無端ベルト駆動装置、画像形成装置及びプログラム
【課題】複数の異なるセンサ等を設けることなく、簡易な構成で無端ベルトの駆動制御及び蛇行制御を高精度に行うこと。
【解決手段】回転駆動する無端ベルトの駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出するためのエッジセンサ１５の出力波形から無端ベルトの端部位置及び無端ベルトの駆動速度を検出することで、別途無端ベルトの駆動速度を検出するためのセンサ等を設けることなく高精度に駆動制御及び蛇行制御を行う無端ベルト駆動装置を提供することができる。
【解決手段】回転駆動する無端ベルトの駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出するためのエッジセンサ１５の出力波形から無端ベルトの端部位置及び無端ベルトの駆動速度を検出することで、別途無端ベルトの駆動速度を検出するためのセンサ等を設けることなく高精度に駆動制御及び蛇行制御を行う無端ベルト駆動装置を提供することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
回転駆動する無端ベルトの駆動装置に関し、特に、無端ベルトの駆動速度又は回転位置の制御と蛇行制御とを簡易な構成で行う無端ベルト駆動装置、画像形成装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置における中間転写ベルト等の無端ベルトを複数のローラに張架した状態で駆動させると、無端ベルトの駆動方向に直交する幅方向にベルトが移動する蛇行が発生する場合がある。
【０００３】
特に色の異なるトナー画像を無端ベルトである中間転写ベルト上に転写して色重ねする画像形成装置では、上記した蛇行が発生すると各色のトナー画像の転写位置がずれるため、最終的に出力される画像に色ずれや色むらとして現れてしまう。
【０００４】
そこで、画像形成装置の中間転写ベルト等の無端ベルトの蛇行を制御する方法として、無端ベルトの支持ローラを傾けて駆動することで蛇行量を調整する方法（以下、「ステアリング方式」という）が知られている。
【０００５】
上記したステアリング方式では、無端ベルトの端部位置を検出するエッジセンサを設け、検出したベルト端部位置からベルトの蛇行量を算出し、算出した蛇行量に基づき傾き動作を行う支持ローラ（以下、「ステアリングローラ」という）の傾きを調整することで、無端ベルトの蛇行制御を行う。
【０００６】
例えば特許文献１では、無端ベルトの幅方向の位置変動を修正すべく、ステアリングモータを駆動源として動作するステアリングモジュールと、無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出するエッジセンサとを設け、エッジセンサによるエッジ位置の検出データ等からステアリングモータを駆動させ、無端ベルトの蛇行制御を行うベルト駆動装置が提案されている。
【０００７】
特許文献１に係るベルト駆動装置によれば、無端ベルトの幅方向の位置変動（蛇行）を精度良くしかも適切に修正することができ、当該ベルト駆動装置を用いた画像形成装置を用いれば、色ずれや色むらの無い高品質な出力画像を得る事が可能となる。
【０００８】
また、中間転写ベルト上で色重ねを行う画像形成装置では、中間転写ベルトの駆動速度のばらつき等によって各色のトナー画像の転写位置にずれが生じ、色ずれや色むらが画像に現れる場合があるため、蛇行と同様に駆動速度も高精度に制御する必要がある。
【０００９】
色ずれや色むらといった不良画像の発生を防止する無端ベルトの駆動速度制御方法として、中間転写ベルトの駆動速度や回転位置を検出して制御を行うフィードバック駆動制御方法が知られている。
【００１０】
例えば特許文献２では、転写ベルトの内周面にスケールを形成し、当該スケールを読み取る検出器を設け、この検出器の検出結果に基づいて転写ベルトを駆動する駆動モータの制御を行う画像形成装置が提案されている。
【００１１】
特許文献２に係る画像形成装置によれば、転写ベルトの移動量を正確に検出して速度制御を行うことができるため、画像ずれなどの画像品質の低下をより確実に防止することができる。
【００１２】
特許文献１及び特許文献２に開示された技術を用いて、無端ベルトの蛇行制御及び駆動速度制御の両方を行う従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を図１０に示す。
【００１３】
図１０（ａ）は中間転写ベルト駆動装置の全体像、図１０（ｂ）は中間転写ベルトの内周面に形成されているスケールを示している。
【００１４】
図１０（ａ）に示した中間転写ベルト５は、駆動ローラ９、ステアリングローラ６等によって所定の張力がかけられた状態で支持され、中転モータ１６からの駆動力を駆動ローラ９が受けることによって、図中矢印Ａ方向に回転駆動する。
【００１５】
中間転写ベルト５には、駆動ローラ９の回転速度を検出するエンコーダ１４、中間転写ベルト５の駆動速度を検出するためのスケール７４及びスケールセンサ３１、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５が設けられている。
【００１６】
スケール７４は、中間転写ベルト５の内周面の全周に渡って設けられ、図１０（ｂ）に示す様に中間転写ベルト５の駆動方向に沿って反射部７４ａと非反射部７４ｂとが交互に配列されている。
【００１７】
スケールセンサ３１は、スケール７４が移動する経路上に設けられ、スケール７４の反射部７４ａ及び非反射部７４ｂを検知し、中間転写ベルト５の駆動速度を検出することができる。
【００１８】
また、ステアリング方式により、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５の出力結果に応じてステアリングローラ６を傾けることで中間転写ベルト５の蛇行制御を行う様に構成されている。
【００１９】
ステアリングローラ６の傾きを制御するステアリング部７０は、ステアリングローラ６の一方の端部に設けられたステアリングモータ１２、偏心カム１１等で構成され、ステアリングローラ６を図中矢印Ｂ方向に傾けることができる。ステアリングローラ６を傾けると、中間転写ベルト５が駆動する間に一方に移動するため、幅方向の位置を修正することが可能になる。
【００２０】
以上の構成により、エンコーダ１４、スケールセンサ３１の検出結果から中間転写ベルト５の駆動速度の制御を行い、エッジセンサ１５の出力に基づいて中間転写ベルト５の蛇行制御を行うことが可能になり、色ずれや色むら等の不良画像の発生を防ぐことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記した構成により無端ベルトの駆動速度と蛇行の両方の制御を行うためには、無端ベルトの駆動速度を検出するスケール及びスケールセンサ、無端ベルトの駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出するエッジセンサ等、複数のセンサを必要とし、装置構成の複雑化及びコストの増大を招いていた。
【００２２】
そこで本発明では、簡易な構成で無端ベルトの駆動制御及び蛇行制御を高精度に行うことができる無端ベルト駆動装置、画像形成装置及びプログラム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】
【００２３】
本発明は上記課題に鑑み、回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、前記端部位置検出部の検出結果から所定の帯域の周波数成分のみを抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部の抽出結果における前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化から、前記無端ベルトの駆動速度を算出する駆動速度算出部と、前記駆動速度算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動速度を制御する駆動速度制御部と、を有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は上記課題に鑑み、回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、前記端部位置検出部の検出結果から所定の帯域の周波数成分のみを抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部の抽出結果における前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化から、前記無端ベルトの回転位置を算出する回転位置算出部と、前記回転位置算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの回転位置を制御する回転位置制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施形態によれば、無端ベルトに設けられたエッジセンサの検出結果を用いて無端ベルトの幅方向位置を求めると共に、駆動速度又は回転位置を算出することができる。このため、無端ベルトの駆動速度又は回転位置を検出するためのスケール及びスケールセンサを別途設ける必要がなく、無端ベルトの駆動速度と蛇行の両方を高精度に制御することができる。
