JP2009122446A

JP2009122446A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2009122446A
Application number: JP2007296810A
Authority: JP
Inventors: Shigemi Kumagai; 茂美熊谷; Takayuki Fujii; 隆行藤井; Hiromichi Tsujino; 浩道辻野; Tsunao Honpo; 本保　　綱男; Eiji Ishii; 栄次石井; Yuichi Seki; 雄一関
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2007-11-15
Filing date: 2007-11-15
Publication date: 2009-06-04

Abstract

【課題】センサによって基準位置を検出する手段を備えた画像形成装置において、下地の汚れ具合によらず正確に基準位置マークを検出することができるようにする。中間転写体表面に汚れや傷が有っても、正常にタイミング確認用パッチが読めるような構成を備え、高速且つ高画質の画像出力を可能とする。
【解決手段】検知感度の異なるセンサを複数備え、一方のセンサで下地の汚れ等を検出する。それを元に他方のセンサの閾値を変化させ、基準位置を正確に検出させる
【選択図】図１

Description

本発明は、電子写真方式を用いて画像を形成する画像形成装置に関し、複写機，プリンタ，ＦＡＸ，或いは、これら複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関する。

複数色の現像装置を備えた電子写真式の画像形成装置において、近年は静電潜像を形成する感光体が1つのもの，複数のもの，可視化された感光体上の各色トナー像を一旦中間転写体に転写するものなど、多数の構成が提案されている。

特に４色分（イエロー，マゼンタ，シアン，ブラック）の現像装置，感光体を備えたタンデム式の画像形成装置は図1に示すような中間転写体を備えているものが主流である。

図１に示すタンデム型の画像形成装置１０１は、４つの感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄに、それぞれ異なる分光特性の現像剤を装填した現像器４１，４２，４３，４４を、各感光体１個につき１個ずつ対応させ、これらの感光体１個と現像器１個の組み合わせをそれぞれ含む画像形成部Ｓａ、Ｓｂ、Ｓｃ、Ｓｄを直列に配置したものである。この方式であれば、白黒画像でもカラー画像でも画像の出力速度は同じにすることが可能でかつ高速であるため、生産性重視のタイプと言える。また、中間転写体５は一般的にシームレスであり、特に基準位置というものが設けられていない。従って中間転写体上に各色感光体上のトナー像を転写する際は、決められたタイミングで転写動作を開始しないと色のずれた画像になってしまうため、中間転写体５上にタイミング確認用のパッチ(以下レジパッチ)を任意の色のトナーで形成し、専用のセンサ６の発光部をパッチに照射し、その反射光を受光部で読み取り、検知信号を転写開始トリガとして各色のトナー像転写を所定のタイミングで行うことで色ずれの無い画像形成を実現している。

上記の例として、下記特許文献１をあげることが出来る。
特開２００４−０２１２３６号公報

しかしながら、上記の画像形成装置１０１のような構成の画像形成装置では以下に挙げるような問題点がある。

中間転写体５と感光体１ａ，１ｂ，１ｃ，１ｄはわずかに接触しており、また中間転写体５と中間転写体クリーナ7も中間転写体5表面の残留トナーなどを取り除く為にクリーニングブレードが中間転写体５へ当接されている。そのため中間転写体５表面はトナーやこすれによる傷で汚れやすい。その結果、図2（ａ）で示すように正常時であれば中間転写体５表面の反射光はセンサの閾値Thよりも十分低い為、レジパッチ部Bを正常に検知することが可能であるが、全体的に汚れや傷がある場合、図2（ｂ）の通り中間転写体５表面の反射光がセンサの閾値Thを越える場合があるためレジパッチ部Ｂを正常に検知することが出来なくなる。

従って本発明の目的は、中間転写体表面に汚れや傷が有っても、正常にタイミング確認用パッチが読めるような構成を備え、高速且つ高画質の画像出力を可能とする画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、第１〜第４の感光体と、該第１〜第４の感光体上にそれぞれ現像剤像を形成する第１〜第４の現像器と、を有する第１〜第４の画像形成部を備え、前記第１〜第４の画像形成部により形成された、異なる特性の現像剤像を転写媒体上に重ね転写する画像形成装置において、
第１と第２のセンサ手段を備え、第１のセンサ手段は広範囲の面積に対し発光，受光が可能な構成とし、第2のセンサ手段はスポットに対して発光，受光が可能な構成とし、第１のセンサ手段で中間転写体表面の反射光レベルを検出し、第2のセンサ手段でタイミング確認用パッチの反射光レベルを検出し、第1のセンサ手段で検出した反射光レベルに対応して第2のセンサ手段の検出閾値を変更することを特徴とする画像形成装置を提供する。

以上説明したように、本発明によれば、第１〜第４の感光体と、該第１〜第４の感光体上にそれぞれ現像剤像を形成する第１〜第４の現像器と、を有する第１〜第４の画像形成部を備え、前記第１〜第４の画像形成部により形成された、異なる特性の現像剤像を転写媒体上に重ね転写する画像形成装置において、
第１と第２のセンサ手段を備え、第１のセンサ手段は広範囲の面積に対し発光，受光が可能な構成とし、第2のセンサ手段はスポットに対して発光，受光が可能な構成とし、第１のセンサ手段で中間転写体表面の反射光レベルを検出し、第2のセンサ手段でタイミング確認用パッチの反射光レベルを検出し、第1のセンサ手段で検出した反射光レベルに対応して第2のセンサ手段の検出閾値を変更することで中間転写体表面に汚れや傷が有っても、正常にタイミング確認用パッチが読めることが可能となり、高速且つ高画質の画像出力を可能とする画像形成装置を提供することが可能になる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

以下図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。

図３には本発明実施例のフルカラー画像形成装置（複写機能、プリンタ機能、ＦＡＸ機能を併せ持つ複合機）の概略断面図を示す。本例は、上部にデジタルカラー画像リーダ部３００、下部にデジタルカラー画像プリンタ部１００を有する。

リーダ部３００において、原稿３０を原稿台ガラス３１上に載せ、露光ランプ３２により露光走査することにより、原稿３０からの反射光像をレンズ３３により、フルカラーＣＣＤセンサ３４に集光しカラー色分解画像信号を得る。カラー色分解画像信号は（図示しない）増幅回路を経て、（図示しない）ビデオ処理ユニットにて処理を施され画像メモリ（図示しない）を介してプリンタ部１００に送出される。

プリンタ部１００には、リーダ部３００からの信号のほか、コンピュータからの画像信号、ＦＡＸからの画像信号なども同様に送出されてくる。

ここでは、その代表としてリーダ部３００からの信号に基づきプリンタ部１００の動作を説明する。

プリンタ部１００には、４部の画像形成部、即ち第一の感光ドラム１ａを含む第一の画像形成部Ｓａから始まって第４の感光ドラム１ｄを含む第４の画像形成部Ｓｄが配置されている。これら画像形成部はコストダウンの目的から互いにほぼ同じ構成（形状）となっている。例えば、後述する現像器の構成、形状はほぼ同じとなっている。これにより現像器４１〜４４の相互の入れ替え等を行っても対応可能な構成となっている。

像担持体としての４個のドラム状の感光体（感光ドラム）、即ち第１の感光ドラム１ａ〜第４の感光ドラム１ｄは、各々図中矢印方向に回転自在に担持され、それぞれの感光ドラム１ａ〜１ｄの周りに、前露光ランプ１１ａ〜１１ｄ、コロナ帯電器（帯電手段）２ａ〜２ｆ、レーザー露光光学系である第１の露光手段３ａ〜第４の露光手段３ｄ、電位センサ１２ａ〜１２ｄ、各々の保持部に色の異なる現像剤を収容した４個の現像器４１〜４４、一次転写手段である一次転写ローラ５ａ〜５ｄ、クリーニング器６ａ〜６ｄを配置する。

現像器には、４１にはブラックトナー、４２にはシアントナー、４３にはマゼンタトナー、４４にはイエロートナーが装填されている。

本現像器にはトナーとキャリアを混合させて用いる二成分現像剤が装填されているが、トナーのみからなる一成分現像剤でも問題はない。

露光手段であるレーザー露光光学系３ａ〜３ｄにおいてリーダ部３００からの画像信号は、（図示しない）レーザー出力部にて光信号に変換され、光信号に変換されたレーザー光Ｅがポリゴンミラー３５a〜３５ｄで反射され、レンズ３６ａ〜３６ｄ及び各反射ミラー３７ａ〜３７ｄを経て感光ドラム１ａ〜１ｄ表面上の露光位置３８ａ〜３８ｄに投影される。

プリンタ部１００画像形成時には、感光ドラム１ａ〜１ｄを矢印方向に回転させ、前露光ランプ１１ａ〜１１ｄで除電した後の感光ドラム１ａ〜１ｄを帯電器２ａ〜２ｄにより一様に帯電させて、それぞれ分解色毎に光像Ｅを照射し、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像を形成する。

次に現像器４１〜４４を作動させて、感光ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像を反転現像し感光ドラム１ａ〜１ｄ上に樹脂と顔料を基体とした現像剤像（トナー像）を形成する。このとき、現像器には現像バイアスが印加される。

又、現像器４１〜４４内のトナーは図に示すように、レーザー露光光学系３ａ〜３ｄの下に配置された各色毎のトナー収納部（ホッパー）６１〜６４から現像器内のトナー比率（或いはトナー量）を一定に保つように、所望のタイミングにて随時補給される。

それぞれの感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像は、それぞれの一次転写手段である一次転写ローラ５ａ〜５ｄによって、転写媒体としての中間転写体（中間転写ベルト）５上にトナー像が重ねて形成されるように順次一次転写される。このとき、一次転写ローラ５ａ〜５ｄに一次転写バイアスが印加される。

但しこの動作を行う前に、あらかじめ図４で示すように中間転写ベルト端部に任意色のトナーでライン状のレジパッチを転写させておく。そしてセンサ６でこのレジパッチを読み取り、検知信号をトリガにして所定のタイミングで一次転写が行われる。その結果、中間転写ベルト５上にそれぞれのトナー像が順次重ねられてフルカラートナー像が形成される。

その後、転写媒体である中間転写ベルト５上のフルカラートナー像は記録材としての用紙に一括して二次転写される。このとき、二次転写ローラ５４に二次転写バイアスが印加される。

中間転写ベルト５０は駆動ローラ５５によって駆動され、中間転写ベルト５０を挟んだ対向位置に転写クリーニング装置５７を駆動ローラ５５に対して接離可能に構成する。

中間転写ベルト５０が２つのローラ５５、５２によって張架されて形成された同一平面部分である転写面ｔに、感光ドラム１ａ〜１ｄは設けられており、これらの感光ドラム１ａ〜１ｄとの中間転写ベルト５を挟んだ対向部に一次転写手段である一次転写ローラ５ａ〜５ｄが設けられている。

又、この転写面ｔを形成するローラで中間転写ベルト５の移動方向Ｂ下流側の中間転写ローラ５２の対向には、それぞれのドラム１ａ〜１ｄ及から転写された画像濃度の検知を行うセンサ５９配置されており、随時各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄに画像濃度，トナー補給量に対して補正をする制御を行っている。上流側の駆動ローラ５５に対向した、転写クリーニング装置７は、中間転写ベルト５上に必要色だけ画像を重ね終えた後に、対向する駆動ローラ５５に加圧され、記録材に転写した後の中間転写ベルト５上の残トナーをクリーニングする。クリーニング終了後、転写クリーニング装置７は前記中間転写ベルト５より離間する。一方記録材は各収納部７１〜７３から各々の給紙手段８１〜８３によって１枚ずつ搬送され、レジストローラ８５にて斜行を補正し、所望のタイミングにて中間転写ベルト５上のトナー像を記録材に転写する二次転写手段である二次転写ローラ５４と中間転写ベルト５との間の二次転写部に搬送される。

二次転写部にて記録材上にトナー像が転写され、記録材は搬送部８６を通り、熱ローラ定着器９にてトナー像を定着され、排紙トレイ８９或いは用紙後処理装置（不図示）に排紙される。

他方、二次転写後の中間転写ベルト５は、前述のように転写残トナーを転写クリーニング装置７にてクリーニングされ、再び各画像形成部Ｓａ〜Ｓｄの一次転写工程に供する。

又、記録材の両面に画像を形成する場合には、定着器９を記録材が通過後、すぐに搬送パス切換ガイド９１を駆動し、記録材を搬送縦パス７５を経て反転パス７６に一端導いた後、反転ローラ８７の逆転により、送り込まれた際の後端を先頭にして、送り込まれた方向と反対向きに退出させ、両面搬送パス７７へと送られる。その後、両面搬送パスを通過し両面搬送ローラ８８にて斜行補正とタイミング取りを行い、所望のタイミングにてレジストローラ８５へと搬送され、再び上述した画像形成工程によってもう一方の面に画像を転写する。

次に中間転写ベルト上をセンサで読み取り、閾値を設定する時の動作について、図５〜図8を併用して説明する。

図５は第一のセンサ手段であり、センサ５０１は発光部５０２，レンズ５０３，受光部５０４で構成され、中間転写ベルトの広い面積すなわちレジパッチ以外のベルト表面を読むように構成されている。図6は第二のセンサ手段であり、センサ６は発光部６０２，レンズ６０３，受光部６０４で構成され、中間転写ベルトの狭い範囲すなわちレジパッチを読むように構成されている。

中間転写ベルトを回転させ、レジパッチを転写させる前に中間転写ベルトの表面をセンサ５０１で読み取り、反射光量をヴォルテージフォロワ回路を通した後、Ａ／Ｄ変換器８０２でＡ／ＤしＣＰＵ８０３に取り込む。その値が図2（ａ）のＡ区間の様にあらかじめ初期設定されたセンサ6の閾値Ｔｈに対して十分低い場合はセンサ6の閾値は変更せず、レジパッチを転写させてセンサ6で読み取ることにより、転写基準信号sig1を生成しこの信号を元に各色トナー像の転写が行われる。

