JP5210694B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機やプリンタに代表される電子写真方式の画像形成装置、特に中間転写体を使用してトナー像を用紙に転写する画像形成装置に関する。

複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置においては、像担持体として感光体ドラムが広く用いられている。感光体ドラムを用いた一般的な画像形成動作は以下のようである。感光体ドラムの表面は帯電装置により所定電位で一様に帯電せしめられ、そこに露光装置のＬＥＤ光などを照射することにより部分的に電位が光減衰して原稿画像の静電潜像が形成される。そして、この静電潜像を現像装置で現像することにより、感光体ドラム表面にトナー像が形成される。このトナー像は、感光体ドラムと転写部材とを接触、或いは近接させて構成した転写領域に用紙を挿通する時に、用紙に転写される。

画像形成装置には、像担持体である感光体ドラムから直接用紙にトナー像を転写するタイプのほかに、トナー像を中間転写体に一旦担持させた後、中間転写体から用紙に転写するタイプもある。中間転写体は、複数色のトナーに対応した各画像形成部を一列に並べて配置した所謂タンデム型画像形成装置のような、カラー印刷用画像形成装置に多く見られる。そのような画像形成装置の例を、特許文献１及び２に見ることができる。

上記のような画像形成装置においては、トナー像を用紙に転写させた後、微量のトナーが用紙に転写されずに中間転写体表面に付着したまま残留してしまうことがある。この中間転写体表面に付着した残留トナーは、次の新たな画像形成の障害となるので、そのクリーニングが必要となる。

特許文献１及び２に記載された画像形成装置は、中間転写体用のクリーニング装置（クリーニングユニット、クリーニングローラ）により、中間転写体表面の残留トナーをクリーニングする。このクリーニング装置は、通常、ローラやブレードを利用して擦り取る、或いは掻き取るといった物理的な力と、バイアスを印加して静電気力を作用させる電気的な力とによって、中間転写体表面をクリーニングする。

一方、画像形成装置においては、高品質な画像形成を遂行するため、定期的、或いは任意のタイミングで、画像濃度や色ずれのチェックを実行している。このため、中間転写体表面に補正用のトナーパターンを形成し、このパターンをセンサで検出している。センサで検出したトナーパターンに基準との差異が見られる場合、予め設定されたパラメータを用いて濃度や色ずれを補正する。

濃度検出、ずれ検出を行うセンサは、一般的に、中間転写体の回転軸線方向に複数個備えられている。そして、濃度に関しては中間転写体の回転軸線方向で、色ずれに関しては中間転写体の回転軸線方向及び周方向（回転方向）で補正を実行している。このように、中間転写体表面に補正用のトナーパターンを形成してこれをセンサで検出することにより、濃度や色ずれの補正を実行している画像形成装置の例を、特許文献３及び４に見ることができる。
特開２００３−２４１４７２号公報（第４頁、図１） 特開２００７−９４０００号公報（第４頁、図１） 特開２００７−１４７９６７号公報（第６頁、図１） 特開２００８−３２８６７号公報（第６頁、図１）

中間転写体表面に残留するトナー粒子は、中間転写体表面に付着するのに掛かる物理力が比較的弱く、帯電しているので、クリーニング装置によって容易に除去することが可能である。しかしながら、酸化チタンやシリカなどといった、トナー粒子とともに供給されるその外添剤は、中間転写体表面に刺さることもあり、中間転写体表面に付着するのに掛かる物理力が強く、さらにほとんど帯電していないことから、クリーニング装置で除去するのが困難な場合がある。

そして、同じ画像パターンを連続して印刷する場合や、中間転写体の周方向の同じ箇所に画像が連続して形成される場合には、中間転写体の回転軸線方向、或いは周方向において、外添剤の付着にむらが生じる。この中間転写体表面への外添剤の付着むらは、濃度補正用トナーパターンの検出において、本来検出すべきトナーパターンの濃度に対して誤差を与え、検出濃度にばらつきを生じさせる。これは、センサで検出するトナーパターンの濃度が、中間転写体自体の濃度も含んだ形で検出されることに起因している。

また、中間転写体表面への外添剤の付着むらは、中間濃度における画像にむらを発生させる。これは、外添剤が付着した箇所の中間転写体表面の摩擦係数が、付着していない箇所の摩擦係数より低くなり、中間転写体表面のトナー像の用紙への転写において、転写性能が向上し、画像濃度が濃くなることに起因している。特に、これらの不具合は、中間転写体の回転軸線方向において顕著になって現れる。したがって、回転軸線方向における中間転写体表面への外添剤の付着に関して、付着むらを抑制しながら満遍なく付着させることにより、濃度補正用トナーパターンの検出誤差の発生を防止して検出を正確に実行できるようにするのとともに、トナー像に対する中間転写体表面全体の摩擦係数を低減させてトナー像の用紙への転写性能を向上させることが望ましい。

