JP3633294B2 - ベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
ベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する機能を備えたベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置のなかには、無端状の中間転写ベルト、感光体ベルト又は用紙搬送ベルトを用いて多色（カラー）画像を形成するカラー画像形成装置がある。また、この種のカラー画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えた、タンデム型のカラー画像形成装置がある。
【０００３】
一般に、無端ベルトを所定数のロールで支持し、いずれかのロールを駆動ロールとして無端ベルトを走行させるベルト駆動装置では、走行中の無端ベルトが幅方向（ベルト走行方向と直交する方向）に移動する、いわゆるベルトの蛇行（ベルトウォーク）が発生する。このベルトの蛇行現象は、上記タンデム型のカラー画像形成装置において、例えば無端状の中間転写ベルト上に各色の画像を重ね転写する際に、各色の画像の相対的な位置ずれ、ひいては色ずれや色むら等の原因となる。そのため、高品位な出力画像（カラー画像）を得るには、ベルトの蛇行を適切に修正する必要がある。
【０００４】
ベルトの蛇行修正方式としては、これまで幾つかの技術が提案されているが、その代表的な技術の一つに、無端ベルトを支持するステアリングロールを傾き動作させてベルトの位置を制御する方式（以下、「ステアリング制御方式」という）が知られている。このステアリング制御方式は、ベルトの蛇行をリブやガイド等によって強制的に抑える方式に比べて、ベルトに加わる力が小さく、高い信頼性が得られるという利点を有している。
【０００５】
上記ステアリング制御方式を採用した従来技術として、例えば特開平３−２８８１６７号公報には、無端ベルト上に設けたマークをＣＣＤセンサで読み取ってベルトの蛇行を検出し、その検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する技術（以下、「第１の従来技術」という）が開示されている。また、特公昭６３−６４７９２号公報及び特開平９−１２１７３号公報には、無端ベルトの寄り方向をセンサにより検出し、その検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する技術（以下、「第２の従来技術」という）がそれぞれ開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記第１，第２の従来技術には、以下のような問題があった。
先ず、第１の従来技術においては、無端ベルト上に１個のマークを設け、このマークをベルト１周ごとにＣＣＤセンサで読み取ってステアリング制御する方式であるため、無端ベルトが１周する間の位置変動については細かく検出・制御できず、ベルトの蛇行に対して制御応答性が悪いという問題があった。
【０００７】
また、第２の従来技術においては、無端ベルトの幅方向に、そのベルトエッジからそれぞれ所定の距離（間隙）を隔てて一対のセンサを配置する構成となるため、これら一対のセンサで無端ベルトの寄り方向を検出してステアリング制御した場合、無端ベルトは一対のセンサ間で往復運動を繰り返すことになる。そのため、無端ベルトの蛇行を細かく制御することができなかった。また、原理的には、ベルトエッジからセンサまでの距離を短く設定することで、ステアリング制御の精度を上げることも可能である。しかしながら、部品の加工や組立等の寸法公差を考慮すると、ベルトエッジからセンサまでの距離を短くするにも限界があるため、無端ベルトの蛇行を精度良く修正することができなかった。
【０００８】
そこで、他の従来技術として、例えば特開平８−１０６２３７号公報には、無端ベルトのエッジ位置を変位センサでアナログ的に検出し、その検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する技術（以下、「第３の従来技術」という）が開示されている。
この第３の従来技術においては、無端ベルトのエッジ位置をアナログ的に検出することから、ベルト走行中における無端ベルトの幅方向の位置変動を連続的に検出することができる。そのため、上記変位センサの検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御することにより、無端ベルトの蛇行を高い応答性をもって精度良く修正することが可能となる。
【０００９】
ところで、上記第３の従来技術の場合は、無端ベルトの走行中においてベルト１周毎に出力されるベルトホーム信号を基準にステアリング制御を行っているため、無端ベルトが走行を開始してから最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間（以下、信号待ち期間と言う）は、実質的にステアリング制御を行うことができない。そのため、信号待ち期間におけるステアリングロールの傾き角度は、前回のステアリング制御終了時のロール傾き角度のまま、あるいは機構設計上の標準設定値に設定（固定）されていた。
【００１０】
ところが、ステアリング制御中においてはステアリングロールの傾き角度が無端ベルトの位置変動に対応して変化しているため、制御終了時のロール傾き角度が必ずしも最適な角度になるとは限らない。また、ステアリングロールの傾き角度を固定した際に最適とされる角度は、装置状態や環境等によっても変化する。さらに、機構設計上の標準設計値にロール傾き角度を設定しても、実際のロール傾き角度は、機構部品の寸法精度や取付精度等によってバラツキを持つ。
このような理由から、図８（ａ）に示すように、信号待ち期間におけるロール傾き角度Ａ１ と、ベルトホーム信号の出力タイミングＴを基準にステアリング制御を開始した後のロール傾き角度Ａ０ との間には誤差ΔＡが生じる。そうすると、図８（ｂ）に示すように、最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間、上記ロール傾き角度の誤差ΔＡにより、ベルト幅方向における無端ベルトの位置（破線）が基準位置（ＲＥＦ）から徐々にずれてしまう。その結果、最初にベルトホーム信号が出力された時点（Ｔ）では、無端ベルトが蛇行した状態からステアリング制御を開始することになるため、ステアリング制御開始直後では無端ベルトの蛇行による色ずれ等が発生するという不具合があった。なお、図８（ｂ）における実線カーブは、無端ベルトのエッジ位置の変動を示している。
【００１１】
こうした不具合の対策としては、例えばステアリング制御を開始してから無端ベルトの蛇行が解消するのを待って、画像形成を開始することも考えられる。しかしながら、そうした場合は、ユーザーが画像形成のスタートボタンを押してから、最初（一枚目）の画像が出力されるまでの待ち時間が長くなるため、画像形成装置の使い勝手が著しく悪化するという別の問題を招いてしまう。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、信号待ち期間における無端ベルトの蛇行を極力小さくすることができるベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無端ベルトと、この無端ベルトを走行駆動する駆動手段と、無端ベルトの幅方向の位置を検出する検出手段と、無端ベルトを支持するステアリングロールと、検出手段の検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する制御手段と、無端ベルトが１周する毎にベルトホーム信号を出力するベルトホームセンサとを備えたベルト駆動装置において、制御手段によって制御されるステアリングロールの傾き角度の平均値からロール初期角度を算出する算出手段と、この算出手段で算出されたロール初期角度を記憶する記憶手段とを具備し、制御手段は、無端ベルトの走行駆動が開始される場合に、ステアリングロールの傾き角度を、記憶手段に記憶されたロール初期角度に設定することを特徴としている。
【００１４】
上記構成のベルト駆動装置においては、制御手段によって制御されるステアリングロールの傾き角度の平均値からロール初期角度が算出され、この算出されたロール初期角度が記憶手段に記憶される。そして、無端ベルトの走行駆動が開始される場合に、ステアリングロールの傾き角度は、記憶手段に記憶されたロール初期角度に設定される。これにより、無端ベルトの走行駆動が開始されてから最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間、つまり実際にステアリング制御が開始されるまでの期間であっても、ステアリングロールの傾き角度は、その時々の装置状態や環境等に対応した適切な角度に設定されるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。
