(57)【要約】【課題】無端状ベルトまたはドラムの周長の加工精度に依存することなく、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出すること。【解決手段】無端状ベルト２の周方向に沿ってリニアスケール２３を部分的に形成し、リニアスケール２３に印刷された複数のタイミングマークを、無端状ベルト２が１回転する間に、センサ２４１、２４２、２４３のうち少なくとも２個のセンサが検出し、各センサの出力パルスを基にリニアエンコーダ２５から速度信号としてのパルス信号Ｓを出力し、パルス信号Ｓと指令パルス信号との差を零にするための制御信号をコントローラ２６で生成し、この制御信号にしたがって駆動モータ２７を駆動することで、無端状ベルト２の表面速度を一定に制御する。【選択図】　　　　図１
2004069933.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無端状ベルトまたはドラム上にその周方向に沿って部分的に形成されたリニアスケールの複数のタイミングマークをそれぞれ検出してパルス信号を出力する複数のタイミングマーク検出手段と、前記各タイミングマーク検出手段の検出によるパルス信号を前記無端状ベルトまたはドラムが一回転する間に順次選択し、選択したパルス信号を基に前記無端状ベルトまたはドラムの速度に対応した周波数の速度信号を順次出力する速度信号発生手段とを備え、前記各タイミングマーク検出手段は、無端状ベルトまたはドラムの周方向に沿って分散して配置されているとともに、前記無端状ベルトまたはドラムが一回転する間、いずれかのタイミングマーク検出手段がタイミングマークを検出する位置に配置されてなる速度検出器。
【請求項２】
無端状ベルトまたはドラム上にその周方向に沿って複数の列に分かれて部分的に形成され、且つ全体として全周に亘って形成された複数のリニアスケールのタイミングマーク群をそれぞれ検出してパルス信号を出力する複数のタイミングマーク検出手段と、前記各タイミングマーク検出手段の検出によるパルス信号を前記無端状ベルトまたはドラムが一回転する間に順次選択し、選択したパルス信号を基に前記無端状ベルトまたはドラムの速度に対応した周波数の速度信号を順次出力する速度信号発生手段とを備えてなる速度検出器。
【請求項３】
請求項１または２に記載の速度検出器において、前記各タイミングマーク検出手段の検出による各パルス信号と前記速度信号との間のタイミングのずれを遅延時間として計測する遅延時間計測手段を備え、前記速度信号発生手段は、前記選択したパルス信号に応答して、前記遅延時間計測手段の計測による遅延時間のうち前記選択したパルス信号と前記速度信号との間のタイミングのずれを示す遅延時間だけ遅延して前記速度信号を出力してなることを特徴とする速度検出器。
【請求項４】
請求項３に記載の速度検出器において、前記複数のタイミングマーク検出手段のうち相前後して前記速度信号発生手段によるパルス信号の選択の対象となる２つのタイミングマーク検出手段は、前記遅延時間計測手段が前記遅延時間を計測し、且つ前記速度信号発生手段が前記パルス信号を選択して前記速度信号を発生するまでの期間は重複してパルス信号を出力してなることを特徴とする速度検出器。
【請求項５】
無端状ベルトまたはドラム上にその回転方向に沿って複数の列に分かれて部分的に形成され、且つ全体として全周に亘って形成された複数のリニアスケールと、前記無端状ベルトまたはドラム上に形成された感光層を有する感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電器と、前記帯電器により帯電された感光体の表面に情報に従った光を照射して静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像にトナーを付着して前記静電潜像を前記トナーによって可視化する現像器と、前記トナーによるトナー像を記録媒体に転写する転写器と、前記感光体の表面に残ったトナーを排除する清掃器とを含む画像形成手段と、前記転写器により前記記録媒体に転写されたトナー像を前記記録媒体にトナー画像として定着する定着手段と、前記記録媒体を前記転写器と前記定着手段とを結ぶ搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記無端状ベルトまたはドラムを回転駆動する回転駆動手段と、前記無端状ベルトまたはドラムの速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、前記速度検出手段の検出による速度信号と目標速度との差を零に抑制するための制御信号を生成し、前記制御信号に従って前記回転駆動手段による回転駆動を制御する制御手段とを備えてなる画像形成装置において、前記速度検出手段として、請求項１、２、３または４のうちいずれか１項に記載の速度検出器を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項５に記載の画像形成装置において、前記複数のリニアスケールは、前記無端状ベルトまたはドラム上にその周方向に沿