(57)【要約】【課題】計測データを補正して高精度な計測を行うことができる光学式エンコーダ装置を提供する。【解決手段】光学式エンコーダ装置であって、Ｘ方向に移動され、光を透過あるいは反射する一定形状のマークが設けられたスケールと、前記スケールに対して光ビームを照射する光源部と、前記光ビームのスケール透過光またはスケール反射光を受光して光電変換を行う受光部と、前記光ビームが前記スケールの移動方向Ｘと直交する方向Ｙにおいて異なる幅を有するように前記光ビームを整形する整形手段と、前記受光部から出力される電気信号のハイレベルの時間が変化することを検出して、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化を検出する計測手段と、を具備する構成となっている。【選択図】図４
2009216583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
光学式エンコーダ装置であって、
Ｘ方向に移動され、光を透過あるいは反射する一定形状のマークが設けられたスケールと、
前記スケールに対して光ビームを照射する光源部と、
前記光ビームのスケール透過光またはスケール反射光を受光して光電変換を行う受光部と、
前記光ビームが前記スケールの移動方向Ｘと直交する方向Ｙにおいて異なる幅を有するように前記光ビームを整形する整形手段と、
前記受光素子から出力される電気信号の周期あるいはパルス数から前記スケールのＸ方向の移動速度もしくは移動変位を検出すると共に、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化によって、前記受光部から出力される電気信号のハイレベルの時間が変化することを検出して、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化を検出する計測手段と、
を具備することを特徴とする光学式エンコーダ装置。
【請求項２】
前記計測手段が、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化によって、前記受光部から出力される電気信号のハイレベルの時間と前記電気信号の信号周期との比であるデューティー比から、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化を検出することを特徴とする請求項１記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項３】
前記マークが、Ｙ方向に一定の長さで、かつＸ方向にも一定の長さをもつ矩形形状であることを特徴とする請求項１又は２記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項４】
前記光源部よりの前記光ビームが、Ｙ方向に平行な１つの辺と、この１つの辺に対して傾斜した辺によって構成された形状であり、前記２つの辺の交点は、前記マークのＹ方向の大きさの範囲内にあることを特徴とする請求項項１又は２記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項５】
前記光源部が、前記スケールにＸ方向を線対象である２つの光ビームを照射するようになっており、前記受光部が、前記スケールに照射された２つのビームのそれぞれを受光して光電変換する２つの受光領域を持つ受光素子によって構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項６】
前記スケールが円盤上の回転体の円周方向に形成され、前記計測手段が、前記回転体の回転速度および変位と前記回転体の偏心を同時に検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項７】
前記スケールが複数の回転ローラに張架された無端ベルトを回転搬送する無端ベルト搬送装置の前記無端ベルト上に形成され、前記計測手段が、前記無端ベルトの回転搬送方向の速度および位置を検出すると共に、前記無端ベルトの寄り方向の変位を検出することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか記載の光学式エンコーダ装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれか記載の光学式エンコーダ装置を用いたベルト搬送装置又は回転体駆動装置を有す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】
この発明は、直線距離計測、直線速度計測等に用いられるリニアエンコーダ、あるいは、回転体の角度・角速度計測、回転制御用のセンサや複写機などのドラム回転制御に用いられるロータリーエンコーダなどの光学式エンコーダ装置に関し、特に、エンコーダでの位置計測と同時にスケールの傾き、ロータリーエンコーダの偏心、あるいはベルト上のスケールの蛇行を検出することで、計測データを補正して高精度な計測を行うことができる光学式エンコーダ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
