JP2002131091A

JP2002131091A - 相対速度検出装置・トナー画像転写装置・画像形成装置

Info

Publication number: JP2002131091A
Application number: JP2000328844A
Authority: JP
Inventors: Koichi Kudo; 宏一工藤
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2000-10-27
Filing date: 2000-10-27
Publication date: 2002-05-09

Abstract

(57)【要約】【課題】互いに密接もしくは近接して相対的に移動する
２物体の相対速度を精度良く検出する。【解決手段】互いに密接もしくは近接して相対的に移動
する２物体１、２の相対速度を検出する装置であって、
可干渉な光を放射する光源手段３と、２物体１、２の移
動方向を格子配列方向として、一方および他方の物体に
それぞれ付設された第１および第２の回折格子４、５
と、受光手段６とを有し、光源手段３から放射された光
を、第１および第２の回折格子４、５により回折させた
のち受光手段６に導光して、受光手段６の受光面上で干
渉させ、干渉における光強度の振幅変動に基づき、２物
体１、２の相対速度を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は相対速度検出装置
・トナー画像転写装置・画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】多くの機械技術において「互いに密接も
しくは近接して相対的に移動する２物体の相対速度」を
検出する必要が生じることは珍しくない。

【０００３】１例として、光導電性の感光体に光走査に
より静電潜像を形成してトナー画像として可視化し、こ
のトナー画像を、中間転写媒体を介してシート状の記録
媒体に転写する光プリンタの場合を考えてみると、良好
な転写を行うためには、感光体表面と中間転写媒体表面
との相対速度（０または微小な一定値）を高精度に管理
する必要がある。

【０００４】感光体や中間転写媒体の形態は一般に円筒
状やベルト状であることが多い。このような円筒状やベ
ルト状回転体の回転速度制御は、従来一般に、回転体を
回転駆動する駆動モータとして用いられる「ロータリー
エンコーダを内蔵したサーボモータやステップモータ」
の回転速度を制御することにより行われている。

【０００５】このこのような制御方法では、回転体の移
動量を直接検出するのではなく、駆動モータの回転量を
検出し、その検出結果に基づいてフィードバック制御し
ているので、駆動モータの回転速度は精密に制御できて
も、回転体周面の速度を精密に制御できるとは限らな
い。例えば、駆動モータの減速ギア精度、駆動ローラ径
精度の変動は回転体周面の速度を直接変動させる原因と
なり、減速ギヤや駆動ローラの作製精度以上の位置決め
は不可能である。

【０００６】また、上記方法の場合、感光体と中間転写
媒体の速度は、独立に検出され、制御されることになる
ので、両者の相対速度を制度良く制御するのは必ずしも
容易でない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、例えば上
記トナー画像転写装置における感光体と中間転写媒体の
ように、互いに密接もしくは近接して相対的に移動する
２物体の相対速度を精度良く検出することを課題とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】この発明の相対速度検出
装置は「互いに密接もしくは近接して相対的に移動する
２物体の相対速度を検出する装置」であって、光源手段
と、第１および第２の回折格子と、受光手段とを有す
る。

【０００９】「光源手段」は可干渉な光を放射する。光
源手段は、光源の他に、必要に応じて「光源からの光束
を平行ビーム化したり、集光光束化したり、あるいは光
束径を変換したりする光学系（コリメートレンズや集光
レンズ、ビームエキスパンダ等）」を有することができ
る。

【００１０】光源手段に用いられる「光源」としては、
小型・低コストの点で半導体レーザが好適であるが、基
本的には可干渉性を有するものであれば良く、ガスレー
ザ等の他のレーザ光源はもとより、ピンホールを通した
電球光源や発光面積の小さいＬＥＤ等も「空間的な干渉
性」さえ確保できれば光源として利用可能である。

【００１１】第１および第２の回折格子は、相対速度を
検出すべき２物体の、一方および他方に付設される。即
ち、一方の物体に第１の回折格子が付設され、他方の物
体に第２の回折格子が付設される。付設される各回折格
子は、その「格子配列方向」が各物体の相対的な移動方
向になるように格子の向きを設定される。

【００１２】回折格子は「回折光を発生させ得るもの」
で有れば適宜で良い。例えば、感光材料を露光した体積
型ホログラムや、樹脂などの表面を正弦波状や矩形状に
加工したレリーフ型ホログラム、印刷パターンにより透
過・遮光パターンを形成したものなどを適宜に用いるこ
とができる。

【００１３】「付設の形態」も適宜であり、上記の如く
形成された回折格子を２物体の個々に接着等で固定して
も良いし、透過・遮光パターンを２物体の表面に直接的
に印刷形成しても良い。「受光手段」は、受光素子の他
に、必要に応じて集光レンズ等の集光手段を有すること
ができる。

【００１４】上記光源手段、第１および第２の回折格子
および受光手段は「光源手段から放射された光を、第１
および第２の回折格子により回折させたのち受光手段に
導光して、受光手段の受光面上で干渉させる」ように位
置関係を定められる。勿論、光源手段と受光手段とは
「空間の定位置に固定的に配備」され、これら光源手段
と受光手段とに対して、２物体に付設された第１および
第２の回折格子が相対的に走行することになる。

【００１５】相対速度の検出は受光手段の受光面状での
干渉における「光強度の振幅変動」に基づいて行われ
る。即ち、相対速度が変化すると、この変化は、上記光
強度の振幅変動として検出される。なお、上記光強度の
振幅変動に基づき、第１および第２の回折格子の相対的
な「位置ずれ」を検出することもできる。

【００１６】上記請求項１記載の相対速度検出装置にお
いて、第１および第２の回折格子の格子ピッチは「互い
に同ピッチ」としてもよいし（請求項２）、「互いに異
なるピッチ」とすることもできる（請求項２）。

