JP3755356B2 - ベルト搬送装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト搬送装置及びこれを備えた画像形成装置にかかり、特に、無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する機能を備え、ベルト搬送装置の異常を検出するベルト搬送装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト搬送装置を備えたものとして、複写機やプリンタ等の画像形成装置がある。画像形成装置に備えられたベルト搬送装置は、例えば、無端状の中間転写ベルト、感光体ベルトや用紙搬送ベルトなどが挙げられる。
【０００３】
画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えたタンデム型のカラー画像形成装置がある。
【０００４】
一般に、無端ベルトを所定数のロールで支持し、何れかのロールを駆動ロールとして無端ベルトを走行させるベルト駆動装置では、走行中の無端ベルトが幅方向（ベルト走行方向と直交する方向）に移動する、所謂ベルトの蛇行（ベルトウォーク）が発生する。このベルトの蛇行現象は、上述したタンデム型のカラー画像形成装置において、例えば無端状の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を生じる。すなわち、画像の色ずれや色むらの原因となる。従って、高品質な出力画像を得るためには、ベルトの蛇行を修正する必要がある。
【０００５】
そこで、ベルトの蛇行を修正するものとしては、ベルト軸方向の位置を検出し、検出したベルト軸方向の位置に基づいてステアリングロールを傾けて、ベルトの蛇行を制御する方式が提案されている。
【０００６】
また、特公平８−２５７５７９号公報に記載の技術では、ベルトの位置を検出するオン・オフセンサを軸方向に３つ並べて一定時間出力がない場合、異常として検出している。
【０００７】
一方、ベルトエッジ位置を連続的にアナログ検出する方式が提案されている。この方式では、ベルトエッジ位置を連続的にアナログ検出し、ベルトエッジ位置が所定のしきい値を越えた場合に異常検出している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平８−２５７５７９号公報に記載の技術では、オン・オフセンサの故障などによる異常時にコントロール不能になるとベルトは一方向に蛇行し、ロールを保持するフレーム等に接触し、ベルトを破損してしまい、画像形成が不可能になる、という問題がある。
【０００９】
また、ベルトエッジ位置を連続的にアナログ検出する方式では、ベルトのエッジ位置を所定のしきい値で判断して異常と検出する際に、ベルトのエッジ位置の凸凹に影響され、正常な異常検出ができない、という問題があった。また、ベルトの位置を検出するセンサが故障し、一定の値を出力した場合には、異常が検出できない、という問題もある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、ベルト制御の異常を正確に検出することができると共に、異常時にベルトの破損を防止することが可能なベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、無端ベルトと、該無端ベルトを支持する所定数のロールとを有し、前記所定数のロールのうちの何れかを駆動ロールとし、該駆動ロールの回転によって前記無端ベルトを走行させるベルト搬送装置であって、前記無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する修正手段と、前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する検出手段と、前記検出手段に基づいて前記修正手段を制御する制御手段と、少なくとも前記制御手段又は前記検出手段からの情報に基づいてベルト搬送装置の異常を検出する異常検出手段と、を備え、電源投入してから所定時間の間、前記異常検出手段による異常検出を禁止することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、検出手段により検出することによって得られる無端ベルトのエッジ位置の検出データに基づいて修正手段を制御することによって無端ベルトの幅方向の位置ずれを修正する。
【００１３】
また、異常検出手段が少なくとも制御手段又は検出手段からの情報に基づいて、ベルト搬送装置の異常を検出するので、ベルト制御の異常を正確に検出することができる。また、異常時には、ベルト搬送装置の動作を停止するようにすれば、異常時の無端ベルトの破損を防止することが可能である。
また、例えばメンテナンス等により無端ベルトの交換を行った直後は、無端ベルトの位置が正常な位置にない場合あり、ベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断される場合がある。そこで請求項１に記載の発明によれば、電源投入してから所定時間の間、異常検出手段による異常検出を禁止、すなわち、異常検出手段の異常検出を電源投入して所定時間経過後から開始するようにすることによって、上述のようなベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断されてしまうのを防止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記異常検出手段は、前記検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化がない場合に、前記検出手段の異常であると判断することを特徴としている。
【００１５】
例えば、検出手段に接続される接続線の断線や検出手段の故障等の場合には、例えば、検出手段の出力がない（ゼロ）であったり、最大値になったりする。この場合には、一定時間一定の出力値が検出手段より出力される。そこで、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、異常検出手段が検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化ない場合に、検出手段の異常であると判断することにより、検出手段に異常が発生した場合でも直ちに異常検出ができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記異常検出手段は、前記修正手段の修正量が所定値を越えた場合に、前記修正手段の異常であると判断することを特徴としている。
【００１７】
ベルト搬送装置が正常時に行う修正手段の制御量（修正量）は小さいが、例えば、修正手段に異常が発生したり、暴走するような場合には、修正手段による修正量が大きくなったり、最大修正量付近まで制御され、無端ベルトの位置制御が不可能になる。そこで、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明において、異常検出手段が修正手段の修正量が所定値を超えた場合に、修正手段の異常であると判断することにより、修正手段の異常を確実に検出することができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、無端ベルトと、該無端ベルトを支持する所定数のロールとを有し、前記所定数のロールのうちの何れかを駆動ロールとし、該駆動ロールの回転によって前記無端ベルトを走行させるベルト搬送装置であって、前記無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する修正手段と、前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する検出手段と、前記検出手段に基づいて前記修正手段を制御する制御手段と、少なくとも前記制御手段又は前記検出手段からの情報に基づいてベルト搬送装置の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記異常検出手段が、前記検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化がない場合に、前記検出手段の異常であると判断すると共に、前記修正手段の修正量が所定値を越えた場合に、前記修正手段の異常であると判断することを特徴としている。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、検出手段により検出することによって得られる無端ベルトのエッジ位置の検出データに基づいて修正手段を制御することによって無端ベルトの幅方向の位置ずれを修正する。
また、異常検出手段が少なくとも制御手段又は検出手段からの情報に基づいて、ベルト搬送装置の異常を検出するので、ベルト制御の異常を正確に検出することができる。また、異常時には、ベルト搬送装置の動作を停止するようにすれば、異常時の無端ベルトの破損を防止することが可能である。
また、例えば、検出手段に接続される接続線の断線や検出手段の故障等の場合には、例えば、検出手段の出力がない（ゼロ）であったり、最大値になったりする。この場合には、一定時間一定の出力値が検出手段より出力される。そこで、請求項４に記載の発明によれば、異常検出手段が検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化ない場合に、検出手段の異常であると判断することにより、検出手段に異常が発生した場合でも直ちに異常検出ができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
更に、ベルト搬送装置が正常時に行う修正手段の制御量（修正量）は小さいが、例えば、修正手段に異常が発生したり、暴走するような場合には、修正手段による修正量が大きくなったり、最大修正量付近まで制御され、無端ベルトの位置制御が不可能になる。そこで、請求項４に記載の発明によれば、異常検出手段が修正手段の修正量が所定値を超えた場合に、修正手段の異常であると判断することにより、修正手段の異常を確実に検出することができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記異常検出手段による異常検出は、電源投入して所定時間経過後から開始することを特徴としている。
【００２１】
例えばメンテナンス等により無端ベルトの交換を行った直後は、無端ベルトの位置が正常な位置にない場合あり、ベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断される場合がある。そこで請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、異常検出手段の異常検出を電源投入して所定時間経過後から開始するようにすることによって、上述のようなベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断されてしまうのを防止することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明において、前記異常検出手段は、前記検出手段により検出されたエッジ位置の平均値を算出し、該平均値が所定値を越えた場合に前記無端ベルトの位置が異常であると判断することを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明において、異常検出手段が、検出手段により検出されたエッジ位置の平均値を算出し、該平均値が所定値を越えた場合に無端ベルトの位置が異常であると判断するようにすることによって、無端ベルトのエッジの凸凹に左右されることなくベルト位置の異常を確実に検出することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記無端ベルトのベルト搬送方向の位置を検出する位置検出手段を更に備え、前記異常検出手段が、前記位置検出手段による検出信号に基づいて、前記無端ベルトの位置異常を検出することを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明のおいて、無端ベルトのベルト搬送方向の位置を検出する位置検出手段を更に設け、位置検出手段による検出信号に基づいて、無端ベルトの位置異常を検出することもできる。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴としている。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のベルト搬送装置を画像形成装置に設けるようにしてもよい。例えば、画像形成装置の中間転写ベルトを搬送するベルト搬送装置や用紙などを搬送するベルト搬送装置に適用することが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００２７】
