JP2009139635A - 画像形成装置及び制御方法 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト部材の寄りを制御する量を最小限に抑えた高精度のベルト部材寄り制御を可能とした画像形成装置及び制御方法を提供する。
【解決手段】画像形成装置は、検知マーク５０１が形成された上ベルト２０１、寄り検知センサ２１３、寄り制御モータ３０２、ＣＰＵ７０２を備える。寄り検知センサ２１３の読取値が基準範囲内で且つ読取値が基準値に対し５％以上の差異がある場合、以下のベルト寄り制御を行う。寄り検知センサ２１３の読取値が大きくなる方向に上ベルト２０１が移動している場合、寄り制御モータ３０２を正転方向に加速する。また、寄り検知センサ２１３の読取値が小さくなる方向に上ベルト２０１が移動している場合、寄り制御モータ３０２を逆転方向に加速する。また、寄り検知センサ２１３が検知範囲を外れた状態で上ベルト２０１が周動している場合、警告を発する。
【選択図】図５

Description

本発明は、画像形成を行う記録紙の搬送に用いる無端のベルトに発生する変動を制御する場合に好適な画像形成装置及び制御方法に関する。

電子写真プロセス方式の画像形成装置では、一般に、入力された画像データに応じて半導体レーザを駆動して発光されるレーザ光をスキャナモータにより回転する回転多面鏡（ポリゴンミラー）で偏向走査し、感光体に照射することで潜像形成を行う。感光体に形成した静電潜像を現像剤（トナー）で現像したトナー画像を転写し定着器で記録紙に定着することで画像形成を行う。このような画像形成装置において、感光体に形成したトナー画像の転写に用いる中間転写部、転写部に記録紙を搬送する搬送ベルトや記録紙に形成したトナー画像の定着を行う定着器として、ベルト部材（以下ベルト）を用いたものがある。

ベルト部材（以下ベルト）を用いた定着器としては、ベルトとローラを組み合わせて記録紙を搬送しながら定着を行う方式が知られている。この方式では、互いに圧接し回転している定着ローラと加圧ローラとの間の圧接部（圧接部）により記録紙を狭持しベルトを介して搬送しながら熱と圧力を加えることにより、トナー画像を記録紙に定着させる。回転駆動させるベルトは回転に伴い、ベルトの寄り（ベルト移動方向に直交するベルト幅方向の変動）が発生する。このため、寄り制御の方法として、例えば突き当て部材を用いてベルト端部を突き当てて寄りを制御する方法がある。しかし、上記のベルトとローラを用いて記録紙を搬送しながら定着を行う定着器の場合、圧接し回転しており多大なトルクで駆動されるため、ベルトの寄り（ベルト移動方向に直交するベルト幅方向の変動）を補正制御した際に圧接されている分その応答性が鈍い。このため、ベルト端部の保護の為にも、突き当て部材に突き当たる前での制御が望まれる。

そこで、一般的にベルトの寄りを制御するものとして、ベルトの端部形状を見ながらベルトの寄りを行う方法が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開2002-251080号公報

しかしながら、上記従来技術においては、ベルトの製造上の加工精度の問題によってベルトのエッジは平行とはなっていない。ベルトのエッジの形状を見ながらの制御では、ベルトの寄り量や寄り速度が場所により大きくなるなど、ベルトの寄り量や寄り速度を制度よく検出することが出来ず、ベルト寄りを精度良く制御できない。

しかし、ベルトの寄りを制御する量は、ベルト保護の観点から最小限に押さえたい。このためにも、ベルトの寄り量や寄り速度を正確に検出する必要がある。また、定着器の場合は、ベルトは圧接され回転しており多大なトルクで駆動されるため、ベルト保護の為にも、一層ベルトの寄り制御する量は、最小限に押さえたい。このためにも、ベルトの寄り量や寄り速度を正確に検出する必要がある。

また、ベルトのエッジ形状のばらつきを考慮する為に、無端ベルトのベルトエッジ形状を記憶し、このベルトエッジ形状と無端ベルトのベルト位置の検出結果とを比較して、その差分からベルトの張架ローラの傾きを変えてベルト寄りを制御することもできる。しかし、この方法では、ベルトの移動方向のホームポジションを検出するセンサと、ベルトエッジ形状を記憶する記憶部と、ベルト位置検出手段と、該検出結果とベルトエッジ形状のデータとを比較する手段とが必要になり、装置が複雑でコストアップになる。

本発明の目的は、ベルト部材の寄りを制御する量を最小限に抑えた高精度のベルト部材寄り制御を可能とした画像形成装置及び制御方法を提供することにある。

上述の目的を達成するために、本発明は、ベルト部材と、前記ベルト部材が掛け渡されるベルト保持機構、を有する画像形成装置において、前記ベルト部材における幅方向の端部に対し前記ベルト部材の進行方向に沿って形成された複数のマークを検知するマーク検知手段と、前記マーク検知手段からの情報を基に、前記ベルト部材の回転駆動時における幅方向に対する前記ベルト部材の位置の変動量を検出する寄り検出手段と、前記ベルト寄り検出手段からの情報を基に、前記ベルト保持機構を構成する複数のローラのうちの少なくとも１個のローラの軸を傾けることで、前記ベルト部材を前記ローラの軸方向にスライドさせるベルト寄り制御手段と、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、ベルト寄り検出手段からの情報を基に、ベルト保持機構を構成する複数のローラのうちの少なくとも１個のローラの軸を傾けることで、ベルト部材をローラの軸方向にスライドさせる。これにより、ベルト部材の寄りを制御する量を最小限に抑えた高精度のベルト部材寄り制御が可能となる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

