ベルト位置姿勢検出装置、ベルト装置および画像形成装置
【課題】無端ベルトのベルト寄りと傾きを簡単な構成で検出でき、装置の小型化およびコスト低減に寄与できるベルト位置姿勢検出装置、ベルト位置姿勢検出装置を備えたベルト装置およびベルト装置を備えた画像形成装置を提供すること。
【解決手段】中間転写ベルト８の姿勢の傾きおよびベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置において、光源と受光素子３２とを、中間転写ベルト８を挟んで搬送方向Ｂに斜交いに配置し、光ビームＬの光路の一部が中間転写ベルト８のベルトエッジと重なるよう、光源が光ビームＬを受光素子３２に向けて照射し、算出手段が受光素子３２の出力電圧に基づき、中間転写ベルト８のベルト幅方向の位置と傾きを算出する。
【解決手段】中間転写ベルト８の姿勢の傾きおよびベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置において、光源と受光素子３２とを、中間転写ベルト８を挟んで搬送方向Ｂに斜交いに配置し、光ビームＬの光路の一部が中間転写ベルト８のベルトエッジと重なるよう、光源が光ビームＬを受光素子３２に向けて照射し、算出手段が受光素子３２の出力電圧に基づき、中間転写ベルト８のベルト幅方向の位置と傾きを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト位置姿勢検出装置、ベルト装置および画像形成装置に関し、例えばプリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられる中間転写ベルトなどの無端ベルトの位置と姿勢を検出するベルト位置姿勢検出装置、このベルト位置姿勢検出装置を備えたベルト装置およびこのベルト装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、転写媒体である中間転写体として、あるいは転写媒体である記録用紙の搬送手段として無端ベルトが多用されている。そして、無端ベルトは、複数のローラに張架されて循環駆動されるようになっている。
【０００３】
一般に、このような無端ベルトは、張架されるローラの形状や、組み付けで生じる傾斜、ベルト幅方向の周長差などに起因して、無端ベルトの搬送方向と直交する方向（ベルト幅方向）に移動する、いわゆるベルト寄り（ベルトの蛇行ともいう）が発生することがある。このようなベルト寄りが生ずると、ベルト装置の構成部品にベルト端部が接触して破損するおそれがあり、また画像形成工程において画像形成位置のずれを引き起こすこともある。特に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応した画像形成ユニットを個別に中間転写ベルトなどの無端ベルト上に配置し、各画像形成ユニットにより各色の単色画像を各々形成し、それら単色画像を転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を得る、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置においては、画像形成位置のずれが各色トナー画像間の色ずれとなって現れる。このように、無端ベルトのベルト寄りは、画像品質の劣化の原因となる。
【０００４】
そこで、近年、上述したベルト寄りを防止する技術が開発されている。ベルト寄りを防止、あるいは修正する方法としてはいくつかあるが、その一つに、無端ベルトを張架する複数のローラのうち、一のローラ（ステアリングローラ）の傾きを調整（これを、ステアリング動作という）して無端ベルトのベルト寄りを修正するステアリング方式がある。このステアリング方式では、ベルト寄りが生じた際、無端ベルトが寄っている方向と反対方向に無端ベルトが移動するようにステアリングローラを傾斜させ、元々生じていた無端ベルトの寄り量とステアリングローラの傾斜による寄り量とが釣り合うようにすることで、ベルト寄りを修正する。特に、ステアリング方式では、ベルト幅方向のベルト位置を一定とするため、例えば無端ベルトの搬送方向の所定箇所に一のセンサを設けて無端ベルトのエッジ位置を検出し、エッジ位置が所定範囲内に維持されるようにステアリングローラの傾きを調整、制御していることが多い。
【０００５】
ところが、ステアリング方式により無端ベルトのエッジ位置を調整、制御可能であっても、張架されるローラ間の平行度やベルト幅方向の周長差により無端ベルトの姿勢が傾くことがある。
【０００６】
具体的には、無端ベルトの中心線（ベルト幅方向の中央でベルト幅方向と直交し、ベルトの搬送方向に延在する線）の姿勢を考えた場合、無端ベルトを張架する全てのローラの軸線が互いに平行で、かつ各ローラが完全な円筒になっていれば、無端ベルトの中心線は、各ローラの軸に直交する平面と平行な面に含まれている状態にある。したがって、無端ベルトを展開すれば、無端ベルトの中心線は直線となっている。しかし、いずれかのローラの軸線が他のローラの軸線と平行でなく、微小にでも傾斜していれば、無端ベルトの中心線は直線にはならず、折れ曲がっている状態となる。元々、全てのローラの軸線を互いに平行で、かつ各ローラを完全な円筒に構成することは困難であるため、無端ベルトの中心線は折れ曲がっており、そのためにベルト寄りが生ずる。このとき、上記ステアリングローラによって、上記ベルト寄りによる寄り量とステアリングローラの傾斜による寄り量とが釣り合う状態とすることができるが、無端ベルトの中心線は折れ曲がった状態である。すなわち、無端ベルトは、その中心線が折れ曲がった状態で、上記ベルト寄りによる寄り量とステアリングローラの傾斜による寄り量とが釣り合っていることとなる。
【０００７】
このため、タンデム型のカラー画像形成装置では、ベルト寄りが修正されている場合であっても、無端ベルトの姿勢が傾いていると、ベルト幅方向（主走査方向）で異なる色同士の位置がずれ、色ずれが発生してしまう。そこで、このようなカラー画像形成装置では、無端ベルト上での色ずれ量を検出して各色のベルト幅方向（主走査方向）の画像形成位置を調整することにより色ずれを低減する、いわゆる主走査位置（色）合わせを実施している場合が多い。しかし、主走査位置（色）合わせを実施した後にステアリング動作を行い、ステアリングローラの傾きが変わると、無端ベルトの傾きも変わってしまう。これにより、色ずれの状態が悪化するおそれがある。
【０００８】
従来、このような不具合を防止するため、無端ベルトのベルト幅方向の位置（エッジ位置）を検出するエッジセンサを、ベルトの搬送方向に沿って互いに離隔した位置に複数設け、これら複数のセンサの各検出信号の差分から無端ベルトの傾き量を算出し、この算出結果に基づき、無端ベルトの傾きを補正するようにしたベルト駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このベルト駆動装置は、無端ベルトの傾きを補正する補正手段とは別に、無端ベルトの蛇行量が予め設定された許容量以下となるよう制御する蛇行制御手段を有している。この特許文献１に記載のベルト駆動装置によれば、無端ベルトの蛇行（ベルト寄り）を許容量以下に抑えることができるとともに、無端ベルトの傾きを補正することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１に記載のベルト駆動装置にあっては、無端ベルトの蛇行量に加えて無端ベルトの傾き量を算出するために、複数のエッジセンサを必要とする。このため、エッジセンサを複数設ける分だけ、無端ベルトを備える装置の大型化やコストアップに繋がるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、無端ベルトのベルト寄りと傾きを簡単な構成で検出でき、無端ベルトを備える装置の小型化およびコスト低減に寄与できるベルト位置姿勢検出装置、このベルト位置姿勢検出装置を備えたベルト装置およびこのベルト装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るベルト位置姿勢検出装置は、上記目的を達成するため、複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、略平行光線を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された前記略平行光線を受光して電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段により変換された電気信号の出力値に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置と傾きを算出する算出手段と、を備え、前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置され、前記光照射手段は、前記略平行光線の光路の一部が前記無端ベルトのベルト幅方向の一端と重なるよう、前記略平行光線を前記受光手段に向けて照射する構成を有する。
