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KR20100130562A - 벨트 부재 구동 장치 및 벨트 부재 구동 장치를 갖는 화상 형성 장치 - Google Patents

벨트 부재 구동 장치 및 벨트 부재 구동 장치를 갖는 화상 형성 장치 Download PDF

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KR20100130562A
KR20100130562A KR1020100052225A KR20100052225A KR20100130562A KR 20100130562 A KR20100130562 A KR 20100130562A KR 1020100052225 A KR1020100052225 A KR 1020100052225A KR 20100052225 A KR20100052225 A KR 20100052225A KR 20100130562 A KR20100130562 A KR 20100130562A
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KR
South Korea
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belt
steering
image forming
friction
belt member
Prior art date
Application number
KR1020100052225A
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English (en)
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KR101241087B1 (ko
Inventor
다께시 야스모또
Original Assignee
캐논 가부시끼가이샤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by 캐논 가부시끼가이샤 filed Critical 캐논 가부시끼가이샤
Publication of KR20100130562A publication Critical patent/KR20100130562A/ko
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Abstract

본 발명은 벨트 부재를 회전식으로 구동하기 위한 벨트 구동 장치이며,
상기 벨트 부재 구동 장치는
상기 벨트 부재를 인장시키기 위한 인장 부재;
상기 벨트 부재의 회전에 따라서 회전가능한 회전부 및 상기 회전부의 각각 길이방향 외측에 설치되고 상기 벨트 부재에 대하여 미끄러질 수 있는 마찰부를 갖는 스티어링 부재와, 상기 스티어링 부재를 지지하는 지지 수단과, 상기 지지 수단을 회전식으로 지지하는 회전 축을 포함하며, 상기 마찰부와 상기 벨트 부재 사이에서 미끄러짐으로써 발생하는 힘에 의해 상기 스티어링 부재를 경사지게 함으로써 상기 벨트 부재를 스티어링할 수 있는 스티어링 수단; 및
상기 스티어링 부재의 경사각의 시간에 대한 변화율의 증가와 함께 증가하도록 상기 스티어링 부재의 경사에 대한 저항력을 인가하기 위한 저항력 인가 수단
을 포함하는 벨트 구동 장치에 관한 것이다.

Description

벨트 부재 구동 장치 및 벨트 부재 구동 장치를 갖는 화상 형성 장치{BELT MEMBER DRIVING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS HAVING BELT MEMBER DRIVING APPARATUS}
본 발명은 화상 형성에 관계되는 벨트를 구동하기 위한 벨트 구동 장치에 관한 것이다. 구체적으로는, 중간 전사 벨트, 직접 전사 벨트, 감광 벨트 등을 구동하기 위한 벨트 구동 유닛에 관한 발명이다. 또한, 본 발명은 벨트 구동 유닛을 포함하는 복사기, 프린터 등과 같은 화상 형성 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 화상 형성에 직접 관계되지 않는 벨트 (예를 들어, 기록 매체를 반송하기 위한 벨트 및 정착 장치의 정착 벨트)에 관해서도 유효하게 적용할 수 있다.
최근, 화상 형성 장치는 동작 속도가 상당히 증가하고 있다. 화상 형성 장치의 동작 속도에 있어서의 상당한 증가가 있었다. 동작 속도의 증가와 함께, 복수의 화상 형성부를 갖는 화상 형성 장치가 주류의 화상 형성 장치가 되고 있다. 이들 장치의 경우에, 벨트에 대응해서 복수의 화상 형성부가 벨트의 이동 방향에 평행한 방향으로 정렬되고, 상이한 색상의 복수의 단색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 동작이 부분 중첩 방식으로 순차적으로 수행되는 벨트가 구비된다. 이러한 벨트의 예로는, 전자 사진 방식 풀 컬러 화상 형성 장치에 이용되는 중간 전사 벨트를 대표적인 것으로 들 수 있다. 중간 전사 부재를 이용하는 통상의 전자 사진 풀 컬러 화상 형성 장치의 화상 형성 동작에서, 상이한 색상의 복수의 단색 토너 화상은 중간 전사 벨트의 표면 상에 중첩되어(in layers) 순차적으로 전사되고, 그 후에 중간 전사 벨트 상의 중첩된 토너 화상은 기록 매체 상에 전부 한번에 전사된다. 이러한 유형의 중간 전사 벨트는 복수의 롤러, 예를 들어 벨트 구동 롤러 (드라이버 롤러)에 의해 처음에는 걸려 있고 연신된 상태를 유지하며, 회전식으로 구동가능하다. 복수의 롤러에 의해 지지되고 연신된 상태를 유지하는 벨트는, 롤러의 외경에서의 부정확성 및/또는 벨트 지지 롤러 간의 얼라인먼트 부정확성 때문에, 구동 시에 폭 방향(widthwise direction)에서 위치가 일탈하는 문제점이 일반적으로 알려져 있다.
상기 기재된 문제점 (벨트 일탈)을 다루기 위해 제안된 수단 중 하나로서, 액추에이터를 사용한 스티어링 롤러를 제어하는 방법이 알려져 있다(일본 공개 특허 출원 평09-169449호 공보). 또한, 상기 기재된 문제점을 다루기 위한 수단으로서, 벨트 일탈을 규제하는 부재를 화상 형성 장치에 구비하는 구성 배열이 알려져 있다(일본 공개 특허 출원 제2001-146335호 공보).
그러나, 일본 공개 특허 출원 평09-169449호 공보에 기재된 수단은 복잡한 제어 알고리즘을 필요로 하고, 또한 센서 및 액추에이터와 같은 전기 부품에 수반되는 고비용이 요구된다는 문제가 있다. 일본 공개 특허 출원 제2001-146335호 공보에 개시된 구성 배열은 센서 및 액추에이터를 필요로 하지 않지만, 규제 부재가 벨트 일탈이 발생시키는 힘을 연속적으로 받기 때문에, 화상 형성 장치가 동작될 수 있는 최대 속도를 제한하게 된다. 또한, 규제 부재가 부착되는 (접착되는) 정밀도를 검사 및 제어하기 위한 비용이 높다는 문제가 있다.
벨트 일탈을 제어하기 위한 다른 방법이 제안되어 있다(일본 공개 특허 출원 제2001-520611호 공보). 이 방법은 부품 개수가 적고, 단순하며, 비용이 낮은 것으로 알려져 있다. 상기 특허 출원에 따르면, 스티어링 롤러 (스티어링 부재)가 마찰 저항의 차이에 기초하여 벨트를 자동적으로 센터링한다.
도 12에 따르면, 일본 공개 특허 출원 제2001-520611호 공보에 개시된 벨트 센터링 자동 메카니즘은 도 12에 나타낸 것과 같은 스티어링 메카니즘을 갖는다. 즉, 스티어링 부재(97)는 롤러(90) 및 한 쌍의 단부 부재(91)로 이루어진다. 롤러(90)는 벨트의 회전에 의해 회전가능하지만, 단부 롤러(91)는 벨트의 회전에 의해 회전가능하지 않다. 스티어링 부재(97)는 스티어링 축(93)에 대해 화살표(S)로 표시되는 방향으로 스티어링 부재(97)가 회전식으로 이동가능한 방식으로, 지지대(92)에 의해 지지된다. 지지대(92)는 압력 증가 캠(96)에 의해 압축될 수 있는 텐션 부여부(95)에 의해 화살표(K)로 표시되는 방향으로 압박되어, 그 결과 스티어링 부재의 주위면이 도시하지 않은 벨트의 내측면에 대하여 벨트의 텐션을 증가시키는 방식으로 압박한다.
다음에, 도 13을 참조하여, 벨트의 자동 센터링의 원리에 대해서 설명한다.
이미 기재된 바와 같이, 단부 부재(91)는 벨트 이동에 따르지 않도록 유지된다. 따라서, 이들과 벨트의 내측면 사이에서 발생하는 저항을 항상 받게 된다.
도 13(a)는, 벨트(50)가 단부 부재(91)에 권취됨으로써 화살표(V)로 표시되는 방향으로 구동되고 있는 단부 부재(91) 중 하나와 벨트(50)의 조합의 모식적인 단면도이다. 벨트(50)가 단부 부재(91)를 권취하는 각도는 θs이다. 여기서, 단부 부재(91)와 벨트(50) 사이의 접촉 폭은 단위 폭으로 가정한다. 주어진 벨트 권취각(θ)의 미분 각(dθ)에 상당하는 벨트 길이를 고려하여, 벨트는 스티어링 부재의 상류측에서 느슨하고, 스티어링 부재의 하류측에서 팽팽하다. 따라서, 상류측의 벨트 텐션을 T라 하면, 하류측의 벨트 텐션은 T ＋ dT이다. 이들 텐션은 스티어링 부재에 대한 접선에 평행한 방향으로 작용한다. 그러므로, 미분 벨트 길이 당 단부 부재(91)의 센터를 향하여 벨트가 단부 부재(91)에 인가하는 힘은 약 Tdθ이다. 따라서, 벨트(50)와 단부 부재(91) 사이의 마찰 계수가 μs인 경우에, 벨트(50)와 단부 부재(91) 사이의 마찰력(dF)은 하기 수학식 1로부터 구할 수 있다.
[수학식 1]
dF=μsTdθ
텐션 T는 도시하지 않은 벨트 구동 롤러에 의해 지배된다. 따라서, 벨트 구동 롤러의 마찰 계수가 μr이면,
[수학식 2]
dT=μrTdθ
이다. 따라서,
[수학식 2']
Figure pat00001
이다.
수학식 2'를 권취각(θS)에 걸쳐 적분하면, 텐션(T)은 하기 수학식 3에 의해 얻을 수 있다.
[수학식 3]
Figure pat00002
여기서, T1은 θ=0에 있어서의 텐션을 의미한다.
수학식 1 및 3으로부터,
[수학식 4]
Figure pat00003
이다.
도 13(a)를 참조하면, 스티어링 축에 대해 지지대(92)가 회전하는 방향이 화살표(S)로 표시되는 방향으로 가정한 경우, 벨트가 스티어링 부재를 권취하기 시작하는 지점 (θ=0)과 단부 부재(91)의 축선을 연결하는 선과 스티어링 부재의 회전면 사이의 각 α가 존재한다. 그러므로, 수학식 4로부터 얻을 수 있는 힘 중 화살표(S)로 표시되는 바와 같이 하향을 향하는 성분은
[수학식 5]
Figure pat00004
이다.
권취각(θs)에 걸쳐 수학식 5를 적분하면,
[수학식 6]
Figure pat00005
이다.
