JP4477412B2 - ベルト装置とそれを備えた画像形成装置とベルト速度制御方法 - Google Patents

Description

この発明は、ベルトの全周に亘って形成されたスケールをセンサで読み取り、その読み取った情報からベルトの実際のベルト速度を検出してその実際のベルト速度に応じてベルト速度を補正制御するようにしたベルト装置とそれを備えた画像形成装置及びベルト速度制御方法に関する。

近年、複写機やプリンタ等の画像形成装置は、市場からの要求にともない、フルカラーの画像を形成可能なものが多くなってきている。このようなカラー画像を形成可能な画像形成装置には、例えば複数の感光体を並べて配置すると共にその各感光体に対応させて異なる色のトナーで現像をする現像装置をそれぞれ設け、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、その単色のトナー画像をベルト状あるいはドラム状の中間転写体上に順次転写していくことによりフルカラーの合成カラー画像を形成する、いわゆるタンデム型のものがある。

このタンデム型の画像形成装置には、図１２に示すように、一直線上にそれぞれ配置した各感光体９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ上のトナー画像を、矢示Ａ方向に回動するシート搬送ベルト９３上に担持されて搬送されるシートＰ上に各転写装置９２により順次転写していき、そのシートＰ上にフルカラーの画像を形成する直接転写方式のものと、図１３に示すように、複数の各感光体９１Ｙ，９１Ｍ，９１Ｃ，９１Ｋ上のトナー画像を矢示Ｂ方向に回動する中間転写ベルト９４上に順次重ね合わせていくように転写していき、その中間転写ベルト９４上の画像を２次転写装置９５によりシートＰ上に一括転写する間接転写方式のものとがある。

このようなタンデム型のカラー画像形成装置で、例えば図１３に示したように中間転写ベルトを使用しているものでは、各感光体上に形成した異なる色のトナー画像を中間転写ベルト上に重ね合わせてカラー画像を形成するため、その各色の画像の重ね合わせ位置が互いにずれてしまうと、画像上において色ずれや微妙な色合いに変化が生じてしまうようになるので画像品質が低下してしまう。したがって、その各色のトナー画像の位置ずれ（色ずれ）は重要な問題となる。
そこで、従来の転写ベルトを使用したカラーの画像形成装置には、例えば特許文献１に記載されているように、転写ベルトの速度ムラを補正するようにしたものがある。

この特許文献１には、駆動ローラを１本含む５本の支持ローラ間に中間転写ベルト（転写ベルト）を回動可能に張架し、その中間転写ベルトの外周面に、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの４色のトナー画像を順次重ね合わせ状態に転写していくことによりフルカラーの画像を形成するカラー複写機が記載されている。
このカラー複写機の中間転写ベルトの内面には、微細且つ精密な目盛で形成したスケールを設けて、そのスケールを光学型の検出器（センサ）で読み取って中間転写ベルトの移動速度を正確に検知し、その検出した移動速度をフィードバック制御系によりフィードバック制御して中間転写ベルトを正確な移動速度になるように制御している。
特開平１１−２４５０７号公報（第３〜４頁、第１図）

しかしながら、このようにベルト上に多数の目盛を形成したスケールをセンサで読み取り、その読み取った情報からベルトの速度を検出し、その検出結果をフィードバック制御してベルトを正確な速度になるように制御する構成の場合には、スケールが摩耗したり、それが傷ついたり、さらにはそこにトナー等が付着することにより汚れてしまったときには、そのスケールの目盛をセンサが読み取った際に誤検知を生じたりするため、正常なベルト速度の制御ができなくなるということがあった。
この発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、ベルトが摩耗や傷つき、さらにはそこにトナー等が付着することにより汚れて劣化したときには、その異常を早期に発見してベルトが不正確なベルト速度に制御されないようにすることを目的とする。

この発明は上記の目的を達成するため、多数の目盛からなるスケールが全周に亘って形成された回動する無端状のベルトと、上記スケールを読み取るセンサと、ベルトを駆動するモータと、そのモータを駆動制御すると共に、上記センサが読み取った上記スケールの情報から上記ベルトの実際のベルト速度を検出してその実際のベルト速度と予め設定された基本速度との差に応じてベルトのベルト速度を補正制御する制御装置とを備えたベルト装置において、上記スケールの情報を使用しない他のベルト速度制御系を設けると共に、
上記制御装置に、上記ベルト上のスケールの劣化検知用として劣化検知用基準パルスを随時出力し、その基準パルスを上記センサから上記スケールを読み取った際に出力される出力信号の１周期ごとにカウントし、そのカウント数が予め設定した基準パルス数（Ｎ）になったときに上記出力信号が出力されなかったとき、あるいは上記基準パルス数（Ｎ）になる前に上記センサの出力信号と同様な出力信号が出力されたときに、上記スケールの目盛部分の劣化と判断する目盛劣化判断手段と、その手段が上記目盛部分の劣化と判断したときには、上記出力信号の次の周期の間は上記ベルト速度を上記基本速度に制御するベルト速度補正処理を行う手段と、上記ベルト速度補正処理の実行が、上記センサが上記ベルト上に形成された上記スケールの継ぎ目を検知している時間に相当する時間を超える時間続いたときには所定値以上の劣化と判断し、上記他のベルト速度制御系によるベルト速度制御に切り換えて上記ベルトの回動を継続させるベルト速度制御切換手段とを設けたものである。

