JP4769599B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、中間転写体を用いる画像形成装置に関する。

従来の電子写真方式を用いた画像形成装置においては、像担持体にトナー像を形成し、中間転写体を介して転写材に転写して画像を得る方法が提案されている。以下に、中間転写体を有する画像形成装置について、主要な構成を示す概略図である図１を借りて説明する。なお、ここでは探査部材３３はないものとする。

このような画像形成装置において、合成樹脂製の可撓性無端ベルトである中間転写体１７は駆動ローラ１１、テンションローラ１２、及び二次転写ローラ６ａの各張架手段に張架されて回転する。中間転写体１７は非動作時には張架手段に張架されたまま静止するが、長時間にわたってこの状態が続くと、張架手段と接触している領域において変形が発生する。

また、シート材やＯＨＰフィルム等の記録材に転写するための、プリント用画像の形成開始前に、画像形成条件の補正を行うことが従来から知られている。これは、画像形成装置の電源を入れた直後や、先の画像形成動作から所定時間以上経過した場合等、温度や湿度を含む環境条件が変化したと想定される場合に実行し、画像品質を一定に保つ目的で行われる。

その補正手法の一つに、中間転写体１７に制御用トナー像を形成し、例えば発光部と受光部とからなる濃度検知センサ３２によって反射光強度から制御用トナー像の濃度を調べて画像形成条件の補正を行う手法が存在する。ここで、画像形成条件の補正とは具体的には、帯電バイアス電圧、現像バイアス電圧、一次及び二次転写バイアス電圧、トナーの供給量等の、トナー像形成条件を補正するものである。

濃度検知センサ３２は、図２（ａ）に示される通り、中間転写体の変形の生じていない領域に形成されたトナー像に光を照射した時に確実に受光部で検知できるように設定されている。したがって、図２（ｂ）に示すように変形の生じた領域に制御用トナー像Ｔｐを形成すると、反射光が正しく検知されないために画像形成条件補正が正しく機能しない。

こうした問題を回避する手段が従来から提案されている（例えば、特許文献１参照）。例えば特開２００４−２０５７５７号公報には、中間転写体にホームポジションを設け、これを最も大きな波うちを発生させるローラ近傍で停止するように制御することが開示されている。ホームポジション近傍で最も大きな波うちが発生するので、この領域を避けて制御用トナー像を形成すると、画像補正の誤動作を回避できる。
特開２００４−２０５７５７号公報（第１１頁、１図）

近年、画像形成装置の小型化への要請が高まっており、装置の小型化に伴って中間転写体の周長も短くする必要がある。この時問題となるのが、制御用トナー像の形成である。制御用トナー像は、図３（ｂ）のように、中間転写体１７の回転方向に複数の制御用トナー像が形成されるものがあり、中間転写体の周長が短い場合には、中間転写体の変形部分と複数の制御用トナー像の一部が重複する虞がある。

先述の通り画像補正は通常、電源を入れた直後や先の画像形成から所定時間経過後に実施するので、一度不適正な画像形成条件の補正が行われると次の画像形成条件の補正が行われるまでに形成されるプリント用画像全てが劣化してしまうことになる。

ところで、画像形成条件の補正が適正に行われている場合には、中間転写体１７に多少の変形が生じていたとしても、転写材に二次転写転写して得られる出力画像（プリント画像）の質はさほど低下しない。本発明はこの点に着目し、上述の課題を解決すべく、中間転写体の周長が短くても確実に画像形成条件の補正を行い、小型化にも適した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の本発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、複数の張架手段に張架されて回転可能な無端ベルトである中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を一次転写する一次転写部材と、前記中間転写体から転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、制御用トナー像の濃度を中間転写体上で検出し、検出結果に応じてトナー像形成条件を制御する制御手段と、を有する画像形成装置であって、前記中間転写体の回転方向に区分された複数の領域の各々について、張架手段と当接して静止している時間、および張架手段と当接せずに静止している時間をそれぞれ積算し、前記積算値に基づいて特定された特定領域には制御用トナー像を一次転写せず、プリント用トナー像は、前記特定領域にも一次転写することを特徴とする画像形成装置である。

