JP2005041623A - 搬送装置および画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成装置において、フィード部などにおける搬送異常をリアルタイムに診断できるようにする。
【解決手段】給紙トレイ５１内の印刷用紙と対向する位置に変位情報取得部８０を設け、印刷用紙の搬送方向と搬送方向に対し略直角な方向の各移動量や移動速度を検出する。変位情報取得部８０は、照明光Ｌ１を印刷用紙に照射し、その散乱反射成分Ｌ３を光検出器アレイを有する２次元移動量検出センサ８６により受光する。２次元移動量検出センサ８６は、物体表面に現れる構造的特徴を観察することで、印刷用紙の搬送方向およびスキュー方向の各移動量を測定する。搬送状態計測部１００は、２次元移動量検出センサ８６により検出された移動量に基づき、各方向の移動速度を求める。非接触かつリアルタイムに搬送状態を監視でき、リアルタイムに故障判定や劣化状態の判定ができる。
【選択図】 図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写装置、プリンタ装置、ファクシミリ装置、これらの機能を兼ね備えた複合機などの画像形成装置およびこれに使用される搬送装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子複写機やプリンタなどには、被搬送体としての印刷用紙を所定方向に搬送する搬送装置が使用されている。搬送装置は、搬送経路の各部に、モータによって駆動される搬送ロールを主要部として備えて構成される。ここで、印刷用紙の搬送状態を安定化するため、従来は、搬送ロールを駆動するモータの回転数を一定にすることで、印刷用紙の搬送速度を一定にしていた。
【０００３】
ところが、従来の搬送装置では、使用しているうちに、搬送ロールの磨耗や搬送ロールに対する紙粉の付着などにより、駆動モータの回転数を一定にしても用紙の搬送速度が落ちてくるという問題があった。また、搬送ロールの磨耗や搬送ロールに対する紙粉の付着などにより用紙搬送に偏りが発生し、スキューが発生することもある。なお、スキューとは、被搬送体の搬送方向と直交する方向への被搬送体の移動や傾き走行の総称である。
【０００４】
ここで、搬送速度の低下を改善する手法として、搬送経路の各ポイントにセンサを設けて用紙の通過を監視し、用紙が各ポイントに到達する時間に基づいて用紙速度変動を検出し、その監視結果に基づいて搬送速度を一定にする用紙速度変動検出技術が考えられている。
【０００５】
また、スキューの検出に関しては、たとえば特許文献１には、用紙の搬送中に搬送方向と交わる方向において異なる位置に一対の用紙検知センサを設け、一対の用紙検知センサを用紙の先端が通過する時間差からスキュー量を算出する方式が提案されている。また、特許文献２には、用紙搬送路下部に複数のテーブルセンサをライン状に設置し、用紙が搬送されることにより各テーブルセンサがオンになるタイミングに基づき検出する方式が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】
特公平３−５３２１９号公報
【特許文献２】
特開２００２−３０８４７７号公報
【０００７】
一方、近年では、各種の機械、とりわけ複写機あるいはプリンタなどのオフィス機器においては高い生産性が要求されるため故障による遅滞が許容されず、故障を速やかに検知して解決することが求められている。特に最近では、高速・高精度での動作が可能な部材が数多く搭載されている。取り分け、モータやソレノイドなどの駆動部材や、この駆動部材に連動して動作するギアやローラなどの動力伝達部材は、モータなどを駆動する駆動回路も含めて、他の電子部品（抵抗やコンデンサなどの受動電子部品あるいはトランジスタやＩＣ（集積回路））に比べて、一般的に、故障発生の頻度が高い。特に使用環境が劣悪である場合には、通常の方法で使用していたとしても、検出が困難な様々な異常や故障が発生し、その修復には多大な労力を要することになる。
【０００８】
たとえば、搬送ロールなどの消耗部品は、使用条件および設置場所の環境条件などにより、摩耗や劣化の度合いが異なってくる。そのため、搬送ロールなどの消耗部品の交換時期を正確に推測することができない。搬送した用紙の枚数や時間経過のみでは、消耗部品の交換時期を推測することができないため、従来は、消耗部品を早め早めに交換しており、損失が大きいという問題があった。したがって、用紙速度変動やスキュー量を計測し、消耗部品の交換時期を推測することは、保守サービスの効率化の観点で必要不可欠である。
【０００９】
ここで、故障予防診断に関に関しては、たとえば特許文献３には、用紙前進手段の速度プロフィールを測定して、それを表す信号を発生する手段と、測定手段からの信号を基準信号と比較してエラー信号を発生する仕組みが提案されている。速度プロフィールを測定する具体例としては、クラッチ付きアイドラローラを駆動ローラと外周で接触させ、エンコーダで監視するようにしている。
【００１０】
【特許文献３】
特開平０６−０７２６２５号公報
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１，２に記載されているスキュー検出技術は、用紙先端の通過を監視しているため、搬送経路の中間位置のスキューを検出することができるが、用紙詰まりの発生頻度の高い入り口部（フィーダ部）のスキュー検出には適用できないという問題があった。
【００１２】
また、搬送ロールの磨耗や搬送ロールに対する紙粉の付着などに関連する用紙速度変動は、搬送経路の各ポイントに設けられたセンサに用紙が到達する時間により計測されるが、フィーダ部の搬送ロールの劣化に関連するフィーダ部の用紙速度変動に関しては、用紙設置位置が変化し、用紙搬送開始タイミングを基準として利用できないため、計測が困難であり、消耗部品の劣化を検出できないという問題があった。
【００１３】
さらに、従来の用紙速度変動検出技術やスキュー検出技術とも用紙先端が所定のセンサを通過するまで検出できないため、用紙速度の変動およびスキューが発生した直後に検出し、発生直後に所定の用紙速度およびスキュー量の範囲に抑えるよう制御することは不可能であった。
【００１４】
また、特許文献３に記載されているように、クラッチ付きアイドラローラを駆動ローラと外周で接触させエンコーダで監視する構成では、印刷用紙の搬送状態を直接に測定していないので搬送速度の検知精度の点で難点がある。速度プロフィールを測定するための計測ローラを直接に印刷用紙に接触させて搬送方向やスキュー方向の速度を検出することが考えられるが、この計測ローラが負荷となる、あるいはこの計測ローラの摩耗や滑りなどの、新たな問題が生じる。
【００１５】
これに対して、測定波を用いて移動物体の運動状況を検出する仕組みが種々提案されている。たとえば、レーザドップラ速度計やレーザエンコーダなどの光学式変位情報測定装置が知られている（たとえば非特許文献１〜３を参照）。レーザドップラ速度計は、移動物体にレーザ光を照射し、移動物体による散乱光の周波数が、移動速度に比例して偏移（シフト）するドップラ効果を利用して、移動物体の移動速度を測定するものである。
【００１６】
【非特許文献１】
レーザドップラ速度計 ＬＶ−２０Ｚ／ＬＶ−５０Ｚの製品概要、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１４年５月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｃｗｅｂ．ｃａｎｏｎ．ｊｐ／ｉｎｄｔｅｃｈ／ｅｓ／ｌｄｖｍ．ｈｔｍｌ＞
【非特許文献２】
Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｍｅｔｅｒ、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１４年５月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｎｏｎ．ｃｏｍ／ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏ／ｄｏｐｐｌｅｒ／ｉｎｄｅｘ．ｈｔｍｌ＞
【非特許文献３】
Ｌａｓｅｒ Ｄｏｐｐｌｅｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ ｍｅｔｅｒ、［ｏｎｌｉｎｅ］、［平成１４年５月１２日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｃａｎｏｎ．ｃｏｍ／ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏ／ｄｏｐｐｌｅｒ／ｆｌａｓｈ＿ｅ．ｈｔｍｌ＞
【００１７】
また、特許文献４〜１０には、光を物体に照射し、その反射光を光検出器アレイで受光して物体表面に現れる構造的特徴を観察することで、物体の位置や運動を検出する仕組みが提案されている。
【００１８】
【特許文献４】
米国特許第５，５７８，８１７号明細書
【特許文献５】
米国特許第５，１４９，９８０号明細書
【特許文献６】
米国特許第５，６８６，７２０号明細書
【特許文献７】
米国特許第５，６４４，１３９号明細書
【特許文献８】
米国特許第５，５７８，８１３号明細書
【特許文献９】
米国特許第５，７２９，００８号明細書
【特許文献１０】
特開２０００−２７０１６９号公報
【００１９】
これらの、測定波を用いて移動物体の運動状況を検出する仕組みは、搬送中の印刷用紙の搬送方向の移動やスキュー方向の移動を監視し、この監視結果に基づいて搬送動作を制御する機能や、監視結果が所定の基準を超えた場合にエラー処理する故障判定機能や搬送系部材の劣化を診断する機能を実現する上で、有効な手法と考えられる。
【００２０】
本発明は、上述の測定波を用いて移動物体の運動状況を検出する技術思想、あるいはそれに類する技術思想を利用することで、用紙搬送方向およびスキュー方向の各搬送動作を安定に制御する機能、搬送系部材の故障を的確に診断する機能、および搬送系部材の劣化を的確に診断する機能、のうちの少なくとも１つを実現することができる搬送装置や画像形成装置を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る搬送装置や画像形成装置は、たとえば入力された画像データに基づいて印刷用紙などの被搬送体に画像を形成する画像形成装置などに用いて好適な搬送装置であって、搬送中の被搬送体（たとえば印刷用紙）の搬送方向の変位や搬送方向に直交するスキュー方向の変位を監視し、この監視結果に基づいて搬送動作を制御する機能や、監視結果が所定の基準を超えた場合に、所定のエラー処理や警告処理をする機能を実現するように構成した。
【００２２】
具体的には、本発明に係る画像形成装置やこれに使用される搬送装置は、回転力によって被搬送体を所定方向に移動させるロール部材を含む駆動機構部と、被搬送体に向けて所定の測定波を照射し、この測定波に対応した被搬送体からの被測定波を検知することで駆動機構部の動作により移動される被搬送体の搬送方向の変位情報を取得する搬送方向変位情報取得部と、被搬送体に向けて所定の測定波を照射し、測定波に対応した被搬送体からの被測定波を検知することで、駆動機構部の動作により移動される被搬送体の搬送方向と略直交する方向であるスキュー方向の変位情報を取得するスキュー方向変位情報取得部と、搬送方向変位情報取得部およびスキュー方向変位情報取得部により取得された各方向の変位情報に基づいて被搬送体の搬送状態に応じた所定の処理を行なう搬送処理部とを備えるものとした。
【００２３】
また従属項に記載された発明は、本発明に係る画像形成装置や搬送装置のさらなる有利な具体例を規定する。
【００２４】
