画像形成装置
【課題】画像形成装置において多機能用途の無端状ベルト部材にあって、巻き掛けする駆動用および従動用の複数の回転ローラの回転を安定させ、ベルト部材の走行速度を安定化して高画質を維持できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】無端状のベルト部材２２を駆動ローラ２１と従動ローラ２４の間に巻き掛けして回動させ、従動ローラ２４の回転軸線はスライド可能にして、ベルト張力ばね２６でベルト部材２２のテンションを高める。従動ローラ２４の同軸上にイナーシャ３０（慣性増手段）を取り付け、駆動ローラ２１を含む回転ローラの中で最大の回転慣性力となるようにする。それにより、ベルト部材２２の走行回動速度が安定し、高画質の画像を形成することができる。
【解決手段】無端状のベルト部材２２を駆動ローラ２１と従動ローラ２４の間に巻き掛けして回動させ、従動ローラ２４の回転軸線はスライド可能にして、ベルト張力ばね２６でベルト部材２２のテンションを高める。従動ローラ２４の同軸上にイナーシャ３０（慣性増手段）を取り付け、駆動ローラ２１を含む回転ローラの中で最大の回転慣性力となるようにする。それにより、ベルト部材２２の走行回動速度が安定し、高画質の画像を形成することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの画像形成装置に関し、特に像担持体、画像の中間転写体、記録媒体の静電吸着搬送体などに用いる無端状ベルト部材を装備した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、駆動用および従動用の複数の回転ローラ間に無端状のベルト部材を巻き掛けして回転駆動源からの回転動力を伝達して走行させ、そのベルト部材を上記各種の用途に機能させることができる。その場合、ベルト部材の走行速度が駆動系や伝達系の回転ローラに発生したねじり振動などに影響されると、画質を低下させてしまう。そのような問題を解消するために、たとえば特許文献１にはローラ回転軸線の同軸上に慣性円盤などの「遠心振子式吸振手段」を設けたベルト回転駆動装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２-２５０４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公報のベルト回転駆動装置には解決すべきつぎの問題点がある。ベルト部材の走行中の回動速度を安定させるために、駆動ローラの回転を安定化してベルト変動成分を吸収することに主点を置いている。つまり、ベルト部材の回動を安定化させることが目標であるにもかかわらず、ベルト部材自体の走行安定性にまで制御監視の範囲が及んでいない。また、駆動ローラだけに限らず、従動ローラの回転安定化にも注目すべきであるが、それについての配慮もなされていない。
【０００５】
以上から、本発明の目的は、画像形成装置において多機能用途の無端状ベルト部材にあって、巻き掛けする駆動用および従動用の複数の回転ローラの回転を安定させ、ベルト部材の走行速度を安定化して高画質を維持できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、無端状のベルトと、前記ベルトが掛け回される複数の回転体と、を有する画像形成装置において、
前記複数の回転体のうちの１つが、回転軸線の位置を移動可能に支持され、回転慣性力が他の回転体よりも大きく最大であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の画像形成装置によれば、ベルト部材を巻き掛けして走行させる複数の回転体のうち、回転軸線の位置がスライド移動可能でベルト部材に外乱を与える回転体の１つを、回転慣性力が最大となるように構成することで、ベルト部材の走行回動速度が安定し、高画質の画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、画像形成装置の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１に示すように、カセットに積載された記録紙などのシートＰは、給紙部１から給紙搬送ローラ７でレジストローラ２３に送られて整列後、二次転写ローラ９に送られる。スキャナユニット１０によって露光されたカートリッジ２内の感光体ドラム３は、これに作用するプロセス手段の現像スリーブ４によって現像剤（トナー）像を現像される。このトナー像は、駆動ローラ２１と従動ローラ２４とのローラ間に巻き掛けされて図中右側から左側へ反時計廻り方向に回動走行する無端状のベルト部材２２に転写される（一次転写）。一次転写によってトナー像を担持したベルト部材２２はそのまま走行を続行し、二次転写ローラ９との当接ニップ部に至る。ここでは、シートＰにトナー像を二次転写しつつ定着器１１に送る。定着終了後、排紙ローラ１２によってシートＰを排出トレイ１３に排出する。これにてシートＰの片面への印字が終了する。
【００１０】
シートＰの両面に印字を行う場合、排紙ローラ１２にてシートＰを完全に排出させず、シートＰの後端部をピンチしたまま排紙ローラ１２を反転させ、両面再給紙搬送パス１５に誘導する。レジストローラ２３の直前まで両面再給紙搬送ローラ１６はシートＰを再給紙して、二面目（裏面）へのトナー像転写のタイミングを待つ待機状態となる。
【００１１】
図１において、二次転写ローラ９で転写されなかった残トナーは、ベルト走行方向に対してカウンタ方向に取り付けられたクリーニングブレード２８によってベルト部材２２から剥離され、廃トナー搬送パイプ３１を経て廃トナーボックス３３に貯蔵される。
【００１２】
（第１の実施形態）
図２は、上記ベルト部材２２を主体に構成されたベルト駆動ユニット２０の断面を示す。ベルト部材２２を巻き掛けして走行させる駆動ローラ２１の回転軸線の位置は変わらず固定され、従動ローラ２４の回転軸線の位置は横方向にスライドして移動可能になっている。従動ローラ２４は、回転軸線を駆動ローラ２１から遠ざかる図中左方向に張力ばね２６で引っ張って移動付勢され、ベルト部材２２に適度な張力を付与するテンションローラとして機能している。ただし、本実施形態では従動ローラ２４をテンションローラとして構成したが、従動ローラ２４以外の非駆動ローラである３つ目、４つ目・・の中間ローラやアイドラ（遊び）プーリをテンションローラとして用いることもできる。
【００１３】
図３は、図２中の矢印Ｚ方向の平面からみたベルト駆動ユニット２０を示す。ユニット左右両側には側板Ｒ４１，Ｌ４２を有し、これら両側板にはローラ軸孔４１ａ，４１ｂと４１ａ，４１ｂが貫通して設けられている。それら各ローラ軸孔に駆動ローラ２１と従動ローラ２４がそれぞれのローラ軸端部２１ａ，２４ａを回転可能に嵌合させて軸支されている。
【００１４】
ここで、駆動ローラ２１と従動ローラ２４のそれぞれについて、支持状態を数値に置き換えて回転変動を定性的に把握するために、１つの手法として次のように各ローラの空間自由度を定義する。
【００１５】
代表的に駆動ローラ２１についてその空間自由度を定義する。いま、仮に駆動ローラ２１は座標軸でいうＸＹＺの全方位への移動が自由で、いずれの方向にも動きを拘束されていないものとする。駆動ローラ２１はさらに、ＸＹＺ軸の各軸周りでの回転も自由であるとする。その場合の空間自由度を「６」という数値で表すことができる。空間自由度が大きい値ほど、ベルト部材２２の回動走行に及ぼす「影響が大きい」と認識できる判断材料にする。
【００１６】
実際、本実施形態の駆動ローラ２１においては、Ｘ軸周りでの回転だけ許容されているので、この場合の駆動ローラ２１の空間自由度は、「１」で表すことができ、ベルト部材２２の回動走行に対する影響は小さい。
【００１７】
くわえて、図３に示すように、かかる駆動ローラ２１のローラ軸端部２１ａの一方側には回転継手３８が結合されている。画像形成装置本体側に設けられた回転駆動源のモータ（図示略）から出力された回転動力は、適宜減速されその回転継手３８を介して駆動ローラ２１に伝達され、駆動ローラ２１を図中反時計廻り方向に回転する。駆動ローラ２１の周面部２１ｂには、ベルト２２部材との滑りを防止して摩擦を増大させるための摩擦増手段として、加硫接着、圧入固定および接着固定のいずれかの部材が設けられている。また、摩擦増手段としては、ローラ周面部２１ｂに塗装、コーティングおよびメッキ処理を含む表面処理、あるいはショットピーニング、サンドブラスト、凹凸加工および微小突起加工を含むいずれかの表面粗し処理を施して設けることでも可能である。
