(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像を担持しながら所定の方向に搬送する中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトを張架する複数本のロールと、
前記中間転写ベルト上に画像に基づくトナー像およびテスト用のトナーパッチを形成するトナー像形成手段と、
前記中間転写ベルト上のトナーパッチの濃度を光学的に検出するトナーパッチ濃度検出手段と、
前記トナーパッチ濃度検出手段により検出されたトナーパッチの濃度に基づいて画像形成条件を制御する制御部と、
を有し、
前記トナーパッチ濃度検出手段が配置された区間の前記中間転写ベルトを張架する２本のロールのうち少なくとも１本のロールは、回転軸方向の中央部の径が太く中央部から両端部にかけて径が細くなる太鼓形の形状を有する太鼓形ロールであると共に、前記トナー像形成手段は前記中間転写ベルトの前記太鼓形ロールにより隆起した部分にトナーパッチを形成するものであることを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式の複写機やプリンタなどに用いられる画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電子写真方式の複写機やプリンタなどにおいて、中間転写ベルトや用紙搬送ベルトあるいは感光体ベルトなどの無端ベルト上にテスト用のトナーパッチを形成しそのトナーパッチの濃度を光学的センサで検出して検出されたトナーパッチ濃度に基づいて画像形成条件を制御する画像形成装置が知られている。
【０００３】
しかし、このような無端ベルトを複数の張架ロールで張架した場合に、多くの予測困難な要因により無端ベルトに撓み・ゆがみ・波打ちなどが生じ、かつこれらが時々刻々にダイナミックに変化する。その結果、無端ベルト上のトナー濃度を検出する光学的トナー濃度センサ、特に反射型のトナー濃度センサの場合に、無端ベルト上の検出位置によって検出値が変動し、画像形成条件を制御することが不可能となる場合がある。反射型センサのうち拡散反射型センサの場合は、センサに対する無端ベルトの表面角度の変動は検出値にほとんど影響を与えることはなく、無端ベルトの撓みなどによりセンサとトナーパッチとの距離が若干変化することによりセンサ検出値が若干変動する程度であるが、正反射型センサの場合は、ベルトの撓みなどによりセンサに対するベルト表面角度が僅かに変化しただけでも大きな検出値変動となってしまい、正反射光の検出が不可能となることがある。
【０００４】
図４は、無端ベルトの表面角度の変化による正反射光の反射角の変動の様子を説明する図である。
【０００５】
図４には、無端ベルト２０の表面がベルト幅方向Ｂに波を打った状態でＡ方向に移動している場合における無端ベルト２０からの正反射光反射角が変動する様子が示されている。すなわち、ベルト表面の本来の幅方向の接線Ｃが、無端ベルト２０の波打ちにより角度αだけ変化して接線Ｃ’に変わってしまい、本来の正反射光の反射方向Ｄが反射方向Ｄ’に変わり、無端ベルト２０上に配置されたトナー濃度センサの出力が変動してトナー濃度を検出することができなくなってしまう。
【０００６】
従来、このようなベルトの表面角度の変動によるトナー濃度センサの出力変動の問題に関して、例えば、特開平１１−０１５２１８号公報には、中間転写ベルトの表面側に発光部と受光部を備えた反射型センサを配置し中間転写ベルト表面に形成されたトナーパッチからの反射光によりトナー濃度を検出するようにした画像形成装置において、中間転写ベルトの裏面側の、反射型センサに対向する位置に一対のロールにより張架されて中間転写ベルトに接触して連れ回りする対向ベルト装置を設けることにより、中間転写ベルト表面の波打ち、振動などを防止してトナー濃度検出精度を向上させるようにした画像形成装置が開示されている。しかし、この画像形成装置では、対向ベルト装置が余分に必要である上、中間転写ベルトの、対向ベルトに当接している側への中間転写ベルトの変位を抑制することはできるものの、対向ベルトに当接している面の裏面側への中間転写ベルトの変位を抑制することはできないので対向ベルト装置によるスムージング効果は及ばないという欠点がある。
【０００７】
また、特開平１１−７１９６号公報には、中間転写ベルト表面に形成されたトナーパッチの濃度を検出する正反射光センサを、ロール間に張架された中間転写ベルトの表面に振動が生じても中間転写ベルトの角度変動がほぼ一定であるような位置に配置することにより、センサの受光する正反射光の光量を安定させるようにした画像形成装置が開示されている。しかし、この方式では、中間転写ベルトの角度変動をほぼ一定とすることができても、中間転写ベルトとセンサとの距離の変動によるセンサ感度への影響を防止することはできず、また、ロール設計の自由度が低いなどの短所がある。
【０００８】