たとえば、搬送処理部が行なう被搬送体の搬送状態に応じた所定の処理としては、たとえば、取得した各方向の変位情報に基づいて搬送方向の移動速度やスキュー量が正常範囲内となるように制御する処理や、取得した各方向の変位情報が正常範囲内か、あるいは正常範囲内であっても劣化状態に至っていないかなどを診断する故障診断処理がある。
【００２５】
リアルタイムかつ非接触で被搬送体の変位情報を取得可能な変位情報取得部としては、たとえば、ドップラ効果を利用して移動物体の移動速度を測定するものや、物体表面に現れる構造的特徴を光検出器アレイにより観察することで物体の位置や運動を検出するものを使用することが望ましい。
【００２６】
各方向に対応した変位情報取得部の検知可能な基準軸方向が被搬送体の搬送方向やスキュー方向に対して公差を持つ場合、各変位情報取得部が取得する検知軸方向の変位情報は、実際の搬送方向やスキュー方向における変位情報に対して誤差を持つ。この場合、変換演算部公差分を補正することが望ましい。
【００２７】
【作用】
本発明に係る上記構成においては、変位情報取得部は、被搬送体に向けて所定の測定波を照射し、この測定波に対応した被搬送体からの被測定波を検知することで駆動機構部により移動される被搬送体の搬送方向やスキュー方向の各変位情報を取得する。測定波を被搬送体に照射しして移動中の被搬送体の移動状況を監視する仕組みとすることで、被搬送体の移動状態を直接に、かつ非接触でかつリアルタイムで検知できるようにする。また、搬送方向とスキュー方向の各変位情報とを同時に測定する。
【００２８】
搬送処理部は、検知された変位情報に基づいて所望の処理を行なう。非接触でかつリアルタイムで被搬送体の移動状況を直接に検知しているので、その分、処理もほぼリアルタイムに実行でき、検知精度も高く、その分、精度のよい搬送制御や故障判定などができる。非接触での検知であるから、被搬送体に対して負荷を掛けることがなく、その分、処理負担も減る。
【００２９】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について詳細に説明する。
【００３０】
＜＜故障診断装置を搭載した画像形成装置の構成例＞＞
図１は、本発明に係る故障診断装置の一実施形態を搭載した画像形成装置の構成例を示す図である。この画像形成装置１は、たとえば原稿の画像を読み取る画像読取部（スキャナ部）を備え、この画像読取部で読み取った画像データに基づいて原稿画像に対応する画像を印刷する複写装置機能、パソコンなどから入力された印刷データ（画像を表すデータ）に基づいて印刷出力するプリンタ機能、およびファクシミリ画像を印刷出力可能なファクシミリ送受信機能を備えた複合機であって、デジタルプリント装置として構成されているものである。図１は、この画像形成装置１における、印刷用紙上に画像を転写する機能部分に着目した、機構部分（ハードウェア構成）の断面図を示している。
【００３１】
図示する画像形成装置１は、大別して、入力された画像データに基づいて画像を印刷用紙上に形成（印刷出力）する機能を有する画像形成部３０と、印刷用紙を画像形成部３０の印字部に給送する給紙搬送機構部５０と、画像形成後の印刷用紙を機外に排出する排紙搬送機構部７０とを備えている。各部は、回転力によって被搬送体の一例である印刷用紙を所定方向に移動させるロール部材を含んで構成されている。
【００３２】
画像形成部３０は、図示しない画像処理部から入力された画像データに基づいて、たとえば、電子写真式、感熱式、熱転写式、インクジェット式、あるいは同様な従来の画像形成処理を利用して、普通紙や感熱紙などの印刷用紙上に可視画像を形成する、すなわち印刷出力する。このため、画像形成部３０は、たとえば画像形成装置１をデジタル印刷システムとして稼働させるためのラスタ出力スキャン（ＲＯＳ）ベースのプリントエンジンを備える。
【００３３】
たとえば画像形成部３０の中央部には、感光体ドラムロール３２が配され、この感光体ドラムロール３２の周囲には、一次帯電器３３、現像ロール３４ａおよび現像クラッチ３４ｂからなる現像器３４、あるいは転写ロール３５、クリーナロール３６、ランプ３７などが配設されている。転写ロール３５は、感光体ドラムロール３２と対向して配され、その間に用紙を挟持して搬送するように、対構造をなしている。
【００３４】
また画像形成部３０は、画像形成データに基づいて潜像を感光体ドラムロール３２に記録するための書込走査光学系（以下レーザスキャナという）３９を有する。レーザスキャナ３９には、図示しないホストコンピュータなどから入力された画像データに基づきレーザ光Ｌを変調して出力するレーザ３９ａと、このレーザ３９ａから出力されたレーザ光Ｌを感光体ドラムロール３２上に走査するためのポリゴンミラー（回転多面鏡）３９ｂおよび反射ミラー３９ｃなどの光学系を有する。
【００３５】
給紙搬送機構部５０は、画像形成部３０に印刷用紙を搬送するための給紙トレイ５１と、給紙系統の搬送路５２を構成する複数のロールや用紙タイミングセンサなどで構成されている。給紙搬送機構部５０のロールとしては、単体構造のものと、２つが対向して配されその間に用紙を挟持して搬送する対構造のものとがある。たとえば、搬送路５２上には、ロール部材として、給紙トレイ５１側から画像形成部３０に向けて順に、ピックアップロール５４、給紙ロール対５５、第１搬送ロール対５６、第２搬送ロール対５７、および第３搬送ロール対５８が設けられている。ピックアップロール５４と給紙ロール対５５とで、フィード部５３が構成される。
【００３６】
ピックアップロール５４の近傍には、このピックアップロール５４を作動させるためのソレノイド６１が設けられている。また、第３搬送ロール対５８近傍の搬送路５２上の前流側（図中左側）には、搬送路５２上で搬送されてきた印刷用紙を一旦停止させるための停止ツメ６２と、この停止ツメ６２を作動させるためのソレノイド６３とが設けられている。
【００３７】
また、搬送路５２上には、センサ部材として、給紙ロール対５５と第１搬送ロール対５６との間に第１センサ６５が、第２搬送ロール対５７と第３搬送ロール対５８との間に第２センサ６６が、また第３搬送ロール対５８と転写ロール３５との間に第３センサ６７が、それぞれ設けられている。
【００３８】
給紙ロール対５５は、用紙を、第１センサ６５および第１搬送ロール対５６へ導くことに加えて、重送（２枚以上の給紙）を防ぐためのサバキの役割も受け持つ。第１搬送ロール対５６および第２搬送ロール対５７は、用紙を感光体ドラムロール３２に導くための役目を果たす。
【００３９】
ソレノイド６３は、第２センサ６６がオンしてから、一定の時間経た後に、用紙を停止ツメ６２で一旦停止させるために使われる。この目的は、用紙内での書出位置と感光体ドラムロール３２上の像の位置を合わせるためのタイミングを合わせるためである。
【００４０】
排紙搬送機構部７０は、画像形成部３０にて印刷用紙上に画像形成された印刷済み用紙を機外にて受け取るための排紙トレイ（外部トレイ）７１と、排紙系統の搬送路７２を構成する複数のロールやセンサなどで構成されている。排紙搬送機構部７０のロールとしては、２つが対向して配され、その間に用紙を挟持して搬送する対構造のものが使用されている。たとえば、搬送路７２上には、ロール部材として、画像形成部３０の転写ロール３５側から排紙トレイ７１に向けて順に、定着ロール対７４と排出ロール対７６とを有する。
【００４１】
また、搬送路７２上には、センサ部材として、定着ロール対７４と排出ロール対７６との間に第４センサ７８が、また排出ロール対７６と排紙トレイ７１との間に第５センサ７９が、それぞれ設けられている。
【００４２】
各センサ６５，６６，６７，７８，７９（以下纏めて用紙タイミングセンサ６９ともいう）は、用紙通過時間検出部を構成する用紙検知部材（用紙タイミングセンサ）であり、被搬送体の一例である印刷用紙が所定のタイミングで搬送されているかどうか検出するために設置されている。各センサで得られた検知信号は、印刷用紙の搬送タイミングや搬送時間（用紙通過時間）を計測する計測部（図示せず）に入力されるようになっている。
【００４３】
用紙検知部材をなす各用紙タイミングセンサ６９は、設置場所に応じて様々な形状や特性のものを使用できる。基本的には、一対の発光素子（たとえば発光ダイオード）と受光素子（たとえばフォトダイオードやフォトトランジスタ）で構成されているものを用いる。発光素子と受光素子の両者が一体となったフォトインタラプタを用いてもよい。
【００４４】
また、各用紙タイミングセンサ６９は、透過型（遮断型ともいわれる）および反射型のうちの何れであってもよい。ここで透過型のセンサは、発光素子と受光素子とを対向配置させておき、その間に印刷用紙が搬送されていない状態では、受光素子は発光素子の光を受光しオン状態となる一方で、両者間を印刷用紙が通過する状態では、発光素子からの光が印刷用紙によって遮断されることでオフ状態となるものである。
【００４５】
これに対して、反射型のセンサは、発光素子からの光が印刷用紙で反射され、その反射光が受光素子に入射するように配置しておく。そして、印刷用紙が搬送されていない状態では、受光素子は発光素子からの光を受光せずオフ状態となる一方で、印刷用紙が通過する状態では、発光素子からの光が印刷用紙によって反射され入射することでオン状態となるものである。図１に示す本実施形態の構成では、全ての用紙タイミングセンサ６９について、反射型のフォトインタラプタを用いている。
【００４６】
なお、印刷用紙の通過タイミングが、印刷用紙の搬送開始から各センサを通過する時間が所定の時間範囲から外れている場合、画像形成装置１は、印刷用紙の搬送工程に故障が発生し正常にプリントできないとして、用紙搬送を、その時点、その位置で停止させる。これを、通常ジャムと呼ぶ。用紙搬送工程の故障としては、ピックアップロール５４、給紙ロール対（フィードロール対）５５、第１搬送ロール対５６、第２搬送ロール対５７、第３搬送ロール対５８、あるいは排出ロール対７６の磨耗・劣化、さらに図示していないが、各ロール部材を駆動するためのモータ９６〜９９やこれらを駆動する駆動回路の故障、駆動ギア破損、用紙搬送のタイミングを制御するソレノイド故障などがある。また、用紙搬送ジャムに関して、ロールの磨耗・劣化による用紙スキューが大きな要因である。
【００４７】
また、用紙搬送工程故障の内、ピックアップロール５４および給紙ロール対５５で構成されるフィード部５３は、故障発生頻度が多く、ロールの磨耗・劣化による部品交換が大きい個所である。本実施形態の構成では、フィード部５３の動作状態を検出するための第１センサ６５を設置しているので、第１センサ６５に用紙搬送の正常値からのズレを検出することはできる。しかしながら、給紙トレイ５１内の用紙設置位置のばらつきに起因した、ピックアップロール５４や給紙ロール対５５の動作状況を正確に検出することはできない。
【００４８】
そこで、画像形成装置１は、本実施形態特有の構成として、給紙トレイ５１内の印刷用紙と対向する位置に変位情報取得部８０を設け、印刷用紙の搬送方向および搬送方向に対し略直角なスキュー方向の各変位情報（たとえば移動量や移動速度）を直接かつ同時に検出するようにしている。なお、移動量や移動速度はそれぞれ、変位情報取得部８０と印刷用紙との間における所定方向の相対的な移動量や移動速度を意味する。
【００４９】
画像形成装置１の駆動機構部９０（各ブロック９１〜９４）によって搬送装置２が構成される。搬送装置２は、変位情報取得部８０により取得された変位情報に基づいて、被搬送体の一例である印刷用紙の搬送状態に応じた所定の処理を行なう搬送処理部２００を備えている。駆動機構部９０は、１つのモータによりできるだけ有効に活用できるように、ギア、シャフト、ベアリング、ベルト、ロールなどを使って、幾つかの方向にモータの動力が伝達するように構成されている。また、このような構造の駆動機構部９０は、画像形成装置１内にて、駆動機構のベース（マスター，動力源）となる駆動モータ（本例ではモータ９６〜９９）を動作単位として幾つかのブロックに分けて、ブロックごとに動作するように構成されている。
