JP5441757B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複数のステアリングローラを傾動させて回転するベルト部材の幅方向の位置決めを行う画像形成装置、詳しくは複数のステアリングローラが発生させるベルト部材の応力状態を軽減する制御に関する。

ステアリングローラを傾動させて中間転写ベルト又は記録材転写ベルトの幅方向の偏りを動的に修正するベルトステアリング方式の画像形成装置が実用化されている。ステアリング制御されるこれらのベルト部材を用いて、複数の像担持体にそれぞれ形成された各色のトナー像を重ね合わせることにより、記録材にフルカラー画像を形成する画像形成装置が実用化されている（特許文献１）。

特許文献１には、ベルト部材の回転方向における像担持体に当接する領域の下流側にベルトエッジの検出手段とステアリングローラとを配置した画像形成装置が示される。ここでは、検出手段の出力に基づいてステアリングローラの傾動量を制御することにより、ベルト部材の幅方向の寄り力を相殺して、ベルト部材の回転位置をステアリングローラの軸方向の所定位置に位置決める。

特許文献２には、特許文献１に記載される１本のステアリングローラの制御では修正できないベルト部材の回転方向の斜行量を修正するために、別のステアリングローラを追加した画像形成装置が示される。ここでは、ベルト部材の像担持体に当接する領域を回転方向に挟んで第１の検出手段及び第２の検出手段が配置され、両者の出力の差分値としてベルト部材の斜行量を求めている。そして、第１のステアリングローラをステアリング制御してベルト部材の幅方向の移動を停止させた後に、第２のステアリングローラを斜行修正制御してベルト部材の斜行量を修正する。

特開２０００−３４０３１号公報 特開２０００−２３３８４３号公報

正確に設計され、精密に加工・組み立てがされたベルトユニットにおいても、回転するベルト部材にはわずかな幅方向の寄り力が残ってしまう。また、出荷当時の初期状態では寄り力が全く無かったベルトユニットにおいても、起動後の温度上昇に伴うフレームの熱変形や、画像形成の累積に伴う機械的な摩耗に起因してわずかな寄り力が発生してしまう。このとき、ステアリングローラは、傾動してベルト部材に新たな寄り力を発生して、他のローラ部材や像担持体等が発生している寄り力を相殺することにより、ベルト部材の寄り移動を停止させる。

ステアリングローラが１本の場合、他のローラ部材や像担持体が発生しているわずかな寄り力を相殺するように、ステアリングローラの傾動量は最小限の値に自動的に調整される。このため、ステアリングローラがベルト部材に作用させる寄り力は小さな水準に収まり、寄り力がベルト部材の張架面を面方向にせん断しようとする応力もごく小さな値となる。

しかし、ステアリングローラが２本の場合、他のローラ部材や像担持体による小さな寄り力と一方のステアリングローラによる大きな寄り力の加算値が、他方のステアリングローラによる大きな寄り力に釣り合っている場合がある。図６に示すように、一方のステアリングローラ（３４）が発生させた大きな寄り力を相殺するように、他方のステアリングローラ（３５）に大きな傾動量が付与されて、ベルト部材の張架面（５３）に面方向の大きなせん断力を作用させている場合がある。

薄いベルト部材に面方向の大きなせん断力が作用すると、回転時の張架面（５３）に波打ちが発生してトナー像の飛び散りや転写の乱れが発生する可能性がある。ステアリングローラ（３４、３５）とベルト部材（３１）の間の摩擦すべりが不安定になって、ベルト部材（３１）の回転位置が不安定に変動する可能性がある。大きな応力が作用してベルトエッジが永久変形すると、ベルトエッジを検出して行うステアリング制御や斜行制御の精度が低下する可能性がある。その結果、ベルト部材の交換寿命が短くなる可能性もある。

そこで、一対のステアリングローラ（３４、３５）のそれぞれの傾動量を初期原点量に戻した状態でベルト部材を起動する提案がされた。設計時に想定された基本的に寄り力の無い状態からステアリングローラ（３４、３５）の制御を開始させることで、一対のステアリングローラ（３４、３５）が発生する寄り力が最小限の値に収まることが期待された。

しかし、この場合、ステアリング制御に使用されるステアリングローラ（３５）の傾動中心値が起動ごとにばらついて、起動後のステアリング制御の精度が低下する可能性があることが判明した。ステアリングローラ（３５）の傾動中心値が設計時に定めた初期原点に一致する場合に最高精度となるように機構設計されているため、初期原点から離れた傾動中心値では、設計された精度と応答速度で制御を実行できない。

例えば、トナー像の重ね合わせ精度を高めようと、高速高頻度で高ゲインのステアリング制御を採用した場合、ステアリング制御が発散し易くなってトナー像の重ね合わせ精度は逆に大きく低下してしまう。

本発明は、ベルト部材の不必要な寄り力を軽減しつつステアリング制御の精度を再現性高く確保して、回転するベルト部材の幅方向の位置決め精度を高められる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体に当接して回転するベルト部材と、傾動して前記ベルト部材の幅方向の回転位置を調整可能な第１のステアリングローラと、画像形成時に前記第１のステアリングローラを制御して、前記ベルト部材の幅方向の回転位置を所定位置に収束させる偏り制御手段と、前記第１のステアリングローラから前記ベルト部材の回転方向に距離を隔てた位置で傾動して前記ベルト部材の幅方向の回転位置を調整可能な第２のステアリングローラと、前記第２のステアリングローラを制御して、前記ベルト部材の回転方向の斜行を修正する斜行制御手段とを備えるものである。そして、非画像形成時に、前記第２のステアリングローラを制御して、前記ベルト部材の前記幅方向の移動が収束する前記第１のステアリングローラの傾動中心値を所定値に誘導する中心値調整手段を有する。

