(57)【要約】【課題】  簡易且つ安価な構成で位置測定用マークの中心位置を検出することが可能であると共に、位置測定用マークや移動体の経時的汚れに拘らず高精度にマーク中心位置の検出が可能な位置検出装置を提供する。【解決手段】  移動体の表面に形成された位置測定用マークをセンサ手段を用いて光学的に検出する位置検出装置であって、前記位置測定用マークは帯状に形成され、その長手方向が移動体の移動方向と不一致に形成される一方、前記センサ手段の感知領域は、位置測定用マークの長手方向と平行な特性線を有して、この特性線の方向に長尺に形成されると共に、更に、特性線方向と直行する方向の幅が特性線方向の少なくとも何れか一方の先端に向けて徐々に狭くなる形状を有するように構成した。【選択図】          図７
2005043243.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の表面に形成された位置測定用マークを光学的に検出する位置検出装置であって、
前記移動体の表面を該位置測定用マークの通過領域に対応して照らす照明手段と、単一の光電変換素子から構成されると共に前記移動体及び前記位置測定用マークの反射光又は透過光を受光し、受光光量に対応した強度の信号を発生するセンサ手段と、前記センサ手段の最大値又は最小値に対応して位置測定用マークの検知信号を出力するピーク検知手段とを備え、
前記位置測定用マークは帯状に形成され、その長手方向が移動体の移動方向と不一致に形成される一方、
前記センサ手段の感知領域は、位置測定用マークの長手方向と平行な特性線を有して、この特性線の方向に長尺に形成されると共に、更に、特性線方向と直行する方向の幅が特性線方向の少なくとも何れか一方の先端に向けて徐々に狭くなる形状を有していることを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記位置測定用マークが長手方向を互いに交差させた一対の帯状マークの組み合わせからなる一方、前記感知領域が各位置測定用マークに対応した一対の形状の組み合わせからなることを特徴とする請求項１記載の位置検出装置。
【請求項３】
移動体の表面に形成された位置測定用マークを光学的に検出する位置検出装置であって、
前記移動体の表面を該位置測定用マークの通過領域に対応して照らす照明手段と、単一の光電変換素子から構成されると共に前記移動体及び前記位置測定用マークの反射光又は透過光を受光し、受光光量に対応した強度の信号を発生するセンサ手段と、前記センサ手段の最大値又は最小値に対応して位置測定用マークの検知信号を出力するピーク検知手段とを備え、
前記位置測定用マークが、長手方向を互いに交差させた一対の帯状マークの組み合わせから成り、長手方向が移動体の移動方向と不一致に形成される一方、
前記センサ手段の感知領域が、位置測定用マークを構成する各帯状マークの長手方向と平行な対角線を有する四角形状に形成されていることを特徴とする位置検出装置。
【請求項４】
前記センサ手段の感知領域は、各頂点を結ぶ境界線が、前記対角線の交点に向けて四方から突出していることを特徴とする請求項３記載の位置検出装置。
【請求項５】
前記照明手段が移動体を照明する領域が前記センサ手段の感知領域と同一の形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項６】
前記センサ手段の受光部形状が前記感知領域と同一の形状に形成されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項７】
前記センサ手段の受光部の前面に前記感知領域の形状を作り出す視野規制マスクが設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の位置検出装置。
【請求項８】
前記移動体の表面に前記位置測定用マークとは別個に濃度測定用マークを形成すると共に、前記センサ手段の出力信号強度から前記濃度測定用マークの濃度を把握する濃度検出手段を備え、
前記照明手段は、前記センサ手段による位置測定用マークの読み込み時と、濃度測定用マークの読み込み時とでは、異なる照明範囲を照射することを特徴とする請求項５記載の位置検出装置。
【請求項９】
前記移動体の表面に前記位置測定用マークとは別個に濃度測定用マークを形成すると共に、前記センサ手段の出力信号強度から前記濃度測定用マークの濃度を把握する濃度検出手段を備え、
前記視野規制マスクは、前記位置測定用マークの読み込み時に使用する位置測定用マスクと前記濃度測定用マークの読み込み時に使用する濃度測定用マスクとが別個に設けられ、前記位置測定用マスクに形成された透孔に比べて前記濃度測定用マスクに形成された透孔の面積が広いことを特徴とする請求項７記載の位置検出装置。
【請求項１０】
前記移動体の表面に前記位置測定用マークとは別個に濃度測定用マークを形成する一方、前記センサ手段が前記感知領域と同一形状に形成された第１受光部と、この第１受光部を取り囲む第２受光部を有し、更に、前記センサ手段の第１及び第２受光部の出力信号強度から前記濃度測定用マークの濃度を把握する濃度検出手段が備えられていることを特徴とする請求項６記載の位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば往復運動あるいは回転運動を行う移動体の表面に形成された位置測定用マークを検出し、かかる位置測定用マークの中心位置あるいは重心位置を正確に求めるための改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
【特許文献１】特開平６−１１８７３５号公報
【特許文献２】特開平７−３０９０３７号公報
【０００３】
所謂タンデム型のカラー画像形成装置では、画像データに応じてトナー像を形成する作像エンジンがイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの各色毎に設けられており、各作像エンジンによって形成されたトナー像を記録シートや中間転写ベルト等の受像体に対して順次転写し、最終的に４色のトナー像が重なりあった合成トナー像を形成することでフルカラー画像を得ている。受像体上におけるトナー像の重ね合わせを正確に行うためには、受像体の位置ずれ量や移動速度の変動を正確に把握することが重要であり、かかる目的達成のため、従来よりタンデム型のカラー画像形成装置には前記受像体の位置ずれ量や速度変動を把握するための位置検出装置が設けられている。具体的には、無端状の記録シート搬送ベルトや中間転写ベルトの表面に特定のタイミングで色ずれ測定用のトナーマークを形成し、この測定用マークを位置検出装置を用いて検出することにより、受像体の回転方向及び軸方向への位置ずれ量や速度変動等を検出するように構成されている
【０００４】
