JP2011008178A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】装置本体の大型化を抑えつつ、記録媒体搬送ベルト上から位置ずれ検知用のトナー像を除去することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】直接転写位置と二次転写位置とを通過するように記録媒体を担持搬送する記録媒体搬送ベルトを有し、第一の像担持体から中間転写体を介してトナー像を記録媒体上に二次転写し、二次転写位置よりも記録媒体搬送方向上流側または下流側に設けられた第二の像担持体からトナー像を記録媒体上に直接転写する画像形成装置において、記録媒体搬送ベルト上に形成された位置ずれ検知用のトナー像を、トナー像検知手段によって検知させ後に、二次転写位置で記録媒体搬送ベルト上から中間転写体上に転写し、中間転写体上に転写された位置ずれ検知用のトナー像を中間転写体クリーニング手段によって除去する。
【選択図】図１

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。

従来より、黒色を含む複数色それぞれに対応し、自身が有する像担持体上に対応する色の画像を形成する複数の画像形成部を備えた画像形成装置が知られている（特許文献１など）。

特許文献１に記載の画像形成装置には、黒色の画像形成部で形成した黒色トナー像を転写バイアスが印加された直接転写装置によって記録媒体上に直接転写する直接転写位置がある。また、前記直接転写位置よりも記録媒体搬送方向上流側には、転写バイアスが印加された一次転写装置により残りの他色の画像形成部から中間転写ベルト上に一次転写された他色トナー像を、転写バイアスが印加された二次転写装置により中間転写ベルト上から記録媒体上に二次転写する二次転写位置がある。また、前記二次転写位置と前記直接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転写搬送ベルトが設けられている。そして、転写搬送ベルトによって記録媒体を前記二次転写位置と前記直接転写位置とを通過させて、前記二次転写位置から記録媒体上に転写された他色トナー像と前記直接転写位置から記録媒体上に転写された黒色トナー像とを記録媒体上で重ね合わせて記録媒体上にフルカラー画像を形成する。前記二次転写位置で中間転写ベルト上から記録媒体上に他色トナー像が転写された後、中間転写ベルト上に残留したトナーは、中間転写ベルトのおもて面に対向して配設された中間転写ベルトクリーニング装置によって中間転写ベルト上から除去される。

転写搬送ベルトに担持搬送される記録媒体上に前記直接転写位置と前記二次転写位置とで各トナー像像が転写される構成では、各トナー像の転写位置が異なることから記録媒体上に転写された各トナー像間に位置ずれが発生し易い。そのため、転写搬送ベルト上に各色の位置ずれ検知用のトナー像を形成して、その位置ずれ検知用のトナー像を転写搬送ベルトのおもて面に対向させて配設した光学センサで検知し、検知結果に基づいて各トナー像間の位置ずれが低減するように画像形成条件の補正を行うことが考えられる。

ところが、記録媒体を転写搬送ベルトに担持させる際、位置ずれ検知用のトナー像が転写搬送ベルト上にあると、位置ずれ検知用のトナー像の上に記録媒体が載って記録媒体の転写搬送ベルトに対向する側の面がトナーで汚れる虞がある。転写搬送ベルト上から位置ずれ検知用のトナー像を除去するために、転写搬送ベルトのおもて面に対向させて転写搬送ベルトクリーニング装置を別途配設すると、その分、画像形成装置の大型化を招くといった問題が生じる。

前記二次転写位置が前記直接転写位置よりも記録媒体搬送方向下流側に位置していても、位置ずれ検知用のトナー像が転写搬送ベルト上にあると、位置ずれ検知用のトナー像の上に記録媒体が載って記録媒体の転写搬送ベルトに対向する側の面がトナーで汚れる虞がある。また、転写搬送ベルト上から位置ずれ検知用のトナー像を除去するために、転写搬送ベルトクリーニング装置を別途配設すると、その分、画像形成装置の大型化を招くといった問題が生じる。

