(57)【特許請求の範囲】
【請求項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、
傾動させることで前記ベルト部材の幅方向の位置を調整するステアリングローラと、
前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段と、
前記ステアリングローラを制御する第１の制御部と、
前記ベルト部材の位置の変動における特定の周期にゲインのピークを持たせて前記ステアリングローラを制御する第２の制御部と、を備え、
前記検出手段の出力に基づいて前記第１の制御部と前記第２の制御部とを並列でフィードバックループに入れるように構成するコントローラを有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１の制御部は、回転する前記ベルト部材に発生した寄り速度による幅方向の位置ずれ量を減少させるように前記ステアリングローラを制御し、
前記第２の制御部は、前記ベルト部材を支持して回転する支持回転体の振れが発生させた幅方向の位置ずれ量を減少させるように前記ステアリングローラを制御することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出手段によって検出された所定位置からの位置ずれ量に対して前記第２の制御部が設定する前記ステアリングローラの傾動量は、等しい位置ずれ量に対して前記第１の制御部が設定する前記ステアリングローラの傾動量よりも大きいことを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記支持回転体の回転周期で発生する位置ずれ量に対して前記第２の制御部が設定する前記ステアリングローラの傾動量は、その前後の周期で発生する位置ずれ量に対して前記第２の制御部が設定する前記ステアリングローラの傾動量よりも大きいことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記第２の制御部は、前記ベルト部材の前記像担持体に当接する領域を支持させて前記像担持体と前記ステアリングローラとの間に配置された第１の支持回転体の回転周期で発生する位置ずれ量に対しては、前記ベルト部材の前記像担持体に当接する領域を前記第１の支持回転体の反対側で支持する第２の支持回転体の回転周期で発生する位置ずれ量に対してよりも大きく前記ステアリングローラの傾動量を設定することを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記検出手段は、前記像担持体と前記ステアリングローラとの間に配置されることを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記第１の制御部で用いる位置ずれ量を検出するための第１の検出手段よりも前記第１の支持回転体に近接させて、前記第２の制御部で用いる位置ずれ量を検出するための第２の検出手段を備えたことを特徴とする請求項６記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記ベルト部材に当接して複数の像担持体が配置され、前記第１の支持回転体の周長の整数倍に前記複数の像担持体の間隔が設定されていることを特徴とする請求項５乃至７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記ベルト部材の前記像担持体に当接する領域の回転方向の一端側を支持する第１の支持回転体に近接した位置で前記ベルト部材の幅方向の位置ずれ量を修正する第１のステアリングローラと、
前記ベルト部材の前記像担持体に当接する領域の回転方向の他端側を支持する第２の支持回転体に近接した位置で前記ベルト部材の幅方向の位置ずれ量を修正する第２のステアリングローラと、を備え、
前記第１の支持回転体の回転周期の位置ずれ量に対して前記第１のステアリングローラに設定される傾動量は、前記第２の支持回転体の回転周期の位置ずれ量に対して前記第１のステアリングローラに設定される傾動量よりも大きく、
前記第２の支持回転体の回転周期の位置ずれ量に対して前記第２のステアリングローラに設定される傾動量は、前記第１の支持回転体の回転周期の位置ずれ量に対して前記第２のステアリングローラに設定される傾動量よりも大きいことを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングローラを傾動させてベルト部材を幅方向の所定位置に位置決める画像形成装置、詳しくは回転する支持回転体の振れに起因して発生するベルト部材の幅方向の位置ずれ等を修正可能な制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
ステアリングローラを傾動させてベルト部材（中間転写ベルト又は記録材転写ベルト）の幅方向の位置ずれ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（図１参照）。
【０００３】
特許文献１には、回転するステアリングローラの振れに起因して発生するベルト部材の幅方向の位置ずれ量を相殺するようにステアリングローラの傾動量を制御する画像形成装置が示される。ここでは、検出手段が検出したベルト部材の位置ずれ量に応じてステアリングローラの傾動量を制御して、位置ずれが相殺される方向にベルト部材を移動させる寄り速度を発生させている。
【０００４】
特許文献２には、回転するベルト部材の回転ムラの周波数成分ごとに回転ムラ成分を相殺するように駆動モータを制御する画像形成装置が示される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１２９５１８号公報
【特許文献２】特開２００４−２２９３５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ベルト部材を支持して回転する支持回転体が円筒面と中心軸の傾きによって振れ（みそすり運動）を発生すると、ベルト部材は幅方向に揺れ動いて位置ずれ量が発生する（図４参照）。この位置ずれ量は、数μｍ〜１０μｍ程度の小さなものだが、色ずれの原因となる場合がある。
【０００７】
しかし、回転するベルト部材に発生する寄り力に起因する位置ずれ量に比較して、支持回転体の振れに起因する位置ずれ量は発生周期が短いため、前者を前提とした従来のステアリング制御では後者に対処できない（図７参照）。ステアリングローラの傾動量を変化させると、傾動量に応じた寄り速度がベルト部材に発生し、寄り速度が積分されて初めてベルト部材の位置ずれ量が相殺されるが、そのとき既に、支持回転体は半周して位置ずれ量は反転している。
【０００８】
そこで、制御のゲインを高めて位置ずれ量に割り当てる傾動量を大きくする提案がされたが、ベルト部材の回転位置の移動の応答速度が高まる一方で、蛇行制御が発散して振幅が収束しなくなることが判明した。また、特許文献１に示されるように、ベルト部材の位置ずれ量をフィードフォワードしてステアリングローラの傾動量を制御する検討がされたが、ベルト部材の移動開始時には複雑な過渡現象が発生するため、制御が不安定になることが判明した。