【００１７】第１および第２の回折格子を同じ格子ピッ
チとすると、例えば、回折格子としてテープ状のものを
作成し、各物体に接着して付設する場合、第１および第
２の回折格子として同じものを用いることができるメリ
ットがある。また、２物体を等速制御する場合「干渉縞
が変化しないようにフィードバック」すれば良く、制御
システムが簡略化されるメリットがある。

【００１８】また、第１および第２の回折格子の格子ピ
ッチを「わずかに異らせる」と、後述のように、受光手
段を簡略化できるメリットや、第１および第２の物体の
相対速度を一定に制御するのが容易である等のメリット
がある。

【００１９】上記請求項１または２または３記載の相対
速度検出装置において、第１および第２の回折格子は
「共に光透過型」であることもできるし（請求項４）、
「一方が光透過型で、他方が反射型である」こともでき
る（請求項５）。請求項５記載の相対速度検出装置のよ
うに、回折格子の一方を光透過型、他方を反射型とする
と、相対速度検出装置のレイアウトの自由度を向上させ
ることができ、分解能を向上させることもできる。

【００２０】上に説明した請求項１〜５の任意の１に記
載の相対速度検出装置において、受光手段の受光面位置
で干渉させられる２光束の回折の次数は、これらが「第
１および第２の回折格子で回折されたもの」であるとい
う条件を満たす限りにおいて任意であるが、干渉する光
をそれぞれ「少なくとも一方の回折格子による複数次数
の回折光」とすることができる（請求項６）。このよう
に複数次数の回折光同士を干渉させることにより、検出
の分解能を高めることができる。

【００２１】「光源手段から放射された光を、第１およ
び第２の回折格子により回折させたのち受光手段に導光
して、受光手段の受光面上で干渉させる」ように位置関
係を定められた、光源手段、第１および第２の回折格子
および受光手段は「相対速度検出センサ」を構成すると
いうこともできる。

【００２２】上に説明した相対速度検出装置によれば、
２物体の相対速度（および相対的な位置ずれ）を制度良
く検出できるが、各物体の絶対的な速度は検出できな
い。

【００２３】請求項７記載の相対速度検出装置は、上記
請求項１〜６の任意の１に記載の相対速度検出装置にお
いて「第１および第２の回折格子のうちの一方の絶対速
度を検出する、絶対速度検出手段を有する」ことを特徴
とする。一方の回折格子（を付設された物体）の絶対速
度を検出できれば、上に説明した相対速度検出装置で検
出される相対速度により、他方の回折格子（を付設され
た物体）の絶対速度も知ることができる。

【００２４】この請求項７記載の相対速度検出装置にお
いて、絶対速度検出手段を「独立した検出手段」とする
こともできる（請求項８）が、「第１および第２の回折
格子のうちの一方のみで回折された回折光同士の干渉に
より、絶対速度を検出する」ように構成することもでき
る（請求項９）。

【００２５】上に説明した相対速度検出装置は「互いに
密接もしくは近接して相対的に移動する２物体の相対速
度」を検出できる。このような２物体の組合せは、種々
のものが考えられる。

【００２６】例えば、潜像担持体上に形成されたトナー
画像を直接的に転写紙に転写する場合であれば、転写紙
を搬送する搬送ベルトを一方の物体とし、潜像担持体を
他方の物体として、これら両者の相対速度を検出するこ
とができる。

【００２７】また、トナー画像を定着する定着装置にお
ける定着ローラを一方の物体とし、加圧ローラを他方の
物体として、これらローラ周面の相対速度を検出するこ
ともできる。画像形成装置の場合で言えば、感光体ベル
ト、中間転写ベルト、シート搬送ベルト、感光体ドラ
ム、転写ドラム等を上記物体とすることができる。

【００２８】勿論、他の種々の機械装置等において「互
いに密接もしくは近接して相対的に移動する２物体の相
対速度」を検出することもできることは言うまでも無
い。

【００２９】この発明のトナー画像転写装置は「潜像担
持体上に形成された静電潜像を現像して得られたトナー
画像を、中間転写媒体を介してシート状の記録媒体に転
写する装置」であって以下の点を特徴とする。

【００３０】即ち、潜像担持体は円筒状もしくはベルト
状、中間転写媒体も円筒状もしくはベルト状であり、潜
像担持体と中間転写媒体にそれぞれ回折格子が付設さ
れ、これらを第１および第２の回折格子とする請求項１
〜９の任意の１に記載の相対速度検出装置(従って、前
記相対速度検出センサ)を有する。

【００３１】請求項１１記載のトナー画像転写装置は、
請求項１０記載のトナー画像転写装置において「潜像担
持体と中間転写媒体の速度が、所定の微小な速度差をも
って設定されている」ことを特徴とする。

【００３２】上記請求項１０または１１記載のトナー画
像転写装置は、相対速度検出装置の検出する潜像担持体
と中間転写媒体の相対速度に基づき、両者の相対速度を
調整する速度制御手段を有することができる（請求項１
２）。

【００３３】この発明の画像形成装置は「潜像担持体に
静電潜像を形成し、静電潜像をトナー画像として可視化
し、得られたトナー画像を中間転写媒体を介してシート
状の記録媒体に転写して画像形成を行う画像形成装置」
であって、潜像担持体上に形成されたトナー画像をシー
ト状の記録媒体に転写する装置として、請求項１０また
は１１または１２記載のトナー画像転写装置を用いるこ
とを特徴とする（請求項１３）。「シート状の記録媒
体」は、各種の転写紙やＯＨＰシート（オーバヘッドプ
ロジェクタ用のプラスチックシート）等である。

【００３４】請求項１３記載の画像形成装置は「潜像担
持体上に、２以上のトナー画像を互いに色違いで順次に
形成し、中間転写媒体上に順次重ねて転写し、これら重
ね合わせられたトナー画像をシート状の記録媒体へ転写
するように構成」することができる（請求項１４）、例
えば、潜像担持体上に黒トナー画像と赤トナー画像とを
順次に形成するようにすれば「赤黒２色画像」を形成す
ることができる。

