JP5145891B2 - 相対位置検知装置、光学式リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、回転駆動装置、ベルト搬送装置、画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、相対位置検知装置、光学式リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、回転駆動装置、ベルト搬送装置および画像形成装置に関する。
これら、相対位置検知装置、光学式リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダは、光学スケールをセンサで読み取る光学式エンコーダ装置、変位計測装置に適用される。
また、画像形成装置としての、電子写真式複写装置、ファクシミリ、プリンタ、プロッタ、複合機、印刷装置に用いられる感光体ベルト、転写ベルト、用紙搬送ベルト、感光体ドラム、転写ドラムなどの画像形成用の回転体を駆動する回転駆動装置やベルト搬送装置、これら回転体の移動量計測および制御システムに適用される。

従来、感光体ベルトや中間転写ベルトなどの画像形成用の回転体を備えた画像形成装置が広く普及している。このような画像形成装置では、回転体上やその回転体により搬送される転写材上での画像位置合わせを高精度に行うために、その回転体の回転量（移動量）を正確に制御することが要求される。ところが、回転体の回転量は何らかの原因で変動することが多々あり、画像位置の誤差を抑制することは困難である。

カラー画像形成装置では、回転体の回転量の変動により、本来重なるべき位置に画像が重ならず、色間でずれが生ずるという問題が発生する。画像形成装置では、回転体である感光体ベルトや中間転写ベルトなど、ベルトの速度変動（回転量の変動）は、ベルトの厚み変動、ベルトを支持するローラの偏心および駆動モータの速度ムラなどにより発生してしまう。

かかる従来のカラー画像形成装置では、図１６に示すように、ベルトの速度変動による位置決め誤差は、複数の周波数成分を有する波形になってしまう。ベルトの速度変動中に各トナー像を重ね合わせて形成された画像は、Ｃ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）各色の位置が合わない画像となるため、ベルトの速度変動は色ずれや色変わりなどの画質劣化の原因になっている。

（１） 回転体の速度変動による画像の位置誤差を抑制するために、回転体を駆動する駆動ローラの回転軸やその他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駆動モータの回転角速度を制御する画像形成装置が提案されている（特許文献１参照）。しかし、このような画像形成装置は、駆動モータの回転角速度を制御することにより、回転体の回転量（移動量）を間接的にしか制御することができず、その回転量を精度よく制御することは困難である。

（２） 回転体であるベルトの表面にマークを形成し、そのマークをセンサで検出して得たパルス間隔からベルト表面速度を算出することで、ベルトの回転量をフィードバック制御する技術が開示されている（特許文献２および特許文献３参照）。このような技術によれば、ベルト表面の挙動を直接観測できるため、ベルトの回転量（移動量）を直接制御することができる。

[課題１]
一般的に、画像形成装置などの用途に使われるベルトは、柔軟性、温湿度変化および変形性を有している。これにより、ベルト表面に形成されたマークのパターン周期が変化してしまい、マークを高精度に計測したとしても正確な位置情報が得られないという問題がある。

そこで、ベルトマークピッチの誤差があっても精度よく表面位置を計測する方法として、タイミングマークを検知するセンサを２つ設け、同一のマークを検出する時間の差「ｔ」とセンサの間隔「Ｄ」から、 Ｖ＝Ｄ／ｔ として、ベルト表面速度Ｖを求める方法が提案されている（特許文献４参照）。

この方法によれば、同一のマークが移動する時間を観測するのでマーク間隔の誤差は計測誤差となりにくい。しかし、逆にセンサ間隔：Ｄを絶対基準として速度を計算してしまうので、Ｄの誤差の影響を受けてしまう。この点について、当該特許文献４では、段落[００１６]〜[００１８]で、次の「」のように記載している。

そこで本発明は、速度検知をＶ ＝Ｄ ／ｔ とせず下記の方法を用いる。
すなわち、先に説明した同一マークが各々のセンサに検知された時間の差の測定を、所定期間、望ましくは駆動ロールの回転周期の整数倍の期間に渡って行い、下式により、通過時間Δｔ_nの平均値ｔ_aveを求める。
ｔ_ave＝（Δｔ₁＋Δｔ₂＋Δｔ₃＋・・・・・＋Δｔ_N ）／Ｎ
平均値ｔ_ave決定後、各々のマークが通過する時間Δｔ_nと前記平均値ｔ_aveを比較することによりベルト表面の搬送速度を検知する。そしてこの検知搬送速度が一定となるように、制御部８によりベルト３のロール１または２を回転駆動する駆動モータ（図示せず）を制御する。
上述したように、本発明は、同一マークの通過時間Δｔ_nの平均値ｔ_aveを速度検知の為の基準としている。すなわち、速度検知を行うために基準とする所定速度を、べルトが駆動ロール整数回転分の時間に渡って搬送された場合の平均速度としている。これは、駆動ロール整数回転分の時間に渡るべルトの平均速度が駆動源の回転速度にほぼ等しく、さらに駆動源の回転速度は所定速度のコンマ数％以内の変動に抑えられているという認識に基づくものであり、上記平均速度は所定速度から０．数％の誤差しか含まない。したがって、平均値ｔ_aveは非常に精度の高い基準となり、この基準に基づいて駆動モータ（図示せず）の回転速度を制御することにより、ベルト３の搬送速度は安定した一定の値となる。

その他にも、２つのセンサを用いた無端移動部材駆動制御装置及び画像形成装置と無端移動部材の移動速度制御方法がある（例えば、特許文献５、６参照）。これら特許文献４乃至６では、２つのセンサ間隔の経時精度の維持が重要になってくる。

[課題２]
上記の方法においても、環境条件の変化、例えば温度変化で２つのセンサ間隔が変わると計測される通過時間Δtnが変化してしまう。この結果、センサ間隔の誤差の分だけ速度計測誤差が生じ、出力画像の劣化につながってしまう。また、上記の記述の中に「駆動源の回転速度は所定速度のコンマ数％以内の変動に抑えられているという認識に基づくものであり、上記平均速度は所定速度から０．数％の誤差しか含まない。」とあるが、カラー画像形成装置における０．数％は、タンデムカラー機の場合には非常に大きい数字で、たとえば感光体ローラのピッチが１５０ｍｍある時は０．１％は０．１５ｍｍのずれに相当するため、色重ねのずれが、はっきり認識できるレベルになってしまう。これは２つのセンサの間隔が温度変化によって変化する場合についても同様のことがいえるため、センサ間隔変化は大きな誤差を生じさせることがわかる。

特開平６−１７５４２７号公報 特開平６−２６３２８１号公報 特開平９−１１４３４８号公報 特許第３３４４６１４号 特開２００６−１３９２１７号公報 特開２００４−３３１２８８号公報

