【手続補正書】
【提出日】平成25年1月11日(2013.1.11)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
移動体の識別可能なマーク位置を第１の検出部において検出したタイミングを第１のタイミングとし、前記マーク位置を第２の検出部において検出したタイミングを第２のタイミングとするとき、前記第１のタイミング及び前記第２のタイミングに前記移動体の位置を検出し、該第１のタイミングと該第２のタイミングとの差から該移動体の速度を検出する速度検出装置であって、
発散光束で前記移動体を照明する１つの光源と、
前記光源で前記移動体を照明して得られた光から該移動体の前記マーク位置を検出する第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ずれた位置に設けられ、前記光源で前記移動体を照明して得られた光から前記移動体の前記マーク位置を検出する第２の検出部と、を有し、
前記第１の検出部または前記第２の検出部の主面に平行な平面上への前記光源の垂直投影位置は、該平面上への前記第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、前記移動体で反射した光から前記移動体の前記マーク位置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の検出部は、第１の信号処理部と共に第１のフォトセンサを構成し、
前記第２の検出部は、第２の信号処理部と共に第２のフォトセンサを構成し、
前記第１の信号処理部及び前記第２の信号処理部は、同一の基板上に設けられ、ワイヤボンディングにより前記基板上の配線と電気的に接続されており、
前記第１のフォトセンサ及び前記第２のフォトセンサは、前記平面上へ投影させたとき、互いに１８０度異なる向きに配置されてい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。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【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における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。区間速度検出方法は、移動体上の識別可能な特徴点を、二つ以上設けた検出部を通過する時間を計測することにより、移動体の速度を検出する方法である。特許文献１には、二つの検出部を高精度に形成する方法が開示されている。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００４】
しかしながら、区間速度検出方法にて移動体の速度を検出する場合、検出部間の距離（区間長）の中で平均化された周波数帯域の速度が検出される。このため、区間長相当のある一定の周波数帯域以下の速度変動成分しか検出することができない。従って、駆動ローラの偏心、駆動モータ減速ギア偏心に起因する速度変動成分等、比較的高い周波数帯域の速度を計測する場合には、区間長を短くする必要がある。
一方、２つの検出部（第１の検出部、第２の検出部）を、周知の半導体基板製造プロセス等を用いて同一基板上に高精度に配置することにより、区間長を短くすることができる。しかしながら、第１の検出部で検出される像は、第１の光源により移動体のマークを照射して反射生成される像と、第２の光源により移動体のマークを照射して反射生成される像との重ね合わせにより得られる。また、第２の検出部についても同様である。このため、複数の光源による像のクロストークが発生することにより検出信号が歪み、速度検出精度が低下する。
そこで本発明は、高帯域の速度を高精度に検出可能な速度検出装置を提供する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００５】
本発明の一側面としての速度検出装置は、移動体の識別可能なマーク位置を第１の検出部において検出したタイミングを第１のタイミングとし、前記マーク位置を第２の検出部において検出したタイミングを第２のタイミングとするとき、前記第１のタイミング及び前記第２のタイミングに前記移動体の位置を検出し、該第１のタイミングと該第２のタイミングとの差から該移動体の速度を検出する速度検出装置であって、発散光束で前記移動体を照明する１つの光源と、前記光源で前記移動体を照明して得られた光から該移動体の前記マーク位置を検出する第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ずれた位置に設けられ、前記光源で前記移動体を照明して得られた光から前記移動体の前記マーク位置を検出する第２の検出部と、を有し、前記第１の検出部または前記第２の検出部の主面に平行な平面上への前記光源の垂直投影位置は、該平面上への前記第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る。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
図１乃至図４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。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、第１の時刻及び第２の時刻に移動体８の位置（特定のマーク７）を検出し、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。
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で移動体８（特定のマーク７）を照明して得られた光から移動体８の位置（特定のマーク７の位置）を検出したタイミングを第１のタイミングとする。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で移動体８（特定のマーク７）を照明して得られた光から移動体８の同じマーク位置（特定のマーク７の位置）を検出したタイミングを第２のタイミングとする。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る。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
