JP2011123085A - Detecting device and image-forming device - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detecting device for detecting movement information, which has excellent versatility without incurring high cost. <P>SOLUTION: A light source 11 is arranged on a +z side to a transfer belt 2040, and an illumination lens 12 converts light from the light source 11 to converging light, which has a converging point on a -z side to the transfer belt 2040, to guide it to the surface of the transfer belt 2040. Further, a light-receiving lens 14 is arranged on an optical path of light which is reflected by the surface of the transfer belt 2040, and has optically positive power. An image sensor 15 receives light, which passes through the light-receiving lens 14, and outputs image data. By this, the translation of a speckle pattern can be improved. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、検出装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、移動体の移動情報を検出する検出装置、及び該検出装置を備える画像形成装置に関する。   The present invention relates to a detection apparatus and an image forming apparatus, and more particularly to a detection apparatus that detects movement information of a moving body, and an image forming apparatus including the detection apparatus.

近年、多色のカラー画像を形成する画像形成装置は、高速化への要求に応えるため、複数の色(一般的には、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの4色)に対応した複数の感光体を並列に並べた、いわゆるタンデム方式が主流となってきている。   In recent years, an image forming apparatus that forms a multicolor image has a plurality of photosensitive colors corresponding to a plurality of colors (typically four colors of black, cyan, magenta, and yellow) in order to meet the demand for high speed. The so-called tandem system, in which the bodies are arranged in parallel, has become the mainstream.

このタンデム方式では、各感光体上でそれぞれ現像された色毎のトナー画像を、最終的に記録媒体(例えば、紙、プラスチックシート等)上で重ね合わせる必要がある。そして、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トナー画像を重ね合わせ、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。   In this tandem system, it is necessary to finally superimpose toner images for each color developed on each photoconductor on a recording medium (for example, paper, plastic sheet, etc.). In addition, as a system, a direct transfer system that directly superimposes on a recording medium and an intermediate transfer belt system that uses an intermediate transfer belt to superimpose toner images on the intermediate transfer belt and collectively transfer them to the recording medium. There are two methods.

そして、直接転写方式では記録媒体を搬送するための搬送ベルトを、中間転写ベルト方式では中間転写ベルトを、いずれも高精度で駆動しなければ、出力画像に色ずれが発生するおそれがある。   If the conveyance belt for conveying the recording medium in the direct transfer method and the intermediate transfer belt in the intermediate transfer belt method are not driven with high accuracy, color deviation may occur in the output image.

例えば、特許文献1には、複数のマークが連続して設けられた無端移動部材と、マークを検出して第1パルス信号を出力する第1マーク検出手段と、マークを検出して第2パルス信号を出力する第2マーク検出手段と、第1マーク検出手段と第2マーク検出手段を固定する共通の固定部材と、固定部材の温度変化による各パルス信号間の位相差への影響を打ち消すように温度補償を行う温度補償手段などを具備する無端移動部材駆動制御装置が開示されている。   For example, Patent Document 1 discloses an endless moving member in which a plurality of marks are continuously provided, first mark detection means for detecting a mark and outputting a first pulse signal, and detecting a mark and a second pulse. The second mark detecting means for outputting the signal, the common fixing member for fixing the first mark detecting means and the second mark detecting means, and the influence on the phase difference between the pulse signals due to the temperature change of the fixing member are canceled out. Discloses an endless moving member drive control device including temperature compensation means for performing temperature compensation.

また、特許文献2には、画像形成を行うために被印刷媒体を搬送する画像形成装置が開示されている。この画像形成装置は、被印刷媒体を搬送する搬送手段と、搬送手段を駆動する駆動手段と、搬送手段によって直接的又は間接的に移動される観測対象物と、観測対象物に可干渉性を有する光線を照射すると共に、観測対象物の表面にて反射された反射光を受光し、その受光した反射光に応じて、観測対象物の表面状態に関する信号を発する表面状態信号発生手段と、表面状態信号発生手段の発生した表面状態信号を時系列に比較することにより、観測対象物の移動量を求める移動量検出手段と、駆動手段によって前記搬送手段を駆動したときに移動する観測対象物の移動量の移動量検出手段による検出結果に基づいて、駆動手段を制御する制御手段とを備えている。   Patent Document 2 discloses an image forming apparatus that conveys a print medium for image formation. The image forming apparatus includes a conveying unit that conveys a printing medium, a driving unit that drives the conveying unit, an observation object that is directly or indirectly moved by the conveying unit, and a coherency with the observation object. A surface state signal generating means for irradiating the surface of the object to be observed and receiving reflected light reflected by the surface of the observation object, and generating a signal relating to the surface state of the object to be observed according to the received reflected light; By comparing the surface state signals generated by the state signal generation means in time series, the movement amount detection means for obtaining the movement amount of the observation object, and the observation object moving when the transport means is driven by the drive means Control means for controlling the drive means based on the detection result of the movement amount detection means.

また、特許文献3には、表面に投射され且つ複数の散乱光を生成するように高コヒーレント光のビームを発する光源と、散乱光の入射角を制限し、複数の回折光が互いに干渉して複数のスペックルを生成するように複数の回折光を生成する光制限要素と、スペックルを受けて第1のスペックル画像を発生する画像センサとを備えるスペックル画像形成装置が開示されている。このスペックル画像形成装置では、光制限要素と画像センサが表面に関して移動された後に、第2のスペックル画像が発生され、この移動の方向と距離は、第1のスペックル画像を第2のスペックル画像と比較することによって決定されるようになっている。   Further, Patent Document 3 discloses a light source that emits a beam of highly coherent light that is projected on the surface and generates a plurality of scattered light, and an incident angle of the scattered light is limited so that the plurality of diffracted lights interfere with each other. A speckle image forming apparatus is disclosed that includes a light limiting element that generates a plurality of diffracted lights so as to generate a plurality of speckles, and an image sensor that receives the speckles and generates a first speckle image. . In this speckle image forming apparatus, after the light limiting element and the image sensor are moved with respect to the surface, a second speckle image is generated, and the direction and distance of this movement is the same as the first speckle image and the second speckle image. It is determined by comparing with a speckle image.

しかしながら、例えば、中間転写ベルトの駆動制御装置として、特許文献1に開示されている無端移動部材駆動制御装置を適用しようとすると、中間転写ベルトに直接マークを形成する必要があり、量産性が悪く、大きなコストアップを招くという不都合があった。   However, for example, if an endless moving member drive control device disclosed in Patent Document 1 is applied as a drive control device for an intermediate transfer belt, it is necessary to form a mark directly on the intermediate transfer belt, resulting in poor mass productivity. There was a disadvantage that it caused a large cost increase.

また、特許文献2に開示されている画像形成装置では、光学系に関する具体的な記載がなく、また、検出誤差の補正方法についても記載がないため、実際の画像形成装置への適用は困難であった。   Further, in the image forming apparatus disclosed in Patent Document 2, there is no specific description about the optical system, and there is no description about the correction method of the detection error, so that it is difficult to apply to an actual image forming apparatus. there were.

また、特許文献3に開示されているスペックル画像形成装置では、実際の画像形成装置に適用したときに、要求される検出精度を満足させることが困難であった。さらに、回折光を生成する光制御要素を設けているために、表面からの散乱光を画像センサに導く光利用効率が悪いという不都合があった。   Further, the speckle image forming apparatus disclosed in Patent Document 3 has difficulty in satisfying the required detection accuracy when applied to an actual image forming apparatus. Furthermore, since the light control element that generates the diffracted light is provided, there is a disadvantage that the light utilization efficiency for guiding the scattered light from the surface to the image sensor is poor.

本発明は、かかる事情の下になされたもので、その第1の目的は、高コスト化を招くことなく、汎用性に優れた検出装置を提供することにある。   The present invention has been made under such circumstances, and a first object of the present invention is to provide a detection device having excellent versatility without causing an increase in cost.

また、本発明の第2の目的は、高品質の画像を形成することができる画像形成装置を提供することにある。   A second object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of forming a high quality image.

本発明は、第1の観点からすると、移動体の移動情報を検出する検出装置であって、前記移動体に対して一側に配置され、前記移動体を照明する光を射出する光源と;前記光源からの光を、前記移動体に対して他側に集光点をもつ収束光に変換し、前記移動体の表面に導く第1光学系と;前記移動体の表面で反射された光の光路上に配置され、光学的な正のパワーをもつ第2光学系と;前記第2光学系を介した光を受光し、画像データを出力するイメージセンサと;前記イメージセンサから出力される画像データに基づいて前記移動体の移動情報を算出する演算装置と;を備える検出装置である。   From a first viewpoint, the present invention is a detection device that detects movement information of a moving body, and is disposed on one side of the moving body, and a light source that emits light that illuminates the moving body; A first optical system that converts light from the light source into convergent light having a condensing point on the other side with respect to the moving body and guides it to the surface of the moving body; and light reflected by the surface of the moving body A second optical system that is disposed on the optical path of the optical system and has an optical positive power; an image sensor that receives light through the second optical system and outputs image data; and is output from the image sensor A calculation device that calculates movement information of the moving body based on image data.

本明細書では、「移動情報」は、移動距離、相対的な移動量、移動速度、及び移動速度の変化量を含む。   In this specification, “movement information” includes a movement distance, a relative movement amount, a movement speed, and a change amount of the movement speed.

これによれば、高コスト化を招くことなく、汎用性を向上させることが可能である。   According to this, versatility can be improved without increasing the cost.

本発明は、第2の観点からすると、互いに異なる色に対応する複数の像担持体と;前記複数の像担持体のそれぞれに対して、対応する色の画像情報に応じて変調された光束を走査し潜像を形成する光走査装置と;前記複数の像担持体に形成された各潜像に、対応する色のトナーをそれぞれ付着させ複数のトナー画像を生成する現像装置と;ベルト部材を含み、前記複数のトナー画像を重ね合わせて媒体に転写する転写装置と;前記ベルト部材の移動情報を検出する本発明の検出装置と;を備える画像形成装置である。   According to a second aspect of the present invention, a plurality of image carriers corresponding to different colors; and a light beam modulated according to image information of a corresponding color for each of the plurality of image carriers. An optical scanning device that scans to form a latent image; a developing device that generates a plurality of toner images by attaching toners of corresponding colors to the latent images formed on the plurality of image carriers; and a belt member. An image forming apparatus comprising: a transfer device that superimposes and transfers the plurality of toner images to a medium; and a detection device of the present invention that detects movement information of the belt member.

これによれば、本発明の検出装置を備えているため、結果として高品質の画像を形成することができる。   According to this, since the detection device of the present invention is provided, a high-quality image can be formed as a result.

本発明は、第3の観点からすると、シート状の媒体を移動させながら該媒体のシート面上に画像を形成する画像形成装置において、前記媒体の移動情報を検出する本発明の検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置である。   According to a third aspect of the present invention, in an image forming apparatus that forms an image on a sheet surface of a medium while moving the sheet-like medium, the detection apparatus of the present invention detects the movement information of the medium. An image forming apparatus characterized by the above.

これによれば、本発明の検出装置を備えているため、結果として高品質の画像を形成することができる。   According to this, since the detection device of the present invention is provided, a high-quality image can be formed as a result.

本発明の一実施形態に係るカラープリンタの概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of a color printer according to an embodiment of the present invention. 光走査装置の構成を説明するための図(その1)である。It is FIG. (1) for demonstrating the structure of an optical scanning device. 光走査装置の構成を説明するための図(その2)である。It is FIG. (2) for demonstrating the structure of an optical scanning device. 光走査装置の構成を説明するための図(その3)である。FIG. 6 is a third diagram for explaining the configuration of the optical scanning device; 光走査装置の構成を説明するための図(その4)である。FIG. 4 is a diagram (part 4) for explaining the configuration of the optical scanning device; 図6(A)及び図6(B)は、それぞれ液晶素子を説明するための図である。6A and 6B are diagrams for describing a liquid crystal element. 走査制御装置の構成を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the structure of a scanning control apparatus. 移動情報検出器の構成を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the structure of a movement information detector. スペックルパターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a speckle pattern. 図10(A)〜図10(D)は、それぞれ、相関ピークを説明するための図である。FIG. 10A to FIG. 10D are diagrams for explaining correlation peaks, respectively. wa及びwsを説明するための図である。It is a figure for demonstrating wa and ws. レーザ光の特性(収束度)が並進性に及ぼす影響を調べるのに用いた実験装置を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the experimental apparatus used in order to investigate the influence which the characteristic (convergence degree) of a laser beam has on translation. 収束度Aを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the convergence degree A. FIG. 収束度Eを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the convergence E. FIG. 収束度Bを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the convergence degree B. FIG. 収束度Cを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the convergence degree C. FIG. 収束度Dを説明するための図である。It is a figure for demonstrating the convergence degree D. FIG. 移動前(移動量0)のスペックルパターンの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the speckle pattern before a movement (movement amount 0). 収束度Aのときの相関ピーク値(相対値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (relative value) at the time of the convergence degree A. FIG. 収束度Bのときの相関ピーク値(相対値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (relative value) at the time of the convergence degree B. FIG. 収束度Cのときの相関ピーク値(相対値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (relative value) at the time of the convergence degree C. FIG. 収束度Dのときの相関ピーク値(相対値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (relative value) at the time of the convergence degree D. FIG. 収束度Eのときの相関ピーク値(相対値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (relative value) at the time of the convergence degree E. FIG. 収束度Aのときの相関ピーク値(規格化値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (normalization value) at the time of the convergence degree A. FIG. 収束度Bのときの相関ピーク値(規格化値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (normalization value) in the case of the convergence degree B. FIG. 収束度Cのときの相関ピーク値(規格化値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (normalization value) in the case of the convergence degree C. FIG. 収束度Dのときの相関ピーク値(規格化値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (normalization value) at the time of the convergence degree D. FIG. 収束度Eのときの相関ピーク値(規格化値)を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the correlation peak value (normalization value) at the time of the convergence degree E. FIG. Dbとρとの関係を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the relationship between Db and (rho). 図29の一部を拡大した図である。It is the figure which expanded a part of FIG. 時間的に隣接する2つのスペックルパターンから求めた移動量の一例である。It is an example of the movement amount calculated | required from two speckle patterns adjacent in time. カラープリンタの変形例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the modification of a color printer. 2次元移動情報の検出方法を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the detection method of two-dimensional movement information. 記録紙の表面に直接画像を形成する画像形成装置の概略構成を示す図である。1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus that directly forms an image on a surface of a recording sheet.

以下、本発明の一実施形態を図1〜図31に基づいて説明する。図1には、一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタ2000の概略構成が示されている。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a schematic configuration of a color printer 2000 as an image forming apparatus according to an embodiment.

このカラープリンタ2000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、光走査装置2010、4つの感光体ドラム(2030a、2030b、2030c、2030d)、4つのクリーニングユニット(2031a、2031b、2031c、2031d)、4つの帯電装置(2032a、2032b、2032c、2032d)、4つの現像ローラ(2033a、2033b、2033c、2033d)、4つのトナーカートリッジ(2034a、2034b、2034c、2034d)、転写ベルト2040、転写ローラ2042、定着ローラ2050、給紙コロ2054、レジストローラ対2056、排紙ローラ2058、給紙トレイ2060、排紙トレイ2070、通信制御装置2080、移動情報検出器2245及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置2090などを備えている。   The color printer 2000 is a tandem multi-color printer that forms a full-color image by superimposing four colors (black, cyan, magenta, and yellow), and includes an optical scanning device 2010, four photosensitive drums (2030a, 2030b, 2030c, 2030d), four cleaning units (2031a, 2031b, 2031c, 2031d), four charging devices (2032a, 2032b, 2032c, 2032d), four developing rollers (2033a, 2033b, 2033c, 2033d), 4 Toner cartridges (2034a, 2034b, 2034c, 2034d), transfer belt 2040, transfer roller 2042, fixing roller 2050, paper feed roller 2054, registration roller pair 2056, paper discharge roller 2058, paper feed tray 060, paper ejection tray 2070, a communication control device 2080, and a like movement information detector 2245 and the printer controller 2090 for totally controlling the above elements.

なお、ここでは、XYZ3次元直交座標系において、各感光体ドラムの長手方向に沿った方向をY軸方向、4つの感光体ドラムの配列方向に沿った方向をX軸方向として説明する。   In the following description, in the XYZ three-dimensional orthogonal coordinate system, the direction along the longitudinal direction of each photosensitive drum is defined as the Y-axis direction, and the direction along the arrangement direction of the four photosensitive drums is defined as the X-axis direction.

通信制御装置2080は、ネットワークなどを介した上位装置(例えばパソコン)との双方向の通信を制御する。   The communication control device 2080 controls bidirectional communication with a host device (for example, a personal computer) via a network or the like.

