JP5489653B2 - ベルト搬送装置およびこれを備えた画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、ベルト部材を搬送するベルト搬送装置に関する発明である。具体的には、中間転写ベルト、転写ベルト、感光体ベルトなどの画像形成に関わるベルト部材の搬送ユニットに関する発明である。また、記録材上のトナー像を加熱するための定着ベルト、加圧ベルトなどのベルト部材に関して有効な発明である。さらに、これらのベルト搬送装置を備えた複写機、プリンタ、印刷機などの画像形成装置に関する発明である。

近年、画像形成装置の高速化に伴い、ベルト状の像担持体上に複数の画像形成部を並べて配置し、各色の作像プロセスを並行処理する構成が主流となっている。例えば、ベルト状の像担持体としては電子写真方式のフルカラー画像形成装置における中間転写ベルトがその代表的なものとして挙げられる。中間転写ベルトは各色のトナー像が順次ベルト表面に重ねあわされて転写され、記録材に対してフルカラーのトナー像を一括的に転写するというものである。そして、中間転写ベルトは駆動ローラをはじめとする複数のローラによって張架および走行駆動されている。このような、複数のローラに張架されたベルト部材は、ローラの外径精度や各ローラ間のアライメント精度などによって、走行駆動時にいずれかの端部方向に寄ってしまうという課題が一般的に知られている。

このような一般的なベルト寄り問題に対する手段として、特許文献１に提案されているアクチュエータによるステアリングローラ制御や、特許文献２に提案されているベルト寄り規制部材を設ける構成が知られている。

しかし、特許文献１は複雑な制御アルゴルを要し、またセンサやアクチュエータといった電気部品によるコスト高が課題である。

また、特許文献２はセンサやアクチュエータを必要としないが、搬送中は規制部材が常にベルトの寄り力を受けるため画像形成装置の高速化に限界がある。さらに規制部材の貼り付け精度に関わる検査・管理コストがかさむという課題がある。

そこで、センサやアクチュエータ、規制部材を使用しないベルト寄り制御方法として、摩擦力のバランスによりステアリングローラが自動的にベルト調芯を行う方式（以下、ベルト自動調芯と呼ぶ）の特許文献３が提案されている。

特許文献３は図７に示すようなステアリング機構を備えたものである。即ち、ベルト部材に従動可能な中央ローラ部９０と従動不可能な両端部材９１からなるステアリングローラ９７が、中央部に設けられたステアリング軸９３に関して矢印Ｓのように旋回可能な支持台９２に支持される。ここで支持台９２は加圧解除カム９６によって圧縮されるテンション付与手段９５によって矢印Ｋ方向に付勢されている。その結果、ステアリングローラの外周面が不図示の無端ベルト内周面に対してテンションを付与するようになっている。

図８を用いて、ベルト自動調芯の原理について説明する。

既に説明したように、両端部材９１は従動不可能に支持されているため、ベルト搬送中は常に無端ベルト内周面から摩擦抵抗を受けることになる。

図８（ａ）は、矢印Ｖ方向に搬送駆動されるベルト部材５０が、巻き付き角θ_Ｓで両端部材９１に巻き付いている状態を示したものである。ここで、幅（紙面に垂直な方向）については単位幅であるものとして考える。ある巻き付き角θにおける微小巻き付き角ｄθ分に相当するベルト長について考えると、上流側は緩み側なので張力Ｔ、下流側は張り側なので張力Ｔ＋ｄＴがそれぞれ接線方向に作用する。従って、微小ベルト長において、ベルトが両端部材９１の向心方向に与える力はＴｄθと近似され、摩擦力ｄＦは両端部材９１が摩擦係数μ_Ｓを有するものとすると、
ｄＦ＝μ_ＳＴｄθ ・・・（１）
で表される。

ここで、張力Ｔは不図示の駆動ローラに支配されるものであり、駆動ローラが摩擦係数μ_ｒを有するものとすると、
ｄＴ＝μ_ｒＴｄθ ・・・（２）
つまり、

で表される。

（２’）式を巻き付き角θ_Ｓにわたって積分すると張力Ｔは、
Ｔ＝Ｔ_１ｅ^−μｒθ ・・・（３）
のように得られる。なお、ここでＴ_１はθ＝０における張力である。

前記（１）式および（３）式から、
ｄF＝μ_ＳＴ_１ｅ^−μｒθｄθ ・・・（４）
となる。

図８（ａ）に示すように、ステアリング軸に関する支持台の回動方向が矢印Ｓ方向である場合、巻き付き始め（θ＝０）の位置は該回動方向に対して偏角αを有することになる。従って、前記（４）式で示される力のうちＳ方向下向きの成分は、
ｄF_Ｓ＝μ_ＳＴ_１ｅ^−μｒθｓｉｎ（θ+α）ｄθ ・・・（５）
さらに、（５）式を巻き付き角θ_Ｓにわたって積分すると、

のように、ベルト搬送中において両端部材９１が無端ベルトから受ける矢印Ｓ方向下向きの力（単位幅あたり）が得られる。

図８（ｂ）は図８（ａ）を矢印Ｖ方向から見た上視図に相当するものであり、図８（ｂ）に示すようにベルト部材５０が矢印Ｖ方向に搬送されたとき、向かって左側にベルト寄りを生じた場合を仮定する。このとき、ベルト部材５０と両端部材９１の掛かり幅の関係は、図８（ｂ）に示すように向かって左側だけが掛かり幅ｗを有しているとする。すなわち、両端部材９１は左側がＦ_Ｓｗ、右側が０の力をＳ方向下向きにそれぞれ受けている。このような両端部での摩擦力差がステアリング軸まわりのモーメントＦ_ＳｗＬ（図８（ｂ）の仮定では寄った側である左側が下がる方向；以下、ステアリングトルクと呼ぶ）を生じさせる原動力であることが説明できる。

以上の原理によって生じたステアリングローラ９７の舵角の方向は、ベルト部材５０の寄りを元に戻す方向に相当するため、自動調芯を行うことが可能になる。

しかし、特許文献３で提案されているベルト自動調芯の方式はアクチュエータレスゆえ、そのステアリング動作の原動力となっているものは両端部材９１とベルト部材５０の摩擦力である。そのため、発生させることが出来るステアリングトルクの大きさは相対的にも絶対的にもアクチュエータを用いた方式に比べて小さい。そのため、ベルト搬送装置（例えば中間転写ベルトユニット）を構成する部品の累積公差などによる筐体の歪みや張架ローラ同士の平行度不良等、誤差のバラツキに起因するステアリングトルクの損失の影響を受けやすい。すなわち、アクチュエータを用いた方式に比べて、誤差のバラツキに対する調芯余裕度（ロバスト性）が低い傾向にあり、大きな誤差が外乱として含まれると自動調芯しきれずにベルトが寄り切ってしまう。

これに対し特許文献３や特許文献４では、原理的にも（６）式に示したように両端部材９１を高摩擦係数にすることで、ステアリングトルク自体を増加させている。

特開平９−１６９４４９号公報 特開２００１−１４６３３５号公報 特表２００１−５２０６１１号公報 特開２００７−１５８５８号公報

しかし、摩擦係数μ_ｓの増加は急激なステアリングトルクを発生させるため、ベルト張架姿勢の時間的変化が大きくなる。このようなベルト張架姿勢の時間的変化は、搬送されるベルト部材上の点に対しては主走査位置ズレという形で現れてしまう。ベルト張架姿勢の時間的変化と主走査位置ズレの関係について、図１０（ａ）および図１０（ｂ）を用いてさらに詳細に説明する。

図１０（ａ）は、張架姿勢が一定の状態で搬送されるベルト部材５０の上視図である。ベルト部材５０は、ある時刻ｔにおいて駆動ローラ６０４およびステアリングローラ９７をはじめとする複数のローラに実線で表記した位置に張架されており、各ローラ間のアライメントの崩れなどによってある傾き姿勢γで張架されている。ここで、傾き姿勢γが一定のまま矢印Ｖ方向に搬送されたとすると、時刻ｔ＋Δｔにおいてベルト部材５０は破線で表記した位置に移動する。ここで、検知位置Ｍ１およびＭ２の２点においてベルトエッジの位置を測定すると、時刻ｔにおいて検知位置Ｍ１で検知された点Ｐｔと時刻ｔ＋Δｔにおいて検知位置Ｍ２で検知された点Ｐ_ｔ＋Δｔは同一質点を追跡したものとなる。そのため、両者の相対差は理想的にはゼロになるはずである。傾き姿勢γが一定のまま搬送される場合には、図１０（ａ）に示すように点Ｐ_ｔから点Ｐ_ｔ＋Δｔへの軌跡はｘ方向（副走査方向）に直進するため理想的な状態にあり、検知位置Ｍ１およびＭ２間でのｙ方向（主走査方向）の位置ズレは発生しない。

