JP2005181408A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 クリーニングブレードのめくれ防止用画像を形成する画像形成装置において、めくれ防止用として、無駄なトナーの消費を抑えた画像形成装置を提供する。
【解決手段】 像担持体に現像したトナー像を記録媒体に転写し、像担持体上に残留したトナーをクリーニングブレードで除去する画像形成装置において、階調制御のためにパターン像を形成する手段と、上記パターン像の濃度を検出する手段と、上記濃度検出手段の検出結果に応じて階調制御を行う階調制御手段とを有し、特定回数時のパターン像を形成するトナーが、上記クリーニングブレードの長手方向略全域にわたるように、上記パターン像を形成するような構成とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は電子写真方式により画像を形成する複写機やプリンタ等の画像形成装置に関する。

従来、複写機、レーザービームプリンタ等の画像形成装置において、中間転写体を使用するものが知られている。これは、トナー像を中間転写体に一次転写した後、転写紙などの記録材に中間転写体からトナー像を転写ローラ等により、二次転写させる。このような画像形成装置における像坦持体や中間転写体の転写残トナーのクリーニングには、二次転写位置より中間転写体回動方向下流側に、ウレタンゴムなどから成る弾性ブレードを当接させるものが知られている。

このようなブレードクリーニング装置を有する画像形成装置においては、小サイズでの連続通紙や、低画像比率の連続通紙によって、ブレードと像坦持体、中間転写体表面の潤滑剤である残トナーが枯渇し、これが原因で、クリーニングブレードがめくれてしまう現象が発生する。この問題に対しては、特許文献１〜５のように像坦持体や中間転写体の非画像領域にブレード長手方向に帯状のトナー画像を作成し、この画像がブレードエッジに到達してブレードと像坦持体や中間転写体などの摩擦係数を下げる動作を時々実施するものも考えられている。

一方、画像形成装置では、画像の安定性を向上させるためや、図１０に示すように、特別のパターン像５０を像坦持体や中間転写体８上に形成し、そのパターン濃度を検出してトナーの補給量、その他の画像形成条件にフィードバックし、階調補正制御を行っている。

上記パターン像５０はトナー消費量や、トナーの飛散防止の観点からすると像坦持体や中間転写体８上の長手方向一定の場所に、少量のパターンを出力することが好ましい。そのため、従来から図１０に示すようにパターン像５０を極力小さく形成するようにしている。
特開平１−２２９２８１号公報 特開平１１−１５２９２号公報 特開平１１−９５５７３号公報 特開平１１−１１９６２６号公報 特開平１１−２１９０４０号公報

これらのブレードめくれ防止用パターンや階調補正用のパターンといったものは、その目的のためだけに新たにべた帯等のパターン像を形成しているものであり、画像形成以外の目的として、無駄にトナーを消費していることとなる。

本発明は、以上の点に着目して成されたもので、クリーニングブレードのめくれ防止用画像を形成する画像形成装置において、めくれ防止用として、無駄なトナーの消費を抑えた画像形成装置を提供する。

本発明は従来の上記課題を解決するものであり、めくれ防止パターンや階調補正用パターン等の余分なトナー消費を極力抑えることを目的とするものであり、詳しくは階調制御のためにパターン像を形成する手段と、上記パターン像の濃度を検出する手段と、上記濃度検出手段の検出結果に応じて階調制御を行う階調制御手段とを有し、一定間隔毎に上記パターン像を形成するトナーが、上記クリーニングブレードの長手方向全域にわたるように、上記パターン像を形成するような構成とする。

すなわち、本発明の技術内容は以下の構成を備えることにより前記課題を解決できた。

（１）画像担持体に現像したトナー像を転写し、像担持体上に残留したトナーをクリーニングブレードで除去する画像形成装置において、
パターン像を形成する手段と、上記パターン像の濃度を検出する手段と、上記濃度検出手段の検出結果に応じて階調制御を行う階調制御手段とを有し、
定められた画像形成回数を過ぎた後の最初の階調補正制御では、上記パターン像の少なくとも一部を、他のパターン像形成時よりも長手方向に延ばすように形成することを特徴とする画像形成装置。

（２）前記パターン像を、像担持体の画像形成領域外に形成するよう構成した前記（１）記載の画像形成装置。

（３）前記パターン像において、他のパターン像形成時よりも長い個所は、濃度検出個所よりも濃度を低くすることを特徴とする前記（１）または（２）に記載の画像形成装置。

［作用］
上記構成にあっては、パターン像を形成するトナーが、クリーニングブレードの長手方向全域に存在するようになり、これが潤滑剤として作用するために、像担持体とブレード間の摩擦係数が高くならず、安定したクリーニングが行われ、かつめくれ防止用の画像パターンを新たに形成する必要もなくなり、無駄なトナー消費を抑えられる。

