JP2009210994A - 画像形成装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】トナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像を無端ベルト状の中間転写体もしくは無端ベルト上を搬送される転写材に転写させる転写手段を有している画像形成装置に適用される。そして、より安価な構成で、無端ベルトの湾曲(ループ発生)に起因する画像不良や装置劣化をより確実に抑制する。
【解決手段】無端ベルトとの距離を検知する検知手段を備える。そして、検知手段が検知する無端ベルトとの距離に基づいて無端ベルトの湾曲量を、該湾曲量が所定範囲となるように制御する。これにより、安価な構成で画像不良や装置劣化をより確実に抑制することが可能となる。
【選択図】図1

Description

本発明は、プリンタ、複写機等の、特に、電子写真方式の画像形成装置に関するものである。
トナー像が形成される像担持体と、像担持体上に形成されたトナー像を転写材もしくは無端ベルト状の中間転写体に転写させる転写手段を有する画像形成装置がある。このような画像形成装置において、転写手段のバイアスを、転写手段のインピーダンスを検知した結果に基づいて制御する技術が公知である(例えば、特許文献1参照。)。
上記技術に関連して、図14には4色すなわち、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの画像形成手段を備えたカラー画像形成装置の断面図を示す。これは、電子写真方式のカラー画像形成装置の一例であり、中間転写体として中間転写ベルト228を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置である。
図14を用いて、電子写真方式の画像形成装置における画像形成動作について説明する。211は記録材、212aは記録材を保持する給紙カセット、212bは給紙カセット212aと同様に記録材を保持する給紙トレイである。222Y、222M、222C、222Kは潜像(静電潜像)を形成する感光ドラム(符号におけるY、M、C、Kは各々イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックK用であることを示す)である。223Y、223M、223C、223Kは感光ドラム222Y、222M、222C、222Kを帯電する注入帯電器である。224Y、224M、224C、224Kは光学的に潜像(静電潜像)を形成するレーザスキャナである。225Y、225M、225C、225Kは各色のトナーを現像器へ送り出すトナー容器である。226Y、226M、226C、226Kは静電潜像をトナー像として可視化する現像器である。この感光ドラム、注入帯電器、レーザスキャナ、現像器を含んで、画像形成手段が構成される。228はトナー像を保持する無端ベルト状の中間転写体としての中間転写ベルト、237は回転することによって中間転写ベルトを搬送駆動する駆動ローラ、236は中間転写ベルトを従動搬送する従動ローラである。
227Y、227M、227C、227Kはトナー像を中間転写ベルト228に(無端ベルト上に)転写する1次転写シートである。229a、229bは中間転写ベルト228に転写されたトナー像を記録材211に転写する2次転写ローラ、230は中間転写ベルト228に残ったトナーをクリーニングするクリーニング部である。231はトナー像を記録材に溶融定着する為の定着部、232は定着ローラ、233は記録材211を定着ローラ232に圧接する加圧ローラ、234、235は定着ローラ232及び加圧ローラ233を加熱するヒータである。238a、238bは記録材211を給紙する給紙ローラ、239は記録材211を2次転写ローラ229a、229bへ狭持搬送する搬送ローラ、240は記録材211の通過を検知する搬送センサである。
レーザスキャナ224Y、224M、224C、224Kは、不図示のデータ制御部が処理した露光時間に応じて露光光を駆動照射して静電潜像を形成する。この静電潜像を現像器226Y、226M、226C、226Kによって各色毎に現像して単色トナー像を各感光ドラム222Y、222M、222C、222K上に形成する。この単色トナー像を中間転写ベルト228上で重ね合わせて多色トナー像を形成する。その後、この多色トナー像を記録材211へ転写し、その記録材211上の多色トナー像を定着部231において定着させる。
帯電部は、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKのステーション毎に感光ドラム222Y、222M、222C、222Kを帯電させるための4個の注入帯電器223Y、223M、223C、223Kを備える構成となっている。そして、各注入帯電器には帯電ローラ223YS、223MS、223CS、223KSが備えられている。
感光ドラム222Y、222M、222C、222Kは、アルミシリンダの外周に有機光導伝層を塗布して構成され、図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて回転するものである。また、駆動モータは感光ドラム222Y、222M、222C、222Kを画像形成動作に応じて反時計周り方向に回転させる。
露光手段としての露光部は、感光ドラム222Y、222M、222C、222Kへレーザスキャナ224Y、224M、224C、224Kより露光光を照射する。このように、感光ドラム222Y、222M、222C、222Kの表面を選択的に露光することにより、静電潜像を形成するよう構成されている。
現像手段としての現像部は、上述の静電潜像を可視化するために、ステーション毎にイエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの現像を行う4個の現像器226Y、226M、226C、226Kを備える構成である。各現像器には、現像ローラ226YS、226MS、226CS、226KSが設けられている。なお、各々の現像器226Y、226M、226C、226Kは脱着が可能である。
転写手段としての転写部は、1次転写シート227Y、227M、227C、227Kに適当なバイアス(以降、1次転写バイアス)を印加することで、トナー像を中間転写ベルト228上に転写する。また、感光ドラム222Y、222M、222C、222Kの回転速度と中間転写ベルト228の回転速度に差をつけることにより、より効率良く単色トナー像を中間転写ベルト228上に転写する(特許文献2参照。)。これを1次転写といい、この転写部を1次転写部という。駆動ローラ237は図示しない駆動モータの駆動力が伝達されて時計周りに回転する。