上記目的を達成するための更に別の本発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、複数の張架手段に張架されて回転可能な無端ベルトである中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を一次転写する一次転写部材と、前記中間転写体から転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、制御用トナー像の濃度を中間転写体上で検出し、検出結果に応じてトナー像形成条件を制御する制御手段と、を有する画像形成装置であって、前記張架手段との当接に起因する中間転写体の変形状態を検出するセンシング手段を有し、該センシング手段による検出結果に基づいて特定された特定領域には制御用トナー像を一次転写せず、プリント用トナー像は、前記特定領域にも一次転写することを特徴とする画像形成装置である。

上記目的を達成するための更に別の本発明は、像担持体と、該像担持体上に形成された潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、複数の張架手段に張架されて回転可能な無端ベルトである中間転写体と、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を一次転写する一次転写部材と、前記中間転写体から転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、制御用トナー像の濃度を中間転写体上で検出し、検出結果に応じてトナー像形成条件を制御する制御手段と、を有する画像形成装置であって、前記中間転写体上の、制御用トナー像の形成を開始する直前に張架手段と当接して静止していた特定領域には制御用トナー像を一次転写せず、プリント用トナー像は、前記特定領域にも一次転写することを特徴とする画像形成装置である。

中間転写体の変形領域を避けて制御用トナー像を形成し、プリント用画像は変形領域にも形成するので、中間転写体が短い場合でも確実に画像補正を行え、ひいては画像形成装置の小型化にも適するという効果を奏する。

（実施例１）
図１を用いて本発明の実施例に係る画像形成装置について説明する。（なお、ここでは探査部材３３はないものとする。）
本実施例に係る画像形成装置は電子写真方式の画像形成装置で、像担持体である感光ドラム１の周囲に、帯電手段、露光手段、現像手段、クリーナ等を配設されている。感光ドラム１上に形成されたトナー像は中間転写体１７上に一次転写され、さらに中間転写体１７から紙やＯＨＰシートなどの記録材に二次転写される。

フルカラー画像を形成するために現像装置４は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーをそれぞれ保持する現像器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄを備える。各現像器は必要に応じて感光ドラム１と対向する位置まで回転移動し、静電潜像をトナー像として顕像化する。

感光ドラム１は不図示の駆動源によって支軸１ａを中心に矢示の方向に時計回りに回転するもので、アルミニウム等の導電性基体と、その外周に形成された光導電層とを有する。帯電手段である帯電ローラ２は感光ドラム１に接触して従動回転するローラ部材であり、感光ドラム１表面を一様に帯電させる。

帯電ローラ２よりも感光ドラム１の回転方向下流には露光手段９が配されていて、画像情報に基づいて感光ドラム１を走査露光する。感光ドラム１表面の露光を受けた領域は電荷を失うことで静電潜像が形成される。

露光手段９の下流には現像装置４が設けられている。現像装置４に保持される各現像器４ａ〜４ｄは現像動作時にはいずれか一つが感光ドラム１と対向する位置に回転移動するもので、現像する静電潜像の色情報によって選択される。本実施例では磁気ブラシ方式の現像器であり、現像バイアス電圧を印加することにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着したトナーが、先の露光工程で電荷を失った領域に付着して感光ドラム１上にトナー像が形成される。

現像装置４の下流、感光ドラム１の下方には一次転写ローラ５が配設されている。一次転写ローラ５は不図示の付勢手段により中間転写体１７を挟んで感光ドラム１に押圧され、一次転写ニップを形成する。一次転写ローラ５には一次転写バイアス電圧が印加され、感光ドラム１との電位差によってトナーは感光ドラム１表面から中間転写体１７表面へと一次転写される。

一次転写後の感光ドラム１表面には、中間転写体１７に転写されなかった残留トナーや転写材に起因する紙粉等の付着物が存在する。一次転写ニップよりも感光ドラム１下流には感光ドラム１に当接して付着物を回収するためのクリーナ３が設けられており、次の画像形成プロセスの前に付着物が除去される。