【００２６】
したがって、構成を簡素化できるためコストダウンが可能であり、なお且つ、無端ベルトの駆動速度及び蛇行の両方について高精度な制御を行う無端ベルト駆動装置、画像形成装置及びプログラムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成の例を示す図
【図２】実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を示す図
【図３】実施形態に係るエッジセンサの構成例を示す図
【図４】実施形態に係る中間転写ベルトの幅方向位置をステアリングローラの傾きにより移動させる例を示す図
【図５】実施形態に係るエッジセンサ出力の例を示す図
【図６】実施形態に係るエッジセンサ出力の例を示す図
【図７】実施形態に係る中間転写ベルトの張り合わせの例を示す図
【図８】実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図
【図９】実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置のハードウェア構成例を示す図
【図１０】従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を示す図
【図１１】従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、図面を用いて詳細に説明する。
＜画像形成装置の構成＞
図１に、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置を有する画像形成装置１００の概略構成の例を示す。
【００２９】
画像形成装置１００は、感光体ドラム４０、感光体ドラム４０を帯電させる帯電装置１８、帯電された感光体４０上に形成された静電潜像にトナーを付着させる現像装置６１等を含む画像形成部を、イエロー(Ｙ)、シアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)、黒（Ｋ）の各色ごとに複数有する、いわゆるタンデム方式の画像形成装置である。
【００３０】
画像形成装置１００がコピー又はプリントの指示を受け付けると、帯電装置１８によって表面が一様に帯電された感光体ドラム４０の表面に、光書き込み装置３が画像データに対応した静電潜像を形成する。
【００３１】
感光体ドラム４０の表面に形成された静電潜像は、現像装置６１によりトナーが付着され、トナー画像として顕像化される。各感光体ドラム４０上に形成された色が異なるトナー画像は、中間転写ベルト５に重ねて転写され、中間転写ベルト５上にフルカラートナー画像が形成される。
【００３２】
中間転写ベルト５に一次転写されたトナー画像は、搬送される用紙Ｐが斥力ローラ８と二次転写ローラ１０との間を通過する際に、両ローラ間にバイアスをかけることにで用紙Ｐに二次転写される。
【００３３】
トナー画像を乗せた用紙Ｐは、さらに搬送されて定着装置２５を通過する際に熱と圧力を加えられてトナー画像が定着し、機外のトレイ５７に排出される。
＜中間転写ベルト駆動装置の構成＞
図２に、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を示す。
【００３４】
無端ベルトである中間転写ベルト５は、駆動ローラ９、ステアリングローラ６、斥力ローラ８、従動ローラ７によって所定の張力がかけられた状態で支持され、中転モータ１６からの駆動力を駆動ローラ９が受けることによって、図中矢印Ａ方向に回転駆動する。
【００３５】
中間転写ベルト５は、上記した様にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した感光体ドラム４０と接する様に配設され、斥力ローラ８に対向する位置には二次転写ローラ１０が設けられている。
【００３６】
感光体ドラム４０上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト５に重ねて転写されることでカラー画像が形成される。そのため、中間転写ベルト５が回転駆動する速度が変動したり、駆動方向と直交する幅方向の位置が変動して蛇行したりすると、出力画像に色ずれや色むらといった不良画像として現れてしまう。したがって、中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行は高精度に制御される必要がある。
【００３７】
そのために、駆動ローラ９の回転速度を検出するエンコーダ１４、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５が設けられている。
【００３８】
エンコーダ１４は、中転モータ１６によって駆動される駆動ローラ９の回転速度検出手段であり、駆動ローラ９の回転軸に取り付けられている。エンコーダ１４は、例えばスリットが刻まれたコードホイールと、スリットを工学的に読み取るエンコーダセンサとで構成される。
【００３９】
中間転写ベルト５の幅方向端部位置を検出するエッジセンサ１５は、中間転写ベルト５の端部に設けられ、中間転写ベルト５の駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出することができる。
【００４０】
図３に、本実施形態に係るエッジセンサの構成例を示す。
【００４１】
エッジセンサ１５は、受発光部１５ａ、ベルト接触部１５ｂ及び回転軸１５ｃとで構成されている。ベルト接触部１５ｂは中間転写ベルト５方向に不図示の構成により付勢されており、中間転写ベルト５が蛇行した場合（図５（ｂ）又は（ｃ））に回転軸１５ｃを中心に回転する。
【００４２】
受発光部１５ａは、受発光素子を有しており、ベルト接触部１５ｂ表面に光を照射し、その反射光を受光することでベルト接触部１５ｂの傾きを検知し、この傾きから中間転写ベルト５の駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出することができる。なお、端部位置検出部であるエッジセンサ１５は、無端ベルトの端部位置を検出できる構成であれば良く、上記に限るものではない。
【００４３】
また、図２に示した様にエッジセンサ１５の検出結果に基づいて中間転写ベルト５の蛇行制御を行うために、ステアリングローラ６の一方の軸には、ステアリングローラ６を傾ける動作を行うステアリング部７０が設けられている。
【００４４】
ステアリング部７０は、ステアリングローラ６の一方の軸を保持し、回転軸７２を中心に回転することが可能なローラ保持部材７１と、ローラ保持部材７１を回転させる偏心カム１１とステアリングモータ１２とで構成される。
【００４５】
アーム状部材７１のステアリングローラ６側の端部には弾性材であるバネを有し、ステアリングローラ６を中間転写ベルト５方向に付勢している。ローラ保持部材７１のステアリングローラ６と反対側の端部は、ギヤを介してステアリングモータ１２に接続する偏心カム１１と接する様に設けられている。
【００４６】
ステアリングモータ１２が駆動するとギヤを介して偏心カム１１が回転し、偏心カム１１の位置に応じてローラ保持部材７１が回転軸７２を中心に回転する。ローラ保持部材７１が回転すると、ステアリングローラ６が図中矢印Ｂ方向に傾く様に動作する。
【００４７】
図４に、実施形態に係る中間転写ベルトの幅方向位置を、ステアリングローラの傾きにより移動させる例を示す。図４は、中間転写ベルト５の感光体ドラム４０方向からの上面図である。
【００４８】
図４は、中間転写ベルト５が全体的にＸ２方向に移動した状態で回転駆動している様子を示している。この場合には、ステアリングモータ１２を駆動してローラ保持部材７１を回転させてステアリングローラ６を図中矢印α方向に傾ける動作を行う。
【００４９】
ステアリングローラ６が図中矢印α方向に傾くことで、中間転写ベルト５は駆動する間に図中Ｘ１方向に移動し、蛇行状態を解消できる。
【００５０】
図示した例とは逆方向に中間転写ベルト５が移動して駆動している場合には、ステアリングローラ６を図中矢印α方向とは反対方向に傾けることで、同様に蛇行状態を解消することができる。
【００５１】
本実施形態に係る無端ベルトである中間転写ベルト５の駆動装置は、エッジセンサ１５を用いて中間転写ベルト５の駆動方向と直交する幅方向の端部位置を検出し、この検出結果に基づいてステアリングローラ６を傾ける動作を行うことで蛇行量を調整する。
【００５２】
また、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置は、後述する算出方法によりエッジセンサ１５の検出結果から中間転写ベルト５の駆動速度又は回転位置を求めることができるため、中間転写ベルト５の内周面にスケール７４及びスケールセンサ３１等、駆動速度又は回転位置を検出するためのセンサ等は設けていない。
【００５３】
