JP4951115B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、中間転写ベルト等のベルト体を用いたカラー画像形成装置に関し、特にその色ずれ制御等に使用する基準画像の検知手段の改良に関する。

最近、装置全体の小型化が重要視され、その小型化技術の一つとして、像担持体上の各色のトナー像を中間転写ベルト上に一旦転写し、その後、中間転写ベルト上の複数色のトナー像を記録材に一括転写する方式を採用したカラー画像形成装置が知られている。

この中間転写ベルト３０は、複数本の回転可能な懸架ローラ、たとえば図１１に示すように、ベルトフレーム１１０に設置した駆動ローラ１００、テンションローラ１０５および二次転写対向ローラ１０８に懸架して、中間転写ベルトユニット３１に構成されている。中間転写ベルト３０は、ベルトフレーム１１０に取り付けた圧縮バネ１２３でテンションローラ１０５の軸１０５ａを押圧して、そのテンションローラ１０５により張力が付与される。また、中間転写ベルト３０は、駆動ローラ１００により矢印の向きに回転駆動される。中間転写ベルトユニット３１は、画像形成装置本体の図示しないユニット交換扉により、矢印ａ方向に着脱可能となっている。

テンションローラ１０５と駆動ローラ１００との間には中間転写ベルト３０に沿って、トナー像が形成される複数の像担持体、たとえばイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）用の４つの感光ドラム２６（１色目、４色目用の感光ドラム２６Ｙ、２６Ｂｋのみ図示）が設置され、ベルト３０の内側には感光ドラム２６上の各色のトナー像をベルト３０に一次転写する複数の転写ローラ１０２（１色目、４色目用の転写ローラ１０２Ｙ、１０２Ｂｋのみ図示）が、感光ドラム２６に対向して設置されている。中間転写ベルト３０に重ね合わせて転写された４色のトナー像は、二次転写対向ローラ１０８にベルト３０を挟んで対向した二次転写ローラ２７により記録材に一括して二次転写される。

二次転写後の中間転写ベルト３０の表面に残留した転写残りトナーは、クリーニング容器１２４に取り付けられたブレード１２０により掻き落とされ、掻き落とされたトナーはオーガー１２１によって図示しない廃トナーボックスに搬送される。このブレード１２０の中間転写ベルト３０への当接圧を確保するために、ベルト３０を挟んだ対向面にはバックアップローラが設置され、本例では、テンションローラ１０５がバックアップローラを兼ねている。

このような４ドラムフルカラー画像形成装置には、特許文献１等に記載の色レジスト補正手段が備えられ、感光ドラム２６へのトナー像の形成、そのトナー像の中間転写ベルト３０への転写により、ベルト３０上に色レジスト検知用の基準画像として各色のトナーによるレジストマーク（トナーマーク）を形成し、図１２に示すように、ベルト３０の最終色のブラック画像形成部の下流側に設置した光学センサー２００でレジストマークを検出して、感光ドラム２６への画像の書き出し位置を補正等するなどの、色レジスト補正が行われている。

光学センサー２００は、図１３に示すように、光を発射するＬＥＤ２００ｂと、その中間転写ベルト３０からの反射光を受光するフォトトランジスタ２００ｃとを組み合わせてなっている。通常、中間転写ベルト３０の幅方向両端部にベルト移動方向に沿ってレジストマークを２列に形成することから、光学センサー２００は、中間転写ベルト３０の幅方向両端部の２箇所に設置され、ステー２０１に固定することにより、ベルト３０と所定の間隙を開けてベルト３０の上方に保持されている。光学センサー２００の下面には透明なカバーガラス２００ａがついている。

特許第２６５５６０３号公報

しかしながら、従来の光学センサー２００によるレジストマーク検知では、以下のような問題があった。

（１）通常の画像形成時に中間転写ベルト３０上にトナー像４０を形成するので、そのトナー像４０から微量ではあるがトナーが飛散し、センサー２００のカバーガラス２００ａに付着して、センサーの出力変動（低下）を誘発することがあった。

