JP2017083311A - マーク検出装置、ベルト制御装置、画像形成装置、マーク検出方法およびプログラム - Google Patents

マーク検出装置、ベルト制御装置、画像形成装置、マーク検出方法およびプログラム Download PDF

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Abstract

【課題】何度も繰り返して光量調整が発生することを防止することができるマーク検出装置、ベルト制御装置、画像形成装置、マーク検出方法およびプログラムを提供する。【解決手段】本発明に係るマーク検出装置は、ベルトの移動方向に沿って当該ベルト上に複数設けられたマークに対して光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射された前記光のうち前記ベルトと前記マークとの少なくとも一方から反射された反射光を受光して信号を出力する受光素子と、前記受光素子が出力した信号から得られた第1の値と、当該第1の値が得られた後に前記受光素子が出力した信号から得られた第2の値とを比較して、当該第1の値と、当該第2の値との差が第1の閾値以上であった場合に、前記発光素子の光量調整を実施する光量調整部と、を備える。【選択図】図10

Description

本発明は、マーク検出装置、ベルト制御装置、画像形成装置、マーク検出方法およびプログラムに関する。
従来、無端状のベルトの移動方向に沿ってマークを設け、そのマークをセンサで検出して得られた信号からベルト面の移動速度を算出して、ベルトの駆動制御にフィードバックする技術が知られている。
特許文献1には、このようなマークを検出する光学センサにおいて、光学センサ付近の温度変化や光学センサの経時劣化による出力の低下を抑え、出力を安定化させる目的で、光学センサの出力がある閾値を下回ったときに光学センサの光量設定を大きくするよう切り替えることが開示されている。
しかしながら、特許文献1に記載の方法では、光学センサの出力が決まった閾値を下回ったときに光学センサの光量設定を切り替えるので、何度も繰り返して光量調整が発生する場合がある、という問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、何度も繰り返して光量調整が発生することを防止することができるマーク検出装置、ベルト制御装置、画像形成装置、マーク検出方法およびプログラムを提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係るマーク検出装置は、ベルトの移動方向に沿って当該ベルト上に複数設けられたマークに対して光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射された前記光のうち前記ベルトと前記マークとの少なくとも一方から反射された反射光を受光して信号を出力する受光素子と、前記受光素子が出力した信号から得られた第1の値と、当該第1の値が得られた後に前記受光素子が出力した信号から得られた第2の値とを比較して、当該第1の値と、当該第2の値との差が第1の閾値以上であった場合に、前記発光素子の光量調整を実施する光量調整部と、を備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、何度も繰り返して光量調整が発生することを防止することができる、という効果を奏する。
図1は、第1の実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。 図2は、中間転写ベルトと、その周辺の駆動系および制御系とを構成するベルト制御装置の構成の一例を示す図である。 図3は、ベルトスケールの一部分を上方から見た正面図を示す図である。 図4は、ベルトスケールセンサの光学系の構成と光路を示す図である。 図5は、ベルトスケールセンサを上方から見た正面図を示す図である。 図6は、ベルトスケールセンサから出力される各種アナログ交番信号(センサアナログ信号)の波形の一例を示す図である。 図7は、アナログ交番信号を2値化した2値化信号の波形の一例を示す図である。 図8は、ベルトスケールセンサが出力するセンサ信号とフィルタ通過信号の一例を示す図である。 図9は、ベルトスケールセンサの構成の一例を示す図である。 図10は、第1の実施形態における光量調整の処理について説明する図である。 図11は、光量調整の処理の詳細について説明する図である。 図12は、受光素子の目標のセンサ出力と発光素子の駆動電圧の関係を示す図である。 図13は、受光素子の目標のセンサ出力と発光素子の駆動電圧の関係を示す図である。 図14は、第2の実施形態における光量調整の処理について説明する図である。 図15は、第3の実施形態における光量調整の処理について説明する図である。
以下、添付図面を参照しながら、本発明に係るマーク検出装置、ベルト制御装置、画像形成装置、マーク検出方法およびプログラムの一実施形態を詳細に説明する。なお、以下の実施形態により本発明が限定されるものではない。また、各実施形態は、内容を矛盾させない範囲で、適宜組み合わせることができる。また、以下では、本発明に係るマーク検出装置およびベルト制御装置を備えた画像形成装置の一実施形態を、複合機(MFP:Multifunction Peripheral)に適用した場合を例に挙げて説明するが、これに限定されるものではない。なお、複合機とは、印刷機能(プリンタ機能)、複写機能(コピー機能)、スキャナ機能、及びファックス機能のうち少なくとも2つの機能を有する装置である。
(第1の実施形態)
最初に、図1を用いて、画像形成装置100の構成例について説明する。図1は、本実施形態に係る画像形成装置の構成の一例を示す図である。図1に示すように、画像形成装置100は、給紙部102及び画像形成装置本体(画像形成部)101を有し、上部に画像読取装置103及び自動原稿給送装置(ADF)104が搭載されたデジタル複合機である。なお、画像読取装置103は、ADF104が一体となって単体の画像読取装置となるように構成されてもよい。
画像形成装置本体101内には、タンデム方式の作像部105と、給紙部102から搬送路106を介して供給される記録紙(記録媒体)を作像部105に搬送するレジストローラ107と、光書き込み装置108と、定着部109と、両面トレイ110と、搬送部115とが設けられている。
