画像形成装置に用いる色ずれ補正装置、この色ずれ補正装置を用いた画像形成装置
【課題】複数色のカラー画像を像担持体上に重ね合わせて形成する画像形成装置に用いる色ずれ補正装置において、低コストな構成で、ユーザーを待たせない、精度の高い色ずれ補正装置を提供する。
【解決手段】像担持体である中間転写ベルト１０に各色を重ねる電子写真方式の画像形成装置の色ずれ補正を行う装置である。色ずれ補正を行うに際しては、印刷動作時と同じ状態、すなわち２次転写手段である二次転写ローラ２１に当接した状態）で色ずれ補正を行い、色ずれ検知パターンがパターン検知部を通過した後に二次転写ローラ２１を中間転写ベルト１０から離間した状態にする。二次転写ローラ２１へのトナー像検知パターン４２の付着が最小限になり、中間転写ベルト１０での各色を重ね合わせる。
【解決手段】像担持体である中間転写ベルト１０に各色を重ねる電子写真方式の画像形成装置の色ずれ補正を行う装置である。色ずれ補正を行うに際しては、印刷動作時と同じ状態、すなわち２次転写手段である二次転写ローラ２１に当接した状態）で色ずれ補正を行い、色ずれ検知パターンがパターン検知部を通過した後に二次転写ローラ２１を中間転写ベルト１０から離間した状態にする。二次転写ローラ２１へのトナー像検知パターン４２の付着が最小限になり、中間転写ベルト１０での各色を重ね合わせる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いる色ずれ補正装置、この色ずれ補正装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーの電子写真方式の画像形成装置においては、各色を像担持体上で重ねるのに高度な精度を必要とする。そこで、像担持体上に色ずれ検知パターンを作像し、色ずれを補正する。この時に作像した検知パターンは転写紙に転写されないため、紙転写ローラが汚れてしまうことにつながる。そこで、検知パターン作像中は紙転写ローラを像担持体から離間させておく技術や、汚れた紙転写ローラをクリーニングしてから通常の印刷動作を行う技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、以下のような発明が開示されている。
像担持体と中間転写体との間には静電吸着力が存在し、トナーの濃度が低い場合には静電吸着力により像担持体と中間転写体とが強く引きつけられることになるため、トナーの濃度が高い通常プリント時には、像担持体と中間転写体との間に介在するトナーにより静電吸着力が弱められ、そのため、像担持体の線速度と中間転写体の線速度との間に線速度差があっても像担持体と中間転写体との間のスリップにより線速度差が吸収されて中間転写体にたわみを生じることはない。然るに、色ずれ検知時のようにトナーの濃度が低い場合には像担持体と中間転写体とが強く引きつけられるため、トナー像の中抜けを防止する目的から中間転写体の移動速度を像担持体の周速度より速くしている画像形成装置においては、中間転写体の線速度は、速度の遅い像担持体に規制されて遅くなり、中間転写体にたわみを生じさせることになる。中間転写体にたわみが生じると、画像形成時に作用する中間転写体の長さが正規の長さより長くなるため、色ずれを発生させる原因となる。それを防止する目的で、レジストマークの形成時に合わせて色ずれ検知センサの中間転写体搬送方向における検知領域外に所定のトナー像を形成することにより、通常プリント時と同様な条件設定が可能となり、像担持体と中間転写体との密着力、及び中間転写体の移動速度を通常プリント時と同一な値とすることにより、中間転写体にたわみを発生させずに、色ずれを発生させない検知を行う。
【０００４】
しかし、この特許文献１に開示されている発明では、転写手段の当接状態と離間状態で色ずれの程度に差が出るという問題は解消できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、従来の色ずれ補正を行う画像形成装置では、紙転写ローラを像担持体から離間させた状態で色ずれ補正を行うため、実際の印刷動作時と異なる状態で色ずれ補正を行っていることになる。したがって、紙転写ローラを当接状態に戻して印刷動作を行うと、補正の結果がずれているという問題や、離間状態にせずに色ずれ補正を行う場合は、紙転写ローラをクリーニングする時間でユーザーを待たせたり、紙転写ローラをクリーニングするクリーニングブレードを当接させるためにコストが高くなったりする問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、複数色のカラー画像を像担持体上に重ね合わせて形成する画像形成装置に用いる色ずれ補正装置において、低コストな構成で、ユーザーを待たせない、精度の高い色ずれ補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の色ずれ補正装置は、異なる色のトナー像を現像する複数の現像手段と、該現像手段に対応して設けられ、対応する現像手段により形成されるトナー像を担持する像担持体と、該像担持体に作像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体と前記転写手段とを当接状態、離間状態にする接離手段と、を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体上に担持されたトナー像の色ずれを検知するパターン検知部と、前記色ずれを検知するため色ずれ検知パターンを前記像担持体に作像する色ずれ検知パターン形成制御手段とを有し、前記転写手段に当接した状態で色ずれ補正を行う色ずれ補正装置において、前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記色ずれ検知パターンが前記パターン検知部の位置を通過した後に前記転写手段の位置を通過中は、前記転写手段を前記像担持体から離間状態にする、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印刷動作時と同じ状態で色ずれ補正を行い、色ずれ検知パターンがパターン検知部を通過後に２次転写手段を離間状態にするので、像担持体上で各色を重ね合わせる色ずれ補正装置を低コストな構成で、ユーザーを待たせず、精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】像担持体を中間転写ベルトとした本発明の一実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図
