(57)【要約】【課題】寄りガイド部材等のベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、無端ベルトの寄りや斜行を確実に補正できるようにする。【解決手段】無端ベルト１を駆動ローラ２と複数の従動ローラ３〜６によって張力を付与して張り渡し、従動ローラ５を、無端ベルト１の幅方向の位置又は周回移動方向の傾きを補正するための補正用ローラとする。その補正用ローラ５の回転軸の一端を他端に対して、無端ベルト１に対して張力付与する矢示Ｂ方向と補正用ローラ５の回転軸線とに直交する矢示Ｃ方向へ相対移動させ、その補正用ローラ５の姿勢を調整して、無端ベルト１の周回移動中における幅方向の位置又は傾きを補正する。その補正用ローラ５及びそれに対して無端ベルト１の周回移動方向の上流側で隣接する従動ローラ６と無端ベルト１との間の各摩擦係数を、他のローラと無端ベルト１との間の摩擦係数より大きくした。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラによって張力が付与されて張り渡された無端ベルトを有し、前記複数のローラのいずれかが前記無端ベルトを周回移動させるための駆動ローラであり、他のローラは前記無端ベルトの周回移動によって連れ回りする従動ローラであり、
該従動ローラのいずれかが、前記無端ベルトの幅方向の位置又は周回移動方向の傾きを補正するための補正用ローラであって、
該補正用ローラの回転軸の一端を他端に対して、前記無端ベルトに対する張力付与方向と該補正用ローラの回転軸線とに直交する方向へ相対移動させて、該補正用ローラの姿勢を調整する調整手段を設け、
該調整手段によって前記補正用ローラの姿勢を調整して、前記無端ベルトの周回移動中における前記幅方向の位置又は前記周回移動方向の傾きを補正する無端ベルト装置において、
前記補正用ローラと前記無端ベルトとの間の摩擦係数、及び前記補正用ローラに対して前記無端ベルトの周回移動方向の上流側で隣接するローラと該無端ベルトとの間の摩擦係数が、該無端ベルトを張り渡す他のローラと該無端ベルトとの間の摩擦係数より大きいことを特徴とする無端ベルト装置。
【請求項２】
請求項１に記載の無端ベルト装置において、
前記補正用ローラが第１の補正用ローラであり、前記調整手段が第１の調整手段であって、
前記従動ローラのうちの前記第１の補正用ローラ以外のいずれかが、前記無端ベルトの幅方向の位置又は周回移動方向の傾きを補正するための第２の補正用ローラであり、
該第２の補正用ローラの回転軸の一端を他端に対して、前記無端ベルトに対する張力付与方向と該第２の補正用ローラの回転軸線とに直交する方向へ相対移動させて、該第２の補正用ローラの姿勢を調整する第２の調整手段を設け、
前記第１の調整手段及び前記第２の調整手段によって、前記第１の補正用ローラ及び前記第２の補正用ローラの姿勢を調整して、前記無端ベルトの周回移動中における前記幅方向の位置又は前記周回移動方向の傾きを補正することを特徴とする無端ベルト装置。
【請求項３】
請求項２に記載の無端ベルト装置において、
前記第１の調整手段およびに前記第２の調整手段によって、前記第１の補正用ローラおよび前記第２の補正用ローラの姿勢を調整して、前記無端ベルトの周回移動中における前記幅方向の位置及び前記周回移動方向の傾きを補正することを特徴とする無端ベルト装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の無端ベルト装置において、
前記第１の補正用ローラと該第１の補正用ローラに対して前記無端ベルトの周回移動方向の上流側で隣接するローラとの間隔は、前記第２の補正用ローラと該第２の補正用ローラに対して前記無端ベルトの周回移動方向の上流側で隣接するローラとの間隔よりも小さいことを特徴とする無端ベルト装置。
【請求項５】
像担持体上に複数色のトナー像を形成する作像部と、該作像部によって像担持体上に形成した複数色のトナー像を中間転写ベルト上に順次重ねて転写する一次転写手段と、前記中間転写ベルト上に重ねて転写された複数色のトナー像を、記録材に転写する二次転写手段とを備えた画像形成装置であって、
請求項１に記載の無端ベルト装置を備え、前記無端ベルトが前記中間転写ベルトであり、前記調整手段によって前記補正用ローラの姿勢を調整して、前記中間転写ベルトの周回移動中における該中間転写ベルトの幅方向の位置又は前記周回移動方向の傾きを補正することによって、該中間転写ベルト上に転写される複数色のトナー像の色ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
像担持体上に複数色のトナー像を形成する作像部と、該作像部によって像担持体上に形成した複数色のトナー像を中間転写ベルト上に順次重ねて転写する一次転写手段と、前記中間転写ベルト上に重ねて転写された複数色のトナー像を、記録材に転写する二次転写手段とを備えた画像形成装置であって、
請求項２から４のいずれか１項に記載の無端ベルト装置を備え、前記無端ベルトが前記中間転写ベルトであり、前記第１、第２の調整手段によって前記第１、第２の補正用ローラの姿勢を調整して、前記中間転写ベルトの周回移動中における該中間転写ベルトの幅方向の位置又は前記周回移動方向の傾きを補正することによって、該中間転写ベルト上に転写される複数色のトナー像の色ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
像担持体上に複数色のトナー像を形成する作像部と、該作像部によって像担持体上に形成した複数色のトナー像を、記録材搬送ベルトによって搬送される記録材上に順次重ねて転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、
請求項１に記載の無端ベルト装置を備え、前記無端ベルトが前記記録材搬送ベルトであり、前記調整手段によって前記補正用ローラの姿勢を調整して、前記記録材搬送ベルトの周回移動中における該記録材搬送ベルトの幅方向の位置又は前記周回移動方向の傾きを補正することによって、前記記録材上に転写される複数色のトナー像の色ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
