(57)【要約】【課題】温度などによる経時的なセンサ間隔変動（観測位置の変化）を抑制でき、高精度な相対位置検知装置を提供する。【解決手段】相対位置検知装置２５は、略一定間隔で光学マークが形成されたスケール２１と、ヘッド部２２を有している。ヘッド部２２は、光源２６、２７と、光源２６、２７からの光を整形しスケール２１に照射する光ビームを生成する光整形手段としてのスリット２８ａ、２８ｂと、スケール２１の光学マークを経由した光ビームを受光する受光素子２９、３０により構成されている。スリット２８ａ、２８ｂは、線膨張係数の低い合成石英ガラス板３１の表面をクロームなどの蒸着膜３２でマスクして、同一部材上に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
略一定間隔でマークが形成されたスケールと、該スケールに光ビームを照射し、前記マークによって反射もしくは透過した光を受光して光電変換するヘッド部を有し、前記スケールと前記ヘッド部の相対位置変化を検知する相対位置検知装置において、
前記ヘッド部は、光源と、該光源からの光を整形し前記スケールに照射する光ビームを生成する光整形手段と、前記マークを経由した前記光ビームを受光する受光部材とを備え、前記スケールと前記ヘッド部の相対移動方向に位置の異なる複数本の光ビームを射出し、前記受光部材は前記複数本の光ビームを別々の電気信号に光電変換し、前記光整形手段は同一部材上に形成されていることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項２】
請求項１に記載の相対位置検知装置において、
前記複数の光ビームによる複数の検知信号に基づいて、前記マークの間隔誤差を補正した相対位置信号を生成する補正演算部を有していることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の相対位置検知装置において、
前記光整形手段は線膨張係数の低い材料に形成されていることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項４】
請求項３に記載の相対位置検知装置において、
前記線膨張係数の低い材料がガラス材であることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の相対位置検知装置において、
前記光整形手段は複数のスリット列であることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項６】
請求項５に記載の相対位置検知装置において、
前記光整形手段に入射させる光ビームは前記スリット列の光通過領域よりも大きいビーム径を有することを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の相対位置検知装置において、
前記光整形手段に入射させる光ビームは光量分布が一様であることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の相対位置検知装置において、
前記スケールと前記ヘッド部とのギャップを一定に維持するギャップ調整部材を有していることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項９】
請求項８に記載の相対位置検知装置において、
前記光整形手段が前記ギャップ調整部材と一体に構成されていることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項１０】
請求項１〜９のいずれかに記載の相対位置検知装置を有するベルト搬送装置。
【請求項１１】
請求項１０に記載のベルト搬送装置を有する画像形成装置。
【請求項１２】
請求項１〜９のいずれかに記載の相対位置検知装置において、
前記スケールは、円盤基板上に放射状に前記マークが形成されたものであることを特徴とする相対位置検知装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の相対位置検知装置を備えた駆動装置を有する画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スケールを光学的に検知する相対位置検知装置、これを有するベルト搬送装置、および該相対位置検知装置又は該ベルト搬送装置を有する複写機、プリンタ、ファクシミリ、これらのうちの少なくとも２つの機能を有する複合機、プロッタ等の画像形成装置に関する。
本発明は、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回転体を備えた画像形成装置における回転体の移動量計測および制御システムに利用できる。
【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が広く普及している。このような画像形成装置では、回転体上やその回転体により搬送される転写材上での画像位置合わせを高精度に行うために、その回転体の回転量（移動量）を正確に制御することが要求される。