【図２】図１に示した実施形態の動作を示す要部の概念図
【図３】図１に示した実施形態の動作を示す要部の概念図
【図４】図１に示した実施形態の動作を示す要部の概念図
【図５】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図
【図６】同じく、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図
【図７】像担持体を感光体ベルトとした本発明の他の実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、像担持体に各色を重ねる電子写真方式の画像形成装置の色ずれ補正に際して、印刷動作時と同じ状態（２次転写手段に当接した状態）で色ずれ補正を行い、色ずれ検知パターンがパターン検知部を通過した後に２次転写手段を離間状態にするものである。
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
＜実施形態１＞
図１は像担持体を中間転写体（以下中間転写ベルトと呼ぶ）とした本発明の一実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図である。図中１は感光体で、この感光体ベルト１の周りには感光体クリーニングユニット２、帯電器４、露光手段５、中間転写ベルト１０などが配置してある。露光手段５は、後述する中間転写ベルト１０の抵抗の検知情報をもとに光量を調整する。現像手段は、イエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の４個の現像器を備えている。フルカラー画像形成時は、本実施形態では、イエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の順で可視像を形成し、各色の可視像を中間転写ベルト１０に順次重ねて転写することでフルカラー画像を形成する。
【００１３】
なお、図中３は感光体クリーニングユニット２のブレードである。中間転写ベルト１０は、一次転写バイアスローラ１１、二次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３により張架されており、図示しない駆動モータによって駆動され、そのプロセス速度は１５０ｍｍ／秒に調整されている。なお、二次転写対向ローラ１２は中間転写ベルト１０の駆動ローラを兼ねている。また、各ローラは図示しない中間転写ベルトユニット側版によって中間転写ベルトの両側より支持されている。一次転写バイアスローラ１１は感光体ベルト１と中間転写ベルト１０との接触部に配置されており、該一次転写バイアスローラ１１には所定の転写バイアスが印加される。本実施例では、＋１８００Ｖが印加されるように設定されている。
【００１４】
中間転写ベルト１０はポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等を単層または複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させ、その体積抵抗率を１０＾８〜１０＾１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率を１０＾９〜１０＾１３Ωｃｍの範囲となるように調整してある。なお、必要に応じ該中間転写ベルト１０の表面に離型層をコートしても良い。コートに用いる材料としては、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride）、ＰＥＡ（パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＦ（フッ化ビニル）等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。なお、本明細書において「＾」はべき乗を示す記号として用いている。
【００１５】
中間転写ベルト１０の製造方法には注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。
【００１６】
中間転写ベルト１０の体積抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、転写紙剥離工程などで中間転写ベルト１０の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。また、体積抵抗率および表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。したがって、中間転写ベルト１０の体積抵抗率および表面抵抗率は前記範囲内とすることが望ましい。なお、体積抵抗率および表面抵抗率の測定は高抵抗抵抗率計（三菱化学社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９ｍｍ、リング電極内径１１ｍｍ）を接続し、中間転写ベルト１０の表裏に１００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して１０秒後の測定値を用いた。
【００１７】
図中１９は中間転写ベルト１０をクリーニングするベルトクリーニングユニットである。クリーニングユニット１９には、ウレタンゴムよりなるクリーニングブレード２０が配置してあり、クリーニングブレード２０を中間転写ベルト１０に押し当てて、トナーを堰き止めて清掃する構成となっている。
