(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端ベルトを巻き掛けた巻き掛け部材と、
この巻き掛け部材を、無端ベルトの所定の区間における走行速度の変動を打ち消すために変位させる駆動手段と、
無端ベルトに所定の張力を付与する張力付与部材と、
上記所定の区間とは異なる位置で上記巻き掛け部材とともに無端ベルトを巻き掛け、無端ベルトを回転駆動するための駆動部材と、
上記巻き掛け部材の変位量によって無端ベルトの上記駆動部材から上記所定の区間までの走行経路長の変化量が定まり、上記走行経路長が変化した分だけ上記所定の区間における上記無端ベルトの走行速度が変化することを利用して、上記駆動手段による巻き掛け部材の変位を、上記所定の区間における走行速度の変動を打ち消すように制御する制御手段とを有し、
上記巻き掛け部材は、上記駆動部材が無端ベルトを巻き掛けた上記位置と上記所定の区間との間において無端ベルトを巻き掛けており、
無端ベルトの走行速度の変動量を検知するための検知手段によって検知された上記所定の区間における走行速度の変動量又は無端ベルトの厚さ変動のプロファイルに基づいて予測された上記所定の区間における走行速度の変動量に基づいて、上記所定の区間における走行速度の変動を打ち消す上記巻き掛け部材の変位量を定め、この変位量に基づいて上記駆動手段により上記巻き掛け部材を変位させることで上記張力付与部材によって無端ベルトの張力を所定の張力に保ちながら無端ベルトの走行経路を変化させることで上記所定の区間における無端ベルトの走行速度の変動を打ち消すベルト走行安定化装置。
【請求項２】
請求項１記載のベルト走行安定化装置において、
上記駆動手段が、上記巻き掛け部材が摺擦し同巻き掛け部材を変位させるためのガイド部材を有することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項３】
請求項２記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材が、上記巻き掛け部材の、無端ベルトとの非接触位置に対応して配設されていることを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項４】
請求項２または３記載のベルト走行安定化装置において、上記巻き掛け部材が、無端ベルトに従動回転する回転体であることを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項５】
請求項１記載のベルト走行安定化装置において、上記巻き掛け部材が、無端ベルトに摺擦するガイド部材であることを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項６】
請求項２ないし５の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に摺擦する面が、所定の曲率の曲面を有することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項７】
請求項２ないし６の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の全体が、低摩擦係数の材料を用いて形成されていることを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項８】
請求項２ないし６の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に摺擦する面が、低摩擦係数の材料を用いて形成されていることを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項９】
請求項２ないし８の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に係合する面が、気体潤滑処理部を有することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項１０】
請求項２ないし８の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に係合する部分が、ベアリング構造を有することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項１１】
請求項１ないし１０の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動手段が、回転運動を発生させる回転駆動手段と、この回転駆動手段による回転運動を直線運動に変換する駆動変換機構とを有することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項１２】
請求項１１記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動変換機構が、上記回転駆動手段により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムに係合し同偏心カムの回転により直線方向に駆動される被駆動部材とを有することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項１３】
請求項１１記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動変換機構が、上記回転駆動手段により回転駆動される回転部材と、この回転部材に噛み合い同回転部材の回転により直線方向に駆動される被駆動部材とを有することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項１４】
請求項１ないし１３の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動手段によって変位される上記巻き掛け部材が巻き掛けた無端ベルトの張力を検知する検知手段を有し、上記制御手段が、上記検知手段が検知した無端ベルトの張力に応じて、上記駆動手段による同巻き掛け部材の変位量を制限することを特徴とするベルト走行安定化装置。
【請求項１５】
請求項１ないし１４の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置と、上記巻き掛け部材に巻き掛けられた無端ベルトと、上記巻き掛け部材とともに上記無端ベルトを巻き掛けた、同無端ベルトを駆動するための駆動部材とを有する画像形成装置。
【請求項１６】
請求項１５記載の画像形成装置において、上記無端ベルトを、上記所定の区間において記録媒体を搬送する搬送部材として有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１７】
請求項１５記載の画像形成装置において、上記無端ベルトを、像担持体として有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１８】
請求項１７記載の画像形成装置において、上記所定の区間において上記無端ベルトに対し像を担持させるための像形成手段を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１９】
請求項１５記載の画像形成装置において、上記無端ベルトを、上記所定の区間において像を転写される中間転写体として有することを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、中間転写ベルト、感光体ベルト、用紙搬送ベルト等の無端ベルトの、搬送速度の変動等、走行の変動を解消し安定化させるベルト走行安定化装置及びこれを有する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置その他の装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々の装置において、無端ベルトが用いられている。たとえば、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、感光体等の像担持体や、像担持体上に担持された像を転写される中間転写体や、転写材、転写紙、記録用紙等といわれる記録媒体を搬送する搬送部材等として、無端ベルトが用いられることがある。かかる無端ベルトを用いる画像形成装置においては、無端ベルトの高精度な駆動制御が高品位な画像を得るために重要である。
【０００３】
すなわち、たとえば、かかる画像形成装置の１つとして、特に画像形成速度に優れ且つ小型化に適したタンデム型のカラー画像形成装置が知られているが、このタンデム型のカラー画像形成装置では、無端ベルトを用いて記録媒体を搬送し、その搬送方向に沿って配置された互いに異なる単色画像を形成する複数の画像形成ユニットを順次通過させ、これにより、記録媒体上に各単色画像を重ね合わせてカラー画像を得るため、無端ベルトの高精度な駆動制御が、高品位の画像形成を行うに必須である。このことをさらに具体的に説明すれば次のとおりである。
【０００４】
かかるタンデム型のカラー画像形成装置では、例えば黄、マゼンタ、シアンおよび黒の各単色画像を形成する画像形成ユニットが記録媒体の搬送方向に順次配置される。各画像形成ユニットには、各単色画像を担持する像担持体として感光体ドラムが備えられている。これら画像形成ユニットに近接して各感光体ドラムに静電潜像を形成するレーザ露光ユニットが配設されており、このレーザ露光ユニットにより各感光体ドラム表面に形成された静電潜像が各画像形成ユニットで現像されることによりトナー画像が形成される。
【０００５】
かかる画像形成ユニットに対向して無端ベルトである搬送ベルトが配設されている。搬送ベルトは、互いに平行に配置された駆動ローラと従動ローラとの間に適当なテンションで掛け渡される。駆動ローラは、モータによって所定の回転速度で回転駆動され、それに伴い搬送ベルトも所定の速度で回転移動する。
【０００６】
記録媒体を所定のタイミングで搬送ベルトの画像形成ユニット側に供給する給紙機構が備えられており、給紙機構から送り出された記録媒体は、静電力により搬送ベルトに吸着され、搬送ベルトの移動速度と同一速度で搬送されることにより、各画像形成ユニットに対向する領域を順次通過する。
【０００７】
この通過の際に、各感光体ドラム上に形成されたトナー画像が、記録媒体上に順次重ね合わられて転写され、その後、定着器によってトナーが溶融圧着されることにより、記録媒体上においてカラー画像となる。
したがって、このようなタンデム型のカラー画像形成装置では、記録媒体の搬送速度、つまり搬送ベルトの移動速度を所定の速度に安定化することが、記録媒体上で重ね合わせられる各単色画像の相対位置ずれを低減させ、高品位の画像形成を行う上で極めて重要である。
【０００８】
無端ベルトの移動速度の安定化が重要であることは、無端ベルトが中間転写体として用いられる場合、感光体等の像担持体として用いられる場合も同様である。たとえば、無端ベルトが像担持体として用いられる場合は、移動速度にムラがあるとその像担持体上に形成される単色画像に濃度ムラが発生するため、高精度な駆動制御が要求される。
【０００９】
以上のように、無端状のベルトを一定の移動速度で移動させる高精度な駆動制御が要求される。このような要求は、画像形成装置のみならず、種々の装置においても同様である。
そこで、従来より、かかる高精度な駆動制御を実現するため、無端ベルトの移動速度の変動をもたらす原因が究明され、また無端ベルトの移動速度を測定するための種々の技術が提案されている。
【００１０】
無端ベルトの移動速度変動の要因としては、駆動ローラの偏心、駆動伝達系に用いられる歯車等の部品の偏心、歯車の歯のピッチ誤差、無端ベルトの１周にわたる厚さ偏差変動があることが分かっている。これらは、各部品の回転周期で無端ベルトの速度変動を引き起こす。
【００１１】
無端ベルトの移動速度を測定するための技術としては、例えば、〔特許文献１〕、〔特許文献２〕において提案されている、無端ベルトの速度変動を検出するために無端ベルト上に検出用のトナー像を転写し、そのパターンを検出手段に読み取る技術がある。これは、無端ベルトに速度変動があると、かかるパターンの形成間隔に変動が生じることを利用したものである。
【００１２】
また、無端ベルトの移動速度を測定するための技術としては、例えば、〔特許文献３〕、〔特許文献４〕において提案されている、無端ベルトを巻き掛けた従動ローラにロータリエンコーダを設置し、ロータリエンコーダの角速度から従動ローラの回転変動を読み取り、無端ベルトの速度変動を検出する技術、〔特許文献５〕において提案されている、無端ベルト表面に予めマークを印刷しておき、このマークをセンサで検知することにより、無端ベルトの速度変動を検出する技術、その他、無端ベルト表面に等間隔のスリットパターンを設置し、その移動量を検知する手段を用いる技術がある。
【００１３】
そして、従来においては、かかる技術を用いて検出した無端ベルトの速度変動を打ち消すように、無端ベルトを駆動する駆動モータを制御している。たとえば、〔特許文献１〕においては、検出した周期的な回転変動に関する振動成分の検知情報によりそれを打ち消すように駆動モータを制御することを提案している。
【００１４】
このように、従来の技術は、無端ベルトの移動速度変動を検出し、それに基づいて駆動モータの回転速度、回転量を制御して、無端ベルトを一定速度で搬送しようとするものであった。また画像形成装置においては、かかる制御機構を画像形成装置において適用することにより、位置ずれ、濃度むらのない高画質な画像出力を得ることが期待されていた。
【００１５】
【特許文献１】特許第３１８６６１０号公報
【特許文献２】特開平１０−１８６７８７号公報
【特許文献３】特開平４−１７２３７６号公報
【特許文献４】特開平４−２３４０６４号公報
【特許文献５】特開平６−１３０８７１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１６】
しかし、検出された無端ベルトの速度変動情報に基づいた駆動モータの回転速度制御技術には以下のような問題がある。
画像形成装置等に用いられている多くの無端ベルト駆動装置では、コスト低減の観点から安価なモータを用いており、またこのようなモータを効率良く使用するために、モータからの駆動力は歯車などの減速機構を介して駆動ローラへ伝達される。