図１においては、無端ベルトからなる中間転写ベルト１が、駆動ロール２、ステアリングロール３、二次転写ロール４及び従動ロール５，６，７により、所定の張力をもって支持されている。また、中間転写ベルト１上には、そのベルト走行方向ｘに従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット８，９，１０，１１が順に配設されている。
【００１６】
各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１は、それぞれ図示せぬ装置本体フレームに回転可能に支持された感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａと、各々の感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａの表面をレーザビーム等で露光走査する画像書込み部８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１１ｂを有している。また、各々の感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａの周囲には、そのドラム回転方向（図の時計廻り方向）に従って、帯電器８ｃ，９ｃ，１０ｃ，１１ｃ、現像器８ｄ，９ｄ，１０ｄ，１１ｄ、一次転写ロール８ｅ，９ｅ，１０ｅ，１１ｅ及びクリーナー８ｆ，９ｆ，１０ｆ，１１ｆが順に配設されている。
【００１７】
さらに中間転写ベルト１の走行経路上には、ベルトホームセンサ１２とエッジセンサ１３とが配置されている。
このうち、ベルトホームセンサ１２は、中間転写ベルト１の周長方向１箇所に設けられたマーク等を検知するもので、ベルト走行方向ｘにおいてイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット８の上流側に配置されている。
エッジセンサ１３は、中間転写ベルト１の幅方向の位置を検出するもので、ベルト走行方向ｘにおいてブラック（Ｋ）の画像形成ユニット１１の下流側（ステアリングロール３の手前）に配置されている。
【００１８】
また、画像形成対象となる用紙１４は図示せぬ給紙カセットに収容され、その給紙カセットの用紙繰出側に設けられたピックアップロール１５により一枚ずつ繰り出される。繰り出された用紙１４は、所定数のロール対１６により図中破線で示す経路を辿って搬送され、二次転写ロール４の圧接位置へと送られる。
【００１９】
図２は上記エッジセンサ１３の具体的な構成を示す概略図である。
図２において、中間転写ベルト１の一端部には、スプリング１３ａの引っ張り力をもって接触子１３ｂの一端側が圧接状態に保持されている。この場合、スプリング１３ａによる接触子１３ｂの圧接力は、中間転写ベルト１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１３ｂは、その中間部位を支軸１３ｃにて回動自在に支持され、その支軸１３ｃを境にした接触子１３ｂの他端側に変位センサ１３ｄが対向状態に配設されている。
【００２０】
このエッジセンサ１３においては、ベルト蛇行時における中間転写ベルト１の幅方向ｙへの動きが、そのベルトエッジに圧接する接触子１３ｂの動き（揺動動作）に置き換えられる。このとき、接触子１３ｂの動き（変位）に対応して変位センサ１３ｄ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１の幅方向の位置を連続的に検出することができる。
【００２１】
続いて、上記構成からなる画像形成装置を用いてカラー画像を形成する場合の動作手順について説明する。
先ず、駆動ロール２の回転によって中間転写ベルト１をｘ方向に走行させると、そのベルト走行中において、ベルトホームセンサ１２から出力されたベルトホーム信号を基準に各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１で画像の書き込みが順に開始される。次いで、中間転写ベルト１上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像が順次重ね転写（一次転写）され、これによって一つのカラー画像が形成される。その後、カラー画像は中間転写ベルト１の走行とともに二次転写ロール４へと送り込まれ、そこで中間転写ベルト１上のカラー画像が用紙１４に一括転写（二次転写）される。カラー画像が転写された用紙１４は、用紙搬送系１７によって定着器１８に送られ、そこで画像の定着処理（加熱、加圧等）がなされたのち、図示せぬトレイに排出される。
【００２２】
こうした一連の画像形成動作において、中間転写ベルト１の位置がその幅方向（ラテラル方向）に蛇行してずれると、各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１によって中間転写ベルト１上に転写される画像の位置に相対的なずれが生じ、これが出力画像（カラー画像）の色ずれや色むらとなって現れる。
そこで、中間転写ベルト１の蛇行を修正すべく、ステアリングロール３を傾き動作させる構成が組み込まれている。
【００２３】
図３は蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図である。
図３において、ステアリング制御装置１９は、蛇行修正のための駆動源となるステアリングモータ２０の駆動状態を制御するもので、そのためのモータ制御信号（モータドライブ信号）をステアリングモータ２０に出力する。ステアリングモータ２０としては、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等が用いられる。また、ステアリング制御装置１９には、前述したベルトホームセンサ１２とエッジセンサ１３とが接続されており、ベルトホームセンサ１２からはベルトホーム信号が、エッジセンサ１３からはベルトエッジ信号がそれぞれ入力されようになっている。
【００２４】
一方、ステアリングロール３を傾き動作させるメカ的な構成としては、揺動アーム２１と偏心カム２２を備えている。揺動アーム２１は、その中間部位を支軸２３にて回動自在に支持されている。また、揺動アーム２１の一端にはステアリングロール３の一端部が回動自在に接続され、その反対側のアーム他端に偏心カム２２が圧接状態に保持されている。この偏心カム２２は、ステアリングモータ２０の駆動により回転動作するものである。
【００２５】
なお、エッジセンサ１３については、中間転写ベルト１の位置変動（蛇行）に応じた出力を発生するものであれば、特にいずれの構成を採用してもかまわない。例えば、図４に示すように、中間転写ベルト１のエッジ部分を介してＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１３ｅと光量センサ１３ｆを対向状態に配置し、ＬＥＤ１３ｅから出射された光が光量センサ１３ｆに入射される光量に応じてセンサ出力レベルが変化するものであってもよい。
【００２６】
続いて、ステアリングロール３の傾き動作による中間転写ベルト１の蛇行修正の原理につき、図５を用いて簡単に説明する。
先ず、図５（ａ）に示すように、偏心カム２２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ル３がほぼ水平（傾きがほぼゼロ）に保持された状態では、走行中の中間転写ベルト１が幅方向ｙに移動（蛇行）しないものと仮定する。
【００２７】
この状態から、図５（ｂ）に示すように、ステアリングモータ２０の駆動により偏心カム２２を図の反時計廻りに回転させると、偏心カム２２の偏心量に応じて揺動アーム２１がθ１方向に揺動する。これにより、ステアリングロール３の一端が揺動アーム２１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ル３に傾きが生じる。このとき、ステアリングロール３に巻き付けられた中間転写ベルト１は、揺動アーム２１にて持ち上げられたロール端側に移動する。
【００２８】
