JP5435363B2 - ベルト蛇行抑制装置及びこれを備えた画像形成装置 - Google Patents
ベルト蛇行抑制装置及びこれを備えた画像形成装置 Download PDFInfo
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Description
特許文献1には、正規のベルト幅方向位置から±1mmの範囲での無端ベルトのベルト幅方向変位量を検知する第1検知部と、正規のベルト幅方向位置から±5mmの範囲を超えるオーバーランが生じたことを検知する第2検知部とを備えたベルト蛇行抑制装置が記載されている。このベルト蛇行抑制装置は、第1検知部により検知される蛇行量に応じて無端ベルトの幅方向変位を修正するとともに、オーバーランが生じたことを第2検知部が検知したら無端ベルトの走行を停止して異常報知を行う。第1検知部は、無端ベルトの幅方向変位に連動して所定の支軸を中心に揺動する揺動アームに対し、その揺動方向から対向するように配置された変位センサである。このベルト蛇行抑制装置によれば、第1検知部の検知範囲(正規のベルト幅方向位置から±1mmの範囲)で無端ベルトが変位する間は無端ベルトの蛇行を抑制できるとともに、第1検知部とは別途設けられた第2検知部によりオーバーランの発生が検知されるため、オーバーランによる無端ベルトの破損等の不具合も防止できる。
また、特許文献2には、無端ベルトの幅方向変位に連動して所定の支軸を中心に揺動する揺動アームに対し、支軸からの距離が互いに異なる位置で揺動アームに対してその揺動方向から対向するように2つの変位センサを配置したベルト蛇行抑制装置が記載されている。このベルト蛇行抑制装置において、支軸に近い側の第1変位センサは検知範囲が広くかつ分解能が低いものとなり、支軸から遠い側の第2変位センサは検知範囲が狭くかつ分解能が高いものとなる。このベルト蛇行抑制装置では、第2変位センサの検知範囲(正規のベルト幅方向位置から±1mmの範囲)で無端ベルトが変位する間は第2変位センサの高い検出分解能をもつ出力信号に基づいて無端ベルトの幅方向変位を修正し、第2変位センサの検知範囲を超えて無端ベルトが変位した場合には第1変位センサの低い検出分解能の出力信号に基づいて無端ベルトの幅方向変位を修正する。
また、請求項2の発明は、請求項1のベルト蛇行抑制装置において、上記複数の光センサの少なくとも1つは、上記無端ベルトが上記高分解能検出領域の一端側を超えるベルト幅方向位置に位置するときには最大出力レベルの信号を出力し、該無端ベルトが該高分解能検出領域の他端側を超えるベルト幅方向位置に位置するときには最小出力レベルの信号を出力するように、構成されていることを特徴とするものである。
また、請求項3の発明は、請求項1又は2のベルト蛇行抑制装置において、上記複数の光センサとして、単一の発光部と、上記無端ベルトのベルト幅方向端部又は上記移動部材が該単一の発光部から照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部とを備えた光センサユニットを用いたことを特徴とするものである。
また、請求項4の発明は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、上記複数の光センサとして、光透過スリットが設けられた上記移動部材によって光路が遮られる割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの透過型光センサを用い、所定の高分解能検出領域内で上記無端ベルトが幅方向一方側へ変位するときの上記光透過スリットの後端側エッジが一方の透過型光センサの受光部略中心に位置する時に、この光透過スリットと同一又は異なる光透過スリットの先端側エッジが他方の透過型光センサの受光部略中心に位置するように、上記2つの透過型光センサを配置したことを特徴とするものである。
また、請求項5の発明は、請求項4のベルト蛇行抑制装置において、上記ベルト変位量検出手段は、上記2つの透過型光センサの出力レベルがいずれも所定の閾値を超えている場合には、該2つの透過型光センサの出力信号の差信号からなる合成信号を上記ベルト変位量として検出し、該2つの透過型光センサの出力レベルのいずれか一方が該所定の閾値を超えていない場合には、該2つの透過型光センサのうち出力レベルが大きい透過型光センサの最大出力レベルの信号を上記ベルト変位量として検出することを特徴とするものである。
また、請求項6の発明は、請求項4又は5のベルト蛇行抑制装置において、上記2つの透過型光センサの出力レベルがいずれも所定の閾値を超えていない場合に、異常である旨の異常信号を出力する異常信号出力手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項7の発明は、請求項4乃至6のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、上記2つの透過型光センサの出力レベルがいずれも所定の閾値を超えているときに、該2つの透過型光センサの出力信号の和信号からなる調整用信号を生成し、該調整用信号に基づいて該2つの透過型光センサの発光部の発光光量を調整する発光光量調整手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項8の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、上記複数の光センサとして、光透過スリットが設けられた上記移動部材が発光部から照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部が該移動部材の移動方向に隣接して配置された光センサユニットを用い、上記移動部材の移動方向における上記2つの受光部の長さDpと、該移動部材の移動方向における上記光透過スリットの長さDsとが、下記の式(1)を満たすように、構成されていることを特徴とするものである。
Dp<Ds<2×Dp・・・(1)また、請求項9の発明は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、上記複数の光センサとして、上記移動部材の移動方向に沿って2つの光透過スリットが設けられた該移動部材が発光部から照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部が該移動部材の移動方向に離間して配置された光センサユニットを用い、上記移動部材の移動方向における上記2つの受光部の長さDpと、該移動部材の移動方向における上記光透過スリットの長さDsとが、下記の式(1)を満たすように、構成され、上記移動部材の移動方向における上記2つの受光部の中心間距離d1と、該移動部材の移動方向における上記2つの光透過スリットの中心間距離d2と、上記2つの受光部の長さDpとが、下記の式(2)を満たすように、構成されていることを特徴とするものである。