【０００９】
そこで、ステアリングローラに軸方向の移動機構を組み込んでベルト部材の回転位置を軸方向にステアリングローラごと移動させる提案がされたが、現在の小型化されたステアリングローラには新たな機構を収納する余地が無い。軸方向の移動機構の追加によるコストの問題もある。
【００１０】
本発明は、新たな機構を追加することなく、ステアリングローラを用いてベルト部材を速やかに幅方向に移動させて、周期の短い位置ずれを修正できる画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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、傾動させることで前記ベルト部材の幅方向の位置を調整するステアリングローラと、前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段と、前記ステアリングローラを制御する第１の制御部と、前記ベルト部材の位置の変動における特定の周期にゲインのピークを持たせて前記ステアリングローラを制御する第２の制御部と、を備えるものである。そして、前記検出手段の出力に基づいて前記第１の制御部と前記第２の制御部とを並列でフィードバックループに入れるように構成するコントローラを有する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、第１の制御手段による通常の応答速度の位置ずれ修正制御と、第２の制御手段よる高い応答速度の位置ずれ修正制御とを、同じステアリングローラを用いてそれぞれの傾動量を重ねる形式で同時進行させる。第１制御手段は、ステアリングローラの傾動に伴って発生する寄り速度を積分して位置ずれ量を相殺していく従来の制御（蛇行制御等）を行う。これに対して、第２制御手段は、ステアリングローラの傾動に伴って発生する円筒面とベルト部材とが軸方向に一体に移動する移動量（図４参照）を用いてベルト部材を傾動と同時に幅方向に移動させる。
【００１３】
従って、新たな機構を追加することなく、同じステアリングローラを用いてベルト部材を速やかに幅方向に移動させて、周期の短い位置ずれを修正できる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】ステアリング機構の構成の説明図である。
【図３】ベルトエッジセンサの説明図である。
【図４】ステアリングローラの傾動に伴うベルト部材の直接的な幅方向の移動の説明図である。
【図５】比較例１のベルト寄り制御系のブロック線図である。
【図６】比較例１の制御系におけるゲインの周波数特性の説明図である。
【図７】比較例１の制御系における外乱感度係数の周波数特性の説明図である。
【図８】実施例１のベルト寄り制御系のブロック線図である。
【図９】第２のコントローラのゲインの周波数特性の説明図である。
【図１０】比較例１のベルト寄り制御で測定されたベルト寄り量の周波数解析結果の説明図である。
【図１１】比較例１における周波数解析結果の部分的な拡大図である。
【図１２】実施例１のベルト寄り制御で測定されたベルト寄り量の周波数解析結果の説明図である。
【図１３】比較例２の画像形成装置の構成の説明図である。
【図１４】比較例２におけるベルト寄り量の周波数解析結果の説明図である。
【図１５】実施例２のベルト寄り制御のブロック線図である。
【図１６】実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。
【図１７】実施例３のベルト寄り制御のブロック線図である
【発明を実施するための形態】
【００１５】
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、ステアリングローラの傾動に伴う直接的なベルト部材の移動を用いる限りにおいて、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。
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
＜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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
像担持体の一例である感光ドラム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。
【００２４】
現像装置２４Ｙは、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を帯電させ、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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
＜ベルトユニット＞
無端状のベルト部材を採用した画像形成装置では、駆動時のベルト部材の幅方向の位置ずれ（ベルト部材の寄り、蛇行等）を補正するなんらかの手段が必要不可欠である。駆動時のベルト部材の幅方向の位置ずれは、ベルト駆動機構、ベルト部材の機械的精度、ベルト部材の特性変化、記録材がベルト部材に突入する際の振動、外部から加えられる様々な力等によって発生し、変化する。ベルト部材の幅方向の位置ずれが発生する原因としては、例えば、ベルト部材を支持する支持回転体が各々平行になっていないことで、ベルト寄り力を発生させてしまう現象が挙げられる。
【００２９】
このため、なんらかの手段を設けることなしには、ベルト部材の幅方向の位置ずれを抑制することができない。ベルト部材の幅方向の位置ずれを補正する手段としては、ベルト部材の幅方向の回転位置を検出し、検出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。
【００３０】
画像形成装置１では、中間転写ベルト３１のエッジ位置を検出するベルトエッジセンサ３８Ａを配置し、傾動量を調整可能なステアリングローラ３５を設けている。ベルトエッジセンサ３８Ａによって検出されるエッジ位置が幅方向の所定位置に収束するように、ステアリングローラ３５の傾動量を動的に制御することによって、中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置を位置決めている。
【００３１】
ベルトユニット３０は、中間転写ベルト３１を、支持回転体である駆動ローラ３４、転写面形成ローラ３２Ａ、３２Ｂ、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、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。
