(57)【要約】【課題】  中間転写ベルトの蛇行及び転写紙のスキューを検出する手段を夫々別々に設けることなく、中間転写ベルトの蛇行及び転写紙のスキューを同時に検出し、画像に歪みがでないように中間転写ベルトの蛇行と転写紙のスキューを最適に補正する画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】転写紙に転写される画像及び転写体表面の残存トナー像を同一画像のフレームに入るように連続撮影する画像センサーを用いることにより、一つの画像センサーで転写紙に転写される画像と残存トナー像を同時に撮影できるためリアルタイムに転写紙のスキューを補正する補正手段と転写体の歪みを補正する補正手段を同時に最適な補正を加えることができる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
転写紙に転写される画像及び像担持体表面の残存トナー像を同一画像のフレームに入るように連続撮影する画像センサーと、
前記画像センサーにより撮影された連続画像に基づいて前記転写紙に転写される画像及び像担持体上の残存トナー像のそれぞれの状態を検知することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記画像形成装置は制御部をさらに備え、
前記制御部が、前記画像センサーから送られてきた前記転写紙に転写される画像及び前記像担持体上の残存トナー像の連続画像の移動量を解析し、該解析結果に基づいて前記転写紙のスキュー及び前記像担持体の速度と蛇行を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記検出手段が前記画像センサーから送られてきた連続画像の移動量として、転写紙に転写される前記画像の動きベクトル及び前記転写体表面の残存トナーの動きベクトルを算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記検出手段による前記転写紙のスキュー及び前記像担持体の速度と蛇行の検出に基づいて、前記転写紙のスキューを補正するスキュー補正手段及び／又は前記像担持体の速度及び／又は蛇行を補正する像担持体補正手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記像担持体が複数色のトナー画像を重ねて転写する中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機やレーザプリンターなどの画像形成装置に関し、特に画像の位置ずれを補正する技術の改良に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年高画質な画像形成を求めるというニーズから、転写紙にトナー像を転写する像担持体として中間転写体を用いる画像形成装置が広く採用されている。１次転写体である感光体ドラム等の表面に形成されるトナー像は、二次転写体である中間転写ベルトに転写された後、さらに中間転写ベルトから転写紙に二次転写される。
【０００３】
例えば、タンデム型の画像形成装置は、中間転写ベルトが駆動ローラ及び従動ローラに張架されている。張架された中間転写ベルトの表面にトナー像を形成するために、各色（マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ））の感光体ドラムが、中間転写ベルトを挟んで１次転写ローラと対向して配設されている。この画像形成装置の画像形成方法は、先ず各感光体ドラムの画像書込みユニットにより感光体ドラムの周面に静電潜像を形成し、この静電潜像を現像して得られる各トナー像を中間転写ベルトに多重転写し、さらに中間転写ベルト上のトナー像を搬送されてくる転写紙に転写することにより画像が形成される。このため、各感光体ドラム上に形成される各トナー像を中間転写体に転写して重ね合わせる際に位置ずれが生じやすいこと、さらに転写紙の搬送時に転写紙のスキューが発生し、２次転写時にも転写紙とトナー像の位置ずれが生じるという二つの問題がある。
【０００４】
この位置ずれ及び搬送スキューの原因は、機内温度の変動によりドラムの取り付け部の部材等が伸縮したり、或いは中間体転写ベルト又は搬送ベルトに速度変動や蛇行が生じることが考えられる。