したがって、中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行の両方の制御を、構成を複雑化することなく高精度に行うことができる。
＜エッジセンサの検出結果＞
図５に、本実施形態に係るエッジセンサ１５の出力例を示す。図５（ａ）は横軸に時間、縦軸に振幅を取ったエッジセンサ１５の出力波形であり、図５（ｂ）はエッジセンサ１５の出力から所定の帯域の周波数成分のみをフィルタリングして抽出した波形を示している。
【００５４】
中間転写ベルト５は、幅方向の端部を切断する際にできた微細な凹凸を端部に有しており、この微小な凹凸が図５（ａ）に示すエッジセンサ１５の出力波形に微細な振幅の変化として現れている。
【００５５】
ここで、図７に本実施形態に係る中間転写ベルト５を張り合わせによって作製する例を示す。
【００５６】
無端ベルトである中間転写ベルト５は、図７（ａ）に示した様にベルト部材の端部を張り合わせ部４９として、もう一方の端部と張り合わせることによって作製している。
【００５７】
中間転写ベルト５の幅方向端部が、駆動方向に対して完全に平行になる様に張り合わせることが好ましいが、実際には図７（ｂ）に示した様に僅かにずれが生じてしまう。このために、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５からは、図５（ａ）に示した様に大きな振幅を伴った波形が検出されることとなる。
【００５８】
エッジセンサ１５の出力波形において、張り合わせのずれによって生じる振幅の大きさは数十μｍから１ｍｍ程度であり、端部を切断する際に生じた微細な凹凸による振幅の変化は数μｍから数十μｍ程度である。
【００５９】
エッジセンサ１５の検出結果から、端部を切断する際に生じた微細な凹凸による振幅の変化を除去し、中間転写ベルト５の張り合わせのずれによって生じる振幅の変化のみを残す様にフィルタリングを行い、図５（ｂ）に示す波形を取得する。
【００６０】
フィルタリングは、例えば高周波成分を遮断し、低周波成分のみを通過させるローパスフィルタを用いて行う。遮断する周波数の設定は、中間転写ベルトの駆動速度に応じて変化させることで、エッジセンサ１５の出力波形から必要な波形のみを抽出することができる。
【００６１】
中間転写ベルト５の幅方向端部の位置は、例えば図５（ｂ）に示した中間転写ベルト５の一周分の波形を平均化して求める。ベルト一周分の波形を平均化することで、中間転写ベルト５全体の蛇行量を精度良く求めることができ、中間転写ベルト５の蛇行制御を精度良く行うことが可能となる。
【００６２】
また、図７（ｃ）に示した様な状態で中間転写ベルト５の張り合わせにずれが生じ、幅方向端部に段差ができた場合には、エッジセンサ１５の出力波形は図６（ａ）の様になる。
【００６３】
図６（ａ）に示したエッジセンサ１５の出力波形には、中間転写ベルト５の張り合わせのずれによって大きな振幅を生じると共に、時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃに段差を原因とする急激な振幅の変化が現れている。
【００６４】
図６（ｂ）に、図６（ａ）に示した波形から高周波成分を遮断し、中間転写ベルト５の張り合わせのずれによる波形のみを抽出した結果を示す。得られる波形はノコギリ刃形状となり、図５に示した場合と同様に、例えば中間転写ベルト５の一周分の波形を平均化して幅方向端部位置を求めることで、中間転写ベルト５の蛇行量を検出できる。
【００６５】
この様に、端部位置検出部であるエッジセンサ１５の検出結果から、中間転写ベルト５の幅方向端部位置を求めることができ、求められた中間転写ベルト５の幅方向端部位置に基づいて蛇行制御を高精度に行うことが可能になる。
＜中間転写ベルトの駆動速度算出＞
次に、図５（ｂ）に示したエッジセンサ１５のフィルタリング後の出力波形から、中間転写ベルト５の駆動速度を算出する方法について説明する。
【００６６】
エッジセンサ１５の出力波形における振幅をＡとし、時間ｔ１でのエッジセンサ１５の出力をＸ（ｔ１）、時間ｔ２での出力をＸ（ｔ２）とすると、時間ｔ１及び時間ｔ２におけるエッジセンサ１５の出力波形における位相θ（ｔ１）及びθ（ｔ２）は下式で求めることができる。
【００６７】
θ（ｔ１） ＝ ｓｉｎ−１（Ｘ（ｔ１）／Ａ） ・・・ （式１）
θ（ｔ２） ＝ ｓｉｎ−１（Ｘ（ｔ２）／Ａ） ・・・ （式２）
ここで、中間転写ベルト５の周長をＬとすると、時間ｔ１から時間ｔ２までの中間転写ベルト５の移動量Ｗは、下式により求めることができる。
【００６８】
Ｗ ＝ （θ（ｔ１）−θ（ｔ２））／２π×Ｌ ・・・ （式３）
したがって、中間転写ベルト５の駆動速度Ｖは、移動量Ｗと時間から下式により求めることができる。
【００６９】
Ｖ ＝ Ｗ／（ｔ１−ｔ２） ・・・ （式４）
（式１）から（式４）によって、エッジセンサ１５の出力から中間転写ベルト５の駆動速度を算出することができ、算出した値に基づいて駆動速度の制御を行うことができる。
【００７０】
なお、移動量及び駆動速度を算出する時間ｔ１及びｔ２の時間間隔は、任意の間隔で算出することができるが、例えばマイクロ秒、ナノ秒といった間隔に設定することができる。
【００７１】
また、図６（ｂ）に示したエッジセンサ１５の出力波形からは、以下の通りに中間転写ベルト５の駆動速度を求めることができる。
【００７２】
図６（ｂ）に示したエッジセンサ１５の出力波形の振幅をＡとし、時間ｔ１でのエッジセンサ出力をＸ（ｔ１）、時間ｔ２でのエッジセンサ出力をＸ（ｔ２）、中間転写ベルト５の周長をＬとすると、時間ｔ１からｔ２までの中間転写ベルト５の移動量Ｗは下式により求めることができる。
【００７３】
Ｗ ＝ （Ｘ（ｔ１）−Ｘ（ｔ２））／２Ａ×Ｌ ・・・ （式５）
また、中間転写ベルト５の駆動速度Ｖは、移動量Ｗと時間から下式により求めることができる。
【００７４】
Ｖ ＝ Ｗ／（ｔ１−ｔ２） ・・・ （式６）
したがって、中間転写ベルト５の作製時に張り合わせ部がずれて端部に段差を有する場合においても、エッジセンサ１５の出力波形から中間転写ベルト５の駆動速度を精度良く求めることができる。
＜中間転写ベルトの駆動速度制御及び蛇行制御＞
次に、中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御について説明する。
【００７５】
まず、図１１に従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図を示す。図１１（ａ）は駆動速度制御のブロック図、図１１（ｂ）は蛇行制御のブロック図である。
【００７６】
従来例に係る中間転写ベルト駆動装置は、図１０に示した様にエンコーダ１４、エッジセンサ１５に加えて中間転写ベルト５の内周面にスケール７４と、スケール７４を読み取るスケールセンサ３１が設けられている。
【００７７】
図１１（ａ）に示した駆動速度制御では、まず目標速度［ｒａｄ／ｓ］とスケールセンサ３１によって検出された中間転写ベルト５の駆動速度とを比較し、制御部Ａ２２で制御量を出力する。次に制御部Ｂ２３で制御部Ａ２２の出力と、エンコーダ１４の出力とを比較して、モータドライバ１９の入力信号を決定する。モータドライバ１９は制御部Ｂからの制御情報に従って中転モータ１６の駆動を制御する。
【００７８】
駆動速度制御系全体としては、エンコーダ１４からのインナーループと、スケールセンサ３１からのアウターループによる二重フィードバック制御となっている。
【００７９】
図１１（ｂ）に示した蛇行制御は、駆動速度制御とは完全に独立した制御系となっている。
【００８０】
まず、入力情報である目標位置［μｍ］と、エッジセンサ１５の出力に基づいて求められた中間転写ベルト５の端部位置とを比較し、制御部Ｃ２４が中間転写ベルト５の蛇行量に対応したステアリング量（ステアリングモータのステップ数）をモータドライバ２９に出力する。
【００８１】
モータドライバ２９は制御部Ｃ２４からの制御情報に従って、ステアリングモータ１２を駆動し、ステアリングローラ６の傾きを制御する。
【００８２】
エッジセンサ１５の検出結果は、平均化処理部３７によって所定時間、例えばベルト一周分を平均化した上で蛇行量を算出し、フィードバック制御を行う。
【００８３】
この様に、従来例では中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行を高精度に制御するために、スケール７４、スケールセンサ３１、エッジセンサ１５、エンコーダ１４を設け、上記した異なる２つの制御系を構成する必要があり、装置構成の複雑化及びコストの上昇を招いていた。
【００８４】
次に、図８に本実施形態に係る中間転写ベルトの駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図を示す。
【００８５】
駆動速度制御は、従来例と同様に二重フィードバック制御を行っているが、中間転写ベルト５の駆動速度をエッジセンサ１５の出力に基づいて算出している点で従来例とは異なっている。
【００８６】
中間転写ベルト５の駆動速度は、エッジセンサ１５の出力からフィルタ部３８によって所定の帯域の周波数成分のみを抽出し、駆動速度算出部３９が上記した算出方法で算出する。
