JP2006240815A - 回転位置検出装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高精度な搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することができる回転位置検出装置を提供する。
【解決手段】モータの回転力により従動回転するローラと、該ローラと別の自在回転のローラに巻きついて回転移動するエンドレスの搬送ベルトが装着され、該搬送ベルトの片面にはマークが取り付けられ、該マークを検出することによりベルト位置を検出する回転位置検出装置であって、前記マークが前記搬送ベルトの搬送方向と直交する位置に、複数の平行な直線マークとして取り付けられ、一つの直線マークに対して等間隔に傾斜配置した複数のセンサーで前記複数の直線マークを検出し、前記複数のセンサーそれぞれが順次に検出した直線マークの信号を基準に前記搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御する。
【選択図】図４

Description

本発明は、回転位置検出装置および画像形成装置に関し、具体的には、無端ベルトを回転させ、そのベルトに書き込まれたマークを検出して無端ベルトの回転をフィードバック制御する回転位置検出装置およびその回転位置検出装置を用いた画像形成装置に関する。

印刷装置の搬送位置ずれは印刷の隙間や重なり（バンディング）が画像品質に大きな影響を及ぼすため、高速で高精度な位置決め制御が要求されている。

インクジェット記録方式では、搬送ローラに用紙を挟んで搬送し、この駆動ローラの回転軸や駆動回転軸にロータリーエンコーダを装着して駆動ローラの回転速度をフィードバック制御する技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術によると、駆動ローラの回転軸に設けるロータリーエンコーダの検出位置を搬送ローラの回転中心から遠ざけ、検出用スリット数を多くすることにより回転位置検出の分解能が向上するため、精度の良いフィードバック位置制御が可能になる。

しかし、駆動ローラやロータリーエンコーダの偏心により、搬送ローラの回転角度による用紙搬送量が異なる不具合や、検出装置が大きくなるため印刷装置が小型化できない問題がある。
また、駆動ローラの回転角を一定にしても、印刷用紙の厚さ搬送ローラと印刷用紙の滑りにより、搬送量が所定の位置からずれる問題がある。
また、搬送ローラのみで印刷用紙を搬送した場合、印刷用紙に付着するインクに含まれる水分により、印刷用紙が波打ち状態になる現象が発生する。この波打ち現象により、印刷位置がずれ、且つ又インクヘッドのノズル面に印刷用紙が接触し、印刷用紙にノズル面のインクが付着して画像品質が低下する。

上述の不具合を解消させるため、搬送ベルトを複数の駆動ローラで搬送し、搬送ベルトのベルト検出手段で速度制御する手法が特許文献２や特許文献３で提案されている。
これにより、搬送ベルトに印刷用紙が密着して搬送されるため印刷汚れがなく、駆動ローラの偏心や駆動ローラと搬送ベルトの滑りによる位置検出誤差が発生しない精度の良い位置検出が可能になる。
しかし、搬送ベルトの位置検出は、搬送ベルトに書き込まれたマークを検出するため、検出用マーク間隔が広くなり、数１０μ以下の解像度で高精度な位置検出するためには狭いマーク間隔を検出できる高価な検出装置が必要となる。
特開２００３−２６０８４１号公報 特開２００２−１２３０５６号公報 特開平９−１７５６８７号公報

上述したように、駆動ローラに巻きつけた搬送ベルトの回転移動をフィードバック制御する場合、搬送ベルトの駆動ローラにロータリーエンコーダを固着し、このロータリーエンコーダの出力で搬送ベルトを駆動制御すると、駆動ローラの偏心や駆動ローラと搬送ベルトのスリップにより、搬送ベルトの送り精度が低下し、画質の低下を招くという問題がある。

また、搬送ベルトに位置検出用マークを設け、このマークで搬送ベルトの回転移動をフィードバック制御する場合、印刷装置を小型化できるが、搬送ベルト位置を検出する分解能がロータリーエンコーダより低下するため、高精度な搬送ベルトの送り制御ができず、画質の低下を招くという問題がある。

