JP4413854B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、無端状ベルトを搬送走行して、ベルト上に可視像を保持し、もしくは可視像を担持した画像担持体を保持する画像形成装置に関する。

様々に使用されている画像形成装置のうち、画像形成プロセスとしていわゆる電子写真方式を用いたものがある。この電子写真方式の画像形成装置では、感光体への帯電、露光による静電潜像の形成、トナーの付着により可視画像を形成する現像プロセス、可視画像を紙などの媒体に転写し、熱・圧力などにより定着させるプロセスが順次行われる。
前記一連の電子写真プロセスの中で、ベルト要素が用いられることがある。たとえば、ベルト状の感光体を用いた装置や、可視画像形成をベルト上で行う装置、ベルトに静電吸着された用紙上に可視画像を形成する装置などが挙げられる。

ところで、無端状ベルトを搬送走行すると、搬送方向に直進せず斜めに移動する、いわゆる斜行が生じ易く、あるいは異なる方向に斜行を繰り返す蛇行が発生することがある。このような現象が生じると、各色成分画像が色ずれする要因となり、画質の劣化を招いてしまう。したがって、従来から多くの斜行防止の技術が提案されてきた。
最も用いられているのは、ベルトを支持するローラをクラウンローラ（太鼓形ローラ）とする手段である。この種のクラウンローラに張架されるベルトには、ベルトの幅方向の両側縁から中心に向って常に力が作用することとなり、斜行の発生を未然に防ぐことができる。

しかしながら、前記ベルト上に直接、可視画像を形成する、もしくはベルトに吸着する用紙上に可視画像を形成する画像形成装置では、特にクラウンローラに張架される部位のベルトが平面状とならず、膨出形成して画像が歪んでしまう。すなわち、歪んだ画像が定着されることとなり、クラウンローラを用いるのは不向きであり効果も少ない。
この他の斜行防止手段として、ベルトのエッジに規制部材を突き当てる技術や、ベルトに設けたリブにローラを突き当てる技術が開発されているが、いずれも長期の使用に亘るとベルトエッジが破損したり、リブを精度良く取付けることができず、ベルトの斜行を確実に防止し得ないものである。

一方、ベルトの斜行を能動的に制御する提案もなされている。たとえば、［特許文献１］に開示される画像形成装置では、駆動ローラがステアリングローラを兼ねていて、蛇行調整用として傾動自在となっている。そして、ステアリングローラの傾動動作がベルト基準面に影響を与えないように、傾動軌跡を規制する手段を備えている。
特開２００２−２９９９号公報

しかしながら、上記した［特許文献１］の技術では、ベルトが斜行した状態で、ステアリングローラである駆動ローラ全体を傾動するための機構が必要となっている。当然ながら、駆動ローラには駆動伝達系が連結され、この駆動伝達系を介して駆動源であるモータが連結される。
単純に駆動ローラのみを傾動すると、駆動伝達系との連結状態が不安定化する虞れがある。そこで、駆動ローラとともに駆動伝達系および駆動モータ全体を傾動することが考えられるが、この場合は傾動機構自体が大掛かりなものになり、複雑化するとともに画像形成装置自体の大型化につながってしまう。

本発明は上記事情にもとづきなされたものであり、その目的とするところは、比較的簡単な構成でありながら、無端状ベルトの搬送走行にともなう斜行を能動的に、かつ確実に規制して、コストへの影響を最小限に抑制しつつ、画質の向上化を図れる画像形成装置を提供しようとするものである。

上記目的を満足するため本発明は、複数の回転自在な支持部材により張架される無端状ベルトを有し、支持部材のうち少なくとも一つが駆動軸であり、駆動軸の回転により無端状ベルトを搬送してベルト上に可視像を保持しもしくは可視像を担持した画像担持媒体を保持する画像形成装置において、
駆動軸のベルト搬送方向上流側近傍でかつベルトの外側に設置され、ベルトを押え付けベルトの駆動軸への巻付き角を変更する動作部材および、動作部材のベルト搬送方向上流側近傍であるとともにベルトの内側に弾性的に転接し、かつベルト上に可視像が形成される位置との間に配置され、動作部材の移動により発生したベルトの変動を可視像形成位置ではキャンセルすべく、動作部材の移動に弾性的に追従して変位する変動抑制部材を備えたベルト斜行防止手段と、このベルト斜行防止手段に備えられベルトの斜行方向と斜行量を測定する測定手段および測定手段の出力にもとづいて動作部材の変動動作量を決定し制御する制御手段とを具備する。