벨트(50)가 구동될 때에 각 단부 부재(91)가 벨트(70)로부터 받는 화살표(S)로 표시되는 하향 힘(단위 폭 당)은 수학식 6으로부터 얻을 수 있다.
도 13(b)는 도 13(a)에서 화살표(TV)로 표시되는 방향으로부터 보이는 바와 같은, 스티어링 부재 및 벨트(50)의 평면도이다. 도 13(b)를 참조하면, 벨트(50)가 화살표(V)의 방향으로 구동될 때, 벨트(50)는 좌측으로 일탈하는 것으로 가정한다. 따라서, 벨트(50)는 좌측 단부 부재(91)하고만 접촉하고 있다. 또한, 벨트(50)와 좌측 단부 부재(91) 사이의 접촉 면적의 폭, 즉 벨트(50)의 좌측 엣지와 좌측 단부 부재(91)의 내측 엣지 사이의 거리는 w로 가정한다. 따라서, 좌측 단부 부재(91)는 화살표(S)로 표시되는 바와 같은 방향의 하향 힘(Fsw)을 받고, 우측 말단 부재(91)는 화살표(S)로 표시되는 바와 같은 힘을 받지 않는다. 좌측 및 우측 단부 부재(91)와 벨트 사이의 마찰력의 차이는 모멘트(FswL) (스티어링 롤러가 좌측, 즉 벨트가 일탈하는 측이 하향으로 움직이도록 기울어짐)를 발생시키는 원동력인 것을 설명할 수 있다. 이하, 스티어링 축 주위로 스티어링 부재가 회전식으로 이동하게 하는 모멘트는 스티어링 토크로서 지칭할 것이다.
상기 기재된 원리에 의해 발생한 힘에 의해 스티어링 부재(97)가 기울어지는 방향은 벨트(50)가 원래대로 시프트되는 방향에 상당한다. 따라서, 벨트(50)는 자동적으로 센터링된다.
그러나, 일본 공개 특허 출원 제2001-520611호 공보에 제안되어 있는 벨트를 자동 센터링하는 방법은, 스티어링 부재(97)가 스티어링 축(95)에 대하여 자유롭게 회전가능하기 때문에, 스티어링 부재(97)가 외부 쇼크에 의해 너무 쉽게 영향을 받는 (과도하게 응답하는) 문제가 있다. 즉, 중간 전사 벨트의 경우에, 1차 전사부에서의 정전 부하의 온 또는 오프, 2차 전사부로의 전사 매체 시트의 돌입 등이 외부 쇼크로서 열거될 수 있다.
일본 공개 특허 출원 평09-1694449호 공보에 개시된 액추에이터 등을 사용하여 제어되는 벨트 센터링 자동 메카니즘의 경우에, 벨트 스티어링 메카니즘이 큰 외부 쇼크를 받더라도, 모터의 관성 등이 스티어링 부재(97)가 외부 쇼크에 의해 과도하게 영향을 받는 것을 방지하는 역할을 수행한다.
한편, 도 13(a) 및 13(b)에 나타낸 벨트 센터링 자동 메카니즘의 경우에, 스티어링 부재(97)는 상기 기재된 바와 같은 그러한 관성을 갖지 않는다. 그러므로, 스티어링 부재(97)는 광각으로 회전식으로 이동하는 경향이 있다. 스티어링 부재(97)는 광각으로 회전식으로 이동하면서 벨트(50)는 순환식으로 구동되기 때문에, 벨트(50)는 지지되고 연신된 상태를 유지하는 자세로 빠르게 변화한다. 화상 형성에 관계되는 벨트의 경우에, 폭 방향의 위치 일탈은 주 주사 방향(primary scan direction)에서 상이한 색상의 복수의 단색 화상의 위치 어긋남(misalignment)을 초래한다.
다음에, 도 14 및 도 15를 참조하여, 벨트 부재(50)의 자세 변화와 주 주사 방향에서의 상이한 색상의 복수의 단색 화상의 위치 어긋남의 관계를 설명한다.
도 14는 벨트(50)의 자세가 일정하게 구동되고 있을 때의 벨트(50)의 상부 평면도이다. 벨트(50)는 복수의 롤러, 즉 드라이버 롤러(604) 및 스티어링 롤러(97) 등에 의해 걸려 있고 연신된 상태로 유지된다. 도 14에서 실선에 의해 표시되는 벨트 위치는 벨트(50)가 순환식으로 구동되고 있을 때의 어떤 시간 t에서의 벨트 위치이다. 벨트(50)는 롤러 사이의 위치 어긋남 등에 의해 (자세 γ로) 기울어진다.
벨트(50)가 자세 γ로 일정한 상태에서 화살표(V)로 표시되는 방향으로 구동되면, 벨트(50)는 시간 (5+△t) 지점에서 파선으로 표시되는 위치에 있을 것이다. 위치 M1 및 M2 지점에서 각각 시간 t 및 t+△t에서 벨트 엣지의 하나의 위치를 벨트의 폭 방향에서 측정한다고 가정하면, 벨트 엣지 위치가 측정될 때의 지점 M인 벨트 엣지의 지점 Pt 및 벨트 엣지 위치가 측정될 때의 지점 M인 Pt +△t는 벨트 엣지의 동일한 지점이다. 따라서, 벨트 일탈이 없는 경우에, 지점 Pt의 위치 및 지점 Pt+△t의 위치는 벨트 폭 방향에서 일치해야 한다.
벨트(50)는 구동되면서 자세 γ로 일정한 상태로 유지되는 경우에, 지점 Pt와 Pt +△t 사이의 벨트 엣지의 지점 P의 궤적은 방향 x에 평행하다. 다시 말해서, 벨트(50)는 이상적인 조건에 있다. 즉, 벨트 엣지 위치 검출 지점 M1 및 M2 사이의 Y 방향 (주 주사 방향)에서의 벨트(50)의 위치 일탈은 없다.
도 15는 벨트(50)가 구동되면서 자세가 일정한 상태로 유지되지 않을 때의 벨트(50)의 상부 평면도이다. 벨트(50)는 어떤 시간 t에서 도 14에 나타낸 바와 같이 실선으로 표시된 위치에 있고, 자세 γ에 있으며, 또한 벨트(50)는 화살표 V로 표시되는 방향으로 구동되면서 자세 γ가 변화한다고 가정하면, 시간 Pt +△t 지점에서의 벨트(50)의 위치는 실선에 의해 표시되는 바와 같을 것이다. 벨트 엣지 중 하나의 지점 P의 위치가 도 14에서와 같이 동일한 지점 M1 및 M2에서 측정된다면, 지점 Pt로부터 Pt +△t까지의 지점 P의 궤적은 x 방향 (부 주사 방향)에 대하여 기울어진다. 즉, 위치 Pt, 즉 시간 t 지점에서의 지점 P의 위치 및 위치 Pt +△t, 즉 시간 t+△t 지점에서의 위치 P의 위치는 y 방향 (부 주사 방향)에 있어서 일치하지 않는다. 따라서, 벨트 엣지 위치 검지 지점 M1 및 M2를 각각 제1 및 제2 단색 화상의 화상 형성부의 위치라고 가정하면, 주 방향에서의 벨트(50)의 위치 일탈이 주 주사 방향에서의 상이한 색상의 제1 및 제2 단색 화상 사이의 위치 일탈에 상당한다. 다시 말해서, 벨트(50)와 같이 화상 형성에 관계되는 벨트의 경우에, 벨트의 자세에 발생하는 변화는 주 주사 방향에서 서로에 대해 상이한 색상의 단색 화상의 위치 일탈을 초래한다. 화상 형성 장치가 갑자기 큰 외부 방해를 받을 때, 스티어링 부재(97)는 크게 화살표(S)로 표시되는 방향으로 회전식으로 이동하고, 따라서 벨트(50)는 자세가 크게 변화한다.
도 16은 큰 외부 방해에 의해 주 주사 방향에서 초래되는 벨트(50)의 위치 일탈과 쇼크의 발생 후에 경과된 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다. 종축은 주 방향에서의 벨트(50)의 위치 일탈을 나타내며, 위치 일탈은 도 14 및 15를 참조하여 기재된 지점 M1 및 M2에서 벨트(50)의 엣지 중 하나의 어떤 지점의 위치를 측정함으로써 검지되었다.
도 16을 참조하면, 벨트(50)가 센터링되게 자동적으로 유지되는 제어하에 구동되었을 때, 벨트(50)는 시간 지점 E에서 큰 외부 방해를 갑자기 받게 되면, 위치가 심하게 변화하였다. 그 후에, 시간 Tr의 경과 후에 동작 조건 (정상 진동 센터링 운동)으로 회복되었다. 벨트(50)가 벨트(50)를 센터링되게 자동적으로 유지하는 제어하에 구동될 때, 스티어링 부재(97)는 큰 외부 방해 등을 갑자기 받지 않는 한, 방향 S에서의 회전 동작 (소위 스티어링 동작)은 작게 유지된다. 그러므로, 주 주사 방향에서의 벨트(50)의 위치 일탈도 매우 작아, 즉 문제가 안 되는 수준이다. 그러나, 화상 형성 장치가 큰 외부 방해를 갑자기 받는 순간 및 스티어링 부재(97)가 벨트(50)를 과도하게 스티어링하는 후속 기간 Tr에서의 벨트(50)의 위치 일탈은 매우 크다.
일본 공개 특허 출원 제2001-520611호 공보의 경우에, 지지대(92)에는 지지대(92)의 길이방향 단부에 하나씩 있는 한 쌍의 판 스프링(98)이 설치되고, 두 개의 판 스프링(98)은 화상 형성 장치 (벨트 스티어링 부재)가 상기 기재된 바와 같이 큰 외부 방해를 갑자기 받을 때에 발생하는 스티어링 부재(97)의 회전 동작을 규제하는 수단으로서 작용한다.
그러나, 일본 공개 특허 출원 제2001-520611호 공보의 경우에, 화상 형성 장치 (벨트 스티어링 부재)가 큰 부하를 갑자기 받으면, 스프링(98)은 기간 Tr 동안에 쇼크 댐핑 흡수 수단으로서 과도하게 응답하는 경향이 있으며; 스티어링 부재(97)의 오버슈팅(overshoot)을 초래하는 경향이 있다 (지점 OS1, OS2, OS3 ㆍㆍㆍ). 또한, 스티어링 부재(97)는 방향이 변화하며, 도 17(a)에서 나타낸 바와 같이, 지점 OS1, OS2, OS3 ㆍㆍㆍ에서 회전식으로 이동한다. 따라서, 오버슈팅은 주 주사 방향에서의 상이한 색상의 단색 화상의 위치 어긋남을 악화시킬 뿐만 아니라, 벨트(50)의 센터링을 지연시킨다. 다시 말해서, 오버슈팅은 상기 벨트 센터링 자동 메카니즘이 벨트를 자동적으로 센터링하는 반응이 느린 이유 중 하나이다.