【００１２】
また、本発明に係るベルト位置姿勢検出装置は、複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、前記無端ベルトの搬送方向に沿って前記無端ベルトに形成された透過マークと、略平行光線を前記透過マークに向けて照射する光照射手段と、前記透過マークを透過した透過光を受光して電気信号に変換する受光手段と、を備え、前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置される構成を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、無端ベルトのベルト寄りと傾きを簡単な構成で検出でき、無端ベルトを備える装置の小型化およびコスト低減に寄与できるベルト位置姿勢検出装置、このベルト位置姿勢検出装置を備えたベルト装置およびこのベルト装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の要部を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るベルト装置の概略を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置により照射される光ビームを示す図であって、（ａ）は、光ビームを上から見た図であり、（ｂ）は、受光素子上の光ビームを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る受光素子の出力電圧とベルトエッジ位置との関係を示す図であって、（ａ）は、線形に変化する場合を示し、（ｂ）は、非線形に変化する場合を示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置により照射される光ビームを示す図であって、（ａ）は、光ビームを上から見た図であり、（ｂ）は、イメージセンサ上の光ビームを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るイメージセンサで得られたビームパターン画像を示す図であって、（ａ）は、二値化後のビームパターン画像を示し、（ｂ）は、（ａ）に示すビームパターン画像を直線近似した図である。
【図７】図６（ｂ）のビームパターン画像を関数近似した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るベルト位置姿勢検出装置を備えた画像形成装置の一実施の形態を示す図であり、画像形成装置を電子写真方式の複写機１に適用した例を示している。複写機としては、例えば、一般的な静電作像方法を用いて画像を形成するフルカラーの複写機やモノクロ画像を形成する複写機などが挙げられる。また、複写機以外にもプリンタ、複合機およびファクシミリ装置にも適用可能である。
【００１７】
図１に示すように、複写機１は、４つの感光体ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ（以下、単に感光体ユニット２ともいう）を備え、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを重ね合わせることによりフルカラー画像を形成するようになっている。感光体ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋはそれぞれ、各色に対応した感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋと、帯電装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋと、現像装置５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋとを有している。
【００１８】
各感光体ユニット２の感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、帯電装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにより表面が一様な電位となるように帯電される。感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、図中矢印の方向に回転し、帯電工程の後、図示しない露光部からの光６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋにより画像情報に基づき画像部／非画像部とを分けて書き込み露光が行われる。これにより、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの表面に静電潜像が形成される。感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの表面上の静電潜像の画像部には、現像装置５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋによりトナーが付着され、トナー像（顕像）が形成される。トナー像は、その後、１次転写部において１次転写ローラ７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋに印加したバイアスの作用により、中間転写ベルト８の表面に転写される。１次転写ローラ７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋは、中間転写ベルト８を挟んで各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに対向して配置されている。
【００１９】
また、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、中間転写ベルト８の搬送経路上に、中間転写ベルト８に接して並んでいる。そして、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに形成されたトナー像は、各１次転写部で、順番に位置を合わせるようにして、中間転写ベルト８の外側表面に転写される。
【００２０】
中間転写ベルト８上に形成されたフルカラーのトナー像は、２次転写部において転写紙上に転写される。転写紙は、複写機１の図示しない給紙部より供給され、図中点線で示す転写紙搬送経路２１をレジストローラ対１０に向けて搬送される。そして、転写紙は、レジストローラ対１０で先端位置を調整され、２次転写部に搬送される。
【００２１】
２次転写部では、中間転写ベルト８の外側に配置された２次転写ローラ１１と、中間転写ベルト８の内側に配置された２次転写対向ローラ１２との間に電界を形成し、転写紙にトナー像を転写する。２次転写ローラ１１は、中間転写ベルト８方向に加圧され、中間転写ベルト８に接しながら、また転写紙への転写時には転写紙に接触しながら連れ回っている。
【００２２】
トナー像が転写された転写紙は、定着装置１３を通過し、加熱、加圧により、トナー像が用紙上に定着される。
【００２３】
ここで、複写機１は、中間転写ベルト８と、ステアリングローラ１５を含む各種ローラと、後述するベルト位置姿勢検出装置３０とを含んで構成されたベルト装置２０を備えている。
【００２４】
中間転写ベルト８は、１次転写ローラ７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ、ベルト駆動ローラ９、テンションローラ１４、ステアリングローラ１５などの各種ローラに張架され、一定速度で図中点線矢印で示す方向に搬送されるようになっている。ベルト駆動ローラ９は、モータ等の図示しない駆動源により回転駆動されている。テンションローラ１４は、ローラ軸の両端部が付勢手段１４ａにより付勢されることにより、中間転写ベルト８を加圧する。
【００２５】
ステアリングローラ１５は、ローラ軸の両端部のうち、いずれか一方の端部、あるいは両端部の位置を調整可能となっている。例えば、ステアリングローラ１５は、ローラ軸の一端部を図中矢印Ａで示す方向に変位させることにより、ベルト駆動ローラ９やテンションローラ１４などの他のローラに対して傾斜するようになっている。このように、ステアリングローラ１５の傾斜角を適宜変更することによって、中間転写ベルト８のベルト寄りを補正することができる。
【００２６】
ステアリングローラ１５の傾斜角を調整するための機構としては、公知の各種機構を用いることができる。例えば、一端がステアリングローラ１５の一端部に連結され、回転軸に軸支された中間部位を中心に回動可能な揺動アームと、揺動アームの他端に接触して回転する偏心カムと、偏心カムを駆動するカム駆動モータとを備え、偏心カムを回転駆動することにより揺動アームを回動させ、ステアリングローラ１５の一端部を図中矢印Ａで示す方向に変位させる機構を採用することができる。