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、装置本体の大型化を抑えつつ、記録媒体搬送ベルト上から位置ずれ検知用のトナー像を除去することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的を達成するために、請求項１の発明は、第１の像担持体と、該第１の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、該第１の像担持体に対向して配設された中間転写体と、該第１の像担持体上のトナー像を該中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、電源から転写バイアスが印加され、該中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体上に二次転写する二次転写手段と、該中間転写体上に付着した付着物を除去する中間転写体クリーニング手段と、該中間転写体上から記録媒体上にトナー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上流側または下流側に設けられた第二の像担持体と、該第二の像担持体上にトナー像を形成する第二のトナー像形成手段と、第二の像担持体上のトナー像を記録媒体上に直接転写する直接転写手段と、該第二の像担持体上から記録媒体上にトナー像が直接転写される直接転写位置と前記第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記録媒体搬送ベルトと、を備えた画像形成装置において、各トナー像間の位置ずれ検知用のトナー像を検知するためのトナー像検知手段を、前記記録媒体搬送ベルトに対向させて設け、前記第一の像担持体と前記第二の像担持体それぞれに形成させた前記位置ずれ検知用のトナー像を、前記記録媒体搬送ベルト上で重ね合わせて前記記録媒体搬送ベルトに対向する該トナー像検知手段の位置まで至らしめて、前記トナー像検知手段により前記位置ずれ検知用のトナー像を検知させ、該トナー像検知手段によって検知された後の前記位置ずれ検知用のトナー像を前記二次転写位置まで至らしめて、前記電源により前記転写バイアスとは逆極性のバイアスを前記二次転写手段に印加させ前記記録媒体搬送ベルト上から前記中間転写体上に前記位置ずれ検知用のトナー像を転写させて、前記中間転写体上に転写された前記位置ずれ検知用のトナー像を前記中間転写体クリーニング手段によって該中間転写体上から除去させる制御を行う制御手段を有することを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記第二のトナー像形成手段が用いるトナーの色は黒であることを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、少なくとも上記第二の像担持体と上記第二のトナー像形成手段とが画像形成ユニットとして一体で構成されており、前記画像形成ユニットが上記記録媒体搬送ベルトに対して接離可能であることを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１、２または３の画像形成装置において、上記記録媒体搬送ベルトの表面を帯電させる帯電手段を該記録媒体搬送ベルトのおもて面に対向させて配設したことを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項１、２、３または４の画像形成装置において、上記第二の像担持体の表面に付着した少なくともトナーを除去するクリーニング手段を有しており、該クリーニング手段によって該第二の像担持体の表面から除去されたトナーを上記第二のトナー像形成手段に搬送する搬送手段を有することを特徴とするものである。

本発明においては、記録媒体搬送ベルト上の位置ずれ検知用のトナー像が、トナー像検知手段によって検知された後に前記二次転写位置で記録媒体搬送ベルト上から中間転写体上に転写される。これにより、記録媒体搬送ベルトのおもて面に対向させて記録媒体搬送ベルト上の付着物を除去する記録媒体搬送ベルトクリーニング手段を別途配設しなくても、記録媒体搬送ベルト上から位置ずれ検知用のトナー像を除去することができる。よって、前記記録媒体搬送ベルトクリーニング手段を別途設けない分、画像形成装置本体の大型化を抑制することができる。

以上、本発明によれば、装置本体の大型化を抑えつつ、記録媒体搬送ベルト上から位置ずれ検知用のトナー像を除去することができるという優れた効果がある。

本発明の画像形成装置の構成外略図。 モノクロモード時の画像形成装置の概略構成図。 転写搬送ベルト上に形成されたトナーパターンを示す斜視図。 一次転写ローラ、二次転写ローラ、直接転写ローラ及び帯電器にバイアスを印加するタイミングと、光センサによるトナーパターン検知のタイミングとを示したタイミングチャート。 廃トナー搬送経路を示した画像形成装置の概略構成図。 転写搬送ベルトに対して黒の画像形成ユニットを離間させた場合の画像形成装置の概略構成図。

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，Ｍ，Ｃと略する）の３つの画像形成ユニット１２Ｙ，Ｍ，Ｃが、ループ状をなして略水平に延びる中間転写ベルト６の下側の展張面に各色の潜像担持体である感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋが接するように中間転写ベルト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、Ｂｋと略する）の画像形成ユニット１２Ｂｋは前記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１２Ｂｋ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に示す感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋそれぞれの周りには、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの表面を帯電せしめる帯電装置２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ、帯電せしめられた感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの表面にレーザーにより潜像を形成する露光装置５、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ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，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ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，Ｂｋが備えている。なお、本実施形態で用いたクリーニング装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ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についてもレーザー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，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ、帯電装置２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ、現像装置３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ及びクリーニング装置４Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは、画像形成ユニット１２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋとして一体で構成されている。また、各画像形成ユニット１２Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは、画像形成装置本体に対して着脱自在なプロセスカートリッジとしてなる。

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、の各色に色分解され、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，Ｍ，Ｃ，Ｂｋは、露光装置５によって、画像部を露光され、現像装置３Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋによってトナー像が作られる。

感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ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１Ｂｋ上に作られたブラックトナー像は、略水平に延びる中間転写ベルト６に対して略垂直に交差するように配置され、直接転写ローラ２９Ｂｋ、駆動ローラ２５、従動ローラ２６、テンションローラ２７及び二次転写ローラ２８などにより回転可能に張架された転写搬送ベルト８によって担持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Ｙ，Ｍ，Ｃトナー像が記録紙上に転写される。

画像形成装置本体の下部にはサイズの異なる記録紙がセットされた給紙トレイ２２、２３が設けられており、各給紙トレイから図示しない給紙コロ等の給紙手段により給紙された記録紙は、図示しない搬送手段により搬送されてレジストローラ対２４に達し、ここでスキューを修正された後、レジストローラ対２４により所定のタイミングで転写搬送ベルト８に向かって搬送され、転写搬送ベルト８のループ外側面であるおもて面に担持される。

