(57)【要約】【課題】  中間転写体駆動ローラの熱膨張による色ずれや、レジスト補正後連続印刷時の色ずれ量の増加、さらにレジスト補正によるスループットの低下・トナー消費量の増加を防止し、安定した高品質画像を得ることが出来る画像形成装置を提供することを目的とする。【解決手段】  中間転写体の表面画像を読み取る画像読み取り手段と、前記読み取り手段が読み取った画像を少なくとも１画像分記憶する画像記憶手段と、前記画像読み取り手段が読み取った画像と前記画像記憶手段が記憶した画像から前記中間転写体の移動速度を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果から前記中間転写体駆動モータの回転速度を制御するモータ回転制御手段とを備え、前記画像読み取り手段は前記中間転写体のトナー面と逆の面である裏面を読み取る。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、前記像担持体上に形成されたトナー画像が一次転写される中間転写体を有し、前記中間転写体に一次転写されたトナー画像を、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状態を画像として読み取る画像読み取り手段と、前記画像読み取り手段が読み取った画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像読み取り手段が読み取った画像と前記画像記憶手段が記憶していた画像から前記中間転写体の移動速度を演算する演算手段とを有し、前記画像読み取り手段は前記中間転写体におけるトナー転写面と逆の面である裏面を読み取ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記中間転写体を駆動する中間転写体駆動モータを有し、前記演算手段の演算結果から前記中間転写体駆動モータの回転速度を制御する制御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】
前記画像読み取り手段は、前記中間転写体の裏面画像を撮像する撮像手段と、前記中間転写体に光を照射させる照明手段と、前記中間転写体の裏面画像を前記撮像手段へ結像させる結像レンズとを有することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記中間転写体を駆動する中間転写体駆動ローラを有し、前記画像読み取り手段は、前記中間転写体駆動ローラと、そこから最も近い１次転写ローラとの間に設置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記画像読み取り手段から得る前記中間転写体の裏面画像をサンプリング手段によって一定周期でサンプリングし、その結果を前記画像記憶手段へ記憶させ、サンプリングした結果と一つ前にサンプリングした結果とを前記演算手段により比較演算することによって前記中間転写体の速度を得ることを特徴とする請求項１及至請求項４いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記モータ回転制御手段は、前記演算手段によって求めた速度から、前記中間転写体の回転速度が所定の速度となるように前記中間転写体駆動モータを制御することを特徴とする請求項１乃至請求項５いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
像担持体と、転写材を搬送するための搬送ベルトを有し、前記像担持体に形成されたトナー画像を前記搬送ベルトにより搬送された転写材に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記搬送ベルトの表面状態を画像として読み取る画像読み取り手段と、前記画像読み取り手段が読み取った画像を記憶する画像記憶手段と、画像読み取り手段が読み取った画像と前記画像記憶手段が記憶した画像から前記搬送ベルトの移動速度を演算する演算手段とを有し、前記画像読み取り手段は前記搬送ベルトにおけるトナー転写面と逆の面である裏面を読み取ることを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
前記搬送ベルトを駆動する搬送ベルト駆動モータを有し、前記演算手段の演算結果から前記搬送ベルト駆動モータの回転速度を制御する制御手段を有することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記画像読み取り手段は、前記搬送ベルトの裏面画像を撮像する撮像手段と、前記搬送ベルトに光を照射させる照明手段と、前記搬送ベルトの裏面画像を前記撮像手段へ結像させる結像レンズとを有することを特徴とする請求項７または請求項８に記載の画像形成装置。