그러므로, 도 17(a)에서 나타낸 바와 같은 스티어링 각 β에 비례한 저항력R을 부여함으로써 벨트 스티어링 부재(97)의 회전 동작을 제어하는 구성 배열은 바람직하지 않다. 따라서, 스티어링 부재에 급격한 스티어링 각의 변동이 발생하더라도, 임의의 통상적인 벨트 센터링 자동 메카니즘보다도 상당히 더욱 신속하게 벨트(50)를 센터링할 수 있는 구성 배열이 요구된다.
본 발명의 주 목적은, 벨트 스티어링 부재를 이용하는 임의의 통상적인 화상 형성 장치에 대하여 내쇼크성이 우수한 벨트 스티어링 부재를 포함하는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 양태에 따르면, 벨트 부재를 회전식으로 구동하기 위한 벨트 구동 장치이며, 상기 벨트 부재 구동 장치는
상기 벨트 부재를 인장시키기 위한 인장(stretching) 부재;
상기 벨트 부재의 회전에 따라서 회전가능한 회전부 및 상기 회전부의 각각 길이방향 외측에 설치되고 상기 벨트 부재에 대하여 미끄러질 수 있는 마찰부를 갖는 스티어링 부재와, 상기 스티어링 부재를 지지하는 지지 수단과, 상기 지지 수단을 회전식으로 지지하는 회전 축을 포함하며, 상기 마찰부와 상기 벨트 부재 사이에서 미끄러짐으로써 발생하는 힘에 의해 상기 스티어링 부재를 경사지게 함으로써 상기 벨트 부재를 스티어링할 수 있는 스티어링 수단; 및
상기 스티어링 부재의 경사각의 시간에 대한 변화율의 증가와 함께 증가하도록 상기 스티어링 부재의 경사에 대한 저항력을 인가하기 위한 저항력 인가 수단
을 포함하는 벨트 구동 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 상기 벨트 구동 장치와 상기 벨트를 포함하는 화상을 형성하기 위한 화상 형성 장치를 제공한다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 함께 본 발명의 바람직한 실시형태에 관한 하기 기재로부터 더욱 명백해질 것이다.
벨트 스티어링 부재를 이용하는 임의의 통상적인 화상 형성 장치에 대하여 내쇼크성이 우수한 벨트 스티어링 부재를 포함하는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
도 1은 중간 전사 수단을 이용한 통상의 화상 형성 장치의 단면도이다.
도 2(a) 및 2(b)는 본 발명의 제1 실시형태에서 화상 형성 장치의 중간 전사 벨트 유닛의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘의 사시도(1)이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘의 중심부의 상세도이다.
도 5(a) 및 5(b)는 본 발명의 제1 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘의 한 단부의 상세도이다.
도 6은 본 발명의 제1 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘의 사시도 (2)이다.
도 7(a) 및 7(b)는 저항력(마찰력) 부여 수단의 특성을 설명하는 그래프이다.
도 8(a) 및 8(b)는 벨트와 마찰 링 사이의 접촉면의 폭에 대하여, 벨트와 마찰 링 사이의 관계를 설명하는 그래프이다.
도 9(a) 및 9(b)는 본 발명의 제2 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘의 사시도이다.
도 10은 본 발명의 제3 실시형태에서 화상 형성 장치의 단면도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시형태에서 화상 형성 장치의 단면도이다.
도 12는 전형적인 통상의 벨트 센터링 자동 메카니즘의 사시도이다.
도 13(a) 및 13(b)는 벨트 센터링 자동 메카니즘이 기초하는 원리를 설명하는 도면이다.
도 14는 주 주사 방향에서의 중간 전사 벨트의 위치 일탈과 상이한 색상의 단색 화상의 위치 어긋남의 관계를 설명하는 도면 (1)이다.
도 15는 주 주사 방향에서의 중간 전사 벨트의 위치 일탈과 상이한 색상의 단색 화상의 위치 어긋남의 관계를 설명하는 도면 (2)이다.
도 16은 통상의 벨트 센터링 자동 메카니즘이 갖는 문제점을 나타내는 그래프이다.
도 17은 벨트 엣지 위치와 경과 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.
(실시형태 1)
<화상 형성 장치>
다음에, 본 발명의 본 실시형태의 화상 형성 장치를 설명한다.
우선, 도 1을 참조하여, 화상 형성 장치의 동작을 설명한다. 화상 형성 장치에 사용되는 화상 형성 방법으로서는, 전자 사진 방법, 오프셋 방법, 잉크젯 방법 등을 열거할 수 있다. 도 1에 나타낸 화상 형성 장치(60)는 전자 사진 방법을 사용하는 컬러 화상 형성 장치이다. 화상 형성 장치(60)는 형성하는 화상의 색상이 상이한 4개의 화상 형성부 및 중간 전사 벨트를 갖는다. 4개의 화상 형성부는 중간 전사 벨트의 상부 측에 있으며, 중간 전사 벨트의 이동 방향에 평행한 방향으로 직렬로 배열된다. 다시 말해서, 화상 형성 장치(60)는 장치(60)의 단면도인 도 1에서 나타낸 바와 같이, 소위 탠덤 방식이다. 최근, 이러한 방식의 화상 형성 장치가 두꺼운 종이의 대응력 및 또한 생산성 면에서 우수하기 때문에 주류의 화상 형성 장치가 되고 있다.
<전사 매체의 반송>
복수의 기록 매체 시트(S)는 기록 매체 리프팅 장치(62)에 의해 지지되는 기록 매체 저장부(61) 내부에 중첩되어 수납된다. 기록 매체 시트(S)는 화상 형성 동작의 진행과 동기하여, 급지 장치(63)에 의해 화상 형성 장치(60)의 주 어셈블리로 급지된다. 기록 매체 저장부에서 기록 매체의 시트 중 하나를 분리하기 위한 방법 중 하나는, 흡입(진공)에 의해 잔류부로부터 저장 매체 시트(S) 중 하나를 분리하는 방법이다. 도 1에서 나타낸 화상 형성 장치(60)는 상기 기록 매체 분리 방법을 이용한다. 물론, 화상 형성 장치(60)에서 사용된 것과 상이한 기록 매체 급지 방법이 사용될 수 있다. 기록 매체 시트(S) (이하, 단순하게 기록 시트(S)로 지칭함)는 급지 장치(63)에 의해 장치의 주 어셈블리로 급지되고, 기록 시트 반송 유닛(64)의 기록 시트 반송 경로(64a)를 통해 반송되고, 이후에, 기록 시트 레지스터 장치(65)로 반송된다. 기록 시트 레지스터 장치(65)에 의해 자세 및 반송 시간의 보정을 행한 후에, 2개의 롤러 사이에 중간 전사 벨트(606)의 존재하에 서로 대향하는 한 쌍의 롤러(603 및 66)에 의해 형성되는 닙인 제2 전사부로 보내진다. 롤러(603 및 66)는 각각 제2 전사부의 제1 및 제2 롤러이다. 이어서, 기록 시트(S)는 제2 전사부를 통해 반송되면서 소정의 압력 및 소정의 정전 바이어스 (부하)가 기록 시트(S) 및 그 위에 비고정된 토너 화상에 인가된다. 결과적으로, 중간 전사 벨트(606)의 토너 화상은 기록 시트(S) 상으로 전사된다.
<화상 형성 프로세스>
다음에, 상기 기재된 기록 시트(S)의 제2 전사부로의 반송과 동기하여 수행되는 화상 형성 프로세스를 설명한다.
본 실시형태에서의 화상 형성 장치(60)는 옐로우(Y)의 토너에 의해 화상을 형성하는 화상 형성부 (613Y), 마젠타(M)의 토너에 의해 화상을 형성하는 화상 형성부(613M), 시안(C)의 토너에 의해 화상 형성하는 화상 형성부(613C), 및 블랙(BK)의 토너에 의해 화상을 형성하는 화상 형성부(613BK)를 갖는다. 화상 형성부(613Y, 613M, 613C 및 613BK)는 사용하는 토너의 색상이 상이하지만, 구성은 동일하다. 따라서, 화상 형성 프로세스는 화상 형성부(613Y)에 대하여 설명한다.
토너 화상 형성 수단인 화상 형성부(613Y)는, 화상 담지 부재인 감광 부재(608), 감광 부재(608)를 대전하기 위한 대전 디바이스(612), 노광 장치(611a), 현상 장치(610), 제1 전사 장치(607), 및 감광 부재 클리너(609)로 구성된다. 감광 부재(608)는 도면 중 화살표(m)으로 표시되는 방향으로 회전한다. 감광 부재(608)가 회전하면서, 그 주위면이 대전 디바이스(612)에 의해 균일하게 대전된다. 감광 부재(608)의 주위면의 대전부가 노광 장치(611a)에 의해 노광된다. 더 구체적으로, 형성될 화상 정보를 반영하는 입력된 신호에 의해 조절하면서, 노광 장치(611a)로부터 광 비임이 투사된다. 상기 광 비임은 감광 부재(608)의 주위면의 대전면을 스캔하도록 회절된다. 결과적으로, 감광 부재(608)의 주위면에 정전 잠상이 형성된다. 이어서, 정전 잠상은 현상 장치(610)에 의해 현상된다. 결과적으로, 감광 부재(608)의 주위면 상에 가시 화상이 토너 (이 경우에, 옐로우 토너)로 형성된다 (상기 가시 화상은 이후, 토너 화상으로 지칭함). 그 후, 옐로우 토너 화상은 제1 전사 부재(607)에 의해 인가되는 소정의 압력 및 감광 부재(608)와 제1 전사 부재(607) 사이에 인가되는 소정의 정전 바이어스 (부하)에 의해 제1 전사 부재인 중간 전사 벨트(606) 상에 전사된다. 그 후, 전사 잔류 토너, 즉 전사 후에 감광 부재(608)의 주위면 상에 잔류하는 토너는 감광 부재 클리너(609)에 의해 회수되어, 다음 화상 형성을 위해 감광 부재(608)를 구성한다.