本発明の画像形成装置では、非画像形成時に第２のステアリングローラを制御して第１のステアリングローラの傾動中心値を所定値に復帰させる。このため、第１のステアリングローラの傾動中心値が所定値から大きく外れた位置になるようなベルト部材の過剰な応力状態が解除される。また、第１のステアリングローラの傾動中心値を毎回等しく所定値へ復帰させるので、所定値に傾動中心値が設定されている場合の偏り修正制御（ステアリング制御）の精度と応答性とが等しく再現される。

従って、ベルト部材の不必要な寄り力を軽減するとともにステアリング制御の精度を再現性高く確保して、回転するベルト部材の幅方向の位置決め精度を高められる。

画像形成装置の構成の説明図である。 中間転写ベルトの偏り量を検出する検出手段の配置の説明図である。 第１センサ及び第２センサの具体的な構成の説明図である。 ステアリング機構の動作の説明図である。 中間転写ベルトの張設状態の斜視図である。 中間転写ベルトの斜行状態の説明図である。 実施例１の起動モードのフローチャートである。 実施例１の起動モードにおける駆動ローラの傾動制御のフローチャートである。 ステアリング制御及び斜行修正制御のフローチャートである。 中間転写ベルトの起動時の寄り速度の説明図である。 実施例２の起動モードにおける駆動ローラの傾動制御のフローチャートである。 実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、第２のステアリングローラの傾動によって第１のステアリングローラの傾動中心値を等しく再現する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

従って、ステアリング制御されるベルト部材を用いる画像形成装置であれば、タンデム型／１ドラム型、中間転写型／記録材搬送型の区別無く実施できる。本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１、２に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜画像形成装置＞
図１は画像形成装置の構成の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１は、中間転写ベルト３１に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。

画像形成部２０Ｙでは、感光ドラム２１Ｙにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト３１に一次転写される。画像形成部２０Ｍでは、感光ドラム２１Ｍにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト３１上のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部２０Ｃ、２０Ｋでは、それぞれ感光ドラム２１Ｃ、２１Ｋにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト３１上に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト３１に担持された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐへ一括二次転写される。四色のフルカラートナー像を二次転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト３１から曲率分離して定着装置２７へ送り込まれる。定着装置２７は、記録材Ｐを加熱加圧して表面にトナー像を定着させる。その後、記録材Ｐが機体外へ排出される。

画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋは、現像装置２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、実質的に同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部２０Ｙについて説明し、他の画像形成部２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋについては、説明中の構成部材に付した符号の末尾のＹをＭ、Ｃ、Ｋに読み替えて説明されるものとする。

画像形成部２０Ｙは、感光ドラム２１Ｙの周囲に、コロナ帯電器２２Ｙ、露光装置２３Ｙ、現像装置２４Ｙ、一次転写ローラ２５Ｙ、ドラムクリーニング装置２６Ｙを配置している。

感光ドラム２１Ｙは、帯電極性が負極性の感光層を表面に形成され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。コロナ帯電器２２Ｙは、コロナ放電に伴う荷電粒子を照射して感光ドラム２１Ｙの表面を、負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置２３Ｙは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、感光ドラム２１Ｙの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置２４Ｙは、非磁性トナーと磁性キャリアを含む二成分現像剤を帯電させて、現像スリーブ２４ｓに担持させて感光ドラム２１Ｙとの対向部へ搬送する。直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ２４ｓに印加することで、負極性に帯電した非磁性トナーが相対的に正極性になった感光ドラム２１Ｙの露光部分へ移転して静電像が反転現像される。

一次転写ローラ２５Ｙは、中間転写ベルト３１の内側面を押圧して感光ドラム２１Ｙと中間転写ベルト３１の間に一次転写部Ｔ１を形成する。一次転写ローラ２５Ｙに正極性の電圧を印加することで、感光ドラム２１Ｙに担持されたトナー像が中間転写ベルト３１へ一次転写される。ドラムクリーニング装置２６Ｙは、感光ドラム２１Ｙにクリーニングブレードを摺擦させて感光ドラム２１Ｙに残った転写残トナーを回収する。

二次転写ローラ３７は、対向ローラ３６によって内側面を支持された中間転写ベルト３１に当接して二次転写部Ｔ２を形成する。記録材カセット４４から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ４３で１枚ずつに分離して、レジストローラ２８へ送り出される。レジストローラ２８は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト３１のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを送り出す。

トナー像と重ねて記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、二次転写ローラ３７に正極性の直流電圧が印加されることにより、フルカラートナー像が中間転写ベルト３１から記録材Ｐへ二次転写される。転写されずに中間転写ベルト３１の表面に残った転写残トナーは、ベルトクリーニング装置３９によって回収される。

ベルトユニット３０は、中間転写ベルト３１を、駆動ローラ３４、従動ローラ３２、ステアリングローラ３５、及び対向ローラ３６に掛け渡して支持する。中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３４に駆動されて矢印Ｒ２方向に３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで回転する。ベルトユニット３０は、上述した一次転写ローラ２５Ｙ（２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ）を含んで画像形成装置１から一体に着脱交換が可能に組み立てられている。

ステアリングローラ３５は、中間転写ベルト３１の内側から外側へ向かって両端をテンションバネ４２によって加圧されて移動可能に取り付けられ、中間転写ベルト３１に一定のテンションを付与している。

