JP5423070B2 - ベルト駆動装置及びそれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、無端ベルトを駆動するベルト駆動装置及びそれを備えた画像形成装置に関する。

例えばカラー電子写真方式の画像形成装置には、中間転写ベルトを用いた構成のものがある。具体的には、複数の感光体ドラム上に形成された画像を中間転写ベルト上で重ね合わせ、それをさらに転写紙に転写するものである。このような中間転写ベルトを有する画像形成装置において、中間転写ベルトの幅方向の斜行を補正する方式として、ベルトを支持するローラを傾き動作させてベルトの斜行を制御する方式（以下、ステアリング方式とする）が既に知られている。

このステアリング方式を採用した技術の一例として、ベルトのエッジ位置を検出する複数のエッジセンサを設け、その位置の差からベルトの傾き量を算出し、傾き動作を行うローラ（以下、ステアリングローラとする）の傾きを制御して、傾き量を一定に保つ技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

しかしながら、従来の技術では、中間転写ベルトの幅方向の斜行を補正するために複数のセンサを使用するため、画像形成装置の製造コストが上昇するとともに、画像形成装置が複雑化・大型化するという問題があった。特に画像形成装置の一つである複写機では、一次転写面の長さがそのまま本体の幅方向の長さに繋がるため、一次転写面上に複数のセンサを配設する影響は大きなものとなる。

上記の点に鑑みて、製造コストを低減するとともに、搭載される装置の簡素化、小型化を図ることが可能なベルト駆動装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することを課題とする。

本ベルト駆動装置は、無端ベルトと、前記無端ベルトを駆動する、前記無端ベルトが張架する範囲の周長が連続的に増加又は減少する形状の駆動用回転体と、前記駆動用回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、前記無端ベルトの走行速度を検出する走行速度検出手段と、前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出するエッジ位置検出手段と、前記回転速度検出手段及び前記走行速度検出手段の検出結果に基づいて、前記無端ベルトの主走査方向の位置を算出するベルト位置算出手段と、前記エッジ位置検出手段の検出結果及び前記ベルト位置算出手段の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの傾き量を算出する斜行算出手段と、前記斜行算出手段の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの斜行を補正する斜行補正手段と、を有することを要件とする。

開示の技術によれば、製造コストを低減するとともに、搭載される装置の簡素化、小型化を図ることが可能なベルト駆動装置、及びそれを備えた画像形成装置を提供することができる。

従来のステアリング方式のベルト駆動装置の構成を例示する図である。 従来のステアリング方式のベルト駆動装置の制御方法に関するブロック図の例である。 第１の実施の形態に係る画像形成装置の構造を簡略化して模式的に例示する図である。 第１の実施の形態に係るベルト駆動装置の構造を簡略化して模式的に例示する図である。 第１の実施の形態に係るベルト駆動装置を感光体ドラムの方向から見た図である。 第１の実施の形態に係るベルト駆動装置の演算手段に関するブロック図の例である。 スケールセンサとエンコーダとの出力差とＥ２（ｔ）との関係を例示する図である。 ベルト位置算出手段の演算に関するフローチャートの例である。 第２の実施の形態に係るベルト駆動装置を感光体ドラムの方向から見た図である。 第３の実施の形態に係るベルト駆動装置の演算手段に関するブロック図の例である。 第４の実施の形態に係るベルト駆動装置の演算手段に関するブロック図の例である。 制御パラメータ設定部の演算に関するフローチャートの例である。

以下、図面を参照して、実施の形態の説明を行う。

〈第１の実施の形態〉
第１の実施の形態では、本発明に係るベルト駆動装置を、画像形成装置の中間転写ベルトに用いた場合を例にとり説明する。

［第１の実施の形態に係る画像形成装置の構造］
始めに、図１及び図２を参照しながら、従来のステアリング方式を採用したベルト駆動装置の構成の一例について説明する。図１は、従来のステアリング方式のベルト駆動装置の構成を例示する図である。図１において、Ｒは所定の基準位置を示している。図１に示すように、従来のベルト駆動装置において、中間転写ベルト３１０が一次転写面で斜行すると、感光体ドラム３００ａ、３００ｂ、３００ｃ、３００ｄ上に形成された画像は、主走査方向（Ｙ方向）に色ずれを発生して中間転写ベルト３１０上に形成されるという問題が生じる。

そこで、このような問題を回避すべく、ステアリングローラ３３０を矢印Ａの方向に可動できるように構成するとともに、中間転写ベルト３１０の斜行を検出するためのベルトエッジセンサ３９０ａ及び３９０ｂを配設している。ベルトエッジセンサ３９０ａ及び３９０ｂは、基準位置Ｒに対する中間転写ベルト３１０のエッジの位置Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）を検出する。図１では、Ｅ１（ｔ）＝ｅ１、Ｅ２（ｔ）＝−ｅ２である。ベルトエッジセンサ３９０ａ及び３９０ｂの検出結果から、中間転写ベルト３１０の傾き量を算出することができる。図１では、中間転写ベルト３１０の傾き量『Ｅ１（ｔ）−Ｅ２（ｔ）』＝ｅ１＋ｅ２である。