【００３２】
ステアリングローラ３５は、駆動ローラ３４と一次転写面５３を挟んで対向する位置に配置される。中間転写ベルト３１は、ベルト駆動モータ４０に駆動される駆動ローラ３４に駆動されて矢印Ｒ２方向に回転することで、一次転写面５３をＸ１からＸ２に移動させている。一次転写面５３は、ステアリングローラ３５の近傍に配置されている転写面形成ローラ３２Ａと駆動ローラ３４の近傍に配置されている転写面形成ローラ３２Ｂとによって平面状に支持されている。ベルトエッジセンサ３８Ｂは、駆動ローラ３４側の転写面形成ローラ３２Ｂの近傍に配置されて、一次転写面５３の上流側におけるベルト寄り量を検出する。ベルトエッジセンサ３８Ａは、ステアリングローラ３５側の転写面形成ローラ３２Ａの近傍に配置されて、一次転写面５３の下流側におけるベルト寄り量を検出する。
【００３３】
＜ステアリング機構＞
図２はステアリング機構の構成の説明図である。図２に示すように、ステアリング機構３３は、ステアリングローラ３５の正面側端部をＺ方向に移動してステアリングローラ３５を傾動させることにより、中間転写ベルト３１の寄り速度を制御可能である。
【００３４】
ステアリングローラ３５は、紙面と垂直な方向に配置された一対の軸受ホルダ１０７によって両端部を回転自在に支持されている。軸受ホルダ１０７及びスライダ１０５は、スライドレール１０６を介してステアリングアーム１０１に取り付けられ、スライドレール１０６に案内されてステアリングアーム１０１に沿って一体に移動可能である。
【００３５】
スライドレール１０６の可動側は、軸受ホルダ１０７及びスライダ１０５に固定され、スライドレール１０６の固定側は、ステアリングアーム１０１に固定されている。
【００３６】
引張りバネ４２は、スライダ１０５とステアリングアーム１０１との間に掛け渡されて、スライダ１０５及び軸受ホルダ１０７を矢印Ｔ方向に付勢している。引張りバネ４２に付勢された軸受ホルダ１０７は、ステアリングアーム１０１上を矢印Ｔ方向にスライドして、ステアリングローラ３５を中間転写ベルト３１の内側面に押圧させる。これにより、中間転写ベルト３１にテンションが与えられる。ステアリングローラ３５は、中間転写ベルト３１に所定の張力を付与するテンションローラを兼ねている。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加圧されることにより、中間転写ベルト３１に一定のテンションを付与している。
【００３７】
ここで、スライドレール１０６、軸受ホルダ１０７、スライダ１０５、及び引張りバネ４２が組み立てられたステアリングアーム１０１の構造は、ステアリングローラ３５の正面側と奥側とで共通に構成されている。しかし、奥側のステアリングアーム（不図示）がベルトユニット３０のフレームに固定される一方、正面側のステアリングアーム１０１は、ベルトユニット３０に対して揺動軸１０４を中心にして揺動可能である。このため、ステアリングローラ３５は、奥側の軸受ホルダ（不図示）を傾動の中心として、正面側の軸受ホルダ１０７を昇降させることにより傾動される。
【００３８】
正面側のステアリングアーム１０１におけるステアリングローラ３５と反対側の端部に、ステアリングアーム１０１を揺動軸１０４を中心にして揺動させるためのカムフォロワー１０２が軸支されている。そして、カムフォロワー１０２に当接するようにカム１０３が配設され、カム１０３は、ベルトユニット３０に固定して設けたステアリングモータ４１によって回転駆動される。
【００３９】
ステアリングモータ４１がカム１０３を矢印Ａ方向に回動させると、ステアリングアーム１０１のカムフォロワー１０２側が揺動軸１０４を中心にして矢印Ｃ方向に回動する。その結果、ステアリングローラ３５の正面側端部が矢印Ｅ方向に回動して、ステアリングローラ３５が正面側を下げるように傾動する。このとき、矢印Ｒ２方向に回転する中間転写ベルト３１は、奧側へ向かう寄り速度を付与される。
【００４０】
ステアリングモータ４１がカム１０３を矢印Ｂ方向に回動させると、ステアリングアーム１０１のカムフォロワー１０２側が揺動軸１０４を中心にして矢印Ｄ方向に回動する。その結果、ステアリングローラ３５の正面側端部が矢印Ｆ方向に回動して、ステアリングローラ３５が正面側を上げるように傾動する。このとき、矢印Ｒ２方向に回転する中間転写ベルト３１は、正面側へ向かう寄り速度を付与される。
【００４１】
なお、画像形成装置１では、ステアリングローラ３５に中間転写ベルト３１のテンション付与機能も負担させたが、ステアリング機能とテンション付与機能とは、別々の支持回転体に割り当ててもかまわない。
【００４２】
また、画像形成装置１では、奥側の軸受ホルダ（不図示）を回動の中心にして正面側の軸受ホルダ１０７を昇降させている。しかし、奥側にも正面側と同様の傾動機構を配置して、ステアリングローラ３５の両端を揺動可能な構成としてもよい。その場合、正面側と奥側とでステアリングローラ３５の揺動方向を逆にして、揺動量の絶対値を一致させれば、ステアリングローラ３５の中央を回動軸として傾動させることが可能である。
【００４３】
＜ベルトエッジセンサ＞
図３はベルトエッジセンサの説明図である。図３に示すように、回動軸１５２を中心にして回動自在なセンサアーム１５１は、引張りバネ１５４によって反時計方向に付勢されることで、先端側の案内部１５１ａが中間転写ベルト３１のベルトエッジに当接する。センサアーム１５１の検出面１５１ｂは、距離ｄをあけて変位センサ１５３に対向しているので、ベルトエッジと案内部１５１ａの当接位置が移動すると、センサアーム１５１が回動して、検出面１５１ｂと変位センサ１５３の距離ｄが変化する。変位センサ１５３は、距離ｄに応じた電圧を出力する。中間転写ベルト３１の幅方向の回転位置がずれてベルトエッジと案内部１５１ａの当接位置が移動すると、ベルトエッジセンサ３８Ａの出力電圧は、比例関係を保って変化する。
【００４４】
ベルトエッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１のベルトエッジに当接して、ベルト寄り位置の変動量を直接検出するため、中間転写ベルト３１の一周におけるベルトエッジの出入り形状がベルト寄り量の検出誤差となる。ベルトエッジの出入り形状に起因する読み取り誤差を抑制するために、画像形成装置１では、ベルト寄り制御動作の開始時にベルトエッジ形状プロファイルを取得する。その後、実際の制御時には、刻々検出される回転位置からエッジプロファイル形状を差し引くことで、エッジプロファイルの影響を排除したベルト寄り位置を求めている。
【００４５】
なお、ここでは、ベルト部材の寄り量を検知するために接触式のセンサを配置する方式としたが、ベルト部材に描かれたマークや形成された開口を、ベルト部材の上空より読み取る非接触式のセンサを配置する方式を採用してもよい。
【００４６】
