(57)【要約】【課題】  継ぎ目のあるベルトマークやマークの一部の欠落や汚損によって、マークの不連続部分が発生する場合、入口と出口において精度の劣化したパルスが出力されてしまうことを回避あるいはその部分の検出をおこなう事によって安定した駆動制御を行う。【解決手段】  マークセンサから出力されるアナログ交番信号であるセンサ信号を２値化してパルス信号を得る２値化回路２０と、センサ信号の信号周波数より低い周波数で遮断周波数が設定されたローパスフィルタ２１と、このローパスフィルタ２１を通したセンサ信号のレベルによってマークの不連続部あるいは欠陥部分を検知し、エラー検知信号を出力するコンパレータ２２と、を有するエラー検知回路を備えた。【選択図】  図４
2005092157.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
走行体や回転体の表面あるいは側面に付されたマークをマークセンサによって読み取り、走行速度や回転速度に応じた信号を得る回路を有する画像形成装置において、
マークセンサから出力されるアナログ交番信号であるセンサ信号を２値化してパルス信号を得る２値化回路と、
センサ信号の信号周波数より低い周波数で遮断周波数が設定されたローパスフィルタと、
このローパスフィルタを通したセンサ信号のレベルによってマークの不連続部あるいは欠陥部分を検知し、エラー検知信号を出力するコンパレータと、を有するエラー検知回路を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
ローパスフィルタを通過したセンサ信号の微分信号を演算する微分回路を更に有するエラー検知回路を備えたことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
エラー検知信号に応じて、２値化回路からのパルス信号を制御する、パルス出力制御部を更に有することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
【請求項４】
モータからの駆動トルクを得て回転する駆動ローラと従動ローラと駆動ローラと従動ローラとに掛け渡されたベルトとからなるベルト搬送装置において
ベルト搬送方向に複数のマークを有する無端ベルトと、
この無端ベルト近傍に配置され前記複数のマークが通過することを検出しパルス信号及びエラー検知信号を発生するマークセンサを含むエラー検知回路と、
このエラー検知回路によるパルス信号の時間間隔によりベルトの搬送速度および搬送量を検知する速度・位置検知部と、を有することを特徴とするベルト搬送装置。
【請求項５】
マークセンサに基づくパルス信号をエラー検知信号にて制御している場合には、更にエラー検知部からのエラー出力に基づいてベルト速度を制御する制御手段を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】
マークセンサの信号をサンプリングしてエラー出力のある区間以外のマークセンサの信号の平均的な周波数の信号を生成するダミー信号生成部と、
マークセンサのセンサ信号とダミー信号生成部の信号出力をエラー検知回路のエラー出力ＯＮ時にはマークセンサの信号の替わりに前記ダミー信号生成部の信号を制御手段へ渡す信号弁別回路と、
を有することを特徴とする請求項５に記載のベルト搬送装置。
【請求項７】
マークセンサの信号からベルトの搬送速度を算出する速度演算部と、
この速度演算部による速度データから制御手段で利用しやすい周波数の速度に比例したパルス周波数を算出する速度周波数変換部と、
エラー検知回路によるエラー出力がＯＮの場合には周波数を更新せずに前回出力と同一の周波数のパルス信号を制御手段へ出力するパルス信号発生部と、
を有することを特徴とする請求項５記載のベルト搬送装置。
【請求項８】
前記マークセンサの信号からベルトの搬送速度を算出する速度演算部と、
この速度演算部による速度データから制御手段で利用しやすい速度に比例した電圧を発生させるＦ／Ｖ変換部と、
エラー検知回路によるエラー検知信号がＯＮの場合には電圧値を更新せずに前回出力と同一の電圧を前記制御手段へ出力する電圧制御部と、
を有することを特徴とする請求項５記載のベルト搬送装置。
【請求項９】
請求項４乃至８のいずれかに記載のベルト搬送装置は電子写真装置に置ける感光体ベルトの駆動装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１０】
請求項４乃至８に記載のベルト搬送装置は画像形成装置における転写ベルトもしくは中間転写ベルトの駆動装置であることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１１】
マークの継ぎ目部分以外は前記画像形成装置の出力解像度と同じか整数比の一定ピッチで形成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、プリンタ、ＦＡＸなどの画像形成装置に係り、詳しくは、感光体ベルト、転写ベルト、用紙搬送ベルト、感光体ドラム、転写ドラム等の画像形成用の走行体や回転体を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
