JP2005003396A

JP2005003396A - Image forming device

Info

Publication number: JP2005003396A
Application number: JP2003164213A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kudo; 宏一工藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2003-06-09
Filing date: 2003-06-09
Publication date: 2005-01-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detection device generating no detection error even when vertical fluctuation of a belt occurs, because a detection position error is generated by the vertical fluctuation of the belt when the direction of a floodlighting luminous flux is set slantwise to the belt running direction in the case where a reflection type photocoupler is used as a detection device, in a background wherein, in a color image forming device wherein a rotor, the belt or the like is used, color shift is generated in an image when rotation irregularities or belt running irregularities occur, and an encoder having an optical mark attached thereto is used in order to prevent the color shift, and driving control is performed by detecting a position error by an optical detection device and by performing feedback, to thereby remove the irregularities. <P>SOLUTION: Optical axes of a floodlighting part 23 and a light receiving part 24 of the photocoupler 22' are arranged in the vertical plane to the belt 3 running direction. Concerning the belt width direction, the axes are arranged slantwise on mutually reverse sides relative to the perpendicular to the belt surface. A just middle value between the maximum value and the minimum value of light receiving part outputs is used as a binarization threshold of the light receiving part outputs. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、定速走行を必要とするベルト装置を有する機器の、ベルト定速制御用装置に関する。画像形成装置、たとえば、プリンタ、ファクシミリ、複写機など、ベルト駆動装置を内蔵する機器は多くある。これらの機器は、ベルトが安定して定速走行することが望まれており、定速から外れると画像の乱れが発生する。本発明は、ベルトが目標の速度から外れたとき、元の速度に戻すための、速度検知手段の精度を高める技術に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
静電式画像技術を用いたカラープリンタや、カラー複写機はますます需要が大きくなっている。
カラー画像形成装置には、静電画像形成方式を用いたものがある。たとえば針状電極を用いて、放電もしくは接触帯電により誘電体上に静電潜像を形成し、これを現像する方式や、表面を均一に帯電させた感光体上にアナログ的、もしくはデジタル的に露光して、静電潜像を形成しこれを現像するいわゆる電子写真方式などが知られている。以後は、説明の便宜上、電子写真方式を例にとって説明するが、本発明は、静電画像形成方式一般に適用できるものである。
【０００３】
１つの感光体のまわりに複数色の現像装置を備え、それらの現像装置でトナーを付着させて感光体上に合成トナー画像を形成し、そのトナー画像を転写して転写紙にカラー画像を記録する、いわゆる１ドラム型のものと、並べて備える複数の感光体にそれぞれ個別に現像装置を備え、各感光体上にそれぞれ単色トナー画像を形成し、それらの単色トナー画像を順次転写して転写紙に合成カラー画像を記録する、いわゆるタンデム型のものとがある。
【０００４】
１ドラム型とタンデム型とを比較すると、前者は、感光体が１つであるから、比較的小型化でき、コストも低減できる利点はあるものの、１つの感光体を用いて複数回（通常４回）画像形成を繰り返してフルカラー画像を形成するから、画像形成の高速化は困難である。後者は、逆に大型化し、コスト高となる不利な点はあるものの、画像形成の高速化が容易であるという利点がある。
最近は、フルカラーもモノクロ並みのスピードが望まれることから、タンデム型が注目されてきている。
【０００５】
図７はタンデム型直接転写方式の画像形成装置の要部を示す図である。
本発明の実施に適するカラー画像形成装置の例を同図により説明する。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を搬送する搬送ベルト３に沿って該搬送ベルトの移動方向（搬送方向）上、上流側から順に、複数個の電子写真プロセス部１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃが配列され、所謂タンデムタイプといわれるものである。これらの電子写真プロセス部は画像形成部として機能する。電子写真プロセス部１Ｋは黒、同１Ｍはマゼンタ、同１Ｃはシアン、同１Ｙはイエローの各画像を形成するもので、各電子写真プロセス部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各電子写真プロセス部とも共通である。よって、以下の説明では、電子写真プロセス部１Ｋについて具体的に説明するが、他の電子写真プロセス部については、電子写真プロセス部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とどめる。
【０００６】
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５と、他方が従動回転させられる従動ローラ４である搬送ローラ４、５によって回動可能に支持された無端ベルトからなり、これら搬送ローラの回転と共に、矢印の向きに回転させられるようになっている。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。こうして搬送ベルト３に吸着された用紙２は最初の電子写真プロセス部１Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。
【０００７】
電子写真プロセス部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として出射するようにしている。
【０００８】
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上に黒のトナー像が形成される。
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、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、該用紙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は該感光体ドラム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。
【０００９】
このようにして、電子写真プロセス部１Ｋで単色（黒）を転写された用紙２は、搬送ベルト３によって次の電子写真プロセス部１Ｍに搬送される。電子写真プロセス部１Ｍでは、前記電子写真プロセス部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像が用紙２上の黒のトナー像に重ね転写される。
用紙２はさらに次の電子写真プロセス部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、次の電子写真プロセス部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、電子写真プロセス部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。
【００１０】
以上のような構成のカラー画像形成装置では、感光体軸間距離の誤差、感光体平行度誤差、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、本来重ならなければならない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。この位置ずれの成分としては、主に、各色の走査線の傾きの不揃いによるスキュー（斜めずれ）主走査方向と直交する副走査方向（搬送ベルト３による用紙２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。
【００１１】
図８は転写ベルトの移動中の位置誤差を説明するための図である。
同図において横軸はベルトの移動量、縦軸はベルトの本来の位置からの偏差量をそれぞれ示す。
本発明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を提供するものである。従来技術に記載されているように、図７に示すような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より、図８のように複数の周波数成分を持った波形となる。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、色ずれ、色変わりなどの画質劣化の原因となっている。
【００１２】
図９はベルト走行の変動が画像に与える影響を説明するための図である。
同図（ａ）はベルトの走行変動が有るがままに画像形成をした場合の４色の重ね合わせの状態を説明する図である。同図（ｂ）は低周波成分を除去してから画像形成を行った状態を説明する図である。
同図（ａ）に示すように、色ごとの画像形成開始時点を何らかの方法で合わせたとしても、ベルトの走行ムラに複数の周波数成分があると、任意の一点Ｐにおける画像の重ね合わせが、本来の位置に対して、或る色はプラス側に位置ズレし、他の色ではマイナス側に位置ズレしてしまい、同一点であるべき画素が色によって異なる位置に形成されてしまう。
【００１３】
これに対し、同図（ｂ）ではローラの回転速度の検出や、駆動源へのフィードバック等を用いて、低周波成分を除去してから画像形成をする。色ごとの画像形成開始時点を合わせさえすれば、高周波成分は残るため、本来の位置からのずれは消せないものの、任意の点Ｐにおける画素の各色は互いにほぼ同じ位置ずれを持っているためほぼ同じ点に画素が形成され、色ずれがほぼ解消できる。
【００１４】
感光体ベルト、中間転写ベルト等の画像形成用の回転体を備えた画像形成装置において、該回転移動部や該回転移動部で搬送される転写材上の画像の位置合わせを高精度に行うために、該回転体の回転移動部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。ところが、上記回転体の回転角速度が何らかの原因で変動すると、該回転体の回転移動部の移動量及び移動位置も変動し、その回転移動部や該回転移動部で搬送される転写材の上の画像の位置誤差を高精度に抑制することが難しかった。
【００１５】
従来、上記回転体の回転移動部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状の回転体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、該回転体の駆動手段である駆動モータの回転角速度を制御する画像形成装置が知られている（特許文献１参照。）。この画像形成装置は、上記回転体の回転角速度を制御することにより、該回転体の回転移動部の移動量（移動位置）を間接的に制御するものである。
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制御にフィードバックする手法の例も提案されている（特許文献２、３参照。）。この方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。
【００１６】
【特許文献１】
特開平６−１７５４２７号公報（第４頁、第２図）
【特許文献２】
特開平６−２６３２８１号公報（第４頁、第９図）
【特許文献３】
特開平９−１１４３４８号公報（第５頁、第８図）
【００１７】
【発明が解決しようとする課題】
ベルト装置の走行ムラを低減させる方法として、ベルト表面の速度を検出してこの検出値に応じてベルト走行速度が一定となるように速度制御を行う方法がある。この手法を用いた際には、ベルト速度検出部の精度が重要であり、速度検出の精度が落ちてしまうことは、そのデータを元に制御走行されているベルトの走行ムラとして現れてしまう。前述従来技術についてはベルト上へのマーク形成方法・センシング方法について言及されていないが、一般的に上記の様な用途に使われるベルトは柔軟性・厚み偏差・変形などがある。このため表面位置を計測するために形成されたマークを検出する際には、検出位置変動や検出角度変動が大きく生じてしまい計測誤差や計測エラーが生じやすい。
【００１８】
図１０はフォトインタラプタを使ったセンシング法の模式図である。
図１１、１２、１３は光学マークの位置変動による光束と受光部の関係を示す図である。各図において、（ａ）は透過部がフォトインタラプタの光軸上にあるときの様子、（ｂ）は非透過部である遮光部が光軸上にあるときの様子、（ｃ）は受光部からの出力波形をそれぞれ示す。光学マークとしては、透過性部材に非透過部を設けても良いし、非透過性部材に、穴などの透過部を設けても良い。
各図において符号１８はモータ、１９は減速器、２０は支持ローラ、２１は光学マーク、２２は検出装置としてのフォトインタラプタ、２３は投光部、２４は受光部をそれぞれ示す。
【００１９】
この方式は光学マークを検出する際によく使われる。ベルト３の側縁部に、遮光部３ａに対し透過部列３ｂを設けて、投光部２３、受光部２４からなる透過型フォトインタラプタ２２を付けた例である。この時のベルト３の面に垂直な方向の位置変動によるフォトインタラプタと光学マークの関係は図１１ないし図１３の様である。ベルト３が搬送されるとそれに伴い光学マークが移動していくので透過光が移動して行き、フォトダイオード等の受光部で受光される信号は各図の（ｃ）の出力波形のように変化する。
透過部はベルトに穴をあけた開口部であっても良いし、透明部材で形成されていても良い。非透過部は光吸収性、あるいは光反射性部材によって形成される。
【００２０】
図１１はベルト３が設計値どおりの位置（投光部からの距離Ｌ１）を走行している場合の図、図１２はベルト３が設計値より投光部に近い側（投光部からの距離Ｌ２）を通過している場合、図１３はベルト３が設計値より受光部に近い側（投光部からの距離Ｌ３）を通過している場合、をそれぞれ示している。
透過部３ｂの中心が光軸上に一致したとき、透過部３ｂを通った投光部２３からの投光光束が丁度受光部２４の開口に一致するように設定されているとする。このとき、受光部２４からの出力は最大になる。遮光部３ａの大きさも透過部３ｂの大きさと同じ大きさに設定されているとすると、遮光部３ａの中心が光軸上に一致したとき、受光部２４の開口に入射する光束は全くなくなる。すなわち、受光部２４からの出力は０になる。しかし、透過部３ｂの中心が光軸から少しでも外れていると、受光部２４の開口に対する遮光部３ａによる投光光束の一部遮断が発生し、受光部からの出力は最大値よりも小さくなる。同様に、遮光部３ａの中心が光軸から少しでも外れていると、受光部２４の開口に対し、透過部３ｂからの投光光束が一部入射し、若干なりとも受光部２４からの出力が発生する。これらの出力の様子を示したのが同図（ｃ）である。縦軸横軸共に単位は示していないが、横軸はベルトの移動量を示し、縦軸は受光部２４の出力を示している。
【００２１】
図１２は、ベルト３が面に垂直な方向に位置変動（以下単にベルトの垂直変動と呼ぶ）して、ベルト３の位置が投光部側に寄って走行している状態を示している。
同図から明らかなように、透過部３ｂの中心が光軸に一致している場合、透過部３ｂを通る投光光束は図１１の場合に比べて広角になる。そのため、ベルトの多少の移動では受光部２４の開口に入射する光束の、遮光部３ａによる遮断がすぐには発生しないため、受光部２４からの最大出力が一瞬ではなく、わずかの時間であるが同じ値を持続する。同様に、遮光部３ａの中心が光軸に一致した状態からベルトが多少走行方向に移動しても、受光部２４の開口にすぐには透過部３ｂからの投光光束がかからない。このため、受光部２４からの出力０の状態が一瞬ではなく、わずかの時間ではあるが時間幅をもって同じ値を持続する。これらの出力の様子を示したのが同図（ｃ）である。
【００２２】
図１３は、ベルトが垂直変動して、ベルトの位置が受光部側に寄って走行している状態を示している。
同図から明らかなように、透過部３ｂの中心が光軸に一致している場合、透過部３ｂを通る投光光束は図１１の場合に比べて狭角になる。そのため透過部３ｂを通った投光光束は受光部２４の開口を覆いきれず、隣接する遮光部３ａによる光束遮断部が開口の一部を覆うこととなり、受光部２４からの出力は図１１で示した最大出力よりは小さい出力となる。透過部３ｂからの投光光束が受光部２４の開口の一方の端にかかり始めてから、他方の端から抜け始めるまではあまり出力の変化がない。同様に、遮光部３ａの中心が光軸に一致した状態では隣接する透過部３ｂを通った光束が受光部２４の開口の両端にかかるため、受光部２４からの出力は０になることがない。しかもこの状態の前後においても受光部２４に入射する光量の変化はあまり大きくないので、結局受光部２４からの出力変化は同図（ｃ）に示すようになる。
【００２３】
このようなベルトの垂直変動が光学マークの検出中に生じると、オフセットレベル、コントラストが変動する信号が検出されてしまう。出力の最大値と最小値の丁度中間のレベル以外では、一定しきい値でパルス化するとデューティ比の変動するパルスが得られ、変動分だけ位置誤差を検出してしまうことになる。その結果ベルト走行が定速であっても、変動しているかのように検出してしまうこともある。あるいは逆のこともあり、正しい走行速度が検出できなくなる。
検出装置として反射型のフォトカプラを用いる場合でも、ベルトの垂直変動が出力に誤差を与えることを説明する。
【００２４】
図１４は反射型フォトカプラにおける読み取り誤差を説明するための図である。
同図において符号２３は反射型フォトカプラの投光部を示す。
一般的な反射型フォトカプラと呼ばれるセンサは、投光の光軸と検出面との間に角度を持たせている物が多く、光学マークを読みとる際に移動方向に対して角度を持たせたセッティングを推奨されている場合が多い。これは主として、非反射面からの表面反射による誤作動を避けるための処置である。
【００２５】
投光部２３から射出されたビームと光学マークの面が直角でない場合を同図を用いて説明する。光源と光学マーク面の法線が光学マークの移動方向（ベルト走行方向）に対してｄθの角度を持って配置されていると、光学マーク面が図の様に基準となる位置３−１から、面に垂直な方向にｄｚ変化し３−２の位置になったことにより、同図の投影ビームパターンに示すように、ベルトの走行方向にｄｚ・ｔａｎ（ｄθ）のビーム照射位置変化を生じてしまう。このように光源の光軸の、光学マークの移動方向に対する角度が直角でないと光学マークの位置検出誤差が生じることが分かる。
このほかにも受光部の出力に影響を与える要因は幾つか有る。
【００２６】
図１５は受光部の出力に影響を与えるベルトの変動成分を説明するための図である。同図（ａ）はベルト面の凹凸、（ｂ）はベルト走行方向におけるベルト面の角度αの傾き、（ｃ）は（ｂ）と直交する方向におけるベルト面の角度βの傾き、をそれぞれ示す。
電子写真装置に用いられる中間転写ベルトや感光体ベルトと呼ばれるベルト状の物は、柔軟性があるために同図の様な（ａ）凹凸、（ｂ）、（ｃ）角度変動を生じながら移動する。このような変動が有ると、受光部では光学マークの正しい位置情報が得られなくなるおそれがある。
本発明はこのような表面変動がある物体に形成されている光学マークを高精度に読みとる光学マークセンサを提供する。
【００２７】
そこで本発明では、ベルト速度検出部における、速度検知用のマークと検知センサとの間の距離の変動、検出角度変動による速度検知精度の低下に着目し、このような表面変動がある物体に形成されている光学マークをこれらの変動に拘わらず、検知精度を維持させ、高精度に読みとるような検出装置を構成した。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
請求項１に記載の発明では、反射率の相異なる２つの面状のマークの組み合わせによる光学マークと、該光学マークに光束を照射する投光部と前記光学マークからの反射光を検出する受光部とを有する検出装置であって、該検出装置と前記光学マークとの相対移動により、該光学マークからの反射光の変化を検出して、該光学マークとの相対位置を読み取る検出装置において、前記投光部からの投光光束の照射方向は、前記相対移動方向に対して垂直な面内にあることを特徴とする。
【００２９】
請求項２に記載の発明では、請求項１に記載の検出装置において、前記投光光束は略平行光であることを特徴とする。
請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の検出装置において、前記投光光束の照射方向は、前記光学マークがなす面に対して垂直であり、前記投光部と前記光学マークの間にビームスプリッタを設け、前記光学マークからの反射光は前記ビームスプリッタの側方において前記受光部で受光することを特徴とする。