【００１８】
クリーニングしやすくするために、潤滑剤を潤滑剤塗布部材により塗布する。潤滑剤には、直鎖状の炭化水素構造を持つ、脂肪酸金属塩を用いる。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、オレイン酸から選択される少なくとも１種以上の脂肪酸を含有し、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、リチウムから選択される少なくとも１種以上の金属を含有する脂肪酸金属塩が挙げられる。とりわけその中でもステアリン酸亜鉛は、工業的規模で生産されかつ多方面での使用実績があることから、コストと品質安定性とおよび信頼性で、最も好ましい材料である。ただし、一般に工業的に使われている高級脂肪酸金属塩は、その名称の化合物単体組成ではなく、多かれ少なかれ類似の他の脂肪酸金属塩、金属酸化物、および遊離脂肪酸を含むものであり、本発明での脂肪酸金属塩もその例外ではない。
【００１９】
これらの潤滑剤は微量ずつ、粉体の形態で供給されるのであるが、その具体的な方法としては、ブラシなどの潤滑剤塗布手段によりブロック上に固形成形された潤滑剤を削り取って塗布する方法や、トナーに外添して供給する方法等がある。ただし、トナーに外添して潤滑剤を供給する場合、その供給量が出力する画像面積に依存し、常にベルト表面全面に供給することはできないため、簡易な装置構成で、かつ、ベルト表面全面に安定に潤滑剤を供給しようとした場合、本例のように固形潤滑剤をブラシで削り取って塗布する方法が好ましい。
【００２０】
固形潤滑剤１５５を潤滑剤塗布部材であるブラシ１５２で削り取るために、スプリングのような弾性体である潤滑剤加圧手段１５３により、固形潤滑剤を１Ｎ〜４Ｎの力でブラシ１５２に圧接させる。固形潤滑剤１５５の幅は、画像幅よりも広く設定する必要がある。例えば３０４ｍｍ以上とする。ブラシ１５２の幅は、固形潤滑剤１５５を均一に削り取るために、固形潤滑剤１５５の幅よりも大きくとる必要がある。
【００２１】
二次転写ローラ２１はＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０＾６〜１０＾１０Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成してある。ここで、二次転写ローラ２１の抵抗値が上述の範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためにはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加するため転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こるため、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。逆に、二次転写ローラ２１の抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。これは、二次転写ローラ２１の抵抗値が低いため、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招く。
【００２２】
なお、二次転写ローラ２１の抵抗値測定は、導電性の金属製板に二次転写ローラ２１を設置し、芯金両端部に片側４．９Ｎ（両側で合計９．８Ｎ）の荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。
【００２３】
また、二次転写ローラ２１には駆動ギヤ（図示しない）によって駆動力を与えるようになっており、その周速は中間転写ベルト１０の周速に対して、略同一となるように調整するとよい。二次転写は定電流で制御するものとし、例えば本例ではその設定値を−３０μＡとした。
【００２４】
転写紙２５は給紙ローラ２６、転写紙搬送ローラ２７、レジストローラ２８によって、中間転写ベルト１０面の４色重ね画像の先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。転写紙２５に転写された４色重ね画像は、上述したように除電手段によって除電された後に定着入口ガイド３４に沿って定着手段３０へ搬送され、定着手段３０で定着されたあと排紙ローラ３２によって排紙される。
【００２５】
中間転写ベルト１０に形成されるトナー像の濃度を補正するため、もしくは位置ずれを補正するために、トナー像検知センサ４１を主走査方向に平行に設置する。図２に示すように、中間転写ベルト１０面上に、トナー像検知パターン４２を作像し、トナー像検知センサ４１にて検知する。通紙中と同じ条件で色ずれ補正を行うため、二次転写ローラ２１は当接状態のまま行う。このとき、二次転写ローラ２１にトナー像検知パターン４２が付着しないよう、＋の電流を印加する。例えば本例では、その設定値を＋３０μＡとした。そして、トナー像検知パターン４２が、トナー像検知センサ４１を通過したら、二次転写ローラ２１を離間させ、二次転写ローラ２１へのトナー像検知パターン４２の付着が最小限になるようにする。
【００２６】
また、図３に示すように、二次転写ローラ２１にトナー像検知パターン４２が到達する前に、トナー像検知センサ４１を通過するよう、トナー像検知パターン４２の長さを設定すると良い。例えば本例では、トナー像検知センサ４１から二次転写ローラ２１までの距離は３７５ｍｍ、トナー像検知パターン４２の長さを２７３ｍｍとした。
【００２７】
