JP2009150930A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成位置の調整の精度を上げる画像形成装置を得る。
【解決手段】画像情報に基づいて画像形成ユニット１２が画像を形成する場合、調整処理として、画像形成位置のずれを検出するための位置調整用画像を形成する。位置調整用画像を形成する調整処理では、現像装置のＡＣ電圧の振幅を通常の画像形成時よりも小さくするようにメインコントローラ４８の現像バイアス電圧制御部４８がコントローラ５４制御することで、ＡＣ電圧の振幅を制御する。ＡＣ電圧の振幅が小さくなるように制御されることで形成された位置調整用画像はエッジが強調される。位置調整用画像を検出センサ４０が検出することにより、画像形成位置を画像形成位置調整制御部５２が調整する。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真式の画像形成装置は、所定方向に回転する像保持体を備えており、像保持体の表面電位が一様になるように帯電装置により帯電させた後に、露光装置により画像情報に基づいて像保持体の表面が露光され、静電潜像が形成される。すなわち、像保持体の表面上は、露光された部分が照射光量に応じて電位が低下するため、像保持体の表面に静電潜像が形成される。現像装置には現像バイアス電圧が印加され、印加された現像バイアス電圧と像保持体の表面の露光部分との電位差により、像保持体の表面上の露光部分に二成分現像剤のトナー粒子がキャリアを離れて付着する。これにより静電潜像が現像され（トナー現像）、像保持体上にトナー像が形成される（顕像化）。このトナー像は記録媒体に転写され、定着装置で定着される。

上記のような画像形成装置では、現像バイアス電圧として、直流成分に交流成分を重畳させた電圧を現像装置に印加するのが一般的である。交流成分を重畳させるのは、振動によりトナー粒子のキャリアからの離脱を円滑にし、必要量のトナーを像担持体に付着させるためである。

ところで、直流成分に交流成分を重畳させた電圧を現像装置に印加する画像形成装置において、非画像範囲に対するカブリトナーの付着を避けるために、非画像範囲では直流成分のみ印加する技術が提案されている（例えば、引用文献１参照）。
特開２００６−１６３３４７公報

本発明は、画像形成位置の調整の精度を上げる画像形成装置を得ることを目的とする。

請求項１の発明は、画像情報に基づいて形成された静電潜像に対して直流成分と交流成分とが重畳された現像バイアス電圧を印加することでトナー現像し、顕像化する画像形成手段と、前記画像形成手段による画像形成位置を調整する基準となる位置調整用画像を形成し、この位置調整用画像から得た画像形成位置情報に基づいて画像形成位置を調整する画像形成位置調整制御手段と、前記位置調整用画像を形成する場合に、前記現像バイアス電圧の前記交流成分の振幅を通常の画像形成時の振幅以下に制御する現像バイアス電圧制御手段と、を有している。

請求項２の発明は、前記現像バイアス電圧制御手段が、前記現像バイアス電圧の交流成分を０にして直流成分のみとすることが可能であることを特徴としている。

請求項３の発明は、前記画像形成手段は、前記顕像化されたトナー画像を記録媒体に転写する転写手段を備え、前記記録媒体が搬送方向に連続した連続紙であり、かつ前記位置調整用画像がこの連続紙に形成されることを特徴としている。

請求項１記載の発明によれば、画像形成位置の調整の精度を上げる画像形成装置を得ることができる。

請求項２記載の発明によれば、画像形成位置の調整の精度を上げる画像形成装置を得ることができる。

請求項３記載の発明によれば、トナー像を直接記録媒体である連続紙に対して、画像形成位置の調整の精度を上げることができる。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置１０の概略構成を示す図である。本実施の形態に係る画像形成装置１０は、カラー画像の形成に対応しており、ブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の４色に対応するトナー画像を形成する画像形成ユニット１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙがそれぞれ配置されている。以下、各色毎に設けられた部材については、符号の末尾に各々の色を示すアルファベット（Ｋ／Ｃ／Ｍ／Ｙ）を付与して示すが、特に色を区別せずに説明する場合は、この符号末尾のアルファベットを省略して説明する。なお、本実施の形態の画像形成装置１０は、ロール紙（連続紙）１４を記録媒体として用いる。