【００２７】
次に、図２および図３（ａ）、（ｂ）を参照して、ベルト位置姿勢検出装置３０について説明する。
【００２８】
図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ベルト位置姿勢検出装置３０は、複数のローラ（例えば、ベルト駆動ローラ９、２次転写対向ローラ１２、ステアリングローラ１５など）に張架され、図中矢印Ｂで示す方向（以下、単に搬送方向Ｂという）に搬送される無端ベルトとしての中間転写ベルト８の姿勢の傾き、および中間転写ベルト８の搬送方向Ｂと直交するベルト幅方向（紙面に直交する方向）の位置を検出するものである。具体的には、ベルト位置姿勢検出装置３０は、上記搬送方向に対して中間転写ベルト８のベルト幅方向への傾き、および中間転写ベルト８のベルト幅方向の一端の位置、すなわちベルトエッジ位置を検出する。
【００２９】
ベルト位置姿勢検出装置３０は、略平行光線の光ビームＬを照射する光照射手段としての光源３１と、光源３１から照射された光ビームＬを受光して電気信号に変換する受光手段としての受光素子３２と、受光素子３２により変換された電気信号の出力値に基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置と傾きを算出する算出手段３３と、記憶手段３４とを備えている。
【００３０】
光源３１と受光素子３２とは、中間転写ベルト８を挟んで搬送方向Ｂに斜交いに配置されている。具体的には、光源３１が中間転写ベルト８に対して上方に配置され、受光素子３２が中間転写ベルト８に対して下方に配置されている。そして、光源３１の発光面と受光素子３２の受光面とが互いに対向するように、光源３１と受光素子３２とが位置決めされている。なお、光源３１と受光素子３２の配置は、逆であってもよい。また、光源３１を中間転写ベルト８に対して下方に配置し、受光素子３２を中間転写ベルト８に対して上方に配置してもよい。
【００３１】
本実施の形態では、上述のように光源３１と受光素子３２を斜交いに配置することで、中間転写ベルト８の搬送方向Ｂの広範囲に亘って光ビームＬを照射することができる。これにより、中間転写ベルト８の微小な傾きやベルト寄りを検出し易くなる。なお、光源３１と受光素子３２を斜交いでなく、上下に配置しても構わない。
【００３２】
また、光源３１は、光ビームＬの光路の一部が中間転写ベルト８のベルト幅方向の一端（ベルトエッジ）と重なるよう、光ビームＬを受光素子３２に向けて照射するようになっている（図３（ａ）参照）。したがって、受光素子３２に受光される光ビームＬのビームパターンは、図３（ｂ）に示すように、中間転写ベルト８により遮られた部分を除く光ビームＬのビームパターンとなる。
【００３３】
ここで、受光素子３２は、受光した光ビームＬのビームパターンが二分割されるように、第１の受光面３２ａと第２の受光面３２ｂとを有する。すなわち、受光素子３２の受光面は、第１の受光面３２ａと第２の受光面３２ｂとに上下に二分割されている。これら第１の受光面３２ａおよび第２の受光面３２ｂは、それぞれの受光領域に応じた電気信号を算出手段３３に出力するようになっている。したがって、図３（ａ）に示すように、中間転写ベルト８の姿勢が傾いた状態では、受光素子３２で受光される光ビームＬの光強度は、第１の受光面３２ａと第２の受光面３２ｂとで異なることとなる。つまり、図３（ｂ）に示す例では、中間転写ベルト８の傾きに応じて、第１の受光面３２ａで受光される光ビームＬの光強度よりも第２の受光面３２ｂで受光される光ビームＬの光強度が強いこととなる。この場合、第２の受光面３２ｂの出力値（例えば、電圧）は、第１の受光面３２ａの出力値（例えば、電圧）よりも大きな値となる。
【００３４】
図３（ｂ）に示すビームパターンは、中間転写ベルト８に所定の傾きが生じた際のものを示すものであり、中間転写ベルト８の傾きの角度やベルトエッジ位置に応じて様々な形状となる。したがって、中間転写ベルト８に傾きやベルト寄りが生ずると、第１の受光面３２ａおよび第２の受光面３２ｂで受光するビームパターンの面積もそれぞれ変化する。このとき、受光素子３２は、第１の受光面３２ａ上および第２の受光面３２ｂ上のビームパターンの面積に応じた出力値をそれぞれ出力する。
【００３５】
記憶手段３４には、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置と受光素子３２の出力値との相関情報が予め記憶されている。算出手段３３は、受光素子３２の出力値と記憶手段３４に記憶された相関情報とに基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および中間転写ベルト８の姿勢の傾きを算出する。
【００３６】
具体的に、記憶手段３４には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の受光面３２ａおよび第２の受光面３２ｂのそれぞれから光強度に応じて出力される出力電圧と、出力電圧に応じたベルトエッジ位置とが関係付けられ記憶されている。
【００３７】
図４（ａ）に示す例では、出力電圧とベルトエッジ位置とが線形の関係にあり、例えば第１の受光面３２ａの出力電圧Ｖ１から第１のベルトエッジ位置Ｐ１が得られ、かつ第２の受光面３２ｂの出力電圧Ｖ２から第２のベルトエッジ位置Ｐ２が得られる。実際には、出力電圧とベルトエッジ位置との関係を線形とすることには困難があり、通常は図４（ｂ）に示す通り、出力電圧とベルトエッジ位置との関係がテーブルあるいは関数として記憶手段３４に記憶されている。したがって、算出手段３３は、図４（ｂ）に示す出力電圧とベルトエッジ位置との関係を示すテーブルを参照して、あるいは上記関係を示す関数を用いて演算を行うことにより、中間転写ベルト８の第１および第２のベルトエッジ位置Ｐ１、Ｐ２を算出することができる。
【００３８】
より詳細には、算出手段３３は、第１のベルトエッジ位置Ｐ１と第２のベルトエッジ位置Ｐ２との平均値あるいは加算値から、中間転写ベルト８の平均的なベルトエッジ位置を演算し、第１のベルトエッジ位置Ｐ１と第２のベルトエッジ位置Ｐ２との差分もしくは比から中間転写ベルト８の傾きを演算して出力する。このように、受光素子３２の出力値とベルトエッジ位置を関係付けておくことにより、正確に中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出することができる。
【００３９】
ここで、一般に中間転写ベルト８などの無端ベルトは、ベルトエッジがベルト製造上の都合や材質等に起因して直線とはならず、凹凸形状となっている場合がある。このため、より正確な中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出するには、以下に示す方法を用いるのが好ましい。
【００４０】
すなわち、中間転写ベルト８が１回転する間に光源３１から光ビームを所定時間間隔で複数回照射し、受光素子３２がこれら複数回分（１回転分）の光強度に応じた出力電圧を算出手段３３に出力する。算出手段３３は、複数回に亘って受光素子３２から得られる中間転写ベルト８の１回転分の出力電圧の平均値に基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出する。これにより、ベルトエッジの凹凸形状による計測誤差を除去することができ、より正確な中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出することができる。
【００４１】
中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きの出力情報は、ステアリングローラ１５（図２参照）の傾斜角を調整する機構のカム駆動モータを制御するステアリング制御部３５に送信される。これにより、ステアリングローラ１５は、算出手段３３から出力されたベルトエッジ位置および傾きに応じて、傾斜角が変更される。すなわち、ステアリング制御部３５は、ベルト位置姿勢検出装置３０により検出された中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きに基づき、ステアリングローラ１５の傾きを調整する調整手段を構成する。
【００４２】
