(57)【要約】      （修正有）【課題】レイアウトの制約がなく、速度変動による誤検知が発生しないベルトの寄り量を算出するベルト寄り量計測装置、ベルト駆動装置および画像形成装置を提供する。【解決手段】表面にマークを形成したベルト１０２と、マークを照射する照射手段１１１と、マークからの反射光を受光する受光手段１１２と、受光した反射光から前記マークによる反射光量を特定する特定手段と、特定手段が特定した、マーク１０２による反射光量の変化量に基づき、ベルトの寄り量を算出する算出手段とを備える。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にマークを形成したベルトと、
前記マークを照射する照射手段と、
前記マークからの反射光を受光する受光手段と、
受光した反射光から前記マークによる反射光量を特定する特定手段と、
前記特定手段が特定した、前記マークによる反射光量の変化量に基づき、前記ベルトの寄り量を算出する算出手段とを有することを特徴とするベルト寄り量計測装置。
【請求項２】
前記算出手段は、前記ベルト上の同一のマークによる反射光量が、前記ベルトの回転周期毎に変化する変化量に基づき、前記ベルトの寄り量を算出することを特徴とする請求項１に記載のベルト寄り量計測装置。
【請求項３】
前記ベルトは、搬送方向に複数の異なるマークを有し、
前記算出手段は、前記ベルト上の異なるマークによる反射光量が、変化する変化量に基づき、前記ベルトの寄り量を算出することを特徴とする請求項１または２記載のベルト寄り量計測装置。
【請求項４】
前記受光手段は、複数の受光部を有し、
前記複数の受光部の少なくとも１つは、前記マークからの反射光を受光し、
前記複数の受光部の少なくとも１つは、前記照明手段からの照射光を直接受光し、
前記算出手段は、直接受光した照射光に基づき前記ベルトの寄り量を補正することを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載のベルト寄り量計測装置。
【請求項５】
前記ベルトをかけまわすローラと、
前記ローラの傾斜を変化させるアクチュエータと、
請求項１から４のいずれか１項に記載のベルト寄り量計測装置から得られたベルト寄り量を基に前記アクチュエータの移動量を算出する演算手段と、
該移動量から前記アクチュエータを駆動して前記ベルトの寄りを修正する制御手段とを有することを特徴とするベルト駆動装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のベルト寄り量計測装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５に記載のベルト駆動装置を具備したことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルトの寄り量を算出するベルト寄り量計測装置、ベルト駆動装置および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
複数の回転体で支持されたベルトを駆動するベルト駆動装置では、一般的にベルトが駆動方向に搬送されるのが理想的であるが、駆動系を構成している回転体の傾き、ベルトにおける左右の張力差、無端ベルトであればベルト自身の両側周囲長の差、電子写真方式の中間転写ベルトや熱定着ベルトでは紙の突入などによる外部負荷の変動などにより、ベルトが蛇行したり、駆動方向とは異なる方向に寄ってしまう現象があることが知られている。
【０００３】
そこで、マークからの反射光を受光するタイミングの変化に基づき、寄り量を算出することが知られている。しかしながら、この場合、ベルトの速度変動によっても上記タイミングが変化するため、ベルト寄りか、ベルト速度変動かの区別が困難であった。そこで、以下の技術が提案されている。
【０００４】
特許文献１では、ベルトの周長を駆動ロールの周長の整数倍の長さとすることにより、駆動ロールによるベルトの表面速度によるベルトの蛇行検知への影響は、毎回転同じになる。その上で、１回転の駆動ロールの速度変動パターンをローパスフィルター等で処理することで、正確な寄り量を検出する方法が提案されている。
