JP6197516B2 - 移動速度検出装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、移動速度検出装置及び画像形成装置に係り、更に詳しくは、移動体の移動速度を検出する移動速度検出装置及び該移動速度検出装置を備える画像形成装置に関する。

従来、移動体に光を照射し、移動体からの反射光をレンズを介して受光して、移動体の移動速度を検出する画像検出装置が知られている（例えば特許文献１参照）。

しかしながら、特許文献１に開示されている画像検出装置では、移動体の移動速度を安定して精度良く検出することができなかった。

本発明は、移動体の移動速度を検出する移動速度検出装置であって、前記移動体に光を照射する照射系と、前記移動体からの反射光の光路上に配置されたレンズと、前記レンズを介した前記反射光を受光する受光部と、前記受光部での受光結果に基づいて前記移動速度を算出する電子回路を構成する、少なくとも１つの発熱部品を含む複数の部品と、前記レンズ及び前記発熱部品の双方と一体的に設けられた熱伝導体と、少なくとも前記レンズ及び前記発熱部品を一体的に支持する支持体と、を備え、前記支持体は、少なくとも前記レンズが収容されるハウジング及び前記複数の部品が実装される基板を含み、前記熱伝導体は、前記ハウジングと前記基板とで挟持され、前記基板及び前記熱伝導体を貫通する固定部材により前記基板と共に前記ハウジングに固定されていることを特徴とする移動速度検出装置である。

本発明によれば、移動体の移動速度を安定して精度良く検出できる。

一実施形態に係る多色画像形成装置（その１）の概略構成を示す図である。 一実施形態に係る多色画像形成装置（その２）の概略構成を示す図である。 図１及び図２の光走査装置を説明するための図である。 検出装置の構成を説明するための図である。 検出装置の作用を説明するための図（その１）である。 検出装置の作用を説明するための図（その２）である。 結像レンズの焦点距離の時間変化を示すグラフ（その１）である。 結像レンズの焦点距離の時間変化を示すグラフ（その２）である。 伝熱部材が有る場合及び無い場合における移動速度の検出誤差の時間変化を示すグラフである。 変形例１の検出装置の構成を説明するための図（その１）である。 変形例１の検出装置の構成を説明するための図（その２）である。 変形例１の検出装置の構成を説明するための図（その３）である。 変形例２の検出装置の構成を説明するための図（その１）である。 変形例２の検出装置の構成を説明するための図（その２）である。 図１５（Ａ）及び図１５（Ｂ）は、それぞれ移動体の移動前後でのエリアセンサで撮像された画像を示す図であり、図１５（Ｃ）は、相関ピークの位置ずれについて説明するための図である。

以下、本発明の一実施形態を図１〜図９に基づいて説明する。図１には、本発明に係る多色画像形成装置１０００が概略的に示されている。図１中の符号１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト１０５に沿って並設された４つの像担持体であり、各像担持体は、ドラム状の感光体、すなわち感光体ドラムである。

各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは図１中の矢印方向に回転され、その周囲には、帯電手段である帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ（図では帯電ローラによる接触式のものを示しているが、この他、帯電ブラシや、非接触式のコロナチャージャ等を用いることもできる）、現像手段である各色の現像器４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ、一次転写手段（転写チャージャ、転写ローラ、転写ブラシ等）６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ、感光体クリーニング手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ等が配備されている。

また、図１中の符号３０は定着手段、４０は二次転写手段、４１は搬送手段を示している。

各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋにより均一に帯電され、その後、潜像形成手段である光走査装置２０により画像情報に応じて強度変調された光ビーム（例えばレーザ光）が露光され、静電潜像が形成される。

この露光工程を行う光走査装置２０の基本的な構成については後述する。各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）現像器１１４Ｙ、マゼンタ（Ｍ）現像器１１４Ｍ、シアン（Ｃ）現像器１１４Ｃ、ブラック（Ｋ）現像器１１４Ｋによって現像され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として顕像化される。

多色画像形成装置１０００は、中間転写ベルト方式の多色画像形成装置であり、上記の現像工程で顕像化された各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のトナー像は、中間転写ベルト１０５（無端ベルト）に順次重ね合わせて一次転写される。

そして、中間転写ベルト１０５上で重ね合わされた各色のトナー画像は、図示しない給紙部から給紙され、図示しない搬送手段を経て二次転写手段４０の位置に搬送されて来た紙等の記録媒体に一括して二次転写される。

そして、トナー画像が転写された記録媒体は搬送ベルト等の搬送手段４１で定着手段３０に搬送され、定着手段３０によりトナー画像が記録媒体に定着されることで多色画像またはフルカラー画像が得られる。

そして、定着後の記録媒体は図示しない排紙部や後処理装置等に排紙される。また、トナー画像転写後の各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋはクリーニング手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋのクリーニング部材（ブレード、ブラシ等）によりクリーニングされて残留トナーが除去される。

