JP2021128238A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】トナー像の偏在に起因する中間転写ベルトの蛇行を抑制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、複数の画像形成部と、画像形成部に沿って移動する無端状の中間転写ベルトと、一次転写部材と、二次転写部材と、制御部と、を備える。中間転写ベルトは、幅方向の中心線を境界線として一方側の第１領域と、他方側の第２領域とに区画されている。第１領域および第２領域は、それぞれ境界線を挟んで隣接する画像領域と、画像領域の幅方向外側に位置する非画像領域と、を有する。制御部は、第１領域および第２領域の画像領域に転写されるトナー像のトナー量を算出し、算出されたトナー量に基づいて第１領域および第２領域の非画像領域に補正トナー像を形成し、像担持体と中間転写ベルトの密着レベルを幅方向において均等化する。【選択図】図５

Description

本発明は、トナー像が一次転写される中間転写ベルトを備え、中間転写ベルト上に形成されたトナー像を記録媒体に二次転写する中間転写方式の画像形成装置に関するものである。

従来、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、二次転写ローラーにより用紙等の記録媒体上にトナー像を二次転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。

ところで、中間転写式の画像形成装置において中間転写ベルトの蛇行（偏り）が発生すると、中間転写ベルトの幅方向端部に機械的ストレスが加わり、中間転写ベルトの寿命を短くする。また、過度な蛇行が発生した場合は中間転写ベルトが破損する。

そこで、中間転写ベルトの蛇行を検出する方法が種々提案されており、例えば特許文献１、２には、軸方向に沿って徐々に増加する増加部分と軸方向に沿って徐々に減少する減少部分を有する、同一形状の多数の寄り位置検出用パターンをベルト周長に対して十分に短い間隔でベルト搬送方向に沿って連続的に形成し、寄り位置検出用パターンの検出幅に応じた検出信号に基づいてベルトの基準位置からの寄り量を検出するベルト寄り止め方法が開示されている。

特開平３−２５２６９１号公報 特開平４−６３３８９号公報

上述したような中間転写ベルトの蛇行の原因の一つに、中間転写ベルト上のトナー像の偏在が挙げられる。中間転写ベルトと感光体ドラムは転写電圧によって電気的に引き寄せられているとともに機械的にも密着している。中間転写ベルトと感光体ドラムの間にトナーが介在すると、電気的吸引力および機械的密着が弱くなり、中間転写ベルトと感光体ドラムがスリップし易くなる。つまり、中間転写ベルトの幅方向においてトナー像の偏りがあると、トナー像が多い（スリップし易い）側と、トナー像が少ない（密着し易い）側とで中間転写ベルトの速度差が生じ、中間転写ベルトの蛇行を誘発する。

特許文献１、２の方法は、いずれもベルトの蛇行検出用マークを専用のセンサーを用いて検出し、検出結果に基づいて蛇行補正を行うものである。そのため、トナー像の偏在に起因する中間転写ベルトの蛇行を抑制することはできなかった。

本発明は、上記問題点に鑑み、トナー像の偏在に起因する中間転写ベルトの蛇行を抑制可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、複数の画像形成部と、中間転写ベルトと、一次転写部材と、二次転写部材と、制御部と、を備えた画像形成装置である。複数の画像形成部は、異なる色のトナー像を担持する像担持体を含む。中間転写ベルトは、無端状であって画像形成部に沿って移動し、像担持体に所定のニップ圧で圧接されて一次転写ニップ部を形成する。複数の一次転写部材は、中間転写ベルトを挟んで各画像形成部に配置された像担持体に対向配置され、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に一次転写する。二次転写部材は、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像を記録媒体上に二次転写する。制御部は、画像形成部を制御する。中間転写ベルトは、幅方向の中心線を境界線として一方側の第１領域と、他方側の第２領域とに区画されている。第１領域および第２領域は、それぞれ境界線を挟んで隣接する画像領域と、画像領域の幅方向外側に位置する非画像領域と、を有する。制御部は、第１領域および第２領域の画像領域に転写されるトナー像のトナー量を算出し、算出されたトナー量に基づいて第１領域および第２領域の非画像領域に補正トナー像を形成し、像担持体と中間転写ベルトの密着レベルを幅方向において均等化する。

