JP2017142313A

JP2017142313A - 画像形成装置

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Publication number: JP2017142313A
Application number: JP2016022307A
Authority: JP
Inventors: 林　賢一; Kenichi Hayashi; 賢一林
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2016-02-09
Filing date: 2016-02-09
Publication date: 2017-08-17
Anticipated expiration: 2036-02-09
Also published as: JP6455730B2

Abstract

【課題】装置コストおよび装置サイズの増加、並びに矯正動作による遅延を抑えつつ、使用開始時の中間転写ベルトの癖が解消される前に、カラーレジストレーション補正処理を実行可能な画像形成装置を得る。
【解決手段】濃度センサー９は、入力電圧に応じた測定光を照射する発光素子９ａと、中間転写ベルト４の表面またはトナー像で反射した測定光の反射光を受光し、反射光に応じた出力電圧を生成する受光素子９ｂとを備える。コントローラー３１は、カラーレジストレーション補正処理における中間転写ベルト４の表面からの反射光による受光素子９ｂの出力電圧が、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーションにおける中間転写ベルト４の表面からの反射光による出力電圧より高くなるように、カラーレジストレーション補正処理における発光素子９ａへの入力電圧を設定する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置に関するものである。

ある電子写真方式の画像形成装置は、中間転写方式で、感光体ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルト上に１次転写して、その後、中間転写ベルト上のトナー像を記録用紙などの記録材上に２次転写する。

特に、カラー画像形成装置の場合、シアン・マゼンタ・イエロー・ブラック（ＣＭＹＫ）の各色について、感光体ドラムに対して現像装置によってトナー像が形成され、中間転写ベルトへ１次転写され、中間転写ベルト上に複数色のトナー像が重ねられた後、この複数色のトナー像が記録用紙に一括して２次転写される。このようにして、フルカラー画像の印刷が実行される。

このような画像形成装置が、例えば、製造後エンドユーザーに届くまでに長時間使用されない場合、中間転写ベルトに癖が付くことがある。例えば、中間転写ベルトに対して、２本の支持ローラーと、４本の１次転写ローラーと、クリーニングブレードとが接触している場合、合計７箇所において、ベルトに癖（カール）が残る可能性がある。

このような中間転写ベルトの癖を矯正するために、ある画像形成装置は、１次転写ローラーを揺動させることで中間転写ベルトを感光体ドラムへ押し付ける矯正動作を複数回行い、ベルトの癖を矯正している（例えば特許文献１参照）。

特開２００８−２０９５６５号公報

しかしながら、上述の技術では、１次転写ローラーを揺動させるための機構を、中間転写ベルトの内側空間に設置する必要があり、装置コストおよび装置サイズが大きくなってしまう。また、印字前に上述の矯正動作を複数回行わなければならずファーストプリントタイムに要する時間が長くなってしまう。

特に、色ずれ（色間の位置ずれ）を抑制するためのカラーレジストレーション補正において、中間転写ベルト上の調整用トナーパターンを反射式の光学センサーで検出する場合、中間転写ベルトの癖の部分からの反射光が他の部分からの反射光より少なくなるため、図５に示すように、中間転写ベルトの癖の部分においてセンサー出力値に大きなノイズが発生する。このため、図６に示すように、このノイズによって調整用トナーパターンの位置が正確に検出されず、カラーレジストレーション補正が正確に実行されない可能性がある。例えば、図６に示すように、センサー出力値の基準電圧Ｖｓ１（つまり、トナーが存在しない中間転写ベルト表面からの反射光によるセンサーの出力電圧）より低い所定の閾値Ｖｔｈが設定され、その閾値Ｖｔｈに基づいて調整用トナーパターンの位置（つまり現像タイミング）が検出されるが、ベルト癖によるノイズが誤って調整用トナーパターンとして検出されてしまう可能性がある。

