JP2008052200A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 色ずれの低減を目的とする。
【解決手段】 中間転写ベルト上の微細な凹凸をエリアセンサにより検出し、中間転写ベルトの周速を検出し、中間転写ベルトの周速を制御するものである。そしてさらに前記エリアセンサの電源シーケンスを見直し、エリアセンサによる消費電力の低減、照明用光源の寿命を延ばした、画像形成装置である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、カラー複写機やカラーレーザープリンタなどの画像形成装置に関する。

従来のタンデムタイプの画像形成装置の一例を図１5に示す。

この画像形成装置１Pは、トナー像を担持搬送するトナー像担持体である転写ベルト３０を備えており、その転写ベルト３０に沿ってイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ用のプロセスカートリッジ（以下、「カートリッジ」という）６０、６１、６２、６３がタンデム状に配置されている。各カートリッジ６０〜６３の像担持体である感光ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄに対応し転写ベルト３０を挟んで転写ブレード３５ａ，３５ｂ，３５ｃ，３５ｄが配置されている。

上記構成において、カートリッジ内の各ドラム上に現像されたトナー画像は転写ベルト３０に1次転写される。そして用紙カセット２１ａ，２１ｂからピックアップローラ２２ａ，２２ｂおよび給紙・搬送ローラ２３、２５ａ，２５ｂによって給紙、搬送された転写材Ｐに、転写ベルト上のトナー像が２次転写される。その後定着ユニット４０によりトナー像が定着され排紙トレイ４８に排出されプリント出力を得る。

さらに、画像形成装置は、給紙・搬送ローラ２３を駆動する給紙・搬送モータ、転写ベルト駆動ローラ３２を駆動する転写ベルト駆動モータ、各色感光ドラム１１ａ〜１１ｄを駆動する感光ドラム駆動モータ、および定着ユニット４０の定着ローラを駆動する定着駆動モータなどを備えている。そして良好な画像を得るため、これらのモータは一定の回転数にて制御されている。

このような画像形成装置では、定着ユニットに内蔵されたヒータの温度制御や各駆動モータの発熱によって、画像形成装置内部の温度上昇に伴い転写ベルト駆動ローラが熱膨張を起こす。その結果、転写ベルトの速度が速まって、各色のトナー画像を転写材の特定位置より重ねて転写する際に、いわゆる色ずれが発生してしまい、画質が著しく劣化するといった問題があった。つまり、感光ドラムや転写ベルト駆動ローラは一定速度で回転制御されているため、熱膨張によって転写ベルト駆動ローラの径が大きくなると転写ベルトの周速が速まってしまうために色ずれが発生してしまう。

従来から、色ずれを防止するために、転写ベルトに色ずれ検出用パターンを形成し、センサによって読み込み、各色の相対的な色ずれ量を検出して、その結果に基づき各色のレーザビームによる画像書き出し位置を補正する、つまりレジストレーション補正を実施する方法がある。

しかし、レジスト補正直後の画像書き出し位置は、一致させることができるものの装置内部の温度上昇が大きくなる、例えば連続印字の際には、徐々に転写ベルトの周速が早まって、ある所定枚数経過後には色ずれ量が大きくなってしまう。

さらに、色ずれ補正の別の手段として、転写ベルト上にあらかじめレジスト基準マークを設けておいて基準マークをＣＣＤセンサによって検知し、その結果に基づき画像書き込み位置を補正するものがある(例えば、特許文献1)。
特開２０００−０７１５２２号公報

しかし、この場合はあらかじめ転写ベルト上に基準マークを設ける必要があり、転写ベルトの製造コストアップや基準マークのスペース確保による装置幅が大きくなるといった問題がある。

また、ある一定枚数の印字ごとにレジスト補正を実行する場合、レジスト補正を頻繁に実行すればするほど画像形成装置のスループットが低下してしまう。レジスト補正では、レジスト補正用パターンを転写ベルトに形成するため、ユーザにとってはトナーの消費量が増え、経済性が低下するという問題がある。

このような問題は、中間転写体を備えた画像形成装置でも同様に発生する。

本発明は上記を鑑み、中間転写ベルト上の微細な凹凸をエリアセンサにより検出し、中間転写ベルトの周速を検出し、中間転写ベルトの周速を制御するものである。そしてさらに前記エリアセンサの電源シーケンスを見直し、エリアセンサによる消費電力の低減、照明用光源の寿命を延ばした、画像形成装置を提供する。

本発明は下記の構成を特徴とする画像形成装置である。

請求項１の発明は
像担持体と、前記像担持体上に形成された画像が一次転写される中間転写体と、前記中間転写体を駆動するための中間転写体駆動モータとを有し、前記中間転写体に一次転写された画像を、さらに転写材へ二次転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記中間転写体の表面画像を読み取る画像読み取り手段と、
前記画像読み取り手段からの検知データに基づいて、前記中間転写体の移動方向の速度及び移動方向と直行する幅方向の移動量を演算する演算手段と、前記画像読み取り手段の電源を任意に制御するための電源制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。

