所定の一部が当接部材の傾斜面上を摺動し、摺動量に応じて蛇行補正ローラが前記一方向に傾倒する。蛇行補正ローラが前記一方向に傾倒すると、傾倒量（角度）に応じて転写ベルトに元の位置に戻る力が作用し、蛇行が補正（矯正）される。従って、蛇行量の大小に関わらず回転軸の傾倒時に蛇行補正ローラが受ける荷重の方向が常に一定となるため、蛇行補正ローラの回転動作が安定する。また、転写ベルトに掛かる負担が軽減し、長寿命化が実現される。

また、前記カラー部材は、前記回転軸上で互いに隣接して配置され、前記無端ベルトと当接する第１のカラー部材と、前記当接部材と当接する第２のカラー部材とを含み、前記第２のカラー部材は、前記回転軸に対して回転規制されていることを特徴とする。この構成によれば、回転静止状態の第２のカラー部材が当接部材と当接するようにしたので、蛇行補正ローラの傾きが安定し、また当接部材との間の回転摩擦が軽減されて当接部材の長寿命化が図れる。

また、前記第１、第２のカラー部材の間に低摩擦材を介設することを特徴とする。この構成によれば、第１のカラー部材と第２のカラー部材との間の回転が低摩擦で行われる。

また、前記当接部材は、前記傾斜面の上端に水平面を有し、前記カラー部材は、蛇行のない状態で前記水平面に当接していることを特徴とする。この構成によれば、蛇行が発生していない状態で水平面と当接するようにしたので、蛇行補正ローラの基準姿勢が設定できる。

また、前記カラー部材及び前記当接部材の少なくとも一方に、前記カラー部材の移動範囲を規制する規制部を設けたことを特徴とする。この構成によれば、過大な蛇行を規制することが可能となる。

また、前記蛇行補正ローラとその回転軸とが一体回転することを特徴とする。この構成によれば、回転軸を常に回転するようにしたので、カラー部材の移動開始が、回転軸との間で動摩擦係数に対するものとなるため、回転しない場合の静摩擦係数の場合に比して低レベルにでき、その分、移動開始動作がスムーズになる。

また、前記ベルト周回装置の無端ベルトを、トナー画像が転写される転写ベルトとする転写装置に適用することで、転写品質が向上する。

また、転写ベルトの移動が強制される転写装置を備えた画像形成装置が提供される。

本発明によれば、無端ベルトの蛇行の発生時に蛇行補正ローラの回転動作を安定に維持しながら、蛇行を補正（矯正）できる。

本発明に係る画像形成装置の概略構成を示す側面断面図である。 転写ベルトを省略した、中間転写部の内部の部材の配置を理解するための参考斜視図である。 蛇行補正機構を説明する中間転写ローラの端部の部分拡大正面図である。 図３に対応する部分の一部を斜め正面から見た図である。 蛇行補正機構の部分斜視図で、（ａ）は左端部の図、（ｂ）は右端部の図、（ｃ）は軸受支持部を説明する図である。 蛇行補正動作を説明するための簡略構成図で、（ａ）は本発明における動作を説明する図、（ｂ）は従来技術における動作を説明する図である。

図１に示すように、画像形成装置は、本体筐体に、画像形成部１０、中間転写部２０、二次転写部３０、定着部４０、給紙部５０、用紙搬送路６０、原稿画像を読み取る読取部７０及び自動原稿搬送装置８０を搭載している。画像形成装置は、原稿から読み取った画像データ、図外の情報処理装置から受信した画像データの記録紙上への印字を行う。

画像形成部１０は、レーザ走査ユニット１及びそれぞれ同様な構造を有する各色の画像形成部１０Ａ〜１０Ｄを備えている。レーザ走査ユニット１は、筐体を有し、その内部に色毎にレーザ素子、レーザ光走査用のポリゴンミラー等の光学部品が配置されている。レーザ走査ユニット１は、変換後の各色の画像データに対応して変調されたレーザ光で画像形成部１０Ａ〜１０Ｄの感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの表面を軸方向（主走査方向）に沿って露光走査して、それぞれの静電潜像を形成する。代表して説明する画像形成部１０Ａは、感光体ドラム２Ａを備え、その周囲に回転方向（副走査方向）に沿って帯電器３Ａ、現像器４Ａ及びクリーナ部５Ａを備えている。

