(57)【要約】    【課題】  複写機等に用いられる中間転写ベルト等の移動体に発生する移動方向の傾斜変形による誤差を補正し、移動体の速度情報を高精度に検出することができる速度検出装置を得ること。    【解決手段】  移動体上の同一マークを、第１の検出部で検出した第１の時刻と、  第２の検出部で検出した第２の時刻との差を利用して該移動体の速度を検出する速度検出装置であって、  第１の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号から生成される第１の情報と、第２の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号から生成される第２の情報とを用いて、移動体の移動方向の第１、第２の検出部が配置されている平面と平行な面からの傾斜変形を検出する検出手段と、該検出手段の結果に基づき、移動体の移動方向の検出速度を補正する補正手段を有すること。【選択図】    図２
2012058054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
発散光束で移動体上の識別可能なマークを照明する光源と、
前記光源からの光で前記マークを照明して前記マークを介した光を検出する第１の検出部と、前記第１の検出部に対して前記移動体の移動方向に平行に設けられ、前記光源からの光で前記マークを照明して得られた光を検出する第２の検出部と、を有し、
前記移動体上の同一マークを、第１の検出部で検出した第１の時刻と、
第２の検出部で検出した第２の時刻との差を利用して該移動体の速度を検出する速度検出装置であって、
前記移動体の移動方向に平行な平面上への前記光源の垂直投影位置が、前記平面上への前記第１の検出部の垂直投影位置と前記第２の検出部の垂直投影位置との間にあり、
前記第１の検出部及び、前記第２の検出部は、位相の異なる信号をそれぞれ少なくとも２つ以上出力し、前記第１の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号から生成される第１の情報と、前記第２の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号から生成される第２の情報とを用いて、前記移動体の移動方向の前記第１、第２の検出部が配置されている平面と平行な面からの傾斜変形を検出する検出手段と、該検出手段の結果に基づき、前記移動体の移動方向の検出速度を補正する補正手段を有することを特徴とする速度検出装置。
【請求項２】
前記第１の検出部及び前記第２の検出部は、前記マークで反射した光を検出するように構成されており、前記光源、前記第１の検出部、及び、前記第２の検出部は、同一平面上に配置されており、前記光源の発光中心点は、前記移動体の移動方向であって前記第１の検出部と前記第２の検出部との中心に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の速度検出装置。
【請求項３】
前記第１の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つの信号、及び、前記第２の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つの信号には、ともに理想状態で９０度位相差があることを特徴とする請求項１又は２に記載の速度検出装置。
【請求項４】
前記第１の情報と、前記第２の情報とは同時刻で得られる情報であり、前記検出手段は同時刻に得られる前記第１、第２の情報を用いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の速度検出装置。
【請求項５】
前記マークは、移動方向に連続的に設けられたマーク列より成り、前記第１の情報と、前記第２の情報とは前記マーク列中の同一マークからの情報であり、前記検出手段は、前記同一マークからの情報を用いていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の速度検出装置。
【請求項６】
前記第１の情報、および第２の情報は位相差時間情報に基づく速度情報であり、前記検出手段は前記速度情報の差分を用いていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の速度検出装置。
【請求項７】