本発明の第１の構成によれば、中間転写ベルトの幅方向の一方側の第１領域および他方側の第２領域の画像領域に転写されるトナー像のトナー量を算出し、算出されたトナー量に基づいて第１領域および第２領域の非画像領域に補正トナー像を形成する。これにより、中間転写ベルトと像担持体との密着レベルを軸方向で均等化することができ、トナーの偏在による中間転写ベルトの蛇行を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 中間転写ベルト８の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に形成される印字画像Ｇ１、Ｇ２および補正トナー像Ｔｃの平面図であり、印字画像Ｇ１、Ｇ２のトナー像Ｔの存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 中間転写ベルト８の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２に形成される印字画像Ｇ１、Ｇ２および補正トナー像Ｔｃの平面図であり、印字画像Ｇ１、Ｇ２のトナー像Ｔが存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 本実施形態の画像形成装置１００において実行される画像形成制御例を示すフローチャート 感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト８とのニップ部における軸方向のニップ圧の分布を示すグラフ トナー量とベルト幅方向中心からの距離との積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しくなるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー像Ｔの存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 トナー量とベルト幅方向中心からの距離との積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しくなるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 トナー量とニップ圧との積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しくなるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー像Ｔの存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 トナー量とニップ圧との積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しくなるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 トナー量、ベルト幅方向中心からの距離、およびニップ圧の積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しくなるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー像Ｔの存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 トナー量、ベルト幅方向中心からの距離、およびニップ圧の積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しくなるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 補正トナー像Ｔｃの形成制御と現像ローラー３１上のトナー強制吐出制御とを兼用したトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー量、ベルト幅方向中心からの距離、およびニップ圧の積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しく、且つ、トナー像Ｔの存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図 補正トナー像Ｔｃの形成制御と現像ローラー３１上のトナー強制吐出制御とを兼用したトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー量、ベルト幅方向中心からの距離、およびニップ圧の積から得られるベルト周方向の各領域の加重平均が等しく、且つ、トナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図

以下、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。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、異なる４色（イエロー、マゼンタ、シアンおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ〜Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ〜１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ〜１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ユニット９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ〜Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６１（図４参照）により感光体ドラム１ａ〜１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ〜２ｄの帯電ローラー２０によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

現像装置３ａ〜３ｄには、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ〜３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ〜４ｄから各現像装置３ａ〜３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ〜３ｄの現像ローラー２１により感光体ドラム１ａ〜１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ〜６ｄにより一次転写ローラー６ａ〜６ｄと感光体ドラム１ａ〜１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ〜１ｄ上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ〜１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ〜７ｄのクリーニングブレード２２および摺擦ローラー２３により除去される。

ベルト駆動モーター６３（図４参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

画像形成部Ｐｄの下流側において中間転写ベルト８と対向する位置には画像濃度センサー２５が配置されている。画像濃度センサー２５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像（基準画像）に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図４参照）に出力信号を出力する。

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からパッチ画像の画像濃度（トナー量）、画像位置を検知し、予め定められた基準濃度、基準位置と比較して現像電圧の特性値、露光装置５の露光開始位置およびタイミング等を調整することにより、各色について濃度補正および色ずれ補正（キャリブレーション）が行われる。

図３は、本実施形態の画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。図５に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ〜６ｄと、押圧切換ローラー３４と、を有する。

中間転写ベルト８は、例えばポリイミド樹脂やＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）にイオン導電材や導電性カーボン等の導電材を混合して導電性を付与したもので構成される。また、中間転写ベルト８に弾性を付与して応力集中による画像の中抜け現象を防止するために弾性層を設けてもよい。弾性層の材質としては、例えばヒドリンゴムやクロロプレンゴム、ポリウレタンゴム等が用いられる。さらに弾性層を保護するコート層を設けてもよい。コート層の材質としてはアクリル、シリコン、フッ素樹脂等が用いられる。

テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。駆動ローラー１０には中間転写ベルト８を介して二次転写ローラー９が対向配置されている。