図１には本発明の実施の形態に関わる画像形成装置１０の概略構成が示されている。図１に示すように、画像形成装置１０は、無端ベルトからなる中間転写ベルト１２が、駆動ロール１４、ステアリングロール１６、２次転写ロール１８及び従動ロール２０、２２、２４により、所定の張力を持って支持されている。また、中間転写ベルト１２上には、そのベルト走行方向ｘに従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット２６、２８、３０、３２が順に配設されている。
【００２８】
各々の画像形成ユニット２６、２８、３０、３２は、それぞれ図示しない装置本体フレームに回転可能に軸支された感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａと、各々の感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの表面をレーザビーム等で走査露光する画像書き込み部２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂを有している。また、各々の感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの周囲には、そのドラム回転方向（図示の時計回り方向）に従って、帯電器２６ｃ、２８ｃ、３０ｃ、３２ｃ、現像器２６ｄ、２８ｄ、３０ｄ、３２ｄ、１次転写ロール２６ｅ、２８ｅ、３０ｅ、３２ｅ及びクリーナ２６ｆ、２８ｆ、３０ｆ、３２ｆが順に配設されている。
【００２９】
さらに中間転写ベルト１２の走行経路上には、ベルトホームセンサ３４とエッジセンサ３６とが配置されている。なお、エッジセンサ３６は、本発明の検出手段に相当し、ベルトホームセンサ３４は、本発明の位置検出手段に相当する。
【００３０】
このうち、ベルトホームセンサ３４は、中間転写ベルト１２の周長方向１箇所に設けられたマーク等を検知するもので、ベルト走行方向ｘにおいてイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット２６の上流側に配置されている。なお、ベルトホームセンサ３４により出力されるマーク等の検出信号は、画像をベルトシーム（継ぎ目）と重ならないようにするために、画像形成タイミングを決定するためにも用いられる。
【００３１】
エッジセンサ３６は、中間転写ベルト１２のエッジ位置を検出するもので、ベルト走行方向ｘにおいてブラック（Ｋ）の画像形成ユニット３２の下流側に（ステアリングロール１６の手前）に配置されている。
【００３２】
また、画像形成対象となる用紙３８は図示しない給紙カセットに収容され、その給紙カセットの用紙繰出側に設けられたピックアップロール４０により一枚ずつ繰り出される。繰出された用紙３８は、所定数のロール対４２により図中破線で示す経路を辿って搬送され、２次転写ロール１８の圧接位置へと送られる。
【００３３】
図２には、上述のエッジセンサ３６の概略構成が示されている。
【００３４】
図２に示すように、中間転写ベルト１２の一端部には、スプリング３６ａの引っ張り力をもって接触子３６ｂの一端側が圧接状態に保持されている。この場合、スプリング３６ａによる接触子３６ｂの圧接力は、中間転写ベルト１２を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。なお、本実施の形態では、０．１（Ｎ）の力で中間転写ベルト１２に接触するように調整されている。また、接触子３６ｂは、その中間部位を支軸３６ｃにて回動自在に支持され、その支軸３６ｃを境にした接触子３６ｂの他端側に変位センサ３６ｄが対向状態に配設されている。
【００３５】
このエッジセンサ３６においては、ベルト蛇行時における中間転写ベルト１２の幅方向ｙへの動きが、そのベルトエッジに圧接する接触子３６ｂの動き（揺動動作）に置き換えられる。この時、接触子３６ｂの動き（変位）に対応して変位センサ３６ｄの出力レベルが変動するため、変位センサ出力３６ｄに基づいてベルトエッジの位置変動を検出することができる。
【００３６】
なお、エッジセンサ３６については、中間転写ベルト１２の位置変動（蛇行）に応じた出力を発生するものであれば、特にいずれの構成を採用しても構わない。例えば、図３に示すように、中間転写ベルト１２のエッジ部分を介してＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４４と光量センサ４６を対向状態に配置し、ＬＥＤ４４から出射される光が光量センサ４６に入射される光量に応じてセンサ出力レベルが変化するものであっても良い。
【００３７】
続いて、上述のように構成された画像形成装置１０を用いてカラー画像を形成する場合の動作手順について説明する。
【００３８】
先ず、駆動ロール１４の回転によって中間転写ベルト１２をｘ方向に走行させると、そのベルト走行中において、ベルトホームセンサ３４から出力されたマーク検出信号（ベルトホーム信号）を基準に各々の画像形成ユニット２６、２８、３０、３２で画像の書き込みが順に開始される。次いで、中間転写ベルト１２上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像が順次重ね転写（１次転写）され、これによって１つのカラー画像が形成される。その後、カラー画像は中間転写ベルト１２の走行と共に２次転写ロール１８へと搬送され、そこで中間転写ベルト１２上のカラー画像が用紙３８に一括転写（２次転写）される。カラー画像が転写された用紙３８は、用紙搬送系４８によって定着器５０に搬送され、そこで画像の定着処理（加熱、加圧等）がなされた後、図示しないトレイに排出される。
【００３９】
こうした一連の画像形成動作において、中間転写ベルト１２の位置がその幅方向（ラテラル方向）に蛇行してずれると、各々の画像形成ユニット２６、２８、３０、３２によって中間転写ベルト１２上に転写される画像の位置に相対的なずれが生じる。これが出力画像（カラー画像）の色ずれや色むらとなって現れる。
【００４０】
そこで、中間転写ベルト１２の蛇行を修正するために、ステアリングロール１６を傾き動作させる構成が組み込まれている。
【００４１】
図４には、蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図が示されている。図４において、ステアリング制御装置５２は、蛇行修正のための駆動源となるステアリングモータ５４の駆動状態を制御するもので、そのためのモータ制御信号（モータドライブ信号）をステアリングモータ５４に出力する。ステアリングモータ５４としては、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能なステッピングモータ等を用いることができる。また、ステアリング制御装置５２には、上述したベルトホームセンサ３４とエッジセンサ３６とが接続されており、ベルトホームセンサ３４からはベルトホーム信号が、エッジセンサ３６からはベルトエッジ信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【００４２】
一方、ステアリングロール１６を傾き動作させるメカ的な構成としては、揺動アーム５６と偏心カム５８を備えている。揺動アーム５６は、その中間部位を支軸６０にて回動自在に支持されている。また、揺動アーム５６の一端にはステアリングロール１６の一端部が回動自在に接続され、その反対側のアーム他端に偏心カム５８が圧接状態に保持されている。この偏心カム５８は、ステアリングモータ５４の駆動により回転動作するものである。
【００４３】
続いて、ステアリングロール１６の傾き動作による中間転写ベルト１２の蛇行修正の原理につき、図５を用いて説明する。
【００４４】
先ず、図５（Ａ）に示すように、偏心カム５８が所定の角度で停止し、その停止角度に対応してステアリングロール１６がほぼ水平（傾きがゼロ）に保持された状態では、走行中の中間転写ベルト１２が幅方向ｙに移動（蛇行）しないものと仮定する。
【００４５】
この状態から、図５（Ｂ）に示すように、ステアリングモータ５４の駆動により偏心カム５８を図５（Ｂ）に示すように半時計回りに回転させると、偏心カム５８の偏心量に応じて揺動アーム５６がθ１方向に揺動する。これにより、ステアリングロール１６の一端が揺動アーム５６によって持ち上げられるため、その持ち上げ量に応じてステアリングロール１６に傾きが生じる。この時、ステアリングロール１６にも巻き付けられた中間転写ベルト１２は、揺動アーム５６にて持ち上げられたロール端側に移動する。
【００４６】
これに対して、図５（Ｃ）に示すように、ステアリングモータ５４の駆動により偏心カム５８を図５（Ｃ）に示すように時計回りに回転させると、偏心カム５８の偏心量に応じて揺動アーム５６がθ２方向に揺動する。これにより、ステアリングロール１６の一端が揺動アーム５６によって押し下げられるため、その押し下げ量に応じてステアリングロール１６に傾きが生じる。この時、ステアリングロール１６に巻きつけられた中間転写ベルト１２は、揺動アーム５６にて押し下げられたロール端と反対側に移動する。
【００４７】
従って、中間転写ベルト１２の幅方向ｙへの位置変動を上述したエッジセンサ３６で検出し、その検出結果に基づいてステアリングモータ５４を駆動し、ステアリングロール１６の傾きを適宜制御することにより、中間転写ベルト１２の蛇行を修正することができる。なお、中間転写ベルト１２の蛇行を適切に修正するためには、中間転写ベルト１２の位置変動（蛇行）を正確に検出し、その検出結果に基づいてステアリングロール１６の傾きを最適条件で制御する必要がある。
【００４８】
本実施の形態においては、ステアリングロール１６の傾きを制御するステアリング制御システムとして、図６に示すような構成を採用している。図６において、コントローラ５２ａは、上述したステアリング制御装置５２を構成するものであり、特に、実際の画像形成動作（画像形成モード）においてステアリングロール１６の傾きを制御するものである。コントローラ５２ａは、主に、補償器６２、演算部６４、及び記憶部６６により構成されている。なお、ステアリングモジュール６８は、上述したステアリングロール１６、揺動アーム５６及び偏心カム５８を含む機構であり、本発明の修正手段に相当する。また、ベルトモジュール７０は、上述した中間転写ベルト１２とこれを走行されるロール類（１４，２０、２２、２４）を含む機構である。
【００４９】
補償器６２は、その入力情報となるベルトの位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）の情報に基づいてゲインと周波数特性を決定し、位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）の情報に対応したステアリング量ｓ（ｒ、ｎ）の制御情報をモータドライバ７２に出力する。ここで、“ｒ”はベルトの周回数、“ｎ”はベルトの走行方向に対応した番地である。これに対して、モータドライバ７２は、補償器６２から出力された制御情報に従ってステアリングモータ５４を駆動し、このステアリングモータ５４の駆動によってステアリングモジュール５４におけるロール傾き角度θ（ｔ）が制御される。なお、本実施の形態では、ステアリングモータ５４にステッピングモータを採用していることから、補償器６２から出力れる制御情報ｓ（ｒ、ｎ）はモータステップ数に対応したものとなる。
【００５０】
一方、Ａ／Ｄ変換器７４は、エッジセンサ３６から出力されるアナログの検出信号Ｅ（ｒ、ｎ）をデジタル信号に変換し、そのデジタル化した検出信号を演算部６４に出力する。演算部６４は、Ａ／Ｄ変換器７４より出力されたデジタル信号、すなわちベルトエッジの検出データを平均化してエッジデータｅ（ｒ、ｎ）を作成する。
【００５１】
また、記憶部６６は、中間転写ベルト１２のエッジ形状データｐ（ｎ）をテーブル形状（以下、エッジ形状テーブルという）で記憶する。このエッジ形状テーブルは、画像形成装置１０の製造時や中間転写ベルト１２の交換時、或いは画像形成装置１０の定期的なメンテナンス時など、通常の画像形成モードとは別のモードで予め作成されたものである。なお、その際のテーブル作成手順に付いては後述する。
【００５２】
続いて、通常の画像形成モードにおいて、コントローラ５２ａにより実行されるステアリング制御の手順について説明する。
【００５３】