本発明は、上記の問題に鑑みてなされたものであり、装置コストおよび装置サイズの増加、並びに矯正動作による遅延を抑えつつ、使用開始時の中間転写ベルトの癖が解消される前に、カラーレジストレーション補正処理を実行可能な画像形成装置を得ることを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、トナーパターンを１次転写される中間転写ベルトと、前記中間転写ベルト上のトナーパターンの濃度を検出する濃度センサーと、前記濃度センサーにより検出される前記トナーパターンの濃度に基づいて濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーションを行うコントローラーとを備える。前記濃度センサーは、入力電圧に応じた測定光を照射する発光素子と、前記中間転写ベルトの表面または前記トナー像で反射した前記測定光の反射光を受光し、前記反射光に応じた出力電圧を生成する受光素子とを備える。前記コントローラーは、カラーレジストレーション補正処理における前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記受光素子の前記出力電圧が、前記濃度キャリブレーションおよび前記階調キャリブレーションにおける前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記出力電圧より高くなるように、前記カラーレジストレーション補正処理における前記発光素子への前記入力電圧を設定する。

本発明によれば、装置コストおよび装置サイズの増加、並びに矯正動作による遅延を抑えつつ、使用開始時の中間転写ベルトの癖が解消される前に、カラーレジストレーション補正処理を実行可能な画像形成装置が得られる。

本発明の上記又は他の目的、特徴および優位性は、添付の図面とともに以下の詳細な説明から更に明らかになる。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。図４は、図１および図２に示す画像形成装置において、中間転写ベルト４に癖が付いている場合の、カラーレジストレーション補正時のセンサー出力値の一例を示す図である。図５は、センサー出力値における、中間転写ベルトの癖に起因するノイズを説明する図である（１／２）。図６は、センサー出力値における、中間転写ベルトの癖に起因するノイズを説明する図である（２／２）。

以下、図に基づいて本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の機械的な内部構成の一部を示す側面図である。図１に示す画像形成装置は、プリンター、ファクシミリ装置、複写機、複合機などといった、電子写真方式の印刷機能を有する装置である。

この実施の形態の画像形成装置は、タンデム方式のカラー現像装置を有する。このカラー現像装置は、感光体ドラム１ａ〜１ｄ、露光装置２ａ〜２ｄおよび各色の現像装置３ａ〜３ｄを有する。感光体ドラム１ａ〜１ｄは、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色の感光体である。露光装置２ａ〜２ｄは、感光体ドラム１ａ〜１ｄへレーザー光を照射して静電潜像を形成する装置である。露光装置２ａ〜２ｄは、レーザー光の光源であるレーザーダイオード、そのレーザー光を感光体ドラム１ａ〜１ｄへ導く光学素子（レンズ、ミラー、ポリゴンミラーなど）を有する。

さらに、感光体ドラム１ａ〜１ｄの周囲には、帯電装置、除電器などが配置されている。帯電装置は、スコロトロン方式などで、感光体ドラム１ａ〜１ｄを帯電させる。また、除電器は、１次転写後に、感光体ドラム１ａ〜１ｄを除電する。

現像装置３ａ〜３ｄには、シアン、マゼンタ、イエローおよびブラックの４色のトナーが充填されたトナーコンテナーを装着されている。現像装置３ａ〜３ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に、現像バイアスがそれぞれ印加され、現像装置３ａ〜３ｄは、そのトナーコンテナーから供給されるトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ上の静電潜像に付着させてトナー像を形成する。例えば、トナーは、キャリアとともに現像剤を構成し、さらに、酸化チタンなどの外添剤が付加されている。

感光体ドラム１ａ、露光装置２ａおよび現像装置３ａにより、マゼンタの現像が行われ、感光体ドラム１ｂ、露光装置２ｂおよび現像装置３ｂにより、シアンの現像が行われ、感光体ドラム１ｃ、露光装置２ｃおよび現像装置３ｃにより、イエローの現像が行われ、感光体ドラム１ｄ、露光装置２ｄおよび現像装置３ｄにより、ブラックの現像が行われる。

中間転写ベルト４は、感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触し、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のトナー像を１次転写される無終端（つまり、環状）の中間転写体であり像担持体である。中間転写ベルト４は、支持ローラー５に張架され、支持ローラー５からの駆動力によって、感光体ドラム１ｄとの接触位置から感光体ドラム１ａとの接触位置への方向へ周回していく。

この実施の形態では、中間転写ベルト４は、例えば熱可塑性ポリウレタン製などの弾性ベルトである。

１次転写ローラー６ａ〜６ｄは、中間転写ベルト４に接触しており、感光体ドラム１ａ〜１ｄから中間転写ベルト４へのトナー像の１次転写を行う。

２次転写ローラー７は、搬送されてくる用紙を中間転写ベルト４に接触させ、中間転写ベルト４上のトナー像を用紙に２次転写する。なお、トナー像を転写された用紙は、定着器１０へ搬送され、トナー像が用紙へ定着される。