【００３０】
請求項４に記載の発明では、請求項１ないし３のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークの前記相対移動方向に直交する方向の大きさは、前記相対移動方向における大きさより大きいことを特徴とする。
請求項５に記載の発明では、請求項１ないし４のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークの照射位置における前記投光光束の前記相対移動に直交する方向の大きさは、前記相対移動方向における大きさより大きいことを特徴とする。
【００３１】
請求項６に記載の発明では、請求項１ないし５のいずれか１つに記載の検出装置において、前記投光光束の前記相対移動方向における大きさは、前記光学マークの照射位置において、前記反射率の相異なる２つの面状のマークの組み合わせの前記相対移動方向における大きさよりも小さいことを特徴とする。
請求項７に記載の発明では、請求項１ないし６のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは、反射率の相異なる面状のマークの組み合わせを、所定の間隔で連続して複数組有していることを特徴とする。
請求項８に記載の発明では、請求項７に記載の検出装置において、前記投光光束は、前記相対移動方向に対し直交する面に平行で、前記所定の間隔に等しい間隔の複数の光束に分割されていることを特徴とする。
【００３２】
請求項９に記載の発明では、請求項７または８に記載の検出装置において、予め前記光学マークと前記検出装置の相対移動を行って反射光の変化を検出し、その最大値と最小値の中間の値を算出して、以後の出力の２値化のための閾値とすることを特徴とする。
請求項１０に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは非反射性部材に反射部を形成してなることを特徴とする。
【００３３】
請求項１１に記載の発明では、請求項１ないし９のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは反射性部材に非反射部を形成してな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ないし１１のいずれか１つに記載の検出装置において、前記反射部はほぼ完全拡散面であり、前記受光部は前記光学マークのなす平面に対し垂直な方向に設置されていることを特徴とする
請求項１３に記載の発明では、透過率の相異なる２つの面状のマークの組み合わせによる光学マークと、該光学マークに光束を照射する投光部と前記光学マークからの透過光を検出する受光部とを有する検出装置であって、該検出装置と前記光学マークとの相対移動により、該光学マークからの透過光の変化を検出して、該光学マークとの相対位置を読み取る検出装置において、前記投光部から前記受光部に至る投光光束の照射方向は、前記光学マークの面に対して垂直であることを特徴とする。
【００３４】
請求項１４に記載の発明では、請求項１３に記載の検出装置において、前記光学マークは透過性部材に非透過部を形成してなることを特徴とする。
請求項１５に記載の発明では、請求項１３に記載の検出装置において、前記光学マークは非透過性部材に透過部を形成してなることを特徴とする。
【００３５】
請求項１６に記載の発明では、請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の検出装置において、前記検出装置は固定であり、前記相対移動は、前記光学マークを形成する部材の１点を中心とした回転移動であることを特徴とする。
請求項１７に記載の発明では、請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは、複数の支持ローラに掛け渡された無端ベルトの一面の側縁近傍に設けられたエンコーダ用スケールであり、前記検出装置は該エンコーダ用スケールを検出する位置に固定的に配置され、前記相対移動は、前記無端ベルトの一方向への回転移動であることを特徴とする。
【００３６】
請求項１８に記載の発明では、請求項１７に記載の検出装置を用いた無端ベルト装置を特徴とする。
請求項１９に記載の発明では、請求項１８に記載の無端ベルト装置において、前記無端ベルトの前記光学マーク形成面は合成樹脂材料で構成されていること
を特徴とする。
請求項２０に記載の発明では、請求項１８または１９に記載の無端ベルト装置を、感光体ベルトとして用いた画像形成装置を特徴とする。
請求項２１に記載の発明では、請求項１８または１９に記載の無端ベルト装置を、中間転写ベルトとして用いたカラー画像形成装置を特徴とする。
請求項２２に記載の発明では、請求項２１に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトに画像を転写する潜像担持体が複数あることを特徴とする。
【００３７】
【実施例】
図１は本発明の実施形態を示す斜視図である。
同図において、符号２２’は検出装置としてのフォトカプラ、２３は投光部、２４は受光部をそれぞれ示す。その他の符号は図１０に準ずる。
図２はフォトカプラと光学マークとの位置関係を説明するための図である。同図（ａ）はベルト端面側から見た図、同図（ｂ）はベルトの走行方向から見た図である。
【００３８】
フォトカプラ２２’は投光部２３と受光部２４が一体に構成されている。投光部は内部に光源２３ａを有し、受光部は内部に受光素子２４ａを有している。投光部２３も受光部２４も集光のためのレンズ（２３ｂ、２４ｂ）を備えており、両レンズの光軸の並び方が、ベルト３の走行方向に直交する面内に存在するようになっている。投光部から受光部へ向かう方向をベルト幅方向と呼ぶ。
光源２３ａとしては、一般的に用いられるのは発光ダイオード（ＬＥＤ）であるが、半導体レーザや電球などの光源でも構わない。
受光素子としては、光の強度を電気信号に変換できる物で有ればよく。フォトダイオードやフォトトランジスタなどが利用できる。
【００３９】
ベルト３の側縁部には光学マーク２１が設けられている。光学マークは反射率の相異なるマークの組み合わせで有れば良く、たとえば、白と黒など色の違う等間隔の印刷パターンでも良い。光学マークは同じ幅の反射部２１ａと非反射部２１ｂが１つの組となって、ベルト走行方向に配置されている。光学マークは前記１組だけで構成されて、ホームポジションを検出するために用いることもできる。通常はベルトの一周に亘り、複数組が連続的に並べられて、エンコーダ用スケールを構成する。以下は光学マークがエンコーダ用スケールとして構成されている場合について説明する。
光学マークは、反射性部材の上に非反射部を設けても良いし、逆に非反射性部材の上に反射部を設けても良い。
【００４０】
反射部２１ａは正反射特性を持ったアルミ蒸着膜などのようないわゆる鏡面でも良いし、拡散反射特性を持った白色層でも良い。反射部は必ずしも１００％の反射率でなくとも良い。
非反射部２１ｂは光吸収性でも良いし、光透過性でも良い。非反射部２１ｂは必ずしも０％の反射率でなくとも良いが、反射部２１ａとの反射率の違いは５０％以上あった方がよい。ただし、表面反射が生じにくい性質である材質を選ぶか、表面反射を軽減させる表面処理を施しておくのがよい。一般に、斜め入射の光に対しての表面反射が生じやすいので、使用角度における表面反射の低減に留意する。
光源２３ａからの発散光は、レンズ２３ｂによって収束光に変えられ、光学マーク２１に効率よく照射される。収束の程度は、光学マーク２１の反射部２１ａが正反射特性であるか、拡散反射特性であるかによって適宜変えるのがよい。同図では反射部２１ａが拡散反射特性である場合に対応した収束をさせてある。
【００４１】
光学マーク２１の内、反射部２１ａからの光は拡散反射の場合、広い角度で反射するが、同図では、受光部２４のレンズ２４ｂを介して受光素子２４ａに入射する光束だけを示している。
非反射部２１ｂは透過または吸収特性のため、そこに入射した光は反射することがなく、したがって、非反射部２１ｂから受光部に入射する光は存在しない。すなわち、表面反射がないものとすれば、受光部２４からの出力値は原則として０である。
【００４２】
図２（ａ）に示すように、ベルト３の側縁部から見た場合、フォトカプラの両レンズ２３ｂ、２４ｂの光軸はベルト３の面に垂直になっている。一方、図２（ｂ）に示すベルト３の幅方向で見た場合、両レンズ２３ｂ、２４ｂの光軸はベルト３の面の垂線に対し互いに逆方向に一定の角度傾けてある。
拡散反射特性の中でも、特に完全拡散面と呼ばれる反射特性は、面に垂直な方向に最大光量の反射が生ずるが、一般の拡散反射では不完全な正反射特性が混ざるため、正反射の角度方向に最大光量の反射が生ずる。したがって、図２（ｂ）に示した構成が、反射部２１ａの存在を検知するためには、最も効率の良い構成である。
【００４３】
逆に反射部２１ａを完全拡散面に近い状態の面に形成して、受光部２４のみベルト面に垂直な方向に設置する構成に変えても良い。完全拡散面は長期の使用により、汚れなどによって拡散性が低下する可能性がある。しかし、受光部の方向を面に垂直にすれば、受光部２４は拡散反射光の内ほぼ最大光量の部分を受けることができ、しかも、受光部２４が非反射面からの正反射成分を受けなくなるので、非反射面の表面反射の程度のことをあまり気にしないでも良くなる。したがって、完全拡散面の上を含む光学マーク全体にに汚れ防止のコーティングをしても検出の精度が落ちることはない。
【００４４】
ベルト３が矢印で示した移動方向に移動すると、光学マーク２１のパターン２１ａ、２１ｂが順次交互に光束照射部を通過する。非反射部２１ｂが通過しているとき受光素子には出力が生ぜず、反射部２１ａが通過しているときは受光素子に出力が生ずる。非反射部２１ｂのベルト走行方向における大きさが、光束照射部分の大きさより大きい場合は、受光部２４からの出力が０になる時間幅が存在する。反射部２１ａも非反射部２１ｂと同じ大きさを有するので、同様に、受光部２４からの出力が最大出力を維持する時間幅が存在する。
同図（ａ）は、非反射部２１ｂが光束照射部から抜け出る途中で、反射部２１ａとの境界部が丁度光軸上に一致した状態を示している。
このとき、受光部からの出力は、最大光量のときの出力の丁度半分の出力になっている。したがって、この場合の受光部２４の出力波形は、図１２（ｃ）に示した波形と類似の形になる。
【００４５】
この構成によれば、図１４で示したベルト面の変動による位置情報の検知誤差を防止することができる。すなわち、フォトカプラの投光、受光に関する光軸が、ベルト面に対して垂直であるため、たとえ面の位置変動があっても、面に到達する光束照射位置のベルト走行方向に関する変動がないので、検出位置を誤ることがない。したがって、ベルト走行速度の正しい検出ができる。
ただし、面の垂直方向の位置変動が有った場合、光束照射部の大きさとベルト幅方向の位置が変動するため、受光部２４からの出力の絶対値は変動する。そこで、フォトカプラからベルト面までの距離の変動による設計上の最大値においても、反射部２１ａ、非反射部２１ｂの幅が光束照射部の大きさより大きくなるよう、また光束照射部が光学マーク２１から外れないよう、マークのベルト幅方向の長さを設定しておく。それによって、受光部２４からの出力は、前述と同様、図１２（ｃ）に示した波形と基本的に類似の形のまま、平坦部の長さが変化するだけとなる。
【００４６】
受光部２４からの出力の最大値と最小値を予め検知しておいて、その中間の値をもって閾値として、上記出力を２値化すれば、閾値にかかるのは常に反射部と非反射部の境界がフォトカプラの光軸に一致したときとなり、精度の高い位置検出ができる。なお、上記例では、原則として最小値は０であり、したがって、上記中間の値は、最大値の２分の１に相当する。すなわち、上記構成の場合は最大値の２分の１を閾値として採用して差し支えない。
【００４７】
図３は光学マークと光束照射部との大きさの関係を説明するための図である。同図（ａ）は反射部、非反射部に対する光束照射部の大きさを示す図、同図（ｂ）は受光部２４からの出力波形を示す図である。
同図において符号Ｂは光束照射部を示す。
光束照射部Ｂの大きさが、反射部２１ａ、非反射部２１ｂの幅より大きい場合、あるいは、ベルト面の位置変動のためにそのような状態になった場合、受光部２４の出力の最小値が０にはならなくなり、その出力波形は、同図（ｂ）に示すような波形となる。この場合でも受光部２４からの出力の最大値と最小値を予め検知しておいて、その中間の値をもって閾値として２値化を行えば、上記と同様、精度の高い位置検出が行える。
ただし、光束照射部Ｂがあまり大きいと、出力の最大値と最小値の差が小さくなるので、検出精度が低下する。したがって、光束照射部Ｂの大きさは光学マークの反射部と非反射部を合わせた大きさ、すなわち光学マークの繰り返し間隔、よりは小さくなるように構成しておいた方がよい。
【００４８】
上記２値化の閾値は、図１１ないし１３に示した透過型のフォトインタラプタにも適用できる。前述のように、出力の最大値と最小値の丁度中間のレベル以外では、一定しきい値でパルス化するとデューティ比の変動するパルスが得られ、変動分だけ位置誤差を検出してしまうが、事前に上記丁度中間のレベルを得ておけば、２値化により、デューティ比一定のパルスを得ることができ、正しい位置情報が得られ、正しい速度検出結果が得られる。
【００４９】
図４は本発明の他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号２５はビームスプリッタを示す。
投光部２３から出た光束はビームスプリッタ２５に入射し、４５°に傾いた半透鏡面で一部反射されるが残りは直進する。直進した光束は、ベルト上の光学マーク面に至り、反射光束は逆行し、再び半透鏡面に至るとその一部は透過するが残りは反射されて受光部２４に至る。
投光部２３からの光束を収束光とすると、ベルト面の垂直変動に従って、光束照射部Ｂの大きさが変化するので、本実施形態では、レンズ２３ｂを出る光束を平行光にしている。このようにすると、ベルト面が同図において上下方向に変動しても、光束照射部Ｂの大きさは変わらない。ただし、図２（ｂ）で説明したように、ベルト幅方向には移動が生ずるので、移動によっても光束照射部Ｂが光学マークを外れないよう、マークのベルト幅方向の長さを設定しておく。
【００５０】
半透鏡を用いたビームスプリッタ２５では原理的に好悪量の４分の１が損失となる。そこで、同図のビームスプリッタ２５の代わりに、偏光ビームスプリッタ２５’を用い、光束の出射面に４分の１波長板を取り付けておく。投光部２３からの投光光束を予め一方向に偏光した光束としておけば、４５°に傾斜した面は透過して、偏光ビームスプリッタ２５’を出射し、再度反射光が入射すると、偏光面が９０°変化しているため、４５°の傾斜面では反射が生じ、受光部に入射する。したがって、傾斜面を通過する度の光量の損失がなく、感度の高い検出ができる。
【００５１】
図５は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において符号ＬＢは帯状の光束を示す。
投光部からの光束は、ベルト幅方向に関し、面の垂線と一定の角度をもって与えられているため、ベルトの垂直移動が生ずると、光束照射部がベルト幅方向に移動する。このとき、光束照射部が光学マークから外れないように、光学マークの長さを長めに形成しておくことは既に述べたとおりであるが、ただそれだけでは、受光部２４に入射する反射光束が変化してしまい、出力の変動を生じやすくなる。
【００５２】
光束を帯状の平行光束ＬＢに構成すると、ベルトが基準位置を走行しているとき、光束照射部に入った反射部２１ａからの反射光は、光束ＬＢの内のほぼ中央部からの反射光のみが受光部２４に入射する。光の利用効率の面からは得策ではないが、次のような利点がある。すなわち、ベルトの垂直変動で光束照射部がベルト幅方向の左右どちらに移動した場合でも、反射部２１ａからの反射光束がほぼ同じ程度に受光部２４に入射する。したがって、ベルトの垂直変動に拘わらず、受光部２４からの出力はほとんど変動しない。
【００５３】
帯状の光束の形成方法としては、図示しないが、投光部２３のレンズ２３ｂにマスクをかけて平行な出射光束を帯状に整形する。長さ方向が足りない場合は、通常行われる光学的手法で対処すればよい。例えば、レンズ２３ｂの前に長さ方向を拡大するシリンドリカルレンズを設け、所望の長さになる位置にその方向のみコリメートするシリンドリカルレンズを設ければよい。
【００５４】
同図では光束の幅を反射部２１ａ、非反射部２１ｂの幅にほぼ等しく示したが、光束の幅は狭い方が位置検出の感度が高くなる。すなわち、光束の幅が狭いと、最大出力と最小出力の変化に要する時間幅が小さくなり、ベルトのわずかな走行距離で出力は２値化の閾値を通過する。
しかしながら、光束を狭くすると必然的に光量が小さくなりやすい。
【００５５】
図６は本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
同図において、符号ＭＬＢは互いに平行な複数の帯状の光束を示す。
帯状光束の１つ１つの効果は図５において説明した通りである。本実施形態では、投光部２３の前面に複数の帯状の光束を形成するマスクを設ければよい。複数の帯状の光束のピッチは光学マーク２１のピッチに合わせておく。
長さ方向が足りない場合は、前述と同様に、シリンドリカルレンズを組み合わせて用いれば良い。
【００５６】
本実施形態は上記のように構成してあるので、１つ帯状光束が反射部２１ａと非反射部２１ｂの境界部に至ったとき、他のすべての帯状光束も同様な状態にある。したがって、原理的にはすべての帯状光束からの反射光束は、受光部２４に対し全く同じ光量変化を与え、１本当たりの光量の減少分を補っている。したがって、十分な光量を得つつ高い感度を実現することができる。しかも各光束は互いに平行なので、ベルトの垂直変動に対しても、ピッチが変化せず、出力に対し影響を与えない。
実際の光学マーク２１は、厳密に言えば、製造誤差やベルト伸縮等による若干のピッチ誤差が含まれるが、本実施形態によれば、受光部２４からの出力は、複数の帯状光束によって、結果的にそれらが平均化された出力となるため、本来あってはならない光学マークのピッチ誤差も出力に直接の影響を与えることがなくなる。
【００５７】
以上の説明では無端ベルト上に形成されたエンコーダ用スケールを中心にしてきたが、感光体ドラムの軸、あるいは無端ベルトの支持軸のいずれかにロータリエンコーダを用いる場合においても、基本的には本発明を適用しうる。この場合光学マークは円盤状の周縁部近傍に放射状に、反射部、非反射部、もしくは透過部、非透過部を交互に連続して並べたものになる。
以上本発明の実施形態で示した検出装置は、無端ベルト装置として用いることができるので、画像形成装置における感光体ベルトとして、または、直接転写方式の転写紙搬送ベルトとして、あるいは間接転写方式の中間転写ベルトとして用いることができる。いずれも、必要に応じて感光体１個の画像形成装置にも、複数の感光体を用いる画像形成装置にも適用できる。特にカラー画像形成装置に用いて好適である。
【００５８】
【発明の効果】
本発明によれば、投光部と受光部を有する検出装置を用いて精度良く光学マークを検出することができ、画像形成装置におけるベルトの走行安定を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態を示す斜視図である。
【図２】フォトカプラと光学マークとの位置関係を説明するための図である。
【図３】光学マークと光束照射部との大きさの関係を説明するための図である。
【図４】本発明の他の実施形態を説明するための図である。
【図５】本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図６】本発明のさらに他の実施形態を説明するための図である。
【図７】タンデム型直接転写方式の画像形成装置の要部を示す図である。
【図８】転写ベルトの移動中の位置誤差を説明するための図である。
【図９】ベルト走行の変動が画像に与える影響を説明するための図である。
【図１０】フォトインタラプタを使ったセンシング法の模式図である。
【図１１】光学マークの位置変動による光束と受光部の関係を示す図である。
【図１２】光学マークの位置変動による光束と受光部の関係を示す図である。
【図１３】光学マークの位置変動による光束と受光部の関係を示す図である。
【図１４】反射型フォトカプラにおける読み取り誤差を説明するための図である。
【図１５】受光部の出力に影響を与えるベルトの変動成分を説明するための図である。
【符号の説明】
３無端ベルト
４支持ローラ
５支持ローラ
２１光学マーク
２２’ フォトカプラ
２３投光部
２４受光部
２５ビームスプリッタ[0001]
[Industrial application fields]
The present invention relates to an apparatus for constant belt speed control of equipment having a belt apparatus that requires constant speed running. There are many apparatuses that incorporate a belt driving device such as an image forming apparatus, for example, a printer, a facsimile machine, and a copying machine. In these devices, it is desired that the belt travels stably at a constant speed, and image disturbance occurs when the belt deviates from the constant speed. The present invention relates to a technique for increasing the accuracy of speed detection means for returning a belt to an original speed when the belt deviates from a target speed.
[0002]
[Prior art]
There is an increasing demand for color printers and color copiers that use electrostatic imaging technology.
