JP2017142195A - 移動量検出装置、画像形成装置および移動量検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】離散フーリエ変換によって移動量を検出する場合の誤差を低減する。
【解決手段】移動量検出装置は、シート状体の表面を照射する光源と、シート状体からの反射光によりその表面のパターンを撮像する撮像センサと、撮像センサにより時間間隔をおいて撮像して得た２つのパターンＤｉ，Ｄｊを離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部６１と、離散フーリエ変換された２つのパターンＤｉ，Ｄｊについて、シート状体の表面の凹凸の周期に基づいて決定されるしきい値を用いて高波数成分ＨＧを除去する高波数成分除去部６２と、高波数成分除去部６２によって高波数成分が除去された２つのパターンＤｉ，Ｄｊの位相関係に基づいてシート状体の移動量を求める移動量算出部６６と、を有する。
【選択図】図５

Description

本発明は、移動量検出装置、画像形成装置および移動量検出方法に関する。

プリンタ、複写機、ＭＦＰ（Multi-functional Peripheral ：多機能機または複合機）などの画像形成装置は、用紙を搬送しながら用紙の表面に画像を形成する。例えば、電子写真方式の画像形成装置は、像担持体の表面にトナー像を形成し、像担持体と用紙とを同じ線速度で移動させながらトナー像を用紙に転写する。この種の画像形成装置は、用紙または像担持体の移動速度を制御するために、移動速度に相当する所定時間当たりの移動量を検出する移動量検出装置を備えている。

移動量を検出する方法として、移動体に光を照射して表面の凹凸に応じた明暗を生じさせ、その状態の移動体を所定の時間間隔をあけて撮像し、得られた２つの画像における一致するパターンどうしの位置のずれ量を検出する方法が知られている。この方法によると、移動体の表面が無地であっても、すなわち表面色が単色であっても、移動量を検出することができる。

撮像により得られる２つの画像に基づいて移動量を検出するための先行技術として、特許文献１〜３に記載の技術がある。

特許文献１には、２つの画像を比較するマッチングに先立って画像の階調を低減するフィルタ処理を行うとともに、検出した移動速度に対して急激に変化する値にならないようにするフィルタ処理を行うことが開示されている。

特許文献２には、２つの画像パターン（スペックルパターン）の相互相関関数を演算する際に、画像パターンを離散フーリエ変換して周波数空間での背景除去処理を実行することが開示されている。

特許文献３には、用紙の搬送速度の良否を判定する検査装置において、所定の時間間隔ごとに２つのスペックル画像の相関に基づいて搬送速度を算出し、算出した搬送速度に対して所定の周期のうねり成分を除去するフィルタ処理を行うことが開示されている。

特開２００２−２０２７０５号公報 特開２０１３−２５７１８７号公報 特開２０１４−１１９４３２号公報

上に述べた特許文献２の技術による場合のように、画像を離散フーリエ変換して相関を演算することによって移動量を検出する場合において、検出の結果に誤差が生じるという問題があった。誤差は、特許文献２の技術を適用して背景除去処理を実行したときにも生じた。

特許文献１の技術による場合のように、２つの画像自体のマッチング（実空間での比較）によって移動量を検出する場合には、画像に特徴点が有り過ぎるときに、検出に失敗することがある。つまり、表面の凹凸が微細な移動体の移動量を高精度に検出するのが難しい。

特許文献３の技術は、所定の時間間隔で搬送速度を算出して蓄積した後にフィルタ処理を行うものである。つまり、搬送速度の良否を判定するのに、個々の搬送速度を算出する時間間隔よりも長い蓄積のための時間を必要とする。このため、判定の結果をリアルタイムの速度制御に反映させることができない。

本発明は、上述の問題に鑑みてなされたもので、離散フーリエ変換によって移動量を検出する場合の誤差を低減することを目的とする。

本発明の実施形態に係る移動量検出装置は、シート状体の移動量を検出する移動量検出装置であって、前記シート状体の表面を照射する光源と、前記シート状体からの反射光によりその表面のパターンを撮像する撮像センサと、前記撮像センサにより時間間隔をおいて撮像して得た２つのパターンを離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部と、離散フーリエ変換された前記２つのパターンについて、前記シート状体の表面の凹凸の周期に基づいて決定されるしきい値を用いて高波数成分を除去する高波数成分除去部と、前記高波数成分除去部によって高波数成分が除去された前記２つのパターンの位相関係に基づいて前記シート状体の移動量を求める移動量算出部と、を有する。