【０００５】
この位置ずれの問題を解決するために、特許文献１では、各感光体ドラムにレジストマークのトナー画像を形成し、これを直接中間転写ベルト上に転写して、当該各色のレジストマークをセンサーで検出することにより相対的な位置ずれを求め、この位置ずれ量に基づいて感光体ドラムごとに静電潜像を形成するための書出しタイミングの調整や、ポリゴンミラーの位相制御を行う方式が提案されている。また、特許文献２では、中間転写ベルトの蛇行を検出するセンサーを配置し、中間転写ベルトの蛇行を検出して、従動ローラ等を傾動させるなどすることにより、中間転写ベルトの蛇行を補正する方式が提案されている。
【０００６】
さらに、特許文献３では、搬送時における転写紙のスキューの発生を解決するために、複数のスキュー検知センサーを設けて転写紙のスキュー量を測定し、スキュー補正ローラにより転写紙のスキューを補正する方式が提案されている。
【０００７】
しかし、上記文献に開示された技術は、中間転写ベルトの速度変動や蛇行及び転写紙のスキューからくる画像の位置ずれや歪みに対応するために、中間転写ベルトの速度や蛇行及び転写紙のスキューを検出する手段が夫々別々に必要となることから、画像形成装置の構造が複雑となってしまい、小型化及び低コスト化が困難となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０００−７１５２２号公報
【特許文献２】特開２００６−０３０５９８号公報
【特許文献３】特開２００２−２８４３９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
従って、本発明は上記問題を解決するために、中間転写体の速度や蛇行及び転写紙のスキューを検出する手段を夫々別々に設けることなく、中間転写体の速度や蛇行及び転写紙のスキューを１つの検出手段により検出し、画像に位置ずれや歪みがでないように中間転写体の速度や蛇行と転写紙のスキューを最適に補正することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この目的を達成するために、本発明は以下の構成からなる。
請求項１に係る発明は、転写紙に転写される画像及び像担持体表面の残存トナー像を同一画像のフレームに入るように連続撮影する画像センサーと、前記画像センサーにより撮影された連続画像に基づいて前記転写紙に転写される画像及び像担持体上の残存トナー像のそれぞれの状態を検知することを特徴とする画像形成装置に関する。
【００１１】
請求項２に係る発明は、前記画像形成装置は制御部をさらに備え、前記制御部が、前記画像センサーから送られてきた前記転写紙に転写される画像及び前記像担持体上の残存トナー像の連続画像の移動量を解析し、該解析結果に基づいて前記転写紙のスキュー及び前記像担持体の速度と蛇行を検出する検出手段を有することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置に関する。
【００１２】
請求項３に係る発明は、前記検出手段が前記画像センサーから送られてきた連続画像の移動量として、転写紙に転写される前記画像の動きベクトル及び前記転写体表面の残存トナーの動きベクトルを算出することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置に関する。
【００１３】
請求項４に係る発明は、前記検出手段による前記転写紙のスキュー及び前記像担持体の速度と蛇行の検出に基づいて、前記転写紙のスキューを補正するスキュー補正手段及び／又は前記像担持体の速度及び／又は蛇行を補正する像担持体補正手段を備えることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置に係る。
【００１４】
請求項５に係る発明は、前記像担持体が複数色のトナー画像を重ねて転写する中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像形成装置に関する。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に係る発明によれば、転写紙に転写される画像及び転写体表面の残存トナー像を同一画像のフレームに入るように連続撮影する画像センサーが備えられることにより、一つの画像センサーで転写紙に転写される画像と残存トナー像を同時に撮影でき、転写紙に転写された画像と像担持体上の画像のそれぞれの状態を検出するための手段を別々に設ける必要がないことから、画像形成装置を小型化することができる。