図２は、従来のステアリング方式のベルト駆動装置の制御方法に関するブロック図の例である。図２を参照するに、制御部４００は、その入力情報である『目標位置』と中間転写ベルト３１０の傾き量『Ｅ１（ｔ）−Ｅ２（ｔ）』とを比較し、中間転写ベルト３１０の傾き量に対応したステアリング量（ステアリングモータのステップ数）を算出し、モータドライバ４１０に出力する。モータドライバ４１０は、制御部４００からの制御情報に従ってステアリングモータ４２０を駆動し、この駆動によりステアリングローラ３３０の傾き角度θ（ｔ）が制御される。

前述の中間転写ベルト３１０の傾き量『Ｅ１（ｔ）−Ｅ２（ｔ）』は、ベルトエッジセンサ３９０ａ及び３９０ｂの検出結果から算出される。すなわち、ベルトエッジセンサ３９０ａ及び３９０ｂは、中間転写ベルト３１０のエッジ位置を検出し、検出したエッジ位置に対応した出力Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）を出力する。Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）は中間転写ベルト３１０のエッジの絶対位置を示しているため、『Ｅ１（ｔ）−Ｅ２（ｔ）』と減算することにより、ベルトエッジセンサ３９０ａ及び３９０ｂ間でのエッジ位置の相対的なずれ、つまり中間転写ベルト３１０の傾き量を算出することができる。

このように、従来のステアリング方式のベルト駆動装置では、２つのベルトエッジセンサ３９０ａ及び３９０ｂを用い、中間転写ベルト３１０の傾き量を目標位置と比較し、フィードバック制御を行うことにより、中間転写ベルト３１０の傾き量を目標位置に保っている。

続いて、第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略の構造について説明する。第１の実施の形態に係る画像形成装置は、前述の２つのベルトエッジセンサを用いて中間転写ベルトの傾き量を補正していた従来のステアリング方式のベルト駆動装置とは異なり、１つのベルトエッジセンサを用いて（従来から配設されているスケールセンサ及びエンコーダも利用して）中間転写ベルトの傾き量を補正するものである。

図３は、第１の実施の形態に係る画像形成装置の構造を簡略化して模式的に例示する図である。図３を参照するに、画像形成装置１０は、中間転写ベルト構成を用いたカラー画像形成装置であり、スキャナユニット２０と、ベルト駆動装置３０と、給紙ユニット６０と、給紙ローラ６１と、紙搬送ローラ６２と、排紙ユニット６３とを有する。９０は、画像が転写される対象物である転写紙を示している。

スキャナユニット２０は、原稿を読み取る機能を有する。ベルト駆動装置３０については後述する。給紙ユニット６０は、転写紙９０を積載しておく機能を有する。給紙ローラ６１は、転写紙９０を転写ユニット６０から紙搬送ローラ６２へ搬送する機能を有する。紙搬送ローラ６２は、給紙ローラ６１から送り出された転写紙９０をベルト駆動装置３０まで搬送する機能を有する。排紙ユニット６３は、画像が転写かつ定着された転写紙９０を排出する機能を有する。

図４は、第１の実施の形態に係るベルト駆動装置の構造を簡略化して模式的に例示する図である。図４（ａ）はベルト駆動装置の全体像を示しており、図４（ｂ）はベルトに形成されているスケールを示している。図４において、図３と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図４を参照するに、ベルト駆動装置３０において、無端ベルトである中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、ステアリングローラ３３、斥力ローラ３４、及び従動ローラ３５により、所定の張力を持って支持されている。ステアリングローラ３３は、矢印Ｂの方向に可動できるように構成されている。

中間転写ベルト３１上には、イエロー（Y）、シアン（C）、マゼンタ（M）、ブラック（K）の各色に対応した感光体ドラム４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄが順に配設されている。又、斥力ローラ３４に対向して二次転写ローラ３６が配設されている。

中間転写ベルト３１のベルト面上には、中間転写ベルト３１の移動方向に沿ってスケール３１ａが形成されている。スケール３１ａは、中間転写ベルト３１の移動方向に沿って連続して交互に規則正しく配置された反射部３１ｂと非反射部３１ｃとを有する。スケール３１ａは、後述するスケールセンサ３７の読み取り対象となるものである。

中間転写ベルト３１の走行経路上に中間転写ベルト３１の走行速度を検知するスケールセンサ３７が配設されている。スケールセンサ３７は、スケール３１ａの反射部３１ｂと非反射部３１ｃとを検知する機能を有する。スケールセンサ３７は、例えば、スケール３１ａに光を照射する発光素子（図示せず）と、スケール３１ａからの反射光を受光する受光素子（図示せず）と、受光した反射光をパルス信号に変換するパルス出力手段（図示せず）とから構成することができる。スケールセンサ３７のパルス出力手段は、中間転写ベルト３１の走行速度に対応する周期のパルス信号を出力する。このように、スケールセンサ３７は、中間転写ベルト３１の走行速度を検出する走行速度検出手段としての機能を有する。

