(57)【要約】【課題】ベルトとセンサ間の距離が変化しても安定したスケール検知を可能にする。【解決手段】第１，第２のＬＥＤ１Ａ，１Ｂをそれぞれコリメートレンズ２，スリットマスク３を介してスケール５が存在する領域５Ａと、存在しない領域５Ｂを照射し得るようにし、その反射光をそれぞれ第１，第２のセンサ４Ａ，４Ｂで受光してそれぞれの出力の差動信号を求め、それに基づいてスケール検知を行う。スケール５とセンサ４Ａ，４Ｂとの距離が変動しても、第１，第２のセンサ４Ａ，４Ｂの検出レベルは同様に変動するので、その差をとることによりベルトとセンサ間の距離変動に無関係な安定したスケール検知が可能になる。【選択図】      図１
2005049537.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動するベルトの回動方向に沿って形成されたスケールを読み取って該ベルトの速度を検出するベルトのスケール検知装置において、
前記ベルトに、前記スケールが存在する少なくとも一つの第１の領域と、該第１の領域から前記回動方向に直交する方向にずれた位置にある前記スケールが存在しない少なくとも一つの第２の領域とを設け、これらの第１，第２の領域に対して複数の発光手段からそれぞれ光を照射し、その反射光を測定してその出力の差からスケール検知の有無を判別するようにしたことを特徴とするベルトスケール検知装置。
【請求項２】
請求項１記載のベルトのスケール検知装置において、前記複数の発光手段は前記第１の領域と前記第２の領域とをそれぞれ排他的に照射し得るようにし、それぞれの発光手段を順次発光させてその反射光をセンサ手段により測定し、前記第１の領域に対して発光させるタイミングで得られる第１のセンサ出力と、前記第２の領域に対して発光させるタイミングで得られる第２のセンサ出力との差を計算し、その差分からスケール検知の有無を判別するようにしたことを特徴とするベルトのスケール検知装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のベルトのスケール検知装置において、前記第１の領域と前記第２の領域とを前記ベルトの回動方向に直交する方向に複数組繰り返して設け、その複数組の前記第１の領域と前記第２の領域に対向して前記複数の発光手段を設け、該複数の発光手段がそれぞれ複数の発光素子列からなるようにしてその複数の発光素子列の配設周期を、前記第１の領域と前記第２の領域との繰り返し周期より短くし、前記発光素子列を前記第１の領域と前記第２の領域とに向けて順次発光させることにより、前記第１の領域と前記第２の領域とを選択し、選択された前記第１の領域に対して発光したタイミングで得られる第１のセンサ出力と、前記第２の領域に対して発光したタイミングで得られる第２のセンサ出力の差を計算し、その差分からスケール検知の有無を判別するようにしたことを特徴とするベルトのスケール検知装置。
【請求項３】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のベルトのスケール検知装置と中間転写ベルトとを備え、前記ベルトが前記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】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、カラー複写機やカラープリンタ等の画像形成装置の転写ベルトや中間転写ベルト等の回動するベルトに設けられたスケールを検知してその速度を測定し得るようにしたベルトのスケール検知装置、およびそれ備えた画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の複写機やプリンタ等の画像形成装置においては、市場からの要求に伴ってフルカラーの画像を形成可能なものが急速に普及されつつある。
