JP5183452B2 - ベルト駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、中間転写ベルト、定着ベルト、記録紙搬送ベルト等のベルトを駆動するベルト駆動装置、及び当該ベルト駆動装置を有する画像形成装置に関する。

従来の画像形成装置には、中間転写ベルト、定着ベルト、記録紙搬送ベルトといった様々な種類のベルトが設けられていた。

これらのベルトは、複数のローラに懸架されて回転駆動されるが、ベルトの回転過程において、ベルトがその幅方向の一端側または他端側に寄り移動（以下、蛇行と記す）する現象が発生する傾向がある。ベルトの蛇行によって、ベルトを懸架しているローラからベルトが脱落したり、ベルトの端部が破損したりしてしまうおそれがある。

そこで、ベルトの幅方向のエッジ位置を検出するエッジセンサを有し、エッジセンサの検出結果に基づいて、ベルトを支持するステアリングローラの傾き動作を制御してベルトの蛇行を補正するものがあった（例えば、特許文献１参照）。

このエッジセンサは、ベルトの一端に接触する接触子と、当該接触子の位置変動を検出する変位センサを有し、ベルトの蛇行を連続的に検出する。
特開２０００−０３４０３１号公報

このようなエッジセンサを有する画像形成装置では、作業者がベルトを交換する際に、接触子がベルトの端部に接触しない状態、例えば、接触子にベルトが乗り上げた状態でベルトを装着されてしまうことがあった。

図８は、エッジセンサの接触子へのベルトの乗り上げ状態を説明するための図である。

図８（ａ）の点線で示されるように、中間転写ベルト８は、ステアリングローラ１０、ベルト駆動ローラ１１、及び回転ローラ２１によって支持され、適度な張力がかけられている。また、図４（ａ）に示されるように、中間転写ベルト８の端部には、中間転写ベルト８の幅方向の移動量を検出するための接触子２０２が適度の力で圧接されている。

ここで、作業者が中間転写ベルト８を交換する際には、ステアリングローラ１０を図８（ａ）の矢印方向に移動させることで、実線に示されるように中間転写ベルト８が弛み、ベルトの交換がし易くなる。この際、中間転写ベルト８の弛みが大きいために、中間転写ベルト８の端部が接触子２０２から外れる。

中間転写ベルト８の交換後、再度ステアリングローラ１０を戻して中間転写ベルト８に張力をかける際に、作業者は、接触子２０２を中間転写ベルト８の端部側に退避させる。この退避がうまく行われない場合、図４（ｂ）及び図８（ｂ）に示されるように、接触子２０２が中間転写ベルト８の端部に接触せず、中間転写ベルト８が接触子２０２の先端に乗り上げた状態になる。

この場合、正常なベルト蛇行制御が行われないために、記録紙に転写される画像の位置精度が低下したり、長時間の使用により接触子２０２と中間転写ベルト８が擦れて中間転写ベルト８が破損したりするといった問題があった。

そこで、本発明は、接触子がベルトの端部に接触していないことにより蛇行制御が正常に行われなくなるのを防止することで、記録紙に転写される画像の位置精度を向上するとともに、ベルトの破損を防止することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明に係るベルト駆動装置は、所定方向に回転移動するベルトと、前記ベルトの前記所定方向に直交する幅方向の端部に当接し、前記ベルトの前記幅方向の位置に応じて変位する接触子と、前記接触子の位置を検知するセンサと、前記センサの検知結果に基づき、前記幅方向の前記ベルトの位置を制御する制御手段と、を有し、前記制御手段は、前記ベルトが交換されたことに応じて、前記ベルトを前記幅方向かつ前記接触子から離れる方向に移動させることを特徴とする。

また、本発明に係る画像形成装置は、前記ベルト駆動装置と、表面にトナー画像を担持する像担持体と、を有し、前記ベルトは、前記像担持体から前記トナー画像が１次転写される中間転写ベルト、記録紙に形成されたトナー画像に熱を加えて定着させる定着ベルト、又は記録紙を搬送する記録紙搬送ベルトであることを特徴とする。

本発明によれば、蛇行制御が正常に行われなくなるのを防止でき、記録紙に転写される画像の位置精度を向上するとともに、ベルトの破損を防止することができる。

以下、図面を参照して、本発明の好適な実施の形態を例示的に詳しく説明する。

（第１の実施形態）
図１は、ベルト駆動装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す断面図である。