図２は、画像形成ユニット１２の構成が示されている。

画像形成ユニット１２は、図２の矢印Ｆ方向に所定の速度で回転する感光体ドラム１６を備えている。感光体ドラム１６は、ロール紙１４に接するように配置されている。

感光体ドラム１６の周囲には、感光体ドラム１６を帯電させるための帯電装置１８が配置されている。帯電装置１８は、電極ワイヤに高電圧を印加し、感光体ドラム１６との間でコロナ放電を発生して帯電させる。

また、感光体ドラム１６の図２の矢印Ｆ方向の回転時における帯電装置１８よりも下流側の周囲には、感光体ドラム１６上に静電潜像を形成するための露光装置２０が備えられている。露光装置２０は、帯電装置１８により一様に帯電された感光体ドラム１６の軸方向に、画像情報に基づく光ビームを走査しながら照射する。露光装置２０により光ビームが照射された領域の電位は下降し、感光体ドラム１６上に静電潜像が形成される。

さらに、感光体ドラム１６の回転時における図２の矢印Ｆ方向の露光装置２０よりも下流側の周囲には、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像を所定色（ブラック／シアン／マゼンタ／イエロー）のトナーによって現像してトナー像を形成させる現像装置２２が配設されている。現像装置２２は、感光体ドラム１６に近接配置された現像ローラ２４及びブレード２６を含んで構成されている。

現像ローラ２４は、直流成分のＤＣ電圧（Ｖｂ）２８に交流成分のＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０を重畳した現像バイアスが印加される。現像ローラ２４は、図２の矢印Ｇ方向に回転駆動され、感光体ドラム１６は図２の矢印Ｆ方向に回転駆動されて、現像ローラ２４に付着されたトナーが感光体ドラム１６の表面に搬送される。このとき、現像ローラ２４に余分に付着したトナーがブレード２６によって落とされて現像ローラ２４に均一に付着される。現像ローラ２４に付着されたトナーが感光体ドラム１６の表面に搬送されることで、感光体ドラム１６上に形成された静電潜像が現像される。なお、現像装置２２は、図示しない機構により該当する画像形成ユニット１２のトナーホッパ３２Ｋ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｙ（図１参照）からトナーが補給される。

また、感光体ドラム１６の図２の矢印Ｆ方向の回転時における現像装置２２よりも下流側の周囲には、感光体ドラム１６上のトナー像をロール紙１４に転写する転写ローラ３４が備えられている。転写ローラ３４は、図２の矢印Ｈ方向に回転する。転写ローラ３４は、感光体ドラム１６上のトナーをロール紙１４上に転写させる役目を有している。

また、感光体ドラム１６の回転時における図２の矢印Ｆ方向の転写ローラ３４よりも下流側には、感光体ドラム１６上の転写残トナー等を回収するクリーナ３６が配置されている。

図１に示すように、ロール紙１４は、複数のローラ４２に巻きつけられており、ロール紙１４がブラック（Ｋ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の順に、各転写ローラ３４で各感光体ドラム１６上のトナー画像がロール紙１４に転写されて、カラー画像が形成される。トナー画像が転写されたロール紙１４は、定着装置３８へ搬送される。定着装置３８は、ロール紙１４上にトナー画像を定着させるためのものであり、ロール紙１４のトナー画像形成面にフラッシュ光を照射させることにより未定着のトナーを加熱して溶融し、その後、凝固することでトナー画像をロール紙１４上に定着させる。定着装置３８により定着処理がなされたロール紙１４は、図示しない排紙装置で排紙されるようになっている。