【００３５】さらに、請求項１４記載の画像形成装置に
おいて「潜像担持体上に順次に形成される色違いのトナ
ー画像を、少なくとも、カラー画像を形成できる３色
（例えば、シアン・マゼンタ・イエローあるいは赤・緑
・青）のトナー画像」とすることもでき（請求項１
５）、このようにすれば、カラー画像の形成が可能であ
る。勿論、上記３色のトナー画像の他に黒トナー画像を
加えて、４色のトナー画像を重ね合わせてカラー画像を
構成することもできる。

【００３６】潜像担持体としては誘電性のものを用いる
こともできるし、光導電性のものを用いることもでき
る。誘電性の潜像担持体を用いる場合、「多針電極」を
用いて潜像担持体表面を位置選択的にドット状に帯電さ
せ、ドット状の帯電の集合パターンとして静電潜像を形
成することもできるし、潜像担持体表面を均一に帯電し
た後、多針電極により「位置選択的にドット状に除電」
し、ドット状の除電の集合パターンとして（ネガの）静
電潜像を形成することもできる。

【００３７】潜像担持体として光導電性の感光体を用い
る場合には、感光体の均一帯電と画像露光とにより静電
潜像を形成することができる。画像露光は、原稿画像の
光像を照射しても良いし、光走査装置等による光書き込
みで行っても良い。

【００３８】この発明の画像形成装置は、アナログ複写
装置やデジタル複写装置、光プリンタ、光プロッタ、フ
ァクシミリ装置等として実施できる。

【００３９】

【発明の実施の形態】図１は、この発明の相対速度検出
装置の実施の１形態を説明するための図である。（ａ）
に示すように、この相対速度検出装置は、互いに密接も
しくは近接して（図の上方）へ移動する２物体１，２
（図において、物体１，２は、互いに近接した状態を示
しているが、両者が密接していても良い）の相対速度を
検出する装置であって、可干渉な光を放射する光源手段
３と、２物体１、２の移動方向を格子配列方向として、
一方および他方の物体にそれぞれ付設された第１および
第２の回折格子４、５と、受光手段６とを有する。

【００４０】光源手段３から放射された光を第１および
第２の回折格子４、５により回折させたのち受光手段６
に導光して、受光手段６の受光面上で干渉させ、干渉に
おける光強度の振幅変動に基づき２物体１、２の相対速
度を検出する（請求項１）。この実施の形態では、図か
ら明らかなように、物体１、２およびこれらに付設され
た第１及び第２の回折格子４、５は「光透過性」であ
る。

【００４１】光源手段３は「光源」としての半導体レー
ザ３１と、この半導体レーザ３１からの発散性の光束を
平行光束化するコリメートレンズ３２とを有している。
光源としては半導体レーザ３１が好適であるが、前述し
たように、ガスレーザ等の他のレーザ光源を用いること
もできる。また、光源と受光手段の受光面との間の光路
長が「空間的なコヒーレンス」を満足するなら、「電球
とこれから放射される光を通過させるピンホールの組合
せ」や「発光面積の小さいＬＥＤ」等も光源として用い
ることができる。

【００４２】半導体レーザ３１から放射され、コリメー
トレンズ３２により平行光束化された「可干渉な光」
は、光源手段３から放射され、物体１と、これに付設さ
れた第１の回折格子４を透過する。その際、透過光の一
部は第１の回折格子４により回折されて、回折光ＲＬと
なる。回折光ＲＬは次いで、第２の回折格子５と、これ
を付設された物体２を透過する。その際、第２の回折格
子５により再度回折作用を受ける。

【００４３】第１および第２の回折格子４、５は何れ
も、物体１、２の移動方向を格子配列方向として形成さ
れている。回折格子４、５は回折光を取り出せるもので
あれば良く、所謂ホログラムに相当する。回折格子４、
５の形態としては、図１（ｂ）に例示するように、感光
材料を露光した体積型ホログラムによる回折格子４１、
樹脂などを正弦波状あるいは矩形状に加工してレリーフ
型ホログラムとした回折格子４２、印刷パターンにより
透過・遮光パターン４４を形成した回折格子４３等を挙
げることができる。

【００４４】受光手段６は受光素子６２と、物体２を透
過した回折光を受光素子６２に向けて集光させる集光レ
ンズ６１とを有している。受光素子６２は「光電変換素
子」で有れば良く、コスト・コンパクト性の点で一般的
なフォトダイオードが好適である。干渉パターンを「あ
る程度の長さで１次元的にとらえる必要」が有る場合に
は、ＣＣＤなどの撮像素子を用いても良い。

【００４５】受光部（受光素子６２の受光面）には回折
光を干渉させる必要があるので、回折光によって自動的
に干渉縞を発生させられない場合には、レンズなどの光
学素子により回折光を干渉させる必要がある。

【００４６】図１（ａ）において、第１の回折格子４に
おける格子ピッチをＰ₁、第２の回折格子５における格
子ピッチをＰ₂とし、物体１が速度：ｖ１で移動し、物
体２が物体１と同方向に速度：ｖ２で移動しているもの
とする。このとき、光源手段３からの光のうち、第１の
回折格子４による±ｍ次の回折光同士を（第２の回折格
子５で回折させた後）受光素子６２の受光面で干渉させ
ると、受光素子６２からは図１（ｃ）に示す如き「正弦
波状」の受光信号が得られる。

【００４７】この正弦波状の信号の周期：Ｔは「Ｔ＝１
/{(ｍｖ１/Ｐ₁)−(ｍｖ２/Ｐ₂)}」で与えられる。即
ち、周期：Ｔは、物体１、２の移動速度：ｖ１、ｖ２に
変化がなければ不変であるが、移動速度：ｖ１、ｖ２が
変化すると変化する。従って、周期：Ｔの変化を検出す
ることにより、移動速度：ｖ１、ｖ２の相対的な変化を
検出することができる。周期：Ｔの変化の検出は、公知
の適宜の方法・手段で行うことができる。