도 1에 나타낸 화상 형성 장치(60)에는 각각 4개의 화상 형성부(613), 즉 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(Bk) 단색 토너 화상 형성을 위한 화상 형성부가 있다. 그러므로, 화상 형성부(M)에서 형성된 마젠타 토너 화상은 중간 전사 벨트(606)의 옐로우 토너 화상 위에 중첩되는 중간 전사 벨트(606) 상에 전사된다. 화상 형성부(C)에서 형성된 시안 토너 화상은 중간 전사 벨트(606)의 옐로우 및 마젠타 토너 화상 위에 중첩되는 중간 전사 벨트(606) 상에 전사된다. 또한, 화상 형성부(BK)에서 형성된 블랙 토너 화상은 중간 전사 벨트(606)의 옐로우, 마젠타 및 시안 토너 화상 위에 중첩되는 중간 전사 벨트(606) 상에 전사된다. 상이한 색상의 단색 토너 화상은 상기 기재된 바와 같이 중간 전사 벨트(606) 상에 중첩되면서, 중간 전사 벨트(606) 상에 풀 컬러 화상이 형성된다. 본 실시형태에서의 화상 형성 장치는 4색 컬러 (컬러 토너)를 사용하여 풀 컬러 화상을 형성하였지만, 컬러의 개수는 4색으로 제한될 필요는 없다. 또한, 상이한 색상의 단색 토너 화상이 형성되고 전사되는 순서도 상기 기재된 것에 제한될 필요는 없다.
다음에, 중간 전사 벨트(606)에 대해서 설명한다. 중간 전사 벨트(606)는 4개의 롤러, 더 구체적으로 벨트 구동 부재인 드라이버 롤러(604), 벨트 스티어링 부재인 스티어링 부재(1), 벨트 텐션 부재인 텐션 롤러(617) 및 벨트가 형성하는 루프의 내측 상에 있는 제2 전사 롤러(603)에 의해 지지되고 연신된 상태로 유지된다. 중간 전사 벨트(606)는 순환 벨트이고, 도면에서 화살표(V)로 표시되는 방향으로 구동된다.
또한, 스티어링 부재(1)는 텐션 롤러(617)과 조합하여 중간 전사 벨트(606)에 소정의 텐션을 제공하는 벨트 텐션 롤러로서 기능한다. 상기 기재된 화상 형성 프로세스는 화상 형성부(613Y, 613M, 613C, 및 613BK)에서 인접한 2개의 화상 형성부의 하류 화상 형성부에서 형성된 화상이 중간 전사 벨트(606) 상에 전사될 타이밍에 상류 화상 형성부에서 형성되고 중간 전사 벨트(606) 상에 전사된 화상에 중첩되는 방식으로 행해진다. 결과적으로, 중간 전사 벨트(606) 상에 풀 컬러 토너 화상이 형성된다. 상기 풀 컬러 화상은 제2 전사부에 반송된다. 그러나, 중간 전사 벨트(606)를 지지하고 연신된 상태를 유지하는 롤러의 개수는 도 1의 것에 제한될 필요는 없다.
<2차 전사 이후의 프로세스>
기록 시트(S)는 중간 전사 벨트(606) 상의 풀 컬러 토너 화상의 형성과 동기하여 제2 전사부로 반송되기 때문에, 상기 기재된 화상 형성 프로세스를 통해 형성되고 중간 전사 벨트(606) 상으로 전사되는 풀 컬러 토너 화상은 제2 전사부에서 기록 시트(S)로 전사된다. 그 후에, 기록 시트(S)는 제2 전사부와 정착 장치(68) 사이에 있는 기록 매체 반송부(67)에 의해 정착 장치(68)로 반송된다. 정착 장치에는 다수의 구성 배열 및 정착 방법이 있지만, 도 1에 나타낸 정착 장치(68)는 정착 장치(68)의 정착 롤러(615) 및 가압 벨트(614)가 형성하는 정착 닙 내에서 소정의 압력 및 소정의 열량을 부여해서 기록 시트(S)에 기록 시트(S) 상의 토너 화상을 용융 고착시키는 방식이다. 더 구체적으로, 정착 롤러(615)는 열원으로서 내부 히터를 갖는다. 가압 벨트(614)는 복수의 롤러에 의해 지지되고 텐션된 상태를 유지하며, 압력 벨트 루프의 내측으로부터 가압 패드(616)에 의해 정착 롤러(615) 상에 가압된 상태를 유지한다. 정착 장치(68)를 통해 반송된 후에는, 화상 형성 장치가 양면 프린트 모드가 아닌 경우에, 기록 시트(S)는 기록 시트 분지(directing) 및 반송 장치(69)에 의해 배지 트레이(600)에 직접 배출된다. 화상 형성 장치가 양면 모드인 경우에, 기록 시트(S)는 반전 및 반송 장치(601)에 반송된다. 화상 형성 장치가 양면 프린트 모드인 경우에, 기록 시트(S)는 반전 및 반송 장치(601)로 보내지고, 선단 엣지였던 기록 시트(S)의 엣지가 후단 엣지가 되도록 뒤집어지고, 그 후에, 반송 장치(602)로 반송된다. 그 후에, 기록 시트(S)는 급지 장치(61)로부터 보내지는 다음 기록 시트(S)와 충돌하지 않는 타이밍에, 기록 매체 반송 유닛(64)이 포함하는 재급지 경로(64b)를 통해 제2 전사부로 다시 반송된다. 기록 시트(S)의 이면(제2면) 상에 화상을 형성하는 프로세스는 상기 기재된 기록 시트(S)의 상면(제1면) 상에 화상을 형성하는 프로세스와 동일하며, 따라서 다시 설명하지 않을 것이다.
<스티어링 중간 전사 벨트의 구성 배열>
도 2(a) 및 도 (b)는 도 1에 나타낸 화상 형성 장치(60)의 중간 전사 벨트 유닛(50)의 사시도이다. 도 2(a)는 중간 전사 벨트(606)를 포함하지만, 도 2(b)는 중간 전사 벨트(606)를 포함하지 않는다. 중간 전사 벨트(606)는 구동력 전달 부재인 구동 기어(52)를 통해 벨트 구동력이 입력되는 벨트 구동 부재인 드라이버 롤러(604)의 회전에 의해 화살표(V)로 표시되는 방향으로 구동된다. 본 실시형태에서의 중간 전사 벨트 스티어링 메카니즘 (이하, 단순히 벨트 스티어링 메카니즘이라 지칭함)은 벨트 스티어링 부재인 스티어링 부재(1)의 길이방향 단부 사이의 마찰력의 차이를 이용하는 벨트 센터링 자동 메카니즘이다.
도 3은 본 발명에 따른 벨트 스티어링 수단인 벨트 센터링 자동 메카니즘 (장치)의 사시도이다. 스티어링 부재(1)는 중앙부(주요부)인 롤러(2), 및 롤러(2)의 축선에 평행한 방향에 있어서의 롤러(2)의 길이방향 단부에 있으며 마찰 부여부 (마찰 링)으로서 기능하는 한 쌍의 마찰 링(3)을 포함한다. 롤러(2) 및 마찰 링(3)은 동일한 축 상에 고정된다. 스티어링 부재(1)는 또한 한 쌍의 지지 부재(6), 한 쌍의 베어링(4) 및 탄성 부재인 한 쌍의 압력 부여 스프링(5) (압축 스프링)을 포함한다. 각각의 베어링(4)은 도면에서 화살표(PT)로 표시되는 방향으로 이동하도록 상응하는 지지 부재(6)의 홈(도시하지 않음)에 끼워 맞춰진다. 또한, 베어링(4)은 상응하는 스프링(5)에 의해 화살표(PT)로 표시되는 방향으로 압박된다. 따라서, 스티어링 부재(1)는 또한 중간 전사 벨트(606)의 내측면을 압박하여 화살표(K')로 표시되는 바와 같은 텐션을 부여하는 벨트 텐션 부재로서 기능한다. 한 쌍의 지지 부재(6) 및 플레이트(7)는 롤러(2) 및 마찰 링(3)을 지지하기 위한 지지 부재를 구성한다. 지지 부재(6)는 롤러(2)의 중앙부와 일치하는 스티어링 축 축(J)에 대하여 화살표(S)로 표시되는 방향으로 회전될 수 있도록 스티어링 축에 의해 지지된다. 참고 번호 8로 표시되는 것은 중간 전사 벨트 유닛(500)의 프레임인 프레임 스테이이다. 프레임 스테이(8)는 중간 전사 벨트 유닛(500)의 각각의 전방 및 후방 플레이트(51F 및 51R) 사이에서 연장된다. 프레임 스테이(8)의 길이방향 단부에 각각 하나씩 두 쌍의 슬라이드 롤러(9)가 구비되어 있다. 롤러(9)는 플레이트(7)의 회전 저항을 저감시키는 역할을 한다.
<벨트 센터링 자동 메카니즘의 상세 구성>
다음에, 도 4, 5(a) 및 5(b)를 참고하여, 벨트 센터링 자동 메카니즘의 구성을 더욱 상세하게 설명한다.
도 4는 벨트 센터링 메카니즘 지지대의 중심부의 구조를 나타내는 단면도이다. 회전대(7)의 중앙부는 소형 스크류에 의해 회전대(7)에 일체로 연결되어 있는 스티어링 축(21)에 끼워 맞춰져 있다. 스티어링 축(21)은 회전 축이고, 스티어링 축(21)의 길이방향 단부 중 하나는 스티어링 축(21)의 축에 걸쳐 서로 평행하고 서로 대향하는 한 쌍의 평편면이 제공되는 방식으로 "경사진(chamfered)" 상태이다. 스티어링 축(21)은 프레임 스테이(8)의 베어링(23)을 통해 연결되어서, 프레임 스테이(8) (베어링(23))에 의해 지지되어 있다. 스티어링 축(21)은 또한 로터리 댐퍼(20)의 중심 축 기능을 한다. 스티어링 축(21)의 다른 단부는 스토퍼(26)에 끼워 맞춰져 있어 로터리 댐퍼(20)가 스러스트(thrust)에 의해 스티어링 축(21)으로부터 미끄러져 분리되지 않도록 방지한다. 로터리 댐퍼(20)는 한 쌍의 소형 스크류(25)를 사용하여 프레임 스테이(8)에 고정 부착되어 있다. 본 실시형태에서 로터리 댐퍼(20)는 저항력(마찰력) 부여원으로서 오일 등의 점도를 사용하는 저항력(마찰력) 부여 수단이다. 따라서, 로터리 댐퍼(20)가 스티어링 축(21)이 회전식으로 이동할 때 로터리 댐퍼(20)와 스티어링 축(21) 사이에 발생시키는 저항력은 스티어링 축(21)의 전단 속도에 (이론적으로) 비례한다. 즉, 스티어링 축(21)은 경사각의 시간당 변화율이 증가할수록, 스티어링 축(21)의 경사에 대한 저항력이 또한 증가한다.
