JP2005017481A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー画像のチリ具合を正確に測定することができる画像形成装置を提供することである。
【解決手段】検知用に形成したトナー画像の状態を検知するＣＣＤカメラ１００を有する画像形成装置において、ＣＣＤカメラ１００によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するとき、画像形成時よりも遅いプロセス条件、もしくはプロセス線速を零で行い、チリ検知時のプロセス線速を遅いのでトナー画像のチリの具合を正しく認識することができ、それによってトナー画像のチリを確実に低減する制御が得られる。
【選択図】 図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機、レーザービームプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、電子写真方式の画像形成装置はフルカラーの装置が主流になる傾向にあり、そのフルカラーの画像形成装置においても複数の像担持体である感光体にそれぞれ単色のトナー画像を形成するタンデム方式のものが注目されている。このタンデム型の画像形成装置において、各感光体上の画像を転写装置により、転写ベルトによって搬送される転写材である用紙に順次転写する直接転写方式のものと、各感光体上の画像を１次転写装置により一旦中間転写体である中間転写ベルトに順次転写して後、その中間転写ベルト上の画像を２次転写装置により用紙に一括転写する間接転写方式のものとがある。
【０００３】
上記フルカラー画像形成装置においては、色再現性を高め高画質を維持するために画像が散るという不具合を防止する必要がある。微小に画像が散った場合、狙いのドットの大きさが変動してしまい、ザラツキやボソツキ感といった画像劣化となる。また、画像のまわりに飛散したトナーが本来ドットのない部分の白地が色味として認識されるために、狙いの色再現性を実現できない。特に、２色以上のトナーを重ね合わせる場合に顕著となる現象として、トナーの付着量を大としたときにチリが激しくなる場合があり、この場合にはにじみ画像のように明らかな劣化画像として認識される。したがって、チリ（画像のまわりのトナー広がり状態）を低減した画像形成装置の開発が望まれている。
【０００４】
【特許文献１】特開平９−６８８７２号公報
【特許文献２】特許第２８７３７５７号公報
このような問題を解決するために、例えば特許文献１では、ライン幅を測定してライン幅が一定になるように転写条件や定着条件を制御することで、ラインの付着量を一定とし、チリの低減を行うように構成している。また、特許文献２では現像剤濃度と環境を検知して転写条件を制御することで、画像濃度を一定として画質を一定に保つように構成している。しかし、これら文献に記載されている発明は、いずれも付着量を安定にすることに主眼が置かれ、チリ量（画像周りに広がっているトナーの量）そのものを検知するものでなかった。このため、ライン付着量やベタ付着量は安定するが、ドットまたはラインの周りの微小なチリを最も低減した条件とはならなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとしている課題】
上記したチリを正確に把握するためには画像周りのトナー飛散量（チリの量）そのものを正確に測定することがもっとも望ましい。そして、正確なチリの測定結果に基づいて、現像条件、帯電条件、露光条件、転写条件にフィードバックすることによりチリを最も低減できる。 しかしながら、従来、トナー飛散量（チリの量）そのものを正確に測定することが困難であった。
【０００６】
本発明は、上記したチリを正確に測定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している。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するため、本発明は、検知用に形成したトナー画像の状態を検知する検知手段を有する画像形成装置において、前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するとき、画像形成時よりも遅いプロセス条件で行うことを特徴としている。
【０００８】
なお、本発明は、前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するときのプロセス線速が零であると、効果的である。
さらに、本発明は、前記トナー画像周囲の広がり状態を検知した結果に応じて画像形成のプロセス条件を制御すると、効果的である。
【０００９】
さらにまた、本発明は、複数の現像装置を備え、前記検知用に形成するトナー画像が２色以上のトナーを重ねた画像であると、効果的である。
さらにまた、本発明は、前記現像装置と、該現像装置によって現像されるトナー画像を担持する像担持体とを有する作像手段が複数並べられているタンデム方式であると、効果的である。
【００１０】
さらにまた、本発明は、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式であり、前記検知手段が該中間転写体上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知すると、効果的である。
