JP5233463B2 - 光学センサ、無端状走行体の搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、無端ベルト部材やドラム状部材などの無端状走行体の位置制御などに使用する光学センサ、およびこのセンサを備えた無端状走行体、並びに複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置等の画像形成装置に関する。

従来、様々なセンサが搭載されている電子写真方式のプリンタなどの画像形成装置が知られている。
例えば特許文献１には、プリンタ装置及びその制御方法が開示されている。この特許文献１には、受光量が所定値以下の場合にはクリーニング操作を行い、復帰しない場合には警告表示を行っていることが開示されている。
また特許文献２には、画像形成装置の異物除去装置が開示されており、この公報には、定期的にセンサに空気を吹きかけて付着したゴミを除去する発明が開示されている。

また特許文献３には、画像形成装置の発明が開示されており、トナー濃度検出センサーの検出面の紙粉汚れを防止し、長期間に渡ってきれいな画像を形成する画像形成装置を提供するため、トナー濃度センサの検出面を一端を軸にして開閉する紙粉防止部材で覆い、この部材の開閉に連動して、トナー濃度センサーの検出面を清掃することが開示されている。

また特許文献４の発明は本件の発明者らによる発明である。この発明は上記特許文献１乃至３を含む従来技術ではセンサに付着した異物を除去するために画像形成装置に新たな駆動装置を設ける必要があり、装置構成の複雑化および消費電力の増大が生じるなどの問題に鑑みてなされたものである。この発明によって、新たに駆動装置を設けることなく、ベルト表面に形成された複数のマークに付着した汚れや、センサ側のマーク検出部（光学センサの場合は光射出口、若しくは受光部）に付着した汚れを除去する光検出装置および画像形成装置が提供される。

特開平１０−２７９１２９号公報 特開２０００−２８０４５２号公報 特開２００２−０３１９１９号公報 特開２００５−９１９１２号公報

上述した特許文献１乃至３の発明は、センサに付着した異物を除去するために画像形成装置に新たな駆動装置を設ける必要があり、装置構成の複雑化および消費電力の増大などの問題がある。
また特許文献４はクリーニング手段であるブラシの駆動源を反射型スケールの駆動源の駆動力を用いてブラシを駆動し、検出の妨げになる異物を除去できる。ただしクリーニング中はセンサの光路を塞がないようにクリーニングを制御する制御手段が必要である。

本発明は、新たな駆動手段を設けることなく、さらに駆動タイミングについても適切なタイミングで自動的にクリーニングを行い、さらに動作の必要がないときには防塵機能を有する光学センサを提供することを目的とする。また本発明は、この光学センサを用いた搬送装置、または光学センサを有する搬送装置を用いた画像形成装置を提供することを目的としている。

上記の課題を解決するために、以下の解決手段を有する。
（１） 光源からの光ビームを被検出物に照射する投光部と、前記光ビームが前記被検出物に照射されたその被検出物からの透過光あるいは反射光を受光する受光部を有する光学センサにおいて、
前記投光部から前記受光部までの間の光路上に設けられるウィンドウと、
前記投光部および／または前記受光部と、前記被検出物とを所定距離に保持するギャップ規制部と、
前記ウィンドウを遮蔽する第１の遮蔽部と、
前記第１の遮蔽部および／または前記ギャップ規制部に設けられ、前記ウィンドウを清掃する清掃部と、を有し、
前記ギャップ規制部は、前記第１の遮蔽部とともに前記ウィンドウ上を移動可能であり、
前記清掃部は、前記第１の遮蔽部および前記ギャップ規制部の移動に伴って前記ウィンドウに接触して清掃することを特徴とする。
（２） 前記（１）に記載の光学センサにおいて、前記第１の遮蔽部と前記ギャップ規制部は一体に構成されていることを特徴とする。
（３） 前記（１）または（２）に記載の光学センサにおいて、さらに第２の遮蔽部を有し、前記第１の遮蔽部と前記第２の遮蔽部とが前記被検出部を挟持するように設けられていることを特徴とする。
（４） 無端状の走行体と、前記無端状の走行体の無端方向に回転駆動させる駆動手段とを有する無端状走行体の搬送装置において、
前記被検出物は無端状の走行体の走行方向に周期的に設けられた複数のマークからなるスケール部であり、
前記スケール部を検出するセンサは、前記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学センサであることを特徴とする。
（５） 前記（１）〜（３）のいずれかに記載の光学センサを備えた画像形成装置であって、用紙に画像を形成する画像形成部を備えることを特徴とする。
（６） 前記（４）に記載の無端状走行体の搬送装置を搭載した画像形成装置であって、
前記無端状走行体の搬送装置は、画像形成装置の感光体上に形成された画像を転写する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。
（７） 前記（６）に記載の画像形成装置において、前記画像形成装置はシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色の感光体ドラムを備えたタンデム型の画像形成装置であって、前記画像形成装置は前記４色のうちの１色のみで画像形成を行なう場合には、前記スケール部を検出するセンサを遮蔽しておくことを特徴とする。
（８） 前記（７）に記載の画像形成装置において、前記１色がブラック（Ｋ）の場合に前記ブラック（Ｋ）以外の感光体ドラムを転写ベルトないし中間転写ベルトから離す転写接離機構を備え、前記転写接離機構の動作に連動して、前記センサを遮蔽しておくことを特徴とする。

本発明の光学センサによれば、経時のゴミの付着によるセンサの感度低下を防止するとともに、センシングしていない場合にはウィンドウを遮蔽しておくため実質的なセンサの寿命の低下を有効に防止することができる。
また、このような光学センサを用いた無端状走行体の搬送装置、画像形成装置は、経時によるゴミの付着等を極力防止し、感度を低下することを少なくしているので、メンテナンス費用を抑制でき、また経時による光学センサのゴミ付着等が原因で起こる画像の低下を極力抑制できるので、さらなる高画質の長期的な維持を図ることが可能となる。

