(57)【要約】      （修正有）【課題】高画質化、小型化、低コスト化を図り、確実なベルト寄り補正動作を可能とするベルト搬送装置の提供。【解決手段】張架手段２１１〜２１５によって張架搬送される無端ベルト２１８を搬送駆動し、張架手段２１４を張力付与方向に変位可能にし、ベルト幅方向に直交する方向に移動させ、張架手段の姿勢を調整することによりベルト位置を補正し、第１の調整手段で調整される張架手段２１４と無端ベルトの間のベルト巻付角θ１、摩擦係数μ１、第１の調整手段で調整される張架手段２１４に対しベルト搬送方向上流側に位置する張架手段２１３と無端ベルトの間のベルト巻付角θ２、摩擦係数μ２は、無端ベルトを張架する他の張架手段と無端ベルトの間ベルト巻付角θｎ、摩擦係数μｎと、μ１×ｃｏｓ(（１８０−θ１）／２)＞μｎ×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)、μ２×ｃｏｓ(（１８０−θ２）／２)＞μｎ×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)とした。【選択図】図５
2015206953.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の張架手段によって張架搬送される無端ベルトと、
前記無端ベルトを搬送駆動するベルト駆動手段と、
前記複数の張架手段のうちのいずれかの張架手段を前記無端ベルトに張力を付与すべく張力付与方向に変位可能に支持し、かつ張力付与方向に付勢する張力付与手段と、
前記複数の張架手段のうちのいずれかの張架手段の一端を他端に対してベルト幅方向に直交する方向に相対的に移動させることで、前記いずれかの張架手段の姿勢を調整する第１の調整手段を有し、
前記ベルト駆動手段により前記無端ベルトを搬送駆動し、前記第１の調整手段によりベルト位置を補正するベルト搬送装置であって、
前記第１の調整手段で調整される張架手段と前記無端ベルトの間のベルト巻付角θ１、摩擦係数μ１、および第１の調整手段で調整される張架手段に対しベルト搬送方向上流側に位置する張架手段と前記無端ベルトの間のベルト巻付角θ２、摩擦係数μ２は、前記無端ベルトを張架する他の張架手段と前記無端ベルトの間ベルト巻付角θｎ、摩擦係数μｎと以下の関係にある
μ１×ｃｏｓ(（１８０−θ１）／２)  ＞  μｎ×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)
μ２×ｃｏｓ(（１８０−θ２）／２)  ＞  μｎ×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)
ベルト搬送装置。
【請求項２】
請求項１記載のベルト搬送装置において、
前記複数の張架手段のうちのいずれかの張架手段の一端を他端に対してベルト幅方向に直交する方向に相対的に移動させることで、前記いずれかの張架手段の姿勢を調整する第２の調整手段を有し、
前記ベルト駆動手段により前記無端ベルトを搬送駆動し、前記第１及び第２の調整手段によりベルト位置を補正するベルト搬送装置。
【請求項３】
請求項２記載のベルト搬送装置において、
前記第１の調整手段は、ベルト搬送方向と直交する方向のベルト位置を、前記第２の調整手段は、ベルト搬送方向に対するベルト傾きをそれぞれ補正するベルト搬送装置。
【請求項４】
請求項２又は３記載のベルト搬送装置において、
前記第１の調整手段で調整される張架手段と、この張架手段よりもベルト搬送方向上流側に隣接する張架手段との間隔は、前記第２の調整手段で調整される張架手段と、この張架手段よりもベルト搬送方向上流側に隣接する張架手段との間隔よりも小さく設定されているベルト搬送装置。
【請求項５】
トナー像が形成され像担持体と、
複数の張架手段によって張架されていて、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される無端ベルトで構成された転写体を備えた転写ユニットを備えた画像形成装置において、
前記転写ユニットとして、請求項１乃至４の何れか１項に記載のベルト搬送装置を用いた画像形成装置。
【請求項６】
請求項５記載の画像形成装置において、
前記転写体に転写されたトナー像を記録材に転写する転写部を有し、
前記像担持体は、色の異なるトナー像がそれぞれ形成される複数の像担持体であって、
前記転写体には、異なる色のトナー像が転写され、転写されたトナー像が前記転写部で一括して前記記録材に転写され、
少なくとも前記第１または第２の調整手段により前記転写体の主走査方向位置または前記転写体上に形成された画像の色ずれが調整可能な画像形成装置。
【請求項７】
トナー像が形成され像担持体と、
複数の張架手段によって張架されていて、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される転写部へと記録材を搬送する無端ベルトで構成された搬送部材を備えた転写ユニットを備えた画像形成装置において、
前記転写ユニットとして、請求項１乃至４の何れか１項に記載のベルト搬送装置を用いた画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体は、色の異なるトナー像がそれぞれ形成される複数の像担持体であって、
前記記録材には前記搬送部材によって各像担持体との転写部に搬送されることで、各像担持体に形成されたトナー像が転写され、