Some color image forming apparatuses use an electrostatic image forming system. For example, an electrostatic latent image is formed on a dielectric by discharge or contact charging using a needle-like electrode, and this is developed, or analog or digitally on a photoconductor having a uniformly charged surface. A so-called electrophotographic system is known in which an electrostatic latent image is formed by exposure and developed. Hereinafter, for convenience of explanation, an electrophotographic method will be described as an example, but the present invention can be applied to an electrostatic image forming method in general.
[0003]
A multi-color developing device is provided around one photoconductor, and toner is adhered to these photoconductors to form a composite toner image on the photoconductor, and the toner image is transferred to record a color image on the transfer paper. A so-called one-drum type and a plurality of photoconductors arranged side by side are each provided with a developing device, and a single color toner image is formed on each photoconductor, and the single color toner images are sequentially transferred to transfer paper. There is a so-called tandem type that records a composite color image.
[0004]
Comparing the 1-drum type and the tandem type, since the former has one photoconductor, there is an advantage that the size can be relatively reduced and the cost can be reduced. Times) Since image formation is repeated to form a full-color image, it is difficult to speed up image formation. The latter, on the contrary, has the advantage that it is easy to increase the speed of image formation, although there is a disadvantage that the size is increased and the cost is increased.
Recently, full-color and monochrome-like speeds are desired, and the tandem type has been attracting attention.
[0005]
FIG. 7 is a view showing a main part of an image forming apparatus of a tandem type direct transfer system.
An example of a color image forming apparatus suitable for carrying out the present invention will be described with reference to FIG. The color image forming apparatus includes a plurality of electrophotographic process units 1K in order from the upstream side in the moving direction (conveying direction) of the conveying belt along the conveying belt 3 that conveys the transfer sheet 2 as a recording medium. 1M, 1Y, 1C are arranged, so-called tandem type. These electrophotographic process units function as image forming units. The electrophotographic process unit 1K forms black, 1M forms magenta, 1C forms cyan, and 1Y forms yellow. Each electrophotographic process unit differs only in the color of the image to be formed. It is common to each electrophotographic process section. Therefore, in the following description, the electrophotographic process unit 1K will be described in detail. However, for other electrophotographic process units, M, Y, C, etc. are used instead of the component K relating to the electrophotographic process unit 1K. It is only displayed in the figure with the symbol.
[0006]
The conveyor belt 3 is composed of an endless belt that is rotatably supported by a driving roller 5 that is driven and rotated on one side and a conveying roller 4 and 5 that is a driven roller 4 that is driven and rotated on the other side. Along with the rotation, it can be rotated in the direction of the arrow. A paper feed tray 6 in which the paper 2 is stored is provided below the transport belt 3. Of the sheets 2 stored in the sheet feeding tray 6, the sheet 2 at the uppermost position is sent out at the time of image formation and is attracted to the transport belt 3 by electrostatic attraction. The sheet 2 thus sucked on the conveyor belt 3 is conveyed to the first electrophotographic process unit 1K, where a black image is transferred.
[0007]
The electrophotographic process unit 1K includes a photosensitive drum 7K as an image carrier and a charger 8K, an exposure unit 9K, a developing device 10K, a photosensitive cleaner 11K, and the like disposed around the photosensitive drum 7K. Yes. As the exposure device 9K, a laser scanner is used, and laser light from a laser light source is reflected by a polygon mirror and emitted as exposure light through an optical system using an fθ lens, a deflection mirror, and the like.
[0008]
At the time of image formation, the peripheral surface of the photosensitive drum 7K is uniformly charged by the charger 8K in the dark, and then exposed by exposure light 12K corresponding to the black image from the exposure device 9K, in this example, by laser light. An electrostatic latent image is formed. The electrostatic latent image is visualized with black toner in the developing device 10K, and a black toner image is formed on the photosensitive drum 7K.
This toner image is transferred onto the sheet 2 by the action of the transfer device 13K at a position where the photosensitive drum 7K and the sheet 2 on the conveyance belt 3 are in contact, that is, a so-called transfer position, and a monochrome (black) image is formed on the sheet 2. It is formed. After the transfer, the photosensitive drum 7K has unnecessary toner remaining on the peripheral surface of the photosensitive drum 7K removed by the photosensitive cleaner 11K, and is ready for the next image formation.
[0009]
In this way, the sheet 2 on which the monochrome (black) is transferred by the electrophotographic process unit 1K is conveyed to the next electrophotographic process unit 1M by the conveyance belt 3. In the electrophotographic process unit 1M, the magenta toner image formed on the photosensitive drum 7M by the same process as in the electrophotographic process unit 1K is superimposed and transferred onto the black toner image on the paper 2.
The sheet 2 is further conveyed to the next electrophotographic process unit 1Y, and the yellow toner image similarly formed on the photosensitive drum 7Y is transferred onto the black and magenta toner images already formed on the sheet 2. Is done. Similarly, in the next electrophotographic process section 1C, a cyan toner image is transferred and overlaid to obtain a full-color color image.
The sheet 2 on which the full-color superimposed image is formed in this way passes through the electrophotographic process section 1C, is peeled off from the conveying belt 3 and fixed by the fixing device 14, and is then discharged.
[0010]
In the color image forming apparatus configured as described above, the error in the distance between the photosensitive drum axes, the parallelism error in the photosensitive drum, the installation error in the deflection mirror, the writing timing error of the exposure light on the photosensitive drum, the linear velocity of the photosensitive drum. Due to fluctuations and the like, there is a problem in that images do not overlap at positions that should originally overlap, and positional deviation occurs between colors. As the component of this positional deviation, each image position is mainly in the sub-scanning direction (conveying direction of the paper 2 by the conveying belt 3) perpendicular to the main scanning direction (skew (diagonal deviation) due to unevenness of the inclination of the scanning line of each color. There are sub-scanning registration deviations, sub-scanning pitch irregularities, main-scanning registration deviations in which the writing position or writing end position in the main scanning direction is shifted, and magnification deviations in which the scanning lines have different lengths between colors.
[0011]
FIG. 8 is a diagram for explaining a position error during movement of the transfer belt.
In the figure, the horizontal axis indicates the amount of movement of the belt, and the vertical axis indicates the amount of deviation from the original position of the belt.
In particular, the present invention provides a belt conveying device that reduces the uneven speed of the conveying belt that causes the sub-scanning registration deviation. As described in the prior art, the positioning error due to the speed fluctuation of the belt conveying device used in the image forming apparatus as shown in FIG. 7 is caused by the belt thickness fluctuation, the roller eccentricity, and the drive motor speed unevenness. As shown in FIG. 8, the waveform has a plurality of frequency components. The output image obtained by superimposing the images formed during the position variation outputs an image in which the positions of the respective colors are not aligned, which causes image quality deterioration such as color shift and color change.
[0012]
FIG. 9 is a diagram for explaining the influence of fluctuations in belt travel on the image.
FIG. 4A is a diagram for explaining a four-color superposition state when an image is formed while there is a belt running variation. FIG. 4B is a diagram for explaining a state in which image formation is performed after removing low frequency components.
As shown in FIG. 5A, even if the image formation start time for each color is adjusted by some method, if there are a plurality of frequency components in the belt running unevenness, the image superposition at an arbitrary point P is A certain color is shifted to the plus side with respect to the original position, and the other color is shifted to the minus side, so that pixels that should be the same point are formed at different positions depending on the color.
[0013]
On the other hand, in FIG. 5B, image formation is performed after removing the low frequency component using detection of the rotational speed of the roller, feedback to the drive source, and the like. As long as the image formation start time for each color is matched, the high-frequency component remains, and thus the deviation from the original position cannot be erased. However, since the colors of the pixels at the arbitrary point P have almost the same positional deviation, they are almost the same. Pixels are formed at the same point, and color misregistration can be almost eliminated.
[0014]
In an image forming apparatus provided with a rotating body for image formation such as a photoreceptor belt and an intermediate transfer belt, in order to perform high-precision alignment of an image on a transfer material conveyed by the rotation moving unit and the rotation moving unit In addition, it is required to accurately control the moving amount and moving position of the rotary moving part of the rotating body. However, if the rotational angular velocity of the rotating body fluctuates for some reason, the moving amount and moving position of the rotary moving part of the rotating body also fluctuate, and the rotational moving part and the transfer material transported by the rotary moving part are also changed. It was difficult to suppress the position error of the image with high accuracy.