しかしながら、回転体の回転量は何らかの原因で変動することが多々あり、画像位置の誤差を抑制することは困難である。特に、カラー画像形成装置では、回転体の回転量の変動により、本来重なるべき位置に画像が重ならず、色間で位置ずれが生ずるという問題が発生する。
【０００３】
また、画像形成装置では、感光体ベルトや中間転写ベルトなどの回転体であるベルトの速度変動（回転量の変動）は、ベルトの厚み変動、ローラの偏心および駆動モータの速度ムラなどにより発生してしまう。
特に、カラー画像形成装置では、図１７に示すように、ベルトの速度変動による位置決め誤差は、複数の周波数成分を有する波形になってしまう。ベルトの速度変動中に各トナー像を重ね合わせて形成された画像は、各色の位置が合わない画像となるため、ベルトの速度変動は色ずれや色変わりなどの画質劣化の原因になっている。
【０００４】
回転体の速度変動による画像の位置誤差を抑制するために、回転体を駆動する駆動ローラの回転軸やその他の回転軸にロータリーエンコーダを直結し、この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駆動モータの回転角速度を制御する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。
しかしながら、このような画像形成装置は、駆動モータの回転角速度を制御することにより、回転体の回転量（移動量）を間接的にしか制御することができず、その回転量を精度良く制御することは困難である。
【０００５】
回転体であるベルトの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たパルス間隔からベルト表面速度を算出することで、ベルトの回転量をフィードバック制御する技術が開示されている（特許文献２および特許文献３参照）。
このような技術によれば、ベルト表面の挙動を直接観測できるため、ベルトの回転量（移動量）を直接制御することができる。
【０００６】
しかしながら、一般的に、画像形成装置などの用途に使われるベルトは、柔軟性、厚み偏差および変形性を有している。これにより、ベルト表面に形成されたマークのパターン周期が変化してしまい、マークを高精度に計測したとしても正確な位置情報が得られない問題がある。
ベルトマークピッチの誤差があっても精度良く表面位置を計測する方法として、２つのセンサを配置し、同一のマークを検出する時間の差ｔとセンサの間隔Ｄから
Ｖ＝Ｄ／ｔ
として、速度を求める方法が提案されている（特許文献４参照）。
この方法によれば、同一のマークが移動する時間を観測するのでマーク間隔の誤差は計測誤差となりにくい。
【０００７】
【特許文献１】特開平６−１７５４２７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】特許第３３４４６１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献４に開示された方法では、センサ間隔Ｄを絶対基準として速度を計算してしまうので、逆にＤの誤差の影響を受けてしまう。
この対策として、特許文献４には、センサに検知された時間の差の測定を所定期間に亘って行い、通過時間の平均値を求め、平均値決定後、各々のマークが通過する時間と前記平均値を比較することによりベルト表面の搬送速度を検知し、この検知搬送速度が一定となるように、駆動モータを制御することが開示されている。
しかしながらこの場合、２つのセンサ間隔の経時精度が重要になってくる。すなわち、環境の変化で２つのセンサ間隔が変わると、計測される通過時間が変化してしまう。この結果、センサ間隔の誤差の分だけ速度計測誤差が生じ、出力画像の劣化につながってしまう。
【０００９】
特許文献４の明細書には、「駆動源の回転速度は所定速度のコンマ数％以内の変動に抑えられているという認識に基づくものであり、上記平均速度は所定速度から０．数％の誤差しか含まない。」との記載があるが、カラー画像形成装置における０．数％は、タンデムカラー機の場合には非常に大きい数字で、例えば感光体ローラのピッチが１５０ｍｍある時は０．１％は０．１５ｍｍのずれに相当するため、色重ねのずれがはっきり認識できるレベルになってしまう。
これは２つのセンサの間隔が温度変化によって変化する場合についても同様のことが言えるため、センサ間隔変化は大きな誤差を生じさせることが分かる。
【００１０】
本発明は、温度などによるセンサ間隔変動（観測位置の変化）を抑制できる相対位置検知装置、該相対位置検知装置を有し高画質なカラー画像を出力できる画像形成装置の提供を、その目的とする。