少なくとも前記第１または第２の調整手段により前記記録材の主走査方向位置及び記録材上の転写画像の色ずれを調整する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト搬送装置及びこのトナー搬送装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式の画像形成装置において、転写体である中間転写体、あるいは転写体である記録材の搬送部材として無端ベルトを用いた画像形成装置が知られている。これら無端ベルトは複数の張架手段であるローラに張架されて回転駆動されるが、このときベルト搬送方向と直交する方向（主走査方向）にベルト位置が移動するベルト寄りやベルト搬送方向が主走査方向に傾斜するベルト斜行が発生することがある。
ベルト斜行が発生すると、中間転写体や記録材など転写体上の画像形成位置にずれが生じるため、これが画像の歪みとなる。また、ブラック（以下、Ｋとする。）、イエロー（以下、Ｙとする。）、マゼンタ（以下、Ｍとする。）、シアン（以下、Ｃとする。）の単色画像を各々形成し、それらを転写体上で重ね合わせてカラー画像を得る、カラーの画像形成装置においては、画像形成位置のずれが、各色トナー画像間の色ずれとなって現れる。これらはいずれも画像品質劣化につながるため高画質の画像を得るためには、ベルトの寄りや斜行を防止することが必要である。
そこで、無端ベルトの主走査方向位置情報に基づきベルト寄りを調整し、無端ベルトの主走査方向傾き情報に基づき像担持体上の主走査方向の潜像形成位置を補正する手法が特許文献１〜６で提案されている。
ベルト幅方向での無端ベルトの位置を検出する複数の検出手段と、複数の検出手段の検出結果に基づいて無端ベルトの寄りと斜行を算出し、無端ベルトを張架する２つのステアリングローラを使用して寄りと斜行を制御することで、画像の歪みを補正する手法が特許文献７で提案されている。
ステアリングローラの一端を第１の方向に移動させる第１調整機構と、ステアリングローラの一端を第２の方向に移動させる第２調整機構とを備え、それぞれを動作させることによって無端ベルトの寄り調整を行うことで、無端ベルトを迅速に移動させるときと正確に移動させるときで、調整機構を使い分ける手法が特許文献８で提案されている。
隣接した２本のステアリングローラを一体的に傾けることで、ベルト幅方向位置の補正量を増加すると共に、２本のステアリングローラに対し他のローラよりも摩擦係数が大きくなるよう表面処理を施すことで、補正動作におけるステアリングローラとベルトのグリップを維持する手法が特許文献９で提案されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
特許文献１〜６のような、無端ベルトの斜行による画像歪みや色ずれを画像形成位置により補正する場合、直接無端ベルトの傾きを補正するのではないため、検出したベルト傾きに対し、必要な画像形成位置補正量が、製品組付精度ばらつきや環境条件により変動する場合、高精度な補正を行うことはできず、高画質化には限界がある。
特許文献７、８のように、ベルトの寄りだけでなく斜行もステアリングローラにより補正する場合、２つのステアリングローラのそれぞれ独自に傾けることで寄りと斜行を補正する必要がある。このとき、それぞれのステアリングローラの傾きに対し得られる補正の感度や、必要補正範囲における感度の線形性を十分確保するため、すなわちベルト位置補正感度を大きくするには、ベルトを張架するローラのレイアウトにおける制約が大きくなる。ベルト位置補正感度が大きくなる構成としては、ステアリングローラ径を大きくすることが周知であるが、これは装置の小型化、低コスト化に対し障害となる。特許文献９の手法では、隣接した２本のローラを一体的に傾けることで、ステアリングローラ径を大きくすることと同様の効果があるとしている。
しかしながら、本願発明者がベルト搬送装置の構成をコンピュータの解析ソフト等を用いて解析したところ、ステアリングローラの傾きにより生じるベルト位置補正感度に対して大きく影響する要因として、ステアリングローラ径以外に、別な要件があることが明らかとなった。
本発明は、上記問題を鑑みてなされたものであり、高画質化、小型化、低コスト化を図りつつも、確実なベルト寄り補正動作を可能とすることを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するため、本発明にベルト搬送装置は、複数の張架手段によって張架搬送される無端ベルトと、無端ベルトを搬送駆動するベルト駆動手段と、複数の張架手段のうちのいずれかの張架手段を無端ベルトに張力を付与すべく張力付与方向に変位可能に支持し、かつ張力付与方向に付勢する張力付与手段と、複数の張架手段のうちのいずれかの張架手段の一端を他端に対してベルト幅方向に直交する方向に相対的に移動させることで、いずれかの張架手段の姿勢を調整する第１の調整手段を有し、ベルト駆動手段により無端ベルトを搬送駆動し、第１の調整手段によりベルト位置を補正するものであって、第１の調整手段で調整される張架手段と無端ベルトの間のベルト巻付角θ１、摩擦係数μ１、および第１の調整手段で調整される張架手段に対しベルト搬送方向上流側に位置する張架手段と無端ベルトの間のベルト巻付角θ２、摩擦係数μ２は、無端ベルトを張架する他の張架手段と無端ベルトの間ベルト巻付角θｎ、摩擦係数μｎと以下の関係にあることを特徴としている。
μ１×ｃｏｓ(（１８０−θ１）／２)  ＞  μｎ×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)
