JP2011048077A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】無端ベルト状の像保持体に変形が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を変形の影響を抑制しつつ検出することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】複数のロールに張り渡される無端ベルト状の像保持体１０と、前記像保持体上に形成されるトナー像の濃度を前記像保持体１０上からの正反射光の光量に基づいて検出する検出手段４１とを有し、前記検出手段４１が前記像保持体１０の移動方向に沿って検出動作を行う検出長は、前記像保持体に変形が生じている変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さよりも長いことを特徴とする。
【選択図】図１

Description

この発明は、画像形成装置に関するものである。

従来、上記画像形成装置としては、中間転写ベルトや感光体等のトナー像担持体上に、画像濃度や画像形成位置を検出するためのトナー像を形成し、当該トナー像の濃度や位置を正反射光や拡散反射光を用いて光学的に検出するように構成したものがある。

かかる画像形成装置に関連する技術としては、例えば、特開２００２−４０７２６号公報や特開２００７−１４８２５９号公報、あるいは特許第３５５８６２０号公報等に開示されたものが既に提案されている。

上記特開２００２−４０７２６号公報に係る画像形成装置は、画像データに応じた露光により静電潜像が形成される静電潜像担持体と、前記静電潜像担持体上に形成された静電潜像をトナーにより現像して前記静電潜像担持体上にトナー像を形成する現像ローラと、前記静電潜像担持体上のトナー像が転写位置で転写される中間転写体と、前記中間転写体上の検出用トナー像に光を照射する発光部と、前記発光部から前記中間転写体に照射されて反射された光を電気信号に変換する受光部とを有し、前記中間転写体は前記現像ローラの周長ピッチで検出用トナー像が形成されるように構成したものである。

また、上記特開２００７−１４８２５９号公報に係る画像形成装置は、トナー付着パターンが形成されるパターン形成体と、
前記パターン形成体上に形成されたトナー付着パターンのトナー付着量を検知する光反射型センサと、
前記光反射型センサの検知結果から前記トナー付着パターンのトナー付着量を算出する算出手段と
を有する画像形成装置において、
あらかじめ測定してある「前記光反射型センサ個々の前記基準反射体に対する正反射光検知出力又は拡散反射光検知出力を示すデータ」を記憶する記憶手段を有し、この記憶手段に記憶された前記データを用いて前記算出手段でトナー付着パターンのトナー付着量を算出する演算処理を行うように構成したものである。

さらに、上記特許第３５５８６２０号公報に係る位置ずれ補正方法は、複数色の画像を中間転写体上に形成して多色のカラー画像を形成するときの各色の位置ずれを補正する位置ずれ補正方法において、
所定ピッチで複数のラインを基準色である黒トナーにより形成した基準パターンに対し、この基準パターンと等ピッチで複数のラインからなるカラートナーの補正対象色パターンとを重ね合わせたパターンをひとつのパッチとし、前記ラインの相対的な位置関係を該ラインのピッチ方向に任意量シフトさせたパッチを複数個、検出センサの読み取り方向に対し、連続的に形成したパッチ群を形成し、
基準色である黒トナーは転写体上で重ね合わされる最終色であり、かつ、補正対象色パターンが基準パターンに対し完全に重なった、もしくは完全にずれたパターンを基準パッチとし、この基準パッチに対して複数のパッチを、センサの読み取り方向に対し、前後に連続的に並べてパッチ群を形成し、
前記のようにして形成された連続した各パッチ群の任意のシフト量に対する各パッチの光学的検出値の変曲点の両側に得られる出力の２つの直線の交点を検出値の最小値または最大値以外の検出値を使用して計算し、
その結果に基づいて色ずれの補正を行うように構成したものである。

特開２００２−４０７２６号公報 特開２００７−１４８２５９号公報 特許第３５５８６２０号公報

ところで、正反射光を用いて無端ベルト状の像保持体上のトナー像の濃度を検出すると、無端ベルト状の像保持体の表面の角度の変化が生じた場合、光の反射方向が変わってしまい、検出結果に変化が出てしまう。ここで、無端ベルト状の像保持体に変形が発生すると無端ベルト状の像保持体の表面の角度の変化が生じてしまう。この発明が解決しようとする課題は、無端ベルト状の像保持体に変形が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を変形の影響を抑制しつつ検出することが可能な画像形成装置を提供することにある。

すなわち、請求項１に記載された発明は、複数のロールに張り渡される無端ベルト状の像保持体と、
前記像保持体上に形成されるトナー像の濃度を前記像保持体上からの正反射光の光量に基づいて検出する検出手段とを有し、
前記検出手段が前記像保持体の移動方向に沿って検出動作を行う検出長は、前記像保持体に変形が生じている変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さよりも長いことを特徴とする画像形成装置である。

また、請求項２に記載された発明は、複数のロールに張り渡される無端ベルト状の像保持体と、
前記像保持体上に形成されるトナー像の濃度を前記像保持体上からの正反射光の光量に基づいて検出する検出手段とを有し、
前記検出手段が前記像保持体の移動方向に沿って検出動作を行う検出長が、前記像保持体が前記複数のロールに巻き付いている巻き付き長のうち最も長いものよりも長いことを特徴とする画像形成装置である。