【００１８】
一方、従動ローラ２４については、側板Ｒ４１，Ｌ４２間の距離一杯の長さを有するコ字形状のホルダ２５に回転可能に保持され、このホルダ２５を介して両側板に設けたローラ軸長孔４１ａ，４１ｂに回転可能にローラ軸端部２４ａ，２４ｂを軸支させている。つまり、ローラ軸端部２４ａ，２４ｂはローラ軸長孔４１ａ，４１ｂの孔長さ分だけスライド方向に移動できる。ホルダ２５はベルト張力ばね２６の一端に係止され、ホルダ２５ごと従動ローラ２４の全体を駆動ローラ２１から図の左方向へ遠ざける矢印Ｙ方向へ引っ張り付勢している。それにより、ベルト部材２２には符号Ｔの方向に働く適度な張力が付与されている。ベルト張力ばね２６の他端部はユニット後部側板４３に繋ぎ止められている。また、そうした従動ローラ２４の少なくとも一端側のローラ軸端部２４ａには、同軸上に回転慣性力を増大させるための慣性増加手段としてイナーシャ３０が固定されている。
【００１９】
それにより、従動ローラ２４の空間自由度は、ホルダ２５に保持された状態でＸ軸周りでの回転と、Ｙ方向へのスライド移動がそれぞれ許容されているので、「２」で表すことができる。
【００２０】
従動ローラ２４の周面部２４ｂにも駆動ローラ２１と同様、ベルト部材２２との滑りを防止し摩擦を増大させる前述の表面加工などのうちから好適とされる処理が施されている。それにより、慣性による従動ローラ２４の速度変動抑止力を十分にベルト部材２２に反映させることができる。
【００２１】
つぎに、駆動ローラ２１および従動ローラ２４のそれぞれ回転速度変動（％）と、ベルト部材２２の走行速度変動（％）は、回転速度を電圧に変換して、次式（１）で表すことができる。
【００２２】
速度変動（％）＝変動最大電圧／定常回転時の平均電圧Ｘ１００ ・・（１）
以下、回転速度変動や走行速度変動「Ｗ／Ｆ（％）」と略称する。
【００２３】
図４は、そのＷ／Ｆを測定する装置の構成を示すブロック図である。駆動ローラ２１のローラ軸端部２１ａの一方側に光学式のエンコーダ（符号器）５１が回転継手５１ａを介して接続されている。従動ローラ２４のローラ軸端部２４ａの一方側には、光学式エンコーダ５２が回転継手Ｊ５２ａを介して接続されている。また、ベルト部材２２のトナー像またはシートＰを吸着して搬送する領域外に光学反射式のリニアエンコーダ５４をベルト部材２２の全長全周にわたって貼り付けている。そのリニアエンコーダ５４の反射光が検知できる領域に、光の明暗を電圧矩形波で出力する光電センサ５３が設置されている。
【００２４】
これら光学式のエンコーダ５１，５２と、光電センサ５３から得られる電圧矩形波のエッジ間隔には速度情報が含まれている。各Wow /Flatterメータの内部で上記エンコーダなどの３種類の信号は、Ｆ／Ｖ変換後に上記式（１）によって速度変動（％）を演算し、数値として随時表示される。これを読取値「１」と称する。
【００２５】
また、各Wow /Flatterメータからは、速度変動成分のみが抽出されたアナログ電圧波形がＦＦＴ分析装置に出力され、そのＦＦＴ分析装置の内部でフーリエ級数に変換後、各速度変動の周波数スペクトラムが表示される。
【００２６】
以上のような測定装置および測定方法を採用して、駆動ローラ２１と従動ローラ２４のそれぞれの回転速度変動（％）と、ベルト部材２２の走行速度変動（％）との３項目について、下記３種類のローラ慣性量違いの設定で行い、合計９種類の測定結果を得る。
【００２７】
ここで再確認するに、駆動ローラ２１の空間自由度はＸ軸周りでの回転だけ許容されていということで「１」であり、従動ローラ２４はＸ軸周りでの回転ならびにＹ方向へのスライド移動が許容されていることで、その空間自由度は「２」であった。
【００２８】
図５は、駆動ローラ２１と従動ローラ２４のいずれにも慣性増加手段であるイナーシャ３０を取り付けない状態でＷ／Ｆ(％)の実験値を求める慣性無設定時の装置であり、以下便宜的に＜比較例１＞の装置と呼ぶ。つまり、駆動ローラ２１と従動ローラ２４とが同慣性力に設定された場合のベルト駆動ユニット２０を想定したものである。
【００２９】
図６は、駆動ローラ２１にのみイナーシャ３０を取り付けて回転慣性力最大の回転体とした場合のＷ／Ｆ(％)の実験値を求める駆動軸慣性設定時の装置であり、以下便宜的に＜比較例２＞の装置と呼ぶ。
【００３０】
また、図７は、従動ローラ２４にのみイナーシャ３０を取り付けて回転慣性力最大の回転体とした場合のＷ／Ｆ(％)の実験値を求める従動軸慣性設定時の装置であり、本装置を実施形態として示すものであり、以下便宜的に＜実施例１＞の装置と呼ぶ。
【００３１】
上記図５〜図７において、慣性無設定による＜比較例１＞、駆動軸慣性設定による＜比較例２＞、従動軸慣性設定による＜実施例１＞の実験結果から得られたそれぞれのＷ／Ｆ(％)の変動について、図８のグラフに読取値１をプロットして示す。
【００３２】
図８から明らかなように、駆動ローラ２１にイナーシャ３０を取り付けた＜比較例２＞の場合のＷ／Ｆ(％)値は、従動ローラ２４および駆動ローラ２１共にイナーシャ３０を取り付けない＜比較例１＞の場合のＷ／Ｆ(％)値とほとんど変らない。それに対して、本実施形態の＜実施例１＞のＷ／Ｆ(％)値は、従動ローラ２４にイナーシャ３０を取り付けたことにより、自身の慣性量を増大させた従動ローラ２４以外のベルト部材２２、駆動ローラ２１のＷ／Ｆ(％)よりもかなり低下している。
【００３３】
この意味するところ、空間自由度「１」の駆動ローラ２１の場合よりも、空間自由度が大きく「２」の場合の従動ローラ２４の回転Ｗ／Ｆ(％)が、付加された慣性質量（イナーシャ３０）によって効率的に抑圧されたことを示す。くわえて、付加された慣性質量がＹ方向の振動または微小変位も抑制することにより、ベルト部材２２の走行を安定させることを意味している。
【００３４】
以上、イナーシャ３０を取り付けて慣性力付与する場合と付与しない場合の実験結果から速度変動の全帯域的な量であるＷ／Ｆ(％)に注目してきた。図９は、横軸を周波数にとり、縦軸に＜比較例１＞，＜比較例２＞，＜実施例１＞の３種の慣性設定において、駆動ローラ２１にて測定した８００Ｈｚ以下の周波数別の場合の回転速度変動成分量（ｄＢ）を示す。図１０は、駆動ローラ２１における測定結果の効果について＜実施例１＞を＜比較例１＞に対比させて、横軸に周波数、縦軸にその効果（ｄＢ）を示す。この場合の＜実施例１＞が＜比較例１＞よりも回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。それによると、ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、＜実施例１＞では＜比較例２＞と比べて変動成分が減少しており、その最大効果は５８Ｈｚで約−２４ｄＢである。また、図１１は同じく駆動ローラ２１における測定結果の効果（ｄＢ）について＜実施例１＞を＜比較例２＞と対比させて示す。それによると、＜比較例２＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。すなわち、１６４Ｈｚで１７.８ｄＢの増加ピークが見られる。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本実施形態の設定は従来の設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は３４Ｈｚで約−２４.７ｄＢである。
【００３５】
図１０および図１１に示す駆動ローラ２１における＜実施例１＞と＜比較例１，２＞の効果から明らかなように、駆動ローラ２１の１００Ｈｚ以下の回転速度変動成分周波数において、慣性無設定時、駆動慣性設定時のいずれよりも回転変動成分が少ない。しかも回転が安定していることが確認された。
【００３６】
