JP5386965B2 - 画像形成装置及びそのベルト位置制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトを備える画像形成装置及びそのベルト位置制御方法に関する。

カラー画像を用紙上に形成する画像形成装置は、複数の色画像を重ね合わせてカラー画像を形成する。カラー画像を形成する具体的な方法として、搬送される用紙上に各色のトナー像を直接転写する直接転写方式と、搬送される中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次転写し、中間転写ベルトから用紙上へ一括してカラートナー像を転写する中間転写方式とが知られている。

中間転写ベルトは、駆動ローラ及び従動ローラを含む２以上のローラに掛け渡された無端状ベルトであり、駆動ローラの回転により走行する。感光ドラム上に形成された各色のトナー像は、走行する中間転写ベルトへ重ね合わせて転写され、中間転写ベルト上には各色のトナー像を重ね合わせた１つのカラートナー像が形成される。

駆動ローラや従動ローラの組み立て姿勢、中間転写ユニット自身の歪み等により、中間転写ベルトには、走行時において一定のベルト幅方向へ片寄る性質があり、この性質はカラー画像の色ズレの原因となる。そこで従来から、画像形成装置は、中間転写ベルトの幅方向の位置を周期的に読取り、ベルト幅方向の基準位置に対する偏差に基づくＰ制御やＰＩ制御等のフィードバック制御を用いて、ベルトの片寄りや蛇行を補正するステアリング機構を備えている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開平０８−２１７３０２号公報 特開平０９−１６９４４９号公報

駆動ローラや従動ローラに対する中間転写ベルトの絶対位置や機械設置状況におけるベルトユニットの歪みの程度によって、中間転写ベルトの片寄り速度が大きく変化する。

上記したフィードバック制御において比例ゲインや積分ゲインなどの制御ゲインを定数とした場合、中間転写ベルトの片寄り速度が比較的小さい時は、中間転写ベルトの片寄りや蛇行を基準位置へ補正することができる。しかし、中間転写ベルトの片寄り速度が比較的大きい時は、基準位置に対してオーバーシュート、アンダーシュートを繰り返して周期の長い発振状態に陥る場合がある。

一方、特許文献２に記載されているように、片寄り速度の検出値に応じて制御ゲインを複数の定数の間で切換える場合、定数の切換え時において中間転写ベルトの制御が不安定な状態となる場合がある。この不安定な状態を回避する為にはロバスト制御など、複雑な制御を用いる必要となり、コストの上昇、開発工数の増加などを招いてしまう。

本発明は、上記問題点に鑑みて成されたものであり、その目的は、フィードバック制御を用いずに片寄り速度を所定範囲内に収め、その後の単一定数によるフィードバック制御のロバスト性を向上させることにより、安定したベルト片寄り補正を行う画像形成装置及びそのベルト位置制御方法を提供することである。

本発明の第１の特徴は、用紙に画像を形成する画像形成装置であって、当該装置が、２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトと、ベルトが掛け渡され、ベルトを駆動する駆動ローラと、ベルトが掛け渡され、回転軸の方向を変えることができるステアリングローラと、ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部と、位置検出部が検出した幅方向の位置に基づいて、回転軸調整部を制御してベルトの幅方向の位置を補正するベルト位置制御部と、ベルトの幅方向への片寄り速度とステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度とを１対１で対応させたテーブルデータと、片寄り速度とステアリングローラを基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間とを１対１で対応させたテーブルデータと、を記憶した記憶部とを備え、ベルト位置制御部は、位置検出部が検出した幅方向の位置から、片寄り速度を求め、記憶部にアクセスして、片寄り速度に基づいて、少なくとも、送り角度と、送り時間とを決定し、送り角度及び送り時間に基づいた回転軸調整部の制御を一度だけ実施し、その後、単一定数によるフィードバック制御を行うことである。
また、本発明の第２の特徴は、用紙に画像を形成する画像形成装置であって、当該装置が、２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトと、ベルトが掛け渡され、ベルトを駆動する駆動ローラと、ベルトが掛け渡され、回転軸の方向を変えることができるステアリングローラと、ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部と、位置検出部が検出した幅方向の位置に基づいて、回転軸調整部を制御してベルトの幅方向の位置を補正するベルト位置制御部とを備え、ベルト位置制御部は、位置検出部が検出した幅方向の位置から、ベルトの幅方向の片寄り速度を求め、片寄り速度に基づいて、少なくとも、ステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度と、ステアリングローラを基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間と、ステアリングローラを送り角度から基準向きまで戻すために要する戻し時間とを決定し、送り角度、送り時間及び戻し時間に基づいた回転軸調整部の制御を一度だけ実施し、その後、単一定数によるフィードバック制御を行うことである。