一般に、光学式エンコーダ装置は、画像形成装置における、無端ベルトや円筒状の回転搬送装置の速度検出や、蛇行検出や、偏心検出およびフィードバック制御に利用されており、高画質な作像システムを構成する上で重要となっている。
図１３は、従来の光学式エンコーダ装置（図示例はリニアエンコーダ）の一例を示す斜視図である。図１３に示すように、この光学式エンコーダ装置は、光源（光源部）１と、光源１からの光を平行光線としてスケールに投射するためのコリメートレンズ２と、一定の格子定数を持った光学格子からなるスケール３と、前記スケール３と同じ格子定数を持った光学素子からなるインデックススケール４と、上記２つの光学格子のそれぞれを通過した光を検出するための検出器（受光部）５、５’とを有し、スケール３の移動方向を識別するために、インデックススケール４は、互いに１／４波長だけずらされた２つの格子を持っている。
この構造において、スケール３を矢印６の方向に移動させると、インデックススケール４との相対位置関係により、光が通過したり遮断されたりする。この光量変化を検出器５で検出することにより、正弦波状の電気信号が得られ、これをカウントすることにより、スケール３の移動量を検知することができる。
なお、ロータリーエンコーダの場合は、スケールが円板状になっており、円周方向にスリットが配列されている。
【０００３】
図１４は、従来の画像形成装置に用いられる無端ベルトの蛇行制御装置における蛇行検出部を示すもので、無端ベルト７の端部７ａにレバー８を押し当て、無端ベルト７の蛇行に従いレバー８が押されて支軸９を中心に回動することをセンサ１００により検出している（特許文献１）。
また、図１５は、従来の画像形成装置に用いられる無端ベルトの蛇行制御装置における蛇行検出部を示すもので、ベルト表面に三角形のマーク１１１を配設し、光学センサ１１２でマークを読み取り、その信号の時間ｔ１、ｔ２からベルトの寄り方向の変位を計測する方法が提案されている（特許文献２）。
なお、特許文献３として、調整ローラの傾きを調整する傾き調整手段と、無端ベルトとしての中間転写ベルトのベルト移動方向と直行する方向のベルト位置を検出するベルト位置検出手段とを設け、該ベルト位置検出手段により検出したベルト位置に基づいて、調整ローラの傾きを調整することにより、中間転写ベルトのベルト寄りを制御する技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００１−８３８４０公報
【特許文献２】特許第３４７３１４８号
【特許文献３】特開２００２−２８７５２７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、従来のエンコーダ装置では、スケールの取り付け角度ずれ（リニアエンコーダの場合）や取り付け偏心（ロータリーエンコーダの場合）などがあると、その誤差が直接計測誤差となるために、スケールの取り付けに厳しい精度が要求される問題があった。  特に、ロータリーエンコーダは、偏心による誤差が（偏心量）／（スケール半径）だけ発生するので、分解能が高い場合には、堅牢なハウジングと精密な位置調整により組み立てる必要があり、そのために非常に高価になってしまっていた。
また、最近では、低コスト化を図るべく、回転スケールと検出ヘッドを分離してユーザが治具を用いて組み付けるようにしたモジュール型と呼ばれる物も提供されてきている。
しかしながら、一般の機器に組み込む場合には、回転スケールを精密に組み付け調整する必要があり、結局コストアップに繋がる。また、この問題を回避するために、ヘッドを１８０°ずらして２個搭載し、それぞれの計測角の和の１／２を計算する方法がよく知られている。しかし、この方法も、コストの高いヘッドを２個使うのでコストアップになる。
【０００５】
また、図１４に示すように、ベルト蛇行計測においては、ベルト端部７ａを計測しているが、無端ベルト７のベルト端部７ａは刃物で切り取られて製作されているため、端部の進捗度は十分な精度ではなく、精度を得るためにはベルト一回転分のデータを記憶して、次の周回と比較するなどの工夫が必要になる問題もあった。
また、図１５に示すように、マークを検出する方法では、ベルトの速度変動があると計測された時間にも変動が乗ってしまうため精度を劣化させてしまうと共に、ベルト上への精度の高いマーク形成が難しく、十分な精度が得られない問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的は、エンコーダでの位置計測と同時にスケールの傾き、ロータリーエンコーダの偏心、あるいはベルト上のスケールの蛇行を検出することで、計測データを補正して高精度な計測を行うことができる光学式エンコーダ装置を提供することである。