上記基準パルス数（Ｎ）は、上記スケールの目盛間のバラツキを考慮して予め設定された幅を持った数値（Ｎ−δ〜Ｎ+δ）であるのが望ましい。

上記他のベルト速度制御系は、上記ベルトを駆動するモータの回転軸の回転数を検出するエンコーダを用いるベルト速度制御系であることができる。
この発明による画像形成装置は、上記いずれかのベルト装置を備えた画像形成装置であって、上記ベルトは複数の異なる色のトナー像を個別に担持してそれぞれ回転する複数の感光体上に形成された各色のトナー像が重ね合わせ状態に順次転写されていくベルトである。

この発明によるベルト装置とそれを備えた画像形成装置とベルト速度制御方法によれば、ベルト上のスケールが摩耗や傷つき、あるいはトナー等が付着することにより汚れて劣化したときには、その劣化を判断して、ベルトが不正確なベルト速度に制御されないようにベルト速度を予め設定された基本速度に制御するので、スケールが多少劣化したとしてもベルト速度を安定した正確なベルト速度に保つことができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。
図１はこの発明によるベルト装置の一実施形態を制御系と共に示す概略構成図、図２は同じくそのベルト装置を備えた画像形成装置であるカラー複写機の一例を示す全体構成図、図３は同じくそのカラー複写機の中間転写ベルトの速度制御系を示すブロック図である。
この実施形態によるベルト装置２０は、図１に示すように多数の目盛からなるスケール５が全周（図１では一部のみ図示している）に亘って形成された矢示Ｃ方向に回動する無端状のベルトである中間転写ベルト１０と、スケール５を読み取るセンサ６と、中間転写ベルト１０を駆動するモータであるベルト駆動モータ７と、そのモータを駆動制御すると共に、センサ６が読み取ったスケール５の情報から中間転写ベルト１０の実際のベルト速度を検出して、その実際のベルト速度と予め設定された基本速度との差に応じて中間転写ベルト１０のベルト速度を補正制御する制御装置７０とを備えている。
そして、この制御装置７０は、スケール５の目盛となるスリット部５ａ（図４，図５参照）の劣化状態をセンサ６からの信号により判断する目盛劣化判断手段として機能するモータ制御部７３（図３参照）を備えていると共に、そのモータ制御部７３が上記劣化を判断したときにはその劣化を判断しなくなるまで後述する劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行う手段として機能するが、その詳しい説明は後述する。

このベルト装置２０は、図２に示す画像形成装置であるカラー複写機に搭載され、中間転写装置を構成している。
このカラー複写機は、中間転写ベルト１０を使用したタンデム型の電子写真装置であり、給紙テーブル２上に複写装置本体１を載置している。その複写装置本体１の上にはスキャナ３を取り付けると共に、その上に原稿自動給送装置（ＡＤＦ）４を取り付けている。
そして、複写装置本体１内の略中央に、中間転写ベルト１０を有するベルト装置２０を設けている。中間転写ベルト１０は、駆動ローラ９と２つの従動ローラ１５，１６の間に張架されて図２で時計回り方法に回動するようになっている。また、この中間転写ベルト１０は、従動ローラ１５の左方に設けられているクリーニング装置１７により、その表面に画像転写後に残留する残留トナーが除去されるようになっている。

その中間転写ベルト１０の駆動ローラ９と従動ローラ１５の間に架け渡された直線部分の上方には、その中間転写ベルト１０の移動方向に沿って、イエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの４つの画像形成部１８を構成するドラム状の感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ（以下、特定しない場合には単に感光体４０と呼ぶ）を、それぞれ図２で反時計回り方向に回転可能に設けている。そして、その各感光体上に形成された各画像（トナー画像）が、中間転写ベルト１０上に直接重ね合わせ状態に順次転写されていくようになっている。
そのドラム状の感光体４０の回りには、帯電装置６０、現像装置６１、１次転写装置６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４をそれぞれ設けている。そして、その感光体の上方に、露光装置２１を設けている。

一方、中間転写ベルト１０の下側には、その中間転写ベルト１０上の画像を記録材であるシートＰに転写する転写部となる２次転写装置２２を設けている。その２次転写装置２２は、２つのローラ２３，２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡したものであり、その２次転写ベルト２４が中間転写ベルト１０を介して従動ローラ１６に押し当たるようになっている。この２次転写装置２２は、２次転写ベルト２４と中間転写ベルト１０との間に送り込まれるシートＰに、中間転写ベルト１０上のトナー画像を一括転写する。

その２次転写装置２２のシート搬送方向下流側には、シートＰ上のトナー画像を定着する定着装置２５があり、そこでは無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられている。
なお、２次転写装置２２は、画像転写後のシートを定着装置２５へ搬送する機能も果たす。また、この２次転写装置２２は、転写ローラや非接触のチャージャを使用した転写装置であってもよい。
その２次転写装置２２の下側には、シートの両面に画像を形成する際にシートを反転させるシート反転装置２８を設けている。

このカラー複写機は、カラーのコピーをとるときは、原稿自動給送装置４の原稿台３０上に原稿をセットする。また、手動で原稿をセットする場合には、原稿自動給送装置４を開いてスキャナ３のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動給送装置４を閉じてそれを押える。
そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動給送装置４に原稿をセットしたときは、その原稿がコンタクトガラス３２上に給送される。また、手動で原稿をコンタクトガラス３２上にセットしたときは、直ちにスキャナ３が駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行を開始する。そして、第１走行体３３の光源から光が原稿に向けて照射され、その原稿面からの反射光が第２走行体３４に向かうと共に、その光が第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６に入射して、原稿の内容が読み取られる。