ここで、往復運動あるいは回転運動する移動体上の位置測定用マークの位置ずれを検出する装置として最も一般的なものとしては、ＬＥＤ等の発光素子とフォトダイオード等の受光素子とを組み合わせてユニット化したフォトカプラが知られている。このフォトカプラは前記発光素子で移動体を照明すると共に、移動体からの反射光を前記受光素子に入射させるように構成されており、前記受光素子の受光量が所定の閾値レベルを超えた場合にハイレベル（Ｈｉ）又はローレベル（Ｌｏ）の二値信号が出力されるようになっている。従って、移動体の表面に形成された測定用マークが発光素子の照明範囲を通過すると、出力信号がＨｉからＬｏへ、あるいはＬｏからＨｉへ変化し、これによって測定用マークの位置を認識することが可能である。また、複数の測定用マークが通過する時間間隔を測定すれば、移動体の移動速度を検出することも可能となる。
【０００５】
しかし、このフォトカプラは移動体からの反射光量が所定の閾値レベルを超えた場合に出力信号を切り換えるタイプであるため、出力信号の変化は測定用マーク等の検知対象物のエッジ部分に出現することになる。このため、発光素子の照射光量、測定用マーク及びこの測定用マークが設けられた移動体の表面の反射光量、測定用マークの形状、移動体の速度等が一定している場合は、殆ど問題なく検知対象物を検出することが可能であるが、測定用マークや該マークが形成された移動体表面が経時的に汚れてしまったり、受光素子の表面が汚れてしまったり、発光素子の照射光量が経時的に変動してしまう場合等には、受光素子の受光量の変動から検知精度が悪化し、最悪時は測定用マークを検知不能に陥ることがある。従って、測定用マークが未定着のトナー像で形成される前述のカラー画像形成装置に適用した場合には、受光素子の受光量が経時的に安定せず、中間転写ベルト等の受像体の位置ずれ量や速度変動等を安定して検出することが困難である。
【０００６】
このため、カラー画像形成装置における受像体の位置検出装置としては、測定用マークのエッジ部分を検出するのではなく、かかる測定用マークの中心位置又は重心位置を検出するものとして、Ｂｉ−Ｃｅｌｌ型のフォトダイオードを用いたものが提案されている（特開平６−１１８７３５号公報）。このＢｉ−Ｃｅｌｌ型フォトダイオードは受光面を有する一対のセル（Ｃｅｌｌ）が一組となってフォトダイオードを構成しており、図１４（ａ）に示すように、この検出装置では一対のセル１０１，１０２を測定用マークＭの移動方向に沿って互いに隣接させ、測定用マークＭがこれらセル１０１，１０２の前面を横切るように構成されている。測定用マークＭが各セル１０１，１０２の前面を通過すると、各セル１０１，１０２の受光出力信号は分図（ｂ）に示すような三角波となる。この２つの受光出力信号のうち一方を反転させ、もう一方の出力信号と加算・合成すると、分図（ｃ）のような合成信号波形を得ることができる。この合成信号波形を所定の検出閾値と比較し、分図（ｄ）に示すように、かかる閾値を上回った場合あるいは下回った場合にパルス信号を出力するように構成すると、測定用マークＭの中心位置又は重心位置がＢｉ−Ｃｅｌｌ型フォトダイオードの中心、すなわち互いに隣接するセル１０１，１０２の境界を通過した際に、前記パルス信号の立ち上がりまたは立ち下りエッジが発生することになる。尚、図１４は合成信号波形が検出閾値を上回った場合に立ち上がりエッジパルスを出力する例を示したものである。
【０００７】
しかし、Ｂｉ−Ｃｅｌｌ型フォトダイオードそのものが汎用的でなく、一般的なフォトダイオードに比べて入手が困難であると共に購入コストが嵩むといった問題点があった。また、この方法による測定用マークの位置検出は該マークの移動方向に関してのみ可能であるため、測定用マークの移動方向とこれに直交する方向の２方向に関して位置ずれ量を検出するためには、図１５に示すように、測定用マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３の移動方向に対して傾斜した２組Ｂｉ−Ｃｅｌｌ型フォトダイオード１０２，１０３を用い、測定用マークＭ１，Ｍ２，Ｍ３それ自体も移動方向に傾斜させて形成する必要があり、更なるコスト増につながる。加えて、各Ｂｉ−Ｃｅｌｌ型フォトダイオードの検知結果に２方向の位置ずれに関する検知結果が包含されているため、複雑なアルゴリズムを用いて測定用マークの移動方向に沿った位置ずれ量とこれに直交する方向の位置ずれ量とに分解してやる必要があり、各セルの受光出力信号から位置ずれ量を導き出すための処理に手間がかかるといった問題点があった。また更に、この位置検出装置においても、測定用マークを照明する光量や、測定用マーク及び該マークが形成された移動体の表面の反射光量が変化すると、図１４（ｃ）で示した合成信号波形の高さが変化するため、所定の検出閾値と比較してパルス信号を出力させた場合に、かかるパルス信号の立ち上がり位置又は立ち下がり位置がばらつくといった問題点がある。
【０００８】
また、測定用マークの中心位置又は重心位置を検出するこれ以外の位置検出装置としては、複数個の画素を一列に配列した所謂ライン型ＣＣＤセンサ１０４を用いたものが提案されている（特開平７−３０９０３７号公報）。この位置検出装置では、図１６（ａ）及び（ｂ）に示すように、ライン型ＣＣＤセンサ１０４を測定用マークＭの移動方向と直交する方向に沿って配置し、測定用マークＭがＣＣＤセンサ１０４の前面を通過すると予想される所定の時間だけ、かかるＣＣＤセンサ１０４で移動体の表面の読み取りを行い、各画素がサンプリングした濃度レベルから測定用マークＭの始端エッジ位置及び終端エッジ位置を特定し、これら始端エッジ位置及び終端エッジ位置から測定用マークＭの中心位置又は重心位置を検出するように構成されている。
【０００９】
しかし、ＣＣＤセンサは受光素子として一般的なフォトダイオードに比べて高価であり、しかも多数の画素から濃度データを読み込んで処理するための周辺回路が複雑且つ高価なものになってしまうといった問題点がある。また、ライン型ＣＣＤセンサを構成する各画素の感度バラツキが無視できないのに加え、各画素の視野領域が小さいため、測定用マーク付近に付着した異物等に起因して検知濃度レベルにバラツキが発生し易く、これらのバラツキを抑制するための平均化処理が必要となってしまう。更に、そのような処理が必要となる結果として、各画素や周辺回路を制御するためのソフトウェア処理がフォトダイオードを使用した位置検出装置よりも煩雑なものとなり、例えば、この位置検出装置を使用するカラー画像形成装置のＣＰＵ（演算装置）に対して大きな負荷を及ぼすといった不具合もある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、エッジ検出を行うが故に位置測定用マークの経時的な汚れや移動体の汚れに弱いフォトカプラタイプや、位置測定用マークの中心位置を検出する高価で複雑な構成を持つＢｉ−Ｃｅｌｌ型やＣＣＤとは異なり、簡易且つ安価な構成で位置測定用マークの中心位置を検出することが可能であると共に、位置測定用マークや移動体の経時的汚れに拘らず高精度にマーク中心位置の検出が可能であり、それら機能を位置ずれ制御及び濃度センサを共用化したＳｉｎｇｌｅ−Ｃｅｌｌ型で且つ簡単な構成にて実現した位置検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明を案出するにあたり、発明者らは、移動体の表面を位置測定用マークの通過領域に対応して照明すると共に、かかる移動体の表面から得られた反射光をフォトダイオード等の単一の光電変換素子、即ちＳｉｎｇｌｅ−Ｃｅｌｌ型の光電変換素子を用いて受光し、この光電変換素子の出力信号から位置測定用マークの中心位置を検出することが可能な位置検出装置を検討した。