（２）上記の解決策として、中間転写ベルト３０上のレジストマーク形成位置と検知位置とを通常の画像形成幅の外側に設定することが試みられているが、ベルト幅が拡張され、装置本体の大型化、コストアップの要因となってしまった。

（３）中間転写ベルトユニット３１はユーザーが交換可能な構成をとっている。そのためユニット３１を装置本体から取り除いた状態では、ユーザーがセンサー２００の検出部のガラス２００ａを不用意に触り汚す可能性があった。

以上のような問題は、中間転写ベルト上に濃度制御用の基準画像（濃度パッチ）を形成し、基準画像の濃度を検知して、現像装置へのトナー補給制御等により画像濃度を制御する場合にも同様に発生する。さらには、記録材担持体である搬送ベルトにこれらの基準画像を直接形成して、色レジスト制御や濃度制御を行う場合にも同様に生じる。

従って、本発明の目的は、光学式の検知手段のトナー等による汚れを簡単に防いで各色の基準画像を正確に検知し、高精度な色レジスト補正や濃度制御により高画質のカラー画像を得ることを可能とした、高耐久性、低コストの画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、装置本体と、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録材に転写するためのベルトを備え前記装置本体に対して着脱可能なベルトユニットと、前記像担持体から前記ベルトに転写された検知用のトナー像を検知部で検知する検知手段と、前記検知部を保護する保護部材と、を有し、前記検知手段が前記ベルト上の前記検知用のトナー像を検知した結果に基づき像形成条件を制御する画像形成装置において、
前記保護部材を付勢する付勢部材と、前記保護部材を前記付勢部材の付勢方向と逆方向に移動させることが可能な移動部材と、を有し、
前記保護部材は、前記検知部と前記ベルトの間に進入する位置と前記検知部と前記ベルトの間から退避する位置に移動可能であって、前記付勢部材によって前記進入する位置に付勢されており、前記検知手段が前記ベルト上の前記検知用のトナー像を検知する際に前記移動部材によって前記退避する位置に移動しており、
前記ベルトユニットは、前記ベルトユニットの着脱中に前記検知手段と対向する位置を通過するものであり、前記保護部材の移動方向が、前記ベルトユニットの着脱方向に対して交差していることを特徴とする画像形成装置である。

本発明の実施態様によれば、前記装置本体に対して開閉可能な開閉部材を有し、前記保護部材の移動は、前記開閉部材の移動に連動する。前記保護部材は、前記検知部を清掃する清掃部材を有する。前記清掃部材は、前記開閉部材の移動に連動して前記検知部の表面を摺動する。前記ベルトは、前記像担持体からトナー像が転写される中間転写ベルトである。前記ベルトは、前記像担持体からトナー像が転写される記録材を担持搬送する搬送ベルトである。前記像担持体から前記ベルトに複数色の検知用のトナー像が互いに重なり合わないように転写される。前記検知手段は、前記ベルトユニットを取り出す方向において、前記像担持体が配置される位置よりも下流側に位置するように配置されている。前記像担持体は、前記ベルトユニットの着脱方向に沿って、複数配置されている。

本発明によれば、トナー等による検知部の汚れを簡単に防ぐことができ、各色の基準画像を正確に検知して、高精度な色レジスト補正や濃度制御により、高画質のカラー画像を得ることが可能となる。