本発明の第１の特徴又は第２の特徴によれば、ベルトの片寄り速度に基づいて、少なくとも、ステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度と、ステアリングローラを基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間とを決定し、送り角度及び送り時間に基づいて、回転軸調整部を制御してステアリングローラの回転軸の向きを変更する。このベルト補正制御を一度だけ実施し、その後、単一定数によるフィードバック制御を行う。これにより、フィードバック制御を用いずに片寄り速度を所定範囲内に収めることができ、その後の単一定数によるフィードバック制御のロバスト性を向上させることができるので、安定したベルト片寄り補正を行うことができる。

本発明の第３の特徴は、少なくとも駆動ローラ及び回転軸の方向を変えることができるステアリングローラに掛け渡された輪状のベルトと、ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部と、ベルトの幅方向への片寄り速度とステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度とを１対１で対応させたテーブルデータと、片寄り速度とステアリングローラを基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間とを１対１で対応させたテーブルデータと、を記憶した記憶部とを備える画像形成装置のベルト位置制御方法であって、２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトの幅方向の位置を検出し、検出した幅方向の位置から、片寄り速度を求め、記憶部にアクセスして、片寄り速度に基づいて、少なくとも、送り角度と、送り時間とを決定し、送り角度及び送り時間に基づいたステアリングローラの回転軸の向きの制御を一度だけ実施し、その後、単一定数によるフィードバック制御を行うことである。
また、本発明の第４の特徴は、少なくとも駆動ローラ及び回転軸の方向を変えることができるステアリングローラに掛け渡された輪状のベルトと、ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部とを備える画像形成装置のベルト位置制御方法であって、２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトの幅方向の位置を検出し、検出した幅方向の位置から、ベルトの幅方向への片寄り速度を求め、片寄り速度に基づいて、少なくとも、ステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度と、ステアリングローラを基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間と、ステアリングローラを送り角度から基準向きまで戻すために要する戻し時間とを決定し、送り角度、送り時間及び戻し時間に基づいたステアリングローラの回転軸の向きの制御を一度だけ実施し、その後、単一定数によるフィードバック制御を行うことである。

本発明の画像形成装置及びそのベルト位置制御方法によれば、フィードバック制御を用いずに片寄り速度を所定範囲内に収め、その後のフィードバック制御のロバスト性を向上させることにより、安定したベルト片寄り補正を行うことができる。

以下図面を参照して、本発明の実施形態を説明する。図面の記載において同一部分には同一符号を付して説明を省略する。

図１を参照して、本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の全体構成を説明する。本発明の実施の形態に係わる画像形成装置は、画像形成部ＧＨと、画像読取装置ＹＳとを備える。画像形成部ＧＨは、タンデム型カラー画像形成部と称されるもので、色毎に用意された複数の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写ベルト７と、二次転写部７Ａとを備える。

画像形成部ＧＨの上部には、自動原稿送り装置５０１と走査露光装置５０２とからなる画像読取装置ＹＳが設置されている。自動原稿送り装置５０１の原稿台上に載置された原稿ｄは搬送部により搬送され、走査露光装置５０２の光学系により原稿の片面又は両面の画像が走査露光され、ラインイメージセンサＣＣＤに読み込まれる。

ラインイメージセンサＣＣＤにより光電変換された画像信号は、画像処理部において、アナログ処理、Ａ／Ｄ変換、シェーディング補正、画像圧縮処理などが行われた後、露光部３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに送られる。

イエロー（Ｙ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｙは、ドラム状の感光体１Ｙの周囲に帯電部２Ｙ、露光部３Ｙ、現像部４Ｙ、一次転写部７Ｙ及びクリーニング部８Ｙを有する。マゼンダ（Ｍ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｍは、ドラム状の感光体１Ｍの周囲に帯電部２Ｍ、露光部３Ｍ、現像部４Ｍ、一次転写部７Ｍ及びクリーニング部８Ｍを有する。シアン（Ｃ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｃは、ドラム状の感光体１Ｃの周囲に帯電部２Ｃ、露光部３Ｃ、現像部４Ｃ、一次転写部７Ｃ及びクリーニング部８Ｃを有する。黒（Ｂｋ）色の画像を形成する画像形成ユニット１０Ｋは、ドラム状の感光体１Ｋの周囲に帯電部２Ｋ、露光部３Ｋ、現像部４Ｋ、一次転写部７Ｋ及びクリーニング部８Ｋを有する。そして、帯電部２Ｙと露光部３Ｙ、帯電部２Ｍと露光部３Ｍ、帯電部２Ｃと露光部３Ｃ、帯電部２Ｋと露光部３Ｋは、潜像形成部を構成する。