これに対して、図５（ｃ）に示すように、ステアリングモータ２０の駆動により偏心カム２２を図の時計廻りに回転させると、偏心カム２２の偏心量に応じて揺動アーム２１がθ２方向に揺動する。これにより、ステアリングロール３の一端が揺動アーム２１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ル３に傾きが生じる。このとき、ステアリングロール３に巻き付けられた中間転写ベルト１は、揺動アーム２１にて押し下げられたロール端と反対側に移動する。
【００２９】
このことから、中間転写ベルト１の幅方向ｙの位置を先述のエッジセンサ１３で検出し、その検出結果を基にステアリングモータ２０を駆動してステアリングロール３の傾きを適宜制御することにより、中間転写ベルト１の蛇行を修正することが可能となる。
【００３０】
図６は本実施形態で採用したステアリング制御システムの構成図である。
図において、コントローラ１９ａは、上述したステアリング制御装置１９の中の一機能部を構成するもので、特に、実際の画像形成動作（画像形成モード）においてステアリングロール３の傾き動作を制御するものである。コントローラ１９ａは、主に、補償器２４、モータドライバ２５、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２６、演算部２７、記憶部２８を備えている。なお、ステアリングモジュール２９は、先述したステアリングロール３、揺動アーム２１及び偏心カム２２を含むメカ機構で、ベルトモジュール３０は、先述した中間転写ベルト１とこれを走行させるロール類（２，５，６，７）を含むメカ機構である。
【００３１】
補償器２４は、その入力情報となるベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の情報に基づいてゲインと周波数特性を決定し、上記位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の情報に対応したステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）の制御情報をモータドライバ２５に出力するものである。ここで、“ｒ”はベルトの周回数、“ｎ”はベルトの走行方向に対応した番地である。これに対して、モータドライバ２５は、補償器２４から送られた制御情報にしたがってステアリングモータ２０を駆動するもので、このモータ駆動によってステアリングモジュール２９におけるロール傾き角度θ（ｔ）が制御される。なお、本実施形態では、ステアリングモータ２０にステッピングモータを採用していることから、補償器２４から送られる制御情報ｓ（ｒ，ｎ）はモータステップ数に対応したものとなる。
【００３２】
一方、Ａ／Ｄ変換器２６は、エッジセンサ１３から出力されるアナログの検出信号Ｅ（ｔ）をデジタル信号に変換し、そのデジタル化した検出信号を演算部２７に与えるものである。これに対して、演算部２７は、Ａ／Ｄ変換器２６から与えられるデジタル信号、すなわちベルトエッジの検出データを平均化してエッジデータｅ（ｒ．ｎ）を生成するものである。また記憶部２８は、中間転写ベルト１のエッジ形状データｐ（ｎ）をテーブル形式で記憶するものである。
【００３３】
これに加えて、コントローラ１９ａは、ステアリングロール３の初期角度を設定するための手段として、メモリ３１、演算部３２及び記憶部３３を備えている。このうち、メモリ３１は、補償器２４からモータドライバ２５に与えられるステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に対応するロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）を記憶するものである。演算部３２は、メモリ３１に記憶されたロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の平均値からロール初期角度ａ０ を算出するものである。記憶部３３は、演算部３２で算出されたロール初期角度ａ０ を記憶するものである。ちなみに、記憶部３３としては、装置電源が遮断された後もその記憶内容を保持し得る不揮発性メモリが用いられる。
【００３４】
続いて、コントローラ１９ａにより実行されるステアリング制御の処理手順につき、図７のフローチャートを用いて説明する。
先ず、駆動ロール２の回転によって中間転写ベルト１の走行駆動が開始されると、そのベルトエッジ位置がエッジセンサ１３によって連続的に検出され、これによってベルトエッジの位置変動に対応した連続情報がエッジセンサ１３から出力される。このとき、エッジセンサ１３から出力されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）は、ベルトの蛇行による位置変動Ｗ（ｔ）とベルトエッジ形状（凹凸）による位置変動Ｐ（ｔ）の両方を含んだものとなる。
【００３５】
こうして中間転写ベルト１の走行駆動が開始されると、コントローラ１９ａでは、ベルトの周回数ｒをゼロにリセットするとともに、ステアリングロール３の傾き角度を、記憶部３３に記憶されたロール初期角度ａ０ （後述）に設定する（ステップＳ１）。
次に、ベルトホームセンサ１２からベルトホーム信号が出力（ＯＮ）されたか否かを繰り返し判定し、ベルトホーム信号が出力されたら、ベルトの周回数ｒをインクリメント（＋１）するとともに、ベルトの走行方向に対応した番地ｎをゼロにリセットする（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００３６】
次いで、中間転写ベルト１の走行を終了する旨の信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ４）、入力された場合はその時点で処理を抜け、入力されなかった場合はステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、ベルトの走行方向に対応した番地ｎをインクリメント（＋１）する。
【００３７】
続くステップＳ６では、上記ベルトホーム信号の出力タイミングを基準にエッジセンサ１３の検出データをサンプリングし、これを平均化処理して検出データｅ（ｒ，ｎ）を取得する。このとき、エッジセンサ１３からの検出データは、Ａ／Ｄ変換器２６でデジタル信号に変換されたのち、演算部２７に与えられ、そこで平均化処理される。また、ベルトホーム信号を基準にしたサンプルタイミングは、中間転写ベルト１が１周する間にＮ個の検出データが得られるように設定される。さらに、その検出データの個数Ｎは、上記ベルトの走行方向に対応した番地の数ｎと１対１の関係を満たすように設定される。
【００３８】
次に、記憶部２８に記憶されたエッジ形状データを用いて、上述のように取得した検出データｅ（ｒ，ｎ）とこれに対応するエッジ形状データｐ（ｎ）との差分を取り、この差分による位置データと基準の位置データ（ＲＥＦ）との比較により、基準位置に対するベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）を算出する（ステップＳ７）。このとき、検出データｅ（ｒ，ｎ）とこれに対応するエッジ形状データｐ（ｎ）との差分データは、エッジセンサ１３によって検出されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）の中から、ベルトエッジ形状（凹凸）による位置変動成分Ｐ（ｔ）を差し引いた値となるため、ベルトの蛇行による位置変動成分Ｗ（ｔ）に対応したデータとなる。
【００３９】
次いで、ステップＳ７にて算出したベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）を基に、ステアリングロール３の傾き角度を制御するためのステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）を算出し、これをモータドライバ２５に与えてステアリングモータ２０を駆動する（ステップＳ８）。このとき、ステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に対応するロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の情報がメモリ３１に記憶される。
続いて、番地の数ｎが、ベルト１周の間に検出すべきデータの個数Ｎに達したか否かを判断し（ステップＳ９）、達していない場合は先のステップＳ４に戻る。
【００４０】
