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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2007−3688(P2007−3688A)
公開日 平成19年1月11日(2007.1.11)
出願番号 特願2005−182016(P2005−182016)
出願日 平成17年6月22日(2005.6.22)
代理人 【識別番号】100087343
【弁理士】
【氏名又は名称】中村 智廣
発明者 瀬倉 友樹 / 曽我 洋雄
要約 課題
濃度センサの感度を高くして、トナー像の濃度検出が高精度である共に低コストにトナー像の濃度制御ができる画像形成装置を提供する。

解決手段
静電潜像が形成されこの静電潜像がトナーで可視化されたトナー像を担持する感光体ドラムと、この感光体ドラムに形成されるトナー像が転写される無端状ベルトである中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに転写されたトナー像の濃度を検出する濃度センサと、中間転写ベルトに転写されたトナー像をクリーニングするクリーニング装置とを備える画像形成装置において、中間転写ベルトの駆動初期に、中間転写ベルトの所定箇所に所定パターンのトナー像を形成した後にクリーニングする転写サイクルを所定回数繰り返すことを特徴とする。
特許請求の範囲
【請求項1】
静電潜像が形成されこの静電潜像がトナーで可視化されたトナー像を担持する像担持体と、この像担持体に形成されるトナー像が転写される中間転写体と、この中間転写体に転写されたトナー像の濃度を検出する濃度センサと、中間転写体に転写されたトナー像をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、
中間転写体の駆動初期に、中間転写体の所定箇所に所定パターンのトナー像を形成した後にクリーニングする転写サイクルを所定回数繰り返すことを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】
濃度センサの出力値が所定値以下になるまで転写サイクルを繰り返す請求項1に記載の画像形成装置。
【請求項3】
所定パターンは、中間転写体の周方向に延びる帯である請求項1又は2に記載の画像形成装置。
【請求項4】
所定パターンは、転写サイクルの所定回数毎にサイズが異なる請求項1〜3のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項5】
所定パターンは、単色のトナーで形成される請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項6】
所定パターンは、複数色のトナーで形成される請求項1〜4のいずれかに記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【技術分野】
【0001】
本発明は、電子写真方式などを適用したプリンタ、複写機、及びファクシミリ、或いはこれらの機能を兼ね備えた複合機等の画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【0002】
【特許文献1】特開平06−148992号公報
【特許文献2】特開平11−202569号公報
【0003】
一般に、電子写真方式を採用した画像形成装置としては、静電潜像が形成されこの静電潜像がトナーで可視化されたトナー像を担持する像担持体と、この像担持体に形成されるトナー像が転写される中間転写体と、この中間転写体に転写されるトナー像の濃度を制御する濃度制御手段とを備えるものが知られている。濃度制御手段は、中間転写体の所定箇所に所定パターンで形成されるトナー像の濃度を検出する濃度センサを備える。濃度センサは、発光素子と受光素子とから構成され発光素子から出射された光が上記所定パターンのトナー像で反射してその反射光が受光素子に入射されて所定の電圧が発生する。そして、濃度センサの電圧値に基づいて像担持体に静電潜像を形成する露光量及び/又は像担持体にトナー像を形成するトナー量を調節する。
【0004】
しかし、濃度センサで検出する電圧値は、中間転写体の表面状態に依存して中間転写体が経時劣化することでその値が変化する。即ち、濃度センサで検出する電圧値は同じ濃度のトナー像であっても経時で異なる値になるため、中間転写体に形成されるトナー像の濃度が経時で異なることとなる。
【0005】
そこで、中間転写体の経時劣化で中間転写体に形成されるトナー像の濃度が異ならないようにした下記の技術が開示されている。
