JP5081383B2 - Mark detection apparatus, movement amount detection apparatus, and image forming apparatus - Google Patents
Mark detection apparatus, movement amount detection apparatus, and image forming apparatus Download PDFInfo
- Publication number
- JP5081383B2 JP5081383B2 JP2005310907A JP2005310907A JP5081383B2 JP 5081383 B2 JP5081383 B2 JP 5081383B2 JP 2005310907 A JP2005310907 A JP 2005310907A JP 2005310907 A JP2005310907 A JP 2005310907A JP 5081383 B2 JP5081383 B2 JP 5081383B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light
- scale
- mark
- light beam
- wavelength
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Control Or Security For Electrophotography (AREA)
- Length Measuring Devices By Optical Means (AREA)
- Optical Transform (AREA)
Description
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。 The present invention relates to the amount of rotation of a rotating body such as a photosensitive belt, a transfer belt, a paper conveying belt, a photosensitive drum, and a transfer drum used in an image forming apparatus such as a copying machine, a printer apparatus, or a facsimile apparatus, and various moving bodies. The present invention relates to a mark detection device used when detecting a movement amount, a movement amount detection device and an image forming apparatus using the mark detection device, and particularly to improvement and stabilization of mark detection accuracy.
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。 2. Description of the Related Art Image forming apparatuses including image forming rotating bodies such as a photoreceptor belt, an intermediate transfer belt, and a sheet conveying belt are widely used. In such an image forming apparatus, the rotation amount (movement amount) of the rotating body is accurately controlled in order to accurately position the image on the rotating body or on the transfer material conveyed by the rotating body. Is required. The amount of rotation of the rotating body often varies for some reason, and it is difficult to suppress an error in the image position. In particular, in a color image forming apparatus, there is a problem in that due to fluctuations in the amount of rotation of a rotating body, images do not overlap at positions that should be overlapped, and positional deviation occurs between colors of images to be formed.
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。
In order to suppress the positional error of the image due to the speed fluctuation (rotation amount fluctuation) of the rotating body, the image forming apparatus disclosed in
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17に示すように、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。 In addition, when an endless belt is used as a rotating body such as a photoreceptor belt or an intermediate transfer belt, the belt speed fluctuation (variation in rotation amount) is caused by belt thickness fluctuation, belt eccentricity and belt movement. This occurs due to uneven speed of the driving motor. In particular, in the color image forming apparatus, the positioning error due to the belt speed fluctuation becomes a waveform having a plurality of frequency components as shown in FIG. An image formed by superimposing toner images of each color of cyan (c), magenta (M), yellow (Y), and black (K) during the belt speed fluctuation is an image in which the positions of the colors are not aligned. Therefore, the belt speed fluctuation causes image quality deterioration such as color shift and color change.
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。 In order to prevent this belt speed fluctuation, the belt drive control device of the image forming apparatus disclosed in Patent Document 2 directly connects a rotary encoder to the rotation shaft of a driving roller that drives the belt, and outputs pulses from the rotary encoder. The rotation amount and average speed of the rotating body are calculated from the signal, and the drive motor is controlled based on the calculated result. As described above, since the rotation amount and average speed of the rotating body are indirectly obtained by the pulse signal from the rotary encoder provided on the rotating shaft of the driving roller, it is difficult to accurately control the rotating amount of the rotating body. .
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。
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18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とコンパレータで比較して得た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。 However, belts used for rotating bodies for image formation and the like are flexible and easily deformed, and have deviations in thickness. When the belt is rotating, marks formed on the belt surface are detected. Variation in the distance to the sensor and angle variation will occur. As described above, when the distance between the mark and the sensor changes or the angle changes, the amount of light received by the sensor changes, so the amplitude of the electrical signal output from the sensor changes as shown in FIG. For this reason, the pulse interval of the binarized signal obtained by comparing the electrical signal output from the sensor with the upper and lower amplitude regulation levels determined with the reference level voltage (0 V) as the center is also varied. Further, when the moving speed of the rotating body is not constant, if a high-pass filter is used to remove the offset from the electric signal from the sensor, the electric signal is attenuated at a speed other than the pass band of the high-pass filter and cannot be detected.