【００１１】
さらにまた、本発明は、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式で、該中間転写体に重ね転写されたトナー画像が２次転写ローラによって転写材に転写される装置であり、前記検知手段が該２次転写ローラ上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知すると、効果的である。
【００１２】
さらにまた、本発明は、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が転写ベルトによって搬送される転写材に重ね転写される直接転写方式であり、前記検知手段が前記転写ベルト上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知すると、効果的である。
【００１３】
さらにまた、本発明は、前記中間転写体もしくは前記転写ベルトが透明、もしくは半透明であると、効果的である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面に従って詳細に説明する。
図１は、カラーレーザプリンタより成る画像形成装置の一例を示す概略垂直断面図であり、その画像形成装置本体１、すなわち画像形成装置の筐体内には、ドラム状の感光体として構成された４つの像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが、後述する転写材の搬送方向Ａに沿って所定ピッチで配列されている。各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋの周りには、帯電、現像、クリーニングを行う各手段が配置され、また画像露光、転写は後に述べる光書き込みユニット２０、転写ユニット３によってそれぞれ行われる。図示した例では転写材の搬送方向Ａの最上流側の像担持体２Ｙの表面にはイエロートナー画像が形成され、次の像担持体２Ｍの表面にはマゼンタトナー画像が、さらに次の像担持体２Ｃの表面にはシアントナー画像が、さらにその次の像担持体２Ｋの表面にはブラックトナー画像がそれぞれ形成されるように構成され、これらの像担持体はそれぞれ時計方向に回転駆動される。
【００１５】
上記像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに対向して転写ユニット３が配置され、本例の転写ユニット３は、図１及び図２に示すように、駆動ローラ３３を含む複数に支持ローラ３１，３２，３３，３４，３５，３６と、その支持ローラ３１〜３６に巻き掛けられた無端ベルトより成る転写ベルト４とを有しており、図示していない駆動装置により駆動ローラ３３が図１における反時計方向に回転駆動されることにより、転写ベルト４が転写材の搬送方向Ａに回転駆動される。かかる転写ベルト４は、体積抵抗率が１０^９〜１０^１１Ωｃｍ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。また、上記支持ローラのうち、転写紙移動方向上流側の入口ローラ３１には、電源５０ａから所定電圧が印加された静電吸着ローラ５０が対向するように転写ベルト４の外周面に配置されている。この２つのローラ３１，５０の間を通過した転写材Ｓは転写搬送ベルト４上に静電吸着される。
【００１６】
転写ベルト４の表面に各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋが当接し、しかも転写ベルト４を挟んで、各像担持体に対向した位置には、転写電界を形成する転写電界形成手段の一例としての転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋが転写ベルト４の裏面に接するようにそれぞれ配置されている。転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、スポンジ等を外周に設けたバイアスローラであって、図２に示すように、各転写バイアス電源６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋからローラの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、転写ベルト４に転写電荷が付与され、各転写位置において該転写ベルト４と像担持体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の接触を適切に保ち、最良の転写ニップを得るために、各転写位置の転写ベルト４裏面にはバックアップローラ３８を備えている。上記転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ３８は、回転可能に揺動ブラケット６３に一体的に保持され、回動軸６４を中心として回動が可能である。転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃは、カム軸６７に固定されたカム６６が矢印の方向に回動することで揺動ブラケット６３を介して時計方向に回動する。
【００１７】
上記入口ローラ３１と吸着ローラ５０は一体的に、入口ローラブラケット６０に支持され、軸６１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６３に設けた穴６５と、入口ローラブラケット６０に固植されたピン６２が係合しており、揺動ブラケット６３の回動と連動して回動する。
これらのブラケット６０、６３の時計方向の回動により、転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃとその近傍に配置されるバックアップローラ３８は像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃから離され、入口ローラ３１と吸着ローラ５０も下方に移動する。
【００１８】
このように、図１に示した画像形成装置は、全ての像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋからそれぞれ異なった色のトナー画像を１枚の転写材Ｓ上に重ね合せて転写するフルカラーモードと、ブラック用の像担持体２Ｋから黒色のブラックトナー画像だけを転写材Ｓに転写するブラックモードの２つのモードを選択できるように構成されている。そして、ブラックモードが選択されると、図１に示した転写ユニット３は回動軸６４を中心として、図１の時計方向に回動し、その転写ベルト４がカラー用の像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃから離間される。
【００１９】
一方、転写ローラ５Ｋとその隣のバックアップローラ３８は出口ブラケット６８に回転可能に支持され、出口ローラ３２と同軸の軸６９を中心として回動可能となっている。転写ユニット３を画像形成装置本体１に対し着脱する際に、図示していないハンドルの操作により出口ブラケット６８を時計方向に回動させ、ブラック画像形成用の像担持体２Ｋから、転写ローラ５Ｋとその隣のバックアップローラ６８を離間させることができる。
【００２０】
また、駆動ローラ３３に巻きつけられた転写ベルト４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５５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５５により転写ベルト４上に付着したトナー等の異物が除去される。
【００２１】
転写ユニット３には、転写ベルト４の走行方向で駆動ローラ３３より下流に、転写ベルト４の外周面を押し込む方向にローラ３４を設け、転写ベルト４の駆動ローラ３３への巻きつけ角を確保している。このローラ３４よりさらに下流の転写ベルト４のループ内に、ばね等の押圧部材（図示せず）でベルトにテンションを与えるテンションローラ３５を備えている。
【００２２】
一方、画像形成装置本体１内の下部には、シート給送装置１０のカセット１１が配置され、そのカセット１１内に転写材としての転写材Ｓが積載されている。転写材としては、例えば、転写紙、樹脂フィルム、樹脂シート又は布などのシート状の可撓性部片が用いられる。かかる最上位の転写材Ｓの上面に当接した給送ローラが反時計方向に回転駆動されることにより、その最上位の転写材Ｓが矢印方向に給送され、その給送された転写材Ｓはレジストローラ対１２の回転によって所定のタイミングで各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋと転写ベルト８との間の転写部に向けて給送される。
【００２３】
ここで、前述のようにイエロー用の像担持体２Ｙの表面にはイエロートナー画像が形成されており、かかる像担持体２Ｙと転写ベルト４の間の転写部を転写材Ｓが通過するとき、像担持体表面のトナーの帯電極性と逆極性の転写バイアスを印加された転写ローラ５Ｙの作用により、像担持体２Ｙの表面に形成されたイエロートナー画像が転写材Ｓの表面に転写される。この転写材Ｓは引き続きマゼンタ用の像担持体２Ｍ、シアン用の像担持体２Ｃ及びブラック用の像担持体２Ｋと転写ベルト４との間の各転写部を順次通過し、このとき転写バイアスがそれぞれ印加された転写ローラ５Ｍ，５Ｃ，５Ｋの作用により、各像担持体２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ上の各色のトナー画像が、既に転写材Ｓ上に転写されたイエロートナー画像上に重ね合せて順次転写される。
【００２４】
上述のようにして表面に４色の重ね合せトナー画像より成るフルカラートナー画像が転写された転写材Ｓは、定着装置７を通過する。転写材Ｓは、これらの定着装置７を通過するとき熱と圧力の作用によって、そのフルカラートナー画像が転写材Ｓの表面に定着される。次いで、この転写材Ｓは矢印Ｂで示すように画像形成装置本体外に排出され、その画像形成装置本体の上壁により構成された排紙トレイ８上にスタックされる。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１２に搬送される。
【００２５】
なお、図１に示す本カラーレーザプリンタにおいて、符号２０は光書込ユニット２、ＭＦは手差しトレイ、ＴＣはトナー補給容器であり、また、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Ｐの中に備えている。
【００２６】