μ２×ｃｏｓ(（１８０−θ２）／２)  ＞  μｎ×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)
【発明の効果】
【０００５】
本発明によれば、ベルト位置を調整する第１の調整手段により、その位置が調整される張架手段と無端ベルトの間のベルト巻付角と摩擦係数μ１、および第１の調整手段で調整される張架手段に対しベルト搬送方向上流側に位置する張架手段と無端ベルトの間のベルト巻付角と摩擦係数μ２を、規定することで、ベルト位置補正感度が向上するので、高画質化、小型化、低コスト化を図りつつも、確実なベルト位置補正動作を行える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】本発明に係る画像形成装置の一実施形態を説明する概略図。
【図２】ベルト寄り・斜行検出手段の一構成を示す拡大斜視図。
【図３】本発明に係るベルト搬送装置の構成と第１及び第２の調整手段の構成を模式的に示す斜視図。
【図４】本実施形態に係るベルト搬送装置の制御系の構成を示すブロック図。
【図５】本発明に係るベルト搬送装置の特徴部分であるレイアウトを模式的に示す図。
【図６】解析に用いたレイアウト条件１のベルト搬送装置の構成の説明する図。
【図７】解析に用いたレイアウト条件２のベルト搬送装置の構成の説明する図。
【図８】レイアウト条件１と２におけるステアリングローラが傾いたときに得られるベルト位置補正感度の関係を示す図。
【図９】レイアウト条件１における各ローラからベルトに働く軸方向の力と、それにより変形したベルトの姿勢を求めた特性図。
【図１０】レイアウト条件２における各ローラからベルトに働く軸方向の力と、それにより変形したベルトの姿勢を求めた特性図。
【図１１】レイアウト条件１において、図９とはステアリングローラの傾斜が異なる場合の各ローラからベルトに働く軸方向の力と、それにより変形したベルトの姿勢を求めた特性図。
【図１２】レイアウト条件２において、図１０とはステアリングローラの傾斜が異なる場合の各ローラからベルトに働く軸方向の力と、それにより変形したベルトの姿勢を求めた特性図。
【図１３】本発明に係る画像形成装置の別な実施形態を説明する概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。
図１は、本発明に係る画像形成装置を示す概略図である。この画像形成装置は、現像器を並設した像担持体としての複数の感光体ドラムを有し、無端ベルトであり転写体（中間転写体）としての中間転写ベルト上にフルカラー画像を形成するものである。画像形成装置は、トナー像が形成される複数の像担持体として、４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４と、中間転写ベルト２１８に１次転写部Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４で転写されたトナー像を記録材Ｐに転写する転写部となる２次転写部Ｎ５を有している。
画像形成装置では、画像形成時に、４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４を矢印方向（反時計方向）に回転駆動し、その表面を帯電器１１１、１１２、１１３、１１４でそれぞれ均一に帯電した後、露光装置１２１、１２２、１２３、１２４によって、入力される画像情報に応じた露光走査を行い、静電潜像を形成する。
そして、イエロー（Ｙ）の現像器１３１により感光体ドラム１０１上の静電潜像にトナーを付着させてイエローのトナー像として現像、マゼンタ（Ｍ）の現像器１３２により感光体ドラム１０２上の静電潜像にトナーを付着させてマゼンタのトナー像として現像、シアン（Ｃ）の現像器１３３により感光体ドラム１０３上の静電潜像にトナーを付着させてシアンのトナー像として現像、ブラック（Ｋ）の現像器１３４により感光体ドラム１０４上の静電潜像にトナーを付着させてブラックのトナー像として現像する。
これらイエローのトナー像、マゼンタのトナー像、シアンのトナー像、ブラックのトナー像は、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に当接して矢印方向に回転する中間転写ベルト２１８上に、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４と中間転写ベルト２１８を介して対向配置された１次転写部材１０５，１０６，１０７，１０８によって形成された１次転写部Ｎ１、Ｎ２、Ｎ３、Ｎ４で転写される。そして、中間転写ベルト２１８上に４色のトナー像を重ねる。これらの４色のトナー像は、給紙カセット（不図示）から搬送されてきた記録材Ｐに、２次転写部Ｎ５で２次転写されることでフルカラー画像として転写される。フルカラー画像が転写された記録材Ｐは、定着装置２４０へと搬送され、熱と圧力により画像定着が成されたのち、排紙ローラ２５０によって図示しないトレイ上へと排出される。
無端ベルトである中間転写ベルト２１８は、複数の張架手段として互いにほぼ平行に配置された複数のローラ２１１，２１２，２１３、２１４，２１５とともにベルト搬送装置２００を構成し、本実施形態では、ベルト搬送装置２００を用いて転写ユニットである中間転写ユニットを構成している。
【０００８】
図２を用いてベルト寄り・斜行検出手段について説明する。
中間転写ベルト２１８の表面２１８ａには、主走査方向の一定位置（例えば非画像領域の端部）に、ベルト搬送方向全周にわたって検出ライン２０１が形成されている。検出ライン２０１に対向する位置には、ベルト寄り・斜行検出手段２０５が配置されている。ベルト寄り・斜行検出手段２０５は、検出ライン２０１の主走査方向位置を光学的に検出するものである。