像担持体上に複数色のトナー像を形成する作像部と、該作像部によって像担持体上に形成した複数色のトナー像を、記録材搬送ベルトによって搬送される記録材上に順次重ねて転写する転写手段とを備えた画像形成装置であって、
請求項２から４のいずれか１項に記載の無端ベルト装置を備え、前記無端ベルトが前記記録材搬送ベルトであり、前記第１、第２の調整手段によって前記第１、第２の補正用ローラの姿勢を調整して、前記記録材搬送ベルトの周回移動中における該記録材搬送ベルトの幅方向の位置又は前記周回移動方向の傾きを補正することによって、前記記録材上に転写される複数色のトナー像の色ずれを補正することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、無端ベルトを複数のローラによって張力を付与して張り渡し、駆動ローラによって周回移動させる無端ベルト装置、及びその無端ベルト装置の無端ベルトを中間転写ベルト又は記録材搬送ベルトとして使用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
無端ベルトを複数のローラによって張力を付与して張り渡し、駆動ローラによって周回移動させる無端ベルト装置は、種々の産業分野で使用されている。
例えば、電子写真方式の画像形成装置において、中間転写材として無端ベルトである中間転写ベルトを使用したり、あるいは転写媒体である用紙等の記録材を搬送する手段として無端ベルトである記録材搬送ベルトを用いるものが知られている。
このような無端ベルト装置は、複数のローラによって張り渡され、駆動ローラの回転によって駆動されて周回移動される。そのとき無端ベルトの移動方向と直交する方向であるベルト幅方向（主走査方向）にベルト位置が移動するベルト寄りや、ベルトの移動方向が主走査方向に傾斜するベルト斜行が発生することがある。
【０００３】
ベルト寄りやベルト斜行が発生すると、転写媒体である中間転写ベルトや記録材上の画像形成位置にずれが生じるため、それが画像の歪みとなる。
また、ブラック（Ｋ）、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）の単色画像を各々像担持体上に形成し、それらを転写媒体上に重ね合わせて転写して、カラー画像を得るカラー画像形成装置がある。
そのカラー画像形成装置においては、画像形成位置のずれが、各色のトナー画像間の色ずれとなって現れる。これらは、いずれも画像品質の劣化につながるため、高画質の画像を得るためには、ベルト寄りやベルト斜行に関して対策を講じる必要がある。
【０００４】
この問題に対処するため、種々の方法が提案されており、その一つとして、例えば特許文献１に見られるように、中間転写ベルトや記録材搬送ベルトである無端ベルトに、寄りガイド部材を設ける方法がある。
この方法は、無端ベルトの表面に設けた寄りガイド部材を、ベルト搬送ローラの端面に当接させたり溝に挿入することによって、無端ベルトに発生するベルト幅方向（主走査方向）の力を規制して、無端ベルトの寄りを抑制する。
【０００５】
しかし、この方法では、無端ベルトに形成する寄りガイド部材の主走査方向の位置変動である振れや、搬送ローラの端面や溝の主走査方向の位置変動に起因するベルト斜行は抑制することができない。そのため、主走査方向の位置ずれが生じ、画像歪みや色ずれが発生する欠点がある。
また、無端ベルトを高速で駆動した場合、寄りガイド部材に大きな外力が加わって、ベルトおよび寄りガイド部材の座屈や破損を招きやすく、画像出力の高速化が困難である。
【０００６】
そこで、例えば特許文献２に記載されているように、無端ベルトの主走査方向のベルト寄り及び斜行を正確に検出し、その検出情報に基づいて像担持体上における主走査方向の潜像形成位置を補正する方法がある。
この方法によれば、寄りガイド部材のようなベルト高速駆動の障害となる部材を用いないので、画像出力の高速化が可能である。しかも、無端ベルトの寄り及び斜行に応じて、像担持体上の画像形成位置を補正するので、画像の歪みや色ずれを防止できる。
【０００７】
さらに、例えば特許文献３に記載されているように、中間転写ベルトのような周回移動する無端ベルトの幅方向の位置を検出して寄りと斜行を算出し、その寄りと斜行を、無端ベルトを張り渡す２つのステアリングローラを使用して補正する方法もある。
【０００８】
また、特許文献４には、１本のステアリングローラの一端を、第１の方向に移動させる第１調整機構と、第２の方向に移動させる第２調整機構とを備えた、寄り調整機構を有する画像形成装置が開示されている。そして、用紙搬送ベルトである無端ベルトの寄りを調整する際に、無端ベルトを幅方向である主走査方向へ迅速に移動させるときと、正確に移動させるときとで、第１、第２の調整機構を使い分けるようにしている。
【０００９】
さらに、特許文献５には、隣接した２本のステアリングローラを一体的に傾けることによって、中間転写ベルトの幅方向位置の補正量を増加することが開示されている。そして、その２本のステアリングローラに対して、他のローラよりも摩擦係数が大きくなるよう表面処理を施して、補正動作におけるステアリングローラのベルト拘束力を維持することも記載されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献２に記載されているように、無端ベルトの寄りや斜行による画像歪みや色ずれを画像形成位置によって補正する場合、直接無端ベルトの傾きを補正するわけではない。そのため、検出した無端ベルトの寄りや斜行に対して、必要な画像形成位置補正量が、製品組付精度ばらつきや環境条件等により変動し、高精度な補正を行うことができず、高画質化には限界がある。
【００１１】
また、特許文献３に記載されているように、寄りだけでなく斜行もステアリングローラにより補正する場合、具体的には特許文献４に開示された構成のように、２つのステアリングローラをそれぞれ独自に傾けることによって、寄りと斜行を補正する必要がある。
このとき、それぞれのステアリングローラの傾きに対して得られる補正の感度や、必要な補正範囲における感度の線形性を十分確保するためには、ベルトを張り渡すローラのレイアウトにおける制約が大きくなる。補正感度を大きくするためには、ステアリングローラ径を大きくするとよいことが周知であるが、これは装置の小型化及び低コスト化に対し障害となる。