図４に示すように、トナー像の補正は、検知の誤差を防止、検知精度向上のために、補正動作を連続して２回以上行う場合がある。補正動作を連続２回行った場合、トナー像検知パターンの長さは５４６ｍｍとなり、トナー像を検知している間にトナー像検知パターン４２が二次転写ローラ２１に到達してしまう。その場合は、トナー像検知パターン４２の先端から１７１ｍｍ以上の部分は二次転写ローラ２１を当接状態のまま通過させ、できるだけ短い時間で離間状態にする。本実施例では、トナー像検知パターン４２の先端から１７６ｍｍは＋３０μＡの電流を印加しながら通過させ、その後を離間状態にした。二次転写ローラ２１の汚れはトナー像検知パターン４２の１７６ｍｍ分で済むため、その後のクリーニング時間を短縮し、ユーザーを待たせる時間が短縮する。
【００２８】
なお、使用するトナーは、例えば重合法によって生成した重合トナーである。また、使用するトナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図５、６は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
と表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。また、形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００２９】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
【００３０】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するとともに転写手段に付着した場合のクリーニング性も低下するため好ましくない。
【００３１】
また、トナー粒径は体積平均粒径で４〜１０μｍの範囲であることが望ましい。これよりも小粒径の場合には現像時に地汚れの原因となったり、流動性が悪化し、さらに凝集しやすくなるので中抜けが発生しやすくなる。逆にこれよりも大粒径の場合にはトナー飛び散りや、解像度悪化により高精細な画像を得ることができない。例えば本では、トナー粒径の体積平均粒径６．５μｍのものを用いた。
【００３２】
＜実施形態２＞
図７は、像担持体を感光体ベルトとした本発明の他の実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図である。図中１は感光体ベルトで、この感光体ベルト１の回りには感光体クリーニングユニット２、帯電器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、露光手段５、などが配置してある。現像手段はイエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の４個の現像器から構成してある。フルカラー画像形成時はイエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の順で可視像を形成し、感光体ベルト上に重ね、二次転写ローラ２１により転写紙２５に一括して転写することで、フルカラー画像を形成する。他の構成については実施形態１の構成とほぼ同様であるので説明を省略する。
【００３３】
なお本発明は以上説明してきた実施形態１、２に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ：感光体ベルト
２ ：感光体クリーニングユニット
４、４ａ ：帯電器
５ ：露光手段
６ ：イエロー現像器
７ ：マゼンタ現像器
８ ：シアン現像器
９ ：ブラック現像器
１０ ：中間転写ベルト
１１ ：一次転写バイアスローラ
１２ ：二次転写対向ローラ
１３ ：テンションローラ
１９ ：クリーニングユニット
２０ ：クリーニングブレード
２１ ：二次転写ローラ
２５ ：転写紙
２６ ：給紙ローラ
２７ ：転写紙搬送ローラ
２８ ：レジストローラ
３０ ：定着手段
３２ ：排紙ローラ
３４ ：定着入口ガイド
４１ ：トナー像検知センサ
４２ ：トナー像検知パターン
１５２ ：ブラシ
１５３ ：潤滑剤加圧手段
１５５ ：固形潤滑剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００７−４７６５４号公報
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式の画像形成装置に用いる色ずれ補正装置、この色ずれ補正装置を用いた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
カラーの電子写真方式の画像形成装置においては、各色を像担持体上で重ねるのに高度な精度を必要とする。そこで、像担持体上に色ずれ検知パターンを作像し、色ずれを補正する。この時に作像した検知パターンは転写紙に転写されないため、紙転写ローラが汚れてしまうことにつながる。そこで、検知パターン作像中は紙転写ローラを像担持体から離間させておく技術や、汚れた紙転写ローラをクリーニングしてから通常の印刷動作を行う技術が提案されている。
【０００３】
例えば特許文献１には、以下のような発明が開示されている。
像担持体と中間転写体との間には静電吸着力が存在し、トナーの濃度が低い場合には静電吸着力により像担持体と中間転写体とが強く引きつけられることになるため、トナーの濃度が高い通常プリント時には、像担持体と中間転写体との間に介在するトナーにより静電吸着力が弱められ、そのため、像担持体の線速度と中間転写体の線速度との間に線速度差があっても像担持体と中間転写体との間のスリップにより線速度差が吸収されて中間転写体にたわみを生じることはない。然るに、色ずれ検知時のようにトナーの濃度が低い場合には像担持体と中間転写体とが強く引きつけられるため、トナー像の中抜けを防止する目的から中間転写体の移動速度を像担持体の周速度より速くしている画像形成装置においては、中間転写体の線速度は、速度の遅い像担持体に規制されて遅くなり、中間転写体にたわみを生じさせることになる。中間転写体にたわみが生じると、画像形成時に作用する中間転写体の長さが正規の長さより長くなるため、色ずれを発生させる原因となる。それを防止する目的で、レジストマークの形成時に合わせて色ずれ検知センサの中間転写体搬送方向における検知領域外に所定のトナー像を形成することにより、通常プリント時と同様な条件設定が可能となり、像担持体と中間転写体との密着力、及び中間転写体の移動速度を通常プリント時と同一な値とすることにより、中間転写体にたわみを発生させずに、色ずれを発生させない検知を行う。