【００４８】図２は、請求項２記載の発明の実施の１形
態を説明するための図である。即ち、この実施の形態
は、図１の実施の形態において、第１および第２の回折
格子４、５の格子ピッチ：Ｐ₁＝Ｐ₂＝Ｐ（同ピッチ）と
した場合である。

【００４９】図の左側にある図示されない光源手段から
の光は平行光束化されたレーザ光であり、第１および第
２の回折格子４、５は互いに平行で、光源手段側から平
行光は第１の回折格子４に垂直に入射する。透過光（０
次光）とともに、第１の回折格子４の回折作用により、
入射光軸に対称に、幾つかの回折光（±ｍ次光）が発生
する。これら回折光は第２の回折格子５に入射し、透過
光と共に幾つかの回折光が発生する。

【００５０】図の如く、第１の回折格子４により回折さ
れた回折光として、±ｍ次の回折光を考える。これら±
ｍ次の回折光を、第２の回折格子５により回折させる
と、第２の回折格子５は第１の回折格子４と同一の格子
ピッチを有しているので、回折格子４による＋ｍ次回折
光を入射光とする「回折格子５による―ｍ次回折光」
は、回折格子４への入射光束の方向と同じになる。

【００５１】同様に、回折格子４による―ｍ次回折光を
入射光とする「回折格子５による＋ｍ次回折光」も、回
折格子４への入射光束の方向と同じになる。従って、回
折格子５による±ｍ次回折光は互いに平行な方向へ進行
するので、これらを集光レンズ６１で集光させて、受光
素子６１の受光面上で干渉させる。

【００５２】第１の回折格子４による＋ｍ次回折光を考
えてみると、この回折光が回折格子４への入射光束の方
向に対して成す角：θ１は、光の波長をλとして、Ｐ・ｓｉｎθ１＝ｍ・λ を満足する。いま、ある状態から回折格子４が距離：＋
ｘだけずれると、＋ｍ次回折光は、ｘ・ｓｉｎθ１だけ
波面が進む。１波長：λは２πの位相に相当するから、
このときの位相変化は「２ｍπｘ／Ｐ」となる。このと
き、回折格子４による―ｍ次回折光は「−２ｍπｘ／
Ｐ」の位相変化を受ける。

【００５３】次ぎに、回折格子４による＋ｍ次回折光を
入射光とする「回折格子５による―ｍ次回折光」を考え
ると、回折格子４と回折格子５が「互いにずれていな
い」場合には、回折格子５による−ｍ次回折光が受ける
位相変化は、｛２ｍπｘ／Ｐ｝＋｛２（―ｍ）πｘ／
Ｐ｝＝０となる。

【００５４】しかし、物体１と２、即ち回折格子４と５
の速度が異なり、回折格子４と５とが互いにΔｘだけず
れると、上記回折光は「２ｍπΔｘ／Ｐ」の位相変化を
うける。このとき、回折格子４による―ｍ次回折光を入
射光とする「回折格子５による＋ｍ次回折光」の受ける
位相変化は「―２ｍπΔｘ／Ｐ」となるので、受光素子
６２の受光面で干渉する±ｍ次回折光は、互いに「４ｍ
πΔｘ／Ｐ」の位相差を持つことになり、受光面上に形
成される干渉縞の光強度分布は「I（1+cos（4πｍΔｘ/
P））」となる。

【００５５】回折格子４と５との「相対速度」をΔｖ
（＝ｖ１−ｖ２）とすると、時間をｔとして、Δｘ＝Δ
ｖ・ｔであるから、上記光強度分布は「I（1＋cos（4π
ｍΔｖｔ/P））」となるので、受光素子６２からは、Δ
ｘ（＝Δｖ・ｔ）＝Ｐ／（２ｍ）を周期として振幅変動
する信号が得られる。例えば、ｍ＝１（１次回折光）と
すると、回折格子４、５の格子ピッチ：Ｐの「２分の１
の周期」で振幅変動する信号が得られることになる。

【００５６】この信号は（物体１，２に付設した）回折
格子４、５の相対位置変動：Δｘのみによって変化する
信号であり、それぞれの位置・速度にはよらない。即
ち、この信号は「２つの移動体の相対位置変動および相
対速度」を直接示すものであり、信号変化（周期変化）
によって相対速度：Δｖの変化および相対位置：Δｘの
変化が観測される。従って、この信号を「フィードバッ
ク制御」に用いることにより、物体１、２を等速に制御
することができ、所望により、回折格子相互のずれ量:
Δｘを０または所望の値に制御することもできる。

【００５７】図３は、請求項３記載の相対速度検出装置
の実施の１形態を説明するための図である。すなわち、
この実施の形態においては、図１（ａ）に示した実施の
形態において、第１の回折格子４の格子ピッチ：Ｐ₁と
第２の回折格子５の格子ピッチ：Ｐ₂とを「互いに異な
らせ（Ｐ₁≠Ｐ₂）」たものである。

【００５８】図３の実施の形態では、格子ピッチ：Ｐ₁
と第２の回折格子５の格子ピッチ：Ｐ₂とは、互いに異
なり「Ｐ₁＞Ｐ₂」となっている。上に説明したように、
格子ピッチ：Ｐ₁とＰ₂とが互いに等しい（請求項２）
と、例えば、各回折格子による±１次回折光を干渉させ
ようとする場合、これらの回折光が互いに平行になるの
で、そのままでは干渉縞を観測できず、集光レンズ６１
を必要とする。

【００５９】これに対し、図３の実施の形態のように、
回折格子４と５の格子ピッチを異ならせると、例えば、
図のように、回折格子４による±ｍ次回折光を入射光と
する「回折格子５による±ｎ次回折光」は、互いに「射
出角度を有する」ようになり、受光素子６２Ａの受光面
上に、空間周期：Λ₀＝２｛(ｍ/Ｐ₁）-（ｎ/Ｐ₂）｝を
もった干渉縞が形成される。