例えば、カラー画像形成装置では、露光によって静電潜像を形成しこの静電潜像を現像装置にて現像してトナー像を得た感光体ドラムを主に有する電子プロセス部が、例えば黒（Ｋ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）それぞれの色毎にタンデム型に配列され、この各電子プロセス部を通過する用紙搬送ベルト上の記録紙にトナー画像が転写される構造を有しており、各色毎のトナー画像が一致して重なる必要がある。しかしながら、各感光体ドラム軸間距離の誤差、感光体ドラム平行度誤差、露光に用いられる偏向ミラーの設置誤差、感光体ドラムヘの露光光の書き込みタイミング誤差、感光体ドラムの線速度の変動等により、本来重なる必要がある位置に画像が重ならず、各色のトナー画像間で位置ずれが生ずるという問題が発生する。
そして、この位置ずれを分析すると、主に、各色の走査線の傾きが不揃いであることによるスキュー（斜めずれ）、主走査方向と直交する副走査方向（用紙搬送ベルトによる用紙の搬送方向）で各画像位置がずれる副走査レジストずれ、副走査ピッチむら主走査方向での書き出し位置或いは書き終わりの位置がずれる主走査レジストずれ、色同士で走査線の長さが異なる倍率ずれ、などがある。
ここでは、特に前記の副走査レジストずれが発生する原因となる搬送ベルトの速度ムラを低減するベルト搬送装置に着目した場合、画像形成装置に使われるベルト搬送装置の速度変動による位置決め誤差は、ベルトの厚み変動、ローラの偏心、駆動モータの速度ムラに起因して図１４のように変動し、この図１４からも判明するように変動成分は複数の周波数成分を持った波形となる。そして、この位置変動中に形成された画像を重ね合わせた出力画像は、各色の位置が合わない画像が出力されることとなり、色ずれ、色変わりなどの画質劣化の原因となっている。
すなわち、感光体ベルト、中間転写ベルト等の画像形成用の無端走行体（以下走行体という）や回転体を備えた画像形成装置において、用紙搬送ベルト上で搬送される用紙上に転写される画像の位置合わせを高精度に行うために、回転体や走行体の移動量及び移動位置を正確に制御することが要求される。にもかかわらず、上述のように走行体や回転体の移動量及び移動位置も変動し、その走行体や回転体で搬送される用紙上に転写される画像の位置誤差を高精度に抑制することが難しかった。
【０００３】
このような問題を軽減するため、例えば特開平６−１７５４２７号公報（特許文献１）では、上記回転体や走行体の移動速度変動による画像の位置誤差を高精度に抑制するために、転写ベルト、用紙搬送ベルト等の無端ベルトの駆動ローラの回転軸や、感光体ドラム等の円筒部材の回転軸に、ロータリエンコーダを直結し、このロータリエンコーダで検出された回転軸の回転角速度に基づいて、回転軸駆動手段である駆動モータの回転角速度を制御する内容が開示されている。そして、この画像形成装置は、回転軸の回転角速度を制御することにより、回転体や走行体の移動量（移動位置）を間接的に制御するものである。しかし、この様な制御は、移動量や移動位置の直接制御ではなく、精度に限度がある。
また、特開平９−１１４３４８号公報（特許文献２）には、クロックパルスの計数値からサンプリング周期での移動距離と平均速度とを得る開示があり、ロータリエンコーダのような切れ目のない信号出力の場合には有効であるが、ベルト表面に形成したマークからクロックを得る場合、マークの切れ目があるとその部分で速度計測にエラーが生じ、動作が不安定になるという問題がある。
更に、特開平６−２６３２８１号公報（特許文献３）は、ベルト表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出して得られたパルス間隔からベルト表面速度を算出してフィードバック制御をする手法が示されている。この手法によればベルト表面の挙動を直接観測できるため、移動量を直接制御することができる。この手法は、一回転の速度変動をメモリに蓄えて置き、その速度変動を次の周回も再現することによって色ずれを低減する手法であるが、タンデム型の画像形成装置では、ベルトの速度変動はそのまま色ずれを生じさせる原因となるのでベルト速度を一定にする必要があり、このような方法では色ずれ低減は実現できない。
【０００４】
ところで、走行体にマークを付する場合を着目してみると、走行体の柔軟性・周長偏差などによって一定間隔のマークを等間隔のままで全周にわたり加工することは非常に困難である。たとえば、ベルト形成時の金型に凹凸の加工を施してベルト成形する事を考えた場合、一般的にベルトの周長を制御するために金型から取り出した後のアニーリング行程で熱が均一に与えられないことや成形後のベルト内部ひずみによって収縮率が全体で不均一になるため、形成されたマークは一定間隔にはならない。また、印刷や接着を考えた場合にもベルトの周長公差が０．２〜０．３％とすると周長５００ｍｍのベルトでは１ｍｍ以上の偏差があり切れ目なく（等間隔のままで）マークを形成することは非常に困難である。
【特許文献１】特開平６−１７５４２７号公報
【特許文献２】特開平９−１１４３４８号公報
【特許文献３】特開平６−２６３２８１号公報
【特許文献４】特願２００２−８００８３
【特許文献５】特開平１１−１６６８０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このように従来技術としてベルト上にマークを形成し、そのマークを光学式のセンサにより読み取り、その信号の時間間隔から速度を算出して駆動モータの制御を行うことで、既に述べたような用紙搬送ベルトの速度ムラ・位置決め誤差は極めて低減できるが、実際に用紙搬送ベルト上にマークを一定間隔にて形成しようとすると上述のようにマークの先端（書きはじめ）と終端（書き終わり）を合わせることは非常に困難であるため図２、図３に示すようにマークに隙間（切れ目あるいは継ぎ目）ができてしまう。