また、上述したスタートスイッチの押下により、中間転写ベルト１０が回動を開始する。さらに、それと同時に各感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋが回転を開始して、その各感光体上にイエロー，シアン，マゼンタ，ブラックの各単色画像を形成する動作を開始する。そして、その各感光体上に形成された各色の画像は、図２で時計回り方向に回動する中間転写ベルト１０上に重ね合わせ状態に順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
一方、上述したスタートスイッチの押下により、給紙テーブル２内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、ペーパーバンク４３の中の選択された１つの給紙カセット４４からシートＰが繰り出され、それが分離ローラ４５により１枚に分離されて給紙路４６に搬送される。

そのシートＰは、搬送ローラ４７により複写機本体１内の給紙路４８に搬送され、レジストローラ４９に突き当たって一旦停止する。
また、手差し給紙の場合には、手差しトレイ５１上にセットされたシートＰが給紙ローラ５０の回転により繰り出され、それが分離ローラ５２により１枚に分離されて手差し給紙路５３に搬送され、レジストローラ４９に突き当たって一旦停止状態になる。
そのレジストローラ４９は、中間転写ベルト１０上の合成カラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、一旦停止状態にあったシートＰを中間転写ベルト１０と２次転写装置２２との間に送り込む。そして、そのシートＰ上に２次転写装置２２によりカラー画像が転写される。

その画像が転写されたシートＰは、搬送装置としての機能も有する２次転写装置２２により定着装置２５へ搬送され、そこで熱と加圧力が加えられることにより転写画像が定着される。その後、そのシートＰは、切換爪５５により排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されてそこにスタックされる。
また、両面コピーモードが選択されているときには、片面に画像を形成したシートＰを切換爪５５によりシート反転装置２８側に搬送し、そこで反転させて再び転写位置へ導き、今度は裏面に画像を形成した後に、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出する。

このカラー複写機は、図１で説明したように、センサ６が読み取ったスケール５の情報から中間転写ベルト１０の実際のベルト速度を検出してその実際のベルト速度に応じて中間転写ベルト１０のベルト速度を補正制御する制御装置７０を備えている。
その制御装置７０は、各種判断及び処理機能を有する中央処理装置（ＣＰＵ）と、各処理プログラム及び固定データを格納したＲＯＭと、処理データを格納するデータメモリであるＲＡＭと、入出力回路(Ｉ/Ｏ）とからなるマイクロコンピュータを備えている。
そして、この制御装置７０には、図３に示すようにメイン制御部７１と、センサ６がスケール５を検知して得た中間転写ベルト１０のベルト速度情報を入力して、その情報により中間転写ベルト１０を駆動するベルト駆動モータ７の駆動を制御する手段と前述した目盛劣化判断手段として機能するモータ制御部７３とが設けられている。

そのモータ制御部７３は、詳しい説明は後述するが、通常のベルト速度補正と、前述した目盛劣化判断手段がスケール５の目盛部分の劣化と判断したときのベルト速度補正の２つのベルト速度補正を行うための信号をベルト駆動モータ７にそれぞれ出力する制御部である。最初は、中間転写ベルト１０が基本となる基本速度（予め設定しておく）で回動するように、ベルト駆動モータ７を駆動制御する。それにより、中間転写ベルト１０が回動を開始し、それに伴ってベルト内面上のスケール５が移動する。そのスケール５をセンサ６で読み取り、その読み取り結果をモータ制御部７３にフィードバックする。
ここで、モータ制御部７３は、そのフィードバックされた信号から得たベルト速度（実際の速度）が基本速度と同じであるときは、そのままの基本速度を維持するようにベルト駆動モータ７の駆動を制御するが、フィードバックで得たベルト速度と基本速度とに補正を必要とする速度差があるときには、その速度差に応じてベルト駆動モータ７の回転数を制御してベルト速度を補正する。すなわち、通常のベルト速度補正を行うための信号をベルト駆動モータ７に出力して、そのベルト駆動モータ７を駆動制御する。なお、このベルト速度補正に関する詳しい説明は後述する。

このように、センサ６がスケール５を読み取った情報（信号）は、上述したようにモータ制御部７３に入力されるが、そのモータ制御部７３に入力される信号は２値化したパルス信号である。

ところで、ベルト速度が一定で、スケール５のスリット部５ａ上に傷やトナー等の付着がなければ、中間転写ベルト１０上のスケール５をセンサ６が検知して出力するアナログ信号（図５で後述する振幅ｆ_１の信号）は一定となり、それを２値化したパルス信号も同様に一定となる。したがって、この場合にはセンサ６がスケール５を読み取った情報によりベルト速度補正を行っても問題が生じることはない。
しかしながら、例えばスケール５のスリット部５ａ上に図７に示すように傷ＳＣがついたり、図８に示すようにトナーＴｎ等が付着したりすることによりスケール５が劣化すると、その傷ＳＣやトナーＴｎ等が付着した部分で２値化したパルスの数が増えるため上記周波数は規定の周波数（パルスカウント値）でなくなってしまう。したがって、この場合にはスケール５を読み取った情報で前述した通常のベルト速度補正を行うと不都合が生じてしまう。