Dp<Ds<2×Dp・・・(1)d2−d1=Dp・・・(2)また、請求項10の発明は、請求項8又は9のベルト蛇行抑制装置において、上記2つの受光部の長さDpと上記光透過スリットの長さDsとが、下記の式(2)を満たすように、構成されていることを特徴とするものである。
1.5×Dp<Ds<1.8×Dp・・・(2)また、請求項11の発明は、請求項8乃至10のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、上記ベルト変位量検出手段は、上記2つの受光部からの出力信号をVa及びVbとしたとき、(Va−Vb)/(Va+Vb)となる合成信号を生成して、その合成信号を上記ベルト変位量として検出することを特徴とするものである。
また、請求項12の発明は、請求項8乃至11のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、上記2つの受光部の出力信号の和信号を生成し、該和信号のレベルと互いにレベルが異なる2以上の閾値とを比較して、該和信号が最もレベルの低い閾値を下回っている場合には、上記光センサユニットの故障である旨の故障情報を出力する故障情報出力手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項13の発明は、複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面上に形成した画像を最終的に記録材に転移させて該記録材上に画像を形成するか、又は、複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置において、上記無端ベルトのベルト幅方向への変位を修正して該無端ベルトの蛇行を抑制するベルト蛇行抑制装置として、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置を用いることを特徴とするものである。
また、本発明においては、各光センサの検出範囲(無端ベルトが幅方向へ変位することで出力レベルが変化する範囲)内における出力信号を合成することにより、無端ベルトの幅方向変位量に対する出力レベルの変化量の比率(検出分解能)が、当該各光センサの個別の当該比率(検出分解能)よりも大きくなる。よって、各光センサの検出範囲が互いに重複している範囲(高分解能検出領域)内においては、個々の光センサよりも高い検出分解能を得ることができる。その結果、個々の光センサの検出分解能が下げてでも各光センサの検出範囲を広げることにより、その広い検出範囲を互いに重複させて広い高分解能検出領域を得ることで、この広い高分解能検出領域と同じ広さの検出範囲をもつ単体の光センサでは得られない高い検出分解能を得ることが可能となる。
上記特許文献1及び上記特許文献2に記載されたベルト蛇行抑制装置は、無端ベルトの幅方向の変位量を検出するためのセンサとして、いずれも変位センサを用いている。低廉な変位センサは、一般に、検知対象物(揺動アーム)が検出範囲に対して揺動方向一端側へ外れた場合も揺動方向他端側へ外れた場合も、その出力レベル(0V)が同じである。そのため、これらのベルト蛇行抑制装置では、無端ベルトの幅方向の変位量を検出できる検出範囲を超えた場合、そのセンサの出力からは、無端ベルトがいずれの側へ変位したのかを把握することができない。これにより、無端ベルトの幅方向の変位量を検出できる検出範囲を超えるような無端ベルトの幅方向変位が生じた場合には、これを修正できないので、無端ベルトの走行を停止させ、作業員により無端ベルトの幅方向位置を修正するなどのメンテナンス作業を余儀なくされていた。特に、必要な検出分解能を得るために検出範囲を狭く設定している場合には、メンテナンス作業の頻度の増大につながってしまう。
請求項2の発明によれば、無端ベルトが高分解能検出領域を超えて変位した場合、その高分解能検出領域内における無端ベルトの幅方向変位量を検出するための複数の光センサの少なくとも1つについての出力信号の出力レベルから、その無端ベルトがいずれの側へ変位したのかを把握することができる。したがって、無端ベルトが高分解能検出領域を超えて変位した場合でも、即座に無端ベルトの走行を停止させてメンテナンス作業を要求するのではなく、高分解能検出領域内に戻るように無端ベルトの幅方向変位を修正することが可能となる。したがって、メンテナンス作業の頻度を少なくできる。
まず、実施形態に係るプリンタの基本的な構成について説明する。
図1は、実施形態に係るプリンタの一例を示す概略構成図である。
このプリンタは、2つの光書込ユニット1YM、1CKと、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)のトナー像を形成するための4つのプロセスユニット2Y,2M,2C,2Kとを備えている。また、給紙路30、転写前搬送路31、手差し給紙路32、手差しトレイ33、レジストローラ対34、搬送ベルトユニット35、定着装置40、搬送切替装置50、排紙路51、排紙ローラ対52、排紙トレイ53、第1給紙カセット101、第2給紙カセット102、再送装置等も備えている。
図2は、本実施形態におけるベルト駆動装置の概略構成を示す説明図である。
本実施形態におけるベルト駆動装置は、主に、ベルト蛇行修正用のステアリングローラ63を含む複数の支持ローラ63,67,68,69,71等により張架支持された無端ベルトである中間転写ベルト61と、駆動源であるステアリングモータ23からの駆動力によりステアリングローラ63を傾斜させるための動作を行う傾斜機構と、中間転写ベルト61がベルト幅方向へ変位したベルト変位量(蛇行量)を検出するベルト変位量検出手段としてのエッジセンサ24と、エッジセンサ24が検出したベルト変位量に基づいてステアリングローラ63の傾斜量を決定し、そのステアリングローラ63の傾斜量が決定した傾斜量となるようにステアリングモータ23を制御して傾斜機構の動作を制御するステアリング制御装置21とから構成され、ステアリングローラ63の傾斜量を変更することによって中間転写ベルト61の蛇行を修正するものである。本実施形態では、傾斜機構及びステアリング制御装置21によりベルト蛇行修正手段が構成されている。また、本実施形態では、支持ローラ67が駆動ローラであるが、他の支持ローラを駆動ローラとしてもよい。
図4は、エッジセンサ24を構成する透過型の光センサ24e,24fの概略構成を示す模式図である。