例えばフォトダイオードは、移動体上で生じた反射光のうち該フォトダイオードの受光面に入射した光量に応じた強度の信号、換言すれば受光光量に応じたアナログ信号を発生するように構成されている。このため、フォトダイオードに入射する光線の前記移動体上における反射領域を該フォトダイオードの感知領域として把握するならば、かかる感知領域を位置測定用マークが通過した際、両者の重複面積に応じた強度の信号が前記フォトダイオードから出力されることになる。従って、位置測定用マークが移動体の進行に伴ってフォトダイオードの感知領域を徐々に覆っていくと、かかるフォトダイオードの出力信号は徐々に大きくなり、感知領域が位置測定用マークによって完全に覆われた場合に、かかるフォトダイオードの出力信号は最大となる。位置測定用マークが移動体と共に更に進行し、前記フォトダイオードの感知領域を通過すると、位置測定用マークによって覆われた感知領域は徐々に減少していくので、かかるフォトダイオードの出力信号も徐々に小さくなり、位置測定用マークが前記感知領域を完全に通過すると、フォトダイオードの出力信号は理想的には０となる。
【００１２】
従って、前記位置測定用マークがフォトダイオードの感知領域を通過する際に、かかる位置測定用マークと感知領域の重複面積が移動体の進行に伴って連続的に変化するのであれば、位置測定用マークの通過に伴ってフォトダイオードの出力信号に最大値が発生することになり、しかも該出力信号の最大値は位置測定用マーク中心位置又は重心位置がフォトダイオードの感知領域の中心を通過した際に発生することになる。このため、フォトダイオードから出力される信号をピーク検知手段に入力し、かかる出力信号が最大となった瞬間にパルス状の検知信号をピーク検知手段から出力させるように構成すれば、この検知信号の立ち上がりタイミングが位置測定用マークの中心位置又は重心位置に対応することになる。これにより、フォトダイオード等の一般的な光電変換素子を一つ使用するのみで、位置測定用マークの中心位置又は重心位置を検出することができるものである。
【００１３】
しかし、この方法を用いて位置測定用マークの中心位置又は重心位置を精度よく検出するためには、フォトダイオードの出力信号が急峻に立ち上がると共に立ち下がって最大値を示すことが必要であり、本願発明者らは更にこの点について検討を進めた。
【００１４】
前記フォトダイオードにて検出された出力信号の特徴について、位置測定用マークが円形のマーク感知領域を通過する場合を例として説明する。尚、ここで用いる位置測定用マークは長方形状に形成され、その長手方向が移動体の移動方向と直交して形成されている。このマーク感知領域Ｒの直径に対し、位置測定用マークＭの短辺幅がやや狭い場合、図１３(ａ)のような、ピークの鋭い出力波形となる。逆に、前記マーク感知領域Ｒに対し、短辺幅が更に狭い位置測定用マークＭ´が通過した場合、図１３(ｂ)に示すように、ピークの鈍い出力波形となる。要するに、位置測定用マークとフォトダイオードの感知領域の単位時間当たりでの重複面積変化量が大きいと、フォトダイオードの出力信号が急激に増加及び減少し、出力信号のピークが顕著に現れることになる。逆にこの重複面積変化量が小さいと、出力信号のピークが鈍り、検知誤差が大きくなってしまう。従って、Ｓｉｎｇｌｅ−Ｃｅｌｌ型の光電変換素子を用いて急峻な立ち上り及び立ち下りを示し、明確なピークを示す出力信号を生成するためには、位置測定用マークとフォトダイオードの感知領域の単位時間当たりの重複面積変化量を大きく設定すれば良いことが把握される。
【００１５】
以上の観点から検討した結果、本願発明者らは以下のような位置測定用マークとフォトダイオードの感知領域の組み合わせを案出した。
先ず、位置測定用マークとしては、帯状に形成され、長手方向が移動体の移動方向と不一致に形成されるものとした。その一方で、フォトダイオードの感知領域としては、前記位置測定用マークの長手方向と平行な中心線に線対称に形成され、更に、この中心線方向と直行する方向の幅が中心線方向の少なくとも何れかの一方の先端に向けて徐々に狭くなる形状を有するものとした。このように、位置測定用マークとフォトダイオードの感知領域が平行な関係にあることにより、位置測定用マークがマーク感知領域の中心位置又は重心位置を通過した際、ピーク検知をし易い波形を発生させることができる。更に、前記フォトダイオードの感知領域が中心線方向の少なくとも何れかの一方の先端に向けて徐々に狭くなる形状を有することで、単位時間当たりの重複面積変化量を大きくさせることとなり、より鋭いピークを示す検出信号波形を得ることができ、かかるピーク位置を精度高く検出することが可能となる。
【００１６】
即ち、本発明は、移動体の表面に形成された位置測定用マークを光学的に検出する位置検出装置であって、前記移動体の表面を該位置測定用マークの通過領域に対応して照らす照明手段と、単一の光電変換素子から構成されると共に前記移動体及び前記位置測定用マークの反射光又は透過光を受光し、受光光量に対応した強度の信号を発生するセンサ手段と、前記センサ手段の最大値又は最小値に対応して位置測定用のマークの検知信号を出力するピーク検知手段とを備え、前記位置測定用マークは帯状に形成され、その長手方向が移動体の移動方向と不一致に形成される一方、前記センサ手段の感知領域は、位置測定用マークの長手方向と平行な特性線を有して、この特性線の方向に長尺に形成されると共に、更に、特性線方向と直行する方向の幅が特性線方向の少なくとも何れか一方の先端に向けて徐々に狭くなる形状を有していることを特徴とするものである。
【００１７】
このような技術的手段において、単に移動体上に形成された位置測定用マークの中心位置又は重心位置を検出するのみであれば、かかる位置測定用マークは単一の帯状マークであれば差し支えない。また、長手方向を互いに交差させた一対の位置測定用マークを組み合わせて使用し、前記センサ手段の感知領域を各位置測定用マークに対応した一対の形状の組み合わせとしても良い。これにより、各測定用マークの中心位置が検出される時間間隔や、これら測定用マーク間の距離を測定することにより、移動体の移動方向と直交する方向(以下、「幅方向」という)への位置ずれ量を検出することが可能となる。この場合、一対の位置測定用マークは長手方向を互いに交差させてさえいれば、これらを連続した一つのマークとして形成しても良いし、別々のマークとして分断して形成しても良い。
【００１８】