以上のように、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置３０は、従来のようにベルトの位置を検出するためのセンサを複数設けることなく、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置すなわちベルト寄りと、中間転写ベルト８の傾きを単一の光源３１と受光素子３２を用いた簡単な構成で同時に検出することができる。したがって、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置３０は、中間転写ベルト８を備えるベルト装置２０や、ベルト装置２０を備える複写機１の小型化およびコスト低減に寄与することができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、図５〜図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置について説明する。
【００４４】
なお、本実施の形態に係る給紙装置においては、本発明の第１の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置とは、特に受光手段としてイメージセンサを用いるとともに中間転写ベルト８に透過マークを形成した点で異なるが、他の構成は、略同様に構成されている。したがって、図１から図４に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００４５】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、搬送方向Ｂに沿って中間転写ベルト８に形成された透過マーク８ａと、略平行光線の光ビームＬを透過マーク８ａに向けて照射する第１の実施の形態と同一構成の光源３１と、透過マーク８ａを透過した透過光Ｌ´を受光して電気信号に変換する受光手段としてのイメージセンサ５２と、イメージセンサ５２の画像信号に基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置と傾きを算出する算出手段３３と、記憶手段３４とを備えている。
【００４６】
光源３１とイメージセンサ５２とは、第１の実施の形態と同様、中間転写ベルト８を挟んで搬送方向Ｂに斜交いに配置されている。イメージセンサ５２としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどを用いることができる。
【００４７】
本実施の形態では、イメージセンサ５２に受光されるビームパターンは、図５（ｂ）に示すように透過マーク８ａを透過した透過光Ｌ´のみにより形成される。したがって、イメージセンサ５２は、入射した透過光Ｌ´のビームパターンを光電変換し、該光電変換によって得られた電気信号を画像信号として算出手段３３に出力する。
【００４８】
算出手段３３は、イメージセンサ５２から得られたビームパターンの画像信号に対して、一般的に用いられるアルゴリズムを用いて二値化あるいは輪郭抽出を行った後、関数近似する。例えば、算出手段３３は、イメージセンサ５２から得られたビームパターンの画像信号に対して、所定の閾値を用いて二値化処理を施し、図６（ａ）に示すビームパターン画像を取得し、これを最小二乗法などを用いて図６（ｂ）に示すように直線近似する。
【００４９】
このように直線近似を行った場合、図７に示すように、近似的に求められる関数ｙ＝ａｘ＋ｂの傾きａが中間転写ベルト８の傾き、定数ｂが中間転写ベルト８のベルトエッジ位置となる。なお、上述した二値化処理および直線近似の方法は、一例であり、これに限定されるものではなく、その他の二値化処理および直線近似の方法を用いてもよいことは言うまでもない。また、関数近似は、直線近似に限らない。
【００５０】
記憶手段３４には、上述した二値化あるいは輪郭抽出に用いられるアルゴリズムを指示するためのプログラムなどが記憶されている。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、従来のようにベルトの位置を検出するためのセンサを複数設けることなく、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置すなわちベルト寄りと、中間転写ベルト８の傾きを単一の光源３１とイメージセンサ５２を用いた簡単な構成で同時に検出することができる。したがって、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、中間転写ベルト８を備えるベルト装置や、ベルト装置を備える複写機１の小型化およびコスト低減に寄与することができる。
【００５２】
また、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、透過マーク８ａの透過光Ｌ´をイメージセンサ５２で受光して中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを検出するので、第１の実施の形態のようにベルトエッジの凹凸形状の影響を受けることがない。このため、中間転写ベルト８の１回転分の検出結果の平均化を行う必要が無いので、検出結果の平均化による検出遅れを防止することができる。
【００５３】
また、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、イメージセンサ５２を用いて中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを検出するので、中間転写ベルト８の曲がった状態についても検出することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 複写機（画像形成装置）
７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ １次転写ローラ
８ 中間転写ベルト（無端ベルト）
８ａ 透過マーク
９ ベルト駆動ローラ
１２ ２次転写対向ローラ
１４ テンションローラ
１５ ステアリングローラ
２０ ベルト装置
３０、５０ ベルト位置姿勢検出装置
３１ 光源（光照射手段）
３２ 受光素子（受光手段）
３２ａ 第１の受光面
３２ｂ 第２の受光面
３３ 算出手段
３４ 記憶手段
３５ ステアリング制御部（調整手段）
５２ イメージセンサ（受光手段）
Ｌ 光ビーム
Ｌ´ 透過光
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特許第３９７６９２４号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ベルト位置姿勢検出装置、ベルト装置および画像形成装置に関し、例えばプリンタ、複写機およびファクシミリ装置などの画像形成装置に用いられる中間転写ベルトなどの無端ベルトの位置と姿勢を検出するベルト位置姿勢検出装置、このベルト位置姿勢検出装置を備えたベルト装置およびこのベルト装置を備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、複写機やプリンタなどの画像形成装置においては、転写媒体である中間転写体として、あるいは転写媒体である記録用紙の搬送手段として無端ベルトが多用されている。そして、無端ベルトは、複数のローラに張架されて循環駆動されるようになっている。
【０００３】
一般に、このような無端ベルトは、張架されるローラの形状や、組み付けで生じる傾斜、ベルト幅方向の周長差などに起因して、無端ベルトの搬送方向と直交する方向（ベルト幅方向）に移動する、いわゆるベルト寄り（ベルトの蛇行ともいう）が発生することがある。このようなベルト寄りが生ずると、ベルト装置の構成部品にベルト端部が接触して破損するおそれがあり、また画像形成工程において画像形成位置のずれを引き起こすこともある。特に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色に対応した画像形成ユニットを個別に中間転写ベルトなどの無端ベルト上に配置し、各画像形成ユニットにより各色の単色画像を各々形成し、それら単色画像を転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を得る、いわゆるタンデム型のカラー画像形成装置においては、画像形成位置のずれが各色トナー画像間の色ずれとなって現れる。このように、無端ベルトのベルト寄りは、画像品質の劣化の原因となる。
【０００４】
そこで、近年、上述したベルト寄りを防止する技術が開発されている。ベルト寄りを防止、あるいは修正する方法としてはいくつかあるが、その一つに、無端ベルトを張架する複数のローラのうち、一のローラ（ステアリングローラ）の傾きを調整（これを、ステアリング動作という）して無端ベルトのベルト寄りを修正するステアリング方式がある。このステアリング方式では、ベルト寄りが生じた際、無端ベルトが寄っている方向と反対方向に無端ベルトが移動するようにステアリングローラを傾斜させ、元々生じていた無端ベルトの寄り量とステアリングローラの傾斜による寄り量とが釣り合うようにすることで、ベルト寄りを修正する。特に、ステアリング方式では、ベルト幅方向のベルト位置を一定とするため、例えば無端ベルトの搬送方向の所定箇所に一のセンサを設けて無端ベルトのエッジ位置を検出し、エッジ位置が所定範囲内に維持されるようにステアリングローラの傾きを調整、制御していることが多い。
