JP5266776B2 - ベルト寄り補正装置並びにベルト装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトを有し、該無端ベルトのベルトの寄りを補正するベルト寄り補正装置並びにベルト装置、画像形成装置に関するものである。

複数のローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルト、特に幅広の無端ベルトを用いたベルト装置は知られており、複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置においてもシート搬送装置、感光体ベルトユニット、定着装置等に用いられている。かかるベルト装置ではベルトに寄りが生ずると、画像の位置ズレ等の不具合を招くおそれがあり、このため、ベルトの寄りは規制或いは補正する必要がある。

具体的には、寄りを規制する場合はベルト裏面の端部にゴムのガイドリブを設けそれをローラ端部や溝で規制したり、ベルト端面を直接ローラ端部に設けたツバを設け直接規制したりするものがある。

また、ベルト寄りを補正する方法では、特許文献１に記載されているベルト裏面のリブが接触体間を通過することで回転し、リンク機構を介してローラ軸が傾くというものや、特許文献２に記載されているローラ端部に設けたリブあるいはベルト端部である部材を移動させることでローラに傾きを与えるというものがある。その他では特許文献３に記載されているように検知リングを設け、ベルト端部が乗り上げることで発生する駆動トルクを利用してローラ軸を傾けるというものも提案されている。

また、センサーを用いベルトの位置を検知し、駆動源を用いてローラ軸に変位を与えるようなものも数多く提案され、実施されている。
しかしながら、ベルトを規制する方法においては、装置の持っているベルトの寄り量のばらつきによる、ベルト端部の乗り上げやガイドリブ剥れ、ベルト端部の破損等につながり、装置の寿命を決定する一因になっている。また、寄り量を極力抑えるために高い部品精度を要求する必要も有りコストアップにもなっている。それらを補正すべく先に述べた様々なベルト寄り補正方法がこれまでも提案されているのだが、センサーを用い、ローラ軸変位を駆動源を用いて行うような方法では、コストがかかるため低コスト化が進む普及層の装置に搭載することは難しい。

そこで、機械的なリンク等を用いたものも提案されている。先に述べた特許文献１では、リンク機構が複雑であるため、ローラ軸を傾斜する動作までの間に生じる力のロスで狙いの動きをしない可能性もある。また、特許文献２では、ベルト端部に設けたリブ、或いは端部そのものを受けるため、ベルトへのストレスが懸念される。ベルトの走行性は機械の設置状態、環境、モードにも左右されるためその度にローラの釣り合い角度の補正が行われるためベルト端部へストレスが加わり耐久的に問題がある。また、ベルトの端面側から力が掛かるため剛性的にも不利な方向である。

また、特許文献３では、表面を高摩擦係数化した部材を用いることで、ベルトの寄りを回転トルクに変換する方法を用いているが、これは高摩擦係数化した部材の経年的な劣化や突発的な汚れによる表面性の変化は回避できず信頼性に問題がある。

特開２００５−９２１５３号公報 特開２００６−１６２６５９号公報 特許第２９３７５６６号公報

本発明は、上記した従来の問題を解消し、ベルトにストレスを与えることなく、ベルト寄りを補正することができるベルト寄り補正装置並びにベルト装置、画像形成装を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明は、複数のローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトを有し、該無端ベルトのベルトの寄りを補正するベルト寄り補正装置において、前記ローラの１つを軸線方向に移動可能で、且つ傾倒可能に支持された調整ローラとし、該調整ローラにベルトの走行したときベルトが予め一方向に寄る作用を付勢し、前記調整ローラの一端に、軸線方向の移動に応じて当該調整ローラの傾き角を変更可能な傾斜付与部材を設け、該傾斜付与部材が前記ベルトの寄りによる前記調整ローラの軸線方向の移動と釣り合う角度に前記調整ローラを傾ける構成であり、前記調整ローラは、ローラ部とローラ軸が別体で、該ローラ軸が装置の側板に固定され、前記ローラ部が前記ローラ軸に対し軸受を介して回転自在かつ軸線方向に摺動可能に装着して構成され、前記ベルトの裏面と前記移動可能な前記調整ローラの前記ローラ部の表面との摩擦係数は、前記軸受と前記ローラ軸との間における摩擦係数より大きくしたことを特徴とするベルト寄り補正装置を提案する。

なお、本発明は、前記ベルトに予め付勢する一方向に寄る作用が前記調整ローラの所定方向へ傾けることであると、効果的である。
さらに、本発明は、前記傾斜付与部材が前記ベルトの予め寄る方向と反対側の調整ローラ端面に当接する位置に設けられ、該傾斜付与部材はベルトが寄る作用の反力で移動する調整ローラ端面に押されて当該調整ローラの傾き角を変更すると、効果的である。