また、同様にして移動体の幅方向への位置ずれを検出するという観点からすれば、位置測定用マークが、長手方向を互いに交差させた一対の帯状マークの組み合わせから成り、その長手方向が移動体の移動方向と不一致に形成されると共に、前記センサ手段の感知領域が、位置測定用マークを構成する各長方形状の長手方向と平行な対角線を有する四角形状に形成するのも良い。このように構成しても、位置測定用マークがセンサ手段の感知領域を通過する際、両者の単位時間当たりの重複面積変化量を大きく設定することが可能となり、位置測定用のマークの中心位置又は重心位置の検出精度を向上させることが可能である。
【００１９】
この場合、前記センサ手段の感知領域は、各頂点を結ぶ境界線が、前記対角線の交点に向けて四方から突出している形状であることが好ましい。このような構成にすることにより、単位時間当たりでの重複面積変化量の更なる増加を図れ、位置測定用マークの中心位置又は重心位置の高精度の検出を期待できる。
【００２０】
本発明において、前記センサ手段の感知領域は前記位置測定用マークの長手方向と平行な方向に長尺に形成される等、単なる円形領域ではなく、特殊な形状を有したものとなる。このような感知領域を形成する手段としては、以下の３つの手段が考えられる。
【００２１】
前記感知領域の作り方としては、第一に、照明手段が移動体を照明する領域を前記感知領域と同一形状に形成し、位置測定用マークが照射された際、その重複部分を反射させ受光部で検出する方法、第二に、センサ手段の受光部形状を前記感知領域と同一形状に形成し、この受光部に入射した移動体の反射光のみを検出する方法、そして、第三に、受光部の前面に前記感知領域の形状を作り出す入射光規制マスクを設け、受光部に入射する移動体の反射光を入射光規制マスクに通すことで制限する方法がある。何れの方法においても本発明が意図する形状の感知領域を検出できるので、製造コスト等を考慮し、最良の方法を選択すれば良い。
【００２２】
また、本発明の位置検出装置は、位置測定用マークの中心位置又は重心位置を検出するだけではなく、センサ手段の出力信号をサンプリングすることにより、移動体上に形成された濃度測定用マークの濃度を検出する目的でも使用することができる構成となっている。但し、前述の如く、位置測定用マークの中心位置又は重心位置を高精度に検出するといった観点からすれば、センサ手段の出力信号の波形が顕著なピークを示すことが必要であり、そのために本発明ではセンサ手段の感知領域を特殊な形状に形成することが必要となる。それに対し、濃度測定用マークの読み込み時には、移動体上のより広範囲な領域の反射光をセンサ手段に入射させるのが好ましいと言える。
【００２３】
このため、好ましくは、濃度測定用マークを読み込む際、前記照明手段が移動体の表面を位置測定用マークの読み込み時に比べ広範囲に照明するのが良い。これにより、濃度測定用マークの読み込み時には、位置測定用マークの読み込み時に比べて移動体上の広範囲な領域の反射光がセンサ手段の受光面に入射し、より正確な濃度検出を行うことが可能となる。
【００２４】
また、センサ手段の受光面の前面に前記入射光規制マスクを設けて本発明の感知領域を形成する場合、この入射光規制マスクとしては、位置測定用マークを読み込むマスクと濃度測定用マークを読み込むマスクとをそれぞれ別個に設け、位置測定用マークの読み込み時と濃度測定用マークの読み込み時とで各マスクを使い分けるように構成しても良い。このような構成では、濃度測定用マスクに形成された透孔の面積を位置測定用マスクのそれよりも広く設定することにより、移動体表面の濃度をより正確に位置検出時と比べ、広い面積を利用し濃度検出することが可能である。
【００２５】
また、前記感知領域の形状と同一形状に形成された前記センサ手段の受光部を使用し濃度検出を行う場合、かかるセンサ手段の受光部を取り囲む第２の受光部を設け、これら２つの受光部による出力信号強度から濃度を検出するように構成しても良い。この構成により、濃度測定用マークの反射光を広範囲で受光することができ、濃度検出の精度向上を図ることができる。
【発明の効果】
【００２６】
以上説明してきたように、本発明の移動体の位置検出装置によれば、エッジ検出を行うが故に位置測定用マークの経時的な汚れや移動体の汚れに弱いフォトカプラタイプや、位置測定用マークの中心位置を検出する高価で複雑な構成を持つＢｉ−Ｃｅｌｌ型やＣＣＤとは異なり、簡易且つ安価な構成で位置測定用マークの中心位置を検出することが可能であると共に、位置測定用マークや移動体の経時的汚れに拘らず高精度にマーク中心位置の検出が可能であり、それら機能を位置ずれ制御及び濃度センサを共用化したＳｉｎｇｌｅ−Ｃｅｌｌ型で且つ簡単に構成できる他、この位置検出装置を使用するカラー画像形成装置のＣＰＵに対する負荷を軽減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面に基づいて本発明の移動体の位置検出装置を詳細に説明する。
先ず、図１は本発明の位置検出装置を適用可能なカラーレーザビームプリンタの一例を示すものである。このレーザビームプリンタはイエロー、マゼンタ、シアン及びブラックの各色毎にトナー像を形成する４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋを備えると共に、各作像エンジンからトナー像が一次転写される中間転写ベルト２０を備え、かかる中間転写ベルト２０に多重転写されたトナー像を記録シートＰに二次転写してフルカラー画像を形成するように構成されている。
【００２８】
前記中間転写ベルト２０は無端状に形成されると共に駆動ロール２１を含む３本のベルト搬送ロール２１〜２３に架け回されており、矢線方向に回動しながら各色作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで形成されたトナー像の一次転写を受けるように構成されている。また、中間転写ベルト２０を挟んでベルト搬送ロール２３と対向する位置には二次転写ロール３０が配設されており、記録シートＰは互いに圧接する転写ロール３０と中間転写ベルト２０との間に挿通されて、かかる中間転写ベルト２０からトナー像の二次転写を受けるようになっている。すなわち、前記ベルト搬送ロール２３は転写ロール３０のバックアップロールとして機能しており、これら転写ロール３０及びベルト搬送ロール２３によって二次転写部が構成されている。
【００２９】
この中間転写ベルト２０は３本のベルト搬送ロール２１〜２３に張架されており、ベルト搬送ロール２１，２２の間に略水平な受像スパンが形成される一方、この受像スパンの直下に前記二次転写ロール３０と対向する第３のベルト搬送ロール２３が配設されており、全体として逆三角形状に張られている。
【００３０】
前記中間転写ベルト２０の受像スパン上には前述した４基の作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋが並列的に配設されており、各色の画情報に応じて形成したトナー像を中間転写ベルト２０に一次転写するようになっている。これら４基の作像エンジンは中間転写ベルト２０の回動方向に沿ってイエロー１０Ｙ、マゼンタ１０Ｍ、シアン１０Ｃ及びブラック１０Ｂｋの順に配設されており、最も頻繁に使用されるであろうブラックの作像エンジン１０Ｂｋが最も二次転写部の近傍に配置されている。また、これら作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、各作像エンジンに具備された感光体ドラム１１を画情報に応じて露光するラスタ走査ユニット１２を夫々備えており、各色の画情報に応じて変調されたレーザ光Ｂｍが各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１を露光するようになっている。
