JP2012037546A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、中間転写ベルトなどの中間転写回転体を備えた画像形成装置に関し、特に、中間転写回転体のホームポジションを検出する技術に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including an intermediate transfer rotator such as an intermediate transfer belt, and more particularly to a technique for detecting a home position of the intermediate transfer rotator.
電子写真方式の画像形成装置においては、感光体の表面を帯電器により一様に帯電した後、当該帯電した感光体表面をレーザ光で走査して静電潜像を形成し、この静電潜像に現像器からトナーを供給して顕像化する構成になっている。このようにして得られたトナー像は、中間転写ベルトなどの中間転写回転体に一次転写された後、さらに記録シート上に二次転写され画像が形成される。 In an electrophotographic image forming apparatus, the surface of a photoreceptor is uniformly charged by a charger, and then the charged photoreceptor surface is scanned with a laser beam to form an electrostatic latent image. The image is visualized by supplying toner from the developing device. The toner image thus obtained is primarily transferred to an intermediate transfer rotating body such as an intermediate transfer belt, and then secondarily transferred onto a recording sheet to form an image.
このような画像形成装置において、再現画像の質を良好に維持するため、従来から自動濃度制御や色ずれ補正などの画像安定化処理が所定のタイミングで実行されるようになっている。
たとえば、自動濃度制御の場合、中間転写ベルトのホームポジションを検出してから所定のタイミングで、中間転写ベルト上にトナーパターンを形成し、当該トナーパターンの濃度を光電センサで検出して、その検出された濃度と、本来あるべき濃度とが異なる場合には、現像バイアスなどの画像形成条件を制御して、再現画像が適正な画像濃度となるように制御している。
In such an image forming apparatus, image stabilization processing such as automatic density control and color misregistration correction has been conventionally performed at a predetermined timing in order to maintain a good quality of a reproduced image.
For example, in the case of automatic density control, a toner pattern is formed on the intermediate transfer belt at a predetermined timing after the home position of the intermediate transfer belt is detected, and the density of the toner pattern is detected by a photoelectric sensor. When the obtained density is different from the original density, the image forming conditions such as the developing bias are controlled so that the reproduced image has an appropriate image density.
このような中間転写ベルトのホームポジションを検出する方法として、通常は、中間転写ベルトの所定の位置に基準マークを付しておき、当該基準マークを光電センサで検出することにより、中間転写ベルトのホームポジションを特定していた。
ところが、当該基準マークは、中間転写ベルト表面の画像領域外に塗料を付したり、反射性の高いシールを貼付したりして形成しており、その分だけ中間転写ベルトの幅が広くなり、省スペース化の妨げになることがあった。また、基準マーク自体は、クリーニングブレードによるクリーニングができないので、トナー噴煙などによる汚れによって検知できなくなることがあった。
As a method for detecting the home position of such an intermediate transfer belt, usually, a reference mark is attached to a predetermined position of the intermediate transfer belt, and the reference mark is detected by a photoelectric sensor. The home position was specified.
However, the reference mark is formed by applying paint outside the image area on the surface of the intermediate transfer belt or pasting a highly reflective seal, and the width of the intermediate transfer belt is increased accordingly. This could hinder space saving. Further, since the reference mark itself cannot be cleaned by the cleaning blade, it may not be detected due to contamination by toner fumes.
一方、中間転写ベルトの表面にSiO2などの無機酸化物からなる硬化薄膜層を形成することにより、中間転写ベルトの表面を硬化して転写率を向上させる技術が進歩している。
図15は、中間転写ベルトに形成された硬化薄膜層の厚みと転写率の関係を示す実験結果を示すグラフである。当該グラフにおいて、横軸は、硬化薄膜層の膜厚を示し、縦軸は、感光体ドラムから中間転写ベルトへ一次転写される際におけるトナー像の転写率をパーセントで示す。
On the other hand, a technique for improving the transfer rate by curing the surface of the intermediate transfer belt by forming a cured thin film layer made of an inorganic oxide such as SiO 2 on the surface of the intermediate transfer belt has been advanced.
FIG. 15 is a graph showing experimental results showing the relationship between the thickness of the cured thin film layer formed on the intermediate transfer belt and the transfer rate. In the graph, the horizontal axis indicates the film thickness of the cured thin film layer, and the vertical axis indicates the transfer rate of the toner image when transferred from the photosensitive drum to the intermediate transfer belt as a percentage.
この実験結果から分かるように、硬化薄膜層がない場合よりも硬化薄膜層がある場合の方が約7〜8%も転写率が向上し、ほぼ100%に近い転写率を得られるのが分かる。加えて、硬化薄膜層の厚みを、約100[nm]〜500[nm]で変化させても転写率はほとんど100%近くの高転写率でほぼ一定となる特性を有する。
本願発明者らは、この点に着目し、当該硬化薄膜層の一部を所定の厚みに意図的に変化させた膜厚変化部を形成し、これをホームポジション検出用の基準マークとして利用することを考案した。
As can be seen from the experimental results, the transfer rate is improved by about 7 to 8% when the cured thin film layer is present rather than when the cured thin film layer is not present, and a transfer rate close to 100% can be obtained. . In addition, even if the thickness of the cured thin film layer is changed from about 100 [nm] to 500 [nm], the transfer rate is almost constant at a high transfer rate of almost 100%.
The inventors of the present application pay attention to this point, and form a film thickness changing portion in which a part of the cured thin film layer is intentionally changed to a predetermined thickness, and use this as a reference mark for detecting the home position. I devised that.
当該膜厚変化部の厚みと光学センサの光源の発光主波長を適切に設定すれば、薄膜における光学的干渉の原理により、膜厚変化部の反射率を他の部分と異ならせることができ、これにより膜厚変化部の位置を光学センサで検出することが可能となる。
この構成によれば、塗料やシールなどに比べて基準マークの耐久性を飛躍的に増大させることができる。また、膜厚変化部における転写率は他の部分と変わらないので、当該箇所にトナー像を転写することができ、これにより、わざわざ中間転写ベルトの幅方向に基準マーク用のスペースを設ける必要もなく、省スペース化が図れるという利点もある。
If the thickness of the film thickness change part and the light emission main wavelength of the light source of the optical sensor are set appropriately, the reflectivity of the film thickness change part can be different from other parts by the principle of optical interference in the thin film, As a result, the position of the film thickness changing portion can be detected by the optical sensor.