【００６０】この場合、例えば「有効ビーム径で１本の
干渉縞が観測される」ように干渉縞の形成を設定する」
と、２つの物体の相対位置変化（前述のΔｘ）に従っ
て、図３（ｂ）の上下に示すように変化する干渉縞パタ
ーンが得られる。

【００６１】受光素子６２Ａは、図示の如く「受光面を
２分割されたもの」であり、各受光部Ａ１、Ａ２からの
出力：ＳＡ１、ＳＡ２の差：ＳＡ１−ＳＡ２を演算する
と、演算された「差：ＳＡ１−ＳＡ２（図３（ｃ）の縦
軸）」は（物体１、２に付設された）回折格子４と５の
移動速度：ｖ１、ｖ２の大小関係に応じて図３（ｃ）に
示すような「Ｓ字状の変化」を呈する。

【００６２】従って、差：ＳＡ１−ＳＡ２をフィードバ
ック信号として、この信号が常に０となるようにサーボ
制御（物体１もしくは２の速度を制御する）を行えば、
物体１と２の移動速度を等速に制御することができる。

【００６３】また、差：ＳＡ１−ＳＡ２に「電気的なオ
フセット」を与えたものをフィードバック信号として
（これを０とするように）サーボ制御を行えば、物体１
と物体２の相対速度差を一定差に制御できる。

【００６４】例えば、物体１が潜像担持体、物体２が中
間転写ベルトで、潜像担持体上のトナー画像を中間転写
ベルト上へ転写する場合、両者の相対速度は０であるこ
とが基本であるが、トナーの種類によっては「潜像担持
体と中間転写ベルトの速度をわずかに異ならせ、両者を
滑らせながら転写を行う」と良い場合もある。このよう
な場合に、上記の如き方法で、感光体と中間転写ベルト
との速度差を一定に制御することができる。

【００６５】物体１、２の速度差を一定にするのに、上
には、フィードバック信号として、図３（ｃ）の差：Ｓ
Ａ１−ＳＡ２に電気的なオフセットを与えたものを用い
る場合を説明したが、フィードバック信号はこれに限ら
ず、回折格子４、５の格子ピッチ：Ｐ₁、Ｐ₂に「目標と
する速度の分だけ差を付ける」ことで、自動的に干渉縞
を発生させ、この干渉縞が変化しないように、即ち、
差：ＳＡ１−ＳＡ２をフィードバック信号として、これ
を一定となるようにサーボ制御を行うことで所望の速度
差を実現できる。

【００６６】上に説明した実施の各形態では、第１およ
び第２の回折格子４、５が共に光透過型である（請求項
４）。

【００６７】図４は、請求項５記載の相対速度検出装置
の実施の１形態を説明するための図である。繁雑を避け
るため、混同の虞がないと思われるものについては、全
図を通じて同じ符号を付する。

【００６８】図４の実施の形態は（ａ）に示すように、
第１および第２の回折格子４、５Ａの一方（回折格子
４）が光透過型で、他方（回折格子５Ａ）が反射型であ
る。

【００６９】光源手段３から放射される平行光束化され
た光はビームスプリッタ７を透過して（物体１に付設さ
れた）第１の回折格子４に入射し、回折光を発生させ
る。発生した回折光は、（物体２に付設された）反射型
の第２の回折格子５Ａに入射し、回折され、且つ反射さ
れる。この反射回折光は第１の回折格子４を透過して再
度回折し、ビームスプリッタ７に反射されて受光手段６
に入射し、集光レンズ６１により集光されつつ受光素子
６２に入射して干渉縞を発生させる。

【００７０】図４（ｂ）に示すように、第２の回折格子
４（反射型の回折格子）の格子ピッチ：Ｐ₂を「第１の
回折格子４の格子ピッチ：Ｐ₁の１／２」に設定する
と、光源手段から平行光束として射出した光の回折光を
「平行光束として」て受光手段側に導くことができる。
前述の如く、受光素子６２から得られる正弦波状の信号
の周期：Ｔは「Ｔ＝１/{(ｍｖ１/Ｐ₁)−(ｍｖ２/
Ｐ₂)}」であるが、Ｐ₂＝Ｐ₁／２とすると、Ｔ＝１／
｛ｍ（ｖ１−２・ｖ２）／Ｐ₁｝となるので、分解能を
約２倍に向上させることができる。

【００７１】また、一方の回折格子５Ａを反射型とする
ことで、相対速度検出装置の光源手段と受光手段を、２
つの回折格子（物体１、２）の片側にまとめることがで
き、装置の小型化が可能となるとともに、光学的なレイ
アウトにも自由度が増す。

【００７２】例えば、物体１を潜像担持体、物体２を中
間転写ベルトとする場合、中間転写ベルトはトナーの静
電吸着を行うため「カーボンを分散させて一定の抵抗
値」にすることが多い。このような場合、中間転写ベル
トは透明度が低い黒色に近いものになる。

【００７３】このような中間転写ベルトに、透明な部分
を形成することは、製造上・コスト上必ずしも得策で無
い。このような場合、中間転写ベルト側に付設する回折
格子を反射型とすることにより、相対速度の検出を容易
に行うことができる。

【００７４】図５は、請求項６記載の相対速度検出装置
の実施の１形態を、特徴部分のみ説明するための図であ
る、図示されない２物体に付設された第１および第２の
回折格子４、５による回折光同士を、受光手段の受光面
上で干渉させるのに、干渉させられる２光束をそれぞ
れ、少なくとも一方の回折格子による複数次数の回折光
とする。図５の例は、第１の回折格子４による±２次の
回折光を入射光とする第２の回折格子５による±ｎ次
（｜ｎ｜＞１）の回折光を干渉させる場合を示してい
る。

