JP2015064324A - Moving member detection apparatus - Google Patents

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工藤 宏一
Koichi Kudo
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a moving member detection apparatus configured to accurately detect actual speed of a moving member in a short time regardless of temperature change or the like, and an image forming apparatus including the moving member detection apparatus.SOLUTION: A moving member detection apparatus 50 sets predetermined two spots, a position A and a position B, for a moving member E. Imaging lenses 12A, 12B are arranged in the positions A, B, respectively. An area sensor 11 is formed by arranging an imaging element 112 in one silicon substrate 111. The position A is irradiated by a light source 51A. The position B is irradiated by a light source 51B. An image of the position A is imaged by the imaging lens 12A. An image of the position B is imaged by the imaging lens 12B. The image of the position A and the image of the position B are captured with a time difference Δt. An actual speed of the moving member E is determined on the basis of a correlation between the image of the position A and the image of the position B.

Description

本発明は、移動部材の実速度を検出する移動部材検出装置、その移動部材検出装置を有するベルト搬送装置及び画像形成装置に関する。   The present invention relates to a moving member detection device that detects an actual speed of a moving member, a belt conveyance device having the moving member detection device, and an image forming apparatus.

近年のカラー画像形成装置は、高速化への要求に応えるため、4色(ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー)のトナーに対応した感光体(像担持体)を4つ並列に並べた、いわゆるタンデム方式が主流となってきている。タンデム方式では、各感光体上で現像された各色トナー画像を、最終的に紙等の記録媒体(定形の用紙、葉書、厚紙、OHPシート等)上で重ね合わせる必要があるが、その方式として、記録媒体上で直接重ね合わせる直接転写方式と、中間転写ベルトを用いて、中間転写ベルト上で各色トナー画像を重ね合わせたあとに記録媒体に一括して転写する中間転写ベルト方式の2方式がある。そして、直接転写方式では紙等の記録媒体を送る搬送ベルトを、中間転写ベルト方式では中間転写ベルトを高精度で駆動しなければ、色ずれが発生してしまう。   In recent years, color image forming apparatuses are so-called tandems in which four photoconductors (image carriers) corresponding to toners of four colors (black, cyan, magenta, and yellow) are arranged in parallel to meet the demand for higher speed. The method has become mainstream. In the tandem method, each color toner image developed on each photoconductor needs to be finally superimposed on a recording medium such as paper (standard paper, postcard, cardboard, OHP sheet, etc.). There are two methods: a direct transfer method that directly superimposes on a recording medium, and an intermediate transfer belt method that uses an intermediate transfer belt to superimpose toner images of each color on the intermediate transfer belt and then transfers them onto the recording medium in a batch. is there. If the conveyance belt for feeding a recording medium such as paper is not driven in the direct transfer method and the intermediate transfer belt is driven with high accuracy in the intermediate transfer belt method, color misregistration occurs.

上記の中間転写ベルトを高精度で駆動するために、例えば、特許第4545580号公報(特許文献1)、特開2009−15240号公報(特許文献2)及び特開2010−55064号公報(特許文献3)に開示されているように、中間転写ベルト等の移動部材の速度を検出する技術がある。   In order to drive the intermediate transfer belt with high accuracy, for example, Japanese Patent No. 4545580 (Patent Document 1), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-15240 (Patent Document 2) and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-55064 (Patent Document). As disclosed in 3), there is a technique for detecting the speed of a moving member such as an intermediate transfer belt.

例えば、特開2009−15240に開示されているように、スペックルの速度ベクトルを検出して、その結果に基づき速度制御に利用する場合、微小区間の変位から速度を演算することや、カメラの画素サイズによって、演算される速度が離散化されるため、高精度な速度検出が難しく、速度を積算してベルト搬送位置を演算した場合に、誤差も積算され正確な位置決めが出来ない問題があった。また、温度特性や検出距離変化によってCMOSセンサと撮像レンズ間や、撮像レンズと物体(移動部材)間の距離が変化すると結像倍率が変化して、計測速度に計測誤差が発生するという問題があった。   For example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-15240, when a velocity vector of speckle is detected and used for speed control based on the result, the velocity is calculated from the displacement of a minute section, Since the calculated speed is discretized depending on the pixel size, it is difficult to detect the speed with high accuracy, and when the belt conveyance position is calculated by integrating the speed, there is a problem that errors cannot be integrated and accurate positioning cannot be performed. It was. In addition, if the distance between the CMOS sensor and the imaging lens or the distance between the imaging lens and the object (moving member) changes due to temperature characteristics and detection distance changes, the imaging magnification changes, resulting in a measurement error in the measurement speed. there were.

本発明は、温度特性や検出距離変化によってエリアセンサのCMOSセンサ等と撮像レンズ間や、撮像レンズ等と移動部材との距離が変化しても、計測誤差を発生させずに高精度な移動速度を計測できる移動部材検出装置を提供することを目的とする。   The present invention provides a high-accuracy moving speed without causing a measurement error even if the distance between the CMOS sensor of the area sensor and the imaging lens or the distance between the imaging lens and the moving member changes due to a change in temperature characteristics or a detection distance. It is an object of the present invention to provide a moving member detection device capable of measuring the above.

請求項1の移動部材検出装置は、移動部材の検知位置に光ビームを照射する光源と、前記移動部材の検知位置から画像データを取得する画像取得手段と、前記画像データから前記移動部材の移動速度を算出する速度演算手段とを備えた移動部材検出装置である。前記画像取得手段は、一つの基板に形成された撮像素子上に少なくとも2つの撮像領域を有するエリアセンサを備える。また、前記画像取得手段は、前記移動部材の移動方向の2箇所の位置であるA位置とB位置とに対向配置されて前記エリアセンサの前記撮像領域にそれぞれ画像を結像する2つの撮像レンズを備える。また、前記画像取得手段は、設定されるタイミングにより前記エリアセンサによる画像データを取得するエリアセンサ制御手段を備える。前記画像取得手段は、前記A位置でA位置画像データを取得した後、前記移動部材がB位置に移動したときに、該B位置でB位置画像データを取得する。そして、前記速度演算手段は、前記A位置画像データと前記B位置画像データから、前記移動部材の移動速度を算出する。   The moving member detection apparatus according to claim 1 is a light source that irradiates a detection position of the moving member with a light beam, an image acquisition unit that acquires image data from the detection position of the moving member, and a movement of the moving member from the image data. It is a moving member detection apparatus provided with the speed calculating means which calculates speed. The image acquisition means includes an area sensor having at least two imaging areas on an imaging element formed on one substrate. In addition, the image acquisition means includes two imaging lenses that are arranged opposite to the A position and the B position, which are two positions in the moving direction of the moving member, and each form an image in the imaging area of the area sensor. Is provided. The image acquisition means includes area sensor control means for acquiring image data from the area sensor at a set timing. The image acquisition means acquires B position image data at the B position when the moving member moves to the B position after acquiring the A position image data at the A position. The speed calculation means calculates a moving speed of the moving member from the A position image data and the B position image data.

請求項1の移動部材検出装置によれば、一つの基板に形成された撮像素子上に少なくとも2つの撮像領域を有するエリアセンサと撮像レンズにより、移動部材に対してA位置とB位置の決まった2箇所の例えばスペックル画像を取得する。その間の移動を計算するようにした。そして、一つのエリアセンサに複数の撮像レンズによる撮像系を持ち合わせる構成にしたので、例えば画像形成装置における中間転写ベルトの表面速度の検出精度を向上させることができ、高精度なベルト搬送制御を実現し、色ずれや位置ズレの少ない、高品質な画像を出力する画像形成装置を提供することができる。また、エリアセンサの小型化および低コスト化が図れる。   According to the moving member detection device of claim 1, the A position and the B position are determined with respect to the moving member by the area sensor and the imaging lens having at least two imaging regions on the imaging element formed on one substrate. Two speckle images, for example, are acquired. The movement between them was calculated. And since it has a configuration that has an imaging system with multiple imaging lenses in one area sensor, it can improve the detection accuracy of the surface speed of the intermediate transfer belt in the image forming device, for example, and realize highly accurate belt conveyance control In addition, it is possible to provide an image forming apparatus that outputs a high-quality image with little color misregistration and positional deviation. In addition, the area sensor can be reduced in size and cost.