駆動モータ３９は、駆動ローラ３２を回転駆動する。エンコーダ３８は、駆動ローラ３２の回転速度を検出する回転速度検出手段としての機能を有する。ステアリングモータ４０は、例えばステッピングモータであり、機構部４２を介してステアリングローラ３３と連結されている。ステアリングモータ４０が所定のステップ数だけ駆動されると、機構部４２を介してステアリングローラ３３の傾き角度が所定の角度だけ変化し、ステアリングローラ３３は、矢印Ｂの方向に傾く。

演算手段５０は、後述する中間転写ベルト３１の主走査方向の位置の検出や、中間転写ベルト３１の傾き量の算出や、中間転写ベルト３１の斜行の補正等を行う機能を有する。すなわち、演算手段５０は、本発明におけるベルト位置算出手段、斜行算出手段、斜行補正手段の代表的な一例を構成している。

演算手段５０は、例えばＣＰＵ、ＲＯＭ、メインメモリ等を含み、演算手段５０の各種機能は、ＲＯＭ等に記録された制御プログラムがメインメモリに読み出されてＣＰＵにより実行されることによって実現される。又、演算手段５０は、後述する制御パラメータを示すテーブルを記憶する不揮発性メモリ等の記憶手段を有する。ただし、演算手段５０の一部又は全部は、ハードウェアのみにより実現されてもよい。又、演算手段５０は、物理的に複数の装置により構成されてもよい。以上が、第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略の構造である。

［第１の実施の形態に係る画像形成装置の動作］
続いて、第１の実施の形態に係る画像形成装置の動作について簡単に説明する。画像形成装置１０がスタートボタンの押下、若しくはプリント指示を受け付けると、感光体ドラム４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ、中間転写ベルト３１、及び二次転写ローラ３６がほぼ等しい速度で回転を開始する。感光体ドラム４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ及び二次転写ローラ３６は、それぞれに取り付けられたモータ（図示せず）及び軸上のエンコーダ（図示せず）を用いて速度検出及びフィードバック制御を行うことにより一定速度で回転する。又、スキャナユニット２０で原稿の画像が読み取られる。

中間転写ベルト３１は駆動ローラ３２上に取り付けられたエンコーダ３８による回転速度検出結果とスケールセンサ３７による走行速度検出結果を、駆動モータ３９にフィードバックすることにより一定速度で走行する。

その後、感光体ドラム４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ上に、スキャナユニット２０で読み取られた原稿の画像に対応した各色の画像が書き込まれ、それらの画像は中間転写ベルト３１に一次転写される。それと同時に、転写紙９０が給紙ユニット６０若しくは手差しトレイ（図示せず）より搬送され、中間転写ベルト３１上に形成された画像が二次転写ローラ３６と斥力ローラ３４に差し掛かるのと同じタイミングで、転写紙９０の画像被形成部が二次転写ローラ３６と斥力ローラ３４との間に到達する。そして二次転写ローラ３６と斥力ローラ３４との間で、中間転写ベルト３１上の画像は、転写紙９０に二次転写される。

その後、転写紙９０は定着ユニット（図示せず）を通過し、転写紙９０上に二次転写された画像は転写紙９０上に固定（定着）される。続いて、転写紙９０は、排紙ユニット６３へ排出される。以上が、第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略の動作である。

［中間転写ベルトの幅方向の斜行の補正］
続いて、第１の実施の形態に係る画像形成装置における、中間転写ベルトの幅方向の斜行の補正について説明する。

上述のような一連の画像形成動作において、中間転写ベルト３１が感光体ドラム４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄと対向する平面上（駆動ローラ３２と従動ローラ３５との間）において、中間転写ベルト３１が斜めに張架する現象、いわゆる斜行が発生すると、感光体ドラム４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄから中間転写ベルト３１上に画像が１次転写される際、画像の位置に相対的なずれが生じ、これが出力画像の色ずれや色むらとなって現れるという問題が生じる。このような問題を回避すべく、第１の実施の形態に係るベルト駆動装置３０では、図５に示すように、中間転写ベルト３１の斜行を補正すべく、ステアリングローラ３３を傾ける構成が組み込まれている。

図５は、第１の実施の形態に係るベルト駆動装置を感光体ドラムの方向から見た図である。図５において、図４と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図５において、Ｒは所定の基準位置を示している。なお、図５において、図4に示した構成部品の一部は省略されている。

図５を参照しながら、中間転写ベルト３１の幅方向（Ｙ方向）の斜行の補正について説明する。図５を参照するに、ベルト駆動装置３０において、駆動ローラ３２の軸は、感光体ドラム４１ｄの軸Ｃに対して不平行に配置されている（感光体ドラム４１ａ、４１ｂ、及び４１ｃの軸は、感光体ドラム４１ｄの軸Ｃと略平行である）。感光体ドラム４１ｄの軸Ｃと駆動ローラ３２の中間転写ベルト３１の架かる部分Ｄとは、略平行である。

