JP5111562B2 - カム駆動機構及びそれを備えたベルト搬送装置並びに画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、偏芯カムを回転させるカム駆動機構、及びそれを備えた搬送ベルトや中間転写ベルトのような無端ベルトを回転駆動させるベルト搬送装置、並びにそれを備えた画像形成装置に関するものである。

従来、種々の画像形成装置が提案されているが、その中に、所定方向に回動される無端状の搬送ベルトと、この搬送ベルトに沿って設けられた画像形成部とを備え、搬送ベルトにより搬送されてくる記録媒体上に画像形成部で形成されたトナー像を転写する方式の画像形成装置や、複数の画像形成部により無端状の中間転写ベルト上にトナー像を順次重ね合わせた後、記録媒体上に一度に転写する中間転写方式の画像形成装置がある。

上述したような無端状の搬送ベルト或いは中間転写ベルトを用いた画像形成装置においては、装置本体の歪み等に起因する駆動ローラ或いはテンションローラ等の懸架ローラの整列不良、いわゆるアライメントずれによって搬送ベルトの蛇行や片寄りが発生する場合があった。搬送ベルトの蛇行や片寄りが発生すると、搬送される用紙位置が左右に寄り、転写画像の位置ずれが発生し易くなる。

また、複数の画像形成部によって一つの画像を形成するタンデム式カラー画像形成装置の場合、搬送ベルトの蛇行や片寄りにより各画像形成部で形成される各色の画像の位置合わせ具合が悪化し、各色のトナー像の色ずれが発生し易くなる。なお、中間転写方式の画像形成装置においても、中間転写ベルトの蛇行により同様の問題が生じる。

従来のベルト搬送装置においては、センサによりベルトの蛇行や片寄りを検出し、蛇行量或いは片寄り量に応じて１つ以上の懸架ローラのアライメント（ベルト表裏方向の角度）を調整することにより、蛇行や片寄りを自動的に補正する方法が行われていた。そして、懸架ローラのアライメントを調整する方法としては、懸架ローラの回転軸の一端を揺動させる偏芯カムの回転角を変更する方法が一般的である。

偏芯カムを用いてアライメント調整を精度良く行う方法として、例えば特許文献１には、偏芯カムを回転させるモータの駆動量を、偏芯カムの単位角度当たりの変位量に合わせて変更する方法が開示されている。また、特許文献２には、回転角に対してベルトの蛇行速度を一定に増減させる形状の偏芯カムを用いて、偏芯カムの回転角と蛇行補正量とを常に一致させる方法が開示されている。

特許文献１及び２の方法でアライメント調整を行う場合、偏芯カムを回転させるモータの駆動量を精密に制御する必要がある。この点、特許文献３には、ステアリングモータのカムが設けられている側とは反対側の出力軸にホームポジションフラッグを設け、この位相をホームポジションセンサで検知することにより偏芯カムの位相を検出するとともに、ベルトエッジセンサの出力電圧の情報に基づいてステアリングモータの駆動パルス数を決定することによりカムの回転角を制御する方法が開示されている。

特開２００８−１０５８３７号公報 特開平６−５６２９４号公報 特開２００５−２９２４８０号公報

特許文献３のようにステッピングモータを用いてアライメント調整を行う場合は、モータに送信される駆動パルス数によって偏芯カムの位置（回転角）を制御すれば良いが、高価なステッピングモータに代えて安価なブラシモータを用いる場合は、モータの駆動量を制御するために、偏芯カムの位置（回転角）を検出するための位置検出手段と、偏芯カムを回転させる際の基準位置（ホームポジション）を検出するためのホームポジション検出手段とが必要となる。

ここで、１つの部材（パルス板）を用いて偏芯カムの位置検出とホームポジションの検出とを行おうとすると、パルス板の分解能が粗くなり、検出精度が低下してローラのアライメントを精密に調整できないという問題点があった。一方、別部材を用いて検出を行う場合は検出部材の配置スペースが大きくなるとともに、偏芯カムの位置及びホームポジションの検出に用いる２つのセンサが必要となるため、装置の小型化、低コスト化に不利となっていた。

なお、ここでは無端ベルトを張架する懸架ローラのアライメント調整に用いる偏芯カムの駆動機構を例に挙げて説明したが、偏芯カムの位相により部材の変位量を調整する他のカム駆動機構においても同様の問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、偏芯カムの基準位置及び回転角を簡単且つコンパクトな構成で精度良く検知可能なカム駆動機構、及びそれを備えた無端ベルトの蛇行を補正可能なベルト搬送装置、並びにそれを備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、偏芯カムと、該偏芯カムを回転させるモータと、該モータの出力を減速して前記偏芯カムに伝達するギヤ列と、該ギヤ列に連結される一つのギヤと一体形成され、複数のスリットが等間隔で形成されたパルス板と、該パルス板と同軸上に独立して回転可能に配置され、前記ギヤ列に連結される他のギヤと噛み合うことで前記パルス板よりも遅い回転速度で回転するホームポジション検出部材と、発光部と受光部とから成る検出部を有し、該検出部を通過した前記パルス板のスリット数に基づいて前記偏芯カムの回転量を検出するとともに、前記ホームポジション検出部材が前記検出部を遮光するタイミングに基づいて前記偏芯カムのホームポジションを検出するカム位置検出センサと、を備えたカム駆動機構である。