すると、先述した周期的な変動の他に、かかる減速機構において、これを構成する部品の剛性や軸のねじり剛性などによる伝達誤差が発生する。この伝達誤差が、モータの回転速度制御を行っても、無端ベルトの移動速度が安定しない要因となる。
【００１７】
また、無端ベルトの移動速度が安定しない要因は、無端ベルト自身によっても発生する。
無端ベルトは、画像形成装置に装備される場合において、担持するトナー、記録媒体に対し良好な密着性を有することで、文字の中抜けが防止され、平面性の悪い用紙に対しても均一性の優れた転写画像を得ることが出来るため、転写部でトナー層、平滑性の悪い用紙の局部的な凹凸に追従して弾性変形するよう、弾性材料から成形される。このように、無端ベルトを弾性体で構成することは、トナー層に対して過度の転写圧を掛けることを防止する点においても優れている。また同様のことが無端ベルトが他の装置に装備される場合にも言える。
しかし、このような弾性ベルト体の場合、負荷や温度の変動に起因して、ベルトの伸縮やベルト厚さの変化が生じ、ベルト搬送速度に影響を与えるのである。
【００１８】
なお、かかる弾性ベルトの成形に用いる樹脂としては、ポリカーボネート，フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ，ＰＶＤＦ）、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上の樹脂が挙げられる。
【００１９】
これらの要因により、駆動モータを制御する従来の技術では、たとえば、転写部など画像形成で重要な部分での無端ベルトの移動速度を、意図する速度に安定化させることは難しく、従動ローラや無端ベルト表面の速度を検出してフィードバック制御を行うにも、伝達機構や無端ベルトの剛性を含めた伝達特性を考慮した制御コントローラの設計が必要となり、制御系が複雑になってしまうという問題がある。また、かかるフィードバック制御を行おうとしても、伝達機構や無端ベルトの剛性不足が原因で不安定な制御系となり目標精度が達成できない場合もある。
【００２０】
このように、駆動モータを制御する従来技術の問題は、ハンドリングする制御機構と、所望位置における無端ベルトの搬送速度として得られるハンドリング結果との間に、伝達機構の剛性による伝達誤差や無端ベルトの伸縮、温度変化が存在することによってもたらされる。
したがって、ハンドリングする制御機構が、直接、又は、介在する部材の影響を低減した態様で、所望位置における無端ベルトの搬送速度を制御できれば、より安定した、高精度な無端ベルトの速度制御が可能であることは明らかである。
【００２１】
本発明は、中間転写ベルト、感光体ベルト、用紙搬送ベルト等の無端ベルトの、搬送速度の変動など、走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させるベルト走行安定化装置及びこれを有する複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置その他の装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するため、請求項１記載の発明は、無端ベルトを巻き掛けた巻き掛け部材と、この巻き掛け部材を、無端ベルトの所定の区間における走行速度の変動を打ち消すために変位させる駆動手段と、無端ベルトに所定の張力を付与する張力付与部材と、上記所定の区間とは異なる位置で上記巻き掛け部材とともに無端ベルトを巻き掛け、無端ベルトを回転駆動するための駆動部材と、上記巻き掛け部材の変位量によって無端ベルトの上記駆動部材から上記所定の区間までの走行経路長の変化量が定まり、上記走行経路長が変化した分だけ上記所定の区間における上記無端ベルトの走行速度が変化することを利用して、上記駆動手段による巻き掛け部材の変位を、上記所定の区間における走行速度の変動を打ち消すように制御する制御手段とを有し、上記巻き掛け部材は、上記駆動部材が無端ベルトを巻き掛けた上記位置と上記所定の区間との間において無端ベルトを巻き掛けており、無端ベルトの走行速度の変動量を検知するための検知手段によって検知された上記所定の区間における走行速度の変動量又は無端ベルトの厚さ変動のプロファイルに基づいて予測された上記所定の区間における走行速度の変動量に基づいて、上記所定の区間における走行速度の変動を打ち消す上記巻き掛け部材の変位量を定め、この変位量に基づいて上記駆動手段により上記巻き掛け部材を変位させることで上記張力付与部材によって無端ベルトの張力を所定の張力に保ちながら無端ベルトの走行経路を変化させることで上記所定の区間における無端ベルトの走行速度の変動を打ち消すベルト走行安定化装置にある。
【００２３】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動手段が、上記巻き掛け部材が摺擦し同巻き掛け部材を変位させるためのガイド部材を有することを特徴とする。
【００２４】
請求項３記載の発明は、請求項２記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材が、上記巻き掛け部材の、無端ベルトとの非接触位置に対応して配設されていることを特徴とする。
【００２５】
請求項４記載の発明は、請求項２または３記載のベルト走行安定化装置において、上記巻き掛け部材が、無端ベルトに従動回転する回転体であることを特徴とする。
【００２６】
請求項５記載の発明は、請求項１記載のベルト走行安定化装置において、上記巻き掛け部材が、無端ベルトに摺擦するガイド部材であることを特徴とする。
【００２７】
請求項６記載の発明は、請求項２ないし５の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に摺擦する面が、所定の曲率の曲面を有することを特徴とする。
【００２８】
請求項７記載の発明は、請求項２ないし６の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の全体が、低摩擦係数の材料を用いて形成されていることを特徴とする。
【００２９】
請求項８記載の発明は、請求項２ないし６の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に摺擦する面が、低摩擦係数の材料を用いて形成されていることを特徴とする。
【００３０】
請求項９記載の発明は、請求項２ないし８の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に係合する面が、気体潤滑処理部を有することを特徴とする。
【００３１】
請求項１０記載の発明は、請求項２ないし８の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記ガイド部材の、他の部材に係合する部分が、ベアリング構造を有することを特徴とする。
【００３２】
請求項１１記載の発明は、請求項１ないし１０の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動手段が、回転運動を発生させる回転駆動手段と、この回転駆動手段による回転運動を直線運動に変換する駆動変換機構とを有することを特徴とする。
【００３３】
請求項１２記載の発明は、請求項１１記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動変換機構が、上記回転駆動手段により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムに係合し同偏心カムの回転により直線方向に駆動される被駆動部材とを有することを特徴とする。
【００３４】
請求項１３記載の発明は、請求項１１記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動変換機構が、上記回転駆動手段により回転駆動される回転部材と、この回転部材に噛み合い同回転部材の回転により直線方向に駆動される被駆動部材とを有することを特徴とする。
【００３５】
請求項１４記載の発明は、請求項１ないし１３の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置において、上記駆動手段によって変位される上記巻き掛け部材が巻き掛けた無端ベルトの張力を検知する検知手段を有し、上記制御手段が、上記検知手段が検知した無端ベルトの張力に応じて、上記駆動手段による同巻き掛け部材の変位量を制限することを特徴とする。
【００３６】
請求項１５記載の発明は、請求項１ないし１４の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置と、上記巻き掛け部材に巻き掛けられた無端ベルトと、上記巻き掛け部材とともに上記無端ベルトを巻き掛けた、同無端ベルトを駆動するための駆動部材とを有する画像形成装置にある。
【００３７】
請求項１６記載の発明は、請求項１５記載の画像形成装置において、上記無端ベルトを、上記所定の区間において記録媒体を搬送する搬送部材として有することを特徴とする。
【００３８】
請求項１７記載の発明は、請求項１５記載の画像形成装置において、上記無端ベルトを、像担持体として有することを特徴とする。
【００３９】
請求項１８記載の発明は、請求項１７記載の画像形成装置において、上記所定の区間において上記無端ベルトに対し像を担持させるための像形成手段を有することを特徴とする。
【００４０】
請求項１９記載の発明は、請求項１５記載の画像形成装置において、上記無端ベルトを、上記所定の区間において像を転写される中間転写体として有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００４１】
本発明は、無端ベルトを巻き掛けた巻き掛け部材と、この巻き掛け部材を、無端ベルトの所定の区間における走行速度の変動を打ち消すために変位させる駆動手段と、無端ベルトに所定の張力を付与する張力付与部材と、上記所定の区間とは異なる位置で上記巻き掛け部材とともに無端ベルトを巻き掛け、無端ベルトを回転駆動するための駆動部材と、上記巻き掛け部材の変位量によって無端ベルトの上記駆動部材から上記所定の区間までの走行経路長の変化量が定まり、上記走行経路長が変化した分だけ上記所定の区間における上記無端ベルトの走行速度が変化することを利用して、上記駆動手段による巻き掛け部材の変位を、上記所定の区間における走行速度の変動を打ち消すように制御する制御手段とを有し、上記巻き掛け部材は、上記駆動部材が無端ベルトを巻き掛けた上記位置と上記所定の区間との間において無端ベルトを巻き掛けており、無端ベルトの走行速度の変動量を検知するための検知手段によって検知された上記所定の区間における走行速度の変動量又は無端ベルトの厚さ変動のプロファイルに基づいて予測された上記所定の区間における走行速度の変動量に基づいて、上記所定の区間における走行速度の変動を打ち消す上記巻き掛け部材の変位量を定め、この変位量に基づいて上記駆動手段により上記巻き掛け部材を変位させることで上記張力付与部材によって無端ベルトの張力を所定の張力に保ちながら無端ベルトの走行経路を変化させることで上記所定の区間における無端ベルトの走行速度の変動を打ち消すベルト走行安定化装置にあるで、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４２】
駆動手段が、巻き掛け部材が摺擦し同巻き掛け部材を変位させるためのガイド部材を有することとすれば、ガイド部材を当接させることにより巻き掛け部材を変位させるとともに巻き掛け部材の位置を規定し、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４３】
ガイド部材が、巻き掛け部材の、無端ベルトとの非接触位置に対応して配設されていることとすれば、ガイド部材を配設することによる無端ベルトの走行への影響を回避しつつ、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４４】
巻き掛け部材が、無端ベルトに従動回転する回転体であることとすれば、無端ベルトを巻き掛けた従来と同様の構成を利用して、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４５】
巻き掛け部材が、無端ベルトに摺擦するガイド部材であることとすれば、部品点数を減じ、コストの抑制を図りつつ、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、より高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４６】
ガイド部材の、他の部材に摺擦する面が、所定の曲率の曲面を有することとすれば、ガイド部材が摺擦する他の部材の負荷を減じ、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、さらに高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４７】
ガイド部材の全体が、低摩擦係数の材料を用いて形成されていることとすれば、製造を簡易に行うことができるガイド部材を用いつつ、ガイド部材が摺擦する他の部材の負荷を減じ、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができる、製造の比較的容易なベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４８】
ガイド部材の、他の部材に摺擦する面が、低摩擦係数の材料を用いて形成されていることとすれば、剛性を確保し易いガイド部材を用いつつ、ガイド部材が摺擦する他の部材の負荷を減じ、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、より高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００４９】
ガイド部材の、他の部材に係合する面が、気体潤滑処理部を有することとすれば、気体潤滑処理部により、ガイド部材が摺擦する他の部材の負荷を、無端ベルトへの悪影響を与えることなく減じ、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、より高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００５０】