一方、図１２は、上記３種設定した場合のベルト部材２２にて測定した結果において、８００Ｈｚ以下の周波数別の走行速度変動成分量（ｄＢ）を示す。図１３は、＜実施例１＞について＜比較例１＞との対比でベルト部材２２における効果（ｄＢ）を示す。それによると、＜比較例１＞の場合よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は、初期設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は７３Ｈｚで約１２.７ｄＢである。また、１００Ｈｚ以上の領域においても、４３３Ｈｚで約−１０.７ｄＢの効果が得られている。
【００３７】
図１４は、＜比較例２＞と対比させて＜実施例１＞の場合のベルト部材２２における効果（ｄＢ）を示す。＜比較例２＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は、従来設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は４５Ｈｚで約−９.８ｄＢである。また、１００Ｈｚ以上の領域においても、４４４Ｈｚで約−８.６ｄＢの効果が得られている。
【００３８】
すなわち、図１３および図１４に示す＜実施例１＞のベルト部材２２から明らかなように、ベルト部材２２の１００Ｈｚ以下の走行速度変動成分周波数において、慣性無設定時の＜比較例１＞、駆動軸慣性設定時の＜比較例２＞の場合よりも速度変動成分が少ない。しかも、走行が安定していることを確認することができる。
【００３９】
つぎに、図１５は、従動ローラ２４において、８００Ｈｚ以下の周波数別の回転速度変動成分量（ｄＢ）について＜比較例１＞，＜比較例２＞，＜実施例１＞のＷ／Ｆ(％)を示す。図１６は、従動ローラ２４での＜実施例１＞の効果（ｄＢ）について＜比較例１＞と対比させて示したものである。それによると、＜比較例１＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は、初期設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は７７Ｈｚで約−２１.４ｄＢである。また、１００Ｈｚ以上の領域においても、高域測定限８００Ｈｚまで平均−１０ｄＢ、最大１２９Ｈｚで約−２３ｄＢの効果が得られている。
【００４０】
図１７は、従動ローラ２４での＜実施例１＞による効果（ｄＢ）を＜比較例２＞と対比させて示し、この＜比較例２＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。２００Ｈｚで６ｄＢの増加ピークが見られるが、ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は従来の設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は３４Ｈｚで約−２１.６ｄＢである。
【００４１】
図１６および,図１７に示す従動ローラ２２での効果から、本実施形態による＜実施例１＞のように従動ローラ２４にイナーシャ３０を取り付けた場合、１００Ｈｚ以下の回転速度変動成分周波数において、＜比較例１＞と＜比較例２＞のいずれの場合とも比較して回転変動成分が少ない。しかも回転が安定していることが確認された。
【００４２】
図１８は、以上の回転速度変動成分の１００Ｈｚ以下の周波数における＜比較例１＞および＜比較例２＞と対比させて、本実施形態の＜実施例１＞として従動ローラ２４の同軸上にイナーシャ３０を装着した場合の最大効果（ｄＢ）をまとめた表である。
【００４３】
本実施形態の＜実施例１＞によって得られる効果を以下のようにまとめることができる。
【００４４】
１）画像イメージを担持し、あるいは転写時のシートＰを静電吸着して搬送するベルト部材２２の回転速度変動の総量であるＷ／Ｆ(％)を測定した。このＷ／Ｆ(％)と、図１８の表中符号(1),(2)で示したヒトの肉眼によって目立ち易い画像不良の原因と考えられる１００Ｈｚ周辺までの速度変動成分量（ｄＢ）との相関を考察した。それによると、従動ローラ２４の慣性力を複数の回転ローラのなかでも、特に駆動ローラ２１の慣性力よりも大きく設定した。その結果、駆動ローラ２１および従動ローラ２４のいずれにも慣性力を付与しない慣性無設定時の＜比較例１＞、駆動ローラ２１にのみ慣性力を付与した駆動軸慣性設定時の＜比較例２＞と対比すると、いずれの場合よりもＷ／Ｆ(％)が少ない。
【００４５】
２）従来例のように、駆動ローラ２１に慣性円盤などを装着した構造と比較して、本実施形態では従動ローラ２４のローラ軸端部にイナーシャ３０を装着して、複数の回転ローラ中で最大慣性力となる構成に変更した。そうした構成とすることで部品点数や組立工数を増加させず、低コストに抑えられ、画像不良のない画像形成装置を提供できる。
【００４６】
３）また、張力付勢を兼ねた従動ローラ２４にベルト部材２２を巻き掛けしたベルト駆動ユニットにあっては、ベルト部材２２の走行速度変動に対して支配的であるのは、駆動ローラ２１よりも従動ローラ２４である。したがって、従動ローラ２４の慣性力を増大させるか、イナーシャ３０のごとき慣性増手段を従動ローラ同軸上に設けることに着目することができる。このことから、現流の製品またはベルト駆動ユニットの配置構成が完成した製品においても、その駆動張架ローラ群のなかでベルト走行に外乱を与え、軸が可動に支持されたローラが特定できれば、慣性力増加手段を同軸で後付け固定することにより。装着以前より大きな画像安定効果が即得られる。
【００４７】
（第２の実施形態）
つぎに、図１９は、第２の実施形態として、縦型シートのベルト駆動機構に応用した構造を示す。なお、ベルト部材２２が回動走行中に速度変動した際、張力付与用の従動ローラ２４に対して慣性量を最大化させる効果は上記第１の実施形態と同様である。
【００４８】
図１９において、給紙部１によって積載シート束５０から分離搬送されたシートＰは、レジストローラ２３で整列後、高電圧が印加された吸着ローラ１７によって静電搬送ベルト２２に貼り付けられ、転写ローラ８に至る。スキャナユニット９にて露光されたカートリッジ２ａ内の感光体ドラム３ａは、現像スリーブ４によってトナー像を現像された後、駆動ローラ２１によって回転駆動されるベルト部材２２上のシートＰにトナーを転写する。トナー像を転写されたシートＰは定着器１１に向かってベルト部材２２によって搬送される。ベルト部材２２から分離されて定着終了後は、排紙ローラ１２が回転して定着後のシートＰを排出トレイ１３に排出し、シートＰの片面印字が終了する。
【００４９】
両面印字の場合、排出ローラ１２にてシートＰを完全に排出させず、シートＰの後端部をピンチしたまま排出ローラ１２を反転させる。それにより両面再給紙搬送部１５に誘導してレジストローラ２３の直前まで送り、両面再給紙搬送ローラ１６はシートＰを再給紙して２面目（裏面）にトナー像を転写するタイミング待機状態となる。
【００５０】
図１９のＡ部を拡大して示す図２０において、駆動ローラ２１は両端のローラ軸端部２１ａをユニットフレ−ム６１の上方両端に設けた２つの軸孔（図示略）に回転自在に軸支されている。駆動ローラ２１はＸ軸周りでの回転だけが許されているから、空間自由度は「１」である。また、ローラ軸端部２１ａの一方側には回転駆動源（図示略）から回転動力が伝達され、図２０中において矢印の時計廻り方向に回転する。駆動ローラ２１の周面部２１ｂにはベルト部材２２との滑りを防止し摩擦を増大させる手段が設けられている。
【００５１】
一方、従動ローラＡ６０については、その両端のローラ軸端部６０ａをユニットフレ−ム６１の下方両端に設けた２つの軸孔（図示略）に回転自在に軸支されている。したがって、従動ローラＡ６０としては、このＸ軸周りでの回転だけが許されているから、空間自由度は「１」である。従動ローラＢ６２は、その両端のローラ軸端部６２ａをユニットフレ−ム６１の上方両端に設けた２つの軸孔（図示略）に回転自在に軸支されている。したがって、従動ローラＢ６２の回転自由度はＸ軸周りでの回転だけが許されているから、「１」である。また、この従動ローラＢ６２はベルトユニット２０の幅を駆動ローラ２１の直径以上に確保するために必要であり、このローラ軸端部６２ａにベルト部材２２の速度検知手段を設けて、ベルト部材２２の走行速度を知ることもできる。