【０００５】
ところが、ステアリング方式により無端ベルトのエッジ位置を調整、制御可能であっても、張架されるローラ間の平行度やベルト幅方向の周長差により無端ベルトの姿勢が傾くことがある。
【０００６】
具体的には、無端ベルトの中心線（ベルト幅方向の中央でベルト幅方向と直交し、ベルトの搬送方向に延在する線）の姿勢を考えた場合、無端ベルトを張架する全てのローラの軸線が互いに平行で、かつ各ローラが完全な円筒になっていれば、無端ベルトの中心線は、各ローラの軸に直交する平面と平行な面に含まれている状態にある。したがって、無端ベルトを展開すれば、無端ベルトの中心線は直線となっている。しかし、いずれかのローラの軸線が他のローラの軸線と平行でなく、微小にでも傾斜していれば、無端ベルトの中心線は直線にはならず、折れ曲がっている状態となる。元々、全てのローラの軸線を互いに平行で、かつ各ローラを完全な円筒に構成することは困難であるため、無端ベルトの中心線は折れ曲がっており、そのためにベルト寄りが生ずる。このとき、上記ステアリングローラによって、上記ベルト寄りによる寄り量とステアリングローラの傾斜による寄り量とが釣り合う状態とすることができるが、無端ベルトの中心線は折れ曲がった状態である。すなわち、無端ベルトは、その中心線が折れ曲がった状態で、上記ベルト寄りによる寄り量とステアリングローラの傾斜による寄り量とが釣り合っていることとなる。
【０００７】
このため、タンデム型のカラー画像形成装置では、ベルト寄りが修正されている場合であっても、無端ベルトの姿勢が傾いていると、ベルト幅方向（主走査方向）で異なる色同士の位置がずれ、色ずれが発生してしまう。そこで、このようなカラー画像形成装置では、無端ベルト上での色ずれ量を検出して各色のベルト幅方向（主走査方向）の画像形成位置を調整することにより色ずれを低減する、いわゆる主走査位置（色）合わせを実施している場合が多い。しかし、主走査位置（色）合わせを実施した後にステアリング動作を行い、ステアリングローラの傾きが変わると、無端ベルトの傾きも変わってしまう。これにより、色ずれの状態が悪化するおそれがある。
【０００８】
従来、このような不具合を防止するため、無端ベルトのベルト幅方向の位置（エッジ位置）を検出するエッジセンサを、ベルトの搬送方向に沿って互いに離隔した位置に複数設け、これら複数のセンサの各検出信号の差分から無端ベルトの傾き量を算出し、この算出結果に基づき、無端ベルトの傾きを補正するようにしたベルト駆動装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。また、このベルト駆動装置は、無端ベルトの傾きを補正する補正手段とは別に、無端ベルトの蛇行量が予め設定された許容量以下となるよう制御する蛇行制御手段を有している。この特許文献１に記載のベルト駆動装置によれば、無端ベルトの蛇行（ベルト寄り）を許容量以下に抑えることができるとともに、無端ベルトの傾きを補正することができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上述の特許文献１に記載のベルト駆動装置にあっては、無端ベルトの蛇行量に加えて無端ベルトの傾き量を算出するために、複数のエッジセンサを必要とする。このため、エッジセンサを複数設ける分だけ、無端ベルトを備える装置の大型化やコストアップに繋がるという問題があった。
【００１０】
本発明は、上述のような従来の問題を解決するためになされたもので、無端ベルトのベルト寄りと傾きを簡単な構成で検出でき、無端ベルトを備える装置の小型化およびコスト低減に寄与できるベルト位置姿勢検出装置、このベルト位置姿勢検出装置を備えたベルト装置およびこのベルト装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明に係るベルト位置姿勢検出装置は、上記目的を達成するため、複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、略平行光線を照射する光照射手段と、前記光照射手段から照射された前記略平行光線を受光して電気信号に変換する受光手段と、前記受光手段により変換された電気信号の出力値に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置と傾きを算出する算出手段と、を備え、前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置され、前記光照射手段は、前記略平行光線の光路の一部が前記無端ベルトのベルト幅方向の一端と重なるよう、前記略平行光線を前記受光手段に向けて照射する構成を有する。
【００１２】
また、本発明に係るベルト位置姿勢検出装置は、複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、前記無端ベルトの搬送方向に沿って前記無端ベルトに形成された透過マークと、略平行光線を前記透過マークに向けて照射する光照射手段と、前記透過マークを透過した透過光を受光して電気信号に変換する受光手段と、を備え、前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置される構成を有する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明では、無端ベルトのベルト寄りと傾きを簡単な構成で検出でき、無端ベルトを備える装置の小型化およびコスト低減に寄与できるベルト位置姿勢検出装置、このベルト位置姿勢検出装置を備えたベルト装置およびこのベルト装置を備えた画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る画像形成装置の要部を示す概略図である。
【図２】本発明の第１の実施の形態に係るベルト装置の概略を示す概略構成図である。
【図３】本発明の第１の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置により照射される光ビームを示す図であって、（ａ）は、光ビームを上から見た図であり、（ｂ）は、受光素子上の光ビームを示す図である。
【図４】本発明の第１の実施の形態に係る受光素子の出力電圧とベルトエッジ位置との関係を示す図であって、（ａ）は、線形に変化する場合を示し、（ｂ）は、非線形に変化する場合を示す。
【図５】本発明の第２の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置により照射される光ビームを示す図であって、（ａ）は、光ビームを上から見た図であり、（ｂ）は、イメージセンサ上の光ビームを示す図である。
【図６】本発明の第２の実施の形態に係るイメージセンサで得られたビームパターン画像を示す図であって、（ａ）は、二値化後のビームパターン画像を示し、（ｂ）は、（ａ）に示すビームパターン画像を直線近似した図である。
【図７】図６（ｂ）のビームパターン画像を関数近似した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。
【００１６】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係るベルト位置姿勢検出装置を備えた画像形成装置の一実施の形態を示す図であり、画像形成装置を電子写真方式の複写機１に適用した例を示している。複写機としては、例えば、一般的な静電作像方法を用いて画像を形成するフルカラーの複写機やモノクロ画像を形成する複写機などが挙げられる。また、複写機以外にもプリンタ、複合機およびファクシミリ装置にも適用可能である。
【００１７】
図１に示すように、複写機１は、４つの感光体ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋ（以下、単に感光体ユニット２ともいう）を備え、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４色のトナーを重ね合わせることによりフルカラー画像を形成するようになっている。感光体ユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋはそれぞれ、各色に対応した感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋと、帯電装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋと、現像装置５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋとを有している。
【００１８】