本発明は、スケールとヘッド部の相対位置変化を高精度に検知する相対位置検知装置及び該相対位置検知装置を用いた光学式リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、回転駆動装置、ベルト搬送装置、画像形成装置を提供することを課題とする。

前記課題を達成するため請求項１に係る発明は、略一定間隔で光学マークが形成されたスケールと、該スケールに光ビームを照射し前記光学マークによって反射もしくは透過した光を受光し光電変換するヘッド部を有し、前記スケールと前記ヘッド部の相対移動により、前記ヘッド部で検出される受光光量が変化することにより、前記スケールと前記ヘッド部の相対位置変化を検知する相対位置検知装置において、
前記ヘッド部では、光源と、前記光源からの光を整形し前記スケールに照射する光ビームを生成する光整形手段と、前記スケールの光学マークを経由した前記光ビームを受光して光電変換する受光器、をセットにした複数のセンサが複数本の光ビームを出入射するように所定の間隔をおいて一体的に構成されていて、
前記光整形手段は、前記複数本の光ビームに対応して複数設けられており、かつ複数の前記光整形手段同士が、光ビームの位置との関係で前記光源から前記光学マークを経由して前記受光器に至る光路をたどるように間隔をおき、その配置が保持されるように、共通のギャップ保持部材に設置固定されていることとした。
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の相対位置検知装置において、前記複数の光ビームによる複数の検知信号により、前記スケールに形成された光学マークの間隔誤差を補正した相対位置信号を生成する、補正演算部を有することとした。
請求項３に係る発明は、請求項１又は２に記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段は形成される材料の膨張係数に制限が無いこととした。
請求項４に係る発明は、請求項１乃至３の何れかに記載の相対位置検知装置において、前記ギャップ保持部材は、膨張係数の低い材料で形成されていることとした。
請求項５に係る発明は、請求項４に記載の相対位置検知装置において、前記ギャップ保持部材に使用される膨張係数の低い材料は、ガラス系材料とした。
請求項６に係る発明は、請求項４記載の相対位置検知装置において、前記ギャップ保持部材に使用される膨張係数の低い材料は、金属系材料とした。
請求項７に係る発明は、請求項１乃至６の何れかに記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段は入射する１つの光ビームに対応する複数のスリット列とした。
請求項８に係る発明は、請求項１乃至７の何れかに記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段に入射させる光ビームは前記光整形手段を構成するスリット列の光通過領域よりも大きいビーム径を有することとした。
請求項９に係る発明は、請求項１乃至８の何れかに記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段に入射させる光ビームは光量分布が一様とした。
請求項１０に係る発明は、請求項１乃至９の何れかに記載の相対位置検知装置において、前記光整形手段を構成するスリットの周囲には前記スケールに圧接しつつ清掃するための弾性部材が前記ギャップ保持部材上に形成されていることとした。
請求項１１に係る発明は、請求項１乃至１０の何れかに記載の相対位置検知装置を備えた光学式リニアエンコーダであって、前記スケールには平行線状に光学マークが形成されていることとした。
請求項１２に係る発明は、請求項１１に記載の光学式リニアエンコーダを搭載した。
請求項１３に係る発明は、請求項１１に記載の光学式リニアエンコーダを搭載し、前記光学式リニアエンコーダから出力される信号を基にベルトの速度および位置を制御する制御手段を有することとした。
請求項１４に係る発明は、請求項１２に記載の前記光学式リニアエンコーダを搭載したベルト搬送装置を有することとした。
請求項１５に係る発明は、請求項１３に記載の前記光学式リニアエンコーダ及び制御手段を有するベルト搬送装置を搭載していることとした。
請求項１６に係る発明は、請求項１乃至１１の何れかに記載の相対位置検知装置を搭載したロータリーエンコーダであって、前記スケールは円盤状をした基板上に放射状に光学マークが形成されているコードホイールとした。
請求項１７に係る発明は、ロータリーエンコーダを有する回転駆動装置であって、前記ロータリーエンコーダが請求項１６に記載のロータリーエンコーダとした。
請求項１８に係る発明は、回転駆動装置を搭載した画像形成装置であって、前記回転駆動装置が請求項１７に記載の回転駆動装置とした。
請求項１９に係る発明は、請求項１３に記載の光学式リニアエンコーダを搭載した制御手段と、請求項１７に記載のロータリーエンコーダを有する回転駆動装置を搭載した搬送装置を具備していることとした。

本発明によれば、スケールとヘッド部の相対位置変化を高精度に検知する相対位置検知装置及び該相対位置検知装置を用いた光学式リニアエンコーダ、ロータリーエンコーダ、回転駆動装置、ベルト搬送装置、画像形成装置を提供することができる。カラー画像形成装置に提供した場合には、高画質なカラー画像を出力することができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の形態につき説明する。
[１] 画像形成装置の概要
例１．直接転写方式のカラー画像形成装置
図１、図２に基づいて説明する。本例の画像形成装置における回転部に対して、本発明を適用することができる。

図１に示すように、本例の画像形成装置１は、記録媒体としての転写用のシート状媒体（以下、用紙という。）２を搬送する回転体である搬送ベルト３に沿ってこの搬送ベルト３の回転方向（搬送方向）の上流側から順に、複数個の電子プロセス部１Ｋ（ブラック）、１Ｍ（マゼンタ）、１Ｙ（イエロー）、１Ｃ（シアン）が配列されて構成されている。この画像形成装置１は、いわゆるタンデムタイプといわれるカラー画像形成装置である。

複数個の電子プロセス部１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃは画像形成部として機能する。電子プロセス部１Ｋはブラック、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。

各電子プロセス部１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃは、形成する画像の色が異なるだけで、それらの内部構成は共通である。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１Ｍ、１Ｙ、１Ｃ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などの符号を付して図に表示する。

搬送ベルト３はエンドレスベルト（無端状のベルト）から構成されている。搬送ベルト３は、駆動回転させられる搬送ローラ４と従動回転させられる搬送ローラ５に支持され、これら搬送ローラ４、５の回転と共に、図１中の矢印２９の向きに回転する。

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。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、ここでブラック（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、現像器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が用いられる。このレーザスキャナはレーザ光源（図示せず）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などを用いた光学系（図示せず）を介して出射する構造になっている。

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９Ｋからの黒画像に対応した露光光（本例ではレーザ光）１２Ｋ、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上で黒のトナー像となる。

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、いわゆる転写位置で転写器１３Ｋの働きにより用紙２上に転写され、その用紙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、そ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、電子プロセス部１Ｋ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上にすでに形成されている黒およびマゼンタのトナー像に重ね転写される。さらに、次の電子プロセス部１Ｃでも、同様にして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。このフルカラーのカラー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。