図3に示すように、中間転写ベルト61の一側部には、支軸24cに回転自在に支持された移動部材としてのL字状のアーム部材が配置されている。このアーム部材は、スプリング24aの付勢力(引っ張り力)により、アーム部材の一端を構成する接触部24bが常に中間転写ベルト61の当該一側部に当接するように構成されている。このスプリング24aによる接触部24bの当接圧力は、中間転写ベルト61の側部を変形させない程度の適度な大きさに設定されている。また、アーム部材の他端は遮光部24dとなっており、図4に示すように、この遮光部24dを挟むようにして発光部24gと受光部24hとが対向するように配置された2つの透過型の光センサ24e,24fが設けられている。2つの光センサ24e,24fは、図3に示すように、アーム部材が支軸24cを中心に回動したときに遮光部24dが変位する方向に沿って並んで配置されている。
図6は、この傾斜機構の一部を斜め下方から見たときの斜視図である。
本実施形態において、ステアリングローラ63を傾斜させるための動作を行う傾斜機構は、図2に示すとおり、片持ちのワイヤー方式を採用している。以下、具体的に説明する。
ステアリングモータ23は、その出力軸上に駆動プーリ86を備えている。この駆動プーリ86は、巻き取りプーリ87とともにタイミングベルト88を張架している。巻き取りプーリ87は、タイミングベルト88が巻き付くベルトプーリ部と、ワイヤー80の一端(以下「駆動端」という。)が固定されたワイヤープーリ部とが、同軸上に一体成型されたものである。ステアリングモータ23が回転駆動して駆動プーリ86が回転すると、タイミングベルト88を介して巻き取りプーリ87が回転し、ワイヤー80の駆動端側がワイヤープーリ部に巻き取られる。本実施形態の巻き取りプーリ87は、ベルトプーリ部の径よりもワイヤープーリ部の径の方が小さく形成されているため、巻き取りプーリ87は減速手段を構成している。
ステアリング制御装置21は、ステアリングモータ23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23に出力する。ステアリングモータ23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やリニアモータ等が用いられる。本実施形態では、ステアリングモータ23としてステッピングモータを用いている。また、ステアリング制御装置21には、エッジセンサ24が接続されており、エッジセンサ24からのベルト位置情報が入力される。また、ステアリング制御装置21には、後述するフォトインタラプタ25が接続されており、フォトインタラプタ25からの基準傾斜姿勢情報が入力される。また、ステアリング制御装置21には、記憶手段としての記憶装置22が接続されている。この記憶装置22は、フォトインタラプタ25からの基準傾斜姿勢情報が入力された時のステアリングモータの動作量(回転角度)を基準回転角度(動作基準値)として記憶する。
本実施形態におけるエッジセンサ24は、アーム部材が図8中時計回り方向に回転するとき、遮光部24dの後端側エッジが第1光センサ24eのセンサ領域に進入するタイミングと、遮光部24dの先端側エッジが第2光センサ24fのセンサ領域に進入するタイミングとがほぼ同時になるように構成され、かつ、遮光部24dの後端側エッジが第1光センサ24eのセンサ領域から出るタイミングと、遮光部24dの先端側エッジが第2光センサ24fのセンサ領域から出るタイミングとがほぼ同時になるように構成されている。これにより、各光センサ24e,24fのセンサ出力Va,Vbは、横軸にベルト変位量(図8中時計回り方向への変位をプラスの向きとし、図8中反時計回り方向への変位をマイナスとする)をとった場合には図9(a)に示すような波形となる。
なお、本実施形態では、各光センサ24e,24fの検出範囲が互いに一致するように構成する例であるが、各光センサ24e,24fの検出範囲が互いに重複する部分が存在し、その重複部分の広さが高分解能検出領域として要求される広さを満たしていれば、各光センサ24e,24fの検出範囲が互いにズレていてもよい。
プリントジョブが入力されると(S1)、中間転写ベルト61の駆動を開始し(S2)、プリントジョブに従った画像形成動作が行われる(S3)。この画像形成動作中、エッジセンサ24により中間転写ベルト61の幅方向への変位(蛇行)を検出し(S4)、これにより検出したベルト変位量に基づいて蛇行抑制のために必要なステアリングモータ23の制御量(目標回転角度)を演算し、その演算結果に基づいてステアリングモータ23の回転角度が目標回転角度となるようにステアリングモータ23の回転角度を制御するという蛇行抑制制御を行う。
上記S4〜S11までの制御は、画像形成動作が終了するまで繰り返される(S12)。
次に、上記実施形態における中間転写ベルト61の蛇行抑制制御の一変形例(以下、本変形例を「変形例1」という。)について説明する。
なお、本変形例1については、上記実施形態と同様の部分については説明を省略する。
本変形例1の構成は、遮光部24dに2つのスリット24i,24jが設けられている点において、上記実施形態と異なっている。本変形例1において、2つのスリット24i,24jの間隔d2は、2つの光センサ24e,24fの受光部24hの間隔d1よりも広くなるように設定されている。ただし、各光センサ24e,24fの検出範囲(中間転写ベルト61の幅方向変位に応じて出力レベルが変化する範囲)が互いに重複していて、その重複部分の広さが高分解能検出領域として要求される広さを満たすのであれば、2つのスリット24i,24jの間隔d2を2つの光センサ24e,24fの受光部24hの間隔d1に対してどのように設定してもよい。
また、各スリット24i,24jの広さ(アーム部材の回転方向における長さ)Wsは、各光センサ24e,24fの受光部24hの広さ(アーム部材の回転方向における長さ)よりも大きく形成されている。
図12(b)は、2つの光センサ24e,24bのセンサ出力の差(Va−Vb)を示すグラフである。
図12(c)は、2つの光センサ24e,24bのセンサ出力の和(Va+Vb)を示すグラフである。
図13(a)は、中間転写ベルト61の幅方向位置がエッジセンサ24の高分解能検出領域C内に位置するときの、2つの光センサ24e,24fの受光部24hに対する遮光部24dの相対位置を例示した説明図である。
図13(b)は、中間転写ベルト61の幅方向位置がエッジセンサ24の高分解能検出領域Cをプラス側に超えた範囲D内に位置するときの、2つの光センサ24e,24fの受光部24hに対する遮光部24dの相対位置を例示した説明図である。
図13(c)は、中間転写ベルト61の幅方向位置が範囲Dを更にプラス側に超えたエラー範囲Fに位置するときの、2つの光センサ24e,24fの受光部24hに対する遮光部24dの相対位置を例示した説明図である。