【００１２】
これに対し、特許文献５に記載された画像形成装置では、隣接した２本のローラを一体的に傾けることによって、ステアリングローラ径を大きくするのと同様に補正感度を高めようとしている。
しかしながら、このようにしても、ステアリングローラとそれより無端ベルトの周回移動方向の上流側で隣接するローラとの間隔が小さい場合には、ステアリングローラの傾きに対して得られる補正の感度や、必要な補正範囲における感度の線形性が得られない。
そのため、ステアリングローラと上記上流側で隣接するローラとの間隔を大きくする必要があるが、そうすると装置が大型化し、コストも高くなるという問題は生じる。
【００１３】
この発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、寄りガイド部材等のベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、無端ベルトの寄りや斜行を確実に補正できるようにした、小型で低コストな無端ベルト装置を実現することを目的とする。
また、画像形成装置において、中間転写ベルトや記録材搬送ベルト等の無端ベルトの寄りおよび斜行を、簡単で低コストな構成で確実に補正できるようにし、画像歪みや色ずれを防止でき、出力画像の高速化及び高画質化を可能にすることも目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この発明は上記の目的を達成するため、複数のローラによって張力が付与されて張り渡された無端ベルトを有し、複数のローラのいずれかが無端ベルトを周回移動させるための駆動ローラであり、他のローラは前記無端ベルトの周回移動によって連れ回りする従動ローラであり、その従動ローラのいずれかが、上記無端ベルトの幅方向の位置又は周回移動方向の傾きを補正するための補正用ローラであって、その補正用ローラの回転軸の一端を他端に対して、上記無端ベルトに対する張力付与方向と該補正用ローラの回転軸線とに直交する方向へ相対移動させて、その補正用ローラの姿勢を調整する調整手段を設け、その調整手段によって上記補正用ローラの姿勢を調整して、上記無端ベルトの周回移動中における上記幅方向の位置又は周回移動方向の傾きを補正する無端ベルト装置において、
上記補正用ローラと無端ベルトとの間の摩擦係数、及び上記補正用ローラに対して無端ベルトの周回移動方向の上流側で隣接するローラと無端ベルトとの間の摩擦係数を、その無端ベルトを張り渡す他のローラと該無端ベルトとの間の摩擦係数より大きくしたものである。
【発明の効果】
【００１５】
この発明による無端ベルト装置は、寄りガイド部材等のベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、無端ベルトの寄りや斜行を確実に補正できるので、無端ベルト装置の高速化、小型化及び低コスト化を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】解析に用いた無端ベルト装置における無端ベルトとそれを張り渡す複数のローラのレイアウト条件１の構成を示す斜視図である。
【図２】同じくそのレイアウト条件２の構成を示す斜視図である。
【図３】レイアウト条件１と２の場合におけるステアリングローラ（従動ローラ５)の傾きとベルト幅方向のベルト位置補正感度との関係を示す線図である。
【図４】レイアウト条件１でステアリングローラ（従動ローラ５）の傾きがαの場合の各ローラから無端ベルトに働く軸方向荷重とそれにより変形した無端ベルトの変形姿勢の解析結果を示す図である。
【図５】同じくレイアウト条件２の場合の解析結果を示す図である。
【図６】レイアウト条件１でステアリングローラ（従動ローラ５）の傾きが２．５αの場合の各ローラから無端ベルトに働く軸方向荷重とそれにより変形した無端ベルトの変形姿勢の解析結果を示す図である。
【図７】同じくレイアウト条件２の場合の解析結果を示す図である。
【００１７】
【図８】この発明を適用した画像形成装置の一実施形態の要部を示す概略構成図である。
【図９】中間転写ベルトに対するベルト寄り・斜行検出手段の例を示す斜視図である。
【図１０】中間転写ベルトのベルト寄り及び斜行を調整する手段の例を示す斜視図である。
【図１１】図８〜図１０に示した画像形成装置における制御系の概略構成を示すブロック図である。
【図１２】この発明を適用した画像形成装置の他の実施形態の要部を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、この発明を実施するための形態を図面に基づいて具体的に説明する。
〔無端ベルト装置の解析〕
まず、この発明の対象とする無端ベルト装置の解析の結果、ステアリングローラの傾きにより生じるベルト位置補正感度に対して大きく影響する要因として、ステアリングローラ径以外のレイアウト条件があることが明らかになったので、それを説明する。
【００１９】
図１及び図２に、その解析に用いた無端ベルト装置における無端ベルトとそれを張り渡す複数のローラの構成を、レイアウト条件１及びレイアウト条件２として示す。
これらの図において、無端ベルト１は、駆動ローラ２と４本の従動ローラ３〜６によって張力を付与されて張り渡され、駆動ローラ２が時計方向に駆動回転することによって、矢示Ａ方向へ周回移動（回動という）する。その無端ベルト１の回動によって、各従動ローラ３〜６が従動回転する。そのうち、無端ベルト１の外側の面に接触している従動ローラ５が、テンションローラを兼ねた補正用ローラであるステアリングローラであり、反時計方向に回転する。他の従動ローラ３，４，６は、無端ベルト１の内側の面に接触しているので、時計方向に回転する。
【００２０】
図１に示すレイアウト条件１と図２に示すレイアウト条件２は、駆動ローラ２及び各従動ローラ３〜６の径、無端ベルト１の周長、従動ローラ４と５の位置関係、従動ローラ３、４、５における無端ベルト１の巻付範囲角度等の主要な条件は共通である。また、ステアリングローラである従動ローラ５と、その無端ベルト１の周回移動方向の下流側で隣接する従動ローラ４との間隔Ｘも共通である。しかし、従動ローラ５と、その無端ベルト１の周回移動方向の上流側で隣接する従動ローラ６との間隔Ｙ１、Ｙ２が異なり、レイアウト条件１における間隔Ｙ１に対して、レイアウト条件２における間隔Ｙ２が約１．５倍になっている。