本発明は上記の点に鑑みなされたものであり、トナー像を一旦担持する中間転写体を備えた画像形成装置において、中間転写体表面へのトナー外添剤の局部的な付着を防止することにより、濃度補正用トナーパターンの検出を正確に実行して画像濃度を安定させることができ、且つ中間転写体から用紙へのトナー像の転写性能の向上を図って画像むらの発生を防止することができ、高品質な画像形成を遂行する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、本発明は、トナー像を一旦担持する中間転写体を備えた画像形成装置において、前記中間転写体の表面濃度を検出する濃度検出センサを、中間転写体の回転軸線方向に沿って複数備えるとともに、これらの濃度検出センサを用いて検出した中間転写体自体の、回転軸線方向における表面濃度のばらつきが基準値を超えているときには、用紙への非転写期間内で、中間転写体表面の濃度が高い箇所に所定のトナーパターンを形成しながら中間転写体を回転させることとした。

また、上記構成の画像形成装置において、前記濃度検出センサは、前記中間転写体表面に一旦転写されたトナー像のずれ検出、濃度検出を実行するセンサと共通であることとした。

また、上記構成の画像形成装置において、前記中間転写体は、その表面に弾性層を有することとした。

また、上記構成の画像形成装置は、アモルファスシリコンで構成される感光体である像担持体を備えることとした。

本発明の構成によれば、トナー像を一旦担持する中間転写体を備えた画像形成装置において、中間転写体の表面濃度を検出する濃度検出センサを、中間転写体の回転軸線方向に沿って複数備えるとともに、これらの濃度検出センサを用いて検出した中間転写体自体の、回転軸線方向における表面濃度のばらつきが基準値を超えているときには、用紙への非転写期間内で、中間転写体表面の濃度が高い箇所に所定のトナーパターンを形成しながら中間転写体を回転させることとしたので、中間転写体表面へのトナー外添剤の付着に関して、局部的な付着、すなわち付着むらを防止することができ、表面全体に満遍なく付着させることが可能である。これにより、濃度補正用トナーパターンの検出誤差の発生を防止できるようになるのとともに、トナー像に対する中間転写体表面全体の摩擦係数を低減させることが可能になる。したがって、濃度補正用トナーパターンの検出を正確に実行して画像濃度を安定させることができ、且つ中間転写体から用紙へのトナー像の転写性能の向上を図って画像むらの発生を防止することができ、高品質な画像形成を遂行することが可能な画像形成装置を得ることができる。

また、前記濃度検出センサは、中間転写体表面に一旦転写されたトナー像のずれ検出、濃度検出を実行するセンサと共通であることとしたので、中間転写体の表面濃度を検出するために、別途センサを設ける必要がない。これにより、部品点数の削減、部品設置スペースの低減を図ることができる。したがって、低コスト化、省スペース化を図りながら、画像濃度を安定させ、且つ画像むらの発生を防止することができ、高品質な画像形成を遂行することが可能になる。

また、表面に弾性層を有する中間転写体は、用紙種類の違いにより用紙の厚さや表面の凹凸が異なる場合であっても、その弾性力でもって、それらの用紙特性に起因する悪影響をカバーし、用紙種類に係らず転写性能を高めることが可能である。しかしながら一方では、その表面にトナーの外添剤が付着し易く、さらに付着むらが発生し易いことが懸念されている。そこで、表面に弾性層を有する中間転写体を、本発明の画像形成装置に組み合わせることにより、その表面全体に、均一に外添剤を付着させることができるので、濃度補正用トナーパターンの検出を正確に実行して画像濃度を安定させることができるのとともに、中間転写体から用紙へのトナー像の転写性能の向上を図って画像むらの発生を防止することが可能になる。

また、アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であって耐磨耗性に優れており、たいへん長寿命であることから画像形成装置に広く採用されている。しかしながら一方では、像担持体としての使用時間が経過すると、その表面の摩擦係数が高くなるという問題もある。そこで、アモルファスシリコンで構成される感光体を、本発明の画像形成装置に組み合わせることにより、中間転写体表面の摩擦係数を低減させるためのトナー供給で、像担持体表面の摩擦係数も併せて低減でき、像担持体から中間転写体への、トナー像の転写性能も向上するので、さらに高品質な画像形成を維持することが可能になる。