도 5(a) 및 5(b)는 벨트 센터링 자동 메카니즘의 길이방향 단부 중 하나의 상세도이다.
한 쌍의 마찰 링(3)은 각각 도 5(a)에서 나타낸 바와 같이 스티어링 부재 샤프트(30)에 평행한 방향으로 외경이 균일한 (직선형) 마찰 링(3a), 또는 도 5(b)에서 나타낸 바와 같이 스티어링 부재 샤프트(30)와 평행한 방향으로 외경이 불균일한, 즉 스티어링 부재 샤프트(30)의 길이방향에 평행한 방향으로 외측 단부가 내측 단부보다 외경이 더 커지도록 테이퍼진 (테이퍼형) 링(3b)과 같은 형상이다. 롤러(2)는 스티어링 부재 샤프트(30)에 의해 회전식으로 지지되고, 롤러(2)는 스티어링 부재 샤프트(30)를 연결해주는 한 쌍의 내부 베어링을 포함하며, 따라서 롤러(2)는 중간 전사 벨트(606)의 회전에 의해 회전될 수 있다. 롤러(2)의 길이방향 단부에 위치한 한 쌍의 회전 링(3)(3a 또는 3b)은 또한 스티어링 부재 샤프트(30)에 의해 지지되지만, 회전 불가능하다. 이들은 평행 핀 등에 의해 회전이 불가능하다. 스티어링 부재 샤프트(30)는 슬라이드 베어링(4)에 의해 비회전식으로 지지되고, 스티어링 부재 샤프트(30)의 각각의 길이방향 단부는 D형상의 단면이도록 형성된다. 따라서, 중간 전사 벨트(606)이 구동되면서, 스티어링 부재(1)의 롤러(2) 상에서 미끄러지지 (마찰하지) 않는다. 그러나, 이것은 롤러(2)의 길이방향 단부에 있는 마찰 링(3)(3a 또는 3b) 상에서 미끄러진다 (마찰한다). 상기 기재된 바와 같이 구성되는 벨트 센터링 자동 시스템 (메카니즘)이 작동하는 원리는 상기 기재된 수학식 1 내지 수학식 6으로 설명한 바와 같다. 즉, 본 실시형태에서, 마찰 링(3) 중 하나와 중간 전사 벨트(606) 사이의 접촉면이 소정값보다 크기가 더 커지면, 스티어링 부재(1)는 중간 전사 벨트(606)의 스티어링을 개시한다. 그러나, 본 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘은 마찰 링(3)이 고정된 상태를 유지하도록 구성되며, 마찰 링(3)은 롤러(2)가 회전되는 방향으로 회전하지 않는다. 그러나, 상기 기재된 바와 같이 구성될 필요는 없다. 즉, 마찰 링(3)은 회전가능하도록 구성될 수 있다. 그러나, 이러한 경우에 중간 전사 벨트(606)가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 마찰 링(3)을 회전시키는데 필요한 토크는 스티어링 부재(1)의 롤러(2)를 회전시키는데 필요한 토크보다 더 크도록 구성되어야 하며, 이는 전자가 후자보다 더 크기만 하면, 중간 전사 벨트(606)가 스티어링될 수 있기 때문이다.
또한, 본 실시형태에서는, 중간 전사 벨트(606)의 폭은 롤러(2)의 폭보다 더 크며, 스티어링 부재(1) (롤러(2) + 롤러(2)의 각 길이방향 단부에 위치한 2개의 마찰 링(3))의 폭보다 작다. 따라서, 중간 전사 벨트(606)가 이상적인 위치에 (센터링되어) 있을 때, 중간 전사 벨트(606)와 마찰 링(3) 사이의 접촉면에 있어서의 관계는 도 8(a)에서 나타낸 바와 같다. 즉, 스티어링 부재(1)의 길이방향 한 단부가 접촉하는 상기 언급된 면적의 폭(w)(도면 중 해칭부)는 다른 쪽 길이방향 단부에서와 동일하다. 그러므로, 중간 전사 벨트(606)가 위치를 벗어나더라도, 중간 전사 벨트(606)는 구동시에 마찰 링(3) 중 하나와 반드시 접촉하게 되어 그 위에서 미끄러지게 된다. 즉, 이 경우에, 벨트(606)는 구동시에 항상 마찰 링(3) 중 하나 또는 둘 다 위에서 미끄러진다. 상기 구성 배열은 이하의 이유 때문이다. 즉, 중간 전사 벨트(606)가 도 8(b)에서 나타낸 바와 같이 롤러(2)보다 폭이 좁을 경우에, 중간 전사 벨트(606)가 일탈하더라도, 지지대는 벨트(606)가 마찰 링(3) 중 하나와 포개질 때까지 회전하지 않는다. 그러므로, 스티어링 부재(1)는 급격하게 벨트(606)의 센터링을 개시하는 경향이 있다. 그러나, 벨트(606)와 롤러(2)의 폭 사이의 관계가 도 8(b)에 나타낸 바와 같더라도, 벨트(606)와 마찰 링(3) 사이의 마찰력에서 스티어링 부재(1)의 길이방향 단부 사이의 차이를 이용함으로써 자동적으로 벨트(606)를 유지할 수 있다. 그러나, 도 8(a)에서 나타낸 것과 같은 구조에서는, 벨트(606)와 마찰 링(3) 사이의 마찰력에 있어서의 스티어링 부재(1)의 길이방향 단부 사이의 차이가 항상 검지될 수 있으며, 따라서 벨트 센터링 자동 메카니즘이 도 8(b)에 나타낸 구조보다도 일탈의 훨씬 더 빠른 단계에서 벨트 일탈에 반응하게 한다. 그러므로, 스티어링 부재(1)는 과도하게 각 변화를 일으키지 않는다.
다음에, 마찰 링(3a)의 정지 마찰 계수 μs에 대해서 설명한다.
구체적으로 설명하면, 도 5(b)에서 나타낸 바와 같이 본 실시형태에서의 마찰 링(3)이 테이퍼진 경우에, 본 실시형태에서는 마찰 링의 계수 μs가 대략 0.3 (μs≒0.3)이고, 테이퍼 각(φ)이 8°:φ=8°이다.
또한, 각 마찰 링(3)의 주위면의 마찰 계수는 롤러(2)의 주위면의 마찰 계수보다 더 큰 것으로 가정한다. 마찰 링(3a)의 재료로서는, 비교적 미끄럼 이동성(slippery)인 폴리아세탈 (POM)과 같은 수지 재료이다. 또한, 마찰 링(3a)과 중간 전사 벨트(606) 사이의 마찰에 의한 전기에 기인한 정전 문제를 고려하여, 마찰 링(3a)의 재료는 도전성으로 이루어진다. 그러나, 마찰 링(3)이 도 5(a)에서 나타낸 바와 같은 형상인 경우에, 즉 직경이 균일한 경우에, μs≒0.6인 것이 바람직하고, 마찰 링(3)이 테이퍼진 경우보다 더 큰 것이 바람직하다.
다음에, 롤러(2)의 정지 마찰 계수 μSTR에 대해서 설명한다. 롤러(2)는 알루미늄으로 형성된다. 그의 주위면은 정지 마찰 계수 μSTR가 대략 0.1; μSTR≒0.1로 설정된다. 즉, 마찰 링(3)의 마찰 계수 μs보다 더 낮게 설정된다.
중간 전사 벨트(606)의 기재층은 폴리이미드로 이루어지고, 인장 탄성 계수 (E)가 대략 18,000N/cm2: E≒ 18,000N/cm2이다. 인장 탄성 계수(E)가 큰 성분에서 발생하는 큰 인장 응력은, 롤러(2)의 마찰 계수 μs를 감소시킴으로써, 벨트 센터링력으로 유효하게 변환될 수 있다.
동시에, 중간 전사 벨트(606)에서 발생하는 왜곡을 연속적으로 풀어주기 때문에, 중간 전사 벨트(606)는 과도한 부하를 계속해서 받으면서 구동되지 않는다.
그러므로, 중간 전사 벨트(606)는 자동 센터링될 뿐만 아니라 파단을 방지하거나 또는 비슷한 문제를 방지한다. 그러나, 중간 전사 벨트(606)의 기재층의 재질은 폴리이미드에 한정되는 것이 아니다. 재료가 폴리이미드와 유사한 인장 탄성 계수를 갖고 쉽게 연신되지 않는 한, 폴리이미드 이외의 수지 재료, 또는 금속 재료일 수 있다. 또한, 롤러(2)의 재질도 μSTR≤μ인 문제를 방지하는 요건을 충족하는 한, 알루미늄 이외의 재료일 수 있다.
여기서, 상기에 기재된 마찰 링(3), 롤러(2), 구동 롤러 등의 마찰 계수 측정 방법에 대해서 설명한다. 본 실시형태에서 벨트 스티어링 자동 메카니즘의 구성요소의 마찰 계수는 플라스틱 필름 및 시트의 마찰 계수 시험 방법 (JIS K7125) 을 사용하여 측정하였다. 더 구체적으로는, 본 실시형태에서는 폴리이미드로 이루어진 중간 전사 벨트(606)의 내층 피스를 시험편으로 사용한다.
