JP2004271912A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】色ずれ補正や画像濃度補正後も特別なトナーの入れ替え動作時間なしで良好な画像が出力可能な画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】像担持体１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに作像し、転写搬送ベルト６０もしくは転写搬送ベルト６０によって搬送される転写材１００に転写することにより画像を形成し、各作像手段１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋを制御して、非画像形成時に任意のトナー像１０２を転写搬送ベルト６０上に形成させる制御手段と、前記トナー像１０２を検出して情報を取得する情報取得手段１０１を有する画像形成装置において、前記検出トナー像１０２以外にも前記転写搬送ベルト６０上に非検出トナー像１０３を形成する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真プロセスを用いて画像を形成する画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
カラー画像形成装置において、主走査方向の色ずれを補正すること（例えば、特許文献１参照）、主走査方向と副走査方向の色ずれを補正すること（例えば、特許文献２参照）、およびトナーが劣化したかどうかを検出し、劣化していた場合はトナーの消費を行い新しいトナーを補給すること（例えば、特許文献３参照）は知られている。
特許文献１および特許文献２はタンデム型カラー画像形成装置における色ずれを補正することを目的としたものであり、これに記載されていることを実行すると過剰撹拌による現像剤の劣化が起こり、濃度ムラや中抜けなどの異常画像が発生しやすくなる。
特許文献３では画像濃度が薄いものを連続した場合には現像剤の劣化状態を検知したうえで現像ユニット内のトナーを排出し、排出したトナー量と同量のトナーを補給することを述べている。
しかし、この方法で色ずれ補正後や画像濃度補正後にトナーの入れ替えをすると、色ずれ補正や画像濃度補正→トナー入れ替えといった２つの動作が入ってしまい時間が掛かる。
【０００３】
カラー画像形成の代表的な方法には、複数の感光体上に形成される色の異なるトナー画像を直接転写紙に重ねながら転写させる直接転写方式と、複数の感光体上に形成される色の異なるトナー画像を中間転写体に重ねながら転写させ、しかる後に転写紙に一括して転写させる中間転写方式がある。
複数の感光体を転写紙または中間転写体に対向させ並べて配置することから、タンデム方式と呼ばれ、感光体毎にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対して静電潜像の形成、現像などの電子写真プロセスを実行させ、直接転写方式では走行中の転写紙上に、中間転写方式においては走行中の中間転写体上に転写する。
これらの各方式を用いたタンデム方式のカラー画像形成装置では、直接転写方式にあっては、転写紙を支持しながら走行する無端ベルトを、中間転写方式にあっては、感光体から画像を受け取り担持する無端ベルトを採用するのが一般的である。そして４個の感光体を含む作像ユニットをベルトの一走行辺に並べて設置する。
カラー画像形成においては転写搬送ベルト上および転写材上へのトナーの付着量を制御することが重要であり、非画像形成時に転写搬送ベルト上に検出トナー像を形成し、光学センサを用いて付着量を検知しながら転写搬送ベルト上のトナー付着量を制御している（画像濃度補正）。
また上記タンデム方式のカラー画像形成装置では、各色のトナー画像を精度よく重ねることが色ずれの発生を防止するうえで重要である。この色ずれを防止するため、従来からタンデム型の画像形成装置においては、各作像ユニットにより、所定形状の検出トナー像を転写搬送ベルト上に形成し、これらを光学センサで検知して色ずれ量を算出し、各色の画像書き込み位置の補正を行ってきた。
【特許文献１】特開２０００−２８４５６１公報
【特許文献２】特開２００１−２６５０８４公報
【特許文献３】特開平１１−２９５９７６号公報
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
検出トナー像は一般的に画像面積が小さいものが多く、現像ユニット内のトナー（現像剤）が過剰に撹拌されて流動性が悪くなってしまう。また、カラー画像の場合、２色目に転写する色は転写不良を起こし易く、タンデム型の場合は色ずれ補正が必要な場合が多くこのさいに現像剤の過剰撹拌が起きやすい。さらに、画像濃度補正の場合にも画像面積が小さい場合、現像剤が劣化してしまう。