本発明は、上述のような実情を考慮してなされたものであって、高精度な搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することができる回転位置検出装置およびこの回転位置検出装置を搭載した画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、モータの回転力により従動回転するローラと、該ローラと別の自在回転のローラに巻きついて回転移動するエンドレスの搬送ベルトが装着され、該搬送ベルトの片面にはマークが取り付けられ、該マークを検出することによりベルト位置を検出する回転位置検出装置において、前記マークが前記搬送ベルトの搬送方向と直交する位置に、複数の平行な直線マークとして取り付けられ、一つの直線マークに対して等間隔に傾斜配置した複数のセンサーで前記複数の直線マークを検出し、前記複数のセンサーそれぞれが順次に検出した直線マークの信号を基準に前記搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、モータの回転力により従動回転するローラと、該ローラと別の自在回転のローラに巻きついて回転移動するエンドレスの搬送ベルトが装着され、該搬送ベルトの片面にはマークが取り付けられ、該マークを検出することによりベルト位置を検出する回転位置検出装置において、複数のセンサーが前記搬送ベルトの搬送方向と直交するように一直線に配置され、前記マークが、隣り合うセンサーに対して段階的にずれるように配置した直線マークとして、等間隔で複数個を取り付けられ、前記複数センサーそれぞれが順次に検出した直線マークの信号を基準に前記搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の回転位置検出装置において、前記複数センサーは一体化して装着されていることを特徴とする。
請求項４に記載の発明は、請求項１または２に記載の回転位置検出装置において、前記複数センサーの少なくとも２つは搬送ベルトの直線マークを同時に検出することを特徴とする。

請求項５に記載の発明は、請求項１、２または４に記載の回転位置検出装置において、同時に検出すべき２つのセンサーの検出時間が異なる時は、ずれた時間に応じて他のセンサーの検出時間を補正することを特徴とする。
請求項６に記載の発明は、請求項５に記載の回転位置検出装置において、前記ずれた時間に対する補正量を算出して記憶装置に記憶させることを特徴とする。

請求項７に記載の発明は、請求項１または２に記載の回転位置検出装置を搭載した画像形成装置であって、前記搬送ベルトのフィードバック制御は、印刷用紙を搬送ベルトに静電吸着させ、前記複数センサーから出力される検出信号により、副走査方向に移動する速度または位置を制御するようにしたことを特徴とする。

本発明によれば、高精度な搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することができる回転位置検出装置およびこの回転位置検出装置を搭載した画像形成装置を提供することができる。

また、検出機構の複数センサーを一体形成したことにより、容易に取り付けることができる。
また、センサー間の検出が一定になるため、検出精度が向上し、高精度に制御することができる。

また、検出機構の複数センサーのうち少なくとも一つは搬送ベルトの移動位置を同時に検出するようにしたので、マークの検出が等間隔で連続して検出しているかを容易に確認しながら搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することができる。

また、搬送ベルトの位置を同時に検出する時間がずれた時は、ずれた時間に応じて他のセンサーで検出した検出時間を補正しながら制御タイミングを設定するので、ベルトの伸び縮の変化にも対応でき、高精度な回転位置検出装置を提供することができる。
また、搬送ベルトの位置を同時に検出する検出機構の検出時間ずれに対する補正量を記憶装置に記憶しておくため、補正が容易になり、高速で高精度に対応することができる。

また、画像形成装置において、高精度な搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することができるので、印刷の隙間や重なり（バンディング）が少ない高速で高精度な位置決め制御を提供することができる。

以下、図面を参照して本発明の回転位置検出装置および画像形成装置に係る好適な実施形態について説明する。以下の説明では、画像形成装置をインクジェット記録装置として説明するが、搬送ベルトにマークを配置し、このマークを検出して位置を検出する装置を搭載するものであれば、適用可能である。

