(57)【要約】【課題】回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持された回転体の回転が停止している回転停止時における回転体の変位量を測定することができる回転体変位測定装置を提供する。【解決手段】被検出部材５３０は、回転体５００の回転時に検出される検出信号が回転体の回転と同じ周期で連続的に変化する検出波形特性を有するように検出される被検出面の回転体の回転軸線を中心とした周方向に連続的に変化する被検出構造がそれぞれ形成された第１の被検出部５３１及び第２の被検出部５３２を有する。第１の被検出部５３１及び第２の被検出部５３２それぞれの周方向の被検出構造の変化は回転体５００の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有する。回転体５００が回転停止状態にあるときに検出された第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの検出信号に基づいて、回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量を算出する。【選択図】図１７
2015169485.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持された回転体と同期して回転するように設けられた被検出部材と、該被検出部材を検出するように装置本体側に設けられた検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて、該回転体の変位量を算出する演算手段と、を備える回転体変位測定装置であって、
前記被検出部材は、前記回転体の回転時に検出される検出信号が該回転体の回転と同じ周期で連続的に変化するように前記検出手段で検出される被検出面の該回転体の回転軸線を中心とした周方向に連続的に変化する被検出構造がそれぞれ形成された第１の被検出部及び第２の被検出部を有し、該第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの周方向の被検出構造の変化が該回転体の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有するように構成され、
前記演算手段は、
前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部の少なくとも一方の検出信号の時間変化に基づいて、前記回転体が回転停止状態であるか回転中の状態かを判断し、
前記回転体が回転停止状態であると判断した場合に、その回転体が回転停止状態にあるときに検出された前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部それぞれの検出信号に基づいて、該回転停止状態にある回転体の変位量を算出することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項２】
請求項１の回転体変位測定装置において、
前記検出手段は、前記第１の被検出部を検出する第１のセンサーと、前記第２の被検出部を検出する第２のセンサーとを有することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項３】
請求項１又は２の回転体変位測定装置において、
前記演算手段は、前記回転体が回転中の状態であると判断した場合に、その回転体が回転中の状態であるときに検出された前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部それぞれの検出信号に基づいて、該回転中の状態にある回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量を算出することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかの回転体変位測定装置において、
前記演算手段は、前記回転体の回転状態にあるときに検出された前記第１の被検出部の検出信号と前記第２の被検出部の検出信号との間の位相差を算出し、その位相差に基づいて、前記回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量の算出値を補正することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項５】
請求項４の回転体変位測定装置において、
前記演算手段は、前記回転体の１回転周期内の所定の回転角度範囲における前記第１の被検出部に対する検出信号と前記第２の被検出部の検出信号との間の相互相関関数を用いて前記位相差を算出することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項６】
請求項１乃至５のいずれかの回転体変位測定装置において、
前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部はそれぞれ前記回転体の回転軸線方向における同一箇所で前記回転体の回転軸線に直交する方向に互いにずらして設けたことを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項７】
請求項１乃至５のいずれかの回転体変位測定装置において、
前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部はそれぞれ前記回転軸線方向における互いに異なる位置に設けたことを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項８】
請求項１乃至５のいずれかの回転体変位測定装置において、
前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部は互いに共通に用いられる同一部材で構成され、前記回転体の回転軸線方向における前記同一部材の２つの端面のうち一方の端面側に前記第１の被検出部の被検出面が形成され、他方の端面側に前記第２の被検出部の被検出面が形成されていることを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項９】
請求項１乃至８のいずれかの回転体変位測定装置において、
前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部はそれぞれ、互いに反射濃度が異なる濃度検出面を有し、
前記検出手段は、前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部それぞれの濃度検出面の濃度を検出することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項１０】
請求項１乃至８のいずれかの回転体変位測定装置において、
前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部はそれぞれ、前記回転体の回転軸線方向に対して傾斜した被検知面を有し、前記回転軸線を中心にして回転するように設けられ、
前記検出手段は、前記回転体の回転軸線方向に沿って前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部それぞれの被検知面に対向するように設けられ、各被検知面との間の距離を検出することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項１１】
請求項１乃至８のいずれかの回転体変位測定装置において、
前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部はそれぞれ、前記回転体の回転方向における所定位置に配置され前記回転体の回転軸線を中心に回転する磁石を用いて構成され、
前記検出手段は、前記磁石によって発生する磁界を検出することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項１２】
トルク制限機能を有する軸受を介して回転駆動軸に連結され該回転駆動軸とともに回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持された回転体の変位量を測定する回転体変位測定装置であって、
前記回転駆動軸と同期して回転するように設けられた被検出部材と、該被検出部材を検出するように装置本体側に設けられた検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて、該回転体とともに変位する該回転駆動軸の変位量を算出する演算手段と、前記回転体の回転を検出する回転検出手段と、を備え、
前記被検出部材は、前記回転駆動軸の回転時に検出される検出信号が該回転駆動軸の回転と同じ周期で連続的に変化する検出波形特性を有するように設けられた少なくとも一つの被検出部を有し、
前記演算手段は、
前記回転検出手段の検出信号の時間変化に基づいて、前記回転体が回転停止状態であるか回転中の状態かを判断し、
前記回転体が回転停止状態であると判断した場合に、その回転体が回転停止状態にあるときに検出された前記少なくとも一つの被検出部の検出信号に基づいて、該回転体とともに変位する該回転駆動軸の変位量を算出することを特徴とする回転体変位測定装置。
【請求項１３】
シートを搬送する搬送用回転体と、前記搬送用回転体に接離する方向に移動可能に構成され自身に加わる負荷の大きさに応じて正逆回転することによってシートを１枚ずつ分離する分離用回転体と、前記搬送用回転体に向けてシートを送出する送出用回転体と、前記搬送用回転体との距離方向における前記分離用回転体の変位量を測定する回転体変位測定手段と、を備えるシート供給装置であって、
前記回転体変位測定手段として、請求項１乃至１２のいずれかの回転体変位測定装置を備えたことを特徴とするシート供給装置。
【請求項１４】
記録媒体としてのシートを供給するシート供給手段と、該シート供給手段によって供給されたシートに画像を形成する画像形成手段と、を備える画像形成装置であって、
前記シート供給手段として、請求項１３のシート供給装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、回転体の変位を測定可能な回転体変位測定装置、並びに、この回転体変位測定装置を備えたシート供給装置及び画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、回転体の回転軸の両端部を回転可能に支持するとともに、その回転軸の両端部を回転軸線に直交する一方向に移動可能に支持することにより回転体を軸線直交方向に変位可能にした構成が知られている。このように変位可能な回転体として、例えば画像形成装置における用紙（シート）を１枚ずつ分離して供給する分離給紙部において給紙ローラに接触対向するように設けられた分離ローラが知られている。この分離ローラの回転軸の両端部は、上記回転軸線に直交する一方向である給紙ローラとの距離方向に移動可能に支持されている。このように支持された分離ローラは、給紙ローラとの間に挟まれた用紙の枚数や厚さに応じて上記給紙ローラとの距離方向に変位することができる。
【０００３】
特許文献１には、上記分離給紙部を通過する用紙の重送を検知するなどの目的で、上記回転軸線に直交する一方向に変位可能な分離ローラなどの回転体の変位量を測定可能な測定装置が開示されている。この特許文献１の測定装置では、回転体の回転に同期して回転するように被検出部材としての磁石が回転体の側面部に設けられ、この磁石を検出する検出手段としてのホールセンサーが装置本体側に設けられている。ホールセンサーは、磁石が設けられた回転体が１回転する毎に１周期分の正弦波の信号を出力する。この磁石が設けられた回転体が上記軸線直交方向に変位すると、その変位に伴って、上記ホールセンサーから出力される正弦波の振幅が変化する。この回転体の回転時にホールセンサーから出力される正弦波における振幅の変化量に基づいて、回転体の回転軸線に直交する一方向における変位量を算出して測定する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１の測定装置では、回転体の回転時に回転体の１回転毎にホールセンサーから出力される正弦波の信号を利用しているため、回転体の回転が停止している回転停止時に上記回転体の変位量を測定できないという課題がある。例えば、上記分離ローラによる用紙を１枚ずつ分離するために分離ローラの回転が停止しているとき、その分離ローラの変位量を測定できない。
なお、このような課題は、被検出部材とその検出手段との組み合わせが、光学的に検出可能なスリット又はマーカと光センサとの組み合わせなど、磁石とホールセンサーとの組み合わせ以外の構成でも、同様に発生し得るものである。
【０００５】
本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持された回転体の回転が停止している回転停止時の回転体の変位量を測定することができる回転体変位測定装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持された回転体と同期して回転するように設けられた被検出部材と、該被検出部材を検出するように装置本体側に設けられた検出手段と、該検出手段の検出結果に基づいて、該回転体の変位量を算出する演算手段と、を備える回転体変位測定装置であって、前記被検出部材は、前記回転体の回転時に検出される検出信号が該回転体の回転と同じ周期で連続的に変化するように前記検出手段で検出される被検出面の該回転体の回転軸線を中心とした周方向に連続的に変化する被検出構造がそれぞれ形成された第１の被検出部及び第２の被検出部を有し、該第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの周方向の被検出構造の変化が該回転体の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有するように構成され、前記演算手段は、前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部の少なくとも一方の検出信号の時間変化に基づいて、前記回転体が回転停止状態であるか回転中の状態かを判断し、前記回転体が回転停止状態であると判断した場合に、その回転体の回転停止状態にあるときに検出された前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部それぞれの検出信号に基づいて、該回転停止状態にある回転体の変位量を算出することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００７】
本発明によれば、回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持された回転体の回転が停止している回転停止時の回転体の変位量を測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】参考例に係る回転体変位測定装置における回転体としてのローラ及びその周囲の構成の一例を示す概略構成図。
【図２】ローラの回転軸に沿った方向から被検知部材の側面をみたときの観測点を示す模式図。
【図３】図２の観測円Ｃ１上の第１観測点Ｑ１及び第２観測点Ｑ２と被検出部材の傾斜面の直径仮想線Ｐ〜Ｐと第１距離センサー及び第２距離センサーとの関係を示す説明図。
