(57)【要約】【課題】温度変化等によらず移動部材の実速度を短時間で精度良く検出できる移動部材検出装置、その移動部材検出装置を有する画像形成装置を提供する。【解決手段】移動部材検出装置５０において、移動部材Ｅに対して所定の２箇所であるＡ位置とＢ位置を設定する。Ａ位置とＢ位置に撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂをそれぞれ設ける。一つのシリコン基板１１１に撮像素子１１２を形成したエリアセンサ１１を設ける。Ａ位置を光源５１Ａで照射する。Ｂ位置を光源５１Ｂで照射する。Ａ位置の画像を撮像レンズ１２Ａで撮像し、Ｂ位置の画像を撮像レンズ１２Ｂで撮像する。Ａ位置の画像とＢ位置の画像の取り込みタイミングに時差Δｔを設ける。Ａ位置の画像とＢ位置の画像の相関から移動部材Ｅの実速度を求める。【選択図】図１
2015064324.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動部材の検知位置に光ビームを照射する光源と、前記移動部材の検知位置から画像データを取得する画像取得手段と、前記画像データから前記移動部材の移動速度を算出する速度演算手段とを備えた移動部材検出装置であって、
前記画像取得手段は、一つの基板に形成された撮像素子上に少なくとも２つの撮像領域を有するエリアセンサと、前記移動部材の移動方向の２箇所の位置であるＡ位置とＢ位置とに対向配置されて前記エリアセンサの前記撮像領域にそれぞれ画像を結像する２つの撮像レンズと、設定されるタイミングにより前記エリアセンサによる画像データを取得するエリアセンサ制御手段とを備え、
前記画像取得手段は、前記Ａ位置でＡ位置画像データを取得した後、前記移動部材がＢ位置に移動したときに、該Ｂ位置でＢ位置画像データを取得し、
前記速度演算手段は、前記Ａ位置画像データと前記Ｂ位置画像データから、前記移動部材の移動速度を算出することを特徴とする移動部材検出装置。
【請求項２】
前記Ａ位置とＢ位置とに対向配置された２つの撮像レンズは２つ以上のレンズを一体化したレンズ素子で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の移動部材検出装置。
【請求項３】
前記エリアセンサは、一枚のウェハに複数の撮像素子を一度に形成した該ウェハから切り出しすことで、前記一つの基板上に複数の撮像素子を備えて構成され、前記２つの撮像レンズは、前記一つの基板上の複数の撮像素子の間隔に合わせて位置を決められていることを特徴とする請求項１または２に記載の移動部材検出装置。
【請求項４】
前記２つの撮像レンズの配置方向を行方向、該行方向に交差する方向を列方向とし、該行方向と列方向にマトリクス状に配置した４個以上のレンズを集積した前記２つの撮像レンズを含むレンズアレイを用いたことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の移動部材検出装置。
【請求項５】
前記移動部材が搬送ベルトであって、請求項１乃至４のいずれか一項に記載の移動部材検出装置を備えたことを特徴とするベルト搬送装置。
【請求項６】
前記ベルトが中間転写ベルトまたは搬送ベルトであって、請求項５に記載のベルト搬送装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、移動部材の実速度を検出する移動部材検出装置、その移動部材検出装置を有するベルト搬送装置及び画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のカラー画像形成装置は、高速化への要求に応えるため、４色（ブラック、シアン、マゼンダ、イエロー）のトナーに対応した感光体（像担持体）を４つ並列に並べた、いわゆるタンデム方式が主流となってきている。タンデム方式では、各感光体上で現像された各色トナー画像を、最終的に紙等の記録媒体（定形の用紙、葉書、厚紙、ＯＨＰシート等）上で重ね合わせる必要があるが、その方式として、記録媒体上で直接重ね合わせる直接転写方式と、中間転写ベルトを用いて、中間転写ベルト上で各色トナー画像を重ね合わせたあとに記録媒体に一括して転写する中間転写ベルト方式の２方式がある。そして、直接転写方式では紙等の記録媒体を送る搬送ベルトを、中間転写ベルト方式では中間転写ベルトを高精度で駆動しなければ、色ずれが発生してしまう。
【０００３】
上記の中間転写ベルトを高精度で駆動するために、例えば、特許第４５４５５８０号公報（特許文献１）、特開２００９−１５２４０号公報（特許文献２）及び特開２０１０−５５０６４号公報（特許文献３）に開示されているように、中間転写ベルト等の移動部材の速度を検出する技術がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