各感光体ドラムはいずれも、その表面に感光層が形成されている。すなわち、各感光体ドラムの表面がそれぞれ被走査面である。なお、各感光体ドラムは、不図示の回転機構により、図1における面内で矢印方向に回転するものとする。   Each photosensitive drum has a photosensitive layer formed on the surface thereof. That is, the surface of each photoconductive drum is a surface to be scanned. Each photosensitive drum is rotated in the direction of the arrow in the plane of FIG. 1 by a rotation mechanism (not shown).

感光体ドラム2030aの表面近傍には、感光体ドラム2030aの回転方向に沿って、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、クリーニングユニット2031aが配置されている。   A charging device 2032a, a developing roller 2033a, and a cleaning unit 2031a are disposed in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 2030a along the rotation direction of the photosensitive drum 2030a.

感光体ドラム2030a、帯電装置2032a、現像ローラ2033a、トナーカートリッジ2034a、及びクリーニングユニット2031aは、組として使用され、ブラックの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Kステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030a, the charging device 2032a, the developing roller 2033a, the toner cartridge 2034a, and the cleaning unit 2031a are used as a set and form an image forming station (hereinafter also referred to as “K station” for convenience) that forms a black image. Constitute.

感光体ドラム2030bの表面近傍には、感光体ドラム2030bの回転方向に沿って、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、クリーニングユニット2031bが配置されている。   A charging device 2032b, a developing roller 2033b, and a cleaning unit 2031b are arranged in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 2030b along the rotation direction of the photosensitive drum 2030b.

感光体ドラム2030b、帯電装置2032b、現像ローラ2033b、トナーカートリッジ2034b、及びクリーニングユニット2031bは、組として使用され、シアンの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Cステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030b, the charging device 2032b, the developing roller 2033b, the toner cartridge 2034b, and the cleaning unit 2031b are used as a set and form an image forming station (hereinafter also referred to as “C station” for convenience) that forms a cyan image. Constitute.

感光体ドラム2030cの表面近傍には、感光体ドラム2030cの回転方向に沿って、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、クリーニングユニット2031cが配置されている。   A charging device 2032c, a developing roller 2033c, and a cleaning unit 2031c are arranged in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 2030c along the rotation direction of the photosensitive drum 2030c.

感光体ドラム2030c、帯電装置2032c、現像ローラ2033c、トナーカートリッジ2034c、及びクリーニングユニット2031cは、組として使用され、マゼンタの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Mステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030c, the charging device 2032c, the developing roller 2033c, the toner cartridge 2034c, and the cleaning unit 2031c are used as a set, and form an image forming station (hereinafter also referred to as “M station” for convenience) that forms a magenta image. Constitute.

感光体ドラム2030dの表面近傍には、感光体ドラム2030dの回転方向に沿って、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、クリーニングユニット2031dが配置されている。   A charging device 2032d, a developing roller 2033d, and a cleaning unit 2031d are arranged in the vicinity of the surface of the photosensitive drum 2030d along the rotation direction of the photosensitive drum 2030d.

感光体ドラム2030d、帯電装置2032d、現像ローラ2033d、トナーカートリッジ2034d、及びクリーニングユニット2031dは、組として使用され、イエローの画像を形成する画像形成ステーション(以下では、便宜上「Yステーション」ともいう)を構成する。   The photosensitive drum 2030d, the charging device 2032d, the developing roller 2033d, the toner cartridge 2034d, and the cleaning unit 2031d are used as a set, and form an image forming station (hereinafter also referred to as “Y station” for convenience) that forms a yellow image. Constitute.

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面をそれぞれ均一に帯電させる。   Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum.

光走査装置2010は、上位装置からの多色の画像情報(ブラック画像情報、シアン画像情報、マゼンタ画像情報、イエロー画像情報)に基づいて、各色毎に変調された光束を、対応する帯電された感光体ドラムの表面にそれぞれ照射する。これにより、各感光体ドラムの表面では、光が照射された部分だけ電荷が消失し、画像情報に対応した潜像が各感光体ドラムの表面にそれぞれ形成される。ここで形成された潜像は、感光体ドラムの回転に伴って対応する現像ローラの方向に移動する。なお、この光走査装置2010の構成については後述する。   Based on the multicolor image information (black image information, cyan image information, magenta image information, yellow image information) from the higher-level device, the optical scanning device 2010 charges the light flux modulated for each color correspondingly. Irradiate each surface of the photosensitive drum. As a result, on the surface of each photoconductive drum, the charge disappears only in the portion irradiated with light, and a latent image corresponding to the image information is formed on the surface of each photoconductive drum. The latent image formed here moves in the direction of the corresponding developing roller as the photosensitive drum rotates. The configuration of the optical scanning device 2010 will be described later.

トナーカートリッジ2034aにはブラックトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033aに供給される。トナーカートリッジ2034bにはシアントナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033bに供給される。トナーカートリッジ2034cにはマゼンタトナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033cに供給される。トナーカートリッジ2034dにはイエロートナーが格納されており、該トナーは現像ローラ2033dに供給される。   The toner cartridge 2034a stores black toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033a. The toner cartridge 2034b stores cyan toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033b. The toner cartridge 2034c stores magenta toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033c. The toner cartridge 2034d stores yellow toner, and the toner is supplied to the developing roller 2033d.

各現像ローラは、回転に伴って、対応するトナーカートリッジからのトナーが、その表面に薄く均一に塗布される。そして、各現像ローラの表面のトナーは、対応する感光体ドラムの表面に接すると、該表面における光が照射された部分にだけ移行し、そこに付着する。すなわち、各現像ローラは、対応する感光体ドラムの表面に形成された潜像にトナーを付着させて顕像化させる。ここでトナーが付着した像(トナー画像)は、感光体ドラムの回転に伴って転写ベルト2040の方向に移動する。   As each developing roller rotates, the toner from the corresponding toner cartridge is thinly and uniformly applied to the surface thereof. Then, when the toner on the surface of each developing roller comes into contact with the surface of the corresponding photosensitive drum, the toner moves only to a portion irradiated with light on the surface and adheres to the surface. In other words, each developing roller causes toner to adhere to the latent image formed on the surface of the corresponding photosensitive drum so as to be visualized. Here, the toner-attached image (toner image) moves in the direction of the transfer belt 2040 as the photosensitive drum rotates.

イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナー画像は、所定のタイミングで転写ベルト2040上に順次転写され、重ね合わされてカラー画像が形成される。   The yellow, magenta, cyan, and black toner images are sequentially transferred onto the transfer belt 2040 at a predetermined timing, and are superimposed to form a color image.

転写ベルト2040は、ベルト本体、及び該ベルト本体の表面を覆っている光透過性部材を含んでいる。ベルト本体の表面は、微小な凹凸構造を有している。一方、光透過性部材の表面は、平坦である。なお、光透過性部材は、光学的に完全に透明である必要はなく、少しの光吸収があっても良い。   The transfer belt 2040 includes a belt main body and a light transmissive member covering the surface of the belt main body. The surface of the belt body has a fine uneven structure. On the other hand, the surface of the light transmissive member is flat. The light-transmitting member does not need to be optically completely transparent, and may have a slight light absorption.

この転写ベルト2040は、不図示の駆動モータによって移動している。   The transfer belt 2040 is moved by a drive motor (not shown).

給紙トレイ2060には記録紙が格納されている。この給紙トレイ2060の近傍には給紙コロ2054が配置されており、該給紙コロ2054は、記録紙を給紙トレイ2060から1枚づつ取り出し、レジストローラ対2056に搬送する。該レジストローラ対2056は、所定のタイミングで記録紙を転写ベルト2040と転写ローラ2042との間隙に向けて送り出す。これにより、転写ベルト2040上のカラー画像が記録紙に転写される。ここで転写された記録紙は、定着ローラ2050に送られる。   Recording paper is stored in the paper feed tray 2060. A paper feed roller 2054 is disposed in the vicinity of the paper feed tray 2060, and the paper feed roller 2054 takes out recording sheets one by one from the paper feed tray 2060 and conveys them to a pair of registration rollers 2056. The registration roller pair 2056 feeds the recording paper toward the gap between the transfer belt 2040 and the transfer roller 2042 at a predetermined timing. As a result, the color image on the transfer belt 2040 is transferred to the recording paper. The recording sheet transferred here is sent to the fixing roller 2050.

定着ローラ2050では、熱と圧力とが記録紙に加えられ、これによってトナーが記録紙上に定着される。ここで定着された記録紙は、排紙ローラ2058を介して排紙トレイ2070に送られ、排紙トレイ2070上に順次スタックされる。   In the fixing roller 2050, heat and pressure are applied to the recording paper, whereby the toner is fixed on the recording paper. The recording paper fixed here is sent to a paper discharge tray 2070 via a paper discharge roller 2058 and is sequentially stacked on the paper discharge tray 2070.

各クリーニングユニットは、対応する感光体ドラムの表面に残ったトナー(残留トナー)を除去する。残留トナーが除去された感光体ドラムの表面は、再度対応する帯電装置に対向する位置に戻る。   Each cleaning unit removes toner (residual toner) remaining on the surface of the corresponding photosensitive drum. The surface of the photosensitive drum from which the residual toner has been removed returns to the position facing the corresponding charging device again.

移動情報検出器2245は、転写ベルト2040の−X側に配置され、転写ベルト2040の移動情報(ここでは、移動量及び移動速度)を検出するために設けられている。検出結果は、プリンタ制御装置2090に通知される。なお、この移動情報検出器2245の詳細については後述する。   The movement information detector 2245 is disposed on the −X side of the transfer belt 2040 and is provided to detect movement information (here, movement amount and movement speed) of the transfer belt 2040. The detection result is notified to the printer control device 2090. Details of the movement information detector 2245 will be described later.

プリンタ制御装置2090は、例えば、ジョブ中に、移動情報検出器2245を用いた転写ベルト2040の移動情報検出処理をリアルタイムに行う。そして、その検出結果に基づいて、転写ベルト2040の駆動モータをリアルタイムでフィードバック制御する。   For example, the printer control device 2090 performs a movement information detection process of the transfer belt 2040 using the movement information detector 2245 in real time during a job. Based on the detection result, the drive motor of the transfer belt 2040 is feedback-controlled in real time.

次に、前記光走査装置2010の構成について説明する。   Next, the configuration of the optical scanning device 2010 will be described.

光走査装置2010は、一例として図2〜図5に示されるように、2つの光源(2200a、2200b)、2つのカップリングレンズ(2201a、2201b)、2つの開口板(2202a、2202b)、2つの光束分割プリズム(2203a、2203b)、4つの液晶素子(2211a、2211b、2211c、2211d)、4つのシリンドリカルレンズ(2204a、2204b、2204c、2204d)、ポリゴンミラー2104、4つのfθレンズ(2105a、2105b、2105c、2105d)、8つの折り返しミラー(2106a、2106b、2106c、2106d、2108a、2108b、2108c、2108d)、4つのトロイダルレンズ(2107a、2107b、2107c、2107d)、4つの光検知センサ(2205a、2205b、2205c、2205d)、4つの光検知用ミラー(2207a、2207b、2207c、2207d)、及び走査制御装置30(図7参照)などを備えている。そして、これらは、光学ハウジング2300(図2〜図4では図示省略、図5参照)の所定位置に組み付けられている。   2 to 5 as an example, the optical scanning device 2010 includes two light sources (2200a, 2200b), two coupling lenses (2201a, 2201b), two aperture plates (2202a, 2202b), 2 Two beam splitting prisms (2203a, 2203b), four liquid crystal elements (2211a, 2211b, 2211c, 2211d), four cylindrical lenses (2204a, 2204b, 2204c, 2204d), polygon mirror 2104, four fθ lenses (2105a, 2105b) 2105c, 2105d), 8 folding mirrors (2106a, 2106b, 2106c, 2106d, 2108a, 2108b, 2108c, 2108d), 4 toroidal lenses (2107a, 2107b, 2107c, 2107d) , Four light detection sensor (2205a, 2205b, 2205c, 2205d), and includes four light detection mirror (2207a, 2207b, 2207c, 2207d), and the scanning controller 30 and the like (see FIG. 7). These are assembled at predetermined positions of the optical housing 2300 (not shown in FIGS. 2 to 4, see FIG. 5).

また、カップリングレンズ2201aの光軸に沿った方向を「w1方向」、カップリングレンズ2201bの光軸に沿った方向を「w2方向」とする。さらに、Z軸方向及びw1方向のいずれにも直交する方向を「m1方向」、Z軸方向及びw2方向のいずれにも直交する方向を「m2方向」とする。   Also, the direction along the optical axis of the coupling lens 2201a is referred to as “w1 direction”, and the direction along the optical axis of the coupling lens 2201b is referred to as “w2 direction”. Furthermore, a direction orthogonal to both the Z-axis direction and the w1 direction is referred to as “m1 direction”, and a direction orthogonal to both the Z-axis direction and the w2 direction is referred to as “m2 direction”.

なお、以下では、便宜上、主走査方向に対応する方向を「主走査対応方向」と略述し、副走査方向に対応する方向を「副走査対応方向」と略述する。   In the following, for convenience, the direction corresponding to the main scanning direction is abbreviated as “main scanning corresponding direction”, and the direction corresponding to the sub scanning direction is abbreviated as “sub scanning corresponding direction”.

光源2200aにおける主走査対応方向は「m1方向」であり、副走査対応方向はZ軸方向と同じ方向である。また、光源2200bにおける主走査対応方向は「m2方向」であり、副走査対応方向はZ軸方向と同じ方向である。   The main scanning corresponding direction in the light source 2200a is the “m1 direction”, and the sub-scanning corresponding direction is the same direction as the Z-axis direction. Further, the main scanning corresponding direction in the light source 2200b is the “m2 direction”, and the sub-scanning corresponding direction is the same direction as the Z-axis direction.

光源2200aと光源2200bは、X軸方向に関して離れた位置に配置されている。   The light source 2200a and the light source 2200b are arranged at positions separated from each other in the X-axis direction.

カップリングレンズ2201aは、光源2200aから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201a is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200a, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

カップリングレンズ2201bは、光源2200bから射出された光束の光路上に配置され、該光束を略平行光束とする。   The coupling lens 2201b is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 2200b, and makes the light beam a substantially parallel light beam.

開口板2202aは、開口部を有し、カップリングレンズ2201aを介した光束を整形する。   The aperture plate 2202a has an aperture and shapes the light beam that has passed through the coupling lens 2201a.

開口板2202bは、開口部を有し、カップリングレンズ2201bを介した光束を整形する。   The aperture plate 2202b has an aperture and shapes the light beam that has passed through the coupling lens 2201b.

各光束分割プリズムは、入射光束の半分を透過させ、残りを反射するハーフミラー面と、該ハーフミラー面で反射された光束の光路上にハーフミラー面に平行に配置されたミラー面とを有している。すなわち、各光束分割プリズムは、入射光束を互いに平行な2つの光束に分割する。ここでは、光源2200aからの光束が光束分割プリズム2203aに入射し、光源2200bからの光束が光束分割プリズム2203bに入射する。   Each light beam splitting prism has a half mirror surface that transmits half of the incident light beam and reflects the remaining light beam, and a mirror surface that is arranged in parallel with the half mirror surface on the optical path of the light beam reflected by the half mirror surface. is doing. That is, each light beam splitting prism splits an incident light beam into two parallel light beams. Here, the light beam from the light source 2200a enters the light beam splitting prism 2203a, and the light beam from the light source 2200b enters the light beam splitting prism 2203b.

各液晶素子は、出力画像における色ずれを抑制するのに用いられる。   Each liquid crystal element is used to suppress color misregistration in the output image.

各液晶素子は、印加電圧に応じて、入射光をZ軸方向に関して偏向することができる。各液晶素子は、2枚の透明なガラス板の間に液晶が封入された構成であり、一例として図6(A)に示されるように、一方のガラス板の表面の上下に電極が形成されている。この電極間に電位差が与えられると、一例として図6(B)に示されるように、Z軸方向に関して電位の傾斜が発生し、それに応じて液晶の配向が変化し、その結果、Z軸方向に関して屈折率の傾斜が発生する。これにより、プリズムと同様に光の射出軸をZ軸方向に関してわずかに傾けることができる。なお、液晶としては誘電異方性を有するネマティック液晶等が用いられる。   Each liquid crystal element can deflect incident light with respect to the Z-axis direction in accordance with an applied voltage. Each liquid crystal element has a configuration in which liquid crystal is sealed between two transparent glass plates. As an example, as shown in FIG. 6A, electrodes are formed above and below the surface of one glass plate. . When a potential difference is applied between the electrodes, as shown in FIG. 6B as an example, a potential gradient occurs in the Z-axis direction, and the orientation of the liquid crystal changes accordingly. As a result, the Z-axis direction is changed. A refractive index gradient occurs. Thereby, like the prism, the light emission axis can be slightly tilted with respect to the Z-axis direction. As the liquid crystal, nematic liquid crystal having dielectric anisotropy is used.