【図４】第１距離センサー及び第２距離センサーによる検出結果（出力信号）の経時変化の一例を示すグラフ。
【図５】参考例に係る回転体変位測定装置の演算手段によって実施されるローラの回転角度の算出処理の一例を示すフローチャート。
【図６】中心点Ｏを中心とする２次元座標上の象限を示す模式図。
【図７】変位後のローラの回転中心点を中心とした仮想円Ｃ１’と実際の観測円Ｃ１との関係の一例を説明するための模式図。
【図８】ローラが軸線直交方向に変位したときの観測点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄそれぞれにおける観測半径とローラの変位量ｕとの関係の一例を示すグラフ。
【図９】ローラが軸線直交方向に変位したときの観測点対Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｄ，Ｃ−Ｅにおける観測半径差Δｒ’とローラの変位量ｕとの関係の一例を示すグラフ。
【図１０】ローラ変位後の観測点対と中心点とのなす角度を説明するための模式図。
【図１１】２つの距離センサーからの出力波形の位相差ズレψとローラの変位量ｕとの関係の一例を示すグラフ。
【図１２】参考例に係る回転体変位測定装置による測定対象のローラと及びその周囲の構成の他の例を示す斜視図。
【図１３】図１２の回転体変位測定装置において回転中のローラ５００が変位した後の２つのホールセンサーの出力波形の一例を示すグラフ。
【図１４】観測点Ａ〜Ｄそれぞれについて測定したホールセンサーの出力波形の波高とローラの変位量との関係の一例を示すグラフ。
【図１５】観測点対Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｄ，Ｃ−Ｅそれぞれについて測定した出力波形の波高の差とローラの変位量との関係の一例を示すグラフ。
【図１６】図１を用いて説明した参考例の構成において変位後のローラの回転中心点を中心とした仮想円Ｃ１’と実際の観測円Ｃ１との関係の一例を説明するための模式図。
【図１７】本発明の実施形態に係る回転体変位測定装置におけるローラ及びその周囲の構成例を示す概略構成図。
【図１８】本実施形態に係る回転体変位測定装置におけるローラ及びその周囲の構成他の例を示す概略構成図。
【図１９】本実施形態に係る回転体変位測定装置におけるローラ及びその周囲の構成の更に他の例を示す概略構成図。
【図２０】図１７を用いて説明した構成において変位後のローラの回転中心点を中心とした仮想円Ｃ１’、Ｃ２’と観測点Ａ，Ｅが通る観測円Ｃ１、Ｃ２との関係の一例を説明するための模式図。
【図２１】図１７を用いて説明した構成において変位後のローラの回転中心点を中心とした仮想円Ｃ１’と観測点Ａ〜Ｈが通る観測円Ｃ１、Ｃ２との関係の一例を説明するための模式図。
【図２２】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２１におけるセンサー間の配置角度差が１８０°である複数の観測点対Ａ−Ｅ，Ｂ−Ｆ及びＤ−Ｈそれぞれについて測定した観測半径変化及び角度変化とローラの変位量ｕとの関係の一例を示すグラフ。
【図２３】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２１におけるセンサー間の配置角度差が０°である複数の観測点対Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄそれぞれについて測定した観測半径変化及び角度変化それぞれとローラの変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。
【図２４】図１７に示した構成の回転体変位測定装置を備えた給紙装置の構成例を示す斜視図。
【図２５】用紙をピックアップするピックアップ工程の一例を示す説明図。
【図２６】１枚の用紙をピックアップして搬送する動作の一例を示す説明図。
【図２７】複数枚の用紙がピックアップされた際に１枚の用紙を分離する動作の一例を示す説明図。
【図２８】分離された１枚の用紙を搬送する動作の一例を示す説明図。
【図２９】図２４の給紙装置において分離ローラの挙動を検出する一方のホールセンサーの出力波形の一例を示すグラフ。
【図３０】図２４の給紙装置において分離ローラの挙動を検出する他方のホールセンサーの出力波形の一例を示すグラフ。
【図３１】図２９の波形データを調整した後のグラフ。
【図３２】図３０の波形データを調整した後のグラフ。
【図３３】分離ローラの回転角度（挙動）の算出結果を絶対角で表示したグラフ。
【図３４】分離ローラの回転角度の算出結果をｔ＝０における角度を基準とする相対角で表示したグラフ。
【図３５】用紙の分離残が無い状態の分離ローラの挙動の一例を示すグラフ。
【図３６】用紙の分離残が有る状態の分離ローラの挙動の一例を示すグラフ。
【図３７】分離ローラの変位量とセンサ出力差との関係を示すグラフ。
【図３８】本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の他の構成例を示す概略構成図。
【図３９】本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の更に他の構成例を示す概略構成図。
【図４０】本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の更に他の構成例を示す概略構成図。
【図４１】本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の更に他の構成例を示す概略構成図。
【図４２】本発明の他の実施形態に係る回転体変位測定装置における分離ローラ及びその周囲の構成の一例を示す縦断面図。
【図４３】被検出部材としての磁石と２つのホールセンサーとの位置関係の一例を示す正面図。
【図４４】仮想回転角速度変動波形の一例を示すグラフ。
【図４５】仮想回転角速度変動量と位相差ズレとの関係の一例を示すグラフ。
【図４６】位相差ズレと回転角との関係の一例を示すグラフ。
【図４７】（ａ）及び（ｂ）は、相互相関関数によって位相差（位相のズレ）を求める方法を説明するためのグラフ。
【図４８】位相差（遅れ時間）の算出を図１の回転体変位測定装置のセンサ出力波形に適用する際の波形を表すグラフ。
【図４９】基準波形と互いに位相差をもつ二つの検出信号波形との相互相関関数を表すグラフ。
【図５０】位相差ズレを算出する演算処理の一例を示すフローチャート。
【図５１】センサーの観測波形からローラの変位量を算出し、重送を検出する処理の一例を示すフローチャート。
【図５２】本実施形態に係る回転体変位測定装置を適用可能な画像形成装置を示す概略構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、以下の実施形態で参照する各図は本発明の内容を理解でき得る程度に形状、大きさ及び位置関係を概略的に示してあるに過ぎず、従って、本発明は各図で例示された形状、大きさ及び位置関係のみに限定されるものではない。また、後述において例示する数値は、本発明の好適な例に過ぎず、従って、本発明は例示された数値に限定されるものではない。
【００１０】
まず、本発明の実施形態に係る回転体変位測定装置の説明に先立って、測定対象の回転体が回転しているときの回転検出メカニズムについて説明する。
【００１１】
図１は、参考例に係る回転体変位測定装置における回転体としてのローラ及びその周囲の構成の一例を示す概略構成図である。また、図２は、ローラの回転軸に沿った方向から被検知部材の側面をみたときの観測点を示す模式図である。
【００１２】
図１において、測定対象の回転体としてのローラ５００は、ローラ部５００ａと、このローラ部５００ａの回転軸線方向の両端面からそれぞれ突出する回転軸部材５００ｂとを有している。回転軸部材５００ｂは、側板５０２に設けられた軸受け５０１によって回転自在に受けられている。また、この軸受け５０１は、図示しない保持手段により、回転軸線に直交する一方向（図中矢印Ａ方向）にスライド移動可能に保持されている。これにより、ローラ５００は、回転軸線に直交する一方向（図中矢印Ａ方向）に変位可能になっている。この状態で、軸受け５０１が図示しないバネによって図中Ｂ方向（鉛直上方）に付勢されることで、ローラ５００のローラ部５００ａがローラ５００の上方に存在する図示しない第２ローラに当接してニップを形成している。
【００１３】
ローラ５００の回転軸部材５００ｂの一端には、被検出部材５１０が固定されている。この被検出部材５１０は、回転軸部材５００ｂの回転軸線を中心にして、ローラ５００と同期して回転する。そして、被検出部材５１０の側面は、ローラ５００の回転軸線に対して所定の角度だけ傾斜した被検出構造としての傾斜面５１０ａとなっている。
【００１４】
ここで、図１及び図２において、被検出部材５１０の側面側からみて被検出部材５１０の回転中心Ｏを通る直径方向の直径仮想線Ｐ〜Ｐを定義する。図１の例において、直径仮想線Ｐ〜Ｐは鉛直方向に延在し、直径仮想線Ｐ〜Ｐ上に位置する被検出部材５１０の上端部分は、後述のセンサーに最も近づいた最接近位置にある。一方、直径仮想線Ｐ〜Ｐ上に位置する被検出部材５１０の下端部分は、後述のセンサーから最も遠ざかった最離間位置にある。後述するように、被検出部材５１０がローラ５００とともに回転するとき、被検出部材５１０の被検知部を検出するセンサーは正弦波状の信号を出力する。上記直径仮想線Ｐ〜Ｐ上の箇所をセンサーが検出しているときの検出信号は、ローラ５００の回転中に検出される正弦波状の検出波形特性においてプラス又はマイナスのピーク（極大値又は極小値）に対応する。
【００１５】
図１に示すように、被検出部材５１０の側方には、第１のセンサーとしての第１距離センサー５１１及び第２のセンサーとしての第２距離センサー５１２が配設されている。これらのセンサーは、例えば赤外線照射などの周知の技術により、自らと被検出対象としての傾斜面５１０ａとの距離を検知して、検知結果に応じた電圧を出力するものである。
【００１６】
また、図２に示すように、ローラ５００の回転軸線（点Ｏの位置）を中心にした回転方向における配置角度差が９０［°］の位置に、第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２それぞれによって検出される検知対象位置である第１観測点Ｑ１及び第２観測点Ｑ２が設定されている。図中の第１観測点Ｑ１は、第１距離センサー５１１による傾斜面５１０ａの検知対象位置である。また、第２観測点Ｑ２は、第２距離センサー５１２による傾斜面５１０ａの検知対象位置である。なお、距離の検知方式としては、光学式，超音波式，渦電流式，静電容量式などがあり、検出感度、用途、検出環境などに応じて選択することが可能である。
【００１７】
第１距離センサー５１１と第１観測点Ｑ１との間の距離や、第２距離センサー５１２と第２観測点Ｑ２との間の距離は、被検出部材５１０の回転角度位置に応じて異なってくる。但し、傾斜面５１０ａ上の回転中心である中心点Ｏと、第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２との間の距離は、被検出部材５１０の回転角度位置にかかわらず一定である。また、回転軸線に平行な方向における第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２と中心点Ｏとの間の距離は、距離Ｌで表される。
【００１８】
図１の構成では、回転する被検出部材５１０に対して第１距離センサー５１１や第２距離センサー５１２は不動である。ここで、理解を容易にするために、センサー５１１、５１２が中心点Ｏを中心にして回転（公転）する一方で、被検出部材５１０が不動である場合における、回転軸線に直交する直交面上での座標系を考える。すると、図２に示すように、回転軸線に直交する直交面上で、中心点Ｏを中心にして第１観測点Ｑ１及び第２観測点Ｑ２を通る観測円Ｃ１が定義できる。なお、ローラ５００及び被検出部材５１０が軸線直交方向に変位する前は、ローラ５００の回転中心点を中心とした被検知箇所の軌跡を示す仮想的な円（後述の仮想円Ｃ１’）は観測円Ｃ１と重なっている。
【００１９】
上記観測円Ｃ１の半径はｒで表される。また、回転軸線に平行な方向における中心点Ｏと第１観測点Ｑ１及び第２観測点Ｑ２との間の距離はｋ（図１参照）で表されている。この距離ｋは、傾斜面５１０ａの傾きの大きさに対応する。被検出部材５１０の回転角速度をω、時刻をｔでそれぞれ表すと、直径仮想線Ｐ〜Ｐに対する観測円Ｃ１上の第１観測点Ｑ１の位置の時間変化成分はｒ・ｃｏｓωｔで表される。
【００２０】
図３は、図２の観測円Ｃ１上の第１観測点Ｑ１及び第２観測点Ｑ２と直径仮想線Ｐ〜Ｐと第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２との関係を示す説明図である。図３において、傾斜面５１０ａの回転軸線と垂直な面に対する傾斜角をφで示すと、「ｔａｎφ＝ｋ／ｒ」という関係になる。よって、第１観測点Ｑ１において、時刻ｔにおける距離Ｌに対する距離変化は「−ｒ・ｃｏｓωｔ・ｔａｎφ＝−ｋｃｏｓωｔ」となる。同様に、第２観測点Ｑ２において、時刻ｔにおける距離Ｌに対する距離変化は、「−ｋ・ｓｉｎωｔ」となる。よって、第１距離センサー５１１による検出結果（出力信号）は、「Ｌ−ｋ・ｃｏｓωｔ」という式に従って経時変化する。また、第２距離センサー５１２による検出結果（出力信号）は、「Ｌ−ｋ・ｓｉｎωｔ」という式に従って経時変化する。
【００２１】
図４は、第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２による検出結果（出力信号）の経時変化の一例を示すグラフである。このグラフは、上記距離Ｌ＝５［ｍｍ］、ｋ＝２［ｍｍ］、回転数ｎ＝１２０［ｒｐｍ］という条件の回転量測定試験によって得られたデータに基づいて作成されたものである。第１距離センサー５１１からの出力信号及び第２距離センサー５１２からの出力信号はともに、正弦波状の信号になっている。これは、被検出部材５１０が１回転する毎に、センサーと観測点との間の距離が１周期分の正弦波を描く特性で変化することを示している。正弦波のピーク・ツウ・ピークはｋの２倍であり、ω・Δｔ＝９０°である。ここで、「ｔａｎωｔ＝ｓｉｎωｔ／ｃｏｓωｔ」という関係から、２つの出力信号からそれぞれ距離Ｌを差し引いた後の両者の比に基づいて、ｔａｎωｔ（正接）を求めることができる。この正接は、中心点Ｏを中心にした直交面上の座標系における−９０°〜＋９０°の範囲において、１８０°周期で単調増加を繰り返す。その他の角度範囲についても正弦と余弦との大小関係をみることで、０°〜３６０°の範囲において、正接について単一の値を算出することができる。厳密には、９０°と２７０°で正接は不連続となるので、正接の逆数を適当な範囲で採用する必要がある。これは、ローラ５００（被検出部材５１０）が静止しているか回転しているかにかかわらず、その回転角度位置を求めることができることを意味している。
【００２２】
そこで、本実施形態の回転体変位測定装置は、被検出部材５１０の第１の被検出部及び第２の検出部を検出する２つの距離センサー５１１、５１２からの出力信号に基づいてローラ５００の回転角度位置（基準回転位置に対する絶対角）を求める演算を行う演算手段５１３を備えている。
【００２３】
なお、演算手段５１３は、後述の本発明の実施形態におけるローラ５００の動作状態（回転停止状態、回転状態）を判断する手段や、回転停止状態及び回転状態それぞれにあるローラ５００の変位量を算出する手段としても機能する。
【００２４】