【００５２】
従動ローラ２４は張力付与用であり、両端のローラ軸端部２４ａをローラホルダ２５を介して左右の軸孔２５ａに回転自在に軸支されている。かかる張力付与用の従動ローラ２４の少なくとも一端側には第１の実施形態で示されたイナーシャ（慣性増加手段）３０が同軸上に設けられている。
【００５３】
ローラホルダ２５の左右両側にはホルダ軸支孔２５ｂが設けられていて、ユニットフレ−ム６１に設置されたローラホルダ支持部６１ａのローラホルダ支持軸６１ｂに揺動可能に支持されている。また、ローラホルダ２５の張力ばね掛け２５ｃとユニットフレ−ム６１の張力ばね掛け６１ｃとの間に引張ばねによるベルト張力ばね２６が張架され、従動ローラ２４とローラホルダ２５とを図中でいう上方向へ付勢している。
【００５４】
そこで、かかる従動ローラ２４を支持する構成において、従動ローラ２４がローラホルダ支持軸６１ｂの軸中心を揺動中心として、半径Ｒ１の円周上をＤだけ変位したとすると、変位ＤはＹ軸方向にＤｙ、Ｚ軸方向にＤｚと分割できる。したがって、この場合の従動ローラ２４としては、Ｘ軸周りでの回転を加えることによって空間自由度は「３」である。従動ローラ２４の周面部２４ｂにはベルト部材２２との滑りを防止し摩擦を増大させる手段が設けられている。
【００５５】
この第２の実施形態において、上記の４つのローラのうちで最も空間自由度の大きな従動ローラ２４を比較的比重の重い黄銅、鉄鋼の中実軸で形成するか、またはイナーシャ３０を同軸上で固定して設ける。それによって、４つのローラのうちで最も慣性量の大きなローラとすると、第１の実施形態として図１８の表に示したように、自身の慣性量を増加させた従動ローラ２４以外の駆動ローラ２１、ベルト部材２２、従動ローラ６０および従動ローラ６２の各Ｗ／Ｆ(％)を減少させることができる。
【００５６】
以下、第２の実施形態で得られる効果をまとめる。
【００５７】
１）各軸の速度変動成分ペクトラムとベルト部材２２の速度変動成分ペクトラムに対する張力付与用の従動ローラ２４における慣性量最大化の作用は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００５８】
２）このようにして、既にそのベルト駆動構成が決定されていたり、既に実機として製品化されているベルト駆動構成においては、ベルト部材を駆動、張架するローラの空間自由度を計算して、ベルト走行に外乱を与え、軸が可動に支持された従動ローラを特定し、そのローラに慣性増加手段を装着したり、ローラ群のなかで.最大の慣性量を持つような構成に変更するだけで、部品点数、コスト、組立工数を上げることなく、Bandingなどの画像不良のない画像形成装置を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明について第１，第２の実施形態が述べられたが、それら各実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、その他の実施形態や応用例、変形例、そしてそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態によるベルト駆動機構を装備した画像形成装置全体を示す図。
【図２】同実施形態のベルト駆動機構を示す図。
【図３】同実施形態のベルト駆動機構の平面図。
【図４】同実施形態のＷ／Ｆ測定装置の構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態のベルト駆動機構において、駆動ローラと従動ローラのいずれにも慣性増手段（イナーシャ）を設けない場合の慣性無設定時＜比較例１＞を示す図。
【図６】同実施形態のベルト駆動機構に対して、駆動ローラにイナーシャを設けた駆動慣性設定時＜比較例２＞を示す図。
【図７】同実施形態のベルト駆動機構において、従動ローラにイナーシャを設けた場合の従動慣性設定時＜実施例１＞を示す図。
【図８】上記比較例１，２と実施例１による３種類の慣性設定時におけるＷ／Ｆ(％)性能の相関を示すグラフ。
【図９】駆動ローラにおける慣性無設定、駆動慣性設定、従動慣性設定の３種類の設定時のＷ／Ｆ(％)性能の相関を示すグラフ。
【図１０】駆動ローラにおける慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１１】駆動ローラにおける駆動慣性設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１２】ベルト部材における慣性無設定、駆動慣性設定、従動慣性設定の３種類の設定時のＷ／Ｆ(％)性能の相関を示すグラフ。
【図１３】ベルト部材における慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１４】ベルト部材における駆動慣性設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１５】従動ローラにおける慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１６】本実施形態である従動ローラにおける慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１７】従動ローラにおける駆動慣性設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１８】第１の実施形態において１００Ｈｚ以下の最大効果（ｄＢ）を駆動ローラ、ベルト部材、従動ローラごとに示す表。
【図１９】第２の実施形態によるベルト駆動機構を装備した画像形成装置全体を示す図。
【図２０】第２の実施形態において図１９のＡ部を拡大して示す図。
【符号の説明】
【００６１】
３ 感光体ドラム
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
１０ スキャナユニット
２０ ベルト駆動ユニット
２１ 駆動ローラ（回転体）
２１ａ ローラ軸端部
２１ｂ 周面部
２２ ベルト部材
２４ 従動ローラ（回転体）
２４ａ ローラ軸端部
２４ｂ 周面部
２５ ローラホルダ
２５ａ 従動ローラ軸孔
２５ｂ ローラホルダ軸孔
２６ ベルト張力ばね
３０ イナーシャ（慣性増加手段）
６０ 従動ローラＡ
６２ 従動ローラＢ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタおよび複合機などの画像形成装置に関し、特に像担持体、画像の中間転写体、記録媒体の静電吸着搬送体などに用いる無端状ベルト部材を装備した画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像形成装置において、駆動用および従動用の複数の回転ローラ間に無端状のベルト部材を巻き掛けして回転駆動源からの回転動力を伝達して走行させ、そのベルト部材を上記各種の用途に機能させることができる。その場合、ベルト部材の走行速度が駆動系や伝達系の回転ローラに発生したねじり振動などに影響されると、画質を低下させてしまう。そのような問題を解消するために、たとえば特許文献１にはローラ回転軸線の同軸上に慣性円盤などの「遠心振子式吸振手段」を設けたベルト回転駆動装置が開示されている。
【０００３】
【特許文献１】特開２００２-２５０４００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記公報のベルト回転駆動装置には解決すべきつぎの問題点がある。ベルト部材の走行中の回動速度を安定させるために、駆動ローラの回転を安定化してベルト変動成分を吸収することに主点を置いている。つまり、ベルト部材の回動を安定化させることが目標であるにもかかわらず、ベルト部材自体の走行安定性にまで制御監視の範囲が及んでいない。また、駆動ローラだけに限らず、従動ローラの回転安定化にも注目すべきであるが、それについての配慮もなされていない。
【０００５】