図２に示すように、搬送ベルト３は、駆動ローラである搬送ローラ４および従動ローラである搬送ローラ５に掛け渡されており、該搬送ベルト３の上面であってこれらローラの軸線方向の端部にスケール２１を有している。搬送ローラ４は、減速歯車２３を介して駆動モータ２４の回転軸に接続されており、駆動モータ２４による駆動力によって搬送ベルト３を矢印２９の向きに回転駆動する。

スケール２１は、矢印で示す搬送ベルト３の回転方向（搬送ベルト３の周面の移動方向）に交互に並ぶ複数の反射マーク２１ａと複数のスリット２１ｂとから構成されている。これらの反射マーク２１ａ及びスリット２１ｂは、所定の周期パターンであるマーク周期で設けられている。

本例では、反射マーク２１ａがマークとして機能する。なお、スリット２１ｂを透過した光を検出する場合には、スリット２１ｂも光学マークとして機能する。すなわち、マークとしては、反射率もしくは透過率が変化するマークであればよく、例えば白や黒などの色の違う印刷パターンでもよいし、アルミ蒸着膜などのような全反射パターンでもよい。このような反射マーク２１ａ及びスリット２１ｂは、その数に応じて単一又は連続した反射率変化を生じさせる。

スケール２１の反射マーク２１ａを検知するヘッド部２２が設けられている。ヘッド部２２は、スケール２１に対向した態位で、搬送ベルト３の上面から所定の距離（検出距離）だけ離反した位置に設けられている。ヘッド部２２は、スケール２１と共に、当該ヘッド部２２とスケール２１との相対位置変化を検知する相対位置検知装置の一部を構成する。

ヘッド部２２は、スケール２１に光ビームを照射し、光学マークによって反射もしくは透過した光を受光し光電変換する。ヘッド部２２は後述するように、実質的に複数のセンサを備える。例えば、２つのセンサによってマークを検出する構成は従来技術と同様であるが、本発明では、温度などによるセンサ間隔変動（観測位置の変化）が生じにくい特徴を有する。

また、マーク間隔の誤差変動分に着目し、２つのセンサ信号の位相差変動からマークピッチ変化を演算して速度計算に反映させることによって、ベルト上のマークピッチに誤差が生じてもベルトの表面線速を正確に検出し、フィードバック制御することにより高精度なベルト搬送装置を可能にし、より高精度なカラー画像を提供できる。

例２．中間転写方式のカラー画像形成装置
本例のカラー画像形成装置を図３により説明する。本例のカラー画像形成装置におけるベルト搬送装置やその他の移動体には、本発明の相対位置検知装置を適用することができる。

本例の画像形成装置２００では、回転体である中間転写ベルト２０２が設けられ、この中間転写ベルト２０２の端部に前記図２に示したものと同様のスケール２１が設けられ、スケール２１に対向する位置に前記図２に示したものと同様のヘッド部２２が設けられている。ヘッド部２２はスケール２１に光ビームを照射し、前記光学マークによって反射もしくは透過した光を受光し光電変換する。

図３に示すように、画像形成装置２００は、原稿の画像を読取るスキャナ２００ａと、この読取った画像に基づいて用紙上に電子写真方式で画像形成を行うプリンタ２００ｂと、マイクロコンピュータを中心に構成され画像形成装置２００の全体を集中的に制御する制御部（図示せず）とを備えている。また、スキャナ２００ａ上には、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）２０１が設けられており、プリンタ２００ｂは、スキャナ２００ａの下に位置している。

プリンタ２００ｂは、タンデム型間接転写方式の電子写真装置である。プリンタ２００ｂは、中央に、無端ベルト状の中間転写ベルト２０２を具備している。像担持体である中間転写ベルト２０２は、ベース層に、例えば、伸びの少ないフッ素系樹脂や伸びの大きなゴム材料に帆布など、伸びにくい材料で構成された基層を設け、その上に弾性層を設けてなるものである。弾性層は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどでつくる。その弾性層の表面は、例えば、フッ素系樹脂をコーティングして平滑性のよいコート層で被って構成されている。

中間転写ベルト２０２は、３つの支持ローラ２１４、２１５、２１６に掛け回されて図３中、時計回りに回転搬送可能である。図３において、第２の支持ローラ２１５の左側には、トナー画像転写後に中間転写ベルト２０２上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置２１７が設けられている。

中間転写ベルト２０２上方には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像を形成する４つのプリンタエンジン２１８Ｙ、２１８Ｍ、２１８Ｃ、２１８Ｋを横に並べて配置して構成されたタンデム画像形成装置２２０が設けられている。各プリンタエンジン２１８Ｙ、２１８Ｍ、２１８Ｃ、２１８Ｋは、いずれも感光体ドラムと、その回りに配置されて帯電装置、現像装置など、電子写真プロセスで各色のトナー画像を形成する各装置とからなる。

タンデム画像形成装置２２０の上方には、露光装置２２１が設けられている。露光装置２２１は、各プリンタエンジン２１８Ｙ、２１８Ｍ、２１８Ｃ、２１８Ｋの感光体ドラム上に静電潜像を光書込みする機能を有している。

中間転写ベルト２０２を挟んでタンデム画像形成装置２２０と反対の側には、２次転写装置２２２が設けられている。この２次転写装置２２２は、例えば、２つのローラ２２３、２２３間に、無端ベルトである２次転写ベルト２２４を掛けまわした構成であり、その中間部が第３の支持ローラ２１６により１つのローラ２２３押し当てられるように配置されて転写部を構成し、この転写部で中間転写ベルト２０２上のフルカラートナー画像が用紙などのシート状媒体に転写される。

２次転写装置２２２の左側には、用紙上の転写画像を定着する定着装置２２５が設けられている。２次転写装置２２２は、画像転写後の用紙をこの定着装置２２５へと搬送する用紙搬送機能も兼ねている。さらに、２次転写装置２２２は転写ローラや非接触のチャージャを備えていてもよい。

画像形成装置２００の最下部には複数の給紙カセット２４４が配置されている。各給紙カセット２４４は用紙２を収納しており、分離ローラ２４５はその用紙２を１枚ずつ分離して搬送ローラ２４７に供給する。搬送ローラ２４７の下流側である上方延長上にはプリンタ２００ｂ本体の給紙路２４８がある。この給紙路２４８には、レジストローラ２５０が設けられている。

次に、画像形成装置２００の基本動作について説明する。スタートスイッチ（図示せず）が押されると、スキャナ２００ａにより原稿の画像が読み取られ、この画像に基づいてプリンタ２００ｂで用紙２上に画像形成が行なわれる。