演算手段５１３は、例えばＣＰＵ、メモリ、Ｉ／Ｏインターフェース等を有するマイクロコンピュータで構成し、所定のプログラムを読み込んで実行することにより、後述の各種演算を行うことができる。また、演算手段５１３は、後述の各種演算を行うように設計されたＡＳＩＣなどの集積回路素子で構成してもよい。
【００２５】
図５は、参考例に係る回転体変位測定装置の演算手段によって実施されるローラ５００の回転角度（絶対角）の算出処理の一例を示すフローチャートである。また、図６は中心点Ｏを中心とする２次元座標上の象限を示す模式図である。
【００２６】
図５のフローチャートに示すように、ローラ５００の回転角度を求める際には、まず、第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２の出力から波形データを取得する（ステップ１：以下、ステップをＳと記す）。
【００２７】
次いで、オフセット調整を行う（Ｓ２）。このオフセット調整は、センサーの製品毎の感度バラツキを調整するために行うものである。具体的には、センサー出力から上記Ｌ（波形のピーク・ツウ・ピークの半分）を差し引く。あるいは、波形の１周期分の平均値を観測値から差し引く。
【００２８】
次いで、象限判定を行う（Ｓ３）。具体的には、９０°、２７０°の回転角度位置では、正接が不連続となるので、正接の逆数を求める必要がある。そこで、次の表１に示す判定条件に基づいて、点Ｐについて、図６に示す象限０（−４５°〜＋４５°弱）の中にあるのか、象限１（＋４５°〜＋１３５°弱）の中にあるのか、象限２（＋１３５°〜＋２２５°弱）の中にあるのか、象限３（＋２２５°〜−４５°弱）にあるのかを判定する。
【表１】
2015169485.tif 000003
【００２９】
次いで、除算実行を行う（Ｓ４）。これは、象限判定における判定結果に応じて、算出結果を±１以内の範囲にすべく、表１に示すように、２つの距離センサー５１１、５１２の出力比に基づいて正接あるいは正接の逆数を計算する。その後、逆正接算出（Ｓ５）において、回転角度位置を求めて象限を決定した後、不連続調整（Ｓ６）において、１回転以上である場合に総回転角度を求める。そして、角速度算出（Ｓ７）において、回転角度位置の時系列変化データを微分して角速度に変換する。Ｓ６で求めた総回転角度に基づいて、ローラ５００の回転量を把握することができる。
【００３０】
次に、回転中のローラ５００の軸線直交方向の変位量を求める方法について説明する。
図７は、変位後のローラ５００の回転中心点Ｏ’を中心とした仮想円Ｃ１’と実際の観測円Ｃ１との関係の一例を説明するための模式図である。
ローラ５００と図示しない第２ローラ（対向ローラ）との当接によるニップに用紙（記録媒体）や原稿などのシートが挟み込まれると、その厚みに応じてローラ５００が鉛直方向における下方（以下「鉛直下方」という。）に移動する。このようにローラ５００が鉛直下方に移動する際の変位を、正の変位として変位量を計算する。
【００３１】
ここで、理解を容易にするために、互いに４５°ずつずれた箇所を被検出対象とする５つの距離センサーを配設したと仮定する。
【００３２】
ローラ５００の変位前では、中心点Ｏを中心とする観測円Ｃ１上に存在する各点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが、第１、第２、第３、第４、第５の距離センサーによる観測点となる。ローラ５００が変位量ｕだけ鉛直方向下方に変位すると、それに伴って、変位後のローラ５００の回転中心点は図中のＯ’の位置に移動する。そのため、観測円Ｃ１は、あたかも変位後のローラ５００の回転中心点Ｏ’を中心とした図中の仮想円Ｃ１’の位置に移動したように見える。しかしながら、ローラ５００が変位しても各距離センサーは変位しないので、観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの位置は変わらない。すなわち、図７中の矢印に示すように、観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが通る実際の観測円Ｃ１は、上記仮想円Ｃ１’よりも鉛直方向上方に移動した位置にある。このように、ローラ５００が鉛直方向下方に移動するにもかかわらず、観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが通る実際の観測円Ｃ１の位置が変わらないので、観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの間で、観測点から変位後のローラ５００の回転中心点Ｏ’までの距離（観測半径）に差がでてくる。このローラ変位後の観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの観測半径をｒ’Ａ、ｒ’Ｂ、ｒ’Ｃ、ｒ’Ｄで表すと、各観測半径は次の式（１）、式（２）、式（３）及び式（４）によって求められる。
【数１】
2015169485.tif 000004
【数２】
2015169485.tif 000005
【数３】
2015169485.tif 000006
【数４】
2015169485.tif 000007
【００３３】
図８は、ローラ５００が軸線直交方向に変位したときの観測点Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにおける観測半径ｒ’とローラ５００の変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。このグラフは、ローラ５００の変位前の中心点Ｏから各観測点までの半径ｒを１１［ｍｍ］に設定した実験条件で試験した結果に基づいて作成したものである。図示のように、観測点の位置によって、グラフの傾きの大きさや向きが異なることがわかる。例えば、観測点Ａでは正の傾きであるのに、観測点Ｃ、Ｄでは負の傾きになっている。また、観測点Ｂでは傾きが殆ど無くなっている。
【００３４】
上述したように、本実施形態の回転体変位測定装置では、２つの距離センサー５１１、５１２を用い、ローラ５００の軸線を中心とした回転方向における配置角度差が９０°の位置に各距離センサー５１１、５１２を配設している。このような位置関係になる２つの距離センサー５１１、５１２による観測点の組合せは、先に示した図７では、観測点Ａと観測点Ｃ、観測点Ｂと観測点Ｄ、及び観測点Ｃと観測点Ｅの３通りである。以下、それら３通りの組合せにおけるそれぞれの観測点を「観測点対」という。
【００３５】
図９は、ローラ５００が軸線直交方向に変位したときの観測点対Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｄ，Ｃ−Ｅにおける観測半径差△ｒ’とローラ５００の変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。図示のように、観測点対の位置に応じて、観測半径差△ｒ’と変位量ｕとの関係を示すグラフの傾きに差があることがわかる。これは、観測点対の位置に応じて変位量ｕの検出精度に差がでることを示している。例えば、観測点Ｃと観測点Ｅとからなる観測点対では、図示のようにグラフの傾きがないので、観測半径差△ｒ’から変位量ｕを求めることはできない。これに対し、観測点Ａと観測点Ｃとからなる観測点対や、観測点Ｂと観測点Ｄとからなる観測点対では、図示のようなグラフの傾きが得られるので、観測半径差△ｒ’から変位量ｕを求めることができる。中でも、前者の観測点対Ａ−Ｃでは後者の観測点対Ｂ−Ｄに比べてグラフの傾きが大きいので、より精度よく変位量ｕを求めることができる。
【００３６】
なお、ローラ変位後の観測半径ｒ’は、「ｔａｎφ＝ｋ／ｒ＝ｋ’／ｒ’」という関係から、「ｋ’＝ｋｒ’／ｒ」であるので、その時間変化は距離センサーから出力される正弦波の振幅変化として現れることになる。よって、実際には、観測半径ｒ’の変化量の代わりに距離センサーの出力信号における振幅変化量に基づいてローラ５００の変位量ｕを求めることができる。
【００３７】
そこで、参考例に係る回転体変位測定装置では、第１距離センサー５１１と第２距離センサー５１２とを、観測点Ａと観測点Ｃとからなる観測点対を実現する位置関係で配設している。この位置関係は、図７からわかるように、観測点Ａの直下に観測点Ｃを位置させる位置関係であり、より詳しくは、ローラ５００の変位方向に沿って第１距離センサー５１１と第２距離センサー５１２とを配設する位置関係である。
【００３８】
次に、演算手段５１３によって実施される回転中のローラ５００の軸線直交方向への変位量ｕの算出方法について説明する。
前述の図５のフローチャートに示すＳ７ではローラ５００の総回転角（絶対角）θを算出している。この算出したローラ５００の総回転角（絶対角）θについて、「θ≧１８０°」という条件を満たすか否かを判定する。これは、距離センサーの出力信号の正弦波のピーク値を取得し得るタイミングであるか否かを判定するためである。望ましくは「θ≧３６０°」であれば、正弦波におけるピーク・ツウ・ピークを求めることができるが、「θ≧１８０°」であっても正弦波の片側のピーク値を得ることができる。オフセット値がデータ取得の度に変動することは無いので、「θ≧１８０°」であれば、距離センサーの出力信号の正弦波の振幅値を取得することができる。
【００３９】
そこで、「θ≧１８０°」でない場合には、変位量ｕを算出する処理を実行しない。一方、「θ≧１８０°」である場合には、Ｋ’を算出した後、「ｋ／ｒ＝ｋ’／ｒ’」の関係を用いて観測点対の観測半径差△ｒ’を求める。そして、この観測点対の観測半径差△ｒ’の算出結果と、図９に示したＡ−Ｃのグラフとに基づいて、ローラ５００の変位量ｕを算出する。この変位量ｕは、例えば、ローラ５００と他の対向ローラ（第２のローラ）とで形成されるニップ内に挟み込まれたシートの厚みを表している。
【００４０】
参考例の回転体変位測定装置においては、ローラ５００の変位量ｕを測定するための専用のセンサーを設けることなく、回転中のローラ５００の回転角と変位量ｕとを測定することができる。すなわち、回転中のローラ５００の回転角を測定するための第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２により、回転状態にあるローラ５００の回転量としての回転角と変位量ｕとを測定することができる。
【００４１】
なお、上記構成の回転体変位測定装置において、距離センサーからの出力波形の振幅の変化量の代わりに、２つの距離センサー５１１、５１２からの出力波形の位相差のズレ量（以下「位相差ズレ」という。）に基づいて、ローラ５００の変位量△ｕを求めてもよい。
【００４２】
図１０は、２つの距離センサーからの出力波形の位相差ズレに基づいてローラ５００の変位量ｕを算出するための、ローラ変位後の観測点対と中心点とのなす角度を説明するための模式図である。
図１０に示すように、ローラ５００が鉛直方向下方に移動すると、２つの距離センサー５１１、５１２の出力波形の位相差が基準角度の９０°からずれる。この出力波形の位相差ズレを利用してローラ５００の変位量ｕを算出することができる。
【００４３】
より詳しくは、図１０における角度αは、角度ＡＯＣよりも小さくなる。また、角度βは、角度ＢＯＤよりも小さくなる。また、角度γは、角度ＣＯＥよりも小さくなる。すると、角度α、β、γはそれぞれ、度数法表記で次の式（５）、式（６）及び式（７）で表される。
【数５】
2015169485.tif 000008
【数６】
2015169485.tif 000009
【数７】
2015169485.tif 000010
【００４４】
図１１は２つの距離センサー５１１、５１２からの出力波形の位相差ズレψとローラ５００の変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。前述の図１０における角度α、β、γから９０°を差し引いた値を位相差ズレψで表すと、この位相差ズレψとローラ５００の変位量ｕとの間には、図１１に示すグラフの関係が成立する。
【００４５】
図１１において、２つの距離センサーの観測点がＡ−Ｃの場合は位相差ズレにほとんど傾きが無いが、２つの距離センサーの観測点がＣ−Ｅの場合は大きな傾きを示す。このことから、２つの距離センサーを観測点Ｃ及び観測点Ｅそれぞれの位置に配設し、両者の距離センサーの出力波形の位相差ズレψを算出することで、ローラ５００の変位量ｕを精度良く求めることができる。なお、２つの距離センサー５１１、５１２の出力波形の位相差は先に示した図４のグラフの時間軸上でΔｔに対応するので、位相差ズレψの発生はΔｔの変化という形で観測される。
【００４６】
前述の図９のグラフと図１１のグラフとを比較してみると、２つの距離センサー５１１、５１２の出力波形と観測点Ａ〜Ｅの組み合わせとの関係について次のことがわかる。すなわち、２つの距離センサー５１１、５１２の出力波形の振幅変化に対して感度が大きい観測点Ａ−Ｃと、位相差ズレψに感度が大きい観測点Ｃ−Ｅと、両者の中間に位置する観測点Ｂ−Ｄとに分かれることがわかる。また、２つの距離センサー５１１、５１２の出力波形の振幅に基づく測定の場合には観測点Ａ−Ｃ、位相差ズレψに基づく測定の場合には観測点Ｃ−Ｅが有利であることがわかる。この結果から、本実施形態の回転体変位測定装置の一構成例において、例えば、２つの距離センサーからの出力波形の位相差ズレψに基づいてローラ５００の変位量ｕを算出する場合は、上記観測点Ｃ−Ｅの関係になるように２つの距離センサー５１１、５１２を配設する。
【００４７】
また、上述したように、２つの距離センサーの配置関係によって、回転状態にあるローラ５００の変位量ｕを、２つの距離センサーの出力波形の振幅変化量及び位相差ズレψのどちらを用いて算出するかを選択することができる。
【００４８】
図１２は、参考例に係る回転体変位測定装置による測定対象としてのローラ５００及びその周囲の構成の他の例を示す斜視図である。この回転体変位測定装置では、検出手段として磁界を検出するホール素子からなるホールセンサー５１５、５１６を用い、被検出部材として図示のような磁石５１４を用いている。この磁石５１４は、ローラ５００の側面に固定され、ローラ５００と一体となってその回転軸線を中心に回転する。また、ローラ５００の回転軸を中心にして磁石５１４の０〜１８０°の領域はＳ極になっているのに対し、１８０°〜３６０°の領域はＮ極になっている。そして、ローラ５００の磁石５１４が設けられた側面に対向するように、ホール素子からなる第１ホールセンサー５１５と第２ホールセンサー５１６とが配設されている。これら２つのホールセンサー５１５、５１６は、ローラ５００の回転軸線を中心にした回転方向における配置角度差が９０°の位置に配設されている。２つのホールセンサー５１５，５１６で磁束密度の変化を検出し、この検出結果に基づいて、ローラ５００の回転時における回転量と変位量とを算出することができる。
【００４９】
図１３は、図１２の回転体変位測定装置において回転中のローラ５００が変位した後の２つのホールセンサー５１５、５１６の出力波形の一例を示すグラフである。ここで、ホールセンサー５１５、５１６はそれぞれ、前述の図７に示す５つの観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅの中の観測点Ｂ、Ｄに配置されているローラ５００が鉛直下方（軸線直交方向）に変位量ｕだけ変位して、回転中心がＯからＯ’に移動すると、観測点Ｂと観測点Ｄとの間では、図１３に示すような出力波形の振幅差（Ｖｐ−ｐの差）及び位相差（Δｔ）が生ずる。
【００５０】
なお、図１３のグラフは、以下の条件の下で行われた実験の結果に基づいて作成されたものである。