図１３はその代表的な間接転写方式のタンデム転写型画像形成装置の画像形成部のみを示す構成図であり、一直線上に配設したイエローＹ，シアンＣ，マゼンダＭ，ブラックＫの４個の感光体４０Ｙ，４０Ｃ，４０Ｍ，４０Ｋに形成された各画像を、矢示Ｘ方向に回動するエンドレスの中間転写ベルト１０上にそれぞれ各転写装置４１により順次重ね合わせて転写し、その中間転写ベルト１０上の画像を、二次転写装置５０により、給紙部から搬送される用紙Ｐ上に一括転写するようになっている。
このように、各色のトナーにそれぞれ対応させて複数の感光体を並設したタンデム転写型の画像形成装置にあっては、各感光体上に形成した異なる色のトナー画像を中間転写ベルト上に重ね合わせてカラー画像を形成しているため、各色の画像の重ね合わせ位置が所定の位置に対してずれてしまうと、色ズレや微妙な色合いに変化が生じて画像品質が低下する結果となる。
このような色ズレが発生する最大の原因として中間転写ベルトの速度ムラがある。そのため、この中間転写ベルトの速度ムラを補正するために、従来、例えば特許文献１に記載されたようなものが提案されている。
【０００３】
【特許文献１】
特開平１１−２４５０７号公報（第３〜４頁、第１図）
【０００４】
上記文献には、１本の駆動ローラと４本の従動ローラとからなる５本の支持ローラにより中間転写ベルトを回動可能に張架し、中間転写ベルトの外周面に、シアン，マゼンタ，イエロー，ブラックの４色のトナー画像を順次重ね合わせて転写することによりフルカラーの画像を形成するカラー複写機が記載されている。そして、その中間転写ベルトの内周面に、微細で精密なピッチの反射面と非反射面とからなるスケールが走向方向に交互に形成され、そのスケールを検出器で読み取ることにより、中間転写ベルトの移動速度を検知し得るようにしている。
【０００５】
図１４は上記の中間転写ベルトの内周面に設けたスケールを検出する従来の検出光学系の一例を示す構成図であり、（ａ）はその光路図、（ｂ）は（ａ）の矢示Ｂ−Ｂ方向から見た正面図である。発光素子であるＬＥＤ１で発光してコリメートレンズ２で平行光束にされた光線は、スケール５と平行なスリット板３上の細い実線の楕円で示す範囲を照射し、複数のスリット３ａを通ってスケール５の法線Ｃに対して３０°の斜め上方からスケール５の面に入射し、スケール５のパターンを仮想線の楕円で示す範囲でスリット３ａを通過した部分だけ照射する。そのパターンは図１４の（ｂ）に示すように、反射面５ａと非反射面５ｂとが所定のピッチで交互に形成されており、上記のスリット板３のスリット３ａのピッチもスケール５の反射面５ａ（又は非反射面５ｂ）のピッチと同一のピッチを有している。したがって、スリット３ａを通過した光線はパターン５の矢示Ｘ方向の移動により反射面５ａで反射し、非反射部５ｂでは非反射となる繰り返しが生じる。その反射光をフォトトランジスタ（ＰＴｒ）からなるセンサ４で検知することにより、パターン５の移動速度及び位置に応じた信号を得ることができ、それによって中間転写ベルト１０（図１３）の速度が検出される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような従来のベルトのスケール検知装置にあっては、ベルトの図１４の（ａ）におけるＹ方向に対する傾きやＺ方向の位置の変動等によりベルトとセンサ間の距離が変化し、その変動周期がスケール間隔の周期に近い場合には、スケール検知のＳ／Ｎ比が大幅に低下して誤検知が多くなるという問題点があった。
この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、ベルトとセンサ間の距離が変化した場合にも安定したベルトのスケール検知とそれに基づく搬送ベルトの速度検出を可能にするベルトのスケール検知装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記の目的を達成するため、回動するベルトの回動方向に沿って形成されたスケールを読み取って上記ベルトの速度を検出するベルトのスケール検知装置において、上記ベルトに、上記スケールが存在する少なくとも一つの第１の領域と、この第１の領域から上記回動方向に直交する方向にずれた位置にある上記スケールが存在しない少なくとも一つの第２の領域とを設け、これらの第１，第２の領域に対して複数の発光手段からそれぞれ光を照射し、その反射光を測定してその出力の差からスケール検知の有無を判別するようにしたベルトのスケール検知装置を提供するものである。
