JP4455978B2 - マーク検出装置と駆動制御装置とベルト駆動装置と画像形成装置 - Google Patents

Description

この発明は、無端ベルト部材を適切に回動させるためのマーク検出装置、それを備えた駆動制御装置、それらと無端ベルト部材等からなるベルト駆動装置、およびそれを備えた複写機，プリンタ，ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置として、複数個の感光体（第１の像担持体）上にそれぞれ形成された各単色トナーによる単色画像を中間転写体（第２の像担持体）上に順次転写してその各単色画像を重ね合わせた合成カラー画像を形成させる複数個の１次転写部（１次転写手段）と、それによって中間転写体上に形成された合成カラー画像を用紙上に一括転写する２次転写部（２次転写手段）とを備えたものや、感光体上に順次形成される各単色トナーによる単色画像を中間転写体上に順次転写してその各単色画像を重ね合わせた合成カラー画像を形成させる１次転写部と、それによって中間転写体上に形成された合成カラー画像を用紙上に一括転写する２次転写部とを備えたものがある。

このような画像形成装置、例えばベルト状の感光体（感光体ベルト）や中間転写体（中間転写ベルト）、用紙搬送ベルト等の画像形成用の無端ベルト部材を備えた画像形成装置においては、無端ベルト部材やそれで搬送される用紙（転写材）上の画像（トナー画像）の位置合わせを高精度に行うために、その無端ベルト部材（実際はその移動面）の移動量およ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、無端ベルト部材の移動速度は、それに接触する部材から受ける負荷変動などの種々の要因によって変動しやすく、無端ベルト部材の速度変動を完全になくすことは極めて困難である。そのため、無端ベルト部材が何らかの原因で変動すると、その移動速度，移動量，および移動位置も変動し、その無端ベルト部材やそれで搬送される用紙上の画像の位置誤差を高精度に抑制することが困難になるという問題がある。

そこで、そのような問題を解消するため、無端ドラム状部材や駆動ローラ（無端ベルト部材を移動させるためのもの）の回転角速度の変動による画像の位置誤差を高精度に抑制するために、無端ドラム状部材の回転軸や駆動ローラの回転軸にロータリエンコーダを直結し、このロータリエンコーダによって検出された無端ドラム状部材や駆動ローラの回転角速度に基づいて、その無端ドラム状部材や駆動ローラの駆動手段である駆動モータの回転角速度を制御するようにした画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１参照）。この画像形成装置は、無端ドラム状部材や駆動ローラの回転角速度を制御することにより、その無端ドラム状部材や無端ベルト部材の移動量（移動位置）を間接的に制御するものである。

一方、ベルト（無端ベルト部材）の外周面（表面）または内周面（裏面）にその移動方向に沿って所定間隔で連続するようにマーク（又は穴）を形成し、そのマークをセンサ（マークセンサ）によって検出して得られたパルス間隔からベルト面の移動速度を算出して駆動制御にフィードバックするようにした画像形成装置も提案されている（例えば特許文献２〜４参照）。この画像形成装置によれば、ベルト表面の挙動を直接観測できるため、その移動量を直接制御することができる。これにより、ベルトを駆動させるための駆動ローラの偏心、駆動ローラとベルトの滑り、そしてベルトの厚み偏差による検出誤差を低減でき、高い精度で駆動制御を行うことが可能になる。
特許第３１０７２５９号公報 特開平６−２６３２８１号公報 特開平９−１１４３４８号公報 特開平１１−２４５０７号公報

しかしながら、一般に、無端ベルト部材の厚みをその移動方向（回動方向）にわたって均一に形成することは極めて困難である。また、無端ベルト部材の厚みは、ベルト移動中に加わるテンションにより変形することで変化する。そのため、無端ベルト部材が移動している間、その無端ベルト部材（マーク）とマークセンサとの間の間隔が変動する。また、無端ベルト部材を支持する複数の支持部材間におけるベルト部分でマークの検出を行う場合には、その無端ベルト部分が振動することによっても、その無端ベルト部材とマークセンサとの間の間隔が変動する。さらに、マークセンサの取り付け時に規定範囲を越える角度（角度誤差）が生じてしまうことがある。

そのため、無端ベルト部材における複数のマークを光学的に検出する場合、つまり無端ベルト部材の光照射面（マーク）に対してビーム（光束）を照射する光照射手段とその光照射面からの反射光を受光する受光手段とを有する光反射型のマークセンサを用いて検出する場合、上述したような無端ベルト部材の厚みや振動によってマークセンサと光照射面の間隔（検出距離）の変動が規定範囲を越えたり、そのマークセンサの取り付け時にその取り付け角度が規定範囲を越えたりした場合には、光照射手段から光照射面へ照射されるビームの光軸と光照射面との角度が画像品質に影響しない範囲を越えることにより、マーク検出のタイミングがずれ、検出誤差が生じてしまうという問題があった。

この発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、無端ベルト部材における複数のマークを光学的に検出する場合の検出誤差を小さくし、無端ベルト部材の速度制御又は位置制御を適切に行えるようにすることを目的とする。

この発明は、上記の目的を達成するため、マーク検出装置，駆動制御装置，ベルト駆動装置，および画像形成装置を提供する。

請求項１の発明によるマーク検出装置は、無端ベルト部材の移動方向に沿って所定の間隔で連続するように複数のマークが形成されたスケールを光学的に検出して、該無端ベルト部材の移動時に上記マークの有無に応じた電気信号を出力するマーク検出装置であって、上記無端ベルト部材の上記スケールが形成された光照射面に対して平行光束を照射する光照射手段と、該光照射面からの反射光を受光する受光手段と、上記光照射面の変動を抑制する変動抑制手段とを備え、該変動抑制手段に、上記無端ベルト部材の上記光照射面の近傍部分をその外周面側と内周面側から上記移動方向に移動可能に押さえる押さえ部材を備え、上記押さえ部材を、上記無端ベルト部材の上記スケールがある側の面を押さえる第１の押さえ部材と、上記無端ベルト部材の上記スケールがない側の面を押さえる第２の押さえ部材とによって構成すると共に、上記光照射手段および上記受光手段を当該マーク検出装置の筐体に収納し、該筐体に、上記光照射手段から上記光照射面へ平行光束を照射するための第１の開口部と、上記受光手段が上記光照射面からの反射光を受光するための第２の開口部とを加工形成し、上記筐体の上記第１，第２の開口部側の面に該各開口部を塞がないように上記第１の押さえ部材を配設し、上記筐体および上記第１の押さえ部材を上記無端ベルト部材の上記スケールがある外周面の下方に配置すると共に、上記第１の押さえ部材を、上記筐体より上記移動方向の長さが長く、該筐体と接触していない部分が上記無端ベルト部材の上流側になるようにし、その接触していない部分にクリーニング用の開口部を形成したものである。

