(57)【要約】【課題】  ステアリングローラの傾き調整範囲内において、ステアリングローラのベルト巻き付き角度の相対差を少なくし、無端ベルトのベルト寄りを精度良く制御することができるベルト駆動装置及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】  ステアリングローラから該ステアリングローラの直上流に配置された第一の懸架ローラまでのローラ中心間距離と、ステアリングローラから該ステアリングローラの直下流に配置された第二の懸架ローラまでのローラ中心間距離との関係が、両者のうち短い一方を基準にしたときの他方の比率が1.2以下となるように各々のローラを配設し、ステアリングローラの傾き量を等間隔に変化させた時、ステアリングローラの傾き量に応じて変化するステアリングローラの無端ベルト巻付き角度が、調整範囲内において相対差1％以内となるようにする。【選択図】  図２
2009300965.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラ間に懸架され所定の駆動源により移動する無端ベルトと、
該複数のローラは三本以上で構成され、
少なくとも一本はアライメントを調整可能に配置されたステアリングローラと、
無端ベルトのベルト移動方向に対し該ステアリングローラの直上流に配置された第一の懸架ローラと、
無端ベルトのベルト移動方向に対し該ステアリングローラの直下流に配置された第二の懸架ローラとからなり、
無端ベルトのベルト移動方向と直行する方向のベルト位置を検出するベルト位置検出手段とを有し、該ベルト位置検出手段により検出したベルト位置に基づいて上記ステアリングローラの傾きを所定の範囲内で調整することにより、該無端ベルトのベルト寄りを制御するベルト駆動装置において、
上記ステアリングローラの傾き量を等間隔に変化させた時、ステアリングローラの傾き量に応じて変化するステアリングローラの無端ベルト巻付き角度が、調整範囲内において相対差1％以内となるようにステアリングローラと第一の懸架ローラと第二の懸架ローラを配置することを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項２】
ステアリングローラから該ステアリングローラの直上流に配置された第一の懸架ローラまでのローラ中心間距離と、ステアリングローラから該ステアリングローラの直下流に配置された第二の懸架ローラまでのローラ中心間距離との関係が、両者のうち短い一方を基準にしたときの他方の比率が1.2以下となるように各々のローラを配設したことを特徴とする請求項１に記載のベルト駆動装置。
【請求項３】
無端ベルトを駆動するベルト駆動装置を備えた画像形成装置において、上記ベルト駆動装置として、請求項１又は請求項２のベルト駆動装置を使用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】
本発明は、ベルト駆動装置及び画像形成装置に関し、詳しくは、無端ベルトの寄り制御を行うベルト寄り制御手段を備えたベルト駆動装置、及び該ベルト駆動装置を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置として、無端ベルトからなる中間転写ベルト、感光体ベルトや転写搬送ベルトを用いたものが知られている。これらの無端ベルトは、その回転により、その移動方向（回転方向）と直行する方向に偏ったり、蛇行したりする。このような無端ベルトのベルト寄り現象が発生すると、例えば、中間転写ベルトにて感光体ドラム上の画像を記録紙に転写する画像形成装置においては、感光体ドラム上のトナー像の位置が中間転写ベルトの蛇行により記録紙上でずれ、画像位置精度の劣化の原因になる。このため、このような無端ベルトを有するベルト駆動装置、特に、上述のようなベルト上に画像を転写する画像形成装置においては、該無端ベルトの偏りや蛇行を適切に制御する必要がある。
【０００３】
このような無端ベルトのベルト寄りを制御する方法としてはいくつかあるが、その１つのとして、該無端ベルトを張架する複数の張架ローラうちの、１つのローラの傾きを調整して、該無端ベルトのベルト寄りを制御する方式が知られている。この方法は、該無端ベルトのベルトエッジにリブを設けたり、該ベルトエッジをガイドしたりするなどの、該無端ベルトのベルト寄りを強制的に解消しようとする方式に比べて、無端ベルトに加わる力が弱く、ベルトの耐久性や信頼性が高いという利点がある。
【０００４】
ところで、前述したような無端ベルトのベルト寄りを制御する具体的な方法としては、従来、例えば、特許文献１で記載されているように、上記無端ベルトのベルトエッジ形状を記憶し、このベルトエッジ形状と無端ベルトのベルト位置の検出結果とを比較して、その差分から無端ベルトのステアリングローラの傾きを変えてベルト寄りを制御させる方法がある。