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。 The present invention improves such disadvantages and causes variations in the distance and angle between the mark formed on the surface of the rotating body and various moving bodies and the sensor for detecting them, or the speed of the rotating body and various moving bodies. Provided is a mark detection device capable of detecting a mark with high accuracy and detecting the amount of movement of a rotating body and various moving bodies stably even when fluctuations occur, and a movement amount detection device and an image forming apparatus using the mark detection device. It is intended to do.
この発明のマーク検出装置は、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ビームあるいはスケールのマークを透過した光ビーム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ビームあるいは前記スケールのマークを透過した光ビーム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に設けられた光源は異なる波長の光ビームを出射し、各投光部から出射される複数の光ビームは、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。 The mark detection device according to the present invention irradiates light to a scale constituted by a plurality of marks arranged in a predetermined periodic pattern in the moving direction of the moving body, and reflects the light beam reflected from the scale mark or the scale. In a mark detection apparatus for detecting a light beam transmitted through a mark, a light projecting device having a light source that emits the light beam and a light shaping unit that shapes the light beam emitted from the light source into a predetermined shape and irradiates the scale And a light receiving unit that receives a light beam that has been irradiated onto the scale from the light projecting unit and reflected from the mark on the scale or a light beam that has passed through the mark on the scale and converts the light beam into an electrical signal. A plurality of heads, and a light source provided in each light projecting unit of the plurality of optical heads emits light beams having different wavelengths and is emitted from each light projecting unit. Of the light beam, characterized in that the irradiation position with respect to the scale is shifted by less mark period of the scale.
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。 It is desirable that the positions of the plurality of light beams applied to the scale are shifted by a half period of the mark period of the scale.
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と良い。また、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。 The light shaping means transmits a light beam having a predetermined pattern from a collimator lens that optically corrects a light beam emitted from the light source to a substantially parallel light beam, and a light beam that has been made a substantially parallel light beam by the collimator lens. It is preferable to have a fixed mask provided with a plurality of slits. The fixed mask may have a plurality of regions having one or a plurality of slits that transmit a light beam, and the plurality of light beams that irradiate the scale may be shaped into a predetermined shape with one fixed mask. .
この発明の移動量検出装置は、前記いずれかに記載のマーク検出装置を有し、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。 The movement amount detection device of the present invention includes any one of the mark detection devices described above, and calculates a movement amount of the moving body by binarizing a signal output from the light receiving unit.
この発明の画像形成装置は、前記移動量検出装置を有し、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。 The image forming apparatus according to the present invention includes the movement amount detection device, and the moving body is any one of a photosensitive belt, a photosensitive drum, a transfer belt, a paper conveyance belt, and a transfer drum.
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のほぼ同じ位置に、波長の異なる複数の光ビームを照射して、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、オフセット変動を除去することができとともに、スケールの隣接した位置に光ビームを照射しても、検出した光ビームは他方の光ビームの散乱光や迷光を受光することなく、S/Nの高いマーク検出信号を得ることができる。 This invention irradiates a plurality of light beams having different wavelengths to substantially the same position of a scale constituted by a plurality of marks arranged in a predetermined periodic pattern, and reflects light or scale reflected from the scale marks. By detecting the light that has passed through the mark, offset fluctuations can be removed, and even if a light beam is irradiated to an adjacent position on the scale, the detected light beam is scattered or stray light from the other light beam. A mark detection signal having a high S / N can be obtained without receiving light.
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。 In addition, by irradiating the irradiation position of multiple light beams to the scale at almost the same position and detecting the light reflected from the mark on the scale or the light transmitted through the mark on the scale, a plurality of mark detection signals that are out of phase are detected. It can be obtained from a position in the vicinity of the scale, and there is little deviation with respect to short-time fluctuations caused by scratches or dirt on the scale, and reliable offset removal can be achieved.