また本発明は、上記構成のカム駆動機構において、前記ホームポジション検出部材が前記検出部の遮光を解除するとき、前記パルス板のいずれかのスリットが前記検出部を通過することを特徴としている。

また本発明は、上記構成のカム駆動機構において、前記パルス板の回転速度は前記偏芯カムよりも速く、前記ホームポジション検出部材の回転速度は前記偏芯カムよりも遅いことを特徴としている。

また本発明は、上記構成のカム駆動機構において、前記偏芯カムと、前記パルス板と、前記ホームポジション検出部材の位相を合わせて配置するための位相決定手段を有することを特徴としている。

また本発明は、無端ベルトと、該無端ベルトに所定の張力を付与するテンションローラと前記無端ベルトに回転駆動力を付与する駆動ローラとを含む複数の懸架ローラと、前記無端ベルトの蛇行を検知する蛇行検知手段と、該蛇行検知手段の検知結果に基づいて１つ以上の前記懸架ローラの傾きを調整することにより前記無端ベルトの蛇行を補正するアライメント調整機構と、を備え、前記アライメント調整機構は、上記構成のカム駆動機構を用いて前記懸架ローラの一端をベルト表裏方向に揺動させるベルト搬送装置である。

また本発明は、上記構成のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、前記無端ベルトは、記録媒体を搬送する搬送ベルトであることを特徴としている。

また本発明は、上記構成のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、前記無端ベルトは、記録媒体に転写するためのトナー像が順次積層される中間転写ベルトであることを特徴としている。

本発明の第１の構成によれば、パルス板とホームポジション検出部材とを同軸上にまとめて配置し、ホームポジション検出部材の回転速度をパルス板よりも遅くすることにより、偏芯カムのホームポジション及び回転角をコンパクトな構成で精度良く検出することができ、装置の省スペース化を図ることができる。また、一つのカム位置検出センサでホームポジション及び回転角を検出可能となるため、高価なＰＩセンサを複数設ける必要がなくなり、アライメント調整モータとして安価なブラシモータを使用できるためコスト面においても有利となる。

また、本発明の第２の構成によれば、上記第１の構成のカム駆動機構において、検出部を遮光していたホームポジション検出部材が検出部の遮光を解除するとき、パルス板のいずれかのスリットが検出部を通過することにより、検出部の受光信号レベルがＬＯＷ（ＯＦＦ状態）からＨＩＧＨ（ＯＮ状態）に切り換わった時点をホームポジションとして確実に検出できる。

また、本発明の第３の構成によれば、上記第１又は第２の構成のカム駆動機構において、パルス板の回転速度を偏芯カムよりも速く、ホームポジション検出部材の回転速度を偏芯カムよりも遅くすることにより、パルス板の直径を大きくすることなく分解能を高めることができ、偏芯カムの回転角を精度良く検出することができる。また、偏芯カムの回転範囲内でホームポジション検出部材が再び検出部を遮光して偏芯カムの回転角の検出を妨げるおそれがなくなる。

また、本発明の第４の構成によれば、上記第１乃至第３のいずれかの構成のカム駆動機構において、偏芯カムと、パルス板と、ホームポジション検出部材の位相を合わせる位相決定手段を設けることにより、カム駆動機構の組み立て作業性が向上する。

また、本発明の第５の構成によれば、上記第１乃至第４のいずれかの構成のカム駆動機構を用いて無端ベルトのアライメント調整を行うことにより、簡易な構成でベルト左右でのレジストずれを効果的に抑制できるコンパクトなベルト搬送装置となる。

また、本発明の第６の構成によれば、上記第５の構成のベルト搬送装置を用いて記録媒体に転写するためのトナー像が順次積層される中間転写ベルトを蛇行補正することにより、各色のトナー像を中間転写ベルト上に順次積層してカラー画像を形成した後、転写紙上に一度に転写する方式の画像形成装置において高い色ずれ防止効果を得ることができ、さらにベルト左右における画像歪み防止効果も得ることができる。

また、本発明の第７の構成によれば、上記第５の構成のベルト搬送装置を用いて記録媒体を搬送するための搬送ベルトを蛇行補正することにより、画像形成部で形成されるトナー像を記録媒体に転写する際のレジストずれを防止することができ、特にカラー画像形成装置においては各色のトナー像の色重ね精度を確保して色ずれを防止することができる。