ところで、中間転写ベルト３１の幅方向の位置ずれの原因の一つとして、ベルトユニット３０の支持回転体の回転精度が起因している。支持回転体の円筒面が回転軸と平行でないため、回転する支持回転体がみそすり運動を起こして中間転写ベルト３１を支持回転体の回転周期で幅方向に振動させる現象である。特に、円筒面ですべりが発生しにくいように巻きつけ角を大きくしてあるステアリングローラ３５や駆動ローラ３４においては、その回転精度が中間転写ベルト３１の幅方向の位置ずれに大きく影響する。
【００４７】
画像形成装置１では、画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋが配置されている一次転写面５３で中間転写ベルト３１の幅方向の振動が発生すると、トナー像の転写位置が各色で幅方向にずれて、色ずれ画像が形成されてしまう。
【００４８】
しかし、後述するように、支持回転体の回転周期で発生するベルト部材の幅方向の位置ずれに対しては、ステアリングローラを傾動して、ベルト部材に寄り速度を付与する方法では制御が間に合わない。通常のベルト部材の蛇行周期を想定した傾動量では、寄り速度が発生しても、移動量が発生するまでに支持回転体の回転周期で発生する位置ずれ量は収まってしまう。このような通常のベルト部材の蛇行周期よりも短い周期の位置ずれに対応する制御の例が特許文献１、２に記載されている。
【００４９】
特許文献１では、ステアリングローラの回転周期の位置ずれを課題としており、ベルト部材の寄り方向の位置のフィードバック制御とフィードフォワード制御とを組み合わせてステアリングローラを制御している。ステアリングローラの伝達特性にステアリング機構の逆伝達特性を乗じた値をフィードフォワードすることで、時間遅れがないステアリングローラの応答を実現して、ステアリングローラの振れの影響を軽減している。
【００５０】
特許文献２では、バンディングという走査線間隔の変動に起因する画像ムラを課題としている。そして、駆動ローラの数十〜数百Ｈｚの回転ムラ成分を除去するために、フィードバック用の第１の制御ブロックと並列に駆動ローラの回転周期に応答する第２の制御ブロックを配置している。第２の制御ブロックは、外乱の有する特定の周波数に対してのみゲインを有するように制御関数が設定されている。
【００５１】
しかし、これらの制御では、ステアリングローラ以外の支持回転体の回転周期の位置ずれは除去できない。図１に示すように一次転写面５３を形成して色ずれ画像に大きな影響を及ぼす転写面形成ローラ３２Ａ、３２Ｂの振れに起因する位置ずれを適正に軽減できない。
【００５２】
そこで、以下の実施例では、従来活用されていなかった「ステアリングローラの傾動に伴うベルト部材の直接的な幅方向の移動」を用いて転写面形成ローラ３２Ａ、３２Ｂの回転周期で発生する位置ずれを補正している。
【００５３】
＜直接的な幅方向の移動を用いた寄り制御＞
図４はステアリングローラの傾動に伴うベルト部材の直接的な幅方向の移動の説明図である。図４に示すように、ステアリングローラ３５の傾動に伴ってベルトねじれ現象によって回転位置が幅方向に移動する。ステアリングローラ３５を矢印ａ方向に傾動させると、ステアリングローラ３５の端部は、初期位置ｅから位置ｅ’に移動し、中間転写ベルト３１のベルトエッジが初期状態ｂから位置ｂ’に移動する。逆に、ステアリングローラ３５を矢印ｂの方向に傾動させると、ステアリングローラ３５の端部は、初期状態ｅから位置ｅ’’に移動し、中間転写ベルト３１のベルトエッジが初期状態ｂから位置ｂ’’に移動する。
【００５４】
ステアリングローラ３５の傾動に伴う中間転写ベルト３１の強制移動現象は、ステアリングローラ３５の傾動後、時間の遅れなく、中間転写ベルト３１の周方向の全周に渡って幅方向の回転位置の外乱を発生させる。ステアリングローラ３５の傾動に伴って発生する直接的な幅方向の移動量は、ステアリングローラ３５の半径と傾動角とに応じた量で発生する。ステアリングローラ３５の傾動に伴う直接的な幅方向の移動は、傾動が寄り速度を発生した後に寄り速度の積分値として発生する間接的な幅方向の移動よりも応答速度が高い。このため、ステアリングローラ３５の傾動に伴う直接的な幅方向の移動であれば、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期で発生する短い周期の位置ずれ量をタイムリーに軽減できる。転写面形成ローラ３２Ａの回転周期で発生する幅方向の位置ずれ量を検出して、検出した位置ずれ量を直接的な幅方向の移動で相殺するようにステアリングローラ３５の傾動量を設定することで、回転位置を所定位置へ向かって修正できる。
【００５５】
図３に示すように、制御部１０００は、ベルトエッジセンサ３８Ａの出力に基づいて、ステアリングモータ４１を制御して、ステアリングローラ３５を傾動させることにより、中間転写ベルト３１を移動させて幅方向の所定位置に位置決める。制御部１０００は、プログラム制御される高速演算素子で構成され、入力データに応じた演算結果をパルス出力して、パルスモータで構成されるステアリングモータ４１の回転方向と回転角度を制御する。
【００５６】
位置ずれ量演算部１００７は、１０ｍｓｅｃ間隔でサンプリングしたベルトエッジセンサ３８Ａの出力データをベルトエッジプロファイルデータで修正し、目標位置に比較して位置ずれ量を演算する。
【００５７】
第１のコントローラ１００１は、位置ずれ量に対して低いゲインでステアリングモータ４１を制御することにより、中間転写ベルトの長周期の蛇行量を補正する。第１のコントローラ１００１は、代表的にはＰＩＤ制御器などが考えられ、ステアリングローラ３５の傾動によって発生する寄り速度の積分値で位置ずれを補正する。
【００５８】
第２のコントローラ１００３は、短い特定周期の位置ずれ量に対してのみ、大きなゲインでステアリングモータ４１を制御することにより、当該周期の支持回転体の振れに伴う位置ずれを補正する。第２のコントローラ１００３は、ステアリングローラ３５の傾動に伴ってステアリングローラ３５と中間転写ベルト３１とが一体に幅方向へ移動する移動量を用いて中間転写ベルト３１を所定位置へ向かって移動させる。
【００５９】
第１のコントローラ１００１の制御量と第２のコントローラ１００３の制御量とを単純に加算してステアリングモータ４１を作動させる。第２のコントローラ１００２は、同じ位置ずれ量に対して第１のコントローラ１００１よりも格段に大きな傾動量を設定する。しかし、特定周期の位置ずれ量は１０μｍ以下と小さく、短い周期で制御量がプラスマイナスに反転出力されるため、傾動によって発生する寄り速度が積分されて目立つほどの寄り量が発生することはない。
【００６０】
また、そのような寄り量の相殺漏れを含めて、第１のコントローラ１００１が中間転写ベルトの寄り速度を制御して、幅方向の回転位置を所定位置にゆるやかに収束させていく。言い換えれば、第２のコントローラ１００３による制御は周期が短いため、周期の長い第１のコントローラ１００１による制御に重ね合わせても不安定を招かない。
【００６１】
＜比較例１＞
図５は比較例１のベルト寄り制御系のブロック線図である。図６は比較例１の制御系におけるゲインの周波数特性の説明図である。図７は比較例１の制御系における外乱感度係数の周波数特性の説明図である。
