JP2009282403A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】清掃部材の設置スペースによる画像形成装置の大型化、保持機構を含んだ清掃部材の追加によるコストアップを回避しつつ、ベルト裏面を清掃する機構を追加することによって光センサの検知性能を維持する画像形成装置を提供することにある。
【解決手段】透明素材からなるベルト状像担持体５上に形成された画像パターンを検知し、該検知結果に基づいて画質を調整し、像担持体５上の画像パターン３７を検知するために該像担持体５の上方に配置された反射型光センサ３６と、像担持体を５挟んで反射型光センサ３６と対向する位置に配置された光を反射しかつ像担持体を支持するための支持部材３９と、を備える画像形成装置において、支持部材３９に、像担持体５の裏面を清掃する清掃部材３９ａが併設されている画像形成装置。
【選択図】図４

Description

本発明は、透明素材からなるベルト状像担持体である中間転写ベルトを用いた画像形成装置に関するものである。

電子写真式画像形成装置で用いられるベルト状像担持体としては、黒色素材が採用されている場合が多いが、中には透明素材が採用されている場合もある。この場合、ベルト状像担持体上に形成されたプロセスコントロールパターンを光センサで検知するには、ベルト状像担持体を挟んで光センサの対向位置にある部材からの反射光を利用する必要がある。
電子写真式画像形成装置で用いられるベルト状像担持体に形成されたプロセスコントロールパターンを光センサで検知するために、従来から種々の技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１には、位置検知用マークを有するベルト状部材と、該ベルト状部材を回動可能に保持する複数の保持部材と、該ベルト状部材の位置検知用マークを検知するマークセンサとを備え、該検知センサの検知結果をシーケンス制御に用い、上記マークセンサ近傍に、上記ベルト状部材を押圧する押圧部材を設け、また、上記押圧部材を、上記位置検知用マークを清掃する清掃部材として兼用する画像形成装置が開示されている。
特開２００１−１６６０１公報

しかしながら、ベルト状像担持体を挟んで光センサの対向位置にある部材としては、ベルト状像担持体の支持部材を利用したり、専用の部材を設置したりする場合があるが、どちらの構成においても、ベルト状像担持体裏面及び支持部材表面の汚れによって光センサの検知能力が劣化するという欠点を持っている。
ベルト裏面及び支持部材表面に汚れが押し付けられることによって固着することを回避するために、検知領域の支持部材面を凹形状とし、ベルト裏面に接触させないようにすることも考えられる。
これにより、例えば、ベルト裏面や支持部材表面に付着した汚れ（主に浮遊トナー）が双方に押し付けられて固着することは回避できるが、一度汚れが付着してしまうとそれを清掃する手段がないため汚れたままとなってしまい、いずれ検知性能を阻害してしまうことになる。
また、ベルト裏面をクリーニングするクリーニング部材を設置することも考えられるが、単独のクリーニング部材として追加するのが一般的であり、或る程度の設置スペースを必要とすることによる装置の大型化、及びクリーニング部材の保持機構を含めて追加しなければいけないことによるコストアップが生じてしまう不具合がある。

特許文献１では、上述したように、像担持体に対する押圧部材を清掃部材として兼用することが開示され、この押圧部材は光反射型センサへの併設が図示されており、さらに押圧部材表面に清掃部材を取り付けることにより、光反射型センサの検知面を清掃するものとしている。
このように特許文献１の構成はベルト裏面を反射体として利用する構成となっており、図によると清掃部材が光反射型センサの下流に設置されており、もし清掃後にベルトが一周する間にその裏面が汚れてしまった場合には、その汚れを回避できずに検知不良となってしまう可能性がある。
そこで、本発明の目的は、上述した実情を考慮して、清掃部材の設置スペースによる画像形成装置の大型化、保持機構を含んだ清掃部材の追加によるコストアップを回避しつつ、ベルト裏面を清掃する機構を追加することによって光センサの検知性能を維持する画像形成装置を提供することにある。