作像部105には、Y(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(ブラック)の4色のトナーに対応して4本の感光体ドラム111が並設されている。各感光体ドラム111の回りには、帯電器、現像器112、転写器、クリーナ、及び除電器を含む作像要素が配置されている。
また、転写器と感光体ドラム111との間には両者のニップに挟持された状態で駆動ローラ15と従動ローラ16との間に張架された中間転写ベルト113が配置されている。
このように構成されたタンデム方式の画像形成装置100は、Y,M,C,Kの色毎に各色に対応する感光体ドラム111に光書き込みを行い、現像器112で各色のトナー毎に現像し、中間転写ベルト113上に例えばY,M,C,Kの順に1次転写を行う。
そして、画像形成装置100は、1次転写により4色重畳されたフルカラーの画像を記録紙に2次転写した後、定着して排紙することによりフルカラーの画像を記録紙上に形成する。
また、画像形成装置100は、画像読取装置103が読取った画像を記録紙上に形成する。画像形成装置100は、例えば、画像読取装置103により、光源から原稿に光を照射しながら原稿を走査して、原稿からの反射光を3ラインCCDセンサにより受光して画像を読み取る。読み取った画像データは、画像処理ユニットでスキャナγ補正、色変換、画像分離、階調補正処理等の画像処理がされた後、光書き込み装置108へ送られる。光書き込み装置108では画像データに応じてLD(レーザーダイオード)の駆動を変調する。感光体ユニットでは一様に帯電された回転する感光体ドラム111にLDからのレーザービームにより潜像を書き込み、現像ユニットでは現像器112によりトナーを付着させて顕像化させる。感光体ドラム111上に作られた画像は、一次転写ユニットの中間転写ベルト(一次転写ベルト)113上に再転写される。中間転写ベルト113上にはフルカラーコピーの場合、4色のトナーが順次重ねられる(Y,M,C,Kの4色)。フルカラーコピーの場合には、Y,M,C,Kの4色の作像工程、転写工程が終了した時点で中間転写ベルト113とタイミングを合わせて、給紙部102より記録紙(記録媒体)が給紙され、二次転写ユニットの二次転写ローラ17と外側に位置する二次転写対向ローラ114との間で中間転写ベルト113から4色同時に記録紙(記録媒体)にトナーが転写される。トナーが転写された記録紙(記録媒体)は搬送部115を経て定着部109に送られ、定着ローラと加圧ローラによって熱定着され排紙される。
図2は、中間転写ベルトと、その周辺の駆動系および制御系とを構成するベルト制御装置の構成の一例を示す図である。図2に示すように、ベルト制御装置30は、無端状ベルト部材(無端移動部材)である中間転写ベルト113の内周面(裏面)にその回動方向(無端移動方向)に沿って等間隔(所定間隔)で連続するように複数のマーク(反射部)を形成したベルトスケール11を備えている。すなわち、マーク(反射部)は、ベルトの移動方向に沿って当該ベルト上に複数設けられている。
中間転写ベルト113は駆動モータ12によって駆動される。駆動モータ12と駆動ローラ15の間には、ギヤ13、14による減速機構が設けられており、モータ軸速度をギヤ比の分だけ減速した速度で駆動ローラ15に伝達される。
中間転写ベルト113は、駆動ローラ15軸に設けられたエンコーダや、中間転写ベルト113上の移動方向に等間隔(所定間隔)で連続するように形成されたベルトスケール11をベルトスケールセンサ(マーク検出装置)10で検出することにより得られる中間転写ベルト113表面速度信号をベルト制御装置30に入力して演算を行い、演算した駆動モータ12への駆動電圧指示値を駆動モータ12に与えることにより、中間転写ベルト113表面が目標の速度かつ一定の速度になるように駆動制御される。以下では、ベルトスケールセンサを「マーク検出装置」とも表記する。なお、ベルトスケールセンサは請求項の「マーク検出装置」に対応する。
すなわち、ベルト制御装置30は、速度・位置制御手段としての機能を果たすマイクロコンピュータ(制御CPU49)を備えており、ベルトスケール11上のマークを検出するベルトスケールセンサ10の出力に基づく制御信号を用いて中間転写ベルト113の速度制御又は位置制御を行う。つまり、ベルトスケール11上のマークをベルトスケールセンサ10によって検出して得られたパルス間隔(後述する2値化信号)から中間転写ベルト113の外周面(表面)の速度(移動速度)を算出して、その算出結果を制御にフィードバックし、対応する制御信号を駆動モータ12へ出力してその駆動モータ12を駆動制御することにより、ギヤ13、14および駆動ローラ15を介して中間転写ベルト113の外周面の速度又は位置を最適値に制御する。
なお、駆動モータ12、ギヤ13、14、駆動ローラ15が、中間転写ベルト113を回動(無端移動)させるための駆動力を中間転写ベルト113に伝達するための駆動部(駆動力伝達手段)に相当する。また、ベルトスケールセンサ10は、光学センサであり、マーク検出装置10全体であってもよいし、その一部(例えば発光素子と受光素子との組み合わせ)であってもよいが、本実施形態ではマーク検出装置10全体とする。また、ベルトスケールセンサ10は、ベルト制御装置30に接続されていればよいので、ベルト制御装置30の一部として構成してもよいし、ベルト制御装置30とは別に構成してもよい。
次に、図3〜図5を用いて、ベルトスケール11とベルトスケールセンサ10の一例について説明する。図3は、ベルトスケールの一部分を上方から見た正面図を示す図である。図4は、ベルトスケールセンサの光学系の構成と光路を示す図である。図5は、ベルトスケールセンサを上方から見た正面図を示す図である。
図3に示すように、ベルトスケール11は、反射型スケールであり、中間転写ベルト113の内周面(外周面でもよい)にその回動方向Aに沿って長方形で示す反射部(マーク)21と遮光部22とを交互に形成した(反射部21が等間隔で連続するように形成した)ものである。反射部21には、例えば反射率が高いアルミニウムを用いている。
図4に示すように、ベルトスケールセンサ10は、発光素子(LED等)23、コリメートレンズ24、スリットマスク25、ガラス(透明樹脂フィルムなどの透明のカバーでもよい)26、および受光素子(フォトトランジスタ等)27等によって構成されている。ベルトスケールセンサ10において、発光素子23で発光してコリメートレンズ24で平行光にされたビーム(光線)は、ベルトスケール11と平行な複数のスリットからなるスリットマスク(センサスリット部材)25(図5参照)を通って複数本(この例では3本)のビームLBに分割され、中間転写ベルト113のベルトスケール11に入射され、その一部が反射部21で反射する。中間転写ベルト113のベルトスケール11の反射部21で反射した光である複数の分割ビームLBは、ベルトスケールセンサ10のガラス26(図5参照)を介して受光素子27で受光され、そこで反射光の明暗の変化を電気信号に変換する。