［第１実施形態：光学センサ］
本発明の光学センサについて、実施形態により図を参照しながら説明する。
本発明の光学センサは、光源から出射された光ビームを被検出物に照射するための投光部と、前記光ビームが前記被検出物を透過したあるいは反射した光を受光して光電変換する受光部を有する。本発明は、一般的な光センサ全般で適用可能であり、光センサとしては、例えば、センサの光軸を被検出物が遮蔽することを検出する透過型・反射型フォトインタラプタや、光学式の変位センサ、あるいは画像処理機器で用いられるトナーマークを検出するトナーマークセンサ、レジストレーションセンサ、濃度センサ、また、エンコーダセンサやスケールセンサなどの光学センサとして使用できる。このような光学センサはたとえば図１（Ａ）に示すように、投光部１と受光部２とがウィンドウ３を有する函体１０内に収容されている。このような図１に示す例により、その光学センサの構成について、まず説明する。なお函体１０に投光部１と受光部２とが収納されている場合、函体１０を光学センサということがある。
図１に示すように本発明の光センサは、光源１ａからの出射光を、被検出物６に１ｂにより略並行な平行光にして照射するための投光部１と、投光部１から照射された光が被検出物６に照射され、この被検出物に照射された光の反射光８（図１（Ａ）参照）あるいは透過光８’（図１（Ｂ）参照）を受光部２が受光することによって、その被検出物６から受けた光学的な影響から目的の情報を検出するための光学センサである。さらに本発明の光学センサは、投光部１から受光部２までの間の光路上に設けられるウィンドウ３と、投光部１および受光部２と被検出物とを、所定距離に保持するためのギャップ規制部４、４’と、このウィンドウ３を遮蔽する遮蔽部７とを有して構成されている。この遮蔽部７はウィンドウ３上を遮蔽自在に移動可能であり、ウィンドウ３を清掃する清掃部５を、好ましくはその端部に有する構成となっている。このような遮蔽部７は、センサが動作していないときにはウィンドウ上に付着したセンシングの誤情報となり得る汚れを前記した清掃部５により清掃するように構成されており、さらにウィンドウを覆って光を遮断することもできる。図１に示す構成は、被検出物６の保持体２０（たとえば走行体（ベルト））を挟持するように、保持体２０の上下に１組、ギャップ規制部（単に規制部ということがある）４と、４’とが設けられた例を示している。ギャップ規制部４等はこのように、保持体２０を挟持するように１対設ける構成としてもよい。また、場合によっては図１（Ａ）に示す反射型などでは、光学センサが設けられる側のみに規制部４を設ける構成を採用することもできる。

本実施形態の光学センサが有するウィンドウ３は、トナーなどのセンシングの場合汚染となる粉塵がセンサ内部に浸入するのを防止し、センサ光の入射および／または出射用の窓としての機能を有する。したがってウィンドウ３はセンサ光が透過し、清掃部６による清掃の際の擦傷に対して耐性を有する材料を用いることによって構成できる。一般的にはウィンドウ３として、光学ガラスが耐擦傷性に優れ、また強度があるため好適に選ぶことができる。このような光学ガラスとしては、無機ガラスなどが挙げられるが、ポリカーボネートやアクリルなどの樹脂材料、さらにＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、環状オレフィンなどの有機高分子材料などの有機ガラスも挙げられ、これら光学ガラスは１種類で用いてもよく、あるいは２種以上併用してもよい。上述したようにウィンドウ３は清掃部５による清掃時の摺動により、清掃部（清掃手段）５と接する面は低摩擦係数の材料が好ましく選ばれ、耐擦傷性の高いコーティング材などでコーティングされているとなお良い。また、静電的な粉塵の付着を避けるために、帯電防止処理が施されているとなお良い。

また、ウィンドウ３は窓としての機能だけでなく、以下に挙げるような他の機能を複合させることもできる。本発明の光学センサをスケールセンサに適用した場合、ビーム成型のためにスリットを必要とする。このスリットとして、たとえばガラス上にスリットパターンを印刷することにより、窓とスリットの両機能を有するウィンドウ３とすることができる。このウィンドウ３は平板でなくともよく、たとえば透明樹脂で導光路（導波路）を作ることで、発光素子や受光素子のレイアウトの自由度を広げることができる。またセンサの函体自体を光透過性の材料で作成することにより、部品点数を減らしてコストを抑制することもできる。また、センサ光以外の波長光を抑制するか防止する透過防止機能を有する材料を選択すると、さらに外乱光の影響によるセンサ誤動作を減らすことができる。

本発明の光学センサに使用されるギャップ規制部４、４’は被検出物６と前記光センサの間隔（ギャップ）を一定に保つための部材である。被検出物６が転写ベルト上に設けられたマーク（このマークはたとえば転写ベルトの走行速度あるいはこのベルト上のある特定箇所の現在位置を検出するために使用される）である場合には、転写ベルトにギャップ規制部４を当接または所定距離に接近させて転写ベルトのマークとセンサとの距離を一定に保つことができる。ギャップ規制部４、４’等は、前記したように光センサ側の一方に設けられても良いが、転写ベルトなどのように波うちやばたつきの発生を防止するために、ベルトを挟持するように設けることができる。また、被検出物６と当接する場合にはそのギャップ規制部４等の当接面に、傷を付けないように植毛ブラシ、ウエスやフェルトのような柔らかい材料のもの、もしくは摩擦抵抗の少ないフッ素樹脂の様な材料を用いることが望ましい。