다음에, 로터리 댐퍼(20)에 대해서 설명한다. 도 4를 참고하면, 본 실시형태에서의 댐퍼(20)는 로터리 댐퍼이다. 이것은 점성 저항을 이용한다. 그러므로, 로터리 댐퍼(20)가 발생시키는 저항력(R)은 스티어링 각의 단위 시간당 변화율 (dβ/dt) (즉, 스티어링 속도)에 따라서 비례한다. 본 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘의 구성 배열의 경우에, 스티어링 각의 단위 시간당 변화율 (dβ/dt) 및 저항력(R)은 서로 비례하는 관계에 있다. 스티어링 부재(1)의 길이방향 단부 중 하나와 나머지 단부 사이의 마찰력 차이를 사용하는 벨트 센터링 자동 시스템은 액추에이터를 사용하는 벨트 센터링 자동 메카니즘과 상이하며, 전자는 벨트 센터링 주기가 매우 긴 (대략 60초) 것, 즉 스티어링 속도 (dβ/dt)가 매우 작은 특징적인 특성을 갖는다. 특히, 도 8(a)를 참조하여 기재된 바와 같이 구성된 벨트 센터링 자동 메카니즘 (시스템)인 경우에, 벨트 스티어링 속도의 정상 범위, 즉 큰 외부 방해가 갑작스럽게 발생하는 타이밍에 상응하는 부분을 제외한 범위는 예를 들어, 도 7(b)에서 나타낸 범위 AN과 같이 매우 작다. 그러나, 벨트 센터링 자동 메카니즘 (화상 형성 장치(60))은 문제가 되는 외부 방해, 즉 큰 외부 방해를 받으면, 스티어링 속도가 비교적 높아진다 (범위 AE). 즉, 중간 전사 벨트(606)가 정상 조건하에서 자동적으로 센터링되는 동안에, 즉 화상 형성 장치가 상당한 외부 방해를 갑자기 받지 않을 때는, 매우 작은 저항력(R)만이 발생한다. 그러므로, 저항력(R)은 벨트 센터링 동작을 방해하지 않는다. 한편, 벨트 센터링 자동 메카니즘 (화상 형성 장치(60))이 갑자기 상당한 외부 방해를 받을 때, 큰 저항력(R)이 발생하여, 스티어링 부재(1)에서 방해 영향이 최소화된다. 그 결과, 중간 전사 벨트(606)는 외부 방해에 의해 급격하게 자세가 변화되는 것이 방지된다. 다시 말해서, 중간 전사 벨트(606)는 도 16에서 나타낸 만큼 주 주사 방향으로 갑자기 위치 일탈하지 않으며, 따라서 중간 전사 벨트(606)가 갑작스런 외부 방해에 의해 일탈되어 이루어지는 시간 Tr은 도 16에서 나타낸 바와 같이 지속되지 않는다.
또한, 제어 관점으로부터 벨트 센터링 자동 메카니즘의 평가 면에서도, y 방향에서의 벨트 엣지 이동은 도 7(b)에서 나타낸 바와 같이 오버슈팅 없이 정상 범위로 쉽게 회복된다.
본 발명은 벨트 센터링 자동 메카니즘의 응답성의 개선에 관한 것이다. 그러므로, 본 발명은 화상 형성 장치의 존재와는 상관없이, 광범위한 벨트 구동 장치에 적용가능한 것으로 간주된다. 예를 들어, 도 1에 나타낸 정착 장치(68)의 경우에, 정착 벨트(614)를 구동하는 정착 장치(68)의 부분은 본 발명을 적용할 수 있는 벨트 구동 장치이다. 그러므로, 정착 벨트(614)를 지지하고 연신되게 유지하는 롤러 중 1개에, 벨트 센터링 자동 메카니즘 (도 3에 나타내는 구성 또는 유사한 방식)을 적용함으로써 상기 기재된 바와 같은 동일한 효과를 얻을 수 있다.
<벨트 센터링 자동 메카니즘의 특성 및 메카니즘의 토크 튜닝>
본 실시형태에서는, 벨트 센터링 자동 메카니즘이 갖는 벨트 센터링 특성과 로터리 댐퍼(20)의 토크 특성을 조정할 (튜닝할) 필요가 있다. 중간 전사 벨트(606)의 재질은 폴리이미드 등으로, 탄성률이 비교적 높다. 그러므로, 벨트 자체의 인장 응력에 기인하는 저항에 의해 벨트가 자동적으로 센터링될 수 있는 스티어링 범위가 한정된다. 본 실시형태에서, 상기 범위는 대략 ±2°이다. 그러나, 스티어링 부재(1)의 전체 길이는 대략 370mm로, 비교적 길다. 그러므로, 중간 전사 벨트(606)의 길이방향 단부의 이동에 있어서의 위치 일탈의 범위는 대략 13mm로, 충분하다. 즉, 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 스티어링 축(21)의 스티어링 속도 dβ/dt를 직접 이용하는 벨트 센터링 자동 메카니즘의 구성 배열의 경우에는, 메카니즘이 큰 외부 방해를 갑자기 받더라도, 스티어링 속도 dβ/dt는 로터리 댐퍼(20)의 토크에 비해 상대적으로 낮게 유지된다. 그러므로, 댐퍼(20)의 역할 범위 내에서 원하는 저항력(R)이 얻어지지 않을 수도 있는 것을 생각할 수 있다. 이러한 경우에, 도 6에 나타내는 것과 같은 기어(기어 비)를 사용한 구성 배열을 사용함으로써, 로터리 댐퍼(20)이 발생시키는 저항력(R)을 조정할 수 있다. 도 6은 본 실시형태의 벨트 센터링 자동 메카니즘을 도 3에서 본 방향과 역방향으로부터 본 사시도이다. 중간 전사 벨트(606)는 도면 중 화살표(V)로 표시되는 방향으로 구동된다. 도 6에 나타낸 벨트 센터링 자동 메카니즘은 스티어링 축선(J) 둘레의 부분을 제외하고는 도 3과 구성이 동일하다. 따라서, 도 3에서의 벨트 센터링 자동 메카니즘의 상응하는 부분과 상이한 도 6에서의 벨트 센터링 자동 메카니즘 부분만을 여기서 설명한다. 도 6에서의 벨트 센터링 자동 메카니즘에는 회전 축이 스티어링 축선(J)과 일치하고, 또한 스티어링 축(21)과 함께 회전하도록 스티어링 축(21)의 길이방향 단부 중 하나에 부착되는 스티어링 기어(40)를 구비한다. 스티어링 기어(40)의 이(teeth) 개수는 Z1이다. 또한, 메카니즘에는 스티어링 기어(40)와 맞물려 있는 댐퍼 기어(41)를 구비한다. 댐퍼 기어(41)의 이 개수는 Z2이다. 댐퍼 기어(41)는 로터리 댐퍼(20)의 회전 축(센터 축) 주변에 회전가능하게 맞추어져 있다. 상기 두 기어의 이 개수의 관계는 Z1>Z2이다. 따라서, 로터리 댐퍼(20)의 회전 축은 스티어링 축보다 더 빠르게 회전한다.
그러므로, 스티어링 속도 dβ/dt가 작더라도, 로터리 댐퍼(20)에 의해 발생되는 저항력(R)은 벨트 센터링 자동 메카니즘의 벨트 센터링 특성에 따른 기어(40 및 41) 사이의 기어 비를 조정함으로써 증가시킬 수 있다. 또한, 상기 방법은 한 쌍의 기어를 사용하여 댐퍼(20)가 제공할 수 있는 저항력을 조정할 수 있다. 그러므로, 도 6에 나타낸 구성 배열의 이용은 로터리 댐퍼를 이용하는 벨트 센터링 자동 메카니즘보다 크기가 현저히 더 작고 비용이 더 낮으며, 댐퍼 내부에 유체의 점성 계수를 증가시킴으로써 제공하는 저항력을 조정할 수 있는 벨트 센터링 자동 메카니즘을 제공할 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 본 실시형태를 사용하면, 통상의 센터링 동작을 방해하지 않고, 갑작스럽고 큰 외부 방해에 대해서만 유효한 저항력을 갖는 벨트 센터링 자동 메카니즘을 제공할 수 있다. 다시 말해서, 통상의 벨트 센터링 자동 메카니즘의 취약점을 최소화할 수 있다. 그러므로, 임의의 통상의 벨트 구동 장치보다, 스티어링 축의 내 쇼크성이 현저하고, 벨트의 갑작스런 자세 변화를 덜 겪으며, 그것에 수반하는 주 주사 방향에서의 단색 화상의 위치 어긋남이 현저히 적은 벨트 구동 장치를 제공할 수 있다. 특히, 중간 전사 벨트 유닛 및 중간 전사 벨트를 갖는 화상 형성 장치에 본 실시형태를 적용함으로써, 두 가지 문제점, 즉 화질 불량 및 벨트 일탈을 해결할 수 있으며, 장치 비용을 절감할 수 있다.
(실시형태 2)
도 9(a) 및 9(b)는 본 발명의 제2 실시형태의 벨트 센터링 자동 메카니즘의 사시도이다. 더 구체적으로, 이들은 도 1에 나타낸 화상 형성 장치(60)가 포함하고 있는 중간 전사 벨트 유닛(50) (도 2)의 벨트 센터링 자동 메카니즘의 중요 부분의 사시도이다. 도 9(a)는 벨트 센터링 자동 메카니즘을 상측에서 본 사시도이며, 도 9(b)는 벨트 센터링 자동 메카니즘을 하측에서 본 사시도이다. 도 9(a) 및 9(b)에 나타낸 벨트 센터링 자동 메카니즘 부분은 도 3에 나타낸 벨트 센터링 자동 메카니즘 부분에 상응한다. 화상 형성 장치(60)의 구성 및 동작 및, 중간 전사 벨트 유닛(50)의 구성 및 동작에 대한 설명은 여기에서 생략한다. 또한, 본 실시형태의 스티어링 부재(1)도 도 3 내지 도 5에서 나타낸 바와 같이, 회전가능부(2) (롤러(2)) 및 한 쌍의 정지 마찰 링(3)으로 구성된다. 롤러(2)는 중간 전사 벨트(606)의 회전 이동에 따라서 회전하지만, 한 쌍의 정지 링은 중간 전사 벨트(606)의 회전 이동에 따라서 회전하지 않는다. 또한, 상기 벨트 센터링 자동 메카니즘의 구성은 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 기본적으로 슬라이드가능한 베어링(4)이 텐션 스프링으로부터 가압되어 있고, 스티어링 부재(1)가 텐션 롤러로서 겸용된다는 점에서 제1 실시형태에서의 벨트 센터링 자동 메카니즘과 동일하다. 또한, 두 벨트 센터링 자동 메카니즘은 도 3 내지 도 5에 나타낸 바와 같이, 기본적으로 지지대로서 회전대(7)가 중간 전사 벨트 유닛(50)의 각각 전방 및 후방 플레이트(51F 및 51R) 사이에 있는 프레임 스테이(8)에 대하여 스티어링 축선(J) 주위로 회전가능하도록 구성된다는 점에서 동일하다. 도 9에 나타낸 벨트 센터링 자동 메카니즘 부분이 도 3 내지 5에 나타낸 것과 다른 점은 전자는 저항력 부여 수단으로서 직접 댐퍼(170) (소위 쇼크 흡수체)를 사용하고, 그의 로드(170R)는 도면에서 화살표(D)로 나타낸 방향으로 이동한다는 점이다. 도 9를 참조하면, 지지대(7)의 길이방향 단부에 각각 하나씩 두 개의 직접 댐퍼(170)가 사용되며, 각 댐퍼(170)는 유닛(50)의 전방 플레이트(51F) 또는 후방 플레이트(51R)의 일부분을 직각으로 굽혀 형성된 소형 플레이트에 부착된다. 즉, 직접 댐퍼(170)는 스티어링 부재(1)의 회전 축으로부터 소정 거리 (임의로) 이격되어 위치한다. 또한, 각 직접 댐퍼(170)의 로드(170R)의 외측 단부는 반구형으로, 댐퍼 헤드(170H)를 형성하며, 회전대(7)의 접촉 면적(7C)과 항상 접촉하고 있다. 스티어링 각 β은 0(β=0)일 때, 두 개의 로드(170R)는 중간 위치에 있는 것이 바람직하다. 댐퍼 헤드(170H)가 반구형으로 형성되는 이유는, 댐퍼 헤드(170H)와 접촉 면적(7C)의 접촉 지점이 벨트 센터링 동작에 의해 시프트되는 방향이 접촉 지점에서 댐퍼 헤드(170H)에 대하여 접선에 평행하기 때문에, 벨트가 매끄럽게 센터링되기 때문이다.