一方、図１０（ｂ）は張架姿勢が一定でない状態で搬送されるベルト部材５０の上視図である。ベルト部材５０は、ある時刻ｔにおいて図１０（ａ）と同様に実線で表記した位置にある傾き姿勢γで張架されている。ここで、傾き姿勢γが変化しながら矢印Ｖ方向に搬送されたとすると、時刻ｔ＋Δｔにおいてベルト部材５０は破線で表記した位置に移動する。図１０（ａ）と同様に検知位置Ｍ１およびＭ２の２点においてベルトエッジの位置を測定する。傾き姿勢γが変化しながら搬送される図１０（ｂ）の場合には、点Ｐ_ｔから点Ｐ_ｔ＋Δｔへの軌跡はｘ方向（副走査方向）に対して斜めとなるため、検知位置Ｍ１およびＭ２間でのｙ方向（主走査方向）の位置ズレは発生する。検知位置Ｍ１およびＭ２をそれぞれ第１色目および第２色目の画像形成部であると仮定すると、主走査方向の位置ズレが２色間で発生する主走査色ズレに相当する。

このように、画像形成に関わるベルト部材５０の場合には、張架姿勢の時間的変化が主走査色ズレを招くことが説明でき、また姿勢変化の大きさと主走査色ズレの大きさの間には相関関係があると言える。

図１１は、両端部材９１に摩擦係数μ_Ｓが比較的高いシリコンゴム（μ_Ｓ＝１．０程度）を使用した場合のベルト挙動推移を時間的に追跡したグラフである。

図１１（ａ）は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）で説明した検知位置Ｍ１により検知されたベルトエッジ位置を縦軸にとり、その時間的な推移を示したものである。

また図１１（ｂ）は、図１０（ａ）および図１０（ｂ）で説明した２つの検知位置Ｍ１およびＭ２により検知されたベルトエッジ位置の相対差である主走査位置ズレを縦軸にとり、その時間的な推移を示したものである。なお、図１１はベルト自動調芯に伴う主走査位置ズレの発生を明確に示すため、時間０（ｓｅｃ）において意図的に外乱を与え、その過渡応答を調べたものである。

摩擦係数μ_Ｓが高ければ高いほど大きなステアリングトルクが発生する一方で、ベルトエッジ位置は図１１（ａ）に示すようなオーバーシュートＯＳを伴った傾向を示す。図１１（ａ）に示したグラフの各時刻ｔ_１，ｔ_２，ｔ_３における接線の傾きが時間的に変化していることは、先程図１０（ａ）および図１０（ｂ）で説明した張架姿勢の時間的変化を表している。すなわち、図１１（ｂ）の視点から見ると、ｔ＝０からオーバーシュートを発生する時間ｔ_ｏｓまでの間に第一の主走査位置ズレｚ_１を伴う発生ピークがある。その後ｔ_ｏｓから定常状態に達する時間ｔ_ｓまでの間に再び第二の主走査位置ズレｚ_２を伴う発生ピークがあることが分かる。

このように、オーバーシュートＯＳを伴う系では、定常状態に至る過程で必ずステアリングを切り返す必要があるため、その分余計な張架姿勢の時間的変化、すなわち主走査位置ズレの発生を余儀なくされる。

図１１（ａ）の例では１回のオーバーシュートのみで定常状態に至っているが、摩擦係数μ_Ｓがより高い系になるとｎ回のオーバーシュートを経て定常状態に至る場合もある。この場合には第ｎ次の主走査位置ズレｚ_ｎを伴う発生ピークまで存在することになる。なお、フルカラーの画像形成装置の場合においては、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示した検知位置Ｍ１およびＭ２は隣接する画像形成部（一般的に異なる色の現像手段を有する）に相当するため、主走査位置ズレは主走査色ズレと呼ばれる。

このように、特に画像形成に関わる無端ベルトを自動調芯する系においては、主走査位置ズレの発生を抑えるために摩擦係数μ_Ｓを大きく設定できず、ステアリング動力源が制約されてしまう。それゆえ、ステアリングローラの幾何的な配置条件（無端ベルトの張架レイアウト）によっては、（６）式で示したステアリング力の損失が大きく、自動調芯が機能しないという課題がある。

本発明は自動調芯を効率よく行えるベルト搬送装置を提供することを目的とする。

本発明は、移動可能なベルト部材と、前記ベルト部材の移動に伴い回転する回転部材と、前記回転部材の回転軸の方向において前記回転部材の両側の外側にそれぞれ設けられ、前記ベルト部材と摺擦する固定部材と、前記回転部材と前記固定部材とを支持する支持ユニットと、前記支持ユニットを回動可能に支持するステアリング軸とを備えるステアリングユニットと、前記ベルト部材の移動方向において前記ステアリングユニットより上流側に隣接して配置され、前記ベルト部材を張架する第一張架ローラと、前記ベルト部材の移動方向において前記ステアリングユニットより下流側に隣接して配置され、前記ベルト部材を張架する第二張架ローラと、を有し、前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記第一張架ローラの回転の中心と前記回転部材の回転の中心とを結ぶ第一線分が、前記第二張架ローラの回転の中心と回転部材の回転の中心とを結ぶ第二線分よりも短く設定されるベルト搬送装置において、前記回転部材の回転軸の方向に前記ベルト部材の１ｍｍの移動量が生じたとき、前記ベルト部材と前記固定部材との摺擦により前記ベルト部材が偏っている側の前記固定部材に発生するステアリング力が、１ｍｍのステアリング量が生じたときの抵抗力よりも大きくなるように、前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記第一張架ローラの回転の中心と前記第二張架ローラの回転の中心とを結ぶ第三線分と前記第一線分とのなす角を鈍角に設定することを特徴とする。

本発明により、ベルト部材の寄り力を生じさせる摩擦部の摩擦抵抗を極端に大きくしなくても、応答性に優れ、ベルト蛇行挙動の少ない自動調芯機能が実現できる。

（ａ）本発明の実施の形態１におけるベルト張架断面である。（ｂ）本発明における楕円軌道とステアリング軌跡の関係を示す断面図である。 （ａ）本発明における自動調芯機構部の斜視図である。（ｂ）本発明における自動調芯機構部の回動中心について説明する斜視図である。 本発明における自動調芯機構部の端部について説明する斜視図である。 中間転写方式の画像形成装置の断面図である。 直接転写方式の画像形成装置の断面図である。 感光体ベルト方式の画像形成装置の断面図である。 ベルト自動調芯の従来例について説明する斜視図である。 ベルト自動調芯の原理について説明する図である。 ベルトと摺動リングの掛かり幅の関係について説明する図である。 （ａ）ベルト寄りと主走査位置ズレの関係について説明する上視図（その１）である。（ｂ）ベルト寄りと主走査位置ズレの関係について説明する上視図（その２）である。 従来の調芯と主走査位置ズレの時間的変化を示すグラフである 本発明における調芯と主走査位置ズレの時間的変化を示すグラフである。 本発明の実施の形態１における中間転写ベルトユニットを示す斜視図である。 本発明の実施の形態２におけるベルト張架断面である。 本発明の実施の形態３におけるベルト張架断面である。 本発明の実施の形態４におけるベルト張架断面である。 （ａ）ステアリングに要する仕事量について説明する図である。（ｂ）ステアリングに伴う滑り移動距離について説明する図である。 ステアリングに伴う幾何的条件の変化について説明する図である。 ベルトの幾何的な張架条件と余裕度ηの相関について示すグラフである。

（実施例１）
＜画像形成装置について＞
本発明に係る画像形成装置について説明する。

まず、図４を用いて画像形成装置の動作について説明する。画像形成装置には電子写真方式、オフセット印刷方式、インクジェット方式等複数の方式が挙げられるが、図４に示した画像形成装置６０は電子写真方式を用いたカラーの画像形成装置である。画像形成装置６０は、４色の画像形成部を中間転写ベルト上に並べて配置した、所謂中間転写タンデム方式の画像形成装置の断面図であり、厚紙対応力や生産性に優れる点から近年主流になっている。