画像形成装置１は、記録紙に画像形成する電子写真方式のフルカラープリンタである。画像形成装置１には、４色の感光ドラム２ａ〜２ｄ、帯電器３ａ〜３ｄ、クリーナ４ａ〜４ｄ、レーザ走査ユニット５ａ〜５ｄ、転写ブレード６ａ〜６ｄ、現像ユニット７ａ〜７ｄ、中間転写ベルト８、及びクリーナ１２が設けられている。また、画像形成装置１には、中間転写ベルト８を支持するステアリングローラ１０、及び中間転写ベルト８を所定方向に回転移動させるベルト駆動ローラ１１が設けられている。

手差しトレイ１３にセットされた複数の記録紙Ｓは、ピックアップローラ１４及び分離ローラ１５により１枚に分離されて給紙される。一方、給紙カセット１７に収納された複数の記録紙Ｓは、ピックアップローラ１８及び分離ローラ１９により１枚に分離されて給紙された後、縦パスローラ２０により搬送される。

給紙された記録紙Ｓは、レジローラ１６でレジタイミングがとられつつ二次転写ローラ２２へ搬送される。ここで、記録紙Ｓを搬送するための各ローラ１４、１５、１６、１８、１９、２０は、高速で安定した搬送動作を実現するため、各々独立したステッピングモータにより駆動される。

一方、帯電器３ａ〜３ｄは、トナー画像を担持する像担持体としての感光ドラム２ａ〜２ｄの表面を一様に帯電させる。そして、半導体レーザを光源とする各々のレーザ走査ユニット５ａ〜５ｄは、各色の感光ドラム２ａ〜２ｄにレーザを照射することで、それぞれの感光ドラム２ａ〜２ｄの表面に静電潜像を形成する。現像ユニット７ａ〜７ｄは、この静電潜像をトナー画像として現像する。

次に、転写ブレード６ａ〜６ｄは、この感光ドラム２ａ〜２ｄ上に現像された各色のトナー画像を中間転写ベルト８に転写する。中間転写ベルト８上のトナー画像は、回転ローラ２１及び二次転写ローラ２２のニップ部において記録紙に転写される。そして、加熱ローラを有する定着器２３により、記録紙上に転写されたトナー画像に熱が加えられ、記録紙上に定着する。

また両面印刷時には、定着器２３を通過した記録紙Ｓは、両面反転パス２７の方向に導かれた後に逆方向に搬送されて表裏を反転され、両面パス２８へ搬送される。両面パス２８を通った記録紙Ｓは、再び縦パスローラ２０を搬送され、１面目と同様に２面目の画像を形成されて排紙ローラ２４により排紙トレイ２５へ排出される。

図２は、中間転写ベルト８の蛇行補正制御を説明するための概略構成を示す図である。

ベルト駆動モータ２１０は、中間転写ベルト８を図２で図示する矢印方向に搬送するために、ベルト駆動ローラ１１を回転駆動する。ステアリングローラ１０は、中間転写ベルト８の幅方向の移動変動（蛇行）を補正するためのローラである。ステアリングローラ１０のベルト搬送方向下流側には、ベルトＨＰセンサ２０５とエッジセンサ２０３が配置されている。

ベルトＨＰセンサ２０５は、中間転写ベルト８の裏面に貼り付けられたホームポジションマーク２０４を検出して、ベルト位置の基準信号（ＨＰ信号）を生成する。また、エッジセンサ２０３は、中間転写ベルト８の端部（エッジ）に当接するよう配置された接触子２０２の移動量（変位）を検知して、中間転写ベルト８の蛇行に応じた出力信号を発生する。

エッジセンサ２０３の検知結果に応じて、中間転写ベルト８の幅方向への位置変動を検知でき、この位置変動に基づいて、ステアリングローラ１０の傾き動作が制御される。これにより、中間転写ベルト８の蛇行を補正することが可能となる。

なお、ベルト駆動モータ２１０及びステアリングモータ２０９には、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能なステッピングモータが用いられる。

