画像形成装置
【課題】ステアリングローラの回転軸誤差やガタつきに起因するベルト部材の周期的な蛇行振幅を効果的に抑制して、蛇行振幅に起因するわずかな画像不良をも除去できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂによって検出される中間転写ベルト３１の幅方向の位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた幅方向の移動量を除いて蛇行振幅を求める。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３５を傾動させて、ステアリングローラ３５の回転周期で中間転写ベルト３１に発生する蛇行振幅を相殺する。 ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２が求めた蛇行振幅の残差に対して、ステアリングローラ３５の回転周波数にゲインのピークを持たせた制御量の演算処理を行う。
【解決手段】ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂによって検出される中間転写ベルト３１の幅方向の位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた幅方向の移動量を除いて蛇行振幅を求める。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３５を傾動させて、ステアリングローラ３５の回転周期で中間転写ベルト３１に発生する蛇行振幅を相殺する。 ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２が求めた蛇行振幅の残差に対して、ステアリングローラ３５の回転周波数にゲインのピークを持たせた制御量の演算処理を行う。
【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ステアリング制御されるベルト部材を用いて画像形成を行う画像形成装置、詳しくはステアリングローラの回転周期で発生するベルト部材の蛇行振幅を軽減する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写ベルト、記録材搬送ベルト、転写ベルト、定着ベルト等、ステアリングローラを傾動させてステアリング制御されるベルト部材を用いて画像形成を行う画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
ステアリング制御では、ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段の出力に基づいてステアリングローラの傾動状態が制御される。特許文献１には、ベルトエッジに接触してベルト部材の位置を検出するエッジセンサの出力に応じて、ステアリングローラの一端の昇降量を刻々と変更することにより、ベルト部材をステアリング制御する画像形成装置が示される。ステアリングローラを傾動させると、ベルト部材は、ステアリングローラに斜めに巻き付いて回転方向を斜めに修正され、回転に伴ってステアリングローラの長手方向へ巻き付き位置が螺旋状に移動する。
【０００４】
特許文献２には、ステアリングローラに対するベルト部材の巻き付き始まり側とベルト部材の巻き付き終わり側とにそれぞれ検出手段を配置した画像形成装置が示される。ベルト部材の幅方向の寄り移動に対するステアリングローラの傾動の応答速度を高めるために、一対の検出手段の出力の差分値を求め、差分値に応じた傾動量をステアリングローラに設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４０３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に示されるステアリング制御は、ベルト部材に偶発的に発生した幅方向の寄り速度を速やかに減衰させて所定の幅方向位置で収束させるように、ステアリングローラの傾動量を非周期的に変化させる。
【０００７】
しかし、ベルト部材には、偶発的に発生する幅方向の寄り速度以外に、周期的な幅方向の移動が常態的に発生していることが判明した。偶発的に発生した寄り速度を収束させてステアリングローラの傾動量が一定に保持された状態でも、ベルト部材には、ステアリングローラの周面と回転軸の傾きに起因して周期的な蛇行振幅が発生していることが判明した。ステアリングローラの支持機構の誤差に起因して、ステアリングローラに軸方向の周期的なガタつきが発生している場合も、ベルト部材に周期的な蛇行振幅が発生していることが判明した。
【０００８】
そして、ベルト部材の周期的な蛇行振幅は、通常は１０μｍ以下のわずかなものであるため、従来は無視されていたが、複数のトナー像を重ね合わせる場合には、色ずれの原因となり得る。
【０００９】
そして、後述するように、ベルト部材の周期的な蛇行振幅に対しては、特許文献１、２に示される後追い的なステアリング制御（第１の制御手段）では、十分な振幅抑制効果が得られないことが判明した。
【００１０】
本発明は、ステアリングローラの回転軸誤差やガタつきに起因するベルト部材の周期的な蛇行振幅を効果的に抑制して、蛇行振幅に起因するわずかな画像不良をも除去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、ベルト部材と、傾動して前記ベルト部材をステアリングするステアリングローラと、前記ベルト部材の回転方向の一端側が前記ステアリングローラに支持された位置で前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段と、前記ベルト部材に発生した幅方向の寄り移動を停止させるように、前記検出手段の出力に基づいて前記ステアリングローラを傾動させる第１の制御手段とを備えるものである。そして、前記ステアリングローラの回転周期で前記ベルト部材に発生する幅方向の蛇行振幅を相殺するように、前記ステアリングローラの回転周期で前記ステアリングローラを傾動させる第２の制御手段を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、第１の制御手段は、ステアリングローラを直流的に傾動させてベルト部材の常態的又は偶発的な寄り移動を停止させる。一方、第２の制御手段は、ステアリングローラを交流的に傾動させてベルト部材の周期的な蛇行振幅を相殺する。
【００１３】
したがって、ステアリングローラの回転軸誤差やガタつきに起因するベルト部材の周期的な蛇行振幅を効果的に抑制して、蛇行振幅に起因するわずかな画像不良をも除去できる。
【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説明図である。
【図３】中間転写ベルトのステアリング制御系の説明図である。
【図４】エッジセンサの構成の説明図である。
【図５】中間転写ベルトの幅方向の位置とエッジセンサの出力の関係の説明図である。
【図６】ステアリングローラの傾動量と中間転写ベルトの寄り速度との関係の説明図である。
【図７】ベルト寄り量演算部における演算のフローチャートである。
【図８】２台のエッジセンサの出力の説明図である。
【図９】エッジセンサを２台配置する効果の説明図である。
【図１０】第２のセンサ配置の説明図である。
【図１１】第２のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。
【図１２】第３のセンサ配置の説明図である。
【図１３】第３のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。
【図１４】ベルト部材の蛇行振幅の説明図である。
【図１５】実施例１におけるステアリング制御の説明図である。
【図１６】フィルタ回路のゲイン特性を示すボード線図である。
【図１７】エッジセンサ出力の説明図である。
【図１８】従来のステアリング制御（比較例）の説明図である。
【図１９】エッジセンサ出力の周波数解析結果の説明図である。
【図２０】ステアリングローラのガタつきの説明図である。
【図２１】実施例１のステアリング制御のフローチャートである。
【図２２】実施例２におけるステアリング制御の説明図である。
【図２３】実施例２のステアリング制御のフローチャートである。
【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回転周期でステアリングローラが周期的な傾動を繰り返す限りにおいて、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】
したがって、ステアリング制御されるベルト部材を搭載した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／転写ベルト型の区別無く実施できる。感光ベルト、転写ベルト、定着ベルト等のベルト部材を備えた画像形成装置でも実施できる。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、およびステアリング制御に関する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２２、２３、２４、２５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２２では、感光ドラム３０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２３では、感光ドラム３０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２４、２５では、それぞれ感光ドラム３０、３０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に順次重ねて一次転写される。
【００２０】
ベルト部材の一例である中間転写ベルト３１は、支持回転体の一例である駆動ローラ３４、張架ローラ３２、ステアリングローラ３５、および対向ローラ３６に掛け渡して支持される。二次転写ローラ３７は、対向ローラ３６に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を形成している。
【００２１】
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。記録材カセット４１から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ４５によって１枚ずつに分離され、レジストローラ４６によって二次転写部Ｔ２へ送り出される。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に直流電圧が印加されることにより、トナー像が中間転写ベルト３１から記録材Ｐへ転写される。
【００２２】
四色のトナー像を転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト３１から曲率分離して定着装置４７へ送り込まれ、加熱加圧を受けて表面に画像を定着された後、機体外へ排出される。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。
【００２３】
画像形成部２２、２３、２４、２５は、それぞれの現像装置２８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２２について説明し、他の画像形成部２３、２４、２５については、対応する構成部材に同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
画像形成部２２は、感光ドラム３０の周囲に、コロナ帯電器２６、露光装置２９、現像装置２８、一次転写ローラ３３、およびドラムクリーニング装置２７を配置している。像担持体の一例である感光ドラム３０は、帯電極性が負極性の感光層を形成され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２５】
コロナ帯電器２６は、感光ドラム３０の表面を、一様な暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置２９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用いて、感光ドラム３０に画像の静電像を書き込む。
【００２６】
現像装置２８は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて感光ドラム３０の静電像をトナー像に反転現像する。一次転写ローラ３３は、中間転写ベルト３１の内側面を押圧して、感光ドラム３０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３３に正極性の電圧を印加することで、感光ドラム３０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２７は、感光ドラム３０に残った転写残トナーを回収する。
【００２７】
ところで、画像形成装置は、中間転写体又は記録材搬送体としてベルト機構を採用した結果、数多くの機能の向上が図られた反面、ベルト機構に特有の欠点である駆動時のベルト部材の寄り移動を抑制する手段が必要不可欠である。
【００２８】
ベルト部材の寄り移動は、ベルト駆動機構を始め、ベルト自身の機械的精度、ベルト部材の特性変化、記録材がベルト部材に突入することによって生じる衝撃等、外部から加えられる様々な力等によって発生する。そして、ベルト部材の寄り移動が生じた場合に元に戻す方法としては、ベルト部材の寄り方向の位置を検出し、その検出された位置に応じてステアリングローラの傾動量を制御するローラステアリング方式がある。
【００２９】
特許文献１では、ステアリングローラの軸方向の一端を固定端、他端を可動端として傾動可能とし、ステアリングローラの固定端側にベルト寄り量を検知するエッジセンサが配置される。ステアリングローラの固定端側は、ステアリングローラの傾動による位置変動が小さいため、ベルト部材の撓み（ねじれ）や振動などの影響を小さく保ってベルト部材のエッジ位置を検出可能である。
【００３０】
また、特許文献２では、ベルト部材の絶対的な寄り位置ではなく、ベルト部材を張架するローラ上でのベルト部材の傾斜を検知することによって、ベルト部材の蛇行を補正する提案がされている。ここでは、ベルト部材の寄り移動の原因であるステアリングローラ上でのベルト部材のねじれ量を直接検知するため、ベルト部材の寄り移動が発生してからステアリングローラの傾動量が修正されるまでの時間が短縮される。そして、ステアリングローラ上におけるベルト部材の傾斜量を検知して、その状態量をもとにベルト蛇行制御を実施するため、ベルト部材のねじれ量に影響を受けないでベルト部材の寄り補正が可能である。しかし、特許文献２の制御では、ベルト部材の寄り位置を基に寄り補正を行っていないため、ある一定のベルト寄り位置を目標とした目標値一定制御が難しく、ベルト部材の幅方向の位置ずれを抑える目的には不向きである。
【００３１】
＜ステアリング機構＞
図２はステアリング機構の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１は、ステアリングローラ３５の傾動量を変更することによって、中間転写ベルト３１を幅方向の所定位置に位置決める。画像形成装置１は、画像形成モードでは、ステアリングローラ３５を矢印Ｅ、Ｆ方向に傾動させて、中間転写ベルト３１に幅方向の寄り速度を発生させてベルト寄りを補正する。
【００３２】
図２に示すように、ステアリングローラ３５は、軸受ホルダ１０７によって回転自在に支持されている。軸受ホルダ１０７は、スライドレール１０６の可動側部材に固定され、スライドレール１０６の可動側部材の同じ面にスライダ１０５が固定されている。スライドレール１０６の固定側部材は、可動側部材の内側に配置されて、ステアリングアーム１０１に固定されている。したがって、スライダ１０５は、スライドレール１０６によってステアリングアーム１０１上をスライドする。
【００３３】
また、スライダ１０５は、ステアリングアーム１０１にかけられたバネ４２によって矢印Ｔ方向に付勢されている。ステアリングローラ３５は、テンションローラを兼ねており、中間転写ベルト３１の内側から外側へ向かってバネ４２によって加圧されることにより、中間転写ベルト３１に一定の張力を付与する。
【００３４】
紙面奥側のステアリングアーム（不図示）はユニット側面に固定して揺動不能とされる一方、紙面手前側のステアリングアーム１０１は、揺動軸１０４を中心にして揺動可能に軸支されている。ステアリングアーム１０１上には、揺動軸１０４に対してステアリングローラ３５とは反対側の揺動端に、フォロワー１０２が軸支されている。また、フォロワー１０２に当接するように、カム１０３が設けられ、カム１０３は、ステアリングモータ１２３によって回転可能に構成されている。
【００３５】
ここで、カム１０３が矢印Ａ方向に回動すると、ステアリングアーム１０１のフォロワー１０２側は、揺動軸１０４を中心にして矢印Ｃ方向に回動する。その結果、ステアリングアーム１０１のステアリングローラ３５側が矢印Ｅ方向に回動して、ステアリングローラ３５の傾動状態が変更される。そして、ステアリングローラ３５の傾動状態が矢印Ｅ方向に変移すると、中間転写ベルト３１は紙面奧側に移動する。
【００３６】
これとは逆に、カム１０３が矢印Ｂ方向に回動すると、ステアリングアーム１０１のフォロワー１０２側は、揺動軸１０４を中心にして矢印Ｄ方向に回動する。その結果、ステアリングアーム１０１のステアリングローラ３５側が矢印Ｆ方向に回動して、ステアリングローラ３５の傾動状態が変更される。そして、ステアリングローラ３５の傾動状態が矢印Ｆ方向に変移すると、中間転写ベルト３１は紙面手前側に移動する。
【００３７】
なお、ここでは、ステアリングローラ３５がバネ４２によって外側へ付勢され、中間転写ベルト３１に一定のテンションを付与しているが、ステアリング機能とテンション付与機能とは分離させて、別構成としてもかまわない。
【００３８】
また、紙面奥側のステアリングアームを固定とせず、紙面奥側にも紙面手前側と同様の機構を用いて前奥共に揺動可能な構成としてもよい。その場合、紙面手前側と奥側とでステアリングアームの揺動方向を逆にし、なおかつ揺動量の絶対値を一致させれば、ステアリングローラ３５の長手方向の中央を揺動中心として、揺動させることが可能である。
【００３９】
ところで、傾動されたステアリングローラにベルト部材が螺旋状に巻き付くと、ベルト部材の巻き付き始まり位置と巻き付き終わり位置とがステアリングローラの長手方向にずれてしまう（図１４の（ｂ）参照）。このため、ステアリングローラの近傍にエッジセンサを配置する場合、ベルト部材の巻き付き始まり側でベルトエッジを検出した場合とベルト部材の巻き付き終わり側でベルトエッジを検出した場合とでベルトエッジの位置検出誤差が発生する（図８参照）。