【００５０】
ソレノイドやクラッチは、駆動部材の一例でもあるが、これらは駆動モータの駆動力が伝達される他の部材に対する切替機構として機能するので、駆動モータに対してスレーブの関係にあり、この点では、ギア、シャフト、ベアリング、ベルトなどと同様に動力伝達部材の一例でもある。駆動モータをベースとして動作単位を設定してブロック分割するのは、このためである。たとえば、図示した画像形成装置１においては、４つのブロック９１〜９４に分けて、動作するようになっている。
【００５１】
＜画像形成装置の動作の概要＞
上記構成の画像形成装置１において、印刷用紙上に画像を形成する際には、先ず、プリント開始とともに、ソレノイド６１が動作し、ピックアップロール５４を押し下げる。これとほぼ同時に、画像形成装置１内の各種ロール（対）を回転させるためのモータ９６〜９９が回転動作を始める。ソレノイド６１により押し下げられたピックアップロール５４は、給紙トレイ５１の最上面の印刷用紙に接触し、印刷用紙１枚を給紙ロール対５５に導く。
【００５２】
ソレノイド６３は、第２センサ６６がオンしてから、一定の時間経た後に、印刷用紙を停止ツメ６２で一旦停止させる。この後、印刷用紙内での書出位置と感光体ドラムロール３２上の像の位置が合う所定のタイミングにて、ソレノイド６３は停止ツメ６２を解除する。これにより、停止ツメ６２が元に戻り、第３搬送ロール対５８が、感光体ドラムロール３２と転写ロール３５との間に印刷用紙を送り出す。
【００５３】
画像形成部３０においては先ず、潜像形成用の光源としてのレーザ３９ａが、図示しないホストコンピュータからの画像生成用のデータによって駆動されることで、画像データを光信号に変換し、この変換されたレーザ光Ｌをポリゴンミラー３９ｂに向けて照射する。このレーザ光Ｌは、さらに反射ミラー３９ｃなどの光学系を介して一次帯電器３３によって帯電された感光体ドラムロール３２上を走査することで、感光体ドラムロール３２上に静電潜像を形成する。
【００５４】
この静電潜像は、所定色（たとえばブラック；黒）のトナーが供給される現像器３４によってトナー像とされ（現像され）、このトナー像は、搬送路５２を通過してきた用紙が感光体ドラムロール３２と転写ロール３５との間を通過する間に、転写ロール３５によって印刷用紙上に転写される。
【００５５】
そして、感光体ドラムロール３２上に残ったトナーや潜像は、クリーナロール３６およびランプ３７で清掃および消去される。現像ロール３４ａには、現像クラッチ３４ｂが設けられており、この現像クラッチ３４ｂを使って現像タイミングを調節する。
【００５６】
トナーが転写された印刷用紙は、定着ロール対７４で加熱および加圧されて、印刷用紙にトナーが定着する。最後に、印刷用紙は、排出ロール対７６によって、機外の排紙トレイ７１に排出される。
【００５７】
なお、画像形成部３０の構成は上述したものに限らず、たとえば、中間転写ベルトを１つあるいは２つ備えた中間転写ＩＢＴ（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ Ｂｅｌｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ）方式のものとしてもよい。また、図では、単色印刷用の画像形成部３０を示しているが、カラー用の画像形成部３０として構成してもよい。この場合、エンジン部の構成としては、たとえば、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの出力色ごとに同様の画像形成プロセスを繰り返してカラー画像を形成するもの、たとえば単一のエンジン（感光体ユニット）で各色の画像を順に形成しつつ、これを１色ずつ中間転写体に重ね転写してカラー画像を形成するマルチパス型（サイクル型／ロータリー型）の構成、あるいは、各出力色に対応する複数のエンジンを、たとえばＫ→Ｙ→Ｍ→Ｃの順にインライン状に配列し、Ｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃの画像を４つのエンジンで並列的（同時進行的）に処理するように構成したタンデム型の何れとしてもよい。
【００５８】
＜＜搬送状態監視部の構成例；その１＞＞
図２は、図１に示した画像形成装置１に使用される変位情報取得部８０の第１の構成例を示す図である。ここで図２は、図１と同様に給紙トレイ５１の印刷用紙上に設けられた変位情報取得部８０近傍の断面構成を示している。なお、図中、印刷用紙は、紙面の左側から右側へ搬送されるものとする。すなわち、左側から右側への方向が印刷用紙の搬送方向であり、紙面の奥行き方向がスキュー方向となる。
【００５９】
第１例の変位情報取得部８０は、物体表面に現れる構造的特徴を光検出器アレイにより観察することで、物体の位置や運動を判断することを特徴とする。
【００６０】
図２に示すように、第１例の変位情報取得部８０は、印刷用紙の搬送方向およびスキュー方向の変位を監視する搬送状態監視部８１と搬送状態監視部８１により得られる変位情報に基づいて印刷用紙の搬送状態に関する指標値を求める搬送状態計測部１００とを備えて構成されている。
【００６１】
搬送状態監視部８１は、被測定物である印刷用紙に測定波の一例である照明光Ｌ１を照射する光源部８２と、印刷用紙の測定ポイントｐ（すなわち照明光Ｌ１の照射点）にて反射された被測定波の一例である反射光を受光する受光部８５とを有している。光源部８２と受光部８５とは、それぞれの光軸が所定の関係を常に満たすように、また外光の影響を受けないように、筐体８８に収容されている。筐体８８の給紙トレイ５１と対向する面の一部には開口部８８ａが形成され、光源部８２からの照明光Ｌ１が印刷用紙の測定ポイントｐに照射されるようになっている。
【００６２】
光源部８２は、照明源の一例である発光素子８３と、発光素子８３から発せられた照明光Ｌ１を所定形状に整形して印刷用紙の測定ポイントｐに導光する照明光学系８４とを備える。受光部８５は、反射光を受光するためのセンサ要素を有する２次元移動量検出センサ８６と、反射光を２次元移動量検出センサ８６のセンサ要素上に結像させる結像レンズ８７を主要部とする受光光学系とを備える。結像レンズ８７は、その一方の焦点面（焦点を含む光軸に直角な平面）が印刷用紙の表面と一致し、他方の焦点面が２次元移動量検出センサ８６のセンサ要素の受光面と一致するように取り付けられている。
【００６３】
ここで、光の反射を取り扱う場合、様々な扱い方があるが、本実施形態では、以下のように取り扱うこととする。先ず、光の反射には、物体の表面にて反射する光沢に対しての寄与度が大きい成分（表面反射成分）と、物体表面の内部にて反射する色（明度および彩度）に対しての寄与度が大きい成分（内部反射成分）とに分類できる。また、反射角度の側面では、反射面において巨視的に見て鏡面反射のような反射の法則に従う成分である正反射成分と、反射面において正反射角以外の方向へ散乱する反射の成分である散乱反射（乱反射とも言われる）成分とに分類できる。
【００６４】
光源から発せられ物体で反射した表面反射成分と内部反射成分とを同一の受光角で受光すると、それらを峻別することはできないが、反射角度の側面で分類される正反射成分と散乱反射成分とは分類可能である。ここで、正反射成分は、被測定物の光沢具合を反映するので、物体の搬送状態を監視する点では、その影響が少ない散乱反射成分を受光する方が好ましいと考えられる。
【００６５】
そこで、本例の構成では、測定ポイントｐにて反射された正反射成分Ｌ２と散乱反射成分Ｌ３のうちの散乱反射成分Ｌ３側を受光部８５にて受光するようにする。このため、先ず、印刷用紙の法線のθ方向に発光素子８３を、法線方向に散乱反射成分Ｌ３を受光する拡散反射光受光部３４を、それぞれ配置する。ここで、法線方向とは、被測定物である印刷用紙の測定ポイントｐに向かってその真上の位置である。この構成では、散乱反射成分Ｌ３の検出にはθ度入射−０度受光系が使用されるようになっている。たとえば、角度（入射角θ）を１６°以下のかすめ角照明をなすように選定するのがよい。また発光素子８３を所定位置に固定することができ、または可動にして入射角θを必要に応じて調節できるようにするとよい。なお、この角度は、発散または収束するビームの中心線の角度とする。
【００６６】
また、本例のように給紙トレイ５１内の印刷用紙の搬送状態を監視する目的で２次元移動量検出センサ８６を設ける場合、給紙トレイ５１内の用紙量が変化しても、結像レンズ８７の１つの焦点面が印刷用紙の表面と常に一致するように制御する機構を設けるとよい。
【００６７】
この場合、たとえば、光学マウスセンサのように下部に滑りやすい部材を設けて給紙トレイ内に設置し、２次元移動量検出センサの自重で軽く押し当てる構成を採用してもよい。
【００６８】
また、２次元移動量検出センサ８６を固定しておき給紙トレイ５１内の最上面の用紙高さを常に一定に維持するように制御してもよいし、使用に応じて低くなる用紙高さに合わせて２次元移動量検出センサ８６の高さや結像レンズ８７の光軸方向の位置を制御する（焦点調整に等しい）ようにしてもよい。後者の場合、受光部８５側から見た印刷用紙の測定ポイントｐに照明光Ｌ１が照射されるように、発光素子８３の照射角度も制御するのがよい。また、ピックアップロール５４の高さが不変な仕組みの場合、ピックアップロール５４の近傍に変位情報取得部８０を配することで、用紙使用量の影響が少なくなるようにしてもよい。
【００６９】
何れにしても、２次元移動量検出センサ８６が、発光素子８３からの照明光Ｌ１の照射点ｚにて反射された散乱反射成分Ｌ３を、印刷用紙の使用量変化の影響を受けることなく、確実に受光できるようにする機構を設けるとよい。本実施形態では、図１に示すように、給紙トレイ５１内の最上面の用紙高さを常に一定に維持する用紙高さ維持機構５１ａが給紙トレイ５１内に設けられている。
【００７０】
なお、用紙タイミングセンサ６９に代えて変位情報取得部８０を設けることも可能である。この場合、搬送過程にある印刷用紙は搬送方向およびスキュー方向の双方に直交する方向（紙面の表裏方向）へ振動し得るので、印刷用紙と２次元移動量検出センサ８６との間の距離の変動が生じる。ただしその変動は、給紙トレイ５１における用紙使用量の変動に比べると格段に小さく、その変動は概ね問題にならないと考えてよいい。ただし振動が問題となる場合には、給紙トレイ５１上に搬送状態監視部８１を設ける場合で示したと同様の対処を採ればよい。
【００７１】
照明光Ｌ１で印刷用紙の表面を照明する目的は、この表面に構造特徴や印刷特徴を示す光のコントラストを作り出すことにある。搬送状態監視部８１を使用して印刷用紙の表面から２次元移動量検出センサ８６への光エネルギを集めて焦点を結ばせる目的で結像レンズ８７が設けられている。結像レンズ８７は、印刷用紙の表面から反射、散乱、透過、または放出された光を集め、それを２次元移動量検出センサ８６のセンサ要素上に焦点を結ばせる。結像レンズ８７から用紙表面までの距離や結像レンズ８７から２次元移動量検出センサ８６までの距離は、特定の用途およびその所要倍率について選択されたレンズによって決まる。
【００７２】