なお、現像部４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋは、それぞれ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、及び黒（Ｋ）のトナー及びキャリアの２成分からなる現像剤を収容している。

中間転写ベルト７は、複数のローラ２、３、４、５、６に掛け渡され、回動可能に支持されている。定着装置９は、定着ローラ９１及び加圧ローラ９２を有し、定着ローラ９１と加圧ローラ９２との間に形成されたニップ部で用紙Ｐ上のカラートナー像を加熱及び加圧して定着する。

画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにより形成された各色のトナー像は、回動する中間転写ベルト７上に一次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋにより逐次転写され、中間転写ベルト７上に各色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。

給紙トレイ２１ａ〜２１ｃ内に収容された用紙Ｐは、給紙部２０の給紙ローラ２２により１枚毎に分離され、給紙ローラ２３ａ〜２３ｅを経て、停止状態にあるレジストローラ２４へ給紙される。レジストローラ２４で一旦停止され、用紙Ｐの先端と中間転写ベルト７上のトナー像との位置が一致するタイミングで、レジストローラ２４が回転を開始することにより二次転写部７Ａに給紙され、用紙Ｐ上にカラートナー像が二次転写される。カラートナー像が転写された用紙Ｐは定着装置９において加熱及び加圧され、用紙Ｐ上にカラートナー像が定着される。その後、排紙ローラ２５に挟持されて機外の排紙トレイ２６上に載置される。

一方、二次転写部７Ａにより用紙Ｐにカラートナー像を転写した後、用紙Ｐを曲率分離した中間転写ベルト７は、ベルトクリーニング８Ａにより残留トナーが除去される。

なお、以上はカラー画像を形成する画像形成装置について説明したが、本発明はモノクロ画像を形成する画像形成装置についても適用することはできる。

図１の中間転写ベルト７及び中間転写ベルト７が掛け渡される複数のローラ２〜６について詳細に説明する。複数のローラ２〜６には、中間転写ベルト７を駆動する駆動ローラ２と、中間転写ベルト７の走行に従って回転する従動ローラ３、５、６と、回転軸が変化するステアリングローラ４とを備える。ステアリングローラ４には、ヨーク１９を介してステアリングモータ１８が接続されている。中間転写ベルト７は、駆動ローラ２が回転することにより回動し、従動ローラ３、５、６とステアリングローラ４は、中間転写ベルト７の回動に合わせて回転する。

従動ローラ６と駆動ローラ２の間の中間転写ベルト７上には、中間転写ベルト７の幅方向の位置を検出する位置検出部１１が配置されている。「中間転写ベルト７の幅方向」とは、中間転写ベルト７の表面に平行な面内において、中間転写ベルト７が走行する方向に対して垂直な方向である。

図２（ａ）に示すように、図１の駆動モータ１２は、駆動ローラ２の回転軸に接続され、駆動ローラ２に対して回転方向の動力を伝える。中間転写ベルト７は、駆動ローラ２が回転することにより搬送方向ｘへ向けて走行する。

図２（ｂ）に示すように、ヨーク１９は、コの字の形状を有し、図１のステアリングローラ４の両端の回転軸に接続されている。ステアリングモータ１８は、自己の回転軸ｙが、ステアリングローラ４の回転軸に対して垂直に交差するように、ヨーク１９に接続されている。ステアリングモータ１８が回転軸ｙを中心として回転することにより、ステアリングローラ４は、ステアリングローラ４の回転軸の基準向きに対して右回り及び左回り方向に回転する。なお、図２（ｂ）において中間転写ベルト７は、図示を省略しているが、ステアリングローラ４とヨーク１９の間を通って掛け渡される。よって、ステアリングローラ４は回転することにより中間転写ベルト７を中間転写ベルト７の幅方向に移動させることができる。なお、ステアリングモータ１８及びヨーク１９は「ステアリングローラ４の回転軸の向きを変更する回転軸調整部」の一例である。

図２（ｃ）に示すように、図１の位置検出部１１は、一端が中間転写ベルト７の側部に接触した棒状のセンシング部材２８と、センシング部材２８の他端との距離を測定する距離測定部材２９とを備える。センシング部材２８は、中央部分に形成された支点２８ａを中心として回転可能に支持され、一端が中間転写ベルト７の側部に接触するように力が加えられている。距離測定部材２９は、レーザ又は超音波などを放出して反射する光又は音波を受けてセンシング部材２８の他端までの距離を測定する。位置検出部１１は、距離測定部材２９が測定した距離から、中間転写ベルト７の幅方向の位置を検出して出力する。