また、トナー画像転写後の中間転写ベルト１０５も、図示しないベルトクリーニング手段によりクリーニングされて残留トナーが除去される。

なお、多色画像形成装置１０００では、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれか１色の画像を形成する単色モード、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれか２色の画像を重ねて形成する２色モード、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）のいずれか３色の画像を重ねて形成する３色モード、上記のように４色の重ね画像を形成するフルカラーモードを有し、これらのモードを図示しない操作部にて指定して実行することで単色、多色、フルカラーの画像形成が可能である。

また、多色画像形成装置１０００は、中間転写ベルト１０５を用い、各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋから中間転写ベルト１０５に一次転写して各色の重ね画像を形成した後、中間転写ベルト１０５から紙等の記録媒体に一括して二次転写する構成の、中間転写方式の多色画像形成装置であるが、図２に示される多色画像形成装置２０００のように、中間転写ベルトの代わりに紙等の記録媒体を担持搬送する搬送ベルト１０６を用い、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋから紙等の記録媒体に直接転写する方式の多色画像形成装置としても良い。この直接転写方式の多色画像形成装置では、図２から分かるように、紙等の記録媒体の進入経路が多色画像形成装置１０００とは異なっており、搬送ベルト１０６により記録媒体を各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに向けて搬送するようになっている。

多色画像形成装置２０００でも上記と同様に、各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは帯電器２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋにより均一に帯電され、その後、潜像形成手段である光走査装置２０により画像情報に応じて強度変調された光ビーム（例えばレーザ光）が露光され、静電潜像が形成される。

各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに形成された静電潜像は、イエロー（Ｙ）現像器１１４Ｙ、マゼンタ（Ｍ）現像器１１４Ｍ、シアン（Ｃ）現像器１１４Ｃ、ブラック（Ｋ）現像器１１４Ｋによって現像され、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色のトナー像として顕像化される。

そして、この現像工程にタイミングを合わせて図示しない給紙部から紙等の記録媒体が給紙され、図示しない搬送手段を経て搬送ベルト１０６（無端ベルト）に搬送されて搬送ベルト１０６に担持される。

搬送ベルト１０６に担持された記録媒体は各感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに向けて搬送され、上記の現像工程で顕像化された各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ上のトナー像は、転写手段６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋにより記録媒体に順次重ね合わせて転写される。

そして、記録媒体上に転写された４色重ね合わせのトナー画像は定着手段３０に搬送され、定着手段３０によりトナー画像が記録媒体に定着されることで多色またはフルカラー画像が得られる。

そして、定着後の記録媒体は図示しない排紙部や後処理装置等に排紙される。また、トナー画像転写後の各感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋはクリーニング手段５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋのクリーニング部材（ブレード、ブラシ等）によりクリーニングされて残留トナーが除去される。

光走査装置２０について説明する。図３は、上記各多色画像形成装置に展開した光走査装置の一例を示す概略構成図である。

図３おいては、４つの感光体ドラム３０１，３０２，３０３，３０４（図１又は図２の感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋに相当する）を転写ベルト４００（図１の中間転写ベルト１０５又は図２の搬送ベルト１０６に相当する）の移動方向に沿って配列し、順次異なる色のトナー像を転写することでカラー画像を形成する画像形成装置において、各光走査装置を一体的に構成し単一の光偏向器（例えばポリゴンミラー）１０５０で全ての光ビームを走査する。ポリゴンミラー１０５０は６面とし、２段の構造としている。

より具体的に述べると、光走査装置２０は、光源ユニット１００１と、光源ユニット１００１からの光ビームを偏向する単一のポリゴンミラー１０５０と、ポリゴンミラー１０５０により偏向されたビームを感光体ドラム３０２の被走査面に結像する走査レンズ１０６１とを有しており、ここではポリゴンミラー１０５０に対して対向する方向に２ステーション分ずつ走査される。

また、図３では、説明の簡略化のため、他の感光体ドラム３０１，３０３，３０４を走査するための３つの光源ユニットや走査レンズ以降の光学系は省略し、１ステーション分のみを図示している。

光源ユニット１００１には、光源（例えば半導体レーザ（ＬＤ）、ＬＤアレイ等）、カップリングレンズ、アパーチャが搭載されている。

光源ユニット１００１の図示しない光源から射出された光束は、図示しないカップリングレンズによって略平行光化もしくは略発散光束化もしくは略収束光束化され、その後、図示しないアパーチャにより所望の光束幅に切り取られ、線像形成レンズ（例えばシリンドリカルレンズ）１０４１により、ポリゴンミラー１０５０近傍で副走査方向に一度集光され、走査レンズ１０６１を含む走査光学系により像面（被走査面）２００１上にビームスポットを形成する。

このように、通常の光走査装置では、ポリゴンミラー１０５０のミラー間の面倒れによる光学特性の劣化を低減するため、ポリゴンミラー近傍で一度副走査方向に集光する面倒れ補正光学系が採用されている。