転写搬送ベルト８を介して感光体１Ｂｋに対向する位置には直接転写ローラ２９Ｂｋが設けられており、転写搬送ベルト８を介して感光体１Ｂｋと直接転写ローラ２９Ｂｋ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２９Ｂｋ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１Ｂｋと転写搬送ベルト８とに挟まれた記録紙へ感光体１Ｂｋ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１２Ｙ，Ｍ，Ｃが中間転写ベルト６に沿って直列に配置されている。中間転写ベルト６は、駆動ローラ１７、従動ローラ１８、テンションローラ１９、２０により支持されている。画像形成ユニット１２Ｙ，Ｍ，Ｃに設けられた感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ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２１Ｙ，Ｍ，Ｃが各感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃに対応して設けられている。また、従動ローラ１８に対向して中間転写ベルト６の外側には、中間転写ベルト６上のトナーなどの付着物を除去する中間転写ベルトクリーニング装置７が設けられている。

一次転写ローラ２１Ｙ，Ｍ，Ｃ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，Ｍ，Ｃ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２８と駆動ローラ１７とで形成される二次転写ニップで、二次転写ローラ２８と駆動ローラ１７間に印加された電圧により、転写搬送ベルト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２８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、駆動ローラ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２８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２９Ｂｋ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２８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、駆動ローラ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２８と、駆動ローラ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，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ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転写搬送ベルト回転方向下流側で転写搬送ベルト８を張架するローラ部材の曲率によって転写搬送ベルト８の回転方向が急激に変化した屈曲部で、記録紙の腰により転写搬送ベルト８から曲率分離して定着装置１０に到達し、記録紙上のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ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。

定着を終えた記録紙は搬送経路Ｒ１を搬送され、排紙ローラ対３０により排紙トレイ３１にフェイスダウン状態で排出されてスタックされる。また、記録紙のおもて面と裏面との両面に画像を形成する両面モードの場合、おもて面への画像の定着を終えた記録紙は、図示しない切替え爪により搬送経路Ｒ２へ案内され、両面ユニット３４で反転された後、レジストローラ対２４へ搬送されて片面コピーと同様の排紙経路を辿る。

なお、本実施形態で用いたブラックトナー像の転写は記録紙への直接転写であるが、この直接転写は、構成部品を少なくすることと、露光装置５から露光するブラック画像のレーザー書込み像が、Ｙ，Ｍ，Ｃ画像のレーザー書込み像と同じ方向に書込みができるというメリットがある。さらに、黒色の画像形成部で感光体１Ｂｋ上に形成したブラック画像を記録紙上に直接転写することで、Ｙ，Ｍ，Ｃ画像のように中間転写ベルトを介して感光体１Ｂｋ上から記録紙上にブラック画像を転写する場合よりも転写効率が高くなる。そのため、感光体１Ｂｋ上から記録紙上にブラック画像を直接転写するほうが、中間転写ベルトを介して感光体１Ｂｋから記録紙上にブラック画像を転写するよりも、黒色の画像形成部で感光体１Ｂｋ上に黒画像を形成する際の黒色のトナーの消費量を抑えることができる。とは言え、本発明は感光体１Ｂｋ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１Ｂｋ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ー書込み像が、ＹＣＭ画像のレーザー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，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ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、本実施形態の画像形成装置においては、記録紙上にＢｋ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１Ｂｋ上の画像部を露光され、現像装置３Ｂｋによってブラックトナー像が作られ、転写搬送ベルト８によって搬送される記録紙上に感光体１Ｂｋ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、転写搬送ベルト８を介して中間転写ベルト６と接する二次転写ローラ２８は、図示しない接離機構により中間転写ベルト６に対して接離可能となっている。そして、モノクロモードでは、図２に示すように、二次転写ローラを前記接離機構によって中間転写ベルト６から図２中矢印方向に離間させ、二次転写ローラの変位に連動させて転写搬送ベルト８を自身の張力によって中間転写ベルト６から離れる方向に変位させる。このように、中間転写ベルト６と転写搬送ベルト８との接触部（二次転写ニップ）を解除して中間転写ベルト６と転写搬送ベルト８とを離間させる。これにより、画像形成ユニット１２Ｙ，Ｍ，Ｃ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１２Ｙ，Ｍ，Ｃ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１２Ｙ，Ｍ，Ｃ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１２Ｙ，Ｍ，Ｃ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。

本実施形態では二次転写ローラ２８を変位させる構成としたが、従動ローラ２６を支点として転写搬送ベルト８全体を変位させるようにしてもよい。中間転写ベルト６に比べて周長が大幅に短い転写搬送ベルト８側が接離し、中間転写ベルト６は据え置き可能（転写搬送ベルト８と連動しない）となるため、中間転写ベルト６の張力変動がない。すなわち、色合わせ数の多い中間転写ベルト６を転写搬送ベルト８に対して接離する構成とすることもできるが、この場合、色合わせのための位置精度が経時的に低下する虞がある。これに対して本実施形態では中間転写ベルト６を感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃに接したままの構成とすることができる。このため、中間転写ベルト６のローラ間の位置決め精度を高く設定できるので、ベルト寄りに対する余裕度が向上する。また、ベルト走行が安定化することにより、フルカラー時の色ズレに対しても余裕度を向上させることができる。