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。 In addition, by shifting the position of the plurality of light beams irradiating the scale by a half period of the mark period of the scale, a plurality of mark detection signals can be reliably obtained from positions near the scale.
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。 Furthermore, the amount of movement of the moving body can be stably detected by binarizing the plurality of mark detection signals and calculating the amount of movement of the moving body.
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。 In addition, by detecting the amount of movement of the photosensitive belt, photosensitive drum, transfer belt, paper transport belt, or transfer drum of the image forming apparatus from a plurality of mark detection signals, a high-quality image free from color misregistration can be stably obtained. Can be formed.
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。
FIG. 1 is a layout view showing the configuration of the image forming apparatus of the present invention. As shown in the figure, the
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。
The
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。
The
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。
When a color image is formed by the
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。
In this way, the recording paper 2 on which the black toner image is transferred by the
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。
As shown in the perspective view of FIG. 2, the driving
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23a,23bと受光部24a,24bを有する。
The
投光部23a,23bは、それぞれ光ビームを出射する光源25a,25bと光整形手段26a,26bを有する。光源23aは波長がλ1の光ビームを出射し、光源23bは光源23aと異なる波長λ2の光ビームを出射する。各光源23a,23b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26a,26bは光源25a,25b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26a,26b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25a,25b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。
The
各受光部24a,24bは、それぞれ波長フィルタ31a,31bと受光素子32a,32bを有する。波長フィルタ31aは光源25aから出射した波長λ1の光ビームを選択して透過し、波長フィルタ31bは光源25bから出射した波長λ2の光ビームを選択して透過する。受光素子32a,32b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、受光素子32aは、スケール17のスリット19と波長フィルタ31aを透過した光、または、スケール17の反射マーク18で反射してと波長フィルタ31aを透過した光を受光して光電変換を行い、受光素子32bは、スケール17のスリット19と波長フィルタ31bを透過した光、または、スケール17の反射マーク18で反射してと波長フィルタ31bを透過した光を受光して光電変換を行う。この受光素子32a,32b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33の増幅器やコンパレータなどの比較器34に接続されている。なお、受光部24a,24b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。
Each
このマーク検出装置21の投光部23a,23b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23a,23b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23a,23b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。
The
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。
The irradiation positions of the
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の受光素子32a,32b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、受光素子32aから出力するマーク検出信号35a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35bが受光素子32bから出力される。この180度位相がずれたマーク検出信号35a,35bを比較器34で2値化したデジタル信号を用いて駆動モータ16を制御する。
The
このように2組の投光部23a,23bの光源25a,25bから異なる波長λ1,λ2の光ビーム30a,30bをスケール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照射し、スケール17のスリット19を透過した光を波長フィルタ31a,31bを介して受光素子32a,32bで受光したり、あるいはスケール17の反射マーク18で反射した光を波長フィルタ31a,31bを介して受光素子32a,32bで受光して180度位相がずれたマーク検出信号35a,35bを出力して2値化することにより、オフセット変動を除去することができとともに、スケール17の隣接した位置に光ビーム30a,30bを照射しても、受光素子32a,32bは他方の光ビームの散乱光や迷光を受光することなく、S/Nの高いマーク検出信号35a,35bを出力することができる。また、180度位相がずれたマーク検出信号35a,35bをスケール17の隣接する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35a,35b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。
Thus, the positions where the
前記説明では180度位相がずれたマーク検出信号35a,35b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。 In the above description, the case of performing offset removal using the mark detection signals 35a and 35b that are 180 degrees out of phase has been described. However, the phase difference between a plurality of beams does not need to be 180 degrees, and a phase difference necessary for the purpose, for example, 90 degrees. You can choose degrees or 120 degrees.
