JP2009186495A

JP2009186495A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2009186495A
Application number: JP2008022926A
Authority: JP
Inventors: Hideaki Kibune; 英明木船
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2008-02-01
Filing date: 2008-02-01
Publication date: 2009-08-20

Abstract

【課題】本発明は画像出力の大幅な高速化が可能であり、簡単な構成で、正確に無端ベルト部材の主走査方向位置を検出して確実に制御でき、主走査方向の位置ずれによる画像歪みや色ずれを防止できる。
【解決手段】本発明はベルト位置検出手段及びベルト主走査方向変位検出手段は、複数の搬送ローラ間におけるベルト平面部のうち、画像担持体上の可視像を転写する平面内に、それぞれ複数配置され、各ベルト位置検出手段によって検出された主走査方向位置の各情報及び各ベルト主走査方向変位検出手段によって検出された主走査方向変位の各情報に基づき、潜像形成位置補正手段によって画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正する。
【選択図】図５

Description

本発明は画像形成装置に関し、詳細には複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置であって、画像担持体上に形成した潜像を現像することにより可視像化し、複数の可視像を重ねることにより複数色の画像を得る画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式の画像形成装置において、転写媒体である中間転写体、あるいは転写媒体である記録用紙の搬送手段として無端ベルトを用いた画像形成装置が知られている。この無端ベルトは複数のローラに張架され循環駆動されるが、このときベルトの搬送方向（副走査方向）と直交する方向（主走査方向）にベルト位置が移動する蛇行現象が発生することがある。この蛇行現象が発生すると、中間転写体や記録用紙など転写媒体上の画像形成位置にずれが生じるため、これが画像の歪みとなる。また、ブラック、イエロー、マゼンタ、シアンの単色画像を各々形成し、それらを転写媒体上で重ね合わせてカラー画像を得るカラー画像形成装置においては、画像形成位置のずれが、各色トナー画像間の色ずれとなって現れる。これらはいずれも画像品質劣化につながるため高画質の画像を得るためには、ベルト蛇行に関して、何らかの対策を講じる必要がある。

そこで、このような問題に対処するため、種々の方法が提案されており、その一つとして、無端ベルトに寄りガイド部材を設ける方法が採用されている。しかし、無端ベルトに発生した主走査方向の力を、ベルト表面に設けた寄りガイド部材をベルト搬送ローラ端面に当接させて規制し、無端ベルトの蛇行を抑制しているため、ベルトに形成する寄りガイド部材の主走査方向触れ及び搬送ローラ端面の振れに起因するベルト蛇行は抑制することができず、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれが発生する欠点がある。

それに対し、特許文献１には、ベルトに設けた寄りガイド部材でベルトの蛇行を規制する方式において、搬送ローラ端面の振れの影響を取り除くため、搬送ローラ端面の振れに対して逆位相となるように画像担持体に形成する潜像の位置を制御する画像形成装置が提案されている。

また、特許文献２には、ベルトに設けた寄りガイド部材でベルトの蛇行を規制する方式において、予め測定しておいたベルト一周期分の蛇行成分に基づき、画像担持体に形成する潜像の位置を制御する画像形成装置が提案されている。

更に、無端ベルトに寄りガイド部材を設ける以外の方法として特許文献３では、無端ベルトの主走査方向端部に、搬送方向に平行なスリットを予め印刷し、スリット位置を検出するセンサにより蛇行変位を検出し、画像担持体に形成する潜像の位置を制御する画像形成装置が提案されている。

また、特許文献４では、無端ベルトの搬送ローラの平行関係を解除することによりベルトを主走査方向に往復制御するとともに、無端ベルト部材の主走査方向位置検出手段、無端ベルトの往復移動速度記憶手段を備え、ベルトの往復移送方向に応じて記憶させた移動速度に対応し、画像担持体に形成する潜像の位置を制御する画像形成装置が提案されている。
特開２００５−８４０６３号公報特開２００５−１４８１２７号公報特開２００４−２２６６６０号公報特開２００３−１６２１９６号公報

しかしながら、上記特許文献１では、ベルト搬送ローラ端面の触れによるベルト蛇行成分を抑制可能であるが、寄りガイド部材の振れに起因するベルト蛇行は抑制できず、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれが発生する。また、上記特許文献２では、ベルト搬送ローラ端面触れ、寄りガイド部材の主走査方向振れを含めたベルト一周期分の蛇行成分をあらかじめ測定するため、ローラ端面、ガイド部材双方の振れに起因するベルト蛇行を抑制できるが、無端ベルトおよび寄りガイド部材の経時的な変形や温度、湿度等の環境変化に伴う変形に対応するためには、蛇行成分の測定を頻繁に実施する必要があり、画像形成動作を頻繁に中断することとなるため、画像出力高速化の大きな妨げとなる。また、振動の影響等による動的な変形に対しては、対応が困難であるという問題もある。また、無端ベルトに寄りガイド部材を設けることで、ベルト蛇行を抑制する方法では、ベルトを高速で駆動した場合、寄りガイド部材に大きな外力が加わって、ベルトおよび寄りガイド部材の座屈や破損を招きやすく、画像出力高速化が困難である。

一方、無端ベルトに寄りガイド部材を設けず、無端ベルト上に形成した検出マークをセンサにより検出することにより、無端ベルトの蛇行を検出し、画像担持体上の潜像形成位置を制御することでベルト蛇行の影響を抑制する方法には以下のような問題がある。上記特許文献３では、無端ベルト状中間転写体の非画像形成領域である転写面上の主走査端部に予め印刷した中間転写体搬送方向に平行なスリットを反射型センサで検出することでベルトの蛇行量を検出している。また、上記特許文献４では、無端ベルト上に、回動方向と平行に全周にわたってある幅を持った線上の標識を設け、これを横切る方向に沿ってライン状ＣＣＤを有する標識検知手段を配置し、蛇行方向のベルト位置を検出している。これらの方式において、ベルト上に形成するスリットや標識等の検出マークを無端ベルト全周に渡り、搬送方向と完全に平行に形成することは不可能であり、検出マーク形成誤差が確実に存在する。また、ベルトの経時的な変形や温度、湿度等の環境変化に伴う変形により、ベルト上に形成された検出マークも変形する。よって、上記特許文献３、４では、検出マークを反射型センサやライン状ＣＣＤで一次元的に検出しているため、単位時間当たりのベルト蛇行量を検出する際、基準となる時間に検出するセンサマーク位置と単位時間後に検出するセンサマーク位置は、実際には単位時間内にベルトが搬送される距離だけ隔てた位置となり、この距離における検出マーク形成誤差、変形の影響は、ベルト蛇行検出結果に影響し、実際は蛇行が発生していなくとも、画像担持体上の潜像形成位置を検出マーク形成誤差、変形にあわせて制御してしまい、逆にベルト搬送方向である副走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれが発生するという問題がある。

また、仮にベルト上に形成するスリットや標識等の検出マークを無端ベルト全周に渡り、周方向と完全に平行に形成することが可能であり、また、ベルトの経時的な変形や温度、湿度等の環境変化に伴う変形がないとしても、特許文献３や特許文献４の方法により検出可能であるのは、反射型センサやライン状ＣＣＤ等の検出器に対応する部分を通過するベルト検出マークの主走査方向位置であり、ベルト内各部が搬送方向に移動する際にどのような挙動で主走査方向に変位しているかは検出することができない。