搬送状態監視部８１は、照明光Ｌ１のコントラストを２次元移動量検出センサ８６上に結像し、像の時系列内のランドマークとして使用する。そして、時系列を得る期間中に２次元移動量検出センサ８６と印刷用紙との間の相対移動の運動測定（すなわち、速度や走行の測定）をする。たとえば、２次元移動量検出センサ８６は、個別の光学的感応性を有するセンサ要素が複数個配列されて構成されている。２次元移動量検出センサ８６におけるセンサ要素のピッチは、結像レンズ８７の倍率に関連して、２次元移動量検出センサ８６が作ることができる像の解像度に影響する。これらのセンサ配列を、電荷結合素子（ＣＣＤ；Ｃｈａｒｇｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ ）、アモルファス・シリコン光検出器アレイ、ＣＭＯＳ（Ｃｏｍｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ Ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ）光検出器アレイ、あるいはこれらに類する種々の形式の能動画素センサ配列を使用してもよい。
【００７３】
＜２次元移動量検出センサの構成例＞
図３は、第１例の搬送状態監視部８１に設けられている２次元移動量検出センサ８６の一構成例を示す機能ブロック図である。図４は、２次元移動量検出センサ８６から出力される信号パターンの一例を示す図である。第１例の搬送状態監視部８１に使用される２次元移動量検出センサ８６として、具体的には、米国Ａｇｉｌｅｎｔ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ社のＨＤＮＳ２０００を使用した。この２次元移動量検出センサ８６は、ｘ軸とこのｘ軸に直交するｙ軸の２つの基準軸方向について散乱反射成分Ｌ３を検知することで各軸方向の２次元の運動センサとして構成されており、また３００ｍｍ／ｓｅｃの用紙移動速度まで検出可能な２次元移動量検出素子となっている。
【００７４】
この２次元移動量検出センサ８６は、図３に示すように、印刷用紙表面の微小構造を捉える２次元受光素子アレイ（２次元方向に光検出器アレイが配列されたもの）８２２と、２次元受光素子アレイ８６２で捉えた情報を一時的に格納する画像メモリ部８６４と、パターンマッチング処理や２重相関処理を行なって印刷用紙の移動量を算出する演算処理部８６６と、演算処理部８６６により得られる移動量を示す情報を出力するインタフェース部８６８とを有している。
【００７５】
ここで２次元移動量検出センサ８６として用いるＨＤＮＳ２０００では、パソコン用のＰＳ／２出力モードと直交出力（Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ ｏｕｔｐｕｔ ）モードの２つのモードがあるが、本実施形態では、直交出力モードを使用する。この場合、インタフェース部８６８からは、図４に示すように、ｘ方向の位相差パルス列ＸＡ，ＸＢおよびｙ方向の位相差パルス列ＹＡ，ＹＢといった４つの信号が、４個の信号出力端子の対応するものより、同時に出力される。
【００７６】
演算処理部８６６は、ハードウェアにより構成することに限らず、その機能を実現するプログラムコードに基づいて電子計算機（コンピュータ）を用いてソフトウェア的に実現することも可能である。電子計算機は、電子的または磁気的メモリ、マイクロプロセッサ、ＡＳＩＣ（Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ Ｓｐｅｃｉｆｉｃ Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｉｔ ：特定用途向けＩＣ）、ＤＳＰ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）などを備えることができる。ソフトウェアにより実行させる仕組みとすることで、ハードウェアの変更を伴うことなく、処理手順などを容易に変更できる利点を享受できるようになる。
【００７７】
２次元移動量検出センサ８６は、被測定波としての散乱反射成分Ｌ３を検知する検出素子が複数個配列（本例では２次元状に配列）されてなる光検出器アレイにより結像された構造的特徴を観察し、光検出器アレイの視野の中の構造的特徴の移動に基づいて、物体（本例では印刷用紙）の位置や運動を判断する。たとえば、所定のタイミングで印刷用紙表面の微小構造を２次元受光素子アレイ８６２で捉え、第１の画像データとして画像メモリ部８６４に蓄積する。次のタイミングで、すなわち印刷用紙が微小に移動した後の微小構造を２次元受光素子アレイ８６２で捉え第２の画像データとする。演算処理部８６６は、この第２の画像データと、画像メモリ部８６４に蓄積しておいた前のタイミングで捉えた微小構造を現す第１の画像データとの間で、パターンマッチング処理や２重相関処理を行なうことで、印刷用紙の移動量を算出する。
【００７８】
なお、このように物体表面に現れる構造的特徴を利用して、物体の位置や運動を判断する原理については、たとえば、特許文献４〜１０などに記載されている。ここでは、その説明を割愛する。
【００７９】
演算処理部８６６は、算出した移動量を、図４に示すｘ方向の位相差パルス列ＸＡ，ＸＢおよびｙ方向の位相差パルス列ＹＡ，ＹＢに変換して、インタフェース部８６８を介して出力する。何れも、パルス数により移動量を示すようになっている。なお、ＨＤＮＳ２０００では、１パルスは約０．２３ｍｍの移動量に相当している。
【００８０】
ここで、図４は、印刷用紙が２次元移動量検出センサ８６（２次元受光素子アレイ８６２）に対して＋ｘ方向および＋ｙ方向へ相対移動した場合を示している。この場合、図４に示すように、ｘ方向の移動量を表す位相差パルス列ＸＡ，ＸＢに関しては、ＸＡはＸＢに対して９０度位相遅れの関係にある。ｙ方向の移動量を表すパルス列ＹＡ，ＹＢに関しても、ＹＡはＹＢに対して９０度位相遅れの関係にある。図とは逆に、ＸＢがＸＡに対して９０度位相遅れの関係にある場合や、ＹＢがＹＡに対して９０度位相遅れの関係にある場合は、それぞれ移動方向が逆、すなわち印刷用紙が２次元移動量検出センサ８６に対して−ｘ方向や−ｙ方向へ相対移動していることを示す。
【００８１】
＜搬送状態計測部の作用＞
図５は、搬送状態計測部１００の作用を説明する図である。ここで、図５（Ａ）は、搬送状態計測部１００の構成例を示す詳細ブロック図である。また、図５（Ｂ）は、印刷用紙の搬送方向やスキュー方向と２次元移動量検出センサ８６の取付位置との交差αによる影響を説明する図である。なお、本実施形態では、＋ｙ方向が用紙搬送方向、±ｘ方向が用紙搬送方向に対して直角な方向であるスキュー方向となるように２次元移動量検出センサ８６を設置しているものとして説明する。
【００８２】
搬送状態計測部１００は、ｘ方向に関しての２次元移動量検出センサ８６から出力された信号ＸＡ，ＸＢに基づいて単位時間Δｔ当りの移動速度Ｖｘを求めるｘ方向移動速度算出部１０２ｘおよびｙ方向に関しての２次元移動量検出センサ８６から出力された信号ＹＡ，ＹＢに基づいて単位時間Δｔ当りの移動速度Ｖｙを求めるｙ方向移動速度算出部１０２ｙ（両者を纏めて移動速度算出部１０２とする）と、ｘ軸方向およびｙ軸方向といった２つの基準軸方向と印刷用紙の搬送方向やスキュー方向とのずれ（公差α）に基づいて、移動速度算出部１０２が２次元移動量検出センサ８６により得られる変位情報に基づいて算出した各軸方向の移動速度を、搬送方向やスキュー方向の移動速度に変換する、すなわち２つの基準軸方向と実際の搬送方向やスキュー方向とのずれを補正する変換演算部１０４を有している。
【００８３】
変換演算部１０４は、ｘ軸方向についての移動速度Ｖｘに対して変換演算を行なうことでスキュー方向の移動速度Ｖθを求めるスキュー方向変換演算部１０４ｘと、ｙ軸方向についての移動速度Ｖｙに対して変換演算を行なうことで搬送方向の移動速度Ｖｐを求める搬送方向変換演算部１０４ｙとを有している。この構成により、搬送状態計測部１００からは、印刷用紙の搬送状態に関する指標値として、実際の搬送方向やスキュー方向に対する２次元移動量検出センサ８６の取付位置誤差が補正された搬送方向やスキュー方向についての各移動速度Ｖｐ，Ｖθが、印刷用紙の搬送状態に関する指標値として出力される。
【００８４】
２次元移動量検出センサ８６からの信号ＸＡ，ＸＢ，ＹＡ，ＹＢは、搬送状態計測部１００に入力される。搬送状態計測部１００は、２次元移動量検出センサ８６からの信号ＸＡ，ＸＢ，ＹＡ，ＹＢに基づき、所定の単位時間Δｔ（たとえば２００ｍｓｅｃ）当たりの用紙搬送量を求め、求めた用紙搬送量から搬送方向の用紙搬送速度Ｖｐとスキュー方向の用紙搬送速度であるスキュー量Ｖθとを算出する。なお、搬送状態監視部８１や搬送状態計測部１００における搬送方向についての移動速度Ｖｐを求める系統が搬送方向変位情報取得部８０ｐあり、搬送状態監視部８１や搬送状態計測部１００におけるスキュー方向についての移動速度Ｖθを求める系統がスキュー方向変位情報取得部８０θである。
【００８５】
ここで、ｘ方向に関して、単位時間Δｔ当りのＸＡおよびＸＢのパルス数をＮＰＸとすると、速度Ｖｘは式（１−１）で表現される。同様にｙ方向に関して、単位時間Δｔ当りのＹＡおよびＹＢのパルス数をＮＰＹとすると、速度Ｖｙは式（１−２）で表現される。ｘ方向移動速度算出部１０２ｘは式（１−１）に従い、ｘ軸方向についての移動速度Ｖｘを求め、ｙ方向移動速度算出部１０２ｙは式（１−２）に従い、ｙ軸方向についての移動速度Ｖｙを求める。
【数１】

【００８６】
２次元移動量検出センサ８６のｙ方向が用紙搬送方向に対して精度良く設置されている場合、ＹＡ，ＹＢより検出されるｙ方向の速度Ｖｙがそのまま用紙搬送速度Ｖｐとなり、ＸＡ，ＸＢより検出されるｘ方向の速度Ｖｘがそのままスキュー量Ｖθとなる。
【００８７】
しかしながら、実際には、用紙搬送方向と２次元移動量検出センサ８６は、図５（Ｂ）に示すように、公差αを持って設置される。このため、ＸＡ，ＸＢより検出されるｘ方向の速度Ｖｘや、ＹＡ，ＹＢより検出されるｙ方向の速度Ｖｙをそのまま使用すると、誤差となってしまう。そこで、搬送状態計測部１００の変換演算部１０４は、移動速度算出部１０２で算出された各軸方向の移動速度Ｖｘ，Ｖｙに対して、計測されたＸＡ，ＸＢ，ＹＡ，ＹＢを基準として、それぞれ式（２−１），（２−２）に基づいて設置誤差を補正することで、精度の高い用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθとを算出する。スキュー方向変換演算部１０４ｘは式（２−１）に従い、スキュー方向についての移動速度Ｖθを求め、搬送方向変換演算部１０４ｙは式（２−２）に従い、搬送方向についての移動速度Ｖｐを求める。
【数２】

【００８８】
＜＜搬送状態監視部の構成例；その２＞＞
図６は、図１に示した画像形成装置１に使用される変位情報取得部８０の第２の構成例を示す図である。ここで図６は、図１と同様に給紙トレイ５１の印刷用紙上に設けられた搬送状態監視部８１の断面構成を示している。この第２例の搬送状態監視部８１は、移動物体に光や電波などの測定波を照射し、移動物体からの被測定波（たとえば散乱光など）の周波数が、移動速度に比例して偏移（シフト）するいわゆるドップラ効果を利用して、移動物体の移動速度を測定する点に特徴を有する。
【００８９】
図６に示すように、第２例の変位情報取得部８０は、２つのレーザドップラ速度計１８０（それぞれを１８０ａ，１８０ｂとする）を備えて構成されている。各レーザドップラ速度計１８０ａ，１８０ｂは、被測定物である印刷用紙に測定波としてのレーザ光Ｌ５（それぞれＬ５ａ，Ｌ５ｂ）を照射し、このレーザ光Ｌ５ａ，Ｌ５ｂに対応した印刷用紙からの被測定波としての、ドップラシフトを受けた散乱光Ｌ６（それぞれＬ６ａ，Ｌ６ｂ）を検出することにより移動中の印刷用紙の変位情報を検出する。レーザドップラ速度計１８０ａは用紙搬送方向の速度を計測可能に、またレーザドップラ速度計１８０ｂは用紙搬送方向に対して直角方向、すなわちスキュー方向の速度を計測可能に、それぞれ給紙トレイ５１内の印刷用紙上に設置されている。
【００９０】
印刷用紙の搬送速度は、ドップラシフトΔｆＤ、光速ｃ、レーザ光の周波数ｆとすると、式（３）により算出される。