以下、本発明の実施形態を図１〜図６に基づき説明する。

最初に、本発明の実施形態に係る画像形成装置について、図１及び図２を用いてその構造の概略を説明しつつ、画像出力動作を説明する。図１は画像形成装置の模型的垂直断面正面図、図２は図１に示す中間転写ベルト周辺の垂直断面部分拡大図である。この画像形成装置は、中間転写ベルトを用いてトナー像を用紙に転写するカラー印刷タイプのものである。

図１に示すように、画像形成装置１の本体２の内部下方には、給紙カセット３が配置されている。給紙カセット３は、その内部に、印刷前のカットペーパー等の用紙Ｐを積載して収容している。そして、この用紙Ｐは、図１において給紙カセット３の左上方に向けて、１枚ずつ分離されて送り出される。給紙カセット３は、本体２の前面側から水平に引き出すことが可能である。

本体２の内部であって、給紙カセット３の左方には、第１用紙搬送部４が備えられている。第１用紙搬送部４は、本体２の左側面に沿って略垂直に形設されている。そして、第１用紙搬送部４は、給紙カセット３から送り出された用紙Ｐを受け取り、本体２の左側面に沿って垂直上方に二次転写部４０まで搬送する。

給紙カセット３の上方であって、第１用紙搬送部４が形設された本体２の左側面とは反対側の側面である右側面の箇所には、手差し給紙部５が備えられている。手差し給紙部５には、給紙カセット３に入っていないサイズの用紙Ｐや、厚紙、ＯＨＰシートのように１枚ずつ送り込みたいものが載置される。

手差し給紙部５の左方には、第２用紙搬送部６が備えられている。第２用紙搬送部６は、給紙カセット３のすぐ上方にあって、手差し給紙部５から第１用紙搬送部４まで略水平に延び、第１用紙搬送部４に合流している。そして、第２用紙搬送部６は、手差し給紙部５から送り出された用紙Ｐ等を受け取り、略水平に第１用紙搬送部４まで搬送する。

一方、画像形成装置１は、外部コンピュータ（図示せず）から原稿画像データを受信する。この画像データの情報は、第２用紙搬送部６の上方に配置された露光手段であるレーザ照射部７に送られる。レーザ照射部７により、画像データに基づいて制御されたレーザ光Ｌが、画像形成部２０に向かって照射される。

図１及び図２に示すように、レーザ照射部７の上方には計４台の画像形成部２０が、さらにそれら各画像形成部２０の上方には中間転写体を無端ベルトの形で用いた中間転写ベルト８が備えられている。中間転写ベルト８は、複数のローラに巻き掛けられて支持され、図示しない駆動装置により図２において時計方向に回転する。

４台の画像形成部２０は、図１及び図２に示すように、中間転写ベルト８の回転方向に沿って、回転方向上流側から下流側に向けて一列にして配置された所謂タンデム方式である。４台の画像形成部２０とは、上流側から順に、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍ、シアン用の画像形成部２０Ｃ、イエロー用の画像形成部２０Ｙ、及びブラック用の画像形成部２０Ｂである。これらの画像形成部２０には、各色に対応する現像剤供給容器及び搬送手段（図示せず）により、現像剤（トナー）が補給される。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、「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

各画像形成部２０では、露光手段であるレーザ照射部７によって照射されたレーザ光Ｌにより原稿画像の静電潜像が形成され、この静電潜像からトナー像が現像される。トナー像は、各画像形成部２０の上方に備えられた一次転写部３０で、中間転写ベルト８表面に一次転写される。そして、中間転写ベルト８の回転とともに、所定のタイミングで各画像形成部２０のトナー像が中間転写ベルト８に転写されることにより、中間転写ベルト８表面にはマゼンタ、シアン、イエロー、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。

中間転写ベルト８が用紙搬送路に懸かる箇所には、二次転写ローラ４１を備えた二次転写部４０が配置されている。中間転写ベルト８表面に一旦担持されたカラートナー像は、第１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、中間転写ベルト８と二次転写ローラ４１とが圧接して形成される二次転写ニップ部にて転写される。

二次転写後、中間転写ベルト８表面に残留するトナーなどの付着物は、中間転写ベルト８に対してマゼンタ用の画像形成部２０Ｍの回転方向上流側に設けられた中間転写ベルト８用のクリーニング装置９によってクリーニング、回収される。

二次転写部４０の上方には、定着部１０が備えられている。二次転写部４０にて未定着トナー像を担持した用紙Ｐは、定着部１０へと送られ、熱ローラと加圧ローラとによりトナー像が加熱、加圧されて定着される。

定着部１０の上方には、分岐部１１が備えられている。定着部１０から排出された用紙Ｐは、両面印刷を行わない場合、分岐部１１から画像形成装置１の上部に設けられた用紙排出部１２に排出される。