図１の画像形成装置は、位置検出部１１が測定した中間転写ベルト７の幅方向の位置に基づいて、ステアリングモータ１８を制御して中間転写ベルト７の幅方向の位置を補正するベルト位置制御部３１を更に備える。図３を参照して、ベルト位置制御部３１の機能的な構成を説明する。

ベルト位置制御部３１は、情報処理機能や演算処理機能を備えたマイコン又はＣＰＵなどからなり、中間転写ベルト７の幅方向への片寄り速度に基づいたベルト位置制御を行う演算制御部３３と、予め設定された中間転写ベルト７の幅方向の基準位置と位置検出部１１が検出した中間転写ベルト７の幅方向の位置との偏差に基づいたフィードバック制御を行うフィードバック制御部３９と、記憶部３４とを備える。

演算制御部３３は、位置検出部１１が検出した中間転写ベルト７の幅方向の位置から、中間転写ベルト７の幅方向への片寄り速度を求める片寄り速度算出部３５と、速度算出部３５が求めた片寄り速度に基づいて、ステアリングローラ４の回転軸の基準向きに対する送り角度θとステアリングローラ４を基準向きから送り角度θまで送るために要する送り時間Ｔ１とを決定する送り角度／時間決定部３６と、速度算出部３５が求めた片寄り速度に基づいて、ステアリングローラ４を送り角度θから基準向きまで戻すために要する戻し時間Ｔ２を決定する戻し時間決定部３７と、送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２に基づいてステアリングモータ１８を制御する回転軸制御部３８とを備える。

片寄り速度算出部３５が算出する片寄り速度は中間転写ベルト７の幅方向の一方を正とする量であり、片寄り速度に付される＋と−の符号により片寄り方向が特定される。

記憶部３４は、中間転写ベルト７の片寄り速度と送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２とをそれぞれ１対１で対応させたテーブルデータを記憶している。送り角度／時間決定部３６は、記憶部３４にアクセスして送り角度θ及び送り時間Ｔ１を決定し、戻し時間決定部３７は、記憶部３４にアクセスして戻し時間Ｔ２を決定する。

ベルト位置制御部３１は、検出した片寄り速度が所定の範囲を超える場合、演算制御部３３を動作させて、送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２に基づいてステアリングモータ１８を制御する。一方、検出した片寄り速度が所定の範囲内である場合、フィードバック制御部３９を動作させて、予め設定された中間転写ベルト７の幅方向の基準位置と位置検出部１１が検出した中間転写ベルト７の幅方向の位置との偏差に基づいたフィードバック制御を行う。

フィードバック制御部３９が行うフィードバック制御には、Ｐ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などが含まれる。

図４（ａ）〜図４（ｃ）は記憶部３４に記憶されたテーブルデータの一例であって、図４（ａ）は片寄り速度と送り角度θとが１対１に対応しているグラフの一例であり、図４（ｂ）は片寄り速度と送り時間Ｔ１とが１対１に対応しているグラフの一例であり、図４（ｃ）は片寄り速度と戻し時間Ｔ２とが１対１に対応しているグラフの一例である。図４（ａ）に示すように、片寄り速度が大きくなるにつれて送り角度θの変化率は大きくなる。図４（ｂ）に示すように、片寄り速度が大きくなるにつれて送り時間Ｔ１の変化率は大きくなる。図４（ｃ）に示すように、片寄り速度が大きくなるにつれて戻し時間Ｔ２は大きくなり、戻し時間Ｔ２の変化率は一定である。

送り角度／時間決定部３６は、例えば、図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すテーブルデータに基づいて、送り角度θ及び送り時間Ｔ１を決定し、戻し時間決定部３７は、図４（ｃ）に示すテーブルデータに基づいて、戻し時間Ｔ２を決定することができる。

図３の回転軸制御部３８は、ステアリングモータ１８を制御して、送り時間Ｔ１においてステアリングローラ４の回転軸を基準向きＲＰから送り角度θへ変化させる。すなわち、送り時間Ｔ１を掛けて図５（ａ）の状態から図５（ｂ）へステアリングローラ４を変化させる。

図３の回転軸制御部３８は、ステアリングモータ１８を制御して、戻し時間Ｔ２においてステアリングローラ４の回転軸を送り角度θから基準向きＲＰへ変化させる。すなわち、戻し時間Ｔ２を掛けて図５（ｂ）の状態から図５（ｃ）へステアリングローラ４を変化させる。