請求項２の発明によるマーク検出装置は、請求項１のマーク検出装置において、上記押さえ部材を、上記無端ベルト部材の外周面と内周面に対向する面にそれぞれ短繊維を植毛したものである。

請求項３の発明によるマーク検出装置は、請求項１又は２のマーク検出装置において、上記第２の開口部を上記第１の開口部より開口面積が大きくなるようにしたものである。

請求項４の発明によるマーク検出装置は、請求項１〜３のいずれかのマーク検出装置において、上記第１の開口部に、上記光照射手段からの平行光束を上記マークの上記移動方向の幅と同じ幅に整形して上記光照射面に照射するためのスリットを設けたものである。
請求項５の発明によるマーク検出装置は、請求項１〜４のいずれかのマーク検出装置において、上記光照射手段と上記受光手段とを上記無端ベルト部材の上記移動方向に直交する幅方向に並んで配置したものである。

請求項６の発明による駆動制御装置は、請求項１〜５のいずれかのマーク検出装置を備えると共に、上記無端ベルト部を回動させるための駆動手段を接続可能な駆動制御装置であって、該マーク検出装置の出力に基づいて制御信号を生成し、該制御信号によって上記駆動手段の駆動力を制御することにより、上記無端ベルト部材の速度制御又は位置制御を行うようにしたものである。

請求項７の発明による駆動制御装置は、請求項６の駆動制御装置と、上記無端ベルト部材と、上記駆動手段とによって構成したものである。
請求項８の発明による画像形成装置は、請求項７のベルト駆動装置を備えた画像形成装置であって、上記無端ベルト部材が、用紙搬送ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，感光体ベルトのうちのいずれかであるものである。

この発明のマーク検出装置によれば、無端ベルト部材のスケールが形成された光照射面の変動を抑制する変動抑制手段を備え、その変動抑制手段に、無端ベルト部材の光照射面の近傍部分をその外周面側と内周面側からその移動方向に移動可能に押さえる押さえ部材を備えることにより、上記スケール上の複数のマークを光学的に検出する場合の検出誤差を小さくすることができる。また、上記押さえ部材を、無端ベルト部材のスケールがある側の面を押さえる第１の押さえ部材と、無端ベルト部材のスケールがない側の面を押さえる第２の押さえ部材とによって構成し、光照射手段および受光手段を収納している当該マーク検出装置の筐体の第１の開口部（光照射手段から上記光照射面へ平行光束を照射するための開口部）と第２の開口部（受光手段が上記光照射面からの反射光を受光するための第２の開口部）側の面にその各開口部を塞がないように第１の押さえ部材を配設したので、光照射手段による発光と受光手段による受光によって上記スケール上のマークを検出することができる。更に、上記筐体および第１の押さえ部材を無端ベルト部材のスケールがある外周面の下方に配置すると共に、第１の押さえ部材を、上記筐体より上記移動方向の長さが長く、その筐体と接触していない部分が無端ベルト部材の上流側になるようにし、その接触していない部分にクリーニング用の開口部を形成したので、上記スケールにトナーやゴミが付着した場合でも、それらを上記光照射位置に達する前にクリーニング用の開口部を通して落下させることにより、上記光照射面を常に清浄な状態に保つことができる。よって、上記光照射面へのトナーやゴミの付着を防止することができ、マークの誤検出を回避することができる。

この発明の駆動制御装置によれば、上記マーク検出装置の出力に基づいて、無端ベルト部材の速度制御又は位置制御を適切に行うことができる。
この発明のベルト駆動装置によれば、上記駆動制御装置の制御によって、無端ベルト部材を高精度に移動させることができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記ベルト駆動装置を用いることにより、適切な画像形成を行え、画像品質を向上させることができる。

以下、この発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は、この発明による画像形成装置の一実施形態であるカラー複写機の内部構成例を示す構成図である。

このカラー複写機は、タンデム型間接転写方式の電子写真装置であり、複写機本体（装置本体）１の下部に用紙Ｐを積載する複数段（この例では４段）の給紙カセット２２を備えた給紙バンク（給紙部）２を、上部に原稿を自動的にコンタクトガラス３１（図１）上に給送する自動原稿給送部（以下「ＡＤＦ」という）３を、中央部にプリンタ部（画像形成部）２０をそれぞれ配置している。なお、給紙バンク２には、必要に応じて別の給紙部を増設することも可能である。

ＡＤＦ３の手前側の複写機本体１の上面に、図示しない操作部が設けられており、そこにはコピー動作を開始するためのスタートキーや、コピー枚数等をセットするためのテンキー、両面モード（用紙の表裏両面に画像を形成するモード）を含む各種モード，用紙サイズ，コピー濃度等を選択するキー、各種の表示を行う液晶表示器などを備えている。
プリンタ部２０の上方には原稿画像を読み取るスキャナ部２３を、そのプリンタ部２０の図１で左側には排紙トレイ（排紙収納部）２４をそれぞれ設けており、その排紙トレイ２４には画像形成された用紙Ｐが排紙収納される。

プリンタ部２０には、それぞれ表面（但し予め帯電されている）が露光されて静電潜像が形成される複数の第１の像担持体となるドラム状の感光体（以下「感光体ドラム」という）２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ（以下総称して「感光体ドラム２６」ともいう）と、その各感光体ドラム２６の表面に形成された静電潜像をそれぞれ各色のトナーで可視像化して単色のトナー画像（以下「単色画像」という）を形成する各現像部６３と、その各感光体ドラム２６上に形成された各単色画像が順次１次転写されることによって４色重ねの合成カラー画像が形成される第２の像担持体であるドラム状の中間転写体（以下「中間転写ベルト」という）２５とが設けられており、その中間転写ベルト２５は矢示Ａ方向に回動するようになっている。