【０００５】
また、特許文献２で示されるように、ベルトエッジ位置の変動量に対してステアリングローラの傾き量を比例関係で調整制御する方法がある。
【特許文献１】特開平１１−２９５９４８号公報
【特許文献２】特開２００２−２８７５２７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、これらいずれの方法においても以下のような問題が生じる。
【０００７】
ベルトの寄り速度もしくは寄り感度は、ステアリングローラの傾き量とステアリングローラ上のベルト巻き付き角度に依存されるが、ステアリングローラの傾き量を等間隔に変化させた場合にベルト巻き付き角が一定にならないという問題が生じ、ベルトの寄り速度が任意の傾き量で異なり高精度な制御ができない。
【０００８】
特に、比例制御を前提に調整制御する構成においては上記問題が顕在化しやすい。
【０００９】
上記ローラ配置によっては特に前寄りと奥寄り時のベルト寄り速度の差が大きくなりやすく、ベルトを高速で回転させる高生産性の画像形成装置に搭載する場合、寄りの前奥レスポンス差によるベルト位置ズレが顕著に現れる。
【００１０】
仮にステアリングローラの傾きのホームポジションを検知し、初期のローラ配置から任意の傾きでベルト巻き付き角度が同じになるようにカム形状を工夫しても、ステアリング停止位置が常に同じではないため連続制御時の精度が低下する。
【００１１】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、ステアリングローラの傾き調整範囲内において、ステアリングローラのベルト巻き付き角度の相対差を少なくし、無端ベルトのベルト寄りを精度良く制御することができるベルト駆動装置及び画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、複数のローラ間に懸架され所定の駆動源により移動する無端ベルトと、該複数のローラは三本以上で構成され、
少なくとも一本はアライメントを調整可能に配置されたステアリングローラと、
無端ベルトのベルト移動方向に対し該ステアリングローラの直上流に配置された第一の懸架ローラと、無端ベルトのベルト移動方向に対し該ステアリングローラの直下流に配置された第二の懸架ローラとからなり、無端ベルトのベルト移動方向と直行する方向のベルト位置を検出するベルト位置検出手段とを有し、該ベルト位置検出手段により検出したベルト位置に基づいて上記ステアリングローラの傾きを所定の範囲内で調整することにより、該無端ベルトのベルト寄りを制御するベルト駆動装置において、上記ステアリングローラの傾き量を等間隔に変化させた時、ステアリングローラの傾き量に応じて変化するステアリングローラの無端ベルト巻付き角度が、調整範囲内において相対差1％以内となるようにステアリングローラと第一の懸架ローラと第二の懸架ローラを配置することを特徴とするものである。
【００１３】
このベルト駆動装置においては、上記ベルト位置の変動量に対して、上記ステアリングローラの傾き量を比例関係で調整制御される場合においても、調整範囲内においてステアリングローラのベルト巻き付き角度が1％以内になるように第一の懸架ローラと第二の懸架ローラを配置しているので、上記無端ベルトのベルト寄りが精度良く制御される。
【００１４】
請求項２の発明は、ステアリングローラから該ステアリングローラの直上流に配置された第一の懸架ローラまでのローラ中心間距離と、ステアリングローラから該ステアリングローラの直下流に配置された第二の懸架ローラまでのローラ中心間距離との関係が、両者のうち短い一方を基準にしたときの他方の比率が1.2以下となるように各々のローラを配設したことを特徴とするものである。
【００１５】
このベルト駆動装置においては、ステアリングローラの角度を振った時に生じる巻き付き角度差に大きく影響する上記ローラ間距離の比率を１.２以下に構成することにより、他の制約を受けにくく簡単な構成で1％以内を実現することができる。その結果、例えばステアリングローラの回動中心配置等の設計自由度が増し、コンパクトな構成でベルト寄りが精度良く制御される。
【００１６】
請求項３の発明は、無端ベルトを駆動するベルト駆動装置を備えた画像形成装置において、上記ベルト駆動装置として、請求項１又は請求項２のベルト駆動装置を使用することを特徴とするものである。
【００１７】
この画像形成装置においては、上記ベルト駆動装置として、請求項１乃至２のベルト駆動装置を使用しているので、画像品質の良好な画像形成が可能になる。
【発明の効果】
【００１８】