[0015]
Conventionally, in order to suppress an image position error due to fluctuations in the moving speed of the rotary moving portion of the rotating body with high accuracy, the rotating shaft of a driving roller of an endless belt-like rotating body such as a transfer belt or a paper transport belt, A rotary encoder is directly connected to a rotating shaft of a cylindrical member such as a body drum, and based on the rotational angular velocity of the rotating body detected by the encoder, image forming is performed to control the rotational angular velocity of a driving motor that is a driving means for the rotating body An apparatus is known (see Patent Document 1). This image forming apparatus indirectly controls the amount of movement (moving position) of the rotationally moving portion of the rotating body by controlling the rotational angular velocity of the rotating body.
An example of a method of forming a mark on the belt surface, calculating a belt surface speed from a pulse interval obtained by detecting the mark with a sensor, and feeding back to the control is also proposed (see Patent Documents 2 and 3). . According to this method, since the behavior of the belt surface can be directly observed, the movement amount can be directly controlled.
[0016]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 6-175427 (page 4, FIG. 2)
[Patent Document 2]
JP-A-6-263281 (page 4, FIG. 9)
[Patent Document 3]
JP-A-9-114348 (5th page, FIG. 8)
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
As a method of reducing the running unevenness of the belt device, there is a method of detecting the speed of the belt surface and performing speed control so that the belt running speed becomes constant according to the detected value. When this method is used, the accuracy of the belt speed detection unit is important, and the decrease in the accuracy of speed detection appears as running unevenness of the belt that is controlled based on the data. Although the above-mentioned prior art does not mention a method for forming a mark on the belt and a sensing method, belts generally used for the above-mentioned purposes have flexibility, thickness deviation, deformation, and the like. For this reason, when the mark formed for measuring the surface position is detected, fluctuations in the detection position and fluctuations in the detection angle occur greatly, and measurement errors and measurement errors are likely to occur.
[0018]
FIG. 10 is a schematic diagram of a sensing method using a photo interrupter.
11, 12, and 13 are diagrams showing the relationship between the light beam and the light receiving portion due to the positional variation of the optical mark. In each figure, (a) is a state when the transmissive part is on the optical axis of the photo interrupter, (b) is a state when the light shielding part which is a non-transmissive part is on the optical axis, and (c) is a light receiving part. The output waveforms from are shown respectively. As the optical mark, a non-transmissive portion may be provided on the transmissive member, or a transmissive portion such as a hole may be provided on the non-transmissive member.
In each figure, reference numeral 18 denotes a motor, 19 denotes a speed reducer, 20 denotes a support roller, 21 denotes an optical mark, 22 denotes a photo interrupter as a detection device, 23 denotes a light projecting unit, and 24 denotes a light receiving unit.
[0019]
This method is often used when detecting an optical mark. This is an example in which a transmissive part array 3 b is provided on the side edge of the belt 3 with respect to the light shielding part 3 a and a transmissive photo interrupter 22 including a light projecting part 23 and a light receiving part 24 is attached. At this time, the relationship between the photo interrupter and the optical mark due to the position variation in the direction perpendicular to the surface of the belt 3 is as shown in FIGS. When the belt 3 is conveyed, the optical mark moves accordingly, so that the transmitted light moves, and the signal received by the light receiving unit such as a photodiode changes as shown in the output waveform of (c) of each figure. To do.
The transmission part may be an opening having a hole in the belt, or may be formed of a transparent member. The non-transmissive portion is formed by a light absorbing or light reflecting member.
[0020]
FIG. 11 is a diagram when the belt 3 is traveling at a position as designed (distance L1 from the light projecting unit). FIG. 12 is a side where the belt 3 is closer to the projecting unit than the design value (from the projecting unit). FIG. 13 shows the case where the belt 3 passes the side closer to the light receiving part than the design value (distance L3 from the light projecting part) when passing the distance L2).
It is assumed that when the center of the transmissive part 3b coincides with the optical axis, the projected light beam from the light projecting part 23 that has passed through the transmissive part 3b is set to exactly coincide with the opening of the light receiving part 24. At this time, the output from the light receiving unit 24 is maximized. Assuming that the size of the light-shielding part 3a is also set to the same size as the size of the transmission part 3b, when the center of the light-shielding part 3a coincides with the optical axis, no light beam enters the opening of the light-receiving part 24. That is, the output from the light receiving unit 24 becomes zero. However, if the center of the transmission part 3b is slightly off the optical axis, a part of the light flux projected by the light shielding part 3a with respect to the opening of the light receiving part 24 occurs, and the output from the light receiving part is smaller than the maximum value. Become. Similarly, if the center of the light-shielding part 3a is slightly off the optical axis, a part of the projected light beam from the transmission part 3b is incident on the opening of the light-receiving part 24, and the output from the light-receiving part 24 is somewhat smaller. Will occur. The state of these outputs is shown in FIG. Although the vertical axis and the horizontal axis do not indicate units, the horizontal axis indicates the amount of movement of the belt, and the vertical axis indicates the output of the light receiving unit 24.
[0021]
FIG. 12 shows a state in which the belt 3 is traveling in a direction perpendicular to the surface (hereinafter simply referred to as “vertical variation of the belt”) and the position of the belt 3 is moving closer to the light projecting unit.
As is clear from the figure, when the center of the transmission part 3b coincides with the optical axis, the projected light beam passing through the transmission part 3b has a wider angle than in the case of FIG. For this reason, the light beam incident on the opening of the light receiving unit 24 is not immediately blocked by the light shielding unit 3a due to the slight movement of the belt, so the maximum output from the light receiving unit 24 is not a moment but a short time. Persist the same value. Similarly, even if the belt moves slightly in the running direction from the state where the center of the light shielding part 3a coincides with the optical axis, the light projection light beam from the transmission part 3b is not immediately applied to the opening of the light receiving part 24. For this reason, the state of the output 0 from the light receiving unit 24 is not instantaneous, but maintains the same value with a time width although it is a short time. The state of these outputs is shown in FIG.
[0022]
FIG. 13 shows a state in which the belt moves vertically, and the belt is moving closer to the light receiving unit.
As is clear from the figure, when the center of the transmission part 3b coincides with the optical axis, the projected light flux passing through the transmission part 3b becomes narrower than in the case of FIG. Therefore, the projected light beam that has passed through the transmission part 3b cannot cover the opening of the light receiving part 24, and the light blocking part by the adjacent light shielding part 3a covers a part of the opening, and the output from the light receiving part 24 is shown in FIG. The output is smaller than the maximum output shown. There is not much change in output until the projected light beam from the transmission part 3b starts to be applied to one end of the opening of the light receiving part 24 and starts to escape from the other end. Similarly, in the state where the center of the light-shielding part 3a coincides with the optical axis, the light flux that has passed through the adjacent transmission part 3b is applied to both ends of the opening of the light-receiving part 24, so the output from the light-receiving part 24 does not become zero. . Moreover, since the change in the amount of light incident on the light receiving unit 24 is not so great before and after this state, the output change from the light receiving unit 24 is as shown in FIG.
[0023]
When such vertical fluctuation of the belt occurs during detection of the optical mark, a signal whose offset level and contrast fluctuate is detected. Except for a level just between the maximum value and the minimum value of the output, if a pulse is generated with a constant threshold value, a pulse whose duty ratio fluctuates is obtained, and a position error is detected by the fluctuation amount. As a result, even if the belt travel is at a constant speed, it may be detected as if it is fluctuating. Or vice versa, the correct traveling speed cannot be detected.
Even when a reflective photocoupler is used as the detection device, it will be described that the vertical fluctuation of the belt gives an error to the output.