中間転写ベルト１２の走行中においては、ベルトエッジ位置がエッジセンサ３６によって連続的に検出され、これによってベルトエッジ位置変動に対応した連続情報がエッジセンサ３６から出力される。ただし、エッジセンサ３６から出力されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）は、ベルトの蛇行による位置変動量Ｗ（ｔ）とベルトエッジ形状（凸凹）による位置変動Ｐ（ｔ）の両方を含んだものとなる。
【００５４】
これに対して、コントローラ５２ａにおいては、上述したベルトホームセンサ３４からのベルトホーム信号を基準に、所定のサンプルタイミングでエッジセンサ３６からの検出データを取り込み、これをＡ／Ｄ変換器７４によりデジタル信号に変換する。この時、ベルトホーム信号を基準にしたサンプルタイミングは、中間転写ベルト１２が1周する間にＮ個の検出データが得られるように設定される。更に、その検出データの個数Ｎは、中間転写ベルト１２の走行方向に対応した番地の数ｎと１対１の関係を満たすように設定される。なお、中間転写ベルト１２の周回数ｒは、ベルトホームセンサ３４からベルトホーム信号が出力されるたびに１ずつ加算され、中間転写ベルト１２の走行方向の番地ｎは、ベルトホーム信号が出力されるたびにリセットされる。
【００５５】
この時、各々のサンプルタイミングにおいて、それぞれ１つの検出データを取り込むようにしてもよいが、このようにした場合は、個々の検出データに含まれるノイズ成分が検出誤差となって現れることも懸念される。
【００５６】
そこで本実施の形態においては、各々のサンプルタイミングにおいて、１つの検出データにつき、例えば数１０ｍｓｅｃの微小ピッチで複数（ｍ）のデータを取り込むようにしている。そして、各々のサンプルタイミングで取り込まれたｍ個の検出データを順に演算部６４に出力し、演算部６４によって平均化処理するようにしている。
【００５７】
具体的には、最初（1番目）のサンプルタイミングで例えば５つの検出データ（ｍ＝５）を取り込んだ場合、これら５つの検出データの加算値をそのデータ数（５）で割って平均化し、これを番地ｎ＝１に対応する検出データとする。そして、これと同様の処理を２番目以降のサンプルタイミングで取り込んだ検出データについても繰り返し行うことにより、番地ｎに対応するＮ個の検出データｅ（ｒ、ｎ）を取得する。
【００５８】
このように各々のサンプルタイミングで取り込んだ複数のデータをそれぞれ平均化することにより、個々のデータに含まれるノイズ成分が削除（相殺）されるため、検出誤差の少ない正確な検出データｅ（ｒ、ｎ）を得ることができる。
【００５９】
続いて、コントローラ５２ａにおいては、演算部６４により生成されたエッジ位置の検出データｅ（ｒ、ｎ）と、記憶部６６に記憶されたエッジ形状データｐ（ｎ）とが比較される。この時、演算部６４からは、上述したサンプルタイミングに対応して時系列的に検出データｅ（ｒ、ｎ）が生成されることから、例えば1番目に生成された検出データｅ（ｒ、ｎ）に対しては、その番地情報“１”に対応して記憶部６６に記憶されているエッジ形状データｐ（１）が比較対象となる。
【００６０】
なお、検出データｒ（ｒ、ｎ）に含まれるｒの値は、中間転写ベルト１２の周回数に応じて変化するが、比較対象となるエッジ形状データＰ（ｎ）は、ｒの値に関係なく選択される。すなわち、ｒの値が異なる検出データがあっても、ｎの値が同じであれば、同一のエッジ形状データが比較対象として選択される。
【００６１】
ここで、コントローラ５２ａにおける検出データｅ（ｒ、ｎ）とエッジ形状データｐ（ｎ）との比較では、それらの差分が演算によって求められる。この場合の差分データは、上述の如くエッジセンサ３６によって検出されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）の中から、ベルトエッジ形状（凸凹）による位置変動成分Ｐ（ｔ）を差し引いた値となるため、ベルトの蛇行による位置変動成分Ｗ（ｔ）に対応したデータとなる。
【００６２】
そこで、コントローラ５２ａにおいては、上述の差分による位置データと予め設定された基準の位置データ（ＲＥＦ）とを比較して、基準位置に対するベルトの位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）を算出する。この位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）は、基準位置からのベルトのずれ方向に応じて正（＋）／負（−）が反転したものとなる。
【００６３】
従って、この位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）に基づいてステアリング量ｓ（ｒ、ｎ）を設定し、これに基づいてステアリングモータ５４を駆動制御することにより、中間転写ベルト１２のエッジ形状による誤差成分を排除した形で、ベルトの蛇行を適切に修正することが可能となる。
【００６４】
また、中間転写ベルト１２が1周する間の位置変動（蛇行）に関しても、高い応答性を持って詳細に制御することができるため、画像形成開始時において1枚目の画像が出力されるまでの時間（例えば複写機におけるＦＣＯＴ（Ｆａｓｔ Ｃｏｐｙ Ｏｕｔｐｕｔ Ｔｉｍｅ）を短縮することができると共に、用紙搬送時等の外乱に対する蛇行制御を安定して行うことができる。
【００６５】
続いて、本実施の形態においけるエッジ形状テーブルの作成手順について説明する。
【００６６】
図７はエッジ形状テーブルの作成手順を示すフローチャートである。図７はエッジ形状テーブルの作成時における中間転写ベルト１２の位置変動状態を示す図である。なお、エッジ形状テーブルの作成に係る一連の処理はステアリング制御装置５２によって実行される。その実行時期は上述の如く画像形成装置１０の製造時やベルト交換時など、通常の画像形成時とは別に設定される。
【００６７】
先ず、画像形成装置１０の製造時等において、中間転写ベルト１２を所定数のロールに張架した場合、その取付位置の誤差等により、ベルトのエッジ位置は予め設定された基準位置から若干（例えば数ｍｍ単位で）ずれた状態となる。
【００６８】
そこで、ステップ１００においては、エッジセンサ３６からの検出データに基づいてステアリングモータ５４を駆動することで、ステアリングロール１６の傾き動作を制御（ステアリング制御１）する。但し、この時点では、ベルトエッジ形状が未知の情報となっているため、エッジセンサ３６の検出データだけを用いてステアリング制御を行うことになる。
【００６９】
これにより、中間転写ベルト１２のエッジ位置は、上述のステップ１００でのステアリング制御1により、図８に示すようにベルト取付時の位置から徐々に基準位置（ＲＥＦ）へと近づいていく。なお、図８においては、ベルトエッジ形状による変動成分を含んだベルトエッジ位置の動きを破線で示し、ベルトエッジ形状による変動成分を含まない本来のベルトの動きを実線で示している。
【００７０】
続いて、ステップ１０２で、エッジセンサ３６からの検出データに基づいて、中間転写ベルト１２の移動量（蛇行量）Ｗ（ｎ）が予め設定された許容範囲Ｗａになったか否かを判定する。判定が否定された場合には、再びステップ１０２へ戻りステップ１０２の判定が肯定されるまで繰り返し、ステップ１０２の判定が繰り返される。
【００７１】
ステップ１０２の判定が肯定された場合には、ステップ１０４へ移行し、中間転写ベルト１２の移動量Ｗ（ｎ）におけるステアリングロール１６の傾き角度を固定する。この時固定されるステアリングロール１６の傾き角度は、中間転写ベルト１２が基準位置付近で安定走行している状態の角度となる。
【００７２】
ここで、上述のように中間転写ベルト１２が基準位置付近で安定走行している状態で、ステアリングロール１６の傾きを固定した理由について説明する。
【００７３】
先ず、一般にステアリングロール１６の傾き角度を固定すると、中間転写ベルト１２はその幅方向において図９に示すように一定の割合（以下、ウォークレートと称す）で一方向に移動する。但し、中間転写ベルト１２のエッジ形状は、その組立上、正確に直線とはならないため、エッジセンサ３６によるエッジ位置の検出データは、ベルト自体のエッジ形状（凸凹形状）が足されたかたちで測定される。この時、時間軸に対する中間転写ベルト１２の位置変動の傾き（ウォークレート）は直線（図９の破線）で表されるため、この傾き成分（ウォークレート成分）を検出データから差し引くことにより、中間転写ベルト１２のエッジ形状データを算出することができる。
【００７４】
ところが、エッジ形状データの算出に際して、その元になるエッジ位置の検出データのウォークレート（ベルトの移動割合）が大きいと、エッジ形状データを算出する際の歪が大きくなって精度が悪化する。
【００７５】
図１０は、ウォークレートに対するエッジ形状データの誤差を測定した結果である。図１０に示すように、ウォークレート（μｍ／ｃｙｃｌｅ）を小さくした方が、エッジ形状データの誤差が小さくなることがわかる。
【００７６】
このような理由から本実施の形態では、中間転写ベルト１２のエッジ形状データを算出するにあたり、ウォークレートを所定のレベル（０．５ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以下）に抑えるべく、ステアリング制御を行い、上述の歪による誤差が極力小さくなるように配慮している。
【００７７】
但し、中間転写ベルト１２が基準位置付近で安定走行している状態であっても、ステアリングロール１６の傾き角度を固定した後は、中間転写ベルト１２が所定の割合（０．５ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以下）で基準位置（ＲＥＦ）から少しずつずれていく。
【００７８】
そこでステップ１０４でステアリングロール１６の傾き角度を固定し、ステップ１０６へ移行して、ステアリングロール１６の傾き角度を固定した時点から中間転写ベルト１２がＲＬ回転したか否かを判定し、ステップ１０６の判定が肯定されるまでステップ１０６を繰り返す。すなわち、中間転写ベルト１２をＲＬ周にわたって走行させ、その時のベルトエッジの位置情報、すなわちエッジセンサ３６の検出データを取得する。但し、この場合のベルト周回数は2周以上（ＲＬ≧２）とする。また、エッジセンサ３６によるベルトエッジ位置のサンプルタイミングは、上述のステアリング制御時と同様にベルトホームセンサ３４からのベルトホーム信号を基準にして、ベルト1周あたりＮ個の検出データが得られるように設定する。
【００７９】
これにより、例えばベルト周回数を３周（ＲＬ＝３）とし、ベルト1周当りのサンプル回数を１０回（Ｎ＝１０）とした場合は、図１１（Ａ）に示すような検出データが得られる。そこで、ステップ１０８へ移行し、この検出データを用いてエッジ形状データを以下のように算出する。
【００８０】
先ず、エッジセンサ３６によるサンプル開始時の検出データをｅ（ｒ1、Ｎ）とすると、1サンプル周期あたりのウォークレートＷＲは以下の（１）式によって求められる。ここで、“ｒ1”はエッジ形状テーブルの作成処理を開始直前のベルト周回数である。
【００８１】
【数１】
【００８２】
次に、（１）式によって求めたウォークレート成分ＷＲを以下の（２）式によって検出データｅ（ｒ、ｎ）から除去することにより、図１１（Ｂ）に示すようにベルトのエッジ形状成分ｐ（ｒ、ｎ）だけを抽出する。
【００８３】
【数２】
【００８４】
次に、以下の（３）式を用いて、ＲＬ周（本例では３周）分のエッジ形状データを平均化処理することにより、図１１（Ｃ）に示すようにベルト1周分のエッジ形状データｐ0（ｎ）を算出する。この平均化処理により、エッジセンサ３６を用いたベルトエッジ位置の検出精度を高めることができる。
【００８５】
【数３】
【００８６】
但し、これによって得られたエッジ形状データｐ0（ｎ）は、その平均値が基準値（ＲＥＦ＝０）から外れた、所謂ＤＣオフセット成分を持っている。従って、このエッジ形状データｐ0（ｎ）を用いて実際にステアリング制御を行うと、中間転写ベルト１２のエッジ位置が上述のオフセット成分により基準位置から一定量ずれた状態で制御されることになるため、そのオフセット成分を以下の（４）式を用いて除去する。
【００８７】
【数４】
【００８８】
これにより、図１１（Ｄ）に示すように、中間転写ベルト１２のエッジ形状データの平均値がほぼゼロとなり、このエッジ形状データｐ（ｎ）をエッジ形状テーブルのデータとして記憶部６６に記憶する。
【００８９】
一方、こうしてエッジ形状データｐ（ｎ）を算出するまでの間、ステアリングロール１６の傾き角度は固定されたままであるため、中間転写ベルト１２は一定の割合で一方向に移動している。そのため、中間転写ベルト１２の位置は基準位置（ＲＥＦ）からずれた状態にある。
【００９０】
そこで今度は、ステップ１１０へ移行して、上述のようにして得られたエッジ形状データｐ（ｎ）を用いて、画像形成時と同様のステアリング制御（ステアリング制御２）を行う。これにより、中間転写ベルト１２のエッジ位置は徐々に基準位置（ＲＥＦ）へと近づいていく。
