JP2011118296A - ベルト駆動装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】ベルト駆動装置及び画像形成装置において、圧接／解除状態に応じて適切なチャタリング除去処理を実行し、ベルト位置を正確かつ迅速に検知できる技術を提供する。
【解決手段】複数の支持ローラに張架され、被圧接体に対して圧接又は離間した状態で走行する無端ベルトと、無端ベルトが圧接状態にあるか解除状態にあるかを検出する圧接／解除状態検出手段と、無端ベルトの幅方向の位置を検出するベルト位置検出手段と、ベルト位置検出手段による検出結果と判定値に基づいて、無端ベルトが異常位置にあるか否かを判定するベルト異常判定手段と、ベルト異常判定手段による判定結果に基づいて、無端ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御手段と、を備えたベルト駆動装置において、無端ベルトの圧接／解除状態に対応して判定値を設定する。
【選択図】図５

Description

本発明は、ベルト駆動装置及び画像形成装置に関し、特に、被圧接体に対する圧接／解除状態によってベルト搬送速度が変化するベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式のプリンタや複写機等の画像形成装置においては、画像データに基づいて感光体ドラム上にトナー像を現像し、そのトナー像を用紙上に転写する。そして、定着装置において熱圧着によりトナー像を定着させることで、用紙上に画像を形成する。
定着装置としては、複数の支持ローラに無端ベルト（以下、ベルト）を張架させたベルト駆動装置を備えたベルト方式の定着装置が知られている。このベルト方式の定着装置では、例えば、内部に加熱ヒータを有する定着ローラにベルトを圧接してニップ部を形成し、このニップ部で用紙を狭持搬送しながらトナー像を定着させる。

このような定着装置に用いられるベルト駆動装置では、ベルトの走行に伴い、ベルトが幅方向（ベルトの走行方向と直交する方向）の一端側に寄ってしまい蛇行することが知られている。そして、蛇行が進行すると、ベルトが支持ローラから脱落するなどして破損してしまう。そこで、一般には、ベルトの走行中にベルト端の位置を検出し、検出結果に基づいて支持ローラの一つを傾動させてステアリング制御を行うことでベルトの蛇行を修正するようにしている（例えば特許文献１）。

図７は、ベルト端の位置を検出する検出ユニットの一例について示す図である。
図７に示すように、検出ユニット１１０は、互いに対向して配置された発光素子と受光素子からなる透過型フォトセンサＰＳ１〜ＰＳ３を備えている。そして、ベルト端１０１ａの位置変動に連動して遮蔽体（図７ではベルト１０１自身）が発光素子と受光素子の間を移動し、発光素子からの光を透過／遮断するようになっている。フォトセンサＰＳ１〜ＰＳ３は、受光素子における受光量に基づいてＨＩＧＨレベル（以下、Ｈレベル）又はＬＯＷレベル（以下、Ｌレベル）の検出信号を出力し、これらの検出信号に基づいて制御部がベルト端の位置を判定する。ここで、フォセンサＰＳ１〜ＰＳ３は、発光素子からの光が遮断された場合にＨレベルの検出信号を出力し、発光素子からの光が透過された場合にＬレベルの検出信号を出力するものとする。

例えば、検出ユニット１１０において、フォトセンサＰＳ１からＨレベルの検出信号が出力され、フォトセンサＰＳ２，ＰＳ３からＬレベルの検出信号が出力された場合には、ベルトが蛇行修正不要な正常位置にあると判定する。
フォトセンサＰＳ１，ＰＳ２からＨレベルの検出信号が出力され、フォトセンサＰＳ３からＬレベルの検出信号が出力された場合（図７上、左側への片寄り）、又はフォトセンサＰＳ１〜ＰＳ３のすべてからＬレベルの検出信号が出力された場合（図７上、右側への片寄り）には、ベルトが蛇行修正必要な位置にあると判定する。この場合、ステアリング制御によりベルト１０１の蛇行を修正する。
フォトセンサＰＳ１〜ＰＳ３のすべてからＨレベルの検出信号が出力された場合には、ベルトが破損を生じうる異常位置にあると判定する。この場合、蛇行が進行してベルトが破損するのを防止するために、ベルト１０１の駆動を停止させる。

このような検出ユニット１１０を備えたベルト駆動装置では、機械振動によるチャタリングやベルト端部１０１ａの荒れ（凹凸）の影響を除去するため、ソフトウェア制御により、フォトセンサＰＳ１〜ＰＳ３からの出力信号を所定タイマに従い２回サンプリングし（いわゆる２度読み）、２回のサンプリング値が一致したときにベルトの異常／正常位置を判断することが行われている（いわゆるチャタリング除去処理）。

特開２０００−３４０３１号公報

しかしながら、上述したチャタリング除去処理では、チャタリング等の影響を除去するための時間が十分でなければ誤検知となる虞がある。そして、誤検知が頻繁に生じると、装置の信頼性が損なわれることとなる。
図８は、フォトセンサＰＳ３からの出力信号に対するベルト位置の判断結果を示す図である。図８には、チャタリング等の影響により誤検出信号（ａ）〜（ｅ）が出力された場合について示している。