本実施形態の光学センサは、図１（Ａ）のような反射光によりセンシングする反射型では、前記したように、ギャップ規制部４、４’が被検出物６を保持する保持体２０を挟持するように構成されている。また、保持体２０の面に光学センサ１０が設けられる保持体２０の片方の面にのみ設けられる構成を採用することもできる。この図１（Ａ）に示す反射型の構成では、函体１０内に投光部１と検出部（受光部）２とが収納されている例である。この図に示す例では、清掃部５は函体１０の右下端（ウィンドウ３の右端部）近傍に設けられている。この清掃部５として、図１ではブラシを例示している。本発明の光学センサに使用される清掃部５としては、このようなブラシ以外に、ウエス、ブレード（たとえばエラストマーのブレード）、あるいは前記したフェルトなどから選択される少なくとも１つを採用することができる。

また図１（Ｂ）に、透過型の光学センサの構成例を示したが、光学センサの函体１０と函体１０’とは、別体として分離されて形成されていてもよく、保持体２０を挟持するように、略コ字状に１体化させて形成されていてもよい。前記した略コ字状に一体に形成される場合、部品点数も省略でき、また、投光部１と受光部２とのパス合わせなどを省略することもできる。この図１（Ｂ）に示す例では、投光側のウィンドウを清掃する清掃手段５を有する構成例を示す。
また図２に示す構成は、本発明の光学センサにおいて、図１（Ｂ）に示す透過型の他の例について示したものである。図２（Ａ）に示す例は、投光部側の函体１０に設けたウィンドウ３を清掃する清掃手段５を有する構成例であり、図２（Ｂ）に示す例は、投光部側と受光部側の両方の函体１０、１０’に設けたウィンドウ３を清掃する清掃手段（清掃部）５を有する構成例である。

これら本第１実施形態では、ウィンドウ３が複数箇所に設けられるような透過型（図１（Ｂ）、図２）の場合には、投光部側と受光部側のウィンドウの両方に清掃手段５を有することもできる。また片側にウィンドウ３を設け、他方（たとえば投光部）には開口部を有する構成か、または前記したように函体１０、１０’自体を透光材料の構成を採用することもできる。この片側に設ける構成を採用する場合において、ウィンドウが下側に有る方のウィンドウにのみ、清掃手段（清掃部）５を設けたり、あるいは受光側のウィンドウ側に清掃手段５を優先的に設けるなど、その設ける場合の優先順位を光学的に検出する場合の汚染物質の堆積しやすい箇所にしたり、あるいはセンサの測定誤差の生じやすさなどの影響に基づいて決めることができる。なお図では保持体２０に対して被検出部７側を上側として示すが、これを下側に構成することもできる。

（清掃摺動部）
本第１実施形態では、清掃部５は図１に示すように、ウィンドウ３を清掃する動作を行わせる機構を有する。この機構（清掃摺動機構）７０は、ソレノイドやモータなどを用いて往復自在にウィンドウ３を清掃することができる。例えば、図５に示す機構は、レバー式の機構を示し、このレバー式の機構が図１〜３に示す矢印方向に動作してウィンドウ３上の汚れを落とすことができる構成となっている。この動作は、センサ外部に駆動源として上記したレバー式の機構を駆動させてウィンドウ３上の汚れを落とすことができる。

図５に示す機構７０では、ウィンドウ３を清掃するように制御部を介して指令されると駆動クラッチ７４により他の駆動源からの駆動によりウィンドウ３への清掃部への駆動が開始されるとたとえば接離用カム７２が回転し、レバー７１の支点７６を中心にレバーが実線と点線に示す往復運動へと変換される。すなわち初期には点線位置に位置していたレバー７１は、付勢手段としてのバネ７３によりカム７２が回転することにより実線の位置にまでカム７２と接しながら直線的にバー７５が位置するように移動し、このバー７５の移動により、ウィンドウ３に接している清掃部は摺動することになる。

図５に示す例はこのような摺動機構（摺擦機構）としての１例である。この図に示すように、本発明の光学センサに使用できる摺動機構として、レバー７１を用い、カム７２とレバー７１と付勢手段（バネ）７３による往復機構を採用している。摺動機構としてはこの図に示す例に限定されない。たとえばラック−ピニオン機構、クランク機構、スコッチ・ヨーク機構など、その他、公知の往復機構などを採用することができる。本発明の光学センサには、図１中の矢印方向に移動する図５に示す上記したウィンドウ３上を摺動する清掃摺動機構によりウィンドウ３上を摺擦するようにしてクリーニングすることができる。この摺動機構の駆動としては特に限定されないが、たとえば装置本体の駆動系の動力とすることができる。

［第２実施形態：光学センサ］
上記した第１実施形態において本発明の光学センサとして、清掃手段６と、規制部４とが別体の例を説明した。
本第２実施形態では、図３及び図６に示すように、清掃部５と規制部４とが一体に構成されている例である。したがってウィンドウを清掃するには規制部４を図３、図６中の矢印方向に往復可能に作動させればよいことになる。
本実施形態でも第１実施形態と同様に、清掃部は１種類で構成されていてもよく、また複数種類組み合わせて構成されていてもよい。
また図３及び図６において、清掃部５は複数箇所に設けられる構成とすることができる。たとえば光学センサ使用時にウィンドウ３の両端部（あるいは両端近傍）に設けられる構成としてもよい。あるいは第１実施形態と同様に、１箇所設けられる構成としてもよい。

また清掃部５を規制部４に複数箇所（２箇所）設けた例を図４に示す。図４では、その複数箇所に設けた清掃部として、複数種類（たとえば２種類）用いた例でもある。この図に示すように、規制部４の移動方向（図中、矢印で示した方向）に、その規制部の透明部４０の両隣に設けられた遮蔽部４１に清掃部が設けられた例を示す。図４（Ａ）では規制部の透明部４０に接する両隣に遮蔽部４１が設けられ、この遮蔽部４１に第１の清掃部（たとえばフェルト）５１と第２の清掃部（ブラシ）５２が設けられている。また図４（Ｂ）では規制部の設けられる箇所は図４（Ａ）と同様であるが、清掃部の組み合わせ（第２の清掃部はたとえばブレード５３）が異なる例を示している。本発明では、清掃部５を１箇所とした例を図１で示したが、図４に示すように複数箇所（たとえば２箇所）に設けることもできる。

