JP2010026249A - ベルト駆動装置及びこれを備えた画像投射装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡単な構成により無端ベルトの蛇行を正確に検知し、制御するベルト駆動装置の提供。
【解決手段】無端ベルト５と、前記無端ベルト５を張架し走行させる複数のローラ５０，５１，５２，５３と、前記ローラ上における無端ベルト５の幅方向の端部位置を検知するセンサ６４と、前記センサ６４の出力に基づいて、前記無端ベルトの走行位置を制御する走行位置制御装置５８とを備えることを特徴とするベルト駆動装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、ベルト駆動装置及びこれを備えた画像投射装置に関する。

複写機やプリンタ等の画像形成装置には、中間転写ベルト、感光体ベルト又は用紙搬送ベルトなどの無限軌道走行ベルトを用いているものが多い。これらの無限軌道走行ベルトは、無端ベルトを複数のローラで張架し、いずれかのローラを駆動ローラとして無端ベルトを走行させるベルト駆動装置となっている。これらのベルト駆動装置において、走行中の無端ベルトが幅方向（張架されているローラの軸方向）に移動する、いわゆるベルトの蛇行現象（ベルトウォーク）が発生することがある。このベルトの蛇行現象は、カラー画像形成装置、特にタンデム型のカラー画像形成装置において、例えば中間転写ベルト上に各色の画像を重ね転写する際に、各色の画像の相対的な位置ずれ、ひいては色ずれや色むら等の原因となる。そのため、高品位な出力画像を得るには、ベルトの蛇行を適切に抑制する必要がある。

中でも、複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次中間転写体（ベルト）に転写して、合成カラー画像を用紙に転写するタンデム型が増えてきている。タンデム型カラー画像形成装置においては、中間転写ベルト上に順次転写する際、ベルトが蛇行することにより、狙いの位置に像が転写されず色ずれを生じる問題がある。安価な装置ではベルト端部に寄りを防止するリブやガイド等によって強制的に抑える方式が知られている。しかし、リブやガイドと接するベルト部に応力がかかり、ベルトやリブ、ガイド等がベルト回転中に削れ、削りカスによる機内汚れやベルトの寿命短縮という問題がある。

そこで、「ステアリング方式」というベルトの蛇行を制御する方式が開発された。「ステアリング方式」は、ベルトの蛇行を監視すると共に、蛇行が認められたら、ベルトを張架するローラの回転軸を、ベルトの走行方向に対してわずかに傾斜させてベルトを蛇行方向と逆側に移動させ、ベルトの蛇行を制御する方式である。このステアリング方式は、ベルトの蛇行をリブやガイド等によって強制的に抑える方式に比べて、ベルトに加わる力が小さく、高い信頼性が得られるという利点を有している。

ステアリング方式を採用したベルト駆動装置として、例えば、特許文献１には、無端ベルト上に設けたマークをＣＣＤセンサで読み取ってベルトの蛇行を検出し、その検出結果に基づいてローラの傾きをステアリング方式により制御する方法が開示されている。また、特許文献２には、張架しているローラ間における無端ベルトのエッジ位置を発行素子と受光素子でベルトを挟む様に配置し、ベルト移動方向と直行する方向のベルト位置を検出し、その検出結果に基づいてローラの傾きを制御する方法が開示されている。特許文献３には、張架しているローラ間における無端ベルトのエッジ位置をデジタルデータとして検出し、記憶させてある正規の位置情報との比較に基づいてローラの傾きを制御する方法が開示されている。特許文献４には、ステアリング方式の制御において、無端ベルトのエッジ位置を発行素子と受光素子でベルトを挟む様に配置し、ベルト移動方向と直行する方向のベルト位置を検出し、ベルトの蛇行量に対して比例関係を考慮してローラ傾きを制御する方法が開示されている。
特開平３−２８８１６７号公報 特開平８−１０６２３７号公報 特開平１１−２９５９４８号公報 特開２００２−２８７５２７号公報

特許文献１に記載されたベルト駆動装置おいては、無端ベルト上に１個のマークを設け、このマークをベルト１周ごとにＣＣＤセンサで読み取ってステアリング制御する方式であるため、無端ベルトの蛇行を細かく検出・制御できず、制御応答性が悪いという問題があった。特許文献２、３に記載されたベルト駆動装置においては、無端ベルトの蛇行による変位を測定しているが、張架しているローラの間における無端ベルトのエッジ位置を測定しているため、ステアリング制御によりローラの傾きを変動させると、無端ベルトのエッジ部は、ローラの傾きとともにローラの移動方向に移動し、蛇行による変位測定に誤差を生じやすい。特許文献４に記載されたベルト駆動装置においては、ベルトの蛇行量に対して比例関係を考慮してローラ傾きを制御するステアリング方式の制御方法が開示されているが、ベルトの蛇行量の測定においては、特許文献２、３に記載されたベルト駆動装置と同じような問題がある。また、特許文献２、３、４に記載されたベルト駆動装置のように、発行素子と受光素子でベルトを挟むベルト蛇行位置検出方法では、ベルト蛇行位置検出装置を傾斜させる張架ローラの移動部側には設置できない。このため、センサの設置位置が張架するローラ間に限定され、ベルトの蛇行を制御するのに時間遅れが発生するため高精度の補正ができない。また、ベルト蛇行位置検出センサが発行素子と受光素子との組合せ構成のため取り付け精度の必要性、コストが高いという問題がある。