図８に示すように、実際のベルト位置が正常位置である場合に、フォトセンサＰＳ３から誤検出信号（ａ）が出力されると、２回のサンプリングにおいてＨレベルで一致しているので、ベルトが異常位置に進入したと誤検知されてしまう。この場合、ベルトの駆動を停止させる指示がなされた後、すぐに再始動させる指示がなされることとなるが、一旦停止されたベルト駆動を再始動させるには所定の時間が必要となる。
また、実際のベルト位置が異常位置である場合に、フォトセンサＰＳ３から誤検出信号（ｄ）が出力されると、２回のサンプリングにおいてＬレベルで一致しているので、ベルトが正常位置に復帰したと誤検知されてしまう。この場合、ベルトの駆動を再始動させる指示がなされた後、すぐにベルトの駆動を停止させる指示がなされることとなり、制御部の処理負担が無駄に増大する。
一方、フォトセンサＰＳ３から誤検出信号（ｂ），（ｃ），（ｅ）が出力されても、２回のサンプリングにおいて信号レベルは一致していないので、誤検知とはならない。

チャタリング等の影響による誤検出信号を効果的に除去するには、単純にチャタリング除去処理時間を長くする（例えば、３度読み等）ことが考えられるが、そうするとベルトが正常位置から異常位置に進入したと判断するタイミングが遅くなり、結果としてベルトの破損を確実に防止できなくなる。また、異常位置から正常位置に復帰したと判断するタイミングが遅くなり、ベルトの駆動を早期に再始動させることが困難となる。
さらには、定着装置に用いられるベルト駆動装置のように、被圧接体にベルトを圧接させて走行させる場合には、被圧接体とベルトが圧接された圧接状態と被圧接体とベルトが離間された解除状態とで蛇行速度が異なる（解除状態の方が速い）こととなるが、チャタリング除去処理は同様に行われるため、圧接／解除状態に応じて適切にベルト位置の異常を判断できているとはいえない。その結果、ベルトの破損を招いたり、頻繁に誤検知を生じたりする虞がある。

また、特許文献１に記載の技術では、ベルト端の位置変動をアナログ的に検出するため、ベルト位置の検出機構や使用するセンサが複雑になっており、コストの低減が困難であるという問題がある。

本発明は、ベルト駆動装置及び画像形成装置において、圧接／解除状態に応じて適切なチャタリング除去処理を実行し、ベルト位置を正確かつ迅速に検知できる技術を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、上記目的を達成するためになされたもので、
複数の支持ローラに張架され、被圧接体に対して圧接又は離間した状態で走行する無端ベルトと、
前記無端ベルトが圧接状態にあるか解除状態にあるかを検出する圧接／解除状態検出手段と、
前記無端ベルトの幅方向の位置を検出するベルト位置検出手段と、
前記ベルト位置検出手段による検出結果と判定値に基づいて、前記無端ベルトが異常位置にあるか否かを判定するベルト異常判定手段と、
前記ベルト異常判定手段による判定結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御手段と、を備え、
前記判定値が、前記無端ベルトの圧接／解除状態に対応して設定されていることを特徴とするベルト駆動装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載のベルト駆動装置において、前記ベルト異常判定手段は、前記ベルト位置検出手段から出力された前記無端ベルトが異常位置にあることを示す異常位置検出信号の入力時間に応じて異常検知量を上限値まで増加させる一方、前記ベルト位置検出手段から出力された前記無端ベルトが正常位置にあることを示す正常位置検出信号の入力時間に応じて前記異常検知量を下限値まで減少させ、
この異常検知量と前記判定値を比較することにより、前記無端ベルトが異常位置にあるか否かを判定することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載のベルト駆動装置において、前記判定値として、第１異常判定値とこの第１異常判定値より低い第２異常判定値を有し、
前記ベルト異常判定手段は、前記圧接状態においては、前記異常検知量が前記第１異常判定値を超えたときに前記無端ベルトが正常位置から異常位置に進入したと判定し、
前記解除状態においては、前記異常検知量が前記第２異常判定値を超えたときに前記無端ベルトが正常位置から異常位置に進入したと判定することを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項３に記載のベルト駆動装置において、前記判定値として、第１正常判定値とこの第１正常判定値より低い第２正常判定値を有し、
前記ベルト異常判定手段は、前記圧接状態においては、前記異常検知量が前記第１正常判定値を下回ったときにベルトが異常位置から正常位置に復帰したと判定し、
前記解除状態においては、前記異常検知量が前記第２正常判定値を下回ったときにベルトが異常位置から正常位置に復帰したと判定することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載のベルト駆動装置において、前記異常検知量の増加速度及び減少速度は、
前記異常検知量が単調増加により前記下限値から前記第１異常判定値に到達する時間が、単調減少により前記上限値から前記第１正常判定値に到達する時間より長く、
単調増加により前記下限値から前記第２異常判定値に到達する時間が、単調減少により前記上限値から前記第２正常判定値に到達する時間より長くなるように設定されていることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、請求項１から５のいずれか一項に記載のベルト駆動装置において、前記ベルト位置検出手段による検出結果に基づいて、前記無端ベルトの蛇行を修正するステアリング制御手段を備えることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、用紙に形成されたトナー像を、定着装置により定着させる画像形成装置において、
前記定着装置が、請求項１から６のいずれか一項に記載のベルト駆動装置と、前記無端ベルトと圧接する定着ローラと、を備えて構成されていることを特徴とする。

本発明によれば、圧接／解除状態に応じて適切なチャタリング除去処理を実行し、ベルト位置を正確かつ迅速に検知することができるので、蛇行に起因するベルト破損を確実に防止することができる。