本発明の一実施形態の移動部材検出装置の構成図である。It is a block diagram of the moving member detection apparatus of one Embodiment of this invention. 実施形態の移動部材を多色画像形成装置のベルト搬送装置に適用した構成図である。FIG. 5 is a configuration diagram in which the moving member of the embodiment is applied to a belt conveyance device of a multicolor image forming apparatus. 実施形態2における撮像レンズとエリアセンサを示す図である。It is a figure which shows the imaging lens and area sensor in Embodiment 2. 実施形態3における撮像レンズとエリアセンサを示す図である。It is a figure which shows the imaging lens and area sensor in Embodiment 3. 実施形態4における複数の撮像レンズを示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a plurality of imaging lenses according to a fourth embodiment. 本発明の一実施形態の中間転写方式の画像形成装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram showing an intermediate transfer type image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施形態の直接転写方式の画像形成装置を示す概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus of a direct transfer system according to an embodiment of the present invention.

以下、本発明の一実施形態について、図1〜図7を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態の移動部材検出装置の構成図、図2は実施形態の移動部材を多色画像形成装置のベルト搬送装置に適用した構成図である。この実施形態の移動部材検出装置50は、例えば、後述の多色画像形成装置に組み込まれたベルト搬送装置100に備えられている。ベルト搬送装置100は、中間転写方式の画像形成装置においては「搬送ベルト」としての中間転写ベルトである移動部材Eの実速度を検出する。また、ベルト搬送装置100は、直接転写方式の画像形成装置においては記録媒体を転写位置に搬送する搬送ベルトである移動部材Eの実速度を検出する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 is a configuration diagram of a moving member detection device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a configuration diagram in which the moving member according to the embodiment is applied to a belt conveyance device of a multicolor image forming apparatus. The moving member detection device 50 of this embodiment is provided in, for example, a belt conveyance device 100 incorporated in a later-described multicolor image forming apparatus. The belt conveyance device 100 detects the actual speed of the moving member E that is an intermediate transfer belt as a “conveyance belt” in an intermediate transfer type image forming apparatus. Further, in the direct transfer type image forming apparatus, the belt conveyance device 100 detects the actual speed of the moving member E that is a conveyance belt that conveys the recording medium to the transfer position.

例えば、図2に示すように、ベルト搬送装置100は、駆動ローラR1、複数の従動ローラR2、R3に張架された無端ベルト状の移動部材Eを図中時計回りに搬送(回転移動)するものであって、実施形態の移動部材検出装置50と、モータ81とを有している。   For example, as shown in FIG. 2, the belt conveyance device 100 conveys (rotates and moves) an endless belt-like moving member E stretched around the driving roller R1 and the plurality of driven rollers R2 and R3 in the clockwise direction in the drawing. The moving member detection device 50 of the embodiment and the motor 81 are included.

図1に示すように、移動部材検出装置50は、移動部材Eの移動方向の2箇所の所定の位置であるA位置とB位置が決められている。また、移動部材検出装置50は、A位置に「光ビーム」としてのレーザ光を照射する光源51Aと、B位置に「光ビーム」としてのレーザ光を照射する光源51Bとを備えている。また、移動部材Eの検知位置から画像データを取得する画像取得手段52と、画像データから移動部材Eの移動速度を算出する速度演算手段53とを備えている。   As shown in FIG. 1, in the moving member detection device 50, the A position and the B position, which are two predetermined positions in the moving direction of the moving member E, are determined. Further, the moving member detection apparatus 50 includes a light source 51A that irradiates laser light as a “light beam” at the A position and a light source 51B that irradiates laser light as a “light beam” at the B position. Further, an image acquisition unit 52 that acquires image data from the detection position of the moving member E, and a speed calculation unit 53 that calculates the moving speed of the moving member E from the image data are provided.

画像取得手段52は、エリアセンサ11と、A位置に対向配置された撮像レンズ12Aと、B位置に対向配置された撮像レンズ12Bと、エリアセンサ制御手段14と、画像記憶部15とを有している。   The image acquisition unit 52 includes the area sensor 11, an imaging lens 12 </ b> A disposed opposite to the A position, an imaging lens 12 </ b> B disposed opposite to the B position, the area sensor control unit 14, and the image storage unit 15. ing.

エリアセンサ11は、一つの基板であるシリコン基板111に撮像素子112を形成したものであり、撮像素子112上には、2次元画像をそれぞれ取得可能な2つの撮像領域であるA領域11Aと、B領域11Bとを有している。エリアセンサ11には、例えば、CCD(Charge Coupled Device)センサやCMOS(Complementary Metal−Oxide Semiconductor)センサ、フォトダイオードアレイ等を用いることができる。そして、エリアセンサ11は筺体13に収容されている。撮像レンズ12Aと撮像レンズ12Bは、それぞれレンズ鏡筒13A,13Bに保持されている。撮像レンズ12Aの光軸はエリアセンサ11のA領域11Aの中心に一致し、撮像レンズ12Bの光軸はエリアセンサ11のB領域11Bの中心に一致している。そして、撮像レンズ12Aと、撮像レンズ12Bは、A領域11AとB領域11Bにぞれぞれ2次元の画像を結像する。   The area sensor 11 is obtained by forming an image sensor 112 on a silicon substrate 111 that is a single substrate. On the image sensor 112, an A area 11A that is two image areas that can respectively acquire a two-dimensional image, B region 11B. As the area sensor 11, for example, a CCD (Charge Coupled Device) sensor, a CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor) sensor, a photodiode array, or the like can be used. The area sensor 11 is accommodated in the housing 13. The imaging lens 12A and the imaging lens 12B are held by lens barrels 13A and 13B, respectively. The optical axis of the imaging lens 12A coincides with the center of the area A 11A of the area sensor 11, and the optical axis of the imaging lens 12B coincides with the center of the area B 11B of the area sensor 11. The imaging lens 12A and the imaging lens 12B form a two-dimensional image in each of the A area 11A and the B area 11B.

エリアセンサ制御手段14は、シャッタ制御部141と、画像取り込み部142とを有している。そして、シャッタ制御部141により、エリアセンサ11でのシャッタタイミングが制御され、エリアセンサ11の撮像素子112に結像された2次元画像は画像取り込み部142で取り込まれ、その取り込まれた画像は画像記憶部15に出力される。   The area sensor control unit 14 includes a shutter control unit 141 and an image capturing unit 142. The shutter control unit 141 controls the shutter timing in the area sensor 11, the two-dimensional image formed on the image sensor 112 of the area sensor 11 is captured by the image capturing unit 142, and the captured image is an image. The data is output to the storage unit 15.

画像記憶部15は、画像分割部151と、Aメモリ152Aと、Bメモリ152Bとを有している。画像取り込み部142からの画像は、画像分割部151によりA領域11AのA位置画像データD1とB領域11BのB位置画像データD2に分割される。A位置画像データD1はAメモリ152Aに記憶され、B位置画像データD2はBメモリ152Bに記憶される。なお、エリアセンサ11におけるシャッタタイミングは、エリアセンサ11がCCDの場合、シャッタ制御部141がエリアセンサ11の垂直転送CCD及び水平転送CCDの駆動制御を行って、画像を取り込む動作を行うタイミングである。このタイミングは後術の速度演算手段53から出力される時差Δtのデータにより決まり、A位置のA位置画像データD1とB位置のB位置画像データD2が時差Δtの時間差をもってもそれぞれ取り込まれる。   The image storage unit 15 includes an image dividing unit 151, an A memory 152A, and a B memory 152B. The image from the image capturing unit 142 is divided by the image dividing unit 151 into A position image data D1 of the A area 11A and B position image data D2 of the B area 11B. The A position image data D1 is stored in the A memory 152A, and the B position image data D2 is stored in the B memory 152B. When the area sensor 11 is a CCD, the shutter timing in the area sensor 11 is a timing at which the shutter control unit 141 performs drive control of the vertical transfer CCD and the horizontal transfer CCD of the area sensor 11 and performs an operation of capturing an image. . This timing is determined by the data of the time difference Δt output from the speed calculation means 53 of the later operation, and the A position image data D1 at the A position and the B position image data D2 at the B position are taken in even with the time difference Δt.