上記の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、透明素材からなるベルト状像担持体と、該像担持体の上方に配置されて、前記像担持体上に形成された画像パターンを検知する反射型光センサと、前記像担持体を挟んで前記反射型光センサと対向する位置に配置されて前記反射型光センサからの光を反射し、かつ前記像担持体を支持する支持部材と、を備え、前記反射型光センサによる前記画像パターンの検知結果により画質を調整する画像形成装置において、
前記支持部材に前記像担持体の裏面を清掃する清掃部材が併設されている画像形成装置を特徴とする。
また、請求項２に記載の発明は、前記支持部材は略平面状の静止部材であり、該支持部材における光反射面の上流側に、前記清掃部材が設置されている請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。
また、請求項３に記載の発明は、前記支持部材は円柱状の回転可能部材であり、主走査方向における光反射位置の円周の一部に前記清掃部材を設置した請求項１記載の画像形成装置を特徴とする。

本発明によれば、ベルト状像担持体である中間転写ベルトを支持する支持部材に清掃部材を併設することにより、新たに清掃部材を別部品として設置するスペースが不必要であるため、装置の大型化を招かず、また、部品点数の増加も抑えられるため、コストアップを極力抑えた形で、中間転写ベルト裏面の清掃機能を付加できる。
さらに、常に中間転写ベルト裏面を清掃することによって、汚れが中間転写ベルト裏面に固着することが防止できるので、光センサの機能を阻害することによる中間転写ベルト交換の必要性が低減し、中間転写ベルトの長寿命化にも繋がる。

以下、図面を参照して、本発明の実施の形態を詳細に説明する。図１は本発明の画像形成装置の１つの実施の形態を示す概略図である。図１において、画像形成装置１０は４連タンデム型中間転写方式のフルカラー複写機として描かれているが、これは電子写真方式画像形成装置の代表例として描いているだけであり、４連タンデム型直接転写方式や１ドラム型中間転写方式などのフルカラー複写機でも良い。
中間転写ベルト若しくは転写搬送ベルトを有し、プロセスコントロールパターンを該ベルト上に形成して光センサで読み取るシステムであれば、この図の構成に拘るものではない。この図１に示す画像形成装置１０の構成について説明する。
カラー画像形成装置である複写機１０は、概述すると、複写機本体１、この複写機本体１を載せる給紙テーブル２、複写機本体１上に取り付けるスキャナ３、このスキャナ３の上に取り付ける原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４を含んでいる。

複写機本体１には、中央に、透明素材の無端ベルト状の像担持体である中間転写ベルト５を設ける。図１に示すとおり、中間転写ベルト５は、３つの支持ローラ１４、１５、１６に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。
図示例では、中間転写ベルト５を支持する３つの支持ローラのうちの第２の支持ローラ１５の左に、画像転写後に中間転写ベルト５上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニングユニット１７を設けている。
また、３つの支持ローラのうちの、第１の支持ローラ１４と第２の支持ローラ１５間に張り渡した中間転写ベルト５上にはその搬送方向に沿って、ブラック、シアン、マゼンタ、イエローの４つの画像形成ユニットを横に並べて配置し、タンデム画像形成部２０を構成している。
画像形成ユニットは、それぞれ、像担持体である感光体ドラム６、この感光体ドラム６上の静電潜像をトナーで可視化する現像ユニット７、感光体ドラム６を帯電する帯電チャージャ８、除電ランプ（クエンチングランプ）ＱＬ、感光体クリーニングユニット９等を含んでいる。

このタンデム画像形成部２０の上には、図１に示すように、さらに書き込みユニット（露光装置）２１を設けている。一方、中間転写ベルト５を挟んでタンデム画像形成部２０と反対の側には、２次転写装置である２次転写ローラ２２を備えている。
この２次転写ローラ２２は、図示例では、中間転写ベルト５を介して第３の支持ローラ１６に押し当てて配置し、中間転写ベルト５上の画像を転写材に転写する。２次転写ローラ２２の下流側には、転写材上の転写画像を定着する定着ユニット２５を配置している。この定着ユニット２５は、加熱ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てて構成する。
なお、図示例では、このような２次転写ローラ２２及び定着装置２５の下に、上述したタンデム画像形成部２０と平行に、転写材の両面に画像を記録すべく転写材を反転する転写材反転部２８を備えている。さらに、図１の給紙テーブル２には、給紙トレイ１８、１９からの転写材の給紙に関連するピックアップローラ３２、給紙ローラ３３、及び搬送ローラ３４を示している。

図１の画像形成装置における画像形成動作を一通り説明する。プリント開始命令が入力されると、感光体ドラム６周辺、中間転写ベルト５周辺、給紙テーブル２の給紙搬送経路等にある各ローラが既定のタイミングで回転し始め、下部の給紙トレイ１８又は１９から転写材の給紙が開始される。
一方、各感光体ドラム６は帯電チャージャ８によってその表面を一様な電位に帯電され、書き込みユニット２１から照射される書き込み光によってその表面を画像データに従って露光される。
露光された後の電位パターンを静電潜像と呼ぶが、この静電潜像をその表面に担持した感光体ドラム６は、現像ユニット７からトナーを供給されることにより、担持している静電潜像が特定の色に現像される。
図１においては感光体ドラム６が４色分あるので、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（色順はシステムによって異なる）のトナー像が各感光体ドラム６上に現像されることになる。感光体ドラム６上に現像されたトナー像は、中間転写ベルト５との接点において、感光体ドラム６に対向して設置された１次転写ローラ１１に印加される１次転写バイアス、及び押圧力によって中間転写ベルト５上に転写される。

この１次転写動作のタイミングを合わせながらの４色分の繰り返しにより、中間転写ベルト５上にフルカラートナー像が形成される。中間転写ベルト５上に形成されたフルカラートナー像は、２次転写ローラ２２において、レジストローラ１２によってタイミングを合わせて搬送されてくる転写材に転写される。
この時、２次転写ローラ２２に印加される２次転写バイアス、及び押圧力によって２次転写が行われる。フルカラートナー像を転写された転写材は、加熱ローラ２６及び加圧ローラ２７からなる定着ユニット２５を通過することにより、表面に担持しているトナー像を加熱定着される。
片面プリントならばそのまま直線搬送されて排紙トレイ１３へ、両面プリントならば搬送方向を下向きに変えられ、スイッチバックローラ２９を通って転写材反転部２８へ搬送されていく。転写材反転部２８へ到達した転写材は、ここで搬送方向を逆転されて紙の後端から転写材反転部２８を出て行く。
これをスイッチバック動作と呼び、この動作によって転写材の表裏を反転させることができる。表裏反転された転写材は定着ユニット２５方向には戻らず、再給紙搬送経路３０を通過して本来の給紙経路に合流する。

この後は表面プリントの時と同じようにトナー像を転写されて、定着ユニット２５を通過して排紙される。これが両面プリント動作である。また、各部の動作を最後まで説明すると、１次転写部を回転して通過した感光体ドラム６はその表面に１次転写残トナーを担持しており、これをブレード及びブラシ等で構成された感光体クリーニングユニット１７において除去される。
その後、除電ランプＱＬによってその表面を一様に除電されて次の画像のための帯電に備える。また、２次転写部を通過した中間転写ベルト５に関しても、その表面に２次転写残トナーを担持しているが、この２次転写残トナーもブレード及びブラシ等で構成された中間転写ベルトクリーニングユニット１７によって除去され、次のトナー像の転写に備える。このような動作の繰り返しで、片面プリント若しくは両面プリントが行われる。

この図１に示すような画像形成システム内において、像担持体（中間転写ベルト）５上の画像パターンを検知するための光センサを設置する位置としては、位置Ａや位置Ｂが挙げられる。これらの位置は、４色の感光体ドラムを通過した中間転写ベルト５が２次転写位置に向かう中間位置であり、中間転写ベルト５上には形成されたフルカラー像が載っている状態である。
また、それぞれ支持ローラが描かれているが、位置Ａの支持ローラ１４は中間転写ユニットとしてベルトを支持するために不可欠な支持ローラ、位置Ｂのローラは安定した検知性能を得るために専用に設置したバックアップローラ３１、という位置付けである。
位置Ｂのバックアップローラ３１は、安定した検知性能を得るために、ローラではなく板状の略平面部材の場合もある。いずれの場合においても、中間転写ベルト５が透明素材である以上、ベルト裏側の部材からの反射光を利用する必要があり、位置Ａ及びＢにおけるバックアップ部材は必要不可欠である。

図２は図１の位置Ａにセンサを配置した場合を示す概略図である。図３はセンサで測定する中間転写ベルト上のパターンを示す平面図である。図２には図１の位置Ａである支持ローラ１４に巻き付いている中間転写ベルト５の上のセンサ基板３５に配置した反射型光センサ（センサヘッド）３６を示している。
センサヘッド３６としては３ヘッドのタイプのセンサヘッドを例示しており、例えば、図３に示すようなパターン３７を測定するものである。図３の中間転写ベルト５の中央部に示しているパターン３７は、トナー付着量を測定するための階調パターンであり、通常、中間転写ベルト５の中央部付近で測定される。
図２及び３図に示すような３ヘッドタイプのセンサヘッド３６（３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）の場合には、中央のセンサヘッド３６ｂが各色の階調パターンを順番に検知することになるが、各色専用にセンサヘッドを複数個設置して、各色階調パターンを各専用センサヘッドで検知する構成とする場合もある。その場合は、センサ中央部付近に複数個のセンサヘッドが並ぶことになる。

また、図３に示す中間転写ベルト５の両端部の領域には、色ずれパターン３８が形成される。色ずれの検知は、通常、中間転写ベルト５の両端部の２箇所、若しくは中間転写ベルト両端部＋中央部の３箇所で行われ、画像パターンとしては細線パターンが用いられる。
細線パターンの形状は、画像形成装置を製造する各社及び各機種によって独特であり、図３においては例示しないが、各色細線パターンの組み合わせによって、主走査方向及び副走査方向の色ずれ量を検知できるようにしている。
中央のセンサヘッド３６ｂを色ずれ検知に用いない場合は、時間短縮のために階調パターンと並行して色ずれ検知用パターンが出力され、中央のセンサヘッド３６ｂを色ずれ検知に用いる場合は、階調パターンとはタイミングをずらして中間転写ベルト５の中央部及び両端部に一度に色ずれ検知用パターンを出力するのが通常である。
このようなセンサ構成及びパターン構成により、トナー付着量及び色ずれ量を検知し、図示してないが、必要に応じてプロセス条件及び書き込み条件へのフィードバック制御を実施している。
なお、上記においては、一般的な説明であるために位置Ａでのセンサ設置例を説明したが、本発明においては、光センサによる画像パターン検知時には支持部材が静止している必要があるため、設置位置は位置Ｂとなる。これは、位置Ａでは中間転写ベルト５の巻き付き角が大きく、この中間転写ベルト５の走行安定性のためには回転している必要があるからである。

図４は中間転写ベルトを支持する支持部材の第１の実施の形態を示す概略図である。図４には支持部材３９に像担持体である透明素材の中間転写ベルト５の裏面を清掃する清掃部材３９ａが併設されている場合の支持部材３９の構成の１例を示している。
この図においては、光センサであるセンサヘッド３６が中間転写ベルト５に対して上側に設置されている構成となっているが、前述したように位置Ｂに設置する場合には、この構成が上下逆さまになって設置されているイメージとなる。
支持部材３９の表面上の、中間転写ベルト５の搬送方向上流側に清掃部材３９ａが設置されており、その下流側に反射型光センサ３６に対向した検知面３９ｂがある。この図においては検知面３９ｂが窪んだ形状で描かれているが、これはとくに窪んでいることは必須ではなく、平らであっても構わない。また、清掃部材としては、フェルト、ブラシ等が考えられるが、これを限定するものではない。
このような構成とすることにより、検知面３９ｂに向かう中間転写ベルト５の裏面が常に清掃部材３９ａで清掃されてから検知面３９ｂの位置に移動するため、光センサ３６（センサヘッド３６ａ、３６ｂ、３６ｃ）からの光を阻害することなく、安定した光センサ検知性能を維持することができる。
検知対象面の直前に清掃部材３９ａが設置されていることにより、検知部直前でベルト状像担持体である中間転写ベルト５の裏面が常に清掃されることになるので、中間転写ベルト５の裏汚れによる検知不良の発生を回避できる。