さらに、請求項３に記載された発明は、前記複数のロールは前記像保持体の一面に接触し該像担持体を巻き付ける第１のロールと前記像保持体の他面に接触し該像保持体を介して前記第１のロールと対向し、かつ該像保持体を巻き付ける第２のロールとを有し、
前記第１のロールと前記像保持体との巻き付き長および前記第２のロールと前記像保持体との巻き付き長の和よりも前記検出長が長いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置である。

又、請求項４に記載された発明は、前記検出長は、前記像保持体の変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さに、前記検出手段の検出長の２倍の長さを加えた長さであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置である。

更に、請求項５に記載された発明は、前記像保持体に変形が発生したか否かを判定する変形判定手段を備え、前記変形判定手段は、前記検出手段の検出長の２倍以上の長さにわたって、当該検出手段の出力を検出することにより、変形発生の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置である。

また、請求項６に記載された発明は、前記変形判定手段の判定結果に基づいて検出長を設定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置である。

さらに、請求項７に記載された発明は、前記検出手段の前記像保持体の移動方向に沿った検出長を、前記像保持体に発生する変形長よりも長く設定した場合には、前記検出手段の出力を平均化するか、又は変形領域に対応した出力を除いた前記検出手段の出力を採用するように補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置である。

又、請求項８に記載された発明は、前記像保持体上には、当該像保持体の移動方向に沿って配列した複数色のトナーからなるトナー像を、前記複数色のトナーの配列順を異ならせて、当該像保持体を張り渡す前記ロールの軸方向に沿った位置が異なるように複数形成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置である。

請求項１に係る発明によれば、検出長が変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さよりも短い場合と比較して、無端ベルト状の像保持体に変形が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を変形影響を抑制しつつ検出することができる。

また、請求項２に係る発明によれば、検出長が変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さよりも短い場合と比較して、無端ベルト状の像保持体に変形が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を変形影響を抑制しつつ検出することができる。

さらに、請求項３に係る発明によれば、互いに対向する複数のロールに起因して無端ベルト状の像保持体の変形が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を変形影響を抑制しつつ検出することができる。

又、請求項４に記載された発明によれば、検出長が変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さよりも短い場合と比較して、変形の影響を抑制しつつ、無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を検出することができる。

さらに、請求項５に記載された発明によれば、無端ベルト状の像保持体に変形が発生したか否かを判定することができる。

又、請求項６に記載された発明によれば、本構成を有しない場合に比較して、無端ベルト状の像保持体上の検出長を適切に設定することができる。

更に、請求項７に記載された発明によれば、検出長の長さが変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さよりも短い場合と比較して、無端ベルト状の像保持体に変形が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を変形の影響をより一層抑制しつつ、無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を検出することができる。

また、請求項８に記載された発明によれば、像保持体の移動方向に沿って色の異なる複数のトナー像を同じ位置に配置する場合と比較して、無端ベルト状の像保持体に変形が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像保持体の変形の影響を抑制しつつ、無端ベルト状の像保持体上に形成されたトナー像の濃度を検出することができる。

この発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー画像形成装置のトナーパッチを示す構成図である。 この発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示す構成図である。 中間転写ベルトの張架状態を示す構成図である。 中間転写ベルトの張架状態を示す構成図である。 中間転写ベルトに発生した巻き癖を示す模式図である。 トナーパッチを示す構成図である。 ＡＤＣセンサーの配置を示す構成図である。 ＡＤＣセンサーの出力信号を示す波形図である。 ＡＤＣセンサーを示す構成図である。 ＡＤＣセンサーの出力信号を示すグラフである。 トナーパッチの検出状態を示す説明図である。 ＡＤＣセンサーによる中間転写ベルトの巻き癖の検出方法を示す模式図である。 トナーパッチを示す構成図である。 ＡＤＣセンサーの出力信号の変動を示すグラフである。 トナーパッチを示す構成図である。

以下に、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

実施の形態１
図２はこの発明の実施の形態１に係る画像形成装置としてのカラー画像形成装置を示すものである。このカラー画像形成装置は、図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）等から送られてくる画像データをプリントするプリンターとしての機能以外に、図示しない画像読取装置によって読み取られた原稿の画像を複写する複写機や、画像情報を送受信するファクシミリとしても機能するように構成されている。

カラー画像形成装置本体１の内部には、図２に示すように、図示しないパーソナルコンピュータ（ＰＣ）や画像読取装置から送られてくる画像データに対して、必要に応じて、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消し、色／移動編集等の予め定められた画像処理を施す画像処理部２が配設されている。

そして、上記の如く画像処理部２で予め定められた画像処理が施された画像データは、同じく画像処理部２によって、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像データに変換され、次に述べるように、カラー画像形成装置１の内部に設けられた画像出力部３によってフルカラー画像やモノクロ画像として出力される。

上記カラー画像形成装置本体１の内部には、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット（画像形成部）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋが、一定の間隔を隔てて並列的に配置されている。

上記画像処理部２によってイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の画像データに変換された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに共通の画像露光装置４に送られ、この画像露光装置４では、対応する色の画像データに応じて偏向走査される４本のレーザービームＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋによって画像露光が行われる。