速度演算手段53はマイクロコンピュータ等から構成されており、後述のようにAメモリ152A及びBメモリ152BのA位置画像データD1とB位置画像データD2とに基づいて移動部材Eの実速度を演算する。そして、シャッタ制御部141に、エリアセンサ11におけるシャッタのタイミングを取るための時差Δtのデータを出力する。また、速度演算手段53は演算した実速度のデータを画像形成装置の全体制御を司るコントローラ60(図2)に出力し、コントローラ60はモータ81の回転制御を行う。   The speed calculation means 53 is composed of a microcomputer or the like, and calculates the actual speed of the moving member E based on the A position image data D1 and the B position image data D2 of the A memory 152A and the B memory 152B as will be described later. . Then, data of the time difference Δt for taking the shutter timing in the area sensor 11 is output to the shutter control unit 141. Further, the speed calculation means 53 outputs the calculated actual speed data to the controller 60 (FIG. 2) that controls the entire image forming apparatus, and the controller 60 controls the rotation of the motor 81.

光源51A,51Bは、レーザ光を出射する発光素子と、当該発光素子から出射されたレーザビームを略平行光であるレーザ光にするコリメートレンズと、を有している。光源51A,51Bは、移動部材Eの外側の表面に斜め方向からレーザ光を照射するように配置されている。   The light sources 51A and 51B include a light emitting element that emits laser light and a collimator lens that converts the laser beam emitted from the light emitting element into laser light that is substantially parallel light. The light sources 51A and 51B are arranged so as to irradiate the outer surface of the moving member E with laser light from an oblique direction.

この移動部材Eは、その表面もしくは内部に散乱性を有するベルト状の部材である。そのため、移動部材Eにレーザ光が照射されると反射光として拡散反射して、スペックルと呼ばれる斑点を含む画像(スペックルパターン)が得られる。このスペックルパターンは、移動部材Eの表面もしくは内部の凹凸形状に対応してレーザ光の干渉が生じることにより形成され、移動部材Eが移動すると、スペックルパターンもパターン形状を維持したまま同様に移動する。このスペックルは対象となる移動部材E上の仮想の刻印されたマークの役目を持ち、この刻印マークであるスペックパターンの移動を検出して移動部材Eの速度を検出する。   The moving member E is a belt-like member having scattering properties on the surface or inside thereof. Therefore, when the moving member E is irradiated with laser light, it is diffusely reflected as reflected light, and an image including speckles (speckle pattern) is obtained. This speckle pattern is formed by the interference of the laser beam corresponding to the uneven shape on the surface or inside of the moving member E. When the moving member E moves, the speckle pattern also maintains the pattern shape. Moving. This speckle serves as a virtual engraved mark on the moving member E to be detected, and the speed of the moving member E is detected by detecting the movement of the spec pattern as the engraved mark.

本実施形態において、エリアセンサ11は、2次元の画像データを出力するものを用いており、その受光面を移動部材Eの外側の面と平行に間隔をあけて対向して設けられている。撮像レンズ12A,12Bは、移動部材Eの移動方向に離間してそれぞれ、A位置とB位置に対向して配置されている。そして、撮像レンズ12A,12Bを介して移動部材Eで反射された反射光を含む画像(即ち、上記スペックルパターン)が入力される。なお、1次元の画像データを出力するエリアセンサを用いるときは、エリアセンサの長手方向を移動部材Eの移動方向と平行に配置する。   In the present embodiment, the area sensor 11 uses a device that outputs two-dimensional image data, and the light receiving surface thereof is provided in parallel with the outer surface of the moving member E with an interval therebetween. The imaging lenses 12A and 12B are spaced apart from each other in the moving direction of the moving member E and are disposed to face the A position and the B position, respectively. Then, an image (that is, the speckle pattern) including the reflected light reflected by the moving member E is input via the imaging lenses 12A and 12B. When an area sensor that outputs one-dimensional image data is used, the longitudinal direction of the area sensor is arranged in parallel with the moving direction of the moving member E.

速度演算手段53は、シャッタ制御部14aが制御するエリアセンサ11におけるシャッタのタイミングの差である前記時差Δtを生成する。具体的には、移動部材Eの目標速度をv[mm/s]、A位置の撮像レンズ12Aの光軸とB位置の撮像レンズ12Bの光軸の相対距離をL[mm]とすると、時差Δt[s]は、次の(1)式、
Δt=L/v…(1)
によって算出される。
The speed calculation means 53 generates the time difference Δt, which is a difference in shutter timing in the area sensor 11 controlled by the shutter control unit 14a. Specifically, when the target speed of the moving member E is v [mm / s] and the relative distance between the optical axis of the imaging lens 12A at the A position and the optical axis of the imaging lens 12B at the B position is L [mm], the time difference Δt [s] is the following equation (1):
Δt = L / v (1)
Is calculated by

速度演算手段53は、移動部材Eの目標速度vを、例えば、画像形成装置の全体制御を司るコントローラ60などから取得するとともに、この目標速度vを上記相対距離Lで除して時差Δtを算出する。そして、速度演算手段53は、時差Δtを生成して、シャッタ制御部14aに出力する。   The speed calculation unit 53 obtains the target speed v of the moving member E from, for example, the controller 60 that controls the entire image forming apparatus, and calculates the time difference Δt by dividing the target speed v by the relative distance L. To do. Then, the speed calculation unit 53 generates a time difference Δt and outputs it to the shutter control unit 14a.

画像取り込み部142は、シャッタ制御部141と協働して、エリアセンサ11のA位置に対応するA領域11AからのA位置画像データD1と、B位置に対応するB領域11BからのB位置画像データD2とを周期的に取得する。具体的には、シャッタ制御部141がタイミングを制御し、さらに速度演算手段53から入力される時差Δtによりタイミングを制御する。このタイミングの制御により、Aメモリ152AにA位置画像データD1を時刻t0において取得し、その後、時差Δtによっり、Bメモリ152BにB位置画像データD2を時刻t0+Δtにおいて取得する。そして、これらのA位置画像データD1とB位置画像データD2は速度演算手段53に入力される。   The image capturing unit 142 cooperates with the shutter control unit 141 to perform the A position image data D1 from the A region 11A corresponding to the A position of the area sensor 11 and the B position image from the B region 11B corresponding to the B position. Data D2 is periodically acquired. Specifically, the shutter control unit 141 controls the timing, and further controls the timing based on the time difference Δt input from the speed calculation means 53. By controlling the timing, the A position image data D1 is acquired in the A memory 152A at the time t0, and then the B position image data D2 is acquired in the B memory 152B at the time t0 + Δt by the time difference Δt. The A position image data D1 and the B position image data D2 are input to the speed calculation means 53.

速度演算手段53は、A位置画像データD1及びB位置画像データD2に対して相互相関演算を行うことにより得た相関画像データに基づいて、移動部材Eの実速度Vrを検出する。速度演算手段53により行われる相互相関演算は以下の(2)式で表される。ここで、A位置画像データをD1、B位置画像データをD2、フーリエ変換をF[]、逆フーリエ変換をF-1[]、複素共役を記号「*」、相互相関演算を記号「★」とすると、
D1★D2* =F-1[F[D1]・F[D2]* ]…(2)
となる。
The speed calculation means 53 detects the actual speed Vr of the moving member E based on the correlation image data obtained by performing the cross correlation calculation on the A position image data D1 and the B position image data D2. The cross-correlation calculation performed by the speed calculation means 53 is expressed by the following equation (2). Here, the A position image data is D1, the B position image data is D2, the Fourier transform is F [], the inverse Fourier transform is F -1 [], the complex conjugate is the symbol “*”, and the cross correlation operation is the symbol “★”. Then,
D1 * D2 * = F −1 [F [D1] · F [D2] * ] (2)
It becomes.