According to this configuration, it is possible to dramatically increase the durability of the reference mark compared to a paint or a seal. Further, since the transfer rate at the film thickness changing portion is not different from that at other portions, the toner image can be transferred to the relevant portion, and it is necessary to provide a space for the reference mark in the width direction of the intermediate transfer belt. There is also an advantage that space saving can be achieved.
ところが、無機酸化物からなる硬化薄膜層は透光性であり、中間転写ベルトの基材表面に傷などがあれば、この部分での薄膜層の厚みも変化し、あるいは、その傷自体の色が他の基材の色と異なることがあり、また、硬化薄膜層表面にも耐久による傷や、荒れ、フィルミングなどが発生し、これらを基準マークとして誤検出するおそれがある。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、無機酸化物の薄膜層が形成された中間転写回転体に傷などが存していても、基準マークとして薄膜層の厚みを変化させた膜厚変化部を確実に検出して、的確なホームポジション検出動作を可能とする画像形成装置を提供することを目的としている。
However, the cured thin film layer made of an inorganic oxide is translucent, and if there is a scratch on the surface of the intermediate transfer belt substrate, the thickness of the thin film layer at this portion also changes, or the color of the scratch itself May be different from the color of other base materials, and scratches due to durability, roughening, filming, etc. may occur on the surface of the cured thin film layer, and these may be erroneously detected as reference marks.
The present invention has been made in view of the above circumstances, and changes the thickness of the thin film layer as a reference mark even if the intermediate transfer rotator on which the inorganic oxide thin film layer is formed has scratches or the like. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus that can detect an appropriate film thickness change portion and perform an accurate home position detection operation.
上記目的を達成するため、本発明に係る画像形成装置は、像担持体に形成されたトナー像を、回転する中間転写回転体に一次転写した後、記録シート上に二次転写して画像を形成する画像形成装置であって、前記回転する中間転写回転体のホームポジションを検出するホームポジション検出手段を備え、前記中間転写回転体の転写面には、少なくとも一層以上の無機酸化物薄膜層が形成されていると共に、その一もしくは複数の箇所に、他の箇所の無機酸化物薄膜層と厚みが異なる膜厚変化部が設けられており、前記ホームポジション検出手段は、前記中間転写回転体の幅方向における異なる位置に配された複数の光学センサを備え、当該複数の光学センサによる前記中間転写回転体表面の検出結果に基づいて前記ホームポジションを検出することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an image forming apparatus according to the present invention primarily transfers a toner image formed on an image carrier to a rotating intermediate transfer rotator, and then secondarily transfers the image onto a recording sheet. An image forming apparatus for forming, comprising home position detecting means for detecting a home position of the rotating intermediate transfer rotator, wherein at least one inorganic oxide thin film layer is formed on a transfer surface of the intermediate transfer rotator. And at one or a plurality of locations thereof, a film thickness changing portion having a thickness different from that of the other portions of the inorganic oxide thin film layer is provided. A plurality of optical sensors arranged at different positions in the width direction are provided, and the home position is detected based on the detection result of the surface of the intermediate transfer rotating body by the plurality of optical sensors. It is characterized in.
上記構成によれば、ホームポジション検出手段が、中間転写回転体の幅方向における異なる位置に配された複数の光学センサを備えているため、もし、中間転写回転体の光学センサによる検出面に基準マークと誤検出されるような傷などがあったとしても、それが、中間転写回転体の一もしくは複数の箇所に設けられた膜厚変化部と同じ位置関係で存する蓋然性は極めて低いと考えられるので、当該複数の光学センサの検出値に基づきホームポジションの検出精度を増すことができる。 According to the above configuration, since the home position detection means includes the plurality of optical sensors arranged at different positions in the width direction of the intermediate transfer rotator, the reference position is detected on the detection surface of the intermediate transfer rotator by the optical sensor. Even if there is a flaw that may be mistakenly detected as a mark, it is considered that the probability that it exists in the same positional relationship as the film thickness changing portion provided in one or a plurality of locations of the intermediate transfer rotator is extremely low. Therefore, the home position detection accuracy can be increased based on the detection values of the plurality of optical sensors.
ここで、前記膜厚変化部が、前記中間転写回転体の幅方向に帯状に延びるように形成されていると共に、前記複数の検出手段は、前記中間転写体の幅方向に沿って間隔をおいて列設されてなるとしてもよい。
また、前記複数の光学センサは、それぞれ発光素子から照射した光の中間転写回転体表面からの戻り光を受光素子で検出するように構成されており、前記複数の全ての光学センサにおける発光素子の照射光の前記膜厚変化部における反射率が、無機酸化物薄膜層による光の干渉によって、他の非膜厚変化部における反射率よりも高いか、もしくは低くなるように、各発光素子の照射光の主波長が決定されていることが望ましい。
Here, the film thickness changing portion is formed so as to extend in a band shape in the width direction of the intermediate transfer rotating body, and the plurality of detecting means are spaced apart along the width direction of the intermediate transfer body. And may be arranged in a row.
Further, each of the plurality of optical sensors is configured to detect, with a light receiving element, return light from the surface of the intermediate transfer rotating body of light emitted from the light emitting element, and the light emitting elements of all the plurality of optical sensors Irradiation of each light emitting element is such that the reflectance of the film thickness changing portion of the irradiation light is higher or lower than the reflectance of other non-film thickness changing portions due to light interference by the inorganic oxide thin film layer. Desirably, the dominant wavelength of the light is determined.