これらの４つの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、基本的に、形成する画像の色以外は同様に構成されており、図２に示すように、大別して、図示しない駆動手段により矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度（例えば、１２６ｍｍ／ｓｅｃ）で回転駆動される像保持体としての感光体ドラム５と、この感光体ドラム５の表面を一様に帯電する一次帯電用の帯電ロール６と、当該感光体ドラム５の表面に予め定められた色に対応した画像を露光して静電潜像を形成する画像露光装置４と、感光体ドラム５上に形成された静電潜像を予め定められた色のトナーで現像する現像装置７と、感光体ドラム５の表面を清掃するクリーニング装置８とから構成されている。

上記感光体ドラム５としては、例えば、直径３０ｍｍのドラム状に形成され、表面に有機光導電体（ＯＰＣ）などを被覆したものが用いられ、図示しない駆動モータにより矢印Ａ方向に沿って予め定められた速度で回転駆動される。

また、上記帯電ロール６としては、例えば、芯金の表面に合成樹脂やゴムからなり電気抵抗を調整した導電層を被覆したロール状の帯電器が用いられ、この帯電ロール６の芯金には、予め定められた帯電バイアスが印加される。

上記画像露光装置４は、図２に示すように、４つの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに共通して設けられ、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像データに応じて変調された４本のレーザービームＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを出射し、これらの４本のレーザービームＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋを各感光体ドラム５の表面に主走査方向に沿って走査露光するように構成されている。この画像露光装置４は、図２に示すように、下方から感光体ドラム５の表面に画像露光を施すように構成されている。

なお、上記画像露光装置４としては、感光体ドラムに対応して個別に設けられたＬＥＤ発光素子アレイなどからなるものを用いても勿論良い。

上記画像処理部２からは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色の画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋに共通して設けられた画像露光装置４に、対応する色の画像データが出力され、この画像露光装置４から画像データに応じて出射されたレーザービームＬＢ−Ｙ、ＬＢ−Ｍ、ＬＢ−Ｃ、ＬＢ−Ｋは、対応する感光体ドラム５の表面に走査露光され、画像データに応じた静電潜像が形成される。上記感光体ドラム５上に形成された静電潜像は、現像装置７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋによって、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

上記各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの感光体ドラム５上に順次形成されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの上方にわたって配設された無端ベルト状の像保持体（中間転写体）としての中間転写ベルト１０上に、４つの一次転写ロール１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによって順次多重に一次転写される。

この中間転写ベルト１０は、図２に示すように、駆動ロール１２と、背面支持ロール１３と、張力付与ロール１４と、センサーロール１５と、従動ロール１６とからなる複数のロール間に一定の張力で張り渡されており、図示しない定速性に優れた駆動モータによって回転駆動される駆動ロール１２により、矢印Ｂ方向に沿って予め定められた速度（例えば、１２６ｍｍ／ｓｅｃ）で循環移動される。上記中間転写ベルト１０としては、例えば、可撓性を有するポリアミドイミド樹脂等の合成樹脂フィルムによって無端ベルト状に形成したものが用いられる。上記中間転写ベルト１０は、その下辺走行領域において、各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの感光体ドラム５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに接触するように配置されている。

また、上記中間転写ベルト１０には、図２に示すように、当該中間転写ベルト１０の走行領域の左側端部に配置され、中間転写ベルト１０上に一次転写されたトナー像を記録媒体１８上に二次転写する二次転写手段としての二次転写ロール１７が、背面支持ロール１３によって張り渡された中間転写ベルト１０の表面に当接するように配置されている。

上記中間転写ベルト１０上に多重に転写されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像は、図２及び図３に示すように、背面支持ロール１３に中間転写ベルト１０を介して当接する二次転写ロール１７によって、記録媒体としての記録用紙１８上に二次転写され、これらの各色のトナー像が転写された記録用紙１８は、鉛直方向の上方に位置する定着装置１９へと搬送される。上記二次転写ロール１７は、図４に示すように、背面支持ロール１３の側方に略Ｓ字形状に湾曲した中間転写ベルト１０を介して当接しており、鉛直方向の下方から上方に搬送される記録用紙１７上に、各色のトナー像を一括して二次転写するようになっている。図４中、符号θ１は背面支持ロール１３に対する中間転写ベルト１０のラップ角を、θ２は二次転写ロール１７に対する中間転写ベルト１０のラップ角をそれぞれ示している。

上記二次転写ロール１７としては、例えば、ステンレス等の金属からなる芯金の外周に、導電剤を添加したゴム材料等の導電性弾性体からなる弾性体層を予め定められた厚さに被覆したものが用いられる。なお、この二次転写ロール１７には、クリーニングロール（又はクリーニングブラシ）２０が接触するように配置されている。

そして、上記各色のトナー像が転写された記録用紙１８は、図２に示すように、定着装置１９によって熱及び圧力で定着処理を受けた後、定着装置１９の出口ロール１９ａを介して排出ロール２１によって装置本体１の上端部に設けられた排出トレイ２２上に画像面を下にした状態で排出される。

