JP4390633B2 - 無端移動部材搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサでの測定結果を用いて駆動源による無端移動部材の移動速度の制御を行う無端移動部材搬送装置および画像形成装置に関する。

一般に、感光体ベルト、中間転写ベルト等の画像形成用の無端移動部材を備えた画像形成装置において、該無端移動部材や該無端移動部材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、該無端移動部材の移動量及び移動位置は正確に制御されることが要求される。
ところが、上記無端移動部材の移動速度が何らかの原因で変動してしまうと、該無端移動部材の移動量及び移動位置も変動してしまう。このため、その無端移動部材や該無端移動部材で搬送される転写材上の画像の位置を高精度に制御することは、一般に大きな問題となっている。

このため、こうした無端移動部材の移動速度変動による画像の位置を高精度に制御するために、転写ベルト、用紙搬送ベルト等の無端ベルト状の移動部材を搬送する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、該回転体の駆動源である駆動モータの回転角速度を制御することが従来の画像形成装置で行われている。
この制御方式は、上記回転体の回転角速度を制御することにより、無端移動部材の移動量（移動位置）を間接的に制御するものである。

また、特許文献１のものや特許文献２のものでは、ベルト表面にマークを形成し、そのマークを光学式のセンサで検出して得られたパルス間隔からベルト移動速度を算出して制御にフィードバックする手法の例が示されている。
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、ベルト移動量を制御に直接用いることができる。

また、本出願人により先に出願されている特許文献３のものは、像担持体表面に等間隔で配列された光学パターンの複数個を同時に読み取れるパターン検出手段を備え、露光器におけるポリゴンミラーの位置信号と、パターン検出手段の信号とを比較してポリゴンミラーの回転駆動を制御する。
特開平６−２６３２８１号公報 特開平９−１１４３４８号公報 特開２００２−２５１０４９号公報

しかしながら、上述した特許文献１、２のように、ベルト表面にマークを形成してそのマークを検出してベルトの移動速度を制御する場合、ベルトの柔軟性・周長偏差などによって一定間隔のマークを切れ目なく全周にわたり加工することは非常に困難であるという問題がある。

例えば、ベルト形成時の金型に凹凸の加工を施してベルト成形することを考えた場合、一般的にベルトの周長を制御するために金型から取り出した後のアニーリング行程で熱が均一に与えられないことや成形後のベルト内部ひずみによって収縮率が全体で不均一になるため、できあがったマークは一定間隔にはならないことが多い。
また、印刷や接着による方法を考える場合にも、ベルトの周長公差が０．２〜０．３％とすると周長５００ｍｍのベルトでは１ｍｍ以上の偏差があり、切れ目なくマークを形成することは非常に困難であることがわかる。

ここで、上述した特許文献１のものは、一回転の速度変動をメモリに蓄えておき、その速度変動を次の周回も再現することによって色ずれを低減する好適なものであるが、略一定間隔で全周にわたって形成されたマークの検出におけるマーク継ぎ目対策についてまで考慮されたものではない。

また、特許文献２のものは、ロータリーエンコーダのような切れ目のない信号出力の場合には有効であるが、ベルト表面にマークを形成した場合、マークの切れ目があるとその部分で速度計測にエラーが生じ、動作が不安定になる問題がある。すなわち、ベルト全周にわたって形成されたマークの検出におけるマーク継ぎ目対策についてまで考慮されたものではない。

また、上述した特許文献３のものは、ポリゴンミラーの位置信号と、光学パターンの複数個を読み取った結果とを比較することで、マーク信号の不均一や汚れ、傷や付着ゴミの影響を受けることなくポリゴンミラーの駆動制御を行うようにする好適なものであるが、無端ベルトの位置標示部の検出信号に対して、その周期よりも短い周期の高分解能信号により位置標示部の継ぎ目対策を行い、無端ベルトを移動させる駆動モータの制御を行うことについてまで考慮されたものではない。