また、前記説明では投光部23a,23bに設けた光整形手段26a,26b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29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35a,35b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。
In the above description, the case where one slit 28 is provided in the fixed
さらに、投光部23a,23bの光整形手段26a,26bにそれぞれ固定マスク29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29Aに複数のスリット28を有する光ビーム30aの通過領域36aと光ビーム30bの通過領域36bをそれぞれ設け、図10に示すように、固定マスク29Aを投光部23a,23bの光整形手段26a,26bで共通に使用しても良い。このように固定マスク29Aを2組の投光部23a,23bの光整形手段26a,26b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。
Further, the case where the fixed
また、前記説明では、2組の光ヘッド部22a,22bの受光部24a,24bに受光素子31a,31b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37a,37bを有する受光素子32を光ヘッド部22a,22bで共通に使用しても良い。
In the above description, the case where the
また、前記説明ではマーク検出装置21の投光部23a,23bを光軸が異なるように配置した場合について説明したが、投光部23a,23bの光軸を同軸にしても良い。例えば図12に示すように、波長λ1の光ビームを出射する投光部23aと波長λ2の光ビームを出射する投光部23bを光軸が直交するように配置し、投光部23a,23bからそれぞれ出射した光ビームを、波長λ1の光ビームを透過し、波長λ2の光ビームを反射するハーフミラー等の波長選択ミラー38で同軸に合成してスケール17に照射する。そしてスケール17のスリット19を透過した光ビームを波長選択ミラー39で波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームに分離して波長λ1の光ビームを受光素子32aで受光し、波長λ2の光ビームを受光素子32bで受光する。この波長選択ミラー38,39としては、投光部23a,23bから出射した光ビームの偏光を変えて偏光ビームスプリッタを使用しても良い。
In the above description, the case where the
このように、スケール17に波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームを同軸に照射することにより、スケール17の高さ変動や傾きが生じても波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームをスケール17の同じ位置に照射することができ、受光素子32a,32bで受光する光量はスケール17の位置変動や角度変動による影響を受けずに、受光素子32a,32bから出力する位相差のあるマーク検出信号35a,35bはより同期しやすくなり、オフセット抑制の効果を高め、S/Nの高いマーク検出信号35a,35bを得ることができる。
In this way, by irradiating the
前記説明ではマーク検出装置21に2組の投光部23a,23bを設けた場合について説明したが、複数の波長の光ビームを出射する光源と、複数の波長の光ビームを分離する固定マスクを有する光整形手段を使用することにより1組の投光部を使用することもできる。例えばマーク検出装置21の投光部23cを、図13に示すように、波長λ1と波長λ2の光ビームを出射する波長多重光源25cと、波長λ1用のフィルタマスク40と波長λ2用のフィルタマスク41を有する光整形手段26cとで構成すれば良い。このマーク検出装置21の波長多重光源25cは単一波長の光を合成しても良いし、波長分布を持つ光源を使用しても良い。例えば、通常のLED光源であっても発光波長は10nm程度の波長広がりがあるため、フィルタマスク40,41と受光側で十分な分光分解能が有れば、LED光源を使用することができる。また、フィルタマスク40は、図14(a)に示すように、波長λ1の光ビームを遮断して波長λ2の光ビームを透過する波長選択領域42と、波長λ1と波長λ2の光ビームを透過する透過領域43とが所定の周期で設けられ、フィルタマスク41は、図14(b)に示すように、フィルタマスク40の波長選択領域42に対応する位置に波長λ1と波長λ2の光ビームを透過する透過領域44が設けられ、フィルタマスク40の透過領域43に対応する位置に波長λ2の光ビームを遮断して波長λ1の光ビームを透過する波長選択領域45とが設けられている。そして波長多重光源25cから出射した光ビームをフィルタマスク40,41で波長λ1の光ビームパターンと波長λ2の光ビームパターンに分離することにより、波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームのマルチラインビームをスケール17に同軸で照射することができる。このスケール17に照射されスリット19を透過した光ビームを波長選択ミラー39で波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームに分離して波長λ1の光ビームを受光素子32aで受光し、波長λ2の光ビームを受光素子32bで受光する。ここで受光素子32aの前に波長λ1の光ビームを透過するフィルタ46を設けることにより分光分解能を高めることができる。
In the above description, the