図５は中間転写ベルトを支持する支持部材の第２の実施の形態を示す概略図である。この第２の実施の形態において、支持部材４０は円柱状の回転部材であり、主走査方向における光反射位置の円周の一部に清掃部材４０ａを設置した場合の構成例である。
この図においては主走査方向全域に渡って清掃部材４０ａが設置されているが、「主走査方向における光反射位置」のみが必要であるため、センサ基板３５に支持された各光センサ３６ａ、３６ｂ、３６ｃに対応する主走査方向位置のみに設置されていても構わない。この場合においては、清掃部材４０ａが３箇所に分かれていても良いということである。
この図のように、清掃部材４０ａは円柱状の支持部材４０の円周上の一部に設置されており、この面を中間転写ベルト５の裏面に向けて停止させることにより、中間転写ベルト５の搬送時にこの中間転写ベルト５の裏面を清掃することが可能となる。
また、反射型光センサ３６による検知時には、清掃部材４０ａ面ではない面を中間転写ベルト５の裏面に向けて停止させることにより、円柱状支持部材４０の表面からの反射光によって光センサ３６による検知が可能となる。この動作を達成するためには、円柱状支持部材４０は回転可能で、かつ任意の位置に停止する機能が必要となる。
この機能は、図示はしてないが、「ステッピングモータ＋位置検知センサ」という構成で実現できる。位置検知センサが円柱状支持部材４０の回転位置を検知した時に、清掃部材４０ａが中間転写ベルト５の裏面を向いているように構成すれば、清掃時には位置検知後に回転を即座に停止するようにし、反射型光センサ３６による検知時にはそこから半周分回転させれば良いということになる。

また、ステッピングモータであれば、モータ停止時の保持力も大きく、中間転写ベルト５の裏面清掃時に清掃部材４０ａ面を中間転写ベルト５の裏面に向けたまま強く保持することが可能となる。
ただし、清掃部材４０ａ面が大きければ（例えば、円周方向で清掃部材４０ａと検知面が半々程度であれば）、「ＤＣモータ＋位置検知センサ」という構成でも清掃部材４０ａ面を中間転写ベルト５の裏面に向けて停止させることは実現可能と考えられる。
また、清掃時のトルクが小さければ（例えば、清掃部材４０ａ面を強く押し当てない位置関係であれば）、とくに強い保持力も必要ない。よって、とくにステッピングモータに限定するものではなく、回転・停止という機能が達成できれば、使用するモータの種類及び構成はとくに限定しない。
検知対象領域の円周面の一部に清掃部材４０ａを設置し、清掃を行う時は清掃部材４０ａ面を中間転写ベルト５の裏面側に向けて固定、光センサ３６による検知を行う時は清掃部材４０ａ以外の面を中間転写ベルト５の裏面側に向けて固定という具合に制御することにより、装置の大型化も招かず、また、コストアップも極力抑えた形で、ベルト状像担持体である中間転写ベルト５の裏面の清掃機能を付加できる。

本発明の画像形成装置の１つの実施の形態を示す概略図である。 図１の位置Ａにセンサを配置した場合を示す概略図である。 センサで測定する中間転写ベルト上のパターンを示す平面図である。 中間転写ベルトを支持する支持部材の第１の実施の形態を示す概略図である。 中間転写ベルトを支持する支持部材の第２の実施の形態を示す概略図である。

符号の説明

５ 透明のベルト状像担持体（透明の中間転写ベルト）、１０ 画像形成装置、１４ 支持ローラ、３５ センサ基板、３６ センサヘッド（反射型光センサ）、３６ａ センサヘッド（反射型光センサ）、３６ｂ センサヘッド（反射型光センサ）、３６ｃ センサヘッド（反射型光センサ）、３７ パターン、３８ 色ずれ検知用パターン、３９ 支持部材、３９ａ 清掃部材、３９ｂ 検知面（支持部材３９の窪んだ形状）、４０ 支持部材、４０ａ 清掃部材

Claims (3)

1. 透明素材からなるベルト状像担持体と、該像担持体の上方に配置されて、前記像担持体上に形成された画像パターンを検知する反射型光センサと、前記像担持体を挟んで前記反射型光センサと対向する位置に配置されて前記反射型光センサからの光を反射し、かつ前記像担持体を支持する支持部材と、を備え、前記反射型光センサによる前記画像パターンの検知結果により画質を調整する画像形成装置において、
   前記支持部材に前記像担持体の裏面を清掃する清掃部材が併設されていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記支持部材は略平面状の静止部材であり、該支持部材における光反射面の上流側に、前記清掃部材が設置されていることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記支持部材は円柱状の回転可能部材であり、主走査方向における光反射位置の円周の一部に前記清掃部材を設置したことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。

Images