また、前記複数の光学センサは、それぞれ発光素子から照射した光の中間転写回転体表面からの戻り光を受光素子で検出するように構成されており、前記複数の光学センサのうち、第1の光学センサの発光素子と第2の光学センサの発光素子の照射光の主波長が、それぞれ無機酸化物薄膜層による光の干渉により、その膜厚変化部において反射率が他の非膜厚変化部よりも高くなる波長と、低くなる波長とになるように決定されていることとしてもよい。 In addition, each of the plurality of optical sensors is configured to detect, with a light receiving element, return light from the surface of the intermediate transfer rotating body of light emitted from the light emitting element, and among the plurality of optical sensors, The main wavelength of the light emitted from the light emitting element of the optical sensor and the light emitting element of the second optical sensor is different from that of the non-thickness changing portion in the thickness changing portion due to the interference of light by the inorganic oxide thin film layer. It is good also as having decided so that it may become a wavelength which becomes higher and a wavelength which becomes lower.
さらに、ここで、前記無機酸化物層の膜厚変化部と非膜厚変化部の厚みは、前記複数の光学センサのうち少なくとも1つの光学センサの照射光の主波長、その硬化薄膜層表面への入射角、および無機酸化物層の屈折率との関係で、膜厚変化部と非膜厚変化部の反射率の差が最大になるように設定されていることが望ましい。
また、中間転写体の表面にトナーパターンを形成し、一又は複数のトナーパターン検出用の光学センサにより当該トナーパターンを検出して画像安定化処理を実行する画像安定化手段を備え、当該トナーパターン検出用の光学センサが前記ホームポジション検出用の光学センサの一部もしくは全部を兼ねていることとしてもよい。
Further, here, the thickness of the film thickness changing portion and the non-film thickness changing portion of the inorganic oxide layer is determined by the main wavelength of the irradiation light of at least one of the plurality of optical sensors, and the surface of the cured thin film layer. It is desirable that the difference in reflectance between the film thickness changing portion and the non-film thickness changing portion is set to be the maximum in relation to the incident angle and the refractive index of the inorganic oxide layer.
The image forming apparatus further includes an image stabilization unit that forms a toner pattern on the surface of the intermediate transfer member, detects the toner pattern with one or a plurality of toner pattern detection optical sensors, and executes image stabilization processing. The optical sensor for detection may also serve as part or all of the optical sensor for home position detection.
以下、本発明に係る画像形成装置の実施の形態を、タンデム型カラーデジタルプリンタ(以下、単に「プリンタ」という。)に適用した場合を例にして説明する。
(1)プリンタの全体構成
図1は、本実施の形態に係るプリンタ1の全体構成を示す概略図である。
プリンタ1は、公知の電子写真方式により記録シート上に画像を形成するものであり、画像プロセス部10と、中間転写部20と、給紙部30と、定着部40および制御部45を備え、ネットワーク(例えばLAN)を介して外部の端末装置(不図示)から受け付けたプリントジョブに基づき、カラーおよびモノクロのプリントを選択的に実行する。
Hereinafter, an embodiment of an image forming apparatus according to the present invention will be described by taking as an example a case where it is applied to a tandem type color digital printer (hereinafter simply referred to as “printer”).
(1) Overall Configuration of Printer FIG. 1 is a schematic diagram showing the overall configuration of the
The
画像プロセス部10は、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)およびブラック(K)の現像色に対応した作像部10Y〜10Kを有する。
作像部10Yは、感光体ドラム11と、その周囲に配された帯電器12、露光部13、現像部14、一次転写ローラ15、クリーナ16などを備えている。
帯電器12は、矢印Aで示す方向に回転する感光体ドラム11の周面を帯電させる。
The
The
The
露光部13は、帯電された感光体ドラム11をレーザ光により露光走査して、感光体ドラム11上に静電潜像を形成する。
現像部14は、内部にトナーを含む現像剤が収容され、感光体ドラム11上の静電潜像をトナーで現像し、これにより感光体ドラム11上にY色のトナー像が作像される。
現像部14の現像方式は、トナーのみの一成分現像方式、トナーとキャリアを有する二成分現像方式のどちらでも構わない。
The
The developing
The developing method of the developing
一次転写ローラ15は、感光体ドラム11上のY色トナー像を中間転写ベルト21上に静電作用により転写させる。クリーナ16は、転写後に感光体ドラム11Y上に残った残留トナーを清掃する。他の作像部10M〜10Kについても作像部10Yと同様の構成であり、同図では符号が省略されている。
また、中間転写部20は、駆動ローラ25と従動ローラ26に張架されて矢印方向に循環走行される中間転写ベルト21を備える。
The
The
この中間転写ベルト21は、樹脂製のベルト基材210の外周面に硬化薄膜層211を形成してなる(図3(a)(b)参照)。ホームポジションを検出するため硬化薄膜層211の厚みを変化させた膜厚変化部21aが中間転写ベルト21の幅方向に帯状に形成されている。詳しくは後述する。
カラーのプリント(カラーモード)を実行する場合には、作像部10Y〜10K毎に、対応する色のトナーが感光体ドラム11上に作像され、その作像されたトナー像それぞれが中間転写ベルト21上に転写される。このY〜Kの各色の作像動作は、各色のトナー像が、走行する中間転写ベルト21の同じ位置に重ね合わせて転写されるように上流側から下流側に向けてタイミングをずらして実行される。
The
When color printing (color mode) is executed, a corresponding color toner is formed on the photosensitive drum 11 for each of the
給紙部30は、上記の作像タイミングに合わせて、給紙カセットからシートSを1枚ずつ繰り出して、繰り出されたシートSを搬送路31を介して二次転写ローラ22に向けて搬送する。