［第１の実施の形態］
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す構成図である。

図１において、画像形成装置は、複数の画像形成部を並列に配置し電子写真プロセス方式（中間転写方式採用）で画像形成を行うカラー複写機として構成されており、画像読取部１Ｒと画像出力部１Ｐから構成されている。画像読取部１Ｒは、原稿の画像を光学的に読み取り、電気信号（画像読取信号）に変換して画像出力部１Ｐに出力する。画像出力部１Ｐは、４つの画像形成部１０、給紙ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０、制御ユニット８０を備えており、画像読取信号に基づき記録紙に画像を形成する。

４つの画像形成部１０は、同じ構成を有する。４つの画像形成部１０は、それぞれ、電子写真感光体（以下感光体ドラム）１１ａ〜１１ｄ、一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、光学系１３ａ〜１３ｄ、現像器１４ａ〜１４ｄ、クリーニング部１５ａ〜１５ｄ、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを備えている。感光体ドラム１１ａ〜１１ｄは、駆動軸に支持され矢印方向に回転駆動される第１の像担持体である。感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの周囲には、それぞれ、一次帯電器１２ａ〜１２ｄ、光学系１３ａ〜１３ｄ、折り返しミラー１６ａ〜１６ｄ、現像器１４ａ〜１４ｄ、クリーニング部１５ａ〜１５ｄが配置されている。

一次帯電器１２ａ〜１２ｄは、それぞれ感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与える。光学系１３ａ〜１３ｄは、画像読取部１Ｒから出力される画像読取信号に応じて変調したレーザ光を折り返しミラー１６ａ〜１６ｄを介して感光体ドラム１１ａ〜１１ｄに照射し露光する。これにより、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像が形成される。現像器１４ａ〜１４ｄは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの現像剤（以下トナー）を収納しており、感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上の静電潜像をトナーにより現像することで顕像化する。

中間転写ユニット３０は、駆動ローラ３２、従動ローラ３３、二次転写対向ローラ３４（以上、ベルト保持機構）に緊張状態に巻回（張架）された第２の像担持体としての中間転写ベルト３１（ベルト部材）を備えている。駆動ローラ３２は、中間転写ベルト３１を駆動する。従動ローラ３３は、ばね（不図示）の付勢により中間転写ベルト３１に適度な張力を与える。中間転写ベルト３１における駆動ローラ３２と従動ローラ３３の間は、一次転写平面Ａとして形成されている。二次転写対向ローラ３４は、後述の二次転写ローラ３６に対向する。

中間転写ベルト３１と感光体ドラム１１ａ〜１１ｄが対向する箇所は、それぞれ一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄとして形成されている。また、中間転写ベルト３１の裏側で、一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄに対応する箇所には、それぞれ一次転写用帯電器３５ａ〜３５ｄが配置されている。感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上の顕像化されたトナー画像は、一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。

二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１を挟んで二次転写対向ローラ３４に対向して配置されている。二次転写ローラ３６と中間転写ベルト３１との間の圧接部は、二次転写領域Ｔｅとして形成されている。二次転写ローラ３６は、中間転写ベルト３１に対して適度な圧力で加圧されている。中間転写ベルト３１に転写されたトナー画像は、二次転写ローラ３６により二次転写領域Ｔｅにおいて給紙ユニット２０から給紙された記録紙（記録媒体）に転写される。トナー画像が転写された記録紙は、搬送ガイド２６により定着ユニット４０に搬送される。

給紙ユニット２０は、記録紙Ｐを収納するカセット２１、記録紙Ｐを１枚ずつ送り出すピックアップローラ２２、送り出された記録紙Ｐを搬送する給紙ローラ対２３、給紙ガイド２４、レジストローラ２５を備えている。レジストローラ２５は、画像形成部１０の画像形成タイミングに合わせて記録紙Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出す。

定着ユニット４０は、後述の図２に示すように記録紙を搬送するための２つの定着ベルトと、定着ベルトを回転駆動する各種ローラを備えている。定着ユニット４０は、搬送ガイド２６から定着ベルト間の圧接部（定着ニップ部）４１に送り込まれた記録紙を加熱することでトナー画像を定着する。定着ユニット４０によりトナー画像が定着された記録紙は、内排紙ローラ２７及び外排紙ローラ２８により排紙トレイ２９に排出される。

図２は、画像形成装置の定着ユニット４０の構成を示す構成図である。

図２において、定着ユニット４０は、定着ベルト２０１、２０２、各種ローラ２０３〜２０６、ハロゲンランプヒータ２０９、寄り検知センサ２１３、ベルト寄り制御ユニット２１４等を備えている。定着ベルト２０１、２０２は、厚さ約５０μｍの金属を基材とし、金属の表面に厚さ約４００μｍのゴム層を設け、更にゴム層の表面にフッ素表面処理を施した可撓性を有する加熱回転体としての無端のベルトである。定着ベルト２０１、２０２は、熱容量が極めて小さく、圧接部（定着ニップ部）４１においてハロゲンランプヒータ２０９の熱を伝える。