ガイド部材の、他の部材に係合する部分が、ベアリング構造を有することとすれば、摩擦を低減するために一般的に用いられる汎用性の高いベアリング構造により、ガイド部材が摺擦する他の部材の負荷を、無端ベルトへの悪影響を与えることなく減じ、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、より高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００５１】
駆動手段が、回転運動を発生させる回転駆動手段と、この回転駆動手段による回転運動を直線運動に変換する駆動変換機構とを有することとすれば、動力源として一般的に用いられ汎用性の高い回転駆動手段を使用することが可能であり、これを駆動源として、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００５２】
駆動変換機構が、回転駆動手段により回転駆動される偏心カムと、この偏心カムに係合し同偏心カムの回転により直線方向に駆動される被駆動部材とを有することとすれば、動力源として一般的に用いられ汎用性の高い回転駆動手段を使用することが可能であり、これを駆動源として、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができ、特に、偏心カムの偏心量を、無端ベルトの走行を変動させる成分の変動量を打ち消す量に対応させ、回転駆動手段を同期させて駆動することで、回転駆動手段の１回転によりかかる成分の変動を解消することができるから、制御が容易化されるとともに、モータを、負担の少ない、逆転を伴わない一定速度で駆動することでかかる成分の変動を解消できるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００５３】
駆動変換機構が、回転駆動手段により回転駆動される回転部材と、この回転部材に噛み合い同回転部材の回転により直線方向に駆動される被駆動部材とを有することとすれば、動力源として一般的に用いられ汎用性の高い回転駆動手段を使用することが可能であり、これを駆動源として、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができ、回転駆動手段の制御精度に応じて、無端ベルトの走行を変動させる種々の成分の変動を打ち消す自由度の高い制御を行うことができ、無端ベルトの走行をより安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００５４】
駆動手段によって変位される巻き掛け部材が巻き掛けた無端ベルトの張力を検知する検知手段を有し、制御手段が、検知手段が検知した無端ベルトの張力に応じて、上記駆動手段による同巻き掛け部材の変位量を制限することとすれば、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、かつ、無端ベルトの張力の過度の変化を生ずることなく、さらに高精度で解消し安定化させることができるベルト走行安定化装置を提供することができる。
【００５５】
本発明は、請求項１ないし１３の何れか１つに記載のベルト走行安定化装置と、上記巻き掛け部材に巻き掛けられた無端ベルトと、上記巻き掛け部材とともに上記無端ベルトを巻き掛けた、同無端ベルトを駆動するための駆動部材とを有する画像形成装置にあるので、上述の各効果を奏するベルト走行安定化装置及びこれにより走行を安定化される無端ベルトを有し、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができ、高画質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００５６】
無端ベルトを、所定の区間において記録媒体を搬送する搬送部材として有することとすれば、上述の各効果を奏するベルト走行安定化装置及びこれにより走行を安定化される無端ベルトを有し、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができ、記録媒体の搬送を高い精度で安定させて行うことができるから、高画質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００５７】
無端ベルトを、像担持体として有することとすれば、上述の各効果を奏するベルト走行安定化装置及びこれにより走行を安定化される無端ベルトを有し、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができ、像担持体の走行を高い精度で安定させて行うことができるから、像担持体に担持される像の形成精度、位置精度を高い精度で安定させて行うことができ、高画質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００５８】
所定の区間において無端ベルトに対し像を担持させるための像形成手段を有することとすれば、上述の各効果を奏するベルト走行安定化装置及びこれにより走行を安定化される無端ベルトを有し、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができ、像担持体の走行を高い精度で安定させて行うことができ、たとえば像形成手段として露光手段を備えている場合には、露光を高精度で行うことができるとともに露光位置のずれが防止され、またたとえば像形成手段として現像手段を備えている場合には、現像を、現像濃度の濃淡を生ずることなく高精度で行うことができるから、高画質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【００５９】
無端ベルトを、所定の区間において像を転写される中間転写体として有することとすれば、上述の各効果を奏するベルト走行安定化装置及びこれにより走行を安定化される無端ベルトを有し、無端ベルトの走行の変動を、無端ベルトの回転駆動源に対する制御を行うことなく、高精度で解消し安定化させることができ、中間転写体の走行を高い精度で安定させて行うことができるから、中間転写体への像の転写を高い精度で安定させて行うことができ、高画質の画像形成を行うことができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６０】
図１に、本発明を適用した、白黒画像またはカラー画像を形成可能な画像形成装置の概略を示す。画像形成装置１は、複写機であるが、ファクシミリ、カラーレーザプリンタ等のプリンタ、複写機とプリンタとの複合機等、他の画像形成装置であっても良い。画像形成装置１は、読み取った画像情報または外部から入力される画像情報に対応する画像信号に基づき画像形成処理を行なう。これは画像形成装置１がファクシミリの機能を有する場合にファクシミリとして用いられる場合も同様である。画像形成装置１は、一般にコピー等に用いられる普通紙の他、ＯＨＰシートや、カード、ハガキ等の厚紙や、封筒等の何れをもシート状の記録媒体として画像形成を行なうことが可能である。
【００６１】
画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する像を形成可能な複数の像担持体としての感光体たる感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫを並設したタンデム構造を採用しており、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像が、各感光体２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対峙しながら矢印Ａ１方向に走行可能な無端ベルトとしての搬送部材である用紙搬送ベルトたる転写ベルト１１上を搬送される記録媒体としての転写紙に対しそれぞれ重畳転写されるようになっている。感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、Ａ１方向の上流側からこの順で並んでいる。
【００６２】
画像形成装置１は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応する像としての画像を形成可能な画像形成手段たる画像ステーションとして、黄色形成ユニットたる画像形成ユニット１０Ｙと、赤色形成ユニットたる画像形成ユニット１０Ｍと、青色形成ユニットたる画像形成ユニット１０Ｃと、黒色形成ユニットたる画像形成ユニット１０ＢＫとを有している。
【００６３】
画像形成装置１は、かかる４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫと、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫの上方に対向して配設され、転写ベルト１１を備えた転写ベルトユニット１４と、かかる４つの画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫの上方に対向して配設された光書き込み装置としての光走査装置８とを有している。
【００６４】
画像形成装置１はまた、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間に向けて搬送される転写紙を積載した給紙カセットとしてのシート給送装置６１と、画像形成装置１の本体外部に位置し転写紙を積載可能な手差しトレイ６２と、シート給送装置６１または手差しトレイ６２または後述する後処理装置６３から搬送されてきた転写紙を、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫによるトナー像の形成タイミングに合わせた所定のタイミングで、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１との間の転写部に向けて繰り出すレジストローラ対４と、転写紙の先端がレジストローラ対４に到達したことを検知する図示しないセンサとを有している。
【００６５】
画像形成装置１はまた、トナー像を転写された転写紙に同トナー像を定着させるための定着ユニットとしての定着装置６と、画像形成装置本体１の外部に設けられ、定着済みの転写紙を、そのままあるいはステープルしあるいはソートしあるいは反転させて排出するか、反転させて再度レジストローラ対４に向けて送り出す排紙部たる後処理装置６３と、後処理装置６３の側方に配設され後処理装置６３から排出された転写紙を積載する排紙トレイ１７とを有している。
【００６６】
画像形成装置１はまた、画像形成装置１本体上部に位置し原稿を読み取る読取装置６４と、原稿を積載され積載された原稿を読取装置６４に向けて送り出す自動原稿給紙装置６５と、画像形成装置１本体内部の光走査装置８に対向する位置に配設され画像形成装置１本体内部の空気を外部に排出する排気装置６６と、図１７に示す、転写ベルト１１の走行を安定化させるためのベルト走行安定化手段としてのベルト走行安定化装置２１と、画像形成装置１の動作全般を制御する図示しないＣＰＵ等を有する図示しない制御手段と、転写ベルト１１の回転駆動を行うための駆動源である図示しないステッピングモータを有している。
【００６７】
感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫは、図示を省略するが、円筒状アルミ基体上に、熱硬化性のメラミン、アルキド樹脂と光分散剤の含有された厚さ３μｍの下引き層と、ブチラール樹脂にチタニルフタロシアニンを含有する厚さ０．５μｍの電荷発生層と、ポリカーボネート樹脂をバインダーとする厚さ２５μｍの電荷輸送層とを備えた外径φ３０ｍｍの機能分離型有機感光体である。
【００６８】
シート給送装置６１は、画像形成装置１の本体下部に配設されており、最上位の転写紙の上面に当接する給紙ローラとしての給送ローラ３を有しており、給送ローラ３が時計回り方向に回転駆動されることにより、最上位の転写紙をレジストローラ対４に向けて給送するようになっている。排気装置６６は、排気中に含まれているオゾンを除去するオゾンフィルター６７を有している。光走査装置８は、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫにレーザービームとしてのレーザー光Ｌを照射するものである。
【００６９】
図２を参照しつつ、画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０ＢＫについて、そのうちの一つの、感光体ドラム２０ＢＫを備えた画像形成ユニット１０ＢＫの構成を代表して構成を説明する。なお、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃの構成に関しても実質的に同一であるので、以下の説明においては、便宜上、感光体ドラム２０ＢＫを備えた画像形成ユニット１０ＢＫの構成に付した符号に対応する符号を、他の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃの構成に付し、詳細な説明については適宜省略することとし、符号の末尾にＹ、Ｍ、Ｃ、ＢＫが付されたものはそれぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの画像形成を行うための構成であることを示すこととする。
【００７０】
画像形成ユニット１０ＢＫは、感光体ドラム２０ＢＫの周囲に、図中時計方向であるその回転方向Ｂ１に沿って、感光体ドラム２０ＢＫに対する対向ローラたる転写ローラとしての転写手段１２ＢＫと、像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置であるクリーニング装置４０ＢＫと、除電手段としての除電部たる除電装置１３ＢＫと、帯電手段としての帯電部たる帯電装置３０ＢＫと、現像手段としての現像ユニットである現像部たる現像装置５０ＢＫとを有している。
【００７１】
図１に示した光走査装置８は、図２に示すように、感光体ドラム２０ＢＫにおける帯電領域と現像領域との間の領域に、光変調されたレーザー光Ｌを照射して帯電装置ＢＫにより帯電された後の感光体ドラム２０ＢＫの表面を露光し、現像装置５０ＢＫによってブラックトナー像として可視像化される静電潜像を形成するようになっている。