各走査レンズは樹脂製であり、回折格子を１つまたは複数の光学面上に形成しても良い。

通常は、光偏向手段と像面の間に折り返しミラー１１１１，１３２１が挿入され、光路が折りたたまれる。

また、走査光学系は１枚の走査レンズを含む実施例を示したが、２枚もしくはそれ以上の走査レンズを用いても良い。

ここで、光走査装置による書込開始位置を補正する書込開始位置補正手段（例えば液晶偏向素子）は、光源ユニット１００１のカップリングレンズとシリンドリカルレンズ１０４１の間に設けるのが良い。

ここで、多色画像形成装置１０００、２０００において、中間転写方式のときは中間転写ベルト１０５を、直接転写方式のときは搬送ベルト１０６を高精度で駆動しなければ色ずれが発生してしまう。以下では、中間転写ベルト１０５及び搬送ベルト１０６を「移動体５３」とも称する。

ベルトの高精度駆動のためには、全ての構成部品を高精度で作る方法も考えられるが、構成部品が多く、コストの面からも現実的には実現が困難である。

そこで、ベルトの速度変動を検出する検出手段を設け、その検出結果をベルトの駆動モーターにフィードバックすることが好ましい。

そのためには、ベルトの速度変動を検出する必要がある。ベルトの速度変動を検出するためには、従来はベルトに直接マークを形成していたが（例えば特許文献１参照）、ベルトに直接加工を行うことは難しく、また加工に時間がかかるため量産性が悪く、大きなコストアップの要因となっていた。

この場合、ベルトを直接加工することなく、簡便に例えばベルト等の移動体の速度変動を検出できることが望まれる。

また、ベルト上に形成されたトナー画像パターンの位置ずれや画像濃度も同時に検出できることが望まれる。

そこで、多色画像形成装置１０００、２０００は、図１及び図２に示される、検出装置１００（移動速度検出装置）を備えている。この検出装置１００は、移動体の移動速度を検出するともに、該移動体上に形成されたトナーパターンの形成位置ずれ、及び画像濃度を検出する。検出装置１００は、移動体５３に対向して配置されている。なお、検出装置１００は、移動体５３の移動速度を検出する機能を少なくとも有していれば良い。

検出装置１００は、図４に示されるように、可干渉光であるレーザ光を射出するレーザ光源５１（例えば半導体レーザ）及び該レーザ光源５１から射出されたレーザ光を略平行光にするコリメートレンズ５２を含む照射系と、１次元、もしくは２次元画像を取得可能な受光部（例えば受光素子アレイ）としてのエリアセンサ５６（例えばＣＣＤイメージセンサ、ＣＭＯＳイメージセンサ等）と、少なくとも１つの発熱部品（電子部品）を含む複数の部品で構成され、エリアセンサ５６での受光結果に基づいて所定の処理を行う処理回路６１（電子回路）と、移動体５３とエリアセンサ５６との間に設けられた結像レンズ５４（以下、単に「レンズ」ともいう）及び開口絞り５５とを有し、移動体５３の速度や速度変動を検出する。

検出装置１００では、図５に示されるように、レーザ光源５１から射出され、コリメートレンズ５２で略平行光にされたレーザ光が移動体５３に対して斜めから照射され、移動体５３が移動する平面（移動平面）に対して垂直方向から１次元もしくは２次元のエリアセンサ５６で撮像する。移動体５３は表面もしくは内部に光拡散性を有する部材であり、レーザ光を照射すると、符号６５で示す分布の拡散光（散乱光）が反射する。

このような拡散光の一部をレンズ５４に取り込んで、エリアセンサ５６に結像すると、拡散光によるスペックルパターンと呼ばれるランダムな画像パターンが得られる。

このスペックルパターンは、移動体５３の表面もしくは内部の微細ランダムな凹凸形状に対応したパターンであり、レーザ光のランダムな干渉により形成される。

移動体５３が移動すると、そのスペックルパターンも移動する。スペックルパターンの特徴として、エリアセンサ等の撮像位置がレンズの光軸方向に前後してもスペックルパターンが失われることがないため、非常に安定に移動体５３の表面もしくは内部の凹凸形状に対応したスペックル画像パターンを得ることができる。そのため、通常は、エリアセンサ５６と移動体５３との間にレンズは必要ではない。

しかしながら、何らかの外乱により、移動体５３の移動方向が移動平面に対して傾いてしまったとき、エリアセンサ５６上でスペックルパターンが変化してしまい、後述する速度変化を検出する際に検出誤差が発生してしまう。

そこで、このような問題を回避するために、エリアセンサ５６と移動体５３との間に結像レンズ５４を配置して、移動体５３とエリアセンサ５６とが結像の共役関係になることが望ましい。

このことにより、移動体５３の移動方向が移動平面に対して傾いてしてしまっても、エリアセンサ５６上でスペックルパターンの変化を小さくすることができ、速度検出誤差を小さく抑えることができる。