中間転写ユニット３０は、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト８の進行方向に対し垂直（図３の上下方向）に移動可能に支持する一対の支持部材（図示せず）と、一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび押圧切換ローラー３４を上下方向に往復移動させる駆動手段（図示せず）と、を有するローラー接離機構３５を備えている。ローラー接離機構３５は、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄを、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ〜１ｄ（図１参照）に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー６ｄのみを中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ｄに圧接するモノクロモードと、４本の一次転写ローラー６ａ〜６ｄの全てを感光体ドラム１ａ〜１ｄから離間させる退避モードとに切り替え可能である。

図４は、本実施形態の画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、キャリブレーションに用いる濃度補正テーブル等も記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄ、二次転写ユニット９、ローラー接離機構３５、メインモーター６１、ベルト駆動モーター６３、転写ローラー駆動モーター６４、画像入力部７０、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路７１からの制御信号によって、帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ〜２ｄ内の帯電ローラー２０に、現像電圧電源７３は現像装置３ａ〜３ｄ内の現像ローラー２１に、転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ〜６ｄおよび二次転写ローラー９に、それぞれ所定の電圧を印加する。

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

本実施形態の画像形成装置１００では、画像形成時に画像形成領域の外側（非画像領域）に、中間転写ベルト８の幅方向におけるトナー量の偏りを補正する補正トナー像を形成する。これにより、中間転写ベルト８上のトナーの偏在に起因する中間転写ベルト８の蛇行を抑制する。

図５は、中間転写ベルト８上に形成される印字画像Ｇ１、Ｇ２および補正トナー像Ｔｃを上方から見た斜視図であり、印字画像Ｇ１、Ｇ２のトナー像Ｔの存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図である。矢印Ｘは中間転写ベルト８の進行方向を示している。

中間転写ベルト８は、ベルト幅方向（主走査方向、図５の上下方向）の中心線である境界線Ｌによって、ベルト進行方向（副走査方向、図５の左から右方向）に向かって左側（図５の上側）の第１領域Ｒ１と、右側（図５の下側）の第２領域Ｒ２とに区画されている。第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２は、それぞれ境界線Ｌを挟んで隣接する画像領域Ｐ１、Ｐ２と、画像領域Ｐ１、Ｐ２のベルト幅方向の外側に隣接する非画像領域Ｂ１、Ｂ２と、に区画されている。印字画像Ｇ１、Ｇ２は、第１領域Ｒ１の画像領域Ｐ１と第２領域Ｒ２の画像領域Ｐ２に跨って形成される。非画像領域Ｂ１、Ｂ２は、それぞれ画像領域Ｐ１、Ｐ２および中間転写ベルト８の側端縁と所定の間隔を有している。

図５に示す例では、副走査方向の所定幅ｗにおける第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２の印字画像Ｇ１、Ｇ２のトナー量を比較して、不足分を非画像領域Ｂ１、Ｂ２に補正トナー像Ｔｃとして形成している。所定幅ｗは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２のトナー量を比較して補正する際の最小単位となる長さであり、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト８のニップ部（一次転写ニップ部）のニップ幅（１〜２ｍｍ）以下であれば任意に設定可能である。例えば１ピクセルであってもよいし、１ｍｍであってもよい。

具体的には、画像領域Ｐ１に形成されるトナー像Ｔの面積が画像領域Ｐ２に形成されるトナー像Ｔの面積よりも大きい部分では、画像領域Ｐ１とＰ２におけるトナー量の差分に当たる補正トナー像Ｔｃを非画像領域Ｂ２に形成している。即ち、所定幅ｗの間ではトナー像Ｔと補正トナー像Ｔｃのトナー量を加算したトナー量の総和が第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで等しくなっている。

図５のように補正トナー像Ｔｃを形成することで、中間転写ベルト８上のトナー量が第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで均等になり、中間転写ベルト８と感光体ドラム１ａ〜１ｄとの密着レベルも軸方向で均等になる。その結果、トナーの偏在による中間転写ベルト８の蛇行を抑制することができる。

このとき、例えば画像形成部Ｐａ〜Ｐｃで形成された補正トナー像Ｔｃ上に、画像形成部Ｐｄで形成される補正トナー像Ｔｃが重なった場合、各補正トナー像Ｔｃを重ならないように形成した場合と比べて、トナー量は同一であるが補正トナー像Ｔｃの形成面積が小さくなる。その結果、中間転写ベルト８と画像形成部Ｐｄの感光体ドラム１ｄとの密着レベルも変化する。

