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画像形成装置 - キヤノン株式会社
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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−143172
公開日 平成11年(1999)5月28日
出願番号 特願平9−325239
出願日 平成9年(1997)11月11日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】倉橋 暎
発明者 井上 雅博
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 記録材に重ね合わせて転写される色の異なるトナー像を形成する複数個の像担持体に、各色のトナー像の位置合わせ用の各色のトナーによるパターンを形成して、記録材を担持して搬送する記録材担持体上に直接転写し、そして記録材担持体上に転写された各色のパターンにセンサから光を照射して、その反射光により各色のパターンの位置を検出し、各色のトナー像の位置合わせ補正をする画像形成装置において、前記光に対する記録材担持体の反射率が、各色のトナーのうちの、前記光に対する最小の反射率を有するトナーの当該最小の反射率と、残りのトナーの反射率との間にあることを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記転写材担持体の分光反射率ηをη(゛ルト)、各色のトナーのうち分光反射率ηの小さいもののそれをη(小)、大きいもののそれをη(大)とすると、0.3≦η(ヘ゛ルト)/(η(大)+η(小))≦0.7である請求項1の画像形成装置。
【請求項3】 前記像担持体が少なくとも2個以上あり、前記最小の反射率を有するトナーがブラックトナーであり、前記残りのトナーが、マゼンタ、シアンおよびイエローのトナーのうちのいずれか1つ以上である請求項1または2の画像形成装置。
【請求項4】 前記センサの反射光に対する受光部に、各色のトナーに対応した反射光の波長域のみを通過するカットフィルタを設置した請求項1〜3のいずれかの項に記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、像担持体上に形成された可視画像を記録材担持体上の記録材に転写して、記録材に画像を得る画像形成装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年のカラーの画像形成装置の開発および普及は目覚ましいものがあり、インクジェット方式、熱転写方式、銀塩写真方式、電子写真方式など、カラーの画像形成を実現する装置の種類も多い。中でも、電子写真方式のカラー画像形成装置は、その高速性と高画質という利点ゆえに、普及も著しい。
【0003】図11は、従来の4ドラム方式のカラー画像形成装置の一例を示す断面図である。以下、本装置の構成および動作について説明する。
【0004】原稿台に載置されたカラー原稿1が、照明ランプ2により照射され、CCDカラーラインセンサ3により色分解画像が読み取られて、カラー信号処理回路4、ケーブル25を経由して、画像処理回路5でデジタル画像処理を行い、その後、1ページ分のフルカラー画像信号をメモリ装置26に一旦格納する。
【0005】これは、画像形成部(画像形成ステーション)が複数並設されており、同一時間に複数色の画像形成を行うために、少なくとも隣接する画像形成部間の距離分だけの画像を格納する必要があるからである。
【0006】画像形成部(ドラムステーション)は、各成分、すなわち、マゼンタ(M)、シアン(C)、イエロー(Y)、ブラック(K)用が設置され、それぞれ感光ドラム29、30、31、32、一次帯電器41、42、43、44、現像器33、34、35、36、転写帯電器37、38、39、40、クリーナ装置62、63、64、65を有している。
【0007】カセット61から給紙した記録材のコピー用紙の進行にともない、紙の先端が記録材担持体である転写ベルト(本例では、PET樹脂フィルムをベルト状につなぎ合わせて形成した)70の上流端で先端検出器(ITOPセンサ)67により検出されると、紙の先端信号に同期して図示しないタイミング制御回路により、既にメモリ装置26に格納された、各色成分ごとの画像信号が適正なタイミングで読み出され、第2のデジタル画像信号処理部27で信号処理した後、半導体レーザ57により変調された第1色目のマゼンタ成分に対応した光ビームがポリゴンミラー28、反射ミラー45、46、47により反射されて、第1のステーションの感光ドラム29に照射され、第1色目の潜像が形成される。
