(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
搭載先の装置が備えた可動部材または当該装置が搬送する物体を検出対象とし、当該検出対象の移動量を検出する移動量検出器であり、
前記検出対象が移動する空間内の所定範囲に可変量のレーザー光を照射する照射部と、
前記レーザー光の照射範囲の中に読取領域を設定し、前記読取領域で反射されたレーザー光量の分布を検出する検出部と、
前記検出対象が前記照射範囲を通過する期間中、前記照射部にレーザー光の照射を繰り返させると共に前記検出部に反射光量分布の検出を繰り返させ、異なる時刻に検出された反射光量分布間の違いが示すスペックルパターンの変位量に基づいて前記検出対象の移動量を算定する算定部と、
前記検出部が検出した反射光量分布からスペックルコントラストを測定し、当該測定値と基準値との間の誤差に基づいて前記照射範囲へのレーザー光量を補正する補正部と、
を備え、
前記補正部は前記基準値を、前記読取領域からの反射光量の最大値が前記検出部の検出可能範囲の上限以下であり、かつ当該反射光量の最小値が前記検出可能範囲の下限以上である場合に測定されるスペックルコントラストの値に設定する
ことを特徴とする移動量検出器。
【請求項２】
前記補正部は、前記検出部が検出した反射光量分布から反射光量の代表値を求め、当該代表値と前記検出可能範囲の代表値との間の誤差をレーザー光量の補正に利用することを特徴とする請求項１に記載の移動量検出器。
【請求項３】
前記補正部は、前記搭載先の装置から前記検出対象の移動速度の目標値を取得し、当該目標値から、前記検出部が検出した反射光量分布の示す前記検出対象の画像の流れ量を推測し、当該推測値に応じて前記読取領域からの反射光量の代表値に対して許容範囲を設定し、当該代表値が前記許容範囲から外れないようにレーザー光量の補正値を調節することを特徴とする請求項２に記載の移動量検出器。
【請求項４】
前記補正部は前記許容範囲を、前記検出対象が静止している場合に検出される反射光量分布において反射光量が所定値に等しい箇所を結ぶ曲線の間隔が前記流れ量の推測値よりも大きくなるように設定することを特徴とする請求項３に記載の移動量検出器。
【請求項５】
前記検出部は前記読取領域を一定のサイズに維持することを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の移動量検出器。
【請求項６】
前記補正部は前記読取領域からの反射光量の勾配の大きさに応じて、前記検出部に前記読取領域のサイズを変更させることを特徴とする請求項１から請求項４までのいずれかに記載の移動量検出器。
【請求項７】
シートを搬送する搬送部と、
像担持回転体にトナー像を形成し、前記搬送部が搬送するシートに前記像担持回転体から前記トナー像を転写する作像部と、
請求項１から請求項６までのいずれかに記載の移動量検出器を用いて、前記搬送部が搬送するシートの移動量または前記像担持回転体の回転量を監視する監視部と、
前記監視部が監視する移動量または回転量に基づいて前記搬送部または前記作像部を制御する制御部と、
を備えた画像形成装置。
【請求項８】
前記搬送部が搬送するシートが連帳紙であり、
前記作像部がウォームアップもしくは画像安定化を行っている間に、または前記像担持回転体からシートへトナー像を転写する期間の合間に前記監視部が前記移動量検出器にレーザー光量の補正を実行させる
ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記搬送部の搬送するシートがカット紙であり、
当該シートの先端が前記読取領域に位置する間に前記監視部が前記移動量検出器にレーザー光量の補正を実行させる
ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記搬送部の搬送するシートがカット紙であり、
前記搬送部が当該シートの束から搬送対象の１枚を分離する際に当該１枚を一旦停止させ、
前記監視部は前記移動量検出器に、前記搬送部が一旦停止させた１枚のシートが覆う面の中に前記照射範囲を設定させ、当該シートが停止している間にレーザー光量の補正を実行させる
ことを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記搬送部が複数枚のシートを１枚ずつ搬送し、
前記監視部が前記移動量検出器に、当該複数枚のシートに対して個別にレーザー光量の補正を実行させる
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記搬送部が複数枚のシートを１枚ずつ搬送し、
前記制御部が、当該複数枚のシートの紙種を示すデータを保持し、
前記監視部が当該データに基づいて前記移動量検出器に、当該複数枚のシートのうち紙種の共通する１群の先頭に対してのみ、レーザー光量の補正を実行させる
ことを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記監視部は、
前記移動量検出器である第１検出器に加えて、請求項１から請求項６までのいずれかに記載の移動量検出器である第２検出器を含み、
前記第１検出器には、前記搬送部が搬送するシートの搬送経路上の一部を通過するシートに照射すべきレーザー光量の補正を実行させ、当該補正後のレーザー光量で当該シートの移動量を検出させ、
前記第２検出器には、前記一部よりも下流を通過するシートに、前記第１検出器の補正後のレーザー光量に応じたレーザー光量を照射させて当該シートの移動量を検出させる
ことを特徴とする請求項７から請求項１２のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は可動部材の駆動制御または物品の搬送制御に関し、特にその可動部材または物品の移動量を検出する技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、コピー機等の画像形成装置に対しては生産性の向上を目的として、印刷品質を高く維持したままでの更なる高速化が求められている。この要求に応えるには、搬送ローラーを始め、感光体ドラムまたは中間転写ベルト等の像担持回転体を含む可動部材の駆動制御、およびシートの搬送制御に更に高い正確性が必要である。この正確性を更に向上させる工夫の１つとして、可動部材、シート等の制御対象の変位量または速度（以下、「移動量」と総称する。）を更に高精度かつ高速に検出することが考えられる。
【０００３】
高精度かつ高速の移動量検出には光学式の検出器が有利であり、特に撮像素子を利用する種類が有望視されている（たとえば特許文献１、２、３、４参照）。この種類は、相補型金属酸化膜半導体電界効果トランジスター（ＣＭＯＳ）、電荷結合素子（ＣＣＤ）等の撮像素子で検出対象を連写し、連続する２枚の画像間の変化からその検出対象の移動量を算定する。この種類は一般に、画像から読み取る検出対象の形状が微細であるほど移動量の検出精度が高い。
【０００４】
近年、移動量検出の更なる高精度化に有力な手段としてスペックルパターンの利用が注目されている。「スペックル」とは、コヒーレント光がその波長と同程度以上のサイズの凹凸で乱反射される際、反射光の間に生じる干渉をいう（たとえば非特許文献１、２参照）。この干渉により反射光量の分布には、反射面の微細な凹凸形状を反映した縞模様または斑点模様の偏り、すなわち「スペックルパターン」が現れる。スペックルパターンは移動量検出に次のように利用される（たとえば特許文献１、２参照）。まず、検出対象の撮影に半導体レーザーからの出射光が利用される。一般に、この出射光の波長は０．１〜１μｍ程度であり、検出対象の表面粗さはμｍ程度以上であるので、検出対象の画像にはスペックルパターンが現れる。スペックルパターンは被写体表面の微細形状を反映しているので、連続する２枚の画像間ではスペックルパターンが相関し、相関係数の分布にピークが現れる。このピークは被写体の移動に伴い、その静止時での位置から変位する。この変位量と撮像光学系の倍率との比から被写体の移動量が求められる。スペックルパターンのこのような利用により移動量の検出精度を検出対象の表面粗さ、すなわちμｍ程度まで高めることが可能である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１５−０６８８０９号公報
【特許文献２】特開２０１３−１４４６０４号公報
【特許文献３】特開２０１１−０９３２４１号公報
【特許文献４】特開２００２−０７１３１０号公報
【非特許文献】
【０００６】
【非特許文献１】三田村智行、北島秀夫、白川智昭、小川吉彦、「スペックル低減のためのコントラストを用いたフィルタ」、北海道大学工学部研究報告、北海道大学、１９９３年５月２８日、Ｎｏ．１６４、ｐ．４９−５４、http://hdl.handle.net/2115/42361
【非特許文献２】朝倉利光、魚住純、「レーザースペックル研究の展開」、電子科学研究、北海道大学電子科学研究所、１９９７年２月、第４巻、ｐ．３−１２、http://hdl.handle.net/2115/24368
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
スペックルパターンを画像形成装置におけるシートの移動量検出に利用する場合には、普通紙、上質紙、樹脂膜、硬化樹脂等の紙種ごとに光反射率が異なることが問題である。実際、光反射率の違いは、スペックルパターンの示す反射光量の最大値、最小値、および平均値に違いを生じさせる。さらに、紙種によっては、反射光量の最大値と最小値とのいずれかが撮像素子のダイナミックレンジからはみ出す危険性さえもある。この場合、スペックルパターンのうち反射光量の真値が撮像素子のダイナミックレンジから外れた部分では、検出値がそのダイナミックレンジの上限または下限に均される。その結果、異なる画像間ではスペックルパターンの相関が損なわれるので、相関係数のピーク位置に誤差が生じる。この誤差がシートの移動量の高精度化を阻む。
【０００８】
異なる紙種間での光反射率の違いに起因する移動量の検出誤差を抑制するには、この違いにかかわらず、スペックルパターンの示す反射光量の最大値と最小値との両方を撮像素子のダイナミックレンジ内に収める工夫が必要である。
たとえば特許文献４に開示された光電式変位測定装置は、ＣＣＤの受光セルの中に出力の飽和したものが現れた場合、まず、それらの出力が真に示すべき値を他の受光セルの出力値から外挿することにより受光セル全体での出力のピーク値を推定する。この装置は次に、推定されたピーク値と受光セルの出力に対する許容範囲の中央値との間の差に応じて発光素子の光量を抑える。この許容範囲はＣＣＤのダイナミックレンジに対応するので、この装置の動作によれば、ＣＣＤの受光量の最大値はそのダイナミックレンジの上限以下まで低減する。しかし、この動作では、ＣＣＤの受光量の最小値がそのダイナミックレンジの下限以上に維持されることまでは保証されない。
【０００９】
