JP5454040B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来より、トナー像を保持する像保持体表面にトナー像を形成する像形成部を、Ｃ（シアン）色、Ｍ（マゼンタ）色、Ｙ（イエロ）色、およびＫ（黒）色の各色毎に備え、各像保持体の表面に形成したトナー像を、これら像形成部に近接あるいは接触する箇所を含む循環経路上を循環移動する被転写体に一次転写して積み重ね、この被転写体上に積層されたトナー像を記録媒体上に二次転写して定着させることで記録媒体上に画像を形成する画像形成装置が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

特開２００６−０５３２５９号公報

本発明は、被転写体の表面に凹凸が生じた場合でも転写不良を抑制することができる画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１に係る画像形成装置は、
表面に像が形成され、この像をこの表面に保持する像保持体；
上記像保持体表面に帯電トナーからなるトナー像を形成する像形成部；
上記像保持体表面に形成されたトナー像が転写され、循環移動する被転写体；
上記像保持体とは上記被転写体を挟んで対向した位置に配備され、上記像形成部により上記像保持体表面に形成されたトナー像が有する極性とは逆極性の電流が印加される電流被印加部材を有し、この電流被印加部材に電流を印加することによりこのトナー像をこの被転写体側に転写する転写手段；
上記被転写体の表面に凹凸が生じている凹凸部位を検出する凹凸検出部；および
上記電流被印加部材に印加する電流を、上記凹凸検出部によって検出された部位が上記箇所を通過する間は、この部位以外の上記被転写体の部位がこの箇所を通過する際に印加する電流よりも高い電流に制御する電流制御部；
を備えたことを特徴とする。

請求項２に係る画像形成装置は、
上記被転写体が、複数のローラに架け回された環状かつ帯状の無端ベルトであり、
上記凹凸検出部は、上記被転写体と上記ローラとが接触した箇所を避けた非接触箇所でこの被転写体の上記凹凸部位を検出するものであることを特徴とする。

請求項３に係る画像形成装置は、
上記被転写体に向けて光を出射する光源と、この光源から出射してこの被転写体側から反射してきた反射光を受光し、この反射光に応じた受光信号を出力する受光センサとを有し、この受光センサから出力されたこの受光信号に基づいてトナー像の画像濃度を制御する画像濃度制御部を備え、
上記凹凸検出部は、上記被転写体の表面で反射した反射光を受光した上記受光センサから出力された上記受光信号の変化に基づいてこの被転写体表面の凹凸を検出するものであることを特徴とする。

請求項１に係る画像形成装置によれば、被転写体の表面に凹凸が生じた場合でも転写不良を抑制することができる。

請求項２に係る画像形成装置によれば、被転写体とローラとの接触箇所で被転写体の表面の凹凸部位を検出する場合に比べて、凹凸をより確実に検出できる。

請求項３に係る画像形成装置によれば、凹凸検出部を画像濃度制御部と兼用できる。

画像形成装置の概略構成図である。 光センサ部の概略構成図である。 中間転写ベルトの表面で反射した反射光を受光した受光センサからの出力信号を示すグラフ図である。 本実施形態の画像形成装置における、画像形成時における各部への電流印加のタイミングチャートである。 実験結果を示す図である。 図３に信号出力が示される中間転写ベルトの、懸架ロールで裏面が支持されている部位の表面で反射した反射光を同じ受光センサで受光した場合に得られた信号出力を示すグラフ図である。

以下、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。

図１は、画像形成装置の概略構成図である。

図１に示される画像形成装置１は、制御部２、画像形成部３、用紙供給部４、画像定着器５、および光センサ部６を備えている。

画像形成部３は、Ｙ（イエロ）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、およびＫ（黒）の各色毎の本体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋと、懸架ロール３４および対向ロール３５に掛け渡された中間転写ベルト３１とを有している。また、画像形成部３は、用紙収容カセット４０から用紙引出ロール４１によって搬送路Ｓに引き出された記録用紙に、中間転写ベルト３１の表面に積層されて保持されたトナー像を二次転写する二次転写ロール３３を有している。この画像形成装置１が、本発明の画像形成装置の一実施形態である。