本発明のベルト搬送装置を備えた第１実施形態の画像形成装置の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 本発明のベルト搬送装置の外観斜視図 図３の手前側におけるテンションローラの回転軸周辺の拡大斜視図 図３の手前側の支持フレーム３１に装着されるアーム部材４０及び摺動部材５０を分解した状態を示す斜視図 図３の奥側の支持フレーム３２に装着されるアーム部材４０及び摺動部材５０を分解した状態を示す斜視図 テンションローラのアライメント調整機構をベルト搬送装置の内側から見た斜視図 アライメント調整機構を構成するカム駆動機構をベルト搬送装置の内側から見た斜視図 カム駆動機構をベルト搬送装置の外側から見た斜視図 偏芯カムのホームポジションを検出する前のパルス板とホームポジション検出部材との関係を示す正面図 偏芯カムの回転角の検出を開始する際のパルス板とホームポジション検出部材との関係を示す正面図 図８に示したカムの回転角度と中心からの距離との関係を示すグラフ 本発明のベルト搬送装置を備えた第２実施形態の画像形成装置の内部構成を示す概略図

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明のベルト搬送装置を備えた第１実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。本実施形態では、タンデム型カラー画像形成装置の中間転写ベルトのベルト搬送装置について説明する。

図１の画像形成装置１００は以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ及びＰｄが、搬送方向上流側（図１では右側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（シアン、マゼンタ、イエロー及びブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像及び転写の各工程によりシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの画像を順次形成する。

この画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ及び１ｄが配設されており、さらに駆動手段（図示せず）により図１において時計回りに回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラ９において記録媒体の一例としての転写紙Ｐ上に一度に転写され、さらに、定着部７において転写紙Ｐ上に定着された後、装置本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において反時計回りに回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される転写紙Ｐは、装置下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラ１２ａ及びレジストローラ１２ｂを介して二次転写ローラ９へと搬送される。中間転写ベルト８には誘電体樹脂製のシートが用いられ、継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。回転自在に配設された感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲及び下方には、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる帯電器２ａ、２ｂ、２ｃ及び２ｄと、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに画像情報を露光する露光ユニット４と、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上にトナー像を形成する現像ユニット３ａ、３ｂ、３ｃ及び３ｄと、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に残留した現像剤（トナー）を除去するクリーニング装置５ａ、５ｂ、５ｃ及び５ｄが設けられている。

ユーザにより画像形成開始が入力されると、先ず、帯電器２ａ〜２ｄによって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させ、次いで露光ユニット４によって光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。現像ユニット３ａ〜３ｄには、それぞれシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックの各色のトナーが補給装置（図示せず）によって所定量充填されている。このトナーは、現像ユニット３ａ〜３ｄにより感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着することにより、露光ユニット４からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラ６ａ〜６ｄにより一次転写ローラ６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のシアン、マゼンタ、イエロー及びブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置５ａ〜５ｄにより除去される。

中間転写ベルト８は、下流側の駆動ローラ１０と上流側のテンションローラ１１とに掛け渡されており、駆動モータ（図示せず）による駆動ローラ１０の回転に伴い中間転写ベルト８が時計回りに回転を開始すると、転写紙Ｐがレジストローラ１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラ９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された転写紙Ｐは定着部７へと搬送される。

また、画像形成部Ｐａの上流側には中間転写ベルト８表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置され、駆動ローラ１０のさらに下流側には中間転写ベルト８の蛇行を検知する蛇行検知センサ２１が配置されている。蛇行検知センサ２１は、発光部及び受光部（図示せず）が設けられたコ字型の検出部で中間転写ベルト８のエッジ部を表裏から挟むように配置されている。そして、発光部から受光部までの光路をエッジ部が遮光する位置によってエッジ部の位置を検知し、中間転写ベルト８の蛇行方向及び蛇行量を検知可能となっている。

定着部７に搬送された転写紙Ｐは、定着ローラ対１３により加熱及び加圧されてトナー像が転写紙Ｐの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された転写紙Ｐは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられる。転写紙Ｐの片面のみに画像を形成する場合は、そのまま排出ローラ１５によって排出トレイ１７に排出される。

一方、転写紙Ｐの両面に画像を形成する場合は、定着部７を通過した転写紙Ｐの一部を一旦排出ローラ１５から装置外部にまで突出させる。その後、転写紙Ｐは排出ローラ１５を逆回転させることにより分岐部１４で用紙搬送路１８に振り分けられ、画像面を反転させた状態で二次転写ローラ９に再搬送される。そして、中間転写ベルト８上に形成された次の画像が二次転写ローラ９により転写紙Ｐの画像が形成されていない面に転写され、定着部７に搬送されてトナー像が定着された後、排出トレイ１７に排出される。