中間転写部２０は、中間転写ベルト２１、駆動ローラ２２、従動ローラ２３、一次転写ローラ２４Ａ〜２４Ｄを備え、感光体ドラム２Ａ〜２Ｄの周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト２１の表面に一次転写する。二次転写部３０は、中間転写ベルト２１の表面のトナー像を記録紙へ二次転写する。定着部４０は、記録紙に転写されたトナー像を加熱して定着し、排紙トレイに排出する。給紙部５０は、給紙カセットや手差しトレイを備えており、選択された記録紙を、対応する給紙カセットから用紙搬送路６０に給紙する。

図２において、中間転写部２０は、転写ベルト２１の幅方向に対向設置されている本体側フレーム１００に支持されている。具体的には、左右両側に互いに平行な駆動ローラ２２と従動ローラ２３とが、さらにその間に各色の転写ローラ２４Ｂ，２４Ｃ，２４Ｄ（２４Ａは見えていない）が、それぞれ軸方向の両端で本体側フレーム１００に軸支されている。従動ローラ２３の近傍にはテンションローラ２３１が配置されている。中間転写ベルト２１は、左端側で、従動ローラ２３及びテンションローラ２３１に巻き掛けられており、それによって中間転写ベルト２１に所定のテンションを付与している。別態様として、従動ローラ２３がテンションローラを兼用する構成とすることもできる。

なお、図２は参考図であって、従動ローラ２３の端部に蛇行補正機構を示していないが、本発明に係る蛇行補正機構は、図３以降において示すように、従動ローラ２３の端部及び本体側フレーム１００に配置される。

まず、図６（ａ）に示す簡略構成図を用いて、蛇行補正機構及びその蛇行補正の作用について説明する。蛇行補正機構は、周面に中間転写ベルト２１が巻き掛けられ従動ローラ２３と、従動ローラ２３の軸方向端部に同心で取付けられたテンションカラー部材２５と、テンションカラー部材２５と当接して軸方向に移動する蛇行補正カラー部材２７と、テンションカラー部材２５と蛇行補正カラー部材２７との間に介設された低摩擦材からなる滑りシート２６と、本体側フレーム１００に支持され、蛇行補正カラー部材２７と当接する傾斜面９１２を備えた傾斜ガイド部９１とを備えている。なお、テンションカラー部材２５は、回転及び軸方向移動が可能に軸２３ａに外嵌され、蛇行補正カラー部材２７は、軸方向移動のみが可能に軸２３ａに外嵌されている。また、図では示していないが、従動ローラ２３の軸２３ａは、図６（ａ）中、上下方向への移動（傾倒）が可能なようにして軸支されている。

上記構造において、従動ローラ２３の回転によって周回する転写ベルト２１に左方への蛇行が発生したとすると、蛇行した中間転写ベルト２１の側端縁がテンションカラー部材２５を押圧し、この押圧力を受けてテンションカラー部材２５が左方へ移動し、さらに蛇行補正カラー部材２７が左方へ移動する。すると、蛇行補正カラー部材２７の左上部が傾斜ガイド部９１の傾斜面９１２に当接し、その反力Ｆを受けて、従動ローラ２３は軸２３ａを径方向の下方に傾倒する。図６（ａ）は、この傾倒した状態を示している。そして、図６（ａ）から分かるように、当接位置は、傾斜面９１２側では変位する一方、蛇行補正カラー部材２７側では一定である。従って、蛇行量の大小に関わらず、従動ローラ２３の軸２３ａは、常に同一方向からの反力Ｆを荷重として受けることになり、蛇行状態下でもスムーズな回転が維持されることになる。

次に、中間転写ベルト２１を省略した状態の図３〜図５を用いて、蛇行補正機構の一実施形態をより具体的に説明する。軸２３ａには、従動ローラ２３の端側から、テンションカラー部材２５、滑りシート２６、蛇行補正カラー部材２７及び軸受部２８が外嵌され、軸受部２８は本体側フレーム１００に支持された軸受支持部９２に支持されている。

