JP4965929B2 - 画像形成装置及びその制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置及びその制御方法に関し、特に、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及びその制御方法に関する。

従来より、タンデムタイプの画像形成装置が知られている。例えば、図１２に示すように、タンデムタイプの画像形成装置２０１は、転写材２０２を担持搬送する転写ベルト２０５の転写材担持面に沿ってイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ用のカートリッジ２１４〜２１７がタンデム状に配置されている。その上方には各カートリッジ２１４〜２１７に対応して光学ユニット２１８〜２２１が設けられている。さらに、各カートリッジ２１４〜２１７の像担持体である感光ドラム２０６〜２０９に対応し転写ベルト２０５を挟んで転写ローラ２１０〜２１３が配置されている。

上記構成において、まず、用紙カセット２０２からバックアップローラ２０３及び給紙・搬送ローラ２２９によって転写ベルト２０５に転写材２０２給紙される。次に、給紙された転写材２０２上に、公知の電子写真プロセスを経てイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像が重ねて転写され、定着ユニット２２２によってトナー画像を定着させ、排紙センサ２２４及び紙パス２２３を介して機外に排紙される。

また、転写材の裏面にもトナー画像を形成する際には、定着ユニット２２２を出た後、もう一方の紙パス２２５を介して再度転写ベルト２０５に搬送され、同様の工程をへて裏面にも画像が形成される。

なお、転写ベルト２０５は、転写ベルト駆動ローラ２０４により回転駆動される。

また、各色の光学ユニット２１８〜２２１は、各感光ドラム２０６〜２０９の表面をレーザビームＬ１〜Ｌ４によって露光走査して潜像を形成する。これら一連の画像形成動作は搬送される転写材２０２上の予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。

さらに、画像形成装置２０１は、給紙・搬送ローラ２２９を駆動する給紙・搬送モータ、及び転写ベルト駆動ローラ２０４を駆動する転写ベルト駆動モータを備える。また、画像形成装置２０１は、各色感光ドラム２０６〜２０９を駆動する感光ドラム駆動モータ、及び定着ユニット２２２の定着ローラ２２２ａを駆動する定着駆動モータなどを備える。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転写ベルト駆動ローラが熱膨張を起こし、転写ベルトの速度が速まる場合がある。この場合、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。

この問題は、色ずれ検出用パターンからなる各色トナー画像（以下「レジスト補正用トナー画像」という。）を転写ベルトに形成し、これをセンサによって読み込むことで各色の相対的な色ずれ量を検出することで解消していた。すなわち、上記検出された色ずれ量に基づき各色のレーザビームによる画像書き出し位置の補正、すなわちレジスト補正を実施していた。

しかしながら、レジスト補正を実施すると、その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が装置内部の温度上昇が大きくなるため、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。

この問題は、一定枚数の印字ごとにレジスト補正を実行すれば解消できるが、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という新たな問題が生じる。

（２）また、レジスト補正では、上述のようにレジスト補正用トナー画像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。

この問題は、転写ベルトにレジスト補正用トナー画像を形成するのでなく、転写ベルト上に予めレジスト基準マークを設け、その基準マークを各カートリッジに備えられたＣＣＤセンサによって検知することで解消するものが知られている。具体的には、各センサがそのレジスト基準マークを検知したタイミングに基づき画像書き込み位置を補正する（例えば、特許文献１参照）。

また、上記基準マークを設けることなく、エリアセンサを用いて転写ベルトの表面画像を直接読み取るという従来技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２０００−０７１５２２号公報 特開２００２−２０２７０５号公報

しかしながら、上記基準マークを用いた色ズレ補正方法は、予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、エリアセンサを用いる手法は、エリアセンサの画像情報のサンプリングレートのスペックが制御精度を左右し、所望のベルト駆動制御が遂行されない場合があった。

