マーク検出装置と移動量検出装置及び画像形成装置

【課題】各種移動体表面に形成されたマークとそれを検出するセンサとの距離変動や角度変動が生じたりあるいは速度変動が生じてもて高精度にマークを検出して各種移動体の移動量を安定して検出する。
【解決手段】２組の投光部２３ａ，２３ｂでスケール１７の移動方向でスケール１７のマーク周期の１／２周期だけずれた位置にビーム３０ａ，３０ｂを照射し、スケール１７のスリット１９を透過した光を２組の受光部２４ａ，２４ｂで受光したりあるいはスケール１７の反射マーク１８で反射した光を２組の受光部２４ａ，２４ｂで受光して１８０度位相がずれたマーク検出信号３３ａ，３３ｂを出力して２値化してオフセット変動を除去する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、例えば複写機やプリンタ装置あるいはファクシミリ装置等の画像形成装置に使用する感光体ベルトや転写ベルト、用紙搬送ベルト、感光体ドラム、転写ドラム等の回転体の回転量や各種移動体の移動量を検出するときに使用するマーク検出装置とそれを使用した移動量検出装置及び画像形成装置、特にマーク検出精度の向上と安定化に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
感光体ベルトや中間転写ベルト及び用紙搬送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における画像の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。この回転体の回転量は何らかの原因で変動することが多く、画像位置の誤差を抑制することは困難である。特に、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、形成する画像の色間で位置ずれが生ずるという問題が発生する。
【０００３】
この回転体の速度変動（回転量の変動）による画像の位置誤差を抑制するために、特許文献１に示された画像形成装置は、回転体の表面速度を間接的に測定するために感光体ドラムや転写ドラム等の回転体の回転軸にロータリーエンコーダを直結し、このロータリーエンコーダで検出された回転体の回転軸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ようにしている。しかしながら、回転軸の回転角速度で検出して駆動モータの回転角速度を制御しても、回転体の回転軸の偏心により回転体の表面速度に変動が生じてしまい、回転体の回転量を精度良く制御することは困難である。
【０００４】
また、感光体ベルトや中間転写ベルトなど回転体として無端ベルトを使用した場合、ベルトの速度変動（回転量の変動）は、ベルトの厚さ変動、ベルトを巻き回したローラの偏心及びベルトを移動させる駆動モータの速度ムラなどにより発生してしまう。特に、カラー画像形成装置では、ベルトの速度変動による位置決め誤差は、図１６に示すように、ベルト１回転の間に複数の周波数成分を有する波形になってしまう。このベルトの速度変動中にシアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ），イエロー（Ｙ），黒（Ｋ）の各色毎のトナー像を重ね合わせて形成された画像は、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。
【０００５】
このベルトの速度変動を防止するため、特許文献２に示された画像形成装置のベルト駆動制御装置は、ベルトを駆動する駆動ローラの回転軸にロータリーエンコーダを直結し、このロータリーエンコーダから出力するパルス信号により回転体の回転量と平均速度を演算し、演算した結果により駆動モータを制御している。このように駆動ローラの回転軸に設けたロータリーエンコーダからのパルス信号で間接的に回転体の回転量や平均速度を得ているため、回転体の回転量を精度良く制御することは困難である。
【０００６】
この回転体の回転量を直接検出するため、特許文献３に示されたベルト搬送装置は、ベルトの表面に反射マークを形成し、その反射マークをセンサで検出して得た電気信号を２値化し、２値化信号のパルス間隔からベルト表面速度を算出してベルトの回転量をフィードバックしてベルトの速度を制御している。