複数色からなる画像を形成する場合には、現像に用いる現像器を換えて上記の工程を繰り返し、中間転写体１７上でレジストレーションを合わせて各色トナー像が重ね合わせられる。こうして得たトナー像は、二次転写部６において、給紙カセット１０から適切なタイミングで供給される転写材に二次転写される。二次転写部においても、一次転写部と同様に二次転写ローラ６ｂには二次転写バイアスが印加されており、電界の作用を受けて転写材に二次転写される。トナー像を担持した転写材は定着部８に搬送され、加熱、加圧されることで永久画像を得る。また、二次転写後に中間転写体１７は、表面に残留するトナーを中間転写クリーナ７に回収された後、後回転を経てランダムな位置に停止する。

次に、画像形成装置で一般的に行われる画像形成条件の補正について説明する。

画像形成装置から得られる画像は、調整を行わないと温度や湿度等、画像形成時の環境条件によって品質が異なってしまう。そのため、プリント用画像形成動作を行う前、電源を入れた時や先の画像形成から所定時間が経過した時に、画像形成条件の補正を行って、環境条件に関わらず一定の画質を保つようにする。その後、上述のプリント用画像形成工程が実行される。

画像形成条件の補正には、図３（ａ）及び（ｂ）に示すような、均一濃度である単色の制御用トナー像を中間転写体１７上に形成する。このうち、図３（ａ）のように一つの制御用トナー像からなるものは大まかな補正に用いられ、図３（ｂ）のように異なる濃度の制御用トナー像を中間転写体の回転方向に並べたものは、中間階調の補正に適している。なお、制御用トナー像の形状は図示のものに限らず、読み取りに不都合がない範囲で任意である。

具体的な画像形成条件の補正動作としては、まず、制御用トナー像を中間転写体１７上に形成する。画像形成装置には、中間転写体１７の画像形成面側と対向して、発光素子と受光素子とを有する濃度検知センサ３２が配設されていて、制御用トナー像の反射光強度を検出する。画像形成装置には、ある濃度の制御用トナー像を検知した時に濃度検知センサ３２から得られる出力値に対応する値が記憶されており、補正動作時には実際の出力値と画像形成装置に記憶されている、基準となる出力値で比較を行う。濃度検知センサ３２からの実際の出力値が画像形成装置に記憶された基準値と異なっている場合には、その差に対応して帯電バイアス、現像バイアス、一次転写バイアスやトナー供給量などのトナー像形成条件を補正する。

中間転写体１７は、二次転写ローラ６ａ、駆動ローラ１１、及びテンションローラ１２の各張架手段に弛まないように張架されている。また、中間転写体１７の、張架手段と接する側の面には位置検知マーク３０が２箇所に設けられている。位置検知マーク３０は、中間転写体１７に囲まれる空間に配設されている位置検知センサ３１により検知され、レジストレーションが合わされる。また、中間転写体１７の回転方向の位置は例えば図４に示すように複数の領域に区分して管理され、位置検知マーク３０の検知のタイミングに基づいて、中間転写体１７のどの領域が張架手段に接触しているかを調べることができる。

本実施例では、変形の発生傾向から、中間転写体１７を張架している部材の直径が７０ｍｍ以下で、かつ図５に示す角度αが１６０°以下の場合を対象にしている。また、張架手段と中間転写体１７との回転方向接触領域は、実際に張架手段と接触している領域全てと定義している。

本実施例に係る画像形成装置には不図示の制御手段があり、図４のように中間転写体１７の、周方向（回転方向）にＡ領域、Ｂ領域、…、Ｐ領域に区分された各領域が張架手段に接触して静止している時間Ｔａ、及び接触せずに静止している時間Ｔｂを各領域について計測し積算する。