図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。なお、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の反時計回り）に沿って帯電器２ａ、現像ユニット３ａ、クリーニング装置５ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラ６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラ１１に対向するベルトクリーニングローラ１９ａを備えたベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

帯電器２ａは、感光体ドラム１ａに接触してドラム表面に帯電バイアスを印加する帯電ローラ２２と、帯電ローラ２２をクリーニングするための帯電クリーニングローラ２３とを有している。現像ユニット３ａは、２本の攪拌搬送スクリュー２４と、磁気ローラ２５と、現像ローラ２６とを有しており、現像ローラ２６にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加してドラム表面にトナーを飛翔させる。

クリーニング装置５ａは、摺擦ローラ２７、クリーニングブレード２８、及び回収スクリュー２９を有している。摺擦ローラ２７は感光体ドラム１ａに所定の圧力で圧接されており、図示しない駆動手段により感光体ドラム１ａとの当接面において同一方向に回転駆動されるが、その周速は感光体ドラム１ａの周速よりも速く（ここでは１．２倍）制御されている。摺擦ローラ２７としては、例えば金属シャフトの周囲にローラ体としてＥＰＤＭゴム製でアスカＣ硬度５５°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラ体の材質としてはＥＰＤＭゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカＣ硬度が１０〜９０°の範囲のものが好適に使用される。

感光体ドラム１ａ表面の、摺擦ローラ２７との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード２８が感光体ドラム１ａに当接した状態で固定されている。クリーニングブレード２８としては、例えばＪＩＳ硬度が７８°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード２８の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム１ａへの食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム１ａの仕様に応じて適宜設定される。

摺擦ローラ２７及びクリーニングブレード２８によって感光体ドラム１ａ表面から除去された残留トナーは、回収スクリュー２９の回転に伴ってクリーニング装置５ａの外部に排出され、トナー回収容器（図示せず）に搬送されて貯留される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー粒子表面に研磨剤としてシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨剤がトナー表面に静電的に付着しているものが用いられる。

図３は、図１に示した画像形成装置のベルト搬送装置の外観斜視図である。図１と共通する部分には同一の符号を付して説明を省略する。なお、図３ではベルト搬送装置を図１の上方向（一次転写ローラ６ａ〜６ｄ側）から見た状態を示している。ベルト搬送装置３０は、２枚の支持フレーム３１、３２の間に駆動ローラ１０及びテンションローラ１１を含む複数の懸架ローラが支持されており、無端状の中間転写ベルト８が張架されている。支持フレーム３１、３２のテンションローラ１１に隣接する側の端部にはベルトクリーニングユニット１９が付設されている。

図４は、図３の手前側におけるテンションローラの回転軸周辺の拡大斜視図である。なお、図４では支持フレーム３１に装着される部材の一部を取り外した状態を示している。支持フレーム３１には支軸３７が突設されており、支軸３７を中心として揺動可能な樹脂製のアーム部材４０が取り付けられている。アーム部材４０にはテンションローラ１１の回転軸１１ａを支持する板金製の摺動部材５０が摺動可能に保持されている。アーム部材４０、摺動部材５０は、後述する圧縮バネ６０（図５参照）と共にテンションローラ１１に所定の張力を付与するテンション機構を構成している。また、ベルトクリーニングユニット１９は摺動部材５０に固定されている。

図５は、図３の手前側の支持フレーム３１に装着されるアーム部材４０及び摺動部材５０を分解した状態を示す斜視図である。アーム部材４０の略中央部には、支軸３７が摺動可能に挿入される円筒状の軸受け部４１が形成されている。軸受け部４１の側面に突設されたボス４２には圧縮バネ６０の一端が圧入されている。また、摺動部材５０に固定されたベアリング部材５５の外周面に接触する第１ガイドリブ４３ａ、４３ｂが圧縮バネ６０を上下方向から挟むように形成されている。

軸受け部４１を挟んでアーム部材４０の圧縮バネ６０と反対側には、アライメント調整機構の偏芯カム７７（図７参照）が内接する楕円形状のカム孔４５が形成されている。軸受け部４１とカム孔４５との間には、アーム部材４０及び摺動部材５０を組み立てる際に圧縮バネ６０を一時的に保持するフック状の保持部４７が設けられている。