本発明によれば、ベルトの走行駆動にともなう斜行を規制して、高精度な画像を得るとともに、ベルトに対するダメージの軽減を図ることにより、長寿命化を得るなどの効果を奏する。

以下、本発明の実施の形態を、図面にもとづいて説明する。
図１は画像形成装置であるところの、４連タンデム方式のフルカラー電子写真装置の概略構成図である。
ここでは図示しない本体内に、後述する画像形成部１が収容される。前記画像形成部１は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各トナーを用いて単色の現像画像をそれぞれ形成する４組のイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ＢＫ）の各画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫが、被転写媒体である中間転写ベルト３に沿って並列配置されている。

各色の画像形成ステーション２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫは、それぞれ同一の構成となっているので、最も前段に配置されるイエロー画像形成ステーション２Ｙのみを説明する。他の色の画像形成ステーション２Ｍ、２Ｃ、２ＢＫについては、同一構成部品に同一符号とそれぞれの色を示す添字を付して、新たな説明は省略する。
前記イエロー画像形成ステーション２Ｙは、副走査方向である矢印方向に回転走行する画像保持体である感光体ドラム４Ｙを備えている。この感光体ドラム４Ｙの周囲には、画像形成手段である帯電装置５Ｙ、露光装置６Ｙ、現像装置７Ｙ、転写チャージャ８Ｙ、除電装置９Ｙおよびクリーニング装置１０Ｙが順次配置されている。

前記転写チャージャ８Ｙおよび除電装置９Ｙは、前記中間転写ベルト３の裏面側に配置され、かつ感光体ドラム４Ｙに対向する。そして、除電装置９Ｙは転写チャージャ８Ｙの中間転写ベルト３搬送方向下流側に隣接して配置される。
前記帯電装置５Ｙは、予め感光体ドラム４Ｙ周面を帯電する。前記露光装置６Ｙは、イエロー（Ｙ）の光信号に対向するイエロー（Ｙ）光を、感光体ドラム４Ｙの回転走行方向と直交する主走査方向に走査するとともに選択的に照射し、感光体ドラム４Ｙ周面上にイエロー（Ｙ）の画像情報に対応する静電潜像を形成する。

前記現像装置７Ｙは、前記感光体ドラム４Ｙの周面上に形成されるイエロー（Ｙ）の静電潜像に対してイエロー（Ｙ）のトナーを供給し、イエロー（Ｙ）のトナー像である可視画像を感光体ドラム４Ｙ周面上に形成する。
前記転写チャージャ８Ｙは、前記感光体ドラム４Ｙ周面上のトナーに対して、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を印加し、感光体ドラム４Ｙ上の可視画像を中間転写ベルト６上に静電的に転写する。

前記除電装置９Ｙは、中間転写ベルト３に転写され可視画像を形成するトナーを除電する。前記クリーニング装置１０Ｙは、感光体ドラム４Ｙ周面に接触するブレードを備えていて、中間転写ベルト３に可視画像を転写したあと、感光体ドラム４Ｙ上に残留する現像剤を掻き落し除去する。
このようにして、中間転写ベルト３の同一部位が順次、各感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫと接触することにより、各色感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫ周面上に形成される各色の可視画像が中間転写ベルト３上に転写され、中間転写ベルト３上にフルカラーの可視画像が形成されることとなる。

前記中間転写ベルト３は、支持部材を構成する駆動ローラ（駆動軸）１５および、テンションローラ１６ｂを含む複数の従動ローラ１６a、１６ｂ、１６ｃ間に張架される無端状ベルトである（ただし、テンションローラは１６ｂである必要はなく複数でも良い）。前記駆動ローラ１５には、図示しない駆動機構が連結され、さらにこの駆動機構に駆動源であるモータが連結される。
前記モータを駆動することにより、駆動機構を介して中間転写ベルト３を搬送走行できるようになっていて、中間転写ベルト３は副走査方向である矢印方向に走行する。前記中間転写ベルト３における搬送速度は、全ての感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫの周速とほぼ等速になるよう設定されている。