本発明の目的は上記の課題を解決することであり、特に、異なる検出対象間での光反射率の違いにかかわらず、いずれの検出対象の移動量も高精度に検出することが可能な移動量検出器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の１つの観点における移動量検出器は、搭載先の装置が備えた可動部材またはその装置が搬送する物体を検出対象とし、その検出対象の移動量を検出する移動量検出器であり、検出対象が移動する空間内の所定範囲に可変量のレーザー光を照射する照射部と、そのレーザー光の照射範囲の中に読取領域を設定し、その読取領域で反射されたレーザー光量の分布を検出する検出部と、検出対象が照射範囲を通過する期間中、照射部にレーザー光の照射を繰り返させると共に検出部に反射光量分布の検出を繰り返させ、異なる時刻に検出された反射光量分布間の違いが示すスペックルパターンの変位量に基づいて検出対象の移動量を算定する算定部と、検出部が検出した反射光量分布からスペックルコントラストを測定し、その測定値と基準値との間の誤差に基づいて照射範囲へのレーザー光量を補正する補正部とを備えている。補正部は基準値を、読取領域からの反射光量の最大値が検出部の検出可能範囲の上限以下であり、かつ反射光量の最小値が検出可能範囲の下限以上である場合に測定されるスペックルコントラストの値に設定する。
【００１１】
補正部は、検出部が検出した反射光量分布から反射光量の代表値を求め、その代表値と検出可能範囲の代表値との間の誤差をレーザー光量の補正に利用してもよい。この場合、補正部は、搭載先の装置から検出対象の移動速度の目標値を取得し、その目標値から、検出部が検出した反射光量分布の示す検出対象の画像の流れ量を推測し、その推測値に応じて読取領域からの反射光量の代表値に対して許容範囲を設定し、その代表値がその許容範囲から外れないようにレーザー光量の補正値を調節してもよい。補正部は更に許容範囲を、検出対象が静止している場合に検出される反射光量分布において反射光量が所定値に等しい箇所を結ぶ曲線の間隔が流れ量の推測値よりも大きくなるように設定してもよい。
【００１２】
検出部は読取領域を一定のサイズに維持してもよい。その他に、補正部は読取領域からの反射光量の勾配の大きさに応じて、検出部に読取領域のサイズを変更させてもよい。
本発明の１つの観点における画像形成装置は、シートを搬送する搬送部と、像担持回転体にトナー像を形成し、搬送部が搬送するシートにその像担持回転体からトナー像を転写する作像部と、上記の移動量検出器を用いて、搬送部が搬送するシートの移動量または像担持回転体の回転量を監視する監視部と、その監視部が監視する移動量または回転量に基づいて搬送部または作像部を制御する制御部とを備える。
【００１３】
搬送部が搬送するシートが連帳紙であってもよい。この場合、作像部がウォームアップもしくは画像安定化を行っている間に、または像担持回転体からシートへトナー像を転写する期間の合間に監視部が移動量検出器にレーザー光量の補正を実行させてもよい。
搬送部の搬送するシートがカット紙であってもよい。この場合、シートの先端が読取領域に位置する間に監視部が移動量検出器にレーザー光量の補正を実行させてもよい。また、搬送部がシートの束から搬送対象の１枚を分離する際にその１枚を一旦停止させ、監視部は移動量検出器に、搬送部が一旦停止させた１枚のシートが覆う面の中に照射範囲を設定させ、そのシートが停止している間にレーザー光量の補正を実行させてもよい。さらに搬送部が複数枚のシートを１枚ずつ搬送し、監視部が移動量検出器に、それら複数枚のシートに対して個別にレーザー光量の補正を実行させてもよい。その他に、制御部が、それら複数枚のシートの紙種を示すデータを保持し、監視部がそのデータに基づいて移動量検出器に、それら複数枚のシートのうち紙種の共通する１群の先頭に対してのみ、レーザー光量の補正を実行させてもよい。
【００１４】
監視部は、上記の移動量検出器として第１検出器に加えて第２検出器を含み、第１検出器には、搬送部が搬送するシートの搬送経路上の一部を通過するシートに照射すべきレーザー光量の補正を実行させ、補正後のレーザー光量でそのシートの移動量を検出させ、第２検出器には、搬送経路上のその一部よりも下流を通過するシートに、第１検出器の補正後のレーザー光量に応じたレーザー光量を照射させてそのシートの移動量を検出させてもよい。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の１つの観点における移動量検出器は、検出した反射光量分布からスペックルコントラストを測定し、その測定値と基準値との間の誤差に基づき、照射すべきレーザー光量を補正する。この基準値は、反射光量の最大値が検出可能範囲の上限以下であり、かつ反射光量の最小値が検出可能範囲の下限以上である場合に測定されるスペックルコントラストの値に設定される。この基準値にスペックルコントラストの測定値が一致するようにレーザー光量が補正される。これにより、反射光量の最大値と最小値との両方が検出可能範囲内に収まることが保証される。こうして、この移動量検出器は、異なる検出対象間での光反射率の違いにかかわらず、いずれの検出対象の移動量も高精度に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態による画像形成装置の外観を示す斜視図である。
【図２】図１の示すプリンターの内部構造を模式的に示す正面図である。
【図３】図２の示す画像形成装置が内蔵するシートの搬送経路を示す模式図である。
【図４】図１の示す画像形成装置の電子制御系統の構成を示すブロック図である。
【図５】（ａ）は、タイミングセンサーの構造を示す模式的な断面図であり、（ｂ）は、このセンサーに実装された制御回路素子の機能ブロック図である。
【図６】（ａ）は、図５の示す光源からの光が照射面の微細な凹凸によって乱反射される様子を示す模式図であり、（ｂ）は、（ａ）の示す乱反射に起因して図５の示す撮像素子が撮影した画像に現れるスペックルパターンを示す模式図であり、（ｃ）は、スペックルパターンを成す反射光量分布を示すグラフである。
【図７】（ａ）は、図５の示す撮像素子がサンプリング周期で撮影した画像列を示す模式図であり、（ｂ）は、この画像列のうち２枚の画像間で特徴が共通するパターンの変位を示す模式図であり、（ｃ）は、これら２枚の画像間での相関係数の分布を表すグラフであり、（ｄ）は、この分布から背景ノイズを除去した場合の分布を表すグラフである。
【図８】（ａ）は、スペックルパターンを成す反射光量分布と図５の示す撮像素子のダイナミックレンジとの間の関係を示すグラフであり、（ｂ）は、その撮像素子の受光量と出力信号のレベルとの間の関係を示すグラフである。
【図９】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、図５の示す光源の出力が、５ｍＷ、３ｍＷ、１ｍＷ、０．５ｍＷであるときの出射光のスペクトルを示すグラフであり、（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、その光源が（ａ）、…、（ｄ）のスペクトルを持つ光を出射したときの反射光量と図５の示す撮像素子のダイナミックレンジとの間の関係を示すグラフである。
【図１０】図５の示す撮像部が出力する一連のフレームから移動量を検出する処理のフローチャートである。
【図１１】図５の示す撮像部が出力するフレームに基づいて光源のレーザー光量を補正する処理のフローチャートである。
【図１２】（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、シートの搬送速度が、０ｍｍ／ｓ、１００ｍｍ／ｓ、３００ｍｍ／ｓである場合にシートの画像に現れるスペックルパターンを示す模式図であり、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、（ａ）、…、（ｃ）のスペックルパターンを成す反射光量分布を示すグラフであり、（ｇ）は、シートの搬送速度が３００ｍｍ／ｓである場合に図５の示す光源のレーザー光量を（ｆ）での値よりも減少させたときの反射光量分布を示すグラフであり、（ｈ）は、シートの搬送速度が３００ｍｍ／ｓである場合に図５の示す光源のレーザー光量を（ｆ）での値よりも増加させたときの反射光量分布を示すグラフである。
【図１３】光源のレーザー光量の補正の第１変形例を示すフローチャートである。
【図１４】光源のレーザー光量の補正の第２変形例を示すフローチャートである。
【図１５】光源のレーザー光量の補正の第３変形例を示すフローチャートである。
【図１６】（ａ）は、図３の示す給紙センサーの近傍を示すプリンターの模式的な部分断面図であり、（ｂ）は、図３の示す給送モーターの回転数の経時的変化を示すグラフである。（ｃ）は、連帳紙を処理対象とするプリンターにおける移動量センサーの設置例を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。
［画像形成装置の外観］
図１は本発明の実施形態による画像形成装置の外観を示す斜視図である。この画像形成装置１００は複合機（multi-function peripheral：ＭＦＰ）であり、スキャナー、カラーコピー機、およびカラーレーザープリンターの機能を併せ持つ。図１を参照するに、ＭＦＰ１００の筐体の上面には自動原稿送り装置（auto document feeder：ＡＤＦ）１１０が開閉可能に装着され、その前に操作パネル５１が埋め込まれている。ＡＤＦ１１０の直下に位置する筐体の上部にはスキャナー１２０が内蔵され、この筐体の下部にはプリンター１３０が内蔵されている。プリンター１３０の底部には給紙カセット１３３が引き出し可能に取り付けられている。ＭＦＰ１００は胴内排紙型である。すなわち、スキャナー１２０とプリンター１３０との隙間ＤＳＰには排紙トレイ４６が設置され、その隙間ＤＳＰの奥の排紙口４２から排紙されたシートを収容する。
【００１８】
［画像形成装置の内部構造］
図２は、プリンター１３０の内部構造を模式的に示す正面図である。図２にはプリンター１３０の内部の要素があたかも筐体の前面を透かして見えているように描かれている。図２を参照するにプリンター１３０は、給送部１０、作像部２０、定着部３０、および排紙部４０を含む。
【００１９】
給送部１０は、給送ローラー群１２Ｐ、１２Ｒ、１２Ｆ、１３、１５を利用して、給紙カセット１１ａ、１１ｂ、または手差しトレイ１６に収容されたシートの束ＳＨＴからシートＳＨ１を１枚ずつ繰り出して作像部２０へ給送する。給紙カセット１１および手差しトレイ１６に収容可能なシートＳＨＴの材質は紙または樹脂等であり、紙種は、普通紙、上質紙、カラー用紙、または塗工紙等であり、サイズは、Ａ３、Ａ４、Ａ５、またはＢ４等である。さらに、シートの姿勢は縦置きと横置きとのいずれにも設定可能である。
【００２０】