請求項２の発明は
前記画像形成装置内部の温度を検出するための温度センサを有し、前記温度センサの出力に応じて、前記画像読み取り手段の電源を制御することを特徴とする、前記請求項１に記載の画像形成装置。

請求項３の発明は
前記画像読み取り手段の電源をオンしてから所定時間経過したら、電源をオフすることを特徴とする、前記請求項１もしくは２に記載の画像形成装置。

請求項４の発明は
前記中間転写体のホームポジションを検出するためのホームポジション検出手段を備え、前期ホームポジション検出手段からの出力に応じて、前記画像読み取り手段の電源制御タイミングを変更することを特徴とする、前記請求項１に記載の画像形成装置。

請求項５の発明は
前記画像読み取り手段は、前記画像検知部材としての複数の画素を備えたＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ、であることを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。

本発明により、コストアップや大型化を回避しつつ、装置内の温度上昇に伴う色ずれや画像ぶれを低減させ、高品質画像を得ることができる。そして画像読み取り手段であるエリアセンサの電力を抑え、画像読み取り手段の照明用光源の長寿命化を可能とした。

（実施例１）
図を用いて本発明の画像形成装置を詳細に説明する。図１は画像形成装置の要部断面図であり、図示の画像形成装置は複数の画像形成部を並設して成るカラー画像形成装置である。図示のカラー画像形成装置には画像出力部１Ｐが設けられており、この画像出力部１Ｐは、大別して画像形成部１０（４つのステーションａ，ｂ，ｃ，ｄが並設されており、その構成は同一である）、給送ユニット２０、中間転写ユニット３０、定着ユニット４０及び制御基板７０を有する制御装置で構成されている。

ここで、個々のユニットについて詳しく説明する。画像形成部１０においては、図示矢印方向に回転駆動される像担持体としての感光体ドラム１１ａ，１１ｂ，１１ｃ，１１ｄがその中心で軸支され、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器１２（１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ）、光学系１３（１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄ）、現像装置１４（１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ）が配置されている。

そして、一次帯電器１２ａ〜１２ｄにおいて感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面に均一な帯電量の電荷を与え、次いで光学系１３ａ〜１３ｄによって記録画像信号に応じて変調した例えばレーザービーム等の光線を感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に露光させて、各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に静電潜像を形成する。そして、各静電潜像をイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色の現像剤（トナー）をそれぞれ収納した現像装置１４ａ〜１４ｄによってトナー画像として顕像化する。尚、顕像化されたトナー画像をベルト体としての中間転写ベルト３１に転写する画像一次転写領域Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄの下流側では、記録材Ｐに転写されないで感光体ドラム１１ａ〜１１ｄ上に残されたトナーがクリーニング装置１５（１５ａ，１５ｂ，１５ｃ，１５ｄ）によって掻き落とされて感光体ドラム１１ａ〜１１ｄの表面が清掃される。以上に示したプロセスを経て各トナーによる画像形成が順次行われる。

一方、給送ユニット２０は、記録材Ｐを収納するためのカセット２１（２１ａ，２１ｂ）及び手差しトレイ２７、カセット２１ａ，２１ｂ内、若しくは手差しトレイ２７より記録材Ｐを１枚ずつ送り出すためのピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６、各ピックアップローラ２２ａ，２２ｂ，２６から送り出された記録材Ｐをレジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送するための給送ローラ対２３及び給送ガイド２４、画像形成部１０での画像形成タイミングに合わせて記録材Ｐを二次転写領域Ｔｅへ送り出すためのレジストローラ２５ａ，２５ｂで構成されている。

また、中間転写ユニット３０は中間転写体としての中間転写ベルト３１を有しており、該中間転写ベルト３１は、これに駆動力を伝達する駆動ローラ（下流ローラ）３２と、不図示のばね（弾性部材）の付勢力によって中間転写ベルト３１に適度な張力を与えるテンションローラ（上流ローラ）３３と、中間転写ベルト３１を挟んで二次転写領域Ｔｅに対向する二次転写内ローラ３４と、搬送方向（矢印Ｂ方向）の二次転写領域Ｔｅから一次転写領域Ｔｄの間の中間転写ベルト３１の外側に設けられた外ローラ８０とに巻回されている。尚、中間転写ベルト３１の材質としては例えばＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）やＰＶｄＦ（ポリフッ化ビニリデン）等が選定される。

上記駆動ローラ３２とテンションローラ３３の間に一次転写平面Ａが形成されるが、駆動ローラ３２は金属ローラの表面に数ｍｍ厚のゴム（ウレタン又はクロロプレン）をコーティングして中間転写ベルト３１とのスリップが防がれている。尚、この駆動ローラ３２は中間転写駆動モータによって回転駆動される。

各感光体ドラム１１ａ〜１１ｄと中間転写ベルト３１が対向する一次転写領域Ｔａ〜Ｔｄには、中間転写ベルト３１の裏に一次転写手段としての一次転写装置３５ａ〜３５ｄが配置されている。そして、二次転写内ローラ３４に対向して二次転写装置３６が配置されて二次転写領域Ｔｅが形成されている。