A位置画像データD1及びB位置画像データD2に対して相互相関演算D1★D2* を行うと、相関画像データが得られる。ここで、A位置画像データD1及びB位置画像データD2が2次元画像データであるので、相関画像データについても2次元画像データとなる。また、A位置画像データD1及びB位置画像データD2が1次元画像データであれば、相関画像データについても1次元画像データとなる。 When cross-correlation calculation D1 * D2 * is performed on A position image data D1 and B position image data D2, correlation image data is obtained. Here, since the A position image data D1 and the B position image data D2 are two-dimensional image data, the correlation image data is also two-dimensional image data. If the A position image data D1 and the B position image data D2 are one-dimensional image data, the correlation image data is also one-dimensional image data.

または、相関画像データにおいてブロードな輝度分布が問題になる際は、位相限定相関を用いてもよい。この位相限定相関は以下の式で表される。ここで、P[]とは、複素振幅において、位相のみを取り出す(振幅は全て1にする)ことを示す。
D1★D2* =F-1[P[F[D1]]・P[F[D2]*
Alternatively, when a broad luminance distribution becomes a problem in the correlation image data, phase-only correlation may be used. This phase only correlation is expressed by the following equation. Here, P [] indicates that only the phase is extracted from the complex amplitude (all amplitudes are set to 1).
D1 * D2 * = F −1 [P [F [D1]] · P [F [D2] * ]

このように位相限定相関を用いることで、ブロードな輝度分布の場合でも、より高精度に第1部分データD1及び第2部分データD2の位置ずれ量(相関距離J)を計算できる。   By using the phase-only correlation in this way, the positional deviation amount (correlation distance J) between the first partial data D1 and the second partial data D2 can be calculated with higher accuracy even in the case of a broad luminance distribution.

この相関画像データは、A位置画像データD1とB位置画像データD2との相関関係を示すものである。A位置画像データD1の示すA画像とB位置画像データD2の示すB画像との一致度合が高いほど、相関画像データの示す画像の中心位置に近い位置に急峻なピーク(相関ピーク)輝度が表れる。そして、これらA画像、B画像が一致すると相関画像データの中心位置とピーク位置とが重なる。   This correlation image data indicates the correlation between the A position image data D1 and the B position image data D2. The higher the degree of coincidence between the A image indicated by the A position image data D1 and the B image indicated by the B position image data D2, the steeper peak (correlation peak) luminance appears at a position closer to the center position of the image indicated by the correlation image data. . When these A and B images match, the center position and peak position of the correlation image data overlap.

そして、本実施形態においては、時差Δtが、移動部材Eの目標速度vをA位置とB位置の相対距離Lで除した値に設定されているので、移動部材Eの実速度と目標速度vとが一致していれば、A位置にあるA画像は、時差Δtを経過した後にB位置に移動する。即ち、A位置画像データD1の示すA画像とB位置画像データD2の示すB画像とが一致する。   In this embodiment, since the time difference Δt is set to a value obtained by dividing the target speed v of the moving member E by the relative distance L between the A position and the B position, the actual speed and the target speed v of the moving member E are set. If the two coincide with each other, the A image at the A position moves to the B position after the time difference Δt has elapsed. That is, the A image indicated by the A position image data D1 matches the B image indicated by the B position image data D2.

つまり、移動部材Eの目標速度vと実速度とが一致していれば、相関画像データの中心位置とピーク位置とが重なり、移動部材Eの目標速度vと実速度とが異なれば、それらの差異に応じて相関画像データの中心位置とピーク位置とがずれる。このことから、上記相関画像データにおいて、当該相関画像データが示す画像の中心位置から最も急峻なピーク位置までの距離(相関距離J)が、移動部材Eの目標速度vと実速度との速度偏差ΔVを表している。   That is, if the target speed v of the moving member E matches the actual speed, the center position and the peak position of the correlation image data overlap, and if the target speed v of the moving member E differs from the actual speed, those Depending on the difference, the center position and the peak position of the correlation image data are shifted. Therefore, in the correlation image data, the distance (correlation distance J) from the center position of the image indicated by the correlation image data to the steepest peak position is the speed deviation between the target speed v and the actual speed of the moving member E. ΔV is represented.

したがって、相関画像データに対して最も急峻なピークを探す演算を行うことで、移動部材Eの目標速度vと実速度との速度偏差ΔVを算出できる。このような相互相関演算を用いた方法では、高速フーリエ変換が利用できるため、比較的少ない演算量で、かつ高精度に速度偏差ΔV、即ち、移動部材の実速度を検出できる。   Therefore, the speed deviation ΔV between the target speed v and the actual speed of the moving member E can be calculated by performing an operation for searching for the steepest peak in the correlation image data. In such a method using the cross-correlation calculation, the fast Fourier transform can be used, so that the speed deviation ΔV, that is, the actual speed of the moving member can be detected with a relatively small amount of calculation and high accuracy.

なお、エリアセンサ11としてはCMOSセンサやCCDセンサを用いた、カメラを利用できる。移動部材Eの移動速度が速い場合にはグローバルシャッター機能のあるセンサを用いると画像ズレの少ない画像を取得できる。   As the area sensor 11, a camera using a CMOS sensor or a CCD sensor can be used. When the moving speed of the moving member E is fast, an image with little image shift can be acquired by using a sensor having a global shutter function.

なお、エリアセンサ11における撮像タイミングは上記時差Δtで決まるが、ここの撮像タイミングは、必要とする分解能によって適宜決めれば良い。また、目標速度をv、速度誤差をdv、相対距離をL、相関演算によって求められた位置ズレをdL、時差をΔt(s)とし、実速度を目標速度vに速度誤差dvを加えたものとすると、
v+dv=(L+dL)/Δt
v=L/Δt
に設定しているので、目標速度からの偏差は
dv=dL/Δt
で求められる。求められた速度偏差にもとづいてフィードバック制御を行えば、ベルト搬送速度を一定に制御することができる。
In addition, although the imaging timing in the area sensor 11 is determined by the time difference Δt, the imaging timing here may be determined as appropriate depending on the required resolution. Also, the target speed is v, the speed error is dv, the relative distance is L, the position shift obtained by correlation calculation is dL, the time difference is Δt (s), the actual speed is the target speed v and the speed error dv is added. Then,
v + dv = (L + dL) / Δt
v = L / Δt
Since the deviation from the target speed is dv = dL / Δt
Is required. If feedback control is performed based on the obtained speed deviation, the belt conveyance speed can be controlled to be constant.

以上、二台の撮像レンズ12A,12Bを使って、移動部材Eの実速度を精密に計測することができることを説明した。この構成を用いれば、仮に環境温度変化でエリアセンサ12A,12Bの撮像倍率が変化したとしても、相対距離Lが変化しなければ、速度がvの時は、画像位置ずれは0として演算されるため、倍率変化の影響を受けない。また、速度誤差がある場合には、dLが倍率変化の影響を受けるため、dLには計測誤差が含まれるが、vに対してdvが小さければdLも小さくなるため偏差としては非常に小さい値になる。たとえはdvがvに対して1%程度発生しているときに、温度変化によって倍率変化が1%生じたとしても、vに対する計測誤差は0.01×0.01=0.0001(0.01%)にすぎない。以上のように、本発明を用いて画像相関を用いた速度計測を行えば、簡易に高精度な速度計測が実現され、高精度なベルト速度搬送装置を提供することができる。   As described above, it has been described that the actual speed of the moving member E can be accurately measured using the two imaging lenses 12A and 12B. If this configuration is used, even if the imaging magnification of the area sensors 12A and 12B changes due to environmental temperature changes, if the relative distance L does not change, the image position deviation is calculated as 0 when the speed is v. Therefore, it is not affected by the magnification change. In addition, when there is a speed error, dL is affected by a change in magnification, so dL includes a measurement error. However, if dv is small with respect to v, dL also becomes small, so the deviation is a very small value. become. For example, when dv is generated about 1% with respect to v, even if a magnification change occurs by 1% due to temperature change, the measurement error for v is 0.01 × 0.01 = 0.0001 (0. (01%). As described above, if speed measurement using image correlation is performed using the present invention, highly accurate speed measurement is easily realized, and a highly accurate belt speed conveying apparatus can be provided.