なお、ステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に対応するロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の求め方については、例えば装置電源が投入されたときのウォームアップ中にステアリングモータ２０によって偏心カム２２を回転させ、その際にステアリングロール３の基準となる角度（例えばステアリングロール３が水平状態となる角度）を光学センサ等により検出しておき、その後、モータドライバ２５に与えられるステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に応じたロール傾き量を上記基準となる角度に対して加減算することにより求めることができる。
【００４１】
その後、番地の数ｎが、ベルト１周の間に検出すべきデータの個数Ｎに達したら、以下の数１式を用いて、ｒ回転時のベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の平均値ｗａｖを算出する。ちなみに、ここで求められる平均値ｗａｖは、ｒ回転時において中間転写ベルト１の幅方向の位置が基準位置（ＲＥＦ）から平均してどの程度ずれていたかを示す値となる。
【００４２】
【数１】
【００４３】
続いて、上記数１式により算出したｒ回転時のベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の平均値ｗａｖと、予め設定された所定値ｗａ とを比較する（ステップＳ１１）。ここで、所定値ｗａ は、中間転写ベルト１が基準位置（ＲＥＦ）付近で安定的に走行しているかどうかを判定する判定基準となるもので、これは基準位置（ＲＥＦ）を０点とした絶対値で与えられる。このとき、平均値ｗａｖが所定値ｗａ を超えていた場合（ｗａｖ＞ｗａ ）は先のステップＳ２に戻り、平均値ｗａｖが所定値ｗａ 以下であった場合（ｗａｖ≦ｗａ ）は次のステップＳ１２に進んで、ロール初期角度ａ０ の算出処理を行う。
【００４４】
ここで、上記ステップＳ１１にて平均値ｗａｖと所定値ｗａ とを比較した理由は、中間転写ベルト１が基準位置（ＲＥＦ）から大きくずれた状態（ｗａｖ＞ｗａ の条件を満たす状態）のときに、ロール初期角度ａ０ の算出処理を行うと、ステアリングロールの傾き角度を固定する際に最適とされる角度と、実際に算出されるロール初期角度との間に誤差が生じるためである。
【００４５】
ロール初期角度ａ０ の算出にあたっては、先のステップＳ８で順にメモリ３１に記憶されたＮ個のロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の情報を用いて、演算部３２が以下の数２式によりロール初期角度ａ０ を算出する。
【００４６】
【数２】
【００４７】
上記数２式において、ａ０ （ｒ−１）は、ｒ回転時において、その前（ｒ−１）に算出され且つ記憶部３３に記憶されたロール初期角度である。また、αは、前回のロール初期角度ａ０ （ｒ−１）と今回のロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の平均値との重み付けをする重み関数である。
【００４８】
ここで、αの値を大きく設定すると、ステアリング制御中におけるステアリングロール３の傾き角度の変化に対して、ロール初期角度ａ０ の応答性が高くなり、αの値を小さく設定するとロール初期角度ａ０ の安定性が高くなる。このことから、αの値を適宜設定することにより、所望の応答性及び安定性をもってロール初期角度ａ０ を算出することが可能となる。
【００４９】
こうして算出されたロール初期角度ａ０ は記憶部３３に記憶される。このとき、記憶部３３に前回算出したロール初期角度ａ０ （ｒ−１）が記憶されている場合は、その記憶内容が、今回求めたロール初期角度ａ０ に更新される。
その後は、ステップＳ１２からステップＳ２に戻って同様の処理が繰り返される。
【００５０】
これにより、中間転写ベルト１の走行を終了する旨の信号が入力され、それに従って中間転写ベルト１の走行駆動が停止された時点では、記憶部３３に最新のロール初期角度ａ０ が記憶された状態となる。
その後、再び画像形成の開始とともに中間転写ベルト１の走行駆動が開始された場合は、最初のベルトホーム信号が出力されるまで、ステアリングロール３の傾き角度が、記憶部３３に記憶されたロール初期角度ａ０ に設定される。
【００５１】
この場合に設定されるステアリングロール３の傾き角度（ロール初期角度ａ０ ）は、実際にステアリングロール３の傾き角度を固定した際に、そのときの画像形成装置（システム）の状態や環境等に適合して中間転写ベルト１の幅方向の位置変動が小さくなる最適な角度となる。
【００５２】
これにより、中間転写ベルト１の走行を開始してから最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間、基準位置に対する中間転写ベルト１の位置ずれ（蛇行）を小さくすることができるため、ベルト走行開始直後から安定して画像形成を開始することができる。その結果、ユーザの待ち時間を増大させることなく、色ずれや色むらのない高品位な画像を早期に出力させることが可能となる。
【００５３】
ちなみに、ロール初期角度ａ０ の算出にあたっては、ベルトホーム信号が出力されてから中間転写ベルト１が２周以上にわたって走行した際のロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）をメモリ３１に蓄積し、その蓄積データの平均値をもってロール初期角度ａ０ を求めるようにしてもよい。ただし、ロール初期角度として最適とされる角度は、システムの状態や環境等によって経時的に変化するため、そうした変化に細かく対応するには、上記実施形態のように中間転写ベルト１が１周する毎にロール初期角度ａ０ を算出し、その算出結果をもって記憶部３３の記憶内容を随時更新する方が好適である。
【００５４】
また、上記実施形態においては、エッジセンサ１３の検出データと記憶部２８に記憶されたエッジ形状データとの差分データに基づいてステアリングロール３の傾き角度を制御するシステムを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、エッジセンサ１３の検出データだけを用いてステアリングロール３の傾き角度を制御するシステムにも同様に適用可能である。
【００５５】
さらに、上記実施形態においては、無端状の中間転写ベルト１を用いた画像形成装置への適用例について説明したが、これ以外にも、無端状の感光体ベルトや用紙搬送ベルト等を用いた画像形成装置、或いは画像形成装置以外の他の装置のベルト駆動装置にも適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、無端ベルトの走行駆動を開始してからベルトホーム信号が出力されるまでの間であっても、その時々の装置状態や環境等に対応してステアリングロールの傾き角度を適切に初期設定することが可能となるため、その間の無端ベルトの位置ずれを極力小さくすることができる。これにより、無端ベルトを用いてカラー画像を形成する画像形成装置においては、画像形成を開始するにあたって、ユーザの待ち時間を増大させることなく、色ずれや色むらを抑えた高品位な画像を早期に出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。
【図２】エッジセンサの具体的な構成を示す概略図である。
【図３】蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図である。
【図４】エッジセンサの他の構成例を示す概略図である。
【図５】蛇行修正の原理を説明する図である。
【図６】実施形態で採用したステアリング制御システムの構成図である。
【図７】実施形態で採用したステアリング制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１…中間転写ベルト、２…駆動ロール、３…ステアリングロール、１２…ベルトホームセンサ、１３…エッジセンサ、１９ａ…コントローラ、２５…モータドライバ、３１…メモリ、３２…演算部、３３…記憶部
【発明の属する技術分野】
本発明は、無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する機能を備えたベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、複写機やプリンタ等の画像形成装置のなかには、無端状の中間転写ベルト、感光体ベルト又は用紙搬送ベルトを用いて多色（カラー）画像を形成するカラー画像形成装置がある。また、この種のカラー画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えた、タンデム型のカラー画像形成装置がある。
【０００３】