【特許文献１】特許第３０８４５８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記手段には下記の課題がある。
【０００６】
駆動ロールの周長とベルト周長の比を整数比にすることで、駆動ロールによるベルトの速度変動の蛇行検知への影響は、毎回転同じとなるので修正可能となる。しかしながら、駆動ロールの径とベルト周長の制約が出来てしまい、ベルト以外の駆動ロール等のレイアウトの制約があり装置を小型化出来ない問題がある。
【０００７】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を鑑みて、レイアウトの制約がなく、速度変動による誤検知が発生しないベルトの寄り量を算出するベルト寄り量計測装置、ベルト駆動装置および画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため、請求項１に記載の発明は、表面にマークを形成したベルトと、前記マークを照射する照射手段と、前記マークからの反射光を受光する受光手段と、受光した反射光から前記マークによる反射光量を特定する特定手段と、前記特定手段が特定した、前記マークによる反射光量の変化量に基づき、前記ベルトの寄り量を算出する算出手段とを有するベルト寄り量計測装置であることを特徴とする。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベルト寄り量計測装置において、前記算出手段は、前記ベルト上の同一のマークによる反射光量が、前記ベルトの回転周期毎に変化する変化量に基づき、前記ベルトの寄り量を算出することを特徴とする。
【００１０】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載のベルト寄り量計測装置において、前記ベルトは、搬送方向に複数の異なるマークを有し、前記算出手段は、前記ベルト上の異なるマークによる反射光量が、変化する変化量に基づき、前記ベルトの寄り量を算出することを特徴とする。
【００１１】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３のいずれか１項に記載のベルト寄り量計測装置において、請求項前記受光手段は、複数の受光部を有し、前記複数の受光部の少なくとも１つは、前記マークからの反射光を受光し、前記複数の受光部の少なくとも１つは、前記照明手段からの照射光を直接受光し、前記算出手段は、直接受光した照射光に基づき前記ベルトの寄り量を補正することを特徴とする。
【００１２】
請求項５に記載の発明は、前記ベルトをかけまわすローラと、前記ローラの傾斜を変化させるアクチュエータと、請求項１から４の何れか１項に記載のベルト寄り量計測装置から得られたベルト寄り量を基に前記アクチュエータの移動量を算出する演算手段と、該移動量から前記アクチュエータを駆動して前記ベルトの寄りを修正する制御手段とを有するベルト駆動装置であることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項４のいずれか１項に記載のベルト寄り量計測装置を具備した画像形成装置であることを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明は、請求項５に記載のベルト駆動装置を具備した画像形成装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、レイアウトの制約がなく、速度変動による誤検知が発生しないベルトの寄り量を算出するベルト寄り量計測装置、ベルト駆動装置および画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明は、以下の態様を有する。
【００１７】
マークからの反射光量の変化量に基づき、ベルトの寄り量を算出する。
つまり、マークからの反射光を受光するタイミングの変化に基づき寄り量を算出していないのでベルト速度変動の影響が低減される。
【００１８】
ベルト上の同一マークによる反射光量が、ベルトの回転周期毎に変化する変化量に基づき、ベルトの寄り量を算出する。