また、マークピッチに誤差が生じてもベルトの表面線速を正確に検出でき、フィードバック制御することにより高精度な搬送を得ることができるベルト搬送装置、該ベルト搬送装置を有し高精度なカラー画像を出力できる画像形成装置の提供を、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の発明では、略一定間隔でマークが形成されたスケールと、該スケールに光ビームを照射し、前記マークによって反射もしくは透過した光を受光して光電変換するヘッド部を有し、前記スケールと前記ヘッド部の相対位置変化を検知する相対位置検知装置において、前記ヘッド部は、光源と、該光源からの光を整形し前記スケールに照射する光ビームを生成する光整形手段と、前記マークを経由した前記光ビームを受光する受光部材とを備え、前記スケールと前記ヘッド部の相対移動方向に位置の異なる複数本の光ビームを射出し、前記受光部材は前記複数本の光ビームを別々の電気信号に光電変換し、前記光整形手段は同一部材上に形成されていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の相対位置検知装置において、前記複数の光ビームによる複数の検知信号に基づいて、前記マークの間隔誤差を補正した相対位置信号を生成する補正演算部を有していることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項１又は２に記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段は線膨張係数の低い材料に形成されていることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に記載の発明では、請求項３に記載の相対位置検知装置において、前記線膨張係数の低い材料がガラス材であることを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１〜４のいずれかに記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段は複数のスリット列であることを特徴とする。
請求項６に記載の発明では、請求項５に記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段に入射させる光ビームは前記スリット列の光通過領域よりも大きいビーム径を有することを特徴とする。
【００１４】
請求項７に記載の発明では、請求項１〜６のいずれかに記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段に入射させる光ビームは光量分布が一様であることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項１〜７のいずれかに記載の相対位置検知装置において、前記スケールと前記ヘッド部とのギャップを一定に維持するギャップ調整部材を有していることを特徴とする。
請求項９に記載の発明では、請求項８に記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段が前記ギャップ調整部材と一体に構成されていることを特徴とする。
【００１５】
請求項１０に記載の発明では、ベルト搬送装置において、請求項１〜９のいずれかに記載の相対位置検知装置を有することを特徴とする。
請求項１１に記載の発明では、画像形成装置において、請求項１０に記載のベルト搬送装置を有することを特徴とする。
請求項１２に記載の発明では、請求項１〜９のいずれかに記載の相対位置検知装置において、前記スケールは、円盤基板上に放射状に前記マークが形成されたものであることを特徴とする。
請求項１３に記載の発明では、画像形成装置において、請求項１２に記載の相対位置検知装置を備えた駆動装置を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、スケールのマークピッチを補正してスケールとヘッド部の相対位置変化を観測するので、スケールのマークピッチに誤差が生じても高精度な位置検知ができ、画像形成装置においては高画質化を実現できる。
また、２つの光整形手段が同一部材上に形成してあることで、経時において観測位置を高精度に保つことができるため、２つの信号の位相からマークピッチ誤差の絶対値を求めることができ、画像形成装置においては高画質化を実現できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１の実施形態を図１乃至図６に基づいて説明する。
まず、図５に基づいて本実施形態に係る画像形成装置の構成の概要を説明する。画像形成装置１は、記録媒体としての転写用の用紙２を搬送する回転体である搬送ベルト３に沿ってその搬送ベルト３の回転方向（搬送方向）の上流側から順に、複数個の電子プロセス部１Ｋ（ブラック）、１Ｍ（マゼンタ）、１Ｙ（イエロー）、１Ｃ（シアン）が配列されて構成されている。この画像形成装置１は、いわゆるタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置である。
【００１８】
複数個の電子プロセス部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はブラック、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。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、それらの内部構成は共通である。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１Ｍ、１Ｙ、１Ｃ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などの符号を付して図に表示する。
