JP2009301012A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端ベルトの厚さ情報に基づいて無端ベルトの適切な位置で感光体ドラム上のトナー像を転写させて画質向上を図ること。
【解決手段】マークセンサからマーク検知信号が出力されると、転写タイミング算出部は中間転写ベルトの移動速度を算出する。転写タイミング算出部は、この移動速度とベルト厚さ情報記憶部に記憶されている厚さ情報から、各感光体ドラムの下に中間転写ベルトの転写使用領域が位置するタイミングを算出する。この算出されたタイミングを用いて露光タイミング算出部が転写使用領域に感光体ドラムのトナー像が転写されるように、露光装置が感光体ドラムの表面に露光を開始するタイミングを算出する。この算出された露光タイミングに従って、露光制御部は露光装置に露光開始を指示する信号を出力する。
【選択図】図５

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ等に代表される画像形成装置に関するものである。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成プロセスは以下の通りである。感光体ドラムの表面は、帯電装置により所定電位で一様に帯電され、そこに露光装置からＬＥＤ光等を照射することにより部分的に電位が減衰して原稿画像の静電潜像が形成される。この静電潜像を現像装置で現像することによってトナー像が現像される。

例えば、カラー画像を形成するタンデム型カラー画像形成装置においては、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色に対応した画像形成部が具備される。各々の画像形成部の感光体ドラムに形成されたトナー画像が順次、無端ベルトとしての中間転写ベルトに多重転写され、中間転写ベルト上にカラー画像が形成される。その後、２次転写機構により、用紙等のシート材に前記カラー画像が転写される。

各色のトナー像を多重転写することによってカラー画像を形成する場合、転写されるトナーの色ずれの発生を抑えることが、高画質化の重要な技術課題の一つとして挙げられ、各種の改良がなされている。特許文献１及び３には無端ベルトに従動して回転する従動ローラにエンコーダを設置し、従動ローラの回転から得られるベルト速度と無端ベルトの厚さ情報を用いて無端ベルトの駆動を制御する方法が記載されている。また、特許文献２には無端ベルト成形後に無端ベルト表面に基準位置を示すマークを等間隔に形成し、センサ等にそのマークを検知させてトナー像の転写位置を合わせる方法が記載されている。
特開２０００−３１０８９７号公報 特許第３８９３３００号 特開２００６−１８４６０１号公報

しかしながら、特許文献１及び３に記載されているように従動ローラにエンコーダを設置してベルト速度を算出する場合、無端ベルトの速度を直接測定していないことや、従動ローラの個々の特性等の影響を受ける観点から、正確なベルト速度を得ることは困難であった。また、無端ベルトの周方向（移動方向）の長さは成形後の個体差が大きく、特許文献２に記載されているような全てのマークを等間隔で形成することは困難であった。
本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、無端ベルトの厚さ情報に基づいて無端ベルトの適切な位置で感光体ドラム上のトナー像を転写させて画質向上を図る画像形成装置を提供することを目的とするものである。

本発明の請求項１に記載の発明は、像担持体を有し、その像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体に当接し、前記像担持体のトナー像が転写される無端ベルトと、前記無端ベルトの移動方向における厚さ情報を記憶する記憶手段と、無端ベルト上に予め定められた基準マークと、前記記憶された厚さ情報に基づいて、前記無端ベルトにおける厚さ変動が少ない領域に前記像担持体からトナー像が転写される位置に、前記像担持体上にトナー像を形成させる制御を前記画像形成手段に対して、前記基準マークを適宜移動可能にする制御手段と、を備えることを特徴としている。