なお、上記実施形態の同じ処理についての説明は省略する。
本変形例1においては、画像形成動作中の蛇行抑制制御において、各光センサ24e,24fのセンサ出力Va,Vbの和(Va+Vb)が閾値Vth以下である場合(S21のYes)、上述したように中間転写ベルトの幅方向位置はオーバーランであるエラー範囲F,Gに位置している。よって、この場合には、オーバーランが生じた旨を示す異常情報を上位コントローラに通知し、中間転写ベルト61の走行を停止させるオーバーラン異常処理を行う(S22)。これにより、オーバーランを解消するためのメンテナンス作業を行って、正常な状態に復帰させることができる。
次に、上記実施形態における中間転写ベルト61の蛇行抑制制御の他の変形例(以下、本変形例を「変形例2」という。)について説明する。
なお、本変形例2は、その基本構成は上記変形例1と同様であるため、上記変形例1と同様の部分については説明を省略する。
図16は、本変形例2におけるエッジセンサ124の構成を示す側面図である。
本変形例2におけるエッジセンサ124は、中間転写ベルト61の側部に当接する接触部が、L字状のアーム部材の一端部から支軸124cの軸方向に延びる接触ピン124kである点が異なっている。中間転写ベルト61は樹脂フィルムではあるが、強度の高いポリイミドなどの材料が0.05〜0.1mm程度の厚さで形成されている。そのため、接触ピン124kを普通の樹脂材料で形成すると、中間転写ベルトの側部との摩擦によって摩耗してしまい、経時的に正常な検出が困難となるおそれがある。よって、接触ピン124kとしては、中間転写ベルトの側部との摩擦によって摩耗しにくい金属製のものが好ましい。また、中間転写ベルトの側部との摩擦による摩耗を軽減するために接触ピン124kを連れ回り回転自在に構成すると、検知誤差の原因になるため、接触ピン124kとしては回転不能に固定されたものがよい。
しかも、本変形例2においては、エッジセンサ124を構成する2つの光センサの発光部を1つに集約できるので、より低コストなセンサ構成を実現できる。
また、エッジセンサ124の高分解能検出領域Cの広さについては、スリット124iの幅で調整することができる。
次に、上記実施形態における中間転写ベルト61の蛇行抑制制御の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例3」という。)について説明する。
なお、本変形例3においては、遮光部に設けられるスリット224iの数は上記変形例2の場合と同様に1つであるが、エッジセンサを構成する光センサが3つであり、各受光部は3分割受光素子の各受光領域224a,224b,224cで構成されている。そのほかの構成は上記変形例2と同様であるため、上記変形例2と同様の部分については説明を省略する。
図18(a)は、横軸にベルト変位量(図8中時計回り方向への変位をプラスの向きとし、図8中反時計回り方向への変位をマイナスとする)をとり、縦軸に第1受光領域224aのセンサ出力Va、第2受光領域224bのセンサ出力Vb及び第3受光領域224cのセンサ出力Vcの出力レベルをとったグラフである。
図18(b)は、第1受光領域224aのセンサ出力Vaと第2受光領域224bのセンサ出力Vbとの差(Va−Vb)と、第2受光領域224bのセンサ出力Vbと第3受光領域224cのセンサ出力Vcとの差(Vb−Vc)とを示すグラフである。
なお、図17(a)〜(c)において、破線で囲った部分はスリット224iの位置を示すものである。
一方で、中間転写ベルト61の幅方向位置が制御不要領域H内に位置している場合、中間転写ベルト61の幅方向位置は正規位置の近傍である。そのため、本変形例3では、中間転写ベルト61の幅方向位置が制御不要領域H内に位置している間は、これを許容誤差とみなし、ステアリング制御を行わない。ただし、制御不要領域H内であっても、第1受光領域224aのセンサ出力Vaや第3受光領域224cのセンサ出力Vcを用いて、ステアリング制御を行うようにしてもよい。この場合、高分解能検出領域C1,C2内ほどの高い検出分解能は得られないが、もともとのベルト変位量が小さいので、十分なステアリング制御が可能である。
中間転写ベルト61の幅方向位置が領域D,E内に位置している場合の制御は上記変形例2の場合と同様である。
次に、上記実施形態における中間転写ベルト61の蛇行抑制制御の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例4」という。)について説明する。
なお、本変形例4においては、上記変形例2におけるスリット124iの幅(支軸124cを中心としたアーム部材の回転方向における長さ)Dsと各受光領域124e,124fの幅Dpとを好適化するものであり、その基本構成は上記変形例2と同様である。本変形例4において、2つの受光領域124e,124fの幅Dpは互いに同じものとする。
本変形例4においては、スリット124iの幅Dsと各受光領域124e,124fの幅Dpとの関係が下記の式(1)の条件を満たすようにする。より好ましくは、下記の式(2)の条件を満たすようにし、更に好ましくは、下記の式(3)の条件を満たすようにする。
Dp < Ds < 2×Dp ・・・(1)
1.5×Dp < Ds < 1.8×Dp ・・・(2)
Ds ≒ 1.7×Dp ・・・(3)
なお、ここでいう4つの条件とは、条件(A)がDs<Dpという条件であり、条件(B)がDs=Dpという条件であり、条件(C)がDs=2×Dpという条件であり、条件(D)がDs>2×Dpという条件である。
スリット124iが移動することにより、スリット124iの移動方向先端が第1受光領域124eに差し掛かった以降は、第1受光領域124eの受光量が徐々に増えるので、センサ出力Vaが徐々に増加する。ここで、条件(A)では、スリット124iの幅Dsが第1受光領域124eの幅Dpよりも小さいため、スリット124iの全体が第1受光領域124eに重複する位置に達しても、センサ出力Vaは、第1受光領域124eの全領域で受光するときの最大受光量Vmaxまでは上昇せず、スリット124iの移動方向先端が第1受光領域124eを通過するまで、Vmax未満の一定電圧に維持される。その後、スリット124iの移動方向先端が第1受光領域124eを通過した以降は、第1受光領域124eの受光量が徐々に減るので、センサ出力Vaは徐々に低下する。
一方、スリット124iの移動方向先端が第2受光領域124fに入ると、第2受光領域124fの受光量が徐々に増えるので、センサ出力Vbが徐々に増加し始める。このセンサ出力Vbの波形は、上述したセンサ出力Vaの波形と同様となる。