実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。 定着装置のベルト駆動部について示す図である。 画像形成装置の機能的構成を示すブロック図である。 ベルト駆動部におけるチャタリング除去処理及びベルト駆動制御処理を実現するハード処理回路の一例を示す図である。 図４中のＡ〜Ｄ点の電圧波形及びベルト駆動モータへの出力電圧波形を示す図である。 変形例に係るベルト駆動制御処理及びステアリング処理の一例を示すフローチャートである。 ベルト端の位置を検出する検出ユニットの一例について示す図である。 フォトセンサＰＳ３からの出力信号に対するベルト位置の判断結果を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
本実施形態では、本発明に係る画像形成装置を、コピーやプリンタなどの機能を有するデジタル複合機（ＭＦＰ：Multi Function Printer）に適用した例について説明する。具体的には、本発明に係るベルト駆動装置を、画像形成装置の定着装置に適用している。
なお、本発明に係る画像形成装置は、デジタル複合機に限定されるものではなく、用紙に画像形成する画像形成装置であれば、ファクシミリ装置、コピー又はプリンタ単体の装置などであってもよい。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の内部構成を示す図である。
本実施形態に係る画像形成装置１は、原稿に形成されているカラー画像を読み取って取得された画像データ、又は、ネットワークを介して外部の情報機器（例えば、パーソナルコンピュータ）から入力された画像データに基づいて、用紙に色を重ね合わせて画像を形成する。画像形成装置１では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色に対応する感光体ドラム２４（２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋ）を連装し、一回の手順で各色トナー像を順次転写し、用紙にカラー画像を形成するタンデム方式を採用している。

図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、画像形成部２０、搬送部３０等を備えて構成される。
画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１、原稿画像走査装置１２等で構成されている。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。原稿画像走査装置１２は、搬送された原稿ｄを光走査し、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）により光電変換して原稿画像を読み取る。ここで、画像には、図形や写真等のイメージデータの他、文字や記号等のテキストデータ等も含まれる。

画像読取部１０により読み取られた画像（アナログ画像信号）は、後述する制御部９０に出力され、Ａ／Ｄ変換処理、シェーディング補正処理等の各種画像処理が施された後、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に色分解され、出力用画像データとして画像形成部２０に出力される。
なお、自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となっている。読み取られた原稿画像のデータは画像形成部２０内部の画像メモリに記憶され、順次出力用画像データとして読み出される。

画像形成部２０は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋの色ごとに設けられた、露光装置２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）、現像装置２３（２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ）、感光体ドラム２４（２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋ）、帯電装置２５（２５Ｙ，２５Ｍ，２５Ｃ，２５Ｋ）、クリーニング装置２６（２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ）、１次転写ローラ２７（２７Ｙ，２７Ｍ，２７Ｃ，２７Ｋ）、中間転写ベルト２８、クリーニング装置２９、２次転写ローラ２１、及び定着装置１００等で構成されている。

画像形成部２において、帯電装置２５は感光体ドラム２４を帯電し、露光装置２２は帯電された感光体ドラム２４に各色の画像データに応じた光を照射して静電潜像を形成する。現像装置２３は、静電潜像が形成された感光体ドラム２４の表面に各色トナーを付着させて静電潜像を現像する。１次転写ローラ２７は、トナーが付着された感光体ドラム２４に中間転写ベルト２８を圧接し、各色トナー像を中間転写ベルト２８に順次重ねて１次転写する。そして、２次転写ローラ２１は、中間転写ベルト２８に用紙を圧接し、トナー像を用紙に２次転写して、用紙にトナー像を形成する。定着装置１００は、用紙に形成されたトナー像を熱圧着により定着させる。
クリーニング装置２６は、１次転写後に感光体ドラム２４の表面に残留しているトナーを除去する。クリーニング装置２９は、２次転写後に中間転写ベルト２８に残留しているトナーを除去する。

搬送部３０は、給紙装置３１、搬送装置３２、排紙装置３３等で構成されている。給紙装置３１は、３つの給紙トレイ３１ａ〜３１ｃを備え、これらの給紙トレイ３１ａ〜３１ｃには、用紙の斤量やサイズ等に基づいて識別された規格用紙や特殊用紙が予め設定された種類ごとに収容されている。給紙トレイ３１ａ〜３１ｃに収容されている用紙は、最上部から一枚ずつ送出され、複数の搬送ローラを備えた搬送装置３２により画像形成部２０に搬送される。画像形成部２０において、２次転写ローラ２１により中間転写ベルト２８のトナー像が用紙の一方の面に一括して２次転写され、定着装置１００により定着処理が施される。そして、画像形成された用紙は、排紙ローラを備えた排紙装置３３により機外の排紙トレイ３３ａに排紙される。

ここで、本実施形態では、ベルト方式の定着装置１００を採用している。すなわち、定着装置１００はベルト駆動部１００Ａを備えている。このベルト駆動部１００Ａでは、２つの支持ローラ１０２，１０３に張架された無端ベルト１０１が、被圧接体となる定着ローラ１３０に対して圧接又は離間した状態で走行するようになっている。以下において、定着装置１００で用いられる無端ベルト１０１のことを定着ベルトと称する。
定着装置１００では、後述する圧接／解除機構１０４により定着ベルト１０１が定着ローラ１３０に圧接されることにより、ニップ部が形成される。そして、このニップ部で用紙を狭持搬送しながらトナー像を定着させるようになっている。なお、定着処理を施すときにだけ定着ベルト１０１と定着ローラ１３０は圧接状態となり、定着処理を施さないときは互いに離間され解除状態となる。

図２は、定着装置１００のベルト駆動部１００Ａについて示す図である。図２に示すように、ベルト駆動部１００Ａでは、定着ベルト１０１が支持ローラ１０２，１０３に張架されている。
支持ローラ１０２は、動力伝達機構１０６を介してベルト駆動モータＭ１に接続されている。以下において、支持ローラ１０２を駆動ローラと称する。駆動モータＭ１を駆動すると、この動力が駆動ローラ１０２に伝達され、張架されている定着ベルト１０１を走行させる。また、駆動ローラ１０２は、バネ等の付勢部材１０７により定着ローラ１３０と離間する方向に付勢されるとともに、圧接／解除機構１０４のカム１０４ａに支持されて固定されている。そして、駆動ローラ１０２が圧接／解除機構１０４に従動して移動することにより、定着ローラ１３０に対して定着ベルト１０１が圧接又は離間されるようになっている。