各感光体ユニット２の感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、帯電装置４Ｙ、４Ｃ、４Ｍ、４Ｋにより表面が一様な電位となるように帯電される。感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、図中矢印の方向に回転し、帯電工程の後、図示しない露光部からの光６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋにより画像情報に基づき画像部／非画像部とを分けて書き込み露光が行われる。これにより、感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの表面に静電潜像が形成される。感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋの表面上の静電潜像の画像部には、現像装置５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋによりトナーが付着され、トナー像（顕像）が形成される。トナー像は、その後、１次転写部において１次転写ローラ７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋに印加したバイアスの作用により、中間転写ベルト８の表面に転写される。１次転写ローラ７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋは、中間転写ベルト８を挟んで各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに対向して配置されている。
【００１９】
また、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋは、中間転写ベルト８の搬送経路上に、中間転写ベルト８に接して並んでいる。そして、各感光体３Ｙ、３Ｃ、３Ｍ、３Ｋに形成されたトナー像は、各１次転写部で、順番に位置を合わせるようにして、中間転写ベルト８の外側表面に転写される。
【００２０】
中間転写ベルト８上に形成されたフルカラーのトナー像は、２次転写部において転写紙上に転写される。転写紙は、複写機１の図示しない給紙部より供給され、図中点線で示す転写紙搬送経路２１をレジストローラ対１０に向けて搬送される。そして、転写紙は、レジストローラ対１０で先端位置を調整され、２次転写部に搬送される。
【００２１】
２次転写部では、中間転写ベルト８の外側に配置された２次転写ローラ１１と、中間転写ベルト８の内側に配置された２次転写対向ローラ１２との間に電界を形成し、転写紙にトナー像を転写する。２次転写ローラ１１は、中間転写ベルト８方向に加圧され、中間転写ベルト８に接しながら、また転写紙への転写時には転写紙に接触しながら連れ回っている。
【００２２】
トナー像が転写された転写紙は、定着装置１３を通過し、加熱、加圧により、トナー像が用紙上に定着される。
【００２３】
ここで、複写機１は、中間転写ベルト８と、ステアリングローラ１５を含む各種ローラと、後述するベルト位置姿勢検出装置３０とを含んで構成されたベルト装置２０を備えている。
【００２４】
中間転写ベルト８は、１次転写ローラ７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ、ベルト駆動ローラ９、テンションローラ１４、ステアリングローラ１５などの各種ローラに張架され、一定速度で図中点線矢印で示す方向に搬送されるようになっている。ベルト駆動ローラ９は、モータ等の図示しない駆動源により回転駆動されている。テンションローラ１４は、ローラ軸の両端部が付勢手段１４ａにより付勢されることにより、中間転写ベルト８を加圧する。
【００２５】
ステアリングローラ１５は、ローラ軸の両端部のうち、いずれか一方の端部、あるいは両端部の位置を調整可能となっている。例えば、ステアリングローラ１５は、ローラ軸の一端部を図中矢印Ａで示す方向に変位させることにより、ベルト駆動ローラ９やテンションローラ１４などの他のローラに対して傾斜するようになっている。このように、ステアリングローラ１５の傾斜角を適宜変更することによって、中間転写ベルト８のベルト寄りを補正することができる。
【００２６】
ステアリングローラ１５の傾斜角を調整するための機構としては、公知の各種機構を用いることができる。例えば、一端がステアリングローラ１５の一端部に連結され、回転軸に軸支された中間部位を中心に回動可能な揺動アームと、揺動アームの他端に接触して回転する偏心カムと、偏心カムを駆動するカム駆動モータとを備え、偏心カムを回転駆動することにより揺動アームを回動させ、ステアリングローラ１５の一端部を図中矢印Ａで示す方向に変位させる機構を採用することができる。
【００２７】
次に、図２および図３（ａ）、（ｂ）を参照して、ベルト位置姿勢検出装置３０について説明する。
【００２８】
図２および図３（ａ）、（ｂ）に示すように、ベルト位置姿勢検出装置３０は、複数のローラ（例えば、ベルト駆動ローラ９、２次転写対向ローラ１２、ステアリングローラ１５など）に張架され、図中矢印Ｂで示す方向（以下、単に搬送方向Ｂという）に搬送される無端ベルトとしての中間転写ベルト８の姿勢の傾き、および中間転写ベルト８の搬送方向Ｂと直交するベルト幅方向（紙面に直交する方向）の位置を検出するものである。具体的には、ベルト位置姿勢検出装置３０は、上記搬送方向に対して中間転写ベルト８のベルト幅方向への傾き、および中間転写ベルト８のベルト幅方向の一端の位置、すなわちベルトエッジ位置を検出する。
【００２９】
ベルト位置姿勢検出装置３０は、略平行光線の光ビームＬを照射する光照射手段としての光源３１と、光源３１から照射された光ビームＬを受光して電気信号に変換する受光手段としての受光素子３２と、受光素子３２により変換された電気信号の出力値に基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置と傾きを算出する算出手段３３と、記憶手段３４とを備えている。
【００３０】
光源３１と受光素子３２とは、中間転写ベルト８を挟んで搬送方向Ｂに斜交いに配置されている。具体的には、光源３１が中間転写ベルト８に対して上方に配置され、受光素子３２が中間転写ベルト８に対して下方に配置されている。そして、光源３１の発光面と受光素子３２の受光面とが互いに対向するように、光源３１と受光素子３２とが位置決めされている。なお、光源３１と受光素子３２の配置は、逆であってもよい。また、光源３１を中間転写ベルト８に対して下方に配置し、受光素子３２を中間転写ベルト８に対して上方に配置してもよい。
【００３１】
本実施の形態では、上述のように光源３１と受光素子３２を斜交いに配置することで、中間転写ベルト８の搬送方向Ｂの広範囲に亘って光ビームＬを照射することができる。これにより、中間転写ベルト８の微小な傾きやベルト寄りを検出し易くなる。なお、光源３１と受光素子３２を斜交いでなく、上下に配置しても構わない。
【００３２】
また、光源３１は、光ビームＬの光路の一部が中間転写ベルト８のベルト幅方向の一端（ベルトエッジ）と重なるよう、光ビームＬを受光素子３２に向けて照射するようになっている（図３（ａ）参照）。したがって、受光素子３２に受光される光ビームＬのビームパターンは、図３（ｂ）に示すように、中間転写ベルト８により遮られた部分を除く光ビームＬのビームパターンとなる。
【００３３】
ここで、受光素子３２は、受光した光ビームＬのビームパターンが二分割されるように、第１の受光面３２ａと第２の受光面３２ｂとを有する。すなわち、受光素子３２の受光面は、第１の受光面３２ａと第２の受光面３２ｂとに上下に二分割されている。これら第１の受光面３２ａおよび第２の受光面３２ｂは、それぞれの受光領域に応じた電気信号を算出手段３３に出力するようになっている。したがって、図３（ａ）に示すように、中間転写ベルト８の姿勢が傾いた状態では、受光素子３２で受光される光ビームＬの光強度は、第１の受光面３２ａと第２の受光面３２ｂとで異なることとなる。つまり、図３（ｂ）に示す例では、中間転写ベルト８の傾きに応じて、第１の受光面３２ａで受光される光ビームＬの光強度よりも第２の受光面３２ｂで受光される光ビームＬの光強度が強いこととなる。この場合、第２の受光面３２ｂの出力値（例えば、電圧）は、第１の受光面３２ａの出力値（例えば、電圧）よりも大きな値となる。
【００３４】
図３（ｂ）に示すビームパターンは、中間転写ベルト８に所定の傾きが生じた際のものを示すものであり、中間転写ベルト８の傾きの角度やベルトエッジ位置に応じて様々な形状となる。したがって、中間転写ベルト８に傾きやベルト寄りが生ずると、第１の受光面３２ａおよび第２の受光面３２ｂで受光するビームパターンの面積もそれぞれ変化する。このとき、受光素子３２は、第１の受光面３２ａ上および第２の受光面３２ｂ上のビームパターンの面積に応じた出力値をそれぞれ出力する。