この条件(A)において、センサ出力Vaの出力開始からセンサ出力Vbの出力終了までのスリット124iの移動距離は、2×Dp+Dsとなる。
スリット124iが移動することにより、スリット124iの移動方向先端が第1受光領域124eに差し掛かった以降は、第1受光領域124eの受光量が徐々に増えるので、センサ出力Vaが徐々に増加する。ここで、条件(B)では、スリット124iの幅Dsが第1受光領域124eの幅Dpと同じであるため、スリット124i内に第1受光領域124eの全体が入り込み、第1受光領域124eの全体で受光することができる。よって、センサ出力Vaは、第1受光領域124eの全領域で受光するときの最大受光量Vmaxまで上昇する。ただし、スリット124iの幅Dsが第1受光領域124eの幅Dpと同じであるため、スリット124i内に第1受光領域124eの全体が入り込んだ直後に、スリット124iの移動方向後端側の遮光部124dが第1受光領域124eに差し掛かる。よって、センサ出力Vaは、最大受光量Vmaxまで上昇した直後に下降し始める。
一方、スリット124iの移動方向先端が第2受光領域124fに入ると、第2受光領域124fの受光量が徐々に増え始め、センサ出力Vbは、上述したセンサ出力Vaと同様の波形となる。
この条件(B)において、センサ出力Vaの出力開始からセンサ出力Vbの出力終了までのスリット124iの移動距離は、3×Dp(=3×Ds)となる。
スリット124iが移動することにより、スリット124iの移動方向先端が第1受光領域124eに差し掛かった以降は、第1受光領域124eの受光量が徐々に増えるので、センサ出力Vaが徐々に増加する。ここで、条件(C)では、スリット124iの幅Dsが第1受光領域124eの幅Dpよりも大きいため、スリット124i内に第1受光領域124eが入り込んでいる間は、第1受光領域124eの全体で受光することができる。よって、センサ出力Vaは、第1受光領域124eの全領域で受光するときの最大受光量Vmaxまで上昇する。また、本条件(C)では、スリット124iの幅Dsが第1受光領域124eの幅Dpの2倍であるため、スリット124i内に第1受光領域124eが入り込んでから、スリット124iが第1受光領域124eの幅Dpに相当する距離を移動するまでの間は、スリット124i内に第1受光領域124eの全体が位置し続けることになる。よって、センサ出力Vaは、スリット124iの移動方向後端側の遮光部124dが第1受光領域124eに差し掛かるまでは、Vmaxで一定に維持され、その後は、徐々に低下する。
一方、スリット124iの移動方向先端が第2受光領域124fに入ると、第2受光領域124fの受光量が徐々に増え始め、センサ出力Vbは、上述したセンサ出力Vaと同様の波形となる。
条件(C)においては、スリット124iの移動方向中心位置が2つの受光領域124e,124fの境界位置に位置するとき、これらの受光領域124e,124fは、いずれも、その全体がスリット124i内に入り込むので、2つのセンサ出力Va,Vbはいずれも最大受光量Vmaxをとる。
また、この条件(C)において、センサ出力Vaの出力開始からセンサ出力Vbの出力終了までのスリット124iの移動距離は、4×Dp(=4×Ds)となる。
条件(D)では、スリット124iの幅Dsが第1受光領域124eの幅Dpの2倍よりも大きいので、スリット124i内に2つの受光領域124e,124fの全体がいずれも入り込む期間が存在する。よって、2つのセンサ出力Va,Vbがいずれも最大受光量Vmaxとなる一定の期間が存在する。
また、この条件(C)において、センサ出力Vaの出力開始からセンサ出力Vbの出力終了までのスリット124iの移動距離は、4×Dp(=4×Ds)よりも長いものとなる。
よって、本変形例4においては、上記式(1)に示すように、Dp<Ds<2×Dpという条件を満たすように、スリット124iの幅Dsと各受光領域124e,124fの幅Dpとの関係を決定している。
図23(b)は、図23(a)の各センサ出力の差分信号(Vb−Va)の概要を示すグラフである。
Ds=Dpという条件(B)とDs=2×Dpという条件(C)とを比較すると、その差分信号(Vb−Va)によって得られる高分解能検出領域Cの検出分解能は、条件(C)よりも条件(B)の方が高くなるが、高分解能検出領域Cの広さは、条件(C)よりも条件(B)の方が狭くなる。すなわち、上記式(1)に示す条件(Dp<Ds<2×Dp)の範囲内において、スリット124iの幅Dsと各受光領域124e,124fの幅Dpとの関係を、条件(B)に近付けるほど高い分解能が得られるが高分解能検出領域Cの範囲が狭くなり、条件(C)に近付けるほど高分解能検出領域Cの範囲が広がるが分解能が低いものとなる。ただし、上記式(1)に示す条件(Dp<Ds<2×Dp)の範囲内においては、高分解能検出領域Cに隣接して、個々のセンサ出力Va,Vbの検出分解能に相当する検出分解能が得られる標準分解能検出領域I1,I2が存在する。この標準分解能検出領域I1,I2では、高分解能検出領域Cほどの高い分解能は得られないが、個々のセンサ出力Va,Vbの検出分解能に相当する検出分解能で位置検出を行うことが可能である。そして、上記式(1)に示す条件(Dp<Ds<2×Dp)の範囲内においては、高分解能検出領域Cの範囲が狭くなるほど、標準分解能検出領域I1,I2が広くなるという関係にある。したがって、上記式(1)に示す条件(Dp<Ds<2×Dp)の範囲内において、スリット124iの幅Dsと各受光領域124e,124fの幅Dpとの関係を適宜調整することで、高い検出分解能が得られる高分解能検出領域Cの広さと、検出可能範囲の広さとのバランス調整が可能となる。そして、本変形例4においては、Ds≒1.7×Dpという上記式(3)を満たすと、高分解能検出領域Cの広さと検出可能範囲の広さとの関係が最適となる。
次に、上記実施形態における中間転写ベルト61の蛇行抑制制御の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例5」という。)について説明する。
本変形例5においては、その基本構成は上記変形例4と同様であるが、ステアリング制御装置21が行う蛇行抑制制御に用いる信号として、2つのセンサ出力の差分信号(Vb−Va)ではなく、2つのセンサ出力の差(Va−Vb)と和(Va+Vb)の比率である(Va−Vb)/(Va+Vb)を用いる。
図24(b)は、図24(a)に示す各センサ出力の差信号(Va−Vb)と和信号(Va+Vb)を示すグラフである。
図24(c)は、図24(b)に示す差信号(Va−Vb)と和信号(Va+Vb)との比率(Va−Vb)/(Va+Vb)を示すグラフである。