図６を参照して、図３に示したベルト位置制御部３１の制御動作の一例を説明する。

（イ）先ず、Ｓ０１段階において、位置検出部１１が検出した中間転写ベルト７の幅方向の位置に基づいて、中間転写ベルト７の幅方向への片寄り速度を求める。Ｓ０３段階に進み、速度算出部３５が求めた片寄り速度に基づいて、ステアリングローラ４の回転軸の基準向きＲＰに対する送り角度θとステアリングローラ４を基準向きＲＰから送り角度θまで送るために要する送り時間Ｔ１とを決定する。

（ロ）Ｓ０５段階に進み、速度算出部３５が求めた片寄り速度に基づいて、ステアリングローラ４を送り角度θから基準向きＲＰまで戻すために要する戻し時間Ｔ２を決定する。

（ハ）Ｓ０７段階に進み、送り角度θ及び送り時間Ｔ１に基づいてステアリングモータ１８を制御する。具体的には、送り時間Ｔ１においてステアリングローラ４の回転軸を基準向きＲＰから送り角度θへ変化させる。これを「送り動作」という。この送り動作の終了を待って（Ｓ０９でＹＥＳ）、Ｓ１１段階に進み、戻し時間Ｔ２に基づいてステアリングモータ１８の制御を開始する。具体的には、戻し時間Ｔ２においてステアリングローラ４の回転軸を送り角度θから基準向きＲＰへ変化させる。これを「戻し動作」という。

（ニ）Ｓ１３段階に進み、戻し動作を行っている間、中間転写ベルト７の幅方向への片寄り速度が所定範囲内に収まるか否かを監視する。片寄り速度が所定範囲内に収まらなければ（Ｓ１３でＮＯ）、Ｓ１１段階の戻し動作を継続する。戻し動作を行っている途中で、片寄り速度が所定範囲内に収まった場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、Ｓ１１段階の戻し動作を中止して、Ｓ１５段階に進み、予め設定された中間転写ベルト７の幅方向の基準位置と位置検出部１１が検出した中間転写ベルト７の幅方向の位置との偏差に基づいたＰ制御、ＰＩ制御、ＰＩＤ制御などの単一定数によるフィードバック制御を開始する。

（ホ）Ｓ１７段階に進み、単一定数によるフィードバック制御を行っている間、中間転写ベルト７の幅方向への片寄り速度が所定範囲内に収まっているか否かを監視する。片寄り速度が所定範囲内に収まっていれば（Ｓ１７でＹＥＳ）、Ｓ１５段階に戻り、フィードバック制御を継続する。片寄り速度が所定範囲内から逸脱した場合（Ｓ１７でＮＯ）、Ｓ０１段階に戻る。
＜比較例＞
本発明の実施の形態に対する比較例として、フィードバック制御の一例であるＰＩ制御だけを用いて中間転写ベルト７の位置制御を行う制御例について説明する。

一般的なＰＩ制御の設計方法として、図１１に示す折れ点周波数ω１を中間転写ベルト７の特性から求め、この折れ点周波数ω１に合わせて、比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとの比を算出する方法を採用する。図１１において、横軸は周波数を示し、縦軸は制御ゲインを示す。折れ点周波数ω１よりも小さい周波数領域は積分ゲインＫｉに寄与し、折れ点周波数ω１よりも大きな周波数領域は比例ゲインＫｐに寄与する。

中間転写ベルト７の特性を明確に同定することは可能ではあるが、中間転写ベルト７の特性は線形性を有していないため、線形に近似して同定した場合、パラメータの複数化が必要になる。よって、折れ点周波数ω１を同定し、ＫｐとＫｉとの比を一意に特定することが困難であるため、ＰＩ制御のロバスト性を評価することが難しい。

上記したＰＩ制御において比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉをそれぞれ単一定数とした場合、図７（ａ）に示すように、ＰＩ制御を開始した時の中間転写ベルト７の片寄り速度が比較的小さければ、中間転写ベルト７の片寄りや蛇行を補正することができる。しかし、図７（ｂ）に示すように、ＰＩ制御を開始した時の中間転写ベルト７の片寄り速度が比較的大きいと、基準位置に対してオーバーシュート、アンダーシュートを繰り返して周期の長い発振状態に陥る。

そこで、予め設定された中間転写ベルト７の幅方向の基準位置と位置検出部１１が検出した中間転写ベルト７の幅方向の位置との偏差に応じて、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉを複数の数値から選択する方法がある。例えば、ベルト位置の偏差に応じた２種類の比例ゲインＫｐと積分ゲインＫｉとの比を予め用意し、ベルト位置の偏差によりＰＩ制御を２分する方法がある。