【００４０】
また、ベルトエッジの検出位置をもってベルト部材の寄り量としてしまうと、ステアリングローラの傾動量に応じたベルト部材の幅方向の移動量が重畳されて誤差となり、寄り制御の安定性に悪影響を及ぼす（図９の従来技術の欄参照）。
【００４１】
ここで、ベルト部材の撓みが生じにくいステアリングローラの固定端側にエッジセンサを配置すれば、ステアリングローラの傾動時に生じるベルト部材の幅方向の移動量は少し小さくなる。しかし、ステアリングローラの固定端とベルトエッジまでには間隔がある場合がほとんどであり、固定端側であったとしてもベルト部材のねじれの影響は依然残っている。
【００４２】
そこで、第１のステアリング制御に際して、以下の第１のセンサ配置〜第３のセンサ配置を採用することで、ステアリングローラの傾動時に生じるベルト部材のねじれの影響を排除している。
【００４３】
＜第１のセンサ配置＞
図３は中間転写ベルトのステアリング制御系の説明図である。図４はエッジセンサの構成の説明図である。図５は中間転写ベルトの幅方向の位置とエッジセンサの出力の関係の説明図である。図６はステアリングローラの傾動量と中間転写ベルトの寄り速度との関係の説明図である。図７はベルト寄り量演算部における演算のフローチャートである。図８は２台のエッジセンサの出力の説明図である。図９はエッジセンサを２台配置する効果の説明図である。
【００４４】
図３中、（ａ）はエッジセンサの配置の説明図、（ｂ）は第１のステアリング制御のブロック図である。図３の（ａ）に示すように、検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ａは、一次転写面の下流側を張架する張架ローラ３２とステアリングローラ３５の間に配置されて、ステアリングローラ３５の上流側におけるベルト寄り量を検出する。そして、別の検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ｂは、ステアリングローラ３５と対向ローラ（３６：図１）の間に配置されて、ステアリングローラ３５の下流側におけるベルト寄り量を検出する。
【００４５】
エッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１がステアリングローラ３５に巻き付き始める位置から距離Ｌ１を隔てて配置され、エッジセンサ３８Ｂは、中間転写ベルト３１がステアリングローラ３５から巻き付き終わる位置から距離Ｌ２を隔てて配置される。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、図２の紙面奥側、すなわちステアリングアームの固定側に設置している。
【００４６】
図３の（ｂ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、ベルト寄り量演算部１２１に接続され、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２に接続されている。寄り量演算手段の一例であるベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８Ａによって検出されるベルトエッジ位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の幅方向の移動量が除かれた正味のベルト寄り量を求める。第１の制御手段の一例であるベルト寄り制御コントローラ１２２は、ベルト寄り量演算部１２１が演算した正味のベルト寄り量に対してＰＩＤ演算処理を行ってステアリングローラ３５に設定すべき傾動量を演算する。
【００４７】
図４に示すように、エッジセンサ３８Ａとエッジセンサ３８Ｂは同一に構成されている。エッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１の幅方向の端部に当接して中間転写ベルト３１の幅方向の輪郭位置を測定する。中間転写ベルト３１の幅方向の端部には、スプリング１５４の引っ張り力をもって反時計回りに付勢されたセンサアーム１５１の一端側が当接状態に保持される。スプリング１５４によるセンサアーム１５１の当接力は、中間転写ベルト３１を座屈変形させない程度の適度な大きさに設定されている。
【００４８】
センサアーム１５１は、中間部を支軸１５２によって回動自在に支持され、支軸１５２を境にしたセンサアーム１５１の他端側に、光学式の変位センサ１５３が対向状態で配設されている。このため、蛇行時の中間転写ベルト３１の矢印ｙ方向の移動がセンサアーム１５１の回転変位に置き換えられ、センサアーム１５１の変位量に対応して、中間転写ベルト３１の幅方向の位置が連続的に測定される。中間転写ベルト３１が幅方向に蛇行すると、センサアーム１５１が揺動し、変位センサ１５３によって測定される距離Ｄが変動して、変位センサ１５３の出力レベルが変動する。
【００４９】
図５に示すように、変位センサ１５３は、距離Ｄに応じて所定の電圧を出力する。いま、中間転写ベルト３１のエッジ位置が基準位置Ｘ０から手前側へ移動してＸ１へ動いたとする。このとき、センサアーム１５１と変位センサ１５３との距離Ｄが変動し、エッジセンサ３８Ａの出力は、電圧Ｖ０から電圧Ｖ１に変化する。
【００５０】
図３の（ｂ）に示すように、ベルト寄り量演算部１２１は、図５の直線の傾きを事前に取得しておくことによって、エッジセンサ３８Ａから出力された電圧値を中間転写ベルト３１のエッジ位置に換算可能である。
【００５１】
図６に示すように、一般的に、ステアリングローラ３５の傾動量と中間転写ベルト３１の定常寄り速度との間には略比例関係が存在する。ステアリングローラ３５に傾動量を与えると、傾動量に応じた寄り速度が中間転写ベルト３１に生じる物理現象を応用して、中間転写ベルト３１の寄り量を補正している。
【００５２】
図３の（ｂ）に示すように、ベルト寄り制御コントローラ１２２は、ベルト寄り量演算部１２１で演算されたベルト寄り量を入力とし、その入力から比例微積分（ＰＩＤ）動作に基づいて、ステアリングモータ１２３の駆動パルス数Ｐ１を決定する。
【００５３】
駆動パルス数Ｐ１は、ステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ１２３が駆動パルス数Ｐ１だけ回転する。図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３が回動して、ステアリングローラ３５の紙面手前側が上昇又は下降し、ステアリングローラ３５に所望の傾動量が設定される。ステアリングローラ３５に傾動量が設定されると、図６に示す関係によって、中間転写ベルト３１にステアリングローラ３５に沿った一方向の寄り速度が生じ、中間転写ベルト３１が幅方向に移動する。このようなプロセスを実施することによって、中間転写ベルト３１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２に設定された目標位置を保ったまま回転し続ける。
【００５４】
図３を参照して図７に示すように、ベルト寄り量演算部１２１は、２つのエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからそれぞれ一定の時間間隔で電圧値Ｖ１、Ｖ２を取得する（Ｓ１、Ｓ２）。そして、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからステアリングローラ３５までの距離Ｌ１、Ｌ２と、取得した電圧値Ｖ１、Ｖ２とから、ステアリングローラ３５の傾動に伴う誤差（ベルトねじれ量）を除いたベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求める（Ｓ３）。
ＰＳＫＥＷ＝（Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１＋Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・（１）
【００５５】
ここに、ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２は、それぞれエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから得られたベルトエッジ位置であり、図５の直線の傾きＣＶＭを用いて、電圧値Ｖ１、Ｖ２から以下の式で換算できる。
ＰＥＤＧＥ１＝Ｖ１＊ＣＶＭ・・（２）
ＰＥＤＧＥ２＝Ｖ２＊ＣＶＭ・・（３）
【００５６】
ここで、（１）式の導出の根拠について説明する。いま、ＰＳＫＥＷはベルト寄り量、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１、ＰＴＯＲＴＩＯＮ２はエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの位置において観測されるベルトねじれ量であるとする。ベルトねじれ量とは、ステアリングローラの傾動に伴って中間転写ベルト３１のステアリングローラ３５に対する巻き付き始まり位置と巻き付き終わり位置との軸方向の距離である。ベルトねじれ量は、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の幅方向の移動量に対応している。このとき、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから取得されるベルトエッジ位置ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２は、以下の式で表される。
ＰＥＤＧＥ１＝ＰＳＫＥＷ＋ＰＴＯＲＴＩＯＮ１・・（４）
ＰＥＤＧＥ２＝ＰＳＫＥＷ−ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（５）
【００５７】
ここで、ベルト寄り量ＰＳＫＥＷは、中間転写ベルト３１が寄り方向に平行移動した量であるから、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂにおいて同一の値が測定される。一方、ベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮは、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの設置位置がステアリングローラ３５に近いほど大きくなり、ステアリングローラ３５の上流と下流とでは符号（方向）が正負逆転する。
【００５８】
すなわち、エッジセンサ３８Ａ（３８Ｂ）を用いて測定されるベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮ１（２）の大きさは、ステアリングローラ３５からエッジセンサ３８Ａ（３８Ｂ）までの距離Ｄ１（Ｄ２）の逆数に比例する。したがって、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１とＰＴＯＲＴＩＯＮ２との間には以下の関係式が成り立つ。
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１：ＰＴＯＲＴＩＯＮ２＝１／Ｌ１：１／Ｌ２・・（６）
【００５９】
（６）式をＰＴＯＲＴＩＯＮ１について整理すると、以下の式になる。
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１＝Ｌ２／Ｌ１＊ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（７）
【００６０】
（７）式を（４）式に代入し、さらに（５）式と連立させてＰＴＯＲＴＩＯＮ２を消去すると以下の式になる。
Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１＋Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２＝（Ｌ１＋Ｌ２）＊ＰＳＫＥＷ・・（８）
【００６１】
（８）式をＰＳＫＥＷについて整理すると、（１）式を得ることができる。
ＰＳＫＥＷ＝（Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１＋Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・（１）
【００６２】
なお、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂがステアリングローラ３５から等距離に配置されている場合、Ｌ１＝Ｌ２・・（９）となって、（１）式は以下の式に簡略化される。
ＰＳＫＥＷ＝（ＰＥＤＧＥ１＋ ＰＥＤＧＥ２）／２・・（１０）
【００６３】
つまり、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから得られたそれぞれのベルトエッジ位置を平均処理すればよい。
【００６４】
図３の（ａ）に示すように、（９）式が成立する２箇所の位置にエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂを配置して、それぞれからベルトエッジ位置を取得して、（１０）式の演算によってベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を演算した。
【００６５】
図８に示すように、時刻ＴＰでステアリングローラ３５をステップ状に揺動させた場合、平均化処理によって、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に共通に現れるベルトねじれ量の影響は低減される。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからそれぞれ取得したベルトエッジ位置には、ベルトねじれ量による位置ずれが正負対称のステップ状に重畳されていることがわかる。一方で、（１０）式の演算によるベルト寄り量には、ベルトねじれによる位置ずれはほぼみられなくなっていることがわかる。
【００６６】
図９は、エッジセンサ３８Ａ一箇所での測定値を用いてベルト寄り制御を実施した場合と、図３の（ａ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力の平均値を用いてベルト寄り制御をした場合とを比較した結果である。
【００６７】
図９に示すように、ＰＩＤコントローラのゲインを上げていくと、エッジセンサ３８Ａ一箇所の場合は、ゲインを１５としたときに制御が発散してしまう。しかし、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力の平均値を用いた場合は、発散せずに安定して制御が実施できていることがわかる。ここで、ゲインは、入力をステアリング量（単位：ｍｍ）、出力をベルト寄り量（単位：ｍｍ）とした時の値である。積分ならびに微分項は両比較で同一の値としている。
【００６８】
第１の制御手段の一例である第１のステアリング制御では、ステアリングローラ３５の傾動によるベルトねじれの影響を低減したベルト寄り量を検出して、その状態量を用いてベルト寄り制御を行う。これにより、ベルトねじれの影響を無視して、エッジセンサ３８Ａのみでベルト寄り量を検出する場合よりも発散しにくく安定的にベルト位置ずれを補正することができる。
【００６９】
なお、中間転写ベルト３１の幅方向の位置を測定するセンサは、エッジ接触式のセンサでも、ベルト面に描かれたマークや直線をベルト上方より読み取る非接触式のセンサでもかまわない。
【００７０】
また、ベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を精度よく求めるためには、ベルトエッジが精度良くベルト搬送方向に対して平行に切り揃えられていることが望ましい。しかし、実際にはベルトエッジの加工誤差（以下、ベルトエッジプロファイルと呼称）がある。このため、演算精度への影響を極力小さくするためには、ベルトエッジプロファイルを予め測定しておき、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に対してベルトエッジプロファイル補正を実施することが望ましい。
【００７１】
＜第２のセンサ配置＞
図１０は第２のセンサ配置の説明図である。図１１は第２のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。
【００７２】
図１に示す画像形成装置１において、図３に示すエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの配置を図１０のように変更して、図１１に示すように（１）式の演算式を変更して、第１のステアリング制御を行わせた。それ以外は、上記の第１のステアリング制御で説明したとおりであるため、共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７３】
図１０の（ａ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂをステアリングローラ３５と張架ローラ３２の間に配置して、その検知量からベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を演算する。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、紙面奥側にステアリングローラ３５から上流側へそれぞれ距離Ｌ１、Ｌ２の距離を離して設置している。
【００７４】
エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、ベルト寄り量演算部１２１に接続され、図１０の（ｂ）に示すように、ベルト寄り量演算部１２１には、ベルト寄り制御コントローラ１２２が接続されている。
【００７５】
図１０を参照して図１１に示すように、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルトのねじれ影響の低減演算を実行する。ベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからそれぞれ一定の時間間隔で電圧値Ｖ１、Ｖ２を取得する（Ｓ１１、Ｓ１２）。次に、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからステアリングローラ３５までの距離（図１１のＬ１、Ｌ２）と、取得した電圧値から、ベルトねじれを低減したベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求める（Ｓ１３）。
ＰＳＫＥＷ＝（Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１−Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２）／（Ｌ１−Ｌ２）・・（１１）