【００６２】
図５に示すように、比較例１のベルト寄り制御では、第１のコントローラ１００１が制御対象（中間転写ベルト３１）１００２を制御する。第１のコントローラ１００１の後に入ってくる外乱ｂ１は、例えば、ステアリング機構（３３：図２）のメカ的なガタなどがあげられる。制御対象１００２が動作した後に入ってくる外乱ｂ２は、中間転写ベルト３１の寄り現象に直接的に影響を与える外乱であり、本実施例が解決しようとしている支持回転体の振れによる幅方向の位置ずれがあげられる。外乱ｂ３は、ベルトエッジセンサ３８Ａの読み取り誤差を表現しており、代表的には電気ノイズや上述のベルトエッジプロファイル誤差などがあげられる。
【００６３】
図６は、制御対象１００２のベルト寄り位置変動特性の周波数別ゲイン特性を代表的なゲイン特性のボード線図で示しており、入力をステアリング動作量、出力をベルト寄り量としている。図６に示すように、低周波帯域のゲインは高周波帯域のゲインよりも大きい値を示している。しかし、低周波帯域から高周波帯域にシフトする際、再度ゲインの値がわずかに大きくなっている。
【００６４】
低周波帯域のゲインが大きくなる現象は、ステアリングローラ３５が傾動して発生する寄り速度が積分されることに起因している。一方、高周波側でゲインが持ち上がる現象は、上述したステアリングローラ３５の傾動に伴って発生する中間転写ベルト３１の直接的な幅方向の移動（強制変移現象）に起因している。
【００６５】
このようなゲイン特性を有する制御系に対して、第１のコントローラ１００１を微分動作を行わないＰＩ制御器とした時の、外乱ｂ２から出力ｙまでのゲイン特性（外乱感度関数）を図７に示す。図７は、外乱ｂ２が出力ｙに与える外乱感度関数の周波数別ゲイン特性を表している。
【００６６】
図７に示すように、外乱感度関数は、高周波側になるほど、０ｄＢに近づく。このことは、外乱ｂ２の信号は、高周波側であればあるほど、振幅がさほど減衰することなく、出力ｙに影響を与えることを意味している。そのため、外乱ｂ２の信号は、低周波であればあるほど、第１のコントローラ１００１でその影響を小さく制御することができる。
【００６７】
一方、図６に示すように、制御対象１００２のゲイン特性がベルトねじれによる強制変移を有するため、高周波側でゲインが持ち上がっている。このため、図７の外乱感度関数においても、高周波側で若干ゲインが下がるが、外乱ｂ２を十分に抑制できる量ではない。つまり、第１のコントローラ１００１では、応答速度が低すぎて、支持回転体の回転周期で発生する外乱ｂ２の位置ずれを解消できない。
【００６８】
ところで、図７の外乱感度関数における高周波帯域でのゲインを小さくするために有効な手法として、第１のコントローラ１００１の高周波帯域でのゲインを大きくすることが考えられる。例えば、第１のコントローラ１００１をＰＩＤ制御器にして、その微分項を大きくするなどの対応が考えられる。しかし、そのような対策では、寄り速度が高まってベルトエッジセンサ３８Ａの読み取り誤差ｂ３を増幅してしまうため、ステアリング制御の安定性が損なわれる。そのため、ベルトエッジセンサ３８Ａの読み取りに影響を与えない制御構成が必須である。
【００６９】
そこで、以下の実施例では、外乱ｂ２の主要因である支持回転体の振れは、その周期が既知であることに着目している。特定周期の外乱ｂ２のみを抑制できる第２のコントローラ１００３を第１のコントローラ１００１と並列に設けて、外乱ｂ２の影響を軽減している。
【００７０】
＜実施例１＞
図８は実施例１のベルト寄り制御系のブロック線図である。図９は第２のコントローラのゲインの周波数特性の説明図である。図１０は比較例１のベルト寄り制御で測定されたベルト寄り量の周波数解析結果の説明図である。図１１は比較例１における周波数解析結果の部分的な拡大図である。図１２は実施例１のベルト寄り制御で測定されたベルト寄り量の周波数解析結果の説明図である。
【００７１】
図３を参照して図８に示すように、実施例１では、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ピークに着目し、その除去を目的としている。第２のコントローラ１００３によってステアリングローラ３５側の転写面形成ローラ３２Ａの振れに起因する色ずれを抑制している。フィードバックを通じた外乱ｂ２の影響を軽減するために、第２のコントローラ１００３が第１のコントローラ１００１と並列に配置されている。
【００７２】
図９に示すように、第１のコントローラ１００１は、通常のＰＩ制御の演算を次式のように行う。
Ｃ＝（ａｚ＋ｂ）／ｚ
【００７３】
一方、第２のコントローラ１００３は、ボード線図において特定周波数帯域にゲイン特性を持たせたフィルタである。転写面形成ローラ３２Ａの周期をｆ（Ｈｚ）とし、サンプリング時間をｔｓｅｃとする。第２のコントローラ１００３が、サンプリング時間ｔｓｅｃ時においてｆ（Ｈｚ）の回転周期でゲインのピークを有する時、ゲインをＫとするフィルタの伝達関数は、次の（１）式で表される。
【００７４】
【数１】
0005506458.tif 000002
【００７５】
特許文献２に示されるように、（１）式の分母は、３つの連続したサンプリング時刻の振幅ｚ２、ｚ、ｚ０＝１から周期ｆの外乱振幅を抽出するための演算式となっている。
【００７６】
なお、第２のコントローラ１００３は、周期ｆをそれぞれの支持回転体の振れ周期に定めて、第１のコントローラ１００１と並列に複数個配置してもよい。これにより、複数の支持回転体の周期外乱を抑制する構成とすることができる。
【００７７】
図１に示すように、画像形成装置１において、以下のようにして、第２のコントローラ１００３で制御の対象とする転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の特定を行った。
【００７８】
まず、最初に、画像形成装置１において、図５に示す比較例１のベルト寄り制御によるベルト搬送を行った。ベルトエッジセンサ３８Ａの出力をフィードバックしてステアリングローラ３５の傾動量を制御するベルト寄り制御を行わせ、そのときのベルト寄りデータを、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａを用いてそれぞれ測定した。
【００７９】
そして、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａのベルト寄りデータの周波数解析を行い、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａ位置における周波数ごとの振幅特性を求めた。
【００８０】