本体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋは、それぞれ、矢印Ｂの方向に回転する感光体ロール３２１Ｙ、３２１Ｍ、３２１Ｃ、３２１Ｋと、帯電器３２３Ｙ、３２３Ｍ、３２３Ｃ、３２３Ｋと、露光器３２４Ｙ、３２４Ｍ、３２４Ｃ、３２４Ｋと、現像器３２５Ｙ、３２５Ｍ、３２５Ｃ、３２５Ｋと、一次転写ロール３２２Ｙ、３２２Ｍ、３２２Ｃ、３２２Ｋとを有している。これら感光体ロール３２１Ｙ、３２１Ｍ、３２１Ｃ、３２１Ｋが、本発明にいう像保持体の一例に相当する。これら帯電器３２３Ｙ、３２３Ｍ、３２３Ｃ、３２３Ｋと、露光器３２４Ｙ、３２４Ｍ、３２４Ｃ、３２４Ｋと、現像器３２５Ｙ、３２５Ｍ、３２５Ｃ、３２５Ｋとを併せたものが、本発明にいう像形成部の一例に相当し、中間転写ベルト３１が、本発明にいう被転写体の一例に相当する。また、一次転写ロール３２２Ｙ、３２２Ｍ、３２２Ｃ、３２２Ｋが、本発明にいう電流被印加部材の一例に相当する。

画像定着器５は、トナー像が二次転写された記録用紙を加熱および加圧することでトナー像を記録用紙上に定着させる。

光センサ部６は、中間転写ベルト３１の表面に向けて光を照射する光源と、この光源から照射され中間転写ベルト側で反射してきた反射光を受光して受光光量を表す信号を出力する受光センサとを有している。

制御部２は、各部の動作を制御する。また、制御部２は、光センサ部６の光源から照射されダミーのトナー像であるパッチで反射した反射光を受光した受光センサからの、その受光光量に応じた信号を受信してトナー像の濃度を制御する。

ここで、この画像形成装置１におけるフルカラー画像の形成動作について説明しながら、各部の動作についても併せて説明する。

この画像形成装置１では、イエロ用の本体３２Ｙによるトナー像形成がまず開始され、矢印Ｂ方向に回転する感光体ロール３２１Ｙの表面に、接触式の帯電装置３２３Ｙにより電荷が付与される。その後、露光装置３２４Ｙにより感光体ロール１１Ｙの表面にイエロ画像に対応する露光光が照射されて静電潜像が形成される。その静電潜像は現像装置３２５Ｙによりイエロのトナーで現像されて、感光体ロール３２１Ｙの表面にはイエロのトナー像が形成される。感光体ロール３２１Ｙの表面に形成されたイエロのトナー像は、既に循環移動を開始している中間転写ベルト３１の表面に一次転写ロール３２２Ｙによって転写される。

マゼンタ用の本体３２Ｍでは、中間転写ベルト３１上に転写されたイエロのトナー像がマゼンタ用の一次転写ロール３２２Ｍに到達するタイミングに合わせて、形成したマゼンタのトナー像が一次転写ロール３２２Ｍに到達するように像形成のタイミングが図られている。マゼンタのトナー像は、一次転写ロール３２２Ｍによって中間転写ベルト３１上のイエロのトナー像の上に重ねて転写される。

続いて、シアン用およびブラック用の本体３２Ｃ、３２Ｋそれぞれによる、シアンおよびブラックのトナー像の形成が上述したのと同様のタイミングで行われる。形成されたシアンおよびブラックのトナー像は、一次転写ロール３２２Ｃ、３２２Ｋそれぞれによって中間転写ベルト３１のイエロおよびマゼンタのトナー像の上に順次重ねて転写される。中間転写ベルト３１の表面に転写された４色の積層トナー像は、搬送ロール７０によって搬送経路Ｓを搬送され二次転写位置に到達した記録用紙上に二次転写ロール３３により転写される。記録用紙の表面に転写された積層トナー像は、画像定着器５において加熱および加圧されてこの記録用紙上に定着され、搬送ロール７０により装置外に排出される。

この画像形成装置１では、感光体ロール３２１Ｙ、３２１Ｍ、３２１Ｃ、３２１Ｋは、帯電器３２３Ｙ、３２３Ｍ、３２３Ｃ、３２３Ｋにより表面にマイナス極性の電荷が付与される。マイナス極性に帯電された表面のうち、露光器３２４Ｙ、３２４Ｍ、３２４Ｃ、３２４Ｋからの露光光が照射された部分からはマイナス極性の電荷が除去されて静電潜像が形成される。