分岐部１１から用紙排出部１２に向かって用紙Ｐが排出されるその排出口部分は、スイッチバック部１３としての機能を果たす。両面印刷を行う場合には、このスイッチバック部１３において、定着部１０から排出された用紙Ｐの搬送方向が切り替えられる。そして、用紙Ｐは、分岐部１１、定着部１０の左方、及び二次転写部４０の左方を通って下方に送られ、再度第１用紙搬送部４を経て二次転写部４０へと送られる。

続いて、画像形成装置１の画像形成部２０と中間転写ベルト８との周辺の詳細な構成について、図２に加えて、図３を用いて説明する。図３は、画像形成部周辺を示す垂直断面部分拡大図である。なお、４色の各画像形成部２０は構造が共通するので、前述のように「Ｍ」「Ｃ」「Ｙ」「Ｂ」の識別記号は省略するものとする。

図３に示すように、画像形成部２０には、その中心に像担持体である感光体ドラム２１が備えられている。そして、感光体ドラム２１の近傍には、その回転方向に沿って順に、帯電装置５０、現像装置６０、除電装置７０、及びドラム用のクリーニング装置８０が配置されている。一次転写部３０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、現像装置６０と除電装置７０との間に設けられている。

感光体ドラム２１は、画像形成装置１内の用紙搬送方向と直角をなす用紙幅方向、すなわち図３の紙面奥行き方向に延び、その軸線方向を水平にして配置されている。感光体ドラム２１は、アルミニウム等により構成される導電性ローラ状基体の外側に、真空蒸着等によって無機光導電性材料であるアモルファスシリコンの感光層を設けた無機感光体のドラムで、直径が３０ｍｍである。感光体ドラム２１は、図示しない駆動装置によって、その周速度が用紙搬送速度（１５０ｍｍ／ｓ）とほぼ同じになるように回転せしめられている。なお、図２に示す４台の画像形成装置２０は、ＤＣモータとギアとを備えた、各々個別の駆動装置によって回転せしめられる。

帯電装置５０は、そのハウジング５１の内部に、感光体ドラム２１に接触する帯電ローラ５２を備えている。帯電ローラ５２は、所定の圧力で感光体ドラム２１に圧接し、感光体ドラム２１の回転に従って回転する。この帯電ローラ５２により、感光体ドラム２１の表面が所定の極性及び電位で一様に帯電せしめられる。このときの帯電電位は、通常はプラス３５０Ｖである。なお、ハウジング５１内には、感光体ドラム２１に対して帯電ローラ５２を隔てた位置にクリーニングブラシ５３が備えられ、このクリーニングブラシ５３により帯電ローラ５２表面がクリーニングされる。

現像装置６０は、そのハウジング６１の内部に、現像ローラ６２と、供給スクリュー６３とを備えている。現像ローラ６２は、現像方式が接触、或いは非接触であって、感光体ドラム２１の近傍に設けられている。現像ローラ６２には、感光体ドラム２１の帯電極性と同極性のバイアスが印加される。この現像ローラ６２により、現像剤であるトナーが帯電せしめられるとともに、感光体ドラム２１の表面の静電潜像に移動せしめられ、静電潜像が現像される。

現像装置６０は、現像剤として、磁性キャリアと非磁性トナーとを混合してなる二成分系トナーを使用するが、磁性或いは非磁性の一成分系トナーを使用するタイプのものであっても構わない。また、感光体ドラム２１表面を研磨するようにしてクリーニングするために、微量の酸化チタン、シリカなどの粉末を外添剤としてトナーに混入している。トナーは、現像剤供給容器（図示せず）に収容され、現像装置６０の箇所まで図示しない搬送手段により搬送されて、供給スクリュー６３によりハウジング６１の内部に補給される。

一次転写部３０には、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム２１に接触する一次転写ローラ３１が設けられている。一次転写ローラ３１は、直径８ｍｍの金属軸に、６ｍｍの厚さでＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）発泡体を設けた、直径２０ｍｍのローラであって、電気抵抗値は６．５ｌｏｇ［Ω］である。一次転写ローラ３１は、駆動装置を有することなく、中間転写ベルト８に接触することによって、中間転写ベルト８の回転に従って回転する。また、一次転写ローラ３１には、必要に応じて、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性とは異なる極性であって、マイナス１５μＡの一次転写バイアスが印加される。

