JP2008241819A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写ベルトに厚み方向の変位を生じた場合でも最終的な画像における原稿濃度の再現性を高める事ができる画像形成装置を提供すること。
【解決手段】中間転写ベルトを用いたカラー画像形成装置において，上記中間転写ベルト上に所定濃度のトナーよりなるパッチパターンを形成するパッチパターン転写手段と，上記パッチパターン転写手段によって転写された中間転写ベルト上のパッチパターンに光を照射しその反射光の光量を検出するパッチパターン濃度検出手段と，上記パッチパターン濃度検出手段により検出された中間転写ベルト上のパッチパターン濃度に応じて上記画像形成手段，中間転写手段のいずれかあるいは両方における原稿トナー濃度を調整する原稿トナー濃度調整手段とを備えてなる画像形成装置。
【選択図】図３

Description

本発明は，複数の色に対応する複数の画像形成手段によって形成された原稿トナー画像を１つの中間転写ベルト上に重ね合わせてカラーの原稿トナー画像を形成する画像形成装置の改良に係り，特に，上記中間転写ベルトの弛みによる画像濃度の変動を防止して，正確な画像形成を行う事のできる画像形成装置に関するものである。

一般に上記のような中間ベルトを用いたカラー画像形成装置においては，使用する現像剤の色に応じて複数設けられ，感光体上に各色の原稿トナー像を形成する複数個の画像形成手段と，上記各画像形成手段により，感光体上に形成された色の異なる原稿トナー像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写する中間転写手段と，上記中間転写ベルト上に形成された原稿トナー像を紙などの最終転写材上に転写する最終転写手段を備えて構成されている。
このような画像形成装置において，原稿画像の濃度と，紙などの最終転写材に転写される原稿トナー画像の濃度を一致させる事が，美しい画像形成の基本である。そのために従来は，中間転写ベルト上に矩形状などの所定濃度のパッチ原稿に対応するトナー画像よりなるパッチパターンを形成し，このパッチパターンの濃度を検出すると共にこの濃度が所定濃度のパッチ原稿の濃度に一致するように中間転写ベルトへの転写率，或いは現像手段における現像率を調整している。
上記パッチパターンの濃度を検出する手法としては，上記中間転写ベルト上のパッチパターンに光を照射し，その反射光の光量を検出することで行うことができる。
このような画像調整手法は，たとえば，特許文献１，２に記載されている。
特開２００７−０１１１８９号公報 特開平１０−１８６７７０号公報

上記のような従来の画像形成装置では，上記のように中間転写ベルト上にパッチ画像を形成してその濃度を検出する事で，中間転写ベルト上への転写画像が正確に再現されているかどうかを判断するようにしているが，この手法の場合，中間転写ベルトの転写領域部分が何らかの原因によってその厚み方向に変位すると，転写効率が変動するために正常な転写状態が得られず，美しい画像が得られない状態となる。
これは，上記従来技術では，中間転写ベルト上のパッチパターンに光を照射し，その反射光の光量を検出する光学センサを用いて中間転写ベルト上のパッチ画像の濃度を検出しているため，中間転写ベルトが厚み方向に変位すると，上記光学センサと中間転写ベルトとの距離が変化してしまい，光学センサの焦点位置から中間転写ベルト表面が外れて，いわゆるぼけた状態になるためである。そして，上記のような光学センサの特性上，中間転写ベルト表面が上記光学センサに近づいても，逆に遠ざかっても同様にぼけが生じて，画像濃度が低下する。
本発明者が研究したところによると，このような中間転写ベルトの厚み方向の変位は，経年変化によるほか，画像形成装置内の過熱によっても生じるし，更には中間転写ベルトを駆動するギアのバックラッシュによっても生じる事が分かった。このようなギアのバックラッシュなどに起因するパッチパターンの検出濃度変化は，周期性を持つ事も分かった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，上記のような中間転写ベルトに厚み方向の変位を生じた場合でも最終的な画像における原稿濃度の再現性を高める事ができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために本発明は，使用する現像剤の色に応じて設けられ，感光体上に各色の原稿トナー像を形成する複数個の画像形成手段と，上記各画像形成手段により，感光体上に形成された色の異なる原稿トナー像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写する中間転写手段と，上記中間転写ベルト上に形成された原稿トナー像を最終転写材上に転写する最終転写手段と，上記中間転写ベルト上に所定濃度のトナーよりなるパッチパターンを形成するパッチパターン転写手段と，を備えた画像形成装置において，上記パッチパターン転写手段によって転写された中間転写ベルト上のパッチパターンに光を照射しその反射光の光量を検出するパッチパターン濃度検出手段と，上記パッチパターン濃度検出手段により検出された中間転写ベルト上のパッチパターン濃度に応じて上記画像形成手段，中間転写手段のいずれかあるいは両方における原稿トナー濃度を調整する原稿トナー濃度調整手段とを備えてなる事を特徴とする画像形成装置として構成される。
これにより，中間転写ベルトのたるみやベルトの駆動ギアのバックラッシュに基づく中間転写ベルトの厚さ方向への変位が生じても，それによる画像濃度の低下が補償されるので，常時美しい画像が形成される。