[0024]
FIG. 14 is a diagram for explaining a reading error in the reflection type photocoupler.
In the figure, reference numeral 23 denotes a light projecting portion of a reflective photocoupler.
Sensors called so-called reflective photocouplers often have an angle between the optical axis of the projection and the detection surface, and have an angle with respect to the moving direction when reading the optical mark. There are many cases where setting is recommended. This is mainly a measure for avoiding malfunction due to surface reflection from a non-reflective surface.
[0025]
A case where the beam emitted from the light projecting unit 23 and the surface of the optical mark are not perpendicular will be described with reference to FIG. When the normal line between the light source and the optical mark surface is arranged at an angle of dθ with respect to the moving direction of the optical mark (belt traveling direction), the optical mark surface is moved from the reference position 3-1 as shown in the figure. As a result of the change of dz in the direction perpendicular to the surface to the position of 3-2, a beam irradiation position change of dz · tan (dθ) occurs in the running direction of the belt as shown in the projected beam pattern of FIG. End up. Thus, it can be seen that an optical mark position detection error occurs unless the angle of the optical axis of the light source is perpendicular to the moving direction of the optical mark.
There are several other factors that affect the output of the light receiving unit.
[0026]
FIG. 15 is a diagram for explaining a fluctuation component of the belt that affects the output of the light receiving unit. FIG. 4A shows the unevenness of the belt surface, FIG. 5B shows the inclination of the belt surface angle α in the belt traveling direction, and FIG. 5C shows the inclination of the belt surface angle β in the direction orthogonal to FIG. .
Since belt-like objects called intermediate transfer belts and photoreceptor belts used in electrophotographic devices are flexible, they move while causing (a) irregularities, (b) and (c) angle fluctuations as shown in the figure. To do. If there is such a variation, there is a possibility that correct position information of the optical mark cannot be obtained in the light receiving unit.
The present invention provides an optical mark sensor that reads an optical mark formed on an object having such surface fluctuation with high accuracy.
[0027]
Therefore, in the present invention, attention is paid to the change in the distance between the speed detection mark and the detection sensor in the belt speed detection unit, and the decrease in the speed detection accuracy due to the change in the detection angle. A detection device is configured to maintain the detection accuracy and read the optical mark with high accuracy regardless of these fluctuations.
[0028]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, an optical mark formed by a combination of two planar marks having different reflectivities, a light projecting unit that irradiates the optical mark with a light beam, and a light receiving unit that detects reflected light from the optical mark. A detection device that detects a change in reflected light from the optical mark by relative movement between the detection device and the optical mark, and reads a relative position with the optical mark. The irradiation direction of the projected light beam from the light projecting unit is in a plane perpendicular to the relative movement direction.
[0029]
According to a second aspect of the present invention, in the detection device according to the first aspect, the projected light beam is substantially parallel light.
According to a third aspect of the present invention, in the detection device according to the second aspect, an irradiation direction of the projected light beam is perpendicular to a surface formed by the optical mark, and the light projecting unit and the optical mark A beam splitter is provided in between, and the reflected light from the optical mark is received by the light receiving unit on the side of the beam splitter.
[0030]
According to a fourth aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to third aspects, the size of the optical mark in the direction perpendicular to the relative movement direction is larger than the size in the relative movement direction. It is large.
According to a fifth aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to fourth aspects, the size in a direction orthogonal to the relative movement of the projected light beam at the irradiation position of the optical mark is: It is larger than the size in the relative movement direction.
[0031]
According to a sixth aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to fifth aspects, the size of the projected light flux in the relative movement direction is determined by the reflection at the irradiation position of the optical mark. A combination of two planar marks having different rates is smaller than the size in the relative movement direction.
According to a seventh aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to sixth aspects, the optical mark comprises a combination of planar marks having different reflectivities at a predetermined interval. A plurality of sets.
According to an eighth aspect of the present invention, in the detection device according to the seventh aspect, the projected light beam is a plurality of light beams that are parallel to a plane orthogonal to the relative movement direction and that are spaced at an interval equal to the predetermined interval. It is characterized by being divided.
[0032]
According to a ninth aspect of the present invention, in the detection device according to the seventh or eighth aspect, the optical mark and the detection device are preliminarily moved to detect a change in reflected light, and the maximum value and the minimum value are detected. An intermediate value is calculated and used as a threshold value for binarization of subsequent output.
According to a tenth aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to ninth aspects, the optical mark is formed by forming a reflective portion on a non-reflective member.
[0033]
According to an eleventh aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to ninth aspects, the optical mark is formed by forming a non-reflective portion on a reflective member.
According to a twelfth aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to eleventh aspects, the reflecting portion is a substantially complete diffusing surface, and the light receiving portion is perpendicular to a plane formed by the optical mark. It is installed in various directions
In the invention described in claim 13, an optical mark formed by a combination of two planar marks having different transmittances, a light projecting unit that irradiates the optical mark with a light beam, and a light receiving unit that detects transmitted light from the optical mark. A detection device that detects a change in transmitted light from the optical mark by relative movement between the detection device and the optical mark, and reads a relative position with the optical mark. The irradiation direction of the projected light beam from the light projecting unit to the light receiving unit is perpendicular to the surface of the optical mark.
[0034]
According to a fourteenth aspect of the present invention, in the detection device according to the thirteenth aspect, the optical mark is formed by forming a non-transmissive portion on a transmissive member.
According to a fifteenth aspect of the present invention, in the detection device according to the thirteenth aspect, the optical mark is formed by forming a transmissive portion in a non-transmissive member.
[0035]
According to a sixteenth aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to fifteenth aspects, the detection device is fixed, and the relative movement is performed on one point of a member forming the optical mark. It is characterized by a rotational movement around the center.
According to a seventeenth aspect of the present invention, in the detection device according to any one of the first to fifteenth aspects, the optical mark is provided in the vicinity of a side edge of one surface of an endless belt that is stretched over a plurality of support rollers. The encoder scale is fixedly disposed at a position where the encoder scale is detected, and the relative movement is a rotational movement of the endless belt in one direction.
[0036]
The invention according to claim 18 is characterized by an endless belt device using the detection device according to claim 17.
In the invention according to claim 19, in the endless belt device according to claim 18, the optical mark forming surface of the endless belt is made of a synthetic resin material.
It is characterized by.
According to a twentieth aspect of the invention, there is provided an image forming apparatus using the endless belt device according to the eighteenth or nineteenth aspect as a photosensitive belt.
The invention according to claim 21 is characterized in that a color image forming apparatus using the endless belt device according to claim 18 or 19 as an intermediate transfer belt.
According to a twenty-second aspect of the present invention, in the image forming apparatus according to the twenty-first aspect, there are a plurality of latent image carriers that transfer an image to the intermediate transfer belt.
[0037]
【Example】
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 22 'denotes a photocoupler as a detection device, 23 denotes a light projecting unit, and 24 denotes a light receiving unit. Other symbols are the same as those in FIG.
FIG. 2 is a diagram for explaining the positional relationship between the photocoupler and the optical mark. The figure (a) is the figure seen from the belt end surface side, and the figure (b) is the figure seen from the running direction of the belt.
[0038]
