JP6805745B2 - Movement amount detection device and image forming device - Google Patents
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Description
この開示は、移動体の移動量を検知する技術に関し、より特定的には、画像から移動体の移動量を検知する技術に関する。 This disclosure relates to a technique for detecting the amount of movement of a moving body, and more specifically to a technique for detecting the amount of movement of a moving body from an image.
従来、移動中の物体の速度を非接触で測定する装置が、様々な製品に用いられている。例えば、MFP(Multi-Functional Peripheral)等の画像形成装置の中には、搬送経路を撮像する撮像素子を含み、撮像素子によって撮像された画像から記録媒体の搬送速度を特定するものがある。例えば、特開2010−134190号公報(特許文献1)は、ある記録媒体について撮像された2以上の画像のそれぞれをフーリエ変換を用いて処理することにより、記録媒体の搬送速度を特定する技術を開示している。 Conventionally, devices for measuring the velocity of a moving object in a non-contact manner have been used in various products. For example, some image forming devices such as an MFP (Multi-Functional Peripheral) include an image pickup device that images a transport path, and specify the transport speed of a recording medium from an image captured by the image pickup device. For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2010-134190 (Patent Document 1) provides a technique for specifying the transport speed of a recording medium by processing each of two or more images captured on a certain recording medium using a Fourier transform. It is disclosed.
また、特開2011−093242号公報(特許文献2)、特開2011−095162号公報(特許文献3)、特開2011−213463号公報(特許文献4)および、特開2015−001407号公報(特許文献5)には、搬送中の記録媒体を異なるタイミングで2枚撮影し、2枚の撮像画像についてパターンマッチングを行なって搬送速度を特定する技術が開示されている。 Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-093242 (Patent Document 2), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-095162 (Patent Document 3), Japanese Patent Application Laid-Open No. 2011-21343 (Patent Document 4), and Japanese Patent Application Laid-Open No. 2015-001407 (Patent Document 4). Patent Document 5) discloses a technique in which two recording media being transported are photographed at different timings, and pattern matching is performed on the two captured images to specify the transport speed.
しかしながら、特許文献2〜5のようにパターンマッチングにより記録媒体の搬送速度を求める技術は、記録媒体の表面に似たようなパターンが多いことに起因して、移動先を誤検出しやすい。 However, the technique of obtaining the transport speed of the recording medium by pattern matching as in Patent Documents 2 to 5 tends to erroneously detect the moving destination because there are many patterns similar to the surface of the recording medium.
特許文献1に開示される技術は、上記のような移動体の移動先の誤検出を抑制し得るが、光学系の配置位置によっては、移動体の移動速度の誤差が大きくなり得る。したがって、移動体の移動量をより精度よく求めることができる技術が必要とされている。 The technique disclosed in Patent Document 1 can suppress the false detection of the moving destination of the moving body as described above, but the error of the moving speed of the moving body may be large depending on the arrangement position of the optical system. Therefore, there is a need for a technique that can more accurately determine the amount of movement of a moving body.
本開示は、上記のような問題を解決するためになされたものであって、ある局面における目的は、従来よりも精度よく移動体の移動速度を求めることができる移動量検知装置を提供することである。他の局面における目的は、従来よりも精度よく記録媒体の搬送速度を求めることができる画像形成装置を提供することである。 The present disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and an object in a certain aspect is to provide a movement amount detecting device capable of obtaining a movement speed of a moving body more accurately than before. Is. An object in another aspect is to provide an image forming apparatus capable of obtaining a transport speed of a recording medium more accurately than before.
ある実施形態に従う移動量検知装置は、移動体を搬送するための搬送経路と、光源と2次元センサーとを含み、光源から光を照射して搬送中の移動体による反射光を2次元センサーを用いて異なるタイミングで撮影し、第1画像および第2画像を含む少なくとも2枚の画像を生成するための撮影部と、移動体による反射光が2次元センサー上に形成するパターンの中心位置を検出するための検出部と、検出部が検出した中心位置に基づいて、第1画像および第2画像における画像解析範囲を設定するための設定部と、第1画像における画像解析範囲の画像と、第2画像における画像解析範囲の画像とに基づいて、第1および第2画像の撮影タイミング間における移動体の移動量を算出するための移動量算出部とを備える。 A movement amount detection device according to an embodiment includes a transport path for transporting a moving object, a light source, and a two-dimensional sensor, and irradiates light from the light source to detect the reflected light by the moving body during the transport. The imaging unit for generating at least two images including the first image and the second image and the center position of the pattern formed by the reflected light from the moving body on the two-dimensional sensor are detected by using the images at different timings. A detection unit for setting, a setting unit for setting an image analysis range in the first image and the second image based on the center position detected by the detection unit, an image of the image analysis range in the first image, and a first It is provided with a movement amount calculation unit for calculating the movement amount of the moving body between the shooting timings of the first and second images based on the image of the image analysis range in the two images.
好ましくは、移動量検知装置は、2次元センサーの検知結果を平滑化するためのノイズフィルタをさらに備える。 Preferably, the movement amount detecting device further includes a noise filter for smoothing the detection result of the two-dimensional sensor.
好ましくは、設定部は、検出部が検出した中心位置が画像解析範囲の中心となるように、画像解析範囲を設定するように構成される。 Preferably, the setting unit is configured to set the image analysis range so that the center position detected by the detection unit is the center of the image analysis range.
好ましくは、検出部は、2次元センサー上に形成されるパターンにおいて輝度が最も高い位置を中心位置として検出するように構成される。 Preferably, the detection unit is configured to detect the position having the highest brightness in the pattern formed on the two-dimensional sensor as the center position.
好ましくは、検出部は、2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、パターンの端部を検出し、所定方向における端部間の距離が最も長くなる2点の端部位置を検出し、2点の端部位置の中間を中心位置として検出するように構成される。 Preferably, the detection unit detects the end portion of the pattern based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, and detects the end positions of the two points where the distance between the ends in a predetermined direction is the longest. It is configured to detect the middle of the end position of the point as the center position.
好ましくは、検出部は、2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、パターンの外径線を検出し、外径線が形成する図形の重心位置を中心位置として検出するように構成される。 Preferably, the detection unit is configured to detect the outer diameter line of the pattern based on the luminance distribution output by the two-dimensional sensor, and to detect the position of the center of gravity of the figure formed by the outer diameter line as the center position.
好ましくは、撮影部は、第1の方向および第1の方向に直交する第2の方向に配列される複数の光電変換素子を含む。検出部は、2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、第1および第2の方向のいずれか1方向に従う輝度分布を算出し、1方向に従う輝度分布におけるピーク位置を、中心位置の1方向における位置として検出するように構成される。 Preferably, the photographing unit includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction. The detection unit calculates the brightness distribution that follows one of the first and second directions based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, and sets the peak position in the brightness distribution that follows one direction as one direction of the center position. It is configured to be detected as a position in.
好ましくは、撮影部は、第1の方向および第1の方向に直交する第2の方向に配列される複数の光電変換素子を含む。検出部は、2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、第1の方向に従う輝度分布を算出し、当該第1の方向に従う輝度分布におけるピーク位置を、中心位置の第1の方向における位置として検出し、2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、第2の方向に従う輝度分布を算出し、当該第2の方向に従う輝度分布におけるピーク位置を、中心位置の第2の方向における位置として検出するように構成される。 Preferably, the photographing unit includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction. The detection unit calculates the brightness distribution according to the first direction based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, and sets the peak position in the brightness distribution according to the first direction as the position of the center position in the first direction. Detects and calculates the brightness distribution according to the second direction based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, and detects the peak position in the brightness distribution according to the second direction as the position of the center position in the second direction. It is configured to do.
好ましくは、光源および2次元センサーの少なくとも一方の配置位置の変位量を検出する変位センサーをさらに備える。検出部は、変位センサーの出力に基づいて中心位置を検出するように構成される。 Preferably, it further includes a displacement sensor that detects the amount of displacement of at least one of the light source and the two-dimensional sensor. The detection unit is configured to detect the center position based on the output of the displacement sensor.
さらに好ましくは、検出部は、2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、第1および第2の方向のいずれか1方向に従う輝度分布を算出し、1方向に従う輝度分布を平滑化し、平滑化された輝度分布においてピークを検出しない場合に、2次元センサー上にパターンの中心位置が存在しないと判断するように構成される。 More preferably, the detection unit calculates the brightness distribution that follows one of the first and second directions based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, and smoothes and smoothes the brightness distribution that follows one direction. When a peak is not detected in the obtained luminance distribution, it is determined that the center position of the pattern does not exist on the two-dimensional sensor.
好ましくは、撮影部は、移動量検知装置に電源が供給されたことに応じて移動体を撮影し、基準画像を生成するように構成される。検出部は、基準画像におけるパターンの中心位置を検出するように構成される。設定部は、検出部が検出した基準画像におけるパターンの中心位置に基づいて、画像解析範囲を設定するように構成される。 Preferably, the photographing unit is configured to photograph the moving body and generate a reference image in response to the power being supplied to the movement amount detecting device. The detection unit is configured to detect the center position of the pattern in the reference image. The setting unit is configured to set the image analysis range based on the center position of the pattern in the reference image detected by the detection unit.
さらに好ましくは、検出部は、基準画像を撮影してから予め定められた時間を経過したことに応じて、撮影部が直近に撮影した新規画像におけるパターンの中心位置を検出するように構成される。設定部は、検出部が検出した新規画像におけるパターンの中心位置に基づいて、画像解析範囲を更新するように構成される。 More preferably, the detection unit is configured to detect the center position of the pattern in the most recently captured new image according to the elapse of a predetermined time after the reference image is captured. .. The setting unit is configured to update the image analysis range based on the center position of the pattern in the new image detected by the detection unit.
好ましくは、ユーザーの入力を受け付ける入力装置をさらに備える。設定部は、入力装置が受け付けたユーザーの入力に基づいて画像解析範囲を変更可能に構成される。 Preferably, it further includes an input device that accepts user input. The setting unit is configured so that the image analysis range can be changed based on the user's input received by the input device.
好ましくは、設定部は、検出部が検出した中心位置が、2次元センサーの中央に対応する位置から予め定められた距離以上離れているか否かを判断し、中心位置が中央に対応する位置から予め定められた距離以上離れていると判断した場合、検出部が検出した中心位置に基づいて画像解析範囲を設定し、中心位置が中央に対応する位置から予め定められた距離以上離れていないと判断した場合、中央に対応する位置に基づいて画像解析範囲を設定するように構成される。 Preferably, the setting unit determines whether or not the center position detected by the detection unit is separated from the position corresponding to the center of the two-dimensional sensor by a predetermined distance or more, and the center position is from the position corresponding to the center. If it is determined that the distance is more than a predetermined distance, the image analysis range is set based on the center position detected by the detection unit, and the center position must be more than a predetermined distance from the position corresponding to the center. If determined, the image analysis range is configured to be set based on the position corresponding to the center.
好ましくは、2次元センサーは、搬送経路の搬送方向および搬送方向に直交する直交方向に配列される複数の光電変換素子を含む。搬送方向に配列される光電変換素子の数は、直交方向に配列される光電変換素子の数よりも多い。 Preferably, the two-dimensional sensor includes a transport direction of the transport path and a plurality of photoelectric conversion elements arranged in orthogonal directions orthogonal to the transport direction. The number of photoelectric conversion elements arranged in the transport direction is larger than the number of photoelectric conversion elements arranged in the orthogonal direction.
他の局面に従うと、移動体は、記録媒体である。画像形成装置は、上記のいずれかに記載の移動量検知装置と、記録媒体に画像を形成するための画像形成部とを備える。 According to other aspects, the mobile is a recording medium. The image forming apparatus includes the movement amount detecting apparatus according to any one of the above, and an image forming unit for forming an image on a recording medium.
ある実施形態に従う移動量検知装置は、光学系の配置位置が経時的に変化した場合であっても、精度よく移動体の移動速度を求めることができる。 The movement amount detecting device according to a certain embodiment can accurately determine the moving speed of the moving body even when the arrangement position of the optical system changes with time.
開示された技術的特徴の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。 The above and other objectives, features, aspects and advantages of the disclosed technical features will become apparent from the following detailed description of the invention as understood in connection with the accompanying drawings.
以下、この技術的思想の実施形態について図面を参照しながら詳細に説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。なお、以下で説明される各実施形態および各構成は、適宜選択的に組み合わされてもよい。 Hereinafter, embodiments of this technical idea will be described in detail with reference to the drawings. In the following description, the same parts are designated by the same reference numerals. Their names and functions are the same. Therefore, the detailed description of them will not be repeated. In addition, each embodiment and each configuration described below may be selectively combined as appropriate.
(技術思想)
図1は、実施形態に従う移動体の搬送速度を算出する方法を概略的に示す概念図である。図1を参照して、ある実施形態に従う画像形成装置100は、搬送経路R1と、撮影部70と、FPGA(Field-Programmable Gate Array)86とを有する。記録媒体であるシートSが、搬送経路R1上を搬送されている。換言すれば、シートSは移動体である。
(Technical thought)
FIG. 1 is a conceptual diagram schematically showing a method of calculating a transport speed of a moving body according to an embodiment. The image forming apparatus 100 according to an embodiment with reference to FIG. 1 includes a transport path R1, a photographing unit 70, and an FPGA (Field-Programmable Gate Array) 86. The sheet S, which is a recording medium, is transported on the transport path R1. In other words, the sheet S is a moving body.