【請求項１０】
前記搬送ベルトを駆動する搬送ベルト駆動ローラを有し、前記画像読み取り手段は、前記搬送ベルト駆動ローラと、そこから最も近い１次転写ローラとの間に設置されていることを特徴とする請求項７乃至請求項９いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１１】
前記画像読み取り手段から得た前記搬送ベルトの裏面画像をサンプリング手段によって一定周期でサンプリングし、その結果を前記画像記憶手段へ記憶させ、サンプリングした結果と一つ前にサンプリングした結果とを前記演算手段により相対比較演算することによって前記搬送ベルトの速度を得ることを特徴とする請求項７及至請求項１０いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１２】
前記モータ回転制御手段は、前記演算手段によって求めた速度から、前記搬送ベルトの回転速度が所定の速度となるように前記搬送ベルト駆動モータを制御することを特徴とする請求項７乃至請求項１１いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１３】
前記中間転写体裏面に、ある特定の模様をあらかじめ設けて構成したことを特徴とする請求項１及至請求項１２いずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項１４】
前記中間転写体裏面にあらかじめ設けた模様は、前記画像読み取り手段が読み取る画像領域において、特有の同じパターンが繰り返し現れない模様であることを特徴とする請求項１３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、カラー複写機やカラーレーザプリンタなどの画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のタンデムタイプの画像形成装置の一例を図６に示す。
【０００３】
この画像形成装置１００は、後述する像担持体上に形成されたトナー画像が一次転写される中間転写体１０９と、中間転写体駆動ローラ１４０を備えており、中間転写体１０９は中間転写体駆動ローラ１４０により回転駆動されている。また、中間転写体１０９の表面に沿ってイエロー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）１１０、１１１、１１２、１１３がタンデム状に配置され、その左方には各カートリッジ１１０〜１１３に対応して光学ユニット１１４、１１５、１１６、１１７が設けられている。さらに、各カートリッジ１１０〜１１３の像担持体である感光ドラム１３２、１３３、１３４、１３５に対応し中間転写体１０９を挟んで転写ローラ１１８、１１９、１２０、１２１が配置されている。また、中間転写体１０９に一次転写された画像は、さらに二次転写ローラ１２２によって転写材Ｐへ転写して画像を形成する。
【０００４】
ここで、各色の光学ユニット１１４〜１１７は、各感光ドラム１３２〜１３５の表面をレーザビームによって露光走査して潜像を形成し、これら一連の画像形成動作は搬送される中間転写体１０９上のあらかじめ決まった位置から画像が転写されるように同期をとって走査制御している。中間転写体駆動ローラ１４０を駆動する中間転写体駆動モータ１３９はＤＣモータで構成しており、中間転写体駆動モータ１３９より出力される速度信号であるＦＧ信号を前記ＤＣコントローラ１３７によって監視する。ＤＣコントローラ１３７は、前記ＦＧパルスが一定周期で出力される様にパルスモータのサーボ制御を行う（例えば、特許文献１参照。）。
【特許文献１】特開２００３−２２３０３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の画像形成装置は、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中間転写体駆動ローラが熱膨張を起こし、中間転写体の速度が速まって、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、感光ドラムや中間転写体駆動ローラは一定速度で回転制御されているため、熱膨張によって中間転写体駆動ローラの径が大きくなると中間転写体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。
【０００６】