そして、このようなベルトのスケール検知装置において、上記複数の発光手段は上記第１の領域と上記第２の領域とをそれぞれ排他的に照射し得るようにし、それぞれの発光手段を順次発光させてその反射光をセンサ手段により測定し、上記第１の領域に対して発光させるタイミングで得られる第１のセンサ出力と、上記第２の領域に対して発光させるタイミングで得られる第２のセンサ出力との差を計算し、その差分からスケール検知の有無を判別させるようにするのがよい。
【０００８】
また、上記のベルトのスケール検知装置において、上記第１の領域と上記第２の領域とを上記ベルトの回動方向に直向する方向に複数組繰り返して設け、その複数組の上記第１の領域と上記第２の領域に対向して上記複数の発光手段を設け、これら複数の発光手段がそれぞれ複数の発光素子列からなるようにしてその複数の発光素子列の配設周期を、上記第１の領域と上記第２の領域との繰り返し周期より短くし、上記発光素子列を上記第１の領域と上記第２の領域とに向けて順次発光させることにより、上記第１の領域と上記第２の領域とを選択し、選択された上記第１の領域に対して発光したタイミングで得られる第１のセンサ出力と、上記第２の領域に対して発光したタイミングで得られる第２のセンサ出力の差を計算し、その差分からスケール検知の有無を判別することも可能である。
【０００９】
さらに、このようなベルトのスケール検知装置と中間転写ベルトとを備え、上記ベルトが中間転写ベルトであり、回動する中間転写ベルトの回動方向に沿って形成されたスケールを、このスケール検知装置で検知するようにした画像形成装置も提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１はこの発明の実施形態１におけるスケールとセンサの関係を模式的に示す説明図、図２はそのスケール検知装置の構成を示すブロック図、図３はその検知信号を示す線図であり、（ａ）は各センサの出力状態を、（ｂ）はその差動信号をそれぞれ示している。なお、以下の各実施例における画像形成部の構成及びスケール検知光学系の構成は図１３及び図１４に示した従来例を基本とするものであるため、それらに対応する部分には同一の符号を付して示してある。
【００１１】
この実施形態１では、図１に示すようにスケール検知光学系を第１のスケール検知光学系１１と第２のスケール検知光学系１２とによって構成する。そして、第１のスケール検知光学系１１で中間転写ベルト１０の内周面のスケール５が存在する第１の領域５Ａを検知すると同時に、第２のスケール検知光学系１２でスケール５が存在しない第２の領域５Ｂを検知するようにしている。
なお、ここでスケール５は反射面５ａと非反射面５ｂがベルト進行方向Ｘに沿って交互にパターン形成されており、その反射面５ａのベルト進行方向Ｘに沿う幅Ｗａと非反射面５ｂのベルト進行方向Ｘに沿う幅Ｗｂとを等しくなるようにしてある。
【００１２】
また、第１のスケール検知光学系１１に第１のＬＥＤ１Ａと第１のセンサ４Ａを、第２のスケール検知光学系１２に第２のＬＥＤ１Ｂと第２のセンサ４Ｂをそれぞれ設け、各ＬＥＤ１Ａ，ＬＥＤ１Ｂ及び各センサ４Ａ，４Ｂとして、それぞれ特性が同じものを使用する。なお、その他の構成は図１４と同様である。
そして、図２に示すように、ＬＥＤ発光制御回路２１により第１，第２のＬＥＤ１Ａ，ＬＥＤ１Ｂをそれぞれ同時に発光させて第１，第２のセンサ４Ａ，４Ｂで受光し、それぞれのセンサ４Ａ，４Ｂの出力を増幅器２２Ａ，２２Ｂを介して差動増幅器２３に入力し、その差を増幅してスケール検知出力とする。
【００１３】
図３の（ａ）は第１のセンサ４Ａからの第１の出力信号Ｓ１と第２のセンサ４Ｂからの第２の出力信号Ｓ２とを同一線図上に示したものであり、図３の（ｂ）はその差動信号Ｓ３を示している。