撮影部70は、光源81と、2次元センサー84とを含む。光源81は、搬送経路R1に向けて光を照射する。2次元センサー84は、シートSの搬送方向(以下、「横方向」とも称する)およびこの搬送方向に直交する直交方向(以下、「縦方向」とも称する)に配列される複数の光電変換素子を有する。2次元センサー84は、搬送中のシートSによる反射光を光電変換素子によって検知する。換言すれば、2次元センサー84は、搬送中のシートSを撮影して、画像を生成する。2次元センサー84は、生成した画像をFPGA86に送信する。 The photographing unit 70 includes a light source 81 and a two-dimensional sensor 84. The light source 81 irradiates light toward the transport path R1. The two-dimensional sensor 84 comprises a plurality of photoelectric conversion elements arranged in the transport direction of the sheet S (hereinafter, also referred to as “horizontal direction”) and in the orthogonal direction (hereinafter, also referred to as “vertical direction”) orthogonal to the transport direction. Have. The two-dimensional sensor 84 detects the reflected light from the sheet S being conveyed by the photoelectric conversion element. In other words, the two-dimensional sensor 84 takes a picture of the sheet S being conveyed and generates an image. The two-dimensional sensor 84 transmits the generated image to the FPGA 86.
ある局面において、撮影部70は、異なるタイミングで撮影した第1画像と第2画像とをFPGA86に出力する。FPGA86に含まれる移動量算出部90は、第1画像および第2画像とに基づいて、第1および第2画像の撮影タイミング間におけるシートSの移動量を算出する。 In a certain aspect, the photographing unit 70 outputs the first image and the second image taken at different timings to the FPGA 86. The movement amount calculation unit 90 included in the FPGA 86 calculates the movement amount of the sheet S between the shooting timings of the first and second images based on the first image and the second image.
より具体的には、移動量算出部90は、第1画像および第2画像から解析範囲の画像を切り取り、切り取った2枚の画像に基づいてシートSの移動量を算出する。その理由は、第1画像と第2画像とをそのまま用いて移動量を算出する場合、処理量が多く、移動量算出までに要する時間が長くなってしまうためである。 More specifically, the movement amount calculation unit 90 cuts out an image in the analysis range from the first image and the second image, and calculates the movement amount of the sheet S based on the two cut-out images. The reason is that when the movement amount is calculated by using the first image and the second image as they are, the processing amount is large and the time required for calculating the movement amount becomes long.
画像形成装置100の製造段階において、光源81が照射する光の光軸が2次元センサー84の中央を貫くように、光源81と2次元センサー84との位置関係が設定される。この状態において光源81は、光路110に従い光を照射する。2次元センサー84は、シートSによる反射光が形成するパターン110−Aを検出する。パターン110−Aの中心位置110−Cが2次元センサー84の中央となる。移動量算出部90は、2次元センサー84の中央を中心位置とする範囲110−Lを解析範囲として利用する。すなわち、移動量算出部90は、パターン110−Aのうち、範囲110−Lに対応する画像を用いて移動量を算出する。その理由は、解析範囲は、シートSの反射光が形成するパターン(スペックルパターン)の中央であるほど、移動量の誤差が小さくなるためである。 In the manufacturing stage of the image forming apparatus 100, the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 is set so that the optical axis of the light emitted by the light source 81 penetrates the center of the two-dimensional sensor 84. In this state, the light source 81 irradiates light according to the optical path 110. The two-dimensional sensor 84 detects the pattern 110-A formed by the light reflected by the sheet S. The center position 110-C of the pattern 110-A is the center of the two-dimensional sensor 84. The movement amount calculation unit 90 uses the range 110-L centered on the center of the two-dimensional sensor 84 as the analysis range. That is, the movement amount calculation unit 90 calculates the movement amount using the image corresponding to the range 110-L in the pattern 110-A. The reason is that the analysis range is closer to the center of the pattern (speckle pattern) formed by the reflected light of the sheet S, the smaller the error in the amount of movement is.
しかしながら、光源81と2次元センサー84との位置関係は、画像形成装置100の耐久とともに変化し得る。例えば、光源81や2次元センサー84を固定する板金が熱膨張などにより変化するためである。 However, the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 may change with the durability of the image forming apparatus 100. For example, the sheet metal for fixing the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 changes due to thermal expansion or the like.
ある局面において、光源81が予め設定された位置から傾いたとする。この状態において、光源81は、光路120に従い光を照射する。2次元センサー84は、シートSによる反射光が形成するパターン120−Aを検出する。パターン120−Aの中心位置120−Cは2次元センサー84の中央から横方向にずれている。この状態で、移動量算出部90がパターン120−Aのうち、範囲110−Lに対応する画像を用いて移動量を算出した場合、移動量の誤差が大きくなる。ある実施形態に従う画像形成装置100は、このような課題を解決し得る。 In a certain situation, it is assumed that the light source 81 is tilted from a preset position. In this state, the light source 81 irradiates light according to the optical path 120. The two-dimensional sensor 84 detects the pattern 120-A formed by the light reflected by the sheet S. The center position 120-C of the pattern 120-A is laterally deviated from the center of the two-dimensional sensor 84. In this state, when the movement amount calculation unit 90 calculates the movement amount using the image corresponding to the range 110-L in the pattern 120-A, the error of the movement amount becomes large. An image forming apparatus 100 according to an embodiment can solve such a problem.
画像形成装置100のFPGA86は、検出部88と、設定部89とをさらに含む。検出部88は、シートSによる反射光が2次元センサー84上に形成するパターンの中心位置を検出する。例えば、2次元センサー84上にパターン120−Aが形成されたことに応じて、検出部88は、パターン120−Aの中心位置120−Cを検出する。設定部89は、検出部が検出した中心位置に基づいて、移動量算出部90が画像解析を行なう解析範囲を設定する。例えば、設定部89は、中心位置120−Cが中央となる範囲120−Lを解析範囲として設定する。 The FPGA 86 of the image forming apparatus 100 further includes a detection unit 88 and a setting unit 89. The detection unit 88 detects the center position of the pattern formed on the two-dimensional sensor 84 by the light reflected by the sheet S. For example, in response to the pattern 120-A being formed on the two-dimensional sensor 84, the detection unit 88 detects the center position 120-C of the pattern 120-A. The setting unit 89 sets an analysis range in which the movement amount calculation unit 90 performs image analysis based on the center position detected by the detection unit. For example, the setting unit 89 sets the range 120-L in which the center position 120-C is the center as the analysis range.
移動量算出部90は、第1画像における解析範囲の画像と、第2画像における解析範囲の画像とに基づいて、第1および第2画像の撮影タイミング間におけるシートSの移動量を算出する。FPGA86は、移動量算出部90が算出した移動量に基づきシートSの移動速度(搬送速度)を後述する制御部6に出力する。制御部6は、この搬送速度に基づき、画像形成装置の各種制御を実行する。 The movement amount calculation unit 90 calculates the movement amount of the sheet S between the shooting timings of the first and second images based on the image of the analysis range in the first image and the image of the analysis range in the second image. The FPGA 86 outputs the moving speed (conveying speed) of the sheet S to the control unit 6 described later based on the moving amount calculated by the moving amount calculation unit 90. The control unit 6 executes various controls of the image forming apparatus based on the transfer speed.
上記によれば、ある実施形態に従う画像形成装置100は、光源81と2次元センサー84との位置関係が変化した場合であっても、精度よくシートSの搬送速度を検出することができる。以下に、このような制御を実現し得る画像形成装置100の具体的な構成および制御について説明する。 According to the above, the image forming apparatus 100 according to a certain embodiment can accurately detect the transport speed of the sheet S even when the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 changes. The specific configuration and control of the image forming apparatus 100 capable of realizing such control will be described below.
(画像形成装置100の構成)
図2は、ある実施形態に従う画像形成装置100の構成例を説明する図である。図2には、カラープリンターとしての画像形成装置100が示されている。以下では、カラープリンターとしての画像形成装置100について説明するが、画像形成装置100は、カラープリンターに限定されない。例えば、画像形成装置100は、モノクロプリンターであってもよいし、モノクロプリンター、カラープリンターおよびFAXの複合機(MFP:Multi-Functional Peripheral)であってもよい。
(Structure of image forming apparatus 100)
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of an image forming apparatus 100 according to a certain embodiment. FIG. 2 shows an image forming apparatus 100 as a color printer. Hereinafter, the image forming apparatus 100 as a color printer will be described, but the image forming apparatus 100 is not limited to the color printer. For example, the image forming apparatus 100 may be a monochrome printer, or may be a monochrome printer, a color printer, and a multi-function peripheral (MFP).
図2に示されるように、画像形成装置100は、画像形成部1と、中間転写部2と、シート供給部3と、定着装置4と、シート巻取り部5と、制御部6などを備える。画像形成装置100は、ネットワーク(例えば、LAN:Local Area Network)に接続されており、外部の端末装置(不図示)からの印刷ジョブの実行指示を受け付けると、その指示に基づいてイエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)色からなるカラーの画像形成を実行する。 As shown in FIG. 2, the image forming apparatus 100 includes an image forming unit 1, an intermediate transfer unit 2, a sheet supply unit 3, a fixing device 4, a sheet winding unit 5, a control unit 6, and the like. .. The image forming apparatus 100 is connected to a network (for example, LAN: Local Area Network), and when it receives an instruction to execute a print job from an external terminal apparatus (not shown), it is yellow (Y) based on the instruction. , Magenta (M), cyan (C) and black (K) to perform color image formation.
画像形成部1は、Y〜K色のそれぞれに対応する作像ユニット10Y〜10Kを備えている。作像ユニット10Yは、一定速度で回転する感光体ドラム11Yの表面を帯電させ、帯電された感光体ドラム11Y上に、露光部の露光走査により静電潜像が形成されると、その静電潜像をY色のトナーで現像して、現像後のY色トナー像を中間転写ベルト21に静電的に一次転写する。 The image forming unit 1 includes image forming units 10Y to 10K corresponding to each of the Y to K colors. The image forming unit 10Y charges the surface of the photoconductor drum 11Y rotating at a constant speed, and when an electrostatic latent image is formed on the charged photoconductor drum 11Y by exposure scanning of an exposed portion, the electrostatic latent image is formed. The latent image is developed with Y-color toner, and the developed Y-color toner image is electrostatically first-transferred to the intermediate transfer belt 21.
他の作像ユニット10M、10C、10Kも、作像ユニット10Yと同様の帯電、露光、現像、一次転写の各工程を実行し、感光体ドラム11M上のM色トナー像、感光体ドラム11C上のC色トナー像、感光体ドラム11K上のK色トナー像を中間転写ベルト21に一次転写する。図2では、1ページの原稿画像を表わすY〜K色のトナー像が中間転写ベルト21上で多重転写されるようにY〜K色のトナー像の形成タイミングが予め決められる。複数ページの原稿が存する場合は、原稿の1ページごとに、1ページ分の原稿画像に相当するトナー像が中間転写ベルト21上においてベルト周回方向に一定間隔をあけて順次、形成される。 The other image forming units 10M, 10C, and 10K also perform the same charging, exposure, development, and primary transfer steps as the image forming unit 10Y, and perform the M color toner image on the photoconductor drum 11M and the photoconductor drum 11C. The C-color toner image and the K-color toner image on the photoconductor drum 11K are primarily transferred to the intermediate transfer belt 21. In FIG. 2, the formation timing of the Y to K color toner images is predetermined so that the Y to K color toner images representing the original image on one page are multiple-transferred on the intermediate transfer belt 21. When there are a plurality of pages of the original, toner images corresponding to one page of the original image are sequentially formed on the intermediate transfer belt 21 at regular intervals in the belt circumferential direction for each page of the original.
中間転写部2は、中間転写ベルト21と、中間転写ベルト21を張架する駆動ローラー22と従動ローラー23、24、25と、2次転写ローラー26などを備える。 The intermediate transfer unit 2 includes an intermediate transfer belt 21, a drive roller 22 for tensioning the intermediate transfer belt 21, driven rollers 23, 24, 25, a secondary transfer roller 26, and the like.
駆動ローラー22は、ベルトモーター71の回転駆動力により回転して、中間転写ベルト21を同図の矢印で示す方向に周回走行させる。ベルトモーター71は、例えば、DC(Direct Current)ブラシレスモーターからなる。従動ローラー23、24、25は、中間転写ベルト21の周回走行に伴って従動回転する。 The drive roller 22 is rotated by the rotational driving force of the belt motor 71 to orbit the intermediate transfer belt 21 in the direction indicated by the arrow in the figure. The belt motor 71 includes, for example, a DC (Direct Current) brushless motor. The driven rollers 23, 24, and 25 rotate driven as the intermediate transfer belt 21 orbits.
中間転写ベルト21の周回中に作像ユニット10Y〜10KによるY〜K色のトナー像が中間転写ベルト21の周面に多重転写される。 During the rotation of the intermediate transfer belt 21, the Y to K color toner images by the image forming units 10Y to 10K are multiplex transferred to the peripheral surface of the intermediate transfer belt 21.
中間転写ベルト21上に多重転写されたY〜K色のトナー像は、中間転写ベルト21の周回走行により、中間転写ベルト21を挟んで駆動ローラー22と対向配置される2次転写ローラー26に向けて搬送される。 The Y to K color toner images multiple-transferred on the intermediate transfer belt 21 are directed to the secondary transfer roller 26 which is arranged to face the drive roller 22 with the intermediate transfer belt 21 sandwiched by the orbital running of the intermediate transfer belt 21. Will be transported.