【００７６】
ここに、ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２は、それぞれエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから得られたベルトエッジ位置であり、図５の直線の傾きＣＶＭを用いて、電圧値Ｖ１、Ｖ２から以下の式で換算できる。
ＰＥＤＧＥ１＝Ｖ１＊ＣＶＭ・・（２）
ＰＥＤＧＥ２＝Ｖ２＊ＣＶＭ・・（３）
【００７７】
ここで、（１１）式の導出の根拠について説明する。いま、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから取得されるベルトエッジ位置ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２が以下の式で表されると仮定する。
ＰＥＤＧＥ１＝ＰＳＫＥＷ＋ＰＴＯＲＴＩＯＮ１・・（１２）
ＰＥＤＧＥ２＝ＰＳＫＥＷ＋ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（１３）
【００７８】
ただし、ＰＳＫＥＷはベルト寄り量、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１、ＰＴＯＲＴＩＯＮ２はエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの位置において観測されるベルトねじれ量である。ベルト寄り量ＰＳＫＥＷは、ベルトが寄り方向に平行移動した量であるから、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂにて略同一の値が測定される。一方で、ベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮはステアリングローラ３５に近いほど大きくなる。
【００７９】
また、ステアリングローラの上流側にエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂを配置しているため、ベルトねじれ量の方向はエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの位置においては同一となる。ここで、測定されるベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮの大きさが、ステアリングローラ３５からエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂまでの距離の逆数に比例すると仮定すると、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１とＰＴＯＲＴＩＯＮ２との間には以下の関係式が成り立つ。
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１：ＰＴＯＲＴＩＯＮ２＝１／Ｌ１：１／Ｌ２・・（１４）
【００８０】
（１４）式をＰＴＯＲＴＩＯＮ１について整理すると、
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１＝Ｌ２／Ｌ１＊ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（１５）
（１５）式を（１２）式に代入し、さらに（１３）式と連立させてＰＴＯＲＴＩＯＮ２を消去すると以下の式になる。
Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１−Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２＝（Ｌ１−Ｌ２）＊ＰＳＫＥＷ・・（１６）
【００８１】
（１６）式をＰＳＫＥＷについて整理すると、（１１）式を得ることができる。
【００８２】
＜第３のセンサ配置＞
図１２は第３のセンサ配置の説明図である。図１３は第３のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。図１４は第１のステアリング制御の別の例のフローチャートである。図１２中、（ａ）はセンサ配置、（ｂ）は制御系のブロック図である。図１３は、中間転写ベルト３１の寄りを補正する際の、ベルトエッジ位置検知からステアリングローラの補正動作までの流れを示している。
【００８３】
図１に示す画像形成装置１において、図３に示すセンサ配置を図１２のように変更して、図１３に示すように、第１のステアリング制御を行わせた。それ以外は、上記の第１のセンサ配置、第３のセンサ配置で説明したとおりであるため、図１２中、図３と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００８４】
図１２の（ａ）に示すように、１個のエッジセンサ３８をステアリングローラ３５と張架ローラ３２の間に配置して、その検知量からベルトねじれの影響を低減したベルト寄り量が演算される。エッジセンサ３８は、紙面奥側、すなわちステアリングアームの固定側に設置している。エッジセンサ３８はベルト寄り量演算部１２１に接続され、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルトねじれ量記憶部１２５とベルト寄り制御コントローラ１２２に接続されている。
【００８５】
図１２の（ｂ）に示すように、エッジセンサ３８から、ベルトエッジ位置に対応した電圧値Ｖが所定の時間間隔ごとに出力される。ベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８からの電圧値Ｖと、ベルトねじれ量記憶部１２５から取得したベルトねじれ量プロファイルとをもとに、ベルトのねじれの影響を低減したベルト寄り量を演算する。
【００８６】
ベルト寄り制御コントローラ１２２は、ベルト寄り量演算部１２１にて演算されたベルト寄り量を入力とし、その入力から比例微積分（ＰＩＤ）動作に基づいてステアリングモータ１２３の駆動パルス数Ｐ１を決定する。駆動パルス信号Ｐ１は、ステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ１２３はパルス数Ｐ１だけ回転する。これに伴い、図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３も回動し、ステアリングローラ３５の傾動量は変移する。
【００８７】
その結果、図６に示すステアリングローラ３５の傾動量（ミスアライメント量）と中間転写ベルト３１の平均寄り速度との略比例関係によって、中間転写ベルト３１の一方向に寄り速度が生じ、中間転写ベルト３１はベルト幅方向に移動する。このプロセスを一定時間間隔において繰り返し実施することによって、中間転写ベルト３１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２に設定された目標位置を保ったまま搬送される。
【００８８】
図１２を参照して図１３に示すように、ベルト寄り量演算部１２１におけるベルトのねじれ影響の低減演算が実行される。ベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８からそれぞれ一定の時間間隔で電圧値Ｖを取得する（Ｓ２１）。
【００８９】
ベルト寄り量演算部１２１は、ステアリングローラ３５の傾動量（カム１０３の回転位置）ごとに予め設定された補正データを用いて中間転写ベルト３１の正味の寄り量を求める。最初に、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２から、ステアリングカムへの指令位置θを取得する（Ｓ２２）。ベルトねじれ量記憶部１２５には、事前に、ステアリングカム位置θＲとその位置に対応するベルトねじれ量プロファイルＴが関連付けられて複数組が記憶されている。
【００９０】
ベルト寄り量演算部１２１は、取得したθに最も近いθＲを選択し、そのθＲに対応するベルトねじれ量プロファイルＴを取得する（Ｓ２３）。最後に、電圧値Ｖとベルトねじれ量プロファイルＴから、ベルトねじれを低減したベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求める（Ｓ２４）。これにより、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の幅方向の移動量を相殺する。
ＰＳＫＥＷ＝ＰＥＤＧＥ−Ｔ・・（１７）
【００９１】
なお、第３のセンサ配置では、ベルトねじれを低減したベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求めてもよい。
ＰＳＫＥＷ＝ＰＥＤＧＥ−Ｔ＊θ／θＲ・・（１８）
【００９２】
ここで、（１８）式の導出の根拠を説明する。ベルトのねじれ量は、ステアリングローラの傾斜角が微小の場合、ステアリングローラ３５の傾斜角と略比例関係にある。
【００９３】
また、一方で、ステアリングローラ３５のカム１０３の回転角度と、ステアリングローラ３５の傾斜角とは略比例関係になるように設計されている。よって、カム１０３の回転角度とベルトねじれ量とは略比例関係となる。
【００９４】
したがって、ベルト寄り制御コントローラ１２２から取得した指令カム位置θと、ベルトねじれ量記憶部に記憶されているθＲとの比をとり、その結果をθＲに対応するベルトねじれ量プロファイルＴに掛け合わせる。これにより、指令カム位置θに対応するベルトねじれ量プロファイルを算出することができる。
【００９５】
＜ベルト部材の蛇行振幅＞
図１４はベルト部材の蛇行振幅の説明図である。図１４の（ａ）に示すように、中間転写ベルト３１とステアリングローラ３５の位置関係が設定されて、ステアリングローラ３５による第１のステアリング制御（ベルト寄り制御）が実行されているとする。また、並行して、図１４の（ｂ）に示すように、第２のステアリング制御が実行され、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３５が振られたとする。このとき、図１４の（ｃ）に示すように、ステアリングローラ３５を保持するローラ保持部材５１のガタやにテアリングローラ３５そのものの撓みにより、ステアリングローラ３５のズレが発生する。
【００９６】
そこで、以下の実施例では、ステアリングローラの周期外乱を相殺するようにステアリングローラを揺動させて周期外乱の影響を軽減させる蛇行補正を行っている。そして、周期外乱の残差をさらに削減するために、ステアリングローラの傾動によるベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を検出している。ベルトねじれ量の影響を低減した状態量を用いてベルト部材の蛇行補正を行うことにより、振幅を極力抑えて、安定的にベルト部材の位置ずれを補正することができるからである。
【００９７】
同時に、ステアリング制御時に発生するステアリング保持部材のガタやステアリングローラの撓み等の影響を受けずにローラに起因する定常的に発生する蛇行を補正することができる。
【００９８】
＜実施例１＞
図１５は実施例１におけるステアリング制御の説明図である。図１６はフィルタ回路のゲイン特性を示すボード線図である。図１７はエッジセンサ出力の説明図である。図１８は比較例のステアリング制御の説明図である。図１９はエッジセンサ出力の周波数解析結果の説明図である。図２０はステアリングローラのガタつきの説明図である。図２１は実施例１のステアリング制御のフローチャートである。
【００９９】
図１５の（ａ）に示すように、実施例１では、図３を参照して説明した第１のセンサ配置を用いて、第１のステアリング制御と並行して、第２のステアリング制御を実行する。
【０１００】
第１のセンサ配置では、検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１が回転方向の一端側をステアリングローラ３５に支持された位置で、中間転写ベルト３１の幅方向の位置を検出する。別の検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ｂは、ステアリングローラ３５を起点としたエッジセンサ３８Ａとは異なる位置で中間転写ベルト３１の幅方向の位置を検出する。そして、エッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１の回転方向におけるステアリングローラ３５の上流側に配置され、エッジセンサ３８Ｂは、ステアリングローラ３５の下流側に配置される。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからは、それぞれベルトエッジ位置に対応した電圧値Ｖ１、Ｖ２が所定の時間間隔ごとに出力される。
【０１０１】
第１の制御手段の一例である第１のステアリング制御では、上述したように、ステアリング制御時に発生するベルトねじれ量の影響を除いてベルト寄り量を求めて、ベルト寄り量に応じた制御量でステアリングローラの傾動量を制御する。
【０１０２】
図１５の（ｂ）に示すように、ベルト寄り制御コントローラ６３は、中間転写ベルト３１に発生した幅方向の寄り移動を停止させるように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に基づいてステアリングローラ３５を傾動させる。ベルト寄り量演算手段の一例であるベルト寄り量演算部６１は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂによって検出される中間転写ベルト３１の幅方向の位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた幅方向の移動量を除いてベルト寄り量を求める。
【０１０３】
ベルト寄り制御コントローラ６３は、中間転写ベルト３１に発生した寄り速度を幅方向の所定位置で収束させるように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に基づいてステアリングローラ３５の傾動状態を制御する。ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量演算部６１が求めたベルト寄り量に対して、ＰＩＤ演算処理を行うことにより、ステアリングローラ３５の傾動量を求める。
【０１０４】
言い換えれば、ベルト寄り量演算部６１は、第１のステアリング制御を行うために、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからの電圧値Ｖ１、Ｖ２をもとに、中間転写ベルト３１のねじれ量の影響を除いた正味のベルト寄り量を演算する。ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量演算部６１にて演算されたベルト寄り量を入力とし、その入力の比例成分、微分成分、積分成分にゲインを振り分けるＰＩＤ演算処理を行って、ステアリングモータ１２３の制御量Ｐ１を決定する。
【０１０５】
一方、第２の制御手段の一例である第２のステアリング制御では、ステアリング制御時に発生するベルトねじれ量の影響を除いて中間転写ベルト３１の蛇行振幅を求める。そして、ステアリングローラ３５の回転周期で発生している蛇行振幅に応じた揺動振幅でステアリングローラ３５を揺動させる。これにより、中間転写ベルト３１に定常的に発生しているステアリング保持部材のガタやステアリングローラ３５の撓み等に起因して定常的に発生している蛇行振幅が補正される。
【０１０６】
振幅演算手段の一例であるベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂによって検出される中間転写ベルト３１の幅方向の位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた幅方向の移動量を除いて蛇行振幅を求める。ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂがそれぞれ検出した中間転写ベルト３１の幅方向の検出位置を用いて、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた移動量を相殺する。
【０１０７】
ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３５を傾動させて、ステアリングローラ３５の回転周期で中間転写ベルト３１に発生する蛇行振幅を相殺する。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２が求めた蛇行振幅の残差に対して、ステアリングローラ３５の回転周波数にゲインのピークを持たせた制御量の演算処理を行う。
【０１０８】
言い換えれば、ベルト蛇行量演算部６２は、第２のステアリング制御を行うために、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからの電圧値Ｖ１、Ｖ２をもとに、中間転写ベルト３１のねじれ量の影響を除いた正味の蛇行振幅を演算する。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ステアリングローラ３５の回転周期で中間転写ベルト３１に発生する定常的な蛇行振幅を抽出し、その蛇行振幅に応じてステアリングモータ１２３の制御量Ｐ２を決定する。
【０１０９】
ベルト蛇行制御コントローラ６４は、特定の周波数選択特性を持つことで、ステアリング保持部材のガタやステアリングローラ３５の撓み等の影響を受けずに、中間転写ベルト３１の蛇行振幅を演算することができる。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２にて演算されたベルト蛇行振幅を入力とし、その入力から特定周波数にゲインを要するコントローラ（ピークフィルタ）に基づいて、ステアリングモータ１２３の制御量Ｐ２を演算する。
【０１１０】
ベルト寄り制御コントローラ６３で演算された制御量Ｐ１とベルト蛇行制御コントローラ６４で演算された制御量Ｐ２は、加算されてステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ６５は、制御量（Ｐ１＋Ｐ２）回転する。これに伴い、図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３が回動し、ステアリングローラ３５の紙面手前側のアライメントが調整される。
【０１１１】
その結果、図６に示すようなステアリングローラ３５の傾動量（ミスアライメント量）と中間転写ベルト３１の平均寄り速度との略比例関係によって、中間転写ベルト３１に寄り速度が生じて中間転写ベルト３１が一方向に移動する。
【０１１２】
このプロセスを一定時間間隔において繰り返し実施することによって、中間転写ベルト３１はベルト寄り制御コントローラ６３及びベルト蛇行制御コントローラ６４に設定された目標位置を保ったまま搬送される。
