(57)【要約】【課題】ベルトとローラに工夫を施すことにより、駆動ローラと従動ローラとベルトから成る駆動装置が有する誤差要因に影響されることなく、スリップの発生部位や発生範囲を特定できるように、高精度なベルトスリップ計測を行い得るようにすること。【解決手段】駆動ローラと従動ローラにより駆動される透明又は半透明のベルト２１と、該ローラ２２との間で発生するスリップを計測するベルトスリップ計測装置２０であって、  上記ローラ２２上と、上記ベルト２１のローラ２２に接触する面に形成された同一形状の位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂと、  駆動状態において上記ローラ２２とベルト２１上に形成された各位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂの重なり状態による濃度変化を計測する濃度センサー２４と、  上記濃度センサー２４により取得した濃度レベルを解析する濃度解析装置２５と、から成るものである。【選択図】図２−１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動ローラと従動ローラにより駆動される透明又は半透明のベルトと、該ローラとの間で発生するスリップを計測するベルトスリップ計測装置であって、
上記ローラ上と、上記ベルトのローラに接触する面に形成された同一形状の位置検出用パターンと、
駆動状態において上記ローラとベルト上に形成された各位置検出用パターンの重なり状態による濃度変化を計測する濃度センサーと、
上記濃度センサーにより取得した濃度レベルを解析する濃度解析装置と、
から成ることを特徴とするベルトスリップ計測装置。
【請求項２】
上記ローラとベルト上に形成された位置検出用パターンが、ローラ軸と平行な万線パターンであることを特徴とする請求項１に記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項３】
上記ベルト又はローラの一方に対してインキにより転写用パターンを形成し、駆動ローラを低速で回転させ該ベルトを搬送させて、上記転写用パターンを上記ベルト又はローラの他方に転写させることにより、上記ベルトとローラ上にそれぞれ位置検出用パターンを形成することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルトスリップ計測装置における位置検出用パターンの形成方法。
【請求項４】
上記ローラとベルト上に形成された位置検出用パターンは、ローラとベルトにおいて色が異なっており、上記濃度センサーがそれぞれの位置検出用パターンの色毎に濃度を計測するものであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項５】
上記ベルト上にベルト送り方向と平行に形成された蛇行検出用万線パターンと、駆動状態において上記蛇行検出用万線パターンのローラ軸方向の移動による濃度変化を計測する蛇行検出用濃度センサーとを備えて成り、ベルトの蛇行量を検出することを特徴とする請求項２に記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項６】
上記濃度解析装置が、上記濃度センサーにより取得した濃度データから濃度変動振幅を算出する濃度変動算出手段と、予め設定した換算データに基づいてスリップ量を換算するスリップ量換算手段とを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項７】
上記スリップ量換算手段が、換算データを近似式を用いて補間する換算データ補間手段を備えていることを特徴とする請求項６に記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項８】
ベルト速度を計測するベルト速度計測手段を備えると共に、
上記濃度解析装置が、該ベルト速度計測手段から出力されるベルト速度信号をデジタルデータとして取り込むベルト速度信号入力手段と、スリップ量とベルト速度を用いてこれらの関係を解析するベルト速度解析手段とを備えていることを特徴とする請求項１、請求項２又は請求項４〜請求項７のいずれかに記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項９】
上記濃度解析装置は、ベルト上の位置検出用パターンから計測された濃度データと、ローラ上の位置検出用パターンから計測された濃度データを基に、それぞれの表面速度を算出し、それぞれの表面速度とスリップ量からスリップ率を求める表面速度解析手段を備えていることを特徴とする請求項４に記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項１０】
上記ローラ又はベルトにベルト送り方向に対して負荷を掛ける負荷手段と、その負荷を計測する負荷計測手段とを備えると共に、
上記濃度解析装置が、負荷データを入力する負荷データ入力手段と、負荷データとスリップ量を用いて解析する負荷データ解析手段を備えていることを特徴とする請求項９に記載のベルトスリップ計測装置。
【請求項１１】
請求項６又は請求項７に記載のベルトスリップ計測装置によるベルトスリップ計測方法であって、
ベルトとローラ上に形成された位置検出用パターンの濃度を同時に計測した濃度データを対象として、スリップ量を計測する時間毎の濃度データを取り込む濃度データ取込工程と、
上記濃度データ取込工程において取得した濃度データから各時間毎に濃度変動振幅を算出し、この算出された濃度変動振幅と、予め設定された濃度変動振幅とスリップ量の関係を表すデータとから、スリップ発生時間とスリップ量を算出するスリップ量算出工程と、
から成ることを特徴とするベルトスリップ計測方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、画像形成装置などに搭載されている中間転写ベルト、感光体ベルト、又は紙搬送ベルト等、特に、透明又は半透明の素材を用いたベルトのローラに対するスリップを計測する高精度のベルトスリップ計測装置及び計測方法に関し、上記のようなベルトの駆動制御における評価に利用することができる。