本発明の目的は、上述の問題点に鑑み、簡単な構成により無端ベルトの蛇行を正確に検知し、制御するベルト駆動装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することである。

本発明は、無端ベルトと、前記無端ベルトを張架し走行させる複数のローラと、前記ローラ上における無端ベルトの幅方向の端部位置を検知するセンサと、前記センサの出力に基づいて、前記無端ベルトの走行位置を制御する走行位置制御装置とを備えることを特徴とするベルト駆動装置である。

好ましい本発明は、前記センサは、前記無端ベルトと前記ローラの光学特性の相違に基づいて、前記端部位置を検知することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。

好ましい本発明は、前記光学特性は、光の反射率であり、前記センサは、前記端部位置近傍の所定領域における無端ベルト及びローラからの光量を測定する光学センサであることを特徴とする前記ベルト駆動装置である。

好ましい本発明は、前記センサは、フォトダイオードアレイであることを特徴とす前記ベルト駆動装置である。

好ましい本発明は、前記センサは、複数の前記端部位置を検知することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。

好ましい本発明は、前記走行位置制御装置は、ローラの一端を前記無端ベルトの走行方向に垂直に移動させて、前記ローラの軸を傾斜させることにより、前記無端ベルトのローラ上における走行位置を制御することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。

好ましい本発明は、前記センサは、前記走行位置制御装置により一端を移動されるローラ上の端部位置を検知することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。

好ましい本発明は、前記センサは、前記走行位置制御装置により移動されるローラの、移動される側の一端における端部位置を検知することを特徴とする前記ベルト駆動装置である。

本発明は、前記ベルト駆動装置のいずれかを備えたことを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、簡単な構成により無端ベルトの蛇行を正確に検知し、制御するベルト駆動装置、及びこれを備えた画像形成装置を提供することができる。

本発明のベルト駆動装置は、無端ベルトと、無端ベルトを張架し走行させる複数のローラと、ローラ上における無端ベルトの幅方向の端部位置を検知するセンサと、センサの出力に基づいて、無端ベルトの走行位置を制御する走行位置制御装置とを備えている。ベルト駆動装置において、無端ベルトは駆動ローラを含む複数のローラにより張架され、駆動ローラにより駆動されることにより、ローラ上の同じ位置を走行する。しかし、ローラや無端ベルトの微妙な異常により、無端ベルトの走行が無端ベルトの幅方向にずれる（蛇行する）ことがある。このような無端ベルトの蛇行を想定して、ベルト駆動装置には、ローラ上における無端ベルトの幅方向の端部位置を検知するセンサと、センサの出力に基づいて、無端ベルトの走行位置を制御するステアリング装置と呼ばれる走行制御装置が設けられている。ステアリング装置は、それぞれ平行に配置されて無端ベルトを張架しているローラのうち、いずれかのローラを無端ベルトの走行方向に対しほぼ垂直に傾斜させることで、走行中の無端ベルトに傾斜したローラ上で強制的に幅方向の応力を加え、無端ベルトのローラ上の位置を調整するものである。このように、無端ベルトのローラ上の位置を監視しながら調整することにより、無端ベルトの蛇行を制御することができる。

ここで、走行中の無端ベルトの蛇行を検知するためには、無端ベルトの端部の位置を測定しておけばよい。なお、無端ベルトは幅方向にしか端部がないので、無端ベルトの端部とは幅方向の端部である。本発明のベルト駆動装置においては、ローラ上の無端ベルトの端部の位置を検知することにより、無端ベルトの蛇行を検知している。ローラ上の無端ベルトの端部の位置変化により無端ベルトの蛇行を検知したら、これを基にステアリング装置を作動させて、無端ベルトの位置を調整する。

無端ベルトの端部の位置を検知するセンサは、光の反射率や色などの光学特性の違いにより無端ベルトとローラを識別することでローラ上の無端ベルトの端部の位置を検知することができる。例えば、対象とするローラ上の無端ベルトの端部位置近傍の所定領域における無端ベルト及びローラからの反射光の光量を測定する光学センサとすることができる。あるいは、ローラ上の無端ベルトの端部位置近傍にフォトダイオードアレイを配置し、ローラ上の無端ベルトの端部位置をフォトダイオードの測定信号から検知してもよい。無端ベルトの端部の位置を検知するセンサは、ひとつでもよいが、複数個備えてもよい。これらのセンサは、異なったローラ上の無端ベルトの同じ側の端部の位置を検知してもよいし、同じローラ上の無端ベルトの両側の端部の位置を検知してもよい。また、本発明のベルト駆動装置におけるセンサは、どのローラにも配置でき、ステアリング装置を配置したローラのステアリング装置により移動する側の無端ベルトの端部位置に配置することもできる。ステアリング装置を配置したローラにセンサを配置すれば、ステアリング装置による無端ベルトの移動がすぐに検知でき好適である。