よって、ベルトスケールセンサ10の受光素子27は、ベルトスケール11の反射部(マーク)21を反射光の受光によって検出して、中間転写ベルト113の回動による反射部21の有無により連続的に変調されたアナログ交番信号(アナログ信号)を出力することができる。すなわち、ベルトスケールセンサ10の受光素子27は、ベルトスケール11の反射部(マーク)21を反射光の受光によって検出して、中間転写ベルト113の移動量を直流成分に正弦波交流信号を重畳した電気信号に変換して出力する。
次に、図6および図7を用いて、ベルトスケールセンサ10がベルトスケール11のマークを検出した時に出力する各種信号の一例について説明する。図6は、ベルトスケールセンサから出力される各種アナログ交番信号(センサアナログ信号)の波形の一例を示す図である。図7は、アナログ交番信号を2値化した2値化信号の波形の一例を示す図である。
図6の例では、縦軸はセンサアナログ信号(アナログ交番信号)出力レベルを示し、横軸は時間を示している。一番上の波形は、ベルトスケール11のマーク検出領域に汚れが無い場合(初期)を示し、上から二番目の波形は、ベルトスケール11のマーク検出領域に汚れが少し有る場合(少)を示し、一番下の波形は、ベルトスケール11のマーク検出領域に汚れが多く有る場合(多)を示している。図7の例では、縦軸は図6に示した、各種センサアナログ出力(アナログ交番信号)を、制御に用いる2値化信号に変換した後の2値化信号レベルを示し、横軸は時間を示している。
ここで、アナログ交番信号(センサアナログ信号)は、直流成分に、正弦波交流信号を重畳した電気信号に相当する。なお、直流成分は、反射率もしくは透過率のムラや検出距離変動などにより多少変動する。図6に示すように、ベルトスケールセンサ10の受光素子27から出力されるアナログ交番信号は、マーク検出領域に対するゴミの付着(マーク検知部の汚れ)の有無やそのゴミの量(汚れ)によって異なる波形となる。例えば、ベルトスケールセンサ10のマーク検出領域にゴミが付着すると、ゴミによって発光素子23からのビームが遮られ、受光素子27で受光できる光量が減少するため、変換される電気信号(アナログ交番信号)の出力レベルが低下する。図6の例では、汚れ無し(初期)、汚れ有り(少)、汚れ有り(多)の順に出力レベルが低下している。図6に示した、汚れ有り(多)のようにアナログ交番信号(センサアナログ信号)出力レベルが小さい場合には、アナログ交番信号を、制御の際に使用する2値化信号(図7参照)に変換しにくくなる虞がある。
次に、図8を用いて、ベルトスケールセンサ10が出力するセンサ信号(アナログ交番信号)とセンサ信号がフィルタ回路を通過した後のフィルタ通過信号について説明する。図8は、ベルトスケールセンサが出力するセンサ信号とフィルタ通過信号の一例を示す図である。図8の例では、縦軸は信号振幅を示し、横軸は時間を示している。また、図8(a)は、ベルトスケールセンサの受光素子から出力されるアナログ交番信号の波形の一例を示し、図8(b)は、図8(a)のアナログ交番信号がフィルタ回路を通過した後のフィルタ通過信号の波形の一例を示している。
なお、図8の例は、上述した画像形成装置(MFP)100が通常印刷を行っている時におけるベルトスケールセンサ10によるマーク検出不可時(マーク検出不可部分に対応する)のセンサ信号の波形を示している。図8(b)で示した閾値レベルを下回った中央部分の信号出力が低下している部分は、ベルトスケールセンサ10のマーク検出領域にゴミが付着するなどして、発光素子23からのビームが遮られ、受光素子27で受光できる光量が減少した状態を示している。
次に、図9を用いて、ベルトスケールセンサ10の制御系の構成例について説明する。図9は、ベルトスケールセンサの構成の一例を示す図である。
ベルトスケールセンサ10において、上述した発光素子23、コリメートレンズ24、スリットマスク25、ガラス26、および受光素子27から構成されるセンサ部40を構成する受光素子(この例ではNPN型のフォトトランジスタ)27のコレクタ端子が所定の電源に接続され、エミッタ端子が抵抗(RL)41を介して接地されている。また、受光素子27のコレクタ端子と抵抗41との接続点とマーク信号の出力端子との間にアンプ42および2値化回路43が直列に接続され、温度補償回路を構成するサーミスタ44がアンプ42と並列に接続されている。
一方、センサ部40を構成する発光素子(この例ではLED)23のアノード端子が所定の電源に接続され、カソード端子がNPN型のトランジスタ45のコレクタ端子に接続されている。また、トランジスタ45のエミッタ端子が抵抗46を介して接地され、ベース端子が駆動回路47の出力側に接続されている。さらに、駆動回路47の入力側と、受光素子27のコレクタ端子と抵抗41との接続点との間にLPF(ローパスフィルタ)48が接続されている。そして、制御CPU49が駆動回路47およびLPF48の間に接続されている。つまり、制御CPU49は、駆動回路47およびLPF48の制御を行い、ベルトスケールセンサ10の全体を制御する。また、制御CPU49は、メモリ51を有している。
上記のように構成されたベルトスケールセンサ10において、図6に示した受光素子27から出力されるアナログ交番信号(実際には受光素子27のエミッタ端子から流出された電流が抵抗41によって電圧に変換され、アナログ交番信号となる)は、アンプ42によって増幅された後、2値化回路43へ出力される。このとき、アンプ42の出力をサーミスタ44によって安定化させている。つまり、アンプ42から2値化回路43への出力が周囲温度の影響によって変化しないように、サーミスタ44がアンプ42のゲイン調整(温度補正)を行っている。
2値化回路43は、2値化手段であり、アンプ42からのアナログ交番信号を図7に示した2値化信号(デジタル信号)に変換し、マーク信号として図2で示したベルト制御装置30へ出力する。
駆動回路47はオペアンプで構成される定電流回路などで構成され、制御CPU49からの出力電圧に応じて発光素子23に流れる電流を可変できる回路である。すなわち、駆動回路47は、トランジスタ45と共に光量調整部(光量調整手段)としての機能を果たすものであり、LPF48の出力に基づいてトランジスタ45のベース端子への電流量を変化させることにより、発光素子23の光量調整を行う。