上記記録用紙１８は、図２に示すように、装置本体１の下部に配置された給紙トレイ２３から予め定められたサイズ及び材質のものが、給紙ロール２４及び用紙分離搬送用のロール対２５により一枚ずつ分離された状態で給紙され、搬送ロール２６、２７を介してレジストロール２８まで一旦搬送されて停止される。そして、上記給紙トレイ２３から供給された記録用紙１８は、予め定められたタイミングで回転するレジストロール２８によって中間転写ベルト１０の二次転写位置へ送出される。上記記録用紙１８としては、普通紙以外にも、表面又は表裏両面にコーティング処理が施されたコート紙等の厚紙なども供給可能となっており、コート紙からなる記録用紙１８には、写真画像なども出力される。

トナー像の二次転写工程が終了した中間転写ベルト１０の表面は、駆動ロール１２の位置に設けられたベルトクリーニング装置２９によって残留トナー等が除去されて、次の画像形成工程に備える。

また、上記フルカラー画像形成装置では、図２の縦方向に沿った破線で示すように、装置本体１の左側面に両面ユニット３０がオプションで装着可能となっており、この両面ユニット３０は、表裏を反転した記録用紙１８を搬送する搬送ロール３１が設けられた両面用の用紙搬送経路３１ａを備えている。そして、上記記録用紙１８の両面に画像を形成する場合には、片面に画像が形成された記録用紙１８の後端を排出ロール２１によって挟持している間に、図示しないゲートによって用紙の搬送経路を切り替えるとともに、当該排出ロール２１を反転させて記録用紙１８を両面用の用紙搬送経路３１ａへと搬送し、記録用紙１８の表裏を反転した状態で再度レジストロール２８へと搬送するように構成されている。

なお、上記両面ユニット３０には、記録用紙１８の画像面を上にして排出ロール３２によって排出するフェイスアップ用の排出トレイ３３や、所望のサイズや材質の記録用紙１８を給紙可能な手差しトレイ３４が装着されている。

また、図２中、符号３５Ｙ、３５Ｍ、３５Ｃ、３５Ｋはイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各現像装置７にトナーを供給するトナーカートリッジをそれぞれ示している。

ところで、本発明者等の研究によれば、上記中間転写ベルト１０の少なくとも主たる層を構成する材料としてポリアミドイミド樹脂を用い、当該ポリアミドイミド樹脂によって中間転写ベルト１０を無端ベルト状に形成した場合には、特に高温高湿環境（例えば、２８℃、８０％ＲＨ）下において、中間転写ベルト１０を長期間放置すると中間転写ベルト１０が吸湿して塑性変形し、当該中間転写ベルト１０には、図３に示すように、駆動ロール１２、背面支持ロール１３、張力付与ロール１４、センサーロール１５、従動ロール１６、及び一次転写ロール１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋによって張り渡される又は当接される領域において、図５に示すように、これらのロールの外形に倣った変形としての巻き癖３６が発生することが判っている。

ここで、巻き癖とは、中間転写ベルト１０が当該中間転写ベルト１０を張り渡す駆動ロール１２、背面支持ロール１３、張力付与ロール１４、センサーロール１５、従動ロール１６、及び一次転写ロール１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋなどの形状に倣って塑性的に変形することを意味する。

上記中間転写ベルト１０に巻き癖３６が発生した場合には、当該中間転写ベルト１０を駆動ロール１２や背面支持ロール１３等によって周回するように駆動しても、暫らくの間、中間転写ベルト１０に巻き癖３６が残ったままの状態となる。

この中間転写ベルト１０に発生する巻き癖３６は、図３に示すように、当該中間転写ベルト１０が張架又は当接される駆動ロール１２、背面支持ロール１３、張力付与ロール１４、センサーロール１５、従動ロール１６、及び一次転写ロール１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋの外形、即ち直径や巻き付き角度、あるいは当接する長さによっても異なる。上記中間転写ベルト１０に発生する巻き癖３６のうち、巻き付き量が最も大きい背面支持ロール１３において、図４に示すように最も大きな巻き癖３６が発生し、次に巻き付き量の大きい駆動ロール１２において、２番目に大きな巻き癖３６が発生する。

上記背面支持ロール１３においては、図４に示すように、中間転写ベルト１０が巻き付けられた状態で、この背面支持ロール１３には、当該背面支持ロール１３と張力付与ロール１４との接線の内側にオフセットした（ずれた）状態で二次転写ロール１７が当接している。そのため、背面支持ロール１３では、最も大きな巻き癖３６が発生する。

上記中間転写ベルト１０に発生した巻き癖３６は、図５に模式的に示すように、ロールの張架位置を通過した直線的な張架領域であっても略そのままの状態で残る。その結果、上記中間転写ベルト１０に発生する巻き癖３６の領域は、中間転写ベルト１０が背面支持ロール１３等に巻き付けられて直接発生する巻き癖３６の発生領域は勿論のこと、当該巻き癖３６の発生領域を含む中間転写ベルト１０の前後の領域が直線的に張架されることによって、中間転写ベルト１０の剛性によって直線状の張架領域に復帰するまでの前後の変形領域３７をも含むものである。

また、上記の如く構成されるカラー画像形成装置では、図６に示すように、中間転写ベルト１０上に画像濃度、現像装置７へのトナー補給量、感光体ドラム５の帯電電位などを制御するための制御用のトナー像４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ（以下、「トナーパッチ」という）を予め定められた濃度で複数形成し、当該中間転写ベルト１０上に形成されたトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの濃度を、中間転写ベルト１０の移動経路において、黒色の画像形成部３Ｋの下流側に配置されたセンサーロール１５の位置で、濃度検出手段としてのＡＤＣセンサー４１によって検出するように構成されている。