って２列に分かれて交互に配列され、前記各列のリニアスケールの両端側は、前記無端状ベルトまたはドラムの幅方向において他の列のリニアスケールと一部のタイミングマークが重複する領域として形成されてなることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項５または６に記載の画像形成装置において、前記無端状ベルトまたはドラム上の複数のリニアスケールは、テープ状の小片で構成され、前記小片には複数のタイミングマークが等間隔で形成されてなることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、速度検出器および画像形成装置に係り、特に、電子写真方式を用いてドラムまたは無端状ベルト上に画像を形成する過程で、ドラムまたはベルトの表面速度を検出するに好適な速度検出器およびこの速度検出器を用いてドラムまたはベルトの表面速度を制御するに好適な画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
複写機などの画像形成装置においては、モータにより、無端状のベルトまたはドラムを回転駆動しながらベルトまたはドラムの表面に画像を形成し、最終的に記録紙に画像を転写して出力する構成が採用されている。ここで出力される画像の画質は、無端状ベルトまたはドラムの搬送精度によって影響を受け、濃度むらや色ずれなどの現象として確認される。鮮明な出力画像を得るためには、無端状ベルトまたはドラムの搬送速度を高精度に制御することが重要であり、無端状ベルトまたはドラムの搬送速度を高精度に制御するようにしたものが各種提案されている。
【０００３】
例えば、特開平９−２６７９４６号公報に記載されている画像形成装置においては、無端状ベルトの従動ローラにエンコーダを取り付けて回転角速度を検出し、この回転角速度情報から従動ロールの回転周波数成分をフィルタで除去することによって、ベルト搬送速度を得てフィードバック信号とし、フィードバック信号と指令速度信号との比較に基づいてベルト駆動モータを制御する方法が採用されている。
【０００４】
上記画像形成装置においては、フィルタによって従動ローラの回転周波数成分を除去するようにしているため、無端状ベルトを均一に搬送することができる。しかし、回転角速度情報から従動ロールの回転周波数成分をフィルタで除去するには、エンコーダ検出信号を一旦Ｆ／Ｖ変換器によってアナログ信号に変換しなければならず、回路規模、コストの点で実用上の課題がある。また無端状ベルトの搬送速度の検出を駆動ローラや従動ローラなどの回転体に取り付けた回転角検出器で間接的に行う場合には、検出結果に回転体の回転周波数成分が重畳されるため、回転角検出器の出力をそのままフィードバックして駆動モータの制御を行うと、周期的な変動が発生してベルト搬送速度を均一にすることが困難となる。さらに無端状ベルトの厚みの変動や従動ローラと無端状ベルトとの間の滑りに対しての補正が実施できないことがある。
【０００５】
一方、無端状ベルトの厚みの変動を補正するようにしたものとして、例えば、特開２０００−３１０８９７号公報に記載されている画像形成装置が提案されている。この画像形成装置においては、無端状ベルト上に形成されたホームポジションマークを基準として、移動方向の厚さプロファイルを予め計測しておくことによって、駆動モータの速度制御を補正する方法が採用されている。この方法によれば、無端状ベルトの厚みの変動を補正することができるとともに、ベルト表面速度を一定に保つことができる。しかし、予め厚さプロファイルを計測する必要があるとともに、メンテナンスによるベルト交換時のファイル管理、計時変化に対応するために高度な制御が必要である。
【０００６】
このように、画像形成装置では、無端状ベルトまたはドラムの表面にトナーを付着させて搬送するようにしているため、無端状ベルトまたはドラムの表面速度が均一になっている必要がある。したがって、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を間接的に測定して補正をかける搬送制御では様々な要因によって誤差を生じるため、できれば、表面速度を直接測定してフィードバック制御する方法であることが望ましい。
【０００７】
このようなことから、特開平９−１７５６８７号公報に記載されているように、ベルト搬送装置においては、無端状ベルトの表面に予め印刷したタイミングマークを読み取る２つのセンサを設け、この２つのセンサの距離と、同一のタイミングマークを検出する時間差とから搬送速度を検出し、この検出結果にしたがってベルト駆動モータを制御することにより、ベルト搬送速度を均一にする方法が提案されている。
【０００８】
上記ベルト搬送装置においては、無端状ベルトの表面にタイミングマークを形成し、２つのセンサの検出出力によって通過時間を測定することで、ベルト搬送装置各部の寸法精度の影響を受けない速度制御を実現することができる。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来技術では、通過時間から搬送速度を算出したり、搬送速度を駆動モータの駆動パルスに変換したりするのに高度な制御システムを実現する必要がある。
