(57)【要約】【課題】  検出対象の相対的な位置を検出する際の検出誤差を低減した移動量検出装置及びこれを用いたベルト搬送装置並びに画像形成装置を提供する。【解決手段】  略帯状の検出対象２００の移動量を検出する移動量検出装置であって、検出対象２００の一方の面に対向して配置され、検出対象２００表面の相対位置を検出する光センサ１０１と、検出対象の他方の面に対向して配置された支持部材３００とは、検出対象２００の移動方向と平行に対向しており、光センサモジュール１００は、検出対象２００と対向する面の所定領域を取り囲むように立設された流体フェンス１０３と、流体フェンス１０３によって囲まれる空間に高圧流体を供給する送風機１０２とを有する。【選択図】  図１
2005181090.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
略帯状の検出対象の移動量を検出する移動量検出装置であって、
前記検出対象の一方の面に対向して配置され、該検出対象表面の相対位置を検出する光センサと、前記検出対象の他方の面に対向して配置された支持部材とは、前記検出対象の移動方向と平行に対向しており、
前記光センサ及び前記支持部材のいずれか一方は、前記検出対象と対向する面の所定領域を取り囲むように立設されたフェンスと、該フェンスによって囲まれる空間に高圧流体を供給する高圧流体供給手段とを有することを特徴とする移動量検出装置。
【請求項２】
前記高圧流体供給手段によって供給される高圧流体によって、前記検出対象の表面に付着した異物を除去することを特徴とする請求項１記載の移動量検出装置。
【請求項３】
前記光センサが、前記フェンス及び前記高圧流体供給手段を備えることを特徴とする請求項１又は２記載の移動量検出装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれか１項記載の移動量検出装置を備えたベルト搬送装置であって、
前記検出対象は、モータからの駆動トルクを得て回転する駆動ローラと少なくとも一本の従動ローラとの間に掛け渡され、表面に１以上のマークが設けられた無端ベルトであり、
前記光センサが前記マークを検出する間隔を基に、前記検出対象の移動速度及び移動量を算出する速度・位置検知手段を有することを特徴とするベルト搬送装置。
【請求項５】
前記速度・位置検知手段が算出した演算結果に基づいて、前記モータの回転量を制御する手段をさらに有することを特徴とする請求項４記載のベルト搬送装置。
【請求項６】
請求項４又は５記載のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、前記無端ベルトは、電子写真プロセスに用いる感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項４又は５記載のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、前記無端ベルトは、電子写真プロセスに用いる転写ベルト又は中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、検出対象に対して光を発し、これによって反射された光を検出することによって検出対象の相対的な位置を検出する移動量検出装置及びこれを備えたベルト搬送装置並びに画像形成装置に関し、特に、検出対象の移動量の測定誤差の少ない移動量検出装置及びこれを用いたベルト搬送装置並びに画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、感光体ベルトや中間転写ベルトなどの画像形成用の回転体を備えた画像形成装置において、回転移動部（ベルト）や回転移動部で搬送される転写材上の画像の位置合わせを高精度に行うためには、回転移動部の移動量や位置を正確に制御する必要がある。
【０００３】
ところが、回転体の回転角速度が何らかの原因で変動すると、回転移動部の移動量や移動位置も変動するため、これによって搬送される転写材上の画像の位置にズレが生じてしまう。
【０００４】
特許文献１に開示されているように、回転体の回転移動部の移動速度変動による画像の位置誤差を高精度に制御するために、転写ベルトや用紙搬送ベルトなどの無端ベルト状の回転体を駆動する駆動ローラの回転軸や、感光体ドラムなどの円筒部材の回転軸にロータリーエンコーダを直結し、このロータリーエンコーダで検出された回転体の回転角速度に基づいて回転体の駆動手段である駆動モータの回転角速度を制御する画像形成装置が知られている。
【０００５】
上記画像形成装置は、上記回転体の回転角速度を制御することにより、回転体の回転移動部の移動量（移動位置）を間接的に制御するものである。
【０００６】