LPF48は、印刷時に、図8(a)に示したような、受光素子27から出力されるアナログ交番信号(1KHz〜2KHz)を図8(b)に示したように平均化(平滑化)して制御CPU49へ出力する。つまり、受光素子27からのアナログ交番信号のうち、所定のカットオフ周波数以下の周波数帯の信号のみを通過させ、それをフィルタ通過信号として制御CPU49へ出力する。
制御CPU49は、ベルト制御装置30内に搭載されており、駆動回路47、トランジスタ45を含め、光量調整部(光量調整手段)および記憶制御部としての機能を果たすものであり、LPF48の出力に基づいてトランジスタ45のベース端子への電流量を変化させることにより、発光素子23の光量調整を行う。制御CPU49、または制御CPU49の周辺素子としてメモリ(記憶部)51を有し、メモリ51はLPF48から出力されたアナログ信号や、発光素子23の駆動電流を設定するための出力電圧などを保持する。
次に、ベルトスケールセンサ(マーク検出装置)10の光量調整の処理について説明する。図10は、本実施形態における光量調整の処理について説明する図である。なお、本実施形態のベルトスケールセンサ(マーク検出装置)10は、図9に示した、制御CPU49がプログラムを実行することで実現される機能である光量調整部と、記憶制御部とを備える。上記各部の一部は制御CPU49がROM又はメモリ51からソフトウェア(プログラム)を読み出して実行することにより上記各部がRAM上にロードされ、上記各部がRAM上に生成されるソフトウェア(プログラム)であってもよい。また、上記各部の一部又は全部を演算処理を行うプロセッサなどのハードウェア回路で置き換えてもよい。
最初に、所定の光量調整実施判定タイミングか否かを判定する(ステップS1)。なお、光量調整実施判定タイミングは任意である。光量調整実施判定タイミングで無い場合(ステップS1:No)、処理を終了する。光量調整実施判定タイミングである場合(ステップS1:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、現在のセンサ出力Vaven(第2の値)を取得する(ステップS2)。なお、Vavenは、図9で示した受光素子27の出力をLPF48で平滑化した出力を、中間転写ベルト113の1周分を取得して平均化した値である。
次に、ベルトスケールセンサ10は、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と、今回得られた現在のセンサ出力Vaven(第2の値)との差が所定の閾値(第1の閾値)以上であるか否かを判定する(ステップS3)。すなわち、ベルトとマーク(ベルトスケール11)との少なくとも一方から反射された反射光を受光して受光素子27が出力した信号から得られたセンサ出力Vave3(第1の値)と、当該第1の値が得られた後に受光素子27が出力した信号から得られたセンサ出力Vaven(第2の値)とを比較して、当該第1の値と、当該第2の値との差が第1の閾値以上であるか否かを判定する。前回のセンサ出力Vave3と、現在のセンサ出力Vavenとの差が所定の閾値(第1の閾値)以上でない場合(ステップS3:No)、処理を終了する。
前回のセンサ出力Vave3と、現在のセンサ出力Vavenとの差が所定の閾値(第1の閾値)以上である場合(ステップS3:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、発光素子23の光量を調整する光量調整を実施し(ステップS4)、処理を終了する。すなわち、光量調整部は、現在のセンサ出力Vaven(第2の値)があらかじめメモリ51(記憶部)に記憶しておいた前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と比較し、所定の閾値(第1の閾値)以上センサ出力が低下している場合(発光素子23の光量が低下している場合)には発光素子23の光量を調整する光量調整を実施する。
なお、所定の閾値(第1の閾値)の設定方法の一例としては、図9を用いて説明した、2値化したマーク信号に影響を与えない程度のセンサ出力の低下量を予め評価等で導出して設定する方法などがあるが、これに限ることはなく任意である。なお、2値化したマーク信号に影響を与えない程度とは、低下したセンサ出力Vavenであっても、目標としているセンサ出力Vave3が出ているときと同等の精度が維持できることを示す。
次に、上記のステップS4での光量調整の処理の詳細について説明する。図11は、光量調整の処理の詳細について説明する図である。
まず、ベルト制御装置30から駆動指示を与えることにより、駆動モータ12を所定の速度で駆動して中間転写ベルト113を動作させる(ステップS11)。次に、所定の出力Vref1で発光素子23を点灯させる(ステップS12)。ここで、Vref1は制御CPU49から駆動回路47に与える電圧であり、このVref1に応じた電流が発光素子23に流れることにより、発光素子23が点灯する。
次に、Vref1を出力することにより発光素子23が点灯した状態で、中間転写ベルト113を1周させる。次に、中間転写ベルト113が1周したか否かを判断する(ステップS13)。中間転写ベルト113が1周していない場合(ステップS13:No)、中間転写ベルト113を1周させている間に、中間転写ベルト113のベルト1周分の現在のセンサ出力(図9の受光素子27の出力をLPF48で平滑化した出力)Vnを任意のサンプリング周期で取得して加算する(ステップS14)。すなわち、ベルト1周分のセンサ出力Vaは、現在のセンサ出力Vnを取得して順次加算することで得られる(Va=Va+Vn)。中間転写ベルト113が1周した場合(ステップS13:Yes)、ベルト1周分のセンサ出力Vaをサンプリング数で割り算することによりベルト1周平均のセンサ出力平均値Vave1を取得する(ステップS15)。すなわち、Vave1=Va/加算回数(サンプリング数)で得られる。なお、Vave1は、図8(b)で示したフィルタ通過信号の波形のベルト1周平均である。