また、画像センサーは装置本体に正確に位置決めする必要があるが、センサーの数を低減することにより、装置内に設ける位置決め手段や組み立て時の調整作業などを低減することが可能になる。
さらに、１つの画像センサーで転写紙に転写される画像及び像担持体上の残存トナー像を検知するため、別々の画像センサーで検知するのに比べてセンサーの相対的な位置の誤差が発生しない。そのため、検知された個々の画像を比較する際に、位置の誤差を補正するための処理などを行うことなく、正確に比較することが可能である。
【００１６】
請求項２に係る発明によれば、画像センサーから送られてきた転写紙に転写される画像及び前記像担持体上の残存トナー像の連続画像の移動量を解析し、解析結果に基づいて転写紙のスキュー及び前記像担持体の速度と蛇行を検出する検出手段を備えることから、装置の状態をリアルタイムに検出することができる。
【００１７】
請求項３に係る発明によれば、連続画像の移動量として、転写紙に転写される画像の動きベクトル及び像担持体表面の残存トナーの動きベクトルを算出することから、転写紙のスキュー及び前記像担持体の速度と蛇行をよりリアルタイムに制御することができる。
【００１８】
請求項４に係る発明によれば、検出手段による転写紙のスキュー及び像担持体の速度と蛇行の検出に基づいて、転写紙のスキューを補正するスキュー補正手段及び／又は像担持体の速度及び／又は蛇行を補正する像担持体補正手段を備えることから、画像形成を行うための最適な補正をリアルタイムに行うことができ、常に高画質の画像を得ることができる。
【００１９】
請求項５に係る発明によれば、像担持体が複数色のトナー画像を重ねて転写する中間転写体である画像形成装置について、転写紙にされた画像と中間転写体の残存トナー画像の状態をリアルタイムに検知することにより、高品質のカラー画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】本発明に係る画像形成装置の画像センサーにより撮影された連続画像のＮ枚目とＮ＋１枚目を示す図である。
【図３】本発明に係る画像形成装置の画像センサーにより撮影された画像と動きベクトルを表した図である。
【図４】本発明に係る画像形成装置の画像センサーにより撮影される実際の画像の一例を表した図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の画像センサーにより撮影される実際の画像の一例の動きベクトルを表した図である。
【図６】本発明に係る画像形成装置の歪み補正手段の一実施形態の図である。
【図７】本発明に係る画像形成装置のスキュー補正手段の一実施形態の図である。
【図８】本発明に係る画像形成装置の制御フロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置の概略断面図である。
【００２２】
図１に示す本発明に係る画像形成装置は、転写紙を搬送する給紙装置（１）と、搬送されてきた転写紙のスキューを補正するスキュー補正手段（２）及び／又は像担持体（図１の実施形態の場合は、中間転写体（３））の速度及び蛇行を補正する像担持体補正手段（図示せず）と、２次転写ローラ（４）と協働して転写紙の表面にトナー像を形成する中間転写装置（５）と、中間転写装置（５）が備える中間転写体（３）の表面に各色（マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）、ブラック（Ｂｋ））のトナーをトナー像として転写する感光体ドラム（６）を有する１次転写装置（７）と、転写紙に転写されたトナー像と中間転写体（３）表面の残存トナー像を同一の画像フレームに入るように連続撮影する画像センサー（８）と、を備えている。
【００２３】