これに対して特許文献２〜４に開示される発明は、回転移動部の表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出することによって得られたパルス間隔から回転移動部表面の速度を算出し、回転体の駆動手段をフィードバック制御するものである。この方法によれば回転移動部表面の挙動を直接観測できるため、回転移動部の移動量を直接制御できる。
【０００７】
回転移動部表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出し、そのマークをセンサで検出する場合、図３（ａ）に示すように、センサと検出対象のマークとの相対的な位置関係に変動が無ければ検出誤差は生じないが、センサと検出対象（回転移動部表面に形成されたマーク）との相対的な位置関係（検出距離や角度）が変動してしまうと、検出対象が移動しているように認識され、検出した移動量に誤差が含まれてしまう。例えば、図３（ｂ）に示すように光センサを用いてマークを検出する場合、光照射方向によっては、光が照射されている回転移動部のマーク部分（被検出領域）が変動（移動）し、誤差として観測されてしまう。
【０００８】
また、回転軸にロータリーエンコーダを直結する方法では、ケーシングされたロータリーエンコーダを適用でき、画像形成部分から比較的離れた場所（トナー飛散が比較的少ない場所）に設置できることから、汚れの影響による誤差は小さい。しかし、回転移動部の表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出する構成の場合には、マーク及びセンサを完全にケーシングすることは構造上困難である。また、画像形成装置の場合には、画像形成部である回転移動部の表面にマークを形成することとなるが、これはトナー飛散が比較的多い場所である。このため、マークやセンサが飛散トナーによって汚れやすく、誤差が発生しやすくなる。
【０００９】
ここで、汚れの影響が大きくなるとは、回転移動部に形成したマークが汚れでセンサで認識しにくくなることをいう。図４（ａ）に示すように、光センサを用いる場合、ＬＥＤから発せられた光は検出対象（マーク）の表面で反射され、この反射光が受光素子に入光することでマークが検出される。しかし、マークの上に汚れが付着することによってその部分での光の透過率や反射率が変化したり、図４（ｂ）に示すようにセンサの発光部や受光部に汚れが付着してしまうと、受光部において検出される光量が低下してしまう。このような状態となると、受光素子に入光する光が減少するため、センサからの出力（アナログ出力）が低下してしまう。さらに、センサの受光部で検出される光量が零まで低下すると、本来ならばセンサ出力を変換して出力されるはずの２値化された信号が出力されなくなってしまう。
【００１０】
このように、従来の移動量検出装置では、センサと検出対象との相対的な位置関係が変化してしまったり、検出対象やセンサの表面に汚れが付着すると検出結果に誤差が含まれてしまうという問題があった。
【００１１】
このような問題を解決するための従来技術として、特許文献５に開示される「相対位置検出装置」や、特許文献６に開示される「画像形成装置の異物除去装置」がある。
【００１２】
特許文献５に開示される発明は、光を利用して移動体の移動量を検出する相対位置検出装置において、スケールとインデックススケールとの距離を広くとることによって、接触による破損やゴミの付着による機能低下を回避し、かつスケールの移動方向と垂直な方向への移動やスケールの傾きに対する自由度を向上させることを目的とした発明である。
【００１３】
特許文献６に開示される発明は、センサに付着したゴミを定期的にエアで吹き飛ばすことものである。
【特許文献１】特許第３１０７２５９号公報
【特許文献２】特開平６−２６３２８１号公報
【特許文献３】特開平９−１１４３４８号公報
【特許文献４】特開平１１−２４５０７号公報
【特許文献５】特開平１１−１６６８０９号公報
【特許文献６】特開２０００−２８０４５２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
特許文献１に開示される発明は、接触によるスケールの破損や、検知距離（投光・受光部とスケールとの距離）が計測中に変化する場合に検知位置のズレによって生じる誤差を低減するためのものである。
しかし、これは、スケールの移動方向に垂直な平面内に光線が存在する場合にのみ有効な手法であり、そうでない場合にはスケールの移動方向と垂直な移動方向への移動によって誤差が生じてしまう。これは、センサ自体の取り付け角度誤差などの影響によるものである。
【００１５】
また、特許文献２に開示される発明は、センサと検出対象との相対的な位置の変動を低減するものではないため、これが原因で検出誤差が発生してしまう。
【００１６】
このように、従来は、センサと検出対象との相対的な位置関係の変動、及びセンサ又は検出対象表面へのゴミの付着の両方を考慮した移動量検出装置は提供されていなかった。