また、中間転写ベルト３１上の二次転写領域Ｔｅの下流には中間転写ベルト３１の画像形成面をクリーニングするためのクリーニング装置５０が配され、該クリーニング装置５０は、クリーナブレード５１と廃トナーを収納する廃トナーボックス５２で構成されている。尚、クリーナブレード５１の材質としてはポリウレタンゴム等が用いられる。

定着ユニット４０は、内部にハロゲンヒータ等の熱源を備えた定着ローラ４１ａとこの定着ローラ４１ａに加圧される加圧ローラ４１ｂ（この加圧ローラ４１ｂにも熱源を備える場合もある）、定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂのニップ部へ記録材Ｐを導くためのガイド４３、定着ローラ４１ａ，加圧ローラ４１ｂから排出されてきた記録材Ｐを更に装置外部に導き出すための内排出ローラ４４、外排出ローラ４５等で構成されている。また、前記制御装置は、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板やモータドライブ基板等で構成されている。

次に、本カラー画像形成装置の動作について説明する。画像形成動作開始信号が発せられると、先ず、ピックアップローラ２２ａによってカセット２１ａから記録材Ｐが１枚ずつ送り出される。そして、給送ローラ対２３によって記録材Ｐが給送ガイド２４の間を案内されてレジストローラ２５ａ，２５ｂまで搬送される。このとき、レジストローラ２５ａ，２５ｂは停止しており、記録材Ｐの先端はニップ部に突き当たる。その後、画像形成部１０が画像の形成を開始するタイミングに合わせてレジストローラ２５ａ，２５ｂは回転を開始する。このレジストローラ２５ａ，２５ｂの回転時期は、記録材Ｐと画像形成部１０より中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像とが二次転写領域Ｔｅにおいて丁度一致するようにそのタイミングが設定されている。

一方、画像形成部１０では、画像形成動作開始信号が発せられると、前述したプロセスを経て中間転写ベルト３１の回転方向において一番上流にある感光体ドラム１１ｄ上に形成されたトナー画像が、高電圧が印加された一次転写装置３５ｄによって、一次転写領域Ｔｄにおいて中間転写ベルト３１に一次転写される。そして、中間転写ベルト３１上に一次転写されたトナー画像は次の一次転写領域Ｔｃまで搬送され、そこでは画像形成部１０間をトナー画像が搬送される時間だけ遅延して画像形成が行われており、前画像の上にレジストを合わせて次のトナー画像が転写されることになる。以下も同様の工程が繰り返され、結局４色のトナー画像が中間転写ベルト３１上に一次転写される。

その後、記録材Ｐが二次転写領域Ｔｅに進入して中間転写ベルト３１に接触すると、該記録材Ｐの通過タイミングに合わせて二次転写装置３６に高電圧を印加する。そして、前述したプロセスによって中間転写ベルト３１上に形成された４色のトナー画像が記録材Ｐの表面に転写され、トナー画像が転写された記録材Ｐは搬送ガイド４３によって定着ユニット４０の定着ローラ４１ａと加圧ローラ４１ｂのニップ部まで正確に案内される。そして、定着ユニット４０のローラ対４１ａ，４１ｂの熱及びニップの圧力によって、トナー画像が記録材Ｐの表面に定着され、トナー画像が定着された記録材Ｐは内排出ローラ４４と外排出ローラ４５によって搬送されて機外に排出される。

中間転写ベルト３１は、駆動ローラ３２、二次転写手段としての二次転写内ローラ３４およびテンションローラ３３によって内側から、さらに外ローラ８０によって外側から懸架されている。ここでテンションローラ３３は、図示しないバネ部材によって図中左方向に付勢され、中間転写ベルト３１に適度な張力を与えている。また外ローラ８０は、図中の奥側端部が図示しない軸受に軸支されていて、前側端部を矢印Ｃの方向に動かすことによって、アライメントを調整可能に構成されている。

図３はアライメントの調整機構を説明する斜視図である。外ローラ８０の前側の軸端部８０ａは、図示しない側板に固定された長軸受８３に回転可能に軸支されている。長軸受８３には、軸端部８０ａに対してひとつの方向にのみ勘合する長穴が設けてある。さらにその外側には、軸受８２が矢印Ｒ１およびＲ２方向（矢印Ｃと平行な方向）に移動自在に勘合されている。一方、図示しない側板にはステアリングモータ８１が固定されている。このステアリングモータ８１の先端部には、リードが設けられた出力軸８１ａが取り付けられていて、その先端部が軸受８２に当接している。軸受８２の反対側には、図示しないバネ部材が設けてあって、軸受８２を出力軸８１ａに押し付けている。

したがって、ステアリングモータ８１が所定のステップ数だけ矢印Ｍ１方向に回転すると、出力軸８１ａの先端部は所定の量だけ矢印Ｌ１方向に移動し、同時に軸受８２も所定の量だけ矢印Ｌ１方向に移動する。反対に、ステアリングモータ８１が所定のステップ数だけ矢印Ｍ２方向に回転すると、出力軸８１ａの先端部は所定の量だけ矢印Ｌ２方向に移動し、同時に軸受８２も所定の量だけ矢印Ｌ２方向に移動する。このようにして、外ローラ８０の前側の軸端部８０ａを矢印Ｒ１あるいはＲ２の方向へ動かすことが可能であり、その結果、外ローラ８０のアライメントを調整することが可能となる。