本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図である。 図１の画像形成装置の中間転写ベルトユニットが装置本体に対しユニット交換扉を通して着脱可能であることを示す断面図である。 図２の中間転写ベルトに対する光学センサーの設置を示す断面図である。 図３の光学センサーに設けたセンサーカバーのユニット交換扉閉時の状態を示す断面図である。 センサーカバーのユニット交換扉開時の状態を示す断面図である。 センサーカバーの可動機構を示す平面図である。 センサーカバーにセンサー検出部の付着トナーを清掃するスクレーパーが設置されているところを示す斜視図である。 図７のスクレーパーによる清掃動作を示す断面図である。 スクレーパーによる清掃動作の続きを示す断面図である。 本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面図である。 従来の画像形成装置の中間転写ベルトユニット部分を示す断面図である。 図１１の中間転写ベルトに対する光学センサーの設置を示す断面図である。 図１２の光学センサーの設置部を示す断面図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１は、本発明の画像形成装置の一実施例を示す断面図である。本装置は、中間転写体（転写媒体）としての中間転写ベルトを用いた４ドラムフルカラー画像形成装置に構成されている。

本画像形成装置は、図１に示すように、複数枚の記録材（紙等の記録用シート）Ｐを積載収納したカセット２０を着脱自在に有し、カセット２０内の記録材Ｐは、給送ローラ２１により給送された後、リタードローラ対２２により一枚ずつに分離され、ついで搬送ローラ２３等を経てレジストローラ対２４に搬送される。レジストローラ対２４は、記録材Ｐが搬送された時には回転を停止しており、このレジストローラ対２４のニップに記録材Ｐが突き当てられることにより、記録材Ｐの斜行が矯正される。

４ドラムフルカラー方式の場合、図のごとく、シアン、マゼンタ、イエロー、ブラックの４つのプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋが、中間転写ベルト３０に沿って並列配置されている。

中間転写ベルト３０は、複数本の回転可能な懸架ローラ、本例では、駆動ローラ１００、テンションローラ１０５および二次転写対向ローラ１０８に懸架して、中間転写ベルトユニット３１に構成され、テンションローラ１０５により張力が付与され、また駆動ローラ１００により矢印の向きに回転駆動される。また、中間転写ベルトユニット３１は、図２に示すように、画像形成装置本体のユニット交換扉２０６により、矢印ａ方向に着脱可能となっている。

上記のプロセスカートリッジに対し、それぞれ光学走査系２８（２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｂｋ）が設けられている。各カートリッジは、像担持体の感光ドラム２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋ）、一次帯電器５０、現像器５１、ドラムクリーナ５３等を含んでいる。各プロセスカートリッジの感光ドラム２６に対し、一次帯電器５０による帯電、光学走査系２８による露光、および現像器５１による現像の工程により、画像情報（画像信号）に応じた各色ごとのトナー像が形成され、その各色のトナー像は、感光ドラム２６と対向した一次転写ローラ５２により、中間転写ベルト３０上に重ね合わせて一次転写される。

レジストローラ対２４で斜行を矯正された記録材Ｐは、中間転写ベルト３０上の画像とタイミングをとってベルト３０の二次転写部に送り出され、記録材Ｐを挟んでベルト３０に当接した二次転写ローラ２７により、ベルト３０上の４色のトナー像が記録材Ｐ上へ二次転写される。記録材Ｐは、ついで定着器２５で定着された後、下排出ローラ対２９ａ、上排紙ローラ対２９ｂにより、画像形成装置の本体上面に排出、積載される。

中間転写ベルト３０の最終色のブラック画像形成部の下流側には、図３に示すように、光学センサー２００が設置され、中間転写ベルト３０上に形成した色レジスト検知用の基準画像である各色のトナーによるレジストマーク（トナーマーク）４０を検出して、感光ドラム２６への画像の書き出し位置を補正等するなどの色レジスト補正が行われる。

光学センサー２００は、図４に示すように、光を発射するＬＥＤ２００ｂと、その中間転写ベルト３０からの反射光を受光するフォトトランジスタ２００ｃとを組み合わせてなっており、センサー２００の下面には透明なカバーガラス２００ａがついている。光学センサー２００は、中間転写ベルト３０の幅方向両端部にベルト移動方向に沿って形成した２列のレジストマークに対応するよう、中間転写ベルト３０の幅方向両端部の２箇所に設置され、ステー２０１に固定することにより、ベルト３０と所定の間隙を開けてベルト３０の上方に保持されている。