【特許文献１】特開平６−１７５４２７号公報
【特許文献２】特開平９−１１４３４８号公報
【特許文献３】特開平６−２６３２８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら画像形成用などの回転体に使われるベルトは、柔軟で変形し易いとともに厚さに偏差を有しており、ベルトが回転しているときに、ベルト表面に形成されたマークとそれを検出するセンサとの距離変動や角度変動が生じてしまう。このようにマークとセンサとの距離変動や角度変動が生じるとセンサで受光する受光量が変化してしまうため、センサが出力する電気信号の振幅は図１７に示すように変動する。このためセンサが出力する電気信号を、基準レベル電圧（０Ｖ）を中心にして定めた上下の振幅規定レベルＨ，Ｌとコンパレータで比較して得た振幅レベル判断出力である２値化信号のパルス間隔も変動してしまう。また、回転体の移動速度が一定でない場合、センサからの電気信号からオフセットを取り除くためにハイパスフィルタを使うと、ハイパスフィルタの通過帯域以外の速度では電気信号が減衰して検出できなくなってしまう。
【０００８】
この発明は、このような短所を改善し、回転体や各種移動体表面に形成されたマークとそれを検出するセンサとの距離変動や角度変動が生じたり、あるいは回転体や各種移動体の速度変動が生じてもて高精度にマークを検出して回転体や各種移動体の移動量を安定して検出することができるマーク検出装置とそれを使用した移動量検出装置及び画像形成装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明のマーク検出装置は、所定の周期パターンで配列されて設けられた複数のマークによって構成されるスケールに光を照射し、スケールのマークから反射した光あるいはスケールのマークを透過した光を検出するマーク検出装置において、光ビームを出射する光源と、該光源から出射された光ビームを所定の形状に整形して前記スケールに照射する光整形手段を有する投光部と、該投光部から前記スケールに照射されて前記スケールのマークから反射した光あるいは前記スケールのマークを透過した光を受光して電気信号に変換する受光部とで構成される光ヘッドを複数有し、前記複数の光ヘッドの各投光部から射出される複数の光ビームは、前記スケールの移動方向に垂直な面内で角度が互いに異なり、かつ、前記スケールに対する照射位置が前記スケールのマーク周期以内だけずれていることを特徴とする。
【００１０】
前記複数の光ヘッドは、前記スケールに照射する光ビームがスケールの法線を挟んで対向するように配置されていることが望ましい。
【００１１】
この発明の他のマーク検出装置は、所定の周期パターンで配列されて設けられた複数のマークによって構成されるスケールに光を照射し、スケールのマークから反射した光あるいはスケールのマークを透過した光を検出するマーク検出装置において、光ビームを出射する光源と、該光源から出射された光ビームを複数の光ビームに分割する光分割手段と、該光分割手段で分割した複数の光ビームを所定の形状に整形して前記スケールに照射する光整形手段を有する投光部と、該投光部から前記スケールに照射された複数の光ビームの前記スケールのマークから反射した光あるいは前記スケールのマークを透過した光を受光して電気信号に変換する複数の受光部とで構成される光ヘッドを有し、前記スケールに照射する複数の光ビームは、前記スケールの移動方向に垂直な面内で入射角度が互いに異なり、かつ、前記スケールに対する照射位置が前記スケールのマーク周期以内だけずれていることを特徴とする。
【００１２】
前記光分割手段は、透過パターンと反射パターンの組み合わせを有する透過・反射スリットと、該透過・反射スリットで反射した光ビームを反射するミラーとを有すると良い。
【００１３】
また、前記スケールに照射する複数の光ビームの位置は、前記スケールのマーク周期の１／２周期だけずれていることが望ましい。
【００１４】
また、前記光整形手段は、前記光源から出射した光ビームを略平行光束に光学補正するコリメートレンズと、該コリメートレンズで略平行光束にした光ビームのなかから所定のパターンの光ビームを透過する１又は複数のスリットが設けられた固定マスクを有する。
【００１５】