【００３１】
また、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋは、感光体ドラム１１と、この感光体ドラム１１を一様な背景部電位にまで帯電させる帯電器１３と、前記レーザ光Ｂｍの露光によって感光体ドラム１１上に形成された静電潜像を現像してトナー像を形成する現像器１４と、トナー像を中間転写ベルト２０に転写した後の感光体ドラム１１の表面から残留トナーや紙粉を除去するドラムクリーナ１５と、このドラムクリーナによる清掃に先立って残留トナーを除電するクリーニング前除電器１６とを備えており、感光体ドラム１１上に各色の画情報に応じたトナー像を形成し得るように構成されている。
【００３２】
各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１と対向する位置には、中間転写ベルト２０を挟むようにして一次転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋが配設されており、これら転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋに対して所定の転写バイアス電圧を印加することにより、感光体ドラム１１と転写ロール１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｂｋとの間に電界が形成され、感光体ドラム１１上で電荷を帯びているトナー像がクーロン力で中間転写ベルト２０に転写されるようになっている。
【００３３】
従って、このカラーレーザビームプリンタによるフルカラー画像の形成に当たっては、先ず、各色の画情報に応じてラスタ走査ユニット１２が各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１を所定のタイミングで露光し、これによって各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１上には画情報に応じたトナー像が形成される。各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋで形成されたトナー像は回動する中間転写ベルト２０に対して順次転写され、かかる中間転写ベルト２０上には各色トナー像が重なり合った多重トナー像が形成される。
【００３４】
一方、記録シートＰは給紙ロール４１によって給紙カセット４０から一枚ずつ引き出された後、図中に破線で示す所定のシート給送通路４６を経て中間転写ベルト２０と二次転写ロール３０とが接する二次転写部に給送される。二次転写部の手前側にはレジストレーションロール４２が設けられており、記録シートＰはこのレジストレーションロール４２によって二次転写部に対する突入タイミングが制御され、中間転写ベルト２０上に一次転写されたトナー像との位置合わせがなされる。
【００３５】
中間転写ベルト２０を挟んで二次転写ロール３０と対向するバックアップロール２３は絶縁性ロールの表面を半導電性シートで被覆して形成されており、その表面には所定の転写バイアス電圧が印加された導電性のコンタクトロール５０が当接している。従って、このコンタクトロール５０に対してトナー像と同極性の転写バイアス電圧を印加し、バックアップロール２３の表面に対して電荷を付与すると、記録シートＰの裏面側に位置する転写ロール３０と中間転写ベルト２０の裏面側に位置するバックアップロール２３との間に転写電界が形成され、中間転写ベルト２０上に保持されていたトナー像は記録シートＰに静電転写される。
【００３６】
トナー像の二次転写がなされた記録シートＰは中間転写ベルト２０から剥離された後、直列的に配置された二連のシート搬送ベルト４３によって定着器４４へと搬送される。そして、記録シートＰは定着器４４によってトナー像の定着がなされたのち、排紙トレイ４５に排出され、これによって記録シートＰに対するフルカラー画像の形成が完了する。また、このプリンタでは記録シートＰの画像面を下向きにした所謂フェイスダウン排出を可能にするため、定着器４４と排紙トレイ４５との間に記録シートＰの表裏を反転させるためのインバータ通路４７が形成されている。更に、このインバータ通路４７はシート再送通路４８によって前述のシート給送通路４６と繋がれており、インバータ通路４７において表裏反転した記録シートＰを再度二次転写部に送り込むことによって、記録シートＰの表裏両面に記録画像を形成することが可能となっている。
【００３７】
このようなカラープリンタでは、中間転写ベルト２０の回転中に該ベルト２０が回転方向と直交する幅方向へ位置ずれを生じ、あるいは回転速度に変動が生じると、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋから一次転写されるトナー像を中間転写ベルト２０上で正確に重ね合わせることができず、最終的に記録シートＰに形成されたフルカラー記録画像に色ずれが発生してしまい、画像品質が著しく低下してしまうといった不具合がある。また、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋに含まれるラスタ走査ユニット１２の取り付け位置に位置ずれが存在する場合や、各作像エンジンの中間転写ベルトの周方向に沿った取り付け位置に位置ずれが存在する場合も、やはり各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋから中間転写ベルト２０に一次転写されるトナー像を該中間転写ベルト２０上で正確に重ね合わせることができなくなってしまう。このため、この種のカラーレーザビームプリンタでは、中間転写ベルト２０の表面に定期的に位置測定用マークを形成すると共に、かかる位置測定用マークを位置検出装置１を用いて検出し、その検出結果を利用して中間転写ベルト２０の幅方向の位置ずれや速度変動、ひいては各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋのラスタ走査ユニット１２や感光体ドラム１１の位置ずれを把握し、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋにおけるトナー像の形成タイミングや感光体ドラム１１上におけるトナー像の形成位置を修正し、更に中間転写ベルト２０の幅方向位置の修正を行うように構成されている。このとき、測定用マークは各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋによってトナー像として形成され、各作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｂｋの感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に対して転写された測定用マーク（トナー像）を検出することで、中間転写ベルト２０の速度変動の周期や幅方向の位置ずれ量、ラスタ走査ユニット１２や感光体ドラム１１の取り付け位置のずれ量等を把握することができるようになっている。