【００７２】
転写ベルトユニット１４は、転写ベルト１１の他に、転写ベルト１１を巻き掛け転写ベルト１１を回転駆動するための駆動部材としての駆動ローラ１５と、駆動ローラ１５とともに転写ベルトを巻き掛けた巻き掛け部材としての回転体である従動ローラ１８、１９と、転写ベルト１１が安定に走行するよう転写ベルト１１に所定の張力を付与する張力付与部材としてのテンションローラ１６及び図示しない付勢部材としてのばねとを有している。駆動ローラ１５は上述のステッピングモータにより、図示しない歯車機構を介して回転駆動される。
【００７３】
このような構成において、感光体ドラム２０ＢＫは、Ｂ１方向への回転に伴い、帯電装置３０ＢＫにより表面を−８００〜−８５０Ｖの電位に帯電され、光走査装置８からのレーザー光Ｌの露光走査によりブラック色に対応した静電潜像を形成され、この静電潜像を現像装置５０ＢＫによりブラック色のトナーにより現像される。現像により得られたブラック色のトナー像は転写手段１２ＢＫによりＡ１方向に移動する転写ベルト１１上を搬送される転写紙に転写され、転写後に残留したトナー等の異物をクリーニング装置４０ＢＫにより除去されて帯電装置３０ＢＫによる次の除電、帯電に供される。
【００７４】
他の感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃにおいても同様に各色のトナー像が形成される等し、形成された各色のトナー像は、転写手段１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃにより、Ａ１方向に移動する転写ベルト１１上を搬送される転写紙の同じ位置に順次転写され、この上に上述したようにブラック色のトナー像が転写され、合成カラー画像が形成される。
【００７５】
このように、転写紙に対する重畳転写は、転写ベルト１１がＡ１方向に移動する過程において、各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに形成された可視像が、転写紙の同じ位置に重ねて転写されるよう、転写ベルト１１を挟んで各感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫに対向して配設された転写手段１２Ｙ、１２Ｍ、１２Ｃ、１２ＢＫによる電圧印加によって、Ａ１方向上流側から下流側に向けてタイミングをずらして行われる。
【００７６】
転写ベルト１１上を搬送されてきた転写紙は、シート給送装置６１から給送ローラ３によって繰り出されてフィードされ、または手差しトレイ６２または後処理装置６３からフィードされ、レジストローラ対４によって、センサによる検出信号に基づいて、感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫ上にトナー像が形成されるタイミングに合わせて送り出されたものである。
【００７７】
転写紙は、すべての色のトナー像を順次転写され、担持すると、転写ベルト１１のＡ１方向の回転に伴い、定着装置６に進入し、熱と圧力との作用により、担持したトナー像を定着され、転写紙上にカラー画像が定着形成される。定着装置６を通過した定着済みの転写紙は、後処理装置６３を経て、排紙トレイ１７上にスタックされる等の処理が行われる。
【００７８】
このような画像形成工程において、転写ベルト１１の走行を安定させることは重要である。すなわち、転写ベルト１１は、従動ローラ１８、１９に巻き掛けられ、感光体ドラム２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｙ、２０ＢＫ上のトナー像を転写される区間（以下、かかる区間を所定の区間である作用区間としての「転写区間」という。なお図９において符号２５で示している。）において転写紙を搬送し、転写紙は転写区間２５において各色のトナー像を順次転写されるため、転写区間２５における転写ベルト１１の走行、具体的には転写ベルト１１の走行速度、走行位置が不安定であると、各色のトナー像がずれた状態で転写され、色ずれ等の画像不良が生じた画像が形成されることとなるため、転写区間２５における転写ベルト１１の走行を安定させることが高品位の画像形成を行う上で極めて重要である。
【００７９】
これら、転写ベルト１１の走行速度、走行位置を、転写ベルトの走行と記載し、転写ベルト１１の走行速度、走行位置の変動を、転写ベルトの走行の変動と記載している。転写ベルト１１の走行位置の変動量は、転写ベルト１１上のある点が、転写ベルト１１が走行速度の変動を生じない理想の状態で回転する場合において占める位置と比べて、実際に占めている位置とどの程度の量すなわち距離だけずれているかを示すものである。転写ベルト１１の走行位置の変動と転写ベルト１１の走行速度の変動とは等価である。この点については以下の記載により明らかになるであろう。
【００８０】
ここで、転写ベルト１１の走行の不安定要因について述べる。駆動ローラ１５は、その加工精度に応じて所定の偏心を有しており、これがかかる不安定要因の１つとなる。また、歯車機構を構成する歯車の偏心や歯ピッチ誤差による伝達誤差がかかる不安定要因の１つとなる。
【００８１】
転写ベルト１１の１周にわたる厚さ偏差変動もかかる不安定要因の１つとなる。かかる厚さ偏差変動は、転写区間２５での転写ベルト１１の走行速度の変動を引き起こし、トナー像が転写紙上の所望の位置からずれた位置に転写される状態が発生したり、転写区間２５での感光体ドラム２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０ＢＫと転写ベルト１１との速度差を生じて各色のトナー像毎において画素の崩れ等が生じ、バンディングと呼ばれる画像の濃淡が発生したり、上述したように各色のトナー像の重ね合わせにずれが生じ、画像品質の低下が顕著になったりするためである。このようなバンディングの問題は、転写ベルト１１のように無端ベルトが搬送部材として用いられる場合だけでなく、無端ベルトが中間転写体としての中間転写ベルトとして１次転写、２次転写等に用いられる場合や、像担持体としての感光体ベルトとして露光、現像、転写に用いられる場合にも同様に発生する。
【００８２】
このような不安定要因による転写ベルト１１の転写区間２５における走行の変動を打ち消し、転写ベルト１１を安定した状態で走行させるため、画像形成装置１は、図１７に示すように、従動ローラ１９と、従動ローラ１９を変位させる駆動手段２２と、駆動手段２２による従動ローラ１９の変位を、転写ベルト１１の転写区間２５における走行の変動を打ち消すように制御するため、上述の制御手段とを有するベルト走行安定化装置２１を備えている。
【００８３】
発明者らは、画像形成装置１における駆動ローラ１５から転写区間２５までのように、無端ベルトを巻き掛けた或るローラから、走行を安定化させたい部分までの、無端ベルトの走行経路長の変化が、走行を安定させたい部分での無端ベルトの走行の変動と相関することを見い出し、この知見から、ベルト搬送経路を規制する部材を用い、すなわち巻き掛け部材を変位させる部材を用い、無端ベルトに直接的に働きかけることで、無端ベルトの駆動源を制御することなく、より安定かつ高精度な無端ベルトの走行の安定化を可能とする技術を提案するものであり、これを具体化したものがベルト走行安定化装置２１である。
【００８４】
画像形成装置１において、制御手段により駆動手段２２を適切に駆動するには、転写ベルト１１の走行の状態を知る必要がある。
この、転写ベルト１１の走行状態は、上述した、無端ベルトの走行経路長の変化によって知ることができる。
そこで、まず、発明者らが見い出した、無端ベルトの走行経路長、言い換えると搬送経路長の変化と、無端ベルトの走行の変動、具体的には、無端ベルトの走行速度及び無端ベルトの走行位置との関係について説明する。
【００８５】
図３に示すように、従動ローラ１９の位置が可変であり、図中実線で示す位置又は一点鎖線で示す位置のいずれかで回転するとする。このとき、駆動ローラ１５から、転写区間２５に含まれる、従動ローラ１９に隣接した、転写ローラ１２ＢＫと感光体ドラム２０ＢＫとの対向領域である転写部までの、転写ベルト１１の走行経路は変化しており、この部分の距離すなわちかかる走行経路における転写ベルト１１の走行経路長を比較すると、一点鎖線で示した転写ベルト１１の走行経路長の方が長いことが分かる。
【００８６】
そうすると、従動ローラ１１の位置変化により、転写ベルト１１の走行経路は変化し、また駆動ローラ１５からかかる転写部までの走行経路長が長くなったり短くなったりして変化することが分かる。
したがって、駆動ローラ１５が転写ベルト１１を一定速度で駆動していても、従動ローラ１８の位置が変化し、駆動ローラ１５からかかる転写部までの転写ベルト１１の走行経路長が変化すると、走行経路長が変化した分だけ、かかる転写部における転写ベルト１１の走行速度が変化することとなる。
【００８７】
つまり、駆動ローラ１５が転写ベルト１１を一定速度で駆動しているとき、駆動ローラ１５からかかる転写部までの区間において、駆動ローラ１５が単位時間当たりに走行させる転写ベルト１１の長さ言い換えると繰り出し量は一定であるが、従動ローラ１９が実線位置から一点鎖線位置に移動し、転写ベルト１１の走行経路が長くなると、移動した時間内において走行経路が長くなった分だけ、駆動ローラ１５による転写ベルト１１の繰り出し量よりも、かかる転写部における転写ベルト１１の通過量のほうが多くなり、かかる転写部における転写ベルト１１の走行速度は大きくなる。逆に従動ローラ１９が一点鎖線位置から実線位置まで移動したときは、移動した時間内において転写ベルト１１の走行経路が短くなった分だけ、かかる転写部での転写ベルト１１の通過量が少なくなり、かかる転写部における転写ベルト１１の走行速度は小さくなる。
【００８８】
したがって、従動ローラ１９の位置を変化させることにより、従動ローラ１９の移動量に応じて、転写部、すなわち転写区間２５での転写ベルト１１の走行速度を変動させることが可能である。
これを利用し、転写ベルト１１の走行経路長を制御すれば、駆動ローラ１５の偏心や歯車機構の回転周期に起因する伝達誤差等による転写ベルト１１の走行の変動を打ち消すことが可能となり、転写紙上における転写画像すなわち各色のトナー像の位置ずれを低減し高精度な画像を転写することができる。そしてこれを実現するのがベルト走行安定化装置２１である。
【００８９】
このように、無端ベルトを巻き掛けた巻き掛け部材を変位することにより、或る部分における無端ベルトの走行を制御できることが分かったが、無端ベルトの走行を所望の状態とする制御を行うためには、すなわち無端ベルトの走行の変動を打ち消す制御を行うためには、さらに、変位させる巻き掛け部材の位置とこれによって走行状態が変動する無端ベルトの位置との関係、及び巻き掛け部材の変位量と無端ベルトの走行の変動量との関係を知る必要がある。発明者らはベルト走行安定化装置２１を提案するにあたりこれらについても明らかにした。以下説明する。
【００９０】
・変位させる巻き掛け部材の位置とこれによって走行状態が変動する無端ベルトの位置との関係について
かかる関係は、画像形成装置１に沿って述べれば、転写区間２５における転写ベルト１１の走行の変動を打ち消すには、駆動手段２２をどこに配設すべきかという関係に一致するものである。
【００９１】
まず、図４に示した、一般化した無端ベルトの走行経路を用いて説明する。図４に示した無端ベルト４１１の搬送系は、駆動ローラ４１５と、テンションローラ４１６と、４つの従動ローラ４１８、４１９、４０１、４０２によって構成されている。図４には、駆動ローラ４１５の回転方向と無端ベルト４１１の搬送方向も併せて図示している。
【００９２】
駆動ローラ４１５、従動ローラ４１８、４１９、４０１、４０２、テンションローラ４１６に巻き掛けられた転写ベルト４１１の搬送経路すなわち走行経路をローラ毎に区切り、区切られたそれぞれの区間をＡ〜Ｆの符号で示した。
区間Ａ〜Ｆのそれぞれについて、その区間の無端ベルト１１の走行の変動を制御するために駆動手段を設置するべき箇所を説明する。
【００９３】
Ａ区間では、無端ベルト４１１の搬送量、走行速度は、駆動ローラ４１５によって送り出される無端ベルト４１１の搬送量、走行速度に支配されており、この区間の走行の変動を制御することはできない。Ｂ区間では、駆動ローラ４１５によって送り出される無端ベルト４１１の搬送量、走行速度に、従動ローラ４０１の位置変動による走行経路の変化の影響が加わって、無端ベルト４１１の搬送量、走行速度が変動する。よって、従動ローラ４０１の配設位置に対応して駆動手段を配設することでＢ区間での無端ベルト４１１の走行の変動を制御することが可能である。
【００９４】
Ｃ区間では、Ｂ区間と同様の理由で、従動ローラ４０１及び従動ローラ４０２の影響を受ける。ただし、従動ローラ４０２とともにＣ区間を形成しているのはテンションローラ４１６であるため、Ｃ区間において無端ベルト４１１の張力が変化しようとしても、この変化はテンションローラ４１６に吸収され、結果として無端ベルト４１１の張力変化は生じない。例えば、無端ベルト４１１の走行経路長が増加すると、無端ベルト４１１の張力が高まるので、テンションローラ４１６は無端ベルト４１１の走行経路が減少する方向に移動して無端ベルト４１１のテンションを一定に保つ。
【００９５】
Ｄ区間では、従動ローラ４０２及び従動ローラ４０３の位置変動による影響はない。Ｄ区間に関し、従動ローラ４０２及び従動ローラ４０３の位置変動は、テンションローラ４１６によって解消されるためである。また、テンションローラ４１６自身が無端ベルト４１１の走行の変動を解消する作用を有するので、テンションローラ４１６に対して駆動手段を配設することは無用である。
【００９６】
Ｅ区間では、駆動ローラ４１５が引き込む無端ベルト４１１の搬送量、走行速度に、従動ローラ４１９の位置変動による走行経路の変化の影響が加わって、無端ベルト４１１の搬送量、走行速度が変動する。よって、従動ローラ４１９の配設位置に対応して駆動手段を配設することでＥ区間での無端ベルト４１１の走行の変動を制御することが可能である。なお、Ｄ区間では、上述のようにＣ区間が従動ローラ４０１及び従動ローラ４０２の影響を受けるのと同様の理由で、従動ローラ４１９及び従動ローラ４１８の影響を受ける。またこの影響は上述の理由と同様の理由でＣ区間には伝播しない。