・ローラ５００の変位量ｕ＝−１．０［ｍｍ］
・磁石５１４とホールセンサー５１５、５１６とのギャップδ＝４［ｍｍ］
・ローラ５００の回転数ｎ＝１２０［ｒｐｍ］
・磁石５１４の表面磁束密度Ｂ＝３００［ｍＴ］
・磁石５１４の外径Φ＝２４［ｍｍ］
・磁石５１４の内径φ＝２０［ｍｍ］
【００５１】
図１４は、複数の観測点Ａ〜Ｄそれぞれについて測定したホールセンサー５１５、５１６の出力波形の波高であるピーク・ツウ・ピーク（Ｖｐ−ｐ：図４の２ｋに相当）とローラ５００の変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。図１４では、先に示した図８のグラフとほぼ同様の特性が得られている。
【００５２】
図１５は、観測点対Ａ−Ｃ，Ｂ−Ｄ，Ｃ−Ｅそれぞれについて測定したホールセンサー５１５、５１６間の出力波形の波高であるピーク・ツウ・ピーク（Ｖｐ−ｐ）の差ΔＶｐ−ｐと、ローラ５００の変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。図１５では、先に示した図９のグラフとほぼ同様の特性が得られている。
【００５３】
次に、本発明の実施形態に係る回転体変位測定装置、及び、その装置を用いた測定対象のローラ５００が回転していない回転停止状態（静止状態）で軸線直交方向の変位量を測定する方法について説明する。
【００５４】
図１６は、図１を用いて説明した参考例の構成において変位後のローラ５００の回転中心点Ｏ’を中心とした仮想円Ｃ１’と観測点が通る実際の観測円Ｃ１との関係の一例を説明するための模式図である。図１６において、ローラ５００が変位量ｕだけ鉛直方向下方に変位すると、ローラ５００（被検出部材５１０）の回転中心点は図中のＯの位置からＯ’の位置に移動する。また、ローラ５００（被検出部材５１０）の回転中心点を通る直径仮想線はＰ〜Ｐの位置からＰ’〜Ｐ’の位置に移動する。
【００５５】
ここで、理解を容易にするために、例えばローラ５００の軸線を中心とした回転方向における配置角度が互いに異なる５箇所に５つのセンサーを配設した例を考える。このように配置した場合、例えば前述の図７に示すように、それぞれのセンサーによる観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅが得られる。但し、図１６は、複数の観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅのうち、ローラ５００の変位を検出するためのセンサーが観測点Ａを検出する場合を例として示したものである。
【００５６】
また、図１６に示すように、ローラ５００（被検出部材５１０）の回転中心点Ｏを通る直径仮想線Ｐ〜Ｐは、鉛直線に対して角度ψだけ傾いているものとする。この状態で、ローラ５００が変位量ｕだけ下方に変位したとすると、変位量ｕを直径仮想線Ｐ〜Ｐに投影したｕｃｏｓψが、センサーに検出される変位量の基になる。センサーの検出量は、このｕｃｏｓψにｋ／ｒを乗じた量となる。
【００５７】
ローラ５００の回転停止状態（静止状態）では、センサー位置がどこであっても、つまりセンサーがどの観測点を検出しても、ローラ５００の変位量ｕは同じになる。従って、各観測点Ａ〜Ｆで検出されるローラ５００の変位量ｕを△ＬＡ，△ＬＢ，△ＬＣ，△ＬＤ，△ＬＥで表すと、センサーの検出量は次の式（８）で表される。
【数８】
2015169485.tif 000011
【００５８】
上記式（８）から、センサーの検出感度は、ローラ５００の変位方向に平行な鉛直線に対する上記直径仮想線Ｐ〜Ｐの傾きψによって変化することがわかる。仮に上記直径仮想線Ｐ〜Ｐの傾きψ=９０［°］であるとすると、ｃｏｓψ＝０となり、回転停止状態でのローラ５００の変位量ｕは検出できないことになる。この結果は、ローラ５００の回転停止時の回転角度位置によっては、ローラ５００の変位量ｕは検出できない場合があることを意味する。
【００５９】
そこで、本発明の実施形態に係る回転体変位測定装置では、仮想線Ｐ〜Ｐの鉛直線に対する傾きψの大きさにかかわらず、静止状態でのローラ５００の変位量を検出できるように構成している。具体的には、被検出部材５１０は、第１被検出部５３１と第２被検出部５３２とを有する。そして、第１被検出部５３１及び第２被検出部５３２はそれぞれ、距離センサー５１１，５１２で検出される被検出面のローラの回転軸線を中心とした周方向に連続的に変化する被検出構造が形成されている。そして、第１被検出部５３１及び第２被検出部５３２それぞれの周方向の被検出構造の変化はローラ５００の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有している。
【００６０】
ここで、上記位相差の「略９０°」は、例えば９０°±２０°の範囲内の角度であり、好ましくは９０°±１０°の範囲内の角度であり、より好ましくは９０°である。
また、第１被検出部５３１及び第２被検出部５３２における周方向に連続的に変化する被検出構造は、センサーで検知可能であってその検出信号がローラの回転に伴って連続的に変化するものであればよく、特定のものに限定されない。例えば、第１被検出部５３１及び第２被検出部５３２における被検出構造としては、ローラの回転軸線に対して傾いた傾斜面構造でもよいし、１組のＮ極及びＳ極が周方向に配置された磁極構造でもよい。
【００６１】
図１７は、本発明の実施形態に係る回転体変位測定装置において回転停止状態にあるローラの変位量を測定できるように構成したローラ及びその周囲の構成の一例を示す概略構成図である。なお、図１と共通する部分については同じ符号を付し、それらの説明は省略する。また、図１７中のローラ５７０は、測定対象のローラ５００に接触対向する第２のローラ（対向ローラ）であり、例えば後述の給紙装置に適用した場合における給紙ローラが該当する。
【００６２】
図１７の回転体変位測定装置は、回転軸線に対する傾斜の向きが互いに異なる２つの傾斜面を被検出部材が有する点と、２つのセンサーがそれぞれ異なる傾斜面を検出する点とが、図１の回転体変位測定装置と異なる。
【００６３】
図１７において、ローラ５００の回転軸部材５００ｂの一端には、第１の被検出部と第２の被検出部とを有する被検出部材５３０が固定されている。この被検出部材５３０は、直径の大きさが互いに異なる大径の第１被検出部５３１と小径の第２被検出部５３２とが形成された２重構造になっている。回転軸方向における第１被検出部５３１及び第２被検出部５３２の側面にはそれぞれ、被検出構造（傾斜面構造）としての傾斜面５３１ａ、５３２ａが形成されている。これらの傾斜面５３１ａ、５３２ａは、回転軸線からの傾き角度は略等しいが、その傾斜面５３１ａ、５３２ａの周方向の構造変化（仮想垂直面からの距離変化）がローラ５００の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有している。すなわち、ローラ５００の回転軸線を中心とした傾斜面５３１ａ、５３２ａの傾斜方向の回転角度が互いに略９０°だけずれている。そして、第１被検出部５３１の側面の傾斜面５３１ａを第１距離センサー５１１で検出し、第２被検出部５３２の側面の傾斜面５３２ａを第２距離センサー５１２で検出する。また、ローラ５００の回転軸線を中心にした回転方向における第１距離センサー５１１と第２距離センサー５１２とのローラ５００の回転軸線（点Ｏの位置）を中心にした回転方向における配置角度差は、略１８０［°］である。
【００６４】
図１７に示す構成の回転体変位測定装置において、ローラ５００を回転させたときの第１距離センサー５１１及び第２距離センサー５１２それぞれの出力信号の変化は、図４のグラフと略同じであるが、第１距離センサー５１１の出力信号に比して第２距離センサー５１２の出力信号の振幅が小さくなる。
【００６５】
図１８は、本実施形態に係る回転体変位測定装置におけるローラ及びその周囲の構成の更に他の例を示す概略構成図である。図１８は被検出部材を２つ設けた構成例を示している。
【００６６】
図１８に示すように、回転軸部材５００ｂのローラ本体とは反対側の端部に、第１の被検出部としての被検出部材５１０と第２の被検出部としての被検出部材５４０とが、回転軸線に沿った方向に所定の間隔で設けられている。これらの被検出部材５１０，５４０の側面にはそれぞれ、傾斜面５１０ａ、５４０ａが形成されている。これらの傾斜面５１０ａ、５４０ａは、回転軸線からの傾き角度は略等しいが、その傾斜面５１０ａ、５４０ａの周方向の構造変化（仮想垂直面からの距離変化）がローラ５００の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有している。すなわち、ローラ５００の回転軸線を中心とした傾斜面５１０ａ、５４０ａの傾斜方向の回転角度が互いに略９０°だけずれている。そして、被検出部材５１０の側面の傾斜面５１０ａを第１距離センサー５１１で検出し、被検出部材５４０の側面の傾斜面５４０ａを第２距離センサー５１２で検出する。
【００６７】
図１８に示す構成例では、第２の被検出部としての被検出部材５４０の直径を第１の被検出部としての被検出部材５１０と同じ大きさにすることができる。これにより、第２距離センサー５１２の回転軸線からの配設距離を第１距離センサー５１１と同距離にすることができ、第２距離センサー５１２の出力信号の振幅を、第１距離センサー５１１の出力信号の振幅と同じ大きさにできる。
【００６８】
また、第１距離センサー５１１と第２距離センサー５１２とが互いに空間的に干渉しないので、これら第１，第２距離センサー５１１，５１２を回転軸線に沿った同一仮想軸上に配設することが可能となる。例えば、前述の図７において、第１距離センサー５１１を観測点Ａの位置に配設した場合、第２距離センサー５１２は観測点Ｅの位置だけでなく観測点Ａの位置にも配設可能となる。ただし、第２距離センサー５１２を観測点Ａの位置に配設した場合には、観測半径ｒ’の算出式を式（３）から式（１）に変更する必要がある。
【００６９】
図１９は、本実施形態に係る回転体変位測定装置におけるローラ及びその周囲の構成の更に他の例を示す概略構成図である。図１９は、被検出部材の両側面に傾斜面を設けた構成例を示している。
【００７０】
図１９に示すように、回転軸線に沿った方向における被検出部材５５０の両端部の側面のうち、図中左側面に第１の被検出部としての傾斜面５５０ａが形成され、右側面に第２の被検出部としての傾斜面５５０ｂが形成されている。これらの傾斜面５５０ａ、５５０ｂは、回転軸線からの傾き角度は略等しいが、その傾斜面５５０ａ、５５０ｂの周方向の構造変化（仮想垂直面からの距離変化）がローラ５００の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有している。すなわち、ローラ５００の回転軸線を中心とした傾斜面５５０ａ、５５０ｂの傾斜方向の回転角度が互いに略９０°だけずれている。そして、被検出部材５５０の左側面の傾斜面５５０ａを第１距離センサー５１１で検出し、右側面の傾斜面５５０ｂを第２距離センサー５１２で検出する。第２距離センサー５１１，５１２の配設条件は図１８の構成と同じである。特に、図１９の構成例では、被検出部材５５０を一体化することによって、製作や調整が容易となる利点がある。
【００７１】
次に、前述の図１７の構成において、回転停止状態（静止状態）にあるローラ５００が軸線直交方向に変位したときの変位量ｕの算出方法の一例について説明する。
【００７２】
図２０は、図１７を用いて説明した構成において変位後のローラの回転中心点を中心とした仮想円Ｃ１’、Ｃ２’と観測点Ａ，Ｅが通る観測円Ｃ１、Ｃ２との関係の一例を説明するための模式図である。図２０は、第１距離センサー５１１が観測点Ａで傾斜面５３１ａとの距離を検出し、第２距離センサー５１２が観測点Ｅで傾斜面５３２ａとの距離を検出する場合を示している。
【００７３】
図２０において、ローラ５００に同期して回転する被検出部材５３０（被検出部５３１，５３２）の直径仮想線Ｐ−Ｐが鉛直方向から角度ψだけ傾いた回転角度でローラ５００の回転が停止している。この回転停止状態にあるローラ５００が変位量ｕだけ下方に変位すると、ローラ５００及び被検出部材５３０（被検出部５３１，５３２）の回転中心は図中のＯの位置からＯ’の位置に移動する。また、第１被検出部５３１の傾斜面５３１ａに対する直径仮想線は図中のＰ〜Ｐの位置からＰ’〜Ｐ’の位置に移動する。また、第２被検出部５３２の傾斜面５３２ａに対する直径仮想線は図中のＱ〜Ｑの位置からＱ’〜Ｑ’の位置に移動する。なお、観測点Ａ，Ｅそれぞれが通過する観測円Ｃ１，Ｃ２は変化しない。      
【００７４】
図２０において、第１距離センサー５１１で検出する観測点Ａでのローラ５００の変位量△ＬＡは、図１６で説明した場合と同じであり、次の式（９）で表される。
【数９】
2015169485.tif 000012
【００７５】
また、第２距離センサー５１２で検出する観測点Ｅでのローラ５１０の変位量△ＬＥは、第２被検出部５３２の直径仮想線Ｑ〜Ｑが第１被検出部５３１の直径仮想線Ｐ〜Ｐに対して直交しているため、次の式（１０）で表される。
【数１０】
2015169485.tif 000013
【００７６】
ここで、第２距離センサー５１２で検出する傾斜面５３２ａの傾きをｋ２／ｒ２で表す。式（９）及び式（１０）から式（１１）に表すようにψを消去することができ、ローラ５００の変位量ｕは式（１２）で表すことができる。
【数１１】
2015169485.tif 000014
【数１２】
2015169485.tif 000015
【００７７】
図２１は、図１７を用いて説明した構成において変位後のローラ５００の回転中心点を中心とした仮想円Ｃ１’と観測点Ａ〜Ｈが通る観測円Ｃ１、Ｃ２との関係の一例を説明するための模式図である。
図２１において、例えば第１距離センサー５１１の観測点をＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄとする場合、第１距離センサー５１１の観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対して、第２距離センサー５１２はそれぞれ観測点Ｅ，Ｆ、Ｇ、Ｈが対応する。また例えば、図２１における第１距離センサー５１１の観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄは、図１の回転体変位測定装置の構成における距離センサー配置の観測点Ａ、Ｃ、Ｄ、Ｅ（図７参照）に対応する。そして、回転状態にあるローラ５００の変位を観測点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄそれぞれで検出するときの第１距離センサー５１１の検出特性は、前述の図８及び図９の場合と同じになる。
【００７８】
また、図１８、１９に示す構成では、第２距離センサー５１２を、第１距離センサー５１１の回転軸線に平行な同一仮想軸上に配設することが可能となる。従って、第２距離センサー５１２を第１距離センサー５１１と同じ観測点に配設することができる。このとき、ローラ（被検出部材）の回転時の第１距離センサー５１１と第２距離センサー５１２との出力は、その位置に応じて共に式（１）〜（４）の中の同一の式によって変位量との関係が与えられる。被検出部材が単一である図１の構成では、回転軸線を中心にした回転方向における二つのセンサーの配置角度差が９０°である。このため、図８において一方のセンサーについての変換特性（例えば、ローラの変位量ｕに対する位相差ズレψへ変化を示す特性）の傾きが最大であっても、他方のセンサーについての変換特性の傾きはそれよりも小さくなってしまう。これに対して、第２の被検出部材を追加し二つのセンサーを前述のように同一仮想軸上に配設した場合、共に変換特性の傾きを最大にすることができる。すなわち、図８で変換特性上で最も傾きが大きい図２１の観測点DまたはHの位置に二つの距離センサーを配設すれば、図７の観測点Ａ−Ｃにセンサーを配設した構成よりも大きな検出感度を得ることができる。これは、回転時の被検出部材の表面の変位方向とセンサー配設位置が同一線上にあることを意味し、センサーの配設が容易になるという効果も生む。