【００１０】
一方、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を直接測定してフィードバック制御を実行するに際しては、無端状ベルトまたはドラムの表面にその全周に渡ってリニアエンコーダを形成し、リニアスケールに付された複数のタイミングマークをセンサによって検出し、このセンサからタイミングマークを検出するごとにパルス信号を出力し、このパルス信号をモータドライバへ直接フィードバック信号として入力することで、ベルトの搬送速度あるいはドラムの回転速度をフィードバック制御することができる。
【００１１】
しかしながら、無端状ベルトまたはドラム上に形成されたリニアスケールの各タイミングマークをセンサで検出し、センサからタイミングマークを検出するごとにパルス信号を一定のタイミングで出力するにも、リニアスケールの各タイミングマークが等間隔で印刷されていなければ、センサからパルス信号を一定のタイミングで出力することができなくなる。しかも、無端状ベルトまたはドラムの表面にその周方向に沿ってリニアエンコーダを形成するにも、無端状ベルトまたはドラムの周長は、加工精度によりそれぞれ異なってくる。このため、リニアスケールの各タイミングマークを等間隔で形成しても、リニアスケールが無端状ベルトまたはドラムの周囲を１周したところでは、タイミングマークに余りが生じ、この個所だけタイミングマークの間隔が他の部位のタイミングマークとは異なってしまう。このようなリニアスケールのタイミングマークをセンサで検出してパルス信号をフィードバック信号としてモータドライバへ入力しても、駆動モータの回転速度がベルト１周について１回の割合で速度変動を起こし、出力画像はバンディングと呼ばれる濃淡縞を発生することになる。
【００１２】
本発明の課題は、無端状ベルトまたはドラムの周長の加工精度に依存することなく、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出することができる速度検出器およびこの速度検出器を用いた画像形成装置を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明は、無端状ベルトまたはドラム上にその周方向に沿って部分的に形成されたリニアスケールの複数のタイミングマークをそれぞれ検出してパルス信号を出力する複数のタイミングマーク検出手段と、前記各タイミングマーク検出手段の検出によるパルス信号を前記無端状ベルトまたはドラムが一回転する間に順次選択し、選択したパルス信号を基に前記無端状ベルトまたはドラムの速度に対応した周波数の速度信号を順次出力する速度信号発生手段とを備え、前記各タイミングマーク検出手段は、無端状ベルトまたはドラムの周方向に沿って分散して配置されているとともに、前記無端状ベルトまたはドラムが一回転する間、いずれかのタイミングマーク検出手段がタイミングマークを検出する位置に配置されてなる速度検出器を構成したものである。
【００１４】
前記速度検出器を構成するに際しては、前記複数のタイミングマーク検出手段を、無端状ベルトまたはドラム上にその周方向に沿って複数の列に分かれて部分的に形成され、且つ全体として全周に亘って形成された複数のリニアスケールのタイミングマーク群をそれぞれ検出してパルス信号を出力するもので構成することができる。
【００１５】
また、前記各速度検出器を構成するに際しては、前記各タイミングマーク検出手段の検出による各パルス信号と前記速度信号との間のタイミングのずれを遅延時間として計測する遅延時間計測手段を設け、前記速度信号発生手段としては、前記選択したパルス信号に応答して、前記遅延時間計測手段の計測による遅延時間のうち前記選択したパルス信号と前記速度信号との間のタイミングのずれを示す遅延時間だけ遅延して前記速度信号を出力してなる機能を有するもので構成することができる。
【００１６】
前記各速度検出器を構成するに際しては以下の要素を付加することができる。
【００１７】
（１）前記複数のタイミングマーク検出手段のうち相前後して前記速度信号発生手段によるパルス信号の選択の対象となる２つのタイミングマーク検出手段は、前記遅延時間計測手段が前記遅延時間を計測し、且つ前記速度信号発生手段が前記パルス信号を選択して前記速度信号を発生するまでの期間は重複してパルス信号を出力してなる。
【００１８】