前記しきい値は、前記高波数成分除去部において、前記シート状体の表面の凹凸の周期および前記撮像センサの撮像面サイズに基づいて決定される。例えば、前記シート状体の表面の凹凸の周期および前記撮像センサの撮像面サイズに基づいて算出される波数にマージン値を加えた値に決定されてよい。

本発明によると、離散フーリエ変換によって移動量を検出する場合の誤差を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る移動量センサを備えた画像形成装置の構成の概要を示す図である。 エンジン制御基板の要部の構成を示す図である。 移動量センサの構成を示す図である。 移動量センサによって撮像されるパターンの例を示す図である。 移動量センサの演算部の機能的構成の例を示す図である。 移動量センサの演算部における高波数成分の除去の前後のデータおよび規格化したデータをそれぞれ波形によって示す図である。 用紙の表面における凹凸の周期および撮像面と波数との関係を示す図である。 用紙情報の例を示す図である。 画像形成装置における処理の流れを示す図である。 移動量センサにおける処理の流れを示す図である。 移動量センサの演算部の機能的構成の変形例を示す図である。

図１には本発明の一実施形態に係る移動量センサ２を備えた画像形成装置１の構成の概要が示されている。

画像形成装置１は、長尺の用紙８に画像を形成するプリンタとして動作することが可能である。画像形成装置１として、複写機、ＭＦＰ，またはファクシミリ機を用いることができる。

画像形成装置１は、用紙８の移動量ｄＬを検出する移動量センサ２と、用紙８を供給する給紙部３と、電子写真法によって画像を形成する画像形成部（プリンタエンジン）４と、画像形成部４を制御するエンジン制御基板５とを備えている。用紙８は、シート状体の例であり、移動量センサ２は、移動量検出装置の例であり、画像形成部４は、画像形成部の例である。

画像形成部４は、４つの感光体ユニット１１，１２，１３，１４、転写ベルト１５、二次転写ローラ１６、ベルト式の定着器１７、および定着モータ１９などを有している。画像形成部４は、感光体ユニット１１，１２，１３，１４を用いて４色のトナー像を形成し、これらのトナー像を転写ベルト１５に一次転写して重ね合わせ、二次転写ローラ１６によって用紙８に二次転写する。そして、定着器１７を用いて用紙８に熱および圧力を加えてトナー像を用紙８に定着させる。

このような画像の形成（プリント）に際して、画像形成部４は、給紙部３から搬送される用紙８に対して、移動量センサ２により検出された移動量ｄＬを用いて制御を行う。例えば、トナー像の乱れを防ぐために、二次転写ローラ１６を通過するときの用紙８の移動速度と定着ベルト１７Ａの周速度とが等しい状態を保つように、定着ベルト１７Ａを回転させる定着モータ１９の回転速度をエンジン制御基板５からの信号に従って制御する。

移動量センサ２は、ここでの例では、用紙８の搬送経路における二次転写ローラ１６と定着器１７との間の位置に配置され、この位置を通過する用紙８の移動量ｄＬを検出する。移動量センサ２は、これ以外の適当な位置に配置することが可能である。移動量センサ２の構成および機能について後で説明する。

なお、給紙部３は、外部のロールから用紙８を引き出して部分的に収納しながら画像形成部４へ送り出す。ただし、これに限らず、用紙８を巻いたロールを収納するものでもよい。枚葉の用紙を積み重ねて収容可能な用紙カセットを有するものでもよい。

図２にはエンジン制御基板５の要部の構成が示されている。エンジン制御基板５は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）６、および不揮発性メモリ７を有する。

ＣＰＵ６は、二次転写ローラ１６を回転駆動する二次転写モータ１８および定着モータ１９に対して、回転方向および回転速度を指示する信号を出力する。用紙８の搬送中において、移動量センサ２に対して出力要求Ｑを送り、移動量センサ２から速度データＤＶを取得する。そして、取得した速度データＤＶに応じて、定着モータ１９または二次転写モータ１８の回転速度を微調整する。速度データＤＶは、検出した移動量ｄＬを示すデータ、または移動量ｄＬに基づいて算出される移動速度Ｖを示すデータである。

不揮発性メモリ７は、予め用紙情報Ｔ１を記憶するための記憶部として用いられる。用紙情報Ｔ１の内容などについて後で説明する。

図３には移動量センサ２の構成が、図４には移動量センサ２によって撮像されるパターンＰｉ，Ｐｊの例が、それぞれ示されている。

図３（Ａ）において、移動量センサ２は、光源２１、レンズ２２、撮像センサ２３、レンズ２４、ＡＤコンバータ２５、演算部２６、および周辺回路２７を有している。これらの要素は、センサモジュールとして一体化されている。