前記第１の情報、および第２の情報は、それぞれ前記第１、第２の検出部で得られる信号周期に対する位相差角度情報であり、前記検出手段は前記位相差角度情報の差分を用いていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の速度検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の検出部を用いて移動体の速度情報を高精度に検出することができる速度検出装置に関し、例えば複写機、プリンタ等の画像形成装置における搬送ベルトの速度情報を検出するのに好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、カラー複写機やカラーレーザービームプリンタ等のカラー画像形成装置では、カラー画像の色ずれを低減させるため、中間転写ベルト（移動体）の搬送速度の変動を高精度に検出することが要求されている。移動体の速度情報を高精度に検出する方法としては、区間速度検出方法が知られている。区間速度検出方法を用いて中間転写ベルトの速度情報を高精度に検出するようにした位置検知装置を用いた画像形成装置が知られている（特許文献１）。特許文献１では区間速度検出方法を用い、移動体上のマークを二つの検出部により検出し、検出される２つの時刻から移動体の速度情報を検出している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−８２８２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
複写機に用いられている中間転写ベルトなどの移動体の移動情報を検出する速度検出装置として、光源から発した光束を移動体に設けたマークを照明する。そして同一のマークを介した光束を第１の検出部と第１の検出部に対して移動体の移動方向と平行に設けた第２の検出部で検出する方法が知られている。そして２つの検出部で得られた時間間隔と、２つの検出部の移動方向の距離（区間長）を用いて、移動体の移動速度を求めることが考えられる。
【０００５】
このような速度検出装置では、検出される速度の周波数帯域は区間長に依存するため、検出速度の周波数帯域を上げるには、区間長を短くする必要がある。例えば、カラー画像形成装置の中間転写ベルトの速度変動には、駆動ローラの偏心や駆動モータの減速ギア系等に起因する高い周波数成分が存在する。このような高い周波数成分の速度検知を行い、フィードバック制御により駆動モータの回転制御を実施する場合には、区間長の必要寸法として０．６ｍｍ以下にしなければならないとの試算結果もある。区間長を短縮するために、単一の光源に対し、第１の検出部及び第２の検出部をその両側に配置する方法がある。
【０００６】
このことは、第１の検出部及び第２の検出部での光源に対する光学的条件が異なっていることを意味している。一方中間転写ベルトを用いたカラー複写機においては多くの場合、ある一定時間以上の経過に伴い、従動ローラや駆動ローラなどの円柱の曲率に応じた巻き癖が変形として、中間転写ベルトを変形させることがある。このような、巻き癖による中間転写ベルトの変形領域は、変形の無い平坦な領域に対し、移動方向に傾斜変形を持つ。また、巻き癖による変形以外にも、中間転写ベルトの製造過程においてつなぎ目を伴う場合など、移動方向に傾斜変形を持つことがある。移動体の移動方向に傾斜変形があると第１の検出部及び、第２の検出部での光源に対する光学的配置条件が異なってくる。この結果、中間転写ベルトの速度情報を検出するとき検出誤差が生じる。
【０００７】
本発明は、複写機等に用いられる中間転写ベルト等の移動体に発生する移動方向の傾斜変形による誤差を補正し、移動体の速度情報を高精度に検出することができる速度検出装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の速度検出装置は、発散光束で移動体に設けた識別可能なマークを照明する光源と、
前記光源からの光で前記マークを照明して前記マークを介した光を検出する第１の検出部と、前記第１の検出部に対して前記移動体の移動方向に平行に設けられ、前記光源からの光で前記マークを照明して得られた光を検出する第２の検出部と、を有し、
前記移動体上の同一マークを、第１の検出部で検出した時刻を第１の時刻と、
第２の検出部で検出した時刻を第２の時刻との差を利用して該移動体の速度を検出する速度検出装置であって、
前記移動体の移動方向に平行な平面上への前記光源の垂直投影位置が、前記平面上への前記第１の検出部の垂直投影位置と前記第２の検出部の垂直投影位置との間にあり、
前記第１の検出部及び、前記第２の検出部は、位相の異なる信号をそれぞれ少なくとも２つ以上出力し、前記第１の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号から生成される第１の情報と、前記第２の検出部より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号から生成される第２の情報とを用いて、前記移動体の移動方向の前記第１、第２の検出部が配置されている平面と平行な面からの傾斜変形を検出する検出手段と、該検出手段の結果に基づき、前記移動体の移動方向の検出速度を補正する補正手段を有することを特徴としている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、複写機等に用いられる中間転写ベルト等の移動体に発生する移動方向の傾斜変形による誤差を補正し、移動体の速度情報を高精度に検出することができる速度検出装置が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施例１における速度検出装置の概略斜視図である。