中間転写体１７の張架手段と接触して静止している領域には、接触したまま長時間にわたって静止していると、張架手段との接触状態が解除された後も張架手段の形状に応じた変形が生じる。この変形は永久的なものではなく、張架手段と接触させずに放置するとやがては回復する。そこで、本発明においては中間転写体１７の各領域について先述のＴａおよびＴｂをそれぞれ積算し、その差、あるいは比を演算し、その演算値が予め定められた閾値を超えた場合には、当該領域には制御用トナー像を形成しないように制御する。設定される閾値は中間転写体１７の材質や厚み、張力や、張架手段の径等に応じて設計段階で決定されるもので、中間転写体１７に発生した変形が、その変形領域に制御用トナー像を形成した時には適正な画像形成条件が得られなくなる値を閾値として設定する。

先述の通り、制御用トナー像が中間転写体１７の変形領域に形成されると、濃度検知センサ３２の不適正な出力値に基づいて補正が行われるので、次の画像形成条件補正までの間に形成されるプリント用画像は全て劣化する。しかし、画像形成条件補正が適正に行われていれば、中間転写体１７上の変形の発生した領域に対してプリント用画像を形成し、これを転写材に二次転写したとしても、プリント用画像は変形領域よりも広い画面であるため、得られる出力画像はさほど劣化が目立たない。そこで本実施例においては、上述のＴａ及びＴｂから求める演算値が閾値を超えた中間転写体１７の領域については、制御用トナー像を形成すると適正な画像形成条件が得られない程度の変形が発生しているものと見做し、制御用トナー像は形成しないように制御する。一方、画像形成条件の補正動作が終了した直後のプリント動作においても、プリント用のトナー像は、制御用トナー像を転写しなかった上記領域にも形成される。

以上によって、中間転写体１７に変形が生じていても確実な画像形成条件補正が行えると同時に、プリント用画像は中間転写体を有効に利用するために中間転写体が短くてもよく、装置の小型化に寄与する効果が得られる。

（実施例２）
本発明に係る別の実施例について説明する。本実施例においては、中間転写体１７の静止状態から画像形成条件の補正を行うに際して、画像補正を実行する直前に張架手段と接触して静止していた中間転写体１７の領域には変形が発生しているものと見做して制御用トナー像を形成しない。

本実施例に係る画像形成装置の概略は図１に示され、後回転後の中間転写体１７は位置検知センサ３１の情報を基にランダムに停止するように制御されるので、連続して同位置に停止しない。（なお、ここでは探査部材３３は存在しないものとする。）
この例では、制御手段は中間転写体１７を回転方向に複数の領域に区分して各領域の位置情報を管理しているので、画像形成条件の補正動作の為に中間転写体が回転を開始する直前まで張架手段と当接して静止していた領域を認識している。そこで、制御手段は、画像形成条件の補正動作の為に中間転写体が回転を開始する直前まで張架手段と当接して静止していた領域には制御用トナー像の形成を行わない。一方、画像形成条件の補正動作が終了した直後のプリント動作においても、プリント用のトナー像は、制御用トナー像を形成しなかった上記領域にも形成される。

この構成によれば、中間転写体１７の回転方向に分割された各領域について張架手段と当接して、あるいは非当接で静止している時間を積算する必要がないので、制御手段への負荷が低減されて、より簡単な制御で実施例１と同様な効果を得ることができる。

（実施例３）
本発明に係る更に別の実施例について図１を用いて説明する。本実施例においても、後回転後の中間転写体１７は位置検知センサ３１の情報を基にランダムに停止するように制御しており、連続して同位置に停止することはない。

図１に示すようにセンシング手段の針状の探査部材３３が、中間転写体１７の変形を調べるときには常に中間転写体１７と接触するように配置されている。探査部材は軸方向に可動で、中間転写体１７に張架部材との静止状態接触に起因する変形が発生していない時の中間転写体１７との接触位置を基準として、基準値からの変位を検知するものである。

先の実施例と同様に、どの程度の変形が生じると画像補正が適正に行えなくなるかは予め決めることができるので、これに対応する探査部材３３から得られる出力値を閾値として設定する。閾値を超える変位を示す出力を得た中間転写体１７上の領域は、制御用トナー像を形成すると画像補正が適正に行われない程度の変形が発生しているものと見做し、この領域には制御用トナー像を形成せず、プリント用画像のみを形成する。