【００２１】
図１及び図２に示すレイアウト条件１及び２において、駆動ローラ２によって無端ベルト１を矢示Ａ方向に回動させる。そして、ステアリングローラである従動ローラ５を、無端ベルト１に対する張力付与方向であるテンション方向（矢示Ｂ方向）と従動ローラ５の回転軸線とに直交する矢示Ｃ方向に傾けたとする。
そして、レイアウト条件１及び２における、ステアリングローラである従動ローラ５の傾きに対して得られるベルト幅方向（主走査方向）のベルト位置補正感度との関係を図３に線図で示す。
傾きαにおける補正感度は、レイアウト条件１の場合よりもレイアウト条件２の場合の方が２倍以上高くなることが分かる。このことから、ステアリングローラである従動ローラ５と、それに対してその上流側で隣接するローラである従動ローラ６との間隔が大きい方が、大きなベルト位置補正感度が得られることが分かる。
【００２２】
また、傾き２．５αにおける補正感度は、レイアウト条件２では傾きαのときの約２倍となり、傾きに対する補正感度の関係は線形挙動に近い。それに対し、レイアウト条件１の場合には、傾きαのときの約１．３倍程度の補正感度となっており、傾きを大きくしても補正感度があまり大きくならない非線形挙動になっていることが分かる。
このことから、ステアリングローラとその上流側で隣接するローラとの間隔が大きい方が、より線形挙動に近いベルト位置補正感度が得られることが分かる。
【００２３】
ここで、上述の解析条件において、各ローラから無端ベルト１に働く軸方向荷重と、それにより変形した無端ベルト１の姿勢を求めた。レイアウト条件１でステアリングローラである従動ローラ５の傾きがαの場合の結果を図４に、従動ローラ５の傾きが２．５αの場合の結果を図６に示す。レイアウト条件２で従動ローラ５の傾きαの場合の結果を図５に、従動ローラ５の傾きが２．５αの場合の結果を図７に示す。
【００２４】
図４乃至図７に示すように、レイアウト条件１、２のいずれの場合においても、各ローラから無端ベルト１に働く軸方向の力は、ステアリングローラである従動ローラ５とそのベルト搬送方向の上流側にある従動ローラ６とで逆方向の大きな力が生じる。その影響により、無端ベルト１は従動ローラ５とその上流側の従動ローラ６との間で大きく幅方向（主走査方向）に変形し、他のローラ位置ではほとんど変形していない。
【００２５】
傾きαのときには、図４に示すレイアウト条件１の場合と図５に示すレイアウト条件２と場合とで、従動ローラ５と従動ローラ６で無端ベルト１に働く逆向きの軸方向の力に大きな差はない。しかし、従動ローラ５と従動ローラ６との間のベルトの幅方向の変形は、図５に示すレイアウト条件２の場合の方が大きい。
これは、レイアウト条件２の場合は、従動ローラ５と従動ローラ６との間隔が大きいため、軸方向の力に対して大きく変形するためである。無端ベルト１全体の変形状態は、上述のように従動ローラ５と従動ローラ６との間の変形が大きく影響する。そのため、レイアウト条件１よりもレイアウト条件２の方がベルト１周の姿勢の変形が大きく、ベルト位置補正の原理であるローラに対するベルトの進入角度が大きくなる。そのため、レイアウト条件１よりもレイアウト条件２の方が補正感度が大きくなる。
【００２６】
また、図５及び図７に示すレイアウト条件２において、従動ローラ５と従動ローラ６との間のベルトの幅方向の変形は、従動ローラ５の傾きαでの変形に対し傾き２．５αでの変形は約２倍となっている。このため、ベルト全体の変形状態も約２倍となり、約２倍の補正感度が得られる。
それに対し、図４及び図６に示すレイアウト条件１においては、従動ローラ５と従動ローラ６との間のベルトの幅方向の変形は、傾きαでの変形に対し傾き２．５αでの変形は約１．３倍となっている。このため、ベルト全体の変形状態も約１．３倍となり、約１．３倍の補正感度となる。これは、上述のように、レイアウト条件１では、従動ローラ５と従動ローラ６との間隔が小さく、軸方向の力に対し変形しにくいためである。
【００２７】
レイアウト条件１では、従動ローラ５と従動ローラ６で無端ベルト１に対して作用する逆向きの軸方向の力に対し、ベルトの幅方向の変形が許容範囲を超えると、無端ベルト１と従動ローラ５，６との間で軸方向のすべりが生じる。そのため、ステアリングローラの傾きを大きくし、ステアリングローラとその上流側ローラで無端ベルトに作用する逆向きの軸方向の力が大きくなっても、その無端ベルトとローラとの間にすべりが生じることがある。そうすると、ベルトの変形が大きくならず、補正感度を大きくすることができなくなる。
【００２８】
この解析結果から、ベルト位置補正感度を大きくし、且つステアリングローラの傾きに対してベルト位置補正感度を線形に近い挙動にして、ステアリングローラによるベルト位置補正範囲を十分に確保するためには、次のようにすることが有効であることが分かる。
すなわち、ステアリングローラとそれに対して無端ベルトの周回移動方向の上流側で隣接するローラとの間隔を大きく確保することが有効である。しかしながら、そのようなレイアウト構成にすると、装置の小型化の障害となることは明らかである。
【００２９】
そこで、この発明による無端ベルト装置は、図１に示したような無端ベルト装置において、補正用ローラであるステアリングローラが従動ローラ５である場合、次のようにする。従動ローラ５と無端ベルト１との間の摩擦係数、及び従動ローラ５に対して無端ベルト１の周回移動方向の上流側で隣接する従動ローラ６と無端ベルト１との間の摩擦係数を、無端ベルト１を張り渡す他のローラと無端ベルト１との間の摩擦係数より大きくする。図１の無端ベルト装置では、他のローラは、駆動ローラ２及び従動ローラ３，４である。
そのため、例えば従動ローラ５，６のローラ面を、他のローラのローラ面より表面粗さが大きい粗面加工にする。あるいは、従動ローラ４，５のローラ面に対して、ゴム等の摩擦係数の大きな材料による被覆を施す。
【００３０】
それによって、従動ローラ５及び６による無端ベルト１のグリップ力を維持し、無端ベルト１との間にすべりが生じないようにし、ステアリングローラである従動ローラ５の傾きに対してベルト位置の補正感度を線形に近い挙動にすることができる。