【００３５】
記憶手段３４には、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置と受光素子３２の出力値との相関情報が予め記憶されている。算出手段３３は、受光素子３２の出力値と記憶手段３４に記憶された相関情報とに基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および中間転写ベルト８の姿勢の傾きを算出する。
【００３６】
具体的に、記憶手段３４には、図４（ａ）、（ｂ）に示すように、第１の受光面３２ａおよび第２の受光面３２ｂのそれぞれから光強度に応じて出力される出力電圧と、出力電圧に応じたベルトエッジ位置とが関係付けられ記憶されている。
【００３７】
図４（ａ）に示す例では、出力電圧とベルトエッジ位置とが線形の関係にあり、例えば第１の受光面３２ａの出力電圧Ｖ１から第１のベルトエッジ位置Ｐ１が得られ、かつ第２の受光面３２ｂの出力電圧Ｖ２から第２のベルトエッジ位置Ｐ２が得られる。実際には、出力電圧とベルトエッジ位置との関係を線形とすることには困難があり、通常は図４（ｂ）に示す通り、出力電圧とベルトエッジ位置との関係がテーブルあるいは関数として記憶手段３４に記憶されている。したがって、算出手段３３は、図４（ｂ）に示す出力電圧とベルトエッジ位置との関係を示すテーブルを参照して、あるいは上記関係を示す関数を用いて演算を行うことにより、中間転写ベルト８の第１および第２のベルトエッジ位置Ｐ１、Ｐ２を算出することができる。
【００３８】
より詳細には、算出手段３３は、第１のベルトエッジ位置Ｐ１と第２のベルトエッジ位置Ｐ２との平均値あるいは加算値から、中間転写ベルト８の平均的なベルトエッジ位置を演算し、第１のベルトエッジ位置Ｐ１と第２のベルトエッジ位置Ｐ２との差分もしくは比から中間転写ベルト８の傾きを演算して出力する。このように、受光素子３２の出力値とベルトエッジ位置を関係付けておくことにより、正確に中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出することができる。
【００３９】
ここで、一般に中間転写ベルト８などの無端ベルトは、ベルトエッジがベルト製造上の都合や材質等に起因して直線とはならず、凹凸形状となっている場合がある。このため、より正確な中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出するには、以下に示す方法を用いるのが好ましい。
【００４０】
すなわち、中間転写ベルト８が１回転する間に光源３１から光ビームを所定時間間隔で複数回照射し、受光素子３２がこれら複数回分（１回転分）の光強度に応じた出力電圧を算出手段３３に出力する。算出手段３３は、複数回に亘って受光素子３２から得られる中間転写ベルト８の１回転分の出力電圧の平均値に基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出する。これにより、ベルトエッジの凹凸形状による計測誤差を除去することができ、より正確な中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを算出することができる。
【００４１】
中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きの出力情報は、ステアリングローラ１５（図２参照）の傾斜角を調整する機構のカム駆動モータを制御するステアリング制御部３５に送信される。これにより、ステアリングローラ１５は、算出手段３３から出力されたベルトエッジ位置および傾きに応じて、傾斜角が変更される。すなわち、ステアリング制御部３５は、ベルト位置姿勢検出装置３０により検出された中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きに基づき、ステアリングローラ１５の傾きを調整する調整手段を構成する。
【００４２】
以上のように、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置３０は、従来のようにベルトの位置を検出するためのセンサを複数設けることなく、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置すなわちベルト寄りと、中間転写ベルト８の傾きを単一の光源３１と受光素子３２を用いた簡単な構成で同時に検出することができる。したがって、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置３０は、中間転写ベルト８を備えるベルト装置２０や、ベルト装置２０を備える複写機１の小型化およびコスト低減に寄与することができる。
【００４３】
（第２の実施の形態）
次に、図５〜図７を参照して、本発明の第２の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置について説明する。
【００４４】
なお、本実施の形態に係る給紙装置においては、本発明の第１の実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置とは、特に受光手段としてイメージセンサを用いるとともに中間転写ベルト８に透過マークを形成した点で異なるが、他の構成は、略同様に構成されている。したがって、図１から図４に示した第１の実施の形態と同一の符号を用いて説明し、特に相違点についてのみ詳述する。
【００４５】
図５（ａ）、（ｂ）に示すように、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、搬送方向Ｂに沿って中間転写ベルト８に形成された透過マーク８ａと、略平行光線の光ビームＬを透過マーク８ａに向けて照射する第１の実施の形態と同一構成の光源３１と、透過マーク８ａを透過した透過光Ｌ´を受光して電気信号に変換する受光手段としてのイメージセンサ５２と、イメージセンサ５２の画像信号に基づき、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置と傾きを算出する算出手段３３と、記憶手段３４とを備えている。
【００４６】
光源３１とイメージセンサ５２とは、第１の実施の形態と同様、中間転写ベルト８を挟んで搬送方向Ｂに斜交いに配置されている。イメージセンサ５２としては、例えばＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）イメージセンサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ Ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）イメージセンサなどを用いることができる。
【００４７】
本実施の形態では、イメージセンサ５２に受光されるビームパターンは、図５（ｂ）に示すように透過マーク８ａを透過した透過光Ｌ´のみにより形成される。したがって、イメージセンサ５２は、入射した透過光Ｌ´のビームパターンを光電変換し、該光電変換によって得られた電気信号を画像信号として算出手段３３に出力する。
【００４８】
算出手段３３は、イメージセンサ５２から得られたビームパターンの画像信号に対して、一般的に用いられるアルゴリズムを用いて二値化あるいは輪郭抽出を行った後、関数近似する。例えば、算出手段３３は、イメージセンサ５２から得られたビームパターンの画像信号に対して、所定の閾値を用いて二値化処理を施し、図６（ａ）に示すビームパターン画像を取得し、これを最小二乗法などを用いて図６（ｂ）に示すように直線近似する。
【００４９】
このように直線近似を行った場合、図７に示すように、近似的に求められる関数ｙ＝ａｘ＋ｂの傾きａが中間転写ベルト８の傾き、定数ｂが中間転写ベルト８のベルトエッジ位置となる。なお、上述した二値化処理および直線近似の方法は、一例であり、これに限定されるものではなく、その他の二値化処理および直線近似の方法を用いてもよいことは言うまでもない。また、関数近似は、直線近似に限らない。
【００５０】
記憶手段３４には、上述した二値化あるいは輪郭抽出に用いられるアルゴリズムを指示するためのプログラムなどが記憶されている。
【００５１】
以上のように、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、従来のようにベルトの位置を検出するためのセンサを複数設けることなく、中間転写ベルト８のベルトエッジ位置すなわちベルト寄りと、中間転写ベルト８の傾きを単一の光源３１とイメージセンサ５２を用いた簡単な構成で同時に検出することができる。したがって、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、中間転写ベルト８を備えるベルト装置や、ベルト装置を備える複写機１の小型化およびコスト低減に寄与することができる。