【００７９】
上記観測点の組み合わせとローラ（被検出部材）の変位量に対する検出感度の関係は、次に示すように図２１の観測点Ａ〜Ｈを組み合わせた複数の観測点対について算出した観測半径ｒの変化量及び観測点間の角度変化でも確認できた。
【００８０】
表２は、図２１の観測点Ａ〜Ｈを組み合わせた複数の観測点対について、ローラが鉛直方向に変位量ｕだけ変位したときの観測半径ｒの変化及び観測点間の角度変化（図１０参照）それぞれを示す計算式をまとめて示したものである。ここで、２つの距離センサーで検出される被検出部材としては、図１に示した被検出部材５１０と同様なものを想定した。
【表２】
2015169485.tif 000016
【００８１】
表２中の観測半径変化及び角度変化を示す各式は、ローラの変位量ｕが０のときの算出結果が０になるようにオフセット調整されている。また、表２中で「２」の係数が付いている式は、２つのセンサーの出力の和になっていることを表している。
【００８２】
図２２（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２１におけるセンサー間の配置角度差が１８０°である複数の観測点対Ａ−Ｅ，Ｂ−Ｆ及びＤ−Ｈそれぞれについて算出した観測半径変化及び角度変化とローラの変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。図２２（ａ）及び（ｂ）に示す値は、表２の上段に示す計算式で算出されたものである。
【００８３】
図２２（ａ）の観測半径変化のグラフによれば、観測点対Ｂ−Ｆでは、図示のようにグラフの傾きがないので、観測半径変化から変位量ｕを求めることはできない。これに対し、観測点対Ａ−Ｅや観測点対Ｄ−Ｈとからなる観測点対では、図示のようなグラフの傾きが得られるので、観測半径変化から変位量ｕを求めることができる。特に、観測点対Ｄ−Ｈでは観測点対Ａ−Ｅに比べてグラフの傾きが大きいので、より精度よく変位量ｕを求めることができる。
【００８４】
一方、図２２（ｂ）の角度変化のグラフによれば、観測点対Ｄ−Ｈでは、図示のようにグラフの傾きがないので、角度変化から変位量ｕを求めることはできない。これに対し、観測点対Ｂ−Ｆや観測点対Ａ−Ｅでは、図示のようなグラフの傾きが得られるので、角度変化から変位量ｕを求めることができる。特に、観測点対Ｂ−Ｆでは観測点対Ａ−Ｅに比べてグラフの傾きが大きいので、より精度よく変位量ｕを求めることができる。
【００８５】
図２３（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、図２１におけるセンサー間の配置角度差が０°である複数の観測点対Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃ及びＤ−Ｄそれぞれについて算出した観測半径変化及び角度変化それぞれとローラの変位量ｕとの関係の一例を示すグラフである。図２３（ａ）及び（ｂ）に示す値は、表２の下段に示す計算式で算出されたものである。
【００８６】
図２３（ａ）の観測半径変化のグラフによれば、観測点対Ｂ−Ｂでは、図示のようにグラフの傾きがないので、観測半径変化から変位量ｕを求めることはできない。これに対し、観測点対Ａ−Ａ，Ｃ−Ｃ，Ｄ−Ｄでは、図示のようなグラフの傾きが得られるので、観測半径変化から変位量ｕを求めることができる。特に、観測点対Ｄ−Ｄでは他の観測点対に比べてグラフの傾きが大きいので、より精度よく変位量ｕを求めることができる。
【００８７】
一方、図２２（ｂ）の角度変化のグラフによれば、観測点対Ｄ−Ｄでは、図示のようにグラフの傾きがないので、角度変化から変位量ｕを求めることはできない。これに対し、観測点対Ａ−Ａ，Ｂ−Ｂ，Ｃ−Ｃでは、図示のようなグラフの傾きが得られるので、角度変化から変位量ｕを求めることができる。特に、観測点対Ｂ−Ｂでは他の観測点対に比べてグラフの傾きが大きいので、より精度よく変位量ｕを求めることができる。
【００８８】
次に、上記構成の回転体変位測定装置を給紙装置の分離ローラの変位測定に適用した例について説明する。
【００８９】
図２４は、図１７に示した構成の回転体変位測定装置の検知手段としてホールセンサーを用いた場合における測定対象の分離ローラ５５５及びその周囲の構成の一例を示すシート供給装置としての用紙供給装置である給紙装置の斜視図である。
【００９０】
図２４に示すように、分離ローラ５５５の側面に、第１の被検出部として大径の磁石５３３と、第２の被検出部として小径の磁石５３４が固定され、これらの磁石５３３，５４は分離ローラ５５５と一体となってその回転軸線を中心に回転する。大径の磁石５３３は、回転軸を中心にして、０°〜１８０°の領域はＳ極になっているのに対し、１８０°〜３６０°の領域はＮ極になっている。一方、小径の磁石５３４は、回転軸を中心にして、２７０（−９０）°〜９０°の領域はＳ極になっているのに対し、９０°〜２７０°の領域はＮ極になっている。
【００９１】
また、分離ローラ５５５の側方には、ホール素子からなる第１ホールセンサー５１５と第２ホールセンサー５１６とが配設されている。これらは、分離ローラ５５５の回転軸線を中心にした回転方向における配置角度差が１８０°の位置に配設されている。第１ホールセンサー５１５で大径の磁石５３３、第２ホールセンサー５１６で小径の磁石５３４の磁束密度の変化をそれぞれ検出して、分離ローラ５５５の回転量と変位量とを測定する。
【００９２】
図２５〜図２８は、図２４の斜視図を用いて説明した給紙装置の給紙動作を示す説明図である。図２５は、用紙が積載された図示しない給紙トレーから１枚以上の用紙をピックアップするピックアップ工程の一例を示す説明図である。また、図２６は、ピックアップ工程で１枚の用紙がピックアップされて搬送されるときの動作の一例を示す説明図である。また、図２７は、ピックアップ工程で複数枚の用紙がピックアップされたときの動作の一例を示す説明図である。更に、図２８は、分離された１枚の用紙の先端が搬送ローラを通過した後の動作の一例を示す説明図である。
【００９３】
図２５に示す給紙装置は、ローラ分離方式を用いており、積載された用紙から１〜数枚の用紙を取り出し分離部へ送り出すピックアップローラ５８０と、用紙を後工程に搬送する給紙ローラ５７０と、分離ローラ５５５とから主に構成される。また、給紙ローラ５７０に対して用紙の搬送方向下流側には、給紙センサー５９０と、用紙を後工程に搬送する搬送ローラ６００及び従動ローラ６１０とが配設されている。
【００９４】
上記分離ローラ５５５は、ピックアップローラ５８０によって取り出された用紙から余分な用紙を分離するローラである。この分離ローラ５５５にはトルクリミッターが内臓されており、所定のトルクを超える負荷が加わると、図示しない駆動モータからの回転駆動力を遮断して、空転するようになっている。例えば、分離ローラ５５５が給紙ローラ５７０に直接当接する場合や１枚の用紙を介して当接する場合には、設定トルクを超える負荷が加わり、分離ローラ５５５は給紙ローラ５７０に直接又は１枚の用紙を介して連れ回る（図２５及び図２６参照）。一方、給紙ローラ５７０と分離ローラ５５５とのニップに複数枚の用紙Ｐが進入したり、給紙ローラ５７０や分離ローラ５５５と用紙Ｐとの摩擦係数（以下、「μ」ともいう。）が低下したりして分離ローラ５５５表面に作用する外力が所定負荷以下になる場合がある。この場合には、図示しない駆動モータからの回転駆動力がトルクリミッターを介して分離ローラ５５５に伝達される（図２７及び図２８参照）。
【００９５】
上記構成の給紙装置において、図示しない給紙カセット内から用紙Ｐを送り出す場合には、図２５に示すように、まず、ピックアップローラ５８０を給紙カセット内の用紙束に当接させて図中反時計回り方向に回転駆動する。すると、ピックアップローラ５８０が用紙Ｐを給紙ローラ５７０と分離ローラ５５５とのニップ（以下、「分離ニップ」という。）に向けて送り出す。このとき、給紙ローラ５７０は、ニップ内に挟み込んだ用紙Ｐを搬送ローラ６００と従動ローラ６１０とのニップ（以下、「搬送ニップ」という。）に向けて送り込むように、図中反時計回り方向に回転駆動する。この状態で、分離ローラ５５５が、給紙ローラ５７０に直接当接していたり、図２６に示すように１枚の用紙Ｐを介して給紙ローラ５７０に当接していたりすると、分離ローラ５５５に対し、給紙ローラ５７０や用紙Ｐに追従する方向のトルクが大きく作用する。そして、図示しない駆動モータの駆動力を分離ローラ５５５に繋ぐためのトルクリミッターが空転する。これにより、分離ローラ５５５は、給紙ローラ５７０や用紙Ｐに追従して図中時計回り方向に回転する（正回転方向）。
【００９６】
図２７に示すように、給紙ローラ５７０と分離ローラ５５５との分離ニップ内に２枚以上の用紙Ｐが重なった状態で挟み込まれると、トルクリミッターが空転しなくなって、駆動モータの逆転駆動力が分離ローラ５５５に繋がれる。すると、図示のように分離ローラ５５５が図中反時計回り方向（逆回転方向）に回転し、又は静止して、最上位（図中最も上側）の用紙Ｐを除く下位側の用紙が、分離ローラ５５５によって給紙カセットに向けて戻される。すると、図２８に示すように、複数枚の用紙から１枚の用紙が分離（以下、「分離動作」ともいう。）され、その用紙先端が搬送ローラ６００と従動ローラ６１０との搬送ニップに到達しこれらのローラによって搬送される。このとき、分離ローラ５５５は逆回転方向に回転し、又は静止して、分離残の用紙を分離ニップに進入するのを阻止する。なお、分離残の用紙がなければ、図２６に示すように、分離ローラ５５５は１枚の用紙Ｐを介して給紙ローラ５７０に連れ回る。
【００９７】
図２９及び図３０は、図２４の構成の給紙装置に備えられた分離ローラ５５５の挙動を検出するホールセンサー５１５、５１６の出力波形（検出信号波形）の一例を示すグラフである。図２９及び図３０のグラフの横軸の時間軸の基準（ゼロ点）は、用紙の先端が給紙センサー５９０によって検出されたタイミングである。この給紙センサー５９０としては、例えば、フォトインタラプタを用いることができる。これらの図から、分離ローラ５５５が給紙ローラ５７０に連れ回っている場合は正弦波が出力され、分離ローラ５５５が分離動作をしている場合は略一定値が出力されていることがわかる。
【００９８】
図３１及び図３２はそれぞれ、図２９及び図３０の出力波形の振幅を調整した波形である。図３１及び図３２の波形はいずれも、振幅の平均を０、振幅を±１となるよう調整している。分離ローラ５５５による分離動作がある場合、その分離動作時の波形だけでは上記波形の調整ができないため、必ず連れ回り状態で検知した波形（正弦波）が含まれる必要がある。
【００９９】
図３３は、図３１及び図３２で得られたデータから、分離ローラ５５５の回転角度を算出した算出結果の一例を示すグラフである（図６参照）。図３３は、絶対角で表示しているため、分離ローラ５５５の初期状態によって様々な値をとる。
【０１００】
図３４は、図３３で示した分離ローラ５５５の回転角度の算出結果を、ｔ＝０における角度を基準とする相対角に変換した結果を示すグラフである。
【０１０１】
図３４において、横軸の時間を基準にして、−０．１［ｓ］〜−０．０２［ｓ］は、ピックアップローラ５８０で用紙が積載された給紙トレーから用紙をピックアップする状態である（図２５参照）。
−０．０２［ｓ］〜０．２４［ｓ］は、分離ローラ５５５が、給紙ローラ５７０に直接又は１枚の用紙Ｐを介して当接し、給紙ローラ５７０に連れ回っている状態である（図２６参照）。
０．２４［ｓ］〜０．２８［ｓ］は、分離ニップに複数枚の用紙が進入し、分離ローラ５５５が分離動作を行っている状態である（図２７参照）。この分離動作では、分離ローラ５５５がほとんど回転していないことがわかる。
０．２８［ｓ］〜０．６１［ｓ］は、分離ローラ５５５が、給紙ローラ５７０に１枚の用紙Ｐを介して当接し、給紙ローラ５７０に連れ回っている状態である。
【０１０２】
図３５及び図３６はそれぞれ、分離動作があるデータを集めた分離ローラ５５５の挙動の一例を示すグラフである。図３５は用紙の分離残が無い状態の挙動を示し、図３６は分離残が有る状態の挙動を示している。
【０１０３】
図３５に示すグラフでは、−０．１［ｓ］〜−０．０２［ｓ］で分離ローラ５５５が連れ回っている。また、０［ｓ］以降で値にばらつきがあるのは、２枚目以降が遅れて分離ニップに進入したために、挙動が変化したことが原因である。
【０１０４】
図３６に示すグラフでは、−０．１［ｓ］〜−０．０２［ｓ］で分離ローラ５５５が静止している。また、０［ｓ］以降で負側に振れているケースがあるのは、分離ローラ５５５の逆転によって、分離ニップに進入した２枚目以降の用紙を分離ニップ手前に戻したことを表している。
【０１０５】
図３５及び図３６のグラフから、次の（１）〜（３）に示すことがわかる。
（１）分離動作中は分離ローラ５５５が回転停止状態（角度一定）にある。
（２）用紙後端が分離ニップを通過した後に僅かな検出値の変化がある。但し、これは、分離ローラ５５５の軸線直交方向の変位が角度検出値に変換された結果である。
（３）分離動作前の、−０．１［ｓ］〜−０．０２［ｓ］の間で、安定的に用紙無し状態のデータが得られる区間は無い。
【０１０６】
図３７は、図３５及び図３６の結果に基づいて分離動作状態での分離ローラ５５５の軸線直交方向の変位量を下記の式（１３）によって算出した算出結果と２つのホールセンサーの出力差との関係の一例を示すブラフである。なお、式（１３）は、前述の式（１２）においてｋ２／ｒ２＝ｋ／ｒとしたときの式である。
【０１０７】
図３７において、データ区間は、０．４［ｓ］〜０．５［ｓ］（用紙有り）、０・６５［ｓ］〜０．７５［ｓ］（用紙無し）のそれぞれ平均値を用いた。出力差ΔVが変位ｕ（＝用紙の紙厚）にほぼ比例していることがわかり、分離動作状態での紙厚検出が可能になった。
【数１３】
2015169485.tif 000017
【０１０８】
次に、本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の他の構成例について説明する。
【０１０９】
まず、回転体変位測定装置のローラ５００の回転量と軸線直交方向の変位量とを測定するセンサーとして濃度センサーを用いた一構成例について説明する。
図３８は、本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の他の構成例を示す概略構成図である。図３８は、回転体変位測定装置のローラ５００における互いに直径の異なる被検出部材５１７，５１８と、センサーとしての第１濃度センサー５１９、及び第２濃度センサー５２０とを示す正面図である。この回転体変位測定装置は、第１濃度センサー５１９で大径の被検出部材５１７を検出し、第２濃度センサー５２０で小径の被検出部材５１８を検出する。また、被検出部材として図示のような光学的な濃度勾配のあるものを用いている。この濃度勾配は、被検出部材５１７，５１８に対してその回転方向の所定位置で延在するように付した直径仮想線Ｌａの一端側の被検出部材箇所を最も高濃度にするとともに、直径仮想線Ｌａの他端側の被検出部材箇所を最も低濃度にする勾配である。このような濃度勾配が、被検出部材５１７，５１８におけるセンサーとの対向面に付されている。