ここで、複数のローラに張架され循環駆動されるベルトの挙動解析結果を示す。図１５は３本のローラに張架されたベルトにおいて、基準となる駆動ローラ回転軸に対し他の１つの従動ローラ回転軸をベルト搬送面外方向に傾斜させた解析対象モデル、図１６は解析モデルにおいて空間上計測点Ａの近傍を搬送されるベルト中心線の主走査方向位置、図１７にベルト上計測点Ｂのベルト搬送に伴う主走査方向変位を示す。ベルトの搬送に伴い、空間上計測点Ａの近傍を搬送されるベルト中心線の位置は主走査方向に一定速度で移動していることがわかる。それに対し、ベルト上計測点Ｂは傾斜させた従動ローラに当接している範囲において主走査方向に大きく変位しているとともに、その他の傾斜していない駆動ローラや従動ローラに当接している範囲、及びどのローラにも当接していない範囲でも主走査方向に常に変位しながら搬送されていることがわかる。

以上の解析結果のより、空間上計測点Ａのベルト中心線挙動のように、空間上基準位置からベルト全体が主走査方向に移動する挙動を計測した場合と、ベルト上計測点Ｂの挙動のようにベルト上各部分が搬送に伴い主走査方向に移動する挙動を計測した場合とでは得られる結果が異なることがわかる。これは、ベルトを張架する各ローラの設置誤差等により発生するベルトの寄りを、１つローラの傾きを変化させることでベルト全体が主走査方向に移動しないよう調整した状態であっても、ベルト上各部分は、搬送に伴い主走査方向に様々な挙動で移動し、１回転後に同じ主走査方向位置に戻っているだけであることを示す。

特許文献３や特許文献４の構成により検出可能であるのは、上記解析結果における空間上計測点Ａでの計測結果と同様の挙動であり、搬送に伴いベルト全体が主走査方向に移動する量を計測できるのみであるため、特許文献４においてベルト寄り許容範囲を検出することは可能である。

しかし、特許文献３に記載されたように中間転写ベルト上重ね画像の色ずれを防止するために画像担持体上の画像形成位置を補正するためには、中間転写ベルトが画像担持体当接面内において主走査方向にどのような挙動を示しながら搬送されるのかを検出する必要があり、このためには、上記解析結果における空間上計測点Ｂでの計測結果と同様の挙動の検出が必要となる。

本発明はこれらの問題を解決するためのものであり、寄りガイド部材等ベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、また寄りや蛇行補正のために画像形成動作を中断する必要もないため、画像出力の大幅な高速化が可能であるとともに、簡単な構成で、正確に無端ベルト部材の主走査方向位置を検出し、確実に制御するとともに、正確に無端ベルト部材の主走査方向変位を検出し、画像担持体における画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるため、出力画像の大幅な高画質化が可能な画像形成装置を実現することを目的とする。

前記問題点を解決するために、本発明の画像形成装置は、画像担持体上に潜像を形成する潜像形成部と、該潜像形成部に形成された潜像を可視像化する現像部と、画像担持体上に形成した可視像を一次転写する中間転写体と、該中間転写体上の転写像を２次転写する記録材を搬送する記録材搬送手段とを備え、中間転写体は、所定の距離を隔てて相互にほぼ平行に配設された複数の搬送ローラと、該各搬送ローラに掛け渡されて転写像を担持搬送する無端ベルト部材とを有し、画像担持体上に形成した可視像を中間転写体上に順次重ね、複数色画像を形成する。そして、本発明の画像形成装置は、無端ベルト部材上に形成された複数の検出マークの主走査方向位置を順次検出し、無端ベルト部材の主走査方向位置を検出するベルト位置検出手段と、無端ベルト部材上の検出マークの所定の間隔のベルト搬送に伴う主走査方向変位を順次検出するベルト主走査方向変位検出手段と、ベルト位置検出手段により検出した主走査方向位置の情報に基づき、無端ベルト部材の主走査方向位置を調整するベルト位置調整手段と、ベルト変位検出手段により検出した主走査方向変位の情報に基づき、画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正する潜像形成位置補正手段とを有している。更には、本発明の画像形成装置において、ベルト位置検出手段及びベルト主走査方向変位検出手段は、複数の搬送ローラ間におけるベルト平面部のうち、画像担持体上の可視像を転写する平面内に、それぞれ複数配置され、各ベルト位置検出手段によって検出された主走査方向位置の各情報及び各ベルト主走査方向変位検出手段によって検出された主走査方向変位の各情報に基づき、潜像形成位置補正手段によって画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正することに特徴がある。よって、寄りガイド部材等、ベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、また寄りや蛇行補正のために画像形成動作を中断する必要もないため、画像出力の大幅な高速化が可能であるとともに、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向位置、変位を検出でき、検出した位置情報に基づきベルト位置を確実に制御するとともに、検出した位置情報及び変位情報に基づき画像担持体の画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるため、出力画像の大幅な高画質化が可能な画像形成装置を実現できる。

また、本発明の画像形成装置は、画像担持体上に潜像を形成する潜像形成部と、該潜像形成部に形成された潜像を可視像化する現像部と、画像担持体上に形成した可視像を転写する記録材を搬送する記録材搬送手段とを備え、該記録材搬送手段は、所定の距離を隔てて相互にほぼ平行に配設された複数の搬送ローラと、該各搬送ローラに掛け渡されて転写像を担持搬送する無端ベルト部材とを有し、画像担持体上に形成した可視像を記録材搬送手段上の記録材に順次重ね、複数色画像を形成する。そして、本発明の画像形成装置は、無端ベルト部材上に形成された複数の検出マークの主走査方向位置を順次検出し、無端ベルト部材の主走査方向位置を検出するベルト位置検出手段と、無端ベルト部材上の検出マークの所定の間隔のベルト搬送に伴う主走査方向変位を順次検出するベルト主走査方向変位検出手段と、ベルト位置検出手段により検出した主走査方向位置の情報に基づき、無端ベルト部材の主走査方向位置を調整するベルト位置調整手段と、ベルト変位検出手段により検出した主走査方向変位の情報に基づき、画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正する潜像形成位置補正手段とを有している。更には、本発明の画像形成装置において、ベルト位置検出手段及びベルト主走査方向変位検出手段は、複数の搬送ローラ間におけるベルト平面部のうち、画像担持体上の可視像を転写する平面内に、それぞれ複数配置され、各ベルト位置検出手段によって検出された主走査方向位置の各情報及び各ベルト主走査方向変位検出手段によって検出された主走査方向変位の各情報に基づき、潜像形成位置補正手段によって画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正することに特徴がある。よって、寄りガイド部材等、ベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、また寄りや蛇行補正のために画像形成動作を中断する必要もないため、画像出力の大幅な高速化が可能であるとともに、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向位置、変位を検出でき、検出した位置情報に基づきベルト位置を確実に制御するとともに、検出した位置情報及び変位情報に基づき画像担持体の画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるため、出力画像の大幅な高画質化が可能な画像形成装置を実現できる。

更に、各ベルト位置検出手段によって検出された主走査方向位置の各情報及び各ベルト主走査方向変位検出手段によって検出された主走査方向変位の各情報から、画像担持体上の可視像を転写する平面内における無端ベルト部材の移動軌跡を推定する移動軌跡推定手段を有し、該移動軌跡推定手段によって推定された移動軌跡の情報に基づき、潜像形成位置補正手段によって画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正する。よって、正確にベルト移動軌跡を導出することができるため、画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できる。