【００１９】
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４であり、他方が従動回転させられる従動ローラ５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（無端状のベルト）から構成されており、これらの搬送ローラ４、５の回転と共に、図１中の矢印の向きに回転する構造になっている。このような搬送ベルト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搬送ベルト３に吸着される。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、ここでブラック（黒）の画像が転写される。
【００２０】
電子プロセス部１Ｋは、像担持体としての感光体ドラム７Ｋと、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、現像器１０Ｋ、感光体クリーナ１１Ｋなどから構成されている。露光器９Ｋとしてはレーザスキャナが用いられ、レーザスキャナはレーザ光源（図示せず）からのレーザ光をポリゴンミラーで反射させ、ｆθレンズや偏向ミラーなどを用いた光学系（図示せず）を介して出射する構造になっている。
【００２１】
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、本実施の形態ではレーザ光により露光され、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上に黒のトナー像が形成される。
【００２２】
このトナー像は感光体ドラム７Ｋと搬送ベルト３上の用紙２とが接する位置、いわゆる転写位置で転写器１３Ｋの働きにより用紙２上に転写され、その用紙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、そ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。
【００２３】
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、電子プロセス部１Ｋ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像が用紙２上の黒のトナー像に重ね転写される。
【００２４】
用紙２はさらに次の電子プロセス部１Ｙに搬送され、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像が、用紙２上にすでに形成されている黒およびマゼンタのトナー像に重ね転写される。さらに、次の電子プロセス部１Ｃでも、同様にして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。このフルカラーのカラー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、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。
【００２５】
図６は搬送ベルト３を有するベルト搬送装置１５を概略的に示す外観斜視図である。
搬送ベルト３は、駆動ローラ４および従動ローラ５に掛け渡されており、その端部にスケール２１を有している。このスケール２１は、搬送ベルト３の回転方向（搬送ベルト３の周面の移動方向）に交互に並ぶ複数のマーク（光学マークともいう）としての反射マーク２１ａと、同じくマークとしての複数のスリット又は透過部２１ｂとから構成されている。これらの反射マーク２１ａ及び透過部２１ｂは、所定の周期パターンであるマーク周期で設けられている。
【００２６】
本実施形態では、透過部２１ｂがマークとして機能する。反射マーク２１ａから反射した光を検出する場合には、反射マーク２１ａもマークとして機能する。すなわち、マークとしては、反射率もしくは透過率が変化するマークであれば良く、例えば白や黒などの色の違う印刷パターンでも良いし、アルミ蒸着膜などのような全反射パターンでも良い。このような反射マーク２１ａ及びスリット２１ｂは、その数に応じて単一又は連続した反射率変化を生じさせる。
【００２７】
スケール２１の透過部２１ｂはヘッド部２２により検出される。スケール２１とヘッド部２２により本実施形態に係る透過型の相対位置検知装置２５が構成されている。ヘッド部２２の発光側は、スケール２１に対向して搬送ベルト３から所定の距離（検出距離）だけ離反した位置に設けられている。また、駆動ローラ４は、減速機２３を介して駆動モータ２４に接続されており、駆動モータ２４による駆動力によって回転駆動される。
【００２８】
図１に基づいて、相対位置検知装置２５を詳細に説明する。