さらに、前記固定マスクは、光ビームを透過する１又は複数のスリットを有する複数の領域を有し、前記スケールに照射する複数の光ビームを１つの固定マスクで所定の形状に整形しても良い。
【００１６】
この発明の移動量検出装置は、前記マーク検出装置を有し、前記複数の受光部から出力する信号を２値化して前記移動体の移動量を算出することを特徴とする。
【００１７】
この発明の画像形成装置は、前記移動量検出装置を有し、前記移動体は、感光体ベルト、感光体ドラム、転写ベルト、用紙搬送ベルト又は転写ドラムのいずれかであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１８】
この発明は、所定の周期パターンで配列されて設けられた複数のマークによって構成されるスケールに、スケールの移動方向に垂直な面内で入射角度が互いに異なる複数の光ビームを照射して、スケールに照射する光ビームを移動体の移動方向に対して角度を持たないようにしてスケールのマークから反射した光あるいはスケールのマークを透過した光を検出することにより、投光部とスケールとのギャップ変動が有っても観測位置が変化せずに高精度なマーク検出を行うことができる。
【００１９】
また、スケールに対する複数の光ビームの照射位置をほぼ同じ位置に照射してスケールのマークから反射した光あるいはスケールのマークを透過した光を検出することにより、位相がずれた複数のマーク検出信号をスケールの近傍の位置から得ることができ、スケールの傷や汚れによって発生する短時間の変動に対してもずれが少なく、確実なオフセット除去を可能にすることができる。
【００２０】
また、スケールに照射する複数の光ビームの位置を、スケールのマーク周期の１／２周期だけずらすことにより、複数のマーク検出信号をスケールの近傍の位置から確実に得ることができる。
【００２１】
さらに、複数のマーク検出信号を２値化して移動体の移動量を算出することにより、移動体の移動量を安定して検出することができる。また、複数のマーク検出信号を２値化するとき、スケールに大きな反射むら等がある場合には、複数のマーク検出信号にオフセット変動が生じるが、複数のマーク検出信号はスケール上の隣接した位置の反射光や透過光であるので、複数のマーク検出信号にはほぼ同じレベルのオフセット変動が重畳するので、２値化される位置は複数のマーク検出信号の振幅のほぼ中心となり、オフセット変動を除去した精度の高い２値化信号を得ることができる。
【００２２】
また、複数のマーク検出信号から画像形成装置の感光体ベルトや感光体ドラム、転写ベルト、用紙搬送ベルト又は転写ドラムの移動量を検出することにより、色ずれ等がない良質な画像を安定して形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
図１はこの発明の画像形成装置の構成を示す配置図である。図に示すように、画像形成装置１は、記録用紙２を搬送する搬送ベルト３に沿って、搬送ベルト３の回転方向（搬送方向）の上流側から順に配列された複数の画像形成ユニット４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｃと、搬送ベルト３を挟んで各画像形成ユニット４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｃと対向する位置に設けられた転写器５Ｋ，５Ｍ，５Ｙ，５Ｃ及び搬送ベルト３の下流側に設けられた定着器６を有する。
【００２４】
画像形成ユニット４Ｋはブラックの画像を形成し、画像形成ユニット４Ｍはマゼンタの画像を形成し、画像形成ユニット４Ｙはイエローの画像を形成し、画像形成ユニット４Ｃはシアンの画像を形成する。各画像形成ユニット４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｃは、像担持体としての感光体ドラム７と、感光体ドラム７の周囲に配置された帯電器８と露光器９と現像器１０と感光体クリーナ１１などを有する。露光器９はレーザスキャナが用いられ、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などを用いた光学系を介して出射する。
【００２５】