定着ベルト２０１は、駆動ローラ２０５と従動ローラ２０６に緊張状態に巻回（張架）されており、ローラ上において周動（周回動作）位置を変化しながら回転駆動される。以後、定着ベルト２０１を上ベルト２０１と表記する。定着ベルト２０２は、従動ローラ２０３と従動ローラ２０４に緊張状態に巻回（張架）されており、上ベルト２０１の回動に従動する従動ベルトである。以後、定着ベルト２０２を下ベルト２０２と表記する。下ベルト２０２は、突き当て部材２１２によりベルト周動方向（ベルト進行方向）に対して直交する方向への移動が制限されている。

加圧部材２０７は、加圧ばね等により構成されており、上ベルト２０１と下ベルト２０２の接触箇所を加圧している。これにより、上ベルト２０１と下ベルト２０２の間にニップ圧が発生した圧接部（定着ニップ部）４１を形成している。モータ２０８は、連結された駆動ローラ２０５を回転駆動する。ハロゲンランプヒータ２０９は、従動ローラ２０３の内部に配設されており、電磁誘導加熱（ＩＨ：Induction Heating）方式で加熱を行う。従動ローラ２０６は、整磁合金により形成されており、ハロゲンランプヒータ２０９により電磁誘導加熱される。

温度センサ２１０は、上ベルト２０１の表面に当接して配置されている。温度センサ２１１は、下ベルト２０２の表面に当接して配置されている。寄り検知センサ２１３（検知手段）は、上ベルト２０１の位置を検知するための非接触の反射型センサであり、光源（赤外線ＬＥＤ）２１５と受光素子（寄り検知センサ２１３の本体部分）から構成されている。光源２１５は、９５０ｎｍの波長をピークに持つ±６％の非常に指向性の高い素子である。受光素子は、光源２１５から発せられる光を受けると起電力を生じる素子（フォトダイオード）である。光源２１５から発せられた光は、焦点距離５ｍｍにおいて、上ベルト２０１から反射して受光素子に入力される。

ベルト寄り制御ユニット２１４は、上ベルト２０１のベルトの寄り（ベルト移動方向に直交するベルト幅方向の変動）位置を制御するためのものであり、不図示のギア及びローラ軸を介して駆動ローラ２０５に接続されている。

次に、画像形成装置の定着ユニット４０のベルトの寄り制御について説明する。

図３は、ベルト寄り制御ユニット２１４と駆動ローラ２０５の構成を示す構成図である。図４は、ベルト寄り制御時の上ベルト２０１と下ベルト２０２の状態を示す斜視図である。

図３、図４において、駆動ローラ２０５の駆動軸３０３は、ベルトテンショナ３０１に接続されている。ベルトテンショナ３０１は、寄り制御モータ３０２（駆動手段）により駆動される（図３）。実線で示す上ベルト２０１は、寄り制御モータ３０２を停止した時の状態であり、破線で示す上ベルト２０１は、寄り制御モータ３０２を正転方向に駆動した時の状態である（図４）。ベルト寄り制御ユニット２１４は、寄り制御モータ３０２の回転を制御することで以下のベルト寄り制御を行う。

寄り制御モータ３０２を正転方向に駆動すると、駆動ローラ２０５の寄り制御側の端部（図４で右端部）は上ベルト２０１と下ベルト２０２の間のニップ圧が減少する方向へ移動する。このとき、上ベルト２０１と下ベルト２０２の間に発生しているニップ圧は寄り制御側がニップ圧小、非制御側がニップ圧大となる。上ベルト２０１はニップ圧の低い方向へ逃げる動きをするため、ベルト寄り制御側へ移動する。他方、寄り制御モータ３０２を逆転方向に駆動すると、上ベルト２０１と下ベルト２０２の間に発生しているニップ圧は寄り制御側がニップ圧大、非制御側がニップ圧小となる。上ベルト２０１は非制御側へ移動する。

次に、画像形成装置の定着ユニット４０のベルトの寄り量検知について説明する。

図５は、上ベルト２０１の通紙領域と非通紙領域と検知マークを示す上面図である。

図５において、定着ユニット４０の上ベルト２０１と下ベルト２０２の間を記録紙が通過するとき、上ベルト２０１には通紙領域５０２と非通紙領域５０３が形成される。検知マーク５０１は、例えば「くの字」形状に形成されたベルト寄り検知に用いるマークであり、上ベルト２０１の非通紙領域５０３（ベルトの幅方向の端部）に対し周動方向（ベルトの進行方向）に沿って複数個形成されている。即ち、検知マーク５０１は、周動方向の大きさ（寸法）と周動方向に直交する方向（寄り方向）の大きさ（寸法）が共に同じ（例えば３０ｍｍ程度）であり、周動方向に等間隔（例えば２０ｍｍ間隔）で複数個形成されている。

上ベルト２０１と下ベルト２０２の表面は、表面性の高い材質から形成されている。これにより、寄り検知センサ２１３は、上ベルト２０１の表面からの反射光を検知することができる。他方、検知マーク５０１は、表面性の低い材質から形成されており、寄り検知センサ２１３に対して返す反射光は少ない。これにより、寄り検知センサ２１３は、検知マーク５０１を検知することができる。尚、上ベルト２０１の非通紙領域５０３の周動方向に沿った破線は検知マーク５０１のセンター位置を示している。

検知マーク５０１は、寄り制御ユニット２１４による影響を緩和するために、上ベルト２０１の幅方向において寄り制御ユニット２１４の配設箇所に対して反対側の位置に形成されている。これにより、寄り制御ユニット２１４の駆動時における寄り検知センサ２１３の焦点距離の変化は最小限となる。尚、検知マーク５０１を「くの字」形状に形成しているが、これに限定されるものではない。検知マーク５０１の形状、サイズ、形成位置は一例を示したものであり、形状とサイズは任意のものでよく、形成位置はベルト表面側ではなくベルト裏面側でもよい。