本発明によれば、ステー２０１の下面にはステー２０１の長手方向に移動可能に可動部材としてのセンサーカバー２０２（保護（遮断）部材）が係止されており、センサーカバー２０２は中間転写ベルトユニット交換扉２０６の開閉動作に連動して移動する。即ち、センサーカバーは、光学センサーの検知部と中間転写ベルトとの間を遮る第１の位置と、センサーカバーの検知穴を通して中間転写ベルト上のパッチからの反射光を受光するための第２の位置（検知部の直下に検知穴を位置させる）とに移動可能なように構成される。交換扉２０６は、単に中間転写ベルトユニット交換時のみ開閉するのではなく、ジャム紙を機外へ取り除くためにも使用される。

センサーカバー２０２の移動機構を説明する。センサーカバー２０２には、図４〜図６に示すように、ステー２０１の長穴２０１ｂを貫通したフック２０２ａが設けられており、フック２０２ａに引張りバネ２０３の一端を引掛け、引張りバネ２０３の他端をステー２０１側のフック２０１ａに掛けることにより、センサーカバー２０２を矢印Ａの方向に付勢している。センサーカバー２０２の角部には回転軸２０２ｄがあり、この回転軸２０２ｄとリンク２０５の長穴２０５ａが嵌合している。リンク２０５は中心軸３００を中心に回動可能であり、中間転写ベルトユニット交換扉２０６が閉まった状態で交換扉２０６の突起部２０６ａとリンク２０５の受け部２０５ｂとが当接する。

これにより、リンク２０５が回動して、センサーカバー２０２は二点鎖線の位置まで移動される。二点鎖線の位置は図４に示した位置であり、センサーカバー２００に設けられた検知穴である開口部２０２ｃが光学センサー２００の検出部のところに位置し、光学センサー２００でレジストマークの検出が可能となる。

一方、中間転写ベルトユニット交換扉２０６が開いた状態では図５の状態になり、光学センサー２００の検出部直下は完全にセンサーカバー２０２で覆われるため、中間転写ベルトユニット交換時に不用意に光学センサー２００に触ることを防止できる。またセンサーカバー２０２の開口部２０２ｃはレジストマーク検知可能な範囲で最小開口面積になっているので、カバーガラス２００ａに付着するトナーの絶対量を軽減する効果がある。

本発明によれば、センサーカバー２０２には清掃機構が設けられている。図７〜９により清掃機構を説明する。

図７に示すように、センサーカバー２０２には開口部２０２ｃの近くに付着トナー除去用スクレーパー２０２ｓが設けられ、その下側にはトナー受け部２０２ｂが形成されている。スクレーパー２０２ｓは、ＰＥＴフィルム等の弾性をもった材質からなり、図８〜９に示すように、光学式センサー２００のカバーガラス２００ａに所定の角度と圧力で当接され、常にカバーガラス２００ａに密着状態にある。

図８は中間転写ベルトユニット交換扉２０６が閉じた状態であり、図９は交換扉２０６が開いた状態である。スクレーパー２０２ｓは、交換扉２０６が閉じた状態のとき、カバーガラス２００ａの一端に当接しており、交換扉２０６を開いたときのセンサーカバー２０２の移動により、カバーガラス２００ａの他端まで摺動して、ガラス２００ａに付着しているトナーｔを掻き落とす。掻き落されたトナーは、スクレーパー２０２ｓの下部のトナー受け部２０２ｂに回収される。

以上のように、中間転写ベルトユニット交換扉２０６を開閉すれば清掃は完了する。この清掃は、光学センサー２００の出力低下を検出し、ユーザーに清掃要求のメッセージを出して、ユーザーに交換扉２０６を開閉させるか、他の動力（ソレノイド、モーター）を利用して自動的に開閉させてもよい。

