JP2008040402A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】濃度検出用パッチトナー像が付着してシート裏汚れの心配もなく高精度の濃度検出が可能であり、しかも裏汚れ清掃用クリーニング部材などが不要である。
【解決手段】感光体ドラム１７に中間転写ベルト３０が回転接触している。中間転写ベルト３０には二次転写外ローラ５０が回転接触してニップ部を形成している。パッチトナー像８０は二次転写外ローラ５０とのニップ部よりも外側位置の中間転写ベルト３０のベルト端部位置に形成される。したがって、シートの裏にそのパッチトナー像８０のトナーが付着することはない。また、画像間隔が狭められた装置高速化に対しても、従来のように、画像と画像の間にパッチトナー像を設けず、そうしたニップ部外側位置にパッチトナー像を形成することで対応させる。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置および複合機などの電子写真画像形成装置（以下、単に「画像形成装置」という）に関し、さらに詳しくは、装置高速化などに対応して画像濃度調整用検体であるパッチトナー像を形成可能な画像形成装置に関する。

一般に、静電写真プロセスを利用する画像形成装置では、たとえば像担持体であるドラム型電子写真感光体（以下、単に「感光体ドラム」という）の表面を帯電装置で予め決められた極性で帯電させ、露光装置によってドラム表面に原稿画像に対応した静電潜像を形成する。また、現像装置は帯電させた微粉体である現像剤（トナー）を用いて感光体ドラム上の静電潜像を現像して可視化する。可視化された感光体ドラム上のトナー像は、感光体ドラムの回転によって一次転写部へと達し、被転写材シートに直に転写されるか、あるいは無端状ベルトなどの中間転写体上に転写される。いずれにしても最終的には被記録材であるシートに転写される。シート上に転写されたトナー像は定着装置に送り込まれ、加熱および加圧して永久定着される。

ところで、一連の画像形成にあっていくつかの問題点がある。１つは、シートの裏面にトナーが付着するのをいかに防止するかということである。転写ローラで圧接しながらトナー像をシートに転写する構造方式では特に、転写ローラが常時接触している感光体ドラム上のトナーが転移し、シートの裏面に付着して裏汚れをおこす不具合がある。その場合、「かぶりトナー」と呼ばれるトナーの濃度が極薄ければさほど問題とはならず、転写ローラの表面を清掃するクリーニング手段を特別に設ける必要もない。

また１つは、カラー画像形成装置では、原稿画像から読み取ったトナー像とは別に、色味を安定させる目的からトナー像濃度検出用のパッチトナー像を形成することである。パッチトナー像は第１の像担持体である感光体ドラム上、または第２の像担持体である中間転写ベルト上に形成される。それに対向する位置に設けたパッチトナー像濃度検知手段（以下、単に「パッチ濃度センサ」という）でそのパッチトナー像を検出する。検出結果に基づいて、画像形成部ではプロセス手段の制御ならびに調整を行って、安定したトナー濃度を維持する。カラー画像形成装置のなかでも特に高画質性能を特長として謳っているものでは、より高い色味安定性が求められる。

その場合、画像と画像の間にパッチトナー像を形成し、その検出に基づいて濃度調整が行われる。すなわち、連続出力される画像と画像との間の小領域にパッチトナー像を形成し、その濃度信号をパッチ濃度センサで検出する。その検出結果に基づいて、トナー濃度が常に一定に維持されるようプロセス手段を制御する。したがって、画像の連続出力に併行してトナー濃度調整を行うことができるので、高い目標の色味安定性を実現することができる。しかも、トナー濃度調整のために画像出力に対するダウンタイムの発生を防止できるという効果も期待される。