なお、結像レンズ５４は移動体５３とエリアセンサ５６が結像の共役関係になるように設定することが望ましいが、必ずしもこれに限定されず、結像の共役関係からずらしても、移動体５３の傾きによるスペックルパターンの変化量の低減効果はある。

従って、移動体５３に発生する傾きがそれほど大きくなければ、共役関係からずらしても、実用上十分な速度検出誤差に抑えることが可能である。

さらに、結像レンズ５４は、移動体５３をエリアセンサ５６上に縮小結像する結像倍率で用いることが望ましい。

そうすることで、移動体５３上の広い範囲をエリアセンサ５６上で縮小することができ、エリアセンサ５６を小型化することができる。

また、縮小光学系とすることで、移動体５３の移動速度が速いときでも、エリアセンサ５６上でのスペックルパターンの移動速度は小さくすることができる。エリアセンサ５６上の移動速度が小さいと、スペックルパターンを取得する時間間隔を長くすることができ、その結果演算処理の時間を稼ぐことができて移動体５３の高速移動にも対処できるようになる。

また、処理回路６１の処理速度を低減することができ、低消費電力化、低コスト化が実現できる。

本実施形態では、コリメートレンズ５２でレーザ光を略平行光にして移動体５３を照明したが、これに限定されず、コリメートレンズの配置により、レーザ光を集束光、あるいは発散光にして移動体５３を照明しても良い。

図５における開口絞り５５は、エリアセンサ５６上におけるスペックルパターンの最小径の大きさに大きく影響する。

スペックルパターンにおける検出のとき、エリアセンサ５６上のスペックルパターンの最小径はエリアセンサ５６の１画素の大きさに対して適切な大きさにすることが望ましい。

エリアセンサ５６上のスペックルパターンの最小径は光源波長に正比例し、結像レンズの瞳を見込む角度に逆比例する。

開口絞り５５により結像レンズ５４の瞳径を最適化させてスペックルパターンの最小径をエリアセンサ５６の１画素の大きさと適正化させる。

エリアセンサ５６で取得した１次元、もしくは２次元画像から移動体５３の速度を検出するためには、時間間隔τで取得した２つのスペックル画像間の相互相関関数を演算して、その相互相関のピーク（相関ピーク）の生じる位置から時間間隔τのときのスペックルパターンの位置ずれ量Δを求める。

以上の時間間隔τ、およびピーク位置ずれ量Δより、移動体５３の移動速度ｖは、ｖ＝ＫΔ／τとして求められる。

ここでＫは、比例定数であり、レーザ光源やレンズの位置等の光学配置から決まり、このＫは予め求めておく必要がある。

上記２つのスペックル画像間の相互相関関数の演算は、以下の式により行う。ここで２つのスペックル画像をｆ１、ｆ２とする。

またフーリエ変換をＦ［］、逆フーリエ変換をＦ^−１［］、記号★は相互相関演算を表し、^＊は位相共役を表す。

ｆ１★ｆ２^＊＝Ｆ^−１［Ｆ［ｆ１］・Ｆ［ｆ２］^＊］
ｆ１★ｆ２^＊は相互相関演算後の画像データであり、ｆ１、ｆ２が２次元画像であれば２次元、ｆ１、ｆ２が１次元画像であれば１次元のデータである。

ｆ１★ｆ２^＊の画像データにおいて、最も急峻なピーク（相関ピーク）強度の位置が２つのスペックル画像間の位置ずれ量を表している。

従って、最も急峻なピークを探すことによって、２つのスペックル画像間の移動量を算出できる。

以上の相互相関演算の方法は、高速フーリエ変換が利用できるため、比較的少ない演算量で、かつ高精度にスペックルパターン間の位置ずれ量Δを検出できる。

よって、位置ずれ量Δと２つのスペックル画像間の時間差τがわかったので、移動体５３の移動速度ｖを算出することができる。

図１５（Ａ）には、移動体５３の移動前にエリアセンサ５６で撮像された画像が示されている。図１５（Ｂ）には、移動体５３の移動後（例えば１００μｍ移動後）にエリアセンサ５６で撮像された画像が示されている。図１５（Ｃ）には、相互相関演算後の画像が示されている。ここでは、結像レンズ５４は移動体５３とエリアセンサ５６が結像の共役関係になるように設定されている。また、撮影倍率を１倍にしているため、相関ピークの位置から算出した２つのスペックルパターンの位置ずれ量と、移動体５３の移動量とが一致する。図１５（Ｃ）から分かるように、ブロードな強度分布の中に急峻な相関ピークが存在している。この相関ピークがブロードな強度分布の中に埋もれてしまうことはないが、ブロードな強度分布のピークの方が高くなることがあるため、最も急峻なピークの位置を探すことが重要である。

以上のようにして移動速度ｖが、処理回路６１によって算出される。

なお、処理回路６１は、エリアセンサ５６での受光結果に基づいてトナーパターンの形成位置ずれ、及び画像濃度を適宜算出し、多色画像形成装置の主制御部（不図示）に送る。この主制御部は、処理回路６１での算出結果に応じて、各感光体ドラムに対する画像形成プロセスの制御を行う。