上述したように、上記式(1)の条件において差分信号を用いて蛇行抑制制御を行う場合、高分解能検出領域Cに隣接してこれよりも検出分解能が低い標準分解能検出領域I1,I2が存在することになる。そのため、高分解能検出領域Cと標準分解能検出領域I1,I2との境で検出分解能が変化し、検出可能範囲内における検出分解能の線形性が悪い。実際の制御では、局部的に高い検出分解能が得られても、検出可能範囲内で検出分解能の線形性が悪いと、安定した蛇行抑制制御を実現することが困難である。
次に、上記実施形態における中間転写ベルト61の蛇行抑制制御の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例6」という。)について説明する。
本変形例6においては、上記変形例4又は上記変形例5の蛇行抑制制御を行う場合に、2つの受光部として2分割受光素子を用いる構成に代えて、上記変形例1で説明した2つの光センサ24e,24fそれぞれの受光部24hを用いる構成を採用する。この場合、2つの光センサ24e,24fの受光部24hの間隔d1及び2つのスリット24i,24jの間隔d2と各受光領域124e,124fの幅Dpとの関係が下記の式(4)の条件を満たすようにする。これにより、本変形例6におけるスリット24i,24jと各受光領域124e,124fとの位置関係は、図25に示すようなものとなり、2つの光センサ24e,24fのセンサ出力は、上記変形例4又は上記変形例5におけるセンサ出力と同様のものとなる。
d2 − d1 = Dp ・・・(4)
次に、上記実施形態における中間転写ベルト61の蛇行抑制制御の更に他の変形例(以下、本変形例を「変形例7」という。)について説明する。
本変形例7においては、その基本構成は上記変形例1と同様であるが、ステアリング制御装置21が行う蛇行抑制制御において、オーバーランを検知するための閾値(以下「オーバーラン閾値」という。)Vthに加え、センサの故障を検知するための第2の閾値(以下「センサ故障閾値」という。)Vthsensを設けた点で異なっている。
図26(b)は、2つの光センサ24e,24bのセンサ出力の和(Va+Vb)と2つの閾値Vth,Vthsensを示したグラフである。
本変形例7においては、2つのスリット24i,24jと2つの光センサ24e,24fの受光部24hとの位置関係により、図26(a)及び(b)に示すように、2つの閾値Vth,Vthsensを設けて、上記変形例1における5種類の領域に2種類の領域を加えて、7種類の領域に区分することができる。すなわち、光センサ24e,24fの検出範囲が重複している高分解能検出領域(両センサ出力Va,Vbがオーバーラン閾値Vthを超えている領域)C、センサ出力Vbはオーバーラン閾値Vthを超えているがセンサ出力Vaはオーバーラン閾値Vthを超えていない領域D、センサ出力Vaはオーバーラン閾値Vthを超えているがセンサ出力Vbはオーバーラン閾値Vthを超えていない領域E、いずれのセンサ出力Va,Vbもセンサ故障閾値Vthsensは超えているがオーバーラン閾値Vthを超えていないオーバーラン領域F’,G’、いずれのセンサ出力Va,Vbもセンサ故障閾値Vthsensを超えていない故障領域J,Kに区分できる。
このように、上記変形例1におけるエラー領域を、オーバーラン領域F’,G’とセンサ故障領域J,Kとに区分することで、センサ出力結果からエラーの原因を絞り込むことができる。
本変形例7においては、ベルト変位量の検出を行った後(S4)、まず、各光センサ24e,24fのセンサ出力Va,Vbの和(Va+Vb)がセンサ故障閾値Vthsensを超えているか否かを判断する(S31)。この判断において、和(Va+Vb)がセンサ故障閾値Vthsensを超えていないと判断されると(S31のNo)、センサ故障である旨の故障情報を出力するセンサ異常処理を行い(S32)、光センサ24e,24fの交換など必要な作業を行わせる。和(Va+Vb)がセンサ故障閾値Vthsensを超えていると判断された場合(S31のYes)、続いて、和(Va+Vb)がオーバーラン閾値Vthを超えているか否かを判断する(S33)。この判断において、和(Va+Vb)がオーバーラン閾値Vthを超えていないと判断されると(S33のNo)、上記変形例1におけるものと同様のオーバーラン異常処理を行う(S34)。そして、和(Va+Vb)がオーバーラン閾値Vthを超えていると判断された場合には(S33のYes)、上記実施形態で説明したステアリングモータの制御を行う。
また、上記実施形態(各変形例を含む。)において、エッジセンサ24,124,224を構成する複数の光センサ24e,24f;124e,124f;224a,224b,224cは、中間転写ベルト61が高分解能検出領域C,C1,C2の一端側を超えるベルト幅方向位置に位置するときには最大出力レベルの信号を出力し、中間転写ベルト61が高分解能検出領域C,C1,C2の他端側を超えるベルト幅方向位置に位置するときには最小出力レベルの信号を出力するように構成されているため、中間転写ベルト61が高分解能検出領域C,C1,C2を超えて大きく変位した場合でも、別個のセンサを用いることなく、これらの光センサのセンサ出力から、その中間転写ベルト61がいずれの側へ変位したのかを把握することができる。したがって、中間転写ベルト61が高分解能検出領域C,C1,C2を超えて大きく変位した場合でも、即座に中間転写ベルト61の走行を停止させてメンテナンス作業を要求するのではなく、高分解能検出領域C内に戻るように中間転写ベルト61の蛇行修正を行い、メンテナンス作業の頻度を少なくすることができる。
また、上記変形例2及び3においては、エッジセンサ124,224を構成する複数の光センサ124e,124f;224a,224b,224cとして、単一の発光部124hと、遮光部124dがこの発光部124hから照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部124e,124f;224a,224b,224cとを備えた光センサユニットを用いている。これにより、更なる低コスト化を実現できる。
また、上記変形例1及び2においては、エッジセンサ24,124を構成する複数の光センサ24e,24f;124e,124fとして、光透過スリット24i,24j;124iが設けられた遮光部24d,124dによって光路が遮られる割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの透過型光センサを用い、所定の高分解能検出領域C内で中間転写ベルト61が幅方向一方側へ変位するときの光透過スリットの後端側エッジが一方の透過型光センサの受光部略中心に位置する時に、この光透過スリットと同一又は異なる光透過スリットの先端側エッジが他方の透過型光センサの受光部略中心に位置するように、2つの透過型光センサを配置してもよい。この場合、高分解能検出領域Cを最大限に広く設定することが可能となる。