なお、従来、黒画像形成時に中間転写ベルトを黒を除く色の像担持体から離間させる構成も知られている。この方式では中間転写ベルトのみ駆動して黒以外の色の画像形成ユニットを駆動（空転）する必要はないが、中間転写ベルトを変位させるため上記張力変動の問題は避けられない。

中間転写ベルト６を支持する駆動ローラ１７を図示しない手段により変位させ、中間転写ベルト６を転写搬送ベルト８に対して接離させる構成としてもよい。この場合、転写紙の搬送姿勢が変化することがないので、転写搬送ベルト８と定着装置１０間の転写紙の挙動が不安定となることがない。このため、定着装置１０から排出された後の転写紙にシワや画像の乱れが発生するのを防止することができる。

本実施形態においては、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中間転写ベルト６の回転方向下流側に、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、画像形成装置本体に設けられ装置内で行われる種々の制御を行う、ＣＰＵやメモリーなどからなる図示しない制御部によって、紙間などでプロセスコントロールを行ない、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ上に形成した画像濃度測定用のトナーパターンを最終的に転写搬送ベルト８上に転写させ、光センサで反射による画像濃度検知を行う。そして、その検知結果に基づいて上記制御部により画像形成条件を調整する制御を行うことによって、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、転写搬送ベルト８上または中間転写ベルト６上に位置ずれ検知用のトナーパターンを作成して、そのトナーパターンを光センサによって検知する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各画像間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上記制御部により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，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの画像の位置合わせを行うことができる。

例えば、転写搬送ベルト８における幅方向の両端付近及び中央付近に、図３に示すようなレジストスキュー検知用のトナーパターンを形成する。両端付近及び中央付近にそれぞれ形成されるこれら３つのトナーパターンは、それぞれ副走査方向に所定の間隔で並ぶ４つのＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋ基準トナー像Ｓｙ、Ｓｍ、Ｓｃ、Ｓｂｋからなり、同色の基準トナー像がそれぞれ主走査方向に並ぶように形成される。

図３中でベルト幅方向の手前側端部付近に形成されたトナーパターン内の各基準トナー像は、第一端部光センサ１１１によって検知される。また、ベルト幅方向の中央付近に形成されたトナーパターン内の各基準トナー像は、中央光センサ１１２によって検知される。また、ベルト幅方向の奥側端部付近に形成されたトナーパターン内の各基準トナー像は、第二端部光センサ１１３によって検知される。

各色の基準トナー像の形成タイミングが互いに適切であれば、各基準トナー像の検知間隔がそれぞれ等しくなるが、不適切であると、各色の基準トナー像の形成間隔が等しくなくなる。そして、検知間隔も等しくなくなる。また、光学系に光書込のスキューが生じていなければ、３つのトナーパターンの間において、それぞれ同色の基準トナー像が同じタイミングで検知されるが、スキューが生じていると検知タイミングが異なってくる。画像形成装置本体内に設けられた図示しない制御部は、主走査方向や副走査方向における各色トナー像の検知間隔や検知タイミングのずれに基づいて、光書込装置による感光体への光書込開始タイミングを調整したり、光学ミラーの傾きを調整したりして、各色の重ね合わせずれや画像スキューを抑える。

ここで、電子写真方式のカラー画像形成装置では、モノクロ画像形成装置と比べて使用するトナーの色数が多く、しかも写真原稿のように画像面積率の大きい原稿が出力されることが多いため、省資源・省スペース及びランニングコスト低減等の点から、トナーのリサイクルが重要な課題となっている。

トナーのリサイクルについて述べると、上記のような電子写真方式のカラー画像形成装置においては、各色に対応する像担持体上のトナー像が直接または間接的に転写材上に重複転写されてカラー画像が形成されるが、各像担持体ではこれに担持されたトナー（トナー像）の一部が転写材に転写されず、像担持体上に残ることが避けられない。この残ったトナーは、各像担持体に備えられたクリーニング手段によって除去・回収される。
しかし実際には、残ったトナーのリサイクルに関していくつかの問題点が生じている。その一つは、上流側の色が下流側の色のプロセスに混入して生じる混色の問題である。トナーの色の数だけ像担持体を設けたタンデム方式の場合、各クリーニング手段では像担持体に対応した色のトナーをクリーニングするので、回収したトナーをその色の現像装置にリサイクルして画像形成に再使用することは容易である。さらに、各色の画像形成システムが互いに独立しているため、タンデム方式では理想的には混色が起こらないはずであるが、現実にはこの混色は避けられない状況となっている。この混色は、像担持体から転写材への各色のトナー像の転写工程で生じる。