このように、特性が同一な第１，第２のスケール検知光学系１１，１２により、同時にスケール５のパターンが存在する第１の領域と存在しない第２の領域を検知するようにすれば、中間転写ベルト１０の面が変動して各センサ４Ａ，４Ｂとの距離が変化した場合でも各センサ４Ａ，４Ｂのレベルは全く同様に変動するため、換言すればスケール５とセンサの間隔変動の影響は第１のセンサ４Ａと第２のセンサ４Ｂとに共通に現われるので、各センサ４Ａ，４Ｂの差分をとると間隔変動の成分が相殺されて正しいスケール検知信号の検出とそれに基づく正確な中間転写ベルト１０の速度検出が可能になる。
【００１４】
図４は、この発明の実施形態２におけるスケールとセンサの関係を模式的に示す説明図、図５はそのスケール検知状態を示す説明図、図６はこの実施形態に用いるのに最適なスリットマスクの正面図、図７はその各ＬＥＤの発光タイミングとそれに基づくスケール検出パターンの一例を示す線図、図８は各ＬＥＤの実際の発光タイミングを示すタイミングチャート、図９はそのスケールと各ＬＥＤの照射位置との関係を示す説明図、図１０はそのスケール検知装置の構成を示すブロック図である。
【００１５】
この実施形態２では、図４に示すように、中間転写ベルト１０の内周面に反射面１５ａと非反射面１５ｂとがベルト進行方向Ｘに沿って交互にパターン形成されたスケール１５を、そのベルト進行方向Ｘと直交する方向に間隔を置いて複数列（図４では３列）設けると共に、それらのスケール１５を照射する光源として、４連のＬＥＤ１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄを一体とするＬＥＤアレイ１ＡＲを設けている。なお、ここでスケール１５の反射面１５ａ及び非反射面１５ｂの進行方向及びそれに直交する方向の幅はいずれもそれぞれ同じに設定してある。
【００１６】
このような構成で、図１４に示したようなスリットマスク３を用いて、複数のＬＥＤ１Ａ〜１Ｄのいずれかを発光させると、スリット３ａを通って中間転写ベルト１０の内周面のスケール１５が形成されている第１の領域１５Ａにスリット照明のパターンが形成され、他のＬＥＤを発光させた時には、スケール１５が形成されていない第２の領域１５Ｂにスリット照明のパターンが形成される。
例えば、図５に示すように、ＬＥＤ１Ａ及び１Ｂのスリット像は第１の領域１５Ａに、ＬＥＤ１Ｃ及び１Ｄのスリット像は第２の領域１５Ｂにそれぞれパターンが形成される。この時ＬＥＤ１Ａ〜１Ｄを順次繰り返し点灯したときの第１，第２の領域１５Ａ，１５Ｂに対する照射位置を図９の（ａ）に▲１▼〜▲８▼で示す。
【００１７】
ここで、スケール検出効率をさらに向上させるには、図１４に示したようなスリットマスク３に代えて図６に示すようなスリットマスク１３を用いるのがよい。このスリットマスク１３はスケール１５の反射面１５ａに対応してそれと大きさ，形状，ピッチがすべて同じスリット１３ａを設けたものである。このようなスリットマスク１３を用いた場合、４連のＬＥＤ１Ａ〜１Ｄを図７の上段のタイミングチャートに示すように順次発光させて、例えば同図の下段に示すような検出信号Ｓ４が得られたとすると、ＬＥＤ１Ｂが第１の領域１５Ａを照射し、ＬＥＤ１Ｄが第２の領域１５Ｂを照射することになる。
したがって、実際のスケール測定では、図８に示すように、ＬＥＤ１Ｂと１Ｄを交互に繰り返し発光させ、そのセンサ出力をサンプリングした後、差をとってこれを検出信号にする。図９の（ｂ）はスケール１５が存在する第１の領域１５Ａ及び存在しない第２の領域１５Ｂと、ＬＥＤ１Ｂと１Ｄを交互に繰り返し発光させたときの照射位置との関係を示す説明図であり、奇数の丸付数字はＬＥＤ１Ｂによる照射位置を、偶数の丸付数字はＬＥＤ１Ｄによる照射位置を示している。
【００１８】
図１０は上記の実施形態２のスケール検知装置の構成を示すブロック図である。コントローラ２４からの指令によりＬＥＤ発光制御回路２１を介してＬＥＤ１Ａ〜１Ｄを順次発光させるかあるいはＬＥＤ１Ｂと１Ｄを交互に発光させ、その反射光を１個のセンサ４に入射させる。センサ４からの出力は増幅器２２を介してコントローラ２４に制御される記憶装置２５に発光したＬＥＤと対応させて記憶され、その読み出しデータがコントローラ２４に制御される差分演算回路２６に入力され、第１の領域１５Ａを照射したときの検出出力と第２の領域１５Ｂを照射したときの検出出力の差分が演算されてスケール検知出力となる。
