JP5455047B2

JP5455047B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP5455047B2
Application number: JP2010034671A
Authority: JP
Inventors: 俊一橋本; 幹生石橋; 麦二郎宇野; 英樹善波; 宣之鯉沼; 朋子高橋; 悦典中川; 博章前田; 直幸尾崎; 隆司吉田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2010-02-19
Filing date: 2010-02-19
Publication date: 2014-03-26
Anticipated expiration: 2030-02-19
Also published as: JP2011170165A

Description

本発明は、電子写真複写機、レーザービームプリンタ、ＬＥＤプリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

現在、カラー画像形成装置として、複数色の画像形成ユニットが転写媒体に対して並んで配置し、順次転写媒体上にそれぞれの画像形成ユニットで形成したトナー像を転写することで画像をえるタンデム方式が広く採用されている。また、タンデム方式として、転写媒体が最終の転写体、例えば紙等の記録媒体である直接転写方式と、転写媒体が中間転写体であって中間転写体上に他色像を形成した後紙等の記録媒体に転写を行って画像を得る間接転写方式とに分類される。直接転写方式と比較し、間接転写方式では紙種への対応等が有利で安定した画質が得られることから、間接転写方式が主流となっている。

しかし、間接転写方式のカラー画像形成装置は、モノクロ画像を出力する場合、中間転写体や中間転写体クリーニング部材等がカラー画像形成と同様に動作する必要があり、モノクロのみ出力にも関わらずカラー画像形成と同程度の時間がかかってしまう課題があった。そこで、特許文献１には、単色のトナー像のみを記録材に形成する第一の画像形成ユニットと、複数色のトナー像を中間転写体に形成する第二の画像形成ユニットを有し、単色の第一の画像形成ユニットが複数色の第二の画像形成ユニットから分離して備えているカラー画像形成装置が提案されている。実際には、単色の第一の画像形成ユニットでは最も単色使用頻度の高いブラック画像を形成し、複数色の第二の画像形成ユニットでブラック以外のカラー画像を形成することが想定される。

特許文献１のカラー画像形成装置において、カラー画像形成を行う場合、上記複数色の第二の画像形成ユニットで形成された画像を中間転写体上に転写して各色を重ね合わせた複数色のトナー像を形成する。この複数色のトナー像は、記録媒体搬送ベルトに担持搬送される記録媒体上に二次転写位置で転写される。一方、上記第１の画像形成ユニットで形成された単色のトナー像は記録媒体搬送ベルトに担持搬送される記録媒体上に直接転写位置で転写される。このように、中間転写体上の転写位置と記録媒体上の転写位置という互いに異なる転写位置で各画像が転写されるので、記録媒体上に転写された各画像間に位置ずれが発生し易くなるといった問題が生じる。

特許文献２のカラー画像形成装置は、単色を含む複数色の画像形成ユニットによって形成された各色のトナー像を中間転写体上に重ね合わせて単色又は複数色の画像を形成するカラー画像形成装置である。そして、このような構成の特許文献２でも、上記特許文献１と同様に、複数色の各画像間の位置ずれ、あるいは複数色の画像と単色の画像との間の位置ずれを補正する必要がある。そこで、特許文献２で提案されている補正方法では、色ずれ自動調整時に各色作像ユニットで作成し中間転写体上に転写された色ずれ調整用の検出パターンを光学的に検出する。この検出手段によって検出されたずれ量を算出し、算出したずれ量に応じて調整量を各色作成ユニットに反映させる。この補正動作を複数回繰り返して画像上の位置ずれを補正している。

一方、カラー画像形成装置では、各色の重ね位置ずれ補正以外に、適正な画像濃度を維持するための各色のトナー付着量を狙いの値に調整する必要がある。このトナー付着量検出に関する提案が特許文献３になされている。通常、トナー付着量を検出するために光センサを用いているが、ブラックのトナー層では光を照射して反射してくる反射光には正反射光が主に含まれ、カラートナー層からの反射光には正反射光と、複数層からなるカラートナー層で発生する拡散反射光と、ベルト地肌部からの拡散反射光（ノイズ成分）とが含まれている。よって、カラートナー層からの正反射光を得るためにはそれぞれの拡散反射光を検出して反射光から除去する必要がある。そこで、特許文献３では、カラートナー層からの反射光を検出する反射光センサと、ベルト地肌部からトナー層を透過して反射されてくる拡散反射光やカラートナー層自身から反射してくる拡散反射光を検出する拡散反射光センサとを備えた検出手段が中間転写体または記録媒体搬送ベルトに対向して設置されている。

特許文献３に提案されている上記検出手段のうち、トナーからの反射光を検出する反射光センサを、上述した特許文献２の画素位置ずれ用光センサとして兼用することが考えられる。上記検出手段を中間転写体に対向して設置する場合は、カラーのトナー付着量制御及び位置合わせ制御ができるが、ブラックのトナー付着量制御及び位置合わせ制御を行う場合には、上記検出手段が中間転写体に対向して設置されているため、先ず二次転写部で通常の画像形成時とは逆方向となる記録媒体搬送ベルトから中間転写体にブラックの制御パターンを転写する。そして、中間転写体上のブラックの制御パターンを上記検出手段によって検出することによって、ブラックのトナー付着量制御及び位置合わせ制御を行うことになる。