図６は、検知マーク５０１の形状と寄り検知センサ２１３の出力変化を示す図である。

図６において、検知マーク５０１は、「くの字」形状の片側を構成する第１の斜線と、第１の斜線に対しベルト周動方向（ベルト進行方向）において線対称である「くの字」形状の他の片側を構成する第２の斜線とから構成されている（図６の上段参照）。

また、検知マーク５０１は、ベルト幅方向に対する上ベルト２０１の変動（図６で上下方向の変動）に比例して第１の斜線と第２の斜線の検知間隔が変化するように構成されている。尚、図６では、上ベルト２０１に複数個形成されている検知マーク５０１のうち１個を図示している。

また、検知マーク５０１を構成する第１の斜線と第２の斜線は、等しい幅を有する平行四辺形（図６の上段参照）により構成されている。更に、第１の斜線と第２の斜線は、ベルト幅方向に対する上ベルト２０１の変動に関わらず寄り検知センサ２１３による検知量が一定となるように構成されている。

検知マーク５０１は、上ベルト２０１の周動に伴い寄り検知センサ２１３（図５）の下を通過する。このとき、寄り検知センサ２１３の出力は、上ベルト２０１における検知マーク５０１の有無（マーク部分、非マーク部分）で変化する。即ち、寄り検知センサ２１３の出力は、非マーク部分で３．３Ｖ程度となり、マーク部分（ピーク部分）で０．８Ｖ程度となる。

符号６０３で示すものは、寄り検知センサ２１３の読取値の変化を示した読取値変化グラフである。また、符号６０４で示すものは、スレッショルド電圧を１．６Ｖとして読取値の二値化を行った読取値二値化グラフである。マーク検出値６０１は、検知マーク５０１の先端から後端までの通過時間を示しており、上ベルト２０１の位置に比例して変化する。検知マーク５０１は、最長部で３０ｍｍ、最短部で１０ｍｍとなっている。また、検知マーク５０１が形成された上ベルト２０１は２１０ｍｍ／ｓｅｃの移動速度で周動している。そのため、検知マーク５０１の検知時間は、検知マーク最長部で１４３ｍｓｅｃ、検知マーク最短部で４８ｍｓｅｃとなる。

検知マーク５０１の検知時間と上ベルト２０１の位置は、比例関係にある。また、マーク検出値６０１は、検知マーク５０１のサイズを検知するための値であり、上ベルト２０１の膨張、寄り検知センサ２１３と上ベルト２０１との間の距離等の変化により変化する。また、検知マーク５０１の幅は０．５ｍｍであり、マーク検出値６０１の検知時間は２４ｍｓｅｃである。マーク検出値６０１の変化量を用いることで、寄り検知センサ２１３の読取値の補正が可能となる。

図７は、制御ユニット８０のモータ制御系の構成を示すブロック図である。

図７において、制御ユニット８０のモータ制御系は、寄り検知センサ２１３、Ａ／Ｄ変換器７０１、ＣＰＵ７０２、モータドライバ７０３を備えている。寄り検知センサ２１３（マーク検知手段）は、上ベルト２０１における検知マーク５０１の有無（マーク部分、非マーク部分）を検知し読取値（検知信号）をＡ／Ｄ変換器７０１に出力する。Ａ／Ｄ変換器７０１は、寄り検知センサ２１３から出力された読取値（検知信号）をＡ／Ｄ変換（二値化）する。

ＣＰＵ７０２（寄り検出手段、ベルト寄り制御手段）は、プログラムに基づき図８のフローチャートに示す処理を実行する。即ち、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１の変動量に基づき、上ベルト２０１の変動を解消するように、モータドライバ７０３を介して寄り制御モータ３０２の回転（正転／逆転）を制御する。警告部７０４（警告手段）は、ＣＰＵ７０２により上ベルト２０１が適正な位置を外れた範囲で周動していると判定された場合に、その旨（エラーの発生）を警告する。警告は表示出力または音声出力のどちらでもよい。

次に、上記構成を有する本実施の形態の画像形成装置において寄り検知センサ２１３の読取値を二値化し、寄り制御モータ制御系にフィードバックするベルト寄り制御について図８を参照しながら説明する。

図８は、寄り制御モータ３０２の制御の流れを示すフローチャートである。

図８において、まず、制御ユニット８０のＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ２１３の出力に基づき上ベルト２０１の位置を検出する（ステップＳ８０１）。即ち、寄り検知センサ２１３から出力される読取値は、Ａ／Ｄ変換器７０１により二値化され、ＣＰＵ７０２に入力される。ＣＰＵ７０２は、予め測定（または設定）された基準値と寄り検知センサ２１３の読取値（検知量）との比較に基づき、上ベルト２０１の位置を検出する。換言すると、上ベルト２０１の回転駆動時における幅方向に対する変動量を検出する。ここで、基準値は上ベルト２０１に寄りが発生していない時の寄り検知センサ２１３の読取値である。

ステップＳ８０１の終了後はステップＳ８０３の処理へ移行するが、ステップＳ８０３の処理を行ってもよい。即ち、ＣＰＵ７０２は、上記の基準値と図６のマーク検出値６０１とを比較し、図６のマーク検出値６０２に対して補正を行ってもよい（ステップＳ８０２）。具体的には、ＣＰＵ７０２は、基準値に対するマーク検出値６０１の倍率を計算し、計算した倍率をマーク検出値６０２に対して掛け合わせることで、マーク検出値６０２の補正値を得ることができる（ステップＳ８０３）。即ち、検知マーク５０１を構成する第１の斜線と第２の斜線の検知間隔を補正することができる。