In the photocoupler 22 ′, a light projecting unit 23 and a light receiving unit 24 are integrally formed. The light projecting unit has a light source 23a inside, and the light receiving unit has a light receiving element 24a inside. Both the light projecting unit 23 and the light receiving unit 24 are provided with condensing lenses (23b, 24b), and the arrangement of the optical axes of both lenses is present in a plane perpendicular to the running direction of the belt 3. ing. A direction from the light projecting unit to the light receiving unit is referred to as a belt width direction.
As the light source 23a, a light emitting diode (LED) is generally used, but a light source such as a semiconductor laser or a light bulb may be used.
The light receiving element may be anything that can convert the intensity of light into an electric signal. Photodiodes and phototransistors can be used.
[0039]
An optical mark 21 is provided on the side edge of the belt 3. The optical mark only needs to be a combination of marks having different reflectivities, and may be, for example, a printed pattern with different intervals such as white and black. The optical mark is arranged in the belt running direction, with the reflective portion 21a and the non-reflective portion 21b having the same width as one set. The optical mark is composed of only one set and can be used to detect the home position. Usually, a plurality of sets are continuously arranged over the entire circumference of the belt to constitute an encoder scale. The case where the optical mark is configured as an encoder scale will be described below.
The optical mark may be provided with a non-reflective portion on the reflective member, or conversely, a reflective portion may be provided on the non-reflective member.
[0040]
The reflection part 21a may be a so-called mirror surface such as an aluminum vapor deposition film having regular reflection characteristics, or may be a white layer having diffuse reflection characteristics. The reflective part does not necessarily have a reflectance of 100%.
The non-reflecting part 21b may be light-absorbing or light-transmitting. The non-reflecting part 21b does not necessarily have a reflectance of 0%, but the difference in reflectance from the reflecting part 21a should be 50% or more. However, it is preferable to select a material that does not easily cause surface reflection or to perform surface treatment to reduce surface reflection. In general, since surface reflection with respect to obliquely incident light tends to occur, attention should be paid to reduction of surface reflection at an operating angle.
The divergent light from the light source 23a is converted into convergent light by the lens 23b, and is efficiently applied to the optical mark 21. The degree of convergence may be changed as appropriate depending on whether the reflecting portion 21a of the optical mark 21 has regular reflection characteristics or diffuse reflection characteristics. In the figure, convergence corresponding to the case where the reflecting portion 21a has diffuse reflection characteristics is performed.
[0041]
Of the optical mark 21, the light from the reflecting portion 21a is reflected at a wide angle in the case of diffuse reflection, but only the light beam incident on the light receiving element 24a through the lens 24b of the light receiving portion 24 is shown in FIG. .
Since the non-reflective portion 21b has transmission or absorption characteristics, the light incident thereon is not reflected, and therefore there is no light incident on the light receiving portion from the non-reflective portion 21b. That is, if there is no surface reflection, the output value from the light receiving unit 24 is 0 in principle.
[0042]
As shown in FIG. 2A, when viewed from the side edge of the belt 3, the optical axes of both the photocoupler lenses 23 b and 24 b are perpendicular to the surface of the belt 3. On the other hand, when viewed in the width direction of the belt 3 shown in FIG. 2B, the optical axes of the lenses 23b and 24b are inclined at a certain angle in the opposite directions with respect to the perpendicular to the surface of the belt 3.
Among the diffuse reflection characteristics, the reflection characteristic called the perfect diffused surface, in particular, reflects the maximum amount of light in the direction perpendicular to the surface, but in general diffuse reflection, imperfect regular reflection characteristics are mixed, so the angle direction of regular reflection The maximum amount of light is reflected. Therefore, the configuration shown in FIG. 2B is the most efficient configuration for detecting the presence of the reflecting portion 21a.
[0043]
Conversely, the reflection part 21a may be formed on a surface close to a complete diffusion surface, and the light receiving part 24 alone may be installed in a direction perpendicular to the belt surface. Due to long-term use of the completely diffusing surface, there is a possibility that the diffusibility may deteriorate due to dirt or the like. However, if the direction of the light receiving unit is set perpendicular to the surface, the light receiving unit 24 can receive the portion of the diffusely reflected light that has the maximum amount of light, and the light receiving unit 24 receives the regular reflection component from the non-reflecting surface. Since it disappears, it is not necessary to worry too much about the degree of surface reflection of the non-reflective surface. Therefore, even if the entire optical mark including the surface of the completely diffusing surface is coated with antifouling, the detection accuracy does not deteriorate.
[0044]
When the belt 3 moves in the movement direction indicated by the arrow, the patterns 21a and 21b of the optical mark 21 pass through the light beam irradiation unit alternately in sequence. When the non-reflecting portion 21b passes, no output is generated in the light receiving element, and when the reflecting portion 21a passes, output is generated in the light receiving element. When the size of the non-reflecting portion 21b in the belt traveling direction is larger than the size of the light beam irradiation portion, there is a time width in which the output from the light receiving portion 24 becomes zero. Since the reflecting portion 21a has the same size as the non-reflecting portion 21b, similarly, there is a time width in which the output from the light receiving portion 24 maintains the maximum output.
FIG. 5A shows a state where the boundary portion with the reflecting portion 21a is exactly on the optical axis while the non-reflecting portion 21b is exiting from the light beam irradiation portion.
At this time, the output from the light receiving unit is exactly half of the output at the maximum light amount. Therefore, the output waveform of the light receiving unit 24 in this case is similar to the waveform shown in FIG.
[0045]
According to this configuration, it is possible to prevent the position information detection error due to the belt surface variation shown in FIG. In other words, since the optical axis related to light projection and light reception of the photocoupler is perpendicular to the belt surface, there is no fluctuation in the belt traveling direction of the light beam irradiation position reaching the surface even if the position of the surface changes. The detection position will not be wrong. Therefore, the belt traveling speed can be correctly detected.
However, when there is a position variation in the vertical direction of the surface, the absolute value of the output from the light receiving unit 24 varies because the size of the light beam irradiation unit and the position in the belt width direction vary. Therefore, even at the maximum design value due to the variation in the distance from the photocoupler to the belt surface, the width of the reflecting portion 21a and the non-reflecting portion 21b is larger than the size of the light beam irradiation portion, and the light beam irradiation portion is the optical mark 21. The length of the mark in the belt width direction is set so as not to deviate from the range. As a result, the output from the light receiving unit 24 is basically similar in shape to the waveform shown in FIG.
[0046]
If the maximum value and the minimum value of the output from the light receiving unit 24 are detected in advance, and the output is binarized using an intermediate value as a threshold value, the threshold value is always applied to the reflection unit and the non-reflection unit. When the boundary coincides with the optical axis of the photocoupler, position detection can be performed with high accuracy. In the above example, in principle, the minimum value is 0. Therefore, the intermediate value corresponds to one half of the maximum value. That is, in the case of the above configuration, one half of the maximum value may be adopted as the threshold value.
[0047]
FIG. 3 is a diagram for explaining the relationship between the size of the optical mark and the light beam irradiation unit. FIG. 4A is a diagram showing the size of the light beam irradiating unit with respect to the reflecting portion and the non-reflecting portion, and FIG. 4B is a diagram showing an output waveform from the light receiving unit 24.
In the same figure, the code | symbol B shows a light beam irradiation part.
When the size of the light beam irradiating part B is larger than the width of the reflecting part 21a and the non-reflecting part 21b, or when such a state is caused by the position fluctuation of the belt surface, the minimum value of the output of the light receiving part 24 Does not become 0, and the output waveform is as shown in FIG. Even in this case, if the maximum value and the minimum value of the output from the light receiving unit 24 are detected in advance and binarization is performed using the intermediate value as a threshold value, highly accurate position detection can be performed as described above.
However, if the light beam irradiation part B is too large, the difference between the maximum value and the minimum value of the output becomes small, so that the detection accuracy is lowered. Therefore, the size of the light beam irradiating portion B is preferably configured to be smaller than the combined size of the reflecting portion and the non-reflecting portion of the optical mark, that is, the repetition interval of the optical mark.