また、この実施の形態では、図７に示すように、中間転写ベルト１０の移動方向と交差する方向に沿って、ＡＤＣセンサー４１が複数（図示例では、２つ）配設されており、これらのＡＤＣセンサー４１によって中間転写ベルト１０の前面側と背面側に形成されたトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋ、及び中間転写ベルト１０表面そのものの反射率を検出するように構成されている。

なお、ＡＤＣセンサー４１は、センサーロール１５の直下に配置されておらず、センサーロール１５よりも中間転写ベルト１０の移動方向に沿った上流側（又は下流側）に僅かにずれた位置に配置されている。その理由は、正反射光を検出するＡＤＣセンサー４１では、センサーロール１５の周方向（中間転写ベルト１０の移動方向）に光軸がずれると、受光素子に正反射光が入射されなくなり検出負荷になる虞れがあるとともに、ＡＤＣセンサー４１の取付精度等を考慮して、センサーロール１５よりも中間転写ベルト１０の移動方向に沿った上流側（又は下流側）に僅かにずれた位置に配置するのが望ましいからである。

上記ＡＤＣセンサー４１は、図９に示すように、ＬＥＤ等の発光素子４２から出射された光４３を中間転写ベルト１０の表面及びトナーパッチ４０が形成された中間転写ベルト１０の表面に照射し、中間転写ベルト１０表面からの正反射光４４を受光素子４５によって検出する正反射型のセンサーとなっている。上記ＡＤＣセンサー４１からの出力は、図 １０に示すように、カラーのトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃのトナー量が増加すると、トナーによる拡散反射や吸収が増加するため、徐々に低下するのに対して、黒色のトナーパッチ４０Ｋは、トナー量が増加すると、トナーによる吸収が急激に増加するため、カラートナーと比較して急激に低下する。

また、上記ＡＤＣセンサー４１は、図１１に示すように、トナーパッチ４０のうち、直径約６ｍｍ程度の円形状の検出領域４６を有しており、この検出領域４６を中間転写ベルト１０の移動方向に沿って５ｍｓｅｃ毎に例えば２０点サンプリングする度に、最大値と最小値を除いた１８点のサンプリングデータを平均化して、トナーパッチの濃度として検出動作を、トナーパッチ４０の領域あるいは中間転写ベルト１０表面の検出領域にわたって継続するように構成されている。

ここで、検出領域とは、中間転写ベルト１０上に形成されるトナーパッチ４０の濃度を検出するため、中間転写ベルト１０の移動方向に沿って予め定められた長さ（検出長）を有する範囲を意味し、トナーパッチ４０が形成された領域は勿論のこと、当該トナーパッチ４０の濃度を検出するための比較対象となる中間転写ベルト１０そのものの表面をも含むものである。

その際、上記中間転写ベルト１０に図５に示すように巻き癖３６が発生すると、上記ＡＤＣセンサー４１の出力は、図８に示すように、中間転写ベルト１０の巻き癖領域がＡＤＣセンサー４１を通過すると非常に大きく変動し、トナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの検出濃度の誤差となって現れる。

上記ＡＤＣセンサー４１の出力は、図１１に示すように、中間転写ベルト１０の移動方向に沿って５ｍｓｅｃ毎に２０点サンプリングする領域を１つの単位と考えると、中間転写ベルト１０の移動速度を１２６ｍｍ／ｓｅｃに設定した場合、５ｍｓｅｃ×２０点の１つのサンプリング領域は、１２６（ｍｍ／ｓｅｃ）×５（ｍｓｅｃ）×２０＝１２．６ｍｍとなり、１２．６ｍｍ幅の検知領域、即ちＡＤＣセンサー４１の直径約６ｍｍの検出領域４６を２倍した領域となる。

つまり、上記ＡＤＣセンサー４１の検出領域４６の２倍の領域は、ＡＤＣセンサー４１の検出領域４６が重ならずに隣接する最小限の領域であり、中間転写ベルト１０の最大の巻き癖が発生している領域に、ＡＤＣセンサー４１の検出領域４６の２倍の距離を加えた領域からのＡＤＣセンサー４１の検出信号を判別することにより、図１２に示すように、ＡＤＣセンサー４１の２つの隣接した検出領域４６のうち、双方の検出領域４６ａ、４６ｂ及び／又は一方の検出領域４６ａ又は４６ｂが、予め定められた閾値以上に変化している場合には、巻き癖領域であると判定することができる。

上記ＡＤＣセンサー４１の検出信号は、図２に示すように、カラー画像形成装置本体１の内部に設けられた検出領域設定手段、巻き癖判定手段及び補正手段としても機能する制御回路１００に入力されており、制御回路１００は、ＡＤＣセンサー４１からの検出信号に基づいて、中間転写ベルト１０の巻き癖発生領域を判定するように構成されている。

したがって、上記ＡＤＣセンサー４１の検出領域を、中間転写ベルト１０の最大の巻き癖３６領域に、ＡＤＣセンサー４１の検出領域４６を２倍した領域を加えた領域に設定すれば、少なくとも中間転写ベルト１０の巻き癖３６領域以外では、ＡＤＣセンサー４１の出力が安定する筈であるから、巻き癖３６の発生の有無を判定することができることになる。