上述の混色が起こる過程を、以下に説明する。タンデム方式において、転写ベルトで搬送される転写材上に、各色の像担持体からトナー像を重複転写して転写材上にカラー画像を形成する場合を例にとると、２色目以降の像担持体上のトナー（トナー像）を転写材へ転写するとき、転写材上には転写材移動方向上流側で転写された色のトナーが載った状態となっている。この転写材上の上流色トナーが、下流色の転写時に転写材から像担持体へ逆転写し、この逆転写されたトナーが下流色のクリーニングで回収され、下流色のクリーニング手段で回収されたトナーには上流色が混入し（例えば、１色目のトナーが２色目の像担持体に逆転写し、１色目のトナーが２色目のクリーニング手段で回収される）、混色が生じる。

このように、各色の像担持体からトナーを回収し、この回収トナーをそのまま回収元の像担持体に対応する現像手段にリサイクルすると、作像時間の経過とともに、現像手段中のトナーの色相が混色のない状態から次第に大きく変化してしまうという問題が生じる。

本実施形態の画像形成装置では、画像形成ユニット１２Ｂｋが、画像形成ユニット１２Ｙ，Ｍ，Ｃから独立して配置されているので、ブラックの作像工程にＹ，Ｍ，Ｃの逆転写トナーが混入することがない。このため、感光体１Ｂｋより回収されたトナーは、図示しないブラックトナー回収経路で現像装置３Ｂｋへ運ばれ、再利用される。前記ブラックトナー回収経路の途中において、紙粉除去を行なう装置や、トナーを廃棄する経路に切替え可能な装置を設けても良い。

中間転写ベルト６の上部には、トナータンク３２Ｂｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃが設けられており、これらのトナータンク３２Ｂｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃはトナー補給パイプ３３Ｂｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃにより現像装置３Ｂｋ，Ｙ，Ｍ，Ｃにそれぞれ接続されている。

また、本実施形態の画像形装置では、前記二次転写ニップが前記直接転写ニップよりも記録紙搬送方向下流側に位置しているが、上述したようなブラックトナーに他色のトナーが混色してしまう虞があるものの、前記二次転写ニップが前記直接転写ニップよりも記録紙搬送方向上流側に位置している構成でも良い。

［構成例１］
本構成例においては、図１に示すように、転写搬送ベルト回転方向で転写搬送ベルト８から記録紙が離れる分離位置からテンションローラ２７の設置位置までの間の転写搬送ベルト８のおもて面に対向させて光センサ１０１を配置している。

図４は、一次転写ローラ２１Ｙ，Ｍ，Ｃ、二次転写ローラ２８、直接転写ローラ２９Ｂｋ及び帯電器１０２にバイアスを印加するタイミングと、光センサ１０１によるトナーパターン検知のタイミングとを示したタイミングチャートである。なお、光センサ１０１によるトナーパターン検知時には図中「１」の信号が出力され、非検知時には図中「０」の信号が出力される。

まず、上述したような位置ずれ検知用のＹ，Ｍ，Ｃのトナーパターンや画像濃度測定用のＹ，Ｍ，Ｃのトナーパターンなどを感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃに形成し、一次転写ローラ２１Ｙ，Ｍ，Ｃにプラス極性のバイアスを印加して、感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上から中間転写ベルト６上にＹ，Ｍ，Ｃのトナーパターンを転写する。また、位置ずれ検知用のＢｋのトナーパターンや画像濃度測定用のＢｋのトナーパターンなどを感光体１Ｂｋに形成し、直接転写ローラ２９Ｂｋにプラス極性のバイアスを印加して、感光体１Ｂｋ上から転写搬送べルト８上にＢｋのトナーパターンを転写する。感光体１Ｂｋ上から転写搬送べルト８上にＢｋのトナーパターンが転写された後、二次転写装置の二次転写ローラ２８にプラス極性のバイアスを印加して中間転写ベルト６上から転写搬送ベルト８上にＹ，Ｍ，Ｃのトナーパターンを転写する。転写搬送ベルト８上に転写された各色のトナーパターンは転写搬送ベルト８の回転によって光センサ１０１の対向位置まで搬送され、転写搬送ベルト８上で光センサ１０１により検知される。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色のトナー像間の位置ずれ情報や画像濃度情報を得ることができる。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色のトナー像間の位置ずれ情報や画像濃度情報に基づいて上述した制御部により画像形成条件を調整する制御を行うことによって、記録紙上に形成されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各トナー像間の位置合わせがなされたり、記録紙上に形成されるＹ，Ｍ，Ｃ，Ｂｋの各色の画像濃度を適切な濃度に維持したりすることができる。