以上説明したように、本発明ではステアリング調整可動範囲内においてステアリングローラ３２の傾き量に拘わらず中間転写ベルト３１の巻き付き角度が1％以下に収まるように、巻き付き角度変化に感度の高いステアリングローラ３２から第一のローラ３８までの距離と第二のローラ３９までの距離を一定比率以内で配置構成している。そのため、前寄り、奥寄り切換え時の寄り速度を一定に保つことが出来、高精度に寄りを制御することができる。
【００１９】
また、中間転写ベルト３１の停止位置やステアリングローラ３２の停止角度といった制御終了時の停止状態に拘わらず、次回の寄り制御を安定して再開することができる。
【００２０】
また、複雑な演算処理回路を用いて巻き付き角度差から生じる誤差を小さくするための微分、積分等の制御をおこなう必要がなく、簡素な構成でベルト寄り量を比例制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。
【実施例１】
【００２２】
図を用いて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図１は画像形成装置の要部断面図であり、図示の画像形成装置は複数の画像形成部を並設して成るカラー画像形成装置である。図示のカラー画像形成装置には画像出力部１Ｐが設けられており、この画像出力部１Ｐは、大別して画像形成部１０（４つのステーションａ，ｂ，ｃ，ｄが並設されており、その構成は同一である）、給送ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０で構成されている。
【００２３】
ここで、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部１０においては、図示矢印方向に回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄがその中心で軸支され、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）、光学系１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）、現像装置１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）が配置されている。
【００２４】
そして、一次帯電器１２ａ〜１２ｄにおいて感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与え、次いで光学系１３ａ〜１３ｄによって記録画像信号に応じて変調した例えばレーザービーム等の光線を感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させて、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像を形成する。そして、各静電潜像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによってトナー画像として顕像化する。尚、顕像化されたトナー画像をベルト体としての中間転写ベルト３１に転写する画像一次転写領域Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄの下流側では、記録材Ｐに転写されないで感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーがクリーニング装置１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）によって掻き落とされて感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面が清掃される。以上に示したプロセスを経て各トナーによる画像形成が順次行われる。
【００２５】
一方、給送ユニット２０は、記録材Ｐを収納するためのカセット２１（２１ａ，２１ｂ）及び手差しトレイ２７、カセット２１ａ，２１ｂ内、若しくは手差しトレイ２７より記録材Ｐを１枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６、各ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６から送り出された記録材Ｐをレジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送するための給送ローラ対２３及び給送ガイド２４、画像形成部１０での画像形成タイミングに合わせて記録材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ，２５ｂで構成されている。
【００２６】