図３に示すように、本実施形態において、ベルト寄り・斜行検出手段２０５は、中間転写ベルト２１８の１次転写面（表面）１８ａにおいて副走査方向（ベルト搬送方向Ａ）に間隔Ｌを空けて２つ配置されている。すなわち、一方のベルト寄り・斜行検出手段２０５は副走査方向（ベルト搬送方向Ａ）における上流側に配置され、他方のベルト寄り・斜行検出手段２０５は副走査方向（ベルト搬送方向Ａ）における下流側に配置されている。
図４に示すように、２つのベルト寄り・斜行検出手段２０５は信号線を介して制御手段３００に接続されている。制御手段３００は、中央演算回路となるＣＰＵ３００ａと、記憶手段としてのＲＯＭ３００ｂとＲＡＭ３００ｃを備えたコンピュータで構成されている。制御手段３００では、一方のベルト寄り・斜行検出手段２０５が検出ライン２０１の主走査方向位置を順次検出することにより主走査方向位置におけるベルト寄りを検出する。すなわち、制御手段３００には、ベルト位置の寄り基準値が予め設定されていて、ベルト寄り・斜行検出手段２０５からのベルト検出情報が一定時間この寄り基準値に達する、あるいは寄り基準値を超えると、ベルト寄りが発生していると判定し、ベルト寄り検出情報を出力する寄り判定機能を備えている。ベルト検出情報が一定時間継続して寄り基準値を超える場合を条件としたのは、過渡的な移動の検出を避けるためである。
制御手段３００には、２つのベルト寄り・斜行検出手段２０５で順次検出される検出ライン２０１の主走査方向でのベルト位置の差分を算出し、ベルト斜行であるか否かを判定する斜行基準値と差分値とを比較して、当該差分値が斜行基準値に達する、あるいは斜行基準値を超えるとベルト斜行が発生していると判定し、ベルト斜行検出情報を出力する斜行判定機能を備えている。
【０００９】
本実施形態に係るベルト搬送装置２００では、中間転写ベルト２１８に予め高精度に形成した検出ライン２０１のベルト主走査方向の移動をベルト寄り・斜行検出手段２０５、２０５という２つの光学センサによって検出することで、ベルト寄りとベルトの斜行を検出している。このため、特許文献７に記載のように、ベルトエッジの位置を検出することでベルト寄り・斜行を検出する構成と比較し、予め測定したエッジデータを参照したり、エッジ位置の周期的な変動を平均化したデータを記憶手段に記憶させておく必要はなく、より低コストの構成で、無駄時間のない高速なベルト寄り検出、制御が可能となる。
【００１０】
画像形成装置（ベルト搬送装置２００）は、第１及び第２の調整手段の少なくとも一方を備え、少なくとも第１または第２の調整手段により中間転写ベルト２１８の主走査方向位置または中間転写ベルト２１８上に形成された画像の色ずれが調整可能とされている。本実施形態に係る画像形成装置（ベルト搬送装置２００）では、第１の調整手段と第２の調整手段を備えている。
第１の調整手段であるベルト寄り調整手段について説明する。
図３に示すように、無端ベルトで構成された中間転写ベルト２１８は、複数のローラ２１１，２１２，２１３、２１４，２１５によって張架されている。中間転写ベルト２１８は、その幅方向となる主走査方向に幅を有し、複数のローラ２１１，２１２，２１３、２１４，２１５は、主走査方向に中間転写ベルト２１８の幅よりも長く延びていて、図示しない側板に回転自在に支持されている。複数のローラ中のうち、１つのローラ２１１は駆動ローラとして構成されている。以下ローラ２１１を駆動ローラ２１１と称する。中間転写ベルト２１８は、この駆動ローラ２１１がベルト駆動手段となる駆動モータ２１９によって回転駆動されることで、矢印Ａで示すベルト搬送方向に回転搬送される。
【００１１】
駆動ローラ２１１および従動回転するローラ２１２、２１３（以下、従動ローラ２１２，２１３と称す）は、その軸が図示しない側板に回転自在に支持されていると共に、その軸中心が移動しないように支持されている。これに対し、複数のローラの１つであり、従動ローラ２１３とローラ２１５（以下、ステアリングローラ２１５と称す）の間に配置されたローラ２１５（以下、ステアリングローラ２１４と称す）は、その回転軸２１４０の両端が、中間転写ベルト２１８に張力を付与すべく張力付与方向に変位可能に図示しない側板などに支持されていて、その軸中心が移動自在とされている。この回転軸２１４０の両端は、矢印の張力付与方向に付勢手段としてのコイルバネ２２１，２２１によって付勢されている。中間転写ベルト２１８は、コイルバネ２２１，２２１によって主走査方向に全域にわたってほぼ一定の張力で張架されている。
【００１２】
ステアリングローラ２１４は中間転写ベルト２１８に生じた寄りを補正するものである。ステアリングローラ２１４の回転軸２１４０の両端は、ピボット軸受等の支持部材２２２，２２２でベルト幅方向となるローラ回転軸と直交する方向に揺動可能に支持されている。回転軸２１４０の一端側には、第１の調整手段でありベルト寄り補正手段としてのアクチュエータ２１７が設けられている。アクチュエータ２１７は、電動駆動源であり、オン／オフにより往復動作可能なロッド２１７ａを有し、このロッド２１７ａの先端は回転軸２１４０の一端側を支持する支持部材２２２に当接するように配置されている。このため、ステアリングローラ２１４は、アクチュエータ２１７のオン／オフによるロッド２１７ａ移動方向に往復移動（揺動）されるように構成されている。すなわち、ステアリングローラ２１４の一端は他端に対してベルト幅方向に直交する方向に相対的に移動可能とされていて、アクチュエータ２１７により、その姿勢が調整可能とされている。