定着ベルト１０１の圧接／解除状態、すなわち駆動ローラ１０２の圧接／解除状態は、圧接／解除検出ユニット１２０によって判定される。圧接／解除検出ユニット１２０は、互いに対向して配置された発光素子と受光素子からなる透過型フォトセンサ（圧接／解除の検出センサ）ＰＳ４と遮蔽体１２１を備えている。そして、駆動ローラ１０２の圧接／解除状態に連動して遮蔽体１２１が発光素子と受光素子の間を移動し、発光素子からの光を透過／遮断するようになっている。例えば、圧接状態では遮蔽体１２１が発光素子からの光を透過し、解除状態では遮蔽体１２１が発光素子からの光を遮断する。フォトセンサＰＳ４は、受光素子における受光量に基づいて、圧接状態を示すＬレベルの検出信号又は解除状態を示すＨレベルの検出信号を出力する。

支持ローラ１０３は、ステアリング機構１０５を介してステアリングモータＭ２に接続されている。以下において、支持ローラ１０３をステアリングローラと称する。ベルト端１０１ａの位置に基づいて定着ベルト１０１が蛇行していると判定されると、ステアリングモータＭ２が駆動され、ステアリングローラ１０３の奥側を上昇又は下降させ定着ベルト１０１の蛇行を修正する。

ベルト端１０１ａの位置は、ベルト位置検出ユニット１１０によって検出される。ベルト位置検出ユニット１１０は、互いに対向して配置された発光素子と受光素子からなる透過型フォトセンサ（ベルト位置検出センサ）ＰＳ１〜ＰＳ３と扇形の遮蔽体１１１を備えている。遮蔽体１１１は付勢部材１１３に接続され、棒状のアーム１１２がベルト端１１１ａに常時接触するように付勢されている。そして、ベルト端１０１ａの位置変動に連動して遮蔽体１１１が軸中心に回転すると、その周壁が発光素子と受光素子の間を移動し、発光素子からの光を透過／遮断するようになっている。
フォトセンサＰＳ１〜ＰＳ３は、受光素子における受光量に基づいて、Ｈレベル又はＬレベルの検出信号PS1_SIG，PS2_SIG，PS3_SIGを出力する。これらの検出信号に基づいて制御部９０がベルト端１０１ａの位置を判定する。ここで、フォセンサＰＳ１〜ＰＳ３は、発光素子からの光が遮断された場合にＨレベルの検出信号を出力し、発光素子からの光が透過された場合にＬレベルの検出信号を出力するものとする。

このように、本実施形態に係るベルト駆動装置（定着装置１００のベルト駆動部１００Ａ）は、複数の支持ローラ（駆動ローラ１０２，ステアリングローラ１０３）に張架され、被圧接体（定着ローラ１３０）に対して圧接又は離間した状態で走行する無端ベルト（定着ベルト１０１）と、無端ベルトが圧接状態にあるか解除状態にあるかを検出する圧接／解除状態検出手段（圧接／解除検出ユニット１２０）と、無端ベルトの幅方向の位置を検出するベルト位置検出手段（ベルト位置検出ユニット１１０）と、を備えている。
本実施形態では、このベルト駆動部１００Ａにおいて、ベルト位置検出ユニット１１０のフォトセンサＰＳ３から出力される検出信号PS3_SIGに対して適切なチャタリング除去処理を施すことにより、定着ベルト１０１の圧接／解除状態に応じてベルト位置を正確かつ迅速に判定できるようになっている。

図３は、画像形成装置１の機能的構成を示すブロック図である。
図３において、制御部９０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、ＲＡＭ（Random Access Memory）９２、ＲＯＭ（Read Only Memory）９３等を備えて構成されている。ＣＰＵ９１は、ＲＯＭ９３から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ９２に展開し、展開したプログラムに従って画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。
画像メモリ７１は、用紙に画像を形成するための画像データを格納する記憶領域であり、例えば揮発メモリ等の記憶装置で構成される。画像メモリ７１には、画像読取部１０で読み取られた画像データや、ネットワークを介して外部の情報機器から入力された画像データが記憶される。
操作表示部７２は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）やタッチパネル等を備え、画像形成装置１に関する各種情報の表示や、オペレータによる各種入力操作の受付を行う。

画像形成装置１には、用紙検出センサ７３、トナー濃度センサ７４、その他図示しない各種センサが設けられており、各センサは検出信号を制御部９０に対して出力する。制御部９０では、入力された検出信号に基づいて各種処理が行われる。
画像処理制御部８１、ドラム駆動制御部８２、プロセス制御部８３及び中間転写ベルト駆動制御部８４は、制御部９０からの制御信号に基づいて、画像形成部２０の各ブロック（定着装置１００を除く）を制御する。
搬送制御部８５は、制御部９０からの制御信号に基づいて、搬送部３０における用紙の搬送や反転を制御する。

ベルト駆動制御部１５１、ステアリング制御部１５２、圧接／解除機構制御部１５３は、制御部９０からの制御信号に基づいて、ベルト駆動部１００Ａの各ブロックを制御する。ベルト駆動制御部１５１は、ベルト位置検出センサＰＳ３からの検出信号PS3_SIGに基づいて判定されたベルトの位置（正常／異常）に従って、ベルト駆動モータＭ１のオン／オフを制御する。ステアリング制御部１５２は、ベルト位置検出センサＰＳ１，ＰＳ２からの検出信号PS1_SIG，PS2_SIGに基づいて判定された蛇行方向（前側、奥側）に従って、ステアリングローラ１０３を傾動させてステアリング制御を行う。圧接／解除機構制御部１５３は、定着処理の開始／終了に応じて圧接／解除機構１０４を制御し、定着ベルト１０１（駆動ローラ１０２）を定着ローラ１３０に対して圧接／解除させる。