光センサ１０１によって検知された後のトナーパターンは、転写搬送ベルト８の回転により二次転写位置まで搬送される。本構成例では、転写搬送ベルト回転方向で光センサ１０１の配置位置から二次転写位置までの間の転写搬送ベルト８のおもて面に対向させて帯電器１０２を配設し、その帯電器１０２により光センサ１０１によって検知された後のトナーパターンを作像時と同極性（トナーの正規帯電極性であり本構成例ではマイナス極性）に帯電させる。二次転写装置の二次転写ローラ２８には、中間転写ベルト６上から記録紙上や転写搬送ベルト８上にトナー像を転写する際に印加される転写バイアスとは逆極性のマイナス極性のバイアスが印加される。これにより、転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上にトナーパターンが転写される。なお、上述したように帯電器１０２によってトナーパターンを作像時と同極性（トナーの正規帯電極性であり本構成例ではマイナス極性）に帯電させることで、転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上へのトナーパターンの転写を確実に行うことができる。このようにして中間転写ベルト６上に転写されたトナーパターンは、中間転写ベルト６を回転させることによって中間転写ベルトクリーニング装置７の対向位置まで搬送され中間転写ベルトクリーニング装置７により回収される。中間転写ベルトクリーニング装置７によって中間転写ベルト６上から回収されたトナーは、図５に示す廃トナー搬送経路３５によって廃トナーボトル３６に収容される。

［構成例２］
本構成例においては、Ｙ，Ｍ，Ｃの各色のトナー像間の位置ずれ調整や画像濃度調整を行う場合について説明する。本構成例では、画像形成ユニット１２Ｂｋを転写搬送ベルト８に対して接離させる図示しない接離機構を有しており、Ｙ，Ｍ，Ｃの各色の画像間の位置ずれ調整や画像濃度調整を行う場合には、図６に示すように、前記接離機構により転写搬送ベルト８に対して画像形成ユニット１２Ｂｋを離間させる。上述したような位置ずれ検知用の各色のトナーパターンや画像濃度測定用の各色のトナーパターンなどを感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃに形成し、一次転写ローラ２１Ｙ，Ｍ，Ｃにより感光体１Ｙ，Ｍ，Ｃ上から中間転写ベルト６上に各色のトナーパターンが転写される。中間転写ベルト６上に転写された各色のトナーパターンは、転写バイアスが印加された二次転写装置の二次転写ローラ２８によって中間転写ベルト６上から転写搬送ベルト８上に転写される。転写搬送ベルト８上に転写された各色のトナーパターンは転写搬送ベルト８の回転によって光センサ１０１の対向位置まで搬送され、転写搬送ベルト８上で光センサ１０１によりトナーパターンを検知する。これにより、Ｙ，Ｍ，Ｃの各色のトナー像間の位置ずれ情報や画像濃度情報を得ることができる。そして、Ｙ，Ｍ，Ｃの各色のトナー像間の位置ずれ情報や画像濃度情報に基づいて上述した制御部により画像形成条件を調整する制御を行うことによって、記録紙上に形成されるＹ，Ｍ，Ｃの各画像間の位置合わせがなされたり、記録紙上に形成されるＹ，Ｍ，Ｃの各色の画像濃度を適切な濃度に維持したりすることができる。

本構成例においても、光センサ１０１によって検知された後のトナーパターンは、転写搬送ベルト８の回転により二次転写位置まで搬送される。このとき、二次転写装置の二次転写ローラ２８には、中間転写ベルト６上から記録紙上や転写搬送ベルト８上にトナー像を転写する際に印加される転写バイアスとは逆極性のバイアスが印加される。これにより、転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上にトナーパターンが転写される。このようにして中間転写ベルト６上に転写されたトナーパターンは、中間転写ベルト６を回転させることによって中間転写ベルトクリーニング装置７の対向位置まで搬送され中間転写ベルトクリーニング装置７により回収される。中間転写ベルトクリーニング装置７によって中間転写ベルト６上から回収されたトナーは、廃トナー搬送経路３５によって廃トナーボトル３６に収容される。

また、本構成例においても、転写搬送ベルト回転方向で光センサ１０１の配置位置から二次転写位置までの間の転写搬送ベルト８のおもて面に対向させて帯電器１０２を配設し、その帯電器１０２により光センサ１０１によって検知された後のトナーパターンを作像時と同極性（トナーの正規帯電極性であり本構成例ではマイナス極性）に帯電させることで、上述したような転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上へのトナーパターンの転写を確実に行うことができる。

［構成例３］
本構成例においては、黒（Ｂｋ）のトナー像の画像濃度調整を行う場合について説明する。まず、図２に示すように、上述した接離機構によって二次転写ローラを中間転写ベルト６から離れる方向に変位させ、上述したように中間転写ベルト６と転写搬送ベルト８との接触部（二次転写ニップ）を解除して中間転写ベルト６と転写搬送ベルト８とを離間させる。そして、上述したような画像濃度測定用の黒色のトナーパターンを感光体１Ｂｋに形成し、直接転写ローラにより感光体１Ｂｋ上から転写搬送ベルト８上に黒色のトナーパターンを転写する。転写搬送ベルト８上に転写された各色のトナーパターンは転写搬送ベルト８の回転によって光センサ１０１の対向位置まで搬送され、転写搬送ベルト８上で光センサ１０１により黒色のトナーパターンが検知される。これにより、黒色のトナー像の画像濃度情報を得ることができる。そして、黒色のトナー像の画像濃度情報に基づいて上述した制御部により画像形成条件を調整する制御を行うことによって、記録紙上に形成される黒色の画像濃度を適切な濃度に維持することができる。