そこで、所定幅ｗの間で各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて形成される補正トナー像Ｔｃが中間転写ベルト８上で重ならないようにすることが好ましい。具体的には、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおける補正トナー像Ｔｃの形成位置をベルト幅方向（主走査方向）にずらしておく。補正トナー像Ｔｃをこのように形成することにより、例えば画像形成部Ｐｄでは、ベルト進行方向に対し上流側の画像形成部Ｐａ〜Ｐｃで形成される補正トナー像Ｔｃの影響を受けずに感光体ドラム１ｄと中間転写ベルト８との密着レベルを一定に維持することができる。

図６は、中間転写ベルト８上に形成される印字画像Ｇ１、Ｇ２および補正トナー像Ｔｃを上方から見た斜視図であり、画像領域Ｐ１、Ｐ２のトナー像Ｔが存在しない部分にも非画像領域Ｂ１、Ｂ２に補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図である。図６に示す例では、印字画像Ｇ１、Ｇ２の間（紙間）を含む中間転写ベルト８の周方向の略全域に補正トナー像Ｔｃを形成している。

補正トナー像Ｔｃは、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２のトナー量が中間転写ベルト８の周方向の全域において均等になるように形成されている。具体的には、印字画像Ｇ１、Ｇ２の間（紙間）、および印字画像Ｇ１、Ｇ２内であってトナー像Ｔが形成されない部分では一定幅（最大幅）の補正トナー像Ｔｃを形成している。一方、印字画像Ｇ１、Ｇ２内であってトナー像Ｔが形成される部分では、トナー像Ｔの分だけ補正トナー像Ｔｃの形成幅を小さくしている。

図６のように補正トナー像Ｔｃを形成することで、図５の場合と同様に中間転写ベルト８上のトナー量が第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで均等になる。さらに、中間転写ベルト８の周方向におけるトナー量も均等化される。従って、トナーの偏在による中間転写ベルト８の蛇行をより効果的に抑制することができる。

図７は、本実施形態の画像形成装置１００において実行される画像形成制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１〜図６を参照しながら、図７のステップに沿って画像形成時における中間転写ベルト８上のトナー量補正制御手順について説明する。

先ず、制御部９０は印字命令を受信したか否かを判定する（ステップＳ１）。印字命令が受信されない場合は（ステップＳ１でＮｏ）印字待機状態を継続する。印字命令を受信した場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、制御部９０はパソコン等の上位機器から画像入力部７０に入力された画像データに基づいて、中間転写ベルト８上の第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２の印字画像のトナー量を算出する（ステップＳ２）。

次に、制御部９０はステップＳ２で算出された第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２のトナー量に基づいて補正トナー像Ｔｃの画像データを作成する（ステップＳ３）。具体的には、所定幅ｗの範囲で第１領域Ｒ１および第２領域Ｒ２のトナー量の和が等しくなるように補正トナー像Ｔｃの画像データを作成する。補正トナー像Ｔｃの画像データは、図５に示したように印字画像Ｇ１、Ｇ２の形成される部分のみに作成してもよいし、図６に示したように印字画像Ｇ１、Ｇ２が形成されない部分を含む中間転写ベルト８の周方向の略全域に作成してもよい。

次に、制御部９０は印字を実行して画像領域Ｐ１、Ｐ２にトナー像Ｔを形成するとともに、非画像領域Ｂ１、Ｂ２に補正トナー像Ｔｃを形成する（ステップＳ４）。具体的には、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの駆動が開始され、二次転写ローラー９に転写電圧が印加される。そして、中間転写ベルト８の画像領域Ｐ１、Ｐ２にトナー像Ｔが、非画像領域Ｂ１、Ｂ２に補正トナー像Ｔｃがそれぞれ形成される。画像領域Ｐ１、Ｐ２に形成されたトナー像Ｔは二次転写ニップ部Ｎを通過する用紙Ｓに転写される。非画像領域Ｂ１、Ｂ２に形成された補正トナー像Ｔｃはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

次に制御部９０は、印字が終了したか否かを判定する（ステップＳ５）。印字が継続している場合は（ステップＳ５でＮｏ）ステップＳ２に戻り、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２のトナー量の算出、補正トナー像の画像データの作成および印字動作を継続する。印字が終了している場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）処理を終了する。