そこで本発明の目的は、上記のような不具合を解消し、色ずれ補正や画像濃度補正後も特別なトナーの入れ替え動作時間なしで良好な画像が出力可能な画像形成装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、像担持体に作像し、転写搬送ベルトもしくは転写搬送ベルトによって搬送される転写材に転写することにより画像を形成し、各作像手段を制御して、非画像形成時に任意のトナー像を転写搬送ベルト上に形成させる制御手段と、前記トナー像を検出して情報を取得する情報取得手段を有する画像形成装置において、検出トナー像以外にも前記転写搬送ベルト上に非検出トナー像を形成する画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、非画像形成時にトナーを補給する請求項１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、複数の色信号に応じて各色画像を前記像担持体に順次形成し、これらの色画像を転写搬送ベルト、または転写材に転写してカラー画像を形成する請求項１または２記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記像担持体がタンデム型に配置される請求項１ないし３記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記検出トナー像が色ずれの補正に用いられる請求項１ないし４記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項６記載の発明では、前記検出トナー像が画像濃度の補正に用いられる請求項１ないし４記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項７記載の発明では、非画像形成時で一連の動作中に前記検出トナー像と前記非検出トナー像を形成する請求項１ないし６記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項８記載の発明では、前記転写搬送ベルト上で前記検出トナー像を検出できない部分に前記検出トナー像と同時に前記非検出トナー像を形成する請求項１ないし７記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項９記載の発明では、前記非検出トナー像が前記検出トナー像よりも多い画像面積を有する請求項１ないし８記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明による画像形成装置の実施の形態としてレーザプリンタを示す概略構成図である。図２は図１に示した画像形成装置の転写ユニットの概略構成を示す拡大図である。
本発明を、画像形成装置である電子写真方式の直接転写方式によるカラーレーザプリンタＬＰ（以下「レーザプリンタ」という）に適用した１つの実施の形態について図１および図２に関連して説明する。
画像形成装置、すなわちレーザプリンタＬＰは像担持体（感光体）に作像し、転写搬送ベルトもしくは転写搬送ベルトにより搬送される転写材に転写することにより画像を形成する。画像形成装置は、詳述はしてないが、各作像手段（トナー像形成部）を制御して、非画像形成時に任意のトナー像（光センサで検出するトナー像の意味。以降検出トナー像と記す）を転写搬送ベルト上に形成させる制御手段を有している。
また、画像形成装置は前記トナー像を検出して情報を取得する情報取得手段を有しており、検出トナー像以外にも転写搬送ベルト上にトナー像（非検出トナー像）を形成するように構成される。
【０００７】
カラー画像形成においては転写搬送ベルト上および転写材上へのトナーの付着量を制御することが重要であり、本発明による画像形成装置においてももちろん非画像形成時に転写搬送ベルト上に検出トナー像を形成し、光センサを用いて付着量を検知しながら転写搬送ベルト上のトナー付着量を制御する（画像濃度補正）機能を備えている。
この画像形成装置（レーザプリンタ）ＬＰは、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像を形成するための４組のトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ（以下、各符号の添字Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、それぞれイエロー、マゼンダ、シアン、黒用の部材であることを示す）が、転写紙１００の移動方向（図中の矢印Ａに沿ってベルト６０が走行する方向）における上流側から順に配置されている。
このトナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋはそれぞれ、像担持体としての感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋと、現像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋとを備えている。また、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの配置は、各感光体ドラムの回転軸が平行になるようにかつ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように、設定されている。
