JP2010044098A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中間転写体の移動方向に垂直な方向に生じる光沢度ムラに影響されることなく中間転写体表面の光沢度を測定し、光沢度不足による制御不良の発生を防止することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】潜像担持体、帯電手段、画像形成手段、１次転写手段、２次転写手段、クリーニング手段を備える画像形成装置であって、中間転写体上に形成されたトナーパターンを検出する検出手段と、検出手段による検出結果に応じて画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、検出手段は、中間転写体の移動方向に直交する方向に移動手段を備える。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関し、特に、例えば弾性中間転写ベルトを用いたタンデム式カラー画像形成装置に好ましく適用される技術に関するものである。

近年、凹凸紙等に対する用紙対応性を改善するために、用紙の凹凸追従性の優れた弾性中間転写ベルトが採用されている。しかし、弾性ベルトは、ポリイミド等の樹脂ベルトに対して表面光沢度が低く、さらに表面耐久性が劣り光沢度低下が生じやすいという問題がある。ところで、フルカラー画像形成装置は画像位置調整が必須であり、感光体が１つの１ドラム方式の画像形成装置は、一般的に中間転写体の裏面端部に反射マークを設け、センサによりマークを検知して画像形成タイミング制御を行っている。

基準パターンを検知して行う画像形成条件制御には、画像濃度と位置ズレ制御がある。画像濃度制御は、基準パターンを現像したトナー付着量に応じて、トナー濃度やＬＤ書き込み条件変更制御等を行う。また、画像濃度制御は、現像直後の下流側で感光体上や中間転写体上でセンサ検知を行っている。最近は、感光体径が小さくなることで感光体上検知センサを設けることが困難となり、中間転写体上で検知することとなる。位置ズレ制御は、位置ズレパターンにより各色の画像書き込みタイミング制御を行っている。タンデム方式の位置ズレ制御は、感光体間距離バラツキや、各色の書き込みタイミングによる位置ずれを制御するため中間転写体上で検知が必須となる。

図３に示す反射濃度検知センサ３１０は、１つの発光素子３１０ａと２つの受光素子３１０ｂ及び３１０ｃを備えており、発光素子３１０ａから中間転写体に光が照射され、中間転写体からの反射光のうち、正反射成分を受光素子３１０ｂで受光し、拡散反射成分を受光素子３１０ｃで受光するものである。一般に、正反射光の検知は、地肌に対する反射光がトナーにより遮られて低下することを利用する。したがって、Ｓ／Ｎ比の向上のためには、地肌部に対する正反射光が高く、トナーに対する反射光が低くなる条件が好ましい。また、拡散反射光での検知は、地肌部に対する反射光に対して、カラートナーが付着することで拡散した光が増えることを利用する。したがって、Ｓ／Ｎ比の向上のためには、地肌部に対する拡散反射光が低く、カラートナーに対する拡散反射光が高くなる条件が好ましい。いずれも中間転写体表面の平滑性が高く光沢度は高い方が好ましい。

センサの発光光量調整（Ｖｓｇ調整）は、拡散反射光での検知は地肌部に対して出力が低く発光光量調整には不向きであるため、正反射光での発光光量調整（Ｖｓｇ調整）を行っている。正反射光受光素子３１０ｂで受光した出力が、例えば４．０Ｖとなるように発光素子３１０ａの発光光量を調整することである。中間転写体上のトナーパターンの検知は、まず、センサがトナーのない中間転写体表面、いわゆる地肌部のセンサ出力を例えば４．０ＶとなるようＬＥＤ発光光量の調整を行い（Ｖｓｇ調整）、トナーパターンによるセンサ出力からトナー濃度を検出している。

Ｖｓｇ調整に中間転写体の光沢度は重要であり、光沢度が高いとセンサの低い発光光量でＶｓｇ調整を行うことができ、トナーに対する高いＳ／Ｎ比が得られる。逆に光沢度が低くなると中間転写体からの反射光が低減するため、ＬＥＤ発光光量が多くなってトナーからの反射光量が増え、Ｓ／Ｎ比が低くなり最悪制御不良となってしまう。１ドラム方式のカラー画像形成装置に使用される中間転写体に光沢度は要求されないが、タンデム方式のカラー画像形成装置に使用される中間転写体の表面光沢度は初期、経時ともに極めて重要となる。

弾性中間転写ベルトは、ポリイミド等の単層樹脂ベルトより光沢度が低くなる傾向にある。弾性中間転写ベルトに使用される弾性層は、タック性、感光体等へのブリード、クリーニング性等から表面に離型層を設けることが一般的に行われている。しかし、弾性層、表層ともに柔軟で強度が低いため、弾性ブレードで傷が付きやすく、トナー粒子はブレードエッジと弾性中間転写体間に巻き込まれやすいことからクリーニング性が劣りフィルミィングが発生しやすい。つまり、傷やフィルミィングにより乱反射や吸収が増大することで光沢度が低下する。

弾性中間転写ベルトの弾性層、表層各層は、成型法にも異なるが、一般的にポリイミド等の樹脂ベルトより表面粗さが劣り、乱反射が多くなることで光沢度は低くなる。弾性ベルトに設けられる表層は、抵抗や硬度により異なるが膜厚１０μｍ以下にすることが一般的である。表層抵抗や離型性、強度を制御するために、カーボンブラックや粉末潤滑剤を添加されている。上記添加物を添加すると、表面性は劣化し、添加剤の分散が不十分であると表面粗さはさらに劣化する傾向にある。表層や弾性層の透過率により光は吸収され、また添加剤により拡散されることでさらに光沢度は低下する。