以下に、本発明のベルト駆動装置等を実施形態として例示して説明する。
（実施形態１）
本発明の実施形態１のベルト駆動装置を図１により説明する。図１は、本発明のベルト駆動装置の概略構成を表す斜視図である。無端状ベルトはベルト駆動ローラ（５０）、張架ローラ（５１）、（５２）、（５３）により張架され、ベルト駆動ローラ（５０）により駆動可能としている。張架ローラ（５１）は軸受（５６）、（５７）により支持されており、軸受（５６）、（５７）はスプリング（５４），（５５）により押圧され、無端ベルトにテンションをかけている。揺動アーム（５８）はスプリング（５４）を介し軸受（５６）と接続され、またスプリング（５９）と偏心カム（６０）によって支持されている。ステアリングモータ（６１）はギヤを介し、偏心カム（６０）と接続され、ステアリングモータ（６１）が回転することによって揺動アーム（５８）が上下する。揺動アーム（５８）の上下動によって、張架ローラ（５１）の軸受（５６）が、軸受（５７）を支点として、無端ベルトの走行方向に対しほぼ垂直に上下動して、張架ローラ（５１)に軸方向の傾斜をつくる。

この場合、揺動アーム（５８）が上昇すれば、張架ローラ（５１）の作用側（移動した軸受（５６）側）にベルトのテンションが多くかかり、ベルトが支点側（支点となった軸受（５７）側）へ移動し、揺動アーム（５８）が下降すれば張架ローラ（５１）の支点側にベルトのテンションが多くかかり、ベルトが作用側へ移動することで、無端ベルト（５）を張架ローラ（５１）上をベルトの副走査方向（無端ベルトの走行方向）に垂直に移動することを可能とする。

また、偏心カムの回転位置を検出するために、ホームポジション位置に遮蔽板（６２）を設けてある。遮蔽板（６２）がホームポジションセンサ（６３）位置を通過した時とその他の位置をホームポジションセンサ（６３）の出力で区別する。ホーム位置検出タイミングは、無端ベルト（５）が静止中にステアリングモータ（６１）を回転することで、ホーム位置を検出したら偏心カムをホームポジションで停止する。無端ベルト（５）を蛇行制御する時は、偏心カムのホーム位置からステアリングモータ（６１）を回転駆動することで張架ローラ（５１）の傾き量を操作する。尚、ステアリングモータ（６１）はステッピングモータを用い、ホーム位置からのステップ数で傾きを制御することが望ましい。ホームポジション検出方法については偏心カムのホーム位置にマーキングし、反射型センサで検出してもよい。

図２は、本発明のベルト駆動装置におけるベルト走行位置制御のブロック図である。制御部は、ＣＰＵを持ち蛇行制御を行っている。画像形成装置に組み込まれたベルト駆動装置においては、このＣＰＵは画像形成に関わる画像データや駆動負荷を制御するＣＰＵと共用で設けても良い。このＣＰＵは、ベルト駆動モータを回転駆動させ、無端ベルトを走行させる。また、センサ（蛇行センサ）により所定のタイミングでローラ状の無端ベルトの端部位置を検知し、無端ベルトの走行中に端部位置の基準位置から寄った量を監視する。センサ（蛇行センサ）の検知した信号は、アナログ値のためＡＤＣによりＡ／Ｄ変換しＣＰＵで演算し、端部位置の寄り量を検出する。その寄り量に従いステアリングモータを駆動させ、無端ベルトの寄りを修正する。ホームセンサはステアリング（ステアリング装置）のホーム位置（基準位置）を検出するためにある。ホーム位置からステアリングモータを駆動させたモータ回転角によりステアリング作動位置を算出する。

このような本発明のベルト駆動装置は、ベルトの寄りを補正する機構のため、画像形成装置においては転写ベルト部分の他にも定着ベルトの寄り補正、インクジェット方式であれば、インクを用紙に飛ばす際に副走査方向に紙をおくるベルト紙送り機構に配置することができる。

（実施形態２）
実施形態２は、本発明の画像形成装置である。図３には、本発明の実施形態２のベルト駆動装置を備えた画像形成装置の概略構成図を示す。この画像形成装置は、図３に示すように複数の感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂ（以下、特定しない場合には単に感光体１と云う）にそれぞれ個別に現像装置２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｂ（以下、特定しない場合には単に現像装置２と云う）、転写装置３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｂ（以下、特定しない場合には単に転写装置３と云う）を備え、各感光体１上にそれぞれ単色のトナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を中間転写ベルト５と接触させて中間転写ベルト５上に順次転写して合成カラー画像を形成し、それを記録紙等の転写媒体に一括転写し、定着装置２５により記録紙にトナー像が熱定着するタンデム型の電子写真装置（カラー複写機あるいはカラープリンタ）である。

この画像形成装置は、各感光体１の回りには、帯電装置６、現像装置２、クリーニング装置７、除電装置８等が、それぞれ設けられており、その各感光体１にはレーザ書込部９から、画像信号に基づいて各色の画像に対応するレーザ光が走査され、そこに静電潜像が形成される。そして、現像装置２によりトナーが供給され、静電潜像からトナー像が形成される。