このとき、2つの透過型光センサ24e,24f;124e,124fの出力レベルがいずれも所定の閾値Vthを超えている場合には、当該2つの透過型光センサの出力信号の差信号(Vb−Va;Va−Vb)からなる合成信号をベルト変位量(ベルト位置情報)として検出し、当該2つの透過型光センサの出力レベルのいずれか一方が所定の閾値Vthを超えていない場合には、当該2つの透過型光センサのうち出力レベルが大きい透過型光センサの最大出力レベルの信号をベルト変位量(ベルト位置情報)として検出する。このような閾値Vthを設けることで、センサ出力に含まれるノイズ除去等の影響を抑制でき、安定したベルト蛇行抑制制御が可能となる。
また、当該2つの透過型光センサの出力レベルがいずれも所定の閾値Vthを超えていない場合には、異常である旨の異常信号を出力する異常信号出力手段としてステアリング制御装置21は機能する。これにより、センサ異常を回復させるためのメンテナンス作業を促すことが可能となる。
また、上記変形例1及び2においては、2つの透過型光センサ24e,24f;124e,124fの出力レベルがいずれも所定の閾値Vthを超えているときに、2つの透過型光センサの出力信号の和信号(Va+Vb)からなる調整用信号を生成し、この調整用信号に基づいて当該2つの透過型光センサの発光部24h,124hの発光光量を調整するようにしてもよい。
また、上記変形例4においては、光透過スリット124iが設けられた遮光部124dが発光部124hから照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部124e,124fが、遮光部124dの移動方向(スリット124iの移動方向)に隣接して配置されており、スリット124iの移動方向における2つの受光部124e,124fの長さDpと、スリット124iの移動方向におけるスリット124iの長さDsとが、Dp<Ds<2×Dpという条件、より好ましくは1.5×Dp<Ds<1.8×Dpという条件を満たすように構成されている。これにより、高分解能検出領域の検出分解能を最高の検出分解能よりも落とした必要十分な検出分解能にするとともに、この検出分解能を落とすことで得られる検出可能範囲の拡大を図り、もって必要十分な高い検出分解能と広い検出可能範囲とを得ることができる。
また、上記変形例6においては、遮光部24dの移動方向に沿って2つの光透過スリット24i,24jが設けられた遮光部24dが発光部から照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部24hがスリット24i,24jの移動方向に離間して配置されており、スリット24i,24jの移動方向における2つの受光部24hの長さDpと、スリット24i,24jの移動方向における2つのスリット24i,24jの長さDsとが、Dp<Ds<2×Dpという条件、より好ましくは1.5×Dp<Ds<1.8×Dpという条件を満たすように構成され、スリット24i,24jの移動方向における2つの受光部24hの中心間距離d1と、スリット24i,24jの移動方向における2つのスリット24i,24jの中心間距離d2と、2つの受光部24hの長さDpとが、d2−d1=Dpという条件を満たすように構成されている。これにより、2つの受光部24hが互いに離間して配置された構成においても、高分解能検出領域の検出分解能を最高の検出分解能よりも落とした必要十分な検出分解能にするとともに、この検出分解能を落とすことで得られる検出可能範囲の拡大を図り、もって必要十分な高い検出分解能と広い検出可能範囲とを得ることができる。
また、上記変形例5においては、2つの受光部124e,124fからの出力信号をVa及びVbとしたとき、(Va−Vb)/(Va+Vb)となる合成信号を生成して、その合成信号をベルト変位量として検出する。これにより、検出可能範囲内における検出分解能の線形性を良好なものとし、安定した蛇行抑制制御を実現することが容易になる。
また、上記変形例7においては、2つの受光部24hの出力信号の和信号(Va+Vb)を生成し、この和信号(Va+Vb)のレベルと互いにレベルが異なる2つの閾値Vth,Vthsensとを比較して、この和信号(Va+Vb)が最もレベルの低いセンサ故障閾値Vthsensを下回っている場合には、センサ故障である旨の故障情報を出力する故障情報出力手段を有する。これにより、センサの故障に迅速に対応することができる。
23 ステアリングモータ
24,124,224 エッジセンサ
24b 接触部
24c,124c 支軸
24d,124d 遮光部
24i,24j,124i,224i スリット
24e,24f,124e,124f,224a,224b,224c 光センサ
61 中間転写ベルト
63 ステアリングローラ
124k 接触ピン
C,C1,C2 高分解能検出領域
Claims (13)
- 複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトがベルト幅方向へ変位したベルト変位量を検出するベルト変位量検出手段と、該ベルト変位量検出手段が検出したベルト変位量に基づいて該無端ベルトのベルト幅方向への変位を修正するベルト蛇行修正手段とを有するベルト蛇行抑制装置において、
上記ベルト変位量検出手段は、上記無端ベルトのベルト幅方向端部又は該無端ベルトのベルト幅方向への変位に連動して移動する移動部材の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する複数の光センサを有し、該複数の光センサは、所定の高分解能検出領域内で該無端ベルトが幅方向へ変位するときにいずれの光センサも出力レベルが変化するように配置されており、かつ、該高分解能検出領域内での該無端ベルトの幅方向への変位量に対する出力レベルの変化量の比率が該複数の光センサの個別の当該比率よりも大きくなるように該複数の光センサの出力信号を合成して、その合成信号を上記ベルト変位量として検出するものであることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項1のベルト蛇行抑制装置において、
上記複数の光センサの少なくとも1つは、上記無端ベルトが上記高分解能検出領域の一端側を超えるベルト幅方向位置に位置するときには最大出力レベルの信号を出力し、該無端ベルトが該高分解能検出領域の他端側を超えるベルト幅方向位置に位置するときには最小出力レベルの信号を出力するように、構成されていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項1又は2のベルト蛇行抑制装置において、