作像部２０は、給送部１０から送られたシートＳＨ２の上にトナー像を形成する。具体的には、タイミングローラー２７がまず、給紙カセット１１ａ、１１ｂと手差しトレイ１６とのいずれからのシートもその場で一旦停止させる。タイミングローラー２７は次にそのシートを、後述の主制御部６０（図４参照）からの駆動信号が示すタイミングに合わせて中間転写ベルト２３と２次転写ローラー２４との間のニップへ通紙する。その動作と並行して、４つの作像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋのそれぞれがまず、露光部２６からのレーザー光を利用して感光体ドラム２５Ｙ、２５Ｍ、２５Ｃ、２５Ｋの表面を画像データに基づいたパターンで露光し、その表面に静電潜像を作成する。各作像ユニット２１Ｙ、…は次にその静電潜像を、イエロー（Ｙ)、マゼンタ（Ｍ)、シアン（Ｃ)、およびブラック（Ｋ）の各色のトナーで現像する。得られた４色のトナー像は１次転写ローラー２２Ｙ、２２Ｍ、２２Ｃ、２２Ｋと感光体ドラム２５Ｙ、…との間の電界によって感光体ドラム２５Ｙ、…の表面から順番に中間転写ベルト２３の表面上の同じ位置へ転写される。こうしてその位置に１つのカラートナー像が構成される。このカラートナー像は更に中間転写ベルト２３と２次転写ローラー２４との間の電界により、両者２３、２４の間のニップへ通紙されたシートＳＨ２の表面へ転写される。その後、２次転写ローラー２４はそのシートＳＨ２を定着部３０へ送り出す。
【００２１】
定着部３０は、作像部２０から送り出されたシートＳＨ２の上にトナー像を熱定着させる。具体的には、定着ローラー３１と加圧ローラー３２との間のニップにそのシートＳＨ２が通紙されるとき、定着ローラー３１はそのシートＳＨ２の表面へ内蔵のヒーターの熱を加え、加圧ローラー３２はそのシートＳＨ２の加熱部分に対して圧力を加えて定着ローラー３１へ押し付ける。定着ローラー３１からの熱と加圧ローラー３２からの圧力とにより、トナー像がそのシートＳＨ２の表面上に定着する。
【００２２】
排紙部４０は、トナー像が定着したシートを排紙トレイ４６へ排紙する。図２を参照するに、排紙部４０は排紙口４２と排紙ローラー４３とを含む。排紙口４２は、隙間ＤＳＰに面したＭＦＰ１００の筐体部分に開いている水平方向に細長いスリットである。排紙ローラー４３は排紙口４２の内側に配置され、回転しながらその周面で、定着部３０の上部から移動してきたシートＳＨ３を排紙口４２から送出して排紙トレイ４６へ収容する。
【００２３】
［シートの搬送経路］
図３は、プリンター１３０が内蔵するシートの搬送経路を示す模式図である。図３を参照するにこの経路上には、図２の示す搬送ローラー群１２Ｐ、…に加えて複数の通紙センサー１ＦＳ、２ＦＳ、ＣＳ、ＴＳ、ＥＳが設置されている。各通紙センサー１ＦＳ、…は近傍の経路部分を通過するシートを監視する。具体的には、各通紙センサー１ＦＳ、…は光学センサーであり、照射部と検出部とを含む。照射部は赤外線等、所定波長の光を出射し、検出部はその波長の光を検出する。各通紙センサー１ＦＳ、…の監視場所を１枚のシートが通過する間に、照射部の出射光はそのシートにより検出部の手前で遮断され、または検出部へ向けて反射される。この遮断または反射に応じて検出部の出力が変化することから、各通紙センサー１ＦＳ、…の監視場所を通過中のシートが検出される。
【００２４】
これらの通紙センサー１ＦＳ、…によるシートの検出を、給送部１０、作像部２０、定着部３０、および排紙部４０は主制御部６０へ通知する。この通知に応じて主制御部６０は、ジャム（紙詰まり）が生じているか否か、すなわちシートの搬送タイミングの遅れが閾値を超えたか否かを判断する。ジャムが生じている場合にはエラー処理、たとえばＭＦＰ１００による処理の中断、または操作パネル５１の表示等によるユーザーへのジャムの通知が行われる。
【００２５】
給紙カセット１１ａ、１１ｂの近傍に位置する搬送経路の始端には、給紙センサー１ＦＳ、２ＦＳが設置されている。これらの出力が示すシートの通過タイミングに遅れがないか否かに応じて、給送ローラー群１２Ｐ、１２Ｆ、１２Ｒが各シートを正常なタイミングで経路へ給送しているか否かが判断される。
２段目の給紙カセット１１ｂからの経路には縦搬ローラー１３に加えて、この経路が１段目の給紙カセット１１ａからの経路と合流する地点ＭＰの手前に縦搬センサーＣＳが設置されている。この出力が示すシートの通過タイミングの遅れが閾値以下であるか否かに応じて、縦搬ローラー１３が各シートを正常なタイミングで合流点ＭＰへ送出しているか否かが判断される。この閾値は、給送部１０がシートを２段目の給紙カセット１１ｂから縦搬センサーＣＳの監視場所まで到達させるのに要する時間のばらつきに基づいて予め設定されている。
【００２６】
給送部１０と作像部２０との境界付近には、給紙カセット１１ａ、１１ｂと手差しトレイ１６とからの経路の合流点ＭＰよりも下流側にタイミングローラー２７に加えてタイミングセンサーＴＳが設置されている。タイミングセンサーＴＳの出力が示すシートの通過タイミングの遅れが閾値以下であるか否かに応じて、それらのシートがタイミングローラー２７に正常なタイミングで到達しているか否かと、タイミングローラー２７から正常なタイミングで送出されたか否かとが判断される。この閾値は、給送部１０がシートを給紙カセット１１等からタイミングセンサーＴＳの監視場所まで到達させるのに要する時間のばらつきに基づいて予め設定されている。
【００２７】
定着部３０と排紙口４２との間には排紙センサーＥＳが設置されている。この出力が示すシートの通過タイミングの遅れが閾値以下であるか否かに応じて、定着ローラー３１がそのシートを正常なタイミングで送出しているか否かと、排紙ローラー４３がそのシートを正常なタイミングで引き込んでいるか否かとが判断される。この閾値は、定着部３０と排紙部４０とがシートを定着部３０から排紙口４２まで搬送するのに要する時間のばらつきに基づいて予め設定されている。
【００２８】
図３を更に参照するに搬送経路の周辺には搬送ローラー群１２Ｐ、…の駆動用モーター群Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３、Ｍ４、ＴＭ、ＭＭ、ＦＭ、ＤＭが設置されている。これらのモーターＭ１、…はたとえば直流ブラシレス（ＢＬＤＣ）モーターであり、ギア、ベルト等の伝達系統を通して駆動対象のローラーに回転力を与える。給紙カセット１１ａ、１１ｂの近傍では給送モーターＭ１、Ｍ２が、ピックアップローラー１２Ｐ、給紙ローラー１２Ｆ、および分離ローラー１２Ｒを回転させる。２段目の給紙カセット１１ｂからの経路の近傍では縦搬モーターＭ３が縦搬ローラー１３を回転させる。手差しトレイ１６からの経路の近傍では給送モーターＭ４が給紙ローラー１５を回転させる。給送部１０と作像部２０との境界付近ではタイミングモーターＴＭがタイミングローラー２７を回転させる。作像部２０ではメインモーターＭＭが中間転写ベルト２３の駆動ローラー２３Ｒを回転させる。定着部３０では定着モーターＦＭが定着ローラー３１と排紙前ローラー３３とを回転させる。排紙部４０では排紙モーターＤＭが排紙ローラー４３を回転させる。
【００２９】
［画像形成装置の電子制御系統］
図４は、ＭＦＰ１００の電子制御系統の構成を示すブロック図である。図４を参照するにこの制御系統では、ＡＤＦ１１０、スキャナー１２０、およびプリンター１３０に加えて操作部５０と主制御部６０とが、バス９０を通して互いに通信可能に接続されている。
−プリンターの駆動部−
プリンター１３０の各要素１０、２０、３０、４０は駆動部１０Ｄ、２０Ｄ、３０Ｄ、４０Ｄを含む。各駆動部１０Ｄ、…は搬送ローラー群１２Ｐ、１２Ｆ、１２Ｒ、２３Ｒ、２７、３１、４３を始め、多様な可動部材のアクチュエーターを制御する。図４は示していないが、各駆動部１０Ｄ、…は具体的には、図３の示すモーターＭ１、…に加えて制御回路と駆動回路とを含む。制御回路は、マイクロプロセッサ（ＭＰＵ／ＣＰＵ）、特定用途向け集積回路（ＡＳＩＣ）、またはプログラム可能な集積回路（ＦＰＧＡ）等の電子回路であり、モーターからフィードバックされる実際の回転数に基づいてそのモーターに対する印加電圧の値を駆動回路に指示する。駆動回路はインバーターであり、パワートランジスタ（ＦＥＴ）等のスイッチング素子を利用してモーターに対して電圧を印加する。これらの制御回路と駆動回路とによるフィードバック制御を利用して各駆動部１０Ｄ、…は特に搬送ローラー群１２Ｐ、…によるシートの搬送速度を、主制御部６０から指示された目標値に維持する。
【００３０】
駆動部１０Ｄ、…は更に多種多様なセンサーを利用してプリンター１３０の要素１０−４０の動作状態とシートの搬送状態とを監視し、いずれかから不具合を検出した場合にはその不具合を主制御部６０へ通知する。これらのセンサーには、図３の示す通紙センサー１ＦＳ、…の他に、感光体ドラム２５Ｙ、…、定着ローラー３１等の可動部材の位置または姿勢を検知するための位置センサー、それらの可動部材の駆動用モーターまたはその駆動回路の過熱を検知するための温度センサー、給紙カセット１１ａ、１１ｂにおける紙切れを検知するためのセンサー、作像ユニット２１Ｙ、…におけるトナー不足を検知するためのセンサー等が含まれる。
【００３１】
−操作部−
操作部５０はユーザーの操作または外部の電子機器との通信を通してジョブの要求と印刷対象の画像データとを受け付けて、それらを主制御部６０へ伝える。図４を参照するに操作部５０は操作パネル５１と外部インタフェース（Ｉ／Ｆ）５２とを含む。操作パネル５１は、図１が示すように、押しボタン、タッチパネル、およびディスプレイを含む。操作パネル５１は、操作画面および各種パラメーターの入力画面等のＧＵＩ画面をディスプレイに表示する。操作パネル５１はまた、ユーザーが押下した押しボタンを識別し、またはユーザーが触れたタッチパネル上の位置を検出し、その識別または検出に関する情報を操作情報として主制御部６０へ伝える。特に印刷ジョブの入力画面がディスプレイに表示されている場合、操作パネル５１は、印刷対象のシートのサイズ、紙種、姿勢（縦置きと横置きとの別)、部数、カラー／モノクロの別、画質等、印刷に関する条件をユーザーから受け付けて、これらの条件を示す項目を操作情報に組み込む。外部Ｉ／Ｆ５２はＵＳＢポートまたはメモリーカードスロットを含み、それらを通してＵＳＢメモリーまたはハードディスクドライブ（ＨＤＤ）等の外付けの記憶装置から直に印刷対象の画像データを取り込む。外部Ｉ／Ｆ５２はまた外部ネットワーク（図４には示されていない。）に有線または無線で接続され、そのネットワーク上の他の電子機器から印刷対象の画像データを受信する。
【００３２】
−主制御部−
主制御部６０は、ＭＦＰ１００の内部に設置された１枚の印刷回路基板に実装された集積回路である。図４を参照するに主制御部６０は、ＣＰＵ６１、ＲＡＭ６２、およびＲＯＭ６３を含む。ＣＰＵ６１は１つのＭＰＵで構成され、各種ファームウェアを実行することにより、他の要素５０、１１０、１２０、１３０に対する制御主体としての多様な機能を実現する。たとえばＣＰＵ６１は操作部５０に操作画面等のＧＵＩ画面を表示させてユーザーの入力操作を受け付けさせる。この入力操作に応じてＣＰＵ６１は、稼動モード、待機（低電力）モード、スリープモード等、ＭＦＰ１００の動作モードを決定し、その動作モードに応じた処理を各要素１１０、１２０、１３０に指示する。ＣＰＵ６１は特に、操作部５０からの操作情報が示すシートの紙種または紙厚に応じてシートの搬送速度の目標値を選択し、その目標値をプリンター１３０の各要素１０、…の駆動部１０Ｄ、…に指示する。ＲＡＭ６２は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の揮発性半導体メモリー装置であり、ＣＰＵ６１がファームウェアを実行する際の作業領域をＣＰＵ６１に提供すると共に、操作部５０が受け付けた印刷対象の画像データを保存する。ＲＯＭ６３は書き込み不可の不揮発性記憶装置と書き換え可能な不揮発性記憶装置との組み合わせで構成されている。前者はファームウェアを格納し、後者は、ＥＥＰＲＯＭ、フラッシュメモリー、ＳＳＤ等の半導体メモリー装置、またはＨＤＤを含み、ＣＰＵ６１に環境変数等の保存領域を提供する。