2次転写ローラ22に搬送されたシートSが、二次転写ローラ22と中間転写ベルト21の間を通過する際に、中間転写ベルト21の上に形成された各色トナー像が2次転写ローラ22の静電作用によりシートSに一括して二次転写される。
The
When the sheet S conveyed to the
各色トナー像が二次転写された後のシートSは、定着部40まで搬送され、定着部40において加熱、加圧されることにより、その表面のトナーがシートSの表面に融着して定着された後、排紙ローラ32によって排紙トレイ33上に排出される。
上記では、カラーモードを実行する場合の動作を説明したが、モノクロ、例えばブラック色のプリント(モノクロモード)を実行する場合には、ブラック色用の作像部10Kだけが駆動され、上記と同様の動作によりブラック色に対する帯電、露光、現像、転写、定着の各工程を経て記録シートSにブラック色の画像形成(プリント)が実行される。
The sheet S after the toner images of the respective colors are secondarily transferred is conveyed to the fixing
In the above, the operation in the case of executing the color mode has been described. However, in the case of executing monochrome (for example, black) printing (monochrome mode), only the black
なお、中間転写ベルト21上の、記録シートSに転写しきれなかったトナーやトナーパターンは、中間転写ベルト21を挟んで従動ローラ26に対向する位置に配されたクリーニングブレード27により除去される。
また、作像ユニット10Kの、中間転写ベルト21走行方向の下流側には、例えば、反射型の光電センサからなる2個の光電センサ23、24が、紙面に垂直な方向(中間転写ベルト21の幅方向)に所定の距離をおいて配設されており、画像安定化処理において、中間転写ベルト21に形成されたトナーパターンの濃度を検出したり、中間転写ベルト21のホームポジションを検出する。
The toner or toner pattern that has not been transferred onto the recording sheet S on the
Further, on the downstream side of the
光電センサ23、24は、それぞれ発光素子と、その中間転写ベルト21からの正反射光もしくは拡散光を受光して、その受光量に応じた電圧を出力する受光素子とからなる反射型のものである。通常、発光素子、受光素子には、それぞれ発光ダイオード(LED)、フォトダイオード(PD)が使用されている。
また、装置本体の正面側かつ上側であり、ユーザの操作し易い位置に、操作パネル35が配置されている。操作パネル35は、ユーザからの各種指示を受け付けるボタンやタッチパネル式の液晶表示部などを備えており、当該受け付けた指示内容を制御部45に伝え、あるいはプリンタ1の状態を示す情報などを液晶表示部に表示する。
Each of the
In addition, an
制御部45は、ネットワークを介して外部の端末装置から受け付けたプリントジョブのデータに基づき各部を制御して円滑なプリント動作を実行させる。
(2)制御部45の構成
図2は、制御部45の構成を示すブロック図である。
同図に示すように、制御部45は、CPU451、通信I/F(インターフェース)部452、RAM453、ROM454、およびEEPROM455などからなる。
The
(2) Configuration of
As shown in the figure, the
通信I/F部452は、外部のクライアント端末とLANを接続するためのLANカードやLANボードであり、LANを介してクライアント端末から送信されてくるプリントジョブのデータを受信してCPU451へ送る。
RAM453は、揮発性メモリであって、CPU451におけるプログラム実行時のワークエリアとなる。
The communication I /
The
ROM454には、プリンタ1における各部の動作を制御するためのプログラムや画像安定化処理の際に使用されるトナーパターンを印字するための画像データなどが格納されている。
EEPROM455は、記録可能な不揮発性メモリであって、プリント枚数の累積値などを記憶する。
The
The
CPU451は、取得した画像データに基づき、ROM454から必要なプログラムを読み出してタイミングを計りながら上記画像プロセス部10、転写部20、原稿読取部30、定着部40の動作を統一的に制御し、画像形成動作を円滑に実行させると共に、光電センサ23の出力に基づき、画像安定化処理を実行する。
(3)中間転写ベルト21の構成
上述のように中間転写ベルト21は、ベルト基材210の外周面に硬化薄膜層211を積層してなる(図3(b)参照)。
The
(3) Configuration of
ベルト基材210は、例えば、ポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂にカーボンを分散させて、表面抵抗率を1×107〜1×1012Ω/□、体積抵抗率を1×106〜1×1012Ω・cmに調整したものを用いる。その他、ポリカーボネート(PC)樹脂、ポリイミド(PI)樹脂、ウレタン系樹脂、フッ素系樹脂、ナイロン系樹脂等の樹脂にカーボン等の導電性フィラーやイオン性の導電材料を分散含有させて抵抗調整を行った材料を用いてもよい。
For example, the
当該ベルト基材210は、シームレスベルト形状であって、上記樹脂材料を設計で決まる所望の周長になるように射出成型もしくは遠心成型した円筒状の基材からなり、製造のコストダウンおよび生産歩留まり向上のために基材表面平滑化工程を省いている。
硬化薄膜層211は、例えば、SiO2などの無機酸化物を、特開2007−212921号公報などで提案されている公知のプラズマCVD法により中間転写ベルト21の少なくとも転写面側の表面に所定の厚みに積層してなる。
The
The cured
この硬化薄膜層211の膜厚dは、割れや剥離防止の観点から、10[nm]<d<1000[nm]であることが望ましく、さらには転写率がほぼ一定で安定している、100[nm]<d<500[nm]の範囲であることが望ましい(図15参照)。
既述のように、硬化薄膜層211をベルト基材210の外周面に積層することにより、中間転写ベルト21の表面の硬度が増し、転写率が増加し、所定の厚みの範囲内で一定の高転写率が安定しているという優れた効果が得られる。
The thickness d of the cured
As described above, by laminating the cured
また、無機酸化物からなる硬化薄膜層211は、一般に透光性であるので、透明薄膜層に対する一般的な光学的特性を利用してその厚みを部分的に変化させることにより、ホームポジション検出用のマークとすることができる。
図4(a)は、硬化薄膜層211の介在により、中間転写ベルト21へ入射した光線の反射光に干渉が生じることを説明するための図である。
In addition, the cured
FIG. 4A is a diagram for explaining that interference occurs in the reflected light of the light beam incident on the
薄膜層211に光線L0が入射すると、当該硬化薄膜層211の表面で反射する第1の反射光L1と、屈折して硬化薄膜層211内を透過して、当該硬化薄膜層211とベルト基材210の界面で反射される第2の反射光L2が生じる。
第1の反射光L1と第2の反射光L2との光路差ΔLによっては、相互に光学的干渉を生じて特定の波長λの反射光が強調もしくは減衰される(ΔLがλのN倍(Nは、自然数)のとき反射率最大、半波長だけ位相がずれた(N−1/2)倍のとき、反射率最小となる)。
When the light beam L0 is incident on the
Depending on the optical path difference ΔL between the first reflected light L1 and the second reflected light L2, optical interference occurs between them, and the reflected light having a specific wavelength λ is emphasized or attenuated (ΔL is N times λ ( When N is a natural number), the reflectance is maximum, and when the phase is shifted by a half wavelength (N-1 / 2) times, the reflectance is minimum.