【０１１３】
ここで、ベルト寄り量演算部６１及びベルト寄り制御コントローラ６３は、第１のセンサ配置において説明したＰＩＤ動作による寄り位置補正プロセスと同様に動作する。このため、以下では、実施例１で新たに付加した蛇行振幅の補正プロセスについて説明する。
【０１１４】
ベルト蛇行制御コントローラ６４は、図１６のボード線図に示すゲイン特性を有するフィルタである。ベルト蛇行制御コントローラ６４にて、サンプリング時間ｔｓｅｃ時において、ｆ（Ｈｚ）の周期にゲインのピークを有する時の、ゲインをＫとした時のフィルタの伝達関数は（１９）式で表される。
【０１１５】
【数１】
【０１１６】
図１６に示すように、ステアリングローラ３５の回転周波数にゲインのピークを持たせたフィルタ演算を行うことで、ステアリングローラ３５が発生させる蛇行振幅の残差を選択的に相殺する傾動量が演算される。
【０１１７】
結果的に、エッジセンサ３８Ａの出力からステアリングローラ３５の回転位相を検出して、回転位相に応じた傾動量を設定して、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３１を揺動させることができる。
【０１１８】
図１７は、第１のステアリング制御のみを実行した際に、エッジセンサ３８Ａが実測したベルトの寄り方向の位置データである。図１８の（ｂ）に示す比較例のステアリング制御系において、ベルト寄り制御コントローラ６３のみを使用し、エッジセンサ３８Ａの入力からＰＩＤ制御に基づいてステアリングモータ１２３を制御した際のベルト寄り位置データである。
【０１１９】
図１７の実計測したデータをフーリエ解析すると、図１９の（ａ）に示すような強い周波数成分が現れる結果となる。ここで、ピークが立っている周波数は、寄り制御を司るステアリングローラ３５の偏心成分の周期であった。
【０１２０】
次に、図１８の（ｂ）に示すベルト寄り制御コントローラ６３とベルト蛇行制御コントローラ６４とを両方作動させてステアリングモータ１２３を制御した。この時、特定周波数にゲインを要する蛇行制御コントローラ６４は、図１６に示すゲインのピークの周波数が図１９の（ａ）に示すステアリングローラ３５の回転周波数に一致するように設計している。
【０１２１】
ベルト寄り制御コントローラ６３がエッジセンサ３８Ａの入力によりＰＩＤ演算処理を行うのと並行して、蛇行制御コントローラ６４が特定周波数にゲインを有するピークフィルタ動作の演算処理を行った。そして、その演算結果を用いて、ステアリングモータ１２３を制御しつつベルトの寄り方向の位置データをエッジセンサ３８Ａにより実計測して、同様に寄り方向の位置データを周波数解析したところ、図１９の（ｂ）に示す結果が得られた。
【０１２２】
図１９の（ｂ）に示すように、特定周波数にゲインを要するコントローラにより、ステアリングローラ３５の回転周波数の成分がかなり減衰しているが、蛇行振幅に残差が残っていた。蛇行振幅の残差は、図１４の（ｂ）に示すように、揺動されるステアリングローラ３５の傾動に伴う中間転写ベルト３１の幅方向の往復の移動量ｄが蛇行振幅の検出誤差として残っているためと考えられる。また、ステアリングローラ３５の撓みやローラ保持部材５１のガタ成分に起因しても、蛇行振幅の検出誤差が増大していると考えられる。エッジセンサ３８Ａのみで計測した中間転写ベルト３１の寄り方向の位置データには、図１４の（ｂ）、（ｃ）に示すガタ成分が残っていて、ステアリングローラ３５の回転周期成分の除去に悪影響を与えていると考えられる。
【０１２３】
そこで、実施例１では、図１５の（ａ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂを配置して、第１のステアリング制御と同様に、ステアリングローラ３５の傾動に伴う中間転写ベルト３１の幅方向の移動量ｄを相殺した。ステアリングローラ３５の撓みやローラ保持部材５１のガタ成分に起因する蛇行振幅の検出誤差を取り除いて、図１４の（ｂ）、（ｃ）に示すガタ成分がステアリングローラ３５の回転周期成分の除去に影響しないようにした。
【０１２４】
ここで、ステアリングローラ３５に対する中間転写ベルト３１の巻き付き始まり位置からエッジセンサ３８Ａまでの距離をＬ１とし、エッジセンサ３８Ａが検出した中間転写ベルト３１の寄り量をＰ１とする。そして、ステアリングローラ３５に対する中間転写ベルト３１の巻き付き終わり位置からエッジセンサ３８Ｂまでの距離をＬ２とし、エッジセンサ３８Ｂが検出した中間転写ベルト３１の寄り量をＰ２とする。
【０１２５】
このとき、ベルト寄り量演算部６１は、寄り量＝（Ｌ１＊Ｐ１＋Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）の関係を用いてステアリングローラ３５の傾動量に応じた移動量を除かれた正味のベルト寄り量を求める。また、ベルト蛇行量演算部６２は、蛇行振幅＝（Ｌ１＊Ｐ１−Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）の関係を用いてステアリングローラ３５の傾動量に応じた移動量を除かれた正味の蛇行振幅を求める。
【０１２６】
すなわち、ベルト寄り制御コントローラ６３へは、ベルト寄り量として以下の式（２０）に表せる計測値を入力する。ベルト寄り量は、実施形態１で述べた算出方法と同様である。
ベルト寄り量＝（Ｌ１＊Ｐ１＋Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・・（２０）
【０１２７】
一方、ベルト蛇行制御コントローラ６４へは、ベルト蛇行量として以下の式（２１）に表せる計測値を入力する。
ベルト蛇行量＝（Ｌ１＊Ｐ１−Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・・（２１）
【０１２８】
ベルト寄り制御コントローラ６３では制御量Ｐ１が算出され、ベルト蛇行制御コントローラ６４では制御量Ｐ２が算出され、制御量Ｐ１と制御量Ｐ２とを加算した値がステアリングモータ１２３に送られて、ステアリングモータ１２３を作動させる。
【０１２９】
図２０の（ａ）に示すように、エッジセンサＡ（３８Ａ）、エッジセンサＢ（３８Ｂ）で計測されるベルト寄り位置には、ガタ成分と、ステアリングモータ１２３の上流側と下流側に配置されているため位相が１８０°反転する蛇行成分とが含まれている。このため、実施例１では、前述の式（２１）から算出されるガタ成分を除いたベルト蛇行量のみを抽出することができる。
【０１３０】
このように、ベルト寄り制御コントローラ６３には、式（２０）で表されるベルト寄り量から制御量Ｐ１を算出し、ベルト蛇行制御コントローラ６４には、式（２１）で表されるベルト蛇行量から制御量Ｐ２を算出し、ステアリングモータ１２３を制御する。
【０１３１】
以上の制御により、エッジセンサ３８Ａが実計測した中間転写ベルト３１の寄り方向の位置データを周波数解析すると、図１９の（ｃ）に示すように、ステアリングモータ６５の偏心による蛇行を無くして安定したベルト走行が可能となる。
【０１３２】
以上の一連の計測制御をフローチャ−トで表したものが図２１である。図１５を参照して図２１に示すように、エッジセンサＡは、中間転写ベルト３１のエッジ位置を計測し（Ｓ４１）、エッジセンサＢは、中間転写ベルト３１のエッジ位置を計測する（Ｓ４２）。
【０１３３】
次に、ベルト寄り量演算部６１は、エッジセンサＡ及びエッジセンサＢで計測された中間転写ベルト３１のエッジ位置から、式（２０）を用いて、ベルト寄り量を算出する（Ｓ４３）。また、ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサＡ及びエッジセンサＢで計測された中間転写ベルト３１のエッジ位置から、式（２１）を用いて、ベルト蛇行量を算出する（Ｓ４４）。
【０１３４】
次に、ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量を入力されて、ＰＩＤ制御コントローラによりベルト寄り量に応じた制御値Ｐ１を算出する（Ｓ４５）。また、ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量を入力されて、ピークフィルタ制御コントローラによりベルト蛇行量（残差）に応じた制御値Ｐ２を算出する（Ｓ４６）。
【０１３５】
最後に制御値Ｐ１と制御値Ｐ２を加算してステアリングモータ１２３が駆動される（Ｓ４７）。以上の一連のフローを制御期間中は繰り返し実行する。
【０１３６】
＜実施例２＞
図２２は実施例２におけるステアリング制御の説明図である。図２３は実施例２のステアリング制御のフローチャートである。
【０１３７】
実施例２では、上述した第３のセンサ配置における第１のステアリング制御と同様に、１つのエッジセンサを用いて第２のステアリング制御も併せて実行する。１つのエッジセンサを用いてベルト寄り位置の計測、ベルト寄り制御、及びステアリングローラの回転周期の蛇行振幅の除去を実行する。そして、ステアリング制御時に発生するステアリング保持部材のガタやステアリングローラの撓み等の影響を受けずに、ステアリングローラに起因して定常的に発生する誤差を排除して、ベルト寄り制御と蛇行振幅の補正制御を実行する。
【０１３８】
図２２の（ｂ）に示すように、中間転写ベルト３１の寄りを補正する際のベルトエッジ位置検出からステアリングローラの補正動作までの流れが示される。エッジセンサ３８は、ベルトエッジ位置に対応した電圧値Ｖを所定の時間間隔ごとに出力する。
【０１３９】
ベルト蛇行量演算部６２は、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の移動量を相殺するためにステアリングローラ３５の傾動量ごとに予め設定された補正データを用いて中間転写ベルト３１の蛇行振幅を求める。
【０１４０】
ベルト寄り量演算部６１は、エッジセンサ３８からの電圧値Ｖと、ベルトねじれ量記憶部６７から取得したベルトねじれ量プロファイルとをもとに、中間転写ベルト３１のねじれの影響を低減したベルト寄り量を演算する。図１４の（ｂ）に示すステアリングローラ３５の傾動に伴うエッジ位置検出誤差を除いた中間転写ベルト３１の正味の寄り位置を演算する。ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量演算部６１にて演算された正味のベルト寄り量を入力とし、その入力からＰＩＤ制御コントローラによりステアリングモータ１２３の駆動パルス数Ｐ１を決定する。
【０１４１】
ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８からの電圧値Ｖと、ベルトガタ量記憶部６９から取得したベルトガタ量プロファイルとをもとに、中間転写ベルト３１のガタの影響を低減した蛇行振幅を演算する。図１４の（ｂ）に示すステアリングローラ３５の傾動に伴うエッジ位置検出誤差を除いた中間転写ベルト３１の正味の蛇行振幅の残差を演算する。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２にて演算された正味の蛇行振幅の残差から特定周波数にゲインを要するコントローラ（ピークフィルタ等）に基づいてステアリングモータ１２３の制御量Ｐ２を決定する。
【０１４２】
ベルト寄り制御コントローラ６３で演算された制御量Ｐ１とベルト蛇行制御コントローラ６４で演算された制御量Ｐ２は加算されてステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ１２３は、制御量Ｐ１＋Ｐ２だけ回転する。これに伴い、図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３が回動し、ステアリングローラ３５の紙面手前側のアライメントが修正される。
【０１４３】
その結果、図６に示すステアリングローラ３５の傾動量（ミスアライメント量）と中間転写ベルト３１の平均寄り速度との略比例関係によって中間転写ベルト３１の一方向に寄り速度が生じて中間転写ベルト３１は幅方向に移動する。
【０１４４】
このプロセスを一定時間間隔において繰り返し実施する。これによって、中間転写ベルト３１は、ベルト寄り制御コントローラ６３及びベルト蛇行制御コントローラ６４に設定された目標位置を保ったまま、ステアリングローラ３５の偏心による蛇行を無くして安定したベルト走行を実現する。
【０１４５】
図２２を参照して図２３に示すように、エッジセンサ３８は、中間転写ベルト３１のエッジ位置Ｐを計測する（Ｓ５１）。
【０１４６】
ベルト寄り量演算部６１は、ベルト寄り制御コントローラ６３からステアリング位置Ｓを取得し（Ｓ５２）、ベルトねじれ量記憶部６７からステアリング位置Ｓに対応するベルトねじれ量プロファイルＴを取得する（Ｓ５３）。そして、次式（２２）によりベルト寄り量を演算する。
ベルト寄り量＝Ｓ−Ｔ・・・（２２）
【０１４７】
ベルト蛇行量演算部６２は、ベルト寄り制御コントローラ６３からステアリング位置Ｓを取得し（Ｓ５２）、ベルトガタ量記憶部６９からステアリング位置Ｓに対応するベルトガタ量プロファイルＧを取得する（Ｓ５４）。そして、次式（２３）によりベルト蛇行量（正味の蛇行振幅）を演算する。
ベルト蛇行量＝ベルト寄り量−Ｇ・・・（２３）
【０１４８】
ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルトエッジ位置Ｐとベルトねじれ量プロファイルＴとに基づくベルト寄り量を入力されて制御値Ｐ１を算出する（Ｓ５５）。また、ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルトエッジ位置Ｐとベルトガタ量プロファイルＧとに基づくベルト蛇行量を入力されて制御値Ｐ２を算出する（Ｓ５６）。そして、制御値Ｐ１と制御値Ｐ２とを加算した制御量でステアリングモータ１２３が駆動される（Ｓ５７）。以上の一連のフローが制御期間中に繰り返し実行される。
【０１４９】
なお、補正データは、ステアリングローラ３５の回転位相ごとに予め準備して補正に用いてもよい。ベルト蛇行量演算部６２は、ステアリングローラ３５の所定の回転位相で発生する中間転写ベルト３１の幅方向の移動量を相殺するためにステアリングローラ３５の回転位相ごとに予め設定された補正データを用いて中間転写ベルト３１の蛇行振幅を求める。
【０１５０】
また、ステアリングローラに起因して発生するベルト部材の幅方向の周期的な蛇行やガタつきに対してステアリングローラの揺動の位相を同期させる方法は、実施例１、２で説明した図１６のピークフィルタには限られない。ステアリングローラに回転位相を検出するためのエンコーダを取り付け、検出されたステアリングローラの回転位相に応じて揺動振幅を変化させる制御としてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１ 画像形成装置、２２、２３、２４、２５ 画像形成部
２６ コロナ帯電器、２７ ドラムクリーニング装置、２８ 現像装置
２９ 露光装置、３０ 感光ドラム、３１ 中間転写ベルト
３２ 張架ローラ、３３ 一次転写ローラ、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
３８、３８Ａ、３８Ｂ エッジセンサ、３９ ベルトクリーニング装置
４０ 駆動モータ、４２ バネ、５１ ローラ保持部材
６１、１２１ ベルト寄り量演算部、６２ ベルト蛇行量演算部
６３、１２２ ベルト寄り制御コントローラ、６４ ベルト蛇行制御コントローラ
６７ ベルトねじれ量記憶部、６９ ベルトガタ量記憶部
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
１２３ ステアリングモータ、１５１ センサアーム
１５２ センサ揺動軸、１５３ 変位センサ
１２５ ベルトねじれ量記憶部、Ｐ 記録材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ステアリングローラを傾動させてステアリング制御されるベルト部材を用いて画像形成を行う画像形成装置、詳しくはステアリングローラの回転周期で発生するベルト部材の蛇行振幅を軽減する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
中間転写ベルト、記録材搬送ベルト、転写ベルト、定着ベルト等、ステアリングローラを傾動させてステアリング制御されるベルト部材を用いて画像形成を行う画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
ステアリング制御では、ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段の出力に基づいてステアリングローラの傾動状態が制御される。特許文献１には、ベルトエッジに接触してベルト部材の位置を検出するエッジセンサの出力に応じて、ステアリングローラの一端の昇降量を刻々と変更することにより、ベルト部材をステアリング制御する画像形成装置が示される。ステアリングローラを傾動させると、ベルト部材は、ステアリングローラに斜めに巻き付いて回転方向を斜めに修正され、回転に伴ってステアリングローラの長手方向へ巻き付き位置が螺旋状に移動する。
【０００４】
特許文献２には、ステアリングローラに対するベルト部材の巻き付き始まり側とベルト部材の巻き付き終わり側とにそれぞれ検出手段を配置した画像形成装置が示される。ベルト部材の幅方向の寄り移動に対するステアリングローラの傾動の応答速度を高めるために、一対の検出手段の出力の差分値を求め、差分値に応じた傾動量をステアリングローラに設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３４０３１号公報
【特許文献２】特開２００３−３１２８８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
特許文献１、２に示されるステアリング制御は、ベルト部材に偶発的に発生した幅方向の寄り速度を速やかに減衰させて所定の幅方向位置で収束させるように、ステアリングローラの傾動量を非周期的に変化させる。
【０００７】
しかし、ベルト部材には、偶発的に発生する幅方向の寄り速度以外に、周期的な幅方向の移動が常態的に発生していることが判明した。偶発的に発生した寄り速度を収束させてステアリングローラの傾動量が一定に保持された状態でも、ベルト部材には、ステアリングローラの周面と回転軸の傾きに起因して周期的な蛇行振幅が発生していることが判明した。ステアリングローラの支持機構の誤差に起因して、ステアリングローラに軸方向の周期的なガタつきが発生している場合も、ベルト部材に周期的な蛇行振幅が発生していることが判明した。
【０００８】
そして、ベルト部材の周期的な蛇行振幅は、通常は１０μｍ以下のわずかなものであるため、従来は無視されていたが、複数のトナー像を重ね合わせる場合には、色ずれの原因となり得る。
【０００９】
そして、後述するように、ベルト部材の周期的な蛇行振幅に対しては、特許文献１、２に示される後追い的なステアリング制御（第１の制御手段）では、十分な振幅抑制効果が得られないことが判明した。