また、ベルト位置調整手段により無端ベルト部材の主走査方向位置を調整されたときであって、移動軌跡推定手段によって画像担持体上の可視像を転写する平面内における無端ベルト部材の移動軌跡の推定を複数回行い、複数回推定された移動軌跡の情報の平均値に基づき、潜像形成位置補正手段によって画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正する。よって、より正確にベルト移動軌跡を導出することができるため、画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できる。

更に、ベルト主走査方向変位検出手段は、無端ベルト部材上に形成された複数の検出マークの主走査方向位置を検出可能な、ベルト搬送方向の少なくとも２箇所に設けられたセンサで構成され、無端ベルト部材上の複数の検出マークにおける各検出マークをセンサにより検出する、２箇所のベルト搬送方向検出位置間の搬送による主走査方向移動量を順次検出することによりベルト変位情報を検出すると共に、無端ベルト部材上の各検出マークのベルト１回転の搬送毎の主走査方向位置を順次検出することによりベルト主走査方向位置情報を検出する。よって、簡単な構成で、正確に主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できる。

また、センサは１次元センサであり、検出マークの主走査方向の形成間隔は、隣接する２つの１次元センサのベルト搬送方向のおける検出位置間隔より小さい。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルト一周期全域の主走査方向変位の情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できる。

更に、センサは２次元エリアセンサであり、検出マークの主走査方向の形成間隔は、２次元エリアセンサの主走査方向検出範囲より小さい。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルト一周期全域の主走査方向変位の情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できる。

また、検出マークは少なくとも２本の交差する辺を有することにより、簡単な構成で、より正確に無端ベルト一周期全域の主走査方向変位の情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できる。

更に、センサが検出マークを検出する２箇所のベルト主走査方向検出位置間を搬送される時間を順次計時し、無端ベルト部材の副走査方向の搬送速度を算出する副走査方向搬送速度算出手段を有する。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるとともに、正確に無端ベルト部材の副走査方向速度情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるだけでなく、所定のベルト副走査方向速度となるよう制御を行うことにより副走査方向の位置ずれによる色ずれを確実に防止できる。

また、検出マークは無端ベルト部材上に一定間隔で形成され、一定時間にセンサに検出される検出マークを計数して無端ベルト部材の副走査方向の搬送速度を算出する副走査方向搬送速度算出手段を有する。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるとともに、より正確に無端ベルトの副走査方向速度情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるだけでなく、所定のベルト副走査方向速度となるよう制御を行うことにより副走査方向の位置ずれによる色ずれをより確実に防止できる。

更に、検出マークは無端ベルト部材上に一定間隔で形成され、２つのセンサが同一の検出マークを検出して得られた主走査検出位置における検出周期の位相差を検出して無端ベルト部材の副走査方向の伸縮値を検出する伸縮検出手段を有する。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるとともに、正確に無端ベルトの副走査方向伸縮を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるだけでなく、無端ベルトの伸び情報に基づき、ベルト副走査方向速度制御を行うことにより副走査方向の位置ずれによる色ずれをより確実に防止できる。

また、伸縮検出手段によって検出された無端ベルト部材の副走査方向の伸縮値に基づいて副走査方向搬送速度算出手段によって算出された副走査方向の搬送速度を補正する副走査方向搬送速度補正手段を有する。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるとともに、無端ベルトの伸び情報に基づき、より正確に無端ベルトの副走査方向速度情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるだけでなく、所定のベルト副走査方向速度となるよう制御を行うことにより副走査方向の位置ずれによる色ずれをより確実に防止できる。

更に、ベルト位置検出手段及びベルト主走査方向変位検出手段は、無端ベルト部材上の検出マークを画像として検出可能なエリアセンサで構成され、該エリアセンサが検出した検出マークの画像に画像処理を施してベルト位置情報及びベルト主走査方向変位情報を検出する。よって、寄りガイド部材等、ベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、また寄りや蛇行補正のために画像形成動作を中断する必要もないため、画像出力の大幅な高速化が可能であるとともに、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向位置、変位を検出でき、検出した位置情報に基づきベルト位置を確実に制御するとともに、検出した変位情報に基づき画像担持体の画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるため、出力画像の大幅な高画質化が可能な画像形成装置を実現できる。

また、検出マークのベルト搬送方向形成間隔とベルト搬送方向形成幅の合計がエリアセンサの検出範囲より小さく、エリアセンサはエリアセンサの検出範囲内に２つの検出マークが位置する一定タイミングで画像を順次取得し、連続する２つの画像に画像処理を施して互いに順次比較してベルト主走査方向変位を検出する。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルト一周期全域の主走査方向変位の情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できる。

更に、エリアセンサにより取得した２つの検出マークの画像を基にエリアセンサの検出範囲内の検出マークの重心位置を導出して無端ベルト部材の主走査方向位置を検出し、エリアセンサの検出範囲内の検出マークの重心位置の変化を導出してベルト主走査方向変位を検出する。よって、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを確実に防止できる。

また、エリアセンサにより取得した検出マークの画像と予め登録する検出マークの画像を比較し、エリアセンサの検出範囲における検出マークの位置を導出して無端ベルト部材の主走査方向位置を検出し、エリアセンサの検出範囲内の検出マークの位置の変化を導出してベルト主走査方向変位を検出する。よって、簡単な構成で、より正確に無端ベルトの主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれをより確実に防止できる。

更に、エリアセンサにより取得した検出マークの画像を抽出して無端ベルト部材の主走査方向位置を検出し、抽出した検出マークの画像を登録し、順次取得する検出マークの画像において先に抽出され登録された検出マークの画像と、後に取得して抽出した検出マークの画像とを比較してエリアセンサの検出範囲内の検出マークの位置の変化を順次導出してベルト主走査方向変位を検出する。よって、簡単な構成で、より正確に無端ベルトの主走査方向変位の情報、位置情報を検出することができるため、ベルト位置を確実に制御するとともに画像担持体の画像形成位置を確実に補正することが可能となり、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれをさらに確実に防止できる。

本発明の画像形成装置によれば、寄りガイド部材等ベルト高速駆動の障害となる構成を用いることなく、また寄りや蛇行補正のために画像形成動作を中断する必要もないため、画像出力の大幅な高速化が可能であるとともに、簡単な構成で、正確に無端ベルトの主走査方向位置を検出し、確実に制御するとともに、正確に無端ベルトの主走査方向変位を検出し、画像担持体における画像形成位置を確実に補正することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止できるため、出力画像の大幅な高画質化が可能な画像形成装置を実現できる。

図１は本発明を適用する画像形成装置の構成を示す概略図である。同図に示す画像形成装置は、現像器を並設した感光体ドラムを４つ用い、中間転写体上にフルカラー画像を形成する。この画像形成装置１００では、画像形成時に、４つの画像担持体（以下、感光ドラムと称す）１０１、１０２、１０３、１０４を矢印方向（反時計方向）に回転駆動し、その表面を帯電器１１１、１１２、１１３、１１４で均一に帯電した後、露光装置１２１、１２２、１２３、１２４によって、入力される画像情報に応じた露光を行って静電潜像を形成する。そして、イエロー現像器１３１、マゼンタ現像器１３２、シアン現像器１３３、ブラック現像器１３４により、感光体ドラム１０１上の静電潜像にトナーを付着させてイエローのトナー像として現像、感光体ドラム１０２上の静電潜像にトナーを付着させてマゼンタのトナー像として現像、感光体ドラム１０３上の静電潜像にトナーを付着させてシアンのトナー像として現像、感光体ドラム１０４上の静電潜像にトナーを付着させてブラックのトナー像としてそれぞれ現像する。このイエローのトナー像、マゼンタのトナー像、シアンのトナー像、ブラックのトナー像は、感光体ドラム１０１、１０２、１０３、１０４に当接して矢印方向に回転する中間転写ベルト２００上に１次転写される。そして、中間転写ベルト２００上に４色のトナー像を重ねる。これらの４色のトナー像は、給紙カセット（図示せず）から搬送されてきた記録材Ｐに２次転写されることでフルカラー画像を得ることができる。