【００７５】図１の実施の形態に即して先に説明したよ
うに、受光素子６２から得られる信号の周期は、第１の
回折格子４における回折光の回折次数：ｍに応じ、Δｘ
=Ｐ／（２ｍ）で変化する。従って、ｍを２次、３次と
増やすことにより分解能もこれに比例して２倍、３倍と
向上する。

【００７６】また、第２の回折格子による回折光として
回折次数の高いものを用いると、干渉させる２光束に前
述の「射出角度」を持たせることができ、集光レンズを
省略することも可能になる。

【００７７】図６は、請求項７、９記載の相対速度検出
装置の、実施の１形態を、特徴部分のみ示している。こ
の相対速度検出装置は、第１および第２の回折格子４、
５のうちの一方（図の例では回折格子４）の絶対速度を
検出する、絶対速度検出手段を有する（請求項７）、図
６の実施の形態においては「絶対速度検出手段」は、第
１および第２の回折格子４、５のうちの一方（この例で
は回折格子４）のみで回折された回折光Ｆ２、Ｆ２’の
干渉により絶対速度を検出する（請求項９）。相対速度
の検出は、回折格子４、５による回折光Ｆ１、Ｆ１’
を、受光手段としての受光素子６２の受光面で干渉させ
て、上に説明した実施の各形態の如くして検出を行う。

【００７８】回折光Ｆ２、Ｆ２’は「回折格子４により
回折された回折光で、回折格子５を０次光として透過し
た光束」である。これら光束Ｆ２、Ｆ２’を、装置空間
に固定した回折格子７で回折させ、受光素子６２の受光
面上で干渉させて、その干渉縞の変位（振幅変動）を検
出する。

【００７９】０次光は、回折格子を直進的に透過するの
で、回折格子の移動の影響を受けない。また、第３の回
折格子７は移動しない。従って、受光素子６３の出力
は、回折格子４の移動の情報のみを有しており、受光素
子６３の出力と回折格子４の移動との対応関係に従い、
受光素子６３の出力により回折格子４の絶対速度を検出
することができる。このような絶対速度検出は「ホログ
ラムエンコーダ方式」として知られている。

【００８０】また、回折格子４と５の相対速度は、受光
素子６２の出力により検出されるので、上記の如くして
知られた「回折格子４の絶対速度」との組み合わせによ
り、回折格子５の絶対速度も知ることが可能になる。

【００８１】図７には、この発明のトナー画像転写装置
を有する画像形成装置の、実施の１形態を示す。

【００８２】図７の画像形成装置は、カラー画像を形成
する装置である。「潜像担持体」としての光導電性の感
光体１０は円筒状に形成され、駆動手段１１により矢印
方向へ等速回転され、図示されない帯電手段により周面
を均一に帯電される。画像信号により発光強度を変調さ
れる半導体レーザ１２からの光束は光偏向器である回転
多面鏡１４により等角速度的に偏向され、光路折り曲げ
ミラー１８により光路を折り曲げられて感光体１０上に
導光され、「半導体レーザ１２と感光体１０との間の光
路上に配置された、公知の適宜の走査結像光学系」によ
り、感光体表面上に「光スポット」として集光され、感
光体１０を光走査して静電潜像を形成する。符号１６は
光走査の同期を取るために偏向光束を検出する光検出器
を示す。

【００８３】静電潜像は、イエロー潜像（カラー画像を
構成するイエロー画像成分に対応する静電潜像）、マゼ
ンタ潜像（マゼンタ画像成分に対応する静電潜像）、シ
アン潜像（シアン画像成分に対応する静電潜像）、黒潜
像（黒画像成分に対応する静電潜像）が順次に形成さ
れ、これら各潜像は、対応する色のトナーによる現像を
行う現像装置Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋを組合せたレボルバ式現像
装置２０で順次にトナー画像（イエロートナー画像・マ
ゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像）と
して可視化され、順次に「中間転写媒体」としての中間
転写ベルト２２上に転写され、中間転写ベルト２２上で
重ね合わせられて「カラーのトナー画像」となる。

【００８４】このカラーのトナー画像は、図示されない
シート状記録媒体へ、中間転写ベルト２２上から転写さ
れ、定着されてカラー画像となる。中間転写ベルト２２
は、複数のローラに掛け回され、駆動手段２３により時
計回りに回転駆動される。

【００８５】中間転写ベルト２２からシート状記録媒体
（転写紙等）への上記トナー画像の転写は、公知の転写
方法（例えば、転写ローラを用いて静電転写する方法
や、コロナチャージャを用いて静電転写する方法等）で
行われる。

【００８６】例えば、コロナチャージャを用いる転写方
式を利用する場合、転写紙（シート状記録媒体）は、搬
送ベルトにより搬送されて転写部において中間転写ベル
ト２２に当接され、搬送ベルトの裏面側からコロナチャ
ージャにより付与される電荷の正電気力により転写紙上
に転写される。

【００８７】この画像形成装置において、第１の回折格
子４は感光体１０に付設され、第２の回折格子５は中間
転写ベルト２２に付設されている。即ち、回折格子４は
リボン状に形成され、感光体１０の軸方向端部に形成さ
れた透明部分の外周部に接着等により付設され、回折格
子５もリボン状に形成され、中間転写ベルト２２の幅方
向端部に形成された透明部分に接着等により付設されて
いる。

【００８８】これら回折格子４、５の格子配列方向は勿
論、感光体１０、中間転写ベルト２２の回転による周面
の移動方向である。従って、転写部において「回折格子
４、５は、互いに近接し、同方向へ移動」する。これら
回折格子４、５を転写部において挟むようにして、光源
手段３が感光体１０の内側に、受光手段６が中間転写ベ
ルト２２の内側に配置されている。