2次転写ローラー26は、中間転写ベルト21の二次転写位置261で中間転写ベルト21の周面に接しており、中間転写ベルト21の周回走行に伴って従動回転する。 The secondary transfer roller 26 is in contact with the peripheral surface of the intermediate transfer belt 21 at the secondary transfer position 261 of the intermediate transfer belt 21, and is driven to rotate as the intermediate transfer belt 21 orbits.
シート供給部3は、回転軸31に巻き付けられたロール紙33から長尺状のシートSを供給ローラー32を介して給紙調整部34に送る。給紙調整部34は、供給ローラー32からのシートSを画像形成装置100の本体9の搬送ローラー35に向けて搬送するが、シート供給部3におけるロール紙33から送り出されるシートSの搬送速度と、本体9におけるシートSの搬送速度との速度差を吸収するために、長尺状のシートSを弛ませて保持し、本体9へのシートSの給紙を調整する。なお、シートSは、普通紙だけでなく、例えばラベル紙などが用いられる場合もある。 The sheet supply unit 3 sends a long sheet S from the roll paper 33 wound around the rotating shaft 31 to the paper feed adjusting unit 34 via the supply roller 32. The paper feed adjusting unit 34 conveys the sheet S from the supply roller 32 toward the transfer roller 35 of the main body 9 of the image forming apparatus 100, and the transfer speed of the sheet S sent out from the roll paper 33 in the sheet supply unit 3 In order to absorb the speed difference between the sheet S and the transport speed of the sheet S in the main body 9, the long sheet S is loosened and held, and the paper feeding of the sheet S to the main body 9 is adjusted. As the sheet S, not only plain paper but also label paper or the like may be used.
搬送ローラー35に供給されたシートSは、2次転写位置261、定着装置4、排出ローラー46、シート巻取り部5の排紙調整部53、搬送ローラー52を介して巻取りローラー51により巻取られる。排紙調整部53は、本体9におけるシートSの搬送速度と、シート巻取り部5の巻取りローラー51によるシートSの搬送速度との速度差を吸収するために、長尺状のシートSを弛ませて保持し、本体9からのシートSの排紙を調整する。 The sheet S supplied to the transfer roller 35 is wound by the take-up roller 51 via the secondary transfer position 261, the fixing device 4, the discharge roller 46, the paper discharge adjustment unit 53 of the sheet winding unit 5, and the transfer roller 52. Be done. In order to absorb the speed difference between the transfer speed of the sheet S in the main body 9 and the transfer speed of the sheet S by the take-up roller 51 of the sheet take-up unit 5, the paper discharge adjusting unit 53 uses a long sheet S. Loosen and hold, and adjust the output of the sheet S from the main body 9.
シートSの巻取り中に、2次転写位置261を通過するシートSの表側(すなわち、中間転写ベルト21に接する側)の面に、中間転写ベルト21上で多重転写されたY〜K色のトナー像が2次転写ローラー26により静電的に一括して2次転写される。中間転写ベルト21上に複数ページのトナー像がベルト周回方向に一定間隔をあけて形成されている場合、長尺状のシートSが2次転写位置261を通過する間に、各ページのトナー像が一つずつ順番にシートS上に2次転写されていく。シートS上に2次転写された各ページのトナー像は、巻取られるシートSとともに定着装置4に搬送される。 During the winding of the sheet S, the Y to K colors that are multiple-transferred on the intermediate transfer belt 21 on the front side (that is, the side in contact with the intermediate transfer belt 21) of the sheet S that passes through the secondary transfer position 261. The toner image is electrostatically collectively secondarily transferred by the secondary transfer roller 26. When a plurality of pages of toner images are formed on the intermediate transfer belt 21 at regular intervals in the belt circumferential direction, the toner images of each page are formed while the elongated sheet S passes through the secondary transfer position 261. Are secondarily transferred onto the sheet S one by one. The toner image of each page secondarily transferred onto the sheet S is conveyed to the fixing device 4 together with the sheet S to be wound.
定着装置4は、ヒーター43が内挿されている筒状の加熱ローラー40と、筒状の定着ローラー41と、定着ローラー41とのニップ部45において定着ローラー41に所定の圧力で圧接されている加圧ローラー42とを備える。定着装置4は、ヒーター43を所定温度に加熱することで加熱ローラー40を熱する。加熱ローラー40が回転することにより熱が定着ローラー41と加圧ローラー42とのニップ部45に伝えられる。定着装置4は、ニップ部45の温度をトナーの定着に必要な温度(たとえば、150℃)に維持する。 The fixing device 4 is pressed against the fixing roller 41 at a predetermined pressure at the nip portion 45 of the tubular heating roller 40 in which the heater 43 is inserted, the tubular fixing roller 41, and the fixing roller 41. It is provided with a pressure roller 42. The fixing device 4 heats the heating roller 40 by heating the heater 43 to a predetermined temperature. As the heating roller 40 rotates, heat is transferred to the nip portion 45 between the fixing roller 41 and the pressure roller 42. The fixing device 4 maintains the temperature of the nip portion 45 at a temperature required for fixing the toner (for example, 150 ° C.).
定着ローラー41は、DCブラシレスモーターからなる定着モーター72により図2の矢印方向に駆動され、回転軸47を中心に回転する。なお、定着ローラー41ではなく、加熱ローラー40が回転駆動されてもよい。加圧ローラー42は、定着ローラー41に従動回転する。定着ローラー41および加圧ローラー42は、シートSを挟持搬送しつつ、シートS上への2次転写後のトナー像がニップ部45を通過する際に、加熱および加圧することによりそのトナー像をシートSの表側に熱定着させる。 The fixing roller 41 is driven in the direction of the arrow in FIG. 2 by a fixing motor 72 composed of a DC brushless motor, and rotates about a rotation shaft 47. The heating roller 40 may be rotationally driven instead of the fixing roller 41. The pressure roller 42 is driven to rotate by the fixing roller 41. The fixing roller 41 and the pressurizing roller 42 heat and pressurize the toner image after the secondary transfer onto the sheet S when the toner image passes through the nip portion 45 while sandwiching and transporting the sheet S. Heat-fixed on the front side of the sheet S.
巻取り中のシートSは、定着ローラー41と2次転写ローラー26とに跨って搬送される。この搬送中に、シートSのうち、定着ローラー41と2次転写ローラー26との間に存するシート部分Sdに弛みが生じると、ニップ部45でシートSに皺が生じることがある。 The sheet S being wound is conveyed across the fixing roller 41 and the secondary transfer roller 26. If the sheet portion Sd existing between the fixing roller 41 and the secondary transfer roller 26 of the sheet S is loosened during this transfer, the sheet S may be wrinkled at the nip portion 45.
そこで、シートSの皺の発生を防止するため、シート部分Sdにシート搬送方向にある程度の張力が作用するようにしている。この張力は、例えば、2次転写ローラー26の回転速度に対して、定着ローラー41の回転速度を一定値だけ速く駆動させることにより生じる。 Therefore, in order to prevent the occurrence of wrinkles on the sheet S, a certain amount of tension acts on the sheet portion Sd in the sheet transport direction. This tension is generated, for example, by driving the rotation speed of the fixing roller 41 by a constant value with respect to the rotation speed of the secondary transfer roller 26.
シートSの搬送速度は、センサーユニット44によって検知される。センサーユニット44は、ニップ部45よりもシート搬送方向上流側かつシートSの搬送経路R1における位置Pよりも下側であり、ニップ部45の近傍の位置に配されている。センサーユニット44は、定着ローラー41と加圧ローラー42とにより挟持搬送されるシートSの裏側(すなわち、トナー像が転写されない側)の面の搬送速度を測定する。センサーユニット44は、シートSの搬送中に一定間隔(たとえば、数ミリ秒など)ごとに、シート表面の搬送速度を測定し、その測定結果を制御部6に送る。 The transport speed of the sheet S is detected by the sensor unit 44. The sensor unit 44 is located upstream of the nip portion 45 in the sheet transport direction and below the position P of the seat S in the transport path R1 and is located near the nip portion 45. The sensor unit 44 measures the transport speed of the surface on the back side (that is, the side on which the toner image is not transferred) of the sheet S that is sandwiched and transported by the fixing roller 41 and the pressure roller 42. The sensor unit 44 measures the transfer speed of the sheet surface at regular intervals (for example, several milliseconds) during the transfer of the sheet S, and sends the measurement result to the control unit 6.
(センサーユニット44の構成)
図3は、センサーユニット44の構成例について説明する図である。図3に示される例において、シートSが定着装置4に搬送されている。
(Configuration of sensor unit 44)
FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration example of the sensor unit 44. In the example shown in FIG. 3, the sheet S is conveyed to the fixing device 4.
センサーユニット44は、撮影部70と、ADC(Analog-to-Digital Converter)85と、FPGA86と、ROM92とを備える。センサーユニット44は、シートSによる反射光が2次元センサー84上に形成するスペックルパターンを利用して、ある期間における搬送中のシートSの移動量を算出するための移動量検知装置として機能する。換言すれば、センサーユニット44は、シートSの搬送速度を測定する非接触式のセンサーである。 The sensor unit 44 includes a photographing unit 70, an ADC (Analog-to-Digital Converter) 85, an FPGA 86, and a ROM 92. The sensor unit 44 functions as a movement amount detection device for calculating the movement amount of the sheet S during transportation in a certain period by utilizing the speckle pattern formed on the two-dimensional sensor 84 by the reflected light from the sheet S. .. In other words, the sensor unit 44 is a non-contact type sensor that measures the transport speed of the sheet S.
撮影部70は、レーザー装置を含む光源81と、コリメータレンズであるレンズ82およびレンズ83と、2次元センサー84とを含む。 The photographing unit 70 includes a light source 81 including a laser device, a lens 82 and a lens 83 which are collimator lenses, and a two-dimensional sensor 84.
2次元センサー84は、横方向および縦方向に配列される複数の光電変換素子を有する。ある実施形態において、横方向に配列される光電変換素子の数は、縦方向に配列される光電変換素子の数よりも多い、これにより、移動量算出部90は、より精度よくシートSの移動量を算出し得る。 The two-dimensional sensor 84 has a plurality of photoelectric conversion elements arranged in the horizontal direction and the vertical direction. In one embodiment, the number of photoelectric conversion elements arranged in the horizontal direction is larger than the number of photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction, whereby the movement amount calculation unit 90 moves the sheet S more accurately. The amount can be calculated.
画像形成装置100の製造段階において、光源81は、搬送経路R1上における所定の照射位置Spに向けてレーザー光を発するように設定される。光源81から発せられたレーザー光は、レンズ82を通って、搬送中のシートSの面Saに照射される。 In the manufacturing stage of the image forming apparatus 100, the light source 81 is set to emit laser light toward a predetermined irradiation position Sp on the transport path R1. The laser beam emitted from the light source 81 passes through the lens 82 and irradiates the surface Sa of the sheet S being conveyed.
シートSの面Saに入射するレーザー光とシートSの面Saとのなす角度θ2は、図3では45°になっている。なお、角度θ2は、45°に限られず、例えば20°〜45°の範囲内のいずれかの角度としても良い。 The angle θ2 formed by the laser beam incident on the surface Sa of the sheet S and the surface Sa of the sheet S is 45 ° in FIG. The angle θ2 is not limited to 45 °, and may be any angle in the range of, for example, 20 ° to 45 °.
シートSの面Saは、微視的に見れば微小な凹凸を有する粗面といえ、この粗面にレーザー光(コヒーレント光)が照射されると、スペックルと呼ばれる粒状の模様が生じる。スペックルは、その粗面の各場所からのレーザー光の乱反射による散乱光の重ね合わせにより位相の異なる光が重なり合うために生じるものである。 The surface Sa of the sheet S can be said to be a rough surface having minute irregularities when viewed microscopically, and when the rough surface is irradiated with laser light (coherent light), a granular pattern called speckle is generated. The speckle is generated because light having a different phase overlaps due to the superposition of scattered light due to diffused reflection of laser light from each place on the rough surface.
スペックルが生じたレーザー光のうち、シートSの面Saに対して角度θ1(たとえば、90°)で反射した反射光は、照射位置Spの直下に設けられているレンズ83を通って、受光部としての2次元センサー84の検知面に集光される。これにより、2次元センサー84の検知面において、その真上に位置するシートSの面Saに生じたスペックルパターンを検知することができる。 Of the laser light generated by the speckle, the reflected light reflected at an angle θ1 (for example, 90 °) with respect to the surface Sa of the sheet S is received through the lens 83 provided directly below the irradiation position Sp. The light is focused on the detection surface of the two-dimensional sensor 84 as a unit. As a result, on the detection surface of the two-dimensional sensor 84, the speckle pattern generated on the surface Sa of the sheet S located directly above the detection surface can be detected.
スペックルは、シートSが移動しなければ変化しないが、シートSが移動すると変化する。シートSの搬送により、レーザー光の照射位置Spを通過する粗面の凹凸の部分が各時点で変わり、レーザーの乱反射光の重ね合わせの状態もその各時点で変化するからである。 The speckle does not change unless the seat S moves, but changes when the seat S moves. This is because the uneven portion of the rough surface passing through the laser beam irradiation position Sp changes at each time point due to the transfer of the sheet S, and the state of superimposition of the diffusely reflected light of the laser also changes at each time point.