搬送ベルト３は、駆動回転させられる駆動ローラ１２と従動ローラ１３に巻き回された無端ベルトで形成され、矢印Ａ方向に回転する。搬送ベルト３の下方には、記録用紙２が収納された給紙トレイ１４を有する。この給紙トレイ１４に収納された記録用紙２のうち最上位置にある記録用紙２は、画像形成時に送り出されて搬送ベルト４に静電吸着して搬送され、各画像形成ユニット４Ｋ，４Ｍ，４Ｙ，４Ｃで形成された画像が転写される。
【００２６】
この画像形成装置１でカラー画像を形成するときは、まず、画像形成ユニット４Ｋの感光体ドラム７の表面を帯電器８一様に帯電した後、露光器９で黒画像に対応したレーザ光により露光して静電潜像を形成する。この感光体ドラム７に形成された静電潜像を現像器１０で黒トナーにより可視像化して感光体ドラム７に黒のトナー像を形成する。感光体ドラム７に形成されたトナー像は、搬送ベルト３で搬送されている記録用紙２が感光体ドラム７と接する転写位置で転写器５Ｋにより記録用紙２に転写されて記録用紙２に黒の画像を形成する。トナー像を記録用紙２に転写した感光体ドラム７に残留している不要なトナーは感光体クリーナ１１により除去され、次の画像形成に備える。
【００２７】
このようにして、画像形成ユニット４Ｋで黒のトナー像が転写された記録用紙２は搬送ベルト３によって次の画像形成ユニット４Ｍに搬送され、画像形成ユニット４Ｍで画像形成ユニット４Ｋと同様にして感光体ドラム７に形成されたマゼンタのトナー像が記録用紙２の黒のトナー像に重ね合わせて転写される。以下同様にして搬送ベルト３により搬送されている記録用紙２に画像形成ユニット４Ｙで形成したイエローのトナー像を重ね合わせて転写し、画像形成ユニット４Ｃで形成されたシアンのトナー像が重ね合わされて転写して記録用紙２にフルカラーのカラー画像を形成する。このフルカラーのカラー画像が形成された記録用紙２は画像形成ユニット４Ｃを通過した後、搬送ベルト３から剥離されて定着器６にて熱と圧力で定着されて排紙される。
【００２８】
この記録用紙２を搬送する搬送ベルト３を回転する駆動ローラ１２は、図２の斜視図に示すように、減速機１５を介して駆動モータ１６に接続されており、駆動モータ１６による駆動力によって回転駆動される。この駆動ベルト３の端部にはスケール１７を有する。スケール１７は、図３の概略構成図に示すように、搬送ベルト３の回転方向、すなわち搬送ベルト３の外周面の移動方向に交互に並ぶ複数の反射マーク１８と複数のスリット１９とが所定のマーク周期で設けられている。そして反射光を検出する場合は反射マーク１８が基準マークとして機能し、透過光を検出する場合はスリット１９が基準マークとして機能する。すなわち、反射マーク１８とスリット１９は反射率と透過率が変化すれば良く、反射光を検出する場合は例えば白や黒などの色の違う印刷パターンでも良いし、アルミ蒸着膜などのような全反射パターンでも良い。このような反射マーク１８とスリット１９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。
【００２９】
このスケール１７の反射マーク１８又はスリット１９を検出するマーク検出装置２１は、スケール１７と対向して搬送ベルト３から所定の距離だけ離れた位置に設けられている。このマーク検出装置２１は、図３及び図４に示すように、複数、例えば２組の光ヘッド部２２ａ，２２ｂを有する。各光ヘッド部２２ａ，２２ｂは投光部２３と受光部２４を有する。
【００３０】
投光部２３は光ビームを出射する光源２５と光整形手段２６を有する。光源２５は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）を使用するが、半導体レーザや電球などを用いても良い。特に平行度が良い光ビームを用いることが望ましいので、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ものを使用すると良い。光整形手段２６は光源２５から出射した光ビームを集光して所望の形状に整形する。この光整形手段２６としては、例えば図４に示すように、コリメートレンズ２７と、図５（ａ）に示すように、光を通過するスリット２８を有する固定マスク２９を有し、光源２５から出射された光ビームをコリメートレンズ２７で平行ビームにして固定マスク２９でビーム整形して、例えば図５（ｂ）に示すように、スケール１７にライン状ビーム３０ａ，３０ｂを照射する。
【００３１】