又、駆動ローラ３２の形状を、円錐台形としている。なお、円錐台形とは、円錐を底面に平行な平面で輪切りにし、小円錐の部分を除いた立体である。すなわち、無端ベルトである中間転写ベルト３１を駆動する駆動ローラ３２は、一方の端部から他方の端部まで周長が連続的に増加又は減少する形状の駆動用回転体である。ただし、駆動ローラ３２は、必ずしも図５に示すような一方の端部から他方の端部まで周長が連続的に増加又は減少する形状とする必要はなく、少なくとも中間転写ベルト３１が張架する範囲の周長が連続的に増加又は減少する形状であればよい。なお、本願において、『中間転写ベルトが張架する範囲』とは、中間転写ベルトが斜行した場合も含めた中間転写ベルトが張架する範囲（中間転写ベルトが斜行した場合も考慮して十分であると考えられる範囲）を指すものとする。

ベルト駆動装置３０において、駆動ローラ３２の形状が円錐台形であるため、中間転写ベルト３１の駆動ローラ３２にかかる位置が変化した場合、駆動ローラ３２の１回転当たりの中間転写ベルト３１の移動量が変化する。中間転写ベルト３１は、スケールセンサ３７の出力値が一定となるように速度制御されるため、中間転写ベルト３１の駆動ローラ３２にかかる位置が変化するとエンコーダ３８によって検出される駆動ローラ３２の回転速度が変化する。すなわち、中間転写ベルト３１の駆動ローラ３２にかかる位置が変化すると、スケールセンサ３７の出力値は一定であるが、エンコーダ３８の出力値は変化する。これにより、スケールセンサ３７の出力値とエンコーダ３８の出力値との差から、駆動ローラ３２に中間転写ベルト３１が張架する位置（以下、中間転写ベルト張架位置という場合がある）を算出することができる。

一方、ステアリングローラ３３の近傍には、ベルトエッジセンサ４３が設けられている。ベルトエッジセンサ４３は、中間転写ベルト３１の幅方向（主走査方向）のエッジ位置を検出し、検出したエッジ位置に対応した検出値を出力する。すなわち、ベルトエッジセンサ４３は、中間転写ベルト３１の幅方向（主走査方向）のエッジ位置を検出するエッジ位置検出手段としての機能を有する。前述の中間転写ベルト張架位置と、ベルトエッジセンサ４３の検出値を用いることで、中間転写ベルト３１の傾き量を算出することができる。

なお、スケールセンサ３７及びエンコーダ３８は、従来から中間転写ベルト３１の駆動用として配設されているため、第１の実施の形態に係るベルト駆動装置３０によれば、１個のベルトエッジセンサ４３を追加するのみで中間転写ベルト３１の傾き量を算出することができる。

図６は、第１の実施の形態に係るベルト駆動装置の演算手段に関するブロック図の例である。図６を参照するに、演算手段５０は、従来の制御方式とは異なり、中間転写ベルト３１の駆動制御と、中間転写ベルト３１の斜行制御とを組み合わせて中間転写ベルト３１の制御を行う。図６の７０が中間転写ベルト３１の斜行制御のフィードバックループであり、８０が中間転写ベルト３１の駆動制御のフィードバックループである。

中間転写ベルト３１の駆動制御のフィードバックループ８０は、エンコーダ３８の出力に基づいて、制御部８２が制御するインナーループと、スケールセンサ３７の出力に基づいて、制御部８１が制御するアウターループとを有する。結果として、アウターループの検出部であるスケールセンサ３７の速度が目標速度に保たれるように、モータドライバ８３を介して駆動モータ３９が制御される。

ベルト位置算出手段８４は、スケールセンサ３７の出力値とエンコーダ３８の出力値との差から、駆動ローラ３２に中間転写ベルト３１が張架する位置Ｅ２（ｔ）を算出する。なお、Ｅ２（ｔ）は、駆動ローラ３２の位置における基準位置Ｒに対する中間転写ベルト３１のエッジの位置であり、図５の例ではＥ２（ｔ）＝−ｅ２である。更に、算出したＥ２（ｔ）をベルトエッジセンサ４３の検出値Ｅ１（ｔ）から減算することで、中間転写ベルト３１の傾き量『Ｅ１（ｔ）−Ｅ２（ｔ）』を算出し、斜行制御の『目標位置』と比較する。なお、Ｅ１（ｔ）は、ベルトエッジセンサ４３の位置における基準位置Ｒに対する中間転写ベルト３１のエッジの位置であり、図５の例ではＥ１（ｔ）＝ｅ１である。すなわち、図５の例では中間転写ベルト３１の傾き量『Ｅ１（ｔ）−Ｅ２（ｔ）』＝ｅ１＋ｅ２である。

中間転写ベルト３１の斜行制御のフィードバックループ７０の制御部７１は、その入力情報である『目標位置』と中間転写ベルト３１の傾き量『Ｅ１（ｔ）−Ｅ２（ｔ）』とを比較し、中間転写ベルト３１の傾き量に対応したステアリング量（ステアリングモータのステップ数）を算出し、モータドライバ７２に出力する。これに対して、モータドライバ７２は、制御部７１からの制御情報に従ってステアリングモータ４０を駆動する。その結果、ステアリングローラ３３の傾き角度θ（ｔ）が制御され、ステアリングローラ３３が矢印Ｂの方向に傾くことにより、中間転写ベルト３１の傾き量が目標位置と等しくなる。