本発明の目的は、エリアセンサによる色ズレの補正をサンプリングレートのスペックに依存することなく高精度に行うことができる画像形成装置及びその制御方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の画像形成装置は、ベルトを介して像担持体上に形成された画像を記録材に転写する画像形成装置において、前記ベルトを移動させるベルト移動手段と、前記ベルト移動手段により移動させられる前記ベルトを照明する照明手段と、前記照明手段により照明された領域の前記ベルトの表面画像を読み取る第１の画像読み取り手段と、前記第１の画像読み取り手段とは別に設けられ、前記照明手段により照明された領域の前記ベルトの表面画像を読み取る第２の画像読み取り手段と、前記第１の画像読み取り手段により読み取られた表面画像を送信させるための第１の信号と、前記第２の画像読み取り手段により読み取られた表面画像を送信させるための第２の信号とを、前記第１の画像読み取り手段及び前記第２の画像読み取り手段のそれぞれに交互に送信する送信手段と、前記第１の画像読み取り手段から送信された表面画像と、前記第２の画像読み取り手段から送信された表面画像とを、所定タイミングずらして出力する出力手段と、前記出力手段により出力された最新の表面画像と、前記最新の表面画像の直前に前記出力手段により出力された表面画像の画像比較処理を行う画像比較処理手段と、前記画像比較処理の結果に基づき前記ベルトの移動速度を検出し、当該検出された前記ベルトの移動速度に基づき前記ベルトの目標移動速度を設定する速度検出・設定手段と、前記速度検出・設定手段により設定された前記ベルトの目標移動速度に基づき前記ベルト移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項６記載の制御方法は、ベルトを介して像担持体上に形成された画像を記録材に転写する画像形成装置の制御方法において、前記ベルトをベルト移動手段により移動させるベルト移動ステップと、前記ベルト移動ステップにおいて移動させられる前記ベルトを照明する照明ステップと、前記照明ステップにおいて照明された領域の前記ベルトの表面画像を第１の読み取り手段で読み取る第１の画像読み取りステップと、前記第１の画像読み取りステップとは別に、前記照明ステップにおいて照明された領域の前記ベルトの表面画像を第２の読み取り手段で読み取る第２の画像読み取りステップと、前記第１の画像読み取りステップにおいて読み取られた表面画像を送信させるための第１の信号と、前記第２の画像読み取りステップにおいて読み取られた表面画像を送信させるための第２の信号とを、前記第１の画像読み取り手段及び前記第２の画像読み取り手段のそれぞれに交互に送信する送信ステップと、前記第１の画像読み取りステップにおいて送信された表面画像と、前記第２の画像読み取りステップにおいて送信された表面画像とを、所定タイミングずらして出力する出力ステップと、前記出力ステップにおいて出力された最新の表面画像と、前記最新の表面画像の直前に前記出力ステップにおいて出力された表面画像の画像比較処理を行う画像比較処理ステップと、前記画像比較処理の結果に基づき前記ベルトの移動速度を検出する速度検出ステップと、前記速度検出ステップにおいて検出された前記ベルトの移動速度に基づき前記ベルトの目標移動速度を設定する速度設定ステップと、前記速度設定ステップにおいて設定された前記ベルトの目標移動速度に基づき前記ベルト移動手段を制御する制御ステップとを有することを特徴とする。

本発明によれば、色ズレの補正を高精度に行うことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。

図１において、画像形成装置１００は、転写材Ｐを担持搬送する転写材担持体である転写ベルト５と、その転写材担持面に沿ってタンデム状に配置されるイエローＹ、マゼンタＭ、シアンＣ、ブラックＢｋ用のカートリッジ１４〜１７とを備える。また、画像形成装置１００は、各カートリッジ１４〜１７の上方にこれらと対応するスキャナユニット１８〜２１が設けられている。さらに、各カートリッジ１４〜１７の感光ドラム６〜９に対応し転写ベルト５を挟んで転写ローラ１０〜１３が配置されている。各カートリッジ１４〜１７は、感光ドラム６〜９の周りに帯電ローラ１４ａ〜１７ａ、現像器１４ｂ〜１７ｂ、及びクリーナ１４ｃ〜１７ｃを備えている。

転写ベルト５は転写ベルト駆動ローラ２７と従動ローラ２８に巻回されており、転写ベルト駆動ローラ２７の回転に伴って図中矢印方向に移動する。

上記構成において、用紙カセット２からピックアップローラ３及び給紙搬送ローラ２９によって転写ベルト５に給紙された転写材Ｐ上に、公知の電子写真プロセスを経て得られたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像を重ねて転写する。その後、定着ユニット２２によってトナー画像を定着させ、排紙センサ２４及び紙パス２３を介して機外に排紙される。なお、定着ユニット２２はヒータを内蔵した定着ローラ２２ａと加圧ローラ２２ｂとから概略構成されている。

また、転写材Ｐの裏面にもトナー画像を形成する際には、定着ユニット２２を出た後、もう一方の紙パス２５を介して再度転写ベルト５に搬送され、同様の工程をへて裏面にもトナー画像が形成される。

本実施例の画像形成装置は、最下流側のブラック用カートリッジ１７及び転写ベルト５の近傍に画像読み取りステップとしての画像センサユニット２６を備えている。この画像センサユニット２６は、転写ベルト５あるいは転写材Ｐ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、転写ベルト５上あるいは転写材Ｐ上のある特定エリアの表面画像を検出する。