また、本発明は、無端状ベルトまたはドラム上にその回転方向に沿って複数の列に分かれて部分的に形成され、且つ全体として全周に亘って形成された複数のリニアスケールと、前記無端状ベルトまたはドラム上に形成された感光層を有する感光体と、前記感光体の表面を帯電する帯電器と、前記帯電器により帯電された感光体の表面に情報に従った光を照射して静電潜像を形成する露光器と、前記静電潜像にトナーを付着して前記静電潜像を前記トナーによって可視化する現像器と、前記トナーによるトナー像を記録媒体に転写する転写器と、前記感光体の表面に残ったトナーを排除する清掃器とを含む画像形成手段と、前記転写器により前記記録媒体に転写されたトナー像を前記記録媒体にトナー画像として定着する定着手段と、前記記録媒体を前記転写器と前記定着手段とを結ぶ搬送路に沿って搬送する搬送手段と、前記無端状ベルトまたはドラムを回転駆動する回転駆動手段と、前記無端状ベルトまたはドラムの速度を検出して速度信号を出力する速度検出手段と、前記速度検出手段の検出による速度信号と目標速度との差を零に抑制するための制御信号を生成し、前記制御信号に従って前記回転駆動手段による回転駆動を制御する制御手段とを備えてなる画像形成装置において、前記速度検出手段として、前記いずれかの速度検出器を備えてなることを特徴とする画像形成装置を構成したものである。
【００１９】
前記画像形成装置を構成するに際しては、以下の要素を付加することができる。
【００２０】
（１）前記複数のリニアスケールは、前記無端状ベルトまたはドラム上にその周方向に沿って２列に分かれて交互に配列され、前記各列のリニアスケールの両端側は、前記無端状ベルトまたはドラムの幅方向において他の列のリニアスケールと一部のタイミングマークが重複する領域として形成されてなる。
【００２１】
（２）前記無端状ベルトまたはドラム上の複数のリニアスケールは、テープ状の小片で構成され、前記小片には複数のタイミングマークが等間隔で形成されてなる。
【００２２】
前記した手段によれば、無端状ベルトまたはドラムが１回転する間に、無端状ベルトまたはドラム上に部分的に形成されたリニアスケールのタイミングマークをいずれかのタイミングマーク検出手段が検出し、各タイミングマーク検出手段の検出によるパルス信号を速度信号発生手段が順次選択し、選択したパルス信号を基に無端状ベルトまたはドラムの速度に対応した周波数の速度信号を順次出力するようにしているので、前記無端状ベルトまたはドラムが一回転する間、速度信号を継続して出力することができ、無端状ベルトまたはドラムの周長の加工精度に依存することなく、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出することができる。すなわち、無端状ベルトまたはドラム上にはその周方向に沿ってリニアスケールが部分的に形成されているので、無端状ベルトまたはドラムが１回転する間に、少なくとも１つのタイミングマーク検出手段によってタイミングマークを検出することができ、無端状ベルトまたはドラムの全周に渡って搬送速度に見合った周波数の速度信号を出力することができ、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出することができる。
【００２３】
また、無端状ベルトまたはドラムが１回転する間に、無端状ベルトまたはドラム上にその周方向に沿って複数の列に分かれて部分的に形成され、且つ全体として全周に亘って形成された複数のリニアスケールのタイミングマークをいずれかのタイミングマーク検出手段が検出し、各タイミングマーク検出手段の検出によるパルス信号を速度信号発生手段が順次選択し、選択したパルス信号を基に無端状ベルトまたはドラムの速度に対応した周波数の速度信号を順次出力するようにしているので、前記無端状ベルトまたはドラムが一回転する間、速度信号を継続して出力することができ、無端状ベルトまたはドラムの周長の加工精度に依存することなく、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出することができる。
【００２４】
さらに、無端状ベルトまたはドラムが１回転する間に、各タイミングマーク検出手段の検出によるパルス信号を速度信号発生手段が順次選択し、選択したパルス信号を基に無端状ベルトまたはドラムの速度に対応した周波数の速度信号を順次出力する過程で、各タイミングマーク検出手段の検出による各パルス信号と速度信号との間のタイミングのずれを遅延時間として計測し、速度信号発生手段が、選択したパルス信号に応答して、選択したパルス信号と速度信号との間のタイミングのずれを示す遅延時間だけ遅延して速度信号を出力するようにしているので、無端状ベルトまたはドラムが１回転する間、無端状ベルトまたはドラムの全周に亘って搬送速度に見合った周波数の速度信号を出力することができ、ベルトまたはドラムの周長の加工精度に依存することなく、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出することができる。
【００２５】
したがって、このような速度検出器を画像形成装置に採用することで、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を一定に制御することができ、濃度むら、色ずれのない鮮明な画像を得ることができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面に基づいて説明する。図１は本発明に係る速度検出器を採用した無端状ベルト搬送システムのブロック構成図である。図１において、無端状ベルト搬送システムは、無端状ベルト２と、駆動ローラ２１と、従動ローラ２２と、リニアスケール２３と、センサ２４（２４１、２４２、２４３）、リニアエンコーダ２５、コントローラ２６、駆動モータ２７を備えて構成されている。