図４（Ｂ）に示す例では、透明部４０の両隣の遮蔽部４１に複数種類（たとえば２種類）からなる清掃部５が形成されている。本発明では規制部４は、たとえば遮蔽部４１と透明部４０とを有して構成することができる。図４に示すように、透明部４０と、この透明部４０を囲む両隣に遮蔽部４１を有して構成することができる。

また清掃部５に導電性を付与したり、あるいはトナーと反対極性となる素材を用いることにより、トナーなどの帯電しやすい汚れを確実に捕捉しウィンドウ３上の汚れを捕集可能にすることができる。図４に示す例では清掃部は透明部４０の両隣に設けられる遮蔽部４１にそれぞれ設ける構成としているが、これを図３などに示すように一箇所として設ける構成とすることもできる。このように規制部材４を覆い（遮蔽：カバー）としての機能を持たせ、遮蔽部４１を設けることにより、光を遮蔽する機能も付与することもでき、この場合にはさらにゴミ以外に光の浸入（迷光を含む）も防止することもできる。センサが動作中にウィンドウ３を覆わずに待機状態となっている状態を図１〜２に示す。

＜スケールセンサへの適用＞
上記したような第１及び第２実施形態に示す構成の光学センサをスケールセンサに適用する例について、以下に説明する。光学センサの非動作時に、遮蔽部を閉状態として光学ウィンドウを覆い、外部から侵入する汚れ（ゴミ）を適切に遮ることができる。そして汚れ（ゴミ）をウィンドウに付着する前に清掃部を有する遮蔽部で遮ることにより、光センサを汚れや傷などから保護することができる。なお非動作時は、たとえばセンサを管理する制御部等（図示せず）でセンサの投光部の出力、あるいは受光部からの出力の少なくとも１つが監視される。これによって光学センサが非動作時であることを決定することができる。

本発明の光学センサには、遮蔽部７に取り付けられた清掃部５により、遮蔽部７の開閉に伴ってウィンドウ３上を清掃部５が摺動することにより確実に清掃できる。本発明では、センサ非動作時に遮蔽部７が閉じる動作によってウィンドウ３が清掃されるとともにウィンドウ３は遮蔽部４で覆われる。これによって光学センサが汚染される機会を減らし、汚れの付着を低減するだけでなく、積極的に汚れを除去することができる。なお図１（Ｂ）に示されるような透過型の光学センサの場合、走行体上に被検出物を設け、この走行体２０の速度、位置などを検出するためのスケールセンサとして用いる場合、走行体２０をセンサ光に対して透明となる素材としたり、あるいは少なくとも光が透過する部分の走行体２０にスリットを設けて透明性を確保することができる。

また、本発明では遮蔽部７は光学センサ本体とギャップ規制部４の間に配置され、センサのウィンドウ上を摺擦するようにウィンドウ３上を往復運動させる構成としている。特に第２実施形態の光学センサでは、規制部と清掃部とが一体化されており、このため、遮蔽部７動作によって、光学センサ本体と被検出物とのギャップ間隔に変動が生じないので、光学センサの動作が安定するだけでなく、非検出物への負荷変動も与えない。

次に、光学センサ１をスケールセンサに適用した場合の動作について、図７および図８を参照しながら説明する。
図７（Ａ）は、本発明に係る光学センサ１０と、被検出物であるスケール２４の概略構成を示した図であり、図７（Ｂ）は、光学センサ１０をスリット面から見た様子を示した図であり、被検出物２４に照射された投光部１ａからのスポット（分割ビーム３１）の様子を示した図である。
図７（Ａ）に示すように、光学センサ１０は、光源１ａ、コリメートレンズ１ｂ、スリットマスク（ウィンドウに設けた例）２９、カバー３０、および受光素子２を備えている。
光源１ａは、ＬＥＤ、半導体レーザなどが利用可能であり、好ましくはコリメートレンズ１ｂにより略平行光束とされたときに収差の発生しにくい半導体レーザがよい。
コリメートレンズ１ｂは、光源１ａからの光を略平行光束に光学補正し、スケール２４に投射する。
スリットマスク２９は、コリメートレンズ１ｂにより照射された光を分割する。
カバー３０は、中間転写ベルト２０上に設けられたスケール２４に反射された光を透過させるための透明なガラスや透明樹脂フィルムなど透明な部材によって構成されている。
受光素子２は、中間転写ベルト２０上のスケール２４に反射された光を検出する受光部である。この受光素子２は、ＰＴｒ（フォトトランジスタ）によって構成されている。

図７（Ｂ）に示すように、スリットマスク２９には、コリメートレンズ１ｂを通過して照射された光を中間転写ベルト２０上のスケール２４と同間隔となるように分割するためのスリットが形成されている。
スリットマスク２９を通過することによって分割された分割ビーム３１は、図８に示すように、中間転写ベルト２０上のスケール２４に照射される。そして、スケール２４に照射された分割ビーム３１は、被検出物（この例ではスケール）２４の反射体上で反射（：反射型の光学センサの場合。透過型の光学センサの場合には投光部から照射され上記したのと同様にスリットにより形成されたスポットはスケール２４の透過部または吸収部からの透過光または遮蔽がされ、その後走行体２０を透過した前記透過光が受光検出部に到達）し、カバー３０を介して受光素子２で受光されて、スケールを反射（：反射型の光学センサの場合。透過型の光学センサの場合には透過）した光の明暗の変化情報が含まれた情報光を電気信号に変換する。ここで変換された電気信号が駆動制御装置２３（図９参照）に入力され、この電気信号に基づいて駆動用モータ２２のフィードバック制御が行われて走行体である中間転写ベルト２０の駆動制御を行なって色毎に現像された現像体を重ね合わせて２色以上のカラー画像を得るようになっている。なお、分割ビーム３１が通過するスリットマスク２９およびカバー３０の部位をスケール２４のスケール検知部とする。