色の異なる画像がそれぞれの感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂの表面に形成されて独立して形成され、その複数の各感光体１上に形成された各画像がその各感光体１にそれぞれ対応する転写位置で転写される中間転写ベルト５と、各感光体１上の各画像を中間転写ベルト５上に上記各転写位置で必要に応じて転写装置（転写ローラ）３Ｙ，３Ｃ,３Ｍ,３Ｂを上下させる。転写装置３は接離機構４ＹＭＣ,４Ｂを作動させることで上下し、中間転写ベルト５と接触、離間を可能としている。

ここで、中間転写ベルト５及びこれを張架し走行させていローラ２１，２２，２３は、上述の本発明のベルト駆動装置であり、ベルトの蛇行を制御され、正確に色合わせされた画像が形成される。

（実施形態３）
実施形態３は、本発明の画像形成装置である。図４には、本発明の実施形態３の画像形成装置の概略構成図を示す。この実施形態３の画像形成装置は、感光体上の画像を直接記録紙に転写させる直接転写方式の画像形成装置であり、図３と対応する部分には同一の符号を付してある。この画像形成装置は、色の異なる画像が複数の感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂ上に形成され、転写装置３により、各画像が各感光体１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｂにそれぞれ対応する転写位置で直接記録紙である転写紙Ｐに転写される。転写搬送ベルト３０上に上記各転写位置で必要に応じて転写装置（転写ローラ）３Ｙ，３Ｃ,３Ｍ,３Ｂを上下させる。転写装置３は接離機構４ＹＣＭ,４Ｂは作動させることで上下し、転写搬送ベルト３０と接触、離間を可能としている。

転写搬送ベルト３０は、搬送駆動モータ３１により回転される駆動ローラ３２と従動ローラ３３との間に張架されて矢示方向に走行する。ここで、中間転写ベルト３０及びこれを張架し走行させていローラ３２，３３は、上述の本発明のベルト駆動装置であり、ベルトの蛇行を制御され、正確に色合わせされた画像が形成される。

なお、これらの本発明の画像形成装置における画像形成の動作説明は、公知の画像形成装置と同様である。

（実施形態４）
実施形態４は、実施形態１のベルト駆動装置の変形例である。図５は、このベルト駆動装置の走行中の無端ベルト（５）の蛇行を検知するセンサ（６４）が張架ローラ（５１）上の無端ベルト（５）の端部近傍の反射光を検知している状態を示した図である。図６は、図５において無端ベルト（５）が蛇行して、張架ローラ（５１）上の無端ベルト（５）の端部が右寄り、基準位置、及び左寄りに移動したときのセンサ６４の検知位置の無端ベルト（５）の端部との相対位置を示している。無端ベルト（５）が、張架する張架ローラ（５１）にベルト走行方向に対し垂直に均一に張られているとき（このとき張架ローラ（５１）は、他の張架ローラ（５０）等と回転軸が平行になっている。）を基準位置とし、（蛇行センサ）は無端ベルト（５）と張架ローラ（５１）の境界の領域を検知するように設ける。センサ（６４）は赤外発行ダイオード等で光を対象物の所定範囲に照射し、その反射光を受光し、対象物の所定範囲からの受光レベルに比例した強度の出力をする。

図６において、無端ベルト（５）の端部が右寄り、基準位置、及び左寄りに移動したときのセンサ（６４）の出力を図７のグラフに表す。図７において、無端ベルト（５）のみの反射出力をＶ１とし、ローラのみの反射出力をＶ２とし、無端ベルト（５）に比べて張架ローラ（５１）の反射率の方が高い（Ｖ１＜Ｖ２）とする。図６に示すように無端ベルト（５）が基準位置より右に寄ると、センサ（６４）の出力は高くなり、左に寄るとセンサ（６４）の出力は低くなる。センサ（６４）の出力レベルが基準位置に対応する値になるように、ステアリング装置により張架ローラ（５１）を傾けて無端ベルト（５）の走行位置を制御すればよい。尚、無端ベルト（５）に比べて張架ローラ（５１）の反射率の方が低くい場合についても同様な原理で無端ベルト（５）の走行位置を制御できる。

図８は、図５と同様に、走行中の無端ベルト（５）の蛇行を検出する検出手段であるセンサ（６４）が張架ローラ（５１）上の無端ベルト（５）の端部を検知している状態を示した図である。図８（ａ−１），（ａ−２）は、張架ローラ（５１）の無端ベルト（５）の端部位置近傍に反射率の高い塗料（白色）を塗り、無端ベルト（５）が基準位置にあるときに、白色塗料が無端ベルト（５）の端部から露出している状態（無端ベルト（５）の端部位置近傍の拡大図である図８（ａ−２）参照）とし、図８（ａ−２）において、無端ベルト（５）の端部が右に寄るとベルト下部にある白色塗料が多く現れ、センサ（６４）の出力が大きくなる。逆に、無端ベルト（５）の端部が左に寄るとベルト下部にある白色塗料部分が少なくなり、センサ（６４）の出力が小さくなる。このように張架ローラ（５１）上に白色塗料を塗布することにより、塗料を塗らない場合に較べ、張架ローラ（５１）と無端ベルト（５）との反射率の差が大きくなり、センサ（６４）による無端ベルト（５）端部の検知精度が向上する。なお、反射率の高い（白色）塗料は、白色テープ等の別部材としてもよい。