すなわち、画像形成装置２００は、駆動モータ（図示せず）により支持ローラ２１４、２１５、２１６を回転駆動して、中間転写ベルト２０２を回転搬送する。同時に、各プリンタエンジン２１８Ｙ、２１８Ｍ、２１８Ｃ、２１８Ｋで、これらプリンタエンジンに儲けられた感光体ドラム１５Ｋ、１５Ｍ、１５Ｃ、１５Ｙが回転駆動されて各感光体上にそれぞれ、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色トナー画像が形成される。そして、中間転写ベルト２０２の回転移動による搬送とともに、これらの単色トナー画像が順次中間転写ベルト２０２に転写される。こうして、中間転写ベルト２０２上には各トナー画像が重ね合わせたフルカラー画像が形成される。

２つの給紙カセット２４４のうちの１つから用紙２を繰り出し、分離ローラ２４５で１枚ずつ分離して搬送ローラ２４７に送り出し、さらに該搬送ローラ２４７で搬送してプリンタ２００ｂ本体の給紙路２４８に導き、中間転写ベルト２０２上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２５０を回転し、中間転写ベルト２０２と２次転写装置２２２との間に用紙２を送り込み、２次転写装置２２２で転写して用紙２上にカラー画像を記録する。このカラー画像が形成された用紙２は、２次転写ベルト２２４で搬送されて定着装置２２５に至り、定着された後、排紙トレイ２４９に排紙される。

このような画像形成装置２００においては、中間転写ベルト２０２の駆動精度が最終画像の品質に大きく影響しており、より高精度な駆動が望まれる。

図２で説明したとおり、また、図３における中間転写ベルト２０２部分の構成を抜き出して示した図４に示すように、中間転写ベルト２０２は３つの支持ローラ２１４、２１５、２１６に掛け回されているが、色重ね画像を担持する無端状ベルトであり、回転移動体であり駆動精度が求められる点で、前記の例１における搬送ベルト３と共通している。そこで、以下の本発明の実施形態例では、図３、図４における中間転写ベルト２０２及び支持ローラ２１５、２１４は、図２における搬送ベルト３及び搬送ローラ４、５に相当するものとして説明する。

図４に示すように、中間転写ベルト２０２（３）は、駆動側の支持ローラ２１５（搬送ローラ４）および従動側の支持ローラ２１４（搬送ローラ５）に掛け渡されており、該中間転写ベルト２０２（搬送ベルト３）の上面であってこれらローラの軸線方向の端部にスケール２１を有している。支持ローラ２１５（４）は、減速歯車２３を介して駆動モータ２４の回転軸に接続されており、駆動モータ２４による駆動力によって回転駆動されるようになっている。スケール２１の光学マークを検知するヘッド部２２は図２におけると同じ態様で設けられている。

以下では、図２における搬送ベルト３、ヘッド部２２、スケール２１等を含む相対位置検知装置、図４における中間転写ベルト２０２、ヘッド部２２、スケール２１等を含む相対位置検知装置は共通の技術的特徴を有するものとして説明する。

[２] 相対位置検知装置（請求項１乃至６）
例１．

図５に本発明のスケール及びヘッド部の構成例を示す。図５（ａ）はスケール及びヘッド部の斜視図、図５（ｂ）はスリット部の断面を示す。図５（ａ）は図２におけるヘッド部２２及びスケール２１を有した搬送ベルト３を裏側から見た図として示している。

本発明の相対位置検知装置は、略一定間隔で光学マーク（反射マーク２１ａ、スリット２１ｂ）が形成されたスケール２１と、該スケール２１に光ビームを照射し前記光学マークによって反射もしくは透過した光を受光し光電変換するヘッド部２２を有する。

ヘッド部２２はケース２５に一体的に構成されている。ケース２５は画像形成装置の本体の一部に固定されている。スケール２１は搬送ベルト３と共に回動する。この回動によりスケール２１とヘッド部２２とは相対移動する。本発明の相対位置検知装置は、スケール２１とヘッド部２２との相対移動により、ヘッド部２２で検知される受光光量の変化から、スケール２１とヘッド部２２の相対位置変化を検知する。

ヘッド部２２は、光源２６Ａと、投光レンズ３０Ａ、光源２６Ａからの光を整形しスケール２１に照射する光ビームＬ１を生成する光整形手段２７Ａと、スケール２１の光学マークを経由した光ビームＬ１を受光する受光器２８Ａを有する。光整形手段２７Ａは基材３１Ａに形成されている。これら光源２６Ａ、光整形手段２７Ａ、受光器２８Ａ、基材３１Ａはケース２５を介して一体的に構成されてセンサＡを構成している（図６参照）。

同様に、ヘッド部２２は、光源２６Ｂと、投光レンズ３０Ｂ、光源２６Ｂからの光を整形しスケール２１に照射する光ビームＬ２を生成する光整形手段２７Ｂと、スケール２１の光学マークを経由した光ビームＬ１を受光する受光器２８Ｂを有する。光整形手段２７Ａは基材３１Ｂに形成されている。これら光源２６Ｂ、光整形手段２７Ｂ、受光器２８Ｂ、基材３１Ｂはケース２５を介して一体的に構成されてセンサＢを構成している（図６参照）。

センサＡとセンサＢとは、各光ビームＬ１とＬ２とをスケール２１上の異なる光学マーク上に照射し、受光するように、スケール２１の方向（矢印２９の方向）に所定の間隔をおいてケース２５に配置されている。

ヘッド部２２において、センサＡとセンサＢの上記配置により、センサＡの光源２６Ａ、センサＢの光源２６Ｂからは、スケール２１とヘッド部２２の相対移動方向（矢印２９の方向）に位置の異なる２つの光ビームＬ１、Ｌ２が射出される。

本例では、矢印２９の方向に位置をずらして共通の部材であるケース２２にそれぞれ配置された２つの光源２６Ａ、２６Ｂからそれぞれ光ビームが射出される結果、２つの光ビームＬ１、Ｌ２を射出するが、１つの光源からの光を分割して２つの光ビームを得ることもできる。もちろん、必要に応じて２つ以上の複数の光ビームを得ることもできる。

光源２６Ａ（２６Ｂ）から射出された各光ビームＬ１（Ｌ２）は、先ず投光レンズ３０Ａ（３０Ｂ）を通り、次いでスリット状の開口からなる光整形手段２７Ａ（２７Ｂ）を通ることにより整形されて、スケール２１に至り、反射されて、反射光が受光器２８Ａ（２８Ｂ）に入射される。

光整形手段２７Ａ、２７Ｂは互いに独立した部材である２つの基材３１Ａ、３１Ｂ上にそれぞれ形成されている。各基材３１Ａ、３１Ｂは、それぞれの光整形手段２７Ａ、２７Ｂ同士が、光ビームＬ１、Ｌ２の位置との関係で所定の光路（光源から光学マークを経由して受光部に至る光路）をたどるように間隔をおき、その配置が保持されるように、共通の部材であるギャップ保持部材３２にそれぞれ固定されている。