ところで、無端状のベルト部材を採用した画像形成装置にあっては、数多くの機能の向上を図ることが可能になった反面、ベルト搬送機構に特有の欠点である駆動時のベルト部材の寄りや蛇行発生が問題となる。ベルト駆動時の寄りや蛇行は、ベルト駆動機構を始め、ベルト部材自身の機械的精度、ベルト部材の特性変化、記録材がベルト部材に突入した際の摩擦変動や振動、外部から加えられる様々な力等によって発生する。このため、無端状のベルト部材を採用した場合、ベルト部材の寄りや蛇行を抑制する手段が必要不可欠となり、何等かの手段を設けることなしにはベルト部材の寄りや蛇行等の発生を抑制することは不可能である。

ベルト部材の寄りが生じた場合にこれらを補正する手段としては、例えばベルト部材の寄り方向の位置を検出し、その検出されたベルト部材の位置に応じてステアリングローラの傾動量を制御する方法が知られている。

特許文献１では、無端状のベルト部材のエッジ位置を変位センサで連続的に検出し、その検出結果に基づいてステアリングローラを傾動させてベルト部材の寄りを補正する技術が開示されている。

特許文献１では、ベルト寄り（幅方向）におけるベルト部材の位置を一定に保持することを主眼にしている。しかし、像担持体から複数色のトナー像が転写される一次転写面は二次元の領域であるため、ベルト部材の回転方向の斜行量（姿勢方向）の自由度が存在する。ベルト部材の姿勢は、ベルト部材を張架するローラ部材のアライメントや、ベルト部材の左右の周長差等で傾くことがある。このようなベルト部材の姿勢に関しては、特許文献１では対応がなされておらず、ベルト部材の姿勢変化に起因する画像形成時の不具合を内包している。

これに対して、特許文献２では、ベルト部材の幅方向位置である寄りの補正だけでなく、ベルト部材の姿勢（回転方向の斜行量）にも着目している。複数の検出手段を設けてベルト部材の回転方向の斜行量を検出し、複数のステアリングローラを設けて、寄りと回転方向の斜行量とを修正している。

特許文献２に開示された構成によれば、ベルト部材の姿勢も補正が可能であるため、画像形成時のベルト部材の姿勢に起因する不具合を解消でき、記録材上に歪みのない画像を形成することができる。

＜検出手段＞
図２は中間転写ベルトの偏り量を検出する検出手段の配置の説明図である。図３は第１センサ及び第２センサの具体的な構成の説明図である。

図２に示すように、感光ドラム２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋに当接してトナー像が一次転写される区間の下流側に第１センサ３８ｂが、上流側に第２センサ３８ａがそれぞれ配置される。駆動ローラ３４と従動ローラ３２との間で水平に張設された中間転写ベルト３１の一次転写面５３には、回転方向に距離を隔てて第１センサ３８ｂと第２センサ３８ａとが配設される。

第２センサ３８ａは、駆動ローラ３４の下流側に近傍して配置される。第２センサ３８ａは、駆動ローラ３４の近傍に配置されているため、中間転写ベルト３１の一次転写面５３の上流側の偏り量を安定的に検出できる。その理由は、中間転写ベルト３１を支持する駆動ローラ３４の近傍で、一次転写面５３の上流側が最も高い剛性をもって支持されるためである。

第１センサ３８ｂは、ステアリングローラ３５の上流側に近傍して配置される。第１センサ３８ｂは、従動ローラ３２の近傍に配置されているため、中間転写ベルト３１の一次転写面５３の下流側の偏り量を安定的に検出できる。その理由は、中間転写ベルト３１を支持する従動ローラ３２の近傍で、一次転写面５３の下流側が最も高い剛性をもって支持されるためである。

さらに、第２センサ３８ａを駆動ローラ３４の近傍に配置し、第１センサ３８ｂをステアリングローラ３５の近傍に配置しているので、第２センサ３８ａと第１センサ３８ｂの間に十分な距離を確保できる。このため、第２センサ３８ａと第１センサ３８ｂの出力差として求められるベルト部材の斜行量（スキュー量）を精度良く求めることができる。

図３に示すように、第２センサ３８ａ及び第１センサ３８ｂは、互いに同様のセンサ構成を有しており、それぞれの位置で共通のパターン５５を検出して中間転写ベルト３１の寄り位置を検出する。このため、以下では第２センサ３８ａについて説明し、第１センサ３８ｂに関する重複した説明を省略する。

中間転写ベルト３１に対向配置した第２センサ３８ａは、光源５７から射出した赤外光を中間転写ベルト３１に照射して直接反射光を受光素子５８により検出する。中間転写ベルト３１を挟んだ第２センサ３８ａの反対側には反射板５６が設けられている。第２センサ３８ａは、パターン５５の開口部を通じた反射板５６からの反射光を検出する。

受光素子５８は、ＶＧＡ（６４０×４８０）サイズのＣＣＤ二次元エリアセンサを用いており、中間転写ベルト３１上の１μｍが１画素に拡大されるように、中間転写ベルト３１上の測定対象物を１０倍に拡大して受光素子５８の素子面に投影する。中間転写ベルト３１の回転移動に伴う焦点距離の変動の影響を防ぐため、レンズ５４は、光軸と主光線が平行とみなせるようなテレセントリック光学系を用いている。

中間転写ベルト３１上には、検出したい情報により決定された精度と形状を持たせて測定用のパターン５５が設けられている。パターン５５は、中間転写ベルト３１の奥側の縁に沿って固定配置されている。パターン５５の配列は、中間転写ベルト３１の斜行状態（スキュー）と一体に斜行するように、初めから中間転写ベルト３１上に加工されて精度良く配置されていることが望ましい。実施例１では、中間転写ベルト３１の搬送精度を向上させるために、予め中間転写ベルト３１上に各５ｍｍの一定間隔で孔加工を施してφ１００ミクロンの丸形に形成した開口部のパターン５５を用いている。