更に転写部は、ステーション毎に単色トナー像を中間転写ベルト228上に重ね合わせ、重ね合わせた多色トナー像を中間転写ベルト228の回転に伴い2次転写ローラ229aまで搬送する。さらに記録材211を給紙カセット212aから給紙ローラ238aで給紙し、2次転写ローラ229aへ搬送ローラ239群によって狭持搬送し、記録材211に中間転写ベルト228上の多色トナー像を転写する。この際、2次転写ローラ229aに適当なバイアスを印加することで静電的にトナー像を転写する。これを2次転写といい、この部分を2次転写部という。
2次転写ローラ229aは、記録材211上に多色トナー像を転写している間、229aの位置で記録材211に当接し、転写処理後は229bの位置に移動する。記録材211は給紙トレイ212bに配置しても良く、その場合、記録材211は給紙トレイ212bから給紙ローラ238bで給紙され、2次転写ローラ229aへ搬送ローラ239群で狭持搬送される。記録材211が所望のタイミングで狭持搬送されているか否かを搬送センサ240で検知し、記録材211が搬送されていない場合は種々のジャム(一例として、搬送遅延ジャム)を不図示のビデオコントローラ等によって使用者に通知する。
定着部は、記録材211に転写された多色トナー像を記録材211に溶融定着させるために、記録材211を加熱する定着ローラ232と記録材211を定着ローラ232に圧接させるための加圧ローラ233を備えている。定着ローラ232と加圧ローラ233は中空状に形成され、内部にそれぞれヒータ234、235が内蔵されている。定着部23
1は、多色トナー像を保持した記録材211を定着ローラ232と加圧ローラ233により搬送するとともに、熱および圧力を加え、トナーを記録材211に定着させる。
トナー定着後の記録材211は、その後図示しない排出ローラによってやはり図示しない排紙トレイに排出される。これにより画像形成動作が終了する。
クリーニング部230は、中間転写ベルト228上に残ったトナーをクリーニングするものであり、中間転写ベルト228上に形成された4色の多色トナー像を記録材211に転写した後に残った廃トナーは、図示しないクリーナ容器に蓄えられる。
次に、転写におけるバイアスを決定する方法について説明する。従来技術として、記録材211が転写領域に到達する前に転写部全体のインピーダンスを定電流制御で検知し、その検知結果に基づいて、記録材211が転写部に突入した際の、現像剤を転写する1次転写シートのバイアスを定電圧制御する方式がある。これはATVC(Active T
ransfer Voltage Control)方式と呼ばれている方式である。
このバイアスの制御方法は、転写部に一定の電流を定電流制御で所定の時間付与し、その時の発生電圧から、予め設定した制御式に基づいて算出、決定した電圧値を、転写材が存在するときに印加する制御方式である(特許文献3参照。)。
ところで、近年の電子写真方式カラー画像形成装置としては、上述のようなタンデム方式のカラー画像形成装置が増えている。このタンデム方式のカラー画像形成装置においては、色ずれを生じさせる複数の要因があることが既に知られており、それぞれの要因に対して様々な対処方法が提案されている。
図18は、カラー画像形成装置における色ずれの態様の例を説明するための図である。図18において、1801は本来の画像位置を、1802は色ずれが発生している場合の画像位置を示す。又、(a)(b)(c)は露光光の主走査方向に色ずれがある場合の説明図であるが、説明を簡単にする為、2つの線を搬送方向に離して描いてある。(a)は走査線の傾きずれを示し、光学部と感光ドラム間に傾きがある場合等に発生する。この対処方法としては例えば、光学部や感光ドラムの位置や、レンズの位置を調整することによって矢印方向に修正する。(b)は走査幅のバラツキによる色ずれを示し、光学部と感光ドラム間の距離の違い等によって発生する。この色ずれは光学部がレーザスキャナの場合に発生し易い。この対処方法としては例えば、画像周波数を微調整(走査幅が長い場合は、周波数を速くする。)して、走査線の長さ変えることよって矢印方向に修正する。(c)は走査方向の書出し位置誤差を示す。この対処方法としては例えば、光学部がレーザスキャナであれば、ビーム検出位置からの書出しタイミングを調整することによって矢印方向に修正する。(d)は用紙搬送方向の書出し位置誤差を示す。この対処方法としては例えば、用紙先端検出からの各色の書出しタイミングを調整することによって矢印方向に修正する。
これらの色ずれを修正する技術として、例えば図18(c)に示した、主走査方向の書き出し位置誤差による色ずれを修正する為に、無端ベルト状の中間転写体上に各色毎に色ずれ検出用パターンを形成する技術が公知である。この技術では、中間転写体下流部に設けられた一つの色ずれ検知センサで色ずれ量を検出して色ずれ補正手段によって補正する色ずれ補正制御を行う。(例えば、特許文献4参照)。
図19は主走査方向の書き出し位置誤差による色ずれを検出する色ずれ検出用パターンの一例を説明するための図である。色ずれ検知センサ701は主走査方向中央に設けられた光センサであり、中間転写ベルト228上に形成された色ずれ検出パターンを検出する
。ここで1809〜18019は主走査方向の色ずれ量を検出する為のパターンである。1809〜18011の色ずれ検出用パターンをパターン1、18013〜18015の色ずれ検出用パターンをパターン2、18017〜18019の色ずれ検出用パターンをパターン3とする。また符合におけるa、c、e、gは基準色であるK(ブラック)を表しており、b、d、fはそれぞれ検出色であるY、M、C(イエロー、マゼンダ、シアン)を表している。taf1〜7、tbf1〜7、tcf1〜7、tdf1〜7、tef1〜7、tff1〜7は各パターンの検出タイミングを、矢印Aは中間転写ベルト228の進行方向を示す。
中間転写ベルト228の移動速度をv[mm/s]とし、Kを基準色とした場合の、パターン1の色ずれ検出用パターンにおける主走査方向の書き出し位置誤差による色ずれ量δesf1は、以下のように表される。
δesf1Y = v*{(taf2-taf1)-(taf3-taf2)-(tbf2-tbf1)+(tbf3-tbf2)}/4・・・(3-1)
δesf1M = v*{(taf4-taf3)-(taf5-taf4)-(tbf4-tbf3)+(tbf5-tbf4)}/4・・・(3-2)
δesf1C = v*{(taf6-taf5)-(taf7-taf6)-(tbf6-tbf5)+(tbf7-tbf6)}/4・・・(3-3)
同様にパターン2の色ずれ検出用パターンにおける主走査方向の各色の書き出し位置誤差による色ずれ量δesf2、パターン3の色ずれ検出用パターンにおける主走査方向の各色の書き出し位置誤差による色ずれ量δesf3を算出する。そして、主走査方向の各色の書き出し位置誤差による色ずれ量δesは以下のように表される。