一般に、無端ベルトを所定数のロールで支持し、いずれかのロールを駆動ロールとして無端ベルトを走行させるベルト駆動装置では、走行中の無端ベルトが幅方向（ベルト走行方向と直交する方向）に移動する、いわゆるベルトの蛇行（ベルトウォーク）が発生する。このベルトの蛇行現象は、上記タンデム型のカラー画像形成装置において、例えば無端状の中間転写ベルト上に各色の画像を重ね転写する際に、各色の画像の相対的な位置ずれ、ひいては色ずれや色むら等の原因となる。そのため、高品位な出力画像（カラー画像）を得るには、ベルトの蛇行を適切に修正する必要がある。
【０００４】
ベルトの蛇行修正方式としては、これまで幾つかの技術が提案されているが、その代表的な技術の一つに、無端ベルトを支持するステアリングロールを傾き動作させてベルトの位置を制御する方式（以下、「ステアリング制御方式」という）が知られている。このステアリング制御方式は、ベルトの蛇行をリブやガイド等によって強制的に抑える方式に比べて、ベルトに加わる力が小さく、高い信頼性が得られるという利点を有している。
【０００５】
上記ステアリング制御方式を採用した従来技術として、例えば特開平３−２８８１６７号公報には、無端ベルト上に設けたマークをＣＣＤセンサで読み取ってベルトの蛇行を検出し、その検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する技術（以下、「第１の従来技術」という）が開示されている。また、特公昭６３−６４７９２号公報及び特開平９−１２１７３号公報には、無端ベルトの寄り方向をセンサにより検出し、その検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する技術（以下、「第２の従来技術」という）がそれぞれ開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記第１，第２の従来技術には、以下のような問題があった。
先ず、第１の従来技術においては、無端ベルト上に１個のマークを設け、このマークをベルト１周ごとにＣＣＤセンサで読み取ってステアリング制御する方式であるため、無端ベルトが１周する間の位置変動については細かく検出・制御できず、ベルトの蛇行に対して制御応答性が悪いという問題があった。
【０００７】
また、第２の従来技術においては、無端ベルトの幅方向に、そのベルトエッジからそれぞれ所定の距離（間隙）を隔てて一対のセンサを配置する構成となるため、これら一対のセンサで無端ベルトの寄り方向を検出してステアリング制御した場合、無端ベルトは一対のセンサ間で往復運動を繰り返すことになる。そのため、無端ベルトの蛇行を細かく制御することができなかった。また、原理的には、ベルトエッジからセンサまでの距離を短く設定することで、ステアリング制御の精度を上げることも可能である。しかしながら、部品の加工や組立等の寸法公差を考慮すると、ベルトエッジからセンサまでの距離を短くするにも限界があるため、無端ベルトの蛇行を精度良く修正することができなかった。
【０００８】
そこで、他の従来技術として、例えば特開平８−１０６２３７号公報には、無端ベルトのエッジ位置を変位センサでアナログ的に検出し、その検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する技術（以下、「第３の従来技術」という）が開示されている。
この第３の従来技術においては、無端ベルトのエッジ位置をアナログ的に検出することから、ベルト走行中における無端ベルトの幅方向の位置変動を連続的に検出することができる。そのため、上記変位センサの検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御することにより、無端ベルトの蛇行を高い応答性をもって精度良く修正することが可能となる。
【０００９】
ところで、上記第３の従来技術の場合は、無端ベルトの走行中においてベルト１周毎に出力されるベルトホーム信号を基準にステアリング制御を行っているため、無端ベルトが走行を開始してから最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間（以下、信号待ち期間と言う）は、実質的にステアリング制御を行うことができない。そのため、信号待ち期間におけるステアリングロールの傾き角度は、前回のステアリング制御終了時のロール傾き角度のまま、あるいは機構設計上の標準設定値に設定（固定）されていた。
【００１０】
ところが、ステアリング制御中においてはステアリングロールの傾き角度が無端ベルトの位置変動に対応して変化しているため、制御終了時のロール傾き角度が必ずしも最適な角度になるとは限らない。また、ステアリングロールの傾き角度を固定した際に最適とされる角度は、装置状態や環境等によっても変化する。さらに、機構設計上の標準設計値にロール傾き角度を設定しても、実際のロール傾き角度は、機構部品の寸法精度や取付精度等によってバラツキを持つ。
このような理由から、図８（ａ）に示すように、信号待ち期間におけるロール傾き角度Ａ１ と、ベルトホーム信号の出力タイミングＴを基準にステアリング制御を開始した後のロール傾き角度Ａ０ との間には誤差ΔＡが生じる。そうすると、図８（ｂ）に示すように、最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間、上記ロール傾き角度の誤差ΔＡにより、ベルト幅方向における無端ベルトの位置（破線）が基準位置（ＲＥＦ）から徐々にずれてしまう。その結果、最初にベルトホーム信号が出力された時点（Ｔ）では、無端ベルトが蛇行した状態からステアリング制御を開始することになるため、ステアリング制御開始直後では無端ベルトの蛇行による色ずれ等が発生するという不具合があった。なお、図８（ｂ）における実線カーブは、無端ベルトのエッジ位置の変動を示している。
【００１１】
こうした不具合の対策としては、例えばステアリング制御を開始してから無端ベルトの蛇行が解消するのを待って、画像形成を開始することも考えられる。しかしながら、そうした場合は、ユーザーが画像形成のスタートボタンを押してから、最初（一枚目）の画像が出力されるまでの待ち時間が長くなるため、画像形成装置の使い勝手が著しく悪化するという別の問題を招いてしまう。
【００１２】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、信号待ち期間における無端ベルトの蛇行を極力小さくすることができるベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、無端ベルトと、この無端ベルトを走行駆動する駆動手段と、無端ベルトの幅方向の位置を検出する検出手段と、無端ベルトを支持するステアリングロールと、検出手段の検出結果に基づいてステアリングロールの傾きを制御する制御手段と、無端ベルトが１周する毎にベルトホーム信号を出力するベルトホームセンサとを備えたベルト駆動装置において、制御手段によって制御されるステアリングロールの傾き角度の平均値からロール初期角度を算出する算出手段と、この算出手段で算出されたロール初期角度を記憶する記憶手段とを具備し、制御手段は、無端ベルトの走行駆動が開始される場合に、ステアリングロールの傾き角度を、記憶手段に記憶されたロール初期角度に設定することを特徴としている。
【００１４】
上記構成のベルト駆動装置においては、制御手段によって制御されるステアリングロールの傾き角度の平均値からロール初期角度が算出され、この算出されたロール初期角度が記憶手段に記憶される。そして、無端ベルトの走行駆動が開始される場合に、ステアリングロールの傾き角度は、記憶手段に記憶されたロール初期角度に設定される。これにより、無端ベルトの走行駆動が開始されてから最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間、つまり実際にステアリング制御が開始されるまでの期間であっても、ステアリングロールの傾き角度は、その時々の装置状態や環境等に対応した適切な角度に設定されるようになる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。
図１においては、無端ベルトからなる中間転写ベルト１が、駆動ロール２、ステアリングロール３、二次転写ロール４及び従動ロール５，６，７により、所定の張力をもって支持されている。また、中間転写ベルト１上には、そのベルト走行方向ｘに従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット８，９，１０，１１が順に配設されている。
【００１６】