また、本発明の他の目的は、ベルト搬送装置においてベルトの搬送速度制御および蛇行制御用のデータを１つのセンサによって提供することで低コストで高精度な画像出力を可能とする画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の発明は、光学式エンコーダ装置であって、Ｘ方向に移動され、光を透過あるいは反射する一定形状のマークが設けられたスケールと、前記スケールに対して光ビームを照射する光源部と、前記光ビームのスケール透過光またはスケール反射光を受光して光電変換を行う受光部と、前記光ビームが前記スケールの移動方向Ｘと直交する方向Ｙにおいて異なる幅を有するように前記光ビームを整形する整形手段と、前記受光素子から出力される電気信号の周期あるいはパルス数から前記スケールのＸ方向の移動速度もしくは移動変位を検出すると共に、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化によって、前記受光部から出力される電気信号のハイレベルの時間が変化することを検出して、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化を検出する計測手段と、を具備する事を特徴とする。
また、請求項２記載の発明は、前記計測手段が、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化によって、前記受光部から出力される電気信号のハイレベルの時間と前記電気信号の信号周期との比であるデューティー比から、前記光源部と前記スケールのＹ方向の相対位置変化を検出することを特徴とする。
また、請求項３記載の発明は、前記マークが、Ｙ方向に一定の長さで、かつＸ方向にも一定の長さをもつ矩形形状であることを特徴とする。
【０００７】
また、請求項４記載の発明は、前記光源部よりの前記光ビームが、Ｙ方向に平行な１つの辺と、この１つの辺に対して傾斜した辺によって構成された形状であり、前記２つの辺の交点は、前記マークのＹ方向の大きさの範囲内にあることを特徴とする。
また、請求項５記載の発明は、前記光源部が、前記スケールにＸ方向を線対象である２つの光ビームを照射するようになっており、前記受光部が、前記スケールに照射された２つのビームのそれぞれを受光して光電変換する２つの受光領域を持つ受光素子によって構成されていることを特徴とする。
また、請求項６記載の発明は、前記スケールが円盤上の回転体の円周方向に形成され、前記計測手段が、前記回転体の回転速度および変位と前記回転体の偏心を同時に検出することを特徴とする。
また、請求項７記載の発明は、前記スケールが複数の回転ローラに張架された無端ベルトを回転搬送する無端ベルト搬送装置の前記無端ベルト上に形成され、前記計測手段が、前記無端ベルトの回転搬送方向の速度および位置を検出すると共に、前記無端ベルトの寄り方向の変位と検出することを特徴とする。
また、請求項８記載の発明は、請求項１乃至５のいずれか記載の光学式エンコーダ装置を用いたベルト搬送装置又は回転体駆動装置を有する画像形成装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、エンコーダでの位置計測と同時にスケールの傾き、ロータリーエンコーダの偏心、あるいはベルト上のスケールの蛇行を検出することで、計測データを補正して高精度な計測を行うことができる光学式エンコーダ装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に添付の図を参照してこの発明の実施形態を詳細に説明する。
［実施例］
まず、本発明による光学式エンコーダ装置の一実施形態が適用されるカラー画像形成装置について説明する。なお、本発明による光学式エンコーダ装置は、カラー画像形成装置以外の用途に使用することができる。
図１は、本発明による光学式エンコーダ装置の一実施形態が適用されるカラー画像形成装置の一例の構成図である。また、図２は、図１に示した転写装置の詳細な構成を示す拡大構成図である。
図１に示すように、カラー画像形成装置は、給紙テーブル２００上に装置本体１００を載置しており、その装置本体１００の上にはスキャナ３００を取り付けると共に、その上に自動原稿給送装置（ＡＤＦ）４００を取り付けている。
装置本体１００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（スケール）１０を有する転写装置２０を設けており、中間転写ベルト１０は駆動ローラ１４と従動ローラ１５とステアリングローラ１６との間に張架されて図２において時計回り方向に回動するようになっている。
なお、駆動ローラ１４は、後述する駆動モータ１４ａによって駆動され、ステアリングローラ１６後述するステアリングモータ１６ａによって駆動されるようになっている。
【００１０】