図2に戻り、液晶素子2211aは、光束分割プリズム2203aからの2つの光束のうち−Z側の光束の光路上に配置され、該光束をZ軸方向及びw1方向のいずれにも平行な面内で偏向することができる。   Returning to FIG. 2, the liquid crystal element 2211 a is arranged on the optical path of the −Z side light beam of the two light beams from the light beam splitting prism 2203 a, and the light beam is in a plane parallel to both the Z-axis direction and the w1 direction. Can be deflected.

液晶素子2211bは、光束分割プリズム2203aからの2つの光束のうち+Z側の光束の光路上に配置され、該光束をZ軸方向及びw1方向のいずれにも平行な面内で偏向することができる。   The liquid crystal element 2211b is disposed on the optical path of the + Z side light beam out of the two light beams from the light beam splitting prism 2203a, and can deflect the light beam in a plane parallel to both the Z-axis direction and the w1 direction. .

液晶素子2211cは、光束分割プリズム2203bからの2つの光束のうち+Z側の光束の光路上に配置され、該光束をZ軸方向及びw2方向のいずれにも平行な面内で偏向することができる。   The liquid crystal element 2211c is disposed on the optical path of the + Z side light beam out of the two light beams from the light beam splitting prism 2203b, and can deflect the light beam in a plane parallel to both the Z-axis direction and the w2 direction. .

液晶素子2211dは、光束分割プリズム2203bからの2つの光束のうち−Z側の光束の光路上に配置され、該光束をZ軸方向及びw2方向のいずれにも平行な面内で偏向することができる。   The liquid crystal element 2211d is disposed on the optical path of the −Z side light beam out of the two light beams from the light beam splitting prism 2203b, and can deflect the light beam in a plane parallel to both the Z-axis direction and the w2 direction. it can.

シリンドリカルレンズ2204aは、液晶素子2211aからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。   The cylindrical lens 2204a is disposed on the optical path of the light beam from the liquid crystal element 2211a, and forms an image of the light beam in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the Z-axis direction.

シリンドリカルレンズ2204bは、液晶素子2211bからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。   The cylindrical lens 2204b is disposed on the optical path of the light beam from the liquid crystal element 2211b, and forms an image of the light beam in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the Z-axis direction.

シリンドリカルレンズ2204cは、液晶素子2211cからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。   The cylindrical lens 2204c is disposed on the optical path of the light beam from the liquid crystal element 2211c, and forms an image of the light beam in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the Z-axis direction.

シリンドリカルレンズ2204dは、液晶素子2211dからの光束の光路上に配置され、該光束をポリゴンミラー2104の偏向反射面近傍にZ軸方向に関して結像する。   The cylindrical lens 2204d is disposed on the optical path of the light beam from the liquid crystal element 2211d, and forms an image of the light beam in the vicinity of the deflection reflection surface of the polygon mirror 2104 in the Z-axis direction.

ポリゴンミラー2104は、Z軸に平行な軸回りに回転する2段構造の4面鏡を有し、各鏡がそれぞれ偏向反射面となる。そして、1段目(下段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204aからの光束及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束がそれぞれ偏向され、2段目(上段)の4面鏡ではシリンドリカルレンズ2204bからの光束及びシリンドリカルレンズ2204cからの光束がそれぞれ偏向されるように配置されている。なお、1段目の4面鏡及び2段目の4面鏡は、互いに位相が45°ずれて回転し、書き込み走査は1段目と2段目とで交互に行われる。   The polygon mirror 2104 has a four-stage mirror having a two-stage structure that rotates about an axis parallel to the Z axis, and each mirror serves as a deflecting reflection surface. The light beam from the cylindrical lens 2204a and the light beam from the cylindrical lens 2204d are deflected by the first-stage (lower) tetrahedral mirror, respectively, and the light beam from the cylindrical lens 2204b and the cylindrical light are deflected by the second-stage (upper) tetrahedral mirror. It arrange | positions so that the light beam from the lens 2204c may be deflected, respectively. Note that the first-stage tetrahedral mirror and the second-stage tetrahedral mirror rotate with a phase shift of 45 °, and writing scanning is alternately performed in the first and second stages.

ここでは、シリンドリカルレンズ2204a及びシリンドリカルレンズ2204bからの光束はポリゴンミラー2104の−X側に偏向され、シリンドリカルレンズ2204c及びシリンドリカルレンズ2204dからの光束はポリゴンミラー2104の+X側に偏向される。   Here, the light beams from the cylindrical lens 2204 a and the cylindrical lens 2204 b are deflected to the −X side of the polygon mirror 2104, and the light beams from the cylindrical lens 2204 c and the cylindrical lens 2204 d are deflected to the + X side of the polygon mirror 2104.

各fθレンズはそれぞれ、ポリゴンミラー2104の回転に伴って、対応する感光体ドラム面上で光スポットが主走査方向に等速で移動するようなパワーを有する非円弧面形状を有している。   Each fθ lens has a non-arc surface shape having such a power that the light spot moves at a constant speed in the main scanning direction on the corresponding photosensitive drum surface as the polygon mirror 2104 rotates.

fθレンズ2105a及びfθレンズ2105bは、ポリゴンミラー2104の−X側に配置され、fθレンズ2105c及びfθレンズ2105dは、ポリゴンミラー2104の+X側に配置されている。   The fθ lens 2105a and the fθ lens 2105b are disposed on the −X side of the polygon mirror 2104, and the fθ lens 2105c and the fθ lens 2105d are disposed on the + X side of the polygon mirror 2104.

そして、fθレンズ2105aとfθレンズ2105bはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105aは1段目の4面鏡に対向し、fθレンズ2105bは2段目の4面鏡に対向している。また、fθレンズ2105cとfθレンズ2105dはZ軸方向に積層され、fθレンズ2105cは2段目の4面鏡に対向し、fθレンズ2105dは1段目の4面鏡に対向している。   The fθ lens 2105a and the fθ lens 2105b are stacked in the Z-axis direction, the fθ lens 2105a is opposed to the first-stage tetrahedral mirror, and the fθ lens 2105b is opposed to the second-stage tetrahedral mirror. Further, the fθ lens 2105c and the fθ lens 2105d are stacked in the Z-axis direction, the fθ lens 2105c is opposed to the second-stage tetrahedral mirror, and the fθ lens 2105d is opposed to the first-stage tetrahedral mirror.

そこで、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204aからの光束は、fθレンズ2105a、折返しミラー2106a、トロイダルレンズ2107a、及び折返しミラー2108aを介して、感光体ドラム2030aに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030aの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030a上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030aでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030aの回転方向が、感光体ドラム2030aでの「副走査方向」である。   Therefore, the light beam from the cylindrical lens 2204a deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated onto the photosensitive drum 2030a through the fθ lens 2105a, the folding mirror 2106a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirror 2108a, thereby forming a light spot. The This light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030a as the polygon mirror 2104 rotates. That is, the photosensitive drum 2030a is scanned. The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030a, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030a is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030a.

また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204bからの光束は、fθレンズ2105b、折り返しミラー2106b、トロイダルレンズ2107b、及び折返しミラー2108bを介して、感光体ドラム2030bに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030bの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030b上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030bでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030bの回転方向が、感光体ドラム2030bでの「副走査方向」である。   The light beam from the cylindrical lens 2204b deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated onto the photosensitive drum 2030b through the fθ lens 2105b, the folding mirror 2106b, the toroidal lens 2107b, and the folding mirror 2108b, and a light spot is formed. The This light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030b as the polygon mirror 2104 rotates. That is, the photosensitive drum 2030b is scanned. The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030b, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030b is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030b.

また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204cからの光束は、fθレンズ2105c、折り返しミラー2106c、トロイダルレンズ2107c、及び折返しミラー2108cを介して、感光体ドラム2030cに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030cの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030c上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030cでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030cの回転方向が、感光体ドラム2030cでの「副走査方向」である。   The light beam from the cylindrical lens 2204c deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated to the photosensitive drum 2030c through the fθ lens 2105c, the folding mirror 2106c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirror 2108c, and a light spot is formed. The This light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030c as the polygon mirror 2104 rotates. That is, the photosensitive drum 2030c is scanned. The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030c, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030c is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030c.

また、ポリゴンミラー2104で偏向されたシリンドリカルレンズ2204dからの光束は、fθレンズ2105d、折り返しミラー2106d、トロイダルレンズ2107d、及び折り返しミラー2108dを介して、感光体ドラム2030dに照射され、光スポットが形成される。この光スポットは、ポリゴンミラー2104の回転に伴って感光体ドラム2030dの長手方向に移動する。すなわち、感光体ドラム2030d上を走査する。このときの光スポットの移動方向が、感光体ドラム2030dでの「主走査方向」であり、感光体ドラム2030dの回転方向が、感光体ドラム2030dでの「副走査方向」である。   The light beam from the cylindrical lens 2204d deflected by the polygon mirror 2104 is irradiated onto the photosensitive drum 2030d through the fθ lens 2105d, the folding mirror 2106d, the toroidal lens 2107d, and the folding mirror 2108d, thereby forming a light spot. The This light spot moves in the longitudinal direction of the photosensitive drum 2030d as the polygon mirror 2104 rotates. That is, the photosensitive drum 2030d is scanned. The moving direction of the light spot at this time is the “main scanning direction” on the photosensitive drum 2030d, and the rotational direction of the photosensitive drum 2030d is the “sub-scanning direction” on the photosensitive drum 2030d.

なお、各折り返しミラーは、ポリゴンミラー2104から各感光体ドラムに至る各光路長が互いに一致するとともに、各感光体ドラムにおける光束の入射位置及び入射角がいずれも互いに等しくなるように、それぞれ配置されている。また、各折り返しミラーは、それぞれミラー保持部材(図示省略)に保持されて、光学ハウジング2300に固定されている。   Each folding mirror is arranged so that the optical path lengths from the polygon mirror 2104 to each photosensitive drum coincide with each other, and the incident position and the incident angle of the light flux on each photosensitive drum are equal to each other. ing. Each folding mirror is held by a mirror holding member (not shown) and fixed to the optical housing 2300.

また、シリンドリカルレンズとそれに対応するトロイダルレンズとにより、偏向点とそれに対応する感光体ドラム表面とを副走査方向に共役関係とする面倒れ補正光学系が構成されている。   Further, the cylindrical lens and the corresponding toroidal lens constitute a surface tilt correction optical system in which the deflection point and the corresponding photosensitive drum surface are conjugated in the sub-scanning direction.

ポリゴンミラー2104と各感光体ドラムとの間の光路上に配置される光学系は、走査光学系とも呼ばれている。本実施形態では、fθレンズ2105aとトロイダルレンズ2107aと折り返しミラー(2106a、2108a)とからKステーションの走査光学系が構成されている。また、fθレンズ2105bとトロイダルレンズ2107bと折り返しミラー(2106b、2108b)とからCステーションの走査光学系が構成されている。そして、fθレンズ2105cとトロイダルレンズ2107cと折り返しミラー(2106c、2108c)とからMステーションの走査光学系が構成されている。さらに、fθレンズ2105dとトロイダルレンズ2107dと折り返しミラー(2106d、2108d)とからYステーションの走査光学系が構成されている。   An optical system disposed on the optical path between the polygon mirror 2104 and each photosensitive drum is also called a scanning optical system. In this embodiment, a scanning optical system of the K station is configured by the fθ lens 2105a, the toroidal lens 2107a, and the folding mirrors (2106a and 2108a). Further, the scanning optical system of the C station is composed of the fθ lens 2105b, the toroidal lens 2107b, and the folding mirrors (2106b, 2108b). The f-theta lens 2105c, the toroidal lens 2107c, and the folding mirrors (2106c, 2108c) constitute an M station scanning optical system. Further, a scanning optical system of the Y station is configured by the fθ lens 2105d, the toroidal lens 2107d, and the folding mirrors (2106d and 2108d).

光検知センサ2205aには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Kステーションの走査光学系を介した光束のうち一回の光走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207aを介して入射する。   In the light detection sensor 2205a, a part of the light beam before the start of writing in one light scanning out of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the K station passes through the light detection mirror 2207a. Incident.

光検知センサ2205bには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Cステーションの走査光学系を介した光束のうち一回の光走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207bを介して入射する。   In the light detection sensor 2205b, a part of the light beam which is deflected by the polygon mirror 2104 and before the start of writing in one light scan out of the light beam which passes through the scanning optical system of the C station passes through the light detection mirror 2207b. Incident.

光検知センサ2205cには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Mステーションの走査光学系を介した光束のうち一回の光走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207cを介して入射する。   In the light detection sensor 2205c, a part of the light beam which is deflected by the polygon mirror 2104 and passes through the scanning optical system of the M station and before the start of writing in one light scanning is transmitted through the light detection mirror 2207c. Incident.

光検知センサ2205dには、ポリゴンミラー2104で偏向され、Yステーションの走査光学系を介した光束のうち一回の光走査における書き込み開始前の光束の一部が、光検知用ミラー2207dを介して入射する。   The light detection sensor 2205d receives a part of the light beam before the start of writing in one light scanning out of the light beam deflected by the polygon mirror 2104 and passed through the scanning optical system of the Y station via the light detection mirror 2207d. Incident.

各光検知センサはいずれも、受光量に応じた信号(光電変換信号)を出力する。   Each of the light detection sensors outputs a signal (photoelectric conversion signal) corresponding to the amount of received light.

走査制御装置30は、一例として図7に示されるように、CPU210、フラッシュメモリ211、RAM212、液晶素子駆動回路213、IF(インターフェース)214、画素クロック生成回路215、画像処理回路216、書込制御回路219、及び光源駆動回路221などを有している。なお、図7における矢印は、代表的な信号や情報の流れを示すものであり、各ブロックの接続関係の全てを表すものではない。   As shown in FIG. 7 as an example, the scanning control device 30 includes a CPU 210, a flash memory 211, a RAM 212, a liquid crystal element driving circuit 213, an IF (interface) 214, a pixel clock generation circuit 215, an image processing circuit 216, a writing control. A circuit 219, a light source driving circuit 221, and the like. Note that the arrows in FIG. 7 indicate the flow of typical signals and information, and do not represent all the connection relationships of the blocks.

IF(インターフェース)214は、プリンタ制御装置2090との双方向の通信を制御する通信インターフェースである。上位装置からの画像データは、IF(インターフェース)214を介して供給される。   An IF (interface) 214 is a communication interface that controls bidirectional communication with the printer control apparatus 2090. Image data from the host device is supplied via an IF (interface) 214.

画素クロック生成回路215は、各ステーションの画素クロック信号を生成する。   The pixel clock generation circuit 215 generates a pixel clock signal for each station.

画像処理回路216は、プリンタ制御装置2090を介して上位装置から受信した各画像情報をラスター展開するとともに、所定の中間調処理などを行った後、各画素の階調を表す画像データを作成する。   The image processing circuit 216 raster-develops each piece of image information received from the host device via the printer control device 2090, and after performing predetermined halftone processing, creates image data representing the gradation of each pixel. .

書込制御回路219は、各光検知センサの出力信号から走査開始のタイミングを検知すると、画像処理回路216からの画像データ、及び画素クロック生成回路215からの画素クロック信号に基づいて、各ステーションのパルス変調信号を生成する。   When the writing control circuit 219 detects the scanning start timing from the output signal of each photodetection sensor, the writing control circuit 219 detects the timing of each station based on the image data from the image processing circuit 216 and the pixel clock signal from the pixel clock generation circuit 215. A pulse modulation signal is generated.

光源駆動回路221は、書込制御回路219からの各パルス変調信号に基づいて各光源を駆動する。   The light source driving circuit 221 drives each light source based on each pulse modulation signal from the writing control circuit 219.

液晶素子駆動回路213は、CPU210の指示により、指定された液晶素子に電圧を印加する。   The liquid crystal element driving circuit 213 applies a voltage to the designated liquid crystal element in accordance with an instruction from the CPU 210.

フラッシュメモリ211には、CPU210にて解読可能なコードで記述された各種プログラム、プログラムの実行に用いられる各種データなどが格納されている。   The flash memory 211 stores various programs described in codes readable by the CPU 210, various data used for executing the programs, and the like.

RAM212は、作業用のメモリである。   The RAM 212 is a working memory.

CPU210は、フラッシュメモリ211に格納されているプログラムに従って動作し、光走査装置2010の全体を制御する。   The CPU 210 operates according to a program stored in the flash memory 211 and controls the entire optical scanning device 2010.