【0008】この潜像は、現像器33によりマゼンタ色のトナーで現像され、得られたマゼンタトナー像が転写帯電器37により、転写ベルト70上に担持して転写部に搬送されてきた紙の上に転写される。
【0009】引き続き、第2、第3、第4ステーションで、同様にシアン、イエロー、ブラックのトナー像が形成され、それぞれの転写部で同一の紙に順次重ね合わせて転写される。図12において、符号48〜50は第2ステーションの反射ミラー、58は半導体レーザ、51〜53は第3ステーションの反射ミラー、59は半導体レーザ、54〜56は第4ステーションの反射ミラー、60は半導体レーザである。
【0010】4色のトナー像が転写された紙は、搬送ベルト14により定着ローラ15、16送られて、そこでトナーの混色および固定が行われ、1枚のフルカラーのコピーが完了する。図11において、符号66はインターフェース回路である。
【0011】このような画像形成装置においては、上記のように、各色成分画像を形成するためのドラムステーションが4箇所、潜像を形成するためのレーザビーム発生器(半導体レーザ)が4個、さらに各々のレーザビームを各々の感光ドラムに精度よく照射するために、反射ミラー等の光学系装置がやはり4個必要となる。
【0012】一方、高精度なフルカラー複写装置では、各色成分画像の重ね合わせのための位置精度は、主走査方向、副走査方向の両方向とも100〜150μm以下である必要があり、画像形成のための各構成要素を、このような精度で調整するのは非常に困難である。また、たとえ調整できたとしても、たとえば温度変動による各構成要素の熱膨張に起因する位置ずれ、ジャム処理後の機械的位置精度に起因する位置ずれがあったり、あるいは感光ドラムの傷や現像装置の不具合等による部品交換等で調整された位置はすぐにずれてしまい、一旦ずれてしまうとこれをユーザーが調整するのは事実上不可能である。
【0013】そこで、各色成分画像の重ね合わせの位置精度を自動でできるようにするために、感光ドラム29〜32に各色成分のマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのトナーによるレジスト合わせ用のパターン(たとえば「#」のマーク)を形成し、図12に示すように、これを転写ベルト70上に転写して、転写ベルト70の奥側と手前側とに各色成分のパターン72を一定のインターバル時間を持って2列に形成する。そして奥側と手前側の2箇所で、たとえばCCDで構成される光学センサ80、81で光を照射して読み取ることにより、各画像形成ステーションでの主走査方向、副走査方向のずれ量、傾き等を検出して、副走査方向および主走査方向のずれを自動補正する装置が提案されている。
【0014】自動補正装置におけるレジストレーションの自動調整の原理は、以下のようである。各色パターン72を形成する転写ベルト70は、前述したように、通常、PET樹脂等を用いているので、図13(b)に示すように、400〜700nmの波長領域においては、光透過率が90%以上と高く、反射強度を有しない。一方、700nmを超えた近赤外領域においては、反射強度を有している。転写ベルトのベース樹脂を低抵抗化するために、低抵抗剤としてカーボンブラックを混入することがあるが、その場合にも、同様に400〜700nmの波長領域において反射強度を有しない。
【0015】一方、パターン72を形成するトナーの方は、イエロー、マゼンタ、シアンについては、図13(a)に示すように、400〜700nmの波長領域においてそれぞれ光反射率が高い、つまり大きな反射強度を有する波長域がある。ブラックトナーの方は、通常、色剤としてカーボンブラック等を使用するので、図13(a)のように、400〜700nmの波長域においてほとんど反射強度を有しない。