第1の反射光L1と第2の反射光L2との光路差ΔLは、硬化薄膜層211の厚みdとその空気に対する屈折率n2/n1および光線の入射角θ1によって定まるので、入射角θ1を一定とすれば、特定の波長λの光線に対し、主に硬化薄膜層の厚みdを変化させることにより当該光線の反射光の強度を変化させることができる。
そして、波長λの入射光に対する反射率Rと、薄膜層の厚みdとの関係は、反射率関数R(d)で表すことができ、この関数は周期性を有する波形を示すことが知られている。
The optical path difference ΔL between the first reflected light L1 and the second reflected light L2 is determined by the thickness d of the cured
The relationship between the reflectance R for incident light of wavelength λ and the thickness d of the thin film layer can be expressed by a reflectance function R (d), and this function is known to exhibit a waveform having periodicity. ing.
図4(b)のグラフは、発光主波長が730[nm]の発光素子から、硬化薄膜層211へ入射角20°で、光線を入射させた場合における、薄膜層の厚みd[nm]と反射率R(d)との関係を示すものである。ここで、入射角20°は、光電センサ23、24において発光素子から射出される検出光の入射角と同じ値である。
同図に示すように反射率R(d)は、硬化薄膜層211の厚みdの増加に応じて周期的に変化しており、図5に示すように、上述の硬化薄膜層211の望ましい厚みdの範囲内(100[nm]<d<500[nm])では、厚みdが260[nm]のとき反射率最大となり、厚みdが390[nm]のときに反射率が最小となる。
The graph of FIG. 4B shows the thickness d [nm] of the thin film layer when a light beam is incident on the cured
As shown in FIG. 5, the reflectivity R (d) periodically changes as the thickness d of the cured
そこで、図3(a)(b)に示すようにベルト基材210の周面に形成された薄膜層211の周方向における一部の部分に厚みが390[nm]となる膜厚変化21aを設けると共に、周面の他の部分(以下、「非膜厚変化部」という)21bの厚みを260[nm]とする。この膜厚変化部21aは、中間転写ベルト21の幅方向(主走査方向)に平行に帯状に伸びるようにして形成されており、本実施の形態では、当該膜厚変化部21aの周方向における幅は10[mm]に設定される。
Therefore, as shown in FIGS. 3A and 3B, a
このように硬化薄膜層211の一部の厚みを変えることは、マスク処理をするなどにより、成膜の分野において容易に実施できるものである。
上記のような硬化薄膜層211が形成された、中間転写ベルト21の表面を発光主波長が730[nm]の発光素子を具備した反射式の光電センサで検出すると、図6に示すように膜厚変化部21aのところでセンサ出力が大きく低下するため、これをホームポジション検出用のマークとして用いることができる。
In this way, changing the thickness of a part of the cured
When the surface of the
なお、硬化薄膜層211の成分としての無機酸化物は、上記SiO2のほか、Al2O3、ZrO2、TiO2などでもよい。
(4)ホームポジション検出動作
しかし、上述のように中間転写ベルト21の基材210は、射出成形や遠心成形法により成形されるので、型抜きする際に表面に傷(以下、「成型傷」という。)が発生することが避けられない。本実施の形態では、コスト削減を図るため、ベルト基材の成型傷を除去する工程(基材表面平滑化工程)を省略しているので、中間転写ベルトの基材表面に傷が残存する確率が高い。加えて、長期使用により中間転写ベルト21表面にも傷や荒れが生じ、また、中間転写ベルト21表面にトナーが固着するフィルミングなどの要因により、ホームポジションが誤検出されるおそれが高い。
The inorganic oxide as a component of the cured
(4) Home Position Detection Operation However, since the
そこで、本実施の形態では、ホームポジションの誤検出をさけるため、2つの光電センサ23、24をその検出位置23a、24aが、中間転写ベルト21の幅方向(主走査方向)と平行になるように配置し、双方の光電センサ23,24で同時に膜厚変化部21aを検出するようにしている。
図7は、図1の中間転写ベルト21を下方から見たときの概略図であって、2つの光電センサ23,24における中間転写ベルト21上の検出位置と、膜厚変化部21aとの位置関係および中間転写ベルト上の傷212の例を示す図である。
Therefore, in this embodiment, in order to avoid erroneous detection of the home position, the
FIG. 7 is a schematic view of the
同図に示すように、仮に、中間転写ベルト21上の光電センサ23の検出ライン上に傷212があったとする。この場合、光電センサ23、24の検出値は、図8に示すように変化することになるが、光電センサ23,24が同時に変化して、その検出値が共に所定の閾値h1よりも低くなったとき、その立ち上がり時刻をホームポジション検出と判定するようにすれば、傷212を間違ってホームポジションとして検出することはなくなる。
As shown in the figure, it is assumed that there is a
図9は、上記検出方法を達成するために制御部45で実行されるホームポジション検出処理の内容を示すフローチャートであり、装置全体を制御する不図示のメインフローチャートのサブルーチンとして実行される。
まず、光電センサ23、24で同時に検出したか否かを判定し(ステップS1)、同時に検出した場合は、中間転写ベルト21のホームポジション検出と判定するが(ステップS1:YES、S2)、そうでない場合には、そのままリターンする。
FIG. 9 is a flowchart showing the contents of the home position detection process executed by the
First, it is determined whether or not the
中間転写ベルト21に傷や汚れが付着していたとしても、その長さが、2つの光電センサ23,24の幅ほど大きいものはそれほどなく、もしあったとしても、その中間転写ベルト21走行方向における先端側の縁が中間転写ベルト21の幅方向と完全に平行であって、同時に検出されることはほとんどないと考えられるので、上記方法により的確にホームポジションを検出することができる。
Even if scratches or dirt are attached to the
(5)画像安定化処理
ここで、上記ホームポジション検出方法を利用して実行される自動濃度制御の例について説明する。
まず、中間転写ベルト21にトナーパターンが形成されていない状態で回転駆動されている中間転写ベルト21について、光電センサ23、24により同時に膜厚変化部21aを検出されたときをホームポジション検出とみなして、CPU451は、光電センサ23の検出値を所定のサンプリングクロックで中間転写ベルト21の一周分取得し、これをサンプリング順にEEPROM455内の所定のテーブル内に裸面プロファイルデータとして格納する。
(5) Image stabilization processing
Here, an example of automatic density control executed using the home position detection method will be described.