この構成によれば、予め記憶手段に記憶された無端ベルトの厚さ情報を用いて制御手段が無端ベルトの厚さ変動の少ない領域にトナー像が転写されるように制御することにより、無端ベルトの厚さ変動の大きい領域にトナー像の転写がなされたことによって発生するトナー像の転写位置ずれやトナー像の歪み等による画質の悪化を防ぐことができる。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置であって、前記無端ベルト上の予め定められた基準位置を検知する検知手段と、前記検知手段による検知結果を用いて、前記無端ベルトの移動速度を算出する速度算出手段と、前記算出された無端ベルトの移動速度と前記記憶手段に記憶されている厚さ情報に基づいて、前記無端ベルトにおける厚さ変動の少ない領域が前記像担持体に当接するタイミングを算出する転写タイミング算出手段と、を更に備え、前記制御手段は前記算出された転写タイミングに基づいて前記像担持体上にトナー像を形成させる制御を前記画像形成手段に対して行うことを特徴としている。

無端ベルトが所定の速度で移動するように制御がなされていても、無端ベルトに厚さ変動があると無端ベルトの表面速度が変動し、画質に影響を及ぼしていた。この構成によれば、検知手段が無端ベルト上の基準位置を検知し、その検知結果を用いて速度算出手段が無端ベルトの実際の移動速度を算出するため、無端ベルトの厚さ変動の少ない領域への転写タイミングを正確に算出することができる。

また、請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置であって、前記画像形成手段によって形成されるトナー像の画質を標準とする標準モードとその標準モードより高画質とする高画質モードを少なくとも有し、前記モードのうち何れか一つを設定する設定手段を更に備え、前記設定手段が前記高画質モードに設定したとき、前記制御手段は前記無端ベルト上における厚さ変動が少ない領域に前記像担持体からトナー像が転写されるように、その像担持体上にトナー像を形成させる制御を前記画像形成手段に行うものであることを特徴としている。

この構成によれば、高画質モードに設定されたときのみ、無端ベルトの厚さ変動が少ない部分にトナー像の転写がなされるように制御することにより、標準モード時に比べて画質を向上させることができる。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置であって、前記画像形成手段は前記複数の像担持体を有し、前記無端ベルトには前記複数の像担持体のトナー像が多重転写されることを特徴としている。

画像形成手段が複数の像担持体を有する場合、各像担持体が担持する各色のトナー像が無端ベルトに多重転写されてカラー画像が形成されるため、モノクロ印刷に比べて転写位置ずれやトナー像の歪みの発生が画質に大きな影響を与える。従って、請求項４に記載の構成とすることによってカラー画像の画質を向上させることができる。

この発明によれば、予め記憶手段に記憶された無端ベルトの厚さ情報を用いて制御手段が無端ベルトの厚さ変動の少ない領域にトナー像が転写されるように制御することにより、無端ベルトの厚さ変動の大きい領域にトナー像の転写がなされたことによって発生する各カラートナー像の転写位置ずれやトナー像の歪み等による画質の悪化を防ぐことができる。

以下、本発明に係る画像形成装置について、図１〜図５を参照して説明する。本発明に係る画像形成装置として、タンデム型カラー画像形成装置を一例に挙げる。図１は、タンデム型カラー画像形成装置としてのプリンタ１００の概略構造を示す模式的な垂直断面図である。

プリンタ１００は、給紙部１、垂直搬送路２、レジストローラ対３、ベルト搬送部４、画像形成部５０、２次転写部６、定着部７、排出搬送路８、排出トレイ９、マークセンサ１０を含んで構成されている。画像形成部５０には、装置本体内にブラック（Ｂ）マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）及びの各色別に画像形成ユニット５Ｂ、５Ｍ、５Ｃ及び５Ｙ（以下、総括して「画像形成ユニット５」という）が並設されている。

プリンタ１００は、次のような画像形成工程を行う。用紙Ｐは、給紙部１の給紙カセット１ａよりピックアップローラ１ｂにて垂直搬送路２に搬送され、レジストローラ対３を介して２次転写部６へ搬送される。

画像形成部５０では、中間転写ベルト１１が、駆動ローラ４１により、矢印の方向に送られる。中間転写ベルト１１上には、画像形成ユニット５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｂにおいて、各々の感光体ドラム５１に形成されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像が順次多重転写され、カラー画像が形成される。ここで形成されたカラー画像は、２次転写部６によって、中間転写ベルト１１から給紙カセット１ａより搬送されてきた用紙Ｐに２次転写される。用紙Ｐ上には、カラー画像が形成される。

この後、未定着のカラー画像を転写された用紙Ｐは、中間転写ベルト１１から定着部７に搬送される。そして、加熱ローラ７ａと加圧ローラ７ｂの圧接により形成されるニップ部にて、用紙Ｐに定着に必要な熱量が供給され、カラー画像の定着処理がされる。加熱ローラ７ａには、ヒータ（不図示）が内蔵され、このヒータは定着に必要な所定の温度を発生するように制御されている。定着部７で定着処理がなされた後、用紙Ｐは、排出搬送路８を経て排出トレイ９に排出される。

次に、プリンタ１００の主要な構成要素である画像形成部５０の構成について、詳細に説明をする。画像形成部５０は、ベルト搬送部４と、現像装置５６を含む画像形成ユニット５と、中間転写クリーニングユニット４５とからなる。

図１に示すように、ベルト搬送部４は、駆動ローラ４１と、従動ローラ４２と、この２つのローラに亘って掛け渡された無端状の中間転写ベルト１１とからなる。中間転写ベルト１１は、テンションローラ４４により、適度なテンションに保たれている。この状態で、駆動ローラ４１は、駆動モータ（不図示）から駆動力を伝達され、各画像形成ユニットの感光体ドラム５１のドラム外周の表面速度と、ベルト搬送部４の中間転写ベルト１１の送り速度とが、等速に近い一定速度になるように駆動されるようになっている。

画像形成ユニット５は、ベルト搬送部４の下方に並んで配置されている。各画像形成ユニットの配置は、用紙搬送方向上流より順に、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｂ）用となっており、全て略同じ構成の画像形成ユニットからなる。よって、画像形成ユニット５において、同一構成である部分については同一符号を付している。

画像形成ユニット５は、感光体ドラム５１、主帯電装置５２、露光装置５３、１次転写ローラ５４、クリーニング装置５５、現像装置５６を含み、樹脂等からなる筐体に組み付けることにより１つのユニットとなり、装置本体に取り付けられている。感光体ドラム５１は、現像位置での暗電位が所定の電位になるよう主帯電装置５２により帯電される。この帯電した感光体ドラム５１の表面に露光装置５３が画像情報に応じた光を照射することにより感光体ドラム５１の表面に静電潜像が形成される。

現像装置５６は、トナータンク（不図示）により供給されるトナー粒子を現像ローラ５７の表面に塗布し、現像ローラ５７から、感光体ドラム５１の表面に形成された静電潜像に、前記トナー粒子を供給することにより、感光体ドラム５１にトナー像を現像する。感光体ドラム５１上の転写されなかったトナーは、クリーニング装置５５において除去される。

続いて、感光体ドラム５１表面の残留電位を下げて均一にすべく、除電ランプ５８により感光体ドラム５１が除電され、次の一連のプロセスに備えられる。プリンタ１００は、上述の画像形成ユニット５の方法に基づいて、各画像形成ユニット５で、ブラック、マゼンタ、シアン、イエローに対応する画像を、感光体ドラム５１上に現像し、中間転写ベルト１１上に順次繰り返し、ずれなく多重転写することで、１つのカラー画像の形成を行う。

中間転写クリーニングユニット４５は、中間転写クリーニングローラ４５ａと、中間転写クリーニングブレード４５ｂとを備えている。中間転写クリーニングローラ４５ａは、中間転写ベルト１１に対して圧接されていて、中間転写ベルト１１の回転方向と同方向に回転されている。中間転写クリーニングブレード４５ｂは、中間転写ベルト１１の移動方向における中間転写クリーニングローラ４５ａの位置から下流側にて、中間転写ベルト１１に対して当接することにより、中間転写ベルト１１上の転写残トナーを掻き落とす。

マークセンサ１０は、反射型センサが採用されている。マークセンサ１０は、中間転写ベルト１１上に形成された基準位置を示す基準マークを非接触で検知し、マーク検知信号を後述する制御部へ出力する。図２は、中間転写ベルト１１上に形成された基準マーク１２とマークセンサ１０について示した図である。基準マーク１２は中間転写ベルト１１上の所定の位置に形成されたものであり、マークセンサ１０によって検知可能なマークである。基準マーク１２は中間転写ベルト１１成形時に形成されたものが望ましい。またはマークセンサ１０による基準マーク検知前に事前にトナーによって形成されたものであってもよい。

また、後述する制御部がマークセンサ１０のマーク検出信号を用いて中間転写ベルト１１の移動速度を算出するために、基準マーク１２は中間転写ベルト１１の周方向に沿って所定の長さを持つ。マークセンサ１０は基準マーク１２の周方向における始端を検知してマーク検知信号を出力し、基準マーク１２の終端がマークセンサ１０上を通過するとマーク検知信号の出力を終了する。従って、マーク検知信号が出力されていた時間と基準マーク１２の周方向における長さを用いれば、中間転写ベルト１１の移動速度を求めることができる。

尚、マークセンサ１０は反射型センサ等の光学センサに限らず、例えば中間転写ベルト１１を連続撮像して取得した画像から基準マークを検知可能なセンサであってもよい。また、マークセンサ１０及び基準マーク１２の配置位置は図１及び２に示す位置に限定されず、適宜変更可能である。

図３は、プリンタ１００の電気的構成を示す機能ブロック図である。プリンタ１００は、制御部３１、画像メモリ３２、記憶部３３、給紙部１、画像処理部３５、画像形成部５０、マークセンサ１０、入力操作部３６及びネットワークＩ／Ｆ部３７を備えて構成されている。尚、図１において説明した構成要素と同じものには同じ符号を付して詳しい説明を省略する。

画像メモリ３２は、ネットワークＩ／Ｆ部３７を介して図略の外部装置（パソコン等）から送信されてきた画像データを一時的に記憶する。

記憶部３３は、プリンタ１の備える種々の機能を実現するためのプログラムやデータ等を記憶する。本実施の形態では、ベルト厚さ情報記憶部３３１として機能する。ベルト厚さ情報記憶部３３１は、プリンタ１００への取り付け前に測定された中間転写ベルト１１の周方向の厚さ情報を記憶する。測定された中間転写ベルト１１の周方向の厚さ変動の一例を図４に示す。図４は、中間転写ベルト１１の基準マーク１２の始端又は終端の何れかを基準位置（図４における横軸の周方向ベルト位置０ｍｍの位置）としてその基準マーク１２からの位置とその位置における厚みを示したグラフである。

中間転写ベルト１１は、製造特性上、図４に示すようにある一点で厚みピークを持ち、且つ厚さ変動が大きい領域と小さい領域を持つ形状で成形される場合が多い。中間転写ベルト１１は予め設定された表面速度で移動するように駆動ローラ４１によって駆動されるが、中間転写ベルト１１に厚み変動があると、表面速度が変動することが一般的に知られている。表面速度が変動すると、用紙Ｐに形成される画像の品質（画質）を悪化させる原因となっていた。更に、中間転写ベルト１１の厚さの変動が大きい領域にトナー像が転写されると、トナー像の歪み等が発生し、同様に画質の悪化の原因となっていた。

そこで、本発明では、中間転写ベルト１１の実際の表面速度を正確に計測し、且つ中間転写ベルト１１の厚さ変動の少ない領域において各画像形成ユニット５の感光体ドラム５１からトナー像の転写を行うプリンタ１００を提案する。このようなプリンタ１００を実現するために、ベルト厚さ情報記憶部３３１は、中間転写ベルト１１の厚さ情報として周方向における厚さ変動の少ない領域を記憶する。

例えば図４の場合、基準マーク１２（図４における周方向ベルト位置０ｍｍの位置）からの位置が２０ｍｍ〜５６ｍｍの領域では厚さ変動が少ない。同様に、基準マーク１２からの位置が８０ｍｍ〜１２０ｍｍの領域でも厚さ変動が少ない。従って、ベルト厚さ情報記憶部３３１は、基準マーク１２からの位置が２０ｍｍ〜５６ｍｍの領域を転写使用領域Ａ、基準マーク１２からの位置が８０ｍｍ〜１２０ｍｍの領域を転写使用領域Ｂとして記憶する。ベルト厚さ情報記憶部３３１に記憶された厚さ情報は、後述する制御部３１の転写タイミング算出部３１１が中間転写ベルト１１の転写使用領域Ａ又はＢに各画像形成ユニット５の感光体ドラム５１が位置するまでの時間を算出する際に使用する。

図３に戻る。画像処理部３５は、ネットワークＩ／Ｆ部３７を介して入力された画像データに対して画像補正や拡大・縮小等の画像処理を施す。入力操作部３６は、電源キーやスタートボタン、各種機能を設定するための設定キーや各種メッセージを表示する表示パネルを有し、ユーザによって操作がなされると操作信号を制御部３１へ出力する。ネットワークＩ／Ｆ部３７は、ＬＡＮボード等の通信モジュールから構成され、ネットワークＩ／Ｆ部３７と接続されたネットワーク（不図示）を介して外部装置と種々のデータの送受信を行う。

制御部３１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）等によって構成され、入力された
指示信号等に応じて所定のプログラムに基づいた処理を実行し、各機能部への指示信号の出力、データ転送等を行ってプリンタ１００を統括的に制御するものである。また制御部３１は転写タイミング算出部３１１、露光タイミング算出部３１２及び露光制御部３１３として機能する。

転写タイミング算出部３１１は、マークセンサ１０から出力されたマーク検知信号に基づいて中間転写ベルト１２の移動速度を算出して、各画像形成ユニット５の感光体ドラム５１の上に中間転写ベルト１１の転写使用領域Ａ及又はＢが位置するまでの時間を算出する。露光タイミング算出部３１２は、転写タイミング算出部３１１にて算出された時間に基づいて、中間転写ベルト１１の転写使用領域Ａ又はＢに感光体ドラム５１のトナー像が転写されるように、露光装置５３による露光開始タイミングを算出する。露光制御部３１３は露光タイミング算出部３１２で算出された露光開始タイミングに従って、露光装置５３に露光開始を指示する信号を出力する。

図５は、プリンタ１００における印刷処理の流れを説明するためのフローチャートである。マークセンサ１０からマーク検知信号が出力されると（ステップＳ１１；ＹＥＳ）、転写タイミング算出部３１１は時間計測を開始する（ステップＳ１２）。マーク検知信号の出力が終了すると（ステップＳ１３；ＹＥＳ）、転写タイミング算出部３１１は計測時間と基準マーク１２の周方向の長さを用いて中間転写ベルト１１の移動速度を算出する（ステップＳ１４）。そして転写タイミング算出部３１１は、中間転写ベルト１１の移動速度とベルト厚さ情報記憶部３１１に記憶されている転写使用領域Ａ及びＢの位置から、各画像形成ユニット５の感光体ドラム５１の上に転写使用領域Ａ又はＢが位置するタイミングを算出する（ステップＳ１５）。

次に、ステップＳ１５で算出されたタイミングを用いて露光タイミング算出部３１２が露光開始タイミングを算出する（ステップＳ１６）。この露光開始タイミングに従って、露光制御部３１３は露光装置５３に露光開始を指示する信号を出力する（ステップＳ１７）。

露光装置５３は、指示信号に従って感光体ドラム５１の表面を露光する。これにより、感光体ドラム５１の表面にトナー像が形成される（ステップＳ１８）。そして中間転写ベルト１１の転写使用領域Ａ又はＢに各感光体ドラム５１に形成されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー画像が順次多重転写されて、カラー画像が形成される。このカラー画像は、２次転写部６によって、中間転写ベルト１１から用紙Ｐに２次転写される。

以上、説明したように、予め記憶部３３に記憶された中間転写ベルト１１の厚さ変動の少ない転写使用領域を示す厚さ情報と、マークセンサ１０から出力される基準マーク１２の検知信号を用いて露光開始タイミング等を制御して転写使用領域Ａ又はＢにトナー像を転写することにより、中間転写ベルト１１の厚さ変動の小さい領域にトナー像の転写を確実に行うことができる。従って、トナー像の転写位置ずれやトナー像の歪み等による画質の悪化を防ぐことができる。