図１は、本発明が適用される画像形成装置の機構部の概略斜視説明図である。同図において、画像形成装置（インクジェット記録装置）は、記録装置本体１の内部に主走査方向に移動可能なキャリッジ２、キャリッジ２にインクを供給するインクカートリッジ３、キャリッジ２を主走査方向に自在移動できるようにキャリッジ２下方両側に固設された主ガイドロット４と従ガイドロッド５、キャリッジ２に固定されたベルト６を回転移動させてキャリッジ２を主走査方向に駆動するプーリ７を回転駆動するキャリッジ駆動モータ８、記録用紙をキャリッジ２下のインク吐き出し部に搬送する駆動ローラ９、この駆動ローラ９の用紙吐き出し側に設けられたテンションローラ１０と駆動ローラ９に巻きつけられ、駆動ローラ９の回転により用紙を吸着した状態で回転移動するエンドレスの搬送ベルト１１、駆動ローラ９の端部に固定されたプーリ１２をタイミングベルト１３を介して回転駆動する搬送駆動モータ１４、キャリッジ２下のインク吐き出し部に付着したインクの清掃やインク吐き出し不良を回復する回復装置１５等で構成されている。

図２は、用紙搬送機構部の側面詳細図である。
駆動ローラ９の下側には、用紙１９を搬送ベルト１１に吸着させるための帯電ローラ１７が搬送ベルト１１に接触している。一方、駆動ローラ９の上側には、加圧ローラ１８が駆動ローラ９上で搬送ベルト１１に圧接して自在回転している。図示しない用紙搬送機構により搬送された用紙１９を帯電ローラ１７で帯電した搬送ベルト１１に吸着させ、加圧ローラ１８で用紙１９を搬送ベルト１１に密着させてキャリッジ２下のインク吐き出し部２ａに搬送する。

駆動ローラ９とテンションローラ１０に掛け渡された搬送ベルト１１のキャリッジ２下方内側は、プラテン２０が固定されている。プラテン２０の駆動ローラ９側には穴２１が設けられ、プラテン２０の穴２１には搬送ベルト１１に書き込まれた位置検出マーク２９を検出する反射型の検出装置２２が装着されている。
搬送ベルト１１を介して、検出装置２２の上方の用紙１９進入側には、ガイドローラ２３がプラテン２０に圧接した状態で固設され、搬送ベルト１１と用紙１９がばたつかないようにしている。

駆動ローラ９の回転により、搬送ベルト１１に密着してキャリッジ２下のインク吐き出し部２ａで印刷されながら搬送された用紙１９は、テンションローラ１０の右上に固定された用紙ガイド２４で搬送ベルト１１から分離されて排紙ローラ２５に搬送され、排紙ローラ２５と排紙ローラ２５に圧接された拍車２６により用紙受け台２７に搬送される。
テンションローラ１０の下方には徐電ブラシ２８が搬送ベルト１１に接触した状態で固設され、搬送ベルト１１に付着した異物を除去する。徐電ブラシ２８で徐電された搬送ベルト１１は帯電ローラ１７で再帯電される。

図３は、搬送ベルト１１に書き込まれた位置検出マーク２９と検出装置２２の断面図であり、図４は、検出装置２２に一体化されたセンサー２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１、２２ｄ１と位置検出マーク２９の位置説明図である。

搬送ベルト１１には、ベルト幅の中央部または端部に位置検出マーク２９（図４では、２９ａ１〜２９ｆ１までを記した）が搬送ベルト１１の回転方向と直角方向の全周に等間隔で書き込まれている。位置検出マーク２９の対向位置下方に、プラテン２０と、そのプラテン２０に検出装置２２とが装着され、プラテン２０の穴２１から位置検出マーク２９を検出できるようになっている。

検出装置２２には、複数の反射型のセンサー２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１、２２ｄ１が一体化され一直線に固定されており、検出装置２２はセンサー２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１、２２ｄ１のうち、両端センサー２２ａ１と２２ｄ１が位置検出マーク２９の隣り合う位置検出マーク２９ａ１、２９ｂ１を同時に検出するように固定されている。

搬送ベルト１１が回転移動すると位置検出マーク２９が矢印方向Ａに移動し、検出装置２２のセンサー２２ａ１、２２ｂ１、２２ｃ１は、位置検出マーク２９ｂ１を順次検出する。また、センサー２２ｄ１は、センサー２２ａ１が位置検出マーク２９ｂ１を検出すると同時に位置検出マーク２９ｃ１を検出する。