First, regarding the
次に、所定の階調データに基づいて、中間転写ベルト21上の光電センサ23の検出ライン(光電センサ23の検出位置23aの中間転写ベルト21上における軌跡を示す仮想線)上に、図7に示すように濃度検出用パターン群220を形成する。この濃度検出用パターン群220は、ROM454内の格納された階調データに基づき形成された複数の濃度検出用パターン221、222、・・・からなっている。
Next, on the detection line of the
濃度検出用パターン群220を、光電センサ23、24によるホームポジション検出から開始されるサンプリングクロックで検出して、上記テーブルの裸面プロファイルと同じサンプリング番号に対応付けて保存する。
各濃度検出用パターンの実際のトナー濃度は、濃度検出用パターン群220の検出データ(パターン検出データ)から、同じサンプリング番号の中間転写ベルト21の地色の検出データ(裸面プロファイルデータ)の値を差し引いた値に基づき求められる。このように中間転写ベルト21上の同じ回転位置におけるパターン検出データから裸面プロファイルデータを差し引くことにより、中間転写ベルト21の成型傷などによるノイズ成分も合わせてキャンセルすることができるので、濃度検出用パターン群220の濃度データを正確に取得することができる。
The density
The actual toner density of each density detection pattern is the value of the ground color detection data (bare surface profile data) of the
そして、このようにして取得した濃度データと、本来あるべき濃度値(ROM454に格納されている当該各濃度検出用パターンの階調データで示される濃度値)とを比較して、それらが異なるときに、各濃度検出用パターンの濃度データが、本来あるべき濃度値に等しくなるように帯電器の出力や、現像器の現像バイアス、階調変換曲線(γ曲線)等などの画像プロセスの条件を、制御部45によって制御する。
Then, when the density data acquired in this way is compared with the density value that should be originally (the density value indicated by the tone data of each density detection pattern stored in the ROM 454) and they are different. In addition, the conditions of the image process such as the output of the charger, the developing bias of the developing unit, and the gradation conversion curve (γ curve) are set so that the density data of each density detection pattern is equal to the density value that should be originally obtained Control is performed by the
このように、ホームポジションを的確に検出することにより、自動濃度制御において、濃度検出用パターン群220の検出データから、同一の回転位相の裸面ファイルデータを差し引くことができ、中間転写ベルト21の成型傷等の影響を受けない適正な濃度補正を実現することができる。
<変形例>
以上、本発明を実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は、上述の実施の形態に限定されないのは勿論であり、以下のような変形例が考えられる。
In this way, by accurately detecting the home position, the bare surface file data having the same rotational phase can be subtracted from the detection data of the density
<Modification>
As described above, the present invention has been described based on the embodiment. However, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and the following modifications may be considered.
(1)上記実施の形態では、2つの光電センサ23、24における発光素子の主波長を同じ730[nm]として、膜厚変化部21aに対して反射率が低下するようにしたが、膜厚変化部21aと非膜厚変化部21bとの反射率が異なっていれば、ホームポジションの検出が可能なのであるから、2つの光電センサ23、24の双方もしくはどちらか一方について、膜厚変化部21aの部分の反射率が他の非膜厚変化部21bの反射率よりも増大するような発光主波長を有する光電センサを使用することによっても実施できる。
(1) In the above embodiment, the main wavelength of the light emitting elements in the two
図10は、発光主波長を530[nm]としたときの、膜厚dに対する反射率の変化を示すグラフである(入射角θ1は図4(b)の場合と同様20°)。
同グラフに示すように、発光主波長を530[nm]とすると、膜厚変化部21aの厚みが390[nm]のときにほぼ最大反射率に近い反射率となり、非膜厚変化部21bの厚み260[nm]のときに、最小反射率に近くなる。
FIG. 10 is a graph showing the change in reflectance with respect to the film thickness d when the emission main wavelength is 530 [nm] (incident angle θ1 is 20 ° as in FIG. 4B).