【0016】さて、上記したように、転写ベルト70は、近赤外を含む赤外領域でのみ反射するので、センサ80、81の下部の受光部80a、81aの下に、赤外カットフィルタ(図示せず)を配置することにより、前述のマゼンタ、シアン、イエローのパターンを読み取ることができるが、ブラックのパターンはどの波長領域にも反射する波長部分を有しないため、両者を識別することができない。そこで、このブラックのパターンを検出するために、ブラックの直前のイエローステーション(第3ステーション)において、イエロートナーをベタで下敷き転写し、このイエロートナーを下敷き転写した特定のイエロー領域に、ブラックトナーによるレジストレーション補正(レジスト合わせ用)のパターンを重畳転写し、センサー80、81でブラック用のパターンをイエロー下敷き中のネガ像として検出するようにしている。
【0017】図14は、この種の画像形成装置におけるレジスト合わせ用のパターン形成のタイミングを示すタイミングチャートであり、図14(a)は、副走査方向のレジスト合わせ用のマーク形成タイミングに対応し、図14(b)は、主走査方向のレジスト合わせ用のマーク形成タイミングに対応する。
【0018】副走査方向の自動補正はつぎのように行う。図14(a)に示すように、副走査方向は、ITOPセンサ67からのコピー用紙の先端を検知した出力信号ITOPの立ち上がりから、図示しないカウンタ回路でライン数を経過時間によりカウントする。そして、たとえばマゼンタではtm時間カウントした後、シアンではtc時間カウントした後、イエローではty時間カウントした後、ブラックではtk時間カウントした後に、それぞれ出力信号MTOP、CTOP、YTOP、KTOP信号を発生し、各々の信号の立ち上がり時間から画像信号を送出して、転写ベルト70上にレジスト合わせ用の各色のパターン72を形成し、前述したように、これをセンサ80、81で検出して、その検出タイミングに基づきカウント値tm〜tkを決定すればよい。
【0019】主査方向の自動補正は、次の通りである。図14(b)に示す各信号MBD、CBD、YBD、KBDは、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの潜像を形成するレーザビームの検出信号であり、各位置の画像の主走査位置を決定する基準信号となる。各色画像の位置は、レーザビームの検出信号MBD、CBD、YBD、KBDからそれぞれ画素カウントxm、xc、xy、xkの後に発生されるイネーブル信号MEN、CEN、YEN、KENで決定されるので、これも、前述したように、パターン72をセンサ80、81で検出するタイミング位置に基づいて、各々の画素カウント値xm〜xkを適切に決定してやればよい。
【0020】なお、傾きの自動補正は、たとえばマゼンタに関しては、反射ミラー45、46、47を図示しないアクチュエータにより傾けることにより、自動補正が実現される。
【0021】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従来例では、転写ベルト70上にブラックトナーと異なる光学的特性を有する、たとえばイエロートナーでベタの下敷き画像を転写、形成し、その上にブラックのパターンを転写、形成しているため、図示しないクリーナによる転写ベルト70の清掃によって、下敷きパターンのブラックトナーを除去しきれず、ブラックトナーが転写ベルト70上に残存して、つぎのコピー用紙の裏面を汚すなどの問題があった。
【0022】従って、本発明の目的は、各色の画像の重ね合わせの精度を得るための各色の画像の位置補正に供する位置検出用のパターンを、光反射率が低い色の現像剤によるパターンでも、記録材担持体上に下敷き画像を要することなく形成して位置検出することを可能とし、これにより記録材の下敷き画像による裏汚れをなくした画像形成装置を提供することである。
【0023】
【課題を解決するための手段】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、記録材に重ね合わせて転写される色の異なるトナー像を形成する複数個の像担持体に、各色のトナー像の位置合わせ用の各色のトナーによるパターンを形成して、記録材を担持して搬送する記録材担持体上に直接転写し、そして記録材担持体上に転写された各色のパターンにセンサから光を照射して、その反射光により各色のパターンの位置を検出し、各色のトナー像の位置合わせ補正をする画像形成装置において、前記光に対する記録材担持体の反射率が、各色のトナーのうちの、前記光に対する最小の反射率を有するトナーの当該最小の反射率と、残りのトナーの反射率との間にあることを特徴とする画像形成装置である。