もし中間転写ベルトの表面が傷あるいはトナー等で汚れていた場合は図2（ｂ）のＡ区間の様にあらかじめ初期設定されたセンサ6の閾値Ｔｈより大きくなる為、CPU８０３はＤ／Ａコンバータ８０４に対してＡ区間よりも大きな閾値になるよう値を設定することで、転写基準信号sig1を得ることが出来る。

以上説明した動作は、電源投入後，コピー動作開始直前，コピー動作終了後等、任意のタイミングで行っても良いし、コピー動作中に紙間でレジパッチを形成することでリアルタイムに動作させても良い。

図７は、本発明に係るセンサの出力波形と閾値とトリガ信号の関係を示す図である。

図８は、本発明に係る制御回路の回路ブロック図である。

上記実施例は中間転写ベルトが黒又はそれに近い非透過タイプの素材が前提で、センサに反射型光学センサを用いた場合を例に説明したが、中間転写ベルトが透明又はそれに近い素材の場合は、透過型光学センサを用いた場合でも同等の機能を実現できる。

図９に透過型光学センサを用いた場合の構成と動作を説明する。

図９は第二の実施例における第一のセンサ手段であり、センサ９０１は発光部５０２，レンズ５０３で構成された発光ユニットである。センサ９０２は受光部５０４とレンズ５０３で構成された受光ユニットであり、発光ユニットと組み合わせることで中間転写ベルトの広い面積すなわちレジパッチ以外のベルト表面を読むように構成されている。

図１０は第二の実施例における第二のセンサ手段であり、センサ１００１は発光部６０２，レンズ６０３で構成された発光ユニットである。センサ１００２は受光部６０４とレンズ６０３で構成された受光ユニットであり、発光ユニットと組み合わせることで中間転写ベルトの狭い範囲すなわちレジパッチを読むように構成されている。

中間転写ベルトを回転させ、レジパッチを転写させる前に中間転写ベルトの表面をセンサ５０１で読み取った際、中間転写ベルト上の汚れや傷等が無い場合は発光部９０１からの光量はほとんどさえぎられること無く受光部９０２に到達するため、図１２(ａ)に示すようにセンサ９０２の出力はセンサ１００２の閾値Ｔｈに対して十分低いのでセンサ１００２の閾値は変更せず、レジパッチを転写させてセンサ１００２で読み取ることにより図12（ｂ）に示すような波形が出力され、転写基準信号sig1を生成しこの信号を元に各色トナー像の転写が行われる。

もし中間転写ベルトの表面が傷あるいはトナー等で汚れていた場合は図１2（ｃ）の様にあらかじめ初期設定されたセンサ１００２の閾値Ｔｈより大きくなる為、CPU８０３はＤ／Ａコンバータ８０４に対してＴｈよりも大きな閾値Ｔｈ２になるよう値を設定することで、転写基準信号sig1を得ることが出来る。

なお、図１１は、第二の実施例における制御回路の回路ブロック図である。

従来の画像形成装置の一例を示す概略構成図である。本発明に係るセンサの出力波形を示す図である。本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。本発明に係る中間転写ベルトとレジパッチの関係を示す図である。本発明に係るセンサの構造を示す図である。本発明に係るセンサの構造を示す図である。本発明に係るセンサの出力波形と閾値とトリガ信号の関係を示す図である。本発明に係る制御回路の回路ブロック図である。第二の実施例におけるセンサの構造を示す図である。第二の実施例におけるセンサの構造を示す図である。第二の実施例における制御回路の回路ブロック図である。第二の実施例におけるセンサの出力波形と閾値とトリガ信号の関係を示す図である。

符号の説明

１ａ〜１d 感光ドラム（像担持体）
３ａ〜３d レーザー露光光学系（露光手段）
５０中間転写ベルト（転写媒体）
３８ａ〜３８d 露光位置
４０ａ〜４０d 現像部
４１〜４４現像器
Ｓａ〜Ｓd 画像形成部
６，５０１，９０１，９０２，１００１，１００２センサ

Claims

１つの像担持体と、１つの現像器を備える画像形成手段を備える１つ以上の画像形成手段を有し、前記画像形成手段により形成された、異なる特性の現像剤像を転写媒体上に重ねて転写する画像形成装置において、ベルト状の中間転写体と、ベルト上の広い範囲の表面状態を検出する第一のセンサ手段と、ベルト上に可視像化された特定のトナー像を検知する第二のセンサ手段を備え、第一のセンサの出力値に応じて第二のセンサ手段の閾値を変更させることを特徴とする画像形成装置。
第一のセンサ手段と第二のセンサ手段は反射型及び透過型であることを特徴する請求項１に記載の画像形成装置。
調整タイミングは特定の周期あるいは任意のタイミングまたはリアルタイムで行うことを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記特定のトナー像は、細いライン上のパターンであることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。