受光部２４は、例えばフォトダイオードやフォトトランジスタなどを有し、図３に示すように、スケール１７のスリット１９を透過した光、または図４に示すように、スケール１７の反射マーク１８で反射した光を受光素子で受光して光電変換を行う。２組の光ヘッド部２２ａ，２２ｂの受光部２４ａ，２４ｂは、図６のブロック図に示すように、駆動モータ１７の制御部３１の増幅器やコンパレータなどの比較器３２に接続されている。なお、受光部２４にスケール１７のスリット１９を透過した光や反射マーク１８で反射した光を集光するレンズを設けても良い。
【００３２】
このマーク検出装置２１の投光部２３は光軸を搬送ベルト３の表面に対して傾けて、かつ搬送ベルト３の移動方向（回転方向）に対して直交する面内に設けることが望ましい。このように投光部２３の光軸を搬送ベルト３の移動方向に対して直交する面内に設けることにより、投光部２３からスケール１７に照射する光ビームは搬送ベルト３の移動方向に対して角度を持たず、搬送ベルト３とのギャップ変動が有っても観測位置が変化せずに高精度なマーク検出を行うことができる。
【００３３】
この２組の光ヘッド部２２ａ，２２ｂの投光部２３ａ，２３ｂでスケール１７に照射するビーム３０ａ，３０ｂの照射位置はスケール１７の移動方向、すなわち駆動ベルト３の移動方向でスケール１７のマーク周期の１／２周期だけずれた位置に照射するように、光ヘッド部２２ａ，２２ｂがスケール１７に対してそれぞれ配置されている。
【００３４】
この光ヘッド部２２ａ，２２ｂの各投光部２３ａ，２３ｂからスケール１７に照射し、スケール１７のスリット１９を透過した光を２組の受光部２４ａ，２４ｂで受光したり、あるいはスケール１７の反射マーク１８で反射した光を２組の受光部２４ａ，２４ｂで受光して光電変換した電気信号（マーク検出信号）は、図７の波形図に示すように、受光部２４ａから出力するマーク検出信号３３ａに対して１／２周期すなわち１８０度位相がずれたマーク検出信号３３ｂが受光部２４ｂから出力される。この１８０度位相がずれたマーク検出信号３３ａ，３３ｂを比較器３２で２値化したデジタル信号を用いてに駆動モータ１６を制御する。
【００３５】
このように２組の投光部２３ａ，２３ｂでスケール１７の移動方向でスケール１７のマーク周期の１／２周期だけずれた位置にビーム３０ａ，３０ｂを照射し、スケール１７のスリット１９を透過した光を２組の受光部２４ａ，２４ｂで受光したり、あるいはスケール１７の反射マーク１８で反射した光を２組の受光部２４ａ，２４ｂで受光して１８０度位相がずれたマーク検出信号３３ａ，３３ｂを比較器３２で比較演算すると、図７に示す２値化信号のように、マーク検出信号３３ａとマーク検出信号３３ｂが同じ電圧のところで２値化レベルを切り換えることができる。例えばスケール１７に大きな反射むら等がある場合には、マーク検出信号３３ａ，３３ｂにオフセット変動が生じるが、マーク検出信号３３ａ，３３ｂはスケール１７上の隣接した位置の反射光や透過光であるので、マーク検出信号３３ａ，３３ｂには、図７に示すように、ほぼ同じレベルのオフセット変動が重畳するので、２値化される位置はマーク検出信号３３ａ，３３ｂの振幅のほぼ中心となり、オフセット変動を除去した精度の高い２値化信号を得ることができる。
【００３６】
また、１８０度位相がずれたマーク検出信号３３ａ，３３ｂをスケール１７の近傍の位置から得ることができるから、スケール１７の傷や汚れによって発生する短時間の変動に対してもずれが少なく、確実なオフセット除去が可能になる。さらに、マーク検出信号３３ａ，３３ｂを得るために２組の投光部２３ａ，２３ｂでスケール１７に照射する光ビームは異なるビーム入射角度でスケール１７に入射するから信号の干渉や混信も防ぐことができ、高精度にマークを検出することができる。
【００３７】
前記説明では１８０度位相がずれたマーク検出信号３３ａ，３３ｂによりオフセット除去をする場合について説明したが、複数ビームの位相差は１８０度である必要はなく、目的のよって必要な位相差、例えば９０度や１２０度を選んで良い。
【００３８】
また、前記説明では投光部２３ａ，２３ｂに設けた光整形手段２６の固定マスク２９に１つのスリット２８を設けた場合について示したが、図８（ａ）に示すように、複数のスリット２８を固定マスク２９ａに設け、図８（ｂ）に示すように、複数ビーム３０ａ，３０ｂにより位相差のあるマーク検出信号３３ａ，３３ｂを得るようにしても良い。この場合も、投光部２３ａ，２３ｂからスケール１７に照射する２つのビームパターンはビームパターンの大きさだけずらす必要はなく、必要とする位相差の分だけずらせば良い。