そこで、この実施の形態では、検出手段の無端ベルト状の像保持体の移動方向に沿った検出領域を、無端ベルト状の像保持体に発生する巻き癖領域よりも広い領域に設定する検出領域設定手段を備えるように構成されている。

この実施の形態では、図１及び図１３に示すように、背面支持ロール１３の直径等を考慮して、中間転写ベルト１０に発生する最大の巻き癖３６領域の中間転写ベルト１０の移動方向に沿った長さが、３０ｍｍ未満であることを考慮して、トナーパッチの中間転写ベルト１０の移動方向に沿った検出領域が、４５ｍｍ程度となるように設定されている。

ここで、トナーパッチの中間転写ベルト１０の移動方向に沿った検出領域の最小限の検知距離Ａとしては、中間転写ベルト１０を張架するロールのうち、最大のものの直径をＢ、巻き癖３６領域の長さをＣ、ＡＤＣセンサー４１の中間転写ベルト１０の移動方向に沿った長さをＤとした場合、Ａ＞＝Ｂ＋Ｃ＋Ｄと表すことができる。

図１４は、図８に示すように変動した中間転写ベルト１０の移動方向に沿って順次サンプリング点をずらして、中間転写ベルト１０表面の濃度の移動平均を求めた場合のグラフである。

このグラフから明らかなように、測定点数を２００点程度に設定すると、ＡＤＣセンサー４１の出力変動Δは、約６％以下となり、測定点数を４００点程度に設定すると、ＡＤＣセンサー４１の出力変動Δは、約４％以下となる。

したがって、測定点数を大幅に増やすことができるトナーパッチを形成しない中間転写ベルト１０表面の濃度は、可能な限り検出領域を長く設定することによって、仮に中間転写ベルト１０に巻き癖３６が発生していたとしても、その影響を略無視することができることが判る。

上記カラー画像形成装置では、例えば、装置の電源を投入したときや、予め定められた枚数だけプリントした後、あるいは長期間プリント動作を実行しない場合のスリープモードからの復帰時など予め定められたタイミングで、図１及び図１３に示すように、中間転写ベルト１０の表面に画像出力部３によってトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋを形成し、当該中間転写ベルト１０表面、及び中間転写ベルト１０の表面に形成されたトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの濃度をＡＤＣセンサー４１によって検出するように構成されている。

上記ＡＤＣセンサー４１の検出領域は、図２に示すように、ＣＰＵ等からなる制御回路１００によって設定される。

この実施の形態では、図１に示すように、中間転写ベルト１０の表面には、その前面側と背面側の２箇所に、中間転写ベルト１０の移動方向に沿って、トナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが形成される。その際、上記トナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋは、同一のトナーパッチが中間転写ベルト１０の前面側と背面側とに、それぞれ中間転写ベルト１０の移動方向に沿った位置が異なるように形成され、これら中間転写ベルト１０の前面側と背面側とにそれぞれ位置が異なるように形成された同一のトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの両方を用いて、当該トナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの濃度を検出するようになっている。

具体的に、上記中間転写ベルト１０表面の前面側には、図１及び図１３に示すように、トナーパッチが形成されない中間転写ベルト１０表面そのものの正反射濃度を検出する第１の鏡面領域６１が、予め定められた長さＬ１にわたって設けられている。

また、上記中間転写ベルト１０表面の前面側には、第１の鏡面領域６１に続いて、シアン色のトナーパッチ４０Ｃが、第２の低濃度４０Ｃ_L2（例えば、濃度２０〜６０％程度）、第１の低濃度４０Ｃ_L1（例えば、濃度１０〜３０％程度）、高濃度４０Ｃ_H（例えば、濃度６０〜１００％程度）の３種類の濃度で予め定められた長さＬ２毎に連続して設けられている。

さらに、上記中間転写ベルト１０表面の前面側には、シアン色のトナーパッチ４０Ｃに続いて、マゼンタ色及びイエローのトナーパッチ４０Ｍ、４０Ｙが、それぞれ第２の低濃度（例えば、濃度２０〜６０％程度）、第１の低濃度（例えば、濃度１０〜３０％程度）、高濃度（例えば、濃度６０〜１００％程度）の３種類の濃度で予め定められた長さＬ２毎に連続して設けられている。

また、上記中間転写ベルト１０表面の前面側には、イエロー色のトナーパッチ４０Ｙに続いて、黒色のトナーパッチ４０Ｋが、第２の低濃度（例えば、濃度２０〜６０％程度）、第１の低濃度（例えば、濃度１０〜３０％程度）の２種類の濃度で予め定められた長さＬ３毎に連続して設けられている。

さらに、上記中間転写ベルト１０表面の前面側には、黒色のトナーパッチ４０Ｋに続いて、トナーパッチが形成されない中間転写ベルト１０表面そのものの正反射濃度を検出する第２の鏡面領域６２が、予め定められた長さＬ３にわたって設けられている。