なお、パターン５５は、丸形の開口部には限らない。パターン５５の別の一例は、図２に示されるような十字型の印刷パターンである。パターン５５は、初めからベルト部材に加工されて精度よく配置されていてもよいし、感光ドラムに形成して中間転写ベルトに転写されるトナー像であってもよい。

また、検出手段は、中間転写ベルト３１の回転方向に距離を置いて２つの二次元センサ（３８ａ、３８ｂ）を設けているが、センサの個数については３つまたはそれ以上であってもかまわない。検出手段は、ＣＣＤ二次元エリアセンサには限らず、ベルトエッジを接触式に検出する方式を採用してもよく、ＣＣＤとは異なる検出方式のセンサを用いても良い。

＜ステアリング機構＞
図４はステアリング機構の動作の説明図である。図５は中間転写ベルトの張設状態の斜視図である。第１のステアリングローラの一例であるステアリングローラ３５の傾動機構と第２のステアリングローラの一例である駆動ローラ３４の傾動機構とは同様に構成される。このため、以下では、ステアリングローラ３５の傾動機構を説明して、駆動ローラ３４の傾動機構に関する重複した説明を省略する。

図２に示すように、上述した一連の画像形成プロセスにおいて、中間転写ベルト３１が斜行していると、これに起因して記録材Ｐ上に色ずれを生じた画像が出力されてしまう。このため、画像形成装置１では、第１センサ３８ｂを用いてベルト部材の幅方向の寄り量を検出し、検出した寄り量を相殺するようにステアリングローラ３５をステアリング制御している。

また、第１センサ３８ｂと第２センサ３８ａとを用いて中間転写ベルト３１の回転方向の斜行量を検出し、検出した斜行量を相殺するように駆動ローラ３４を斜行制御している。これにより、色ズレのない高精細な画像形成を実現している。

図４の（ａ）に示すように、ステアリングローラ３５は、奥側端部３５Ｒを回動の支点にして傾動可能に構成されている。ステアリングローラ３５は、ステアリング制御モータ４１に駆動されて偏心カム６０が回動することにより、正面側端部３５Ｆを矢印Ｚの方向に移動させて傾動する。

ステアリングローラ３５は、図２に示す第１センサ３８ｂによって検出された一次転写面５３の下流側における中間転写ベルト３１の偏り方向及び偏り量に応じて傾動量を設定される。ステアリングローラ３５は、中間転写ベルト３１の蛇行制御を行って、一次転写面５３の下流側における幅方向の寄り量を修正可能である。

揺動アーム６２は、その中間部を支軸６１にて回動自在に支持されている。揺動アーム６２の先端側には、ステアリングローラ３５の正面側端部３５Ｆが回転自在に取り付けられ、揺動アーム６２の反対側の端部は、バネ６３に押圧されて偏心カム６０に圧接している。偏心カム６０は、ステアリング制御モータ４１の回転軸に連結している。

図４の（ｂ）に示すように、ステアリング制御モータ４１が駆動されて偏心カム６０がＣＷ（時計廻り方向）に回転すると、その回転方向に応じて揺動アーム６２がＣＷ（時計廻り方向）に回動する。これにより、ステアリングローラ３５は、その正面側端部３５Ｆが上方向（テンション印加方向と直交する方向）に変位するかたちで傾動し、これに連動して中間転写ベルト３１が矢印Ｙ１方向へ移動する。

図４の（ｃ）に示すように、ステアリング制御モータ４１が駆動されて偏心カム６０がＣＣＷ（反時計廻り方向）に回転すると、その回転方向に応じて揺動アーム６２がＣＣＷ（反時計廻り方向）に回動する。これにより、ステアリングローラ３５は、その正面側端部３５Ｆが下方向（テンション印加方向と直交する方向）に変位するかたちで傾動し、これに連動して中間転写ベルト３１が矢印Ｙ２方向へ移動する。

図５に示すように、駆動ローラ３４は、奥側端部３４Ｒを回動の支点にして正面側端部３４Ｆを回動可能であり、ステアリング制御モータ４０に駆動されて正面側端部３４Ｆを矢印Ｚの方向に移動させて傾動する。駆動ローラ３４は、第２センサ３８ａによって検出された一次転写面５３の上流側における中間転写ベルト３１の寄り速度に応じて傾動量を設定される。駆動ローラ３４は、中間転写ベルト３１の蛇行制御を行って、一次転写面５３の上流側における幅方向の寄り量を修正可能である。

ところで、２本のステアリングローラ（３４、３５）を有する構成では、任意にベルト姿勢の補正が可能になることによって、別の課題も発生しうる。一次転写面（５３）を形成するベルト部材（３１）が無端状であるため、一次転写面（５３）の両端は別の平面を介して接続されている。そのため、制御の目標とするベルト部材（３１）の姿勢を適切に設定しなければ、一次転写面（５３）が上手く形成されずに、面内でベルト部材（３１）が撓む等の問題が生じうる。

そこで、実施例１では、ベルト部材（３１）の起動時に、中心値調整手段の一例である起動モードの制御を実行してベルト部材（３１）の過剰な応力状態を解除している。また、起動後は、時間経過とともに頻度を低下するように中心値調整手段の一例である再調整モードの制御を実行して、温度上昇に伴って形成されたベルト部材（３１）の応力状態を解除している。

＜実施例１＞
図６は中間転写ベルトの斜行状態の説明図である。図７は実施例１の起動モードのフローチャートである。図８は実施例１の起動モードにおける駆動ローラの傾動制御のフローチャートである。図９はステアリング制御及び斜行修正制御のフローチャートである。図１０は中間転写ベルトの起動時の寄り速度の説明図である。