図１０の（ａ）に示すように、下流側のベルトエッジセンサ３８Ａのベルト寄りデータでは、駆動ローラ３４の回転周期、ステアリングローラ３５の回転周期、及び転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ピークが支持回転体要因の外乱ｂ２として観測された。そして、第１のコントローラ１００１のみでは、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱が十分に除去できていないことが判明した。
【００８１】
図１０の（ｂ）に示すように、上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂのベルト寄りデータでは、ステアリングローラ３５の回転周期の外乱ピークは小さい。しかし、駆動ローラ３４の回転周期及び転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ピークが支持回転体要因の外乱ｂ２として観測された。
【００８２】
図１１は、図１０における転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ピーク（点線で囲んだ部位）を拡大した振幅特性を示す。図１１の（ａ）に示すように、下流側のベルトエッジセンサ３８Ａでは、転写面形成ローラ３２Ａの振れに起因する振幅は大きくなる。このため、図１１の（ｂ）に示すように、上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂでは、転写面形成ローラ３２Ａの振れに起因する振幅は小さくなる。
【００８３】
次に、図８に示すように、上記（１）式で示される伝達関数特性を有する第２のコントローラ１００３を第１のコントローラ１００１と並列に配置してゲインを調整した。ベルトエッジセンサ３８Ａの出力をフィードバックしてステアリングローラ３５の傾動量を制御するベルト寄り制御を行わせ、そのときのベルト寄りデータを、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａを用いてそれぞれ測定した。
【００８４】
そして、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及び下流ベルトエッジセンサ３８Ａのベルト寄りデータの周波数解析を行い、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａ位置における周波数ごとの振幅特性を求めた。
【００８５】
図１２の（ａ）に示すように、下流側のベルトエッジセンサ３８Ａのベルト寄りデータでは、駆動ローラ３４の回転周期、ステアリングローラ３５の回転周期、及び転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ピークが比較例１の制御の場合のように観測された。しかし、実施例１の制御によれば、第２のコントローラ１００３を付加することで、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱が十分に除去されていることが判明した。
【００８６】
図１１と図１２を比較して示されるように、比較例１の制御と比較して、実施例１の制御によれば、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａの振幅値の差を小さくすることができた。
【００８７】
この理由を説明する。ステアリングローラ３５を所定量傾動させた時、中間転写ベルト３１の直接的な幅方向の移動量は、ステアリングローラ３５の近傍で大きい移動量となる一方、遠方に行くに従って移動量が小さくなる。そのため、ステアリングローラ３５の近傍に配置された下流側のベルトエッジセンサ３８Ａの位置では、上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂの位置よりも大きく幅方向の位置ずれを低減できる。
【００８８】
以上より、下流側のベルトエッジセンサ３８Ａの出力に基づいて、第２のコントローラ１００３による特定周期の外乱除去を行うと、一次転写面５３は、特定周期で幅方向に平行移動する現象を生じる。このとき、画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｋの間隔が、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の整数倍となる関係になっていれば、このように一次転写面５３が周期的に平行移動しても色ずれは発生しない。ベルト部材（３１）に当接して複数の像担持体が配置される場合、第１の支持回転体（３８Ａ）の周長の整数倍に複数の像担持体の間隔が設定されていることが望ましい。
【００８９】
実施例１では、第２の制御手段（１００３）は、傾動に伴ってステアリングローラとベルト部材とが一体に幅方向へ移動する移動量を用いてベルト部材を所定位置へ向かって移動させるようにステアリングローラを制御する。第１のコントローラ１００１は、回転する中間転写ベルト３１に発生した寄り速度による幅方向の位置ずれ量を減少させるようにステアリングローラ３５を制御する。第２のコントローラ１００３は、中間転写ベルト３１を支持して回転する転写面形成ローラ３２Ａの振れが発生させた幅方向の位置ずれ量を減少させるようにステアリングローラ３５を制御する。
【００９０】
ここで、ベルトエッジセンサ３８Ａによって検出された位置ずれ量に対して第２のコントローラ１００３が設定するステアリングローラ３５の傾動量は、等しい位置ずれ量に対して第１のコントローラ１００１が設定する傾動量よりも大きい。また、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期で発生する位置ずれ量に対して第２のコントローラ１００３が設定する傾動量は、その前後の周期で発生する位置ずれ量に対して設定する傾動量よりも大きい。
【００９１】
実施例１では、第２のコントローラは、特定周期にゲインのピークを持たせたフィルタを、第１のコントローラと並列に配置している。第２のコントローラは、複数の支持回転体の個別の周期にゲインのピークを持たせた複数個のフィルタを、すべて第１の制御手段と並列に配置してもよい。これにより、転写面形成ローラ３２Ａの振れに起因する位置ずれのみならず、ステアリングローラ３５、駆動ローラ３４、対向ローラ３６の振れに起因する位置ずれも修正可能となる。
【００９２】
＜比較例２＞
図１３は比較例２の画像形成装置の構成の説明図である。図１４は比較例２におけるベルト寄り量の周波数解析結果の説明図である。
【００９３】
図１３に示すように、比較例２の画像形成装置１Ｅは、図１の画像形成装置１の駆動ローラ３４にステアリングローラを兼ねさせている。テンションローラ３５Ｊは、傾動不可能に構成する一方、駆動ローラ３４に図２に示すステアリング機構を組み込んで傾動可能に構成した。上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂの出力に基づいてステアリングモータ４１を制御して駆動ローラ３４を傾動させることで、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ベルト寄り制御を行う構成とした。