図２は本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の構成を示す斜視図である。同図に示すように、中間転写ベルト２００の表面には搬送方向全周にわたって、複数の検出マーク２０１が予め形成されている。検出マーク２０１に対向する位置には、ベルト変位検出手段２０２が配置され、検出マーク２０１の主走査方向の位置をベルト搬送方向の少なくとも２箇所で検出可能に構成されている。この各検出マーク２０１のベルト１回転毎の主走査方向の位置を順次検出することにより、ベルト搬送開始時点からの各検出マーク２０１の形成位置のベルト主走査方向変位量等、ベルト変位検出手段２０２におけるベルト主走査方向絶対変位検出情報を検出できる。よって、各検出マーク２０１の形成位置におけるベルト１回転搬送間のベルト主走査方向平均移動速度等を求めることもできる。また、この各検出マーク２０１がベルト搬送方向の２箇所のベルト変位検出手段２０２の検出位置間の搬送の間に生じるベルト主走査方向変位を順次検出することにより各検出マーク２０１がベルト変位検出手段２０２の検出位置間を搬送された時間におけるベルトの変位量や検出位置間搬送された間のベルト主走査方向平均移動速度等の情報が検出でき、この情報を累積することで、ベルト変位検出手段２０２におけるベルト主走査方向相対変位情報を検出できる。

図３は本発明の画像形成装置におけるベルト位置調整手段の構成を示す斜視図である。同図において、図２と同じ参照符号は同じ構成要件を示す。同図に示すように、中間転写ベルト２００は複数のほぼ平行なローラにより張架されており、その中の一つの駆動ローラ２０３によりベルト搬送方向に駆動されている。駆動ローラ２０３及び従動ローラ２０４、２０５は所定位置に固定されているのに対し、テンションローラ２０６の回転軸の両端は矢印方向に付勢され、中間転写ベルト２００はほぼ一定テンションで張架されている。また、補正ローラ２０７は中間転写ベルト２００に生じた寄りや蛇行等のベルト搬送方向移動を補正するもので、補正ローラ２０７の回転軸の一端はピボット軸受等でローラ回転軸直交方向に揺動可能に支持されているとともに、他端側はベルト位置調整手段であるアクチュエータ２０８により矢印方向に往復移動可能に支持されている。ベルト変位検出手段２０２からのベルト主走査方向絶対変位検出情報により作成したベルト主走査方向絶対変位信号に基づき、アクチュエータ２０８を駆動し、発生したベルト変位を基に戻す方向に補正ローラ２０７を揺動することを連続して行うことにより、ベルト寄りや蛇行は一定範囲に制御され、寄りガイド部材等を設けることなく、ベルト寄りや蛇行を抑制することが可能となる。

図４は本発明の画像形成装置における潜像形成位置補正手段の構成を示すブロック図である。同図において、プリンタドライバ部３０１から転送された画像信号は、画像書き込み制御部３０２を構成する画像信号生成部３０３に入力される。また、エンジン制御部３０４からのエンジン制御情報も画像書き込み制御部３０２に入力される。画像信号生成部３０３では、入力された画像信号をエンジン制御情報に従った処理にて画像処理される。この際、画像信号生成部３０３では実際に印画紙上に画像を展開するため、画像形成に用いる最小画素を定義する画素クロック信号（ｗｃｌｋ）にて処理される。この画素クロック信号は、画素クロック生成部３０５にてエンジン制御部３０４からの解像度、感光体ドラム線速等の情報により所定の周波数のクロック信号（ｗｃｌｋ）を生成し、画像信号生成部３０３及び逓倍回路部３０６に入力される。画像信号生成部３０３で画像処理された実画像信号は書込位置制御部３０７に入力される。書込位置制御部３０７には、他にレーザ書き込み制御部３０８の同期検知部３０９から同期検知信号（ＤＥＴＰ）、中間転写ベルト上のベルト変位検出手段２０２からのベルト主走査方向相対変位情報により作成したベルト主走査方向相対変位信号（Δａ）、エンジン制御部３０４からのエンジン制御情報が入力される。同期検知信号（ＤＥＴＰ）は、レーザビームを感光体ドラム３１０上に露光させる際に主走査方向の書込開始位置を一定に保つための信号である。この信号は、レーザ書き込み制御部３０８のポリゴンミラー３１１にて反射偏向されたレーザビームの感光体ドラム３１０上の走査領域外に配置された同期検知板からの出力信号であり、同期検知板にはフォトダイオード等の受光素子が同期検出センサとして配役され、同期検出部３０９は入射されるレーザビームを光電変換して同期検知信号（ＤＥＴＰ）を出力する。ベルト主走査方向相対変位信号（Δａ）は、中間転写ベルト搬送時の蛇行量を示す信号であり、ベルト位置調整手段によるベルト蛇行制御中においても完全には抑制できない、ベルト１回転動作内における中間転写ベルト２００上の検出マークの主走査方向変位をベルト変位検出手段２０２により検出した信号である。書込位置制御部３０７では、同期検知信号（ＤＥＴＰ）に対し画像信号生成部３０３からの実画像信号を所定のタイミングで合成し、光源である半導体レーザを駆動させる信号を生成している。この際、ベルト主走査方向相対変位信号（Δａ）に応じて同期検知信号から実画像信号を書き込む開始タイミングを制御している。書込位置制御部３０７には、画素クロック生成部３０５にて生成された画素クロック信号（ｗｃｌｋ）を逓倍処理された蛇行補正クロック信号（ｄｃｌｋ）が入力される。この蛇行補正クロック信号（ｄｃｌｋ）は、画像形成可能な最小画素を定義する画素クロック信号（ｗｃｌｋ）を逓倍処理して得られる、画素クロック信号よりも高周波な信号である。また、蛇行補正クロック信号（ｄｃｌｋ）は、転写スリット位置センサの検出分解能に応じた周波数のクロック信号であり、蛇行補正クロック信号（ｄｃｌｋ）の１クロックがベルト変位検出手段２０２の１分解能に相当している。ベルト変位検出手段２０２からのベルト主走査方向相対変位信号（Δａ）を検出し、書込位置制御部３０７に同期検知信号（ＤＥＴＰ）とベルト主走査方向相対変位信号（Δａ）が入力される。このベルト主走査方向相対変位信号（Δａ）が０の場合の同期検知信号から実画像信号の主走査方向開始位置までがＡ（＝Ｎ×ｗｃｌｋ）とすると、Δａ＞０が検出された場合には、同期検知信号から実画像書出しタイミングまでの遅延時間をＡ＋Δａ×ｄｃｌｋと変更し、蛇行搬送が無い場合に対し実画像書出し開始位置を遅らせる。他方、Δａ＜０の場合は、上記遅延時間をＡ−Δａ×ｄｃｌｋとし相対的に実画像書出し開始タイミングを速める。レーザ駆動部３１２には、書込位置制御部３０７で合成されたレーザ駆動信号が入力される。レーザ駆動信号のＯＮ／ＯＦＦによりレーザ駆動部３１２に実装された半導体レーザが点灯／消灯動作を繰り返し駆動される。半導体レーザを駆動することにより出射されたレーザビームはレーザ書き込み装置３０８に入射し、複数のレンズ、ミラー等を透過、反射し光路中を進行する。光路途中に配置されたポリゴンミラー３１１にて回転偏向され、感光体ドラム３１０上に主走査方向へレーザビームが露光する。この露光から出力画像が得られるまでの過程は前述した通りである。