図３は、中間転写ベルトの蛇行補正の原理を説明するための図である。

この図の左から、偏心カム２０８の正面図、偏心カム２０８及びステアリングローラ１０の側面図、ステアリングローラ１０の正面図を示す。

図３（ａ）に示されるように、偏心カム２０８が所定の角度で停止し、その停止角度に対応してステアリングローラ１０がほぼ水平（傾きがほぼゼロ）に保持された状態では、基本的には中間転写ベルト８が幅方向に移動（蛇行）しない。

この状態から、図３（ｂ）に示されるように、ステアリングモータ２０９の駆動により偏心カム２０８を回転させると、偏心カム２０８の偏心量に応じて揺動アーム２０６がθ１方向に揺動する。これにより、ステアリングローラ１０の一端が揺動アーム２０６によって持ち上げるため、その持ち上げ量に応じてステアリングローラ１０に傾きが生じる。このとき、ステアリングローラ１０に巻き付けられた中間転写ベルト８は、揺動アーム２０６にて持ち上げられたローラ端側に移動する。

これに対して、図３（ｃ）に示されるように、ステアリングモータ２０９の駆動により偏心カム２０８を回転させると、偏心カム２０８の偏心量に応じて揺動アーム２０６がθ２方向に揺動する。これにより、ステアリングローラ１０の一端が揺動アーム２０６によって押し下げられるため、その押し下げ量に応じてステアリングローラ１０に傾きが生じる。このとき、ステアリングローラ１０に巻き付けられた中間転写ベルト８は、揺動アーム２０６にて押し下げられたローラ端と反対側に移動する。

このことから、中間転写ベルト８の幅方向への位置変動をエッジセンサ２０３で連続的に検出し、その検出結果に基づいてステアリングローラ１０の傾き動作を制御することにより、中間転写ベルト８の蛇行を補正することが可能となる。

図４は、エッジセンサの具体的な構成を示す図である。

ここで、図４（ａ）は、中間転写ベルト８の端部に接触子２０２が正常に圧接されている状態を示している。また、図４（ｂ）は、中間転写ベルト８の端部に接触子２０２が圧接されずに、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げている状態を示している。

図４（ａ）に示されるように、接触子２０２の一方の端部は、スプリング４０１からの引っ張り力を受けて中間転写ベルト８の端部に圧接状態に保持されている。スプリング４０１による接触子２０２の圧接力は、中間転写ベルト８を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。

また、接触子２０２の中間部は、支軸４０２によって回転自在に支持されている。そして、変位センサ４０３は、接触子２０２の他方の端部側に対向して配置されている。変位センサ４０３は光学式のセンサであり、接触子２０２光を照射するとともに、接触子２０２から反射した光を受光し、受光光量に応じて接触子２０２の変位を検知する。

エッジセンサ２０３により、中間転写ベルト８の進行方向に対して直交する幅方向の移動量が、中間転写ベルト８の端部に圧接する接触子２０２の動きに置き換えられる。このとき、接触子２０２の変位に応じて変位センサ４０３の出力レベルが変動するため、そのセンサ出力に基づいて中間転写ベルト８の端部の位置変動を連続的に検出することができる。

一方、図４（ｂ）に示されるように、接触子２０２が中間転写ベルト８の端部に接触せず、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げた状態では、エッジセンサ２０３は中間転写ベルト８の位置変動を正確に検出できない。

この図の例のように、接触子２０２は、変位センサ４０３の出力が正常値を示す適当な位置に留まってしまうことになる。これは、中間転写ベルト８が、ステアリングローラ１０、ベルト駆動ローラ１１、及び回転ローラ２１により適度な張力で支持されているため、その力によって接触子２０２の先端より支軸４０２に向かって力が加えられるからである。

この乗り上げ状態では、エッジセンサ２０３の出力に基づいて異常を検知することはできず、通常通り中間転写ベルト８が駆動され続けることになる。

図５は、画像形成装置の制御ブロック図である。

制御部５０１は、ＣＰＵ５０２、ＲＯＭ５０３、及びＲＡＭ５０４を有する。ＣＰＵ５０２は、画像形成装置１全体を制御する制御回路である。ＲＯＭ５０３には、画像形成装置１で実行する各種処理を制御するための制御プログラムが格納されている。

ＲＡＭ５０４は、ＣＰＵ５０２が動作するためのシステムワークメモリであり、また画像データを一時記憶するための画像メモリとしても機能する。ハードディスクドライブ（ＨＤＤ）５０５には、システムソフトウェア、画像データ等のデータが格納されている。