また、ここでは中間転写体１７に接触する手段によって変形の発生を検出しているが、例えば発光部と受光部とを有するセンサによって変形を調べるような非接触の探査方法であっても良いことは勿論である。

本実施例に開示した構成によれば、直接的に中間転写体１７の変形を調べているために、張架手段との当接時間から変形があると見做す方法よりも確実に変形程度を把握することができる。特に、光学センサであれば濃度検知センサ３２をそのまま用いることも可能であり、より簡素な構成とすることができる。また、接触手段を用いると、光学系の汚れが問題にならないという利点を有する。

このようにして中間転写体１７の変形が画像補正に堪えうるか否かの判断を不図示の制御手段で、探査部材３３の出力値と閾値とを比較することで行い、閾値を超えた領域には制御用トナー像を形成せず、プリント用画像は閾値を超えた領域にも形成を行う。これによって実施例１と同様の効果が得られる。

（実施例４）
本発明に係る更に別の実施例について説明する。実施例１と共通する事項については説明を省略する。

まず、中間転写体１７の回転方向に並べて形成される制御用トナー像が中間転写体１７の、変形が生じている領域よりも長く、かつ、重複が避けられない場合を考える。

回転方向複数の領域に区分した中間転写体１７上の、Ｌ領域に変形が生じているケースを、図６を用いて説明する。一般に、隣り合う２つの制御用トナー像は一定間隔ａを空けて形成されるが、ａが０、すなわち制御用トナー像が互いに接するものもある。

図６（ａ）のように変形領域に２つの像が重複する場合がある。本実施例において、制御用トナー像βの変形領域と重複している中間転写体１７回転方向の長さｂを考えたとき、ａがｂよりも短い場合、図６（ｂ）のように制御用トナー像βを中間転写体の回転方向に関してＬ領域の上流側にシフトすることはできないので、図６（ｃ）のように制御用トナー像β以降の制御用トナー像はＬ領域よりも下流側にシフトすることになる。一方、ａがｂよりも長い場合には下流方向へのシフトだけでなく、図６（ｂ）のように、制御用トナー像αとβの間隔を変更して制御用トナー像βのみを変形領域の上流側にシフトすることもできる。

また、制御用トナー像γの変形領域と重複している中間転写体１７回転方向の長さｃが、制御用トナー像δとの間隔ａよりも短ければ、制御用トナー像δ以降の制御用トナー像はシフトせずに、制御用トナー像γとδの間の間隔だけを変更すればよい。ｃがａよりも長い場合には、制御用トナー像γ以降の制御用トナー像を全体的に下流にシフトする。トナー像の間隔を変更するとき、制御用トナー像同士が接するようにシフトさせてもよいことは無論である。また、制御用トナー像と変形領域との間に間隔を設けることは必須ではなく、画像補正に影響がないのであれば変形領域と境界を接していてもよい。

図６（ｄ）のように制御用トナー像βのみが変形領域と重複する場合、二つの制御用トナー像が変形領域と重複する場合と同様に、ａがｂよりも長ければ変形の上、下流どちら側にもシフト可能であるが、そうでない場合には下流側にのみシフトできる。

さらに、例えば制御用トナー像β、γ、δのように隣り合う３つ以上の制御用トナー像が変形領域と重複する場合を考える。この場合でもａがｂよりも長い場合には、変形領域と重複する最上流の制御用トナー像は上、下流どちら側にもシフト可能であり、そうでない場合には、変形領域と重複する領域を持つ制御用トナー像全てが下流側にシフトされる。