そこで、この実施例の図３に示したモータ制御部７３は、そのモータ制御部７３内のＲＡＭに納められていて、そこからベルト速度制御用として随時出力されている図９で後述する劣化検出用基準パルスが、予め設定した基準パルス数になったタイミングのときにセンサ６からスケール５を読み取った際に出力される上述した２値化したパルス信号（出力信号）が出力されなかったとき、あるいは上記基準パルス数になる前にセンサ６からスケール５を読み取った際に出力される出力信号と同様な出力信号が出力されたときに、スケール５の目盛部分の劣化（スリット部５ａの傷やトナー付着）を判断するようにしている。
そして、このモータ制御部７３は、スケール５の目盛部分の劣化を判断したときには、劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理（詳しい説明は後述する）を行う信号をベルト駆動モータ７に出力する。それにより、中間転写ベルト１０がスリット部５ａの傷やトナー付着によって誤ったベルト速度制御がされないように制御される。

次に、中間転写ベルト１０の駆動系及びその中間転写ベルト１０のベルト速度検出系について、図４及び図５をも参照して説明する。
図１に示したように、ベルト駆動モータ７の回転力は、中間転写ベルト１０を回動可能に張架すると共にそのベルトを駆動する駆動ローラ９に伝達される。
このようにして、ベルト駆動モータ７は、駆動ローラ９を回転させることにより中間転写ベルト１０を図１の矢示Ｃ方向に回動させるが、その間の回転力の伝達は直接であってもよいし、間にギヤを介したものであってもよい。
中間転写ベルト１０は、例えば弗素系樹脂，ポリカーボネート樹脂，ポリイミド樹脂等で形成するベルトであり、そのベルトの全層や、その一部を弾性部材で形成するようにした弾性ベルトを使用したりする。

その中間転写ベルト１０には、感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋの順に、そこに形成されている異なる色の単色画像（トナー像）が順次重ね合わせ状態に転写されていく。
なお、中間転写ベルト１０の内面（外面にしてもよい）には、前述したスケール５を全周に亘って図４に示すように当間隔に形成しているが（図１には一部のみ図示）、そのスケール５のベルト幅方向の位置は、図４に示したように感光体の端部に対応する位置にしている。また、図１に示したセンサ６の配設位置は、中間転写ベルト１０が直線状に張架された部分のベルト面のスケール５を検知できる位置であれば、いずれの場所であってもかまわない。

そのセンサ６は、一例を図５に示すように、例えば一対の発光素子６ａと受光素子６ｂを備えた反射型光学センサであり、発光素子６ａからスケール５に向けて照射した光の反射光を受光素子６ｂで受光し、その際にスケール５の目盛であるスリット部５ａとそれ以外の部分５ｂとで異なる反射光量を検出する。
すなわち、センサ６はスケール５のスリット部５ａとそれ以外の部分５ｂとで異なる反射率の違いにより、ＨｉｇｈとＬｏｗの２値の信号を出力する。
ここで、例えばセンサ６のタイプが、受光素子６ｂが光を受光するとＨｉｇｈ信号を出力するタイプのものだとすると、スケール５のスリット部５ａの反射率がスリット以外の部分５ｂよりも高くなるように形成されていれば、センサ６から出力される信号は図５のｔの範囲が、スリット部５ａがセンサ６を通過している間の出力となる。したがって、中間転写ベルト１０が回動するのに伴い、センサ６の検出範囲を通過するスリット部５ａの有無により、センサ６の出力がＨｉｇｈ、Ｌｏｗを図示のように繰り返す。

したがって、その信号がＬｏｗからＨｉｇｈに変化した時点から次のＬｏｗからＨｉｇｈに変化するまでの周期（時間）Ｔを求めることにより、中間転写ベルト１０の表面の移動速度（ベルト速度）を検出することができる。
なお、これはあくまで中間転写ベルト１０のベルト速度を検出する方法の一例であり、中間転写ベルト１０に形成したスケールを検知することによりそのベルト速度を検出することができるものであれば、そこに使用するセンサやスケールの種類はいずれのものであってもよいし、その検出方法もいずれの検出方法を用いてもよい。

次に、中間転写ベルト１０の通常のベルト速度補正処理について図６を参照して説明する。
図１に示した制御装置７０が有するマイクロコンピュータは、所定のタイミングで図６に示す中間転写ベルトの通常のベルト速度補正処理をスタートさせる。
まずステップ１で、ベルト駆動モータ７をＯＮにして、それを目標速度である基本速度Ｖで回転させるようにし（図３のモータ制御部７３が制御）、ステップ２へ進む。そこでは、ベルト駆動モータ７をＯＦＦにする信号を入力しているか否かを判断し、ＯＦＦ信号を入力していればステップ３へ進んでベルト駆動モータ７をＯＦＦにして、この処理を終了する。
また、ステップ２でＯＦＦ信号を入力していなくてステップ４へ進んだときには、そこでフィードバックされるセンサ６からの信号を入力し、その情報から中間転写ベルト１０の表面の実際の速度Ｖ′を検出する。そして、次のステップ５で、基本速度Ｖと実際の速度Ｖ′との速度比較を行う。

次のステップ６では、その基本速度Ｖと実際の速度Ｖ′とが同じでないか（Ｖ≠Ｖ′）を判断し、その基本速度Ｖと実際の速度Ｖ′が同じで、その間に速度差がなければ（許容できる速度差）、中間転写ベルト１０は基本速度Ｖと同じ速度でベルト表面が回転していると判断できるので、そのまま基本速度Ｖで制御を継続してステップ２へ戻り、再びそのステップ２以降の判断及び処理を繰り返す。
また、ステップ６の判断で、基本速度Ｖと実際の速度Ｖ′とが同じでないときにはステップ７に進んで、そこで基本速度Ｖと中間転写ベルト１０の実際の速度Ｖ′とのベルト表面の速度差Ｖ″を計算する。
そして、次のステップ８で、その速度差Ｖ″がＶ″＞０であるか否かを判断し、Ｖ″＞０であれば（ＹＥＳの判断）、基本速度Ｖよりも、中間転写ベルト１０の実際の速度Ｖ′の方が遅いと判断できるので、基本速度Ｖに速度差Ｖ″を加えた速度Ｖ_１になるように、ベルト駆動モータ７の回転数を制御し、その後ステップ２へ戻る。