例えば、特開２００９−１５２４０に開示されているように、スペックルの速度ベクトルを検出して、その結果に基づき速度制御に利用する場合、微小区間の変位から速度を演算することや、カメラの画素サイズによって、演算される速度が離散化されるため、高精度な速度検出が難しく、速度を積算してベルト搬送位置を演算した場合に、誤差も積算され正確な位置決めが出来ない問題があった。また、温度特性や検出距離変化によってＣＭＯＳセンサと撮像レンズ間や、撮像レンズと物体（移動部材）間の距離が変化すると結像倍率が変化して、計測速度に計測誤差が発生するという問題があった。
【０００５】
本発明は、温度特性や検出距離変化によってエリアセンサのＣＭＯＳセンサ等と撮像レンズ間や、撮像レンズ等と移動部材との距離が変化しても、計測誤差を発生させずに高精度な移動速度を計測できる移動部材検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の移動部材検出装置は、移動部材の検知位置に光ビームを照射する光源と、前記移動部材の検知位置から画像データを取得する画像取得手段と、前記画像データから前記移動部材の移動速度を算出する速度演算手段とを備えた移動部材検出装置である。前記画像取得手段は、一つの基板に形成された撮像素子上に少なくとも２つの撮像領域を有するエリアセンサを備える。また、前記画像取得手段は、前記移動部材の移動方向の２箇所の位置であるＡ位置とＢ位置とに対向配置されて前記エリアセンサの前記撮像領域にそれぞれ画像を結像する２つの撮像レンズを備える。また、前記画像取得手段は、設定されるタイミングにより前記エリアセンサによる画像データを取得するエリアセンサ制御手段を備える。前記画像取得手段は、前記Ａ位置でＡ位置画像データを取得した後、前記移動部材がＢ位置に移動したときに、該Ｂ位置でＢ位置画像データを取得する。そして、前記速度演算手段は、前記Ａ位置画像データと前記Ｂ位置画像データから、前記移動部材の移動速度を算出する。
【発明の効果】
【０００７】
請求項１の移動部材検出装置によれば、一つの基板に形成された撮像素子上に少なくとも２つの撮像領域を有するエリアセンサと撮像レンズにより、移動部材に対してＡ位置とＢ位置の決まった２箇所の例えばスペックル画像を取得する。その間の移動を計算するようにした。そして、一つのエリアセンサに複数の撮像レンズによる撮像系を持ち合わせる構成にしたので、例えば画像形成装置における中間転写ベルトの表面速度の検出精度を向上させることができ、高精度なベルト搬送制御を実現し、色ずれや位置ズレの少ない、高品質な画像を出力する画像形成装置を提供することができる。また、エリアセンサの小型化および低コスト化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の移動部材検出装置の構成図である。
【図２】実施形態の移動部材を多色画像形成装置のベルト搬送装置に適用した構成図である。
【図３】実施形態２における撮像レンズとエリアセンサを示す図である。
【図４】実施形態３における撮像レンズとエリアセンサを示す図である。
【図５】実施形態４における複数の撮像レンズを示す図である。
【図６】本発明の一実施形態の中間転写方式の画像形成装置を示す概略構成図である。
【図７】本発明の一実施形態の直接転写方式の画像形成装置を示す概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態について、図１〜図７を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態の移動部材検出装置の構成図、図２は実施形態の移動部材を多色画像形成装置のベルト搬送装置に適用した構成図である。この実施形態の移動部材検出装置５０は、例えば、後述の多色画像形成装置に組み込まれたベルト搬送装置１００に備えられている。ベルト搬送装置１００は、中間転写方式の画像形成装置においては「搬送ベルト」としての中間転写ベルトである移動部材Ｅの実速度を検出する。また、ベルト搬送装置１００は、直接転写方式の画像形成装置においては記録媒体を転写位置に搬送する搬送ベルトである移動部材Ｅの実速度を検出する。
【００１０】
例えば、図２に示すように、ベルト搬送装置１００は、駆動ローラＲ１、複数の従動ローラＲ２、Ｒ３に張架された無端ベルト状の移動部材Ｅを図中時計回りに搬送（回転移動）するものであって、実施形態の移動部材検出装置５０と、モータ８１とを有している。
【００１１】
図１に示すように、移動部材検出装置５０は、移動部材Ｅの移動方向の２箇所の所定の位置であるＡ位置とＢ位置が決められている。また、移動部材検出装置５０は、Ａ位置に「光ビーム」としてのレーザ光を照射する光源５１Ａと、Ｂ位置に「光ビーム」としてのレーザ光を照射する光源５１Ｂとを備えている。また、移動部材Ｅの検知位置から画像データを取得する画像取得手段５２と、画像データから移動部材Ｅの移動速度を算出する速度演算手段５３とを備えている。
【００１２】
画像取得手段５２は、エリアセンサ１１と、Ａ位置に対向配置された撮像レンズ１２Ａと、Ｂ位置に対向配置された撮像レンズ１２Ｂと、エリアセンサ制御手段１４と、画像記憶部１５とを有している。