次に、所定の出力Vref2で発光素子23を点灯させる(ステップS16)。Vref2を出力することにより発光素子23が点灯した状態で、中間転写ベルト113を1周させる。次に、中間転写ベルト113が1周したか否かを判断する(ステップS17)。中間転写ベルト113が1周していない場合(ステップS17:No)、中間転写ベルト113を1周させている間に、中間転写ベルト113のベルト1周分の現在のセンサ出力(図9の受光素子27の出力をLPF48で平滑化した出力)Vnを任意のサンプリング周期で取得して加算する(ステップS18)。すなわち、ベルト1周分のセンサ出力Vbは、現在のセンサ出力Vnを取得して順次加算することで得られる(Vb=Vb+Vn)。中間転写ベルト113が1周した場合(ステップS17:Yes)、ベルト1周分のセンサ出力Vbをサンプリング数で割り算することによりベルト1周平均のセンサ出力平均値Vave2を取得する(ステップS19)。すなわち、Vave2=Vb/加算回数(サンプリング数)で得られる。
次に、Vave1とVave2から、光量調整時の目標のセンサ出力Vptr3(目標出力)とするための発光素子23の駆動電圧Vref3を算出する(ステップS20)。なお、本実施形態のベルトスケールセンサ(マーク検出装置)10においては、所定の駆動電圧で発光素子23に流れる電流とセンサ出力の関係は比例関係となっており、この場合、発光素子23の駆動電圧Vref3は下記式(1)で算出することができる。
Vref3={(Vptr3−Vref2)/(Vref2−Vref1)}×(Vave2−Vave1)+Vave2 ・・・(1)
上記式(1)で算出した発光素子23の駆動電圧Vref3で発光素子23を再び点灯させる(ステップS21)。Vref3を出力することにより発光素子23が点灯した状態で、中間転写ベルト113を1周させる。次に、中間転写ベルト113が1周したか否かを判断する(ステップS22)。中間転写ベルト113が1周していない場合(ステップS22:No)、中間転写ベルト113を1周させている間に、中間転写ベルト113のベルト1周分の現在のセンサ出力(図9の受光素子27の出力をLPF48で平滑化した出力)Vnを任意のサンプリング周期で取得して加算する(ステップS23)。すなわち、ベルト1周分のセンサ出力Vcは、現在のセンサ出力Vnを取得して順次加算することで得られる(Vc=Vc+Vn)。中間転写ベルト113が1周した場合(ステップS22:Yes)、ベルト1周分のセンサ出力Vcをサンプリング数で割り算することによりベルト1周平均のセンサ出力平均値Vave3を取得する(ステップS24)。すなわち、Vave3=Vc/加算回数(サンプリング数)で得られる。
次に、ベルト1周平均のセンサ出力平均値Vave3を、光量調整後のセンサ出力(第1の値)としてメモリ51に保存(記憶)させて(ステップS25)、処理を終了する。メモリ51に記憶したセンサ出力平均値Vave3(第1の値)は、発光素子23の光量調整が実施された後、更新して記憶させるようにする。すなわち、記憶制御部は、光量調整部で発光素子23の光量調整が実施された後、ベルトとマーク(ベルトスケール11)との少なくとも一方から反射された反射光を受光して受光素子27が出力した信号から得られた値を第1の値(Vave3)としてメモリ51(記憶部)に記憶させる。そして、次回のセンサ出力Vavenと比較する際には、メモリ51に記憶したセンサ出力平均値Vave3(第1の値)とセンサ出力Vaven(第2の値)とを比較する。なお、上述したように、第1の値(Vave3)および第2の値(Vaven)は、所定期間(ベルト1周分)に受光素子27が出力した信号を平均化した値である。
次に、上記式(1)で説明した、受光素子27の目標のセンサ出力Vptr3と発光素子23の駆動電圧Vref3の関係を説明する。図12は、受光素子の目標のセンサ出力と発光素子の駆動電圧の関係を示す図である。図12の例では、縦軸は受光素子27のセンサ出力Vptrを示し、横軸は発光素子23の駆動電圧Vrefを示している。図12に示すように、発光素子23に駆動電圧Vref1を出力した場合、受光素子27はセンサ出力Vave1を出力する。また、発光素子23に駆動電圧Vref2を出力した場合、受光素子27はセンサ出力Vave2を出力する。このように、受光素子27のセンサ出力Vptrと発光素子23の駆動電圧Vrefとは比例関係を有している。従って、受光素子27の目標のセンサ出力Vptr3を設定した場合、図12における比例関係から発光素子23の駆動電圧Vref3を算出することができる。
このように、本実施形態では、ベルトスケール(マーク)11を検出するベルトスケールセンサ10の光量調整については、受光素子27のセンサ出力が、前回よりも所定の閾値以上に低下した場合のみ光量調整を行う構成となっている。よって、受光素子27のセンサ出力が、前回よりも所定の閾値以上に低下した場合で、光量調整を行ってもセンサ出力が設定された閾値を上回ることができない時に、従来のようにその後の光量調整実施判定タイミングの度に光量調整を繰り返して実施してしまうということを防止することができる。また、光量調整を繰り返して実施することがないので、画像形成装置100のダウンタイムを増加させることを防止できる。
また、本実施形態では、光量調整を実施するか否かを判断するために、従来のように固定の閾値を設定して用いることなく、受光素子27のセンサ出力が、前回よりも所定の閾値(第1の閾値)以上に出力が低下した場合のみ光量調整を行うので、光量調整を繰り返して実施することがなく、さらに所定の閾値(第1の閾値)を任意に設定できる自由度が高いので、受光素子27のセンサ出力を目標値に近づけることができる。そのため、所定の閾値(第1の閾値)を、従来のように異常判定の閾値近傍に限定して設定する必要がないので、ベルト表面速度の検出精度の低下を防止することができ、ベルト表面速度の検出精度を高く維持することができる。
以上、説明したように、本実施形態のマーク検出装置10によれば、前回のセンサ出力と比較して、今回のセンサ出力が所定の閾値以上に出力が低下した場合だけ光量調整を実施するので、何度も繰り返して光量調整が発生することを防止することができる、という有利な効果を達成できる。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。第1の実施形態のベルトスケールセンサ(マーク検出装置)10の光量調整の処理では、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と、今回得られた現在のセンサ出力Vaven(第2の値)との差が所定の閾値(第1の閾値)以上である場合に、発光素子23の光量を調整する光量調整を実施した。
