JP2007133356A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パッチパターンの検知に要する時間の短縮および精度を高めるとともに、検知精度に影響する中間転写体の振動を抑制し、さらには色毎のパッチパターンのすべてを確実に形成できる、小型かつ低コストな画像形成装置を提供する。
【解決手段】ドラム状の感光体上に形成したトナー画像を１次転写して中間転写ベルト１５上に画像を形成し、その中間転写ベルトに接触して設ける２次転写ローラ２５を用いて、中間転写ベルト上の画像を２次転写して最終的に、用紙・ＯＨＰフィルム等の転写材に画像を形成する。そのような画像形成装置において、中間転写ベルトの幅をＡ、２次転写ローラの幅をＢ、それらの間を通過する転写材の幅をＣとするとき、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係とし、中間転写ベルトの、２次転写ローラが接触しない領域に、パッチパターン形成領域を設け、その領域に形成したパッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂを検知する反射型フォトセンサ３０を備える。
【選択図】図４

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、またはそれらの複合機などの画像形成装置に関する。そのうち特に、像担持体上に形成した画像を１次転写して中間転写体上に画像を形成し、その中間転写体上の画像を２次転写して最終的に転写材に画像を形成する画像形成装置に関する。

画像形成装置の中には、ドラム状やベルト状の像担持体の回転とともに、その像担持体上に帯電、書込みを行って静電潜像を形成して後、現像装置でトナーを付着することにより可視像化してトナー画像を形成し、そのトナー画像を直接転写して、用紙・ＯＨＰフィルムなどの転写材に画像を形成するものと、例えばベルト状の中間転写体を介して間接的に転写して転写材に画像を形成するものとがある。

後者のものでは、感光体等の像担持体上に形成した画像を、１次転写ローラ等の１次転写体を用いて１次転写して、中間転写ベルト等の中間転写体上に画像を形成し、その中間転写体に接触して設ける２次転写ローラ等の２次転写体を用いて、中間転写体上の画像を２次転写して最終的に、用紙等の転写材に画像を形成していた。

このような画像形成装置にあって、多色カラーのものでは、
１）１つの像担持体上に順次異なる色の画像を形成してその画像を逐次１次転写し、それらの画像を重畳して中間転写体上に多色カラー画像を形成し、その画像を一括して２次転写することにより転写材上に多色カラー画像を形成するリボルバ式とかロータリ式とかなどと呼ばれるものと、
２）中間転写体に沿って複数の作像ステーションを備え、それらの各作像ステーションでそれぞれの像担持体上に異なる色の画像を形成し、中間転写体を走行しながらそれらの画像を順次１次転写することにより中間転写体上に多色カラー画像を形成し、その画像を、２次転写体を用いて一括して２次転写することにより転写材上に多色カラー画像を形成するタンデム式などと呼ばれるものとがある。

この種、フルカラーを含む多色画像形成に用いられる画像形成装置においては、色再現性などを始めとした画像品質の安定化を達成することが要求されている。この要求に応えるための手法としては、下記特許文献１にも開示されているように、中間転写体上に濃度検知パターン画像、いわゆるパッチパターンを形成し、そのパッチパターンを光学検知手段で光学的に読み取り、読み取り結果に基づき画像形成条件に用いられる各種パラメータをフィードバック制御するものがある。

フィードバック制御では、中間転写体に形成されたパッチパターンを構成するトナーの付着量を、光学検知手段である画像濃度検知センサにより測定し、測定結果が所定条件に満たない場合に、その所定条件に整合させるように、書き込み出力特性、像担持体の帯電特性、現像剤中のトナーの付着性に影響する帯電特性、さらにはトナーの付着量を制御する現像バイアス特性などの各種パラメータを調整する。

中間転写体上に形成されるパッチパターンは、光学検知手段による検知範囲よりも大きく形成される。そして、光学検知手段からの出力が飽和した部分、すなわち光学検知手段の検知範囲全域にパッチパターンが形成されている部分を対象として測定し、その検知結果に基づき、トナーの付着量を算出することが行われ、算出されたトナーの付着量は、所定濃度に対する判別に用いられたり、また各色のパッチパターンが形成されているタイミングを算出することが行われ、算出されたパッチパターンの形成タイミングは、各色の画像形成位置を合わせるための判別に用いられたりする。

パッチパターンの濃度測定による濃度制御方法として、特開２００２−１３２０９７号公報に開示されたものがあり、またパッチパターンの位置検知による画像位置の制御（色ずれなどの原因となる位置ずれ）に関しては、特許第２６４２３５１号公報に開示されたものがある。

ところで、パッチパターンは、本来の画像形成領域とは別に、次の画像形成領域の始端に重ならない領域に一定濃度で形成される。よって、濃度測定や位置検知のためにパッチパターンを形成すると、中間転写体に２次転写体を接触して形成する２次転写ニップで、未転写像であるパッチパターンが２次転写体に転写され、その２次転写体に転写したトナーが、以降２次転写ニップを通過する転写材の裏面に付着して転写材の裏面を汚す不具合がある。

このため、このような転写材の裏面を汚す不具合をなくすべく、従来は、パッチパターンを形成した場合は、そのパッチパターンが２次転写ニップを通過するとき、中間転写体から２次転写体を離すように制御していた。すなわち、図１７のフローチャートで示すように、Ｓ１で画像形成を開始したとき、Ｓ２でプロセス制御タイミングと判断されれば、通常画像の２次転写が終ったあと、Ｓ３で２次転写体の離間を行い、Ｓ４で必要に応じてパッチパターンの作像条件を変更し、Ｓ５でパッチパターンを作成する。次いで、Ｓ６ですべてのパッチパターンの検出が終ると、Ｓ７でパッチパターンの検知結果を制御にフィードバックする。次に、Ｓ８で２次転写体を接触させ、Ｓ９に進んで、引き続き画像形成するジョブがあればＳ１に戻り、なければ終了する。