【００８７】
駆動速度の算出方法は、図５又は図６に示したエッジセンサ１５の出力波形に応じて変更する必要があるが、作製された中間転写ベルト５の形状に応じて予め算出方法を設定するか、エッジセンサ１５からの出力波形に応じて算出方法を切り替える様にしても良い。
【００８８】
算出された中間転写ベルト５の駆動速度は目標速度［ｒａｄ／ｓ］と比較され、制御部Ａ２２、制御部Ｂ２３等によって中間転写ベルト５の駆動速度が制御される。
【００８９】
蛇行制御は従来例と同様に、エッジセンサ１５の出力を平均化処理部３７で一定時間平均化した上で蛇行量を算出し、フィードバック制御を行っている。
【００９０】
本実施形態では、無端ベルトである中間転写ベルト５の幅方向端部位置を検出するエッジセンサ１５の出力から中間転写ベルト５の駆動速度を算出するため、駆動速度及び蛇行の両方の制御を一つの制御系で行う様に構成することができる。
＜ベルト駆動制御装置のハード構成＞
図９に、実施形態に係る中間転写ベルト駆動制御装置のハードウェア構成の例を示す。
【００９１】
制御基板７５は、ＣＰＵ７６、モータドライバ１９、２９、フィルタ部３８を備えており、ＣＰＵ７６は制御部Ａ２２，制御部Ｂ２３、制御部Ｃ２４、平均化処理部３７及び駆動速度算出部３９を有している。
【００９２】
エッジセンサ１５の出力は、制御基板７５に入力された後、基板内で２つに分岐する。一方は直接ＣＰＵ７６に入力され、平均化処理部３７によって平均化された後に制御部Ｃ２４に入力され、蛇行制御に用いられる。
【００９３】
エッジセンサ１５の出力の他方は、フィルタ部３８を介してＣＰＵ７６に入力され、駆動速度算出部３９により中間転写ベルト５の駆動速度の算出が行われ、制御部Ａ２２及び制御部Ｂ２３による駆動速度制御に用いられる。
【００９４】
フィルタ部３８には、抵抗とコンデンサで構成されるＲＣフィルタを用いたが、所定の帯域の周波数成分を抽出することができれば他の構成であっても良い。また、ＣＰＵ内部でソフトウェアによってフィルタリングをする様に構成することも可能である。
【００９５】
この様に、本実施形態によれば、エッジセンサ１５の出力に基づいて中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行の両方の制御を行うことができるため、駆動速度を検出するためのセンサ等を別途設ける必要がなく、構成を簡易化することが可能となる。
【００９６】
また、本発明に係る無端ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御は、コンピュータにより実行可能なプログラムにより実現することができ、プログラムを記録した記録媒体をコンピュータにより読み取らせて実現することも可能である。
【００９７】
なお、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置では、蛇行制御と共に駆動速度を制御する場合について説明したが、中間転写ベルト５の移動量に基づいて回転位置を算出することにより、同様の構成にて回転位置を制御することもできる。
＜まとめ＞
以上詳細に説明した様に、本発明の実施形態によれば、無端ベルトである中間転写ベルト５の幅方向の端部位置を検出するエッジセンサ１５の検出結果から、中間転写ベルト５の幅方向位置及び駆動速度の両方を求めることができる。
【００９８】
したがって、中間転写ベルト５の駆動速度を検出するためのスケール及びスケールセンサといった検出手段を別途設ける必要が無いため、装置構成を簡素化することができ、コストダウンを達成することが可能となる。
【００９９】
また、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置を用いた画像形成装置によれば、出力画像に色ずれや色むらといった不具合の無い高品質な画像を提供することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
５ 中間転写ベルト（無端ベルト）
１５ エッジセンサ（端部位置検出部）
２２ 制御部Ａ（駆動速度制御部）
２３ 制御部Ｂ（駆動速度制御部）
２４ 制御部Ｃ（幅方向位置制御部）
３８ フィルタ部
３９ 駆動速度算出部
１００ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０２】
【特許文献１】特開平１１−０２４５０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５９４８号公報
【技術分野】
【０００１】
回転駆動する無端ベルトの駆動装置に関し、特に、無端ベルトの駆動速度又は回転位置の制御と蛇行制御とを簡易な構成で行う無端ベルト駆動装置、画像形成装置及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を用いた画像形成装置における中間転写ベルト等の無端ベルトを複数のローラに張架した状態で駆動させると、無端ベルトの駆動方向に直交する幅方向にベルトが移動する蛇行が発生する場合がある。
【０００３】
特に色の異なるトナー画像を無端ベルトである中間転写ベルト上に転写して色重ねする画像形成装置では、上記した蛇行が発生すると各色のトナー画像の転写位置がずれるため、最終的に出力される画像に色ずれや色むらとして現れてしまう。
【０００４】
そこで、画像形成装置の中間転写ベルト等の無端ベルトの蛇行を制御する方法として、無端ベルトの支持ローラを傾けて駆動することで蛇行量を調整する方法（以下、「ステアリング方式」という）が知られている。
【０００５】
上記したステアリング方式では、無端ベルトの端部位置を検出するエッジセンサを設け、検出したベルト端部位置からベルトの蛇行量を算出し、算出した蛇行量に基づき傾き動作を行う支持ローラ（以下、「ステアリングローラ」という）の傾きを調整することで、無端ベルトの蛇行制御を行う。
【０００６】
例えば特許文献１では、無端ベルトの幅方向の位置変動を修正すべく、ステアリングモータを駆動源として動作するステアリングモジュールと、無端ベルトの幅方向のエッジ位置を検出するエッジセンサとを設け、エッジセンサによるエッジ位置の検出データ等からステアリングモータを駆動させ、無端ベルトの蛇行制御を行うベルト駆動装置が提案されている。
【０００７】
特許文献１に係るベルト駆動装置によれば、無端ベルトの幅方向の位置変動（蛇行）を精度良くしかも適切に修正することができ、当該ベルト駆動装置を用いた画像形成装置を用いれば、色ずれや色むらの無い高品質な出力画像を得る事が可能となる。
【０００８】
また、中間転写ベルト上で色重ねを行う画像形成装置では、中間転写ベルトの駆動速度のばらつき等によって各色のトナー画像の転写位置にずれが生じ、色ずれや色むらが画像に現れる場合があるため、蛇行と同様に駆動速度も高精度に制御する必要がある。
【０００９】
色ずれや色むらといった不良画像の発生を防止する無端ベルトの駆動速度制御方法として、中間転写ベルトの駆動速度や回転位置を検出して制御を行うフィードバック駆動制御方法が知られている。
【００１０】
例えば特許文献２では、転写ベルトの内周面にスケールを形成し、当該スケールを読み取る検出器を設け、この検出器の検出結果に基づいて転写ベルトを駆動する駆動モータの制御を行う画像形成装置が提案されている。
【００１１】
特許文献２に係る画像形成装置によれば、転写ベルトの移動量を正確に検出して速度制御を行うことができるため、画像ずれなどの画像品質の低下をより確実に防止することができる。
【００１２】
特許文献１及び特許文献２に開示された技術を用いて、無端ベルトの蛇行制御及び駆動速度制御の両方を行う従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を図１０に示す。
【００１３】
図１０（ａ）は中間転写ベルト駆動装置の全体像、図１０（ｂ）は中間転写ベルトの内周面に形成されているスケールを示している。
【００１４】
図１０（ａ）に示した中間転写ベルト５は、駆動ローラ９、ステアリングローラ６等によって所定の張力がかけられた状態で支持され、中転モータ１６からの駆動力を駆動ローラ９が受けることによって、図中矢印Ａ方向に回転駆動する。
【００１５】
中間転写ベルト５には、駆動ローラ９の回転速度を検出するエンコーダ１４、中間転写ベルト５の駆動速度を検出するためのスケール７４及びスケールセンサ３１、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５が設けられている。
【００１６】
スケール７４は、中間転写ベルト５の内周面の全周に渡って設けられ、図１０（ｂ）に示す様に中間転写ベルト５の駆動方向に沿って反射部７４ａと非反射部７４ｂとが交互に配列されている。
【００１７】
スケールセンサ３１は、スケール７４が移動する経路上に設けられ、スケール７４の反射部７４ａ及び非反射部７４ｂを検知し、中間転写ベルト５の駆動速度を検出することができる。
【００１８】
また、ステアリング方式により、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５の出力結果に応じてステアリングローラ６を傾けることで中間転写ベルト５の蛇行制御を行う様に構成されている。