【００１３】
エリアセンサ１１は、一つの基板であるシリコン基板１１１に撮像素子１１２を形成したものであり、撮像素子１１２上には、２次元画像をそれぞれ取得可能な２つの撮像領域であるＡ領域１１Ａと、Ｂ領域１１Ｂとを有している。エリアセンサ１１には、例えば、ＣＣＤ（Ｃｈａｒｇｅ  Ｃｏｕｐｌｅｄ  Ｄｅｖｉｃｅ）センサやＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  Ｍｅｔａｌ−Ｏｘｉｄｅ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）センサ、フォトダイオードアレイ等を用いることができる。そして、エリアセンサ１１は筺体１３に収容されている。撮像レンズ１２Ａと撮像レンズ１２Ｂは、それぞれレンズ鏡筒１３Ａ，１３Ｂに保持されている。撮像レンズ１２Ａの光軸はエリアセンサ１１のＡ領域１１Ａの中心に一致し、撮像レンズ１２Ｂの光軸はエリアセンサ１１のＢ領域１１Ｂの中心に一致している。そして、撮像レンズ１２Ａと、撮像レンズ１２Ｂは、Ａ領域１１ＡとＢ領域１１Ｂにぞれぞれ２次元の画像を結像する。
【００１４】
エリアセンサ制御手段１４は、シャッタ制御部１４１と、画像取り込み部１４２とを有している。そして、シャッタ制御部１４１により、エリアセンサ１１でのシャッタタイミングが制御され、エリアセンサ１１の撮像素子１１２に結像された２次元画像は画像取り込み部１４２で取り込まれ、その取り込まれた画像は画像記憶部１５に出力される。
【００１５】
画像記憶部１５は、画像分割部１５１と、Ａメモリ１５２Ａと、Ｂメモリ１５２Ｂとを有している。画像取り込み部１４２からの画像は、画像分割部１５１によりＡ領域１１ＡのＡ位置画像データＤ１とＢ領域１１ＢのＢ位置画像データＤ２に分割される。Ａ位置画像データＤ１はＡメモリ１５２Ａに記憶され、Ｂ位置画像データＤ２はＢメモリ１５２Ｂに記憶される。なお、エリアセンサ１１におけるシャッタタイミングは、エリアセンサ１１がＣＣＤの場合、シャッタ制御部１４１がエリアセンサ１１の垂直転送ＣＣＤ及び水平転送ＣＣＤの駆動制御を行って、画像を取り込む動作を行うタイミングである。このタイミングは後術の速度演算手段５３から出力される時差Δｔのデータにより決まり、Ａ位置のＡ位置画像データＤ１とＢ位置のＢ位置画像データＤ２が時差Δｔの時間差をもってもそれぞれ取り込まれる。
【００１６】
速度演算手段５３はマイクロコンピュータ等から構成されており、後述のようにＡメモリ１５２Ａ及びＢメモリ１５２ＢのＡ位置画像データＤ１とＢ位置画像データＤ２とに基づいて移動部材Ｅの実速度を演算する。そして、シャッタ制御部１４１に、エリアセンサ１１におけるシャッタのタイミングを取るための時差Δｔのデータを出力する。また、速度演算手段５３は演算した実速度のデータを画像形成装置の全体制御を司るコントローラ６０（図２）に出力し、コントローラ６０はモータ８１の回転制御を行う。
【００１７】
光源５１Ａ，５１Ｂは、レーザ光を出射する発光素子と、当該発光素子から出射されたレーザビームを略平行光であるレーザ光にするコリメートレンズと、を有している。光源５１Ａ，５１Ｂは、移動部材Ｅの外側の表面に斜め方向からレーザ光を照射するように配置されている。
【００１８】
この移動部材Ｅは、その表面もしくは内部に散乱性を有するベルト状の部材である。そのため、移動部材Ｅにレーザ光が照射されると反射光として拡散反射して、スペックルと呼ばれる斑点を含む画像（スペックルパターン）が得られる。このスペックルパターンは、移動部材Ｅの表面もしくは内部の凹凸形状に対応してレーザ光の干渉が生じることにより形成され、移動部材Ｅが移動すると、スペックルパターンもパターン形状を維持したまま同様に移動する。このスペックルは対象となる移動部材Ｅ上の仮想の刻印されたマークの役目を持ち、この刻印マークであるスペックパターンの移動を検出して移動部材Ｅの速度を検出する。
【００１９】
本実施形態において、エリアセンサ１１は、２次元の画像データを出力するものを用いており、その受光面を移動部材Ｅの外側の面と平行に間隔をあけて対向して設けられている。撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂは、移動部材Ｅの移動方向に離間してそれぞれ、Ａ位置とＢ位置に対向して配置されている。そして、撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂを介して移動部材Ｅで反射された反射光を含む画像（即ち、上記スペックルパターン）が入力される。なお、１次元の画像データを出力するエリアセンサを用いるときは、エリアセンサの長手方向を移動部材Ｅの移動方向と平行に配置する。
【００２０】