【0006】
第1には、顕画化されたトナー像を保持する像担持体と、前記像担持体上の予め定められた位置に予め定められたパターンを形成する像形成手段と、前記パターンの濃度を検出する濃度センサを有し、前記パターンが形成される位置の前記像担持体の地肌濃度を画像濃度の白基準とすることを特徴とする電子写真装置が知られている(特許文献1参照)。
本例によれば、従来中間転写体の表面に経時変化等で傷が入ったりすると、階調補正パターンを正常に計測できなくなっていたが、白基準を各パターンの位置毎に定めることで、階調補正パターンの濃度を正確に計測できる。
【0007】
第2には、像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段と、前記像担持体の表面に赤外光を当てることによって拡散反射光を生じさせ、その拡散反射光の光量を検出する拡散反射光量検出手段とを設けたことを特徴とする画像形成装置が知られている(特許文献2参照)。
本例によれば、カラーのトナー像であっても、そのトナー付着量を正確に検出することができ、経時においても安定してトナー付着量を検出することができるため、画像濃度の変動による異常画像を長期に亘って防止し、画像濃度変動のない安定した画像を得ることができる。また、像担持体の表面に潤滑剤を塗布することによって、その像担持体の表面の微少な凹凸を減少させることができると共に、その表面を保護することができるので、その表面に赤外光を当てた際に生じる拡散反射光を検出する際のリップルを低減することができる。それによって、精度の高い画像濃度の検出ができる。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、上記従来技術の場合には、第1の例の場合では、像担持体の地肌濃度を画像濃度の白基準としているため、中間転写体の経時劣化に伴うトナー像の濃度変化を防止することができるが、中間転写体の経時劣化伴うトナー像の濃度変化は中間転写体の駆動初期において濃度センサの反射性が高く、濃度センサのダイナミックレンジを広い範囲で設定する必要があって、トナー濃度の濃度検出の精度が低いという問題点がある。
【0009】
第2の例の場合では、像担持体の表面に潤滑剤を塗布する潤滑剤塗布手段を設けているため、中間転写体の経時劣化に伴うトナー像の濃度変化を防止することができるが、潤滑剤塗布手段が必要であって、装置のコストが嵩むと共に装置を小型化できないという問題点がある。
【0010】
そこで、本発明は、上記従来技術の問題点を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、濃度センサの感度を高くして、トナー像の濃度検出が高精度である共に低コストにトナー像の濃度制御ができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0011】
即ち、本発明は、静電潜像が形成されこの静電潜像がトナーで可視化されたトナー像を担持する像担持体と、この像担持体に形成されるトナー像が転写される中間転写体と、この中間転写体に転写されたトナー像の濃度を検出する濃度センサと、中間転写体に転写されたトナー像をクリーニングするクリーニング手段とを備える画像形成装置において、中間転写体の駆動初期に、中間転写体の所定箇所に所定パターンのトナー像を形成した後にクリーニングする転写サイクルを所定回数繰り返すことを特徴とする画像形成装置である。
これによれば、中間転写体の駆動初期に、中間転写体の所定箇所に所定パターンのトナー像を形成した後にクリーニングする転写サイクルを所定回数繰り返す。トナー像の濃度センサの反射性が高い初期に、転写サイクルを所定回数繰り返すことで中間転写体の反射性を低下させることができ、濃度センサの感度を高くして、トナー像の濃度検出が高精度である共に低コストにトナー像の濃度制御ができる画像形成装置を提供することができる。
【0012】
本発明において、濃度センサの出力値が所定値以下になるまで転写サイクルを繰り返すのがよく、これによれば、濃度センサの出力値が所定値以下になるまで転写サイクルを繰り返すので、中間転写体の反射性を所定値まで低下させることができ、中間転写体のバラツキを考慮する必要をなくすことができる。
【0013】
また、本発明において、所定パターンは、中間転写体の周方向に延びる帯であるのがよく、これによれば、中間転写体の走行方向に濃度センサがトナー濃度を検出する位置の自由度を向上させることができる。
【0014】