定着温度制御部１５４は、制御部９０からの制御信号及び定着ローラ１３０の近傍に設けられた温度感知センサ１５６からの検出信号に基づいて、定着ローラ１３０の内部に配設された定着ヒータ１５５の温度を制御する。

図４は、ベルト駆動部１００Ａにおけるチャタリング除去処理及びベルト駆動制御処理を実現するハード処理回路の一例を示す図である。
図４に示すように、フォトセンサＰＳ３から出力された検出信号PS3_SIG及びフォトセンサＰＳ４から出力された検出信号PS4_SIGは、ＣＰＵ９１及びハード処理回路１５１Ａに入力される。また、ＣＰＵ９１には、フォトセンサＰＳ１，ＰＳ２から出力された検出信号PS1_SIG，PS2_SIGが入力される。

ハード処理回路１５１Ａにおいて、コンパレータＣＭＰの−入力端子には検出信号PS3_SIGに基づく入力電圧（＝Ｂ点の電圧）Vinが与えられ、＋入力端子には検出信号PS4_SIGに基づくしきい値電圧（＝Ｅ点の電圧）Vrefが与えられる。そして、コンパレータＣＭＰにおいて、入力電圧Vinとしきい値電圧Vrefが比較される。
入力電圧Vinがしきい値電圧Vrefを超えると出力電圧Vout（＝Ｃ点の電圧）がＬレベルからＨレベルに反転され、入力電圧Vinがしきい値電圧Vrefを下回ると出力電圧VoutがＨレベルからＬレベルに反転される。
この出力電圧Voutが、チャタリング除去処理後の検出信号PS3_INTとしてＣＰＵ９１に入力される。ここでは、定着ベルト１０１が異常位置にあると判定される場合に検出信号PS3_INTはＨレベルとなり、定着ベルト１０１が正常位置にあると判定される場合に検出信号PS3_INTはＬレベルとなる。

一方で、ＣＰＵ９１は、ベルト駆動モータＭ１を駆動させるためのＬレベルの駆動信号M1_SIGをハード処理回路１５１Ａに対して出力する（図５（ｅ））。この駆動信号M1_SIGと検出信号PS3_INTに基づいて、ベルト駆動モータＭ１を制御するための制御信号M1_CONTがベルト駆動モータＭ１に出力される。
検出信号PS3_INTがＨレベルの場合（すなわち定着ベルト１０１が異常位置にあると判定された場合）は、Ｈレベルの制御信号M1_CONTがベルト駆動モータに出力され、ベルト駆動モータＭ１が停止される。検出信号PS3_INTがＬレベルの場合（すなわち定着ベルト１０１が正常位置にあると判定された場合）は、Ｌレベルの制御信号M1_CONTが出力され、ベルト駆動モータＭ１が駆動される。
このように、図４に示すハード処理回路１５１Ａによれば、チャタリング除去処理及びベルト駆動制御処理が実現される。

図４に示すハード処理回路１５１Ａにおける動作を、図５を参照して具体的に説明する。図５には、（ａ）に示す電圧波形の検出信号PS3_SIGがハード処理回路１５１Ａに入力された場合について示している。すなわち、図５（ａ）に示す波形は、Ａ点の電圧波形である。
図４に示すように、ハード処理回路１５１Ａに入力された検出信号PS3_SIGは、抵抗Ｒ１，Ｒ２，及びコンデンサＣ１等で構成された積分回路を通って、コンパレータＣＭＰの−入力端子に与えられる。したがって、コンパレータＣＭＰの入力電圧VinとなるＢ点の電圧は、コンデンサＣ１に入力される電流の時間積分に比例して変化する。すなわち、図５（ａ）に示すような検出信号PS3_SIGが入力されると、Ｂ点の電圧波形は図５（ｂ）のようになる。

ここで、定着ベルト１０１が異常位置にあることを示すＨレベルの検出信号PS3_SIGが入力された場合は、抵抗Ｒ１を通って電流が流れ、コンデンサＣ１が充電される。一方、正常位置であることを示すＬレベルの検出信号PS3_SIGが入力された場合は、コンデンサＣ１から抵抗Ｒ１，Ｒ２を通って電流が流れ、放電される。
このように構成することで、コンデンサＣ１の放電時間が充電時間よりも短くなるようにしている。これにより、チャタリング等の影響を確実に除去すべく十分に時間をかけて定着ベルト１０１が正常位置から異常位置へ進入したことを検出できるとともに、早期に異常位置から正常位置へ復帰したことを検出することができる。なお、抵抗Ｒ２の抵抗値を抵抗Ｒ１の抵抗値より小さくすれば、放電時間をさらに短縮することができる。

コンパレータＣＭＰの＋入力端子には、定着ベルト１０１の圧接／解除状態に応じた電圧（Ｅ点の電圧）がしきい値電圧Vrefとして与えられる。具体的には、ハード処理回路１５１Ａにおいて、定着ベルト１０１が定着ローラ１３０と圧接していることを示すＬレベルの検出信号PS4_SIGが入力されたときにはトランジスタＴｒ１により抵抗Ｒ５に電流が流れず、定着ベルト１０１が定着ローラ１３０と離間していることを示すＨレベルの検出信号PS4_SIGが入力されたときには抵抗Ｒ５に電流が流れる。したがって、圧接状態（PS4_SIGがＬレベル）のときの方が、解除状態（PS4_SIGがＨレベル）のときよりＥ点の電圧は高くなる。
つまり、コンパレータＣＭＰの＋入力端子には、圧接状態におけるしきい値電圧をVref（圧接）、解除状態におけるしきい値電圧をVref（解除）とすると、Vref（圧接）＞Vref（解除）を満たすしきい値電圧Vref（圧接）又はVref（解除）が、圧接／解除状態に応じて与えられることになる。