光源２１は、レーザ光を射出して用紙８の表面を照射する。光源２１としてレーザダイオードを用いることができる。レンズ２２は、照射の範囲を所定のスポット径に限定するようにレーザ光を集光する。照射の方向は、用紙８の表面に対して例えば４５度傾いた方向とされる。

撮像センサ２３は、用紙８からの反射光によりその表面のパターンを撮像する。本実施形態において、撮像センサ２３は、図３（Ｂ）に示す撮像面（フレーム）２３５を有した二次元の光電変換デバイスであり、パターンを例えば５００×５００個の画素に細分化して読み取る。撮像面２３５のサイズ（フレームサイズ）は、例えば２ｍｍ×２ｍｍである。

撮像センサ２３は、一定の周期で撮像を繰り返し行い、撮像を行うごとに１フレーム分の光電変換信号を出力するように制御される。なお、撮像センサ２３として一次元の光電変換デバイスを用いてもよい。

レンズ２４は、撮像センサ２３の撮像面２３５に、用紙８の表面のうちのフレームサイズとほぼ同じ大きさの領域のパターンを結像させる。レンズ２４の光軸方向は、撮像センサ２３の撮像面２３５に対して垂直な方向とされている。

ＡＤコンバータ２５は、撮像センサ２３から出力されるアナログの光電変換信号をデジタルのデータに変換する。これにより、撮像センサ２３によって撮像されたパターンＰｉ，Ｐｊの各画素値を示す画像データＤｉ，Ｄｊが得られる。

演算部２６は、ＡＤコンバータ２５から入力される画像データＤｉ，Ｄｊに基づいて、用紙８の移動量ｄＬを算出する。そして、算出の結果を示す速度データＤＶを出力する。演算部２６は、例えばＦＰＧＡ（field-programmable gate array ）からなる。

周辺回路２７は、ＣＰＵ６と通信を行って光源２１および撮像センサ２３を駆動するための回路、演算部２６を動作させるための回路、演算部２６が必要に応じて使用する外付けメモリ、および凹凸周期検出部２７ａなどを有している。

凹凸周期検出部２７ａは、用紙８の凹凸の周期ｈを検出する自動検出モードにおいて、演算部２６を制御し、用紙８の表面のパターンを撮像して得たパターンを離散フーリエ変換して凹凸の周期を求める凹凸周期検出部として動作する。

このように構成される移動量センサ２は、撮像センサ２３の撮像面２３５が用紙８の表面と平行になり、かつ撮像面２３５の各ラインが用紙８の移動方向Ｍ１と平行になるように画像形成装置１に組み付けられ、その状態で使用される。

移動量センサ２は、例えば１ｍｓの時間間隔で用紙８の表面の凹凸に応じたパターンを撮像し、撮像を行うごとに、この１ｍｓの期間における移動量ｄＬを検出する。図４に示すパターンＰｉは、周期的に撮像される時系列のパターンのうちのｉ（ｉは１以上の整数）番目に撮像されたパターンであり、パターンＰｊは、ｉ番目の次のｊ番目に撮像されたパターンである。パターンＰｉ，Ｐｊはいずれも、コヒーレントなレーザ光が表面の凹凸により散乱しかつ干渉して生じるスペックルパターンである。

なお、撮像の時間間隔は、パターンＰｉとパターンＰｊとが部分的に重複するように設定される。

以下、画像データＤｉ，Ｄｊに基づいて移動量ｄＬを算出する一連の処理を説明する。

図５には移動量センサ２の演算部２６の機能的構成の例が示されている。図６には演算部２６における高波数成分の除去の前後のデータおよび規格化したデータがそれぞれ波形によって示されている。また、図７には用紙８の表面における凹凸の周期ｈおよび撮像面２３５と波数Ｈとの関係が示されている。

図５において、演算部２６には、離散フーリエ変換部６１、高波数成分除去部６２、規格化処理部６３、位相差演算部６４、逆離散フーリエ変換部６５、移動量算出部６６、およびデータ出力部６７などが設けられる。これらの機能は、ＦＰＧＡのハードウェア構成により実現される。ただし、プロセッサを含むハードウェア構成により、およびプロセッサによって演算用のプログラムが実行されることにより実現されてもよい。