図１に示した各感光体ドラム２６（２６Ｙ，２６Ｍ，２６Ｃ，２６Ｋ）のそれぞれの回りには、その各感光体ドラム２６の表面を一様に帯電処理する各帯電部６２と、その各感光体ドラム２６上の単色画像（可視像）を中間転写ベルト２５に１次転写した後に各感光体ドラム２６上に残った未転写トナー（残留トナー）を除去回収するクリーニング処理を行う各感光体クリーニング部６４とをそれぞれ設けている。
このプリンタ部２０の上部には、そのプリンタ部２０の各感光体ドラム２６上のそれぞれ露光位置（帯電面）に、それぞれ各色の画像情報に対応したレーザ光を照射してそこに静電潜像を形成する露光部７を設けている。

また、プリンタ部２０の用紙搬送上流側にレジスト部を構成するレジストローラ３３を、そのプリンタ部２０の用紙搬送下流側に定着部２８をそれぞれ設け、そのレジストローラ３３により用紙のスキュー補正を行うと共に、その用紙を感光体ドラム２６上のトナー画像とタイミングをとって、中間転写ベルト２５と２次転写対向ローラ５４との間の２次転写部へ向けて給送するようにしている。そして、その２次転写部で、中間転写ベルト２５上に担持した合成カラー画像を給紙バンク２内のいずれかの給紙カセット２２あるいは手差し給紙トレイ７０から給紙した用紙Ｐに順次２次転写し、その合成カラー画像を定着部２８で熱と圧力とを加えて定着する。その定着部２８の下流側には、定着部２８を通過した用紙を排紙トレイ２４上に排出する排紙ローラ４１を設けている。

さて、いま、このカラー複写機を用いてコピーをとるときは、ユーザがＡＤＦ３の原稿台上に原稿をセットする。または、ＡＤＦ３を開いてスキャナ部２３のコンタクトガラス３１上に原稿をセットし、ＡＤＦ３を閉じてそれで押さえる。
そして、操作部上のスタートキーを押すと、カラー複写機は次のような動作を行う。
すなわち、まず、ＡＤＦ３の原稿台に原稿がセットされている場合には、その原稿をコンタクトガラス３１上へ自動給送した後、コンタクトガラス３１上に直接原稿がセットされている場合には、直ちに、スキャナ部２３を駆動し、第１走行体３２ａおよび第２走行体３２ｂを図１で左右方向に往復移動させる。

そして、第１走行体３２ａで原稿照明用の光源を点灯させると共に原稿面からの反射光を更に反射して第２走行体３２ｂに向け、第２走行体３２ｂのミラーで反射して結像レンズ３４を通してＣＣＤ（読み取りセンサ）３５に入れ、原稿の画像を読み取る。このとき、Ｒ（レッド），Ｇ（グリーン），Ｂ（ブルー）の色分解光毎に光電変換され、電気的なＲ，Ｇ，Ｂの画像信号が出力される。そのＲＧＢ画像信号はデジタル化されて画像処理がなされ、イエロー（Ｙ），マゼンタ（Ｍ），シアン（Ｃ），ブラック（Ｋ）の画像信号として露光部７へ送られ、その内部のレーザダイオードがＰＭ（Phase Modulation）又はＰＷＭ（Pulse Width Modulation）等の変調方式によって駆動されることにより、原稿画像に対応するレーザ光が射出される。そして、そのレーザ光により、図示しないポリゴンミラーやレンズを介して各感光体ドラム２６の帯電面（帯電部６２による）が露光され、そこに静電潜像が形成される。

また、スタートキーの押下により、図示しない駆動モータによって駆動ローラ５１を回転駆動して他のローラ５２，５３を従動回転させ、中間転写ベルト２５を回動させる。同時に、プリンタ部２０で各感光体ドラム２６を回転させて各感光体ドラム２６上の静電潜像にそれぞれ各現像部６３によりＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの各単色トナーを付着させ、各単色のトナー画像（単色画像）を形成する。
そして、中間転写ベルト２５の回動とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト２５上に４色重ねの合成カラー画像を形成する。

すなわち、最初に感光体ドラム２６Ｙ上のＹ画像（イエロー色の画像）を図１の矢示Ａ方向に回動している中間転写ベルト２５上に１次転写ローラ６５（図２）により１次転写し、次にそのＹ画像が感光体ドラム２６Ｍの位置まで移動したときに、そこにＭ画像（マゼンタ色の画像）を重ね合わせて１次転写ローラ６５により１次転写する。そのＭ画像を転写した部分が感光体ドラム２６Ｃの位置まで移動したときに、そこにＣ画像（シアン色の画像）を重ね合わせて１次転写ローラ６５により１次転写し、更にそのＣ画像を転写した部分が感光体ドラム２６Ｋの位置まで移動したときに、そこにＫ画像（ブラック色の画像）を重ね合わせて１次転写ローラ６５により１次転写する。

そして、そのＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの４色を重ね合わせた合成カラー画像が中間転写ベルト２５の回動により、その内側に位置する２次転写ローラ５３と外側に位置する２次転写対向ローラ５４との間の２次転写位置まで移動すると、そのタイミングに一致するように同期がとられて給送された用紙（記録紙）に、２次転写ローラ５３により一括転写する。
このように、このカラー複写機は、中間転写ベルト２５が１回動して１つの合成カラー画像を形成する作像プロセスを行う。
そして、その中間転写ベルト２５上の４色重ねの合成カラー画像が用紙に一括転写された後は、その中間転写ベルト２５上に残留する未転写トナーが中間転写クリーニング部（ベルトクリーニング部）５５により除去回収される。

合成カラー画像が定着されて定着部２８を通過した用紙は、片面モード（用紙の片面にのみ画像を形成するモード）が設定されている場合には、排紙ローラ４１により排紙トレイ２４に排出される。
また、両面モードが設定されている場合には、定着部２８と排紙ローラ４１との間の搬送経路上に設けている分岐爪４３により、用紙がプリンタ部２０の下側に配設している両面部２９に送り込まれ、それが反転されて再びレジストローラ３３に搬送され、今度は裏面（第２面）に合成カラー画像が形成された後に排紙ローラ４１により排紙トレイ２４上に排出される。