また、コンパレータＣＭＰには正帰還が施されているので（いわゆるヒステリシスコンパレータ）、出力電圧をＬレベルからＨレベルに反転させるときのしきい値電圧（以下、高いしきい値電圧）Vref_Hに対して、出力電圧をＨレベルからＬレベルに反転させるときのしきい値電圧（以下、低いしきい値電圧）Vref_Lは低くなる。
すなわち、コンパレータＣＭＰでは、圧接状態における高いしきい値Vref_H（圧接）、低いしきい値Vref_L（圧接）、及び解除状態における高いしきい値Vref_H（解除）、低いしきい値Vref_L（解除）の４つの判定値のいずれかと、−入力端子の入力電圧Vinが比較されることとなる。

つまり、図５に示すように、圧接状態の場合には、コンパレータＣＭＰの入力電圧Vin（図５（ｂ））が高いしきい値電圧Vref_H（圧接）を超えたときに、出力電圧Vout（図５（ｃ））はＬレベルからＨレベルに反転される。そして、出力電圧VoutがＨレベルになるとＤ点の電圧がＬレベルとなるので（図５（ｆ））、制御信号M1_CONTはＨレベルとなり（図５（ｇ））、ベルト駆動モータＭ１が停止される。
また、コンパレータＣＭＰの入力電圧Vin（図５（ｂ））が低いしきい値電圧Vref_L（圧接）を下回ったときに、出力電圧Vout（図５（ｃ））はＨレベルからＬレベルに反転される。そして、出力電圧VoutがＬレベルになるとＤ点の電圧がＨレベルとなるので（図５（ｆ））、制御信号M1_CONTはＬレベルとなり（図５（ｇ））、ベルト駆動モータＭ１が駆動される。

また、解除状態の場合には、コンパレータＣＭＰの入力電圧Vin（図５（ｂ））が高いしきい値電圧Vref_H（解除）を超えたときに、出力電圧Vout（図５（ｄ））はＬレベルからＨレベルに反転される。そして、出力電圧VoutがＨレベルになるとＤ点の電圧がＬレベルとなるので（図５（ｈ））、制御信号M1_CONTはＨレベルとなり（図５（ｉ））、ベルト駆動モータＭ１が停止される。
また、コンパレータＣＭＰの入力電圧Vin（図５（ｂ））が低いしきい値電圧Vref_L（解除）を下回ったときに、出力電圧Vout（図５（ｄ））はＨレベルからＬレベルに反転される。そして、出力電圧VoutがＬレベルになるとＤ点の電圧がＨレベルとなるので（図５（ｈ））、制御信号M1_CONTはＬレベルとなり（図５（ｉ））、ベルト駆動モータＭ１が駆動される。

ここで、解除状態における高いしきい値電圧Vref_H（解除）は、圧接状態における高いしきい値電圧Vref_H（圧接）よりも低いので、チャタリング等の影響が同じであれば、解除状態の方が圧接状態よりも早く異常を検知されることになる。つまり、解除状態では蛇行速度が速いので、ベルトが正常位置から異常位置に進入したか否かを、圧接状態で要する時間よりも短い時間で判定できるようにしている。

また、ハード処理回路１５１Ａでは、コンデンサＣ１の放電時間が充電時間よりも短くなるように回路構成されているので、入力電圧Vinが単調増加により下限値から高いしきい値電圧Vref_H（圧接）に到達する時間（Ｔ１（圧接））は、単調減少により上限値から低いしきい値電圧Vref_L（圧接）に到達する時間（Ｔ２（圧接））より長くなる。また、入力電圧Vinが単調増加により下限値から高いしきい値電圧Vref_H（解除）に到達する時間（Ｔ１（解除））は、単調減少により上限値から低いしきい値電圧Vref_L（解除）に到達する時間（Ｔ２（解除））より長くなる。
つまり、定着ベルト１０１が正常位置から異常位置に進入したかを判定する際には、チャタリング等の影響により誤検知が生じて装置が無闇に停止されないように慎重に判断し、異常位置から正常位置に復帰したかを判定する際には、誤検知による不具合は軽微なので迅速に判断している。

［変形例］
図４に示す例では、ハード処理回路１５１Ａによりチャタリング除去処理及びベルト駆動制御処理を実現しているが、変形例では、ハード処理回路１５１Ａによりチャタリング除去処理を実現し、ベルト駆動制御処理についてはソフトウェア制御により実現する。
図６は、変形例に係るベルト駆動制御処理及びステアリング処理の一例を示すフローチャートである。図６に示すベルト駆動制御処理及びステアリング処理は、ＣＰＵ９１が図４に示す検出信号PS1_SIG，PS2_SIG，PS3_INTに基づいて所定の処理プログラムを実行することにより実現される。