【００５２】
また、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、透過マーク８ａの透過光Ｌ´をイメージセンサ５２で受光して中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを検出するので、第１の実施の形態のようにベルトエッジの凹凸形状の影響を受けることがない。このため、中間転写ベルト８の１回転分の検出結果の平均化を行う必要が無いので、検出結果の平均化による検出遅れを防止することができる。
【００５３】
また、本実施の形態に係るベルト位置姿勢検出装置５０は、イメージセンサ５２を用いて中間転写ベルト８のベルトエッジ位置および傾きを検出するので、中間転写ベルト８の曲がった状態についても検出することが可能である。
【符号の説明】
【００５４】
１ 複写機（画像形成装置）
７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋ １次転写ローラ
８ 中間転写ベルト（無端ベルト）
８ａ 透過マーク
９ ベルト駆動ローラ
１２ ２次転写対向ローラ
１４ テンションローラ
１５ ステアリングローラ
２０ ベルト装置
３０、５０ ベルト位置姿勢検出装置
３１ 光源（光照射手段）
３２ 受光素子（受光手段）
３２ａ 第１の受光面
３２ｂ 第２の受光面
３３ 算出手段
３４ 記憶手段
３５ ステアリング制御部（調整手段）
５２ イメージセンサ（受光手段）
Ｌ 光ビーム
Ｌ´ 透過光
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５５】
【特許文献１】特許第３９７６９２４号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、
略平行光線を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射された前記略平行光線を受光して電気信号に変換する受光手段と、
前記受光手段により変換された電気信号の出力値に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置と傾きを算出する算出手段と、を備え、
前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置され、
前記光照射手段は、前記略平行光線の光路の一部が前記無端ベルトのベルト幅方向の一端と重なるよう、前記略平行光線を前記受光手段に向けて照射することを特徴とするベルト位置姿勢検出装置。
【請求項２】
前記無端ベルトのベルト幅方向の位置と前記電気信号の出力値との相関情報を予め記憶した記憶手段を備え、
前記算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記相関情報に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置および前記無端ベルトの姿勢の傾きを算出することを特徴とする請求項１に記載のベルト位置姿勢検出装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記受光手段から得られる前記無端ベルトの一回転分の前記電気信号の出力値の平均値に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置および前記無端ベルトの姿勢の傾きを算出することを特徴とする請求項１または２に記載のベルト位置姿勢検出装置。
【請求項４】
複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、
前記無端ベルトの搬送方向に沿って前記無端ベルトに形成された透過マークと、
略平行光線を前記透過マークに向けて照射する光照射手段と、
前記透過マークを透過した透過光を受光して電気信号に変換する受光手段と、を備え、
前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置されることを特徴とするベルト位置姿勢検出装置。
【請求項５】
前記受光手段は、イメージセンサであることを特徴とする請求項４に記載のベルト位置姿勢検出装置。
【請求項６】
前記無端ベルトが張架される前記複数のローラのうちの少なくとも１つが、ステアリングローラで構成されたベルト装置であって、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のベルト位置姿勢検出装置と、
前記ベルト位置姿勢検出装置により検出された前記無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトのベルト幅方向の位置に基づき、前記ステアリングローラの傾きを調整する調整手段と、を備えたことを特徴とするベルト装置。
【請求項７】
請求項６に記載のベルト装置を備えた画像形成装置。
【請求項１】
複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、
略平行光線を照射する光照射手段と、
前記光照射手段から照射された前記略平行光線を受光して電気信号に変換する受光手段と、
前記受光手段により変換された電気信号の出力値に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置と傾きを算出する算出手段と、を備え、
前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置され、
前記光照射手段は、前記略平行光線の光路の一部が前記無端ベルトのベルト幅方向の一端と重なるよう、前記略平行光線を前記受光手段に向けて照射することを特徴とするベルト位置姿勢検出装置。
【請求項２】
前記無端ベルトのベルト幅方向の位置と前記電気信号の出力値との相関情報を予め記憶した記憶手段を備え、
前記算出手段は、前記記憶手段に記憶された前記相関情報に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置および前記無端ベルトの姿勢の傾きを算出することを特徴とする請求項１に記載のベルト位置姿勢検出装置。
【請求項３】
前記算出手段は、前記受光手段から得られる前記無端ベルトの一回転分の前記電気信号の出力値の平均値に基づき、前記無端ベルトのベルト幅方向の位置および前記無端ベルトの姿勢の傾きを算出することを特徴とする請求項１または２に記載のベルト位置姿勢検出装置。
【請求項４】
複数のローラに張架され、搬送される無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトの搬送方向と直交するベルト幅方向の位置を検出するベルト位置姿勢検出装置であって、
前記無端ベルトの搬送方向に沿って前記無端ベルトに形成された透過マークと、
略平行光線を前記透過マークに向けて照射する光照射手段と、
前記透過マークを透過した透過光を受光して電気信号に変換する受光手段と、を備え、
前記光照射手段と前記受光手段とが、前記無端ベルトを挟んで前記搬送方向に斜交いに配置されることを特徴とするベルト位置姿勢検出装置。
【請求項５】
前記受光手段は、イメージセンサであることを特徴とする請求項４に記載のベルト位置姿勢検出装置。
【請求項６】
前記無端ベルトが張架される前記複数のローラのうちの少なくとも１つが、ステアリングローラで構成されたベルト装置であって、
請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のベルト位置姿勢検出装置と、
前記ベルト位置姿勢検出装置により検出された前記無端ベルトの姿勢の傾きおよび前記無端ベルトのベルト幅方向の位置に基づき、前記ステアリングローラの傾きを調整する調整手段と、を備えたことを特徴とするベルト装置。
【請求項７】
請求項６に記載のベルト装置を備えた画像形成装置。
【図１】
【図４】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図５】
【図４】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図５】
【公開番号】特開２０１２−２２６２０７（Ｐ２０１２−２２６２０７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−９５１１１（Ｐ２０１１−９５１１１）
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１５日（２０１２．１１．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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