図８（ｂ−１），（ｂ−２）は、張架ローラ（５１）の無端ベルト（５）の端部位置近傍に反射率の低い塗料（黒色）を塗り、無端ベルト（５）が基準位置にあるときに、黒色塗料が無端ベルト（５）の端部から露出している状態（無端ベルト（５）の端部位置近傍の拡大図である図８（ｂ−２）参照）とし、図８（ｂ−２）において、無端ベルト（５）の端部が右に寄るとベルト下部にある黒色塗料が多く現れ、センサ（６４）の出力が小さくなる。逆に、無端ベルト（５）の端部が左に寄るとベルト下部にある黒色塗料部分が少なくなり、センサ（６４）の出力が大きくなる。このように張架ローラ（５１）上に黒色塗料を塗布することによっても、塗料を塗らない場合に較べ、張架ローラ（５１）と無端ベルト（５）との反射率の差が大きくなり、センサ（６４）による無端ベルト（５）端部の検知精度が向上する。なお、反射率の低い（黒色）塗料は、黒色テープ等の別部材としてもよい。

図８（ｃ−１），（ｃ−２）は、張架ローラ（５１）の無端ベルト（５）の端部位置近傍に反射率の反射率の高い塗料（白色）と反射率の低い塗料（黒色）を順に塗り、無端ベルト（５）が基準位置にあるときに、黒色塗料が無端ベルト（５）の端部から露出している状態（無端ベルト（５）の端部位置近傍の拡大図である図８（ｃ−２）参照）としている。図８（ｃ−２）において、無端ベルト（５）の端部が右に寄ると無端ベルト下部にある白色塗料が現れ、センサ（６４）の出力が大きくなる。逆に、無端ベルト（５）の端部が左に寄るとベルト下部にある黒色塗料部分が少なくなり、センサ（６４）の出力が大きくなる。このように張架ローラ（５１）上に黒色塗料と白色塗料を塗布することにより、センサ（６４）による張架ローラ（５１）上の無端ベルト（５）端部の正常位置の検知精度がさらに向上する。なお、反射率の高い塗料（白色）と反射率の低い（黒色）塗料は、白色テープ、黒色テープ等の別部材としてもよい。

張架ローラ（５１）のセンサ（６４）の測定位置に図９に示すの様に、溝（５１ａ）を設けて反射率の高い又は低い部材を取り付けたり、その溝部に塗料を塗布したりして、張架ローラ（５１）と反射率を相違させてもよい。

図１０にベルト位置制御の制御フローを示す。センサ（６４）の出力をＶｔとすると、ＶｔがＶａ以上Ｖｂ以下となるようにステアリングモータを制御する。無端ベルト（５）の走行中にセンサ（６４）の出力をＶｔがＶａより小さくなれば、ステアリングモータを駆動して張架ローラ（５１）を上へ傾け、Ｖｔ＞Ｖａとなるまでステアリングモータを駆動し続ける。またＶｔがＶｂより大きくなれば、ステアリングモータを駆動して張架ローラを下へ傾け、Ｖｔ＜Ｖｂとなるまでステアリングモータを駆動し続ける。また、ステアリングモータのＯＮ−ＯＦＦ動作については、Ｖｔの変化量（傾き）を考慮したＰＩ制御、積算値を用いてＰＩＤ制御を用いても良い。図１１は、上部の波形Ｖｔがセンサ（６４）の出力波形であるのに対し、下部のステップ状波形が、ステアリングモータ（ステッピングモータ使用）の動作制御を表した例である。ＶａとＶｂの値についてはセンサの経時劣化、蛇行の許容範囲を考慮して設定する。

（実施形態５）
図１２は張架ローラ（５１）の両側に無端ベルト（５）の蛇行を検出するセンサ（６４）を設置した構成図である。図１３は、無端ベルト（５）が移動したときのセンサ（６４）が出力するレベルを示した図である。無端ベルト（５）が張架する張架ローラ（５０）、（５１）に正常に張架され蛇行することなく走行しているときを基準とし、センサ（６５）とセンサ（６６）は、それぞれ張架ローラ（５１）上の無端ベルト（５）の両端部近傍に設ける。センサ（６５）、（６６）は、赤外発行ダイオード等で光を対象物のある範囲に照射し、その反射光を受光し、受光レベルに比例した出力をする。図１３に示す様に、無端ベルト（５）のみの反射出力をＶ１とし、張架ローラ（５１）のみの反射出力をＶ２とし、無端ベルト（５）に比べて張架ローラ（５１）の反射率の方が高いとすると、無端ベルト（５）が基準位置から移動すると、センサ（６５）とセンサ（６６）の出力が変化する。例えば、無端ベルト（５）がセンサ（６６）側に寄ると、センサ（６６）の出力は低下し、センサ（６５）の出力は高くなる。また、無端ベルト（５）がセンサ（６５）側に寄ると、センサ（６５）の出力は低下し、センサ（６６）は高くなる。よって、両センサ（６５）、（６６）の出力レベルの差が一定（基準位置における差）になるように、ステアリング装置を作動させて、張架ローラ（５１）を傾けて制御すればよい。