【００９１】
次に、ステップ１１２へ移行して、エッジセンサ３６からの検出データに基づいて、中間転写ベルト１２の移動量Ｗ（ｎ）が予め設定された許容範囲Ｗｂになったか否か判定する。判定が否定された場合には、再びステップ１１２の判定が行われ、判定が肯定されるまで繰り返される。
【００９２】
ステップ１１２の判定が肯定、すなわち、中間転写ベルト１２の移動量Ｗ（ｎ）が許容範囲Ｗｂに収まった、つまり中間転写ベルト１２の位置が基準位置に戻った時点でステップ１１４へ移行し、ステアリング制御がスタンバイ状態（準備完了）となり、一連のテーブル作成処理が終了する。
【００９３】
なお、上述した“Ｎ”、“ＲＬ”の値については任意に変更が可能であり、“Ｎ”の値（制御回数、サンプル回数）を増やすことでステアリング制御の緻密性が向上し、“ＲＬ”の値を増やすことで平均化処理の精度を向上することが可能である。
【００９４】
また、ベルトの幅方向の位置変動（蛇行）を修正するための駆動手段としても、ステアリングロール１６の傾き動作を利用したものに限らず、例えばベルトを支持する所定数のロールのうち、何れかのロールを軸方向に移動させることでベルトの位置変動を修正するものなど、他の手段を採用してもよい。
【００９５】
ところで、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、上述の如く通常はベルトの幅方向の位置変動（蛇行）を修正する制御がなされるが、次に示すような場合の時には、ベルトは正常の位置で制御できなくなり、一方向にウォーク（移動）してロールを支持するフレーム等に接触してベルトを破損してしまい、画像形成が不可能となってしまう。
【００９６】
▲１▼画像形成装置１０に衝撃的な外力等が加わったり、誤ってモジュールを組み立ったり部品不良等でロールアライメン（平行度）が設計値を越えて狂った場合。
【００９７】
▲２▼温度、湿度や外力等でベルトとが変形したり、交換したベルトが不良品であった場合。
【００９８】
▲３▼エッジセンサ３６が故障やエッジセンサ３６に接続される接続線が断線したり、ステアリングモータ５４等のアクチュエータの動作が不良になり、エッジセンサ３６の出力が異常になった場合。
【００９９】
▲４▼ステアリングモータ５４の故障、ステアリングモータ５４に接続される接続線の断線や偏心カム５８を含むステアリングモジュール６８の異常でステアリングロール１６が傾かなくなった場合。
【０１００】
▲５▼ステアリング制御装置５２のコントローラ５２ａに異常が発生し、コントロールソフトが誤作動した場合。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、図１２に示すフローチャートに従って異常検出を行う。以下、図１２のフローチャートを参照して上述のような場合の異常検出について説明する。
【０１０２】
先ず、ベルトホームセンサ３４によるベルトホーム信号を検出して制御が開始される。ステップ２００では、ベルトホーム信号が検出されたか否かが判定される。判定が否定された場合にはステップ２０２へ移行し、ステップ２０２で、前回のベルトホームの検出から所定時間Ｔｆ秒経過しているか否かが判定される。判定が肯定された場合は、ベルトホームの異常であることがわかる。なお、本実施の形態の画像形成装置１０では、ベルト1周の時間が１０秒とされており、Ｔｆは、１２秒に設定されている。
【０１０３】
また、ステップ２０２の判定が否定された場合には、再びステップ２００へ戻る。ステップ２００の判定が肯定された場合には、ステップ２０４へ移行する。
【０１０４】
ステップ２０４では、ベルトの周回数ｒ＝ｒ＋１とし、ステップ２０６へ移行する。ステップ２０６では、エッジセンサ３６からの出力をＡ／Ｄ変換してエッジ位置ｅ（ｒ、ｎ）を検出し、ステップ２０８では、検出されたエッジ位置ｅ（ｒ、ｎ）がＮｆ回連続変化ないか否か判定される。判定が肯定された場合には、エッジセンサ３６の異常と判定される。なお、本実施の形態における画像形成装置１０では、ベルト1周５０回の制御を行うようになっており、Ｎｆは１０〜２０が適している。また、エッジセンサ３６の出力ノイズやＡ／Ｄ変換する際の誤差等があるので、一定のしきい値を設けて変化を検出するのが望ましい。
【０１０５】
ステップ２０８の判定が否定された場合には、ステップ２１０へ移行してウォーク（位置変動量）ｗ（ｒ、ｎ）＝ｅ（ｒ、ｎ）−ｐ（ｒ、ｎ）が算出される。
【０１０６】
続いて、ステップ２１２では、ステアリング量が算出（ｓ（ｒ、ｎ）＝Ｋ・ｗ（ｒ、ｎ）、なお、Ｋは係数である）され、ステップ２１４でステアリング量を積分することによってステアリング角度Ａ（ｒ、ｎ）＝Σｓ（ｒ、ｎ）が求められる。
【０１０７】
ステップ２１６では、ステアリング角度が所定値Ａｆを越えたか否か（｜Ａ（ｒ、ｎ）｜＞Ａｆ）判定される。判定が肯定された場合には、ステアリング角度異常であると判定される。なお、エッジ位置、ウォーク量やステアリング角度は基準の位置に対しての偏差を±の符号を付けて処理すると都合がよく、ステアリング角度の絶対値（｜｜）で検出している。また、ステップ２１４の判定は、前回のステアリング量との偏差（｜ｓ（ｒ、ｎ）−ｓ（ｒ、ｎ−ｍ）｜（ｍ＝１、２、３、…））の値を判断基準にしても同様にステアリング角度の異常を検出することができる。
【０１０８】
ステップ２１６の判定が否定された場合には、ステップ２１８へ移行して、画像形成が終了か否か判定される。判定が否定された場合には、ステップ２２０へ移行して、ベルトエッジｅ（ｒ、ｎ）のベルト1回転の平均ＢＰを算出（ＢＰ＝Σｅ（ｒ、ｎ）／Ｎ）し、ステップ２２２で所定値ＢＰｆを越えたか否か判定される（｜ＢＰ｜＞ＢＰｆ）。判定が肯定された場合には、ベルト位置異常であると判定される。例えば、図１３（Ａ）には、ベルトエッジ形状が大きい時のベルトエッジ測定結果が示されており、図１３（Ｂ）には、ベルトエッジ形状が小さい時のベルトエッジ測定結果が示されている。図１３（Ａ）に示すように、ベルトエッジ形状が大きい時には、その凸凹によって異常検出してしまう。そこで、ベルト1回転の平均ＢＰを算出して、平均ＢＰが異常検出範囲（所定値ＢＰｆ）を越えたか否か判定することによって、ベルトエッジの凸凹形状に影響されずにベルト位置異常を検出することができる。
【０１０９】
ステップ２２２の判定が否定された場合には、ステップ２２４へ移行して、ベルト1回転あたりの制御が終了（ｎ＝Ｎ）か否か判定される。判定が否定された場合には、ステップ２２６へ移行してｎ＝ｎ＋１として上述のステップ２０４へ戻り、上述のステップが繰り返される。
【０１１０】
ステップ２２４の判定が肯定された場合には、上述のステップ２００へ戻り、ベルトの次の回転についての制御が行われる。
【０１１１】
一方、ステップ２１８の判定が肯定された場合には、画像形成の終了として一連の処理が終了する。
【０１１２】
なお、図１２に示されたベルトホーム異常、センサ異常、ステアリング角度異常、及びベルト位置異常の判定が行われた場合には、ベルトの搬送が停止されるように制御される。このように、各種の異常に対してベルト搬送を停止することにより、ベルトの損傷やその他画像形成装置１０を構成するシステムの損傷を回避することができる。また、これらの異常を区別して、例えば、モニタ等に表示するようにすれば、画像形成装置１０のトラブルの原因究明を早急に行うことができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、ベルトの位置を高精度に制御しているが、ベルト交換等でベルトをベルトモジュール７０にセットする場合、ベルトの位置が制御するべき位置とずれてしまい、異常と判断してしまうことがある。そこで、このような場合本実施の形態では、ベルト位置の異常検出を一定期間行わないようにすることによって対応するようにしている。通常ベルト交換は電源遮断後に行うので、電源投入後ベルト例えば２周に相当する時間の間、異常検出を行わないようにすることによって上述のような問題に対応することが可能である。この時、他の異常検出システムとしてベルト位置の異常を検出するようにしてもよい。例えば、ベルトホームセンサ３４の信号でベルト蛇行の異常を検出することが可能であり、図１４にベルトホームセンサ３４を使用したベルト位置の異常検出方法を示す。ベルトとベルト幅方向両端のフレームＡ及びフレームＢの隙間をＷａ、Ｗｂとし、ベルトホームセンサ３４の検出幅をＷｓ、ベルトに設けられたマークの幅をＷｍとすると、Ｗｍ＜Ｗａ＋Ｗｂ−Ｗｓか否かを判定することによって、ベルトがフレームに接触する前に異常を検出することが可能となる。なお、図１４（Ａ）はベルトが正常に制御されている場合、図１４（Ｂ）はベルトが異常制御でフレームＡ側に近づいて場合、（Ｃ）はベルトが異常制御でフレームＢ側に近づいて場合をそれぞれ示す。
【０１１４】
なお、本実施の形態においては、無端状の中間転写ベルト１２を用いた画像形成装置を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば無端状の感光体ベルトや用紙搬送ベルト等を用いた画像形成装置に本発明を適用するようにしてもよい。また画像形成装置以外の他の装置のベルト駆動装置としても適用可能である。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ベルト制御の異常を正確に検出することができると共に、異常時にベルトの破損を防止することが可能な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、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】 エッジセンサの具体的な構成を示す図である。
【図３】 エッジセンサの他の構成を示す図である。
【図４】 蛇行修正の基本的な構成を示す図である。
【図５】 蛇行修正の原理を説明するための図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係るステアリング制御システムの構成図である。
【図７】 エッジ形状テーブルの作成手順を示すフローチャートである。
【図８】 エッジ形状テーブルの作成時におけるベルトの位置変動状態を示す図である。
【図９】 ロールの傾き角度を固定した場合のベルトんの位置変動状態を説明するための図である。
【図１０】 ベルトの移動割合に対するエッジ形状データの誤差を測定した際の測定結果を示す図である。
【図１１】 エッジ形状データの算出手順を示す模式図である。
【図１２】 蛇行修正時の異常検出を説明するフローチャートである。
【図１３】 （Ａ）はベルトエッジ形状が大きい時のベルトエッジ測定結果を示す図であり、（Ｂ）はベルトエッジ形状が小さい時のベルトエッジ測定結果を示す図である。
【図１４】 ベルトホームセンサを使用したベルト位置の異常検出方法を示す図であり、（Ａ）はベルトが正常制御されている場合を示し、（Ｂ）はベルトが異常制御でフレームＡ側にベルトが近づいた場合を示し、（Ｃ）はベルトが異常制御でフレームＢ側にベルトが近づいた場合を示す。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１２ 中間転写ベルト
１４ 駆動ロール
１６ ステアリングロール
１８ ２次転写ロール
２０ 従動ロール
２２ 従動ロール
２４ 従動ロール
３４ ベルトホームセンサ
３６ エッジセンサ
５２ ステアリング制御装置
５２ａ コントローラ
５４ ステアリングモータ
５６ 揺動アーム
５８ 偏心カム
６４ 演算部
６６ 記憶部
【発明の属する技術分野】
本発明は、ベルト搬送装置及びこれを備えた画像形成装置にかかり、特に、無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する機能を備え、ベルト搬送装置の異常を検出するベルト搬送装置及びこれを備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ベルト搬送装置を備えたものとして、複写機やプリンタ等の画像形成装置がある。画像形成装置に備えられたベルト搬送装置は、例えば、無端状の中間転写ベルト、感光体ベルトや用紙搬送ベルトなどが挙げられる。
【０００３】
画像形成装置には、中間転写ベルト等の無端ベルト上に、例えばイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した画像形成ユニットを個別に備えたタンデム型のカラー画像形成装置がある。
【０００４】
一般に、無端ベルトを所定数のロールで支持し、何れかのロールを駆動ロールとして無端ベルトを走行させるベルト駆動装置では、走行中の無端ベルトが幅方向（ベルト走行方向と直交する方向）に移動する、所謂ベルトの蛇行（ベルトウォーク）が発生する。このベルトの蛇行現象は、上述したタンデム型のカラー画像形成装置において、例えば無端状の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を生じる。すなわち、画像の色ずれや色むらの原因となる。従って、高品質な出力画像を得るためには、ベルトの蛇行を修正する必要がある。