このベルトスリップ計測装置は、画像形成装置に搭載されているベルトに限らず、全般的なベルトのスリップ状態を検出する場合にも応用可能である。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式による４連タンデムフルカラー画像形成装置などでは、それに搭載されている中間転写ベルトの駆動制御、また画像形成装置では、感光体ベルトの駆動制御、紙搬送ベルトの駆動制御など、高精度な搬送速度の安定性が必要な構成要素を多く備えている。
これらの構成要素では、一定速度でベルトが駆動されているのが理想的であるが、駆動ローラの回転速度変動や、従動ローラとベルトの幾何公差などにより、局所的にベルトとローラ間でスリップが発生することが知られている。
【０００３】
図１に基づいて、４連タンデム方式のフルカラー画像形成装置における作像・転写機構部１０の動作について説明する。それぞれの感光体１１ａ〜１１ｄ上に静電像が形成され、トナーによって可視像(トナー像)となる。このトナー像は、感光体１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト１２の第１転写部１３ａ〜１３ｄにて、中間転写ベルト１２に転写される。この中間転写ベルト１２は、駆動ローラ１４及び従動ローラ１５ａ,１５ｂによって保持・駆動される。該中間転写ベルト１２に転写されたトナー像は、移動して第２転写部１６にて用紙１７に転写され、用紙１７上に画像を形成することになる。
４連タンデム方式では感光体１１ａ〜１１ｄが４つあり、各感光体では異なる色画像が形成されている（シアン、マゼンタ、イエロー、ブラック）。この色画像が中間転写ベルト１２上で重ね合わせられてフルカラー画像が形成され、最終的に用紙１７に転写されることになる。
【０００４】
特に、本発明において計測対象としている特性は、中間転写ベルト１２と、各ローラ１４,１５ａ,１５ｂとの間で発生するスリップである。このようなスリップが発生することにより、４つの色の重ね合わせ位置が不定期にずれてしまう現象が生じることが知られている。これを押え込むための情報として、スリップそのもののメカニズムを正確に捉えることが重要である。
このスリップは微小時間で発生し、スリップ量もごく微量である。また、色合わせでは、μｍ単位での位置合わせが必要なことから、微量のスリップも正確に捉える必要がある。
実際のスリップは、ベルト全域に同時に発生するだけでなく、部分的（局所的）に発生するマイクロスリップ現象などがあると予想されている。つまり、ベルト端部でベルトとローラとの相対速度を検出しても、発生しているスリップ全てを網羅できる訳ではない。そのため、スリップしている範囲や位置を正確に捉えることにより、ローラやベルトの幾何的なスリップメカニズムの解明につながることが期待できる。
【０００５】
本特性を計測するにあたって、その誤差要因として以下の項目が挙げられる。
(１) ベルト駆動時の高さ変動
ベルト厚みの変動や、ローラ自身の偏芯などが発生すると、ローラ中心からベルト表面までの距離が変動することになる。
(２) ローラの表面速度変動
ローラと同一速度で回っていればベルトはスリップしていない。しかし、ローラを駆動するモータの速度変動や、ローラ自身の偏芯などにより、ローラの表面速度は一定とはならない。つまり、ベルト表面速度だけを検出しても、特に微小なスリップは検出することができず、あくまでローラとの相対的な速度、又は位置のずれからのみ検出できることになる。
(３) ベルトの蛇行現象
ベルトは駆動による送り方向とは垂直方向に蛇行する。この蛇行は、一般的に低い周波数ではあるが、微小な位置計測などには影響を及ぼす。
因みに、中間転写ベルト１２の素材としては、ポリエチレンテレフタレートやポリカーボネート、ポリイミド系が知られており、またポリフッ化ビニリデンなどの透明な素材が多く使われている。
【０００６】
本発明の対象であるベルトのローラ(プーリ)に対するスリップ計測に関する従来技術としては、特開２０００−１３１０５５号公報（摩擦伝動ベルトの微小滑り測定方法）に記載されたものが提案されている。
この公開公報においては、ベルトを駆動する駆動ローラ、又は従動ローラの速度変動と、これによって駆動されているベルトの速度変動を同時に計測し、両者の計測値から差分を算出して、ベルトのスリップ量と時間を求める方法が提案されている。特に、計測方法として非接触のレーザドップラー計測装置などを用いることにより、ベルトへの負荷を掛けることなく微小な変動を捉えるようにしている。
しかし、このような計測方法では、スリップの有無と発生時間は特定できても、発生部位や発生範囲は特定することができず、スリップ発生メカニズムの解明のための情報を得ることができない。つまり、スリップを低減するためのパラメータ設計に必要なデータを得ることが難しいという欠点があった。
【特許文献１】特開２０００−１３１０５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の課題は、上述した３つの誤差要因を踏まえた上で、ベルトとローラに工夫を施すことにより、これらの誤差要因に影響されることなく、スリップの発生部位や発生範囲を特定できるように、高精度なベルトスリップ計測を行い得るようにすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題に対する解決手段は、ローラと透明又は半透明のベルトのローラに接触する面のそれぞれに形成されている、各位置検出用パターンの重なり状態による濃度変化を計測することが、基本となっている。
【０００９】
〔解決手段１〕（請求項１に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段１は、駆動ローラと従動ローラにより駆動される透明又は半透明のベルトと、該ローラとの間で発生するスリップを計測するベルトスリップ計測装置であって、さらに、次の要件(イ)〜(ハ)を備えるものである。