このような問題を解決するための一手段として、中間転写体に、特開２００１−２８１９５６号公報に開示されている実施例の様な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、つまりレジスト補正を実施する方法がある。しかしながらこの場合は下記のような問題がある。
【０００７】
（１）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、徐々に中間転写体の周速が早まって、連続印刷時には色ずれ量が大きくなってしまう。
【０００８】
（２）この問題を解消するためには、例えばある一定枚数の印字ごとにレジスト補正を実行する案もあるものの、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。
【０００９】
（３）レジスト補正では、レジスト補正用パターンを搬送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。
【００１０】
このような問題は、搬送ベルトを備えた画像形成装置に同様に発生する。
【００１１】
そこで、本発明は、中間転写体駆動ローラの熱膨張による色ずれや、レジスト補正後連続印刷時の色ずれ量の増加、さらにはレジスト補正によるスループットの低下・トナー消費量の増加を防止し、安定した高品質画像を得ることが出来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】
【００１２】
本発明によれば、上記目的は、中間転写体の画像を読み取る画像読み取り手段と、前記読み取り手段が読み取った画像を少なくとも１画像分記憶する画像記憶手段と、前記画像読み取り手段が読み取った画像と、前記画像記憶手段が記憶した画像から前記中間転写体の移動速度を演算する演算手段と、前記演算手段の演算結果から前記中間転写体駆動モータの回転速度を制御するモータ回転制御手段とを備え、前記画像読み取り手段は前記中間転写体の裏面画像を読み取るという第一の発明によって達成される。
【００１３】
又、本発明によれば、上記目的は第一の発明において、中間転写体裏面にあらかじめ模様を設けて構成されるという第二の発明によって達成される。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の画像形成装置は、中間転写体の裏面画像を読み取る画像読み取り手段と、前記読み取り手段により読み取った画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像読み取り手段が読み取った画像と、前記画像記憶手段によって記憶された画像から前記中間転写体の移動速度を演算する演算手段と、前記演算手段の結果から前記中間転写体駆動モータの回転速度を制御するモータ回転制御手段とを有し、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。
【００１５】
また、前記画像読み取りセンサは前記中間転写体裏面に配置されていることにより、特別に模様を設けずに中間転写体裏面に存在するキズや汚れを用いて移動を検出することが可能である。さらに、前記画像読み取りセンサは、中間転写体駆動ローラの近くに配置されていることで、中間転写体の伸縮によって読み取り精度が悪化するのを防止している。
【００１６】
また、ベルト裏面のセンサ読み取り領域に、予め同じパターンが繰り返し現れない模様を設けることにより、移動検出の精度をさらに向上させることが可能である。さらに、センサをベルト内側に配置することで、記録紙より飛散した埃や繊維、或いは現像・転写装置たるプロセスカートリッジおよび中間転写体の表面から飛散したトナーなどの汚れが前記画像読み取りセンサのレンズ面に付着するのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下に本発明を実施するための最良の形態を、実施例に基づいて説明する。
【実施例１】
【００１８】
先ず、本発明の第一の実施形態について説明する。
【００１９】
図１は本実施形態にかかる画像形成装置であるカラーレーザプリンタ（以下プリンタと記す）の模式的断面図である。プリンタ１００は記録紙Ｐを収納するデッキ１０１を有し、デッキ１０１内の記録紙Ｐの有無を検出するデッキ紙有無センサ１０２、デッキ１０１から記録紙Ｐを繰り出すピックアップローラ１０３、前記ピックアップローラ１０３によって繰り出された記録紙Ｐを搬送するデッキ給紙ローラ１０４、前記デッキ給紙ローラ１０４と対をなし、記録紙Ｐの重送を防止するためのリタードローラ１０５が設けられている。