相対位置検知装置２５は、上述のように、略一定間隔で光学マークが形成されたスケール２１と、該スケール２１に光ビームを照射し、前記光学マークによって反射もしくは透過した光を受光し光電変換するヘッド部２２を有し、スケール２１とヘッド部２２の相対移動により、ヘッド部２２で検出される受光光量が変化することにより、スケール２１とヘッド部２２の相対位置変化を検知する構成を有している。
【００２９】
具体的には、ヘッド部２２は、光源２６、２７と、光源２６、２７からの光を整形しスケール２１に照射する光ビームを生成する光整形手段としてのスリット２８ａ、２８ｂと、スケール２１の光学マークを経由した光ビームを受光する受光部材としての受光素子２９、３０により構成されている。図６ではヘッド部２２の受光素子２９、３０は省略している。
ヘッド部２２は、スケール２１とヘッド部２２の相対移動方向に位置の異なる複数本の光ビーム（ここでは光ビーム１、光ビーム２）を射出し、受光素子２９、３０は複数本の光ビームを別々の電気信号に光電変換する。
光整形手段としてのスリット２８ａ、２８ｂは同一部材上に形成されている。具体的には、図４に示すように、線膨張係数の低い合成石英ガラス板３１の表面をクロームなどの蒸着膜３２でマスクしてスリット２８ａ、２８ｂを形成している。
【００３０】
光源２６、２７としては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられるが、これに限るものではなく、例えば半導体レーザや電球などが用いられても良い。なお、平行度が良い光ビームを用いることが好ましいので、半導体レーザや点光源ＬＥＤなどのように発光面積の小さい光源が好ましい。また、光源からの光を効率よく利用するためコリメートレンズを用いてもよい。
受光素子２９、３０としては、光の強度を電気信号に変換できる素子であれば良く、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタなどが用いられる。
【００３１】
光整形手段としては、本実施形態では固定マスクによるビーム整形の構成を示した。
固定マスクは、光が通過するスリット２８ａ、２８ｂを有している。スリット２８ａ、２８ｂは、スケール２１に照射する照射光を所望の形状にするため、所定のパターン形状で形成された開口部である。
本実施形態では固定マスクは同一部材上に複数の光整形部分（ここではスリット）を有していることを特徴としている。ここでは開口スリットの例を示しているが、スケールに照射すべきビームパターンが得られるようにビームを整形する機能を持てばよいので、レンズ系の組み合わせでも構わない。
【００３２】
受光素子２９、３０は、光ビーム１および２をそれぞれ受光し、光電変換する。光電変換された信号は、それぞれアンプやコンパレータなどの比較器に接続し、デジタル化することで、図２に示すように、位置演算部のカウンタでパルス周期を計測できるようになる。
得られるデジタル信号は、図３に示すようになる。ここで、光整形手段２８は同一部材上に形成されているため、スリット２８ａ、２８ｂの位置は高精度に決めることができる。例えばスケール２１のマークピッチの整数倍の距離もって２つのスリット２８ａ、２８ｂを形成しておけば、スケール２１のマークピッチが正確であれば、得られる２つの信号は全くの同位相信号となる。スケール２１のマークピッチの誤差があれば、位相のずれた信号が観測される。
【００３３】
カウンタでパルス周期を計測したデータは、図２に示すように、補正演算部３３に送られる。補正演算部３３ではパルス周期「Ｔａ」と２つの信号の位相差「δｔ」から下記式に示すようにスケール２１のマークピッチを補正した実速度が得られる。
図２の光整形部における符号３４、３５は、光を平行光束化するコリメートレンズを示している。
【００３４】
【数１】
2007327912.tif 000003
【００３５】
この速度データを元にヘッド部２２とスケール２１の相対移動距離が得られることは言うまでもない。上記式において、センサは受光素子を意味する。
本実施形態では光ビームは２つだけの例で説明したが、２つだけではなく、もっと多いビームを使って構成することもできる。
また、２つの信号の位相差からスケール２１のマークピッチ誤差を補正する方法についての説明を行ったが、従来技術例のように同一マークが２つの検出部で観測される時間から、速度を演算する方法にも適用できる。
【００３６】
以上のように、本実施形態ではスケール２１のマークピッチを補正してスケール２１とヘッド部２２の相対位置変化を観測するので、スケール２１のマークピッチに誤差が生じても高精度な位置検知ができる。
また、２つの光整形手段（スリット２８ａ、２８ｂ）が同一部材としての合成石英ガラス板３１上に形成してあることで、経時において観測位置を高精度に保つことができるため、２つの信号の位相からマークピッチ誤差の絶対値を求めることができる。
従来技術ではスケールのマークピッチの平均値を基準とするため、絶対位置が分からない。