摺動部材５０にはアーム部材４０の軸受け部４１が係合する長孔状の開口部５１が形成されている。開口部５１の上下端縁には軸受け部４１の外周面と接触する第２ガイドリブ５３ａ、５３ｂが形成されており、テンションローラ１１側に位置する開口部５１の端部には圧縮バネ６０の他端を受けるバネ台座５４が形成されている。摺動部材５０の一端にはテンションローラ１１の回転軸１１ａが挿入されるベアリング部材５５が固定されている。ベアリング部材５５の外径は軸受け部４１の外径と略同一に設計されている。なお、図５では第１ガイドリブ４３ａ、４３ｂとベアリング部材５５との位置関係を示すためにベアリング部材５５をアーム部材４０側に記載しているが、実際にはベアリング部材５５は係止爪５６によって摺動部材５０側に固定されている。

図６は、図３の奥側の支持フレーム３２に装着されるアーム部材４０及び摺動部材５０を分解した状態を示す斜視図である。支持フレーム３２に装着されるアーム部材４０にはカム孔４５が形成されておらず、代わりに支持フレーム３２に固定するためのビス孔４８が形成されている。また、ベルトクリーニングユニット１９（図４参照）は他の板金部材を介して摺動部材５０に固定される。他の部分の構成は図５に示した支持フレーム３１側のアーム部材４０及び摺動部材５０と同様であるため説明を省略する。なお、図６においてもベアリング部材５５をアーム部材４０側に記載しているが、実際にはベアリング部材５５は係止爪５６によって摺動部材５０側に固定されている。

図７は、テンションローラのアライメント調整機構をベルト搬送装置の内側から見た斜視図、図８及び図９は、アライメント調整機構を構成するカム駆動機構をベルト搬送装置の内側及び外側から見た部分斜視図である。カム駆動機構７０は、支持フレーム３１に固定されたアライメント調整モータ３５と、アライメント調整モータ３５の駆動出力軸に固定されたウオームギヤ７１と、ウオームギヤ７１に噛み合うギヤ歯が形成されたウオームホイル７２と、ウオームホイル７２と噛み合う多段ギヤ７３と、多段ギヤ７３に噛み合う大径部７５ａと、小径部７５ｂとを有する二段ギヤ７５と、二段ギヤ７５の回転軸７５ｃを中心として一体形成された偏芯カム７７とで構成されている。そして、偏芯カム７７は、アーム部材４０に形成されたカム孔４５の内周面に接触するように配置されている。

蛇行検知センサ２１（図１参照）により中間転写ベルト８の蛇行が検知されると、検知信号が制御部（図示せず）に送信され、制御部において中間転写ベルト８の蛇行方向及び蛇行量が算出される。そして、制御部からアライメント調整モータ３５に制御信号が送信され、ウオームギヤ７１、ウオームホイル７２、及び多段ギヤ７３を介して偏芯カム７７を所定方向に所定量だけ回転する。

これにより、カム孔４５の内周面に接触する偏芯カム７７の回転中心（回転軸７５ｃ）から外周面までの距離が変化するため、アーム部材４０が軸受け部４１を中心に上又は下方向に揺動し、アーム部材４０に固定された摺動部材５０も上又は下方向に所定角度だけ揺動する。従って、テンションローラ１１の回転軸１１ａの一端が摺動部材５０と共に揺動するため、テンションローラ１１に張架された中間転写ベルト８を所定角度傾けて蛇行を補正することができる。

例えば、中間転写ベルト８が装置前側（図３の手前側）に蛇行している場合、偏芯カム７７を図８の時計回りに回転させてテンションローラ１１の前側端部を所定量上昇させてやる。これにより、中間転写ベルト８の傾斜は図３の手前から奥に向かって下り方向となるため、中間転写ベルト８は回動に伴い徐々に奥側にずれ、手前方向への蛇行が補正される。また、中間転写ベルト８が装置奥側に蛇行している場合は、偏芯カム７７を逆方向（図８の反時計回り）に回転させてテンションローラ１１の前側端部を所定量下降させ、中間転写ベルト８の傾斜を手前から奥に向かって上り方向とすれば良い。

図９に示すように、多段ギヤ７３には、偏芯カム７７の位置（回転角）を検出するための多数のスリット８０ａが等間隔で形成されたパルス板８０が一体形成されている。また、多段ギヤ７３にはギヤ歯の形成されていない軸受け面が設けられており、この軸受け面には偏芯カム７７の基準位置（ホームポジション）を検出するためのホームポジション検出部材８１が回転自在に支持されている。ホームポジション検出部材８１の外周面には、二段ギヤ７５の小径部７５ｂと噛み合うギヤ歯が形成されている。

また、多段ギヤ７３の斜め上方には、偏芯カム７７のホームポジション及びカム位置（回転角）を検出するカム位置検出センサ８３が配置されている。カム位置検出センサ８３は、蛇行検知センサ２１と同様のＰＩ（フォトインタラプタ）センサであり、発光部及び受光部が設けられたコ字型の検出部８３ａでパルス板８０及びホームポジション検出部材８１の外周縁近傍を表裏から挟むように配置されている。