以上から、本発明の目的は、画像形成装置において多機能用途の無端状ベルト部材にあって、巻き掛けする駆動用および従動用の複数の回転ローラの回転を安定させ、ベルト部材の走行速度を安定化して高画質を維持できる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、無端状のベルトと、前記ベルトが掛け回される複数の回転体と、を有する画像形成装置において、
前記複数の回転体のうちの１つが、回転軸線の位置を移動可能に支持され、回転慣性力が他の回転体よりも大きく最大であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の画像形成装置によれば、ベルト部材を巻き掛けして走行させる複数の回転体のうち、回転軸線の位置がスライド移動可能でベルト部材に外乱を与える回転体の１つを、回転慣性力が最大となるように構成することで、ベルト部材の走行回動速度が安定し、高画質の画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、画像形成装置の好適な実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【０００９】
図１に示すように、カセットに積載された記録紙などのシートＰは、給紙部１から給紙搬送ローラ７でレジストローラ２３に送られて整列後、二次転写ローラ９に送られる。スキャナユニット１０によって露光されたカートリッジ２内の感光体ドラム３は、これに作用するプロセス手段の現像スリーブ４によって現像剤（トナー）像を現像される。このトナー像は、駆動ローラ２１と従動ローラ２４とのローラ間に巻き掛けされて図中右側から左側へ反時計廻り方向に回動走行する無端状のベルト部材２２に転写される（一次転写）。一次転写によってトナー像を担持したベルト部材２２はそのまま走行を続行し、二次転写ローラ９との当接ニップ部に至る。ここでは、シートＰにトナー像を二次転写しつつ定着器１１に送る。定着終了後、排紙ローラ１２によってシートＰを排出トレイ１３に排出する。これにてシートＰの片面への印字が終了する。
【００１０】
シートＰの両面に印字を行う場合、排紙ローラ１２にてシートＰを完全に排出させず、シートＰの後端部をピンチしたまま排紙ローラ１２を反転させ、両面再給紙搬送パス１５に誘導する。レジストローラ２３の直前まで両面再給紙搬送ローラ１６はシートＰを再給紙して、二面目（裏面）へのトナー像転写のタイミングを待つ待機状態となる。
【００１１】
図１において、二次転写ローラ９で転写されなかった残トナーは、ベルト走行方向に対してカウンタ方向に取り付けられたクリーニングブレード２８によってベルト部材２２から剥離され、廃トナー搬送パイプ３１を経て廃トナーボックス３３に貯蔵される。
【００１２】
（第１の実施形態）
図２は、上記ベルト部材２２を主体に構成されたベルト駆動ユニット２０の断面を示す。ベルト部材２２を巻き掛けして走行させる駆動ローラ２１の回転軸線の位置は変わらず固定され、従動ローラ２４の回転軸線の位置は横方向にスライドして移動可能になっている。従動ローラ２４は、回転軸線を駆動ローラ２１から遠ざかる図中左方向に張力ばね２６で引っ張って移動付勢され、ベルト部材２２に適度な張力を付与するテンションローラとして機能している。ただし、本実施形態では従動ローラ２４をテンションローラとして構成したが、従動ローラ２４以外の非駆動ローラである３つ目、４つ目・・の中間ローラやアイドラ（遊び）プーリをテンションローラとして用いることもできる。
【００１３】
図３は、図２中の矢印Ｚ方向の平面からみたベルト駆動ユニット２０を示す。ユニット左右両側には側板Ｒ４１，Ｌ４２を有し、これら両側板にはローラ軸孔４１ａ，４１ｂと４１ａ，４１ｂが貫通して設けられている。それら各ローラ軸孔に駆動ローラ２１と従動ローラ２４がそれぞれのローラ軸端部２１ａ，２４ａを回転可能に嵌合させて軸支されている。
【００１４】
ここで、駆動ローラ２１と従動ローラ２４のそれぞれについて、支持状態を数値に置き換えて回転変動を定性的に把握するために、１つの手法として次のように各ローラの空間自由度を定義する。
【００１５】
代表的に駆動ローラ２１についてその空間自由度を定義する。いま、仮に駆動ローラ２１は座標軸でいうＸＹＺの全方位への移動が自由で、いずれの方向にも動きを拘束されていないものとする。駆動ローラ２１はさらに、ＸＹＺ軸の各軸周りでの回転も自由であるとする。その場合の空間自由度を「６」という数値で表すことができる。空間自由度が大きい値ほど、ベルト部材２２の回動走行に及ぼす「影響が大きい」と認識できる判断材料にする。
【００１６】
実際、本実施形態の駆動ローラ２１においては、Ｘ軸周りでの回転だけ許容されているので、この場合の駆動ローラ２１の空間自由度は、「１」で表すことができ、ベルト部材２２の回動走行に対する影響は小さい。
【００１７】
くわえて、図３に示すように、かかる駆動ローラ２１のローラ軸端部２１ａの一方側には回転継手３８が結合されている。画像形成装置本体側に設けられた回転駆動源のモータ（図示略）から出力された回転動力は、適宜減速されその回転継手３８を介して駆動ローラ２１に伝達され、駆動ローラ２１を図中反時計廻り方向に回転する。駆動ローラ２１の周面部２１ｂには、ベルト２２部材との滑りを防止して摩擦を増大させるための摩擦増手段として、加硫接着、圧入固定および接着固定のいずれかの部材が設けられている。また、摩擦増手段としては、ローラ周面部２１ｂに塗装、コーティングおよびメッキ処理を含む表面処理、あるいはショットピーニング、サンドブラスト、凹凸加工および微小突起加工を含むいずれかの表面粗し処理を施して設けることでも可能である。
【００１８】
一方、従動ローラ２４については、側板Ｒ４１，Ｌ４２間の距離一杯の長さを有するコ字形状のホルダ２５に回転可能に保持され、このホルダ２５を介して両側板に設けたローラ軸長孔４１ａ，４１ｂに回転可能にローラ軸端部２４ａ，２４ｂを軸支させている。つまり、ローラ軸端部２４ａ，２４ｂはローラ軸長孔４１ａ，４１ｂの孔長さ分だけスライド方向に移動できる。ホルダ２５はベルト張力ばね２６の一端に係止され、ホルダ２５ごと従動ローラ２４の全体を駆動ローラ２１から図の左方向へ遠ざける矢印Ｙ方向へ引っ張り付勢している。それにより、ベルト部材２２には符号Ｔの方向に働く適度な張力が付与されている。ベルト張力ばね２６の他端部はユニット後部側板４３に繋ぎ止められている。また、そうした従動ローラ２４の少なくとも一端側のローラ軸端部２４ａには、同軸上に回転慣性力を増大させるための慣性増加手段としてイナーシャ３０が固定されている。
【００１９】
それにより、従動ローラ２４の空間自由度は、ホルダ２５に保持された状態でＸ軸周りでの回転と、Ｙ方向へのスライド移動がそれぞれ許容されているので、「２」で表すことができる。
【００２０】
従動ローラ２４の周面部２４ｂにも駆動ローラ２１と同様、ベルト部材２２との滑りを防止し摩擦を増大させる前述の表面加工などのうちから好適とされる処理が施されている。それにより、慣性による従動ローラ２４の速度変動抑止力を十分にベルト部材２２に反映させることができる。
【００２１】
つぎに、駆動ローラ２１および従動ローラ２４のそれぞれ回転速度変動（％）と、ベルト部材２２の走行速度変動（％）は、回転速度を電圧に変換して、次式（１）で表すことができる。
【００２２】
速度変動（％）＝変動最大電圧／定常回転時の平均電圧Ｘ１００ ・・（１）
以下、回転速度変動や走行速度変動「Ｗ／Ｆ（％）」と略称する。
【００２３】
図４は、そのＷ／Ｆを測定する装置の構成を示すブロック図である。駆動ローラ２１のローラ軸端部２１ａの一方側に光学式のエンコーダ（符号器）５１が回転継手５１ａを介して接続されている。従動ローラ２４のローラ軸端部２４ａの一方側には、光学式エンコーダ５２が回転継手Ｊ５２ａを介して接続されている。また、ベルト部材２２のトナー像またはシートＰを吸着して搬送する領域外に光学反射式のリニアエンコーダ５４をベルト部材２２の全長全周にわたって貼り付けている。そのリニアエンコーダ５４の反射光が検知できる領域に、光の明暗を電圧矩形波で出力する光電センサ５３が設置されている。
【００２４】