また、張架ローラ（５１）の両側にセンサ（６４）を設置しておけば、無端ベルト（５）の一方の端部に欠陥があったり、変形があったりして、センサ（６５）、又はセンサ（６６）から異常信号が出力された場合には、一方の正常なセンサのみで無端ベルト（５）の位置を制御することもできる。

無端ベルト（５）に比べて張架ローラ（５１）の反射率の方が低くい場合についても、同様な方法で用いることができる。図１４〜１６は、張架ローラ（５１）と無端ベルト（５）とに異なる反射率を持つ部材を張架ローラ（５１）に設けた場合の例である。

図１４は、張架ローラ（５１）に無端ベルト（５）よりも反射率の高い塗料（白色）を塗り、無端ベルト（５）の走行時の基準位置で白色塗料がある程度露出した状態とし、無端ベルト（５）がどちらかに寄るとセンサ（６５）、（６６）の出力が変化するようにしている。無端ベルト（５）が寄って、ベルト下部にある張架ローラ（５１）の白色塗料が多く現れるとこれを検知しているセンサ（６５）、又は（６６）の出力は大きくなる。逆にもう一方のセンサ（６６）、又は（６５）の出力は、無端ベルト（５）が寄ってベルト下部にある白色塗料が少なくなるため小さくなる。尚、張架ローラ（５１）上には、反射率の高い塗料を塗布するのではなく、反射率の高い別部材を設置してもよい。また、張架ローラ（５１）のセンサ（６５）、（６６）位置に図９に示した様に溝を設けて、無端ベルト（５）よりも反射率の高い又は低い部材を取り付けたり、その溝部に塗料を塗布たりししてもよい。

図１５は、張架ローラ（５１）に無端ベルト（５）よりも反射率の低い塗料（黒色）を塗り、無端ベルト（５）の走行時の基準位置で黒色塗料がある程度露出した状態とし、無端ベルト（５）がどちらかに寄るとセンサ（６５）、（６６）の出力が変化するようにしている。無端ベルト（５）が寄って、ベルト下部にある張架ローラ（５１）の黒色塗料が多く現れるとこれを検知しているセンサ（６５）、又は（６６）の出力は小さくなる。逆に、もう一方のセンサ（６６）、又は（６５）の出力は、無端ベルト（５）が寄ってベルト下部にある黒色塗料が少なくなるため大きくなる。尚、張架ローラ（５１）上には、反射率の低い塗料を塗布するのではなく、反射率の低い別部材を設置してもよい。また、張架ローラ（５１）のセンサ（６５）、（６６）位置に図９に示した様に溝を設けて、無端ベルト（５）よりも反射率の高い又は低い部材を取り付けたり、その溝部に塗料を塗布たりししてもよい。

図１６は、張架ローラ（５１）上に無端ベルト（５）よりも反射率の高い塗料（白色）と低い塗料（黒色）を塗り、無端ベルト（５）の寄り方向の基準位置で黒色塗料すべてと、白色塗料がある程度剥きでた状態（センサ（６５）、（６６）が反射率の高い塗料部の一部を検出している状態）とし、無端ベルト（５）が寄ると両蛇行センサ出力が変化するようにしている。ベルトが寄ってベルト下部にある白色塗料が多く現れると一方のセンサ出力は大きくなる。逆にもう一方のセンサ（６５）、（６６）の出力は、無端ベルト（５）が寄ってベルト下部にある白色塗料が少なくなるため、小さくなる。尚、反射率の異なる両塗料ではなく、別部材としてもよい。また、張架ローラのセンサ（６５）、（６６）位置に図９の様に溝を設けて反射率の異なる部材を取り付けたり、その溝部に塗料を塗布してもよい。また、白色と黒色を逆にすることができる。

図１７に示すように、張架ローラ（５１）上に無端ベルト（５）よりも反射率の高い塗料（反射率の低い塗料も同様）を、図１７（ａ）は張架ローラ（５１）のベルト幅の外側に、図１７（ｂ）は張架ローラ（５１）のベルト幅の位置に設けても、同様にベルトの蛇行を検出することができる。尚、反射率の異なる両塗料に代えて、別部材としてもよい。また、張架ローラ（５１）のセンサ（６５）、（６６）位置に図９の様に溝を設けて反射率の異なる部材を取り付けたり、その溝部に塗料を塗布してもよい。

図１８〜２１は、張架ローラ（５１）の両側にセンサ（６５）、（６６）を設けた本発明のベルト駆動装置による無端ベルト（５）の走行制御の方法を示す。

（実施形態６）
図１９に示すように、無端ベルト（５）の蛇行の判定に幅を持たせることもできる。図１９においては、図１３と同じように、無端ベルト（５）の位置に対してセンサ（６５）、（６６）の出力値をＶｔｆ、Ｖｔｒとして表している。無端ベルト（５）の基準位置に対して、右寄りの許容値ｃ、左寄りの許容値ｄを設けている。そして、許容値ｃ寄りもさらに右寄りにエラー値ｄ１、許容値ｄ寄りもさらに左寄りにエラー値ｃ１を設けている。エラー値ｃ１、ｄ１は、無端ベルト（５）の位置がこれを超えて蛇行したら、ベルト駆動装置は運転不能と判断する制限値である。