速度演算手段５３は、シャッタ制御部１４ａが制御するエリアセンサ１１におけるシャッタのタイミングの差である前記時差Δｔを生成する。具体的には、移動部材Ｅの目標速度をｖ［ｍｍ／ｓ］、Ａ位置の撮像レンズ１２Ａの光軸とＢ位置の撮像レンズ１２Ｂの光軸の相対距離をＬ［ｍｍ］とすると、時差Δｔ［ｓ］は、次の（１）式、
Δｔ＝Ｌ／ｖ…（１）
によって算出される。
【００２１】
速度演算手段５３は、移動部材Ｅの目標速度ｖを、例えば、画像形成装置の全体制御を司るコントローラ６０などから取得するとともに、この目標速度ｖを上記相対距離Ｌで除して時差Δｔを算出する。そして、速度演算手段５３は、時差Δｔを生成して、シャッタ制御部１４ａに出力する。
【００２２】
画像取り込み部１４２は、シャッタ制御部１４１と協働して、エリアセンサ１１のＡ位置に対応するＡ領域１１ＡからのＡ位置画像データＤ１と、Ｂ位置に対応するＢ領域１１ＢからのＢ位置画像データＤ２とを周期的に取得する。具体的には、シャッタ制御部１４１がタイミングを制御し、さらに速度演算手段５３から入力される時差Δｔによりタイミングを制御する。このタイミングの制御により、Ａメモリ１５２ＡにＡ位置画像データＤ１を時刻ｔ０において取得し、その後、時差Δｔによっり、Ｂメモリ１５２ＢにＢ位置画像データＤ２を時刻ｔ０＋Δｔにおいて取得する。そして、これらのＡ位置画像データＤ１とＢ位置画像データＤ２は速度演算手段５３に入力される。
【００２３】
速度演算手段５３は、Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２に対して相互相関演算を行うことにより得た相関画像データに基づいて、移動部材Ｅの実速度Ｖｒを検出する。速度演算手段５３により行われる相互相関演算は以下の（２）式で表される。ここで、Ａ位置画像データをＤ１、Ｂ位置画像データをＤ２、フーリエ変換をＦ［］、逆フーリエ変換をＦ-1［］、複素共役を記号「＊」、相互相関演算を記号「★」とすると、
Ｄ１★Ｄ２* ＝Ｆ-1［Ｆ［Ｄ１］・Ｆ［Ｄ２］* ］…（２）
となる。
【００２４】
Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２に対して相互相関演算Ｄ１★Ｄ２* を行うと、相関画像データが得られる。ここで、Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２が２次元画像データであるので、相関画像データについても２次元画像データとなる。また、Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２が１次元画像データであれば、相関画像データについても１次元画像データとなる。
【００２５】
または、相関画像データにおいてブロードな輝度分布が問題になる際は、位相限定相関を用いてもよい。この位相限定相関は以下の式で表される。ここで、Ｐ［］とは、複素振幅において、位相のみを取り出す（振幅は全て１にする）ことを示す。
Ｄ１★Ｄ２* ＝Ｆ-1［Ｐ［Ｆ［Ｄ１］］・Ｐ［Ｆ［Ｄ２］* ］
【００２６】
このように位相限定相関を用いることで、ブロードな輝度分布の場合でも、より高精度に第１部分データＤ１及び第２部分データＤ２の位置ずれ量（相関距離Ｊ）を計算できる。
【００２７】
この相関画像データは、Ａ位置画像データＤ１とＢ位置画像データＤ２との相関関係を示すものである。Ａ位置画像データＤ１の示すＡ画像とＢ位置画像データＤ２の示すＢ画像との一致度合が高いほど、相関画像データの示す画像の中心位置に近い位置に急峻なピーク（相関ピーク）輝度が表れる。そして、これらＡ画像、Ｂ画像が一致すると相関画像データの中心位置とピーク位置とが重なる。
【００２８】
そして、本実施形態においては、時差Δｔが、移動部材Ｅの目標速度ｖをＡ位置とＢ位置の相対距離Ｌで除した値に設定されているので、移動部材Ｅの実速度と目標速度ｖとが一致していれば、Ａ位置にあるＡ画像は、時差Δｔを経過した後にＢ位置に移動する。即ち、Ａ位置画像データＤ１の示すＡ画像とＢ位置画像データＤ２の示すＢ画像とが一致する。
【００２９】
つまり、移動部材Ｅの目標速度ｖと実速度とが一致していれば、相関画像データの中心位置とピーク位置とが重なり、移動部材Ｅの目標速度ｖと実速度とが異なれば、それらの差異に応じて相関画像データの中心位置とピーク位置とがずれる。このことから、上記相関画像データにおいて、当該相関画像データが示す画像の中心位置から最も急峻なピーク位置までの距離（相関距離Ｊ）が、移動部材Ｅの目標速度ｖと実速度との速度偏差ΔＶを表している。
【００３０】
したがって、相関画像データに対して最も急峻なピークを探す演算を行うことで、移動部材Ｅの目標速度ｖと実速度との速度偏差ΔＶを算出できる。このような相互相関演算を用いた方法では、高速フーリエ変換が利用できるため、比較的少ない演算量で、かつ高精度に速度偏差ΔＶ、即ち、移動部材の実速度を検出できる。
【００３１】
なお、エリアセンサ１１としてはＣＭＯＳセンサやＣＣＤセンサを用いた、カメラを利用できる。移動部材Ｅの移動速度が速い場合にはグローバルシャッター機能のあるセンサを用いると画像ズレの少ない画像を取得できる。