これら光学式のエンコーダ５１，５２と、光電センサ５３から得られる電圧矩形波のエッジ間隔には速度情報が含まれている。各Wow /Flatterメータの内部で上記エンコーダなどの３種類の信号は、Ｆ／Ｖ変換後に上記式（１）によって速度変動（％）を演算し、数値として随時表示される。これを読取値「１」と称する。
【００２５】
また、各Wow /Flatterメータからは、速度変動成分のみが抽出されたアナログ電圧波形がＦＦＴ分析装置に出力され、そのＦＦＴ分析装置の内部でフーリエ級数に変換後、各速度変動の周波数スペクトラムが表示される。
【００２６】
以上のような測定装置および測定方法を採用して、駆動ローラ２１と従動ローラ２４のそれぞれの回転速度変動（％）と、ベルト部材２２の走行速度変動（％）との３項目について、下記３種類のローラ慣性量違いの設定で行い、合計９種類の測定結果を得る。
【００２７】
ここで再確認するに、駆動ローラ２１の空間自由度はＸ軸周りでの回転だけ許容されていということで「１」であり、従動ローラ２４はＸ軸周りでの回転ならびにＹ方向へのスライド移動が許容されていることで、その空間自由度は「２」であった。
【００２８】
図５は、駆動ローラ２１と従動ローラ２４のいずれにも慣性増加手段であるイナーシャ３０を取り付けない状態でＷ／Ｆ(％)の実験値を求める慣性無設定時の装置であり、以下便宜的に＜比較例１＞の装置と呼ぶ。つまり、駆動ローラ２１と従動ローラ２４とが同慣性力に設定された場合のベルト駆動ユニット２０を想定したものである。
【００２９】
図６は、駆動ローラ２１にのみイナーシャ３０を取り付けて回転慣性力最大の回転体とした場合のＷ／Ｆ(％)の実験値を求める駆動軸慣性設定時の装置であり、以下便宜的に＜比較例２＞の装置と呼ぶ。
【００３０】
また、図７は、従動ローラ２４にのみイナーシャ３０を取り付けて回転慣性力最大の回転体とした場合のＷ／Ｆ(％)の実験値を求める従動軸慣性設定時の装置であり、本装置を実施形態として示すものであり、以下便宜的に＜実施例１＞の装置と呼ぶ。
【００３１】
上記図５〜図７において、慣性無設定による＜比較例１＞、駆動軸慣性設定による＜比較例２＞、従動軸慣性設定による＜実施例１＞の実験結果から得られたそれぞれのＷ／Ｆ(％)の変動について、図８のグラフに読取値１をプロットして示す。
【００３２】
図８から明らかなように、駆動ローラ２１にイナーシャ３０を取り付けた＜比較例２＞の場合のＷ／Ｆ(％)値は、従動ローラ２４および駆動ローラ２１共にイナーシャ３０を取り付けない＜比較例１＞の場合のＷ／Ｆ(％)値とほとんど変らない。それに対して、本実施形態の＜実施例１＞のＷ／Ｆ(％)値は、従動ローラ２４にイナーシャ３０を取り付けたことにより、自身の慣性量を増大させた従動ローラ２４以外のベルト部材２２、駆動ローラ２１のＷ／Ｆ(％)よりもかなり低下している。
【００３３】
この意味するところ、空間自由度「１」の駆動ローラ２１の場合よりも、空間自由度が大きく「２」の場合の従動ローラ２４の回転Ｗ／Ｆ(％)が、付加された慣性質量（イナーシャ３０）によって効率的に抑圧されたことを示す。くわえて、付加された慣性質量がＹ方向の振動または微小変位も抑制することにより、ベルト部材２２の走行を安定させることを意味している。
【００３４】
以上、イナーシャ３０を取り付けて慣性力付与する場合と付与しない場合の実験結果から速度変動の全帯域的な量であるＷ／Ｆ(％)に注目してきた。図９は、横軸を周波数にとり、縦軸に＜比較例１＞，＜比較例２＞，＜実施例１＞の３種の慣性設定において、駆動ローラ２１にて測定した８００Ｈｚ以下の周波数別の場合の回転速度変動成分量（ｄＢ）を示す。図１０は、駆動ローラ２１における測定結果の効果について＜実施例１＞を＜比較例１＞に対比させて、横軸に周波数、縦軸にその効果（ｄＢ）を示す。この場合の＜実施例１＞が＜比較例１＞よりも回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。それによると、ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、＜実施例１＞では＜比較例２＞と比べて変動成分が減少しており、その最大効果は５８Ｈｚで約−２４ｄＢである。また、図１１は同じく駆動ローラ２１における測定結果の効果（ｄＢ）について＜実施例１＞を＜比較例２＞と対比させて示す。それによると、＜比較例２＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。すなわち、１６４Ｈｚで１７.８ｄＢの増加ピークが見られる。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本実施形態の設定は従来の設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は３４Ｈｚで約−２４.７ｄＢである。
【００３５】
図１０および図１１に示す駆動ローラ２１における＜実施例１＞と＜比較例１，２＞の効果から明らかなように、駆動ローラ２１の１００Ｈｚ以下の回転速度変動成分周波数において、慣性無設定時、駆動慣性設定時のいずれよりも回転変動成分が少ない。しかも回転が安定していることが確認された。
【００３６】
一方、図１２は、上記３種設定した場合のベルト部材２２にて測定した結果において、８００Ｈｚ以下の周波数別の走行速度変動成分量（ｄＢ）を示す。図１３は、＜実施例１＞について＜比較例１＞との対比でベルト部材２２における効果（ｄＢ）を示す。それによると、＜比較例１＞の場合よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は、初期設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は７３Ｈｚで約１２.７ｄＢである。また、１００Ｈｚ以上の領域においても、４３３Ｈｚで約−１０.７ｄＢの効果が得られている。
【００３７】
図１４は、＜比較例２＞と対比させて＜実施例１＞の場合のベルト部材２２における効果（ｄＢ）を示す。＜比較例２＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は、従来設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は４５Ｈｚで約−９.８ｄＢである。また、１００Ｈｚ以上の領域においても、４４４Ｈｚで約−８.６ｄＢの効果が得られている。
【００３８】
すなわち、図１３および図１４に示す＜実施例１＞のベルト部材２２から明らかなように、ベルト部材２２の１００Ｈｚ以下の走行速度変動成分周波数において、慣性無設定時の＜比較例１＞、駆動軸慣性設定時の＜比較例２＞の場合よりも速度変動成分が少ない。しかも、走行が安定していることを確認することができる。
【００３９】
つぎに、図１５は、従動ローラ２４において、８００Ｈｚ以下の周波数別の回転速度変動成分量（ｄＢ）について＜比較例１＞，＜比較例２＞，＜実施例１＞のＷ／Ｆ(％)を示す。図１６は、従動ローラ２４での＜実施例１＞の効果（ｄＢ）について＜比較例１＞と対比させて示したものである。それによると、＜比較例１＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は、初期設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は７７Ｈｚで約−２１.４ｄＢである。また、１００Ｈｚ以上の領域においても、高域測定限８００Ｈｚまで平均−１０ｄＢ、最大１２９Ｈｚで約−２３ｄＢの効果が得られている。
【００４０】
図１７は、従動ローラ２４での＜実施例１＞による効果（ｄＢ）を＜比較例２＞と対比させて示し、この＜比較例２＞よりも＜実施例１＞の回転速度変動成分が減少すれば負の領域、増大すれば正の領域、まったく同じならば０で示される。２００Ｈｚで６ｄＢの増加ピークが見られるが、ヒトの肉眼で目立ちやすい画像不良の原因と思われる１００Ｈｚ以下の周波数において、本発明の設定は従来の設定に対して変動成分が減少しており、その最大効果は３４Ｈｚで約−２１.６ｄＢである。
【００４１】