【０００４】
しかし、この特許文献１に開示されている発明では、転写手段の当接状態と離間状態で色ずれの程度に差が出るという問題は解消できていない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
すなわち、従来の色ずれ補正を行う画像形成装置では、紙転写ローラを像担持体から離間させた状態で色ずれ補正を行うため、実際の印刷動作時と異なる状態で色ずれ補正を行っていることになる。したがって、紙転写ローラを当接状態に戻して印刷動作を行うと、補正の結果がずれているという問題や、離間状態にせずに色ずれ補正を行う場合は、紙転写ローラをクリーニングする時間でユーザーを待たせたり、紙転写ローラをクリーニングするクリーニングブレードを当接させるためにコストが高くなったりする問題がある。
【０００６】
そこで本発明は、複数色のカラー画像を像担持体上に重ね合わせて形成する画像形成装置に用いる色ずれ補正装置において、低コストな構成で、ユーザーを待たせない、精度の高い色ずれ補正装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の色ずれ補正装置は、異なる色のトナー像を現像する複数の現像手段と、該現像手段に対応して設けられ、対応する現像手段により形成されるトナー像を担持する像担持体と、該像担持体に作像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体と前記転写手段とを当接状態、離間状態にする接離手段と、を有する画像形成装置に用いられ、前記像担持体上に担持されたトナー像の色ずれを検知するパターン検知部と、前記色ずれを検知するため色ずれ検知パターンを前記像担持体に作像する色ずれ検知パターン形成制御手段とを有し、前記転写手段に当接した状態で色ずれ補正を行う色ずれ補正装置において、前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記色ずれ検知パターンが前記パターン検知部の位置を通過した後に前記転写手段の位置を通過中は、前記転写手段を前記像担持体から離間状態にする、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、印刷動作時と同じ状態で色ずれ補正を行い、色ずれ検知パターンがパターン検知部を通過後に２次転写手段を離間状態にするので、像担持体上で各色を重ね合わせる色ずれ補正装置を低コストな構成で、ユーザーを待たせず、精度良く行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】像担持体を中間転写ベルトとした本発明の一実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図
【図２】図１に示した実施形態の動作を示す要部の概念図
【図３】図１に示した実施形態の動作を示す要部の概念図
【図４】図１に示した実施形態の動作を示す要部の概念図
【図５】形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図
【図６】同じく、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図
【図７】像担持体を感光体ベルトとした本発明の他の実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明の実施の形態を説明する。本実施形態では、像担持体に各色を重ねる電子写真方式の画像形成装置の色ずれ補正に際して、印刷動作時と同じ状態（２次転写手段に当接した状態）で色ずれ補正を行い、色ずれ検知パターンがパターン検知部を通過した後に２次転写手段を離間状態にするものである。
【００１１】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
＜実施形態１＞
図１は像担持体を中間転写体（以下中間転写ベルトと呼ぶ）とした本発明の一実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図である。図中１は感光体で、この感光体ベルト１の周りには感光体クリーニングユニット２、帯電器４、露光手段５、中間転写ベルト１０などが配置してある。露光手段５は、後述する中間転写ベルト１０の抵抗の検知情報をもとに光量を調整する。現像手段は、イエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の４個の現像器を備えている。フルカラー画像形成時は、本実施形態では、イエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の順で可視像を形成し、各色の可視像を中間転写ベルト１０に順次重ねて転写することでフルカラー画像を形成する。
【００１３】
なお、図中３は感光体クリーニングユニット２のブレードである。中間転写ベルト１０は、一次転写バイアスローラ１１、二次転写対向ローラ１２、テンションローラ１３により張架されており、図示しない駆動モータによって駆動され、そのプロセス速度は１５０ｍｍ／秒に調整されている。なお、二次転写対向ローラ１２は中間転写ベルト１０の駆動ローラを兼ねている。また、各ローラは図示しない中間転写ベルトユニット側版によって中間転写ベルトの両側より支持されている。一次転写バイアスローラ１１は感光体ベルト１と中間転写ベルト１０との接触部に配置されており、該一次転写バイアスローラ１１には所定の転写バイアスが印加される。本実施例では、＋１８００Ｖが印加されるように設定されている。
【００１４】
中間転写ベルト１０はポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）等を単層または複数層に構成し、カーボンブラック等の導電性材料を分散させ、その体積抵抗率を１０＾８〜１０＾１２Ωｃｍ、かつ表面抵抗率を１０＾９〜１０＾１３Ωｃｍの範囲となるように調整してある。なお、必要に応じ該中間転写ベルト１０の表面に離型層をコートしても良い。コートに用いる材料としては、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＴＦＥ（ポリ四フッ化エチレン）、ポリフッ化ビニリデン（PolyVinylidene DiFluoride）、ＰＥＡ（パ−フルオロアルコキシフッ素樹脂）、ＦＥＰ（四フッ化エチレン−六フッ化プロピレン共重合体）、ＰＶＦ（フッ化ビニル）等のフッ素樹脂が使用できるが、これに限定されるものではない。なお、本明細書において「＾」はべき乗を示す記号として用いている。
【００１５】
中間転写ベルト１０の製造方法には注型法、遠心成形法等があり、必要に応じてその表面を研磨しても良い。
【００１６】
中間転写ベルト１０の体積抵抗率が上述した範囲を超えると、転写に必要なバイアスが高くなるため、電源コストの増大を招くため好ましくない。また、転写工程、転写紙剥離工程などで中間転写ベルト１０の帯電電位が高くなり、かつ自己放電が困難になるため除電手段を設ける必要が生じる。また、体積抵抗率および表面抵抗率が上記範囲を下回ると、帯電電位の減衰が早くなるため自己放電による除電には有利となるが、転写時の電流が面方向に流れるためトナー飛び散りが発生してしまう。したがって、中間転写ベルト１０の体積抵抗率および表面抵抗率は前記範囲内とすることが望ましい。なお、体積抵抗率および表面抵抗率の測定は高抵抗抵抗率計（三菱化学社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９ｍｍ、リング電極内径１１ｍｍ）を接続し、中間転写ベルト１０の表裏に１００Ｖ（表面抵抗率は５００Ｖ）の電圧を印加して１０秒後の測定値を用いた。
【００１７】
図中１９は中間転写ベルト１０をクリーニングするベルトクリーニングユニットである。クリーニングユニット１９には、ウレタンゴムよりなるクリーニングブレード２０が配置してあり、クリーニングブレード２０を中間転写ベルト１０に押し当てて、トナーを堰き止めて清掃する構成となっている。
【００１８】
クリーニングしやすくするために、潤滑剤を潤滑剤塗布部材により塗布する。潤滑剤には、直鎖状の炭化水素構造を持つ、脂肪酸金属塩を用いる。脂肪酸金属塩としては、ステアリン酸、パルミチン酸、ミリスチン酸、オレイン酸から選択される少なくとも１種以上の脂肪酸を含有し、亜鉛、アルミニウム、カルシウム、マグネシウム、リチウムから選択される少なくとも１種以上の金属を含有する脂肪酸金属塩が挙げられる。とりわけその中でもステアリン酸亜鉛は、工業的規模で生産されかつ多方面での使用実績があることから、コストと品質安定性とおよび信頼性で、最も好ましい材料である。ただし、一般に工業的に使われている高級脂肪酸金属塩は、その名称の化合物単体組成ではなく、多かれ少なかれ類似の他の脂肪酸金属塩、金属酸化物、および遊離脂肪酸を含むものであり、本発明での脂肪酸金属塩もその例外ではない。
【００１９】
これらの潤滑剤は微量ずつ、粉体の形態で供給されるのであるが、その具体的な方法としては、ブラシなどの潤滑剤塗布手段によりブロック上に固形成形された潤滑剤を削り取って塗布する方法や、トナーに外添して供給する方法等がある。ただし、トナーに外添して潤滑剤を供給する場合、その供給量が出力する画像面積に依存し、常にベルト表面全面に供給することはできないため、簡易な装置構成で、かつ、ベルト表面全面に安定に潤滑剤を供給しようとした場合、本例のように固形潤滑剤をブラシで削り取って塗布する方法が好ましい。
【００２０】
固形潤滑剤１５５を潤滑剤塗布部材であるブラシ１５２で削り取るために、スプリングのような弾性体である潤滑剤加圧手段１５３により、固形潤滑剤を１Ｎ〜４Ｎの力でブラシ１５２に圧接させる。固形潤滑剤１５５の幅は、画像幅よりも広く設定する必要がある。例えば３０４ｍｍ以上とする。ブラシ１５２の幅は、固形潤滑剤１５５を均一に削り取るために、固形潤滑剤１５５の幅よりも大きくとる必要がある。
【００２１】
二次転写ローラ２１はＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０＾６〜１０＾１０Ωの抵抗値に調整されたウレタン等の弾性体を被覆することで構成してある。ここで、二次転写ローラ２１の抵抗値が上述の範囲を超えると電流が流れ難くなるため、必要な転写性を得るためにはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、高電圧を印加するため転写部ニップ前後の空隙にて放電が起こるため、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。逆に、二次転写ローラ２１の抵抗値が上記範囲を下回ると同一画像上に存在する複数色画像部（例えば３色重ね像）と単色画像部との転写性が両立できなくなる。これは、二次転写ローラ２１の抵抗値が低いため、比較的低電圧で単色画像部を転写するのに十分な電流が流れるが、複数色画像部を転写するには単色画像部に最適な電圧よりも高い電圧値が必要となるため、複数色画像部を転写できる電圧に設定すると単色画像では転写電流過剰となり転写効率の低減を招く。
【００２２】
なお、二次転写ローラ２１の抵抗値測定は、導電性の金属製板に二次転写ローラ２１を設置し、芯金両端部に片側４．９Ｎ（両側で合計９．８Ｎ）の荷重を掛けた状態にて、芯金と前記金属製板との間に１０００Ｖの電圧を印加した時に流れる電流値から算出した。
【００２３】
また、二次転写ローラ２１には駆動ギヤ（図示しない）によって駆動力を与えるようになっており、その周速は中間転写ベルト１０の周速に対して、略同一となるように調整するとよい。二次転写は定電流で制御するものとし、例えば本例ではその設定値を−３０μＡとした。