以上の構成において、ベルト変位検出手段２０２として、中間転写ベルト２００の表面にベルト搬送方向全周にわたって形成された複数の検出マークのそれぞれが規定距離の搬送によりに生じたベルト搬送方向変位を検出可能に構成されている。このため、上記特許文献３や上記特許文献４では、ベルト変位検出結果に対し検出マークの形成精度や変形が影響することはなく、正確にベルト搬送方向変位を検出できる。このベルト搬送方向変位の検出結果のうち、それぞれの検出マークがベルト搬送開始時点のベルト搬送方向のベルト位置に対し生じたベルト搬送方向変位から求めたベルト主走査方向絶対変位信号に基づき、ベルト位置調整手段によりベルト搬送方向位置を制御するとともに、制御しきれないベルト１回転搬送内の蛇行成分に関しては、それぞれの検出マークの規定距離移動により生じるベルト主走査方向変位情報を累積することにより求めたベルト主走査方向相対変位信号に基づき、画像担持体上の潜像形成位置を制御することで、ベルト搬送方向である副走査方向の位置ずれによる画像歪みや色ずれを防止でき、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。

前述の構成において、ベルト変位検出手段を、複数の搬送ローラ間ベルト平面部のうち、画像担持体上可視像を転写する平面内に配置している。ここで、上述の図１７に示すベルト上計測点の主走査方向変位挙動を見ると、搬送ローラ間のベルト平面部における計測点の主走査方向挙動は直線状ではなく、緩やかな曲線状の軌跡を持っていることがわかる。このため、画像担持体上の可視像を転写する平面部全域における計測点の主走査方向変位の平均的な値を検出するためには、画像担持体がベルトに当接する範囲の、ベルト搬送方向における中間位置の近傍にベルト変位検出手段を配置することにより、ベルト主走査方向の変位をより高精度に検出することが可能となる。また、ベルト搬送方向に隣接する各画像担持体がベルトに当接する位置の、ベルト搬送方向における各中間位置の近傍に、それぞれベルト変位検出手段を配置することにより、さらに高精度にベルト主走査方向の変位をより高精度に検出することが可能となる。

図５は本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段によるベルト主走査方向変位検出の概略を示す図である。同図に示すように、ベルト搬送方向における上流側に設けられた上流側のベルト変位検出手段により特定の検出マークを検出した上流側のベルト主走査方向位置を基準とし、その基準となるベルト主走査方向位置に対し、ベルト搬送方向における下流側に設けられた下流側のベルト変位検出手段により同一の上記特定の検出マークを検出したベルト主走査方向位置に基づいて、２つのベルト変位検出手段間の搬送後のベルト主走査方向位置が求められる。また、ベルト搬送方向における上流側に設けられた上流側のベルト変位検出手段により特定の検出マークを検出した上流側のベルト主走査方向位置情報と、ベルト搬送方向における下流側に設けられた下流側のベルト変位検出手段により同一の上記特定の検出マークを検出したベルト主走査方向位置情報とに基づいて、２つのベルト変位検出手段位置におけるベルト規定距離搬送により生じる主走査方向変位、つまりベルト移動方向が求められる。これらの情報から、図５中の点線で示すようなベルト移動軌跡が求められ、各画像担持体間移動におけるベルトの主走査方向移動量が推測される。この情報に基づき、画像担持体上の潜像形成位置を制御することで、主走査方向の位置ずれによる画像歪み、色ずれを防止でき、出力画像の大幅な高画質化が可能となる。ここで、各搬送ローラの位置関係が変化しない状態でのベルト搬送においてベルト移動軌跡はほぼ一定と考えられるため、ベルト１回転毎の主走査方向移動が無い状態に安定して制御された状態で上記方法によるベルト移動軌跡の導出を複数回行い、その平均値から各画像担持体間の移動におけるベルトの主走査方向移動量を推測することで、更なる高画質化が可能となる。

なお、本実施の形態では、２つのベルト変位検出手段を設けた場合の方法を図示して説明したが、３つ以上のベルト変位検出手段を用いた場合も同様の方法でより高精度にベルト移動軌跡を求めることが可能となる。

図６は本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の別の構成を示す平面図である。同図において、中間転写ベルト２００上にはベルト搬送方向全周にわたってライン状の検出マーク２０１が複数形成されている。検出マーク２０１に対向する位置には、検出マーク２０１のベルト主走査方向位置を検出可能な、ラインＣＣＤ等と２つの１次元ラインセンサ２０９、２１０がベルト搬送方向に併設されている。２つの１次元センサ２０９、２１０は、１つの検出マーク２０１がベルト主走査方向に変位することなく搬送された場合に、それぞれの１次元センサにおける出力が等しくなるよう設定されている。そして、中間転写ベルト２００の搬送開始に伴い、各検出マーク２０１が上流側の１次元センサ２０９あるいは下流側の１次元センサ２１０に対向したときのセンサ出力と、ベルト１回転搬送毎に再度上流側の１次元センサ２０９あるいは下流側の１次元センサ２１０に対向したときのセンサ出力を比較することにより、各検出マーク２０１がベルト搬送開始後に移動したベルト主走査方向変位を検出可能となる。この情報は、ベルト１回転搬送内のベルト蛇行状態等のベルト詳細挙動は検出できないが、ベルトの絶対的なベルト主走査方向位置を検出可能であり、ベルト主走査方向位置調整に用いた場合、ベルト位置をベルト搬送方向に正確に規定できる効果がある。ここで、ベルト変位検出手段をベルト搬送方向に複数も受けた場合、各ベルト変位検出手段間の搬送におけるベルトの絶対的な主走査方向位置を検出可能である。

また、中間転写ベルト２００の搬送に伴い、複数の検出マーク２０１の中の１つを基準マークとし、この基準マークが上流側の１次元センサ２０９に対向したときのセンサ出力と、下流側の１次元センサ２１０に対向したときのセンサ出力を比較することにより、１つの基準マークが２つのセンサ間を搬送された時間に発生したベルト主走査方向変位を検出可能となる。この一つ一つの検出マーク２０１のベルト主走査方向変位を順次検出することにより、センサ間搬送時間のベルト主走査方向変位情報を検出でき、この情報を順次累積することにより、中間転写ベルト２００の相対的なベルト主走査方向変位情報が得られる。この情報は検出誤差が順次累積されるため、ベルト主走査方向位置調整に用いた場合はこの累積誤差によりベルト位置がベルト主走査方向に移動してしまう問題があるが、前述のベルト主走査方向絶対位置情報よりも短時間間隔におけるベルトの主走査方向移動を検出できるため、ベルト１回転搬送内のベルト蛇行状態の検出が可能となり、また潜像形成位置補正のように、絶対的位置情報よりも各色潜像形成タイミング間の相対的位置情報が重要である場合には有用となる。ここで、各検出マーク２０１のベルト搬送方向における形成間隔Ｄ１を２つのセンサのベルト搬送方向における配置間隔Ｄ２以下とすることによりベルト１周期全域におけるベルト主走査方向相対変位の検出が可能となる。