なお、中間転写ベルト８は、図２に示すように、複数のローラに巻き掛けられ、支持されている。中間転写ベルト８は、基材表面に弾性層を積層して設けた弾性無端ベルトであって、体積抵抗率が１１．０ｌｏｇ［Ω・ｃｍ］である。この中間転写ベルト８の基材には厚さ０．１ｍｍのＰＶＤＦ（ポリフッ化ビニリデン）樹脂を使用し、その表面には弾性層として０．１ｍｍのＮＢＲゴム（二トリルゴム）を設けている。さらにその弾性層を、厚さ１０μｍのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）でコーティングしている。

中間転写ベルト８を支持するローラのうち、図２に示すように、二次転写部４０の近傍において、中間転写ベルト８を挟んで二次転写ローラ４１に対向する箇所に設けられたローラが駆動ローラ８ａである。駆動ローラ８ａは、駆動モータであるステッピングモータ（図示せず）に連結され、中間転写ベルト８を１５０ｍｍ／ｓの速度で回転させる。駆動ローラ８ａは、直径２７ｍｍの金属軸に、１．５ｍｍの厚さでＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）を設けた、直径３０ｍｍのローラである。

一方の二次転写ローラ４１は、直径１０ｍｍの金属軸に、７ｍｍの厚さでＥＰＤＭ（エチレンプロピレンジエンゴム）発泡体を設けた、直径２４ｍｍのローラであって、電気抵抗値は７．５ｌｏｇ［Ω］である。二次転写ローラ４１は、中間転写ベルト８を回転させる駆動ローラ８ａに連結された駆動モータから、ギアを介して動力を得て回転する。また、二次転写ローラ４１には、必要に応じて、感光体ドラム２１やトナーの帯電極性とは異なる極性であって、マイナス３０μＡの二次転写バイアスが印加される。

そして、図３に示すように、画像形成部２０の除電装置７０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、一次転写部３０の下流側に配置されている。除電装置７０は、ＬＥＤ（発光ダイオード）７１と、反射板７２とで構成されている。ＬＥＤ７１は、クリーニング装置８０のハウジング８１の上面に取り付けられている。ＬＥＤ７１の代わりに、ＥＬ（エレクトロルミネッセンス）光源、蛍光灯等を用いることもできる。反射板７２は、ＬＥＤ７１の上方に、ＬＥＤ７１をカバーするように設けられている。除電装置７０は、ＬＥＤ７１の除電光を感光体ドラム２１に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去し、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備を整える。

クリーニング装置８０は、感光体ドラム２１の回転方向に沿って、一次転写部３０、除電装置７０のさらに下流側に配置されている。クリーニング装置８０は、そのハウジング８１の内部に、クリーニングローラ８２、クリーニングブレード８３、トナー受け部材８４、搬送パドル８５、及びトナー排出スクリュー８６を備えている。クリーニングローラ８２及びクリーニングブレード８３は、感光体ドラム２１に圧接し、感光体ドラム２１表面に残留したトナーなどの付着物を除去してクリーニングする。感光体ドラム２１表面から除去されたトナーは、トナー受け部材８４の内側に一旦貯留され、そこから溢れたものが搬送パドル８５を介してトナー排出スクリュー８６の方へと送られる。こうして、廃棄トナーは、トナー排出スクリュー８６により、クリーニング装置８０の外部の図示しない廃棄トナー回収容器に排出される。

ここで、上記のような画像形成部２０及び中間転写ベルト８を有する構成の画像形成装置１において、図２に示すように、二次転写部４０の近傍には、濃度検出センサ１４が備えられている。濃度検出センサ１４は、中間転写ベルト８の回転方向に関してブラック用の画像形成部２０Ｂの回転方向下流側であって、二次転写部４０との間の、中間転写ベルト８の下方に配置されている。また、濃度検出センサ１４は、中間転写ベルト８の回転軸線方向に沿って、すなわち用紙幅方向に並べて３個（センサα、センサβ、センサγ：図示せず）が設けられている。

濃度検出センサ１４は、発光部及び受光部（図示せず）を備えた、非接触型の光学式センサで構成されている。濃度検出センサ１４の発光部は、上方の中間転写ベルト８表面に向かって所定角度で光を照射し、中間転写ベルト８表面で反射した反射光を受光部が受ける。そして、濃度検出センサ１４は、受光した中間転写ベルト８表面での反射光のレベルを電圧値として出力することにより、トナー像の濃度を判別することができる。

画像形成装置１は、高品質な画像形成を遂行するため、定期的、或いは任意のタイミングで、画像の濃度や色ずれのチェックを実行している。このとき、中間転写ベルト８表面に、各画像形成部２０を用いて補正用のトナーパターンを形成し、濃度検出センサ１４が、そのトナーパターンの濃度検出、ずれ検出を実行する。濃度検出センサ１４で検出したトナーパターンに基準との差異が見られる場合、予め設定されたパラメータを用いて濃度や色ずれを補正する。