図２０は、図１９に示すような制御装置を備えたベルト駆動装置のベルト位置制御の制御フロー図である。図２０（ａ）は、無端ベルト（５）がセンサ（６５）側（図１９においては右側）に寄った場合の制御フロー図である。

図２０（ａ）の制御フローにおいては、無端ベルト（５）の走行中に無端ベルト（５）がセンサ（６５）側に寄ってきても、センサ（６５）の出力ＶｔｆがＶｃより小さければ、ステアリングモータを停止したままにしておく。そして、無端ベルト（５）がさらにセンサ（６５）側に寄ってきて、ＶｔｆがＶｃ以上となるとステアリングモータを駆動し、張架ローラ（５１）を下へ傾け、無端ベルト（５）をセンサ（６６）側へ移動させる。このとき、センサ（６６）の出力ＶｔｒがＶｄ１より小さい場合は、無端ベルト（５）がセンサ（６５）側に寄り過ぎたと判断してベルト駆動装置のエラーとし、ベルト駆動装置の運転を中止する。センサ（６６）の出力ＶｔｒがＶｄ１以上であれば、そのままステアリングモータを駆動し、張架ローラ（５１）を下へ傾け、無端ベルト（５）をセンサ（６６）側へ移動させ、ＶｔｆがＶｃより小さくなった時点でステアリングモータを停止する。

図２０（ｂ）の制御フローにおいては、無端ベルト（５）の走行中に無端ベルト（５）がセンサ（６６）側に寄ってきても、センサ（６６）の出力ＶｔｒがＶｄより大きければ、ステアリングモータを停止したままにしておく。そして、無端ベルト（５）がさらにセンサ（６６）側に寄ってきて、ＶｔｒがＶｄ以上となるとステアリングモータを駆動し、張架ローラ（５１）を上へ傾け、無端ベルト（５）をセンサ（６５）側へ移動させる。このとき、センサ（６５）の出力ＶｔｆがＶｃ１より小さい場合は、無端ベルト（５）がセンサ（６６）側に寄り過ぎたと判断してベルト駆動装置のエラーとし、ベルト駆動装置の運転を中止する。センサ（６６）の出力ＶｔｒがＶｄ１以上であれば、そのままステアリングモータを駆動し、張架ローラ（５１）を上へ傾け、無端ベルト（５）をセンサ（６５）側へ移動させ、ＶｔｒがＶｄより小さくなった時点でステアリングモータを停止する。

ステアリングモータのＯＮ−ＯＦＦ動作についてはＶｔｆ及びＶｔｒの変化量（傾き）を考慮したＰＩ制御、積算値を用いてＰＩＤ制御を用いても良い。Ｖｃ、Ｖｄの値についてはセンサの経時劣化、蛇行の許容範囲を考慮して設定する。

図２１は、センサ（６５）の出力をＶｔｆ、センサ（６６）の出力Ｖｔｒとし、無端ベルト（５）の走行中にＶｔｆとＶｔｒの和を監視し、Ｖｔｆが（Ｖｔｆ＋Ｖｔｒ）／２の値から１％大きくなれば、ステアリングモータを駆動して張架ローラを下へ傾け、（Ｖｔｆ＋Ｖｔｒ）／２となるようにステアリングモータを駆動する。またＶｔｆが（Ｖｔｆ＋Ｖｔｒ）／２の値から１％小さくなれば、ステアリングモータを駆動して張架ローラを上へ傾け、（Ｖｔｆ＋Ｖｔｒ）／２となるようにステアリングモータを駆動する。また逆に、センサ（６６）の出力Ｖｔｒを用いて同様の制御をしてもよい。さらに、ステアリングモータのＯＮ−ＯＦＦ動作についてはＶｔｆ及びＶｔｒの変化量（傾き）を考慮したＰＩ制御、積算値を用いてＰＩＤ制御を用いても良い。

（実施形態７）
図２２は、無端ベルト（５）の端部位置を検知するセンサとして、フォトダーオードアレイを用いたときの実施形態である。無端ベルト（５）が張架ローラ（５１）にベルト走行方向に垂直に均一に張られたときを基準位置とし、フォトダイオードアレイ（７０）を張架ローラ（５１）上の無端ベルト（５）の端部位置近傍に配置する。光源（７１）により光を対象物に照射し、その反射光を複数個並ぶフォトダイオードが受光し、順次受光レベルに比例した出力をする。フォトダイオードアレイ（７０）中に並んだ個々のフォトダイオードの出力レベルにより、無端ベルト（５）か張架ローラ（５１）かを判別し無端ベルト（５）の端部位置を検知する。フォトダイオードとしては、例えば、汎用的に使われているＣＣＤを用いるとよい。