【数３】

【００９１】
＜レーザドップラ速度計の構成例＞
図７は、第２例の変位情報取得部８０に設けられているレーザドップラ速度計１８０の一構成例を示す要部概略図である。第２例の変位情報取得部８０に使用されるレーザドップラ速度計１８０として、具体的には、キャノン株式会社製のレーザドップラ速度計ＬＶ−２０Ｚを使用した。
【００９２】
このレーザドップラ速度計１８０は、レーザ光源から発せられたレーザ光を回折格子（ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｇｒａｔｉｎｇ ）により２つのビーム光に分け、この２つのビーム光を使用して計測を行なう形態の回折レーザドップラ速度計であるとともに、周波数シフタを構成する電気光学素子を使用して２つのビーム光間に所定の周波数差（周波数変調）を与え、これによりドップラ効果を利用して移動物体の速度情報を高精度に検出する形態のレーザドップラ速度計である。このレーザドップラ速度計１８０は、２０００ｍｍ／ｓｅｃの用紙移動速度まで検出可能で、電気光学周波数シフタの導入により静止状態から高速まで対応可能になっている。この点では、高速の画像形成装置１への使用に適している。
【００９３】
光源手段としての半導体レーザ１８１は、この半導体レーザ１８１より出射されたレーザ光（光束）Ｌ５が、同図に示す座標軸のＹ軸（印刷用紙の搬送方向に直角なスキュー方向）に直線偏光となるように配置されている。半導体レーザ１８１からのレーザ光Ｌ５は、コリメータレンズ１８２により平行光束となって透過型の回折格子１８３の格子配列方向に垂直に入射する。回折格子１８３から得られる回折光のうち、０次以外の＋ｎ次，−ｎ次（ｎは１，２，…）の２つの回折光Ｌ５＋ｎ，Ｌ５−ｎが、所定の回折角を持って出射し、回折格子１８３から光学距離ｚ１だけ隔てて配された集光光学系（ａ ｆｏｃａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）１８４を経由して、それぞれ電気光学素子１８５（それぞれを１８５ａ，１８５ｂとする）の入射端面に入射する。集光光学系１８４としては、たとえば所定の焦点距離Ｆ１を有する薄肉の凸レンズが使用される。
【００９４】
電気光学素子１８５は、電気光学結晶の平板であり、Ｘ軸に光軸を持つように配置されている。Ｘ軸方向の両端面には電極（図示せず）が設けられており、この電極には駆動回路１８６から鋸歯波電圧が印加されるようになっている。電気光学素子１８５と駆動回路１８６とにより電気光学周波数シフタが構成される。電気光学素子１８５に入射した２つの光束Ｌ５＋ｎ，Ｌ５−ｎは、電気光学素子１８５ａ，１８５ｂの鋸歯波電圧駆動（セロダイン駆動）により周波数シフトを受け、これによって２光束Ｌ５＋ｎ，Ｌ５−ｎ間に周波数差が付与された状態で、集光光学系（ａ ｆｏｃａｌ ｏｐｔｉｃａｌ ｓｙｓｔｅｍ）１８７に入射する。そして、ここで所定角度に偏向されかつ平行光束にされ、光学距離ｚ２だけ隔てた位置にて所定速度でＹ方向に移動している移動物体（本例では印刷用紙）の表面に所定の入射角θで互いに交差するように、２方向から入射する。集光光学系１８７としては、たとえば所定の焦点距離Ｆ２を有する薄肉の凸レンズが使用される。電気光学素子１８５の出射端面と集光光学系１８７との間の光学距離を焦点距離Ｆ２に設定することで、集光光学系１８７からは、平行光束にされた光束Ｌ５＋ｎ，Ｌ５−ｎが出射される。
【００９５】
集光光学系１８７を挟んで印刷用紙と反対側には、フォトダイオードなどからなる光検出器１８９が配されている。印刷用紙に入射した光束のうち印刷用紙から生じた散乱光Ｌ６は、集光光学系１８７およびコンデンサレンズからなる集光レンズ１８８を経由して光検出器１８９にて検出される。集光光学系１８７および１８８により、ドップラ信号が含有された光信号が効率よく光検出器１８９へと集光されるようになる。
【００９６】
ここで、２光束Ｌ５＋ｎ，Ｌ５−ｎによる散乱光Ｌ６の周波数は移動速度Ｖに比例してドップラシフトを受けて光検出器１８９の検出面上で互いに干渉しあって明暗の変化をもたらす。このときの明暗の周波数、すなわちドップラ周波数ＤＦは、レーザ光の波長λ、２光束の周波数差ｆＲとすれば、式（４）のようにして求めることができる。
【数４】

【００９７】
このように、電気光学周波数シフタを導入することで、移動している印刷用紙の速度Ｖが遅い場合でも、周波数差ｆＲを適当な値に設定することにより、移動速度がゼロに近い静止状態であっても測定でき、またその速度方向も同時に測定できる。また、格子ピッチｄなる透過型の回折格子１８３にレーザ光を格子の配列方向に垂直に入射したときの、０次以外の±ｎ次光の回折角θ０とすれば、式（５）の関係式が得られる。
【数５】

【００９８】
ここで、２光束Ｌ５＋ｎ，Ｌ５−ｎの印刷用紙への入射角θと、回折角θ０との間に一定の対応関係を持たせると、周波数差ｆＲを除いたドップラ周波数の基本成分ＤＦ０は、移動速度Ｖのみに比例したものとして得ることができ、結果として、光検出器１８９により得られるドップラ周波数ＤＦも、移動速度Ｖのみに比例したものとして得ることができる。たとえば、入射角θがθ０になるように２光束を照射すれば、式（４）および式（５）から、基本成分ＤＦ０は式（６−１）のようになり、結果として、光検出器１８９により得られるドップラ周波数ＤＦは式（６−２）のようになる。
【数６】

【００９９】
このように、レーザ光源から発せられたレーザ光を回折格子により２つのビーム光に分けて計測を行なう仕組みとしたことで、波長λの変化の影響を受けることがなくなる。よって、波長λの温度依存性を持つ安価な超小型で駆動も容易なレーザダイオードなどの半導体レーザを光源に使用しても、移動物体の速度Ｖを高精度に求めることができる。
【０１００】
２次元移動量検出センサの配置精度と同様に、レーザドップラ速度計１８０と用紙搬送方向とは、公差を持って設置されるため、搬送状態計測部１００は、式（２−１），（２−２）に基づいて設置誤差を補正することで、精度の高い用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθとを算出する。
【０１０１】
なお、レーザドップラ速度計１８０ｂの配置は、斜め照射の関係になっている。速度の絶対量を求める場合、斜め照射構成では入射角に対して補正が必要であるが、相対値で評価する場合は問題ないと考えてよい。ここでは、その詳細については説明を割愛する。詳しくは、たとえば、入射角とドップラシフトの関係を記載した“電子計測講議内容（６．２５）７−７；レーザ光による速度の測定（レーザ・ドップラー速度計）［平成１４年７月０１日検索］、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｅｃｓ．ｓｈｉｍａｎｅ−ｕ．ａｃ．ｊｐ／￣ｎａｗａｔｅ／ｌｅｃｔｕｒｅ／ｉｎｓｔ／６−２５／６−２５．ｈｔｍｌ＞を参照するとよい。
【０１０２】
＜＜搬送状態監視部の監視結果に基づく搬送制御機能＞＞
図８は、搬送状態監視部８１の監視結果に基づいて、画像形成装置１内の駆動機構部９０による搬送動作を制御する搬送処理部２００の機能を説明する図である。ここでは、図１と同様に、特にフィード部５３の動作状態を変位情報取得部８０にて監視し、その監視結果に基づいて、フィード部５３より駆動機構部９０の搬送動作を制御する点について説明する。
【０１０３】
図示するように、搬送処理部２００は、変位情報取得部８０と、画像形成装置１の動作を制御する装置制御部３００とを備えている。装置制御部３００は、変位情報取得部８０による監視結果である用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθに基づき、用紙搬送速度Ｖｐやスキュー量Ｖθが予め設定された正常範囲内となるように駆動機構部９０を制御する搬送制御部３０２を有している。
【０１０４】
この搬送制御機能を実行する搬送制御部３０２は、搬送状態監視部８１による監視結果である用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθに基づき、駆動機構部９０を駆動するモータ（たとえば搬送ロール対５６，５７用のモータ９７）を制御する。こうすることで、用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθを正常範囲に早急に収めることが可能となる。
【０１０５】
なお、本実施形態の画像形成装置１の構成では、給紙トレイ５１内の印刷用紙上に搬送状態監視部８１を設置するようにしていたが、搬送状態監視部８１の設置箇所は、給紙トレイ５１上に限定されない。たとえば、用紙タイミングセンサ６９に代えて、搬送状態監視部８１を設けることができる。本実施形態で用いている用紙タイミングセンサ６９は、用紙先端位置に基づくタイミング情報のみのセンサであるのに対し、２次元移動量検出センサ８６やレーザドップラ速度計１８０を利用した搬送状態監視部８１は、タイミング情報だけでなく、印刷用紙の搬送状況をリアルタイムで検出できるため、駆動機構部９０をによる搬送動作を制御することで、搬送路５２，７２上の何処でも、用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθを正常範囲に早急に収めることができる。
【０１０６】
このように、本実施形態の搬送処理部２００に依れば、移動物体の運動状況を非接触でかつリアルタイムで検出する可能な検知機構を利用して、搬送中の印刷用紙の搬送方向の移動速度やスキュー方向の移動速度を監視するようにしたので、用紙搬送経路のどこでも、用紙搬送速度およびスキュー量を直接かつリアルタイムかつ非接触で、加えて移動中の印刷用紙に負荷を与えることなく、高精度に検出することが可能になる。このような仕組みで搬送状態を監視した監視結果に基づいて搬送系統を制御するようにしたので、リアルタイムの制御が高精度で可能となり、用紙搬送速度およびスキュー量の発生直後に所定の用紙速度およびスキュー量の範囲に抑えるように、つまり搬送系統の動作が常に正常範囲内となるように制御することが可能になる。
【０１０７】
＜＜搬送状態監視部の監視結果に基づく故障診断機能；その１＞＞
図９は、搬送状態監視部８１の監視結果に基づいて、画像形成装置１内の駆動機構部９０の故障を診断する故障診断装置３の第１例を構成示すブロック図である。故障診断装置３は、搬送処理部２００の一構成要素として機能するものとして画像形成装置１に設けられている。後述する第２例においても同様である。ここでは、図１と同様に、特にフィード部５３の動作状態を搬送状態監視部８１にて監視し、その監視結果に基づいて、フィード部５３の故障を診断する点について説明する。
【０１０８】
図９に示すように、第１例の故障診断装置３は、変位情報取得部８０と、変位情報取得部８０により得られる搬送方向およびスキュー方向の各変位情報を現す移動速度Ｖｐ，Ｖθに基づいて、駆動機構部９０について所定の故障診断を行なう故障診断制御部２０１を有している。ここで、第１例の故障診断装置３、特に故障診断制御部２０１は、変位情報取得部８０により得られた各方向の移動速度Ｖｐ，Ｖθが正常範囲外となったときに搬送系統に異常が発生すると判定し、この異常状態に応じたエラー処理を行なう点に特徴を有する。
【０１０９】
第１例の故障診断制御部２０１は、変位情報取得部８０による監視結果である用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθに基づき、用紙搬送速度Ｖｐやスキュー量Ｖθが予め設定された正常範囲内かどうかを判定し、正常範囲外であればエラー信号Ｅｒｒ を出力するエラー判定部の一例である故障検出部２０２と、画像形成装置１の動作を制御する装置制御部３００とを備えている。