【図２】実施例１における速度検出装置及び移動体の概略斜視図である。
【図３】実施例１における速度検出装置の概略平面図である。
【図４】実施例１における検出部の概略平面図の構成例である。
【図５】検出部より出力される位相の異なる２つのアナログ信号の説明図である。
【図６】検出部より出力される位相の異なる２つのデジタル信号の説明図である。
【図７】実施例１における移動体の移動方向の傾斜が無い場合の、速度検出装置の光学モデルの説明図である。
【図８】実施例１における移動体の移動方向の傾斜がある場合の、速度検出装置の光学モデルの説明図である。
【図９】実施例１における速度検出装置により検出した移動方向の傾斜と、オートコリメータにより実測した移動体の移動方向の傾斜の説明図である。
【図１０】図９に示した、速度検出装置により検出した移動方向の傾斜とオートコリメータにより実測した移動体の移動方向の傾斜との相関図である。
【図１１】速度検出装置１における速度補正のアルゴリズムを示す図である。
【図１２】速度検出装置における速度検出原理の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら詳細に説明する。本発明の速度検出装置は、移動体８上の移動方向に複数の識別可能なマーク７を連続的に設けたマーク列（光学マーク）を発散光束で照明する１つの光源４を有する。マーク７を介した光を検出する第１の検出部２と、第１の検出部２に対して移動体８の移動方向（Ｘ方向）に平行に設けられ、光源４からの光でマーク７を照明して得られた光を検出する第２の検出部３と、を有する。第１の検出部２及び第２の検出部３は、マーク７で反射した光からマーク７を検出するように構成されている。
【００１２】
移動体上の同一マークを、第１の検出部２で検出した第１の時刻ｔＡ１と、第２の検出部３で検出した第２の時刻ｔＢ１との差を利用して移動体８の速度Ｖ１を検出する。移動体８の移動方向（Ｘ方向）に平行な平面上への光源４の垂直投影位置が、平面上への第１の検出部２の垂直投影位置と第２の検出部３の垂直投影位置との間にある。具体的には、光源４、第１の検出部２、及び、第２の検出部３は、同一平面上に配置されている。そして光源４の発光中心点は、第１の検出部２と第２の検出部３との中心に配置されている。
【００１３】
第１の検出部２及び、第２の検出部３は、位相の異なる信号をそれぞれ少なくとも２つ以上出力する。ここで第１の検出部２より出力される位相の異なる少なくとも２つの信号（Ａ信号、Ｂ信号）、及び、第２の検出部３より出力される位相の異なる少なくとも２つの信号（Ａ信号、Ｂ信号）には、ともに理想状態で９０度位相差がある。第１の検出部２より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号（Ａ相信号４３、Ｂ相信号４４）から第１の情報４１が生成される。第２の検出部３より出力される位相の異なる少なくとも２つ以上の信号（Ａ相信号４５、Ｂ相信号４６）から第２の情報４２が生成される。検出手段（傾斜変形検出手段）４７はこれらの情報を用いている。
【００１４】
ここで第１の情報４１と、第２の情報４２は同時刻で得られる情報である。または第１の情報４１と第２の情報４２はマーク列中の同一マークからの情報である。検出手段４７は第１、第２の情報４１、４２を用いて移動体８の移動方向の第１、第２の検出部２、３が配置されている平面と平行な面からの傾斜変形を検出する。補正手段（速度補正手段）４８は検出手段４７の結果に基づき、移動体８の移動方向の検出速度を補正する。尚、第１の情報４１、および第２の情報４２は位相差時間情報に基づく速度情報でも良く、検出手段４７は速度情報の差分を用いている。
【００１５】
この他第１の情報４１、および第２の情報４２は、それぞれ第１、第２の検出部２、３で得られるＡ相信号周期（ＡＡ）に対するＡ／Ｂ相位相差（ＡＢ）である、規格化された位相差角度情報（ＡＢ／ＡＡ）でも良い。検出手段４７は位相差角度情報の差分を用いている。
【００１６】
［実施例１］
図１乃至図１１を参照して、実施例１の速度検出装置について説明する。なお、各図で用いられる座標軸（ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸）は共通である。図１は、本実施例における速度検出装置の概略斜視図である。図２は、本実施例における速度検出装置及び移動体の概略斜視図である。
【００１７】
図１及び図２において、１は速度検出装置（速度検出センサ）である。速度検出装置１は、移動体（例えば中間転写ベルト）８上の識別可能なマーク７を、移動方向に複数、連続的に設けたマーク列を検出する。そして第１の検出部２で検出した時刻を第１の時刻とし、同じマークを第２の検出部３で検出した時刻を第２の時刻とすると、第１の時刻と第２の時刻との差から移動体８の速度を検出する。