図７は本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の他の構成を示す平面図である。同図において、中間転写ベルト２００上には搬送方向全周にわたって矩形の検出マーク２０１が複数形成されている。検出マーク２０１に対向する位置には、検出マーク２０１のベルト搬送方向位置、及びベルト搬送方向に直交する方向である副走査方向の位置を検出可能な、エリアＣＣＤ等の２次元エリアセンサ２１１が配設されている。２次元エリアセンサ２１１は、１つの基準マークが主走査方向に変位することなく搬送された場合に、センサ検出エリア内における検出マークの主走査方向変位検出出力がゼロとなるよう設定されている。ここで、ベルト搬送開始に伴い、各検出マーク２０１が２次元エリアセンサ２１１に対向したときのセンサ出力と、ベルト１回転搬送毎に再度２次元エリアセンサ２１１に対向したときのセンサ出力を比較することにより、各検出マーク２０１がベルト搬送開始後に移動した主走査方向変位を検出可能となる。

また、中間転写ベルト２００の搬送に伴い、複数の検出マーク２０１の中の１つが２次元エリアセンサ２１１の検出エリア内に進入したときから検出エリア外に退出するまでのベルト主走査方向変位検出出力の変化により、１つの基準マークがセンサ検出エリア内を搬送された時間に発生したベルト主走査方向変位を検出可能となる。この一つ一つの検出マーク２０１のベルト主走査方向変位を順次検出することにより、センサ間搬送時間のベルト主走査方向変位情報を検出でき、この情報を順次累積することにより、ベルト主走査方向相対変位検出情報が得られる。ここで、各検出マーク２０１のベルト搬送方向における形成間隔を２次元エリアセンサ２１１のベルト搬送方向における検出エリア範囲Ｄｗ以下とすることによりベルト１周期全域におけるベルト主走査方向相対変位の検出が可能となる。

ここで、２次元エリアセンサ２１１によりベルト主走査方向変位を正確に検出するために、検出マーク２０１のベルト搬送方向におけるどの部分のベルト主走査方向変位を検出するのかを正確に規定する必要がある。矩形の検出マーク２０１では、ベルト搬送方向に平行な辺２０１ａにおいて、ベルト搬送方向検出位置を正確に規定可能なのは主走査方向に平行な辺２０１ｂ、あるいは２０１ｃと交差する点である。このように、２次元ＣＣＤによるベルト主走査方向変位検出には、少なくとも２本の交差する辺を有する検出マークを用いることが望ましい。

図６において、中間転写ベルト２００の搬送に伴い、複数の検出マーク２０１の中の１つが上流側の１次元センサ２０９に対向した時間と、下流側の１次元センサ２１０に対向した時間から、１つの基準マーク２０１が２つの１次元センサ間を搬送される時間が検出できる。あるいは、図３において、中間転写ベルト２００の搬送に伴い、複数の検出マーク２０１の中の１つが上流側のベルト変位検出手段２０２に対向した時間と、下流側のベルト変位検出手段２０２に対向した時間から、１つの基準マーク２０１が２つのベルト変位検出手段２０２間を搬送される時間が検出できる。２つの１次元センサ間隔Ｄ２は一定であるため、このセンサ間搬送時間とセンサ間隔からベルトの搬送方向搬送速度が検出可能となる。この速度信号を用いてベルト駆動ローラの回転モータを制御することにより、回転モータのエンコーダや、中間転写ベルトを張架するローラに設けたエンコーダの速度信号に基づき回転を制御する場合と比較し、中間転写ベルト上の搬送速度を直接検出、制御することができるため、駆動系バラツキやローラ偏心、ベルト厚み変動等の影響を受けることなく高精度なベルト搬送速度制御が可能となる。

また、中間転写ベルト２００上に形成する複数の検出マーク２０１をベルト搬送方向に一定間隔で形成することにより、一定時間に上流側の１次元センサ２０９あるいは下流側の１次元センサ２１０に検出される検出マークの数をカウントすることでも同様にベルトの副走査方向搬送速度を検出でき、この場合は２つの１次元センサ間隔の設定誤差や変動の影響を受けることがなく、より正確にベルト副走査方向搬送速度を検出可能となる。

図３、図６において、温度、湿度等の環境変動やベルト張架テンションによるベルトクリープ特性の影響によりベルトに副走査方向の伸縮が発生した場合、上記一定間隔で形成したベルト検出マークの間隔が変動してしまい、検出されるベルト副走査方向搬送速度に誤差が生じる問題がある。これに対し、図８に示すように、ベルトに伸縮が発生した場合、２箇所のベルト搬送方向検出位置における無端ベルト上の情報検出周期の位相差が変化することから、この位相差の変動を検出することにより無端ベルト部材の副走査方向伸縮を検出することが可能であり、検知した副走査方向伸縮に応じて、検出されるベルト副走査方向搬送速度を補正することにより、ベルト副走査方向伸縮の影響を受けないより正確なベルト副走査方向搬送速度の検出が可能となる。

図９は本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の他の構成を示す平面図である。同図において、中間転写ベルト２００上には搬送方向全周にわたって矩形の検出マーク２０１が複数形成されている。検出マーク２０１に対向する位置には、検出マーク２０１の画像情報を検出可能な、エリアＣＣＤ等の２次元エリアセンサ２１１が配設されている。２次元エリアセンサ２１１は、１つの検出マーク２０１が主走査方向に変位することなく搬送された場合に、センサ検出エリア内における検出マーク２０１の主走査方向変位検出出力がゼロとなるよう設定されている。ここで、ベルト搬送開始に伴い、各検出マーク２０１が２次元エリアセンサ２１１に対向したときのセンサ画像と、ベルト１回転搬送毎に再度２次元エリアセンサ２１１に対向したときのセンサ画像を画像処理により比較することにより、各検出マーク２０１がベルト搬送開始後ベルト１回転ごとに移動した主走査方向変位を検出可能となる。

また、中間転写ベルト２００の搬送に伴い、複数の検出マーク２０１の中の１つが２次元エリアセンサ２１１の検出エリア内に進入したときから検出エリア外に退出するまでの間で、センサ画像を画像処理により比較することにより、１つの検出マーク２０１がセンサ検出エリア内を搬送された時間に発生したベルト主走査方向変位を検出可能となる。この一つ一つの検出マーク２０１の画像のベルト主走査方向変位を順次検出することにより、各検出マーク２０１のセンサ検出エリア搬送時間におけるベルト主走査方向変位情報を検出でき、この情報を順次累積することにより、ベルト主走査方向相対変位検出情報が得られる。

このように、図９に示すように、各検出マーク２０１のベルト搬送方向における形成間隔Ｄ１とベルト搬送方向形成幅Ｄ３の合計をセンサのベルト搬送方向における検出エリア範囲Ｄｗ未満とし、ベルト搬送に伴い、センサ検出エリア内に２つの検出マークが位置する一定タイミングでセンサ画像を順次取得し、連続する２枚のセンサ画像間における前画像における上流側の検出マーク位置と後画像における下流側の検出マーク位置を画像処理により順次比較することにより、ベルト１周期全域におけるベルト主走査方向相対変位の検出が可能となる。

更に、センサ検出エリア内における特定画像位置を検出する画像処理技術の一つに、２値画像に対する粒子解析技術がある。これは、画像を粒子領域と背景領域に分割し、粒子領域の数量、粒子の大きさや位置等を検出するものである。