しかし近年、装置高速化や高生産性でますます画像間隔が短縮されると、パッチトナー像の形成が困難になるなど次の問題が新たに提起される。

たとえば装置高速化で画像間隔が短く狭まると、転写時に印加される電圧を通常の画像転写時にはトナーの逆極性を印加し、画像間においてトナーと同極性の電圧に切り替えることが高圧電源性能などの理由から非常に困難なものとなる。結果、前述のかぶりトナーのごとき極薄い濃度のトナー像のトナーだけではなく、通常濃度によるパッチトナー像のトナーさえも転写ローラに転移してシートの裏面を汚す。

シートの裏面汚れを防止するために、転写ローラ上に転移されたトナーを清掃する転写ローラクリーニング部材を設けた装置が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この場合、クリーニング部材によって転写ローラの表面性を平滑化し、クリーニングブレードやクリーニングブラシなどの部材で構成している。

特開平５−５３４５６号公報

上記特許文献１のように、シート裏面汚れ対策として転写ローラクリーニング部材を設ければ、それだけ装置が複雑化しかつ大型化して、高コスト化してしまう。これに関して、パッチトナー像が多種類化したり、濃度調整を行う頻度が多くなると、通常のクリーニング装置では能力的に追いつかない。そのために、やはり高コストで大型のクリーニング部材を設けざるを得ない。

また、より高精度な濃度調整を行うべくより多くの種類のパッチトナーを形成する場合とか、生産性を高めるべく画像間隔を狭くすると、その狭い画像間隔に必要なパッチトナー像を形成できなくなる不都合が生じる。それはパッチトナー像の検出を前提として濃度調整するうえで根本的な問題となる。

以上から、本発明の目的は、濃度検出用パッチトナー像が付着してシート裏汚れの心配もなく高精度の濃度検出が可能であり、しかも裏汚れ清掃用クリーニング部材などが不要であるから装置大型化や高コスト化を抑え、装置高速化に対応可能な画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明の画像形成装置は、回転する像担持体と転写部材との間の接触部にシートを送って、像担持体上に形成された原稿画像のトナー像をシート上に転写し、前記像担持体上に検知用トナー像を形成する画像形成装置において、前記検知用トナー像は、前記接触部よりも、前記像担持体の回転方向に直交する方向の外側の領域に設けられることを特徴とするものである。

本発明の画像形成装置によれば、検知用トナー像は像担持体と転写部材との接触部部よりも外側に設けられるので、検知トナー像のトナーが接触部でシートに付着して裏汚れを起こすこともなく、トナーが付着することで検知用トナー像の濃度検出精度が損なわれることはない。また、検知用トナー像のトナーがシート裏に付着することはないから、付着したトナーを除去するクリーニング手段も不要となり、その分装置が大型化せず、低コストに抑えるのに有効である。

以下、本発明の画像形成装置の好適な実施形態について図面を参照して詳述する。

図１は、画像形成装置の具体例である４色フルカラーのレーザビームプリンタ（以下、単に「プリンタ」という）を示す。このプリンタは、第１の像担持体としてＹ（イエロー），Ｍ（マゼンタ），Ｃ（シアン），Ｋ（ブラック）の各色に対応する感光体ドラム１７Ｙ、１７Ｍ、１７Ｃ、１７Ｋを備えている。以下、説明文の煩雑化を避けるために必要な場合を除いて感光体ドラムをいうときは、符号１７で代表させる。Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ対応のプロセス手段である次の各機器においても同様とする。

駆動手段（不図示）から回転動力を受けて図中矢印Ｒ１７方向に回転駆動する感光体ドラム１７の周囲には、プロセス手段を構成する一次帯電装置１９が配置され、対応するそれぞれの感光体ドラム１７の表面を均一に帯電する。同じくプロセス手段として、露光手段であるレーザビーム露光装置１８が配置され、カラー画像を色分解した光像またはこれに相当する光像を感光体ドラム１７上に照射して画像の静電潜像を形成する。さらに、プロセス手段は感光体ドラム１７上の静電潜像を現像してトナー像をして可視化する現像装置２０を備えている。この現像装置２０は、Ｙトナー，Ｍトナー，Ｃトナー，Ｋトナーをそれぞれ現像器として収納している。