しかし、ブラックの場合上述のように二次転写部で画像形成時とは逆方向となる転写となり、この転写のための転写電界による中間転写体の帯電は通常転写時とは異なるものとなる。このため、ブラックの画像を二次転写する際に中間転写体において異常放電が発生する。その異常放電に対する対策としては例えば記録紙の侵入角度の調整などが考えられるが設計的にも当該調整は非常に困難であるため実施できず、その結果異常放電により中間転写体へのブラックのトナー付着量が低下する。よって、位置合わせ制御は可能であるが、トナー付着量制御を正しく行うことが難しいという問題が生じる。

また、上記検出手段を記録媒体搬送ベルトに対向して設置する場合では、カラー色の制御パターンを中間転写体から記録媒体搬送ベルトに転写してから上記検出手段で検知することになる。よって、カラーだけの付着量制御と位置合わせ制御を行いたい場合でもブラック作像部や記録媒体搬送ベルトを駆動させる必要があり、効率が悪い。また、カラー作像部から上記検出手段までの距離が長いため、トナー付着量制御及び位置合わせ制御に要する時間が長くなって待機時間が長くなってしまい、高速化が図れないという問題がある。

更に、これらの問題を解決するために、トナー付着量制御及び位置合わせ制御を行うための検出機能を有した上記検出手段を単純に中間転写体と記録媒体搬送ベルトの両方に設置するという方法もある。しかし、上記検出手段自体が反射光を検出する光センサと拡散反射光を検出する光センサをそれぞれ有し、高価な検出手段となる。その検出手段を中間転写体と記録媒体搬送ベルトの両方に設置すれば、装置全体から鑑みたコストはより一層高くなるという問題が生じる。

本発明は以上の問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、コストを抑え、短時間に精度良くトナー付着量制御及び位置合わせ制御を行うことができる画像形成装置を提供することである。

請求項１の発明は、回転可能に複数のローラ部材に張架された中間転写体と、該中間転写体のおもて面に対向して配設された複数の第１の像担持体と、該各第１の像担持体上に各画像を形成する第１の画像形成手段と、上記各第１の像担持体上に形成された各画像を上記中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、上記中間転写体上に転写された画像を記録媒体上に二次転写する二次転写手段と、上記中間転写体上から記録媒体上に画像が二次転写される二次転写位置よりも記録媒体搬送方向の上流側または下流側に設けられた第２の像担持体と、該第２の像担持体上に画像を形成する第２の画像形成手段と、上記第２の像担持体上に形成された画像を記録媒体上に直接転写する直接転写手段と、上記第２の像担持体上から記録媒体上に画像が直接転写される直接転写位置と上記二次転写位置とを通過するように記録媒体を担持して搬送する、回転可能に複数のローラ部材で張架された記録媒体搬送ベルトと、を備えた画像形成装置において、少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサと少なくとも一つ以上の正反射光／散乱光同時検出型光学センサとが上記中間転写体に対向して設置され、かつ少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサが上記記録媒体搬送ベルトまたは第２の像担持体に対向して設置されて、ブラックのトナー付着量制御を上記記録媒体搬送ベルトまたは第２の像担持体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサを用いて行い、ブラック以外のトナー付着量制御を上記中間転写体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光／散乱光同時検出型光学センサを用いて行い、各色の位置合わせ制御を上記中間転写体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光／散乱光同時検出型光学センサと少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサを用いて行うことを特徴とする画像形成装置である。
また、請求項２の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、上記正反射光検出型光学センサと上記正反射光／散乱光同時検出型光学センサとが上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインを挟むように配置されていることを特徴とするものである。
更に、請求項３の発明は、請求項１記載の画像形成装置において、上記正反射光／散乱光同時検出型光学センサの長手方向の配置位置と上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインとの距離が、上記正反射光検出型光学センサの長手方向配置位置と上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインとの距離と同じ、もしくは短いように、上記正反射光検出型光学センサ及び上記正反射光／散乱光同時検出型光学センサが配置されることを特徴とするものである。

以上、本発明によれば、コストを抑えて、トナー付着量制御及び位置合わせ制御を行うことができる画像形成装置を提供できる。

本発明の画像形成装置の全体構成を示す断面図である。正反射光検出型光センサの構成を示す概略図である。正反射光／拡散光同時検出型光センサの構成を示す概略図である。中間転写体及び記録媒体搬送ベルトに設置された光センサの位置を示す概略図である。長手方向に付着量偏差がある場合のセンサ位置と付着量ばらつきの関係を示した図である。画像形成領域における光センサの位置関係を示す図である。画像形成領域における光センサの別の位置関係を示す図である。正反射光検出型光センサをブラック像担持体に対向して設置した例の位置を示す概略図である。