【００１８】
本実施例は、移動体８の移動方向の傾斜変形により発生する速度誤差について、速度移動方向の傾斜変形を検出手段（傾斜変形検出手段）４７で検出する。そして補正手段（速度補正手段）４８で速度補正を施す。本実施例の速度検出装置に関し、移動体の傾斜変形に関して速度補正に至るまでのアルゴリズムを図１１に示している。
【００１９】
図１において、２は第１の検出部である。第１の検出部２は、光源４からの発散光束で特定のマーク７を照明して得られた反射光から特定のマーク７を検出した時刻を第１の時刻とする。３は第２の検出部である。第２の検出部３は、第１の検出部２に対して移動体８の移動方向（ｘ軸方向）に平行に設けられ、光源４で特定のマーク７を照明して得られた反射光から特定のマーク７を検出した時刻を第２の時刻とする。第１の検出部２及び第２の検出部３は、それぞれフォトダイオードアレイを備えて構成されている。
【００２０】
光源４として、好ましくは、電流狭窄ＬＥＤ等の点光源とみなすことのできる発散光束を放射する照明光源が用いられる。光源４は、発散光束で移動体８のマーク７を照明する。実施例１において、光源４は、第１の検出部２と第２の検出部３との間であって、第１の検出部２の中心２ａと第２の検出部３の中心３ａとを結ぶ線分Ｌ２３の中点（ｘ軸方向における中点）に配置される。５、６は、第１の検出部２及び第２の検出部３のそれぞれで受光した光を電気信号として出力するための信号処理部である。第１の信号処理部５の上に第１の検出部２が搭載されることにより第１のフォトセンサが構成される。
【００２１】
また、第２の信号処理部６の上に第２の検出部３が搭載されることにより第２のフォトセンサが構成される。１１は基板であり、本実施例において、基板１１の上には、光源４、第１の検出部２を搭載した信号処理部５、及び、第２の検出部３を搭載した信号処理部６が配置されている。ただし、これに限定されるものではなく、光源４、信号処理部５、６はそれぞれ別の基板上に配置してもよい。
【００２２】
図２に示されるように、移動体８は、速度検出装置１の検出対象であり、速度検出装置１と対向する位置においてｘ軸方向に所定の速度で移動可能に構成されている。移動体８は、図２中のハッチングで示されるように、設計値Ｐを所定の間隔とし、反射率又は透過率が変化するように連続的に設けられた複数のマーク７より成るマーク列を備える。本実施例の速度検出装置１は、移動体８のｘ軸方向の速度を検出可能に構成されている。
【００２３】
図３は、本実施例の速度検出装置１の概略平面図である。図３に示されるように、第１の検出部２及び第２の検出部３は互いに移動方向に距離Ｌだけ離れて配置されている。実施例１において光源４（発光中心）は、第１の検出部２と第２の検出部３の移動方向の中央に配置されている。ただし、これに限定されるものではなく、光源４は、第１の検出部２の端点である２点Ｑ、Ｒ、及び、第２の検出部３の端点である２点Ｓ、Ｔを４端点とする四角形の内部（境界領域）に位置していればよい。
【００２４】
本実施例では、光源４、第１の検出部２（信号処理部５）、及び、第２の検出部３（信号処理部６）の全てが基板１１の上（同一平面上）に設けられ、ワイヤ１２によるワイヤボンディングにより基板１１上の配線と電気的に接続されている。ワイヤ１２は、第１の検出部２又は第２の検出部３とは異なる領域に設けられている。ただし本実施例は、これら全てが同一平面上に配置されていない場合でも適用可能である。第１の検出部２及び第２の検出部３における検出原理に関しては、例えば以下の方法が適用できる。
【００２５】
図２において、光源４は、電流狭窄ＬＥＤ等を用いて、点光源とみなせる発光点より移動体８上に設けられたマーク７を発散光束により直接照射する。光源４から射出された光はマーク７で反射され、反射した回折光によるフーリエイメージ（回折干渉像）は第１の検出部２及び第２の検出部３により受光される。光源４、第１の検出部２及び第２の検出部３が同一平面内にあり、速度検出装置１が反射型の検出装置である場合、第１の検出部２及び第２の検出部３で観測されるフーリエイメージの明暗の空間的周期は、マーク７の配列周期（間隔Ｐ）の２倍となる。
【００２６】
例えば、第１の検出部２及び第２の検出部３がフォトダイオード等を用いた周期的な配列構造を有する場合、フォトダイオードの配列ピッチをマーク７の配列間隔の設計値であるＰの２倍となるように設定する。さらに、周期構造をとるフォトダイオードアレイにおいて同相信号となるセンサ列の出力信号を加算処理することで、信号のＳＮ比を高く設定することが可能となる。なお、上述の検出原理は一例であり、本発明はこれに限定されるものではない。さらに、第１の検出部２及び、第２の検出部３において、位相の異なる信号を２つ以上出力させる方法の例について図４乃至図６を用いて説明する。
【００２７】