本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、移動部分の全周にわたって形成された位置標示部の検出信号に、位置標示部の継ぎ目、不均一や傷、汚れ、付着ゴミなどによる途切れが発生しても、駆動制御のための信号またはデータを途切れなく出力できるようにすることで駆動手段の制御を安定して行うことができる無端移動部材搬送装置および画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明の第１の態様としての無端移動部材搬送装置は、駆動手段からの動力により無端移動部材を移動（回転、搬送など）させる無端移動部材搬送装置であって、移動部分における移動方向に略一定間隔で全周にわたって位置標示部（マーク、穴など）が配設され、移動部分が移動する際に位置標示部が通過することを検出して信号を出力する２個以上のセンサ手段（マークセンサなど）が、移動部分の移動方向における互いに異なる位置で位置標示部を検出するように配設され、センサ手段から出力される位置標示部の検出信号の周期よりも短い周期の高分解能信号を出力する補間処理手段と、補間処理手段からの出力に基づいて駆動手段の制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする。

上記した補間処理手段は、センサ手段からの位置標示部の検出信号をサンプリングして検出信号の周期を演算する信号周期演算部と、該信号周期演算部で演算された信号周期がｎ分割された周期信号を生成する分割信号生成部と、を備えることが好ましい。

上記した補間処理手段は、センサ手段から出力される位置標示部の検出信号の周期よりも短い周期の高分解能信号を、該検出信号の信号エッジによってリセットされる一定周期間隔のクロック信号によって生成することでもよい。

上記した補間処理手段は、プログラムに基づいて処理を行うコンピュータによって構成されることでもよい。

上記したセンサ手段は、位置標示部の検出信号の有無により正弦波状の出力を行うアナログ出力型であり、上記した補間処理手段は、センサ手段のアナログ出力から信号振幅値によって等位相ごとにパルスを生成し分解能を高める逓倍回路を備えることでもよい。

上記した補間処理手段は、センサ手段からの検出信号の信号不良時、信号不良のない状態と同様の補間信号を生成して出力することが好ましい。

上記した移動部分に配設された位置標示部の継ぎ目を検出する継ぎ目センサ手段をさらに備え、継ぎ目センサ手段による検出結果に基づいて、２個以上のセンサ手段による出力信号から継ぎ目でない位置を測定しているセンサ手段からの信号を選択することが好ましい。

上記した２個以上のセンサ手段からの出力信号の位相を比較する位相比較回路を備え、上記した制御手段は、位相比較回路からの出力をさらに用いて駆動手段の制御を行うことが好ましい。

上記した２個以上のセンサ手段は、移動部分の全周に位置標示部を形成する際に発生する継ぎ目の幅よりも広い間隔が空けられるよう取り付けられていることが好ましい。

上記した補間処理手段によって向上させられる分解能は、無端移動部材を位置決めしようとする必要精度よりも高いことが好ましい。
上記した移動部分はドラム状の部材であることが好ましい。

上記した移動部分は無端移動部材の表面または裏面であり、該無端移動部材は無端ベルトであり、無端移動部材搬送装置は、駆動手段からの駆動トルクを得て回転する駆動ローラを含む複数のローラと、複数のローラに掛け渡された無端ベルトとからなるベルト搬送装置であることが好ましい。

上記した無端移動部材搬送装置は、駆動手段からの駆動トルクを得て回転する駆動ローラを含む複数のローラと、複数のローラに掛け渡された無端移動部材とからなるベルト搬送装置であり、上記した移動部分は、無端移動部材を張架しているローラの何れかであることであってもよい。

上記した無端移動部材搬送装置は、駆動手段からの駆動トルクを得て回転する駆動ローラを含む複数のローラと、複数のローラに掛け渡された無端移動部材とからなるベルト搬送装置であり、上記した移動部分は、駆動手段と連動するロータリーエンコーダであることであってもよい。

また、本発明の第２の態様としての画像形成装置は、本発明の第１の態様としての無端移動部材搬送装置と、各色の画像を用紙に形成するための電子写真方式による電子プロセス部とを備え、上記した移動部分は、電子プロセス部における感光体ベルトであることを特徴とする。

本発明の第１の態様としての無端移動部材搬送装置と、画像を用紙に形成するための電子プロセス部とを備え、上記した移動部分は、電子プロセス部の画像を用紙に転写するための転写ベルトまたは中間転写ベルトであってもよい。

本発明の第１の態様としての無端移動部材搬送装置と、インクジェット方式により画像を用紙に形成するインクジェット画像形成部とを備え、上記した移動部分は、紙搬送ローラまたは紙搬送ベルトであってもよい。