ギャップ保持部材３２はケース２５に固定されている。ギャップ保持部材３２は光学マークとヘッド部２２とのギャップを一定に保つ機能を有する。ギャップ保持部材３２のケース２５に対する固着面と反対側の面に沿って搬送ベルト３が移動する。ギャップ保持部材３２には、光整形手段２７よりも大きい２つの貫通孔３２ａが形成されていて、これら貫通孔３２ａの内側に光整形手段２７Ａ、２７Ｂが位置するように配置され、整形される光パターンを乱さないようにしてある。

受光器２８Ａ、２８Ｂは位置の異なる複数の光ビーム、本例では光ビームＬ１、Ｌ２の２本の光ビームに合わせてケース２５に２つ配置されている。これら受光器２８Ａ、２８Ｂは各光ビームＬ１、Ｌ２を受光して別々の電気信号に光電変換する。

光源２６Ａ、２６Ｂとしては、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）が用いられるが、これに限るものではなく、例えば半導体レーザや電球などを用いてもよい。なお、平行度がよい光ビームを用いることが好ましいので、半導体レーザや点光源ＬＥＤなどのように発光面積の小さい光源が好ましい。また、光源からの光を効率よく利用するためコリメートレンズ（本例では投光レンズ３０）を用いてもよい。

受光器２８Ａ、２８Ｂとしては受光素子を用いる。受光素子は、光の強度を電気信号に変換できる素子であればよく、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタなどを用いることができる。

スリット状の開口からなる光整形手段２７Ａ、２７Ｂは光ビームＬ１、Ｌ２に対応して２つ設けられており、図５に示した例では固定マスクにより形成されている。固定マスクは、基材３１Ａ、３１ＢとしてのＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）などによる透明フィルムに必要な大きさ及び形状の開口部を残してクロム等の蒸着膜で覆うことにより構成される。この蒸着膜の部位を図５（ａ）、（ｂ）にハッチングで示す。光整形手段２７は、スケール２１に照射する照射光を所望の形状にするため、所定のパターン形状で形成された開口部である。

本例では複数の固定マスクがそれぞれ独立した部材（基材３１Ａ、３１Ｂ）上に形成され、それらが必要な間隔をもって一体の保持部材（ギャップ保持部材３２）上に固定される構成としており、複数の光整形手段（本例ではスリット状の開口）を有している。

本例では光整形手段としてスリット状の開口の例を示しているが、スケール２１に照射すべきビームパターンが得られるようにビームを整形する機能を持てばよいので、光整形手段としてレンズ系の組み合わせ構成することもできる。図５に示したように、２つの受光器２８Ａ、２８Ｂは、光ビームＬ１及びＬ２をそれぞれ受光し、別々の電気信号に光電変換する。

図６において、光源２６Ａ、２６Ｂを含む光源部３３から出た光ビームは、投光レンズ３０Ａ、３０Ｂ及びギャップ保持部材３２を含む光整形部３４で整形されてスケール２１に至り、このスケール２１の部位で反射され、受光器２８Ａ、２８Ｂを含む受光部３５に入射されて光電変換される。

受光部３５における各受光器２８Ａ、２８Ｂでそれぞれ光電変換された電気信号は、それぞれアンプやコンパレータなどを含む比較部３６に送られてデジタル化され、さらに、位置演算部３７のカウンタでパルス周期が計測される。

位置演算部３７で得られるデジタル信号は図７に示すようなパルス波形であり、センサＡで得られた信号Ａ、センサＢで得られた信号Ｂで位相差を有している。例えば、スケール２１のマークピッチの整数倍の距離もって２つのスリット（光整形手段）が設定されていて、かつ、スケール２１のマークピッチが正確であれば、得られる２つの信号は全くの同位相信号となる。スケール２１のマークピッチの誤差があれば、位相のずれた信号が観測される。

図６において、位置演算部３７のカウンタでパルス周期を計測したデータは補正演算部３８に送られる。補正演算部３８では図７における、パルス周期「Ｔａ」と２つの信号の位相差「δｔ」から式（１）に示すようにスケールに形成された光学マークの間隔誤差を補正し相対位置信号を生成し、実速度（Ｖｒｅａｌ）を得る。補正演算部３８からの出力Ｐに基づき、駆動モータ２４を介して搬送ベルト３の速度を制御する。

δｔ：観測された位相差（ｓ）
ＰＯ：スケールピッチ
Ｔａ：信号１における信号周期
Ｌ＝ＬＯ＋ΔＬ：センサ間隔（ΔＬは間隔誤差）
Ｖ：ベルト走行速度
Ｖｒｅａｌ：実速度

この速度データを基にヘッド部２２とスケール２１の相対移動距離が得られる。
本例の説明では光ビームは２つだけの例で説明したが、２つだけではなく、もっと多いビームを使って構成することもできる。

ここでは、２つの信号の位相差からスケールのマークピッチ誤差を補正する方法についての説明を行ったが、従来技術例のように同一マークが２つの検出部で観測される時間から、速度を演算する方法にも適用できる。

以上のように、スケール２１のマークピッチを補正してスケールとヘッド部の相対位置変化を観測するので、スケール２１のマークピッチに誤差が生じても高精度な位置検知ができる。また、２つの光整形手段が一体的に形成されたギャップ保持部材３２に設置固定されていることで、観測位置をスケール２１とのギャップも含めて高精度に保つことができるため、２つの信号の位相からマークピッチ誤差の絶対値を求めることができる。従来技術（特許文献５）ではスケールのマークピッチの平均値を基準とするため、絶対位置が分からない。

さらに、一体的に形成されたギャップ保持部材３２を線膨張係数の低い材料に形成しておけば、光整形手段３０Ａ、３０Ｂを形成した部材（基材３１Ａ、３１Ｂ、蒸着膜など）に環境変化（温度変化）が生じても位置寸法は一体的に形成されたギャップ保持部材にならうので、高精度に計測精度を保つことができる。

ギャップ保持部材３２に適する線膨張係数の低い材料を以下に例示する。
（１）線膨張係数の具体値：
絶対値で０〜３０×１０−６（／°Ｃ）とする。これより大きくなると、ハウジングに用いる安価な樹脂等の材質においても保有する線膨張係数でも適用範囲にとなり、ハウジング自体で対応が可能になるので、本発明の効果は低くなる。
（２）具体例［×１０−６（／°Ｃ）］
・鉄系
鉄鋼／鋳鉄系材料：１１〜１２
インバー：１〜２
ニレジスト：５〜１９
ノビナイト：０〜５
ＳＵＳ系：１６〜２０
・ガラス系
青板ガラス：９
パイレックス（登録商標）：３〜４
石英：０．５
・アルミ合金：１９〜２３
・マグネシウム合金：２８〜２９