Ｓ２にてプロセス制御タイミングでない場合は、Ｓ１０で転写材間で２次転写体が中間転写体に当接した状態で、２次転写バイアスを逆極性に切り替えて空回しし、２次転写体に付着したトナーを中間転写体に付着させるクリーニングを実行して後、Ｓ１０に進み、同様に画像形成するジョブがあればＳ１に戻り、なければ終了する。このような方式の場合、例えば各色４階調パターンを作成した場合、図１８に示すようなパターンレイアウトとなる。

図１８において、符号１はベルト状の中間転写体、２はその通常画像形成領域、３はローラ状の２次転写体、４は支持部材５で支持する光学検知手段である。Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３、Ｐｙ４は中間転写体１に形成されるイエロの４階調のパッチパターンであり、Ｐｃ１、Ｐｃ２は続いて中間転写体１に形成されるシアンの４階調のパッチパターンの一部である。

特開平１０−１６１３８８号公報 特開２００２−１２３０５２号公報 特開２００３−１６７３９４号公報

パッチパターンの検知に際して、上述したごとく２次転写行程を解除する構成を用いる場合には、例えば、特許文献２に開示されているように２次転写体として２次転写ローラを用いるとき、その２次転写ローラが中間転写体に対して接離することになる。このため、接離動作に必要な時間を設定する必要があることから、２次転写の対象である転写材の搬送間隔を広げることになる。

具体的には、図１９に示すようなタイミングとなる。このため、従来方式では、画像への影響を防止するため、２次転写体の接離を待って作像を行うこととなり、このために多大なダウンタイムが発生していた。

さらに、２次転写に用いられる２次転写体を接離させる際には、その動作による振動が中間転写体に発生し、結果として、２次転写行程を解除した状態で実行されるパッチパターンの濃度検知時での光学検知手段との光学的関係、つまり、光学的な距離などが乱れてしまい、濃度検知誤差の原因となる。

このような不具合をなくすには、画像形成処理後にいったん画像形成に係るプロセスを停止し、この状態でローラを離間させてから、再度画像形成に係るプロセスを立ち上げた状態でパッチパターンの濃度検知を行うようにして、中間転写体に生じる振動の影響をなくすことが考えられる。しかし、この方法では、プロセスの停止、再起動による経過時間の長大化が顕著となり、ユーザの待機時間が増加するおそれがある。特に、特許文献２および特許文献３に開示されているように、中間転写体の展張部に対向して光学検知手段を配置した場合には、中間転写体の振動の影響が大きく発生する。

ところで、転写材の裏面を汚す不具合を解消すべく、２次転写体として２次転写ローラを用いた場合には、２次転写ローラに付着したトナーを除去するクリーニング装置が設けられることもある。しかし、この場合には、別途クリーニング装置を設ける分、省スペース化や小型化の点で問題があり、低コスト化の妨げとなった。

一方、パッチパターンは、色毎の画像に関する情報を提供するものであるので、２次転写が開始されるまでの間にすべて形成される必要があるが、画像形成処理時間短縮のために２次転写の開始が早められるような場合に、最終色のパッチパターンが形成されていないという事態を発生するおそれもあり、２次転写開始との関係で適正なパッチパターン形成条件が阻害されてしまうという不具合がある。

そこで、この発明の目的は、上記した従来の画像形成装置における問題に鑑み、画像の形成条件に寄与する情報を提供するパッチパターンの検知に要する時間の短縮および精度を高めるとともに、検知精度に影響する中間転写体の振動を抑制し、さらには色毎のパッチパターンのすべてを確実に形成できる、小型かつ低コストな画像形成装置を提供することにある。

請求項１に記載の発明は、ドラム状の感光体等の像担持体上に形成したトナー画像を１次転写して中間転写ベルト等の中間転写体上に画像を形成し、その中間転写体に接触して設ける２次転写ローラ等の２次転写体を用いて、中間転写体上の画像を２次転写して最終的に、用紙・ＯＨＰフィルム等の転写材に画像を形成する画像形成装置において、
転写材を搬送する方向と直交する、中間転写体の幅をＡ、２次転写体の幅をＢ、それらの間を通過する転写材の幅をＣとするとき、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係とし、
中間転写体の、２次転写体が接触しない領域に、パッチパターン形成領域を設け、
そのパッチパターン形成領域に形成したパッチパターンを検知する光学検知手段を備える、ことを特徴とする。

そして、適宜のタイミングで、中間転写体のパッチパターン形成領域にパッチパターンを形成し、そのパッチパターンを光学検知手段で検知して画像濃度や位置を検知し、書き込み出力特性、像担持体の帯電特性、現像剤中のトナーの付着性に影響する帯電特性、さらにはトナーの付着量を制御する現像バイアス特性などの各種の画像形成パラメータをフィードバック制御する。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、中間転写体を無端ベルトで形成した中間転写体ベルトとし、２次転写体に対向する２次転写バックアップローラ等の２次転写体対向部材に掛けまわし、その２次転写体対向部材に対して互いの幅方向中心を一致して２次転写体を配置する、ことを特徴とする。そして、２次転写体対向部材に対して中間転写体ベルトである中間転写体を左右対称に掛けまわし、その中間転写体に対して２次転写体を左右対称に接触し、中間転写体の走行ともない、２次転写体対向部材とともに２次転写体を回転する。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、中間転写体ベルトである中間転写体の両端縁に沿って位置ずれ防止部材を備え、その位置ずれ防止部材を２次転写体対向部材の両端面に当接してその２次転写体対向部材に中間転写体を掛けまわして設ける、ことを特徴とする。そして、中間転写体ベルトである中間転写体を走行するとき、その中間転写体の両端縁に沿って備える位置ずれ防止部材を２次転写体対向部材の両端面に当て、２次転写体対向部材に掛けまわす中間転写体が幅方向にずれて片寄ることを防ぐ。