このようにして中間転写ベルト８の表面に一旦転写されたトナー像の、濃度検出、ずれ検出を実行する濃度検出センサ１４は、中間転写ベルト８自体の表面濃度を検出することも可能である。

続いて、濃度検出センサ１４による、中間転写ベルト８自体の表面濃度の検出動作について、図２及び図３に加えて、図４〜図６を用いて説明する。図４は中間転写ベルト一周分の表面濃度のばらつきを示すグラフ、図５は表面濃度のばらつきの判断手法を説明するグラフ、図６は表面濃度の平均値に対応するトナーパターンの違いを示すグラフである。なお、用紙幅方向に３個並べて設けられた濃度検出センサ１４について、図４及び図６はそのうち１個の計測データを代表として、図５は３個の計測データ全てを上下に並べて描画している。

図４に示す中間転写ベルト８自体の一周分の表面濃度は、用紙幅方向に並べて３個設けたうちの１個の濃度検出センサ１４に関して、約１０秒掛けて中間転写ベルト８を回転させ、その間に濃度検出センサ１４によって得た出力電圧の推移を示している。図４は、新品及び中古の中間転写ベルト８に関して、中間転写ベルト８の周方向長さを回転時間として横軸に、表面濃度を濃度検出センサ１４の出力電圧として縦軸に描画している。表面濃度は、高いほど出力電圧が高く出る。また、図５及び図６は、説明上の便宜を図り、図４を簡略化して描画したグラフである。

図４に示すように、新品の中間転写ベルト８は、中古のそれと比較して濃度検出センサ１４の出力電圧が高く、表面濃度が高いことが分かる。このことについて、中間転写ベルト８の表面には、弾性層としてＮＢＲゴム（二トリルゴム）が設けられているので、新品に近い初期段階では比較的黒い。

しかしながら一方、新品である初期段階から長く使用時間が経過した中古の中間転写ベルト８は、トナー像の一次転写によって外添剤の付着、残留が続いているので、所謂白化という現象が進み、表面が比較的白っぽくなっていく。これにより、中古の中間転写ベルト８は、新品のそれと比較して表面濃度が低いので、濃度検出センサ１４の出力電圧が低くなる。

また、図４に示すように、新品の中間転写ベルト８は、濃度検出センサ１４の出力電圧の高低変動が小さく、安定しており、表面全体の濃度がほぼ均一であることが分かる。これにより、中間転写ベルト８の表面全体として、トナー像に対する摩擦係数が均一であるので、中間転写ベルト８から用紙Ｐへのトナー像の二次転写において、画像むらの発生を防止できる。なお、中間転写ベルト８が新品に近い場合、その表面全体のトナー像に対する摩擦係数はほぼ均一であるが、摩擦係数自体が比較的高いので、より好適な二次転写性能を得られるとは言えず、さらに摩擦係数を低下させることが望ましい。したがって、中間転写ベルト８表面への外添剤の付着を進め、表面濃度の低下を図るべきである。

一方、中古の中間転写ベルト８は、図４に示すように、濃度検出センサ１４の出力電圧の高低変動が大きく、不安定であって、表面全体の濃度にむらがあり、不均一になる場合がある。すなわち、中間転写ベルト８表面において、外添剤の付着むらが発生していることが分かる。これにより、濃度補正用トナーパターンの検出に誤差が発生したり、中間転写ベルト８から用紙Ｐへのトナー像の二次転写において画像むらが発生したりする可能性が高くなる。

このような中間転写ベルト８表面における外添剤の付着むらに対処するために、中間転写ベルト８一周分の表面濃度のばらつき度合に基準値を設けて判断する。これについては、図５に示すように、用紙幅方向に沿って並べて設けられた３個の濃度検出センサ１４である、センサα、センサβ、センサγを用いて検出した中間転写ベルト８一周分の表面濃度の平均値に対して、高い側（センサ出力の高い側）と、低い側（センサ出力の低い側）とに基準値を設けて、用紙幅方向における表面濃度のばらつきがそれらの基準値を超えているかどうかが判断される。

ここで、画像形成装置１は、用紙搬送路の、搬送方向に沿って延びる用紙幅方向中央線を用紙幅の中心にして用紙Ｐを搬送する。したがって、中間転写ベルト８の用紙幅方向中央部に、比較的多くのトナーが供給される。これにより、図５に示すように、用紙幅方向中央部に配置されたセンサβの出力値は、全体として比較的低く、表面濃度のばらつきも基準値を超えていないことが分かる。