【００２７】
無端状ベルト２は、ＰＥＴやポリイミドなどの高分子材料を基材として、用途によって表面に感光層や保護層が設けられており、導電性材料を混合するなどの付加機能を加えたフィルムを無端状に成形したもので構成されている。この無端状ベルト２は、ループを形成する搬送路として、駆動ローラ２１と従動ローラ２２によって一定の張力が掛けられており、駆動モータ２７の回転駆動によって搬送されるようになっている。無端状ベルト２の表面には、リニアスケール２３が無端状ベルト２の周方向（搬送方向）に沿って部分的に形成されており、リニアスケール２３には複数のタイミングマークが等間隔で印刷されている。
【００２８】
リニアスケール２３は３個のセンサ２４１〜２４３の方式に合わせて、凹凸によるスケール、磁気スケール、光学反射率を変えた反射型光学スケール、透過型光学スケールを用いて構成することができ、これらは印刷やテープ状のものを貼り付ることによって形成することができる。センサ２４１、２４２、２４３は、リニアスケール２３に印刷されたタイミングマークを検出してパルス信号を出力するタイミングマーク検出手段として構成されており、このセンサ２４１〜２４３としては、接触式、磁気式、光学式など運用条件に合わせていずれかの方式のものを選択することができる。各センサ２４１〜２４３は、常にどれか１つのセンサでリニアスケール２３のタイミングマークを検出できるように、無端状ベルト２の周方向に沿って分散して配置されている。
【００２９】
リニアエンコーダ２５は、各センサ２４１、２４２、２４３の出力によるパルス信号の中から１つのパルス信号を無端状ベルト２が１回転する間に順次選択し、選択したパルス信号を基に無端状ベルト２の速度に対応した周波数の速度信号を順次出力する速度信号発生手段としての機能を備えているとともに、各センサの出力によるパルス信号と速度信号との間のタイミングのずれを遅延時間として計測する遅延時間計測手段としての機能を備えて構成されている。この場合、速度信号発生手段は、選択したパルス信号に応答して、遅延時間計測手段の計測による遅延時間のうち選択したパルス信号と速度信号との間のタイミングのずれを示す遅延時間だけ遅延して速度信号を出力するようになっている。
【００３０】
一方、コントローラは制御手段として、リニアエンコーダ２５の出力による速度信号としてのパルス信号と指令パルス信号とを比較して、この比較結果を基に、ＰＬＬ駆動やＰＷＭ駆動などの一般的なモータ駆動方法によってモータ制御を行うようになっている。具体的には、速度信号としてのパルス信号と目標速度としての指令パルス信号との差を零にするための制御信号を生成し、この制御信号にしたがって駆動モータ２７による回転駆動を制御するように構成されている。なお、指令パルス信号は、無端状ベルト２の表面速度の目標速度を周波数によって指令するパルス信号である。
【００３１】
また、駆動モータ２７は、回転駆動手段として構成されており、無端状ベルト２を搬送するに十分なトルクが得られるサーボモータであれば、ＤＣモータ、ステッピングモータ、ＡＣモータ、ブラシレスモータなどモータの種類に関係なく使用することができる。また駆動モータ２７と従駆動ローラ２１とを直接連結することもできるとともに、駆動モータ２７と駆動ローラ２１との間に減速機を設けることもできる。
【００３２】
センサ２４１、２４２、２４３としては、３個に限らずＮ個設けることができる。センサをＮ個設ける場合には、無端状ベルト２の全周をＬとしたときに、全周ＬをＮ分割した間隔Ｌ／Ｎの位置に各センサを配置することが理想的である。この場合、リニアスケール２３は、Ｌ／Ｎから１目盛以上長いスケール長のものを予め設けておく必要がある。すなわちリニアスケール２３のスケール長を１目盛以上長くすることで、相隣接する２つのセンサで同時にタイミングマークを検出できる状態が現れるようにする。
【００３３】
このように構成すると、Ｎ個のセンサによってリニアスケール２３を検出する場合、まずセンサ２４１が単独でリニアスケール２３のタイミングマークを検出する状態から始まって、センサ２４１とセンサ２４２の２つのセンサによってタイミングマークを検出する状態が生じ、次にセンサ２４２単独、センサ２４２とセンサ２４３の２つのセンサによってタイミングマークを検出する状態、次にセンサ２４３単独でタイミングマークを検出する状態、・・・、センサ２４Ｎとセンサ２４１でタイミングマークを検出する状態、センサ２４０単独でタイミングマークを検出する状態、・・・といった順序でセンサ２４が切り替わることで、無限にタイミングマークの検出を継続することができる。このような検出状態のうち、リニアスケール２３を２つのセンサ２４によって検出する状態では、パルス信号のタイミング合わせが行われる。すなわちリニアエンコーダ２５は、前述した検出状態の制御とタイミング合わせの２つの機能を備えており、この２つの機能によってリニアエンコーダ２５から等間隔のパルス信号を速度信号として出力することができるようになっている。
【００３４】