＜記録材の搬送プロセス＞
記録材Ｓは記録材収納部６１内のリフトアップ装置６２上に積載される形で収納されており、給紙装置６３により画像形成タイミングに合わせて給紙される。ここで、給紙装置６３は給紙ローラ等による摩擦分離を利用する方式と、エアによる分離吸着を利用する方式が挙げられるが、図４ではこのうち後者を用いるものとする。給紙装置６３により送り出された記録材Ｓは搬送ユニット６４が有する搬送パス６４ａを通過し、レジストレーション装置６５へと搬送される。レジストレーション装置６５において斜行補正やタイミング補正を行った後、記録材Ｓは二次転写部へと送られる。二次転写部は、対向する第一の二次転写部材である二次転写内ローラ６０３および第二の二次転写部材である二次転写外ローラ６６により形成される転写ニップ部である。そして、所定の加圧力と静電的負荷バイアスが与えられることで、中間転写ベルト上のトナー像が記録材Ｓ上に転写される。

＜画像形成プロセス＞
以上説明した二次転写部までの記録材Ｓの搬送プロセスに対して、同様のタイミングで二次転写部までの画像形成プロセスについて説明する。

本実施例では、イエロー（Ｙ）のトナーにより画像を形成する画像形成部６１３Ｙと、マゼンタ（Ｍ）のトナーで画像形成する画像形成部Ｍと、シアン（Ｃ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３Ｃと、ブラック（ＢＫ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３ＢＫを有する。画像形成部６１３Ｙと画像形成部６１３Ｍと画像形成部６１３Ｃと画像形成部６１３ＢＫとは、トナーの色が異なる以外は、同様の構成であるため、代表して画像形成部６１３Ｙを用いて説明する。

トナー像形成手段である画像形成部６１３Ｙは、像担持体である感光体６０８、感光体６０８を帯電する帯電器６１２、露光装置６１１ａ、現像装置６１０、一次転写装置６０７、および感光体クリーナ６０９から構成される。図中矢印ｍの方向に回転する感光体６０８は、帯電器６１２により表面を一様に帯電される。入力された画像情報の信号に基づいて露光装置６１１ａが駆動し、回折部材６１１ｂを経由して、帯電された感光体６０８を露光することで、静電潜像が形成される。感光体６０８上に形成された静電潜像は、現像装置６１０により現像され、感光体上にトナー像が形成される。その後、一次転写装置６０７により所定の加圧力および静電的負荷バイアスにより、ベルト部材である中間転写ベルト６０６上にイエローのトナー像が転写される。その後、感光体６０８上に残った転写残トナーは感光体クリーナ６０９により回収され、再び次の画像形成に備える。

以上説明した画像形成部６１３は図４の場合、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）の４セット存在する。そのため、中間転写ベルト６０６にイエローのトナー像に対して、画像形成部Ｍで形成されたマゼンタのトナー像が中間転写ベルト６０６に転写される。さらに、形成されたマゼンタのトナー像に対して、画像形成部Ｃで形成されたシアンのトナー像が中間転写ベルト６０６に転写される。さらに、シアンのトナー像に対して、画像形成部ＢＫで形成されたブラックのトナー像が中間転写ベルト６０６に転写される。このように、異なる色のトナー像が中間転写ベルト６０６上に重ねられて形成されることで、フルカラー画像が中間転写ベルト６０６上に形成される。なお、本実施例の色数は４色であったが、色数は４色に限定されるものではなく、また色の並び順もこの限りではない。

次に、中間転写ベルト６０６について説明する。中間転写ベルト６０６は駆動ローラ６０４、ステアリング手段であるステアリングローラ１、二次転写内ローラ６０３、第一張架部材（第一ローラ）である上流張架ローラ６１７、第二張架部材（第二ローラ）である下流張架ローラ６１８によって張架される。そして、中間転写ベルト６０６は、図中矢印Ｖの方向へと搬送駆動されるベルト部材である。

また、中間転写ベルト６０６に所定の張力を付与するテンションローラの機能はステアリングローラ１が兼ね備えているものとする。先述の各画像形成部６１３Ｙ，６１３Ｍ，６１３Ｃ，６１３ＢＫにより並列処理される各色の画像形成プロセスは、中間転写ベルト６０６上に一次転写された上流色のトナー像上に重ね合わせるタイミングで行われる。その結果、最終的にはフルカラーのトナー像が中間転写ベルト６０６上に形成され、二次転写部へと搬送される。なお、中間転写ベルト６０６を張架するローラの本数は図４の構成に限定されるものではない。

＜二次転写以降のプロセス＞
以上、それぞれ説明した記録材Ｓの搬送プロセスおよび画像形成プロセスを以って、二次転写部において記録材Ｓ上にフルカラーのトナー像が二次転写される。その後、記録材Ｓは定着前搬送部６７により定着装置６８へと搬送される。定着装置６８には様々な構成および方式があるが、図４では対向する定着ローラ６１５および加圧ベルト６１４が形成する定着ニップ内で所定の加圧力と熱量を与えて記録材Ｓ上にトナー像を溶融固着させるものである。ここで、定着ローラ６１５は内部に熱源となるヒータを備え、加圧ベルト６１４は複数の張架ローラとベルト内周面から付勢される加圧パッド６１６を備えている。定着装置を通過した記録材Ｓは分岐搬送装置６９により、そのまま排紙トレイ６００上に排出されるか、もしくは両面画像形成を要する場合には反転搬送装置６０１へと搬送されるかの経路選択が行われる。両面画像形成を要する場合、反転搬送装置６０１へと送られた記録材Ｓはスイッチバック動作を行うことで先後端を入れ替え、両面搬送装置６０２へと搬送される。その後、給紙装置６１より搬送されてくる後続ジョブの記録材とのタイミングを合わせて、搬送ユニット６４が有する再給紙パス６４ｂから合流し、同様に二次転写部へと送られる。裏面（２面目）の画像形成プロセスに関しては、先述の表面（１面目）の場合と同様なので説明は省略する。

＜中間転写ベルトのステアリング構成について＞
図１３は、図４に示した画像形成装置６０が有するベルト搬送装置である中間転写ベルトユニット５０の斜視図であり、図１３（ａ）は中間転写ベルト６０６を張架した状態、図１３（ｂ）は中間転写ベルト６０６を外した状態をそれぞれ示す。中間転写ベルト６０６は、駆動伝達部材である駆動ギア５２から駆動入力された駆動部材である駆動ローラ６０４の搬送力によって矢印Ｖ方向に搬送される。中間転写ベルトユニット５０は、摩擦力のバランスを利用したステアリング手段（ステアリングユニット）であるベルト自動調芯の機構を備えている。

図２（ａ）は、本発明におけるベルト自動調芯機構部を抜粋した斜視図である。

ステアリングローラ１は中央部を構成する回転部である従動ローラ部（回転部材）２と両側の外側にそれぞれ設けられた摩擦部である摺動リング部（固定部材）３が同軸上に連結される形で構成されている。また、ステアリングローラ１は両端部をスライド軸受け（支持ユニット）４に支持される。また、サイド支持部材６とスライド溝部（不図示）で嵌合するスライド軸受け４は伸縮可能な弾性部材であるテンションバネ（圧縮バネ）５によって図中矢印Ｋ’方向に押圧される。従って、ステアリングローラ１は中間転写ベルト６０６の内周面に対して矢印Ｋ’方向に張力を付与するテンションローラでもある。さらに、サイド支持部材６は回動プレート７とともに支持台を構成し、中央のステアリング軸線（ステアリング軸）Ｊに関して図中矢印Ｓ方向に回動可能に支持されている。このように、テンションローラ１は、支持手段であるスライド軸受４、サイド支持部材６、回動プレート７により支持されている。ここで、フレームステー８は中間転写ベルトユニット５０の筐体を構成する部材であり、ユニット前側板５１Ｆおよびユニット後側板５１Ｒの間に掛け渡されている。フレームステー８は両端側面部にスライドコロ９を備えており、回動プレート７の回動抵抗を低減する役割を果たしている。

＜自動調芯部の詳細構成＞
次に、図２（ｂ）および図３を用いてさらに詳細な構成について説明する。図２（ｂ）は支持台の回動中心部の構造を示した断面図である。回動プレート７の中心部には一端が二方取り形状２１Ｄである回転軸であるステアリング軸２１が嵌合し、ビス２４にて一体的に締結されている。ステアリング軸２１の他端はフレームステー８が保持する軸受け２３（例えばベアリング）に挿入された後、スラスト抜け止め部材２６が取り付けられる。