【００３９】
さらに、投光部２３ａ，２３ｂの光整形手段２６にそれぞれ設けた固定マスク２９，２９ａを設けた場合について説明したが、図９に示すように、固定マスク２９ｂに複数のスリット２８を有するビーム３０ａの通過領域３４ａとビーム３０ｂの通過領域３４ｂをそれぞれ設け、図１０に示すように、固定マスク２９ｂを投光部２３ａ，２３ｂの光整形手段２６で共通に使用しても良い。このように固定マスク２９ｂを２組の投光部２３ａ，２３ｂの光整形手段２６で共通に使用することにより、マーク検出装置２１の構成部品を削減するとともに組立時の位相調整を容易に行うことができる。
【００４０】
また、前記説明では、２組の光ヘッド部２２ａ，２２ｂにそれぞれ受光部２４ａ，２４ｂを設けた場合について説明したが、図１１に示すように、２つの受光領域３５ａ，３５ｂを有する受光部２４ｃを光ヘッド部２２ａ，２２ｂで共通に使用しても良い。
【００４１】
さらに、２組の光ヘッド部２２ａ，２２ｂの投光部２３ａ，２３ｂをスケール１７に対して同一方向に配置した場合について説明したが、図１２の構成図に示すように、投光部２３ａと投光部２３ｂをスケール１７に対して反対側に配置し、投光部２３ａ側に光ヘッド部２２ｂの受光部２４ｂを配置し、投光部２３ｂ側に光ヘッド部２２ａの受光部２４ａを配置しても良い。このように２組の光ヘッド部２２ａ，２２ｂを配置することにより、投光部２３ａ，２３ｂで照射した光ビームが他方の受光部２３ｂ，２３ａに入射しにくくしてスケール１７からの光散乱による信号の混信を防ぐことができ、ノイズの少ないマーク検出信号３３ａ，３３ｂを得ることができる。
【００４２】
また、図１３の構成図に示すように、光整形手段２６に例えば１対のハーフミラー３６ａ，３６ｂなどの光分割素子３６を設け、光源２５から出射した光ビームを２分割することにより、投光部２３を１つに集約することができる。
【００４３】
また、図１４に示すように、反射マーク領域３７と透過スリット領域３８とを所定のピッチで複数有する反射・透過マスク３９を利用し、図１５の構成図に示すように、光整形手段２６に反射・透過マスク３９と、反射・透過マスク３９の反射マーク領域３７で反射した光ビームを反射するミラー４０を設けても良い。この反射・透過マスク３９を利用することにより、投光部２３を１つに集約することができるとともに、光源２５から出射した光ビームを有効に利用することができる。
【００４４】
前記説明ではマーク検出装置２１で記録用紙２を搬送する搬送ベルト３に設けたスケール１７のマークを検出して搬送ベルト３の回転量を制御する場合について説明したが、感光体ドラム７等の回転体に設けたスケールのマークも同様に検出して回転体の回転量を制御することができる。
【００４５】
さらに、各種測長機器や計測装置で移動体に移動量を検出するときも、各種スケールに設けたマークを精度良く検出して移動体の移動量を安定して測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】この発明の画像形成装置の構成を示す配置図である。
【図２】搬送ベルトの構成を示す斜視図である。
【図３】透過型のマーク検出装置とスケールの構成を示す斜視図である。
【図４】反射形のマーク検出装置の構成図である。
【図５】固定マスクとスケールに照射された光ビームを示す構成図である。
【図６】駆動モータの制御部の構成を示すブロック図である。
【図７】マーク検出信号と２値化信号を示す波形図である。
【図８】第２の固定マスクとスケールに照射された光ビームを示す構成図である。
【図９】第２の固定マスクの構成図である。
【図１０】第２の反射形マーク検出装置の構成図である。
【図１１】２つの受光領域を有する受光部の構成図である。
【図１２】第３の反射形マーク検出装置の構成図である。
【図１３】第４の反射形マーク検出装置の構成図である。
【図１４】反射・透過マスクの構成図である。
【図１５】反射・透過マスクを有するマーク検出装置の構成図である。
【図１６】ベルトの速度変動による位置決め誤差の変化特性図である。
【図１７】マークとセンサとの距離変動等が生じたときのセンサ出力信号と２値化信号の変化を示す波形図である。
【符号の説明】