【０００５】
そこで、ベルトの蛇行を修正するものとしては、ベルト軸方向の位置を検出し、検出したベルト軸方向の位置に基づいてステアリングロールを傾けて、ベルトの蛇行を制御する方式が提案されている。
【０００６】
また、特公平８−２５７５７９号公報に記載の技術では、ベルトの位置を検出するオン・オフセンサを軸方向に３つ並べて一定時間出力がない場合、異常として検出している。
【０００７】
一方、ベルトエッジ位置を連続的にアナログ検出する方式が提案されている。この方式では、ベルトエッジ位置を連続的にアナログ検出し、ベルトエッジ位置が所定のしきい値を越えた場合に異常検出している。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特公平８−２５７５７９号公報に記載の技術では、オン・オフセンサの故障などによる異常時にコントロール不能になるとベルトは一方向に蛇行し、ロールを保持するフレーム等に接触し、ベルトを破損してしまい、画像形成が不可能になる、という問題がある。
【０００９】
また、ベルトエッジ位置を連続的にアナログ検出する方式では、ベルトのエッジ位置を所定のしきい値で判断して異常と検出する際に、ベルトのエッジ位置の凸凹に影響され、正常な異常検出ができない、という問題があった。また、ベルトの位置を検出するセンサが故障し、一定の値を出力した場合には、異常が検出できない、という問題もある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決すべく成されたもので、ベルト制御の異常を正確に検出することができると共に、異常時にベルトの破損を防止することが可能なベルト駆動装置及びこれを備えた画像形成装置の提供を目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために請求項１に記載の発明は、無端ベルトと、該無端ベルトを支持する所定数のロールとを有し、前記所定数のロールのうちの何れかを駆動ロールとし、該駆動ロールの回転によって前記無端ベルトを走行させるベルト搬送装置であって、前記無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する修正手段と、前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する検出手段と、前記検出手段に基づいて前記修正手段を制御する制御手段と、少なくとも前記制御手段又は前記検出手段からの情報に基づいてベルト搬送装置の異常を検出する異常検出手段と、を備え、電源投入してから所定時間の間、前記異常検出手段による異常検出を禁止することを特徴としている。
【００１２】
請求項１に記載の発明によれば、検出手段により検出することによって得られる無端ベルトのエッジ位置の検出データに基づいて修正手段を制御することによって無端ベルトの幅方向の位置ずれを修正する。
【００１３】
また、異常検出手段が少なくとも制御手段又は検出手段からの情報に基づいて、ベルト搬送装置の異常を検出するので、ベルト制御の異常を正確に検出することができる。また、異常時には、ベルト搬送装置の動作を停止するようにすれば、異常時の無端ベルトの破損を防止することが可能である。
また、例えばメンテナンス等により無端ベルトの交換を行った直後は、無端ベルトの位置が正常な位置にない場合あり、ベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断される場合がある。そこで請求項１に記載の発明によれば、電源投入してから所定時間の間、異常検出手段による異常検出を禁止、すなわち、異常検出手段の異常検出を電源投入して所定時間経過後から開始するようにすることによって、上述のようなベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断されてしまうのを防止することができる。
【００１４】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、前記異常検出手段は、前記検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化がない場合に、前記検出手段の異常であると判断することを特徴としている。
【００１５】
例えば、検出手段に接続される接続線の断線や検出手段の故障等の場合には、例えば、検出手段の出力がない（ゼロ）であったり、最大値になったりする。この場合には、一定時間一定の出力値が検出手段より出力される。そこで、請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明において、異常検出手段が検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化ない場合に、検出手段の異常であると判断することにより、検出手段に異常が発生した場合でも直ちに異常検出ができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
【００１６】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は請求項２に記載の発明において、前記異常検出手段は、前記修正手段の修正量が所定値を越えた場合に、前記修正手段の異常であると判断することを特徴としている。
【００１７】
ベルト搬送装置が正常時に行う修正手段の制御量（修正量）は小さいが、例えば、修正手段に異常が発生したり、暴走するような場合には、修正手段による修正量が大きくなったり、最大修正量付近まで制御され、無端ベルトの位置制御が不可能になる。そこで、請求項３に記載の発明によれば、請求項１又は請求項２に記載の発明において、異常検出手段が修正手段の修正量が所定値を超えた場合に、修正手段の異常であると判断することにより、修正手段の異常を確実に検出することができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
【００１８】
請求項４に記載の発明は、無端ベルトと、該無端ベルトを支持する所定数のロールとを有し、前記所定数のロールのうちの何れかを駆動ロールとし、該駆動ロールの回転によって前記無端ベルトを走行させるベルト搬送装置であって、前記無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する修正手段と、前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する検出手段と、前記検出手段に基づいて前記修正手段を制御する制御手段と、少なくとも前記制御手段又は前記検出手段からの情報に基づいてベルト搬送装置の異常を検出する異常検出手段と、を備え、前記異常検出手段が、前記検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化がない場合に、前記検出手段の異常であると判断すると共に、前記修正手段の修正量が所定値を越えた場合に、前記修正手段の異常であると判断することを特徴としている。
【００１９】
請求項４に記載の発明によれば、検出手段により検出することによって得られる無端ベルトのエッジ位置の検出データに基づいて修正手段を制御することによって無端ベルトの幅方向の位置ずれを修正する。
また、異常検出手段が少なくとも制御手段又は検出手段からの情報に基づいて、ベルト搬送装置の異常を検出するので、ベルト制御の異常を正確に検出することができる。また、異常時には、ベルト搬送装置の動作を停止するようにすれば、異常時の無端ベルトの破損を防止することが可能である。
また、例えば、検出手段に接続される接続線の断線や検出手段の故障等の場合には、例えば、検出手段の出力がない（ゼロ）であったり、最大値になったりする。この場合には、一定時間一定の出力値が検出手段より出力される。そこで、請求項４に記載の発明によれば、異常検出手段が検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化ない場合に、検出手段の異常であると判断することにより、検出手段に異常が発生した場合でも直ちに異常検出ができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
更に、ベルト搬送装置が正常時に行う修正手段の制御量（修正量）は小さいが、例えば、修正手段に異常が発生したり、暴走するような場合には、修正手段による修正量が大きくなったり、最大修正量付近まで制御され、無端ベルトの位置制御が不可能になる。そこで、請求項４に記載の発明によれば、異常検出手段が修正手段の修正量が所定値を超えた場合に、修正手段の異常であると判断することにより、修正手段の異常を確実に検出することができ、無端ベルト等の損傷を防止することができる。
【００２０】
請求項５に記載の発明は、請求項４において、前記異常検出手段による異常検出は、電源投入して所定時間経過後から開始することを特徴としている。
【００２１】
例えばメンテナンス等により無端ベルトの交換を行った直後は、無端ベルトの位置が正常な位置にない場合あり、ベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断される場合がある。そこで請求項５に記載の発明によれば、請求項４に記載の発明において、異常検出手段の異常検出を電源投入して所定時間経過後から開始するようにすることによって、上述のようなベルト搬送装置が正常に制御されているにもかかわらず異常と判断されてしまうのを防止することができる。
【００２２】
請求項６に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明において、前記異常検出手段は、前記検出手段により検出されたエッジ位置の平均値を算出し、該平均値が所定値を越えた場合に前記無端ベルトの位置が異常であると判断することを特徴としている。
【００２３】
請求項６に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載の発明において、異常検出手段が、検出手段により検出されたエッジ位置の平均値を算出し、該平均値が所定値を越えた場合に無端ベルトの位置が異常であると判断するようにすることによって、無端ベルトのエッジの凸凹に左右されることなくベルト位置の異常を確実に検出することができる。
【００２４】
請求項７に記載の発明は、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明において、前記無端ベルトのベルト搬送方向の位置を検出する位置検出手段を更に備え、前記異常検出手段が、前記位置検出手段による検出信号に基づいて、前記無端ベルトの位置異常を検出することを特徴としている。
【００２５】
請求項７に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載の発明のおいて、無端ベルトのベルト搬送方向の位置を検出する位置検出手段を更に設け、位置検出手段による検出信号に基づいて、無端ベルトの位置異常を検出することもできる。
請求項８に記載の発明は、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴としている。
請求項８に記載の発明によれば、請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のベルト搬送装置を画像形成装置に設けるようにしてもよい。例えば、画像形成装置の中間転写ベルトを搬送するベルト搬送装置や用紙などを搬送するベルト搬送装置に適用することが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態の一例を詳細に説明する。本実施の形態は画像形成装置に本発明を適用したものである。
【００２７】
図１には本発明の実施の形態に関わる画像形成装置１０の概略構成が示されている。図１に示すように、画像形成装置１０は、無端ベルトからなる中間転写ベルト１２が、駆動ロール１４、ステアリングロール１６、２次転写ロール１８及び従動ロール２０、２２、２４により、所定の張力を持って支持されている。また、中間転写ベルト１２上には、そのベルト走行方向ｘに従って、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した画像形成ユニット２６、２８、３０、３２が順に配設されている。
【００２８】