(イ) 上記ローラ上と、上記ベルトのローラに接触する面に形成された同一形状の位置検出用パターン。
(ロ) 駆動状態において上記ローラとベルト上に形成された各位置検出用パターンの重なり状態による濃度変化を計測する濃度センサー。
(ハ) 上記濃度センサーにより取得した濃度レベルを解析する濃度解析装置。
〔作 用〕
ローラとベルトにそれぞれ形成された位置検出用パターンは、該ベルトのローラに対するスリップの度合により相対的に移動して重なり状態が変化する。この重なり状態の変化による濃度変化を濃度センサーにより連続的に計測して、その濃度レベルを濃度解析装置により解析することによって、それぞれの速度変動を同時に計測することができると共に、さらにスリップ量とその範囲を正確に把握することができる。
【００１０】
〔実施態様１〕（請求項２に対応）
実施態様１は、上記解決手段１のベルトスリップ計測装置において、ローラとベルト上に形成された位置検出用パターンが、ローラ軸と平行な万線パターンであることである。
〔作 用〕
ベルト上とローラ上それぞれの位置検出用パターンの形状が万線パターンであるので、ベルトが蛇行して両パターンが相対的にローラ軸方向へ移動した状態で計測される場合でも、容易に両パターンの重なり状態による濃度変化を計測することができる。
【００１１】
〔解決手段２〕（請求項３に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段２は、上記解決手段１又は実施態様１のベルトスリップ計測装置における位置検出用パターンの形成方法であって、ベルト又はローラの一方に対してインキにより転写用パターンを形成し、駆動ローラを低速で回転させ該ベルトを搬送させて、上記転写用パターンを上記ベルト又はローラの他方に転写させることにより、上記ベルトとローラ上にそれぞれ位置検出用パターンを形成することである。
〔作 用〕
ベルト又はローラの一方に対して形成した転写用パターンを、該ベルト又はローラの他方に直接転写させるので、位置検出用パターンを形成した初期状態において、上記ベルトとローラ上に形成した各位置検出用パターンを正確に一致させることができる。
【００１２】
〔実施態様２〕（請求項４に対応）
実施態様２は、上記解決手段１又は実施態様１のベルトスリップ計測装置において、ローラとベルト上に形成された位置検出用パターンは、ローラとベルトにおいて色が異なっており、濃度センサーがそれぞれの位置検出用パターンの色毎に濃度を計測するものであることである。
〔作 用〕
位置検出用パターンがローラとベルトにおいて異なる色により形成され、カラー撮影画像によるＲＧＢ画像の分解によって、それぞれの位置検出用パターンのみの画像を取得することができるので、該ローラとベルトの速度を完全に分離して計測することが可能となり、両者の速度変動を正確に計測することができる。
【００１３】
〔実施態様３〕（請求項５に対応）
実施態様３は、上記実施態様１のベルトスリップ計測装置において、ベルト上にベルト送り方向と平行に形成された蛇行検出用万線パターンと、駆動状態において上記蛇行検出用万線パターンのローラ軸方向の移動による濃度変化を計測する蛇行検出用濃度センサーとを備えて成り、ベルトの蛇行量を検出することである。
〔作 用〕
ベルト上に形成された蛇行検出用万線パターンは、駆動状態においてベルトに蛇行が発生すると、ベルト送り方向に垂直な方向（ローラ軸方向）に移動して濃度センサー読取部において濃度変化を発生する。この濃度変化を蛇行検出用濃度センサーにより計測することにより、ベルトの蛇行量を検出することができる。
ローラとベルト上に形成された位置検出用パターンが、ローラ軸方向に平行な第１の万線パターンと、ベルト送り方向に平行な第２の万線パターンから成っており、濃度センサーにより第１及び第２の万線パターン毎の濃度変化を計測することができるので、ベルト送り方向のスリップ量とベルト蛇行量を同時に計測することが可能である。
【００１４】
〔実施態様４〕（請求項６に対応）
実施態様４は、上記解決手段１又は実施態様１のベルトスリップ計測装置において、濃度解析装置が、濃度センサーにより取得した濃度データから濃度変動振幅を算出する濃度変動算出手段と、予め設定した換算データに基づいてスリップ量を換算するスリップ量換算手段とを備えていることである。
〔作 用〕
濃度センサーで計測する場合、その受光面が位置検出用パターンに対して大きい場合、正確な濃度変動の計測をすることが難しい。そこで、予めベルト上の位置検出用パターンとローラ上の位置検出用パターンとのずれ量を把握し、濃度センサーで計測した濃度変動振幅を設定しておくことにより、上記の問題があっても正確にスリップ量を計測することができる。
【００１５】
〔実施態様５〕（請求項７に対応）
実施態様５は、上記実施態様４のベルトスリップ計測装置において、スリップ量換算手段が、換算データを近似式を用いて補間する換算データ補間手段を備えていることである。
〔作 用〕
濃度変動振幅とスリップ量との離散的なデータを近似式（近似曲線）によって近似することにより、離散データ間を補間することができる。
【００１６】
〔実施態様６〕（請求項８に対応）
実施態様６は、上記解決手段１、又は実施態様１〜実施態様５のいずれかのベルトスリップ計測装置において、ベルト速度を計測するベルト速度計測手段を備えると共に、濃度解析装置が、該ベルト速度計測手段から出力されるベルト速度信号をデジタルデータとして取り込むベルト速度信号入力手段と、スリップ量とベルト速度を用いてこれらの関係を解析するベルト速度解析手段とを備えていることである。
〔作 用〕
スリップ量を計測する時に、ベルト速度計測手段によりベルト速度を計測して、このスリップ量とベルト速度を用いてこれらの関係をベルト速度解析手段によって解析することにより、ベルト速度に対するスリップ量を把握することができる。
【００１７】