例えば、CPU210は、プリンタ制御装置2090からのスポット位置の補正要求に応じて、液晶素子への印加電圧を決定し、液晶素子駆動回路213に通知する。   For example, the CPU 210 determines a voltage applied to the liquid crystal element in response to a spot position correction request from the printer control apparatus 2090 and notifies the liquid crystal element drive circuit 213 of the applied voltage.

次に、前記移動情報検出器2245について説明する。   Next, the movement information detector 2245 will be described.

この移動情報検出器2245は、一例として図8に示されるように、光源11、照明用レンズ12、開口部材13、受光用レンズ14、イメージセンサ15、及び処理回路16などを備えている。   As shown in FIG. 8 as an example, the movement information detector 2245 includes a light source 11, an illumination lens 12, an aperture member 13, a light receiving lens 14, an image sensor 15, a processing circuit 16, and the like.

ここでは、便宜上、転写ベルト2040の表面に直交する方向をz軸方向、転写ベルト2040の移動方向をx軸方向、z軸方向及びx軸方向のいずれにも直交する方向をy軸方向として説明する。   Here, for convenience, the direction orthogonal to the surface of the transfer belt 2040 is described as the z-axis direction, and the movement direction of the transfer belt 2040 is described as the x-axis direction, and the direction orthogonal to any of the z-axis direction and the x-axis direction is described as the y-axis direction. To do.

図8では、転写ベルト2040の+z側の面が表面である。   In FIG. 8, the surface on the + z side of the transfer belt 2040 is the surface.

光源11は、転写ベルト2040の+z側に配置され、z軸方向に対して−y側に傾斜した方向から、転写ベルト2040の表面(以下では、便宜上、「ベルト面」と略述する。)に向けてレーザ光を射出する。   The light source 11 is disposed on the + z side of the transfer belt 2040, and from the direction inclined to the −y side with respect to the z-axis direction (hereinafter, abbreviated as “belt surface” for convenience). A laser beam is emitted toward

照明用レンズ12は、光源11から射出された光束の光路上に配置され、該光束が、転写ベルト2040よりも−z側の位置pで集光するような収束性を持った光束に変換する。そこで、ベルト面は、斜めから照明される。   The illumination lens 12 is disposed on the optical path of the light beam emitted from the light source 11 and converts the light beam into a convergent light beam that converges at a position p on the −z side of the transfer belt 2040. . Therefore, the belt surface is illuminated obliquely.

開口部材13は、開口を有し、ベルト面の+z側に配置されている。   The opening member 13 has an opening and is disposed on the + z side of the belt surface.

受光用レンズ14は、開口部材13の+z側であって、開口部材13の開口を通過した光束の光路上に配置され、正の光学的なパワーを有している。   The light receiving lens 14 is disposed on the + z side of the aperture member 13 on the optical path of the light beam that has passed through the aperture of the aperture member 13 and has a positive optical power.

イメージセンサ15は、受光用レンズ14の+z側に配置され、受光用レンズ14を介した光束を受光する。イメージセンサ15は、受光面がベルト面と平行になるように配置されている。   The image sensor 15 is disposed on the + z side of the light receiving lens 14 and receives the light beam that has passed through the light receiving lens 14. The image sensor 15 is disposed so that the light receiving surface is parallel to the belt surface.

イメージセンサ15は、1次元のイメージセンサであり、長手方向がx軸方向と一致するように配置されている。そして、イメージセンサ15としては、CCD(charge coupled device)、CMOS(complementary metal−oxide semiconductor)センサ、フォトダイオード(PD)アレイ等を用いることができる。   The image sensor 15 is a one-dimensional image sensor and is arranged so that the longitudinal direction coincides with the x-axis direction. The image sensor 15 may be a CCD (charge coupled device), a CMOS (complementary metal-oxide semiconductor) sensor, a photodiode (PD) array, or the like.

ここでは、受光用レンズ14及びイメージセンサ15は、ベルト面における照明領域の+z側に位置している。すなわち、イメージセンサ15の受光面は、ベルト面における照明領域と対向している。   Here, the light receiving lens 14 and the image sensor 15 are located on the + z side of the illumination area on the belt surface. That is, the light receiving surface of the image sensor 15 faces the illumination area on the belt surface.

ここでは、転写ベルト2040は、微小な凹凸構造を有しているベルト本体の表面が光透過性部材で覆われているため、ベルト面に入射した光は、大部分が光透過性部材を透過し、ベルト本体の表面で散乱される。この散乱光は、互いに干渉し合い、ベルト本体表面の凹凸に応じたスペックルパターンが形成される(図9参照)。イメージセンサ15は、このスペックルパターンを受光し、画像パターンとして出力する。   Here, in the transfer belt 2040, since the surface of the belt main body having a minute uneven structure is covered with a light transmissive member, most of the light incident on the belt surface is transmitted through the light transmissive member. And scattered on the surface of the belt body. The scattered light interferes with each other, and a speckle pattern corresponding to the unevenness of the belt body surface is formed (see FIG. 9). The image sensor 15 receives this speckle pattern and outputs it as an image pattern.

なお、イメージセンサ15の受光面とベルト面は、ほぼ共役関係にある。また、受光用レンズ14は、スペックルパターンをイメージセンサ15上に縮小して投影する。すなわち、受光用レンズ14は、いわゆる縮小光学系である。   Note that the light receiving surface of the image sensor 15 and the belt surface are substantially conjugate. Further, the light receiving lens 14 projects the speckle pattern on the image sensor 15 after being reduced. That is, the light receiving lens 14 is a so-called reduction optical system.

処理回路16は、プリンタ制御装置2090から移動情報検出の指示を受けると、光源11を点灯させるとともに、一定時間間隔でイメージセンサ15から画像データ(スペックルパターン)を取得する。そして、時間的に近接した2つのスペックルパターンの相互相関関数を算出し、該相互相関関数のピーク位置に基づいて、ベルト面の移動量を算出する(例えば、特開平4−50708号公報、特開平5−306908号公報参照)。   When receiving the movement information detection instruction from the printer control device 2090, the processing circuit 16 turns on the light source 11 and acquires image data (speckle pattern) from the image sensor 15 at regular time intervals. Then, a cross-correlation function between two speckle patterns that are close in time is calculated, and a moving amount of the belt surface is calculated based on the peak position of the cross-correlation function (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 4-50708, JP-A-5-306908).

さらに、処理回路16は、ベルト面の移動量からベルト面の移動速度を算出する。ここでの算出結果は、プリンタ制御装置2090に通知される。   Further, the processing circuit 16 calculates the moving speed of the belt surface from the moving amount of the belt surface. The calculation result here is notified to the printer control apparatus 2090.

ここで、2つのスペックルパターンから移動量を算出する演算について簡単に説明する。なお、2つのスペックルパターンをf1、f2、フーリエ変換をF[]、逆フーリエ変換をF−1[]とする。また、記号★は、相互相関関数を求める演算(以下では、「相互相関演算」と略述する)を意味し、は位相共役を意味する。 Here, the calculation for calculating the movement amount from the two speckle patterns will be briefly described. Note that the two speckle patterns are f1, f2, the Fourier transform is F [], and the inverse Fourier transform is F -1 []. Further, the symbol ★ means an operation for obtaining a cross-correlation function (hereinafter abbreviated as “cross-correlation operation”), and * means a phase conjugate.

f1★f2=F−1[F[f1]・F[f2]] ……(1) f1 * f2 * = F− 1 [F [f1] · F [f2] * ] (1)

上記(1)式におけるf1★f2は、相互相関演算によって得られる画像データであり、f1、f2が2次元画像であれば2次元のデータであり、f1、f2が1次元画像であれば1次元のデータである。 In the above equation (1), f1 * f2 * is image data obtained by cross-correlation calculation. If f1 and f2 are two-dimensional images, they are two-dimensional data, and if f1 and f2 are one-dimensional images. One-dimensional data.

f1★f2の画像データにおいて、最も急峻な相関ピーク位置(画像の中心が0)が、2つのスペックルパターンの位置ずれ量を表している。 In the image data of f1 * f2 * , the steepest correlation peak position (the center of the image is 0) represents the positional deviation amount between the two speckle patterns.

このような相互相関演算を用いた方法は、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2つのスペックルパターンの位置ずれ量を検出できる。   Since a method using such a cross-correlation calculation can use a fast Fourier transform, it is possible to detect the amount of misalignment between two speckle patterns with a relatively small calculation amount and high accuracy.

図10(A)及び図10(B)は、光散乱性を有する物体にレーザ光を当て、それをCMOSカメラで撮影したものである。図10(A)は、物体が移動する前、図10(B)は、物体が100μmだけ右に移動した後である。なお、CMOSカメラの前にレンズを配置し、物体表面とCMOSの表面を略共役にしている。また、撮影倍率を1倍としているため、相関ピークの位置より算出した2つのスペックルパターンの位置ずれ量と、物体の移動量とは一致する。   10A and 10B are images in which a laser beam is applied to an object having a light scattering property and photographed with a CMOS camera. FIG. 10A is before the object moves, and FIG. 10B is after the object is moved to the right by 100 μm. A lens is disposed in front of the CMOS camera so that the object surface and the CMOS surface are substantially conjugated. Further, since the photographing magnification is set to 1, the amount of displacement between the two speckle patterns calculated from the position of the correlation peak matches the amount of movement of the object.

図10(C)は、相互相関演算後の画像パターンであり、ブロードな強度分布の中に急峻な相関ピークが存在している。この相関ピークが、ブロードな強度分布の中に埋もれてしまうことはないが、ブロードな強度分布のピークの方が高くなることがあるため、最も急峻なピークの位置を探すことが重要である。   FIG. 10C shows an image pattern after the cross-correlation calculation, and a steep correlation peak exists in the broad intensity distribution. Although this correlation peak is not buried in the broad intensity distribution, the peak of the broad intensity distribution may be higher, so it is important to search for the steepest peak position.

この場合に、ブロードな強度分布が悪影響を及ぼす場合は、位相限定相関を用いれば良い。この位相限定相関は、次の(2)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)ことを意味する。   In this case, if a broad intensity distribution has an adverse effect, phase-only correlation may be used. This phase-only correlation is expressed by the following equation (2). Here, P [] means that only the phase is extracted from the complex amplitude (the amplitude is all set to 1).

f1★f2=F−1[P[F[f1]]・P[F[f2]]] ……(2) f1 * f2 * = F− 1 [P [F [f1]] · P [F [f2] * ]] (2)

位相限定相関で計算した例が図10(D)に示されている。この場合には、図10(C)のようなブロードな強度分布はなく、相関ピークが明瞭にみられる。このように位相限定相関を用いると、より高精度に2つのスペックルパターンの位置ずれ量を求めることができる。   An example calculated by phase-only correlation is shown in FIG. In this case, there is no broad intensity distribution as shown in FIG. 10C, and a correlation peak is clearly seen. When the phase-only correlation is used as described above, it is possible to obtain the amount of positional deviation between the two speckle patterns with higher accuracy.

ここで、2つのスペックルパターンの位置ずれ量をΔ、2つのスペックルパターンの時間間隔をτとすると、ベルト面の移動速度vは、次の(3)式を用いて算出することができる。なお、kは比例定数であり、光源11や各レンズの位置等の光学的な条件により決まる。ここでは、あらかじめkを求め、処理回路16の不図示のメモリに格納している。   Here, if the displacement amount between the two speckle patterns is Δ, and the time interval between the two speckle patterns is τ, the moving speed v of the belt surface can be calculated using the following equation (3). . Note that k is a proportionality constant and is determined by optical conditions such as the position of the light source 11 and each lens. Here, k is obtained in advance and stored in a memory (not shown) of the processing circuit 16.

v=kΔ/τ ……(3)   v = kΔ / τ (3)

ところで、スペックルの大きさがイメージセンサのピクセルピッチよりも小さすぎると、検出誤差が大きくなるおそれがある。また、スペックルの大きさがイメージセンサのピクセルピッチよりも大きすぎると、イメージセンサ上に存在するスペックルが少なくなり、検出誤差が大きくなるおそれがある。このように、スペックルの大きさは、イメージセンサのピクセルピッチに応じて適切に決める必要がある。   By the way, if the speckle size is too smaller than the pixel pitch of the image sensor, the detection error may increase. Further, if the speckle size is too larger than the pixel pitch of the image sensor, the speckle existing on the image sensor is reduced and the detection error may be increased. As described above, the size of the speckle needs to be appropriately determined according to the pixel pitch of the image sensor.

そして、イメージセンサ上でのスペックルの大きさは、像側の開口数(NA)に依存し、開口部材の開口(アパーチャ)の大きさを小さくすれば、スペックルは大きく(粗く)なり、開口の大きさを大きくすれば、スペックルは小さくなる。   The size of the speckle on the image sensor depends on the numerical aperture (NA) on the image side. If the size of the aperture (aperture) of the aperture member is reduced, the speckle becomes larger (rough). Increasing the size of the opening reduces the speckle.

ここでは、開口部材13の開口の大きさは、イメージセンサ15上でのスペックルの大きさが、ピクセルピッチと同程度となるように設定されている。   Here, the size of the opening of the opening member 13 is set so that the size of the speckle on the image sensor 15 is approximately equal to the pixel pitch.

なお、開口部材13を設ける位置は、受光用レンズ14の近傍が最も望ましいが、それ以外の場所でも良い。   The position where the opening member 13 is provided is most preferably in the vicinity of the light-receiving lens 14, but may be a location other than that.

また、ここでは、ベルト面上での照明光のx軸方向に関する幅をwsとしたとき、次の(4)式が満足されるように、ws及びτを設定している。なお、wsは、照明光における光強度がピーク強度の1/eの強度となる幅で定義される。 Further, here, ws and τ are set so that the following expression (4) is satisfied, where ws is the width of the illumination light on the belt surface in the x-axis direction. Note that ws is defined as a width in which the light intensity in the illumination light is 1 / e 2 of the peak intensity.

2vτ<ws<10vτ ……(4)   2vτ <ws <10vτ (4)

仮に、wsが2vτ以下になると、光スポットの大きさに対して、取り込み間隔が長くなり、ベルト面の移動量が大きくなりすぎる。その結果、スペックルパターンが変形し、検出誤差が大きくなる。   If ws is 2 vτ or less, the capture interval becomes longer than the size of the light spot, and the amount of movement of the belt surface becomes too large. As a result, the speckle pattern is deformed and the detection error is increased.

また、仮に、wsが10vτ以上になると、光スポットの大きさが大きくなりすぎて、光利用効率が低下し、ベルト面が高速で移動している際には、速度検出できなくなってしまう。また、取り込み間隔が短いため、演算処理に高い高速性が求められ、消費電力の増大、コストアップ、演算が追いつかないといった不都合を生じる。   Also, if ws is 10 vτ or more, the size of the light spot becomes too large, the light utilization efficiency is lowered, and the speed cannot be detected when the belt surface is moving at high speed. In addition, since the capture interval is short, high speed is required for the arithmetic processing, resulting in inconveniences such as an increase in power consumption, an increase in cost, and an inability to catch up with the arithmetic operation.

さらに、ここでは、一例として図11に示されるように、ベルト面における、イメージセンサ15の観察領域のx軸方向に関する長さ(幅)をwaとすると、次の(5)式が満足されるように、受光用レンズ14の倍率や、照明光の大きさが設定されている。   Furthermore, here, as shown in FIG. 11 as an example, when the length (width) in the x-axis direction of the observation region of the image sensor 15 on the belt surface is wa, the following expression (5) is satisfied. As described above, the magnification of the light receiving lens 14 and the size of the illumination light are set.

wa<ws<5wa ……(5)   wa <ws <5wa ...... (5)

仮に、wsがwa以下であると、イメージセンサ15の観察領域内での位置による光強度の違いが大きくなり、検出誤差が発生しやすくなる。また、仮に、wsが5wa以上であると、イメージセンサ15に入る光量が少なくなり、検出誤差が発生しやすくなる。   If ws is equal to or less than wa, the difference in light intensity depending on the position of the image sensor 15 in the observation region increases, and detection errors are likely to occur. If ws is 5 wa or more, the amount of light entering the image sensor 15 is reduced, and detection errors are likely to occur.

スペックルパターンを利用して移動体の移動情報を検出する場合には、移動後のスペックルパターンが、移動体の移動方向に、移動体の移動量に応じて、移動前のスペックルパターンをシフトさせたものであることが重要である。ここでは、このようなシフトを「並進」と呼ぶこととする。   When moving information of a moving object is detected using a speckle pattern, the speckle pattern after moving is changed to the moving direction of the moving object according to the moving amount of the moving object. It is important that it is shifted. Here, such a shift is referred to as “translation”.

そして、並進性が高いとは、移動体の移動量が大きくても、スペックルパターンの並進が担保されていることを意味する。   And high translation means that the translation of the speckle pattern is secured even if the moving amount of the moving body is large.