しかし、比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉを切換える時に、図８に示すように、「定数切換え位置」において片寄り速度が不安定な状態となってしまう。また、この不安定な状態を回避して切換えを安定的に行うための引き継ぎデータ処理には困難を伴う。よって、ＰＩ制御のロバスト性を評価することが更に難しくなる。

上記した比較例に対して、上述した本発明の実施の形態に係わる画像形成装置及びそのベルト位置制御方法によれば、以下の作用効果が得られる。

本発明の実施の形態によれば、中間転写ベルト７の片寄り速度に基づいて、送り角度θと送り時間Ｔ１と戻し時間Ｔ２とを決定し、送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２に基づいて、ステアリングモータ１８を制御してステアリングローラ４の回転軸の向きを変更する。このベルト制御を一度だけ実施することにより、フィードバック制御を用いずに片寄り速度を所定範囲内に収めることができる。よって、その後の単一定数によるフィードバック制御における比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉの精度を向上させることができる。これにより、単一定数によるフィードバック制御のロバスト性を向上させることができるので、安定したベルト片寄り補正を行うことができる。

また、単一定数によるフィードバック制御を実施するため、複数種類の比例ゲインＫｐや積分ゲインＫｉを用いた場合の「定数切換え位置」において片寄り速度が不安定な状態となることも回避できる。

ベルト位置制御部３１は、片寄り速度と送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２とをそれぞれ１対１で対応させたテーブルデータを記憶した記憶部３４にアクセスして、送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２を決定することにより、迅速に、送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２を決定して制御を実行することができる。

図６及び図９に示すように、Ｓ０７段階でステアリングローラ４を基準向きＲＰから送り角度θまで送り、続けて、Ｓ１１段階で、送り角度θから基準向きＲＰまで戻す。ステアリングローラ４を送り角度θから基準向きＲＰまで戻している間に、片寄り速度が所定の範囲内に納まった場合（Ｓ１３でＹＥＳ）、ステアリングモータ１８の制御を中止して、ＰＩ制御等の単一定数によるフィードバック制御を開始する（Ｓ１５）。これにより、フィードバック制御のロバスト性が向上して、安定したベルト片寄り補正を行うことができる。

ベルト位置制御部３１は、片寄り速度が所定の範囲を超える場合、送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２に基づいてステアリングモータ１８を制御し、片寄り速度が所定の範囲内である場合、予め設定された中間転写ベルト７の幅方向の基準位置と位置検出部１１が検出した幅方向の位置との偏差に基づいたフィードバック制御を行う。これにより、図１０（ａ）に示すように制御開始時における片寄り速度が所定の範囲内に収まっている場合、図１０（ｂ）に示すように制御開始時における片寄り速度が所定の範囲を超える場合のいずれであっても、オーバーシュートやアンダーシュートを発生させることなく、安定したベルト片寄り補正を行うことができる。

このように、片寄り速度が所定の範囲に収まっていれば、中間転写ベルト７の位置の偏差に基づいたフィードバック制御を行うことにより、フィードバック制御のロバスト性が向上して、安定したベルト片寄り補正を行うことができる。

上記のように、本発明は、１つの実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。

例えば、実施の形態では、送り角度θ、送り時間Ｔ１及び戻し時間Ｔ２に基づいてステアリングモータ１８を制御する場合について説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、送り角度θ及び送り時間Ｔ１に基づいてステアリングモータ１８を制御しても構わない。この場合、戻し時間は定数とすればよい。

また、画像形成装置における「２以上のローラに掛け渡された輪状のベルト」として、中間転写ベルト７を例にとり、説明したが、本発明の画像形成装置における「ベルト」はこれに限定されない。例えば、図１の各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋが、ドラム状の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの代わりに、２以上のローラに掛け渡された輪状の感光体ベルトをそれぞれ備えている場合、感光体ベルトに対して適用することができる。また、用紙Ｐをレジストローラ２４まで搬送する搬送路に紙吸着ベルトが設置され、用紙Ｐは紙吸着ベルトに吸着されてレジストローラ２４まで搬送される場合、紙吸着ベルトに対して本発明を適用することができる。更に、カラートナー画像が、中間転写ベルト７から二次転写ベルトへ二次転写され、二次転写ベルトから用紙へ転写される場合、二次転写ベルトに対しても本発明を適用することができる。又更に、図１の定着装置９が２以上のローラに掛け渡された輪状の定着ベルトを備える場合、定着ベルトに対しても本発明を適用することができる。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を包含するということを理解すべきである。したがって、本発明はこの開示から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ限定されるものである。