つまり、マークからの反射光を受光するタイミングの変化に基づき寄り量を算出していないのでベルト速度変動の影響が低減される。
【００１９】
ベルトの搬送方向に複数の異なるマークによる反射光量をが、変化する変化量に基づき、ベルトの寄り量を算出する。
つまり、マークからの反射光を受光するタイミングの変化に基づき寄り量を算出していないのでベルト速度変動の影響が低減される。
【００２０】
また、本発明は、受光部が複数有り光源の光量変化と反射光量を同時に検出しているため、光源の光量変動の影響を受けずに精度良く検出が出来る。
【００２１】
また、本発明は、高精度なベルト寄り制御が可能となる。
【００２２】
また、マークからの反射光を受光するタイミングの変化に基づき寄り量を算出していないのでベルト速度変動の影響が低減される画像形成装置となる。
【００２３】
さらに、マークからの反射光を受光するタイミングの変化に基づき寄り量を算出していないのでベルト速度変動の影響が低減され、高精度なベルト寄り制御が可能な画像形成装置となる。
【００２４】
上述した態様を有するベルト寄り量計測装置、ベルト駆動装置および画像形成装置について以下の実施例を用いて説明する。
以下に示す用語は、その要旨を逸脱しない範囲内において当業者が修正や代用を行い、種々の変更を施し、構築することを可能とする。
【実施例１】
【００２５】
図１は、本発明の実施例１に係るベルト寄り計測装置を搭載した４連タンデム方式のフルカラー画像形成装置の具体例の概要を示す概略図である。
【００２６】
同図に示す画像形成装置１０は、駆動ローラ１０４、２つの従動ローラ105等の3つのローラ、ベルト１０２、４つの感光体１０１、第１転写部材１０３、第２転写部材１０６、およびベルト寄り計測装置１０８で構成されている。ベルト１０２は、樹脂製ベルトである。
【００２７】
駆動ローラ１０４には図示しない駆動モータが取り付けられている。このモータに
よって駆動ローラ１０４を駆動し、ベルト１０２に駆動力を伝達することによってベルト１０２は駆動される。また、ベルト１０２の寄り量は非接触変位計であるベルト寄り計測装置１０８によって検出される。
【００２８】
４連タンデム方式のフルカラー画像形成装置１０における作像・転写機構部では、感光体１０１上に静電像が形成され、トナーによって可視像となる。このトナー像は、感光体１０１と第１転写部材１０３にてベルト１０２に転写される。
【００２９】
ベルト１０２は、駆動ローラ１０４および従動ローラ１０５によって保持・駆動される。
【００３０】
そして、ベルト１０２に転写されたトナー像は、第２転写部材１０６にて用紙１０７に転写され、用紙上に画像を形成することになる。
【００３１】
ベルト１０２上に各色の色画像の重ね合わせを行うときに、ベルトの寄り現象が発生すると、ベルト１０２が駆動方向とは異なる両側どちらかに移動する。その結果、４つの色の重ね合わせ位置が不定期にずれてしまうことになる。例えば、一番左の感光体１０１でのベルトへの転写位置から一番右の感光体１０１の転写位置まで３００ｍｍあったとして、０．１％（走行距離に対する寄り量の割合）のベルトの寄りがあったとすると、３００μｍの色ずれとなってしまい、画像品質上許されない値となってしまう。
【００３２】
図２は、図１のベルト寄り計測装置１０８近傍の要部拡大図である。
【００３３】
ベルト寄り計測装置１０８は、光照射手段１１１、受光センサ（受光手段）１１２、により構成され、ベルト１０２近傍に配置されている。ベルト寄り計測装置１０８の作用・動作としては、ベルト１０２上に形成されたパターン（マーク）１１０に対して、光照射手段１１１から光を照射して、その反射光量を受光センサ１１２により検出することにより行われる。
【００３４】
図３は、図２に示したベルト１０２上のパターン１１０と、光照射手段１１１と受光センサ１１２による照明および受光範囲の関係を示す図である。パターン１１０による反射光量は、ベルト１０２上のパターン１１０と受光範囲の面積の重なり程度によって変動する。
【００３５】
その光量変化を計測することによってベルトの寄り量を計測するものである。
【００３６】