【0024】本発明によれば、前記転写材担持体の分光反射率ηをη(ヘ゛ルト)、各色のトナーのうち分光反射率ηの小さいもののそれをη(小)、大きいもののそれをη(大)とすると、0.3≦η(ヘ゛ルト)/(η(大)+η(小))≦0.7である。前記像担持体が少なくとも2個以上あり、前記最小の反射率を有するトナーがブラックトナーであり、前記残りのトナーが、マゼンタ、シアンおよびイエローのトナーのうちのいずれか1つ以上である。好ましくは、前記センサの反射光に対する受光部に、各色のトナーに対応した反射光の波長域のみを通過するカットフィルタを設置した。
【0025】
【発明の実施の形態】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。
【0026】実施例1図1は、本発明の画像形成装置の一実施例における転写ベルトおよび光学センサを示す斜視図である。本発明は、従来の転写ベルトと光学特性が異なる転写ベルト700を使用したことが大きな特徴であり、画像形成装置自体の構成は、先の図11に示した従来の画像形成装置と基本的に同じであるので、画像形成装置全体の図面およびその各部の説明は省略する。
【0027】本発明によれば、転写ベルト700は、波長領域400〜700nmにおいても光反射率を有し、その光反射率は波長領域400〜700nmにわたって一様で、光反射率が低いブラックトナーと、光反射率が高いイエロー、マゼンタ、シアントナーの間の値とされている。本実施例では、ダイアホイル(株)製のへージーフィルムのタイプU100を用いた。このへージーフィルムタイプU100による転写ベルト700は、図2に示すように、波長領域400〜700nmで、約50%の光反射率を有している。
【0028】各色トナーの分光反射特性は、先の図13(a)に示したとおりで、イエロー、マゼンタ、シアンについては、400〜700nmの波長領域にそれぞれ光反射率が高い波長域があり、ブラックトナーの方は、400〜700nmの波長領域における光反射率はほぼない。従って、レジスト合わせ用のパターン72を形成した転写ベルト700からの光反射は、マゼンタ、シアン、イエロートナーの場合、図3に示すように、これらのパターンの箇所で、主査方向、副走査方向とも、転写ベルト700の反射率の分布から反射率が相対的に突出し、ブラックトナーの場合は、図4に示すように、ブラックのパターンの箇所で、転写ベルト700の光反射率の分布から反射率が相対的に落ち込む。
【0029】そこで、本実施例によれば、転写ベルト700上に形成したマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのパター72を、光学センサ80、81から光を照射して、下部の受光部80a、81aにより検出すると、マゼンタ、シアン、イエローに対しては、センサの読みとり入力値が高いところとして認識することができる。逆に、ブラックに対しては、センサの読みとり値が低いところとして認識することができる。
【0030】本実施例は、以上のように、光反射率が低いブラックトナーによるパターンでも、転写ベルト700上にベタによる下敷き画像を形成することなく直接形成して、位置検出することができ、レジスト合わせに供することができる。従って、クリーナによる転写ベルト700の清掃で下敷き画像を清掃しきれないという問題自体がなく、下敷き画像による記録材のコピー用紙の裏汚れが発生する余地がない。
【0031】以上の実施例では、転写ベルト700は、波長400〜700nmにおける光反射率が略50%程度のものを用いたが、転写ベルト700の光反射率は、使用するトナーのうち分光反射率が大きいもの、本実施例ではマゼンタ、シアン、イエローと、使用するトナーのうち分光反射率が小さいもの、本実施例ではブラックトナーの間の分光反射率になるものであればよく、同様の効果が得られる。
【0032】好ましくは、転写ベルトの分光反射率ηをη(ヘ゛ルト)、使用するトナーのうち分光反射率ηの小さいもののそれをη(小)、大きいもののそれをη(大)とすると、0.3≦η(ヘ゛ルト)/(η(大)+η(小))≦0.7の範囲に、転写ベルトの分光反射率η(ヘ゛ルト)を設定すれば良好な結果が得られることも判明した。上記の比:η(ヘ゛ルト)/(η(大)+η(小))が0.3より小さくても、0.7より大きくても、ノイズに対する安定性が失われる。
【0033】また、転写ベルト700として、ダイアホイル(株)製のへージーフィルムのU100タイプを用いたが、これに限定されるものではなく、分光反射率が上記の範囲に入るものであればなんでもよく、たとえばPET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂をベース樹脂とし、このベース樹脂中に粒径0.1〜1.0μm程度の球状のシリコーン樹脂粒子を混練し、シート状に押し出し成形して、ベルトに構成したものを用いることも可能である。混練する微粒子もシリコーン樹脂粒子に限定されない。