図６は、駆動ローラ３４から一次転写面５３を経てステアリングローラ３５で折り返して、駆動ローラ３４に戻る中間転写ベルト３１の走行経路を、対向ローラ３６で切断して平面的に展開して表現している。

図６に示すように、第１のステアリングローラの一例であるステアリングローラ３５は、像担持体に当接する領域の一例である一次転写面５３の下流側に配置される。第１の検出手段の一例である第１センサ３８ｂは、中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置をステアリングローラ３５に近接した位置で検出する。

偏り制御手段の一例である偏り制御部５１は、第１センサ３８ｂの出力に基づいてステアリングローラ３５の傾動量を制御する。偏り制御部５１は、画像形成時に、ステアリングローラ３５を制御して、中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置を所定位置に収束させる。偏り制御部５１は、第１センサ３８ｂから送られる検出信号に基づいて中間転写ベルト３１の寄り量を算出するとともに、その算出結果に応じた制御信号をステアリング制御モータ４１に出力してステアリングローラ３５の傾動量を制御する。

第２のステアリングローラの一例である駆動ローラ３４は、ステアリングローラ３５から中間転写ベルト３１の回転方向に距離を隔てた位置で傾動して中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置を調整可能である。駆動ローラ３４は、一次転写面５３を介したステアリングローラ３５の上流側に配置される。第２センサ３８ａは、中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置を駆動ローラ３４に近接した位置で検出する。

斜行制御手段の一例である斜行制御部５２は、第２の検出手段の検出手段の一例である第１センサ３８ｂ及び第２センサ３８ａの出力の差分に基づいて、駆動ローラ３４を制御する。斜行制御部５２は、駆動ローラ３４を制御して、中間転写ベルト３１の回転方向の斜行を修正する。斜行制御部５２は、第２センサ３８ａから送られる検出信号に基づいて中間転写ベルト３１の寄り量を算出するとともに、その算出結果に応じた制御信号をステアリング制御モータ４０に出力して駆動ローラ３４の傾動量を制御する。

中心値調整手段の一例である制御部１０は、中間転写ベルト３１の起動時に、中心値調整手段の一例である起動モードを実行して、中間転写ベルト３１の応力軽減を行いつつ、ステアリングローラ３５の傾動中心値を設計上の初期原点傾動量に合わせ込む。

起動モードでは、ステアリングローラ３５と駆動ローラ３４とを工場出荷時の初期原点傾動量に設定した状態で中間転写ベルト３１を起動する。起動後、ステアリングローラ３５を制御して中間転写ベルト３１の移動を収束させた後に、ステアリングローラ３５による偏り修正制御を行いつつ駆動ローラを徐々に傾動させてステアリングローラ３５の傾動中心値を初期原点傾動量まで移動させる。

中心値調整手段の一例である制御部１０は、中間転写ベルト３１の起動後、時間経過とともに頻度を低下するように、ステアリングローラ３５の傾動中心値を初期原点傾動量に誘導する中心値調整制御を繰り返し実行する。制御部１０は、非画像形成時の一例である中間転写ベルト３１の起動時に、中心値調整モードの一例である起動モードを実行して、駆動ローラ３４による斜行制御に用いる傾動量の基準値と中間転写ベルト３１の目標回転位置の基準値との少なくとも一方を設定する。

図６を参照して図７に示すように、起動モードでは、ステアリングローラ３５と駆動ローラ３４とを初期原点傾動量に設定して中間転写ベルト３１を起動する（Ｓ２）。駆動ローラ３４に所定の傾動量を設定してステアリングローラ３５をステアリング制御して中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置の移動を収束させる（Ｓ２）。

その後、駆動ローラ３４を制御して、中間転写ベルト３１の寄り移動が収束するステアリングローラ３５の傾動中心値を所定値に誘導する（Ｓ３）。ステアリングローラ３５によるステアリング制御を行いつつ徐々に駆動ローラ３４を傾動させることにより傾動中心値を所定値まで移動させる（Ｓ３）。

斜行制御部５２は、ステアリングローラ３５の傾動中心値を所定値に誘導した際の駆動ローラ３４の傾動量と第２センサ３８ａの出力値（ベルト部材の回転位置）を取り込んで保持し、斜行修正制御時の基準値として使用する（Ｓ４）。

詳しく説明すると、偏り制御部５１は、ステアリングローラ３５におけるステアリング位置原点ならびに第１センサ３８ｂにおけるベルト目標位置を制御部１０から読み込んで、ステアリング位置原点をステアリングローラ３５に設定する。斜行制御部５２は、駆動ローラ３４におけるステアリング位置原点を制御部１０から読み込んで、ステアリング位置原点を駆動ローラ３４に設定する（Ｓ１）。これらは設計上の既定値であって、ステアリング位置原点は、設計図面上において寄り速度がゼロとなる傾動量に設定し、ベルト目標位置は、画像形成領域がベルト幅方向の中央となるように設定している。ただし、これらの既定値の決定方法については上記に限定するものではない。

次に、中間転写ベルト３１を駆動ローラ３４によって走行させる。偏り制御部５１は、第１センサ３８ｂから取得したベルト寄り量とステップＳ１で読み込んだベルト目標位置とに基づいてステアリングローラ３５のステアリング量を算出する。偏り制御部５１は、ステアリングローラ３５を傾動させることによってベルトの寄り量を修正してベルト目標位置に収束させる制御を実施する（Ｓ２）。

ステップＳ２の制御が安定すると、中間転写ベルト３１の幅方向の寄り移動が収束してステアリングローラ３５の傾動量は、略一定の値を保つようになる。理想的な状態では、安定した状態でのステアリングローラ３５の傾動量は、ステップＳ１で読み込んだステアリングローラ３５のステアリング位置原点と略一致する。