なお、図５では移動体５３の移動方向は、紙面に垂直方向である場合を示している。本発明はこれに限定されず、移動体が面内の任意の方向に移動する場合にも同様に適用できる。

図６には、検出装置１００での光路が示されている。この光路は、実際には紙又は移動体で折れ曲がっているが、ここでは展開して示している。

そこで、図６を参照して、検出誤差を求める。エリアセンサ５６上での移動量Ｙ、変位後のエリアセンサ上での移動量Ｙ´は、次の（１）式から得られる。Ｖは結像面上での速度、Ｖ´は変位後の結像面上での速度、ｖは紙面上での速度、ｔは測定時間、ΔＹは検出誤差を示す。
Ｙ´=Ｖ´×ｔ=Ｙ＋ΔＹ、Ｙ=Ｖ×ｔ ・・・ （１）

上記（１）式から、検出誤差ΔＹは、次の（２）式のように表せる。
ΔＹ=Ｙ×（（Ｖ´／Ｖ）−１）・・・（２）

Ｖは、次の（３）式で求められる。Ｍは紙面―結像面間での結像倍率、Ｄｂはガウス像面−ボイリング面間の距離、Ｄはガウス像面−結像面間の距離を示す。
Ｖ＝Ｍ×（（Ｄ／Ｄｂ）−１）×ｖ ・・・（３）

以下に、検出装置１００の構成を、断面図である図４を参照して詳細に説明する。

検出装置１００は、図４に示されるように、上述したレーザ光源５１、コリメートレンズ５２、エリアセンサ５６、処理回路６１、結像レンズ５４、開口絞り５５に加えて、これらを一体的に支持する支持体１０と、少なくとも１つの発熱部品（電子部品）を含む複数の部品で構成され、レーザ光源５１を駆動するレーザ駆動回路６２と、伝熱部材７２（熱伝導体）と、を備えている。

処理回路６１及びレーザ駆動回路６２は、異なるパッケージに収容されている。なお、処理回路の符号６１の引き出し線は、処理回路の構成部品が収容されるパッケージから引き出されている。レーザ駆動回路の符号６２の引き出し線は、レーザ駆動回路の構成部品が収容されるパッケージから引き出されている。

支持体１０は、レーザ光源５１、コリメートレンズ５２、結像レンズ５４、開口絞り５５等が収容されるハウジング５０と、該ハウジング５０に接合され、エリアセンサ５６、処理回路６１の構成部品、レーザ駆動回路６２の構成部品等が実装される基板６０と、を有している。ここでは、ハウジング５０及び基板６０は、樹脂製である。

ハウジング５０は、レーザ光源５１及びコリメートレンズ５２を含む照射系を保持する照射系保持部９０と、結像レンズ５４及び開口絞り５５を保持するホルダ部５８と、移動体５３と結像レンズ５４との間の反射光（拡散光）の光路上に配置された開口板５９と、含む。

また、ハウジング５０には、ホルダ部５８と基板６０との間に、結像レンズ５４とエリアセンサ５６との間の光路が内部を通過する鏡筒５７が収容されている。鏡筒５７は、例えばステンレス鋼等の合金又はアルミニウム等の金属、すなわち支持体１０（樹脂製）よりも熱伝導率が高い材料からなる。

鏡筒５７はホルダ部５８に接して配置されており、鏡筒５７とホルダ部５８は、開口板５９とホルダ部５８との間に挿入された圧縮ばねによって基板６０側に押し付けられている。

また、エリアセンサ５６は、基板６０のハウジング５０側の面（以下では、内側の面とも呼ぶ）上に実装され、処理回路６１及びレーザ駆動回路６２は、基板６０のハウジング５０側の面とは反対側の面（以下では、外側の面とも呼ぶ）に取り付けられている。

伝熱部材７２は、一例として、ハウジング５０内において、一部が基板６０の内側の面に接合されており、他の一部が鏡筒５７の外壁面に接合されている。すなわち、伝熱部材７２は、発熱部品及び結像レンズ５４の双方と一体的に設けられている。

伝熱部材７２は、例えば銅、アルミニウム等の金属又は合金、すなわち支持体１０（樹脂製）よりも熱伝導率が高い材料からなる。伝熱部材７２の形状は、例えば板状、ブロック状、棒状等のいかなる形状でも良く、設置スペース、装置レイアウト等に応じて適宜変更可能である。また、伝熱部材７２の数、大きさ、設置箇所も適宜変更可能である。

なお、伝熱部材７２は、基板６０及び鏡筒５７それぞれとの接合面以外の部分が伝熱部材７２よりも熱伝導率が低い膜で被覆されることが好ましい。この場合、伝熱部材７２からハウジング５０内への放熱が抑制されるため、発熱部品から結像レンズ５４への熱の伝達効率を向上させることができる。