また、制御用トナー像間の間隔が変更可能なのは変形領域の直前直後に限らず、変形領域と重複する制御用トナー像同士、あるいは変形領域と重複する制御用トナー像と隣り合う制御用トナー像以外であっても間隔を変更し、変形領域前後の非変形領域に形成する制御用トナー像間の間隔を任意に設定することも可能である。この場合には、ａがｂよりも短い場合であっても、変形領域よりも上流に形成される制御用トナー像間隔を短くすることで上流側にシフトすることが可能になる。さらに、変形領域と重複する制御用トナー像は、上流あるいは下流方向に単純にシフトさせるだけでなく、順序を入れ替えて一連の制御用トナー像の最上流や最下流に形成することも可能である。

この他、変形領域が複数箇所発生していても、上述の制御によって変形領域を回避できることは無論である。

このように、制御用トナー像同士の間隔を適宜変更することで、変形の発生した領域には制御用トナー像を形成せず、プリント用画像は変形領域も含む中間転写体回転方向の領域に形成を行うことによって実施例１と同様の効果が得られる。

本発明及び従来技術に係る画像形成装置の断面図 中間転写体の変形によるトナー像濃度検知異常を示す模式図 制御用トナー像の例図 本発明における中間転写体の回転方向の区分例を示す展開図 本発明のローラとの接触領域の定義を示す図 本発明に係る制御用トナー像の移動を示す図

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 感光ドラムクリーナ
４ 現像装置
４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ 現像器
５ 一次転写ローラ
６ 二次転写部
６ａ、６ｂ 二次転写ローラ
７ 中間転写クリーナ
８ 定着部
８ａ 定着ローラ
８ｂ 加圧ローラ
９ 露光手段
１０ 給紙カセット
１１ 駆動ローラ
１２ テンションローラ
１７ 中間転写体
３０ 位置検知マーク
３１ 位置検知センサ
３２ 濃度検知センサ
３３ 探査部材
Ｐ 転写材

Claims (4)

1. 像担持体と、
   該像担持体上に形成された潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、
   複数の張架手段に張架されて回転可能な無端ベルトである中間転写体と、
   前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を一次転写する一次転写部材と、
   前記中間転写体から転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、
   制御用トナー像の濃度を中間転写体上で検出し、検出結果に応じてトナー像形成条件を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記中間転写体の回転方向に区分された複数の領域の各々について、張架手段と当接して静止している時間、および張架手段と当接せずに静止している時間をそれぞれ積算し、
   前記積算値に基づいて特定された特定領域には制御用トナー像を一次転写せず、
   プリント用トナー像は、前記特定領域にも一次転写することを特徴とする画像形成装置。
2. 像担持体と、
   該像担持体上に形成された潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、
   複数の張架手段に張架されて回転可能な無端ベルトである中間転写体と、
   前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を一次転写する一次転写部材と、
   前記中間転写体から転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、
   制御用トナー像の濃度を中間転写体上で検出し、検出結果に応じてトナー像形成条件を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記張架手段との当接に起因する中間転写体の変形状態を検出するセンシング手段を有し、
   該センシング手段による検出結果に基づいて特定された特定領域には制御用トナー像を一次転写せず、
   プリント用トナー像は、前記特定領域にも一次転写することを特徴とする画像形成装置。
3. 像担持体と、
   該像担持体上に形成された潜像をトナー像として顕像化する現像手段と、
   複数の張架手段に張架されて回転可能な無端ベルトである中間転写体と、
   前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を一次転写する一次転写部材と、
   前記中間転写体から転写材にトナー像を二次転写する二次転写部材と、
   制御用トナー像の濃度を中間転写体上で検出し、検出結果に応じてトナー像形成条件を制御する制御手段と、
   を有する画像形成装置であって、
   前記中間転写体上の、制御用トナー像の形成を開始する直前に張架手段と当接して静止していた特定領域には制御用トナー像を一次転写せず、
   プリント用トナー像は、前記特定領域にも一次転写することを特徴とする画像形成装置。
4. 中間転写体の回転方向に複数の制御用トナー像を前記特定領域よりも長い区間に亘って一次転写する画像形成装置であって、該複数の制御用トナー像の一部を、前記回転方向に関して前記特定領域よりも上流側に、前記複数の制御用トナー像の残部を下流側に一次転写することを特徴とする請求項１乃至３に記載の画像形成装置。
   

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