請求項４に記載の発明は、請求項２および３に記載の画像形成装置において、２次転写体の幅方向両外側にパッチパターン形成領域を挟んで、中間転写体の幅方向各端部に押し当てるローラ状の当接部を備える、ことを特徴とする。そして、２次転写体の幅方向両外側にパッチパターン形成領域を挟んで、中間転写体の幅方向各端部に当接部を押し当て、中間転写体の走行ともない、２次転写体対向部材とともに２次転写体を回転する。

請求項５に記載の発明は、請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置において、中間転写体の走行方向において、中間転写体に２次転写体を接触して形成する２次転写ニップの下流位置に、反射型フォトセンサ等の光学検知手段を備える、ことを特徴とする。そして、中間転写体のパッチパターン形成領域にパッチパターンを形成したとき、２次転写ニップを通過後のパッチパターンを光学検知手段で検知する。

請求項６に記載の発明は、請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像形成装置において、画像形成装置本体に開閉自在に備える外装カバーのようなカバーで２次転写体を支持して備える、ことを特徴とする。そして、画像形成装置本体に対してカバーを開いたとき、そのカバーで支持する２次転写体を中間転写体から離す。

請求項７に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、中間転写体を複数のローラに掛けまわしてユニット構成とし、その中間転写ユニットに光学検知手段を備える、ことを特徴とする。そして、中間転写ユニット内において、中間転写体と光学検知手段とを同一の部材に組み付ける。

請求項８に記載の発明は、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置において、中間転写体をユニット構成とし、その中間転写ユニットに、閉じたときに当接するカバーを、画像形成装置本体に開閉自在に備え、そのカバーで支持して反射型フォトセンサ等の光学検知手段を備える、ことを特徴とする。そして、カバーを閉めたとき中間転写ユニットに当接し、光学検知手段を支持するカバーと、中間転写体を設ける中間転写ユニットとの間の位置出しをする。

請求項１に記載の発明によれば、中間転写体の、２次転写体が接触しない領域に、パッチパターン形成領域を設け、そのパッチパターン形成領域にパッチパターンを形成するので、中間転写体に対して２次転写体を接離しなくても、中間転写体に形成したパッチパターンが２次転写体に付着するおそれがなく、２次転写体を接離する分、パッチパターンの検知に要する時間の短縮を図る一方、精度を高めるとともに、検知精度に影響する転写体の振動を抑制し、さらには色毎のパッチパターンのすべてを確実に形成できる、小型かつ低コストな画像形成装置を提供することができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加えて、２次転写体対向部材に対して中間転写ベルトである中間転写体を左右対称に掛けまわし、その中間転写体に対して２次転写体を左右対称に接触し、中間転写体の走行ともない、２次転写体対向部材とともに２次転写体を回転するので、中間転写ベルトである中間転写体に加わる押圧負荷を偏りなく左右均等として、中間転写体が幅方向にずれる片寄りを防ぎ、色ずれ等をなくして、またスリップ痕などの異常画像の発生をなくして画像品質の低下を防止することができる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項２に記載の発明の効果に加えて、中間転写体を走行するとき、その中間転写体の両端縁に沿って備える位置ずれ防止部材を２次転写体対向部材の両端面に当て、２次転写体対向部材に掛けまわす中間転写体の片寄りを防ぐので、同様に中間転写体の片寄りを防ぎ、色ずれ等をなくして、またスリップ痕などの異常画像の発生をなくして画像品質の低下を防止することができる。

請求項４に記載の発明によれば、請求項２または３に記載の発明の効果に加えて、２次転写体の幅方向両外側にパッチパターン形成領域を挟んで、中間転写体の幅方向各端部に当接部を押し当て、中間転写体の走行ともない、２次転写体対向部材とともに２次転写体を回転するので、同様に中間転写体の片寄りを防ぎ、色ずれ等をなくして、またスリップ痕などの異常画像の発生をなくして画像品質の低下を防止することができる。特に、トナーが付着していない中間転写体の幅方向両端部で当接部を押し当てから、スリップを防止し、スリップに起因する２次転写不良による画像不良の発生をなくすこともできる。

請求項５に記載の発明によれば、請求項１ないし４のいずれかに記載の発明の効果に加えて、中間転写体のパッチパターン形成領域にパッチパターンを形成したとき、２次転写ニップを通過後のパッチパターンを光学検知手段で検知するので、光学検知手段の配置に設計上の余裕を持たせ、２次転写ニップの下流位置において精度の高い画像情報検知を可能とすることができる。

請求項６に記載の発明によれば、請求項１ないし５のいずれかに記載の発明の効果に加えて、画像形成装置本体に対してカバーを開いたとき、そのカバーで支持する２次転写体を中間転写体から離すので、カバーを開くことにより転写材搬送路を開放し、２次転写位置でのジャム処理を容易とすることができる。