本実施形態の構成によれば、中間転写ベルト８上のトナー量を第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで均等にすることができ、中間転写ベルト８と感光体ドラム１ａ〜１ｄとの密着レベルも軸方向で均等になる。その結果、トナーの偏在による中間転写ベルト８の蛇行を抑制することができる。

ところで、中間転写ベルト８の第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２のトナー量が均等である場合でも、中間転写ベルト８の幅方向中心（境界線Ｌ）からのトナー像の距離や、中間転写ベルト８と感光体ドラム１ａ〜１ｄのニップ圧によって中間転写ベルト８と感光体ドラム１ａ〜１ｄの密着レベルが変動する。具体的には、中間転写ベルト８の蛇行に対する影響は境界線Ｌからのトナー像の距離、および中間転写ベルト８と感光体ドラム１ａ〜１ｄのニップ圧に比例して大きくなる。

図８は、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト８とのニップ部における軸方向のニップ圧比率の分布を示すグラフである。図８に示すように、感光体ドラム１ａ〜１ｄと中間転写ベルト８のニップ圧は、軸方向の両端部のニップ圧比率を１とすると中央部に向かうにつれて連続的に低下し、中央部のニップ圧比率は０．２となっている。即ち、軸方向の両端部に比べて中央部のニップ圧が弱くなる。特に、中間転写ベルト８を挟んで感光体ドラム１ａ〜１ｄに対向する一次転写ローラー６ａ〜６ｄが、軸方向の全域に亘って外径が均一なストレートローラーである場合にこの傾向がみられる。

そこで、トナー量に加えて、トナー像が形成されるそれぞれの位置におけるベルト幅方向の中心からの距離、或いはニップ圧を加味（重み付け）した加重平均が、第１領域Ｒ１と第２領域Ｒ２とで等しくなるように補正トナー像を形成することが好ましい。

図９および図１０は、中間転写ベルト８上の第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２に形成されるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー量とベルト幅方向中心からの距離との積から得られる各領域の加重平均が等しくなるようにトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図である。図９では画像領域Ｐ１、Ｐ２にトナー像Ｔが存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示しており、図１０ではトナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示している。

図９に示すように、中間転写ベルト８は多数の行および列からなるマトリクス状に区画されている。第１領域Ｒ１、Ｒ２は、それぞれ境界線Ｌから左方向および右方向に１６列分の画像領域Ｐ１、Ｐ２と、１列おいて７列分の非画像領域Ｂ１、Ｂ２を有する。マトリクスの各列の境界線Ｌからの距離Ｄは０．５ｍｍ〜２３．５ｍｍまで１ｍｍ間隔となっている。マトリクスの各行の間隔は所定幅ｗ（ここでは１ｍｍ）である。マトリクスの行および列が交差する各領域（マス）には、画像濃度１００％のトナー量を１としたときの各領域におけるトナー量を表す数値が記載されている。

図９における加重平均の算出方法について詳細に説明する。加重平均は、マトリクスの各行におけるトナー量と境界線Ｌからの距離Ｄとの積を加算したものである。例えば図９の上から２行目における第１領域Ｒ１の画像領域Ｐ１における加重平均は、１×（１．５＋２．５＋３．５＋１２．５＋１４．５）＋０．２×４．５＋０．５×（１１．５＋１３．５）＝４７．９である。第２領域Ｒ２の画像領域Ｐ２における加重平均は、０．３×（１．５＋２．５＋３．５＋４．５＋５．５＋６．５＋７．５＋８．５）＋０．５×（１１．５＋１２．５＋１３．５＋１４．５）＝３８である。

即ち、図９の上から２行目では、第１領域Ｒ１の画像領域Ｐ１のほうが第２領域Ｒ２の画像領域Ｐ２に比べて４７．９−３８＝９．９だけ加重平均が大きい。そこで、第２領域Ｒ２の非画像領域Ｂ２の７列目にトナー量０．４２の補正トナー像Ｔｃを形成する。この補正トナー像Ｔｃは境界線Ｌからの距離Ｄが２３．５ｍｍであるから、加重平均は０．４２×２３．５≒９．９となる。従って、第２領域Ｒ２の加重平均は３８＋９．９＝４７．９となり、第１領域Ｒ１と等しくなる。上記の計算を、マトリクスの各行について同様に行うことにより、図９に示したような補正トナー像Ｔｃの画像データを作成することができる。

以上、図９における加重平均の算出方法について説明したが、図１０においても全く同様に加重平均を算出することができる。図１０では、トナー像Ｔが形成されない部分においても非画像領域Ｂ１、Ｂ２の全域にトナー量が１である補正トナー像Ｔｃを形成することにより、加重平均を０．１１×１７．５＋１×（１８．５＋１９．５＋２０．５＋２１．５＋２２．５＋２３．５）≒１２８として、中間転写ベルト８の周方向におけるトナー量×距離Ｄのトナー量を均等化（＝１２８）している。

図１１および図１２は、中間転写ベルト８上の第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２に形成されるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー量とニップ圧比率との積から得られる各領域の加重平均が等しくなるようにトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図である。図１１では画像領域Ｐ１、Ｐ２にトナー像Ｔが存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示しており、図１２ではトナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示している。マトリクスの各列には、図８のグラフに基づいて０．２〜１．０までのニップ圧比率Ｐｒが割り当てられている。マトリクスの他の構成は図９および図１０と同様である。

図１１における加重平均の算出方法について詳細に説明する。加重平均は、マトリクスの各行におけるトナー量とニップ圧比率Ｐｒとの積を加算したものである。例えば図１１の上から２行目における第１領域Ｒ１の画像領域Ｐ１における加重平均は、１×（０．２×３＋０．４＋０．５）＋０．２×０．２＋０．５×（０．４＋０．５）＝１．９９である。第２領域Ｒ２の画像領域Ｐ２における加重平均は、０．３×（０．２×５＋０．３×３）＋０．５×（０．４×２＋０．５×２）＝１．４７である。

即ち、図１１の上から２行目では、第１領域Ｒ１の画像領域Ｐ１のほうが第２領域Ｒ２の画像領域Ｐ２に比べて１．９９−１．４７＝０．５２だけ加重平均が大きい。そこで、第２領域Ｒ２の非画像領域Ｂ２の７列目にトナー量０．５６の補正トナー像Ｔｃを形成する。この補正トナー像Ｔｃはニップ圧比率Ｐｒが１．０であるから、加重平均は０．５６×１．０＝０．５６となる。従って、第２領域Ｒ２の加重平均は１．４７＋０．５６＝２．０３となり、第１領域Ｒ１（＝１．９９）とほぼ等しくなる。上記の計算を、マトリクスの各行について同様に行うことにより、図１１に示したような補正トナー像Ｔｃの画像データを作成することができる。

以上、図１１における加重平均の算出方法について説明したが、図１２においても全く同様に加重平均を算出することができる。図１２では、トナー像Ｔが形成されない部分においても非画像領域Ｂ１、Ｂ２に補正トナー像Ｔｃを形成することにより、加重平均を０．１８×０．６＋１×（０．７＋０．８×２＋０．９×２＋１．０）≒５．２として、中間転写ベルト８の周方向におけるトナー量×ニップ圧比率Ｐｒの加重平均を均等化（＝５．２）している。

図１３および図１４は、中間転写ベルト８上の第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２に形成されるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、トナー量、ベルト幅方向中心からの距離Ｄ、およびニップ圧比率Ｐｒの３つの値の積から得られる各領域の加重平均が等しくなるようにトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃを形成した例を示す図である。図１３では画像領域Ｐ１、Ｐ２にトナー像Ｔが存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示しており、図１４ではトナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示している。マトリクスの各列には、０．５ｍｍ〜２３．５ｍｍまでの境界線Ｌからの距離Ｄ、および０．２〜１．０までのニップ圧比率Ｐｒが割り当てられている。マトリクスの他の構成は図９〜図１２と同様である。

図１３における加重平均の算出方法について詳細に説明する。加重平均は、マトリクスの各行におけるトナー量、距離Ｄ、ニップ圧比率Ｐｒの積を加算したものである。例えば図１３の上から２行目における第１領域Ｒ１の画像領域Ｐ１における加重平均は、１×（１．５＋２．５＋３．５）×０．２＋１×１２．５×０．４＋１×１４．５×０．５＋０．２×４．５×０．２＋０．５×１１．５×０．４＋０．５×１３．５×０．５≒１９．６である。第２領域Ｒ２の画像領域Ｐ２における加重平均は、０．３×（１．５＋２．５＋３．５＋４．５＋５．５）×０．２＋０．３×（６．５＋７．５＋８．５）×０．３＋０．５×（１１．５＋１２．５）×０．４＋０．５×（１３．５＋１４．５）×０．５≒１４．９である。

即ち、図１３の上から２行目では、第１領域Ｒ１の画像領域Ｐ１のほうが第２領域Ｒ２の画像領域Ｐ２に比べて１９．６−１４．９＝４．７だけ加重平均が大きい。そこで、第２領域Ｒ２の非画像領域Ｂ２の７列目にトナー量０．２１の補正トナー像Ｔｃを形成する。この補正トナー像Ｔｃは距離Ｄが２３．５、ニップ圧比率Ｐｒが１．０であるから、加重平均は０．２１×２３．５×１．０≒４．９となる。従って、第２領域Ｒ２の加重平均は１４．９＋４．９＝１９．８となり、第１領域Ｒ１（＝１９．６）とほぼ等しくなる。上記の計算を、マトリクスの各行について同様に行うことにより、図１３に示したような補正トナー像Ｔｃの画像データを作成することができる。

以上、図１３における加重平均の算出方法について説明したが、図１４においても全く同様に加重平均を算出することができる。図１４では、トナー像Ｔが形成されない部分においても非画像領域Ｂ１、Ｂ２に補正トナー像Ｔｃを形成することにより、加重平均を０．２６×２１．５×０．９＋１×２２．５×０．９＋１×２３．５×１．０≒４８．８として、中間転写ベルト８の周方向におけるトナー量×距離Ｄ×ニップ圧比率Ｐｒの加重平均を均等化（＝４８．８）している。

また、印字動作の繰り返しによりトナー外添剤の剥がれやトナー内への埋没等によりトナーが劣化して現像装置３ａ〜３ｄ内のトナー帯電特性が変化し、トナーが過剰に帯電して画像濃度低下やかぶり画像が発生することがある。この場合、現像ローラー３１上のトナーを感光体ドラム１ａ〜１ｄ側に強制吐出するとともに、現像装置３ａ〜３ｄ内に新たなトナーを補給することでトナーの帯電状態を回復することができる。

そのため、補正トナー像Ｔｃの形成制御と現像ローラー３１上のトナー強制吐出制御とを兼用することが好ましい。具体的には、補正トナー像Ｔｃのトナー量を、トナー強制排出制御において排出される、トナーの帯電状態の回復に必要なトナー量以上とする。これにより、中間転写ベルト８の蛇行抑制とトナーの帯電状態の安定化を両立させることができ、印字動作以外のトナーの消費を極力抑制することができる。

図１５および図１６は、中間転写ベルト８上の第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２に形成されるトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃの画像データを示す模式図であり、補正トナー像Ｔｃの形成制御と現像ローラー３１上のトナー強制吐出制御とを兼用した例を示す図である。図１５および図１６では、図１３および図１４と同様にトナー量、ベルト幅方向中心からの距離Ｄ、およびニップ圧比率Ｐｒの３つの値の積から得られる各領域の加重平均が等しくなるようにトナー像Ｔおよび補正トナー像Ｔｃを形成している。図１５では画像領域Ｐ１、Ｐ２にトナー像Ｔが存在する部分のみに補正トナー像Ｔｃを形成した例を示しており、図１６ではトナー像Ｔの存在しない部分にも補正トナー像Ｔｃを形成した例を示している。

図１５では、中間転写ベルト８の周方向の全域において、画像濃度１００％のトナー量を１としたときのトナー排出量が６以上となるように、トナー像の存在しない部分にも各行について非画像領域Ｂ１、Ｂ２にそれぞれトナー量１のマスが３つの補正トナー像Ｔｃを形成している。図１６では、さらに中間転写ベルト８の周方向におけるトナー量×距離Ｄ×ニップ圧比率Ｐｒの加重平均を均等化（＝６３．１）している。加重平均の算出方法については図１３、図１４と同様である。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、第１領域Ｒ１、第２領域Ｒ２における画像領域Ｐ１、Ｐ２および非画像領域Ｂ１、Ｂ２の寸法は、画像形成装置１００において使用される用紙Ｓの寸法および使用頻度に応じて適宜設定することができる。