以上の構成から、感光体ドラム１７上に形成されたトナー像は一次転写装置２２によって第２の像担持体である無端状の中間転写ベルト３０上に一次転写される。一次転写装置２２は、中間転写ベルト３０を挟んで対向するブレード形状の部材でなっており、各色トナーの逆極性のバイアス電圧を印加してトナーを中間転写ベルト３０上に一次転写する。一次転写後の感光体ドラム１７は、表面に残った残留トナーがクリーナ２４によって除去され、次の画像形成に供される。

中間転写ベルト３０上で重ねられた４色のトナー像は、中間転写ベルト３０の回転によって二次転写装置５４に搬送され、給送搬送装置（不図示）によって搬送されてきた転写材２３上に一括して二次転写される。二次転写装置５４では、二次転写外ローラ５０と二次転写内ローラ５１が中間転写体３０を挟んで対向してその間にニップ部を形成する。すなわち、中間転写ベルト３０上の４色トナー像がニップ部（接触部）に進入すると同時に、給送搬送装置（不図示）によって転写材であるシート２３がニップ部に進入し、電圧供給部５７によって二次転写内ローラ５１にバイアス電圧を印加することで、シート２３へのトナー像の転写が行われる。二次転写後の中間転写ベルト３０は、残留トナーが中間転写ベルトクリーナ２７によって除去され、次の画像形成に供される。

４色のトナー像が転写されたシート２３は定着装置２６へと搬送され、定着装置２６においてそのトナー像は加熱加圧などされてシート２３上に永久定着された後、画像形成装置本体の外部へと排出される。

（パッチトナー像の形成：第１の実施形態）
一方、図２以下の各図に示すように、高精度の画像濃度調整を行うための検体となるパッチトナー像（検知用トナー像）８０が形成される。

原稿上から読み取った画像情報から形成される通常の原稿画像のトナー像が第１の像担持体である感光体ドラム１７上に形成されるのとは別に、パッチトナー像８０が第２の像担持体である中間転写ベルト３０上に形成される。すなわち、中間転写ベルト３０の表面に対向した位置にパッチ濃度センサ（パッチトナー像濃度検知手段、検知用トナー像検知手段）８１が配置されている。このパッチ濃度センサ８１によって検出された濃度信号に基づき、中間転写ベルト３０上の画像濃度が常時一定に維持されるよう、一次帯電装置１９、レーザビーム露光装置１８および現像装置２０などによるプロセス手段の制御を行う。

パッチトナー像８０は、パッチ濃度センサ８１による検出位置を通過すると、中間転写ベルト３０とのニップ部にて二次転写外ローラ（転写部材）５０に付着して転移されることはなく、二次転写装置５４の位置を通過して中間転写ベルトクリーナ２７によって中間転写ベルト３０上から除去される。

なお、パッチトナー像８０が形成される中間転写ベルトの幅方向（像担持体回転方向に直交する方向）のベルト端位置と、それに対向してパッチ濃度センサ８１が配置されている幅方向の位置とは、通常の原稿画像を形成するシートの最大サイズ幅よりも外側に位置になるようにしている。

図２において、感光体ドラム１７および中間転写ベルト３０上には、通常の原稿画像形成時では使用しないパッチトナー像専用画像形成領域１００Ｙ、１００Ｍ、１００Ｃ、１００Ｋ、１００Ｂが設けられている。パッチトナー像８０は、パッチ濃度センサ８１によって確実に濃度検出されるよう、たとえば幅方向の寸法を１５ｍｍ、画像形成方向の寸法が１５ｍｍの形状に形成される。また、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ対応の各パッチトナー像専用画像形成領域１００はパッチトナー像８０と比べて僅かに幅寸法が広く、幅方向に２５ｍｍを占有している。ちなみに、感光体ドラム１７の幅方向長さはＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色いずれも３３０ｍｍ、それよりも若干幅寸法が短く中間転写体ベルト３０の幅方向長さは３２０ｍｍに設定されている。また、二次転写外ローラ５０の幅方向の長さは中間転写ベルト３０のベルト幅寸法と比べて短くしてあり、パッチトナー像専用画像形成領域１００Ｂとの対向位置には配置されない。

たとえば、Ｍトナーを用いたパッチトナー像８０Ｍとしては、パッチトナー像専用画像形成領域１００Ｍ上に形成された後に一次転写手段２２Ｍによって中間転写ベルト３０上のパッチトナー像専用画像形成領域１００Ｂ上に転写される。そのパッチトナー像画像形成領域１００Ｂに対向して配置されているパッチ濃度センサ８１によってパッチトナー像８０の濃度が検出される。

濃度検出結果から、所望する濃度とは異なり、期待外の濃度であると判断した場合、一次帯電装置１９Ｍ、レーザビーム露光装置１８Ｍ、現像装置２０Ｍなどのプロセス手段を制御する。それによって、初期の目的が達成されるような濃度のＭトナー像を中間転写ベルト３０上に形成する。濃度検出を終えたパッチトナー像８０Ｍは二次転写装置５４に進入する。

図３は、感光体ドラム１７をはじめとする上記プロセス手段の各機器について、それらの幅方向への配置のみを模式的に示している。一次帯電装置１９、レーザビーム露光装置１８および現像装置２０では、感光ドラム１７と中間転写ベルト３０によるパッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向に対向する位置関係にある。ドラムクリーナ装置２４、一次転写装置２２および中間転写ベルトクリーナ２７も同様である。しかしながら、二次転写外ローラ５０については、パッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向位置に対向して配置されないよう、パッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向長さ分だけ短い構成となっている。

以上説明したように、第１の実施形態によれば、中間転写ベルト３０上に形成されたパッチトナー像８０は二次転写外ローラ５０に接触することはなく、中間転写ベルトクリーナ２７に回収される。二次転写ローラ５０に転移されるトナーはかぶりトナーのごとき濃度の極めて薄いトナー像のトナーだけに限られる。したがって、二次転写ローラ５０を清掃するためのクリーニング部材は不要であり、それだけ装置が簡略化されてコスト的にも抑えられる効果がある。

（パッチトナー像の形成：第２の実施形態）
図４は、第２の実施形態によるパッチトナー像の形成態様を示す。この第２の実施形態では、パッチトナー像の濃度検出を感光体ドラム１７上で行うようにしている。

感光体ドラム１７上におけるパッチトナー像専用画像形成領域１００にパッチトナー像８０を形成後、一次転写前位置に到達する以前に、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ各色に対応の感光体ドラム１７に対向して配置されたパッチ濃度センサ８１で濃度を検出し、検出結果から一次帯電装置１９、レーザビーム露光装置１８および現像装置２０の制御を行う。

第１の実施形態で説明されたように、一次帯電装置１９、レーザビーム露光装置１８および現像装置２０では、感光ドラム１７と中間転写ベルト（像担持体）３０によるパッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向に対向する位置関係にある。ドラムクリーナ装置２４、一次転写装置２２および中間転写ベルトクリーナ２７も同様である。しかしながら、中間転写ベルト３０、一次転写装置、中間転写ベルトクリーナおよび二次転写外ローラ５０については、パッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向の対応する位置に配置されないよう、パッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向長さ分だけ短い構成となっている。

以上から、この第２の実施形態においても、感光体ドラム１７上に形成されたパッチトナー像８０は中間転写ベルト３０に接触することなく、感光ドラムクリーナ２４に回収される。したがって、二次転写外ローラ５０に転移されるトナーは、かぶりトナーのごとき濃度の極めて薄いトナー像のトナーに限られ、二次転写ローラ５０を清掃するためのクリーニング部材は不要となる。なお、二次転写外ローラ５０については、これだけがパッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向（像担持体回転方向に直交する方向）の対応する位置に配置されないよう、パッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向長さ分だけ短く構成することができる。