上述したように検知マーク５０１は上ベルト２０１の周動方向に等間隔（２０ｍｍ間隔）で複数個形成されている。そこで、ＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ２１３により複数個の検知マーク５０１を順次読み取っていった時のマーク検出値６０２の変化量を監視する。これにより、上ベルト２０１の寄り方向（幅方向）の移動速度を検出する。

また、上述したように検知マーク５０１は等間隔、即ち２０ｍｍ間隔で形成されている。そこで、ＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ２１３により検知した或る検知マークと次の検知マークに対応する上ベルト２０１の移動距離を検出する。更に、ＣＰＵ７０２は、算出した移動距離を、或る検知マークと次の検知マークの検知間隔（９５ｍｓｅｃ）で割ることで、上ベルト２０１の単位時間あたりの寄り方向（幅方向）の移動速度を求める（ステップＳ８０４）。

上ベルト２０１が周動方向に直交する方向（寄り方向）へ変動した位置（寄り位置）を補正するための条件として、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１が所定の補正範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ８０５）。ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１が所定の補正範囲内にない場合、即ち、寄り検知センサ２１３が検知範囲を外れた状態で上ベルト２０１が周動している場合は、エラーと判定し、警告部７０４により警告を発する。

次に、ＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ２１３の読取値が基準値を上回っているかどうかを判定する（ステップＳ８０６）。読取値が基準値に対して５％以内である場合は、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１が適正な位置（センター位置）に存在すると見なして、ベルト寄り制御を行わず、ステップＳ８０１へ戻る。

他方、読取値が基準範囲内（寄り検知センサ２１３が検知マークを検知できる範囲内）で、且つ読取値が基準値に対し５％以上の差異が見られる場合は、ＣＰＵ７０２は、以下のベルト寄り制御を行う。

読取値が基準値を上回っている場合、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１が検知マーク側端部に寄っていると判断する。そこで、ＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ２１３の読取値が大きくなる方向に上ベルト２０１が移動しているかどうかを判定する（ステップＳ８０７）。

読取値が大きくなる方向に上ベルト２０１が移動している場合、即ち上ベルト２０１の移動方向が検知マーク側端部に更に向かっている場合は、ＣＰＵ７０２は、寄り制御モータ３０２を正転方向に加速する（ステップＳ８０９）。更に、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１の検知マーク側のμを大きくする制御、換言すると上ベルト２０１における検知マーク側端部とは反対側端部の張力を小さくする制御を行う。これにより、上ベルト２０１は検知マーク側端部とは反対側（寄り制御側）へ移動する。

他方、読取値が基準値を下回っている場合、ＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ２１３の読取値が小さくなる方向に上ベルト２０１が移動しているかどうかを判定する（ステップＳ８０８）。読取値が小さくなる方向に上ベルト２０１が移動している場合、ＣＰＵ７０２は、寄り制御モータ３０２を逆転方向に加速する（ステップＳ８１０）。以上の制御により、上ベルト２０１と下ベルト２０２を安定した位置で周動することが可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、ベルトの回転駆動時における幅方向に対するベルトの位置の変動を検出した場合、ベルト保持機構を構成する複数のローラのうちの少なくとも１個のローラの軸を傾ける。これにより、ベルトをローラの軸方向にスライドさせる。即ち、ベルトが幅方向に変動したときのベルトの位置と幅方向の移動速度を検出しベルト寄り制御を行うことで、ベルトの寄りを制御する量を最小限に抑えた高精度のベルト寄り制御が可能となる。

［第２の実施の形態］
本発明の第２の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、寄り検知センサを磁気センサとして構成した点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第１の実施の形態（図１、図２）の対応するものと同一なので説明を省略する。

図９は、本実施の形態に係る画像形成装置の上ベルトの通紙領域と非通紙領域と検知マークを示す上面図である。

図９において、図５と同様に、定着ユニット４０の上ベルト２０１と下ベルト２０２の間を記録紙が通過するとき、上ベルト２０１には通紙領域５０２と非通紙領域５０３が形成される。寄り検知センサ９０１は、磁場の強さに応じて抵抗値が変化する磁気抵抗素子からなる磁気センサであり、極めて速い応答速度（５μｓｅｃ）を有する。寄り検知センサ９０１は、上ベルト２０１の表面から鉛直方向に所定距離（２ｍｍ程）離れた位置に配置されている。

検知マーク９０２は、磁性体から構成されたベルト寄り検知に用いるマークであり、上ベルト２０１の非通紙領域５０３の周動方向に沿って等間隔で複数個形成されている。検知マーク９０２は、本実施の形態では上記第１の実施の形態と同様に「くの字」形状に形成されている。

図１０は、寄り検知センサ９０１の出力変化を示す図である。

図１０において、検知マーク９０２は、上ベルト２０１の周動（周回動作）に伴い寄り検知センサ９０１の下を通過する。このとき、寄り検知センサ９０１の出力は、上ベルト２０１における検知マーク９０２の有無（マーク部分、非マーク部分）で変化し、図示の読取値（上側の波形）を出力する。寄り検知センサ９０１の読取値を二値化し（下側の波形）、寄り制御モータ制御系にフィードバックするベルト寄り制御は、上記第１の実施の形態と同様であるため説明を省略する。