一方、用紙を給送する給紙バンク２には、各給紙段ごとに給紙部４がそれぞれ設けられている。
その各給紙段の給紙部４は、用紙Ｐを積載する底板５と、その底板５に積載された用紙Ｐを同図で反時計回り方向に回転することにより給送するピックアップコロ６と、そのピックアップコロ６により給送された用紙Ｐが複数枚であったときにはそれを１枚に分離するフィードコロとリバースコロとからなる分離手段８とを備えている。
この給紙部４からの給送は、給紙カセット２２の底板５上に収納した未使用の用紙Ｐが、その底板５が上昇側に回動することにより最上位に位置する用紙がピックアップコロ６に当接する位置まで上昇し、その状態でピックアップコロ６が回転することにより給紙カセット２２から送り出される。

そこで、用紙Ｐが２枚以上送り出されたときには、それが分離手段８によって１枚に分離される。そして、その用紙Ｐが、停止状態にあるレジストローラ３３へ搬送され、そこで一旦停止されて、その先端と中間転写ベルト２５上の合成カラー画像との位置関係が正確に一致するタイミングで、そのレジストローラ３３が回転を開始することによりプリンタ部２０に向けて搬送される。以下、上述したプロセスを経て画像形成が行われ、それが排紙トレイ２４に排出される。

このように、このカラー複写機は、原稿を走査してその画像を読み取り、その画像情報をデジタル化して用紙に画像を形成するデジタル複写機としての機能の他に、図示しない制御部により原稿の画像情報を遠隔地との間で授受するファクシミリ装置としての機能や、コンピュータが扱う画像情報を用紙上に印刷するプリンタとしての機能も有する多機能の画像形成装置である。そして、どの機能によって形成した画像も、全て一つの排紙トレイ２４に排出される。

次に、プリンタ部２０について、図２を参照して具体的に説明する。
図２は、プリンタ部２０の構成を詳細に示す構成図である。
プリンタ部２０は、前述したように、各感光体ドラム２６の回りにそれぞれ、帯電部６２，現像部６３，１次転写ローラ（１次転写部）６５，および感光体クリーニング部６４を設け、フルカラーの画像形成を行うために、各感光体ドラム２６上にそれぞれ各色に対応する静電潜像を形成し、その各静電潜像にそれぞれ各色のトナーを付着してトナー画像を形成し、その各色のトナー画像を各１次転写ローラ６５によって中間転写ベルト２５上に順次１次転写することにより、その中間転写ベルト２５上に４色重ねの合成カラー画像を形成するタンデム方式の画像形成部である。

各帯電部６２はそれぞれ、ローラ状の接触帯電部材（帯電ローラ）であり、対応する感光体ドラム２６に接触して電圧を印加することによりその感光体ドラム２６の表面を一様に帯電する。もちろん、ローラ状以外の接触帯電部材あるいは非接触のスコロトロンチャージャで帯電を行うこともできる。
各現像部６３はそれぞれ、一成分現像剤を使用してもよいが、図示例では、磁性キャリアと非磁性トナーとよりなる二成分現像剤を使用する。そして、その二成分現像剤を攪拌しながら搬送して現像スリーブに二成分現像剤を供給付着させる攪拌部と、その現像スリーブに付着した二成分現像剤のうちのトナーを感光体ドラム２６に転移する現像部とによって構成し、その現像部より攪拌部を低い位置とする。

各１次転写ローラ６５はそれぞれ、ローラ状の接触転写部材であり、対応する感光体ドラム２６上の単色画像を中間転写ベルト２５上に１次転写する。もちろん、ローラ状以外の接触転写部材あるいは非接触のスコロトロンチャージャで１次転写を行うこともできる。
各感光体クリーニング部６４はそれぞれ、対応する感光体ドラム２６上に残留する未転写トナーを除去回収する。

中間転写ベルト２５は、駆動ローラ５１と従動ローラ５２と２次転写ローラ５３との間に張架され、Ａ方向に回動可能となっている。
この中間転写ベルト２５の従動ローラ５２と２次転写ローラ５３との間に架け渡された部分の表面上には、中間転写クリーニング部５５を設けている。

２次転写ローラ５３は、２次転写対向ローラ５４と共に２次転写部を構成するローラ状の接触転写部材であり、中間転写ベルト２５上に形成された合成カラー画像を用紙上に一括転写する。もちろん、ローラ状以外の接触転写部材あるいは非接触のスコロトロンチャージャで２次転写を行うこともできる。
中間転写クリーニング部５５は、中間転写ベルト２５による画像転写後にその表面に残留する未転写トナーを除去回収する。

なお、各１次転写ローラ６５，２次転写ローラ５３，および中間転写クリーニング部５５にはそれぞれ、図示しない高圧電源部が接続されている。この高圧電源部は、各感光体ドラム２６上に形成された単色画像を中間転写ベルト２５上に１次転写するために、所定のバイアス電圧を各１次転写ローラ６５に印加する１次転写プロセスを行う。また、中間転写ベルト２５上に形成された合成カラー画像を用紙上に２次転写するために、所定のバイアス電圧を２次転写ローラ５３に印加する２次転写プロセスを行う。さらに、中間転写ベルト２５上に残留する未転写トナーを除去するため、所定のバイアス電圧を中間転写クリーニング部５５に印加する。

次に、このカラー複写機におけるこの発明に係わる部分について、図３〜図１０を参照して具体的に説明する。
図３は、図２の中間転写ベルト２５とその周辺の駆動系および制御系とを構成するベルト駆動装置の構成例を示す図である。
このベルト駆動装置では、無端ベルト部材（無端移動部材）である中間転写ベルト２５の外周面（表面）にその回動方向（移動方向）に沿って所定の間隔（等間隔）で連続するように複数のマーク（反射部）を形成したスケール２５０を備えている。