また、現像器３２５Ｙ、３２５Ｍ、３２５Ｃ、３２５Ｋには、トナーと磁性キャリアとを含む現像剤が収容されている。磁性キャリアは、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある。この現像器３２５Ｙ、３２５Ｍ、３２５Ｃ、３２５Ｋでは、この現像剤を攪拌し、この攪拌によりトナーと磁性キャリアとを摩擦させている。この摩擦により、トナーはマイナス極性に帯電し、磁性キャリアはプラスに帯電する。このため、現像器３２５Ｙ、３２５Ｍ、３２５Ｃ、３２５Ｋでは、トナーと磁性キャリアとは電気的に吸着しあって渾然一体になっている。

また、現像器３２５Ｙ、３２５Ｍ、３２５Ｃ、３２５Ｋは、図示は省略するが、マイナス極性のバイアスが印加された、円柱状のマグネットロールとその外周を回転可能に覆う円筒状のスリーブとからなる現像ロールを有している。現像ロールは、マグネットロールの磁力によりスリーブ表面に磁性キャリアを吸着することで現像剤を保持しながら回転し、感光体ロール３２１Ｙ、３２１Ｍ、３２１Ｃ、３２１Ｋとの間に形成された現像領域に現像剤を運ぶ。現像領域に運ばれた現像剤中のトナーは、感光体ロール３２１Ｙ、３２１Ｍ、３２１Ｃ、３２１Ｋの表面に形成された静電潜像と現像ロールとの間に発生した電界により磁性キャリアから離れて静電潜像に付着する。これにより、感光体ロール３２１Ｙ、３２１Ｍ、３２１Ｃ、３２１Ｋの表面に形成された静電潜像はトナーによって現像される。

静電潜像に付着したマイナス極性の各色トナー像は、トナー像を形成するトナーの極性とは逆極性であるプラス極性の電流が印加された一次転写ロール３２２Ｙ、３２２Ｍ、３２２Ｃ、３２２Ｋにより中間転写ベルト３１側に静電的に引き付けられる。これにより、中間転写ベルト３１の表面にはトナー像が転写される。この画像形成装置１では、一次転写ロール３２２Ｙ、３２２Ｍ、３２２Ｃ、３２２Ｋへの転写電流の印加は制御部２により制御されている。また、制御部２は、切換えの判定基準は詳しくは後述するが、２種類の転写電流の印加を切り換えて行う。

中間転写ベルト３１に転写されたトナー像は、一次転写と同様に、トナー像の極性とは逆極性であるプラス極性の電圧が印加された二次転写ロール３３により記録用紙側に静電的に引き付けられる。これにより、中間転写ベルト３１に転写されていたトナー像は記録用紙上に転写される。この画像形成装置１では、二次転写ロール３３への転写電圧の印加も制御部２により制御されているが、制御部２では、１水準のみの転写電圧を印加する。

次に、この画像形成装置１における、光センサ部６を利用したトナー像の濃度制御について簡単に説明する。

この画像形成装置１では、各本体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋにおいて目標とする濃度のトナー像が形成されているか否かの確認のために、ダミーのトナー像であるパッチを本体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ毎に形成する。そして、それらパッチを中間転写ベルト３１上に転写し、それらパッチの濃度を光センサ部６を使用して測定する。

図２は、光センサ部の概略構成図である。

図２に示される光センサ部６は、中間転写ベルト３１の、２つの懸架ロール３４の間を通過する部位に向けて光を照射する光源６１と、この光源６１から照射され中間転写ベルト側で反射した反射光を受光する受光センサ６２とを有している。

光源６１は、制御部２からの指示を受けて光を出射し、受光センサ６２は、受光した反射光の受光光量に応じた信号を制御部２に出力する。

制御部２では、受光センサ６２からの信号に基づいて、目標とする濃度のパッチが形成されていないと判定した場合には、各本体３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋに対してトナー像の濃度制御パラメータの調整を個別に指示する。

ここで、本実施形態の画像形成装置１のように、帯電トナーで形成したトナー像を、中間転写ベルトなどの被転写体に静電的に一次転写するタイプの画像形成装置では、被転写体の表面に凹凸が発生し、凹凸が発生した部位に対し一次転写が行われる場合があり得るる。特に、被転写体を挟む部材どうし（本実施形態の場合、中間転写ベルト３１を挟む二次転写ロール３３と対向ロール３５）が離間されない状態で高温高湿下での非動作期間が長くなると、その部材により挟まれた跡が転写体に凹凸として残る場合がある。この凹凸が発生した部位に対し一次転写が行われると、その凹凸が発生した部位でトナー像の転写不良による‘白抜け’が発生し得る。これは、被転写体の表面の凹凸により、トナー像を被転写体側に引きつけるクーロン力が低下するためと考えられる。