【００１９】
ステアリングローラ６の傾きを制御するステアリング部７０は、ステアリングローラ６の一方の端部に設けられたステアリングモータ１２、偏心カム１１等で構成され、ステアリングローラ６を図中矢印Ｂ方向に傾けることができる。ステアリングローラ６を傾けると、中間転写ベルト５が駆動する間に一方に移動するため、幅方向の位置を修正することが可能になる。
【００２０】
以上の構成により、エンコーダ１４、スケールセンサ３１の検出結果から中間転写ベルト５の駆動速度の制御を行い、エッジセンサ１５の出力に基づいて中間転写ベルト５の蛇行制御を行うことが可能になり、色ずれや色むら等の不良画像の発生を防ぐことができる。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２１】
しかしながら、上記した構成により無端ベルトの駆動速度と蛇行の両方の制御を行うためには、無端ベルトの駆動速度を検出するスケール及びスケールセンサ、無端ベルトの駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出するエッジセンサ等、複数のセンサを必要とし、装置構成の複雑化及びコストの増大を招いていた。
【００２２】
そこで本発明では、簡易な構成で無端ベルトの駆動制御及び蛇行制御を高精度に行うことができる無端ベルト駆動装置、画像形成装置及びプログラム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】
【００２３】
本発明は上記課題に鑑み、回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、前記端部位置検出部の検出結果から所定の帯域の周波数成分のみを抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部の抽出結果における前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化から、前記無端ベルトの駆動速度を算出する駆動速度算出部と、前記駆動速度算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動速度を制御する駆動速度制御部と、を有することを特徴とする。
【００２４】
また、本発明は上記課題に鑑み、回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、前記端部位置検出部の検出結果から所定の帯域の周波数成分のみを抽出するフィルタ部と、前記フィルタ部の抽出結果における前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化から、前記無端ベルトの回転位置を算出する回転位置算出部と、前記回転位置算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの回転位置を制御する回転位置制御部と、を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の実施形態によれば、無端ベルトに設けられたエッジセンサの検出結果を用いて無端ベルトの幅方向位置を求めると共に、駆動速度又は回転位置を算出することができる。このため、無端ベルトの駆動速度又は回転位置を検出するためのスケール及びスケールセンサを別途設ける必要がなく、無端ベルトの駆動速度と蛇行の両方を高精度に制御することができる。
【００２６】
したがって、構成を簡素化できるためコストダウンが可能であり、なお且つ、無端ベルトの駆動速度及び蛇行の両方について高精度な制御を行う無端ベルト駆動装置、画像形成装置及びプログラムを提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態に係る画像形成装置の概略構成の例を示す図
【図２】実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を示す図
【図３】実施形態に係るエッジセンサの構成例を示す図
【図４】実施形態に係る中間転写ベルトの幅方向位置をステアリングローラの傾きにより移動させる例を示す図
【図５】実施形態に係るエッジセンサ出力の例を示す図
【図６】実施形態に係るエッジセンサ出力の例を示す図
【図７】実施形態に係る中間転写ベルトの張り合わせの例を示す図
【図８】実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図
【図９】実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置のハードウェア構成例を示す図
【図１０】従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を示す図
【図１１】従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、本発明の好適な実施の形態（以下「実施形態」という）について、図面を用いて詳細に説明する。
＜画像形成装置の構成＞
図１に、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置を有する画像形成装置１００の概略構成の例を示す。
【００２９】
画像形成装置１００は、感光体ドラム４０、感光体ドラム４０を帯電させる帯電装置１８、帯電された感光体４０上に形成された静電潜像にトナーを付着させる現像装置６１等を含む画像形成部を、イエロー(Ｙ)、シアン(Ｃ)、マゼンタ(Ｍ)、黒（Ｋ）の各色ごとに複数有する、いわゆるタンデム方式の画像形成装置である。
【００３０】
画像形成装置１００がコピー又はプリントの指示を受け付けると、帯電装置１８によって表面が一様に帯電された感光体ドラム４０の表面に、光書き込み装置３が画像データに対応した静電潜像を形成する。
【００３１】
感光体ドラム４０の表面に形成された静電潜像は、現像装置６１によりトナーが付着され、トナー画像として顕像化される。各感光体ドラム４０上に形成された色が異なるトナー画像は、中間転写ベルト５に重ねて転写され、中間転写ベルト５上にフルカラートナー画像が形成される。
【００３２】
中間転写ベルト５に一次転写されたトナー画像は、搬送される用紙Ｐが斥力ローラ８と二次転写ローラ１０との間を通過する際に、両ローラ間にバイアスをかけることにで用紙Ｐに二次転写される。
【００３３】
トナー画像を乗せた用紙Ｐは、さらに搬送されて定着装置２５を通過する際に熱と圧力を加えられてトナー画像が定着し、機外のトレイ５７に排出される。
＜中間転写ベルト駆動装置の構成＞
図２に、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置の構成例を示す。
【００３４】
無端ベルトである中間転写ベルト５は、駆動ローラ９、ステアリングローラ６、斥力ローラ８、従動ローラ７によって所定の張力がかけられた状態で支持され、中転モータ１６からの駆動力を駆動ローラ９が受けることによって、図中矢印Ａ方向に回転駆動する。
【００３５】
中間転写ベルト５は、上記した様にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応した感光体ドラム４０と接する様に配設され、斥力ローラ８に対向する位置には二次転写ローラ１０が設けられている。
【００３６】
感光体ドラム４０上に形成された各色のトナー画像は、中間転写ベルト５に重ねて転写されることでカラー画像が形成される。そのため、中間転写ベルト５が回転駆動する速度が変動したり、駆動方向と直交する幅方向の位置が変動して蛇行したりすると、出力画像に色ずれや色むらといった不良画像として現れてしまう。したがって、中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行は高精度に制御される必要がある。
【００３７】
そのために、駆動ローラ９の回転速度を検出するエンコーダ１４、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５が設けられている。
【００３８】
エンコーダ１４は、中転モータ１６によって駆動される駆動ローラ９の回転速度検出手段であり、駆動ローラ９の回転軸に取り付けられている。エンコーダ１４は、例えばスリットが刻まれたコードホイールと、スリットを工学的に読み取るエンコーダセンサとで構成される。
【００３９】
中間転写ベルト５の幅方向端部位置を検出するエッジセンサ１５は、中間転写ベルト５の端部に設けられ、中間転写ベルト５の駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出することができる。
【００４０】
図３に、本実施形態に係るエッジセンサの構成例を示す。
【００４１】
エッジセンサ１５は、受発光部１５ａ、ベルト接触部１５ｂ及び回転軸１５ｃとで構成されている。ベルト接触部１５ｂは中間転写ベルト５方向に不図示の構成により付勢されており、中間転写ベルト５が蛇行した場合（図５（ｂ）又は（ｃ））に回転軸１５ｃを中心に回転する。
【００４２】