上記構成により、多段ギヤ７３の回転に伴い、パルス板８０及びホームポジション検出部材８１はそれぞれ多段ギヤ７３と同方向に異なる速度で回転する。ここでは、ホームポジション検出部材８１の回転速度がパルス板８０（多段ギヤ７３）の回転速度の１／９となるように、多段ギヤ７３及び二段ギヤ７５のギヤ比が設定されている。多段ギヤ７３、二段ギヤ７５、及びホームポジション検出部材８１の位相は、遮光部８１ａが検出部８３ａの光路を開放状態から遮光状態に切り換えるとき、偏芯カム７７がホームポジションとなるように調整されている。また、ここでは偏芯カム７７の最も小径の部分がアーム部材４０のカム孔４５と接触する位置をホームポジションとしている。

図１０は、偏芯カム７７のホームポジションを検出する前のパルス板８０とホームポジション検出部材８１との関係を示す正面図であり、図１１は、偏芯カム７７の回転角の検出を開始する際のパルス板８０とホームポジション検出部材８１との関係を示す正面図である。図７〜図１１を参照しながら、偏芯カム７７のホームポジション及びカム位置（回転角）を検出する方法について詳述する。

偏芯カム７７のホームポジションを検出する場合は、アライメント調整モータ３５を駆動して多段ギヤ７３を図１０の時計方向に回転させることにより、多段ギヤ７３と一体形成されたパルス板８０も時計方向に回転する。また、多段ギヤ７３と噛み合う二段ギヤ７５が反時計方向に回転するため、二段ギヤ７５の小径部７５ｂと噛み合うホームポジション検出部材８１も多段ギヤ７３の１／９の回転速度で時計方向に回転する。即ち、ホームポジション検出部材８１は遮光部８１ａがカム位置検出センサ８３の検出部８３ａに近づく方向に回転する。

ホームポジション検出部材８１の遮光部８１ａがカム位置検出センサ８３の検出部８３ａに到達するまでは、パルス板８０のスリット８０ａが一定間隔で検出部８３ａを通過するため、検出部８３ａの受光信号レベルが一定のタイミングでＬＯＷ（ＯＦＦ状態）及びＨＩＧＨ（ＯＮ状態）に切り換わる。そして、遮光部８１ａが検出部８３ａの光路を遮断する位置までホームポジション検出部材８１が回転すると、検出部８３ａの受光信号レベルがＬＯＷ（ＯＦＦ状態）のまま維持される。

従って、検出部８３ａの受光信号レベルが所定時間以上ＬＯＷとなった時点でアライメント調整モータ３５の駆動を停止することにより、偏芯カム７７がホームポジションに配置される。なお、遮光部８１ａが検出部８３ａの光路を遮断してから所定時間後に偏芯カム７７の回転が停止するため、厳密には偏芯カム７７はホームポジションから所定量だけ回転した位置に配置される。しかし、後述するように偏芯カム７７の回転角は常にホームポジションを基準として検出されるため問題はない。

また、偏芯カム７７の回転角を検出する場合は、遮光部８１ａが検出部８３ａの光路を遮断している状態でアライメント調整モータ３５を逆回転させて、多段ギヤ７３を図１１の反時計方向に回転させる。その結果、多段ギヤ７３と噛み合う二段ギヤ７５が時計方向に回転するため、二段ギヤ７５の小径部７５ｂと噛み合うホームポジション検出部材８１も多段ギヤ７３の１／９の回転速度で反時計方向に回転する。即ち、ホームポジション検出部材８１は検出部８３ａの光路を遮断していた遮光部８１ａが光路を開放する方向に回転する。また、二段ギヤ７５は図８の時計方向に回転するため、アーム部材４０のカム孔４５と接触する偏芯カム７７の径は徐々に大きくなる。

ここで、図１１に示すように、遮光部８１ａが検出部８３ａの光路を開放したとき、パルス板８０のいずれかのスリット８０ａ（ここではスリット８０ａａ）が検出部８３ａの光路を通過するように位相が調整されている。そのため、検出部８３ａの受光信号レベルがＬＯＷ（ＯＦＦ状態）からＨＩＧＨ（ＯＮ状態）に切り換わった時点をホームポジションとし、その後のスリット８０ａの通過によって受光信号レベルがＬＯＷからＨＩＧＨへ切り換わる回数をカウントすることにより、パルス板８０の回転角を検出し、それに基づいて偏芯カム７７の回転角を検出することができる。

なお、カム駆動機構７０を組み立てる際は、ホームポジション検出部材８１の側面に形成された位相調整孔８５に調整ピンを挿入し、多段ギヤ７３の側面に形成された位相調整孔（図示せず）に調整ピンが係合するように多段ギヤ７３とホームポジション検出部材８１の位相を合わせる。次に、二段ギヤ７５の外周縁に形成された突起８７が多段ギヤ７３の回転軸に形成された凹部８９に対向するように多段ギヤ７３と二段ギヤ７５の位相を合わせる。これにより、偏芯カム７７（二段ギヤ７５）、パルス板８０、ホームポジション検出部材８１の３部材が予め所定の位相となるように組み立てることができる。