また，本発明の別の態様としては，上記パッチパターン濃度検出手段が，上記中間転写手段による中間転写ベルト上へのトナー画像の転写領域以外の中間転写ベルト上の所定位置においてパッチパターン濃度を検出するものであり，上記原稿トナー濃度調整手段が，上記所定位置におけるパッチパターン濃度と，上記画像形成手段，中間転写手段，あるいは最終転写手段のいずれかあるいは複数におけるトナー画像濃度との既知の関係に基づいて原稿トナー濃度を調整するものが考えられる。
このように，パッチパターンの濃度検出を上記中間転写手段による中間転写ベルト上へのトナー画像の転写領域以外でも行いうるようにしておけば，光学センサの取り付け位置の自由度が向上することになる。

本発明の一態様によれば，使用する現像剤の色に応じて設けられ，感光体上に各色の原稿トナー像を形成する複数個の画像形成手段と，上記各画像形成手段により，感光体上に形成された色の異なる原稿トナー像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写する中間転写手段と，上記中間転写ベルト上に形成された原稿トナー像を最終転写材上に転写する最終転写手段と，上記中間転写ベルト上に所定濃度のトナーよりなるパッチパターンを形成するパッチパターン転写手段と，を備えた画像形成装置において，上記パッチパターン転写手段によって転写された中間転写ベルト上のパッチパターンに光を照射しその反射光の光量を検出するパッチパターン濃度検出手段と，上記パッチパターン濃度検出手段により検出された中間転写ベルト上のパッチパターン濃度に応じて上記画像形成手段，中間転写手段のいずれかあるいは両方における原稿トナー濃度を調整する原稿トナー濃度調整手段とを備えてなる事を特徴とする画像形成装置として構成される。
これにより，中間転写ベルトのたるみやベルトの駆動ギアのバックラッシュに基づく中間転写ベルトの厚さ方向への変位が生じても，それによる画像濃度の低下が補償されるので，常時美しい画像が形成される。

以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
ここに，図１は，本発明の実施の形態に係る画像形成装置における要部の概念図，図２は，同実施形態における光学センサの出力特性を示すグラフ，図３は，同画像形成装置の制御系等の要部を示す図である。

まずは図１に示した本実施形態にかかる画像形成装置の概略構成図を参照して，この実施形態の一例である画像形成装置Ｘについて説明する。
この画像形成装置Ｘでは，使用する現像剤の色Ｂｋ，Ｙ，Ｃ，Ｍに応じて設けられた感光体Ａ１，Ａ２，Ａ３，Ａ４（総称してＡという）と，各感光体Ａに対応して設けられ，各感光体Ａの表面を各色の原稿像に対応して露光する露光手段Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３，Ｂ４（総称して露光手段Ｂ）と，各感光体Ａの表面を一様に帯電させる帯電手段Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３及びＣ４（総称して帯電手段Ｃ）と，上記感光体Ａ上に形成された原稿静電潜像に現像剤を供給する図外の現像装置とから各色の原稿トナー像を上記感光体Ａ上に形成する複数個の画像形成手段Ｄ１，Ｄ２，Ｄ３及びＤ４が構成されている。

上記感光体Ａ１，Ａ２，Ａ３及びＡ４は，それぞれ感光体の下部に設けられた中間転写ベルトＥに沿って一列に配列され，上記画像形成手段Ｄを構成する感光体Ａ上に形成された色の異なる原稿トナー像を，各感光体Ａからの転写タイミングを順次ずらすことで,上記中間転写ベルトＥ上に順次重ね合わせて転写する。この機能を達成する制御手段が中間転写手段である。
上記中間転写ベルトＥは，３個のプーリＦ１，Ｆ２及びＦ３に掛け渡されたエンドレスのベルトであり，図示の場合，Ｆ１とＦ２間の部分に感光体Ａが配置され，転写領域を構成している。

なお，上記中間転写ベルトＥは，プーリＦ１からＦ３の方向に走行しており，上記中間転写ベルトＥ上に形成された原稿トナー像は，Ｂｋの感光体Ａ４からの転写を受けた後で，最終転写材である，例えば紙などに原稿トナー画像が転写される。上記最終転写材へ転写を行う転写部が最終転写手段の一例である。

更に，上記露光手段Ｂ１〜Ｂ４は，所定の基準濃度のパッチパターン画像を上記感光体Ａの隅部に形成することが出来る。このパッチパターン画像を形成する手段は，すでに周知であり，例えば上記特許文献１及び２に開示のものと同じものを使用できるので，ここでは詳細は説明しない。いずれの場合においても，予め定めた所定の濃度に設定された矩形状などの単純な形状のパッチ画像を,通常は画像を形成しない領域に形成し，このパッチ画像の濃度を光学センサＳによって実測し，これを原パッチ画像の既知の濃度値と比較することで，現像部における現像濃度や転写部における転写効率の変化を知り，画像形成装置における現像時の濃度設定パラメータ或いは転写手段における転写率を決定するパラメータを，最終転写材上での画像濃度が原稿画像の濃度に近づくように調整する。
上記のような中間転写ベルト上に所定濃度のトナーよりなるパッチパターンを形成する手段が，パッチパターン転写手段である。

従来の画像形成装置では，上記のように中間転写ベルト上にパッチ画像を形成してその濃度を検出する事で，中間転写ベルト上への転写画像が正確に再現されているかどうかを判断するようにしているが，この手法の場合，中間転写ベルトの転写領域部分が何らかの原因によってその厚み方向に異常に変位すると，転写効率が変動するために正常な転写状態が得られず，美しい画像が得られない状態となる。
これは，上記のように，上記中間転写ベルト上のパッチパターンに光を照射し，その反射光の光量を検出する光学センサを用いて中間転写ベルト上のパッチ画像の濃度を検出しているため，中間転写ベルトが厚み方向に変位すると，上記光学センサと中間転写ベルトとの距離が変化してしまい，光学センサの焦点位置から中間転写ベルト表面がはずれて，いわゆるぼけた状態になるためである。そして，上記のような光学センサの特性上，中間転写ベルト表面が上記光学センサに近づいても，逆に遠ざかっても同様にぼけが生じて，画像濃度が低下する。但し，中間転写ベルトＥは，それ自身ある程度の重量もあるので，上記のように弛んだ場合，重力によって１つの方向へのみ弛むので，近づく方と遠ざかる方の両方考える必要は実際にはない。例えば，感光体Ａと中間転写ベルトＥとでは，中間転写ベルトＥは自重によって感光体Ａからはなれる方向にのみ弛むことになる。これは，転写効率が低下する方向である。
また上のような中間転写ベルトＥの厚み方向の変位は，経年変化によるほか，画像形成装置内の過熱によっても生じるし，更には中間転写ベルトを駆動するギアのバックラッシュによっても生じる。

そこで本実施形態では，上記のような中間転写ベルトＥに厚み方向の変位を生じた場合でも最終的な画像における原稿濃度の再現性を高める事ができるように，上記光学センサＳによるパッチ画像の濃度の変化を検出し，パッチ画像の濃度の変化から,位置固定された光学センサＳに対する中間転写ベルトＥの厚さ方向の位置変動に基づく転写画像の濃度変化を推測し，その中間転写ベルトＥの厚さ方向の位置変動に基づく転写画像の濃度変化を打ち消すように現像部での現像効率を決定するパラメータ或いは中間転写ベルトへの転写効率を決定するパラメータを調整する。
なお光学センサは，上記現像部に並んだ位置でなくても，例えば中間転写ベルトＥが斜めに走っているＳ´の位置に設けられたものであっても良い。

即ち，画像形成装置Ｘが新品の時，或いは中間転写ベルトＥの駆動系にギアのバックラッシュなどによる周期的な変動が生じていない状態では，上記光学センサＳの中間転写ベルトＥ表面は，光学センサＳのちょうど焦点の位置に来るように調整されている。この位置において光学センサの焦点が定まるので，光学センサＳからの出力が最も高くなり，それよりも幾分でもずれる（Δｘ）と，光学センサＳからの出力Ｐは，図２のように低下する。
このような光学センサＳからの出力の低下は，検出対象であるパッチ画像の濃度の低下と判断されるが，パッチ画像の原画像は前記したように予め定まった所定の画像濃度から構成されるので，光学センサＳからの出力変動，即ちパッチ画像の濃度変化を検出することで，中間転写ベルトＥの厚み方向の位置変動に基づく転写画像の濃度変化を推測し，その中間転写ベルトＥの厚さ方向の位置変動に基づく転写画像の濃度変化を打ち消すように現像部での現像効率を決定するパラメータ或いは中間転写ベルトへＥの転写効率を決定するパラメータを調整するのである。

この実施形態にかかる画像形成装置の制御系統を示す図３を参照して詳しく説明する。
画像形成装置の制御系統１００の中心部をなす制御部（ＣＰＵ）１の入力部には光学センサ１１が接続されている。
制御部１の出力部には現像バイアス調整部３および転写バイアス調整部５が接続されている。
また制御部１に接続された記憶手段７には，パッチ基準濃度及び後記するプログラムが予め記憶されている。パッチ基準濃度は，所定濃度のパッチパターンの画像の濃度を予め記憶したものである。

上記プログラムは，上記制御部１を制御するためのものであり，その概略は次の通りである。ここにＳ１，Ｓ２，…は制御部１が実行する制御手順（ステップ）の番号である。
この手順は，所定の時点において，前記光学センサ１１によってパッチ画像の濃度が検出され，この検出濃度が，同パッチ画像を形成するために予め記憶手段７に記憶された上記基準濃度と比較されることで，パッチ濃度低下率が演算される（Ｓ１）。
パッチ濃度低下率が演算されると，次に制御部１は，上記濃度低下を回復させるために必要なパラメータとして，例えば現像バイアスの値，或いは転写バイアスの値を演算する（Ｓ２）。
ここでは現像バイアスを調整するか或いは転写バイアスを調整することで，パッチ濃度を基準値にまで回復させることを考えているが，現像濃度や転写濃度を変化させることのできる他のパラメータであっても差し支えない。
上記のようにしてパッチ濃度を回復させるためのパラメータとしての現像バイアスの値，或いは転写バイアスの値が演算されると，これらの値が現像ローラへのバイアス調整部或いは転写部のバイアス調整部に出力される（Ｓ３）。
こうして中間転写ベルトＥの厚み方向への変位に基づく画像濃度の低下が補償される。

この実施形態では，感光体が設けられていないプーリＦ２とＦ３の間の位置に光学センサ１１が設けられている。即ち，上記中間転写手段による中間転写ベルト上へのトナー画像の転写領域以外の中間転写ベルト上の所定位置においてパッチパターン濃度を検出するものであり，上記プーリＦ２とＦ３の間の位置におけるパッチパターン濃度と，上記画像形成手段，中間転写手段，あるいは最終転写手段のいずれかあるいは複数におけるトナー画像濃度との既知の関係に基づいて原稿トナー濃度を調整するものである。
このような既知の関係は，前記記憶手段に記憶しておくことで，必要に応じて使用するようにすればよい。

前記したようにベルト変動量は，駆動ギアのバックラッシュなどに基づく場合，周期性がある為，ベルト変動量（画像濃度の低下率）の算出は，例えばベルト３周期分の変動量を算出し，変動量が大きい点と変動量が小さい点に分けて平均処理を行う。ベルト１周期内で出力電圧値の変動が０．０５[Ｖ]以下の区間は，その区間内で平均処理を行い，変動量が０．０５〜０．１[Ｖ]の区間は，その区間内で平均処理を行い補正値として利用する。そうすることで，中間転写ベルト１周期内における変動量を上手く検出することができる。上記のように，変動量検出処理を簡易化することにより，メモリ量を少なくすることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置における要部の概念図。 本発明の実施の形態に係る実施形態における光学センサの出力特性を示すグラフ。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の制御系等の要部を示す図。

符号の説明

Ａ…感光体
Ｂ…露光手段
Ｃ…帯電手段
Ｄ…画像形成手段
Ｅ…中間転写ベルト
Ｆ…プーリ

Claims (4)

1. 使用する現像剤の色に応じて設けられ，感光体上に各色の原稿トナー像を形成する複数個の画像形成手段と，
   上記各画像形成手段により，感光体上に形成された色の異なる原稿トナー像を中間転写ベルト上に順次重ね合わせて転写する中間転写手段と，
   上記中間転写ベルト上に形成された原稿トナー像を最終転写材上に転写する最終転写手段と，
   上記中間転写ベルト上に所定濃度のトナーよりなるパッチパターンを形成するパッチパターン転写手段と，
   を備えた画像形成装置において，
   上記パッチパターン転写手段によって転写された中間転写ベルト上のパッチパターンに光を照射しその反射光の光量を検出するパッチパターン濃度検出手段と，
   上記パッチパターン濃度検出手段により検出された中間転写ベルト上のパッチパターン濃度に応じて上記画像形成手段，中間転写手段のいずれかあるいは両方における原稿トナー濃度を調整する原稿トナー濃度調整手段とを備えてなる事を特徴とする画像形成装置。
2. 上記パッチパターン濃度検出手段が，上記中間転写手段による中間転写ベルト上へのトナー画像の転写領域以外の中間転写ベルト上の所定位置においてパッチパターン濃度を検出するものであり，上記原稿トナー濃度調整手段が，上記所定位置におけるパッチパターン濃度と，上記画像形成手段，中間転写手段，あるいは最終転写手段のいずれかあるいは複数におけるトナー画像濃度との既知の関係に基づいて原稿トナー濃度を調整するものである請求項１に記載の画像形成装置。
3. 上記画像形成手段における原稿トナー濃度の調整が，現像バイアスの調整により行われる請求項２に記載の画像形成装置。
4. 上記中間転写手段における原稿トナー濃度の調整が，転写バイアスの調整により行われる請求項２に記載の画像形成装置。

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