〔実施態様７〕（請求項９に対応）
実施態様７は、上記実施態様２のベルトスリップ計測装置において、濃度解析装置は、ベルト上の位置検出用パターンから計測された濃度データと、ローラ上の位置検出用パターンから計測された濃度データを基に、それぞれの表面速度を算出し、それぞれの表面速度とスリップ量からスリップ率を求める表面速度解析手段を備えていることである。
〔作 用〕
スリップ率が一定であれば、ベルトとローラ間のせん断力が一定であることは、一般的に知られている。スリップ量の計測時にスリップ率の経時変化を捉えることができるので、スリップ量の変動が負荷変動によるものかどうかを判断することができる。また、負荷を一定に保持してスリップ率を計測することにより、スリップ率（摩擦特性）の経時変化を捉えることができる。
【００１８】
〔実施態様８〕（請求項１０に対応）
実施態様８は、上記実施態様７のベルトスリップ計測装置において、ローラ又はベルトにベルト送り方向に対して負荷を掛ける負荷手段と、その負荷を計測する負荷計測手段とを備えると共に、濃度解析装置が、負荷データを入力する負荷データ入力手段と、負荷データとスリップ量を用いて解析する負荷データ解析手段を備えていることである。
〔作 用〕
スリップ量又はスリップ率と、そのときに発生している負荷を経時的に計測することができるので、ベルトとローラの間のマイクロスリップを含む摩擦特性を経時的に評価することができる。
【００１９】
〔解決手段３〕（請求項１１に対応）
上記課題を解決するために講じた解決手段３は、上記実施態様４又は実施態様５に記載のベルトスリップ計測装置によるベルトスリップ計測方法であって、ベルトとローラ上に形成された位置検出用パターンの濃度を同時に計測した濃度データを対象として、スリップ量を計測する時間毎の濃度データを取り込む濃度データ取込工程と、上記濃度データ取込工程において取得した濃度データから濃度変動振幅を算出し、この算出された濃度変動振幅と、予め設定された濃度変動振幅とスリップ量の関係を表すデータとから、スリップ発生時間とスリップ量を算出するスリップ量算出工程と、から成るベルトスリップ計測方法である。
〔作 用〕
濃度データ取込工程では、ベルトとローラ上に形成された位置検出用パターンの濃度データを、スリップ量を計測する時間毎に取り込み、また、スリップ量算出工程では、該濃度データから濃度変動振幅を算出すると共に、この濃度変動振幅と、予め設定された濃度変動振幅とスリップ量の関係を表すデータとから、スリップ発生時間とスリップ量を算出することができるので、ベルトのスリップ発生時間／スリップ量という特性値を取得することができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の効果を主な請求項毎に整理すると、次ぎのとおりである。
(１) 請求項１に係る発明
ローラとベルトの速度変動を同時に計測することができると共に、さらにスリップ量とその範囲を正確に把握することができるので、上記ローラやベルトの幾何的なスリップメカニズムの解明に役立つ。また、それから得られたパラメータを適正化することによって、スリップ現象の発生がない、又はスリップ現象の小さい画像形成装置の設計が可能となる。
特に、濃度計測領域のみのスリップ現象の検出が可能である（発生位置の特定）。また、同一の計測方法（濃度センサーが１つ）でローラとベルトの速度を同時に計測することにより、計測誤差や計測器の誤差を低減することができる。
【００２１】
(２) 請求項２に係る発明
ベルト上とローラ上それぞれの位置検出用パターンの形状が万線パターンであるので、ベルトが蛇行して両パターンが相対的にローラ軸方向へ移動した状態で計測された場合でも、容易に両パターンの重なり状態による濃度変化を計測することができる。つまり、ベルトにローラ軸方向の蛇行などが生じた場合でも、安定してベルトスリップ状態を検出することができる。
(３) 請求項３に係る発明
ベルトとローラ上に形成した各位置検出用パターンを正確に一致させることができるので、それぞれの位置検出用パターンの位置誤差による計測精度への影響を無くすことができ、より一層精度の高いスリップメカニズムの解明を行うことができる。
【００２２】
(４) 請求項４に係る発明
位置検出用パターンがローラとベルトにおいて異なる色により形成され、それぞれの位置検出用パターンのみの画像を取得することができるので、該ローラとベルトの速度を完全に分離して計測することが可能となる。つまり、計測される濃度変動は明確に計測することができるので、上記ベルトとローラの速度変動を正確に計測し得ることになり、結果的に、ベルトスリップ現象をより高精度に検出することができる。
(５) 請求項５に係る発明
ベルト上に形成された蛇行検出用万線パターンによって、ベルトの蛇行量を計測することができるので、ベルトがスリップする様子を二次元的に捉えることが可能となり、より一層精度の高いスリップメカニズムの解明を行うことができる。
【００２３】
(６) 請求項６に係る発明
濃度センサーにより計測する場合、その受光面が位置検出用パターンに対して大きい場合、正確な濃度変動の計測をすることが難しい。そこで、予めベルト上の位置検出用パターンとローラ上の位置検出用パターンとのずれ量を把握し、濃度センサーで計測した濃度変動振幅を設定しておくことにより、上記の問題があっても正確にスリップ量を計測することができる。これにより、一層高精度にベルトスリップ現象を検出することができる。
(７) 請求項７に係る発明
濃度変動振幅とスリップ量との離散的なデータを近似式（近似曲線）によって近似することにより、離散データ間を補間することができ、請求項６に係る発明と同様な効果を生じる。
【００２４】
(８) 請求項８に係る発明
スリップ量とベルト速度の関係をベルト速度解析手段によって解析することにより、ベルト速度に対するスリップ量を把握することができるので、スリップに対しベルト速度はどれだけの余裕があるかを把握することができる。
(９) 請求項９に係る発明