図３は支持台の端部付近の構造を示した斜視図である。摺動リング部３は図３（ａ）のようにローラ軸方向の外側に向かって連続的に大径化するテーパー型３ａや、図３（ｂ）のようにローラ軸方向で均一な外径分布を有するストレート型３ｂとなっている。本実施例では、図３（ａ）のようなテーパー型の摺動リング３ａであるものとし、テーパー角は約８°程度としている。

ステアリングローラ軸３０に対して、従動ローラ部２は内蔵される軸受け等により従動回転可能に支持され、両端の摺動リング部３ａは並行ピンなどを用いて従動回転不可能に支持されている。即ち、中間転写ベルト６０６の回転方向において、回転しないように固定されている。ここで、ステアリングローラ軸３０の端部はＤカット形状等を有することでスライド軸受け４に対して回転不可能に支持される。従って、張架される中間転写ベルト６０６が搬送されたとき、ステアリングローラ１のうち従動ローラ部２はベルト内周面に対して従動する。そのため、従動ローラ部２は中間転写ベルト６０６に対して摺擦が少ない状態となっている。また、両端部の摺動リング部３ａはベルトに対して摺擦する関係になる。このような構成によってベルト自動調芯が可能となる。ベルト自動調芯が可能となる原理については、既に前記（１）〜（６）式で説明した通りである。なお、本実施例では、摺動リング部の表面の摩擦係数は従動ローラ部２の表面の摩擦係数よりも大きい構成である。また、本実施例では、摺動リング部は固定の構成であったが、回転可能とする構成であってもいい。この際には、中間転写ベルト６０６を移動させる際の中間転写ベルト６０６が受ける摺動リング部の負荷トルクが従動ローラ部２の負荷トルクよりも大きい構成であることが好ましい。

また、本実施例では中間転写ベルト６０６の幅は従動ローラ部２の幅よりも広く、かつステアリングローラ１（従動ローラ部２＋両端の摺動リング部３ａ）の幅よりも狭い関係としている。すなわち、理想的な定常調芯状態にある時、中間転写ベルト６０６と摺動リング部３ａの掛かり幅の関係は、図９（ａ）に示すように両端部が等しい掛かり幅ｗ（図中ハッチング部）を有するものとなる。このような関係にある時、必ず中間転写ベルト６０６はいずれか一方の摺動リング３ａと掛かり幅を有しながら摺擦するため、発生したベルト寄りに対してこまめな調芯動作を行うことができる。逆に、図９（ｂ）に示すように中間転写ベルト６０６の幅が従動ローラ部２の幅よりも狭い場合だと、ベルト寄りが発生しても摺動リング３ａに掛かり幅を持つまでは支持台が回動しないため、急激な調芯動作に陥りやすくなる。即ち、従動ローラ部２の回転軸線方向において、中間転写ベルト６０６の長さは、従動ローラ部２の長さよりも長く、従動ローラ部２の長さと両端の摺動リング部の長さとをあわせた長さよりも短い関係にある。

このように、原理的には図９（ｂ）のような掛かり幅の関係であっても、摩擦力のバランスを利用したベルト自動調芯は可能である。しかし、常時バランス差を検知できる図９（ａ）のような掛かり幅の方が舵角の時間的変化を抑えるという点で優れている。つまり、主走査位置ズレに対して有利であることは勿論、ベルト自動調芯を制御という観点で捉えた場合においても過渡応答中におけるオーバーシュートが抑えられており有利である。

＜ベルト張架断面について＞
図１（ａ）および（ｂ）を用いて、本発明におけるベルト自動調芯の特徴および効果について説明する。

図１（ａ）は図４に示した画像形成装置６０の中間転写ベルト部を抜粋し、その張架断面を示したものである。ステアリングローラ１から見て、搬送方向（矢印Ｖ）の上流に第一張架部材である上流張架ローラ（第一張架ローラ）６１７、下流に第二張架部材である下流張架ローラ（第二張架ローラ）６１８が設けられている。この上流張架ローラ６１７と下流張架ローラ６１８に対してステアリングローラ１はそれぞれ隣り合う位置に配置されている。ステアリングローラ１と中間転写ベルト６０６の移動方向において最下流の一次転写部（本実施例ではＢｋ色の感光体６０８Ｋと一次転写装置６０７Ｋによるニップ部）の間、ステアリングローラ１と二次転写内ローラ６０３の間に張り出す形となっている。その理由は、ステアリングローラ１の調芯動作によるベルト張架面の変動が、画像形成に直接関わる一次転写部および二次転写部に及びにくくするためである。

図１（ｂ）は、図１（ａ）のうちステアリングローラ１の近傍を拡大した詳細断面を示す。既に図２（ａ）で説明した回動プレート７が矢印Ｓ方向に回動した時の回動プレート７の軌跡をベルト張架断面において見ると、矢印Ｏ_ｈのように直線状になる。図２（ａ）を参照すると回動プレート７は、回転軸線Ｊを中心に回転するため、回動プレート７の回転面の断面が矢印Ｏ_ｈのように直線状になる。すなわち、回動プレート７を主たる構成部材とする支持台に保持されたステアリングローラ１は、中間転写ベルト６０６が張架されない状態では、矢印Ｏ_ｈに平行な直線Ｏ_ｒを回動軌跡（以下、ステアリング軌跡と呼ぶ）とする。このステアリング軌跡は、ステアリング軸２１に直交する平面と平行な平面であって摺動リング部の中心を通る平面となる。ここで、本実施例における中心について定義すると、回転部の回転軸線と直交する断面の重心の位置を中心とする。

本実施例の中間転写ベルト６０６は、樹脂を基層とする構成であるため、中間転写ベルト６０６は張架ローラによる張力により変形しにくいものである。そのため、張架する中間転写ベルト６０６の周長が一定であるという条件下では、ステアリングローラ１を設ける位置は幾何学的に上流張架ローラ６１７および下流張架ローラ６１８を焦点とする楕円軌道Ｏ_ｅ上に制約される。即ち、上流張架ローラ６１７とステアリングローラ１との距離（中心間距離）と下流張架ローラ６１８とステアリングローラ１との距離（中心間距離）とは実質的に一定となっている。そのため、上流張架ローラ６１７とステアリングローラ１との距離（中心間距離）と下流張架ローラ６１８とステアリングローラ１との距離（中心間距離）との和は一定である。

ここで、上流張架ローラ６１７と下流張架ローラ６１８は中間転写ベルトユニットの側板にそれぞれ支持されている構成であり、中間転写ベルト６０６に対する位置は固定されている。

さらに、中間転写ベルト６０６は転写性能および機械的性能などの理由から一般的にポリイミドなどを基層とする樹脂ベルトが多く用いられている。そのため、引張り弾性係数が比較的大きくて伸びにくい（本実施例ではＥ＝１８０００Ｎ／ｃｍ^２程度）という特徴がある。このような伸びにくい材質を用いる場合には、動的にもステアリングローラ１の動ける位置は楕円軌道Ｏ_ｅ上に制約される。

つまり、自動調芯により本来はステアリング軌跡Ｏ_ｒ上にステアリングローラ１は移動しようとするが、中間転写ベルト６０６を伸ばすことが出来ない。そのため、テンションバネ５が伸縮することで辻褄を合わせ、ステアリングローラ１は楕円軌道Ｏ_ｅ上に移動させられる。その結果、ステアリングローラ１は、軌跡Ｏ_ｒから楕円軌道Ｏ_ｅにテンションバネ５の作用により修正される。それにより、ステアリングローラ１の中間転写ベルト６０６に対するテンションバネ５による付勢力は軌道が修正された分だけ増加することになる。

以上のようなステアリング軌跡Ｏ_ｒと楕円軌道Ｏ_ｅが存在する中間転写ベルトの張架断面において、本実施例では図１および図２に示すように両軌道が互いに交差するような関係としている。