図６において、ステップＳ１０１では、ベルト駆動モータＭ１を駆動して、定着ベルト１０１を走行させる。
ステップＳ１０２では、検出信号PS3_SIGに対してハード処理回路１５１Ａでチャタリング除去処理を行った後の検出信号PS3_INTを監視する。
ステップＳ１０３では、検出信号PS3_INTがオン（Ｈレベル）となっているか否かを判定する。そして、検出信号PS3_INTがオンであると判定した場合はステップＳ１０４に移行し、検出信号PS3_INTがオフであると判定した場合はステップＳ１０６に移行する。
ステップＳ１０４では、定着ベルト１０１の破損を防止するために、ベルト駆動モータＭ１及びステアリングモータＭ２を停止させる。
ステップＳ１０５では、画像形成装置１の全体の動作を停止させ、操作表示部７２にエラー表示を行う。

ステップＳ１０６では、フォトセンサＰＳ１，ＰＳ２から入力された検出信号PS1_SIG，PS2_SIGを、所定タイマに従い２度読みする。チャタリング等による影響を除去するためである。
ステップＳ１０７では、２度読みの結果、検出信号PS2_SIGがオン（Ｈレベル）であるか否かを判定する。そして、検出信号PS2_SIGがオンであると判定した場合（図２において定着ベルト１０１が前側に片寄って蛇行している場合）はステップＳ１０８に移行し、検出信号PS2_SIGがオフであると判定した場合はステップＳ１０９に移行する。
ステップＳ１０８では、ステアリングモータＭ２を所定ステップ数に回転させて奥側のベルト端を下げ、定着ベルト１０１の蛇行を修正する。

ステップＳ１０９では、２度読みの結果、検出信号PS1_SIGがオン（Ｈレベル）であるか否かを判定する。そして、検出信号PS1_SIGがオンであると判定した場合はステップＳ１０３に移行し、検出信号PS1_SIGがオフであると判定した場合（図２において定着ベルト１０１が奥側に片寄って蛇行している場合）はステップＳ１１０に移行する。
ステップＳ１１０では、ステアリングモータＭ２を所定ステップ数に回転させて奥側のベルト端を上げ、定着ベルト１０１の蛇行を修正する。
このように、ステップＳ１０２〜Ｓ１０４によりベルト駆動制御処理が実現され、ステップＳ１０６〜Ｓ１１０によりステアリング制御処理が実現される。

上述したように、本実施形態に係るベルト駆動装置（定着装置１００のベルト駆動部１００Ａ）は、ベルト位置検出手段（ベルト位置検出ユニット１１０）による検出結果（入力電圧Vin）と判定値（しきい値電圧Vref）に基づいて、ベルトが異常位置にあるか否かを判定するベルト異常判定手段（ハード処理回路１５１Ａ）と、ベルト異常判定手段による判定結果（検出信号PS3_INT）に基づいて、無端ベルトの駆動（走行／停止）を制御するベルト駆動制御手段（ハード処理回路１５１Ａ又は図６のステップＳ１０２〜１０４）と、を備えている。
そして、無端ベルトが異常位置にあるか否かを判定するための判定値が、無端ベルトの圧接／解除状態に対応して設定されている（しきい値電圧Vref（圧接）、Vref（解除））。

これにより、圧接／解除状態に応じて適切なチャタリング除去処理を実行しベルト位置を正確かつ迅速に検知することができるので、蛇行に起因するベルト破損を確実に防止する。また、停止された定着ベルト１０１の駆動を早期に再始動させることができる。

具体的には、ベルト異常判定手段（ハード処理回路１５１Ａ）は、ベルト位置検出手段（ベルト位置検出ユニット１１０）から出力された無端ベルトが異常位置にあることを示す異常位置検出信号（Ｈレベルの検出信号PS3_SIG）の入力時間に応じて異常検知量（入力電圧Vin）を上限値まで増加させる一方、ベルト位置検出手段から出力された無端ベルトが正常位置にあることを示す正常位置検出信号（Ｌレベルの検出信号PS3_SIG）の入力時間に応じて異常検知量（入力電圧Vin）を下限値まで減少させる。
そして、この異常検知量と判定値（しきい値電圧Vref（圧接）、Vref（解除））を比較することにより、無端ベルトが異常位置にあるか否かを判定する。
これにより、チャタリング等の影響を効果的に除去でき、ベルト位置を正確に検知することができる。

また、ベルト駆動装置（ベルト駆動部１００Ａ）は、判定値として、第１異常判定値（高いしきい値電圧Vref_H（圧接））とこの第１異常判定値より低い第２異常判定値（高いしきい値電圧Vref_H（解除））を有している。
そして、ベルト異常判定手段（ハード処理回路１５１Ａ）は、圧接状態においては、異常検知量（入力電圧Vin）が第１異常判定値を超えたときに無端ベルトが正常位置から異常位置に進入したと判定する。解除状態においては、異常検知量が前記第２異常判定値を超えたときに無端ベルトが正常位置から異常位置に進入したと判定する。
これにより、チャタリング等の影響が同じであれば、解除状態の方が圧接状態よりも早く、ベルトの異常位置への進入が検知されることになる。すなわち、解除状態では圧接状態に比較して蛇行速度が速くなるが、ベルトが正常位置から異常位置に進入したと判定する時間を短縮することで、解除状態においても蛇行に起因するベルト破損を確実に防止することができる。

さらに、ベルト駆動装置（ベルト駆動部１００Ａ）は、判定値として、第１正常判定値（低いしきい値電圧Vref_L（圧接）とこの第１正常判定値より低い第２正常判定値（低いしきい値電圧Vref_L（解除）を有している。
そして、ベルト異常判定手段（ハード処理回路１５１Ａ）は、圧接状態においては、異常検知量（入力電圧Vin）が第１正常判定値を下回ったときにベルトが異常位置から正常位置に復帰したと判定し、解除状態においては、異常検知量が第２正常判定値を下回ったときにベルトが異常位置から正常位置に復帰したと判定する。
これにより、チャタリング等の影響が同じであれば、解除状態の方が圧接状態よりも遅く、ベルトの正常位置への復帰が検知されることになる。すなわち、解除状態では圧接状態に比較して蛇行速度が速くなるが、ベルトが十分に正常位置へ復帰してからベルトの駆動を再始動させることで、再始動後直ちに異常位置に戻るような事態が生じるのを防止できる。