なお、画像センサユニット２６を転写材搬送方向に対し下流方向、つまり定着ユニット２２側に配置するのは、転写ベルト駆動ローラ２７が最も熱による影響を受けやすいためである。つまり、装置内において転写ベルト駆動ローラ２７が最も熱によるローラ径の膨張が著しいので、これに伴う転写ベルト５の周速の変化をいち早く検出するためである。

図２は、図１の画像形成装置１００内部の回路ブロックを示す図である。

図２において、画像形成装置１００は、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）５０、ＣＰＵ５１、感光ドラム６〜９を駆動するドラム駆動モータ５２〜５５、及び転写ベルト駆動ローラ２７を駆動する転写材担持体駆動モータであるベルトモータ５６を備える。また、画像形成装置１００は、定着ユニット２２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２６、及び給紙搬送ローラ２９を駆動する給紙モータ６２を備える。さらに、画像形成装置１００は、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６３〜６６、及び高圧ユニット５９を備える。

ドラム駆動モータ５２〜５５、ベルトモータ５６、給紙モータ６２、及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６０はＣＰＵ５１によって制御される。

図３は、図２におけるＤＳＰ５０による各種モータの制御方法を説明するのに用いられる図である。ここで、ＤＳＰ５０が制御するモータには、ドラム駆動モータ５２〜５５、及びベルトモータ５６としてのＤＣモータ６０４が含まれる。また、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３において、ＤＣモータユニット６０１は、三相ＤＣモータ６０４の他に、制御ＩＣ６０２、及びドライバ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６０７〜６０９、及び速度検知用ＭＲセンサ６１０を備えている。

ＤＳＰ５０は、モータ起動信号６１１をＤＣモータユニット６０１に送信して起動させた後に速度検知用ＭＲセンサ６１０からの速度検知信号６１３を受信する。その後、この受信信号に基づき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。

図４は、図２における画像センサユニット２６の配置を示す図である。

図４において、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、及び画像検知部材としてのＣＭＯＳエリアセンサ３４ａ，３４ｂを備える。画像センサユニット２６は、ＬＥＤ３３の放射光で照らされる図４中の破線で囲まれた同一エリアの表面画像をＣＭＯＳエリアセンサ３４ａ，３４ｂの夫々で結像することにより取得する。すなわち、画像センサユニット２６は転写ベルト５上の同一エリアの表面画像を同時に２つ取得することができる。

図５は、図４における転写ベルト５の表面画像を示す図である。

図５において、画像センサユニット２６が取得する転写ベルト５の表面画像は、結像レンズ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。その後この拡大画像７１について、ＣＭＯＳセンサ３４が階調検出を行い、これをイメージ画像７２として取得する。転写ベルト５の表面は、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、表面の画像パターンが容易に検出できる。

また、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予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予め構成しておけば、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。

図６は、図１における画像センサユニット２６の構成を示すブロック図である。

図６において、画像センサユニット２６は、８×８ピクセルの２つのＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂ、コントロール回路９３、Ａ／Ｄコンバータ（Ａ／Ｄ変換回路）９４ａ，９４ｂ、フィルタ回路９５ａ，９５ｂ、出力回路９６、及びＰＬＬ回路９７を備える。

コントロール回路９３は、ＤＳＰ５０（不図示）から送信される各種信号を受信し、これらに基づきフィルタ定数などの制御パラメータを設定する。

具体的には、図７に示すように、ＤＳＰ５０から送信される／ＣＳ１信号及び／ＣＳ２信号の値がＬであるとき、コントロール回路９３は自身の制御モードを制御パラメータ転送モードに設定し、ＤＳＰ５０からのＤＡＴＡ信号を受信する。コントロール回路９３は、上記ＤＡＴＡ信号を受信すると、そのＤＡＴＡ信号に基づきＬＥＤ３３の点灯や消灯、及びゲイン調整等の制御を開始する。

フィルタ回路９５は、コントロール回路９３の制御に応じてＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂのゲインを決定する。これにより、転写ベルト５の材質、すなわち転写ベルト５の反射率に応じたゲイン調整をすることができ、後述する図９の画像比較処理を精度よく且つ確実に実現させることができる。このゲイン調整は、ＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂにおける各検出エリアの画像の各ピクセルデータに対してある程度のコントラストが生じるようになるまで行われる。

また、図７に示すように、ＤＳＰ５０から送信される／ＣＳ１信号及び／ＣＳ２信号の値がＨであるとき、コントロール回路９３は自身の制御モードを画像データ転送モードに設定し、ＤＳＰ５０からのＤＡＴＡ信号の受信を中断する。