図４は、フォトダイオードアレイを用いて構成された検出部１３の模式図（概略平面図）である。例えばフォトダイオードが所定のピッチで等間隔に配列されている場合、空間的に離れた位置の受光素子の信号を得ることで、異なる位相を持つ複数の信号を得ることが可能である。検出部１３は、フォトダイオード１７ａ〜１７ｄの隣接する４つのフォトダイオードを図４のように、例えば５つ配列することにより、空間的に離れた５つの同一フォトダイオードの総和を用いて強度の高い信号を出力することができる。ただし、検出部１３の構成は、これに限定されるものではない。
【００２８】
検出部１３に対するマーク（不図示）の相対的な移動に伴い、マーク（不図示）のフーリエイメージは検出部１３上をフォトダイオードの配列方向へ移動する。ここで、フーリエイメージ周期をＰｆとする。幾何学的な関係からＰｆ＝２Ｐと書ける。１７ａ〜１７ｄを１周期とする構成要素の配列間隔をＰｆとし、フォトダイオード１７ａ〜１７ｄのそれぞれのフォトダイオード間隔をＰｆ／４とする。フォトダイオード１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７ｄの順にフーリエイメージが移動するとする。この場合、フォトダイオード１７ｂ、１７ｃ、１７ｄより得られる信号は、フォトダイオード１７ａより得られる信号に対し、それぞれ９０度、１８０度、２７０度の位相差を持つ信号となる。この場合、最大４つの位相の異なる信号を得ることが可能である。
【００２９】
ここでは、フォトダイオード１７ａで光電変換された電位と、フォトダイオード１７ｃで光電変換された電位を差動増幅したものをＡ相信号と定義する。同様に、フォトダイオード１７ｂで光電変換された電位と、フォトダイオード１７ｄで光電変換された電位を差動増幅したものをＢ相信号と定義する。
【００３０】
以上述べた原理に従うと、Ａ相信号、Ｂ相信号は、図５、図６に示されているように、理想状態で９０度の位相差を持つ信号２１〜２４となる。図５は、図４に示されている検出部１３より出力されるアナログ信号の一例を示し、第１のアナログ信号２１（Ａ相信号）及び、第１のアナログ信号２１に対して理想状態で９０度の位相差を持つ第２のアナログ信号２２（Ｂ相信号）を示す。
【００３１】
図６は図５のアナログ信号をリファレンス電圧、例えば、図５に記載の中心電位等で２値化したデジタル信号であり、本実施例中のマーク位置検出には主にこのデジタル信号を使用する。さらに、マーク位置の特定は立ち上りエッジ、立下りエッジを使用することが挙げられるが、この限りではない。振幅変動等に起因するスライスベル変動によるデューティ変動の影響を抑制するために、立ち上りエッジと立下りエッジの中点をマーク位置と定義する方法も挙げられる。この方法に従うと、図１１に示すように、第１の検出部２からは、理想状態で互いに９０度の位相差をもつＡ相信号４３、Ｂ相信号４４から成る第１の情報４１を得ることができる。また同様に第２の検出部３についても、理想状態で互いに９０度の位相差をもつＡ相信号４５、Ｂ相信号４６をから成る第２の情報４２を得ることができる。
【００３２】
本実施例では上述した理想状態で９０度となるＡ相／Ｂ相信号の位相差を用いて移動体８の移動方向の傾斜を検出することを特徴としている。以下、第１の検出部２および、第２の検出部３よりそれぞれ出力される位相差をもつ２つ以上の信号を用いて移動体８の移動方向の傾斜を検出する方法について、図７乃至図１１を用いて説明する。
【００３３】
ここでは、簡単のため、検出部２、３の配置区間Ｌに比べ、移動体８の移動方向の変形領域が平面と見なせる場合即ち、検出部２，３の間の傾斜が一様である場合について考える。図７は、移動体８の移動方向（Ｘ方向）の傾斜が無い場合の光源４より発せられる光線パスを示す。
【００３４】
一方、図８は、移動体８が移動方向（Ｘ方向）に局所的に所定の角度θだけ傾斜した場合の光線パスを示す。図８に示した移動体８の平面は、移動体８に生じた変形の点Ｏ´における接平面を表す。図７、図８において、幾何光線を太実線、作図のための補助線を破線、想像線を二点鎖線で示す。図７、図８において、発散光束を放射する光源４の発光中心Ｏと第１の検出部２の中心Ａ１及び、第２の検出部３の中心Ａ２は同一平面上にある。また、発光中心Ｏと中心Ａ１を結ぶ距離と、発光中心Ｏと中心Ａ２を結ぶ距離とがそれぞれＬ／２となるように配置されている。
【００３５】
発光中心Ｏより発せられ、検出部の中心Ａ１，Ａ２へ入射する光線が反射する移動体８上の点をそれぞれＤ１，Ｄ２とする。なお、本実施例では、発光中心Ｏと検出部２，３が同一平面上で、且つ検出部の中心Ａ１，Ａ２が点Ｏに対し等距離に配置された場合について記載したが、この構成に限定されるものではない。図７において、移動体８の移動方向の傾きが無い場合、移動体８に設けられたマーク（不図示）周期に対する検出部２，３上へ投影されるフーリエイメージの像の明暗周期は２倍である。このときの光学的倍率をｍと定義するとｍ＝２となる。
【００３６】