離散フーリエ変換部６１は、撮像センサ２３により時間間隔をおいて撮像して得た２つのパターンＰｉ，Ｐｊの画像データＤｉ，Ｄｊを離散フーリエ変換する。画像データＤｉ，Ｄｊは、順次に入力され、入力順に離散フーリエ変換されて出力される。または、画像データＤｉを遅延させて、画像データＤｉと画像データＤｊとが同時に入力される。この場合において、離散フーリエ変換部６１は、画像データＤｉと画像データＤｊとを並行して離散フーリエ変換する。

離散フーリエ変換は、ライン単位に行われる。つまり、画像データＤｉの１ライン分の５００個の画素値が入力されるごとに、これら５００個の画素値について離散フーリエ変換する。撮像面２３５のライン数は５００であるので、１つの画像データＤｉについて離散フーリエ変換が５００回行われる。５００個の変換結果は、逐次にまたは一括に次段の高波数成分除去部６２へ出力される。画像データＤｊについても同様である。

図６（Ａ）には、用紙８として非塗工紙が使用された場合における１ラインについての離散フーリエ変換により得られるデータの例が波形によって模式的に示されている。図示の通り、離散フーリエ変換により、１ラインの明暗（濃淡）の変化に含まれる波数Ｈと各波数成分の強度とを示すデータ（波数分布）、すなわち波数Ｈごとのパワースペクトル情報が得られる。

波数Ｈは、撮像面２３５のサイズ（フレームサイズ）、詳しくは撮像面２３５のライン方向の長さＬに依存する。つまり、波の周期の逆数に長さＬを乗じた積（長さＬを周期で除した商）を波数Ｈとして離散フーリエ変換が行われる。図７（Ｂ）において、波Ｗ１の周期はちょうど長さＬであるので、この波Ｗ１の波数Ｈは「１」である。波Ｗ２の周期は長さＬの２分の１であるので、この波Ｗ２の波数Ｈは「２」である。

なお、実際パターンＰｉ，Ｐｊにおける１ラインの明暗の変化は複雑であって、図６（Ａ）の通り、多数の波数成分を含んでいる。

高波数成分除去部６２は、離散フーリエ変換された２つのパターンＰｉ，Ｐｊの画像データＤｉ，Ｄｊについて、用紙８の表面の凹凸の周期ｈに基づいて決定されるしきい値Ｈｔｈを用いて、高波数成分ＨＧを除去する。上に述べた通り、離散フーリエ変換はライン単位で行われるので、高波数成分除去部６２による処理もラインごとに行われる。

凹凸の周期ｈとは、図７（Ａ）に示すように、用紙８の断面における表層部の凹凸のピッチである。一般に、用紙８の表面が平滑であるほど、凹凸の周期ｈは小さい。

しきい値Ｈｔｈとして、用紙８の凹凸の周期ｈに基づいて算出された波数Ｈ８よりも所定のマージン分だけ大きい波数が用いられる。波数Ｈ８は、用紙８の表面における撮像面２３５の長さＬの範囲内に存在する凹凸の個数に相当し、長さＬを凹凸の周期ｈで割る除算によって求められる。しきい値Ｈｔｈは、波数Ｈ８に所定のマージン値を加えた値でもよいし、波数Ｈ８に１以上の所定の係数を乗じた値でもよい。

図６（Ｂ）には、高波数成分除去部６２によって高波数成分ＨＧが除去された１ライン分のデータ（波形分布）が示されている。図６（Ａ）と見比べて分かるように、高波数成分除去部６２は、離散フーリエ変換により得られたデータから、しきい値Ｈｔｈを超える範囲の波数成分を高波数成分ＨＧとして除去する。すなわち、高波数成分除去部６２は、しきい値Ｈｔｈをカットオフ値とするローパスフィルタを用いるフィルタ処理を行う。

高波数成分除去部６２によって除去される高波数成分ＨＧには、実際のパターンＰｉ，Ｐｊには含まれていないにもかかわらず離散フーリエ変換の演算において生じるノイズ成分が含まれる。このようなノイズ成分は、後段における移動量ｄＬの算出する演算に誤差を生じさせる。特に、演算部２６では図６（Ｃ）に示すように各成分の強度（波形の振幅）を規格化するので、ノイズ成分による誤差が規格化をしない場合よりも大きくなる。このようなノイズ成分が高波数成分除去部６２によって除去される。

つまり、高波数成分除去部６２において、高波数成分ＨＧを除去することにより、後段における演算の誤差が小さくなり、従来よりも高精度に移動量ｄＬを検出することができる。つまり、離散フーリエ変換によって移動量ｄＬを検出する場合の誤差を低減することができる。