そこで、マークの隙間によりセンサ信号が不連続になってしまう問題の解決策として、特願２００２−８００８３（特許文献４）に示すように、マークが不連続であることを検出してマークセンサによるＰＬＬコントローラ制御系が不安定にならないようにする例が示されているが、この方法では継ぎ目への入口と継ぎ目からの出口でマークの間隔に誤差を持ってしまう事を検出することはできない。
【０００６】
以下に上述の誤差を持つ原理について述べる。図１５にマーク１６を検出するセンサ１５の例を示した。ベルト３は通常不透明であるので、反射型のセンサを用いる場合について説明する。センサ１５としてはＬＥＤなどの光源からの光をマーク１６に照射し、マーク１６からの反射光をフォトダイオードやフォトトランジスタなどのフォトディテクタで受光すると共に受光信号を光電変換し、その信号に対してしきい値を設定し、しきい値以上の場合はハイレベル、以下の場合はローレベルとすることによって２値化信号を生成する。このとき、電子写真装置などの機器に組み込む場合においては、「特開平１１−１６６８０９号公報（特許文献５）」に示されているようにマークの欠損・汚れなどに対しても安定した検出信号を得る目的で、複数スリットを同時に読み取りマークを平均化する工夫がなされ精度の高いセンシングを可能とする。すなわち、図１６に示すようにベルトと受光器間に複数のスリットを配置して図１７のようにスリットパターンとマーク１６と同時に読み取り、また図１８に示すように特許文献５に示す複数スリットとマークとを同時の読み取ることで、マークの平均化が行われる。このようにして、上述のセンサ１５によって、連続的に形成されたマーク１６を検出したセンサ信号波形の例を図１９に示す。図１９上図は出力の原信号で、図１９下図は２値化するために、ハイパスフィルタを通して信号オフセットを除去した信号の例である。
下図のオフセットを除去した信号について０レベルをしきい値として２値化することで矩形波信号を得ることができるが、継ぎ目や傷、汚れなどでマーク信号がとぎれてしまう部分では信号の振幅が低下するとともにオフセットレベルが低下していくために、その変化が速い場合においては完全にオフセットが除去できず、波形の中心が０レベルにならない状況が発生する。このような波形を２値化するとパルス間隔の精度が不正確になってしまう。たとえばマークピッチが１ｍｍである場合、計測誤差が１％あるだけで１０μｍの誤差になってしまう。１２０ｄｐｉのカラー画像形成装置の１ドットが２１μｍ程度あることから、このレベルの誤差は小さいとは言えない。
【０００７】
以上の結果、マークの不連続部分における不具合については、前述のようにベルト上のマーク１６を読み取る際に、複数スリットを同時に読み取る光学系を採用することでマーク１６を平均化する効果があり、マーク１６の汚れや欠陥に強く、また精度の高いセンシングをすることができるが、マーク１６の不連続部分でも信号が平均化されるために信号変化が緩やかに生じ、継ぎ目の入口および出口付近の検出精度が落ちてしまう問題がある。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、継ぎ目のあるベルトマークやマークの一部の欠落や汚損によって、マークの不連続部分が発生する場合、入口と出口において精度の劣化したパルスが出力されてしまうことを回避あるいはその部分の検出をおこなう事によって安定した駆動制御を行う画像形成装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、請求項１にかかる発明は、走行体や回転体の表面あるいは側面に付されたマークをマークセンサによって読み取り、走行速度や回転速度に応じた信号を得る回路を有する画像形成装置において、マークセンサから出力されるアナログ交番信号であるセンサ信号を２値化してパルス信号を得る２値化回路と、センサ信号の信号周波数より低い周波数で遮断周波数が設定されたローパスフィルタと、このローパスフィルタを通したセンサ信号のレベルによってマークの不連続部あるいは欠陥部分を検知し、エラー検知信号を出力するコンパレータと、を有するエラー検知回路を備えたことを特徴とする。
また、請求項２にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、ローパスフィルタを通過したセンサ信号の微分信号を演算する微分回路を更に有するエラー検知回路を備えたことを特徴とする。
また、請求項３にかかる発明は、請求項１にかかる発明において、エラー検知信号に応じて、２値化回路からのパルス信号を制御する、パルス出力制御部を更に有することを特徴とする。
また、請求項４にかかる発明は、モータからの駆動トルクを得て回転する駆動ローラと従動ローラと駆動ローラと従動ローラとに掛け渡されたベルトとからなるベルト搬送装置において、ベルト搬送方向に複数のマークを有する無端ベルトと、この無端ベルト近傍に配置され前記複数のマークが通過することを検出しパルス信号及びエラー検知信号を発生するマークセンサを含むエラー検知回路と、このエラー検知回路によるパルス信号の時間間隔によりベルトの搬送速度および搬送量を検知する速度・位置検知部と、を有することを特徴とする。