図７における幾何光学的像倍率ｍは、幾何学的光線の寸法比率から求まり、次式で示される。
【００３７】
【数１】
2012058054.tif 000003
【００３８】
式（１）は、図７で第１の検出部２の中心Ａ１及び第２の検出部３の中心Ａ２へ投影される代表光線のみについて表記したが、他の光線についても同様であり、光源４より発せられる全ての幾何光線についてｍ＝２が成立する。
【００３９】
次に、図８を用いて移動体８が移動方向（ｙ軸まわり）の傾斜θをもつ場合について説明する。このときの幾何光学的像倍率ｍはθ＝０度の場合と異なり、一般にｍ≠２となる。
【００４０】
図８において、原点Ｏからｘ軸方向（右向きを正とする）に距離Ｘの位置の幾何光学的像倍率をｍ（Ｘ）と定義する。図８のように、反時計回りにθ（θ＞０）傾斜した場合、Ｘ＜０の領域で、ｍ（Ｘ）＜２であり、幾何光学的像倍率ｍはθ＝０度の場合と比較して低倍率となる。従って、ｙ軸方向の分布が一様である場合、第１の検出部２における幾何光学的像倍率ｍ１は、第１の検出部２のｘ軸方向の幅寸法をａとすると次式（２）で表記され、ｍ１＜２である。
【００４１】
【数２】
2012058054.tif 000004
【００４２】
同様に、Ｘ＞０の場合については、ｍ（Ｘ）＞２であり、θ＝０度の場合と比較して幾何光学的像倍率ｍは高倍率となる。従って、ｙ軸方向の分布が一様である場合、第２の検出部３上における幾何光学的倍率ｍ２は、第２の検出部３のｘ軸方向の幅寸法をａとすると次式（３）で表記され、ｍ２＞２である。
【００４３】
【数３】
2012058054.tif 000005
【００４４】
以上述べたように、移動体８の移動方向（Ｘ方向）の傾斜変形領域が検出部２，３の配置区間において平面近似可能な場合、第１の検出部２と第２の検出部３とに投影されるフーリエイメージの幾何光学的像倍率ｍは、ｍ＝２を境に逆向きの変化を伴う。
【００４５】
一方、一般に移動体８が傾斜変形を持つ場合、光線の振れによるフーリエイメージの位相変化が生じる。図８に示すように、移動体８の傾斜変形の領域が平面で近似可能な場合、この光線の振れによるフーリエイメージの位相変化の方向は、検出部２，３において同じ向きとなる。また、移動体８の傾斜変形の領域は理想平面に対し、誤差をもっているのが一般であり、幾何光学的倍率変動ｍ（Ｘ）についても、フーリエイメージの位相変化の方向は、検出部２，３において同極性で変化する成分が存在する。
【００４６】
従って、第１の検出部２における幾何光学的像倍率ｍ１と第２の検出部３における幾何光学的像倍率ｍ２の差分、或いはそれと相関がある物理量を検出する。これにより、移動体８の傾斜変形に伴う検出部２，３上のフーリエイメージの同極性で変化する成分を、相殺することが可能である。故に、移動体８の移動方向の傾斜θを定量的に検出することが可能である。ここでは、第１の検出部２と、第２の検出部３との幾何光学的像倍率ｍの差分に相関のある物理量として、それぞれの検出部２，３より出力される２つの出力信号４３、４４および４５、４６の位相差を用いる。
【００４７】
以下、位相差信号を上述した理想状態で９０度となるＡ／Ｂ相信号を例に取り、以下説明する。このＡ／Ｂ相信号は、移動体８の移動方向の傾斜θが０度である場合は、９０度位相差が保持される。θ≠０度の場合、傾斜θの変化に応じて９０度位相差も変化する。ここで、検出部２、及び検出部３からそれぞれ出力されるＡ／Ｂ相信号は、次のとおりである。移動体８の移動時にフォトダイオードアレイから構成される空間フィルタとそのフォトダイオードアレイ上に生成されるフーリエイメージ像との畳み込み積分により、時間変化の出力信号として生成される。
【００４８】
そのため、上述したように、移動体８の傾斜変形により幾何光学的倍率が変化し、フーリエイメージの空間周期が変化した場合、畳み込み積分により生成される信号位相が変化し、その結果、相対位相であるＡ／Ｂ相信号にも変化が現われる。従って、傾斜θの変化に応じて、第１の検出部２から出力される９０度位相差と第２の検出部３から出力されるＡ／Ｂ相信号の位相差は逆向きに変化する。そこで両者の差分量を検出することにより、検出部２，３上のフーリエイメージの同極性で変化する成分を相殺することが可能である。従って、移動体８の移動方向の傾斜θが高精度に定量的に検出できる。
【００４９】
次に、移動体８の傾斜θの検出方法、即ち図１１における傾斜変形検出手段４７の構成について具体的に説明する。ここでは、Ａ／Ｂ相信号の位相差の検出方法として、Ａ／Ｂ相信号位相差（９０度）に相当するマーク（不図示）上の距離を区間長とした区間速度の差分をもとに検出している。移動体８上のマーク７を設計値Ｐで配列すると、Ａ相信号とＢ相信号の位相差９０度に相当するマーク（不図示）上の距離は、Ｐ／４である。このＡ相、Ｂ相の位相差Ｐ／４を区間とした区間速度検知を行うことが可能である。第１の検出部２のＡ相が特定のマーク７（不図示）を検出する時刻をｔＡ１、第１の検出部２のＢ相が同一のマーク７（不図示）を検出する時刻をｔＢ１とする。第１の検出部２の９０度位相差から算出した移動体８の移動速度ν１は、マークの配列間隔の設計値Ｐを用いて、次の式（４）で表される。