駆動制御装置１００は、マイクロコンピュータ（ＣＰＵ）を用いており、スケール２５０上のマークを検出するマークセンサ１１０の出力信号である２値化信号（電気信号）に基づいて制御信号を生成し、それによって駆動モータ１２０，ギア１２１，１２２，および駆動ローラ５１の駆動力を制御することにより、中間転写ベルト２５の速度制御又は位置制御を行う。つまり、上記２値化信号から中間転写ベルト２５の外周面（表面）の速度（移動速度）を算出し、その算出結果を制御にフィードバックすることによって対応する制御信号を生成し、それを駆動モータ１２０へ出力してその駆動モータ１２０を駆動制御することにより、ギア１２１，１２２，および駆動ローラ５１を介して中間転写ベルト２５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１２０，ギア１２１，１２２，駆動ローラ５１が、中間転写ベルト２５を回動（無端移動）させるための駆動手段に相当する。
また、マークセンサ１１０は、光学センサであり、マーク検出装置全体であっても良いし、その一部（例えば発光素子と受光素子との組み合わせ）であっても良いが、この実施形態ではマーク検出装置全体とする。また、このマークセンサ１１０は、駆動制御装置１００に接続されていればよいので、駆動制御装置１００の一部としても構わないし、駆動制御装置１００と別にしても構わない。

図４は、中間転写ベルト２５の外周面に設けたスケール２５０とマークセンサ１１０の一例を示す構成図であり、（ａ）はスケール２５０の一部を上方から見た正面を示す図、（ｂ）はマークセンサ１１０の光学系の構成と光路を示す図、（ｃ）はマークセンサ１１０を上方から見た正面図である。なお、図４の（ａ）では、図示の都合上、スケール２５０の幅（中間転写ベルト２５の回動方向Ａに直交する方向の長さ）を広くしたが、実際には狭く、しかも中間転写ベルト２５の幅方向の片側に後述するベルト寄りガイドと共にスケール２５０を設けられている。

スケール２５０は、反射型スケールであり、中間転写ベルト２５の外周面にその回動方向Ａに沿って斜線を施して示す反射部（マーク）２５１と遮光部２５２とを交互に形成した（反射部２５１が所定の間隔で連続するように形成した）ものである。反射部２５１には、例えば反射率が高いアルミニウムを用いている。
マークセンサ１１０は、ＬＥＤ等の発光素子１１１，コリメートレンズ１１２，スリットマスク１１３，ガラス１１４（透明樹脂フィルムなどの透明のカバーでもよい），およびフォトトランジスタ等の受光素子（受光手段）１１５等によって構成されている。

マークセンサ１１０において、発光素子（光源）１１１で発光してコリメートレンズ１１２で平行光束にされたビームは、スケール２５０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）１１３を通って複数本（この例では３本）のビームＬＢ（反射部２５１の移動方向Ａの長さである幅と同じ）に分割され、中間転写ベルト２５のスケール２５０が形成された光照射面に入射され、その光照射面が反射部２５１であった場合に、反射する。なお、発光素子１１１がコリメートレンズ１１２とにより、光照射手段としての機能を果たす。
中間転写ベルト２５のスケール２５０の反射部２５１で反射した光である複数の分割ビームＬＢは、マークセンサ１１０のガラス１１４を介して受光素子１１５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、マークセンサ１１０の受光素子１１５は、スケール２５０の反射部（マーク）２５１を反射光の受光によって検出して、中間転写ベルト２５の回動（移動）時に反射部２５１の有無に応じたアナログ交番信号（アナログ信号）、つまり反射部２５１の有無により連続的に変調されたアナログ交番信号を出力することができる。
ここで、マークセンサ１１０の表面のビーム光路に位置するスリットマスク１１３とガラス１１４をマーク検出領域（光学センサの検出領域）とする。また、スリットマスク１１３として、フォトエマルジョン型の光学スリットを用いるとよい。

また、アナログ交番信号とは、直流成分（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）に正弦波交流信号を重畳した電気信号に相当する。
このアナログ交番信号は、図示しない２値化回路に出力される。
その２値化回路２０２は、受光素子１１５の出力信号（アナログ交番信号）を２値化信号（デジタル信号）に変換し、マーク信号として図３の駆動制御装置１００へ出力する。

次に、マークセンサ１１０の構成について、図５〜図９を参照してより具体的に説明する。
図５はマークセンサ１１０を上方から見た正面図、図６は図５のＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。
マークセンサ１１０は、中間転写ベルト２５のスケール（メインスケール）２５０が形成された光照射面（以下単に「光照射面」ともいう）の変動を抑制する変動抑制手段を設けている。

その変動抑制手段は、中間転写ベルト２５の光照射面の近傍部分をその外周面側と内周面側から移動方向（回動方向）Ａに移動可能に押さえる押さえ部材３００を備えている。
その押さえ部材３００は、中間転写ベルト２５のスケール２５０がある側の面を押さえる下側押さえ部材（第１の押さえ部材）３００ａと、中間転写ベルト２５のスケール２５０がない側の面を押さえる上側押さえ部材（第２の押さえ部材）３００ｂとによって構成されている。
なお、図示の都合上、中間転写ベルト２５の内周面と上側押さえ部材３００ｂの下面との隙間を広くしているが、実際にはもっと狭い。

下側押さえ部材３００ａには、中間転写ベルト２５の外周面の幅方向（移動方向Ａに直交する方向）の片側にスケール２５０と共に設けたベルト寄りガイド２６０により、中間転写ベルト２５の回動時のマークセンサ１１０の上記幅方向への位置ズレを防ぐための切り欠き部が形成されている。
また、押さえ部材３００は、中間転写ベルト２５の外周面に対向する面（下側押さえ部材３００ａの上面）および中間転写ベルト２５の内周面に対向する面（上側押さえ部材３００ｂの下面）にそれぞれ短繊維（この例では植毛ブラシ）３０１を植毛している。

光照射手段を構成する発光素子１１１，コリメートレンズ１１２，および受光手段を構成する受光素子１１５はマークセンサ１１０の筐体（以下「センサ筐体」という）３０２に収納され、そのセンサ筐体３０２のセンサ窓３０３には、発光素子１１１からコリメートレンズ１１２経由で光照射面へビームを照射するための第１の開口部３０４と、受光素子１１５が光照射面からの反射光を受光するための第２の開口部３０５とが加工形成されており、センサ筐体３０２の第１，第２の開口部３０４，３０５側の面にその各開口部３０４，３０５を塞がないように、下側押さえ部材３００ａが配設されている。