以下、本発明を実施するための最良の形態を、図面に基づいて説明する。図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施の形態を示す概略構成図である。なお、図１に示す画像形成装置は、イエロー、シアン、マゼンタ（以下、Ｙ，Ｃ，Ｍと略する）の３つの画像形成ユニット３０Ｙ，Ｃ，Ｍが中間転写ベルト６に沿って直列に配置されたタンデム方式であり、ブラック（以下、Ｂと略する）の画像形成ユニット３０Ｂはタンデム配列より記録紙移動方向の上流位置に独立して設けられたカラー画像形成装置（カラーデジタル複合機）であるが、本実施の形態においては画像形成ユニット３０Ｂで形成された黒画像が記録紙に直接転写されるように配置されている。

図１示す各色の潜像担持体である感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂそれぞれの周りには、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂの表面を帯電せしめる帯電装置２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ、帯電せしめられた感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂの表面にレーザにより潜像を形成する露光装置５、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ上の潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像装置３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ表面に付着したトナーなどの付着物を除去するクリーニング装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂが備えている。なお、本実施の形態で用いたクリーニング装置４Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂはブレードタイプのものであるが、本発明においてはこれに限定されるものではなく、ファーブラシローラ、磁気ブラシクリーニング方式であっても良い。また、露光装置５についてもレーザ方式に限定するものではなく、ＬＥＤ方式などの方式であっても良い。また、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ、帯電装置２Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ、現像装置３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ及びクリーニング装置４Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂは、画像形成ユニット３０Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂとして一体で構成されている。

スキャナで読み取られた原稿、ファクシミリなどの受信データ、またはコンピュータから送信されるカラー画像情報は、各色に色分解され、各色の版のデータが形成され、露光装置５に送られる。均一に帯電された感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂは、露光装置５によって画像部を露光され、現像装置３Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂによってトナー像が作られる。

感光体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ上に形成されたカラートナー像は、タイミングを合わせて中間転写体である中間転写ベルト６に転写され、色重ねされたトナー像が形成される。

感光体１Ｂ上に作られたブラックトナー像は、記録媒体搬送ベルト８によって搬送される記録紙に直接転写され、その後、中間転写ベルト６上に色重ねされたＹＣＭトナー像が記録紙上に転写される。

また、給紙トレイ４０には出力画像が形成される記録媒体である記録紙がセットされており、記録紙は給紙トレイ４０から給紙コロ等（図示せず）により記録媒体搬送ベルト８に向かって搬送され、記録媒体搬送ベルト８のループ外側面であるおもて面に担持される。

記録媒体搬送ベルト８を介して感光体１Ｂに対向する位置には直接転写ローラ１５が設けられており、記録媒体搬送ベルト８を介して感光体１Ｂと直接転写ローラ１５とにより直接転写ニップが形成されている。

直接転写ローラ１５にはトナーと逆極性の電圧がかけられており、この電圧によって直接転写ニップで感光体１Ｂと記録媒体搬送ベルト８とに挟まれた記録紙へ感光体１Ｂ上に形成されたブラックトナー像が転写される。

図１では、３つの画像形成ユニット３０Ｙ，Ｃ，Ｍが中間転写ベルト６に沿って直列に配置されている。画像形成ユニット３０Ｙ，Ｃ，Ｍに設けられた感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍに中間転写ベルト６を介して対向して中間転写ベルト回転方向の若干下流側に一次転写ローラ１４Ｙ，Ｃ，Ｍが各感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍに対応して設けられている。

一次転写ローラ１４Ｙ，Ｃ，Ｍにもトナーと逆極性の高電圧が印加されており、この電圧による電界で感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ上の各色トナー像は中間転写ベルト６上に各色トナー像が重なり合うように順次転写され、中間転写ベルト６上にＹ，Ｍ，Ｃの三色からなるカラー画像が形成される。

中間転写ベルト６上のカラー画像は、中間転写ベルト６を介して二次転写ローラ１６と対向ローラ１７とで形成される二次転写ニップで、二次転写ローラ１６と対向ローラ１７間に印加された電圧により、記録媒体搬送ベルト８によって二次転写ニップまで搬送された記録紙に転写される。この際、二次転写ローラ１６にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を印加しても良いし、対向ローラ１７にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加しても良い。

二次転写ローラ１６にトナーの帯電極性とは逆極性の高電圧を印加する場合は、直接転写ローラ１５への電圧印加のための高圧電源を利用することが可能となり、二次転写ローラ１６に電圧を印加するため専用の電源を設ける必要が無い分、コスト削減や画像形成装置の小型化を図ることができる。一方、対向ローラ１７にトナーの帯電極性と同極性の電圧を印加する場合は、中間転写ベルト６を介してトナーに電圧がかかるため、記録紙が吸湿して抵抗が低下していても良好な転写が可能となる。また、二次転写ローラ１６と、対向ローラ１７と、これらに高電圧を印加する電源（図示せず）が二次転写装置を構成している。