本構成例においても、光センサ１０１によって検知された後の黒色のトナーパターンは、転写搬送ベルト８の回転により二次転写位置まで搬送される。このとき、二次転写装置の二次転写ローラ２８には、フルカラーモード時に中間転写ベルト６上から記録紙上や転写搬送ベルト８上にトナー像を転写する際に印加される転写バイアスとは逆極性のバイアスが印加される。これにより、転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上に黒色のトナーパターンが転写される。このようにして中間転写ベルト６上に転写された黒色のトナーパターンは、中間転写ベルト６を回転させることによって中間転写ベルトクリーニング装置７の対向位置まで搬送され中間転写ベルトクリーニング装置７により回収される。中間転写ベルトクリーニング装置７によって中間転写ベルト６上から回収されたトナーは、廃トナー搬送経路３５によって廃トナーボトル３６に収容される。

また、本構成例においても、転写搬送ベルト回転方向で光センサ１０１の配置位置から二次転写位置までの間の転写搬送ベルト８のおもて面に対向させて帯電器１０２を配設し、その帯電器１０２により光センサ１０１によって検知された後の黒色のトナーパターンを作像時と同極性（トナーの正規帯電極性であり本構成例ではマイナス極性）に帯電させることで、上述したような転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上へのトナーパターンの転写を確実に行うことができる。

以上、本実施形態によれば、第１の像担持体と、第１の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、第１の像担持体に対向して配設された中間転写体である中間転写ベルト６と、第１の像担持体上のトナー像を中間転写ベルト６上に一次転写する一次転写手段である一次転写ローラ２１と、電源から転写バイアスが印加され、中間転写ベルト上に転写されたトナー像を記録紙上に二次転写する二次転写手段である二次転写ローラ２８と、中間転写ベルト６上に付着した付着物を除去する中間転写体クリーニング手段である中間転写ベルトクリーニング装置７と、中間転写ベルト６上から記録紙上にトナー像が二次転写される二次転写位置よりも記録紙搬送方向上流側または下流側に設けられた第二の像担持体と、第二の像担持体上にトナー像を形成する第二のトナー像形成手段と、第二の像担持体上のトナー像を記録紙上に直接転写する直接転写手段である直接転写ローラ２９と、第二の像担持体上から記録紙上にトナー像が直接転写される直接転写位置と前記第二次転写位置とを通過するように記録紙を担持して搬送する記録媒体搬送ベルトである転写搬送ベルト８と、を備えた画像形成装置において、各トナー像間の位置ずれ検知用のトナー像を検知するためのトナー像検知手段である光センサ１０１を、転写搬送ベルト８のおもて面に対向させて設け、第一の像担持体と第二の像担持体それぞれに形成させた位置ずれ検知用のトナー像を、転写搬送ベルト８上で重ね合わせて転写搬送ベルト８に対向する光センサ１０１の位置まで至らしめて、光センサ１０１により位置ずれ検知用のトナー像を検知させ、光センサ１０１によって検知された後の位置ずれ検知用のトナー像を二次転写位置まで至らしめて、前記電源により前記転写バイアスとは逆極性のバイアスを二次転写ローラ２８に印加させ転写搬送ベルト２８上から中間転写ベルト６上に位置ずれ検知用のトナー像を転写させて、中間転写ベルト６上に転写された位置ずれ検知用のトナー像を中間転写ベルトクリーニング装置７によって中間転写ベルト６上から除去させる制御を行う制御手段である制御部を有する。本実施形態においては、転写搬送ベルト８上の位置ずれ検知用のトナー像が、光センサ１０１によって検知された後に前記二次転写位置で転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上に転写される。これにより、転写搬送ベルト８のおもて面に対向させて転写搬送ベルト８上の付着物を除去するクリーニングブレードなどの転写搬送ベルトクリーニング装置を別途配設しなくても、転写搬送ベルト８上から位置ずれ検知用のトナー像を除去することができる。よって、前記転写搬送ベルトクリーニング装置を別途設けない分、画像形成装置本体の大型化を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、上記第二のトナー像形成手段が用いるトナーの色は黒であることで、黒のトナー像が記録紙上に直接転写されるので、中間転写ベルト６などの中間転写体を介して記録紙上に黒のトナー像を転写する場合よりも転写工程が減り転写効率が高くなるので、黒のトナー像の画質を向上させることができる。
また、本実施形態によれば、少なくとも上記第二の像担持体である感光体１Ｂｋと上記第二のトナー像形成手段を構成する現像装置３Ｂｋとが画像形成ユニット１２Ｂｋとして一体で構成されており、画像形成ユニット１２Ｂｋが転写搬送ベルト８に対して接離可能である。これにより、中間転写側の画像形成ユニット１２Ｙ，Ｍ，Ｃで形成されるＹ，Ｍ，Ｃの各トナー像間の位置ずれ調整などを行う際に、画像形成ユニット１２Ｂｋへの混色を抑制することができる。
また、本実施形態によれば、転写搬送ベルト８の表面を帯電させる帯電手段である帯電器１０２を転写搬送ベルト８のおもて面に対向させて配設した。これにより、帯電器１０２により光センサ１０１によって検知された後のトナーパターンを作像時と同極性に帯電させることで、上述したような転写搬送ベルト８上から中間転写ベルト６上へのトナーパターンの転写を確実に行うことができる。
また、本実施形態によれば、上記第二の像担持体である感光体１Ｂｋの表面に付着した少なくともトナーを除去するクリーニング手段であるクリーニング装置４Ｂｋを有しており、クリーニング装置４Ｂｋによって感光体１Ｂｋの表面から除去されたトナーを上記第二のトナー像形成手段を構成する現像装置３Ｂｋに搬送する搬送手段を有する。これにより、トナーのリサイクルがなされコスト低減や資源の有効利用が可能となる。