δesY = (δesf1Y+δesf2Y+δesf3Y)/3 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3-4)
δesM = (δesf1M+δesf2M+δesf3M)/3 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3-5)
δesC = (δesf1C+δesf2C+δesf3C)/3 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・(3-4)
上記のような計算結果の正負から、ずれ方向を判断することが出来る。なお、図19で説明した色ずれ検出用パターンでは、同様の演算で副走査方向の各色の色ずれ量を演算することも可能である。
特開2002−23512号公報 特許第03388535号公報 特開平02−123385号公報 特開平10−260567号公報
しかしながら、上記の従来技術には以下のような不都合があった。図16には、1次転写部に作用する負荷を説明するための図を示す。図16は例としてイエローYの1次転写部付近を説明しているが、他色についても同様に説明が可能である。ここで、図14で説明したカラー画像形成装置の画像形成動作を長期に亘り実行した場合に、1次転写シート227Yは中間転写ベルト228との摩擦によって磨耗する。そうすると、1次転写シート227Yの抵抗値Rは増加する。
ここで、ATVC制御においては1次転写シート227Yである転写部に流れる電流を一定に制御する為、1次転写シート227Yの抵抗値Rが増加するに従い、1次転写バイアスVは、以下のオームの法則にしたがって増大する。
V=R×I ・・・・・・・・・(1-1)
ここでVは1次転写バイアスの値、Rは1次転写シート227Yの抵抗値、Iは1次転写シート227Yに流れる電流値である。
上記のように1次転写バイアスVが増大すると、1次転写部で発生する1次転写静電吸着力Fは、以下のクーロンの法則に従って増大していく。
F=q×E ・・・・・・・・・(1-2)
ここでFは1次転写シート227Yが中間転写ベルト228を吸着する方向に作用する1次転写静電吸着力、qは1.6×10−19[C(クーロン)]で定義される電荷量である。また、Eは1次転写バイアスの印加に伴い、感光ドラムから1次転写シート227Yの方向に発生する電場を意味する。
このように1次転写静電吸着力Fが増大するに従い、1次転写部で発生する1次転写部負荷F´は以下の式に従い、増大していく。
F’=μ×N ・・・・・・・(1-3)
ここでF´は中間転写ベルト228の搬送方向と逆方向に作用する1次転写部負荷、μは1次転写シート227Yと中間転写ベルト228の間で発生する動摩擦係数、Nは1次転
写静電吸着力と反対の方向に作用する垂直抗力を意味する。ここで言う垂直抗力は1次静電吸着力Fと同じ大きさの力となる。
図15は、カラー画像形成装置の耐久的な駆動に伴う中間転写ベルト228の負荷トルク変動を説明する図である。すなわち、画像形成動作を耐久的に実行することに伴い、図16で説明した1次転写部負荷F´が増加する。その結果、中間転写ベルト228の負荷トルクは増大していく。
一般に中間転写ベルト228を駆動する図示しない駆動モータの駆動トルクMと、中間転写ベルト228の負荷トルクTの間には、中間転写ベルト228を駆動モータで駆動するため以下の関係が成立する必要がある。
M≧T ・・・・・・・・・(1-4)
しかしながら、上述のように画像形成動作の耐久的な実施により1次転写部負荷F´が増加することで、中間転写ベルト228の負荷トルクTも増大し、結果として、
M<T ・・・・・・・・・(1-5)
となる場合がある。
図17はカラー画像形成装置の画像形成動作を耐久的に実行した時のカラー画像形成装置の断面図である。236bは画像形成動作を耐久的に実行した時の中間転写ベルト228を従動搬送する従動ローラである。ここで、前述のように、耐久的な画像形成動作によって、(1−5)式の通り、中間転写ベルト228の負荷トルクTが図示しない駆動モータの駆動トルクMよりも大きくなった場合について考える。この場合には、駆動ローラ237と、中間転写ベルト228の最上流側に配置した1次転写部との間で中間転写ベルト228に湾曲部(以下、ループともいう。)が発生する。また、中間転写ベルト228の全周長は変化しない(伸縮しない)為、最下流の1次転写部より下流に配置した従動ローラ236は駆動ローラ側に引っ張られて図17の236bの位置に移動する。
以上のように、カラー画像形成装置の画像形成動作を耐久的に実行した場合は、中間転写ベルト228にループが発生するおそれがある。そうすると、ループに起因した色ずれや、ループの発生した中間転写ベルト228が画像形成装置内の部材に接触することに起因した画像不良が発生するおそれがあった。また、中間転写ベルト228にキズや破損が発生し、画像形成装置の製品寿命が短縮する場合があった。
ここで、上記のループの程度は中間転写ベルト228の搬送速度に依存しない。なぜならば動摩擦係数μは搬送速度に大きく依存しないことが自然法則として公知であるからである。また、上記のような中間転写ベルト228のループ発生の対策の1つとして、1次転写に係る部材として動摩擦係数μの低い材質及び形状の部材を使用することが挙げられる。しかし、そのような対策では、1次転写に係る部材について数〜十数倍と極めて大き
なコストアップが発生する。
本発明は上記のような事情に鑑みてなされたもので、トナー像が形成される像担持体と、像担持体に形成されたトナー像を無端ベルト状の中間転写体もしくは無端ベルト上を搬送される転写材に転写させる転写手段を有している画像形成装置に適用される。そして、より安価な構成で、無端ベルトの湾曲(ループ発生)に起因する画像不良や装置劣化をより確実に抑制することを目的としている。
上記目的を達成するための本発明は、光学的手段によって潜像が形成された像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、
前記像担持体に接触するように配置され、駆動ローラの回転によって駆動される無端ベルトと、
前記無端ベルトに接触するように配置され、前記像担持体上に形成されたトナー画像を、前記無端ベルト上にまたは、該無端ベルト上に保持されて搬送される記録材上に静電的に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、
前記無端ベルトに対向し、該無端ベルトとの距離を検知する検知手段と、
前記検知手段が検知する距離に基づいて前記無端ベルトの湾曲量を、所定の範囲となるように制御する湾曲補正手段と、をさらに備えることを特徴とする。
本発明によれば、無端ベルトに対向し、該無端ベルトとの距離を検知する検知手段を備える。そして、検知手段が検知する距離に基づいて無端ベルトの湾曲量が所定範囲となるようにする。これにより、安価な構成で画像不良の発生をより確実に抑制した画像形成装置を提供することが出来る。