スペックルの変化速度は、シートSの搬送速度に依存し、スペックルの変化により、2次元センサー84の検知面におけるレーザー光の受光量も変化する。したがって、2次元センサー84の検知面におけるレーザー光の受光量の時間変化を検知することにより、シートSの表面の移動速度を測定することができる。よって、レーザー光のシートSへの照射位置Spは、シート表面の移動速度の測定位置といえる。 The rate of change of the speckle depends on the transport speed of the sheet S, and the amount of laser light received on the detection surface of the two-dimensional sensor 84 also changes due to the change of the speckle. Therefore, the moving speed of the surface of the sheet S can be measured by detecting the time change of the amount of received laser light on the detection surface of the two-dimensional sensor 84. Therefore, it can be said that the irradiation position Sp of the laser light on the sheet S is the measurement position of the moving speed of the sheet surface.
2次元センサー84は、その検知面に集光されたレーザー光の受光量に応じたアナログの電圧信号を一定周期、例えば数ミリ秒ごとにADC(Analog to Digital Converter)85に出力する。 The two-dimensional sensor 84 outputs an analog voltage signal corresponding to the amount of received laser light focused on the detection surface to the ADC (Analog to Digital Converter) 85 at regular intervals, for example, every few milliseconds.
ADC85は、2次元センサー84からのアナログの電圧信号を一定周期で受信するごとにデジタル信号に変換して、変換後のデジタル信号をFPGA86に出力する。 The ADC 85 converts the analog voltage signal from the two-dimensional sensor 84 into a digital signal every time it is received at a fixed cycle, and outputs the converted digital signal to the FPGA 86.
FPGA86は、ノイズフィルタ87と、検出部88と、設定部89と、移動量算出部90とを含む。 The FPGA 86 includes a noise filter 87, a detection unit 88, a setting unit 89, and a movement amount calculation unit 90.
ノイズフィルタ87は、例えば、高感度ノイズを低減するための平滑化フィルタ,メディアンフィルタを含む。 The noise filter 87 includes, for example, a smoothing filter and a median filter for reducing high-sensitivity noise.
検出部88は、ノイズフィルタ87により処理された画像を受け付ける。検出部88は、この画像の中からシートSによる反射光が形成するスペックルパターンの中心位置を検出する。この処理の詳細は、図12〜図16を用いて後述される。 The detection unit 88 receives the image processed by the noise filter 87. The detection unit 88 detects the center position of the speckle pattern formed by the reflected light from the sheet S from this image. Details of this process will be described later with reference to FIGS. 12 to 16.
設定部89は、検出部88が検出した中心位置が中央となるように解析範囲を算出する。設定部89は、ROM92に算出した解析範囲94を格納する。 The setting unit 89 calculates the analysis range so that the center position detected by the detection unit 88 is in the center. The setting unit 89 stores the calculated analysis range 94 in the ROM 92.
移動量算出部90は、ROM92に格納される解析範囲94に従い、異なるタイミングで撮影された2枚の画像それぞれから解析画像を切り出す。移動量算出部90は、2枚の解析画像に基づいて、当該2枚の画像の撮影タイミング間におけるシートSの移動量を算出する。移動量算出部90は、2枚の画像の撮影タイミング間隔と、算出した移動量とに基づいて、シートSの搬送速度を算出する。移動量算出部90は、算出したシートSの搬送速度を制御部6に出力する。制御部6は、例えば、CPU(Central Processing Unit)によって構成され得る。 The movement amount calculation unit 90 cuts out an analysis image from each of the two images taken at different timings according to the analysis range 94 stored in the ROM 92. The movement amount calculation unit 90 calculates the movement amount of the sheet S between the shooting timings of the two images based on the two analysis images. The movement amount calculation unit 90 calculates the transport speed of the sheet S based on the shooting timing interval of the two images and the calculated movement amount. The movement amount calculation unit 90 outputs the calculated transfer speed of the sheet S to the control unit 6. The control unit 6 may be configured by, for example, a CPU (Central Processing Unit).
制御部6は、搬送されているシートSの搬送速度をセンサーユニット44から取得する。制御部6は、シートSの搬送速度に基づいて、定着ローラー41を駆動する定着モーター72の回転速度を制御し、シートSの搬送速度を予め定められた目標速度にする。これにより、制御部6は、例えば、ニップ部45でシートSに皺が生じることを抑制し得る。 The control unit 6 acquires the transport speed of the sheet S being transported from the sensor unit 44. The control unit 6 controls the rotation speed of the fixing motor 72 that drives the fixing roller 41 based on the conveying speed of the sheet S, and sets the conveying speed of the sheet S to a predetermined target speed. As a result, the control unit 6 can prevent the sheet S from being wrinkled at the nip unit 45, for example.
なお、制御部6は、センサーユニット44から取得したシートSの搬送速度に基づき、駆動ローラー22を駆動する2次転写モーター73の回転速度をさらに制御してもよい。このとき、制御部6は、定着モーター72の回転速度が2次転写モーター73の回転速度よりも速くなるように、2次転写モーター73を制御する。これにより、シートSは、定着装置4に引っ張られ、ニップ部45でシートSに皺が生じることを防止し得る。 The control unit 6 may further control the rotation speed of the secondary transfer motor 73 that drives the drive roller 22 based on the transfer speed of the sheet S acquired from the sensor unit 44. At this time, the control unit 6 controls the secondary transfer motor 73 so that the rotation speed of the fixing motor 72 is faster than the rotation speed of the secondary transfer motor 73. As a result, the sheet S can be pulled by the fixing device 4 to prevent the sheet S from wrinkling at the nip portion 45.
(シートSの移動)
図4は、異なるタイミングで撮影された2枚の画像を示す図である。図4に示される画像は、2次元センサー84の検知面に集光されたレーザー光のスペックルパターンの撮影画像から、解析範囲を切り出した画像を表す。
(Movement of sheet S)
FIG. 4 is a diagram showing two images taken at different timings. The image shown in FIG. 4 represents an image obtained by cutting out an analysis range from a captured image of a speckle pattern of laser light focused on the detection surface of the two-dimensional sensor 84.
画像410は、1枚目に撮影した画像を表し、画像420は、画像410より後に撮影した画像(2枚目に撮影した画像)を表す。画像420が撮影されたときのシートSは、画像410が撮影されたときのシートSに比して、定着モーター72等の作用により搬送方向に移動している。図4に示される例において、画像420が撮影されたときのシートSは、移動量ΔLだけ画像410が撮影されたときのシートS位置より搬送方向に移動している。 The image 410 represents an image taken on the first image, and the image 420 represents an image taken after the image 410 (an image taken on the second image). The sheet S when the image 420 is photographed is moving in the transport direction by the action of the fixing motor 72 or the like as compared with the sheet S when the image 410 is photographed. In the example shown in FIG. 4, the sheet S when the image 420 is photographed is moved in the transport direction from the sheet S position when the image 410 is photographed by the movement amount ΔL.
(関連技術に従う移動量の算出)
図5は、関連技術に従う移動量の算出方法について説明する図である。関連技術に従う移動量算出部90Rは、切り出しユニット510と、離散フーリエ変換ユニット520と、規格化処理ユニット530と、合成ユニット540と、逆離散フーリエ変換ユニット550とを含む。
(Calculation of movement amount according to related technology)
FIG. 5 is a diagram illustrating a method of calculating a movement amount according to a related technique. The movement amount calculation unit 90R according to the related technique includes a cutting unit 510, a discrete Fourier transform unit 520, a normalization processing unit 530, a synthesis unit 540, and an inverse discrete Fourier transform unit 550.
移動量算出部90Rの切り出しユニット510には、異なるタイミングで撮影された2枚の画像である第1画像と第2画像を示すデータが入力される。 Data indicating the first image and the second image, which are two images taken at different timings, are input to the cutting unit 510 of the movement amount calculation unit 90R.
切り出しユニット510は、第1画像および第2画像から予め定められた範囲の画像である第1解析画像と第2解析画像とを切り出す。一例として、予め定められた範囲は、入力された画像の中央を中心位置とする範囲であるとする。 The cutting unit 510 cuts out a first analysis image and a second analysis image, which are images in a predetermined range from the first image and the second image. As an example, it is assumed that the predetermined range is a range centered on the center of the input image.
離散フーリエ変換ユニット520は、切り出しユニット510から入力される第1解析画像および第2解析画像を示すデータに対して、離散フーリエ変換処理を実行することにより、当該データを各波数成分に分解する。離散フーリエ変換ユニット520は、各波数成分ごとに分解したデータを、規格化処理ユニット530に出力する。 The discrete Fourier transform unit 520 decomposes the data into each wave number component by executing the discrete Fourier transform process on the data showing the first analysis image and the second analysis image input from the cutout unit 510. The discrete Fourier transform unit 520 outputs the data decomposed for each wave number component to the normalization processing unit 530.
規格化処理ユニット530は、各波数成分ごとに、第1解析画像に対応する振幅と、第2解析画像に対応する振幅とを乗算する。これにより、規格化処理ユニット530は、各波数ごとの振幅の大きさを規格化するとともに、各波数ごとの位相情報を抽出する。規格化処理ユニット530は、抽出した位相情報を合成ユニット540に出力する。 The normalization processing unit 530 multiplies the amplitude corresponding to the first analysis image and the amplitude corresponding to the second analysis image for each wave number component. As a result, the standardization processing unit 530 standardizes the magnitude of the amplitude for each wave number and extracts the phase information for each wave number. The normalization processing unit 530 outputs the extracted phase information to the synthesis unit 540.
合成ユニット540は、各波数ごとに抽出された位相情報を合成する。合成ユニット540は、合成した位相情報に基づいて、ピークのシフト量を算出することにより、第1解析画像と第2解析画像との位相差を導出する。合成ユニット540は、導出した位相差を逆離散フーリエ変換ユニット550に出力する。 The synthesis unit 540 synthesizes the phase information extracted for each wave number. The synthesis unit 540 derives the phase difference between the first analysis image and the second analysis image by calculating the peak shift amount based on the synthesized phase information. The synthesis unit 540 outputs the derived phase difference to the inverse discrete Fourier transform unit 550.
逆離散フーリエ変換ユニット550は、導出された波数空間における位相差に対して逆離散フーリエ変換処理を行なうことにより、この位相差を実空間における距離、すなわち、第1画像および第2画像の2枚の画像の撮影タイミング間における、シートSの移動量に変換する。 The reciprocal discrete Fourier transform unit 550 performs the reciprocal discrete Fourier transform process on the phase difference in the derived wave number space, so that this phase difference is the distance in the real space, that is, two images, the first image and the second image. It is converted into the movement amount of the sheet S between the shooting timings of the image of.
上記のように、関連技術に従う移動量算出部90Rは、スペックルパターンにおける予め定められた範囲を解析範囲として、シートSの移動量を算出する。この関連技術に従う移動量算出部90の問題点について、次の図6を用いて説明する。 As described above, the movement amount calculation unit 90R according to the related technology calculates the movement amount of the sheet S with the predetermined range in the speckle pattern as the analysis range. The problem of the movement amount calculation unit 90 according to this related technique will be described with reference to FIG. 6 below.
図6は、スペックルパターンにおける解析範囲と、算出される移動量との関係を説明する図である。 FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the analysis range in the speckle pattern and the calculated movement amount.
図6の画像600を参照して、スペックルパターン(シートSによる反射光が2次元センサー84上に形成するパターン)の中央部ほど光量が多い(輝度が高い)ことが読み取れる。理想的には、ほぼ平行光を照射する光源81とコリメートレンズであるレンズ82とを組み合わせることにより、中央部の輝度と、周辺部の輝度とは等しくなるはずであるが、僅かな拡散の影響等により、中央部の輝度に比して、周辺部の輝度が低くなっている。 With reference to the image 600 of FIG. 6, it can be read that the amount of light is larger (higher brightness) toward the central portion of the speckle pattern (the pattern in which the light reflected by the sheet S is formed on the two-dimensional sensor 84). Ideally, by combining a light source 81 that irradiates almost parallel light with a lens 82 that is a collimated lens, the brightness in the central portion and the brightness in the peripheral portion should be equal to each other, but the effect of slight diffusion. As a result, the brightness of the peripheral portion is lower than the brightness of the central portion.
このような状況において、スペックルパターンの中央部である範囲610を、切り出しユニット510による切り出し範囲(すなわち、解析範囲)とした場合に算出される移動量を、理想的な移動量であると定義する。スペックルパターンの中央部から少し横方向にずれた範囲620を切り出しユニット510による解析範囲とした場合に算出される移動量は、理想的な移動量に対し、0.025%異なる。スペックルパターンの中央部から大きく横方向にずれた範囲630を切り出しユニット510による解析範囲とした場合に算出される移動量は、理想的な移動量に対し、0.15%異なる。 In such a situation, the movement amount calculated when the range 610, which is the central part of the speckle pattern, is set as the cutting range (that is, the analysis range) by the cutting unit 510 is defined as the ideal movement amount. To do. The amount of movement calculated when the range 620 slightly laterally deviated from the center of the speckle pattern is used as the analysis range by the cutting unit 510 is 0.025% different from the ideal amount of movement. The amount of movement calculated when the range 630, which is largely laterally deviated from the center of the speckle pattern, is used as the analysis range by the cutting unit 510 is 0.15% different from the ideal amount of movement.
図6に示されるように、解析範囲の位置が、スペックルパターンの中央から離れる程、移動量の誤差が大きくなる。 As shown in FIG. 6, as the position of the analysis range moves away from the center of the speckle pattern, the error in the amount of movement increases.