各々の画像形成ユニット２６、２８、３０、３２は、それぞれ図示しない装置本体フレームに回転可能に軸支された感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａと、各々の感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの表面をレーザビーム等で走査露光する画像書き込み部２６ｂ、２８ｂ、３０ｂ、３２ｂを有している。また、各々の感光体ドラム２６ａ、２８ａ、３０ａ、３２ａの周囲には、そのドラム回転方向（図示の時計回り方向）に従って、帯電器２６ｃ、２８ｃ、３０ｃ、３２ｃ、現像器２６ｄ、２８ｄ、３０ｄ、３２ｄ、１次転写ロール２６ｅ、２８ｅ、３０ｅ、３２ｅ及びクリーナ２６ｆ、２８ｆ、３０ｆ、３２ｆが順に配設されている。
【００２９】
さらに中間転写ベルト１２の走行経路上には、ベルトホームセンサ３４とエッジセンサ３６とが配置されている。なお、エッジセンサ３６は、本発明の検出手段に相当し、ベルトホームセンサ３４は、本発明の位置検出手段に相当する。
【００３０】
このうち、ベルトホームセンサ３４は、中間転写ベルト１２の周長方向１箇所に設けられたマーク等を検知するもので、ベルト走行方向ｘにおいてイエロー（Ｙ）の画像形成ユニット２６の上流側に配置されている。なお、ベルトホームセンサ３４により出力されるマーク等の検出信号は、画像をベルトシーム（継ぎ目）と重ならないようにするために、画像形成タイミングを決定するためにも用いられる。
【００３１】
エッジセンサ３６は、中間転写ベルト１２のエッジ位置を検出するもので、ベルト走行方向ｘにおいてブラック（Ｋ）の画像形成ユニット３２の下流側に（ステアリングロール１６の手前）に配置されている。
【００３２】
また、画像形成対象となる用紙３８は図示しない給紙カセットに収容され、その給紙カセットの用紙繰出側に設けられたピックアップロール４０により一枚ずつ繰り出される。繰出された用紙３８は、所定数のロール対４２により図中破線で示す経路を辿って搬送され、２次転写ロール１８の圧接位置へと送られる。
【００３３】
図２には、上述のエッジセンサ３６の概略構成が示されている。
【００３４】
図２に示すように、中間転写ベルト１２の一端部には、スプリング３６ａの引っ張り力をもって接触子３６ｂの一端側が圧接状態に保持されている。この場合、スプリング３６ａによる接触子３６ｂの圧接力は、中間転写ベルト１２を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。なお、本実施の形態では、０．１（Ｎ）の力で中間転写ベルト１２に接触するように調整されている。また、接触子３６ｂは、その中間部位を支軸３６ｃにて回動自在に支持され、その支軸３６ｃを境にした接触子３６ｂの他端側に変位センサ３６ｄが対向状態に配設されている。
【００３５】
このエッジセンサ３６においては、ベルト蛇行時における中間転写ベルト１２の幅方向ｙへの動きが、そのベルトエッジに圧接する接触子３６ｂの動き（揺動動作）に置き換えられる。この時、接触子３６ｂの動き（変位）に対応して変位センサ３６ｄの出力レベルが変動するため、変位センサ出力３６ｄに基づいてベルトエッジの位置変動を検出することができる。
【００３６】
なお、エッジセンサ３６については、中間転写ベルト１２の位置変動（蛇行）に応じた出力を発生するものであれば、特にいずれの構成を採用しても構わない。例えば、図３に示すように、中間転写ベルト１２のエッジ部分を介してＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ Ｅｍｉｔｔｉｎｇ Ｄｉｏｄｅ）４４と光量センサ４６を対向状態に配置し、ＬＥＤ４４から出射される光が光量センサ４６に入射される光量に応じてセンサ出力レベルが変化するものであっても良い。
【００３７】
続いて、上述のように構成された画像形成装置１０を用いてカラー画像を形成する場合の動作手順について説明する。
【００３８】
先ず、駆動ロール１４の回転によって中間転写ベルト１２をｘ方向に走行させると、そのベルト走行中において、ベルトホームセンサ３４から出力されたマーク検出信号（ベルトホーム信号）を基準に各々の画像形成ユニット２６、２８、３０、３２で画像の書き込みが順に開始される。次いで、中間転写ベルト１２上には、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色画像が順次重ね転写（１次転写）され、これによって１つのカラー画像が形成される。その後、カラー画像は中間転写ベルト１２の走行と共に２次転写ロール１８へと搬送され、そこで中間転写ベルト１２上のカラー画像が用紙３８に一括転写（２次転写）される。カラー画像が転写された用紙３８は、用紙搬送系４８によって定着器５０に搬送され、そこで画像の定着処理（加熱、加圧等）がなされた後、図示しないトレイに排出される。
【００３９】
こうした一連の画像形成動作において、中間転写ベルト１２の位置がその幅方向（ラテラル方向）に蛇行してずれると、各々の画像形成ユニット２６、２８、３０、３２によって中間転写ベルト１２上に転写される画像の位置に相対的なずれが生じる。これが出力画像（カラー画像）の色ずれや色むらとなって現れる。
【００４０】
そこで、中間転写ベルト１２の蛇行を修正するために、ステアリングロール１６を傾き動作させる構成が組み込まれている。
【００４１】
図４には、蛇行修正のための基本的な構成を示す概略図が示されている。図４において、ステアリング制御装置５２は、蛇行修正のための駆動源となるステアリングモータ５４の駆動状態を制御するもので、そのためのモータ制御信号（モータドライブ信号）をステアリングモータ５４に出力する。ステアリングモータ５４としては、その回転角度や回転速度を高精度に制御可能なステッピングモータ等を用いることができる。また、ステアリング制御装置５２には、上述したベルトホームセンサ３４とエッジセンサ３６とが接続されており、ベルトホームセンサ３４からはベルトホーム信号が、エッジセンサ３６からはベルトエッジ信号がそれぞれ入力されるようになっている。
【００４２】
一方、ステアリングロール１６を傾き動作させるメカ的な構成としては、揺動アーム５６と偏心カム５８を備えている。揺動アーム５６は、その中間部位を支軸６０にて回動自在に支持されている。また、揺動アーム５６の一端にはステアリングロール１６の一端部が回動自在に接続され、その反対側のアーム他端に偏心カム５８が圧接状態に保持されている。この偏心カム５８は、ステアリングモータ５４の駆動により回転動作するものである。
【００４３】
続いて、ステアリングロール１６の傾き動作による中間転写ベルト１２の蛇行修正の原理につき、図５を用いて説明する。
【００４４】
先ず、図５（Ａ）に示すように、偏心カム５８が所定の角度で停止し、その停止角度に対応してステアリングロール１６がほぼ水平（傾きがゼロ）に保持された状態では、走行中の中間転写ベルト１２が幅方向ｙに移動（蛇行）しないものと仮定する。
【００４５】
この状態から、図５（Ｂ）に示すように、ステアリングモータ５４の駆動により偏心カム５８を図５（Ｂ）に示すように半時計回りに回転させると、偏心カム５８の偏心量に応じて揺動アーム５６がθ１方向に揺動する。これにより、ステアリングロール１６の一端が揺動アーム５６によって持ち上げられるため、その持ち上げ量に応じてステアリングロール１６に傾きが生じる。この時、ステアリングロール１６にも巻き付けられた中間転写ベルト１２は、揺動アーム５６にて持ち上げられたロール端側に移動する。
【００４６】
これに対して、図５（Ｃ）に示すように、ステアリングモータ５４の駆動により偏心カム５８を図５（Ｃ）に示すように時計回りに回転させると、偏心カム５８の偏心量に応じて揺動アーム５６がθ２方向に揺動する。これにより、ステアリングロール１６の一端が揺動アーム５６によって押し下げられるため、その押し下げ量に応じてステアリングロール１６に傾きが生じる。この時、ステアリングロール１６に巻きつけられた中間転写ベルト１２は、揺動アーム５６にて押し下げられたロール端と反対側に移動する。
【００４７】
従って、中間転写ベルト１２の幅方向ｙへの位置変動を上述したエッジセンサ３６で検出し、その検出結果に基づいてステアリングモータ５４を駆動し、ステアリングロール１６の傾きを適宜制御することにより、中間転写ベルト１２の蛇行を修正することができる。なお、中間転写ベルト１２の蛇行を適切に修正するためには、中間転写ベルト１２の位置変動（蛇行）を正確に検出し、その検出結果に基づいてステアリングロール１６の傾きを最適条件で制御する必要がある。
【００４８】
本実施の形態においては、ステアリングロール１６の傾きを制御するステアリング制御システムとして、図６に示すような構成を採用している。図６において、コントローラ５２ａは、上述したステアリング制御装置５２を構成するものであり、特に、実際の画像形成動作（画像形成モード）においてステアリングロール１６の傾きを制御するものである。コントローラ５２ａは、主に、補償器６２、演算部６４、及び記憶部６６により構成されている。なお、ステアリングモジュール６８は、上述したステアリングロール１６、揺動アーム５６及び偏心カム５８を含む機構であり、本発明の修正手段に相当する。また、ベルトモジュール７０は、上述した中間転写ベルト１２とこれを走行されるロール類（１４，２０、２２、２４）を含む機構である。
【００４９】
補償器６２は、その入力情報となるベルトの位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）の情報に基づいてゲインと周波数特性を決定し、位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）の情報に対応したステアリング量ｓ（ｒ、ｎ）の制御情報をモータドライバ７２に出力する。ここで、“ｒ”はベルトの周回数、“ｎ”はベルトの走行方向に対応した番地である。これに対して、モータドライバ７２は、補償器６２から出力された制御情報に従ってステアリングモータ５４を駆動し、このステアリングモータ５４の駆動によってステアリングモジュール５４におけるロール傾き角度θ（ｔ）が制御される。なお、本実施の形態では、ステアリングモータ５４にステッピングモータを採用していることから、補償器６２から出力れる制御情報ｓ（ｒ、ｎ）はモータステップ数に対応したものとなる。
【００５０】
一方、Ａ／Ｄ変換器７４は、エッジセンサ３６から出力されるアナログの検出信号Ｅ（ｒ、ｎ）をデジタル信号に変換し、そのデジタル化した検出信号を演算部６４に出力する。演算部６４は、Ａ／Ｄ変換器７４より出力されたデジタル信号、すなわちベルトエッジの検出データを平均化してエッジデータｅ（ｒ、ｎ）を作成する。
【００５１】
また、記憶部６６は、中間転写ベルト１２のエッジ形状データｐ（ｎ）をテーブル形状（以下、エッジ形状テーブルという）で記憶する。このエッジ形状テーブルは、画像形成装置１０の製造時や中間転写ベルト１２の交換時、或いは画像形成装置１０の定期的なメンテナンス時など、通常の画像形成モードとは別のモードで予め作成されたものである。なお、その際のテーブル作成手順に付いては後述する。
【００５２】
続いて、通常の画像形成モードにおいて、コントローラ５２ａにより実行されるステアリング制御の手順について説明する。
【００５３】
中間転写ベルト１２の走行中においては、ベルトエッジ位置がエッジセンサ３６によって連続的に検出され、これによってベルトエッジ位置変動に対応した連続情報がエッジセンサ３６から出力される。ただし、エッジセンサ３６から出力されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）は、ベルトの蛇行による位置変動量Ｗ（ｔ）とベルトエッジ形状（凸凹）による位置変動Ｐ（ｔ）の両方を含んだものとなる。
【００５４】
これに対して、コントローラ５２ａにおいては、上述したベルトホームセンサ３４からのベルトホーム信号を基準に、所定のサンプルタイミングでエッジセンサ３６からの検出データを取り込み、これをＡ／Ｄ変換器７４によりデジタル信号に変換する。この時、ベルトホーム信号を基準にしたサンプルタイミングは、中間転写ベルト１２が1周する間にＮ個の検出データが得られるように設定される。更に、その検出データの個数Ｎは、中間転写ベルト１２の走行方向に対応した番地の数ｎと１対１の関係を満たすように設定される。なお、中間転写ベルト１２の周回数ｒは、ベルトホームセンサ３４からベルトホーム信号が出力されるたびに１ずつ加算され、中間転写ベルト１２の走行方向の番地ｎは、ベルトホーム信号が出力されるたびにリセットされる。
【００５５】
この時、各々のサンプルタイミングにおいて、それぞれ１つの検出データを取り込むようにしてもよいが、このようにした場合は、個々の検出データに含まれるノイズ成分が検出誤差となって現れることも懸念される。