このようにして、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂのトナー像が転写された記録紙は、二次転写ニップよりも記録媒体搬送ベルト回転方向下流側で記録媒体搬送ベルト８を張架するローラ部材の曲率によって記録媒体搬送ベルト８の回転方向が急激に変化した屈曲部で、記録紙の腰により記録媒体搬送ベルト８から曲率分離して定着装置１０に到達し、記録紙上のＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂのトナー像を最後に定着装置１０により定着され、記録紙上にカラー画像が形成される。

なお、本発明は感光体１Ｂから記録紙上にブラック画像を直接転写する構成に限定されるものではなく、感光体１Ｂから中間転写ベルト６とは異なる中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの中間転写体を介して記録紙へブラック画像を転写する構成であっても良い。ただし、この場合は露光装置５から露光するブラック画像のレーザ書込み像が、ＹＣＭ画像のレーザ書込み像の鏡像となり、書込み制御が複雑になる。

これまで、記録紙上にＹ，Ｃ，Ｍ，Ｂのトナー像からなるフルカラー画像を作成するフルカラーモードについて説明したが、本実施の形態の画像形成装置においては、記録紙上にＢのトナー像だけからなるモノクロ画像を作成するモノクロモードも有している。モノクロモードにおけるモノクロ画像作成時においては、スキャナで読み取られた原稿、ファクシミリなどの受信データ、または、コンピュータから送信される画像情報などに基づいて形成されたブラック画像のデータにより、露光装置５から、感光体１Ｂ上の画像部を露光され、現像装置３Ｂによってブラックトナー像が作られ、記録媒体搬送ベルト８によって搬送される記録紙上に感光体１Ｂ上からブラックトナー像が直接転写され、記録紙上のブラックトナー像が定着装置１０により記録紙上に定着され、モノクロ画像が形成される。

また、モノクロモードでは、中間転写ベルト６と記録媒体搬送ベルト８との接触部（二次転写ニップ）を図示しない機構により解除して離間させる。これにより、画像形成ユニット３０Ｙ，Ｃ，Ｍ及び中間転写ベルト６を動作させなくてもモノクロ画像の作像に影響が生じない。そのため、モノクロモード時に画像形成ユニット３０Ｙ，Ｃ，Ｍ及び中間転写ベルト６を動作させなければ、その分、画像形成ユニット３０Ｙ，Ｃ，Ｍ及び中間転写ベルト６などの劣化を抑えられ、画像形成ユニット３０，ＹＣ，Ｍ及び中間転写ベルト６の長寿命化を図ることができるというメリットが得られる。

本実施の形態においては、４色のトナー像の記録紙上への転写が終了した位置よりも記録媒体搬送ベルト回転方向の下流側、または中間転写ベルト６の回転方向の下流側に、記録媒体搬送ベルト８のループ外側面であるおもて面、及び中間転写ベルト６のループ外側面であるおもて面、に対向させて後述する光センサを配置している。そして、紙間などでプロセスコントロールを行い、感光体１Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂ上に形成した画像濃度測定用の検知パターンの画像を最終的に記録媒体搬送ベルト８上または中間転写ベルト６上に転写して、光センサで反射によるトナー付着量検出を行う。そして、その検出結果に基づいて画像形成条件の調整を行うことにより、記録紙上に形成される画像の濃度を適切な濃度に維持することができる。

また、記録媒体搬送ベルト８上及び中間転写ベルト６上に色合わせ（位置ずれ）検出用のパターン画像を作成して、そのパターン画像を後述する光センサによって検出する。これにより、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂの画像の位置ずれ量を検出することができる。よって、光センサによる検知結果に基づいて各色作像位置の調整や画像形成条件の調整を行うことで、Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｂの画像の位置合わせを行うことができる。

更に、図１のように、分離位置にある、記録媒体搬送ベルト８を回転可能に張架するローラに対向して光センサ１１ａを配置することで、光センサ１１ａの検知結果に対して記録媒体搬送ベルト８の振動によるノイズが抑えられ、更に精度が良い検知結果が得られる。

ここで、正反射光検出型光センサと正反射光／拡散光同時検出型光センサの構成について図面を用いて説明すると、正反射光検出型光センサ５０は、図２のような構成となっており、ＬＥＤの発光素子５１と、当該発光素子５１から発光された光が検知パターンのトナー層や中間転写体、記録媒体搬送ベルト、像担持体表面から正反射される角度に正反射受光素子５２が設けられて構成されている。一方、正反射光／拡散光同時検出型光センサ６０は、図３のような構成となっており、正反射光検出型光センサ５０と同様に設けられたＬＥＤの発光素子５１や正反射受光素子５２に加え、カラートナー層やベルト地肌部からの拡散反射光を検知するための拡散反射受光素子５３が設けられて構成されている。当然のごとく、正反射光／拡散光同時検出型光センサ６０の方が正反射光検出型光センサ５０よりもコストは高く、またセンサヘッド部のサイズアップもしやすい。ブラックトナーは正反射光のみでも付着量検知が可能であるが、カラートナーは付着量がおよそ０．３［ｍｇ/ｃｍ^２］以上の領域の付着量検知ができないため、カラートナー付着量検知のためには拡散光を検知する必要がある。一方で、位置合わせ制御パターン検知のように、トナーパターンの有無を検知できればよい場合は、正反射光検出型光センサでもカラートナーの検知パターンを検知することができるため、位置合わせ制御に用いる光センサは正反射光検出型光センサで十分である。

