JP2020122870A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像の濃度補正と、感光体ドラム表面の除電との各々を任意のタイミングで実施でき、且つトナー像の濃度検出を適正に行うことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、除電部と、濃度検出部と、を備える。像担持体は、トナー像を担持する。除電部は、像担持体の表面に除電光を照射し、像担持体の表面に残留する電荷を除去する。濃度検出部は、トナー像に向けて光を照射し、当該トナー像で反射させて受光部で受けた検出光に基づき当該トナー像の濃度を検出する。濃度検出部は、受光部に除電光が入射可能な位置に配置される。除電光の波長範囲と、濃度検出部の受光部の受光感度波長範囲とは重ならない。【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体である感光体ドラムの表面に形成した静電潜像を現像（可視化）したトナー像を用紙に転写、定着させることで画像を形成する装置が広く利用されている。画像形成装置が形成する画像の濃度は、様々な理由により経時変化が生じる。このため、濃度補正用トナー像を感光体ドラムや中間転写ベルトの表面に形成し、当該トナー像の濃度をセンサーで検出して濃度補正を行うキャリブレーションを実施することが一般的である。

また、画像形成装置では、画像不良の発生を防止するために、感光体ドラムの表面に残留する電荷を除去する除電を実施することがある。感光体ドラムの表面の除電は、例えば除電光を感光体ドラムの表面に照射し、残留電荷を除去する。

上記のような画像の濃度補正や、感光体ドラム表面の除電を実施する画像形成装置の一例が特許文献１に開示されている。特許文献１で開示された従来の画像形成置は、濃度検知用トナー像の画像濃度検知時には、像担持体表面の電荷を除電するための像担持体への露光を一時的に停止する。これにより、像担持体表面の除電のための露光による光が画像濃度検知センサーに入って画像濃度検知に悪影響を及ぼすことを防止することができる。

特開２００３−１２２０６５号公報

しかしながら、特許文献１で開示された従来の画像形成装置は、画像の濃度補正と、感光体ドラム表面の除電との各々の実施タイミングをずらす必要があり、複雑な制御を行わなければならないことに課題があった。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、画像の濃度補正と、像担持体表面の除電との各々を任意のタイミングで実施することができ、且つトナー像の濃度検出を適正に行う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。

上記の課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、像担持体と、除電部と、濃度検出部と、を備える。像担持体は、トナー像を担持する。除電部は、像担持体の表面に除電光を照射し、像担持体の表面に残留する電荷を除去する。濃度検出部は、トナー像に向けて光を照射し、当該トナー像で反射させて受光部で受けた検出光に基づき当該トナー像の濃度を検出する。濃度検出部は、受光部に除電光が入射可能な位置に配置される。除電光の波長範囲と、濃度検出部の受光部の受光感度波長範囲とは重ならない。

本発明の構成によれば、濃度検出部の受光部に除電光が入射しても、トナー像の濃度検出に影響を及ぼすことがない。したがって、濃度検出部を用いた画像の濃度補正と、除電部を用いた像担持体表面の除電との各々を、任意のタイミングで実施することができ、且つトナー像の濃度検出を適正に行うことが可能である。

本発明の実施形態の画像形成装置の構成を示す概略断面図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の画像形成部及び中間転写ベルト周辺を示す部分断面図である。 本発明の実施形態の画像形成装置の除電光の波長範囲と、濃度検出部の受光部の受光感度波長範囲との関係を示すグラフである。

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

図１は、画像形成装置１の構成を示す概略断面図である。図２は、画像形成装置１の画像形成部２０及び中間転写ベルト３１周辺を示す部分断面図である。本実施形態の画像形成装置１の一例としては、中間転写ベルト３１を用いてトナー像を用紙Ｐに転写するタンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置１は、例えばプリント（印刷）、スキャン（画像読取）、ファクシミリ送信等の機能を備えたいわゆる複合機であっても良い。

画像形成装置１は、図１に示すようにその本体２に、給紙部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部３０及び定着部７を含む。

給紙部３は、複数枚の用紙Ｐを収容し、印刷時に用紙Ｐを１枚ずつ分離して送り出す。用紙搬送部４は、給紙部３から送り出された用紙Ｐを二次転写部３３及び定着部７へと搬送し、さらに定着後の用紙Ｐを用紙排出口８から用紙排出部９に排出する。両面印刷が行われる場合、用紙搬送部４は、第一面の定着後の用紙Ｐを分岐部１０によって反転搬送部１１に振り分け、用紙Ｐを再度、二次転写部３３及び定着部７へと搬送する。露光部５は、画像データに基づき制御されたレーザー光を画像形成部２０に向かって照射する。