各色感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫが順次配置される部位の延長上において、中間転写ベルト３に対向して画像センサ１８が設けられる。この画像センサ１８は画像処理部１９を介して、各露光装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫを制御する露光制御装置２０に電気的に接続される。すなわち、前記画像センサ１８は中間転写ベルト３上に形成される可視画像を読取り、その検知信号を画像処理部１９へ送る。
画像処理部１９では画像センサ１８からの検知信号を処理して露光制御装置２０へ制御信号を送る。前記露光制御装置２０は各色の感光体ドラム４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ＢＫに対する各露光装置６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６ＢＫの露光タイミングである書き出しの調整制御を行い、色ずれの発生を防止する。

前記中間転写ベルト３を支持する支持部材のうちの最下流位置にある従動ローラ１６ｃは、中間転写ベルト３を介して設けられる二次転写ローラ２１とともに二次転写装置２２を構成する。前記二次転写ローラ２１は接地され、前記従動ローラ１６ｃは二次転写ローラ２１の対向電極をなすバックアップローラとして、トナーの帯電極性と同極性のバイアスが図示しない給電ローラを介して印加されている。
一方、二次転写装置２２の図における上方部位には画像担持媒体である用紙Ｐを順次１枚ずつ搬出する図示しない給紙装置が配置される。この給紙装置は、中間転写ベルト３上に形成される可視画像部位の搬送にタイミングを合せて用紙Ｐを給紙する。したがって、二次転写装置２２は中間転写ベルト３上の可視画像を用紙Ｐに転写できる。

前記二次転写装置２２の図における下部側である用紙Ｐの搬出側には、加圧ローラと加熱ローラとからなる定着装置２３が配置されている。中間転写ベルト３から可視画像が転写された用紙Ｐが前記定着装置２３に搬入されると、用紙Ｐを加熱・加圧して可視画像を定着する。
前記定着装置２３を通過した用紙Ｐは、図示しない排紙トレイに排紙される。定着装置２３において可視画像を転写したあとの中間転写ベルト３部位は、前記駆動ローラ１５と中間転写ベルト６を介して対向配置されたベルトクリーナ装置２４によって残留するトナーが完全に除去され、再度の画像形成に供するようになっている。

このようにして構成される画像形成部１において、ベルト斜行防止装置Ｓが設けられる。すなわち、画像形成装置では中間転写ベルト３上に順次時間差をもって画像を形成するために、中間転写ベルト３の搬送走行にあたって斜行が発生した場合には、可視画像が乱れてしまう。
本４連タンデム方式のフルカラー電子写真装置では前記中間転写ベルト３の斜行（蛇行も含む）を防止する手段として、ベルト斜行防止装置Ｓを備えている。具体的に、前記ベルト斜行防止装置Ｓは、前記駆動ローラ１５の中間転写ベルト３搬送方向上流側近傍に配置されている。

図２は中間転写ベルト３の一部とともにベルト斜行防止装置Ｓを示す概略の上面図、図３は中間転写ベルト３の一部とともにベルト斜行防止装置Ｓを示す概略の断面図、図４は中間転写ベルト３の斜行と斜行防止の状態を説明する概略の上面図である。
上記ベルト斜行防止装置Ｓは、斜行補正機構（斜行補正手段）３０を備えている。この斜行補正機構３０は、中間転写ベルト３の幅方向全長に亘って設けられ、通常、中間転写ベルト３表面と狭小の間隙を存して配置される斜行補正ローラ（動作部材）３１と、この斜行補正ローラ３１の軸方向両端部間に沿って設けられる支持杆３２と、この支持杆３２の中間部に連結される回転軸３３を備えた駆動源であるモータ３４とから構成される。

前記斜行補正機構３０のモータ３４は制御部（制御手段）３５と電気的に接続されていて、この制御部３５から制御信号を受けることで回転軸３３を正方向もしくは逆方向に指示角度だけ回動駆動する。
そして、前記制御部３５は中間転写ベルト３の両側端縁に配置され、常時、中間転写ベルト３の斜行量を検知する斜行センサ（測定手段）３６ａ，３６ｂと電気的に接続されている。中間転写ベルト３がいずれか一方向に斜行を生じたとき、これら斜行センサ３６ａ，３６ｂのいずれか一方が斜行を検知するところから、中間転写ベルト３の斜行方向も検知できる。