図１０の（ａ）に示すように、２次元エリアセンサ２１１のエリアセンサ検出領域内に２つの検出マーク２０１が位置した状態の検出２値画像に粒子解析を行うことにより、エリアセンサ検出領域における２つの検出マークの主走査方向および副走査方向の重心位置を導出することができる。ここで、各検出マーク２０１の主走査方向重心位置をベルト１回転ごとに導出して比較することで、各検出マークがベルト搬送開始後ベルト１回転ごとに移動した主走査方向位置を検出可能となる。また、１つの検出マーク２０１がエリアセンサ検出領域内を移動する間のエリアセンサ検出画像である図１０の（ａ）、（ｂ）で、主走査方向及び副走査方向の重心位置を導出して比較することで、１つの検出マーク２０１のセンサ検出タイミング間の主走査方向及び副走査方向変位を検出可能となる。この一つ一つの検出マーク画像の主走査方向変位を順次検出することにより、センサ検出エリア検出タイミング間のベルト主走査方向変位情報を検出でき、この情報を順次累積することにより、ベルトの相対的な主走査方向変位情報が得られる。２次元エリアセンサ２１１により検出マーク２０１のエッジ位置を検出する場合、外光の影響による露光条件変化や環境条件変動、経時変化等によるセンサ感度変化により画像の２値化条件が変化すると検出エッジ位置が変動する問題があるが、画像重心位置から検出マーク位置を検出する場合、図１１の（ａ）、（ｂ）に示すように、２次元エリアセンサ２１１の２値化条件変化による影響を受けにくいため、検出精度向上が可能となる。

また、２次元エリアセンサ２１１のセンサ検出エリア内における特定画像位置を検出する画像処理技術の一つに、パターンマッチング技術がある。これは、予め登録したパターン画像と検出画像を比較し、検出画像内に含まれるパターン画像の数量、位置等を検出するものである。図１２の（ａ）に示すように、２次元エリアセンサ２１１のエリアセンサ検出領域内に２つの検出マーク２０１が位置した状態の検出画像に対し、予めパターン画像として登録した検出マーク画像（図１２の(ｂ)）とのパターンマッチング解析を行うことにより、エリアセンサ検出領域における２つの検出マークの主走査方向及び副走査方向の位置を導出することができる。ここで、各検出マークの主走査方向位置をベルト１回転ごとに導出、比較することで、各検出マークがベルト搬送開始後ベルト１回転ごとに移動した主走査方向位置を検出可能となる。また、１つの検出マーク２０１がエリアセンサ検出領域内を移動する間のエリアセンサ検出画像を示す図１２の(ａ)、図１２の（ｃ）で、主走査方向及び副走査方向の位置を導出、比較することで、１つの検出マーク２０１のセンサ検出タイミング間の主走査方向及び副走査方向変位を検出可能となる。この一つ一つの検出マーク画像の主走査方向変位を順次検出することにより、センサ検出エリア検出タイミング間のベルト主走査方向変位情報を検出でき、この情報を順次累積することにより、ベルトの相対的な主走査方向変位情報が得られる。

更には、２次元エリアセンサ２１１により検出マーク２０１の重心位置を検出する場合、粉塵、ダストやノイズ等による画像形状が変化すると検出重心位置が変動する問題があるが、パターンマッチングにより検出マーク位置を検出する場合、図１３の（ａ）、（ｂ）に示すように、画像形状変化の影響を受けにくいため、さらに検出精度向上が可能となる。

また、パターンマッチング技術の他の方法として登録パターン画像を随時更新する手法がある。これは、取得した画像の一部を随時パターン画像として登録し、登録したパターン画像と次に取得した検出画像を比較し、検出画像内に含まれるパターン画像の位置変化を検出するものである。図１４の（ａ）に示すように、２次元エリアセンサ検出領域内に２つの検出マーク２０１が位置した状態の検出画像に対し、検出マーク画像（図１４の（ｂ））の抽出、パターン画像登録を行い、次に取得した画像と、パターン画像として登録した検出マーク画像（図１４の（ｂ））とのパターンマッチング解析を行うことにより、２次元エリアセンサ検出領域において移動した検出マークの主走査方向及び副走査方向の位置変化を導出することができる。ここで、２次元エリアセンサ検出画像の各検出マーク画像をベルト１回転ごとに抽出、登録、比較し、主走査方向位置をベルト１回転ごとに導出することで、各検出マークがベルト搬送開始後ベルト１回転ごとに移動した主走査方向位置を検出可能となる。また、１つの検出マーク２０１が２次元エリアセンサ検出領域内を移動する間のエリアセンサ検出画像の図１４の（ａ）、（ｃ）で、図１４の（ａ）上流側の検出マーク画像（図１４の（ｂ））の抽出、パターン画像登録を行い、次に取得した画像図１４の（ｃ）の下流側の検出マークと、パターン画像として登録した検出マーク画像（図１４の（ｂ））とのパターンマッチング解析を行うことにより、２次元エリアセンサ検出領域において移動した検出マークの主走査方向及び副走査方向の位置変化を導出することができる。この一つ一つの検出マーク画像の主走査方向変位を順次検出することにより、センサ検出エリア検出タイミング間のベルト主走査方向変位情報を検出でき、この情報を順次累積することにより、ベルトの相対的な主走査方向変位情報が得られる。

ここで、随時更新した登録パターン画像とのパターンマッチングにより検出マーク位置を検出することにより、画像形状変化の影響をさらに受けにくいため、大幅な検出精度向上が可能となる。

なお、本実施の形態では、転写媒体を中間転写体として図示、説明したが、転写媒体は用紙搬送ベルトに付着された記録用紙でもよい。この場合、ベルト変位検出手段、ベルト位置調整手段は用紙搬送ベルトに備わる。

また、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内の記載であれば多種の変形や置換可能であることは言うまでもない。

本発明を適用する画像形成装置の構成を示す概略図である。本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の構成を示す斜視図である。本発明の画像形成装置におけるベルト位置調整手段の構成を示す斜視図である。本発明の画像形成装置における潜像形成位置補正手段の構成を示すブロック図である。本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段によるベルト主走査方向変位検出の概略を示す図である。本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の他の構成を示す平面図である。本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の他の構成を示す平面図である。ベルト変位検出手段の各１次元センサの信号出力を示すタイムチャートである。本発明の画像形成装置におけるベルト変位検出手段の他の構成を示す平面図である。検出マークの検出画像を示す図である。正常検出条件の検出マークの検出画像と条件変動時検出マーク画像のマッチングの様子を示す図である。検出マークの検出画像を示す図である。検出マークの検出画像と登録検出マーク画像のマッチングの様子を示す図である。検出マークの検出画像を示す図である。３本のローラに張架されたベルトの解析対象モデルを示す図である。図１５の計測点Ａの近傍を搬送されるベルト中心線の主走査方向位置変化を示す図である。図１５の計測点Ｂのベルト搬送に伴う主走査方向位置変化を示す図である。