画像形成部２０には、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍ、シアン用の画像形成部２０Ｃ及びブラック用の画像形成部２０Ｂの４台が設けられる。なお、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、各色を表す「Ｙ」、「Ｍ」、「Ｃ」、「Ｂ」の識別記号は省略する。

画像形成部２０は、図２に示すように所定の方向（図２における時計回り）に回転可能に支持された像担持体である感光体ドラム２１を備える。画像形成部２０は、さらに感光体ドラム２１の周囲に、その回転方向に沿って帯電部２２、現像部２３及びドラムクリーニング部２４を備える。なお、現像部２３とドラムクリーニング部２４との間に一次転写部３２が配置される。

転写部３０は、中間転写ベルト３１、一次転写部３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂ、二次転写部３３及び中間転写クリーニング部３４を備える。中間転写ベルト３１は、図２に示すように所定の方向（図２における反時計回り）に回転可能に支持され、４台の画像形成部２０それぞれで形成されたトナー像が順次一次転写される中間転写体である。４台の画像形成部２０は、中間転写ベルト３１の回転方向上流側から下流側に向けて一列に並んだいわゆるタンデム方式にして配置される。

帯電部２２は、例えば帯電ローラーによって感光体ドラム２１の表面を所定電位に帯電させる。そして、露光部５から照射されたレーザー光によって感光体ドラム２１の表面に原稿画像の静電潜像が形成される。現像部２３は、この静電潜像にトナーを供給して現像し、トナー像を形成する。４台の画像形成部２０それぞれは、異なる色のトナー像を形成する。

トナー像は、各色の画像形成部２０Ｙ、２０Ｍ、２０Ｃ、２０Ｂの上方に配置された一次転写部３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｂで中間転写ベルト３１の表面に一次転写される。そして、中間転写ベルト３１の回転とともに所定のタイミングで各画像形成部２０のトナー像が連続して中間転写ベルト３１に転写されることにより、中間転写ベルト３１の表面にはイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。ドラムクリーニング部２４は、一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留するトナーを除去してクリーニングする。

中間転写ベルト３１の表面のカラートナー像は、用紙搬送部４によって同期をとって送られてきた用紙Ｐに、二次転写部３３に形成される二次転写ニップ部で転写される。中間転写クリーニング部３４は、二次転写後に中間転写ベルト３１の表面に残留するトナーを除去してクリーニングする。

定着部７は、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱、加圧してトナー像を用紙Ｐに定着させる。

さらに、画像形成装置１は、制御部１２を備える。制御部１２は、不図示のＣＰＵ、画像処理部、記憶部、その他の不図示の電子回路や電子部品を含む。ＣＰＵは、記憶部に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、画像形成装置１に設けられた各構成要素の動作を制御して画像形成装置１の機能に係る処理を実行する。画像処理部は、印刷や画像読取、送信に用いる画像データに対して画像処理を行う。記憶部は、例えば不図示のプログラムＲＯＭ（Read Only Memory）、データＲＯＭなどといった不揮発性の記憶装置と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性の記憶装置との組み合わせで構成される。

続いて、画像形成部２０及び中間転写ベルト３１周辺の詳細な構成について説明する。各色の画像形成部２０は基本的な構成が同じであるので、特に限定する必要がある場合を除き、構成要素について各色を表す識別記号は省略する。

画像形成装置１は、図２に示す濃度検出部４０を備える。濃度検出部４０は、二次転写部３３よりも中間転写ベルト３１の回転方向上流側であって、４台の画像形成部２０のうち中間転写ベルト３１の回転方向最下流側のブラック用画像形成部２０Ｂよりも下流側に配置され、中間転写ベルト３１の表面と対向する。

濃度検出部４０は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等で構成される発光部４１と、フォトダイオード等で構成される受光部４２とを有する反射型光学センサーを備える。発光部４１は、中間転写ベルト３１の表面に一次転写されたトナー像に向けて所定角度で光を照射する。受光部４２は、発光部４１が照射し、トナー像で反射した反射光を受ける。濃度検出部４０は、受光した検出光のレベルを電圧値として出力することにより、中間転写ベルト３１の表面に一次転写されたトナー像の濃度を検出することができる。すなわち、濃度検出部４０は、発光部４１からトナー像に向けて光を照射し、当該トナー像で反射させて受光部４２で受けた検出光に基づき当該トナー像の濃度を検出する。