また、ロール紙１４の搬送路の画像形成ユニット１２Ｙより下流側には、画像形成位置の調整するためにロール紙１４の用紙端部に形成された位置調整用画像を検出するための検出センサ４０が配置されている。

本実施の形態の画像形成装置１０では、感光体ドラム１６上に現像されたトナー像は、転写ローラ３４によってロール紙１４に転写される。このため、画像形成開始直後は、ロール紙１４と画像形成装置１０の機械的な摩擦の影響や、定着装置３８の影響によるロール紙１４の収縮等により画像形成位置がずれることがある。そのため、ホストコンピュータ等から画像情報が送信される毎、またはロール紙１４を交換する毎のように画像形成が実行される前には、これらの機械的な摩擦や定着装置３８の影響等を考慮し、画像形成が安定するまで調整処理を実行する。この調整処理では、図３に示すように、ロール紙１４の搬送方向（図３の矢印Ａ方向）に対して、幅方向となる画像形成領域４４外の用紙端部に画像形成位置調整用の位置調整用画像４６を形成する。その形成した位置調整用画像４６を図１に示す検出センサ４０で検出する。位置調整用画像４６を検出することにより、露光装置２０が感光体ドラム１６に光ビームを走査する主走査方向と、感光体ドラム１６が回転駆動する副走査方向の画像形成位置のずれを検出することができる。

位置調整用画像４６は、ロール紙１４の搬送方向（図３の矢印Ａ方向）と直交する４本のラインＬ１と、ラインの角度が４５°傾斜された４本のラインＬ２とで構成されている。ラインＬ１は各色間のずれを検出するためのものであり、ラインＬ２は、主走査方向ＭＳ、副走査方向ＳＳのずれを検出するためのものである。

画像形成位置のずれを調整するための位置調整用画像４６は、位置調整用画像４６のエッジが明確（シャープ）であるほど、検出センサ４０（図１参照）が検出した結果から得られる画像形成位置のずれの判別精度がよくなる。しかし、写真等のイメージ画像が形成される通常の画像形成ではエッジの強調よりも、色合い等の画質が重視される。そのため、通常の画像形成で位置調整用画像４６を形成すると、エッジ部分のトナーが多くなり、エッジがつぶれてしまう。

そこで、エッジを強調する必要がある位置調整用画像４６の形成時、すなわち図６に示す調整処理時に、通常の画像形成時よりもＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を小さく印加させるために、画像形成のための準備をする前処理（図６参照）において、予めＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を小さくなるように印加を制御する。これにより、現像バイアス電圧の交流成分であるＤＣ電圧（Ｖｂ）２８は制御せず、直流成分のＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の制御のみで画像形成位置のずれの調整の精度を上げる。

図４は、画像形成位置のずれを調整する画像形成装置１０のブロック図である。

メインコントローラ４８は、現像バイアス電圧制御部５０と、画像形成位置調整制御部５２で構成されており、メインコントローラ４８は、各色の画像形成ユニット１２のコントローラ１２Ｋ、１２Ｃ、１２Ｍ、１２Ｙに接続されている。

メインコントローラ４８の現像バイアス電圧制御部５０は、画像形成位置調整制御部５２に接続されている。現像バイアス電圧制御部５０は、画像形成位置のずれを調整する調整処理が実行される前（つまり、前処理時）に、画像形成ユニット１２の現像ローラ２４に印加される現像バイアスのＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を小さくするように、コントローラ５４へ制御信号を送信する。また、画像形成位置調整制御部５２から送信される画像形成位置の調整が終了する制御信号を受信すると、画像形成ユニット１２の現像ローラ２４に印加される現像バイアスのＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を通常の大きさに戻すようにコントローラへ制御信号を送信する。