【００１７】
本発明はかかる問題に鑑みてなされたものであり、センサと検出対象との相対的な位置関係の変動、及びセンサ又は検出対象表面へのゴミの付着による検出誤差を低減した移動量検出装置及びこれを用いたベルト搬送装置並びに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】
【００１８】
上記目的を達成するため、本発明は、第１の態様として、略帯状の検出対象の移動量を検出する移動量検出装置であって、検出対象の一方の面に対向して配置され、該検出対象表面の相対位置を検出する光センサと、検出対象の他方の面に対向して配置された支持部材とは、検出対象の移動方向と平行に対向しており、光センサ及び支持部材のいずれか一方は、検出対象と対向する面の所定領域を取り囲むように立設されたフェンスと、該フェンスによって囲まれる空間に高圧流体を供給する高圧流体供給手段とを有することを特徴とする移動量検出装置を提供するものである。これにより、光センサと検出対象とを接触させることなくこれらの距離を一定に保つことができる。以上の構成においては、高圧流体供給手段によって供給される高圧流体によって、検出対象の表面に付着した異物を除去することが好ましい。また、光センサが、フェンス及び高圧流体供給手段を備えることが好ましい。このようにすれば、移動量の検出誤差を低減できる。
【００１９】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第２の態様として、上記本発明の第１の態様のいずれかの構成の移動量検出装置を備えたベルト搬送装置であって、検出対象は、モータからの駆動トルクを得て回転する駆動ローラと少なくとも一本の従動ローラとの間に掛け渡され、表面に１以上のマークが設けられた無端ベルトであり、光センサがマークを検出する間隔を基に、検出対象の移動速度及び移動量を算出する速度・位置検知手段を有することを特徴とするベルト搬送装置を提供するものである。このようにすれば、ベルトの搬送速度及び移動量を検出する際に、検出対象と光センサとの相対的な位置関係の変動を受けたり、光センサや検出対象にゴミが付着することによる影響を受けたりすることが無くなる。以上の構成においては、速度・位置検知手段が算出した演算結果に基づいて、モータの回転量を制御する手段をさらに有することが好ましい。このようにすれば、検出対象と光センサとの相対的な位置関係の変動を受けたり、光センサや検出対象にゴミが付着することによる影響を受けたりすることなく、ベルトの搬送速度を制御できる。
【００２０】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第３の態様として、上記本発明の第２の態様のいずれかの構成のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、無端ベルトは、電子写真プロセスに用いる感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。このようにすれば、検出対象と光センサとの相対的な位置関係の変動を受けたり、光センサや検出対象にゴミが付着することによる影響を受けたりすることなく高画質の画像を形成できる。
【００２１】
また、上記目的を達成するため、本発明は、第４の態様として、上記本発明の第２の態様のいずれかの構成のベルト搬送装置を備えた画像形成装置であって、無端ベルトは、無端ベルトは、電子写真プロセスに用いる転写ベルト又は中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置を提供するものである。このようにすれば、検出対象と光センサとの相対的な位置関係の変動を受けたり、光センサや検出対象にゴミが付着することによる影響を受けたりすることなく高画質の画像を形成できる。
【００２２】
〔作用〕
本発明は、検出対象の位置が移動方向と垂直な方向にずれないようにする（又は、ズレ量を許容範囲に抑える）ことによって移動量の検出誤差を低減するとともに、検出対象と光センサとが接触しないようにすることで光センサの汚れや破損を防止できる。
検出対象の位置が移動方向と垂直な方向にずれないようにするために用いる高圧流体を、検出対象や光センサの汚れ除去又は汚れ予防に用いることで、移動量の検出誤差が経時的に増大することを防止できる。
【００２３】
上記本発明によれば、検出対象にキズを付けることなく光センサと検出対象との相対的な位置を一定距離に保つことができる。また、ベルト搬送装置の搬送ベルトや画像形成装置の転写ベルト又は中間転写ベルトを検出対象とすれば、光センサやベルトに汚れが付着しにくいため、検出誤差を低減し、移動量の検出精度を高められる。
【発明の効果】
【００２４】