上記の構成によれば、パルス板８０とホームポジション検出部材８１とが多段ギヤ７３にまとめて配置されているため、偏芯カム７７のホームポジション及び回転角をコンパクトな構成で検出することができ、装置の省スペース化を図ることができる。また、一つのカム位置検出センサ８３でホームポジション及び回転角を検出可能となるため、高価なＰＩセンサを複数設ける必要がなくなり、アライメント調整モータ３５として安価なＤＣブラシモータを使用できるためコスト面においても有利となる。

また、パルス板８０の回転速度は偏芯カム７７よりも速いため、パルス板８０の隣接するスリット８０ａが検出部８３ａを通過する時間当たりの偏芯カム７７の回転角変化は小さくなる。従って、パルス板８０の直径を大きくすることなく分解能を高めることができ、偏芯カム７７の回転角を精度良く検出することができる。

一方、ホームポジション検出部材８１の回転速度は偏芯カム７７よりも遅いため、ホームポジション検出部材８１の遮光部８１ａが光路を開放した後、偏芯カム７７の回転範囲内で再び遮光部８１ａが検出部８３ａを遮光してしまうおそれがなくなる。従って、偏芯カム７７の回転範囲の全域に亘って回転角を精度良く検出することができる。

図１２は、図８に示した偏芯カム７７の回転角度と中心からの距離との関係を示すグラフである。図１３に示すように、偏芯カム７７はホームポジションから所定角度（４５°）回転させたときの中心から外周面までの距離の変化量が、０°〜４５°と２２５°〜２７０°の範囲で２ｍｍ／４５°、４５°〜２２５°の範囲で０．５ｍｍ／４５°となっている。即ち、偏芯カム７７は単位角度当たりの変位量が一定である４５°〜２２５°の範囲（以下、第１の領域という）と、単位角度当たりの変位量が第１の領域よりも大きい０°〜４５°と２２５°〜２７０°の範囲（以下、第２の領域という）を有している。

この構成により、テンションローラ１１のアライメント調整幅を２段階に切換可能となる。例えば、通常の蛇行補正を行う場合は偏芯カム７７の４５°〜２２５°の範囲を使うことで、中間転写ベルト８の蛇行を高精度に補正することができる。また、ベルト位置が蛇行検知センサ２１の検出範囲外或いは検出範囲の端にあり、テンションローラ１１のアライメントを大幅に変化させたい場合は、０°〜４５°または２２５°〜２７０°の範囲を使うことで、偏芯カム７７の回転量を増加させたり必要以上に大径の偏芯カム７７を用いたりすることなくベルト位置を検出範囲の中央まで迅速に戻すことができる。

なお、高精度なアライメント調整を実現するために、第１の領域は単位角度当たりの変位量を小さく、且つ一定にしておく必要があるが、第２の領域は第１の領域に比べて高い調整精度は要求されない。そのため、第２の領域における単位角度当たりの変位量は必ずしも一定でなくても良い。しかし、図１２のように、第２の領域においても単位角度当たりの変位量を一定にしておくことで、アライメント調整モータ３５の回転制御を簡素化できるため好ましい。

図１３は、本発明のベルト搬送装置を備えた第２実施形態の画像形成装置の構成を示す概略図である。本実施形態では、用紙Ｐ上に各色の画像を直接転写するタイプのタンデム型カラー画像形成装置において、用紙Ｐを各画像形成部Ｐａ〜Ｐｂに順次搬送する搬送ベルト９０のベルト搬送装置として用いている。蛇行の検知方法及び蛇行補正方法については第１実施形態と全く同様であるため説明は省略する。

本実施形態においても、第１実施形態と同様に偏芯カム７７のホームポジション及び回転角をコンパクトな構成で検出することができる。また、一つのカム位置検出センサ８３でホームポジション及び回転角を検出可能となり、アライメント調整モータ３５としてＤＣブラシモータを使用できる。従って、ベルト搬送装置３０及び画像形成装置１００の省スペース化、コンパクト化、低コスト化に寄与する。

その他本発明は、上記各実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態においては、蛇行検知センサ２１として発光部と受光部を備えた光センサを用いているが、例えばベルト表面に光を射出し、反射光を測定する反射型センサ等の他のセンサを用いても良い。また、ベルト表面に蛇行を検知するためのマーキングを施しておいても良い。