尚、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、プリンタ１００を４色のトナー像を多重転写してカラー画像を形成するカラープリンタとして説明したが、モノクロプリンタにも適用可能である。

尚、本発明は上記実施の形態の構成に限られず種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態では、プリンタ１００を４色のトナー像を多重転写してカラー画像を形成するカラープリンタとして説明したが、モノクロプリンタにも適用可能である。

また、プリンタ１００が印刷画像の画質を標準とする標準モードとその標準モードより高画質とする高画質モードを有する場合、制御部３１は高画質モードに設定された場合にのみ、露光開始タイミング等を算出して、転写使用領域Ａ又はＢにトナー像を転写させる制御を行うようにしてもよい。こうすることによって、標準モード時に比べて高画質モード時の画質を向上させることができる。また、標準モード時は制御部３１が転写使用領域Ａ又はＢにトナー像を転写させる制御を行わないことで、高画質モード時に比べて標準モード時の印刷時間を短縮させることができ、更に制御部３１における処理負担を軽減させることができる。

ここで、標準モード又は高画質モードの設定は、ユーザが入力操作部３６を介して行うことが可能であり、ユーザの操作入力に応じて制御部３１が標準モード又は高画質モードに設定する。

プリンタの概略構造を示す模式的な垂直断面図。 中間転写ベルト上に形成された基準マークとマークセンサについて示した図。 プリンタの電気的構成を示す機能ブロック図。 測定された中間転写ベルトの周方向の厚さ変動の一例。 プリンタにおける印刷処理の流れを説明するためのフローチャート。

１００ プリンタ
１ 給紙部
２ 垂直搬送路
３ レジストローラ対
４ ベルト搬送部
１１ 中間転写ベルト（無端ベルト）
５０ 画像形成部（画像形成手段）
６ ２次転写部
７ 定着部
８ 排出搬送路
９ 排出トレイ
１０ マークセンサ（検知手段）
３１ 制御部（制御手段、設定手段）
３１１ 転写タイミング算出部（速度算出手段、転写タイミング算出手段）
３１２ 露光タイミング算出部（制御手段）
３１３ 露光制御部（制御手段）
３２ 画像メモリ
３３ 記憶部（記憶手段）
３３１ ベルト厚さ情報記憶部
３５ 画像処理部
３６ 入力操作部
３７ ネットワークＩ／Ｆ部

Claims (3)

1. 像担持体を有し、その像担持体上にトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体に当接し、前記像担持体のトナー像が転写される無端ベルトと、
   前記無端ベルトの移動方向における厚さ情報を記憶する記憶手段と、
   前記記憶された厚さ情報に基づいて、前記無端ベルトにおける厚さ変動が少ない領域に前記像担持体からトナー像が転写される位置に、前記像担持体上にトナー像を形成させる制御を前記画像形成手段に対して行う制御手段と、
   前記無端ベルト上の予め定められた基準マークを検知する検知手段と、
   前記検知手段による検知結果を用いて、前記無端ベルトの移動速度を算出する速度算出手段と、
   を備える画像形成装置において、
   前記検知手段が検知する検知マークは、ベルト周方向に対し適宜変更可能であることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記画像形成手段によって形成されるトナー像の画質を標準とする標準モードとその標準モードより高画質とする高画質モードを少なくとも有し、前記モードのうち何れか一つを設定する設定手段を更に備え、
   前記設定手段が前記高画質モードに設定したとき、前記制御手段は前記無端ベルトにおける厚さ変動が少ない領域に前記像担持体からトナー像が転写されるように、前記像担持体上にトナー像を形成させる制御を前記画像形成手段に行うものであることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
3. 前記画像形成手段は前記複数の像担持体を有し、前記無端ベルトには前記複数の像担持体のトナー像が多重転写されることを特徴とする請求項１〜３の何れか一項に記載の画像形成装置。