具体的には、リニアエンコーダ２５は、図２に示すように、Ｎ個のセンサ２４によりＮ本のパルス信号が入力されている。これらのパルス信号は、リニアスケール２３の検出状態により少なくとも２本のパルス信号がレベル変化を繰返す。ここでは、レベル変化のある２本のパルス信号を例にとってリニアエンコーダ２５の動作シーケンスを説明する。２つのセンサ２４が出力するパルス信号は、それぞれのセンサ２４の設置される位置によってレベル変化のタイミングがずれる。このタイミングのずれを吸収しないままセンサの切替を行うと、パルス幅が変動してパルス信号の周波数が変化することになる。すなわちコントローラ２６では、指令パルス信号の周波数で速度設定を行っているので、パルス幅が変動してパルス信号の周波数が変化すると、無端状ベルト２の速度変動となって表れ、画質劣化の原因となる。
【００３５】
そこで、パルス幅が変動しないように、タイミングのずれ分だけパルス信号を遅延させて出力することとしている。パルス信号の遅延を実現するためには、遅延時間（タイミングのずれ）を計測しなければならない。この遅延時間の計測は、センサ２４１の出力によるパルス信号Ｓ１とセンサ２４２の出力によるパルス信号Ｓ２が重なる「リニアスケール２３を２つのセンサ２４によって検出する状態」のときに行う。
【００３６】
一方、センサ２４１の出力によるパルス信号Ｓ１は、センサ２４Ｎから引き継いだ遅延時間ｔ１でパルス信号Ｓを生成して出力するために使われている。ここで、新たにセンサ２４２のパルス信号Ｓ２がレベル変化を開始すると、リニアエンコーダ２５は初回の立上りパルスＳ２から次に生成されるパルス信号Ｓの立上りまでの時間ｔｍを計測し、この計測結果をレジスタに格納する。これ以降、パルス信号Ｓの生成は、センサ２４２のパルス信号Ｓ２を遅延することによって生成され、遅延時間ｔｍの計測と同時にセンサ２４の切替を完了する。したがって、遅延時間ｔｍの計測のためには少なくとも１パルス分の重複が必要である。ここで、遅延時間の計測を複数回行い、その平均値を遅延時間ｔｍとすることもできる。
【００３７】
リニアエンコーダ２５としては、図３に示すような論理回路で構成することができる。図３に示すリニアエンコーダ２５は、センサ２４が２つの場合の構成であるが、センサがそれ以上の場合でも同様の設計思想で拡張することができる。
【００３８】
リニアエンコーダ２５は入力が３つあり、３つの入力は、パルス信号Ｓ１、パルス信号Ｓ２、基準クロックＣＫである。パルス信号Ｓ１、Ｓ２はそれぞれセンサ２４１、２４２の出力するパルス信号であり、基準クロックＣＫは遅延時間ｔｍの計測と内部動作の同期をとるために、固定周波数のパルス信号である。出力は、コントローラ２６にフィードバックする速度信号としてのパルス信号Ｓである。このリニアエンコーダ２５の内部には、遅延時間の測定と検出状態を管理するスケジューラＳＣ１、ＳＣ２と、遅延回路ＤＬ１、ＤＬ２と、パルス信号の選択を行う選択回路ＳＬがユニット化されてそれぞれ有機的に接続されている。ここでは、入力信号Ｓ１、Ｓ２それぞれにスケジューラＳＣ１、ＳＣ２と遅延回路ＤＬ１、ＤＬ２が独立に存在し、各々が常に遅延信号ＤＳ１、ＤＳ２と、モード信号Ｍ１、Ｍ２を出力し続けるようになっている。選択回路ＳＬは、モード信号Ｍ１、Ｍ２のうち直近でレベル変更のあった方の遅延信号を選択して出力信号Ｓとするようになっている。
【００３９】
ここで、図４にスケジューラＳＣの入出力関係を示し、図５にスケジューラＳＣの状態遷移図を示す。スケジューラＳＣは、パルス信号Ｓｎと、基準クロックＣＫと、出力信号Ｓを入力として、遅延時間Ｔｎとモード信号Ｍｎを出力する。スケジューラＳＣは内部状態を３つ持ち、待機状態ＳＣＡと、計測状態ＳＣＢと、タイムアウト状態ＳＣＣがある。待機状態ＳＣＡは、パルス信号Ｓｎの第１パルスの立上りがあるまで待機する状態で、第１パルスの立上りを検知したときには次の計測状態ＳＣＢに移行する。計測状態ＳＣＢは、出力信号Ｓの立上りを検出するまで基準クロックＣＫを使って遅延レジスタＴＭのカウントを行う状態である。出力信号Ｓが立ち上がると次のタイムアウト状態ＳＣＣに移行する。このときの遅延レジスタＴＭの値はパルス信号Ｓｎの遅延時間ｔｍとなる。またこのときモード信号Ｍｎを立ち上げて次段の選択回路ＳＬにセンサ２４の切替を要請する。タイムアウト状態ＳＣＣは、パルス信号Ｓｎのレベル変化がなくなるのを検出する状態で、リニアスケール２３の通過を検知するためのものである。ここでは、出力信号Ｓが４パルス計測される期間中に、パルス信号Ｓｎのレベル変化が検出されない場合を持って待機状態に戻る。この戻る条件は任意に設定することができる。
【００４０】
次に、図６に遅延回路ＤＬの入出力関係を示し、図７に遅延回路ＤＬの状態遷移図を示す。遅延回路ＤＬは、パルス信号Ｓｎと遅延時間Ｔｎを入力とし、遅延信号ＤＳｎを出力する回路である。遅延回路ＤＬは常に動作し、パルス信号Ｓｎを遅延レジスタＴｎで指定される時間ｔｍだけ遅延して遅延信号ＤＳｎを生成する。パルス信号Ｓｎの遅延は、レベル変化を忠実に再現するために、基準クロックＣＫごとにメモリに書き込み、遅延時間後に同じデータを読み出して、遅延信号ＤＳｎとすれば、簡単な構成で実現することができる。