Ｆ区間では、無端ベルト４１１の搬送量、走行速度は、駆動ローラ４１５によって引き込まれる無端ベルト４１１の搬送量、走行速度に支配されており、この区間の走行の変動を制御することはできない。
【００９７】
以上のことを踏まえると、転写区間が区間Ｂにある場合、従動ローラ４０１の配設位置に対応して駆動手段を配設することで区間Ｂでの無端ベルト４１１の走行の変動を制御することが可能である。転写区間が区間Ｃにある場合、従動ローラ４０１または従動ローラ４０２の配設位置に対応して駆動手段を配設することで区間Ｃでの無端ベルト４１１の走行の変動を制御することが可能である。ただし、制御したい区間Ｃにより近い従動ローラ４０２の配設位置に対応して駆動手段を配設することが望ましい。
【００９８】
転写区間が区間Ｄにある場合、従動ローラ４１９または従動ローラ４１８の配設位置に対応して駆動手段を配設することで区間Ｄでの無端ベルト４１１の走行の変動を制御することが可能である。ただし、制御したい区間Ｄにより近い従動ローラ４１８の配設位置に対応して駆動手段を配設することが望ましい。転写区間が区間Ｅにある場合、従動ローラ４１９の配設位置に対応して駆動手段を配設することで区間Ｅでの無端ベルト４１１の走行の変動を制御することが可能である。
【００９９】
よって、区間Ｅが画像形成装置１における転写区間２５に相当するとすれば、従動ローラ４１９の配設位置に相当する、従動ローラ１９の配設位置における無端ベルト１１の巻き掛け位置を制御するように駆動手段２２を配設することで転写区間２５での無端ベルト１１の走行の変動を制御することが可能であることが分かる。
【０１００】
なお、図４を参照しつつ行った上述の説明では、画像形成装置１における転写区間２５に対応させることを意図して、Ａ〜Ｆの各区間に転写区間がある場合を仮定したが、転写区間でなく、かかる各区間に露光部、現像部、搬送部がある場合にも駆動手段の配設位置とこれによって無端ベルトの走行の変動を制御可能な区間との関係は同様である。なお、露光部、現像部に対応する区間を備えた無端ベルトは、かかる区間を作用区間としての画像形成区間として有する像担持体である。また、1次転写部、２次転写部等の転写部に対応する区間を備えた無端ベルトは、かかる区間を作用区間としての転写区間として有する中間転写体である。
【０１０１】
・巻き掛け部材の変位量と無端ベルトの走行の変動量との関係について
かかる関係は、画像形成装置１に沿って述べれば、転写区間２５における転写ベルト１１の走行の変動を打ち消すには、駆動手段２２による駆動量をどのような大きさにすべきかという関係に一致するものである。
【０１０２】
図５に、無端ベルトを巻き掛けた部材の断面にそれぞれ相当する２つの円を示す。点Ｏ２、点Ｏ２’は、位置が可変な、無端ベルトを巻き掛けたローラの中心、又は、無端ベルトを巻き掛けた部材の無端ベルトに接触する箇所の曲率の中心を示している。点Ｏ１は点Ｏ２、点Ｏ２’を中心とする部材に隣接する他の部材の中心すなわちこの部材がローラである場合にはこのローラの中心、この部材が単に無端ベルトを巻き掛けた部材である場合にはこの部材の無端ベルトに接触する箇所の曲率の中心を示している。位置が可変な部材の中心が点Ｏ２と点Ｏ２’との間で変位したときの無端ベルトの走行経路長の変化を求める。
【０１０３】
点Ｏ１、点Ｏ２’を結ぶ軸をＸ軸とし、これら２点間の距離をＬ０’とする。点Ｏ２’、点Ｏ２を結ぶ軸をＺ軸とし、これら２点間の距離をｅ2とする。Ｘ軸とＺ軸との交差角度をθ2としている。Ｒ１、Ｒ2はそれぞれ点Ｏ１、点Ｏ２（点Ｏ２’）を中心とする部材の、点Ｏ１、点Ｏ２（点Ｏ２’）から無端ベルトまでの距離すなわち点Ｏ１、点Ｏ２（点Ｏ２’）を中心とする円の半径を示している。
【０１０４】
無端ベルトの走行経路長は、かかる２つの円に接する線分の長さＬと、無端ベルトが点Ｏ２（点Ｏ２’）を中心とする部材に巻き掛けられた部分の長さＬｇとの和で表現するものとする。ここで、この長さＬと長さＬｇとの和の部分を無端ベルトの走行経路長としたのは、この部分が、中心が点Ｏ２’と点Ｏ２’の移動による経路変化が発生する箇所であるためであり、その他の巻き付き部分については考慮する必要は無い。長さＬ及び長さＬgとは、次の、（１）式ないし（４）式を用いて、（５）式及び（６）式で表現される。
【０１０５】
【数１】
0004689162.tif 000002
【０１０６】
【数２】
0004689162.tif 000003
【０１０７】
【数３】
0004689162.tif 000004
【０１０８】
【数４】
0004689162.tif 000005
【０１０９】
【数５】
0004689162.tif 000006
【０１１０】
【数６】
0004689162.tif 000007
【０１１１】
よって、位置が可変な部材の中心が点Ｏ２と点Ｏ２’との間で変位したときの無端ベルトの走行経路長の変化の具体的な値を求めるには、変数であるｅ2に移動前後の値を代入して（１）式ないし（６）式の値を求め、それぞれＬ＋Ｌｇとして得られる経路計算結果の差を求めればよい。
【０１１２】
図６に、図５に示した、無端ベルトを巻き掛けた、位置が可動な部材とこれに隣り合う部材とにおける無端ベルトの走行経路を、画像形成装置１に備えられた実際の無端ベルトの走行経路に相当する無端ベルトの走行経路に展開して示した。すなわち、無端ベルトを巻き掛けた、位置が可動な部材と、無端ベルトの走行方向におけるこの部材の上流側及び下流側において隣接する２つの部材によって決定される無端ベルトの走行経路を示している。
【０１１３】
点ＯＡ、点ＯＡ’は、位置が可変な、無端ベルトを巻き掛けたローラの中心、又は、無端ベルトを巻き掛けた部材の無端ベルトに接触する箇所の曲率の中心を示している。点ＯＢ、点ＯＣは点ＯＡ、点ＯＡ’を中心とする部材に隣接する他の２つの部材のそれぞれの中心すなわちこれらの部材がローラである場合にはこのローラの中心、これらの部材が単に無端ベルトを巻き掛けた部材である場合にはこの部材の無端ベルトに接触する箇所の曲率の中心を示している。
【０１１４】
点ＯＡ、点ＯＢをそれぞれ中心とする２つの円に接する線分の長さをＬＡＢとする。点ＯＡ、点ＯＣをそれぞれ中心とする２つの円に接する線分の長さをＬＡＣとする。点ＯＢ、点ＯＡ’を結ぶ軸をＸＡＢ軸とし、これら２点間の距離をＬ０ＡＢ’とする。点ＯＣ、点ＯＡ’を結ぶ軸をＸＡＣ軸とする。点ＯＡ’、点ＯＡを結ぶ軸をＺ軸とし、これら２点間の距離をｅＡとする。
ＸＡＢ軸とＺ軸との交差角度をθＡとしている。ＸＡＣ軸とＺ軸との交差角度をθＢとしている。ＸＡＢ軸とＸＡＣ軸との交差角度をαとしている。この角度αを以下軸線交差角という。
このとき、θＢは次の（７）式により定義される。
【０１１５】
【数７】
0004689162.tif 000008
【０１１６】
これらのパラメータを（１）式ないし（６）式に代入して、移動量ｅＡのときの無端ベルトの走行経路長の変化ΔＬＢＣを求めると、次の（８）式のようになる。
【０１１７】
【数８】
0004689162.tif 000009
【０１１８】
ただし、ＬＡＢ’とＬＡＣ’は移動前（移動量０の時）の無端ベルトの走行経路長である。
【０１１９】
（８）式はすなわち、次の（９）式となる。
【０１２０】
【数９】
0004689162.tif 000010
【０１２１】
ただし、
【０１２２】
【数１０】
0004689162.tif 000011
【０１２３】
【数１１】
0004689162.tif 000012
【０１２４】
【数１２】
0004689162.tif 000013
【０１２５】
【数１３】
0004689162.tif 000014
【０１２６】
である。
ここで、（９）式ないし（１３）式を用いて、Ｌ０ＡＢ＝１００［ｍｍ］、Ｌ０ＡＣ＝１００［ｍｍ］、ＲＡ＝１５［ｍｍ］、ＲＢ＝１５［ｍｍ］、ＲＣ＝１５［ｍｍ］、α＝１．５［ｒａｄ］、θＡ＝１［ｒａｄ］をパラメータとして設定して、位置が可変である部材の移動量とこの部材に隣接する２つの部材に巻き掛けられた無端ベルトの走行経路長の変化量との関係を図７に示す。
【０１２７】
図中のΔＬＡＢは、ＬＡＢにおける無端ベルトの走行経路長の変化量を示しており、図中のΔＬＡＣは、ＬＡＣにおける無端ベルトの走行経路長の変化量を示している。これら変化量の和が全体の走行経路長の変化量ΔＬＢＣとなる。このΔＬＢＣのグラフの傾き、すなわち、単位移動量当りの無端ベルトの走行経路長変化量を示す数値を用いて制御を行うことになる。
【０１２８】
さて、無端ベルトの走行を所望の状態とする制御を行うため、すなわち無端ベルトの走行の変動を打ち消す制御を行うための、変位させる巻き掛け部材の位置とこれによって走行状態が変動する無端ベルトの位置との関係、及び巻き掛け部材の変位量と無端ベルトの走行の変動量との関係とが明らかになったが、実際に無端ベルトの走行の変動を打ち消す制御を行うためには、無端ベルトの走行の変動量を知る必要がある。
【０１２９】
かかる変動量を検知するために、無端ベルトの走行の変動量を検知するための検知手段を設ける場合について述べる。
このような検知手段については、従来の方法を採用する。たとえば、すでに述べた〔特許文献１〕、〔特許文献２〕に記載されているように、像担持体たる感光体に検出用のトナー像たる被検出体としてのレジストパターンを形成し、これを無端ベルトたる中間転写体としての中間転写ベルト上に転写し、このパターンを検出手段としての読み取り部で読み取る方法がある。これは、転写時において中間転写ベルトに速度変動があると、かかるパターンの形成間隔に変動が生じることを利用し、レジストパターンの通過タイミングを中間転写ベルト走行方向における感光体の下流側に配設した上記読み取り部で読み取ることで、中間転写ベルトの走行の変動を検知するものである。本形態における転写ベルト１１がかかる無端ベルトたる中間転写ベルトに相当する。
【０１３０】
また、たとえば、すでに述べた〔特許文献５〕に記載されているように、無端ベルト表面に予め被検出体としてのマークを印刷しておき、このマークを検出手段たるセンサで検知することにより、無端ベルトの速度変動を検出する方法がある。また、たとえば、すでに述べたように、無端ベルト表面に被検出体としての等間隔のスリットパターンを設置し、その移動量を検知する検出手段を用いる方法もある。
【０１３１】
また、たとえば、すでに述べた〔特許文献３〕、〔特許文献４〕に記載されているように、無端ベルトを巻き掛けた従動ローラの軸にロータリエンコーダを設置し、ロータリエンコーダの角速度から従動ローラの回転変動を読み取り、無端ベルトの速度変動を検出する検出手段を用いる方法がある。この方法は、上述の各方法と異なり、無端ベルトに付与された被検出体、この被検出体を検知する検出手段を用いず、無端ベルトを巻き掛けた従動ローラの回転変動により無端ベルトの走行の変動量を検知するものである。すなわち、軸上にロータリエンコーダを備えた従動ローラたるエンコーディングローラが無端ベルトの走行とともに回転し、これによりロータリエンコーダが回転して、その回転速度が検出され、無端ベルトの走行速度が検知されるものである。
【０１３２】
ただし、この方式の場合、検出誤差が発生する。これは例えば、図３に示した従動ローラ１９をエンコーディングローラとし、このエンコーディングローラ１９の回転により転写ベルト１１の走行の変動を検知しようとすると、このエンコーディングローラ１９のように無端ベルトたる転写ベルト１１が巻き付いている構成では、エンコーディングローラ１９の軸の回転は、上述したような駆動ローラ１５の偏心等に起因する転写ベルト１１の走行の変動に加えて、エンコーディングローラ１９自体の偏心や、エンコーディングローラ１９に巻き付いている転写ベルト１１の厚さ偏差変動の影響を受けるため、上述したような駆動ローラ１５の偏心等に起因する転写ベルト１１の走行の変動のみを正確に検出することができないからである。
【０１３３】
エンコーディングローラ自身の偏心に起因する検出誤差が発生する別の検知手段の構成例として、無端ベルトが張り渡されて形成された直線部に、無端ベルトに押し付けられ無端ベルトとの間にすべりを生じないように配設されたエンコーディングローラと、これに対向するピンチローラとを有し、エンコーディングローラとピンチローラとによって無端ベルトを挟み込み、エンコーディングローラを無端ベルトに従動回転させる検知手段がある。この検知手段では、無端ベルトの厚さ偏差変動の影響は少ないが、エンコーディングローラ自体の偏心の影響は受ける。
【０１３４】
このような、無端ベルトに従動回転するエンコーディングローラを有する検知手段を用いて検知したデータに含まれる、かかる検出誤差の成分に関しては、検知したデータに対して補正処理を行うことでこれを除去することが可能である。
たとえば、エンコーディングローラの回転周期の変動を除去するには、フィルタ処理を設定することができる。また、エンコーディングローラに予め１箇所のホームポジションを設定して、エンコーディングローラの回転周期変動を検出しておいて、ホームポジション信号を基準にエンコーディングローラの回転変動分を検出データから減算する処理も可能である。
【０１３５】
一方、無端ベルトの厚さ偏差変動は、駆動ローラに巻き掛けられた位置での無端ベルトの厚さ偏差変動に起因する無端ベルトの走行の変動に、エンコーディングローラに巻き掛けられた位置での無端ベルトの厚さ偏差変動に起因する無端ベルトの走行の変動が重畳された結果である。
【０１３６】
この重畳された変動については、同じ無端ベルトの厚さ変動偏差の影響であることと、駆動ローラ及びエンコーディングローラの、径や、無端ベルトの走行経路上における位置関係が定まっていることから、駆動ローラに巻き掛けられた位置とエンコーディングローラに巻き掛けられた位置での偏差変動の影響がどのように重畳されるかは、予め解析することができる。
【０１３７】
つまり、無端ベルト１周分のエンコーディングローラの回転変動を予め検出して、無端ベルトの回転周期の成分を解析することで、エンコーディングローラに巻き掛けられた位置でのベルト厚さ偏差変動による誤検出成分を解析して、無端ベルト自身に起因する走行の変動がどのようなものであるかに関するデータを得ることができる。よって得られたデータに対して、上述のエンコーディングローラの回転周期の変動を除去する補正処理と同様の補正処理を行うことでこれを除去することが可能である。
【０１３８】
ここまで、実際に無端ベルトの走行の変動を打ち消す制御を行うために、無端ベルトの走行の変動量を知るべく、無端ベルトの走行の変動量を検知するための検知手段を設ける場合について述べたが、無端ベルトの走行の変動量を知る方法としては、他に、製造工程上で、部品精度を計測しておき、これに基づいてかかる変動量を予測する方式もある。