クリーニングブレード８は、中間転写ベルト４に接触し、用紙へのトナー像の転写後に中間転写ベルト４に残ったトナーを除去する。

濃度センサー９は、光を照射し中間転写ベルト４の表面からの反射光および中間転写ベルト４の表面上のトナー像からの反射光を検出する反射式の光学センサーである。例えばトナー濃度調整およびカラーレジストレーション補正の際、濃度センサー９は、中間転写ベルト４上に形成された調整用トナーパターンが通過する所定の領域に光線を照射し光線の反射光を検出し、その光量に応じた電気信号を出力する。

図２は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置の電気的な構成の一部を示すブロック図である。図２において、コントローラー３１は、上述のローラーなどを駆動する図示せぬ駆動源、１次転写バイアスを１次転写ローラー６ａ〜６ｄに印加するバイアス回路、露光装置２ａ〜２ｄ、現像装置３ａ〜３ｄなどを制御して、トナー像の現像、転写および定着、並びに給紙、印刷および排紙を実行させる処理回路である。コントローラー３１は、制御プログラムを実行するプロセッサーや専用回路で構成される。

濃度センサー９は、入力電圧Ｖｉｎに応じた測定光を照射する発光素子９ａと、中間転写ベルト４の表面またはトナー像で反射した測定光の反射光を受光し、反射光に応じた出力電圧Ｖｏｕｔを生成する受光素子９ｂとを備える。

発光素子９ａは、例えば発光ダイオードやレーザーダイオードである。受光素子９ｂは、例えばフォトダイオードまたはフォトトランジスターである。なお、受光素子９ｂは、反射光の正反射成分を検出し、反射光の拡散反射成分を検出する受光素子を別途設けてもよい。

なお、コントローラー３１と発光素子９ａとの間には、Ｄ／Ａ変換器、増幅器などが適宜設けられてもよい。また、受光素子９ｂとコントローラー３１との間には、増幅器、Ａ／Ｄ変換器などが適宜設けられてもよい。

また、コントローラー３１は、定期的に、あるいは所定のタイミングで、各種の調整（濃度および階調のキャリブレーション、カラーレジストレーション補正など）を行う。濃度および階調のキャリブレーションでは、コントローラー３１は、濃度センサー９の出力から、中間転写ベルト４の表面材および表面上の調整用トナーパターンの濃度を特定し、特定した濃度に応じて、濃度特性（最高濃度など）および階調特性を調整する。カラーレジストレーション補正では、コントローラー３１は、濃度センサー９の出力から、調整用トナーパターンの位置を特定し、特定した位置に基づいて、各色のトナー像の現像タイミング（露光タイミング）を調整して、色ずれを抑制する。

さらに、コントローラー３１は、カラーレジストレーション補正処理における中間転写ベルト４の表面からの反射光による受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーションにおける中間転写ベルト４の表面からの反射光による出力電圧Ｖｏｕｔより高くなるように、カラーレジストレーション補正処理における発光素子９ａへの入力電圧Ｖｉｎを設定する。

ここで、コントローラー３１は、カラーレジストレーション補正処理において、中間転写ベルト４の癖の発生位置についての受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが飽和するように、カラーレジストレーション補正処理における発光素子９ａへの入力電圧Ｖｉｎを設定する。

つまり、カラーレジストレーション補正処理時において、測定光の光量を多くすることで、中間転写ベルト４の癖に起因して受光量が減少しても受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが変動しないようにする。なお、調整用トナーパターンに起因する受光量の減少は、中間転写ベルト４の癖に起因する受光量の減少に比べ大きいので、このようにしても、調整用トナーパターンの検出には問題は生じない。

なお、中間転写ベルト４の癖は、中間転写ベルト４の支持ローラー５、中間転写ベルト４の１次転写ローラー６ａ〜６ｄ、および、中間転写ベルト４上の残存トナーを除去するクリーニングブレード８のうちのいずれかとの圧接により発生したものである。