[0048]
The binarization threshold can also be applied to the transmission type photo interrupter shown in FIGS. As described above, except for the level between the maximum value and the minimum value of the output, if the pulse is made with a constant threshold value, a pulse whose duty ratio fluctuates is obtained, and the position error is detected by the fluctuation amount. If the intermediate level is obtained in advance, a pulse with a constant duty ratio can be obtained by binarization, correct position information can be obtained, and a correct speed detection result can be obtained.
[0049]
FIG. 4 is a view for explaining another embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral 25 denotes a beam splitter.
The light beam emitted from the light projecting unit 23 enters the beam splitter 25 and is partially reflected by the semi-transparent mirror surface inclined by 45 °, but the rest travels straight. The straightly traveling light beam reaches the optical mark surface on the belt, the reflected light beam goes backward, and when it reaches the semi-transparent surface again, a part of it is transmitted but the rest is reflected and reaches the light receiving unit 24.
If the light beam from the light projecting unit 23 is converged light, the size of the light beam irradiation unit B changes according to the vertical fluctuation of the belt surface. Therefore, in this embodiment, the light beam exiting the lens 23b is made parallel light. In this way, even if the belt surface fluctuates in the vertical direction in FIG. However, as described in FIG. 2B, since the movement occurs in the belt width direction, the length of the mark in the belt width direction is set so that the light beam irradiation unit B does not come off the optical mark by the movement. deep.
[0050]
In principle, the beam splitter 25 using a semi-transparent mirror loses a favorable amount of a quarter. Therefore, instead of the beam splitter 25 in the figure, a polarizing beam splitter 25 'is used, and a quarter-wave plate is attached to the light exit surface. If the projected light beam from the light projecting unit 23 is preliminarily polarized in one direction, the surface inclined at 45 ° is transmitted, emitted from the polarization beam splitter 25 ′, and reflected light is incident again. Has changed by 90 °, reflection occurs at an inclined surface of 45 ° and enters the light receiving portion. Therefore, there is no loss of the amount of light every time it passes through the inclined surface, and highly sensitive detection can be performed.
[0051]
FIG. 5 is a view for explaining still another embodiment of the present invention.
In the figure, symbol LB indicates a strip-shaped light beam.
Since the light flux from the light projecting portion is given at a constant angle to the normal to the surface in the belt width direction, the light beam irradiation portion moves in the belt width direction when the belt moves vertically. At this time, as described above, the length of the optical mark is long so that the light beam irradiating part does not come off from the optical mark. It will change and it will become easy to produce the fluctuation of an output.
[0052]
When the light beam is configured as a belt-like parallel light beam LB, when the belt is traveling at the reference position, the reflected light from the reflecting part 21a that has entered the light beam irradiation unit is only the reflected light from the substantially central part of the light beam LB. Enters the light receiving unit 24. Although it is not a good idea from the viewpoint of light utilization efficiency, it has the following advantages. In other words, the reflected light beam from the reflecting portion 21a is incident on the light receiving portion 24 to the same extent regardless of whether the light beam irradiation portion moves to the left or right in the belt width direction due to the vertical fluctuation of the belt. Therefore, the output from the light receiving unit 24 hardly varies regardless of the vertical variation of the belt.
[0053]
As a method for forming the band-shaped light beam, although not shown, the lens 23 b of the light projecting unit 23 is masked to shape the parallel emitted light beam into a band shape. When the length direction is insufficient, it may be dealt with by an optical method that is usually performed. For example, a cylindrical lens that expands the length direction may be provided in front of the lens 23b, and a cylindrical lens that collimates only in that direction may be provided at a position where a desired length is obtained.
[0054]
In the figure, the width of the light beam is shown to be approximately equal to the width of the reflecting portion 21a and the non-reflecting portion 21b. However, the narrower the light beam width, the higher the position detection sensitivity. That is, when the width of the light beam is narrow, the time width required for the change between the maximum output and the minimum output becomes small, and the output passes the binarization threshold value with a slight travel distance of the belt.
However, if the luminous flux is narrowed, the amount of light is inevitably reduced.
[0055]
FIG. 6 is a view for explaining still another embodiment of the present invention.
In the figure, reference numeral MLB indicates a plurality of strip-shaped light beams parallel to each other.
Each effect of the belt-like light beam is as described in FIG. In the present embodiment, a mask for forming a plurality of strip-shaped light beams may be provided on the front surface of the light projecting unit 23. The pitch of the plurality of strip-shaped light beams is matched with the pitch of the optical mark 21.
If the length direction is insufficient, a cylindrical lens may be used in combination as described above.
[0056]
Since this embodiment is configured as described above, when one band-shaped light beam reaches the boundary between the reflecting portion 21a and the non-reflecting portion 21b, all other band-shaped light beams are in the same state. Therefore, in principle, the reflected light beams from all the strip-shaped light beams give the same light amount change to the light receiving unit 24 to compensate for the decrease of the light amount per one. Therefore, high sensitivity can be realized while obtaining a sufficient amount of light. Moreover, since the light beams are parallel to each other, the pitch does not change even when the belt is vertically changed, and the output is not affected.
Strictly speaking, the actual optical mark 21 includes a manufacturing error, a slight pitch error due to belt expansion and contraction, etc., but according to the present embodiment, the output from the light receiving unit 24 is a result of a plurality of band-like light beams. Since these are averaged outputs, the pitch error of the optical mark, which should not be inherent, does not directly affect the output.
[0057]
In the above description, the encoder scale formed on the endless belt has been centered. However, even when a rotary encoder is used for either the shaft of the photosensitive drum or the support shaft of the endless belt, this is basically the case. The invention can be applied. In this case, the optical mark is formed by alternately arranging a reflective portion, a non-reflective portion, or a transmissive portion and a non-transmissive portion in the vicinity of the peripheral edge of the disk shape.
Since the detection device shown in the embodiment of the present invention can be used as an endless belt device, it is used as a photosensitive belt in an image forming apparatus, as a direct transfer type transfer paper conveyance belt, or as an intermediate of an indirect transfer type. It can be used as a transfer belt. Any of them can be applied to an image forming apparatus having a single photosensitive member or an image forming apparatus using a plurality of photosensitive members as required. It is particularly suitable for use in a color image forming apparatus.
[0058]
【The invention's effect】
According to the present invention, an optical mark can be detected with high accuracy using a detection device having a light projecting unit and a light receiving unit, and belt running stability in the image forming apparatus can be achieved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram for explaining a positional relationship between a photocoupler and an optical mark.
FIG. 3 is a diagram for explaining a relationship in size between an optical mark and a light beam irradiation unit.
FIG. 4 is a diagram for explaining another embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram for explaining still another embodiment of the present invention.
FIG. 6 is a diagram for explaining still another embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a diagram illustrating a main part of an image forming apparatus of a tandem type direct transfer system.
FIG. 8 is a diagram for explaining a position error during movement of the transfer belt.
FIG. 9 is a diagram for explaining the influence of fluctuations in belt running on an image.
FIG. 10 is a schematic diagram of a sensing method using a photo interrupter.
FIG. 11 is a diagram illustrating a relationship between a light beam and a light receiving unit due to a change in position of an optical mark.
FIG. 12 is a diagram illustrating a relationship between a light beam and a light receiving unit due to a change in position of an optical mark.
FIG. 13 is a diagram illustrating a relationship between a light beam and a light receiving unit due to a change in position of an optical mark.
FIG. 14 is a diagram for explaining a reading error in a reflection type photocoupler.
FIG. 15 is a diagram for explaining a belt fluctuation component that affects the output of the light receiving unit;
[Explanation of symbols]
3 Endless belt
4 Support rollers
5 Support rollers
21 Optical mark
22 'Photocoupler
23 Projector
24 Light receiver
25 Beam splitter