【００１０】
本発明は、ステアリングローラの回転軸誤差やガタつきに起因するベルト部材の周期的な蛇行振幅を効果的に抑制して、蛇行振幅に起因するわずかな画像不良をも除去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、ベルト部材と、傾動して前記ベルト部材をステアリングするステアリングローラと、前記ベルト部材の回転方向の一端側が前記ステアリングローラに支持された位置で前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段と、前記ベルト部材に発生した幅方向の寄り移動を停止させるように、前記検出手段の出力に基づいて前記ステアリングローラを傾動させる第１の制御手段とを備えるものである。そして、前記ステアリングローラの回転周期で前記ベルト部材に発生する幅方向の蛇行振幅を相殺するように、前記ステアリングローラの回転周期で前記ステアリングローラを傾動させる第２の制御手段を備える。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の画像形成装置では、第１の制御手段は、ステアリングローラを直流的に傾動させてベルト部材の常態的又は偶発的な寄り移動を停止させる。一方、第２の制御手段は、ステアリングローラを交流的に傾動させてベルト部材の周期的な蛇行振幅を相殺する。
【００１３】
したがって、ステアリングローラの回転軸誤差やガタつきに起因するベルト部材の周期的な蛇行振幅を効果的に抑制して、蛇行振幅に起因するわずかな画像不良をも除去できる。
【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説明図である。
【図３】中間転写ベルトのステアリング制御系の説明図である。
【図４】エッジセンサの構成の説明図である。
【図５】中間転写ベルトの幅方向の位置とエッジセンサの出力の関係の説明図である。
【図６】ステアリングローラの傾動量と中間転写ベルトの寄り速度との関係の説明図である。
【図７】ベルト寄り量演算部における演算のフローチャートである。
【図８】２台のエッジセンサの出力の説明図である。
【図９】エッジセンサを２台配置する効果の説明図である。
【図１０】第２のセンサ配置の説明図である。
【図１１】第２のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。
【図１２】第３のセンサ配置の説明図である。
【図１３】第３のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。
【図１４】ベルト部材の蛇行振幅の説明図である。
【図１５】実施例１におけるステアリング制御の説明図である。
【図１６】フィルタ回路のゲイン特性を示すボード線図である。
【図１７】エッジセンサ出力の説明図である。
【図１８】従来のステアリング制御（比較例）の説明図である。
【図１９】エッジセンサ出力の周波数解析結果の説明図である。
【図２０】ステアリングローラのガタつきの説明図である。
【図２１】実施例１のステアリング制御のフローチャートである。
【図２２】実施例２におけるステアリング制御の説明図である。
【図２３】実施例２のステアリング制御のフローチャートである。
【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回転周期でステアリングローラが周期的な傾動を繰り返す限りにおいて、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】
したがって、ステアリング制御されるベルト部材を搭載した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／転写ベルト型の区別無く実施できる。感光ベルト、転写ベルト、定着ベルト等のベルト部材を備えた画像形成装置でも実施できる。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、およびステアリング制御に関する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２２、２３、２４、２５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２２では、感光ドラム３０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２３では、感光ドラム３０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２４、２５では、それぞれ感光ドラム３０、３０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に順次重ねて一次転写される。
【００２０】
ベルト部材の一例である中間転写ベルト３１は、支持回転体の一例である駆動ローラ３４、張架ローラ３２、ステアリングローラ３５、および対向ローラ３６に掛け渡して支持される。二次転写ローラ３７は、対向ローラ３６に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を形成している。
【００２１】
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。記録材カセット４１から引き出された記録材Ｐは、分離ローラ４５によって１枚ずつに分離され、レジストローラ４６によって二次転写部Ｔ２へ送り出される。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に直流電圧が印加されることにより、トナー像が中間転写ベルト３１から記録材Ｐへ転写される。
【００２２】
四色のトナー像を転写された記録材Ｐは、中間転写ベルト３１から曲率分離して定着装置４７へ送り込まれ、加熱加圧を受けて表面に画像を定着された後、機体外へ排出される。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。
【００２３】
画像形成部２２、２３、２４、２５は、それぞれの現像装置２８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２２について説明し、他の画像形成部２３、２４、２５については、対応する構成部材に同一符号を付して重複する説明を省略する。
【００２４】
画像形成部２２は、感光ドラム３０の周囲に、コロナ帯電器２６、露光装置２９、現像装置２８、一次転写ローラ３３、およびドラムクリーニング装置２７を配置している。像担持体の一例である感光ドラム３０は、帯電極性が負極性の感光層を形成され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。
【００２５】
コロナ帯電器２６は、感光ドラム３０の表面を、一様な暗部電位ＶＤに帯電させる。露光装置２９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用いて、感光ドラム３０に画像の静電像を書き込む。
【００２６】
現像装置２８は、トナーとキャリアを含む二成分現像剤を用いて感光ドラム３０の静電像をトナー像に反転現像する。一次転写ローラ３３は、中間転写ベルト３１の内側面を押圧して、感光ドラム３０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３３に正極性の電圧を印加することで、感光ドラム３０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２７は、感光ドラム３０に残った転写残トナーを回収する。
【００２７】
ところで、画像形成装置は、中間転写体又は記録材搬送体としてベルト機構を採用した結果、数多くの機能の向上が図られた反面、ベルト機構に特有の欠点である駆動時のベルト部材の寄り移動を抑制する手段が必要不可欠である。
【００２８】
ベルト部材の寄り移動は、ベルト駆動機構を始め、ベルト自身の機械的精度、ベルト部材の特性変化、記録材がベルト部材に突入することによって生じる衝撃等、外部から加えられる様々な力等によって発生する。そして、ベルト部材の寄り移動が生じた場合に元に戻す方法としては、ベルト部材の寄り方向の位置を検出し、その検出された位置に応じてステアリングローラの傾動量を制御するローラステアリング方式がある。
【００２９】
特許文献１では、ステアリングローラの軸方向の一端を固定端、他端を可動端として傾動可能とし、ステアリングローラの固定端側にベルト寄り量を検知するエッジセンサが配置される。ステアリングローラの固定端側は、ステアリングローラの傾動による位置変動が小さいため、ベルト部材の撓み（ねじれ）や振動などの影響を小さく保ってベルト部材のエッジ位置を検出可能である。
【００３０】
また、特許文献２では、ベルト部材の絶対的な寄り位置ではなく、ベルト部材を張架するローラ上でのベルト部材の傾斜を検知することによって、ベルト部材の蛇行を補正する提案がされている。ここでは、ベルト部材の寄り移動の原因であるステアリングローラ上でのベルト部材のねじれ量を直接検知するため、ベルト部材の寄り移動が発生してからステアリングローラの傾動量が修正されるまでの時間が短縮される。そして、ステアリングローラ上におけるベルト部材の傾斜量を検知して、その状態量をもとにベルト蛇行制御を実施するため、ベルト部材のねじれ量に影響を受けないでベルト部材の寄り補正が可能である。しかし、特許文献２の制御では、ベルト部材の寄り位置を基に寄り補正を行っていないため、ある一定のベルト寄り位置を目標とした目標値一定制御が難しく、ベルト部材の幅方向の位置ずれを抑える目的には不向きである。
【００３１】
＜ステアリング機構＞
図２はステアリング機構の説明図である。図１に示すように、画像形成装置１は、ステアリングローラ３５の傾動量を変更することによって、中間転写ベルト３１を幅方向の所定位置に位置決める。画像形成装置１は、画像形成モードでは、ステアリングローラ３５を矢印Ｅ、Ｆ方向に傾動させて、中間転写ベルト３１に幅方向の寄り速度を発生させてベルト寄りを補正する。
【００３２】
図２に示すように、ステアリングローラ３５は、軸受ホルダ１０７によって回転自在に支持されている。軸受ホルダ１０７は、スライドレール１０６の可動側部材に固定され、スライドレール１０６の可動側部材の同じ面にスライダ１０５が固定されている。スライドレール１０６の固定側部材は、可動側部材の内側に配置されて、ステアリングアーム１０１に固定されている。したがって、スライダ１０５は、スライドレール１０６によってステアリングアーム１０１上をスライドする。
【００３３】
また、スライダ１０５は、ステアリングアーム１０１にかけられたバネ４２によって矢印Ｔ方向に付勢されている。ステアリングローラ３５は、テンションローラを兼ねており、中間転写ベルト３１の内側から外側へ向かってバネ４２によって加圧されることにより、中間転写ベルト３１に一定の張力を付与する。
【００３４】
紙面奥側のステアリングアーム（不図示）はユニット側面に固定して揺動不能とされる一方、紙面手前側のステアリングアーム１０１は、揺動軸１０４を中心にして揺動可能に軸支されている。ステアリングアーム１０１上には、揺動軸１０４に対してステアリングローラ３５とは反対側の揺動端に、フォロワー１０２が軸支されている。また、フォロワー１０２に当接するように、カム１０３が設けられ、カム１０３は、ステアリングモータ１２３によって回転可能に構成されている。
【００３５】
ここで、カム１０３が矢印Ａ方向に回動すると、ステアリングアーム１０１のフォロワー１０２側は、揺動軸１０４を中心にして矢印Ｃ方向に回動する。その結果、ステアリングアーム１０１のステアリングローラ３５側が矢印Ｅ方向に回動して、ステアリングローラ３５の傾動状態が変更される。そして、ステアリングローラ３５の傾動状態が矢印Ｅ方向に変移すると、中間転写ベルト３１は紙面奧側に移動する。
【００３６】
これとは逆に、カム１０３が矢印Ｂ方向に回動すると、ステアリングアーム１０１のフォロワー１０２側は、揺動軸１０４を中心にして矢印Ｄ方向に回動する。その結果、ステアリングアーム１０１のステアリングローラ３５側が矢印Ｆ方向に回動して、ステアリングローラ３５の傾動状態が変更される。そして、ステアリングローラ３５の傾動状態が矢印Ｆ方向に変移すると、中間転写ベルト３１は紙面手前側に移動する。
【００３７】
なお、ここでは、ステアリングローラ３５がバネ４２によって外側へ付勢され、中間転写ベルト３１に一定のテンションを付与しているが、ステアリング機能とテンション付与機能とは分離させて、別構成としてもかまわない。
【００３８】
また、紙面奥側のステアリングアームを固定とせず、紙面奥側にも紙面手前側と同様の機構を用いて前奥共に揺動可能な構成としてもよい。その場合、紙面手前側と奥側とでステアリングアームの揺動方向を逆にし、なおかつ揺動量の絶対値を一致させれば、ステアリングローラ３５の長手方向の中央を揺動中心として、揺動させることが可能である。
【００３９】
ところで、傾動されたステアリングローラにベルト部材が螺旋状に巻き付くと、ベルト部材の巻き付き始まり位置と巻き付き終わり位置とがステアリングローラの長手方向にずれてしまう（図１４の（ｂ）参照）。このため、ステアリングローラの近傍にエッジセンサを配置する場合、ベルト部材の巻き付き始まり側でベルトエッジを検出した場合とベルト部材の巻き付き終わり側でベルトエッジを検出した場合とでベルトエッジの位置検出誤差が発生する（図８参照）。
【００４０】
また、ベルトエッジの検出位置をもってベルト部材の寄り量としてしまうと、ステアリングローラの傾動量に応じたベルト部材の幅方向の移動量が重畳されて誤差となり、寄り制御の安定性に悪影響を及ぼす（図９の従来技術の欄参照）。
【００４１】
ここで、ベルト部材の撓みが生じにくいステアリングローラの固定端側にエッジセンサを配置すれば、ステアリングローラの傾動時に生じるベルト部材の幅方向の移動量は少し小さくなる。しかし、ステアリングローラの固定端とベルトエッジまでには間隔がある場合がほとんどであり、固定端側であったとしてもベルト部材のねじれの影響は依然残っている。
【００４２】
そこで、第１のステアリング制御に際して、以下の第１のセンサ配置〜第３のセンサ配置を採用することで、ステアリングローラの傾動時に生じるベルト部材のねじれの影響を排除している。
【００４３】
＜第１のセンサ配置＞
図３は中間転写ベルトのステアリング制御系の説明図である。図４はエッジセンサの構成の説明図である。図５は中間転写ベルトの幅方向の位置とエッジセンサの出力の関係の説明図である。図６はステアリングローラの傾動量と中間転写ベルトの寄り速度との関係の説明図である。図７はベルト寄り量演算部における演算のフローチャートである。図８は２台のエッジセンサの出力の説明図である。図９はエッジセンサを２台配置する効果の説明図である。
【００４４】
図３中、（ａ）はエッジセンサの配置の説明図、（ｂ）は第１のステアリング制御のブロック図である。図３の（ａ）に示すように、検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ａは、一次転写面の下流側を張架する張架ローラ３２とステアリングローラ３５の間に配置されて、ステアリングローラ３５の上流側におけるベルト寄り量を検出する。そして、別の検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ｂは、ステアリングローラ３５と対向ローラ（３６：図１）の間に配置されて、ステアリングローラ３５の下流側におけるベルト寄り量を検出する。
【００４５】
エッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１がステアリングローラ３５に巻き付き始める位置から距離Ｌ１を隔てて配置され、エッジセンサ３８Ｂは、中間転写ベルト３１がステアリングローラ３５から巻き付き終わる位置から距離Ｌ２を隔てて配置される。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、図２の紙面奥側、すなわちステアリングアームの固定側に設置している。
【００４６】
図３の（ｂ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、ベルト寄り量演算部１２１に接続され、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２に接続されている。寄り量演算手段の一例であるベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８Ａによって検出されるベルトエッジ位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の幅方向の移動量が除かれた正味のベルト寄り量を求める。第１の制御手段の一例であるベルト寄り制御コントローラ１２２は、ベルト寄り量演算部１２１が演算した正味のベルト寄り量に対してＰＩＤ演算処理を行ってステアリングローラ３５に設定すべき傾動量を演算する。
【００４７】
図４に示すように、エッジセンサ３８Ａとエッジセンサ３８Ｂは同一に構成されている。エッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１の幅方向の端部に当接して中間転写ベルト３１の幅方向の輪郭位置を測定する。中間転写ベルト３１の幅方向の端部には、スプリング１５４の引っ張り力をもって反時計回りに付勢されたセンサアーム１５１の一端側が当接状態に保持される。スプリング１５４によるセンサアーム１５１の当接力は、中間転写ベルト３１を座屈変形させない程度の適度な大きさに設定されている。
【００４８】
センサアーム１５１は、中間部を支軸１５２によって回動自在に支持され、支軸１５２を境にしたセンサアーム１５１の他端側に、光学式の変位センサ１５３が対向状態で配設されている。このため、蛇行時の中間転写ベルト３１の矢印ｙ方向の移動がセンサアーム１５１の回転変位に置き換えられ、センサアーム１５１の変位量に対応して、中間転写ベルト３１の幅方向の位置が連続的に測定される。中間転写ベルト３１が幅方向に蛇行すると、センサアーム１５１が揺動し、変位センサ１５３によって測定される距離Ｄが変動して、変位センサ１５３の出力レベルが変動する。
【００４９】
図５に示すように、変位センサ１５３は、距離Ｄに応じて所定の電圧を出力する。いま、中間転写ベルト３１のエッジ位置が基準位置Ｘ０から手前側へ移動してＸ１へ動いたとする。このとき、センサアーム１５１と変位センサ１５３との距離Ｄが変動し、エッジセンサ３８Ａの出力は、電圧Ｖ０から電圧Ｖ１に変化する。
【００５０】
図３の（ｂ）に示すように、ベルト寄り量演算部１２１は、図５の直線の傾きを事前に取得しておくことによって、エッジセンサ３８Ａから出力された電圧値を中間転写ベルト３１のエッジ位置に換算可能である。