【００１３】
第２の調整手段であるベルト斜行調整手段について説明する。
ステアリングローラ２１５は中間転写ベルト２１８に生じた斜行を補正するもので、ステアリングローラ２１５の回転軸２１５０の両端はピボット軸受等の支持部材２２３，２２３でベルト幅方向となるローラ回転軸と直交する方向に揺動可能に支持されている。回転軸２１５０の一端側には、第２の調整手段でありベルト斜行補正手段としてのアクチュエータ２１６が設けられている。アクチュエータ２１６は、電動駆動源であり、オン／オフにより往復動作可能なロッド２１６ａを有し、このロッド２１６ａの先端は回転軸２１４０の一端側を支持する支持部材２２３に当接するように配置されている。このため、ステアリングローラ２１５は、アクチュエータ２１６のオン／オフによるロッド２１６ａ移動方向に往復移動（揺動）されるように構成されている。すなわち、ステアリングローラ２１５の一端は他端に対してベルト幅方向に直交する方向に相対的に移動可能とされていて、アクチュエータ２１６により、その姿勢が調整可能とされている。
【００１４】
本実施形態において、ベルト搬送装置２００は、ステアリングローラ２１４及びステアリングローラ２１５の複数本を有し、アクチュエータ２１６とアクチュエータ２１７は、主走査方向において、中間転写ベルト２１８の一方の端部側に配置されている。ベルト搬送装置２００は、駆動モータ２１９により中間転写ベルト２１８を搬送し、第１の調整手段によりベルト位置を補正可能であるとともに、第２の調整手段によりベルト位置を補正可能とされている。すなわち、ベルト搬送装置２００は、第１の調整手段およびに第２の調整手段により、ベルト搬送方向と直交する方向である主走査方向のベルト位置、および、ベルト搬送方向に対するベルト傾きを補正することができるものである。
【００１５】
アクチュエータ２１６とアクチュエータ２１７と駆動モータ２１９は、図４に示す制御手段３００と信号線を介して接続されていて、制御手段３００によってその駆動動作が制御される。
制御手段３００では、ベルト寄り・斜行検出手段２０５で検出されるベルト寄り検出情報に基づき、アクチュエータ２１７を駆動し、発生したベルト主走査方向移動と逆の方向に中間転写ベルト２１８が移動するようステアリングローラ２１４を揺動するベルト寄り補正機能を備えている。
従来、無端ベルトに発生した主走査方向の力を、ベルト表面に設けた寄りガイド部材をベルト搬送ローラ端面に当接させて規制し、無端ベルトの寄りを抑制することが知られている。しかしこの場合、ベルトに形成する寄りガイド部材の主走査方向振れおよび搬送ローラ端面の振れに起因するベルト斜行は抑制することができず、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれが発生する課題がある。また、無端ベルトを高速で駆動した場合、寄りガイド部材に大きな外力が加わって、無端ベルトおよび寄りガイド部材の座屈や破損を招きやすく、画像出力高速化が困難であった。しかし、本実施形態では、中間転写ベルト２１８のベルト寄りは一定範囲に制御されるので、寄りガイド部材等を設けることなく、ベルト寄りを抑制することが可能となる。
【００１６】
制御手段３００では、ベルト寄り・斜行検出手段２０５で検出されるベルト斜行検出情報に基づき、アクチュエータ２１６を駆動し、発生したベルト主走査方向傾きと逆の方向にベルトが傾斜するようステアリングローラ２１５を揺動するベルト斜行補正機能。このため、中間転写ベルト２１８のベルト斜行は一定範囲に制御され、画像歪み、色ずれを防止できる。つまり、ベルト搬送装置２００は、第１の調整手段２１７によりベルト搬送方向と直交する方向のベルト位置を補正し、第２の調整手段２１６により、ベルト搬送方向に対するベルト傾きを補正することが可能とされている。
【００１７】
ところで、ステアリングローラの径を大きくすると、補正感度が大きくなることが知られているが、本願発明者が、コンピュータでベルト搬送装置の解析モデルを作成して解析したところ、ステアリングローラの傾きにより生じるベルト位置補正感度に対して大きく影響する要因として、ステアリングローラ径以外のレイアウト条件があることが明らかとなった。
以下、この解析の内容について説明する。
図６、図７は、解析に用いたベルト搬送装置の無端ベルトと複数のローラのレイアウト条件１、２を示す。
図６に示すレイアウト条件１に対し図７にレイアウト条件２は、各ローラ径、ベルト周長、第１従動ローラと、第２従動ローラの位置関係、第１〜第３従動ローラにおけるベルトの巻付範囲角度等の主要な条件は共通であるとともに、ステアリングローラである従動ローラ３とベルト搬送方向下流側にある第２従動ローラとの間隔（Ｘ）が共通であるのに対し、第３従動ローラとベルト搬送方向上流側にある第４従動ローラの間隔（Ｙ１、Ｙ２）が異なり、レイアウト条件１の間隔（Ｙ１）よりもレイアウト条件２の間隔（Ｙ１）の方が約１．５倍の間隔となっている。
【００１８】