【００４７】
１；画像形成装置、２；記録用紙、３；搬送ベルト、４；画像形成ユニット、
５；転写器、６；定着器、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；駆動ローラ、１３；従動ローラ、
１４；給紙トレイ、１６；駆動モータ、１７；スケール、１８；反射マーク、
１９；スリット、２１；マーク検出装置、２２；光ヘッド部、２３；投光部、
２４；受光部、２５；光源、２６；光整形手段、２７；コリメートレンズ、
２８；スリット、２９；固定マスク、３０；光ビーム、３１；制御部、
３２；比較器、３３；マーク検出信号、３５；受光領域、３６；光分割素子、
３７；反射マーク領域、３８；透過スリット領域、３９；反射・透過マスク。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の移動方向に所定の周期パターンで配列されて設けられた複数のマークによって構成されるスケールに光を照射し、スケールのマークから反射した光あるいはスケールのマークを透過した光を検出するマーク検出装置において、
光ビームを出射する光源と、該光源から出射された光ビームを所定の形状に整形して前記スケールに照射する光整形手段を有する投光部と、該投光部から前記スケールに照射されて前記スケールのマークから反射した光あるいは前記スケールのマークを透過した光を受光して電気信号に変換する受光部とで構成される光ヘッドを複数有し、
前記複数の光ヘッドの各投光部から射出される複数の光ビームは、前記スケールの移動方向に垂直な面内で角度が互いに異なり、かつ、前記スケールに対する照射位置が前記スケールのマーク周期以内だけずれていることを特徴とするマーク検出装置。
【請求項２】
前記複数の光ヘッドは、前記スケールに照射する光ビームがスケールの法線を挟んで対向するように配置されている請求項１に記載のマーク検出装置。
【請求項３】
移動体の移動方向に所定の周期パターンで配列されて設けられた複数のマークによって構成されるスケールに光を照射し、スケールのマークから反射した光あるいはスケールのマークを透過した光を検出するマーク検出装置において、
光ビームを出射する光源と、該光源から出射された光ビームを複数の光ビームに分割する光分割手段と、該光分割手段で分割した複数の光ビームを所定の形状に整形して前記スケールに照射する光整形手段を有する投光部と、該投光部から前記スケールに照射された複数の光ビームの前記スケールのマークから反射した光あるいは前記スケールのマークを透過した光を受光して電気信号に変換する複数の受光部とで構成される光ヘッドを有し、
前記スケールに照射する複数の光ビームは、前記スケールの移動方向に垂直な面内で入射角度が互いに異なり、かつ、前記スケールに対する照射位置が前記スケールのマーク周期以内だけずれていることを特徴とするマーク検出装置。
【請求項４】
前記光分割手段は、透過パターンと反射パターンの組み合わせを有する透過・反射スリットと、該透過・反射スリットで反射した光ビームを反射するミラーとを有する請求項３記載のマーク検出装置。
【請求項５】
前記スケールに照射する複数の光ビームの位置は、前記スケールのマーク周期の１／２周期だけずれている請求項１乃至４のいずれかに記載のマーク検出装置。
【請求項６】
前記光整形手段は、前記光源から出射した光ビームを略平行光束に光学補正するコリメートレンズと、該コリメートレンズで略平行光束にした光ビームのなかから所定のパターンの光ビームを透過する１又は複数のスリットが設けられた固定マスクを有する請求項１乃至５のいずれかに記載のマーク検出装置。
【請求項７】
前記固定マスクは、光ビームを透過する１又は複数のスリットを有する複数の領域を有し、前記スケールに照射する複数の光ビームを１つの固定マスクで所定の形状に整形する請求項６記載のマーク検出装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載のマーク検出装置を有し、前記複数の受光部から出力する信号を２値化して前記移動体の移動量を算出することを特徴とする移動量検出装置。
【請求項９】
請求項８記載の移動量検出装置を有し、前記移動体は、感光体ベルト、感光体ドラム、転写ベルト、用紙搬送ベルト又は転写ドラムのいずれかであることを特徴とする画像形成装置。

【図１】