次に中間転写ベルト２０上に形成されるスケール２４について、図８を参照して説明する。
スケール２４は、上述した通り光学的に異なる２種類のもの（反射体と非反射体（反射型の光学センサの場合）、または透過体と吸収（または遮蔽体）が交互に所定の周期的に配置された読取可能に形成されたスケールであり、このスケールはたとえばプラスチックシートの上に微細且つ精密ピッチの遮光部（非反射面（透過型光学センサの場合には非透過面（遮光面））３２および光反射部（透過型光学センサの場合には光透過部）３３が走行方向に交互に形成されている。この遮光部３２および光反射部（透過型光学センサの場合には光透過部）３３は、例えば、プラスチックシート上にアルミニウムやニッケル等の高反射率を有する材料を蒸着し、遮光部３２となるべき部分の蒸着物質をエキシマレーザ等のレーザ光で選択的に除去することにより、形成することができる。

ギャップ規制部４（または４’）は、光学センサと被検出物のギャップを一定に保つ機能を有するものであるため、ウィンドウを覆う被覆部（覆い）の開閉動作の時、あるいは開状態のときには、一定の位置で、ギャップの厚み方向に移動しないような構造にしておく。前述したようにギャップ規制部は光学センサのウィンドウ３と被検出物２４との接触等のため、傷を付けないように植毛ブラシやフェルトを表面部材として用いる。ギャップ規制部は、遮蔽部の清掃部に関し、ウィンドウを傷つけないようにする植毛ブラシなどの前記同様の部材を用いるのが望ましい。すなわち、一体として構成したギャップ規制・遮蔽部材は、両面を同じ材料で植毛あるいは同様の素材を貼り付けた一の部品として提供できる。

上記した構成によって、一の部品で光学センサと被検出物との距離（ギャップ）が一定となり安定化でき、光学センサの防塵と光学センサの光学ウィンドウの清掃の機能が同時に達成され、さらなる小部品点数・低コスト化が可能となる。

（搬送装置）
本発明の光学センサを用いた構成を採用する搬送装置について、次に説明する。
本発明の搬送装置は、無端状の走行体（たとえば転写ベルト）と、この無端状の走行体の無端方向に回転駆動させる駆動手段とを有する無端状走行体の搬送装置において、光学センサにより検出される被検出物は無端状の走行体である転写ベルトの走行方向に周期的に設けられた複数のマークからなるスケール部であり、このスケール部を検出するセンサとして、本発明の光学センサを用いたことを特徴とする。

このような搬送装置の構成例を、図９を用いて具体的に説明する。
図９は、中間転写ベルト２０の駆動制御機構の概略構成を示した図である。
図９に示すように、本実施の形態で説明する搬送装置では、中間転写ベルト２０は、回転駆動される駆動用ローラ２１と従動する転写ローラ１３〜１６等により支持されている。そして、支持ローラの１つである駆動用ローラ２１の回転軸には駆動源としての駆動用モータ２２が連結されている。この中間転写ベルト２０を回転駆動する駆動手段は、駆動用ローラ２１および駆動用モータ２２を用いて構成されている。
駆動用モータ２２を回転させると中間転写ベルト２０が回転移動（走行）するとともに、従動可能な転写ローラ１３〜１６等が回転連動する。なお駆動用モータ２２は、画像形成装置内に設けられている駆動制御装置２３によって制御されている。
駆動制御装置に使用される駆動制御系では、中間転写ベルト２０上に形成されたスケール２４、即ちベルト表面のスケール（たとえば反射型スケール）を本発明の光学センサ１０を用いて検出し、得られたパルス間隔から中間転写ベルト２０の表面速度、その走行体上のある特定のものの位置を算出して駆動制御装置２３にフィードバックする制御方式を用いている。
中間転写ベルト２０の回転運動は、各ローラの変形、偏心、速度変動等の影響を受けて、中間転写ベルト２０の走行方向における移動量が変動するようになっている。駆動制御系およびに関しては以下に説明する画像形成装置の項で述べる。

（画像形成装置）
本発明の光学センサあるいは本発明の光学センサを有する搬送装置の少なくとも１を有する画像形成装置について、以下に説明する。
図１０は、本発明の光学センサまたは光学センサを有する搬送装置を有する画像形成装置の概略構成を示した図である。本実施の形態では、画像形成装置の一例として図１０に示したように、複数の画像形成部が並んだタンデムタイプのカラー画像形成装置を例にして説明する。
図１０に示すように、画像形成装置は、露光された原稿からの反射光を光電変換して信号処理を行うスキャナー部と、光源より照射されたレーザ光を感光体上に投影する書き込み部１０２と、書き込み部１０２のレーザ出力のＰＭ（位相変調:Phase Modulation）制御、ＰＷＭ（パルス幅変調:Pulse Width Modulation）制御に基づいて静電潜像を形成する感光体１０３とを備えている。

また、画像形成装置は、感光体１０３の表面を一様に帯電させるための帯電部１０４と、静電潜像を形成した感光体１０３にトナーを付着させる現像部１０５と、感光体１０３に付着させたトナー画像を転写紙に転写する転写部１０６とを備えている。なお、感光体１０３における静電潜像の形成処理、および、現像部１０５での現像処理は、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色分について、各々独立に行う。なお図１１では、感光体１０３、帯電部１０４、現像部１０５を含む各色毎のユニットを１０１として表示している。