【０１１０】
第１例の装置制御部３００は、故障検出部２０２からの正常範囲を超えたことを示すエラー信号Ｅｒｒ に基づいて所定のエラー処理をするエラー処理部の機能を備えている。この装置制御部３００は、駆動機構部９０を制御する搬送制御部３０２と、所定のデータを保持するメモリ３０４と、所定の情報を所定の表示部（たとえば操作パネル３１０の表示部３１２）に表示させる指示をクライアント側から受け付ける指示受付部３０６と、所定の情報を所定の表示部に表示するように制御する故障情報表示制御部３０７と、たとえば遠隔地に所在するサービスセンタ３１８とネットワーク接続される情報送出部３０９を介して所定の情報を送出するよう制御する故障情報送信制御部３０８とを有している。
【０１１１】
変位情報取得部８０の搬送状態計測部１００により算出された用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθおよび故障検出部２０２からのエラー信号Ｅｒｒ は、装置制御部３００に入力され、メモリ３０４に保持可能となっている。
【０１１２】
本例の搬送制御部３０２は、故障検出部２０２から正常範囲を超えたことを示すエラー信号Ｅｒｒ を受け付けると、印刷用紙の搬送動作を停止するよう駆動機構部９０を制御する。ここでは、全モータ９６〜９９を停止させることで、感光体ドラムロール３２、転写ロール３５、搬送ロール対５６，５７，５８、定着ロール対７４、排出ロール対７６などの各種ロール部材の回転動作を停止させる。このとき搬送制御部３０２は、ブザーやスピーカなどの音声通知部材を介して所定の警告音や警告メッセージを発する、あるいは操作パネル３１０の表示部３１２に警告メッセージを表示する。この際には、エラー発生箇所を明示するとよい。
【０１１３】
装置制御部３００は、指示受付部３０６が保守点検時の診断モードを受け付けたことを条件に、画像形成装置１本体の操作パネル３１０に設けられている表示部３１２に、用紙搬送速度Ｖｐやスキュー量Ｖθなど、所定の情報を表示可能に構成されている。たとえば、故障情報表示制御部３０７は、故障検出部２０２からエラー信号Ｅｒｒ を受け付け、変位情報取得部８０により取得された移動速度Ｖｐ，Ｖθをメモリ３０４に格納させる。その後、故障情報表示制御部３０７は、指示受付部３０６が診断モードを受け付け、その指示に基づき、メモリ３０４から移動速度Ｖｐ，Ｖθを読み出して表示部３１２に表示するように制御する。
【０１１４】
また、装置制御部３００は、情報送出部３０９やネットワークを介してサービスセンタ３１８と接続可能に構成されており、全体として遠隔診断システムが構築されるようになっている。この場合、装置制御部３００は、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθとをサービスセンタ３１８側に送出可能になっている。たとえば、故障情報送信制御部３０８は、故障検出部２０２からエラー信号Ｅｒｒ を受け付けると、変位情報取得部８０により取得された移動速度Ｖｐ，Ｖθをメモリ３０４に格納させる。その後、情報送出部３０９は、指示受付部３０６がサービスセンタ３１８側からの制御命令を受け付けると、その指示に基づき、メモリ３０４から移動速度Ｖｐ，Ｖθを読み出して情報送出部３０９を介してサービスセンタ３１８側へ送出するように制御する。
【０１１５】
装置制御部３００が故障情報表示制御部３０７と故障情報送信制御部３０８の両機能部を備える場合、故障検出部２０２からエラー信号Ｅｒｒ を受け付け、変位情報取得部８０により取得された移動速度Ｖｐ，Ｖθをメモリ３０４に格納させる制御機能部分（メモリ制御部分）は、両者に兼用されるように構成してよい。
【０１１６】
この第１例の故障診断装置３の動作の全体概要は以下の通りである。先ず、搬送状態計測部１００は、画像形成装置１の正常時に用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの値を測定し、その測定結果に基づき正常範囲を設定しておく。たとえば１００回程度の情報を得、その平均値と標準偏差とを利用して正常範囲を設定するとよい。この場合、各装置に適応した正常範囲を設定できる。なお、装置の定格値に基づき正常範囲を設定してもよい。この後、実働状態でも変位情報取得部８０にて測定を行ない、搬送状態計測部１００にて算出した用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθとを故障検出部２０２に入力する。故障検出部２０２は、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθに関して予め設定された正常範囲内かどうかを判定し、正常範囲外であればエラー信号Ｅｒｒ をオンとする。
【０１１７】
搬送状態監視部８１は、タイミング情報だけでなく、印刷用紙の搬送状況をリアルタイムで検出できるため、給紙トレイ５１上における用紙搬送状態（本例では搬送方向およびスキュー方向の各移動速度）を正確にかつリアルタイムに検出することが可能となる。よって、給紙トレイ５１上の印刷用紙の搬送状態に異常があれば、故障検出部２０２は、即時にその搬送異常を検知することができる。
【０１１８】
装置制御部３００の故障情報表示制御部３０７や故障情報送信制御部３０８は、エラー信号Ｅｒｒ がオンの場合、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθとを取込データとしてメモリ３０４に保持させる。また、装置制御部３００の搬送制御部３０２は、エラー信号Ｅｒｒ がオンの場合、画像形成装置１全体を停止状態とする。これにより、用紙ジャムの発生を早い段階で防止することができる。
【０１１９】
装置制御部３００の故障情報表示制御部３０７は、取込データとしてメモリ３０４に保持しておいた各移動速度Ｖｐ，Ｖθを、保守点検時の診断モードを指示受付部３０６を介して受け付け、画像形成装置１本体の操作パネル３１０に表示させる。これにより、ジャム発生の原因特定の効率が向上する。
【０１２０】
また、装置制御部３００は、サービスセンタ３１８からの制御命令を指示受付部３０６にて受け付けると、この制御命令に基づき、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθとを情報送出部３０９を介してサービスセンタ３１８に送出する。これにより、遠隔地から画像形成装置１の故障診断が可能となる。
【０１２１】
なお、搬送状態監視部の監視結果に基づく搬送制御機能にて説明したように、用紙タイミングセンサ６９に代えて、搬送状態監視部８１を設けることができる。この場合、搬送経路上の各部に設けた搬送状態監視部８１にて印刷用紙の搬送状況をリアルタイムで検出できるため、用紙搬送装置の機能をなす駆動機構部９０の故障の有無を正確にかつリアルタイムに検出することができる。
【０１２２】
このように、この第１例の故障診断装置３に依れば、移動物体の運動状況を非接触でかつリアルタイムで検出する可能な検知機構を利用して、搬送中の印刷用紙の搬送方向の移動速度やスキュー方向の移動速度を監視するようにしたので、用紙搬送経路のどこでも、用紙搬送速度およびスキュー量を直接かつリアルタイムかつ非接触で、加えて移動中の印刷用紙に負荷を与えることなく、高精度に検出することが可能になる。このような仕組みで搬送状態を監視した監視結果に基づいて搬送系統の故障の有無を診断するようにしたので、搬送系統の動作不良に関して、移動中の印刷用紙に負荷を与えることなく、故障発生後即時にその故障発生を精度よく判定することができるようになった。用紙搬送速度およびスキュー量をリアルタイムで検出することにより、除去が困難な用紙ジャムが発生する前に記録装置を停止し、除去が困難な用紙ジャムの発生を防ぐことができる。
【０１２３】
＜＜搬送状態監視部の監視結果に基づく故障診断機能；その２＞＞
図１０は、搬送状態監視部８１の監視結果に基づいて、画像形成装置１内の駆動機構部９０の故障を診断する故障診断装置３の第２例を説明する図である。警告信号出力装置として機能する第２例の故障診断装置３は、第１例の構成と同様に、変位情報取得部８０と、変位情報取得部８０により得られる搬送方向およびスキュー方向の各変位情報を現す移動速度Ｖｐ，Ｖθに基づいて、駆動機構部９０について所定の故障診断を行なう故障診断制御部２０１を有している。
【０１２４】
ここで、第２例の故障診断装置３、特に故障診断制御部２０１は、定期的に変位情報取得部８０により各方向の移動速度Ｖｐ，Ｖθを取得して、これをメモリに履歴データとして保存しておき、所定のタイミングで所定分の履歴データを読み出し、データ処理をして判定用の指標値を求め、この指標値が基準値外となったときに搬送系統が劣化しており、近い将来異常が発生し得ると判定し、この劣化判定に応じた保守処理を行なう点に特徴を有する。実際に故障が発生する正常時であっても、搬送系統の劣化具合を診断し劣化度合いに応じた適応処理をすることで、効率的なメンテナンスシステムを構築する趣旨である。
【０１２５】
第２例の故障診断制御部２０１は、変位情報取得部８０による監視結果である用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθ（以下監視データＶｐ，Ｖθともいう）を随時モニタ（監視）し、各モニタ時点の監視データＶｐ，Ｖθに基づいて所定の判定指標値を求め、この判定指標値が予め定めた基準値内かどうかを判定し、基準値を超えた場合に警告信号Ａｌｅｒｔ を出力する故障予測部２２０と、画像形成装置１の動作を制御する装置制御部３２０とを備えている。
【０１２６】
故障予測部２２０は、搬送状態監視部８１による監視結果である用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθ（すなわち監視データＶｐ，Ｖθ）を保持する履歴データ蓄積部２２２と、履歴データ蓄積部２２２に蓄積された監視データＶｐ，Ｖθを所定のタイミングで読み出して所定の演算処理を施して判定指標値を求め、警告信号Ａｌｅｒｔ を出力するかどうかを判断する劣化判定部の一例である故障警告部２２４とを有する。
【０１２７】
所定のタイミングは、たとえば一日一回所定の時間に実施するなどでよい。フィード部５３のフィードローラ（ピックアップロール５４や給紙ロール対５５）および搬送ロール対５６〜５８などの搬送ロールの用紙搬送速度の分布は、初期状態では分布が狭いが、劣化状態では分布が広がる特徴がある。
【０１２８】
そこで、故障警告部２２４は、警告信号Ａｌｅｒｔ を出力する際の判定指標値（特徴量）として、標準偏差を使用する。具体的には、初期状態の標準偏差σＶｐ０，σＶθ０に対し、履歴データの標準偏差σＶｐ，σＶθの大きさが基準値を超えた場合、警告信号Ａｌｅｒｔ を出力する。なお、標準偏差演算のための履歴データ蓄積は、たとえば最新の１００回の監視データＶｐ，Ｖθを保持し、順次上書きするようにする。
【０１２９】
第２例の装置制御部３２０は、故障予測部２２０からの基準値を超えたことを示す警告信号Ａｌｅｒｔ に基づいて所定の保守処理をする保守処理部の機能を備えており、概ね第１例の装置制御部３００と同様の構成となっている。たとえば、第２例の装置制御部３２０は、駆動機構部９０を制御する搬送制御部３２２と、所定の情報を所定の表示部（たとえば操作パネル３１０の表示部３１２）に表示させる指示をクライアント側から受け付ける指示受付部３２６と、履歴データやその他の情報を所定の表示部に表示するように制御する履歴情報表示制御部３２７と、サービスセンタ３１８とネットワーク接続される情報送出部３２９を介して履歴データやその他の情報を送出するよう制御する履歴情報送信制御部３２８とを有している。つまり、メモリ３０４を履歴データ蓄積部２２２として故障予測部２２０側へ移動させ、装置制御部３００の機能要素の３００番台の参照子を、３２０番台の参照子に置き換えたものとほぼ等しい。表示部３１２に表示させる、あるいは外部に送出する情報に違いがあるが、その機能の大部分は似通っている。以下、第１例の装置制御部３００に対して異なる点についてのみ説明する。