【００５６】
そこで本実施の形態においては、各々のサンプルタイミングにおいて、１つの検出データにつき、例えば数１０ｍｓｅｃの微小ピッチで複数（ｍ）のデータを取り込むようにしている。そして、各々のサンプルタイミングで取り込まれたｍ個の検出データを順に演算部６４に出力し、演算部６４によって平均化処理するようにしている。
【００５７】
具体的には、最初（1番目）のサンプルタイミングで例えば５つの検出データ（ｍ＝５）を取り込んだ場合、これら５つの検出データの加算値をそのデータ数（５）で割って平均化し、これを番地ｎ＝１に対応する検出データとする。そして、これと同様の処理を２番目以降のサンプルタイミングで取り込んだ検出データについても繰り返し行うことにより、番地ｎに対応するＮ個の検出データｅ（ｒ、ｎ）を取得する。
【００５８】
このように各々のサンプルタイミングで取り込んだ複数のデータをそれぞれ平均化することにより、個々のデータに含まれるノイズ成分が削除（相殺）されるため、検出誤差の少ない正確な検出データｅ（ｒ、ｎ）を得ることができる。
【００５９】
続いて、コントローラ５２ａにおいては、演算部６４により生成されたエッジ位置の検出データｅ（ｒ、ｎ）と、記憶部６６に記憶されたエッジ形状データｐ（ｎ）とが比較される。この時、演算部６４からは、上述したサンプルタイミングに対応して時系列的に検出データｅ（ｒ、ｎ）が生成されることから、例えば1番目に生成された検出データｅ（ｒ、ｎ）に対しては、その番地情報“１”に対応して記憶部６６に記憶されているエッジ形状データｐ（１）が比較対象となる。
【００６０】
なお、検出データｒ（ｒ、ｎ）に含まれるｒの値は、中間転写ベルト１２の周回数に応じて変化するが、比較対象となるエッジ形状データＰ（ｎ）は、ｒの値に関係なく選択される。すなわち、ｒの値が異なる検出データがあっても、ｎの値が同じであれば、同一のエッジ形状データが比較対象として選択される。
【００６１】
ここで、コントローラ５２ａにおける検出データｅ（ｒ、ｎ）とエッジ形状データｐ（ｎ）との比較では、それらの差分が演算によって求められる。この場合の差分データは、上述の如くエッジセンサ３６によって検出されるベルトエッジの位置情報Ｅ（ｔ）の中から、ベルトエッジ形状（凸凹）による位置変動成分Ｐ（ｔ）を差し引いた値となるため、ベルトの蛇行による位置変動成分Ｗ（ｔ）に対応したデータとなる。
【００６２】
そこで、コントローラ５２ａにおいては、上述の差分による位置データと予め設定された基準の位置データ（ＲＥＦ）とを比較して、基準位置に対するベルトの位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）を算出する。この位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）は、基準位置からのベルトのずれ方向に応じて正（＋）／負（−）が反転したものとなる。
【００６３】
従って、この位置変動量ｗ（ｒ、ｎ）に基づいてステアリング量ｓ（ｒ、ｎ）を設定し、これに基づいてステアリングモータ５４を駆動制御することにより、中間転写ベルト１２のエッジ形状による誤差成分を排除した形で、ベルトの蛇行を適切に修正することが可能となる。
【００６４】
また、中間転写ベルト１２が1周する間の位置変動（蛇行）に関しても、高い応答性を持って詳細に制御することができるため、画像形成開始時において1枚目の画像が出力されるまでの時間（例えば複写機におけるＦＣＯＴ（Ｆａｓｔ Ｃｏｐｙ Ｏｕｔｐｕｔ Ｔｉｍｅ）を短縮することができると共に、用紙搬送時等の外乱に対する蛇行制御を安定して行うことができる。
【００６５】
続いて、本実施の形態においけるエッジ形状テーブルの作成手順について説明する。
【００６６】
図７はエッジ形状テーブルの作成手順を示すフローチャートである。図７はエッジ形状テーブルの作成時における中間転写ベルト１２の位置変動状態を示す図である。なお、エッジ形状テーブルの作成に係る一連の処理はステアリング制御装置５２によって実行される。その実行時期は上述の如く画像形成装置１０の製造時やベルト交換時など、通常の画像形成時とは別に設定される。
【００６７】
先ず、画像形成装置１０の製造時等において、中間転写ベルト１２を所定数のロールに張架した場合、その取付位置の誤差等により、ベルトのエッジ位置は予め設定された基準位置から若干（例えば数ｍｍ単位で）ずれた状態となる。
【００６８】
そこで、ステップ１００においては、エッジセンサ３６からの検出データに基づいてステアリングモータ５４を駆動することで、ステアリングロール１６の傾き動作を制御（ステアリング制御１）する。但し、この時点では、ベルトエッジ形状が未知の情報となっているため、エッジセンサ３６の検出データだけを用いてステアリング制御を行うことになる。
【００６９】
これにより、中間転写ベルト１２のエッジ位置は、上述のステップ１００でのステアリング制御1により、図８に示すようにベルト取付時の位置から徐々に基準位置（ＲＥＦ）へと近づいていく。なお、図８においては、ベルトエッジ形状による変動成分を含んだベルトエッジ位置の動きを破線で示し、ベルトエッジ形状による変動成分を含まない本来のベルトの動きを実線で示している。
【００７０】
続いて、ステップ１０２で、エッジセンサ３６からの検出データに基づいて、中間転写ベルト１２の移動量（蛇行量）Ｗ（ｎ）が予め設定された許容範囲Ｗａになったか否かを判定する。判定が否定された場合には、再びステップ１０２へ戻りステップ１０２の判定が肯定されるまで繰り返し、ステップ１０２の判定が繰り返される。
【００７１】
ステップ１０２の判定が肯定された場合には、ステップ１０４へ移行し、中間転写ベルト１２の移動量Ｗ（ｎ）におけるステアリングロール１６の傾き角度を固定する。この時固定されるステアリングロール１６の傾き角度は、中間転写ベルト１２が基準位置付近で安定走行している状態の角度となる。
【００７２】
ここで、上述のように中間転写ベルト１２が基準位置付近で安定走行している状態で、ステアリングロール１６の傾きを固定した理由について説明する。
【００７３】
先ず、一般にステアリングロール１６の傾き角度を固定すると、中間転写ベルト１２はその幅方向において図９に示すように一定の割合（以下、ウォークレートと称す）で一方向に移動する。但し、中間転写ベルト１２のエッジ形状は、その組立上、正確に直線とはならないため、エッジセンサ３６によるエッジ位置の検出データは、ベルト自体のエッジ形状（凸凹形状）が足されたかたちで測定される。この時、時間軸に対する中間転写ベルト１２の位置変動の傾き（ウォークレート）は直線（図９の破線）で表されるため、この傾き成分（ウォークレート成分）を検出データから差し引くことにより、中間転写ベルト１２のエッジ形状データを算出することができる。
【００７４】
ところが、エッジ形状データの算出に際して、その元になるエッジ位置の検出データのウォークレート（ベルトの移動割合）が大きいと、エッジ形状データを算出する際の歪が大きくなって精度が悪化する。
【００７５】
図１０は、ウォークレートに対するエッジ形状データの誤差を測定した結果である。図１０に示すように、ウォークレート（μｍ／ｃｙｃｌｅ）を小さくした方が、エッジ形状データの誤差が小さくなることがわかる。
【００７６】
このような理由から本実施の形態では、中間転写ベルト１２のエッジ形状データを算出するにあたり、ウォークレートを所定のレベル（０．５ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以下）に抑えるべく、ステアリング制御を行い、上述の歪による誤差が極力小さくなるように配慮している。
【００７７】
但し、中間転写ベルト１２が基準位置付近で安定走行している状態であっても、ステアリングロール１６の傾き角度を固定した後は、中間転写ベルト１２が所定の割合（０．５ｍｍ／ｃｙｃｌｅ以下）で基準位置（ＲＥＦ）から少しずつずれていく。
【００７８】
そこでステップ１０４でステアリングロール１６の傾き角度を固定し、ステップ１０６へ移行して、ステアリングロール１６の傾き角度を固定した時点から中間転写ベルト１２がＲＬ回転したか否かを判定し、ステップ１０６の判定が肯定されるまでステップ１０６を繰り返す。すなわち、中間転写ベルト１２をＲＬ周にわたって走行させ、その時のベルトエッジの位置情報、すなわちエッジセンサ３６の検出データを取得する。但し、この場合のベルト周回数は2周以上（ＲＬ≧２）とする。また、エッジセンサ３６によるベルトエッジ位置のサンプルタイミングは、上述のステアリング制御時と同様にベルトホームセンサ３４からのベルトホーム信号を基準にして、ベルト1周あたりＮ個の検出データが得られるように設定する。
【００７９】
これにより、例えばベルト周回数を３周（ＲＬ＝３）とし、ベルト1周当りのサンプル回数を１０回（Ｎ＝１０）とした場合は、図１１（Ａ）に示すような検出データが得られる。そこで、ステップ１０８へ移行し、この検出データを用いてエッジ形状データを以下のように算出する。
【００８０】
先ず、エッジセンサ３６によるサンプル開始時の検出データをｅ（ｒ1、Ｎ）とすると、1サンプル周期あたりのウォークレートＷＲは以下の（１）式によって求められる。ここで、“ｒ1”はエッジ形状テーブルの作成処理を開始直前のベルト周回数である。
【００８１】
【数１】
次に、（１）式によって求めたウォークレート成分ＷＲを以下の（２）式によって検出データｅ（ｒ、ｎ）から除去することにより、図１１（Ｂ）に示すようにベルトのエッジ形状成分ｐ（ｒ、ｎ）だけを抽出する。
【００８３】
【数２】
次に、以下の（３）式を用いて、ＲＬ周（本例では３周）分のエッジ形状データを平均化処理することにより、図１１（Ｃ）に示すようにベルト1周分のエッジ形状データｐ0（ｎ）を算出する。この平均化処理により、エッジセンサ３６を用いたベルトエッジ位置の検出精度を高めることができる。
【００８５】
【数３】
但し、これによって得られたエッジ形状データｐ0（ｎ）は、その平均値が基準値（ＲＥＦ＝０）から外れた、所謂ＤＣオフセット成分を持っている。従って、このエッジ形状データｐ0（ｎ）を用いて実際にステアリング制御を行うと、中間転写ベルト１２のエッジ位置が上述のオフセット成分により基準位置から一定量ずれた状態で制御されることになるため、そのオフセット成分を以下の（４）式を用いて除去する。
【００８７】
【数４】
これにより、図１１（Ｄ）に示すように、中間転写ベルト１２のエッジ形状データの平均値がほぼゼロとなり、このエッジ形状データｐ（ｎ）をエッジ形状テーブルのデータとして記憶部６６に記憶する。
【００８９】
一方、こうしてエッジ形状データｐ（ｎ）を算出するまでの間、ステアリングロール１６の傾き角度は固定されたままであるため、中間転写ベルト１２は一定の割合で一方向に移動している。そのため、中間転写ベルト１２の位置は基準位置（ＲＥＦ）からずれた状態にある。
【００９０】
そこで今度は、ステップ１１０へ移行して、上述のようにして得られたエッジ形状データｐ（ｎ）を用いて、画像形成時と同様のステアリング制御（ステアリング制御２）を行う。これにより、中間転写ベルト１２のエッジ位置は徐々に基準位置（ＲＥＦ）へと近づいていく。
【００９１】
次に、ステップ１１２へ移行して、エッジセンサ３６からの検出データに基づいて、中間転写ベルト１２の移動量Ｗ（ｎ）が予め設定された許容範囲Ｗｂになったか否か判定する。判定が否定された場合には、再びステップ１１２の判定が行われ、判定が肯定されるまで繰り返される。
【００９２】
ステップ１１２の判定が肯定、すなわち、中間転写ベルト１２の移動量Ｗ（ｎ）が許容範囲Ｗｂに収まった、つまり中間転写ベルト１２の位置が基準位置に戻った時点でステップ１１４へ移行し、ステアリング制御がスタンバイ状態（準備完了）となり、一連のテーブル作成処理が終了する。
【００９３】
なお、上述した“Ｎ”、“ＲＬ”の値については任意に変更が可能であり、“Ｎ”の値（制御回数、サンプル回数）を増やすことでステアリング制御の緻密性が向上し、“ＲＬ”の値を増やすことで平均化処理の精度を向上することが可能である。
【００９４】
また、ベルトの幅方向の位置変動（蛇行）を修正するための駆動手段としても、ステアリングロール１６の傾き動作を利用したものに限らず、例えばベルトを支持する所定数のロールのうち、何れかのロールを軸方向に移動させることでベルトの位置変動を修正するものなど、他の手段を採用してもよい。
【００９５】
ところで、本実施の形態に係る画像形成装置１０は、上述の如く通常はベルトの幅方向の位置変動（蛇行）を修正する制御がなされるが、次に示すような場合の時には、ベルトは正常の位置で制御できなくなり、一方向にウォーク（移動）してロールを支持するフレーム等に接触してベルトを破損してしまい、画像形成が不可能となってしまう。
【００９６】