スリップ量の計測時にスリップ率の経時変化を捉えることができるので、スリップ量の変動が負荷変動によるものかどうかを判断することができる。また、負荷を一定に保持してスリップ率を計測することにより、スリップ率（摩擦特性）の経時変化を捉えることができる。その結果、ベルトスリップのメカニズムの解明に役立つ情報を取得することができる。
【００２５】
(１０) 請求項１０に係る発明
スリップ量又はスリップ率と、そのときに発生している負荷を経時的に計測することができるので、ベルトとローラの間のマイクロスリップを含む摩擦特性を経時的に評価することができる。これにより、スリップ量に対する許容負荷変動量、逆に、負荷変動に対するスリップ量の予測など、製品設計に有益な設計情報を蓄積することが可能となり、ベルトスリップのメカニズムの解明に役立つ情報を取得することができる。
(１１) 請求項１１に係る発明
スリップ発生時間とスリップ量を算出することができるので、ベルトのスリップ発生時間／スリップ量という特性値を取得することができ、より一層スリップメカニズムの解明に役立つ情報を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
駆動ローラと従動ローラとベルトから成る駆動装置が有する誤差要因に影響されることなく、スリップの発生部位や発生範囲が特定できるように、高精度なベルトスリップ計測を行い得るようにするという目的を、ローラと透明又は半透明のベルトのローラに接触する面のそれぞれに形成されている各位置検出用パターンの相対的移動による濃度変化を計測する、という独創的な構成により実現した。
【実施例１】
【００２７】
本発明の実施例１（請求項１に対応）について、図２−１及び図２−２を参照しながら説明する。図２−１はベルトスリップ計測装置の模式図、図２−２は位置検出用パターンの相対的移動により計測される濃度信号の説明図である。
この実施例１のベルトスリップ計測装置２０においては、図２−１(ａ)に示されているように、計測対象であるベルト２１と、このベルト２１を保持するローラ２２に対して、それぞれ同一形状の位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂが重なるように形成されている。さらに、このベルトスリップ計測装置２０は、ベルト２１とローラ２２上に形成された各位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂの重なり具合による濃度変動を、上方から計測する濃度センサー２４と、この濃度センサー２４から出力される濃度データを格納し解析する濃度解析装置２５を備えている。
上記それぞれの位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂの形成は、シール部材による貼り込みや、インクジェットなどの作像装置を用いる方法により実施することができる。この位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂは、ベルト送り方向に対し同じ幅を持ち、且つパターンの幅と同じ間隔でベルトの送り方向において必要な領域に形成する必要がある。
【００２８】
上記濃度センサー２４は、例えば図２−１(ｂ)に示されているように、発光部２６と受光部２７が対になった構成を持つ反射型センサーであり、該発光部２６は計測面２８に光を照射し、該受光部２７は計測面２８から反射した光を受光して、この受光した光量により計測面２８の濃度を計測する機能を備えている。計測される濃度データとしては、濃度の大きさをアナログ化又はデジタル化された濃度信号でも良い。また、上記濃度解析装置２５としては、濃度信号の入力ポートを有するパソコンや濃度信号処理装置などを用いることができる。
【００２９】
上記位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂがドットにより形成され、上記濃度センサー２４により濃度を計測した例が、図２−２(ａ)〜(ｃ)に示されている。
図２−２(ａ)に示されているものは、ローラ２２に対するベルト２１のスリップが無く、ベルト２１上の位置検出用パターン２３Ａ（パターンＡ）とローラ２２上の位置検出用パターン２３Ｂ（パターンＢ）の位置が、一致している場合の濃度信号である。この場合は、上記パターンＡとパターンＢは重なっているため、濃度センサー２４では図２−２(ａ)の濃度信号パターンのように計測される。ベルト２１とローラ２２の表面は、同図において左から右に向って送り出されている。
【００３０】
図２−２(ｂ)に示されているものは、ローラ２２の表面に対してベルト２１がスリップして、パターンＡとパターンＢが相対的に移動した後において計測した濃度信号である。パターンＡに対してパターンＢが移動した場合、濃度センサー２４では図２−２(ｂ)の濃度信号パターンのように計測される。また、図２−２(ｃ)に示されているものは、パターンＡとパターンＢがドット間隔の１／２だけ相対的に移動した場合に、計測した濃度信号である。この場合、濃度センサー２４では図２−２(ｃ)の濃度信号パターンのように計測される。
これらの結果によれば、濃度センサー２４により計測される濃度信号によって、ベルト２１とローラ２２との間で発生するスリップ状態を検出することができる。
ローラ２２とベルト２１上に形成される位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂは、該ローラ２２とベルト２１の送り方向に対して変化のあるパターンであれば良く、またこれらのパターンは、細かいほど微小なスリップを検出することができる。この位置検出用パターンの大きさは、濃度センサー２４の発光部２６から照射される計測面上のスポット径に対して、十分大きいことが必要である。通常、発光部２６がレーザの場合は、スポット径が数十ミクロン程度であり、例えば５０ミクロン程度であるとすると、位置検出用パターンの大きさは約２倍の１００ミクロン程度である。
【実施例２】
【００３１】