また、ステップ８の判断で速度差Ｖ″がＶ″＞０でないときには、速度差Ｖ″はＶ″≦０であって、中間転写ベルト１０の実際の速度Ｖ′のベルト表面速度が基本速度Ｖと等しいかそれよりも速いと判断できるので、ステップ１０へ進んで、そこで基本速度Ｖから速度差Ｖ″を差し引いた速度Ｖ_２になるように、ベルト駆動モータ７の回転数を制御し、その後ステップ２へ戻る。
そして、そのステップ２以降の判断及び処理を繰返すことにより、中間転写ベルト１０の表面の実際の速度Ｖ′が基本速度Ｖになるように補正制御する。そして、ステップ２でベルト駆動モータ７をＯＦＦにする信号の入力を判断するとステップ３へ進んで、ベルト駆動モータ７をＯＦＦにして、この処理を終了する。

ところで、中間転写ベルト１０に設けるスケール５は、それをベルトの内側に設けてもよいし、外側に設けてもよい。この実施例のように、ベルトの内側に設けた場合の利点としては、それが汚れにくくなると共に、そこに異物も付着しにくくなるということがある。さらに、スケール５が傷つきにくくなったり、そのスケール５を読み取るセンサ６もベルトの内側に配設するようになるため、それが汚れにくくなるということもある。
一方、スケール５をベルトの内側に設けた場合の欠点としては、センサ６にあまり大きなものを使用できなくなることや、そのセンサを配設する方向や距離等についての制約が生じること等が挙げられる。
逆に、スケール５をベルトの外側に設けた場合の利点としては、それを読み取るセンサ６の配置に関して制約が少なくなることがあるが、その反面スケール５が汚れやすくなったり、そこに異物が付着しやすくなったり、さらに傷がつきやすくなったりする欠点が生じる。

この実施例によるベルト装置２０では、図１に示したようにスケール５を中間転写ベルト１０の内側に設けているが、やはり経時となると目盛り部分となるスリット部５ａ（図５参照）に細かな傷がついたり、トナー等の異物が付着することにより汚れて反射面の反射率が低下したりする。そのようになると、そのスリット部５ａを検知してセンサ６が出力するパルスの周波数は異常になりやすい。

すなわち、図７に示したようにスケール５のスリット部５ａの一部に傷ＳＣがついたり、図８に示すようにスリット部５ａの一部にトナーＴｎの塊等の異物が付着したりすることによりスケール５が劣化したりすると、センサ６から図示のように振幅ｆ_１で本来は規則正しく出力されるはずのアナログ出力信号が数パルス〜数十パルスでなくなったり、波形の一部がでなくなったり、本来は１パルスであるところが２パルスになってしまったりする。このようになると、２値化のデジタル信号（パルス）出力の周波数も変化して、基準の周波数（傷や汚れ等が無いときの周波数）と異なる異常状態になる。
このような周波数の異常が発生すると、図３に示した制御装置７０のモータ制御部７３は、上記２値化のパルス信号に基づいてベルト駆動モータ７を制御しているので、そのベルト駆動モータ７を定速で駆動することができなくなる。その結果、中間転写ベルト１０を正確なベルト速度に補正制御できなくなるので、カラー画像を形成した場合に色ずれ等が発生するようになる。

しかしながら、この実施例によるベルト装置２０及びそれを備えたカラー複写機では、前述したようにスケール５の目盛となるスリット部５ａ（図４，図５参照）の劣化状態を判断する目盛劣化判断手段として機能するモータ制御部７３を設けて、その目盛劣化判断手段が上記目盛部分の劣化を判断したときには、その目盛劣化判断手段がスリット部５ａの目盛部分の劣化を判断しなくなるまで、制御装置７０が、予め設定した基本速度にベルト速度を制御するベルト速度補正処理を行う。
なお、この劣化部用のベルト速度補正処理は、スケール５の継ぎ目８（図４）の部分で行う継目補正処理と同一の処理である。そのため、このベルト速度を基本速度に制御するベルト速度補正処理を「劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理」という。
このように、このベルト装置２０及びそれを備えたカラー複写機では劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行うので、上述したようなスケール５の一部に傷がついたり、トナーの塊等の異物が付着したりすることによりスケール５の目盛部分が劣化したとしても、ベルト駆動モータ７を定速で駆動して中間転写ベルト１０のベルト速度を、カラー画像に色ずれが生じないように正確に補正制御することができる。

次に、スリット部５ａの劣化判断と劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理について、図９を参照して説明する。
図３に示した制御装置７０のモータ制御部７３内のＲＡＭには、製品出荷時にスケール５の劣化検知用基準パルスが記憶（デフォルト設定）されている。したがって、このベルト装置の駆動時にはモータ制御部７３から上記劣化検知用基準パルスが随時出力され、その劣化検知用基準パルスは図９に示したように、センサ６がスケール５のスリット部５ａを検出して出力するセンサ出力信号の１パルス内に多数出力されるように設定されている。
なお、図９に示したセンサ出力の１周期Ｔの間に出力される劣化検知用基準パルスの数は、あくまでイメージ図として示したものであって、その数は適宜変えることができるものである。