符号の説明

２００；中間転写ベルト、２０１；検出マーク、
２０２；ベルト変位検出手段、２０９，２１０；１次元センサ、
２１１；２次元エリアセンサ。

Claims

画像担持体上に潜像を形成する潜像形成部と、該潜像形成部に形成された潜像を可視像化する現像部と、前記画像担持体上に形成した可視像を一次転写する中間転写体と、該中間転写体上の転写像を２次転写する記録材を搬送する記録材搬送手段とを備え、前記中間転写体は、所定の距離を隔てて相互にほぼ平行に配設された複数の搬送ローラと、該各搬送ローラに掛け渡されて前記転写像を担持搬送する無端ベルト部材とを有し、前記画像担持体上に形成した可視像を前記中間転写体上に順次重ね、複数色画像を形成する画像形成装置において、
前記無端ベルト部材上に形成された複数の検出マークの主走査方向位置を順次検出し、前記無端ベルト部材の主走査方向位置を検出するベルト位置検出手段と、
前記無端ベルト部材上の検出マークの所定の間隔のベルト搬送に伴う主走査方向変位を順次検出するベルト主走査方向変位検出手段と、
前記無端ベルト部材の主走査方向位置を調整するベルト位置調整手段と、
前記画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正する潜像形成位置補正手段とを有し、
前記ベルト位置検出手段及び前記ベルト主走査方向変位検出手段は、複数の搬送ローラ間におけるベルト平面部のうち、前記画像担持体上の可視像を転写する平面内に、それぞれ複数配置され、前記各ベルト位置検出手段によって検出された主走査方向位置の各情報及び前記各ベルト主走査方向変位検出手段によって検出された主走査方向変位の各情報に基づき、前記潜像形成位置補正手段によって前記画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正することを特徴とする画像形成装置。
画像担持体上に潜像を形成する潜像形成部と、該潜像形成部に形成された潜像を可視像化する現像部と、前記画像担持体上に形成した可視像を転写する記録材を搬送する記録材搬送手段とを備え、該記録材搬送手段は、所定の距離を隔てて相互にほぼ平行に配設された複数の搬送ローラと、該各搬送ローラに掛け渡されて前記転写像を担持搬送する無端ベルト部材とを有し、前記画像担持体上に形成した可視像を前記記録材搬送手段上の前記記録材に順次重ね、複数色画像を形成する画像形成装置において、
前記無端ベルト部材上に形成された複数の検出マークの主走査方向位置を順次検出し、前記無端ベルト部材の主走査方向位置を検出するベルト位置検出手段と、
前記無端ベルト部材上の検出マークの所定の間隔のベルト搬送に伴う主走査方向変位を順次検出するベルト主走査方向変位検出手段と、
前記無端ベルト部材の主走査方向位置を調整するベルト位置調整手段と、
前記画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正する潜像形成位置補正手段とを有し、
前記ベルト位置検出手段及び前記ベルト主走査方向変位検出手段は、複数の搬送ローラ間におけるベルト平面部のうち、前記画像担持体上の可視像を転写する平面内に、それぞれ複数配置され、前記各ベルト位置検出手段によって検出された主走査方向位置の各情報及び前記各ベルト主走査方向変位検出手段によって検出された主走査方向変位の各情報に基づき、前記潜像形成位置補正手段によって前記画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正することを特徴とする画像形成装置。
前記各ベルト位置検出手段によって検出された主走査方向位置の各情報及び前記各ベルト主走査方向変位検出手段によって検出された主走査方向変位の各情報から、前記画像担持体上の可視像を転写する平面内における前記無端ベルト部材の移動軌跡を推定する移動軌跡推定手段を有し、該移動軌跡推定手段によって推定された移動軌跡の情報に基づき、前記潜像形成位置補正手段によって前記画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記ベルト位置調整手段により前記無端ベルト部材の主走査方向位置を調整されたときであって、前記移動軌跡推定手段によって前記画像担持体上の可視像を転写する平面内における前記無端ベルト部材の移動軌跡の推定を複数回行い、複数回推定された移動軌跡の情報の平均値に基づき、前記潜像形成位置補正手段によって前記画像担持体上の主走査方向潜像形成位置を補正することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
前記ベルト位置検出手段及び前記ベルト主走査方向変位検出手段は、前記無端ベルト部材上に形成された複数の検出マークの主走査方向位置を検出可能な、ベルト搬送方向の少なくとも２箇所に設けられたセンサで構成され、前記無端ベルト部材上の複数の検出マークにおける各検出マークを前記センサにより検出する、２箇所のベルト搬送方向検出位置間の搬送による主走査方向移動量を順次検出することによりベルト変位情報を検出すると共に、前記無端ベルト部材上の各検出マークのベルト１回転の搬送毎の主走査方向位置を順次検出することによりベルト主走査方向位置情報を検出することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
前記センサは１次元センサであり、前記検出マークの主走査方向の形成間隔は、隣接する２つの前記１次元センサのベルト搬送方向のおける検出位置間隔より小さいことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記センサは２次元エリアセンサであり、前記検出マークの主走査方向の形成間隔は、前記２次元エリアセンサの主走査方向検出範囲より小さいことを特徴とする請求項５記載の画像形成装置。
前記検出マークは少なくとも２本の交差する辺を有することを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記センサが前記検出マークを検出する２箇所のベルト主走査方向検出位置間を搬送される時間を順次計時し、前記無端ベルト部材の副走査方向の搬送速度を算出する副走査方向搬送速度算出手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記検出マークは前記無端ベルト部材上に一定間隔で形成され、一定時間に前記センサに検出される前記検出マークを計数して前記無端ベルト部材の副走査方向の搬送速度を算出する副走査方向搬送速度算出手段を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記検出マークは前記無端ベルト部材上に一定間隔で形成され、２つの前記センサが同一の前記検出マークを検出して得られた主走査検出位置における検出周期の位相差を検出して前記無端ベルト部材の副走査方向の伸縮値を検出する伸縮検出手段を有することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記伸縮検出手段によって検出された前記無端ベルト部材の副走査方向の伸縮値に基づいて前記副走査方向搬送速度算出手段によって算出された副走査方向の搬送速度を補正する副走査方向搬送速度補正手段を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記載の画像形成装置。
前記ベルト位置検出手段及び前記ベルト主走査方向変位検出手段は、前記無端ベルト部材上の前記検出マークを画像として検出可能なエリアセンサで構成され、該エリアセンサが検出した前記検出マークの画像に画像処理を施してベルト位置情報及びベルト主走査方向変位情報を検出することを特徴とする請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像形成装置。
前記検出マークのベルト搬送方向形成間隔とベルト搬送方向形成幅の合計が前記エリアセンサの検出範囲より小さく、前記エリアセンサは前記エリアセンサの検出範囲内に２つの前記検出マークが位置する一定タイミングで画像を順次取得し、連続する２つの画像に画像処理を施して互いに順次比較して前記ベルト主走査方向変位を検出することを特徴とする請求項１３記載の画像形成装置。
前記エリアセンサにより取得した２つの前記検出マークの画像を基に前記エリアセンサの検出範囲内の前記検出マークの重心位置を導出して前記無端ベルト部材の主走査方向位置を検出し、前記エリアセンサの検出範囲内の前記検出マークの重心位置の変化を導出して前記ベルト主走査方向変位を検出することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
前記エリアセンサにより取得した前記検出マークの画像と予め登録する前記検出マークの画像を比較し、前記エリアセンサの検出範囲における前記検出マークの位置を導出して前記無端ベルト部材の主走査方向位置を検出し、前記エリアセンサの検出範囲内の前記検出マークの位置の変化を導出して前記ベルト主走査方向変位を検出することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。
前記エリアセンサにより取得した前記検出マークの画像を抽出して前記無端ベルト部材の主走査方向位置を検出し、抽出した前記検出マークの画像を登録し、順次取得する前記検出マークの画像において先に抽出され登録された前記検出マークの画像と、後に取得して抽出した前記検出マークの画像とを比較して前記エリアセンサの検出範囲内の前記検出マークの位置の変化を順次導出して前記ベルト主走査方向変位を検出することを特徴とする請求項１３又は１４に記載の画像形成装置。