この他、画像形成装置は、給紙トレイを本体部１０７と給紙バンク１０８に備え、手差し給紙台１０９を本体部１０７に備えている。
さらに、画像形成装置は、搬送部から送られてきた用紙（現像後のトナー画像を有する用紙）に温度と圧を加えて、このトナー画像を用紙上に融着させる定着ユニット１１１と、定着ローラ１１２、加圧ローラ１１３とを備えている。

図１１は、本実施の形態に係る画像形成装置における感光体１０３および中間転写ベルト２０周辺部（以下、中間転写体部とする）の詳細を示した図である。
本実施の形態に係る画像形成装置には、図１１に示すように複数の画像形成部が具備されている。そして各画像形成部は、前記した色（シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ））毎に感光体を有し、この各感光体の表面に異なる色情報の潜像を形成する潜像形成手段と、この潜像を顕像化する顕像手段（現像手段）とを備えている。これらの色毎のユニットを１０１として表示している。この各感光体上の顕像を、中間転写ベルト２０上を搬送される転写紙に転写することによりカラー画像を得ることができるようになっている。

より詳細には図１１に示すように、画像形成装置は、静電潜像を形成するイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、そしてブラック（Ｋ）の４色の感光体ドラムを含む各色ユニット１０１には、感光体ドラムと静電潜像を現像する各色の現像ユニットを備え、各現像ユニットによって形成されたトナー像を転写ローラ１３〜１６が設けられている中間転写ベルト２０上に順次１次転写を行い、カラー画像を形成する。
無端状走行体の搬送装置の例である中間転写ベルト２０は、図９の実線に示すように回転駆動される駆動用ローラ２１と従動する転写ローラ１３〜１６とに巻回されたエンドレスのベルトである。
また、画像形成装置は、各色ユニット１０１には、クリーニング機構、ベルトクリーニングバイアス機構（図示せず）、および、紙分離および紙転写用のバイアス機構１８、１９を備えている。
このように構成されている中間転写部では、はじめに、無端移動部材である中間転写体、即ち中間転写ベルト２０に画像を転写する。その後、シートや紙等の転写媒体（記録媒体）に中間転写ベルト２０上のトナー画像を転写して画像を形成するようになっている。

本実施の形態で説明する画像形成装置では、各色ユニット１０１には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、そしてブラック（Ｋ）の各色ごとに画像を形成する現像（作像）ユニットが並んで設置されている。そして、これらの各色ごとの現像（作像）画像を、中間転写ベルト２０上で順に重ね合わせる。

本実施の形態で説明するタンデム型のカラー画像形成装置は、カラー画像を形成する場合には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、そしてブラック（Ｋ）の各色ごとに画像を形成し、これらの画像を中間転写ベルト２０上で重ね合わせる必要がある。つまり、中間転写ベルト２０上での画像の重ね合わせ行程において、精度の高い位置制御が要求される。このため、位置検出機構として、上述したような光学センサ１０とスケール２４とが用いられている（図９参照）。

このようなタンデム型のカラー画像形成装置において白黒（モノクロ）画像を形成する場合には、ブラック（Ｋ）色の画像のみを中間転写ベルト２０に形成するだけでよく、即ち、複数の画像を中間転写ベルト２０上で重ね合わせる必要がない。つまり、白黒（モノクロ）画像を形成する場合には、精度の高い位置制御が要求されないので、上述したような光学センサ１０とスケール２４を用いた位置検出機構を用いなくてもよい。従って、白黒（モノクロ）画像を形成する場合には、光学センサ１０は動作を停止させることができ、これによって光センサの寿命を延ばし、かつ、省エネルギーに繋がる。また同様に、現像剤の１つのみを用いた画像（モノクロ）を形成する場合でも同様であり、現像剤の１つのみを用いたモノクロ画像を形成する場合には、光学センサ１０は動作を停止させることができ、前記同様、光学センサの寿命を延ばし、かつ、省エネルギーに寄与することとなる。

このため、モノクロ画像の形成と決定された時点、たとえばユーザによる入力の指示、あるいは制御方法がモノクロ画像形成用に切り替わったときに、遮蔽部を連動動作させてウィンドウを閉めるように設定することができる。

本実施の形態に係るタンデム型のカラー画像形成装置には、白黒（モノクロ）画像作成時には、ブラック（Ｋ）以外の感光体を中間転写ベルト２０から離し、カラー画像作成時にはイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、そしてブラック（Ｋ）の全色の感光体を中間転写ベルト２０に接触させるための転写接離機能を備えている。この例について、図１２を参照しながら以下に説明する。

図１２に転写接離の概略図を示す。
転写接離機構は、白黒画像作成とカラー画像作成の設定の切り替えの際に作動する。
図１２に示す転写接離の例では、昇降カム２１１を回動させることにより、カラーユニット（１０１Ｃ、１０１Ｙ、１０１Ｍ）全体を上下させて転写ベルト２０と接離を自在にする。
たとえば初期設定など、全ての色の感光体ユニット１０１Ｃ、Ｙ、ＭおよびＫが転写ベルトと接している場合を示す図１２（Ａ）では、昇降カム２１１が支点２１４に対して付勢手段であるバネ２１２によりカム２１１の駆動軸に対して大径となって全カラーユニット（１０１Ｃ、１０１Ｙ、１０１Ｍ、１０１Ｋ）と転写ベルトとが当接した状態となっている。
一方、白黒のモノクロ画像のコピーを得る場合、そのように白黒と設定（たとえば白黒コピーがＯＮ）されると制御部ではカム２１１を駆動するようにクラッチ軸を介して動力を伝達するように指令し、カム２１１を回動（あるいは所定角度回転）させ、図１２（Ｂ）に示す状態とすると、転写ベルト２０は支点２１４を支点として黒ユニット１０１Ｋを除くカラーユニット（１０１Ｃ、１０１Ｙ、１０１Ｍ）全体を、バー２１３により転写ベルト２０から離間させる。
本発明ではこの接離機構の駆動源を他の駆動部の動力（たとえば装置本体の駆動系の動力）から得、クラッチ軸に設けられた昇降カム２１１の偏芯量により当接から離間までの離間量に変換して、中間転写ベルト２０と感光体との接離を自在に行なうことができる。この駆動系の制御は制御部により行なうことができる。この制御部は、たとえばコンピュータ機能を有する（すなわちＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、不揮発メモリーを内蔵して構成され、I／Oポートを介して駆動系、光学センサなどのセンサ類と接続されている。）制御部により光学センサからの検出信号を入力する。そして搬送ベルトの速度、その搬送ベルト上に設けられた現像のある位置を基準にした現像同士の重ね合わせなどを実行するためなどに、前記したそのある位置が現在あるいは所定時間後にどの位置に来るかを算出（制御）する等により搬送ベルトの速度等を制御するために、制御部は制御信号を駆動部２２に対して出力してこれを制御する。なお、この制御系は、本発明の光学センサ１０をスケールセンサとして使用する場合の制御系と同様である。