【０１１０】
反射型フォトセンサーからなる第１濃度センサー５１９と第２濃度センサー５２０とは、それぞれ被検出部材５１７，５１８における回転軸線を中心にした回転方向における回転角度位置が１８０°ずれた箇所を被検出部（検出対象）にするように配設されており、その箇所の濃度の逆数に応じた電圧を出力する。このような被検出部材５１７，５１８と濃度センサーとの組合せでは、それぞれの濃度センサーから、ローラ１回転あたりに１周期分の正弦波状の出力がなされる。
【０１１１】
なお、上記被検出部（検出対象）の反射濃度は直線的な変化である必要はない。何らかの変換を施すことによって直線的な変化が得られれば、図３で説明した場合と同様に扱うことができる。また、２つの濃度センサーの位置関係は、上述した観測点Ａと観測点Ｅとが得られる関係に配設しているが、両者の位相差が０°または１８０°の関係にあれば位置の制約は無い。また、第１濃度センサー５１９及び第２濃度センサー５２０で検出する観測点の位置が、前述のように図２１のＤまたはＨの位置ならば最大の検出感度を得ることができる。
【０１１２】
図３９は、本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の更に他の構成例を示す概略構成図である。反射型フォトセンサーからなる第１濃度センサー５１９、第２濃度センサー５２０の代わりに、図３９に示すように、透過型フォトセンサーからなる第１濃度センサー５２１、第２濃度センサー５２２を用いてもよい。この場合、被検出部材５１７，５１８の基材として、透明なものを用いる。そして、第１濃度センサー５２１の発光素子と受光素子との間に被検出部材５１７を配設し、第２濃度センサー５２２の発光素子と受光素子との間に被検出部材５１８を配設して、濃度勾配面に対する光透過量を検知させるようにする。センサーから出力される電圧は、濃度に応じた値となる。
【０１１３】
図４０は、本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の更に他の構成例を示す概略構成図である。被検出部材５１７，５１８として、図４０に示すように、同じ直径のものを所定の間隔を空けて２段に構成してもよい。この構成は、図１８を用いて説明した回転体変位測定装置に対応するものである。この構成によれば、第２濃度センサー５２０の出力の振幅を、第１濃度センサー５１９の出力の振幅と同じ大きさにできる。また、第１濃度センサー５１９と第２濃度センサー５２０とを同一軸上に配設することが可能となる。
【０１１４】
図４１は、本実施形態に係る回転体変位測定装置における被検知手段及び検知手段の更に他の構成例を示す概略構成図である。図４１に示すように、被検出部材５１７の両面側にそれぞれ、第１濃度センサー５１９と第２濃度センサー５２０とを配設する構成であってもよい。被検出部材５１７は両面に濃度勾配が設けられている。この構成は、図１９を用いて説明した回転体変位測定装置に対応するものである。この構成によれば、第２濃度センサー５２０の出力の振幅を、第１濃度センサー５１９の出力の振幅と同じ大きさにできる。また、第１濃度センサー５１９と第２濃度センサー５２０とを同一軸上に配設することが可能となる。さらに、被検出部材５１７は１個でよく、２個設ける場合に比べて省スペース化を図ることができ、検出部を小型化できる。
【０１１５】
図４２は、本発明の他の実施形態に係る回転体変位測定装置における分離ローラ及びその周囲の構成の一例を示す縦断面図である。本実施形態の回転体変位測定装置では、分離ローラ５５５が回転停止状態にあるときに、トルクリミッタ１２７を介して分離ローラ５５５を支持している回転軸部材５００ｂのホルダ６１２の回転を検出し、分離ローラ５５５の変位量を測定している。
【０１１６】
図４２の回転体変位測定装置に示すように、分離ローラ５５５の回転軸線を中心にした回転方向における配置角度差が９０［°］の位置に配設される第１ホールセンサー５１５及び第２ホールセンサー５１６は、装置本体に支持された第１ブラケット１３４に固定されている。そして、分離ローラ５５５のホルダ６１１の端面に固定された磁石５１４に対して、所定のギャップを介して対向している。これら第１ホールセンサー５１５、第２ホールセンサー５１６、磁石５１４によって、分離ローラ５５５の挙動を検出する。すなわち、分離ローラ５５５が回転状態にあるか回転停止状態にあるかを検出することができる。
【０１１７】
また、装置本体に支持された第２ブラケット１３５には、前述の図１２に示したように回転軸部材５００ｂの回転軸線を中心にした回転方向における配置角度差９０［°］の位置に第３ホールセンサー６１５と第４ホールセンサー６１６とが配設されている。そして、回転軸部材５００ｂのホルダ６１２の端面に固定された磁石６１４に対して、所定のギャップを介して対向している。これら第３ホールセンサー６１５、第４ホールセンサー６１６、磁石６１４によって、駆動軸部材５００ｂの挙動を検出する。磁石６１４は、第１の被検出としてのＮ極６１４（Ｎ）と、第２の被検出部としてのＳ極６１４（Ｓ）とを有する。
【０１１８】
また、図４２に示すように、トルク制限機能を有する軸受部材であるトルクリミッター１２７は、分離ローラ５５５の内部において、回転軸部材５００ｂと分離ローラ５５５内周面との間に介在している。分離ローラ５５５の外部において、回転軸部材５００ｂは、互いに軸線方向に所定の距離をおいて並ぶ２つの軸受け１３１，１３２によって回転自在に支持されており、図中左側の端部には、回転駆動力を受け入れるための駆動受入ギヤ１３３が固定されている。
【０１１９】
図４２に示す回転体変位測定装置では、分離ローラ５５５は用紙の分離動作の有無によってその挙動が大きく変化する。これに対して、分離ローラ５５５の回転駆動軸としての回転軸部材５００ｂは、用紙の分離動作の有無に関わらず、常に逆回転駆動となっている。従って、上記第３ホールセンサー６１５、第４ホールセンサー６１６及び磁石６１４で構成された検出手段により、分離ローラ５５５の回転停止時に回転し続ける回転軸部材５００ｂの回転を検出することができる。この回転軸部材５００ｂの回転を検出する第３ホールセンサー６１５及び第４ホールセンサー６１６の検出信号の波形に基づいて、前述の図１２〜図１５で説明したように、回転軸部材５００ｂの変位検出が可能である。その結果として、回転軸部材５００ｂとともに変位する分離ローラ５５５の変位検出が可能である。
【０１２０】
特に、図４２に示す回転体変位測定装置では、前述の図３５及び図３６のグラフに示した、−０．１［ｓ］〜−０．０２［ｓ］の間の用紙無し区間でも回転データが得られる。従って、用紙の後端が分離ニップを通過するよりも以前に分離ローラ５５５の変位を検出することができる。その結果、用紙の重送検出を格段に早めることができる。
【０１２１】
次に、測定対象のローラの変位が観測波形に与える影響について述べる。ここでは、回転を検出する検出手段にホールセンサーを用いる回転体変位測定装置を例にして説明するが、他の種類のセンサーを用いる場合でも全く同様である。
【０１２２】
図４３は、被検出部材としての磁石５１４と２つのホールセンサー５１５，５１６との位置関係の一例を示す正面図である。図４４は、仮想回転角速度変動波形の一例を示すグラフである。図４５は、仮想回転角速度変動量と位相差ズレ角との関係の一例を示すグラフである。図４６は、位相差ズレと回転角との関係の一例を示すグラフである。
【０１２３】
第１ホールセンサー５１５と第２ホールセンサー５１６とは、図示しないローラの回転軸線を中心にした同じ観測円上で、所定の配置角度差（配設位相ズレ角）の位置関係になるように配設されている。その配置角度差の９０°に対するズレ角は、図示のように、「９０°−η」となっているとする。図示しないローラが変位していなければ、それらホールセンサーはローラ回転軸線を中心にした同じ観測円上に位置するので、それらホールセンサーからの出力波形の振幅は互いに同じになる。ローラの回転角速度は一定であり、それらの出力波形には「９０°−η」の位相差が現れるが、９０°の位相差でなければ、９０°の位相差との差分はローラの回転角速度に変化があったためであると仮にみなして、回転角速度変動を仮想してみる。すると、図４４に示すように、センサー出力波形の半分の周期で、正弦波状の仮想回転角速度変動波形が得られる。その振幅（波高）は、図４５に示すように、ズレ角ψにほぼ比例する。回転角度の累積値に注目すると、図４６に示すように、最もズレが大きい回転角９０°でほぼ位相差ψと同量の誤差が発生している。そして１／２回転毎に誤差は０となる。（誤差が累積しないことを示している。）
【０１２４】
そこで、基準状態での回転波形から位相差ズレ量を求めることによって、静止状態でも変位量を補正してより精度が高い値を得ることが可能となる。
【０１２５】
具体的には、例えば、センサー位置が図２０の観測点Ａ（基準）と観測点Ｅ（位相差有り）であるものとした場合、静止状態での変位量は、それぞれ上述した式（９）及び次の式（１４）で表される。
【数１４】
2015169485.tif 000018
【０１２６】
上記式（９）及び式（１４）の両式からψを消去すると、次の式（１５）及び式（１６）が得られる。これによって、センサー検出値と位相差ズレηによって補正値後データΔＬＥが得られることが示された。なお、式（１６）は、式（１５）においてｋ２／ｒ２＝ｋ／ｒとしたときの式である。
【数１５】
2015169485.tif 000019
【数１６】
2015169485.tif 000020
【０１２７】
図４７（ａ），（ｂ）は、相互相関関数によって位相差（位相のズレ）ηを求める方法を説明するためのグラフである。図４７（ａ）及び（ｂ）に示す二つの信号ｘ（ｔ），ｙ（ｔ）に対して、相互相関関数は次の式（１７）で定義される。
【数１７】
2015169485.tif 000021
【０１２８】
上記式（１７）において、τを変えながら相互相関関数を求めると、ｒｘｙ（τ）はτ０で最大となり、これが時間遅れｔ’（＝時間軸修正値）を表す。このことから、元となる波形に対してノイズと遅れが発生した観測波形が得られたとき、相互相関関数によって観測波形の遅れ時間を求めることができる。
【０１２９】
上記式（１７）を標本化データに適用すると、次の式（１８）のように表され、実際の計算は式（１８）に基づいて実行される。
【数１８】
2015169485.tif 000022
【０１３０】
図４８は、上記位相差（遅れ時間）の算出を前述の図１の回転体変位測定装置のセンサ出力波形に適用する際の波形を表すグラフである。説明の都合上、横軸を回転角度にしているが、角速度が一定ならば時間であっても角度に変換することができる。図４８に示すセンサー出力波形（検出信号波形）は、理想的には９０［°］の位相差をもつ正弦波である。ここでは両者が同じ形となる１回転分の波形を抽出する。抽出区間は、両者がほぼ同じであれば１回転でなくてもよい。図４８に示すグラフでは、基準波形に対して位相差が９０［°］と８０［°］の二つを示している。
【０１３１】
図４９は、基準波形と互いに位相差をもつ二つの波形との相互相関関数を表すグラフである。相互相関関数は一致度合が最も高いときに最大値となる。二つの相互相関関数の最大値となるラグを求めるとそれぞれ９０［°］と８０［°］となり、位相差を求めることができる。なお、９０°を基準とする位相差のズレ角で表すと、それぞれ０［°］と−１０［°］である。
【０１３２】
図５０は、位相差ズレを算出する演算処理の一例を示すフローチャートである。
まず、波形データを取得する（Ｓ１１）。Ｓ１１は、二つのセンサー出力を取得するステップである。基準状態に対するデータであり、変位量０に対する回転動作から取得する。
次に、波形を抽出する（Ｓ１２）。Ｓ１２は、所定区間のセンサー波形を抽出するステップである。センサー波形は時間軸上の同一時刻ではなく、ほぼ同一波形となるとなる区間で抽出する。
次に、オフセット調整を行う（Ｓ１３）。Ｓ１３は、センサーの個別事情によって生じる出力の偏りを調整するステップである。具体的には図４で説明した距離Ｌを差し引くことが該当する。波形のピーク・ツウ・ピークの１／２を観測値から差し引く。あるいは、波形１周期分の平均値を観測値から差し引く。
次に、振幅を調整する（Ｓ１４）。Ｓ１４は、ローラ変位に伴って変化する振幅が逆正接算出に影響しないようにするための処理である。
次に、相互相関関数を算出する（Ｓ１５）。Ｓ１５は、式（１８）に基づいて相互相関関数を算出するステップである。
次に、最大値を検出する（Ｓ１６）。Ｓ１６は、算出した相互相関関数の最大値を検出するステップである。
次に、位相差ズレηを取得する（Ｓ１７）。Ｓ１７は、相互相関関数が最大となる位相差から位相差ズレを求めるステップである。具体的には、位相差から９０［°］を差し引いた値である。
以上の処理によって、位相差ズレをノイズの影響を受けにくく安定に求めることができる。
【０１３３】
図５１は、センサーの観測波形からローラの変位量を算出し、重送を検出する処理の一例を示すフローチャートである。
まず、波形データを取得する（Ｓ１０１）。Ｓ１１１は、二つのセンサー出力を取得するステップである。ローラの連れ回り状態のデータを含むデータを取得する。
次に、オフセット調整を行う（Ｓ１０２）。Ｓ１０２はセンサーの個別事情によって生じる出力の偏りを調整するステップである。具体的には図４で説明した距離Ｌを差し引くことが該当する。波形のピーク・ツウ・ピークの１／２を観測値から差し引く。あるいは、波形１周期分の平均値を観測値から差し引く。
次に、振幅を調整する（Ｓ１０３）。Ｓ１０３は、ローラ変位に伴って変化する振幅が逆正接算出に影響しないようにするための処理である（図２９〜図３２参照）。
【０１３４】
次に、象限を判定する（Ｓ１０４）。Ｓ１０４は、正接が±９０［°］で不連続となるので、逆正接が計算不能となることを回避するために、正接の逆数から算出するか判定を行うステップである（図５参照）。
次に、除算を実行する（Ｓ１０５）。Ｓ１０５は、センサー出力の比によって正接を求めるステップである。
次に、逆正接を算出する（Ｓ１０６）。Ｓ１０６は、回転角を求めるステップである。
次に、不連続調整を行う（Ｓ１０７）。Ｓ１０７は、象限の決定と1回転以上である場合の回転角の調整を行うステップである。
次に、回転角ζを算出する（Ｓ１０９）。Ｓ１０９は、所定区間の回転角（例えば、０［ｓ］〜０．６［ｓ］の間の回転角）を求めるステップである。
【０１３５】
次に、回転角ζが所定の角度ａ以上か否かを判断する（Ｓ１０９）。Ｓ１０９は、分離ローラ５５５の動作状態を判定するステップである。図３５において、２枚目以降の用紙の進入が遅れた場合、その間分離ローラ５５５が連れ回るため、ある程度の回転角を生じる。そこで、例えばａ＝１００［°］とすれば連れ回りか静止（分離動作）かの判定ができる。あるいは、図３４から、所定区間（例えば、０．１［ｓ］〜０．２［ｓ］）の角度変化で判定する方法もある。この判定結果に基づき、分離ローラ５５５が連れ回りか静止かに応じて変位量の算出方法が決定される。
Ｓ１０９でＹ、つまり回転角ζが所定の角度ａ以上の場合、ｋ’を算出する（Ｓ１１０）。Ｓ１１０は、連れ回り状態に対して、振幅調整前の波形から振幅を求めるステップである。
次に、Δｒ’を算出する（Ｓ１１１）。Ｓ１１１は、連れ回り状態に対して、ｋ／ｒ＝ｋ’／ｒ’の関係を用いて２点の観測半径の差Δｒ’を求めるステップである。