図４は、図３に示したベルト１０２上のパターン１１０と受光範囲の面積の重なり程度によって変動するセンサ出力を示している。左の受光範囲が全部光学パターン１１０に重なった場合は、センサ出力が最大となる。右の受光範囲が全部光学パターン１１０の一部に重なった場合は、センサ出力が低い出力となる。中央に示す、受光範囲が半分程度光学パターン１１０重なった場合は、センサ出力は中程度となる。
【００３７】
図５は、ベルトの寄り量算出のアルゴリズムを示している。
【００３８】
特定手段２１０および算出手段２１１は、ベルトの寄り量算出を開始する（ステップ２０１）。特定手段２１０が行う処理として、ベルト１０２が駆動され、一定の速度で走行し始めた後、パターン１１０に対して光照射手段１１１は、光を照射し、その反射光量を受光センサ１１２により検出を行う（ステップ２０２）。特定手段２１０は、ステップ２０２でパターン１１０のエッジを検出した場合（ステップ２０２／ＹＥＳ）、反射光量のピーク値を特定して記憶する（ステップ２０３）。検出しない場合は（ステップ２０２／ＮＯ）、次の処理に進まない。ステップ２０３の処理後、算出手段２１１は、特定手段２１０が今回記憶したピーク値と前回記憶したピーク値との差から寄り量を算出する（ステップ２０４）。
【００３９】
図６は、受光センサ１１２のセンサ出力変化とベルト寄り量の相関を示したグラフである。
【００４０】
横軸にセンサ出力変化量、縦軸にベルト寄り量を示し相関関係を示している。
【００４１】
算出手段２１１は、このグラフに対応するテーブルを有しており、特定手段２１０が今回記憶したピーク値と前回記憶したピーク値との差から寄り量を算出する。
【００４２】
図７は、受光センサ１１２によるセンサ出力を示している。
【００４３】
横軸に時間、縦軸にセンサ出力の値を取って示している。
【００４４】
図７のＡはパターン１１０でのセンサ出力、図のＡ´はベルト１０２一周後のパターン１１０でのセンサ出力を示しており、Ａ´とＡの出力の差に基づきベルトの寄り量が算出される。
【実施例２】
【００４５】
なお、実施例２は、以下に説明する内容以外は、実施例１と同様である。
【００４６】
図８は、実施例２に係るベルト上の複数の光学パターンを示したものである。
【００４７】
左の図は、ベルト１０２上のパターン１１０として、ベルト１０２の搬送方向にそれぞれある間隔をもってパターンＡ、パターンＢ，パターンＣを配置したものである。
右の図は、ベルト上の各パターンＡ、パターンＢ，パターンＣとしての、パターン１１０の範囲と照明および受光範囲の位置関係を示したものである。
【００４８】
図９は、実施例２に係る図１のベルト寄り計測装置１０８近傍の要部拡大図である。
【００４９】
ベルト寄り計測装置１０８の作用・動作としては、ベルト１０２上に形成されたパターンＡ、Ｂ、Ｃに対して、光照射手段１１１から光を照射して、その反射光量を受光センサ１１２により検出することにより行われる。
【００５０】
図１０は、実施例２に係る受光センサ１１２によるセンサ出力を示している。
【００５１】
図のＡ、Ｂ、ＣはパターンＡ、Ｂ、Ｃでの各センサ出力、図のＡ´、Ｂ´、Ｃ´はベルト１０２一周後のパターンＡ、Ｂ、Ｃでの各センサ出力を示している。
【００５２】
図１１は、実施例２に係る第１のベルト寄り計測のアルゴリズムを示したものである。
【００５３】
図１１において、下部にあるフローチャートにおいては、特定手段２１０は、一回目のパターンＡでの出力Ａを検出する（ステップ２２１）。その後、一回目のパターンＢでの出力Ｂを検出を行う（ステップ２２２）。次に、一回目のパターンＣでの出力Ｃを検出する（ステップ２２３）。その後、検出した各出力Ａ、Ｂ、Ｃを記憶して、特定手段２１０は、二回目のパターンＡ´での出力Ａ´を検出する（ステップ２２４）。それから、二回目のパターンＢ´での出力Ｂ´を検出する（ステップ２２５）。さらに、二回目のパターンＣ´での出力Ｃ´を検出する（ステップ２２６）。そして、検出した各出力Ａ、Ｂ、Ｃを記憶する。最後に、算出手段２１１は、Ａ´−Ａ、Ｂ´−Ｂ、Ｃ´−Ｃから各々寄り量の算出を行う。
【００５４】
上述したフローチャートにおけるアルゴリズムをタイミングチャートとして図１１上部に示す。
【００５５】