第２の開口部３０５は、第１の開口部３０４より開口面積が大きい。
図７は、第２の開口部３０５と第１の開口部３０４との開口面積の関係を説明するための説明図である。なお、図示の都合上、センサ筐体３０２および中間転写ベルト２５を逆向きにしている。後述する図８も同様である。

中間転写ベルト２５の法線方向の変動量ｄｚに対する反射光（受光ビーム）の位置変化量Ｅｒｘは、次式によって求めることができる。但し、θａは発光素子１１１からコリメートレンズ１１２経由で光照射面へ照射されるビームの光軸とその照射点からの法線との角度を示す。Ｌａは第１の開口部３０４の直径（面積に比例する）を、Ｌｂは第２の開口部３０５の直径をそれぞれ示す。

Ｅｒｘ＝２・ｄｚ・ｔａｎθａ
よって、光照射面からの反射光全体を受光素子１１５で受光できる条件は、次式の関係を満たす必要がある。
｜Ｅｒｘ｜＜（Ｌｂ−Ｌａ）／２
＝｜２・ｄｚ・ｔａｎθａ｜＜（Ｌｂ−Ｌａ）／２

このマークセンサ１１０では、センサ筐体３０２および下側押さえ部材３００ａが中間転写ベルト２５のスケール２５０がある外周面の下方に配置されているため、下側押さえ部材３００ａは、センサ筐体３０２より移動方向Ａの長さが長く、センサ筐体３０２と接触していない部分が中間転写ベルト２５の上流側になるようにし、その接触していない部分にクリーニング用の開口部であるトナートラップ３０６が形成されている。このトナートラップ３０６によれば、スケール２５０にトナーやゴミが付着されている場合、それらはビーム照射位置に達する前に短繊維３０１によって除去された後、トナートラップ３０６を通して落下することになる。

第１の開口部３０４には、コリメートレンズ１１２を通過したビームを反射部（マーク）２５１の幅と同じ幅に整形して光照射面に照射するための複数のスリットを持つスリットマスク１１３を設けられている。第２の開口部３０５には、ガラス１１４が設けられている。
発光素子１１１と受光素子１１５は、例えば図８の（ａ）（ｂ）に示すように、中間転写ベルト２５の移動方向Ａに直交する幅方向Ｃに並んで配置されている。

また、例えば図９の（ａ）に示すように、マークセンサ１１０に移動方向Ａの取り付け角度誤差θｂがある場合、中間転写ベルト２５の法線方向の変化量ｄｚに対して、ビームＬＢの照射位置は移動方向ＡにＥｒｒ（マーク検出誤差）分だけズレる。例えば、中間転写ベルト２５の位置が変化量ｄｚだけ変化すると、ビームＬＢ（投影パターン）の照射位置が、例えば同図の（ｂ）（ｃ）に示すようにマーク１個分だけズレる。

マーク検出誤差Ｅｒｒは、次式によって求めることができる。
Ｅｒｒ＝ｄｚ・sinθ
よって、マーク検出誤差Ｅｒｒを目標値（目標精度）以下にするためには次式の関係を満たす必要がある。
Ｅｒｒ＞ｄｚ・sinθ
そのため、マークセンサ１１０は、その式の関係を満たす構成になっている。

図１０は、駆動制御装置１００による中間転写ベルト２５の速度制御の一例を示すフローチャートである。
駆動制御装置１００は、図示しないメイン制御装置（装置全体を統括的に制御する制御装置）から駆動モータ１２０をＯＮ（オン）にする信号が入力されると（中間転写ベルト２５の駆動開始タイミングで）、図１０の処理ルーチンをスタートし、まずステップＳ１で駆動モータ１２０をＯＮにして目標速度である基本速度Ｖで回転させ、ステップＳ２でメイン制御装置からの駆動モータ１２０をＯＦＦ（オフ）にする信号の入力の有無をチェックする。

そして、メイン制御装置からの駆動モータ１２０をＯＦＦにする信号が入力されていない場合には、ステップＳ４でフィードバックされるマークセンサ１１０からの信号を入力して、その信号から中間転写ベルト２５の表面（外周面）の実際の速度Ｖ′を算出（計算）し、ステップＳ５で基本速度Ｖと算出した実際の速度Ｖ′とを比較して、ステップＳ６で基本速度Ｖと実際の速度Ｖ′が同じかどうかを判断し、同じであればそのままステップＳ２に戻って上述と同様の判断および処理を行う。
もし、基本速度Ｖと実際の速度Ｖ′が異なる場合には、ステップＳ７で基本速度Ｖと実際の速度Ｖ′との速度差Ｖ″（Ｖ−Ｖ′）を算出し、ステップＳ８でその速度差Ｖ″がＶ″＞「０」であるか否かを判断する。

そして、速度差Ｖ″がＶ″＞「０」の場合には、基本速度Ｖよりも実際の速度Ｖ′の方が遅いと判断できるため、ステップＳ９で基本速度Ｖに速度差Ｖ″を加えた速度Ｖ_１（Ｖ＋Ｖ″）になるように駆動モータ１２０の回転数（回転速度）を制御し、ステップＳ２に戻る。速度差Ｖ″がＶ″＞「０」でない場合、つまりＶ″＜「０」の場合には、基本速度Ｖよりも実際の速度Ｖ′の方が速いと判断できるため、ステップＳ１０で基本速度Ｖから速度差Ｖ″を差し引いた速度Ｖ_２（Ｖ−Ｖ″）になるように駆動モータ１２０の回転数を制御し、ステップＳ２に戻る。

したがって、ステップＳ２以降の判断および処理を繰り返すことにより、中間転写ベルト２５の表面の実際の速度Ｖ′が基本速度Ｖになるように補正制御される。
その後、ステップＳ２でメイン制御装置から駆動モータ１２０をＯＦＦにする信号が入力されたと判断すると、ステップＳ３へ移行し、駆動モータ１２０をＯＦＦにして、図１０の制御を終了する。