以上のように構成される検出装置１００では、エリアセンサ５６、処理回路６１の構成部品である発熱部品及びレーザ駆動回路６２の構成部品である発熱部品で発生した熱を、基板６０、伝熱部材７２、鏡筒５７、ホルダ部５８を介して結像レンズ５４に速やかに（迅速に）伝えることができる。

ここで、伝熱部材７２の大きさ、材質（熱伝導率）等を変更することで、発熱部品から伝熱部材７２を介して結像レンズ５４に単位時間に伝わる熱量（伝熱量）を調整可能である。そこで、伝熱部材７２を、増減可能な複数のパーツで構成し、伝熱量を調整可能としても良い。この場合、伝熱量の調整は、伝熱部材７２のパーツの数を変えて、実際に検出誤差を算出し、該検出誤差が最も少なくなるパーツの数を採用するようにしても良い。

図７には、伝熱部材７２が有る場合（実線）及び無い場合（破線）における移動体５３の移動速度の検出誤差の時間変化が示されている。図７の横軸は、発熱部品での発熱開始からの経過時間を示し、縦軸は、検出誤差（最大値で規格化）を示している。

図７から、検出誤差は、伝熱部材７２の有無によらず、発熱部品での発熱開始から急激に上昇し、最大値（１．０）に達した後、やや急激に下降し、最終的に小さい値（−０．３〜−０．２）でほぼ一定となる（安定化する）ことが分かる。すなわち、検出誤差は、熱的な過渡状態で大きくなり、熱的な定常状態で小さくなることが分かる。

ここで、発熱部品からの熱によりハウジング５０が膨張すると、結像レンズ５４による光の焦点位置（結像位置）が結像レンズ５４側にずれる。一方、発熱部品からの熱により結像レンズ５４の温度が上昇すると、結像レンズ５４の負の屈折率変化により焦点距離が伸び（図８及び図９参照）、結像レンズ５４による光の焦点位置がエリアセンサ５６側にずれる。図８から、０ｓ〜１０００ｓの時間帯では、結像レンズ５４の温度が急激に上昇した影響で、焦点距離の伸びが増大していることが分かる。図９から１０００ｓ〜４０００ｓの時間帯では、結像レンズ５４の温度上昇が小さくなった影響で、焦点距離の伸びが減少していることが分かる。

結果として、ハウジング５０の膨張及び結像レンズ５４の温度上昇により、焦点位置が結像レンズ５４側にずれると、上記（３）式のＤｂが小さくなり（図６参照）、移動体５３の移動速度が実際よりも大きめに検出され、焦点位置がエリアセンサ５６側にずれると、上記（３）式のＤｂが大きくなり（図６参照）、移動体５３の移動速度が実際よりも小さめに検出される。

伝熱部材７２が有る場合は、無い場合に比べて、発熱部品からの熱を結像レンズ５４に迅速に伝えることができ、熱的な過渡状態において、ハウジング５０の熱膨張による焦点位置のずれに対して結像レンズ５４の温度上昇による焦点位置のずれを促進させることができる。この結果、検出誤差のプラス側の最大値を小さくできる（図７参照）。また、伝熱部材７２が有る場合は、無い場合に比べて、発熱部品からの熱を鏡筒５７、ハウジング５０を介して効率良く放出でき、熱的な定常状態において、検出誤差のマイナス側の最大値を小さくすることができる（図７参照）。

すなわち、伝熱部材７２の伝熱作用により、結像レンズ５４の負の屈折率変化による焦点位置のずれと支持体１０の熱膨張による結像レンズ５４の焦点位置のずれが相殺される。

図７において、経過時間１０００ｓ〜２０００ｓでは、ハウジング５０の膨張による焦点位置のずれ量に対して結像レンズ５４の焦点距離の伸びによる焦点位置のずれ量が上回り、検出誤差がマイナスになっている。そして、経過時間２０００ｓ以降では、ハウジング５０の膨張による焦点位置のずれ、及び結像レンズ５４の焦点距離の伸びによる焦点位置のずれがほとんどなくなり、検出誤差の変化がほぼ０になることが分かる。

なお、図６から、レンズの焦点距離ｆの変化は、Ｄｂの変化に対応し、上記（１）式及び（３）式から、Ｄｂの変化は、速度Ｖ、移動量Ｙと関連することが分かる。

そこで、多色画像形成装置１０００、２０００は、処理回路６１で算出された移動速度ｖに基づいて、移動体５３の移動速度（中間転写ベルト１０５又は搬送ベルト１０６の移動速度）を所望の大きさに調整する移動速度調整装置を備えていることが好ましい。この場合、各感光体ドラムから中間転写ベルト１０５又は記録媒体へのトナー像の転写タイミングを適正化でき、ひいては記録媒体に画像を安定して精度良く形成できる。

また、光走査装置２０は、処理回路６１で算出された移動速度ｖに基づいて、各感光体ドラムへの副走査方向（該感光体ドラムの回転方向）に関する光束の入射位置（入射タイミング）を調整可能であることが好ましい。この場合、各感光体ドラムに形成される潜像の副走査方向の位置を適正化でき、ひいては記録媒体に画像を安定して精度良く形成できる。