図３は、直接紙に転写するタンデム構成の上記カラーレーザプリンタの主要部を示す概略図である。出口ローラ３２の外周側近傍には、本例の場合ＣＣＤカメラで構成されたトナーの広がり状態（以下、チリという。）を検知するチリ検知手段１００が配置されている。チリ検知手段１００は、転写ベルト上に形成したフルカラートナー画像を、クリーニング装置５５によってクリーニングされる前に検知することができる位置ならば任意の位置に配置することができる。なお、チリ検知手段１００としてはＣＣＤカメラ以外にＰセンサ等を用いることができる。
【００２７】
チリ検知テストは、適当な時期、トナー濃度の調整を行うときに同時に行ったり、例えばメインスイッチ（図示せず）の投入後の立ち上げ時に行われる。各像担持体２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋに形成した検知用所定のドットトナー画像を転写ベルト４上に重ね転写し、その画像がチリ検知手段１００に対向する位置を通過するとき、一時的に転写ベルト４の線速をダウンする。そして、転写ベルト４の線速が遅くなったときにチリ検知手段１００によって検知用トナー画像のトナーの広がり状態を調べる。また、検知用トナー画像がチリ検知手段を通過するとき、転写ベルト４を一時停止させ、そのときに検知するようにすれば、精度上より好ましい。ここの例ではドットパターンを検知するが、ラインパターンでもチリ（パターンの周辺の飛散トナー）を検知することは可能である。なお、チリは複数の現像手段を有するフルカラーの装置に発生し易いので、上記検知用のドットトナーも２色以上のトナーを重ねた画像で行うことが好ましい。
【００２８】
かくして、検知時に転写ベルト４の線速ダウンもしくはストップすることで、トナーチリを高精度に検知することができる。
次に、チリ検知手段１００によって取り込んだ画像の検知結果に基づいた制御例を図４に示すフローチャートにより説明する。
【００２９】
ステップ１により転写ベルト４上に形成されたドット画像はチリ検知手段１００により取り込まれる（ステップ２）。図５（ａ）は、チリ検知手段１００により取り込まれた画像を示し、その画像は図６の制御ブロック図に示す演算及び制御部であるＣＰＵ２００により２値化処理される。図５（ｂ）に示すように２値化処理された画像は、画像部とチリトナー部に分けられ、それぞれの面積が求められる（ステップ３）。次に、求められた画像部の面積が閾値Ａに対して大小を判断する（ステップ４）。Ａよりも小さい場合、安定なドットが得られずザラツキやボソツキの目立つような画像となる所で閾値Ａを定める。したがって、閾値ＡよりもＣＰＵにより読み取ったドット面積が小さい場合は、それ以上ドットを不安定にするわけにはいかないので終了処理に入る。なお、チリトナーに関しては画素数をカウントすることで、簡単にチリトナーの総面積を求められる。この例では、１画素が５μｍ×５μｍに相当するので、チリトナーの総画素数が判明すれば、それからチリトナーの総面積を容易に算出することができる。
【００３０】
また、画像面積が閾値Ａよりも大の場合は、飛散トナー部の面積が閾値Ｂに対して、大小どちらなのかを判断する（ステップ５）。閾値Ｂを超えた値となった場合は、チリによる画像劣化が生じる所をＢの値として予め設定しておく。閾値Ｂを超えた場合は、チリによる画像劣化が生じているため、露光エネルギーを所定量ダウンさせて（ステップ６）、再びドットを作像し同様の作業を行う。なお、一度の手順で、露光エネルギーの異なるドットを作像しておき、それぞれの画像から、最適な露光エネルギーを求めるようにすることもできる。
【００３１】
また、上記実施形態ではプロセス条件として露光エネルギーを飛散トナーが低減する条件とする例を述べたが、帯電条件、もしくは現像条件、もしくは転写条件の変更により飛散トナーを低減する場合も同様の処理を行う。
【００３２】
かくして、本実施形態ではトナー画像を検知するときに、転写ベルト４の線速ダウンもしくはストップするので、トナーチリを高精度に検知することができ、その正確な検知結果からトナーチリを低減する作像条件を探し出しことができるため、チリを抑えた良好な品質の画像が得られる。
【００３３】
図７は、中間転写ベルト１０３として構成された中間転写体にトナー画像を重ね転写するタンデム構成のカラー画像形成装置の主要部を示す概略図である。
本実施形態では、支持ローラ１１１，１１２，１１３に巻き掛けられた中間転写ベルト１０３が矢印Ｆ方向に走行し、ローラ１１３に対向して中間転写ベルト１０３に担持したトナー画像を転写材Ｓに転写する２次転写ローラ１０５が設けられている。かかる構成の画像形成装置において、ＣＣＤカメラであるチリ検知手段１００´は鎖線で示すように中間転写ベルト１０３の出口ローラ１１２の近傍に配置してもよいが、実線で示すようにチリ検知手段１００を２次転写ローラ１０５に対向させて配置することがより好ましい。すなわち、チリ検知手段１００，１００´は検知精度自体において差がないが、中間転写ベルト１０３上でチリを検知することは中間転写ベルト１０３の表面を経時にわたって平滑性、光沢性を維持することが要求され、中間転写ベルト１０３に要求されるトナー検知のための機能が高く高価になってしまう。したがって、図７の実線で示すチリ検知手段１００のように２次転写ローラ上でトナーチリを検知することで中間転写ベルトの選択自由度が増し低コスト化が可能となる。なお、上記実施形態では中間転写体を中間転写ベルトで構成したが、中間転写ドラムであってもよい。