（パッチトナー像の形成：第３の実施形態）
図５は、第３の実施形態によるパッチトナー像の形成を示す。この場合、感光体ドラム（像担持体）１７から直接に被転写材であるシート２３にトナー像の転写を転写ローラ５０によって行う画像形成装置において、パッチトナー像濃度検知が感光体ドラム１７上で行われる。

すなわち、感光体ドラム１７上におけるパッチトナー像専用画像形成領域１００にパッチトナー像８０を形成後、転写ローラ５０に到達する以前に感光体ドラム１７に対向して配置されたパッチトナー像濃度検知手段である濃度センサ８１で濃度の検出を行う。その検出結果から、一次帯電装置１９、レーザビーム露光装置１８および現像装置２０を制御する。

この場合、転写ローラ２２については、パッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向（像担持体回転方向に直交する方向）の対応する位置に配置されないよう、パッチトナー像専用画像形成領域１００の幅方向長さ分だけ短く構成されている。

以上から、この第３の実施形態においても、感光体ドラム１７上に形成されたパッチトナー像８０は転写ローラ５０に接触することなく、感光ドラムクリーナ２４に回収される。したがって、転写ローラ５０に転移されるトナーは、かぶりトナーのごとき濃度の極めて薄いトナー像のトナーに限られ、転写ローラ５０を清掃するためのクリーニング部材は不要である。

本発明について上記数例の実施形態が説明されたが、本発明の主旨を逸脱しない範囲内でその他の実施形態、応用例、変形例およびそれらの組み合わせも可能である。

本発明に係る画像形成装置の一例を示す４色フルカラーのレーザビームプリンタの全体図。 同プリンタ本体においてパッチトナー像形成の第１の実施形態を示す斜視図。 同第１の実施形態においてＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋ対応のプロセス手段である各機器の幅方向を模式的に示す図。 パッチトナー像の形成において第２の実施形態を示す斜視図。 パッチトナー像の形成において第３の実施形態を示す斜視図。

符号の説明

１７ 感光体ドラム（第１の像担持体）
１９ 一次帯電装置
２０ 現像装置
２２ 一次転写装置
２４ 感光ドラムクリーナ装置
３０ 中間転写ベルト（第２の像担持体）
５４ 二次転写装置
５０ 二次転写外ローラ（転写部材）
２５ 定着装置
８０ パッチトナー像
８１ パッチ濃度センサ（.パッチトナー像濃度検知手段）
１００ パッチトナー像専用画像形成領域

Claims (6)

1. 回転する像担持体と転写部材との間の接触部にシートを送って、像担持体上に形成された原稿画像のトナー像をシート上に転写し、前記像担持体上に検知用トナー像を形成する画像形成装置において、前記検知用トナー像は、前記接触部よりも、前記像担持体の回転方向に直交する方向の外側の領域に設けられることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体が第１および第２の像担持体からなり、第１の像担持体上に形成された原稿画像のトナー像を第２の像担持体上に一次転写して、この第２の像担持体上のトナー像を前記転写部材との接触部でシート上に二次転写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. 前記第１の像担持体が感光体ドラムであり、前記第２の像担持体が無端状の中間転写ベルトである場合に、中間転写ベルトの回転方向に直交する方向において、この中間転写ベルトの端部で前記転写部材との接触部よりも外側位置に前記検知用トナー像が形成されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第１の像担持体である感光体ドラムのドラム回転方向に直交する方向の端部で前記転写部材との接触部よりも外側位置に前記検知用トナー像が形成されることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記パッチトナー像が形成される接触部よりも外側で前記感光体ドラムまたは前記中間転写ベルトのそれぞれの回転方向に直交する方向の端部までの距離が、最大サイズのシートの幅寸法よりも大きく設定されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記検知用トナー像が通過時にその濃度を検出する対向位置に検知用トナー像濃度検出手段が配置されたことを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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