【００３８】
図２は、本発明を適用した位置検出装置１の構成例を示すものである。この位置検出装置１は、移動体である中間転写ベルト２０の表面を照らす照明手段としてのＬＥＤ素子２と、このＬＥＤ素子２によって照らされた中間転写ベルト２０の反射光を受光し、受光量に応じた強度の信号を出力するセンサ手段３と、このセンサ手段３の出力信号の最大値に対応して位置測定用マークの検知信号を出力するピーク検知手段４とから構成されている。
【００３９】
また、前記センサ手段３は、受光量に応じた強度の電流値を出力する受光素子３ａと、この受光素子３ａから出力される電流値をその大きさに応じた強度の電圧値に変換／増幅するアンプ（ＡＭＰ）３ｂとから構成されており、前記受光素子３ａとしてはフォトダイオードやフォトトランジスタ等の光電変換素子が単一で用いられている。これらの光電変換素子は受光した反射光量の積分値に応じた強度の電流を出力する。
【００４０】
前記ＬＥＤ素子２及び受光素子３ａは装置筐体５に収容されており、ＬＥＤ素子２の照射光は装置筐体５に設けられた射出スリット５ａを通過して中間転写ベルト（移動体）２０の表面を照らすように構成されている。また、装置筐体５には中間転写ベルト２０の反射光を受光素子３ａに向けて通過させるための入射スリット５ｂも形成されており、この入射スリット５ｂから装置筐体５内に導かれた反射光はレンズ６を介して受光素子３ａに結像するようになっている。更に、受光素子３ａの前面には反射光の通過領域を制限するための入射光規制マスク７ｂが設けられている。このような装置筐体５の射出スリット５ａ及び入射スリット５ｂ、レンズ６、遮光マスク７ａ、入射規制マスク７ｂを用いることにより、中間転写ベルト２０上における受光素子３ａの感知領域が形成されるようになっている。
【００４１】
図３は、中間転写ベルト２０上に形成された位置測定用マークＭ１と、感知領域Ｒ１との位置関係を時経過に伴って示したものと、前記位置測定用マークＭ１が前記感知領域Ｒ１を通過した際、受光素子３ａから出力される波形を示すものである。ここで、前記感知領域Ｒ１は円形状に形成される一方、前記位置測定用マークＭ１は長手方向を互いに交差させた一対の帯状マークｍ１α、ｍ１βの組み合わせから形成されている。
【００４２】
前記作像エンジン１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋにより中間転写ベルト２０上に一次転写された位置測定用マークＭ１は、かかる中間転写ベルト２０の回転に伴い位置検出装置１に近付き、受光素子３ａの感知領域Ｒ１を通過することになる。位置測定用マークＭ１が中間転写ベルト２０と共に移動し、感知領域Ｒ１内に位置測定用マークの１辺ｍ１αが進入すると、センサ手段３の出力信号が変化を開始する。更にｍ１αが移動すると、感知領域Ｒに含まれるｍ１αの面積と、感知領域Ｒ１との重複面積が拡大するので、センサ手段３の出力波形は徐々に上昇し、感知領域Ｒ１とｍ１α及びｍ１βの重複面積が最大となるＡ点及びＣ点においてセンサ手段３の出力信号は最大となる。
【００４３】
前記ｍ１αがＡ点を過ぎると、感知領域Ｒ１に含まれるｍ１αの面積、すなわち感知領域Ｒ１とｍ１αとの重複面積が減少するため、受光素子３ａの出力信号は徐々に減少し、ｍ１αが受光素子３ａの感知領域Ｒ１から完全に脱した時点で感知領域Ｒ１から完全に脱した時点で出力波形が最小となる(Ｂ点)。
【００４４】
センサ手段３の出力信号波形に瞬間的な最大値が発生する場合、その最大値は位置測定用マークの短軸方向の中心位置(重心位置)が、受光素子３ａの感知領域の中心位置に合致した瞬間に発生する。従って、前記ピーク検知手段４でセンサ手段３の出力信号の最大値(ピーク)を検知することにより、かかる位置測定用マークの位置を正確に検出することができる。尚、前記ピーク検知手段４に関しては、電気回路の信号処理等で用いられるピークレベル検知の手法をそのまま応用することができる。従って、センサ手段３の出力信号波形に瞬間的な最大値が発生すれば、ピーク検知手段の発生するピーク検知信号からマークの中心位置を見付けられる。
【００４５】
この図３での例では、位置測定用マークの２辺ｍ１α、ｍ１βが受光素子３ａの感知領域Ｒ１を通過する際(Ａ点からＣ点の間)、かかる感知領域Ｒ１と位置測定用マークＭ１との重複面積が連続的に変化しており、同じ強度の出力信号が継続してセンサ手段３から出力されることがないように構成されている。即ち、センサ手段３の出力信号には瞬間的に最大値が発生することになる。このようなセンサ手段３の出力信号波形は、感知領域Ｒ１の直径をφ、位置測定用マークＭ１の短辺幅をＬとした時、
φ／√２≦Ｌ＜φ
の関係を満たすＬ及びφを設定することが好ましい。この設定により、同じ強度の出力信号が継続してセンサ手段３から出力されることがないように構成され、センサ手段３の出力信号には瞬間的に最大値を発生させることができる。
【００４６】
また、中間転写ベルト(移動体)２０の進行方向と直行する方向における感知領域の幅が連続的に変化していると、譬え位置測定用マークが感知領域を通過する際に該感知領域を完全に覆うことができなくても、センサ手段３の出力信号波形には瞬間的な最大値が発生することになる。例えば、図４(ａ)に示すように、長軸が移動体２０の進行方向と直交させて形成された楕円形状の感知領域Ｒ２に、前記感知領域Ｒ２の短軸幅よりも短辺幅が狭い帯状の位置測定用マークＭ２が通過する場合、その出力信号波形も瞬間的な最大値を発生することになる。更に、図４(ｂ)に示すように、長手方向が移動体２０の進行方向と直交させて形成されたひし形形状の感知領域Ｒ３に、前記位置測定用マークＭ２が通過する場合であっても、出力信号波形は瞬間的な最大値を発生することになる。
【００４７】
図５(ａ)及び(ｂ)は、図４(ａ)及び(ｂ)にて示した感知領域Ｒ２とＲ３の変形例を示しており、感知領域Ｒ２とＲ３の形状を、それぞれ短軸を軸として半分に折り重ね形成した感知領域Ｒ２´とＲ３´を示している。この場合であっても、感知領域Ｒ２´とＲ３´にそれぞれ前記位置測定用マークＭ２が通過した時、センサ手段３の出力信号波形は瞬間的な最大値を発生することになる。
【００４８】