発明者らは、種々の実験及び検討を行い、ベルト面に照射されるレーザ光の特性によって、並進性が異なることを新たに見出した。このことについて、以下に説明する。   The inventors have conducted various experiments and studies, and have newly found that the translational property varies depending on the characteristics of the laser light irradiated on the belt surface. This will be described below.

図12には、実験装置の概略構成が示されている。この実験装置は、光源111、照明用レンズ112、受光光学系114、2次元のイメージセンサ115、及び画像処理装置116などを有している。   FIG. 12 shows a schematic configuration of the experimental apparatus. This experimental apparatus includes a light source 111, an illumination lens 112, a light receiving optical system 114, a two-dimensional image sensor 115, an image processing apparatus 116, and the like.

光源111は、波長が830nmのレーザ光を射出する。   The light source 111 emits laser light having a wavelength of 830 nm.

受光光学系114は、複数枚のレンズからなり、焦点距離は12.5mm、横倍率は、0.4である。また、受光光学系114は、内部に絞りを含んでおり、F値が8となるように設定されている。   The light receiving optical system 114 includes a plurality of lenses, has a focal length of 12.5 mm, and a lateral magnification of 0.4. The light receiving optical system 114 includes an aperture inside and is set to have an F value of 8.

イメージセンサ115は、x軸方向を長辺の方向とする長方形状の受光面を有するC−MOSイメージセンサである。そして、画素数が40×20の領域を使用した。なお、画素ピッチは9.9μmである。   The image sensor 115 is a C-MOS image sensor having a rectangular light receiving surface whose long side is in the x-axis direction. And the area | region whose pixel number is 40x20 was used. The pixel pitch is 9.9 μm.

画像処理装置116は、A/D変換器やDSP(デジタル・シグナル・プロセッサ)などが搭載された画像処理ボード、モニタ、及びキーボードなどを備えたパソコンであり、所定の画像処理プログラムがインストールされている。イメージセンサ115の出力信号は、インターフェースを介して画像処理装置116に取り込まれるようになっている。   The image processing device 116 is a personal computer including an image processing board, monitor, keyboard, and the like on which an A / D converter, a DSP (digital signal processor), and the like are mounted, and a predetermined image processing program is installed. Yes. The output signal of the image sensor 115 is taken into the image processing device 116 via the interface.

この実験では、移動体に照射されるレーザ光の特性として、照明用レンズ112から射出される光の収束度を、収束度A、収束度B、収束度C、収束度D、及び収束度Eに変化させ、それぞれにおける並進性を調べた。ここでは、光源111と照明用レンズ112の間隔を変化させることにより、照明用レンズ112から射出される光の収束度を変化させた。   In this experiment, as the characteristics of the laser light irradiated to the moving body, the convergence of the light emitted from the illumination lens 112 is defined as convergence A, convergence B, convergence C, convergence D, and convergence E. The translation of each was examined. Here, the degree of convergence of the light emitted from the illumination lens 112 is changed by changing the distance between the light source 111 and the illumination lens 112.

収束度Aの光は図13に示されるように、平行光である。   The light of convergence degree A is parallel light as shown in FIG.

収束度Eの光は図14に示されるように、ベルト面近傍で集光する光である。   As shown in FIG. 14, the light with the convergence degree E is light that is collected near the belt surface.

収束度Aと収束度Eの間に3種類の収束度を設定し、それらを、小さい方から順に、収束度B、収束度C、収束度Dとした(図15〜図17参照)。すなわち、収束度B〜Dの光は、いずれも移動体の−z側で集光する光である。   Three types of convergence are set between the convergence A and the convergence E, and these are designated as convergence B, convergence C, and convergence D in order from the smallest (see FIGS. 15 to 17). In other words, the lights having the convergence degrees B to D are all collected on the −z side of the moving body.

1.収束度毎に、光源111から射出され、照明用レンズ112を介した光束を移動体に照射し、移動体の移動前(移動量0)と、移動体の移動量が50μm増加する度に、イメージセンサ115を介してスペックルパターンを取得した。 1. For each convergence, the moving body is irradiated with a light beam emitted from the light source 111 and passes through the illumination lens 112, and before the moving body moves (moving amount 0) and whenever the moving amount of the moving body increases by 50 μm, A speckle pattern was acquired via the image sensor 115.

なお、以下では、便宜上、移動前(移動量0)のスペックルパターンをSP1、移動量が50μmのときのスペックルパターンをSP2、移動量が100μmのときのスペックルパターンをSP3、・・・・、移動量が500μmのときのスペックルパターンをSP11とする。一例として図18には、SP1が示されている。   In the following, for convenience, the speckle pattern before movement (movement amount 0) is SP1, the speckle pattern when the movement amount is 50 μm, SP2, the speckle pattern when the movement amount is 100 μm, SP3,.・ Speckle pattern when the movement amount is 500 μm is SP11. As an example, FIG. 18 shows SP1.

2.収束度毎に、各スペックルパターンについて、SP1を基準パターンとして相互相関関数を算出し、該相互相関関数におけるシャープなピーク値(以下では、「相関ピーク値」と略述する)を求めた。 2. For each speckle pattern, a cross-correlation function was calculated for each speckle pattern using SP1 as a reference pattern, and a sharp peak value in the cross-correlation function (hereinafter abbreviated as “correlation peak value”) was obtained.

なお、基準パターンとSP1とから得られた相関ピーク値は、いわゆる自己相関ピーク値である。   The correlation peak value obtained from the reference pattern and SP1 is a so-called autocorrelation peak value.

図19には、収束度Aの光が移動体に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(相対値)が示されている。なお、相関ピーク値が減少しても、徐々にほぼ直線的に減少している場合には、並進状態が維持されていると考えることができる。   FIG. 19 shows correlation peak values (relative values) in SP1 to SP11 when light having a convergence degree A is irradiated to the moving body. Even if the correlation peak value decreases, it can be considered that the translational state is maintained when it gradually decreases substantially linearly.

図20には、収束度Bの光が移動体に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(相対値)が示されている。   FIG. 20 shows correlation peak values (relative values) in SP1 to SP11 when the moving body is irradiated with light having a convergence degree B.

このときには、移動体が500μm移動させても、相関ピーク値は、徐々にほぼ直線的に減少していた。   At this time, the correlation peak value gradually decreased almost linearly even when the moving body moved 500 μm.

図21には、収束度Cの光が移動体に照射されたときの、SP1〜SP10における相関ピーク値(相対値)が示されている。なお、SP11では、スペックルパターンの変形によって相関ピークが立たず、算出された相関ピーク値は異常値となった。   FIG. 21 shows correlation peak values (relative values) in SP1 to SP10 when the moving object is irradiated with light having a convergence degree C. In SP11, a correlation peak did not occur due to deformation of the speckle pattern, and the calculated correlation peak value was an abnormal value.

このときには、相関ピーク値は、SP10まで徐々にほぼ直線的に減少している。SP11以降ではスペックルパターンの変形が大きかった。   At this time, the correlation peak value gradually decreases almost linearly up to SP10. After SP11, the speckle pattern was greatly deformed.

図22には、収束度Dの光が移動体に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(相対値)が示されている。   FIG. 22 shows correlation peak values (relative values) in SP1 to SP11 when the moving object is irradiated with light having a convergence degree D.

このときには、相関ピーク値は、SP3まで徐々にほぼ直線的に減少しており、SP4以降ではスペックルパターンの変形が大きかった。   At this time, the correlation peak value gradually decreased almost linearly until SP3, and the speckle pattern was greatly deformed after SP4.

図23には、収束度Eの光が移動体に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(相対値)が示されている。   FIG. 23 shows correlation peak values (relative values) in SP1 to SP11 when the moving object is irradiated with light having a convergence degree E.

このときには、スペックルパターンの変形が大きかった。   At this time, the speckle pattern was greatly deformed.

3.収束度毎に、自己相関ピーク値を1、ほぼ直線的に減少したときの終点を0として、各相関ピーク値を規格化する。そして、相関ピーク値が1/e(=0.368)になるまでの移動体の移動量Tを求めた。この移動量Tは、並進性を評価する際の指標となる数値であり、並進量ということもできる。 3. For each degree of convergence, each correlation peak value is normalized by setting the autocorrelation peak value to 1 and the end point when it decreases almost linearly to 0. Then, the moving amount T of the moving body until the correlation peak value became 1 / e (= 0.368) was obtained. This movement amount T is a numerical value that serves as an index when evaluating the translation, and can also be referred to as a translation amount.

図24には、収束度Aの光がベルト面に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(規格値)が示されている。このときには、移動量Tは約200μmであった。   FIG. 24 shows correlation peak values (standard values) in SP1 to SP11 when the belt surface is irradiated with light of convergence degree A. At this time, the movement amount T was about 200 μm.

図25には、収束度Bの光がベルト面に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(規格値)が示されている。このときには、移動量Tは約275μm以上であった。そこで、収束度Bのときは、収束度Aのときよりも並進性が高いと言える。   FIG. 25 shows correlation peak values (standard values) in SP1 to SP11 when light having a convergence degree B is irradiated on the belt surface. At this time, the movement amount T was about 275 μm or more. Therefore, it can be said that the degree of translation is higher when the degree of convergence is B than when the degree of convergence is A.

図26には、収束度Cの光がベルト面に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(規格値)が示されている。このときには、移動量Tは約275μmであった。そこで、収束度Cのときは、収束度Aのときよりも並進性が高いと言える。   FIG. 26 shows correlation peak values (standard values) in SP1 to SP11 when light having a convergence degree C is irradiated on the belt surface. At this time, the movement amount T was about 275 μm. Therefore, it can be said that the degree of translation is higher when the degree of convergence is C than when the degree of convergence is A.

図27には、収束度Dの光がベルト面に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(規格値)が示されている。このときには、移動量Tは約70μmであった。   FIG. 27 shows correlation peak values (standard values) in SP1 to SP11 when the belt surface is irradiated with light having a convergence degree D. At this time, the movement amount T was about 70 μm.

図28には、収束度Eの光がベルト面に照射されたときの、SP1〜SP11における相関ピーク値(規格値)が示されている。このときには、移動量Tは約30μmであった。   FIG. 28 shows correlation peak values (standard values) in SP1 to SP11 when the belt surface is irradiated with light of convergence E. At this time, the movement amount T was about 30 μm.

すなわち、収束度B及び収束度Cでは、レーザ光を略平行光としたときよりも並進性は高く、収束度Dでは、レーザ光を略平行光としたときよりも並進性は低いが、収束度Eよりも並進性は高い。   That is, in the convergence degree B and the convergence degree C, the translation is higher than when the laser light is substantially parallel light, and in the convergence degree D, the translation is lower than when the laser light is substantially parallel light. The degree of translation is higher than degree E.

このように,光源から射出された光束を、光学的な正のパワーを持つレンズにより若干収束性を持った光束に変換して移動体に照射することにより、略平行となる光束を照射する場合よりも、並進性を向上させることができる。   In this way, when a light beam emitted from a light source is converted into a light beam having a slight convergence by a lens having optical positive power and irradiated to a moving body, a substantially parallel light beam is irradiated. As a result, the translational property can be improved.

並進性が向上することにより、移動前後でのスペックルパターンの変形が少ないため検出精度が高まる。   By improving the translation, the detection accuracy is improved because the speckle pattern is hardly deformed before and after the movement.

また、従来と同じ時間間隔で画像を取得する場合には、移動体が大きく移動してもスペックルパターンの変化が小さいため、より高速な移動体の測定が可能になる。   In addition, when images are acquired at the same time intervals as in the past, the speckle pattern change is small even if the moving body moves greatly, so that it is possible to measure the moving body at a higher speed.

また、従来と同じ速度の移動体を検出対象とする場合には、画像を取得する時間間隔を大きくとることが可能となり、演算にかかる負荷を小さくすることができる。   In addition, when a moving body having the same speed as that of a conventional object is to be detected, it is possible to increase the time interval for acquiring images, and to reduce the load on calculation.

但し、実験結果が示すように、収束させ過ぎて、移動体近くで収束する場合は、略平行となる場合よりも並進性が低いので、必要とされる並進性に応じた収束度とすることが必要である。   However, as shown in the experimental results, when the convergence is too close to the moving body, the translation is lower than the case of being almost parallel, so the convergence should be in accordance with the required translation. is required.

ここで、移動体に照射する光の収束度を示す値をαとする。このαとしては、幾何光学的に、移動体と集光位置との距離を取ることもできるし、収束光の波面の曲率半径の絶対値を取ることもできる。なお、移動体上に収束する場合はα=0とする。   Here, a value indicating the degree of convergence of the light applied to the moving body is α. As this α, it is possible to take the distance between the moving body and the condensing position geometrically, or to take the absolute value of the radius of curvature of the wavefront of the convergent light. In the case of convergence on the moving body, α = 0.

そして、収束度αにおいて、相関ピーク値が1/e(=0.368)になるまでの移動体の移動量をT(α)とする。また、移動体に照射するビームが略平行のときに、相関ピーク値が1/e(=0.368)になるまでの移動体の移動量をT(∞)とする。   In the convergence degree α, the moving amount of the moving body until the correlation peak value becomes 1 / e (= 0.368) is defined as T (α). Further, when the beam irradiated to the moving body is substantially parallel, the moving amount of the moving body until the correlation peak value becomes 1 / e (= 0.368) is defined as T (∞).

そこで、収束度αは、T(α)>T(∞)、が満足される収束度であるのが良い。なお、T(0)<T(∞)であるので、α=0は当然含まれない。これにより、照明光の適切な収束度をより明確化することができる。   Therefore, the convergence degree α is preferably a convergence degree that satisfies T (α)> T (∞). Since T (0) <T (∞), α = 0 is not included as a matter of course. Thereby, the appropriate convergence degree of illumination light can be clarified more.

ところで、スペックルパターンは、並進(translation)運動とボイリング(boiling)運動を行うことが知られている(レーザー研究,第8巻,第2号「動的レーザースペックルの特性と速度測定への応用(I)」参照)。並進運動を観察する像面位置に対して、ボイリング運動が発生する位置(ボイリング面)を遠ざけることによって、像面位置に対するボイリング運動の影響をなくし、並進性を向上させることができる。   By the way, it is known that the speckle pattern performs a translational motion and a boiling motion (Laser Research, Vol. 8, No. 2, “Dynamic Laser Speckle Characteristics and Speed Measurement” Application (I) "). By moving the position (boiling surface) where the boiling motion is generated from the image plane position where the translational motion is observed, the influence of the boiling motion on the image plane position can be eliminated, and the translational property can be improved.

光源、照明用レンズ、受光用レンズ、イメージセンサが、1つの光軸上に配置されている場合、像面位置(ガウス像面位置)を基準としたときの、ボイリング運動が発生する位置Db(ρ)は、次の(6)式から得ることができる。   When the light source, the illumination lens, the light receiving lens, and the image sensor are arranged on one optical axis, the position Db (where the boiling motion occurs when the image plane position (Gauss image plane position) is used as a reference. ρ) can be obtained from the following equation (6).

Db(ρ)=−ρf/{(L0−f)(L0−f+ρ)} ……(6) Db (ρ) = − ρf 2 / {(L0−f) (L0−f + ρ)} (6)

ここで、ρは収束する光の波面の曲率半径、L0は移動体と受光用レンズ(厳密には受光用レンズの前側主点位置)との距離、fは受光用レンズの焦点距離である。   Here, ρ is the radius of curvature of the wavefront of the convergent light, L0 is the distance between the moving body and the light receiving lens (strictly, the front principal point position of the light receiving lens), and f is the focal length of the light receiving lens.

移動体に照射する光が略平行の場合、ボイリング運動が発生する位置Db(∞)は、次の(7)式から得ることができる。ここで、mは光学倍率(横倍率)である。   When the light irradiated to the moving body is substantially parallel, the position Db (∞) where the boiling motion occurs can be obtained from the following equation (7). Here, m is the optical magnification (lateral magnification).

Db(∞)=−f×m ……(7)   Db (∞) = − f × m (7)

光学倍率(横倍率)mは、受光用レンズの後側主点と像面(イメージセンサの受光面)との距離をL1としたとき、次の(8)式が成立する。   As for the optical magnification (lateral magnification) m, when the distance between the rear principal point of the light receiving lens and the image surface (light receiving surface of the image sensor) is L1, the following equation (8) is established.

m=L1/L0 ……(8)   m = L1 / L0 (8)

また、焦点距離fについては、次の(9)式が成立する。   For the focal length f, the following equation (9) is established.