制御部５０１において、ＣＰＵ５０２は、ホームポジションマーク２０４を検知するためのベルトＨＰセンサ２０５からの検知信号を取得する構成となっている。また、ＣＰＵ５０２は、中間転写ベルト８の回転移動中に、エッジセンサ２０３からの検知信号を取得し、中間転写ベルト８の蛇行量に相当する位置変化量（以下、変位と呼ぶ）を算出する。

そして、ＣＰＵ５０２は、算出した中間転写ベルト８の変位に応じて、蛇行が減少するようステアリングモータ２０９に対して駆動方向と駆動量からなるステアリング制御信号を出力して、ステアリングモータ２０９を駆動する。

また、制御部５０１には、画像形成装置１の状態等を表示したり、ユーザからの操作入力を受け付けたりするための、タッチパネルディスプレイ等で構成された表示部５０６が接続されている。

図６は、ステアリング制御を行うことによってベルト乗り上げ状態から復帰する原理を説明する図である。

図６（ａ）は、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げている状態を示している。この場合、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上がった状態から正常な状態に戻すために、ステアリングローラ１０を予め設定された傾きαだけ傾ける。

このようにステアリング制御を行うと、図６（ｂ）に示されるように、ステアリングローラ１０の傾きに応じて中間転写ベルト８が接触子２０２から遠ざかる方向に移動し、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げていない状態（正常な状態）になる。

図７は、ベルト乗り上げを解消するためのステアリング制御を示すフローチャートである。

このフローチャートを実行するためのプログラムは、ＲＯＭ５０３に記憶されており、ＣＰＵ５０２により読み出されることにより実行される。

まず、ＣＰＵ５０２は、中間転写ベルト８が交換されたかどうかを判断する（Ｓ７０１）。この判断は、中間転写ベルト８の交換をした旨の入力が、ユーザにより表示部５０６からなされたかどうかに基づいて行われる。

中間転写ベルト８の交換がされていない場合は、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げている可能性は無いと考えられるため、この制御フローを終了する。

中間転写ベルト８の交換がされた場合、ＣＰＵ５０２は、ベルト駆動モータ２１０を駆動することにより、中間転写ベルト８の回転駆動を行う（Ｓ７０２）。次に、ＣＰＵ５０２は、ステアリングモータ２０９を駆動することにより、ステアリングローラ１０を第１の方向へ予め設定された傾きαだけ傾ける（Ｓ７０３）。

このように、ステアリングローラ１０を第１の方向へ傾けることで、中間転写ベルト８が接触子２０２から遠ざかる方向に移動し始める。ここで、仮に中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げている場合であっても、中間転写ベルト８の移動により最終的に乗り上げ状態が解消されるまで中間転写ベルト８が移動することとなる。

その後、ＣＰＵ５０２は、エッジセンサ２０３の出力が所定範囲内にあるかどうかを判断する（Ｓ７０４）。つまり、中間転写ベルト８の乗り上げが解消されている場合には、接触子２０２の位置は図６（ｂ）に示される位置となることから、この位置から所定のマージンの範囲内にエッジセンサ２０３の出力があるかどうかを判断する。

エッジセンサ２０３の出力が所定範囲内にある場合には、ＣＰＵ５０２は、ステアリングモータ２０９を駆動することにより、ステアリングローラ１０を先程の第１の方向とは反対方向の第２の方向に傾ける（Ｓ７０５）。これにより、中間転写ベルト８が接触子２０２に近づく方向に移動し始め、最終的に中間転写ベルト８が接触子２０２に接触するに至る。

次に、ＣＰＵ５０２は、エッジセンサ２０３の出力が変動しているかどうかを判断する（Ｓ７０６）。中間転写ベルト８の乗り上げが解消された場合、ステアリングローラ１０が傾けられることにより中間転写ベルト８が接触子２０２に接触することで、エッジセンサ２０３の出力が変動することとなる。一方、中間転写ベルト８の乗り上げが解消されていない場合は、ステアリングローラ１０を傾けてもエッジセンサ２０３の出力が変動しないこととなる。

エッジセンサ２０３の出力が変動している場合は、中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上げていないことから、ＣＰＵ５０２は、ステアリングモータ２０９の駆動を制御して中間転写ベルト８の蛇行補正制御を行う（Ｓ７０７）。その後、この制御フローを終了する。