また、この中間転写ベルト１０は、従動ローラ１６の左方に設けられているクリーニング装置１７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。その中間転写ベルト１０の駆動ローラ１４と従動ローラ１５の間に架け渡された直線部分の上方には、その中間転写ベルト１０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４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋ（以下、特定しない場合には単に感光体４０と呼ぶ）が所定の間隔を置いて配設されている。そして、中間転写ベルト１０の内側に各感光体４０に対向して中間転写ベルト１０を挟むように、４個の１次転写ローラ６２が設けられている。
なお、ベルト状の無端移動部材である中間転写ベルト（スケール）１０の一辺部には、後述するマークが設けられている。
【００１１】
また、４個の各感光体４０は、それぞれ図２に示すように、反時計回り方向に回転可能であり、その各感光体４０の回りには、それぞれ帯電装置６０、現像装置６１、上述した１次転写ローラ６２、感光体クリーニング装置６３、除電装置６４を設けており、それぞれ作像ユニット１８を構成している。そして、その４個の作像ユニット１８の上方に、共用の露光装置２１（図１参照）を設けている。
そして、その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１０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。
一方、中間転写ベルト１０の下側には、その中間転写ベルト１０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２２を設けている。その２次転写装置２２は、２つのローラ２３、２３間に無端ベルトである２次転写ベルト２４を掛け渡したものであり、その２次転写ベルト２４が中間転写ベルト１０を介して従動ローラ１６に押し当たるようになっている。
この２次転写装置２２は、２次転写ベルト２４と中間転写ベルト１０との間に送り込まれるシートＰに、中間転写ベルト１０上のトナー画像を一括転写する。
【００１２】
そして、図１に示すように、２次転写装置２２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２５があり、そこでは無端ベルトである定着ベルト２６に加圧ローラ２７が押し当てられている。
なお、２次転写装置２２は、画像転写後のシートを定着装置２５へ搬送する機能も果たす。また、この２次転写装置２２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。その２次転写装置２２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２８を設けている。
このように、この装置本体１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４００の原稿台３０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４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、自動原稿給送装置４００を閉じてそれを押える。
【００１３】
そして、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４００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３２上に給送される。また、手動で原稿をコンタクトガラス３２上にセットしたときは、直ちにスキャナ３００が駆動し、第１走行体３３及び第２走行体３４が走行を開始する。そして、第１走行体３３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３４に向かうと共に、その光が第２走行体３４のミラーで反射して結像レンズ３５を通して読取りセンサ３６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１０が回動を開始する。さらに、それと同時に各感光体４０Ｙ、４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｋが回転を開始して、その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。そして、その各感光体上に形成された各色のトナー画像は、図２で時計回り方向に回動する中間転写ベルト１０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。
【００１４】
一方、上述したスタートキーの押下により、給紙テーブル２００内の選択された給紙段の給紙ローラ４２が回転し、ペーパーバンク４３の中の選択された１つの給紙カセット４４からシートＰが繰り出され、それが分離ローラ４５により１枚に分離されて給紙路４６に搬送される。そのシートＰは、搬送ローラ４７により装置本体１内の給紙路４８に搬送され、レジストローラ４９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５１上にセットされたシートＰが給紙ローラ５０の回転により繰り出され、それが分離ローラ５２により１枚に分離されて手差し給紙路５３に搬送され、レジストローラ４９に突き当たって一旦停止状態になる。