【００３３】
主制御部６０は更にＭＦＰ１００の各要素１１０、…の動作状態を監視し、いずれかに不具合を検出した場合には動作モードを適切に変更してその不具合の解消を図る。特にプリンター１３０の各駆動部１０Ｄ、２０Ｄ、…からシートの搬送タイミングの遅れが通知された場合、その通知に応じて主制御部６０は、プリンター１３０に処理を中断させると共に、操作パネル５１に「紙詰まりが生じた」旨のメッセージを表示させてユーザーにその解消を促す。搬送ローラーの駆動用モーターＭ１、…、その駆動回路、もしくは定着ローラー３１の過熱、給紙カセット１１ａ、１１ｂにおける紙切れ、または作像ユニット２１Ｙ、…におけるトナー不足が通知された場合も同様である。
【００３４】
［移動量センサーの構造］
図３の示す搬送ローラー群の中でも特に給紙ローラー１２Ｆとタイミングローラー２７とに対しては回転制御に高い精度と速度とが求められる。これらの回転制御は、シートが中間転写ベルト２３と２次転写ローラー２４との間のニップへ突入するタイミングと速度とを、中間転写ベルト２３上のトナー像がそのニップを通過するタイミングと速度とに整合させる。この整合の精度が高いほど、シート上におけるトナー像の転写位置の正確性とそのトナー像の画質とがいずれも高い。
【００３５】
これらのローラー１２Ｆ、２７に対する回転制御の正確性を更に向上させることを目的として、給紙センサー１ＦＳ、２ＦＳ、またはタイミングセンサーＴＳの少なくとも１つに本発明の実施形態による移動量センサーを採用する。給紙センサー１ＦＳ、２ＦＳは給送ローラー１２Ｆが送り出すシートの移動量を高精度に、かつ高速に検出し、給送モーターＭ１、Ｍ２の制御主体である給送部１０の駆動部１０Ｄへフィードバックする。同様にタイミングセンサーＴＳはシートの移動量を、タイミングモーターＴＭの制御主体である作像部２０の駆動部２０Ｄへフィードバックする。各移動量からシートの位置または速度が高精度に、かつリアルタイムに算定されるので、各ローラー１２Ｆ、２７の回転制御の正確性が更に向上する。
【００３６】
図５の（ａ）は、移動量センサー４００の構造を示す模式的な断面図である。図５の（ａ）を参照するにこのセンサー４００は、照射部４１０、検出部４２０、および制御部４３０を含む。
照射部４１０は光源４１１と照射光学系４１２とを含む。光源４１１は半導体レーザーであり、シートＳＨＴの搬送経路からたとえば５−１０ｍｍの距離に配置される。照射光学系４１２はコリメーターレンズであり、光源４１１のレーザー光を平行光ＩＬＴに変換してシートＳＨＴの搬送経路の中の所定範囲ＲＲＧへ照射する。この照射範囲ＲＲＧを通過するシートＳＨＴの表面にはレーザー光ＩＬＴが斜め前方から入射する。このレーザー光ＩＬＴの入射角θ、すなわちシートＳＨＴの表面の法線方向（図５の（ａ）ではＺ軸方向）に対するレーザー光ＩＬＴの角度はたとえば１６°以下に設定される。
【００３７】
検出部４２０は撮像素子４２１とテレセントリック光学系４２２とを含む。撮像素子４２１はＣＭＯＳまたはＣＣＤであり、その受光面４２３にたとえば１２８個×３２個の矩形状の画素マトリクスを含む。各画素はたとえば１／８００インチ≒３２μｍ四方の大きさを持ち、入射光量に比例する電荷量を蓄積する。テレセントリック光学系４２２は入射光を平行光に変えて撮像素子４２１の受光面４２３に入射させる。
【００３８】
検出部４２０は光源４１１のレーザー光の照射範囲ＲＲＧの中に読取領域ＣＰＲを設定し、この読取領域ＣＰＲからたとえば７−１２ｍｍの距離に撮像素子４２１の受光面４２３を、読取領域ＣＰＲを通過するシートＳＨＴの表面に対して平行に配置する。さらに、受光面４２３の含む画素マトリクスの長辺方向はシートＳＨＴの搬送方向（図５の（ａ）ではＹ軸方向）に対して平行に設定される。これにより、読取領域ＣＰＲを通過するシートＳＨＴの表面からその法線方向（図５の（ａ）ではＺ軸方向）へ反射されるレーザー光ＲＬＴがテレセントリック光学系４２２を通して撮像素子４２１の受光面４２３に入射する。その結果、受光面４２３における画素ピッチでの電荷分布が読取領域ＣＰＲからの反射光量分布、すなわち読取領域ＣＰＲの画像を表す。検出部４２０は特に読取領域ＣＰＲを、そこからの反射光が画素マトリクス全体に入射するサイズに維持する。
【００３９】
制御部４３０は、ＭＰＵ／ＣＰＵ、ＡＳＩＣ、またはＦＰＧＡ等の電子回路であり、単一または複数のチップに組み込まれている。制御部４３０は光源４１１と撮像素子４２１とを制御して、読取領域ＣＰＲを通過するシートＳＨＴの表面を一定のサンプリング周期たとえば１ｍｓ間隔で連写する。制御部４３０は更に、撮像素子４２１が撮影した一連の画像を２枚ずつ比較して、それら２枚の画像の撮影間隔におけるシートＳＨＴの移動量を算定する。
【００４０】
図５の（ｂ）は制御部４３０の機能ブロック図である。図５の（ｂ）を参照するに制御部４３０は、光源部４３１、撮像部４３２、移動量算定部４３３、および補正部４３４を含む。光源部４３１は光源４１１に対する制御回路であり、光源４１１へ供給される電流量を調節することにより、光源４１１のレーザー光量を所定の露光時間、目標値に維持する。撮像部４３２は撮像素子４２１に対する制御回路であり、撮像素子４２１の各画素に蓄積された電荷をその画素から取り込み、その際に生じた電流量に基づいて１枚の画像を表すデータ（以下、「フレーム」という。）を作成する。この動作をサンプリング周期で繰り返すことにより、撮像部４３２は一連のフレームをサンプリング周期あたりに１枚ずつ出力する。移動量算定部４３３はこの一連のフレームを２枚ずつ比較することにより画像の経時的変化を検出し、その変化から被写体の移動量を算定する。補正部４３４は各フレームの示す反射光量分布からスペックルコントラストを測定し、その測定値と基準値との間の誤差に基づいて光源４１１のレーザー光量を補正する。
【００４１】
図５の（ｂ）を更に参照するに、移動量算定部４３３は、フレームメモリー５０１、高速フーリエ変換（ＦＦＴ）部５０２、逆高速フーリエ変換（ＩＦＦＴ）部５０３、および出力部５０４を含む。フレームメモリー５０１は、ＤＲＡＭ、ＳＲＡＭ等の揮発性半導体メモリー装置であり、フレームを２枚まで格納可能である。ＦＦＴ部５０２は、フレームメモリー５０１に読み込まれた１枚のフレームに対してＦＦＴを施す。ＩＦＦＴ部５０３は、フレームメモリー５０１に格納されたフーリエ変換後の２枚のフレームからそれらの積を求め、この積に対してＩＦＦＴを施すことによりそれら２枚のフレーム間の相関係数を計算する。出力部５０４はＩＦＦＴ部５０３を利用して、フレームメモリー５０１に格納された２枚のフレーム間での相関係数のピークを探し、そのピークの位置からシートの移動量を算定して給送部１０または作像部２０の駆動部１０Ｄ、２０Ｄへ出力する。
【００４２】
［移動量センサーの動作原理］
移動量センサー４００は、検出対象の表面の微細な凹凸に起因して現れるスペックルを連写し、連続画像間でのスペックルパターンの変化から検出対象の移動量を、スペックルパターンの典型的なスケールと同程度の精度、たとえばμｍの精度で測定する。
図６の（ａ）は、照射部４１０から出射したレーザー光ＩＬＴが照射面の微細な凹凸６０２によって乱反射される様子を示す模式図である。この照射面がシートの表面である場合、凹凸６０２はその表面に付着したトナーもしくはインク等の濃淡、またはそのシートを構成する繊維の乱雑な配列に伴うその表面の起伏に起因し、典型的にはμｍ程度のサイズである。具体的には、光源４１１が赤外線半導体レーザーである場合、レーザー光ＩＬＴの波長７００−２０００ｎｍは凹凸６０２のサイズ（μｍ程度）と同程度である。したがって、照射面には図６の（ａ）の拡大図が示すようにスペックルが生じる。すなわち、凹凸６０２による散乱光ＳＬＴが強め合う領域ＳＰＲからは他の領域よりも強度の高い反射光が放出され、弱め合う領域ＣＮＣからは他の領域よりも強度の低い反射光が放出される。
【００４３】
図６の（ｂ）は、撮像素子４２１が撮影した画像に現れるスペックルパターンＳＴＲを示す模式図であり、（ｃ）は、スペックルパターンＳＴＲを成す反射光量分布を示すグラフである。照射面上の凹凸６０２は不規則な形状であるので、図６の（ａ）の拡大図が示す散乱光ＳＬＴの強め合う領域ＳＰＲと弱め合う領域ＣＮＣとの分布も不規則である。その結果、反射光量分布には図６の（ｃ）が示すように、散乱光ＳＬＴの強め合う領域ＳＰＲに起因するピークと弱め合う領域ＣＮＣに起因する谷とが不規則に現れる。こうして、スペックパターンＳＴＲは、図６の（ｂ）が示すように不規則な縞模様ＳＴＲまたは斑点模様ＤＴＳを成す。これらの模様ＳＴＲ、ＤＴＳは照射面上の凹凸６０２のパターンを反映しているので照射面の局部ごとに固有である。したがって、逆にスペックルパターンＳＴＲ、ＤＴＳの特徴から、対応する照射面の局部を識別することが可能である。特に、画像の中から特定のスペックルパターンＳＴＲ、ＤＴＳを検出することにより、対応する局部が画像内のどこに位置するかが判別可能である。
【００４４】
図７の（ａ）は、撮像素子４２１がサンプリング周期で撮影した画像列ＶＤＳを示す模式図である。図７の（ａ）を参照するにこの画像列ＶＤＳは、読取領域ＣＰＲを通過するシートＳＨＴの表面の変位をサンプリング周期ごとに表す。この画像列ＶＤＳの中から移動量算定部４３３は特徴が共通するスペックルパターンを検出し、連続する画像間でのそのパターンの変位を追跡する。
【００４５】
図７の（ｂ）は、この画像列ＶＤＳのうち連続する２枚の画像ＦＲ１、ＦＲ２間で特徴が共通するパターンＣＨＰの変位を示す模式図である。図７の（ｂ）を参照するに、これら２枚の画像の一方ＦＲ１は、シートＳＨＴの表面のうち、第１時刻ｔ＝ｔ１において読取領域ＣＰＲに位置する部分を表し、他方ＦＲ２は第２時刻ｔ＝ｔ２（＞ｔ１）において読取領域ＣＰＲに位置する部分を表す。これらの時刻間の差ｔ２−ｔ１はサンプリング周期（たとえば８０μ秒〜１００μ秒）に等しく、このわずかな差ｔ２−ｔ１の間にもシートＳＨＴは搬送方向（図７ではＹ軸方向）へ移動する。移動量算定部４３３はこれら２枚の画像ＦＲ１、ＦＲ２の間で明度分布を比較して特徴が共通する部分ＣＨＰを検出し、その画像内での変位量εを求める。この変位量εとテレセントリック光学系４２２の倍率との積が、第１時刻ｔ１から第２時刻ｔ２までの間におけるシートＳＨＴの移動量と見なされる。
【００４６】
より具体的には、移動量算定部４３３はこれら２枚の画像ＦＲ１、ＦＲ２の間で明度分布の相関係数を、たとえば次式（１）により、比較すべき画素間の距離ｓ（一般にはベクトル）の関数として算定する：
ＬＭ１＊ＬＭ２（ｓ）＝Ｆ-1［Ｆ［ＬＭ１（・）］×Ｆ［ＬＭ２（・＋ｓ）］］。（１）
ここで、関数ＬＭ１（・）は第１時刻ｔ１における画像の明度分布を表し、関数ＬＭ２（・）は第２時刻ｔ２における画像の明度分布を表し、それらの関数に対する変換Ｆ［・］はフーリエ変換を表し、その逆変換Ｆ-1［・］はフーリエ逆変換を表す。