以上説明した本実施形態の検出装置１００は、移動体５３に光を照射する照射系と、該移動体５３からの反射光の光路上に配置された結像レンズ５４と、該結像レンズ５４を介した反射光を受光するエリアセンサ５６と、エリアセンサ５６での受光結果に基づいて移動体５３の移動速度を算出する処理回路６１を構成する、少なくとも１つの発熱部品（電子部品）を含む複数の部品と、結像レンズ５４及び発熱部品の双方と一体的に設けられた伝熱部材７２と、を備えている。

この場合、伝熱部材７２の伝熱作用により、発熱部品から結像レンズ５４に単位時間に伝達する熱量を大きくすることができ、熱的な過渡状態において、結像レンズ５４の光軸方向の変位による焦点距離のずれと結像レンズ５４の温度変化に伴う焦点距離の変化による焦点位置のずれとを相殺できる。

すなわち、熱的な定常状態だけでなく過渡状態においても、移動速度を安定して精度良く算出することができる。

結果として、検出装置１００では、移動体５３の移動速度を安定して精度良く検出することができる。

また、検出装置１００は、照射系、結像レンズ５４、エリアセンサ５６及び発熱部品を一体的に支持する支持体１０を更に備え、伝熱部材７２は、支持体１０よりも熱伝導率が高く設定されている。

この場合、支持体１０の熱膨張の進行に対して、発熱部品で発生した熱を結像レンズ５４に対してより迅速に伝えることができ、熱的な過渡状態において、上記焦点位置のずれの相殺効果を確実に得ることができる。

また、伝熱部材７２が増減可能な複数のパーツで構成されることで、発熱部品から伝熱部材７２を介して結像レンズ５４に単位時間に伝わる熱量（伝熱量）を調整することができる。この場合、熱的な過渡状態において、結像レンズ５４の光軸方向の変位の時間変化と結像レンズ５４の温度変化による焦点距離の時間変化を合わせ込むことができ、上記焦点位置のずれの相殺効果をより向上させることができる。

なお、伝熱量の調整は、予め熱伝導率が異なる複数の伝熱部材を用意しておき、各伝熱部材を装着して、実際に検出誤差を算出し、該検出誤差が最も少なくなる伝熱部材を採用するようにしても良い。

また、図１０〜図１２に示される変形例１の検出装置２００のように、伝熱部材７３を少なくとも一部がハウジング５０の外壁に沿うように配置しても良い。

伝熱部材７３は、一例として、細長い長尺の金属製又は合金製の部材から成り、処理回路６１を構成する複数の部品が収容されるパッケージに一端が接続され（図１２参照）、他端がホルダ部５８に接続されている（図１１参照）。この場合も、伝熱部材７３は、熱伝導率が伝熱部材７３よりも低い膜で被覆されることが好ましい。

なお、伝熱部材７３は露出しているため、例えば検出装置２００を組み付ける際に多色画像形成装置の他の部材と干渉するおそれがあるため、伝熱部材７３を少なくとも一部がハウジング５０の内壁に沿うように配置しても良い。

また、伝熱部材７３を、処理回路６１を構成する複数の部品が収容されるパッケージに代えて又は加えて、基板６０上のランド部（不図示）に接合しても良い。

また、図１３及び図１４に示される変形例２の検出装置３００のように、伝熱部材７４をハウジング５０及び基板６０で挟持した状態でねじ８０で共締めしても良い。この場合、伝熱部材７４は、処理回路６１の構成部品である発熱部品から基板６０及びねじ８０を介して受熱することもできる。

また、検出装置の構成は、上記実施形態で説明したものに限定されず、適宜変更可能である。例えば、照射系は、レーザ光源５１を有しているが、レーザ光源以外の光源を有していても良い。また、ハウジング５０には、少なくとも結像レンズ５４が収容されていることが好ましい。また、照射系、レーザ駆動回路６２を構成する複数の部品及びエリアセンサ５６の少なくとも１つは、支持体１０に支持されていなくても良い。すなわち、照射系、レーザ駆動回路６２を構成する複数の部品及びエリアセンサ５６の少なくとも１つは、処理回路６１及び結像レンズ５４と別体であっても良い。

また、上記実施形態では、露光装置として、光走査装置２０を採用しているが、これに代えて、例えば、複数の発光部（例えばＬＥＤ、有機ＥＬ素子等）を含み、感光体ドラムに複数の光を照射する光プリントヘッドを採用しても良い。この場合、多色画像形成装置は、検出装置の検出結果（移動速度ｖ）に基づいて、移動体５３の移動速度を調整する移動速度調整装置を有していることが好ましい。また、光プリントヘッドは、検出装置の検出結果に基づいて、感光体ドラムへの、該感光体ドラムの回転方向に関する光の入射位置（入射タイミング）を調整可能であっても良い。