ところで、高波数成分除去部６２は、フィルタ処理を実行する際に、カットオフ値とするしきい値Ｈｔｈを、エンジン制御基板５のＣＰＵ６から通知される値に決定する。または、ＣＰＵ６から移動量センサ２に対して用紙８の凹凸の周期ｈの検出が指令された場合には、移動量センサ２が、用紙８の表面のパターンを撮像して得たパターンを離散フーリエ変換して求めた凹凸の周期ｈに基づいて、波数Ｈ８を算出する。そして、算出した波数Ｈ８に例えばマージン値を加えた値をしきい値Ｈｔｈに決定する。

図８には用紙情報Ｔ１の例が示されている。用紙情報Ｔ１は、用紙８の種類Ｋ８として表面の平滑性によって分類される３つの種類を定め、凹凸の周期ｈ、波数Ｈ８、およびしきい値Ｈｔｈをそれぞれ種類ごとに区分して記憶するテーブルである。

用紙８の種類Ｋ８は、パルプのみからなる「非塗工紙（パルプ紙または普通紙）」、パルプからなる基体の表面に塗料または顔料を塗布した「塗工紙」、およびパルプの表面を樹脂でコートしたラミネート紙または樹脂フィルムなどの「樹脂系紙」である。

非塗工紙の平滑性（つまり凹凸の周期）を第１の水準とすると、非塗工紙の平滑性は第１の水準より周期が短く高波数となる第２の水準であり、樹脂系紙の平滑性は第２の水準より周期が短く高波数となる第３の水準である。

用紙情報Ｔ１において、凹凸の周期ｈは、予め３種の用紙８のそれぞれについて実際に測定して平均するなどして求めた値である。波数Ｈ８は、求めた凹凸の周期ｈと既知のフレームサイズ（長さＬ）とに基づいて、予め計算によって求めた値である。しきい値Ｈｔｈは、求めた波数Ｈ８に基づいて、予め計算によって求めた値である。

例えば、非塗工紙について値をみると、凹凸の周期ｈは「４０μｍ」であり、波数Ｈ８は「５０」であり、しきい値Ｈｔｈは波数Ｈ８にマージン値として「１０」を加えまたは１．２倍した「６０」である。上に説明した図６（Ｂ）のフィルタ処理は、しきい値Ｈｔｈとしてこの「６０」を用いている。

図５に戻って、規格化処理部６３は、移動量算出部６６で移動量ｄＬを求める前に、高波数成分除去部６２によって高波数成分ＨＧが除去された２つのパターンＰｉ，Ｐｊの画像データＤｉ，Ｄｊについて、各波数の振幅（波数成分の強度）の規格化を行う。図６（Ｃ）には１に規格化した結果が示されている。規格化を行うことにより、後段において移動量ｄＬを求めるための前処理として波数成分ごとに位相差を合算する際に、強度の大小を加味して重みづけをする演算を省略することができる。加えて、重みづけの誤差の累積によって移動量ｄＬの算出の誤差が大きくなるのを防ぐことができる。また、規格化を行うことによって処理におけるダイナミックレンジが拡がる。

位相差演算部６４は、画像データＤｉと画像データＤｊとの間、すなわちパターンＰｉとパターンＰｊとの間の位相差を波数Ｈごとに算出する。位相差演算部６４が行う演算は、画像データＤｉと画像データＤｊとについて、同じライン番号のラインのデータどうしを掛け合わせる乗算を含んでいる。

逆離散フーリエ変換部６５は、位相差演算部６４から入力される５００ライン分の位相差データを、ラインごとに逆離散フーリエ変換する。これにより、２つのパターンＰｉ，Ｐｊのずれに応じたピークをラインごとにもつ画像Ｄ６５が生成される。

移動量算出部６６は、画像Ｄ６５によって示される２つのパターンＰｉ，Ｐｊの位相関係に基づいて、用紙８の移動量ｄＬを求める。すなわち、画像Ｄ６５における例えば全ラインについてのピークの位置の平均を移動量ｄＬとして算出する。

データ出力部６７は、移動量算出部６６によって算出された移動量ｄＬを、検出結果として一時的に記憶する。または、移動量ｄＬと撮像センサ２３による撮像の周期である一定の時間間隔とによって用紙８の移動速度Ｖを求め、移動量ｄＬの代わりに移動速度Ｖを検出結果として記憶する。移動量算出部６６から新たに算出された移動量ｄＬが一定の時間間隔で入力されるごとに、記憶している検出結果を更新する。そして、ＣＰＵ５から速度データＤＶの出力が要求されると、記憶している最新の検出結果を速度データＤＶとしてＣＰＵ５へ送る。

図９には画像形成装置１における処理の流れが、図１０には移動量センサ２における処理の流れが、それぞれ示されている。

図９において、画像形成装置１は、プリントの実行を指示する際に、ユーザによって用紙８の種類Ｋ８を指定する入力があったか否かをチェックする（＃１０１）。ユーザは、給紙部３に装填する用紙８に応じて、用紙情報Ｔ１に定められている３つの種類のいずれかを入力することができる。この入力は、画像形成装置１が有する操作パネルを用いて行われるものでもよいし、外部の機器からのアクセスによるものでもよい。

種類Ｋ８の入力があった場合には（＃１０１でＹＥＳ）、用紙情報Ｔ１において入力された種類Ｋ８に対応付けられているしきい値Ｈｔｈを、不揮発性メモリ７から読み出して移動量センサ２に通知する（＃１０２）。なお、入力された種類Ｋ８を通知するようにしてもよい。

プリント動作を開始し（＃１０４）、適時に移動量センサ２から速度データＤＶを取得し（＃１０５）、取得した速度データＤＶに応じて定着モータ１９などの回転を制御する搬送速度制御を行う（＃１０６）。プリントが終了していない間（＃１０７でＮＯ）、ステップ＃１０５〜＃１０６の処理を繰り返して用紙８の搬送速度を適正に保つ。

一方、ユーザが用紙８の種類Ｋ８を指定しなかった場合には（＃１０１でＮＯ）、移動量センサ２に対して、用紙８の表面における凹凸の周期ｈを検出を指令する（＃１０３）。その後にプリント動作を開始する（＃１０４）。

図１０において、移動量センサ２は、エンジン制御基板５のＣＰＵ６からしきい値Ｈｔｈが通知されたか否かをチェックする（＃２０１）。

しきい値Ｈｔｈが通知された場合には（＃２０１でＹＥＳ）、高波数成分除去部６２においてフィルタ処理に用いるしきい値Ｈｔｈを、通知されたしきい値ｈｔｈに決定する。

しきい値Ｈｔｈが通知されずに、その代わりに、凹凸の周期ｈの検出がＣＰＵ６によって指令された場合には（＃２０１でＮＯ）、用紙８が停止しているときに用紙８の表面のパターンを撮像し、得られた画像に基づいて用紙８の表面における凹凸の周期ｈを検出する（＃２０３）。そして、検出した凹凸の周期ｈに基づいて、波数Ｈ８を算出し、マージン値を加えるといった所定の演算によってしきい値Ｈｔｈを算出し、高波数成分除去部６２においてフィルタ処理に用いるしきい値Ｈｔｈを、算出したしきい値Ｈｔｈに決定する（＃２０４）。

しきい値Ｈｔｈに決定した後に、周期的に行う撮像を開始し（＃２０５）、撮像したパターンＰｉを離散フーリエ変換し（＃２０６）、高波数成分ＨＧを除去し（＃２０７）、規格化する（＃２０８）。

パターンＰｉとその次に撮像したパターンＰｊのそれぞれに対応する規格化したデータが得られると、これらのデータに基づいて位相差演算（＃２０９）および逆離散フーリエ変換（＃２１０）を順に行い、移動量ｄＬを算出する（＃２１１）。続いて、移動量ｄＬに基づいて移動速度Ｖを算出して検出結果（速度データＤＶ）として記憶する（＃２１２）。

ＣＰＵ６からの出力要求Ｑ１があると（＃２１３でＹＥＳ）、記憶している速度データＤＶをＣＰＵ６へ出力する（＃２１４）。プリントが終了していない間（＃２１５でＮＯ）、ステップ＃２０５〜＃２１５の処理を繰り返す。

図１１には移動量センサ２の演算部２６の機能的構成の変形例が示されている。図１１に示す演算部２６ｂでは、図５の演算部２６の離散フーリエ変換部６１に代えて離散フーリエ変換部６１ｂが設けられ、同じく高波数成分除去部６２に代えて高波数成分除去部６２ｂが設けられている。その他の構成は、図５の演算部２６の構成と同様である。

離散フーリエ変換部６１ｂは、入力データに対して離散フーリエ変換を行う際に、指定された波数（指定波数）よりも小さい低波数成分とその強度とを示すデータのみを生成するように構成される。