受発光部１５ａは、受発光素子を有しており、ベルト接触部１５ｂ表面に光を照射し、その反射光を受光することでベルト接触部１５ｂの傾きを検知し、この傾きから中間転写ベルト５の駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出することができる。なお、端部位置検出部であるエッジセンサ１５は、無端ベルトの端部位置を検出できる構成であれば良く、上記に限るものではない。
【００４３】
また、図２に示した様にエッジセンサ１５の検出結果に基づいて中間転写ベルト５の蛇行制御を行うために、ステアリングローラ６の一方の軸には、ステアリングローラ６を傾ける動作を行うステアリング部７０が設けられている。
【００４４】
ステアリング部７０は、ステアリングローラ６の一方の軸を保持し、回転軸７２を中心に回転することが可能なローラ保持部材７１と、ローラ保持部材７１を回転させる偏心カム１１とステアリングモータ１２とで構成される。
【００４５】
アーム状部材７１のステアリングローラ６側の端部には弾性材であるバネを有し、ステアリングローラ６を中間転写ベルト５方向に付勢している。ローラ保持部材７１のステアリングローラ６と反対側の端部は、ギヤを介してステアリングモータ１２に接続する偏心カム１１と接する様に設けられている。
【００４６】
ステアリングモータ１２が駆動するとギヤを介して偏心カム１１が回転し、偏心カム１１の位置に応じてローラ保持部材７１が回転軸７２を中心に回転する。ローラ保持部材７１が回転すると、ステアリングローラ６が図中矢印Ｂ方向に傾く様に動作する。
【００４７】
図４に、実施形態に係る中間転写ベルトの幅方向位置を、ステアリングローラの傾きにより移動させる例を示す。図４は、中間転写ベルト５の感光体ドラム４０方向からの上面図である。
【００４８】
図４は、中間転写ベルト５が全体的にＸ２方向に移動した状態で回転駆動している様子を示している。この場合には、ステアリングモータ１２を駆動してローラ保持部材７１を回転させてステアリングローラ６を図中矢印α方向に傾ける動作を行う。
【００４９】
ステアリングローラ６が図中矢印α方向に傾くことで、中間転写ベルト５は駆動する間に図中Ｘ１方向に移動し、蛇行状態を解消できる。
【００５０】
図示した例とは逆方向に中間転写ベルト５が移動して駆動している場合には、ステアリングローラ６を図中矢印α方向とは反対方向に傾けることで、同様に蛇行状態を解消することができる。
【００５１】
本実施形態に係る無端ベルトである中間転写ベルト５の駆動装置は、エッジセンサ１５を用いて中間転写ベルト５の駆動方向と直交する幅方向の端部位置を検出し、この検出結果に基づいてステアリングローラ６を傾ける動作を行うことで蛇行量を調整する。
【００５２】
また、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置は、後述する算出方法によりエッジセンサ１５の検出結果から中間転写ベルト５の駆動速度又は回転位置を求めることができるため、中間転写ベルト５の内周面にスケール７４及びスケールセンサ３１等、駆動速度又は回転位置を検出するためのセンサ等は設けていない。
【００５３】
したがって、中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行の両方の制御を、構成を複雑化することなく高精度に行うことができる。
＜エッジセンサの検出結果＞
図５に、本実施形態に係るエッジセンサ１５の出力例を示す。図５（ａ）は横軸に時間、縦軸に振幅を取ったエッジセンサ１５の出力波形であり、図５（ｂ）はエッジセンサ１５の出力から所定の帯域の周波数成分のみをフィルタリングして抽出した波形を示している。
【００５４】
中間転写ベルト５は、幅方向の端部を切断する際にできた微細な凹凸を端部に有しており、この微小な凹凸が図５（ａ）に示すエッジセンサ１５の出力波形に微細な振幅の変化として現れている。
【００５５】
ここで、図７に本実施形態に係る中間転写ベルト５を張り合わせによって作製する例を示す。
【００５６】
無端ベルトである中間転写ベルト５は、図７（ａ）に示した様にベルト部材の端部を張り合わせ部４９として、もう一方の端部と張り合わせることによって作製している。
【００５７】
中間転写ベルト５の幅方向端部が、駆動方向に対して完全に平行になる様に張り合わせることが好ましいが、実際には図７（ｂ）に示した様に僅かにずれが生じてしまう。このために、中間転写ベルト５の端部位置を検出するエッジセンサ１５からは、図５（ａ）に示した様に大きな振幅を伴った波形が検出されることとなる。
【００５８】
エッジセンサ１５の出力波形において、張り合わせのずれによって生じる振幅の大きさは数十μｍから１ｍｍ程度であり、端部を切断する際に生じた微細な凹凸による振幅の変化は数μｍから数十μｍ程度である。
【００５９】
エッジセンサ１５の検出結果から、端部を切断する際に生じた微細な凹凸による振幅の変化を除去し、中間転写ベルト５の張り合わせのずれによって生じる振幅の変化のみを残す様にフィルタリングを行い、図５（ｂ）に示す波形を取得する。
【００６０】
フィルタリングは、例えば高周波成分を遮断し、低周波成分のみを通過させるローパスフィルタを用いて行う。遮断する周波数の設定は、中間転写ベルトの駆動速度に応じて変化させることで、エッジセンサ１５の出力波形から必要な波形のみを抽出することができる。
【００６１】
中間転写ベルト５の幅方向端部の位置は、例えば図５（ｂ）に示した中間転写ベルト５の一周分の波形を平均化して求める。ベルト一周分の波形を平均化することで、中間転写ベルト５全体の蛇行量を精度良く求めることができ、中間転写ベルト５の蛇行制御を精度良く行うことが可能となる。
【００６２】
また、図７（ｃ）に示した様な状態で中間転写ベルト５の張り合わせにずれが生じ、幅方向端部に段差ができた場合には、エッジセンサ１５の出力波形は図６（ａ）の様になる。
【００６３】
図６（ａ）に示したエッジセンサ１５の出力波形には、中間転写ベルト５の張り合わせのずれによって大きな振幅を生じると共に、時間ｔａ、ｔｂ、ｔｃに段差を原因とする急激な振幅の変化が現れている。
【００６４】
図６（ｂ）に、図６（ａ）に示した波形から高周波成分を遮断し、中間転写ベルト５の張り合わせのずれによる波形のみを抽出した結果を示す。得られる波形はノコギリ刃形状となり、図５に示した場合と同様に、例えば中間転写ベルト５の一周分の波形を平均化して幅方向端部位置を求めることで、中間転写ベルト５の蛇行量を検出できる。
【００６５】
この様に、端部位置検出部であるエッジセンサ１５の検出結果から、中間転写ベルト５の幅方向端部位置を求めることができ、求められた中間転写ベルト５の幅方向端部位置に基づいて蛇行制御を高精度に行うことが可能になる。
＜中間転写ベルトの駆動速度算出＞
次に、図５（ｂ）に示したエッジセンサ１５のフィルタリング後の出力波形から、中間転写ベルト５の駆動速度を算出する方法について説明する。
【００６６】
エッジセンサ１５の出力波形における振幅をＡとし、時間ｔ１でのエッジセンサ１５の出力をＸ（ｔ１）、時間ｔ２での出力をＸ（ｔ２）とすると、時間ｔ１及び時間ｔ２におけるエッジセンサ１５の出力波形における位相θ（ｔ１）及びθ（ｔ２）は下式で求めることができる。
【００６７】
θ（ｔ１） ＝ ｓｉｎ−１（Ｘ（ｔ１）／Ａ） ・・・ （式１）
θ（ｔ２） ＝ ｓｉｎ−１（Ｘ（ｔ２）／Ａ） ・・・ （式２）
ここで、中間転写ベルト５の周長をＬとすると、時間ｔ１から時間ｔ２までの中間転写ベルト５の移動量Ｗは、下式により求めることができる。
【００６８】
Ｗ ＝ （θ（ｔ１）−θ（ｔ２））／２π×Ｌ ・・・ （式３）
したがって、中間転写ベルト５の駆動速度Ｖは、移動量Ｗと時間から下式により求めることができる。
【００６９】
Ｖ ＝ Ｗ／（ｔ１−ｔ２） ・・・ （式４）
（式１）から（式４）によって、エッジセンサ１５の出力から中間転写ベルト５の駆動速度を算出することができ、算出した値に基づいて駆動速度の制御を行うことができる。
【００７０】
なお、移動量及び駆動速度を算出する時間ｔ１及びｔ２の時間間隔は、任意の間隔で算出することができるが、例えばマイクロ秒、ナノ秒といった間隔に設定することができる。
【００７１】
また、図６（ｂ）に示したエッジセンサ１５の出力波形からは、以下の通りに中間転写ベルト５の駆動速度を求めることができる。
【００７２】
図６（ｂ）に示したエッジセンサ１５の出力波形の振幅をＡとし、時間ｔ１でのエッジセンサ出力をＸ（ｔ１）、時間ｔ２でのエッジセンサ出力をＸ（ｔ２）、中間転写ベルト５の周長をＬとすると、時間ｔ１からｔ２までの中間転写ベルト５の移動量Ｗは下式により求めることができる。
【００７３】
Ｗ ＝ （Ｘ（ｔ１）−Ｘ（ｔ２））／２Ａ×Ｌ ・・・ （式５）
また、中間転写ベルト５の駆動速度Ｖは、移動量Ｗと時間から下式により求めることができる。
【００７４】
Ｖ ＝ Ｗ／（ｔ１−ｔ２） ・・・ （式６）
したがって、中間転写ベルト５の作製時に張り合わせ部がずれて端部に段差を有する場合においても、エッジセンサ１５の出力波形から中間転写ベルト５の駆動速度を精度良く求めることができる。
＜中間転写ベルトの駆動速度制御及び蛇行制御＞