さらに、光整形手段を線膨張係数の低い材料に形成しておけば、環境変化が生じても高精度に計測精度を保つことができる。ここでは材料として合成石英ガラス板３１上にクローム蒸着膜を形成する例を示したが、材料の組み合わせはこれに限らない。適用する環境と必要精度に応じて適宜決めることができる。高精度エンコーダに使われる線膨張係数が０に近い材料を使えば非常に高精度になる。
【００３７】
図７に基づいて第２の実施形態を説明する。なお、上記実施形態と同一部分は同一符号で示し、特に必要がない限り既にした構成上及び機能上の説明は省略して要部のみ説明する（以下の他の実施形態において同じ）。
本実施形態に係る相対位置検知装置のヘッド部３６は、反射型の構成を有している。したがって、スケール２１の反射マーク２１ａがマークとして機能する。
ヘッド部３６は筐体３７を有し、この筐体３７の内部に光源としての発光素子（ＬＥＤなど）３８、投光レンズ３９、光整形手段としてのスリット２８ａ、２８ｂ、受光素子２９、３０が配置されている。
本実施形態では１つの筐体に光源や受光素子を配置する構成としたが、光整形手段を持たない２つの筐体を光整形手段でつなぎ合わせる構成もできる。また、筐体そのものを光整形手段と一体化してもよい。
【００３８】
図８及び図９に基づいて第３の実施形態を説明する。
本実施形態では光整形手段が複数のスリット列であることを特徴としている。図８に示すように、合成石英ガラス板３１上には、それぞれ３つのスリットからなる光整形手段４０、４１が形成されている。
このように、複スリットにより構成される固定マスクを用いることで、複数ビームによるマーク検出ができる。
複数ビームを用いることでスケール上の複数のマークを同時に観測することができ、マークの欠陥や汚れによる検出エラーに強いセンシングが可能である。
【００３９】
また、図９に示すように、光整形手段４０、４１に入射させる光ビームはスリット列の通過領域（ｘ×ｙの領域）よりも大きい、すなわちこの領域を覆う大きさのビーム径を有している。
図９（ａ）はビームがスリット列よりも小さいビーム径であるときの例である。光整形手段を環境変化に対して変化の少ない材料で構成したとしても、光源や筐体が通常の材料であれば、環境変化によってビームの射出位置が変化する。そのため図９（ａ）に示すようにビームの位置がずれるとともに、スリットを通過するビームのパターンも変化してしまい、スケールの観測位置がずれてしまう。
【００４０】
つまり、見かけ上、２つのヘッドの間隔が変化したことになり、高精度な計測ができなくなってしまう。
これに対して、図９（ｂ）に示すように、光整形手段に入射させる光ビームの径が光整形手段のスリット列よりも大きいビームを用いると、環境によってビームの入射位置が変化しても同じパターンが射出されるようになる。ビームの射出パターンが変わらなければ観測される信号に変化が生じないことは言うまでもない。
このように光整形手段に入射させる光ビームはスリット列の通過領域よりも大きいビーム径を有することで、環境変化によっても高精度な計測ができる相対位置計測装置とすることができる。
【００４１】
図１０に基づいて第４の実施形態を説明する。
本実施形態では、光整形手段に入射させる光ビームは光量分布が一様であることを特徴としている。
前述のようにスケール２１に照射するパターンの変化は計測誤差の原因となってしまう。図１０（ａ）に示すように、ビームに光量分布がある場合は、光源からのビーム位置が変化するとビームパターン内の光強度分布に変化が生じる。
これに対し、図１０（ｂ）に示すように、均一な光量分布を持つビームを用いれば、光源からのビーム位置変化によっても射出ビームの強度パターンは変わらない。
【００４２】
図１１に基づいて第５の実施形態を説明する。
本実施形態に係る相対位置検知装置のヘッド部３４は、スケール２１ヘッド部４３との光進行方向のギャップを一定に維持するギャップ調整部材（ギャップ保持部材ともいう）４４を有している。
スリット２８ａ、２８ｂはギャップ調整部材４４と一体に構成されている。環境変化があっても計測誤差が生じないようにするには、スケールと光整形手段の位置関係が変化しないようにする必要がある。
スケール２１とヘッド部４３のギャップを調整するギャップ調整部材と４４スリットを一体構成にすることで、スケール２１と光整形手段の位置関係を高精度に保つことができる。
【００４３】
光整形手段を通過した光ビームはスケール２１に対して垂直あるいはスケール２１の移動方向を法線とする面に平行であることが望ましいが、ビームの射出角度に誤差が生じた場合、光整形手段とスケールに大きなギャップがあると、スケールに照射される光ビームの位置がずれてしまい、見かけ上のセンサ間隔（ヘッド部間隔）がずれてしまうことになる。このような誤差を解消するためには光整形手段とスケールのギャップはできるだけ短い構成にすることが有効である。
【００４４】
図１２に示すように、ギャップ調整部材４４にブラシやスポンジ、フエルトなどの弾性接触材料４５を用いれば、ギャップの調整とともにスケールの清掃を兼ねることができる（第６の実施形態）。微粒子であるトナーを用いる画像形成装置に適用する場合にはスケールへのトナーの付着が問題になるので、スケール清掃は有用である。
【００４５】