As shown in the graph, when the emission main wavelength is 530 [nm], the reflectance is almost the maximum reflectance when the thickness of the film
図11は、図7の位置関係において、光電センサ24の発光主波長は730[nm]のままで、光電センサ23の発光主波長を530[nm]とした場合における中間転写ベルト21表面の検出値の変化を示すものである。
光電センサ23は、時刻t1で傷212を検出した後に(この場合、非膜厚変化部21b部分の反射率が低いので、傷212の検出値も非膜厚変化部21bの検出値に対して相対的にあまり変化しない)、時刻t2において、光電センサ23、24共に膜厚変化部21aを検出する。図8の場合と違って、光電センサ23の方の出力は、非膜厚変化部21bの検出レベルに対して高くなり、閾値h2を超える。
FIG. 11 shows the detection of the surface of the
The
仮に、傷212が中間転写ベルト21の幅方向に長く延びており、光電センサ23、24共に同時に当該傷211を検出するようなことがあったとしても、そのときの双方の光電センサの検出値は非膜厚変化部21bの検出値よりも共に低下するが、膜厚変化部21aを検出したときには、非膜厚変化部21bの検出レベルに対し同時に反対方向(増加と減少方向)に検出値が振れるので、これにより一層確実に膜厚変化部21aの検出を行える。
Even if the
(2)上記の実施の形態においては、光電センサ23、24を、帯状の膜厚変化部21aと平行に配設して、双方の光電センサにより同時に膜厚変化部21aを検出できるようにしたが、両者は必ずしも平行でなくてもよい。
両者が平行でない場合には、光電センサ23による膜厚変化部21aの時刻と、光電センサ24による膜厚変化部21aの検出の時刻の時間差を予め出荷段階で求めて、EEPROM459などに格納し、ホームポジション検出処理の際に、光電センサ23、24の検出の検出時刻の差が、当該格納された時間差と等しければ、共に膜厚変化部21aを検出したとみなして、例えば、後で検出した光電センサによって検出された位置をホームポジションとすればよい。
(2) In the above embodiment, the
When both are not parallel, the time difference between the time of the film
図12は、膜厚変化部21aが2つに分離して段違いに形成されることにより、光電センサ23、24による膜厚変化部の検出が同時でない場合の一例を示すものである。
光電センサ23、24の検出位置は、中間転写ベルト21の幅方向に一列に並ぶが、膜厚変化部21a、膜厚変化部21c、21dの2つに分離されて形成され、その中間転写ベルト21走行方向(矢印Y方向)における先端の位置が距離Dだけずれて形成されている。
FIG. 12 shows an example of the case where the film
The detection positions of the
この場合には、光電センサ23、24の検出値の変化は、図13に示すようになる。
まず、光電センサ23が、時刻t1に傷212を検出値、その後時刻t2に膜厚変化部21cを検出する。さらにΔT後の時刻t3に光電センサ24が、膜厚変化部21dを検出する。
ここで、装置のシステム速度をVsとすれば、ΔT=D/Vsとなる。
In this case, changes in the detection values of the
First, the
Here, if the system speed of the apparatus is Vs, ΔT = D / Vs.
図14は、光電センサ23、24および膜厚変化部21c、21dが、図13のような位置関係nあるときに制御部45により実施されるホームポジション検出処理の内容を示すフローチャートである。
まず、ステップS11において、光電センサ23の検出値が閾値h1以下になったか否かを判定する。閾値h1以下であれば、その時刻をRAM453に記憶し、次に光電センサ24の検出値が、閾値h1以下になったか否かを判定する(ステップS11:YES、ステップS12)。
FIG. 14 is a flowchart showing the contents of the home position detection process performed by the
First, in step S11, it is determined whether or not the detection value of the
ステップS12において、光電センサ24の検出値も閾値h1以下になっていた場合には(ステップS12:YES)、その検出時刻をRAM453に記憶しておき、光電センサ23と光電センサ24の検出時刻の差分を求め、これがΔTであるか否かを判定する(ステップS13)。
もし、ステップS13の判定が肯定的であれば、光電センサ23、24は共に膜厚変化部21c、21dを検出したことになるので、光電センサ24での検出を中間転写ベルト21のホームポジション検出とし(ステップS14)、不図示のメインフローチャートにリターンする。
In step S12, when the detection value of the
If the determination in step S13 is affirmative, both the
ステップS11、S12、S13で「NO」と判定された場合には、そのまま、メインフローチャートにリターンする。
以上により、本変形例の場合でも、確実に中間転写ベルト21のホームポジションの検出ができる。
(3)上記実施の形態では、膜厚変化部21aの厚みを260[nm]、その他の非膜厚変化部21bの厚みを390[nm]として、非膜厚変化部21bの厚みを膜厚変化部21aよりも相対的に厚くしてもホームポジションの検出は可能であるが、コストダウンの観点からすれば、面積が少ない膜厚変化部21aの方を厚くする方が望ましい。
If “NO” is determined in steps S11, S12, and S13, the process directly returns to the main flowchart.
As described above, even in the case of this modification, the home position of the
(3) In the above embodiment, the thickness of the film
また、各部の厚みは、使用する光電センサの発光素子の発光主波長により生じる膜厚変化部と非膜厚変化部における反射光の差が必ずしも最大にならなくても、受光素子により検出できる程度の差があればよく、上記実施の形態における数値に限定されないことはいうまでもない。
(4)ホームポジション検出用の光電センサの数は上記実施の形態では、2個であったが、中間転写ベルトの幅方向(主走査方向)の異なる位置に3個以上の数があっても構わない。それだけホームポジション検出の確実性が増すからである。
In addition, the thickness of each part can be detected by the light receiving element even if the difference in reflected light between the film thickness changing part and the non-film thickness changing part caused by the emission main wavelength of the light emitting element of the photoelectric sensor to be used is not necessarily maximized. Needless to say, the difference is not limited to the numerical values in the above embodiment.
(4) The number of photoelectric sensors for detecting the home position is two in the above embodiment, but even if there are three or more at different positions in the width direction (main scanning direction) of the intermediate transfer belt. I do not care. This is because the certainty of home position detection is increased accordingly.
(5)上記実施の形態では、画像安定化処理に濃度検出用に用いる光電センサ23をホームポジション検出用の光電センサに兼用している。
また、画像安定化処理として色ずれ補正を行う場合であって、例えば、中間転写ベルトの幅方向の両端部と中央にそれぞれ色ずれ量検出用のトナーパターンを形成して、各位置での色ずれ量を検出すべく3個の光電センサが配されているような機種にあっては、その一部または全部をホームポジション検出用の光電センサに兼用してもよい。
(5) In the above embodiment, the
In addition, when color misregistration correction is performed as an image stabilization process, for example, a toner pattern for detecting a color misregistration amount is formed at both ends and the center in the width direction of the intermediate transfer belt, and the color at each position is determined. In a model in which three photoelectric sensors are arranged to detect the amount of deviation, a part or all of them may be used as a photoelectric sensor for home position detection.
反対に、画像安定化処理用の光電センサを一切兼用せず、ホームポジション検出専用の光電センサを別途設けてもよい。
(6)上記実施の形態では、硬化薄膜層211は一層であったが、場合によっては2層以上であっても構わない。この場合、最表面での反射光と、各硬化薄膜層同士の界面における反射光、最下層の硬化薄膜層とベルト基材210との界面における反射光との光路差が、発光主波長λのN倍(N:自然数)になるように各層の屈折率に応じてその厚みが決定される。
On the contrary, a photoelectric sensor dedicated to home position detection may be provided separately without using any photoelectric sensor for image stabilization processing.
(6) Although the cured
(7)本発明に係る現像装置と画像形成装置をタンデム型カラーデジタルプリンタに適用した場合の例を説明したが、本発明の適用範囲は、これに限られない。
例えば、中間転写体として中間転写ドラムを備え、当該中間転写ドラムを4回転させて、その周面にCMYKのトナー像を順次重ねて転写するような構成であっても、中間転写ドラムに傷が発生するおそれがある以上、本発明を適用し得る。
(7) Although the example in which the developing device and the image forming apparatus according to the present invention are applied to a tandem color digital printer has been described, the scope of application of the present invention is not limited thereto.
For example, even if the intermediate transfer drum is provided as an intermediate transfer member, the intermediate transfer drum is rotated four times, and CMYK toner images are sequentially superimposed and transferred onto the peripheral surface thereof, the intermediate transfer drum is scratched. The present invention can be applied as long as it may occur.
さらに、カラーやモノクロの画像形成に関わらず、例えば複写機、ファクシミリ装置、複合機(MFP:Multiple Function Peripheral)等にも適用できる。
また、上記実施の形態及び変形例の内容を可能な限り組み合わせても構わない。
Further, the present invention can be applied to, for example, a copying machine, a facsimile machine, and a multi-function peripheral (MFP) regardless of color or monochrome image formation.
Moreover, you may combine the content of the said embodiment and modification as much as possible.
本発明は、画像形成装置における中間転写回転体のホームポジションを検出する技術として好適である。 The present invention is suitable as a technique for detecting the home position of the intermediate transfer rotator in the image forming apparatus.
1 プリンタ
10 画像プロセス部
20 中間転写部
21 中間転写ベルト
21a、21c、21d 膜厚変化部
21b 非膜厚変化部
23、24 光電センサ
30 給紙部
35 操作パネル
40 定着部
45 制御部
220 濃度検出用パターン群
451 CPU
452 通信I/F部
453 RAM
454 ROM
455 EEPROM
DESCRIPTION OF
21b Non-film thickness change part
23, 24
40
452 Communication I /
454 ROM
455 EEPROM
Claims (6)
前記回転する中間転写回転体のホームポジションを検出するホームポジション検出手段を備え、
前記中間転写回転体の転写面には、少なくとも一層以上の無機酸化物薄膜層が形成されていると共に、その一もしくは複数の箇所に、他の箇所の無機酸化物薄膜層と厚みが異なる膜厚変化部が設けられており、
前記ホームポジション検出手段は、前記中間転写回転体の幅方向における異なる位置に配された複数の光学センサを備え、当該複数の光学センサによる前記中間転写回転体表面の検出結果に基づいて前記ホームポジションを検出する
ことを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus that primary-transfers a toner image formed on an image carrier to a rotating intermediate transfer rotator and then secondary-transfers it onto a recording sheet to form an image,
Home position detecting means for detecting a home position of the rotating intermediate transfer rotating body,
At least one or more inorganic oxide thin film layers are formed on the transfer surface of the intermediate transfer rotator, and at one or more locations, the thickness is different from the thickness of the other inorganic oxide thin film layers. There is a change section,
The home position detection means includes a plurality of optical sensors arranged at different positions in the width direction of the intermediate transfer rotator, and the home position is detected based on detection results of the surface of the intermediate transfer rotator by the plurality of optical sensors. An image forming apparatus characterized by detecting the above.
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 The film thickness changing portion is formed to extend in a band shape in the width direction of the intermediate transfer rotating body, and the plurality of detection means are arranged at intervals along the width direction of the intermediate transfer body. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
前記複数の全ての光学センサにおける発光素子の照射光の前記膜厚変化部における反射率が、無機酸化物薄膜層による光の干渉によって、他の非膜厚変化部における反射率よりも高いか、もしくは低くなるように、各発光素子の照射光の主波長が決定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 Each of the plurality of optical sensors is configured to detect, with a light receiving element, return light from the surface of the intermediate transfer rotating body of light irradiated from the light emitting element.
The reflectance at the film thickness change portion of the light emitted from the light emitting elements in all the plurality of optical sensors is higher than the reflectance at other non-film thickness change portions due to light interference by the inorganic oxide thin film layer, 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the main wavelength of the irradiation light of each light emitting element is determined so as to be low.
前記複数の光学センサのうち、第1の光学センサの発光素子と第2の光学センサの発光素子の照射光の主波長が、それぞれ無機酸化物薄膜層による光の干渉により、その膜厚変化部において反射率が他の非膜厚変化部よりも高くなる波長と、低くなる波長とになるように決定されていることを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。 Each of the plurality of optical sensors is configured to detect, with a light receiving element, return light from the surface of the intermediate transfer rotating body of light irradiated from the light emitting element.
Among the plurality of optical sensors, the main wavelength of the irradiation light of the light emitting element of the first optical sensor and the light emitting element of the second optical sensor is changed in thickness by the interference of light by the inorganic oxide thin film layer. 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the reflectance is determined to be a wavelength at which the reflectance is higher and a wavelength at which the reflectance is lower than those of the other non-film thickness changing portions.
当該トナーパターン検出用の光学センサが前記ホームポジション検出用の光学センサの一部もしくは全部を兼ねていることを特徴とする請求項1から5のいずれかに記載の画像形成装置。 An image stabilization unit that forms a toner pattern on the surface of the intermediate transfer member, detects the toner pattern by one or a plurality of toner pattern detection optical sensors, and executes image stabilization processing;
6. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the toner pattern detection optical sensor also serves as a part or all of the home position detection optical sensor.
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