本実施例では、中間転写ベルトユニット交換扉２０６と連動としたが、他の交換ユニット、たとえばカートリッジ交換扉（図示せず）との論理和で連動させてもよい。また清掃手段として弾性スクレーパーを使用したが、ブラシ等の清掃手段を用いてもよい。

また、このセンサーカバーを移動させる移動機構やセンサーの検知部の清掃機構による移動タイミング、清掃タイミングは制御手段としてのＣＰＵにより制御しても良い。なお、上記移動タイミングや清掃タイミングの制御は、上記実施例で説明したようなメカ的な構成である方が、ＣＰＵにて制御する場合に比べてより確実に行うことができる。

実施例２
図１０は、本発明の画像形成装置の他の実施例を示す断面図である。本装置は、記録材担持体上に担持した記録材に各色のトナー像を直接転写する４ドラムフルカラー画像形成装置に構成されている。

本画像形成装置は、中間転写ベルトの代わりに記録材担持体である搬送ベルト６０を有する点が、実施例１の図１の画像形成装置と大きく異なっているが、その他の基本構成は実施例１と同様である。図１０において図１に付した符号と同一の符号は同一の部材を示す。

搬送ベルト６０は、図１０に示すように、図示しないベルトフレームに設置した駆動ローラ１００、テンションローラ１０５および吸着対向ローラ１０２に懸架して、搬送ベルトユニット１０４に構成されている。搬送ベルト６０は、駆動ローラ１００により矢印の向きに回転駆動される。また搬送ベルトユニット１０４は、画像形成装置本体の搬送ベルトユニット交換扉２０６により、矢印ａ方向に着脱可能となっている。

搬送ベルト６０のテンションローラ１０５と駆動ローラ１００との間にプロセスカートリッジＰＹ、ＰＭ、ＰＣ、ＰＢｋが並設され、各カートリッジの感光ドラム２６（２６Ｙ、２６Ｍ、２６Ｃ、２６Ｂｋ）に対し、一次帯電器５０による帯電、光学走査系２８（２８Ｙ、２８Ｍ、２８Ｃ、２８Ｂｋ）による露光、および現像器５１による現像の工程により、画像情報（画像信号）に応じた各色ごとのトナー像が形成される。

一方、カセット２０から記録材Ｐが給送ローラ２１等により搬送され、レジストローラ対２４により斜行を矯正した後、感光ドラム２６上の画像とタイミングをとって搬送ベルト６０の吸着部に供給される。吸着部には吸着ローラ６４が設置されており、吸着対向ローラ１０５を対向極として吸着ローラ６４に印加した吸着バイアスにより、記録材Ｐが搬送ベルト６０上に静電吸着される。

各感光ドラム２６上の各色のトナー像は、搬送ベルト６０上に担持して搬送された記録材Ｐ上に、転写ローラ５２により重ね合わせて転写される。記録材Ｐは、ついで定着器２５で定着された後、画像形成装置の本体上面に排出、積載される。

本実施例でも、搬送ベルト６０の最終色のブラック画像形成部の下流側には光学センサー２００が設置され、搬送ベルト６０上に直接転写することにより形成した各色のトナーによる基準画像（レジストマーク、濃度パッチ）を検出して、画像の制御（色レジスト補正、濃度制御）を行っている。

実施例１と同様、光学センサー２００を保持したステーの下面に移動可能にセンサーカバー２０２を係止し、このセンサーカバー２０２を搬送ベルトユニット交換扉２０６の開閉動作に連動して移動可能とし、搬送ベルトユニット１０４の交換時にカバー２０２で光学センサー２００の検知部を覆うようにしている。従って、光学センサー２００の検知部のトナー汚れが防止される。