一方、用紙幅方向両端各々に近い箇所に配置されたセンサα、センサγの出力値は、図５に示すように、全体として比較的高く、中間転写ベルト８一周分の表面濃度のばらつきが基準値を超えている。これに対応して、中間転写ベルト８表面の濃度が高いセンサα、センサγに対応する領域に、紙間などの用紙Ｐへの非転写期間内で、現像装置６０から所定のトナーパターンを、感光体ドラム２１及び一次転写部３０を介して中間転写ベルト８表面に形成しながら、中間転写ベルト８を回転させる。所定のトナーパターンとは、完全な黒ベタなパターンではなく、中間階調、すなわちハーフトーンのパターンであって、それを中間転写ベルト８表面の、センサα、センサγに対応する用紙幅方向両端各々に近い領域に形成する。

中間転写ベルト８に供給されたトナー粒子は、前述のように、中間転写ベルト８表面に付着するのに掛かる物理力が比較的弱く、帯電しているので、ベルト用のクリーニング装置９によって容易に除去することが可能である。しかしながら、酸化チタンやシリカなどといった、トナー粒子とともに供給されるその外添剤は、中間転写ベルト８表面に刺さることもあり、中間転写ベルト８表面に付着するのに掛かる物理力が強く、さらにほとんど帯電していないことから、クリーニング装置９では除去されず、中間転写ベルト８表面に付着して残留する場合がある。これにより、中間転写ベルト８表面全体への外添剤の付着が進むので、その付着むらを抑制することができ、トナー像の二次転写における画像むらの発生を抑制することができる。

そして、このようにして中間転写ベルト８表面全体に形成されるトナーパターンには、濃度検出センサ１４が検出した中間転写ベルト８一周分の表面濃度の平均値に対応して、複数のパターンが用意されている。

例えば、図６に示すように、中間転写ベルト８一周分の表面濃度の平均値に対応して、３種類のトナーパターンが用意されている。用紙幅方向に沿って並べて設けられた３個の濃度検出センサ１４の全て及び／またはいずれかの箇所が新品状態に近く、表面濃度が高い（出力電圧が最も高い）場合には中間転写ベルト８の三周分にわたって中間転写ベルト８表面にトナーを供給するトナーパターン１を形成し、表面濃度が中程度の場合には中間転写ベルト８の二周分にわたってトナーを供給するトナーパターン２を形成し、さらに表面濃度が低い（出力電圧が最も低い）場合には中間転写ベルト８の一周分にわたってトナーを供給するトナーパターン３を形成する。なお、図６における表面濃度の平均値の場合、トナーパターン２が中間転写ベルト８表面に形成される。

或いは、表面濃度が高い場合には比較的濃い階調のハーフトーンのトナーパターン１を形成し、表面濃度が中程度の場合には中程度の階調のハーフトーンのトナーパターン２を形成し、表面濃度が低い場合には比較的薄い階調のハーフトーンのトナーパターン３を形成する。こうして、濃度検出センサ１４が検出した中間転写ベルト８一周分の表面濃度の平均値に対応して、３個のセンサの配置箇所領域それぞれに好適なトナーパターンが選択される。

上記のように、トナー像を一旦担持する中間転写体である中間転写ベルト８を備えた画像形成装置１において、中間転写ベルト８の表面濃度を検出する濃度検出センサ１４を、中間転写ベルト８の回転軸線方向に沿って３個備えるとともに、これらの濃度検出センサ１４を用いて検出した中間転写ベルト８自体の、回転軸線方向（用紙幅方向）における表面濃度のばらつきが基準値を超えているときには、用紙Ｐへの非転写期間内で、中間転写ベルト８表面の濃度が高い箇所に所定のトナーパターンを形成しながら中間転写ベルト８を回転させるので、中間転写ベルト８表面へのトナー外添剤の付着に関して、局部的な付着、すなわち付着むらを防止することができ、表面全体に満遍なく付着させることが可能である。これにより、濃度補正用トナーパターンの検出誤差の発生を防止できるようになるのとともに、トナー像に対する中間転写ベルト８表面全体の摩擦係数を低減させることが可能になる。したがって、濃度補正用トナーパターンの検出を正確に実行して画像濃度を安定させることができ、且つ中間転写ベルト８から用紙Ｐへのトナー像の転写性能の向上を図って画像むらの発生を防止することができ、高品質な画像形成を遂行することが可能な画像形成装置１を得ることができる。

そして、濃度検出センサ１４は、中間転写ベルト８表面に一旦転写されたトナー像のずれ検出、濃度検出を実行するセンサと共通であるので、中間転写ベルト８の表面濃度を検出するために、別途センサを設ける必要がない。これにより、部品点数の削減、部品設置スペースの低減を図ることができる。したがって、低コスト化、省スペース化を図りながら、画像濃度を安定させ、且つ画像むらの発生を防止することができ、高品質な画像形成を遂行することが可能になる。