以上のように、本発明によれば、無端移動部材の全周にわたって形成された位置標示部の検出信号に、位置標示部の継ぎ目、不均一や傷、汚れ、付着ゴミなどによる途切れが発生しても、駆動制御のための信号またはデータを途切れなく出力できるため、駆動手段の制御を安定して行うことができる。

次に、本発明に係る無端移動部材搬送装置および画像形成装置をタンデムタイプのカラー画像形成装置に適用した一実施形態について、図面を用いて詳細に説明する。
本実施形態のカラー画像形成装置は、ベルトマークに継ぎ目があっても切れ目のない連続した信号を得ることで安定した駆動制御を行うことができる好適なものを例示している。

本発明の好適な実施形態としてのカラー画像形成装置の例について、図１を参照して説明する。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）、上流側から順に、各色のトナー画像を用紙２に形成するための電子プロセス部１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｃがそれぞれ配設された、所謂タンデムタイプといわれるものである。これらの電子プロセス部１は画像形成部として機能する。

電子プロセス部１Ｋは黒、電子プロセス部１Ｍはマゼンタ、電子プロセス部１Ｃはシアン、電子プロセス部１Ｙはイエローの各画像を形成するものであり、各電子プロセス部は形成する画像の色が異なるだけで、内部構成は各電子プロセス部とも共通である。よって、以下の説明では、電子プロセス部１Ｋについて具体的に説明するが、他の電子プロセス部については、電子プロセス部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。

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と、他方が従動回転させられる従動ローラである搬送ローラ４、５によって回動可能に支持されたエンドレスベルトからなり、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は最初の電子プロセス部１Ｋに搬送され、ここで黒の画像が転写される。

電子プロセス部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、レーザスキャナーが用いられ、レーザ光源からのレーザ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。

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８Ｙからの黒画像に対応した露光光１２Ｋ、本例ではレーザ光により露光され、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。

このようにして、電子プロセス部１Ｋで単色（黒）を転写された用紙２は、搬送ベルト３によって次の電子プロセス部１Ｍに搬送される。電子プロセス部１Ｍでは、上述した電子プロセス部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。

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虞がある。

こうした色間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。

本実施形態は、特に上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ことができ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１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、搬送ベルト３の厚み変動、ローラの偏心、駆動モータ（駆動手段）の速度ムラにより、図２に示すような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では各色の位置が合わない画像が出力されてしまう場合があり、色ずれ、色変わりなどの画質劣化の原因となっている。

従来技術のように搬送ベルト上にマークを形成し、そのマークを例えば図３に示したような光学式のセンサにより読みとり、その信号の時間間隔から速度を算出して駆動モータの制御を行うことによっても、上述のような搬送ベルトの速度ムラ・位置決め誤差に対する一定の低減はできるが、実際に搬送ベルト上にマークを形成しようとするとマークの先端と終端を合わせることは、従来技術として上述したように非常に困難であり、一般的には図４に示すようにマークに継ぎ目ができてしまう。

このため、上述した従来のベルト搬送装置では、マークの継ぎ目部分によって信号の不連続部分が発生してしまい、例えば一般的なモータ制御アルゴリズムであるＰＬＬによって速度制御しようとする場合、図５に示すように基準クロックとセンサ信号の位相差が継ぎ目の不連続部分（マーカ不連続部分）により大きく変動し制御が不安定になってしまっていた。
以下に、この様な問題を解決し、高精度に位置決めが行える本発明のベルト搬送装置について説明をする。

本発明の好適な実施形態としてのカラー画像形成装置は、継ぎ目のあるマークを用いても切れ目のない連続した信号を得ることができ、このことにより安定したベルト駆動制御を行うことができるものである。
すなわち、ベルト上のマークを光学的なセンサで読みとる場合、ベルトに一定間隔でマークを生成するときにできてしまう繋ぎ目、ゴミや傷などにより信号がとぎれてしまう問題に対して、モータ制御に問題を引き起こすことのないよう、とぎれなくモータ制御に必要な信号あるいはデータを出力する方法を提供するものである。
また、２つのセンサ信号を弁別したときに生じるセンサ信号の位相差による誤差を解消できるものである。