또한, 직접 댐퍼(170)는 제1 실시형태에서의 로터리 댐퍼(20)에서와 같이, 오일 등의 점성 저항을 사용한 저항력 부여 수단이다. 그러므로, 발생하는 저항력(R)은 도 7(b)에서 나타낸 바와 같이 스티어링 속도 dβ/dt에 대하여 (이론적으로) 비례한다. 즉, 저항력(R)은 댐퍼 헤드(170H)와 접촉 면적(7C)과의 접촉 지점의 속도에 따라서 증대한다. 그러나, 본 실시형태의 경우에, 상기 기재된 제1 실시형태에서 지지대(7)의 길이방향 단부가 그랬던 것과 같이, 스티어링 부재(1)의 전체 길이 때문에, 스티어링 각의 범위가 매우 작더라도 직접 댐퍼(170)의 로드(170R)이 충분히 변위하며, 이는 본 실시형태의 특성 중 하나이다. 더 구체적으로, 스티어링 각 범위가 대략 ±2°이고, 스티어링 부재(1)의 전체 길이가 대략 380mm인 경우에, 각 댐퍼(170)의 로드(170R)의 변위 최대량은 대략 6.5mm이다. 다시 말해서, 본 실시형태에서의 벨트 센터링 자동 메카니즘은 벨트 센터링 특성 및 저항력에서 튜닝(조정)하기가 더 쉽다. 그런데, 본 실시형태에서 벨트 센터링 자동 메카니즘에는 도 9에서 나타낸 바와 같이 회전대(7)의 길이방향 단부에 각각 하나씩 위치하는 두 개의 직접 댐퍼(170)가 설치된다. 그러나, 댐퍼(170)는 회전대(7)의 길이방향 단부의 한쪽을 상하 방향으로부터 끼워 넣도록 배치될 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 본 실시형태의 사용은 또한 갑작스런 큰 외부 방해만을 저항하는, 즉 통상의 벨트 센터링 동작을 방해하지 않는 벨트 센터링 자동 메카니즘을 제공할 수 있다. 다시 말해서, 통상의 벨트 센터링 자동 메카니즘의 취약성, 즉 갑작스런 큰 외부 방해에 대한 스티어링 축의 과도한 응답성을 최소화시킬 수 있다. 따라서, 임의의 통상의 벨트 구동 장치보다, 벨트 자세가 갑작스럽게 훨씬 덜 변화하며, 따라서 벨트 자세의 갑작스런 변화에 수반하는 주 주사 방향에서의 상이한 색상의 단색 화상의 위치 어긋남이 현저히 적은 벨트 구동 장치를 제공할 수 있다.
(실시형태 3)
상기 기재된 제1 및 제2 실시형태는 중간 전사 벨트 유닛(50) 및 중간 전사 벨트 유닛(50)을 갖는 화상 형성 장치(60)에 관한 것이었다. 본 실시형태는, 제1 및 제2 실시형태에서의 벨트보다 화상 형성에 관계되는 벨트에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 실시형태는 도 10에서 나타낸 화상 형성 장치(70)가 구비하는 직접 전사 벨트(71)에 관한 것이다. 도 10에 나타내는 화상 형성 장치(70)는 기본적으로 전사 매체의 급지 (프로세스) 및 기록 매체의 반송에 있어서 유사하다. 그러므로, 제1 실시형태에서의 화상 형성 장치(60)와 상이한 화상 형성 장치(70)의의 화상 형성 프로세스에 대해서만 설명한다.
화상 형성부(613)는, 주로 감광 부재(608), 대전 디바이스(612), 노광 장치 (611a), 현상 장치(610), 전사 장치(73), 및 감광 부재 클리너(609)로 구성된다. 감광 부재(608)는 도면에서 화살표(m)으로 표시되는 방향으로 회전한다. 감광 부재(608)가 회전하면서, 그의 주위면은 대전 디바이스(612)에 의해 균일하게 대전된다. 감광 부재(608)의 주위면의 대전부는 노광 장치(611a)에 노광된다. 더 구체적으로, 노광 장치(611a)가 구동되면서, 형성될 화상 정보를 반영하는 입력된 신호로 제어되면서 노광 장치(611a)로부터 광 비임이 투사된다. 상기 광 비임은 감광 부재(608)의 주위면의 대전부를 스캔하도록, 비임 회절 수단(61lb) 등에 의해 회절된다. 결과적으로, 감광 부재(608)의 주위면에 정전 잠상이 형성된다. 그 후에, 정전 잠상은 토너를 사용하는 현상 장치(610)에 의해 현상된다. 결과적으로, 감광 부재(608)의 주위면에 토너 (이 경우에는, 옐로우 토너)로 가시 화상 (이하, 가시 화상은 토너 화상으로 지칭함)이 형성된다. 그 동안에, 최상류 화상 형성부(613)(613Y)에서 옐로우 토너 화상 형성에 동기하여 한 쌍의 레지스트레이션 롤러(32)에 의해 기록 시트(S)가 방출된다. 그 후에, 기록 시트(S)는 정전 흡착 등에 의해서 직접 전사 벨트(71)의 기록 시트 유지면에 유지되고, 직접 전사 벨트(71)에 의해 추가로 반송된다. 기록 시트(S)가 직접 전사 벨트(71)에 의해 반송되면서, 감광 부재(608) 상의 토너 화상은 전사 장치(73)에 의해 인가되는 압력 및 정전 바이어스 (부하)에 의해 기록 시트(S)로 전사된다. 상기 기재된 것과 유사한 화상 형성 및 전사 동작이 하류의 화상 형성부, 즉 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(BK)의 화상 형성부에서 순차적으로 부분적으로 중첩되는 방식으로 수행된다.
하류 화상 형성부에서 형성된 화상은 상류 화상 형성부에서 형성되고 전사된 화상 위에 중첩되는 타이밍에, 화상은 구동되고 있는 직접 전사 벨트(71) 상의 기록 시트(S) 상에 순차적으로 전사된다. 최종적으로 기록 시트(S) 상에 풀 컬러 토너 화상이 형성된다. 그 후에, 직접 전사 벨트(71)로부터 기록 시트(S)가 분리되고, 기록 시트 분리부와 정착 장치(68) 사이에 있는 기록 시트 반송부(67)에 의해 정착 장치(68)로 반송된다. 전사 잔류 토너, 즉 직접 전사 후에 감광 부재(608)의 주위면 상에 잔류하는 소량의 토너는 감광 부재 클리너(613)에 의해 회수되어, 다음 화상 형성을 위해 감광 부재(608)에 사용된다. 도 10에 나타낸 화상 형성 장치의 경우에, 4개의 화상 형성부(613), 더 구체적으로, 화상 형성부(613Y, 613M, 613C 및 613BK)를 포함한다. 그러나, 풀 컬러 화상을 형성하는 컬러 토너의 개수 및 상이한 색상의 단색 토너 화상이 형성되는 순서는 상기 기재된 것에 제한될 필요는 없다.
다음에, 직접 전사 벨트(71)를 구동시키는 벨트 구동 유닛인 직접 전사 벨트 유닛의 구조에 대해서 설명한다. 직접 전사 벨트(71)는 드라이버 롤러(604), 스티어링 부재(1) 및 한 쌍의 종동(follower) 롤러(72 및 617)에 의해 걸려 있고 연신된 상태를 유지하며, 도면에서 화살표(V)로 표시되는 방향으로 구동된다. 종동 롤러(72 및 617)는 자유롭게 회전할 수 있으며, 직접 전사 벨트(71)의 회전에 따라서 회전한다. 스티어링 부재(1)는 직접 전사 벨트(71)에 소정의 텐션을 부여하는 텐션 롤러로서 겸용된다.
본 실시형태에서 스티어링 부재(1)를 지지하는 구성 배열은 도 3 및 4를 참조하여 상기 설명한 벨트 센터링 자동 메카니즘의 구성과 동일하다. 도 10에 나타낸 화상 형성 장치(70)의 경우에, 감광 부재(608)에 형성된 화상이 기록 시트(S)에 직접 전사되어, 직접 전사 벨트(71)의 자세 변화는 기록 시트(S)의 자세 변화와 동일한 효과이다. 그러므로, 화상 형성 장치(70)가 갑작스런 큰 외부 방해를 받을 때, 그의 벨트 센터링 자동 메카니즘은 방해 영향을 최소화시키는 수단을 구비하지 않으면, 방해에 과도하게 응답하여 도 16에서 나타낸 벨트에서와 유사한 방식으로 주 주사 방향에서 직접 전사 벨트(70)의 일탈을 초래하기 쉽다. 따라서, 상기 기재된 문제점은 스티어링 속도 dβ/dt에 비례하여 갑작스런 큰 외부 방해에 대한 스티어링 부재(1)의 저항력을 증가시키는 수단을 갖는, 본 발명의 본 실시형태에서의 벨트 센터링 자동 메카니즘을 갖는 벨트 구동 유닛을 이용함으로써 해결할 수 있다.
또한, 도 10에 나타낸 본 실시형태의 화상 형성부(613)는 전자 사진 화상 형성 방법을 사용한다. 그러나, 잉크젯 화상 형성 방법을 사용하는 화상 형성부로 대체할 수 있다.
(실시형태 4)
본 실시형태에서의 화상 형성과 관계되는 벨트는 화상 형성 장치(80)가 구비하는 감광 벨트(81)이다. 기본적으로, 도 11에 나타낸 화상 형성 장치(80)는 도 1에 나타낸 화상 형성 장치(60)와 전사 매체 급지 (프로세스) 및 기록 매체의 반송에 있어서 유사하다. 그러므로, 제1 실시형태의 화상 형성 장치(60)과 상이한 화상 형성 장치(80)의 화상 형성 프로세스만을 설명한다.