【００５１】
図６に示すように、一般的に、ステアリングローラ３５の傾動量と中間転写ベルト３１の定常寄り速度との間には略比例関係が存在する。ステアリングローラ３５に傾動量を与えると、傾動量に応じた寄り速度が中間転写ベルト３１に生じる物理現象を応用して、中間転写ベルト３１の寄り量を補正している。
【００５２】
図３の（ｂ）に示すように、ベルト寄り制御コントローラ１２２は、ベルト寄り量演算部１２１で演算されたベルト寄り量を入力とし、その入力から比例微積分（ＰＩＤ）動作に基づいて、ステアリングモータ１２３の駆動パルス数Ｐ１を決定する。
【００５３】
駆動パルス数Ｐ１は、ステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ１２３が駆動パルス数Ｐ１だけ回転する。図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３が回動して、ステアリングローラ３５の紙面手前側が上昇又は下降し、ステアリングローラ３５に所望の傾動量が設定される。ステアリングローラ３５に傾動量が設定されると、図６に示す関係によって、中間転写ベルト３１にステアリングローラ３５に沿った一方向の寄り速度が生じ、中間転写ベルト３１が幅方向に移動する。このようなプロセスを実施することによって、中間転写ベルト３１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２に設定された目標位置を保ったまま回転し続ける。
【００５４】
図３を参照して図７に示すように、ベルト寄り量演算部１２１は、２つのエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからそれぞれ一定の時間間隔で電圧値Ｖ１、Ｖ２を取得する（Ｓ１、Ｓ２）。そして、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからステアリングローラ３５までの距離Ｌ１、Ｌ２と、取得した電圧値Ｖ１、Ｖ２とから、ステアリングローラ３５の傾動に伴う誤差（ベルトねじれ量）を除いたベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求める（Ｓ３）。
ＰＳＫＥＷ＝（Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１＋Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・（１）
【００５５】
ここに、ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２は、それぞれエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから得られたベルトエッジ位置であり、図５の直線の傾きＣＶＭを用いて、電圧値Ｖ１、Ｖ２から以下の式で換算できる。
ＰＥＤＧＥ１＝Ｖ１＊ＣＶＭ・・（２）
ＰＥＤＧＥ２＝Ｖ２＊ＣＶＭ・・（３）
【００５６】
ここで、（１）式の導出の根拠について説明する。いま、ＰＳＫＥＷはベルト寄り量、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１、ＰＴＯＲＴＩＯＮ２はエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの位置において観測されるベルトねじれ量であるとする。ベルトねじれ量とは、ステアリングローラの傾動に伴って中間転写ベルト３１のステアリングローラ３５に対する巻き付き始まり位置と巻き付き終わり位置との軸方向の距離である。ベルトねじれ量は、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の幅方向の移動量に対応している。このとき、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから取得されるベルトエッジ位置ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２は、以下の式で表される。
ＰＥＤＧＥ１＝ＰＳＫＥＷ＋ＰＴＯＲＴＩＯＮ１・・（４）
ＰＥＤＧＥ２＝ＰＳＫＥＷ−ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（５）
【００５７】
ここで、ベルト寄り量ＰＳＫＥＷは、中間転写ベルト３１が寄り方向に平行移動した量であるから、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂにおいて同一の値が測定される。一方、ベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮは、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの設置位置がステアリングローラ３５に近いほど大きくなり、ステアリングローラ３５の上流と下流とでは符号（方向）が正負逆転する。
【００５８】
すなわち、エッジセンサ３８Ａ（３８Ｂ）を用いて測定されるベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮ１（２）の大きさは、ステアリングローラ３５からエッジセンサ３８Ａ（３８Ｂ）までの距離Ｄ１（Ｄ２）の逆数に比例する。したがって、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１とＰＴＯＲＴＩＯＮ２との間には以下の関係式が成り立つ。
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１：ＰＴＯＲＴＩＯＮ２＝１／Ｌ１：１／Ｌ２・・（６）
【００５９】
（６）式をＰＴＯＲＴＩＯＮ１について整理すると、以下の式になる。
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１＝Ｌ２／Ｌ１＊ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（７）
【００６０】
（７）式を（４）式に代入し、さらに（５）式と連立させてＰＴＯＲＴＩＯＮ２を消去すると以下の式になる。
Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１＋Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２＝（Ｌ１＋Ｌ２）＊ＰＳＫＥＷ・・（８）
【００６１】
（８）式をＰＳＫＥＷについて整理すると、（１）式を得ることができる。
ＰＳＫＥＷ＝（Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１＋Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・（１）
【００６２】
なお、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂがステアリングローラ３５から等距離に配置されている場合、Ｌ１＝Ｌ２・・（９）となって、（１）式は以下の式に簡略化される。
ＰＳＫＥＷ＝（ＰＥＤＧＥ１＋ ＰＥＤＧＥ２）／２・・（１０）
【００６３】
つまり、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから得られたそれぞれのベルトエッジ位置を平均処理すればよい。
【００６４】
図３の（ａ）に示すように、（９）式が成立する２箇所の位置にエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂを配置して、それぞれからベルトエッジ位置を取得して、（１０）式の演算によってベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を演算した。
【００６５】
図８に示すように、時刻ＴＰでステアリングローラ３５をステップ状に揺動させた場合、平均化処理によって、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に共通に現れるベルトねじれ量の影響は低減される。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからそれぞれ取得したベルトエッジ位置には、ベルトねじれ量による位置ずれが正負対称のステップ状に重畳されていることがわかる。一方で、（１０）式の演算によるベルト寄り量には、ベルトねじれによる位置ずれはほぼみられなくなっていることがわかる。
【００６６】
図９は、エッジセンサ３８Ａ一箇所での測定値を用いてベルト寄り制御を実施した場合と、図３の（ａ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力の平均値を用いてベルト寄り制御をした場合とを比較した結果である。
【００６７】
図９に示すように、ＰＩＤコントローラのゲインを上げていくと、エッジセンサ３８Ａ一箇所の場合は、ゲインを１５としたときに制御が発散してしまう。しかし、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力の平均値を用いた場合は、発散せずに安定して制御が実施できていることがわかる。ここで、ゲインは、入力をステアリング量（単位：ｍｍ）、出力をベルト寄り量（単位：ｍｍ）とした時の値である。積分ならびに微分項は両比較で同一の値としている。
【００６８】
第１の制御手段の一例である第１のステアリング制御では、ステアリングローラ３５の傾動によるベルトねじれの影響を低減したベルト寄り量を検出して、その状態量を用いてベルト寄り制御を行う。これにより、ベルトねじれの影響を無視して、エッジセンサ３８Ａのみでベルト寄り量を検出する場合よりも発散しにくく安定的にベルト位置ずれを補正することができる。
【００６９】
なお、中間転写ベルト３１の幅方向の位置を測定するセンサは、エッジ接触式のセンサでも、ベルト面に描かれたマークや直線をベルト上方より読み取る非接触式のセンサでもかまわない。
【００７０】
また、ベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を精度よく求めるためには、ベルトエッジが精度良くベルト搬送方向に対して平行に切り揃えられていることが望ましい。しかし、実際にはベルトエッジの加工誤差（以下、ベルトエッジプロファイルと呼称）がある。このため、演算精度への影響を極力小さくするためには、ベルトエッジプロファイルを予め測定しておき、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に対してベルトエッジプロファイル補正を実施することが望ましい。
【００７１】
＜第２のセンサ配置＞
図１０は第２のセンサ配置の説明図である。図１１は第２のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。
【００７２】
図１に示す画像形成装置１において、図３に示すエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの配置を図１０のように変更して、図１１に示すように（１）式の演算式を変更して、第１のステアリング制御を行わせた。それ以外は、上記の第１のステアリング制御で説明したとおりであるため、共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００７３】
図１０の（ａ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂをステアリングローラ３５と張架ローラ３２の間に配置して、その検知量からベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を演算する。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、紙面奥側にステアリングローラ３５から上流側へそれぞれ距離Ｌ１、Ｌ２の距離を離して設置している。
【００７４】
エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂは、ベルト寄り量演算部１２１に接続され、図１０の（ｂ）に示すように、ベルト寄り量演算部１２１には、ベルト寄り制御コントローラ１２２が接続されている。
【００７５】
図１０を参照して図１１に示すように、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルトのねじれ影響の低減演算を実行する。ベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからそれぞれ一定の時間間隔で電圧値Ｖ１、Ｖ２を取得する（Ｓ１１、Ｓ１２）。次に、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからステアリングローラ３５までの距離（図１１のＬ１、Ｌ２）と、取得した電圧値から、ベルトねじれを低減したベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求める（Ｓ１３）。
ＰＳＫＥＷ＝（Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１−Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２）／（Ｌ１−Ｌ２）・・（１１）
【００７６】
ここに、ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２は、それぞれエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから得られたベルトエッジ位置であり、図５の直線の傾きＣＶＭを用いて、電圧値Ｖ１、Ｖ２から以下の式で換算できる。
ＰＥＤＧＥ１＝Ｖ１＊ＣＶＭ・・（２）
ＰＥＤＧＥ２＝Ｖ２＊ＣＶＭ・・（３）
【００７７】
ここで、（１１）式の導出の根拠について説明する。いま、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂから取得されるベルトエッジ位置ＰＥＤＧＥ１、ＰＥＤＧＥ２が以下の式で表されると仮定する。
ＰＥＤＧＥ１＝ＰＳＫＥＷ＋ＰＴＯＲＴＩＯＮ１・・（１２）
ＰＥＤＧＥ２＝ＰＳＫＥＷ＋ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（１３）
【００７８】
ただし、ＰＳＫＥＷはベルト寄り量、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１、ＰＴＯＲＴＩＯＮ２はエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの位置において観測されるベルトねじれ量である。ベルト寄り量ＰＳＫＥＷは、ベルトが寄り方向に平行移動した量であるから、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂにて略同一の値が測定される。一方で、ベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮはステアリングローラ３５に近いほど大きくなる。
【００７９】
また、ステアリングローラの上流側にエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂを配置しているため、ベルトねじれ量の方向はエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの位置においては同一となる。ここで、測定されるベルトねじれ量ＰＴＯＲＴＩＯＮの大きさが、ステアリングローラ３５からエッジセンサ３８Ａ、３８Ｂまでの距離の逆数に比例すると仮定すると、ＰＴＯＲＴＩＯＮ１とＰＴＯＲＴＩＯＮ２との間には以下の関係式が成り立つ。
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１：ＰＴＯＲＴＩＯＮ２＝１／Ｌ１：１／Ｌ２・・（１４）
【００８０】
（１４）式をＰＴＯＲＴＩＯＮ１について整理すると、
ＰＴＯＲＴＩＯＮ１＝Ｌ２／Ｌ１＊ＰＴＯＲＴＩＯＮ２・・（１５）
（１５）式を（１２）式に代入し、さらに（１３）式と連立させてＰＴＯＲＴＩＯＮ２を消去すると以下の式になる。
Ｌ１＊ＰＥＤＧＥ１−Ｌ２＊ＰＥＤＧＥ２＝（Ｌ１−Ｌ２）＊ＰＳＫＥＷ・・（１６）
【００８１】
（１６）式をＰＳＫＥＷについて整理すると、（１１）式を得ることができる。
【００８２】
＜第３のセンサ配置＞
図１２は第３のセンサ配置の説明図である。図１３は第３のセンサ配置における第１のステアリング制御のフローチャートである。図１４は第１のステアリング制御の別の例のフローチャートである。図１２中、（ａ）はセンサ配置、（ｂ）は制御系のブロック図である。図１３は、中間転写ベルト３１の寄りを補正する際の、ベルトエッジ位置検知からステアリングローラの補正動作までの流れを示している。
【００８３】
図１に示す画像形成装置１において、図３に示すセンサ配置を図１２のように変更して、図１３に示すように、第１のステアリング制御を行わせた。それ以外は、上記の第１のセンサ配置、第３のセンサ配置で説明したとおりであるため、図１２中、図３と共通する構成には共通の符号を付して重複する説明を省略する。
【００８４】
図１２の（ａ）に示すように、１個のエッジセンサ３８をステアリングローラ３５と張架ローラ３２の間に配置して、その検知量からベルトねじれの影響を低減したベルト寄り量が演算される。エッジセンサ３８は、紙面奥側、すなわちステアリングアームの固定側に設置している。エッジセンサ３８はベルト寄り量演算部１２１に接続され、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルトねじれ量記憶部１２５とベルト寄り制御コントローラ１２２に接続されている。
【００８５】
図１２の（ｂ）に示すように、エッジセンサ３８から、ベルトエッジ位置に対応した電圧値Ｖが所定の時間間隔ごとに出力される。ベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８からの電圧値Ｖと、ベルトねじれ量記憶部１２５から取得したベルトねじれ量プロファイルとをもとに、ベルトのねじれの影響を低減したベルト寄り量を演算する。
【００８６】
ベルト寄り制御コントローラ１２２は、ベルト寄り量演算部１２１にて演算されたベルト寄り量を入力とし、その入力から比例微積分（ＰＩＤ）動作に基づいてステアリングモータ１２３の駆動パルス数Ｐ１を決定する。駆動パルス信号Ｐ１は、ステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ１２３はパルス数Ｐ１だけ回転する。これに伴い、図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３も回動し、ステアリングローラ３５の傾動量は変移する。