また、特開平６−３８８６号公報には、転写材搬送ベルトの裏面側に、転写材搬送ベルトに接触してベルトを支持する、上下に貫通する開口を有する支持部材を配備し、転写材搬送ベルト表面に形成されたトナーパッチの濃度を検出する際には上記開口からファンで排気を行うことにより転写材搬送ベルトを支持部材に密着させて転写材搬送ベルトの振動を防止するようにした画像形成装置が開示されている。しかし、この方式ではベルトの駆動に悪影響を及ぼす恐れがあり、かつコストアップを招きかねないという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記事情に鑑み、無端ベルト上に形成したトナーパッチの濃度を高精度で検出するトナーパッチ濃度検出手段を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
表面にトナー像を担持しながら所定の方向に搬送する無端ベルト、その無端ベルトを張架する複数本のロール、上記無端ベルト上に画像に基づくトナー像およびテスト用のトナーパッチを形成するトナー像形成手段、上記無端ベルト上のトナーパッチの濃度を光学的に検出するトナーパッチ濃度検出手段、およびトナーパッチ濃度検出手段により検出されたトナーパッチの濃度に基づいて画像形成条件を制御する制御部を有し、上記無端ベルト上に形成されたトナー像を最終的に所定の画像記録材上に定着することにより画像記録材上に画像を形成する画像形成装置において、
上記トナーパッチ濃度検出手段が、上記無端ベルト上のトナーパッチの濃度を、上記無端ベルトの、上記複数本のロールのうちの所定の２本のロールにより張架された区間内で検出するものであって、
上記所定の２本のロールのうちの少なくとも１本のロールが、そのロールの回転軸方向の中央部の径が太く、中央部から両端部にかけて径が細くなる形状を有する太鼓形ロールであることを特徴とする。
【００１１】
ここで、上記トナー像形成手段が、上記太鼓形ロールにより隆起した部分にトナーパッチを形成するものであることが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本発明の画像形成装置をカラー複写機に適用した一実施形態を示す概要図である。
【００１４】
図１に示すように、このカラー複写機は、表面にトナー像を担持しながら矢印Ａ方向に搬送する中間転写ベルト１１、中間転写ベルト１１を張架するロール１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ、所定の２本のロール１２ａ，１２ｂで挟まれた区間１６内の中間転写ベルト１１を張架するロール１２ａ，１２ｂ、感光体ドラム１と、帯電器２と、静電潜像形成装置３と、現像器４と、転写器５とをそれぞれ備え、中間転写ベルト１１上に画像に基づくトナー像またはテスト用のトナーパッチを形成する、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した４組のトナー像形成部１０、中間転写ベルト１１上に形成されたトナーパッチ１３の濃度を光学的に検出するトナーパッチ濃度センサ１４、トナーパッチ濃度センサ１４により検出されたトナーパッチ濃度に基づいて画像形成条件（本実施形態では各現像器４へのトナー補給量）を制御する制御部１５を備えており、トナー像形成部１０により形成され、中間転写ベルト１１上に転写されたトナー像を最終的に所定の画像記録材（図示せず）上に定着することによりその画像記録材上に画像を形成するように構成されている。
【００１５】
なお、トナーパッチ濃度センサ１４は、中間転写ベルト１１上のトナーパッチ１３の濃度を、中間転写ベルト１１の、上記複数本のロールのうちの所定の２本のロール１２ａ，１２ｂにより張架された区間１６内で検出するように配置されている。
【００１６】
本実施形態における中間転写ベルト１１は、本発明にいう無端ベルトに相当するものであり、本実施形態におけるトナー像形成部１０は、本発明にいうトナー像形成手段に相当するものであり、本実施形態におけるトナーパッチ濃度センサ１４は、本発明にいうトナーパッチ濃度検出手段に相当するものである。
【００１７】
図２は、本実施形態の画像形成装置におけるトナーパッチ濃度センサの概要図である。
【００１８】
図２には、表面にトナーパッチ１３を担持しながら矢印Ａ方向に搬送する中間転写ベルト１１と、中間転写ベルト１１を張架する複数本のロールのうちの図示された２本のロール１２ａ，１２ｂにより張架された区間１６内の所定の検出位置１１ａにおいて中間転写ベルト１１上のトナーパッチ１３の濃度を検出するトナーパッチ濃度センサ１４とが示されている。
【００１９】
本実施形態では、上記２本のロール１２ａ，１２ｂがともに、そのロール回転軸方向の中央部の径が太く、中央部から両端部にかけて径が細くなる形状を有する太鼓形ロールである例が示されているが、必ずしも２本のロール１２ａ，１２ｂがともに太鼓形ロールである必要はなく、２本のロールのうちの少なくとも１本のロールが太鼓形ロールであってもよい。
【００２０】