４は光源である。光源４として、好ましくは、点光源とみなすことのできる発散光束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。光源４は、第１の検出部２と第２の検出部３との間に配置され、好ましくは、第１の検出部２の中心と第２の検出部３の中心との間を結んだ線分の中点（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（フォトＩＣ）である。信号処理部５（第１の信号処理部）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。また、信号処理部６（第２の信号処理部）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は基板である。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、本実施例は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。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
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は互いに距離Ｌだけ離れて配置されている。光源４は、前述のように、第１の検出部２と第２の検出部３の中央に配置されていることが好ましい。ただし、これに限定されるものではなく、光源４のｚ軸方向の、第１の検出部２、第２の検出部３の主面に平行な平面上への垂直投影位置が、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。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。このため、ワイヤ１２による干渉を抑制するように、信号処理部５及び６は互いに１８０度の角を成すように配置されている。
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。このとき、光源４の基板１１上への垂直投影位置（ｚ方向投影位置）は、第１の検出部２、３の端点の基板１１上への垂直投影点Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔで形成される四角形が基板１１へ垂直投影された四角形の内部に存在するように設定される。このように、第１の検出部２または第２の検出部３の主面に平行な平面への光源４の垂直投影位置は、該平面上への第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。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
また、第１の検出部２及び第２の検出部３による検出原理に関しては、例えば以下の方法がある。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Ｏ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。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の間隔の設計値であるＰの２倍となるように設定する。このような構成により、信号のＳＮ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、これに限定されるものではない。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】
図４に示されるように、第１の検出部２と第２の検出部３の実装距離（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のタイミングをｔＣ、第２の検出部３が同一のマーク７を検出する第２のタイミングをｔＤとすると、移動体８の移動速度ｖは次の式（１）で表される。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２０】
また、本実施例では、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。このため、光源のクロストークの問題が発生せず、クロストークに起因する速度誤差は生じない。このように、本実施例では、光源のクロストークの問題が発生しないため、第１の検出部２と第２の検出部３とを半導体基板プロセスを用いて基板１１の上（同一基板上）に実装することができる。このため、第１の検出部２と第２の検出部３との間の距離（実装区間）を最小限かつ高精度に形成することができ、速度検出装置１の小型化が可能となる。このとき、図３に示されるように、光源４を中心として、第２のフォトセンサ（信号処理部６）を第１のフォトセンサ（信号処理部５）に対して１８０度回転させて基板１１上に実装することが好ましい。すなわち、第１のフォトセンサ及び第２のフォトセンサは、第１の検出部２または第２の検出部３の主面に平行な平面上（ｘｙ平面に平行な平面上）へ投影させたとき、互いに１８０度異なる向きに配置されることが好ましい。このように実装することで、実装区間の寸法を小さくしても、信号処理部５、６から引き出される互いのワイヤ１２の干渉を防ぐことができる。さらに、第１の検出部２及び第２の検出部３に対する光源の数を１つとすることで、光源１つ分のコスト及び消費電力を低減することができる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２４】
図５に示されるように、第１の検出部１０２と第２の検出部１０３は同一平面上に配置されている。一方、光源１０４は、第１の検出部１０２及び第２の検出部１０３と同一平面上には配置されておらず、ｚ軸方向に所定の距離だけ離れて配置されている。すなわち、光源１０４は、第１の検出部１０２の中心Ｍ１と第２の検出部１０３の中心Ｍ２を結ぶ線分の中点を含み、ｚ軸に平行な直線上に配置されている。ＧＬは光源１０４の発光点Ｏと移動体８との間の距離であり、ＧＰは第１の検出部１０２又は第２の検出部１０３と移動体８との間の距離である。また、第１の検出部１０２と第２の検出部１０３との間の距離をＬとし、区間速度検出を行う際の区間長（点Ｎ１、Ｎ２の間の距離）をＬ’とする。