また、中間転写ユニット３０は中間転写体としての中間転写ベルト３１を有しており、該中間転写ベルト３１は、これに駆動力を伝達する駆動ローラ３３と、中間転写ベルト３１にベルト進行方向と直交する方向の寄り力を付与するために揺動するステアリングローラ３２と、中間転写ベルト３１を挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する二次転写内ローラ３４と、搬送方向（矢印方向）のステアリングローラ３２上流に設けられ、一次転写領域Ｔｄの高さを規制する第一のローラ３８と、搬送方向（矢印方向）のステアリングローラ３２下流に設けられ、二次転写領域Ｔｅ入口の高さを規制する第二のローラ３９とに巻回されている。ステアリングローラ３２は支軸３７を中心に回動アーム６１により回動自在に固定され、回動アーム６１の他端にはカムフォロワー６２が連結されている。カムフォロワー６２の外周面には、パルスモータ６４によって回転角度を制御可能に取り付けられたステアリングカム６３が接触しており、制御基板７０の情報を元にパルスモータ６４が回転駆動することでステアリングローラ３２の傾き量が可変される。
【００２７】
尚、中間転写ベルト３１の材質としては例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）等が選定される。
【００２８】
上記駆動ローラ３３と第一のローラ３８の間に一次転写平面Ａが形成されるが、駆動ローラ３３は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタン又はクロロプレン）をコーティングして中間転写ベルト３１とのスリップが防がれている。尚、この駆動ローラ３３は不図示のパルスモータによって回転駆動される。
【００２９】
各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写手段としての一次転写装置３５ａ〜３５ｄが配置されている。そして、二次転写内ローラ３４に対向して二次転写装置３６が配置されて二次転写領域Ｔｅが形成されている。
【００３０】
また、中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置５０が配され、該クリーニング装置５０は、クリーナブレード５１と廃トナーを収納する廃トナーボックス５２で構成されている。尚、クリーナブレード５１の材質としてはポリウレタンゴム等が用いられる。
【００３１】
定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ４１ａとこの定着ローラ４１ａに加圧される加圧ローラ４１ｂ（この加圧ローラ４１ｂにも熱源を備える場合もある）、定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂのニップ部へ記録材Ｐを導くための搬送ガイド４３、定着ローラ４１ａ，加圧ローラ４１ｂから排出されてきた記録材Ｐを更に装置外部に導き出すための内排出ローラ４４、外排出ローラ４５等で構成されている。
【００３２】
次に、本実施の形態の特徴的な構成について述べる。図２〜図４はステアリングローラ３２をステアリング調整可動範囲内に回動させた時の中間転写ベルト３１がステアリングローラ３２に巻き付く角度を示した図である。
【００３３】
ステアリングローラ３２に中間転写ベルト３１が巻き付く角度は、可動するステアリングローラ３２の配置と、中間転写ベルト３１の搬送方向に対し、ステアリングローラ３２の上流に固定配置された第一のローラ３８と、下流に固定配置された第二のローラ３９との関係で決定される。
【００３４】
図２は、回動アーム６１がステアリング調整可動範囲の中心にある場合の模式図であり、この時のステアリング巻き付き角度はαで示されている。この初期状態において、本実施例ではステアリングローラ３２と第一のローラ３８の軸間距離ｘを60ｍｍ、ステアリングローラ３２と第二のローラ３９の軸間距離ｙを50ｍｍに設定している。軸間距離ｙの方が軸間距離ｘより短く、ｘ/ｙ＝1.2の関係となっている。
【００３５】
図３はステアリングローラ３２のアライメントをステアリング調整可動範囲の最下限に制御した時の図である。この時のステアリング巻き付き角度はΒで示されており、前述した初期状態のステアリング巻き付き角度αとの相対差は0.5％以下となっている。
【００３６】
図４はステアリングローラ３２のアライメントをステアリング調整可動範囲の最上限に制御した時の図である。この時のステアリング巻き付き角度はγで示されており、前述した初期状態のステアリング巻き付き角度αとの相対差は0.5％以下、また、ステアリング調整可動範囲の最下限に制御した時のステアリング巻き付き角度Βとの相対差は1％以下となっている。