本実施形態では、トナーパッチ濃度センサ１４が配置される区間１６の中間転写ベルト１１を張架する２本のロール１２ａ，１２ｂを上記のように太鼓形ロールで構成するとともに、トナー像形成部１０（図１参照）は、上記の太鼓形ロールにより中間転写ベルト１１が隆起した部分（検出位置）１１ａにトナーパッチ１３を形成するように構成されている。
【００２１】
このように構成することにより、中間転写ベルト１１のトナーパッチ濃度センサ１４が配置されている区間１６内の、中間転写ベルト１１の幅方向中央部分の隆起部分１１ａを中心として、中間転写ベルト１１に、次図に示すような張架力が加えられる。
【００２２】
図３は、本実施形態におけるトナーパッチ濃度が検出される区間内の中間転写ベルトに加えられる張架力を示す図である。
【００２３】
図３に示すように、区間１６内の中間転写ベルト１１のベルト移動方向Ａに向かう張架力は、太鼓形ロールによりベルト幅方向中央部の隆起部分１１ａ近傍における張架力Ｆ１は大きく、中央部から端部にかけて張架力は次第に減少していきベルト幅方向端部における張架力Ｆ２は小さくなっており、張架力はベルト幅方向に分布を持っている。
【００２４】
このように、太鼓形ロール１２ａ，１２ｂにより加えられた、ベルト幅方向に分布を持つ張架力によって、かまぼこ状の隆起部分１１ａを中心として、ベルト周長ムラ、ベルト厚さの不均一性、張架ロール径の不均一性などを打ち消すのに十分な大きな張架力が中間転写ベルト１１に加えられ、ベルトの撓み・ゆがみ・波打ちなどが抑えられることにより、ベルト表面状態が安定化する。
【００２５】
こうして、ベルト表面状態が安定化することにより、トナーパッチ濃度検出におけるＶｐａｔｃｈ値（トナーパッチからの反射光出力値）とＶｃｌｅａｎ値（トナーパッチが形成されていない領域からの反射光出力値）とを検出する際のベルト面からの反射率の変動が防止されるため、真のトナー濃度変化のみに基づくベルト反射光量の変化が正確に検出され、安定したトナーパッチ濃度検出を行うことができる。
【００２６】
【実施例】
次に、このようにベルト幅方向に分布を持たせるための太鼓形ロールの形状について実施例に基づいて説明する。
【００２７】
図１に示したカラー複写機に用いられる中間転写ベルト１１について、ベルトを撓ませるノイズ量を実測した結果は次の通りであった。
【００２８】
ベルト厚さ：１００μｍ
ベルト幅：３５０ｍｍ
ベルト厚さのムラ（ばらつき）：±１５μｍ
ベルト張架ロール径：３０ｍｍ
ベルト張架ロール軸方向長さ：４００ｍｍ
ベルト張架ロール形状ムラ（ばらつき）：±３０μｍ
ベルト張架ロール相対間取付誤差：±３００μｍ
これに対して、ベルト張架ロールに太鼓形の形状を付与するためのロール径の差は、
ロールの軸方向中央部の径：３０ｍｍ
ロールの軸方向中央部の径と、ロールとベルトとの接触部の径との差：２００μｍ
である。
【００２９】
この実施例においては、上記のノイズ量の最大値が発生した場合は、ベルトの撓みをベルト全域にわたって完全に取り去ることができないこともあり得るが、最低限、濃度センサによる検出位置（ベルト幅方向中央部）の撓みを消し去ることができればよく、そのためには、ロールの軸方向中央部の径と、ロールとベルトとの接触部の径との間に上記の程度のロール径差を持たせることにより本発明の目的を十分に達成することができる。
【００３０】
【発明の効果】
以上、説明したように、本発明の画像形成装置によれば、無端ベルトを張架する２本のロールのうちの少なくとも１本のロールの中央部の径が太く、中央部から両端にかけて径が細くなる形である区間内で無端ベルト上のトナーパッチの濃度を検出するようにしたことにより、無端ベルト上に形成したトナーパッチの濃度を高精度で検出するトナーパッチ濃度検出手段を備えた画像形成装置を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置をカラー複写機に適用した一実施形態を示す概要図である。
【図２】本実施形態の画像形成装置におけるトナーパッチ濃度センサの概要図である。
【図３】本実施形態におけるトナーパッチ濃度が検出される区間内の中間転写ベルトに加えられる張架力を示す図である。
【図４】無端ベルトの表面角度の変化による正反射光の反射角の変動の様子を説明する図である。
【符号の説明】
１    感光体ドラム
２    帯電器
３    静電潜像形成装置
４    現像器
５    転写器
１０    トナー像形成部
１１    中間転写ベルト
１１ａ    隆起部分
１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ，１２ｅ，１２ｆ    ロール
１３    トナーパッチ
１４    トナーパッチ濃度センサ
１５    制御部
１６    区間
【図１】
0004045700.tif 000002
【図２】
0004045700.tif 000003
【図３】
0004045700.tif 000004
【図４】
0004045700.tif 000005