中間転写ベルト３１の寄り方向を制御するためには、外ローラ８０のアライメントを調整すればよい。外ローラ８０の前側の軸端部８０ａを矢印Ｒ１の方向に動かすと、中間転写ベルト３１は矢印Ｓ１の方向に寄り力を生じ、外ローラ８０の前側の軸端部８０ａを矢印Ｒ２の方向に動かすと、中間転写ベルト３１は矢印Ｓ２の方向に寄り力を生じる。この特性を利用して外ローラ８０のアライメントを調整すれば、装置本体の歪み等によって中間転写ベルト３１に発生する寄り力を相殺する方向に、積極的に寄り力を生じさせ、結果的に中間転写ベルト３１を所定位置Ｘ０から外れることなく走行させることが可能となる。

本実施例の画像形成装置は、感光ドラム１１ａおよび中間転写ベルト３１の近傍に画像読み取り手段としての画像センサユニット６００を備えており、中間転写ベルト３１の表面に光を照射させて、その反射光を集光し結像させて、中間転写ベルト３１上のある特定エリアの表面画像を検出するものである。

図４に、画像形成装置内部の回路ブロック図を示す。同ブロック図に示すように、本実施例の画像形成装置は、ＤＳＰ（ディジタルシグナルプロセッサ）５０、ＣＰＵ５１、各色の感光ドラムを駆動するドラム駆動モータ５２、５３、５４、５５、転写ベルト駆動ローラ３２を駆動する転写材担持体駆動モータである転写ベルト駆動モータ５６、定着ユニット４０の定着ローラを駆動する定着ローラ駆動モータ５７、画像センサユニット６００、給紙搬送ローラを駆動する給紙モータ６２、給紙モータ６２を制御する給紙モータドライバ６１、各色スキャナモータユニット６３、６４、６５、６６、中間転写ベルトの寄り量を制御するステアリングモータ６８、ステアリングモータ６８を制御するステアリングモータドライバーおよび高圧ユニット５９を備えている。

ドラム駆動モータ５２〜５６、転写ベルト駆動モータ５６、給紙モータ６２、ステアリングモータ６８および画像センサユニット２６はＤＳＰ５０によって制御され、スキャナモータユニット６３〜６６、高圧ユニット５９、定着ユニット４０はＣＰＵ５１によって制御される。

つぎに、図５を用いてＤＳＰ５０によって制御される各ドラム駆動モータ５２〜５５、および転写ベルト駆動モータ５６であるＤＣモータ６０４について説明する。各ＤＣモータ６０４はＤＣモータユニット６０１に内蔵されている。

図に示すように、このＤＣモータユニット６０１は、三相ＤＣモータ６０４の他に、制御ＩＣ６０２、およびドライバ６０３を備えている。また、制御ＩＣ６０２は、プリドライバ６０５、論理回路６０６を有している。さらに、制御ＩＣ６０２に接続され、かつ三相ＤＣモータ６０４に近接して配置された３つのホールセンサ６０７、６０８、６０９、および速度検知用ＭＲセンサ６１０を備えている。

ＤＳＰ５０は、速度検知用ＭＲセンサ６１０からの速度検知信号６１３によってモータ回転速度を演算し、目標速度となるようＰＷＭ信号６１２を制御する。一方、制御ＩＣ６０２はホールセンサ６０７〜６０９によって所望の電流方向となるべく切り換えを行って、ＰＷＭ信号６１２に基づきドライバ６０３で増幅された電流が三相ＤＣモータ６０４のコイルへ供給される。なお、６１１はモータ起動信号である。

つぎに、図６を用いて、画像センサユニット２６について説明する。

図に示されるように、画像センサユニット２６は、転写ベルト５に対向するように配置され、照明部材であるＬＥＤ３３、画像検知部材であるＣＭＯＳセンサ３４、レンズ３５、結像レンズ３６を備えている。ＬＥＤ３３を光源とする光はレンズ３５を介して、転写ベルト５の表面あるいは転写材Ｐの表面に対し斜めに照射される。反射光は結像レンズ３６を介して集光されＣＭＯＳセンサ３４に結像される、このようにして、転写ベルト５あるいは転写材Ｐの表面画像を読み取ることができる。また、本実施例においては、照明部材にＬＥＤを用いているがＬＥＤ限られるものではなく、例えばレーザー等の光源でもよいことは言うまでも無い。

図７に転写ベルトの表面画像を示す。図に示すように、本実施例の画像センサユニット２６によれば、転写ベルト５の表面画像は、結像レンズ３６によって拡大された拡大画像７１として得ることができる。７２は拡大画像７１に対し、ＣＭＯＳセンサ３４によって階調検出したイメージを表した画像である。