図２３にフォトダーオードアレイ（７０）で無端ベルト（５）の端部位置検知する際のイメージを示す。整列したフォトダイオードアレイ（７０）のＡ区間が、張架ローラ（５１）の反射光に対応する出力レベルで、Ｂ区間が無端ベルト（５）の反射光に対応する出力レベルとなる。フォトダイオードアレイ（７０）内に整列したフォトダイオードの何番目がベルト端部かを常にモニタし、その位置が動いたら前述したようにステアリングモータを動作させ、位置が変らないように制御すればよい。

図２４にフォトダイオードアレイ（７０）を張架ローラ（５１）の作用側（ステアリング装置により張架ローラ（５１）を移動させる側）に設け、ベルト走行位置制御するときの制御フロー図を示す。ｎ番目±α（αは自然数）の範囲内にあるフォトダイオード（ＰＤ）の位置を基準位置とし、無端ベルト（５）の端部を示すＡ区間とＢ区間の境界のＰＤが基準位置を外れて、無端ベルト（５）側になればステアリングモータを駆動して張架ローラ（５１）を下へ傾け、無端ベルト（５）を基準位置内に移動させる。また、無端ベルト（５）の端部を示すＡ区間とＢ区間の境界のＰＤが基準位置を外れて、張架ローラ（５１）側になればステアリングモータを駆動して張架ローラ（５１）を上へ傾け、無端ベルト（５）を基準位置内に移動させる。無端ベルト（５）の端部を示すＡ区間とＢ区間の境界のＰＤが基準位置内になっていれば、ステアリングモータは対しされている。

なお、フォトダイオードアレイを張架ローラ（５１）の支点側（ステアリング装置により張架ローラ（５１）を移動させる側の反対側）に設けたときも同様の原理で制御ができる。また、基準位置はｎ±ｋ（ｋ＜α）とし、ｋは基準位置ズレの許容範囲としてもよい。

本発明のベルト駆動装置の概略図 本発明のベルト駆動装置の制御ブロック図 本発明の画像形成装置（１）の概略図 本発明の画像形成装置（２）の概略図 ベルトの蛇行検出手段の概略図（１） ベルトの蛇行検出の説明図（１） センサ出力の変化図（１） ベルトの蛇行検出の説明図（２） 張架ローラの例 ベルト位置制御の制御フロー図（１） ステッピングモータの動作制御図 ベルトの蛇行検出手段の概略図（２） センサ出力の変化図（２） ベルトの蛇行検出手段の概略図（３） ベルトの蛇行検出手段の概略図（４） ベルトの蛇行検出手段の概略図（５） ベルトの蛇行検出手段の概略図（６） ベルト位置制御の制御フロー図（２） センサ出力の変化図（３） ベルト位置制御の制御フロー図（３） ベルト位置制御の制御フロー図（４） ベルトの蛇行検出手段の概略図（７） 図２２におけるフォトダイオードアレイの説明図 ベルト位置制御の制御フロー図（５）

符号の説明

１ 感光体
２ 現像装置
３ 転写装置
４ 接離機構
５ 無端ベルト
６ 帯電装置
７ クリーニング装置
８ 除電装値
９ レーザ書き込み部
２１，３２ 駆動ローラ
２２，２３，３３ 張架ローラ
５０ 駆動ローラ
５１，５２，５３ 張架ローラ
５１ａ 溝
５１ｒ，５１ｆ 張架ローラ端部
５４，５５ スプリング
５６，５７ 軸受け
５８ 揺動アーム
５９ スプリング
６０ 偏心カム
６１ ステアリングモータ
６２ 遮蔽板
６３ ホームポジションセンサ
６４，６５，６６ センサ
７０ フォトダイオードアレイ
７１ 光源

Claims (9)

1. 無端ベルトと、
   前記無端ベルトを張架し走行させる複数のローラと、
   前記ローラ上における無端ベルトの幅方向の端部位置を検知するセンサと、
   前記センサの出力に基づいて、前記無端ベルトの走行位置を制御する走行位置制御装置とを備えることを特徴とするベルト駆動装置。
2. 前記センサは、前記無端ベルトと前記ローラの光学特性の相違に基づいて、前記端部位置を検知することを特徴とする請求項１に記載のベルト駆動装置。
3. 前記光学特性は、光の反射率であり、
   前記センサは、前記端部位置近傍の所定領域における無端ベルト及びローラからの光量を測定する光学センサであることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト駆動装置。
4. 前記センサは、フォトダイオードアレイであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
5. 前記センサは、複数の前記端部位置を検知することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
6. 前記走行位置制御装置は、ローラの一端を前記無端ベルトの走行方向に垂直に移動させて、前記ローラの軸を傾斜させることにより、前記無端ベルトのローラ上における走行位置を制御することを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
7. 前記センサは、前記走行位置制御装置により一端を移動されるローラ上の前記端部位置を検知することを特徴とする請求項６に記載のベルト駆動装置。
8. 前記センサは、前記走行位置制御装置により移動されるローラの、移動される側の一端における端部位置を検知することを特徴とする請求項７に記載のベルト駆動装置。
9. 請求項１〜８のいずれか一項に記載のベルト駆動装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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