【００８７】
その結果、図６に示すステアリングローラ３５の傾動量（ミスアライメント量）と中間転写ベルト３１の平均寄り速度との略比例関係によって、中間転写ベルト３１の一方向に寄り速度が生じ、中間転写ベルト３１はベルト幅方向に移動する。このプロセスを一定時間間隔において繰り返し実施することによって、中間転写ベルト３１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２に設定された目標位置を保ったまま搬送される。
【００８８】
図１２を参照して図１３に示すように、ベルト寄り量演算部１２１におけるベルトのねじれ影響の低減演算が実行される。ベルト寄り量演算部１２１は、エッジセンサ３８からそれぞれ一定の時間間隔で電圧値Ｖを取得する（Ｓ２１）。
【００８９】
ベルト寄り量演算部１２１は、ステアリングローラ３５の傾動量（カム１０３の回転位置）ごとに予め設定された補正データを用いて中間転写ベルト３１の正味の寄り量を求める。最初に、ベルト寄り量演算部１２１は、ベルト寄り制御コントローラ１２２から、ステアリングカムへの指令位置θを取得する（Ｓ２２）。ベルトねじれ量記憶部１２５には、事前に、ステアリングカム位置θＲとその位置に対応するベルトねじれ量プロファイルＴが関連付けられて複数組が記憶されている。
【００９０】
ベルト寄り量演算部１２１は、取得したθに最も近いθＲを選択し、そのθＲに対応するベルトねじれ量プロファイルＴを取得する（Ｓ２３）。最後に、電圧値Ｖとベルトねじれ量プロファイルＴから、ベルトねじれを低減したベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求める（Ｓ２４）。これにより、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の幅方向の移動量を相殺する。
ＰＳＫＥＷ＝ＰＥＤＧＥ−Ｔ・・（１７）
【００９１】
なお、第３のセンサ配置では、ベルトねじれを低減したベルト寄り量ＰＳＫＥＷを以下の式で求めてもよい。
ＰＳＫＥＷ＝ＰＥＤＧＥ−Ｔ＊θ／θＲ・・（１８）
【００９２】
ここで、（１８）式の導出の根拠を説明する。ベルトのねじれ量は、ステアリングローラの傾斜角が微小の場合、ステアリングローラ３５の傾斜角と略比例関係にある。
【００９３】
また、一方で、ステアリングローラ３５のカム１０３の回転角度と、ステアリングローラ３５の傾斜角とは略比例関係になるように設計されている。よって、カム１０３の回転角度とベルトねじれ量とは略比例関係となる。
【００９４】
したがって、ベルト寄り制御コントローラ１２２から取得した指令カム位置θと、ベルトねじれ量記憶部に記憶されているθＲとの比をとり、その結果をθＲに対応するベルトねじれ量プロファイルＴに掛け合わせる。これにより、指令カム位置θに対応するベルトねじれ量プロファイルを算出することができる。
【００９５】
＜ベルト部材の蛇行振幅＞
図１４はベルト部材の蛇行振幅の説明図である。図１４の（ａ）に示すように、中間転写ベルト３１とステアリングローラ３５の位置関係が設定されて、ステアリングローラ３５による第１のステアリング制御（ベルト寄り制御）が実行されているとする。また、並行して、図１４の（ｂ）に示すように、第２のステアリング制御が実行され、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３５が振られたとする。このとき、図１４の（ｃ）に示すように、ステアリングローラ３５を保持するローラ保持部材５１のガタやにテアリングローラ３５そのものの撓みにより、ステアリングローラ３５のズレが発生する。
【００９６】
そこで、以下の実施例では、ステアリングローラの周期外乱を相殺するようにステアリングローラを揺動させて周期外乱の影響を軽減させる蛇行補正を行っている。そして、周期外乱の残差をさらに削減するために、ステアリングローラの傾動によるベルトねじれ量の影響を低減したベルト寄り量を検出している。ベルトねじれ量の影響を低減した状態量を用いてベルト部材の蛇行補正を行うことにより、振幅を極力抑えて、安定的にベルト部材の位置ずれを補正することができるからである。
【００９７】
同時に、ステアリング制御時に発生するステアリング保持部材のガタやステアリングローラの撓み等の影響を受けずにローラに起因する定常的に発生する蛇行を補正することができる。
【００９８】
＜実施例１＞
図１５は実施例１におけるステアリング制御の説明図である。図１６はフィルタ回路のゲイン特性を示すボード線図である。図１７はエッジセンサ出力の説明図である。図１８は比較例のステアリング制御の説明図である。図１９はエッジセンサ出力の周波数解析結果の説明図である。図２０はステアリングローラのガタつきの説明図である。図２１は実施例１のステアリング制御のフローチャートである。
【００９９】
図１５の（ａ）に示すように、実施例１では、図３を参照して説明した第１のセンサ配置を用いて、第１のステアリング制御と並行して、第２のステアリング制御を実行する。
【０１００】
第１のセンサ配置では、検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１が回転方向の一端側をステアリングローラ３５に支持された位置で、中間転写ベルト３１の幅方向の位置を検出する。別の検出手段の一例であるエッジセンサ３８Ｂは、ステアリングローラ３５を起点としたエッジセンサ３８Ａとは異なる位置で中間転写ベルト３１の幅方向の位置を検出する。そして、エッジセンサ３８Ａは、中間転写ベルト３１の回転方向におけるステアリングローラ３５の上流側に配置され、エッジセンサ３８Ｂは、ステアリングローラ３５の下流側に配置される。エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからは、それぞれベルトエッジ位置に対応した電圧値Ｖ１、Ｖ２が所定の時間間隔ごとに出力される。
【０１０１】
第１の制御手段の一例である第１のステアリング制御では、上述したように、ステアリング制御時に発生するベルトねじれ量の影響を除いてベルト寄り量を求めて、ベルト寄り量に応じた制御量でステアリングローラの傾動量を制御する。
【０１０２】
図１５の（ｂ）に示すように、ベルト寄り制御コントローラ６３は、中間転写ベルト３１に発生した幅方向の寄り移動を停止させるように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に基づいてステアリングローラ３５を傾動させる。ベルト寄り量演算手段の一例であるベルト寄り量演算部６１は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂによって検出される中間転写ベルト３１の幅方向の位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた幅方向の移動量を除いてベルト寄り量を求める。
【０１０３】
ベルト寄り制御コントローラ６３は、中間転写ベルト３１に発生した寄り速度を幅方向の所定位置で収束させるように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂの出力に基づいてステアリングローラ３５の傾動状態を制御する。ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量演算部６１が求めたベルト寄り量に対して、ＰＩＤ演算処理を行うことにより、ステアリングローラ３５の傾動量を求める。
【０１０４】
言い換えれば、ベルト寄り量演算部６１は、第１のステアリング制御を行うために、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからの電圧値Ｖ１、Ｖ２をもとに、中間転写ベルト３１のねじれ量の影響を除いた正味のベルト寄り量を演算する。ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量演算部６１にて演算されたベルト寄り量を入力とし、その入力の比例成分、微分成分、積分成分にゲインを振り分けるＰＩＤ演算処理を行って、ステアリングモータ１２３の制御量Ｐ１を決定する。
【０１０５】
一方、第２の制御手段の一例である第２のステアリング制御では、ステアリング制御時に発生するベルトねじれ量の影響を除いて中間転写ベルト３１の蛇行振幅を求める。そして、ステアリングローラ３５の回転周期で発生している蛇行振幅に応じた揺動振幅でステアリングローラ３５を揺動させる。これにより、中間転写ベルト３１に定常的に発生しているステアリング保持部材のガタやステアリングローラ３５の撓み等に起因して定常的に発生している蛇行振幅が補正される。
【０１０６】
振幅演算手段の一例であるベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂによって検出される中間転写ベルト３１の幅方向の位置から、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた幅方向の移動量を除いて蛇行振幅を求める。ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂがそれぞれ検出した中間転写ベルト３１の幅方向の検出位置を用いて、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた移動量を相殺する。
【０１０７】
ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３５を傾動させて、ステアリングローラ３５の回転周期で中間転写ベルト３１に発生する蛇行振幅を相殺する。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２が求めた蛇行振幅の残差に対して、ステアリングローラ３５の回転周波数にゲインのピークを持たせた制御量の演算処理を行う。
【０１０８】
言い換えれば、ベルト蛇行量演算部６２は、第２のステアリング制御を行うために、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂからの電圧値Ｖ１、Ｖ２をもとに、中間転写ベルト３１のねじれ量の影響を除いた正味の蛇行振幅を演算する。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ステアリングローラ３５の回転周期で中間転写ベルト３１に発生する定常的な蛇行振幅を抽出し、その蛇行振幅に応じてステアリングモータ１２３の制御量Ｐ２を決定する。
【０１０９】
ベルト蛇行制御コントローラ６４は、特定の周波数選択特性を持つことで、ステアリング保持部材のガタやステアリングローラ３５の撓み等の影響を受けずに、中間転写ベルト３１の蛇行振幅を演算することができる。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２にて演算されたベルト蛇行振幅を入力とし、その入力から特定周波数にゲインを要するコントローラ（ピークフィルタ）に基づいて、ステアリングモータ１２３の制御量Ｐ２を演算する。
【０１１０】
ベルト寄り制御コントローラ６３で演算された制御量Ｐ１とベルト蛇行制御コントローラ６４で演算された制御量Ｐ２は、加算されてステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ６５は、制御量（Ｐ１＋Ｐ２）回転する。これに伴い、図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３が回動し、ステアリングローラ３５の紙面手前側のアライメントが調整される。
【０１１１】
その結果、図６に示すようなステアリングローラ３５の傾動量（ミスアライメント量）と中間転写ベルト３１の平均寄り速度との略比例関係によって、中間転写ベルト３１に寄り速度が生じて中間転写ベルト３１が一方向に移動する。
【０１１２】
このプロセスを一定時間間隔において繰り返し実施することによって、中間転写ベルト３１はベルト寄り制御コントローラ６３及びベルト蛇行制御コントローラ６４に設定された目標位置を保ったまま搬送される。
【０１１３】
ここで、ベルト寄り量演算部６１及びベルト寄り制御コントローラ６３は、第１のセンサ配置において説明したＰＩＤ動作による寄り位置補正プロセスと同様に動作する。このため、以下では、実施例１で新たに付加した蛇行振幅の補正プロセスについて説明する。
【０１１４】
ベルト蛇行制御コントローラ６４は、図１６のボード線図に示すゲイン特性を有するフィルタである。ベルト蛇行制御コントローラ６４にて、サンプリング時間ｔｓｅｃ時において、ｆ（Ｈｚ）の周期にゲインのピークを有する時の、ゲインをＫとした時のフィルタの伝達関数は（１９）式で表される。
【０１１５】
【数１】
【０１１６】
図１６に示すように、ステアリングローラ３５の回転周波数にゲインのピークを持たせたフィルタ演算を行うことで、ステアリングローラ３５が発生させる蛇行振幅の残差を選択的に相殺する傾動量が演算される。
【０１１７】
結果的に、エッジセンサ３８Ａの出力からステアリングローラ３５の回転位相を検出して、回転位相に応じた傾動量を設定して、ステアリングローラ３５の回転周期でステアリングローラ３１を揺動させることができる。
【０１１８】
図１７は、第１のステアリング制御のみを実行した際に、エッジセンサ３８Ａが実測したベルトの寄り方向の位置データである。図１８の（ｂ）に示す比較例のステアリング制御系において、ベルト寄り制御コントローラ６３のみを使用し、エッジセンサ３８Ａの入力からＰＩＤ制御に基づいてステアリングモータ１２３を制御した際のベルト寄り位置データである。
【０１１９】
図１７の実計測したデータをフーリエ解析すると、図１９の（ａ）に示すような強い周波数成分が現れる結果となる。ここで、ピークが立っている周波数は、寄り制御を司るステアリングローラ３５の偏心成分の周期であった。
【０１２０】
次に、図１８の（ｂ）に示すベルト寄り制御コントローラ６３とベルト蛇行制御コントローラ６４とを両方作動させてステアリングモータ１２３を制御した。この時、特定周波数にゲインを要する蛇行制御コントローラ６４は、図１６に示すゲインのピークの周波数が図１９の（ａ）に示すステアリングローラ３５の回転周波数に一致するように設計している。
【０１２１】
ベルト寄り制御コントローラ６３がエッジセンサ３８Ａの入力によりＰＩＤ演算処理を行うのと並行して、蛇行制御コントローラ６４が特定周波数にゲインを有するピークフィルタ動作の演算処理を行った。そして、その演算結果を用いて、ステアリングモータ１２３を制御しつつベルトの寄り方向の位置データをエッジセンサ３８Ａにより実計測して、同様に寄り方向の位置データを周波数解析したところ、図１９の（ｂ）に示す結果が得られた。
【０１２２】
図１９の（ｂ）に示すように、特定周波数にゲインを要するコントローラにより、ステアリングローラ３５の回転周波数の成分がかなり減衰しているが、蛇行振幅に残差が残っていた。蛇行振幅の残差は、図１４の（ｂ）に示すように、揺動されるステアリングローラ３５の傾動に伴う中間転写ベルト３１の幅方向の往復の移動量ｄが蛇行振幅の検出誤差として残っているためと考えられる。また、ステアリングローラ３５の撓みやローラ保持部材５１のガタ成分に起因しても、蛇行振幅の検出誤差が増大していると考えられる。エッジセンサ３８Ａのみで計測した中間転写ベルト３１の寄り方向の位置データには、図１４の（ｂ）、（ｃ）に示すガタ成分が残っていて、ステアリングローラ３５の回転周期成分の除去に悪影響を与えていると考えられる。
【０１２３】
そこで、実施例１では、図１５の（ａ）に示すように、エッジセンサ３８Ａ、３８Ｂを配置して、第１のステアリング制御と同様に、ステアリングローラ３５の傾動に伴う中間転写ベルト３１の幅方向の移動量ｄを相殺した。ステアリングローラ３５の撓みやローラ保持部材５１のガタ成分に起因する蛇行振幅の検出誤差を取り除いて、図１４の（ｂ）、（ｃ）に示すガタ成分がステアリングローラ３５の回転周期成分の除去に影響しないようにした。
【０１２４】
ここで、ステアリングローラ３５に対する中間転写ベルト３１の巻き付き始まり位置からエッジセンサ３８Ａまでの距離をＬ１とし、エッジセンサ３８Ａが検出した中間転写ベルト３１の寄り量をＰ１とする。そして、ステアリングローラ３５に対する中間転写ベルト３１の巻き付き終わり位置からエッジセンサ３８Ｂまでの距離をＬ２とし、エッジセンサ３８Ｂが検出した中間転写ベルト３１の寄り量をＰ２とする。
【０１２５】
このとき、ベルト寄り量演算部６１は、寄り量＝（Ｌ１＊Ｐ１＋Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）の関係を用いてステアリングローラ３５の傾動量に応じた移動量を除かれた正味のベルト寄り量を求める。また、ベルト蛇行量演算部６２は、蛇行振幅＝（Ｌ１＊Ｐ１−Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）の関係を用いてステアリングローラ３５の傾動量に応じた移動量を除かれた正味の蛇行振幅を求める。
【０１２６】
すなわち、ベルト寄り制御コントローラ６３へは、ベルト寄り量として以下の式（２０）に表せる計測値を入力する。ベルト寄り量は、実施形態１で述べた算出方法と同様である。
ベルト寄り量＝（Ｌ１＊Ｐ１＋Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・・（２０）
【０１２７】
一方、ベルト蛇行制御コントローラ６４へは、ベルト蛇行量として以下の式（２１）に表せる計測値を入力する。
ベルト蛇行量＝（Ｌ１＊Ｐ１−Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）・・・（２１）
【０１２８】
ベルト寄り制御コントローラ６３では制御量Ｐ１が算出され、ベルト蛇行制御コントローラ６４では制御量Ｐ２が算出され、制御量Ｐ１と制御量Ｐ２とを加算した値がステアリングモータ１２３に送られて、ステアリングモータ１２３を作動させる。
【０１２９】
図２０の（ａ）に示すように、エッジセンサＡ（３８Ａ）、エッジセンサＢ（３８Ｂ）で計測されるベルト寄り位置には、ガタ成分と、ステアリングモータ１２３の上流側と下流側に配置されているため位相が１８０°反転する蛇行成分とが含まれている。このため、実施例１では、前述の式（２１）から算出されるガタ成分を除いたベルト蛇行量のみを抽出することができる。
【０１３０】
このように、ベルト寄り制御コントローラ６３には、式（２０）で表されるベルト寄り量から制御量Ｐ１を算出し、ベルト蛇行制御コントローラ６４には、式（２１）で表されるベルト蛇行量から制御量Ｐ２を算出し、ステアリングモータ１２３を制御する。
【０１３１】