本発明の実施例２（請求項２,３に対応）について、図３及び図４を参照しながら説明する。図３は位置検出用パターンの形状と、そのパターンの相対的移動により計測される濃度信号の説明図、図４はベルトとローラに対して位置検出用パターンを形成する方法の説明図である。
この実施例２のベルトスリップ計測装置は、上記実施例１（図２−１、図２−２を参照）の計測装置において、位置検出用パターンを万線パターンにより形成したものである。この万線パターンは、図３(ａ)に示されているように、均等な線幅を有し、上記ローラ２２の軸と平行であり、かつ、上記線幅と同じ間隔でベルト２１の送り方向に配置されたパターンであり、そのパターンの大きさは上記実施例１において説明したように、発光部から計測面上に照射されるスポット径に対して十分大きくなるように決められる。この万線パターンを濃度センサー２４により計測した濃度信号パターンを図３(ｂ)に示している。ベルト２１が蛇行してローラ２２の軸方向へ移動した場合でも、該万線パターンはローラ軸に対して平行移動するため、ベルト送り方向の位置を一定に保っている。
【００３２】
次に、上記ベルトスリップ計測装置におけるベルト２１とローラ２２に対して、位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂを形成する方法について、図４を参照しながら説明する。
この位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂの形成方法は、図４に示されているように、計測対象であるベルト２１に対して転写用パターン２３をインキによって形成する。該ベルト２１への転写用パターン２３の形成には、例えばインクジェットヘッド２９などの作像装置を用いることができ、インキが乾燥する前に駆動ローラ（図示を省略）を低速で回転駆動させてベルト２１を低速で搬送させることにより、連れ回ったローラ２２にベルト２１上の転写用パターン２３を転写させる。この場合、使用するインキとしては、にじみが少なく、インキが転写されるまで乾かない程度の浸透性を持つ顔料系又は染料系インキが好適である。
また、ベルト２１とローラ２２に対して形成する位置検出用パターンの形状は、ベルト２１上に形成する転写用パターン２３の形状を変えることにより変更することができるので、この実施例２における万線パターンに限らず、上記実施例１（図２−１、図２−２を参照）におけるドットパターンであっても形成することが可能である。
【００３３】
この図４に示されている例では、ベルト２１を低速で搬送させている時に、該ベルト２１上に転写用パターン２３を作像しているが、予めベルト２１上に転写用パターン２３を形成し、その直後に該ベルト２１を搬送させてローラ２２に転写させることもできる。また、転写用パターン２３をベルト２１上に作像することに代えて、ローラ２２上に作像してもよいことは勿論であり、この場合は、ローラ２２上に形成された転写用パターン２３がベルト２１上に転写されることになる。
【実施例３】
【００３４】
本発明の実施例３（請求項４に対応）について、図５を参照しながら説明する。図５は位置検出用パターンの相対的移動により計測される濃度信号の説明図である。
この実施例３のベルトスリップ計測装置は、図５に示されているように、上記実施例２の計測装置（図３を参照）において、ベルト２１上の位置検出用パターン２３Ａ（パターンＡ）をマゼンタ色、ローラ２２上の位置検出パターン２３Ｂ（パターンＢ）をシアン色とし、これら両パターン２３Ａ,２３Ｂを透過性の塗料により形成したものである。そのため、両パターンが重なる領域ではブルー色となる。
【００３５】
上記パターンＡ及びパターンＢについて、それぞれのパターン毎に配置した濃度センサー２４により、ＲＧＢ色にそれぞれ感度のある撮影素子を通して計測すると、Ｇ色に感度のある撮像素子での濃度信号は、マゼンタ色のみを計測して濃度信号化する（Ｇ色センサー出力）。また、Ｒ色に感度のある撮像素子での濃度信号は、シアン色のみを抽出して濃度信号化する（Ｒ色センサー出力）。両方の位置検出用パターンが重なる領域は、それぞれの濃度を信号化する。つまり、Ｒ色濃度信号とＧ色濃度信号は、ベルト２１とローラ２２とのスリップの個々の挙動を独立して計測していることになる。
【実施例４】
【００３６】
本発明の実施例４（請求項５に対応）について、図６を参照しながら説明する。図６はベルト蛇行量の検出に関する説明図である。
この実施例４のベルトスリップ計測装置は、図６に示されているように、上記実施例２（図３を参照）の計測装置において、さらにベルトの蛇行状態を計測することができるように、ベルト上に蛇行検出用の万線パターンと蛇行検出用の濃度センサーを配置したものである。
【００３７】
ローラ２２の軸と平行な万線パターン２３Ａ,２３Ｂはベルト及びローラ上に配置され、ベルトがその送り方向においてスリップするとき、該万線パターンの相対移動により発生する濃度変化を濃度センサー（図示を省略）によって計測することにより、ベルトのスリップ状態を検出することができる。このようなスリップ状態の検出については、上記実施例２（図３を参照）のベルトスリップ計測装置の場合と同じであるので、その詳細な説明は省略する。
また、ベルト２１上にベルト送り方向に平行な万線パターン２３Ｃ,２３Ｄをベルト上に配置し、これによる濃度変動を濃度センサー（図示を省略）により計測する。ベルトに蛇行が生じた場合、ベルト送り出し方向に対して垂直方向（ローラ軸方向）へ該万線パターン２３Ｃ,２３Ｄによる濃度変化が生ずる。
その一例を図６(ａ)に示している。同図に示すように、所定の間隔を空けて配置した万線パターン２３Ｃ,２３Ｄの間に、ベルト蛇行検出用センサー読取部を配置する。ベルト２１が蛇行すると上記万線パターンが移動し、上記読取部での濃度が増加するため、上記濃度センサーの受光量は図６(ｃ)に示すように低下する。これによりベルト蛇行量を検出することができる。
【００３８】