また、請求項５にかかる発明は、請求項４にかかる発明において、マークセンサに基づくパルス信号をエラー検知信号にて制御している場合には、更にエラー検知部からのエラー出力に基づいてベルト速度を制御する制御手段を有することを特徴とする。
【０００９】
また、請求項６にかかる発明は、請求項５にかかる発明において、マークセンサの信号をサンプリングしてエラー出力のある区間以外のマークセンサの信号の平均的な周波数の信号を生成するダミー信号生成部と、マークセンサのセンサ信号とダミー信号生成部の信号出力をエラー検知回路のエラー出力ＯＮ時にはマークセンサの信号の替わりに前記ダミー信号生成部の信号を制御手段へ渡す信号弁別回路と、を有することを特徴とする。
また、請求項７にかかる発明は、請求項５にかかる発明において、マークセンサの信号からベルトの搬送速度を算出する速度演算部と、この速度演算部による速度データから制御手段で利用しやすい周波数の速度に比例したパルス周波数を算出する速度周波数変換部と、エラー検知回路によるエラー出力がＯＮの場合には周波数を更新せずに前回出力と同一の周波数のパルス信号を制御手段へ出力するパルス信号発生部と、を有することを特徴とする。
また、請求項８にかかる発明は、請求項５にかかる発明において、前記マークセンサの信号からベルトの搬送速度を算出する速度演算部と、この速度演算部による速度データから制御手段で利用しやすい速度に比例した電圧を発生させるＦ／Ｖ変換部と、エラー検知回路によるエラー検知信号がＯＮの場合には電圧値を更新せずに前回出力と同一の電圧を前記制御手段へ出力する電圧制御部と、を有することを特徴とする。
また、請求項９にかかる発明は、請求項４乃至８のいずれかに記載のベルト搬送装置は電子写真装置に置ける感光体ベルトの駆動装置であることを特徴とする。
また、請求項１０にかかる発明は、請求項４乃至８に記載のベルト搬送装置は画像形成装置における転写ベルトもしくは中間転写ベルトの駆動装置であることを特徴とする。
また、請求項１１にかかる発明は、請求項４乃至８に記載のベルト搬送装置は画像形成装置における転写ベルトもしくは中間転写ベルトの駆動装置であることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１にかかる発明によれば、アナログの周期信号から得られる２値化されたパルス信号において、信号振幅やオフセットレベルの変動によって精度の悪くなったパルス信号が出力されてしまう部分を検出し、エラー検知信号として出力する事ができ、高精度なトナー画像を得ることができる。
また、請求項２にかかる発明によれば、フィルタの時定数分の遅れを補償する事ができる。
また、請求項３にかかる発明によれば、精度の高い信号のみを出力する事ができる。
また、請求項４及び５にかかる発明によれば、マークセンサの信号からエラー信号、あるいはマーク間隔を検査するエラー検知によって、マークに不連続な部分があっても安定して、高精度な位置決め制御が実現できる。
また、請求項６にかかる発明によれば、ダミー信号を用いてマークセンサの出力信号と切り替えることで制御手段に切れ目のない連続したパルス列を供給できるため安定した制御が可能になる。また制御ＯＮ／ＯＦＦコントロールを持たない汎用で安価な制御手段を利用できるため低コスト化が実現できる。
【００１１】
また、請求項７にかかる発明によれば、パルス発振器に出力する周波数データを切り替えてパルス出力さされるパルスの位相が急に変化したりするような信号とはならず連続したパルス列を制御手段に与えることができる。
また、請求項８にかかる発明によれば、電圧制御部に出力する電圧を切り替えて出力するので継ぎ目によるパルスの不連続部分での急激な変化を抑制することができ、安定した速度・位置制御が可能となる。
また、請求項９にかかる発明によれば、搬送ベルトの速度・位置決め誤差を非常に少なくできるので、倍率誤差、画像ゆがみなどの少ない、高品質な画像形成が可能となる。
また、請求項１０にかかる発明によれば、転写ベルトや中間転写ベルトの速度安定性、位置決め精度が画質に与える影響は非常に大きく、本発明を利用することによって高画質な画像出力を得ることができる。
また、請求項１１にかかる発明によれば、マークの周期を画像解像度と同一にして置けばたとえば感光体への露光周期と同期をとって制御することで精密な位置決めが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下に添付図面を参照して、この発明にかかる画像形成装置の最良な実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態にかかるタンデム型のカラー画像形成装置の構成図である。