次に、中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御について説明する。
【００７５】
まず、図１１に従来例に係る中間転写ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図を示す。図１１（ａ）は駆動速度制御のブロック図、図１１（ｂ）は蛇行制御のブロック図である。
【００７６】
従来例に係る中間転写ベルト駆動装置は、図１０に示した様にエンコーダ１４、エッジセンサ１５に加えて中間転写ベルト５の内周面にスケール７４と、スケール７４を読み取るスケールセンサ３１が設けられている。
【００７７】
図１１（ａ）に示した駆動速度制御では、まず目標速度［ｒａｄ／ｓ］とスケールセンサ３１によって検出された中間転写ベルト５の駆動速度とを比較し、制御部Ａ２２で制御量を出力する。次に制御部Ｂ２３で制御部Ａ２２の出力と、エンコーダ１４の出力とを比較して、モータドライバ１９の入力信号を決定する。モータドライバ１９は制御部Ｂからの制御情報に従って中転モータ１６の駆動を制御する。
【００７８】
駆動速度制御系全体としては、エンコーダ１４からのインナーループと、スケールセンサ３１からのアウターループによる二重フィードバック制御となっている。
【００７９】
図１１（ｂ）に示した蛇行制御は、駆動速度制御とは完全に独立した制御系となっている。
【００８０】
まず、入力情報である目標位置［μｍ］と、エッジセンサ１５の出力に基づいて求められた中間転写ベルト５の端部位置とを比較し、制御部Ｃ２４が中間転写ベルト５の蛇行量に対応したステアリング量（ステアリングモータのステップ数）をモータドライバ２９に出力する。
【００８１】
モータドライバ２９は制御部Ｃ２４からの制御情報に従って、ステアリングモータ１２を駆動し、ステアリングローラ６の傾きを制御する。
【００８２】
エッジセンサ１５の検出結果は、平均化処理部３７によって所定時間、例えばベルト一周分を平均化した上で蛇行量を算出し、フィードバック制御を行う。
【００８３】
この様に、従来例では中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行を高精度に制御するために、スケール７４、スケールセンサ３１、エッジセンサ１５、エンコーダ１４を設け、上記した異なる２つの制御系を構成する必要があり、装置構成の複雑化及びコストの上昇を招いていた。
【００８４】
次に、図８に本実施形態に係る中間転写ベルトの駆動速度制御及び蛇行制御のブロック図を示す。
【００８５】
駆動速度制御は、従来例と同様に二重フィードバック制御を行っているが、中間転写ベルト５の駆動速度をエッジセンサ１５の出力に基づいて算出している点で従来例とは異なっている。
【００８６】
中間転写ベルト５の駆動速度は、エッジセンサ１５の出力からフィルタ部３８によって所定の帯域の周波数成分のみを抽出し、駆動速度算出部３９が上記した算出方法で算出する。
【００８７】
駆動速度の算出方法は、図５又は図６に示したエッジセンサ１５の出力波形に応じて変更する必要があるが、作製された中間転写ベルト５の形状に応じて予め算出方法を設定するか、エッジセンサ１５からの出力波形に応じて算出方法を切り替える様にしても良い。
【００８８】
算出された中間転写ベルト５の駆動速度は目標速度［ｒａｄ／ｓ］と比較され、制御部Ａ２２、制御部Ｂ２３等によって中間転写ベルト５の駆動速度が制御される。
【００８９】
蛇行制御は従来例と同様に、エッジセンサ１５の出力を平均化処理部３７で一定時間平均化した上で蛇行量を算出し、フィードバック制御を行っている。
【００９０】
本実施形態では、無端ベルトである中間転写ベルト５の幅方向端部位置を検出するエッジセンサ１５の出力から中間転写ベルト５の駆動速度を算出するため、駆動速度及び蛇行の両方の制御を一つの制御系で行う様に構成することができる。
＜ベルト駆動制御装置のハード構成＞
図９に、実施形態に係る中間転写ベルト駆動制御装置のハードウェア構成の例を示す。
【００９１】
制御基板７５は、ＣＰＵ７６、モータドライバ１９、２９、フィルタ部３８を備えており、ＣＰＵ７６は制御部Ａ２２，制御部Ｂ２３、制御部Ｃ２４、平均化処理部３７及び駆動速度算出部３９を有している。
【００９２】
エッジセンサ１５の出力は、制御基板７５に入力された後、基板内で２つに分岐する。一方は直接ＣＰＵ７６に入力され、平均化処理部３７によって平均化された後に制御部Ｃ２４に入力され、蛇行制御に用いられる。
【００９３】
エッジセンサ１５の出力の他方は、フィルタ部３８を介してＣＰＵ７６に入力され、駆動速度算出部３９により中間転写ベルト５の駆動速度の算出が行われ、制御部Ａ２２及び制御部Ｂ２３による駆動速度制御に用いられる。
【００９４】
フィルタ部３８には、抵抗とコンデンサで構成されるＲＣフィルタを用いたが、所定の帯域の周波数成分を抽出することができれば他の構成であっても良い。また、ＣＰＵ内部でソフトウェアによってフィルタリングをする様に構成することも可能である。
【００９５】
この様に、本実施形態によれば、エッジセンサ１５の出力に基づいて中間転写ベルト５の駆動速度及び蛇行の両方の制御を行うことができるため、駆動速度を検出するためのセンサ等を別途設ける必要がなく、構成を簡易化することが可能となる。
【００９６】
また、本発明に係る無端ベルト駆動装置の駆動速度制御及び蛇行制御は、コンピュータにより実行可能なプログラムにより実現することができ、プログラムを記録した記録媒体をコンピュータにより読み取らせて実現することも可能である。
【００９７】
なお、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置では、蛇行制御と共に駆動速度を制御する場合について説明したが、中間転写ベルト５の移動量に基づいて回転位置を算出することにより、同様の構成にて回転位置を制御することもできる。
＜まとめ＞
以上詳細に説明した様に、本発明の実施形態によれば、無端ベルトである中間転写ベルト５の幅方向の端部位置を検出するエッジセンサ１５の検出結果から、中間転写ベルト５の幅方向位置及び駆動速度の両方を求めることができる。
【００９８】
したがって、中間転写ベルト５の駆動速度を検出するためのスケール及びスケールセンサといった検出手段を別途設ける必要が無いため、装置構成を簡素化することができ、コストダウンを達成することが可能となる。
【００９９】
また、本実施形態に係る中間転写ベルト駆動装置を用いた画像形成装置によれば、出力画像に色ずれや色むらといった不具合の無い高品質な画像を提供することができる。
【０１００】
なお、上記実施形態に挙げた構成等に、その他の要素との組み合わせなど、ここで示した構成に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。
【符号の説明】
【０１０１】
５ 中間転写ベルト（無端ベルト）
１５ エッジセンサ（端部位置検出部）
２２ 制御部Ａ（駆動速度制御部）
２３ 制御部Ｂ（駆動速度制御部）
２４ 制御部Ｃ（幅方向位置制御部）
３８ フィルタ部
３９ 駆動速度算出部
１００ 画像形成装置
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１０２】
【特許文献１】特開平１１−０２４５０７号公報
【特許文献２】特開平１１−２９５９４８号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転駆動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部が抽出した波形から、前記無端ベルトの駆動速度を算出する駆動速度算出部と、
前記駆動速度算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動速度を制御する駆動速度制御部と、
を有することを特徴とする無端ベルト駆動装置。
【請求項２】
前記駆動速度算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での位相差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの駆動速度を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項３】
前記駆動速度算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での出力値の差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの駆動速度を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項４】
回転駆動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部が抽出した波形から、前記無端ベルトの回転位置を算出する回転位置算出部と、
前記回転位置算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの回転位置を制御する回転位置制御部と、