請求項７に記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかに記載の発明の効果に加えて、中間転写ユニット内において、中間転写体と光学検知手段とを同一の部材に組み付けるので、中間転写体上のパッチパターンと光学検知手段間の距離のばらつきを少なくして安定した画像情報検知を可能とすることができる。

請求項８に記載の発明によれば、請求項１ないし６のいずれかに記載の発明の効果に加えて、カバーを閉めたとき中間転写ユニットに当接し、光学検知手段を支持するカバーと、中間転写体を設ける中間転写ユニットとの間の位置出しをするので、中間転写体上のパッチパターンと光学検知手段間の距離のばらつきを少なくして安定した画像情報検知を可能とすることができる。また、光学検知手段をカバーで支持するので、カバーを開けることにより光学検知手段の汚れを簡単に清掃可能としてメンテナンスを容易とすることができる。

以下、図面を参照しつつ、この発明の実施の最良形態につき説明する。
図１には、タンデム型フルカラー画像形成装置における内部機構の概略構成を示す。図中符号１００は、画像形成装置本体である。

画像形成装置本体１００内には、イエロ、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの作像ステーション１０ｙ、１０ｃ、１０ｍ、１０ｂを、後述する中間転写ユニット５０の中間転写ベルト１５に沿ってタンデム式に並べて設ける。各作像ステーションでは、それぞれドラム状の像担持体である感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂを備え、そのまわりに帯電装置１２ｙ、１２ｃ、１２ｍ、１２ｂ、現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂ、１次クリーニング装置１７ｙ、１７ｃ、１７ｍ、１７ｂなどを備える。

そして、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂの図中時計まわりの回転にともない、まず各帯電装置１２ｙ、１２ｃ、１２ｍ、１２ｂでバイアス電圧を印加して表面を一様に帯電する。次いで、ホスト等から送られてくる画像信号に基づき共通の書込み装置１３から、それぞれレーザ光Ｌｙ、Ｌｃ、Ｌｍ、Ｌｂを照射することにより書込みを行い、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ上に静電潜像を形成する。そののち、各現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂで、トナーを付着してその静電潜像を可視像化し、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ上に各々各色単色画像を形成する。

そして、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂに接触して無端ベルト状の中間転写ベルト１５を図中反時計まわりに走行し、１次転写体である１次転写ローラ１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂにより感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ上の各色単色画像をシアンから順に中間転写体である中間転写ベルト１５上に１次転写し、転写画像を重ね合わせて中間転写ベルト１５上にフルカラー画像を形成する。

中間転写ベルト１５は、無端ベルトで形成し、２次転写体対向部材である２次転写バックアップローラ５１、クリーニングバックアップローラ５２、テンションローラ５３に掛けまわす。その中間転写ベルト１５を介して、感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂには、１次転写ローラ１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂを対向して備える。また、中間転写ベルト１５のまわりには、中間転写ベルト１５を介して、クリーニングバックアップローラ５２と対向して２次クリーニング装置１８を、２次転写バックアップローラ５１と対向して２次転写体である２次転写ローラ２５を備える。これにより、画像形成装置本体１００に対して一括して着脱自在な中間転写ユニット５０を構成する。

一方、適宜タイミングで、給紙装置２０の給送ローラを回転し、画像形成装置本体１００内の給紙カセット２１から転写材Ｎを繰り出し、転写材搬送路２３を通して搬送して一対のレジストローラ２４間に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト１５上のフルカラー画像にタイミングを合わせて一対のレジストローラ２４を回転し、２次転写ローラ２５によりそのフルカラー画像を転写材Ｎに２次転写する。そののち、フルカラー画像転写後の転写材Ｎを転写材搬送路２３を通してそのまま上方へと搬送し、定着装置２２の定着ニップを通過するとき未定着転写トナーを転写材Ｎに定着し、最終的に転写材Ｎに画像を形成して後、排出ローラ２６で排出して画像形成装置本体１００上の排紙スタック装置２７上にスタックする。

１次転写終了後の各感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂは、１次クリーニング装置１７ｙ、１７ｃ、１７ｍ、１７ｂでクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。また、２次転写終了後の中間転写ベルト１５は、２次クリーニング装置１８でクリーニングして転写残トナーを除去して初期化する。

図中符号２８ｙ、２８ｃ、２８ｍ、２８ｂは、それぞれ各色現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂにトナーを補給する各色トナーボトルである。

さて、図示画像形成装置では、中間転写体である中間転写ベルト１５の走行方向において、その中間転写ベルト１５に、２次転写体である２次転写ローラ２５を接触して形成する２次転写ニップの下流位置に、光学検知手段として反射型フォトセンサ３０を備える。また、その反射型フォトセンサ３０と対向して、中間転写ベルト１５の内側には、バックアップローラ３１を設ける。小型の画像形成装置においては、２次転写ニップより上流位置に反射型フォトセンサ３０を配置することがレイアウト上困難である場合が多い。そこで、この例のように２次転写ニップの下流位置に反射型フォトセンサ３０を配置する。

図２には、イエロの作像ステーション１０ｙの構成を拡大して示す。
図２に示すとおり、ドラム状の感光体１１ｙのまわりには、帯電装置１２ｙ、現像装置１４ｙ、中間転写ベルト１５を介して１次転写ローラ１６ｙ、１次クリーニング装置１７ｙ備える。現像装置１４ｙには、制御部３３を介して駆動モータ３４を接続する。なお、図示省略するが、他のシアン、マゼンタ、ブラックの作像ステーション１０ｃ、１０ｍ、１０ｂの構成も、使用するトナーの色が相違するのみで、この図２に示すイエロの作像ステーション１０ｙの構成とまったく同一である。