さらにまた、本発明は、前記ベルトの裏面と前記移動可能な調整ローラ表面との摩擦係数は、移動時の調整ローラ軸線方向の摺動部間における摩擦係数より大きくすると、効果的である。

また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる感光体ベルトであることを特徴とするベルト装置を提案する。

また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる中間転写ベルトであることを特徴とするベルト装置を提案する。

また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる転写材搬送ベルトであることを特徴とするベルト装置を提案する。

また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる定着ベルトであることを特徴とするベルト装置を提案する。

また、上記目的を達成するため、本発明は、請求項５ないし８の何れか１つに記載のベルト装置を用いたことを特徴とする画像形成装置を提案する。

本発明によれば、ベルト寄る反力によるローラの移動を利用してベルト寄りを補正するので、ベルトに触れたり、寄りをセンサーで検知する必要がなく、確実で安定したしかも低コストなベルト寄り補正を提供することができる。

以下、本発明の実施の形態について添付図面を用いて説明する。
図１はプリンタとして構成された画像形成装置の一例を示す概略構成図であり、ここに示した画像形成装置は、その本体筐体内に配置された複数の感光体、図示した例では第１ないし第４の４つの感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが設けられている。各感光体上には互いに異なる色のトナー像がそれぞれ形成され、図１に示した例では、これらの感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上に、ブラックトナー像、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成される。なお、図１に示した各感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはドラム状に形成されているが、複数のローラに巻き掛けられて回転駆動される無端ベルト状の感光体を用いることもできる。

第１ないし第４の感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに対向して中間転写体として構成された中間転写ベルト３が配置され、各感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄが中間転写ベルト３の表面に当接している。ここに示した中間転写ベルト３は、支持ローラ４，５，６に巻き掛けられ、これらの支持ローラのうちの１つ、例えば支持ローラ４が駆動装置（図示せず）によって駆動される駆動ローラで構成され、該ローラの駆動により中間転写ベルト３が矢印Ａ方向に回転駆動される。中間転写ベルト３は、多層構造、単層構造でも構わないが、多層構造であればベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤＦシート、ポリイミド系樹脂でつくり、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被ってなるものが好ましい。また、単層であればＰＶＤＦ、ＰＣ、ポリイミド等の材質を用いるものがよい。

第１ないし第４の感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄ上にトナー像を形成する構成と、その各トナー像を中間転写ベルト３上に転写する構成は実質的に全て同一であり、形成される各トナー像の色が異なるだけである。よって、第１の感光体１ａにブラックトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト３上に転写する構成と作用だけを説明する。この感光体１ａは図１における時計方向に回転駆動され、このとき感光体表面に図示していない除電装置からの光が照射され、該感光体１ａの表面電位が初期化される。初期化された感光体表面は帯電装置８によって所定の極性、この例ではマイナス極性に一様に帯電される。この帯電面に、露光装置９から出射する光変調されたレーザビームＬが照射され、感光体１ａの表面に書き込み情報に対応した静電潜像が形成される。図１に示した画像形成装置においてはレーザビームを出射するレーザ書き込み装置より成る露光装置９が用いられているが、ＬＥＤアレイと結像手段を有する露光装置などを用いることもできる。

感光体１ａに形成された静電潜像は、これが現像装置１０を通るとき、ブラックトナー像として可視像化される。一方、中間転写ベルト３の内側には、そのベルトを挟んで感光体１ａに対向して位置する転写ローラ１１が配置されている。この転写ローラ１１が中間転写ベルト３の裏面に当接し、感光体１ａと中間転写ベルト３との適正な転写ニップが確保されている。

上記転写ローラ１１には、感光体１ａ上に形成されたトナー像のトナー帯電極性と逆極性、この例ではプラス極性の転写電圧が印加される。これにより、感光体１ａと中間転写ベルト３との間に転写電界が形成され、感光体１ａ上のトナー像が、その感光体１ａと同期して回転駆動される中間転写ベルト３上に静電的に転写される。トナー像を中間転写ベルト３に転写したあとの感光体１ａ表面に付着する転写残トナーは、クリーニング装置１２によって除去され、感光体１ａの表面が清掃される。

全く同様にして、第２ないし第４の各感光体１ｂ，１ｃ，１ｄには、マゼンタトナー像、シアントナー像及びイエロートナー像がそれぞれ形成され、その各色のトナー像は、ブラックトナー像の転写された中間転写ベルト３上に順次重ねて静電転写される。