上述のように、関連技術に従う移動量算出部90Rの切り出しユニット510は、入力された画像に対して予め定められた範囲を解析画像として切り出すように構成される。そのため、画像形成装置100の使用に伴い、光源81と、2次元センサー84との位置関係が変化した場合、2次元センサー84上に形成されるスペックルパターンの位置が変化する。これにより、予め定められた解析範囲がスペックルパターンの中央位置から外れる。この場合、関連技術に従う移動量算出部90Rは、移動体の移動速度を精度よく検出できない。 As described above, the cutout unit 510 of the movement amount calculation unit 90R according to the related technique is configured to cut out a predetermined range as an analysis image with respect to the input image. Therefore, when the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 changes with the use of the image forming apparatus 100, the position of the speckle pattern formed on the two-dimensional sensor 84 changes. As a result, the predetermined analysis range deviates from the central position of the speckle pattern. In this case, the movement amount calculation unit 90R according to the related technique cannot accurately detect the movement speed of the moving body.
(スペックルパターンのずれ方)
次に図7〜図10を用いて、2次元センサー84上に形成されるスペックルパターンの位置のずれ方を説明する。
(How to shift the speckle pattern)
Next, how to shift the position of the speckle pattern formed on the two-dimensional sensor 84 will be described with reference to FIGS. 7 to 10.
図7は、スペックルパターンが横方向にずれていることを表す図である。光源81が照射する光とシートSとのなす角度θ2が45°、かつ、シートSと2次元センサー84とが平行である場合に、2次元センサー84上にスペックルパターン110−Aが形成されるものとする。このスペックルパターン110−Aの中心位置は、2次元センサー84の中央に一致するものとする。 FIG. 7 is a diagram showing that the speckle pattern is laterally displaced. When the angle θ2 formed by the light emitted by the light source 81 and the sheet S is 45 ° and the sheet S and the two-dimensional sensor 84 are parallel, the speckle pattern 110-A is formed on the two-dimensional sensor 84. Shall be. It is assumed that the center position of the speckle pattern 110-A coincides with the center of the two-dimensional sensor 84.
ここから、光源81と2次元センサー84との位置関係が変更され、例えば、角度θ2が45°未満になったとする。これにより、2次元センサー84上に形成されるスペックルパターン700は、スペックルパターン110−Aに比して横方向(搬送方向と逆側)に移動する。この場合、移動量の算出に用いられる解析範囲は、解析範囲110−Lから横方向にずれた解析範囲700−Lに変更されるべきである。 From here, it is assumed that the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 is changed, and the angle θ2 becomes less than 45 °, for example. As a result, the speckle pattern 700 formed on the two-dimensional sensor 84 moves in the lateral direction (opposite to the transport direction) as compared with the speckle pattern 110-A. In this case, the analysis range used for calculating the movement amount should be changed from the analysis range 110-L to the analysis range 700-L deviated in the lateral direction.
図8は、スペックルパターンが縦方向にずれていることを表す図である。光源81と2次元センサー84との位置関係が変更され、例えば、光源81が照射する光の光軸と、搬送方向と直交する縦方向とがなす角度が非90°になったとする。これにより、2次元センサー84上に形成されるスペックルパターン800は、スペックルパターン110−Aに比して縦方向に移動する。この場合、移動量の算出に用いられる解析範囲は、解析範囲110−Lから縦方向にずれた解析範囲800−Lに変更されるべきである。 FIG. 8 is a diagram showing that the speckle pattern is displaced in the vertical direction. It is assumed that the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 is changed so that the angle formed by the optical axis of the light emitted by the light source 81 and the vertical direction orthogonal to the transport direction becomes non-90 °. As a result, the speckle pattern 800 formed on the two-dimensional sensor 84 moves in the vertical direction as compared with the speckle pattern 110-A. In this case, the analysis range used for calculating the movement amount should be changed from the analysis range 110-L to the analysis range 800-L deviated in the vertical direction.
図9は、スペックルパターンが2次元センサー84からはみ出していることを表す図である。光源81と2次元センサー84との位置関係が変更され、例えば、角度θ2が40°未満になったとする。これにより、2次元センサー84は、シートSによる反射光(すなわち、スペックルパターン900)の一部しか検知しない。この場合、移動量の算出に用いられる解析範囲は、解析範囲110−Lから横方向にずれた解析範囲900−Lに変更されるべきである。 FIG. 9 is a diagram showing that the speckle pattern protrudes from the two-dimensional sensor 84. It is assumed that the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 is changed so that the angle θ2 becomes less than 40 °, for example. As a result, the two-dimensional sensor 84 detects only a part of the light reflected by the sheet S (that is, the speckle pattern 900). In this case, the analysis range used for calculating the movement amount should be changed from the analysis range 110-L to the analysis range 900-L deviated in the lateral direction.
図10は、スペックルパターンが2次元センサー84よりも大きいことを表す図である。スペックルパターンの大きさは、光源81のアパーチャー(絞り)の口径に依存するものである。そのため、ある局面において、光源81が照射する光とシートSとのなす角度θ2が45°、かつ、シートSと2次元センサー84とが平行である場合に形成されるスペックルパターン1010−Aは、2次元センサー84よりも大きくなり得る。なお、本開示において、光源81のアパーチャーは楕円形(すなわち、スペックルパターンが楕円形)であるとしているが、他の局面において、光源81のアパーチャーの形状は楕円形に限られず、四角形その他の形状を採用し得る。 FIG. 10 is a diagram showing that the speckle pattern is larger than that of the two-dimensional sensor 84. The size of the speckle pattern depends on the aperture of the aperture of the light source 81. Therefore, in a certain aspect, the speckle pattern 1010-A formed when the angle θ2 formed by the light emitted by the light source 81 and the sheet S is 45 ° and the sheet S and the two-dimensional sensor 84 are parallel is formed. It can be larger than the two-dimensional sensor 84. In the present disclosure, the aperture of the light source 81 is elliptical (that is, the speckle pattern is elliptical), but in other aspects, the shape of the aperture of the light source 81 is not limited to an ellipse, but is a quadrangle or the like. The shape can be adopted.
図10の例において、光源81と2次元センサー84との位置関係が変更され、角度θ2が45°未満になったとする。これにより、2次元センサー84上に形成されるスペックルパターン1020−Aは、スペックルパターン1010−Aに比して横方向(搬送方向と逆側)に移動する。この場合、移動量の算出に用いられる解析範囲は、解析範囲1010−Lから横方向にずれた解析範囲1020−Lに変更されるべきである。 In the example of FIG. 10, it is assumed that the positional relationship between the light source 81 and the two-dimensional sensor 84 is changed and the angle θ2 becomes less than 45 °. As a result, the speckle pattern 1020-A formed on the two-dimensional sensor 84 moves in the lateral direction (opposite to the transport direction) as compared with the speckle pattern 1010-A. In this case, the analysis range used for calculating the movement amount should be changed from the analysis range 1010-L to the analysis range 1020-L deviated in the lateral direction.
(横方向に従う輝度分布、縦方向に従う輝度分布)
図11は、横方向に従う輝度分布、縦方向に従う輝度分布を説明する図である。分図(A)において、2次元センサー84の中央と、スペックルパターンの中央位置とが一致している。分図(B)において、2次元センサー84の中央に対して、スペックルパターンの中央位置が横方向にずれている。
(Brightness distribution according to the horizontal direction, brightness distribution according to the vertical direction)
FIG. 11 is a diagram for explaining the luminance distribution in the horizontal direction and the luminance distribution in the vertical direction. In the segmentation diagram (A), the center of the two-dimensional sensor 84 and the center position of the speckle pattern coincide with each other. In the segmentation diagram (B), the center position of the speckle pattern is laterally displaced with respect to the center of the two-dimensional sensor 84.
分図(C)は、スペックルパターンの横方向に従う輝度分布を説明する図である。分布1110は、分図(A)に示されるスペックルパターンの横方向に従う輝度分布である。分布1120は、分図(B)に示されるスペックルパターンの横方向に従う輝度分布である。横方向に従う輝度分布とは、2次元センサー84を構成する複数の光電変換素子のうち、縦方向に配列される複数の光電変換素子が検出する輝度(光量)を足し合わせた輝度の分布を表す。分図(C)に示される例において、画素位置100pixelの横方向に従う輝度は、2次元センサー84を構成する複数の光電変換素子のうち、横方向の画素位置100pixelに配列される1024個の光電変換素子が検出する輝度を足し合わせた輝度を示す。 The segment diagram (C) is a diagram for explaining the luminance distribution according to the lateral direction of the speckle pattern. The distribution 1110 is a luminance distribution that follows the lateral direction of the speckle pattern shown in the fractional diagram (A). The distribution 1120 is a luminance distribution that follows the lateral direction of the speckle pattern shown in the fractional diagram (B). The luminance distribution according to the horizontal direction represents the luminance distribution obtained by adding the luminance (light intensity) detected by the plurality of photoelectric conversion elements arranged in the vertical direction among the plurality of photoelectric conversion elements constituting the two-dimensional sensor 84. .. In the example shown in the fraction (C), the luminance according to the lateral direction of the pixel position 100pixel is 1024 photoelectrics arranged at the horizontal pixel position 100pixel among the plurality of photoelectric conversion elements constituting the two-dimensional sensor 84. The brightness obtained by adding the brightness detected by the conversion element is shown.
分図(C)に示されるように、分布1110のピーク位置1110−Pは、2次元センサー84の横方向の中央位置(680pixel)に現れる。一方、分布1120のピーク位置1120−Pは、2次元センサー84の横方向の中央位置からずれている。 As shown in the fraction (C), the peak position 1110-P of the distribution 1110 appears at the lateral center position (680pixel) of the two-dimensional sensor 84. On the other hand, the peak position 1120-P of the distribution 1120 is deviated from the lateral center position of the two-dimensional sensor 84.
分図(D)は、スペックルパターンの縦方向に従う輝度分布を説明する図である。分布1130は、分図(A)に示されるスペックルパターンの縦方向に従う輝度分布である。分布1140は、分図(B)に示されるスペックルパターンの縦方向に従う輝度分布である。縦方向に従う輝度分布とは、2次元センサー84を構成する複数の光電変換素子のうち、横方向に配列される複数の光電変換素子が検出する輝度(光量)を足し合わせた輝度の分布を表す。分図(D)に示される例において、画素位置100pixelの縦方向に従う輝度は、2次元センサー84を構成する複数の光電変換素子のうち、縦方向の画素位置100pixelに配列される1360個の光電変換素子が検出する輝度を足し合わせた輝度を示す。 The fractional diagram (D) is a diagram for explaining the luminance distribution according to the vertical direction of the speckle pattern. The distribution 1130 is a luminance distribution that follows the vertical direction of the speckle pattern shown in the fractional diagram (A). Distribution 1140 is a luminance distribution that follows the vertical direction of the speckle pattern shown in the segment (B). The luminance distribution according to the vertical direction represents the luminance distribution obtained by adding the luminance (light intensity) detected by the plurality of photoelectric conversion elements arranged in the horizontal direction among the plurality of photoelectric conversion elements constituting the two-dimensional sensor 84. .. In the example shown in the fraction (D), the luminance according to the vertical direction of the pixel position 100pixel is 1360 photoelectrics arranged at the vertical pixel position 100pixel among the plurality of photoelectric conversion elements constituting the two-dimensional sensor 84. The brightness obtained by adding the brightness detected by the conversion element is shown.
分図(D)に示されるように、分布1130のピーク位置1130−Pは、2次元センサー84の横方向の中央位置(512pixel)に現れる。また、分布1140のピーク位置1140−Pも、2次元センサー84の横方向の中央位置(512pixel)に現れる。これは、分図(A)および分図(B)に示されるスペックルパターンの中心位置が、2次元センサー84の縦方向における中央に位置するためである。 As shown in the fraction (D), the peak position 1130-P of the distribution 1130 appears at the lateral center position (512pixel) of the two-dimensional sensor 84. The peak position 1140-P of the distribution 1140 also appears at the lateral center position (512pixel) of the two-dimensional sensor 84. This is because the center position of the speckle pattern shown in the fraction (A) and the segment (B) is located at the center of the two-dimensional sensor 84 in the vertical direction.
(スペックルパターンの中心位置の検出)
次に、図12〜図16を用いて、検出部88によるスペックルパターンの中心位置の検出制御について説明する。
(Detection of the center position of the speckle pattern)
Next, the detection control of the center position of the speckle pattern by the detection unit 88 will be described with reference to FIGS. 12 to 16.
図12は、スペックルパターンの中心位置を検出する制御を説明する図(その1)である。ある局面において、検出部88は、2次元センサー84が検出する輝度分布を、図11の分図(C)のように、横方向に従う輝度分布1200に変換する。 FIG. 12 is a diagram (No. 1) for explaining the control for detecting the center position of the speckle pattern. In a certain aspect, the detection unit 88 converts the luminance distribution detected by the two-dimensional sensor 84 into a luminance distribution 1200 that follows the lateral direction as shown in the segment diagram (C) of FIG.
検出部88は、輝度分布1200から、スペックルパターンのエッジ(端部)を検出する。一例として、検出部88は、輝度分布1200において、しきい値輝度Cthとの上下関係が反転する画素位置を、エッジとして検出する。 The detection unit 88 detects the edge of the speckle pattern from the luminance distribution 1200. As an example, the detection unit 88 detects as an edge a pixel position in which the vertical relationship with the threshold brightness Cth is reversed in the brightness distribution 1200.
図12に示される例において、検出部88は、輝度分布1200から2カ所のエッジ1200−Lとエッジ1200−Rとを検出する。これにより、検出部88は、2次元センサー84上に横方向に従うスペックルパターンがすべて含まれている(例えば、図7,図8の状態)と判断する。 In the example shown in FIG. 12, the detection unit 88 detects two edges 1200-L and 1200-R from the luminance distribution 1200. As a result, the detection unit 88 determines that the two-dimensional sensor 84 includes all speckle patterns that follow the lateral direction (for example, the states of FIGS. 7 and 8).