図７は、スケールセンサとエンコーダとの出力差とＥ２（ｔ）との関係を例示する図である。駆動ローラ３２が完全な円錐台形である場合、図７に示すように、スケールセンサ３７の出力値とエンコーダ３８の出力値との差（スケールセンサとエンコーダとの出力差）と、駆動ローラ３２に中間転写ベルト３１が張架している位置Ｅ２（ｔ）とは、比例関係となる。ただし、図７ではスケールセンサ３７とエンコーダ３８との間に速度差が発生していない状態をゼロとしており、駆動ローラ３２の両端部の周長や斜行の基準位置によっては切片が発生する場合がある。そのため、図６に示すベルト位置算出手段８４では、図８のような演算を行うことにより、Ｅ２（ｔ）を算出する。

図８は、ベルト位置算出手段の演算に関するフローチャートの例である。始めにステップ１００において、ベルト位置算出手段８４は、『Ａ＝スケールセンサ３７の出力値−エンコーダ３８の出力値』を算出する（Ｓ１００）。次いで、ベルト位置算出手段８４は、『Ｅ２（ｔ）＝Ａ×図７の傾き』を算出する（Ｓ１１０）。このようにして、Ｅ２（ｔ）を求めることができる。

なお、Ｅ１（ｔ）、Ｅ２（ｔ）の何れか一方、又は両方が一定値以上となった場合には、Ｅ１（ｔ）及びＥ２（ｔ）が一定値以内に収まるようにステアリングモータ４０を駆動することが好ましい。中間転写ベルト３１がＹ方向の何れかの端に寄りすぎて外れることや、中間転写ベルト３１が他の部品と接触することを防止するためである。

このように、第１の実施の形態に係るベルト駆動装置及びそれを備えた画像形成装置によれば、従来円筒状であった中間転写ベルトの駆動ローラを、少なくとも中間転写ベルトが張架する範囲の周長が連続的に増加又は減少する形状にする。そして、従来から中間転写ベルトの駆動用として配設されているスケールセンサ及びエンコーダを利用し、更に１個のベルトエッジセンサを追加する。その結果、スケールセンサとエンコーダとの出力差から中間転写ベルトの位置を検出し、検出した位置と１個のベルトエッジセンサの出力値とから中間転写ベルトの傾き量を算出し、補正することができる。すなわち、中間転写ベルトの傾き量を算出し補正する際に使用するベルトエッジセンサの数量を減らことにより、製造コストを低減するとともに、搭載される装置の簡素化、小型化を図ることが可能なベルト駆動装置、及びそれを用いた画像形成装置を提供することができる。

〈第２の実施の形態〉
第２の実施の形態では、駆動ローラのみならず、ステアリングローラも円錐台形とした点が第１の実施の形態とは異なる。その他の構成については、第１の実施の形態と同様である。以下、第１の実施の形態とは異なる部分を中心に説明をする。

図９は、第２の実施の形態に係るベルト駆動装置を感光体ドラムの方向から見た図である。図９において、図５と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図９を参照するに、第１の実施の形態では円筒形のステアリングローラ３３が用いられていたが、第２の実施の形態では円錐台形のステアリングローラ５３が用いられている。ステアリングローラ５３の両端部の周長は、駆動ローラ３２の両端部の周長と同じであり、かつ、前後（Ｙ方向）に逆に取り付けられている。

例えば、第１の実施の形態の図５において、駆動ローラ３２の両端部の周長を極端に変化させた場合、斜行が発生した際のスケールセンサ３７とエンコーダ３８との速度差が大きくなるため、Ｓ／Ｎ比が向上するという効果が得られる。しかしながら、弊害として中間転写ベルト３１の搬送力が本体手前側と奥側で異なるという問題が発生する。

しかしながら、第２の実施の形態の図９のように、両端部の周長が駆動ローラ３２の両端部の周長と同じである円錐台形のステアリングローラ５３を用い、かつ、駆動ローラ３２とステアリングローラ５３とを前後（Ｙ方向）に逆に取り付けることにより、中間転写ベルト３１の搬送力を均一に保つことができる。

図９における矢印３２ａ、３２ｂ、５３ａ、及び５３ｂは、各矢印の位置における中間転写ベルト３１の搬送力の大きさを矢印の太さにより模式的に示したものである。全体としては、中間転写ベルト３１の搬送力は均一になる。

なお、図９においては、中間転写ベルト３１の搬送方向（Ｘ方向）に対して、駆動ローラ３２の直後に配置されているステアリングローラ５３を円錐台形にする例を示したが、中間転写ベルト３１が張架しているローラであれば他のローラを円錐台形にしても、同様に中間転写ベルト３１の搬送力を均一に保つことができる。又、駆動ローラ３２以外の複数のローラを円錐台形にすることで、全体的な駆動力を均一にする方法を採用しても構わない。