このカラー画像形成装置は、記録媒体としての転写用の用紙２を搬送する用紙搬送ベルト３の移動方向（搬送方向）に沿って、上流側から順に、複数個の電子プロセス部１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃが配列され、所謂タンデム型といわれる画像形成装置を示すものである。ここで電子プロセス部１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃは画像形成部として機能する。電子プロセス部１Ｋは黒、電子プロセス部１Ｍはマゼンタ、電子プロセス部１Ｃはシアン、電子プロセス部１Ｙはイエローの各画像を形成するもので、各電子プロセス部１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃは形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各電子プロセス部とも共通である。よって、以下の説明では、電子プロセス部１Ｋについて具体的に説明するが、他の電子プロセス部については、電子プロセス部１Ｋにかかる構成要素のＫに代えて、Ｍ、Ｙ、Ｃなどの符号を付したもので図に表示するに留める。
走行体としての用紙搬送ベルト３は、その一方が駆動回転させられる駆動ローラと、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ４、５によって回動可能に支持されたエンドレスベルトからなり、これら搬送ローラ４、５の回転と共に、矢印の副走査方向（搬送方向）の向きに走行させられるようになっている。用紙搬送ベルト３の下方には用紙２が収納された給紙トレイ６が備えられている。給紙トレイ６に収納された用紙２のうち、最上位置にある用紙２は、画像形成時に送り出されて静電吸着により用紙搬送ベルト３に吸着される。こうして搬送ベルト３に吸着された用紙２は最初の電子プロセス部１Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。
【００１３】
電子プロセス部１Ｋは、像担持体としての感光体ドラム７Ｋを中心にして、この感光体ドラム７Ｋの周囲に配置された帯電器８Ｋ、露光器９Ｋ、現像機１０Ｋ、感光体クリーナ１１Ｋなどから構成されている。露光器９Ｋとしては、レーザースキャナーが用いられ、レーザー光源からのレーザー光をポリゴンミラーで反射させ、ｆθレンズや偏向ミラー等を用いた光学系を介して露光光が出射される。
画像形成に際し、感光体ドラム７Ｋの周面は、暗中にて帯電器８Ｋにより一様に帯電された後、露光器９Ｋからの黒画像に対応した露光光１２Ｋが出射され、本例ではレーザー光により露光され、静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器１０Ｋにおいて黒トナーにより可視像化され、感光体ドラム７Ｋ上に黒のトナー画像が形成される。
このトナー画像は、感光体ドラム７Ｋと用紙搬送ベルト３上の用紙２とが接する位置、所謂転写位置で転写器１３Ｋの働きにより用紙２上に転写され、用紙２上に単色（黒）の画像が形成される。転写を終えた感光体ドラム７Ｋは、感光体ドラム７Ｋの周面に残留した不要なトナーが感光体クリーナ１１Ｋにより除去され、次の画像形成に備えられる。
このようにして、電子プロセス部１Ｋで単色（黒）を転写された用紙２は、搬送ベルト３によって次の電子プロセス部１Ｍに搬送される。電子プロセス部１Ｍでは、前記電子プロセス部１Ｋにおけると同様のプロセスにより感光体ドラム７Ｍ上に形成されたマゼンタのトナー画像が用紙２上の黒のトナー画像に重ねて転写される。
更に次の電子プロセス部１Ｙでは、同様にして感光体ドラム７Ｙ上に形成されたイエローのトナー画像が用紙２上に既に形成されている黒及びマゼンタのトナー像に重ね転写される。同様にしてさらに、次の電子プロセス部１Ｃでは、シアンのトナー像が重ね転写されて、フルカラーのカラー画像が得られる。
こうしてフルカラーの重ね画像が形成された用紙２は、電子プロセス部１Ｃを通過した後、用紙搬送ベルト３から剥離されて定着器１４にて定着された後、排紙される。
【００１４】
かかる構成にあって、用紙搬送ベルト３の例えば幅方向片側には、図２、図３に示すようにマーク１６が一定間隔に付され、このマーク１６に対向するようにマークセンサ１５が配置されている。このマークセンサ１５は、マーク１６を光電センサによって読み取り、走行速度に応じたセンサ信号を得るものであり、発光部である光源とこの光源からの光がマーク１６によって反射あるいは透過（図１は透過型である）され、この反射あるいは透過した光を光電変換し電気信号に変換する受光部とを有する。更にエラー検知回路としては、図４に示すようにマークセンサ１５からのセンサ信号、すなわちマーク１６の有無により連続的に変調されたアナログ交番信号、を２値化してパルス信号を得る２値化回路２０を有し、また受光器から出力されるアナログ交番信号の信号周波数より十分低い周波数で遮断周波数が設定されたローパスフィルタ２１と、このローパスフィルタ２１を通したマークセンサ１５のフィルタ通過信号のレベルによってマーク１６の不連続部あるいは欠陥部分を検知し、エラー検知信号を出力するコンパレータ２２によって構成される。
【００１５】
エラー検知回路の各部波形については、図５にて示す。本実施形態のエラー検知回路におけるエラー検出にあっては、マークセンサ１５からの信号出力をローパスフィルタ２１を通して、オフセットレベル変動を抽出し、オフセットレベル変動がコンパレータ２２にてしきい値以下になる事を検出して、エラー検知信号とすることを特徴としている。図５においては、マーク１６の継ぎ目を検知したときのセンサ信号波形とフィルタ通過信号およびエラー検知信号の例を示す。センサ信号はマーク１６を１０本程度同時計測するマークセンサ１５によって検出された信号波形であり、マーク１６が完全になくなる継ぎ目部分でも信号振幅とオフセットレベルが徐々に減衰する様子が分かる。マーク１６を１つだけ検出するマークセンサ１５では、マーク１６が移動し、継ぎ目になった瞬間に信号は無くなってしまうが、複数のマーク１６を検出する場合には、このように徐々にレベルが低下していく。この変動速度は同時検出するマーク１６の本数にほぼ比例し、例えば１０個のマーク１６を同時検出する場合には１０周期分の時間（１０倍の時間）でベースレベルに低下する。