一方、ステップＳ７０４でエッジセンサ２０３の出力が所定範囲内に無いと判断された場合、又は、ステップＳ７０６でエッジセンサ２０３の出力が変動していないと判断された場合は、表示部５０６にエラー表示を行う（Ｓ７０８）。これにより、ユーザに中間転写ベルト８が接触子２０２に乗り上がってしまっていることを報知できる。

以上で説明したように、本実施形態によれば、中間転写ベルト８の乗り上げを解消することができ、蛇行補正制御が正常に行われなくなるのを防止できる。これによって、記録紙に転写される画像の位置精度を向上するとともに、中間転写ベルトの破損を防止することができる。

なお、上記の説明では、ベルトとして中間転写ベルトを例に説明したが、これに限られない。例えば、定着ベルト、記録紙搬送ベルト等の蛇行補正制御及びベルト乗り上げを解消するための制御に、本発明を適用してもかまわない。

また、上記の説明では、ベルトの乗り上げ状態を報知する方法として、表示部にメッセージを出すことを例に挙げて説明したが、これに限られない。例えば、音声でユーザに報知する等してもかまわない。

ベルト駆動装置を備えた画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 中間転写ベルトの蛇行補正制御を説明するための概略構成を示す図である。 中間転写ベルトの蛇行補正の原理を説明するための図である。 エッジセンサの具体的な構成を示す図である。 画像形成装置の制御ブロック図である。 ステアリング制御を行うことによってベルト乗り上げ状態から復帰する原理を説明する図である。 ベルト乗り上げを解消するためのステアリング制御を示すフローチャートである。 エッジセンサの接触子へのベルトの乗り上げ状態を説明するための図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
８ 中間転写ベルト
１０ ステアリングローラ
１１ ベルト駆動ローラ
２０２ 接触子
２０３ エッジセンサ
２０５ ベルトＨＰセンサ
２０９ ステアリングモータ
２１０ ベルト駆動モータ
４０３ 変位センサ
５０１ 制御部
５０２ ＣＰＵ
５０３ ＲＯＭ
５０４ ＲＡＭ
５０５ ＨＤＤ
５０６ 表示部

Claims (6)

1. 所定方向に回転移動するベルトと、
   前記ベルトの前記所定方向に直交する幅方向の端部に当接し、前記ベルトの前記幅方向の位置に応じて変位する接触子と、
   前記接触子の位置を検知するセンサと、
   前記センサの検知結果に基づき、前記幅方向の前記ベルトの位置を制御する制御手段と、を有し、
   前記制御手段は、前記ベルトが交換されたことに応じて、前記ベルトを前記幅方向かつ前記接触子から離れる方向に移動させることを特徴とするベルト駆動装置。
2. 前記ベルトは、複数のローラにより支持され、
   前記制御手段は、前記複数のローラのうち、いずれか１つのローラの軸を傾けることにより、前記幅方向の前記ベルトの位置を制御することを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。
3. 前記制御手段は、前記ベルトが交換されたことに応じて、前記複数のローラのうち、いずれか１つのローラの軸を第１の方向へ傾けることで前記ベルトを前記幅方向かつ前記接触子から離れる方向に移動させ、その後、前記ローラの軸を前記第１の方向とは反対方向の第２の方向へ傾けることで前記ベルトを前記幅方向かつ前記接触子に近づく方向に移動させることを特徴とする請求項２記載のベルト駆動装置。
4. 前記制御手段は、前記ローラの軸を前記第１の方向から前記第２の方向へ傾けた後、前記センサの出力が変動しているかどうかを判断し、前記センサの出力が変動していない場合は、異常と判断することを特徴とする請求項３記載のベルト駆動装置。
5. 前記制御手段により異常と判断された場合、その旨をユーザに報知する報知手段を更に有することを特徴とする請求項４記載のベルト駆動装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか１項に記載のベルト駆動装置と、
   表面にトナー画像を担持する像担持体と、を有し、
   前記ベルトは、前記像担持体から前記トナー画像が１次転写される中間転写ベルト、記録紙に形成されたトナー画像に熱を加えて定着させる定着ベルト、又は記録紙を搬送する記録紙搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。

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