したがって、ステアリングローラである従動ローラ５と、それに対して無端ベルト１の周回移動方向の上流側で隣接する従動ローラ６との間隔を大きくしなくても、十分な補正範囲を確保することができる。
このようにすれば、寄りガイド部材等のベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、大幅な高速化が可能になるとともに、確実な寄り及び／又は斜行の補正動作が可能な小型の無端ベルト装置を低コストで実現できる。
【００３１】
〔画像形成装置の一実施形態〕
次に、この発明による無端ベルト装置を備えた画像形成装置の実施形態について詳細に説明する。
図８は、この発明を適用した画像形成装置の一実施形態の要部を示す概略構成図である。この画像形成装置は、この発明による無端ベルト装置における無端ベルトを中間転写ベルトとして使用した、タンデム型中間転写方式のカラー画像形成装置である。
なお、図８及び以後の図において、図１及び図２に示した各矢示Ａ，Ｂ，Ｃと対応する方向の矢示には同一の符号を付している。
【００３２】
図８に示す画像形成装置は、４個の像担持体である感光体ドラム１１〜１４を、その各軸線を平行にして水平方向に等間隔に配置している。その各感光体ドラム１１〜１４の外周に沿って、それぞれ帯電器２１〜２４と現像器３１〜３４が設けられている。その現像器３１にはイエロー、現像器３２にはマゼンタ、現像器３３にはシアン、現像器３４にはブラックの各トナーが収納されている。
各感光体ドラム１１〜１４の上方には、それぞれ露光装置４１〜４４が配置されており、そこから射出される各レーザ光Ｌ１〜Ｌ４が、各感光体ドラム１１〜１４の外周面を、各帯電器２１〜２４と各現像器３１〜３４との間の位置で照射する。
これらによって、像担持体上に複数色のトナー像を形成する作像部を構成している。
【００３３】
各感光体ドラム１１〜１４の下側には、この発明による無端ベルト装置である中間転写ベルト装置１０が配置されている。その中間転写ベルト装置１０は、中間転写体として無端ベルトによる中間転写ベルト５０が、互いに軸線が平行に配置された駆動ローラ５１と４本の従動ローラ５２〜５５とによって、張力が付与されて張り渡されている。
そして、図示していない駆動モータによって、駆動ローラ５１が時計方向に駆動回転されると、中間転写ベルト５０が矢示Ａ方向に周回移動（回動という）する。それによって、中間転写ベルト５０の内周面と接触する従動ローラ５２，５３，５５は時計方向に従動回転し、外周面と接触する従動ローラ５４は反時計方向へ従動回転する。
【００３４】
その中間転写ベルト５０の駆動ローラ５１と従動ローラ５２との間の略水平な上部の外周面側が、各感光体ドラム１１〜１４の外周面の下部に接触している。その中間転写ベルト５０が、内周面側に配置された一次転写ローラ６１〜６４によって、それぞれ感光体ドラム１１〜１４に押し付けられて、各色用の一次転写ニップを形成している。
【００３５】
４本の従動ローラ５２〜５５のうち、一番下側に配置された従動ローラ５５は二次転写対向ローラを兼ねており、中間転写ベルト５０を挟んで二次転写ローラ７１と対向している。その二次転写ローラ７１は、それと軸線が平行な搬送ローラ７２との間に搬送ベルト７３を掛け渡しており、中間転写ベルト５０と搬送ベルト７３との間に二次転写ニップを形成している。
二次転写ローラ７１に対して図８で右方には、図示していない給紙部から給送されて来る用紙等のシート状の記録材Ｐを、所定のタイミングで二次転写ニップへ搬送する位置決めローラ対８０が設けられている。また、搬送ベルト７３の搬送方向の下流側には、定着ローラ９１と加圧ローラ９２を備えた定着装置９０が配置されている。定着装置９０によってフルカラートナー像が定着された記録材は、排出ローラ対８５によって機外へ排出される。
【００３６】
この画像形成装置は、現像器３１〜３４を並設した４個の感光体ドラム１１〜１４を用いて、４色のトナー像を形成し、それを中間転写ベルト５０上に順次重ねて転写して、フルカラーのトナー像を形成する。
その画像形成動作を図８によって説明する。画像形成時には、それぞれ像担持体である４個の感光体ドラム１１〜１４を矢印方向（反時計方向）に回転駆動する。
その各感光体ドラム１１〜１４表面を。帯電器２１〜２４によってそれぞれ均一に帯電した後、露光装置４１〜４４から射出される、それぞれ画像情報に応じて変調されたレーザ光Ｌ１〜Ｌ４によって露光走査して、静電潜像を形成する。
【００３７】
そして、感光体ドラム１１上の静電潜像に現像器３１によってイエローのトナーを付着させてイエローのトナー像として現像し、感光体ドラム１２上の静電潜像に現像器３２によってマゼンタのトナーを付着させてマゼンタのトナー像として現像する。また、感光体ドラム１３上の静電潜像に現像器３３によってシアンのトナーを付着させてシアンのトナー像として現像し、感光体ドラム１４上の静電潜像に現像器３４によってブラックのトナーを付着させてブラックのトナー像として現像する。
【００３８】
そのイエローのトナー像、マゼンタのトナー像、シアンのトナー像、及びブラックのトナー像は、その各感光体ドラム１１〜１４と矢印Ａ方向に回動する中間転写ベルト５０との一次転写ニップで、中間転写ベルト５０上に順次重ねて一次転写される。それによって、中間転写ベルト５０上に４色のフルカラーのトナー像を形成する。
【００３９】
その中間転写ベルト５０上のフルカラーのトナー像が、不図示の給紙部から搬送され、位置決めローラ対８０によってタイミングを合わせて、上述した二次転写ニップへ送り込まれる記録材Ｐ上に二次転写される。こうして、記録材Ｐ上にフルカラーのトナー像が得られる。
その記録材Ｐが、搬送ベルト７３によって矢示Ｅ方向へ搬送され、定着装置９０の定着ローラ９１と加圧ローラ９２による定着ニップを通過して、フルカラートナー像が定着され、排出ローラ対８５によって機外の排出トレイ上に排出される。
【００４０】
図９は、中間転写ベルトに対するベルト寄り・斜行検出手段の例を示す。
中間転写ベルト５０の表面には、その幅方向である主走査方向の中央から一定距離で一側縁に近い位置に、その全周に亘って検出ライン５０１が形成されている。この検出ライン５０１は、中間転写ベルト５０の表面の他の部分とは反射率が大きく異なるように、例えば黒色塗料で一定幅に形成されている。