図１６および,図１７に示す従動ローラ２２での効果から、本実施形態による＜実施例１＞のように従動ローラ２４にイナーシャ３０を取り付けた場合、１００Ｈｚ以下の回転速度変動成分周波数において、＜比較例１＞と＜比較例２＞のいずれの場合とも比較して回転変動成分が少ない。しかも回転が安定していることが確認された。
【００４２】
図１８は、以上の回転速度変動成分の１００Ｈｚ以下の周波数における＜比較例１＞および＜比較例２＞と対比させて、本実施形態の＜実施例１＞として従動ローラ２４の同軸上にイナーシャ３０を装着した場合の最大効果（ｄＢ）をまとめた表である。
【００４３】
本実施形態の＜実施例１＞によって得られる効果を以下のようにまとめることができる。
【００４４】
１）画像イメージを担持し、あるいは転写時のシートＰを静電吸着して搬送するベルト部材２２の回転速度変動の総量であるＷ／Ｆ(％)を測定した。このＷ／Ｆ(％)と、図１８の表中符号(1),(2)で示したヒトの肉眼によって目立ち易い画像不良の原因と考えられる１００Ｈｚ周辺までの速度変動成分量（ｄＢ）との相関を考察した。それによると、従動ローラ２４の慣性力を複数の回転ローラのなかでも、特に駆動ローラ２１の慣性力よりも大きく設定した。その結果、駆動ローラ２１および従動ローラ２４のいずれにも慣性力を付与しない慣性無設定時の＜比較例１＞、駆動ローラ２１にのみ慣性力を付与した駆動軸慣性設定時の＜比較例２＞と対比すると、いずれの場合よりもＷ／Ｆ(％)が少ない。
【００４５】
２）従来例のように、駆動ローラ２１に慣性円盤などを装着した構造と比較して、本実施形態では従動ローラ２４のローラ軸端部にイナーシャ３０を装着して、複数の回転ローラ中で最大慣性力となる構成に変更した。そうした構成とすることで部品点数や組立工数を増加させず、低コストに抑えられ、画像不良のない画像形成装置を提供できる。
【００４６】
３）また、張力付勢を兼ねた従動ローラ２４にベルト部材２２を巻き掛けしたベルト駆動ユニットにあっては、ベルト部材２２の走行速度変動に対して支配的であるのは、駆動ローラ２１よりも従動ローラ２４である。したがって、従動ローラ２４の慣性力を増大させるか、イナーシャ３０のごとき慣性増手段を従動ローラ同軸上に設けることに着目することができる。このことから、現流の製品またはベルト駆動ユニットの配置構成が完成した製品においても、その駆動張架ローラ群のなかでベルト走行に外乱を与え、軸が可動に支持されたローラが特定できれば、慣性力増加手段を同軸で後付け固定することにより。装着以前より大きな画像安定効果が即得られる。
【００４７】
（第２の実施形態）
つぎに、図１９は、第２の実施形態として、縦型シートのベルト駆動機構に応用した構造を示す。なお、ベルト部材２２が回動走行中に速度変動した際、張力付与用の従動ローラ２４に対して慣性量を最大化させる効果は上記第１の実施形態と同様である。
【００４８】
図１９において、給紙部１によって積載シート束５０から分離搬送されたシートＰは、レジストローラ２３で整列後、高電圧が印加された吸着ローラ１７によって静電搬送ベルト２２に貼り付けられ、転写ローラ８に至る。スキャナユニット９にて露光されたカートリッジ２ａ内の感光体ドラム３ａは、現像スリーブ４によってトナー像を現像された後、駆動ローラ２１によって回転駆動されるベルト部材２２上のシートＰにトナーを転写する。トナー像を転写されたシートＰは定着器１１に向かってベルト部材２２によって搬送される。ベルト部材２２から分離されて定着終了後は、排紙ローラ１２が回転して定着後のシートＰを排出トレイ１３に排出し、シートＰの片面印字が終了する。
【００４９】
両面印字の場合、排出ローラ１２にてシートＰを完全に排出させず、シートＰの後端部をピンチしたまま排出ローラ１２を反転させる。それにより両面再給紙搬送部１５に誘導してレジストローラ２３の直前まで送り、両面再給紙搬送ローラ１６はシートＰを再給紙して２面目（裏面）にトナー像を転写するタイミング待機状態となる。
【００５０】
図１９のＡ部を拡大して示す図２０において、駆動ローラ２１は両端のローラ軸端部２１ａをユニットフレ−ム６１の上方両端に設けた２つの軸孔（図示略）に回転自在に軸支されている。駆動ローラ２１はＸ軸周りでの回転だけが許されているから、空間自由度は「１」である。また、ローラ軸端部２１ａの一方側には回転駆動源（図示略）から回転動力が伝達され、図２０中において矢印の時計廻り方向に回転する。駆動ローラ２１の周面部２１ｂにはベルト部材２２との滑りを防止し摩擦を増大させる手段が設けられている。
【００５１】
一方、従動ローラＡ６０については、その両端のローラ軸端部６０ａをユニットフレ−ム６１の下方両端に設けた２つの軸孔（図示略）に回転自在に軸支されている。したがって、従動ローラＡ６０としては、このＸ軸周りでの回転だけが許されているから、空間自由度は「１」である。従動ローラＢ６２は、その両端のローラ軸端部６２ａをユニットフレ−ム６１の上方両端に設けた２つの軸孔（図示略）に回転自在に軸支されている。したがって、従動ローラＢ６２の回転自由度はＸ軸周りでの回転だけが許されているから、「１」である。また、この従動ローラＢ６２はベルトユニット２０の幅を駆動ローラ２１の直径以上に確保するために必要であり、このローラ軸端部６２ａにベルト部材２２の速度検知手段を設けて、ベルト部材２２の走行速度を知ることもできる。
【００５２】
従動ローラ２４は張力付与用であり、両端のローラ軸端部２４ａをローラホルダ２５を介して左右の軸孔２５ａに回転自在に軸支されている。かかる張力付与用の従動ローラ２４の少なくとも一端側には第１の実施形態で示されたイナーシャ（慣性増加手段）３０が同軸上に設けられている。
【００５３】
ローラホルダ２５の左右両側にはホルダ軸支孔２５ｂが設けられていて、ユニットフレ−ム６１に設置されたローラホルダ支持部６１ａのローラホルダ支持軸６１ｂに揺動可能に支持されている。また、ローラホルダ２５の張力ばね掛け２５ｃとユニットフレ−ム６１の張力ばね掛け６１ｃとの間に引張ばねによるベルト張力ばね２６が張架され、従動ローラ２４とローラホルダ２５とを図中でいう上方向へ付勢している。
【００５４】
そこで、かかる従動ローラ２４を支持する構成において、従動ローラ２４がローラホルダ支持軸６１ｂの軸中心を揺動中心として、半径Ｒ１の円周上をＤだけ変位したとすると、変位ＤはＹ軸方向にＤｙ、Ｚ軸方向にＤｚと分割できる。したがって、この場合の従動ローラ２４としては、Ｘ軸周りでの回転を加えることによって空間自由度は「３」である。従動ローラ２４の周面部２４ｂにはベルト部材２２との滑りを防止し摩擦を増大させる手段が設けられている。
【００５５】
この第２の実施形態において、上記の４つのローラのうちで最も空間自由度の大きな従動ローラ２４を比較的比重の重い黄銅、鉄鋼の中実軸で形成するか、またはイナーシャ３０を同軸上で固定して設ける。それによって、４つのローラのうちで最も慣性量の大きなローラとすると、第１の実施形態として図１８の表に示したように、自身の慣性量を増加させた従動ローラ２４以外の駆動ローラ２１、ベルト部材２２、従動ローラ６０および従動ローラ６２の各Ｗ／Ｆ(％)を減少させることができる。
【００５６】
以下、第２の実施形態で得られる効果をまとめる。
【００５７】
１）各軸の速度変動成分ペクトラムとベルト部材２２の速度変動成分ペクトラムに対する張力付与用の従動ローラ２４における慣性量最大化の作用は、第１の実施形態の場合と同様である。
【００５８】
２）このようにして、既にそのベルト駆動構成が決定されていたり、既に実機として製品化されているベルト駆動構成においては、ベルト部材を駆動、張架するローラの空間自由度を計算して、ベルト走行に外乱を与え、軸が可動に支持された従動ローラを特定し、そのローラに慣性増加手段を装着したり、ローラ群のなかで.最大の慣性量を持つような構成に変更するだけで、部品点数、コスト、組立工数を上げることなく、Bandingなどの画像不良のない画像形成装置を提供することができる。
【００５９】
なお、本発明について第１，第２の実施形態が述べられたが、それら各実施形態に限定されるものではなく、本発明の主旨を逸脱しない範囲内であれば、その他の実施形態や応用例、変形例、そしてそれらの組み合わせも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】第１の実施形態によるベルト駆動機構を装備した画像形成装置全体を示す図。