尚、寄り検知センサ９０１としては磁気抵抗素子を用いているが、これに限定されるものではない。磁気抵抗素子以外にも、ホール素子や電磁誘導コイルなどのように磁場を検出することができるものであればよい。寄り検知センサ９０１を磁気センサから構成することで、高精度のベルト寄り制御を実現することが可能となる。

また、検知マーク９０２は「くの字」形状に形成しているが、これに限定されるものではない。検知マークとしては、主走査方向に濃度が異なるライン状のマークを使用してもよく、材料としては磁場を発生させるものであればよい。検知マークとして濃度が異なるマークを使用した場合は、検知マークの検知位置により寄り検知センサ９０１の読取値が変化するため、その読取値を用いて同様にベルト位置を検出することができる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様にベルトの寄り制御量を最小限に抑えた高精度のベルト寄り制御が可能となる。

［第３の実施の形態］
本発明の第３の実施の形態は、上記第１の実施の形態に対して、寄り検知センサをラインセンサとして構成し、図１３のベルト寄り制御を行う点において相違する。本実施の形態のその他の要素は、上記第１の実施の形態（図１、図２、図７）の対応するものと同一なので説明を省略する。

図１１は、本実施の形態に係る画像形成装置の上ベルトと駆動ローラの基準線を示す斜視図である。

図１１において、寄り検知センサ１０００（検知手段）は、駆動ローラ２０５の軸方向端部の上方に配置されており、後述の基準線１００１を含む範囲を検知する。寄り検知センサ１０００の検知結果は、ＣＰＵ７０２による上ベルト２０１の位置の算出に用いられる。即ち、寄り検知センサ１０００は、上ベルト２０１の幅方向に対応して複数の画素が配列されたＣＭＯＳセンサアレイ（１２８画素）からなるラインセンサであり、２００ｄｐｉの解像度、８ｂｉｔの階調、５００ｎｓｅｃ程度の検出速度を有する。

駆動ローラ２０５の軸方向端部の外周には、基準線１００１が形成されている。光源（白色ＬＥＤ）１００２から照射される光（５０ルクス程度の光量）は、駆動ローラ２０５の表面で反射し、レンズ１００３を介して寄り検知センサ１０００に入射される。光源１００２の焦点方向はラインセンサ１０００と同方向となっている。

基準線１００１は、幅１ｍｍ程度の黒色の線であり、光源１００２に対して反射性が低いため、寄り検知センサ１０００により検知されたときの値は極めて低い。また、駆動ローラ２０５は、金属から形成された高反射体であるため、寄り検知センサ１０００により検知されたときの値は極めて高い。また、上ベルト２０１は、中間の反射性を持つように構成されており、寄り検知センサ１０００により検知されたときの値は基準線１００１と駆動ローラ２０５の場合の中間値となる。また、上ベルト２０１における検出対象の端部は、非通紙領域となっており、記録紙の搬送による影響を受けない。

基準線１００１は、寄り検知センサ１０００による検知領域２０ｍｍのうち、駆動ローラ２０５の端面から４ｍｍ程度の位置〜５ｍｍ程度の位置に形成されている。これは、寄り検知センサ１０００及び駆動ローラ２０５の公差により、寄り検知センサ１０００による検知位置が変化しても検知領域内に収まる範囲で上ベルト２０１の検知領域を最大限に確保するための位置である。上ベルト２０１の端部は、基準線１００１から７．５ｍｍの位置を適正な位置（センター位置）とする。

図１２は、寄り検知センサ１０００の出力変化を示す図である。

図１２において、上側の波形は、寄り検知センサ（ラインセンサ）１０００の読取値の変化を示した読取値変化グラフである。また、下側の波形は、読取値の二値化を行った読取値二値化グラフである。寄り検知センサ１０００の検知動作に伴い、寄り検知センサ１０００の各画素における電圧は、制御ユニット８０のＡ／Ｄ変換器７０１（図７参照。但し図７では寄り検知センサ２１３が寄り検知センサ１０００となる）に入力される。

Ａ／Ｄ変換器７０１に入力された電圧は、１０ｂｉｔのデジタルの読取値に変換され（二値化）、更に下位２ｂｉｔを切り捨てた８ｂｉｔのデジタルの読取値として表現される。この場合、１６進数において５５以下を基準線検知領域、ＡＢ以上を駆動ローラ検知領域とし、中間の５６〜ＡＡを上ベルト検知領域とする。即ち、寄り検知センサ１０００は、基準線１００１、駆動ローラ２０５、上ベルト２０１を検知する。Ａ／Ｄ変換器７０１により変換された読取値は、ＣＰＵ７０２に入力される。

ＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ１０００における基準線検知画素のうち最も右側（ベルト端面側）に位置する画素と、上ベルト検知画素のうち最も左側（基準線側）に位置する画素との間に存在する画素数１００４を算出する。更に、ＣＰＵ７０２は、画素数１００４に画素のピッチを掛け合わせることで、実際の基準線１００１から上ベルト２０１の基準線側端面までの距離を算出する。更に、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１の変動量に基づき、上ベルト２０１の基準線側の端面が基準線１００１から一定の位置に保持されるように、モータドライバ７０３を介して寄り制御モータ３０２の回転（正転／逆転）を制御する。本実施の形態では、１画素あたりのピッチは０．１５６ｍｍである。