【0034】さらに、転写ベルト700の電気的特性の一つである抵抗値を制御したい場合、たとえば光透過性の導電フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化(導電化)した、粒径が略0.03μmのSnO2粒子をベース樹脂に分散することにより、光透過性を変えることなく抵抗値の制御を行うことができる。
【0035】このように、転写ベルト700を低抵抗化する抵抗制御を行うことにより、レジストレーション制御が安定してできるだけでなく、基本的な転写特性も良好にすることができるようになる。抵抗制御を行うための添加剤は、上記のものに限定されるものではなく、光透過性に対し影響のないものであれば、使用可能であることはいうまでもない。
【0036】実施例2本実施例では、図5に示すように、転写ベルト700上の光学センサ80、81の受光部80a、81aの下方位置に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに対応できるカットフィルタ90を設置した。
【0037】カットフィルタ90は、図6に示すように、ブラック用の特性を持つK領域と、その他、マゼンタ用の特性を持つM領域と、シアン用の特性を持つC領域と、イエロー用の特性を持つY領域とに、周方向を4分割した光学的円盤からなっている。
【0038】このカットフィルタ90は、図5に示すように、受光部80a、81aの下方の受光可能範囲内において、受光部の鉛直方向下方から中心を転写ベルト700の移動方向手前側に偏芯した位置に設置され、図の矢印の両方向に回転自在となっている。
【0039】図7は、本実施例のカットフィルタ90のマゼンタ用M領域に設けたフィルタの分光透過特性を示す。図8は、同じくシアン用C領域、図9は、イエロー用Y領域のフィルタの分光特性である。フィルタ90のブラック用K領域はフィルタがなく、100%透過である。
【0040】本実施例の特徴は、センサ80、81によってマゼンタ、シアン、イエロー、ブラックのそれぞれのレジスト合わせ用のパターン72を読み取る際に、カットフィルタ90を回転して、パターン72の色に対応するフィルタ90の領域M〜Kをセンサ80、81の受光部80a、81aの前面に位置させることである。
【0041】カットフィルタ90の各色に対応したM〜K領域を透過した後の各色トナーの分光反射特性は、図10に示したようになる。図10から分かるように、各色の読みとり信号のノイズ成分がカットされるので、レジスト合わせ用のパターン72の読みとりのダイナミックスレンジが広がり、読みとり性能が向上する。
【0042】従って、実施例1と同様、センサ80、81により、転写ベルト700上に形成したレジスト合わせ用のパターン72を、マゼンタ、シアン、イエロートナーでは、読みとり入力値が高いところとして検出し、ブラックトナーに対しては、センサの読みとり入力値が低いところとして検出する際、本実施では、各色に対応するカットフィルタ90によりパターン72のノイズ成分を除去するので、読みとり精度が向上する。従って、さらに安定してレジストレーション補正を実行することが可能となった。もちろん、実施例1と同様、クリーナによる転写ベルト700の清掃で下敷き画像を清掃しきれないという問題が起こることがなく、下敷き画像による記録材のコピー用紙の裏汚れが発生する余地がない。
【0043】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、記録材担持体の光に対する反射率を、画像形成に使用するトナーのうちの、光に対する反射率が最小のトナーと、その他の色のトナーとの間の反射率にしたので、反射率が最小のトナーによるレジスト合わせ用のパターンでも、記録材担持体上に下敷き画像を要することなく形成して容易に位置検出することができ、各色のトナー像の重ね合わせの位置補正に供することができる。従って、記録材担持体の清掃で下敷き画像を清掃しきれないという問題自体がなく、下敷き画像による記録材のコピー用紙の裏汚れが発生することもない。




 

 


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