前記ピーク検知手段４によってセンサ手段３の出力信号の最大値を検出するという点では、かかるセンサ手段３の出力信号は急峻に立ち上がると共に立ち下がり最大値を示すのが好ましい。ここで、位置測定用マークが移動体２０の移動方向を短辺とする帯状に形成されている場合、感知領域の長手方向と直交する方向の幅が長手方向の両端に向けて徐々に狭くなる形状を有するものであれば、位置測定用マークが感知領域を通過する際の単位時間当たりの重複面積変化量が大きくなる。従って、図３と図４にて示した感知領域の例では、図４(ｂ)のひし形に形成された感知領域Ｒ３が、長手方向と直交する方向の幅が長手方向の両端に向けて最も鋭角に狭くなる形状を有するため、鋭い出力信号波形を示し、精度の高い検出が可能となる。
【００４９】
このように位置測定用マークの中心位置(重心位置)を正確に検出することができれば、所定の間隔をおいて順次中間転写ベルト２０に形成された位置測定用マークの中心位置(重心位置)を検出し、その時間間隔を測定することにより、中間転写ベルト２０の移動速度及びその変動を正確に把握できる。
【００５０】
特に、図３に示した位置測定用マークＭ１は、中間転写ベルト２０の移動方向に対して異なる方向へ略４５度に傾斜した２辺ｍ１α、ｍ１βを有してＶ字状に形成されていることから、この位置測定用マークＭ１の一つを本実施例の位置検出装置１で検出することにより、中間転写ベルト２０の速度変動と幅方向への位置ずれ量を一度に把握することができるようになっている。すなわち、センサ手段３の出力信号は受光素子３ａの感知領域Ｒ１がＢ点に達することで一旦は最小となるが、かかる感知領域Ｒ１がＣ点に近付くと、再び位置測定用マークＭ１の１辺ｍ１βと感知領域Ｒ１が重なり始めることから、再度立ち上がり始め、ｍ１βの短辺方向の中心位置が感知領域Ｒ１の中心位置と重なったＣ点で最大値を示す。そして、ｍ１βと感知領域Ｒ１の重複面積が減少するにつれて、センサ手段３の出力信号も小さくなり、ｍ１βが感知領域Ｒ１から脱すると最小出力に戻るのである。従って、ひとつの位置測定用マークにつき出力信号の最大値(ピーク)は２回検出される。
【００５１】
一対のピーク検知信号の時間間隔に対して先に把握した中間転写ベルト２０の移動速度を加味することにより、中間転写ベルト２０の幅方向の位置ずれ量を検出することができる。即ち、中間転写ベルト２０の移動速度を一定とした場合、ピーク検知信号の時間間隔が所定値よりも短いのであれば、中間転写ベルト２０は、図３の紙面の左へ位置ずれを生じていることになり、逆に所定値よりも長いのであれば、中間転写ベルト２０は、図３の紙面の右へ位置ずれを生じていることになる。
【００５２】
この図３の例では、円形状の感知領域にＶ字状に形成された位置測定用マークを通過させることにより、２回出力されたピーク信号を検知し、中間転写ベルト２０の位置ずれ量を検出しているが、Ｖ字状に形成された位置測定用マークに対応させ、該位置測定用マークの各長手方向に平行な感知領域を形成し、Ｖ字状の感知領域によっても前記中間転写ベルト２０の位置ずれ量を検出することができる。図６は、Ｖ字状に配置し形成された位置測定用マークに対応させ、図５で示した感知領域を配置した例である。この場合、位置測定用マークの長手方向が交差し形成するＶ字と、感知領域の長手方向が交差し形成するＶ字は、図６のように反対側を向いていることが好ましい。これにより、位置測定用マークが感知領域を通過した際にピーク信号が２回出力され、中間転写ベルト２０の位置ずれ量を検出することが可能となる。
【００５３】
従って、図４〜図６の例で説明したように、位置測定用マークの長手方向に平行な特性線ｔを中心線として線対称に感知領域が形成されていることにより、位置測定用マークが感知領域を通過する際、かかる特性線ｔと位置測定用マークの中心が重なった瞬間にセンサ手段３の出力信号波形は最大となる。この時、位置測定用マークが一対の帯状マークの組み合わせから形成され、感知領域が前記位置測定用マークに対応させて形成されている場合、最大値が２回出力され、この出力信号の時間間隔に対する中間転写ベルト２０の幅方向の位置ずれを検出することができる。それに加え、感知領域が長手方向と直交する方向の幅が長手方向の両端に向けて鋭角に狭くなる形状を有していれば、鋭い出力信号波形が得られ、検出精度を向上させることができる。また、感知領域は、位置測定用マークの長手方向に平行な特性線ｔを中心線として線対称に形成されていなくても、ピーク検知が可能であれば、その限りではない。
【００５４】
図６と同様に、位置測定用マークがＶ字状に配置されている場合、それに対応する感知領域が、前記位置測定用マークの長手方向に平行な対角線を有する四角形状に形成されていても、ピーク信号を２回検知でき、中間転写ベルト２０の位置ずれ量を検出することができる。図７(ａ)において、正方形に形成された感知領域Ｒ７の対角線Ａ１とＡ２は、それぞれ位置測定用マークＭ６を構成する帯状マークの長手方向の中心線Ａ１´とＡ２´に平行関係にある。中間転写ベルト２０上に形成された位置測定用マークＭ６が図中の矢印方向(紙面の上方向)へ移動し感知領域Ｒ７を通過する際、まず、中心線Ａ２´が対角線Ａ２と重なった時に一回目のピーク波形が出力され、次に中心線Ａ１´が対角線Ａ１と重なった時に二回目のピーク波形が出力される。対角線が直交しない平行四辺形状の感知領域Ｒ８を示した図７(ｂ)の場合であっても、対角線Ａ３とＡ４がそれぞれ位置測定用マークＭ７の長手方向の中心線Ａ３´とＡ４´に平行関係にあれば、ピーク信号を２つ得られ、位置測定用マークの中間転写ベルト２０上における位置ずれを検出できる。
【００５５】
この構成において、四角形状に形成された感知領域は、各辺が対角線の交点へ向けて四方から絞り込まれたものが良い。図８に示した例では、(ｃ)が最も絞り込まれている度合いが強く、位置測定用マークの長手方向の中心線が感知領域Ｒ１１の対角線に重なった瞬間、図９のような鋭い出力波形が得られ、位置検出精度の向上を図ることができる。
【００５６】
このため図７〜図９の例で示したように、一対の帯状マークの組み合わせから形成されている位置測定用マークの長手方向に平行な対角線を有する四角形状に感知領域が形成されていることにより、位置測定用マークが感知領域を通過する際、感知領域の対角線と、位置測定用マークの長手方向の中心線が重なった瞬間にセンサ手段３の出力信号波形は最大となる。従って、前記位置測定用マークは、一対の帯状マークの組み合わせから形成されているため最大値は２回出力され、中間転写ベルト２０の幅方向の位置ずれを検出することができる。この場合も、四角形状に形成された感知領域の各辺が、対角線の交点へ向け四方から絞り込まれていれば、出力信号波形は鋭くなり、検出精度を高くすることが可能である。
【００５７】
本発明において、感知領域は、前記ＬＥＤ素子２と、受光素子３ａと、入射光規制マスク７、それぞれどれかひとつを用いて位置測定用マークに対応させて形成する。先ず、ＬＥＤ素子２を使用する場合、該ＬＥＤ素子２からの照射光を遮光マスク７ａに通すことにより前記感知領域と同一形状に形成し、位置測定用マークが照射された際、その重複部分を反射させ受光素子３ａで検出する。次に、受光素子３ａを使用する場合は、受光素子３ａを前記感知領域と同一形状に形成し、この受光部に入射した移動体の反射光のみを検出する。そして、入射光規制マスク７ｂを使用する場合は、受光部の前面に前記感知領域の形状を作り出す入射光規制マスク７を設け、受光部に入射する移動体の反射光を入射光規制マスク７ｂに通すことで制限する。それぞれどの手段を適用するかは、製造コスト等を考慮し適宜決定すれば良い。