モータ制御部７３は、中間転写ベルト１０の回動時には、各周期Ｔ（Ｔｎ）に相当する時間の間に劣化検知用基準パルスの基準パルス数Ｎを繰返しカウントする。すなわち、図９に示した時間ｔ_１で劣化検知用基準パルスのカウントを開始して、中間転写ベルト１０が正常なベルト速度で回動していてスリット部５ａに傷やトナーの塊等がないときには、劣化検知用基準パルスのカウント数が基準パルス数Ｎになる時間ｔ_２のタイミングで、モータ制御部７３はＨｉｇｈのセンサ出力信号Ｓ_２の立上りを入力する。したがって、この場合には、スリット部５ａは劣化していない正常な状態にあると判断し、次の周期Ｔ_１の間は前述した劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理は行わずに、通常のベルト速度Ｖ_１に制御する。

しかしながら、図９に示した時間ｔ_３からｔ_４の周期Ｔ_２の部分に示した例のように、スリット部５ａ上にトナーＴｎの大きな塊があるとき（傷があるときも同様）には、本来は時間ｔ _２ から劣化検知用基準パルスのカウント数が基準パルス数Ｎになる時間ｔ_３のタイミングでセンサ信号Ｓ_３の立上りを検知するべきところ、それが検知できない。したがって、この場合にはスリット部５ａが劣化状態にあると判断して、次の周期Ｔ_３の間は劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行って、ベルト速度を基本速度（デフォルト速度）Ｖに制御する。
また、図９に示した時間ｔ_５からｔ_６の周期Ｔ_４の部分に示した例のように、スリット部５ａの一部にトナーＴｎの塊があるときも、本来は時間ｔ_５から劣化検知用基準パルスのカウント数が基準パルス数Ｎになるｔ_６のタイミングでセンサ出力信号Ｓ_４の立上りを検知するところであるが、その立上りは時間ｔ_７の遅れたタイミングで検知される。したがって、この場合にもスリット部５ａが劣化状態にあると判断して、次の周期Ｔ_５の間は劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行って、ベルト速度を基本速度Ｖに制御する。

さらに、図９に示した時間ｔ_７からｔ_８の周期Ｔ_７の部分に示した例のように、スリット部５ａの中間にトナーＴｎの塊や傷があるときは、時間ｔ_７で劣化検知用基準パルスのカウントを開始してから、そのカウント数が基準パルス数Ｎになる前の時間ｔ_７′の時点でセンサ信号Ｓ_５の立上りを検知してしまう。したがって、この場合にもスリット部５ａ上に小さな劣化部があると判断して、次の周期Ｔ_８の間は劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行って、ベルト速度を基本速度Ｖに制御する。
このように、このベルト装置では、通常はセンサ６が読み取ったスケール５の情報から中間転写ベルト１０の実際のベルト速度を検出して、その実際のベルト速度と予め設定された基本速度との差に応じて中間転写ベルト１０のベルト速度を補正制御する通常のベルト速度補正処理を行い、目盛劣化判断手段がスケール５のスリット部５ａの劣化と判断したときには中間転写ベルト１０を予め設定した基本速度で回動させる劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行って、その処理を目盛劣化判断手段が上記劣化を判断しなくなるまで行うベルト速度制御方法を実施するので、スリット部５ａに劣化が生じても中間転写ベルト１０のベルト速度を正確に制御することができる。

図１０はその劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を示すフロー図である。
この処理は、それがスタートすると、まず最初のステップでセンサ６の二値化したセンサ出力の立上りを検知したか否かを判断する。それを判断すると次のステップで劣化検知用基準パルスのカウントを開始する。そして、次のステップでは、その劣化検知用基準パルスのカウント数が基準パルス数Ｎになる前にセンサ６のセンサ出力の立上りを検知したか否かを判断する。
そこで、その立上りを検知していれば劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行って（図１０では「劣化部用のベルト速度補正処理（継目補正処理）を行って」と記載している）、中間転写ベルト１０のベルト速度を基本速度Ｖに制御する。

また、前のステップで、劣化検知用基準パルスのカウント数が基準パルス数Ｎになる前にセンサ６のセンサ出力の立上りを検知していなければ、次のステップで基準パルス数Ｎになったか否かを判断する。
そして、次のステップで、センサ６のセンサ出力の立上りを検知したか否かを判断し、検知していなければ劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を行って、中間転写ベルト１０のベルト速度を基本速度Ｖに制御する。また、センサ出力の立上りを検知していれば、劣化部用のベルト速度補正処理を行わずに（図１０では「劣化部用のベルト速度補正処理（継目補正処理）を行わずに」と記載している）ベルト速度をＶ_１に制御してこの処理を終了する。
そして、この処理を、各周期Ｔごとに繰返し行い、その２回目以降の処理では、最初のステップでセンサ出力の立上りを検知した後で、劣化検知用基準パルスのカウントを開始する前に、一度カウンタをリセットしてからカウントを開始する。

なお、図９に示した基準パルス数Ｎは、スケール５の目盛となる各スリット部５ａ間のバラツキ等を考慮して、例えばＮ−δ〜Ｎ＋δ（δはバラツキ等を考慮して決定する数値）のように、ある程度の幅を持った数値に設定する必要がある。そうしないと、スリット部５ａ上に傷がなかったり、トナーの塊がなかったときでも、各スリット部５ａ間のバラツキ等によりセンサ６のセンサ出力の立上りを検知できなかったり、その立上りを基準パルス数Ｎの前に検知してしまったりして誤検知を生じたりする。