図１３に基づいて第７の実施形態を説明する。
本実施形態に係る相対位置検知装置としてのロータリーエンコーダ５０は、スケールとしてのエンコーダホイ−ル５１と、光源部５３を有するヘッド部５２とから構成されている。
一般的に低コストなロータリーエンコーダでは円盤スケールの取り付け偏心を組み付け時に調整するコストを省略するために、１８０°対向させた位置にセンサヘッドを２つ取り付け、偏心補正を行っているが、本実施形態では隣接するヘッドによってスケールピッチ補正をするので、偏心によるスリットピッチ誤差が補正され、簡易な構造で偏心補正が実現できる。
【００４６】
本発明ではマークピッチを補正しながら計測することができるので、環境により伸縮が発生するベルト状の走行体や、検出高さが変動し、エンコーダヘッドを近接できない円筒面の回転体に対しても有効である。
図１４にベルト搬送装置５４への適用例を、図１５にベルト搬送装置５５への適用例を示す。制御コントローラとしてはソフトウェア制御を行うようにＣＰＵやＤＳＰを利用することが多いが、位置演算もプログラム上で実行できるので、共通に使えば簡略な構成で実現可能である。
図１４において、符号５４は支持ローラを、図１５において符号５６は駆動ローラ、５７は従動ローラを示している。
【００４７】
本発明の相対位置検知装置は図１６に示すような電子写真装置において適用できる。カラー電子写真装置（カラー画像形成装置）における中間転写ベルトと呼ばれる像担持手段では複数のカラー像を順次重ね合わせることから、中間転写ベルト表面速度や感光体ドラムの角速度を一定に保つことが必要とされる。中間転写ベルト搬送装置に対して本発明の相対位置検出装置を、感光体ドラム回転装置に対して本発明ロータリーエンコーダを適用すると効果的である。
また、インクジェット方式の画像形成装置における紙搬送やノズルヘッドの制御に、本発明の相対位置検出装置を用いた駆動装置を用いると高精度な出力画像が得られる。
【００４８】
上記カラー画像形成装置の構成の一例を詳細に説明する。このカラー画像形成装置は、給紙テーブル６０上に装置本体６１を載置している。装置本体６１の上にはスキャナ６２を取り付けると共に、その上に自動原稿給送装置（ＡＤＦ）６３を取り付けている。
装置本体６１内には、その略中央にベルト状の無端移動部材である中間転写ベルト６４を有する転写装置６５を設けており、中間転写ベルト６４は駆動ローラ６６と２つの従動ローフ６７、６８の間に張架されて時計回り方向に回動するようになっている。
【００４９】
また、この中間転写ベルト６４は、従動ローラ６７の左方に設けられているクリーニング装置６９により、その表面に画像転写後に残留する残留トナーが除去されるようになっている。
中間転写ベルト６４の駆動ローラ６６と従動ローラ６７の間に架け渡された直線部分の上方には、中間転写ベルト６４の移動方向に沿って、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つのドラム状の感光体７０Ｙ、７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｋ（以下、特定しない場合には単に感光体７０と呼ぶ）が所定の間隔を置いて配設されている。
中間転写ベルト６４の内側に各感光体７０に対向して中間転写ベルト６４を挟むように、４個の１次転写ローラ７１が設けられている。
【００５０】
４個の各感光体７０は、それぞれ反時計回り方向に回転可能であり、その各感光体７０の回りには、それぞれ帯電装置７２、現像装置７３、上述した１次転写ローラ７１、感光体クリーニング装置７４、除電装置７５を設けており、それぞれ作像ユニット７６を構成している。そして、４個の作像ユニット７６の上方に、共用の露光装置７７を設けている。
各感光体上に形成された各画像（トナー画像）が、中間転写ベルト６４上に直接重ね合わせて順次転写されていくようになっている。
【００５１】
一方、中間転写ベルト６４の下側には、中間転写ベルト６４上の画像を記録紙であるシートＰに転写する転写部となる２次転写装置７８を設けている。２次転写装置７８は、２つのローラ７９、７９間に無端ベルトである２次転写ベルト８０を掛け渡したものであり、２次転写ベルト８０が中間転写ベルト６４を介して従動ローラ６８に押し当たるようになっている。
２次転写装置７８は、２次転写ベルト８０と中間転写ベルト６４との間に送り込まれるシートＰに、中間転写ベルト６４上のトナー画像を一括転写する。
２次転写装置７８のシート搬送方向下流側には、シートＰ上のトナー画像を定着する定着装置８１があり、そこでは無端ベルトである定着ベルト８２に加圧ローラ８３が押し当てられている。
【００５２】
２次転写装置７８は、画像転写後のシートを定着装置８１へ搬送する機能も果たす。また、２次転写装置７８は、転写ローラや非接触のチャージャを使用した転写装置であってもよい。２次転写装置７８の下側には、シートの両面に画像を形成する際にシートを反転させるシート反転装置８４を設けている。
このように、この装置本体６１は、間接転写方式のタンデム型カラー画像形成装置を構成している。