【０１３０】
たとえば、装置制御部３２０は、画像形成装置１本体の操作パネル３１０に設けられている表示部３１２に、たとえば「紙送り部のメンテナンス時期です・・・」などと言ったメンテナンス時期情報や、メンテナンスサービス連絡先など所定の情報を表示可能に構成されている。さらに、装置制御部３２０は、保守サービスのための診断モードを指示受付部３２６にて受け付け、この制御コマンドに応じて、履歴情報表示制御部３２７が、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの標準偏差データσＶｐ，σＶθ、あるいは用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの履歴データを表示パネルに表示させるように制御する。
【０１３１】
また、装置制御部３２０は、情報送出部３２９おとびネットワークを介してサービスセンタ３１８と接続可能に構成されており、全体として遠隔診断システムが構築されるようになっている。この場合、装置制御部３２０の履歴情報送信制御部３２８は、メンテナンス要求情報あるいは複写装置などの管理者連絡先などを情報送出部３２９を介してサービスセンタ３１８側に通知するよう制御する。また、この場合、履歴情報送信制御部３２８は、サービスセンタ３１８からの診断制御コマンドを指示受付部３２６に受け付け、その指示に基づいて、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの標準偏差データσＶｐ，σＶθ、あるいは用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの履歴データを情報送出部３２９を介してサービスセンタ３１８側に送出するよう制御する。
【０１３２】
この第２例の故障診断装置３の動作の全体概要は以下の通りである。先ず、故障診断装置３は、画像形成装置１が正常状態にあるときに、画像形成装置１の通常動作（たとえば複写など）でｑ回の動作をさせて、変位情報取得部８０により、用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθを収集する。繰返回数ｑは、後述する監視データＶｐ，Ｖθについての標準偏差を求める場合と同様に約１００回程度であればよい。なお、この測定は、検査しようとする部品が新しいとき、たとえば、画像形成装置１の出荷時や部品交換時などの初期状態（当然に正常時である）に実施するのがよい。
【０１３３】
故障予測部２２０の故障警告部２２４は、収集した用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθについて、それぞれの標準偏差σＶｐ，σＶθを計算する。そして、これを基準値（標準偏差σＶｐ０，σＶθ０）として、所定の記憶媒体（たとえば不揮発性メモリ、履歴データ蓄積部２２２でもよい）に格納する。給紙トレイ５１上に送状態監視部８０を設けるだけでなく、搬送路５２，７２上の用紙タイミングセンサ６９に代えて変位情報取得部８０を設ける場合には、各位置との対応関係が分かるように格納する。
【０１３４】
また、故障診断装置３は、実働状態においても、変位情報取得部８０により、用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθを測定する。搬送状態計測部１００からの出力Ｖｐ，Ｖθは、故障警告部２２４に入力される。故障警告部２２４は、入力された監視データＶｐ，Ｖθを、一旦履歴データ蓄積部２２２に順次蓄積する。このとき、履歴データ蓄積部２２２は、最新の１００回の監視データＶｐ，Ｖθを保持し順次上書きするようにする。
【０１３５】
そして、故障診断装置３は、収集した実働状態の用紙搬送速度Ｖｐおよびスキュー量Ｖθの分布と、予め取得しておいた真の正常時の分布とを比較することで、用紙搬送系のロール部材の故障発生を予測する。たとえば、故障警告部２２４は、履歴データ蓄積部２２２に蓄積された１００回分の監視データＶｐ，Ｖθを所定のタイミングで読み出し、この履歴データ群の標準偏差σＶｐ，σＶθを算出する。
【０１３６】
次に故障警告部２２４は、この実働状態の特徴量である標準偏差σＶｐ，σＶθを、履歴データ蓄積部２２２から取り出した対応する基準値（標準偏差σＶｐ０，σＶθ０）と比較して、用紙搬送系のロール部材の劣化状態を判断する。このことは、ロール部材の故障予測を行なうことと等価である。
【０１３７】
この予測診断のための比較は、たとえば、実働状態の特徴量（標準偏差σＶｐ，σＶθ）が、初期状態の標準偏差σＶｐ０，σＶθ０の３〜４倍以上であれば、特に近い将来に故障が起こると判定することで行なう。故障警告部２２４は、実働特徴量（標準偏差σＶｐ，σＶθ）が基準値以内の場合は用紙搬送系のロール部材が正常であると判定し、実働特徴量（標準偏差σＶｐ，σＶθ）が基準値を超えている場合には、劣化状態である（すなわちロール部材が近い将来故障する）と判断し警告信号Ａｌｅｒｔ をオンとし、装置制御部３２０に出力する。また、故障警告部２２４は、装置制御部３２０の要求信号に応じて、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの標準偏差データσＶｐ，σＶθ、あるいは用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの履歴データを出力する。
【０１３８】
給紙トレイ５１上に変位情報取得部８０を設けるだけでなく、搬送路５２，７２上の用紙タイミングセンサ６９に代えて変位情報取得部８０を設けている場合には、故障警告部２２４は、他の部分についても、上記と同様の処理を繰り返すことで、他の変位情報取得部８０についても、駆動機構部９０の故障発生の可能性を判定する。
【０１３９】
装置制御部３２０の履歴情報表示制御部３２７は、警告信号Ａｌｅｒｔ がオンの場合、画像形成装置１本体の操作パネル３１０に設けられている表示部３１２に、たとえば「紙送り部のメンテナンス時期です・・・」などと言ったメンテナンス時期情報や、メンテナンスサービス連絡先などを表示するよう制御する。さらに、履歴情報表示制御部３２７は、保守サービスのための診断モードにおいて、制御コマンドに応じて、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの標準偏差データσＶｐ，σＶθ、あるいは用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの履歴データを表示パネルに表示するよう制御する。
【０１４０】
また、装置制御部３００の履歴情報送信制御部３２８は、ネットワークを介して、メンテナンス要求情報あるいは複写装置などの管理者連絡先などをサービスセンタ３１８に通知するよう制御する。さらに、履歴情報送信制御部３２８は、指示受付部３２６が受け付けたサービスセンタ３１８からの診断制御コマンドに応じて、用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの標準偏差データσＶｐ，σＶθ、あるいは用紙搬送速度Ｖｐとスキュー量Ｖθの履歴データをサービスセンタ３１８に送出するよう制御する。
【０１４１】
このように、この第２例の故障診断装置３に依れば、移動物体の運動状況を非接触でかつリアルタイムで検出する可能な検知機構を利用して、搬送中の印刷用紙の搬送方向の移動速度やスキュー方向の移動速度を監視するようにしたので、用紙搬送経路のどこでも、用紙搬送速度およびスキュー量をリアルタイムかつ非接触で、加えて移動中の印刷用紙に負荷を与えることなく、高精度に検出することが可能になる。
【０１４２】
このような仕組みで搬送状態を監視した結果に基づいて、搬送系統の劣化状態を直接に随時診断するようにしたので、搬送系統の劣化状態を移動中の印刷用紙に負荷を与えることなく、高精度に判定することができるようになった。従来劣化状態を直接計測できないため使用状況を示すカウンタ情報に基づき早めに交換していた搬送ロールなどの消耗品に関して、印刷用紙の搬送状態（特に搬送方向とスキュー方向の各移動速度）を直接かつ非接触で測定することで、劣化状態を随時モニタすることができ、保守サービスの効率化を実現できるようになった。
【０１４３】
以上、本発明を実施形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施形態に記載の範囲には限定されない。発明の要旨を逸脱しない範囲で上記実施形態に多様な変更または改良を加えることができ、そのような変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれる。
【０１４４】
また、上記の実施形態は、クレーム（請求項）にかかる発明を限定するものではなく、また実施形態の中で説明されている特徴の組合せの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。前述した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件における適宜の組合せにより種々の発明を抽出できる。実施形態に示される全構成要件から幾つかの構成要件が削除されても、効果が得られる限りにおいて、この幾つかの構成要件が削除された構成が発明として抽出され得る。
【０１４５】
たとえば、上記実施形態では、所定方向に移動された被搬送体の一例である印刷用紙に画像を形成する画像形成部３０を備えた画像形成装置１に搬送装置を適用した場合の事例で説明したが、被搬送体は必ずしも印刷用紙に限定されず、たとえばフィルムや板状のもの（たとえば金属板）など、搬送装置が取り扱う被搬送体は、その種別を問わない。
【０１４６】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、たとえば、ドップラ効果を利用して移動物体の移動速度を測定するものや、物体表面に現れる構造的特徴を光検出器アレイにより観察することで物体の位置や運動を検出するものなど、被搬送体に向けて所定の測定波を照射し、この測定波に対応した被搬送体からの被測定波を検知することで、移動中の被搬送体の搬送方向およびスキュー方向の各変位情報を取得するようにした。
【０１４７】
これにより、移動中の被搬送体の搬送方向およびスキュー方向の各変位状態を、搬送系の何れ場所においても、直接かつ非接触かつリアルタイムに監視することができるようになった。また、このことにより、得られた変位情報に基づいて搬送系の動作を高精度かつリアルタイムに制御したり、故障判定や劣化状態の判定を行なう場合に際しても、各判定処理を高精度かつリアルタイムに行なうことができるようになった。
【０１４８】
また、各判定処理を高精度かつリアルタイムに行なうことができるようになったことで、たとえば、用紙搬送速度およびスキュー量をリアルタイムで検出することで、除去困難な用紙ジャムが発生する前に装置を停止し、除去困難な用紙ジャムの発生を防ぐこと、あるいは正常範囲外の搬送速度およびスキュー量の発生直後に所定速度およびスキュー量の範囲に抑えるよう制御することが可能になる。また、用紙搬送ロールの劣化を随時監視することで、保守サービスの効率化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る故障診断装置の一実施形態を搭載した画像形成装置の構成例を示す図である。
【図２】図１に示した画像形成装置に使用される変位情報取得部の第１の構成例を示す図である。