【００３２】
なお、エリアセンサ１１における撮像タイミングは上記時差Δｔで決まるが、ここの撮像タイミングは、必要とする分解能によって適宜決めれば良い。また、目標速度をｖ、速度誤差をｄｖ、相対距離をＬ、相関演算によって求められた位置ズレをｄＬ、時差をΔｔ（ｓ）とし、実速度を目標速度ｖに速度誤差ｄｖを加えたものとすると、
ｖ＋ｄｖ＝（Ｌ＋ｄＬ）／Δｔ
ｖ＝Ｌ／Δｔ
に設定しているので、目標速度からの偏差は
ｄｖ＝ｄＬ／Δｔ
で求められる。求められた速度偏差にもとづいてフィードバック制御を行えば、ベルト搬送速度を一定に制御することができる。
【００３３】
以上、二台の撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂを使って、移動部材Ｅの実速度を精密に計測することができることを説明した。この構成を用いれば、仮に環境温度変化でエリアセンサ１２Ａ，１２Ｂの撮像倍率が変化したとしても、相対距離Ｌが変化しなければ、速度がｖの時は、画像位置ずれは０として演算されるため、倍率変化の影響を受けない。また、速度誤差がある場合には、ｄＬが倍率変化の影響を受けるため、ｄＬには計測誤差が含まれるが、ｖに対してｄｖが小さければｄＬも小さくなるため偏差としては非常に小さい値になる。たとえはｄｖがｖに対して１％程度発生しているときに、温度変化によって倍率変化が１％生じたとしても、ｖに対する計測誤差は０．０１×０．０１＝０．０００１（０．０１％）にすぎない。以上のように、本発明を用いて画像相関を用いた速度計測を行えば、簡易に高精度な速度計測が実現され、高精度なベルト速度搬送装置を提供することができる。
【００３４】
なお、上述した実施形態では、Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２に対してフーリエ変換を用いた相互相関演算を行うことにより得た相関画像データに基づいて、移動部材Ｅの実速度を検出するものであったが、これに限定されるものではない。例えば、Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２に含まれる輝度について、この輝度が所定のしきい値以下の場合は「０」、当該しきい値より大きいときは「１」として２値化する。そして、Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２を直接比較して相関距離Ｊを求めるなどでもよい。このように、本発明の目的に反しない限り、Ａ位置画像データＤ１及びＢ位置画像データＤ２に基づいて移動部材Ｅの実速度を検出する方法は任意である。
【００３５】
以上のように、画像相関を用いた速度計測を行えば、簡易に高精度な速度計測が実現され、高精度なベルト速度搬送装置を提供することができる。また、一つのエリアセンサ１１に複数の撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂによる撮像系を持ち合わせる構成にしたので、例えば画像形成装置における中間転写ベルトの表面速度の検出精度を向上させることができる。したがって、高精度なベルト搬送制御を実現し、色ずれや位置ズレの少ない、高品質な画像を出力する画像形成装置を提供することができる。また、エリアセンサの小型化および低コスト化が図れる。
【００３６】
以上の実施形態１では、２つの撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂを２つのレンズ鏡筒１３Ａ，１３Ｂで保持する例を示したが、以下の実施形態２、実施形態３。実施形態４のようにしてもよい。図３は実施形態２における撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂとエリアセンサ１１を示す図である。エリアセンサ１１は実施形態１と同様である。この例では、撮像用のレンズとして2つの撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂを一体化したレンズ素子１２０を用いる。ここで、それぞれの撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂによる像が、互いの対応するＡ領域１１ＡとＢ領域１１Ｂに干渉して結像しないように、アパーチャ１２１を使って、結像領域を制限する構成とする。このようにすることで、撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂで結像する画像が互いに干渉しあうことなく、それぞれの位置の画像を取り込むことができる。
【００３７】