【００５０】
【数４】
2012058054.tif 000006
【００５１】
同様に第２の検出部３のＡ相が特定のマーク７（不図示）を検出する時刻をｔＡ２、第２の検出部３のＢ相が同一のマーク７（不図示）を検出する時刻をｔＢ２とする。第２の検出部３の９０度位相差から算出した移動体８の移動速度ν２は、マークの配列間隔の設計値Ｐを用いて、次の式（５）で表される。
【００５２】
【数５】
2012058054.tif 000007
【００５３】
前述したように、移動体８の傾斜変形により幾何光学的倍率が変化し、フーリエイメージの空間周期が変化した場合、相対位相である９０度位相差にも変化が現われる。従って、移動体８が傾斜変形を伴う場合、傾斜変形のある部位においては、式（４）、（５）で示される検出時間差ｔＢ１−ｔＡ１、ｔＢ２−ｔＡ２に９０度位相差の変化に応じた検出誤差が生じる。すなわち、検出時間差ｔＢ１−ｔＡ１、ｔＢ２−ｔＡ２に生じた検出誤差の逆数に比例した速度誤差が生じる。このときの誤差を速度補正手段４８で補正している。
【００５４】
移動体８の傾斜θを検出する一つの方法（傾斜変形検出手段４７）として、同時刻のν１とν２の差分演算を行うことにより、幾何光学的像の倍率変動に相当した位相差の差分検出を実施する。これは、移動体８の傾斜変形に伴い発生する、検出部２，３上へ投影されるフーリエイメージの同極性で変化する成分を相殺する効果がある。また、同時刻の位相差の差分（位相差時間情報）を検出することにより、移動体８の移動速度の速度変動があった場合においても、速度変動の影響を相殺することにより、精度良く移動方向の傾斜の検出が可能である。
【００５５】
本実施例においては、同時刻の移動速度ν１、ν２の速度差分により傾斜の検出を行う例を示したが、Ｐ／４は固定値であるため、時間差の差でも構わない。また、傾斜変形検出手段４７の別の構成例として、同じマーク位置の移動速度ν１、ν２の速度差分または、Ａ／Ｂ相時間差（ＡＢ）をＡ相周期時間（ＡＡ）で規格化したＡＢ／ＡＡを、第１の検出部２と第２の検出部３との差分演算を実施する。これにより、移動体８の傾斜を算出しても良い。
【００５６】
第１、第２の検出部２，３において、同一マークでの規格化されたＡＢ／ＡＡ（位相差角度情報）の差分演算を行う。これによれば、マーク列のマークの間隔Ｐがもつ誤差がＡ／Ｂ相信号へ与える影響と、移動体８の速度変動がＡ／Ｂ相信号へ与える影響とを同時に相殺する効果がある。
【００５７】
上記検出方法に基づいた検出結果を、図９、図１０に示す。図９は、実際に第１の検出部２と第２の検出部３とのＡ／Ｂ相信号の位相差の差分をもとに検出された、移動体８の移動方向の傾斜と、オートコリメータによる傾斜の実測値についての実験データの一例である。図１０は、図９におけるＡ／Ｂ相信号の位相差の差分により検出された移動体８の移動方向の傾斜３２と、オートコリメータによる傾斜の実測値３１との相関図であり、両者に相関があることを示している。
【００５８】
次に、移動体８の移動方向の傾斜変形により発生する速度誤差の補正方法、即ち図１１における速度補正手段４８について説明する。まず、図１２において、本例に示す速度検出装置の速度検出原理に関して説明する。図中、第１の検出部２と第２の検出部３の距離（中心Ａ１、Ａ２間の距離）をＬとすると、区間速度検出法における区間長は点Ｄ１、Ｄ２間の距離となる。この区間長は、幾何学的な関係により、第１の検出部２及び第２の検出部３の実装距離（距離Ｌ）の半分である（１／２）・Ｌとなる。また、第１の検出部２が特定のマーク７を検出する第１の時刻をｔＣ、第２の検出部３が同一のマーク７を検出する第２の時刻をｔＤとすると、移動体８の移動速度νＬ／２は次の式（６）で表される。
【００５９】
【数６】
2012058054.tif 000008
【００６０】
次に、検出速度の誤差要因に関して、説明を加える。前述したように、式（６）による速度検出結果は、光源４を第１、第２の検出部２，３に対し、共通化しているが故に、光源４に対する光学的な条件が一致していない。このため、移動方向の傾斜変形により、検出誤差を生じてしまい、所望の速度検出精度を達成できない場合がある。これは、幾何光学的倍率の変動、光線（ビーム）振れ、変形に伴うフーリエイメージの周期ずれ、等々の複合的な作用により、第１、第２の検出部２、３からの出力信号が、スケール７の移動に対して位相ずれを起こしてしまうことによる。
【００６１】
これは、上記、幾何光学的倍率の変動、光線ビーム振れ、変形に伴うフーリエイメージの位相や周期ずれなどの要因により、速度検出区間Ｌ／２を変化させてしまう。この変化したフーリエイメージを等間隔のアレイ状で構成した検出部で空間フィルタ検出することにより、検出部より出力される信号の位相状態が結果的に変化してしまうことに拠るものである。