本実施形態としての無端移動部材搬送装置は、モータからの駆動トルクを得て無端移動部材を移動（回転、搬送など）させる無端移動部材搬送装置において、無端移動部材（搬送ベルト３）は表面もしくは裏面に搬送方向に略一定間隔で全周にわたって形成された位置標示部（マークまたは穴）を有し、無端移動部材の近傍に配置されて上記したマークまたは穴が通過することを検出し信号を発生する２個以上のマークセンサ１５（１５ａ，１５ｂ）と、そのマークセンサから出力されるマーク間隔周期の信号の分解能を向上させた信号を出力する補間処理部とを有し、上記２個以上のマークセンサがマークの移動方向において異なる位置を検出するように配置されている。

図６に無端移動部材の例として搬送ベルトに適用した場合のマークと、本発明に係るマークセンサ１５との概念図を示す。ベルト搬送装置としての駆動系の基本構成は、図４に示したものと同様であってもよい。
なお、ベルト搬送装置の実施例では駆動部分にモータと減速機が示してあるが、駆動力源の構成はどのようなものであっても良い。またマークはベルト表面上に形成した例を示してあるが裏面に形成しても良い。

マークセンサ１５（１５ａ，１５ｂ）は、図６に例示するように、連続して形成されているマークの移動方向に位置をずらすようにして、搬送ベルト３の近傍に配設されている。
このマークセンサは、形成されたマークを検出できるものであればいかなる手段であってもよい。図３に示す例では光学式のセンサによって反射率の変化によるマークを検出する構成としたが、マークが磁気パターンの場合には磁気ヘッドを用いることとしてよく、エンコーダ出力が必要であればエンコーダ用のリニアスケールを接着しエンコーダヘッドを利用することとしてもよい。

マークの繋ぎ目部分ではマークの検出信号が途絶えてしまうので、図７に示すように、マークの不連続部分を検知することでマークの継ぎ目部分と判断することができる。センサ信号の周期をベースクロックでカウントして、一定のしきい値以上のカウント値（周期）になったところで、繋ぎ目と判断して繋ぎ目信号を出力するように構成すればよい。

ここで、センサ２個を使って繋ぎ目処理を行わせようとする場合、簡単にはマークの繋ぎ目部分で、もう一方のセンサ信号を選択して利用するようにすればよい。
図８に２つのセンサ信号を繋ぎ目信号を用いて選択したときの波形の例を示す。図８に示す波形のように繋ぎ目信号で波形を選択する場合、２つのセンサの信号位相（矩形信号のエッジの位置）がそろっていないと、信号を切り換えたときに位相差の分だけ位置ずれが生じたように検出される。

例えば本発明の目的であるカラー画像形成装置の位置決めとしては１０μｍ程度の位置決めが要求されるが、マークのピッチが１００μｍで有るとすれば、２つのセンサの位相によって最大マークピッチである１００μｍの計測誤差を生んでしまうことになる。この計測誤差はマークピッチの（周期）分解能で規定されるので、十分な分解能が得られていれば問題にはならない。しかしながら、１０μｍレベルの分解能をもつエンコーダなどの位置検出装置はコストが高く、量産品には使用できない。また、本発明でターゲットとしている画像形成装置における無端ベルトなどは、搬送時の上下動やうねりなどのため分解能の高いマーク検出をすることが難しい。

本発明では上述のような２つのセンサ信号を切り換えたときでも計測位置精度を確保するために、擬似的に分解能を高める手段を用いることで解決する手段を提供している。本発明では上記問題を解決するために、「位置標示部（マークまたは穴）の検出信号の周期よりも短い周期の高分解能信号を出力する補間処理部」をマークセンサ１５ａ，１５ｂそれぞれの出力に対して備えている。補間処理部はマーク信号の間隔周期を補間して分解能を高める機能を有する処理を行う部分で、以下の各実施例でも説明するようないくつかの手法が利用できる。

補間によって分解能を高められた信号（高分解能信号）は、２つのセンサの位相差が有ったとしても、補間信号の周期以上の位相差は発生しなくなる。
例えば図９に示す回路で、図１０に示すように補間信号を同一クロックで生成すれば、選択するセンサ信号を切り換える前後での位相差を全くなくすことができ、きわめて正確な位置検出を行うことができるようになる。
この図９に例示する回路は、センサ１，２それぞれの出力に対して補間処理回路を配設し、２つのセンサ信号を逓倍して足し合わせることで分解能を擬似的に高め、両センサ間の位相が異なっていても図１０に示すような連続的な位置データを得られるようにしたものである。