このカラー画像形成装置によってカラーコピーをとるときは、自動原稿給送装置６３の原稿台８５上に原稿をセットする。また、手動で原稿をセットする場合には、自動原稿給送装置６３を開いてスキャナ６２のコンタクトガラス８６上に原稿をセットし、自動原稿給送装置６３を閉じてそれを押える。
【００５３】
図示していないスタートキーを押すと、自動原稿給送装置６３に原稿をセットしたときは、その原稿がコンタクトガラス８６上に給送される。また、手動で原稿をコンタクトガラス８６上にセットしたときは、直ちにスキャナ６２が駆動し、第１走行体８７及び第２走行体８８が走行を開始する。
第１走行体８７の光源から光が原稿に向けて照射され、その原稿面からの反射光が第２走行体８８に向かうと共に、その光が第２走行体８８のミラーで反射して結像レンズ８９を通して読取りセンサ９０に入射して、原稿の内容が読み取られる。
また、上述したスタートキーの押下により、中間転写ベルト６４が回動を開始する。さらに、それと同時に各感光体７０Ｙ、７０Ｃ、７０Ｍ、７０Ｋが回転を開始して、各感光体上にイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の各単色トナー画像を形成する動作を開始する。
各感光体上に形成された各色のトナー画像は、時計回り方向に回動する中間転写ベルト６４上に重ね合わせて順次転写されていき、そこにフルカラーの合成カラー画像が形成される。
【００５４】
一方、上述したスタートキーの押下により、給紙テーブル６０内の選択された給紙段の給紙ローラ９１が回転し、ペ一パーバンク９２の中の選択された１つの給紙カセット９３からシートＰが繰り出され、それが分離ローラ９４により１枚に分離されて給紙路９５に搬送され、そのシートＰは、搬送ローラ９６により装置本体６１内の給紙路９７に搬送され、レジストローラ９８に突き当たって一旦停止する。
また、手差し給紙の場合には、手差しトレイ９９上にセットされたシートＰが給紙ローラ１００の回転により繰り出され、それが分離ローラ１０１により１枚に分離されて手差し給紙路１０２に搬送され、レジストローラ９８に突き当たって一旦停止状態になる。
レジストローラ９８は、中間転写ベルト６４上の合成カラー画像に合わせた正確なタイミングで回転を開始し、一旦停止状態にあったシートＰを中間転写ベルト６４と２次転写装置７８との間に送り込む。そして、そのシートＰ上に２次転写装置７８でカラー画像が転写される。
【００５５】
カラー画像が転写されたシートＰは、搬送装置としての機能も有する２次転写装置７８により定着装置８１へ搬送され、そこで熱と加圧カが加えられることにより転写されたカラー画像が定着される。その後、そのシートＰは、切換爪１０３により排出側に案内され、排出ローラ１０４により排紙トレイ１０５上に排出されて、そこにスタックされる。
両面コピーモードが選択されているときには、片面に画像を形成したシートＰを切換爪１０３によりシート反転装置８４側に搬送し、そこで反転させて再び転写位置へ導き、今度は裏面に画像を形成した後に、排出ローラ１０４により排紙トレイ１０５上に排出する。
上記構成において、重ね合わせ画像を搬送するベルト搬送装置としての転写装置６５や、感光体７０の回転駆動に本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】第１の実施形態に係る相対位置検知装置の斜視図である。
【図２】検知工程を示すブロック図である。
【図３】デジタル化された信号を示す図である。
【図４】光整形手段の斜視図である。
【図５】画像形成装置の概要構成図である。
【図６】画像形成装置に備えられたベルト搬送装置の斜視図である。
【図７】第２の実施形態に係る相対位置検知装置のヘッド部の斜視図である。
【図８】第３の実施形態に係る相対位置検知装置の光整形手段の斜視図である。
【図９】光ビームの径とスリット列の大きさとの関係を示す図である。
【図１０】第４の実施形態に係る相対位置検知装置における光ビームの光量分布を説明する図である。
【図１１】第５の実施形態に係る相対位置検知装置のヘッド部の斜視図である。
【図１２】第６の実施形態に係る相対位置検知装置の概要断面図である。
【図１３】第７の実施形態に係る相対位置検知装置の斜視図である。
【図１４】ベルト搬送装置への適用例を示す図である。
【図１５】ベルト搬送装置への他の適用例を示す図である。
【図１６】本発明を実施可能なカラー画像形成装置の概要構成図である。
【図１７】従来のカラー画像形成装置におけるベルトの速度変動による位置決め誤差の波形を示す図である。
【符号の説明】
【００５７】
２１  スケール
２１ａ、２１ｂ  マーク
２２  ヘッド部
２６、２７  光源
２８ａ、２８ｂ  光整形手段
２９、３０  受光部材としての受光素子
３１  同一部材としての合成石英ガラス板
３３  補正演算部
４４  ギャップ調整部材
５１  円盤基板
【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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