また、本発明において、所定パターンは、転写サイクルの所定回数毎にサイズが異なるのがよく、これによれば、所定パターンが位置ずれした場合においても所定パターンを完全に重ねることができると共に、中間転写体の表面から所定パターンまでの濃度変化をなだらかにすることができる。
【0015】
また、本発明において、所定パターンは、単色のトナーで形成することができ、モノクロ画像形成装置に適用することができる。
また、所定パターンは単色で形成されるため所定パターンの作成が単色で所定パターンを作成する動作のみでなすことができる。
【0016】
また、本発明において、複数色のトナーで形成することができ、カラー画像形成装置に適用することができる。
また、複数の所定パターンを複数色のトナーで形成した場合には一色あたりのトナーの消費量を抑えることができると共に、複数の所定パターンを作成する時間を短縮することができる。
【発明の効果】
【0017】
本発明によれば、濃度センサの感度を高くして、トナー像の濃度検出が高精度である共に低コストにトナー像の濃度制御ができる画像形成装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
以下に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1〜図7は、本発明に係る画像形成装置おける実施の形態を示す図である。
【0019】
図1は、本実施の形態における画像形成装置10を示す概略図である。本画像形成装置10は、ブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤を用いたカラー画像形成装置である。画像形成装置10には、像担持体である感光体ドラム12が設けられている。感光体ドラム12は、円筒状に形成され静電潜像及び静電潜像が可視化されたトナー像がその表面に形成される。感光体ドラム12は、前後方向の軸に対して時計回り方向に回転する。感光体ドラム12の周辺には、感光体ドラム12の表面を帯電させる帯電器14が設けられている。また、感光体ドラム12の周辺であって感光体ドラム12の回転方向に向けて帯電器14の下流側には、帯電器14で帯電された感光体ドラム12の表面に静電潜像を形成する露光装置(ROS)16が設けられている。また、感光体ドラム12の周辺であって感光体ドラム12の回転方向に向けて露光装置16の下流側には、現像装置18が設けられている。現像装置18は、円筒状に形成されている。現像装置18は、前後方向の軸に対して反時計回り方向に回転する。現像装置18は、感光体ドラム12に形成されている静電潜像をブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤で可視化するものである。現像装置18は、ブラック色(Bk)現像ユニット18a、イエロー色(Y)現像ユニット18b、マゼンタ色(M)現像ユニット18c、シアン色(C)現像ユニット18dを有している。ブラック色(Bk)現像ユニット18a、イエロー色(Y)現像ユニット18b、マゼンタ色(M)現像ユニット18c、シアン色(C)現像ユニット18dは、現像装置18の円周上に略均等の間隔で配置されている。
【0020】
また、感光体ドラム12の周辺であって感光体ドラム12の回転方向に向けて現像装置18の下流側には、中間転写体ユニット20が設けられている。中間転写体ユニット20は、現像装置18のブラック色(Bk)現像ユニット18a、イエロー色(Y)現像ユニット18b、マゼンタ色(M)現像ユニット18c、シアン色(C)現像ユニット18dで感光体ドラム12にブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤で可視化されたトナー像を転写材22上に転写するものである。中間転写体ユニット20には、感光体ドラム12に接触してブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤で可視化されるトナー像を重ねあわせる中間転写ベルト(中間転写体)20aが設けられている。中間転写ベルト20aは、一次転写ロール20bで感光体ドラム12に押圧されている。中間転写ベルト20aは、無端状ベルトであって駆動ロールで周回駆動され駆動ロール及び従動ロールで周回軌道が形成されている。また、中間転写体ユニット20には、感光体ドラム12に接触してブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤で可視化されたトナー像を転写材22に転写する二次転写ロール20cが設けられている。また、中間転写体ユニット20の所定箇所には、二次転写ロール20cで中間転写ベルト20aの表面からブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤で可視化されたトナー像が転写材22に転写された後、中間転写ベルト20aの表面に残存する現像剤を取り除くためのクリーニングブレード20dを有するクリーニング装置20e(クリーニング手段)が配置されている。また、中間転写ベルト20aの所定箇所には、所定パターンに形成されたトナー像の濃度を検出する濃度センサ50が配置されている。
【0021】
また、感光体ドラム12の周辺であって感光体ドラム12の回転方向に向けて中間転写体ユニット20の下流側には、感光体ドラム12の表面からブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤で可視化されたトナー像が中間転写ベルト20aに転写された後、感光体ドラム12の表面に残存する現像剤を取り除くためのクリーニングブレード24aを有するクリーニング装置24が配置されている。
【0022】
画像形成装置10の下部には、転写材22を収納するための転写材トレイ26が設けられている。転写材トレイ26の上方には、転写材22を上方から押圧して転写材22を上方に搬送するための搬送ロール28が設けられている。また、搬送ロール28の上方であって二次転写ロール20cの下方には、転写材22をレジストするレジストローラ対30が設けられている。二次転写ロール20cの上方には、中間転写体ユニット20でブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の現像剤で可視化された未定着トナー像を転写材22上に定着させる定着装置32が設けられている。また、中間転写体ユニット20の二次転写ロール20cと定着装置32との間には、転写材22を除電するための転写材除電部材34が設けられている。
【0023】
図2は、画像形成装置10における中間転写ベルト20aを示す図である。尚、中間転写ベルト20aは、図2に示すものに限定されるものではなく、他の樹脂材料等を用いることができる。
【0024】
以上における画像形成装置10では、最初に感光体ドラム12が帯電器14で帯電され、次いで、ブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)の何れかに対応する静電潜像が露光装置16で書き込まれ、そして、上記の色に対応するトナー像が現像装置18で可視化され、次いで、中間転写体ユニット20の中間転写ベルト20aに上記のトナー像が転写される。上記工程を全ての色についてトナー像が確実に重なるように実施する。その後、転写材22上にトナー像を転写して定着装置32で定着させる。
【0025】
図3は、画像形成装置10における濃度制御の構成を示すブロック図である。画像形成装置10における濃度制御は、下記の構成で実行される。ADCセンサ(濃度センサ)50は、中間転写ベルト20aの所定箇所に所定パターンで形成されたトナー像の濃度を検出するためのものである。濃度センサ50は、発光素子と受光素子とから構成され発光素子から出射された光が上記所定パターンのトナー像で反射してその反射光が受光素子に入射されて所定の電圧が発生する。パッチ(所定パターン)濃度算出部52は、濃度センサ50の出力に基づいてブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)のそれぞれの濃度を算出する。露光量算出部54は、パッチ濃度算出部52の出力に基づいて上記の色の所定パターンが所定の濃度となる露光量を算出する。ROS(露光装置)制御部56は、露光量算出部54の出力に基づいて露光装置16を制御する。露光装置16は、露光装置制御部56の出力に基づいて感光体ドラム12に静電潜像を書き込む。トナー濃度補正算出部60は、パッチ濃度算出部52の出力に基づいて上記の色の所定パターンが所定の濃度となるトナー濃度補正を算出する。トナー供給モーター62は、トナー濃度補正算出部60の出力に基づいて現像装置18のトナー供給量を調節する。
【0026】
図4は、本発明の要部である画像形成装置10における濃度制御手段を示すフローチャートである。最初に、画像形成装置10に、前回と異なる像担持体(中間転写ベルト20a)が装着されたか、又は、画像形成装置10の初期設置時であるか否かを判断する(S102)。Yesの場合には、次いで、濃度センサ50にて指定位置の像担持体(中間転写ベルト20a)表面反射光を検出する(S104)。尚、S102でNoの場合には終了する。そして、濃度センサ50の検出電圧が1.6Vを超えているか否かを判断する(S106)。尚、本濃度センサ50の電圧検出範囲は4Vであって、上記判断は、濃度センサ50の電圧検出範囲の40%を超えているか否かを判断する。また、本濃度センサ50は、一例であって濃度センサは本濃度センサ50とは異なる電圧検出範囲のものを用いることができる。更に、本濃度センサ50とは異なる濃度センサを用いた場合に本例とは異なる閾値(本例の1.6Vに相当)を用いることができる。尚、S106でNoの場合には終了する。次いで、中間転写ベルト20aの指定位置に、画像パッチ(所定パターン)A、B、C、Dを作成、クリーニングする(S108)。尚、画像パッチA、B、C、Dは一例であってその他のパターンとすることができる。その後、S104に戻る(転写サイクル)。
【0027】
図5は、画像パッチ(所定パターン)の一例を示す図である。本例の所定パターンは、矩形状のパッチA、パッチB、パッチC、パッチDであって、パッチAからパッチDまでサイズが徐々に大きくなっている。また、パッチAからパッチDは、単色又は複数色とすることができる。複数色とする場合には、パッチAからパッチDは、ブラック色(Bk)、イエロー色(Y)、マゼンタ色(M)、シアン色(C)のいずれかの色とすることができる。尚、所定パターンのその他のパターンとしては、中間転写ベルト20aの周方向に延びる帯とすることができる。また、パッチの形状は、本例の場合では矩形状であるが、円形状等の他の形状とすることができる。
【0028】
図6は、従来の画像形成装置において、濃度センサ50で検出する像担持体(中間転写ベルト20a)反射光出力の経時変化及びパッチ濃度反射光出力の経時変化を示すグラフと、その検出RADC(濃度センサ50で検出する中間転写ベルト20a反射光出力の経時変化とパッチ濃度反射光出力の経時変化の比)を示すグラフである。本グラフによれば、従来の画像形成装置において、濃度センサ50は、電圧検出0〜4Vの範囲を感度として使用しているため、画像形成装置の駆動初期において反射光出力の低下の傾きが大きいと共に検出RADCのバラツキが大きいことが判る。
【0029】
図7は、本発明に係る画像形成装置10において、濃度センサ50で検出する像担持体(中間転写ベルト20a)反射光出力の経時変化及びパッチ濃度反射光出力の経時変化を示すグラフと、その検出RADC(濃度センサ50で検出する中間転写ベルト20a反射光出力の経時変化とパッチ濃度反射光出力の経時変化の比)を示すグラフである。本グラフによれば、本発明の画像形成装置10において、濃度センサ50は、反射光出力を1.6V以下に抑えたことを受けて、反射光出力の低下の傾きが小さいと共に、電圧検出0〜2Vの範囲を感度として使用しているため、検出RADCのバラツキが小さいことが判る。
【0030】
以上、本実施の形態によれば、中間転写ベルト20aの駆動初期に、中間転写ベルト20aの所定箇所に所定パターンのトナー像を形成した後にクリーニングする転写サイクルを所定回数繰り返し、トナー像の濃度センサ50の反射性が高い初期に、転写サイクルを所定回数繰り返すことで中間転写ベルト20aの反射性を低下させることができ、濃度センサ50の感度を高くして、トナー像の濃度検出が高精度である共に低コストにトナー像の濃度制御ができる画像形成装置10を提供することができる。
【0031】
尚、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内において種々の変形実施が可能である。
【図面の簡単な説明】
【0032】
【図1】図1は、本発明に係る画像形成装置を示す概略図である。
【図2】図2は、本発明に係る画像形成装置における中間転写ベルトを示す図である。
【図3】図3は、本発明に係る画像形成装置における濃度制御の構成を示すブロック図である。
【図4】図4は、本発明の要部である本発明に係る画像形成装置における濃度制御手段を示すフローチャートである。
【図5】図5は、画像パッチ(所定パターン)の一例を示す図である。
【図6】図6は、従来の画像形成装置において、濃度センサで検出する像担持体反射光出力の経時変化及びパッチ濃度反射光出力の経時変化を示すグラフと、その検出RADCを示すグラフである。
【図7】図7は、本発明に係る画像形成装置において、濃度センサで検出する像担持体反射光出力の経時変化及びパッチ濃度反射光出力の経時変化を示すグラフと、その検出RADCを示すグラフである。
【符号の説明】
【0033】
10:画像形成装置、12:感光体ドラム、16:露光装置、18:現像装置、20:中間転写体ユニット、20a:中間転写ベルト、50:濃度センサ




 

 


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