また、別の例を図６(ｂ)に示している。同図に示すように、濃度が異なる万線パターン２３Ｃ,２３Ｄを間隔を空けないで接するようにベルト２１上に配置し、ベルト蛇行検出用センサー読取部を両者の間に配置する。ベルト２１が蛇行すると上記万線パターンが移動し、上記読取部の濃度は、該ベルト２１が左に移動すると増加し、右に移動すると減少するため、上記濃度センサーの受光量は図６(ｄ)に示すように変化する。これによりベルト蛇行量とその移動方向を検出することができる。
この例では濃度が異なる万線パターンを２つ用いたが、ベルト送り方向に対して垂直方向にグラデーションがかかったパターンでも良い。パターンの大きさや濃度センサーのスポット径は、計測対象であるベルトの蛇行量に対し濃度変動が十分発生するように設定する必要がある。ベルトの蛇行量が±約５０ミクロンであった場合、スポット径は約２倍の約１００ミクロン、パターンは約１００ミクロン以上、特に図６(ａ)の場合にはパターンの間隔は約５０ミクロンが望ましい。
【実施例５】
【００３９】
本発明の実施例５（請求項６,７,１１に対応）について、図７−１、図７−２及び図１１を参照しながら説明する。図７−１は濃度変動算出手段とスリップ量換算手段を備える濃度解析装置に関する説明図、図７−２は換算データ補間手段に関する説明図、図１１はベルトスリップ計測方法のフロー図である。
この実施例５のベルトスリップ計測装置は、上記実施例１（図２−１、図２−２を参照）又は実施例２（図３を参照）の計測装置において、図７−１(ａ)に示すように、濃度解析装置が濃度変動算出手段とスリップ量換算手段を備えることにより、スリップ量を求めることができるものである。
上記濃度変動算出手段は、図７−１(ｂ)に示されているように、任意の時間（スリップ量を計測する時間毎の）幅３１内における濃度変動の最大値３２と最小値３３から濃度変動振幅３４を算出する。また、上記スリップ量換算手段は、予め設定された濃度変動振幅とスリップ量のと関係を表すデータを参照して、上記濃度変動算出手段により出力された濃度変動振幅からスリップ量を求めるものである。図７−１(ｃ)において、濃度変動振幅とスリップ量との関係を表すデータの一例としてグラフを示す。
【００４０】
上記濃度変動振幅とスリップ量のと関係を予め設定するとき、これらの関係を例えば実験的に求めた場合、図７−２に示すように離散的なデータとなるが、上記スリップ量換算手段が備える換算データ補間手段は、この離散データを例えば二次関数近似による近似式（近似曲線）３５を用いて、離散したデータ間を補間する機能を持っている。したがって、上記スリップ量換算手段は、該換算データ補間手段により補間された補間データを用いてスリップ量を求めている。
【００４１】
次に、この実施例５のベルトスリップ計測装置を用いて、上記スリップ量を求める計測方法について、図１１を用いて説明する。
最初に、スリップ量を計測する時間分だけ、ベルト２１とローラ２２を駆動させた状態で、このベルト２１とローラ２２上に形成され、重なり合った位置検出用パターンの濃度を連続して計測する（濃度データ取込工程）。そして、スリップ量算出工程では、上記濃度データ取込工程において取得した濃度データを対象に、濃度データから各時間毎に濃度変動振幅を算出し、予め設定した濃度変動振幅とスリップ量との関係を表すデータを参照して、上記濃度変動振幅からスリップ量を求める。予めスリップ量許容値を設定し、そのスリップ量許容値以上となった時間帯（スリップ発生時間）及びそのスリップ量を求める。
【実施例６】
【００４２】
本発明の実施例６（請求項８に対応）について、図８を参照しながら説明する。図８はベルト速度解析手段を備える濃度解析装置に関する説明図である。
この実施例６のベルトスリップ計測装置は、上記実施例１〜実施例５（図２−１〜図３、図５〜図７−２を参照）の計測装置において、図８(ａ)に示すように、更にベルト速度（ベルトの線速度）を計測するベルト速度計測手段を備えており、また、濃度解析装置がベルト速度信号入力手段とベルト速度解析手段とを備えており、ベルト速度とスリップ量の関係を解析するものである。
【００４３】
ベルト速度計測手段は、例えばレーザードップラー速度計を用いて、ベルト速度を計測し速度信号を出力する。この速度信号は、アナログ信号又はデジタル信号のどちらでも良いが、ベルト速度信号入力手段により濃度解析装置内にデジタルデータとして取り込まれる。ベルト速度解析手段は、任意のベルト速度領域において計測されたスリップ量と、そのときのベルト速度データを用いて解析することにより、ベルト速度とスリップ量との関係が分かるように、例えば図８(ｂ)に示すような表記により出力するものである。
【実施例７】
【００４４】
本発明の実施例７（請求項９に対応）について、図９を参照しながら説明する。図９は万線パターンの濃度信号から表面速度を算出する場合の説明図である。
この実施例７のベルトスリップ計測装置は、上記実施例３（図５を参照）の計測装置において、濃度解析装置が表面速度解析手段を備えることにより、ベルトとローラそれぞれの表面速度を算出してスリップ率を求めるものである。
上記表面速度解析手段は、計測されたベルト２１の表面上の濃度変動と、ローラ２２の表面上の濃度変動を基に、それぞれの表面速度を求める。例えば、位置検出用パターン２３Ａ,２３Ｂが万線パターンの場合、図９に示すように、濃度変動の立ち上がり時点３７から次の立ち上がり時点３８までの時間（万線間の時間）３９と、上記ベルト２１又はローラ２２の表面に配置された万線の間隔距離からそれぞれの表面速度を算出することができる。そして、それぞれの表面速度とスリップ量（各表面速度の差）からスリップ率を算出する。例えば、ベルト２１の表面線速をＶｂ、ローラ２２の表面線速をＶｒとすると、スリップ率Ｓは下記の式(１)により求めることができる。
Ｓ=（Ｖｒ−Ｖｂ）／Ｖｒ  ‥‥‥‥‥（１）
【実施例８】
【００４５】
本発明の実施例８（請求項１０に対応）について、図１０を参照しながら説明する。図１０は、負荷データ入力手段と負荷データ解析手段を備える濃度解析装置に関する説明図である。