一方、図１に示すように、装置本体内の下部には給紙装置１４が配置され、給紙装置１４は給紙ローラ１５の回転によって、例えば転写紙より成る記録媒体Ｐが矢印Ｂ方向に送り出される。送り出された記録媒体Ｐは、レジストローラ対１６によって、所定のタイミングで支持ローラ４に巻き掛けられた中間転写ベルト３の部分と、これに対置された転写装置の一例である二次転写ローラ１７との間に給送される。このとき、二次転写ローラ１７には所定の転写電圧が印加され、これによって中間転写ベルト３上の合成トナー像が記録媒体Ｐに二次転写される。

合成トナー像を二次転写された記録媒体Ｐは、さらに上方に搬送されて定着装置１８を通り、このとき記録媒体Ｐ上のトナー像が熱と圧力の作用により定着される。定着装置１８を通過した記録媒体Ｐは、排紙部１９を介して機外に排出される。また、トナー像転写後の中間転写ベルト３上に付着する転写残トナーはクリーニング装置２０によって除去される。

ところで、上記画像形成装置において、中間転写ベルト３が幅広の無端ベルトで構成されている。そして、この中間転写ベルト３にベルト寄りが発生すると、画像の位置ズレを招き画像品質を劣化させる。

そこで、中間転写ベルト３を有するベルト装置には従動ローラである支持ローラ５を調整ローラとして構成し（以下、支持ローラ５を調整ローラ５という）、該調整ローラ５にベルト寄り補正装置を備えている。図２に参考的に示す調整ローラ５は、ローラ部５１とローラ軸５２が固定されて一体で、ローラ軸５２が側板２１に軸受５３，５４を介して回転自在で、且つ、軸線方向に摺動可能に装着されている。また、調整ローラ５は図２の構成の代わりに図３に示すように、ローラ部５１とローラ軸５２が別体で、ローラ軸５２が側板５０に固定され、ローラ部５１がローラ軸５２に対し軸受５３，５４を介して回転自在で、且つ、軸線方向に摺動可能に装着して構成のものでもよい。また、中間転写ベルト３のベルト幅は調整ローラ５の移動可能範囲に対して両側がはみ出ることがないように、ローラ部５１の軸線方向の長さが中間転写ベルト３の幅よりかなり広いものに設定する。その理由は図４に示すように、中間転写ベルト３が調整ローラ５からはみ出ることでローラ端面部分のベルト巻きつけによるベルト寄りへの影響を無くすためである。

さらに、調整ローラ５は図５に示すように、その一端側が軸支持部材５５に支持され、軸支持部材５５は支点５６を介して本図に示していない側板５０に回動可能に装着されている。そして、軸支持部材５５は引っ張りバネ５７によって支点５６を中心として反時計方向に回動力が付勢され、下げようとする力が与えられているが、調整ローラ５の一端側が後に詳述する傾斜付与部材６０に支持されてその位置に保持されている。

次に、本実施形態のベルト寄り補正装置により、中間転写ベルト３の寄りを補正する方法について説明する。
本方法では、ベルトの寄ることで発生する力を利用してベルト寄りを補正する方式である。よって、図７に示すように、中間転写ベルト３が調整ローラ５上において寄りを強制的に発生させるため、予め調整ローラ５の軸線Ｌを水平線Ｃに対し傾き（角度α）を持たして配置する。それにより中間転写ベルト３は回転することで調整ローラ５の位置において寄りによる軸方向への移動が発生する。例えば図７に示すように図中右側を持ち上げて配置した場合、中間転写ベルト３は左側に移動を開始する。この時、後で詳細に説明するが、中間転写ベルト３の移動に伴い軸方向に移動可能とした調整ローラ５も移動を開始する。この調整ローラ５は中間転写ベルト３の寄りによる移動の反力でベルトと反対の右側に移動する。なお、図８は中間転写ベルト３の寄りによる移動と調整ローラ５の移動との関係を示すグラフである。図８から明らかなように、中間転写ベルト３が寄りによってプラスの方向に移動すると、調整ローラ５はその反力によってマイナスの方向に移動する。