前記説明では、光整形手段26cに波長λ1用のフィルタマスク40と波長λ2用のフィルタマスク41を設けた場合について説明したが、図15に示すように、波長λ1の光ビームを遮断し、波長λ2の光ビームを透過する第1の波長選択領域47と、波長λ2の光ビームを遮断し、波長λ1の光ビームを透過する第2の波長選択領域48とを有するフィルタマスク49とを使用することにより、1つのフィルタマスク49で波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームを分離して波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームのマルチラインビームをスケール17に同軸で照射することができる。
In the above description, the case where the light shaping means 26c is provided with the
このように波長λ1用のフィルタマスク40と波長λ2用のフィルタマスク41、またはフィルタマスク49で波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームのマルチラインビームをスケール17に同軸で照射することにより、波長λ1の光ビームのマルチラインビームと波長λ2の光ビームのマルチラインビームが1/2周期ずれて重なっているビームが形成でき、高精度にマークを検出することができる。また、第1の波長選択領域47と第2の波長選択領域48とを有するフィルタマスク49を使用することにより、マーク検出装置21の構成を簡略化するとともに複数のフィルタマスク40,41を使用した場合のようにフィルタマスク40,41に位置合わせも必要なく、マーク検出装置21の調整を容易にすることができる。
In this way, by irradiating the
図12と図13に示すマーク検出装置21は、受光素子32a,32bで受光する光ビームを波長選択ミラー39で波長λ1の光ビームと波長λ2の光ビームに分離する場合について説明したが、図16に示すように、受光素子32a,32bで受光する光ビームを、波長により反射角度を変える分光用グレーティング50を使用して分離しても良い。このように波長により反射角度を変える分光用グレーティング50を用いることにより、受光素子32a,32bを一平面上に並べて配置することができ、マーク検出装置21を小型かすることができる。この分光用グレーティング50として透過型を使用しても良い。
In the
また、図12と図13に示すマーク検出装置21は、スケール17を透過した光ビームを分離して受光素子32a,32bで受光する場合について説明したが、スケール17で反射した光ビームを分離して受光素子32a,32bで受光するようにしても良い。
Further, the
さらに、前記各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。
Further, in each of the above explanations, the case where the
また、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。 Also, when detecting the amount of movement of the moving body with various length measuring devices or measuring devices, it is possible to detect the marks provided on the various scales with high accuracy and stably measure the amount of movement of the moving body.
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、25c;波長多重光源、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;波長フィルタ、32;受光素子、33;制御部、34;比較器、
35;マーク検出信号、37;受光領域、38;波長選択ミラー、
39;波長選択ミラー、40,41;フィルタマスク、49;フィルタマスク、
50;分光用グレーティング。
DESCRIPTION OF
5; Transfer device, 6; Fixing device, 7; Photosensitive drum, 8; Charger, 9; Exposure device,
10; Developing device, 11; Photoconductor cleaner, 12; Driving roller, 13;
14; paper feed tray, 16; drive motor, 17; scale, 18; reflection mark,
19; slit, 21; mark detection device, 22; optical head, 23;
24; light receiving unit, 25; light source, 25c; wavelength multiplexed light source, 26; light shaping means,
27; collimating lens, 28; slit, 29; fixed mask, 30; light beam,
31; Wavelength filter, 32; Light receiving element, 33; Control unit, 34;
35; mark detection signal; 37; light receiving region; 38; wavelength selection mirror;
39; Wavelength selection mirror, 40, 41; Filter mask, 49; Filter mask,
50: Spectroscopic grating.