また、本発明は図１に示したようなタンデム式のカラープリンターに限らず、カラー複写機、ファクシミリ等の、画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに沿って移動する無端状の中間転写ベルトを備えた中間転写方式の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。

本発明は、中間転写ベルトを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、トナー像の偏在に起因する中間転写ベルトの蛇行を抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ〜Ｐｄ 画像形成部
１ａ〜１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
６ａ〜６ｄ 一次転写ローラー（一次転写部材）
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラー（二次転写部材）
２５ 画像濃度センサー
３０ 中間転写ユニット
７４ 転写電圧電源
８０ 操作部
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｎ 二次転写ニップ部
Ｓ 用紙（記録媒体）
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｐ１、Ｐ２ 画像領域
Ｂ１、Ｂ２ 非画像領域
Ｔｃ 補正トナー像

Claims (11)

1. 異なる色のトナー像を担持する像担持体を含む複数の画像形成部と、
   前記画像形成部に沿って移動し、前記像担持体に所定のニップ圧で圧接されて一次転写ニップ部を形成する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを挟んで前記各画像形成部に配置された像担持体に対向配置され、前記像担持体上に形成された前記トナー像を前記中間転写ベルト上に一次転写する複数の一次転写部材と、
   前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像を記録媒体上に二次転写する二次転写部材と、
   前記画像形成部を制御する制御部と、
   を備えた画像形成装置において、
   前記中間転写ベルトは、幅方向の中心線を境界線として一方側の第１領域と、他方側の第２領域とに区画されており、前記第１領域および前記第２領域は、それぞれ前記境界線を挟んで隣接する画像領域と、前記画像領域の幅方向外側に位置する非画像領域と、を有し、
   前記制御部は、前記第１領域および前記第２領域の前記画像領域に転写される前記トナー像のトナー量を算出し、算出された前記トナー量に基づいて前記第１領域および前記第２領域の前記非画像領域に補正トナー像を形成し、前記像担持体と前記中間転写ベルトの密着レベルを前記幅方向において均等化することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記中間転写ベルトの周方向の単位領域毎に前記第１領域および前記第２領域に存在する前記トナー像および前記補正トナー像のトナー量の総和が等しくなるように前記補正トナー像を形成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. 前記制御部は、前記中間転写ベルトの周方向の単位領域毎に前記第１領域および前記第２領域に存在する前記トナー像および前記補正トナー像のトナー量の加重平均が等しくなるように前記補正トナー像を形成することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
4. 前記加重平均は、前記トナー量と、前記中間転写ベルトの幅方向中心からの距離との積から得られる平均であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記加重平均は、前記トナー量と、前記一次転写ニップ部における前記像担持体の軸方向のニップ圧比率との積から得られる平均であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
6. 前記加重平均は、前記トナー量、前記中間転写ベルトの幅方向中心からの距離、および前記一次転写ニップ部における前記像担持体の軸方向のニップ圧比率の積から得られる平均であることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
7. 前記単位領域は、前記一次転写ニップ部のニップ幅以下であることを特徴とする請求項２乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記画像形成部は、前記像担持体に前記トナーを供給して前記トナー像を形成する現像装置を含み、
   前記制御部は、前記現像装置内の前記トナーを前記像担持体に強制吐出させて前記トナーの帯電量を回復するトナー強制吐出制御を実行可能であり、
   前記補正トナー像のトナー量を、前記トナー強制排出制御において排出されるトナー量以上とすることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
9. 前記補正トナー像は、前記中間転写ベルトの周方向において前記画像領域に前記トナー像が転写される部分のみに形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記補正トナー像は、前記中間転写ベルトの周方向において前記画像領域に前記トナー像が転写されない部分にも形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
11. 前記補正トナー像は、前記中間転写ベルトの幅方向において、前記中間転写ベルトの進行方向に対し上流側の前記画像形成部で形成された前記補正トナー像に重ならない位置に形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項１０のいずれかに記載の画像形成装置。

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