【００４１】
具体的には、図８に示すメモリ空間の操作は、基準クロックＣＫごとに行い、書込みアドレスＷＰにパルス信号Ｓｎを格納し、書込みアドレスＷＰから遅延レジスタＴｎの値だけ下流の読込みアドレスＷＰ−Ｔｎから遅延信号ＤＳｎを読み出す操作を行ったあと、書込みアドレスＷＰを１つ進ませることで、連続した操作が可能である。基準クロックＣＫは周波数が高い程レベル変化のタイミングを正確に再現することができる。
【００４２】
次に、図９に選択回路ＳＬの入出力関係を示し、図１０に選択回路ＳＬの状態遷移図を示す。選択回路ＳＬは遅延信号ＤＳｎの入力本数Ｎに応じた状態を有する。ここでは、２つの遅延信号ＤＳｎを選択する回路の説明を行う。状態は、遅延信号ＤＳ１の出力状態ＳＬ１と、遅延信号ＤＳ２の出力状態ＳＬ２がある。この状態の切替はモード信号Ｍ１、Ｍ２のレベル変化によって遷移し、それぞれの遅延信号ＤＳ１、ＤＳ２を出力信号Ｓとして出力する。
【００４３】
上述した状態遷移図は、各種の論理設計ツールによって論理回路図に変換することが可能であり、ＴＴＬ素子やＰＬＤ、ＦＰＧＡなどによってリニアエンコーダ回路として製作することができる。
【００４４】
次に、本発明に係る無端状ベルトの搬送システムの第２実施形態を図１１にしたがって説明する。前記実施形態では、無端状ベルト２の各部のリニアスケール２３を検出する複数のセンサ２４を分散して配置する必要があった。ところが、無端状ベルト２が用いられる画像形成装置では、無端状ベルト２の周囲には、帯電器、露光器、現像器、転写器、清掃器などの構成要素が配置されているため、センサ２４の設置スペースの制限などによって必ずしも理想的な配置を実現できるとは限らない。そこで、本実施形態では、複数のセンサ２４を１個所に配置することによって、リニアエンコーダ２５を実現することとしている。
【００４５】
具体的には、無端状ベルト２の回転方向（周方向）に沿って２列のリニアスケール２３１、２３２を印刷するとともに、２つのセンサ２４１、２４２を同一個所に、無端状ベルト２の幅方向に並べて配置する。そして各センサ２４１、２４２の検出によるパルス信号を、無端状ベルト２が１回転する間、継続して出力できるように、２列のリニアスケール２３１、２３２を部分的に形成するとともに全体として全周に渡って形成し、リニアスケール２３１、２３２の両端部において１パルス以上のオーバーラップ領域を設ける。
【００４６】
すなわち、各リニアスケール２３１、２３２を周方向に沿って２列に分けて交互に配置するとともに、各列のリニアスケール２３１、２３２の両端側に、無端状ベルト２の幅方向において他の列のリニアスケールと一部のタイミングマークが重複する領域として形成する。このように構成することで、前記実施形態と同様に、リニアエンコーダ２５で無端状ベルト２の周速度フィードバックを実現することができる。
【００４７】
ここで、リニアスケール２３１、２３２の配置としては、図１２に示すように、スケール長が固定されたリニアスケール２３１、２３２を千鳥足状に配置したり、図１３に示すように、リニアスケール２３１のうちベルト２の継ぎ目の個所に相当する部位に空きの領域を形成し、この空きの領域に並んで他の列のリニアスケール２３２を形成し、リニアスケール２３の両端側とリニアスケール２３１の両端側における領域を、タイミングマークが少なくとも１個以上重複する領域として形成するようにすることもできる。
【００４８】
千鳥足状の配置の場合には、スケール長が短くても複数のリニアスケール２３１、２３２を構成することにより実現することが特徴である。またこの特徴を活かして、リニアスケール２３１、２３２を印刷したテープ状の小片を無端状ベルト２の表面に貼付ても良い。この場合、形状の安定しない無端状ベルト２上にリニアスケール２３１、２３２を印刷するよりも、容易に高精度に固着することできるので、無端状ベルト２の製造コストの低減を図ることができる。ここで、小片の貼り付け作業では、リニアスケール２３１、２３２が斜めになったり、気泡やしわなどが発生しないように、専用の治具によって寸法精度を厳密に行うことが望ましい。
【００４９】
一方、リニアスケール２３１のうちベルト２のつなぎ目に相当する領域に空き領域を形成し、この空き領域と平行して他の列のリニアスケール２３を形成した場合、ベルト２が１周するうちほとんど同一のリニアスケール２３１によってモータの回転が制御され、検知対象としてのリニアスケール２３１をリニアスケール２３２に交替することが少ないので、リニアスケール２３１、２３２を千鳥足状に配置したときよりも誤差が生じにくく、より高精度な搬送精度を求めることができる。
【００５０】
次に、センサ２４とリニアエンコーダ２５を含む速度検出器を画像形成装置に適用したときの実施形態を図１４にしたがって説明する。
【００５１】