本発明に係る画像形成装置は、スキュー補正手段（２）及び／又は像担持体補正手段を制御する制御部（９）を備えている。制御部は、画像センサー（８）から送られてきた連続画像の移動量を解析して、転写紙のスキュー及び像担持体の速度と蛇行を検出する検出手段を有し、検出手段の検出に基づいてスキュー補正手段（２）及び／又は像担持体補正手段に的確な制御信号を伝え、補正手段をリアルタイムに制御する。画像センサー（８）は、転写紙に転写されたトナー像と中間転写体（３）表面の残存トナー像を同一の画像フレームに入るように連続撮影する。これにより、１つの画像センサーで転写紙の画像と中間転写体（３）表面の残存トナーを同時に連続撮影することができる。そのため、画像の移動量を容易にかつ正確に解析することができるとともに複数の画像センサー間の補正を行う必要もない。
【００２４】
ここで、画像の移動量について説明する。
画像センサー（８）で撮影される連続画像のＮ枚目とＮ＋１枚目は、図２のように撮影される。撮影された画像のフレーム内の文字「Ａ」と「Ｂ」がＮ枚目とＮ＋１枚目でそれぞれある方向に移動する場合、「Ａ」及び「Ｂ」の移動量を図３に示すように動きベクトルとして表すことができる。動きベクトル（オプティカルフロー）とは、画面上の各点の速度場のことである。動きベクトルの計算方法は、様々な方法が提案されているが、大きくは２つに分類することができる。１つの方法は、Ｎ枚目の画像中の任意領域をＮ＋１枚目の画像と照らし合わせて最も類似した領域を見つけ、その移動量からベクトルを計算する方法である。もう１つの方法は、画像中の輝度（明るさ）の変化量が同一、つまり輝度の勾配の変化量を一定として偏微分計算で解く方法である。上記方法により、図３で示すような動きベクトル（画像上のｘ、ｙ成分の移動量）を求めることができる。
【００２５】
図４は、実際に撮影される画像の一例である。画像センサー（８）により撮影される連続画像のＮ枚目とＮ＋１枚目は、図４のように撮影される。転写紙（用紙）には文字が転写された形成画像が示され、像担持体（ベルト）には残存トナーが示されている。残存トナーは、転写体上の残存トナーの動きベクトルを求めるためのものであることから、像担持体上にわずかに残っているだけで動きベクトルを算出することができる。図４に示す画像について動きベクトルを算出すると図５のような結果が得られる。計算された動きベクトルは、転写紙部の動きベクトルＶｐｉ＝（Ｖｐｉｘ，  Ｖｐｉｙ）、像担持体部の動きベクトルＶｂｉ＝（Ｖｂｉｘ，  Ｖｂｉｙ）、（ｉ＝０、１、２、…（観測点）、ｘ、ｙは各成分）で表すことができる。画像の移動量の計算としては、それぞれの動きベクトルの和Ｓｖｐｋ、Ｓｖｂｋ（ｋ＝ｘ，ｙ）を求め、ｘ及びｙの各成分を比較する。Ｓｖｂｙは、転写体の搬送方向に対して垂直方向の移動量を表している。図５に示すように、Ｓｖｂｙの値が０とならない場合は、動きベクトルの対象画像が像担持体の搬送方向に対して垂直方向に移動し、転写体の歪み量を表すことになる。Ｓｖｐｙは、転写紙の搬送方向に対して垂直方向の移動量を表している。従って、Ｓｖｐｙ−Ｓｖｂｙで表される移動量は、像担持体の歪みを差し引いた転写紙のスキュー量を表すことになる。
【００２６】
図６及び図７は、歪み補正手段及びスキュー補正手段による補正方法を説明した図であり、以下に補正方法について図を参照しながら詳細に説明する。
図６は、中間転写体の歪み（蛇行）補正手段を説明した一実施形態の図である。
上述したように、像担持体の一実施形態である中間転写体の蛇行量の総和は、Ｓｖｂｙで表すことができる。従って、中間転写体（３）の蛇行を補正するには、Ｓｖｂｙが０となるように中間転写体（３）を補正する。この補正方法としては、図６に示すように、中間転写体（３）を張架している従動ローラ（１０）と駆動ローラ（１１）のうち、いずれか一方のローラを他方のローラと略平行な位置から傾動させることで補正を行う方法が挙げられるが、この方法に限定されるものではない。
【００２７】
図７は、転写紙の搬送におけるスキュー補正手段を説明した概略図である。
上述したように、転写紙のスキュー量の総和は、Ｓｖｐｙで表すことができる。従って、転写紙のスキューを補正するには、Ｓｖｐｙが０となるようにスキュー補正を行う。スキュー補正手段は、図７に示すように転写紙搬送ローラ（１２）の搬送方向下流側に一対のスキュー補正ローラ（１３）（１４）を備える。各スキュー補正ローラ（１３）（１４）は、それぞれ別の駆動手段（モータ）（１５）（１６）を備える。スキュー補正方法としては、転写紙が搬送されてきたときに、スキュー補正ローラ（１３）（１４）の回転速度を変えることで転写紙の搬送スキューの補正を行う方法が挙げられるが、この方法に限定されるものではない。