以下、本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
以下、本発明の実施例1について説明する。図2は本発明を適用できる電子写真方式のカラー画像形成装置の一例を示している。図2に示すのは、無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト228を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の断面図である。本実施例に係るカラー画像形成装置にも、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの4色に係る画像形成手段が備えられる。また、感光ドラムには(像担持体上には)光学的に潜像が形成され、さらに現像器によって潜像がトナー像として可視化される。
さらに、可視化されたトナー像は、無端ベルト状の中間転写ベルト228に(無端ベルト上に)静電的に転写される。なお、本実施例においては、回転動作によって中間転写ベルト228を駆動する駆動ローラ237の上部に、中間転写ベルト228と対向して距離検知センサ250が配置されている。この距離検知センサは、中間転写ベルト228とセンサとの距離(無端ベルトの位置に相当)を検知する。また、中間転写ベルト228に転写されたトナー像は、2次転写ローラを用いて記録材上にさらに転写される。
図2において距離検知センサ250を除いた構成は、上述のように図14で説明した画像形成装置と同等であるので、図14における符号と同一の符号を付するとともに、ここでは説明を省略する。
図3は距離検知センサ250の構成の一例を説明する図である。距離検知センサ250は、LEDなどの発光素子301と、フォトダイオードなどの受光素子302、受光デー
タを処理する図示しない半導体集積回路(以後、ICと記す)などとこれらを収容する図示しないホルダーで構成される。発光素子301から出射された光は、中間転写ベルト228で反射し受光素子302に入射する。受光素子302は中間転写ベルト228からの反射光強度を検出する。
図3は正反射光を検出する構成を示しているが、距離検出センサ250はその構成に限るものではなく、例えば中間転写ベルト228における乱反射光を検出するようにしても良い。なお、発光素子301と受光素子302の結合のために図示しないレンズなどの光学素子を用いてもよい。本実施例では、距離検出センサ250は、図3で説明した正反射光を検知する構成として説明する。
図4は距離検知センサ250の出力特性を説明する図である。正反射光を検知する構成の距離検知センサ250の出力は中間転写ベルト228が距離検知センサ250に近づく(ループが増大する)ほど増大し、中間転写ベルト228が距離検知センサ250から遠ざかる(ループが減少する)ほど減少する。本発明では、一例として、中間転写ベルト228のループが増大し、画像不良が発生する閾値としての距離検知センサ250の出力値をVmと定義する。なお、本実施例において距離検知センサ250は検知手段を構成する。
図5は本発明を適用できる1次転写バイアス制御の動作を説明するフローチャートである。ステップ501(以下、S501と表記する。他のステップについても同様。)では、不図示のビデオコントローラ等からの画像データがコントローラ(不図示)に受信されたか否かを判定する。ここで、画像データが受信されていないと否定判定された場合には、S501の処理の前に戻る。ここでは、S501において画像データが受信されたと判定されるまで繰り返しS501の処理が実行される。S501において画像データを受信したと判定された場合にはS502に進む。
S502ではコントローラが画像データを受信したことに応じて、画像形成動作を開始する。その際、ビデオコントローラや操作パネル等から指定された給紙口である給紙カセット212aまたは給紙トレイ212bに積載された用紙を給紙ローラ238aまたは238bで給紙する。S502の処理が終了するとS503に進む。
S503では不図示のデータ制御部が1次転写バイアス制御に用いる制御フラグFlagを初期値0に設定する。制御フラグFlagは0または1に設定され、不図示のメモリに記憶され、データ制御部が通信することによりフラグ状態を随時更新する。S503の処理が終了するとS504に進む。
S504では低減1次転写バイアスVrを算出する。低減1次転写バイアスVrは以下の計算式に基づいて算出される。
Vr=V0×α(0<α<1.0) ・・・・・(2-1)
ここでV0は前回の画像形成動作で出力した1次転写バイアスの値、αは低減係数であり、1次転写静電吸着力をATVC制御時の1次転写静電吸着力Fよりも低減するため、0<α<1.0の範囲内で設定される。αの値は任意に設定可能であるが、本実施例では一例として、α=0.8とする。これにより、低減1次転写バイアスVrは前回の画像形成動作で出力した1次転写バイアスの値の80%の値になる。S504の処理が終了するとS505に進む。
S505では、ATVC制御を実行し、1次転写バイアスVaを算出する。ATVC制御の詳細は従来の技術として説明したものと同等であるため、ここでの説明は省略する。S505の処理が終了するとS506に進む。
S506では、制御フラグFlagの状態が0か否かを判定する。ここで肯定判定された場合にはS507に進む。一方、否定判定された場合にはS510に進む。
S507では、制御フラグFlagの状態が0であることに応じて、距離検知センサ250の出力VsがSr1よりも大きいか否かが判定される。ここでSr1は予め設定された閾値である。Sr1は、中間転写ベルト228におけるループの増大を検知する為、中間転写ベルト228に画像不良が発生し得る下限の大きさのループが発生している時の距離検知センサ250の出力値Vmよりも低い(Vm>Sr1)範囲内で設定される。ここで肯定判定された場合にはS508に進む。一方、否定判定された場合にはS509に進む。
S508では、中間転写ベルト228の負荷トルクを低減させるべく、制御フラグFlagを1に設定し、1次転写バイアスVを低減1次転写バイアスVrに設定する。これは、距離検知センサ250の出力VsがSr1よりも大きいことに応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクが増加し、中間転写ベルト228のループが増大して画像不良が生じる直前の状態であると判断されるからである。このように1次転写バイアスをATVC制御の演算結果Vaよりも低く出力することで、1次転写静電吸着力及び1次転写部負荷が低減し、結果として中間転写ベルト228の負荷トルクが低減する。S508の処理が終了するとS513に進む。