1/f=1/L0+1/L1 ……(9)   1 / f = 1 / L0 + 1 / L1 (9)

移動体に照明する光が略平行の場合よりも並進性を高くするために、収束光の場合のボイリング面を、Db(∞)よりも十分大きくすることができる。   In order to make the translation higher than when the light illuminating the moving body is substantially parallel, the boiling surface in the case of convergent light can be made sufficiently larger than Db (∞).

実際の移動情報検出器2245では、ビーム合成プリズム等を使って同軸系としない限り、照明用レンズと受光用レンズを1つの光軸上には配置できないため、厳密にいえば、上記(6)式における等号は成立しない。これも踏まえて、収束光の場合のDb(ρ)を、Db(∞)の絶対値の2倍以上にすることにより、すなわち、次の(10)式が満足されることにより、略平行の場合よりも並進性を高めることが可能である。   In the actual movement information detector 2245, the illumination lens and the light receiving lens cannot be arranged on one optical axis unless the beam combining prism or the like is used as a coaxial system. Strictly speaking, the above (6) The equal sign in the formula does not hold. Based on this, by making Db (ρ) in the case of convergent light at least twice the absolute value of Db (∞), that is, by satisfying the following expression (10), It is possible to improve the translational performance more than the case.

Db(ρ)>2|Db(∞)| ……(10)   Db (ρ)> 2 | Db (∞) | (10)

受光用レンズの焦点距離fが正であること、光学倍率mが正であることから、Db(∞)は負である。そこで、上記(10)式は、次の(11)式及び(12)式と書ける。   Since the focal length f of the light receiving lens is positive and the optical magnification m is positive, Db (∞) is negative. Therefore, the above equation (10) can be written as the following equations (11) and (12).

Db(ρ)>−2×Db(∞) ……(11)   Db (ρ)> − 2 × Db (∞) (11)

Db(ρ)<2×Db(∞) ……(12)   Db (ρ) <2 × Db (∞) (12)

上記(6)式及び(7)式を用いて上記(11)式を展開すると、次の(13)式が得られる。   When the above expression (11) is expanded using the above expressions (6) and (7), the following expression (13) is obtained.

ρ>−2×f/m ……(13)   ρ> −2 × f / m (13)

同様に、上記(6)式及び(7)式を用いて上記(12)式を展開すると、次の(14)式が得られる。   Similarly, when the above expression (12) is expanded using the above expressions (6) and (7), the following expression (14) is obtained.

ρ<−(2/3)×f/m ……(14)   ρ <− (2/3) × f / m (14)

上記(13)式と上記(14)式をまとめると、次の(15)が得られる。   When the above formula (13) and the above formula (14) are put together, the following (15) is obtained.

−2(f/m)<ρ<−2/3(f/m) ……(15)   -2 (f / m) <ρ <-2/3 (f / m) (15)

そこで、受光用レンズの焦点距離f及び光学倍率mを、上記(15)式が満足されるように設定することにより、照明光が収束光の場合のボイリング面を、照明光が略平行光の場合のボイリング面よりも、像面位置から大きく遠ざけることができ、スペックルパターンの並進性を略平行光の場合よりも向上させることができる。   Therefore, by setting the focal length f and the optical magnification m of the light receiving lens so that the above expression (15) is satisfied, the boiling surface when the illumination light is converged light is set so that the illumination light is substantially parallel light. It is possible to move farther away from the image plane position than the boiling surface of the case, and the translational property of the speckle pattern can be improved as compared with the case of substantially parallel light.

図29には、上記(6)式から得られるDb(ρ)とρの関係が示されている。また、図29の一部を拡大したものが図30に示されている。ここでは、f=12.5mm、L0=43.75m、m=0.4とした。L0>fであるため、L0−f+ρ=0、すなわち、ρ=f−L0=−31.25mmで発散している。   FIG. 29 shows the relationship between Db (ρ) and ρ obtained from the above equation (6). FIG. 30 is an enlarged view of a part of FIG. Here, f = 12.5 mm, L0 = 43.75 m, and m = 0.4. Since L0> f, the light diverges at L0−f + ρ = 0, that is, ρ = f−L0 = −31.25 mm.

照明光が略平行光の場合には、Db(∞)=−5.0mmとなるので、Db(ρ)>2|Db(∞)|を満足するρは、図30から、−62.5mm<ρ<−20.8mmとなる。   When the illumination light is substantially parallel light, Db (∞) = − 5.0 mm. Therefore, ρ satisfying Db (ρ)> 2 | Db (∞) | is −62.5 mm from FIG. <Ρ <−20.8 mm.

このように、解析的なアプローチにより、実験をすることなく、移動情報検出器のレイアウトに応じた適切な収束度を求めることができる。この場合、f及びmの値に目星を付けることで、適切な収束度を求める手間を軽減することが可能となる。   As described above, an appropriate approach according to the layout of the movement information detector can be obtained by an analytical approach without performing an experiment. In this case, it is possible to reduce time and effort for obtaining an appropriate degree of convergence by attaching a star to the values of f and m.

なお、上記(10)に代えて、次の(16)式を用い、ρの許容範囲を狭めることにより、ρの同定、さらには並進性に良好な条件を導くこともできる。   In place of the above (10), the following equation (16) is used, and by narrowing the allowable range of ρ, it is also possible to derive a favorable condition for the identification of ρ and further for translation.

Db(ρ)>5|Db(∞)| ……(16)   Db (ρ)> 5 | Db (∞) | (16)

このときは、−34.7mm<ρ<−28.4mm、となる。   In this case, −34.7 mm <ρ <−28.4 mm.

図31には、時間的に隣り合う2つのスペックルパターンに基づいて算出された移動体の移動量の計測結果の一例が示されている。   FIG. 31 shows an example of a measurement result of the moving amount of the moving body calculated based on two speckle patterns that are temporally adjacent.

ところで、転写ベルト2040のように、移動体がベルト状のときは、ベルトにホームポジションを設定しておくと良い。これによって、ベルトの厚みムラや回転ムラに起因する検出誤差を補正することが可能となる。   By the way, when the moving body is belt-like like the transfer belt 2040, it is preferable to set a home position for the belt. This makes it possible to correct detection errors caused by belt thickness unevenness and rotation unevenness.

ここでは、あらかじめホームポジションに対応する位置で取得しておいたスペックルパターンと、移動情報検出時に取得したスペックルパターンとを比較してホームポジションを検出する。   Here, the home position is detected by comparing the speckle pattern acquired in advance at the position corresponding to the home position with the speckle pattern acquired when the movement information is detected.

ホームポジションを検出する具体的な方法としては、(A)ホームポジションとの位置ずれ量を求める方法、(B)ホームポジションとの時間差を求める方法、が考えられる。以下、それぞれの方法について、簡単に説明する。なお、ホームポジション位置でのスペックルパターンは、あらかじめ取得され、不図示のメモリに格納されているものとする。また、時間間隔τで取得した2つのスペックルパターンから算出されるベルト面の移動速度vを連続して求めることにより、ホームポジションと予想される位置が決定される。   As a specific method for detecting the home position, (A) a method for obtaining a positional deviation amount from the home position, and (B) a method for obtaining a time difference from the home position are conceivable. Each method will be briefly described below. The speckle pattern at the home position is assumed to be acquired in advance and stored in a memory (not shown). Further, by continuously obtaining the belt surface moving speed v calculated from the two speckle patterns acquired at the time interval τ, the position expected to be the home position is determined.

(A)ホームポジションとの位置ずれ量を求める方法: (A) Method for determining the amount of displacement from the home position:

(A−1)ホームポジションと予想される位置でスペックルパターンを取得する。この取得位置をx0’とする。 (A-1) A speckle pattern is acquired at a position expected to be a home position. This acquisition position is assumed to be x0 '.

(A−2)メモリからホームポジション位置でのスペックルパターンを読み出す。 (A-2) The speckle pattern at the home position is read from the memory.

(A−3)読み出したスペックルパターンと、取得したスペックルパターンとの相互相関関数を算出し、読み出したスペックルパターンに対する取得したスペックルパターンの位置ずれ量Δx0を求める。 (A-3) A cross-correlation function between the read speckle pattern and the acquired speckle pattern is calculated, and a positional deviation amount Δx0 of the acquired speckle pattern with respect to the read speckle pattern is obtained.

(A−4)ホームポジションの位置x0を、次の(17)式を用いて求める。 (A-4) The position x0 of the home position is obtained using the following equation (17).

x0=x0’+Δx0 ……(17)   x0 = x0 ′ + Δx0 (17)

(B)ホームポジションとの時間差を求める方法: (B) Method for obtaining the time difference from the home position:

(B−1)ホームポジションと予想される位置でスペックルパターンを取得する。このスペックルパターンを取得した時間をt0’とする。 (B-1) A speckle pattern is acquired at a position expected to be a home position. The time when this speckle pattern is acquired is assumed to be t0 '.

(B−2)メモリからホームポジション位置でのスペックルパターンを読み出す。 (B-2) The speckle pattern at the home position is read from the memory.

(B−3)読み出したスペックルパターンと、取得したスペックルパターンとの相互相関関数を算出し、読み出したスペックルパターンに対する取得したスペックルパターンの位置ずれ量Δx0を求める。 (B-3) A cross-correlation function between the read speckle pattern and the acquired speckle pattern is calculated, and a positional deviation amount Δx0 of the acquired speckle pattern with respect to the read speckle pattern is obtained.

(B−4)t0’と時間的に連続した、もしくは時間的に近い時間t0”でのスペックルパターンを用いて、t0’とt0”間のベルト面の移動速度vを求める。 (B-4) The moving speed v of the belt surface between t0 'and t0 "is obtained using the speckle pattern at time t0" that is continuous in time or close to t0'.

(B−5)ホームポジションの時間t0を、次の(18)式を用いて求める。 (B-5) The home position time t0 is obtained using the following equation (18).

t0=t0’+Δx0/v ……(18)   t0 = t0 '+ Δx0 / v (18)

ところで、転写ベルト2040の1周が長いと、ホームポジション位置とホームポジションと予想される位置とのずれ量Δx0が大きくなる場合があり、移動量の検出精度を低下させるおそれがある。この場合に、1周でのずれ量Δx0を比例換算し、時間間隔τで取得された2つのスペックルパターンから算出されたベルト面の移動量を補正することにより、移動量の検出精度を上げることができる。   By the way, if one turn of the transfer belt 2040 is long, the amount of deviation Δx0 between the home position and the expected position may increase, which may reduce the detection accuracy of the movement amount. In this case, the shift amount Δx0 in one round is proportionally converted, and the movement amount of the belt surface calculated from two speckle patterns acquired at the time interval τ is corrected, thereby increasing the detection accuracy of the movement amount. be able to.

なお、ホームポジション位置でのスペックルパターンは、工場出荷時にメモリに格納されているのが最も良いが、電源投入時及びメンテナンス時に行われるキャリブレーションの際に取得され、メモリに格納されても良い。   The speckle pattern at the home position is best stored in the memory at the time of shipment from the factory, but may be acquired and stored in the memory at the time of calibration performed at power-on and maintenance. .

また、ホームポジション以外に基準となる位置を複数箇所に設定しておくと、移動量の検出精度をさらに上げることができる。   Moreover, if the reference positions are set at a plurality of locations other than the home position, the detection accuracy of the movement amount can be further increased.

プリンタ制御装置2090は、処理回路16からベルト面の移動速度に関する情報を受け取ると、所望の移動速度との差を求め、該差が許容範囲を超えているときには、該差が許容範囲内となるように転写ベルト2040の駆動モータを制御する。   When the printer control device 2090 receives information on the moving speed of the belt surface from the processing circuit 16, the printer control apparatus 2090 obtains a difference from the desired moving speed, and if the difference exceeds the allowable range, the difference falls within the allowable range. Thus, the drive motor of the transfer belt 2040 is controlled.

また、プリンタ制御装置2090は、ベルト面の移動速度と所望の移動速度との差が小さいときに、その差に応じて、光走査装置2010の液晶素子で光源からの光路を偏向させ、感光体ドラム上の光スポット位置を調整しても良い。   Further, when the difference between the moving speed of the belt surface and a desired moving speed is small, the printer control device 2090 deflects the optical path from the light source by the liquid crystal element of the optical scanning device 2010 according to the difference, and the photosensitive member The light spot position on the drum may be adjusted.

このときには、プリンタ制御装置2090は、光スポット位置の調整量を光走査装置2010の走査制御装置30に伝え、走査制御装置30のCPU210が該調整量に応じた印加電圧を決定する。   At this time, the printer control device 2090 transmits the adjustment amount of the light spot position to the scanning control device 30 of the optical scanning device 2010, and the CPU 210 of the scanning control device 30 determines an applied voltage corresponding to the adjustment amount.

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が形成される。   As a result, a high-quality color image in which the expansion and contraction of the image and the color shift are suppressed to be small is formed.

本実施形態では、一例として、光源11と照明用レンズ12との距離を約8mm、照明用レンズ12とベルト面との距離を約50mm、照明光のベルト面での入射角を約45°としている。また、一例として、受光用レンズ14とベルト面との距離を43.75mm、受光用レンズ14の倍率を0.4としている。さらに、照明領域の大きさ(ws)は、約2mm、観察領域の大きさ(wa)は、約1mmとなるように設定している。   In this embodiment, as an example, the distance between the light source 11 and the illumination lens 12 is about 8 mm, the distance between the illumination lens 12 and the belt surface is about 50 mm, and the incident angle of the illumination light on the belt surface is about 45 °. Yes. As an example, the distance between the light receiving lens 14 and the belt surface is 43.75 mm, and the magnification of the light receiving lens 14 is 0.4. Further, the size (ws) of the illumination area is set to about 2 mm, and the size (wa) of the observation area is set to about 1 mm.

また、転写ベルト2040に関しては、一例として、一周の長さが1000〜1200mm程度、幅が340mm程度であり、稼働中は、数100mm/sの速度で移動する。   Further, as an example, the transfer belt 2040 has a circumference of about 1000 to 1200 mm and a width of about 340 mm, and moves at a speed of several hundred mm / s during operation.

さらに、処理回路16における画像パターンの取り込み間隔は、一例として、1000fps(frame per sec)である。   Furthermore, the image pattern capture interval in the processing circuit 16 is 1000 fps (frame per sec), for example.

以上の説明から明らかなように、本実施形態に係る移動情報検出器2245では、照明用レンズ12によって本発明の検出装置における第1光学系が構成され、受光用レンズ14によって第2光学系が構成されている。また、開口部材13によってアパーチャ部材が構成され、処理回路16によって演算装置、基準位置検出装置及び補正装置が構成されている。   As is clear from the above description, in the movement information detector 2245 according to this embodiment, the illumination lens 12 constitutes the first optical system in the detection apparatus of the present invention, and the light receiving lens 14 constitutes the second optical system. It is configured. The aperture member 13 constitutes an aperture member, and the processing circuit 16 constitutes an arithmetic device, a reference position detection device, and a correction device.

さらに、プリンタ制御装置2090によって速度調整装置が構成され、走査制御装置30によって位置調整装置が構成されている。   Further, the printer control device 2090 constitutes a speed adjustment device, and the scanning control device 30 constitutes a position adjustment device.

以上説明したように、本実施形態に係る移動情報検出器2245によると、光源11、照明用レンズ12、開口部材13、受光用レンズ14、イメージセンサ15、及び処理回路16などを備えている。   As described above, the movement information detector 2245 according to this embodiment includes the light source 11, the illumination lens 12, the aperture member 13, the light receiving lens 14, the image sensor 15, and the processing circuit 16.

そして、光源11は、転写ベルト2040に対して+z側に配置され、照明用レンズ12は、光源11からの光を、転写ベルト2040に対して−z側に集光点をもつ収束光に変換し、転写ベルト2040の表面に導く。また、受光用レンズ14は、転写ベルト2040の表面で反射された光の光路上に配置され、光学的な正のパワーをもち、イメージセンサ15は、受光用レンズ14を介した光を受光し、画像データを出力する。   The light source 11 is disposed on the + z side with respect to the transfer belt 2040, and the illumination lens 12 converts light from the light source 11 into convergent light having a condensing point on the −z side with respect to the transfer belt 2040. To the surface of the transfer belt 2040. The light receiving lens 14 is disposed on the optical path of the light reflected by the surface of the transfer belt 2040 and has an optical positive power. The image sensor 15 receives light via the light receiving lens 14. , Output image data.

これにより、スペックルパターンの並進性を向上させることが可能となる。すなわち、精度良く検出することができる転写ベルト2040の移動条件の範囲を従来よりも広くすることが可能となる。その結果として、転写ベルト2040の移動量、移動速度及び移動速度の変動を精度良く検出することができる。   Thereby, it becomes possible to improve the translation of a speckle pattern. In other words, it is possible to widen the range of movement conditions of the transfer belt 2040 that can be detected with high accuracy than before. As a result, it is possible to accurately detect the movement amount, the moving speed, and the movement speed of the transfer belt 2040.