図５のフィルタ通過信号はマーク周波数の１／１０の周波数を遮断周波数とした１次のローパスフィルタ２１を通過させた信号である。このローパスフィルタ２１の時定数分の遅れが発生するが、センサ信号のオフセット変動レベルを検出することができる。本実施形態ではこの信号と設定したしきい値をコンパレータによって比較し、しきい値以下であればエラー検知信号が出力される。
ローパスフィルタ２１の遮断周波数については、その周波数が高ければセンサ信号のリップルが大きくなり、誤検知が発生する可能性がある。また、逆に周波数が低ければ時定数による遅れが大きくなり、エラー検知信号の発生が間に合わなくなってしまう可能性がある。このため適切な周波数に設定する必要がある。実験的には［センサ信号周波数］／［同時に読み取るマークの個数分］程度の遮断周波数が適当であった。
また、コンパレータ２２のしきい値レベルに関しては、前述のセンサ信号のリップルを拾わない程度に高く、また、誤差もつパルス信号が生成される前にエラー検知信号が出力されるように設定する必要がある。
また、マーク検知用のマークセンサは形成したマーク１６を検出するものであればいかなる手段でも良い。本実施形態では光学式のマークセンサ１５によって反射率や透過率の変化によるマーク１６を検出する手段を述べたが、マーク１６が磁気パターンの場合には磁気ヘッドを用いればよいし、エンコーダ出力が必要であればエンコーダ用のリニアスケールを接着しエンコーダヘッドを利用することができる。
（第２の実施形態）
【００１６】
この第２実施形態では、第１実施形態のエラー検知回路において、ローパスフィルタ２１の後段にコンパレータ２２と並列に微分回路を備え、ローパスフィルタ２１を通過した信号の微分信号を演算し、微分信号レベルも同時に観測することによって、マーク１６のエラーを検査することもできる。
本実施形態では、２値化回路２０によって生成されるパルス信号に誤差が発生する前に、エラー信号を得ることができる。第１実施形態での説明のようにローパスフィルタ２１を通すとフィルタ時定数分の遅れが発生するので、センサ信号出力に対して遅れが発生してしまうのであるが、本実施形態では、この遅れを補償するためにフィルタ通過信号の微分演算を行い、変動の傾きを検査することで速やかにエラー検知信号を得ることができる。
（第３実施形態）
【００１７】
本実施形態は、第１実施形態の発明に対して、検知されたエラー検知信号を使ってセンサ出力をマスクする構成有する。すなわち、図４に示す２値化回路２０とコンパレータ２２との各出力をＡＮＤ回路に入力して出力を得る。図６にて説明するに、図６上図のマークセンサのセンサ信号にあって、この信号波形を図６下図のように２値化回路２０にて２値化されたパルス信号とし、このパルス信号をエラー検知信号によってマスクし、エラー検知回路の回路出力としては、マークセンサ１５の出力である誤差が発生する継ぎ目の入口と出口付近のパルスを出力しない様にしたものである。マスクするためのＡＮＤ回路としては、エラー検知信号がエラー部でローレベルになる論理の場合は一般的ＡＮＤ論理を用いれば良い。
このような構成にすることにより、マークセンサからの出力としては、継ぎ目付近のパルスは出力されないが、精度の高い信号のみが出力されることになる。モータ制御などに用いる場合にも、マークの不連続部分で制御のＯＮ／ＯＦＦなどを行うことにより、別途信号入力を用いる必要が無くなる。
（第４の実施形態）
【００１８】
本実施形態のベルト搬送装置は、モータからの駆動トルクを得て回転する駆動ローラと１本以上の従動ローラと、前記複数のローラに掛け回されて搬送方向に複数のマークまたは穴を有する無端ベルトと、このベルト近傍に配置され前記複数のマークまたは穴が通過することを検出し信号を発生するマークセンサと、このマークセンサ基づくエラー検知信号の信号周期から前記マークの継ぎ目による不連続な信号を検知し継ぎ目信号を出力する継ぎ目検知回路と、前記マークセンサと前記継ぎ目検知回路からの信号に基づいてベルト速度を制御する制御手段と、により構成される。
ここにおいて、ベルト搬送装置およびマーク、センサの配置例は、図２に示すモータ５１や減速機５２、マーク１６、マークセンサ１５であり、継ぎ目検知回路の例を図４のエラー検知回路、マークセンサ信号と継ぎ目信号を用いた制御部の例を図７に示す。
図２のベルト搬送装置では、駆動部分にモータ５１と減速機５２が示されるが、駆動力源の構成はどのようなものであっても良い、また、図２にてマーク１６は、ベルト表面上に形成した例を示してあるが、他の方法によるマークの形成を行うこともでき、検出されるマークを付すことができればよい。
また、図３は、継ぎ目の拡大図を示す。前記特許文献４に示すようなＰＬＬ制御を行う場合にはマーク１６の間隔が一定である必要がありスケールの先端と終端の位相を合わせる必要があるが、分解能が高い場合には一定間隔でマークを形成していくとベルト周長公差のためマークの始めと終わりを合わせることは不可能である。現実的には図３のように隙間が発生する事となる。
【００１９】