画像形成装置１は、無端状ベルト２と、記録媒体３と、搬送手段３１と、帯電器４と、露光器５と、現像器６と、転写器７と、清掃器８と、定着器９を備えて構成されている。無端状ベルト２の表面には感光層を有する感光体が設けられているとともに、無端状ベルト２の表面には、図１１、図１２または図１３に示すリニアスケール２３が印刷されている。さらに、この無端状ベルト２を搬送するための搬送システムとしては前記実施形態のいずれかのものが用いられており、リニアスケール２３、２３１、２３２が複数個のセンサ２４によって検出され、各センサ２４の検出パルスがリニアエンコーダ２５に入力されるようになっている。そしてリニアエンコーダ２５の出力パルスを基にコントローラ２６からの制御信号によって駆動モータ２７の回転が制御されるようになっている。そして感光体の表面は帯電器４によって帯電され、帯電器４によって帯電された感光体の表面には情報にしたがった光が照射され、静電潜像が露光器５によって形成されるようになっている。さらに現像器６によって、静電潜像にトナーが付着され、静電潜像をトナーによって可視化するようになっている。すなわち現像器６によって、トナーが付着されて目視できるトナー画像が形成されるようになっている。このトナーによるトナー像は転写器７により、記録媒体、例えば記録紙に転写されるようになっている。感光体の表面に残ったトナーは清掃器８によって排除され、転写器７により記録媒体に転写されたトナー像は記録媒体にトナー画像として定着器９によって定着される。この場合、記録媒体３は転写器７と定着器９とを結ぶ搬送路に沿って、搬送手段３１の搬送にしたがって搬送され、トナー画像が転写された記録媒体３は定着器９加熱されて機外に排出される。このような処理を行うことで、連続的に画像形成を行うことができる。
【００５２】
ここで、画像形成装置１は、無端状ベルト２の周りの画像形成ユニットを複数有することによって、記録媒体３上で画像を重ね合わせてカラー画像を形成することもできる。また記録媒体３として、記録紙だけでなく中間転写体を用いれば、トナー画像の重ね合わせに有利な中間転写体上で重ね合わせを行ってから、記録紙に一括転写する構成とすることができる。また画像形成装置１では、無端状ベルト２上にトナー画像を形成するために、リニアスケール２３上にトナーが付着し、センサ２４の検出に障害を来すことがある。このような場合には、センサ２４の上流側にクリーニングブレードを設けたり、清掃器８の下流側にセンサを設けるなどすることで、リニアスケール２３上のトナーを除去することで対策することができる。また磁気式や接触式にすれば、トナーの影響は排除できる。
【００５３】
前記各実施形態では、無端状ベルト２を例に挙げて説明したが、無端状ベルト２の代わりにドラムにも本発明を適用することができる。
【００５４】
本実施形態によれば、無端状ベルトやドラムの周長の加工精度によらず、無端状ベルト２またはドラムの表面速度を高精度に検出することができるため、画像が形成される搬送ベルトまたはドラムの表面速度を一定に制御することができ、濃度むら、色ずれのない鮮明な画像を得ることができる。
【００５５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、無端状ベルトまたはドラムの周長の加工精度に依存することなく、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出することができる。また、本発明によれば、無端状ベルトやドラムの周長の加工精度によらず、無端状ベルトまたはドラムの表面速度を高精度に検出することができるため、画像が形成される搬送ベルトまたはドラムの表面速度を一定に制御することができ、濃度むら、色ずれのない鮮明な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す無端状ベルト搬送システムの構成図である。
【図２】リニアエンコーダの動作シーケンスを説明するための図である。
【図３】リニアエンコーダの回路ブロック図である。
【図４】リニアエンコーダのスケジューラの入出力関係を示す図である。
【図５】リニアエンコーダのスケジューラの状態遷移図である。
【図６】リニアエンコーダの遅延回路の入出力関係を示す図である。
【図７】リニアエンコーダの遅延回路の状態遷移図である。
【図８】リニアエンコーダの選択回路のメモリ空間を示す図である。
【図９】リニアエンコーダの選択回路の入出力関係を示す図である。
【図１０】リニアエンコーダの選択回路の状態遷移図である。
【図１１】本発明の他の実施形態を示す無端状ベルト搬送システムの構成図である。
【図１２】リニアスケールの第２実施形態を示す図である。
【図１３】リニアスケールの第３実施形態を示す図である。
【図１４】本発明に係る画像形成装置のブロック構成図である。
【符号の説明】
１　画像形成装置
２　無端状ベルト
２１　駆動ローラ
２２　従動ローラ
２３、２３１、２３２　リニアスケール
２４、２４１、２４２、２４３　センサ
２５　リニアエンコーダ
２６　コントローラ
２７　駆動モータ
３　記録媒体
３１　搬送手段
４　帯電器
５　露光器
６　現像器
７　転写器
８　清掃器
９　定着器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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