【図３】第１例の搬送状態監視部に設けられている２次元移動量検出センサの一構成例を示す機能ブロック図である。
【図４】２次元移動量検出センサから出力される信号パターンの一例を示す図である。
【図５】搬送状態計測部の作用を説明する図である。
【図６】図１に示した画像形成装置に使用される変位情報取得部の第２の構成例を示す図である。
【図７】第２例の変位情報取得部に設けられているレーザドップラ速度計の一構成例を示す要部概略図である。
【図８】搬送状態監視部の監視結果に基づいて搬送動作を制御する搬送処理部の機能を説明する図である。
【図９】搬送状態監視部の監視結果に基づいて故障を診断する故障診断装置の第１例を構成示すブロック図である。
【図１０】搬送状態監視部の監視結果に基づいて故障を診断する故障診断装置の第２例を説明する図である。
【符号の説明】
１…画像形成装置、２…搬送装置、３…故障診断装置、３０…画像形成部、３２…感光体ドラムロール、３５…転写ロール、３９…レーザスキャナ、５０…給紙搬送機構部、５１…給紙トレイ、５２，７２…搬送路、５３…フィード部、５４…ピックアップロール、５５…給紙ロール対、５６，５７，５８…搬送ロール対、６５，６６，６７，６９，７８，７９…用紙タイミングセンサ、７０…排紙搬送機構部、７１…排紙トレイ、７４…定着ロール対、７６…排出ロール対、８０…変位情報取得部、８１…搬送状態監視部、８６…２次元移動量検出センサ、９０…駆動機構部、１００…搬送状態計測部、１０２…移動速度算出部、１０４…変換演算部、１８０…レーザドップラ速度計、２００…搬送処理部、２０１…故障診断制御部、２０２…故障検出部、２２０…故障予測部、２２２…履歴データ蓄積部、２２４…故障警告部、３００，３２０…装置制御部、３０２…搬送制御部、３０４…メモリ、３０６，３２６…指示受付部、３０７…故障情報表示制御部、３０８…故障情報送信制御部、３０９，３２９…情報送出部、３１０…操作パネル、３１２…表示部、３１８…サービスセンタ、３２７…履歴情報表示制御部、３２８…履歴情報送信制御部、８６２…２次元受光素子アレイ、８６４…画像メモリ部、８６６…演算処理部、８６８…インタフェース部

Claims (17)

1. 被搬送体を所定方向に搬送する搬送装置であって、
   回転力によって前記被搬送体を所定方向に移動させるロール部材を含む駆動機構部と、
   前記被搬送体に向けて所定の測定波を照射し、当該測定波に対応した前記被搬送体からの被測定波を検知することで、前記駆動機構部により移動される前記被搬送体の搬送方向の変位情報を取得する搬送方向変位情報取得部と、
   前記被搬送体に向けて所定の測定波を照射し、当該測定波に対応した前記被搬送体からの被測定波を検知することで、前記駆動機構部により移動される前記被搬送体の搬送方向と略直交する方向であるスキュー方向の変位情報を取得するスキュー方向変位情報取得部と、
   前記搬送方向変位情報取得部および前記スキュー方向変位情報取得部により取得された各方向の変位情報に基づいて、前記被搬送体の搬送状態に応じた所定の処理を行なう搬送処理部と
   を備えたことを特徴とする搬送装置。
2. 前記変位情報取得部は、
   前記被搬送体に向けて前記測定波を照射する照射系と、
   前記被測定波を検知する検出素子が複数個配列されてなる検出器アレイを含み、当該検出器アレイによって前記被搬送体の表面の構造的特徴を検出することにより、予め定められている基準軸方向の前記被搬送体の移動量を測定する移動量検出センサと、
   前記移動量検出センサにより検出された被搬送体の移動量に基づいて、前記変位情報として、前記基準軸方向の前記被搬送体の単位時間当たりの移動量である移動速度を算出する搬送状態計測部と
   を有することを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
3. 前記変位情報取得部は、
   前記被搬送体に向けて前記測定波を照射する照射系と、
   前記被搬送体の移動速度に応じてドップラシフトを受けた前記被測定波を検知する検出センサと
   を有し、
   前記検知センサが検知した前記被測定波の情報に基づいて当該被測定波の周波数の変位を検出することにより、前記変位情報として、予め定められている基準軸方向の前記被搬送体の移動速度を測定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
4. 前記検出センサは、前記予め定められている基準軸方向であって、互いに直交する複数の方向について、前記被測定波を検知するように構成されている
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の搬送装置。
5. 前記変位情報取得部は、
   当該変位情報取得部が変位情報を検知可能な方向である基準軸方向と、前記被搬送体の前記搬送方向や前記スキュー方向との公差に基づいて、取得した前記被搬送体の前記変位情報を、前記搬送方向や前記スキュー方向の値に変換する変換演算部を有する
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
6. 前記被搬送体を載置するトレイと、
   前記駆動機構部の動作によって前記被搬送体が搬送される搬送路と、
   前記トレイから搬送路に向けて前記被搬送体を引き出す前記駆動機構部によって動作するフィード部と
   を備え、
   前記搬送方向変位情報取得部は、前記フィード部によって前記トレイから搬送路に向けて引き出される前記被搬送体の搬送方向への移動動作を監視可能に配置されており、
   前記スキュー方向変位情報取得部は、前記フィード部によって前記トレイから搬送路に向けて引き出される前記被搬送体のスキュー方向への移動動作を監視可能に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
7. 前記駆動機構部の動作によって前記被搬送体が搬送される搬送路を備え、
   前記搬送方向変位情報取得部は、前記搬送路における所定位置にて、前記被搬送体の搬送方向への移動動作を監視可能に配置されており、
   前記スキュー方向変位情報取得部は、前記搬送路における所定位置にて、前記被搬送体のスキュー方向への移動動作を監視可能に配置されている
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
8. 前記搬送処理部は、前記搬送方向変位情報取得部および前記スキュー方向変位情報取得部により取得された前記各方向の変位情報に基づいて、前記被搬送体の前記搬送方向の移動速度およびスキュー量が正常範囲内となるように前記駆動機構部を制御する搬送制御部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
9. 前記搬送処理部は、前記搬送方向変位情報取得部および前記スキュー方向変位情報取得部により取得された前記各方向の変位情報に基づいて、前記駆動機構について、所定の故障診断を行なう故障診断制御部を有している
   ことを特徴とする請求項１に記載の搬送装置。
10. 前記故障診断制御部は、
    前記搬送方向変位情報取得部および前記スキュー方向変位情報取得部により取得された前記各方向の変位情報が予め設定された正常範囲内にあるか否かを評価し、当該正常範囲を超えたことを条件として、前記正常範囲を超えたことを示す情報を出力するエラー判定部と、
    前記エラー判定部からの前記正常範囲を超えたことを示す情報に基づいて所定のエラー処理をするエラー処理部と
    を有することを特徴とする請求項９に記載の搬送装置。
11. 前記エラー処理部は、前記エラー判定部から前記正常範囲を超えたことを示す情報を受け付けたことを条件として、前記被搬送体の搬送動作を停止するよう前記駆動機構部を制御する搬送制御部を有している
    ことを特徴とする請求項１０に記載の搬送装置。
12. 前記エラー処理部は、
    所定のデータを保持するデータ格納部と、
    所定の情報を所定の表示部に表示させる指示を受け付ける指示受付部と、
    前記エラー判定部から前記正常範囲を超えたことを示す情報を受け付けたことを条件として、前記搬送方向変位情報取得部および前記スキュー方向変位情報取得部により取得された前記各方向の変位情報もしくは当該変位情報に対応した所定の情報を前記所定のデータとして前記データ格納部に格納し、その後、前記指示受付部が前記指示を受け付けたことを条件として前記データ格納部から前記情報を読み出して前記所定の表示部に表示するように制御する故障情報表示制御部と
    を有していることを特徴とする請求項１０に記載の搬送装置。
13. 前記エラー処理部は、
    所定のデータを保持するデータ格納部と、
    所定の情報を外部へ送出する情報送出部と、
    所定の情報を前記情報送出部を介して通知する指示を受け付ける指示受付部と、
    前記エラー判定部から前記正常範囲を超えたことを示す情報を受け付けたことを条件として、前記搬送方向変位情報取得部および前記スキュー方向変位情報取得部により取得された前記各方向の変位情報もしくは当該変位情報に対応した所定の情報を前記所定のデータとして前記データ格納部に格納し、その後、前記指示受付部が前記指示を受け付けたことを条件として前記データ格納部から前記情報を読み出して前記情報送出部を介して外部に送出するように制御する故障情報送信制御部と
    を有していることを特徴とする請求項１０に記載の搬送装置。
14. 前記故障診断制御部は、
    前記搬送方向変位情報取得部および前記スキュー方向変位情報取得部により取得された前記各方向の変位情報もしくは当該変位情報に対応した所定の情報を随時格納するデータ格納部と、
    所定のタイミングで前記データ格納部から前記情報を所定量だけ読み出し、この所定量の情報である履歴データに基づいて所定の演算処理をすることで故障予測に適した特徴量を求め、この求めた前記特徴量が、予め設定された基準値内にあるか否かを評価し、当該基準値を超えたことを条件として、前記基準値を超えたことを示す情報を出力する劣化判定部と、
    前記劣化判定部からの前記基準値を超えたことを示す情報に基づいて所定の保守処理をする保守処理部と
    を有することを特徴とする請求項９に記載の搬送装置。
15. 前記保守処理部は、
    所定の情報を所定の表示部に表示させる指示を受け付ける指示受付部と、
    前記劣化判定部から前記基準値を超えたことを示す情報を受け付けるとともに、前記指示受付部が前記指示を受け付けたことを条件として、前記データ格納部に格納されている前記履歴データを読み出して前記所定の表示部に表示するように制御する履歴情報表示制御部と
    を有することを特徴とする請求項１４に記載の搬送装置。
16. 前記保守処理部は、
    所定の情報を外部へ送出する情報送出部と、
    所定の情報を前記情報送出部を介して通知する指示を受け付ける指示受付部と、
    前記劣化判定部から前記基準値を超えたことを示す情報を受け付けるとともに、前記指示受付部が前記指示を受け付けたことを条件として、前記データ格納部に格納されている前記履歴データを読み出して前記情報送出部を介して外部に送出するように制御する履歴情報送信制御部と
    を有することを特徴とする請求項１４に記載の搬送装置。
17. 請求項１から１６のうち何れか１項に記載の搬送装置と、当該搬送装置により前記所定方向に移動された前記被搬送体に画像を形成する画像形成部と
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。

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