【００２０】
そして、デッキ給紙ローラ１０４の下流には記録紙Ｐを同期搬送するレジストローラ対１０７、前記レジストローラ対１０７への記録紙Ｐの搬送状態を検出するレジ前センサ１０８が配設されている。またレジストローラ対１０７の下流には中間転写体１０９が配設されている。
【００２１】
さらに前記中間転写体１０９上には４色（イエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢ）分のプロセスカートリッジ１１０、１１１、１１２、１１３とスキャナーユニット１１４、１１５、１１６、１１７からなる画像形成部によって形成された画像が１次転写ローラ１１８，１１９，１２０，１２１によって中間転写体１０９上に順次重ね合わされてゆくごとにカラー画像が形成され、さらに２次転写ローラ１２２によって記録紙Ｐ上に転写搬送される。
【００２２】
２次転写ローラ１２２の下流には記録紙Ｐ上に転写された画像を熱定着するために内部に加熱用のヒータ１２３を備えた定着ローラ１２４と加圧ローラ１２５対、定着ローラ１２４からの記録紙Ｐを搬送するための、定着排紙ローラ対１２６、定着部からの搬送状態を検出する定着排紙センサ１２７、定着部からの記録紙を搬送するための搬送ローラ対１２８、排紙部の記録紙の搬送状態を検出する排紙センサ１２９と記録紙Ｐを排紙する排紙ローラ対１３０が配設されている。
【００２３】
また、前記各スキャナ部には、後述するビデオコントローラ１３１から送出される各画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット（不図示）、各レーザユニットからのレーザ光を各感光ドラム１３２，１３３，１３４，１３５上に走査するためのポリゴンミラー（不図示）とスキャナモータ（不図示）、結像レンズ群（不図示）より構成されている。
【００２４】
そして、前記各プロセスカートリッジ１１０〜１１３には公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム１３２，１３３，１３４，１３５と帯電ローラ（不図示）と現像ローラ（不図示）を具備しており、レーザプリンタ１００に対して着脱可能に構成されている。
【００２５】
さらに、前記ビデオコントローラ１３１はパーソナルコンピュータ等の外部装置１３６から送出される画像データを受け取ると前記画像データをビットマップデータに展開し、画像形成用の画像信号を生成する。
【００２６】
また、１３７はレーザプリンタの制御部であるＤＣコントローラであり、ＲＡＭ１３８ａ、ＲＯＭ１３８ｂ、タイマ１３８ｃ、ディジタル入出力ポート１３８ｄ等を具備したＭＰＵ（マイクロコンピュータ）１３８、及び各種入出力制御回路（不図示）等で構成されている。
【００２７】
また、１３９は中間転写体駆動モータであり、不図示の駆動伝達系を介して中間転写体１０９を回転駆動させている。
【００２８】
さらに、中間転写体１０９裏面には、中間転写体駆動ローラ１４０とそこから最も近い１次転写ローラ１２１との間に、後述する映像読み取りセンサ１０６を備え、映像読み取りセンサ１０６は、前記中間転写体１０９の裏面に光を照射させて、その反射光を集光し結像させて、前記中間転写体１０９裏面のある特定エリアの映像を検出し、検出した映像から速度を算出するようになっている。また、中間転写体駆動モータ１３９は、映像読み取りセンサ１０６による中間転写体１０９の速度算出結果に基づいて、中間転写体１０９が一定速度となる様にサーボ制御されている。この制御のアルゴリズム等、詳細は後述する。
【００２９】
次に、図２を用いて、映像読み取りセンサ１０６の構造について説明する。
【００３０】
映像読み取りセンサ１０６は、光照射手段たるＬＥＤ３３、光学センサたるＣＭＯＳセンサ３４、集光レンズ３５、結像レンズ３６等を有している。ＬＥＤ３３を光源とする光は、集光レンズ３５を介し、中間転写体１０９裏面に対し照射される。中間転写体１０９からの反射光は、結像レンズ３６を介しＣＭＯＳセンサ３４に結像される。これによって、中間転写体１０９の裏面映像を読み取る。本実施形態では、ＬＥＤ３３は、ＬＥＤ光が中間転写体１０９裏面に対し、図２に示すように所定の角度をもって斜めより光を照射させるよう配置されている。
【００３１】
図３に中間転写体１０９裏面のイメージ図を示す。
【００３２】
本実施例の画像センサユニット１０６によれば、中間転写体１０９の裏面画像は、前記結像レンズ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。中間転写体１０９の裏面は、キズや汚れ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、裏面画像を容易に検出可能である。