なお、上述した実施形態では、A位置画像データD1及びB位置画像データD2に対してフーリエ変換を用いた相互相関演算を行うことにより得た相関画像データに基づいて、移動部材Eの実速度を検出するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、A位置画像データD1及びB位置画像データD2に含まれる輝度について、この輝度が所定のしきい値以下の場合は「0」、当該しきい値より大きいときは「1」として2値化する。そして、A位置画像データD1及びB位置画像データD2を直接比較して相関距離Jを求めるなどでもよい。このように、本発明の目的に反しない限り、A位置画像データD1及びB位置画像データD2に基づいて移動部材Eの実速度を検出する方法は任意である。   In the above-described embodiment, the actual speed of the moving member E is determined based on the correlation image data obtained by performing the cross-correlation calculation using Fourier transform on the A position image data D1 and the B position image data D2. However, the present invention is not limited to this. For example, the luminance included in the A position image data D1 and the B position image data D2 is binarized as “0” when the luminance is equal to or lower than a predetermined threshold, and as “1” when the luminance is higher than the threshold. To do. Then, the correlation distance J may be obtained by directly comparing the A position image data D1 and the B position image data D2. As described above, the method of detecting the actual speed of the moving member E based on the A position image data D1 and the B position image data D2 is arbitrary as long as the object of the present invention is not violated.

以上のように、画像相関を用いた速度計測を行えば、簡易に高精度な速度計測が実現され、高精度なベルト速度搬送装置を提供することができる。また、一つのエリアセンサ11に複数の撮像レンズ12A,12Bによる撮像系を持ち合わせる構成にしたので、例えば画像形成装置における中間転写ベルトの表面速度の検出精度を向上させることができる。したがって、高精度なベルト搬送制御を実現し、色ずれや位置ズレの少ない、高品質な画像を出力する画像形成装置を提供することができる。また、エリアセンサの小型化および低コスト化が図れる。   As described above, if speed measurement using image correlation is performed, highly accurate speed measurement is easily realized, and a highly accurate belt speed conveying apparatus can be provided. In addition, since the image pickup system including the plurality of image pickup lenses 12A and 12B is held in one area sensor 11, for example, the detection accuracy of the surface speed of the intermediate transfer belt in the image forming apparatus can be improved. Therefore, it is possible to provide an image forming apparatus that realizes high-accuracy belt conveyance control and outputs a high-quality image with little color misregistration and positional deviation. In addition, the area sensor can be reduced in size and cost.

以上の実施形態1では、2つの撮像レンズ12A,12Bを2つのレンズ鏡筒13A,13Bで保持する例を示したが、以下の実施形態2、実施形態3。実施形態4のようにしてもよい。図3は実施形態2における撮像レンズ12A,12Bとエリアセンサ11を示す図である。エリアセンサ11は実施形態1と同様である。この例では、撮像用のレンズとして2つの撮像レンズ12A,12Bを一体化したレンズ素子120を用いる。ここで、それぞれの撮像レンズ12A,12Bによる像が、互いの対応するA領域11AとB領域11Bに干渉して結像しないように、アパーチャ121を使って、結像領域を制限する構成とする。このようにすることで、撮像レンズ12A,12Bで結像する画像が互いに干渉しあうことなく、それぞれの位置の画像を取り込むことができる。   In the first embodiment described above, an example in which the two imaging lenses 12A and 12B are held by the two lens barrels 13A and 13B has been described, but the following second and third embodiments are described. You may make it like Embodiment 4. FIG. 3 is a diagram illustrating the imaging lenses 12A and 12B and the area sensor 11 according to the second embodiment. The area sensor 11 is the same as that of the first embodiment. In this example, a lens element 120 in which two imaging lenses 12A and 12B are integrated is used as an imaging lens. Here, the image forming area is limited by using the aperture 121 so that images from the respective imaging lenses 12A and 12B do not form an image by interfering with the corresponding A area 11A and B area 11B. . By doing in this way, the image of each position can be taken in, without the images imaged with imaging lens 12A, 12B interfering with each other.

図4は実施形態3における撮像レンズ12A,12Bとエリアセンサ11′を示す図である。撮像レンズ12A,12Bは実施形態2と同様である。エリアセンサ11′は、図4(B) に示すように、一枚のウェハaに複数の撮像素子b,b,…を一度に形成し、このウェハaから切り出しすことで、一つのシリコン基板111上に複数の撮像素子112A,112Bを備えて構成されている。、2つの撮像レンズ12A,12Bは、一つのシリコン基板111上の複数の撮像素子112A,112Bの間隔に合わせて位置を決められている。   FIG. 4 is a diagram illustrating the imaging lenses 12A and 12B and the area sensor 11 ′ according to the third embodiment. The imaging lenses 12A and 12B are the same as in the second embodiment. As shown in FIG. 4B, the area sensor 11 'forms a plurality of imaging elements b, b,... On a single wafer a at a time, and cuts out from the wafer a to form one silicon substrate. 111 includes a plurality of imaging elements 112A and 112B. The positions of the two imaging lenses 12A and 12B are determined in accordance with the interval between the plurality of imaging elements 112A and 112B on one silicon substrate 111.

一般に撮像素子は、画像記録用に作成されているため、xy方向の比、すなわち縦横比は、正方、4:3、もしくは16:9などの画像フォーマットに合わせた比を持つデバイスが生産されている。本実施形態では、一定の間隔が離れた2点以上の画像を収録したいので、2次元上の1次元方向(xy方向のx方向(移動方向)のみ)に距離をとって画像収録したい。1枚の撮像素子を使う場合は上述の様にxy方向に同じような長さの素子が多い。このため、たとえばx方向にある距離をとりたい場合には、y方向の素子が無駄になってしまう問題がある。また、画素密度を上げたい場合にも、xyの両方向に密度の高い素子を使わなければいけなくなるため、コストアップにつながってしまう。   In general, since an image sensor is created for image recording, a device having a ratio in the xy direction, that is, an aspect ratio that matches the image format such as square, 4: 3, or 16: 9 is produced. Yes. In this embodiment, since it is desired to record two or more images that are separated by a certain distance, it is desired to record images with a distance in the two-dimensional one-dimensional direction (only the x direction (movement direction) in the xy direction). When one image sensor is used, there are many elements having the same length in the xy direction as described above. For this reason, for example, when it is desired to take a certain distance in the x direction, there is a problem that the element in the y direction is wasted. Also, when it is desired to increase the pixel density, it is necessary to use elements with high density in both directions of xy, leading to an increase in cost.