しかし、実際には、ベルトユニット３０の歪みや、中間転写ベルト３１を張架する各ローラ部材の配置精度等の影響によって、中間転写ベルト３１に定常の寄り速度が発生している。そのため、ステアリングローラ３５の傾動量は、ステアリング位置原点から離れた位置で安定状態となることがある。

そこで、斜行制御部５２は、ステアリングローラ３５の最大傾動速度の２％のゆっくりした速度で駆動ローラ３４の傾動量を変化させて、ステアリングローラ３５の傾動中心値を、ステップＳ１で読み込んだステアリング位置原点まで移動させる（Ｓ３）。第１センサ３８ｂの出力変化にステアリングローラ３５の傾動量を高速応答させるステアリング制御を実行しつつ、ステアリング制御を不安定にしないゆっくりした速度で駆動ローラ３４の傾動量を変化させる。ステップＳ３の詳細については図８を参照して後述する。

斜行制御部５２は、ステアリングローラ３５の安定した傾動量（ステアリング量）とステアリング位置原点とが略一致した時点での駆動ローラ３４の傾動量を駆動ローラ３４のステアリング原点位置に設定する（Ｓ４）。

その後、駆動ローラ３４の傾動量をステップＳ４で設定したステアリング原点位置に固定した状態で、第２センサ３８ａから出力されるベルト位置を規定の時間取得する。そして、取得したベルト位置を平均演算して、その演算結果を第２センサ３８ａで検出されるベルト目標位置とする（Ｓ５）。ただし、ベルト目標位置の算出には、規定の時間取得したベルト位置の中央値演算のような別の算出方法を用いてもかまわない。

以上の工程によって決定された２つのベルト目標位置は、中間転写ベルト３１が自然に張架された状態、すなわち中間転写ベルト３１の持つ弾性エネルギが最小となる状態で決定された回転位置である。そのため、以上の工程によって決定されたベルト目標位置の周りでステアリング制御を実施すれば、一次転写面５３上に撓みが少ない状態を保つことができる。

図１０の（ａ）に示すように、ステアリングローラ３５の傾動量であるステアリング量（ｘ）と中間転写ベルト３１に生じる寄り速度（ｙ）との理想的な関係が示される。理想的な状態では、ステアリング量（ｘ）がゼロの時にベルト寄り速度は生じない。そのため、この状態でステアリング制御を実施すると、ベルト寄り速度が生じないステアリング量ゼロの位置周りにて寄り力が解消されてステアリング制御が安定状態となる。

しかし、実際には、図１０の（ｂ）に示すように、ベルトユニット３０の組み立て誤差等によって、ステアリング量ゼロの位置でも中間転写ベルト３１に定常の寄り速度ｙ０が生じている。このため、ステアリングローラ３５のステアリング量（ｘ）と中間転写ベルト３１に生じる寄り速度（ｙ）との関係は、図１０の（ａ）と比較すると、曲線が全体的にＹ方向に定常の寄り速度（ｙ０）の分だけ平行移動している。

このため、ステアリング量がｘ１の時にベルトの寄り速度（ｙ）がゼロとなり、この状態で中間転写ベルト３１のステアリング制御を実施すると、ステアリング量（ｘ１）近傍にて制御が安定する。そして、ステアリング量（ｘ１）の値は、曲線の平行移動量が小さいほど、すなわち中間転写ベルト３１の定常寄り速度（ｙ０）が小さくなるほどステアリング原点位置により近くなる。したがって、ステアリング量（ｘ１）と定常寄り速度（ｙ０）との関係は単調関数として表現できる。

以上の事実から、ステップＳ２の制御を実施して安定状態となったときのステアリング量（ｘ１）を検出することによって、定常寄り速度（ｙ０）の大きさを定性的に把握することが可能である。そして、安定状態でのステアリング量（ｘ１）がステアリング原点近傍ならば、定常寄り速度（ｙ０）も略ゼロとなる。

図８は、図７のフローチャート中のステップＳ３の内容を詳細に記述したフローチャートである。

図６を参照して図８に示すように、制御部１０は、ステップ（Ｓ２：図７）で得られたステアリングローラ３５のステアリング制御の安定時における傾動量（ステアリング量Ｘｓｔｒ）を読み込む。そして、ステアリングローラ３５の設計上のステアリング位置原点Ｘｏｒｇとの差分絶対値を演算して、予め決められた残差許容値Ｘｅｒｒとの大小比較を行う。このとき、差分絶対値がＸｅｒｒより小さければ（Ｓ３１１のＹｅｓ）フロー終了である。

しかし、差分絶対値が残差許容値Ｘｅｒｒ以上であれば（Ｓ３１１のＮｏ）、次の工程（Ｓ３１２）へ進む。

制御部１０は、検出したステアリング量Ｘｓｔｒと設計上のステアリング位置原点Ｘｏｒｇとの差分値の正負判定を行う（Ｓ３１２）。差分値が正ならば駆動ローラ３４のステアリング位置を所定の距離ΔＸだけ移動させ（Ｓ３１３ａ）、負ならば、駆動ローラ３４のステアリング位置を所定の距離−ΔＸだけ移動させる（Ｓ３１３ｂ）。これにより、ステアリングローラ３５の検出したステアリング量Ｘｓｔｒは、ステアリング位置原点Ｘｏｒｇへ向かって収束する。ステアリング量の正方向及び負方向は、座標系の定義により変わり得るが、ステアリング位置原点Ｘｏｒｇへ向かって収束する方向に設定されている。