弾性中間転写ベルトは、基層は伸び防止のため高剛性の樹脂層を設け、少なくとも弾性層、表層を形成している。表層は、弾性層の伸縮に追従するため柔軟で伸縮の優れた特性が要求され、ポリイミド樹脂ベルトと比較すると機械強度が劣り、傷や摩耗が発生しやすく耐久性が課題となる。また、中間転写体表面が柔軟なことから弾性ブレードによるトナークリーニングでは、ブレードとベルト間にトナーが挟まりやすいためクリーニング性は劣り、トナー等によるフィルミィングが発生しやすく、紙粉等異物が挟まることで傷が発生しやすい。上記理由により弾性中間転写体表面は、ベルト表面摩耗や傷、フィルミィング等により光沢度低下が発生し易くなっている。

回転する中間転写体の摩耗や傷、フィルミィングは円周方向にスジ状、帯状で発生し、円周方向のムラは少なく、軸方向のムラが大きいのが一般的である。つまり、軸方向の光沢度変化が大きく、光沢度許容可否部が隣り合わせに有ることになる。ある位置で光沢度不良を生じても、例えば２ｍｍ移動すれば光沢度が許容されることが生じる。つまり、従来の固定された位置で検知するセンサでは、部分的にフィルミィングや傷が発生することで、Ｖｓｇ低下による制御異常が発生することとなる。

例えば特許文献１では、中間転写体上の複数の基準マークに対して、中間転写体上の傷を検出し、傷を避けて画像を形成させることができる画像形成装置が開示されている。また、例えば特許文献２では、複数の基準マークを中間転写体から基準パターン転写体に転写し、基準パターン転写体上の基準パターンを検知し、検知結果に応じて画像形成条件を制御する画像形成装置が開示されている。また、例えば特許文献３では、像担持体上の付着量を検出するセンサ搭載基板の位置調整法として、センサ出力特性によりセンサ搭載基板と像担持体との接線方向の位置と回転角度を決定し、センサ出力により最適なセンサ位置を設定する方法が開示されている。
特開２００３−７６１００号公報 特開２００５−１７６２１号公報 特開２００７−２４８４８３号公報

特許文献１による画像形成装置では、周長の長い中間転写体に傷が付いたとしても、傷を避けて画像形成を行うことができるため周長の長いコストの高い中間転写体の交換頻度が少なくなるが、軸方向のムラに対応することはできない。特許文献２による画像形成装置では、中間転写体の光沢度に関係なく位置ズレ制御が行うことができるが、転写回数が増えることでトナー画像が劣化することで検知精度が低くなってしまう。特許文献３による位置調整方法では、センサ基板が像担持体移動方向に対して移動・回転を行っており、中間転写体に対してセンサは最適の距離や角度に設定することができるが、軸方向のムラに対応することができない。

そこで、本発明は、中間転写体の移動方向に垂直な方向に生じる光沢度ムラに影響されることなく中間転写体表面の光沢度を測定し、光沢度不足による制御不良の発生を防止することが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

かかる目的を達成するために、本発明は、静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、潜像を現像してトナー像を形成する画像形成手段と、前記潜像担持体上のトナー像を少なくとも弾性層と画像形成面に薄層を有する中間転写体に転写する１次転写手段と、前記中間転写体に転写されたトナー像を転写材に転写する２次転写手段と、前記中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段と、を備える画像形成装置であって、前記中間転写体上に形成されたトナーパターンを検出する検出手段と、前記検出手段による検出結果に応じて画像形成条件を制御する制御手段と、を有し、前記検出手段は、前記中間転写体の移動方向に直交する方向に移動手段を備えることを特徴とする画像形成装置である。

また、本発明は、上記の画像形成装置において、前記検出手段は、前記移動手段により前記中間転写体の移動方向に直交する方向に移動して前記中間転写体表面を検出し、該検出結果に応じて検出位置を決定することを特徴とするものであってもよい。

また、本発明は、上記の画像形成装置において、最上流の前記潜像担持体の直前に位置し、前記中間転写体表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を有することを特徴とするものであってもよい。

本発明によれば、中間転写体の移動方向に垂直な方向に生じる光沢度ムラに影響されることなく中間転写体表面の光沢度を測定し、光沢度不足による制御不良の発生を防止することが可能な画像形成装置が実現される。

まず、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の述べる実施形態は、本発明の好適な実施の形態であるから、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定する旨の記載がない限り、これらの態様に限られるものではない。

本発明の実施形態として、画像形成装置の一例である電子写真複写機（以下、単に複写機という）に本発明を適用した一実施形態について説明する。本実施形態の複写機は、各色ごとに像担持体としての感光体ドラムを備えた、いわゆるタンデム型のカラー複写機である。

まず、本実施形態に係る複写機全体の構成について説明する。図１は、本発明の実施形態に係る複写機全体の概略構成図である。この複写機は、複写機本体１００と、この複写機本体１００を載置する給紙テーブル２００と、その複写機本体上に取り付けるスキャナ３００と、このスキャナの上部に取り付けられる原稿自動搬送装置（ＡＤＦ：Auto Document Feeder）４００とから構成されている。

図２は、図１に示す複写機の複写機本体１００部分の要部構成を示す拡大図である。複写機本体１００には、像担持体としての複数の感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋと、複数の感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋに形成した画像（例えばトナー像）が重ね合わせて転写される中間転写体としての無端ベルト状の中間転写ベルト１０が設けられている。この中間転写ベルト１０は、図８に示すように、ベース層１１、弾性層１２及びコート層１３の３層構造となっている。ベース層１１は、例えば伸びの少ないポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、フッ素系樹脂等により伸びを防止、また、伸びの大きなゴム材料は帆布などの伸びにくい材料を組み合わせた材料で構成されている。また、弾性層１２は、例えばフッ素系ゴムやアクリロニトリル−ブタジエン共重合ゴムなどで構成され、ベース層１１の上に形成される。また、コート層１３は、弾性層１２の表面に、例えばフッ素系樹脂がコーティングされることで形成される。そして、この中間転写ベルト１０は、３つの支持ローラ１４，１５，１６に張架された状態で、時計回り方向に回転駆動される。