本発明では、従来から存在する、複数の正反射光検出型光センサと正反射光／拡散光同時検出型光センサを一列に配置した光学センサを使用するのではなく、ブラック独立レイアウトを取る。この構成により生じるメリットとデメリットがある。メリットとしてはブラック作像部がカラー作像部から独立しているため、中間転写体と記録媒体搬送体を離間してしまえば、それぞれ独立に動作させることができる点である。一方、デメリットは従来型の光学センサを中間転写体または記録媒体搬送ベルトのどちら側に置いても４連タンデム方式での付着量制御／位置合わせ制御よりも劣る点である。

上記メリットを活かし上記デメリットを消すために、図４に示すように、図２の正反射光検出型光センサ５０と図３の正反射光／拡散光同時検出型光センサ６０を中間転写体に対向して配置した。そして、カラートナー付着量制御は中間転写体６に対向して設置された正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃによって行われる。また、ブラックトナー付着量制御は記録媒体搬送ベルトまたはブラック像担持体に対向して設置された正反射光検出型光センサ１１ａによって行われる。

一方、位置合わせ制御に使用する光センサは少なくとも２つ必要であるが、本実施の形態ではカラートナー付着量制御に使用した正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃと、正反射光検出型光センサ１１ｂとを使用する。これにより、必要最低限の光センサの個数で、４連タンデム方式と同等以上の精度や待機時間で付着量制御と位置合わせ制御を行うことができる。

図４に示すように、正反射光検出型光センサ１１ａは記録媒体搬送ベルト８を張架する上部張架ローラ６１を対向部材として設置される。なお、正反射光検出型光センサ１１ａの位置は図１のブラック像担持体１Ｂより記録媒体搬送ベルト８の回転方向の下流で、かつ記録媒体搬送ベルトクリーニング部材９より記録媒体搬送ベルト８の回転方向の上流であればどこに配置しても良い。また、正反射光検出型光センサ１１ｂ及び正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃは中間転写ベルト６の回転方向に対して直角となる向きに一列に配置され、中間転写ベルト６に対向して設置されている。これら２つのセンサは、図１の二次転写対向ローラ１７より中間転写ベルト６の回転方向の下流で、かつ中間転写ベルトクリーニング部材７より中間転写ベルト６の回転方向の上流であればどこに配置しても良い。ただし、中間転写ベルト６の回転方向に対して直角となる向きに一列に配置という条件は維持したままである。

また、ブラックトナー付着量制御を行う場合は、ブラック作像部で付着量検知パターンを像担持体１Ｂ上に作成してから、ブラック一次転写ローラ１５にトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加して付着量検知パターンを記録媒体搬送ベルト８上に転写し、その転写された付着量検知パターンを正反射光検出型光センサ１１ａで検出する。検出後のパターンは記録媒体搬送ベルトクリーニング部材９により回収される。ここで、制御動作開始時に、二次転写ローラ１６または二次転写対向ローラ１７のどちらかを退避させて記録媒体搬送ベルト８と中間転写ベルト６を離間しておくことにより、カラー作像部及び中間転写体を止めたまま、ブラックトナー付着量制御を行うことが可能である。更に、望ましくは、二次転写ローラ１６にトナーと逆極性のバイアスを印加するか、または二次転写対向ローラ１７にトナーと同極性のバイアスを印加すると、離間しているとはいえ近接している中間転写ベルト６への付着量検知パターンからのトナー飛散を抑制することができる。また、印加するバイアスは定電圧で二次転写ローラ１６には１００Ｖ〜１５００Ｖ程度が、そして二次転写対向ローラ１７には−１００Ｖ〜−１５００Ｖが望ましい。なぜならば、電圧が低いと飛散抑制効果が得られにくい。電圧が高いとベルト間やその他の近接している部材、特に接地されている部材に放電が起きてしまうからである。

更に、正反射光検出型光センサ１１ａは画像形成領域の中央（図１の紙面垂直方向で見た時の中央）付近に設置することが望ましい。これは画像形成装置の手前−奥という長手方向でトナー付着量偏差があった場合、図５のプロットＡのように画像形成領域の中央に正反射光検出型光センサ１１ａがあれば目標付着量からの最大ずれ幅は画像形成領域両端の付着量差の約半分程度となるのに対し、プロットＢのようにどちらかの端に寄って正反射光検出型光センサ１１ａがあれば目標付着量からの最大ずれ幅はプロットＡに設置するよりも大きくなるためである。

次に、カラートナー付着量制御を行う場合は、カラー作像部で付着量検知パターンを像担持体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍで作成してから、カラー一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍにトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加して付着量検知パターンを中間転写ベルト６上に転写し、その転写された付着量検知パターンを正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃで検知する。検知後のパターンは中間転写ベルトクリーニング部材７により回収される。ここで、制御動作開始時に、二次転写ローラ１６または二次転写対向ローラ１７のどちらかを退避させて記録媒体搬送ベルト８と中間転写ベルト６を離間しておくことにより、ブラック作像部および記録媒体搬送ベルトを止めたままカラートナー付着量制御を行うことが可能である。更に、望ましくは、二次転写ローラ１６にトナーと同極性の二次転写バイアスを印加する、または二次転写対向ローラ１７にトナーと逆極性のバイアスを印加すると、離間しているとはいえ近接している記録媒体搬送ベルト８への付着量検知パターンからのトナー飛散を抑制することができる。印加するバイアスは定電圧で二次転写ローラ１６には−１００Ｖ〜−１５００Ｖ程度が、そして二次転写対向ローラ１７には１００Ｖ〜１５００Ｖが望ましい。なぜならば、電圧が低いとトナー飛散抑制効果が得られにくい。電圧が高いとベルト間やその他の近接している部材、特に接地されている部材に放電が起きてしまうからである。

なお、ブラックトナーとカラートナーの付着量制御を同時に行う場合は、ブラック作像部／記録媒体搬送ベルトとカラー作像部／中間転写体をそれぞれ独立に付着量制御させればよいが、記録媒体搬送ベルト８と中間転写ベルト６を当接させたまま付着量制御を行うことも可能である。この場合、二次転写ローラ１６と二次転写対向ローラ１７は同電位になるようにしておくことで、ブラックトナー付着量検知パターンの中間転写ベルト６への転写及びカラートナー付着量検知パターンの記録媒体搬送ベルト８への転写を抑制することができる。また、望ましくは正反射光検出型光センサ１１ａと正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃの長手方向の位置をずらしておくと良い。なぜならば、記録媒体搬送ベルト８と中間転写ベルト６の当接部でブラック／カラーの付着量検知パターンが重なったり、周方向に検知パターンをずらして重なりを回避したとしても僅かに記録媒体搬送ベルト８に転写したカラートナー付着量検知パターンにより正反射光検出型光センサ１１ａが誤検知したり、僅かに中間転写ベルト６に転写したブラックトナー付着量検知パターンにより正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃが誤検知したりする問題を回避できる。

次に、位置合わせ制御を行う場合は、記録媒体搬送ベルト８と中間転写ベルト６を当接した状態で制御を開始する。先ず、ブラック作像部でブラック位置合わせ制御パターンをブラック像担持体１Ｂ上に作成してから、ブラック一次転写ローラ１５にトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加してブラック位置合わせ制御パターンを記録媒体搬送ベルト８上に転写する。更に、二次転写ローラ１６にトナーと同極性の二次転写バイアスを印加するか二次転写対向ローラ１７にトナーと逆極性のバイアスを印加することでブラック位置合わせ制御パターンを中間転写ベルト６に転写する。中間転写ベルト６への転写では、通常の画像形成時とは反対方向にトナー像を転写するため高い転写率は得にくい。通常の画像形成を行う際に高い転写率が得られるように設計されているためである。しかし、位置合わせ制御パターンであるので付着量の低下は問題ない。

そして、ブラック位置合わせパターンと同期して、カラー作像部でカラー位置合わせ制御パターンを像担持体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍ上に作成してから、カラー一次転写ローラ１４Ｙ、１４Ｃ、１４Ｍにトナーと逆極性の一次転写バイアスを印加して付着量検知パターンを中間転写ベルト６上に転写する。転写されたカラー位置合わせ制御パターンは記録媒体搬送ベルト８との当接部を通過するが、上述したように二次転写ローラ１６にトナーと同極性の二次転写バイアスが印加されているか二次転写対向ローラ１７にトナーと逆極性のバイアスが印加されているため、記録媒体搬送ベルト８へは転写しない。よって、中間転写ベルト６上に形成されたブラック位置合わせ制御パターン及びカラー位置合わせ制御パターンは正反射光検出型光センサ１１ｂ及び正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃで検知され、各色毎の位置合わせ制御がなされる。なお、ブラックのみの位置合わせ制御を行う場合は、ブラック作像部によって形成されたブラック位置合わせ制御パターンを記録媒体搬送ベルト８上、更に中間転写ベルト上に転写していき、正反射光検出型光センサ１１ｂ及び正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃで検知されてブラックの位置合わせ制御がなされる。