次に、分離ローラ５５５の変位量ｕの算出（１）を行う（Ｓ１１２）。Ｓ１１２は、連れ回り状態に対して、図９に示す関係から変位量を求めるステップである。ここでは、基準となる変位量が０であるとは限らないので、基準値との差で表す。
【０１３６】
なお、上記Ｓ１０９でＮ、つまり回転角ζが所定の角度ａより小さい場合、位相差ズレを補正する（Ｓ１１３）。Ｓ１１３は、位相差ズレψを算出して補正するステップである（図１１参照）。
次に、平均出力を算出する（Ｓ１１４）。Ｓ１１４は、静止状態に対して調整後の出力波形から所定区間の紙有り出力と紙無し出力の平均を算出するステップである（図３５及び図３６参照）。
次に、分離ローラ５５５の変位量uの算出（２）を行う（Ｓ１１５）。Ｓ１１５は、静止状態に対して図３７の関係から変位量を求めるステップである。ここでは、基準となる変位量が０であるとは限らないので、基準値との差で表す。
【０１３７】
以上のフローによって、分離ローラ５５５の変位量（＝紙厚）を状態によらず求めることができる。用紙の重送を検出処理する場合は、更に次のステップへ進む。
【０１３８】
用紙の重送を検知するために、変位量ｕが閾値ｂよりも小さいか否かを判断する（Ｓ１１６）。Ｓ１１６は、算出した変位量ｕが紙厚と同じかどうかを判定するステップである。変位量ｕは、ばらつきをもつため、閾値ｂは統計的に有意となるような値を設定する。図３７に示すグラフから変位入力（紙厚）の２倍（重送状態）に対しては明らかに分布が異なっているので、２倍の変位量からばらつき分を減じた値を閾値ｂに設定すればよい。この結果、重送の有無が判定される。
Ｓ１１６でＹの場合、つまり重送でないと判定された場合、ｊｏｂを実行する（Ｓ１１７）。Ｓ１１７は、当該ｊｏｂを実行するステップである。
一方、Ｓ１１６でＮの場合、つまり、重送であると判定された場合、エラー処理を行う（Ｓ１１８）。Ｓ１１８は、当該ｊｏｂを停止しエラーを報知するステップである。更に、分離ローラ５５５の加圧力を所定量増加する処理を行ってもよい。
以上のフローにより、重送検出と重送検出後の処理が行われる。
【０１３９】
なお、上記実施形態では、回転体の変位量を算出に、予め求めた第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの検出信号と回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量との関係を示す式を用いているが、変換テーブルを用いてもよい。すなわち、当該式に換えて、予め求めた第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの検出信号と回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量との関係を示す変換テーブルを用いて、回転体の変位量を算出してもよい。
【０１４０】
次に、本実施形態に係る回転体変位測定装置を適用した画像形成装置について説明する。なお、本実施形態では画像形成装置が複写機の場合について説明するが、本発明の回転体変位測定装置はプリンタ、ＦＡＸ、複合機などの他の画像形成装置にも適用することができる。
【０１４１】
図５２は、本実施形態に係る回転体変位測定装置を適用可能な画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、画像形成手段としての画像形成部１００と、シート供給装置（シート供給手段）としての用紙供給装置２００と、画像読取装置としての画像読取ユニット３００とを備えている。画像読取ユニット３００の上には、シート搬送装置としての原稿自動搬送装置（以下「ＡＤＦ」という。）４００を有している。
【０１４２】
用紙供給装置２００は、ペーパーバンク４３内に多段に配設された２つの給紙カセット４４、シートとしての記録媒体である用紙を給紙カセット４４から送り出す送出ローラ４２、送り出された用紙を搬送しながら１枚ずつに分離する給紙分離ローラ対４５等を有している。また、画像形成部１００の搬送路としての給紙路４８に、シート状部材としての用紙を搬送する複数の搬送ローラ４７等も有している。そして、給紙カセット４４内の用紙を画像形成部１００内の給紙路４８内に給紙する。
【０１４３】
画像形成手段としての画像形成部１００は、光書込装置２１や、黒，イエロー，マゼンタ，シアン（Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃ）のトナー像を形成する４つの感光体ドラム４０、転写ユニット１７、紙搬送ユニット２２等を備えている。また、画像形成部１００は、レジストローラ対４９、定着装置２５、スイッチバック装置２８、給紙路４８等を備えている。そして、光書込装置２１内に配設された図示しないレーザーダイオードやＬＥＤ等の光源を駆動して、４つの感光体ドラム４０に向けてレーザー光を照射する。この照射により、４つの感光体ドラム４０それぞれの表面には静電潜像が形成され、この潜像は所定の現像プロセスを経由してトナー像に現像される。
【０１４４】
上記４つの感光体ドラム４０の回りにはそれぞれ、帯電装置１８、現像装置２０、ドラムクリーニング装置、除電ランプ等を１つのユニットとして共通の支持体に支持されており、各色ごとの４つのプロセスユニットを形成している。本実施形態の画像形成装置では、４つのプロセスユニットを、中間転写ベルト１０に対してその無端移動方向に沿って並べるように対向配設した、いわゆるタンデム型の構成になっている。また、これら４つのプロセスユニットはそれぞれ、画像形成部１００本体に対して着脱可能になっている。
【０１４５】
４つのプロセスユニットの下方には、転写ユニット１７が配設されている。ベルト駆動装置としての転写ユニット１７は、複数のローラによって張架した中間転写ベルト１０を、４つの感光体ドラム４０に当接させながら図中時計回り方向に無端移動させる。これにより、４つの感光体ドラム４０と、無端状のベルト部材である中間転写ベルト１０とが当接する４つの１次転写ニップが形成されている。４つの１次転写ニップの近傍では、ベルトループ内側に配設された４つの１次転写ローラ６２によって中間転写ベルト１０を感光体ドラム４０に向けて押圧している。これら１次転写ローラ６２には、それぞれ図示しない電源によって１次転写バイアスが印加されている。これにより、４つの１次転写ニップには、４つの感光体ドラム４０上のトナー像を中間転写ベルト１０に向けて静電移動させる１次転写電界が形成されている。図中時計回り方向の無端移動に伴って４つの１次転写ニップを順次通過していく中間転写ベルト１０のおもて面には、各１次転写ニップでトナー像が順次重ね合わせて１次転写される。この重ね合わせの１次転写により、中間転写ベルト１０のおもて面には４色重ね合わせトナー像（以下、４色トナー像という）が形成される。
【０１４６】
転写ユニット１７の図中下方には、駆動ローラ２３と２次転写ローラ１６との間に、無端状の紙搬送ベルト２４を掛け渡して無端移動させる紙搬送ユニット２２が設けられている。そして、自らの２次転写ローラ１６と、転写ユニット２２の下部張架ローラ２３との間に、中間転写ベルト１０及び紙搬送ベルト２４を挟み込んでいる。これにより、中間転写ベルト１０のおもて面と、紙搬送ベルト２４のおもて面とが当接する２次転写ニップが形成されている。２次転写ローラ１６には図示しない電源によって２次転写バイアスが印加されている。一方、転写ユニット２２の下部張架ローラ２３は接地されている。これにより、２次転写ニップに２次転写電界が形成されている。
【０１４７】
この２次転写ニップの図中右側方には、レジストローラ対４９が配設されている。また、レジストローラ対４９のレジストニップの入口付近には、図示しないレジストローラセンサーが配設されている。用紙供給装置２００からレジストローラ対４９に向けて搬送されてくる用紙Ｐは、その先端がレジストローラセンサーに検知された所定時間後用紙Ｐの搬送が一時停止し、レジストローラ対４９のレジストニップに先端を突き当てる。この結果、用紙Ｐの姿勢が修正され、画像形成との同期をとる準備が整う。
【０１４８】
用紙Ｐの先願がレジストニップに突き当たると、レジストローラ対４９は、用紙Ｐを中間転写ベルト１０上の４色トナー像に同期させ得るタイミングでローラ回転駆動を再開して、用紙Ｐを２次転写ニップに送り出す。２次転写ニップ内では、中間転写ベルト１０上の４色トナー像が２次転写電界やニップ圧の影響によって用紙に一括２次転写され、用紙の白色と相まってフルカラー画像となる。２次転写ニップを通過した用紙は、中間転写ベルト１０から離間して、紙搬送ベルト２４のおもて面に保持されながら、その無端移動に伴って定着装置２５へと搬送される。
【０１４９】
２次転写ニップを通過した中間転写ベルト１０の表面には、２次転写ニップで用紙に転写されなかった転写残トナーが付着している。この転写残トナーは、中間転写ベルト１０に当接するベルトクリーニング装置によって掻き取り除去される。
【０１５０】
定着装置２５に搬送された用紙は、定着装置２５内における加圧や加熱によってフルカラー画像が定着された後、定着装置２５から排紙ローラ対５６に送られた後、機外へと排出される。
【０１５１】
紙搬送ユニット２４および定着装置２５の下には、スイッチバック装置が配設されている。これにより、片面に対する画像定着処理を終えた用紙が、切換爪で用紙の進路を用紙反転装置２８側に切り換えられ、そこで反転されて再び２次転写転写ニップに進入する。そして、もう片面にも画像の２次転写処理と定着処理とが施された後、排紙トレイ上に排紙される。
【０１５２】
画像形成部１００の上に固定されたスキャナ３００やこれの上に固定されたＡＤＦ４００は、固定読取部３４や移動読取部３３を有している。移動読取部３３は、原稿に接触するようにスキャナ３００のケーシング上壁に固定された第２コンタクトガラス３２の直下に配設されており、光源や、反射ミラーなどからなる光学系を図中左右方向に移動させることができる。そして、光学系を図中左側から右側に移動させていく過程で、光源から発した光を第２コンタクトガラス３２上に載置された図示しない原稿で反射させた後、複数の反射ミラーを経由させて、スキャナ本体に固定された画像読取センサー３５で受光する。
【０１５３】
一方、固定読取部３４は、スキャナ３００の内部に配設された図示しない第１面固定読取部と、ＡＤＦ４００内に配設された図示しない第２面固定読取部とを有している。光源、反射ミラー、ＣＣＤ等の画像読取センサーなどを有する第１面固定読取部は、原稿に接触するようにスキャナ３００のケーシング上壁に固定された図示しない第１コンタクトガラスの直下に配設されている。そして、後述するＡＤＦ５１によって搬送される原稿ＭＳが第１コンタクトガラス上を通過する際に、光源から発した光を原稿面で順次反射させながら、複数の反射ミラーを経由させて画像読取センサーで受光する。これにより、光源や反射ミラー等からなる光学系を移動させることなく、原稿の第１面を走査する。また、第２面固定読取部は、第１面固定読取部を通過した後の原稿の第２面を走査する。
【０１５４】
スキャナ３００の上に配設されたＡＤＦ４００は、本体カバーに、読取前の原稿を載置するための原稿載置台３０、シート状部材としての原稿を搬送するための搬送ユニット、読取後の原稿をスタックするための原稿スタック台などを保持している。ＡＤＦ４００は、スキャナ３００に固定された図示しない蝶番によって上下方向に揺動可能に支持されている。そして、その揺動によって開閉扉のような動きをとり、開かれた状態でスキャナ３００の上面の第１コンタクトガラスや第２コンタクトガラス３２を露出させる。原稿束の片隅を綴じた本などの片綴じ原稿の場合には、原稿を１枚ずつ分離することができないため、ＡＤＦによる搬送を行うことができない。そこで、片綴じ原稿の場合には、ＡＤＦ４００を開いた後、読み取らせたいページが見開かれた片綴じ原稿を下向きにして第２コンタクトガラス３２上に載せた後、ＡＤＦ４００を閉じる。そして、スキャナ３００の移動読取部３３によってそのページの画像を読み取らせる。
【０１５５】
一方、互いに独立した複数の原稿を単に積み重ねた原稿束の場合には、その原稿をＡＤＦ４００によって１枚ずつ自動搬送しながら、スキャナ３００内の第１面固定読取部３４やＡＤＦ４００内の第２面固定読取部に順次読み取らせていくことができる。この場合、原稿束を原稿載置台３０上にセットした後、図示しないコピースタートボタンを押す。すると、ＡＤＦ４００が、原稿載置台３０上に載置された原稿束の原稿を上から順に搬送ユニット内に送り、それを反転させながら原稿スタック台に向けて搬送する。この搬送の過程で、原稿を反転させた直後にスキャナ３００の第１面固定読取部３４の真上に通す。このとき、原稿の第１面の画像がスキャナ３００の第１面固定読取部３４によって読み取られる。
【０１５６】
上記構成の画像形成装置において、用紙供給装置２００に設けられた給紙分離ローラ対４５や、原稿読取装置のＡＤＦ４００に設けられた図示しない給紙分離ローラ対に、上述した回転体変位測定装置を用いることができる。これにより、用紙や原稿の重送を防止したり、重送検出後のエラー処理を行ったりすることができる。
【０１５７】
以上に説明したものは一例であり、本発明は、次の態様毎に特有の効果を奏する。
（態様Ａ）
回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持されたローラ５００などの回転体と同期して回転するように設けられた被検出部材５３０などの被検出部材と、被検出部材を検出する第１距離センサー５１１，第２距離センサー５１２などの検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて、回転体の変位量を算出する演算手段５１３などの演算手段と、を備える回転体変位測定装置であって、被検出部材は、回転体の回転時に検出される検出信号が回転体の回転と同じ周期で連続的に変化するように前記検出手段で検出される被検出面の該回転体の回転軸線を中心とした周方向に連続的に変化する被検出構造がそれぞれ形成された第１被検出部５３１などの第１の被検出部及び第２被検出部５３２などの第２の被検出部を有し、第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの周方向の被検出構造の変化が回転体の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有するように構成され、演算手段は、第１の被検出部及び第２の被検出部の少なくとも一方の検出信号の時間変化に基づいて、回転体が回転停止状態であるか回転中の状態かを判断し、回転体が回転停止状態であると判断した場合に、その回転体の回転停止状態にあるときに検出された第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの検出信号に基づいて、回転停止状態にある回転体の変位量を算出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、被検出部材の第１の被検出部及び第２の被検出部はそれぞれ、検出手段で検出される被検出面の回転体の回転軸線を中心とした周方向に連続的に変化する被検出構造が形成されている。この第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの被検出構造を検出手段で検出した検出信号は、回転体の回転時には回転体の回転と同じ周期で連続的に変化し、回転体が回転していないときには変化しない。従って、第１の被検出部及び第２の被検出部の少なくとも一方の検出信号の時間変化に基づいて、回転体が回転停止状態であるか回転中の状態かを判断することができる。