このように、このカラー複写機におけるマークセンサ１１０が、中間転写ベルト２５のスケール２５０が形成された光照射面の変動を抑制する変動抑制手段を設け、その変動抑制手段に、中間転写ベルト２５の光照射面の近傍部分をその外周面側と内周面側から移動方向に移動可能に押さえる押さえ部材３００を備えたので、スケール２５０上の複数のマークを光学的に検出する場合の検出誤差を小さくすることができる。つまり、中間転写ベルト２５の厚みや振動によってマークセンサ１１０と光照射面との間隔（検出距離）の変動が規定範囲を越えたり、そのマークセンサの取り付け時にその取り付け角度が規定範囲を越えることがないため、発光素子１１１から光照射面へ照射されるビームの光軸と光照射面との角度が画像品質に影響しない範囲を越えることがなくなり、マーク検出タイミングのずれによる検出誤差を小さくすることができる。

また、押さえ部材３００は、中間転写ベルト２５の外周面に対向する面および中間転写ベルト２５の内周面に対向する面にそれぞれ短繊維３０１を植毛しているので、中間転写ベルト２５の移動時の押さえ部材３００による摩擦が少なくなり、中間転写ベルト２５を駆動させるための駆動手段への負担を軽減することができる。

さらに、押さえ部材３００を、中間転写ベルト２５のスケール２５０がある側の面を押さえる下側押さえ部材（第１の押さえ部材）３００ａと、中間転写ベルト２５のスケール２５０がない側の面を押さえる上側押さえ部材（第２の押さえ部材）３００ｂとによって構成し、センサ筐体３０２の第１の開口部３０４（発光素子１１１からコリメートレンズ１１２経由で光照射面へビームを照射するための開口部）と第２の開口部３０５（受光素子１１５が光照射面からの反射光を受光するための開口部）側の面にその各開口部３０４，３０５を塞がないように下側押さえ部材３００ａを配設したので、発光素子１１１による発光と受光素子１１５による受光によってスケール２５０上のマークを検出することができる。

さらにまた、第２の開口部３０５の開口面積を第１の開口部３０４の開口面積より大きくしたので、検出距離に変動が生じた場合でも、光照射面からの反射光を受光素子１１５で全て受光することができる。
また、センサ筐体３０２および下側押さえ部材３００ａが中間転写ベルト２５のスケール２５０がある外周面の下方に配置され、下側押さえ部材３００ａは、センサ筐体３０２より移動方向Ａの長さが長く、センサ筐体３０２と接触していない部分が中間転写ベルト２５の上流側になるようにし、その接触していない部分にクリーニング用の開口部であるトナートラップ３０６を形成したので、スケール２５０にトナーやゴミが付着した場合でも、それらがビーム照射位置に達する前にそれらを植毛ブラシ３０１によって除去した後、トナートラップ３０６から落下させることにより、光照射面を常に清浄な状態に保つことができる。よって、光照射面へのトナーやゴミの付着を防止することができ、マークの誤検出を回避することができる。

さらに、第１の開口部３０４に、コリメートレンズ１１２を通過したビームをマーク（反射部）の幅と同じ幅に整形して光照射面に照射するための複数のスリットを持つスリットマスク１１３を設けるため、スケール２５０上のマークを正確に検出することができる。
さらにまた、発光素子１１１と受光素子１１５とを、中間転写ベルト２５の移動方向に直交する幅方向に並んで配置したので、検出距離の変動によるマーク検出タイミングのずれを回避することができる。

したがって、駆動制御装置１００が、マークセンサ１１０の出力に基づいて中間転写ベルト２５の速度制御又は位置制御を適切に行え、中間転写ベルト２５を高精度に移動させることができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記ベルト駆動装置を用いることにより、適切な画像形成を行え、画像品質を向上させることができる。

したがって、この実施形態のカラー複写機では、駆動制御装置１００と、回動方向に沿って複数のマークが所定の間隔で連続するように形成されたスケール２５０を有する中間転写ベルト２５と、その中間転写ベルト２５を回動させるための駆動モータ１２０，ギア１２１，１２２，駆動ローラ５１とからなるベルト駆動装置を備え、駆動制御装置１００が、駆動モータ１２０を駆動制御することにより、ギア１２１，１２２および駆動ローラ５１を介して中間転写ベルト２５の速度制御又は位置制御を正確に行えるため、中間転写ベルト２５上への各色のトナー画像の位置合わせを高精度に行うことができ、画像品質を向上させることができる。

なお、上述の実施形態では、中間転写ベルト２５の回動方向に沿って複数のマークが等間隔で連続するように形成されたスケール２５０を使用したが、中間転写ベルト２５以外の無端ベルト部材（用紙搬送ベルト，転写ベルト，感光体ベルト等）の回動方向に沿って所定の間隔で連続するようにマークを形成したスケールを使用することもできる。
さらに、この実施形態では、１つのマークセンサを用いてスケール上のマークを検出することにより中間転写ベルトの速度制御又は位置制御を行うようにしたが、複数のマークセンサを用いてスケール上のマークを検出することにより中間転写ベルト等の無端ベルト部材の速度制御又は位置制御を行うことも可能である（例えば特開平９−１７５６８７号公報参照）。その場合、複数のマークセンサとしてそれぞれ、前述したマークセンサ１１０と同様の機能を持ったものを使用すればよい。

以上、この発明を、中間転写ベルト等の無端ベルト部材を適切に回動させるためのマークセンサ（マーク検出装置）、それを備えた駆動制御装置、それらと中間転写ベルト等からなるベルト駆動装置、およびそれを備えたカラー複写機に適用した実施例について説明したが、この発明はこれに限らず、上記ベルト駆動装置を備えたプリンタ，ファクシミリ装置，複合機等の各種画像形成装置に適用し得るものである。

以上の説明から明らかなように、この発明のマーク検出装置によれば、無端ベルト部材のスケールが形成された光照射面の変動を抑制する変動抑制手段を備え、その変動抑制手段に、無端ベルト部材の光照射面の近傍部分をその外周面側と内周面側からその移動方向に移動可能に押さえる押さえ部材を備えることにより、上記スケール上の複数のマークを光学的に検出する場合の検出誤差を小さくすることができる。したがって、この発明を利用すれば、高精度なマーク検出が可能なマーク検出装置を提供することができる。