【００４１】
中間転写ベルト５０上のこの検出ライン５０１に対向する位置には、ベルト寄り・斜行検出手段として、２個のラインセンサ１００Ａ，１００Ｂが、中間転写ベルト５０の移動方向（矢示Ａ方向）に所定の間隔を置いて固定配置されている。そのラインセンサ１００Ａ，１００Ｂは、いずれも線状光源と直線状に配列された受光素子列を、検出ライン５０１に直交するベルト幅方向（主走査方向）に沿って配置しており、検出ライン５０１の主走査方向の位置を検出可能である。
【００４２】
この中間転写ベルト５０上の検出ライン５０１の主走査方向の位置を順次検出することによって、ベルト寄りを検出できる。また、２個のラインセンサ１００Ａ，１００Ｂによって検出される検出ラインの主走査方向の位置の差を順次検出することによって、ベルト斜行を検出できる。そのため、ラインセンサ１００Ａ，１００Ｂは後述する制御部によってその検出動作が制御され、その各検出信号が制御部に取り込まれて、そこでベルト寄り及びベルト斜行の程度が算出される。
【００４３】
このように、中間転写ベルト５０に予め高精度に形成した検出ライン５０１のベルト主走査方向の位置を検出することによって、ベルト寄り及び斜行を検出する。そのため、特許文献３に記載されているように、ベルトエッジの位置を検出することによってベルト寄り及び斜行を検出する場合と比較して、次のような利点がある。
予め測定したエッジデータを参照したり、エッジ位置の周期的な変動を平均化したデータを記憶手段に記憶させておく必要がないので、より低コストで、短時間で高速なベルト寄り及び斜行の検出と、それを補正するための制御が可能となる。
【００４４】
図１０は、中間転写ベルト５０のベルト寄り及び斜行を調整する手段の例を示す。
中間転写ベルト５０は、図８においても説明したように、軸線が互いに平行な５本のローラによって張り渡されており、その中の一つの駆動ローラ５１が駆動モータ５６によって回転駆動されることによって、矢示Ａ方向に回動される。
駆動ローラ５１および従動ローラ５２，５５は、その回転軸が所定位置に固定されている。
【００４５】
これに対し、従動ローラ５４は第１の補正用ローラであるステアリングローラであり、その回転軸の両端５４ａ，５４ｂは矢示Ｂで示す張力付与方向に押圧力が付与され、中間転写ベルト５０にほぼ一定のテンション（張力）を与えている。この従動ローラ５４は、ステアリングローラとして、中間転写ベルト５０に生じた寄りを補正するため、回転軸の両端５４ａ，５４ｂはピボット軸受等で回転軸線に直交する方向に移動可能に支持されている。そして、その一端５４ｂ側は、第１の調整手段であるアクチュエータ５７により、矢印Ｃ方向に往復移動可能に支持されている。その矢印Ｃ方向は、中間転写ベルト５０に対する張力付与方向である矢示B方向と従動ローラ５４の回転軸線とに直交する方向である。
【００４６】
また、従動ローラ５３も、中間転写ベルト５０に生じた斜行を補正するための第２の補正用ローラであるステアリングローラであり、その回転軸の両端５３ａ，５３ｂはピボット軸受等で回転軸線に直交する方向に移動可能に支持されている。そして、その一端５３ｂ側は、第２の調整手段であるアクチュエータ５８により、中間転写ベルト５０に対する張力付与方向と従動ローラ５３の回転軸線とに直交する矢印Ｄ方向に往復移動可能に支持されている。
【００４７】
ベルト寄り・斜行検出手段である２個のラインセンサ１００Ａ，１００Ｂによって検出されるベルト寄り検出情報に基づいて、アクチュエータ５７を駆動し、従動ローラ５４の一端５４ｂを他端５４ａに対して矢印Ｃ方向に相対移動させる。それによって、従動ローラ５４の回転軸を、発生した中間転写ベルト５０の主走査方向の移動と逆の方向にベルトが移動するように傾斜させて従動ローラ５４の姿勢を調整する。そして、中間転写ベルト５０の周回移動中におけるベルト幅方向の位置を補正し、中間転写ベルト５０の寄りを一定範囲に制御する。そのため、寄りガイド部材等を設けることなく、ベルト寄りを抑制することが可能になる。
【００４８】
また、２個のラインセンサ１００Ａ，１００Ｂによって検出されるベルト斜行検出情報に基づいて、アクチュエータ５８を駆動し、従動ローラ５３の一端５３ｂを他端５３ａに対して矢印Ｄ方向に相対移動させる。それによって、従動ローラ５３の回転軸を、発生した中間転写ベルト５０の主走査方向の傾きと逆の方向にベルトが傾斜するように傾斜させて、従動ローラ５３の姿勢を調整する。そして、中間転写ベルト５０の周回移動中における周回移動方向の傾きを補正し、中間転写ベルト５０の斜行を一定範囲に制御する。そのため、画像歪みや色ずれを防止できる。
【００４９】
図１０において、ステアリングローラである従動ローラ５４と中間転写ベルト５０との摩擦係数および、従動ローラ５５と中間転写ベルト５０との摩擦係数を、他のローラと中間転写ベルト５０との摩擦係数より大きい値にしている。従動ローラ５５は、従動ローラ５４に対して中間転写ベルト５０の周回移動方向の上流側で隣接するローラである。
具体的には、従動ローラ５４と従動ローラ５５のローラ面を、他のローラのローラ面より表面粗さが大きい粗面加工にすることによって実現可能である。あるいは、従動ローラ５４と従動ローラ５５のローラ面に対して、ゴム等の摩擦係数が大きな材料による表面コートを施すことによっても実現可能である。
【００５０】
このとき、ベルト寄り補正のため、第１の補正用ローラである従動ローラ５４を傾斜移動することにより、その上流側にある従動ローラ５５から中間転写ベルト５０に作用する軸線方向の逆向きの力が増大する。そのため、従動ローラ５４と従動ローラ５５の間で、中間転写ベルト５０が幅方向に大きく変形しても、摩擦係数が大きい従動ローラ５４，５５と中間転写ベルト５０との間でベルト変形方向にすべりが発生することがない。
そのため、補正感度を大きくするために従動ローラ５４の傾きを大きくしても、その傾きに対して中間転写ベルト５０の幅方向位置の補正感度を線形に近い挙動にすることができ、補正用ローラによるベルト位置補正範囲を十分に確保することができる。
ここで「上流側」とは、中間転写ベルト５０の回動方向の上流側のことである。
【００５１】