上記複数の光センサとして、単一の発光部と、上記無端ベルトのベルト幅方向端部又は上記移動部材が該単一の発光部から照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部とを備えた光センサユニットを用いたことを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項1乃至3のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、
上記複数の光センサとして、光透過スリットが設けられた上記移動部材によって光路が遮られる割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの透過型光センサを用い、
所定の高分解能検出領域内で上記無端ベルトが幅方向一方側へ変位するときの上記光透過スリットの後端側エッジが一方の透過型光センサの受光部略中心に位置する時に、この光透過スリットと同一又は異なる光透過スリットの先端側エッジが他方の透過型光センサの受光部略中心に位置するように、上記2つの透過型光センサを配置したことを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項4のベルト蛇行抑制装置において、
上記ベルト変位量検出手段は、上記2つの透過型光センサの出力レベルがいずれも所定の閾値を超えている場合には、該2つの透過型光センサの出力信号の差信号からなる合成信号を上記ベルト変位量として検出し、該2つの透過型光センサの出力レベルのいずれか一方が該所定の閾値を超えていない場合には、該2つの透過型光センサのうち出力レベルが大きい透過型光センサの最大出力レベルの信号を上記ベルト変位量として検出することを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項4又は5のベルト蛇行抑制装置において、
上記2つの透過型光センサの出力レベルがいずれも所定の閾値を超えていない場合に、異常である旨の異常信号を出力する異常信号出力手段を有することを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項4乃至6のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、
上記2つの透過型光センサの出力レベルがいずれも所定の閾値を超えているときに、該2つの透過型光センサの出力信号の和信号からなる調整用信号を生成し、該調整用信号に基づいて該2つの透過型光センサの発光部の発光光量を調整する発光光量調整手段を有することを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、
上記複数の光センサとして、光透過スリットが設けられた上記移動部材が発光部から照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部が該移動部材の移動方向に隣接して配置された光センサユニットを用い、
上記移動部材の移動方向における上記2つの受光部の長さDpと、該移動部材の移動方向における上記光透過スリットの長さDsとが、下記の式(1)を満たすように、構成されていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。
Dp < Ds < 2×Dp ・・・(1) - 請求項1乃至7のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、
上記複数の光センサとして、上記移動部材の移動方向に沿って2つの光透過スリットが設けられた該移動部材が発光部から照射される光の光路中に占める割合に応じた出力レベルの信号をそれぞれ出力する2つの受光部が該移動部材の移動方向に離間して配置された光センサユニットを用い、
上記移動部材の移動方向における上記2つの受光部の長さDpと、該移動部材の移動方向における上記光透過スリットの長さDsとが、下記の式(1)を満たすように、構成され、
上記移動部材の移動方向における上記2つの受光部の中心間距離d1と、該移動部材の移動方向における上記2つの光透過スリットの中心間距離d2と、上記2つの受光部の長さDpとが、下記の式(2)を満たすように、構成されていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。
Dp < Ds < 2×Dp ・・・(1)
d2 − d1 = Dp ・・・(2) - 請求項8又は9のベルト蛇行抑制装置において、
上記2つの受光部の長さDpと上記光透過スリットの長さDsとが、下記の式(2)を満たすように、構成されていることを特徴とするベルト蛇行抑制装置。
1.5×Dp < Ds < 1.8×Dp ・・・(2) - 請求項8乃至10のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、
上記ベルト変位量検出手段は、上記2つの受光部からの出力信号をVa及びVbとしたとき、(Va−Vb)/(Va+Vb)となる合成信号を生成して、その合成信号を上記ベルト変位量として検出することを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 請求項8乃至11のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置において、
上記2つの受光部の出力信号の和信号を生成し、該和信号のレベルと互いにレベルが異なる2以上の閾値とを比較して、該和信号が最もレベルの低い閾値を下回っている場合には、上記光センサユニットの故障である旨の故障情報を出力する故障情報出力手段を有することを特徴とするベルト蛇行抑制装置。 - 複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面上に形成した画像を最終的に記録材に転移させて該記録材上に画像を形成するか、又は、複数の支持部材に張架された状態で走行する無端ベルトの外周面に担持された記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記無端ベルトのベルト幅方向への変位を修正して該無端ベルトの蛇行を抑制するベルト蛇行抑制装置として、請求項1乃至12のいずれか1項に記載のベルト蛇行抑制装置を用いることを特徴とする画像形成装置。
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