また、上記実施形態では、露光装置（光走査装置２０）により各感光体ドラムに潜像を形成し、該潜像を現像する画像形成装置が採用されているが、例えば、インク吐出ヘッドから、搬送される記録媒体にインクを吐出して画像を形成するインクジェット方式の画像形成装置を採用しても良い。この場合、画像形成装置は、検出装置の検出結果（移動速度ｖ）に基づいて、移動体（例えば記録媒体を搬送する搬送ベルト）の移動速度を調整する移動速度調整装置を有していることが好ましい。また、インクジェット方式の画像形成装置は、検出装置の検出結果に基づいて、記録媒体への該記録媒体の搬送方向に関するインクの着弾位置（インク吐出タイミング）を調整可能であっても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置が４つの感光体ドラムを有する多色画像形成装置の場合について説明したが、これに限定されるものではない。具体的には、画像形成装置は、例えば５つ以上の感光体ドラムを有する多色画像形成装置であっても良いし、例えば１つの感光体ドラムを有するモノクロ画像形成装置であっても良い。

１０…支持体、２０…光走査装置（露光装置）、５０…ハウジング、６０…基板、５３…移動体、５４…結像レンズ（レンズ）、５６…エリアセンサ（受光部）、５７…鏡筒、６１…処理回路（電子回路）、７２、７３、７４…伝熱部材（熱伝導体）、１０５…中間転写ベルト（媒体）、１０６…搬送ベルト（搬送部材）、１００、２００、３００…検出装置（移動速度検出装置）、１Ｋ、１Ｃ、１Ｍ、１Ｙ…感光体ドラム、１０００、２０００…多色画像形成装置。

特開２０１０−１３４１９０号公報

Claims (11)

1. 移動体の移動速度を検出する移動速度検出装置であって、
   前記移動体に光を照射する照射系と、
   前記移動体からの反射光の光路上に配置されたレンズと、
   前記レンズを介した前記反射光を受光する受光部と、
   前記受光部での受光結果に基づいて前記移動速度を算出する電子回路を構成する、少なくとも１つの発熱部品を含む複数の部品と、
   前記レンズ及び前記発熱部品の双方と一体的に設けられた熱伝導体と、
   少なくとも前記レンズ及び前記発熱部品を一体的に支持する支持体と、を備え、
   前記支持体は、少なくとも前記レンズが収容されるハウジング及び前記複数の部品が実装される基板を含み、
   前記熱伝導体は、前記ハウジングと前記基板とで挟持され、前記基板及び前記熱伝導体を貫通する固定部材により前記基板と共に前記ハウジングに固定されていることを特徴とする移動速度検出装置。
2. 前記熱伝導体は、前記支持体よりも熱伝導率が高いことを特徴とする請求項１に記載の移動速度検出装置。
3. 前記レンズの負の屈折率変化による焦点位置のずれと、前記支持体の熱膨張による前記レンズの焦点位置のずれとが相殺されることを特徴とする請求項２に記載の移動速度検出装置。
4. 前記熱伝導体は、増減可能な複数のパーツで構成されることを特徴とする請求項２又は３に記載の移動速度検出装置。
5. 前記支持体に支持され、前記レンズと前記受光部との間の前記反射光の光路が内部を通過する、前記支持体よりも熱伝導率が高い鏡筒を更に備え、
   前記熱伝導体は、前記鏡筒に接合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の移動速度検出装置。
6. 前記熱伝導体の表面には、該熱伝導体よりも熱伝導率が低い被膜が形成されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一項に記載の移動速度検出装置。
7. 前記電子回路は、前記移動体の移動とともに該移動体の複数の画像信号を時系列で取得し、時系列で取得された複数の画像信号間の相互相関演算を行い、該相互相関演算の相関ピークが生じる位置のずれ量を求め、求められたずれ量に基づいて前記移動速度を算出することを特徴とする請求項１〜６のいずれか一項に記載の移動速度検出装置。
8. 画像情報に応じた画像を形成する画像形成装置であって、
   前記画像が転写される媒体と、
   前記媒体が移動体である請求項１〜７のいずれか一項に記載の移動速度検出装置と、を備える画像形成装置。
9. 画像情報に応じた画像を形成する画像形成装置であって、
   前記画像が転写される媒体を搬送するための搬送部材と、
   前記搬送部材が移動体である請求項１〜７のいずれか一項に記載の移動速度検出装置と、を備える画像形成装置。
10. 前記移動速度検出装置での検出結果に基づいて、前記移動体の移動速度を調整する移動速度調整装置を更に備えることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。
11. 前記媒体に前記画像を転写するための感光体ドラムと、
    前記画像情報に応じて変調された光束で前記感光体ドラムを露光し、潜像を形成する露光装置と、を更に備え、
    前記露光装置は、前記移動速度検出装置での検出結果に基づいて、前記感光体ドラムへの、該感光体ドラムの回転方向に関する光束の入射位置を調整可能であることを特徴とする請求項８又は９に記載の画像形成装置。