【００４７】
図７の（ｃ）は、２枚の画像ＦＲ１、ＦＲ２の間での相関係数ＬＭ１＊ＬＭ２（ｓ）の分布を表すグラフであり、図７の（ｄ）は、この分布から背景ノイズを除去した場合の分布を表すグラフである。図７の（ｃ）、（ｄ）を参照するに、これらのグラフはいずれも画素サイズのメッシュ上のヒストグラムで表される。図７の（ｃ）が示すように、式（１）から計算される相関係数の分布は一般に、画像の全体にわたって起伏が大きくかつ滑らかな曲面で表される。この起伏の大部分は背景ノイズの分布に起因し、特に照射部４１０からのレーザー光ＩＬＴの強度のばらつきを反映している。したがって、背景ノイズが変動する速さはシートＳＨＴの搬送速度に比べれば十分に低い。それ故、たとえば式（１）の計算前にフーリエ変換後の各画像ＦＲ１、ＦＲ２の明度分布Ｆ［ＬＭ１（・）］、Ｆ［ＬＭ２（・）］をハイパスフィルタで処理してそれらから低周波数成分を除去する。これにより、図７の（ｄ）が示すように、図７の（ｃ）が示す曲面の緩やかな起伏の大部分は除去され、相関係数の分布にはピークＰＫが現れる。
【００４８】
このピークＰＫの位置が、シートの移動に伴う２枚の画像ＦＲ１、ＦＲ２の間でのスペックルパターンの変位を表す。実際、いずれの画像ＦＲ１、ＦＲ２の明度分布も同じシート表面の凹凸に起因するスペックルパターンを表すので、シート表面の同じ局部に対応する共通の形状を一般に複数含む。これら共通の形状が２枚の画像ＦＲ１、ＦＲ２の間で示す変位は第１時刻ｔ１から第２時刻ｔ２までの期間におけるシートＳＨＴの移動に起因するので、いずれの共通の形状も変位（ベクトル）量εが等しい。したがって、第１時刻ｔ１での画像ＦＲ１の中で任意の座標に位置する画素の明度と、第２時刻ｔ２での画像ＦＲ２の中で同じ座標から共通の変位量εだけ離れた画素の明度とは、シート表面の同じ局部からの反射光量を表す。それ故、これらの画素間での相関は特に高いはずである。こうして、共通の変位量εだけ原点ｓ＝０から外れた位置に相関係数のピークＰＫが現れる。
【００４９】
このピークＰＫの原点ｓ＝０からの変位量εを移動量算定部４３３は求め、その大きさとテレセントリック光学系４２２の倍率との積を第１時刻ｔ１−第２時刻ｔ２間でのシートＳＨＴの移動量として算定する。
［スペックルコントラストを用いたレーザー光量の補正］
移動量センサー４００は上記のとおり、スペックルパターンをシートＳＨＴの移動量検出に利用する。この場合、シートＳＨＴの紙種間での光反射率の違いにかかわらず光源４１１がレーザー光量ＩＬＴを一定に維持したままでは、シートＳＨＴからの反射光量ＲＬＴの変動が撮像素子４２１のダイナミックレンジからはみ出す危険性がある。
【００５０】
図８の（ａ）は、スペックルパターンを成す反射光量Ｉの分布と撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲとの間の関係を示すグラフである。このグラフの横軸は撮像素子４２１の画素マトリクスの長辺方向（Ｙ軸方向）を表し、縦軸はその長辺方向に並ぶ１列の画素のそれぞれが受けた反射光量Ｉを表す。斜線部ＤＮＲは撮像素子４２１のダイナミックレンジを表す。シートの光反射率が特に高い場合、スペックルに伴い、反射光量Ｉの分布のピークＯＶＳが撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬを上回り、またはその分布の谷ＵＮＳがそのダイナミックレンジＤＮＲの下限ＩＬＬを下回る。
【００５１】
図８の（ｂ）は、撮像素子４２１の受光量と出力信号のレベルとの間の関係を示すグラフである。図８の（ｂ）が示すように、撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲは撮像素子４２１の出力信号のレベルから識別可能な撮像素子４２１の受光量の範囲を表す。具体的には、まずダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬは、撮像素子４２１が１画素あたりに蓄積可能な電荷量の上限で決まる。受光量が上限ＩＵＬ以上であっても各画素は上限以上の電荷量を蓄積できないので、出力信号のレベルが最高値ＳＴＬで飽和するからである。次にダイナミックレンジＤＮＲの下限ＩＬＬは、撮像素子４２１の出力信号に混在するノイズの上限で決まる。受光量が下限ＩＬＬ以下では出力信号がノイズと同程度以下のレベルになり、出力信号とノイズとの区別が付かないからである。
【００５２】
ダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬを超えた反射光量ＩのピークＯＶＳに対しては出力信号のレベルが飽和し、ダイナミックレンジＤＮＲの下限ＩＬＬを下回った反射光量Ｉの分布の谷ＵＮＳに対しては出力信号がノイズと区別できない。したがって、このようなピークＯＶＳまたは谷ＵＮＳに対して出力信号のレベルはダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬまたは下限ＩＬＬに均される。このままでは、シートの異なる画像間ではスペックルパターンの相関が損なわれるので相関係数のピーク位置に誤差が生じ、この誤差がシートの移動量の高精度化を阻む。
【００５３】
この誤差を防ぐには、反射光量Ｉの分布が撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲの中に収まればよい。この実現を目的として補正部４３４は、主制御部６０がプリンター１３０に印刷ジョブの処理を開始させる時点で、またはその処理に伴って移動量センサー４００がシートを検出した時点で、光源４１１のレーザー光量を次のように補正する。
補正部４３４はまず、撮像部４３２が作成した各フレームの示す反射光量Ｉの分布からスペックルコントラストを測定する。「スペックルコントラスト」ＳＰＣは反射光量Ｉの平均値ＩＡＶに対するゆらぎ、すなわち標準偏差σの比で定義される：ＳＰＣ＝σ／ＩＡＶ。平均値ＩＡＶと標準偏差σとは次式で与えられる：ＩＡＶ＝＜Ｉ＞、σ＝(＜Ｉ＞2−ＩＡＶ2)1/2。ここで、演算記号＜・＞は１フレームの画素全体での平均を表す。定義から明らかなとおり、反射光量Ｉの変動幅が大きいほどスペックルコントラストＳＰＣは高い。
【００５４】
補正部４３４は次に、各フレームのスペックルコントラストの測定値を基準値と比較して両値間の誤差に基づき、光源４１１のレーザー光量を補正する。この基準値は、次の条件が満たされる場合に測定されるスペックルコントラストの値に設定される：読取領域ＣＰＲからの反射光量ＲＬＴの最大値が撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬ以下であり、最小値がダイナミックレンジＤＮＲの下限ＩＬＬ以上である。より正確には、「反射光量ＲＬＴの最大値がダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬを超える確率が所定値以下であり、かつ最小値がダイナミックレンジＤＮＲの下限ＩＬＬを下回る確率が所定値以下である」場合におけるスペックルコントラストの測定値を基準値は表す。
【００５５】
具体的には、補正部４３４はスペックルコントラストの測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差を用いて、たとえば光源４１１の出力ＰＷＲを次式（２）で補正する：
ＰＷＲ＝ＰＷＲ（１−α（ＳＰＣ−基準値）／基準値）。                  （２）
ここで、定数αは正であり、たとえば光源４１１の出力の調整精度またはその調整に対する光源４１１の応答速度から決定される。
【００５６】
光源４１１のレーザー光量を補正することによりスペックルコントラストを調整することは可能である。実際、光源４１１の含む半導体レーザーは一般に、出力が高いほど出射光のコヒーレンシー（可干渉性）が高い。一方、照射光のコヒーレンシーが高いほど反射光間での干渉が強いので、スペックルコントラストが高い。
図９の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）は、光源４１１の出力が、５ｍＷ、３ｍＷ、１ｍＷ、０．５ｍＷであるときの出射光のスペクトルを示すグラフである。図９の（ａ）、…、（ｄ）を参照するに、光源４１１の含む半導体レーザーは出力が高いほど発振モードの単一性が高い。これは、出力が高いほど出射光のコヒーレンシーが高いことを示す。
【００５７】
図９の（ｅ）、（ｆ）、（ｇ）、（ｈ）は、光源４１１のレーザー光が図９の（ａ）、…、（ｄ）のスペクトルを持つ場合における反射光量と撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲとの間の関係を示すグラフである。これらのグラフでは図８の（ａ）の示すグラフと同様に、横軸は撮像素子４２１の画素マトリクスの長辺方向（Ｙ軸方向）を表し、縦軸はその長辺方向に並ぶ１列の画素のそれぞれが受ける反射光量Ｉを表す。図９の（ｅ）、…、（ｈ）を参照するに、光源４１１の出力が高いほど、反射光量Ｉの分布の平均値ＩＡＶが高いだけでなく、その分布の標準偏差σが大きい。特に図９の（ｅ）が示すように、光源４１１の出力が５ｍＷであるときは平均値ＩＡＶとダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬとの間の差が標準偏差σに近いので、その上限ＩＵＬを反射光量Ｉのピークが超える確率が十分に高い。逆に、図９の（ｈ）が示すように、光源４１１の出力が０．５ｍＷであるときは平均値ＩＡＶとダイナミックレンジＤＮＲの下限ＩＬＬとの間の差が標準偏差σに近いので、その下限ＩＬＬを反射光量Ｉのピークが下回る確率が十分に高い。一方、図９の（ｆ）、（ｇ）が示すように、光源４１１の出力が３ｍＷまたは１ｍＷであるときは５ｍＷと０．５ｍＷとのいずれであるときよりも、反射光量ＩがダイナミックレンジＤＮＲからはみ出す確率が低い。したがって、光源４１１の出力が３ｍＷまたは１ｍＷであるときに測定されるスペックルコントラストの値に基準値は設定される。
【００５８】
基準値は移動量センサー４００の製造時に実験またはシミュレーションにより決定されて、たとえば図４の示す主制御部６０のＲＯＭ６３に格納される。ここで、基準値は一般にシートの紙種ごとに異なるので、ＲＯＭ６３には紙種との間の対応表の形で書き込まれる。主制御部６０のＣＰＵ６１はジョブ処理の開始時に、そのジョブの要求する紙種に対応する基準値をＲＯＭ６３の対応表から検索してＲＡＭ６２に保存する。この基準値を補正部４３４がレーザー光量の補正に利用する。
【００５９】
［移動量検出処理の流れ］
図１０は、撮像部４３２が出力する一連のフレームから移動量を検出する処理のフローチャートである。この処理は、制御部４３０が給送部１０の駆動部１０Ｄまたは作像部２０の駆動部２０Ｄから搬送中のシートの監視を指示されたときに開始される。
ステップＳ１０１では、移動量算定部４３３が撮像部４３２から第１フレームをフレームメモリー５０１へ読み込む。その後、処理はステップＳ１０２へ進む。
【００６０】