【０００８】
本レーザプリンタＬＰは、上記トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋのほか、光書き込みユニット２、給紙カセット３、４、レジストローラ対５、転写紙１００を担持して各トナー像形成部の転写位置を通過するように搬送する転写搬送部材としての転写搬送ベルト６０を有するベルト駆動装置としての転写ユニット６、ベルト定着方式の定着ユニット７、排紙トレイ８等を備えている。
また、手差しトレイＭＦ、トナー補給容器ＴＣを備え、図示していない廃トナーボトル、両面・反転ユニット、電源ユニットなども二点鎖線で示したスペースＳの中に備えている。又、定着ユニットの手前には内部に光センサを配置した光センサ部１０１が備えられており、画像濃度補正や色ずれ補正のトナー検知を行っている。
上記光書き込みユニット２は、光源、ポリゴンミラー、ｆ−θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて各感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面にレーザ光を走査しながら照射する。
上記転写ユニット６の概略構成を拡大図で示している図２において、この転写ユニット６で使用した転写搬送ベルト６０は、体積抵抗率が１０１０〜１０１２Ωｃｍである高抵抗の無端状単層ベルトであり、その材質はＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）である。
【０００９】
この転写搬送ベルト６０は、各トナー像形成部の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋに接触対向する各転写位置を通過するように、支持ローラ６１〜６８に掛け回されている。
これらの支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ６１には、電源８０ａから所定電圧が印加された静電吸着ローラ８０が対向するように転写搬送ベルト６０の外周面に配置されている。この２つのローラ６１、６５の間を通過した転写紙１００は転写搬送ベルト６０上に静電吸着される。ローラ６３は転写搬送ベルト６０を摩擦駆動する駆動ローラであり、図示しない駆動源に接続されていて矢印方向に回転する。
各転写位置において転写電界を形成する転写電界形成手段として、感光体ドラムに対向する位置には、転写搬送ベルト６０の裏面に接触するように、転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃ、６７Ｋを設けている。これらはスポンジ等を外周に設けたバイアスローラであり、各転写バイアス電源９Ｙ、９Ｍ、９Ｃ、９Ｋからローラ芯金に転写バイアスが印加される。
この印加された転写バイアスの作用により、転写搬送ベルト６０に転写電荷が付与され、各転写位置において前記転写搬送ベルト６０と感光体ドラム表面との間に所定強度の転写電界が形成される。また上記転写が行なわれる領域での転写紙と感光体ドラムの接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、バックアップローラ６８を備えている。
【００１０】
上記転写バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は回転可能に揺動ブラケット９３に一体的に保持され、回動軸９４を中心として回動が可能である。この回動は、カム軸９７に固定されたカム９６が矢印の方向に回動することで時計方向に回動する。
上記入り口ローラ６１と吸着ローラ８０は入り口ローラブラケット９０に回転自在に支持され、軸９１を回動中心として、図２の状態から時計方向に回動可能である。揺動ブラケット９３に設けた穴９５と、入り口ローラブラケット９０に固植されたピン９２が係合しており、前記揺動ブラケット９３の回動と連動して回動する。
これらのブラケット９０、９３の時計方向の回動により、バイアス印加部材６７Ｙ、６７Ｍ、６７Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ６８は感光体（像担持体）１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃから離され、入り口ローラ６１と吸着ローラ８０も下方に移動する。ブラックのみの画像の形成時に、感光体１１Ｙ、１１
Ｍ、１１Ｃと転写搬送ベルト６０の接触を避けることが可能となっている。
一方、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８は出口ブラケット９８に回転可能に支持され、出口ローラ６２と同軸の軸９９を中心として回動可能にしてある。
転写ユニット６を画像形成装置本体に対し着脱するさいに、図示していないハンドルの操作により時計方向に回転させ、ブラック画像形成用の感光体１１Ｋから、転写バイアス印加部材６７Ｋとその隣のバックアップローラ６８を離間させるようにしてある。