前記制御部３５は斜行センサ３６ａ，３６ｂのいずれか一方からの検知信号にもとづいて上記モータ３４を駆動制御する。その結果、斜行補正ローラ３１の左右いずれか一側部が下降し、他側部が上昇して全体的に傾動し、中間転写ベルト６の左右いずれか一方の側部に接触する。斜行補正ローラ３１の傾動量は、斜行センサ３６ａ，３６ｂの検知信号にもとづいて決定される。
さらに、ベルト斜行防止装置Ｓは、前記斜行補正ローラ３１の中間転写ベルト３搬送方向上流側で、かつ前記中間転写ベルト３上に可視画像が形成される位置との間に配置される変動抑制ローラ（変動抑制部材）３７を備えている。

前記変動抑制ローラ３７は、前記斜行補正ローラ３１とは逆に、中間転写ベルト３の裏面側に設けられている。そして、変動抑制ローラ３７は中間転写ベルト３の幅方向全長に亘って設けられ、かつ弾性部材３８に支持されて、中間転写ベルト３に常時、弾性的に転接している。
このようにして構成されるベルト斜行防止装置Ｓであり、中間転写ベルト３が正しい方向（副走査方向）に向いて搬送走行している状態では、図２〜図４に示されるように中間転写ベルト３、斜行補正ローラ３１および、変動抑制ローラ３７のそれぞれが、点線ａの状態にある。

何らかの要因があって中間転写ベルト３に斜行が生じて、特に図４のみ示すように、一点鎖線ｃの状態となったものとする。すると、いずれか一方（ここでは、図２の左側）の斜行センサ３６ａが中間転写ベルト３の斜行方向と斜行量を検知して検知信号を制御部３５に送る。前記制御部３５では、センサの出力に応じてモータ３４に制御信号を送る。
前記モータ３４は回転軸３３を正逆いずれか一方に回動駆動し、斜行補正ローラ３１の一側部を矢印ｄに示す中間転写ベルト３を押し上げる方向に傾動させる。そのため、変動抑制ローラ３７が同方向に弾性部材３８の弾性力に抗して押し上げられ、中間転写ベルト３の搬送軌跡が変動したことによる中間転写ベルト３のベルト長変動を抑制する。

すなわち、斜行補正ローラ３１の一側部が点線の位置から実線の位置まで矢印ｄの方向に傾動したとき、変動抑制ローラ３７が初期位置である点線の位置をそのまま変りないのであれば、中間転写ベルト３における駆動ローラ１５から変動抑制ローラ３７までの間のベルト長が大きくなってしまう。
したがって、中間転写ベルト３が無端状ベルトという特性から、他のベルト部位に大きな影響が生じてしまう。これ対して、変動抑制ローラ３７を備えて斜行補正ローラ３１の位置移動にともなって変位することにより、駆動ローラ１５と変動抑制ローラ３７間のベルト長変動を抑えることができ、他のベルト部位での変位への影響を抑制できる。

前記斜行補正ローラ３１が傾動して、この一側部が中間転写ベルト３の表面に接触することにより、斜行が発生して一点鎖線ｃの状態となっていた中間転写ベルト３は、図２〜図４に示す実線ｂのような形に変る。
前記中間転写ベルト３は矢印ｅの方向に搬送走行しているところから、斜行補正ローラ３１の接触にともなって駆動ローラ１５への巻付け角度（もしくは、「突入角度」でもある）が変更される。中間転写ベルト３全体が強制的に斜行案内されることとなり、結局は一点鎖線ｃの状態から矢印ｆの方向に斜行して、元の点線ａで示す正常状態に変る。

このようにして、中間転写ベルト３の斜行を検知することで、斜行補正ローラ３１の一側部が中間転写ベルト３の斜行側の側部に接触し、かつ押え付けるよう傾動することで、中間転写ベルト３の駆動ローラ１５への巻付き角が変更される。中間転写ベルト３の斜行補正ローラ３１で押え付けられた側部が元の正常な状態に向けて斜行して戻る。
また、前記斜行補正ローラ３１の傾動と接触により発生した中間転写ベルト３のベルト長変動を可視画像形成位置ではキャンセルすべく、斜行補正ローラ３１の傾動にともない変動抑制ローラ３７が追従して位置変動するので、他の中間転写ベルト３部位での影響が及ばずにすむ。