【００２８】
制御部は、図６及び図７に示される上記転写体の歪み補正及び搬送スキュー補正を連続的に処理し、さらにこの補正に基づいてフィードバック制御を行うことができる。これにより、より正確な補正を行うことができる。
【００２９】
図８は、本発明に係る画像形成装置の補正手段の制御方法を示すフロー図である。
図８を参照して、補正手段の制御方法を詳細に説明する。
【００３０】
転写部を通過した転写紙が画像センサーを通過するとき、転写された転写紙表面の画像を、画像センサーを用いて連続撮影する。撮影された画像は、制御部に送られ移動量が計算される。制御部は、得られた連続画像から、搬送中の転写紙の動きベクトルＶｐｉと転写部の動きベクトルＶｂｉ（ｉ＝１、２、・・・、ｎ：測定点）を求める。これを評価関数Ｓｖｐｋ＝
2011113055.tif 000003
で計算する。評価関数は、得られた動きベクトルを均一化するために用いられる。連続撮影された搬送中の転写紙を剛体と仮定した場合、転写紙部及び転写体部の動きベクトルＶｐｉとＶｂｉは、それぞれ全て同一の値となる。しかしながら、転写紙には、様々な種類の用紙が存在するため、転写紙全てを剛体と仮定することはできない。従って、動きベクトル間のばらつきを均一化する必要がある。そこで、評価関数を使用して、動きベクトルの総和を算出し、計算された動きベクトルＶｐｉ及びＶｂｉに含まれる乱れや異なる動きベクトルを均一化して評価を行う。評価関数で計算した場合、Ｓｖｐｙが転写紙のスキュー量の総和であり、Ｓｖｂｙが転写体の歪み量の総和となる。次いで、制御部は、通過する転写紙に対してＳｖｐｙ＝０、Ｓｖｂｙ＝０もしくはＳｖｐｙ−Ｓｖｂｙ＝０となるように中間転写体の蛇行補正手段及びスキュー補正手段に制御信号を送り、補正制御を行う。
【００３１】
制御部から送られてきた制御信号が、動きベクトルをＳｖｐｙ＝０及びＳｖｂｙ＝０とするように補正するための制御信号であった場合、図６に示すように中間転写装置のローラ（１０）（１１）軸のいずれかを傾動させることにより中間転写体の蛇行をＳｖｂｙ＝０となるように補正制御するとともに、図７に示すようにスキュー補正ローラ（１３）（１４）の回転速度を制御することによりＳｖｐｙ＝０となるように補正制御を行う。また、制御部から送られてきた制御信号が、動きベクトルをＳｖｐｙ−Ｓｖｂｙ＝０とするように補正するための制御信号であった場合は、上記補正手段により中間転写体の蛇行を補正するか、或いは転写紙のスキュー量を補正して、Ｓｖｐｙ−Ｓｖｂｙ＝０となるように補正制御を行う。上記補正制御はリアルタイムに行う。
【００３２】
以上、像担持体として中間転写体（ベルト）を有する画像形成装置について説明してきたが、本発明は、中間転写体を備えない画像形成装置、具体的には像担持体である感光体ドラムから転写紙にトナー画像を転写する画像形成装置に対しても適用可能である。この場合、画像センサー（８）を、転写紙に転写されたトナー像と感光体ドラム（６）表面の残存トナー像を同時に連続撮影するように配置すればよい。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明に係る画像形成装置は、様々なコピー機、プリンター、ＦＡＸに好適に利用することができる。
【符号の説明】
【００３４】
１・・・給紙装置
２・・・スキュー補正手段
３・・・中間転写体
４・・・２次転写ローラ
５・・・中間転写装置
６・・・感光体ドラム
７・・・１次転写装置
８・・・画像センサー
９・・・制御部
１０・・従動ローラ
１１・・駆動ローラ
１２・・転写紙搬送ローラ
１３・・スキュー補正ローラ
１４・・スキュー補正ローラ
１５・・駆動手段
１６・・駆動手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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