ここではギャップ保持部材３２の材料として、ガラス系の例では合成石英板、金属系では鋼板の例などを示したが、材料の組み合わせはこれに限らない。適用する環境と必要精度に応じて適宜決めるとよい。高精度エンコーダに使われる線膨張係数が０に近い材料を使えば非常に高精度になる。

一方、光整形手段３０Ａ、３０Ｂを形成した部材（基材３１Ａ、３１Ｂ、蒸着膜など）に用いる材料は、前述のように精度がギャップ保持部材３２に依存するため、環境等に変化による寸法精度変化が生じても問題とはならない。ここでは例として透明樹脂フィルム＋クロム蒸着膜の例を示したが、必要な分解能等に応じて、保持部材同様適宜決めるとよい。

図５には反射型のセンサヘッドの構成を例示しているが、（ａ）図５におけるケース２５、ギャップ保持部材３２、光整形手段（基材３１Ａ、３１Ｂ）を一体の筐体上に構成し、この１つの筐体に光源や受光器をレイアウトすることや、（ｂ）光整形手段（基材３１Ａ、３１Ｂ）を持たない２つの筐体を一体のギャップ保持部材でつなぎ合わせる構成、（ｃ）筐体そのものをギャップ保持部材と一体化する、などとしてもよい。

例２．複数のスリット（請求項７）
図５における光整形手段２７Ａ、２７Ｂのように１つの入射光ビームに対して１つのスリットが対応する方式の固定マスクを、図８に示すように１つの入射光ビームに対して複スリット列により構成される固定マスクとすることで、複数の光ビームによるマーク検出ができる。図８において、ギャップ保持部材３２の１つの貫通孔３２ａに設けられた固定マスクには光整形手段２７Ａ１として３つのスリット列が設けられている。光整形手段２７Ａ１についても同様である。このような光整形手段２７Ａ１、２７Ｂ１を用いることにより、１つの入射光ビームを複数の光ビームで出射することができ、かかる複数の光ビームを用いることでスケール２１上の複数の光マークを同時に観測することができ、光マークの欠陥や汚れによる検出エラーに強いセンシングが可能となる。

例３．複スリットに対応する光ビーム径（請求項８）
本例では、前記複数列のスリットからなる光整形手段に入射させる光ビームは該スリット列の通過領域よりも大きい径の光ビームとする。比較例として示した図９において、図９（ａ）に示すように光ビームＬ１の径が図９（ｂ）に示すように３列のスリット列からなる光整形手段２７Ａ１よりも小さいビーム径である場合には、仮に光整形手段２７Ａ１を構成する基材やマスク用の蒸着材を環境変化に対して変化の少ない材料で構成したとしても、光源２６Ａや筐体（ケース２５）が通常の材料であれば、環境変化によって光ビームの光整形手段に対する入射位置が、図９（ｂ）に実線や破線で示すように変位する。このため、図９（ｃ）や図９（ｄ）に示すようにスリットを通過する光ビームのパターンも変化してしまい。スケール２１の観測位置がずれてしまう。つまり、見かけ上、２つのヘッドの間隔が変化したことになり、高精度な計測ができなくなってしまう。

これに対して図１０（ａ）、図１０（ｂ）に示すように光整形手段２７Ａ１に入射させる光ビームＬ１の径が光整形手段２７Ａ１のスリット列よりも大きい光ビームを用いると、環境によって光ビームＬ１の光整形手段２７Ａ１に対する入射位置が変化しても図１０（ｃ）に示すように同じパターンが射出されるようになる。光ビームの射出パターンが変わらなければ観測される信号に変化が生じないことはいうまでもない。

このように光整形手段に入射させる光ビームはスリット列の通過領域よりも大きいビーム径を有することで、環境変化によっても高精度な計測ができる相対位置計測装置とすることができる。

例４．光ビームの光量分布（請求項９）
光整形手段に入射する光ビームの光量分布は一様とするのがよい。前記例３で述べたようにスケール２１を照射する光ビームのパターン変化は計測誤差の原因となってしまう。光整形手段に入射する入射光ビームが、図１１（ａ）（上段）に示すように中心Ｏ−Ｏから左右対称であっても中心から離れるにつれて光強度が低下する傾向を示す不均一な光量分布を有する場合には、図１１（ａ）（中段）に示すようにスリット開口の中心Ｑ−Ｑが入射光ビームの中心Ｏ−Ｏからずれていると、光整形手段を通過後の射出光ビームの光量分布は、図１１（ａ）（下段）に示すように中心Ｑ−Ｑに対して左右不均一な光量分布の光ビームとなってしまう。

これに対して、光整形手段に入射する入射光ビームが、図１１（ｂ）（上段）に示すように中心Ｏ−Ｏから左右対称でかつ中心から離れても光強度が一定の光量分布を有する場合には、図１１（ｂ）（中段）に示すようにスリット開口の中心Ｑ−Ｑが入射光ビームの中心Ｏ−Ｏからずれていても、光整形手段を通過後の射出光ビームの光量分布は、図１１（ｂ）（下段）に示すように中心Ｑ−Ｑに対して左右均一な光量分布の光ビームとなる。

このように、光ビームに光量分布がある場合は、光源からのビーム位置が変化するとビームパターン内の光強度分布に変化が生じるが、均一な光量分布を持つビームを用いれば、光源からのビーム位置変化によっても射出ビームの強度パターンは変わらない。

例５．清掃部材（請求項１０）
図５に示した相対位置検知装置をベルト搬送方向である矢印２９の方向から見た断面図である図１２において、光整形手段２７Ｂ（２７Ａ）の周囲であってギャップ保持部材３２と搬送ベルト３の裏面との間に、スケール２１に接しつつ清掃するための弾性部材３９を設け、その下端部をギャップ保持部材３２に固定し、その上端部を搬送ベルト３の裏面に摺接するように構成する。
弾性部材３９として、ブラシやスポンジフエルトなどの材料を用いれば、ギャップ保持部材３２と搬送ベルト３の裏面とのギャップの確保を図ると共に、スケール２１の清掃を兼ねることができる。微粒子であるトナーを用いる画像形成装置に適用する場合にはスケールへのトナーの付着が問題になるので、かかる構成のスケール清掃手段は有用である。

[３] 光学式リニアエンコーダへの適用（請求項１１〜１３）
例１
これまで例示したように、スケール２１を直線状に構成し、このスケール２１に平行線状（ラダー状）に光学マーク（反射マーク２１ａ、スリット２１ｂ）を形成したリニアスケールとし、ヘッド部２２と組み合わせることにより光学式リニアエンコーダを構成する。さらに、かかる光学式リニアエンコーダを搬送ベルト３に適用することによりベルト搬送装置が構成される。