３つの支持ローラ１４，１５，１６のうち第１支持ローラ１４と第２支持ローラ１５との間のベルト張架部分には、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、ブラック（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋが並んで配置されている。これらの画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの上方には、図１に示すように、露光装置２１が設けられている。この露光装置２１としては、例えばレーザ光源、カップリングレンズ、光偏向器（回転多面鏡等）、走査結像レンズやミラー等の光学系などから構成されるレーザ走査方式のものや、あるいは、発光ダイオード（ＬＥＤ）アレイと結像光学系を組み合わせたＬＥＤ書込み方式のものなどが用いられ、スキャナ３００で読み取った原稿の画像情報に基づいて書き込み光Ｌを照射し、各画像形成ユニットに設けられる像担持体としての感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に静電潜像を形成するためのものである。

また、支持ローラのうちの第３支持ローラ１６は２次転写対向部材（バックアップローラ）として機能し、この第３支持ローラ（バックアップローラ）１６に対向する位置には、２次転写ローラ２４が設けられている。そして、中間転写ベルト１０上のトナー像を記録材（例えば記録紙）上に２次転写する際には、２次転写ローラ２４を第３支持ローラ（バックアップローラ）１６に巻回された中間転写ベルト１０部分に押し当てて２次転写を行う。また、２次転写装置の２次転写ローラ２４による記録紙の搬送方向下流側には、２つのローラ２３ａ，２３ｂ間に無端ベルト状の搬送ベルト２２を張架した構成を有する。また、このさらに搬送方向下流側には、記録紙上に転写されたトナー像を定着させるための定着装置２５が設けられている。この定着装置２５は、熱源を有する加熱ローラ２６に加圧ローラ２７を押し当てた構成となっている。また、中間転写ベルト１０の支持ローラのうち第２支持ローラ１５に対向する位置には、ベルトクリーニング装置１７が設けられている。このベルトクリーニング装置１７は、記録材としての記録紙に中間転写ベルト１０上のトナー像を転写した後に中間転写ベルト１０上に残留する残留トナーを除去するためのものである。

次に、画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの構成について説明する。以下の説明では、黒色のトナー像を形成する画像形成ユニット１８Ｋを例に挙げて説明するが、他の画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍも同様の構成を有する。図９は、隣り合う２つの画像形成ユニット１８Ｍ，１８Ｋの構成を示す拡大図である。なお、図中の符号では、色の区別を示すＭ及びＫの記号を省略しており、以下の説明でも記号は適宜省略する。

画像形成ユニット１８には、感光体ドラム２０の周囲に、帯電装置６０、現像装置６１及び感光体クリーニング装置６３が設けられている。また、感光体ドラム２０に対して中間転写ベルト１０を介して対向する位置には、１次転写装置６２が設けられている。

帯電装置６０は、帯電ローラを採用した接触帯電方式のものであり、感光体ドラム２０に接触して電圧を印加することにより感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する。この帯電装置６０には、帯電ローラのほか、帯電ブラシ等を採用することができ、また、非接触のスコロトロンチャージャなどを採用した非接触帯電方式のものも採用できる。

現像装置６１は、現像剤として、トナーのみからなる一成分現像剤を使用してもよいが、本実施形態では、磁性キャリアと非磁性トナーからなる二成分現像剤を使用している。この現像装置６１は、攪拌部６６と現像部６７に大別できる。攪拌部６６では、二成分現像剤（以下、単に現像剤という）が攪拌されながら搬送されて現像剤担持体としての現像スリーブ６５上に供給される。この攪拌部６６には、平行な２本のスクリュ６８が設けられており、２本のスクリュ６８の間には、両端部で互いが連通するように仕切るための仕切り板が設けられている。また、現像ケース７０には現像装置内の現像剤のトナー濃度を検知するためのトナー濃度センサ７１が取り付けられている。一方、現像部６７では、現像スリーブ６５に付着した現像剤のうちのトナーが感光体ドラム２０に転移される。この現像部６７には、現像ケース７０の開口を通して感光体ドラム２０と対向する現像スリーブ６５が設けられており、その現像スリーブ６５内には図示しないマグネットが固定配置されている。また、現像スリーブ６５に先端が接近するようにドクタブレード７３が設けられている。本実施形態では、このドクタブレード７３と現像スリーブ６５との間の最接近部における間隔が０．９ｍｍとなるように設定されている。

また、現像装置６１では、現像剤を２本のスクリュ６８で攪拌しながら搬送循環し、現像スリーブ６５に供給する。現像スリーブ６５に供給された現像剤は、マグネットにより汲み上げて保持される。現像スリーブ６５に汲み上げられた現像剤は、現像スリーブ６５の回転に伴って搬送され、ドクタブレード７３により適正な量に規制される。なお、規制された現像剤は攪拌部６６に戻される。このようにして感光体ドラム２０と対向する現像領域まで搬送された現像剤は、マグネットにより穂立ち状態となり、磁気ブラシを形成する。現像領域では、現像スリーブ６５に印加されている現像バイアスにより、現像剤中のトナーを感光体ドラム２０上の静電潜像部分に移動させる現像電界が形成される。これにより、現像剤中のトナーは、感光体ドラム２０上の静電潜像部分に転移し、感光体ドラム２０上の静電潜像は可視像化され、トナー像が形成される。現像領域を通過した現像剤は、マグネットの磁力が弱い部分まで搬送されることで現像スリーブ６５から離れ、攪拌部６６に戻される。このような動作の繰り返しにより、攪拌部６６内のトナー濃度が薄くなると、それをトナー濃度センサ７１が検出し、その検出結果に基づいて図示しないトナー補給部から攪拌部６６にトナーが補給される。

１次転写装置６２には、１次転写ローラを採用しており、中間転写ベルト１０を挟んで感光体ドラム２０に押し当てるようにして設置されている。１次転写装置６２は、ローラ形状のものでなくても、導電性のブラシ形状のものや、非接触のコロナチャージャなどを採用してもよい。

感光体クリーニング装置６３は、先端を感光体ドラム２０に押し当てられるように配置される、例えばポリウレタンゴム製のクリーニングブレード７５を備えている。また、本実施形態では、クリーニング性能を高めるために感光体ドラム２０に接触する導電性のファーブラシ７６を併用している。このファーブラシ７６には、金属製の電界ローラ７７からバイアスが印加されており、その電界ローラ７７にはスクレーパ７８の先端が押し当てられている。そして、クリーニングブレード７５やファーブラシ７６により感光体ドラム２０から除去されたトナーは、感光体クリーニング装置６３の内部に収容される。その後、収容されたトナーは、回収スクリュ７９により感光体クリーニング装置６３の片側に寄せられ、廃トナー容器に回収される。

除電装置６４は、除電ランプで構成されており、光を照射して感光体ドラム２０の表面電位を初期化する。

次に、本実施形態の具体的な設定について説明すると、感光体ドラム２０の直径は６０ｍｍであり、感光体ドラム２０を２８２ｍｍ／ｓの線速で駆動している。また、現像スリーブ６５の直径は２５ｍｍであり、現像スリーブ６５を５６４ｍｍ／ｓの線速で駆動している。また、現像領域に供給される現像剤中のトナーの帯電量は、およそ−（マイナス）１０〜−３０μＣ／ｇの範囲となるのが好適である。また、感光体ドラム２０と現像スリーブ６５との間隙である現像ギャップは、０．５〜０．３ｍｍの範囲で設定でき、値を小さくすることで現像効率の向上を図ることが可能である。また、感光体ドラム２０の感光層の厚みは３０μｍであり、露光装置２１の光学系のビームスポット径は５０×６０μｍであり、その光量は約０．４７ｍＷである。一例として帯電装置６０により、感光体ドラム２０の表面は−７００Ｖに一様帯電され、露光装置２１によりレーザが照射された静電潜像部分の電位は、−１２０Ｖとなる。これに対して、現像バイアスの電圧を−４７０Ｖとし、３５０Ｖの現像ポテンシャルを確保する。このようなプロセス条件は後述するプロセス制御の結果によって適時変更される。

以上の構成をもつ画像形成ユニット１８では、感光体ドラム２０の回転とともに、まず帯電装置６０で感光体ドラム２０の表面を一様に帯電する。次いでスキャナ３００により読み取った画像情報に基づいて露光装置２１からレーザやＬＥＤ等による書込み光Ｌを照射し、感光体ドラム２０上に静電潜像を形成する。その後、現像装置６１により静電潜像が可視像化されてトナー像が形成される。このトナー像は、１次転写装置６２により中間転写ベルト１０上に１次転写される。１次転写後に感光体ドラム２０の表面に残留した転写残トナーは、感光体クリーニング装置６３により除去され、その後、感光体ドラム２０の表面は、除電装置６４により除電されて、次の画像形成に供される。

次に、本実施形態における複写機の動作について説明する。上記構成をもつ複写機を用いて原稿のコピーをとる場合、まず、原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）４００の原稿台３０に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス３２上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。その後、ユーザーが図示しないスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときには、原稿がコンタクトガラス３２上に搬送される。そして、スキャナ３００が駆動して第１走行体３３および第２走行体３４が走行を開始する。これにより、第１走行体３３からの光がコンタクトガラス３２上の原稿で反射し、その反射光が第２走行体３４のミラーで反射されて、結像レンズ３５を通じてＣＣＤ等の読取センサ３６に案内される。このようにして原稿の画像情報を読み取る。

また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、図示しない駆動モータが駆動し、支持ローラ１４，１５，１６のうちの１つが回転駆動して中間転写ベルト１０が回転駆動する。また、これと同時に、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋも回転駆動する。その後、スキャナ３００の読取センサ３６で読み取った画像情報に基づいて、露光装置２１から、各画像形成ユニット１８Ｙ，１８Ｃ，１８Ｍ，１８Ｋの感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上に書き込み光Ｌがそれぞれ照射される。これにより、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋには、それぞれ静電潜像が形成され、現像装置６１Ｙ，６１Ｃ，６１Ｍ，６１Ｋにより可視像化される。そして、各感光体ドラム２０Ｙ，２０Ｃ，２０Ｍ，２０Ｋ上には、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの各色のトナー像が形成される。このようにして形成された各色トナー像は、各１次転写装置６２Ｙ，６２Ｃ，６２Ｍ，６２Ｋにより、順次中間転写ベルト１０上に重なり合うようにそれぞれ１次転写される。これにより、中間転写ベルト１０上には、各色のトナー像が重なり合った合成トナー像が形成される。なお、２次転写後の中間転写ベルト１０上に残留した転写残トナーは、ベルトクリーニング装置１７により除去される。

また、ユーザーによりスタートスイッチが押されると、給紙テーブル２００内の多段の給紙部４３のうち、ユーザーが選択した記録紙に応じた給紙カセット４４の給紙ローラ４２が回転し、給紙カセット４４の１つから記録紙が送り出される。送り出された記録紙は、分離ローラ４５で１枚に分離して給紙路４６に入り込み、搬送ローラ４７により複写機本体１００内の給紙路４８まで搬送される。このようにして搬送された記録紙は、レジストローラ４９に突き当たったところで止められる。なお、多段の給紙部４３の給紙カセット４４にセットされていない記録材を使用する場合、手差しトレイ５１にセットされた記録材を給紙ローラ５０により送り出し、分離ローラ５２で１枚に分離した後、手差し給紙路５３を通って搬送される。そして、同じくレジストローラ４９に突き当たったところで止められる。２４との間に送り込まれ、２次転写装置により、中間転写ベルト１０上の合成トナー像が記録紙上に２次転写される。

より詳しく述べると、図２に示すように、２次転写位置における中間転写ベルト１０の裏面側には、中間転写ベルト１０を挟んで２次転写ローラ２４に対向する２次転写対向部材としてのバックアップローラ（第３支持ローラ）１６が配設されており、バックアップローラ１６に接続された電圧印加手段（不図示）によってバックアップローラ１６にトナー像を構成するトナーの帯電極性と同極性の転写バイアス（斥力バイアス）を印加すると、接地された２次転写ローラ２４との間で転写電界が形成され、中間転写ベルト１０に担持された未定着トナー像は２次転写位置において記録紙Ｓに静電転写され、２次転写が行なわれる。その後、記録紙Ｓは２次転写ローラ２４から搬送ベルト２２に移動し、搬送ベルト２２に吸着した状態で定着装置２５まで搬送され、定着装置２５で熱と圧力が加えられてトナー像の定着処理が行われる。定着装置２５を通過した記録紙は、排出ローラ５６により排紙トレイ５７に排出されスタックされる。なお、トナー像が定着された面の裏面にも画像形成を行う場合には、定着装置２５を通過した記録紙の搬送経路を切換爪５５により切り換える。そして、その記録紙は、２次転写装置の下方に位置するシート反転装置２８に送り込まれ、そこで反転し、再び２次転写部に案内される。

本実施形態に係る複写機の内部構成について説明する。本実施形態の複写機は、図示しないが、中央処理装置（ＣＰＵ）、メモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ）、各種制御回路などで構成されたメイン制御部を備える。ＣＰＵは、ＲＯＭに格納されたプログラムに従ってＲＡＭをワークエリアとして使用して処理を実行する。ＲＯＭにはＣＰＵが実行するためのプログラムとＣＰＵが使用するスタティックな情報が格納され、ＲＡＭは、前述のようにＣＰＵのワークエリアとして機能するとともにＣＰＵが前記処理を実行するために使用されるダイナミックな情報が格納される。また、メイン制御部は、複写機全体の制御を行う制御手段に対応する。

次に、中間転写ベルトについて説明する。中間転写ベルトは，従来から弗素系樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリイミド樹脂等が使用されてきていたが、近年ベルトの全層や、ベルトの一部を弾性部材にした弾性ベルトが使用されてきている。樹脂ベルトを用いたカラー画像の転写は以下の課題がある。

カラー画像は通常４色の着色トナーで形成される。１枚のカラー画像には１層から４層までのトナー層が形成されている。トナー層は１次転写（感光体から中間転写ベルトへの転写）や、２次転写（中間転写ベルトからシートへの転写）を通過することで圧力を受け、トナー同士の凝集力が高くなる。トナー同士の凝集力が高くなると文字の中抜けやベタ部画像のエッジ抜けの現象が発生しやすくなる。そして、樹脂ベルトは、硬度が高くトナー層に応じて変形しないため、トナー層を圧縮させやすく文字の中抜け現象が発生しやすくなる。

また、最近はフルカラー画像を様々な用紙、例えば和紙や意図的に凹凸を付けや用紙に画像を形成したいという要求が高くなってきている。しかし、平滑性の悪い用紙は転写時にトナーと空隙が発生しやすく、転写抜けが発生しやすくなる。密着性を高めるために２次転写部の転写圧を高めると、トナー層の凝縮力を高めることになり、上述したような文字の中抜けを発生させることになる。

弾性ベルトは次の狙いで使用される。弾性ベルトは、転写部でトナー層、平滑性の悪い用紙に対応して変形する。つまり、局部的な凹凸に追従して弾性ベルトは変形するため、過度にトナー層に対して転写圧を高めることなく、良好な密着性が得られ文字の中抜けのない、平面性の悪い用紙に対しても均一性の優れた転写画像を得ることができる。

弾性ベルトの樹脂は、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリカーボネート，フッ素系樹脂（ＥＴＦＥ，ＰＶＤＦ）、ポリスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルスチレン、スチレン−ブタジエン共重合体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体（スチレン−アクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−アクリル酸オクチル共重合体及びスチレン−アクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−メタクリル酸エステル共重合体（スチレン−メタクリル酸メチル共重合体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン−メタクリル酸フェニル共重合体等）、スチレン−α−クロルアクリル酸メチル共重合体、スチレン−アクリロニトリル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂（スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または共重合体）、メタクリル酸メチル樹脂、メタクリル酸ブチル樹脂、アクリル酸エチル樹脂、アクリル酸ブチル樹脂、変性アクリル樹脂（シリコーン変性アクリル樹脂，塩化ビニル樹脂変性アクリル樹脂、アクリル・ウレタン樹脂等）、塩化ビニル樹脂、スチレン−酢酸ビニル共重合体、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ロジン変性マレイン酸樹脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリブタジエン、ポリ塩化ビニリデン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリレート共重合体、キシレン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂、ポリアミド樹脂、変性ポリフェニレンオキサイド樹脂等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではないことは当然である