検出部88は、輝度分布1200から2カ所のエッジを検出したことに応じて、エッジ1200−Lとエッジ1200−Rとの中間である画素位置1200−Cを、スペックルパターンの中心位置(例えば、(X,Y))のうち横方向における位置(X)であると判断する。 The detection unit 88 sets the pixel position 1200-C, which is intermediate between the edge 1200-L and the edge 1200-R, at the center position of the speckle pattern (for example, in response to detecting two edges from the luminance distribution 1200). , (X, Y)), it is determined to be the position (X) in the lateral direction.
図13は、スペックルパターンの中心位置を検出する制御を説明する図(その2)である。検出部88は、図12と同様に、2次元センサー84が検出する輝度分布を横方向に従う輝度分布1300に変換する。 FIG. 13 is a diagram (No. 2) for explaining the control for detecting the center position of the speckle pattern. Similar to FIG. 12, the detection unit 88 converts the luminance distribution detected by the two-dimensional sensor 84 into the luminance distribution 1300 that follows the lateral direction.
検出部88は、輝度分布1300から、スペックルパターンのエッジ(端部)を検出する。図13に示される例において、検出部88は、輝度分布1300から1カ所のエッジ1300−Lを検出する。検出部88は、輝度分布1300から2カ所のエッジを検出できなかったことに応じて、輝度分布1300においてピークが存在するか否かを判断する。 The detection unit 88 detects the edge of the speckle pattern from the luminance distribution 1300. In the example shown in FIG. 13, the detection unit 88 detects one edge 1300-L from the luminance distribution 1300. The detection unit 88 determines whether or not there is a peak in the luminance distribution 1300 according to the fact that two edges could not be detected from the luminance distribution 1300.
図13に示される例において、検出部88は、輝度分布1300においてピーク位置1300−Pを検出する。検出部88は、この判断に応じて、ピーク位置1300−Pを、スペックルパターンの中心位置のうち横方向における位置であると判断する。 In the example shown in FIG. 13, the detection unit 88 detects the peak position 1300-P in the luminance distribution 1300. In response to this determination, the detection unit 88 determines that the peak position 1300-P is a position in the lateral direction among the center positions of the speckle pattern.
なお、上記の図12および図13の例において、検出部88は、スペックルパターンの中心位置(例えば、(X,Y))における横方向における位置(X)を特定しているが、同様のアルゴリズムによって、中心位置における縦方向における位置(Y)も求めることができる。 In the above examples of FIGS. 12 and 13, the detection unit 88 specifies the position (X) in the lateral direction at the center position (for example, (X, Y)) of the speckle pattern, but the same applies. The position (Y) in the vertical direction at the center position can also be obtained by the algorithm.
上記によれば、ある実施形態に従う検出部88は、2次元センサー84が検出する輝度分布を横方向に従う輝度分布と、縦方向に従う輝度分布とに変換することにより、スペックルパターンの中心位置(X,Y)を特定することができる。 According to the above, the detection unit 88 according to a certain embodiment converts the luminance distribution detected by the two-dimensional sensor 84 into a luminance distribution according to the horizontal direction and a luminance distribution according to the vertical direction, thereby performing the central position of the speckle pattern ( X, Y) can be specified.
図14は、他の実施形態に従うスペックルパターンの中心位置を検出する制御を説明する図(その1)である。他の実施形態において、検出部88は、2次元センサー84が出力する輝度分布に基づき、スペックルパターンのエッジ1400を特定し得る。一例として、検出部88は、2次元センサー84の出力する輝度分布を、横方向または縦方向にスキャンする。このとき、検出部88は、輝度分布における輝度としきい値輝度Cthとの上限関係が反転する位置を、スペックルパターンのエッジ1400であると特定する。 FIG. 14 is a diagram (No. 1) for explaining the control for detecting the center position of the speckle pattern according to another embodiment. In another embodiment, the detection unit 88 can identify the edge 1400 of the speckle pattern based on the luminance distribution output by the two-dimensional sensor 84. As an example, the detection unit 88 scans the luminance distribution output by the two-dimensional sensor 84 in the horizontal direction or the vertical direction. At this time, the detection unit 88 identifies the position where the upper limit relationship between the luminance and the threshold luminance Cth in the luminance distribution is inverted is the edge 1400 of the speckle pattern.
次に、検出部88は、所定の方向1410に従うエッジ間の距離を算出する。検出部88は、このエッジ間の距離が最も長くなる端部の位置を特定する。図14に示される例において、検出部88は、エッジ1420と、エッジ1430との2点を特定する。検出部88は、特定した2点のエッジ位置の中間1450を、スペックルパターンの中心位置として特定する。 Next, the detection unit 88 calculates the distance between the edges that follow the predetermined direction 1410. The detection unit 88 identifies the position of the end portion where the distance between the edges is the longest. In the example shown in FIG. 14, the detection unit 88 identifies two points, the edge 1420 and the edge 1430. The detection unit 88 specifies the intermediate 1450 of the specified two edge positions as the center position of the speckle pattern.
図15は、他の実施形態に従うスペックルパターンの中心位置を検出する制御を説明する図(その2)である。他の実施形態に従う検出部88は、図14と同様に、スペックルパターンのエッジ1500を特定する。 FIG. 15 is a diagram (No. 2) for explaining the control for detecting the center position of the speckle pattern according to another embodiment. The detection unit 88 according to the other embodiment identifies the edge 1500 of the speckle pattern, as in FIG.
図15に示される例において、検出部88は、2次元センサー84上にエッジ1500のすべてが含まれていない(例えば、図10の状態)と判断する。検出部88は、この判断に応じて、検出した複数のエッジ1500が形成する外径線に基づき、当該外径性が形成する図形(換言すれば、スペックルパターン)を推定する。検出部88は、推定した図形の重心1510を、スペックルパターンの中心位置として特定し得る。 In the example shown in FIG. 15, the detection unit 88 determines that all of the edges 1500 are not included on the two-dimensional sensor 84 (for example, the state of FIG. 10). In response to this determination, the detection unit 88 estimates a figure (in other words, a speckle pattern) formed by the outer diameter based on the outer diameter line formed by the plurality of detected edges 1500. The detection unit 88 can specify the center of gravity 1510 of the estimated figure as the center position of the speckle pattern.
図16は、2次元センサー84上にスペックルパターンの中心位置がないと判断する制御を説明する図である。 FIG. 16 is a diagram illustrating a control for determining that the center position of the speckle pattern does not exist on the two-dimensional sensor 84.
分図(A)に示される例において、スペックルパターン1600の中心位置1610が2次元センサー84上にないことを表している。この状態において、検出部88は、2次元センサー84が検出する輝度分布を横方向および/または縦方向に従う輝度分布に変換する。分図(B)に示される例において、検出部88は、2次元センサー84が検出する輝度分布を横方向に従う輝度分布1620に変換している。 In the example shown in the fraction (A), the center position 1610 of the speckle pattern 1600 is not on the two-dimensional sensor 84. In this state, the detection unit 88 converts the brightness distribution detected by the two-dimensional sensor 84 into a brightness distribution that follows the horizontal direction and / or the vertical direction. In the example shown in the segment (B), the detection unit 88 converts the luminance distribution detected by the two-dimensional sensor 84 into a luminance distribution 1620 that follows the lateral direction.
検出部88は、変換後の輝度分布1620に対して平滑化処理を行ない、輝度分布1630を得る。検出部88は、輝度分布1630において、ピーク(変曲点)が存在するか否かを判断する。一例として、検出部88は、所定距離(例えば、20pixel)ごとに傾きの平均値を算出し、当該傾きの平均値が正から負に切り替わる場合に、ピークが存在すると判断し得る。 The detection unit 88 performs a smoothing process on the converted luminance distribution 1620 to obtain a luminance distribution 1630. The detection unit 88 determines whether or not a peak (inflection point) is present in the luminance distribution 1630. As an example, the detection unit 88 calculates the average value of the slope for each predetermined distance (for example, 20 pixels), and when the average value of the slope switches from positive to negative, it can be determined that a peak exists.
検出部88は、輝度分布1630において、ピークが存在しないと判断した場合に、スペックルパターン1600の中心1610が、2次元センサー84上に存在しないと判断する。検出部88は、その旨を制御部6に通知し得る。例えば、制御部6は、検出部88から当該通知を受け取った場合に、移動量算出部90が算出するシートSの搬送速度よりも、定着モーター72や2次転写モーター73に印加する電圧などによって定まるシートSの搬送速度(システム速度)を優先し得る。その理由は、図6で説明した通り、解析範囲の位置が、スペックルパターンの中央から離れる程、移動量の誤差が大きくなるためである。 When the detection unit 88 determines that the peak does not exist in the luminance distribution 1630, it determines that the center 1610 of the speckle pattern 1600 does not exist on the two-dimensional sensor 84. The detection unit 88 may notify the control unit 6 to that effect. For example, when the control unit 6 receives the notification from the detection unit 88, the control unit 6 uses a voltage applied to the fixing motor 72 or the secondary transfer motor 73 rather than the transfer speed of the sheet S calculated by the movement amount calculation unit 90. The transfer speed (system speed) of the determined sheet S can be prioritized. The reason is that, as described with reference to FIG. 6, the movement amount error increases as the position of the analysis range moves away from the center of the speckle pattern.
(移動量算出部90の構成)
図17は、実施形態に従う移動量の算出方法について説明する図である。なお、図5と同一符号を付している部分については、同じであるため、その部分についての説明は繰り返さない。
(Structure of movement amount calculation unit 90)
FIG. 17 is a diagram illustrating a method of calculating a movement amount according to an embodiment. Since the parts having the same reference numerals as those in FIG. 5 are the same, the description of the parts will not be repeated.
図17を参照して、移動量算出部90は、切り出しユニット510に替えて、切り出しユニット1700を有する点において、図5で説明した関連技術に従う移動量算出部90Rと相違する。 With reference to FIG. 17, the movement amount calculation unit 90 differs from the movement amount calculation unit 90R according to the related technique described with reference to FIG. 5 in that it has the cutout unit 1700 instead of the cutout unit 510.
切り出しユニット1700は、ROM92に格納される解析範囲94に従い、入力される第1画像および第2画像から第1解析画像および第2解析画像を切り出す。この解析範囲94は、設定部89が、検出部88が検出したスペックルパターンの中心位置に基づいて設定する。より具体的には、設定部89は、検出部88が検出したスペックルパターンの中心位置が解析範囲94の中央になるように、解析範囲94を設定する。 The cutting unit 1700 cuts out the first analysis image and the second analysis image from the input first image and second image according to the analysis range 94 stored in the ROM 92. The analysis range 94 is set by the setting unit 89 based on the center position of the speckle pattern detected by the detection unit 88. More specifically, the setting unit 89 sets the analysis range 94 so that the center position of the speckle pattern detected by the detection unit 88 is at the center of the analysis range 94.
上記のように、実施形態に従う移動量算出部90は、入力された画像に対し、予め定められた範囲で切り出しを行なうのではなく、スペックルパターンの中心位置に基づく解析範囲で切り出しを行なう。これにより、移動量算出部90は、撮影部70を構成する光学系の位置関係が変化した場合であっても、高い精度で移動体の移動量を算出することができる。 As described above, the movement amount calculation unit 90 according to the embodiment does not cut out the input image in a predetermined range, but cuts out in an analysis range based on the center position of the speckle pattern. As a result, the movement amount calculation unit 90 can calculate the movement amount of the moving body with high accuracy even when the positional relationship of the optical system constituting the photographing unit 70 changes.
(具体的な制御の流れ)
図18は、ある実施形態に従う移動体の移動量の算出制御について説明するフローチャートである。図18に示される処理は、FPGA86により実現され得る。他の局面において、処理の一部または全部が、制御部6(CPU)によって実現されてもよいし、他のハードウェアによって実現されてもよい。
(Specific control flow)
FIG. 18 is a flowchart illustrating calculation control of the movement amount of the moving body according to a certain embodiment. The process shown in FIG. 18 can be realized by the FPGA 86. In other aspects, part or all of the processing may be implemented by the control unit 6 (CPU) or by other hardware.
ステップS1810において、FPGA86は、制御部6から画像形成装置100に電源が投入された旨の通知を受け取る。 In step S1810, the FPGA 86 receives a notification from the control unit 6 that the power is turned on to the image forming apparatus 100.
ステップS1815において、FPGA86は、検出部88および設定部89として、解析範囲94(画像の切り取り範囲)の設定を行なう。この処理の詳細は、図19で後述される。 In step S1815, the FPGA 86 sets the analysis range 94 (image cropping range) as the detection unit 88 and the setting unit 89. Details of this process will be described later in FIG.
ステップS1820において、FPGA86は、画像形成装置100に印字ジョブが入力されたか否かを判断する。例えば、制御部6は、画像形成装置100に印字ジョブが入力された場合に、その旨をFPGA86に通知する。これにより、FPGA86は、この判断を行ない得る。 In step S1820, the FPGA 86 determines whether or not a print job has been input to the image forming apparatus 100. For example, when a print job is input to the image forming apparatus 100, the control unit 6 notifies the FPGA 86 to that effect. Thereby, the FPGA 86 can make this judgment.