さらに、表面に弾性層を有する中間転写ベルトは、用紙種類の違いにより用紙の厚さや表面の凹凸が異なる場合であっても、その弾性力でもって、それらの用紙特性に起因する悪影響をカバーし、用紙種類に係らず転写性能を高めることが可能である。しかしながら一方では、その表面にトナーの外添剤が付着し易く、さらに付着むらが発生し易いことが懸念されている。そこで、表面に弾性層を有する中間転写ベルト８を、本発明の画像形成装置１に組み合わせることにより、その表面全体に、均一に外添剤を付着させることができるので、濃度補正用トナーパターンの検出を正確に実行して画像濃度を安定させることができるのとともに、中間転写ベルト８から用紙Ｐへのトナー像の転写性能の向上を図って画像むらの発生を防止することが可能になる。

また、アモルファスシリコンで構成される感光体は、高硬度であって耐磨耗性に優れており、たいへん長寿命であることから画像形成装置に広く採用されている。しかしながら一方では、像担持体としての使用時間が経過すると、その表面の摩擦係数が高くなるという問題もある。そこで、アモルファスシリコンで構成される感光体を、本発明の画像形成装置１に組み合わせることにより、中間転写ベルト８表面の摩擦係数を低減させるためのトナー供給で、像担持体である感光体ドラム２１の表面の摩擦係数も併せて低減でき、感光体ドラム２１から中間転写ベルト８への、トナー像の転写性能も向上するので、さらに高品質な画像形成を維持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、本発明の実施形態においては、中間転写体を、無端状のベルトの形をなす中間転写ベルト８としたが、中間転写体の種類はこれに限定されるものではなく、ドラム形状の中間転写体であっても構わない。

また、濃度検出センサ１４は、中間転写ベルト８の回転軸線方向（用紙幅方向）に沿って並べて３個、すなわち用紙幅方向の中央部に１個、両端近傍にそれぞれ１個ずつ備えることとしたが、濃度検出センサ１４の個数及び配置箇所はこれに限定されるわけではなく、２個、或いはさらに多い４個以上のセンサを、様々な箇所に配置しても構わない。そして、濃度検出センサ１４が検出した中間転写ベルト８一周分の表面濃度の平均値に対応して選択するトナーパターンの種類は、３種類に限定されるわけではなく、２種類、或いはさらに多い４種類以上のパターンを選択可能にして、より詳細な制御を実行しても構わない。

本発明は、トナー像を、中間転写体に一旦転写した後、中間転写体から用紙に二次転写する画像形成装置全般において利用可能である。

本発明の実施形態に係る画像形成装置の模型的垂直断面正面図である。 図１に示す画像形成装置の中間転写ベルト周辺の垂直断面部分拡大図である。 図２に示す画像形成装置の画像形成部周辺の垂直断面部分拡大図である。 中間転写ベルト一周分の表面濃度のばらつきを示すグラフである。 中間転写ベルトの表面濃度のばらつきの判断手法を説明するグラフである。 中間転写ベルトの表面濃度の平均値に対応するトナーパターンの違いを示すグラフである。

符号の説明

１ 画像形成装置
２ 本体
８ 中間転写ベルト（中間転写体）
９ クリーニング装置（ベルト用）
１４ 濃度検出センサ
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
３０ 一次転写部
３１ 一次転写ローラ
４０ 二次転写部
４１ 二次転写ローラ
６０ 現像装置
８０ クリーニング装置（ドラム用）

Claims (4)

1. トナー像を一旦担持する中間転写体を備え、前記中間転写体の表面への付着に掛かる物理力が前記トナーより強いトナー外添剤を混入した前記トナーを使用する画像形成装置において、
   前記中間転写体の表面濃度を検出する濃度検出センサを、中間転写体の回転軸線方向に沿って複数備えるとともに、これらの濃度検出センサを用いて検出した中間転写体自体の、複数の前記濃度検出センサ各々の配置箇所における表面濃度のばらつきが基準値を超えているときには、用紙への非転写期間内で、複数の前記濃度検出センサ各々の配置箇所のうち中間転写体表面の濃度が高い箇所に所定のトナーパターンを形成しながら中間転写体を回転させ、前記中間転写体の表面に前記トナーとともに前記トナー外添剤を供給することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記濃度検出センサは、前記中間転写体表面に一旦転写されたトナー像のずれ検出、濃度検出を実行するセンサと共通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. 前記中間転写体は、その表面に弾性層を有す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. アモルファスシリコンで構成される感光体である像担持体を備えることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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