また、異常検知量（入力電圧Vin）の増加速度（コンデンサＣ１の充電速度）及び減少速度（コンデンサＣ１の放電速度）は、異常検知量が単調増加により下限値から第１異常判定値に到達する時間（Ｔ１（圧接））が、単調減少により上限値から第１正常判定値に到達する時間（Ｔ２（圧接））より長く、かつ、単調増加により下限値から第２異常判定値に到達する時間（Ｔ１（解除））が、単調減少により上限値から第２正常判定値に到達する時間（Ｔ２（解除））より長くなるように設定されている。
これにより、チャタリング等の影響により誤検知が生じて装置が無闇に停止されないように、定着ベルト１０１が正常位置から異常位置に進入したかを慎重に判断することができるとともに、異常位置から正常位置に復帰したかを迅速に判断することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、上記実施形態では、ベルト駆動装置（ベルト駆動部１００Ａ）におけるチャタリング除去処理をハードウェア制御（ハード処理回路１５１Ａ）で実現する場合について説明したが、ＣＰＵ９１によるソフトウェア制御により実現することもできる。例えば、ベルト位置検出手段（ベルト位置検出ユニット１１０）から出力された無端ベルトが異常位置にあることを示す異常位置検出信号（Ｈレベルの検出信号PS3_SIG）の入力時間をタイマによって積算して異常検知量とし、この異常検知量を圧接／解除状態に応じて設定された判定値と比較すればよい。

また、本発明に係るベルト駆動装置は、画像形成装置の定着装置だけでなく、中間転写ベルト２８の駆動装置等、無端ベルトが被圧接体に圧接又は離間した状態で走行するようなベルト駆動装置に適用できる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１００ 定着装置
１００Ａ ベルト駆動部（ベルト駆動装置）
１０１ 定着ベルト（無端ベルト）
１０２ 駆動ローラ（支持ローラ）
１０３ ステアリングローラ（支持ローラ）
１１０ ベルト位置検出ユニット（ベルト位置検出手段）
１２０ 圧接解除検出ユニット（圧接解除状態検出手段）
１３０ 定着ローラ
１５１Ａ ハード処理回路（ベルト異常判定手段，ベルト駆動制御手段）

Claims (7)

1. 複数の支持ローラに張架され、被圧接体に対して圧接又は離間した状態で走行する無端ベルトと、
   前記無端ベルトが圧接状態にあるか解除状態にあるかを検出する圧接／解除状態検出手段と、
   前記無端ベルトの幅方向の位置を検出するベルト位置検出手段と、
   前記ベルト位置検出手段による検出結果と判定値に基づいて、前記無端ベルトが異常位置にあるか否かを判定するベルト異常判定手段と、
   前記ベルト異常判定手段による判定結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動を制御するベルト駆動制御手段と、を備え、
   前記判定値が、前記無端ベルトの圧接／解除状態に対応して設定されていることを特徴とするベルト駆動装置。
2. 前記ベルト異常判定手段は、前記ベルト位置検出手段から出力された前記無端ベルトが異常位置にあることを示す異常位置検出信号の入力時間に応じて異常検知量を上限値まで増加させる一方、前記ベルト位置検出手段から出力された前記無端ベルトが正常位置にあることを示す正常位置検出信号の入力時間に応じて前記異常検知量を下限値まで減少させ、
   この異常検知量と前記判定値を比較することにより、前記無端ベルトが異常位置にあるか否かを判定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. 前記判定値として、第１異常判定値とこの第１異常判定値より低い第２異常判定値を有し、
   前記ベルト異常判定手段は、前記圧接状態においては、前記異常検知量が前記第１異常判定値を超えたときに前記無端ベルトが正常位置から異常位置に進入したと判定し、
   前記解除状態においては、前記異常検知量が前記第２異常判定値を超えたときに前記無端ベルトが正常位置から異常位置に進入したと判定することを特徴とする請求項２に記載のベルト駆動装置。
4. 前記判定値として、第１正常判定値とこの第１正常判定値より低い第２正常判定値を有し、
   前記ベルト異常判定手段は、前記圧接状態においては、前記異常検知量が前記第１正常判定値を下回ったときにベルトが異常位置から正常位置に復帰したと判定し、
   前記解除状態においては、前記異常検知量が前記第２正常判定値を下回ったときにベルトが異常位置から正常位置に復帰したと判定することを特徴とする請求項３に記載のベルト駆動装置。
5. 前記異常検知量の増加速度及び減少速度は、
   前記異常検知量が単調増加により前記下限値から前記第１異常判定値に到達する時間が、単調減少により前記上限値から前記第１正常判定値に到達する時間より長く、
   単調増加により前記下限値から前記第２異常判定値に到達する時間が、単調減少により前記上限値から前記第２正常判定値に到達する時間より長くなるように設定されていることを特徴とする請求項４に記載のベルト駆動装置。
6. 前記ベルト位置検出手段による検出結果に基づいて、前記無端ベルトの蛇行を修正するステアリング制御手段を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれか一項に記載のベルト駆動装置。
7. 用紙に形成されたトナー像を、定着装置により定着させる画像形成装置において、
   前記定着装置が、請求項１から６のいずれか一項に記載のベルト駆動装置と、前記無端ベルトと圧接する定着ローラと、を備えて構成されていることを特徴とする画像形成装置。

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