その後、コントロール回路９３は、ＤＳＰ５０から送信されている１ＫＨｚの周期を有するクロック信号をＰＬＬ回路９７を介して受信すると、これに基づいてトリガ信号ＣＫ１，ＣＫ２を生成し、夫々ＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂに送信する。ここで生成されるトリガ信号ＣＫ１，ＣＫ２は、図７に示すように、ＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂが電荷蓄積に必要な時間（Ｔ／２）おきに上記クロック信号に同期させない時間を交互に設けている。これにより、ＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂは、一方が電荷蓄積をしている時間に、他方で生成したピクセルデータの転送を行うことができ、速やかに画像転送を行うことができる。

ＣＭＯＳセンサ３４ａは、拡大画像７１（図５）として得られる表面画像の各ピクセルデータ（８×８ピクセル）を、トリガ信号ＣＫ１の受信タイミングで順にＡＤＣ９４ａ、フィルタ回路９５ａを介して出力回路９６に送信する。このとき、フィルタ回路９５ａは、ゲイン調整の他、上記表面画像を例えば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したピクセルデータとするフィルタ処理を行う。

出力回路９６は、上記ゲイン調整やフィルタ処理の行われた拡大画像７１を構成するピクセルデータを受信する毎に、これに基づき生成中のデータ信号ＤＡＴＡ１を更新する。

同様の処理により、ＣＭＯＳセンサ３４ｂからの各ピクセルデータに基づき、出力回路９６で生成中のデータ信号ＤＡＴＡ２が更新される。

一方、ＰＬＬ回路９７は、上記クロック信号をＤＳＰから受信すると、これに応じて送信用同期クロック（ＴＸＣ）を生成する。出力回路９６は、上記データ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２をこのＴＸＣ信号の受信タイミングでＤＳＰ５０に送信する。

以上の処理により、画像センサユニット２６は、ＣＭＯＳセンサ３４ａで読み込んだ表面画像のデータを、ＣＭＯＳセンサ３４ｂで読み込んだ表面画像のデータの送信タイミングに対してＴ／２ずらしてＤＳＰ５０に送信する。すなわち、周期１／ＴでＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂの夫々で読み込んだ表面画像のデータがＤＳＰ５０に送信される。

図８は、ＤＳＰ５０の概略的な構成を示すブロック図である。

図８において、ＤＳＰ５０は、画像センサユニット２６と信号のやりとりを行うＩ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂと、発振器１６０の出力するクロックを２分周する分周器１５１とを備える。また、ＤＳＰ５０は、分周器１５１で２分周された信号に同期してＩ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂから送信される表面画像を交互にサンプリングして画像バッファ１５２に送信するセレクタ１５９とを備える。

また、ＤＳＰ５０は、画像バッファ１５２に送信された各ピクセルデータをリファレンス画像として順次保存する画像メモリ１５３と、後述する図９のサンプリング画像とリファレンス画像を基づき画像比較処理を行う画像比較処理部１５４とを備える。さらに、ＤＳＰ５０は、上記画像比較処理結果に基づき、転写ベルト５（転写材Ｐ）の移動速度を算出する速度演算処理部１５５と、ベルトモータ５６の制御を行うモータ制御部１５６とを備える。また、ＤＳＰ５０は、画像センサユニット２６におけるＬＥＤ３３の照明光量を制御する照明ロジック１５８とを備える。

画像比較処理部１５４は、以下の方法で画像比較処理を行う。

まず、ＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂの夫々が読み込んだ最新の表面画像７１ａ，７１ｂを取得する。ここで、本実施の形態では、ＣＭＯＳセンサ３４ａがＣＭＯＳセンサ３４ｂよりＴ／２早いタイミングで表面画像の読み込みを行っているものとする。

次に、表面画像７１ａの右下の８×８ピクセルのエリアにある画像７２ａをサンプリング画像として抽出する。同様に、ＣＭＯＳセンサ３４ｂで取得した表面画像７１ｂの右下の８×８ピクセルのエリアにある画像８１をリファレンス画像として抽出する。

その後、サンプリング画像とリファレンス画像の一致率が８０％以上であるかを判断する。尚、本実施の形態では、８０％を基準値として一致率の判断を行っているが、基準値の値はこれに限定されるものでないのはいうまでもない。

この判断の結果、サンプリング画像とリファレンス画像の一致率が８０％未満であるときは、ＣＭＯＳセンサ３４ｂで取得した表面画像から画像８１に対して矢印Ｘで示す転写材搬送方向に対して１ピクセルずらしたエリアにある画像８２を抽出する。その後、リファレンス画像をこの抽出した画像８２に更新し、上記一致率の判断を行う。