図４、図１３にベルト搬送装置への適用例を示す。搬送状態の制御を行うコントローラとしてはソフトウェア制御を行うようにＣＰＵ（central processing unit）やＤＳＰ（digital signal processor）を利用することが多いが、位置演算もプログラム上で実行できるので、共通に使えば簡略な構成で実現可能である。

図１３に示した例では、ヘッド部２２（センサＡ、センサＢ）の受光部３５で光電変換された信号は信号処理回路４０（比較部３６、位置演算部３７）でデジタル信号化されてパルス周期が計測され、位置検出制御回路４１（補正演算部３８）で光学マークの間隔誤差を補正し相対位置信号を生成し、実速度（Ｖｒｅａｌ）を得、これに基づき、搬送ベルト３の速度を制御する制御信号を得て、モータドライバ４２を介して駆動モータ２４の駆動をフィードバック制御する。

これら光学式リニアエンコーダ及び該光学式リニアエンコーダを搭載したベルト搬送装置、さらに、光学式リニアエンコーダからの出力信号を元にベルトの速度や位置を制御する制御手段である信号処理回路４０、位置検出制御回路４１、モータドライバ４２などの制御手段を有するベルト搬送装置では、前記したように、スケール表面のマークピッチを補正しながら計測することができるので、環境により伸縮が発生するベルト状の走行体や、検出高さが変動しエンコーダヘッドを近接できない円筒面の回転体に対しても有効である。

例２ 画像形成装置への適用（請求項１４、１５）
光学式リニアエンコーダからの出力信号を元にベルトの速度や位置を制御する制御手段である信号処理回路４０、位置検出制御回路４１、モータドライバ４２などの制御手段を有するベルト搬送装置を図１乃至図３に示したカラー電子写真装置において適用できる。カラー電子写真装置における中間転写ベルトと呼ばれる像担持手段では複数のカラー像を順次重ね合わせることから、ベルト搬送速度を一定に保つことが必要とされるため、光学式リニアエンコーダ及び上記制御手段を備えたベルト搬送装置適用が効果的である。
また、インクジェット方式の画像形成装置における紙搬送やノズルヘッドの制御に、本発明の相対位置検出装置を用いた駆動装置を用いると高精度な出力画像が得られる。

[４] ロータリーエンコーダへの適用（請求項１６〜１９）
例１．
本発明の相対位置検知装置は、ロータリーエンコーダに対しても適用できる。図１４に示すような円盤状をした回転基板４４に同心円に沿わせて放射状に光学マークを形成して、円形スケール（コードホイール）４３をつくる。一般的に低コストなロータリーエンコーダでは円形スケールの取り付け偏心を組み付け時に調整するコストを省略するために、１８０度対向させた位置にセンサヘッドを２つ取り付け、偏心補正を行っているが、本例では隣接する２つのセンサ（２つの光源を有する光源部４５、２つの光整形手段を有する光整形部４６、２つの受光部を有する受光部４７）を搭載したヘッド４８を回転基板４４と組み合わせることによりロータリーエンコーダ４９を構成する。

例２．
かかるロータリーエンコーダ４９を減速歯車５１に直結する。減速歯車５１には感光体ドラム７が同心で直結されている。また、減速歯車５１には駆動モータ５０の回転軸と一体的な駆動歯車５２が噛み合わされている。かかる構成の回転駆動装置において、図１３に示した制御系に準じて、ヘッド部４８の受光部で光電変換された信号を信号処理回路４０でデジタル信号化してパルス周期を計測し、位置検出制御回路４１で光学マークの間隔誤差を補正し相対位置信号を生成し、実速度（Ｖｒｅａｌ）を得、これに基づき、感光体ドラム７の速度を制御する制御信号を得て、モータドライバ４２を介して駆動モータ５０の駆動をフィードバック制御するように構成する。これにより、容易にエンコーダ装置を付加した高精度な回転駆動装置が可能となる。

[５] ロータリーエンコーダの画像形成装置への適用（請求項１８、１９）
図１５に示した回転駆動装置は、図１、図３等のカラー電子写真装置等の画像形成装置における感光体ドラムに適用できる。感光体ドラムと呼ばれる作像手段では、複数のカラー画像を重ねる順次重ね合わせることから、色ごとのずれを最小にするため各カラー画像の作像送り精度が必要とされるため、高い回転精度が要求される。以上の場合には前記回転駆動装置の適用が効果的である。

また、図１５に示した回転駆動装置における感光体ドラム７に代えて、上記画像形成装置におけるベルト搬送装置の駆動ローラや他の回転駆動装置の回転軸にロータリーエンコーダを同時に適用することは、前述の複数の理由により極めて有効である。これらの発明を同時に使用することにより、安価でありながら極めて色合わせ精度の高く、結果的に高画質な画像形成装置を実現することができる。

以上において、本発明では２つのセンサによってマークを検出する構成は従来技術と同様であるが、温度などによるセンサ間隔変動（観測位置の変化）が生じにくいセンサ構成を新たに構成部材を追加することなく実現することで、高画質なカラー画像を出力できる画像形成装置を提供する。
また、マーク間隔の誤差変動分に着目し、２つのセンサ信号の位相差変動からマークピッチ変化を演算して速度計算に反映させることによって、ベルト上のマークピッチに誤差が生じてもベルトの表面線速を正確に検出し、フィードバック制御することにより高精度なベルト搬送装置に適用することで、より高精度なカラー画像を提供できる。
更には加工、材料いずれにおいても特殊な物を用いることなく、安価に提供することができる。