図６、図７において、駆動ローラによりベルトを回転駆動し、第３従動ローラをテンション直交方向（ステアリング条件）に傾けた場合に、あるステアリングローラ傾きＡのとき得られるベルト幅方向（主走査方向）ベルト位置補正感度と、２．５倍のステアリングローラ傾き２．５Ａのとき得られるベルト位置補正感度の関係を図８に示す。傾きＡにおける補正感度はレイアウト条件１よりもレイアウト条件２のほうが２倍以上の補正感度が得られることがわかる。このことからステアリングローラ（第３従動ローラ）とその上流側ローラ（第４従動ローラ）の間隔が大きいほうがより大きなベルト位置補正感度が得られることがわかる。また、傾き２．５Ａにおける補正感度は、レイアウト条件１では傾きＡのときの約２倍となり、傾きに対する補正感度の関係は線形挙動に近い。それに対し、レイアウト条件２では、傾きＡのときの約１．３倍程度の補正感度となっており、傾きを大きくしても補正感度が大きくならない非線形挙動となっていることがわかる。このことからステアリングローラ（第３従動ローラ）とその上流側ローラ（第４従動ローラ）の間隔が大きい方がより線形挙動に近いベルト位置補正感度が得られることがわかる。
【００１９】
ここで、上述の解析条件において、各ローラからベルトに働く軸方向の力と、それにより変形したベルトの姿勢を求めた。レイアウト条件１の傾きＡの結果を図９、傾き２．５Ａの結果を図１０、レイアウト条件２の傾きＡの結果を図１１、傾き２．５Ａの結果を図１２にそれぞれ示す。図９乃至図１２のようにレイアウト条件１、２とともに、ローラからベルトに働く軸方向の力は、ステアリングローラである第３従動ローラとそのベルト搬送方向上流側にある第４従動ローラで逆方向の大きな力が生じる。その影響により、ベルトは第３従動ローラとそれよりもベルト搬送方向上流側の第４従動ローラの間で大きく幅方向に変形し、他のローラ位置ではほとんど変形していない。
傾きＡのときレイアウト条件１とレイアウト条件２で第３従動ローラと第４従動ローラでベルトに働く逆向きの軸方向の力に大きな差はないが、第３従動ローラと第４従動ローラの間のベルトの幅方向の変形は、レイアウト条件２の方が大きい。これは、レイアウト条件２では、第３従動ローラと第４従動ローラの間隔が大きいため、軸方向の力に対し大きく変形するためである。ベルト全体の変形状態は、上述のように第３従動ローラと第４従動ローラの間の変形が大きく影響するため、レイアウト条件１よりもレイアウト条件２の方がベルト１周の姿勢の変形が大きく、ベルト位置補正の原理であるローラに対するベルトの進入角度が大きくなるため、レイアウト条件１よりもレイアウト条件２の補正感度が大きくなる。
【００２０】
また、レイアウト条件２において、第３従動ローラと第４従動ローラの間のベルトの幅方向変形は、傾きＡでの変形に対し傾き２．５Ａでの変形は約２倍となっている。このため、ベルト全体の変形状態も約２倍となり、約２倍の補正感度が得られる。それに対し、レイアウト条件１においては、第３従動ローラと第４従動ローラの間のベルトの幅方向変形は、傾きＡでの変形に対し傾き２．５Ａでの変形は約１．３倍となっている。このため、ベルト全体の変形状態も約１．３倍となり、約１．３倍の補正感度となる。これは、上述のように、レイアウト条件２では、第３従動ローラと第４従動ローラの間隔が小さく、軸方向の力に対し変形しにくいためである。レイアウト条件２では、第３従動ローラと第４従動ローラでベルトに対して作用する逆向きの軸方向の力に対し、ベルトの幅方向変形が許容範囲を超え、ベルトとローラの間で軸方向のすべりが生じる。このため、ステアリングローラ（第３従動ローラ）の傾きを大きくし、ステアリングローラ（従動ローラ３）と上流側ローラ（第４従動ローラ）でベルトに作用する逆向きの軸方向の力が大きくなっても、ベルトとローラのすべりによりベルトの変形が大きくならず、補正感度を大きくすることができない。
【００２１】
以上の解析結果から、ベルト位置補正感度を大きくし、かつ、ステアリングローラの傾きに対してベルト位置補正感度を線形に近い挙動とすることにより、ステアリングによるベルト位置補正範囲を十分に確保するためには、ステアリングローラとそのベルト上流側に位置するローラの間隔を大きく確保することが有効であることがわかる。しかしながら、このレイアウト構成は装置小型化の障害となることは明らかである。
【００２２】
そこで、本実施形態では、図５に示すように、図３に示したベルト転写装置２００の構成のレイアウト条件を以下のように設定した。
図５において、ステアリングローラ２１４に対し、中間転写ベルト２１８は９０°の巻付角で巻付いており、巻付き角の２等分線方向にＴ１のテンション（張力）をステアリングローラ２１４から付与されている。このテンションＴ１により、ステアリングローラ２１４に巻付く中間転写ベルト２１８の上流側および下流側にはベルトテンションＴｂが生じ、ベルトテンションＴｂ、テンションＴ１、巻付角θ１（９０°）には以下の関係が成り立つ。
Ｔ１＝２×ｃｏｓ（（１８０−θ１）／２）×Ｔｂ
よってＴ１＝１．４１×Ｔｂ
【００２３】
また、ステアリングローラ２１４と中間転写ベルト２１８の間に生じる摩擦力は、巻付角範囲における垂直抗力×摩擦力となるが、これは、ステアリングローラ２１４から中間転写ベルト２１８に作用するテンション×摩擦力で近似でき、ステアリングローラ２１４と中間転写ベルト２１８の間の摩擦係数をμ１とすると、生じる摩擦力Ｆ１は、以下の式で近似できる。
Ｆ１≒μ１×Ｔ１
よって
Ｆ１≒μ１×１．４１Ｔｂ
【００２４】
次に、ステアリングローラ２１４よりもベルト搬送方向上流側に位置するある従動ローラ２１３では、巻付角θ２＝１３５°であり、ステアリングローラ２１４の上流側ベルトテンションと従動ローラ２１３の下流側ベルトテンションは釣り合うことから、従動ローラ２１３から中間転写ベルト２１８に作用するテンションＴ２は、
Ｔ２＝２×ｃｏｓ２２．５度×Ｔｂ
＝１．８５Ｔｂ
従動ローラ２１３と中間転写ベルト２１８の間の摩擦係数をμ２とすると、