ところで、上述した劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理は、図４に示した継ぎ目８を検知したときにも行うようにしている。
すなわち、スケール５の継ぎ目８をセンサ６が検知したときには、その継ぎ目８には図４に示したようにスリット部５ａが存在しないので、その部分ではセンサ６からはパルス信号が出力されないため、スケール５の情報を基にして行うベルト速度制御はできない。そこで、その継ぎ目８でもベルト速度が正常な状態に保たれるように、その継ぎ目８をセンサ６が検知したときには中間転写ベルト１０のベルト速度を上述した劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理で制御して、ベルト速度を基本速度（デフォルトの速度）Ｖに制御する。
そして、そのベルト速度を基本速度Ｖに制御するのに、例えばベルト駆動モータ７に流す電流をベルト速度が基本速度Ｖになる電流値と同等の電流になるように制御することにより行う。あるいは、ベルト駆動モータ７に印加する電圧を制御するようにしてもよいし、周波数を制御するようにしてもよい。

次に、スケール５のスリット部５ａに傷がついたり汚れたりすると、中間転写ベルト１０に速度ムラが発生することについて詳しく説明する。
例えば、図７に示したように、スケール５の反射部となるスリット部５ａに、図示のように略ベルトの移動方向に対して垂直となる方向に傷ＳＣ（異物付着の場合も同様）がつくと、センサ６の受光素子６ｂが出力するアナログ信号波形は図示のように変化して周波数が高くなる。それに伴って、２値化信号のパルスも、１つのスリット部５ａの一周期内に２パルス信号が発生するようになる。

このようになると、この２値化信号のパルスを入力して、中間転写ベルト１０のベルト速度を補正制御している制御装置７０（図１）は、傷ＳＣが原因で周波数が高くなった部分では、パルスが増加した分だけベルト速度が速くなったものと判断して、ベルト速度を遅くするようにベルト駆動モータ７を制御してしまう。
したがって、この場合にはスケール５が傷ＳＣにより劣化して周波数が高くなっただけであって、実際にベルト速度が部分的に速まったわけではないが、上記のようなベルト速度を遅める制御をしてしまうことにより、速度ムラが生じてしまう。

また、例えば図９の周期Ｔ_２の部分に示したように、スケール５のスリット部５ａ全体に跨るほど大きなトナーＴｎの塊や傷等がついたときには、センサ６の受光素子６ｂが出力するアナログ信号波形はそのトナーＴｎの塊や傷等の部分では２値化信号のパルスが出ないため周波数が低くなる。
このようになると、上述したトナーの塊や傷等が小さい場合と逆にパルスが減った分だけベルト速度が遅くなったものと判断して、ベルト速度を速めるようにベルト駆動モータ７を制御してしまうので、速度ムラが生じてしまう。

このように傷等は、１個のスリット部５ａにつく小さなものもあれば、数十個のスリット部５ａに跨ってつく幅の広いものもある。
ところで、図４で説明したように、中間転写ベルト１０上に形成するスケール５には継ぎ目８ができる。この継ぎ目８の部分に形成される隙間は、通常の場合、最大で３ｍｍ程度である。したがって、中間転写ベルト１０のベルト速度（線速）を２５０ｍｍ／ｓとすると、中間転写ベルト１０の回動時にセンサ６は幅３ｍｍの継ぎ目８を検知している１２ｍｓの間はパルス信号を出力しない。
そのため、この継ぎ目８を検知している１２ｍｓの間も前述した劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を実行して、ベルト速度を基本速度（デフォルトの速度）Ｖに制御する。

そして、このベルト速度補正処理の実行が、センサ６が継ぎ目８を検知している時間に相当する時間である１２ｍｓを超える時間続いたときには、継ぎ目８の隙間を超える長さ（ベルト移動方向の長さ）の大きな傷、あるいは異物がスケール５に付着しているものと判断して、制御装置７０はベルト駆動モータ７を停止させる制御をする。したがって、異常画像出力（色ずれ等）を低減することができる。また、装置の外部から見える表示部７５（図１）に、ベルト停止に関する注意を促すための表示をさせる。
すなわち、制御装置７０は、１２ｍｓを超える時間上述したベルト速度を基本速度に制御するベルト速度補正処理が実行されることによりスケール５の所定値以上の劣化と判断したときには、中間転写ベルト１０の回動を停止させるベルト駆動停止制御手段としても機能する。また、この制御装置７０は、上記ベルト駆動停止制御手段が中間転写ベルト１０の回動を停止させたときには表示部７５にベルト停止に関する注意を促すための表示をさせる表示手段としても機能する。

なお、中間転写ベルト１０の回動を停止させるタイミングは、画像形成中の画像の形成が終了した後に行うようにする。あるいは、設定されている画像形成枚数の全てについて画像形成が終了した後に行うようにしてもよい。
また、ベルト停止に関する注意を促すために表示部７５に行う表示内容としては、例えばベルト交換を知らせる表示や、ベルトが汚れていることを知らせるための表示とする。

ところで、図１１に示すように、例えばベルト駆動モータ７の回転軸の回転数を検出するエンコーダ６５を用い、スケール５の情報を使用しない他のベルト速度制御系を設け、制御装置７０′が前述したベルト速度補正処理を１２ｍｓを超える時間実行することにより所定値以上の劣化とを判断したときには、上記他のベルト速度制御系によるベルト速度制御に切り換えてベルト駆動モータ７の回転数を制御することにより、中間転写ベルト１０の回動を継続させるベルト速度制御切換手段を設けるようにしてもよい。その場合、そのベルト速度制御切換手段は、図１で説明した制御装置７０と同様なマイクロコンピュータを備えた制御装置７０′が機能する。