このように、この実施形態２によれば、１個のセンサにより前実施形態１と同様の効果を得ることができる。
【００１９】
次に、図１１はこの発明の実施形態３のスケールとセンサの関係を模式的に示す説明図、図１２はそのスケール検知装置の構成を示すブロック図である。
この実施形態３では、図１１に示すように、前実施形態１，２で使用したスリット板を使用せず、４個ひと組のＬＥＤ１Ａ〜１Ｄを４組連設した多連ＬＥＤアレイ３１をＬＥＤと同数の小さいコリメートレンズを連設したレンズアレイ３２を介して中間転写ベルト１０のスケール面に対向させ、ベルト進行方向Ｘに直交する方向に間隔を置いて、複数列のスケール１５の反射面１５ａと非反射面１５ｂの繰り返しパターンを形成し、その反射光をコンデンサレンズ６を介して一個のセンサ４で検出するようにしている。
なお、形成されるスケール１５のパターンは図４に示したものと同様である。また、多連ＬＥＤアレイ３１の各組のＬＥＤ１Ａ〜１Ｄをスケール１５の第１の領域１５Ａ又は第２の領域１５Ｂの繰り返し周期よりも充分短い周期で配置している。
【００２０】
そして、この実施形態３においては、図１２に示すように、コントローラ２４からの指令によりＬＥＤ発光制御回路２１を介してシフトレジスタ２７のシフトパレス端子にシフトパルスが順次与えられ、シリアルに受けた信号をパラレルに各組のＬＥＤ１Ａ〜１Ｄへ送り出して繰り返し発光させる。そのベルト面からの反射光をセンサ４で受光して、その検出出力を増幅器２２を介してコントローラ２４で制御される記憶装置２５に発光したＬＥＤと対応させて記憶させ、その読み出し出力をコントローラ２４で制御される差分演算回路２６に入力し、第１の領域１５を照射したときと第２の領域１５Ｂを照射したときの検知出力の差分が演算されてスケール検知出力となる。なお、この場合はＬＥＤの数が増えるので、シリアル・パラレル変換後に各ＬＥＤをドライブするのが望ましい。
【００２１】
この実施形態３によれば前実施形態１，２で必要としたスリットマスクが不要になり、構成を簡略化することができる。
なお、上記の各実施形態ではこの発明を図１３に示したような、間接転写方式の中間転写ベルトを備えた画像形成装置にこの発明を実施した場合について説明したが、この発明はそれに限るものではなく、直接転写方式の搬送ベルトやその他のいかなるベルトを備えた画像形成装置のベルトに形成したスケールの検知にも実施することが可能である。
【００２２】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によればベルトの平面に直交する方向の変動や長手方向の傾き等により、ベルトとセンサの距離や角度が変動しても、簡単な構成で常に安定してベルトのスケールを検知し得てその速度を正確に知ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施形態１のスケールとセンサの関係を模式的に示す説明図である。
【図２】同じくそのスケール検知装置の構成を示すブロック図である。
【図３】同じくその検知信号を示す線図である。
【図４】この発明の実施形態２のスケールとセンサの関係を模式的に示す説明図である。
【図５】同じくそのスケール検知状態を示す説明図である。
【図６】同じくそのスリットマスクの形状を示す正面図である。
【図７】同じくその各ＬＥＤの発光タイミングとスケール検知パターンの一例を示す線図である。
【図８】同じくその各ＬＥＤの実際の発光タイミングを示すタイミングチャートである。
【図９】同じくそのスケールと各ＬＥＤの照射位置との関係を示す説明図である。
【図１０】同じくそのスケール検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１１】この発明の実施形態３のスケールとセンサの関係を模式的に示す説明図である。
【図１２】同じくそのスケール検知装置の構成を示すブロック図である。