次に、調整ローラ５が中間転写ベルト３の寄りに伴い移動する理由について説明する。実際中間転写ベルト３を複数の軸に巻きつけた場合、それぞれのローラが全て平行に配置されていれば中間転写ベルト３はローラに対し直角に巻きついているので、中間転写ベルト３が軸方向に寄ることは幾何学的には考えにくい。しかしながら、それぞれのローラが微妙に平行な位置から傾きを持っていた場合（実際、部品は寸法ばらつきを持っており、部品の作りこみだけで完全な平行状態を保つことは不可能に近い。）、無端中間転写ベルト３である中間転写ベルト３を剛体と仮定した場合は、必ず各ローラに対しある角度α°を持って進入することになる。その場合中間転写ベルト３の搬送方向に進む距離に対しｔａｎα分軸方向に中間転写ベルト３が移動することとなる。但し、２本の同一ローラ径に掛け回された状態においては、２本の進入角が計算上は同じとなるため軸方向の移動量に差がでにくいため、２本のローラで掛け渡す場合は、異なる径のものを用いるのが望ましい。

本実施形態におけるベルト寄り補正装置は、図５及び図６に示すように、調整ローラ５の右側に軸支持部材５５、引っ張りバネ５７及び傾斜付与部材６０を設けている。傾斜付与部材６０はその上部に設けた支点６１を介して図示していない側板５０に回動可能に支持され、またほぼ中央部には上下方向に延びる支持長孔６２が形成されている。支持長孔６２の幅は調整ローラ５のローラ軸５２の直径と同寸か僅かに大きい程度に設定され、支持長孔６２にはローラ軸５２が通されている。

かかる構成により、調整ローラ５の一端（図５の右側）は傾斜付与部材６０に支持され、所望の高さ位置に保持することができる。すなわち、調整ローラ５は引っ張りバネ５７によって下方へ押されるので、ローラ軸５２が支持長孔６２の下端に圧接する位置に保持することができる。そして、傾斜付与部材６０は支点６１を中心に回動できるので、傾斜付与部材６０の傾きに応じて調整ローラ５の傾斜角度が決められる。

このように構成されたベルト寄り補正装置では補正に先立ち調整ローラ５の傾きを予め中間転写ベルト３に寄りが発生する角度に設定し、傾斜付与部材６０で保持する。例えば、図５に示す例では調整ローラ５の傾きを水平軸線Ｃより右上がりとしたＬ１の位置に設定し、傾斜付与部材６０によって調整ローラ５を該位置に保持する。

次に、中間転写ベルト３を走行すると、ベルトは図の左方へ寄り、それによって調整ローラ５が右方へ移動する。このとき、調整ローラ５の右端面が傾斜付与部材６０に押し、このときのベルト寄りによる押す力と引っ張りバネ５７の下方へ押す力等による留まろうとする力とが釣り合う位置まで傾斜付与部材６０が支点６１を中心に回動する。そして、両者の力が釣り合うことで中間転写ベルト３は寄りを発生させることなく回転することができる。

かくして、本発明では前以て調整ローラ５を中間転写ベルト３に寄りが発生するように傾け、それによって発生する中間転写ベルト３の寄りを利用して調整ローラ５の傾きを寄りが生じない角度に補正することができるものである。したがって、ベルト寄り補正装置の構成が簡単で低コストで提供でき、しかも安定した良好なベルト寄りの補正が得られる。

なお、ベルト寄り補正を実施するにあたって、調整ローラ５の移動する力で傾斜付与部材６０を回転させる必要があるため、当然傾斜付与部材６０の摺動負荷や力の伝達が効率良く実施されることが望ましいので、傾斜付与部材６０の回転支点６１は調整ローラ５のローラ軸５２と、調整ローラ５の持ち上げる方向に対し垂直に配置するのが理想である。また、傾斜付与部材６０を回転させる際に、調整ローラ５の移動する力を利用するので、傾斜付与部材６０を押す際にその反力で調整ローラ５が力を受けた時に、調整ローラ５とその軸の摩擦係数よりも調整ローラ５表面と中間転写ベルト３裏面の摩擦係数が低すぎると調整ローラ５の移動だけが止まってしまい中間転写ベルト３は移動を続けるような状態になり、寄り補正が効かず中間転写ベルト３や装置の破損につながる。よって、調整ローラ５とその軸の摩擦係数よりも中間転写ベルト３裏面とローラ表面の摩擦係数を高くする必要がある。そのため、調整ローラ５表面はゴム等のグリップ力の高い材料を使用することが望ましい。