また、第２の補正用ローラである従動ローラ５３は、その上流側のローラである従動ローラ５４との間隔が、図８から明らかなように、従動ローラ５４とその上流側ローラである従動ローラ５５との間隔より大きい。そのため、従動ローラ５３においては、補正用ローラとしての傾きに対する補正感度を大きくすることができる共に、その傾きに対してベルト位置の補正感度を線形に近い挙動とすることができる。したがって、補正用ローラによる中間転写ベルト５０の周回移動方向に対する傾きの補正範囲を十分に確保することができる。
【００５２】
第１の補正用ローラである従動ローラ５４においても、その上流側で隣接する従動ローラ５５との間隔を大きくすれば、同様に十分な補正範囲を確保できる。しかし、そのためには装置を大型化する必要があり、さらにそれにはコスト上昇が必要となる。
このように、ベルト位置補正のために２本の補正用ローラ（ステアリングローラ）を設ける場合、双方の補正用ローラにおいて理想的なレイアウト条件、特に上流側ローラとの間隔を十分確保することは、装置寸法、コストの制限により困難になる場合が多い。
【００５３】
そこで、上流側で隣接するローラとの間隔を十分確保できない補正用ローラのレイアウトになる場合でも、前述したように、その補正用ローラ及びその上流側で隣接するローラと中間転写ベルトとの摩擦係数を大きくするとよい。それによって、各ローラによる中間転写ベルトのグリップ力を維持し、ステアリングローラである補正用ローラの傾きに対して、ベルト位置の補正感度を線形に近い挙動にすることができ、補正範囲を十分に確保することができる。
このような中間転写ベルト装置１０を備えた画像形成装置は、小型で低コストな構成で、中間転写ベルトの駆動速度を落とすことなく、その寄り及び斜行を確実に補正し、中間転写ベルト５０上に転写される複数色のトナー像の色ずれを補正することができる。それによって、記録材に形成されるカラー画像の色ずれも確実に補正され、高品質の画像を高速で出力することが可能になる。
【００５４】
図示の実施形態を変更して、第２の補正用ローラである従動ローラ５３と、その上流側の従動ローラ５４との間にもう１本従動ローラが設けられ、従動ローラ５３との間隔が十分取れなくなる場合も想定される。その場合には、第２の補正用ローラである従動ローラ５３及びそれと上流側で隣接する従動ローラと中間転写ベルト５０との間の摩擦係数を、従動ローラ５４及び従動ローラ５５と中間転写ベルト５０との間の摩擦係数と同等に大きくするとよい。
また、補正用ローラであるステアリングローラを従動ローラ５４だけにし、調整手段もアクチュエータ５７だけにして、中間転写ベルト５０の幅方向の位置（寄り）又は周回移動方向の傾きの少なくとも一方を補正するようにしてもよい。
【００５５】
補正用ローラは、テンションローラでもある従動ローラ５４に限るものではなく、複数の従動ローラ５２〜５５のいずれかでよい。しかし、この実施形態の場合は、従動ローラ５５は二次転写対向ローラを兼ねているので、その回転軸は固定位置に固定されているべきであるから、補正用ローラには適さない。また、中間転写ベルト５０の巻き付き角度が大きいローラの方が、中間転写ベルト５０との摩擦力が大きくなるので望ましい。テンションローラを兼ねている従動ローラ５４は補正用ローラとして最適である。
第２の補正用ローラも、従動ローラのうちの第１の補正用ローラ以外のいずれかであればよいが、やはり上述の条件があるので、この実施形態の場合は従動ローラ５３が望ましいことになる。
【００５６】
〔画像形成装置の制御系〕
ここで、図８〜図１０によって説明した画像形成装置における制御系の概略構成を図１１にブロック図で示し、それを説明する。
図１１においては、この画像形成装置の図８に示した構成における中間転写ベルト装置１０を除いた部分をプリントエンジン２０としている。一般には、中間転写ベルト装置も含めて、画像を形成する部分全体をプリントエンジンと称するが、この実施形態では中間転写ベルト装置１０の制御に係わる部分を明示するために、このように示した。
【００５７】
中間転写ベルト装置１０には、図１０に示した駆動モータ５６、第１の調整手段であるアクチュエータ５７、第２の調整手段であるアクチュエータ５８、及び図９にも示したベルト寄り・斜行検出手段であるラインセンサ１００Ａ，１００Ｂを備えている。
また、この画像形成装置全体を制御する制御部３０と、ユーザとのインタフエースである操作部４０、及びパーソナルコンピュータ等のホスト装置と通信して印刷データを受信する通信部６０を備えている。これらの各部はシステムバス７０を介して互いに接続されている。
【００５８】
制御部３０は、中央処理装置であるＣＰＵ３６と、処理に必要なプログラムや固定データを格納したＲＯＭ３７と、ＣＰＵ３６の作業領域として使用されたり、一時的なデータを格納するＲＡＭ３８等によるマイクロコンピュータを備えている。
この制御部３０のＣＰＵ３６がＲＯＭ３７に格納されたプログラムを必要に応じて実行して各部を制御する。そして、通信部６０で印刷データを受信すると、それをＲＡＭ３８に一旦格納して、１ページごとの各色の画像データに展開し、プリントエンジン２０及び中間転写ベルト装置１０を動作させて、前述した画像形成処理を行わせる。
【００５９】
その際、制御部３０は中間転写ベルト装置１０の駆動モータ５６を駆動して、中間転写ベルト５０を周回移動させる。その中間転写ベルト５０の周回移動中に、制御部３０はラインセンサ１００Ａ，１００Ｂによって検出される図９に示した検出ライン５０１の位置情報を取り込む。そして、ＣＰＵ３６が、中間転写ベルト５０に幅方向（主走査方向）の位置の片寄り量、及び周回移動方向の傾きの度合を算出する。
制御部３０はその算出結果に応じて、アクチュエータ５７，５８を駆動し、前述したように、第１、第２の補正用ローラである従動ローラ５４，５３の姿勢を調整して、中間転写ベルト５０の寄り又は斜行あるいはその両方を補正する。
【００６０】
操作部４０は、ユーザが操作してデータの設定やモードの選択などを行うための複数のキーやスイッチと、画像形成装置の状態や選択情報、警告情報などを表示する液晶表示パネルなどの表示器を備えている。
【００６１】
〔画像形成装置の他の実施形態〕
次に、この発明による無端ベルト装置を備えた画像形成装置の他の実施形態について詳細に説明する。