補間処理部は、図１１に示すように、マークセンサの信号をサンプリングしてマークセンサの信号の周期を演算する信号周期演算部と、該信号周期演算部で得られた信号周期のｎ分割した周期信号を生成する分割信号生成部（周期分割部およびパルス発生回路）とを備えて構成されている。

信号周期演算部は、例えば図１２の波形に示すようにカウンタを使って信号周期を演算することができる。マークセンサの信号でリセットがかかる様にカウンタを構成しておき規準クロック信号でカウントを行うと、図１２に示すように信号周期に応じたカウント数Ｔ１、Ｔ２・・Ｔｎが得られる。Ｔｎにクロック周期を掛けた値が信号の周期となる。
ここで得られた信号周期を周期分割部により所望の分割数で割った周期のパルスをパルス発生回路によって発生させる「分割信号生成部」から得られる出力はセンサ信号を分割した信号となる。このとき図１２に示すようにカウントデータはマーク信号のエッジが発生するとデータ更新される。

補間処理部の第２の実施例として、例えば図１３に示すような、Ｆ／Ｖ変換とＶＣＯ（電圧制御発振器）とを使った構成としてもよい。
Ｆ／Ｖ変換器は周波数（frequency）を電圧（voltage）に変換する回路で、信号周波数に対応した電圧を取り出すことができる。ＶＣＯは電圧に応じた周波数のパルスを発生させるものであり、Ｆ／Ｖ変換器と逆の作用を持つ。
Ｆ／Ｖ変換器によって得られた周波数に対応する電圧によって、ＶＣＯで発信させるパルス周波数を調整することにより、センサ信号周波数に比例した周波数のパルスが得られることになり、変換係数を任意に選ぶことにより、周期を分割した信号を得ることができる。

さらに、補間処理部の第３の実施例として、マークセンサの信号周期より短く、そのマークセンサの信号エッジによってリセットされる一定周期間隔のクロック信号によって補間する手段によって構成されることとしてもよい。
図１４に構成の概念図を、図１５に波形の例をそれぞれ示す。マーク信号の分解能を擬似的に向上させる手段としては一定周期のクロック信号によって補間しても良い。

ただし、クロック信号はセンサ信号周期が変化しても一定周波数なので、クロック一周期を超えるような速度変動がある場合には誤差を生じてしまう。本発明により制御しようとしている電子写真方式の画像形成装置では、感光体や中間転写ベルト、紙などは一定速度で搬送されるように構成されているので、クロック補間の構成も誤差の少ない状態で利用することができる。

また、マークセンサがマークの有無により正弦波状の出力がえられるアナログ出力型である場合、補間処理部の第４の実施例として、マークセンサのアナログ出力から信号振幅値によって等位相ごとにパルスを生成し分解能を高める逓倍回路によっても構成可能である。

図１６に、正弦波を角度位相に２０分割したデータをプロットした波形を示す。
正弦波の振幅に対する角度位相はＡｓｉｎ｛振幅強度｝で計算できるが、本例のように２０分割しようと思えば、図中に示している横線のレベル０．３０９…、０．５８８…、０．８０９…などをしきい値にしてパルス波形を生成することにより、センサ出力の分解能を向上させることができる。
正弦波はπ／２と３π／２の角度でピークを持つため、角度に対する振幅変化が低下してしまうが、マークセンサの出力として同時に９０°位相のずれた信号を取り出せばｃｏｓθの波形となり、図１６に示すようにリニアに近い部分を連続的に利用することが可能となり、より精度を上げることができる。

以上のように、本実施形態によれば、センサを２個以上使うことによってゴミや付着物による誤動作を他のセンサ出力によって補完することができる。このため、より安定した信号出力を得ることができる。

また、マークセンサの分解能をマークピッチよりも向上させることで、検出分解能を高めて制御性能を向上させることができると共に、２つのセンサ信号を弁別したときに生じるセンサ信号の位相差による誤差を解消することができ、高精度な位置決めが実現可能となる。