本発明の光学センサ１０を、このカラー転写ユニットに設置すると、カラー転写ユニットとの上下動で光学センサ２５自体も上下動する。ここで、図５に示したレバー７１によりカラー転写ユニットと一体で上下動しない、中間転写ユニットの一部に対して当接させておけば、カラー転写ユニットの上下動に伴って、カバーの開閉動作を行わせることができる（図１３のステップＳ５参照）。
モノクロ画像作成時には、カラーの色あわせを行う必要がなく、転写ベルトの精密な駆動を行う必要がないため、カバーを閉めてセンサ動作も停止させることができる（図１３のステップＳ６参照）。
モノクロ画像作成から２以上の色の現像剤を用いてカラー画像作成に動作が切り替わると、本発明の光学センサでは、カバーが開くと同時に清掃部材によって光学センサの光学ウィンドウが清掃された後に、センサ動作が開始される。このため、信号劣化の無い状態での動作が期待できる（図１３のステップＳ１２〜Ｓ１３参照）。
カラー転写ユニットの接離は、前述の白黒画像作成持の他に、本体の電源ＯＦＦや動作停止時にも動作させるため、自動的に適当な間隔を持ってセンサの清掃動作を行わせることができる。
上述の光学センサの動作は白黒画像作成などモノクロ画像作成時にセンサ電源を切断してしまうことが、省電力として有用であるが、この制御は、カバー開閉機構のスイッチのＯＮ／ＯＦＦ制御でもよく、また図示しないセンサ制御回路からの制御でも構わない。

次に、上記各モードの切替えについて説明する。図１３は上記各モードの切替えの一例を示すフローチャートである。
カラー電子写真複写機の電源投入直後の初期設定を中間転写ベルトに対して全ての色の感光体、現像手段、潜像手段などの組を離間モードとなるように設定した例について説明する（Ｓ１）。画像形成装置の制御部では、２色以上でカラー画像選択ボタンが選択されたか否かを判断し（Ｓ２）、ステップＳ２においてモノクロを選択した場合（ステップＳ２／Ｎｏの場合）、次いでコピーボタンが押下されたか否かを判断し（Ｓ３）、Ｓ３において押下されたと判断された場合にそのモノクロコピーが白黒か否かを判断する。
白黒と判断された場合（ステップＳ４／Ｙｅｓの場合）にはカラーユニット１０１Ｃ、Ｙ、Ｍを転写ベルト２０から離間させるように一部離間モードとし（Ｓ５）、センサカバーを閉じ（Ｓ６）、モノクロ画像を作成する（Ｓ７）。またステップＳ４においてモノクロコピーが白黒以外の場合と判断される（ステップＳ４／Ｎｏの場合）と、ステップＳ６へと進む。
このステップＳ５の一部離間モードは、図１２を用いて説明した接離機構により行なわれる。
次いで、画像形成が終了したか否かが判断される（Ｓ８）。終了した場合には（Ｓ８／Ｙｅｓ）、初期設定に戻り（Ｓ１０）、終了する。また終了しない場合には（Ｓ８／Ｎｏ）所定時間経過したか判断され、所定時間経過後に初期設定モードに戻る。
また前記ステップＳ３においてコピーボタンが押下されない場合（ステップＳ３／Ｎｏの場合）、Ｓ８に進む。
一方、Ｓ２において２色以上のカラーで画像をコピーする場合（Ｓ２／Ｙｅｓ）にコピーボタンが押下されたか否かを判断する（Ｓ２／Ｙｅｓ→Ｓ１１）。コピーボタンが押下された場合には制御部では全当接モードとし（Ｓ１２）、センサカバーを開くように指令する（Ｓ１３）。このようにして光学センサ１０を動作させ、２色以上のカラー画像を形成する（Ｓ１４）。そして、画像形成終了か否かを判断する（Ｓ１５）。同様に、上記ステップ１１（Ｓ１１）でコピーボタンがＯＮされない場合にも、画像形成終了か否かを判断し（Ｓ１５）、終了すれば（Ｓ１５／Ｙｅｓ）Ｓ１０に進み、また終了していない場合（Ｓ１５／Ｎｏ）には、所定時間経過したかを判断し（Ｓ１６）、所定時間経過後に初期設定モードに復帰する。