図５は、別の検出装置２２と位置検出マーク２９の位置説明図である。
検出装置２２の反射型のセンサー２２ａ２、２２ｂ２、２２ｃ２、２２ｄ２は、搬送ベルト１１回転方向と直角に一直線に固定されている。位置検出マーク２９は、等間隔で搬送ベルト１１に書き込まれているが、各センサー２２ａ２、２２ｂ２、２２ｃ２、２２ｄ２に対応して、それぞれ隣り合うセンサー２２ａ２、２２ｂ２、２２ｃ２、２２ｄ２に対して位置検出マーク２９の間隔の１／３が段階的にずれるようにしている。

センサー２２ａ２が位置検出マーク２９ｂ２を検出すると、センサー２２ｄ２が位置検出マーク２９ｄ２を同時に検出する。センサー２２ｂ２、２２ｃ２は、センサー２２ａ２が位置検出マーク２９ｂ２を検出した後、順次遅れて位置検出マーク２９ｂ２を検出する。

図６は、位置検出マーク２９に対し、センサー２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄが正常に検出した場合の検出タイミング説明図であり、横軸が時間軸であり、縦軸がセンサー２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの位置検出マーク２９の検出ＯＮまたはＯＦＦを表示している。

センサー２２ａの検出パルスに対し、センサー２２ｂは、センサー２２ａの検出パルス幅Ｌの１／６時間ずれたＬａのタイミングで検出される。
センサー２２ｃは、センサー２２ａの検出パルス幅Ｌの２／６ずれたＬｂのタイミングで検出される。
センサー２２ｄは、センサー２２ａと同時タイミングで検出される。

センサー２２ａ、２２ｂ、２２ｃの検出パルス立ち上がり幅と立下り幅は、同じ時間に設定され、それぞれのセンサー２２ａ、２２ｂ、２２ｃが検出した立ち上がり時と立下り時に出力信号ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４、ｔ５、ｔ６を、図示しないモータ駆動制御部に送る。このように、センサー２２ａの１パルス間隔（Ｌ）に６パルス出力される。

また、図７は、検出装置２２の両端センサー２２ａと２２ｄが同時に検出しない場合の補正説明図である。
搬送ベルト１１に書き込まれた位置検出マーク２９に対して、検出装置２２の取り付け位置がずれた場合、センサー２２ａと２２ｄの検出は、位置検出マーク２９を同時に検出しない。
センサー２２ａと２２ｄの検出がｔ時間ずれて検出した場合、Ｓ＝ｔ／３でＳ値を算出し記憶させる。図７に示したように、センサー２２ｄの立ち上がり時間がセンサー２２ａの立ち上がり時間より早い場合は、センサー２２ｂの出力をＳ時間遅らせて送信し、センサー２２ｃは（Ｓ×２）時間遅らせて送信する。

反対に、センサー２２ｄの立ち上がり時間がセンサー２２ａの立ち上がり時間より遅い場合は、センサー２２ｂの出力をＳ時間早く送信し、センサー２２ｃは（Ｓ×２）時間早く送信する。このように、出荷時または定期的に検出ずれを調査し、ずれた値を記憶して補正することにより、精度の高い検出ができる。

ここで、位置検出マーク２９を検出するセンサーを２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄの４個として説明したが、センサーを多くすることにより分解能が向上することは言うまでもない。

本発明が適用される画像形成装置の機構部の概略斜視説明図である。 用紙搬送機構部の側面詳細図である。 搬送ベルトに書き込まれた位置検出マークと検出装置の断面図である。 検出装置に一体化されたセンサーと位置検出マークの位置説明図である。 別の検出装置と位置検出マークの位置説明図である。 位置検出マークに対し、センサーが正常に検出した場合の検出タイミング説明図である。 検出装置の両端センサーが同時に検出しない場合の補正説明図である。