FPGA86は、画像形成装置100に印字ジョブが入力されたと判断した場合(ステップS1820においてYES)、処理をステップS1825に進める。そうでない場合(ステップS1820においてNO)、FPGA86は、処理をステップS1820に戻す。 When the FPGA 86 determines that the print job has been input to the image forming apparatus 100 (YES in step S1820), the FPGA 86 proceeds to the process in step S1825. If not (NO in step S1820), the FPGA 86 returns the process to step S1820.
ステップS1825において、FPGA86は、変数Nを初期化(例えば、1に設定)する。この変数Nは、例えば、図示しないRAM(Random Access Memory)に格納され得る。 In step S1825, the FPGA 86 initializes the variable N (eg, sets it to 1). This variable N can be stored in, for example, a RAM (Random Access Memory) (not shown).
ステップS1830において、FPGA86は、搬送中のシートSを撮影部70により撮影してN番目の画像を生成する。 In step S1830, the FPGA 86 photographs the sheet S being conveyed by the photographing unit 70 to generate the Nth image.
ステップS1835において、FPGA86は、切り出しユニット1700として、生成したN番目の画像から、解析範囲94に対応する部分を切り出して、第N解析画像を生成する。 In step S1835, the FPGA 86 cuts out a portion corresponding to the analysis range 94 from the generated Nth image as the cutout unit 1700 to generate the Nth analysis image.
ステップS1840において、FPGA86は、搬送中のシートSを撮影部70により撮影してN+1番目の画像を生成する。 In step S1840, the FPGA 86 photographs the sheet S being conveyed by the photographing unit 70 to generate the N + 1th image.
ステップS1845において、FPGA86は、生成したN+1番目の画像から、解析範囲94に対応する部分を切り出して、第N+1解析画像を生成する。 In step S1845, the FPGA 86 cuts out a portion corresponding to the analysis range 94 from the generated N + 1th image to generate the N + 1th analysis image.
ステップS1850において、FPGA86は、移動量算出部90として、第N解析画像と、第N+1解析画像とに基づいて、シートSの移動量を算出する。 In step S1850, the FPGA 86 calculates the movement amount of the sheet S based on the Nth analysis image and the N + 1th analysis image as the movement amount calculation unit 90.
ステップS1855において、FPGA86は、印字ジョブが終了したか否かを判断する。例えば、制御部6は、印字ジョブが終了した場合に、その旨をFPGA86に通知する。これにより、FPGA86は、この判断を行ない得る。 In step S1855, the FPGA 86 determines whether or not the print job has been completed. For example, when the print job is completed, the control unit 6 notifies the FPGA 86 to that effect. Thereby, the FPGA 86 can make this judgment.
FPGA86は、印字ジョブが終了したと判断した場合(ステップS1855においてYES)、一連の処理を終了する。そうでない場合(ステップS1855においてNO)、FPGA86は、処理をステップS1860に進める。 When the FPGA 86 determines that the print job has been completed (YES in step S1855), the FPGA 86 ends a series of processes. If not (NO in step S1855), the FPGA 86 proceeds to step S1860.
ステップS1860において、FPGA86は、変数Nをインクリメントした後、処理をステップS1840に戻す。 In step S1860, the FPGA 86 increments the variable N and then returns the process to step S1840.
図19は、図18におけるステップS1815の処理の詳細を説明するフローチャートである。 FIG. 19 is a flowchart illustrating details of the process of step S1815 in FIG.
ステップS1910において、FPGA86は、光源81から移動体であるシートSに向けてレーザー光を照射する。 In step S1910, the FPGA 86 irradiates a laser beam from the light source 81 toward the moving sheet S.
ステップS1915において、FPGA86は、シートSによる反射光が2次元センサー84上に形成する基準画像(スペックルパターン)を生成する。 In step S1915, the FPGA 86 generates a reference image (speckle pattern) formed on the two-dimensional sensor 84 by the reflected light from the sheet S.
ステップS1920において、FPGA86は、基準画像の横方向に従う輝度分布を取得する。 In step S1920, the FPGA 86 acquires a luminance distribution that follows the lateral direction of the reference image.
ステップS1925において、FPGA86は、ノイズフィルタ87として、取得した輝度分布からノイズ成分を除去する。 In step S1925, the FPGA 86 acts as a noise filter 87 to remove noise components from the acquired luminance distribution.
ステップS1930において、FPGA86は、横方向に従う輝度分布に2カ所のエッジ(スペックルパターンのエッジ)が存在するか否かを判断する。一例として、FPGA86は、輝度分布における輝度としきい値輝度Cthとの上限関係が反転する位置が2カ所あるか否かを判断する。 In step S1930, the FPGA 86 determines whether or not there are two edges (edges of the speckle pattern) in the luminance distribution following the lateral direction. As an example, the FPGA 86 determines whether or not there are two positions where the upper limit relationship between the luminance and the threshold luminance Cth in the luminance distribution is inverted.
FPGA86は、横方向に従う輝度分布に2カ所のエッジが存在すると判断した場合(ステップS1930においてYES)、処理をステップS1935に進める。そうでない場合(ステップS1935においてNO)、FPGA86は、処理をステップS1940に進める。 When the FPGA 86 determines that there are two edges in the luminance distribution following the lateral direction (YES in step S1930), the processing proceeds to step S1935. If not (NO in step S1935), the FPGA 86 proceeds to step S1940.
ステップS1935において、FPGA86は、検出した2カ所のエッジ位置の中間を、スペックルパターンの中心位置のうち横方向における位置として設定して、処理をステップS1950に進める。 In step S1935, the FPGA 86 sets the middle of the detected two edge positions as a position in the lateral direction among the center positions of the speckle pattern, and proceeds to the process in step S1950.
ステップS1940において、FPGA86は、横方向に従う輝度分布において、ピークが存在するか否かを判断する。FPGA86は、ピークが存在すると判断した場合(ステップS1940においてYES)、処理をステップS1945に進める。そうでない場合(ステップS1940においてNO)、FPGA86は、処理をステップS1960に進める。 In step S1940, the FPGA 86 determines whether or not a peak is present in the luminance distribution following the lateral direction. When the FPGA 86 determines that a peak exists (YES in step S1940), the processing proceeds to step S1945. If not (NO in step S1940), the FPGA 86 proceeds to step S1960.
ステップS1945において、FPGA86は、検出したピーク位置をスペックルパターンの中心位置のうち横方向における位置として設定して、処理をステップS1950に進める。 In step S1945, the FPGA 86 sets the detected peak position as a position in the lateral direction among the center positions of the speckle pattern, and proceeds to the process in step S1950.
ステップS1950において、FPGA86は、縦方向についてもステップS1920〜S1945と同様の処理を行ない、スペックルパターンの中心位置のうち縦方向における位置を設定する。 In step S1950, the FPGA 86 performs the same processing as in steps S1920 to S1945 in the vertical direction, and sets a position in the vertical direction among the center positions of the speckle pattern.
ステップS1955において、FPGA86は、設定部89として、検出したスペックルパターンの中心位置が解析範囲の中央となるように、解析範囲94を設定する。 In step S1955, the FPGA 86 sets the analysis range 94 as the setting unit 89 so that the center position of the detected speckle pattern is at the center of the analysis range.
上記一連の制御によれば、移動量検知装置としてのセンサーユニット44は、撮影部70を構成する光学系の位置関係が変化した場合であっても、精度よくシートSの搬送速度を検出することができる。加えて、この移動量検知装置は、従来と同様のハードウェア構成を用いて、従来よりも高い精度で移動体の移動量を検知できる。そのため、この技術は、センサーユニット44の生産コストの上昇を抑制し得る。 According to the above series of controls, the sensor unit 44 as the movement amount detecting device accurately detects the conveying speed of the sheet S even when the positional relationship of the optical system constituting the photographing unit 70 changes. Can be done. In addition, this movement amount detecting device can detect the movement amount of the moving body with higher accuracy than the conventional one by using the same hardware configuration as the conventional one. Therefore, this technique can suppress an increase in the production cost of the sensor unit 44.
(その他の構成−中心位置の検出)
上記の実施形態に従うセンサーユニット44(移動量検知装置)は、撮影部70が撮影する画像に基づいて、スペックルパターンの中心位置を検出する構成であった。他の実施形態に従う画像形成装置100Aは、光源81および2次元センサー84の配置位置の変位量を物理的に測定し、その測定結果に基づいてスペックルパターンの中心位置を検出し得る。
(Other configurations-Detection of center position)
The sensor unit 44 (movement amount detecting device) according to the above embodiment has a configuration of detecting the center position of the speckle pattern based on the image captured by the photographing unit 70. The image forming apparatus 100A according to another embodiment can physically measure the displacement amount of the arrangement position of the light source 81 and the two-dimensional sensor 84, and detect the central position of the speckle pattern based on the measurement result.
図20は、他の実施形態に従う画像形成装置100Aに含まれるセンサーユニット44Aの構成例を説明する図である。センサーユニット2000は、図3で説明したセンサーユニット44に比して、測距センサー2010、2020をさらに備え、検出部88に替えて検出部88Aを備える点において相違する。 FIG. 20 is a diagram illustrating a configuration example of the sensor unit 44A included in the image forming apparatus 100A according to another embodiment. The sensor unit 2000 is different from the sensor unit 44 described with reference to FIG. 3 in that it further includes distance measuring sensors 2010 and 2020, and includes a detection unit 88A instead of the detection unit 88.
測距センサー2010、2020は、例えば、光や超音波を用いて非接触に対象物までの距離を測定する。なお、他の局面において、これらのセンサーは、接触方式(例えば、差動トランス方式)により対象物の変位を測定する構成であってもよい。 The distance measuring sensors 2010 and 2020 measure the distance to an object in a non-contact manner using, for example, light or ultrasonic waves. In another aspect, these sensors may be configured to measure the displacement of the object by a contact method (for example, a differential transformer method).
測距センサー2010は、測距センサー2010と光源81との距離を測定する。ある局面において、光源81は、角度θ2が45°となるように配置される。この場合、例えば、光源81が傾いて角度θ2が45°より大きくなった場合、測距センサー2010が測定する距離が短くなる。一方、光源81が傾いて角度θ2が45°より小さくなる場合、測距センサー2010が測定する距離が長くなる。 The distance measuring sensor 2010 measures the distance between the distance measuring sensor 2010 and the light source 81. In a certain aspect, the light source 81 is arranged so that the angle θ2 is 45 °. In this case, for example, when the light source 81 is tilted and the angle θ2 becomes larger than 45 °, the distance measured by the distance measuring sensor 2010 becomes shorter. On the other hand, when the light source 81 is tilted and the angle θ2 is smaller than 45 °, the distance measured by the distance measuring sensor 2010 becomes long.
検出部88Aは、測距センサー2010および2020の測定結果を受け付ける。検出部88Aは、測距センサー2010の測定結果に基づき、角度θ2を特定する。同様にして、検出部88Aは、測距センサー2020の測定結果に基づいて、2次元センサー84に対する垂線と、シートSとがなす角度θ1を特定する。 The detection unit 88A receives the measurement results of the distance measuring sensors 2010 and 2020. The detection unit 88A identifies the angle θ2 based on the measurement result of the distance measuring sensor 2010. Similarly, the detection unit 88A identifies the angle θ1 formed by the vertical line with respect to the two-dimensional sensor 84 and the sheet S based on the measurement result of the distance measuring sensor 2020.
検出部88Aは、特定した角度θ1と角度θ2とに基づいて、2次元センサー84におけるスペックルパターンの中心位置を特定する。 The detection unit 88A specifies the center position of the speckle pattern on the two-dimensional sensor 84 based on the specified angle θ1 and angle θ2.
上記によれば、他の実施形態に従うセンサーユニット2000は、測距センサーによってスペックルパターンの中心位置を検出し得る。このような構成によっても、センサーユニット2000は、撮影部70を構成する光学系の位置関係が変化した場合であっても、精度よく移動体の移動速度を算出することができる。 According to the above, the sensor unit 2000 according to another embodiment can detect the center position of the speckle pattern by the distance measuring sensor. Even with such a configuration, the sensor unit 2000 can accurately calculate the moving speed of the moving body even when the positional relationship of the optical system constituting the photographing unit 70 changes.
(その他の構成−中心位置の更新)
上記の例では、センサーユニット44は、画像形成装置100の電源投入時にスペックルパターンの中心位置を検出するとともに、解析範囲94を設定する構成であった。他の局面において、センサーユニット44は、画像形成装置100への電源投入後に解析範囲94を更新(変更)する構成であってもよい。図19の例において、FPGA86は、基準画像を撮影してから予め定められた時間(例えば、10分)を経過したことに応じて、当該経過時点において撮影部70が直近に撮影した新規画像に基づいて解析範囲94を更新してもよい。
(Other configurations-update center position)
In the above example, the sensor unit 44 is configured to detect the center position of the speckle pattern when the power of the image forming apparatus 100 is turned on and to set the analysis range 94. In another aspect, the sensor unit 44 may be configured to update (change) the analysis range 94 after the power is turned on to the image forming apparatus 100. In the example of FIG. 19, the FPGA 86 is a new image taken most recently by the photographing unit 70 at the time when a predetermined time (for example, 10 minutes) has elapsed since the reference image was taken. The analysis range 94 may be updated based on this.