ところで、中間転写ベルト３の寄りによる移動と調整ローラ５の移動との関係は、実際のところ、材料の剛性や特性など様々な要因があるため、この計算どおりに寄り量が決定するわけでは無いがおおよそこの値と比例する関係にあると考えられる。したがって、各ローラの中間転写ベルト３を軸方向に移動させる量がそれぞれのローラへの中間転写ベルト３の進入角が異なれば変わるため、調整ローラ５は軸方向に移動できない状態では、中間転写ベルト３裏面と各ローラ表面が滑ることで、全体でバランスを取ったある移動量に落ち着くこととなる。

したがって、例えば図１の支持ローラ６、駆動ローラ４での進入角と傾ける調整ローラ５の進入角が異なるように、調整ローラ５の傾け角を設定しておけば、調整ローラ５は軸方向に移動可能な状態であるので、中間転写ベルト３が軸方向に移動する量が他のローラ４，６と調整ローラ５上で異なるのでその異なる分に比例して移動する。

実際、実験で確認した移動量を図８のグラフに示している。この時の移動する量は最終的に計算から導き出すことは困難なので、実験でパラメータを振りながら現象面より調整ローラ５の傾け角を設定することになる。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態のみに限定されるべきでない。例えば、上記実施形態では中間転写ベルトのベルト寄り補正装置について説明したが、本発明は中間転写ベルトを用いるベルト装置に限らず、転写材搬送ベルトを用いるベルト装置、定着ベルトを用いるベルト装置のベルト寄り補正にも適用することができるものである。

本発明が適用される画像形成装置の一形態を示す概略構成図である。 軸方向に移動可能な調整ローラの参考例を示す説明図である。 軸方向に移動可能な他の実施形態の調整ローラを示す説明図である。 調整ローラとベルトの問題が生じる関係を説明する説明図である。 本発明に係るベルト寄り補正装置を示す斜視図である。 図５のベルト寄り補正装置を示す側面図である。 ローラの傾きとベルト寄りとの関係を説明する説明図である。 中間転写ベルトの寄りによる移動と調整ローラの移動との関係を示すグラフである。

符号の説明

３ 中間転写ベルト
５ 調整ローラ
５５ 軸支持部材
５７ 引っ張りバネ
６０ 傾斜付与部材

Claims (9)

1. 複数のローラに巻き掛けられて走行駆動される無端ベルトを有し、該無端ベルトのベルトの寄りを補正するベルト寄り補正装置において、
   前記ローラの１つを軸線方向に移動可能で、且つ傾倒可能に支持された調整ローラとし、
   該調整ローラにベルトの走行したときベルトが予め一方向に寄る作用を付勢し、
   前記調整ローラの一端に、軸線方向の移動に応じて当該調整ローラの傾き角を変更可能な傾斜付与部材を設け、
   該傾斜付与部材が前記ベルトの寄りによる前記調整ローラの軸線方向の移動と釣り合う角度に前記調整ローラを傾ける構成であり、
   前記調整ローラは、ローラ部とローラ軸が別体で、該ローラ軸が装置の側板に固定され、
   前記ローラ部が前記ローラ軸に対し軸受を介して回転自在かつ軸線方向に摺動可能に装着して構成され、
   前記ベルトの裏面と前記移動可能な前記調整ローラの前記ローラ部の表面との摩擦係数は、前記軸受と前記ローラ軸との間における摩擦係数より大きくしたことを特徴とするベルト寄り補正装置。
2. 請求項１に記載のベルト寄り補正装置において、前記ベルトに予め付勢する一方向に寄る作用が前記調整ローラの所定方向へ傾けることであることを特徴とするベルト寄り補正装置。
3. 請求項１または２に記載のベルト寄り補正装置において、前記傾斜付与部材が前記ベルトの予め寄る方向と反対側の調整ローラ端面に当接する位置に設けられ、該傾斜付与部材はベルトが寄る作用の反力で移動する調整ローラ端面に押されて当該調整ローラの傾き角を変更することを特徴とするベルト寄り補正装置。
4. 請求項１ないし３の何れかに記載のベルト寄り補正装置において、前記ベルトの裏面と前記移動可能な調整ローラ表面との摩擦係数は、移動時の調整ローラ軸線方向の摺動部間における摩擦係数より大きくしたことを特徴とするベルト寄り補正装置。
5. 請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる感光体ベルトであることを特徴とするベルト装置。
6. 請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる中間転写ベルトであることを特徴とするベルト装置。
7. 請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる転写材搬送ベルトであることを特徴とするベルト装置。
8. 請求項１ないし４の何れかに記載のベルト寄り補正装置を用いるベルト装置において、前記ベルトが、画像形成装置に用いる定着ベルトであることを特徴とするベルト装置。
9. 請求項５ないし８の何れか１つに記載のベルト装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。

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