各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１は、それぞれ図示せぬ装置本体フレームに回転可能に支持された感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａと、各々の感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａの表面をレーザビーム等で露光走査する画像書込み部８ｂ，９ｂ，１０ｂ，１１ｂを有している。また、各々の感光体ドラム８ａ，９ａ，１０ａ，１１ａの周囲には、そのドラム回転方向（図の時計廻り方向）に従って、帯電器８ｃ，９ｃ，１０ｃ，１１ｃ、現像器８ｄ，９ｄ，１０ｄ，１１ｄ、一次転写ロール８ｅ，９ｅ，１０ｅ，１１ｅ及びクリーナー８ｆ，９ｆ，１０ｆ，１１ｆが順に配設されている。
【００１７】
さらに中間転写ベルト１の走行経路上には、ベルトホームセンサ１２とエッジセンサ１３とが配置されている。
このうち、ベルトホームセンサ１２は、中間転写ベルト１の周長方向１箇所に設けられたマーク等を検知するもので、ベルト走行方向ｘにおいてイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット８の上流側に配置されている。
エッジセンサ１３は、中間転写ベルト１の幅方向の位置を検出するもので、ベルト走行方向ｘにおいてブラック（Ｋ）の画像形成ユニット１１の下流側（ステアリングロール３の手前）に配置されている。
【００１８】
また、画像形成対象となる用紙１４は図示せぬ給紙カセットに収容され、その給紙カセットの用紙繰出側に設けられたピックアップロール１５により一枚ずつ繰り出される。繰り出された用紙１４は、所定数のロール対１６により図中破線で示す経路を辿って搬送され、二次転写ロール４の圧接位置へと送られる。
【００１９】
図２は上記エッジセンサ１３の具体的な構成を示す概略図である。
図２において、中間転写ベルト１の一端部には、スプリング１３ａの引っ張り力をもって接触子１３ｂの一端側が圧接状態に保持されている。この場合、スプリング１３ａによる接触子１３ｂの圧接力は、中間転写ベルト１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１３ｂは、その中間部位を支軸１３ｃにて回動自在に支持され、その支軸１３ｃを境にした接触子１３ｂの他端側に変位センサ１３ｄが対向状態に配設されている。
【００２０】
このエッジセンサ１３においては、ベルト蛇行時における中間転写ベルト１の幅方向ｙへの動きが、そのベルトエッジに圧接する接触子１３ｂの動き（揺動動作）に置き換えられる。このとき、接触子１３ｂの動き（変位）に対応して変位センサ１３ｄ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１の幅方向の位置を連続的に検出することができる。
【００２１】
続いて、上記構成からなる画像形成装置を用いてカラー画像を形成する場合の動作手順について説明する。
先ず、駆動ロール２の回転によって中間転写ベルト１をｘ方向に走行させると、そのベルト走行中において、ベルトホームセンサ１２から出力されたベルトホーム信号を基準に各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１で画像の書き込みが順に開始される。次いで、中間転写ベルト１上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像が順次重ね転写（一次転写）され、これによって一つのカラー画像が形成される。その後、カラー画像は中間転写ベルト１の走行とともに二次転写ロール４へと送り込まれ、そこで中間転写ベルト１上のカラー画像が用紙１４に一括転写（二次転写）される。カラー画像が転写された用紙１４は、用紙搬送系１７によって定着器１８に送られ、そこで画像の定着処理（加熱、加圧等）がなされたのち、図示せぬトレイに排出される。
【００２２】
こうした一連の画像形成動作において、中間転写ベルト１の位置がその幅方向（ラテラル方向）に蛇行してずれると、各々の画像形成ユニット８，９，１０，１１によって中間転写ベルト１上に転写される画像の位置に相対的なずれが生じ、これが出力画像（カラー画像）の色ずれや色むらとなって現れる。
そこで、中間転写ベルト１の蛇行を修正すべく、ステアリングロール３を傾き動作させる構成が組み込まれている。
【００２３】
図３は蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図である。
図３において、ステアリング制御装置１９は、蛇行修正のための駆動源となるステアリングモータ２０の駆動状態を制御するもので、そのためのモータ制御信号（モータドライブ信号）をステアリングモータ２０に出力する。ステアリングモータ２０としては、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等が用いられる。また、ステアリング制御装置１９には、前述したベルトホームセンサ１２とエッジセンサ１３とが接続されており、ベルトホームセンサ１２からはベルトホーム信号が、エッジセンサ１３からはベルトエッジ信号がそれぞれ入力されようになっている。
【００２４】
一方、ステアリングロール３を傾き動作させるメカ的な構成としては、揺動アーム２１と偏心カム２２を備えている。揺動アーム２１は、その中間部位を支軸２３にて回動自在に支持されている。また、揺動アーム２１の一端にはステアリングロール３の一端部が回動自在に接続され、その反対側のアーム他端に偏心カム２２が圧接状態に保持されている。この偏心カム２２は、ステアリングモータ２０の駆動により回転動作するものである。
【００２５】
なお、エッジセンサ１３については、中間転写ベルト１の位置変動（蛇行）に応じた出力を発生するものであれば、特にいずれの構成を採用してもかまわない。例えば、図４に示すように、中間転写ベルト１のエッジ部分を介してＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）１３ｅと光量センサ１３ｆを対向状態に配置し、ＬＥＤ１３ｅから出射された光が光量センサ１３ｆに入射される光量に応じてセンサ出力レベルが変化するものであってもよい。
【００２６】
続いて、ステアリングロール３の傾き動作による中間転写ベルト１の蛇行修正の原理につき、図５を用いて簡単に説明する。
先ず、図５（ａ）に示すように、偏心カム２２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ル３がほぼ水平（傾きがほぼゼロ）に保持された状態では、走行中の中間転写ベルト１が幅方向ｙに移動（蛇行）しないものと仮定する。
【００２７】
この状態から、図５（ｂ）に示すように、ステアリングモータ２０の駆動により偏心カム２２を図の反時計廻りに回転させると、偏心カム２２の偏心量に応じて揺動アーム２１がθ１方向に揺動する。これにより、ステアリングロール３の一端が揺動アーム２１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ル３に傾きが生じる。このとき、ステアリングロール３に巻き付けられた中間転写ベルト１は、揺動アーム２１にて持ち上げられたロール端側に移動する。
【００２８】
これに対して、図５（ｃ）に示すように、ステアリングモータ２０の駆動により偏心カム２２を図の時計廻りに回転させると、偏心カム２２の偏心量に応じて揺動アーム２１がθ２方向に揺動する。これにより、ステアリングロール３の一端が揺動アーム２１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ル３に傾きが生じる。このとき、ステアリングロール３に巻き付けられた中間転写ベルト１は、揺動アーム２１にて押し下げられたロール端と反対側に移動する。
【００２９】
このことから、中間転写ベルト１の幅方向ｙの位置を先述のエッジセンサ１３で検出し、その検出結果を基にステアリングモータ２０を駆動してステアリングロール３の傾きを適宜制御することにより、中間転写ベルト１の蛇行を修正することが可能となる。
【００３０】
図６は本実施形態で採用したステアリング制御システムの構成図である。
図において、コントローラ１９ａは、上述したステアリング制御装置１９の中の一機能部を構成するもので、特に、実際の画像形成動作（画像形成モード）においてステアリングロール３の傾き動作を制御するものである。コントローラ１９ａは、主に、補償器２４、モータドライバ２５、Ａ／Ｄ（アナログ／デジタル）変換器２６、演算部２７、記憶部２８を備えている。なお、ステアリングモジュール２９は、先述したステアリングロール３、揺動アーム２１及び偏心カム２２を含むメカ機構で、ベルトモジュール３０は、先述した中間転写ベルト１とこれを走行させるロール類（２，５，６，７）を含むメカ機構である。