弾性材ゴム、エラストマーとしては、ブチルゴム、フッ素系ゴム、アクリルゴム、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレンゴム天然ゴム、イソプレンゴム、スチレン−ブタジエンゴム、ブタジエンゴム、エチレン−プロピレンゴム、エチレン−プロピレンターポリマー、クロロプレンゴム、クロロスルホン化ポリエチレン、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴム、シンジオタクチック１，２−ポリブタジエン、エピクロロヒドリン系ゴム、リコーンゴム、フッ素ゴム、多硫化ゴム、ポリノルボルネンゴム、水素化ニトリルゴム、熱可塑性エラストマー（例えばポリスチレン系、ポリオレフィン系、ポリ塩化ビニル系、ポリウレタン系、ポリアミド系、ポリウレア，ポリエステル系、フッ素樹脂系）等からなる群より選ばれる１種類あるいは２種類以上を使用することができる。ただし、上記材料に限定されるものではないことは当然である。

抵抗値調節用導電剤に特に制限はないが、例えば、カーボンブラック、グラファイト、アルミニウムやニッケル等の金属粉末、酸化錫、酸化チタン、酸化アンチモン、酸化インジウム、チタン酸カリウム、酸化アンチモン−酸化錫複合酸化物（ＡＴＯ）、酸化インジウム−酸化錫複合酸化物（ＩＴＯ）等の導電性金属酸化物、導電性金属酸化物は、硫酸バリウム、ケイ酸マグネシウム，炭酸カルシウム等の絶縁性微粒子を被覆したものでもよい。上記導電剤に限定されるものではないことは当然である。

表層は、弾性材料による感光体への汚染防止と、転写ベルト表面への表面摩擦抵抗を低減させてトナーの付着力を小さくしてクリーニング性及び２次転写性を高めるものが要求される。例えばポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等の１種類あるいは２種類以上を使用し、表面エネルギーを小さくして潤滑性を高める材料、例えばフッ素樹脂、フッ素化合物、フッ化炭素、２酸化チタン、シリコンカーバイト等の粉体、粒子を１種類あるいは２種類以上または粒径を異ならしたものを分散させ使用することができる。また、フッ素系ゴム材料のように熱処理を行うことで表面にフッ素リッチな層を形成させ、表面エネルギーを小さくさせたものを使用することもできる。

ベルトの製造方法は限定されるものではない。回転する円筒形の型に材料を流し込みベルトを形成する遠心成型法、液体塗料を噴霧し膜を形成させるスプレイ塗工法、円筒形の型を材料の溶液の中に浸けて引き上げるディッピング法、内型や外型の中に注入する注型法、円筒形の型にコンパウンドを巻き付けて加硫研磨を行う方法があるがこれに限定されるものではなく、特に積層ベルト成型は複数の製法を組み合わせてベルトを製造することが一般的である。

本実施形態に使用した弾性ベルトの製造方法について説明する。ここでは基層にＰＶＤＦを使用した。ＰＶＤＦ１００重量部に対してカーボンブラック１８重量部、分散剤３重量部、トルエン４００重量部を均一に分散させた分散液に円筒形の型を浸け、１０ｍｍ／ｓｅｃで静かに引き上げ室温にて乾燥をさせ、７５μｍのＰＶＤＦの均一な膜を形成した。７５μｍの膜が形成されている型を繰り返し上記条件で溶液に円筒形の型を浸け、１０ｍｍ／ｓｅｃで静かに引き上げて室温乾燥させ、１５０μｍのＰＶＤＦベルトを形成した。これに、ポリウレタンプレポリマー１００重量部、硬化剤（イソシアネート）３重量部、カーボンブラック２０重量部、分散剤３重量部、ＭＥＫ５００重量部を均一分散させた分散液に上記１５０μｍＰＶＤＦが形成されている円筒形型を浸け３０ｍｍ／ｓｅｃで引き上げを行い、自然乾燥を行った。乾燥後繰り返しを行い、狙いの１５０μｍのウレタンポリマー層を形成させた。さらに、表層用にポリウレタンプレポリマー１００重量部、硬化剤（イソシアネート）３重量部、ＰＴＦＥ微粉末粉体５０重量部、分散剤４重量部、ＭＥＫ５００重量部を均一分散させた。上記１５０μｍのウレタンプレポリマーが形成されている円筒形型を浸け３０ｍｍ／ｓｅｃで引き上げを行い、自然乾燥を行った。乾燥後繰り返しを行い、５μｍのＰＴＦＥが均一に分散されたウレタンポリマーの表層を形成させた。室温で乾燥後１３０℃、２時間の架橋を行い、樹脂層が１５０μｍ、弾性層が１５０μｍ、表層が５μｍの３層構成転写ベルトを得た。

弾性ベルトトして伸びを防止する方法として、上記のように伸びの少ない芯体樹脂層にゴム層を形成する方法、芯体層に伸びを防止する材料を入れる方法等があるが、特に製法に関わるものではない。伸びを防止する芯体層を構成する材料は、例えば、綿、絹、などの天然繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊維、アクリル繊維、ポリオレフィン繊維、ポリビニルアルコール繊維、ポリ塩化ビニル繊維、ポリ塩化ビニリデン繊維、ポリウレタン繊維、ポリアセタール繊維、ポリフロロエチレン繊維、フェノール繊維などの合成繊維、炭素繊維、ガラス繊維、ボロン繊維などの無機繊維、鉄繊維、銅繊維などの金属繊維からなる群より選ばれる１種あるいは２種以上を用い織布状あるいは糸状のものができる。もちろん上記材料に限定されるものではない。糸は１本または複数のフィラメントを撚ったもの、片撚糸、諸撚糸、双糸等、どのような撚り方であってもよい。また、例えば上記材料群から選択された材質の繊維を混紡してもよい。もちろん糸に適当な導電処理を施して使用することもできる。一方織布は、メリヤス織り等どのような織り方の織布でも使用可能であり、もちろん交織した織布も使用可能であり当然導電処理を施すこともできる。