そこで、高コスト化を招くことなく、汎用性を向上させることができる。   Therefore, versatility can be improved without increasing the cost.

また、従来と同じ時間間隔でスペックルパターンを取得する場合には、転写ベルト2040の移動速度が従来よりも速くても、精度良く移動情報を検出することができる。   Further, when the speckle pattern is acquired at the same time interval as in the past, the movement information can be detected with high accuracy even if the movement speed of the transfer belt 2040 is faster than in the past.

また、転写ベルト2040の移動速度が従来と同じである場合には、スペックルパターンを取得する時間間隔を従来よりも長くすることができる。   In addition, when the moving speed of the transfer belt 2040 is the same as the conventional one, the time interval for acquiring the speckle pattern can be made longer than the conventional one.

また、転写ベルト2040の移動速度、及びスペックルパターンを取得する時間間隔がいずれも従来と同じである場合には、イメージセンサの負荷低減が可能となり、安価なイメージセンサを用いることができる。また、大きな画素数のイメージセンサの適用が可能である。   Further, when both the moving speed of the transfer belt 2040 and the time interval for acquiring the speckle pattern are the same as the conventional one, the load on the image sensor can be reduced, and an inexpensive image sensor can be used. Further, an image sensor having a large number of pixels can be applied.

また、受光用レンズ14が、縮小光学系であるため、イメージセンサ15を小型化することができる。また、転写ベルト2040の移動速度が速い場合には、イメージセンサ15上でのスペックルパターンの移動速度を小さくすることができる。さらに、転写ベルト2040の移動速度が遅い場合には、スペックルパターンを取得する時間間隔を長くすることができ、演算処理等の時間が稼げるため、電子回路の負担を軽減でき、電子回路の処理速度を低減することができ、低コスト化や低消費電力化が実現できる。   Further, since the light receiving lens 14 is a reduction optical system, the image sensor 15 can be reduced in size. Further, when the moving speed of the transfer belt 2040 is high, the moving speed of the speckle pattern on the image sensor 15 can be reduced. Further, when the moving speed of the transfer belt 2040 is slow, the time interval for acquiring the speckle pattern can be lengthened, and time for arithmetic processing or the like can be increased. The speed can be reduced, and the cost and power consumption can be reduced.

また、受光用レンズ14が、縮小光学系(0<m<1)であるため、拡大光学系(m>1)である場合に比べて、上記(10)式を満足するρの範囲を拡大することができる。その結果、収束度を規定する条件(光源11と照明用レンズ12の位置精度など)を緩和することができる。   Further, since the light receiving lens 14 is a reduction optical system (0 <m <1), the range of ρ satisfying the above expression (10) is enlarged as compared with the case of the enlargement optical system (m> 1). can do. As a result, conditions (such as the positional accuracy of the light source 11 and the illumination lens 12) that define the degree of convergence can be relaxed.

また、イメージセンサ15の受光面が、ベルト面における照明領域の+z側に配置されているため、z軸方向に関してベルト面がシフトしても、受光面上のスペックルパターンが、xy面内でずれることはほとんどない。すなわち、速度検出において誤差が発生しにくい。従って、外乱に強く、安定した検出が可能である。   Further, since the light receiving surface of the image sensor 15 is disposed on the + z side of the illumination area on the belt surface, even if the belt surface is shifted in the z-axis direction, the speckle pattern on the light receiving surface is within the xy plane. There is almost no deviation. That is, an error hardly occurs in speed detection. Therefore, it is resistant to disturbance and stable detection is possible.

また、処理回路16は、一定時間間隔でスペックルパターンを取得し、時間的に近接した2つのスペックルパターンに基づいてスペックルパターンの移動量を算出している。仮に、時間的に離れた2つのスペックルパターンに基づいてスペックルパターンの移動量を算出すると、ベルト面の移動量が大きくなり、スペックルパターンが変形して、検出誤差が大きくなるおそれがある。本実施形態では、時間的に近接した2つのスペックルパターンに基づいてスペックルパターンの移動量を算出しているため、検出誤差を小さくすることができる。   The processing circuit 16 acquires speckle patterns at regular time intervals, and calculates the movement amount of the speckle pattern based on two speckle patterns that are close in time. If the amount of movement of the speckle pattern is calculated based on two speckle patterns that are separated in time, the amount of movement of the belt surface increases, the speckle pattern may be deformed, and the detection error may increase. . In the present embodiment, since the movement amount of the speckle pattern is calculated based on two speckle patterns that are close in time, the detection error can be reduced.

また、2vτ<ws<10vτ、が満足されるように、ws及びτが設定されているため、高精度にベルト面の移動量を求めることができる。   Since ws and τ are set so that 2vτ <ws <10vτ is satisfied, the amount of movement of the belt surface can be obtained with high accuracy.

また、イメージセンサ15が1次元のイメージセンサであるため、データ量が少なく、演算に要する時間を短くすることができる。そして、消費電力も低く抑えることができる。   Further, since the image sensor 15 is a one-dimensional image sensor, the amount of data is small, and the time required for calculation can be shortened. And power consumption can also be suppressed low.

また、wa<ws<5wa、が満足されるように、受光用レンズ14の倍率及び照明光の大きさが設定されているため、高精度な検出が可能になる。   Further, since the magnification of the light receiving lens 14 and the size of the illumination light are set so that wa <ws <5wa is satisfied, highly accurate detection is possible.

また、スペックルパターンを利用してホームポジションを検出しているため、非常に簡便で、しかも低コストで、ホームポジションを検出することができる。   Moreover, since the home position is detected using the speckle pattern, the home position can be detected very easily and at low cost.

また、転写ベルト2040では、微小な凹凸構造を有しているベルト本体の表面が光透過性部材で被覆されているため、微小な凹凸構造が磨耗するのを防止できる。これにより、検出精度が経時的に低下するのを抑制することができる。また、光透過性部材の表面が平坦であるため、該表面のクリーニングが容易となり、不要なトナーが残留するのを抑制できる。従って、画質品質を低下させることなく、強い散乱光を得ることができる。   Further, in the transfer belt 2040, since the surface of the belt main body having a minute uneven structure is covered with a light transmissive member, it is possible to prevent the minute uneven structure from being worn. Thereby, it can suppress that detection accuracy falls over time. Further, since the surface of the light transmissive member is flat, the surface can be easily cleaned, and unnecessary toner can be prevented from remaining. Therefore, strong scattered light can be obtained without degrading the image quality.

また、ベルト面とイメージセンサ15との間に、正の光学的なパワーを有する受光用レンズ14が配置されているため、何らかの外乱により、ベルト面がxy面に対して傾斜しても、イメージセンサ15の受光面上でスペックルパターンの変化を小さくすることができる。その結果、ベルト面の傾斜による検出誤差を小さくすることができる。   In addition, since the light receiving lens 14 having positive optical power is disposed between the belt surface and the image sensor 15, even if the belt surface is inclined with respect to the xy plane due to some disturbance, the image The change in speckle pattern on the light receiving surface of the sensor 15 can be reduced. As a result, the detection error due to the inclination of the belt surface can be reduced.

そして、本実施形態に係るカラープリンタ2000によると、移動情報検出器2245を備えているため、転写ベルト2040の移動速度を所望の速度に保つことができ、結果として、色ずれの少ない高品質の画像を形成することができる。   According to the color printer 2000 according to the present embodiment, since the movement information detector 2245 is provided, the movement speed of the transfer belt 2040 can be maintained at a desired speed, and as a result, high quality with little color misregistration can be achieved. An image can be formed.

なお、上記実施形態において、前記受光用レンズ14に代えて、複数のレンズからなる受光用レンズ系を用いても良い。そして、この場合も、縮小系であることが好ましい。   In the above embodiment, a light receiving lens system composed of a plurality of lenses may be used instead of the light receiving lens 14. Also in this case, a reduction system is preferable.

また、上記実施形態では、イメージセンサ15の受光面とベルト面とがほぼ共役関係にある場合について説明したが、ベルト面の傾斜がそれほど大きくなく、検出誤差が許容範囲内であることが担保されれば、必ずしも共役関係にする必要はない。   In the above-described embodiment, the case where the light receiving surface of the image sensor 15 and the belt surface are substantially in a conjugate relationship has been described. However, the inclination of the belt surface is not so large and it is ensured that the detection error is within an allowable range. Thus, it is not always necessary to have a conjugate relationship.

また、上記実施形態では、イメージセンサ15が、1次元のイメージセンサである場合について説明したが、これに限定されるものではなく、2次元のイメージセンサ、いわゆるエリアセンサであっても良い。   In the above embodiment, the case where the image sensor 15 is a one-dimensional image sensor has been described. However, the present invention is not limited to this, and a two-dimensional image sensor, a so-called area sensor may be used.

また、移動情報検出器2245は、転写ベルト2040以外の移動体の移動情報を検出するのに用いることができる。例えば、定着ローラ2050移動情報を検出するのに用いても良い。また、ドラム状の回転部材におけるドラム表面の移動情報を検出するのに用いることができる。   Further, the movement information detector 2245 can be used to detect movement information of a moving body other than the transfer belt 2040. For example, it may be used to detect movement information of the fixing roller 2050. Further, it can be used to detect movement information of the drum surface in the drum-like rotating member.

また、上記実施形態では、スペックルパターンを利用してホームポジションを検出する場合について説明したが、これに代えて、あるいは、これとともに、ベルト面にマークをつけ、それを検出する方式を用いても良い。   In the above-described embodiment, the case where the home position is detected using the speckle pattern has been described. Instead of this, or in addition to this, a mark is applied to the belt surface to detect it. Also good.

また、上記実施形態では、画像形成装置が、いわゆる中間転写ベルト方式のカラープリンタの場合について説明したが、これに限定されるものではなく、一例として図32に示されるような、いわゆる直接転写ベルト方式のカラープリンタ3000であっても良い。   In the above embodiment, the image forming apparatus is a so-called intermediate transfer belt type color printer. However, the present invention is not limited to this, and a so-called direct transfer belt as shown in FIG. 32 as an example. The color printer 3000 may be used.

このカラープリンタ3000は、4色(ブラック、シアン、マゼンタ、イエロー)を重ね合わせてフルカラーの画像を形成するタンデム方式の多色カラープリンタであり、ブラック用のステーション(感光体ドラムK1、帯電装置K2、現像装置K4、クリーニングユニットK5、及び転写装置K6)、シアン用のステーション(感光体ドラムC1、帯電装置C2、現像装置C4、クリーニングユニットC5、及び転写装置C6)、マゼンタ用のステーション(感光体ドラムM1、帯電装置M2、現像装置M4、クリーニングユニットM5、及び転写装置M6)、イエロー用のステーション(感光体ドラムY1、帯電装置Y2、現像装置Y4、クリーニングユニットY5、及び転写装置Y6)、光走査装置3010、搬送ベルト3080、移動情報検出器2245、定着ユニット3030、及び上記各部を統括的に制御するプリンタ制御装置(図示省略)などを備えている。   The color printer 3000 is a tandem multicolor printer that forms a full-color image by superimposing four colors (black, cyan, magenta, and yellow), and is a black station (photosensitive drum K1, charging device K2). , Developing device K4, cleaning unit K5, and transfer device K6), cyan station (photosensitive drum C1, charging device C2, developing device C4, cleaning unit C5, and transfer device C6), magenta station (photosensitive member). Drum M1, charging device M2, developing device M4, cleaning unit M5, and transfer device M6), yellow station (photosensitive drum Y1, charging device Y2, developing device Y4, cleaning unit Y5, and transfer device Y6), light Scanning device 3010, conveyor belt 3080, transfer Information detector 2245, a fixing unit 3030, and a printer controller (not shown) that collectively controls the above respective units and a like.

各感光体ドラムは、図32中の矢印の方向に回転し、各感光体ドラムの周囲には、回転方向に沿って、帯電装置、現像装置、転写装置、クリーニングユニットがそれぞれ配置されている。   Each photosensitive drum rotates in the direction of the arrow in FIG. 32, and a charging device, a developing device, a transfer device, and a cleaning unit are arranged around each photosensitive drum along the rotational direction.

各帯電装置は、対応する感光体ドラムの表面を均一に帯電する。この帯電装置によって帯電された各感光体ドラム表面に光走査装置3010により光走査が行われ、各感光体ドラムに潜像が形成される。   Each charging device uniformly charges the surface of the corresponding photosensitive drum. An optical scanning device 3010 performs optical scanning on the surface of each photosensitive drum charged by the charging device, and a latent image is formed on each photosensitive drum.

そして、対応する現像装置により各感光体ドラム表面にトナー像が形成される。さらに、対応する転写装置により、搬送ベルト3080上の記録紙に各色のトナー像が順次転写され、最終的に定着ユニット3030により記録紙に画像が定着される。   Then, a toner image is formed on the surface of each photosensitive drum by a corresponding developing device. Further, the toner image of each color is sequentially transferred onto the recording paper on the conveyance belt 3080 by the corresponding transfer device, and finally the image is fixed on the recording paper by the fixing unit 3030.

光走査装置3010は、上記光走査装置2010と同様な光走査装置である。   The optical scanning device 3010 is the same optical scanning device as the optical scanning device 2010 described above.

移動情報検出器2245は、搬送ベルト3080の移動速度を検出し、プリンタ制御装置に通知する。   The movement information detector 2245 detects the moving speed of the conveyor belt 3080 and notifies the printer control device.

プリンタ制御装置は、上記プリンタ制御装置2090と同様にして、搬送ベルト3080の移動速度を所望の移動速度が維持されるように制御する。また、プリンタ制御装置は、上記プリンタ制御装置2090と同様にして、感光体ドラム上の光スポット位置を調整する。   The printer control device controls the moving speed of the conveyor belt 3080 so that a desired moving speed is maintained in the same manner as the printer control device 2090. Further, the printer control device adjusts the light spot position on the photosensitive drum in the same manner as the printer control device 2090.

また、上記実施形態では、移動情報検出器が、1次元の移動情報を検出する場合について説明したが、イメージセンサとして2次元のイメージセンサ(例えば、エリアセンサ)を用いて、2次元の移動情報を検出しても良い。例えば、図33に示されるような位置に相関ピークがあるときには、(Lx+Ly1/2からLを求めることができる。この場合には、転写ベルトの蛇行や斜行を検知することができる。 In the above-described embodiment, the case where the movement information detector detects one-dimensional movement information has been described. However, two-dimensional movement information is obtained using a two-dimensional image sensor (for example, an area sensor) as an image sensor. May be detected. For example, when there is a correlation peak at a position as shown in FIG. 33, L can be obtained from (Lx 2 + Ly 2 ) 1/2 . In this case, meandering and skewing of the transfer belt can be detected.

また、移動情報検出器2245が、一例として図34に概略が示されるように、インクを記録紙に吐出して記録紙の表面に直接画像を形成する画像形成装置4000に設けられても良い。   In addition, the movement information detector 2245 may be provided in the image forming apparatus 4000 that forms an image directly on the surface of the recording paper by ejecting ink onto the recording paper, as schematically shown in FIG. 34 as an example.

画像形成装置4000は、イエロー(Y)、シアン(C)、マゼンタ(M)、ブラック(K)の各色のインク滴を吐出するヘッド4010、該ヘッド4010が搭載され、主走査方向に摺動自在に筐体に保持されたキャリッジ4020、記録紙を搬送する搬送ベルト4030などを備えている。   The image forming apparatus 4000 includes a head 4010 that ejects ink droplets of each color of yellow (Y), cyan (C), magenta (M), and black (K), and the head 4010, and is slidable in the main scanning direction. Are provided with a carriage 4020 held in a casing, a conveyance belt 4030 for conveying recording paper, and the like.

搬送ベルト4030は、無端状ベルトであり、搬送ローラ4031とテンションローラ4032との間に掛け渡されて、ベルト搬送方向(副走査方向)に周回するように構成されている。   The conveyor belt 4030 is an endless belt, and is configured to wrap around the conveyor roller 4031 and the tension roller 4032 and circulate in the belt conveyance direction (sub-scanning direction).

搬送ベルト4030の近傍には、搬送ベルト4030の表面を帯電させるための帯電ローラ4035が設けられている。この帯電ローラ4035は、副走査方向に関して、所定の幅の帯状のプラス部分とマイナス部分が交互に存在するように帯電する。   In the vicinity of the conveyance belt 4030, a charging roller 4035 for charging the surface of the conveyance belt 4030 is provided. The charging roller 4035 is charged so that strip-like plus portions and minus portions having a predetermined width exist alternately in the sub-scanning direction.