詳細には、図１に示す張架断面（回転部材の回転軸に直交する平面）において、以下のように長さを定義する。ステアリングローラ１の軸方向の中心点と上流張架ローラ６１７の軸方向の中心点とを結ぶ第一線分をＬ_Ａとする。ステアリングローラ１の軸方向の中心点と下流張架ローラ６１８の軸方向の中心点を結ぶ第二線分をＬ_Ｂとする。上流張架ローラ６１７の軸方向の中心点と下流張架ローラ６１８の軸方向の中心点を結ぶ第三線分をＬ_Ｃとする。そして、Ｌ_Ａ≠Ｌ_Ｂの関係にあり、かつ両線分において長さが短い線分Ｌ_Ａと第三線分Ｌ_Ｃの成す角度φが鈍角（＞９０°）となるように構成している。このような関係を有する張架断面とすることで、張架ローラを挟んで中間転写ベルトがなす角の割合がステアリングローラ１に対しては減少し、上流張架ローラ６１７に対しては増加する方向に変化する。このローラを挟んで中間転写ベルトがなす角は、張架部材にベルト部材が巻きつく直前のベルト面を有する平面と張架部材にベルト部材が巻きつきが終了した直後のベルト面を有する平面とのなす角度である。

下流張架ローラ６１８に対するローラを挟んで中間転写ベルトがなす角は厳密には減少する方向である。しかし、減少量が僅かであることと、第一線分Ｌ_Ａに比べて第二線分Ｌ_Ｂの長さが十分に長いため、ステアリング動作による面外捻れに対して第二線分Ｌ_Ｂの方が見かけの剛性が低く捻りやすい。すなわち、反対に長さが短い第一線分Ｌ_Ａの方が見かけの剛性が高く捻りにくいため大きな抵抗成分となる。しかし、本実施例の張架断面構成によれば、代わりに上流張架ローラ６１７を挟んで中間転写ベルトがなす角が増えるため、容易に中間転写ベルト６０６を主走査方向に変位させることができるようになる。その結果、摺動リング部３ａの摩擦係数が同じであっても、発生するステアリングトルクが多く、損失するステアリングトルクが少ないため、ベルト自動調芯に実質有効となるステアリングトルクが多く得られる。

なお、本実施例では、上流張架ローラ６１７を挟んで中間転写ベルト６０６がなす角度と、下流張架ローラ６１８を挟んで中間転写ベルト６０６がなす角度はそれぞれ鈍角である。一方、ステアリングローラ１を挟んで中間転写ベルト６０６がなす角度は鋭角である。

また、本実施例の張架断面構成にすると、回動プレート７の回動中心であるステアリング軸線Ｊがステアリングローラ１へのベルト巻き付き角の二等分線に実質的に一致する構成である。それにより、図３に示したベルト自動調芯機構部を収容するスペース効率も高くなり、図２および図１６のように中間転写ベルト６０６に囲まれた内周部にコンパクトに収容する形で設けることができる。なお、この二等分線とステアリング軸線とが一致しない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。

ここで、ステアリングローラ１が図３に示す矢印ＳのＣＣＷ方向に回動すると、図２に示すようにステアリングローラ１の前側端部は下がる。しかし、中間転写ベルト６０６は引張り弾性係数が比較的大きくて伸びにくいため、ステアリングローラ１の位置は楕円軌跡上に戻される。そのため、ステアリング軌跡Ｏ_ｒ上の位置１Ｆからテンションバネの収縮によって楕円軌道Ｏ_ｅ上の位置１Ｆ’に移動する。反対に後側端部は上がり、ステアリング軌跡Ｏ_ｒ上の位置１Ｒからテンションバネの伸張によって楕円軌道Ｏ_ｅ上の位置１Ｒ’に移動する。このように、本実施例の張架断面構成によれば、ステアリングローラ１の回動（第１の舵角発生）によって楕円軌道Ｏ_ｅ上への移動（第２の舵角発生）の効果も加わるため、少ない舵角でもより大きなアライメント変化を張架ローラ同士の間に発生させられる。

このような構成において、本実施例では前記楕円軌道Ｏ_ｅの扁平率ｃが
（ｉ）０＜ｃ＜０．１
（ｉｉ）０＜ｃ＜０．２５ かつ １８０°＞φ＞１２５°
のいずれかを満足するようにステアリングローラ１を配置し、自動調芯機能が高い効率のもと動作するように工夫している。以下に、上記（ｉ）および（ｉｉ）の幾何的条件と自動調芯機能の相関について説明する。

前記（６）式に摺動リング部３と中間転写ベルト６０６の掛かり幅を乗じたものが摺動リング部で発生するステアリング方向の力となり、理想的に中間転写ベルト６０６が中央に掛かっているときには、両端部で同じ力となってつり合う。したがって、仮に中間転写ベルト６０６が片方に寄り量ｗを発生したとすると、一方では＋ｗ、他方では−ｗの掛かり幅変化が生じるため、両端部では相対的に（６）式に幅２ｗを乗じた

がステアリング力として得られる。

いま、単位寄り量（単位長さの移動量ｗ＝１）が発生した場合を考えると、

本実施例では、単位寄り量で生ずる力を算出しているものである。

次に、図１７（ａ）に示すようにステアリングローラの端部（摺動リング部）において変位εを発生させるために力Ｆｒを要すると仮定する。このときのステアリングローラ部での張架形状は図１７（ｂ）に示すように変化する。自動調芯ではステアリングローラをセンター中心で傾動させるため、図１７（ｂ）に示すように両端部の摺動リング３は距離Ｄ_ＦおよびＤ_Ｒだけ中間転写ベルト６０６上を滑って移動する。摺動リング３と中間転写ベルト６０６の間に生じる摩擦力Ｆｆは、

となる。

以上から、（力Ｆｒによる仕事）＝（力Ｆｆによる仕事）であると考えると、

なお、ｗ_ｒｅｆは摺動リング部３と中間転写ベルト６０６の称呼掛かり量、ｗは寄り量である。

いま、（８）式でも単位寄り量が発生した場合を仮定しているので、ｗ＝１とし、また単位ステアリング量（単位長さのステアリング量ε＝１）のときのすべり量をそれぞれｄ_Ｆおよびｄ_Ｒとすると、

次に、（１１）式からＦｒを求めるために必要なｄ_Ｆおよびｄ_Ｒを図１８から幾何的に求める。図１８は前側にベルト寄りが発生し、ε（＝１）だけステアリングローラの前側が下がった状態を示している。中間転写ベルト６０６はポリイミド等の比較的高ヤング率の材質で出来ているため、ステアリングに伴う伸びはほとんど無いと考えられ、ステアリングローラは上流張架ローラ６１７および下流張架ローラ６１８を焦点とする楕円軌道上Ｏ_ｅに拘束される。

図１８に示すように、楕円の長軸方向にｘ軸、短軸方向にｙ軸を形成すると、

となる。ここで、ａは長軸半径、ｂは短軸半径であり、ａ＝（Ｌ_Ａ＋Ｌ_Ｂ）／２の関係にある。

また、ステアリング動作をする前のステアリングローラ位置を座標上で表すと、そのｘ軸上投影点は、

さらに、図１８に示す三角形ＪＫＬについて考えたとき、図中∠ＫＪＬの角度は（φ＋γ／２−９０°）となる。辺ＪＫの長さをｎとすると、ステアリング動作後のステアリングローラ位置のｘ軸上投影点は、

なお、楕円軌道上への修正量は微小であるため、ここでは無視している。
ｘ＝ｘ_２に対する楕円上の点は（０，ｙ_２）で、

よって、ε＝１のときの上流張架ローラ６１７とステアリングローラ１の軸間距離ｌ_１は、（ｆ，０）と（ｘ_２，ｙ_２）間の距離で表され、

したがってｄ_Ｆは、
ｄ_Ｆ＝｜ｌ_１−ｌ｜ ・・・（１７）
同様に、このときの奥側（反対側）の座標は、

となり、上流張架ローラ６１７とステアリングローラ１の軸間距離ｌ_２は、（ｆ，０）と（ｘ’_２，ｙ’_２）間の距離だから、

したがってｄ_Ｒは、
ｄ_Ｒ＝｜ｌ_２-ｌ｜ ・・・（２０）
以上を（１１）式に代入すれば、ステアリングに要する力Ｆｒが求まる。

力Ｆｒは抵抗力であり、ステアリング力Ｆｓ’の余裕度ηを、

として定義すると、ηは単位寄り量が発生した際に何％の余裕を持つ系であるかを示す指標と考えられる。η＞０の数値を示すときは、単位寄り量、本実施例では１ｍｍで十分に自動調芯が機能する系であることを示し、逆にη≦０の数値を示すときは、単位寄り量では自動調芯が機能せず、２ｍｍ、３ｍｍ・・と寄り量が大きくなるまで反応できない系であることを示す。このように、余裕度ηは自動調芯が効率よく機能するか否かの素性を表す指標であると考えられる。