【００２４】
転写紙２５は給紙ローラ２６、転写紙搬送ローラ２７、レジストローラ２８によって、中間転写ベルト１０面の４色重ね画像の先端部が二次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙される。転写紙２５に転写された４色重ね画像は、上述したように除電手段によって除電された後に定着入口ガイド３４に沿って定着手段３０へ搬送され、定着手段３０で定着されたあと排紙ローラ３２によって排紙される。
【００２５】
中間転写ベルト１０に形成されるトナー像の濃度を補正するため、もしくは位置ずれを補正するために、トナー像検知センサ４１を主走査方向に平行に設置する。図２に示すように、中間転写ベルト１０面上に、トナー像検知パターン４２を作像し、トナー像検知センサ４１にて検知する。通紙中と同じ条件で色ずれ補正を行うため、二次転写ローラ２１は当接状態のまま行う。このとき、二次転写ローラ２１にトナー像検知パターン４２が付着しないよう、＋の電流を印加する。例えば本例では、その設定値を＋３０μＡとした。そして、トナー像検知パターン４２が、トナー像検知センサ４１を通過したら、二次転写ローラ２１を離間させ、二次転写ローラ２１へのトナー像検知パターン４２の付着が最小限になるようにする。
【００２６】
また、図３に示すように、二次転写ローラ２１にトナー像検知パターン４２が到達する前に、トナー像検知センサ４１を通過するよう、トナー像検知パターン４２の長さを設定すると良い。例えば本例では、トナー像検知センサ４１から二次転写ローラ２１までの距離は３７５ｍｍ、トナー像検知パターン４２の長さを２７３ｍｍとした。
【００２７】
図４に示すように、トナー像の補正は、検知の誤差を防止、検知精度向上のために、補正動作を連続して２回以上行う場合がある。補正動作を連続２回行った場合、トナー像検知パターンの長さは５４６ｍｍとなり、トナー像を検知している間にトナー像検知パターン４２が二次転写ローラ２１に到達してしまう。その場合は、トナー像検知パターン４２の先端から１７１ｍｍ以上の部分は二次転写ローラ２１を当接状態のまま通過させ、できるだけ短い時間で離間状態にする。本実施例では、トナー像検知パターン４２の先端から１７６ｍｍは＋３０μＡの電流を印加しながら通過させ、その後を離間状態にした。二次転写ローラ２１の汚れはトナー像検知パターン４２の１７６ｍｍ分で済むため、その後のクリーニング時間を短縮し、ユーザーを待たせる時間が短縮する。
【００２８】
なお、使用するトナーは、例えば重合法によって生成した重合トナーである。また、使用するトナーの形状係数ＳＦ−１は１００〜１８０、形状係数ＳＦ−２は１００〜１８０の範囲にあることが好ましい。図５、６は、形状係数ＳＦ−１、形状係数ＳＦ−２を説明するためにトナーの形状を模式的に表した図である。形状係数ＳＦ−１は、トナー形状の丸さの割合を示すものであり、
ＳＦ−１＝｛（ＭＸＬＮＧ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
と表される。トナーを２次元平面に投影してできる形状の最大長ＭＸＬＮＧの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。
ＳＦ−１の値が１００の場合トナーの形状は真球となり、ＳＦ−１の値が大きくなるほど不定形になる。また、形状係数ＳＦ−２は、トナー形状の凹凸の割合を示すものであり、
ＳＦ−２＝｛（ＰＥＲＩ）２／ＡＲＥＡ｝×（１００π／４）
で表される。トナーを２次元平面に投影してできる図形の周長ＰＥＲＩの二乗を図形面積ＡＲＥＡで除して、１００π／４を乗じた値である。ＳＦ−２の値が１００の場合トナー表面に凹凸が存在しなくなり、ＳＦ−２の値が大きくなるほどトナー表面の凹凸が顕著になる。
【００２９】
形状係数の測定は、具体的には、走査型電子顕微鏡（Ｓ−８００：日立製作所製）でトナーの写真を撮り、これを画像解析装置（ＬＵＳＥＸ３：ニレコ社製）に導入して解析して計算した。
【００３０】
トナーの形状が球形に近くなると、トナーとトナーあるいはトナーと感光体との接触状態が点接触になるために、トナー同士の吸着力は弱くなり従って流動性が高くなり、また、トナーと感光体との吸着力も弱くなって、転写率は高くなる。形状係数ＳＦ−１、ＳＦ−２のいずれかが１８０を超えると、転写率が低下するとともに転写手段に付着した場合のクリーニング性も低下するため好ましくない。
【００３１】
また、トナー粒径は体積平均粒径で４〜１０μｍの範囲であることが望ましい。これよりも小粒径の場合には現像時に地汚れの原因となったり、流動性が悪化し、さらに凝集しやすくなるので中抜けが発生しやすくなる。逆にこれよりも大粒径の場合にはトナー飛び散りや、解像度悪化により高精細な画像を得ることができない。例えば本では、トナー粒径の体積平均粒径６．５μｍのものを用いた。
【００３２】
＜実施形態２＞
図７は、像担持体を感光体ベルトとした本発明の他の実施形態に係るカラー画像形成装置を示す概念図である。図中１は感光体ベルトで、この感光体ベルト１の回りには感光体クリーニングユニット２、帯電器４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ、露光手段５、などが配置してある。現像手段はイエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の４個の現像器から構成してある。フルカラー画像形成時はイエロー現像器６、マゼンタ現像器７、シアン現像器８、ブラック現像器９の順で可視像を形成し、感光体ベルト上に重ね、二次転写ローラ２１により転写紙２５に一括して転写することで、フルカラー画像を形成する。他の構成については実施形態１の構成とほぼ同様であるので説明を省略する。
【００３３】