すなわち、サンプリング画像とリファレンス画像の一致率が８０％以上となるまで、図９に示すように、ＣＭＯＳセンサ３４ｂで取得した表面画像から１ピクセルずつずらしたエリアにある画像８１〜８８を順々に抽出し、これでリファレンス画像を更新する。その後、一致率が８０％以上となったときのリファレンス画像が画像８１に対して何ピクセルずらした画像であるかを検出し、その検出されたピクセル値を画像比較処理の結果として速度演算処理部１５５に送信する。

また、速度演算処理部１５５は、以下の方法で転写ベルト５（転写材Ｐ）の移動速度を算出する。

まず、画像比較処理部１５４から送信されたピクセル値が「５」であり、また１ピクセルの大きさが１０μｍであるとき、時間Ｔ／２の間に転写ベルト５は５０μｍ（＝５×１０μｍ）だけ移動したと算出する。さらに、上記周期１／Ｔが２ＫＨｚであるとき、転写ベルト５の移動速度は０．０５ｍｍ×２ＫＨｚ÷２＝５０ｍｍ／ｓｅｃであると算出する。

本画像比較処理を行うべく、まず、発振器１６０は、分周器１５１、画像バッファ１５２、及び画像メモリ１５３に発振器１６０自体が出力する周期１／Ｔのクロックの信号を送信する。また、分周器１５１からセレクタ１５９に上記発振器１６０の出力するクロックを２分周した周期２／Ｔのクロック信号を送信する。

次に、Ｉ／Ｏ制御部１５７ａからセレクタ１５９にデータ信号ＤＡＴＡ１を送信すると共に、Ｉ／Ｏ制御部１５７ｂからセレクタ１５９にデータ信号ＤＡＴＡ２を送信する。

セレクタ１５９は、分周器１５１からの周期２／Ｔのクロック信号に同期させたタイミングで、Ｉ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂからのデータ信号を交互にサンプリングする。さらに、これでサンプリングされたＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂの一方が取得した表面画像を画像バッファ１５２に順次送信する。

画像バッファ１５２は、セレクタ１５９から上記表面画像を受信したタイミングにおいて発振器１６０から周期１／Ｔのクロック信号を受信したときは、その受信した表面画像を画像比較処理部１５４に送信する。一方、画像バッファ１５２は、セレクタ１５９から上記表面画像を受信したタイミングにおいて上記周期１／Ｔのクロック信号を受信しなかったときは、その受信した表面画像を画像メモリ１５３に送信する。

画像メモリ１５３は、画像バッファ１５２から上記表面画像を受信したタイミングにおいて発振器１６０から周期１／Ｔのクロック信号を受信しなかったときは、その表面画像を保持する。一方、画像メモリ１５３は、画像バッファ１５２から上記表面画像を受信したタイミングにおいて上記周期１／Ｔのクロック信号を受信したときは、上記保持していた表面画像を画像比較処理部１５４に送信する。

以上の処理により、周期１／Ｔのタイミングで画像比較処理部１５４は、最新のサンプリングにより得られた表面画像を画像バッファ１５２から受信すると共に、その直前のサンプリングにより得られた表面画像を画像メモリ１５３から受信する。

画像比較処理部１５４は、画像バッファ１５２から受信した表面画像からサンプリング画像を抽出すると共に、画像メモリ１５３から受信した表面画像からリファレンス画像を抽出する。その後、上述した方法で、この抽出したサンプリング画像及びリファレンス画像の一致率を判断し、一致率が８０％以上となったときのリファレンス画像が画像８１に対して何ピクセルずらした画像であるかを検出する。

また、速度演算処理部１５５は、フィルタ処理を施すフィルタ処理部１５５ａを有する。これにより、上記算出された転写ベルト５の移動速度に含まれる検出ノイズや演算誤差を除去し、ベルトモータ５６の制御を最適なものとすることができる。具体的には、検出ノイズ等によって上記算出された移動速度の値が急変した場合でも、ベルトモータ５６のモータ速度を急変させることはなくして、画像の劣化を防止している。

ＤＳＰ５０において、照明ロジック１５８、分周器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、及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。

図１０は、ＤＳＰ５０により実行される転写ベルト５の移動速度の制御処理の手順を示すフローチャートである。

図１０において、まず、値をＬとする／ＣＳ１信号及び／ＣＳ２信号を画像センサユニット２６に送信し、画像センサユニット２６（コントロール回路９３）の制御モードを制御パラメータ転送モードに設定する（ステップＳ１３０）。

次に、Ｉ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂでＬＥＤ点灯指示のＤＡＴＡ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を画像センサユニット２６に送信する（ステップＳ１３１）。この信号を受信すると、画像センサユニット２６はＬＥＤ３３による転写ベルト５の表面へのＬＥＤ光の照射を開始する。