そのレジストローラ４９は、中間転写ベルト１０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１０と２次転写装置２２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２２でカラー画像が転写される。
その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２２により定着装置２５へ搬送され、そこで熱と加圧力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５５により排出側に案内され、排出ローラ５６により排紙トレイ５７上に排出されて、そこにスタックされる。
また、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５５によりシート反転装置２８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５６により排紙トレイ５７上に排出する。
【００１５】
図３は、カラー画像形成装置に適用された本発明による光学式エンコーダ装置の一実施形態の概略構成図であり、図４は図３に示したマークセンサの概略構成図であり、（ａ）は全体の側面図、（ｂ）はマスクの平面図、（ｃ）は中間転写ベルトのマークの平面図である。
図３に示すように、この光学式エンコーダ装置は、計測された情報を元にフィードバック制御を行って高精度なベルト搬送を行うようになっており、ベルト状の無端移動部材である中間転写ベルト（スケール）１０の一辺部に設けられたマーク７０（図４参照）を検出するためのマークセンサ７１と、マークセンサ７１からの信号より搬送速度と寄りを演算する計測部７２と、計測部７２で演算された搬送速度と寄りに基づいてフィードバック量を計算する制御演算部（ＣＰＵ）７３と、制御演算部７３で計算したフィードバック量に基づいて駆動モータ１４ａおよびステアリングモータ１６ａの駆動を行う駆動回路７４を有している。
【００１６】
図４（ａ）に示すように、マークセンサ７１は、一定方向（自身の長手方向）に移動自在とされ且つ移動方向にマーク７０が配列された中間転写ベルト１０に対して光ビームを照射する光源部７６と、光源部７６から射出される光を平行ビームにするレンズ７７と、レンズ７７から出た光をビーム整形するマスク７８と、マスク７８よりの光ビームのマーク７０の透過光を受光して光電変換を行う受光部７９とを備えている。
なお、計測部７２は、後述するように、受光部７９から出力される電気信号の周期あるいはパルス数からベルト１０のＸ方向の移動速度もしくは移動変位を検出すると共に、光源部７６とベルト１０のＹ方向の相対位置変化によって、受光部７９から出力される電気信号のハイレベルの時間が変化することを検出して、光源部７６とベルト１０のＹ方向の相対位置変化を検出するようになっている。
【００１７】
ここでは、中間転写ベルト１０の移動方向をＸ方向、スケールの移動方向と直交する方向をＹ方向としたときに、光ビームはＹ方向に異なる幅を有していることを特徴としている。
このため、レンズ７７から出た光をマスク７８によりビーム整形し、マスク７８の開口を所望の形状とすることで、上記のＹ方向に異なる幅を持つ光ビームを形成する。この実施形態では、三角形の開口を持つマスクを利用することで、Ｙ方向にビーム幅の変化を付けている。これにより、光源部７６よりの光ビームが、Ｙ方向に平行な１つの辺と、この１つの辺に対して傾斜した辺によって構成された形状となり、２つの辺の交点は、マーク７０のＹ方向の大きさの範囲内にあることとなる。
なお、中間転写ベルト１０のマーク７０としては任意の形状が利用できるが、矩形のものが製造が容易である。すなわち、マーク７０は、Ｙ方向に一定の長さで、かつＸ方向にも一定の長さをもつ矩形形状となっている。
【００１８】
なお、ここでは、マークは矩形開口として示したが、反射型のマークであっても構わず、この場合、光源部と受光部とからなるマークセンサの構成としては図５に示すようになる。図５は、反射型のマークの場合の光源部と受光部とからなるマークセンサの構成図である。
また、エンコーダのスケールとしては連続した位置検出を行うために、マークが一定間隔で配列していることが一般的であるが、本発明ではマークが一個であっても構わない。
以下に、マークが一個の場合のマークセンサについて説明する。
図６は、マークが一個の場合のマークセンサの構成を示す斜視図であり、図７は、マークが一個の場合のマークセンサの構成を示す平面図である。
図６および図７にベルト搬送装置に適用した例を示すが、図のようにマーク７０が一個であっても、中間転写ベルトが一回転すれば、その速度が計測できるため、位置検出・速度検出の機能は満足できる。