以上の工程後は、再びステップＳ３１１に戻り、フロー終了に到達するまで上記が繰り返される。

なお、実施例１の起動モードでは、駆動ローラ３４を制御して、ステアリングローラ３５側を初期状態に復帰させているが、ステアリングローラ３５を制御して、駆動ローラ３４側を初期状態に復帰させてもよい。その場合、起動モードの最初に、駆動ローラ３４のステアリング位置原点ならびに第２センサ３８ａにおけるベルト目標位置が既定値として制御部１０から読み込まれる。

図７、図８の起動モードに続いて、図９に示すフローチャートに従って、通常のステアリング制御及び斜行修正制御が実行される。

図６を参照して図１１に示すように、先ず、起動モードで初期状態が決定された直後の状態では、引き続きステアリングローラ３５を用いて中間転写ベルト３１の寄りのみが制御されている（Ｓ１１）。斜行制御部５２は、その状態で中間転写ベルト３１の回転状態が安定していれば（Ｓ１２のＹｅｓ）、中間転写ベルト３１の回転方向の斜行量を修正する制御を実施する（Ｓ１３）。斜行制御部５２は、第２センサ３８ａから取得したベルト寄り量と図７のステップＳ５にて取得したベルト目標位置とに基づいて駆動ローラ３４に必要な傾動量（ステアリング量）を算出する。必要な傾動量（ステアリング量）に相当するだけステアリング制御モータ４０を作動させて、駆動ローラ３４に必要な傾動量（ステアリング量）を設定する。

なお、実施例１では、中間転写ベルト３１の起動ごとに起動モードを実行しているが、起動モードそれ自体は、中間転写ベルト３１の起動ごとに行わなくてもよい。斜行制御部にメモリを設けて、最後の起動モードで取得した駆動ローラ３４のステアリング位置原点と第２センサ３８ａにおけるベルト目標位置とを保存して再利用してもよい。駆動ローラ３４のステアリング位置原点と第２センサ３８ａによるベルト目標位置とをベルト走行開始時にメモリから読み込んで通常のステアリング制御及び斜行修正制御を実行してもよい。

また、実施例１では、ステアリングローラ３５と駆動ローラ３４とが中間転写ベルト３１の寄り量をそれぞれの位置で修正することで、間接的に斜行修正制御が行われている。しかし、どちらか片方のローラ部材を用いて直接ベルト姿勢の制御を行っても良い。例えば、第１センサ３８ｂで取得した寄り量と第２センサ３８ａで取得した寄り量の差分を演算して斜行量とし、演算した斜行量に応じてステアリングローラ３５又は駆動ローラ３４を傾動させればよい。

また、実施例１では、図３に示すパターン５５により正確にベルト位置を検出しているが、一般にあるベルトエッジを接触式に検出する方法を採用してもよい。この場合、中間転写ベルト３１のエッジ形状は、ベルト製造上の都合やベルト材質等の関係で厳密には直線になっていないため、中間転写ベルト３１の回転方向の斜行量を正確に計算できない可能性がある。

このような場合、ベルトエッジ位置の検出タイミングをずらす方法か、予めエッジの形状プロファイルを測定して補正を行う方法を採用できる。中間転写ベルト３１のエッジ形状の影響を受けることなく、斜行量（ベルトスキュー量）を正確に求めることができる。特に、後者の方法を採用した場合、各センサ出力を平均化することで各種の誤差成分を取り除くことができるため、より安定したかたちで寄り量を求めることができる。

実施例１におけるベルト部材の運転方法は、次の３工程によって構成される。第１の工程では、ステアリングローラ３５と駆動ローラとをそれぞれの初期原点傾動量に設定した状態で中間転写ベルト３１を起動させる。第２の工程では、ステアリングローラ３５をステアリング制御して中間転写ベルト３１の寄りを停止させた後に、ステアリング制御を継続しつつ徐々に駆動ローラ３４を傾動させてステアリングローラ３５の傾動中心値を初期原点傾動量まで移動させる。そして、第３の工程では、ステアリングローラ３５の傾動中心値を初期原点傾動量まで移動させたときの駆動ローラ３４の傾動量を新たな原点傾動量として、駆動ローラ３４による斜行修正制御を実行する。

このようなベルト部材の運転方法によれば、無端状のベルト部材の寄りと姿勢とを同時に補正可能なベルト駆動装置において、その寄りと姿勢の制御における適切な初期状態を決定することができる。すなわち、一次転写面５３を撓み等が無く正常に形成することができ、一次転写時における画像の乱れなどの悪影響を抑えることができる。また、起動モードで決定された初期状態においては、ベルトの定常寄りが略ゼロとなるため、プラントが略線形となる範囲で制御を実施することができる。

＜実施例２＞
図１１は実施例２の起動モードにおける駆動ローラの傾動制御のフローチャートである。実施例２では、図８のフローチャートが図１１のフローチャートに置き換えられる以外は実施例１と等しく構成され、等しく制御される。このため、実施例２では、図８のフローチャートの制御との相違点についてのみ説明し、実施例１と重複する説明は省略する。

図６を参照して図７に示すように、実施例２では、斜行制御部５２が、ステアリングローラ３５が中間転写ベルト３１を蛇行制御して第１センサ３８ｂで検出されるベルト回転位置を所定のベルト目標位置に収束させる（Ｓ２）。続いて、斜行制御部５２が、駆動ローラ３４の傾動量を当初のステアリング位置原点から変化させて、ステアリングローラ３５の傾動中心値を、ステップＳ１で読み込んだステアリング位置原点まで移動させる（Ｓ３）。