ここで、被検出部材の第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの周方向の被検出構造の変化は、回転体の回転軸線を中心として互いに略９０°の位相差を有している。このように所定の位相差を有する被検出構造からなる第１の被検出部及び第２の被検出部の検出信号の少なく一方は、回転体の回転停止時の回転角度位置にかかわらず、回転体が回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位したときに必ず変化する。従って、回転体の回転停止状態にあるときに検出された第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの検出信号に基づいて、その回転体の回転停止時の回転角度位置にかかわらず、回転停止状態にある回転体の変位量を確実に算出することができる。
（態様Ｂ）
上記態様Ａにおいて、検出手段は、第１の被検出部を検出する第１距離センサー５１１などの第１のセンサーと、第２の被検出部を検出する第２距離センサー５１２などの第２のセンサーとを有する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部及び第２の被検出部をそれぞれ別々の２つのセンサーで検出することにより、より正確かつ迅速な検出を行うことができる。また、２つのセンサーの配置の自由度が向上し、第１の被検出部及び第２の被検出部が回転するときの回転体の変位量の検出感度をより大きくすることができる。
（態様Ｃ）
上記態様Ａ又はＢにおいて、前記演算手段は、前記回転体が回転中の状態であると判断した場合に、その回転体が回転中の状態であるときに検出された前記第１の被検出部及び前記第２の被検出部それぞれの検出信号に基づいて、該回転中の状態にある回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量を算出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、回転体が回転停止状態にあるときだけでなく、回転体が回転中の状態にあるときも、回転体の変位量を測定することができる。
（態様Ｄ）
上記態様Ａ乃至Ｃのいずれかにおいて、演算手段は、回転体の回転状態にあるときに検出された第１の被検出部の検出波形特性と第２の被検出部の検出波形特性との間の位相差を算出し、その位相差に基づいて、回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量の算出値を補正する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、上記算出した位相差に基づいて回転体の回転軸線に直交する少なくとも一方向における変位量の算出値を補正することによって、当該変位量の測定精度を高めることができる。また、回転体の変位時に回転速度変動を誤検知することによる回転量の検知精度の低下を抑えることもできる。
（態様Ｅ）
上記態様Ｄにおいて、演算手段は、回転体の１回転周期内の所定の回転角度範囲における第１の被検出部に対する検出信号と第２の被検出部の検出信号との間の相互相関関数を用いて位相差を算出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部に対する検出信号と第２の被検出部の検出信号との間の位相差を、ノイズの影響を低減して安定に求めることができる。
（態様Ｆ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、第１の被検出部及び第２の被検出部はそれぞれ回転体の回転軸線方向における同一箇所で回転体の回転軸線に直交する方向に互いにずらして設けた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部及び第２の被検出部を回転体の軸線直交方向に集約して構成でき、被検出部の製作が容易となる。また、第１の被検出部及び第２の被検出部の検出波形特性に位相差を設けることも容易となる。更に、第１の被検出部及び第２の被検出部を他の方向に沿って互いにずらして配設する場合に比べて、回転体の変位量を高精度に検出することができる。
（態様Ｇ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、第１の被検出部及び第２の被検出部はそれぞれ回転軸線方向における互いに異なる位置に設けた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部及び第２の被検出部を同じ大きさで構成でき、これら２つの被検出部に対する検出手段の検出感度を等感度で得ることができる。また、２つの被検出部に対する検出手段の位置合わせ等の調整が容易となり、検出精度と操作性とを向上させることができる。
（態様Ｈ）
上記態様Ａ乃至Ｅのいずれかにおいて、第１の被検出部及び第２の被検出部は互いに共通に用いられる同一部材で構成され、回転体の回転軸線方向における同一部材の２つの端面のうち一方の端面側に第１の被検出部の被検出面が形成され、他方の端面側に第２の被検出部の被検出面が形成されている。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部及び第２の被検出部に対する検出手段の検出感度を等感度で得ることができるとともに、これら２つの被検出部を１つの部材で構成することができ、被検出部の小型化が図れる。
（態様Ｉ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかにおいて、第１の被検出部及び第２の被検出部はそれぞれ、互いに反射濃度が異なる濃度検出面を有し、検出手段は、第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの濃度検出面の濃度を検出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部及び第２の被検出部はそれぞれ反射濃度が変化する構成のためこれらの被検出部を一定の厚さで形成でき、被検出部の小型化が図れる。また、被検出部の濃度検出面を印刷で形成できるので、製作が容易となる。
（態様Ｊ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかにおいて、第１の被検出部及び第２の被検出部はそれぞれ、回転体の回転軸線方向に対して傾斜した被検知面を有し、回転軸線を中心にして回転するように設けられ、検出手段は、回転体の回転軸線方向に沿って第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの被検知面に対向するように設けられ、各被検知面との間の距離を検出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの被検知面との間の距離を検出することにより、第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの検出波形特性を容易に検出することができる。
（態様Ｋ）
上記態様Ａ乃至Ｈのいずれかにおいて、第１の被検出部及び第２の被検出部はそれぞれ、回転体の回転方向における所定位置に配置され回転体の回転軸線を中心に回転する磁石を用いて構成され、検出手段は、磁石によって発生する磁界を検出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの磁石による磁界を検出することにより、第１の被検出部及び第２の被検出部それぞれの検出波形特性を容易に検出することができる。
（態様Ｌ）
トルク制限機能を有するトルクリミッタ１２７などの軸受を介して回転軸部材５００ｂなどの回転駆動軸に連結され回転駆動軸とともに回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位可能に支持された分離ローラ５５５などの回転体の変位量を測定する回転体変位測定装置であって、回転駆動軸と同期して回転するように設けられた磁石６１４などの被検出部材と、被検出部材を検出するように装置本体側に設けられた第３ホールセンサー６１５及び第４ホールセンサー６１６などの検出手段と、検出手段の検出結果に基づいて、回転体とともに変位する回転駆動軸の変位量を算出する演算手段と、回転体の回転を検出する磁石５１４並びに第１ホールセンサー５１５及び第２ホールセンサー５１６などの回転検出手段と、を備え、前記被検出部材は、回転駆動軸の回転時に検出される検出信号が回転駆動軸の回転と同じ周期で連続的に変化する検出波形特性を有するように設けられた磁石６１４（Ｎ）及び磁石６１４（Ｓ）などの少なくとも一つの被検出部を有し、前記演算手段は、前記回転検出手段の検出信号の時間変化に基づいて、回転体が回転停止状態であるか回転中の状態かを判断し、回転体が回転停止状態であると判断した場合に、その回転体が回転停止状態にあるときに検出された前記少なくとも一つの被検出部の検出信号に基づいて、回転体とともに変位する回転駆動軸の変位量を算出する。
これによれば、上記実施形態について説明したように、回転検出手段の検出信号の時間変化に基づいて、回転体が回転停止状態であるか回転中の状態かを判断する。そして、回転体が回転停止状態であると判断した場合に、被検出部材の少なくとも一つの被検出部を検出する。この検出信号は、回転体が回転停止状態にあるときにも回転し続ける回転駆動軸の回転と同じ周期で連続的に変化する検出波形特性を有する。この少なくとも一つの被検出部の検出信号に基づいて、回転停止状態にある回転体とともに回転軸線に直交する少なくとも一方向に変位する回転駆動軸の変位量を算出する。従って、回転体の回転が停止している回転停止状態にあるときの回転体の変位量を測定することができる。
（態様Ｍ）
用紙Ｐなどのシートを搬送する給紙ローラ５７０など搬送用回転体と、搬送用回転体に接離する方向に移動可能に構成され自身に加わる負荷の大きさに応じて正逆回転することによってシートを１枚ずつ分離する分離ローラ５５５などの分離用回転体と、搬送用回転体に向けてシートを送出するピックアップローラ５８０などの送出用回転体と、搬送用回転体との距離方向における分離用回転体の変位量を測定する回転体変位測定手段と、を備えるシート供給装置であって、回転体変位測定手段として、上記態様Ａ乃至Ｌのいずれかの回転体変位測定装置を備えた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、分離用回転体が回転停止状態にあるときに搬送用回転体に接離する方向における分離用回転体の変位量を測定することができる。従って、分離用回転体の回転停止状態においてシートの重送を確実に検知することができる。また、シートの重送検知後の迅速な処理が可能となる。
（態様Ｎ）
記録媒体としてのシートを供給する用紙供給装置２００などのシート供給手段と、シート供給手段によって供給されたシートに画像を形成する画像形成部１００などの画像形成手段と、を備える画像形成装置であって、シート供給手段として、上記態様Ｍのシート供給装置を備えた。
これによれば、上記実施形態について説明したように、シート供給手段に設けた分離用回転体が回転停止状態にあるときに搬送用回転体に接離する方向における分離用回転体の変位量を測定することができる。従って、分離用回転体の回転停止状態においてシートの重送を確実に検知することができる。また、シートの重送検知後の迅速な処理が可能となる。
【符号の説明】
【０１５８】
４２  送出ローラ
４４  給紙カセット
４５  給紙分離ローラ対
１００  画像形成部
２００  用紙供給装置
４００  ＡＤＦ
５００  ローラ（回転体）
５００ｂ  回転軸部材
５１０  被検出部材
５１１  第１距離センサー
５１２  第２距離センサー
５１３  演算手段
５１４  磁石（被検出部材） 
５１５  第１ホールセンサー（ホール素子）
５１６  第２ホールセンサー（ホール素子）
５１７  被検出部材
５１８  第１濃度センサー
５１９  第２濃度センサー
５３０  被検出部材
５３１  第１被検出部
５３１ａ  傾斜面
５３２  第２被検出部
５３２ａ  傾斜面
５３３、５３４  磁石
５５５  分離ローラ
５７０  給紙ローラ
５８０  ピックアップローラ
【先行技術文献】
【特許文献】
【０１５９】
【特許文献１】特開２０１１−０９５２０７号公報
【図１】
2015169485.tif 000023
【図２】
2015169485.tif 000024
【図３】
2015169485.tif 000025
【図４】
2015169485.tif 000026
【図５】
2015169485.tif 000027
【図６】
2015169485.tif 000028
【図７】
2015169485.tif 000029
【図８】
2015169485.tif 000030
【図９】
2015169485.tif 000031
【図１０】
2015169485.tif 000032
【図１１】
2015169485.tif 000033
【図１２】
2015169485.tif 000034
【図１３】
2015169485.tif 000035
【図１４】
2015169485.tif 000036
【図１５】
2015169485.tif 000037
【図１６】
2015169485.tif 000038
【図１７】
2015169485.tif 000039
【図１８】
2015169485.tif 000040
【図１９】
2015169485.tif 000041
【図２０】
2015169485.tif 000042
【図２１】
2015169485.tif 000043
【図２４】
2015169485.tif 000044
【図２５】
2015169485.tif 000045
【図２６】
2015169485.tif 000046
【図２７】
2015169485.tif 000047
【図２８】
2015169485.tif 000048
【図３７】
2015169485.tif 000049
【図４１】
2015169485.tif 000050
【図４２】
2015169485.tif 000051
【図４３】
2015169485.tif 000052
【図４４】
2015169485.tif 000053
【図４５】
2015169485.tif 000054
【図４６】
2015169485.tif 000055
【図４７】
2015169485.tif 000056
【図５０】
2015169485.tif 000057
【図５１】
2015169485.tif 000058
【図５２】
2015169485.tif 000059
【図２２】
2015169485.tif 000060
【図２３】
2015169485.tif 000061
【図２９】
2015169485.tif 000062
【図３０】
2015169485.tif 000063
【図３１】
2015169485.tif 000064
【図３２】
2015169485.tif 000065
【図３３】
2015169485.tif 000066
【図３４】
2015169485.tif 000067
【図３５】
2015169485.tif 000068
【図３６】
2015169485.tif 000069
【図３８】
2015169485.tif 000070
【図３９】
2015169485.tif 000071
【図４０】
2015169485.tif 000072
【図４８】
2015169485.tif 000073
【図４９】
2015169485.tif 000074