【００１９】
次に、図６から図８を用いて本発明を実施した光学式エンコーダ装置の動作について説明する。
まず、ステアリングローラ１６の動作について説明する。
図６に示すようなベルト搬送装置において、ベルトを張架しているローラの平行度や無端ベルトの精度が高ければ、ベルトの寄りは発生しないが、通常はこれらの精度を十分上がられないため、無端ベルトはローラの長手方向のどちらかに寄りが発生してしまう。
この問題を解消する手段として、ベルトの端部にガイドを設けたり、ローラをクラウン加工したり、もしくはベルト位置を検出して寄りを制御する方法がとられている。
ここで、寄りを制御する方法としては、従来技術例のようにステアリングローラを用いる方法が一般的であり、図７に示すように、ステアリングローラ１６を実線の位置から波線の位置に移動させるとベルトは図面下方に移動していく。逆に動かせば上方向に移動させることが出来るので、ベルトの寄り方向の位置を検出してフィードバック制御をおこなえば、一定位置での回転搬送が可能となる。
【００２０】
次に、本発明を実施した光学式エンコーダ装置の動作について説明する。
図８は、マークとセンサのビームを拡大した直交方向検出の説明図である。
図８に示すように、マーク７０は透過型で、ベルト１０に矩形開口を設けたものとなっており、ベルト１０上に投影されたビームと開口の位置関係は、（ａ）が、ベルト１０が右方向に寄っている場合であり、（ｂ）が、左方向に寄っている場合となる。このとき、受光素子で受光される光ビームを（ｃ）、（ｄ）に示し、ベルトが移動していくときの受光部で得られる信号を（ｅ）、（ｆ）に示す。
図８（ａ）の状態では（ｂ）と比較して、マーク７０を通過するビームの幅が短いため、（ｅ）のように、受光部で得られる信号の時間ｔも短い時間になることが分かる。このようにして、マーク検出時の信号出力時間を計測することで、ベルトの寄り方向の位置が計測できることが分かる。
また、信号の発生時間とマークの間隔によってベルトの搬送速度が得られることは言うまでもない。マークが一つの場合においてもベルト一回転の時間が計測されるので、ベルトの周長を割り算することで、搬送速度が得られる。
【００２１】
次に、ベルト１０上のマーク７０が、図９に示すように一定周期で配設されている実施形態について説明する。
図９は、ベルト１０上のマーク７０が一定周期で配設されている場合の平面図である。
ベルト１０の移動方向をＸ方向、ベルト１０の移動方向と直交する方向をＹ方向としたとき光ビームの幅はＹ方向に分布を持つ形状をしている。図９に示した例では、Ｙ方向に平行な１つの辺と、該１つの辺に対して傾斜した辺によって構成された形状となる。なお、ここでは三角形のビームとして示したが、２つの辺以外はどのような形状でも構わない。
以上の構成で、ベルト１０が移動すると図１０に示すような、アナログ信号を２値化した波形である電気信号が受光素子で得られる。このとき、図９において、ベルト１０が右寄りにある場合は、図１０（ａ）に示すような波形が得られ、ベルト１０が左側にある場合には、図１０（ｂ）に示すような波形が得られる。図１０は、ベルト１０が移動した場合の、受光素子で得られるアナログ信号を２値化した波形を示す図であり、（ａ）は、ベルト１０が右寄りにある場合であり、（ｂ）は、ベルト１０が左側にある場合である。
【００２２】
そして、この実施形態では、図１０に示したｔ１とｔ２の比、すなわち、光源部７６とベルト１０のＹ方向の相対位置変化によって、受光部７９から出力される電気信号のハイレベルの時間と電気信号の信号周期との比であるデューティー比ｔ１／ｔ２から、ベルト１０と光ビームのＹ方向の位置関係を計算するようにしている。
すなわち、ベルト１０の寄り方向の位置が同じであっても、ベルト１０のＸ方向の移動速度が変化すると信号のハイレベル（ｔ１）の長さが変動してしまい、Ｙ方向の測定誤差が生じてしまうが、ｔ１／ｔ２とすることで、ベルト１０の移動速度によらず一定の値が計測できる。
ベルト１０の移動速度を計測する場合には、光ビームのＹ方向に平行な辺の信号エッジを観測すると良い。図９において、ベルト１０が矢印方向に移動している場合には、Ｙ方向に移動があっても、信号の立ち上がりのタイミングは変わらない、逆にベルト１０が矢印と逆方向に移動している場合には、図１０に示した波形が左右逆向きになるので、信号の立ち上がりエッジはＹ方向の位置によって変化してしまう。このときは、信号の立ち下がりエッジを使うことで、Ｙ方向の位置に影響を受けずにベルト１０の速度が計測できる。
【００２３】
次に、ベルト１０上のマーク７０にＸ方向を線対象とする２つの光ビームが照射される実施形態について説明する。
図１１は、ベルト１０上のマーク７０にＸ方向を線対象とする２つの光ビームが照射される場合の説明図であり、（ａ）は、マーク７０の平面図であり、（ｂ）は、受光部７９の平面図である。