S513では、前回の画像形成動作で出力した1次転写バイアスV0として、1次転写バイアスVの値を設定する。S513の処理が終了するとS514に進む。
一方、S509では、中間転写ベルト228の負荷トルクの低減制御を終了すべく、1次転写バイアスVをATVC制御で算出した1次転写バイアスVaに設定する。これは、距離検知センサ250の出力VsがSr1以下であることに応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクは充分に低減していると判断されるからである。S509の処理が終了するとS513に進み、上述のように前回の画像形成動作で出力した1次転写バイアスV0として、1次転写バイアスVの値を設定する。S513の処理が終了するとS514に進む。
ここで、S510では制御フラグFlagの状態が1であること(S506でNO)に応じて、距離検知センサ250の出力VsがSr2よりも小さいか否かが判定される。ここでSr2は予め設定された閾値であり、中間転写ベルト228のループが充分に減少したことを検知する為、中間転写ベルト228のループ増大の可能性を判定する閾値Sr1よりも低い(Vm>Sr1>Sr2)範囲内で設定される。S510で肯定判定された場合にはS511へ進む。一方、S510で否定判定された場合にはS512に進む。
S512では距離検知センサ250の出力VsがSr2以上であること(S510でNO)に応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクの低減制御のが継続されるべきと判断し、1次転写バイアスVを低減1次転写バイアスVrに設定する。その後、S513に進む。S513の処理内容については上述のとおりである。S513の処理が終了するとS514に進む。
S511では、中間転写ベルト228の負荷トルクの低減制御を終了すべく、制御フラグFlagを0に設定する。これは、距離検知センサ250の出力VsがSr2よりも小さいこと(S510でYES)に応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクは充分に減少したと判断されるからである。
その後、S509において1次転写バイアスVをATVC制御で算出したバイアス電圧Vaに設定する。その後、ステップS513に進む。S513の処理が終了するとS514に進む。
S514では画像形成部においてトナー画像を中間転写ベルト228に1次転写中か否かが判定される。ここで肯定判定された場合にはS515に進む。一方、否定判定された場合にはS516に進む。
S515ではトナー画像を中間転写ベルト228に1次転写中であること(S514でYES)に応じて、設定された1次転写バイアスVを転写部に出力する。
一方、S516ではトナー画像を中間転写ベルト228に1次転写中でないこと(S514でNO)に応じて、画像形成が終了したか否かが判定される。ここで肯定判定された場合には本フローチャートを終了し、再び本フローチャートのスタート(S501)に戻る。一方、否定判定された場合にはS505の前に戻る。
図1は本実施例における1次転写バイアスの制御が実行された場合の中間転写ベルト228の負荷トルク変動を説明する図である。上述のように、本実施例においては距離検知センサ250の検知結果に基づいて、1次転写バイアスをATVC制御結果Va及び低減1次転写バイアスVrのいずれかに順次切り替える。その結果、中間転写ベルト228の負荷トルクTは、ループ発生に起因する画像不良発生限界である駆動モータトルクを超えること無く画像形成動作を行う。これにより、ループ増大に起因した色ずれや、湾曲した中間転写ベルト228が装置内の部材に接触することによる画像不良の発生を抑制できる。
本実施例では、1次転写バイアスとして低減1次転写バイアスVrを選択した場合、ATVC制御結果と異なるバイアスを出力する為、環境条件等の種々の条件によっては1次転写バイアスの変化に起因する、軽度の画像不良が発生することがあり得る。一方、本発明が解決しようとする課題で説明した、中間転写ベルト228のループ増大に起因する色ずれや画像不良は、ユーザの許容範囲を超える程大きなものある。従って、軽度の画像不良の発生可能性を差し引いたとしても、本発明の実施による画像不良の低減効果は大きいと言える。
本実施例では、中間転写ベルト228との距離を検知する距離検知センサ250を有し、距離検知センサ250の検知結果に基づいて、一次転写シートに印加するバイアス電圧である1次転写バイアスを制御した。このことで、安価な構成で画像不良をより確実に低減した画像形成装置を提供することが出来る。
なお、本実施例における湾曲補正手段は図5に示したフローチャートを実行するためのプログラムを含んで構成される。また、図5に示したフローチャートを実行するためのプログラムのうち、例えばS515の処理を含めて、1次転写バイアスを実際に制御するための処理は、本実施例において静電吸着力制御手段を構成する。また、上記において距離検知センサ250の出力値Vsが、Sr1とSr2の間の範囲となるような、中間転写ベルト228の湾曲量(ループの大きさ)の範囲は、本実施例における湾曲量の所定範囲に相当する。
次に、本発明の実施例2について説明する。ここでは、実施例2において実施例1と相違する点についてのみ説明する。実施例1においては、距離検知センサ250を独自に画像形成装置内に配置し、中間転写ベルト228におけるループの増大を検知する例につい
て説明した。これに対し本実施例では、従来より色ずれ補正のために備えられている色ずれ検知センサの出力を利用して、1次転写バイアスを制御する例について説明する。
図6は本実施例における電子写真方式のカラー画像形成装置を示しており、イエローY、マゼンタM、シアンC、ブラックKの4色に係る画像形成手段を備え、中間転写ベルト228を採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の断面図である。701は中間転写ベルト228に形成したトナーパッチから色ずれ量を検知する色ずれ検知センサである。このカラー画像形成装置においては、色ずれ検知センサの検出結果から、各色の色ずれを補正している。なお、図6において色ずれ検知センサ701を除いた構成は、図14で説明した構成と同等である。従って、図14と同等の構成については図14と同一の符号を付するとともに説明は省略する。
図7は色ずれ検知センサ701の構成の一例を説明する図である。LEDなどの発光素子901と、フォトダイオードなどの受光素子902、受光データを処理する図示しないICなどとこれらを収容する図示しないホルダーで構成される。受光素子902はトナーパッチ903からの反射光強度を検出する。図7はトナーパッチ903からの正反射光を検出する構成になっているが、正反射光の検出に限られるのではなく、乱反射光を検出しても良い。なお、発光素子901と受光素子902の結合のために図示しないレンズなどの光学素子が用いられるようにしてもよい。
図8は色ずれ検知センサ701の出力特性を説明する図である。色ずれ検知センサ701は、従動ローラ236近傍の中間転写ベルト228の位置を検知する構成である。従って、実施例1で説明した距離検知センサ250と異なり、センサ出力は中間転写ベルト228が色ずれ検知センサ701に近づく(ループが解消する)ほど増大する。同様に、中間転写ベルト228が距離検知センサ701から遠ざかる(ループが増大する)ほど減少する。図8においては、中間転写ベルト228にループが発生し、画像不良が発生する可能性が生じる閾値としての色ずれ検知センサ701の出力値をVm2と定義している。
図9は本発明を適用できる色ずれ検知センサ701の動作を説明するフローチャートである。S901ではデータ制御部が色ずれ補正制御の実行要求信号を受信したか否かが判定される。ここで、肯定判定された場合にはS902に進む。一方、否定判定された場合にはS905に進む。
S902ではデータ制御部が色ずれ補正制御の実行要求信号を受信したこと(S901でYES)に応じて、色ずれ検出用パターン形成動作を開始する。色ずれ検出用パターンについては、従来の技術として図19で説明している為、ここでは説明を省略する。S902の処理が終了するとS903に進む。
S903においては、色ずれ検知センサ701で色ずれ検出用パターンを検出する。S903の処理が終了するとS904に進む。
S904においては、S903で検出した色ずれ検出パターンの検出タイミング結果に基づいて、基準色に対する色ずれ量を演算する。演算の詳細は図19で説明している為ここでは省略する。S904の処理が終了するとS905に進む。
S905においては、コントローラが不図示のビデオコントローラ等から送信される画像データを受信したか否かが判定される。ここで、肯定判定された場合にはS906に進む。一方、否定判定された場合には、そのまま本ルーチンを一旦終了する。
S906においては、コントローラが画像データを受信したこと(S905でYES)
に応じて、画像形成動作を開始する。その際、ビデオコントローラや操作パネル等から指定された給紙口である給紙カセット212aまたは給紙トレイ212bに積載された用紙を給紙ローラ238aまたは238bで給紙する。S906の処理が終了するとS907に進む。
S907においては、色ずれ検知センサ701と、中間転写ベルト228との距離を検知する。距離検知の詳細については図8で説明しているため、ここでは説明を省略する。S907の処理が終了するとS908に進む。
S908においては、S907で検出した、中間転写ベルト228と色ずれ検知センサ701との距離に基づいて、1次転写バイアスを演算する。
図10は本実施例における1次転写バイアスの制御の内容を説明するフローチャートである。S501からS506及び、S508、S509及び、S511からS516の処理は図5と同等の処理であるため、ここでの説明を省略する。S1001では制御フラグFlagの状態が0であること(S506でYES)に応じて、色ずれ検知センサ701の出力VsがSr3よりも小さいか否かを判定する。
ここでSr3は予め設定された閾値であり、中間転写ベルト228のループ増大をより確実に検知するため、中間転写ベルト228のループが増大して画像不良の可能性が生じる際のセンサ出力値Vm2よりも高いVm2<Sr3の範囲内で設定される。
S1002では制御フラグFlagの状態が1であること(S506でNO)に応じて、色ずれ検知センサ701の出力VsがSr4よりも大きいか否かが判定される。ここでSr4は予め設定した閾値であり、中間転写ベルト228のループが充分に減少したことを検知する為、中間転写ベルト228のループ増大を検知する閾値Sr3よりも高いVm<Sr3<Sr4の範囲内で設定される。
図11は本実施例における画像形成動作を耐久試験的に実行した場合の、中間転写ベルト228の負荷トルク変動を説明する図である。色ずれ検知センサ701による検知結果に基づいて、1次転写バイアスVをATVC制御結果Va及び低減1次転写バイアスVrのいずれかに順次切り替える。その結果、中間転写ベルト228の負荷トルクはループ増大による画像不良の発生限界である駆動モータトルクを超えること無く画像形成動作を行うことができる。これにより、ループの増大に起因した色ずれや、増大したループが装置内の部材に接触することに起因した画像不良の発生を抑制できる。
以上のように、本実施例においては、従来より色ずれ補正のために備えられている色ずれ検知センサ701の出力信号に基づいて、1次転写バイアスVを制御することとした。従って、特別なセンサを新たに設けることなく、さらに安価な構成で画像不良をより確実に低減した画像形成装置を提供することが出来る。
なお、本実施例における湾曲補正手段は図10に示したフローチャートを実行するためのプログラムを含んで構成される。また、図10に示したフローチャートを実行するためのプログラムのうち、例えばS515の処理を含めて、1次転写バイアスを実際に制御するための処理は、本実施例において静電吸着力制御手段を構成する。また、上記において色ずれ検知センサ701の出力値Vsが、Sr3とSr4の間の範囲となるような、中間転写ベルト228の湾曲量(ループの大きさ)の範囲は、本実施例における湾曲量の所定範囲に相当する。また、本実施例における色ずれ検知センサ701は検知手段を構成する。
次に、本発明の実施例3について説明する。ここでは、実施例1との相違点についてのみ説明する。本実施例と実施例1との相違点は、実施例1においては1次転写バイアスVの設定値の切り替えを瞬間的に行っていたのに対し、本実施例では1次転写バイアスVの設定値の切り替えを段階的に行うこととした点である。
一般的に、1次転写バイアスの制御は記録材211もしくはトナー像が転写領域に存在しない時間に実行される。しかしながら、近年の電子写真方式の画像形成装置は画像形成装置スピードの高速化のため、記録材211やトナー像が転写領域に存在しない時間が短時間化している。このことから、記録材211やトナー像が転写領域に存在しない時間に1次転写バイアスの制御を行うことが困難となっている。
図12は本実施例における1次転写バイアス制御の動作を説明するフローチャートである。S501からS507及びS510の処理は実施例1の図5と同等の処理であるため、ここでの説明は省略する。S1201においては、検知センサの出力VsがSr1よりも大きいこと(ステップS507でYES)に応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクが増大して中間転写ベルト228のループが増大し、画像不良の可能性が生じる直前の状態と判断される。そして、中間転写ベルト228の負荷トルクの低減制御を実行すべく、制御フラグFlagを1に設定し、1次転写バイアスを以下のように設定する。