本発明の実施の形態に係わる画像形成装置の全体構成を示す断面図である。 図２（ａ）は図１の駆動ローラ２を駆動する駆動モータ１２を示す斜視図であり、図２（ｂ）は図１のステアリングローラ４の回転軸を回転させるステアリングモータ１８を示す斜視図であり、図２（ｃ）は図１の位置検出部１１を示す斜視図である。 図１の画像形成装置が備えるベルト位置制御部３１の機能的な構成を示すブロック図である。 記憶部３４に記憶されたテーブルデータの一例であって、図４（ａ）は片寄り速度と送り角度θとが１対１に対応しているグラフの一例であり、図４（ｂ）は片寄り速度と送り時間Ｔ１とが１対１に対応しているグラフの一例であり、図４（ｃ）は片寄り速度と戻し時間Ｔ２とが１対１に対応しているグラフの一例である。 ステアリングローラ４の送り動作及び戻し動作を示す模式図であり、図５（ａ）はステアリングローラ４の回転軸が所定の基準向きＲＰに位置している状態を示す図であり、図５（ｂ）はステアリングローラ４の回転軸が所定の基準向きＲＰから送り角度θへ送られた状態を示す図であり、図５（ｃ）はステアリングローラ４の回転軸が送り角度θから所定の基準向きＲＰへ戻された状態を示す図である。 図３に示したベルト位置制御部３１の制御動作の一例を示すフローチャートである。 比較例に関わるグラフであって、図７（ａ）は制御開始時における片寄り速度が所定の範囲内に収まっている場合の片寄り速度の時間変化を示すグラフであり、図７（ｂ）は制御開始時における片寄り速度が所定の範囲を超える場合の片寄り速度の時間変化を示すグラフである。 「定数切換え位置」において片寄り速度が不安定な状態となる例を示すグラフである。 図６のフローチャートにおける各制御動作における片寄り速度の時間変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態に関わるグラフであって、図１０（ａ）は制御開始時における片寄り速度が所定の範囲内に収まっている場合の片寄り速度の時間変化を示すグラフであり、図１０（ｂ）は制御開始時における片寄り速度が所定の範囲を超える場合の片寄り速度の時間変化を示すグラフである。 ＰＩ制御における制御ゲインと周波数との関係を示すグラフである。

符号の説明

１Ｃ、１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ 感光体
２ 駆動ローラ
２Ｃ、２Ｋ、２Ｍ、２Ｙ 帯電部
３ 従動ローラ
３Ｃ、３Ｋ、３Ｍ、３Ｙ 露光部
４ ステアリングローラ
４Ｃ、４Ｋ、４Ｍ、４Ｙ 現像部
６ 従動ローラ
７ 中間転写ベルト（ベルト）
７Ａ 二次転写部
７Ｃ、７Ｋ、７Ｍ、７Ｙ 一次転写部
８Ａ ベルトクリーニング
８Ｃ、８Ｋ、８Ｍ、８Ｙ クリーニング部
９ 定着装置
１０Ｃ、１０Ｋ、１０Ｍ、 画像形成ユニット
１１ 位置検出部
１２ 駆動モータ
１８ ステアリングモータ
１９ ヨーク
２０ 給紙部
２１ａ〜２１ｃ 給紙トレイ
２２、２３ａ〜２３ｄ 給紙ローラ
２４ レジストローラ
２５ 排紙ローラ
２６ 排紙トレイ
２８ センシング部材
２８ａ 支点
２９ 距離測定部材
３１ ベルト位置制御部
３３ 演算制御部
３４ 記憶部
３５ 片寄り速度算出部
３６ 送り角度／時間決定部
３７ 戻し時間決定部
３８ 回転軸制御部
３９ フィードバック制御部
９１ 定着ローラ
９２ 加圧ローラ
５０１ 自動原稿送り装置
５０２ 走査露光装置
ＣＣＤ ラインイメージセンサ
ＧＨ 画像形成部
Ｋｉ 積分ゲイン
Ｋｐ 比例ゲイン
Ｐ 用紙
Ｔ１ 送り時間
Ｔ２ 戻し時間
ＹＳ 画像読取装置
ｄ 原稿

Claims (7)