さらに、Ｉ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂでゲイン調整・フィルタ処理指示のＤＡＴＡ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を画像センサユニット２６に送信する（ステップＳ１３２）。この信号を受信すると画像センサユニット２６は、ＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂで読み込まれる表面画像のゲイン調整及びフィルタ処理を行なう。

その後、画像センサユニット２６に送信する／ＣＳ１信号及び／ＣＳ２信号の値をＬからＨに切り替え、上記制御モードの設定を画像データ転送モードに切り替え（ステップＳ１３３）、処理回数ｎを１に設定する（ステップＳ１３４）。

次に、０．５ｍｓ経過する毎に（ステップＳ１３５でＹＥＳ）、発信器１６０で割り込み信号を発信する（ステップＳ１３６）。この割り込み信号、すなわち、周期２ＫＨｚのクロック信号は、分周器１５１，画像バッファ１５２、及び画像メモリ１５３に送信される。

分周器１５１は発信器１６０から周期２ＫＨｚのクロック信号を受信し（ステップＳ１３７）、これを２分周した割り込み信号を発信する（ステップＳ１３８）。この２分周した割り込み信号、すなわち、周期１ＫＨｚのクロック信号は、Ｉ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂ、セレクタ１５９、及び外部の画像センサユニット２６のＰＬＬ回路９７に送信される。その後、画像センサユニット２６は、ＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂで転写ベルト５の表面画像を読み込んで、これを出力回路９６に送信する。出力回路９６は、分周器１５１から送信される周期１ＫＨｚのクロック信号に同期した送信用同期クロック（ＴＸＣ）のタイミングでデータ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を夫々Ｉ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂに送信する。

その後、Ｉ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂがデータ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を受信すると（ステップＳ１３９）、これをセレクタ１５９に送信する。

セレクタ１５９は、上記送信されたデータ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２に基づき、分周器１５１から送信される周期１ＫＨｚのクロック信号に同期してＣＭＯＳセンサ３４ａ．３４ｂが読み込んだ表面画像を交互にサンプリングする（ステップＳ１４０）。その後、そのサンプリングされた表面画像を画像バッファ１５２に送信する。

画像バッファ１５２及び画像メモリ１５３は、セレクタで最新にサンプリングされた表面画像とその直前にサンプリングされた表面画像を発信器１６０から送信される周期２ＫＨｚのクロック信号に同期して画像処理部１５４に送信する（ステップＳ１４１）。

次に、画像比較処理部１５４は、上記最新及びその直前にサンプリングされた表面画像からサンプリング画像及びリファレンス画像を作成して図９の画像比較処理を行う（ステップＳ１４２）。この画像比較処理により得られたピクセル値は速度演算処理部１５５に送信される。

次に、速度演算処理部１５５は、上記送信されたピクセル値に基づき転写ベルト５の移動速度を算出する（ステップＳ１４３）。

上記ステップＳ１３５〜Ｓ１４３までの処理は、ｎの値がｍになるまで（ステップＳ１５でＮＯ）、ｎの値を１つインクリメントしながら（ステップＳ１４４）、繰り返される。

その後、ｎの値がｍになると（ステップＳ１４５でＹＥＳ）、速度演算処理部１５５は算出された移動速度の平均化処理を行う（ステップＳ１４６）。その平均処理の結果が現在の転写ベルト５の移動速度として画像メモリ１５３に記憶される（ステップＳ１４７）。

ステップＳ１４７の処理が終了すると、画像センサユニット２６に送信する／ＣＳ１信号及び／ＣＳ２信号の値をＨからＬに再度切り替え、上記制御モードを制御パラメータ転送モードに再設定する（ステップＳ１４８）。

次に、Ｉ／Ｏ制御部１５７ａ，１５７ｂでＬＥＤ消灯指示のＤＡＴＡ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を画像センサユニット２６に送信する（ステップＳ１４９）。この信号を受信すると、画像センサユニット２６はＬＥＤ３３による転写ベルト５の表面へのＬＥＤ光の照射を終了する。

また、速度演算処理部１５５は、ステップＳ１４６で画像メモリ１５３に記憶された現在の転写ベルト５の移動速度に基づき転写ベルト５の目標速度を設定し、これをモータ速度制御部１５６に送信する（ステップＳ１５０）。ここで設定される目標速度は、転写ベルト５（転写材Ｐ）の実際の速度が予め設定されている速度とすべく制御されるベルトモータ５６のモータ回転速度である。