第2の実施形態では、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と、今回得られた現在のセンサ出力Vaven(第2の値)との差が所定の閾値(第1の閾値)以上であると判定された後、さらに前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)が所定の閾値(第2の閾値)未満であるかを判定する処理が追加されることが異なる。そして、センサ出力Vave3(第1の値)が所定の閾値(第2の閾値)未満である場合には、発光素子23の光量調整を実施し、センサ出力Vave3(第1の値)が所定の閾値(第2の閾値)以上である場合には、発光素子23の光量調整を実施しない。以下、第1の実施形態と重複する部分については適宜に説明を省略する。
図13は、受光素子の目標のセンサ出力と発光素子の駆動電圧の関係を示す図である。図13の例では、縦軸は受光素子27のセンサ出力Vptrを示し、横軸は発光素子23の駆動電圧Vrefを示している。図13に示すように、発光素子23に駆動電圧Vref1を出力した場合、受光素子27はセンサ出力Vave1を出力する。また、発光素子23に駆動電圧Vref2を出力した場合、受光素子27はセンサ出力Vave2を出力する。図12を用いて説明したように受光素子27のセンサ出力Vptrと発光素子23の駆動電圧Vrefとは比例関係を有しているが、発光素子23の駆動電圧Vrefには上限閾値Vrefmaxが存在する。図13に示すように、駆動電圧Vrefmax以上に駆動電圧Vrefを大きくしていくと比例関係が成立しない特性となる。従って、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)に対応する駆動電圧Vref3がVrefmax以上である場合、発光素子23の光量調整を実施しても受光素子27のセンサ出力を上げることはできず、不要なダウンタイムを増加させることになるので発光素子23の光量調整を実施しないようにする。
図14は、本実施形態における光量調整の処理について説明する図である。最初に、所定の光量調整実施判定タイミングか否かを判定する(ステップS31)。なお、光量調整実施判定タイミングは任意である。光量調整実施判定タイミングでない場合(ステップS31:No)、処理を終了する。光量調整実施判定タイミングである場合(ステップS31:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、現在のセンサ出力Vavenを取得する(ステップS32)。なお、Vavenは、図9で示した受光素子27の出力をLPF48で平滑化した出力を、中間転写ベルト113の1周分を取得して平均化した値である。
次に、ベルトスケールセンサ10は、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と、今回得られた現在のセンサ出力Vaven(第2の値)との差が所定の閾値(第1の閾値)以上であるか否かを判定する(ステップS33)。前回のセンサ出力Vave3と、現在のセンサ出力Vavenとの差が所定の閾値(第1の閾値)以上でない場合(ステップS33:No)、処理を終了する。
前回のセンサ出力Vave3と、現在のセンサ出力Vavenとの差が所定の閾値(第1の閾値)以上である場合(ステップS33:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、前回の光量調整後の発光素子23の駆動電圧の値Vref3が所定の閾値(第2の閾値)未満であるか否かを判定する(ステップS34)。前回の光量調整後の発光素子23の駆動電圧の値Vref3が所定の閾値(第2の閾値)未満でない場合(ステップS34:No)、処理を終了する。前回の光量調整後の発光素子23の駆動電圧の値Vref3が所定の閾値(第2の閾値)未満である場合(ステップS34:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、発光素子23の光量を調整する光量調整を実施し(ステップS35)、処理を終了する。
すなわち、現在のセンサ出力Vaven(第2の値)があらかじめ記憶しておいた前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と比較し、所定の閾値(第1の閾値)以上センサ出力が低下している場合(発光素子23の光量が低下している場合)であって、発光素子23を発光させる駆動電圧Vref3が上限閾値の駆動電圧Vrefmax未満の場合であれば発光素子23の光量を調整する光量調整を実施し、発光素子23を発光させる駆動電圧Vref3が上限閾値の駆動電圧Vrefmax以上である場合には発光素子23の光量を調整する光量調整を実施しない。なお、所定の閾値(第2の閾値)Vrefmaxは任意に設定できる。
以上、説明したように、本実施形態のマーク検出装置10によれば、前回のセンサ出力と比較して、今回のセンサ出力が所定の閾値以上に出力が低下した場合であって、発光素子23を発光させる駆動電圧Vref3が上限閾値の駆動電圧Vrefmax未満の場合だけ光量調整を実施するので、何度も繰り返して光量調整が発生することを防止することができる、という有利な効果を達成できる。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。第1及び第2の実施形態では、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と、今回得られた現在のセンサ出力Vaven(第2の値)との差が所定の閾値(第1の閾値)以上である場合に、発光素子23の光量を調整する光量調整を実施した。すなわち、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)から現在のセンサ出力Vaven(第2の値)が所定の閾値(第1の閾値)以上に出力が低下した場合に、発光素子23の光量を調整する光量調整を実施した。