そして、上記所定値以上の劣化とは、例えば図４の継ぎ目８よりもベルト移動方向に大きな幅の傷や汚れ等がスケール５のスリット部５ａの部分にできてしまった場合や、細かい汚れがスリット部５ａの部分に多数できてしまったときである。このようになっても、上記のエンコーダ６５を用いた他のベルト速度制御系とベルト速度制御切換手段を設ければ、中間転写ベルト１０の回動を停止させずにエンコーダ６５を用いた他のベルト速度制御系により中間転写ベルト１０の回動を継続させることができるので、画像形成動作を停止させなくて済む。

また、この場合には、一つの画像形成ジョブが終わる度に中間転写ベルト１０をクリーニングしてから画像形成動作が終了するようにし、エンコーダ６５を用いた他のベルト速度制御系によるベルト速度制御はリセットする。そして、次の画像形成ジョブの際にも、まだスリット部５ａ上の汚れが取り除かれていないときには、再びエンコーダ６５を用いた他のベルト速度制御系によるベルト速度制御に切り換えるようにする。そして、このエンコーダ６５を用いたベルト速度制御に切り換わる回数が所定回数以上になったときに、中間転写ベルト１０の交換を促すメッセージを表示部７５に表示させるようにする。

この発明は、ベルトの全周に亘って形成したスケールを読み取った情報からベルトの実際のベルト速度を検出してその実際のベルト速度に応じてベルト速度を補正制御するようにしたベルト装置とそれを備えた画像形成装置に適用することができる。また、ベルト速度を制御するベルト速度制御方法として、広く適用することができる。

この発明によるベルト装置の一実施形態を制御系と共に示す概略構成図である。 同じくそのベルト装置を備えた画像形成装置であるカラー複写機の一例を示す全体構成図である。 同じくそのカラー複写機の中間転写ベルトの速度制御系を示すブロック図である。 ベルト速度検出用のスケールが全周に亘って設けられた中間転写ベルトの一部を示す平面図である。 中間転写ベルトに設けたスケールを読み取るセンサとそのセンサが出力するセンサ信号を示す概略図である。 中間転写ベルトの通常の速度補正処理を示すフロー図である。

スケールの目盛の１つに傷がついた状態のときのセンサ出力を説明するための図である。 同じくスケールの目盛の１つにトナーによる汚れができた状態のときのセンサ出力を説明するための図である。 スケールのスリット部の劣化判断と劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を説明するための説明図である。 同じくその劣化部用及び継ぎ目用のベルト速度補正処理を示すフロー図である。 エンコーダを用いた他のベルト速度制御系を示す概略構成図である。 従来の直接転写方式の画像形成装置の一例を画像形成部のみ示す構成図である。 従来の間接転写方式の画像形成装置の一例を画像形成部のみ示す構成図である。

５：スケール、５ａ：スリット部（目盛）、６：センサ、１０：中間転写ベルト、４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋ：感光体、６５：エンコーダ、７０，７０′：制御装置、７５：表示部

Claims (4)

1. 多数の目盛からなるスケールが全周に亘って形成された回動する無端状のベルトと、前記スケールを読み取るセンサと、前記ベルトを駆動するモータと、該モータを駆動制御すると共に、前記センサが読み取った前記スケールの情報から前記ベルトの実際のベルト速度を検出して、その実際のベルト速度と予め設定された基本速度との差に応じて前記ベルトのベルト速度を補正制御する制御装置とを備えたベルト装置において、
   前記スケールの情報を使用しない他のベルト速度制御系を設けると共に、
   前記制御装置に、
   前記ベルト上のスケールの劣化検知用として劣化検知用基準パルスを随時出力し、該基準パルスを前記センサから前記スケールを読み取った際に出力される出力信号の１周期ごとにカウントし、そのカウント数が予め設定した基準パルス数（Ｎ）になったときに前記出力信号が出力されなかったとき、あるいは前記基準パルス数（Ｎ）になる前に前記センサの出力信号と同様な出力信号が出力されたときに、前記スケールの目盛部分の劣化と判断する目盛劣化判断手段と、
   該手段が前記目盛部分の劣化と判断したときには、前記出力信号の次の周期の間は前記ベルト速度を前記基本速度に制御するベルト速度補正処理を行う手段と、
   前記ベルト速度補正処理の実行が、前記センサが前記ベルト上に形成された前記スケールの継ぎ目を検知している時間に相当する時間を超える時間続いたときには所定値以上の劣化と判断し、前記他のベルト速度制御系によるベルト速度制御に切り換えて前記ベルトの回動を継続させるベルト速度制御切換手段とを設けたことを特徴とするベルト装置。
2. 前記基準パルス数（Ｎ）は、前記スケールの前記目盛間のバラツキを考慮して予め設定された幅を持った数値（Ｎ−δ〜Ｎ+δ）であることを特徴とする請求項１記載のベルト装置。
3. 前記他のベルト速度制御系が、前記ベルトを駆動するモータの回転軸の回転数を検出するエンコーダを用いるベルト速度制御系であることを特徴とする請求項１又は２に記載のベルト装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のベルト装置を備えた画像形成装置であって、前記ベルトは複数の異なる色のトナー像を個別に担持してそれぞれ回転する複数の感光体上に形成された各色のトナー像が重ね合わせ状態に順次転写されていくベルトであることを特徴とする画像形成装置。

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