【図２】同実施形態のベルト駆動機構を示す図。
【図３】同実施形態のベルト駆動機構の平面図。
【図４】同実施形態のＷ／Ｆ測定装置の構成を示すブロック図。
【図５】同実施形態のベルト駆動機構において、駆動ローラと従動ローラのいずれにも慣性増手段（イナーシャ）を設けない場合の慣性無設定時＜比較例１＞を示す図。
【図６】同実施形態のベルト駆動機構に対して、駆動ローラにイナーシャを設けた駆動慣性設定時＜比較例２＞を示す図。
【図７】同実施形態のベルト駆動機構において、従動ローラにイナーシャを設けた場合の従動慣性設定時＜実施例１＞を示す図。
【図８】上記比較例１，２と実施例１による３種類の慣性設定時におけるＷ／Ｆ(％)性能の相関を示すグラフ。
【図９】駆動ローラにおける慣性無設定、駆動慣性設定、従動慣性設定の３種類の設定時のＷ／Ｆ(％)性能の相関を示すグラフ。
【図１０】駆動ローラにおける慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１１】駆動ローラにおける駆動慣性設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１２】ベルト部材における慣性無設定、駆動慣性設定、従動慣性設定の３種類の設定時のＷ／Ｆ(％)性能の相関を示すグラフ。
【図１３】ベルト部材における慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１４】ベルト部材における駆動慣性設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１５】従動ローラにおける慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１６】本実施形態である従動ローラにおける慣性無設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１７】従動ローラにおける駆動慣性設定時のＷ／Ｆ(％)性能の効果を示すグラフ。
【図１８】第１の実施形態において１００Ｈｚ以下の最大効果（ｄＢ）を駆動ローラ、ベルト部材、従動ローラごとに示す表。
【図１９】第２の実施形態によるベルト駆動機構を装備した画像形成装置全体を示す図。
【図２０】第２の実施形態において図１９のＡ部を拡大して示す図。
【符号の説明】
【００６１】
３ 感光体ドラム
８ 一次転写ローラ
９ 二次転写ローラ
１０ スキャナユニット
２０ ベルト駆動ユニット
２１ 駆動ローラ（回転体）
２１ａ ローラ軸端部
２１ｂ 周面部
２２ ベルト部材
２４ 従動ローラ（回転体）
２４ａ ローラ軸端部
２４ｂ 周面部
２５ ローラホルダ
２５ａ 従動ローラ軸孔
２５ｂ ローラホルダ軸孔
２６ ベルト張力ばね
３０ イナーシャ（慣性増加手段）
６０ 従動ローラＡ
６２ 従動ローラＢ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状のベルトと、前記ベルトが掛け回される複数の回転体と、を有する画像形成装置において、
前記複数の回転体のうちの１つが、回転軸線の位置を移動可能に支持され
、回転慣性力が他の回転体よりも大きく最大であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回転慣性力が最大の前記回転体は、従動ローラまたは非駆動テンションローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
回転慣性力を増加させるための慣性増加手段を有し、前記慣性増加手段は、前記従動ローラまたは前記非駆動テンションローラの回転軸線の同軸上、あるいはその回転軸線に平行に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記慣性増加手段が、回転体または円盤状金属部材であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
回転慣性力が最大の前記回転体の周面に、前記ベルトとの回転摩擦力を増加させるための摩擦増加手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記摩擦増加手段は、前記回転体の周面に加硫接着、圧入固定および接着固定のいずれかによって設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記摩擦増加手段は、前記回転体の周面に塗装、コーティングおよびメッキ処理を含む表面処理、あるいはショットピーニング、サンドブラスト、凹凸加工および微小突起加工を含むいずれかの表面粗し処理を施して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ベルトは、画像を担持する感光体、又は画像を担持する中間転写体、又は記録材を担持する記録材担持体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項１】
無端状のベルトと、前記ベルトが掛け回される複数の回転体と、を有する画像形成装置において、
前記複数の回転体のうちの１つが、回転軸線の位置を移動可能に支持され
、回転慣性力が他の回転体よりも大きく最大であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
回転慣性力が最大の前記回転体は、従動ローラまたは非駆動テンションローラであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
回転慣性力を増加させるための慣性増加手段を有し、前記慣性増加手段は、前記従動ローラまたは前記非駆動テンションローラの回転軸線の同軸上、あるいはその回転軸線に平行に設けられていることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記慣性増加手段が、回転体または円盤状金属部材であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
回転慣性力が最大の前記回転体の周面に、前記ベルトとの回転摩擦力を増加させるための摩擦増加手段を有することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記摩擦増加手段は、前記回転体の周面に加硫接着、圧入固定および接着固定のいずれかによって設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記摩擦増加手段は、前記回転体の周面に塗装、コーティングおよびメッキ処理を含む表面処理、あるいはショットピーニング、サンドブラスト、凹凸加工および微小突起加工を含むいずれかの表面粗し処理を施して設けられていることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ベルトは、画像を担持する感光体、又は画像を担持する中間転写体、又は記録材を担持する記録材担持体であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【公開番号】特開２００７−２７９１４８（Ｐ２００７−２７９１４８Ａ）
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０２１９１（Ｐ２００６−１０２１９１）
【出願日】平成１８年４月３日（２００６．４．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年１０月２５日（２００７．１０．２５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月３日（２００６．４．３）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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