また実施例１と同様、センサーカバー２０２の開口部の近くに、付着トナー除去用スクレーパーを設けて、光学センサー２００のカバーガラスに所定の角度と圧力で当接させている。従って、交換扉２０６の開閉動作によるセンサーカバー２０２の移動により、スクレーパーをカバーガラスに摺動させて、カバーガラスに付着しているトナーを掻き落とすことができ、検知部を清掃することができる。掻き落されたトナーは、スクレーパーの下部に設けたトナー受け部に回収される。

また、本実施例では、搬送ベルトにパッチを形成しこれを光学センサーにより検知する例について説明したがこれに限らない。例えば、搬送ベルトに担持された転写媒体としての記録材にパッチを形成し、これを光学センサーにより検知する構成であっても、本実施例と同様な効果を得ることができる。この場合、最終的に画像が形成される記録材上のトナー像の濃度や各色トナー像の色ずれ状態を検知する構成とされるので、搬送ベルト上のパッチを検知する構成に比べて、より確実に濃度制御、色ずれ制御を行うことができる。

以上の実施例では、センサーカバー２０２が移動することにより光学センサー２００の検出部を覆ったり露出させたりする構成について説明してきたがこれに限らない。例えば、センサーカバー（検知穴）２０２を固定配置し、光学センサー２００（検出部）自体をセンサーカバー２０２の検知穴に対して移動可能な構成としても上記実施例と同様な効果を得ることができる。この場合、光学センサー２００（検出部）を移動させる機構は上記実施例で説明したセンサーカバー２０２の移動機構と同様な構成で実現することができる。なお、光学センサーによるパッチの検出精度という点を考慮すると、光学センサー２００を移動可能にしセンサーカバーを固定配置する構成よりも、光学センサー２００を固定配置しセンサーカバーを移動可能にする構成の方がより好ましい。

２６Ｍ〜２６Ｂｋ 感光ドラム
３０ 中間転写ベルト
３１ 中間転写ベルトユニット
２００ 光学センサー
２００ａ カバーガラス
２０１ ステー
２０２ センサーカバー
２０２ｃ 検知穴
２０５ リンク
２０６ ベルトユニット交換扉

Claims (9)

1. 装置本体と、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上のトナー像を記録材に転写するためのベルトを備え前記装置本体に対して着脱可能なベルトユニットと、前記像担持体から前記ベルトに転写された検知用のトナー像を検知部で検知する検知手段と、前記検知部を保護する保護部材と、を有し、前記検知手段が前記ベルト上の前記検知用のトナー像を検知した結果に基づき像形成条件を制御する画像形成装置において、
   前記保護部材を付勢する付勢部材と、前記保護部材を前記付勢部材の付勢方向と逆方向に移動させることが可能な移動部材と、を有し、
   前記保護部材は、前記検知部と前記ベルトの間に進入する位置と前記検知部と前記ベルトの間から退避する位置に移動可能であって、前記付勢部材によって前記進入する位置に付勢されており、前記検知手段が前記ベルト上の前記検知用のトナー像を検知する際に前記移動部材によって前記退避する位置に移動しており、
   前記ベルトユニットは、前記ベルトユニットの着脱中に前記検知手段と対向する位置を通過するものであり、前記保護部材の移動方向が、前記ベルトユニットの着脱方向に対して交差していることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記装置本体に対して開閉可能な開閉部材を有し、前記保護部材の移動は、前記開閉部材の移動に連動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. 前記保護部材は、前記検知部を清掃する清掃部材を有することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記清掃部材は、前記開閉部材の移動に連動して前記検知部の表面を移動することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置
5. 前記ベルトは、前記像担持体からトナー像が転写される中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記ベルトは、前記像担持体からトナー像が転写される記録材を担持搬送する搬送ベルトであることを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体から前記ベルトに複数色の検知用のトナー像が互いに重なり合わないように転写されることを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記検知手段は、前記ベルトユニットを取り出す方向において、前記像担持体が配置される位置よりも下流側に位置するように配置されていることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体は、前記ベルトユニットの着脱方向に沿って、複数配置されていることを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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