ステップＳ１０２では、移動量算定部４３３がＦＦＴ部５０２により、第１フレームに対してＦＦＴを施す。その後、処理はステップＳ１０３へ進む。
ステップＳ１０３では、移動量算定部４３３が整数値変数Ｎを“２”に初期化する：Ｎ＝２。その後、処理はステップＳ１０４へ進む。
ステップＳ１０４では、移動量算定部４３３が撮像部４３２から、フレーム番号が変数Ｎの値に等しいフレーム（以下、「第Ｎフレーム」という。）をフレームメモリー５０１へ読み込む。その後、処理はステップＳ１０５へ進む。
【００６１】
ステップＳ１０５では、移動量算定部４３３がＦＦＴ部５０２により、第Ｎフレームに対してＦＦＴを施す。その後、処理はステップＳ１０６へ進む。
ステップＳ１０６では、フレームメモリー５０１にフーリエ変換後の第（Ｎ−１）フレームと第Ｎフレームとが格納済みである。移動量算定部４３３はＩＦＦＴ部５０３によりこれら２枚のフレームの積を求め、この積に対してＩＦＦＴを施す。これにより、これら２枚のフレーム間の相関係数が計算される。その後、処理はステップＳ１０７へ進む。
【００６２】
ステップＳ１０７では、移動量算定部４３３は出力部５０４により、ステップＳ１０６で計算された相関係数がピークを示す位置を探し、その位置からシートの移動量を算定する。この移動量は１つのサンプルとして給送部１０の駆動部１０Ｄまたは作像部２０の駆動部２０Ｄへ送信される。その後、処理はステップＳ１０８へ進む。
ステップＳ１０８では、移動量算定部４３３は撮像部４３２に、第Ｎフレームが最終フレームであるか否かを確認する。最終フレームであれば処理が終了し、最終フレームでなければ処理がステップＳ１０９へ進む。
【００６３】
ステップＳ１０９では、撮像部４３２にはまだ、第Ｎフレームよりもフレーム番号が大きいフレームが残っている。したがって、移動量算定部４３３は変数Ｎの値を“１”増加させる：Ｎ＝Ｎ＋１。その後、処理はステップＳ１０４から繰り返される。
［レーザー光量の補正処理の流れ］
図１１は、撮像部４３２が出力する各フレームに基づいて光源４１１のレーザー光量を補正する処理のフローチャートである。この処理は、主制御部６０からプリンター１３０の各要素へ送信された印刷ジョブの処理の開始命令を補正部４３４が検出し、またはその処理に伴って移動量センサー４００がシートを検出することにより開始される。
【００６４】
ステップＳ１１１では、補正部４３４が撮像部４３２から１枚のフレームを読み込む。その後、処理はステップＳ１１２へ進む。
ステップＳ１１２では、補正部４３４がそのフレームから各画素の明度を読み出して受光量に変換し、そのフレームの画素全体での受光量の平均値ＩＡＶを計算する。その後、処理はステップＳ１１３へ進む。
【００６５】
ステップＳ１１３では、補正部４３４がステップＳ１１２で求めた画素の受光量Ｉとそれらの平均値ＩＡＶとから受光量分布の標準偏差σを計算する。その後、処理はステップＳ１１４へ進む。
ステップＳ１１４では、補正部４３４がステップＳ１１２で求めた平均値ＩＡＶとステップＳ１１３で求めた標準偏差σとの比をスペックルコントラストの測定値ＳＰＣとして計算する：ＳＰＣ＝σ／ＩＡＶ。その後、処理はステップＳ１１５へ進む。
【００６６】
ステップＳ１１５では、ステップＳ１１４で求めたスペックルコントラストの測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差が許容上限以下であるか否かを補正部４３４が確認する。この誤差が許容上限以下であれば処理は終了し、超えていればステップＳ１１６へ進む。
ステップＳ１１６では、スペックルコントラストの測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差が許容上限を超えているので、補正部４３４はこの誤差を用いて光源４１１の出力ＰＷＲを式（２）で補正する。その後、処理はステップＳ１１７へ進む。
【００６７】
ステップＳ１１７では、補正部４３４は補正後の出力ＰＷＲを光源部４３１に指示し、この出力ＰＷＲに対応する電流量を光源部４３１は光源４１１に供給する。これにより、光源４１１のレーザー光量が変更される。その後、処理はステップＳ１１１から繰り返される。
［実施形態の利点］
本発明の実施形態によるＭＦＰ１００は給紙センサー１ＦＳ、２ＦＳまたはタイミングセンサーＴＳに移動量センサー４００を利用する。この移動量センサー４００は上記のとおり、シートが移動する間にそのシートの表面を連写し、連続する２枚の画像が示す反射光量分布の間での相関係数のピーク変位量からシートの移動量を算定する。移動量センサー４００は更に各画像からスペックルコントラストを測定し、その測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差に基づいて光源４１１のレーザー光量を補正する。この基準値は、反射光量の最大値が撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲの上限ＩＵＬ以下であり、かつ反射光量の最小値がそのダイナミックレンジＤＮＲの下限ＩＬＬ以上である場合に測定されるスペックルコントラストの値に設定される。この基準値にスペックルコントラストの測定値ＳＰＣが一致するように光源４１１のレーザー光量が補正される。これにより、反射光量分布が撮像素子４２１のダイナミックレンジＤＮＲ内に収まることが保証される。こうして、移動量センサー４００は、シートの異なる紙種間での光反射率の違いにかかわらず、いずれの紙種のシートの移動量も高精度に検出することができる。その結果、ＭＦＰ１００は、給送ローラー１２Ｆまたはタイミングローラー２７が送り出すシートの位置または速度を高精度に、かつリアルタイムに算定できるので、各ローラー１２Ｆ、２７の回転制御の正確性を更に向上させることができる。
【００６８】
［変形例］
（A）図１の示す画像形成装置はＭＦＰ１００である。本発明の実施形態による画像形成装置はその他に、レーザープリンター、インクジェットプリンター、ファクシミリ、またはコピー機等のいずれの単体であってもよい。
（B）ＭＦＰ１００は移動量センサー４００を、給紙センサー１ＦＳ、２ＦＳ、またはタイミングセンサーＴＳとして利用する。この移動量センサー４００はその他の通紙センサーＣＳ、ＥＳとしてシートの搬送制御に利用されてもよい。また、移動量の検出対象はシートに限られず、感光体ドラム２５Ｙ、…、中間転写ベルト２３等の像担持回転体であってもよい。これらの移動量は像担持回転体の回転制御または画像安定化制御に利用されてもよい。移動量センサー４００は更に、ＭＦＰ１００等の画像形成装置だけでなく、ＡＤＦ、スキャナー、フィニッシャー等、シートの搬送機構を含む装置全般でシートまたは搬送ローラー等の可動部材の移動量の検出に利用されてもよい。
【００６９】
（C）移動量算定部４３３は式（１）を用いて２枚の画像間での明度分布の相関係数を算定し、そのピークの変位量からシートの移動量を算定する。それとは別に、移動量算定部４３３は、エッジ検出、明度の勾配方向のヒストグラム（ＨＯＧ）、およびサポートベクターマシーン（ＳＶＭ）の組み合わせ等の他の画像認識技術を用いて２枚の画像間でスペックルパターンの特徴が共通する部分ＣＨＰ（図７の（ｂ）参照。）を検索し、各画像内でのその部分ＣＨＰの変位量εからシートの移動量を算定してもよい。
【００７０】
（D）補正部４３４は、スペックルコントラストの測定値が基準値と一致することをレーザー光量の補正の条件とする。補正部４３４は更に読取領域ＣＰＲからの反射光量Ｉの平均値ＩＡＶ、中央値、または最頻値等、統計学的代表値が目標値に一致することをレーザー光量の補正の条件に加えてもよい。たとえば、補正部４３４は反射光量Ｉの平均値ＩＡＶと目標値との間の誤差を監視し、この誤差が許容上限を超えた場合にこの誤差を用いて光源４１１の出力ＰＷＲを次式（３）で補正する。
【００７１】
ＰＷＲ＝ＰＷＲ（１−β（ＩＡＶ−目標値）／目標値）。                  （３）
ここで、定数βは正であり、たとえば光源４１１の出力の調整精度またはその調整に対する光源４１１の応答速度から決定される。
図９の（ｅ）、…、（ｈ）が示すように、スペックルパターンの示す反射光量Ｉの変動が平均値ＩＡＶに対して対称的である場合には、補正部４３４は平均値ＩＡＶに対する目標値をダイナミックレンジＤＮＲの中心値またはその近傍に設定する。この場合には、平均値ＩＡＶがダイナミックレンジＤＮＲの中心値に近づくだけでも、反射光量Ｉのピークまたは谷がダイナミックレンジＤＮＲからはみ出す確率が抑えられるからである。
【００７２】
−像流れへの対策−
平均値ＩＡＶに対する目標値はその他に、スペックルパターンの像流れがシートの移動量の測定精度を劣化させないように設定されてもよい。「像流れ」とは、シートの移動に伴うその画像の“ぶれ”（モーションブラー）をいう。像流れに起因する測定精度の劣化は、以下に述べるように、光源４１１のレーザー光量を調節することにより回避可能である。
【００７３】
図１２の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）は、シートの搬送速度ｖSが、０ｍｍ／ｓ、１００ｍｍ／ｓ、３００ｍｍ／ｓである場合にシートの画像ＦＲＭに現れるスペックルパターンを示す模式図であり、（ｄ）、（ｅ）、（ｆ）は、（ａ）、…、（ｃ）のスペックルパターンを成す反射光量分布を示すグラフである。図１２の（ａ）、…、（ｃ）の示す斜線部ＰＫ１、ＰＫ２は、シートの画像ＦＲＭに現れるスペックルパターンのうち反射光量が、図１２の（ｄ）、…、（ｆ）の示す境界値ＩＢＤ以上である領域（以下、「ピーク領域」と呼ぶ。）を表す。この境界値ＩＢＤはたとえば、反射光量のピーク値に対する比が所定値であるように設定される。
【００７４】
図１２の（ａ）、…、（ｃ）を参照するに、撮像素子４２１の露光時間中にシートが搬送方向（Ｙ軸方向）に移動すると、スペックルパターンにその方向への像流れが生じるのでその方向に各ピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２が伸びる。このときのピーク領域ＰＫ１の伸び量、すなわち、図１２の（ａ）が示すシートの静止時におけるピーク領域ＰＫ１のＹ軸方向の先端の位置から、図１２の（ｂ）、（ｃ）が示すシートの搬送時におけるその先端の位置までの距離ＢＬＲを「流れ量」と呼ぶ。流れ量ＢＬＲはシートの搬送速度ｖSに比例するので、搬送速度ｖSが高いほど流れ量ＢＬＲは大きい。一方、流れ量ＢＬＲに比べればピーク領域ＰＫ２のＹ軸方向の後端の変位量は小さい。その結果、図１２の（ａ）、…、（ｃ）が示すとおり、シートの搬送速度ｖSが高いほどピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２のＹ軸方向の間隔ＩＮＴが狭まる。特に搬送速度ｖSが特定値以上であると、図１２の（ｃ）が示すようにピーク領域の間隔が消失する。
【００７５】