【０１３９】
例えば、無端ベルトの厚さを、無端ベルトの１周にわたり、製造工程上で、複数箇所計測し、無端ベルトの厚さ変動のプロファイルを得る。無端ベルトの厚さと、無端ベルトの走行速度との関係及びこの関係を利用した無端ベルトの走行の変動は次のようにして求めることができる。図８に示すように駆動ローラ２３に無端ベルト２４が巻付いているときの無端ベルト２４の走行速度Ｖｂは、無端ベルト２４の厚さを、一般的にベルト厚の半分といわれているベルト実効厚さＢｔ’とし、また、駆動ローラ２３の半径Ｒｄ、駆動ローラ２３の回転の角速度ωdを用いると、次の（１４）式で表される。
【０１４０】
【数１４】
0004689162.tif 000015
【０１４１】
ここで無端ベルト２４の厚さの平均値から、無端ベルト２４の実効厚さの平均値Ｂｔ０'を求めることができる。この平均値Ｂｔ０'から得られる、ベルト搬送平均速度Ｖｂ０は、（１４）式と同様にして次の（１５）式により求まる。
【０１４２】
【数１５】
0004689162.tif 000016
【０１４３】
（１４）式と（１５）式とから得られる値の差分が無端ベルト２４の速度変動となる。
これら上記した、実際に無端ベルトの走行の変動を打ち消す制御を行うために、無端ベルトの走行の変動量を知る方法や得られた変動量に含まれる誤差を除去する方法は、コスト、精度、信頼性等から、対象とするベルト搬送系すなわち無端ベルト、無端ベルトを巻き掛けた駆動ローラ、従動ローラ等の部材、駆動ローラを駆動するための駆動源、伝達機構に応じて最適なものを選択すればよい。なお、無端ベルトの走行の変動量を知る方法、得られた変動量に含まれる誤差を除去する方法は上記したものに限られず、他の周知の方法を上述のように適宜選択できる。
【０１４４】
上述した方法により、制御手段が、駆動手段２２を制御することで、従動ローラ１９を、転写ベルト１１の転写区間２５における走行の変動を打ち消すよう変位させることができることが明らかとなった。
ここで、制御手段が駆動手段２２を制御する制御方法として、一般にもそうであるように、大きくフィードフォワード制御とフィードバック制御との２種類が挙げられる。
【０１４５】
フィードフォワード制御の例を説明する。図９に示した転写区間２５において、上述の検出手段、たとえば、エンコーディングローラを備えた検出手段を用いて転写ベルト１１の走行の変動を検出した結果を、図１０に示す。図１０においては、上述の検出誤差をフィルタ処理により補正したものを示している。図１０において、縦軸には、転写ベルト１１の走行位置の変動量をとっている。この走行位置の変動量は、転写ベルト１１上のある点が、転写ベルト１１が走行速度の変動を生じない理想の状態で回転する場合において占める位置と比べて、実際に占めている位置とどの程度の量すなわち距離だけずれているかを示すものであり、転写ベルト１１の走行速度の変動と等価である。
【０１４６】
図１０には、符号２６ａで示した約６．５秒周期の変動と、符号２６ｂで示した約０．７秒周期の変動が重畳された変動が示されている。符号２６ａで示した周期は転写ベルト１１が１回転する時間と等しいことから、無端ベルト１１の１周にわたる厚さ偏差変動による走行位置の変動であることがわかる。また、符号２６ｂで示した周期は、駆動ローラ１５が１回転する時間と等しいことから、駆動ローラ１５の偏心や駆動ローラ１５の図示しない軸上に配設された歯車の偏心やこの歯車を含む歯車機構の歯の累積ピッチ誤差による変動等が合成された走行位置の変動であることがわかる。
【０１４７】
この２種類の周期変動をフィードフォワード制御により打ち消し、転写ベルト１１の走行を、走行位置の変動がなく安定した走行速度で駆動するために、図９に示しように、打ち消したい変動周期で回転する部品、ここでは、転写ベルト１１と駆動ローラ１５とにそれぞれホームポジションを規定する部材２７、２８を設置するとともに、部材２７、２８をそれぞれ検知する手段として、転写ベルト１１、駆動ローラ１５に対向する位置にそれぞれセンサ８１、８２を設置する。部材２７、２８と、センサ８１、８２とは、任意の場所に設置してよい。
【０１４８】
図１１に、センサ８１の出力と転写区間２５での転写ベルト１１の走行位置の変動とを同時に計測し、部材２７がセンサ８１により検知された時を基準すなわち時間０として転写ベルト１１の回転周期成分を走行位置の変動量として抽出した結果を示す。図１２に、センサ８２の出力と転写区間２５での転写ベルト１１の走行位置の変動とを同時に計測し、部材２８がセンサ８２により検知された時を基準すなわち時間０として駆動ローラ１５の回転周期成分を走行位置の変動量として抽出した結果を示す。それぞれ、回転周期成分のみを抽出する手法としてフィルタ処理を施した。
【０１４９】
図１１、図１２に示された結果から、駆動手段２２による制御量すなわち変位量を求める。駆動手段２２による駆動方向すなわち変位方向は図９において破線の矢印２９で示す方向とし、矢印２９の先端に向かう方向の変位量を正とする。変位量は図７に示したような、装置固有の傾きの値から決定される。傾きの値が１．４であったとすると、駆動手段２２による変位量を＋１ｍｍとすれば、転写ベルト１１の走行経路長は１．４ｍｍ長くなる構成であるといえる。図１１、図１２に示された変動データに対して、数値を反転させ、１．４で除算することで変位量が求まる。
【０１５０】
図１３に、図１１に示した変動を打ち消すための、駆動手段２２による制御量すなわち変位量を示す。図１１に示されているように、部材２７を検出した時間である０秒から、約１．８秒の間は、走行位置の変動が正であるため、この時間における駆動手段２２による変位は、転写ベルト１１の走行経路長が短くなる方向である負の方向に行っている。
【０１５１】
同様にして求めた、図１２に示した変動を打ち消すための、駆動手段２２による制御量すなわち変位量を図１４に示す。図１４は、駆動ローラ１５の１回転周期成分を抽出した結果を示している。
よって、センサ８１が部材２７を検知する度に駆動手段２２によって図１３に示した制御を行い、センサ８２が部材２８を検知する度に駆動手段２２によって図１４に示した制御を行えば、無端ベルト１１及び駆動ローラ１５の回転周期の変動を打ち消し、転写ベルト１１の走行の変動が解消され、走行が安定する。
【０１５２】
転写ベルト１１の走行の変動を解消し安定させるべく、駆動手段２２による駆動量を決定するためのブロック図を図１５に示す。図中符号８３、８４、８５はそれぞれ、転写ベルト１１の回転周期、駆動ローラ１５の回転周期、ステッピングモータの回転周期の変動成分を打ち消すための、駆動手段２２による変位量に関する情報を、それぞれのホームポジション信号を基準に出力するブロックを示している。
【０１５３】
各ブロック８３、８４、８５の内部には、図１３、図１４に示したような、時間と駆動手段２２による変位量とを関係付けた情報がテーブル化されており、各ブロック８３、８４、８５は、このテーブル化された情報を基準時間毎に出力する。ただし各ブロック８３、８４、８５には、図１３、図１４に示したような、時間と駆動手段２２による変位量とを関係付けた情報を関数化しておき、これを基準時間毎に計算して出力するように構成してもよい。
【０１５４】
ブロック８３、８４、８５のような、各成分ごとの変位量を基準時間毎に出力するブロックは、制御したい周期変動の数だけ存在する。たとえば、かかるブロックは、エンコーディングローラの検出誤差、転写ベルト１１の厚さ変動に起因する転写ベルト１１の走行の変動に応じて設けても良い。これら各ブロックは、制御周期毎に基準時間に変動量に関する情報を出力し、すべての位置情報の和が、その時点での駆動手段２２による変動量に関する情報となる。
【０１５５】
これら各情報は、装置固有のものであり、経時的な変化が少ないため、出荷以前に行った計測をもとに生成され、制御手段に格納されている。ただし、経時変化を考慮すれば、上述したようなエンコーディングローラ等を配設し、画像形成装置１の使用時に、かかるデータを適時生成し、これを使用するようにしてもよい。制御手段がこの情報に従い駆動手段２２を制御すれば、各ブロックの周期変動を打ち消し、転写ベルト１１の走行を安定に行うことができる。
【０１５６】
次に、フィードバック制御の例について説明する。図１６に示すように、転写ベルト１１の１周にわたり転写ベルト１１上に配設した等間隔な格子状のスリットパターン８６及びスリットパターン８６を検出するスリットパターン検出器としてのセンサ８７を備えた検出手段８０と、センサ８７のデータを受信する制御コントローラ８８と、制御コントローラ８８による制御に基づいて駆動手段２２を駆動するアクチュエータ駆動部８９とを備えている。
【０１５７】
スリットパターン８６は、予め、等間隔な格子状のスリットパターンが印刷された図示しないテープ等の部材を、転写ベルト１１の、画像形成に影響を与えない領域である、端部や、裏面に貼り付けたり、等間隔な格子状のスリットパターンを転写ベルト１１のかかる領域に直接印刷したりすることで形成される。また、スリットパターン８６は、転写ベルト１１上にアルミなどの金属層を設け、そこへ、レーザー光を照射し、金属をスパッタリングすることで、金属結晶を部分的に破壊して形成してもよい。
【０１５８】
なお、予めスリットパターン８６が形成された部材を転写ベルト１１に貼り付ける前者の方式は、接着剤の量にムラが生じた場合や貼り付ける際に空気層が生じた場合など、貼付け時に、スリットパターン８８の間隔にむらを形成するおそれがあるので、転写ベルト１１にスリットパターン８８を直接形成する後者の方式の方が望ましい。後者の方式は、レーザー加工によるスリットパターン形成の方が、高精度かつ高分解能に形成できる点においても有利である。
【０１５９】
制御コントローラ８８及びアクチュエータ駆動部８９は制御手段に備えられている。センサ８７が検出したスリットパターン８８すなわち転写ベルト１１の走行に関するデータは、制御コントローラ８８に送られる。制御コントローラ８８内では、検出されたデータと目標のデータを比較し、これらに差分がある場合には、これを打ち消すための駆動手段２２による変位量を、上述のような傾き値を用いて算出し、アクチュエータ駆動部８９に出力する。アクチュエータ駆動部８９は、出力された変位量に関するデータに従い、駆動手段２２を駆動する。
【０１６０】
このように、制御手段及び駆動手段２２は、検出手段８０により検出した転写区間２５での転写ベルト１１の走行の変動に基づき、これを打ち消すよう、駆動手段２２を駆動するフィードバックを行い、転写ベルト１１の走行の変動を解消して転写ベルト１１の走行を安定に行う。
【０１６１】
このようなフィードフォワード制御、フィードバック制御は、制御手段が駆動手段２２を駆動することにより行われる。そのため、制御手段には、図７に示したような傾きの値等、それぞれの制御に必要なデータが、予め格納され、また検知により記憶される。フィードフォワード制御、フィードバック制御は、制御しようとする対象に応じて組み合わせて用いても良い。装置固有の、経時的な変化が少ない変動量に関してはフィードフォワード制御を行うことが適しているが、そのための情報は、出荷以前に行った計測をもとに生成され、制御手段に格納されたものでもよいし、そのような変動量を検出する手段を用いて適時生成されるものであっても良い。変動量を検出する手段を備えている場合にはこれを用いてフィードフォワード制御することもできる。
【０１６２】
さて、駆動手段２２の具体的な形態について説明する。
駆動手段２２の形態は、図１７に示したように、転写ベルト１１を巻き掛けた巻き掛け部材として従動ローラ１９を変位する場合と、図２５に示すように、転写ベルト１１を従動ローラ１９と同位置で巻き掛けた巻き掛け部材としてのガイド部材９１を変位する場合とで異なるが、まず従動ローラ１９を変位する場合について説明する。
【０１６３】
図１７に示すように、駆動手段２２は、従動ローラ１９が摺動し従動ローラ１９を変位させるためのガイド部材９２と、ガイド部材９２を固定してガイド部材９２と一体でありガイド部材９２を変位させるアクチュエータ９３とを有している。符号９４、９５、９６はそれぞれベアリング、スプリング、台座を示しており、これらはそれぞれ従動ローラ１９の各端部に対応して配設されている。図１７において符号９０で示した矢印は、アクチュエータ９３が従動ローラ１９を変位させる方向を示している。
【０１６４】
ベアリング９４は、従動ローラ１９の軸１９aの各端部を支持し従動ローラ１９の回転を滑らかにする役割を担っている。台座９６は画像形成装置１本体側の図示しない筐体に固定されており、スプリング９５は、各端部をベアリング９４、台座９６に固定されている。スプリング９５は、ベアリング９４を、従動ローラ１９の回転方向において、ガイド部材９２が従動ローラ１９に当接する範囲における、ガイド部材９２の中央部に向けて付勢する。
【０１６５】
図１８に示すように、転写ベルト１１が、従動ローラ１９に巻き付き始めるポイントをポイント１８０、従動ローラ１９から離れるポイントをポイント１８１、従動ローラ１９の回転中心を点１９０としたとき、点１９０とポイント１８０とを結ぶ直線１８３と、点１９０とポイント１８１とを結ぶ直線１８４とで挟まれる角１８５を、従動ローラ１９による転写ベルト１１の巻き付き角という。従動ローラ１９は従来のローラと同様に加工精度に応じて偏心を持っているが、従動ローラ１９の偏心による転写ベルト１１の走行経路の変化を抑える最も効果的なのは、ベルト巻き付き角１８４を二等分する直線１８６と従動ローラ１９の外周面とが交わるポイント１８７において従動ローラ１９の外周面の位置の変動を制御することである。そこで、従動ローラの外周面を規制するため、ガイド部材９２はこのポイント１８６を含む範囲に対応して配設されている。なお、直線１８６が延びる方向は、図１６において矢印２９で示した方向及び図１７において矢印９０で示した方向と平行である。
【０１６６】
スプリング９５と台座９６とは、従動ローラ１９を、ベアリング９４を介してガイド部材９２に押し付けるための加圧システム９７を構成している。ベアリング９４は、上述の筐体により一定の可動域を持って支持されているとともに、加圧システム９７とガイド部材９２によって支持されている。かかる可動域は、従動ローラ１９が加圧システム９７によってガイド部材９２に接触可能なように移動できる大きさを有する範囲であって、従動ローラ１９の外周部が、ガイド部材９２により位置決めされる範囲のうちの最適位置から大きく外れて脱落しないように保持する範囲である。