▲１▼画像形成装置１０に衝撃的な外力等が加わったり、誤ってモジュールを組み立ったり部品不良等でロールアライメン（平行度）が設計値を越えて狂った場合。
【００９７】
▲２▼温度、湿度や外力等でベルトとが変形したり、交換したベルトが不良品であった場合。
【００９８】
▲３▼エッジセンサ３６が故障やエッジセンサ３６に接続される接続線が断線したり、ステアリングモータ５４等のアクチュエータの動作が不良になり、エッジセンサ３６の出力が異常になった場合。
【００９９】
▲４▼ステアリングモータ５４の故障、ステアリングモータ５４に接続される接続線の断線や偏心カム５８を含むステアリングモジュール６８の異常でステアリングロール１６が傾かなくなった場合。
【０１００】
▲５▼ステアリング制御装置５２のコントローラ５２ａに異常が発生し、コントロールソフトが誤作動した場合。
【０１０１】
そこで、本実施の形態では、図１２に示すフローチャートに従って異常検出を行う。以下、図１２のフローチャートを参照して上述のような場合の異常検出について説明する。
【０１０２】
先ず、ベルトホームセンサ３４によるベルトホーム信号を検出して制御が開始される。ステップ２００では、ベルトホーム信号が検出されたか否かが判定される。判定が否定された場合にはステップ２０２へ移行し、ステップ２０２で、前回のベルトホームの検出から所定時間Ｔｆ秒経過しているか否かが判定される。判定が肯定された場合は、ベルトホームの異常であることがわかる。なお、本実施の形態の画像形成装置１０では、ベルト1周の時間が１０秒とされており、Ｔｆは、１２秒に設定されている。
【０１０３】
また、ステップ２０２の判定が否定された場合には、再びステップ２００へ戻る。ステップ２００の判定が肯定された場合には、ステップ２０４へ移行する。
【０１０４】
ステップ２０４では、ベルトの周回数ｒ＝ｒ＋１とし、ステップ２０６へ移行する。ステップ２０６では、エッジセンサ３６からの出力をＡ／Ｄ変換してエッジ位置ｅ（ｒ、ｎ）を検出し、ステップ２０８では、検出されたエッジ位置ｅ（ｒ、ｎ）がＮｆ回連続変化ないか否か判定される。判定が肯定された場合には、エッジセンサ３６の異常と判定される。なお、本実施の形態における画像形成装置１０では、ベルト1周５０回の制御を行うようになっており、Ｎｆは１０〜２０が適している。また、エッジセンサ３６の出力ノイズやＡ／Ｄ変換する際の誤差等があるので、一定のしきい値を設けて変化を検出するのが望ましい。
【０１０５】
ステップ２０８の判定が否定された場合には、ステップ２１０へ移行してウォーク（位置変動量）ｗ（ｒ、ｎ）＝ｅ（ｒ、ｎ）−ｐ（ｒ、ｎ）が算出される。
【０１０６】
続いて、ステップ２１２では、ステアリング量が算出（ｓ（ｒ、ｎ）＝Ｋ・ｗ（ｒ、ｎ）、なお、Ｋは係数である）され、ステップ２１４でステアリング量を積分することによってステアリング角度Ａ（ｒ、ｎ）＝Σｓ（ｒ、ｎ）が求められる。
【０１０７】
ステップ２１６では、ステアリング角度が所定値Ａｆを越えたか否か（｜Ａ（ｒ、ｎ）｜＞Ａｆ）判定される。判定が肯定された場合には、ステアリング角度異常であると判定される。なお、エッジ位置、ウォーク量やステアリング角度は基準の位置に対しての偏差を±の符号を付けて処理すると都合がよく、ステアリング角度の絶対値（｜｜）で検出している。また、ステップ２１４の判定は、前回のステアリング量との偏差（｜ｓ（ｒ、ｎ）−ｓ（ｒ、ｎ−ｍ）｜（ｍ＝１、２、３、…））の値を判断基準にしても同様にステアリング角度の異常を検出することができる。
【０１０８】
ステップ２１６の判定が否定された場合には、ステップ２１８へ移行して、画像形成が終了か否か判定される。判定が否定された場合には、ステップ２２０へ移行して、ベルトエッジｅ（ｒ、ｎ）のベルト1回転の平均ＢＰを算出（ＢＰ＝Σｅ（ｒ、ｎ）／Ｎ）し、ステップ２２２で所定値ＢＰｆを越えたか否か判定される（｜ＢＰ｜＞ＢＰｆ）。判定が肯定された場合には、ベルト位置異常であると判定される。例えば、図１３（Ａ）には、ベルトエッジ形状が大きい時のベルトエッジ測定結果が示されており、図１３（Ｂ）には、ベルトエッジ形状が小さい時のベルトエッジ測定結果が示されている。図１３（Ａ）に示すように、ベルトエッジ形状が大きい時には、その凸凹によって異常検出してしまう。そこで、ベルト1回転の平均ＢＰを算出して、平均ＢＰが異常検出範囲（所定値ＢＰｆ）を越えたか否か判定することによって、ベルトエッジの凸凹形状に影響されずにベルト位置異常を検出することができる。
【０１０９】
ステップ２２２の判定が否定された場合には、ステップ２２４へ移行して、ベルト1回転あたりの制御が終了（ｎ＝Ｎ）か否か判定される。判定が否定された場合には、ステップ２２６へ移行してｎ＝ｎ＋１として上述のステップ２０４へ戻り、上述のステップが繰り返される。
【０１１０】
ステップ２２４の判定が肯定された場合には、上述のステップ２００へ戻り、ベルトの次の回転についての制御が行われる。
【０１１１】
一方、ステップ２１８の判定が肯定された場合には、画像形成の終了として一連の処理が終了する。
【０１１２】
なお、図１２に示されたベルトホーム異常、センサ異常、ステアリング角度異常、及びベルト位置異常の判定が行われた場合には、ベルトの搬送が停止されるように制御される。このように、各種の異常に対してベルト搬送を停止することにより、ベルトの損傷やその他画像形成装置１０を構成するシステムの損傷を回避することができる。また、これらの異常を区別して、例えば、モニタ等に表示するようにすれば、画像形成装置１０のトラブルの原因究明を早急に行うことができる。
【０１１３】
また、本実施の形態では、ベルトの位置を高精度に制御しているが、ベルト交換等でベルトをベルトモジュール７０にセットする場合、ベルトの位置が制御するべき位置とずれてしまい、異常と判断してしまうことがある。そこで、このような場合本実施の形態では、ベルト位置の異常検出を一定期間行わないようにすることによって対応するようにしている。通常ベルト交換は電源遮断後に行うので、電源投入後ベルト例えば２周に相当する時間の間、異常検出を行わないようにすることによって上述のような問題に対応することが可能である。この時、他の異常検出システムとしてベルト位置の異常を検出するようにしてもよい。例えば、ベルトホームセンサ３４の信号でベルト蛇行の異常を検出することが可能であり、図１４にベルトホームセンサ３４を使用したベルト位置の異常検出方法を示す。ベルトとベルト幅方向両端のフレームＡ及びフレームＢの隙間をＷａ、Ｗｂとし、ベルトホームセンサ３４の検出幅をＷｓ、ベルトに設けられたマークの幅をＷｍとすると、Ｗｍ＜Ｗａ＋Ｗｂ−Ｗｓか否かを判定することによって、ベルトがフレームに接触する前に異常を検出することが可能となる。なお、図１４（Ａ）はベルトが正常に制御されている場合、図１４（Ｂ）はベルトが異常制御でフレームＡ側に近づいて場合、（Ｃ）はベルトが異常制御でフレームＢ側に近づいて場合をそれぞれ示す。
【０１１４】
なお、本実施の形態においては、無端状の中間転写ベルト１２を用いた画像形成装置を例に挙げて説明したが、これに限るものではなく、例えば無端状の感光体ベルトや用紙搬送ベルト等を用いた画像形成装置に本発明を適用するようにしてもよい。また画像形成装置以外の他の装置のベルト駆動装置としても適用可能である。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、ベルト制御の異常を正確に検出することができると共に、異常時にベルトの破損を防止することが可能な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、という効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。
【図２】 エッジセンサの具体的な構成を示す図である。
【図３】 エッジセンサの他の構成を示す図である。
【図４】 蛇行修正の基本的な構成を示す図である。
【図５】 蛇行修正の原理を説明するための図である。
【図６】 本発明の実施の形態に係るステアリング制御システムの構成図である。
【図７】 エッジ形状テーブルの作成手順を示すフローチャートである。
【図８】 エッジ形状テーブルの作成時におけるベルトの位置変動状態を示す図である。
【図９】 ロールの傾き角度を固定した場合のベルトんの位置変動状態を説明するための図である。
【図１０】 ベルトの移動割合に対するエッジ形状データの誤差を測定した際の測定結果を示す図である。
【図１１】 エッジ形状データの算出手順を示す模式図である。
【図１２】 蛇行修正時の異常検出を説明するフローチャートである。
【図１３】 （Ａ）はベルトエッジ形状が大きい時のベルトエッジ測定結果を示す図であり、（Ｂ）はベルトエッジ形状が小さい時のベルトエッジ測定結果を示す図である。
【図１４】 ベルトホームセンサを使用したベルト位置の異常検出方法を示す図であり、（Ａ）はベルトが正常制御されている場合を示し、（Ｂ）はベルトが異常制御でフレームＡ側にベルトが近づいた場合を示し、（Ｃ）はベルトが異常制御でフレームＢ側にベルトが近づいた場合を示す。
【符号の説明】
１０ 画像形成装置
１２ 中間転写ベルト
１４ 駆動ロール
１６ ステアリングロール
１８ ２次転写ロール
２０ 従動ロール
２２ 従動ロール
２４ 従動ロール
３４ ベルトホームセンサ
３６ エッジセンサ
５２ ステアリング制御装置
５２ａ コントローラ
５４ ステアリングモータ
５６ 揺動アーム
５８ 偏心カム
６４ 演算部
６６ 記憶部
Claims (8)
- 無端ベルトと、該無端ベルトを支持する所定数のロールとを有し、前記所定数のロールのうちの何れかを駆動ロールとし、該駆動ロールの回転によって前記無端ベルトを走行させるベルト搬送装置であって、
前記無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する修正手段と、
前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する検出手段と、
前記検出手段に基づいて前記修正手段を制御する制御手段と、
少なくとも前記制御手段又は前記検出手段からの情報に基づいてベルト搬送装置の異常を検出する異常検出手段と、
を備え、
電源投入してから所定時間の間、前記異常検出手段による異常検出を禁止することを特徴とするベルト搬送装置。 - 前記異常検出手段は、前記検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化がない場合に、前記検出手段の異常であると判断することを特徴とする請求項１に記載のベルト搬送装置。
- 前記異常検出手段は、前記修正手段の修正量が所定値を越えた場合に、前記修正手段の異常であると判断することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のベルト搬送装置。
- 無端ベルトと、該無端ベルトを支持する所定数のロールとを有し、前記所定数のロールのうちの何れかを駆動ロールとし、該駆動ロールの回転によって前記無端ベルトを走行させるベルト搬送装置であって、
前記無端ベルトの幅方向の位置変動を修正する修正手段と、
前記無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出する検出手段と、
前記検出手段に基づいて前記修正手段を制御する制御手段と、
少なくとも前記制御手段又は前記検出手段からの情報に基づいてベルト搬送装置の異常を検出する異常検出手段と、
を備え、
前記異常検出手段が、前記検出手段より出力される検出結果が所定期間の間変化がない場合に、前記検出手段の異常であると判断すると共に、前記修正手段の修正量が所定値を越えた場合に、前記修正手段の異常であると判断することを特徴とするベルト搬送装置。 - 前記異常検出手段による異常検出は、電源投入して所定時間経過後から開始することを特徴とする請求項４に記載のベルト搬送装置。
- 前記異常検出手段は、前記検出手段により検出されたエッジ位置の平均値を算出し、該平均値が所定値を越えた場合に前記無端ベルトの位置が異常であると判断することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか１項に記載のベルト搬送装置。
- 前記無端ベルトのベルト搬送方向の位置を検出する位置検出手段を更に備え、前記異常検出手段が、前記位置検出手段による検出信号に基づいて、前記無端ベルトの位置異常を検出することを特徴とする請求項１乃至請求項６の何れか１項に記載のベルト搬送装置。
- 請求項１乃至請求項７の何れか１項に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
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