Claims (6)
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ビームあるいは前記スケールのマークを透過した光ビーム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に設けられた光源は異なる波長の光ビームを出射し、各投光部から出射される複数の光ビームは、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。 Light is irradiated to the scale composed of multiple marks arranged in a predetermined periodic pattern in the moving direction of the moving body, and the light beam reflected from the scale mark or the light beam transmitted through the scale mark is detected. In the mark detection device to
A light source that emits a light beam; a light projecting unit that has a light shaping unit that shapes the light beam emitted from the light source into a predetermined shape and irradiates the scale; and A plurality of optical heads including a light beam reflected from the scale mark or a light beam transmitted through the scale mark and converted into an electrical signal;
A light source provided in each light projecting unit of the plurality of optical heads emits light beams having different wavelengths, and a plurality of light beams emitted from each light projecting unit are irradiated on the scale at a mark period of the scale. A mark detection device characterized by being shifted by within a distance.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005310907A JP5081383B2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Mark detection apparatus, movement amount detection apparatus, and image forming apparatus |
| US11/581,731 US7435946B2 (en) | 2005-10-17 | 2006-10-17 | Mark detector using multiple light beams for use in a displacement detector and an image forming apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2005310907A JP5081383B2 (en) | 2005-10-26 | 2005-10-26 | Mark detection apparatus, movement amount detection apparatus, and image forming apparatus |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2007121005A JP2007121005A (en) | 2007-05-17 |
| JP5081383B2 true JP5081383B2 (en) | 2012-11-28 |
Family
ID=38145021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005310907A Expired - Fee Related JP5081383B2 (en) | 2005-10-17 | 2005-10-26 | Mark detection apparatus, movement amount detection apparatus, and image forming apparatus |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP5081383B2 (en) |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6124614U (en) * | 1984-07-18 | 1986-02-14 | アルプス電気株式会社 | optical rotary encoder |
| JPH06263281A (en) * | 1993-03-09 | 1994-09-20 | Fuji Xerox Co Ltd | Belt carrying device |
| JP3672438B2 (en) * | 1998-07-08 | 2005-07-20 | 株式会社リコー | Optical encoder device |
| JP2005091912A (en) * | 2003-09-18 | 2005-04-07 | Ricoh Co Ltd | Photodetector and image forming apparatus |
-
2005
- 2005-10-26 JP JP2005310907A patent/JP5081383B2/en not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2007121005A (en) | 2007-05-17 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6140247B2 (en) | Optical sensor and image forming apparatus | |
| JP5939461B2 (en) | Optical sensor and image forming apparatus | |
| EP1424609A2 (en) | Color shift correcting method, optical writing device and image forming apparatus | |
| US7526230B2 (en) | Mark sensing device, turnable body driving device and image forming apparatus | |
| JP5262646B2 (en) | Image detecting apparatus and multicolor image forming apparatus | |
| US8803935B2 (en) | Image forming method | |
| JP5352981B2 (en) | POSITION DETECTION DEVICE, ROTARY RUN DETECTION DEVICE, AND IMAGE FORMING DEVICE | |
| JP5532589B2 (en) | Position detection method and image forming apparatus | |
| JP6675344B2 (en) | Optical sensor and image forming apparatus | |
| JP5081383B2 (en) | Mark detection apparatus, movement amount detection apparatus, and image forming apparatus | |
| US7435946B2 (en) | Mark detector using multiple light beams for use in a displacement detector and an image forming apparatus | |
| JP2004317931A (en) | Image forming apparatus | |
| JP4810372B2 (en) | Mark detection apparatus, movement amount detection apparatus, and image forming apparatus | |
| JP5380824B2 (en) | Drive control device and image forming apparatus | |
| JP2006153676A (en) | Optical encoder apparatus and image forming apparatus | |
| JPH11218991A (en) | Color laser printer | |
| JP5145891B2 (en) | Relative position detection device, optical linear encoder, rotary encoder, rotary drive device, belt conveying device, image forming device | |
| JP2005003396A (en) | Image forming apparatus | |
| JP5460505B2 (en) | Optical scanning device | |
| JP2009216583A (en) | Optical encoder apparatus and image forming apparatus | |
| JP4876563B2 (en) | Image forming apparatus | |
| JP6849889B2 (en) | Optical sensor and image forming device | |
| JP2007327912A (en) | Relative position detector, belt conveyor, image forming device | |
| JP2006159502A (en) | Image forming apparatus | |
| JP2008256592A (en) | Relative position detection device, rotary conveyance device, and image forming apparatus |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080625 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20091207 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20100115 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20110214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20110805 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20110928 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20120810 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120903 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150907 Year of fee payment: 3 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 5081383 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |