【手続補正書】
【提出日】平成27年10月27日(2015.10.27)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】検出装置および多色画像形成装置
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
この発明は、検出装置および多色画像形成装置に関する。  
この発明の「多色画像形成装置」は、デジタル複写機、レーザプリンタ、レーザプロッタ、レーザファクシミリ、あるいはこれらの複合機等として実施できる。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２６】
この発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであって、評価値として離散フーリエ変換を用いる相互相関関数を採用し、リアルタイム検出に適した検出装置、およびこれを用いた多色画像形成装置の実現を課題とする。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２７】
この発明の移動情報検出装置は、移動体の速度および変位の少なくとも一方を移動情報として検出する検出装置であって、前記移動体を照射する光源部と、複数の画素を有し、１次元もしくは２次元画像を出力するイメージセンサ部と、前記移動部材により散乱された散乱光を、前記イメージセンサ部上に導光する光学系と、前記イメージセンサ部から時系列の画像パターンを取得する画像パターン取得手段と、を有し、前記画像パターン取得手段により取得した時刻が異なる２つの画像パターンである画像パターンＰ１及び画像パターンＰ２の相互相関関数により、前記移動部材の速度および変位の少なくとも一方を求め、前記相互相関関数は、離散フーリエ変換と、周波数空間での背景除去処理と、逆離散フーリエ変換と、を含むことを特徴とする。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
この発明の移動情報検出装置では、リアルタイム検出に適した検出装置、およびこれを用いた多色画像形成装置の実現が可能となる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
【図１】相関相互関数の１例を示す図である。
【図２】図１の相関相互関数の断面図である。
【図３】移動情報検出を説明するための図である。
【図４】ピーク位置を算出する手順のフローチャートを示す。
【図５】時間的に連続して取得された２つの画像パターンの例を示す図である。
【図６】変形した相互相関関数を求める手順を示すフローチャートである
【図７】低周波数除去パターンＬＣの１例を示す図である。
【図８】背景除去処理の効果を説明するための図である。
【図９】速度や変位を検出する前の予備動作として取得される２つの画像パターンの例を示す図である。
【図１０】低周波数除去パターンＬＣの３例を示す図である。
【図１１】取得される２つの画像パターンの例を示す図である。
【図１２】図１０に示す低周波数除去パターンＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３を用いて求めた相関パターンＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３を示す図である。
【図１３】低周波数除去パターンの別の２例を示す図である。
【図１４】サブピクセル処理に対してこの発明が有効であることを説明する図である。
【図１５】背景除去処理を行なった場合に、隣接する２つの画像パターンに対してサブピクセル処理を施した相関ピーク位置ＰＰのグラフを示す図である。
【図１６】背景除去処理を行なわない場合の相関ピーク位置ＰＰのグラフを示す図である。
【図１７】多色画像形成装置の実施の１形態を説明するための図である。
【図１８】多色画像形成装置の実施の別形態を説明するための図である。
【図１９】光走査装置の構成の１例を説明するための図である。
【図２０】液晶偏向素子の構造の模式図を示す図である。
【図２１】移動情報検出装置を、多色画像形成装置の中間転写ベルトの速度変動の検出に適用したときの実施の形態例を示す図である。
【図２２】インク吐出ヘッドにより画素を印字記録する方式の多色画像形成装置の実施の１形態を示す図である。
【図２３】従来技術を説明するための図である。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
以下、実施の形態を説明する。  
まず、図３を参照して、移動体の移動情報の検出の説明を行なう。  
移動情報は、前述の如く「移動体の速度および変位の少なくとも一方」である。  
以下においては「速度および変位の少なくとも一方」を「速度や変位」あるいは「変位や速度」と略記することもある。
即ち、移動体の変位・速度は、その一方のみを移動情報として検出することもできるし、双方を移動情報として検出することもできる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３１】
図３において、符号ＬＳは「リニアステージ」、符号ＶＣＰは「エア吸着プレート」、符号Ｓは「用紙」、符号ＬＴＳは「半導体レーザ」、符号ＣＬは「カップリングレンズ」を示している。  
また、符号ＬＮは「結像レンズ」、符号ＩＳは「イメージセンサ部のイメージセンサ」、符号ＰＳＮは「画像パターン取得手段」、符号ＣＯＮは「速度、変位算出手段」を示している。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３２】
用紙Ｓは、多色画像形成装置に用いられるシート状記録媒体、具体的には前述の「定形の用紙、葉書、厚紙、ＯＨＰシート等」であり、「移動情報を検出されるべき移動体（以下「移動部材」とも言う。）」である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
用紙Ｓ、リニアステージＬＳ、エア吸着プレートＶＣＰを除く部分が「移動情報を検出する検出装置」の実施の１形態を構成する。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
リニアステージＬＳによる用紙Ｓの「変位や速度」が移動情報である。  
半導体レーザＬＴＳは「光源」であり、具体的には発光波長：６５８ｎｍの「赤色半導体レーザ」である。  
カップリングレンズＣＬは、焦点距離：４ｍｍの正レンズであり、半導体レーザＬＴＳからのビームを集光して用紙Ｓ上に照射する。光源である半導体レーザＬＴＳとカップリングレンズＣＬは「移動体を照射する光源部」を構成する。
「照射角」は用紙面に対して４５度傾いている。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
勿論、これに限らず、スペックルパターンのコントラストは低下するが「よりコストの低いＬＥＤ光源」を用いることもできる。  
リニアステージＬＳは「移動方向に、速度：１００ｍｍ／秒の移動動作」を行なう。  
イメージセンサＩＳの受光面上のスペックルパターンは、倒立結像しているので、用紙Ｓの移動に伴い「用紙の移動速度に結像倍率をかけた速度」で、用紙Ｓとは逆方向に移動する。  
この移動中にイメージセンサＩＳは一定の時間間隔（フレームレート５０４ｆｐｓ）でスペックルパターンを連続撮像し、画像パターン取得手段ＰＳＮによって、スペックルパターンを取得する。  
このように撮像して取得したスペックルパターンが「画像パターン」である。
即ち、イメージセンサ部は、２次元画像を時系列で出力する。
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
次に、取得した画像パターンから「評価値としての相互相関関数」を求め、そのピーク位置（「相関ピーク位置」とも言う。）を求める手順を説明する。  
相関ピーク位置から、結像倍率とイメージセンサＩＳの画素ピッチを用いて、変位量に変換できる。  
すなわち前述したように、時間的に連続して取得した２つの画像パターンから変位量を算出するプロセスにおいて、随時２つの画像パターンを更新して変位量を累積し、移動物体の「累積変位量」を算出できる。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４４】
以下、図３の場合を例として、発明の実施の形態を説明する。  
図４に「ピーク位置を求める手順」のフローチャートを示す。  
「画像パターン取得２０１」において、ある時点における時間的に連続した２つの画像パターン（２フレーム分のスペックルパターン）を取得する。
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
上に説明した（２）式の「離散フーリエ変換・逆離散フーリエ変換を用いる演算」で求められた「相互相関関数」は「背景除去処理」が施されていない。
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５３】
この発明では、ピーク部分に重畳するバックグラウンド部分の影響を取り除くために、「周波数空間での背景除去処理」を付加して「変形した相互相関関数」を求める。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
図４の「ピーク位置算出２０３」では、相関ピーク位置を求める。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５６】
この発明の検出装置では、従来技術と異なり「評価値算出の前後に実空間での演算処理の付加」がない。そのため「演算処理時間」は殆ど増加しない。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５７】
以下、各手順について説明する。  
図４における「画像パターン取得２０１」の工程において、ある時点において時間的に連続して取得された２つの画像パターンを図５に示す。  
図５の（ａ）は、時刻：ｔ１での画像パターンＰ１（移動前）、（ｂ）は時刻：ｔ１に続く時刻：ｔ２での画像パターンＰ２（移動後）を示す。  
説明中の例では、時刻：ｔ１とｔ２の間の時間差は、フレームレート（５０４ｆｐｓ）により「時間的に隣接するフレーム間時間（１秒／５０４）：１．９８ｍｓ」となる。  
この２つの画像パターンＰ１、Ｐ２を用い「変形した相互相関関数」を求める。
【手続補正２０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５８】
図６は「変形した相互相関関数」を求める手順を示すフローチャートである。  
実空間において、画像パターンＰ１、Ｐ２を取得する。そして、画像パターンＰ１の離散フーリエ変換によりフーリエパターンＦ１を求める。  
同様にして、画像パターンＰ２の離散フーリエ変換によりフーリエパターンＦ２を求める。
【手続補正２１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５９】
フーリエパターンＦ２の複素共役Ｆ２＊を求め、この複素共役Ｆ２＊とフーリエパターンＦ１との積により、合成フーリエパターンＦ３を得る。  
合成フーリエパターンＦ３に「周波数空間での背景除去処理（周波数空間でのバックグラウンド処理）」を施して、ＢＧ除去フーリエパターンＦ４を求める。  
このように「周波数空間において背景除去処理されたＢＧ除去フーリエパターンＦ４」に対して「逆離散フーリエ変換」を行なうことにより「変形した相互相関関数」が得られる。
【手続補正２２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
「変形した相互相関関数を求める別の例（周波数空間での背景除去処理）」として、背景除去パターンＦＢの差を行なう場合を説明する。
【手続補正２３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７１】
前述の画像パターンＰ１およびＰ２に対して、この背景除去パターンＦＢを適用する場合を説明すると、前述の「合成フーリエパターンＦ３」と背景除去パターンＦＢとの差を画素ごとに求めることにより「ＢＧ除去フーリエパターンＦ４」を得る事ができる。
【手続補正２４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８０】
図９に示すように「速度や変位を検出する前の予備動作」として、２つの画像パターン（Ｑ１およびＱ２とする。）を取得する（画像パターン取得３０１）。  
取得した画像パターンＱ１およびＱ２に対して、低周波数除去パターンＬＣ１、ＬＣ２、・・・、ＬＣｎ、・・・を順次適用し、相関パターンＰＳ１、ＰＳ２、・・・，ＰＳｎ、・・・を求める。  
このように演算された各相関パターンＰＳｎのうちで「バックグラウンド部分が良好に除去されている相関パターンＰＳ(ｂｅｓｔ)」を選択する。  
そして、この相関パターンＰＳ(ｂｅｓｔ)の算出に用いた低周波数除去パターンＬＣ(ｂｅｓｔ)を選択し、これを「実際に速度や変位を検出する」ときに用いる。
【手続補正２５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８２】
実際に、３種類の低周波数除去パターンＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３を用いて、画像パターンＱ１およびＱ２に対して相関パターンＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３を求めた例を示す。
【手続補正２６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８６】
これら画像パターンＱ１、Ｑ２に対し、低周波数除去パターンＬＣ１、ＬＣ２、ＬＣ３を用いて求めた相関パターンＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３を、図１２（ａ）〜（ｃ）に示す。
【手続補正２７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８７】
求められた３つの相関パターンＰＳ１、ＰＳ２、ＰＳ３を比較すると以下のごとくになる。  
相関パターンＰＳ１とＰＳ２を比較すると、これらにおける「ピーク部分」は略同じであるが、相関パターンＰＳ２では、バックグラウンド部分がより良好に除去されている。
【手続補正２８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００９３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００９３】
他の実施の形態として「周波数空間で背景除去処理を行なう」ことが、イメージセンサの画素単位以下の分解能で、相関パターンＰＳ上の相関ピーク位置ＰＰを求める所謂サブピクセル処理に対して有効に作用することを説明する。
【手続補正２９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１０２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１０２】
比較例として、背景除去処理を行なわない場合の「上記と同様の結果」を図１６（ａ）および（ｂ）に示す。  
背景除去処理を行なった場合の累積変位量は５０．０２０ｍｍであり、行なわない場合の累積変位量は４９．７３６ｍｍである。  
移動距離５０ｍｍに対する誤差は、前者が２０μｍ、後者が２６４μｍであり、前者での誤差は後者での誤差の０．８％であり、高精度な検出に対して１０倍以上の効果が見られた。
上には、取得時間の隣接した画像パターンＰ１、Ｐ２の相互相関関数を説明したが、相互相関関数を与える画像パターンＰ１、Ｐ２は、画像パターン取得手段により取得される時系列の画像パターンにより取得した時刻が異なる２つの画像パターンを用いることもできる。
【手続補正３０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１１５】
図１８の多色画像形成装置でも上記と同様に、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより均一帯電される。
【手続補正３１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２１】
このためには、これらのベルトの速度変動や変位量を移動情報として検出する検出装置が重要になる。
【手続補正３２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２４】
上に説明した「検出装置」を、多色画像形成装置に用いられる中間転写ベルトや搬送ベルトのベルト１周内の速度変動の検出に用いることができ、これにより、中間転写ベルトや搬送ベルトの速度変動を検出できる。
【手続補正３３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１２６】
また、定着装置として用いられるベルト状部材やローラ状部材についても、上記検出装置を用いて速度変動を検出し、補正することも可能である。
【手続補正３４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４１】
図２１中の検出装置である移動情報検出装置Ａは、中間転写ベルト１０５の駆動ローラ１０５Ａの近傍に設置されている。
【手続補正３５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４３】
他の検出装置である移動情報検出装置Ｂのように、中間転写ベルト１０５の「張られた部分」に対応させて配置すると、上記のベルトのバタツキの影響を受けやすい。
【手続補正３６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１４５】
検出装置２５５は、図示の位置に配置され、間欠送りの所定送り量を、移動体としての実際の記録用紙Ｓそのものの移動を移動情報として検出し、搬送を制御して高精度な用紙送りを実現できる。
【手続補正３７】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の速度および変位の少なくとも一方を移動情報として検出する検出装置であって、
前記移動体を照射する光源部と、
複数の画素を有し、１次元もしくは２次元画像を出力するイメージセンサ部と、
前記移動部材により散乱された散乱光を、前記イメージセンサ上に導光する光学系と、
前記イメージセンサ部から時系列の画像パターンを取得する画像パターン取得手段と、
を有し、
前記画像パターン取得手段により取得した時刻が異なる２つの画像パターンである画像パターンＰ１及び画像パターンＰ２の相互相関関数により、前記移動部材の速度および変位の少なくとも一方を求め、
前記相互相関関数は、離散フーリエ変換と、周波数空間での背景除去処理と、逆離散フーリエ変換と、を含むことを特徴とする検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の検出装置において、
前記相互相関関数は、  
前記画像パターンＰ１を離散フーリエ変換することによりフーリエパターンＦ１を求めるステップと、  
前記画像パターンＰ２を離散フーリエ変換することによりフーリエパターンＦ２を求めるステップと、
前記フーリエパターンＦ１と、前記フーリエパターンＦ２の複素共役との積を求めることで、合成フーリエパターンＦ３を求めるステップと、
前記合成フーリエパターンＦ３に対し、周波数空間での背景を除去することにより、フーリエパターンＦ４を求めるステップと、
前記フーリエパターンＦ４を逆離散フーリエ変換することにより相関パターンＰＳを求めるステップと、からなることを特徴とする検出装置。
【請求項３】
請求項２記載の検出装置において、
前記背景除去処理として、前記合成フーリエパターンＦ３と低周波数除去パターンＬＣとの積を求めることを特徴とする検出装置。 
【請求項４】
請求項２記載の検出装置において、  
前記背景除去処理として、前記合成フーリエパターンＦ３と背景除去パターンＦＢとの差を求めることを特徴とする検出装置。
【請求項５】
請求項３または４記載の検出装置において、
前記低周波数除去パターンＬＣおよび前記背景除去パターンＦＢの少なくとも一方が、複数パターン用意され、
前記画像パターンＰ１および前記画像パターンＰ２の少なくとも一方に応じて、前記用意された複数の除去パターンの１つが選択され、前記背景除去処理を行うことを特徴とする検出装置。 
【請求項６】
請求項１〜５の任意の１に記載の検出装置において、
前記相互相関関数により前記移動部材の速度または変位を求める際に、前記イメージセンサ部の画素単位以下の分解能で相関パターンＰＳにおける相関ピーク位置ＰＰを求めることを特徴とする検出装置。 
【請求項７】
複数の像担持体と、該複数の像担持体を均一帯電する帯電装置と、均一帯電された前記複数の像担持体をビームスポットにより光走査して静電潜像を形成する光走査装置と、該光走査装置により前記複数の像担持体上に形成された静電潜像を、それぞれ所定の色のトナーで顕像化する現像装置と、前記複数の像担持体に対向して移動可能に設けられた中間転写ベルトと、第１および第２の転写装置と、定着装置と、を有し、
前記複数の像担持体上に顕像化された各色トナー画像を、前記第１の転写装置により前記中間転写ベルト上に転写して、該中間転写ベルト上で各色トナー画像を重ね合わせ、重ね合わせられた各色トナー画像を、前記第２の転写手段によりシート状記録媒体に転写し、該シート状記録媒体に転写された各色トナー画像を、前記定着装置により前記シート状記録媒体に定着して多色またはカラー画像を形成する多色画像形成装置において、
請求項１〜６の任意の１に記載の検出装置を設け、前記中間転写ベルトの速度を検出することを特徴とする多色画像形成装置。
【請求項８】
複数の像担持体と、該複数の像担持体を均一帯電する帯電装置と、均一帯電された前記複数の像担持体をビームスポットにより光走査して静電潜像を形成する光走査装置と、該光走査装置により前記複数の像担持体上に形成された静電潜像を、それぞれ所定の色のトナーで顕像化する現像装置と、前記複数の像担持体に対向して移動可能に設けられシート状記録媒体を搬送する搬送ベルトと、転写装置と、定着装置と、を有し、
前記複数の像担持体上に顕像化された各色トナー画像を、前記転写装置により前記搬送ベルトで搬送されたシート状記録媒体に直接転写して、該シート状記録媒体上で各色トナー画像を重ね合わせ、前記シート状記録媒体上で重ね合わせられた各色トナー画像を、前記定着手段により前記シート状記録媒体に定着して多色またはカラー画像を形成する多色画像形成装置において、
請求項１〜６の任意の１に記載の検出装置を設け、前記搬送ベルトの速度を検出することを特徴とする多色画像形成装置。 
【請求項９】
シート状記録媒体に、インク吐出ヘッドにより画素を印字記録する多色画像形成装置において、  
請求項１〜６の任意の１に記載の検出装置を設け、前記シート状記録媒体の移動量を検出することを特徴とする多色画像形成装置。