次に、画像形成装置において寄り検知センサ１０００の読取値を二値化し、寄り制御モータ制御系にフィードバックするベルト寄り制御について図１３を参照しながら説明する。

図１３は、寄り制御モータ３０２の制御の流れを示すフローチャートである。

図１３において、まず、制御ユニット８０のＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ１０００の出力に基づき上ベルト２０１の位置を検出する（ステップＳ１３０１）。即ち、寄り検知センサ１０００から出力される読取値は、Ａ／Ｄ変換器７０１により二値化されＣＰＵ７０２に入力される。ＣＰＵ７０２は、寄り検知センサ１０００から出力されＡ／Ｄ変換器７０１により二値化された読取値に基づき、基準線１００１の位置と、基準線１００１から上ベルト２０１の基準線側端面までの距離（ギャップ）を算出する。

ＣＰＵ７０２は、基準線１００１から上ベルト２０１の基準線側端面までの距離は逐次算出することが可能であるため、上ベルト２０１の寄り方向（幅方向）の移動距離を検出することが可能である。即ち、具体例として、ＣＰＵ７０２は、１０ｍｓｅｃ間隔での上ベルト２０１の基準線側端部の位置の変化を時間で割ることにより、上ベルト２０１の単位時間あたりの寄り方向（幅方向）の移動速度を検出する（ステップＳ１３０２）。

上ベルト２０１が周動方向に直交する方向（寄り方向）へ変動した位置（寄り位置）を補正するための条件として、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１が所定の補正範囲内にあるかどうかを判断する（ステップＳ１３０３）。ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１が所定の補正範囲内にない場合は、エラーと判定し、警告部７０４により警告を発する。警告を発する条件は以下の場合を含む。寄り検知センサ１０００が検知範囲を外れた状態で上ベルト２０１が周動している場合。上ベルト２０１が基準線１００１を越えて駆動ローラ端部に寄った状態（寄り検知センサ１０００が基準線１００１を検知できない状態）が一定時間継続した（例えば１ｓｅｃ）場合。

次に、ＣＰＵ７０２は、基準線１００１から上ベルト２０１の基準線側端面までの距離（ギャップ）が基準値を上回っているかどうかを判定する（ステップＳ１３０４）。基準線１００１から上ベルト端部までの距離（ギャップ）が基準値以内（基準線１００１に対して７．５ｍｍ±５％以内）の場合、ＣＰＵ７０２は、以下の処理を行う。上ベルト２０１が適正な位置（センター位置）に存在すると見なして、ベルト寄り制御を行わず、ステップＳ１３０１へ戻る。

他方、寄り検知センサ１０００の読取値が基準範囲内（基準線１００１を検知できる範囲内）で、且つ基準線１００１から上ベルト端部までの距離（ギャップ）が基準値に対し５％以上の差異が見られる場合、ＣＰＵ７０２は、以下のベルト寄り制御を行う。

距離（ギャップ）が基準値を上回っている場合、ＣＰＵ７０２は、距離（ギャップ）が大きくなる方向に上ベルト２０１が移動しているかどうかを判定する（ステップＳ１３０５）。距離（ギャップ）が大きくなる方向に上ベルト２０１が移動している場合、ＣＰＵ７０２は、寄り制御モータ３０２を正転方向に加速する（ステップＳ１３０７）。更に、ＣＰＵ７０２は、上ベルト２０１の基準線側のμを大きくする制御、換言すると上ベルト２０１における基準線側端部とは反対側端部の張力を小さくする制御を行う。これにより、上ベルト２０１は基準線側端部とは反対側（寄り制御側）へ移動する。

他方、距離（ギャップ）が基準値を下回っている場合、ＣＰＵ７０２は、距離（ギャップ）が小さくなる方向に上ベルト２０１が移動しているかどうかを判定する（ステップＳ１３０６）。距離（ギャップ）が小さくなる方向に上ベルト２０１が移動している場合、ＣＰＵ７０２は、寄り制御モータ３０２を逆転方向に加速する（ステップＳ１３０８）。以上の制御により、高精度のベルト寄り制御が可能となる。

以上説明したように、本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様にベルトの寄り制御量を最小限に抑えた高精度のベルト寄り制御が可能となる。

［他の実施の形態］
上記第１〜第３の実施の形態では、画像形成装置として電子写真プロセス方式で画像形成を行う複写機を例に挙げたが、これに限定されるものではない。電子写真プロセス方式で画像形成を行うプリンタにも適用可能である。

上記第１〜第３の実施の形態では、上ベルトの寄り方向（幅方向）の移動速度を検出しベルト寄り制御を行ったが、これに限定されるものではない。上ベルトの膨張量を検出しベルト寄り制御を行ってもよい。

本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す構成図である。 定着ユニットの構成を示す構成図である。 ベルト寄り制御ユニットと駆動ローラの構成を示す構成図である。 ベルト寄り制御時の上ベルトと下ベルトの状態を示す斜視図である。 上ベルトの通紙領域と非通紙領域と検知マークを示す上面図である。 検知マークの形状と寄り検知センサの出力変化を示す図である。 制御ユニットのモータ制御系の構成を示すブロック図である。 寄り制御モータの制御の流れを示すフローチャートである。 本発明の第２の実施の形態に係る画像形成装置の上ベルトの通紙領域と非通紙領域と検知マークを示す上面図である。 寄り検知センサの出力変化を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る画像形成装置の上ベルトと駆動ローラの基準線を示す斜視図である。 寄り検知センサの出力変化を示す図である。 寄り制御モータの制御の流れを示すフローチャートである。