しかしながら、この実施形態では、ウェハaで作成される撮像素子b,b,…を複数個同時に切り出したエリアセンサ11′を用いることによって、一定の間隔を持った撮像素子112A,112Bを自動的に入手することができる。このように複数の撮像素子112A,112Bを有する各素子に、複数の撮像レンズ12A,12Bでイメージを結像することによって、撮像デバイスを無駄なく有効利用できるとともに、半導体プロセスで作成された高精度な位置間隔が得られる。したがって、撮像素子112A,112Bを無駄なく利用して、コストダウンが図れるとともに速度精度の高精度化が達成される。   However, in this embodiment, by using the area sensor 11 ′ in which a plurality of image sensors b, b,... Created on the wafer a are simultaneously cut out, the image sensors 112A and 112B having a constant interval are automatically used. It can be obtained. In this way, by forming an image on each element having a plurality of imaging elements 112A and 112B with a plurality of imaging lenses 12A and 12B, the imaging device can be effectively used without waste, and a high accuracy created by a semiconductor process. Accurate position interval can be obtained. Therefore, the image sensors 112A and 112B can be used without waste to reduce the cost and increase the speed accuracy.

図5は実施形態4における複数の撮像レンズを示す図である。この実施形態では、撮像レンズとして2個以上のレンズが集積されたレンズアレイを用いることを特徴としている。前記実施形態では、2つの位置であるA位置、B位置間での位置変化によって速度を計測する方式について説明してきたが、図5に示す構成でもよい。2個以上のたとえば3行3列の計9個の撮像レンズ12A1〜12C3を持つレンズアレイデバイス120′を用いると、一度に9箇所の画像データを取り込むことができる。もちろんエリアセンサは各撮像レンズ12A1〜12C3に対応する撮像領域を有するものを用いる。このように、2つの撮像レンズの配置方向を行方向、該行方向に交差する方向を列方向とし、該行方向と列方向にマトリクス状に配置した4個以上のレンズを集積した2つの撮像レンズを含むレンズアレイデバイスを用いている。このようにすることで、たとえば2つの領域での演算を複数個所で同時に実行させることができ、それぞれの結果を平均化ないしは、演算エラーを除去することによって、1箇所での演算と比較して精度や安定性を向上させることができる。また、速度が変動するようなアプリケーション(処理ソフト)においても相関演算が行える領域が広がることから、確度の高い速度演算結果を得ることができる。   FIG. 5 is a diagram illustrating a plurality of imaging lenses according to the fourth embodiment. In this embodiment, a lens array in which two or more lenses are integrated is used as an imaging lens. In the above-described embodiment, the method of measuring the speed by the position change between the two positions A and B has been described, but the configuration shown in FIG. 5 may be used. If two or more lens array devices 120 ′ having nine image pickup lenses 12A1 to 12C3 in a total of three rows and three columns, for example, nine image data can be captured at a time. Of course, an area sensor having an imaging area corresponding to each of the imaging lenses 12A1 to 12C3 is used. In this way, two imaging lenses in which the arrangement direction of the two imaging lenses is the row direction, the direction intersecting the row direction is the column direction, and four or more lenses arranged in a matrix in the row direction and the column direction are integrated. A lens array device including a lens is used. By doing so, for example, operations in two areas can be executed simultaneously at a plurality of locations, and the results are averaged or compared with operations at one location by eliminating operation errors. Accuracy and stability can be improved. In addition, since an area where correlation calculation can be performed is widened even in an application (processing software) in which the speed fluctuates, a highly accurate speed calculation result can be obtained.

以下、本発明の一実施形態である画像形成装置について、図6及び図7を参照して説明する。図6に本発明の一実施形態の多色対応の画像形成装置200の基本的な構成例を示す。図中の符号1Y、1M、1C、1Kは、移動部材Eである中間転写ベルト105に沿って並設されたドラム状の感光体である。各感光体1Y、1M、1C、1Kは図中の矢印方向に回転され、その周囲には帯電器2Y、2M、2C、2K、各色の現像器4Y、4M、4C、4K、一次転写手段6Y、6M、6C、6K、感光体クリーニング手段5Y、5M、5C、5K等が配備されている。また、図中の符号の30は定着手段、40は二次転写手段、41は搬送手段を示している。   Hereinafter, an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG. 6 shows a basic configuration example of a multicolor image forming apparatus 200 according to an embodiment of the present invention. Reference numerals 1Y, 1M, 1C, and 1K in the drawing are drum-shaped photoconductors arranged side by side along the intermediate transfer belt 105 as the moving member E. Each photoconductor 1Y, 1M, 1C, 1K is rotated in the direction of the arrow in the figure, and around it is a charger 2Y, 2M, 2C, 2K, each color developing device 4Y, 4M, 4C, 4K, primary transfer means 6Y. , 6M, 6C, 6K, and photoconductor cleaning means 5Y, 5M, 5C, 5K, and the like. In the drawing, reference numeral 30 denotes a fixing unit, 40 denotes a secondary transfer unit, and 41 denotes a conveying unit.

また、画像形成装置200は、中間転写ベルト方式の多色画像形成装置であり、中間転写ベルト105を搬送するベルト搬送装置100を有している。このベルト搬送装置100において、移動部材Eとしての中間転写ベルト105は、駆動ローラR1、従動ローラR2、R3、R4に張架されており、モータ81が、この中間転写ベルト105(駆動ローラR1)を図中反時計回り(移動方向)に回転駆動する。また、上述した移動部材検出装置50が、中間転写ベルト105についての上記速度偏差ΔV及び実速度Vrなどの実速度情報を検出する。そして、図示しないモータ制御部が、この実速度情報に基づいて中間転写ベルト105が目標速度Vtで回転するようにモータ81を制御する。   The image forming apparatus 200 is an intermediate transfer belt type multi-color image forming apparatus, and includes a belt conveyance device 100 that conveys the intermediate transfer belt 105. In this belt conveying apparatus 100, an intermediate transfer belt 105 as a moving member E is stretched around a driving roller R1, driven rollers R2, R3, and R4, and a motor 81 is connected to the intermediate transfer belt 105 (driving roller R1). Is rotated counterclockwise (moving direction) in the figure. Further, the moving member detection device 50 described above detects actual speed information such as the speed deviation ΔV and the actual speed Vr regarding the intermediate transfer belt 105. A motor control unit (not shown) controls the motor 81 based on the actual speed information so that the intermediate transfer belt 105 rotates at the target speed Vt.

各感光体1Y、1M、1C、1Kは帯電器2Y、2M、2C、2Kにより均一に帯電され、その後、光走査装置20により画像情報に応じて強度変調された光ビームが露光され、静電潜像が形成される。各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに形成された静電潜像は、イエロー現像器4Y、マゼンタ現像器4M、シアン現像器4C、ブラック現像器4Kによって現像される。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として顕像化される。   Each of the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K is uniformly charged by the chargers 2Y, 2M, 2C, and 2K, and then the light beam whose intensity is modulated according to the image information is exposed by the optical scanning device 20, and is electrostatically charged. A latent image is formed. The electrostatic latent images formed on the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K are developed by the yellow developing device 4Y, the magenta developing device 4M, the cyan developing device 4C, and the black developing device 4K. That is, the toner image is visualized as a toner image of each color of yellow, magenta, cyan, and black.

上記の現像工程で顕像化された各感光体1Y、1M、1C、1K上のトナー像は、中間転写ベルト105に順次重ね合わせて一次転写される。そして、中間転写ベルト105上で重ね合わされた各色のトナー画像は、図示しない給紙部から給紙され、図示しない搬送手段を経て二次転写手段40の位置に搬送されて来た紙等の記録媒体に一括して二次転写される。そして、トナー画像が転写された記録媒体は搬送ベルト等の搬送手段41で定着手段30に搬送され、定着手段30によりトナー画像が記録媒体に定着されることで多色画像またはフルカラー画像が得られる。そして、定着後の記録媒体は図示しない排紙部や後処理装置等に排紙される。   The toner images on the photoconductors 1Y, 1M, 1C, and 1K that have been visualized in the above-described developing process are sequentially superimposed on the intermediate transfer belt 105 and primarily transferred. Then, the toner images of the respective colors superimposed on the intermediate transfer belt 105 are fed from a paper feeding unit (not shown), and are recorded on paper or the like that is conveyed to the position of the secondary transfer unit 40 via a conveyance unit (not shown). Secondary transfer is performed collectively on the medium. Then, the recording medium on which the toner image is transferred is conveyed to the fixing unit 30 by a conveying unit 41 such as a conveying belt, and the toner image is fixed on the recording medium by the fixing unit 30 to obtain a multicolor image or a full color image. . Then, the fixed recording medium is discharged to a discharge unit (not shown), a post-processing device, or the like.