【００８９】これら光源手段３と受光手段６と、回折格
子４、５で構成される相対速度検出装置により、感光体
１０と中間転写ベルト２２との相対速度を検出すること
ができる。従って「図示されない速度制御手段（上記相
対速度検出装置により検出される相対速度をフィードバ
ック信号とするサーボ制御系）」により、例えば、検出
された相対速度が０もしくは所定の微小速度差となるよ
うに、駆動手段２３を制御することにより、中間転写ベ
ルト２２の周速を、感光体１０の周速と一致させ、ある
いは所定の微小速度差に制御することができ、カラーの
各トナー画像を、感光体１０上から中間転写ベルト２２
上に良好に転写することができる。

【００９０】中間転写ベルト上のカラーのトナー画像
を、搬送ベルトで搬送される転写紙上にコロナチャージ
ャを用いて転写するような場合には、中間転写ベルトと
搬送ベルトとを物体とし、上に説明した「相対速度検出
装置」をもう１組用いて、中間転写ベルトと搬送ベルト
との相対速度を検出し、これらの速度を等速もしくは所
定の速度差に制御することもできる。

【００９１】図８は、画像形成装置の実施の別形態であ
る。図８（ａ）において、図７におけると同一の符号を
付した部分は図７におけると同様であるので、これらに
ついての説明は省略する。

【００９２】図８（ａ）の画像形成装置が、図７の画像
形成装置と異なる点は、図８の画像形成装置が「絶対速
度検出手段」を有する点である。絶対速度検出手段は、
この実施の形態において、光カプラ（光源と受光素子の
組合せ）２５と回折格子４とにより構成されている。即
ち、光カプラ２５の光源（半導体レーザ）からの光を回
折格子５に照射し、反射光を受光素子で受光し、例えば
ホログラムエンコーダ方式で感光体１０の回転による絶
対周面速度を検出する。

【００９３】従って、この場合、回折格子４は、格子を
「反射部と透過部の交互配列」により構成するなどし
て、反射光と透過光とが発生するようにする。

【００９４】図８（ｂ）は、感光体１０と中間転写ベル
ト２２の周速度を制御するためのフィードバック系の１
例を示している。符号２７および２８は、それぞれ「絶
対速度検出装置」および「相対速度検出装置」を（負
荷：ｋとして）示している。

【００９５】感光体１０の、周速度の設定値（ターゲッ
ト速度）を入力し、駆動手段１１により感光体１０の回
転を行う。感光体１０の周面の絶対速度を絶対速度検出
装置２７で検出し、その検出結果をフィードバックし、
利得制御装置２９で駆動信号を調整して駆動手段１１の
駆動を制御する。これにより、感光体１０の絶対速度を
所望の大きさに制御することができる。

【００９６】一方、相対速度検出装置２８で検出される
感光体１０と中間転写ベルト２２との相対速度をフィー
ドバックして、利得制御装置３０により駆動信号を調整
して駆動手段２３を駆動制御する。この制御により中間
転写ベルト２２の周速度を、感光体１０の周速度と同
一、もしくは一定の速度差に制御することができる。

【００９７】図８に即して説明した実施の形態では、絶
対速度検出装置は「相対速度検出装置とは独立した検出
手段」である（請求項８）。

【００９８】図７および図８に示した画像形成装置にお
いて用いられているトナー画像転写装置は、潜像担持体
１０上に形成された静電潜像を現像して得られたトナー
画像を、中間転写媒体２２を介してシート状の記録媒体
（図示されず）に転写する装置であって、潜像担持体１
０は円筒状、中間転写媒体２２はベルト状であり、潜像
担持体１０と中間転写媒体２２にそれぞれ回折格子４、
５が付設され、これらを第１および第２の回折格子とし
て、光源手段３と受光手段６とによる相対速度検出装置
を有し、この相対速度検出装置は前記請求項１〜９の任
意の１に記載のものを用い得るものである（請求項１
０）。

【００９９】潜像担持体１０と中間転写媒体２２の周速
は、互いに等速に設定することも、「所定の微小な速度
差」をもたせて設定することもでき（請求項１１）、相
対速度検出装置の検出する潜像担持体１０と中間転写媒
体２２の相対速度に基づき、両者の相対速度を調整する
速度制御手段を有することができる（請求項１２）。

【０１００】また、図７および図８に即して説明した画
像形成装置は、潜像担持体１０に静電潜像を形成し、静
電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画
像を中間転写媒体２２を介してシート状の記録媒体に転
写して画像形成を行う画像形成装置において、潜像担持
体１０上に形成されたトナー画像をシート状の記録媒体
に転写する装置として、上記請求項１０または１１また
は１２記載のトナー画像転写装置を用いるものであり
（請求項１３）、潜像担持体１０上に、２以上のトナー
画像が互いに色違いで順次に形成され、中間転写媒体２
２上に順次重ねて転写され、これら重ね合わせられたト
ナー画像がシート状の記録媒体へ転写されるように構成
された画像形成装置（請求項１４）である。

【０１０１】そして、潜像担持体１０上に順次に形成さ
れる色違いのトナー画像が、少なくとも、カラー画像を
形成できる３色のトナー画像（イエロートナー画像・マ
ゼンタトナー画像・シアントナー画像・黒トナー画像）
である（請求項１５）。

【０１０２】

【発明の効果】以上に説明したように、この発明によれ
ば、新規な相対速度検出装置・トナー画像転写装置・画
像形成装置を実現できる。

【０１０３】この発明の相対速度検出装置によれば、互
いに密接もしくは近接して同方向へ移動する２物体の相
対速度を、簡易な構成で精度良く検出することができ
る。

【０１０４】この発明のトナー画像転写装置は、この発
明の相対速度検出装置を用いて、潜像担持体と中間転写
媒体の相対速度を制度良く検出できるので、両者の相対
速度を精度良く制御でき、トナー画像の良好な転写を実
現できる。

【０１０５】この発明の画像形成装置は、この発明のト
ナー画像転写装置を用い、良好なトナー画像転写を行う
ことにより、良好な画像形成が可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の相対速度検出装置を説明するための
図である。