さらに、この実施の形態では、カラーレジストレーション補正処理において、コントローラー３１は、（ａ）中間転写ベルト４の１周回における中間転写ベルト４の表面からの反射光による受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔの変動が所定値以上である場合には、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーションにおける中間転写ベルト４の表面からの反射光による出力電圧Ｖｏｕｔより高くなるように、カラーレジストレーション補正処理における発光素子９ａへの入力電圧Ｖｉｎを設定し、（ｂ）中間転写ベルト４の表面からの反射光による受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔの変動が所定値未満である場合には、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーションにおける中間転写ベルト４の表面からの反射光による出力電圧Ｖｏｕｔと同一になるように、カラーレジストレーション補正処理における発光素子９ａへの入力電圧Ｖｉｎを設定する。

つまり、中間転写ベルト４に癖が付いている場合、出力電圧Ｖｏｕｔの変動が所定値以上となるため、中間転写ベルト４の表面からの反射光による出力電圧Ｖｏｕｔが、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーション時の基準電圧Ｖｓ１より高い電圧Ｖｓ２となるように、入力電圧Ｖｉｎが設定される。一方、中間転写ベルト４に癖が付いていない場合、出力電圧Ｖｏｕｔの変動が所定値未満となるため、中間転写ベルト４の表面からの反射光による出力電圧Ｖｏｕｔが、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーション時の基準電圧Ｖｓ１と同一になるように、入力電圧Ｖｉｎが設定される。

なお、電圧Ｖｓ２は、例えば、受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔの仕様上の上限値とされる。

また、濃度センサー９において、入力電圧Ｖｉｎの所定範囲では、入力電圧Ｖｉｎに対する出力電圧Ｖｏｕｔの特性は線形特性となり、その範囲以上の入力電圧Ｖｉｎに対する出力電圧Ｖｏｕｔの特性は飽和特性（非線形）となる。したがって、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーション時においては、トナー濃度を線形に検出するため、出力電圧Ｖｏｕｔが線形特性となる範囲内の値を、基準電圧Ｖｓ１とする。他方、カラーレジストレーション補正時においては、出力電圧Ｖｏｕｔが飽和特性となる範囲内の値を、基準電圧Ｖｓ２とする。

例えば、線形特性の上限値が２．８ボルトである場合、基準電圧Ｖｓ１は２．５ボルトとされ、電圧Ｖｓ２は３．３ボルトとされる。

次に、上記画像形成装置の動作について説明する。図３は、図１および図２に示す画像形成装置の動作について説明するフローチャートである。

コントローラー３１は、カラーレジストレーション補正処理の実行タイミングを検出すると、以下の処理を実行する。

まず、コントローラー３１は、濃度センサー９の発光素子９ａの入力電圧Ｖｉｎを、出力電圧Ｖｏｕｔの基準電圧Ｖｓ１に対応する値に設定する（ステップＳ１）。これにより、受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔは略Ｖｓ１となる。

そして、コントローラー３１は、中間転写ベルト４を１周回させつつ、濃度センサー９の受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔを監視する（ステップＳ２）。

コントローラー３１は、中間転写ベルト４の１周回において、いずれかのタイミングで、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値以下となったか否か（つまり、基準電圧Ｖｓ１からの変動が所定値以上となったか否か）を判定する（ステップＳ３）。

出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値以下となったと判定した場合、コントローラー３１は、中間転写ベルト４に癖が付いていると判定し、濃度センサー９の発光素子９ａの入力電圧Ｖｉｎを、出力電圧値Ｖｓ２に対応する値に設定する（ステップＳ４）。これにより、受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔは略Ｖｓ２となる。

そして、中間転写ベルト４に癖が付いていると判定した場合には、受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが略Ｖｓ２となるように濃度センサー９の発光素子９ａの入力電圧Ｖｉｎが設定された状態で、コントローラー３１は、カラーレジストレーション補正を行う（ステップＳ５）。

図４は、図１および図２に示す画像形成装置において、中間転写ベルト４に癖が付いている場合の、カラーレジストレーション補正時のセンサー出力値の一例を示す図である。濃度センサー９の発光素子９ａからの測定光の光量が高く設定されているため、図６に比べ、図４に示すように、中間転写ベルト４の癖に起因するノイズが検出されない。

なお、中間転写ベルト４の癖は、中間転写ベルト４が周回するにつれて徐々に解消されていく。そのため、中間転写ベルト４の癖の解消とカラーレジストレーション補正が並行して実行される。