芯体層を設ける製造方法は、特に限定されるものではなく、例えば筒状に織った織布を金型等に被せてその上に被覆層を設ける方法、筒状に織った織布を液状ゴム等に浸漬して芯体層の片面あるいは両面に被覆層を設ける方法、糸を金型等に任意のピッチで螺旋状に巻き付け、その上に被覆層を設ける方法等を挙げることができる。弾性層の厚さは、弾性層の硬度にもよるが、厚すぎると表面の伸縮が大きくなり表層に亀裂の発生しやすくなる。また、伸縮量が大きくなることから画像に伸び縮みが大きくなること等から厚すぎることは好ましくない（およそ１ｍｍ以上）。

弾性層の硬度の適正範囲は１０≦ＨＳ≦６５゜(ＪＩＳ−Ａ)である。ベルトの層厚によって最適硬度の調整は必要となる。硬度１０゜ＪＩＳ−Ａより下のものは、寸法精度が良く、成形することが非常に困難である。これは成型時に収縮・膨張を受けやすいことに起因する。また、柔らかくする場合には基材へオイル成分を含有させることが一般的な方法であるが、加圧状態で連続作動させるとオイル成分が滲みだしてくるという欠点を有している。これにより、中間転写体表面に接触する感光体を汚染し、横帯状ムラを発生させることがわかった。一般的に離型性向上のために表層を設けているが、完全に浸みだし防止効果を与えるためには表層は耐久品質等要求品質の高いものになり、材料の選定や特性等の確保が困難になってくる。これに対して硬度６５゜ＪＩＳ−Ａ以上のものは硬度が上がった分精度良く成形できるのと、オイル含有量を含まないあるいは少なく抑えることが可能となるので、感光体に対する汚染性は低減可能であるが、文字の中抜け等転写性改善の効果が得られなくなり、ローラへの張架が困難となる。

図５において、中間転写ベルト１１を間にして支持ローラ３５と対向する位置には、テストパターンの濃度や相対位置を推定するためのフォトセンサ（以後Ｐ／ＴＭセンサ３１０）が該支持ローラ３５の軸方向手前側と奥側の２箇所に設けられている。このセンサは基板に設けられ、図示しない駆動装置により軸方向に移動することができる。位置ズレ検知は、主走査方向と副走査方向、さらに副走査方向の傾きを補正するため中間転写体両端に設けることになる。センサの軸方向への移動幅は、センサパターンの軸方向の長さによって決まってくる。センサパターンサイズはトナー消費量も考慮される。本実施形態では１５ｍｍの移動距離を設けた。中間転写ベルト１１を間にして支持ローラ１０に対向する位置には、ベルトクリーニング装置２５が設けられている。このベルトクリーニング装置２５は、トナー像を転写した後に中間転写ベルト１１上に残留する残留トナーを除去するため弾性ポリウレタンのクリーニングブレード２１、固形潤滑剤（ここではステアリン酸亜鉛）２３、固形潤滑剤２３に接触して回転することで潤滑剤を中間転写体に供給する塗布ブラシ２２からなっている。

図３に示したＰ／ＴＭセンサ３１０の概要図において、Ｐ／ＴＭセンサ３１０は１つの発光素子と２つの受光素子とを有している。この発光素子とは赤外光ＬＥＤ３１０ａである。また、２つの受光素子とは、中間転写ベルト３２４上を鏡面反射した光を受光できる位置と正反射光を受光しない位置の２箇所にそれぞれ設けられた正反射受光素子３１０ｂと拡散反射受光素子３１０ｃである。発光素子は赤外光ＬＥＤに代えてレーザ発光素子等を用いてもよい。 正反射受光素子３１０ｂ、拡散反射受光素子３１０ｃとしてフォトトランジスタを用いているが、フォトダイオードを増幅して用いてもよい。なお、本構成では、受光素子として正反射受光素子３１０ｂと拡散反射受光素子３１０ｃとを設けているが、検知する対象や必要な情報によってはどちらか一方を用いる場合もある。

ベルトクリーニング装置２５は、クリーニングブレード２１と、回転可能なローラ状の塗布ブラシ２２と、固形潤滑剤２３と、固形潤滑剤２３を塗布ブラシ２２に向けて付勢する付勢手段としての加圧バネ２４とを備えている。クリーニングブレード２１は、中間転写ベルト１１に当接してその表面から転写残トナーを掻き取る。塗布ブラシ２２は、回転しながら、加圧バネ２４により押しつけられている固形潤滑剤２３を掻き取って中間転写ベルト１１に塗布する。このように、ベルトクリーニング装置２５は、中間転写ベルト１１上の転写残トナーをクリーニングするクリーニング装置としての機能と、中間転写ベルト１１表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布装置としての機能を兼ね備えている。なお、潤滑剤は、本実施形態ではステアリン酸亜鉛を使用したが、これに限定するでないことは当然で、例えば以下に示すようなものを用いることができる。

（ａ）炭化水素系化合物
流動パラフィン、パラフィンワックス、マイクロワックス、低重合ポリエチレンなど
（ｂ）脂肪酸系化合物
ラウリン酸、ミリスチン酸、パルチミン酸、ステアリン酸、アラキジン酸、ベヘン酸など
（ｃ）脂肪酸アミド系化合物
ステアリルアミド、パルミチルアミド、オレインアミド、メチレンビスステアロアミド、エチレンビスステアロアミドなど
（ｄ）エステル系化合物
脂肪酸の低級アルコールエステル、脂肪酸の多価アルコールエステル、脂肪酸ポリグリコールエステルなど
（ｅ）アルコール系化合物
セチルアルコール、ステアリルアルコール、エチレングリコール、ポリエチレングリコール、ポリグリセロールなど
（ｆ）金属石けん
ステアリン酸鉛、ステアリン酸カドミウム、ステアリン酸バリウム、ステアリン酸カルシウム、ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸マグネシウムなど
（ｇ）天然ワックス
カルナバロウ、カンデリラロウ、蜜ロウ、鯨ロウ、イボタロウ、モンタンロウなど
（ｈ）その他
シリコーン化合物、フッ素化合物など