【００３３】
次に、図４のフローチャートを用いて搬送ベルトの速度検出制御について説明する。図４において、モータ速度制御が開始されると（Ｓ１０１）、まず検出サンプリング時間毎の一定周期割り込みを監視し（Ｓ１０２）、割り込み時に裏面画像を読み込み（Ｓ１０３）、さらに読込み時刻を取得する（Ｓ１０４）。次に読み込んだ画像に対しフィルタ処理をする（Ｓ１０５）。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。
【００３４】
ここで、先に行った画像読込み（Ｓ１０３）が初回の読込みであるかを判別し（Ｓ１０６）、初回読込みであった場合は、取得したサンプル画像から、次のサンプル画像と比較する比較画像を検出して作成し（Ｓ１１２）、この比較画像を画像メモリ（不図示）に記憶し（Ｓ１１３）、先に取得した（Ｓ１０４）読込み時刻を移動時刻メモリ（不図示）に記憶して（Ｓ１１４）、一定周期割り込みの監視（Ｓ１０２）に戻る。
【００３５】
また、先に行った画像読込み（Ｓ１０３）が２回目以降であった場合（Ｓ１０６）、取得したサンプル画像と、画像メモリ（不図示）に記憶されている比較画像とを比較し、移動したと判定した場合（Ｓ１０７）、画像のピクセルずらし数を判定する（Ｓ１０８）。
【００３６】
次に、移動時刻メモリ（不図示）に記憶されている時刻から今回の画像読込み時刻までの時間、および判定した画像のピクセルずらし数より、移動速度を演算する（Ｓ１０９）。
【００３７】
次に、モータの目標速度を設定する（Ｓ１１０）。つまり、速度検出手段から導いた中間転写体１０９の速度が一定となるように中間転写体駆動モータ１３９の目標速度を設定する。そして、中間転写体駆動モータ１３９のサーボ制御を行う（Ｓ１１１）。そして、取得したサンプル画像から、次のサンプル画像と比較する比較画像を検出して作成し（Ｓ１１２）、この比較画像を画像メモリ（不図示）に記憶し（Ｓ１１３）、先に取得した（Ｓ１０４）読込み時刻を移動時刻メモリ（不図示）に記憶して（Ｓ１１４）、一定周期割り込みの監視（Ｓ１０２）に戻る。
【００３８】
なお、ステップＳ１０７において、移動していないと判定した場合、比較画像および読込み時刻のメモリへの記憶を行うことなく一定周期割り込み（Ｓ１０２）に戻る。これによって、一回のサンプリング周期では捉えることの出来ない遅い移動を精度良く捉えることが出来る様になる。
【実施例２】
【００３９】
次に、本発明の第二の実施形態について説明する。
【００４０】
図５は、本実施形態にかかる中間転写体１０６の模式図である。実施例１と異なるのは、中間転写体１０９の裏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による模様７３をつけて構成した所である。この構成によれば、図５に示す様に映像読み取りセンサ１０６が読み取った映像７２は、模様をつけずに構成した場合の映像７１と比べて、凹凸によって生じた影が読み取った裏面画像パターンのコントラストを高くし、より特徴づけられることで速度検出の精度は向上する。
【００４１】
さらに図５の様に、画像読み取り手段が読み取る画像領域において、同じパターンが繰り返し現れない模様７３を設ける。中間転写体に設ける模様は、図５以外の形態もある。このため、実施例２は一例であり、限定するものではない。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明に係る画像形成装置の第一の実施例を示す構成図である。
【図２】画像読み取りセンサの一実施例を示す構成図である。
【図３】本発明の第一の実施例に係る中間転写体裏面画像のイメージ図である。
【図４】本発明に係るモータ速度制御の一実施例を示すフローチャート図である。
【図５】本発明に係る画像形成装置の第二の実施例を示す構成図である。
【図６】従来の画像形成装置の一実施例を示す図である。
【符号の説明】
【００４３】
３３  ＬＥＤ（照明手段）
３４  ＣＭＯＳセンサ（画像読み取り手段）
３５  集光レンズ
３６  結像レンズ
７３  搬送ベルト裏面に設けた凹凸パターン
１００  画像形成装置
１０６  映像読み取りセンサ（画像センサユニット）
１０９  中間転写体
１３９  中間転写体駆動モータ
【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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