第3の実施形態では、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)よりも現在のセンサ出力Vaven(第2の値)が上昇した場合でも対応できるように、受光素子27のセンサ出力が最大出力(固定の閾値)Vptrmax未満(最大値未満)であるか否かを判定する処理、および発光素子23を発光させる駆動電圧が上限の駆動電圧Vrefmax未満(上限未満)であるか否かを判定する処理が追加されることが異なる。そして、受光素子27のセンサ出力が最大出力(固定の閾値)Vptrmax以上である場合には、センサ出力が最大出力Vptrmax未満(最大値未満)となるように発光素子23の光量を低下させるように光量調整を実施する。また、受光素子27のセンサ出力が最大出力(固定の閾値)Vptrmax未満(最大値未満)で、かつ、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)から現在のセンサ出力Vaven(第2の値)が所定の閾値(第1の閾値)以上に出力が低下した場合であって、発光素子23を発光させる駆動電圧が上限の駆動電圧Vrefmax未満(第2の閾値未満)である場合には、発光素子23の光量を増加させるように光量調整を実施する。以下、第1の実施形態および第2の実施形態と重複する部分については適宜に説明を省略する。
図15は、本実施形態における光量調整の処理について説明する図である。最初に、所定の光量調整実施判定タイミングか否かを判定する(ステップS41)。なお、光量調整実施判定タイミングは任意である。光量調整実施判定タイミングでない場合(ステップS41:No)、処理を終了する。光量調整実施判定タイミングである場合(ステップS41:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、現在のセンサ出力Vavenを取得する(ステップS42)。なお、Vavenは、図9で示した受光素子27の出力をLPF48で平滑化した出力を、中間転写ベルト113の1周分を取得して平均化した値である。
次に、ベルトスケールセンサ10は、受光素子27のセンサ出力Vavenが光量調整が不要な範囲の上限未満であるか否かを判定する(ステップS43)。すなわち、受光素子27のセンサ出力Vavenがセンサ出力の最大出力(固定の閾値)Vptrmax未満であるか否かを判定する。受光素子27のセンサ出力Vanenが光量調整が不要な範囲の上限未満でない場合(ステップS43:No)、ステップS46に移行し、ベルトスケールセンサ10は、発光素子23の光量を低下させるように光量調整を実施し(ステップS46)、処理を終了する。つまり、受光素子27のセンサ出力の最大値(上限)以上であれば発光素子23の光量を低下させるように光量調整を実施する。なお、ステップS43の判定処理を行うのは、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)から現在のセンサ出力Vaven(第2の値)が上昇(光量が上昇)したことを検知している状態では、ベルトスケール11のマークが検知できないためである。つまり、ベルトスケール11のマークを検出した時に出力するセンサアナログ信号(アナログ交番信号)を正しく検知できないためである。
受光素子27のセンサ出力Vavenが光量調整が不要な範囲の上限未満である場合(ステップS43:Yes)、すなわち、受光素子27のセンサ出力Vavenがセンサ出力の最大出力(固定の閾値)Vptrmax未満(最大値未満)である場合、ベルトスケールセンサ10は、前回の光量調整後のセンサ出力Vave3(第1の値)と、今回得られた現在のセンサ出力Vaven(第2の値)との差が所定の閾値(第1の閾値)以上であるか否かを判定する(ステップS44)。前回のセンサ出力Vave3と、現在のセンサ出力Vavenとの差が所定の閾値(第1の閾値)以上でない場合(ステップS44:No)、処理を終了する。
前回のセンサ出力Vave3と、現在のセンサ出力Vavenとの差が所定の閾値(第1の閾値)以上である場合(ステップS44:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、前回の光量調整後の発光素子23の駆動電圧の値Vref3が所定の閾値(第2の閾値)未満であるか否かを判定する(ステップS45)。すなわち、発光素子23を発光させる駆動電圧が上限の駆動電圧Vrefmax未満であるか否かを判定する。前回の光量調整後の発光素子23の駆動電圧の値Vref3が所定の閾値(第2の閾値)未満(発光素子23を発光させる駆動電圧が上限の駆動電圧Vrefmax未満)でない場合(ステップS45:No)、処理を終了する。前回の光量調整後の発光素子23の駆動電圧の値Vref3が所定の閾値(第2の閾値)未満(発光素子23を発光させる駆動電圧が上限の駆動電圧Vrefmax未満)である場合(ステップS45:Yes)、ベルトスケールセンサ10は、発光素子23の光量を増加させるように光量調整を実施し(ステップS46)、処理を終了する。
以上、説明したように、本実施形態のマーク検出装置10によれば、前回のセンサ出力よりも今回のセンサ出力が上昇した場合でも光量調整を実施することができる、という有利な効果を達成できる。
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述の各実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上述の各実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、各実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。
また、上述した各実施形態のマーク検出装置10で実行されるプログラムは、インストール可能な形式または実行可能な形式のファイルでフロッピー(登録商標)ディスク、CD(Compact Disk)、CD−R(Compact Disk−Recordable)、CD−ROM(Compact Disc Read Only Memory)、DVD(Digital Versatile Disk)、SDメモリカード(SD memory card)、USBメモリ(Universal Serial Bus memory)等のコンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録して提供するように構成してもよいし、インターネット等のネットワーク経由で提供または配布するように構成してもよい。また、各種プログラムを、ROM等に予め組み込んで提供するように構成してもよい。
10 マーク検出装置(ベルトスケールセンサ)
11 ベルトスケール
12 駆動モータ
13、14 ギヤ
15 駆動ローラ
16 従動ローラ
17 二次転写ローラ
21 反射部
22 遮光部
23 発光素子
24 コリメートレンズ
25 スリットマスク