高波数成分除去部６２ｂは、ＣＰＵ６から通知されたしきい値Ｈｔｈまたは凹凸の周期ｈの検出の結果に基づいて算出したしきい値Ｈｔｈを、上限の指定波数として離散フーリエ変換部６１ｂに与える。すなわち、高波数成分除去部６２ｂは、離散フーリエ変換部６１ｂにおける離散フーリエ変換において、しきい値Ｈｔｈを越える高波数成分ＨＧを出力しないように制御する。

つまり、離散フーリエ変換部６１ｂは、離散フーリエ変換を行うに当たって波数の小さい基本波成分から順に出力を行う場合に、しきい値Ｈｔｈの波数に達した後は変換を行うことなく、それよりも高い波数の成分を出力しない。

これにより、図５の演算部２６におけるフィルタ処理の結果と同様に、高波数成分ＨＧを除去したデータが得られ、移動量ｄＬを高精度に検出することができる。つまり、離散フーリエ変換によって移動量ｄＬを検出する場合の誤差を低減することができる。しかも、離散フーリエ変換部６１ｂにおける離散フーリエ変換に要する時間が短縮される。

以上の実施形態においては、エンジン制御基板５の不揮発性メモリ７、すなわち移動量センサ２の外部の記憶部に用紙情報Ｔ１を予め記憶させた。これの変形として、移動量センサ２の内部の記憶部、例えば周辺回路２７または演算部２６，２６ｂに備わるメモリに用紙情報Ｔ１を予め記憶させることができる。

その場合には、ユーザが入力した用紙８の種類Ｋ８を例えばＣＰＵ６を介して移動量センサ２に通知する、そして、例えば周辺回路２７がシート状体決定部として用紙８の種類Ｋ８を通知された種類Ｋ８に決定し、例えば高波数成分除去部６２，６２ｂが、シート状体決定部により決定された種類Ｋ８に対応したしきい値Ｈｔｈを記憶部から読み取って、高波数成分ＨＧの除去に用いるしきい値Ｈｔｈに決定する。

また、用紙情報Ｔ１は、しきい値Ｈｔｈを示すことなく、用紙８の種類Ｋ８に応じて予め求められた凹凸の周期ｈを示すものであってもよい。この場合には、例えば高波数成分除去部６２，６２ｂが、シート状体決定部により決定された種類Ｋ８に対応した凹凸の周期ｈを記憶部から読み取って取得し、取得した凹凸の周期ｈおよび撮像センサ２３の撮像面サイズに基づいて、高波数成分ＨＧの除去に用いるしきい値Ｈｔｈを決定する。例えば、凹凸の周期ｈおよび撮像面サイズに基づいて波数Ｈ８を算出し、波数Ｈ８にマージン値を加えた値にしきい値Ｈｔｈを決定する。

上に述べた実施形態においては、用紙８の凹凸の周期ｈを検出する場合に、ＣＰＵ６が検出を指令し、移動量センサ２が検出を行うとともに検出結果に基づいて、しきい値Ｈｔｈを算出する。これに変形として、移動量センサ２が検出した凹凸の周期ｈをＣＰＵ６に通知し、ＣＰＵ６が周期ｈに応じたしきい値Ｈｔｈを算出して移動量センサ２に通知するように構成することができる。なお、移動量センサ２とは別に、凹凸の周期ｈを検出するセンサを例えば給紙部３に配置し、このセンサにより検出した周期ｈに基づいて、高波数成分ＨＧの除去に用いるしきい値Ｈｔｈを決定してもよい。

用紙情報Ｔ１において、用紙８の表面の凹凸の周期ｈと撮像面サイズ（長さＬ）とに基づいてしきい値Ｈｔｈを定めたが、レンズ２４の定数や用紙８の対向距離など、レーザ光の干渉に関わるパラメータをさらに加味してしきい値Ｈｔｈを定めてもよい。

移動量センサ２を画像形成装置１に設けてプリントの用紙８の移動量ｄＬの検出に使用した。しかし、移動量センサ２の用途はこれに限らない。例えば、画像読取り装置に設けて原稿シートの移動量ｄＬの検出に使用することができる。

その他、移動量センサ２の全体または各部の構成、処理の内容、順序、またはタイミング、用紙８の種類Ｋ８の区分、区分の数、撮像面サイズ、撮像の時間間隔、マージン値などは、本発明の趣旨に沿って適宜変更することができる。

１ 画像形成装置
２ 移動量センサ（移動量検出装置）
３ 給紙部
４ 画像形成部
８ 用紙（シート状体）
ｄＬ 移動量
２１ 光源
２３ 撮像センサ
２７ 周辺回路（記憶部、凹凸周期検出部、シート状体決定部）
６１，６１ｂ 離散フーリエ変換部
６２，６２ｂ 高波数成分除去部
６６ 移動量算出部
ＤＶ 速度データ（移動速度）
ｈ 凹凸の周期
Ｈ８ 波数
Ｈｔｈ しきい値
ＨＧ 高波数成分
Ｌ 長さ（撮像面サイズ）
Ｐｉ，Ｐｊ パターン

Claims (13)

1. シート状体の移動量を検出する移動量検出装置であって、
   前記シート状体の表面を照射する光源と、
   前記シート状体からの反射光によりその表面のパターンを撮像する撮像センサと、
   前記撮像センサにより時間間隔をおいて撮像して得た２つのパターンを離散フーリエ変換する離散フーリエ変換部と、
   離散フーリエ変換された前記２つのパターンについて、前記シート状体の表面の凹凸の周期に基づいて決定されるしきい値を用いて高波数成分を除去する高波数成分除去部と、
   前記高波数成分除去部によって高波数成分が除去された前記２つのパターンの位相関係に基づいて前記シート状体の移動量を求める移動量算出部と、
   を有することを特徴とする移動量検出装置。
2. 前記高波数成分除去部において、前記しきい値を、前記シート状体の表面の凹凸の周期および前記撮像センサの撮像面サイズに基づいて決定する、
   請求項１記載の移動量検出装置。
3. 前記高波数成分除去部において、前記しきい値を、前記シート状体の表面の凹凸の周期および前記撮像センサの撮像面サイズに基づいて算出される波数にマージン値を加えた値に決定する、
   請求項２記載の移動量検出装置。
4. 前記高波数成分除去部において、前記しきい値を、前記シート状体の種類として第１の水準であるパルプのみの用紙、第１の水準より周期が高波数であるパルプに塗工した用紙、および第２の水準より周期が高波数である樹脂系用紙の３つに区分して予め求め記憶部に記憶する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の移動量検出装置。
5. 前記シート状体の種類を決定するシート状体決定部を有し、
   前記高波数成分除去部において、前記シート状体決定部により決定されたシート状体の種類に対応した前記しきい値を前記記憶部から読み取って決定する、
   請求項４記載の移動量検出装置。
6. 前記シート状体の種類を決定するシート状体決定部を有し、
   前記高波数成分除去部において、前記シート状体の種類に応じて前記凹凸の周期が予め求められ記憶部に記憶されており、前記シート状体決定部により決定されたシート状体の種類に対応した前記凹凸の周期を前記記憶部から読み取って取得し、取得した前記凹凸の周期に基づいて前記しきい値を決定する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の移動量検出装置。
7. 前記シート状体の表面のパターンを撮像して得たパターンを離散フーリエ変換して前記凹凸の周期を求める凹凸周期検出部を有する、
   請求項１ないし３のいずれかに記載の移動量検出装置。
8. 前記高波数成分除去部は、前記しきい値をカットオフ値とするローパスフィルタを用いる、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の移動量検出装置。
9. 前記高波数成分除去部は、前記離散フーリエ変換部における離散フーリエ変換において前記しきい値を越える高波数成分を出力しないように制御する、
   請求項１ないし７のいずれかに記載の移動量検出装置。
10. 前記移動量算出部で移動量を求める前に、高波数成分が除去された前記２つのパターンについて各波数の振幅の規格化を行う、
    請求項１ないし９のいずれかに記載の移動量検出装置。
11. 前記撮像センサは、前記２つのパターンを一定の時間間隔で撮像し、
    前記移動量算出部により求めた前記移動量と前記一定の時間間隔とによって前記シート状体の移動速度を求める、
    請求項１ないし１０のいずれかに記載の移動量検出装置。
12. シート状体の移動量を検出する移動量検出方法であって、
    前記シート状体の表面を時間間隔をおいて撮像して得た２つのパターンを離散フーリエ変換し、
    離散フーリエ変換された前記２つのパターンについて、前記シート状体の表面の凹凸の周期に基づいて決定されるしきい値を用いて高波数成分を除去し、
    高波数成分が除去された前記２つのパターンの位相関係に基づいて前記シート状体の移動量を求める、
    ことを特徴とする移動量検出方法。
13. 請求項１ないし１１のいずれかに記載の移動量検出装置と、
    前記シート状体を収納する給紙部と、
    前記給紙部から搬送される前記シート状体に前記移動量検出装置により検出された移動量を用いて制御を行って画像を形成する画像形成部と、
    を有する画像形成装置。

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