このように、黒色のトナーパッチ４０Ｋとカラーのトナーパッチ４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙで、中間転写ベルト１０の移動方向に沿った長さを異ならせた理由は、カラートナーは濃度に応じて発光素子からの光を拡散する拡散光が増加するため、中間転写ベルト１０表面の影響を受け難く、トナー濃度の検出が行えるのに対して、黒色のトナーは、発光素子からの光を吸収する吸収光が増加するため、中間転写ベルト１０表面からの反射光の影響を受け易く、検出長を長く設定して中間転写ベルト１０表面の影響を低減する必要があるためである。

一方、上記中間転写ベルト１０表面の背面側には、図１に示すように、黒色のトナーパッチ４０Ｋが、高濃度（例えば、濃度６０〜１００％程度）、第２の低濃度（例えば、濃度２０〜６０％程度）、第１の低濃度（例えば、濃度１０〜３０％程度）の３種類の濃度で予め定められた長さＬ３毎に連続して設けられている。

また、上記中間転写ベルト１０表面の背面側には、黒色のトナーパッチ４０Ｋに続いて、シアン色のトナーパッチ４０Ｃが、前面側のトナーパッチと順序が異なり、高濃度４０Ｃ_H（（例えば、濃度６０〜１００％程度）、第２の低濃度４０Ｃ_L2（（例えば、濃度２０〜６０％程度）、第１の低濃度４０Ｃ_L1（（例えば、濃度１０〜３０％程度）の順で予め定められた長さＬ２毎に連続して設けられている。

さらに、上記中間転写ベルト１０表面の前面側には、シアン色のトナーパッチ４０Ｃに続いて、マゼンタ色及びイエローのトナーパッチ４０Ｍ、４０Ｙが、前面側のトナーパッチと順序が異なり、それぞれ高濃度（例えば、濃度６０〜１００％程度）、第２の低濃度（例えば、濃度２０〜６０％程度）、第１の低濃度（例えば、濃度１０〜３０％程度）の順で予め定められた長さＬ２毎に連続して設けられている。

この理由は、シアン色、マゼンタ色及びイエローのトナーパッチ４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙにおいて、同一色同一濃度のトナーパッチを中間転写ベルト１０の周方向に位置を異ならせて配置させることで、中間転写ベルト１０の移動方向に沿った同一位置に発生する巻き癖が、中間転写ベルト１０を張り渡すロールの軸方向に沿った異なる位置に形成される同一色同一濃度のトナーパッチの双方に影響することを回避することができ、結果的に同一色同一濃度のトナーパッチの検出長を中間転写ベルト１０の移動方向に沿って長く設定した場合と同様の効果が得られるためである。

また、上記中間転写ベルト１０表面の背面側には、イエロー色のトナーパッチ４０Ｙに続いて、トナーパッチが形成されない中間転写ベルト１０表面そのものの正反射濃度を検出する第３の鏡面領域６３が、予め定められた長さＬ５にわたって設けられている。

さらに、上記中間転写ベルト１０表面の背面側には、第３の鏡面領域６３に続いて、トナーパッチが形成されない中間転写ベルト１０表面そのものの正反射濃度を検出する第４の鏡面領域６４が、予め定められた長さＬ４にわたって設けられている。この第４の鏡面領域６４は、中間転写ベルト１０表面の背面側に形成される黒色のトナーパッチ４０Ｋのうち、高濃度４０Ｋ_H（例えば、濃度６０〜１００％程度）の黒色のトナーパッチ４０Ｋが形成される中間転写ベルト１０表面そのものの正反射濃度を検出するためのものであり、図８に示すように、正反射光量が小さい高濃度（例えば、濃度６０〜１００％程度）の黒色のトナーパッチ４０Ｋを精度良く検出するためのものである。

また、図１５はカラー画像形成装置において、モノクロの画像を形成する場合におけるトナーパッチの形成状態を示すものである。この図１５から明らかなように、モノクロ画像形成時には、シアン色、マゼンタ色及びイエローのトナーパッチ４０Ｃ、４０Ｍ、４０Ｙを形成しない以外は、図１に示すトナーパッチと同様である。

以上の構成において、この実施の形態に係るカラー画像形成装置では、次のようにして、無端ベルト状の像担持体に巻き癖が発生した場合であっても、当該無端ベルト状の像担持体上に形成されたトナー像の濃度を巻き癖の影響を抑制しつつ検出することが可能となっている。

すなわち、上記カラー画像形成装置では、図２に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋにおいて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像が形成され、これらのトナー像は、一次転写位置において中間転写ベルト１０上に多重に一次転写された後、二次転写位置において中間転写ベルト１０から記録用紙１８上に一括して二次転写される。そして、上記イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像が一括して二次転写された記録用紙１８は、定着装置１９によって定着処理を施されて、排出ロール２１によって排出トレイ２２上に排出され、フルカラーやモノクロの画像が形成される。

その際、上記カラー画像形成装置では、装置の電源を投入したときや、予め定められた枚数だけプリントした後、あるいは長期間プリント動作を実行しない場合のスリープモードからの復帰時など予め定められたタイミングで、図１及び／又は図１５に示すように、カラーモード及び／又はモノクロモードに応じて、中間転写ベルト１０の表面に画像出力部４によってトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋが形成され、当該中間転写ベルト１０表面、及び中間転写ベルト１０の表面に形成されたトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの濃度がＡＤＣセンサー４１によって検出され、当該ＡＤＣセンサー４１の検出信号に基づいて制御回路１００により画像濃度の調整や、現像装置１７へのトナー補給、更には感光体ドラム５の帯電電位の制御などが実行される。