V=V0+(Vr-V0)/N×i・・・・・・・・・(4-1)
ここで、Nは任意に設定した段階数であり、iは整数の変数である。本実施例では、一例として、N=3に設定した場合について説明する。S1201の処理が終了するとS1203に進む。S1203では変数iに初期値1を設定する。S1203の処理が終了するとS1204に進む。
S1204では変数iがN以上か否かを判定する。ここで肯定判定された場合、すなわち変数iが3以上の場合はS1206に進む。一方、否定判定された場合、すなわちiが3未満の場合はS1205に進む。
S1205では変数iが3未満であること(S1204でNO)に応じて、予め定められた所定時間Tに亘って式(4−1)に基づいた1次転写バイアスVを出力する。そして、出力の終了後に変数iをi+1に増加させる。S1205の処理が終了するとS1204の前に戻り、再度S1204の処理を実行する。すなわち、S1204及びS1205においては、iが1から2に増加する過程で、それぞれのiの値に応じた1次転写バイアスVが、所定期間Tに亘って順次出力される。そして、S1204において、iが3以上と判定された場合には、S1206に進み、i=3の場合に相当する1次転写バイアスVが出力される。結果としてN=3の場合、所定時間T毎に以下の(4−2)、(4−3)式に基づく1次転写バイアスVが出力され、最終的には(4−4)式に基づくVrに達する。
V=V0+(Vr-V0)/3×1 ・・・・・・・・・(4-2)
V=V0+(Vr-V0)/3×2 ・・・・・・・・・(4-3)
V=V0+(Vr-V0)/3×3=Vr・・・・・・・・(4-4)
このように、制御フラグFlagが1の状態では、1次転写バイアスをATVC制御の演算結果Vaよりも低い状態で段階的に減少させて出力することで、1次転写静電吸着力F及び1次転写部負荷F´が段階的に低減する。従って、中間転写ベルト228の負荷トルクをより円滑に低減させることができる。ここで所定時間Tは任意に設定可能な定数である。Tをより小さく設定すると、より急峻に1次転写バイアスが低減し、Tをより大きく設定すると、より緩やかに1次転写バイアスが低減する。例えば記録材211が転写領
域に存在しない時間における1次転写バイアス制御実行が困難な場合には、Tを大きく設定するとよい。そうすることで緩やかに1次転写バイアスが変化する為、記録材211が転写領域に存在する時間中についても、1次転写バイアスの変化に起因する画像不良を抑制することが出来る。
次にS1202においては、中間転写ベルト228の負荷トルクの低減制御を終了すべく、制御フラグFlagを0に設定し、1次転写バイアスVを以下のように設定する。
V=V0+(Va-V0)/N×I ・・・・・・・・・(4-5)
これは、距離検知センサ250の出力VsがSr2よりも小さいこと(S510でYES)に応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクは充分に減少したと判断されるからである。S1202の処理が終了するとS1203に進む。S1203からS1206までの処理については、既に説明済であるので、ここでは説明を省略する。
また、S1209では、1次転写バイアスVをATVC制御で算出したバイアスVaに設定する。これは、距離検知センサ250の出力VsがSr1以下であること(S507でNO)に応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクは充分に小さく、中間転写ベルト228の負荷トルクの低減制御をする必要がないと判断されるからである。S1209の処理が終了するとS1211に進む。
S1211では設定された1次転写バイアスVを転写部に出力する。その後、S1211の処理が終了すると既に説明したS1207に進む。S1210では距離検知センサ250の出力VsがSr2以上であること(S510でNO)に応じて、中間転写ベルト228の負荷トルクの低減制御中と判断し、1次転写バイアスVを低減1次転写バイアスVrに設定する。その後、既に説明したS1211に進む。
S1207では、前回の画像形成動作で出力した1次転写バイアスV0を、1次転写バイアスVとして設定された値に設定する。S1207の処理が終了するとS1208に進む。
S1208においては、画像形成が終了したか否かが判定される。ここで否定判定された場合にはS505の処理の前に戻る。一方、肯定判定された場合には、一旦本ルーチンを終了する。
図13は本実施例における1次転写バイアスの制御が行われた場合の中間転写ベルト228の負荷トルク変動を説明する図である。距離検知センサ250の検知結果に基づいて、1次転写バイアスVを時間T毎に段階的にATVC制御結果Va及び低減1次転写バイアスVrのいずれかから他方に近づけていく。その結果、記録材211やトナー像が転写領域に存在しない時間が短い高速の画像形成装置においても、中間転写ベルト228の負荷トルクは、ループ増大に起因する画像不良の発生限界である駆動モータトルクを超えること無く画像形成動作を行う。これにより、ループ増大に起因した色ずれや、ループが装置内の部材に接触することに起因する画像不良の発生を抑制できる。
本実施例では、中間転写ベルト228との距離を検知する距離検知センサ250を有し、距離検知センサ250が検知した、中間転写ベルト228と距離検知センサ250との距離に基づいて、1次転写バイアスVを段階的に制御した。このことで、記録材211やトナー像が転写領域に存在しない時間が短い高速の画像形成装置においても適切に1次転写バイアスVを制御することができ、画像不良の発生をより確実に抑制できる。
なお、本実施例における湾曲補正手段は図12に示したフローチャートを実行するためのプログラムを含んで構成される。また、図12に示したフローチャートを実行するため
のプログラムのうち、例えばS1211、S1206の処理を含めて、1次転写バイアスを実際に制御するための処理は、本実施例において静電吸着力制御手段を構成する。
また、上記の実施例ではブラックKを色ずれ補正制御の基準色とした場合を例にとったが、本発明は他の色を基準色とした画像形成装置に適用可能であることは当然である。また、上記の実施例では4色のカラー画像形成装置を用いて説明を行ったが、無端ベルトが備えられた画像形成装置であれば4色に限定するものではない。例えば本発明を無端ベルトが備えられた単色の画像形成装置に適用しても良い。
また、上記の実施例ではタンデム方式のカラー画像装置を用いて説明しているが、本発明が適用される画像形成装置は、無端ベルトが備えられた画像形成装置であればタンデム方式に限定するものではない。例えば無端ベルトが備えられたロータリ方式のカラー画像形成装置でも良い。また、上記の実施例ではシート状の1次転写シートを備えた画像形成装置を用いて説明しているが、本発明をローラ状の1次転写ローラを備えた画像形成装置に適用しても良い。