本発明の光学センサの第１実施形態に係る構成の１例を、被検出対象との位置関係を加えて示した図であり、（Ａ）は反射型の例であり、（Ｂ）は透過型の例である。 本発明の光学センサにおいて、透過型の構成の他の例を被検出対象との位置関係を加えて示した図であり、（Ａ）は受光検出部を有する函体側に設けられたウィンドウに清掃部を設けた遮蔽部がその清掃部を当接するように設けられた例であり、（Ｂ）は投光部を有する函体と受光検出部を有する函体の両方のウィンドウに清掃部を設けた遮蔽部がその清掃部を当接するように設けられた例である。 本発明の光学センサの第２実施形態に係る構成の１例を、被検出対象との位置関係を加えて示した図であり、（Ａ）は反射型の例であり、（Ｂ）は透過型の例であり、本実施形態ではギャップ規制部と遮蔽部とが一体化された例である。 ギャップ規制部と遮蔽部である覆い（カバー）部が一体になった例であり、複数の種類の清掃手段を設けた例を示す図である。 遮蔽部を開閉自在に稼動する開閉機構の例を示す図であり、この図ではレバーを用いて往復する機構を示す。 透過型の光学センサの第２実施形態例の構成例を示す図であり、ギャップ規制部が投光部を有する函体と受光検出部を有する函体の両方に設けられ、清掃部が１種類の例とした構成例である。 反射型の光学センサを、走行体として搬送ベルト上に形成したスケールにより走行体の所定物の位置と走行速度を検出するためのセンサとして用いた例を示す図である。（Ａ）に示すように、走行体は画面に垂直な方向に移動し、走行体の移動方向に対して光学センサの遮蔽部は垂直方向に移動する例である。（Ｂ）は走行体上に設けられた反射体（白）と吸収体（黒）の交互に構成されたスケールに光学センサに設けられた遮蔽部が走行体２０の移動方向に対して垂直に開閉する様子を光学センサ側から見た図である。 スケールに投光部から照射されたビーム形状３１が反射部３２と非反射部３３により構成された被検出部２４に照射された状態について説明するための図である。 本発明の光学センサを取り付けた搬送装置の駆動系を加えた構成例を示す本発明の搬送装置の構成例を示す図である。図中、点線で示した部は搬送装置を中間転写ベルトとして図１０に示す画像形成装置に取り付けた場合のその周辺部を含めた構成を示している。 本発明の光学センサまたは図９に示す搬送装置の少なくとも１つを有する画像形成装置の概略構成を示す図である。 本発明の搬送体を画像形成装置の中間転写ベルトとして用いた場合の中間転写ベルト周りの状態を説明するための図である。 接離機構により各色の感光体が転写ベルトから離間される状態を説明するための図である。 本発明の画像形成装置における光学センサの開閉機構の駆動例を有するフローについてのフローチャートである。

符号の説明

１ 投光部
１ａ 発光部
１ｂ コリメートレンズ
２ 受光検出部（受光素子）
３ ウィンドウ
４、４’ ギャップ規制部
５ 清掃部
６、２４ 被検出物（スケール）
７ 遮蔽部（覆い）
８ 被検出物からの反射光
８’ 被検出物からの透過光
１０、１０’ 函体
２０ 走行体（転写ベルト（中間転写ベルト））
２９ スリットマスク
３０ カバー
３１ 分割ビーム
４０ 透明部
４１ 遮蔽部
５１〜５３ 第１〜第３の清掃部材
７０ 清掃摺動機構
７１ レバー
７２ 接離用カム
７３ 付勢部（バネ）
７４ 駆動クラッチ
７５ バー
７６ 支点
２１１ 昇降カム
２１２ 付勢手段（バネ）
２１３ バー
２１４ 支点

Claims (8)

1. 光源からの光ビームを被検出物に照射する投光部と、前記光ビームが前記被検出物に照射されたその被検出物からの透過光あるいは反射光を受光する受光部を有する光学センサにおいて、
   前記投光部から前記受光部までの間の光路上に設けられるウィンドウと、
   前記投光部および／または前記受光部と、前記被検出物とを所定距離に保持するギャップ規制部と、
   前記ウィンドウを遮蔽する第１の遮蔽部と、
   前記第１の遮蔽部および／または前記ギャップ規制部に設けられ、前記ウィンドウを清掃する清掃部と、を有し、
   前記ギャップ規制部は、前記第１の遮蔽部とともに前記ウィンドウ上を移動可能であり、
   前記清掃部は、前記第１の遮蔽部および前記ギャップ規制部の移動に伴って前記ウィンドウに接触して清掃することを特徴とする光学センサ。
2. 前記第１の遮蔽部と前記ギャップ規制部は一体に構成されていることを特徴とする請求項１に記載の光学センサ。
3. さらに第２の遮蔽部を有し、前記第１の遮蔽部と前記第２の遮蔽部とが前記被検出部を挟持するように設けられていることを特徴とする請求項１または２に記載の光学センサ。
4. 無端状の走行体と、前記無端状の走行体の無端方向に回転駆動させる駆動手段とを有する無端状走行体の搬送装置において、
   前記被検出物は無端状の走行体の走行方向に周期的に設けられた複数のマークからなるスケール部であり、
   前記スケール部を検出するセンサは、請求項１〜３のいずれかに記載の光学センサであることを特徴とする無端状走行体の搬送装置。
5. 用紙に画像を形成する画像形成部を備えた画像形成装置であって、
   請求項１〜３のいずれかに記載の光学センサを備えたことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項４に記載の無端状走行体の搬送装置を搭載した画像形成装置であって、
   前記無端状走行体の搬送装置は、画像形成装置の感光体上に形成された画像を転写する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。
7. 前記画像形成装置はシアン（Ｃ）、マゼンダ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｋ）の４色の感光体ドラムを備えたタンデム型の画像形成装置であって、
   前記画像形成装置は前記４色のうちの１色のみで画像形成を行なう場合には、前記スケール部を検出するセンサを遮蔽しておくことを特徴とする請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記１色がブラック（Ｋ）の場合に前記ブラック（Ｋ）以外の感光体ドラムを転写ベルトないし中間転写ベルトから離す転写接離機構を備え、
   前記転写接離機構の動作に連動して、前記センサを遮蔽しておくことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。