中間転写ベルトの表面は、キズや汚れ等によって凹凸が存在する。この凹凸は光を斜めから照射することによってその影が発生し、表面の画像パターンが容易に検出できる。

また、中間転写ベルトの表面層に転写制御に影響を与えない範囲であらかじめ凹凸をつけて構成すれば、読み取った表面画像パターンはより特徴づけられる。

さらに、表面層が透明な材質で構成される中間転写ベルトにおいては、中間層に凹凸あるいは任意のパターンをあらかじめ構成しておけば、転写に影響を与えず特徴づけられた画像を検出できる。

上記のイメージ画像７２は、８×８ピクセル、１ピクセルが８ビット幅の分解能のＣＭＯＳセンサ３４を用いて画像を読み込んだ場合が示されている。なお、ＣＭＯＳセンサ３４の代わりにＣＣＤセンサを用いることもできる。

つぎに、図８を用いて画像センサユニット回路について説明する。

図に示すように、画像センサユニット回路９１は、８×８ピクセルのＣＭＯＳセンサ３４、コントロール回路９３、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換回路）９４、フィルタ回路９５、出力回路９６、およびＰＬＬ回路９７を含んでいる。

つぎに、図９を用いて画像センサユニット回路の動作について説明する。

ＤＳＰ５０は、／ＣＳ信号Ｓ１、ＣＬＯＣＫ信号Ｓ２、ＤＡＴＡ信号Ｓ３を用いてシリアル通信によってコントロール回路（Ｃｏｎｔｒｏｌ Ｌｏｇｉｃ）９３に対し、フィルタ定数などの制御パラメータを設定する。ＤＳＰ５０は、図９の波形Ｓ５で示すように、／ＣＳ＝Ｌとし、制御パラメータ転送モードとして、８ビットコマンドを送信する。これによって、ＣＭＯＳセンサ３４のゲインがフィルタ回路（Ｆｉｌｔｅｒ）９５によって決定される。

このゲイン設定の目的は、例えば中間転写ベルトの表面画像は材質により反射率が異なる。このためゲインを調整して常に最適な表面画像を検出できるようにするためである。

ＤＳＰ５０は、読み込んだ画像に対し、つぎに説明する画像比較処理が精度よく実現できるためにＣＭＯＳセンサ３４のゲインを調整する。

例えば、読み込んだ画像に対し、ある程度のコントラストが達成するまでＣＭＯＳセンサ３４のゲインを制御することによって実現する。

つぎにＤＳＰ５０は、／ＣＳ＝Ｈとし、図９で示す波形Ｓ１のようにＣＭＯＳセンサ９２からの画像データ転送モードとする。出力回路（Ｏｕｔｐｕｔ Ｌｏｇｉｃ）９６はＣＬＯＣＫ信号Ｓ２をトリガにし、ＣＭＯＳセンサ３４の出力からＡＤＣ９４およびフィルタ回路９５を通過したディジタル画像情報をピクセル順にＤＳＰ５０へ送信する。

このとき、送信用同期クロックＴＸＣＳ４は、ＣＬＯＣＫ信号Ｓ２からＰＬＬ回路９７によって生成される。これによって、ＤＳＰ５０は８×８ピクセルデータ（ＰＩＸＥＬ０、１、…）を順次、受信する。

つぎに、図２、図１０、図１６および図１１を用いて中間転写ベルトの相対移動量の演算方法について説明する。なお、この相対移動量の演算は、図１１に示すＤＳＰ５０の回路内で行なう。

例えば、図７で説明した、ＣＭＯＳセンサ３４で読み込んだ中間転写ベルトの表面画像７２に関して、搬送方向であるＸ方向に１ピクセルずらした画像は、図２に示すように、それぞれ表面画像８１〜８８となる。つまり、１回のサンプリングで読み込んだ画像をリファレンス画像として画像メモリに一旦記憶し、矢印Ｘで示す転写材搬送方向に対し、１ピクセルづつ、ずらした画像を作成する。

また、同様に搬送方向であるＸ方向と搬送方向に直交する方向であるｙ方向の両方にそれぞれ１ピクセルずらした画像は、図１０及び図１６に示すように、それぞれ表面画像９１〜９８、１０１〜１０８となる。これは、搬送方向と寄りの方向の２方向に対して１ピクセルづつずらした画像を作成することで、搬送方向と寄り方向の２方向の移動を検知することが可能となる。

また、寄り方向であるｙ方向には装置の手前側に寄る場合と奥側に寄る場合があるため、それぞれ+ｙ方向と-ｙ方向に分けて画像を作成する。

つぎにサンプリングした画像をあらかじめ記憶したリファレンス画像に対し１ピクセルずつすらした画像と比較し、一致した場合、あるいはある程度のパーセンテージをもって一致した場合に、そのサンプリング画像が何ピクセル進んだ画像であるかを導く。

例えば、サンプリング画像が、リファレンス画像に対し、搬送方向であるｘ方向に５ピクセル移動した画像であるとすれば、１ピクセルの大きさが１０μｍならば、５０μｍ移動したことになって、サンプリング周期が１ｋＨｚとすると、０．０５ｍｍ×１ｋＨｚ＝５０ｍｍ／ｓｅｃの相対速度が求められる。