(その他の構成−解析範囲の手動設定)
上記の例では、センサーユニット44が自動的に解析範囲94を設定する構成であった。ある局面において、図16のように、2次元センサー84上にスペックルパターンの中心位置が存在しない場合もあり得る。このような場合に、設定部89は、画像形成装置100に設けられる入力装置(不図示)が受け付けたユーザー入力に基づいて、解析範囲94を更新(変更)し得る。入力装置は、例えば、タッチパネル、ハードキー等であり得る。
(Other configurations-manual setting of analysis range)
In the above example, the sensor unit 44 automatically sets the analysis range 94. In a certain situation, as shown in FIG. 16, the center position of the speckle pattern may not exist on the two-dimensional sensor 84. In such a case, the setting unit 89 can update (change) the analysis range 94 based on the user input received by the input device (not shown) provided in the image forming apparatus 100. The input device can be, for example, a touch panel, a hard key, or the like.
(その他の構成−解析範囲の設定(更新)条件)
上記の例では、センサーユニット44は、スペックルパターンの中心位置を検出して、当該中心位置を解析範囲の中央とするように解析範囲94を設定する構成であった。他の実施形態において、センサーユニット44は、初期状態において、2次元センサー84の中央を中心位置とする解析範囲が設定されており、所定条件を満たした場合に、スペックルパターンの中心位置を解析範囲の中央とするように解析範囲94を更新してもよい。所定条件とは、例えば、スペックルパターンの中心位置が、2次元センサー84の中央から予め定められた距離(画素数)以上離れた場合であり得る。
(Other configurations-Analysis range setting (update) conditions)
In the above example, the sensor unit 44 is configured to detect the center position of the speckle pattern and set the analysis range 94 so that the center position is the center of the analysis range. In another embodiment, the sensor unit 44 has an analysis range set with the center of the two-dimensional sensor 84 as the center position in the initial state, and analyzes the center position of the speckle pattern when a predetermined condition is satisfied. The analysis range 94 may be updated so that it is in the center of the range. The predetermined condition may be, for example, a case where the center position of the speckle pattern is separated from the center of the two-dimensional sensor 84 by a predetermined distance (number of pixels) or more.
上記に示される各種処理は、1つのFPGA86によって実現されるものとしてあるが、これに限られない。これらの各種機能は、少なくとも1つのプロセッサのような半導体集積回路、少なくとも1つの特定用途向け集積回路ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、少なくとも1つのDSP(Digital Signal Processor)、少なくとも1つのFPGA、および/またはその他の演算機能を有する回路を含む回路によって実装され得る。 The various processes shown above are supposed to be realized by one FPGA 86, but are not limited thereto. These various functions include at least one processor-like semiconductor integrated circuit, at least one application specific integrated circuit (ASIC), at least one DSP (Digital Signal Processor), at least one FPGA, and /. Alternatively, it may be implemented by a circuit including a circuit having other arithmetic functions.
これらの回路は、有形の読取可能な少なくとも1つの媒体から、1以上の命令を読み出すことにより上記に示される各種機能を実現しうる。 These circuits can realize the various functions shown above by reading one or more instructions from at least one tangible readable medium.
このような媒体は、磁気媒体(たとえば、ハードディスク)、光学媒体(例えば、コンパクトディスク(CD)、DVD)、揮発性メモリ、不揮発性メモリの任意のタイプのメモリなどの形態をとるが、これらの形態に限定されるものではない。 Such media take the form of magnetic media (eg, hard disks), optical media (eg, compact discs (CDs), DVDs), volatile memory, non-volatile memory of any type, and the like. It is not limited to the form.
揮発性メモリはDRAM(Dynamic Random Access Memory)およびSRAM(Static Random Access Memory)を含み得る。不揮発性メモリは、ROM、NVRAMを含み得る。半導体メモリは、少なくとも1つのプロセッサとともに半導体回路の1部分であり得る。 Volatile memory may include DRAM (Dynamic Random Access Memory) and SRAM (Static Random Access Memory). The non-volatile memory may include a ROM and an NVRAM. A semiconductor memory can be a part of a semiconductor circuit along with at least one processor.
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。 It should be considered that the embodiments disclosed this time are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown not by the above description but by the scope of claims, and it is intended that all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims are included.
1 画像形成部、2 中間転写部、3 シート供給部、4 定着装置、5 シート巻取り部、6 制御部、10K,10M,10Y 作像ユニット、11C,11K,11M,11Y 感光体ドラム、21 中間転写ベルト、32 供給ローラー、33 ロール紙、34 給紙調整部、35,52 搬送ローラー、40 加熱ローラー、41 定着ローラー、42 加圧ローラー、43 ヒーター、44,44A,2000 センサーユニット、45 ニップ部、46 排出ローラー、51 巻取りローラー、53 排紙調整部、70 撮影部、84 2次元センサー、87 ノイズフィルタ、88,88A 検出部、89 設定部、90,90R 移動量算出部、100,100A 画像形成装置、510,1700 切り出しユニット、520 離散フーリエ変換ユニット、530 規格化処理ユニット、540 合成ユニット、550 逆離散フーリエ変換ユニット。 1 Image forming unit, 2 Intermediate transfer unit, 3 Sheet supply unit, 4 Fixing device, 5 Sheet winding unit, 6 Control unit, 10K, 10M, 10Y image drawing unit, 11C, 11K, 11M, 11Y Photoreceptor drum, 21 Intermediate transfer belt, 32 supply roller, 33 roll paper, 34 paper feed adjustment unit, 35, 52 transfer roller, 40 heating roller, 41 fixing roller, 42 pressure roller, 43 heater, 44, 44A, 2000 sensor unit, 45 nip Unit, 46 Ejection roller, 51 Winding roller, 53 Emission adjustment unit, 70 Imaging unit, 84 Two-dimensional sensor, 87 Noise filter, 88,88A detection unit, 89 Setting unit, 90, 90R Movement amount calculation unit, 100, 100A image forming apparatus, 510, 1700 cutting unit, 520 discrete Fourier transform unit, 530 standardization processing unit, 540 synthesis unit, 550 inverse discrete Fourier transform unit.
Claims (16)
光源と2次元センサーとを含み、前記光源から光を照射して搬送中の前記移動体による反射光を前記2次元センサーを用いて異なるタイミングで撮影し、第1画像および第2画像を含む少なくとも2枚の画像を生成するための撮影部と、
前記移動体による反射光が前記2次元センサー上に形成するパターンの中心位置を検出するための検出部と、
前記検出部が検出した中心位置に基づいて、前記第1画像および第2画像における画像解析範囲を設定するための設定部と、
前記第1画像における前記画像解析範囲の画像と、前記第2画像における前記画像解析範囲の画像とに基づいて、前記第1および第2画像の撮影タイミング間における前記移動体の移動量を算出するための移動量算出部とを備える、移動量検知装置。 A transport route for transporting a moving body and
A light source and a two-dimensional sensor are included, and the light reflected by the moving body that is being conveyed by irradiating light from the light source is photographed at different timings by using the two-dimensional sensor, and at least the first image and the second image are included. A shooting unit for generating two images, and
A detection unit for detecting the center position of a pattern formed on the two-dimensional sensor by the reflected light from the moving body, and a detection unit.
A setting unit for setting an image analysis range in the first image and the second image based on the center position detected by the detection unit, and a setting unit.
The amount of movement of the moving body between the shooting timings of the first and second images is calculated based on the image of the image analysis range in the first image and the image of the image analysis range in the second image. A movement amount detection device provided with a movement amount calculation unit for the purpose.
前記2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、前記パターンの端部を検出し、
所定方向における前記端部間の距離が最も長くなる2点の端部位置を検出し、
前記2点の端部位置の中間を前記中心位置として検出するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 The detection unit
Based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, the end of the pattern is detected.
Detects the end positions of the two points where the distance between the ends in the predetermined direction is the longest,
The movement amount detecting device according to any one of claims 1 to 3, which is configured to detect the middle of the end positions of the two points as the center position.
前記2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、前記パターンの外径線を検出し、
前記外径線が形成する図形の重心位置を前記中心位置として検出するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 The detection unit
The outer diameter line of the pattern is detected based on the luminance distribution output by the two-dimensional sensor.
The movement amount detecting device according to any one of claims 1 to 3, which is configured to detect the position of the center of gravity of the figure formed by the outer diameter line as the center position.
前記検出部は、前記2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、前記第1および第2の方向のいずれか1方向に従う輝度分布を算出し、前記1方向に従う輝度分布におけるピーク位置を、前記中心位置の前記1方向における位置として検出するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 The photographing unit includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction.
The detection unit calculates a luminance distribution that follows one of the first and second directions based on the luminance distribution output by the two-dimensional sensor, and determines the peak position in the luminance distribution that follows the one direction. The movement amount detecting device according to any one of claims 1 to 3, which is configured to detect the center position as a position in the one direction.
前記検出部は、
前記2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、前記第1の方向に従う輝度分布を算出し、当該第1の方向に従う輝度分布におけるピーク位置を、前記中心位置の前記第1の方向における位置として検出し、
前記2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、前記第2の方向に従う輝度分布を算出し、当該第2の方向に従う輝度分布におけるピーク位置を、前記中心位置の前記第2の方向における位置として検出するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 The photographing unit includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a first direction and a second direction orthogonal to the first direction.
The detection unit
Based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, the brightness distribution according to the first direction is calculated, and the peak position in the brightness distribution following the first direction is set as the position of the center position in the first direction. Detect and
Based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, the brightness distribution according to the second direction is calculated, and the peak position in the brightness distribution following the second direction is set as the position of the center position in the second direction. The movement amount detecting device according to any one of claims 1 to 3, which is configured to detect.
前記検出部は、前記変位センサーの出力に基づいて前記中心位置を検出するように構成される、請求項1〜3のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 A displacement sensor that detects the amount of displacement of at least one of the light source and the two-dimensional sensor is further provided.
The movement amount detection device according to any one of claims 1 to 3, wherein the detection unit is configured to detect the center position based on the output of the displacement sensor.
前記2次元センサーが出力する輝度分布に基づいて、前記第1および第2の方向のいずれか1方向に従う輝度分布を算出し、
前記1方向に従う輝度分布を平滑化し、
前記平滑化された輝度分布においてピークを検出しない場合に、前記2次元センサー上に前記パターンの中心位置が存在しないと判断するように構成される、請求項7または8に記載の移動量検知装置。 The detection unit
Based on the brightness distribution output by the two-dimensional sensor, the brightness distribution according to any one of the first and second directions is calculated.
Smooth the luminance distribution according to the one direction,
The movement amount detecting device according to claim 7 or 8, which is configured to determine that the center position of the pattern does not exist on the two-dimensional sensor when no peak is detected in the smoothed luminance distribution. ..
前記検出部は、前記基準画像における前記パターンの中心位置を検出するように構成され、
前記設定部は、前記検出部が検出した前記基準画像における前記パターンの中心位置に基づいて、前記画像解析範囲を設定するように構成される、請求項1〜10のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 The photographing unit is configured to photograph the moving body in response to the power being supplied to the movement amount detecting device and generate a reference image.
The detection unit is configured to detect the center position of the pattern in the reference image.
The setting unit according to any one of claims 1 to 10, wherein the setting unit is configured to set the image analysis range based on the center position of the pattern in the reference image detected by the detection unit. Movement amount detection device.
前記設定部は、前記検出部が検出した前記新規画像における前記パターンの中心位置に基づいて、前記画像解析範囲を更新するように構成される、請求項11に記載の移動量検知装置。 The detection unit is configured to detect the center position of the pattern in a new image captured most recently by the imaging unit according to the elapse of a predetermined time after the reference image is captured.
The movement amount detecting device according to claim 11, wherein the setting unit is configured to update the image analysis range based on the center position of the pattern in the new image detected by the detection unit.
前記設定部は、前記入力装置が受け付けたユーザーの入力に基づいて前記画像解析範囲を変更可能に構成される、請求項1〜12のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 It also has an input device that accepts user input.
The movement amount detecting device according to any one of claims 1 to 12, wherein the setting unit is configured so that the image analysis range can be changed based on the input of the user received by the input device.
前記検出部が検出した中心位置が、前記2次元センサーの中央に対応する位置から予め定められた距離以上離れているか否かを判断し、
前記中心位置が前記中央に対応する位置から予め定められた距離以上離れていると判断した場合、前記検出部が検出した中心位置に基づいて画像解析範囲を設定し、
前記中心位置が前記中央に対応する位置から予め定められた距離以上離れていないと判断した場合、前記中央に対応する位置に基づいて前記画像解析範囲を設定するように構成される、請求項1〜13のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 The setting unit
It is determined whether or not the center position detected by the detection unit is separated from the position corresponding to the center of the two-dimensional sensor by a predetermined distance or more.
When it is determined that the center position is separated from the position corresponding to the center by a predetermined distance or more, the image analysis range is set based on the center position detected by the detection unit.
Claim 1 is configured to set the image analysis range based on the position corresponding to the center when it is determined that the center position is not separated from the position corresponding to the center by a predetermined distance or more. The movement amount detecting device according to any one of 13 to 13.
前記搬送方向に配列される光電変換素子の数は、前記直交方向に配列される光電変換素子の数よりも多い、請求項1〜6のいずれか1項に記載の移動量検知装置。 The two-dimensional sensor includes a plurality of photoelectric conversion elements arranged in a transport direction of the transport path and in an orthogonal direction orthogonal to the transport direction.
The movement amount detecting device according to any one of claims 1 to 6, wherein the number of photoelectric conversion elements arranged in the transport direction is larger than the number of photoelectric conversion elements arranged in the orthogonal direction.
請求項1〜15のいずれか1項に記載の移動量検知装置と、
前記記録媒体に画像を形成するための画像形成部とを備える、画像形成装置。 The moving body is a recording medium and
The movement amount detection device according to any one of claims 1 to 15,
An image forming apparatus including an image forming unit for forming an image on the recording medium.
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