【００３７】
よって、ステアリング調整可動範囲のいかなる場所においても、ステアリングローラ３２の傾き量を等間隔に変化させた時、ステアリングローラ３２の傾き量に応じて変化する中間転写ベルト３１の巻き付き角度が1％以下に収まるように配置構成されている。
【００３８】
感光体ドラム１１から転写を受ける一次転写平面の図中奥側には、発光部および受光部からなる検知手段としてのベルトエッジセンサ９２が設けられている。図５はベルトエッジセンサ９２の作用を説明する上視図である。受光部９１にはスリット９１ａが設けられている。発光部９０（不図示）で発せられた光のうち、スリット９１ａを通過した光量を検出することにより、所定の電圧が出力される。
【００３９】
図６（ａ）は中間転写ベルト３１のエッジ部３１ａの位置変移量と、ベルトエッジセンサ９２の出力電圧の関係を示した図である。いま、エッジ部３１ａが所定位置Ｘ0から変移してＸ1へ動いた場合を考えると、エッジ部３１ａがスリット９１ａを遮る量が減少し、その結果、受光部９１で検出される光量は増加する。このときベルトエッジセンサ９２からは、電圧Ｖ1が出力される。この出力電圧Ｖ1の情報をもとに、図７に示す制御装置７０により、パルスモータ６４の駆動パルス数が決定される。
【００４０】
図６（ｂ）はベルトエッジセンサ９２の出力電圧と、パルスモータ６４の駆動パルス数の関係を示す図である。ベルトエッジセンサ９２から電圧Ｖ1が出力されたとき、制御装置７０では、パルスモータ６４の駆動パルス数としてＰ1を決定する。この駆動パルス信号Ｐ1は、パルスモータ６４に送られ、パルスモータ６４はパルス数Ｐ1だけ所定の方向に回転する。これに伴い、ステアリングカム６３のプロファイルに追従してカムフォロワー６２が押し下げられ、支軸３７を中心に回動アーム６１が回動することでステアリングローラ３２が持ち上げられる。その結果として、ステアリングローラ３２の前側のアライメントが上方に変移して、前寄りが発生していた中間転写ベルト３１は奥寄りの方向に所定のパルス数に見合った寄り方向と寄り速度で移動する。かくして、中間転写ベルト３１は、所定位置Ｘ0に戻される。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】画像形成装置の要部断面図である。
【図２】ステアリング位置が調整可動範囲の中心にある場合のステアリング巻き付き角を示した模式図である。
【図３】ステアリング位置が調整可動範囲の最下限にある場合のステアリング巻き付き角を示した模式図である。
【図４】ステアリング位置が調整可動範囲の最上限にある場合のステアリング巻き付き角を示した模式図である。
【図５】ベルトエッジセンサの作用を説明する上視図である。
【図６】（ａ）中間転写ベルトのエッジ部の位置変移量と、ベルトエッジセンサの出力電圧の関係を示した図である。（ｂ）ベルトエッジセンサの出力電圧と、ステアリングモータの駆動パルス数の関係を示す図である。
【図７】ステアリング制御を説明するフローチャートである。
【符号の説明】
【００４２】
Ａ  一次転写平面
Ｐ  記録材
Ｔａ〜Ｔｄ  画像一次転写領域
Ｔｅ  二次転写領域
１Ｐ  画像出力部
１０  画像形成部
１１  感光体ドラム
１２一次帯電器
１３  光学系
１４  現像装置
１５  クリーニング装置
２０  給送ユニット
２１  カセット
２２ａ  ピックアップローラ
２２ｂ  ピックアップローラ
２３  給送ローラ対
２４  給送ガイド
２５ａ  レジストローラ
２５ｂ  レジストローラ
２６  ピックアップローラ
２７  手差しトレイ
３０  中間転写ユニット
３１  中間転写ベルト
３１ａ  エッジ部
３２  ステアリングローラ
３３  駆動ローラ
３４  二次転写内ローラ
３５  一次転写装置
３６  二次転写装置
３７  支軸
３８  第一のローラ
３９  第二のローラ
４０  定着ユニット
４１ａ  定着ローラ
４１ｂ  加圧ローラ
４３  搬送ガイド
４４  内排出ローラ
４５  外排出ローラ
５０  クリーニング装置
５１  クリーナブレード
５２  廃トナーボックス
６０  側板
６１  回動アーム
６２  カムフォロワー
６３  ステアリングカム
６４  パルスモータ
７０  制御基板
９０  発光部
９１  受光部
９１ａ  スリット
９２  ベルトエッジセンサ
【図１】
2009300965.tif 000003
【図２】
2009300965.tif 000004
【図３】
2009300965.tif 000005
【図４】
2009300965.tif 000006
【図５】
2009300965.tif 000007
【図６】
2009300965.tif 000008
【図７】
2009300965.tif 000009