また、ｙ方向に対しても同様に、サンプリング画像が、リファレンス画像に対し、搬送方向と直交方向である+ｙ方向に５ピクセル移動した画像であるとすれば、１ピクセルの大きさが１０μｍならば、中間転写ベルトは奥側に５０μｍ移動したことになり、-ｙ方向に５ピクセル移動した画像であるとすれば、中間転写ベルトは手前側に５０μｍ移動したことになり、寄り量の算出が可能となる。

要するに、ＤＳＰ５０においては、ＣＭＯＳセンサ３４から読み込んだ表面画像をサンプリング手段としてのサンプリング制御部１５１にて一定周期でサンプリングし、内部バッファ１５２へ取り込むとともにリファレンス画像として、画像記憶手段である画像メモリ１５３へ格納する。つぎに、サンプリングで取り込んだ画像と、あらかじめ一つ前でサンプリングした画像メモリ１５３上のリファレンス画像に対し、１ピクセルづつずらした画像を作成し、これを画像比較処理部１５４にて画像比較処理によって順次比較演算する。次いで、演算手段としての速度演算処理部１５５において、前記画像比較処理にて得た結果から、中間転写ベルトの搬送方向の画像ずれ量を検出し、一つ前のサンプリング画像が、つぎにサンプリングしたときに搬送方向に対しどれだけの画素分シフトしたかを導き、サンプリング時間から移動速度を算出するとともに、搬送方向と直交する方向に対しても寄り量の算出を行う。

そして、その結果から、下記にてさらに説明するように、モータ回転制御手段としてのモータ速度制御部１５６にてモータの制御速度を求め、サーボ制御を行なう。

さらに、中間転写体の寄り制御に関しては、寄り量に相当するステップ数の駆動パルスを送出してステアリングモータを動作させることにより、中間転写ベルトは所定の範囲内に制御される。

なお、前記速度演算処理によって導いた中間転写ベルトの移動速度及び寄り量は、検出ノイズや演算誤差を含むため、フィルタ処理部１５５ａによって、フィルタ処理を施し、モータのサーボ制御に適した制御速度及びステッピングモータ制御を導いている。

例えば、検出ノイズによって中間転写ベルトの移動速度が急激に変化する値となると、サーボモータの制御速度が急激に変化して、かえって画像を劣化させてしまう。さらに寄り制御においては、寄り量が急激に変化する値となると、ステッピングモータの駆動パルス数が急激に変化して、モータが脱調する可能性がある。

これを防ぐために、前記検出した移動速度に対し、フィルタ処理を施した後、サーボモータの制御速度を導いている。また、寄り制御に関しても同様にフィルタ処理を施した後で、寄り量に応じたステップ数の駆動パルス信号を送出することにより最適なステッピングモータ制御を導いている。

なお、ＣＭＯＳセンサ３４とＤＳＰ５０との信号のやりとりはＩ／Ｏ制御部１５７を介して行なっている。

また、画像センサユニット２６におけるＬＥＤ３３の照明光量は照明光量制御手段としての照明ロジックによって制御される。そして、ＤＳＰ５０において、照明ロジック１５８、サンプリング制御部１５１、画像メモリ１５３、フィルタ演算部１５５ａを含む速度演算処理部１５５、およびモータ速度制御部１５６は、プログラマブルに制御可能である。

つぎに、図１２および図１３のフローチャートを用いて、ＤＳＰ５０による中間転写ベルトの相対速度検出制御およびモータ速度制御（モータサーボ制御）について説明する。

図１２において、制御を開始すると、まずｓ２００において中間転写ベルト駆動ローラ３２の近傍に配置された温度センサ７００により、前回の速度制御を行ったときの環境温度と現在の環境温度の差分を検出する。温度センサ７００の出力はＣＰＵ５１に入力されている（図４）。その結果温度変化が２℃以上あると判断すると、Ｓ１３１でＤＳＰ５０がＬＥＤ３３を点灯させて中間転写ベルトの表面にＬＥＤ光を照射させ（Ｓ１３１）、次にｓ２０１で転写ベルトが所定位置に来たことを判断する。これは速度検出を毎回転写ベルト上の同じ位置を見て検出することで、ベルトの厚みムラによる影響を極力排除するためである。しかしながら所定位置が来るまで待つことによるタイムロスが生じるため、製品の都合によりＳ２０１の制御を削除しても構わない。次いで速度検出を行う（Ｓ１３２）。速度検出は、Ｓ１３６〜Ｓ１４６において実施される。すなわち、検出サンプリング時間を決定する１ｍｓ割り込みを監視し（Ｓ１３６）、割り込み時に表面画像を読み込む（Ｓ１３７）。つぎに、ＣＭＯＳセンサ３４が最適に表面画像が検出できるようにゲインを調整し（Ｓ１３８）、次いでフィルタ処理する（Ｓ１３９）。このフィルタ処理によって例えば８ビット２５６階調データを１６階調へ落とし、ノイズなどによる成分を除去させる。