そこで、この画像形成装置１では、トナー像の濃度制御用に使用されている光センサ部６を中間転写ベルト上の凹凸の検出に用いると共に、以下に説明する手法により、この凹凸による‘白抜け’を抑制している。

ここで、図３は、中間転写ベルトの表面で反射した反射光を受光した受光センサからの出力信号を示すグラフ図である。

まず、本実施形態の画像形成装置１において、中間転写ベルト３１の表面に凹凸があった場合に受光センサからの出力信号がどのようになるかを確かめるため、中間転写ベルト３１の同じ部位が二次転写ロール３３と対向ロール３５との間に長時間挟まれたままにされた状況を作り、その挟まれた部位に凹凸を生じさせる。そして、凹凸が生じた中間転写ベルト３１にトナー像を転写させないで循環移動させた際に受光センサ６２から出力された信号の変化が図３に示されている。

図３に示される点線で囲まれた領域Ｇには、中間転写ベルト３１上に発生した凹凸で反射した反射光を受光センサ６２が受光した際に出力した信号が示されている。ここには、同じ凹凸で反射した反射光による、大きく変化する同じ波形が２つ示されている。

制御部２では、信号の変化が予め設けられた閾値よりも大きいか否かを判断し、その凹凸のレベルを決定する。これら光センサ部６と制御部２とを併せたものが、本発明にいう凹凸検出部および画像濃度制御部の一例に相当する。

この画像形成装置１では、上述したように中間転写ベルト３１上の凹凸の位置およびレベルの把握が初期動作の確認中に併せて行われ、その後、通常の画像形成動作が開始される。通常の画像形成動作が開始されると、制御部２では、一次転写ロール３２２Ｙ、３２２Ｍ、３２２Ｃ、３２２Ｋへの印加電流としては、２種類の印加電流のうちの低電流の方の印加を基本的に指示する。しかし、中間転写ベルト３１の、閾値を超えるレベルの凹凸が生じている部位が一次転写ロール３２２Ｙ、３２２Ｍ、３２２Ｃ、３２２Ｋと感光体ロール３２１Ｙ、３２１Ｍ、３２１Ｃ、３２１Ｋとのそれぞれの間を通過する間は２種類の印加電流のうちの高電流の方の印加を指示する。この制御部２が、本発明にいう電流制御部の一例に相当する。

図４は、本実施形態の画像形成装置における、画像形成時における各部への電流印加のタイミングチャートである。

図４には、上段から順に、各部を駆動させる駆動モータへのオン指示、光センサ部６へのオン指示、および、Ｙ色用の一次転写ロール３２２Ｙ、３２２Ｍへ印加される電流レベルのタイミングチャートが示されている。

図４には、まず最初に各部の駆動が開始され、その後、光センサ部６が起動される様子が示されている。制御部２では、光センサ部６が起動されてから中間転写ベルト３１が１回転するために要する時間である時間Ｔ後に、中間転写ベルト３１上の凹凸の位置とレベルの把握が完了する。

図４には、中間転写ベルト３１上の、一定レベル以上の凹凸が生じている部位として唯一検出されていた部位がＹ色用の一次転写ロール３２２Ｙと感光体ロール３２１Ｙとの間を通過した時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて、一次転写ロール３２２Ｙへの印加電流が、その前後の部位に対する印加電流に比べて高い方の電流に切り換えられている様子が示されている。

次に、本発明の実施例および比較例について説明する。

実施例、比較例１、および比較例２は、富士ゼロックス社製の画像形成装置に元々備えられていた制御部を取り外し、本実施形態の画像形成装置１の制御部２のように、一次転写ロールに対する転写電流の印加指示については、二種類の印加電流のいずれについても切り換えて指示できるものを代わりに配備した改造機において行われている。また、この改造機の制御部は、中間転写ベルト上の凹凸の位置およびレベルの検出を、富士ゼロックス社製の画像形成装置に元々備えられている、本実施形態の画像形成装置１の光センサ部６と同種の機能を有する光センサ装置を使用して行うことができるものである。

実施例は、中間転写転写ベルト上の一定レベル以上の凹凸が検出された部位に対して一次転写が行われる場合には、その部位が各色用の一次転写ロールと感光体ロールとの間のニップ領域を通過する間は、その一次転写ロールへの印加電流として、２種類の電流のうちの高電流の方の印加を行った場合である。