このように、第２の実施の形態に係るベルト駆動装置及びそれを用いた画像形成装置によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、駆動ローラ以外の１つ又は複数のローラを、両端部の周長を駆動ローラの両端部の周長と同じにした円錐台形とする。そして、駆動ローラと、駆動ローラ以外の１つ又は複数のローラとを、前後（Ｙ方向）に逆に取り付ける（不均一な回転力を打ち消すように配置する）。その結果、駆動ローラの不均一な回転力は打ち消され、中間転写ベルトの搬送力を均一に保つことができる。

更に、駆動ローラの両端部の周長を極端に変化させても中間転写ベルトの搬送力を均一に保つことができるため、駆動ローラの両端部の周長を極端に変化さて、斜行が発生した際のスケールセンサとエンコーダとの速度差を大きくし、Ｓ／Ｎ比を向上することができる。

〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態では、演算手段に、エンコーダ出力補正を設けた点が第１の実施の形態とは異なる。エンコーダ出力補正は、走行速度検出手段であるスケールセンサ及び回転速度検出手段であるエンコーダの出力差を補正する回転速度補正手段としての機能を有し、中間転写ベルトが張架している位置に依存して変化するエンコーダの出力を補正する。その他の構成については、第１の実施の形態と同様である。以下、第１の実施の形態とは異なる部分を中心に説明をする。

図１０は、第３の実施の形態に係るベルト駆動装置の演算手段に関するブロック図の例である。図１０において、図６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図１０を参照するに、第３の実施の形態のブロック図は、中間転写ベルト３１の駆動制御のフィードバックループ８０が、フィードバックループ８０Ａに置換されている点のみが第１の実施の形態のブロック図と異なる。フィードバックループ８０Ａは、フィードバックループ８０にエンコーダ出力補正８８が追加されたものである。

第１の実施の形態に係るベルト駆動装置では、中間転写ベルト３１が張架している位置によってエンコーダ３８の出力が変化するため、中間転写ベルト３１の張架位置が、目標位置から大きくはずれた場合、中間転写ベルト３１の制御系が変化し、制御ゲインの周波数特性の変化を発生させる虞がある。そこで、第３の実施の形態に係るベルト駆動装置では、演算手段５０にエンコーダ出力補正８８を設け、スケールセンサ３７とエンコーダ３８の出力差からエンコーダ３８の出力の補正を行う。その結果、中間転写ベルト３１が張架している位置にかかわらず、制御ゲインの周波数特性を一定に保つことができる。

具体的には、エンコーダ出力補正８８は、『補正値＝スケールセンサ３７の出力値／エンコーダ３８の出力値』を算出する。このように、一定のゲインを乗算するだけで補正が可能である。エンコーダ出力補正８８は、『補正値＝スケールセンサ３７の出力値の平均値／エンコーダ３８の出力値の平均値』を算出してもよい。

なお、第３の実施の形態に係るベルト駆動装置を備えた画像形成装置において、エンコーダ出力補正８８は、転写紙９０が二次転写ローラ３６と中間転写ベルト３１の間にない状態での、エンコーダ３８の出力値とスケールセンサ３７の出力値との差に基づいて補正値を決定してもよい。こうすることにより、以下のような効果が得られる。すなわち、転写紙９０が二次転写ローラ３６と中間転写ベルト３１の間にあることにより、二次転写ローラ３６と中間転写ベルト３１との摩擦係数が増加し、中間転写ベルト３１が二次転写ローラ３６によって連れ回される場合がある。又、転写紙９０が二次転写ローラ３６と中間転写ベルト３１の間に突入した影響により、中間転写ベルト３１のスリップが発生したりする虞がある。このような場合、スケールセンサ３７の出力値が正確な値を示さなくなることがある。上記のように二次転写ローラ３６と中間転写ベルト３１との間に転写紙９０がない状態でのエンコーダ３８の出力値とスケールセンサ３７の出力値との差に基づいて補正値を決定することにより、その時点でのデータを補正値の決定のためのデータから除外することが出来る。

このように、第３の実施の形態に係るベルト駆動装置及びそれを用いた画像形成装置によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、演算手段にエンコーダ出力補正を設け、スケールセンサとエンコーダの出力差からエンコーダの出力の補正を行う。その結果、中間転写ベルトが張架している位置にかかわらず、制御ゲインの周波数特性を一定に保つことができる。

〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態では、演算手段に、制御パラメータ設定部を設けた点が第１の実施の形態とは異なる。制御パラメータ設定部は、制御ゲインを可変させる制御ゲイン可変手段としての機能を有し、中間転写ベルトが張架している位置に依存して変化するエンコーダのフィードバックループの制御ゲインを適切な値に可変する。その他の構成については、第１の実施の形態と同様である。以下、第１の実施の形態とは異なる部分を中心に説明をする。