また、（２１）式で表される余裕度ηは、最終的に図１８に示す長さＬ_Ａ、角度φ、楕円軌跡の扁平率ｃ（＝（ａ−ｂ）／ａ）の関数ｆ（Ｌ_Ａ，φ，ｃ）の形に帰着する。すなわち、中間転写ベルト６０６の幾何的な張架条件（ステアリングローラの配置条件）が、自動調芯機構の機能を支配しているということが分かる。図１９は、図１８における張架長さＬ_Ａ＋Ｌ_Ｂの長さをある任意の値（Ｌ_Ａ＋Ｌ_Ｂ＝１９６ｍｍ）とした場合の、長さＬ_Ａに対する余裕度ηの変化と、角度φに対する余裕度ηの変化をそれぞれ計算し、表したものである。図１９から分かるように、扁平率ｃが小さい（すなわち真円に近い）ほど余裕度ηは大きな値を示し、０＜ｃ＜０．１の範囲においてＬ_Ａおよびφに依存せず余裕度η＞０となる。あるいは、０＜ｃ＜０．１の条件を満足できない場合であっても、φを十分大きい鈍角に取れば余裕度η＞０とすることが可能であることが分かる。具体的には、０＜ｃ＜０．２５かつ１８０°＞角度φ＞１２５°の条件を満足する範囲において余裕度η＞０となる。一方、扁平率がｃ≧０．２５と大きい条件を見ると、長さＬ_Ａおよび角度φによる感度が非常に乏しく、かつ余裕度ηが負の値を示すことから、自動調芯機構を機能させること自体が非常に困難であることが説明できる。

実際の中間転写ベルトユニットにおいては、中間転写ベルト６０６が側板等に干渉しないためのベルト蛇行許容量と、ベルト蛇行に伴い発生する主走査色ズレの許容量などを鑑みて、自動調芯機構の実用的な条件は余裕度η＞０であることが目標となる。

このように、本発明を適用した中間転写ベルトユニットでは、摩擦力という限られた動力源の損失を最小限に抑え、自動調芯機構を効率良く機能させることができる。その結果、摺動リング３の摩擦係数μ_ｓを無闇に高く設定することなく、調芯動作の応答性を高めることができる。また、ベルトの蛇行挙動も抑制することができるため、主走査色ズレの発生が少ない画像形成装置を提供することができる。

図１２は、摺動リング３ａを摺動性を有する樹脂（ポリアセタール（ＰＯＭ）；摩擦係数μ_ｓ＝０．３）とし、図１（ａ）に示した条件のベルト張架断面としたときのベルトエッジ位置および主走査位置ズレの時間的変化を示すグラフである。なお、図１２（ａ）および図１２（ｂ）のグラフの定義は、図１１（ａ）および図１１（ｂ）の定義とそれぞれ同じである。図１２（ａ）および（ｂ）から分かるように、本発明によればベルト自動調芯が定常状態に達する過渡応答においてオーバーシュートを抑制することができ、また発生する主走査位置ズレも大きさ・頻度ともにｚ１値に抑制される。

なお、本実施例では、摩擦係数μ_ｓ＝０．３とする構成にしたが、摩擦係数は、０．２から０．７の範囲であれば、前述したオーバーシュートを防止することができる。

ここで、上記に示している摺動リング部３、従動ローラ部２等の摩擦係数の測定方法を示す。本件では、ＪＩＳ Ｋ７１２５ プラスチック−フィルム及びシート−摩擦係数試験方法を用いる。具体的には、ベルト部材の内周面のシート、本実施例では、中間転写ベルトの内周面のシートであるポリイミドシートをテストピースとして用いて測定する。

楕円軌道Ｏ_ｅの扁平率ｆは小さければ小さいほど真円に近く、短い方の線分（本実施例では第一線分Ｌ_Ａ）の長さも幾何学的に長大化するため、よりステアリングトルクの発生効率が高くなる。しかし、実験的におよそｆ＜０．３であれば十分なステアリングトルクが得られる。また、中間転写ベルト６０６の材質はポリイミドに限定されるものではなく、同等の引張り弾性係数を有する伸びにくい材質を基層に有するベルトであれば、他の樹脂材料あるいは金属材料であっても構わない。また、ステアリングローラ１の回動が一次転写部および二次転写部に及ぼす影響が許容できる場合には、上流張架ローラ６１８および下流張架ローラ６１８を一次転写ローラ６０７や二次転写内ローラ６０３が兼ねることも可能である。

（実施例２）
これまで説明した実施例１は、中間転写ベルトユニットおよびこれを備えた画像形成装置に関する例であった。本実施例では、画像形成に関わるその他のベルト部材として、図６に示す画像形成装置８０が備える感光体ベルト８１を例に挙げる。図６に示す画像形成装置８０は、図４に示した画像形成装置６０と基本的に同様の記録材給紙プロセスおよび記録材搬送プロセスを有するため、相違点である画像の作像プロセスについて説明する。

本実施例では、イエローのトナーで現像する画像形成部６１３０Ｙと、マゼンタのトナーで現像する画像形成部６１３０Ｍ，シアンのトナーで現像する画像形成部６１３０Ｃと、ブラックのトナーで現像する画像形成部６１３０ＢＫを有する。本実施例では、それぞれの画像形成部はトナーの色が異なる以外は同様の構成である。代表して画像形成部６１３０Ｙの構成を説明する。画像形成部６１３０Ｙは、主に感光体ベルト８１、帯電装置８４、露光装置６１１ａ、現像装置６１００等から構成される。実施例１と同じ符号のものは、実施例１と同じ構成である。

感光体ベルト８１は表面に感光層を有するベルト部材であり、駆動ローラ６０４、ステアリングローラ１、転写内ローラ８２、上流張架ローラ６１７および下流張架ローラ６１８によって張架され、図中矢印Ｖ方向へと搬送駆動される。なお、張架ローラの本数は図６に示す構成に限定されるものではない。このように矢印Ｖ方向に搬送される感光体ベルト８１の表面を帯電装置８４により一様に帯電し、表面を露光装置６１１ａが走査することで感光ベルト８１上に静電潜像が形成される。ここで、露光装置８４は入力された画像情報の信号に基づいて駆動され、回折部材６１１ｂを経由して感光体ベルトを照射する。形成された静電潜像は、現像装置６１００によりトナーで現像される。これら一連の作像プロセスが最上流のイエロー（Ｙ）から順に、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）およびブラック（Ｂｋ）と並列的かつ上流のトナー像上に順次重ね合わされるタイミングで制御される。その結果、最終的には感光体ベルト８１上にフルカラーのトナー像が形成され、転写内ローラ８２および転写外ローラ８３によって形成される転写ニップ部へと搬送される。転写ニップにおける記録材Ｓ上への転写プロセスおよびタイミング制御等については、図４で説明した中間転写方式と基本的には同様である。なお、感光体ベルト８１上に残った転写残トナーはベルトクリーナ８５により回収され、再び次の画像形成に備える。また、以上説明した画像形成部６１３０は図６の場合、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢｋの４セット存在するが、色数および並び順はこの限りではない。

本実施例は、ステアリングローラ１の支持構成に図２（ａ）、図２（ｂ）および図３で説明したベルト自動調芯構成を適用したものである。感光体ベルト８１に所定の張力を付与するテンションローラの機能はステアリングローラ１が兼ね備えている。さらにベルト張架断面は図１４に示すように構成され、基本的に実施例１で説明した構成要件に準ずるものである。すなわち、上流張架ローラ６１７は最下流の画像形成部６１３０ＢＫとステアリングローラ１の間、下流張架ローラ６１８は転写内ローラ８２とステアリングローラ１の間にそれぞれ張り出す形で設けられている。実施系１と同様に定義される張架長さＬ_Ａ、角度φ、楕円軌跡の扁平率ｃといった幾何的な張架条件から得られる余裕度ηが、η＞０となる条件を満たしている。具体的には、扁平率が０＜ｃ＜０．１を満足するか、あるいは扁平率が０＜ｃ＜０．２５かつ１８０°＞角度φ＞１２５°を満足する条件にステアリングローラ１が配置される。なお、感光体ベルト８１は引張り弾性係数が比較的大きくて伸びにくい、樹脂ベルトまたは金属ベルトなどで構成されている。