【００３１】
補償器２４は、その入力情報となるベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の情報に基づいてゲインと周波数特性を決定し、上記位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の情報に対応したステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）の制御情報をモータドライバ２５に出力するものである。ここで、“ｒ”はベルトの周回数、“ｎ”はベルトの走行方向に対応した番地である。これに対して、モータドライバ２５は、補償器２４から送られた制御情報にしたがってステアリングモータ２０を駆動するもので、このモータ駆動によってステアリングモジュール２９におけるロール傾き角度θ（ｔ）が制御される。なお、本実施形態では、ステアリングモータ２０にステッピングモータを採用していることから、補償器２４から送られる制御情報ｓ（ｒ，ｎ）はモータステップ数に対応したものとなる。
【００３２】
一方、Ａ／Ｄ変換器２６は、エッジセンサ１３から出力されるアナログの検出信号Ｅ（ｔ）をデジタル信号に変換し、そのデジタル化した検出信号を演算部２７に与えるものである。これに対して、演算部２７は、Ａ／Ｄ変換器２６から与えられるデジタル信号、すなわちベルトエッジの検出データを平均化してエッジデータｅ（ｒ．ｎ）を生成するものである。また記憶部２８は、中間転写ベルト１のエッジ形状データｐ（ｎ）をテーブル形式で記憶するものである。
【００３３】
これに加えて、コントローラ１９ａは、ステアリングロール３の初期角度を設定するための手段として、メモリ３１、演算部３２及び記憶部３３を備えている。このうち、メモリ３１は、補償器２４からモータドライバ２５に与えられるステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に対応するロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）を記憶するものである。演算部３２は、メモリ３１に記憶されたロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の平均値からロール初期角度ａ０ を算出するものである。記憶部３３は、演算部３２で算出されたロール初期角度ａ０ を記憶するものである。ちなみに、記憶部３３としては、装置電源が遮断された後もその記憶内容を保持し得る不揮発性メモリが用いられる。
【００３４】
続いて、コントローラ１９ａにより実行されるステアリング制御の処理手順につき、図７のフローチャートを用いて説明する。
先ず、駆動ロール２の回転によって中間転写ベルト１の走行駆動が開始されると、そのベルトエッジ位置がエッジセンサ１３によって連続的に検出され、これによってベルトエッジの位置変動に対応した連続情報がエッジセンサ１３から出力される。このとき、エッジセンサ１３から出力されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）は、ベルトの蛇行による位置変動Ｗ（ｔ）とベルトエッジ形状（凹凸）による位置変動Ｐ（ｔ）の両方を含んだものとなる。
【００３５】
こうして中間転写ベルト１の走行駆動が開始されると、コントローラ１９ａでは、ベルトの周回数ｒをゼロにリセットするとともに、ステアリングロール３の傾き角度を、記憶部３３に記憶されたロール初期角度ａ０ （後述）に設定する（ステップＳ１）。
次に、ベルトホームセンサ１２からベルトホーム信号が出力（ＯＮ）されたか否かを繰り返し判定し、ベルトホーム信号が出力されたら、ベルトの周回数ｒをインクリメント（＋１）するとともに、ベルトの走行方向に対応した番地ｎをゼロにリセットする（ステップＳ２，Ｓ３）。
【００３６】
次いで、中間転写ベルト１の走行を終了する旨の信号が入力されたか否かを判断し（ステップＳ４）、入力された場合はその時点で処理を抜け、入力されなかった場合はステップＳ５に進む。
ステップＳ５では、ベルトの走行方向に対応した番地ｎをインクリメント（＋１）する。
【００３７】
続くステップＳ６では、上記ベルトホーム信号の出力タイミングを基準にエッジセンサ１３の検出データをサンプリングし、これを平均化処理して検出データｅ（ｒ，ｎ）を取得する。このとき、エッジセンサ１３からの検出データは、Ａ／Ｄ変換器２６でデジタル信号に変換されたのち、演算部２７に与えられ、そこで平均化処理される。また、ベルトホーム信号を基準にしたサンプルタイミングは、中間転写ベルト１が１周する間にＮ個の検出データが得られるように設定される。さらに、その検出データの個数Ｎは、上記ベルトの走行方向に対応した番地の数ｎと１対１の関係を満たすように設定される。
【００３８】
次に、記憶部２８に記憶されたエッジ形状データを用いて、上述のように取得した検出データｅ（ｒ，ｎ）とこれに対応するエッジ形状データｐ（ｎ）との差分を取り、この差分による位置データと基準の位置データ（ＲＥＦ）との比較により、基準位置に対するベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）を算出する（ステップＳ７）。このとき、検出データｅ（ｒ，ｎ）とこれに対応するエッジ形状データｐ（ｎ）との差分データは、エッジセンサ１３によって検出されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）の中から、ベルトエッジ形状（凹凸）による位置変動成分Ｐ（ｔ）を差し引いた値となるため、ベルトの蛇行による位置変動成分Ｗ（ｔ）に対応したデータとなる。
【００３９】
次いで、ステップＳ７にて算出したベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）を基に、ステアリングロール３の傾き角度を制御するためのステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）を算出し、これをモータドライバ２５に与えてステアリングモータ２０を駆動する（ステップＳ８）。このとき、ステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に対応するロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の情報がメモリ３１に記憶される。
続いて、番地の数ｎが、ベルト１周の間に検出すべきデータの個数Ｎに達したか否かを判断し（ステップＳ９）、達していない場合は先のステップＳ４に戻る。
【００４０】
なお、ステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に対応するロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の求め方については、例えば装置電源が投入されたときのウォームアップ中にステアリングモータ２０によって偏心カム２２を回転させ、その際にステアリングロール３の基準となる角度（例えばステアリングロール３が水平状態となる角度）を光学センサ等により検出しておき、その後、モータドライバ２５に与えられるステアリング量ｓ（ｒ，ｎ）に応じたロール傾き量を上記基準となる角度に対して加減算することにより求めることができる。
【００４１】
その後、番地の数ｎが、ベルト１周の間に検出すべきデータの個数Ｎに達したら、以下の数１式を用いて、ｒ回転時のベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の平均値ｗａｖを算出する。ちなみに、ここで求められる平均値ｗａｖは、ｒ回転時において中間転写ベルト１の幅方向の位置が基準位置（ＲＥＦ）から平均してどの程度ずれていたかを示す値となる。
【００４２】
【数１】
続いて、上記数１式により算出したｒ回転時のベルトの位置変動量ｗ（ｒ，ｎ）の平均値ｗａｖと、予め設定された所定値ｗａ とを比較する（ステップＳ１１）。ここで、所定値ｗａ は、中間転写ベルト１が基準位置（ＲＥＦ）付近で安定的に走行しているかどうかを判定する判定基準となるもので、これは基準位置（ＲＥＦ）を０点とした絶対値で与えられる。このとき、平均値ｗａｖが所定値ｗａ を超えていた場合（ｗａｖ＞ｗａ ）は先のステップＳ２に戻り、平均値ｗａｖが所定値ｗａ 以下であった場合（ｗａｖ≦ｗａ ）は次のステップＳ１２に進んで、ロール初期角度ａ０ の算出処理を行う。