また、正反射光検出型光センサ１１ｂと正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃは、図６に示すように画像形成領域の中央部から両端に同じ距離の位置に分かれるように配置されることが望ましい。どちらか片側に寄せて配置すると、配置した側の位置合わせ精度は高くなるが反対側の位置合わせ精度が著しく低下する。画像形成領域の中央部から両端に同じ距離の位置に分かれるように配置することで、画像全体の位置合わせ精度を確保することができる。

更に、画像形成領域の中央部から両端に分かれるように配置されたセンサのうち、図７に示すように正反射光検出型光センサ１１ｂを端部寄りに、正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃを中央寄りに設置することで、位置合わせ制御を行いながら、さらに画像領域全体で安定したカラートナーの目標付着量が得られる。すなわち、正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃは位置合わせ制御に加えてカラートナー付着量制御も担っており、できるだけ中央付近に配置されることが望ましい。一方で、位置合わせ制御をより高精度に行うには２つのセンサ間の距離を長くしたほうが良い。これは、スキューなど左右の位置ずれに対する検出感度が上がるためである。これを実現するためには、少なくとも図６に示すようにＬｂ≧Ｌｃとなっていることが望ましい。

また、ブラックトナー付着量制御用の正反射光検出型光センサはブラック像担持体１Ｂに対向して設置してもよい。この場合、図８に示すように正反射光検出型光センサ１１ａ'は像担持体１Ｂと記録媒体搬送ベルト８の当接部より像担持体１Ｂの回転方向の下流で、かつブラック像担持体クリーニング部材４Ｂより像担持体１Ｂの回転方向の上流に配置される。ブラックトナー付着量制御を行う場合は、ブラック作像部で付着量検知パターンを像担持体１Ｂ上に作成してから、ブラック一次転写ローラ１５にトナーと同極性の一次転写バイアスを印加してブラックトナー付着量検知パターンが記録媒体搬送ベルト８に転写しないようにしておき、正反射光検出型光センサ１１ａ'で検知する。検知後のパターンはブラック像担持体クリーニング部材４Ｂにより回収される。また、ブラックトナー付着量制御開始時に、ブラック一次転写ローラ１５を退避させて像担持体１Ｂと記録媒体搬送ベルト８を離間しておくと、ブラックトナー付着量検知パターンの記録媒体搬送ベルト８への転写を防止できる効果と同時に、記録媒体搬送ベルトを動作させなくて良いというメリットも得られる。更に、望ましくは、ブラック一次転写ローラ１５にトナーと同極性の一次転写バイアスを印加すると、離間しているとはいえ近接している記録媒体搬送ベルト８へのブラックトナー付着量検知パターンからのトナー飛散を抑制することができる。印加するバイアスは定電圧で−１００Ｖ〜−１５００Ｖ程度が望ましい。なぜならば、電圧が低いとトナー飛散抑制効果が得られにくい。電圧が高いとベルト間やその他の近接している部材、特に接地されている部材に放電が起きてしまうからである。更に、正反射光検出型光センサ１１ａ'は画像形成領域の中央で、図１の紙面垂直方向で見た時の中央付近に設置することが望ましい。

以上説明したように、本実施の形態の画像形成装置は、回転可能に複数のローラ部材に張架された中間転写体６と、該中間転写体のおもて面に対向して配設された複数の第１の像担持体１Ｙ、１Ｃ、１Ｍと、該各第１の像担持体上に各画像を形成する第１の画像形成手段と、上記各第１の像担持体上に形成された各画像を上記中間転写体６上に一次転写する一次転写手段と、上記中間転写体６上に転写された画像を記録媒体上に二次転写する二次転写手段と、上記中間転写体上から記録媒体上に画像が二次転写される二次転写位置よりも記録媒体搬送方向の上流側または下流側に設けられた第２の像担持体１Ｂと、該第２の像担持体上に画像を形成する第２の画像形成手段と、上記第２の像担持体上に形成された画像を記録媒体上に直接転写する直接転写手段と、上記第２の像担持体上から記録媒体上に画像が直接転写される直接転写位置と上記二次転写位置とを通過するように記録媒体を担持して搬送する、回転可能に複数のローラ部材で張架された記録媒体搬送ベルト８と、を備えている。

また、図４に示すように、正反射光検出型光センサ１１ｂと正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃとを上記中間転写体６にそれぞれ対向させて設置されている。また、正反射光検出型光学センサ１１ａが上記記録媒体搬送ベルト８または第２の像担持体に対向して設置されている。

そして、ブラックのトナー付着量制御を行う場合は、上記第２の像担持体に形成されたブラックのトナー付着量検出用画像、あるいは上記第２の像担持体で形成されて上記記録媒体搬送ベルト８上に転写されたブラックのトナー付着量検出用画像を正反射光検出型光学センサ１１ａにより検出する。

また、ブラック以外のトナー付着量制御を行う場合は、上記各第１の像担持体に形成された複数色のトナー付着量検出用画像のそれぞれを上記中間転写体上で重ね合わせて上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃにより検出する。