他方、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の閾値以下とならなかったと判定し、中間転写ベルト４に癖が付いていないと判定した場合には、受光素子９ｂの出力電圧Ｖｏｕｔが略Ｖｓ１となるように濃度センサー９の発光素子９ａの入力電圧Ｖｉｎが設定された状態で、コントローラー３１は、カラーレジストレーション補正を行う（ステップＳ５）。

以上のように、上記実施の形態によれば、濃度センサー９は、入力電圧に応じた測定光を照射する発光素子９ａと、中間転写ベルト４の表面またはトナー像で反射した測定光の反射光を受光し、反射光に応じた出力電圧を生成する受光素子９ｂとを備える。コントローラー３１は、カラーレジストレーション補正処理における中間転写ベルト４の表面からの反射光による受光素子９ｂの出力電圧が、濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーションにおける中間転写ベルト４の表面からの反射光による出力電圧より高くなるように、カラーレジストレーション補正処理における発光素子９ａへの入力電圧を設定する。

これにより、カラーレジストレーション補正処理において、上述の矯正用の機械的な機構を設けることなく、中間転写ベルト４の癖に起因するノイズがセンサー出力値において検出されずに済む。したがって、装置コストおよび装置サイズの増加、並びに矯正動作による遅延を抑えつつ、使用開始時の中間転写ベルトの癖が解消される前に、カラーレジストレーション補正処理を実行となる。

なお、上述の実施の形態に対する様々な変更および修正については、当業者には明らかである。そのような変更および修正は、その主題の趣旨および範囲から離れることなく、かつ、意図された利点を弱めることなく行われてもよい。つまり、そのような変更および修正が請求の範囲に含まれることを意図している。

例えば、上記実施の形態によれば、所定のタイミングにおいて図３に示す処理が実行されるが、出荷後の最初の起動時などの特定のタイミングにおいては、図３におけるステップＳ１〜Ｓ３の処理を実行せずに、ただちに、受光素子９ｂの出力電圧ＶｏｕｔがＶｓ２になるように発光素子９ａへの入力電圧を設定して（ステップＳ４）、カラーレジストレーション補正（ステップＳ５）を行うようにしてもよい。

本発明は、例えば、中間転写ベルトを有する画像形成装置に適用可能である。

４中間転写ベルト
９濃度センサー
９ａ発光素子
９ｂ受光素子
３１コントローラー

Claims

トナーパターンを１次転写される中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルト上のトナーパターンの濃度を検出する濃度センサーと、
前記濃度センサーにより検出される前記トナーパターンの濃度に基づいて濃度キャリブレーションおよび階調キャリブレーションを行うコントローラーとを備え、
前記濃度センサーは、入力電圧に応じた測定光を照射する発光素子と、前記中間転写ベルトの表面または前記トナー像で反射した前記測定光の反射光を受光し、前記反射光に応じた出力電圧を生成する受光素子とを備え、
前記コントローラーは、カラーレジストレーション補正処理における前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記受光素子の前記出力電圧が、前記濃度キャリブレーションおよび前記階調キャリブレーションにおける前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記出力電圧より高くなるように、前記カラーレジストレーション補正処理における前記発光素子への前記入力電圧を設定すること、
を特徴とする画像形成装置。
前記コントローラーは、前記カラーレジストレーション補正処理において、（ａ）前記中間転写ベルトの１周回における前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記受光素子の前記出力電圧の変動が所定値以上である場合には、前記濃度キャリブレーションおよび前記階調キャリブレーションにおける前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記出力電圧より高くなるように、前記カラーレジストレーション補正処理における前記発光素子への前記入力電圧を設定し、（ｂ）前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記受光素子の前記出力電圧の変動が所定値未満である場合には、前記濃度キャリブレーションおよび前記階調キャリブレーションにおける前記中間転写ベルトの表面からの前記反射光による前記出力電圧と同一になるように、前記カラーレジストレーション補正処理における前記発光素子への前記入力電圧を設定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記コントローラーは、前記カラーレジストレーション補正処理において、前記中間転写ベルトの癖の発生位置についての前記受光素子の出力電圧が飽和するように、前記カラーレジストレーション補正処理における前記発光素子への前記入力電圧を設定することを特徴とする請求項１または請求項２記載の画像形成装置。
前記中間転写ベルトの癖は、前記中間転写ベルトの支持ローラー、前記中間転写ベルトの１次転写ローラー、および、前記中間転写ベルト上の残存トナーを除去するクリーニング部材のうちのいずれかとの圧接により発生したものであることを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。