ところで、上記カラー画像形成装置では、高温高湿環境下などに長期間放置された場合など、ポリアミドイミドからなる中間転写ベルト１０に、図３に示すように、駆動ロール１２、背面支持ロール１３、張力付与ロール１４、センサーロール１５、従動ロール１６、及び一次転写ロール１１Ｙ、１１Ｍ、１１Ｃ、１１Ｋなどに巻き付いたり当接した領域に、これらのロール形状に倣って塑性変形した巻き癖３６が発生する場合がある。

このように、上記中間転写ベルト１０は、一旦巻き癖が発生すると、その後に画像形成動作を実行した場合でも、巻き癖３６が直ちに解消する訳ではなく、暫らくの間、図５に示すような巻き癖３６が中間転写ベルト１０上に残ることが、本発明者等の研究によって判っている。

そして、上記中間転写ベルト１０に巻き癖３６が発生すると、当該中間転写ベルト１０の表面に形成されたトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの濃度を、ＡＤＣセンサー４１によって検出する際に、図８に示すように、中間転写ベルト１０の巻き癖３６の影響によってＡＤＣセンサー４１の出力が大きく変動することになる。

そこで、この実施の形態では、図１及び図１５に示すように、トナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの検出領域及び中間転写ベルト１０表面の検出領域が、中間転写ベルト１０に発生する巻き癖の領域に、ＡＤＣセンサー４１の検出領域の２倍の長さを加算した長さに設定されている。

そのため、制御回路１００は、図１に示すように、ＡＤＣセンサー４１の出力を、カラーのトナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋにおいては、中間転写ベルト１０表面の前面側と背面側で、それぞれ長さＬ１にわたって検出し、合計Ｌ１×２＝４８ｍｍ程度の長い領域にわたって検出するようになっている。

そこで、上記トナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの検出領域に中間転写ベルト１０の巻き癖領域が含まれるとしても、制御回路は、図８に示すように、ＡＤＣセンサー４１の出力をモニターすることによって、中間転写ベルト１０の巻き癖領域を判定することができる。

その結果、上記制御回路１００は、図８に示すように、ＡＤＣセンサー４１の出力のうち、中間転写ベルト１０の巻き癖領域を含んだ領域の出力を平均化するか、又は中間転写ベルト１０の巻き癖領域を除いた領域の出力を平均化することにより、中間転写ベルト１０に巻き癖が発生した場合であっても、当該巻き癖の影響を抑制して、トナーパッチ４０Ｙ、４０Ｍ、４０Ｃ、４０Ｋの濃度を精度良く検出することができる。

１０：中間転写ベルト、１２〜１６：複数のロール、３６：巻き癖（変形）、４１：ＡＤＣセンサー（検出手段）。

Claims (8)

1. 複数のロールに張り渡される無端ベルト状の像保持体と、
   前記像保持体上に形成されるトナー像の濃度を前記像保持体上からの正反射光の光量に基づいて検出する検出手段とを有し、
   前記検出手段が前記像保持体の移動方向に沿って検出動作を行う検出長は、前記像保持体に変形が生じている変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さよりも長いことを特徴とする画像形成装置。
2. 複数のロールに張り渡される無端ベルト状の像保持体と、
   前記像保持体上に形成されるトナー像の濃度を前記像保持体上からの正反射光の光量に基づいて検出する検出手段とを有し、
   前記検出手段が前記像保持体の移動方向に沿って検出動作を行う検出長が、前記像保持体が前記複数のロールに巻き付いている巻き付き長のうち最も長いものよりも長いことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記複数のロールは前記像保持体の一面に接触し該像担持体を巻き付ける第１のロールと前記像保持体の他面に接触し該像保持体を介して前記第１のロールと対向し、かつ該像保持体を巻き付ける第２のロールとを有し、
   前記第１のロールと前記像保持体との巻き付き長および前記第２のロールと前記像保持体との巻き付き長の和よりも前記検出長が長いことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出長は、前記像保持体の変形領域の前記像保持体の移動方向に沿った長さに、前記検出手段の検出長の２倍の長さを加えた長さであることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 前記像保持体に変形が発生したか否かを判定する変形判定手段を備え、前記変形判定手段は、前記検出手段の検出長の２倍以上の長さにわたって、当該検出手段の出力を検出することにより、変形発生の有無を判定することを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記変形判定手段の判定結果に基づいて検出長を設定することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記検出手段の前記像保持体の移動方向に沿った検出長を、前記像保持体に発生する変形長よりも長く設定した場合には、前記検出手段の出力を平均化するか、又は変形領域に対応した出力を除いた前記検出手段の出力を採用するように補正する補正手段を備えたことを特徴とする請求項１乃至６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記像保持体上には、当該像保持体の移動方向に沿って配列した複数色のトナーからなるトナー像を、前記複数色のトナーの配列順を異ならせて、当該像保持体を張り渡す前記ロールの軸方向に沿った位置が異なるように複数形成したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載の画像形成装置。

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