【０１６７】
台座９６の位置とスプリング９５の位置、付勢力の強さ等の構成態様は、ユーザーが画像形成装置１を使用する稼動時に、外部からの負荷が加わる等して転写ベルト１１の走行状態に変動が生じても、従動ローラ１９がガイド部材９２から離脱しないように選択され、構成されているものである。このように、加圧システム９７の加圧力は、ガイド部材９２が従動ローラ１９に常に当接し、その機能を確実に果たすことができるように構成されている。
【０１６８】
ガイド部材９２は、従動ローラ１９の、転写ベルト１１との非接触位置に対応して配設されている。すなわち、ガイド部材９２は、従動ローラ１９の、転写ベルト１１が巻き付いていない両端部で、従動ローラ１９の外周部に接触するように設置されている。このように、転写ベルト１１を巻き掛け、従動ローラ１９の外周部にガイド部材９２を当接させることにより、従動ローラ１９が偏心を持っていても、ガイド部材９２によって、転写ベルト１１の走行位置を規定している従動ローラ１９の外周部の位置変動が抑えられる。
【０１６９】
また、アクチュエータ９３がガイド部材９２を変位させることで従動ローラ１９の外周部の位置を決定し、転写ベルト１１の走行経路長を任意に調節できる。さらに、従動ローラ１９の端部の、転写ベルト１１との非接触位置に対応してガイド部材９２を配設することにより、ガイド部材９２が転写ベルト１１に係合せず、転写ベルト１１に直接作用することがないため、転写ベルト１１の傷やシワ等が発生することがない。なお、ガイド部材９２に転写ベルト１１の蛇行防止のための部材としての機能を併せて持たせることも可能となる。
【０１７０】
図１９に示すように、ガイド部材９２の、従動ローラ１９に接する接触面１９１は、従動ローラ１９の外表面に合わせ、同外表面と略同じ曲率を有する曲面形状をなしている。したがって、ガイド部材９２が接触面１９１において従動ローラ１９に接していても、従動ローラ１９が回転する際に大きな抵抗とならない。
【０１７１】
接触面１９１がかかる曲面形状を有していることは、ガイド部材９２の耐磨耗性を向上する点においても利点がある。すなわち、かかる曲面形状は、従動ローラ１９との間での接触による磨耗を減じている。よって、ガイド部材９２の磨耗によって生じる交換の頻度が減少し、交換の頻度が他の部材よりも高いという事態が生じることを防止できる。
【０１７２】
接触面１９１の面積は、広いほど、従動ローラ１９との接触圧が減少し、磨耗しにくいが、ガイド部材９２が耐磨耗性の高い材料で構成されている場合には、接触面１９１の範囲は狭く、抵抗を減らすようにしても良く、これによりガイド部材９２を小型化できる。接触面１９１以外の従動ローラ１９に接触しない面、例えば図１９における符号１９２で示す面の形状はどのような形状でもよく、アクチュエータ９３に固定しやすい形状とする。ただし、図１９において符号１９３、１９４で示すような、従動ローラ１９の回転方向における接触面１９１の端部は、従動ローラ１９の回転に対して大きな負荷とならず、傷や振動の発生源とならないよう、面取加工を行ってもよい。
【０１７３】
ガイド部材９２の材質、特に接触面１９１の部分は、低摩擦係数の材質とすることが望ましい。本形態では、接触面１９１を、ポリアセタール（ＰＯＭ）の層を設けることで形成している。接触面１９１を構成する層は他に、ポリアミド（ＰＡ）であっても良い。接触面１９１は、層構成でなく、ポリラトラフルオロチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂コーティングを施すことで構成しても良い。
【０１７４】
ガイド部材９２の本体部分と、接触面１９１の部分とを異なる材質で構成する場合には、ガイド部材９２の剛性を確保し変形を防止するために、本体部分を金属または硬質の樹脂で構成し、これを基盤に接触面１９１を低摩擦係数の材質で構成することが望ましい。ガイド部材９２全体での剛性が低い場合、ガイド部材９２の変形によって転写ベルト１１の走行経路長の変動が発生してしまうが、ガイド部材９２全体の剛性を確保できるのであれば、これら低摩擦係数の材質のみでガイド部材９２を構成してもよい。
【０１７５】
ガイド部材９２全体を同一の材料により形成するか否かにかかわらず、ガイド部材９２の変形を防止するためには、厚さを大きくするなど、剛性を確保する形状とすることが有効である。
なお、ここで対象としている変形や磨耗は、画像を出力する時間内に発生するものである。長期的な変形や磨耗は、画像への影響は微少であるため、許容される。従動ローラ１９の材質は一般の従動ローラと同様、金属である。
【０１７６】
ガイド部材９２の他の構成として、接触面１９１の低摩擦を実現する手段として、潤滑方式を用いてもよい。潤滑方式としては、一般に知られているように、グリス等の潤滑材を接触面１９１に塗布する方式が挙げられるが、潤滑剤を接触面１９１に塗布すると、潤滑剤が従動ローラ１９を経て転写ベルト１１に付着する可能性がある。潤滑剤が転写ベルト１１に付着すると、転写ベルト１１の駆動不良が生じたり、転写ベルト１１に付着した潤滑剤がさらに転写紙に付着するなどしたりして、画像形成に悪影響を与える。
【０１７７】
よって、潤滑方式としては、気体潤滑を用いた方式を用いることが望ましい。図２０に、気体潤滑を実現する気体潤滑処理部としてのヘリカルボーン溝１９５の処理を施した接触面１９１を示す。図２０に示したヘリカルボーン溝１９５の形成態様は一例であり、その幅や設置間隔、傾き等は、従動ローラ１９の回転速度等によって決定される。ヘリカルボーン溝１９５の形成処理によって、従動ローラ１９はガイド部材９２に圧接された状態下にあって滑らかに回転駆動される。
【０１７８】
気体潤滑を用いた他の方式として、ガイド部材９２に、接触面１９１に通ずる気体潤滑処理部としての通気孔を設置し、ガイド部材９２の裏側から接触面１９１に空気を流入させる方式が挙げられる。気体潤滑を用いた方式によれば、画像形成に支障を来たすことなく、駆動手段２２により、転写ベルト１１の走行経路を良好に設定することが可能となる。
【０１７９】
図２１に示すように、ガイド部材９２の他の構成として、接触面１９１の低摩擦を実現する手段として、ガイド部材９２がベアリング構造としてのベアリング１０１を有する構成としても良い。ベアリング１０１は、ガイド部材９２の、従動ローラ１９に摺擦する部分として備えられている。ベアリング１０１は、従動ローラ１９に接触する複数のボール１０２と、ボール１０２をガイド部材９２本体に保持するための保持器１０３とを有している。ボール１０２の、従動ローラ１９に点接触する点の集合が、接触面１９１を形成し、転写ベルト１１の走行経路を規定している。
【０１８０】
ガイド部材９２がベアリング１０１にて接触面１９１を構成し、従動ローラ１９に当接する構成では、従動ローラ１９への当接を非常に低摩擦の状態とすることができる。
ベアリング１０１において従動ローラ１９に接触する部材は、ボール１０２でなく、それぞれ従動ローラ１９に線接触する円筒状のコロであってもよい。ボール１０２やかかるコロの数は１つでも複数でもよいが、数が少ない場合、例えば１つの場合には、かかるボール１０２等の加工精度、配設精度が転写ベルト１１の走行経路の規定に大きな影響を与えるため、その高い精度での加工、配設が要求される。これに対し、複数のボール又はかかるコロを用いた場合、１つの時に比べて、複数の部材で従動ローラ１９に当接し、接触面１９１の形成に対するそれぞれの部材の寄与率が低下するため、加工精度、配設精度の要求は低くなる。
【０１８１】
図２２に示すように、アクチュエータ２２は、ガイド部材１９を変位させる動力として回転運動を発生させる回転駆動手段としてのステッピングモータ１１１と、ステッピングモータ１１１が発生する回転運動を直線運動に変換する駆動変換機構１１２とを有している。ステッピングモータ１１１は、駆動手段により通電を制御され、駆動を制御される。
【０１８２】
駆動変換機構１１２は、ステッピングモータ１１１の軸１１３に固定されステッピングモータ１１１により回転駆動される偏心カム１１４と、矢印９０の方向に延びる被駆動部材としてのリードバー１１５と、リードバー１１５に固定され、偏心カム１１４に対し、矢印９０で示す方向の両側から係合するカムフォロワー１１６と、リードバー１１５のガイド部材９２側の端部に配設され、リードバー１１５とガイド部材９２とを固定して一体化する、リードバー１１５よりも幅の広い固定部材１１７と、リードバー１１５を矢印９０方向にスライド自在に支持する、画像形成装置１本体側に固定されたスライドガイド１１８と、固定部材１１７を矢印９０方向にスライド自在に支持する、画像形成装置１本体側に固定されたスライドガイド１１９とを有している。リードバー１１５は、図１８に示した直線１８６上に位置している。
【０１８３】
アクチュエータ２２は、このような駆動変換機構１１２を有することにより、ステッピングモータ１１１の回転により回転駆動された偏心カム１１４が、カムフォロワー１１６を押し、ステッピングモータ１１１の回転運動がリードバー１１５を矢印９０方向にスライドさせる方向への運動に変換されて、矢印９０方向にリードバー１１５をスライドさせ、ガイド部材９２を変位し、従動ローラ１１９の位置を変位させて転写ベルト１１の走行位置を規定するようになっている。
【０１８４】
駆動変換機構１１２は、偏心カム１１４を採用したことにより次のような利点がある。すなわち、偏心カム１１４の偏心量を、たとえば、ガイド部材９２の変動量が転写ベルト１１の厚さ偏差変動によって発生する転写ベルト１１の走行の変動を打ち消す大きさとなるように調節し、これに加え、ステッピングモータ１１１の１回転周期を転写ベルト１１の１回転周期に一致させれば、制御手段による制御動作を、ステッピングモータ１１１の回転を転写ベルト１１の走行の変動を打ち消すような位相関係で同期させて一定速度で行うようにするだけでよい。したがって、１つの周期変動を打ち消す制御を容易に行うことができる。この場合、ステッピングモータ１１１を一定方向に回転駆動すればよく、正逆回転させる必要がないので、ステッピングモータ１１１の負担が少なく、効率がよい。
【０１８５】
図２３に、駆動変換機構１１２の別の構成態様を示す。上述の構成態様と同様の部分には同一の符号を付するに留め、適宜説明を省略する。この駆動変換機構１１２は、軸１１３に一体化され軸１１３を中心としてステッピングモータ１１１により回転駆動される回転部材としてのギア１２０と、ギア１２０に噛み合った、矢印９０方向に延びる被駆動部材としてのリードギア１２１とを有している。固定部材１１５は、リードギア１２１のガイド部材１９側の端部に配設されている。スライドガイド１１８は、リードギア１２１を矢印９０方向にスライド自在に支持している。リードギア１２１は、図１８に示した直線１８６上に位置している。
【０１８６】
アクチュエータ２２は、このような駆動変換機構１１２を有することにより、ステッピングモータ１１１の回転により回転駆動されたギア１２０の回転運動が、リードギア１２１を矢印９０方向にスライドさせる方向への運動に変換されて、リードギア１２１を矢印９０方向にスライドさせ、ガイド部材９２を変位し、従動ローラ１１９の位置を変位させて転写ベルト１１の走行位置を規定するようになっている。
【０１８７】
駆動変換機構１１２は、ギア１２０とリードギア１２１とを有するいわゆるウォームギア機構を採用したことにより次のような利点がある。すなわち、ウォームギアのリード角によってステッピングモータ１１１の１回転の送り量が決定されるため、この送り量をステッピングモータ１１１のステップ角と所望の制御精度に応じて設定できるから、偏心カム１１４を用いた上述の構成と比較して駆動制御の設定の自由度が高い。
【０１８８】
駆動変換機構１１２はこのように、偏心カム１１４やギア１２０を用いることでステッピングモータ１１１の回転をスライド方向に変換してガイド部材９２の位置を所望の位置に調節するものである。この方式は、ステージの位置決めなど、産業界の様々な分野において利用されているものであり、機構の剛性も高く設計することができるため、高精度な制御が可能となる。駆動変換機構１１２はこの他、ガイド部材９２を矢印９０方向に所望の変位量だけ移動させることができるのであれば他の構成であっても良いし、またガイド部材９２を矢印９０方向に所望の変位量だけ移動させることができるのであれば駆動手段２２はどのような構成にしてもよい。
【０１８９】
駆動手段２２は上述のような構成によりガイド部材９２を変位させて転写ベルト１１の走行経路長を変化させるものであるが、転写ベルトユニット１４の構成によっては、すなわち無端ベルトの搬送系の構成によっては以下のような問題がある。すなわち、無端ベルトの張力が十分でないため制御対象の巻き掛け部材に対する無端ベルトの接触が弱く、無端ベルトの走行経路を正確に規定できないことがある。また、制御対象の巻き掛け部材が急激に大きく移動したときに無端ベルトの張力が一時的に上下することにより無端ベルトの伸縮が発生し、無端ベルトの走行の変動を新たに発生させることがある。
【０１９０】
図２４に、このような問題に対応するための構成を備えた駆動手段２２を示す。この駆動手段２２は、図２２に示した駆動手段２２と同様、駆動変換機構１１２を有しており、この駆動変換機構１１２は、図２２に示した駆動変換機構１１２と同様の、偏心カム１１４を有する構成であるが、ガイド部材９２の、固定部材１１７に接する位置に圧電素子１３０が配設されている。図２４において、図２２に示した駆動変換機構１１２の構成態様と同様の部分には同一の符号を付するに留め、適宜説明を省略する。
【０１９１】
図２４に示す駆動変換機構１１２は、矢印９０方向に平行に配設され、各端部をスライドガイド１１８、リードバー１１５に固定された付勢手段としての引張りばね１２２と、スライドガイド１１８の、固定部材１１７を固定された側とは逆の側の端部に配設され、偏心カム１１４に係合する被押し当て部１２３とを有している。引張りばね１２２は、スライドガイド１１８を、矢印９０方向のうちの、被押し当て部１２３が偏心カム１１４に押し当てられる方向に付勢しており、これにより、被押し当て部１２３は偏心カム１１４に常に押し当てられている。
【０１９２】