クリーニングブレードはポリウレタンゴムからなり、カウンタ方向に当接、初期接触角１８度、硬度（ＪＩＳ−Ａ）７２度、突き出し量７ｍｍ、当接圧２２ｇｆ／ｃｍである。本実施形態の条件に限定するものではなく、各パラメータが変わることで他の条件設定が必要となることは当然である。硬度は６５〜７５度、初期当接角は１０〜３０度、ブレード圧は１０〜５０ｇｆ／ｃｍ、ブレード厚みは１〜３ｍｍ、ブレード自由端長は５〜１０ｍｍとして一般的に設定することができる。もちろん、全ての組み合わせができるものではなく、ある条件に対してはそれぞれ最適設定条件が得られる。

図５に示す画像形成装置にセンサ３１０は軸方向端部に基板上に２カ所設けられ、センサ基板は各々独立して図示しない駆動手段により軸方向に移動、設置することができる。センサ３１０の位置が設定されると、中間転写体は回転駆動され、地肌部出力を４．０ＶとなるようＬＥＤ電流調整を行った。ＬＥＤ駆動電圧は、センサによるトナー検知Ｓ／Ｎ比から上限値が設定される。駆動電圧が上限以下のときは駆動電圧調整でＶｓｇを４．０Ｖに設定する。

駆動電圧が設定電圧を超えると、中間転写体を停止状態でセンサを移動させてＶｓｇの測定を行う。測定結果を図６に示す。センサの検知スポット径は約２ｍｍであるため、スポット径より大きな３点（３ｍｍ）の移動平均による結果を図７に示す。原点が現在位置であり、３．２Ｖと低下している。原点より最も近い４ｍｍ位置のＶｓｇが３．８Ｖと最も高いことからセンサ位置は４ｍｍ位置に変更される。４ｍｍ位置に変更されたことで駆動電圧は下げることができ、Ｓ／Ｎ比が得られるようになった。

また、クリーニング部で潤滑剤塗布することで、ブレードと中間転写体表面の摩擦抵抗を低下し、中間転写体表面の傷の発生がなく、良好なクリーニング性が得られ、フィルミィングの発生が防止することで長期に渡って光沢度を高く維持することができ、制御不良の発生がなかった。
上述した実施形態によれば、センサは、中間転写体移動方向に直交する方向に移動手段を有することで、中間転写体表面の初期、経時を含めた光沢度ムラを測定することが可能となる。

上述した実施形態によれば、センサにより移動方向に直交する方向に中間転写体表面を検知し、検知結果に応じてセンサ位置を決定することで、経時摩耗やフィルミィングにより光沢度ムラを避けてセンサ位置を設定するとともに、制御不良を防止することが可能となる。

上述した実施形態によれば、中間転写体表面に潤滑剤を供給し、潤滑剤の薄層を形成させることで中間転写体成型時に発生したミクロな穴や凹凸表面に潤滑膜を形成し、埋めることで、フィルミィングの起点となる微粉や添加剤の付着を防止し、傷の発生を防止し光沢度低下を防止させることが可能となる。

なお、上述する実施形態は、本発明の好適な実施形態であり、上記実施形態のみに本発明の範囲を限定するものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の変更を施した形態での実施が可能である。

本発明の実施形態に係る複写機の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る複写機の本体部分の要部構成を示した拡大図である。 本発明の実施形態におけるＰ／ＴＭセンサの構成を示した拡大図である。 本発明の実施形態に係る複写機の概略構成図である。 本発明の実施形態に係る複写機の本体部分の腰部構成を示した拡大図である。 本発明の実施形態において中間転写ベルトを停止した状態でＰ／ＴＭセンサを移動した場合のＶｓｇの測定結果を示した図である。 本発明の実施形態において中間転写ベルトを停止した状態でＰ／ＴＭセンサを移動した場合のＶｓｇの測定結果を示した図である。 本発明の実施形態における中間転写ベルトの構成を示した図である。 本発明の実施形態に係る複写機の本体部分の要部構成を示した拡大図である。

符号の説明

１０ 中間転写ベルト
１８ 画像形成ユニット
２０ 感光体ドラム
１００ 複写機本体
２００ 給紙テーブル
３００ スキャナ
３１０ Ｐ／ＴＭセンサ
３１０ａ 赤外光ＬＥＤ
３１０ｂ 正反射受光素子
３１０ｃ 拡散反射受光素子
４００ 原稿自動搬送装置（ＡＤＦ）

Claims (3)

1. 静電潜像を担持する潜像担持体と、前記潜像担持体の表面を帯電させる帯電手段と、潜像を現像してトナー像を形成する画像形成手段と、前記潜像担持体上のトナー像を少なくとも弾性層と画像形成面に薄層を有する中間転写体に転写する１次転写手段と、前記中間転写体に転写されたトナー像を転写材に転写する２次転写手段と、前記中間転写体上に残留するトナーを除去するクリーニング手段と、を備える画像形成装置であって、
   前記中間転写体上に形成されたトナーパターンを検出する検出手段と、
   前記検出手段による検出結果に応じて画像形成条件を制御する制御手段と、
   を有し、
   前記検出手段は、前記中間転写体の移動方向に直交する方向に移動手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検出手段は、前記移動手段により前記中間転写体の移動方向に直交する方向に移動して前記中間転写体表面を検出し、該検出結果に応じて検出位置を決定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. 最上流の前記潜像担持体の直前に位置し、前記中間転写体表面に潤滑剤を供給する潤滑剤供給手段を有す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。

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