次に、各色の位置合わせ制御を行う場合は、上記正反射光検出型光センサ１１ｂと上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃが、上記各第１の像担持体に形成された複数色の位置ずれ検出用画像のそれぞれを上記中間転写体６上で重ね合わせた複数色の位置ずれ検出用画像を検出する。また、上記正反射光検出型光センサ１１ｂと上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃは、上記第２の像担持体に形成されたブラックの位置ずれ検出用画像を上記記録媒体搬送ベルト８に転写した後の上記ブラックの位置ずれ検出用画像、または上記中間転写体６上の上記複数色の位置ずれ検出用画像にブラックの位置ずれ検出用画像が重なり合った画像を検出する。

このように、本実施の形態の画像形成装置において、第１の画像形成手段における複数色の位置ずれ検出用画像の検出と第２の画像形成手段におけるブラックの位置ずれ検出用画像の検出を、中間転写体６に対向して配置された上記正反射光検出型光センサ１１ｂと上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃとを用いて行うことができる。つまり、上記正反射光検出型光センサ１１ｂと上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃが、第２の画像形成手段におけるブラックの位置ずれ検出用画像の検出を兼ねて行っている。よって、装置全体から鑑みコストを削減することができる。

また、上記正反射光検出型光センサ１１ｂと上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃは、上記中間転写体６の画像形成領域の中央ラインを挟むように、かつ各検出手段と中央ラインとの間の距離が同じになるように配置されていることにより、位置ずれ画像検出の際の検出精度が同じとなり、位置ずれ検出用画像全体の位置合わせ精度を確保することができる。

更に、上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃの長手方向の配置位置と上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインとの距離が、上記正反射光検出型光センサ１１ｂの長手方向の配置位置と上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインとの距離より短いように、上記正反射光検出型光センサ１１ｂと上記正反射光／拡散光同時検出型光センサ１１ｃが配置される。よって、トナー付着量制御の際に画像形成領域の中央付近の画像を検出しトナー付着量検出の精度を上げることが可能となるとともに、２つの検出手段の設置間隔の距離が長いことにより中間転写体のスキューなどにより画像の左右の位置ずれに対する検出感度が上がる。

１感光体
２帯電部材
３現像部材
４クリーニング部材
５露光装置
６中間転写ベルト
７中間転写ベルトクリーニング装置
８記録媒体搬送ベルト
９記録媒体搬送ベルトクリーニング部材
１０定着装置
１１光センサ
１１ａ正反射光検出型光センサ
１１ｂ正反射光検出型光センサ
１１ｃ正反射光／拡散光同時検出型光センサ
１２トナー収容容器
１４カラー一次転写ローラ
１５ブラック一次転写ローラ
１６二次転写ローラ
１７二次転写対向ローラ

特開２００２−１８２４４７号公報特開２００７−２９８８５９号公報特開２００４−３５４６２３号公報

Claims

回転可能に複数のローラ部材に張架された中間転写体と、該中間転写体のおもて面に対向して配設された複数の第１の像担持体と、該各第１の像担持体上に各画像を形成する第１の画像形成手段と、上記各第１の像担持体上に形成された各画像を上記中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、上記中間転写体上に転写された画像を記録媒体上に二次転写する二次転写手段と、上記中間転写体上から記録媒体上に画像が二次転写される二次転写位置よりも記録媒体搬送方向の上流側または下流側に設けられた第２の像担持体と、該第２の像担持体上に画像を形成する第２の画像形成手段と、上記第２の像担持体上に形成された画像を記録媒体上に直接転写する直接転写手段と、上記第２の像担持体上から記録媒体上に画像が直接転写される直接転写位置と上記二次転写位置とを通過するように記録媒体を担持して搬送する、回転可能に複数のローラ部材で張架された記録媒体搬送ベルトと、を備えた画像形成装置において、
少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサと少なくとも一つ以上の正反射光／散乱光同時検出型光学センサとが上記中間転写体に対向して設置され、かつ少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサが上記記録媒体搬送ベルトまたは第２の像担持体に対向して設置され、
ブラックのトナー付着量制御を上記記録媒体搬送ベルトまたは第２の像担持体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサを用いて行い、ブラック以外のトナー付着量制御を上記中間転写体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光／散乱光同時検出型光学センサを用いて行い、
各色の位置合わせ制御を上記中間転写体に対向して設置された少なくとも一つ以上の正反射光／散乱光同時検出型光学センサと少なくとも一つ以上の正反射光検出型光学センサを用いて行うことを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
上記正反射光検出型光学センサと上記正反射光／散乱光同時検出型光学センサとが上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインを挟むように配置されていることを特徴とする画像形成装置。
請求項１記載の画像形成装置において、
上記正反射光／散乱光同時検出型光学センサの長手方向の配置位置と上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインとの距離が、上記正反射光検出型光学センサの長手方向配置位置と上記中間転写体の画像形成領域の中央ラインとの距離と同じ、もしくは短いように、上記正反射光検出型光学センサ及び上記正反射光／散乱光同時検出型光学センサが配置されることを特徴とする画像形成装置。