モータ速度制御部１５６は、上記目標速度に基づき、ベルトモータ５６のサーボ制御を行って（ステップＳ１５１）、本処理を終了する。

図１０の処理によれば、まず、画像データ転送モードにおいて、ＩＯ制御部１５７ａ，１５７ｂが画像センサユニット２６からデータ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２を受信する（ステップＳ１３９）。セレクタ１５９は、この受信したデータ信号ＤＡＴＡ１，ＤＡＴＡ２からＣＭＯＳセンサ３４ａ，３４ｂからの表面画像を１ＫＨｚの周期でサンプリングする（ステップＳ１４０）。その後、２ＫＨｚの周期で画像バッファ１５２及び画像メモリ１５３から最新にサンプリングされた表面画像及びその直前にサンプリングされた表面画像が画像比較処理部１５４に送信される（ステップＳ１４１）。画像比較処理部１５４は送信された２つの表面画像に基づき画像比較処理を行い（ステップＳ１４２）、この画像比較処理結果に基づき、速度演算処理部１５５が転写ベルト５の移動速度を算出する（ステップＳ１４３）。これにより、画像センサユニット２６による色ズレの補正をサンプリングレートのスペックに依存することなく高精度に行うことができる。

図１１は、図１０のステップＳ１５１のモータ・サーボ制御処理の手順を示すフローチャートである。

図１１において、まず、モータ速度制御部１５６はベルトモータ５６に対し、モータ起動信号６１１（図３）を送信する（ステップＳ２００）。その後、ベルトモータ５６の状態を示すフラグをＮＯＴ−ＲＥＡＤＹにセットして（ステップＳ２０１）、ベルトモータ５６に設置された速度検知用ＭＲセンサ６１０から送信される速度検知信号６１３のパルスを検出したか否かを判別する（ステップＳ２０２）。この判別の結果、パルス検出がされたなかったときは、ＰＷＭのオンデューティを８０％にセットして（ステップＳ２０５）、ＰＷＭパルスを出力して（ステップＳ２１１）、本処理を終了する。

ステップＳ２０２の判別の結果、パルスが検出されたときは、上記速度検知信号６１３に基づき、ベルトモータ５６のモータ回転速度を演算する（ステップＳ２０３）。ここで、例えばモータ１回転に３０パルスの速度信号が出力されており、且つパルスの間隔がｔｓｅｃのとき、ベルトモータ５６のモータ回転速度ωは、ω＝２π／３０／ｔ（ｒａｄ／ｓｅｃ）と演算される。

次に、モータ回転速度ωが図１０のステップＳ１５０で設定された目標速度の５０％以上か否かを判定する（ステップＳ２０４）。この結果、５０％未満であるときは、ＰＷＭのオンデューティを８０％にセットして（ステップＳ２０５）、ＰＷＭパルスを出力して（ステップＳ２１１）、本処理を終了する。

一方、ステップＳ２０４の判別の結果、５０％以上であるときは、モータ回転速度ωが目標速度の±５％以内か否かを判定する（ステップＳ２０６）。この結果、±５％以内であるときは、ベルトモータ５６の状態を示すフラグをＲＥＡＤＹに設定する（ステップＳ２０７）。

次に、目標速度とモータ回転速度ωとの差を演算し（ステップＳ２０８）、ＰＩ演算（制御）し（ステップＳ２０９）、その制御後のＰＷＭパルス幅を算出し（ステップＳ２１０）、ＰＷＭパルスを出力して（ステップＳ２１１）、本処理を終了する。

本処理によれば、図３に示したＤＣモータユニット６０１の回路にて、ＰＷＭパルスに応じたベルトモータ５６の電力が制御され、ベルトモータ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。

また、本発明の目的は、前述した各実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記憶した記憶媒体を、システム或いは装置に供給し、そのシステム或いは装置のコンピュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ等）が記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出し実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した各実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、コンピュータが読み出したプログラムコードを実行することにより、前述した各実施の形態の機能が実現されるだけではなく、そのプログラムコードの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

さらに、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その拡張機能を拡張ボードや拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した各実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 図１の画像形成装置内部の回路ブロックを示す図である。 図２におけるＤＳＰによる各種モータの制御方法を説明するのに用いられる図である。 図２における画像センサユニットの配置を示す図である。 図４における転写ベルトの表面画像を示す図である。 図１における画像センサユニットの構成を示すブロック図である。 ＤＳＰから図６におけるＣＭＯＳセンサに送信される信号を説明するのに用いられる図である。 ＤＳＰの概略的な構成を示すブロック図である。 図８における画像比較処理部により実行される画像比較処理を説明するのに用いられる図である。 ＤＳＰにより実行される転写ベルトの移動速度の制御処理の手順を示すフローチャートである。 図１０のステップＳ１５３のモータサーボ制御処理の手順を示すフローチャートである。 従来のタンデムタイプの画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。