また、トナー画像転写後の各感光体1Y、1M、1C、1Kはクリーニング手段5Y、5M、5C、5Kのクリーニング部材(ブレード、ブラシ等)によりクリーニングされて残留トナーが除去される。また、トナー画像転写後の中間転写ベルト105も、図示しないベルトクリーニング手段によりクリーニングされて残留トナーが除去される。   Further, the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K after the toner image transfer are cleaned by cleaning members (blades, brushes, and the like) of the cleaning units 5Y, 5M, 5C, and 5K, and residual toner is removed. Further, the intermediate transfer belt 105 after the toner image transfer is also cleaned by a belt cleaning unit (not shown) to remove residual toner.

なお、図6に示す画像形成装置200では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか1色の画像を形成する単色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか2色の画像を重ねて形成する2色モードを有する。また、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか3色の画像を重ねて形成する3色モード、上記のように4色の重ね画像を形成するフルカラーモードを有する。これらのモードを図示しない操作部にて指定して実行することで単色、多色、フルカラーの画像形成が可能である。   In the image forming apparatus 200 shown in FIG. 6, a single color mode for forming an image of any one color of yellow, magenta, cyan, and black, and an image of any two colors of yellow, magenta, cyan, and black are formed in an overlapping manner. Have two color modes. In addition, there is a three-color mode in which images of three colors of yellow, magenta, cyan, and black are superimposed and a full-color mode in which a superimposed image of four colors is formed as described above. By specifying and executing these modes with an operation unit (not shown), it is possible to form a single color, a multicolor, or a full color image.

図7に示す構成の多色対応の画像形成装置200Aでもよい。すなわちに、中間転写ベルトの代わりに紙等の記録媒体を担持搬送する移動部材Eとしての搬送ベルト106を用い、各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kから紙等の記録媒体に直接転写する方式の多色画像形成装置としてもよい。この直接転写方式の画像形成装置200Aでは、図7に示すように、紙等の記録媒体の進入経路が図6とは異なっている。搬送ベルト106により記録媒体を各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに向けて搬送するようになっている。   A multicolor image forming apparatus 200A configured as shown in FIG. 7 may be used. That is, instead of the intermediate transfer belt, a transfer belt 106 as a moving member E for carrying and transferring a recording medium such as paper is used, and the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K are directly transferred to a recording medium such as paper. A multi-color image forming apparatus may be used. In this direct transfer type image forming apparatus 200A, as shown in FIG. 7, the approach path of a recording medium such as paper is different from that in FIG. A recording medium is conveyed toward the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K by the conveyance belt 106.

また、画像形成装置200Aは、搬送ベルト106を搬送するベルト搬送装置100を有している。このベルト搬送装置100において、移動部材Eとしての搬送ベルト106は、駆動ローラR1、従動ローラR2に張架されており、モータ81が、この搬送ベルト106(駆動ローラR1)を図中反時計回り(移動方向)に回転駆動する。また、上述した移動部材検出装置50が、搬送ベルト106についての上記速度偏差ΔV及び実速度Vrなどの実速度情報を検出する。そして、図示しないモータ制御部が、この実速度情報に基づいて中間転写ベルト105が目標速度Vtで回転するようにモータ81を制御する。   Further, the image forming apparatus 200 </ b> A includes a belt conveyance device 100 that conveys the conveyance belt 106. In the belt conveying apparatus 100, a conveying belt 106 as a moving member E is stretched around a driving roller R1 and a driven roller R2, and a motor 81 rotates the conveying belt 106 (driving roller R1) counterclockwise in the drawing. It is driven to rotate in the (movement direction). Further, the moving member detection device 50 described above detects actual speed information such as the speed deviation ΔV and the actual speed Vr regarding the conveyor belt 106. A motor control unit (not shown) controls the motor 81 based on the actual speed information so that the intermediate transfer belt 105 rotates at the target speed Vt.

図7に示す画像形成装置200Aでも上記と同様に、各感光体1Y、1M、1C、1Kは帯電器2Y、2M、2C、2Kにより均一に帯電され、その後、光走査装置20により画像情報に応じて強度変調された光ビームが露光され、静電潜像が形成される。各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに形成された静電潜像は、イエロー現像器4Y、マゼンタ現像器4M、シアン現像器4C、ブラック現像器4Kによって現像される。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として顕像化される。   In the image forming apparatus 200A shown in FIG. 7 as well, each of the photoconductors 1Y, 1M, 1C, and 1K is uniformly charged by the chargers 2Y, 2M, 2C, and 2K, and then converted into image information by the optical scanning device 20. In response, the light beam whose intensity is modulated is exposed to form an electrostatic latent image. The electrostatic latent images formed on the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K are developed by the yellow developing device 4Y, the magenta developing device 4M, the cyan developing device 4C, and the black developing device 4K. That is, the toner image is visualized as a toner image of each color of yellow, magenta, cyan, and black.

そして、この現像工程にタイミングを合わせて図示しない給紙部から紙等の記録媒体が給紙され、図示しない搬送手段を経て搬送ベルト106に搬送されて搬送ベルト106に担持される。搬送ベルト106に担持された記録媒体は各感光体ドラム1Y、1M、1C、1Kに向けて搬送され、上記の現像工程で顕像化された各感光体1Y、1M、1C、1K上のトナー像は、転写手段6Y、6M、6C、6Kにより記録媒体に順次重ね合わせて転写される。そして、記録媒体上に転写された4色重ね合わせのトナー画像は定着手段30に搬送され、定着手段30によりトナー画像が記録媒体に定着されることで多色またはフルカラー画像が得られる。そして、定着後の記録媒体は図示しない排紙部や後処理装置等に排紙される。   Then, a recording medium such as paper is fed from a paper feeding unit (not shown) at the same timing as the developing process, and is conveyed to the conveyance belt 106 through a conveyance unit (not shown) and is carried on the conveyance belt 106. The recording medium carried on the conveyance belt 106 is conveyed toward the respective photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K, and the toner on each of the photosensitive bodies 1Y, 1M, 1C, and 1K that has been visualized in the above development process. The images are sequentially transferred onto the recording medium by transfer means 6Y, 6M, 6C, and 6K. Then, the four-color superimposed toner image transferred onto the recording medium is conveyed to the fixing unit 30, and the fixing unit 30 fixes the toner image on the recording medium, thereby obtaining a multicolor or full-color image. Then, the fixed recording medium is discharged to a discharge unit (not shown), a post-processing device, or the like.

また、トナー画像転写後の各感光体1Y、1M、1C、1Kはクリーニング手段5Y、5M、5C、5Kのクリーニング部材(ブレード、ブラシ等)によりクリーニングされて残留トナーが除去される。   Further, the photoreceptors 1Y, 1M, 1C, and 1K after the toner image transfer are cleaned by cleaning members (blades, brushes, and the like) of the cleaning units 5Y, 5M, 5C, and 5K, and residual toner is removed.

以上説明したように、画像形成装置200、200Aは、上述したベルト搬送装置100を有しているので、このベルト搬送装置100の移動部材検出装置50によって、中間転写ベルト105又は搬送ベルト106の実速度Vrを短時間で演算することができ、また、精度良く実速度Vrを検出することができ、そのため、その実速度Vr等の情報をモータ81にフィードバックすることでベルトの速度変動が略0になるように制御でき、その結果、画像の伸び縮みや色ずれが小さく抑制された高画質なカラー画像を提供することができる。また、定着装置として用いられるベルト状部材やローラ状部材についても、上記で説明した移動部材検出装置50を用いて速度変動を検出し、補正することも可能である。   As described above, since the image forming apparatuses 200 and 200A include the belt conveyance device 100 described above, the moving member detection device 50 of the belt conveyance device 100 causes the intermediate transfer belt 105 or the conveyance belt 106 to be used. The speed Vr can be calculated in a short time, and the actual speed Vr can be detected with high accuracy. For this reason, by feeding back information such as the actual speed Vr to the motor 81, the belt speed fluctuation becomes substantially zero. As a result, it is possible to provide a high-quality color image in which the expansion and contraction of the image and the color shift are suppressed to be small. Further, with respect to the belt-like member and the roller-like member used as the fixing device, it is also possible to detect and correct the speed fluctuation using the moving member detecting device 50 described above.