なお、上述した各実施例としての補間処理部については、第５の実施例として、センサからの信号により繋ぎ目もしくはゴミや傷による信号不良を検知し、信号不良時にもセンサ信号による補間信号の更新やリセットを行わずに、信号不良のない状態と同様の補間信号を生成して出力する構成としてもよい。
図１７に、この第５の実施例による出力信号の概念図を示す。上述した各実施例の構成では、繋ぎ目を検出し、繋ぎ目を検出していない方のセンサ信号を選択して位置検出を行うこととして説明したが、上述の電子写真方式で用いる場合などについては一定速度での搬送となるので、繋ぎ目の部分でリセットせずに補間信号を連続的に出力する構成としてもさほど精度には影響しないことが多い。また、補間処理によって分解能を向上しているため、２つのセンサの位相誤差も分解能以上にはならないことから、両方のデータを同時に取り込んで位置データとして採用しても良い。

この第５の実施例によれば、２つのセンサを同時に読み込むことでマークの検出領域を広げる効果もあるので、マークの隣接ピッチ誤差を低減することができ、より高精度なセンシングが可能となる。

また、本発明の他の実施形態として、マークセンサとは別にマークの継ぎ目を検出するための継ぎ目マークセンサ（継ぎ目センサ手段）を有する構成としてもよい。
他の実施形態における構成例を図１８に示す。例えばあらかじめマークが印刷されたテープを貼り付ける方法でベルトやドラム状にマーク部を形成した場合、テープの繋ぎ目がマークの繋ぎ目として現れるが、このようなマークの繋ぎ目部分ではセンサの信号が不安定になりやすく、繋ぎ目付近の精度が劣化してしまうことがある。
そこで搬送ベルトにおける繋ぎ目部分に継ぎ目マーク（継ぎ目標示部）を配設しておき、その継ぎ目マークを専用の継ぎ目マークセンサなど別センサで検出する構成とすることにより、複数のマークセンサからの信号の内、継ぎ目でない位置を測定しているマークセンサからの出力信号を信号選択回路で確実に選択できるようにすることができる。

また、上述した各実施形態について、例えば図１９に示すように、複数のマークセンサからの出力信号の位相を比較する位相比較回路をさらに備え、その位相比較回路からの位相出力も用いて制御手段が駆動モータの駆動制御を行うこととしてもよい。
この構成によれば、上述した各実施形態により継ぎ目のない安定した信号出力を得ることができると共に、搬送ベルトの搬送速度だけではなく、位相の変化により搬送ベルトの伸びも検出することができ、より高精度なモータ駆動制御を行うことができる。

また、上述した各実施形態について、繋ぎ目部分でも正確な位置情報を得ようとすれば、一方のセンサが繋ぎ目を検出しているときにもう一方は繋ぎ目ではない部分を検出している必要がある。
このため、上述した複数のマークセンサは、１つのセンサが繋ぎ目を検出しているときに他のセンサが繋ぎ目ではない部分を検出するように配設されることが好ましい。

また、上述のように、２つのセンサの位相差による誤差は最大でも、信号分解能以下になる。よって、位置決めしようとする精度よりも高い分解能での補間処理を行うと良い。

また、上述したブロック回路図で示した補間処理回路や位相比較回路といった信号処理部分は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）を用いてソフト的に構成することも可能である。複雑な信号処理を行う場合にはＤＳＰを用いれば論理回路をハードウェアで構成することなく、容易に動作確認、デバッギングなどが行える。
すなわち、上記の信号処理部分をプログラムに基づいて処理を行うコンピュータによって構成することとしてもよい。

また、上述した各実施形態では、無端移動部材搬送装置における無端移動部材の移動速度を測定するために位置標示部（マークまたは穴）が移動方向の略一定間隔で全周に配設されて無端移動部材と連動する移動部分が、その無端移動部材自身であることとして説明したが、このものに限定されず、例えばドラム状の部材、無端ベルト、ドラムまたはベルト状感光体、転写ベルトまたは中間転写ベルト、そうした無端ベルトを張架しているローラ、駆動手段（モータ）に連動して回転するロータリーエンコーダなどであってもよい。
この移動部分が無端ベルトとして適用される場合、無端移動部材搬送装置は、モータ（駆動手段）からの駆動トルクを得て回転する駆動ローラを含む複数のローラと、複数のローラに掛け渡された無端ベルトとからなるベルト搬送装置となる。