【００４４】
ここで、上記ステップＳ１１にて平均値ｗａｖと所定値ｗａ とを比較した理由は、中間転写ベルト１が基準位置（ＲＥＦ）から大きくずれた状態（ｗａｖ＞ｗａ の条件を満たす状態）のときに、ロール初期角度ａ０ の算出処理を行うと、ステアリングロールの傾き角度を固定する際に最適とされる角度と、実際に算出されるロール初期角度との間に誤差が生じるためである。
【００４５】
ロール初期角度ａ０ の算出にあたっては、先のステップＳ８で順にメモリ３１に記憶されたＮ個のロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の情報を用いて、演算部３２が以下の数２式によりロール初期角度ａ０ を算出する。
【００４６】
【数２】
上記数２式において、ａ０ （ｒ−１）は、ｒ回転時において、その前（ｒ−１）に算出され且つ記憶部３３に記憶されたロール初期角度である。また、αは、前回のロール初期角度ａ０ （ｒ−１）と今回のロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）の平均値との重み付けをする重み関数である。
【００４８】
ここで、αの値を大きく設定すると、ステアリング制御中におけるステアリングロール３の傾き角度の変化に対して、ロール初期角度ａ０ の応答性が高くなり、αの値を小さく設定するとロール初期角度ａ０ の安定性が高くなる。このことから、αの値を適宜設定することにより、所望の応答性及び安定性をもってロール初期角度ａ０ を算出することが可能となる。
【００４９】
こうして算出されたロール初期角度ａ０ は記憶部３３に記憶される。このとき、記憶部３３に前回算出したロール初期角度ａ０ （ｒ−１）が記憶されている場合は、その記憶内容が、今回求めたロール初期角度ａ０ に更新される。
その後は、ステップＳ１２からステップＳ２に戻って同様の処理が繰り返される。
【００５０】
これにより、中間転写ベルト１の走行を終了する旨の信号が入力され、それに従って中間転写ベルト１の走行駆動が停止された時点では、記憶部３３に最新のロール初期角度ａ０ が記憶された状態となる。
その後、再び画像形成の開始とともに中間転写ベルト１の走行駆動が開始された場合は、最初のベルトホーム信号が出力されるまで、ステアリングロール３の傾き角度が、記憶部３３に記憶されたロール初期角度ａ０ に設定される。
【００５１】
この場合に設定されるステアリングロール３の傾き角度（ロール初期角度ａ０ ）は、実際にステアリングロール３の傾き角度を固定した際に、そのときの画像形成装置（システム）の状態や環境等に適合して中間転写ベルト１の幅方向の位置変動が小さくなる最適な角度となる。
【００５２】
これにより、中間転写ベルト１の走行を開始してから最初にベルトホーム信号が出力されるまでの間、基準位置に対する中間転写ベルト１の位置ずれ（蛇行）を小さくすることができるため、ベルト走行開始直後から安定して画像形成を開始することができる。その結果、ユーザの待ち時間を増大させることなく、色ずれや色むらのない高品位な画像を早期に出力させることが可能となる。
【００５３】
ちなみに、ロール初期角度ａ０ の算出にあたっては、ベルトホーム信号が出力されてから中間転写ベルト１が２周以上にわたって走行した際のロール傾き角度ａ（ｒ，ｎ）をメモリ３１に蓄積し、その蓄積データの平均値をもってロール初期角度ａ０ を求めるようにしてもよい。ただし、ロール初期角度として最適とされる角度は、システムの状態や環境等によって経時的に変化するため、そうした変化に細かく対応するには、上記実施形態のように中間転写ベルト１が１周する毎にロール初期角度ａ０ を算出し、その算出結果をもって記憶部３３の記憶内容を随時更新する方が好適である。
【００５４】
また、上記実施形態においては、エッジセンサ１３の検出データと記憶部２８に記憶されたエッジ形状データとの差分データに基づいてステアリングロール３の傾き角度を制御するシステムを例に挙げて説明したが、本発明はこれに限らず、エッジセンサ１３の検出データだけを用いてステアリングロール３の傾き角度を制御するシステムにも同様に適用可能である。
【００５５】
さらに、上記実施形態においては、無端状の中間転写ベルト１を用いた画像形成装置への適用例について説明したが、これ以外にも、無端状の感光体ベルトや用紙搬送ベルト等を用いた画像形成装置、或いは画像形成装置以外の他の装置のベルト駆動装置にも適用可能である。
【００５６】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、無端ベルトの走行駆動を開始してからベルトホーム信号が出力されるまでの間であっても、その時々の装置状態や環境等に対応してステアリングロールの傾き角度を適切に初期設定することが可能となるため、その間の無端ベルトの位置ずれを極力小さくすることができる。これにより、無端ベルトを用いてカラー画像を形成する画像形成装置においては、画像形成を開始するにあたって、ユーザの待ち時間を増大させることなく、色ずれや色むらを抑えた高品位な画像を早期に出力することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用される画像形成装置の構成例を示す概略図である。
【図２】エッジセンサの具体的な構成を示す概略図である。
【図３】蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図である。
【図４】エッジセンサの他の構成例を示す概略図である。
【図５】蛇行修正の原理を説明する図である。
【図６】実施形態で採用したステアリング制御システムの構成図である。
【図７】実施形態で採用したステアリング制御の処理手順を示すフローチャートである。
【図８】課題を説明するための図である。
【符号の説明】
１…中間転写ベルト、２…駆動ロール、３…ステアリングロール、１２…ベルトホームセンサ、１３…エッジセンサ、１９ａ…コントローラ、２５…モータドライバ、３１…メモリ、３２…演算部、３３…記憶部
Claims (7)
- 無端ベルトと、この無端ベルトを走行駆動する駆動手段と、前記無端ベルトの幅方向の位置を検出する検出手段と、前記無端ベルトを支持するステアリングロールと、前記検出手段の検出結果に基づいて前記ステアリングロールの傾きを制御する制御手段と、前記無端ベルトが１周する毎にベルトホーム信号を出力するベルトホームセンサとを備えたベルト駆動装置において、
前記制御手段によって制御される前記ステアリングロールの傾き角度の平均値からロール初期角度を算出する算出手段と、
前記算出手段で算出されたロール初期角度を記憶する記憶手段とを具備し、
前記制御手段は、前記無端ベルトの走行駆動が開始される場合に、前記ステアリングロールの傾き角度を、前記記憶手段に記憶されたロール初期角度に設定する
ことを特徴とするベルト駆動装置。 - 前記制御手段は、前記無端ベルトの走行駆動が開始されてから最初に前記ベルトホーム信号が出力されるまでの間、前記ステアリングロールの傾き角度を、前記記憶手段に記憶されたロール初期角度に設定する
ことを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。 - 前記無端ベルトの走行中に、前記検出手段の検出結果から得られる前記無端ベルトの位置ずれ量と予め設定された所定量とを比較する手段を有し、
前記算出手段は、前記無端ベルトの位置ずれ量が前記所定量以内であるときに、前記ロール初期角度を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。 - 前記算出手段は、前記無端ベルトが１周する間の前記ステアリングロールの傾き角度の平均値から前記ロール初期角度を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。 - 前記算出手段は、前記無端ベルトが１周する間の前記ステアリングロールの傾き角度の平均値と、その前に前記記憶手段に記憶されたロール初期角度との重み付けによって最新のロール初期角度を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のベルト駆動装置。 - 前記記憶手段は、前記算出手段によって前記ロール初期角度が算出される毎に記憶内容を更新する
ことを特徴とする請求項４又は５記載のベルト駆動装置。 - 請求項１〜６のうちのいずれか１項に記載のベルト駆動装置を備えた
ことを特徴とする画像形成装置。
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