さらに、上記の中間転写ベルトや搬送ベルトの速度変動の検出結果を、光走査装置20による書込開始位置を補正する書込開始位置補正手段(例えば光走査装置20内に設けた液晶偏向素子)にフィードバックすることも可能である。液晶偏向素子は、液晶に印加する電圧によって、感光体に到達する光の位置を、感光体の回転方向と平行方向にずらすことができる。ベルトの速度変動が発生すると、各色画像の重ね合わせがずれたり、各色画像自体が伸びたり縮んだりするが、液晶偏向素子を用いることで、ベルトの速度変動の補正と同様に、各色トナー画像の形成位置や画像の伸び縮みを補正できるため、結果として色ずれや画像伸び縮みのない高画質な出力画像を得ることができる。   Further, a writing start position correcting unit (for example, a liquid crystal deflecting element provided in the optical scanning device 20) for correcting the writing start position by the optical scanning device 20 based on the detection result of the speed fluctuation of the intermediate transfer belt or the conveyance belt. It is also possible to provide feedback. The liquid crystal deflecting element can shift the position of light reaching the photoconductor in a direction parallel to the rotation direction of the photoconductor by a voltage applied to the liquid crystal. When the belt speed fluctuation occurs, the superposition of each color image shifts, or each color image itself expands or contracts. By using a liquid crystal deflecting element, the color toner image of each color image is corrected in the same manner as the correction of the belt speed fluctuation. Since the formation position and the expansion / contraction of the image can be corrected, it is possible to obtain a high-quality output image with no color shift or image expansion / contraction as a result.

上述した実施形態は、画像形成装置について説明するものであったが、本発明は、これに限定されるものではなく、搬送ベルトの速度検出を行う装置、一方向に移動する移動部材の速度検出が必要な装置、システムなどであれば、本発明を適用することができる。   The above-described embodiment has been described with respect to an image forming apparatus. However, the present invention is not limited to this, and a device that detects the speed of a conveyor belt and a speed detection of a moving member that moves in one direction. The present invention can be applied to any apparatus, system, etc. that require the above.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。   The present invention is not limited to the above embodiment. That is, various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

11,11′ エリアセンサ
11A A領域(撮像領域)
11B B領域(撮像領域)
111 シリコン基板(基板)
112 撮像素子
112A,112B 撮像素子
12A,12B 撮像レンズ
12A1,12B1,12C1 撮像レンズ
12A2,12B2,12C2 撮像レンズ
12A3,12B3,12C3 撮像レンズ
51A,51B 光源
52 画像取得手段
53 速度演算手段
14 エリアセンサ制御手段
141 シャッタ制御部
142 画像読み取り部
15 画像記憶部
151 画像分割部
152A Aメモリ
152B Bメモリ
E 移動部材
11, 11 'area sensor 11A A area (imaging area)
11B B area (imaging area)
111 Silicon substrate (substrate)
112 imaging device 112A, 112B imaging device 12A, 12B imaging lens 12A1, 12B1, 12C1 imaging lens 12A2, 12B2, 12C2 imaging lens 12A3, 12B3, 12C3 imaging lens 51A, 51B light source 52 image acquisition means 53 speed calculation means 14 area sensor control Means 141 Shutter control unit 142 Image reading unit 15 Image storage unit 151 Image division unit 152A A memory 152B B memory E Moving member

特許第4545580号公報Japanese Patent No. 4545580 特開2009−15240号公報JP 2009-15240 A 特開2010−55064号公報JP 2010-55064 A

Claims (6)

移動部材の検知位置に光ビームを照射する光源と、前記移動部材の検知位置から画像データを取得する画像取得手段と、前記画像データから前記移動部材の移動速度を算出する速度演算手段とを備えた移動部材検出装置であって、
前記画像取得手段は、一つの基板に形成された撮像素子上に少なくとも2つの撮像領域を有するエリアセンサと、前記移動部材の移動方向の2箇所の位置であるA位置とB位置とに対向配置されて前記エリアセンサの前記撮像領域にそれぞれ画像を結像する2つの撮像レンズと、設定されるタイミングにより前記エリアセンサによる画像データを取得するエリアセンサ制御手段とを備え、
前記画像取得手段は、前記A位置でA位置画像データを取得した後、前記移動部材がB位置に移動したときに、該B位置でB位置画像データを取得し、
前記速度演算手段は、前記A位置画像データと前記B位置画像データから、前記移動部材の移動速度を算出することを特徴とする移動部材検出装置。
A light source that irradiates the detection position of the moving member with a light beam; image acquisition means for acquiring image data from the detection position of the moving member; and speed calculation means for calculating the moving speed of the moving member from the image data. A moving member detecting device comprising:
The image acquisition means is disposed opposite to an area sensor having at least two imaging areas on an imaging element formed on one substrate, and A position and B position which are two positions in the moving direction of the moving member. Two imaging lenses that respectively form images in the imaging region of the area sensor, and area sensor control means for acquiring image data by the area sensor at a set timing,
The image acquisition means acquires B position image data at the B position when the moving member moves to the B position after acquiring the A position image data at the A position.
The moving member detecting device, wherein the speed calculating means calculates a moving speed of the moving member from the A position image data and the B position image data.
前記A位置とB位置とに対向配置された2つの撮像レンズは2つ以上のレンズを一体化したレンズ素子で構成されていることを特徴とする請求項1に記載の移動部材検出装置。   The moving member detection apparatus according to claim 1, wherein the two imaging lenses arranged to face the A position and the B position are configured by a lens element in which two or more lenses are integrated. 前記エリアセンサは、一枚のウェハに複数の撮像素子を一度に形成した該ウェハから切り出しすことで、前記一つの基板上に複数の撮像素子を備えて構成され、前記2つの撮像レンズは、前記一つの基板上の複数の撮像素子の間隔に合わせて位置を決められていることを特徴とする請求項1または2に記載の移動部材検出装置。   The area sensor is configured to include a plurality of image pickup devices on the one substrate by cutting out from the wafer in which a plurality of image pickup devices are formed on one wafer at a time. The moving member detection device according to claim 1, wherein the position is determined in accordance with the interval between the plurality of image pickup devices on the one substrate. 前記2つの撮像レンズの配置方向を行方向、該行方向に交差する方向を列方向とし、該行方向と列方向にマトリクス状に配置した4個以上のレンズを集積した前記2つの撮像レンズを含むレンズアレイを用いたことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか一項に記載の移動部材検出装置。   The two imaging lenses in which the arrangement direction of the two imaging lenses is a row direction, the direction intersecting the row direction is a column direction, and four or more lenses arranged in a matrix in the row direction and the column direction are integrated. The moving member detection apparatus according to any one of claims 1 to 3, wherein a lens array including the lens array is used. 前記移動部材が搬送ベルトであって、請求項1乃至4のいずれか一項に記載の移動部材検出装置を備えたことを特徴とするベルト搬送装置。   The belt conveyance device comprising the movement member detection device according to any one of claims 1 to 4, wherein the movement member is a conveyance belt. 前記ベルトが中間転写ベルトまたは搬送ベルトであって、請求項5に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。   An image forming apparatus comprising the belt conveyance device according to claim 5, wherein the belt is an intermediate transfer belt or a conveyance belt.
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