また、上記移動部分がドラムまたはベルト状感光体に適用される場合、画像形成装置はそのドラムまたはベルト状感光体により電子写真方式で用紙２に画像形成を行うものとなる。
この構成によれば、感光体における速度・位置決め誤差を非常に少なくすることができるので、倍率誤差、画像ゆがみなどの少ない、高品質な画像形成が可能となる。

また、上記移動部分が、カラー画像形成装置における電子プロセス部の画像を用紙に転写するための転写ベルトまたは中間転写ベルトに適用される場合、転写ベルトや中間転写ベルトの速度安定性、位置決め精度を大きく向上させることができる。
このため、図１に示したようなタンデム式のカラー画像形成装置における各色の電子プロセス部から用紙２への画像の転写をより高精度に行うことができ、転写ベルトや中間転写ベルトの速度安定性、位置決め精度が画質に与える影響は非常に大きいため、本発明を利用することによって高画質な画像出力を得ることができる。

また、上記移動部分は、無端ベルトを張架しているローラや、駆動手段（モータ）に連動して回転するロータリーエンコーダに適用されても、同様に実現することができる。
すなわち、駆動ローラを含む複数のローラの何れか、またはロータリーエンコーダなどに位置標示部（マークまたは穴）が配設され、マークセンサがその位置標示部を検出する構成であっても、上述した各実施形態と同様に位置標示部を検出し、速度を算出し、安定した信号出力を得ることができるため、駆動手段の制御を安定して行うことができる。

また、上述した各実施形態では、カラー画像形成装置をレーザ方式として説明したが、インクジェット方式であってもよい。すなわち、インクジェット方式により画像を用紙に記録する記録ヘッド（インクジェット画像形成部）を備え、その記録ヘッドにより無端移動部材を用いて用紙に画像を形成する構成であってもよい。
この構成の場合、上記移動部分は紙搬送ローラあるいは紙搬送ベルトであってよい。

本発明の実施形態としてのカラー画像形成装置の構成例を示す図である。 ベルト搬送装置の速度変動による位置決め誤差を示す波形図である。 光学式のマークセンサの構成例を示す断面図である。 ベルト搬送装置としての駆動系の基本構成とマークの継ぎ目を示す斜視図である。 基準クロックとセンサ信号の位相差を示す波形図である。 本発明に係る搬送ベルトのマークセンサ１５周りを示す斜視図である。 カウントデータとしきい値からマークの不連続部分を判断する例を示す波形図である。 ２つのセンサ信号を繋ぎ目信号を用いて選択したときの例を示す波形図である。 本発明の実施形態における回路構成の概要を示すブロック図である。 補間信号を同一クロックで生成した場合の出力信号を示す波形図である。 補間処理部の第１の構成例を示すブロック図である。 信号周期演算部がカウンタを使って信号周期を演算する例を示す波形図である。 補間処理部の第２の構成例を示すブロック図である。 補間処理部の第３の構成例を示すブロック図である。 該第３の構成例による補間クロック信号の例を示す波形図である。 補間処理部の第４の構成例として正弦波を角度位相に２０分割した例を示す波形図である。 補間処理部の第５の構成例による出力信号を概念的に示す波形図である。 本発明の他の実施形態によるマークセンサ１５周りを示す斜視図である。 位相比較回路をさらに備えた場合の回路構成の概要を示すブロック図である。

符号の説明

１Ｋ，１Ｍ，１Ｙ，１Ｃ 電子プロセス部
２ 用紙（記録紙）
３ 搬送ベルト（無端移動部材、かつ移動部分）
４，５ 搬送ローラ
６ 給紙トレイ
７ 感光体ドラム
８ 帯電器
９ 露光器
１０ 現像器
１１ 感光体クリーナ
１２ 露光光（レーザビーム）
１３ 転写器
１４ 定着器
１５ マークセンサ（センサ手段）

Claims (17)