図１２は、実施例２に係る第２のベルト寄り計測のアルゴリズムを示し、センサ出力と差分出力の関係を示している。
【００５６】
算出手段２１１は、図１２に示す差分出力であるＢ−Ａ、Ｃ−Ａ、Ａ´−Ａから各々寄り量を算出する。実際には、差分出力であるＢ−ＡやＣ−Ａは、パターン設置位置のバラツキにほぼ相当してしまい、寄り量を示さない。本実施例においては、ベルト１周毎に同パターンの検出情報から寄り量を算出している。
【００５７】
これによって、複数パターンの設置位置が正確で無くても、計測器位置にＡ〜Ｃのパターンが来た時点で前周からのベルト寄り量を検出することが可能となる。
【００５８】
すなわち、１周前の各パターンの検出値を基準にしており、寄り量はあくまでＡ’−ＡやＢ’−Ｂとなる。
【００５９】
例えば、ベルト周回数ｎを使うと、（Ａｎ）−（Ａｎ−１）が、ｎ周目におけるパターンＡが計測器位置にきた時点のベルト寄り量となる。
【００６０】
さらに、Ａ〜Ｃの各パターン間のベルト駆動時間が寄り量の最小サンプリング時間となるため、パターン数が多いほど（間隔が短いほど）、詳細なベルト寄り挙動を把握できることになる。
【実施例３】
【００６１】
なお、実施例３は、以下に説明する内容以外は、実施例１と同様である。
【００６２】
図１３は、実施例３に係る受光手段を示したものである。
【００６３】
受光手段は受光センサ１１２以外に集光レンズ１２１を備える。ベルト１０２上のパターン１１０からの反射光は、集光レンズ１２１を通して受光センサ１１２に入射する。
【００６４】
図１４は、実施例３に係る受光センサの出力を示す。
【００６５】
パターン１１０のエッジ部の受光センサ１１２出力を示したものである。横軸に時間、縦軸にセンサ出力を取っている。
【００６６】
集光レンズ１２１が有る場合は、集光レンズ１２１が無い場合と比較して受光センサ１１２出力の最大レベルは限られたエリアの反射光量のため低くなるものの、パターン１１０のエッジ部での受光センサ１１２出力の立ち上がりがシャープとなる。
【００６７】
図１５は、実施例３の変形例に係る受光手段と照射手段を示したものである。照射手段は、光照射手段１１１以外に、光分岐手段１２２を備える。受光センサ１１２は、複数の受光部として、受光面Ａ１１２ａ、受光面Ｂ１１２ｂを備える。
【００６８】
光照射手段１１１から照射された光は、光分岐手段１２２により受光面Ａ１１２aに到達する光と、光照射手段１１１から照射され、光分岐手段１２２を透過してパターン１１０を備えたベルト１０２の表面に到達して反射して、集光レンズ１２１で集光され、受光面B１１２ｂに到達するものがある。受光面A１１２ａで検出された光は、光照射手段１１１の元の光量変化を検出することが出来る。元の光量変化をベースに、反射光量を補正することでパターン１１０を備えたベルト１０２の表面からの反射光量変化を正確に検出することが可能となる。
【実施例４】
【００６９】
なお、実施例４は、以下に説明する内容以外は、実施例２と同様である。
【００７０】
図１６は、実施例４に係るベルト駆動装置を示す。これは、実施例２に係る図９の装置にベルト寄り制御機構を配置したものである。ベルト寄り制御機構は、ローラ１０５の傾斜を変化させるアクチュエータ１３１を備える。
【００７１】
光照射手段１１１と受光センサ１１２を有するベルト寄り量計測装置でベルト寄り量を検出した場合、図示しない演算手段が、ベルト寄り量に基づき、アクチュエータ１３１の移動量を算出する。そして、図示しない制御手段が、算出された移動量に基づき、ローラ１０５に配置されたアクチュエータ１３１を傾けることによりベルト１０２の寄りを制御する。
【００７２】
図１７は、実施例４に係るベルト寄り制御アルゴリズムを示したものである。
【００７３】
算出手段２１１は、一周当たりのベルト寄り量を算出する（ステップ２３１）。その後、制御手段が寄り量に基づく、寄り制御を実行する（ステップ２３２）。次に、制御手段が寄り制御の効果を算出する（ステップ２３３）。さらに、制御手段が寄り制御効果に基づく補正を実行する（ステップ２３４）。以上の動作を繰り返すことによりベルト１０２の寄り量の制御が可能となる。
【００７４】
図１８は、実施例４に係る画像形成装置を示す。
【００７５】