生じる摩擦力Ｆ２は。Ｆ２≒μ２×１．８５Ｔｂ
同様に、ステアリングローラ２１４よりもベルト搬送方向の下流側であるステアリングローラ（従動ローラ）２１５では、テンションＴ３は、Ｔ３＝１．８５Ｔｂ
ステアリングローラ２１５と中間転写ベルト２１８の間の摩擦係数をμ３とすると、
生じる摩擦力Ｆ３は、Ｆ３≒μ３×１．８５Ｔｂ
となる。
以上より、各ローラと中間転写ベルト２１８の間に作用する摩擦力Ｆｎは、各ローラと中間転写ベルト２１８の巻付角をθｎ、各ローラと中間転写ベルト２１８の間の摩擦係数をμｎとすると、
Ｆｎ≒μｎ×２×ｃｏｓ（（１８０−θｎ）／２）×Ｔｂ
となり、μｎ×ｃｏｓ（（１８０−θｎ）／２）の値により決定される。
【００２５】
図３、図４において、ステアリングローラ２１４と中間転写ベルト２１８の摩擦係数μ１、ステアリングローラ２１４のベルト搬送方向上流側にある従動ローラ２１３と中間転写ベルト２１８の摩擦係数μ２を、他のローラと中間転写ベルト２１８の摩擦係数μｎ、巻付角θｎに対し、以下の関係が成り立つように各部のレイアウトを設定している。
０．７０７×μ１＞μn×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)
０．９２４×μ２＞μn×ｃｏｓ(（１８０−θｎ）／２)
ここで、駆動ローラ２１１、ステアリングローラ２１５は巻付角が１３５°であり、
ｃｏｓ（（１８０−θｎ)／２）＝０．９２４となる。
従動ローラ２１３は巻付角が等しく１３５°であるため、駆動ローラ２１１、ステアリングローラ２１５と中間転写ベルト２１８との摩擦係数μｎよりもμ２を大きくすることにより上記関係が成り立つ。
【００２６】
ステアリングローラ２１４は巻付角θ１が小さく９０°であるため、駆動ローラ２１１、従動ローラ２１５と中間転写ベルト２１８との摩擦係数μｎよりもμ１を１．３１（＝０．９２4／０．７０７）倍より大きくする必要がある。具体的には、ステアリングローラ２１４と従動ローラ２１３のローラ表面を、他のローラのローラ表面より表面粗さが大きくなるように表面加工を施す。あるいは、ステアリングローラ２１４と従動ローラ２１３のローラ表面に対し、ゴム等の摩擦の大きな材質による表面コートを施すことにより実現可能である。このとき、ベルト寄りの補正のために、ステアリングローラ２１４を揺動することにより、ステアリングローラ２１４とそのベルト搬送方向上流側にある従動ローラ２１３から中間転写ベルト２１８に作用する逆向きの軸方向の力が増大し、ステアリングローラ２１４と従動ローラ２１３の間で中間転写ベルト２１８が幅方向に大きく変形しても、摩擦力の大きいステアリングローラ２１４、従動ローラ２１３と中間転写ベルト２１８の間でベルト変形方向のすべりが発生することがない。このため、補正感度を大きくするためにステアリングローラ２１４の傾きを大きくしても、ステアリングローラ２１４の傾きに対してベルト位置補正感度を線形に近い挙動とすることができ、ステアリングローラ２１４によるベルト位置補正範囲を十分に確保することができる。
【００２７】
図５において、ステアリングローラ２１５は、ベルト搬送方向上流側に位置する上流側ローラであるステアリングローラ２１４との間隔Ｘを、ステアリングローラ２１４とその上流側ローラである従動ローラ２１３との間隔Ｙ３より大きくしている。間隔Ｘ、間隔Ｙ３とは、それぞれのローラの回転中心のピッチである。このため、ステアリングローラ２１５においては、ステアリングローラ２１５の傾きに対する補正感度を大きくすることができる共に、ステアリングローラ２１５の傾きに対してベルト位置補正感度を線形に近い挙動とすることができ、ステアリングローラ２１５によるベルト位置補正範囲を十分に確保することができる。
【００２８】
ステアリングローラ２１４においても、従動ローラ２１３との間隔を大きくすることで同様に十分な補正範囲を確保できるが、このためには装置を大型化する必要があり、それにはコスト上昇が否めない。このように、ベルト位置補正のため２つのステアリングローラ２１４，２１５を設ける場合、双方のステアリングローラにおいて理想的なレイアウト条件、特にベルト搬送方向上流側に位置する上流側ローラとの間隔を十分確保することは、装置寸法、コストの制限により困難となる場合が多い。これに対し、ベルト搬送方向上流側に位置する上流側ローラとの間隔を十分確保できないステアリングローラレイアウトに対し、図５に示したレイアウト構成を適用することにより、小型、低コストなベルト搬送装置２００が実現可能となる。
【００２９】
図１に示す画像形成装置では、上記した構成を備えた図３に示すベルト搬送装置２００を中間転写ユニットとして適用している。このため、小型、低コストな構成で、中間転写ベルト２１８の寄りおよび斜行を確実に補正することで、中間転写ベルト２１８の位置を安定的に制御できる。このため、画像歪み、色ずれを防止できるため、出力画像の大幅な高画質化が可能な画像形成装置を実現できる。
【００３０】
図１に示す画像形成装置では、ベルト搬送装置２００を転写ユニットである中間転写ユニットに適用したが、ベルト搬送装置２００の適用例としては、中間転写ユニットに限定するものではない。