1. 用紙に画像を形成する画像形成装置であって、
   ２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトと、
   前記ベルトが掛け渡され、前記ベルトを駆動する駆動ローラと、
   前記ベルトが掛け渡され、回転軸の方向を変えることができるステアリングローラと、
   前記ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、
   前記ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部と、
   前記位置検出部が検出した幅方向の位置に基づいて、回転軸調整部を制御して前記ベルトの幅方向の位置を補正するベルト位置制御部と、
   前記ベルトの幅方向への片寄り速度と前記ステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度とを１対１で対応させたテーブルデータと、前記片寄り速度と前記ステアリングローラを前記基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間とを１対１で対応させたテーブルデータと、を記憶した記憶部とを備え、
   前記ベルト位置制御部は、
   前記位置検出部が検出した幅方向の位置から、前記片寄り速度を求め、
   前記記憶部にアクセスして、前記片寄り速度に基づいて、少なくとも、前記送り角度と、前記送り時間とを決定し、
   前記送り角度及び前記送り時間に基づいた前記回転軸調整部の制御を一度だけ実施し、
   その後、単一定数によるフィードバック制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 用紙に画像を形成する画像形成装置であって、
   ２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトと、
   前記ベルトが掛け渡され、前記ベルトを駆動する駆動ローラと、
   前記ベルトが掛け渡され、回転軸の方向を変えることができるステアリングローラと、
   前記ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、
   前記ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部と、
   前記位置検出部が検出した幅方向の位置に基づいて、回転軸調整部を制御して前記ベルトの幅方向の位置を補正するベルト位置制御部とを備え、
   前記ベルト位置制御部は、
   前記位置検出部が検出した幅方向の位置から、前記ベルトの幅方向の片寄り速度を求め、
   前記片寄り速度に基づいて、少なくとも、前記ステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度と、前記ステアリングローラを前記基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間と、前記ステアリングローラを前記送り角度から前記基準向きまで戻すために要する戻し時間とを決定し、
   前記送り角度、前記送り時間及び前記戻し時間に基づいた前記回転軸調整部の制御を一度だけ実施し、
   その後、単一定数によるフィードバック制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記ベルト位置制御部は、前記片寄り速度と前記送り角度とを１対１で対応させたテーブルデータと、前記片寄り速度と前記送り時間とを１対１で対応させたテーブルデータと、前記片寄り速度と前記戻し時間とを１対１で対応させたテーブルデータと、を記憶した記憶部とを備え、前記記憶部にアクセスして、前記送り角度、前記送り時間及び前記戻し時間を決定することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記ベルト位置制御部は、前記片寄り速度が所定の範囲を超える場合、少なくとも前記送り角度及び送り時間に基づいて、前記回転軸調整部を制御し、前記片寄り速度が所定の範囲内である場合、予め設定された前記ベルトの幅方向の基準位置と前記位置検出部が検出した幅方向の位置との偏差に基づいたフィードバック制御を行うことを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記ベルト位置制御部は、前記ステアリングローラを前記送り角度から前記基準向きまで戻している間に、前記片寄り速度が所定の範囲内に納まった場合、前記回転軸調整部の制御を中止して、フィードバック制御を行うことを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 少なくとも駆動ローラ及び回転軸の方向を変えることができるステアリングローラに掛け渡された輪状のベルトと、前記ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、前記ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部と、前記ベルトの幅方向への片寄り速度と前記ステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度とを１対１で対応させたテーブルデータと、前記片寄り速度と前記ステアリングローラを前記基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間とを１対１で対応させたテーブルデータと、を記憶した記憶部とを備える画像形成装置のベルト位置制御方法であって、
   ２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトの幅方向の位置を検出し、
   検出した幅方向の位置から、前記片寄り速度を求め、
   前記記憶部にアクセスして、前記片寄り速度に基づいて、少なくとも、前記送り角度と、前記送り時間とを決定し、
   前記送り角度及び送り時間に基づいた前記ステアリングローラの回転軸の向きの制御を一度だけ実施し、
   その後、単一定数によるフィードバック制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置のベルト位置制御方法。
7. 少なくとも駆動ローラ及び回転軸の方向を変えることができるステアリングローラに掛け渡された輪状のベルトと、前記ベルトの幅方向の位置を検出する位置検出部と、前記ステアリングローラの回転軸の向きを変更する回転軸調整部とを備える画像形成装置のベルト位置制御方法であって、
   ２以上のローラに掛け渡された輪状のベルトの幅方向の位置を検出し、
   検出した幅方向の位置から、前記ベルトの幅方向への片寄り速度を求め、
   前記片寄り速度に基づいて、少なくとも、前記ステアリングローラの回転軸の基準向きに対する送り角度と、前記ステアリングローラを前記基準向きから送り角度まで送るために要する送り時間と、前記ステアリングローラを前記送り角度から前記基準向きまで戻すために要する戻し時間とを決定し、
   前記送り角度、前記送り時間及び前記戻し時間に基づいた前記ステアリングローラの回転軸の向きの制御を一度だけ実施し、
   その後、単一定数によるフィードバック制御を行う
   ことを特徴とする画像形成装置のベルト位置制御方法。

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