なお本発明は以上説明してきた実施形態１、２に限定されるものではなく、多くの変形が本発明の技術的思想内で当分野において通常の知識を有する者により可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１ ：感光体ベルト
２ ：感光体クリーニングユニット
４、４ａ ：帯電器
５ ：露光手段
６ ：イエロー現像器
７ ：マゼンタ現像器
８ ：シアン現像器
９ ：ブラック現像器
１０ ：中間転写ベルト
１１ ：一次転写バイアスローラ
１２ ：二次転写対向ローラ
１３ ：テンションローラ
１９ ：クリーニングユニット
２０ ：クリーニングブレード
２１ ：二次転写ローラ
２５ ：転写紙
２６ ：給紙ローラ
２７ ：転写紙搬送ローラ
２８ ：レジストローラ
３０ ：定着手段
３２ ：排紙ローラ
３４ ：定着入口ガイド
４１ ：トナー像検知センサ
４２ ：トナー像検知パターン
１５２ ：ブラシ
１５３ ：潤滑剤加圧手段
１５５ ：固形潤滑剤
【先行技術文献】
【特許文献】
【００３５】
【特許文献１】特開２００７−４７６５４号公報
【特許請求の範囲】
【請求項１】
異なる色のトナー像を現像する複数の現像手段と、該現像手段に対応して設けられ、対応する現像手段により形成されるトナー像を担持する像担持体と、該像担持体に作像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体と前記転写手段とを当接状態、離間状態にする接離手段と、を有する画像形成装置に用いられ、
前記像担持体上に担持されたトナー像の色ずれを検知するパターン検知部と、前記色ずれを検知するため色ずれ検知パターンを前記像担持体に作像する色ずれ検知パターン形成制御手段とを有し、前記転写手段に当接した状態で色ずれ補正を行う色ずれ補正装置において、
前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記色ずれ検知パターンが前記パターン検知部の位置を通過した後に前記転写手段の位置を通過中は、前記転写手段を前記像担持体から離間状態にする、
ことを特徴とする色ずれ補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載の色ずれ補正装置において、前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記検知パターンが前記転写手段の位置を通過中は、前記転写手段にトナーが転写されない極性のバイアスを印加する制御を行う、ことを特徴とする色ずれ補正装置。
【請求項３】
請求項１に記載の色ずれ補正装置において、前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記検知パターンの前記転写材の搬送方向での先端が前記転写手段の位置に到達する前に、前記転写手段を離間状態にする、ことを特徴とする色ずれ補正装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の色ずれ補正装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、前記像担持体が中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項１】
異なる色のトナー像を現像する複数の現像手段と、該現像手段に対応して設けられ、対応する現像手段により形成されるトナー像を担持する像担持体と、該像担持体に作像されたトナー像を転写材に転写する転写手段と、前記像担持体と前記転写手段とを当接状態、離間状態にする接離手段と、を有する画像形成装置に用いられ、
前記像担持体上に担持されたトナー像の色ずれを検知するパターン検知部と、前記色ずれを検知するため色ずれ検知パターンを前記像担持体に作像する色ずれ検知パターン形成制御手段とを有し、前記転写手段に当接した状態で色ずれ補正を行う色ずれ補正装置において、
前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記色ずれ検知パターンが前記パターン検知部の位置を通過した後に前記転写手段の位置を通過中は、前記転写手段を前記像担持体から離間状態にする、
ことを特徴とする色ずれ補正装置。
【請求項２】
請求項１に記載の色ずれ補正装置において、前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記検知パターンが前記転写手段の位置を通過中は、前記転写手段にトナーが転写されない極性のバイアスを印加する制御を行う、ことを特徴とする色ずれ補正装置。
【請求項３】
請求項１に記載の色ずれ補正装置において、前記色ずれ検知パターン形成制御手段は、前記検知パターンの前記転写材の搬送方向での先端が前記転写手段の位置に到達する前に、前記転写手段を離間状態にする、ことを特徴とする色ずれ補正装置。
【請求項４】
請求項１から３のいずれかに記載の色ずれ補正装置を用いたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４に記載の画像形成装置において、前記像担持体が中間転写ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の画像形成装置において、前記像担持体が感光体ベルトであることを特徴とする画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１３−１０９０７２（Ｐ２０１３−１０９０７２Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５２５８７（Ｐ２０１１−２５２５８７）
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月１８日（２０１１．１１．１８）
【出願人】（０００００６７４７）株式会社リコー (37,907)
【Ｆターム（参考）】
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