また、偏芯カム７７の形状や寸法も一例に過ぎず、第１の領域及び第２の領域における単位角度当たりの変位量は無端ベルトの蛇行補正に必要なアライメント調整幅や調整精度に応じて適宜変更可能である。また、上記各実施形態ではテンションローラ１１をアライメント調整用のローラとしたが、無端ベルトが張架される他のローラであっても良い。さらに、アライメント調整機構を複数のローラに設けても良い。

また、本発明は上記実施形態のようなタンデム型のカラー画像形成装置に限らず、モノクロ複写機やデジタル複合機、ファクシミリやレーザプリンタ等、搬送ベルトや中間転写ベルトを用いる種々の画像形成装置に適用可能である。

本発明は、搬送ベルトや中間転写ベルトのような無端ベルトを回転駆動させるベルト搬送装置のアライメント調整に用いられるカム駆動機構に利用可能である。本発明の利用により、偏芯カムのホームポジション及び回転角をコンパクトな構成で検出可能なカム駆動機構を提供することができ、装置の省スペース化を図ることができる。また、一つのカム位置検出センサでホームポジション及び回転角を検出可能となるため、高価なＰＩセンサを複数設ける必要がなくなり、コスト面においても有利となる。

また、本発明のカム駆動機構をベルト搬送装置に搭載することで、ベルト左右でのレジストずれを効果的に抑制できるコンパクトなベルト搬送装置となる。特に、カラー画像形成装置の中間転写ベルトや搬送ベルトの蛇行補正に用いた場合、各色のトナー像の色ずれを防止して高画質な画像を形成する画像形成装置の提供が可能となる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
８ 中間転写ベルト（無端ベルト）
１０ 駆動ローラ
１１ テンションローラ
２１ 蛇行検知センサ（蛇行検知手段）
３０ ベルト搬送装置
３１、３２ 支持フレーム
３５ アライメント調整モータ
３７ 支軸
４０ アーム部材
４３ａ、４３ｂ 第１ガイドリブ
４１ 軸受け部
５０ 摺動部材
５３ａ、５３ｂ 第２ガイドリブ
５５ ベアリング部材
６０ 圧縮バネ
７０ カム駆動機構
７１ ウオームギヤ
７２ ウオームホイル
７３ 多段ギヤ
７５ 大径ギヤ
７７ 偏芯カム
８０ パルス板
８０ａ スリット
８１ ホームポジション検出部材
８３ カム位置検出センサ
８３ａ 検出部
８５ 位置調整孔（位相決定手段）
８７ 突起（位相決定手段）
８９ 凹部（位相決定手段）
９０ 搬送ベルト（無端ベルト）
１００ 画像形成装置

Claims (7)

1. 偏芯カムと、
   該偏芯カムを回転させるモータと、
   該モータの出力を減速して前記偏芯カムに伝達するギヤ列と、
   該ギヤ列に連結される一つのギヤと一体形成され、複数のスリットが等間隔で形成されたパルス板と、
   前記パルス板と同軸上に独立して回転可能に配置され、前記ギヤ列に連結される他のギヤと噛み合うことで前記パルス板よりも遅い回転速度で回転するホームポジション検出部材と、
   発光部と受光部とから成る検出部を有し、該検出部を通過した前記パルス板のスリット数に基づいて前記偏芯カムの回転量を検出するとともに、前記ホームポジション検出部材が前記検出部を遮光するタイミングに基づいて前記偏芯カムのホームポジションを検出するカム位置検出センサと、
   を備えたカム駆動機構。
2. 前記ホームポジション検出部材が前記検出部の遮光を解除するとき、前記パルス板のいずれかのスリットが前記検出部を通過することを特徴とする請求項１に記載のカム駆動機構。
3. 前記パルス板の回転速度は前記偏芯カムよりも速く、前記ホームポジション検出部材の回転速度は前記偏芯カムよりも遅いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のカム駆動機構。
4. 前記偏芯カムと、前記パルス板と、前記ホームポジション検出部材の位相を合わせて配置するための位相決定手段を有することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のカム駆動機構。
5. 無端ベルトと、該無端ベルトに所定の張力を付与するテンションローラと前記無端ベルトに回転駆動力を付与する駆動ローラとを含む複数の懸架ローラと、
   前記無端ベルトの蛇行を検知する蛇行検知手段と、
   該蛇行検知手段の検知結果に基づいて１つ以上の前記懸架ローラの傾きを調整することにより前記無端ベルトの蛇行を補正するアライメント調整機構と、
   を備えたベルト搬送装置において、
   前記アライメント調整機構は、請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のカム駆動機構を用いて前記懸架ローラの一端をベルト表裏方向に揺動させることを特徴とするベルト搬送装置。
6. 請求項５に記載のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、前記無端ベルトは、記録媒体に転写するためのトナー像が順次積層される中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５に記載のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、前記無端ベルトは、記録媒体を搬送する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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