図１２の（ｅ）、（ｆ）を参照するに、シートの静止時における反射光量分布を破線のグラフが表し、この分布を流れ量ＢＬＲだけＹ軸方向へ平行移動した分布を細い実線のグラフが表し、実際の反射光量分布を太い実線のグラフが表す。これらのグラフから理解されるように、流れ量ＢＬＲの増大に伴い、ピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の間に挟まれた反射光量分布の谷ＶＬＹが上昇する。その結果、シートの搬送速度ｖSが高いほどピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２のＹ軸方向の間隔ＩＮＴが狭まる。特に搬送速度ｖSが特定値以上であると、谷ＶＬＹがピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の境界値ＩＢＤを超えるのでピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の間隔が消失する。
【００７６】
このように、シートの搬送速度ｖSの上昇に伴うピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の間隔の狭化は谷ＶＬＹの上昇に起因する。したがって、シートの搬送速度ｖSが高いほど撮像素子４２１の受光量分布のばらつきは、スペックルパターンに起因する実際の反射光量分布のばらつきから大きく減少する。分布のばらつきの減少は分布の平坦度の上昇を意味するので、異なる画像間でのスペックルパターンの相関が減少する。こうして、シートの搬送速度ｖSが高いほど異なる画像間での相関係数の測定誤差が増大するので、シートの移動量の測定精度が劣化する。
【００７７】
この劣化を防止する目的で補正部４３４は、たとえば反射光量分布の平均値ＩＡＶに対する目標値を以下のように設定する。補正部４３４はまず、主制御部６０、給送部１０の駆動部１０Ｄ、または作像部２０の駆動部２０Ｄからシートの搬送速度ｖSの目標値を取得し、その目標値から流れ量ＢＬＲを推測する。補正部４３４は次に、流れ量ＢＬＲの推測値よりもシートの静止時に検出されるピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の間隔が大きくなるように反射光量の平均値ＩＡＶに対する許容範囲を設定し、この範囲の中から平均値ＩＡＶに対する目標値を選択する。
【００７８】
図１２の（ｇ）は、シートの搬送速度が３００ｍｍ／ｓである場合に光源４１１のレーザー光量を図１２の（ｆ）での値よりも減少させたときの反射光量分布を示すグラフである。図１２の（ｇ）を参照するに、レーザー光量を減少させる前の反射光量分布を破線のグラフが表し、減少させた後の分布を実線のグラフが表す。これらのグラフが示すようにレーザー光量の減少に伴い反射光量分布の全体が降下する。特に、各ピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の降下量ＤＰＫよりも谷ＶＬＹの降下量ＤＶＬが大きい。これは、谷ＶＬＹの示す撮像素子４２１の受光量が実際には、両方のピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２に対応するシート表面の局部からの反射光量の和だからである。この降下により谷ＶＬＹがピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の境界値ＩＢＤを再び下回れば、この谷ＶＬＹにピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の間隔ＩＮＴが再現される。すなわち、ピークと谷との間での降下量の違いにより分布のばらつきが十分に増大すれば、異なる画像間でのスペックルパターンの相関が回復する。
【００７９】
図１２の（ｈ）は、シートの搬送速度が３００ｍｍ／ｓである場合に光源４１１のレーザー光量を図１２の（ｆ）での値よりも増加させたときの反射光量分布を示すグラフである。図１２の（ｈ）を参照するに、レーザー光量を減少させる前の反射光量分布を破線のグラフが表し、減少させた後の分布を実線のグラフが表す。これらのグラフが示すようにレーザー光量の増加に伴い反射光量分布の全体が上昇する。特に、スペックルが強くなるので、各ピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の上昇量ＵＰＫが谷ＶＬＹの上昇量ＵＶＬよりも大きい。その結果、谷ＶＬＹをピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の境界値ＩＢＤが再び上回れば、この谷ＶＬＹにピーク領域ＰＫ１、ＰＫ２の間隔ＩＮＴが再現される。すなわち、ピークと谷との間での上昇量の違いにより分布のばらつきが十分に増大すれば、異なる画像間でのスペックルパターンの相関が回復する。
【００８０】
補正部４３４は、図１２の（ｇ）の示すレーザー光量の減少で得られる上記の効果と、図１２の（ｈ）の示すレーザー光量の増加で得られる上記の効果とを比較考量する。その結果に基づいて補正部４３４は、異なる画像間での相関係数の測定誤差がより短時間で許容上限以下に抑えられるように、反射光量分布の平均値ＩＡＶに対する許容範囲または目標値を設定する。
【００８１】
好ましくは、ＭＦＰ１００の製造時に実験またはシミュレーションにより、シートの搬送速度ｖSの目標値ごとに反射光量の平均値ＩＡＶに対する許容範囲または目標値が選択され、これらの間の対応表がＲＯＭ６３に保存される。シートの搬送速度ｖSの目標値はそのシートの紙種または紙厚に応じて選択されるので、この対応表ではシートの搬送速度ｖSの目標値に代えて紙種または紙厚が反射光量の平均値ＩＡＶに対する許容範囲または目標値に対応づけられていてもよい。補正部４３４はこの対応表から、シートの搬送速度の目標値またはジョブの対象とする紙種に対応付けられた反射光量の平均値ＩＡＶに対する許容範囲または目標値を検索する。
【００８２】
−レーザー光量の補正処理の流れ−
スペックルコントラストの測定値と基準値との一致に加え、読取領域ＣＰＲからの反射光量Ｉの平均値ＩＡＶと目標値との一致を条件とする場合、レーザー光量の補正処理にはたとえば、図１１の示すものを以下の２とおりに変形した方法があり得る。
図１３は第１変形例のフローチャートである。この処理は図１１の示す処理とは、ステップＳ１１２、Ｓ１１３間にステップＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３が付加されている点でのみ異なる。
【００８３】
ステップＳ１１１では、補正部４３４が撮像部４３２から１枚のフレームを読み込む。その後、処理はステップＳ１１２へ進む。
ステップＳ１１２では、補正部４３４がそのフレームから画素全体での受光量の平均値ＩＡＶを計算する。その後、処理はステップＳ１２１へ進む。
ステップＳ１２１では、ステップＳ１１２で求めた受光量の平均値ＩＡＶと目標値との間の誤差が許容上限以下であるか否かを補正部４３４が確認する。誤差が許容上限以下であれば処理はステップＳ１１３へ進み、超えていればステップＳ１２２へ進む。
【００８４】
ステップＳ１１３では、受光量の平均値ＩＡＶと目標値との間の誤差が許容上限以下であるので、補正部４３４は受光量分布の標準偏差σを計算する。その後、処理はステップＳ１１４へ進む。
ステップＳ１１４では、補正部４３４がスペックルコントラストの測定値ＳＰＣを計算する。その後、処理はステップＳ１１５へ進む。
【００８５】
ステップＳ１１５では、スペックルコントラストの測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差が許容上限以下であるか否かを補正部４３４が確認する。この誤差が許容上限以下であれば処理は終了し、超えていればステップＳ１１６へ進む。
ステップＳ１１６では、スペックルコントラストの測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差が許容上限を超えているので、補正部４３４はこの誤差を用いて光源４１１の出力ＰＷＲを式（２）で補正する。その後、処理はステップＳ１１７へ進む。
【００８６】
ステップＳ１１７では、補正部４３４は補正後の出力ＰＷＲを光源部４３１に指示し、この出力ＰＷＲに対応する電流量を光源部４３１は光源４１１に供給する。これにより、光源４１１のレーザー光量が変更される。その後、処理はステップＳ１１１から繰り返される。
ステップＳ１２２では、受光量の平均値ＩＡＶと目標値との間の誤差が許容上限を超えているので、補正部４３４はこの誤差を用いて光源４１１の出力ＰＷＲを式（３）で補正する。その後、処理はステップＳ１２３へ進む。
【００８７】
ステップＳ１２３では、補正部４３４は補正後の出力ＰＷＲを光源部４３１に指示し、この出力ＰＷＲに対応する電流量を光源部４３１は光源４１１に供給する。これにより、光源４１１のレーザー光量が変更される。その後、処理はステップＳ１１１から繰り返される。
第１変形例では補正部４３４が、スペックルコントラストの測定値ＳＰＣを基準値に（許容範囲内で）一致させる前に、撮像素子４２１の受光量の平均値ＩＡＶを目標値に（許容範囲内で）一致させる。スペックルコントラストの測定に必要な計算量に比べれば受光量の平均値ＩＡＶの測定に必要な計算量は小さいので、補正の処理時間を短縮することができる。
【００８８】
図１４は第２変形例のフローチャートである。この処理は図１１の示す処理とは、ステップＳ１１２、Ｓ１１３間にステップＳ１２１、Ｓ１２２、Ｓ１２３が付加されている点でのみ異なり、図１３の示す処理とはステップＳ１２３の後にステップＳ１１３が行われる点で異なる。各ステップはいずれの処理においても共通であるので、詳細は図１１、図１３の説明を援用する。
【００８９】
第２変形例では補正部４３４は、撮像素子４２１の受光量の平均値ＩＡＶが目標値に接近するようにレーザー光量を補正する度に、スペックルコントラストの測定値ＳＰＣが基準値に接近するようにレーザー光量を更に補正する。これにより、受光量の平均値ＩＡＶが目標値から再び大きく外れる危険性が第１変形例よりも低く抑えられる。
（E）検出部４２０は、図７の（ａ）−（ｃ）が示すように光源４１１のレーザー光の照射範囲ＲＲＧの中に読取領域ＣＰＲを設定してそのサイズを、読取領域ＣＰＲからの反射光が画素マトリクス全体に入射するように一定に維持する。その他に、補正部４３４が読取領域ＣＰＲからの反射光量の勾配の大きさに応じて検出部４２０に読取領域ＣＰＲのサイズを変更させてもよい。これは次の理由に因る。
【００９０】
反射光量分布は一般に、たとえば図６の（ｃ）が示すような勾配ＧＲＤ（すなわち、画素間での明度の濃淡の変化）を含む。これらの勾配ＧＲＤの代表的な拡がり、すなわち反射光量のピークＳＰＲと谷ＣＮＣとの間の典型的な距離よりも読取領域ＣＰＲのＹ軸方向のサイズが短すぎれば、画素マトリクスの中に現れるピークＳＰＲと谷ＣＮＣとの数が不足しやすいので、スペックルコントラストの測定精度が不十分になりやすい。逆に、読取領域ＣＰＲのサイズが長すぎれば、画素マトリクスの中に現れるピークＳＰＲと谷ＣＮＣとの数が多すぎて、スペックルコントラストの測定に必要な計算量が過大になりやすい。
【００９１】