図６を参照して図１１に示すように、実施例２では、ステアリングローラ３５による中間転写ベルト３１のステアリング制御が安定した状態でのステアリング量Ｘｓｔｒを検出する。そして、検出したステアリング量Ｘｓｔｒと、最初に読み込んだステアリングローラ３５のステアリング位置原点Ｘｏｒｇとの差分絶対値を演算して、予め決められた残差許容値Ｘｅｒｒと大小比較を行う（Ｓ３２１）。

斜行制御部５２は、差分絶対値がＸｅｒｒより小さければ（Ｓ３２１のＹｅｓ）フロー終了とするが、差分絶対値がＸｅｒｒ以上であれば（Ｓ３２１のＮｏ）、次の工程（Ｓ３２２）へ進む。

斜行制御部５２は、次式を用いて駆動ローラ３４のステアリング位置移動量を算出し、移動させる（Ｓ３２２）。
（Ｘｏｒｇ−Ｘｓｔｒ） ×Ｋｐ ・・・（１）

ここで、Ｋｐはフィードバック量に対する制御量の比率、すなわち比例ゲインである。（１）式は、ステアリング位置原点Ｘｏｒｇから制御安定時におけるステアリング量Ｘｓｔｒまでの差分絶対値の大きさに比例した傾動量（ステアリング位置移動量）を制御量として駆動ローラ３４に設定する計算式である。いわゆる制御工学における比例制御に相当する動作を計算する式になっている。

以上の工程後は、再びステップＳ３２１に戻って、フロー終了に到達するまで修正を繰り返す（Ｓ３２１、Ｓ３２２）。

＜実施例３＞
図１２は実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。

実施例１では駆動ローラ３４を傾動して中間転写ベルト３１の斜行修正制御を実行した。これに対して、実施例３では、図１２に示すように、駆動モータ３４Ｍにより回転駆動される駆動ローラ３４は、ベルトユニット３０に回転軸を固定して配置しており、傾動できない。その代わり、一次転写面５３と駆動ローラ３４との間に第２のステアリングローラの一例であるステアリングローラ３４Ａを配置している。

ステアリングローラ３４Ａは、矢印Ｘ方向に傾動して中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置を移動可能である。

１ 画像形成装置、１０ 制御部
２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋ 画像形成部
２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ 感光ドラム（像担持体）
２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋ コロナ帯電器
２３Ｙ、２３Ｍ、２３Ｃ、２３Ｋ 露光装置
２４Ｙ、２４Ｍ、２４Ｃ、２４Ｋ 現像装置
２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋ 一次転写ローラ
２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｋ ドラムクリーニング装置
３０ ベルトユニット、３１ 中間転写ベルト、３２ 従動ローラ
３４ 駆動ローラ、３５ ステアリングローラ、３６ 対向ローラ
３７ 二次転写ローラ、３８ａ 第２センサ、３８ｂ 第１センサ
３９ ベルトクリーニング装置、４０、４１ ステアリング制御モータ
４２ テンションバネ、５１ 偏り制御部、５２ 斜行制御部
５３ 一次転写面、５４ レンズ、５５ パターン、５６ 反射板
５７ 光源、５８ 受光素子、６０ カム、６１ 回転中心
６２ 支持部、Ｐ 記録材

Claims (6)

1. 像担持体と、前記像担持体に当接して回転するベルト部材と、傾動して前記ベルト部材の幅方向の回転位置を調整可能な第１のステアリングローラと、画像形成時に前記第１のステアリングローラを制御して、前記ベルト部材の幅方向の回転位置を所定位置に収束させる偏り制御手段と、前記第１のステアリングローラから前記ベルト部材の回転方向に距離を隔てた位置で傾動して前記ベルト部材の幅方向の回転位置を調整可能な第２のステアリングローラと、前記第２のステアリングローラを制御して、前記ベルト部材の回転方向の斜行を修正する斜行制御手段とを備える画像形成装置において、
   非画像形成時に、前記第２のステアリングローラを制御して、前記ベルト部材の前記幅方向の移動が収束する前記第１のステアリングローラの傾動中心値を所定値に誘導する中心値調整手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記中心値調整手段は、前記第２のステアリングローラに所定の傾動量を設定した状態で前記第１のステアリングローラを制御して前記ベルト部材の移動を収束させた後に、前記第１のステアリングローラによる偏り修正制御を行いつつ前記第２のステアリングローラを傾動させることにより前記第１のステアリングローラの傾動中心値を前記所定値まで移動させることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記第１のステアリングローラの傾動中心値を所定値に誘導した際の前記第２のステアリングローラの傾動量と前記ベルト部材の幅方向の回転位置との少なくとも一方は、画像形成時に実行される前記第２のステアリングローラによる斜行修正制御の基準値として使用されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記中心値調整手段は、前記ベルト部材の起動時に実行され、
   前記第１のステアリングローラと前記第２のステアリングローラとを初期原点傾動量に設定した状態で前記ベルト部材が起動されることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記中心値調整手段は、前記ベルト部材の起動後、時間経過とともに頻度を低下するように、前記第１のステアリングローラの傾動中心値を所定値に誘導する制御を実行することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
6. それぞれ傾動可能な第１のステアリングローラと第２のステアリングローラとをベルト部材の回転方向に距離を隔てて配置した画像形成装置において、
   前記第１のステアリングローラと前記第２のステアリングローラをそれぞれの初期原点傾動量に設定した状態でベルト部材を起動させる第１の工程と、
   前記第１のステアリングローラを制御して前記ベルト部材の寄り移動を収束させた後に、前記第１のステアリングローラによる寄り修正を行いつつ前記第２のステアリングローラを傾動させて前記第１のステアリングローラの傾動中心値を前記第１のステアリングローラの初期原点傾動量まで移動させる第２の工程と、を実行することを特徴とする画像形成装置。

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