【００３４】
上記したようにカラーの画像形成装置では、重ねチリが問題になることが多いが、黒単色の場合でもチリが発生することもある。黒チリに関しては中間転写ベルト１０３もしくは転写ベルト４が透明か半透明であれば、ベルトを通過して反射する反射光から検知する場合等において検知が容易であり、黒チリ抑制も可能になる。
【００３５】
【発明の効果】
請求項１の構成によれば、チリ検知時のプロセス線速を遅くしてチリの量を正しく認識することができる。
【００３６】
請求項２の構成によれば、低コスト、トナー画像検知の高精度化が可能になる。
請求項３の構成によれば、検知したチリ量を作像プロセス条件に反映することで、チリを抑制できる。
【００３７】
請求項４の構成によれば、カラー画像のチリ（主に２色以上重ねた重ねチリ）を精度良く測定し、チリを改善するように作像プロセス条件を制御することができる。
【００３８】
請求項５の構成によれば、チリを正確に把握できる。
請求項６の構成によれば、中間転写ベルト上にあるトナー画像のチリを検知することで、最終転写材（紙）に近い状態のチリを測定できる。
【００３９】
請求項７の構成によれば、低コスト化が可能となる。また転写材と転写の回数が同じなので、転写材上のトナー画像に近い状態の像を検知できる。
請求項８の構成によれば、転写材上のトナー画像に近い状態の像を検知できる。
【００４０】
請求項９の構成によれば、透明もしくは半透明な中間転写体を用いることで、黒単色のチリも容易に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る画像形成装置としてのレーザプリンタを示す概略図である。
【図２】図１の転写ユニットの概略構成を示す拡大図である。
【図３】本発明に係る直接転写方式の概略構成図である。
【図４】転写チリ検知の制御例を示すフローチャートである。
【図５】（ａ）ＣＣＤにより取り込んだドット画像と飛散トナー、（ｂ）は２値画処理後のドット画像と飛散トナーを示す図である。
【図６】転写チリ検知の制御ブロック図である。
【図７】本発明に係る中間転写方式の概略構成図である。
【符号の説明】
２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ 像担持体
４ 転写ベルト
１００，１００´ ＣＣＤカメラ
１０３ 中間転写ベルト
２００ 制御部

Claims (9)

1. 検知用に形成したトナー画像の状態を検知する検知手段を有する画像形成装置において、
   前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するとき、画像形成時よりも遅いプロセス条件で行うことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段によってトナー画像周囲の広がり状態を検知するときのプロセス線速が零であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記トナー画像周囲の広がり状態を検知した結果に応じて画像形成のプロセス条件を制御することを特徴とする請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 複数の現像装置を備え、前記検知用に形成するトナー画像が２色以上のトナーを重ねた画像であることを特徴とする請求項１ないし３の何れか１つに記載の画像形成装置。
5. 請求項４に記載の画像形成装置において、前記現像装置と、該現像装置によって現像されるトナー画像を担持する像担持体とを有する作像手段が複数並べられているタンデム方式であることを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項５に記載の画像形成装置において、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式であり、前記検知手段が該中間転写体上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項５に記載の画像形成装置において、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が中間転写体に重ね転写される中間転写方式で、該中間転写体に重ね転写されたトナー画像が２次転写ローラによって転写材に転写される装置であり、前記検知手段が該２次転写ローラ上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項５に記載の画像形成装置において、前記複数の作像手段によって形成されたトナー画像が転写ベルトによって搬送される転写材に重ね転写される直接転写方式であり、前記検知手段が前記転写ベルト上に転写されたトナー画像の周囲の広がり状体を検知することを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項６ないし８の何れか一項に記載の画像形成装置において、前記中間転写体もしくは前記転写ベルトが透明、もしくは半透明であることを特徴とする画像形成装置。

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