これは、実施例１に係る図１の画像形成装置にアクチュエータ１３１によるベルト寄り制御機構を搭載したものである。
【００７６】
図１９は、実施例４にかかる受光センサの配置例１を示すものである。
【００７７】
この場合、ローラ１０５上のベルト１０２に対して受光センサ１１２を配置しているため、ベルト１０２の振動等の外乱を受けにくく、受光センサ１１２の検出精度が向上する。
【００７８】
図２０は、実施例４の変形例に係る受光センサの配置例２を示すものである。
【００７９】
画像形成装置１０は、受光センサ１１２に対してベルト１０２の裏側にプレート部材１３２を備える。この場合、プレート部材１３２上のベルト１０２に対して受光センサ１１２を配置している為、ベルト１０２の振動等の外乱を受けにくく、受光センサ１１２の検出精度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００８０】
【図１】実施例１に係るベルト寄り計測機構を搭載した画像形成装置の構成を示す。
【図２】実施例１に係るベルト寄り計測機構の要部拡大図を示す。
【図３】実施例１に係るベルト上の光学パターンと、光照射手段と受光センサによる照明および受光範囲の関係を示す。
【図４】実施例１に係るパターンと受光範囲の面積の重なり程度によって変動するセンサ出力を示す。
【図５】実施例１に係るベルトの寄り量算出アルゴリズムを示す。
【図６】実施例１に係るセンサ出力とベルト寄り量の相関を示す。
【図７】実施例１に係る受光センサによる出力を示す。
【図８】実施例２に係るベルト上の複数の光学パターンを示す。
【図９】実施例２に係るベルト寄り計測機構の要部拡大図を示す。
【図１０】実施例２に係る受光センサによる出力を示す。
【図１１】実施例２に係る第１のベルト寄り計測のアルゴリズムを示す。
【図１２】実施例２に係る第２のベルト寄り計測のアルゴリズムを示す。
【図１３】実施例３に係る受光手段を示す。
【図１４】実施例３に係る受光手段の出力を示す。
【図１５】実施例３の変形例に係る受光手段と照射手段を示す。
【図１６】実施例４に係るベルト駆動装置寄り制御機構を示す。
【図１７】実施例４に係るベルト寄り制御アルゴリズムを示す。
【図１８】実施例４に係る画像形成装置ベルト寄り計測機構を示す。
【図１９】実施例４に係る受光センサの配置例を示す。
【図２０】実施例４の変形例に係る受光センサの配置例を示す。
【符号の説明】
【００８１】
１０    画像形成装置
２０    集光レンズ装置
１０１    感光体
１０２    ベルト
１０３    第1転写部材
１０４    駆動ローラ
１０５    従動ローラ
１０６    第２転写部材
１０７    用紙
１０８    ベルト寄り計測装置
１１０    パターン
１１１    光照射手段
１１２    受光センサ
１２１    集光レンズ
１２２    光分岐手段
１３１    アクチュエータ
１３２    プレート部材
【図１】
2009086448.tif 000003
【図２】
2009086448.tif 000004
【図３】
2009086448.tif 000005
【図４】
2009086448.tif 000006
【図５】
2009086448.tif 000007
【図６】
2009086448.tif 000008
【図７】
2009086448.tif 000009
【図８】
2009086448.tif 000010
【図９】
2009086448.tif 000011
【図１０】
2009086448.tif 000012
【図１１】
2009086448.tif 000013
【図１２】
2009086448.tif 000014
【図１３】
2009086448.tif 000015
【図１４】
2009086448.tif 000016
【図１５】
2009086448.tif 000017
【図１６】
2009086448.tif 000018
【図１７】
2009086448.tif 000019
【図１８】
2009086448.tif 000020
【図１９】
2009086448.tif 000021
【図２０】
2009086448.tif 000022