符号の説明

２１３ 寄り検知センサ
２１４ ベルト寄り制御ユニット
３０１ ベルトテンショナ
３０２ 寄り制御モータ
５０１ 寄り検知マーク
７０２ ＣＰＵ
９０２ 磁性インクを用いた検知マーク

Claims (11)

1. ベルト部材と、前記ベルト部材が掛け渡されるベルト保持機構、を有する画像形成装置において、
   前記ベルト部材における幅方向の端部に対し前記ベルト部材の進行方向に沿って形成された複数のマークを検知するマーク検知手段と、
   前記マーク検知手段からの情報を基に、前記ベルト部材の回転駆動時における幅方向に対する前記ベルト部材の位置の変動量を検出する寄り検出手段と、
   前記ベルト寄り検出手段からの情報を基に、前記ベルト保持機構を構成する複数のローラのうちの少なくとも１個のローラの軸を傾けることで、前記ベルト部材を前記ローラの軸方向にスライドさせるベルト寄り制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記マークは、第１の斜線と、前記第１の斜線に対し前記ベルト部材の進行方向において線対称の第２の斜線とから構成されると共に、前記ベルト部材の幅方向に対する前記ベルト部材の変動に比例して前記第１の斜線と前記第２の斜線の検知間隔が変化するように構成され、
   前記第１の斜線と前記第２の斜線は、等しい幅を有する平行四辺形により構成されると共に、幅方向に対する前記ベルト部材の変動に関わらず前記マーク検知手段による検知量が一定となるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記寄り検出手段は、前記マーク検知手段により検知された前記マークの検知量と予め定めた基準値との比較に基づき、前記ベルト部材の位置の変動量を検出することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
4. 前記寄り検出手段は、前記マーク検知手段による前記第１の斜線と前記第２の斜線の検知間隔に対する補正を行うことを特徴とする請求項２又は３記載の画像形成装置。
5. 前記マークは、表面性の低い材質、磁性を有する材質のいずれかにより構成され、
   前記マーク検知手段は、前記表面性の低い材質からの反射光を検知する反射型センサ、前記磁性を有する材質を検知する磁気センサのいずれかにより構成されることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
6. 前記マーク検知手段が検知範囲を外れた状態で前記ベルト部材が回転駆動している場合、警告を発する警告手段を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. ベルト部材と、前記ベルト部材が掛け渡されるベルト保持機構、を有する画像形成装置の制御方法において、
   前記ベルト部材における幅方向の端部に対し前記ベルト部材の進行方向に沿って形成された複数のマークを検知するマーク検知ステップと、
   前記マーク検知ステップからの情報を基に、前記ベルト部材の回転駆動時における幅方向に対する前記ベルト部材の位置の変動量を検出する寄り検出ステップと、
   前記ベルト寄り検出ステップからの情報を基に、前記ベルト保持機構を構成する複数のローラのうちの少なくとも１個のローラの軸を傾けることで、前記ベルト部材を前記ローラの軸方向にスライドさせるベルト寄り制御ステップと、を有することを特徴とする制御方法。
8. ベルト部材と、前記ベルト部材が掛け渡されるベルト保持機構、を有する画像形成装置において、
   前記ベルト保持機構を構成するローラの軸方向端部の外周に形成された基準線を含む範囲を検知する検知手段と、
   前記検知手段からの情報を基に、前記ベルト部材の回転駆動時における幅方向に対する前記ベルト部材の位置の変動量を検出する寄り検出手段と、
   前記寄り検出手段からの情報を基に、前記ベルト部材の基準線側の端面が前記基準線から一定の位置に保持されるように、前記ベルト保持機構を構成する複数のローラのうちの少なくとも１個のローラの軸を傾けることで、前記ベルト部材を前記ローラの軸方向にスライドさせるベルト寄り制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
9. 前記検知手段は、前記ベルト部材の幅方向に対応して複数の画素が配列されたラインセンサとして構成され、
   前記寄り検出手段は、前記検知手段により前記基準線を検知したときの基準線検知画素におけるベルト端面側の画素と、前記検知手段により前記ベルト部材を検知したときのベルト検知画素における基準線側の画素との間に存在する画素数を算出し、前記画素数に画素のピッチを掛け合わせることで前記基準線からベルト部材の端面までの距離を算出することで、前記ベルト部材の回転駆動時における幅方向に対する前記ベルト部材の位置の変動量を検出することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記検知手段が検知範囲を外れた状態で前記ベルト部材が回転駆動している場合あるいは前記検知手段が基準線を検知できない状態が一定時間継続した場合、警告を発する警告手段を備えることを特徴とする請求項８又は９記載の画像形成装置。
11. ベルト部材と、前記ベルト部材が掛け渡されるベルト保持機構、を有する画像形成装置の制御方法において、
    前記ベルト保持機構を構成するローラの軸方向端部の外周に形成された基準線を含む範囲を検知する検知ステップと、
    前記検知ステップからの情報を基に、前記ベルト部材の回転駆動時における幅方向に対する前記ベルト部材の位置の変動量を検出する寄り検出ステップと、
    前記寄り検出ステップからの情報を基に、前記ベルト部材の基準線側の端面が前記基準線から一定の位置に保持されるように、前記ベルト保持機構を構成する複数のローラのうちの少なくとも１個のローラの軸を傾けることで、前記ベルト部材を前記ローラの軸方向にスライドさせるベルト寄り制御ステップと、を有することを特徴とする制御方法。

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