図６のような感光体ベルト方式の画像形成装置８０は、基本的に中間転写ベルトの場合と同様に、感光体ベルト８１の張架姿勢の変化が画像形成部間での主走査位置ズレ（すなわち主走査色ズレ）を招く。従って、本実施例のようにベルト自動調芯が機能するまでに要する寄り幅を小さくすることで、調芯時に発生するベルト蛇行挙動を抑え、主走査色ズレの抑制に効果が得られる。

以上から、摺動リング部の摩擦係数に依存せずとも、ベルトの幾何的な張架条件によって、十分に自動調芯を機能させることが可能な感光体ベルトユニットが得られる。その結果、画像形成装置８０は安価な構成でベルト寄り問題と主走査色ズレ問題の両方に対応できる装置となる。

（実施例３）
さらに、画像形成に関わるその他のベルト部材として、図５に示す画像形成装置７０が備える記録材を担持搬送する転写ベルト７１を例に挙げる。図５に示す画像形成装置７０は、図４に示した画像形成装置６０と基本的に同様の記録材給紙プロセスおよび記録材搬送プロセスを有するため、相違点である画像の作像プロセスについて説明する。

本実施例では、イエロー（Ｙ）のトナーにより画像を形成する画像形成部６１３Ｙと、マゼンタ（Ｍ）のトナーで画像形成する画像形成部Ｍと、シアン（Ｃ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３Ｃと、ブラック（ＢＫ）のトナーで画像形成する画像形成部６１３ＢＫを有する。画像形成部６１３Ｙと画像形成部６１３Ｍと画像形成部６１３Ｃと画像形成部６１３ＢＫとは、トナーの色が異なる以外は、同様の構成であるため、代表して画像形成部６１３Ｙを用いて説明する。なお、画像形成部６１３は、実施例１で説明した画像形成部と同様の構成である。

トナー像形成手段である画像形成部６１３Ｙは、像担持体である感光体６０８、感光体６０８を帯電する帯電器６１２、露光装置６１１ａ、現像装置６１０、一次転写装置６０７、および感光体クリーナ６０９から構成される。図中矢印ｍ２の方向に回転する感光体６０８は、帯電器６１２により表面を一様に帯電される。入力された画像情報の信号に基づいて露光装置６１１ａが駆動し、回折部材６１１ｂを経由して、帯電された感光体６０８は露光される。この露光により、感光体６０８に静電潜像が形成される。感光体６０８上に形成された静電潜像は、現像装置６１０により現像され、感光体上にトナー像が形成される。

転写ベルト７１の回転方向において最上流に位置するイエロー（Ｙ）の作像プロセスに同期してレジストローラ３２によって送り出された記録材Ｓは、静電吸着等を利用して転写ベルト７１の作像張架面Ｂ上に保持される。このように転写ベルト７１によって担持搬送される記録材Ｓに対して、転写装置７３が印加する加圧力および静電的な負荷バイアスにより記録材Ｓ上にトナー像が転写される。同様の作像および転写プロセスが転写ベルト７１の回転方向において画像形成部６１３Ｙよりも下流側にある画像形成部６１３Ｍ、画像形成部６１３Ｃおよび画像形成部６１３ＢＫにおいても並列的に処理される。そして、転写ベルト７１により搬送される記録材Ｓ上に順次下流側のトナー像が重ね合わされるタイミングで制御される。その結果、最終的には記録材Ｓ上にフルカラーのトナー像が形成され、駆動ローラ６０４部で曲率分離（必要に応じて除電分離も併用）された後、記録材の搬送方向の下流側にある定着前搬送部６７および定着装置６８へと搬送される。なお、感光体６０８上に残った転写残トナーは感光体クリーナ６０９により回収され、再び次の画像形成に備える。また、以上説明した画像形成部６１３は図５の場合、Ｙ、Ｍ、ＣおよびＢｋの４セット存在するが、色数および並び順はこの限りではない。

次に転写ベルト７１のベルト搬送装置である転写ベルトユニットの構成について説明する。転写ベルト７１は駆動ローラ６０４０、ステアリングローラ１、上流張架ローラ６１７および下流張架ローラ６１８によって張架され、図中矢印Ｖの方向へと搬送駆動されるベルト部材である。下流張架ローラ６１８は転写ベルト７１の回転方向において転写装置７３よりも上流側であって、ステアリングローラ１よりも下流側に配置されている。また、上流張架ローラ６１７は転写ベルト７１の回転方向においてステアリングローラ１よりも上流側であって、記録材が転写ベルト７１から分離する分離部よりも下流側に配置されている。なお、張架ローラの本数は図５に示す構成に限定されるものではない。本実施例は、ステアリングローラ１の支持構成に図２（ａ）、図２（ｂ）および図３で説明したベルト自動調芯構成を適用したものである。転写ベルト７１に所定の張力を付与するテンションローラの機能はステアリングローラ１が兼ね備えている。さらにベルト張架断面は図１５に示すように構成され、基本的に実施例１で説明した構成要件に準ずるものである。すなわち、ステアリングローラ１から見てそれぞれ上下流に位置する上流張架ローラ６１７および下流張架ローラ６１８に関して実施系１と同様に定義される張架長さＬ_Ａ、角度φ、楕円軌跡の扁平率ｃといった幾何的な張架条件から得られる余裕度ηが、η＞０となる条件を満たしている。具体的には、扁平率が０＜ｃ＜０．１を満足するか、あるいは扁平率が０＜ｃ＜０．２５かつ１８０°＞角度φ＞１２５°を満足する条件にステアリングローラ１が配置される。なお、転写ベルト７１は引張り弾性係数が比較的大きくて伸びにくい、ポリイミド等の樹脂ベルトで構成されている。なお、図５のような直接転写方式の画像形成装置７０では、転写ベルト７１の張架姿勢の変化がすなわち担持された記録材Ｓの姿勢変化になる。そのため、ステアリングローラ１の回動による影響が作像張架面に及びにくいよう、下流張架ローラ６１８はステアリングローラ１と最上流の画像形成部６１３Ｙの間に張り出す形で設けられている。

このように転写ベルト７１に対して本発明を適用することで、摺動リング部の摩擦係数に依存せずとも、ベルトの幾何的な張架条件によって、十分に自動調芯を機能させることが可能な転写ベルトユニットが得られる。また、ベルト自動調芯が機能するまでに要する寄り幅も小さいため、調芯時に発生するベルト蛇行挙動が少なく、主走査色ズレの抑制に効果が得られる。その結果、画像形成装置７０は安価な構成でベルト寄り問題と主走査色ズレ問題の両方に対応できる装置となる。なお、図５では画像形成部６１３に電子写真方式を用いているが、転写ベルト７１の形態であればインクジェット方式を用いたものに置き換えることも可能な構成である。

（実施例４）
本発明における実施例４は、定着装置が有する定着ベルトを例に画像形成に関わらないベルト搬送装置への適用形態を説明する。既に図４でも説明したように、画像形成装置は記録材Ｓ上のトナー像を加圧・加熱により加熱する像加熱装置を備えている。

本実施例における像加熱装置は、記録材上にトナー像を定着させる定着装置である。定着装置は図１６に示すように、定着部材としての定着ローラ６１５とベルト部材である加圧ベルト６１４により記録材を挟持搬送するニップ部が形成されるベルト方式としている。ベルト方式は、ニップ部を広げることで、記録材Ｓに与える熱量を増やすことができ、厚紙・コート紙などの画質向上や画像形成装置の高速化を図る上で有効である。

＜定着装置の説明＞
図１６（ａ）を用いて本実施例における定着装置１９０の構成について説明する。定着装置１９０は内部に発熱部材であるヒータ１９１を有する中空の定着ローラ６１５を有する。温度検知部材である非接触サーミスタ１９５などを用いて定着ローラ６１５の温度が予め設定された温度になるように、制御部（ＣＰＵ）によりヒータ１９１への通電が制御される。なお、定着ローラ６１５は中空の芯金部の表層にゴムコートされた層構造を有し、不図示の駆動源によって矢印ａ方向に駆動されるものである。定着ローラ６１５に対向する加圧ベルト６１４は、駆動ローラ１９２、ステアリングローラ１、上流張架ローラ６１７および下流張架ローラ６１８により張架されるベルト部材であり、矢印ｂ方向に搬送駆動される。ここで、定着ローラ６１５は加圧ベルト６１４に対しては外掛けローラのような形態で巻き付き角を形成し、加圧ベルト６１４の裏側から加圧部材である加圧パッド６１６によって所定圧にてバックアップすることで広いニップ領域を確保している。図中矢印Ｆ方向に搬送されてきた記録材Ｓは、定着入口ガイド１９６からニップ領域によって挟持・搬送される。そして、分離爪１９４の補助を受けながらニップ領域から曲率分離した後、定着排紙ガイド１９７および定着排紙ローラ１９３によって画像形成装置の下流搬送工程へと受け渡される。