圧電素子１３０は、ベルト張力を検出するためのものであり、圧電素子１３０の出力を増幅するアンプ１３１に接続されており、アンプ１３１は、増幅した圧電素子１３０の出力に基づいて転写ベルト１１の張力を監視するコントローラ１３２に接続されており、コントローラ１３２は、コントローラ１３２によって監視されている転写ベルト１１の張力に応じてコントローラ１３２の制御によりステッピングモータ１１１の回転を制御するモータドライバ１３３に接続されており、モータドライバ１３３は、ステッピングモータ１１１に接続されている。アンプ１３１、コントローラ１３２及びモータドライバ１３３は制御手段に備えられている。
【０１９３】
コントローラ１３２内では、転写ベルト１１のガイド部材９２への押圧力に応じて変化する圧電素子１３０の出力から、転写ベルト１１の張力を推測し、転写ベルト１１のベルト張力を監視する。転写ベルト１１の張力が、走行に十分な大きさであるか否か、転写ベルト１１自体が伸縮しない範囲にあるか否か、駆動ローラ１５による転写ベルト１１の駆動に影響を与えない範囲にあるか否かを監視する。圧電素子１３０の出力は、コントローラ１３２に格納されている、圧電素子１３０の出力が取るべき値と直接比較されるため、圧電素子１３０の出力を転写ベルト１１の張力に変換する必要はない。
【０１９４】
コントローラ１３２は、圧電素子１３０の出力を監視しながら、モータドライバ１３３により、ステッピングモータ１１１の回転制御量を制限し、従動ローラ１９の変位量を制限する。転写ベルト１１の伸縮が発生する転写ベルト１１の張力の変動や、駆動モータ１５による転写ベルト１１の駆動量が変動する転写ベルト１１の張力等、転写ベルト１１の張力の値が占めるべき範囲は予め把握できる。
【０１９５】
そこで、通常の制御を行うとすると転写ベルト１１の張力がそのような範囲を超えることとなる場合は、そのような通常の制御を行うことを制限し、たとえば転写ベルト１１の張力がそのような範囲より強くなる場合には、ガイド部材９２を引く方向へのステッピングモータ１１の駆動を抑制し、またたとえば転写ベルト１１の張力がそのような範囲より弱くなる場合には、ガイド部材９２を押す方向へのステッピングモータ１１の駆動を抑制する。このような構成を採用することにより、転写ベルト１１の張力を適正な範囲に保ちながら転写ベルト１１の走行経路長を適正に制御することが可能となる。
【０１９６】
図２５に示すように、駆動手段２２の形態は、転写ベルト１１を従動ローラ１９と同位置で巻き掛けた、転写ベルト１１に摺擦する巻き掛け部材としてのガイド部材９１を有るものとすることができる。この形態において、図１７ないし図２４等を参照しつつ説明した形態と同様の部分には同一の符号を付するに留め、また図示を省略し、適宜説明を省略する。
【０１９７】
ガイド部材９１は、その両端部の、転写ベルト１１を巻き掛けていない部分すなわち非接触位置に対応する位置でアクチュエータ９３に固定されている。図２６に示すように、ガイド部材９１の転写ベルト１１が接触する箇所は、転写ベルト１１が滑らかに移動する曲率をもった曲面をなす接触面１２４となっている。転写ベルト１１がガイド部材９１に接し始める箇所は、転写ベルト１１が入射しやすいよう、曲率を大きくするなど、その曲率を部分的に変えてもよい。
【０１９８】
従動ローラ１９の代わりにガイド部材９１を設けることにより、転写ベルト１１の走行経路の規定機能を担保しつつ、従動ローラ１９の製造にかかるコストなど、製造コストを大幅に削減できる。また、従動ローラ１９を備えていないため、偏心による転写ベルト１１の走行経路長の変動がないから、転写ベルト１１の走行経路の高精度な規定が可能となる。
【０１９９】
ガイド部材９１は転写ベルト１１に対して低摩擦であることが望ましい。よって、ガイド部材９１は、接触面１２４を、ポリアセタール（ＰＯＭ）の層を設けることで形成している。接触面１２４を構成する層は他に、ポリアミド（ＰＡ）であっても良い。接触面１９１は、層構成でなく、ポリラトラフルオロチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂コーティングを施すことで構成しても良い。
【０２００】
ガイド部材９１の本体部分と、接触面１２４の部分とを異なる材質で構成する場合には、ガイド部材９１の剛性を確保し変形を防止するために、本体部分を金属または硬質の樹脂で構成し、これを基盤に接触面１２４を低摩擦係数の材質で構成することが望ましい。ガイド部材９１全体での剛性が低い場合、ガイド部材９１の変形によって転写ベルト１１の走行経路長の変動が発生してしまうが、ガイド部材９１全体の剛性を確保できるのであれば、これら低摩擦係数の材質のみでガイド部材９１を構成してもよい。
【０２０１】
ガイド部材９１全体を同一の材料により形成するか否かにかかわらず、ガイド部材９１の変形を防止するためには、厚さを大きくするなど、剛性を確保する形状とすることが有効である。
なお、ここで対象としている変形や磨耗は、画像を出力する時間内に発生するものである。長期的な変形や磨耗は、画像への影響は微少であるため、許容される。
【０２０２】
ガイド部材９１の他の構成として、接触面１２４の低摩擦を実現する手段として、潤滑方式を用いてもよい。潤滑方式としては、上述したと同様の気体潤滑処理部を形成する方式であっても良い。また、図２７に示すように、ガイド部材９１の他の構成として、接触面１２４の低摩擦を実現する手段として、ガイド部材９１がベアリング構造としてのベアリング１２５を有する構成としても良い。ベアリング１２５は、ガイド部材９１の、転写ベルト１１に摺擦する部分として備えられている。ベアリング１２５は、転写ベルト１１に接触する複数のボール１２６と、ボール１２６をガイド部材９１本体に保持するための保持器１２７とを有している。ボール１２６の、転写ベルト１１に点接触する点の集合が、接触面１２４を形成し、転写ベルト１１の走行経路を規定している。
【０２０３】
ガイド部材９１がベアリング１２５にて接触面１２４を構成し、転写ベルト１１に当接する構成では、転写ベルト１１への当接を非常に低摩擦の状態とし、転写ベルト１１の搬送抵抗を小さくすることができる。
ベアリング１２５において転写ベルト１１に接触する部材は、ボール１２６でなく、それぞれ転写ベルト１１に線接触する円筒状のコロであってもよい。ボール１２６やかかるコロの数は１つでも複数でもよいが、数が少ない場合、例えば１つの場合には、かかるボール１２６等の加工精度、配設精度が転写ベルト１１の走行経路の規定に大きな影響を与えるため、その高い精度での加工、配設が要求される。これに対し、複数のボール又はかかるコロを用いた場合、１つの時に比べて、複数の部材で転写ベルト１１に当接し、接触面１２４の形成に対するそれぞれの部材の寄与率が低下するため、加工精度、配設精度の要求は低くなる。
【０２０４】
図２８ないし図３０に、ガイド部材９１を備えた駆動手段２２のアクチュエータ９３等の形態例を示す。図２８ないし図３０に示したアクチュエータ９３等の形態例はそれぞれ、図２２ないし図２４に示したアクチュエータ９３等の形態例と同様であるから、図２２ないし図２４に示したアクチュエータ９３等の形態例と同様の部分に同一の符号を付するに留め、説明を省略する。
【０２０５】
以上、本発明を実施するための形態として、本発明を適用したベルト走行安定化装置２１と、このベルト走行安定化装置２１及び無端ベルトを搬送部材たる転写ベルト１１として有する画像形成装置１とについて説明したが、本発明を適用した画像形成装置は、無端ベルトを感光体ベルト等の像担持体、中間転写ベルト等の中間転写体として有していても良い。この場合、上述の転写ベルト１１を像担持体、中間転写体として、本発明を同様に適用することができ、たとえば、走行の変動を安定させるべき上述の所定の区間は、像担持体では画像形成区間として備えられ、中間転写体では転写区間として備えられる。
無端ベルトを像担持体として有するときには、かかる画像形成区間において、像担持体に対向して、像形成手段として、上述した画像形成ユニットに備えられたような、感光体クリーニング装置たる像担持体クリーニング手段、除電手段、帯電手段、現像手段等が適宜配設される。
【０２０６】
ガイド部材については、無端ベルトとの非接触位置に対応して配設した形態を示したが、無端ベルトとの接触位置に対応して配設しても良い。
本発明を適用したベルト走行安定化装置は、無端ベルトを用いる装置であれば、画像形成装置に限らず、どのような装置にも搭載するができる。
本発明の適用は、上述の説明において特に限定を行っていない限り、上述の形態に限られるものではない。
【図面の簡単な説明】
【０２０７】
【図１】本発明を適用した画像形成装置の概略を示す正面図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に搭載された画像形成ユニット及び転写ベルトユニットを示す正面図である。
【図３】図２に示した転写ベルトユニットに備えられた転写ベルトの走行経路長が、転写ベルトを巻き掛けた部材の位置の変動により変動する様子を示す概念図である。
【図４】複数の部材に巻き掛けられた無端ベルトの各区間における走行の変動を制御するために変位させるべき部材の配設位置を説明するための概念図である。
【図５】無端ベルトの走行経路長と、無端ベルトを巻き掛けた隣り合う２つの部材のうちの１つの部材の変位量との関係をモデル化して説明する概念図である。
【図６】図５に示したモデルを拡張し、無端ベルトの走行経路長と、無端ベルトを巻き掛けた隣り合う３つの部材のうちの中央の部材の変位量との関係をモデル化して説明する概念図である。
【図７】図６に示したモデルがある大きさを有するときの、無端ベルトの走行経路長と、無端ベルトを巻き掛けた隣り合う３つの部材のうちの中央の部材の変位量との関係を示す相関図である。
【図８】無端ベルトの厚さの変動と無端ベルトの走行速度との関係をモデル化して説明する概念図である。
【図９】無端ベルトの走行の変化を検出して無端ベルトの走行を安定化させるフィードフォワード制御を行うための構成例を示す正面図である。
【図１０】所定の検出手段を用いて検出した、無端ベルトの走行の変化と時間との相関図である。
【図１１】図１０に示した無端ベルトの走行の変化に含まれた、無端ベルトの回転周期成分を抽出して示した相関図である。
【図１２】図１０に示した無端ベルトの走行の変化に含まれた、駆動部材の回転周期成分を抽出して示した相関図である。
【図１３】図１１に示した無端ベルトの回転周期成分を打ち消すための、無端ベルトを巻き掛けた部材の制御量と、時間との相関図である。
【図１４】図１２に示した駆動部材の回転周期成分を打ち消すための、無端ベルトを巻き掛けた部材の制御量と、時間との相関図である。
【図１５】無端ベルトの走行の変動を打ち消すために、無端ベルトを巻き掛けた部材を変位すべき、各成分量の和が、駆動手段による制御量となることを示す概念図である。
【図１６】無端ベルトの走行の変化を検出して無端ベルトの走行を安定化させるフィードバック制御を行うための構成例を示す正面図である。
【図１７】本発明を適用したベルト走行安定化装置の概略の構成を示す斜視図である。
【図１８】図１７に示したベルト走行安定化装置に備えられたガイド部材の配設態様を示す正面図である。
【図１９】図１８に示したガイド部材の斜視図である。
【図２０】図１８に示したガイド部材の、他の部材に摺擦する面に形成された、気体潤滑処理部を示す概略図である。
【図２１】図１８に示したガイド部材の、他の部材に摺擦する部分に配設された、ベアリング構造を示す概略図である。
【図２２】図１７に示したベルト走行安定化装置に備えられた駆動手段の一例を説明する正面図である。
【図２３】図１７に示したベルト走行安定化装置に備えられた駆動手段の他の例を説明する正面図である。
【図２４】図１７に示したベルト走行安定化装置に備えられた駆動手段のさらに他の例であって、無端ベルトの張力を検知する検知手段を備えた構成の概略を示す正面図である。
【図２５】無端ベルトを巻き掛けたガイド部材を示す斜視図である。
【図２６】図２５に示したガイド部材と、このガイド部材を備えた駆動手段を示す概略正面図である。
【図２７】図２５に示したガイド部材の、他の部材に摺擦する部分に配設された、ベアリング構造を示す概略図である。
【図２８】図２６に示したガイド部材を備えた駆動手段の一例を説明する正面図である。
【図２９】図２６に示したガイド部材を備えた駆動手段の他の例を説明する正面図である。
【図３０】図２６に示したガイド部材を備えた駆動手段のさらに他の例であって、無端ベルトの張力を検知する検知手段を備えた構成の概略を示す正面図である。
【符号の説明】
【０２０８】
１    画像形成装置
１１    搬送部材である無端ベルト
１１、２４、４１１    無端ベルト
１５、２３、４１５    駆動部材
１８、１９、４０２、４０３、４１８、４１９    回転体である巻き掛け部材
１８、１９、９１、４０２、４０３、４１８、４１９    巻き掛け部材
２２    駆動手段
２５    所定の区間
９１    ガイド部材である巻き掛け部材
９１、９２    ガイド部材
１０１、１２５    ベアリング構造
１１１    回転駆動手段
１１２    駆動変換機構
１１４    偏心カム
１１５、１２１    被駆動部材
１２０    回転部材
１２４、１９１    ガイド部材の、他の部材に摺擦する面
１９５    気体潤滑処理部
１３０    検知手段
【図１】
0004689162.tif 000017
【図２】
0004689162.tif 000018
【図３】
0004689162.tif 000019
【図４】
0004689162.tif 000020
【図５】
0004689162.tif 000021
【図６】
0004689162.tif 000022
【図７】
0004689162.tif 000023
【図８】
0004689162.tif 000024
【図９】
0004689162.tif 000025
【図１０】
0004689162.tif 000026
【図１１】
0004689162.tif 000027
【図１２】
0004689162.tif 000028
【図１３】
0004689162.tif 000029
【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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