給紙コロ4041及び分離パッド4042によって給紙トレイ(図示省略)から取り出された記録紙は、帯電された搬送ベルト4030に向かってガイドで案内される。   The recording paper taken out from the paper feed tray (not shown) by the paper feed roller 4041 and the separation pad 4042 is guided by the guide toward the charged conveyance belt 4030.

帯電された搬送ベルト4030上に記録紙が給送されると、該記録紙は搬送ベルト4030に吸着され、搬送ベルト4030の周回移動によって副走査方向に搬送される。   When the recording paper is fed onto the charged conveying belt 4030, the recording paper is attracted to the conveying belt 4030 and conveyed in the sub scanning direction by the circular movement of the conveying belt 4030.

記録紙が所定の位置に達すると、記録紙を停止させ、キャリッジ4020を移動させながら画像信号に応じてヘッド4010を駆動し、記録紙にインク滴を吐出して1行分を記録する。そして、記録紙を所定量搬送後、次の行の記録を行う。   When the recording paper reaches a predetermined position, the recording paper is stopped, the head 4010 is driven according to the image signal while moving the carriage 4020, and ink droplets are ejected onto the recording paper to record one line. Then, after the recording sheet is conveyed by a predetermined amount, the next line is recorded.

記録終了あるいは、記録紙の後端が記録領域に到達すると、記録動作を終了して、記録紙を排紙トレイ(図示省略)に排紙する。   When the recording ends or when the trailing edge of the recording paper reaches the recording area, the recording operation is finished and the recording paper is discharged to a discharge tray (not shown).

この場合に、移動情報検出器2245を用いて記録紙の移動情報をリアルタイムで検出し、その検出結果に基づいて、不図示の制御装置が、搬送ローラ4031をフィードバック制御することにより、高品質の画像を形成することができる。   In this case, the movement information detector 2245 is used to detect the movement information of the recording paper in real time, and based on the detection result, a control device (not shown) feedback-controls the conveying roller 4031 to obtain high quality. An image can be formed.

なお、この場合に、移動情報検出器2245を用いて搬送ベルト4030の移動情報を検出しても良い。   In this case, the movement information of the conveyor belt 4030 may be detected using the movement information detector 2245.

以上説明したように、本発明の検出装置によれば、高コスト化を招くことなく、汎用性を向上させるのに適している。また、本発明の画像形成装置によれば、高品質の画像を形成するのに適している。   As described above, the detection device of the present invention is suitable for improving versatility without incurring an increase in cost. The image forming apparatus of the present invention is suitable for forming a high quality image.

11…光源、12…照明用レンズ(第1光学系)、13…開口部材(アパーチャ部材)、14…受光用レンズ(第2光学系)、15…イメージセンサ、16…処理回路(演算装置、基準位置検出装置、補正装置)、30…走査制御装置(位置調整装置)、2000…カラープリンタ(画像形成装置)、2010…光走査装置、2030a〜2030d…感光体ドラム(像担持体)、2040…転写ベルト(移動体)、2245…移動情報検出器(検出装置)、2090…プリンタ制御装置(速度調整装置)、3000…カラープリンタ(画像形成装置)、3080…搬送ベルト(移動体)、3010…光走査装置、4000…画像形成装置、K1,C1,M1,Y1…感光体ドラム(像担持体)。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Light source, 12 ... Illumination lens (1st optical system), 13 ... Aperture member (aperture member), 14 ... Light receiving lens (2nd optical system), 15 ... Image sensor, 16 ... Processing circuit (arithmetic unit, Reference position detection device, correction device), 30 ... Scanning control device (position adjustment device), 2000 ... Color printer (image forming device), 2010 ... Optical scanning device, 2030a to 2030d ... Photosensitive drum (image carrier), 2040 ... transfer belt (moving body), 2245 ... moving information detector (detecting device), 2090 ... printer control device (speed adjusting device), 3000 ... color printer (image forming apparatus), 3080 ... conveying belt (moving body), 3010 ... optical scanning device, 4000 ... image forming apparatus, K1, C1, M1, Y1 ... photosensitive drum (image carrier).

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Claims (20)

移動体の移動情報を検出する検出装置であって、
前記移動体に対して一側に配置され、前記移動体を照明する光を射出する光源と;
前記光源からの光を、前記移動体に対して他側に集光点をもつ収束光に変換し、前記移動体の表面に導く第1光学系と;
前記移動体の表面で反射された光の光路上に配置され、光学的な正のパワーをもつ第2光学系と;
前記第2光学系を介した光を受光し、画像データを出力するイメージセンサと;
前記イメージセンサから出力される画像データに基づいて前記移動体の移動情報を算出する演算装置と;を備える検出装置。
A detection device for detecting movement information of a moving object,
A light source disposed on one side with respect to the moving body and emitting light for illuminating the moving body;
A first optical system that converts light from the light source into convergent light having a condensing point on the other side with respect to the moving body, and guides it to the surface of the moving body;
A second optical system disposed on an optical path of light reflected by the surface of the moving body and having an optical positive power;
An image sensor that receives light via the second optical system and outputs image data;
An arithmetic device that calculates movement information of the moving body based on image data output from the image sensor.
前記移動体の移動前後の画像データにおける相互相関関数のピーク値と前記移動体の移動量との関係を求めたときに、前記ピーク値は、前記移動体の移動量が大きくなるにつれて減少し、
前記ピーク値が自己相関関数のピーク値の1/eとなる移動量は、前記移動体を照明する光が平行光であるときの移動量よりも大きいことを特徴とする請求項1に記載の検出装置。
When determining the relationship between the peak value of the cross-correlation function in the image data before and after the movement of the moving body and the amount of movement of the moving body, the peak value decreases as the amount of movement of the moving body increases,
The movement amount at which the peak value is 1 / e of the peak value of the autocorrelation function is larger than the movement amount when the light illuminating the moving body is parallel light. Detection device.
前記第1光学系を通過した光の波面の曲率半径ρ(<0)、前記第2光学系の焦点距離f、前記第2光学系の倍率mを用いて、
−2(f/m)<ρ<−2/3(f/m)の関係が満足されることを特徴とする請求項1又は2に記載の検出装置。
Using the radius of curvature ρ (<0) of the wavefront of the light that has passed through the first optical system, the focal length f of the second optical system, and the magnification m of the second optical system,
The detection apparatus according to claim 1, wherein a relationship of −2 (f / m) <ρ <−2/3 (f / m) is satisfied.
前記第2光学系の倍率は、1よりも小さいことを特徴とする請求項1〜3のいずれか一項に記載の検出装置。   4. The detection apparatus according to claim 1, wherein the magnification of the second optical system is smaller than 1. 5. 前記イメージセンサは、前記移動体の移動方向に直交する方向に関して、受光面が前記移動体における照明領域に対向して配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の検出装置。   5. The image sensor according to claim 1, wherein a light receiving surface is disposed to face an illumination area in the moving body in a direction orthogonal to a moving direction of the moving body. The detection device described. 前記移動体と前記第2光学系との間に、アパーチャ部材が更に設けられていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか一項に記載の検出装置。   The detection apparatus according to claim 1, wherein an aperture member is further provided between the moving body and the second optical system. 前記移動体の移動速度v、画像データを取得する時間間隔τ、前記移動体の移動方向に関する前記移動体における照明領域の幅wsを用いて、
2vτ<ws<10vτの関係が満足されることを特徴とする請求項1〜6のいずれか一項に記載の検出装置。
Using the moving speed v of the moving object, the time interval τ for acquiring image data, and the width ws of the illumination area in the moving object relating to the moving direction of the moving object,
The detection apparatus according to claim 1, wherein a relationship of 2vτ <ws <10vτ is satisfied.
前記移動体の移動方向に関して、前記移動体における照明領域の幅ws、及び前記移動体における前記イメージセンサの観察領域の幅waを用いて、
wa<ws<5waの関係が満足されることを特徴とする請求項1〜7のいずれか一項に記載の検出装置。
Regarding the moving direction of the moving body, using the width ws of the illumination area in the moving body and the width wa of the observation area of the image sensor in the moving body,
8. The detection apparatus according to claim 1, wherein a relationship of wa <ws <5wa is satisfied.
前記演算装置は、時間的に隣り合う2つの画像データに基づいて前記移動体の移動情報を算出することを特徴とする請求項1〜8のいずれか一項に記載の検出装置。   The detection device according to claim 1, wherein the arithmetic device calculates movement information of the moving body based on two pieces of image data that are temporally adjacent to each other. 前記演算装置は、前記2つの画像データの相互相関関数のピーク値から前記移動体の移動情報を求めることを特徴とする請求項9に記載の検出装置。   The detection device according to claim 9, wherein the arithmetic device obtains movement information of the moving body from a peak value of a cross-correlation function between the two image data. 前記演算装置は、前記相互相関関数のピーク値が複数存在するときに、最も急峻なピークのピーク値から前記移動体の移動情報を求めることを特徴とする請求項10に記載の検出装置。   The detection device according to claim 10, wherein the arithmetic device obtains movement information of the moving body from a peak value of the steepest peak when a plurality of peak values of the cross-correlation function exist. 前記相互相関関数は,位相情報のみを用いて得られた相互相関関数であることを特徴とする請求項10又は11に記載の検出装置。   12. The detection apparatus according to claim 10, wherein the cross-correlation function is a cross-correlation function obtained using only phase information. 前記移動体は無端の移動体であり、該移動体には少なくとも1つの基準位置が設定され、
該少なくとも1つの基準位置を検出する基準位置検出装置を更に備えることを特徴とする請求項1〜12のいずれか一項に記載の検出装置。
The moving body is an endless moving body, and at least one reference position is set for the moving body,
The detection apparatus according to any one of claims 1 to 12, further comprising a reference position detection device that detects the at least one reference position.
前記基準位置検出装置は、前記少なくとも1つの基準位置での画像データを格納しているメモリを有し、
前記基準位置検出装置は、前記イメージセンサから出力される画像データと前記メモリに格納されている画像データとに基づいて、前記少なくとも1つの基準位置を検出することを特徴とする請求項13に記載の検出装置。
The reference position detection device has a memory storing image data at the at least one reference position,
The reference position detection device detects the at least one reference position based on image data output from the image sensor and image data stored in the memory. Detection device.
前記基準位置検出装置での検出結果に基づいて、前記演算装置で算出された前記移動体の移動情報を補正する補正装置を更に備えることを特徴とする請求項13又は14に記載の検出装置。   The detection device according to claim 13, further comprising a correction device that corrects movement information of the movable body calculated by the arithmetic device based on a detection result of the reference position detection device. 前記少なくとも1つの基準位置は、複数の基準位置であることを特徴とする請求項13〜15のいずれか一項に記載の検出装置。   The detection apparatus according to claim 13, wherein the at least one reference position is a plurality of reference positions. 互いに異なる色に対応する複数の像担持体と;
前記複数の像担持体のそれぞれに対して、対応する色の画像情報に応じて変調された光束を走査し潜像を形成する光走査装置と;
前記複数の像担持体に形成された各潜像に、対応する色のトナーをそれぞれ付着させ複数のトナー画像を生成する現像装置と;
ベルト部材を含み、前記複数のトナー画像を重ね合わせて媒体に転写する転写装置と;
前記ベルト部材の移動情報を検出する請求項1〜16のいずれか一項に記載の検出装置と;を備える画像形成装置。
A plurality of image carriers corresponding to different colors;
An optical scanning device that scans each of the plurality of image carriers with a light beam modulated according to image information of a corresponding color to form a latent image;
A developing device for generating a plurality of toner images by attaching toners of corresponding colors to the latent images formed on the plurality of image carriers;
A transfer device that includes a belt member and superimposes and transfers the plurality of toner images to a medium;
An image forming apparatus comprising: the detection device according to claim 1 that detects movement information of the belt member.
前記検出装置の検出結果に基づいて、前記ベルト部材の移動速度を調整する速度調整装置を備えることを特徴とする請求項17に記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 17, further comprising a speed adjusting device that adjusts a moving speed of the belt member based on a detection result of the detecting device. 前記光走査装置は、副走査方向に関して、前記複数の像担持体における光の入射位置を個別に調整する位置調整装置を備えており、
前記位置調整装置は、前記検出装置の検出結果に基づいて、前記複数の像担持体における光の入射位置を個別に調整することを特徴とする請求項17又は18に記載の画像形成装置。
The optical scanning device includes a position adjusting device that individually adjusts incident positions of light in the plurality of image carriers in the sub-scanning direction,
19. The image forming apparatus according to claim 17, wherein the position adjusting device individually adjusts an incident position of light in the plurality of image carriers based on a detection result of the detection device.
シート状の媒体を移動させながら該媒体のシート面上に画像を形成する画像形成装置において、
前記媒体の移動情報を検出する請求項1〜16のいずれか一項に記載の検出装置を備えることを特徴とする画像形成装置。
In an image forming apparatus for forming an image on a sheet surface of a medium while moving the sheet-like medium,
An image forming apparatus comprising the detection device according to claim 1 that detects movement information of the medium.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013257257A (en) * 2012-06-14 2013-12-26 Ricoh Co Ltd Detection device and image forming device
JP2014021234A (en) * 2012-07-17 2014-02-03 Ricoh Co Ltd Moving member detecting device and image forming apparatus
JP2014056111A (en) * 2012-09-12 2014-03-27 Ricoh Co Ltd Detection device, detection program, and image forming apparatus
WO2016205950A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Metaoptima Technology Inc. Apparatus for imaging skin
JP2018009948A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 コニカミノルタ株式会社 Movement amount sensor and image forming apparatus including the same

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61151466A (en) * 1984-12-25 1986-07-10 Omron Tateisi Electronics Co Method for measuring moving speed of matter
JPS6254167A (en) * 1985-09-03 1987-03-09 Omron Tateisi Electronics Co Speckle speed measuring instrument
JPS62156563A (en) * 1985-12-27 1987-07-11 Omron Tateisi Electronics Co Measuring device for speed and distance
JPH07128348A (en) * 1993-11-02 1995-05-19 Fuji Xerox Co Ltd Speed measuring method and speed meter
JP2002179290A (en) * 2000-08-23 2002-06-26 Heidelberger Druckmas Ag Device for controlling transfer of printed product in printing machine
JP2007279523A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Canon Inc Image forming apparatus and image forming method
JP2008500557A (en) * 2004-05-21 2008-01-10 シリコン・ライト・マシーンズ・コーポレイション Speckle sizing and sensor dimensions in optical positioning devices
JP2010055064A (en) * 2008-08-01 2010-03-11 Ricoh Co Ltd Speed detector and multicolor image forming apparatus

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61151466A (en) * 1984-12-25 1986-07-10 Omron Tateisi Electronics Co Method for measuring moving speed of matter
JPS6254167A (en) * 1985-09-03 1987-03-09 Omron Tateisi Electronics Co Speckle speed measuring instrument
JPS62156563A (en) * 1985-12-27 1987-07-11 Omron Tateisi Electronics Co Measuring device for speed and distance
JPH07128348A (en) * 1993-11-02 1995-05-19 Fuji Xerox Co Ltd Speed measuring method and speed meter
JP2002179290A (en) * 2000-08-23 2002-06-26 Heidelberger Druckmas Ag Device for controlling transfer of printed product in printing machine
JP2008500557A (en) * 2004-05-21 2008-01-10 シリコン・ライト・マシーンズ・コーポレイション Speckle sizing and sensor dimensions in optical positioning devices
JP2007279523A (en) * 2006-04-10 2007-10-25 Canon Inc Image forming apparatus and image forming method
JP2010055064A (en) * 2008-08-01 2010-03-11 Ricoh Co Ltd Speed detector and multicolor image forming apparatus

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
JPN6014013976; T. Asakura: 'Dynamic Laser Speckles and Their Application to Velocity Measurements of the Diffuse Object' Applied Physics Vol.25, No.3, 198107, 179-194 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013257257A (en) * 2012-06-14 2013-12-26 Ricoh Co Ltd Detection device and image forming device
JP2014021234A (en) * 2012-07-17 2014-02-03 Ricoh Co Ltd Moving member detecting device and image forming apparatus
JP2014056111A (en) * 2012-09-12 2014-03-27 Ricoh Co Ltd Detection device, detection program, and image forming apparatus
WO2016205950A1 (en) * 2015-06-23 2016-12-29 Metaoptima Technology Inc. Apparatus for imaging skin
US10405752B2 (en) 2015-06-23 2019-09-10 Metaoptima Technology Inc. Apparatus for imaging skin
US10667694B2 (en) 2015-06-23 2020-06-02 Metaoptima Technology Inc. Apparatus for imaging skin
JP2018009948A (en) * 2016-07-15 2018-01-18 コニカミノルタ株式会社 Movement amount sensor and image forming apparatus including the same
US10534298B2 (en) 2016-07-15 2020-01-14 Konica Minolta, Inc. Displacement sensor and image forming device having the same

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