符号の説明

１…記録装置本体、２…キャリッジ、２ａ…インク吐き出し部、３…インクカートリッジ、４…主ガイドロット、５…従ガイドロッド、６…ベルト、７…プーリ、８…キャリッジ駆動モータ、９…駆動ローラ、１０…テンションローラ、１１…搬送ベルト、１２…プーリ、１３…タイミングベルト、１４…搬送駆動モータ、１５…回復装置、１７…帯電ローラ、１８…加圧ローラ、１９…用紙、２０…プラテン、２１…穴、２２…検出装置、２２ａ，２２ａ１，２２ａ２，２２ｂ，２２ｂ１，２２ｂ２，２２ｃ，２２ｃ１，２２ｃ２，２２ｄ，２２ｄ１，２２ｄ２…センサー、２３…ガイドローラ、２４…用紙ガイド、２５…排紙ローラ、２６…拍車、２７…用紙受け台、２８…徐電ブラシ、２９…位置検出マーク、２９ａ１，２９ａ２，２９ｂ１，２９ｂ２，２９ｃ１，２９ｄ１，２９ｄ２，２９ｅ１，２９ｅ２，２９ｆ１，２９ｆ２…位置検出マーク、Ｌ…センサー２２ａの１パルス間隔、Ｌａ…センサー２２ａの検出パルス幅Ｌの１／６時間、ｔ１…センサー２２ａが検出した立ち上がり時の出力信号、ｔ２…センサー２２ｂが検出した立ち上がり時の出力信号、ｔ３…センサー２２ｃが検出した立ち上がり時の出力信号、ｔ４…センサー２２ａが検出した立下り時の出力信号またはセンサー２２ｄが検出した立ち上がり時の出力信号、ｔ５…センサー２２ｂが検出した立下り時の出力信号、ｔ６…センサー２２ｃが検出した立下り時の出力信号、ｔ…センサー２２ａとセンサー２２ｄの検出時間ずれ、Ａ…位置検出マークの移動方向。

Claims (7)

1. モータの回転力により従動回転するローラと、該ローラと別の自在回転のローラに巻きついて回転移動するエンドレスの搬送ベルトが装着され、該搬送ベルトの片面にはマークが取り付けられ、該マークを検出することによりベルト位置を検出する回転位置検出装置において、前記マークが前記搬送ベルトの搬送方向と直交する位置に、複数の平行な直線マークとして取り付けられ、一つの直線マークに対して等間隔に傾斜配置した複数のセンサーで前記複数の直線マークを検出し、前記複数のセンサーそれぞれが順次に検出した直線マークの信号を基準に前記搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することを特徴とする回転位置検出装置。
2. モータの回転力により従動回転するローラと、該ローラと別の自在回転のローラに巻きついて回転移動するエンドレスの搬送ベルトが装着され、該搬送ベルトの片面にはマークが取り付けられ、該マークを検出することによりベルト位置を検出する回転位置検出装置において、複数のセンサーが前記搬送ベルトの搬送方向と直交するように一直線に配置され、前記マークが、隣り合うセンサーに対して段階的にずれるように配置した直線マークとして、等間隔で複数個を取り付けられ、前記複数センサーそれぞれが順次に検出した直線マークの信号を基準に前記搬送ベルトの移動速度または移動位置をフィードバック制御することを特徴とする回転位置検出装置。
3. 請求項１または２に記載の回転位置検出装置において、前記複数センサーは一体化して装着されていることを特徴とする回転位置検出装置。
4. 請求項１または２に記載の回転位置検出装置において、前記複数センサーの少なくとも２つは搬送ベルトの直線マークを同時に検出することを特徴とする回転位置検出装置。
5. 請求項１、２または４に記載の回転位置検出装置において、同時に検出すべき２つのセンサーの検出時間が異なる時は、ずれた時間に応じて他のセンサーの検出時間を補正することを特徴とする回転位置検出装置。
6. 請求項５に記載の回転位置検出装置において、前記ずれた時間に対する補正量を算出して記憶装置に記憶させることを特徴とする回転位置検出装置。
7. 請求項１または２に記載の回転位置検出装置を搭載した画像形成装置であって、前記搬送ベルトのフィードバック制御は、印刷用紙を搬送ベルトに静電吸着させ、前記複数センサーから出力される検出信号により、副走査方向に移動する速度または位置を制御するようにしたことを特徴とする画像形成装置。