画像形成装置１は、例えば予め定められた印刷枚数毎といった定期的に、或いは利用者や管理者によって任意のタイミングで、非画像形成時に、トナー像の濃度補正を行うキャリブレーションを実施する。このキャリブレーションでは、濃度補正用トナー像を中間転写ベルト３１の表面に一次転写し、当該トナー像の濃度を濃度検出部４０で検出する。そして、濃度補正用トナー像の濃度と、予め定められた目標濃度とを比較し、例えば現像バイアス等の調整などを行うことにより、トナー像の濃度補正が行われる。

４台の画像形成部２０それぞれは、図２に示す除電部２５を備える。除電部２５は、一次転写部３２よりも感光体ドラム２１の回転方向下流側であって、ドラムクリーニング部２４よりも感光体ドラム２１の回転方向上流側に配置され、感光体ドラム２１の表面と対向する。

除電部２５は、例えば赤色ＬＥＤで構成される除電光源を備える。除電部２５は、感光体ドラム２１の表面に除電光を照射し、感光体ドラム２１の表面に残留する電荷を除去する。

除電部２５は、２方向に除電光Ｌ１、Ｌ２を照射する。除電光Ｌ１、Ｌ２は、同一の除電光源から照射される。除電光Ｌ１は、当該除電部２５を含む画像形成部２０の、一次転写部３２よりも感光体ドラム２１の回転方向下流側であって、ドラムクリーニング部２４よりも感光体ドラム２１の回転方向上流側の感光体ドラム２１の表面に照射される。除電光Ｌ２は、中間転写ベルト３１の回転方向下流側の、隣り合う他の画像形成部２０の、一次転写部３２よりも感光体ドラム２１の回転方向上流側であって、現像部２３よりも感光体ドラム２１の回転方向下流側の感光体ドラム２１の表面に照射される。

具体的には、例えば図２に示すように、シアン用の画像形成部２０Ｃの除電部２５Ｃは、当該除電部２５Ｃを含む画像形成部２０Ｃの感光体ドラム２１Ｃの表面の一次転写後の領域に除電光Ｌ１を照射し、さらに隣り合うブラック用の画像形成部２０Ｂの感光体ドラム２１Ｂの表面の一次転写前の領域に除電光Ｌ２を照射する。

４台の画像形成部２０のうち中間転写ベルト３１の回転方向最下流のブラック用の画像形成部２０Ｂの除電部２５Ｂは、当該除電部２５Ｂを含む画像形成部２０Ｂの感光体ドラム２１Ｂの表面の一次転写後の領域に除電光Ｌ１を照射する。さらに除電部２５Ｂは、ブラック用画像形成部２０Ｂよりも中間転写ベルト３１の回転方向下流側の、濃度検出部４０が存在する方向に除電光Ｌ２を照射する。

ブラック用の画像形成部２０Ｂの除電部２５Ｂが、濃度検出部４０が存在する方向に除電光Ｌ２を照射することは、４台の画像形成部２０の構成の共通化に伴って生じる。４台の画像形成部２０の構成が共通化されているので、上記のとおり、すべての色の画像形成部２０の除電部２５は、２方向に除電光Ｌ１、Ｌ２を照射する。４台の画像形成部２０の構成の共通化を図ることで、すべての色の画像形成部２０に対して同じ部材を使用することができ、画像形成装置１の低コスト化を実現することが可能になる。

濃度検出部４０は、ブラック用画像形成部２０Ｂの中間転写ベルト３１の回転方向下流側に、ブラック用画像形成部２０Ｂに隣接して配置される。濃度検出部４０は、受光部４２に画像形成部２０Ｂの除電部２５Ｂが照射した除電光Ｌ２が入射可能な位置に配置される。

図３は、除電光Ｌ１、Ｌ２の波長範囲ｒ１と、濃度検出部４０の受光部４２の受光感度波長範囲ｒ２との関係を示すグラフである。図３に示すように、除電光Ｌ１、Ｌ２の波長範囲ｒ１と、濃度検出部４０の受光部４２の受光感度波長範囲ｒ２とは重ならないように構成される。この構成によれば、濃度検出部４０の受光部４２に除電光Ｌ２が入射しても、トナー像の濃度検出に影響を及ぼすことがない。したがって、濃度検出部４０を用いた画像の濃度補正と、除電部２５Ｂを用いた感光体ドラム２１Ｂの表面の除電との各々を、任意のタイミングで実施することができ、且つトナー像の濃度検出を適正に行うことが可能である。

さらに詳細には、除電部２５は、例えば約６７０ｎｍの波長においてピーク値ｐ１を有する波長範囲ｒ１の除電光Ｌ１、Ｌ２を照射する除電光源が用いられる。一方、濃度検出部４０の受光部４２は、例えば約９００ｎｍから約９５０ｎｍの波長においてピーク値ｐ２を有する受光感度波長範囲ｒ２であるフォトダイオード等が用いられる。