【００６２】
本発明は、上述した移動体の傾斜変形により発生する、同一マークを第１、第２の検出部２、３で検出した時刻差：ｔＤ−ｔＣから検出した速度の誤差を次のようにして補正している。移動体８の傾斜変形により発生する、第１、第２の検出部２、３においてそれぞれ検出したＡ／Ｂ相信号の位相差時刻（位相差時間情報）ｔＡ１、ｔＢ１、ｔＡ２、ｔＢ２の変化、を用いて補正することを特徴としている。
【００６３】
すなわち、速度補正手段４７では、第１の検出部２のＡ／Ｂ相信号位相差と、第２の検出部３のＡ／Ｂ相信号位相差との差分による移動体の傾斜変形の検出結果と、式（６）に示される速度νＬ／２の誤差成分の相関関係を予め取得する。そして移動体８の速度検出時に移動体８の傾斜変形の検出結果をもとに、その関係性から適宜速度検出結果の補正を行う。
【００６４】
これにより、移動体８に形状変化に伴う移動方向の傾斜変形が発生した場合においても、これに起因する速度検出誤差を補正し、より高精度な速度検出が可能となる。また、速度補正を行う対象の速度は、式（６）に示されるνＬ／２限定されず、第１の検出部２及び第２の検出部３のＡ／Ｂ相信号の位相差に相当するＰ／４を区間長とした、式（４）、式（５）のν１或いは、ν２に対して補正処理を実施しても良い。
【００６５】
以上説明したように、従来の、複数の検出部である第１の検出部２及び第２の検出部３に対して単一の光源４を用いる構成の区間速度の検出センサでは、複写機の中間転写ベルトにみられる巻き癖があると速度誤差が生じてくる。特に移動体８の移動方向の傾斜変形を伴う場合において、第１の検出部２及び、第２の検出部３が光源４に対して異なる配置構成となるため速度誤差を生じていた。
【００６６】
しかし、本発明によれば、移動体８の移動方向の傾斜変形に伴い、第１の検出部２と第２の検出部３で逆極性で発生する幾何光学的変動を利用することにより、定量的に傾斜変形を検出し、その傾斜変形に応じた速度補正を行うので高精度な速度検出が可能となる。
また、複写機などの中間転写ベルトに発生する巻き癖等に伴い発生する移動方向の傾斜変形を、定量的に検出する。これにより、中間転写ベルトを空回転させる巻き癖緩和モードなどの対処を実行したり、巻き癖等の影響を受ける他の構成要素へ、伝達させたりすることが可能である。
【００６７】
なお、本実施例において、反射型の速度検出装置の構成を例に挙げて説明したが、本実施例はこれに限定されるものではない。光源４と第１の検出部２及び第２の検出部３との間に移動体８を配置するように構成された透過型の速度検出装置についても本発明の範疇に含まれる。以上、本発明の実施例について具体的に説明した。ただし、本発明は上記実施例として記載された事項に限定されるものではなく、本発明の技術思想を逸脱しない範囲内で適宜変更が可能である。
【００６８】
以上のように本実施例によれば、移動体の移動方向に傾斜変形がある場合においても、その傾斜変形に対応して発生する速度誤差を補正し、より正確な速度情報を出力することができる速度検出装置が得られる。
【００６９】
また、本実施例における速度検出装置では、カラー複写機の中間転写ベルトにおける巻き癖等の移動方向の傾斜変形を定量的に検出することができる。従って、巻き癖の程度に応じて中間転写ベルトを空回転することで、巻き癖部位で発生する傾斜変形を軽減するなどの対処措置をとることができる。また、例えば光学的にトナー量を検知するセンサ等においても、巻き癖の影響により、検出精度が低下する可能性がある。これに対し、本実施例の速度検出装置は、このような巻き癖の影響を受ける可能性のあるシステム中の他のデバイスに対し、定量的な巻き癖の情報を伝達することができる。この結果、システム全体として巻き癖による画質の低下を抑制することが出来る。
【符号の説明】
【００７０】
１  速度検出装置      ２  第１の検出部      ３  第２の検出部      ４  光源
７  マーク      ８  移動体
３１  オートコリメータにより実測した移動体８の移動方向の傾斜
３２  本発明の速度検出装置により検出した移動体８の移動方向の傾斜
４１  第１の情報      ４２  第２の情報      ４７  傾斜変形検出手段
４８  速度補正手段
【図１】
2012058054.tif 000009
【図２】
2012058054.tif 000010
【図３】
2012058054.tif 000011
【図４】
2012058054.tif 000012
【図５】
2012058054.tif 000013
【図６】
2012058054.tif 000014
【図７】
2012058054.tif 000015
【図８】
2012058054.tif 000016
【図９】
2012058054.tif 000017
【図１０】
2012058054.tif 000018
【図１１】
2012058054.tif 000019
【図１２】
2012058054.tif 000020