を有することを特徴とする無端ベルト駆動装置。
【請求項５】
前記回転位置算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での位相差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの回転位置を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項６】
前記回転位置算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での出力値の差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの回転位置を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項７】
前記フィルタ部は、前記無端ベルトの駆動速度に応じて、前記端部位置検出部の検出結果から抽出する周波数成分の帯域を変える
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項８】
前記端部位置検出部の検出結果に基づいて、前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する幅方向位置制御部を有する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の無端ベルト駆動装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、を有し、前記端部位置検出部の検出結果に基づいて前記無端ベルトの駆動速度を制御する無端ベルト駆動装置に設けられたコンピュータに、
前記端部位置検出部から前記無端ベルトの端部位置を取得するステップと、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するステップと、
前記抽出した波形から、前記無端ベルトの駆動速度を算出するステップと、
前記無端ベルトの駆動速度の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動速度の制御量を算出するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、を有し、前記端部位置検出部の検出結果に基づいて前記無端ベルトの回転位置を制御する無端ベルト駆動装置に設けられたコンピュータに、
前記端部位置検出部から前記無端ベルトの端部位置を取得するステップと、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するステップと、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するステップと、
前記抽出した波形から、前記無端ベルトの回転位置を算出するステップと、
前記無端ベルトの回転位置の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの回転位置の制御量を算出するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１】
回転駆動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部が抽出した波形から、前記無端ベルトの駆動速度を算出する駆動速度算出部と、
前記駆動速度算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動速度を制御する駆動速度制御部と、
を有することを特徴とする無端ベルト駆動装置。
【請求項２】
前記駆動速度算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での位相差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの駆動速度を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項３】
前記駆動速度算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での出力値の差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの駆動速度を求める
ことを特徴とする請求項１に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項４】
回転駆動する無端ベルトと、
前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するフィルタ部と、
前記フィルタ部が抽出した波形から、前記無端ベルトの回転位置を算出する回転位置算出部と、
前記回転位置算出部の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの回転位置を制御する回転位置制御部と、
を有することを特徴とする無端ベルト駆動装置。
【請求項５】
前記回転位置算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での位相差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの回転位置を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項６】
前記回転位置算出部は、
前記フィルタ部が抽出した波形における所定の時間間隔での出力値の差、振幅及び前記無端ベルトの周長から前記無端ベルトの前記時間間隔での移動量を算出し、
算出した前記移動量から、前記無端ベルトの回転位置を求める
ことを特徴とする請求項４に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項７】
前記フィルタ部は、前記無端ベルトの駆動速度に応じて、前記端部位置検出部の検出結果から抽出する周波数成分の帯域を変える
ことを特徴とする請求項１から６のいずれか一項に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項８】
前記端部位置検出部の検出結果に基づいて、前記無端ベルトの幅方向の位置を制御する幅方向位置制御部を有する
ことを特徴とする請求項１から７のいずれか一項に記載の無端ベルト駆動装置。
【請求項９】
請求項１から８のいずれか一項に記載の無端ベルト駆動装置を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、を有し、前記端部位置検出部の検出結果に基づいて前記無端ベルトの駆動速度を制御する無端ベルト駆動装置に設けられたコンピュータに、
前記端部位置検出部から前記無端ベルトの端部位置を取得するステップと、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するステップと、
前記抽出した波形から、前記無端ベルトの駆動速度を算出するステップと、
前記無端ベルトの駆動速度の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの駆動速度の制御量を算出するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【請求項１１】
回転駆動する無端ベルトと、前記無端ベルトの回転駆動方向に直交する幅方向の端部位置を検出する端部位置検出部と、を有し、前記端部位置検出部の検出結果に基づいて前記無端ベルトの回転位置を制御する無端ベルト駆動装置に設けられたコンピュータに、
前記端部位置検出部から前記無端ベルトの端部位置を取得するステップと、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するステップと、
前記端部位置検出部による前記無端ベルトの端部位置の周期的な変化を示す出力波形から、所定の帯域の周波数成分の波形を抽出するステップと、
前記抽出した波形から、前記無端ベルトの回転位置を算出するステップと、
前記無端ベルトの回転位置の算出結果に基づいて、前記無端ベルトの回転位置の制御量を算出するステップと、
を実行させることを特徴とするプログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２０１３−３３０２（Ｐ２０１３−３３０２Ａ）
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３３２７０（Ｐ２０１１−１３３２７０）
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月７日（２０１３．１．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月１５日（２０１１．６．１５）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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