符号の説明

１００ 画像形成装置
５ 転写体ベルト
２６ 画像センサユニット
３４ａ，３４ｂ ＣＭＯＳセンサ
５０ ＤＳＰ
５６ ベルトモータ
１５９ セレクタ
１５４ 画像比較処理部
１５５ 速度演算処理部
１５６ モータ速度制御部

Claims (6)

1. ベルトを介して像担持体上に形成された画像を記録材に転写する画像形成装置において、
   前記ベルトを移動させるベルト移動手段と、
   前記ベルト移動手段により移動させられる前記ベルトを照明する照明手段と、
   前記照明手段により照明された領域の前記ベルトの表面画像を読み取る第１の画像読み取り手段と、
   前記第１の画像読み取り手段とは別に設けられ、前記照明手段により照明された領域の前記ベルトの表面画像を読み取る第２の画像読み取り手段と、
   前記第１の画像読み取り手段により読み取られた表面画像を送信させるための第１の信号と、前記第２の画像読み取り手段により読み取られた表面画像を送信させるための第２の信号とを、前記第１の画像読み取り手段及び前記第２の画像読み取り手段のそれぞれに交互に送信する送信手段と、
   前記第１の画像読み取り手段から送信された表面画像と、前記第２の画像読み取り手段から送信された表面画像とを、所定タイミングずらして出力する出力手段と、
   前記出力手段により出力された最新の表面画像と、前記最新の表面画像の直前に前記出力手段により出力された表面画像の画像比較処理を行う画像比較処理手段と、
   前記画像比較処理の結果に基づき前記ベルトの移動速度を検出し、当該検出された前記ベルトの移動速度に基づき前記ベルトの目標移動速度を設定する速度検出・設定手段と、
   前記速度検出・設定手段により設定された前記ベルトの目標移動速度に基づき前記ベルト移動手段を制御する制御手段とを有することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像比較処理手段は、前記最新の表面画像から設定エリアの画像をサンプリング画像として抽出するとともに、前記直前に読み取られた表面画像から前記設定エリアの画像をリファレンス画像として抽出し、前記サンプリング画像と前記リファレンス画像を比較することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像比較処理手段は、前記サンプリング画像と前記リファレンス画像の一致率を判断し、前記一致率が一定値未満である場合に、前記設定エリアを前記ベルトの移動方向について単位量ずらした新たなリファレンス画像を抽出し、前記一致率を再算出することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記速度検出・設定手段は、前記再算出された一致率が一定値以上となったときの前記新たなリファレンス画像の設定エリアと前記リファレンス画像の設定エリアのずれ量に基づき前記ベルトの移動速度を検出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
5. 前記速度検出・設定手段は、前記最新の表面画像及び前記直前に読み取られた表面画像をフィルタ処理することを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. ベルトを介して像担持体上に形成された画像を記録材に転写する画像形成装置の制御方法において、
   前記ベルトをベルト移動手段により移動させるベルト移動ステップと、
   前記ベルト移動ステップにおいて移動させられる前記ベルトを照明する照明ステップと、
   前記照明ステップにおいて照明された領域の前記ベルトの表面画像を第１の読み取り手段で読み取る第１の画像読み取りステップと、
   前記第１の画像読み取りステップとは別に、前記照明ステップにおいて照明された領域の前記ベルトの表面画像を第２の読み取り手段で読み取る第２の画像読み取りステップと、
   前記第１の画像読み取りステップにおいて読み取られた表面画像を送信させるための第１の信号と、前記第２の画像読み取りステップにおいて読み取られた表面画像を送信させるための第２の信号とを、前記第１の画像読み取り手段及び前記第２の画像読み取り手段のそれぞれに交互に送信する送信ステップと、
   前記第１の画像読み取りステップにおいて送信された表面画像と、前記第２の画像読み取りステップにおいて送信された表面画像とを、所定タイミングずらして出力する出力ステップと、
   前記出力ステップにおいて出力された最新の表面画像と、前記最新の表面画像の直前に前記出力ステップにおいて出力された表面画像の画像比較処理を行う画像比較処理ステップと、
   前記画像比較処理の結果に基づき前記ベルトの移動速度を検出する速度検出ステップと、
   前記速度検出ステップにおいて検出された前記ベルトの移動速度に基づき前記ベルトの目標移動速度を設定する速度設定ステップと、
   前記速度設定ステップにおいて設定された前記ベルトの目標移動速度に基づき前記ベルト移動手段を制御する制御ステップとを有することを特徴とする画像形成装置の制御方法。

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