화상 형성부(6130)는 주로 감광 벨트(81), 대전 디바이스(84), 노광 장치(611a), 현상 장치(610) 등으로 구성된다. 감광 벨트(81)는 표면층으로서 감광층을 갖는다. 구동 롤러(604), 스티어링 부재(1), 종동 롤러(617), 및 내측 전사 롤러(82)에 의해 걸쳐 있고 연신된 상태를 유지하며, 도면 중 화살표(V)로 표시되는 방향으로 구동된다. 종동 롤러(617)는 자유롭게 회전할 수 있고, 감광 벨트(81)의 이동에 따라서 회전한다. 감광 벨트 루프의 내측에 배치된 롤러인 내측 전사 롤러(82)는 전사 롤러(83)에 대하여 감광 벨트(81)를 후진시킨다. 감광 벨트(81)는 화살표 (V) 방향으로 구동되면서, 그의 주위면이 대전 디바이스(84)에 의해 균일하게 대전된다. 감광 벨트(81)의 주위면의 대전부는 노광 장치(611a)에 의해 스캔되어, 감광 벨트(81) 상에 정전 잠상이 형성된다. 더 구체적으로, 노광 장치(611a)가 구동되면서, 형성될 화상 정보를 반영하는 입력된 신호로 제어되면서 노광 장치(611a)로부터 광 비임이 투사된다. 상기 광 비임은 감광 벨트(81)의 주위면의 대전부를 스캔하도록, 비임 회절 수단(611b) 등에 의해 회절된다. 결과적으로, 감광 벨트(81)의 주위면에 정전 잠상이 형성된다. 그 후에, 정전 잠상은 토너를 사용하는 현상 장치(610)에 의해 현상된다. 결과적으로, 감광 벨트(81)의 주위면에 토너로 가시 화상 (이하, 가시 화상은 토너 화상으로 지칭함)이 형성된다. 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(BK) 화상 형성부에서, 상기 기재된 것과 유사한 화상 형성 및 전사 동작이, 하류 화상 형성부에서 형성된 화상이 상류 화상부에서 형성된 화상 위에 중첩되는 타이밍으로, 옐로우(Y) 화상부, 즉 최상류로부터 시작하여 순차적으로 부분적으로 중첩되는 방식으로 수행된다. 결과적으로, 감광 벨트(81) 상에 풀 컬러 토너 화상이 형성된다. 그 후에, 감광 벨트(81)가 추가로 순환 구동되면서, 풀 컬러 토너 화상은 내측 전사 롤러(82)와 외측 전사 롤러(83)에 의해 형성되는 전사 닙으로 반송된다. 전사 닙에서의 풀 컬러 토너 화상의 기록 시트(S)로의 전사 및 전사 타이밍은 도 1을 참조로 하여 기재된 중간 전사 방식의 화상 형성 장치에서와 기본적으로 동일하다. 전사 잔류 토너, 즉 전사 후에 감광 벨트(81)의 주위면에 잔류하는 소량의 토너는 감광 벨트 클리너(85)에 의해 회수되어, 다음 화상 형성을 위해 감광 벨트(81)에 구비된다. 도 11에 나타낸 화상 형성 장치의 경우에, 4개의 화상 형성부(613), 더 구체적으로 화상 형성부(613Y, 613M, 613C 및 613BK)를 갖는다. 그러나, 풀 컬러 화상을 형성하는 컬러 토너의 개수 및 상이한 색상의 단색 토너 화상이 형성되는 순서는 상기 기재된 것에 제한될 필요는 없다.
본 실시형태에서 스티어링 부재(1)를 지지하는 구성 배열은 도 3 및 4를 참조하여 상기 설명한 벨트 센터링 자동 메카니즘의 구성과 동일하다. 즉, 스티어링 부재(1)는 감광 벨트(81)에 소정의 텐션을 부여하는 텐션 롤러로서 겸용된다. 도 11에 나타낸 화상 형성 장치(80)와 같은 화상 형성 장치의 경우에, 감광 벨트(81)의 자세 변화는 중간 전사 벨트를 사용하는 화상 형성 장치에서 발생하는 것과 유사하게, 주 주사 방향에서 상이한 색상의 단색 화상 사이의 위치 어긋남을 기본적으로 초래한다. 즉, 화상 형성 장치(80)가 큰 외부 방해를 갑자기 받으면, 방해 영향을 최소화시키기 위한 수단을 구비하지 않는다면, 도 16에서 나타낸 것과 동일한 방식으로 감광 벨트(81)가 반응한다. 따라서, 상기 기재된 문제점은 스티어링 속도 dβ/dt에 비례하여 갑작스런 큰 외부 방해의 영향에 대한 스티어링 부재의 저항력을 증가시키는 수단을 갖는, 본 발명의 본 실시형태에서의 벨트 센터링 자동 메카니즘을 갖는 벨트 구동 유닛을 이용함으로써 해결할 수 있다.
상기 기재된 바와 같이, 본 발명은 마찰의 차이에 기초한 벨트 센터링 자동 메카니즘에 있어서, 단지 스티어링 각 β 대신에, 단위 시간 t당 스티어링 부재(97)의 스티어링 각 β의 변화 (dβ/dt)에 비례하여 (이론적으로) 저항력(R)을 증가시키는 수단을 구비하는 것을 특징으로 한다. 마찰에 기초한 벨트 센터링 자동 메카니즘의 스티어링 동작의 특성은 응답 주기가 매우 길며, 즉 스티어링 축의 주위면이 전단 속도가 매우 낮은 범위 내에 있다. 한편, 거의 영향을 받지 않는 것이 바람직한 벨트 센터링 자동 메카니즘에 대한 갑작스런 큰 외부 방해는 스티어링 축의 전단 속도를 상당하게 증가시킨다. 그러므로, 벨트 센터링 자동 메카니즘이 정상 범위에서 동작되는 한, 저항력(R)의 영향은 매우 작으며, 화상 형성 장치에 상당한 외부 방해가 갑자기 가해질 때만, 저항력(R)은 스티어링 축이 방해에 과도하게 반응하는 것을 방지하도록 충분히 커진다.
상기 기재된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 스티어링 축의 주위면의 전단 속도가 낮게 유지되는 한, 벨트와 마찰 링 사이의 마찰의 영향은 매우 작으며, 벨트 센터링 자동 메카니즘에 큰 외부 방해가 갑자기 가해질 때에만, 마찰은 외부 방해에 대한 큰 저항력을 스티어링 부재에 제공한다. 다시 말해서, 본 발명은 통상의 벨트 센터링 자동 메카니즘의 단점, 즉 갑작스런 큰 외부 방해에 대한 과도한 응답성을 제거할 수 있다. 그러므로, 벨트가 갑작스럽게 자세 변화하는 것을 방지하므로, 벨트 자세의 갑작스런 변화에 수반하는 주 주사 방향에서의 상이한 색상의 단색 컬러 화상 중에서의 위치 어긋남을 최소화할 수 있는 벨트 센터링 자동 메카니즘을 제공할 수 있다.
본 발명은 본원에 개시된 구성을 참조로 하여 기재되었지만, 상술한 세부사항에 국한되지 않으며, 본 출원은 하기 특허청구범위의 사상 또는 개선의 목적 내에서 이러한 모든 변형 또는 변화를 수용하도록 의도된다.
7: 플레이트
8: 프레임 스테이
20: 로터리 댐퍼
21: 스티어링 축
23: 베어링
25: 소형 스크류
26: 스토퍼

Claims (12)

  1. 벨트 부재를 회전식으로 구동하기 위한 벨트 구동 장치이며,
    상기 벨트 부재 구동 장치는
    상기 벨트 부재를 인장시키기 위한 인장(stretching) 부재;
    상기 벨트 부재의 회전에 따라서 회전가능한 회전부 및 상기 회전부의 각각 길이방향 외측에 설치되고 상기 벨트 부재에 대하여 미끄러질 수 있는 마찰부를 갖는 스티어링 부재와, 상기 스티어링 부재를 지지하는 지지 수단과, 상기 지지 수단을 회전식으로 지지하는 회전 축을 포함하며, 상기 마찰부와 상기 벨트 부재 사이에서 미끄러짐으로써 발생하는 힘에 의해 상기 스티어링 부재를 경사지게 함으로써 상기 벨트 부재를 스티어링할 수 있는 스티어링 수단; 및
    상기 스티어링 부재의 경사각의 시간에 대한 변화율의 증가와 함께 증가하도록 상기 스티어링 부재의 경사에 대한 저항력을 인가하기 위한 저항력 인가 수단
    을 포함하는 벨트 구동 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 저항력 인가 수단은, 점성 저항을 이용하며 상기 스티어링 부재의 경사에 대한 저항력이 상기 회전 축에서 발생하는 전단 속도의 증가에 따라서 증가하는 회전형 댐퍼를 포함하는 벨트 구동 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 저항력 인가 수단은, 점성 저항을 이용하며 상기 회전 축으로부터 축 방향으로 임의의 거리만큼의 위치에서 상기 지지 수단에 접촉하는 직접 이동형 댐퍼인 벨트 구동 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 벨트 부재의 이동 시에, 상기 벨트 부재의 내면은 상기 마찰부 중 적어도 하나와 항상 접촉하는 벨트 구동 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 벨트 부재는 화상 담지 부재로부터 전사된 토너 화상을 수송하는 중간 전사 벨트인 벨트 구동 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 벨트 부재는 기록재를 화상 형성부에 수송하는 전사 벨트이고, 상기 기록재는 토너 화상이 기록재 상에 형성된 후에 밸트 부재로부터 분리되는 벨트 구동 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 마찰부는 각각 상기 회전부의 마찰 계수보다 더 큰 마찰 계수를 갖는 벨트 구동 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 마찰부 중 하나와 상기 벨트 부재 사이의 접촉 면적이 미리 결정된 수준을 초과하며, 상기 스티어링 부재가 경사되어 상기 벨트 부재를 스티어링하는 벨트 구동 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 마찰부는 도전성 수지 재료로 형성되는 벨트 구동 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 벨트 부재가 구동되지 않을 때, 상기 벨트 부재의 회전 방향으로 상기 마찰부를 회전시키기 위해 필요한 토크가, 상기 회전부를 동일한 방향으로 회전시키기 위해 필요한 토크보다도 더 큰 벨트 구동 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 벨트 부재가 구동되지 않을 때, 상기 마찰부는 상기 벨트 부재의 회전 방향으로 회전하는 것이 방지되는 벨트 구동 장치.
  12. 제1항에 따른 상기 벨트 구동 장치와 상기 벨트를 포함하는 화상을 형성하기 위한 화상 형성 장치.
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