図４は実施形態３における撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂとエリアセンサ１１′を示す図である。撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂは実施形態２と同様である。エリアセンサ１１′は、図４(B) に示すように、一枚のウェハａに複数の撮像素子ｂ，ｂ，…を一度に形成し、このウェハａから切り出しすことで、一つのシリコン基板１１１上に複数の撮像素子１１２Ａ，１１２Ｂを備えて構成されている。、２つの撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂは、一つのシリコン基板１１１上の複数の撮像素子１１２Ａ，１１２Ｂの間隔に合わせて位置を決められている。
【００３８】
一般に撮像素子は、画像記録用に作成されているため、ｘｙ方向の比、すなわち縦横比は、正方、４：３、もしくは１６：９などの画像フォーマットに合わせた比を持つデバイスが生産されている。本実施形態では、一定の間隔が離れた２点以上の画像を収録したいので、２次元上の１次元方向（ｘｙ方向のｘ方向（移動方向）のみ）に距離をとって画像収録したい。１枚の撮像素子を使う場合は上述の様にｘｙ方向に同じような長さの素子が多い。このため、たとえばｘ方向にある距離をとりたい場合には、ｙ方向の素子が無駄になってしまう問題がある。また、画素密度を上げたい場合にも、ｘｙの両方向に密度の高い素子を使わなければいけなくなるため、コストアップにつながってしまう。
【００３９】
しかしながら、この実施形態では、ウェハａで作成される撮像素子ｂ，ｂ，…を複数個同時に切り出したエリアセンサ１１′を用いることによって、一定の間隔を持った撮像素子１１２Ａ，１１２Ｂを自動的に入手することができる。このように複数の撮像素子１１２Ａ，１１２Ｂを有する各素子に、複数の撮像レンズ１２Ａ，１２Ｂでイメージを結像することによって、撮像デバイスを無駄なく有効利用できるとともに、半導体プロセスで作成された高精度な位置間隔が得られる。したがって、撮像素子１１２Ａ，１１２Ｂを無駄なく利用して、コストダウンが図れるとともに速度精度の高精度化が達成される。
【００４０】
図５は実施形態４における複数の撮像レンズを示す図である。この実施形態では、撮像レンズとして２個以上のレンズが集積されたレンズアレイを用いることを特徴としている。前記実施形態では、２つの位置であるＡ位置、Ｂ位置間での位置変化によって速度を計測する方式について説明してきたが、図５に示す構成でもよい。２個以上のたとえば３行３列の計９個の撮像レンズ１２Ａ１〜１２Ｃ３を持つレンズアレイデバイス１２０′を用いると、一度に９箇所の画像データを取り込むことができる。もちろんエリアセンサは各撮像レンズ１２Ａ１〜１２Ｃ３に対応する撮像領域を有するものを用いる。このように、２つの撮像レンズの配置方向を行方向、該行方向に交差する方向を列方向とし、該行方向と列方向にマトリクス状に配置した４個以上のレンズを集積した２つの撮像レンズを含むレンズアレイデバイスを用いている。このようにすることで、たとえば２つの領域での演算を複数個所で同時に実行させることができ、それぞれの結果を平均化ないしは、演算エラーを除去することによって、１箇所での演算と比較して精度や安定性を向上させることができる。また、速度が変動するようなアプリケーション（処理ソフト）においても相関演算が行える領域が広がることから、確度の高い速度演算結果を得ることができる。
【００４１】
以下、本発明の一実施形態である画像形成装置について、図６及び図７を参照して説明する。図６に本発明の一実施形態の多色対応の画像形成装置２００の基本的な構成例を示す。図中の符号１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、移動部材Ｅである中間転写ベルト１０５に沿って並設されたドラム状の感光体である。各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは図中の矢印方向に回転され、その周囲には帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋ、各色の現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ、一次転写手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ、感光体クリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ等が配備されている。また、図中の符号の３０は定着手段、４０は二次転写手段、４１は搬送手段を示している。
【００４２】
また、画像形成装置２００は、中間転写ベルト方式の多色画像形成装置であり、中間転写ベルト１０５を搬送するベルト搬送装置１００を有している。このベルト搬送装置１００において、移動部材Ｅとしての中間転写ベルト１０５は、駆動ローラＲ１、従動ローラＲ２、Ｒ３、Ｒ４に張架されており、モータ８１が、この中間転写ベルト１０５（駆動ローラＲ１）を図中反時計回り（移動方向）に回転駆動する。また、上述した移動部材検出装置５０が、中間転写ベルト１０５についての上記速度偏差ΔＶ及び実速度Ｖｒなどの実速度情報を検出する。そして、図示しないモータ制御部が、この実速度情報に基づいて中間転写ベルト１０５が目標速度Ｖｔで回転するようにモータ８１を制御する。