画像形成装置を概略的に示した縦断側面図である。 図１における画像形成装置の搬送ベルトを示した外観斜視図である。 別例としての画像形成装置を概略的に示した縦断側面図である。 図３における画像形成装置の中間転写ベルト及びその駆動系を示した外観斜視図である。 （ａ）はスケール及びヘッド部の斜視図、（ｂ）は光整形手段（スリット部）の断面図である。 スケールに形成された光マークのピッチ補正制御系のブロック図である。 スケールのマークピッチ誤差に起因する信号位相差を示した図である。 複数スリットで構成した光整形手段を例示した斜視図である。 （ａ）は光ビーム、（ｂ）は光整形手段に対する光ビームの変位状態、（ｃ）、（ｄ）は光整形手段通過後における光ビームのパターンを模式的に示した図である。 （ａ）は光ビーム、（ｂ）は光整形手段に対する光ビームの変位状態、（ｃ）は光整形手段通過後における光ビームのパターンを模式的に示した図である。 （ａ）は入射光ビームの光量分布が不均一な場合における、入射光ビーム、スリット開口及び射出光ビームの各形状を模式的に示した図、（ｂ）は入射光ビームの光量分布が不均一な場合における、入射光ビーム、スリット開口及び射出光ビームの各形状を模式的に示した図である。 スケール清掃部材を設置した場合におけるヘッド部の断面図である。 光学式リニアエンコーダ及び制御系を示したブロック図である。 ロータリーエンコーダを示した外観斜視図である。 ロータリーエンコーダを用いた回転駆動装置を示した外観斜視図である。 ベルトの速度変動による位置決め誤差が複数の周波数成分を有する波形になることを説明した図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
１Ｋ、１Ｍ、１Ｙ、１Ｃ 電子プロセス部
２ シート状媒体（用紙）
３ 搬送ベルト
４、５ 搬送ローラ
６ 給紙トレイ
７Ｃ、７Ｍ、７Ｙ、７Ｋ、１５Ｃ、７Ｍ、１５Ｙ、１５Ｋ 感光体ドラム
２１ スケール
２１ａ 反射マーク
２１ｂ スリット
２２、４５ ヘッド部
２３、５１ 減速歯車
２４、５０ 駆動モータ
２５ ケース
２６Ａ、２６Ｂ 光源
２７Ａ、２７Ａ１、２７Ｂ、２７Ｂ１ 光整形手段
２８Ａ、２８Ｂ 受光器
２９ 矢印
３０Ａ、３０Ｂ 投光レンズ
３１Ａ、３１Ｂ 基材
３２ ギャップ保持部材
３２ａ 貫通孔
３３、４５ 光源部
３４、４６ 光整形部
３５、４７ 受光部
３６ 比較部
３７ 位置演算部
３８ 補正演算部
３９ 弾性部材
４０ 信号処理回路
４１ 位置検出制御回路
４２ モータドライバ
４３ 円形スケール
４４ 回転基板
４８ ヘッド
４９ ロータリーエンコーダ
２００ 画像形成装置
２０２ 中間転写ベルト
２１８Ｙ、２１８Ｍ、２１８Ｃ、２１８Ｋ プリンタエンジン
２２０ タンデム画像形成装置
Ａ、Ｂ センサ
Ｌ１、Ｌ２ 光ビーム

Claims (19)

1. 略一定間隔で光学マークが形成されたスケールと、該スケールに光ビームを照射し前記光学マークによって反射もしくは透過した光を受光し光電変換するヘッド部を有し、前記スケールと前記ヘッド部の相対移動により、前記ヘッド部で検出される受光光量が変化することにより、前記スケールと前記ヘッド部の相対位置変化を検知する相対位置検知装置において、
   前記ヘッド部では、光源と、前記光源からの光を整形し前記スケールに照射する光ビームを生成する光整形手段と、前記スケールの光学マークを経由した前記光ビームを受光して光電変換する受光器、をセットにした複数のセンサが複数本の光ビームを出入射するように所定の間隔をおいて一体的に構成されていて、
   前記光整形手段は、前記複数本の光ビームに対応して複数設けられており、かつ複数の前記光整形手段同士が、光ビームの位置との関係で前記光源から前記光学マークを経由して前記受光器に至る光路をたどるように間隔をおき、その配置が保持されるように、共通のギャップ保持部材に設置固定されていることを特徴とする相対位置検知装置。
2. 請求項１に記載の相対位置検知装置において、
   前記複数の光ビームによる複数の検知信号により、前記スケールに形成された光学マークの間隔誤差を補正した相対位置信号を生成する、補正演算部を有することを特徴とする相対位置検知装置。
3. 請求項１又は２に記載の相対位置検知装置において、
   前記光整形手段は形成される材料の膨張係数に制限が無いことを特徴とする相対位置検知装置。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の相対位置検知装置において、
   前記ギャップ保持部材は、膨張係数の低い材料で形成されていることを特徴とする相対位置検知装置。
5. 請求項４に記載の相対位置検知装置において、
   前記ギャップ保持部材に使用される膨張係数の低い材料は、ガラス系材料であることを特徴とする相対位置検知装置。
6. 請求項４記載の相対位置検知装置において、
   前記ギャップ保持部材に使用される膨張係数の低い材料は、金属系材料であることを特徴とする相対位置検知装置。
7. 請求項１乃至６の何れかに記載の相対位置検知装置において、
   前記光整形手段は入射する１つの光ビームに対応する複数のスリット列であることを特徴とする相対位置検知装置。
8. 請求項１乃至７の何れかに記載の相対位置検知装置において、
   前記光整形手段に入射させる光ビームは前記光整形手段を構成するスリット列の光通過領域よりも大きいビーム径を有することを特徴とする相対位置検知装置。
9. 請求項１乃至８の何れかに記載の相対位置検知装置において、
   前記光整形手段に入射させる光ビームは光量分布が一様であることを特徴とする相対位置検知装置。
10. 請求項１乃至９の何れかに記載の相対位置検知装置において、
    前記光整形手段を構成するスリットの周囲には前記スケールに圧接しつつ清掃するための弾性部材が前記ギャップ保持部材上に形成されていることを特徴とする相対位置検知装置。
11. 請求項１乃至１０の何れかに記載の相対位置検知装置を備えた光学式リニアエンコーダであって、
    前記スケールには平行線状に光学マークが形成されていることを特徴とする光学式リニアエンコーダ。
12. 請求項１１に記載の光学式リニアエンコーダを搭載したことを特徴とするベルト搬送装置。
13. 請求項１１に記載の光学式リニアエンコーダを搭載し、前記光学式リニアエンコーダから出力される信号を基にベルトの速度および位置を制御する制御手段を有することを特徴とするベルト搬送装置。
14. 請求項１２に記載の前記光学式リニアエンコーダを搭載したベルト搬送装置を有することを特徴とする画像形成装置。
15. 請求項１３に記載の光学式リニアエンコーダ及び制御手段を有するベルト搬送装置を搭載していることを特徴とする画像形成装置。
16. 請求項１乃至１１の何れかに記載の相対位置検知装置を搭載したロータリーエンコーダであって、
    前記スケールは円盤状をした基板上に放射状に光学マークが形成されているコードホイールであることを特徴とするロータリーエンコーダ。
17. ロータリーエンコーダを有する回転駆動装置であって、
    前記ロータリーエンコーダが請求項１６に記載のロータリーエンコーダであることを特徴とする回転駆動装置。
18. 回転駆動装置を搭載した画像形成装置であって、
    前記回転駆動装置が請求項１７に記載の回転駆動装置であることを特徴とする画像形成装置。
19. 請求項１３に記載の光学式リニアエンコーダを搭載した制御手段と、請求項１７に記載のロータリーエンコーダを有する回転駆動装置を搭載した搬送装置を具備していることを特徴とする画像形成装置。

Images