＜ベルト張架断面について＞
図１６（ｂ）は、図１６（ａ）に示した定着装置１９０が有する加圧ベルト６１４を抜粋した張架断面図である。本実施例は、ステアリングローラ１の支持構成を図２（ａ）、図２（ｂ）、図３に示した構成と基本的に同じものである。加圧ベルト６１４と両端に設けられた摺動リング部３ａの摩擦力のバランスをステアリング動作の動力源としている。また、加圧ベルト６１４と摺動リング部３ａの掛かり幅の関係も図９（ａ）に示す関係としており、発生したベルト寄りに対してこまめに調芯動作が働くようにしてある。本実施例は画像形成に関わらないベルト部材であるが、図９（ａ）の関係はベルト自動調芯の過渡応答中に発生するオーバーシュートを低減する効果が得られるため、ベルト自動調芯を一種の制御として捉えた場合に優位性がある。また、ベルト張架断面については、ステアリングローラ１から見て矢印ｂ方向上流に上流張架ローラ６１７、下流に下流張架ローラ６１８が設けられており、各ローラの配置関係は実施の形態１と同様の要件を満たすものとなっている。すなわち、張架長さＬ_Ａ、角度φ、楕円軌跡の扁平率ｃといった幾何的な張架条件から得られる余裕度ηが、η＞０となる条件を満たしている。具体的には、扁平率が０＜ｃ＜０．１を満足するか、あるいは扁平率が０＜ｃ＜０．２５かつ１８０°＞角度φ＞１２５°を満足する条件にステアリングローラ１が配置される。また、定着ベルトは膜圧が数十μｍ〜１００μｍ程度の耐熱性を有する樹脂ベルトを基層とするものである。例えばＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰなどからなる単層構造、あるいはポリイミド、ポリアミドイミド、ＰＥＥＫ、ＰＥＳ、ＰＰＳ等の外周面にＰＴＦＥ、ＰＦＡ、ＦＥＰ等をコーティングした複層構造を有している。なお、熱伝導性、機械的特性、表面の離型性などの条件を満たすことができれば、金属ベルトを基層とするものでも構わない。このように、加圧ベルト６１４は、比較的引張り弾性係数が大きくて伸びにくい特性を有する材質が一般的に用いられる。そのため、ベルト自動調芯動作に伴いステアリングローラ１の位置はテンションバネ５の伸縮によって楕円軌道Ｏ_ｅ上に来るように調整される。

このように画像形成に関わらない加圧ベルト６１４に対しても、本発明を適用することで摺動リング部の摩擦係数に依存せずとも、ベルトの幾何的な張架条件によって、十分に自動調芯を機能させることが可能な定着装置が得られる。本実施例では、ベルト部材として加圧ベルトを用いていたが、記録材上のトナー像と接触する定着ベルトに対して本発明の構成を用いても同様の効果を得ることができる。その結果、定着装置は安価な構成ながらベルト寄り問題に対して高い制御性とロバスト性を実現でき、またこれを備えた画像形成装置のコストダウンおよび安定したプリント動作に貢献することができる。なお、本実施例に示す定着装置は図４に示す中間転写方式の画像形成装置に限らず、図５および図６、その他の方式の画像形成装置に適用可能である。また、画像形成に関わらない無端ベルトは本実施例で挙げた定着ベルトに限定されるものではなく、同等の引張り弾性係数を有するものでベルト自動調芯を適用する場合であれば適用可能である。

このように、本発明により、ベルト部材の寄り力を生じさせる摩擦部の摩擦抵抗を極端に大きくしなくても、応答性に優れ、ベルト蛇行挙動の少ない自動調芯機能が実現できる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明は上記実施例に何ら限定されるものではなく、本発明の技術思想内であらゆる変形が可能である。

１、９７ ステアリングローラ
２ 従動ローラ部
３ 摺動リング部
４ スライド軸受け
５ テンションバネ
６ サイド支持部材
７ 回転プレート
８ フレームステー
９ スライドコロ
２１、９３ ステアリング軸
３０ ステアリングローラ軸
６１７ 上流張架ローラ
６１８ 下流張架ローラ
Ｊ ステアリング軸線
α （巻付き始め角とステアリング方向のなす）偏角
Ｏ_ｅ 楕円軌道
Ｏ_ｒ ステアリング軌跡

Claims (13)

1. 移動可能なベルト部材と、
   前記ベルト部材の移動に伴い回転する回転部材と、前記回転部材の回転軸の方向において前記回転部材の両側の外側にそれぞれ設けられ、前記ベルト部材と摺擦する固定部材と、前記回転部材と前記固定部材とを支持する支持ユニットと、前記支持ユニットを回動可能に支持するステアリング軸とを備えるステアリングユニットと、
   前記ベルト部材の移動方向において前記ステアリングユニットより上流側に隣接して配置され、前記ベルト部材を張架する第一張架ローラと、
   前記ベルト部材の移動方向において前記ステアリングユニットより下流側に隣接して配置され、前記ベルト部材を張架する第二張架ローラと、を有し、
   前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記第一張架ローラの回転の中心と前記回転部材の回転の中心とを結ぶ第一線分が、前記第二張架ローラの回転の中心と回転部材の回転の中心とを結ぶ第二線分よりも短く設定されるベルト搬送装置において、
   前記回転部材の回転軸の方向に前記ベルト部材の１ｍｍの移動量が生じたとき、前記ベルト部材と前記固定部材との摺擦により前記ベルト部材が偏っている側の前記固定部材に発生するステアリング力が、１ｍｍのステアリング量が生じたときの抵抗力よりも大きくなるように、前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記第一張架ローラの回転の中心と前記第二張架ローラの回転の中心とを結ぶ第三線分と前記第一線分とのなす角を鈍角に設定することを特徴とするベルト搬送装置。
2. 前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記第一張架ローラを挟んで前記ベルト部材がなす角度は鈍角であることを特徴とする請求項１に記載のベルト搬送装置。
3. 前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記第二張架ローラを挟んで前記ベルト部材がなす角度は鈍角であることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト搬送装置。
4. 前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記回転部材を挟んで前記ベルト部材がなす角度は鋭角であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
5. 前記回転部材の回転軸に直交する平面において、第一張架ローラの回転の中心と第二張架ローラの回転の中心とをそれぞれ焦点とする楕円の長軸半径をａ、短軸半径をｂ、扁平率ｃを（ａ−ｂ）／ａとする場合、扁平率ｃが０より大きく０．１未満の範囲であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
6. 前記回転軸に直交する平面において、前記第一線分と、前記第三線分とのなす角度をφ、第一張架ローラの回転の中心と第二張架ローラの回転の中心とをそれぞれ焦点とする楕円の長軸半径をａ、短軸半径をｂ、扁平率ｃを（ａ−ｂ）／ａとする場合、扁平率ｃが０より大きく０．２５未満の範囲であり、かつ角度φが１２５度より大きく１８０度より小さいことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
7. 前記回転部材の回転軸に直交する平面において、前記回転部材を挟んで前記ベルト部材がなす角の二等分線は前記回転軸の軸線と一致することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
8. 前記ベルト部材を移動させるときにおいて、前記ベルト部材が受ける前記固定部材部の負荷トルクは、前記回転部材部の負荷トルクよりも大きいことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
9. 前記ベルト部材を移動させるときにおいて、前記固定部材は、前記回転部材の回転方向において回転しないように固定されていることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
10. 前記回転部材の回転軸方向において、前記ベルト部材の長さは、前記回転部材の長さよりも長く、前記回転部材の長さと両端の前記固定部材の長さとをあわせた長さよりも短いことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
11. 前記ベルト部材は樹脂または金属を基層とすることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のベルト搬送装置。
12. 前記ベルト部材は、画像形成部で形成されたトナー像を担持搬送する中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載のベルト搬送装置を備えた画像形成装置。
13. 前記ベルト部材は、画像形成部で形成されたトナー像が転写される記録材を担持搬送する搬送ベルトであることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載のベルト搬送装置を備えた画像形成装置。

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