Claims

反射率の相異なる２つの面状のマークの組み合わせによる光学マークと、該光学マークに光束を照射する投光部と前記光学マークからの反射光を検出する受光部とを有する検出装置であって、該検出装置と前記光学マークとの相対移動により、該光学マークからの反射光の変化を検出して、該光学マークとの相対位置を読み取る検出装置において、前記投光部からの投光光束の照射方向は、前記相対移動方向に対して垂直な面内にあることを特徴とする検出装置。A detection apparatus having an optical mark formed by a combination of two planar marks having different reflectances, a light projecting unit that irradiates the optical mark with a light beam, and a light receiving unit that detects reflected light from the optical mark. In the detection device that detects a change in the reflected light from the optical mark by relative movement between the detection device and the optical mark, and reads the relative position with the optical mark, the projected light beam from the light projecting unit The irradiation direction is in a plane perpendicular to the relative movement direction.

請求項１に記載の検出装置において、前記投光光束は略平行光であることを特徴とする検出装置。The detection apparatus according to claim 1, wherein the projected light beam is substantially parallel light.

請求項２に記載の検出装置において、前記投光光束の照射方向は、前記光学マークがなす面に対して垂直であり、前記投光部と前記光学マークの間にビームスプリッタを設け、前記光学マークからの反射光は前記ビームスプリッタの側方において前記受光部で受光することを特徴とする検出装置。3. The detection device according to claim 2, wherein an irradiation direction of the projected light beam is perpendicular to a surface formed by the optical mark, a beam splitter is provided between the light projecting unit and the optical mark, and the optical Reflecting light from a mark is received by the light receiving unit at a side of the beam splitter.

請求項１ないし３のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークの前記相対移動方向に直交する方向の大きさは、前記相対移動方向における大きさより大きいことを特徴とする検出装置。4. The detection device according to claim 1, wherein a size of the optical mark in a direction orthogonal to the relative movement direction is larger than a size in the relative movement direction. 5.

請求項１ないし４のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークの照射位置における前記投光光束の前記相対移動に直交する方向の大きさは、前記相対移動方向における大きさより大きいことを特徴とする検出装置。5. The detection device according to claim 1, wherein a size of the projection light beam in a direction perpendicular to the relative movement at the irradiation position of the optical mark is larger than a size in the relative movement direction. A detection device characterized by.

請求項１ないし５のいずれか１つに記載の検出装置において、前記投光光束の前記相対移動方向における大きさは、前記光学マークの照射位置において、前記反射率の相異なる２つの面状のマークの組み合わせの前記相対移動方向における大きさよりも小さいことを特徴とする検出装置。6. The detection device according to claim 1, wherein a size of the projected light beam in the relative movement direction is two planar shapes having different reflectances at an irradiation position of the optical mark. A detection apparatus characterized in that a combination of marks is smaller than a size in the relative movement direction.

請求項１ないし６のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは、反射率の相異なる面状のマークの組み合わせを、所定の間隔で連続して複数組有していることを特徴とする検出装置。7. The detection device according to claim 1, wherein the optical mark has a plurality of combinations of planar marks having different reflectances continuously at a predetermined interval. A featured detection device.

請求項７に記載の検出装置において、前記投光光束は、前記相対移動方向に対し直交する面に平行で、前記所定の間隔に等しい間隔の複数の光束に分割されていることを特徴とする検出装置。8. The detection apparatus according to claim 7, wherein the projected light flux is divided into a plurality of light fluxes that are parallel to a plane orthogonal to the relative movement direction and that have an interval equal to the predetermined interval. Detection device.

請求項７または８に記載の検出装置において、予め前記光学マークと前記検出装置の相対移動を行って反射光の変化を検出し、その最大値と最小値の中間の値を算出して、以後の出力の２値化のための閾値とすることを特徴とする検出装置。9. The detection device according to claim 7 or 8, wherein a change in reflected light is detected in advance by relatively moving the optical mark and the detection device, and an intermediate value between the maximum value and the minimum value is calculated. The detection apparatus is characterized by using a threshold value for binarizing the output of.

請求項１ないし９のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは非反射性部材に反射部を形成してなることを特徴とする検出装置。10. The detection device according to claim 1, wherein the optical mark is formed by forming a reflection portion on a non-reflective member.

請求項１ないし９のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは反射性部材に非反射部を形成してなることを特徴とする検出装置。10. The detection device according to claim 1, wherein the optical mark is formed by forming a non-reflective portion on a reflective member.

請求項１ないし１１のいずれか１つに記載の検出装置において、前記反射部はほぼ完全拡散面であり、前記受光部は前記光学マークのなす平面に対し垂直な方向に設置されていることを特徴とする検出装置。12. The detection device according to claim 1, wherein the reflecting portion is a substantially complete diffusing surface, and the light receiving portion is installed in a direction perpendicular to a plane formed by the optical mark. A featured detection device.

透過率の相異なる２つの面状のマークの組み合わせによる光学マークと、該光学マークに光束を照射する投光部と前記光学マークからの透過光を検出する受光部とを有する検出装置であって、該検出装置と前記光学マークとの相対移動により、該光学マークからの透過光の変化を検出して、該光学マークとの相対位置を読み取る検出装置において、前記投光部から前記受光部に至る投光光束の照射方向は、前記光学マークの面に対して垂直であることを特徴とする検出装置。A detection apparatus having an optical mark formed by a combination of two planar marks having different transmittances, a light projecting unit that irradiates the optical mark with a light beam, and a light receiving unit that detects transmitted light from the optical mark. In the detection device that detects a change in transmitted light from the optical mark by relative movement between the detection device and the optical mark, and reads the relative position with the optical mark, the light projecting unit to the light receiving unit The detecting device characterized in that the irradiation direction of the projected luminous flux is perpendicular to the surface of the optical mark.

請求項１３に記載の検出装置において、前記光学マークは透過性部材に非透過部を形成してなることを特徴とする検出装置。The detection apparatus according to claim 13, wherein the optical mark is formed by forming a non-transmissive portion on a transparent member.

請求項１３に記載の検出装置において、前記光学マークは非透過性部材に透過部を形成してなることを特徴とする検出装置。The detection apparatus according to claim 13, wherein the optical mark is formed by forming a transmission part in a non-transparent member.

請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の検出装置において、前記検出装置は固定であり、前記相対移動は、前記光学マークを形成する部材の１点を中心とした回転移動であることを特徴とする検出装置。16. The detection device according to claim 1, wherein the detection device is fixed, and the relative movement is a rotational movement around one point of a member forming the optical mark. A featured detection device.

請求項１ないし１５のいずれか１つに記載の検出装置において、前記光学マークは、複数の支持ローラに掛け渡された無端ベルトの一面の側縁近傍に設けられたエンコーダ用スケールであり、前記検出装置は該エンコーダ用スケールを検出する位置に固定的に配置され、前記相対移動は、前記無端ベルトの一方向への回転移動であることを特徴とする検出装置。16. The detection device according to claim 1, wherein the optical mark is an encoder scale provided in the vicinity of a side edge of one surface of an endless belt stretched over a plurality of support rollers, The detection device is fixedly disposed at a position where the encoder scale is detected, and the relative movement is a rotational movement in one direction of the endless belt.

請求項１７に記載の検出装置を用いたことを特徴とする無端ベルト装置。An endless belt device using the detection device according to claim 17.

請求項１８に記載の無端ベルト装置において、前記無端ベルトの前記光学マーク形成面は合成樹脂材料で構成されていることを特徴とする無端ベルト装置。The endless belt device according to claim 18, wherein the optical mark forming surface of the endless belt is made of a synthetic resin material.

請求項１８または１９に記載の無端ベルト装置を、感光体ベルトとして用いたことを特徴とする画像形成装置。20. An image forming apparatus using the endless belt device according to claim 18 as a photosensitive belt.

請求項１８または１９に記載の無端ベルト装置を、中間転写ベルトとして用いたことを特徴とするカラー画像形成装置。A color image forming apparatus using the endless belt device according to claim 18 as an intermediate transfer belt.

請求項２１に記載の画像形成装置において、前記中間転写ベルトに画像を転写する潜像担持体が複数あることを特徴とするカラー画像形成装置。The color image forming apparatus according to claim 21, wherein there are a plurality of latent image carriers that transfer an image to the intermediate transfer belt.