つぎに、あらかじめ画像メモリ１５３に記憶させていた比較画像と比較する（Ｓ１４０）。この比較する比較画像は、図８の表面画像８１〜８８に相当する。比較の結果、一致した画像のピクセルずらし数を判定し（Ｓ１４１）、サンプリング時間から相対速度を導く（Ｓ１４２）。つぎにある区間の速度演算結果を平均処理し（Ｓ１４３）、その結果を画像メモリ１５３に記憶する（Ｓ１４４）。そして、つぎのサンプル画像と比較する比較画像を検出して作成し（Ｓ１４５）、この比較画像を画像メモリ１５３に記憶し（Ｓ１４６）、一連の相対速度検出制御を終了する。

なお、ステップＳ１４０において、画像が不一致の場合には、速度検出を行なうことなく、つぎのサンプル画像と比較する比較画像を検出して作成し（Ｓ１４５）、この比較画像を記憶しておく（Ｓ１４６）。

つぎに、モータ速度制御に戻り、ＬＥＤ３３を消灯させるとともにエリアセンサの電源もオフする（Ｓ１３３）。ここでＬＥＤを消灯しエリアセンサの電源をオフするのはＬＥＤの寿命を延ばし、消費電力を抑えるためである。次にモータの目標速度を設定する（Ｓ１３４）。つまり、速度検出制御から導いた中間転写ベルトの速度が一定となるように転写ベルト駆動モータ５６の目標速度を設定する。そして、転写ベルト駆動モータ５６のサーボ制御を行う（Ｓ１３５）。

つぎに、図１３のフローチャートを用いて転写ベルト駆動モータのサーボ制御について説明する。

ＤＳＰ５０は転写ベルト駆動モータ５６に対し、起動コマンド６１１（図３参照）を送出した後、サーボ制御を実行する。先ず、転写ベルト駆動モータ５６のＮＯＴ−ＲＥＡＤＹ状態を示すフラグをセットし（Ｓ１１１）、速度パルスを監視する（Ｓ１１２）。これは、図５に示した速度信号６１３のエッジ検出によって行われる。

次いで、転写ベルト駆動モータ５６の回転速度を演算し（Ｓ１１３）、例えばモータ１回転に３０パルスの速度信号が出力され、パルスの間隔がｔｓｅｃだとすれば、モータ５６の回転速度ωは、ω＝２π／３０／ｔ（ｒａｄ／ｓｅｃ）となる。

つぎにモータ速度ωが目標速度の５０％以上か否かを判定する（Ｓ１１４）。ここで５０％未満であればＰＷＭのオンデユーティは８０％がセットされて（Ｓ１１５）、ＰＷＭパルスが出力される（Ｓ１２１）。

一方、モータ速度ωが５０％以上であれば、さらに目標速度の±５％以内か否かを判定し（Ｓ１１６）、±５％以内であれば、転写ベルト駆動モータ５６が目標回転数に到達したことを示すＲＥＡＤＹフラグを設定する（Ｓ１１７）。

つぎに、目標回転数と実際の回転数との差を導き（Ｓ１１８）、ＰＩ演算（制御）し（Ｓ１１９）、その結果からＰＷＭパルス幅を求め（Ｓ１２０）、ＰＷＭパルスを出力する（Ｓ１２１）。

この一連の制御によって、図５に示したＤＣモータユニット６０１の回路にて、ＰＷＭパルスに応じた転写ベルト駆動モータ５６（６０４）の電力が制御され、モータ５６は目標速度に対し、常に追従するようにサーボ制御が行われる。

つぎに、図１４のフローチャートを用いて、ＤＳＰ５０による中間転写ベルトの寄り量検出制御およびステアリングモータ制御（ステッピングモータ制御）について説明する。

図１４において、寄りモータ制御を開始すると、まず、ＤＳＰ５０がＬＥＤ３３を点灯させて中間転写ベルトの表面にＬＥＤ光を照射させ（Ｓ１４０１）、次いで寄り量検出を行う（Ｓ１４０２）。寄り量検出は、Ｓ１４０６〜Ｓ１４１６において実施される。すなわち、検出サンプリング時間を決定する１ｍｓ割り込みを監視し（Ｓ１４０６）、割り込み時に表面画像を読み込む（Ｓ１４０７）。つぎに、ＣＭＯＳセンサ３４が最適に表面画像が検出できるようにゲインを調整し（Ｓ１４０８）、次いでフィルタ処理する（Ｓ１４０９）。このフィルタ処理によって例えば８ビット２５６階調データを１６階調へ落とし、ノイズなどによる成分を除去させる。

つぎに、あらかじめ画像メモリ１５３に記憶させていた比較画像と比較する（Ｓ１４１０）。この比較する比較画像は、図２の表面画像８１〜８８、図１０の表面画像９１〜９８及び図１６の１０１〜１０８に相当する。比較の結果、一致した画像のピクセルずらし数を判定し（Ｓ１４１１）、サンプリング時間からベルトの寄り量を導く（Ｓ１４１２）。つぎにある区間の寄り量演算結果を平均処理し（Ｓ１４１３）、その結果を画像メモリ１５３に記憶する（Ｓ１４１４）。そして、つぎのサンプル画像と比較する比較画像を検出して作成し（Ｓ１４１５）、この比較画像を画像メモリ１５３に記憶し（Ｓ１４１６）、一連の寄り量検出制御を終了する。