図１１は、第４の実施の形態に係るベルト駆動装置の演算手段に関するブロック図の例である。図１１において、図６と同一構成部分には同一符号を付し、その説明を省略する場合がある。図１１を参照するに、第４の実施の形態のブロック図は、中間転写ベルト３１の駆動制御のフィードバックループ８０が、フィードバックループ８０Ｂに置換されている点のみが第１の実施の形態のブロック図と異なる。フィードバックループ８０Ｂは、フィードバックループ８０に制御パラメータ設定部８９が追加されたものである。

第１の実施の形態に係るベルト駆動装置では、中間転写ベルト３１が張架している位置によってエンコーダ３８の出力が変化するため、中間転写ベルト３１の張架位置が、目標位置から大きくはずれた場合、中間転写ベルト３１の制御系が変化し、制御ゲインの周波数特性の変化を発生させる虞がある。そこで、第４の実施の形態に係るベルト駆動装置では、演算手段５０に制御パラメータ設定部８９を設け、例えば下記の表１に示すテーブルを予め用意し、スケールセンサ３７とエンコーダ３８の出力差からエンコーダ３８のフィードバックループの制御ゲイン変更を行う。

その結果、中間転写ベルト３１が張架している位置にかかわらず、制御ゲインの周波数特性を一定に保つことができる。なお、表１に示したテーブルは、画像形成装置の有する不揮発性メモリ等の記憶手段に記憶されている。

具体的には、図１２に示す処理を行う。図１２は、制御パラメータ設定部の演算に関するフローチャートの例である。始めにステップ２００において、制御パラメータ設定部８９は、『Ａ＝スケールセンサ３７の出力値−エンコーダ３８の出力値』を算出する（Ｓ２００）。次いで、ステップ２１０において、制御パラメータ設定部８９は、ステップ２００で算出したＡが、予め設定された閾値Ｘ１［μｍ／ｓ］以下であるか否かを判定する（Ｓ２１０）。

ステップ２１０で『Ａ≦Ｘ１』と判定した場合（図１２のＹＥＳの場合）には、ステップ２２０に移行する。ステップ２２０において、制御パラメータ設定部８９は、表１のテーブルを読み出し、表１に基づいて、制御ゲインであるＰゲインＫｐ（比例ゲイン）、ＩゲインＫｉ（積分ゲイン）、及びＤゲインＫｄ（微分ゲイン）を、それぞれＫｐ＝Ｋｐ１、Ｋｉ＝Ｋｉ１、及びＫｄ＝Ｋｄ１に設定する（Ｓ２２０）。

ステップ２００で『Ａ＞Ｘ１』と判定した場合（図１２のＮｏの場合）には、ステップ２３０に移行する。ステップ２３０において、制御パラメータ設定部８９は、ステップ２００で算出したＡが、予め設定された閾値Ｘ１［μｍ／ｓ］よりも大きく、かつ、予め設定された閾値Ｘ２［μｍ／ｓ］以下であるか否かを判定する（Ｓ２３０）。

ステップ２３０で『Ｘ１＜Ａ≦Ｘ２』と判定した場合（図１２のＹＥＳの場合）には、ステップ２４０に移行する。ステップ２４０において、制御パラメータ設定部８９は、表１のテーブルを読み出し、表１に基づいて、制御ゲインであるＰゲインＫｐ（比例ゲイン）、ＩゲインＫｉ（積分ゲイン）、及びＤゲインＫｄ（微分ゲイン）を、それぞれＫｐ＝Ｋｐ２、Ｋｉ＝Ｋｉ２、及びＫｄ＝Ｋｄ２に設定する（Ｓ２４０）。

ステップ２３０で『Ａ＞Ｘ２』と判定した場合（図１２のＮｏの場合）には、ステップ２５０に移行する。ステップ２５０において、制御パラメータ設定部８９は、ステップ２００で算出したＡが、予め設定された閾値Ｘ２［μｍ／ｓ］よりも大きく、かつ、予め設定された閾値Ｘ３［μｍ／ｓ］以下であるか否かを判定する（Ｓ２５０）。

ステップ２５０で『Ｘ２＜Ａ≦Ｘ３』と判定した場合（図１２のＹＥＳの場合）には、ステップ２６０に移行する。ステップ２６０において、制御パラメータ設定部８９は、表１のテーブルを読み出し、表１に基づいて、制御ゲインであるＰゲインＫｐ（比例ゲイン）、ＩゲインＫｉ（積分ゲイン）、及びＤゲインＫｄ（微分ゲイン）を、それぞれＫｐ＝Ｋｐ３、Ｋｉ＝Ｋｉ３、及びＫｄ＝Ｋｄ３に設定する（Ｓ２６０）。

ステップ２５０で『Ａ＞Ｘ３』と判定した場合（図１２のＮｏの場合）には、ステップ２７０に移行する。ステップ２７０において、制御パラメータ設定部８９は、表１のテーブルを読み出し、表１に基づいて、制御ゲインであるＰゲインＫｐ（比例ゲイン）、ＩゲインＫｉ（積分ゲイン）、及びＤゲインＫｄ（微分ゲイン）を、それぞれＫｐ＝Ｋｐ４、Ｋｉ＝Ｋｉ４、及びＫｄ＝Ｋｄ４に設定する（Ｓ２７０）。このようにして、エンコーダ３８のフィードバックループの制御ゲインが適切な値に設定される。