図１３に別な適用例を示す。図１３に示す画像形成装置は、トナー像が形成される複数の像担持体として、４つの感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４と、複数の張架手段となる駆動ローラ２１１と従動ローラ２１２，２１３，２１４，２１５によって張架されていて、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に形成された異なる色のトナー像が転写される転写部Ｎ６、Ｎ７、Ｎ８、Ｎ９へと記録材Ｐを搬送する無端ベルトで構成された搬送部材としての搬送ベルト２１８０を備えた転写ユニットを備えている。そして、転写ユニットとして、ベルト搬送装置２００Ａを用いている。ベルト搬送装置２００Ａの構成は、ベルト搬送装置２００と無端ベルトである搬送ベルト２１８０を除いて同一構成であり、同一機能を備えている。搬送ベルト２１８０は記録材Ｐを吸引あるいは静電気力によって吸着して搬送するものである。
【００３１】
画像形成装置では、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４の表面を帯電器１１１、１１２、１１３、１１４でそれぞれ均一に帯電した後、露光装置１２１、１２２、１２３、１２４によって、入力される画像情報に応じた露光走査を行い、静電潜像を形成する。そして、イエロー（Ｙ）の現像器１３１により感光体ドラム１０１上の静電潜像にトナーを付着させてイエローのトナー像として現像、マゼンタ（Ｍ）の現像器１３２により感光体ドラム１０２上の静電潜像にトナーを付着させてマゼンタのトナー像として現像、シアン（Ｃ）の現像器１３３により感光体ドラム１０３上の静電潜像にトナーを付着させてシアンのトナー像として現像、ブラック（Ｋ）の現像器１３４により感光体ドラム１０４上の静電潜像にトナーを付着させてブラックのトナー像として現像する。
これらイエローのトナー像、マゼンタのトナー像、シアンのトナー像、ブラックのトナー像は、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に当接して矢印方向に回転する搬送ベルト２１８０に吸着されて搬送される記録材Ｐが転写部Ｎ６、Ｎ７、Ｎ８、Ｎ９に搬送されて通過することで重ね合わせてフルカラー画像として転写される。フルカラー画像が転写された記録材Ｐは、定着装置２４０へと搬送され、熱と圧力により画像定着が成されたのち、排紙ローラ２５０によって図示しないトレイ上へと排出される。
【００３２】
このような構成の画像形成装置の転写ユニットとしてベルト搬送装置２００Ａを用いると、第１と第２の調整手段により搬送ベルト２１８０の主走査方向の位置である寄りや斜行を調整することができる。その結果、小型、低コストな構成で、搬送ベルト２１８０の寄りおよび斜行を確実に補正することで、搬送ベルト２１８０の寄りを安定的に制御できるとともに、記録材Ｐ上の画像の色ずれを確実に補正できる。
【００３３】
制御手段３００としては、ベルト搬送装置２００、２００Ａが独立して有する場合でもよいし、画像形成装置が備えている画像形成プロセスに基づいて各部を制御する制御手段に、斜行判定機能やベルト寄り補正機能およびベルト斜行補正機能を持たせて、当該制御手段を用いてもよい。
【００３４】
以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。また、本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【符号の説明】
【００３５】
１０１〜１０４  複数の像担持体
２００          ベルト搬送装置（転写ユニット、中間転写ユニット）
２００          ベルト搬送装置（転写ユニット）
２１１〜２１３  複数の張架手段
２１４、２１５  調整される張架手段（ステアリングロー）
２１６          第２の調整手段（アクチュエータ）
２１７          第１の調整手段（アクチュエータ）
２１８          無端ベルト（中間転写体）
２１９          ベルト駆動手段
２２１、２１１  張力付与手段
２１８０        無端ベルト（搬送部材）
３００          制御手段
Ａ              ベルト搬送方向
Ｌ３      間隔
Ｎ１〜Ｎ４  転写部（１次転写部）
Ｎ５        転写部（２次転写部）
Ｎ６〜Ｎ９  転写部
Ｐ          記録材
Ｘ        間隔
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３６】
【特許文献１】特開２００９−１８０８８４号公報
【特許文献２】特開２０１０−２０４２５５号公報
【特許文献３】特開２０１０−２１７３００号公報
【特許文献４】特開２０１０−２１７３０１号公報
【特許文献５】特開２０１１−００２６３２号公報
【特許文献６】特開２０１１−０２２５４９号公報
【特許文献７】特開２０００−２３３８４３号公報
【特許文献８】特開２００７−１６３６９５号公報
【特許文献９】特開２００９−１５１０９７号公報
【図１】
2015206953.tif 000003
【図２】
2015206953.tif 000004
【図３】
2015206953.tif 000005
【図４】
2015206953.tif 000006
【図５】
2015206953.tif 000007
【図６】
2015206953.tif 000008
【図７】
2015206953.tif 000009
【図８】
2015206953.tif 000010
【図９】
2015206953.tif 000011
【図１０】
2015206953.tif 000012
【図１１】
2015206953.tif 000013
【図１２】
2015206953.tif 000014
【図１３】
2015206953.tif 000015