駆動ローラ６３に巻き付けられた転写搬送ベルト６０の外周面には、ブラシローラとクリーニングブレードから構成されたクリーニング装置８５が接触するように配置されている。このクリーニング装置８５により転写搬送ベルト６０上に付着したトナー等の異物が除去される。
転写搬送ベルト６０の走行方向で駆動ローラ６３より下流に、転写搬送ベルトの外周面を押し込む方向にローラ６４を設け、駆動ローラ６３への巻き付け角を確保している。ローラ６４よりさらに下流の転写搬送ベルト６０のループ内に、押圧部材（ばね）６９でベルトにテンションを与えるテンションローラ６５を備えている。
【００１１】
先に示した図１中の一点鎖線は、転写紙１００の搬送経路を示している。給紙カセット３、４あるいは手差しトレイＭＦから給送された転写紙１００は、図示しない搬送ガイドに案内されながら搬送ローラで搬送され、レジストローラ対５が設けられている一時停止位置に送られる。
このレジストローラ対５によって所定のタイミングで送出された転写紙１００は転写搬送ベルト６０に担持され、各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに向けて搬送され、各転写ニップを通過する。
各トナー像形成部１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋ上で現像された各トナー像は、それぞれ各転写ニップで転写紙１００に重ね合わされ、上記転写電界やニップ圧の作用を受けて転写紙１００上に転写される。この重ね合わせの転写により、転写紙１００上にはフルカラートナー像が形成される。
トナー像転写後の感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの表面がクリーニング装置によりクリーニングされ、さらに除電されて次の静電潜像の形成に備えられる。
一方、フルカラートナー像が形成された転写紙１００は、定着ユニット７でこのフルカラートナー像が定着された後、切り換えガイドＧの回動姿勢に対応して、第１の排紙方向Ｂまたは第２の排紙方向Ｃに向かう。第１の排紙方向Ｂから排紙トレイ８上に排出される場合、画像面が下となった、いわゆるフェースダウンの状態でスタックされる。
一方、第２の排紙方向Ｃに排出される場合には、図示していない別の後処理装置（ソータ、綴じ装置など）に向け搬送させるとか、スイッチバック部を経て両面プリントのために再度レジストローラ対５に搬送される。
【００１２】
図３は非画像形成時で一連の動作中に転写搬送ベルト上に書き込む検出トナー像と非検出トナー像を示す図である。図４は転写搬送ベルト上で検出トナー像を検出できない部分に検出トナー像と同時に非検出トナー像を形成する転写搬送ベルト上に書き込む検出トナー像と非検出トナー像を示す図である。
図３は非画像形成時で一連の動作中に検出トナー像と非検出トナー像を形成することを示す図である。検出トナー像としては色ずれ補正を例に説明する。色ずれ補正の場合、光センサ１０１で検知できる３カ所に検出トナー像１０２を作成し、補正を実行している。
この検出トナー像１０２は画像面積が小さく、単色の長方形一つの面積が１６ｍｍ^２である。このようなトナー像を連続して出力すると現像剤が過剰に撹拌されてしまい、現像剤が劣化してしまう。
このような現像剤の劣化を防ぐために画像面積の大きい非検出トナー像１０３を作像することでトナーの入れ替えを行い、現像ユニット２１Ｙ、２１Ｍ、２１Ｃ、２１Ｋ内のトナーを劣化していない状態に保っている。
図３の方式では色ずれ補正の実行中でなおかつ検出パターンを作像していないタイミングに非検出トナー像１０３を作像するので、色ずれ補正とトナー入れ替えを別々に行うよりも時間を短縮することができる。
図４は転写搬送ベルト上で検出トナー像を検出できない部分に検出トナー像と同時に非検出トナー像を形成する転写搬送ベルト上に書き込む検出トナー像と非検出トナー像を示す図である。この方式では色ずれ補正を実行している最中にトナーの入れ替えを行えるので、色ずれ補正とトナーの入れ替えを別々に行うよりも時間が短縮できる。
以上の実施の形態においては、転写搬送ベルト６０上に感光体ドラム１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋが複数並べて配設されるタンデム式のプリンタにおける転写ユニット６に本発明を適用したが、本発明が適用可能なプリンタおよびベルト駆動装置はこの構成に限るものではない。
複数のローラに張架された無端状ベルトをそのローラのうちの少なくとも１以上のローラで回転駆動するベルト駆動装置を有するプリンタにおいて、そのベルト駆動装置であればいずれにも適用可能である。
【００１３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１によれば、上記課題を解決する手段として各種補正用の検出トナー像を作像している最中、もしくは検出トナー像の前後に検出トナー像とは別の非検出トナー像を転写搬送ベルト上に作像して流動性の悪いトナーを排出し、流動性の良い新トナーを補給することで現像ユニット内に劣化したトナーがないようにすることができる。