図１２は、この発明を適用した画像形成装置の他の実施形態の要部を示す図８と同様な概略構成図である。この画像形成装置は、この発明による無端ベルト装置における無端ベルトを記録材搬送ベルトとして使用した、タンデム型直接転写方式のカラー画像形成装置である。
なお、図１２において、図８と対応する部分には同一の符号を付してあり、それらの説明は省略する。
【００６２】
この画像形成装置において、記録材搬送ベルト装置１０′は、前述した画像形成装置における中間転写ベルト装置１０と同じ構成であるが、その無端ベルトが記録材搬送ベルト５０′である点だけが相異する。そして、図１２において、記録材搬送ベルト装置１０′の左端より左方に、位置決めローラ対８０が配置され、記録材搬送ベルト装置１０′の右端より右方に定着装置９０が配置されている。
【００６３】
この画像形成装置では二次転写は行わないので、二次転写ローラは設けられていない。
図８における一次転写ローラ６１〜６４が転写ローラとなり、記録材搬送ベルト５０′を各感光体ドラム１１〜１４の外周面の下部に押し付けて、転写ニップを形成している。
像担持体である各感光体ドラム１１〜１４の表面に、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各トナー像が形成されるタイミングに合わせて、位置決めローラ対８０によってシート状の記録材Ｐが、図１２で左方から記録材搬送ベルト５０′上へ送り込まれる。
【００６４】
その記録材Ｐが記録材搬送ベルト５０′の表面に静電吸着されるなどして、記録材搬送ベルト５０′の矢示Ａ方向の周回移動に伴って右方へ搬送される。そして、各感光体ドラム１１〜１４と記録材搬送ベルト５０′との各転写ニップを通過する際に、イエロー、マゼンタ、シアン、及びブラックの各トナー像が記録材Ｐ上に順次重ねて転写される。それによって、記録材Ｐ上に４色のフルカラーのトナー像が形成される。
その記録材Ｐが、駆動ローラ５１の位置で記録材搬送ベルト５０′から剥がれて矢示F行へ直進する。そして、定着装置９０を通過する際にフルカラーのトナー像が定着された記録材が、図示していない排出ローラ対によって、機外の排出トレイ上に排出される。
【００６５】
記録材搬送ベルト装置１０′の構成及び機能は、無端ベルトが記録材搬送ベルト５０′である以外は、前述した画像形成装置における中間転写ベルと装置１０と同じであるから、その説明を省略する。
制御系の構成及び制御動作等も、この発明に係わる部分は図１１によって説明したものと同じである。
このような記録材搬送ベルト装置１０′を備えた画像形成装置は、小型で低コストな構成で、記録材搬送ベルトの駆動速度を落とすことなく、その寄り及び斜行を確実に補正して、記録材上に転写される複数色のトナー像の色ずれを確実に補正ことができる。それによって、高品質の画像を高速で出力することが可能になる。
【００６６】
以上、この発明の実施形態について説明してきたが、この発明はこれに限るものではない。この発明による無端ベルト装置は、画像形成装置における中間ベルト装置や記録材搬送ベルト装置に限らず、感光体ベルト装置、二次転写ベルト装置などにも適用可能である。また、画像形成装置としては、プリンタ、印刷装置、複写装置、ファクシミリ装置、それらの複数の機能を備えた複合機などでもよい。
画像形成装置のタイプもタンデム型に限らずレボルビング型のカラー画像形成装置や、インクジェット方式のカラー画像形成装置にも適用できる。画像形成装置以外の、用紙の改質やコーティングを行う装置、無端ベルトを使用する券売器や精密搬送装置などにも応用できる。
また、前述した各実施形態の構成は、適宜追加、変更、一部の省略等を行うことができ、また、相互に矛盾しない限り任意に組み合わせて実施可能であることは勿論である。
【符号の説明】
【００６７】
１：駆動ローラ    ２〜６：従動ローラ（５は補正用ローラであるステアリングローラ）
１０：中間転写ベルト装置（無端ベルト装置）    
１０′：記録材搬送装置（無端ベルト装置）    １１〜１４：感光体ドラム（像担持体）
２０：プリントエンジン    ２１〜２４：帯電器    ３０：制御部    
３１〜３４：現像器：    ３６：ＣＰＵ    ３７：ＲＯＭ    ３８：ＲＡＭ    
４０：操作部    ４１〜４４：露光装置    ５０：中間転写ベルト（無端ベルト）    
５０′：記録材搬送ベルト（無端ベルト）    ５１：駆動ローラ    
５２〜５５：従動ローラ（５３，５４は補正用ローラであるステアリングローラ、５５は二次転写対向ローラ）    ５６：駆動モータ    
５７：アクチュエータ（第１の調整手段）    ５８：アクチュエータ（第２の調整手段）６０：通信部    ６１〜６４：一次転写ローラ（転写ローラ）    ７０：バスライン  
７１：二次転写ローラ    ７２：搬送ローラ    ７３：搬送ベルト    
８０：位置決めローラ対    ８５：排出ローラ対    ９０：定着装置    
９１：定着ローラ    ９２：加圧ローラ
１００Ａ，１００Ｂ：ラインセンサ（ベルト寄り・斜行検出手段）    
５０１：検出ライン    P:：記録材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００６８】
【特許文献１】特開２００５−１４８１２７号公報
【特許文献２】特開２０１１−２６３２号公報
【特許文献３】特開２０００−２３３８４３号公報
【特許文献４】特開２００７−１６３６９５号公報
【特許文献５】特開２００９−１５１０９７号公報
【図１】
2015007690.tif 000003
【図２】
2015007690.tif 000004
【図３】
2015007690.tif 000005
【図４】
2015007690.tif 000006
【図５】
2015007690.tif 000007
【図６】
2015007690.tif 000008
【図７】
2015007690.tif 000009
【図８】
2015007690.tif 000010
【図９】
2015007690.tif 000011
【図１０】
2015007690.tif 000012
【図１１】
2015007690.tif 000013
【図１２】
2015007690.tif 000014