また、上記の実施例では、トナー画像が無端ベルト状の中間転写体である中間転写ベルト228に1次転写され、2次転写ローラを用いて別途搬送される記録材上にさらに転写されるカラー画像形成装置を例にとって説明した。これに対し、無端ベルト状の記録材担持搬送体としての搬送ベルト上に保持されて搬送される記録材上に、像担持体のトナー画像が直接転写される画像形成装置に本発明を適用しても良い。換言すると無端ベルトは、中間転写体としての中間転写ベルトに限られず、記録材担持搬送体としての搬送ベルトであってもよい。
また、上記の実施例1及び3においては、中間転写ベルト228との距離を検知する距離検知センサ250を、中間転写ベルト228の外側に配置して説明した。これに対し、距離検知センサ250を中間転写ベルト228の内側に配置して中間転写ベルト228との距離を検知しても良い。また、上記の実施例では像担持体は感光ドラムとしているが、ベルト状の感光体を懸架し、駆動ローラにて駆動しても良い。
また、上記の実施例では、中間転写ベルト228との距離を検知する距離検知センサ250または色ずれ検知センサ701の出力値と閾値とを比較し、比較結果に基づいて1次転写バイアスVの制御条件を決定している。これに対し、距離検知センサ250または色ずれ検知センサ701の出力値の、画像形成動作開始時からの変化(相対差)によって判断しても良い。例えば画像形成動作開始時のセンサ出力をVs0´、画像形成動作中のセンサ出力をVs´とした場合、(Vs´−Vs0´)が予め設定したしきい値を超えた場合に、1次転写バイアスを低減1次転写バイアスVrに設定する制御としてもよい。これにより、長期間に亘る作動に伴い発生する中間転写ベルト228への傷及び汚れの影響を抑制することができる。よって、中間転写ベルト228と、距離検知センサ250または色ずれ検知センサ701との距離をより高精度に検知することが可能となる。
また、上記の実施例では、距離検知センサまたは色ずれ検知センサの出力から、ループ増大による画像不良が発生する可能性があると判断された場合に、1次転写バイアスVを低減して中間転写ベルト228の負荷トルクTを低減し、ループを低減することとした。本発明においてはこの他に、ループ増大による画像不良が発生する可能性があると判断された場合に、駆動モータトルクMを上昇させることでループを低減するようにしてもよい。このことでも、中間転写ベルト228におけるループ増大に起因する画像不良を抑制できる。なお、その際には、駆動モータトルクMを、式(1−4)の条件を常に満足し、(1−5)の条件の成立を常に回避するように、すなわち、ループ自体が発生しないように制御してもよい。そうすれば、より確実にループ増大に起因する画像不良の発生を防止で
きる。これら場合には、駆動モータトルクの制御プログラムが湾曲補正手段を構成する。
本発明の実施例1に係る中間転写ベルトの負荷トルク変動を説明する図。 本発明の実施例1に係る電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の断面図。 本発明の実施例1に係る距離検知センサの構成の一例を説明する図。 本発明の実施例1に係る距離検知センサの出力特性を説明する図。 本発明の実施例1に係る1次転写バイアス制御の動作を説明するフローチャート。 本発明の実施例2に係る電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の断面図。 本発明の実施例2に係る色ずれ検知センサの構成の一例を説明する図。 本発明の実施例2に係る距離検知センサの出力特性を説明する図。 本発明の実施例2に係る色ずれ検知センサの動作を説明するフローチャート。 本発明の実施例2に係る1次転写バイアス制御の動作を説明するフローチャート。 本発明の実施例2に係る中間転写ベルトの負荷トルク変動を説明する図。 本発明の実施例3に係る1次転写バイアス制御の動作を説明するフローチャート。 本発明の実施例3に係る耐久駆動に伴う中間転写ベルトの負荷トルク変動を説明する図。 従来の技術に係る電子写真方式のカラー画像形成装置の一例である中間転写ベルトを採用したタンデム方式のカラー画像形成装置の断面図。 従来の技術に係る中間転写ベルトの負荷トルク変動を説明する図。 従来の技術に係る1次転写部に作用する負荷を説明する図。 従来の技術に係るカラー画像形成装置の画像形成動作を耐久的に駆動した時のカラー画像形成装置の断面図。 従来の技術に係る色ずれの態様を説明する図。 従来の技術に係る主走査方向の書き出し位置誤差による色ずれを検出する色ずれ検出用パターンの一例を説明する図。
符号の説明
211‥‥記録材
222C、222M、222Y、222K‥‥感光ドラム
223C、223M、223Y、223K‥‥注入帯電器
224C、224M、224Y、224K‥‥レーザスキャナ
226C、226M、226Y、226K‥‥現像器
227C、227M、227Y、227K‥‥1次転写シート
228‥‥中間転写ベルト
229a,229b‥‥2次転写ローラ
232‥‥定着ローラ
233‥‥加圧ローラ
236‥‥従動ローラ
237‥‥駆動ローラ
250‥‥距離検知センサ
701‥‥色ずれ検知センサ

Claims (4)

  1. 光学的手段によって潜像が形成された像担持体上にトナー画像を形成する画像形成手段と、
    前記像担持体に接触するように配置され、駆動ローラの回転によって駆動される無端ベルトと、
    前記無端ベルトに接触するように配置され、前記像担持体上に形成されたトナー画像を、前記無端ベルト上にまたは、該無端ベルト上に保持されて搬送される記録材上に静電的に転写する転写手段と、を備える画像形成装置において、
    前記無端ベルトに対向し、該無端ベルトとの距離を検知する検知手段と、
    前記検知手段が検知する距離に基づいて前記無端ベルトの湾曲量を、所定の範囲となるように制御する湾曲補正手段と、をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。
  2. 前記湾曲補正手段は前記転写手段の前記無端ベルトに対する静電吸着力を制御する静電吸着力制御手段を有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. 前記静電吸着力制御手段は前記転写手段の静電吸着力を段階的に変化させて制御することを特徴とする請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記静電吸着力制御手段は前記転写手段に印加する転写バイアスを変化させることで前記静電吸着力を制御することを特徴とする請求項2または3に記載の画像形成装置。
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