本発明によれば、特定回数時の階調補正用パターン像を形成するトナーが、上記クリーニングブレードの長手方向全域にわたるように、上記パターン像を形成するような構成とすることで、パターン像を形成するトナーが、クリーニングブレードの長手方向全域に存在するようになり、これが潤滑剤として作用するために、像担持体とブレード間の摩擦係数が高くならず、安定したクリーニングが行われ、かつめくれ防止用の画像パターンを新たに形成する必要もなくなり、無駄なトナー消費を抑えられる。

以下本発明を実施するための最良の形態を、実施例により詳しく説明する。

〔第一実施例〕
次に本発明の一実施例について、図面を参照して説明する。尚、図１はパターン像の説明図であり、図２は電子写真方式のカラー画像形成装置の概略断面図である。

この画像形成装置本体内には、矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写ベルト８が配設されている。この中間転写ベルト８は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフッ化ビニリデンなどのような誘電体樹脂のフィルムによって形成されている。不図示の給紙カセットから取り出された転写材１８は、レジストローラ１２を経て、中間転写ベルト８の２次転写部位に供給される。

中間転写ベルト８の上方には、４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列上に配置されている。これらの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、ほぼ同様の構成をしており、それぞれマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナー像を形成する点が異なる。

画像形成部Ｐａを例にとって構成を説明する。画像形成部Ｐａは、回転可能に配置された感光ドラム１ａを備えている。感光ドラム１ａの周囲には、帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置５ａ等のプロセス機器が配置されている。同様な構成なので、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄには、感光ドラム１ｂ、１ｃ、１ｄのみを示した。画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの現像装置には、それぞれマゼンタトナー、シアントナー、イエロートナー、ブラックトナーが収納されている。

感光ドラム１ａには、原稿のマゼンタ成分色の画像信号によるレーザー光がポリゴンミラー（不図示）等を介して投射され、感光ドラム１ａ上に静電潜像が形成され、これに現像装置３ａからマゼンタトナーを供給して現像し、静電潜像がマゼンタトナー像として可視化される。このトナー像が感光ドラム１ａの回転にともなって、感光ドラム１ａと中間転写ベルト８とが当接する１次転写部位に到来すると、１次転写ローラ４ａに印加した１次転写バイアスによって、感光ドラム１ａ上のマゼンタトナー像が中間転写ベルト８に転写される（１次転写）。

中間転写ベルト８のマゼンタトナー像を担持した部位が画像形成部Ｐｂに移動すると、このときまでに画像形成部Ｐｂにおいて上記と同様な方法で感光ドラム１ｂ上にシアントナー像が形成され、このシアントナー像がマゼンタトナー像上から中間転写ベルト８に転写される。

同様に、中間転写ベルト８が移動するにつれて、画像形成部Ｐｃ、Ｐｄのそれぞれの１次転写部位においてイエロートナー像、ブラックトナー像が、前記のマゼンタトナー像、シアントナー像上に重ね合わせて転写され、このときまでに給紙カセットからの転写材８がレジストローラ１２を経て２次転写部位に達し、導電性のスポンジ状のゴムローラである２次転写ローラ６に印加した２次転写バイアスによって、中間転写ベルト８上の４色のトナー像が転写材１８上に一括して転写される（２次転写）。２次転写後の２次転写残トナーは、中間転写ベルト８上に取り付けられたクリーニング装置１１でクリーニングされて、次の画像形成に備える。本実施例でのクリーニング装置は、ウレタンゴム１０をある当接圧でばね加圧したブレードクリーニング方式を採用している。

４色のトナー像が転写された転写材１８は、中間転写ベルト８から分離された後、搬送ベルト７により定着装置９に搬送される。定着装置９では、１対のローラにより転写材１８に熱と圧力を加えて、トナー像を転写材１８に定着する。

この画像形成装置は階調画像形成が可能となっている。その構成を図３に示す階調画像再現過程のブロック図を用いて説明する。

画像の輝度信号がＣＣＤ入力１９で得られ、その輝度信号をＡ／Ｄ変換回路２０によってデジタルの輝度信号に変換する。上記輝度信号は個々のＣＣＤ素子の感度バラツキを修正するシェーディング回路２１を通り、修正された輝度信号を濃度信号に変換するために、ＬＯＧ変換器２２に通す。

ＬＯＧ変換器２２によって得られた濃度信号は、初期設定時のプリンタのγ特性が原画像濃度と出力画像濃度が一致するように補正するためにＬＵＴ２３で変換する。このＬＵＴ２３は後述する演算結果で形成されるＬＵＴ補正テーブル２４によって補正されるようになっている。

上記ＬＵＴ２３で変換された信号を、パルス幅変換回路２５によって信号をドット幅に対応した信号に変換し、レーザードライバ２６に送る。このようなデジタル信号処理をもって、レーザー走査によりそれぞれの感光体ドラム上２１にドットの面積変化による階調特性を有した潜像を形成し、現像、転写、定着という過程を経て階調画像を得るようにしている。

本実施例の上記濃度信号レベルは８ビット、即ち、２５６階調もっており、テストパターンジェネレータにより００Ｈ、４０Ｈ、８０Ｈ、ＣＯＨ、ＦＦＨの５つのレベルについて、図１に示すように階調パターン像２７を感光ドラム１上に形成するようにしている。尚、この画像形成装置は感光ドラム１上に濃度信号レベルを数段変えて出力するテストパターンジェネレータを内蔵している。

上記のようにして形成された階調パターンは、順次中間転写ベルト上に転写され、その後、タイミングを同期させて図１に示す発光素子２８及び受光素子２９により、階調制御パターンの各トナー光学濃度に対応した出力を検出する。図４は本実施例の各色の出力画像濃度と、受光素子２９の出力の関係を示すグラフである。

次に上記受光素子２９によって読み取られた検出信号を処理し、ＬＵＴ補正テーブル２４を作成する構成を、図５のブロック図を参照して説明する。受光素子２９で読み取った信号を、Ａ／Ｄ変換器３０によってデジタル信号に変換し、濃度換算回路３１により濃度信号に変換する。

階調制御パターン像５０の各濃度レベルに対する濃度は、初期設定時では図６に示す曲線ＣとなるようにＬＵＴ２３によって設定している。しかしながら、トナーの補給態様の変化や環境の変化、或いは経時変化等により感光体ドラム１の感度や現像特性等が変化してしまい、上記濃度レベルに対する濃度が初期に設定された図６の曲線Ｃから曲線Ａや曲線Ｂのように変動する。

そこで、仮に受光素子２９から得られた濃度の検出結果が、図６の曲線Ａのように設定値よりも高かった場合には、図７の曲線Ａ′に示すように、高くなった分だけ設定から下げるように補正演算する。また逆に上記検出結果が図６の曲線Ｂのように設定値よりも低かった場合には、図７の曲線Ｂ′に示すように、低くなった分だけ設定から上げるように補正演算する。

そのため図５に示す濃度換算回路３１によって算出された濃度から上記のように補正値演算を行う補正値演算回路３２を介してＬＵＴ２３を補正するＬＵＴ補正テーブル２４を作成する。

上記のようにして得たＬＵＴ補正テーブル２４により、ＬＵＴ２３を補正することにより、変動したプリンタ階調特性を補正し、常時一定のプリンタ階調特性を得ることが出来る。上記補正を各色について行うことで、フルカラーのカラーバランスが良好な画像を得ることが出来る。

尚、上記補正値は図示しない制御部のＲＡＭに格納しておき、階調特性が異常と判断したときに、再度上記補正が行われるまで使用される。

次に本実施例における階調特性を判別するための階調補正パターン像について説明する。従来例での階調制御は、５００枚の画像形成動作が行われた後には、図１０に示すような階調制御パターン像を毎回用いて、階調補正制御を行う。これに加えて、従来例では、図１０に示すように、８０Ｈに近い濃度のクリーニングブレード潤滑用パターン像５１を形成している。

これに対して、本実施例に係るパターン像は、通常は図１（ｂ）に示すように図１０と同様のパターン像２７ａによって階調補正制御を行うが、５００枚の画像形成動作を過ぎた後の階調補正制御では、図１（ａ）に示すように、濃度値を読み込むためのパターン像２７ａの一部が、クリーニングブレード１０の長手方向全幅に相当する長さにトナーを形成したパターン像となる。実施例１においては、８０Ｈの部分のパターン像を長手方向、画像領域全幅に延ばした画像パターンとした。

１レベルのパターン像を５ｃｍ×５ｃｍのパッチとして、感光ドラム上にＦＦＨを０．７ｍｇ／Ｃｍ^２のパッチを打つ機械の場合、階調濃度が大きく違わないとして、５００枚おきに打つ８０Ｈのクリーニングめくれ防止用パッチは、従来例に比べて一回あたりのトナー使用量は、８．７５ｍｇ減少する。実施例１のような動作をＡ４機で３００Ｋの寿命を持つ機械で行ったとすると、５％画像比率に換算すると２４０枚分のトナー使用量を減らすことができる。

このようにして、濃度検出に際しては、中間転写ベルト上のパターン像２７ａの濃度を、受光素子２９を介して検出し、前述した補正制御を行い、同時にクリーニングブレード１０にパターン像２７ａが達したときには、長手方向全幅に打たれたパターン像部が、めくれ防止のための帯打ち動作と同じ働きを示し、このトナーが潤滑剤として作用する。これにより、小サイズ紙による連続耐久や、低画像比率での連続耐久を行った場合でも、クリーニングブレード１０がめくれることがなく安定したクリーニングが行われた。また、感光ドラム上でも転写残トナーが長手方向全幅で来るために、感光ドラム上のクリーニングブレードも安定したクリーニング性を発揮することができた。

〔第二実施例〕
図８に、本発明の第二の実施例に係る階調制御時のパターン像を示す。

本発明の第二実施例に係る画像形成装置の概略は、第一実施例と同様の構成であるので、説明を割愛する。

本実施例では、一定回数画像形成動作が行われた後に、図８（ｂ）に示すように、中間調である４０Ｈの濃度パターンだけを用いて、階調補正制御を行っている。

このような階調制御を行っている画像形成装置に対しても、第一実施例と同様に、ある特定の画像形成回数を過ぎた後の、最初の階調補正制御では、図８（ａ）に示すように、濃度値を読み込むためのパターン像２７ａの一部を、クリーニングブレード１０の長手方向全幅に相当する長さにトナーを形成したトナーパターンとした。

この時、前述したパターン像２７は、上記濃度検出部以外の場所の濃度は、必ずしも濃度検出部と一致する必要はなく、本実施例では、階調パターン像２７ａは、濃度検出部では８０Ｈパターン、その他の長手部はそれよりも薄い４０Ｈ濃度の階調補正パターン像とした。

上記のようにパターン像２７ａを構成することにより、第一実施例と同様に、階調補正制御とめくれ防止を同時におこうなうことができ、トナーの消費を抑えることができた。

〔第三実施例〕
図９に、本発明の第三の実施例に係る階調補正制御時のパターン像を示す。

本発明の第三実施例に係る画像形成装置の概略は、第一実施例と同様の構成であるので、説明を割愛する。

特定回数での階調補正パターン像２７ａは必ずしもクリーニングブレード１０の長手方向全幅にわたるように構成しなくても良い。例えば図９に示すように、長手方向の中央部、及びブレードめくれやクリーニング不良を生じ易いブレード端部付近に形成するようにしても良い。この場合、階調補正パターン像２７ａのトナーがクリーニングブレード１０で掻き取られるときに、掻き取られたトナーはブレード１０に沿って横送りされ、結果的にブレード１０の長手方向全幅にトナーが介在するようになる。従って、前述した第一実施例と同様に潤滑剤の作用をするトナーがブレード１０の全体に存在し、階調補正制御とめくれ防止を同時におこうなうことができ、トナーの消費を抑えることができた。

（ａ），（ｂ）本発明の第一実施例に係るパターン像の説明図である。 画像形成装置の全体構成説明図である。 階調制御のブロック図である。 各色の出力画像濃度と受光素子の出力関係を示すグラフである。 ＬＵＴ補正テーブルを作成する構成ブロック図である。 階調パターン像の濃度レベルに対する濃度の関係を示すグラフである。 入力濃度レベルに対する出力濃度レベルの関係を示すグラフである。 （ａ），（ｂ）パターン像の第二実施例の説明図である。 パターン像の第三実施例の説明図である。 パターン像の従来技術の説明図である。

符号の説明

１ａ〜１ｄ 感光体ドラム
２ 一次帯電器
３ 現像装置
４ １次転写ローラ
５ クリーニング器
８ 中間転写ベルト
９ 定着器
１０ クリーニングブレード
１１ クリーニング器
１２ レジストローラ
１６ ２次転写ローラ
１７ 搬送ベルト
１８ 転写材
１９ ＣＣＤ入力
２０ Ａ／Ｄ変換回路
２１ シェーディング回路
２２ ＬＯＧ変換器
２３ ＬＵＴ
２４ ＬＵＴ補正テーブル
２５ パルス幅変換回路
２６ レーザードライバ
２７ 階調パターン像
２８ 発光素子
２９ 受光素子
３０ Ａ／Ｄ変換回路
３１ 濃度換算回路
３２ 補正値演算回路

Claims (3)

1. 画像担持体に現像したトナー像を転写し、像担持体上に残留したトナーをクリーニングブレードで除去する画像形成装置において、
   パターン像を形成する手段と、上記パターン像の濃度を検出する手段と、上記濃度検出手段の検出結果に応じて階調制御を行う階調制御手段とを有し、
   定められた画像形成回数を過ぎた後の最初の階調補正制御では、上記パターン像の少なくとも一部を、他のパターン像形成時よりも長手方向に延ばすように形成することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記パターン像を、像担持体の画像形成領域外に形成するよう構成した請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記パターン像において、他のパターン像形成時よりも長い個所は、濃度検出個所よりも濃度を低く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。

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