なお、ステップＳ１４１０において、画像が不一致の場合には、寄り量検出を行なうことなく、つぎのサンプル画像と比較する比較画像を検出して作成し（Ｓ１４１５）、この比較画像を記憶しておく（Ｓ１４１６）。

つぎに、寄り制御に戻り、ＬＥＤ３３を消灯させ（Ｓ１４０３）、モータの駆動パルス数を設定する（Ｓ１４０４）。つまり、寄り制御から導いた中間転写ベルトの寄り量が所定の範囲となるようにステアリングモータの駆動パルス数を設定する。そして、ステアリングモータの駆動制御を行う（Ｓ１４０５）。

以上、説明したように本実施例では、ＤＳＰ５０が転写ベルト駆動モータのサーボ制御を行うと共に、一方で、ＣＭＯＳセンサ３４を用いて中間転写ベルトの表面画像を一定周期でサンプリングして、その結果から相対速度を求め、この相体速度が一定速度となるよう中間転写ベルト駆動モータの回転制御を行うとともに中間転写ベルトの寄り量を算出し、寄り量が所定の範囲内になるように制御することにより、装置内の温度上昇に伴う色ずれや画像ぶれを低減させ、高品質画像を得ることができる。その際、環境温度に変化があったときのみ制御を行うので、消費電力を抑え、また照明用のＬＥＤの寿命を延ばすことが可能となる。

また、本実施例においては、ＣＭＯＳセンサの配置を感光ドラム１１a付近に配置したが、これに限るものではなく、中間転写体の表面画像を得られる場所であればどこでも配置できることは言うまでもない。また、中間転写体の駆動をＤＣモータで行っていたが、これもＤＣモータに限られるものではなく、例えばステッピングモータ等でもよいことは言うまでも無い。

本発明は、中間転写ベルト上の微細な凹凸をエリアセンサにより検出し、中間転写ベルトの周速を検出し、中間転写ベルトの周速を制御するものである。これにより色ずれのない高精度な画像を得ることができる。そしてさらに前記エリアセンサの電源シーケンスを見直し、エリアセンサによる消費電力の低減、照明用光源の寿命を延ばすことを可能とした。

本発明の第１の実施例に係る画像形成装置の構成を示した図。 本画像形成装置における画像読み取りセンサによるｘ方向に対する移動のサンプリング画像の一例を示す図。 本発明における中間転写ユニットのアライメントの調整機構を説明する斜視図。 本画像形成装置における制御系の構成を示すブロック図。 本画像形成装置におけるモータの制御系を示すブロック図。 本画像形成装置における画像読み取りセンサの構成を示す図。 本画像形成装置における画像読み取りセンサによる転写ベルトの表面画像の一例を示す図。 本画像形成装置における画像読み取りセンサの回路ブロック図。 本画像形成装置における画像読み取りセンサのタイムチャート。 本画像形成装置における画像読み取りセンサによるｘ方向及び+ｙ方向に対する移動のサンプリング画像の一例を示す図。 本画像形成装置におけるＤＳＰの制御系を示すブロック図。 本発明に係るモータ速度制御の実施例を示すフローチャート。 本発明に係るモータのサーボ制御における実施例を示すフローチャート。 本発明に係る寄り制御の実施例を示すフローチャート。 本発明に係る画像形成装置の従来例を示す構成図である。 本画像形成装置における画像読み取りセンサによるｘ方向及び-ｙ方向に対する移動のサンプリング画像の一例を示す図。

Claims (5)

1. 像担持体と、前記像担持体上に形成された画像が一次転写される中間転写体と、前記中間転写体を駆動するための中間転写体駆動モータとを有し、前記中間転写体に一次転写された画像を、さらに転写材へ二次転写して画像を形成する画像形成装置において、
   前記画像形成装置内の温度を検出するための温度検出手段と、前記中間転写体の表面画像を読み取る画像読み取り手段と、
   前記画像読み取り手段からの検知データに基づいて、前記中間転写体の移動方向の速度及び移動方向と直行する幅方向の移動量を演算する演算手段と、前記画像読み取り手段の電源を任意に制御するための電源制御手段と、
   を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記温度検出手段は中間転写体駆動ローラ近傍に配置され、前記温度検出手段の出力に応じて、前記画像読み取り手段の電源を制御することを特徴とする、前記請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記画像読み取り手段の電源をオンしてから所定時間経過したら、電源をオフすることを特徴とする、前記請求項１もしくは２に記載の画像形成装置。
4. 前記中間転写体のホームポジションを検出するためのホームポジション検出手段を備え、前期ホームポジション検出手段からの出力に応じて、前記画像読み取り手段の電源制御タイミングを変更することを特徴とする、前記請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記画像読み取り手段は、前記画像検知部材としての複数の画素を備えたＣＣＤセンサまたはＣＭＯＳセンサ、であることを特徴とする前記請求項１に記載の画像形成装置。

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