図３には、画像形成装置本体１００に備える制御部３３の構成を説明するためのブロック図を示す。

同図に示すとおり、制御部３３は、画像形成に係るシーケンスプログラムの実行および演算処理を行うＲＯＭを用いたＣＰＵ３５と、データの保存部である不揮発性メモリを用いたＲＡＭ３６とを備えたマイクロコンピュータで構成されている。図示しないインターフェースを介した入出力部には、現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂ、書込み装置１３、給紙装置２０、レジストローラ２４、１次転写ローラ１６ｙ、１６ｃ、１６ｍ、１６ｂよりなる転写装置１６、反射型フォトセンサ３０が接続されている。

反射型フォトセンサ３０は、中間転写ベルト１５からの光反射率に応じた信号を出力できる構成を備えており、拡散光検出器あるいは正反射光検出器のうちで、中間転写ベルト１５の表面での反射光量と後述する基準パターン像からの反射光量との差を十分な出力値として得ることができるものが用いられる。この例では、黒トナーの検知と全色のトナーパターンのエッジを検出するために有利な正反射型とカラートナーの高濃度部を検知可能なことが利点な拡散型が併用される。

制御部３３は、図示しない主電源の投入時、所定時間経過した後の待機時、所定枚数以上のプリントを出力した時、所定枚数以上のプリントを出力した後の待機時など、所定のタイミングで各現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂでの像形成性能、つまり、画像濃度などの作像性能を試験するように構成されている。

具体的には、この所定のタイミングが到来すると、まず感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂを回転させながら一様に帯電させる。この帯電については、通常のプリント時における一様な帯電（例えば−７００Ｖ）とは異なり、その電位を徐々に大きくしていくようにする。そして、書込み装置１３からのレーザ光Ｌの走査により基準パターン像用の静電潜像を形成しながら、現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂによる可視像処理、つまり現像を行う。

この現像により各色のバイアス現像パターン像、いわゆるパッチパターンが感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ上に形成される。なお、現像の際、制御部３３は、それぞれの現像装置１４ｙ、１４ｃ、１４ｍ、１４ｂにおける現像スリーブに印加される現像バイアスの値も徐々に高くしていくように制御する。

図４には、中間転写ベルト１５と、２次転写ローラ２５と、支持部材３７で支持する反射型フォトセンサ３０との位置関係を示す。

図４に示すように、中間転写ベルト１５には、図中矢示する走行方向に間隔をあけて通常画像形成領域３８を重なり合わずに並ぶように設ける。そして、それぞれ中間転写ベルト１５の走行方向と直交する方向の長さである、中間転写体である中間転写ベルト２５の幅をＡ、２次転写体である２次転写ローラ２５の幅をＢ、それらの間の２次転写ニップを通過する転写材Ｎの幅を通常画像形成領域３８の幅と同じＣとするとき、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係とする。

加えて、中間転写ベルト１５の、２次転写ローラ２５が接触しない領域、すなわちＡ−Ｂの領域にパッチパターン形成領域を設ける。そして、そのパッチパターン形成領域にパッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂを形成し、それらのパッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂを検知するように上述した反射型フォトセンサ３０を備える。これによって、パッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂを形成しても、２次転写ローラ２５を未転写トナーで汚すことがなくなる。

具体的には、パッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂは、縦１５ｍｍ×横１０ｍｍの大きさで、５ｍｍの間隙を介して形成される。これにより、中間転写ベルト１５上のパッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂが占有する長さは、それぞれ１５ｍｍ×４＋５ｍｍ×３＝７５ｍｍとなる。パッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂは、プリントプロセス時に形成される各色のトナー像とは異なり、反射型フォトセンサ３０で検知するために、上記中間転写ベルト１５上に色同士で重なり合わずに並ぶように転写される。このような転写手順により、中間転写ベルト１５上には、各色のパッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂによって構成される１つのパターンブロックが形成される。

また、中間転写体である中間転写ベルト１５を無端ベルトで形成して、２次転写体である２次転写ローラ２５に対向する２次転写体対向部材である２次転写バックアップローラ５１に掛けまわし、その２次転写バックアップローラ５１に対して互いの幅方向中心を一致して２次転写ローラ２５を配置する。これは、２次転写ローラ２５に対して左右均等に押圧することで、中間転写ベルト１５の端部への寄りを防止するためである。２次転写ローラ２５の中心を中間転写ベルト１５の中心でなく、端部へ偏らせると、両端部で中間転写ベルト１５の押圧が変わり、押圧の高い側はベルトの走行パスが短くなり、結果的にベルトを引っ張る力が大きくなってしまう。

図５には、中間転写ユニット５０まわりにおける感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂの設置状態を示す。

図５に示すように、各感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ間は、それぞれＬ１＝１００ｍｍに設定されている。そして、パッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂが形成される領域の長さ（Ｌ３）が７５ｍｍとされている。また、最終色のパッチパターンＰｂを形成する感光体１１ｂの中心から中間転写ベルト１５が掛けまわされているテンションローラ５３までの距離とテンションローラ５３から２次転写ローラ２５、換言すれば、２次転写バックアップローラ５１との間の２次転写ニップまでの距離は、ともにＬ２＝７５ｍｍとされている。

上述した各色のパッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂは、中間転写ベルト１５の無端移動にともない反射型フォトセンサ３０との対向位置を通過する際にその光反射光量が検知され、電気信号として前述の制御部３３に出力される。制御部３３は、反射型フォトセンサ３０から順次出力されるデータに基づき、各パッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂの光反射率を演算し、濃度パターンデータとしてＲＡＭ３６に格納していく。反射型フォトセンサ３０との対向位置を通過した各パッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂは、クリーニング装置１８によってクリーニングされる。

図６には、図示画像形成装置におけるパッチパターンを用いて画像の濃度検知および位置検知を行うときのフローチャートを示す。

Ｓ１１で画像形成を開始したとき、Ｓ１２でプロセス制御タイミングと判断されると、２次転写の離間を行うことなく、Ｓ１３で直ちにパッチパターン作成条件への切替えを行い、Ｓ１４にてパッチパターンＰｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂの作成を行い、Ｓ１５ですべてのパッチパターンを検出し、Ｓ１６でプロセス制御を実施する。その後、Ｓ１７に進んで、引き続き画像形成するジョブがあればＳ１１に戻り、なければ終了する。

Ｓ１２にてプロセス制御タイミングでない場合は、Ｓ１８で転写材間で２次転写ローラ２５が中間転写ベルト１５に当接した状態で、２次転写バイアスを逆極性に切り替えて空回しし、２次転写ローラ２５に付着したトナーを中間転写ベルト１５に付着させるクリーニングを実行して後、Ｓ１７に進み、同様に画像形成するジョブがあればＳ１１に戻り、なければ終了する。

図７には、このときのパターンレイアウトの一部を、図８にはタイミングチャートを示す。図７において、符号１５は中間転写ベルト、３８はその通常画像形成領域、２５は２次転写ローラ、３０は支持部材３７で支持する反射型フォトセンサである。Ｐｙ１、Ｐｙ２、Ｐｙ３、Ｐｙ４は中間転写ベルト１５に形成されるイエロの４階調のパッチパターンであり、Ｐｃ１、Ｐｃ２、Ｐｃ３、Ｐｃ４は続いて中間転写ベルト１５に形成されるシアンの４階調のパッチパターンであり、Ｐｍ１は続いて中間転写ベルト１５に形成されるマゼンタの４階調のパッチパターンの一部である。

ここでは、作像条件の切替え、具体的には帯電電位と現像バイアスをパッチパターン作成用に切替えているため、作像条件が異なる通常画像を作成することができない。このため、図８に示すダウンタイムが生じるものの、そのダウンタイムは、従来の図１９と比較してもわかるように４階調パターンで約１/３に低減することが可能となる。

図９には、別の例のタイミングチャートを示す。
この例においては、パッチパターン作像時の作像条件、具体的には帯電電位と現像バイアスが通常画像形成時と同じであり、書込み条件のみを切替えてパッチパターンを作像している。このときのタイミングチャートは、図９に示すように、通常画像と並行して作像が可能なため、ダウンタイムが発生しない。図７には、このパターン形成のレイアウトを示す。

さて、上述した例では、図１０に示すように、２次転写バックアップローラ５１に中間転写ベルト１５を掛けまわし、その中間転写ベルト１５を挟んで２次転写ローラ２５を押し当てて２次転写ニップを形成し、その２次転写ニップを通して転写材Ｎを搬送する。そして、中間転写ベルト１５の幅をＡ、２次転写ローラ２５の幅をＢ、転写材Ｎの幅をＣとするとき、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係とし、中間転写ベルト１５の、２次転写ローラ２５が接触しない領域に、パッチパターン形成領域を設け、そのパッチパターン形成領域にパッチパターンＰを形成する。

このとき、中間転写体ベルト１５には、例えば図１０に示すように、両端縁に沿って、ガイドテープを貼り付けるなどにより位置ずれ防止部材４０を備える。そして、２次転写ベルト１５は、その位置ずれ防止部材４０を２次転写バックアップローラ５１の両端面５１ａに当接してその２次転写バックアップローラ５１に掛けまわして設ける。これにより、中間転写体ベルト１５を走行するとき、位置ずれ防止部材４０を２次転写バックアップローラ５１の両端面５１ａに当て、２次転写バックアップローラ５１に掛けまわす中間転写ベルト１５が幅方向にずれて片寄ることを防ぐ。

ところで、図１１に示すように、このとき２次転写ローラ２５の幅方向両外側にパッチパターン形成領域を挟んで、中間転写ベルト１５の幅方向各端部に押し当てる、例えばローラ状の当接部４２を備えるとよい。そして、２次転写ローラ２５の幅方向両外側にパッチパターン形成領域を挟んで、中間転写ベルト１５の幅方向各端部に当接部４２を押し当て、中間転写ベルト１５の走行ともない、２次転写バックアップローラ５１とともに２次転写ローラ２５を回転するようにする。これにより、同様に中間転写ベルト１５の片寄りを防ぎ、色ずれ等をなくして、またスリップ痕などの異常画像の発生をなくして画像品質の低下を防止することができる。特に、トナーが付着していない中間転写ベルト１５の幅方向両端部で当接部４２を押し当てから、スリップを防止し、スリップに起因する２次転写不良による画像不良の発生をなくすこともできる。

中間転写ベルト１５の離脱を防止するためには、ベルトテンションを高くすることも考えられるが、中間転写ベルト１５に対する負荷が大きくなり、カール癖が付き、異常画像の原因となる。このため、あまりテンションを上げることは好ましくない。また、上記例では、２次転写ローラ２５は、中間転写ベルト１５に連れ回りすることによって回転しているが、図１１から判るようにベルト端部でトナーや転写材Ｎがない状態で接触する領域ができるために、２次転写ローラ２５がトナーや転写材Ｎによってスリップして画像上不具合を発生させることもなくなる。

図１２および図１３には、反射型フォトセンサ３０を２つずつ配置した例を示す。
上述した例では、反射型フォトセンサ３０を１つ配置したが、図１２および図１３に示すように支持部材３７で支持して反射型フォトセンサ３０を２箇所に、いずれもパッチパターンに２次転写ローラ２５が当接しないように配置してもよい。このような構成にすることによって、パターン検知の高速化が測れるとともに、両サイドでの各色の位置ずれ量を検知して、位置合わせ制御を行うことも可能となる。図１２に示す例では、はじめに位置合わせ用のパターンが作成され、引き続きベタ濃度パターンが作成される様子を示している。図１３では、各色４階調パターンが並列に作像される様子を示している。

図１４には、別の画像形成装置における２次転写位置付近の概略構成を示す。
図から判るように、この例でも、最大転写サイズ幅よりも画像形成可能領域幅を大きく設計し、中間転写ベルト１５の幅（走行方向に対して直交する方向）をＡ、中間転写ベルト１５に対して２次転写ローラ２５が当接する領域の総幅をＢ、転写材Ｎの最大幅をＣとしたとき、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係とし、２次転写ローラ２５が当接しないパッチパターン形成領域（Ａ−Ｂ）にパッチパターンＰを形成し、反射型フォトセンサ３０を、２次転写バックアップローラ５１と対向する転写材搬送路２３の外側に具備する。

またここで、２次転写ローラ２５は、画像形成装置本体１００に開閉自在に備えるカバー４４で支持して備える。そして、画像形成装置本体１００に対してカバー４４を図中矢示方向に開いたとき、そのカバー４４で支持する２次転写ローラ２５を中間転写ベルト１５から離すようにし、カバー４４を開くことにより転写材搬送路２３を開放し、２次転写位置でのジャム処理を容易とする。

また、このように画像形成装置本体１００とカバー４４、すなわち２次転写ローラ２５が画像形成装置本体１００側と分離して設けられていることから、２次転写ローラ２５にクリーニング機構を持たせると、廃トナータンクを画像形成装置本体１００とは別に設ける必要があり、余分なコスト、スペース、手間が必要となる問題がある。しかし、この例では、２次転写ローラ２５が当接しないパッチパターン形成領域にパッチパターンＰを形成するので、パッチパターンＰを形成するトナーが２次転写ローラ２５に付着するおそれがなく、２次転写ローラ２５をクリーニングするクリーニング機構を設ける必要がないから、そのような問題を解消することができる。

図１５には、図１４のＤ−Ｄ断面を示す。
図示するとおり、カバー４４は、矢印方向に開放させることができる。転写材搬送路２３、２次転写ローラ２５の幅方向外側にパッチパターンＰを作像することができ、反射型フォトセンサ３０も干渉しない位置に配置することが可能となっている。

反射型フォトセンサ３０は、対向する中間転写ベルト１５との距離を所定の範囲に抑える必要がある。これは、反射型フォトセンサ３０の反射光量がこの距離によって異なり、検知誤差となって表れてしまうからである。そこで、この図１４および図１５に示す例においては、中間転写ベルト１５を複数のローラ５１〜５３に掛けまわしてユニット構成とし、その中間転写ユニット５０のユニット側板４６で支持して中間転写ユニット５０に反射型フォトセンサ３０を備える。そして、中間転写ユニット５０内において、中間転写ベルト１５と反射型フォトセンサ３０とを、同一の部材であるユニット側板４６に組み付ける。これにより、中間転写ベルト１５上のパッチパターンＰと反射型フォトセンサ３０間の距離のばらつきを少なくし、安定した画像情報検知を可能とすることができる。

図１６には、反射型フォトセンサ３０の別の支持構成を示す。
図示例では、中間転写ベルト１５をユニット構成とし、その中間転写ユニット５０に、閉じたときに当接するカバー４４を、画像形成装置本体１００に開閉自在に備え、そのカバー４４で支持して反射型フォトセンサ３０を備える。そして、カバー４４を閉めたとき中間転写ユニット５０に当接し、反射型フォトセンサ３０を支持するカバー４４と、中間転写ベルト１５を設ける中間転写ユニット５０との間の位置出しをする。

すなわち、反射型フォトセンサ３０を２次転写ローラ２５と同様にカバー４４で支持する。しかし、単純にカバー４４で支持したままであると、先に述べたように中間転写ベルト１５との距離を一定に保つことができない。このため、この例では、カバー４４に、反射型フォトセンサ３０と２次転写ローラ２５との距離を保つための位置決め当接部材４７を備えている。この位置決め当接部材４７は、カバー４４を閉じたときユニット側板４６に突き当ててその距離を維持するものであり、中間転写ユニット５０と２次転写ローラ２５とはこのユニット側板４６に対する位置決め当接部材４７の当接で位置が決定されているため、反射型フォトセンサ３０と中間転写ベルト１５との距離を容易に保つことが可能となっている。

また、この例の反射型フォトセンサ３０は、カバー４４とともに開閉するために、飛散トナーなどで反射型フォトセンサ３０が汚れた場合にはカバー４４を開いて清掃し、ユーザが容易にメンテナンスすることが可能である。

なお、以上の例で用いた各部材のプロセス条件は、次の通りである。
感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂには、有機感光体（ＯＰＣ）が用いられる。帯電装置１２ｙ、１２ｃ、１２ｍ、１２ｂには、感光体に近接または接触して帯電ローラが用いられて、−２００〜−２０００（Ｖ）の一様帯電が行えるようになっており、一様帯電された感光体１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂに対して、原稿画像に対応したレーザ光Ｌｙ、Ｌｃ、Ｌｍ、Ｌｂを用いて静電潜像形成が行われる。

トナーは、負帯電性のものが用いられてネガ−ポジ現像を行うことで静電潜像を可視像処理してトナー像を形成する。中間転写ベルト１５としては、厚さ０．１０ｍｍ、幅２６６ｍｍ、内周長７９６ｍｍの熱硬化性樹脂が用いられ、移動速度が１５０ｍｍ／ｓｅｃに設定されている。また、中間転写ベルト１５の裏面両サイドには幅５ｍｍ、高さ２.５ｍｍの位置ずれ防止部材４０が縫い付けられている。最大転写紙サイズはＬＴの縦通紙であり、幅方向の長さとしては２１６mmが最大となる。

さて、上記条件に基づき、中間転写ベルト１５全体での体積抵抗率は、１０７〜１０１２Ωｃｍが得られた。体積抵抗率は、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている測定方法を用いて電圧１００Ｖを１０秒間印加した結果である。また、中間転写ベルト１５の表面抵抗率は、三菱油化製の抵抗測定器「ハイレスターＩＰ」で測定したところ、１０９〜１０１４Ω／□であった。この表面抵抗率に関しては、上記の抵抗測定器を用いる他に、ＪＩＳ Ｋ ６９１１に記載されている表面抵抗測定法で測定することもできる。２次転写ローラ２５としては、直径が２６ｍｍ、幅２２６ｍｍのウレタン発泡樹脂からなるローラを用いた。

タンデム型フルカラー画像形成装置における内部機構の概略構成図である。 そのイエロの作像ステーションの拡大構成図である。 その画像形成装置本体に備える制御部の構成を説明するためのブロック図である。 その中間転写ベルトと、２次転写ローラと、反射型フォトセンサの位置関係図である。 その中間転写ユニットまわりにおける感光体の設置状態図である。 その画像形成装置におけるパッチパターンを用いて画像の濃度検知および位置検知を行うときのフローチャートである。 パッチパターンのパターンレイアウトの一部を示す図である。 その例のタイミングチャートである。 別の例のタイミングチャートである。 ２次定着ニップ位置の構成図である。 別の２次定着ニップ位置の構成図である。 反射型フォトセンサを２つずつ配置した例の、中間転写ベルトと２次転写ローラと反射型フォトセンサの位置関係図である。 反射型フォトセンサを２つずつ配置した他例の、中間転写ベルトと２次転写ローラと反射型フォトセンサの位置関係図である。 別の画像形成装置における２次転写位置付近の概略構成図である。 図１４のＤ−Ｄ断面図である。 反射型フォトセンサの別の支持構成図である。 従来のパッチパターンを用いて画像の濃度検知および位置検知を行うときのフローチャートである。 従来のパッチパターンのパターンレイアウト図である。 その例のタイミングチャートである。

符号の説明

１１ｙ、１１ｃ、１１ｍ、１１ｂ 感光体（像担持体）
１５ 中間転写ベルト（中間転写体）
２５ ２次転写ローラ（２次転写体）
３０ 反射型フォトセンサ（光学検知手段）
４０ 位置ずれ防止部材
４２ 当接部
４４ カバー
５０ 中間転写ユニット
５１ ２次転写バックアップローラ（２次転写体対向部材）
５１ａ ２次転写バックアップローラの端面
１００ 画像形成装置本体
Ｎ 転写材
Ｐ、Ｐｙ、Ｐｃ、Ｐｍ、Ｐｂ パッチパターン

Claims (8)

1. 像担持体上に形成した画像を１次転写して中間転写体上に画像を形成し、その中間転写体に接触して設ける２次転写体を用いて前記中間転写体上の画像を２次転写して最終的に転写材に画像を形成する画像形成装置において、
   前記中間転写体の幅をＡ、前記２次転写体の幅をＢ、それらの間を通過する前記転写材の幅をＣとするとき、Ａ＞Ｂ＞Ｃの関係とし、
   前記中間転写体の、前記２次転写体が接触しない領域に、パッチパターン形成領域を設け、
   そのパッチパターン形成領域に形成したパッチパターンを検知する光学検知手段を備える、
   ことを特徴とする、画像形成装置。
2. 前記中間転写体を無端ベルトで形成して、前記２次転写体に対向する２次転写体対向部材に掛けまわし、その２次転写体対向部材に対して互いの幅方向中心を一致して前記２次転写体を配置することを特徴とする、請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記中間転写体の両端縁に沿って位置ずれ防止部材を備え、その位置ずれ防止部材を前記２次転写体対向部材の両端面に当接してその２次転写体対向部材に前記中間転写体を掛けまわして設けることを特徴とする、請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記２次転写体の幅方向両外側に前記パッチパターン形成領域を挟んで、前記中間転写体の幅方向各端部に押し当てる当接部を備えることを特徴とする、請求項２および３に記載の画像形成装置。
5. 前記中間転写体の走行方向において、前記中間転写体に前記２次転写体を接触して形成する２次転写ニップの下流位置に、前記光学検知手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか１に記載の画像形成装置。
6. 画像形成装置本体に開閉自在に備えるカバーで前記２次転写体を支持して備えることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれか１に記載の画像形成装置。
7. 前記中間転写体を設ける中間転写ユニットに前記光学検知手段を備えることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置。
8. 閉じたとき、前記中間転写体を設ける中間転写ユニットに当接するカバーを、画像形成装置本体に開閉自在に備え、そのカバーで前記光学検知手段を支持して備えることを特徴とする、請求項１ないし６のいずれか１に記載の画像形成装置。

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