【００９４】
図８に示すように、上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂの出力を第１のコントローラ１００１及び第２のコントローラ１００３へのフィードバックとした。これにより、具体的には、駆動ローラ３４から一次転写面５３を挟んで遠方に配置されている転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱に起因する色ずれを、駆動ローラ３４のステアリング制御によって抑制可能か否かを検討した。その結果、比較例２の画像形成装置１Ｅでは、実施例１のベルト寄り制御を適用しても色ずれは抑制できないことが判明した。
【００９５】
画像形成装置１Ｅは、上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂを用いて中間転写ベルト３１の寄り位置を検出し、幅方向の目標位置からの位置ずれ量に応じた傾動量をステアリングローラ３５に設定して目標位置への収束制御（蛇行制御）を行う。
【００９６】
図８に示すように、第１のコントローラ１００１に上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂの出力をフィードバックして駆動ローラ３４の傾動量を制御することにより、目標位置への収束制御を行わせた。これと並行して、第２のコントローラ１００３に上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂの出力をフィードバックして駆動ローラ３４の傾動量を制御することにより、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ｂ２の除去を行わせた。図９に示すように、第２のコントローラ１００３の周波数特性を転写面形成ローラ３２Ａの回転周期に一致させている。
【００９７】
そのときのベルト寄りデータを、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａを用いてそれぞれ測定した。そして、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及び下流ベルトエッジセンサ３８Ａのベルト寄りデータの周波数解析を行い、ベルトエッジセンサ３８Ｂ及びベルトエッジセンサ３８Ａ位置における周波数ごとの振幅特性を求めた。図１４に、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ピークを拡大して示す。
【００９８】
図１４の（ｂ）に示すように、上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂの位置では、転写面形成ローラ３２Ｂの回転周期の振幅は、図１１に示した比較例１（第１のコントローラ１００１のみで制御）と比較して、大きく低減される。しかし、下流側のベルトエッジセンサ３８Ａの位置では、転写面形成ローラ３２Ｂの回転周期の振幅はほとんど低減されなかった。
【００９９】
図１２と図１４とを比較して分るように、比較例２の構成で、第２のコントローラ１００３を導入した場合、一次転写面５３の周期的な移動が実施例１の構成のような平行移動とはならない。実施例１に比較して、上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂと下流側のベルトエッジセンサ３８Ａとにおける位置ずれ量の差分が大きくなる分、トナー像の色ずれは悪化する傾向である。
【０１００】
従って、第２のコントローラ１００３は、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期で発生する位置ずれ量に対しては、転写面形成ローラ３２Ｂの回転周期で発生する位置ずれ量に対してよりもゲインを大きくすることが好ましい。
【０１０１】
従って、実施例１で説明したように、傾動させる支持回転体の近傍に配置された支持回転体の回転周期に適合させたフィルタ特性を持たせた第２のコントローラ１００３を付加する必要がある。そして、そのような第２のコントローラ１００３に、傾動させる支持回転体の近傍に配置されたベルト位置の検出手段の出力をフィードバックすることで外乱ピークを最も効果的に抑制でき、色ずれを良化させることができる。
【０１０２】
また、実施例１では、ステアリングローラ３５側の転写面形成ローラ３２Ａの回転周期の外乱ピークに着目して説明したが、ステアリングローラ３５やその他の支持回転体が引き起こす周期的外乱ピーク（図１０）についても適用可能である。従って、実施例１の制御によれば、中間転写ベルト３１上の色ずれの一つの主要因である複数の支持回転体のそれぞれの回転周期の周期的外乱ピークを抑制して、色ずれを確実に低減できる。
【０１０３】
＜実施例２＞
図１５は実施例２のベルト寄り制御のブロック線図である。短い特定周期の位置ずれ量に対してのみ、大きなゲインでステアリングモータ４１を制御するための第２のコントローラ１００３は、実施例１の構成には限定されない。支持回転体の回転周期の位置ずれに応答して大きなゲインの出力を発生可能な制御手段は、図８の構成には限定されない。実施例２では、図８の構成に対する代替的な制御手段を説明する。
【０１０４】
図１５に示すように、実施例２では、第１のコントローラ１００１と直列に、任意の周期の周期信号発生器１００５を配置する。周期信号発生器１００５内では、遅延時間生成補償器１００４がポジティブフィードバックの形で設けられている。その結果、時間間隔Ｌだけ前の信号を現在の値に加えることでＬ時間の周期を持った信号を形成することができる。また、遅延時間生成補償器１００４の後に高周波ノイズ除去のローパスフィルタを設けても構わない。
【０１０５】
このように、第２の実施例では、遅延時間生成補償器１００４を第２のコントローラとして、制御対象１００２の後に加わる回転周期Ｌの外乱ｂ２を打ち消すような構成を採用している。第２の制御手段の制御構成は、特定の周波数の周期信号を生成する繰り返し制御補償器が第１の制御手段と直列に配置されている。
【０１０６】
＜実施例３＞
図１６は実施例３の画像形成装置の構成の説明図である。図１７は実施例３のベルト寄り制御のブロック線図である。
【０１０７】
実施例１では、第１のコントローラ１００１と第２のコントローラ１００３とに同じベルトエッジセンサ３８Ａの出力をフィードバックした。しかし、実施例３では、第１のコントローラ１００１と第２のコントローラ１００３とに別々のベルトエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力をフィードバックする。長周期のベルト蛇行量を補正するための第１のコントローラ１００１には、ステアリングローラ３５に近接して配置したベルトエッジセンサ３８Ａの出力をフィードバックする。