テンションカラー部材２５は、従動ローラ２３と同一径で軸方向に所定長を有する円環部２５１と、円環部２５１の外側端部にカラー部２５２とを備え、軸２３ａに外嵌されている。テンションカラー部材２５は、軸２３ａと一体回転する一方、軸方向には移動自在に構成されている。カラー部２５２は、蛇行した中間転写ベルト２１の側端縁の当接を受けるものである。

蛇行補正カラー部材２７は、滑りシート２６を挟んでテンションカラー部材２５の外方に配置されている。蛇行補正カラー部材２７は、軸２３ａに対して空回りすると共に軸方向に移動自在に構成されている。蛇行補正カラー部材２７は、円環部２７１と、円環部２７１の周方向の一部から径方向に突出した当接部２７２とを備え、さらに円環部２７１の周方向の一部を軸方向に所定寸法だけ延設した、回転規制用の被係合部２７３とを備えている。被係合部２７３は、後述するように、軸受部２８の係合部２８２と周方向において噛み合うものである。本実施形態では、被係合部２７３の形状は、例えば周方向に４等分された交互位置に当たる、互いに対向した２枚の円弧状を有する。

軸受部２８は、平面状の板状基部２８１と、板状基部２８１から軸方向に所定寸法だけ立設された円弧状の係合部２８２とを備えている。板状基部２８１は、中央に軸２３ａを内嵌する軸孔２８１ａが穿設されている。係合部２８２は、板状基部２８１の軸孔２８１ａ周りに４等分された交互位置の円弧状を有するもので、互いに対向して立設されている。従って、被係合部２７３は、係合部２８２が形成されていない隙間との間で周方向において噛み合うと共に、軸方向には移動自在にされている。なお、一体回転を可能とし、かつ軸方向への互いの移動を自在とする構成として種々の態様を採用することができる。また、軸受け部２８は、本体側フレーム１００から図略の付勢部材を介して上方へ付勢されていてもよい。

軸受支持部９２は、本体側フレーム１００に支持される板状部２９１を有し、かつ、特に図５（ｂ）、（ｃ）に示すように、その中央に上下方向に長尺の長孔９２２が穿設されている。長孔９２２は、軸２３ａを内嵌し、さらに前述した中間転写ベルト２１の蛇行に伴う軸２３ａの上下方向の傾倒範囲に対応する寸法を有する。軸２３ａの端部は、Ｃリング等を用いた公知の抜け防止構造２３ｂが設けられ、軸受支持部９２の長孔９２２からの軸２３ａの抜け落ちを規制している。

傾斜ガイド部９１は、本体側フレーム１００に固設されている。傾斜ガイド部９１は、蛇行補正カラー部材２７の当接部２７２に対し、軸２３ａの径方向外方に配置されている。傾斜ガイド部９１の下部面には、軸２３ａの軸方向中央側から、蛇行がない時の軸方向と平行な水平面９１１と傾斜面９１２とが連続して形成されている。傾斜面９１２は、水平面９１１から斜め下方に向けて（蛇行がない時の軸２３ａに漸近するように）所定角度を有して形成されている。

傾斜ガイド部９１は、中間転写ベルト２１が蛇行を生じていない状態で、蛇行補正カラー部材２７の当接部２７２が水平面９１１と当接するように位置設定されている。そして、中間転写ベルト２１が蛇行を生じて、テンションカラー部材２５を軸２３ａの端側に向けて移動し始めると、蛇行補正カラー部材２７も移動して当接部２７２が水平面９１１から傾斜面９１２に当接するようにしている。この結果、軸２３ａが下方に傾倒するようになり、この傾倒を受けて中間転写ベルト２１が軸２３ａの軸方向中央側に戻るように作用し、蛇行の補正制御が行われる。なお、中間転写ベルト２１の蛇行は、蛇行補正カラー部材２７の円環部２７１の端面が軸受部２８の係合部２８２の端面に当接して、それ以上の蛇行が規制される。また、本実施形態では、蛇行補正カラー部材２７の回転を規制した状態で、傾斜ガイド部９１と当接するようにしたので、蛇行補正カラー部材２７が従動ローラ２３と一体回転している場合に比して、回転方向の摩擦の影響がなく、蛇行補正カラー部材２７の軸方向への移動がスムーズとなる。