１ 感光体
２ 帯電装置
３ 現像装置
４ クリーニング装置
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 転写搬送ベルト
１０ 定着装置
１２ 画像形成ユニット
１７ 駆動ローラ
１８ 従動ローラ
１９ テンションローラ
２０ テンションローラ
２１ 一次転写ローラ
２２ 給紙トレイ
２３ 給紙トレイ
２４ レジストローラ対
２５ 駆動ローラ
２６ 従動ローラ
２７ テンションローラ
２８ 二次転写ローラ
２９ 直接転写ローラ
３０ 排紙ローラ対
３１ 排紙トレイ
３２ トナータンク
３３ トナー補給パイプ
３４ 両面ユニット
３５ 廃トナー搬送経路
３６ 廃トナーボトル
１０１ 光センサ
１０２ 帯電器
１１１ 第一端部光センサ
１１２ 中央光センサ
１１３ 第二端部光センサ

特開２００６−２０１７４３号公報

Claims (5)

1. 第１の像担持体と、
   該第１の像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   該第１の像担持体に対向して配設された中間転写体と、
   該第１の像担持体上のトナー像を該中間転写体上に一次転写する一次転写手段と、
   電源から転写バイアスが印加され、該中間転写体上に転写されたトナー像を記録媒体上に二次転写する二次転写手段と、
   該中間転写体上に付着した付着物を除去する中間転写体クリーニング手段と、
   該中間転写体上から記録媒体上にトナー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上流側または下流側に設けられた第二の像担持体と、
   該第二の像担持体上にトナー像を形成する第二のトナー像形成手段と、
   第二の像担持体上のトナー像を記録媒体上に直接転写する直接転写手段と、
   該第二の像担持体上から記録媒体上にトナー像が直接転写される直接転写位置と前記第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記録媒体搬送ベルトと、を備えた画像形成装置において、
   各トナー像間の位置ずれ検知用のトナー像を検知するためのトナー像検知手段を、前記記録媒体搬送ベルトに対向させて設け、
   前記第一の像担持体と前記第二の像担持体それぞれに形成させた前記位置ずれ検知用のトナー像を、前記記録媒体搬送ベルト上で重ね合わせて前記記録媒体搬送ベルトに対向する該トナー像検知手段の位置まで至らしめて、前記トナー像検知手段により前記位置ずれ検知用のトナー像を検知させ、該トナー像検知手段によって検知された後の前記位置ずれ検知用のトナー像を前記二次転写位置まで至らしめて、前記電源により前記転写バイアスとは逆極性のバイアスを前記二次転写手段に印加させ前記記録媒体搬送ベルト上から前記中間転写体上に前記位置ずれ検知用のトナー像を転写させて、前記中間転写体上に転写された前記位置ずれ検知用のトナー像を前記中間転写体クリーニング手段によって該中間転写体上から除去させる制御を行う制御手段を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１の画像形成装置において、
   上記第二のトナー像形成手段が用いるトナーの色は黒であることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２の画像形成装置において、
   少なくとも上記第二の像担持体と上記第二のトナー像形成手段とが画像形成ユニットとして一体で構成されており、前記画像形成ユニットが上記記録媒体搬送ベルトに対して接離可能であることを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項１、２または３の画像形成装置において、
   上記記録媒体搬送ベルトの表面を帯電させる帯電手段を該記録媒体搬送ベルトのおもて面に対向させて配設したことを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項１、２、３または４の画像形成装置において、
   上記第二の像担持体の表面に付着した少なくともトナーを除去するクリーニング手段を有しており、
   該クリーニング手段によって該第二の像担持体の表面から除去されたトナーを上記第二のトナー像形成手段に搬送する搬送手段を有することを特徴とする画像形成装置。

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