【図２】請求項２記載の相対速度検出装置の、実施の１
形態の特徴部分を説明するための図である。

【図３】請求項３記載の相対速度検出装置の、実施の１
形態の特徴部分を説明するための図である。

【図４】請求項５記載の相対速度検出装置の実施の１形
態を説明するための図である。

【図５】請求項６記載の相対速度検出装置の特徴部分を
説明するための図である。

【図６】請求項７、９記載の相対速度検出装置の実施の
１形態を説明するための図である。

【図７】この発明のトナー画像転写装置を有する画像形
成装置の実施の１形態を説明するための図である。

【図８】この発明のトナー画像転写装置を有する画像形
成装置の実施の別形態を説明するための図である。

【符号の説明】１移動する物体２移動する物体３光源手段４第１の回折格子５第２の回折格子６受光手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号ＦＩテーマコート゛(参考）Ｇ０３Ｇ 15/16 Ｇ０３Ｇ 15/16 ２Ｈ０４９ 21/00 ３５０ 21/00 ３５０ 21/14 ３７２Ｆターム(参考） 2F103 BA11 CA01 CA02 CA03 CA04 DA01 DA13 EA15 EA25 EB02 EB06 EB32 EB33 EC03 EC12 EC13 2H027 DA16 DE02 EB04 EC06 ED02 ED24 EE03 EF09 2H030 AA01 BB02 BB24 BB42 BB53 2H032 AA05 AA15 BA01 BA08 BA09 CA12 2H035 CA05 CA07 CB01 CB06 CG01 2H049 AA03 AA07 AA13 AA25 AA34 AA37 AA43 AA48 AA55 AA69 CA01 CA05 CA07 CA08 CA11 CA15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに密接もしくは近接して相対的に移動
する２物体の相対速度を検出する装置であって、可干渉な光を放射する光源手段と、上記２物体の相対的な移動方向を格子配列方向として、
一方および他方の物体にそれぞれ付設された第１および
第２の回折格子と、受光手段とを有し、上記光源手段から放射された光を、上記第１および第２
の回折格子により回折させたのち上記受光手段に導光し
て、上記受光手段の受光面上で干渉させ、干渉における
光強度の振幅変動に基づき、上記２物体の相対速度を検
出するようにしたことを特徴とする相対速度検出装置。
【請求項２】請求項１記載の相対速度検出装置におい
て、第１および第２の回折格子の格子ピッチを同ピッチとし
たことを特徴とする相対速度検出装置。
【請求項３】請求項１記載の相対速度検出装置におい
て、第１および第２の回折格子の格子ピッチが互いに異なる
ことを特徴とする相対速度検出装置。
【請求項４】請求項１または２または３記載の相対速度
検出装置において、第１および第２の回折格子が共に光透過型であることを
特徴とする相対速度検出装置。
【請求項５】請求項１または２または３記載の相対速度
検出装置において、第１および第２の回折格子の一方が光透過型であり、他
方が反射型であることを特徴とする相対速度検出装置。
【請求項６】請求項１〜５の任意の１に記載の相対速度
検出装置において、受光手段の受光面位置で干渉させられる２光束はそれぞ
れ、少なくとも一方の回折格子による複数次数の回折光
であることを特徴とする相対速度検出装置。
【請求項７】請求項１〜６の任意の１に記載の相対速度
検出装置において、第１および第２の回折格子のうちの一方の絶対速度を検
出する、絶対速度検出手段を有することを特徴とする相
対速度検出装置。
【請求項８】請求項７記載の相対速度検出装置におい
て、絶対速度検出手段が、独立した検出手段であることを特
徴とする相対速度検出装置。
【請求項９】請求項７記載の相対速度検出装置におい
て、絶対速度検出手段が、第１および第２の回折格子のうち
の一方のみで回折された回折光同士の干渉により、絶対
速度を検出することを特徴とする相対速度検出装置。
【請求項１０】潜像担持体上に形成された静電潜像を現
像して得られたトナー画像を、中間転写媒体を介してシ
ート状の記録媒体に転写する装置であって、上記潜像担持体は円筒状もしくはベルト状、上記中間転
写媒体は円筒状もしくはベルト状であり、上記潜像担持体と中間転写媒体にそれぞれ回折格子が付
設され、これらを第１および第２の回折格子とする、上
記請求項１〜９の任意の１に記載の相対速度検出装置を
有することを特徴とするトナー画像転写装置。
【請求項１１】請求項１０記載のトナー画像転写装置に
おいて、潜像担持体と中間転写媒体の速度が、所定の微小な速度
差をもって設定されていることを特徴とするトナー画像
転写装置。
【請求項１２】請求項１０または１１記載のトナー画像
転写装置において、相対速度検出装置の検出する潜像担持体と中間転写媒体
の相対速度に基づき、両者の相対速度を調整する速度制
御手段を有することを特徴とするトナー画像転写装置。
【請求項１３】潜像担持体に静電潜像を形成し、上記静
電潜像をトナー画像として可視化し、得られたトナー画
像を中間転写媒体を介してシート状の記録媒体に転写し
て画像形成を行う画像形成装置において、潜像担持体上に形成されたトナー画像をシート状の記録
媒体に転写する装置として、請求項１０または１１また
は１２記載のトナー画像転写装置を用いることを特徴と
する画像形成装置。
【請求項１４】請求項１３記載の画像形成装置におい
て、潜像担持体上に、２以上のトナー画像を互いに色違いで
順次に形成し、中間転写媒体上に順次重ねて転写し、こ
れら重ね合わせられたトナー画像をシート状の記録媒体
へ転写するように構成されたことを特徴とする画像形成
装置。
【請求項１５】請求項１４記載の画像形成装置におい
て、潜像担持体上に順次に形成される色違いのトナー画像
が、少なくとも、カラー画像を形成できる３色のトナー
画像であることを特徴とする画像形成装置。