図７に本実施形態の構成を用いてモータ制御を行う構成の例を示す。エラー検知回路につながる制御手段３０としては、制御手段３０の信号入力として２値化信号が入力され、制御のＯＮ／ＯＦＦが外部信号（ここではエラー検知信号）でコントロールできる制御装置であればよく、その構成・アルゴリズムについてはどのようなものであっても構わない。たとえばＰＬＬコントローラの場合、継ぎ目で位相が不安定になるところを、継ぎ目検知回路による継ぎ目信号によって制御ＯＦＦとすることで制御動作を安定させることができ、高精度な位置決め動作が実現される。
また、マークセンサを含むエラー検知回路からの出力がエラー検知信号によってマスクされた出力である場合は、図８に示すようにエラー検知部を別途設けて、制御のＯＮ／ＯＦＦを行えばよい。図９に制御手段３０の入出力波形を示すが、ここではマークの間隔が一定以上である場合にエラーとする簡単なアルゴリズムで構成できる。エラー検知については必ずしもハードウェアで構成する必要はなく、マイコン・ＤＳＰなどを使ったソフトウェア処理でも実現できる。
以上、制御手段３０による速度制御を行う例について説明を行ったが、マーク検知による信号は駆動制御にも用いることができるが、ベルトを制御するのではなく、書き込みタイミングを制御することなどにも利用できる。また、エラー検知信号を使えばたとえば画像の出力位置を決めるタイミングマークとして利用することもできるし、駆動制御を行う場合には動作が不安定になる可能性もあるため、画像領域から外すための信号などとしても利用可能である。
こうして、マークセンサの信号からエラー信号、あるいはマーク間隔を検査するエラー検知によって、マークに不連続な部分が会っても安定して、高精度な位置決め制御が実現できる。
（第５の実施形態）
【００２０】
本実施形態は、図１０に示すようにマークセンサ１５の信号をサンプリングして継ぎ目以外のマークセンサの出力信号の平均的な周波数の信号を生成するダミー信号生成部４０と、このエラー検知回路の２値化回路の出力信号と前記ダミー信号生成部４０の信号出力を前記継ぎ目検知回路ＯＮ時には前記マークセンサの信号の替わりに前記ダミー信号生成部４０の信号を制御手段３０へ渡す信号弁別回路４１と、をさらに有する構成である。
ダミー信号発生部４０は、マークセンサの信号をサンプリングして、平均的な信号を発生させる部分でたとえば周波数カウンタとメモリと演算回路とパルス発振器によって構成できる。また、一層簡単には所望の速度で搬送されているときに生成されるパルスの周波数を得るパルス発振器をあらかじめ構成しても良いし、ＰＬＬ制御を行う場合には基準クロックそのものを利用する事でもパルス信号を得ることができる。上記以外でも同様のパルスを出力できる構成であればいかなる構成でも構わない。
信号弁別回路４１は、制御手段３０に渡すパルス信号を２値化信号かダミー信号かを弁別する回路で、継ぎ目信号によって制御される。動作としては継ぎ目信号がＯＦＦの時は２値化信号を出力し、継ぎ目信号がＯＮの時はダミー信号を出力するように動作させればよい。上記構成による各部分の信号波形の様子を図１１に示す。図１１の信号弁別回路出力に示した波形のように継ぎ目信号によって２値化信号とダミー信号を切り替えることによって不連続部分のない信号パルスを制御手段３０に出力することができる。
こうして、ダミー信号を用いて２値化回路の出力信号と切り替えることで制御手段３０に切れ目のない連続したパルス列を供給できるため安定した制御が可能になる。また、制御ＯＮ／ＯＦＦコントロールを持たない汎用で安価な制御手段を利用できるため低コスト化が実現できる。
（第６の実施形態）
【００２１】
本実施形態は、図１２に示すように２値化信号からベルトの搬送速度を算出する速度演算部６０と、速度演算部６０による速度データから制御手段３０で利用しやすい周波数の速度に比例したパルス周波数を算出する速度周波数変換部６１と、継ぎ目検知回路による継ぎ目信号がＯＮの場合には周波数を更新せずに前回出力と同一の周波数のパルス信号を前記制御手段３０へ出力するパルス信号発生部６２と、を有している構成である。
速度演算部６０は２値化回路出力から速度データを算出する機能を持つ部分で、たとえば２値化信号のパルス間隔をクロックによって計測するためのカウンタなどで構成できる。マークセンサの出力周波数よりも高い周波数のクロックを用いて、２値化回路のパルスエッジをゲート信号に使い、次のパルスエッジが発生するまでクロックでカウンタをインクリメントし、次のパルスエッジでカウンタの値をラッチし出力レジスタに記録しカウンタをリセットするといった動作を行えばよい。ここで出力レジスタに格納されたデータは、２値化回路のパルス幅を表しているデータであり、マークの距離間隔から速度が算出できる。
速度周波数変換部６１は、前記速度演算部６０で求めた速度データから制御手段３０へ出力すべきパルス周波数を決定する機能を持つ部分で、変換係数は制御手段３０の必要とする周波数に依存する。制御手段３０の必要とする周波数がマークの周波数と同一であれば、前記速度演算部６０で求めたパルス幅の逆数を演算し出力すればよい。
パルス信号発生部６２は、前述の速度周波数変換部６１から受け取った周波数データのパルス周波数を発生させる機能と、継ぎ目検知回路からの出力を受けて発生させる周波数を制御する機能を持つ部分で、前者の機能はパルス発振器を用いて受け取った周波数のパルス信号を発生させる事で構成でき、後者の機能はたとえばメモリを用いて発生させる周波数データを記憶しておき、継ぎ目検知回路の出力に応じてメモリからのデータを選択する事で構成できる。