なお、本実施形態では、蛇行補正カラー部材２７を傾斜ガイド部９１と当接させるようにしたが、第２実施形態として、滑りシート２６、蛇行補正カラー部材２７を省略し、テンションカラー部材２５のカラー部２５２の軸方向外側に円環状の突条を付設して当接部としてもよい。

また、傾斜ガイド部９１に設けた水平面９１１及び傾斜面９１２は不連続面としたが、第３実施形態として、水平面９１１と傾斜面９１２とをなだらかに連続して形成してもよく、また傾斜面９１２は平面の他、曲面でもよい。

また、本実施形態では、従動ローラ２３と軸２３ａとは一体回転する構成としたが、これに代えて、ベアリング（軸受）等を介して空回りする構成を採用してもよい。また、蛇行補正機構を備えるローラは従動ローラ２３に限定されず、テンションローラ２３１あるいは、中間転写ベルト２１とある程度の接触域を有する他のローラでもよい。

また、本実施形態では、ベルトを周回駆動させる機構部として中間転写部２０を例示したが、これに限定されず、無端ベルトを用いた二次転写部３０ｎ芋適用可能であり、さらに、無端ベルトを用いて搬送を行う無端ベルトを用いた定着部４０、用紙搬送路６０、自動原稿搬送装置８０等にも同様に適用可能である。

また、上述の実施形態の説明は、すべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述の実施形態ではなく、特許請求の範囲によって示される。さらに、本発明の範囲には、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

２０ 中間転写部（転写装置）
２１ 中間転写ベルト（転写ベルト）
２３ 従動ローラ（蛇行補正ローラ）
２５ テンションカラー部材（カラー部材、第１のカラー部材）
２６ 滑りシール（低摩擦材）
２７ 蛇行補正カラー部材（カラー部材、第２のカラー部材）
２７１ 円環部（規制部）
２７２ 当接部
２８ 軸受部
２８２ 係合部（規制部）
９１ 傾斜ガイド部（当接部材）
９１１ 水平面
９１２ 傾斜面
９２ 軸受支持部（支持部）
１００ 本体側フレーム（固定側フレーム）

Claims (7)

1. 無端ベルトを張架する複数のローラの内の１つである、固定側フレームとの間に軸支された蛇行補正ローラを備えたベルト周回装置において、
   前記固定側フレームに設けられ、前記蛇行補正ローラの回転軸を一方向に傾倒可能に支持する支持部と、
   前記蛇行補正ローラの回転軸上に設けられ、蛇行を生じた前記無端ベルトの端縁に当接して軸方向に移動する円環体と、前記円環体から径方向に突出した当接部とを備えたカラー部材と、
   前記固定側フレームに支持され、前記カラー部材の一部が当接する位置に、前記一方向を向き、かつ前記回転軸に対して傾斜する傾斜面を有する当接部材とを備え、
   前記当接部材は、前記傾斜面の上端に水平面を有し、蛇行のない状態で前記カラー部材が前記水平面に当接してなるベルト周回装置。
2. 前記カラー部材は、前記回転軸上で互いに隣接して配置され、前記無端ベルトと当接する第１のカラー部材と、第２のカラー部材とを含み、前記第２のカラー部材は、前記回転軸に対して回転規制された前記円環体を有すると共に、前記円環体の周方向の一部から径方向に突出した前記当接部を有することを特徴とする請求項１に記載のベルト周回装置。
3. 前記第１、第２のカラー部材の間に低摩擦材を介設することを特徴とする請求項２に記載のベルト周回装置。
4. 前記カラー部材及び前記当接部材の少なくとも一方に、前記カラー部材の移動範囲を規制する規制部を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のベルト周回装置。
5. 前記蛇行補正ローラとその回転軸とが一体回転することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のベルト周回装置。
6. 請求項１〜５のいずれかに記載のベルト周回装置の前記無端ベルトが、トナー画像が転写される転写ベルトであることを特徴とする転写装置。
7. 請求項６に記載の転写装置を備えた画像形成装置。