この実施形態では、受光部７９にはベルト１０に、光源部７６から照射された２つのビームのそれぞれを受光して光電変換する２つの受光領域Ａ、Ｂを持つ受光素子７９によって構成されている。図１０（ａ）には、ベルト１０と投影された２つの光ビームの配置が示されており、（ｂ）には、受光素子として、２つの受光領域Ａ、Ｂを持つ受光素子７９が示されている。２つの光ビームは対向しているので、ベルト１０が左右に移動すると、２つの受光領域で得られる信号のデューティー比は相反する大きさになる。そこで、図１２に示すように、ｔ２のように受光領域Ａと受光領域Ｂのエッジの時間差を計測することで、検出感度を高めることが可能となる。図１２は、ｔ２のように受光領域Ａと受光領域Ｂのエッジの時間差を計測する場合の信号を示す図である。
また、ベルト１０が片側に極端に寄ってしまった場合においても、どちらか一方の受光領域で信号検出できていれば、ベルト１０が寄っている方向が分かるため、広い検出範囲を確保できる。
【００２４】
以上のことは、ロータリーエンコーダにそのまま適用するができる。即ち、ロータリーエンコーダの場合、回転方向が移動方向であり、ベルト１０のマークは円周方向に配列され、回転方向と直交する方向の光ビーム幅が分布を持っている構成にすればよい。このようにロータリーエンコーダに適用することで、エンコーダディスクの取り付け誤差や偏心量の検知を行うことができ、その検知データに基づいて計測誤差を補正することができる。
上述のように、本発明を無端ベルト搬送装置に適用することでベルトの搬送速度と寄り方向の移動を同時に検出でき、計測された情報を元にフィードバック制御を行えば、高精度なベルト搬送が行える。すなわち、図３に示すように、マークセンサ７１からの信号に基づいて、計測部７２において搬送速度と寄りを演算し、制御演算部７３においてフィードバック量を計算した後、駆動回路７４を介して駆動モータ１４ａおよびステアリングモータ１４ｂの駆動を行うようにすれば良い。
上述のように、本発明を画像形成装置に適用することで、高精度な画像形成が可能となる。また、無端ベルトや円筒状の回転搬送装置の速度検出、蛇行検出、偏心検出およびフィードバック制御に利用でき、これらを画像形成装置に適用することで高画質な作像システムができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明による光学式エンコーダ装置の一実施形態が適用されるカラー画像形成装置の一例の構成図である。
【図２】図１に示した転写装置の詳細な構成を示す拡大構成図である。
【図３】カラー画像形成装置に適用された本発明による光学式エンコーダ装置の一実施形態の概略構成図である。
【図４】図３に示したマークセンサの概略構成図であり、（ａ）は全体の側面図、（ｂ）はマスクの平面図、（ｃ）は中間転写ベルトのマークの平面図である。
【図５】反射型のマークの場合の光源部と受光部とからなるマークセンサの構成図である。
【図６】マークが一個の場合のマークセンサの構成を示す斜視図である。
【図７】マークが一個の場合のマークセンサの構成を示す平面図である。
【図８】マークとセンサのビームを拡大した直交方向検出の説明図であり、（ａ）はベルト１０が右方向に寄っている場合、（ｂ）は左方向に寄っている場合、（ｃ）及び（ｄ）はこのとき受光素子で受光される光ビームを示し、（ｅ）及び（ｆ）はベルトが移動していくときの受光部で得られる信号を示す。
【図９】ベルト１０上のマーク７０が一定周期で配設されている場合の平面図である。
【図１０】ベルト１０が移動した場合の受光素子で得られるアナログ信号を２値化した波形を示す図であり、（ａ）はベルト１０が右寄りにある場合、（ｂ）はベルト１０が左側にある場合である。
【図１１】ベルト１０上のマーク７０にＸ方向を線対象とする２つの光ビームが照射される場合の説明図であり、（ａ）はマーク７０の平面図、（ｂ）は受光部７９の平面図である。
【図１２】ｔ２のように受光領域Ａと受光領域Ｂのエッジの時間差を計測する場合の信号を示す図である。
【図１３】従来の光学式エンコーダ装置（図示例はリニアエンコーダ）の一例を示す斜視図である。
【図１４】従来の画像形成装置に用いられる無端ベルトの蛇行制御装置における蛇行検出部を示す図である。
【図１５】従来の画像形成装置に用いられる無端ベルトの蛇行制御装置における蛇行検出部を示す図である。
【符号の説明】
【００２６】
１０…中間転写ベルト、１４ａ…駆動モータ、１４…駆動ローラ、１４ａ…駆動モータ、１４ｂ…ステアリングモータ、１５…従動ローラ、１６ａ…ステアリングモータ、１６…ステアリングローラ、１６…従動ローラ、１７…クリーニング装置、２０…転写装置、２１…露光装置、４０…感光体、６０…帯電装置、６１…現像装置、７０…マーク、７１…マークセンサ、７２…計測部、７３…制御演算部、７４…駆動回路、７６…光源部、７７…レンズ、７８…マスク、７９…光源部、７９…受光素子、７９…受光部
【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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