画像形成位置調整制御部５２は、検出センサ４０に接続されている。画像形成位置調整制御部５２は、検出センサ４０が検出した位置調整用画像４６の検出結果である画像形成位置情報を受信すると、画像形成位置の調整量を算出し、画像形成位置のずれを調整する必要のある画像形成ユニット１２のコントローラ５４へ、露光装置２０の画像形成のタイミングを調整するための制御信号を送信する。また、画像形成位置の調整処理が終了すると、調整処理が終了したことを知らせる制御信号を現像バイアス電圧制御部５０へ送出する。

コントローラ５４は、メインコントローラ４８の現像バイアス電圧制御部５０と、画像形成位置調整制御部５２とから送信される制御信号に基づいて、画像形成ユニット１２の各装置の駆動を制御する。

ホストコンピュータ等から画像形成を実行する画像情報が画像形成装置１０に送信されると、画像形成装置１０では、電気系、機械系の画像形成準備をする前処理を実行し、その後、画像形成位置の調整するための調整処理を実行して、画像形成位置にずれがない等の調整処理が終了すると、画像情報に基づいた画像形成を実行する。

図５は、画像形成装置１０の画像形成処理の流れを示したフローチャートである。

ステップ１００では、図６の画像形成ユニット１２の各部の処理タイミングを表わすタイムチャートで示されるように、前処理を実行する。前処理としては、感光体ドラム１６を帯電するために帯電装置１８に電圧（Ｖｓ）を印加し、感光体ドラム１６の駆動を開始する。その後、メインコントローラ４８の現像バイアス電圧制御部５０が、画像形成ユニット１２のコントローラ５０に対して、現像装置２２に印加する交流成分のＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅が通常の画像形成時よりも小さくなるように制御する。現像ローラ２４の駆動、直流成分のＤＣ電圧（Ｖｂ）２８の印加、交流成分のＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の印加を実行する。ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の印加を実行する場合、ステップ１０４でＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を小さくなるように制御しているため、図６に示すようにＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０は、振幅が通常の画像形成時よりも小さくなる制御信号がＯＮとなる。現像ローラ２４の駆動、ＤＣ電圧２８の印加、ＡＣ電圧の印加３０が実行されるとステップ１０２へ移行する。

ステップ１０２では、調整処理として位置調整用画像４６をロール紙１４の用紙端部に形成する処理を実行し、ステップ１０４へ移行する。なお、ステップ１０２からステップ１１４までが調整処理となる。

ステップ１０４では、検出センサ４０が位置調整用画像４６を検出し、ステップ１０６へ移行する。

ステップ１０６では、検出センサ４０が検出した検出結果である画像形成位置情報を基に、画像形成位置調整制御部５２が、画像形成位置のずれがあるか否かを判定する。画像形成位置のずれがある肯定判定の場合はステップ１０８へ移行する。

ステップ１０８では、画像形成位置調整制御部５２が、画像形成位置のずれの調整量を算出し、ステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、画像形成位置調整処理として、算出した画像形成位置のずれの調整量を基に画像形成位置調整制御部５２が、画像形成位置のずれがある画像形成ユニット１２のコントローラ５４へ制御するために制御信号を送信する。コントローラ５４の制御により、露光装置２０の画像形成のタイミングを調整する等の処理が実行される。画像形成位置のずれの調整処理が終了するとステップ１０２へ移行し、位置調整用画像４６の形成処理を繰り返す。

ステップ１０６で、画像形成位置のずれがない否定判定の場合はステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２では、ステップ１００での前処理として、調整処理のためにＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅が通常の画像形成時よりも小さくなるように制御したが、ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を画像形成処理時の振幅に戻すために、ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を通常の画像形成時の振幅になるように制御する。ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を制御したら、ステップ１１４へ移行する。

ステップ１１４では、ステップ１１２で制御した振幅でＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０が印加されるように、図６に示すように、ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０は、振幅が通常の振幅になるように制御信号がＯＮとなると同時に、ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０は、振幅が通常の画像形成時よりも小さくなる制御信号がＯＦＦとなる。ステップ１１４で、ＡＣ電圧３０が印加されるとステップ１１０へ移行する。

ステップ１１０では、画像形成処理として、ホストコンピュータ等から送信された画像情報をロール紙１４へ形成する画像形成処理を実行する。画像情報を形成する画像形成処理が終了するとステップ１１２へ移行する。

ステップ１１２では、後処理が実行される。後処理としては、帯電装置１８への電圧（Ｖｓ）の印加を停止したり、感光体ドラム１６の駆動を停止したりする。また、電源に印加されている電圧等を計測し、次の画像情報の画像形成処理を実行するための前処理の準備をし、このルーチンは終了する。

なお、本実施の形態では、位置調整用画像４６は、調整処理で形成して画像形成位置のずれの調整を行っているが、通常の画像形成時にもロール紙１４の用紙端部に位置調整用画像４６を形成し、画像形成位置のずれの微調整を常に実行している。また、位置調整用画像４６が形成されたロール紙１４の用紙端部はカットされる。

また、本実施の形態では、位置調整用画像４６を形成する調整処理の場合、現像ローラ２４に印加するＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を小さくなるように制御したが、これに限ったものではなく、ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０は印加せず（すなわち交流成分を０とし）、ＤＣ電圧（Ｖｂ）２８のみ印加する（直流成分のみとする）ようにしてもよい。

ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の振幅を小さくするか、０にするかは、切替制御の能力に依存するが、迅速に（通常の画像処理に影響がないように）切替可能であれば、調整処理時のＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０はなるべく小さい（すなわち０）方がよい。

さらに、本実施の形態では、調整処理の際の現像バイアス電圧に対する交流成分のＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０の制御（ＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０を下げる、又は０にする制御）を前処理（図５のステップ１００参照）で行うようにしたが、このステップ１００の後に現像バイアス電圧に対する交流成分のＡＣ電圧（Ｖｐ−ｐ）３０を制御するステップを追加し、調整処理の範疇としてもよい。

また、本実施の形態の画像形成装置１０は、単一の構成となっているが、同じ構成の画像形成装置１０を連結することで、裏面の画像形成を実行するような構成としてもよい。

本実施の形態に係る画像形成装置の概略構成図である。 本実施の形態に係る画像形成ユニットの概略構成図である。 本実施の形態に係る位置調整用画像の形成例である。 本実施の形態に係る画像形成処理の調整処理の制御を示すブロック図である。 本実施の形態に係る画像形成処理の流れを示したフローチャートである。 本実施の形態に係る画像形成ユニットの各部の処理タイミングを表わすタイムチャートである。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 画像形成ユニット（画像形成手段）
１４ ロール紙（記録媒体）
５０ 現像バイアス電圧制御部（現像バイアス電圧制御手段）
５２ 画像形成位置調整制御部（画像形成位置調整制御手段）

Claims (3)

1. 画像情報に基づいて形成された静電潜像に対して直流成分と交流成分とが重畳された現像バイアス電圧を印加することでトナー現像し、顕像化する画像形成手段と、
   前記画像形成手段による画像形成位置を調整する基準となる位置調整用画像を形成し、この位置調整用画像から得た画像形成位置情報に基づいて画像形成位置を調整する画像形成位置調整制御手段と、
   前記位置調整用画像を形成する場合に、前記現像バイアス電圧の前記交流成分の振幅を通常の画像形成時の振幅以下に制御する現像バイアス電圧制御手段と、
   を有する画像形成装置。
2. 前記現像バイアス電圧制御手段が、前記現像バイアス電圧の交流成分を０にして直流成分のみとすることが可能であることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成手段は、前記顕像化されたトナー画像を記録媒体に転写する転写手段を備え、前記記録媒体が搬送方向に連続した連続紙であり、かつ前記位置調整用画像がこの連続紙に形成されることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の画像形成装置。

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