本発明よれば、センサと検出対象との相対的な位置関係の変動、及びセンサ又は検出対象表面へのゴミの付着による検出誤差を低減した移動量検出装置及びこれを用いたベルト搬送装置並びに画像形成装置を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
本発明の好適な実施の形態について説明する。図１に、本発明を好適に実施した移動量検出装置１００の構成を示す。移動量検出装置１００は、光センサ１０１（ＬＥＤ１０１ａ及び受光素子１０１ｂ）、送風機１０２、流体フェンス１０３及び支持部材３００を有しており、光センサ１０１と検出対象２００との間隔を一定に保つためにホバークラフトの原理を応用している。
【００２６】
移動量検出装置１００は、光センサ１００の支持部材３００側の面（ＬＥＤ１０１ａが光を発する方の面）と検出対象２００との間の流体（ここでは空気とする。）の圧力を高めるための装置として送風機１０２を備えている。ＬＥＤ１０１ａが光を発する側の面に設けられた流体フェンス１０３によって囲まれた領域へ送風機１０２が空気を送り込むことによって、圧力が高められた空気が検出対象２００との間に留まるようになっている。
【００２７】
流体フェンス１０３に囲まれた領域に送り込まれた空気の一部は、検出対象２００に吹き付けられ、検出対象２００と流体フェンス１０３との間隙から外部へ流出する。また、高圧流体が吹き付けられた検出対象は、支持部材３００に当接した状態となる。
【００２８】
上記構造によれば、移動量検出装置１００は、ＬＥＤ１０１ａが光を発する側の面と検出対象２００とが接触することはなく、光センサ１０１と検出対象２００との間隔を一定に保つことができる。
【００２９】
さらに、高圧流体を検出対象２００に吹き付けることによって、検出対象２００に付着したゴミが除去される。このため、検出対象２００に付着したゴミが光の透過や反射を妨げることがなくなり、検出誤差が低減される。
【００３０】
また、高圧流体の吹き出し口を光センサ１００のＬＥＤ１０１が光を発する側に設けたため、光センサ１０１表面に付着しようとするゴミを高圧流体が寄せ付けないため、光センサ１０１の表面に付着したゴミが光の透過を妨げることが無くなり、検出誤差が低減される。
【００３１】
また、上記構成の移動量計測機構をベルト搬送装置に適用し、これを用いてベルトの移動量を検出すれば、ベルトの移動速度や移動量を所定の値に制御することができる。この場合には、例えば、ベルトの駆動源であるモータの回転量を、ベルトの移動量検出結果に基づいて制御すれば良い。ベルトの種類は、画像形成装置であれば、像担持体を搬送するための搬送ベルトの他、電子写真プロセスにおける転写ベルトや中間転写ベルトに適用することも可能である。なお、本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等のあらゆる画像形成装置に適用可能である。
【００３２】
なお、ここでは光センサ１０１側に流体フェンス１０３を設け、これによって囲まれる領域内に空気を送り込む構成について説明したが、図２に示すように流体フェンス１０３は支持部材３００側に設けてもよい。この場合には、光センサ１０１が鉛直上側になるようにし、高圧流体が検出対象２００に及ぼす力と検出対象２００との自重とが釣り合うように高圧流体の圧力を調整すればよい。なお、検出対象２００がベルト状であれば、高圧流体が検出対象２００に及ぼす力と検出対象２００の張力とが釣り合うように高圧流体の圧力を調整することも可能であり、この場合は光センサ１０１を上下どちらに配置することも可能である。
【００３３】
なお、上記実施形態は本発明の好適な実施の一例であり本発明はこれに限定されることはない。
例えば、上記実施形態においては、流体として空気を用いた例を説明したが、本発明にはあらゆる圧縮性流体を適用可能である。
このように、本発明は様々な変形が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明を好適に実施した移動量検出装置の構成を示す図である。
【図２】本発明を好適に実施した移動量検出装置の別の構成を示す図である。
【図３】光センサと検出対象との相対的な位置の変動によって検出結果に誤差が生じる原因を示す図である。
【図４】光センサに汚れが付着することによって、検出結果に誤差が生じる原因を示す図である。
【符号の説明】
【００３５】
１００    光センサモジュール
１０１    光センサ
１０１ａ    ＬＥＤ
１０１ｂ    受光素子
１０２    送風機
１０３    流体フェンス
２００    検出対象
３００    支持部材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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