【０１０８】
これに対して、第２のコントローラ１００３には、転写面形成ローラ３２Ａに近接した位置で一次転写面５３を検出するベルトエッジセンサ３８Ｂの出力をフィードバックする。これにより、転写面形成ローラ３２Ａの回転周期で発生する一次転写面５３の幅方向の位置ずれが補正される。
【０１０９】
図１６に示すように、実施例３の画像形成装置１Ｆは、中間転写ベルト３１の一次転写面５３の下流側にベルトエッジセンサ３８Ｂ、３８Ａを配置している。上流側のベルトエッジセンサ３８Ｂは、転写面形成ローラ３２Ａに近接した一次転写面５３に配置され、下流側のベルトエッジセンサ３８Ａは、転写面形成ローラ３２Ａよりもステアリングローラ３５の近くに配置している。
【０１１０】
図１７に示すように、ベルト寄り位置を収束させることを主目的とした第１のコントローラ１００１は、ステアリングローラ３５に近接した位置のベルトエッジセンサ３８Ａの位置データを用いて行う。一方、第２のコントローラ１００３には、上流ベルトエッジセンサ３８Ｂの位置データを入力する。
【０１１１】
そして、第２のコントローラ１００３からの出力の位相を１８０度反転した信号を、第１のコントローラからの出力に加えた値を制御対象１００２に入力する。
【０１１２】
実施例３では、第１のコントローラへの入力を下流ベルトエッジセンサ３８Ｂを用いることが特徴である。その理由としては第１のコントローラ１００１によるベルト寄り目標値制御をステアリングローラ３５から遠い上流ベルトエッジセンサ３８Ｂを用いる構成では、制御対象１００２の時間遅れが大きくなり、目標値収束制御が不安定になる傾向があるためである。
【０１１３】
一方、第２のコントローラ１００３への入力となるセンサは、ターゲットとする周期外乱を発生させるローラ近傍に配置することが望ましい。この理由は周期外乱を発生させるローラから遠い位置にエッジセンサ３８を配置すると、外乱発生から読み取りまでの時間遅れが発生し、第２のコントローラ１００３で十分な位置ズレ量低減ができなくなる可能性があるためである。
【０１１４】
このような制御構成にすることで、外乱を抑制したいローラ近傍のセンサデータが第２のコントローラ１００３への入力になるため、ローラ周期の位相情報が確実に取得でき、周期外乱による位置ズレ、及び色ずれの発生をより抑制することができる。さらにステアリングローラ近傍に配置した下流ベルトエッジセンサ３８Ａのデータを用いて、第１のコントローラ１００１による目標値収束制御を行うため、ベルト寄り位置の目標値収束制御も安定化させることができる。
【０１１５】
実施例３では、検出手段をベルト搬送方向に沿って２つ異なる位置に配置し、一つのセンサで得られるデータを第１の制御手段への入力とし、もう一方の検出手段で得られるデータを第２の制御手段への入力としている。そして、２つの検出手段のうち、ステアリングローラに近い方の検出手段を第１の制御手段への入力としている。
【０１１６】
＜実施例４＞
実施例１〜３では、ベルト部材の像担持体に当接する領域の上流側あるいは下流側にステアリングローラを配置した実施例を説明したが、本発明は、上流側及び下流側にステアリングローラを配置した実施例でも実施できる。特開２０００−２３３８４３号公報には、中間転写ベルトの一周内に第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配置して中間転写ベルトの回転方向の傾き（スキュー）を修正する画像形成装置が示される。
【０１１７】
図１に示されるように、第１のステアリングローラ（３４）は、ベルト部材の像担持体に当接する領域（５３）の回転方向の一端側を支持する第１の支持回転体（３８Ａ）に近接した位置でベルト部材（３１）の幅方向の位置ずれ量を修正する。第２のステアリングローラ（３５）は、ベルト部材の像担持体に当接する領域（５３）の回転方向の他端側を支持する第２の支持回転体（３８Ｂ）に近接した位置でベルト部材（３１）の幅方向の位置ずれ量を修正する。
【０１１８】
このとき、第１の支持回転体（３８Ａ）の回転周期の位置ずれ量に対して第１のステアリングローラ（３５）に設定される傾動量は、第２の支持回転体（３８Ｂ）の回転周期の位置ずれ量に対して設定される傾動量よりも大きい。また、第２の支持回転体（３８Ｂ）の回転周期の位置ずれ量に対して第２のステアリングローラ（３４）に設定される傾動量は、第１の支持回転体（３８Ａ）の回転周期の位置ずれ量に対して設定される傾動量よりも大きい。この理由は比較例２で説明したとおりである。
【０１１９】
また、第１のステアリングローラ（３５）の傾動量を演算するための位置ずれ量は、第１の支持回転体（３８Ａ）に近接して配置した第１の検出手段（３８Ａ）の出力から計算される。一方、第２のステアリングローラ（３４）の傾動量を演算するための位置ずれ量は、第２の支持回転体（３８Ｂ）に近接して配置した第２の検出手段（３８Ｂ）の出力から計算される。この理由は、実施例３で説明したとおりである。
【符号の説明】
【０１２０】
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、３２Ａ、３２Ｂ  転写面形成ローラ
３３  ステアリング機構、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  下流側のベルトエッジセンサ、３８Ｂ  上流側のベルトエッジセンサ
３９  ベルトクリーニング装置、４１  ステアリングモータ、４２  バネ
１０１  ステアリングアーム、１０２  フォロワー、１０３  カム
１０４  揺動軸、１０５  スライダ、１０６  スライドレール
１０７  軸受ホルダ
１００１  第１の制御手段（第１のコントローラ）
１００２  制御対象（中間転写ベルト）
１００３  第２の制御手段（第２のコントローラ）
１００４  遅延時間生成補償器
１００５  周期信号発生器
【図１】
0005506458.tif 000003
【図２】
0005506458.tif 000004
【図３】
0005506458.tif 000005
【図４】
0005506458.tif 000006
【図５】
0005506458.tif 000007
【図６】
0005506458.tif 000008
【図７】
0005506458.tif 000009
【図８】
0005506458.tif 000010
【図９】
0005506458.tif 000011
【図１０】
0005506458.tif 000012
【図１１】
0005506458.tif 000013
【図１２】
0005506458.tif 000014
【図１３】
0005506458.tif 000015
【図１４】
0005506458.tif 000016
【図１５】
0005506458.tif 000017
【図１６】
0005506458.tif 000018
【図１７】
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