以上の制御により、エッジセンサ３８Ａが実計測した中間転写ベルト３１の寄り方向の位置データを周波数解析すると、図１９の（ｃ）に示すように、ステアリングモータ６５の偏心による蛇行を無くして安定したベルト走行が可能となる。
【０１３２】
以上の一連の計測制御をフローチャ−トで表したものが図２１である。図１５を参照して図２１に示すように、エッジセンサＡは、中間転写ベルト３１のエッジ位置を計測し（Ｓ４１）、エッジセンサＢは、中間転写ベルト３１のエッジ位置を計測する（Ｓ４２）。
【０１３３】
次に、ベルト寄り量演算部６１は、エッジセンサＡ及びエッジセンサＢで計測された中間転写ベルト３１のエッジ位置から、式（２０）を用いて、ベルト寄り量を算出する（Ｓ４３）。また、ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサＡ及びエッジセンサＢで計測された中間転写ベルト３１のエッジ位置から、式（２１）を用いて、ベルト蛇行量を算出する（Ｓ４４）。
【０１３４】
次に、ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量を入力されて、ＰＩＤ制御コントローラによりベルト寄り量に応じた制御値Ｐ１を算出する（Ｓ４５）。また、ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量を入力されて、ピークフィルタ制御コントローラによりベルト蛇行量（残差）に応じた制御値Ｐ２を算出する（Ｓ４６）。
【０１３５】
最後に制御値Ｐ１と制御値Ｐ２を加算してステアリングモータ１２３が駆動される（Ｓ４７）。以上の一連のフローを制御期間中は繰り返し実行する。
【０１３６】
＜実施例２＞
図２２は実施例２におけるステアリング制御の説明図である。図２３は実施例２のステアリング制御のフローチャートである。
【０１３７】
実施例２では、上述した第３のセンサ配置における第１のステアリング制御と同様に、１つのエッジセンサを用いて第２のステアリング制御も併せて実行する。１つのエッジセンサを用いてベルト寄り位置の計測、ベルト寄り制御、及びステアリングローラの回転周期の蛇行振幅の除去を実行する。そして、ステアリング制御時に発生するステアリング保持部材のガタやステアリングローラの撓み等の影響を受けずに、ステアリングローラに起因して定常的に発生する誤差を排除して、ベルト寄り制御と蛇行振幅の補正制御を実行する。
【０１３８】
図２２の（ｂ）に示すように、中間転写ベルト３１の寄りを補正する際のベルトエッジ位置検出からステアリングローラの補正動作までの流れが示される。エッジセンサ３８は、ベルトエッジ位置に対応した電圧値Ｖを所定の時間間隔ごとに出力する。
【０１３９】
ベルト蛇行量演算部６２は、ステアリングローラ３５の傾動量に応じた中間転写ベルト３１の移動量を相殺するためにステアリングローラ３５の傾動量ごとに予め設定された補正データを用いて中間転写ベルト３１の蛇行振幅を求める。
【０１４０】
ベルト寄り量演算部６１は、エッジセンサ３８からの電圧値Ｖと、ベルトねじれ量記憶部６７から取得したベルトねじれ量プロファイルとをもとに、中間転写ベルト３１のねじれの影響を低減したベルト寄り量を演算する。図１４の（ｂ）に示すステアリングローラ３５の傾動に伴うエッジ位置検出誤差を除いた中間転写ベルト３１の正味の寄り位置を演算する。ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルト寄り量演算部６１にて演算された正味のベルト寄り量を入力とし、その入力からＰＩＤ制御コントローラによりステアリングモータ１２３の駆動パルス数Ｐ１を決定する。
【０１４１】
ベルト蛇行量演算部６２は、エッジセンサ３８からの電圧値Ｖと、ベルトガタ量記憶部６９から取得したベルトガタ量プロファイルとをもとに、中間転写ベルト３１のガタの影響を低減した蛇行振幅を演算する。図１４の（ｂ）に示すステアリングローラ３５の傾動に伴うエッジ位置検出誤差を除いた中間転写ベルト３１の正味の蛇行振幅の残差を演算する。ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルト蛇行量演算部６２にて演算された正味の蛇行振幅の残差から特定周波数にゲインを要するコントローラ（ピークフィルタ等）に基づいてステアリングモータ１２３の制御量Ｐ２を決定する。
【０１４２】
ベルト寄り制御コントローラ６３で演算された制御量Ｐ１とベルト蛇行制御コントローラ６４で演算された制御量Ｐ２は加算されてステアリングモータ１２３に送られ、ステアリングモータ１２３は、制御量Ｐ１＋Ｐ２だけ回転する。これに伴い、図２に示すように、ステアリングモータ１２３の出力軸先端部に設けられたカム１０３が回動し、ステアリングローラ３５の紙面手前側のアライメントが修正される。
【０１４３】
その結果、図６に示すステアリングローラ３５の傾動量（ミスアライメント量）と中間転写ベルト３１の平均寄り速度との略比例関係によって中間転写ベルト３１の一方向に寄り速度が生じて中間転写ベルト３１は幅方向に移動する。
【０１４４】
このプロセスを一定時間間隔において繰り返し実施する。これによって、中間転写ベルト３１は、ベルト寄り制御コントローラ６３及びベルト蛇行制御コントローラ６４に設定された目標位置を保ったまま、ステアリングローラ３５の偏心による蛇行を無くして安定したベルト走行を実現する。
【０１４５】
図２２を参照して図２３に示すように、エッジセンサ３８は、中間転写ベルト３１のエッジ位置Ｐを計測する（Ｓ５１）。
【０１４６】
ベルト寄り量演算部６１は、ベルト寄り制御コントローラ６３からステアリング位置Ｓを取得し（Ｓ５２）、ベルトねじれ量記憶部６７からステアリング位置Ｓに対応するベルトねじれ量プロファイルＴを取得する（Ｓ５３）。そして、次式（２２）によりベルト寄り量を演算する。
ベルト寄り量＝Ｓ−Ｔ・・・（２２）
【０１４７】
ベルト蛇行量演算部６２は、ベルト寄り制御コントローラ６３からステアリング位置Ｓを取得し（Ｓ５２）、ベルトガタ量記憶部６９からステアリング位置Ｓに対応するベルトガタ量プロファイルＧを取得する（Ｓ５４）。そして、次式（２３）によりベルト蛇行量（正味の蛇行振幅）を演算する。
ベルト蛇行量＝ベルト寄り量−Ｇ・・・（２３）
【０１４８】
ベルト寄り制御コントローラ６３は、ベルトエッジ位置Ｐとベルトねじれ量プロファイルＴとに基づくベルト寄り量を入力されて制御値Ｐ１を算出する（Ｓ５５）。また、ベルト蛇行制御コントローラ６４は、ベルトエッジ位置Ｐとベルトガタ量プロファイルＧとに基づくベルト蛇行量を入力されて制御値Ｐ２を算出する（Ｓ５６）。そして、制御値Ｐ１と制御値Ｐ２とを加算した制御量でステアリングモータ１２３が駆動される（Ｓ５７）。以上の一連のフローが制御期間中に繰り返し実行される。
【０１４９】
なお、補正データは、ステアリングローラ３５の回転位相ごとに予め準備して補正に用いてもよい。ベルト蛇行量演算部６２は、ステアリングローラ３５の所定の回転位相で発生する中間転写ベルト３１の幅方向の移動量を相殺するためにステアリングローラ３５の回転位相ごとに予め設定された補正データを用いて中間転写ベルト３１の蛇行振幅を求める。
【０１５０】
また、ステアリングローラに起因して発生するベルト部材の幅方向の周期的な蛇行やガタつきに対してステアリングローラの揺動の位相を同期させる方法は、実施例１、２で説明した図１６のピークフィルタには限られない。ステアリングローラに回転位相を検出するためのエンコーダを取り付け、検出されたステアリングローラの回転位相に応じて揺動振幅を変化させる制御としてもよい。
【符号の説明】
【０１５１】
１ 画像形成装置、２２、２３、２４、２５ 画像形成部
２６ コロナ帯電器、２７ ドラムクリーニング装置、２８ 現像装置
２９ 露光装置、３０ 感光ドラム、３１ 中間転写ベルト
３２ 張架ローラ、３３ 一次転写ローラ、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
３８、３８Ａ、３８Ｂ エッジセンサ、３９ ベルトクリーニング装置
４０ 駆動モータ、４２ バネ、５１ ローラ保持部材
６１、１２１ ベルト寄り量演算部、６２ ベルト蛇行量演算部
６３、１２２ ベルト寄り制御コントローラ、６４ ベルト蛇行制御コントローラ
６７ ベルトねじれ量記憶部、６９ ベルトガタ量記憶部
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
１２３ ステアリングモータ、１５１ センサアーム
１５２ センサ揺動軸、１５３ 変位センサ
１２５ ベルトねじれ量記憶部、Ｐ 記録材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ベルト部材と、
傾動して前記ベルト部材をステアリングするステアリングローラと、
前記ベルト部材の回転方向の一端側が前記ステアリングローラに支持された位置で前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段と、
前記ベルト部材に発生した幅方向の寄り移動を停止させるように、前記検出手段の出力に基づいて前記ステアリングローラを傾動させる第１の制御手段と、
前記ステアリングローラの回転周期で前記ベルト部材に発生する幅方向の蛇行振幅を相殺するように、前記ステアリングローラの回転周期で前記ステアリングローラを傾動させる第２の制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段によって検出される前記ベルト部材の幅方向の位置から、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を除いて前記ベルト部材の蛇行振幅を求める振幅演算手段を有し、
前記第２の制御手段は、前記振幅演算手段が求めた前記ベルト部材の蛇行振幅に対して、前記ステアリングローラの回転周波数にゲインのピークを持たせた制御量の演算処理を行うことにより、前記ステアリングローラの傾動量を求め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】
前記ステアリングローラを起点とした前記検出手段とは異なる位置で前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する別の検出手段を有し、前記振幅演算手段は、前記検出手段と前記別の検出手段がそれぞれ検出した前記ベルト部材の幅方向の検出位置を用いて、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を相殺する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】
前記ベルト部材の回転方向における前記ステアリングローラの上流側に前記検出手段が配置され、前記ステアリングローラの下流側に前記別の検出手段が配置され、、
前記検出手段が検出した前記ベルト部材の寄り量をＰ１とし、
前記別の検出手段が検出した前記ベルト部材の寄り量をＰ２とし、
前記ステアリングローラに対するベルト部材の巻き付き始まり位置から前記検出手段までの距離をＬ１とし、
前記ステアリングローラに対するベルト部材の巻き付き終わり位置から前記別の検出手段までの距離をＬ２とするとき、
前記振幅演算手段は、
蛇行振幅＝（Ｌ１＊Ｐ１−Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
の関係を用いて前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を除かれた蛇行振幅を求める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１の制御手段は、前記ベルト部材に発生した寄り速度を幅方向の所定位置で収束させるように、前記検出手段の出力に基づいて前記ステアリングローラの傾動状態を制御し、
前記検出手段によって検出される前記ベルト部材の幅方向の位置から、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を除いて前記ベルト部材の寄り量を求める寄り量演算手段を有し、
前記第１の制御手段は、前記寄り量演算手段が求めた前記ベルト部材の寄り量に対して、ＰＩＤ演算処理を行うことにより、前記ステアリングローラの傾動量を求め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】
前記寄り量演算手段は、
寄り量＝（Ｌ１＊Ｐ１＋Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
の関係を用いて前記寄り量を求め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】
前記振幅演算手段は、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を相殺するために前記ステアリングローラの傾動量ごとに予め設定された補正データを用いて前記ベルト部材の蛇行振幅を求めることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記振幅演算手段は、前記ステアリングローラの所定の回転位相で発生する前記ベルト部材の幅方向の移動量を相殺するために前記ステアリングローラの回転位相ごとに予め設定された補正データを用いて前記ベルト部材の蛇行振幅を求めることを特徴とする請求項２又は７に記載の画像形成装置。
【請求項１】
ベルト部材と、
傾動して前記ベルト部材をステアリングするステアリングローラと、
前記ベルト部材の回転方向の一端側が前記ステアリングローラに支持された位置で前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する検出手段と、
前記ベルト部材に発生した幅方向の寄り移動を停止させるように、前記検出手段の出力に基づいて前記ステアリングローラを傾動させる第１の制御手段と、
前記ステアリングローラの回転周期で前記ベルト部材に発生する幅方向の蛇行振幅を相殺するように、前記ステアリングローラの回転周期で前記ステアリングローラを傾動させる第２の制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記検出手段によって検出される前記ベルト部材の幅方向の位置から、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を除いて前記ベルト部材の蛇行振幅を求める振幅演算手段を有し、
前記第２の制御手段は、前記振幅演算手段が求めた前記ベルト部材の蛇行振幅に対して、前記ステアリングローラの回転周波数にゲインのピークを持たせた制御量の演算処理を行うことにより、前記ステアリングローラの傾動量を求め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】
前記ステアリングローラを起点とした前記検出手段とは異なる位置で前記ベルト部材の幅方向の位置を検出する別の検出手段を有し、前記振幅演算手段は、前記検出手段と前記別の検出手段がそれぞれ検出した前記ベルト部材の幅方向の検出位置を用いて、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を相殺する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】
前記ベルト部材の回転方向における前記ステアリングローラの上流側に前記検出手段が配置され、前記ステアリングローラの下流側に前記別の検出手段が配置され、、
前記検出手段が検出した前記ベルト部材の寄り量をＰ１とし、
前記別の検出手段が検出した前記ベルト部材の寄り量をＰ２とし、
前記ステアリングローラに対するベルト部材の巻き付き始まり位置から前記検出手段までの距離をＬ１とし、
前記ステアリングローラに対するベルト部材の巻き付き終わり位置から前記別の検出手段までの距離をＬ２とするとき、
前記振幅演算手段は、
蛇行振幅＝（Ｌ１＊Ｐ１−Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
の関係を用いて前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を除かれた蛇行振幅を求める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１の制御手段は、前記ベルト部材に発生した寄り速度を幅方向の所定位置で収束させるように、前記検出手段の出力に基づいて前記ステアリングローラの傾動状態を制御し、
前記検出手段によって検出される前記ベルト部材の幅方向の位置から、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を除いて前記ベルト部材の寄り量を求める寄り量演算手段を有し、
前記第１の制御手段は、前記寄り量演算手段が求めた前記ベルト部材の寄り量に対して、ＰＩＤ演算処理を行うことにより、前記ステアリングローラの傾動量を求め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】
前記寄り量演算手段は、
寄り量＝（Ｌ１＊Ｐ１＋Ｌ２＊Ｐ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
の関係を用いて前記寄り量を求め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】
前記振幅演算手段は、前記ステアリングローラの傾動量に応じた前記ベルト部材の移動量を相殺するために前記ステアリングローラの傾動量ごとに予め設定された補正データを用いて前記ベルト部材の蛇行振幅を求めることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記振幅演算手段は、前記ステアリングローラの所定の回転位相で発生する前記ベルト部材の幅方向の移動量を相殺するために前記ステアリングローラの回転位相ごとに予め設定された補正データを用いて前記ベルト部材の蛇行振幅を求めることを特徴とする請求項２又は７に記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【公開番号】特開２０１２−６３４２７（Ｐ２０１２−６３４２７Ａ）
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２０５７２３（Ｐ２０１０−２０５７２３）
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月２９日（２０１２．３．２９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年９月１４日（２０１０．９．１４）
【出願人】（０００００１００７）キヤノン株式会社 (59,756)
【Ｆターム（参考）】
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