1. 駆動手段からの動力により無端移動部材を移動させる無端移動部材搬送装置であって、
   移動部分における移動方向に略一定間隔で全周にわたって位置標示部が配設され、
   前記移動部分が移動する際に前記位置標示部が通過することを検出して信号を出力する２個以上のセンサ手段が、前記移動部分の移動方向における互いに異なる位置で前記位置標示部を検出するように配設され、
   前記センサ手段から出力される前記位置標示部の検出信号の周期よりも短い周期の高分解能信号を出力する補間処理手段と、
   前記補間処理手段からの出力に基づいて前記駆動手段の制御を行う制御手段とを備えたことを特徴とする無端移動部材搬送装置。
2. 前記補間処理手段は、
   前記センサ手段からの前記位置標示部の検出信号をサンプリングして検出信号の周期を演算する信号周期演算部と、
   該信号周期演算部で演算された信号周期がｎ分割された周期信号を生成する分割信号生成部と、を備えたことを特徴とする請求項１記載の無端移動部材搬送装置。
3. 前記補間処理手段は、前記センサ手段から出力される前記位置標示部の検出信号の周期よりも短い周期の前記高分解能信号を、該検出信号の信号エッジによってリセットされる一定周期間隔のクロック信号によって生成することを特徴とする請求項１記載の無端移動部材搬送装置。
4. 前記補間処理手段は、プログラムに基づいて処理を行うコンピュータによって構成されることを特徴とする請求項１記載の無端移動部材搬送装置。
5. 前記センサ手段は、前記位置標示部の検出信号の有無により正弦波状の出力を行うアナログ出力型であり、
   前記補間処理手段は、前記センサ手段のアナログ出力から信号振幅値によって等位相ごとにパルスを生成し分解能を高める逓倍回路を備えたことを特徴とする請求項１記載の無端移動部材搬送装置。
6. 前記補間処理手段は、前記センサ手段からの検出信号の信号不良時、信号不良のない状態と同様の補間信号を生成して出力することを特徴とする請求項１から５の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
7. 前記移動部分に配設された前記位置標示部の継ぎ目を検出する継ぎ目センサ手段をさらに備え、
   前記継ぎ目センサ手段による検出結果に基づいて、前記２個以上のセンサ手段による出力信号から継ぎ目でない位置を測定しているセンサ手段からの信号を選択することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
8. 前記２個以上のセンサ手段からの出力信号の位相を比較する位相比較回路を備え、
   前記制御手段は、前記位相比較回路からの出力をさらに用いて前記駆動手段の制御を行うことを特徴とする請求項１から７の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
9. 前記２個以上のセンサ手段は、前記移動部分の全周に前記位置標示部を形成する際に発生する継ぎ目の幅よりも広い間隔が空けられるよう取り付けられていることを特徴とする請求項１から８の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
10. 前記補間処理手段によって向上させられる分解能は、前記無端移動部材を位置決めしようとする必要精度よりも高いことを特徴とする請求項１から９の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
11. 前記移動部分はドラム状の部材であることを特徴とする請求項１から１０の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
12. 前記移動部分は前記無端移動部材の表面または裏面であり、該無端移動部材は無端ベルトであり、
    前記無端移動部材搬送装置は、駆動手段からの駆動トルクを得て回転する駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに掛け渡された前記無端ベルトとからなるベルト搬送装置であることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
13. 前記無端移動部材搬送装置は、駆動手段からの駆動トルクを得て回転する駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに掛け渡された前記無端移動部材とからなるベルト搬送装置であり、
    前記移動部分は、前記無端移動部材を張架しているローラの何れかであることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
14. 前記無端移動部材搬送装置は、駆動手段からの駆動トルクを得て回転する駆動ローラを含む複数のローラと、前記複数のローラに掛け渡された前記無端移動部材とからなるベルト搬送装置であり、
    前記移動部分は、前記駆動手段と連動するロータリーエンコーダであることを特徴とする請求項１から１１の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置。
15. 請求項１から１４の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置と、各色の画像を用紙に形成するための電子写真方式による電子プロセス部とを備え、
    前記移動部分は、前記電子プロセス部における感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１から１４の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置と、画像を用紙に形成するための電子プロセス部とを備え、
    前記移動部分は、前記電子プロセス部の画像を用紙に転写するための転写ベルトまたは中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
17. 請求項１から１４の何れか１項に記載の無端移動部材搬送装置と、インクジェット方式により画像を用紙に形成するインクジェット画像形成部とを備え、
    前記移動部分は、紙搬送ローラまたは紙搬送ベルトであることを特徴とする画像形成装置。

Images