これらの不具合を防ぐ目的で補正部４３４は検出部４２０に読取領域ＣＰＲのサイズを次のように変更させる。検出部４２０は読取領域ＣＰＲのサイズの初期値を、そのサイズの取り得る範囲の中での最小値に設定する。補正部４３４はまず、撮像部４３２が作成したフレーム内に現れる反射光量の勾配ＧＲＤの中からその大きさ、すなわち反射光量のピークＳＰＲと谷ＣＮＣとの間での反射光量の変化率が閾値以上のものを探す。この閾値はノイズではなくスペックルに起因することが識別可能な勾配ＧＲＤの大きさの下限に設定される。見つかった勾配ＧＲＤの数が許容下限に満たない場合、補正部４３４は検出部４２０に読取領域ＣＰＲのサイズを増大させる。この許容下限は、スペックルコントラストの測定精度を許容下限に保つのに必要な勾配ＧＲＤの数に設定される。以後、許容下限以上の勾配ＧＲＤが見つかるまで、補正部４３４によるフレーム内の勾配ＧＲＤの探索と検出部４２０による読取領域ＣＰＲの拡大とが繰り返される。その結果、補正部４３４は、スペックルコントラストの測定に利用すべき画素数を、その測定に必要な計算の効率に対して最適化することができる。
【００９２】
図１５は、図１１の示すレーザー光量の補正処理に対する第３変形例のフローチャートである。この処理は図１１の示す処理とは、ステップＳ１１１、Ｓ１１２間にステップＳ１３１、Ｓ１３２、Ｓ１３３が付加されている点でのみ異なる。
ステップＳ１１１では、補正部４３４が撮像部４３２から１枚のフレームを読み込む。その後、処理はステップＳ１３１へ進む。
【００９３】
ステップＳ１３１では、補正部４３４は、ステップＳ１１１で読み込んだフレーム内から、閾値以上の大きさを持つ反射光量の勾配ＧＲＤを探す。その後、処理はステップＳ１３２へ進む。
ステップＳ１３２では、ステップＳ１３１で見つかった勾配ＧＲＤの数が許容下限以上であるか否かを補正部４３４が確認する。許容下限以上であれば処理はステップＳ１１２へ進み、未満であればステップＳ１３３へ進む。
【００９４】
ステップＳ１３３では、ステップＳ１３１で見つかった勾配ＧＲＤの数が許容下限に満たないので、補正部４３４は検出部４２０に読取領域ＣＰＲのサイズを増大させる。その後、処理はステップＳ１１１から繰り返される。
ステップＳ１１２では、ステップＳ１３１で見つかった勾配ＧＲＤの数が許容下限以上に達している。したがって、補正部４３４は、ステップＳ１１１で読み込んだフレームから、画素全体での受光量の平均値ＩＡＶを計算する。その後、処理はステップＳ１１３へ進む。
【００９５】
ステップＳ１１３では、補正部４３４が受光量分布の標準偏差σを計算する。その後、処理はステップＳ１１４へ進む。
ステップＳ１１４では、補正部４３４がスペックルコントラストの測定値ＳＰＣを計算する。その後、処理はステップＳ１１５へ進む。
ステップＳ１１５では、スペックルコントラストの測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差が許容上限以下であるか否かを補正部４３４が確認する。この誤差が許容上限以下であれば処理は終了し、超えていればステップＳ１１６へ進む。
【００９６】
ステップＳ１１６では、スペックルコントラストの測定値ＳＰＣと基準値との間の誤差が許容上限を超えているので、補正部４３４はこの誤差を用いて光源４１１の出力ＰＷＲを式（２）で補正する。その後、処理はステップＳ１１７へ進む。
ステップＳ１１７では、補正部４３４は補正後の出力ＰＷＲを光源部４３１に指示し、この出力ＰＷＲに対応する電流量を光源部４３１は光源４１１に供給する。これにより、光源４１１のレーザー光量が変更される。その後、処理はステップＳ１１１から繰り返される。
【００９７】
第３変形例では補正部４３４が、フレームの示す反射光量の勾配ＧＲＤの大きさに応じて検出部４２０に読取領域ＣＰＲのサイズを変更させる。その結果、スペックルコントラストの測定に利用されるべき画素数がその測定に必要な計算の効率に対して最適化されるので、レーザー光量の補正処理に対する制御部４３０の負担が軽減され、補正処理の時間が短縮される。
【００９８】
（F）補正部４３４は光源４１１のレーザー光量の補正を、主制御部６０がプリンター１３０に印刷ジョブの処理を開始させる時点、またはその処理に伴って移動量センサー４００がシートを検出した時点に行う。より具体的な補正時期は、以下に述べるように、移動量センサー４００の用途によって異なる。
−給紙センサーでの利用−
図１６の（ａ）は、給紙センサー１ＦＳの近傍を示すプリンター１３０の模式的な部分断面図である。図１６の（ａ）を参照するに、給紙センサー１ＦＳは給紙カセット１１ａの端部の上方、ピックアップローラー１２Ｐの近傍に設置されている。ピックアップローラー１２Ｐは、給紙カセット１１ａに収容されたシートの束ＳＨＴの上面に接触して回転することを周期的に繰り返す。これにより、その束ＳＨＴのシートを上から順に１枚ずつ給紙ローラー１２Ｆと分離ローラー１２Ｒとの間のニップへ送出する。給紙センサー１ＦＳは、ピックアップローラー１２Ｐが移動させているシートの移動量を検出する。
【００９９】
給紙センサー１ＦＳに移動量センサー４００が利用される場合、補正部４３４は以下に述べるように、ピックアップローラー１２Ｐが送出対象のシートの先端を光源４１１のレーザー光の照射範囲ＲＲＧにまで進めるタイミングに合わせて光源４１１のレーザー光量の補正を行う。これにより、ピックアップローラー１２Ｐがそのシートを搬送速度の目標値まで加速し終えるまでには光源４１１がレーザー光量を補正後の値に変更し終える。その結果、レーザー光量の補正が移動量算定部４３３の計算に反映される。
【０１００】
図１６の（ｂ）は、図３の示す給送モーターＭ１の回転数の経時的変化を示すグラフである。図１６の（ｂ）を参照するに、給送モーターＭ１は駆動と休止とを交互に一定の周期で繰り返す。駆動期間ＤＲＰでは給送モーターＭ１はピックアップローラー１２Ｐ、給紙ローラー１２Ｆ、および分離ローラー１２Ｒを回転させるので、給紙カセット１１ａ内の束ＳＨＴからその最も上に位置するシートが分離されて搬送経路に送出される。休止期間ＷＴＰでは給送モーターＭ１はすべてのローラー１２Ｐ、１２Ｆ、１２Ｒを停止させるので、給紙カセット１１ａ内の束ＳＨＴから次に分離されるべきシートの先端が給紙センサー１ＦＳの下方にまで進んだ状態で静止する。したがって、この休止期間ＷＴＰに補正部４３４は光源４１１のレーザー光量の補正を行えばよい。
【０１０１】
１つの給紙カセット１１ａには通常、同じ紙種、かつ同じサイズのシートが同じ姿勢で収容される。この場合、補正部４３４はジョブ処理が開始される度に、または移動量の検出回数が所定値ずつ増加する度に、給送対象の最初のシートに対して光源４１１のレーザー光量の補正を行い、他のシートに対しては同じ補正値を光源４１１に利用させ続けてもよい。一方、手差しトレイ１６、ＡＤＦ１１０の原稿トレイ等、給送対象のシートごとに紙種が異なり得る場合、補正部４３４はシートごとに光源４１１のレーザー光量の補正を繰り返してもよい。
【０１０２】
−給紙センサーに加えて下流の通紙センサーでの利用−
図３の例では、給紙センサー１ＦＳに検出されたシートはタイミングセンサーＴＳと排紙センサーＥＳとにも検出される。したがって、給紙センサー１ＦＳに加えてタイミングセンサーＴＳまたは排紙センサーＥＳに移動量センサー４００が利用される場合、給紙センサー１ＦＳの補正部４３４は１枚のシートから得られた光源４１１のレーザー光量の補正値を他のセンサーＴＳ、ＥＳの補正部４３４に利用させてもよい。この補正値を他のセンサーＴＳ、ＥＳの補正部４３４は同じシートの移動量検出、またはそのシートに対する光源４１１のレーザー光量の補正に利用してもよい。
【０１０３】
−連帳紙用プリンターにおける通紙センサーでの利用−
ＭＦＰ１００が処理対象とするシートはカット紙である。一方、プリンターが処理対象とするシートには連帳紙もある。連帳紙用のプリンターでは移動量センサー４００はたとえば次のように利用される。
図１６の（ｃ）は、連帳紙ＣＴＰを処理対象とするプリンター５００における移動量センサー４００の設置例を示す模式図である。図１６の（ｃ）を参照するに、このプリンター５００では処理対象の連帳紙ＣＴＰが搬送経路の全体、すなわち、給紙ローラー５１２間のニップから、中間転写ベルト５２３と２次転写ローラー５２４との間のニップ、および定着ローラー５３１と加圧ローラー５３２との間のニップを経由して排紙ローラー５４３間のニップまでの全体に伸びている。この状態は通常、１つのジョブが処理される間、持続する。
【０１０４】
図１６の（ｃ）の例では２次転写ローラー５２４の近傍に通紙センサーＰＳが設置される。この通紙センサーＰＳに移動量センサー４００が利用される場合、補正部４３４はプリンター５００のウォームアップ期間中、画像安定化の動作期間中、または中間転写ベルト５２３のうちトナー像が形成されていない部分が連帳紙ＣＴＰと接触する期間中に光源４１１のレーザー光量の補正を行えばよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明は、被写体の連続画像に現れるスペックルパターンから被写体の移動量を検出する装置に関し、上記のとおり、その装置にスペックルコントラストの測定値と基準値との間の誤差に基づいてレーザー光量を補正させる。このように、本発明は明らかに産業上利用可能である。
【符号の説明】
【０１０６】
１００          ＭＦＰ
１１ａ、１１ｂ  給紙カセット
１２Ｐ          ピックアップローラー
１２Ｆ          給紙ローラー
１２Ｒ          分離ローラー
１ＦＳ、２ＦＳ  給紙センサー
２７            タイミングローラー
ＴＳ            タイミングセンサー
４００          移動量センサー
４１０          照射部
４１１          光源
４１２          コリメーターレンズ
４２０          検出部
４２１          撮像素子
４２２          テレセントリック光学系
４２３          撮像素子の受光面
ＳＨＴ          シート
ｖS              シートの搬送速度
ＲＲＧ          レーザー光の照射範囲
ＣＰＲ          読取領域
６０２          照射面の凹凸
ＩＬＴ          照射部からのレーザー光
θ              レーザー光の入射角
ＲＬＴ          読取領域からの反射光
ＳＬＴ          凹凸による散乱光
ＳＰＲ          散乱光が強め合う領域
ＣＮＣ          散乱光が弱め合う領域
ＳＴＲ          縞模様のスペックルパターン
ＤＴＳ          斑点模様のスペックルパターン
ＦＲ１、ＦＲ２  シート表面の画像
ＣＨＰ          画素の明度分布に表れる特徴部分
ε              異なる画像間での特徴部分の変位量
ＤＮＲ          撮像素子のダイナミックレンジ
ＩＡＶ          反射光量分布の平均値
ＯＶＳ          反射光量分布のピーク
ＵＮＳ          反射光量分布の谷
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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