26 ガラス
27 受光素子
30 ベルト制御装置
40 センサ部
41 抵抗(RL)
42 アンプ
43 2値化回路
44 サーミスタ
45 トランジスタ
46 抵抗
47 駆動回路
48 LPF
49 制御CPU
51 メモリ
100 画像形成装置
101 画像形成装置本体(画像形成部)
102 給紙部
103 画像読取装置
104 自動原稿給送装置(ADF)
105 作像部
106 搬送路
107 レジストローラ
108 光書き込み装置
109 定着部
110 両面トレイ
111 感光体ドラム
112 現像器
113 中間転写ベルト(一次転写ベルト)
114 二次転写対向ローラ
115 搬送部
特許第4676746号公報

Claims (11)

  1. ベルトの移動方向に沿って当該ベルト上に複数設けられたマークに対して光を照射する発光素子と、
    前記発光素子から照射された前記光のうち前記ベルトと前記マークとの少なくとも一方から反射された反射光を受光して信号を出力する受光素子と、
    前記受光素子が出力した信号から得られた第1の値と、当該第1の値が得られた後に前記受光素子が出力した信号から得られた第2の値とを比較して、当該第1の値と、当該第2の値との差が第1の閾値以上であった場合に、前記発光素子の光量調整を実施する光量調整部と、
    を備える、ことを特徴とするマーク検出装置。
  2. 前記光量調整部で前記発光素子の光量調整が実施された後、前記反射光を受光して前記受光素子が出力した信号から得られた値を、前記第1の値として記憶部に記憶させる記憶制御部を、さらに備え、
    前記光量調整部は、前記記憶部に記憶された前記第1の値と、当該第1の値が得られた後に前記受光素子が出力した信号から得られた第2の値とを比較して、当該第1の値と、当該第2の値との差が第1の閾値以上であった場合には、前記発光素子の光量調整を実施する、
    ことを特徴とする請求項1に記載のマーク検出装置。
  3. 前記第1の値および前記第2の値は、所定期間に前記受光素子が出力した信号を平均化した値である、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のマーク検出装置。
  4. 前記受光素子が出力した信号の値と、前記発光素子を発光させるための電圧の値とは比例関係を有し、
    前記光量調整部は、前記第1の値と前記第2の値との差が前記第1の閾値以上であった場合であって、前記比例関係を用いて前記第2の値から求められる前記発光素子を発光させるための電圧の値が第2の閾値未満である場合には、前記発光素子の光量調整を実施し、前記電圧の値が第2の閾値以上である場合には、前記発光素子の光量調整を実施しない、
    ことを特徴とする請求項1または2に記載のマーク検出装置。
  5. 前記光量調整部は、前記第2の値が前記受光素子が出力する信号の最大値未満で、かつ前記第1の値と、前記第2の値との差が前記第1の閾値以上であった場合であって、前記電圧の値が前記第2の閾値未満である場合には、前記発光素子の光量調整を実施し、前記電圧の値が前記第2の閾値以上である場合には、前記発光素子の光量調整を実施しない、
    ことを特徴とする請求項4に記載のマーク検出装置。
  6. 前記光量調整部は、前記第2の値が前記受光素子が出力する信号の最大値以上である場合には、前記発光素子の光量を低下させるように光量調整を実施し、
    前記第2の値が前記受光素子が出力する信号の最大値未満で、かつ前記第1の値と、前記第2の値との差が前記第1の閾値以上であった場合であって、前記電圧の値が前記第2の閾値未満である場合には、前記発光素子の光量を増加させるように光量調整を実施する、
    ことを特徴とする請求項4に記載のマーク検出装置。
  7. 前記ベルトは、無端状ベルトであり、
    前記マークは、前記無端状ベルトの移動方向に沿って等間隔で連続するように設けられる、
    ことを特徴とする請求項1に記載のマーク検出装置。
  8. 請求項1から7の何れか1項に記載のマーク検出装置と、
    ベルトを移動させるための駆動力を伝達する駆動部と、
    前記マーク検出装置の受光素子から出力された信号に基づく制御信号を用いて、前記駆動部を制御して前記ベルトを移動させる速度または位置を制御する制御部と、を備える、
    ことを特徴とするベルト制御装置。
  9. 請求項8に記載のベルト制御装置を備える、ことを特徴とする画像形成装置。
  10. ベルトの移動方向に沿って当該ベルト上に複数設けられたマークに対して光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射された前記光のうち前記ベルトと前記マークとの少なくとも一方から反射された反射光を受光して信号を出力する受光素子とを備えるマーク検出装置のマーク検出方法であって、
    前記受光素子が出力した信号から得られた第1の値と、当該第1の値が得られた後に前記受光素子が出力した信号から得られた第2の値とを比較して、当該第1の値と、当該第2の値との差が第1の閾値以上であった場合に、前記発光素子の光量調整を実施する光量調整ステップと、
    前記光量調整ステップで前記発光素子の光量調整が実施された後、前記反射光を受光して前記受光素子が出力した信号から得られた値を、前記第1の値として記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、を含む、
    ことを特徴とするマーク検出方法。
  11. ベルトの移動方向に沿って当該ベルト上に複数設けられたマークに対して光を照射する発光素子と、前記発光素子から照射された前記光のうち前記ベルトと前記マークとの少なくとも一方から反射された反射光を受光して信号を出力する受光素子とを備えるマーク検出装置に、
    前記受光素子が出力した信号から得られた第1の値と、当該第1の値が得られた後に前記受光素子が出力した信号から得られた第2の値とを比較して、当該第1の値と、当該第2の値との差が第1の閾値以上であった場合に、前記発光素子の光量調整を実施する光量調整ステップと、
    前記光量調整ステップで前記発光素子の光量調整が実施された後、前記反射光を受光して前記受光素子が出力した信号から得られた値を、前記第1の値として記憶部に記憶させる記憶制御ステップと、
    を実行させるためのプログラム。
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