【００５８】
また、本発明の位置検出装置は測定用マークの中心位置（重心位置）の検知を前提としているが、本質的には測定用マークの濃度を測定する機能を備えており、濃度センサとしても応用できる。特に、図３での実施例の測定用マークＭ１の短編幅Ｌが受光素子３ａの感知領域Ｒ１の直径φよりも小さい場合は、測定対象物たる測定用マークＭ１が感知領域Ｒ１と完全に重なった瞬間にしか必要な測定レベルが出力されないため、ピーク検知信号の立ち上がりエッジ部分でセンサ出力信号をサンプリングすることにより、必要とされる濃度測定レベルを確実に取り込むことができる。つまり、本発明の位置検出装置ではマークの中心位置（重心位置）の検知と濃度検知の両方を同時に実現することができるものである。
【００５９】
本発明の位置検出装置を濃度センサとして使用する場合、濃度測定用マークと位置測定用マークを、同一マークを使用することで兼用しても良い。或いは別々のマークを中間転写ベルト２０へ形成し、それぞれ濃度測定用と位置測定用として使用しても良い。この場合、濃度測定をし易くするため、位置測定用マークよりも広い領域を有する濃度測定用マークを中間転写ベルト２０上へ形成するのが好ましい。
【００６０】
この濃度検知においては、検出精度を向上させるという観点からすると、移動体から受光素子３ａへ充分な反射光を入射させることが良い。図１０は、濃度検出時、ＬＥＤ素子が照明している照明領域Ｓが濃度測定用マークＮより広い範囲を照明しているのを示している。これにより、位置測定用マーク読み込み時よりも移動体上の広範囲な領域の反射光が受光素子へ入射し、精度高く濃度検出を行うことができる。
【００６１】
また、受光素子の前面に入射光規制マスクを設け、本発明における感知領域を形成する場合、位置測定用マークを読み込むマスクと濃度測定用マークを読み込むマスクをそれぞれ別個に設け、位置測定用マーク読み込み時と濃度測定用マーク読み込み時とでそれぞれのマスクを使い分けるような構成でも良い。図１１は、位置測定用マーク読み込みマスクＰと濃度測定用マーク読み込みマスクＣとを設けた入射規制マスクを示したものである。この構成において、位置測定用マーク読み込み時は、右側の位置測定用マーク読み込みマスクＰを、濃度測定用マーク読み込み時は、左側の濃度測定用マーク読み込みマスクＣを随時切り替えながら使用する。この例では、濃度測定用マスクに形成された透孔の面積を位置測定用マークのものより広く設定することで、移動体表面における濃度を正確に検出することができる。
【００６２】
また、受光素子３ａを前記感知領域と同一な形状に形成し濃度検出を行う場合、かかる感知領域と同一形状の第１受光部と、この第１受光部を取り囲む第２受光部から成る構成であっても良い。図１２において、第１受光部Ｕのみで濃度測定用マークの反射光を受光するよりも、第１受光部Ｕ及び第２受光部Ｖの両方で受光することで、より広い範囲で受光できることが分かる。これにより、濃度検出の精度を向上させることができる。
【００６３】
本実施例の位置検出装置１は、特殊なＢｉ−Ｃｅｌｌ型フォトダイオードや高価なライン型ＣＣＤセンサを用いるのではなく、フォトトランジスタやフォトダイオード等の一般的な低価格な光電変換素子を単一で用いるのみで実現することができるので、構成上も簡易で且つ安価であり、低コストでありながら高精度の位置検出及び濃度検出を行うことが可能となるものである。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明の位置検出装置を中間転写ベルトの回転制御に利用したカラーレーザービームプリンタを示す概略構成図である。
【図２】本発明の位置検出装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の位置検出装置における位置測定用マークと感知領域の関係を示すと共に、センサ手段の出力信号波形及びピーク検知信号の出力タイミングを示す図である。
【図４】長手方向と直交する方向の幅が長手方向の両端に向けて徐々に狭くなる形状を有する感知領域２種類についての出力信号波形を示す図である。
【図５】図４にて示した感知領域の変形例を示す図である。
【図６】長手方向を互いに交差させた位置測定用マークに対応させ形成された感知領域の例を示す図である。
【図７】長手方向を互いに直交及び交差させた位置測定用マークの各長手方向に平行な対角線を有する正方形状及び平行四辺形状に形成された感知領域の例を示す図である。
【図８】正方形状に形成された感知領域の各辺が対角線の交点へ向けて四方から絞り込まれた例を示す図である。
【図９】図８(ｃ)にて示した感知領域に、長手方向を直交させ形成された位置測定用マークが通過した際のセンサ手段の出力信号波形及びピーク検知信号の出力タイミングを示す図である。
【図１０】ＬＥＤ素子により、濃度測定用マークより広い範囲を照射している様子を示す図である。
【図１１】位置測定用マーク読み込みマスクと濃度測定用マーク読み込みマスクを入射規制マスクに設けた例を示す図である。
【図１２】感知領域と同形状に形成された第１受光部とその周囲を取り囲む第２受光部を示す図である。
【図１３】円形状の感知領域に幅の異なる長方形状の位置測定用マークが通過した際の出力信号波形を示す図である。
【図１４】Ｂｉ−Ｃｅｌｌ型のフォトダイオードを用いた従来の位置検出装置の例を示す図である。
【図１５】Ｂｉ−Ｃｅｌｌ型のフォトダイオードを用いて直交する２方向の位置ずれを検出する従来例を示した図である。
【図１６】ライン型ＣＣＤセンサを用いた従来の位置検出装置を示す図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・・位置検出装置、２・・・ＬＥＤ素子(照明手段)、３・・・センサ手段、３ａ・・・受光手段、４・・・ピーク検知手段、２０・・・中間転写ベルト(移動体)、Ｍ・・・位置測定用マーク、Ｒ・・・感知領域
【図１】
2005043243.tif 000003
【図２】
2005043243.tif 000004
【図３】
2005043243.tif 000005
【図４】
2005043243.tif 000006
【図５】
2005043243.tif 000007
【図６】
2005043243.tif 000008
【図７】
2005043243.tif 000009
【図８】
2005043243.tif 000010
【図９】
2005043243.tif 000011
【図１０】
2005043243.tif 000012
【図１１】
2005043243.tif 000013
【図１２】
2005043243.tif 000014
【図１３】
2005043243.tif 000015
【図１４】
2005043243.tif 000016
【図１５】
2005043243.tif 000017
【図１６】
2005043243.tif 000018