比較例１は、一次転写ロールへの印加電流を常に低い方の電流とした場合である。

比較例２は、一次転写ロールへの印加電流を常に高い方の電流とした場合である。

評価については、‘○’は良好、‘△’は許容範囲、‘×’は不良とした。

図５は、実験結果を示す図である。

図５には、上述の実施例、比較例１、および比較例２それぞれについての‘凹凸によるの白抜けの有無’および‘その他’についての評価と判定とが示されている。

実施例では、‘凹凸によるの白抜けの有無’の評価は‘○’、‘その他’についても異常はなく‘○’となっており、‘判定’も‘○’となっている。

比較例１では、‘凹凸によるの白抜けの有無’の評価は‘×’であり、‘その他’については異常はなく‘○’であるものの、‘判定’は‘×’となっている。

比較例２では、‘凹凸によるの白抜けの有無’の評価は‘○’であるものの、‘その他’については、トナーの逆極化により生じたリトランスファによる濃度低下のために‘×’となり、‘判定’も‘×’となっている。

これらの結果から、本実施形態の制御部２による一次転写ロールへの印加電流の切換えにより、中間転写ベルト３１に生じた凹凸部位についての白抜け防止と、画像全体の転写性の確保との両立が図られることが確認できた。

ここで、以上の実施形態では、この光センサ部６の受光センサ６２が、中間転写ベルト３１の、裏面が懸架ローラ３４によって支持されていない表面側で反射した反射光を受光している例を挙げて説明したが、本発明の画像形成装置では、中間転写ベルトの、裏面が懸架ロールで支持されている表面側で反射した反射光を受光するものであってもよい。

図６は、図３に信号出力が示される中間転写ベルトと同じ中間転写ベルトの、裏面が懸架ロールで支持されている表面側で反射した反射光を同じ受光センサが受光した場合に得られた信号を示すグラフ図である。

図６において点線で囲まれた領域Ｇ’には、図３において点線で囲まれた領域Ｇに示される信号に比べ変化は小さいものの他よりも大きく変化する信号が示されている。この領域Ｇ’に示される信号の変化から、凹凸の位置およびレベルを判断すればよい。領域Ｇ’に示される信号の変化が領域Ｇに示される信号の変化に比べて小さくなる理由は、裏面が懸架ロール３４で支持されることによりその凹凸が引き延ばされたためと思われる。

尚、以上の実施形態では、トナー像が中間転写ベルトに直接転写される画像形成装置を例に挙げて説明したが、本発明は、中間転写ベルト上に保持された記録媒体上にトナー像が転写されるタイプの画像形成装置に適用されてもよい。

また、以上の実施形態では、中間転写ベルト上の凹凸を光センサで検出する例を挙げて説明したが、本発明の凹凸検出部は、これに限るものではなく、中間転写ベルトの幅方向に並んでその表面に接触する接触子を有する接触センサであってもよい。

１ 画像形成装置
２ 制御部
３ 画像形成部
３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋ 本体
４ 用紙供給部
５ 画像定着器
６ 光センサ部
６１ 光源
６２ 受光センサ

Claims (3)

1. 表面に像が形成され、該像を該表面に保持する像保持体；
   前記像保持体表面に帯電トナーからなるトナー像を形成する像形成部；
   前記像保持体表面に形成されたトナー像が転写され、循環移動する被転写体；
   前記被転写体を間において前記像保持体と対向して配備され、前記像形成部により前記像保持体表面に形成されたトナー像が有する極性とは逆極性の電流が印加される電流被印加部材を有し、該電流被印加部材に電流を印加することにより該トナー像を該被転写体側に転写する転写手段；
   前記被転写体の表面に生じている凹凸の変化が一定以上の凹凸部位を検出する凹凸検出部；および
   前記電流被印加部材に印加する電流を、前記凹凸検出部によって検出された凹凸部位が前記像保持体に対抗した位置を通過する間は、該部位以外の前記被転写体の部位が該位置を通過する際に印加する電流よりも高い電流に制御する電流制御部；
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記被転写体が、複数のローラに架け回された環状かつ帯状の無端ベルトであり、
   前記凹凸検出部は、前記被転写体と前記ローラとが接触した箇所を避けた非接触箇所で該被転写体の前記凹凸部位を検出するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記被転写体に向けて光を出射する光源と、該光源から出射して該被転写体側から反射してきた反射光を受光し、該反射光に応じた受光信号を出力する受光センサとを有し、該受光センサから出力された該受光信号に基づいてトナー像の画像濃度を制御する画像濃度制御部を備え、
   前記凹凸検出部は、前記被転写体の表面で反射した反射光を受光した前記受光センサから出力された前記受光信号の変化に基づいて該被転写体表面の凹凸を検出するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。

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