また、この発明の駆動制御装置によれば、上記マーク検出装置の出力に基づいて、無端ベルト部材の速度制御又は位置制御を適切に行うことができる。したがって、この発明を利用すれば、最適な駆動が可能な駆動制御装置を提供することができる。
この発明のベルト駆動装置によれば、上記駆動制御装置の制御によって、無端ベルト部材を高精度に移動させることができる。したがって、この発明を利用すれば、最適なベルト移動が可能なベルト駆動装置を提供することができる。
この発明の画像形成装置によれば、上記ベルト駆動装置を用いることにより、適切な画像形成を行え、画像品質を向上させることができる。したがって、この発明を利用すれば、高品位の画像を取得可能な画像形成装置を提供することができる。

この発明による画像形成装置の一実施例であるカラー複写機の内部構成例を示す構成図である。 図１に示したプリンタ部２０の構成を詳細に示す構成図である。 図２の中間転写ベルト２５とその周辺の駆動系および制御系とを構成するベルト駆動装置の構成例を示す図である。 図３に示した中間転写ベルト２５の内周面に設けたスケール２５０とマークセンサ（光学センサ）１１０の一例を示す構成図である。 図３のマークセンサ１１０を上方から見た正面図である。

図５のＢ−Ｂ線に沿う模式的な断面図である。 図５の第２の開口部３０５と第１の開口部３０４との開口面積の関係を説明するための説明図である。 図６の発光素子１１１と受光素子１１５の配置関係を説明するための図である。 図６のマークセンサ１１０に取り付け角度誤差がある場合の中間転写ベルト２５の法線方向の変化量に対するマーク検出誤差を説明するための図である。 図３の駆動制御装置１００による中間転写ベルト２５の速度制御の一例を示すフロー図である。

符号の説明

１：複写機本体 ２０：プリンタ部 ２５：中間転写ベルト ２６：感光体ドラム５１：駆動ローラ ５３：２次転写ローラ ５４：２次転写対向ローラ
６２：帯電部 ６５：１次転写ローラ １００：駆動制御装置
１１０：マークセンサ １１１：発光素子 １１２：コリメートレンズ
１１３：スリットマスク １１４：ガラス １１５：受光素子
１２０：駆動モータ １２１，１２２：ギア ２５０：スケール
２５１：反射部（マーク） ３００：押さえ部材 ３０１：短繊維（植毛ブラシ）
３０２：センサ筐体 ３０３：センサ窓 ３０４：第１の開口部
３０５：第２の開口部 ３０６：トナートラップ

Claims (8)

1. 無端ベルト部材の移動方向に沿って所定の間隔で連続するように複数のマークが形成されたスケールを光学的に検出して、該無端ベルト部材の移動時に前記マークの有無に応じた電気信号を出力するマーク検出装置であって、
   前記無端ベルト部材の前記スケールが形成された光照射面に対して平行光束を照射する光照射手段と、該光照射面からの反射光を受光する受光手段と、前記光照射面の変動を抑制する変動抑制手段とを備え、
   該変動抑制手段は、前記無端ベルト部材の前記光照射面の近傍部分をその外周面側と内周面側から前記移動方向に移動可能に押さえる押さえ部材を有し、
   前記押さえ部材は、前記無端ベルト部材の前記スケールがある側の面を押さえる第１の押さえ部材と、前記無端ベルト部材の前記スケールがない側の面を押さえる第２の押さえ部材とによって構成され、
   前記光照射手段および前記受光手段は、当該マーク検出装置の筐体に収納され、
   該筐体には、前記光照射手段から前記光照射面へ平行光束を照射するための第１の開口部と、前記受光手段が前記光照射面からの反射光を受光するための第２の開口部とが加工形成されており、前記筐体の前記第１，第２の開口部側の面に該各開口部を塞がないように、前記第１の押さえ部材が配設されており、
   前記筐体および前記第１の押さえ部材が前記無端ベルト部材の前記スケールがある外周面の下方に配置され、
   前記第１の押さえ部材は、前記筐体より前記移動方向の長さが長く、該筐体と接触していない部分が前記無端ベルト部材の上流側になるようにし、その接触していない部分にクリーニング用の開口部が形成されていることを特徴とするマーク検出装置。
2. 請求項１記載のマーク検出装置において、
   前記押さえ部材は、前記無端ベルト部材の外周面と内周面に対向する面にそれぞれ短繊維を植毛していることを特徴とするマーク検出装置。
3. 請求項１又は２記載のマーク検出装置において、
   前記第２の開口部は、前記第１の開口部より開口面積が大きいことを特徴とするマーク検出装置。
4. 請求項１乃至３のいずれか一項に記載のマーク検出装置において、
   前記第１の開口部に、前記光照射手段からの平行光束を前記マークの前記移動方向の幅と同じ幅に整形して前記光照射面に照射するためのスリットが設けられていることを特徴とするマーク検出装置。
5. 請求項１乃至４のいずれか一項に記載のマーク検出装置において、
   前記光照射手段と前記受光手段とが前記無端ベルト部材の前記移動方向に直交する幅方向に並んで配置されていることを特徴とするマーク検出装置。
6. 請求項１乃至５のいずれか一項に記載のマーク検出装置を備えると共に、前記無端ベルト部を回動させるための駆動手段を接続可能な駆動制御装置であって、
   該マーク検出装置の出力に基づいて制御信号を生成し、該制御信号によって前記駆動手段の駆動力を制御することにより、前記無端ベルト部材の速度制御又は位置制御を行うようにしたことを特徴とする駆動制御装置。
7. 請求項６記載の駆動制御装置と、前記無端ベルト部材と、前記駆動手段とによって構成されたベルト駆動装置。
8. 請求項７記載のベルト駆動装置を備えた画像形成装置であって、
   前記無端ベルト部材が、用紙搬送ベルト，転写ベルト，中間転写ベルト，感光体ベルトのうちのいずれかであることを特徴とする画像形成装置。

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