請求項２によれば、非検出トナー像を作像することによって流動性の悪いトナーの排出ができ、また、非検出トナー像によるトナーの消費とともに新トナーの補給を行うことで現像ユニット内のトナーを入れ替えることが可能になり、現像ユニット内のトナーを劣化していない状態に保つことができる。
請求項３によれば、現像ユニット内のトナーを劣化していない状態に保つことができることに加えて２色目の中抜けなども防止することができる。
請求項４によれば、非検出トナー像によるトナーの消費とともに新トナーの補給を行うことで現像ユニット内のトナーを入れ替えることが可能になり、現像ユニット内のトナーを劣化していない状態に保つことができることに加えて２色目の中抜けなども防止することができる。
請求項５によれば、色ずれ補正用の検出トナー像と一緒に非検出トナー像を作像することでトナーの入れ替えができ、異常画像の発生を防ぐことができる。
請求項６によれば、非検出トナー像によるトナーの消費とともに新トナーの補給を行うことで現像ユニット内のトナーを入れ替えることが可能になり、それによって異常画像の発生を押さえることができる。
請求項７によれば、色ずれ補正や画像濃度補正を想定した場合、検出トナー像とトナー入れ替え目的の非検出トナー像を一連の動作中で作像することによって異常画像の発生を抑えるとともに、色ずれ補正や濃度補正とほぼ同じ時間内にトナーの入れ替えも一緒にできるようになる。
請求項８によれば、補正の中で検出トナー像と非検出トナー像を同時に形成することで補正時間と同じ時間内でトナーの入れ替えもできるようになる。
請求項９によれば、非検出トナー像の画像面積が大きいことによりトナーの入れ替えをよりスムーズに行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による画像形成装置の実施の形態としてレーザプリンタを示す概略構成図である。
【図２】図１に示した画像形成装置の転写ユニットの概略構成を示す拡大図である。
【図３】非画像形成時で一連の動作中に転写搬送ベルト上に書き込む検出トナー像と非検出トナー像を示す図である。
【図４】転写搬送ベルト上で検出トナー像を検出できない部分に検出トナー像と同時に非検出トナー像を形成する転写搬送ベルト上に書き込む検出トナー像と非検出トナー像を示す図である。
【符号の説明】
ＬＰ カラーレーザプリンタ（画像形成装置）、１Ｙ トナー像形成部（作像手段）、１Ｍ トナー像形成部（作像手段）、１Ｃ トナー像形成部（作像手段）１Ｋ トナー像形成部（作像手段）、１１Ｙ 感光体ドラム（像担持体）、１１Ｍ 感光体ドラム（像担持体）、１１Ｃ 感光体ドラム（像担持体）、１１Ｋ感光体ドラム（像担持体）、２１Ｙ 現像ユニット、２１Ｍ 現像ユニット、２１Ｃ 現像ユニット、２１Ｋ 現像ユニット、６０ 転写搬送ベルト、１００転写材、１０１ 光センサ、１０２ 検出トナー像、１０３ 非検出トナー像。

Claims (9)

1. 像担持体に作像し、転写搬送ベルトもしくは転写搬送ベルトによって搬送される転写材に転写することにより画像を形成し、各作像手段を制御して、非画像形成時に任意のトナー像を転写搬送ベルト上に形成させる制御手段と、前記トナー像を検出して情報を取得する情報取得手段を有する画像形成装置において、検出トナー像以外にも前記転写搬送ベルト上に非検出トナー像を形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 非画像形成時に各作像手段を構成する現像ユニットにトナーを補給することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 複数の色信号に応じて各色画像を前記像担持体に順次形成し、これらの色画像を転写搬送ベルト、または転写材に転写してカラー画像を形成することを特徴とする請求項１または２記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体がタンデム型に配置されることを特徴とする請求項１ないし３記載の画像形成装置。
5. 前記検出トナー像が色ずれの補正に用いられることを特徴とする請求項１ないし４記載の画像形成装置。
6. 前記検出トナー像が画像濃度の補正に用いられることを特徴とする請求項１ないし４記載の画像形成装置。
7. 非画像形成時で一連の動作中に前記検出トナー像と前記非検出トナー像を形成することを特徴とする請求項１ないし６記載の画像形成装置。
8. 前記転写搬送ベルト上で前記検出トナー像を検出できない部分に前記検出トナー像と同時に前記非検出トナー像を形成することを特徴とする請求項１ないし７記載の画像形成装置。
9. 前記非検出トナー像が前記検出トナー像よりも多い画像面積を有することを特徴とする請求項１ないし８記載の画像形成装置。

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