この実施例８のベルトスリップ計測装置は、上記実施例７（図９を参照）の計測装置において、図１０(ａ)に示すように、更にローラ又はベルトに対して負荷を掛ける負荷手段と、負荷を計測し負荷信号を出力する負荷計測手段を備えており、また、濃度解析装置が負荷データ入力手段と負荷データ解析手段とを備えることにより、負荷とスリップ量との関係、及び負荷とスリップ率との関係を解析するものである。
【００４６】
負荷手段は、ローラ２２又はベルト２１に対してベルト送り方向に負荷をかける機能を持つものであり、ローラ軸に負荷を掛けるものとしてはブレーキがある。負荷計測手段は、上記負荷手段により発生した負荷を計測し、負荷信号を出力する機能を持つものであり、例えばブレーキとローラ軸間に配置するトルクセンサーがある。この負荷信号は、アナログでもデジタルでも良いが、負荷データ入力手段により濃度解析装置２５内にデジタルデータとして取り込まれる。そして、負荷データ解析手段は、任意のベルト速度領域において計測されたスリップ量と、そのときの負荷データを用いて解析することにより、負荷とスリップ量との関係、及び負荷とスリップ率との関係が分かるように、例えば図１０(ｂ)及び図１０(ｃ)に示すような表記により出力するものである。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】は、従来の４連タンデム方式のフルカラー画像形成装置における作像・転写機構部の模式図である。
【図２−１】は、本発明の実施例１におけるベルトスリップ計測装置の模式図であり、(ａ)は装置全体図、(ｂ)は濃度センサーの説明図である。
【図２−２】は、実施例１のベルトスリップ計測装置において、位置検出用パターンの相対的移動により重なり状態が変化した場合に計測される濃度信号の説明図であり、(ａ)は相対的移動がない場合、(ｂ)は相対的移動があった場合、(ｃ)はドット間隔の１／２だけ相対的移動があった場合である。
【図３】は、本発明の実施例２におけるベルトスリップ計測装置の説明図であり、(ａ)は位置検出用パターンの形状を示し、(ｂ)は位置検出用パターンの相対的移動により計測される濃度信号の説明図である。
【図４】は、実施例２のベルトスリップ計測装置において、ベルトとローラに対して位置検出用パターンを形成する方法の説明図である。
【図５】は、本発明の実施例３のベルトスリップ計測装置において、位置検出用パターンの相対的移動により計測される濃度信号の説明図である。
【図６】は、本発明の実施例４のベルトスリップ計測装置において、ベルト蛇行量の検出に関する説明図である。(ａ)及び(ｂ)は蛇行検出用万線パターンとベルト蛇行検出用センサー読取部に関する説明図であり、(ｃ)及び(ｄ)はベルト蛇行検出用センサーの出力を示す。
【図７−１】は、濃度変動算出手段とスリップ量換算手段を備える濃度解析装置に関する説明図である。(ａ)は濃度解析装置を説明するブロック線図、(ｂ)は濃度変動振幅の算出に関する説明図、(ｃ)は濃度変動振幅からスリップ量を換算する換算データを示す図である。
【図７−２】は、換算データ補間手段に関する説明図である。
【図８】は、ベルト速度解析手段を備える濃度解析装置に関する説明図である。(ａ)は濃度解析装置を説明するブロック線図、(ｂ)はベルト速度解析手段により解析したベルト速度とスリップ量との関係を示す図である。
【図９】は、万線パターンの濃度信号から表面速度を算出する場合の説明図である。
【図１０】は、負荷データ入力手段と負荷データ解析手段を備える濃度解析装置に関する説明図である。(ａ)は濃度解析装置を説明するブロック線図、(ｂ)及び(ｃ)は、負荷データ解析手段により解析した負荷とスリップ量との関係、及び負荷とスリップ率との関係を示す図である。
【図１１】は、ベルトスリップ計測方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０‥‥フルカラー画像形成装置の作像・転写機構部
１１ａ〜１１ｄ‥‥感光体                １２‥‥中間転写ベルト
１３ａ〜１３ｄ‥‥第１転写部            １４‥‥駆動ローラ
１５ａ,１５ｂ‥‥従動ローラ             １６‥‥第２転写部
１７‥‥用紙
２０‥‥ベルトスリップ計測装置          ２１‥‥ベルト（計測対象）
２２‥‥ローラ                          ２３‥‥転写用パターン
２３Ａ‥‥位置検出用パターン（パターンＡ）
２３Ｂ‥‥位置検出用パターン（パターンＢ）
２３Ｃ,２３Ｄ‥‥蛇行検出用万線パターン
２４‥‥濃度センサー                    ２５‥‥濃度解析装置
２６‥‥発光部                          ２７‥‥受光部
２８‥‥計測面                          ２９‥‥インクジェットヘッド
３１‥‥任意の時間幅                    ３２‥‥最大値
３３‥‥最小値                          ３４‥‥濃度変動振幅
３５‥‥近似式（近似曲線）              ３７,３８‥‥立ち上がり時点
３９‥‥万線間の時間
【図１】
2006214984.tif 000003
【図５】
2006214984.tif 000004
【図７−１】
2006214984.tif 000005
【図７−２】
2006214984.tif 000006
【図８】
2006214984.tif 000007
【図９】
2006214984.tif 000008
【図１０】
2006214984.tif 000009
【図１１】
2006214984.tif 000010
【図２−１】
2006214984.tif 000011
【図２−２】
2006214984.tif 000012
【図３】
2006214984.tif 000013
【図４】
2006214984.tif 000014
【図６】
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