【００４３】
各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより均一に帯電され、その後、光走査装置２０により画像情報に応じて強度変調された光ビームが露光され、静電潜像が形成される。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された静電潜像は、イエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４Ｋによって現像される。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として顕像化される。
【００４４】
上記の現像工程で顕像化された各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０５に順次重ね合わせて一次転写される。そして、中間転写ベルト１０５上で重ね合わされた各色のトナー画像は、図示しない給紙部から給紙され、図示しない搬送手段を経て二次転写手段４０の位置に搬送されて来た紙等の記録媒体に一括して二次転写される。そして、トナー画像が転写された記録媒体は搬送ベルト等の搬送手段４１で定着手段３０に搬送され、定着手段３０によりトナー画像が記録媒体に定着されることで多色画像またはフルカラー画像が得られる。そして、定着後の記録媒体は図示しない排紙部や後処理装置等に排紙される。
【００４５】
また、トナー画像転写後の各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはクリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのクリーニング部材（ブレード、ブラシ等）によりクリーニングされて残留トナーが除去される。また、トナー画像転写後の中間転写ベルト１０５も、図示しないベルトクリーニング手段によりクリーニングされて残留トナーが除去される。
【００４６】
なお、図６に示す画像形成装置２００では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか１色の画像を形成する単色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか２色の画像を重ねて形成する２色モードを有する。また、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか３色の画像を重ねて形成する３色モード、上記のように４色の重ね画像を形成するフルカラーモードを有する。これらのモードを図示しない操作部にて指定して実行することで単色、多色、フルカラーの画像形成が可能である。
【００４７】
図７に示す構成の多色対応の画像形成装置２００Ａでもよい。すなわちに、中間転写ベルトの代わりに紙等の記録媒体を担持搬送する移動部材Ｅとしての搬送ベルト１０６を用い、各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋから紙等の記録媒体に直接転写する方式の多色画像形成装置としてもよい。この直接転写方式の画像形成装置２００Ａでは、図７に示すように、紙等の記録媒体の進入経路が図６とは異なっている。搬送ベルト１０６により記録媒体を各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送するようになっている。
【００４８】
また、画像形成装置２００Ａは、搬送ベルト１０６を搬送するベルト搬送装置１００を有している。このベルト搬送装置１００において、移動部材Ｅとしての搬送ベルト１０６は、駆動ローラＲ１、従動ローラＲ２に張架されており、モータ８１が、この搬送ベルト１０６（駆動ローラＲ１）を図中反時計回り（移動方向）に回転駆動する。また、上述した移動部材検出装置５０が、搬送ベルト１０６についての上記速度偏差ΔＶ及び実速度Ｖｒなどの実速度情報を検出する。そして、図示しないモータ制御部が、この実速度情報に基づいて中間転写ベルト１０５が目標速度Ｖｔで回転するようにモータ８１を制御する。
【００４９】
図７に示す画像形成装置２００Ａでも上記と同様に、各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは帯電器２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２Ｋにより均一に帯電され、その後、光走査装置２０により画像情報に応じて強度変調された光ビームが露光され、静電潜像が形成される。各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに形成された静電潜像は、イエロー現像器４Ｙ、マゼンタ現像器４Ｍ、シアン現像器４Ｃ、ブラック現像器４Ｋによって現像される。すなわち、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として顕像化される。