【図１３】従来から一般に用いられている間接転写方式のタンデム型画像形成装置の画像形成部のみを示す構成図である。
【図１４】同じくそのスケールとセンサの関係を模式的に示す説明図である。
【符号の説明】
１：発光素子（ＬＥＤ）      ２：コリメートレンズ
３，１３：スリットマスク    ４：センサ
５，１５：スケール          ５Ａ，１５Ａ：第１の領域
５Ｂ，１５Ｂ：第２の領域    ６：コンデンサレンズ
１０：中間転写ベルト        １１：第１のスケール検知光学系
１２：第２のスケール検知光学系
【図１】
2005049537.tif 000003
【図２】
2005049537.tif 000004
【図３】
2005049537.tif 000005
【図４】
2005049537.tif 000006
【図５】
2005049537.tif 000007
【図６】
2005049537.tif 000008
【図７】
2005049537.tif 000009
【図８】
2005049537.tif 000010
【図９】
2005049537.tif 000011
【図１０】
2005049537.tif 000012
【図１１】
2005049537.tif 000013
【図１２】
2005049537.tif 000014
【図１３】
2005049537.tif 000015
【図１４】
2005049537.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成15年8月1日(2003.8.1)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回動するベルトの回動方向に沿って形成されたスケールを読み取って該ベルトの速度を検出するベルトのスケール検知装置において、
前記ベルトに、前記スケールが存在する少なくとも一つの第１の領域と、該第１の領域から前記回動方向に直交する方向にずれた位置にある前記スケールが存在しない少なくとも一つの第２の領域とを設け、これらの第１，第２の領域に対して複数の発光手段からそれぞれ光を照射し、その反射光を測定してその出力の差からスケール検知の有無を判別するようにしたことを特徴とするベルトスケール検知装置。
【請求項２】
請求項１記載のベルトのスケール検知装置において、前記複数の発光手段は前記第１の領域と前記第２の領域とをそれぞれ排他的に照射し得るようにし、それぞれの発光手段を順次発光させてその反射光をセンサ手段により測定し、前記第１の領域に対して発光させるタイミングで得られる第１のセンサ出力と、前記第２の領域に対して発光させるタイミングで得られる第２のセンサ出力との差を計算し、その差分からスケール検知の有無を判別するようにしたことを特徴とするベルトのスケール検知装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載のベルトのスケール検知装置において、前記第１の領域と前記第２の領域とを前記ベルトの回動方向に直交する方向に複数組繰り返して設け、その複数組の前記第１の領域と前記第２の領域に対向して前記複数の発光手段を設け、該複数の発光手段がそれぞれ複数の発光素子列からなるようにしてその複数の発光素子列の配設周期を、前記第１の領域と前記第２の領域との繰り返し周期より短くし、前記発光素子列を前記第１の領域と前記第２の領域とに向けて順次発光させることにより、前記第１の領域と前記第２の領域とを選択し、選択された前記第１の領域に対して発光したタイミングで得られる第１のセンサ出力と、前記第２の領域に対して発光したタイミングで得られる第２のセンサ出力の差を計算し、その差分からスケール検知の有無を判別するようにしたことを特徴とするベルトのスケール検知装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか一項に記載のベルトのスケール検知装置と中間転写ベルトとを備え、前記ベルトが前記中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。