すなわち、除電光Ｌ１、Ｌ２の波長範囲ｒ１は、濃度検出部４０の受光部４２の受光感度波長範囲ｒ２よりも短波長側である。この構成によれば、除電部２５及び濃度検出部４０に、一般的に広く普及している安価な光源及び受光センサーを用いることができる。したがって、画像形成装置１の低コスト化を図ることが可能になる。

また、本実施形態では、除電部２５は、例えば赤色ＬＥＤで構成されることとしたが、レーザーダイオードで構成されることがより望ましい。レーザーダイオードが照射する光は、波長範囲が極端に狭く、波長がほぼ単一であると言える。したがって、この構成によれば、除電光Ｌ１、Ｌ２の波長範囲ｒ１が、濃度検出部４０の受光部４２の受光感度波長範囲ｒ２と重ならないように構成することが容易になる。

また、除電部２５は、当該除電部２５を画像形成部２０の感光体ドラム２１の表面の一次転写後の領域と、隣り合う他の画像形成部２０の感光体ドラム２１の表面の一次転写前の領域と、の２方向に除電光Ｌ１、Ｌ２を照射する。この構成によれば、除電光Ｌ１による一次転写後の感光体ドラム２１の表面に対する第１の除電と、除電光Ｌ２による一次転写前の感光体ドラム２１の表面に対する第２の除電と、を単一の除電光源で同時に行うことができる。第１の除電では、一次転写後に感光体ドラム２１の表面に残留する電荷が除去される。第２の除電では、一次転写前であって現像後の感光体ドラム２１の表面のトナーを担持していない非画像領域に残留する電荷が除去される。したがって、低コスト化が図られた簡便な構成で、感光体ドラム２１の表面に電荷が意図せず残留することに起因する画像不良の発生を効果的に抑制することが可能になる。

また、濃度検出部４０は、４台の画像形成部２０のうち中間転写ベルト３１の回転方向最下流側のブラック用画像形成部２０Ｂよりもさらに下流側に配置され、中間転写ベルト３１の表面に一次転写されたトナー像の濃度を検出する。この構成によれば、トナー像の濃度補正を行うキャリブレーションを実施することができる。したがって、画像形成装置１において、高品質な画像の形成を継続することが可能になる。

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

例えば、上記実施形態では、除電部２５は、単一の除電光源で同時に２方向に除電光Ｌ１、Ｌ２を照射する構成としたが、このような構成に限定されるわけではない。除電部は、複数の除電光源を有していて良いし、１方向のみに除電光を照射する構成であっても良い。

また、上記実施形態では、画像形成装置１は、複数色の画像を順次重ねて形成するいわゆるタンデム型のカラー印刷用の画像形成装置であることとしたが、このような機種に限定されるわけではなく、タンデム型ではないカラー印刷用の画像形成装置やモノクロ印刷用の画像形成装置であっても良い。

本発明は、画像形成装置において利用可能である。

１ 画像形成装置
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電部
２３ 現像部
２４ ドラムクリーニング部
２５ 除電部
３０ 転写部
３１ 中間転写ベルト（中間転写体）
３２ 一次転写部
３３ 二次転写部
４０ 濃度検出部
４１ 発光部
４２ 受光部

Claims (5)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の表面に除電光を照射し、前記像担持体の表面に残留する電荷を除去する除電部と、
   前記トナー像に向けて光を照射し、当該トナー像で反射させて受光部で受けた検出光に基づき当該トナー像の濃度を検出する濃度検出部と、
   を備え、
   前記濃度検出部は、前記受光部に前記除電光が入射可能な位置に配置され、
   前記除電光の波長範囲と、前記濃度検出部の前記受光部の受光感度波長範囲とは重ならないことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記除電光の波長範囲は、前記濃度検出部の前記受光部の受光感度波長範囲よりも短波長側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。
3. 前記除電部は、レーザーダイオードで構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体と、前記除電部と、を含み、異なる色の前記トナー像を形成する複数の画像形成部と、
   前記複数の画像形成部に沿って配置され、前記複数の画像形成部それぞれで形成された前記トナー像が順次一次転写される中間転写体と、
   を備え、
   前記除電部は、当該除電部を含む前記画像形成部の前記像担持体の表面の一次転写後の領域と、隣り合う他の前記画像形成部の前記像担持体の表面の一次転写前の領域と、の２方向に前記除電光を照射することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記濃度検出部は、前記複数の画像形成部のうち前記中間転写体の回転方向の最下流側の前記画像形成部よりもさらに下流側に配置され、前記中間転写体の表面に一次転写された前記トナー像の濃度を検出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。

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