【００５０】
そして、この現像工程にタイミングを合わせて図示しない給紙部から紙等の記録媒体が給紙され、図示しない搬送手段を経て搬送ベルト１０６に搬送されて搬送ベルト１０６に担持される。搬送ベルト１０６に担持された記録媒体は各感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送され、上記の現像工程で顕像化された各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上のトナー像は、転写手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋにより記録媒体に順次重ね合わせて転写される。そして、記録媒体上に転写された４色重ね合わせのトナー画像は定着手段３０に搬送され、定着手段３０によりトナー画像が記録媒体に定着されることで多色またはフルカラー画像が得られる。そして、定着後の記録媒体は図示しない排紙部や後処理装置等に排紙される。
【００５１】
また、トナー画像転写後の各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはクリーニング手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋのクリーニング部材（ブレード、ブラシ等）によりクリーニングされて残留トナーが除去される。
【００５２】
以上説明したように、画像形成装置２００、２００Ａは、上述したベルト搬送装置１００を有しているので、このベルト搬送装置１００の移動部材検出装置５０によって、中間転写ベルト１０５又は搬送ベルト１０６の実速度Ｖｒを短時間で演算することができ、また、精度良く実速度Ｖｒを検出することができ、そのため、その実速度Ｖｒ等の情報をモータ８１にフィードバックすることでベルトの速度変動が略０になるように制御でき、その結果、画像の伸び縮みや色ずれが小さく抑制された高画質なカラー画像を提供することができる。また、定着装置として用いられるベルト状部材やローラ状部材についても、上記で説明した移動部材検出装置５０を用いて速度変動を検出し、補正することも可能である。
【００５３】
さらに、上記の中間転写ベルトや搬送ベルトの速度変動の検出結果を、光走査装置２０による書込開始位置を補正する書込開始位置補正手段（例えば光走査装置２０内に設けた液晶偏向素子）にフィードバックすることも可能である。液晶偏向素子は、液晶に印加する電圧によって、感光体に到達する光の位置を、感光体の回転方向と平行方向にずらすことができる。ベルトの速度変動が発生すると、各色画像の重ね合わせがずれたり、各色画像自体が伸びたり縮んだりするが、液晶偏向素子を用いることで、ベルトの速度変動の補正と同様に、各色トナー画像の形成位置や画像の伸び縮みを補正できるため、結果として色ずれや画像伸び縮みのない高画質な出力画像を得ることができる。
【００５４】
上述した実施形態は、画像形成装置について説明するものであったが、本発明は、これに限定されるものではなく、搬送ベルトの速度検出を行う装置、一方向に移動する移動部材の速度検出が必要な装置、システムなどであれば、本発明を適用することができる。
【００５５】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００５６】
１１，１１′  エリアセンサ
１１Ａ  Ａ領域（撮像領域）
１１Ｂ  Ｂ領域（撮像領域）
１１１  シリコン基板（基板）
１１２  撮像素子
１１２Ａ，１１２Ｂ  撮像素子
１２Ａ，１２Ｂ  撮像レンズ
１２Ａ１，１２Ｂ１，１２Ｃ１  撮像レンズ
１２Ａ２，１２Ｂ２，１２Ｃ２  撮像レンズ
１２Ａ３，１２Ｂ３，１２Ｃ３  撮像レンズ
５１Ａ，５１Ｂ  光源
５２  画像取得手段
５３  速度演算手段
１４    エリアセンサ制御手段
１４１  シャッタ制御部
１４２  画像読み取り部
１５      画像記憶部
１５１    画像分割部
１５２Ａ  Ａメモリ
１５２Ｂ  Ｂメモリ
Ｅ        移動部材
【先行技術文献】
【特許文献】
【００５７】
【特許文献１】特許第４５４５５８０号公報
【特許文献２】特開２００９−１５２４０号公報
【特許文献３】特開２０１０−５５０６４号公報
【図１】
2015064324.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
2015064324.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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