このように、第４の実施の形態に係るベルト駆動装置及びそれを用いた画像形成装置によれば、第１の実施の形態と同様の効果を奏するが、更に以下の効果を奏する。すなわち、演算手段に制御パラメータ設定部を設け、スケールセンサとエンコーダの出力差に基づいてエンコーダのフィードバックループの制御ゲインを可変する。その結果、中間転写ベルトが張架している位置にかかわらず、制御ゲインの周波数特性を一定に保つことができる。

以上、好ましい実施の形態について詳説したが、上述した実施の形態に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、各実施の形態は、本発明に係るベルト駆動装置を、画像形成装置の中間転写ベルトに適用する場合を例に説明した。しかしながら、本発明に係るベルト駆動装置は、画像形成装置の中間転写ベルトに限定されず、中間転写ベルト以外のベルトに適用しても構わない。

１０ 画像形成装置
２０ スキャナユニット
３０ ベルト駆動装置
３１ 中間転写ベルト
３２ 駆動ローラ
３２ａ、３２ｂ、５３ａ、５３ｂ 矢印
３３、５３ ステアリングローラ
３４ 斥力ローラ
３５ 従動ローラ
３６ 二次転写ローラ
３７ スケールセンサ
３８ エンコーダ
３９ 駆動モータ
４０ ステアリングモータ
４１ａ、４１ｂ、４１ｃ、４１ｄ 感光体ドラム
４２ 機構部
４３ ベルトエッジセンサ
５０ 演算手段
６０ 給紙ユニット
６１ 給紙ローラ
６２ 紙搬送ローラ
６３ 排紙ユニット
７０、８０、８０Ａ、８０Ｂ フィードバックループ
７１、８１、８２ 制御部
７２，８３ モータドライバ
８４ ベルト位置算出手段
８８ エンコーダ出力補正
８９ 制御パラメータ設定部
９０ 転写紙

特開平１１−２９５９４８

Claims (9)

1. 無端ベルトと、
   前記無端ベルトを駆動する、前記無端ベルトが張架する範囲の周長が連続的に増加又は減少する形状の駆動用回転体と、
   前記駆動用回転体の回転速度を検出する回転速度検出手段と、
   前記無端ベルトの走行速度を検出する走行速度検出手段と、
   前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出するエッジ位置検出手段と、
   前記回転速度検出手段及び前記走行速度検出手段の検出結果に基づいて、前記無端ベルトの主走査方向の位置を算出するベルト位置算出手段と、
   前記エッジ位置検出手段の検出結果及び前記ベルト位置算出手段の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの傾き量を算出する斜行算出手段と、
   前記斜行算出手段の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの斜行を補正する斜行補正手段と、を有するベルト駆動装置。
2. 前記駆動用回転体以外に、１つ又は複数の回転体を有し、
   前記１つ又は複数の回転体のうち少なくとも１つは、前記無端ベルトが張架する範囲の周長が連続的に増加又は減少する形状であり、
   前記駆動用回転体と前記１つ又は複数の回転体とは、前記駆動用回転体の不均一な回転力を打ち消すように配置されている請求項１記載のベルト駆動装置。
3. 前記回転速度検出手段及び前記走行速度検出手段の出力差を補正する回転速度補正手段を更に有する請求項１又は２記載のベルト駆動装置。
4. 前記回転速度補正手段は、前記回転速度検出手段と前記走行速度検出手段との出力差の平均値に基づいて補正を行う請求項３記載のベルト駆動装置。
5. 前記回転速度検出手段及び前記走行速度検出手段の検出結果に基づいて、前記駆動用回転体の制御ゲインを可変させる制御ゲイン可変手段を更に有する請求項１又は２記載のベルト駆動装置。
6. 前記制御ゲイン可変手段は、複数の制御ゲインを記憶する記憶手段を有し、
   前記回転速度検出手段と前記走行速度検出手段の検出結果に基づいて、前記記憶手段に記憶された適切な制御ゲインを選択する請求項５記載のベルト駆動装置。
7. 前記斜行算出手段は、前記ベルト位置算出手段の算出結果若しくは前記エッジ位置検出手段の検出結果の何れか一方又は両方が一定値以上となった場合には、前記無端ベルトの傾き量にかかわらず、前記ベルト位置算出手段の算出結果及び前記エッジ位置検出手段の検出結果を一定値以内に収めるように動作する請求項１乃至６の何れか一項記載のベルト駆動装置。
8. 請求項１乃至７の何れか一項記載のベルト駆動装置を備えた画像形成装置。
9. 請求項３又は４記載のベルト駆動装置を備え、
   前記回転速度補正手段は、被転写体が、前記無端ベルト上に形成された画像が前記被転写体に転写される位置に無い状態における前記回転速度検出手段と前記走行速度検出手段との出力差に基づいて補正値を決定する画像形成装置。