【００２２】
上述の構成によれば継ぎ目がない部分では２値化回路の出力を速度データに変換し、その速度周波数に応じた周波数を持つパルスが出力されるので、速度周波数変換部６１の変換係数が１であれば２値化回路の信号と同じ周波数のパルス信号を発生し制御手段３０に出力される。また、パルス信号発生部６２では継ぎ目検知回路の信号により受け取ったデータをメモリに残っているデータを弁別してパルスを発生させるので、マークセンサが継ぎ目を検出している間も連続したパルス列を発生させることができる。
本実施形態によれば２つの信号を切り替えるのではなくパルス発振器に出力する周波数データを切り替えてパルス出力させるので、出力されるパルスの位相が急に変化したりするような信号とはならず連続したパルス列を制御手段３０に与えることができる。
（第７実施形態）
【００２３】
本実施形態と第６実施形態との構成の違いは制御手段１３のセンサ入力がパルス入力ではなく電圧入力であることと、２値化信号から求めた速度データを電圧に変換して、電圧データを用いる点である。
図１３に示すように、２値化信号を速度電圧に変換するには一般的なＦ／Ｖ変換器７０を用いればよい。Ｆ／Ｖ変換器７０は、パルス列の周波数を電圧に変換するものなのでマーク間隔Ｐｍ×周波数ｆｍという演算で速度Ｖが得られることから、周波数−電圧の変換係数ｋ［Ｖ／Ｈｚ］を使えば、Ｆ／Ｖ変換器７０の出力Ｅ［Ｖ］／ｋ［Ｖ／Ｈｚ］×Ｐｍという計算で速度が求められる。
この実施形態によれば２つの信号を切り替えるのではなく電圧制御部７１に出力する電圧を切り替えて出力するので継ぎ目によるパルスの不連続部分での急激な変化を抑制することができ、安定した速度・位置制御が可能となる。
【００２４】
以上説明の本発明のベルト搬送装置を電子写真式画像形成装置におけるベルト状感光体の制御に利用することができる。本発明によれば搬送ベルトの速度・位置決め誤差を非常に少なくできるので、倍率誤差、画像ゆがみなどの少ない、高品質な画像形成が可能となる。
また、本発明のベルト搬送装置はカラー画像形成装置における転写ベルトもしくは中間転写ベルトに利用できる。従来技術や図１に示したようなタンデム式のカラー画像形成装置に置いては前述のように転写ベルトや中間転写ベルトの速度安定性、位置決め精度が画質に与える影響は非常に大きく、本発明を利用することによって高画質な画像出力を得ることができる。
本発明のベルト搬送装置を画像形成装置に用いることは、搬送ベルトの速度一定に制御する事ととともに形成される画像の位置を高精度に位置決めすることにある。この場合、マークの周期を画像形成装置の出力解像度と同じか整数比の一定ピッチで形成する事を特徴としている。マークの周期を画像解像度と同一にして置けばたとえば感光体への露光周期と同期をとって制御することで精密な位置決めが可能となる。たとえばポリゴンスキャナを用いる画像形成装置の場合はポリゴンの同期信号と同期するようにＰＬＬ制御を行うことでポリゴンが１ライン走査するごとにマーク１ピッチが送られるため、形成される画像の位置誤差を非常に少なくすることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
以上のように、本発明にかかる画像形成装置は、高精度な画像を得る装置として有用であり、特に、複写機、ファクシミリ、プリンタ等に適している。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】画像形成装置の概略構成図。
【図２】用紙搬送ベルト及びベルト駆動装置の斜視図。
【図３】ベルトに付されたマークを主に示す斜視図。
【図４】第１実施形態のエラー検知回路のブロック図。
【図５】図４のブロック図の各部波形図。
【図６】第３実施形態の説明のための波形図。
【図７】第４実施形態の一例のブロック図。
【図８】第４実施形態の他の例のブロック図。
【図９】第４実施形態の説明のための波形図。
【図１０】第５実施形態のブロック図。
【図１１】第５実施形態の説明のための波形図。
【図１２】第６実施形態のブロック図。
【図１３】第７実施形態のブロック図。
【図１４】従来のベルト位置変動の様子を示す波形図。
【図１５】マークセンサの一例を示す構成図。
【図１６】複数スリットを用いた反射型センサ光学系の説明図。
【図１７】複数スリットパターンを同時に読み込む説明図。
【図１８】特許文献５の複数スリットを同時に読み込む説明図。
【図１９】マークの不連続部分を検出した場合の波形図。
【符号の説明】
【００２７】
３  用紙搬送ベルト
１５  マークセンサ
１６  マーク
２０  ２値化回路
２１  ローパスフィルタ
２２  コンパレータ
３０  制御手段
６０  速度演算部
６１  速度周波数変換部
６２  パルス信号発生部
７０  Ｆ／Ｖ変換回路
７１  電圧制御部
【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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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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