前記斜行補正ローラ３１は、左右両側部が上下方向のいずれにも傾動可能であり、中間転写ベルト３の斜行方向を左右いずれにも補正する。したがって、図２〜図４に示すのとは逆側に中間転写ベルト３が斜行を生じ、これを斜行センサ３６ｂが検知すれば、制御部３５はその斜行を防止するよう制御できる。
なお、前記モータ３４を制御する制御部３５は、斜行センサ３６ａ，３６ｂからの検知信号に応じて制御するようにしたが、これに限定されるものではなく、あらかじめ用意した斜行量センサ値と補正量との関係を示した表にしたがっても制御してもよく、あるいはＯＮ−ＯＦＦ２値の選択での制御であってもよい。

なお、上記実施の形態では、斜行補正ローラ３１を中間転写ベルト３の幅方向全長に亘って設けたが、これに限定されるものではなく、以下に述べるようにしてもよい。
図５は変形例である斜行防止装置Ｓａの概略の平面図、図６（Ａ）（Ｂ）は斜行防止装置Ｓａを構成する斜行補正ピン３１Ａ，３１Ｂと駆動機構４０を説明する図である。
ここでは、前記斜行補正ローラ３１に代って、一対の斜行補正ピン３１Ａ，３１Ｂを中間転写ベルト６の幅方向における両側端部表面に接触可能に構成している。それぞれの斜行補正ピン３１Ａ，３１Ｂは回動リンク４１の一端部に取付けられていて、この回動リンク４１の他端部には駆動源であるモータ４２の回転軸４２ａが取付けられる。

具体的には、各斜行補正ピン３１Ａ，３１Ｂを中間転写ベルト３の表面に形成される可視画像形成範囲Ｚから外れた側端部に接触させる。そのため、画像形成範囲Ｚにおける中間転写ベルト３の劣化を防ぐとともに、前記したベルトクリーナ装置２４の配置などに規制をかける必要がなくなる。
前記中間転写ベルト３の搬送走行にともなって斜行が生じた場合は、斜行側に備えられる駆動機構４０が作用して斜行補正ピン３１Ａ，３１Ｂのいずれか一方で中間転写ベルト３の斜行側端部を押え付ける。このことにより、中間転写ベルト３の駆動ローラ１５への巻付け角が変更されて、元の正規な搬送走行位置に戻る。

なお、前記斜行補正ローラ３１を傾動する手段、もしくは斜行補正ピン３１Ａ，３１Ｂを支持する回動リンク４１を回動する手段として、駆動源であるモータ３４，４２の他に、ボールねじや、カムを使用することが可能であり、先に説明した条件に拘束されるものではない。
さらに、本発明は上述した実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。そして、上述した実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより種々の発明を形成できる。

本発明の一実施の形態に係る、画像形成装置であるカラー電子写真装置の概略構成図。 同実施の形態に係る、斜行防止装置の概略の上面図。 同実施の形態に係る、斜行防止装置の概略の側面図。 同実施の形態に係る、中間転写ベルトの斜行と斜行防止装置の斜行防止を説明する図。 同実施の形態の変形例に係る、斜行防止装置の概略平面図。 同実施の形態の変形例に係る、斜行補正ピンのそれぞれ駆動構造を説明する図。

符号の説明

１５…駆動ローラ（駆動軸）、３…中間転写ベルト（無端状ベルト）、３１…斜行補正部材（動作部材）、Ｓ…斜行補正装置（斜行補正手段）、３６ａ，３６ｂ…斜行センサ（測定手段）、３５…制御部（制御手段）、３７…変動抑制ローラ（変動抑制部材）。

Claims (1)

1. 複数の回転自在な支持部材により張架される無端状ベルトを有し、前記支持部材のうち少なくとも一つが駆動軸であり、該駆動軸の回転により前記無端状ベルトを搬送して、前記ベルト上に可視像を保持し、もしくは可視像を担持した画像担持媒体を保持する画像形成装置において、
   前記駆動軸のベルト搬送方向上流側近傍で、かつベルトの外側に設置され、ベルトを押え付け、ベルトの駆動軸への巻付き角を変更する動作部材および、前記動作部材のベルト搬送方向上流側近傍であるとともにベルトの内側に弾性的に転接し、かつ前記ベルト上に可視像が形成される位置との間に配置され、前記動作部材の移動により発生したベルトの変動を可視像形成位置ではキャンセルすべく、前記動作部材の移動に弾性的に追従して変位する変動抑制部材を備えたベルト斜行防止手段と、
   前記ベルト斜行防止手段に備えられ、前記ベルトの斜行方向と斜行量を測定する測定手段および、前記測定手段の出力にもとづいて前記動作部材の変動動作量を決定し制御する制御手段と
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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