JP2006126448A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ブラシ回転体（例えばローラ）を用いて中間転写体（例えばベルト）のクリーニングを行う画像形成装置において、濃度制御が不安定化した場合であっても安定したクリーニング性能を得る。
【解決手段】 装置は中間転写ベルト４とクリーニング機構３０を備える。機構は、ベルト表面に当接する導電性ブラシローラ７２と、該ローラにバイアス電圧を印加する直流電源回路７８を備える。装置はまた、ベルト表面の凹凸状態を検出する検出部、検出信号に応じて機構のクリーニング条件を変更する制御部、クリーニング力を上げるよう条件を変更した後にベルト表面部分にパッチ画像を形成する形成部、条件変更前の上記表面部分の凹凸状態を検出部に検出させ、条件変更後にパッチ画像を機構に除去させた後に上記表面部分の凹凸状態を検出部に検出させる制御部、および、条件変更前後の検出信号を比較する比較部と、比較結果に基づき作像条件を補正する補正部を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタなど電子写真方式による画像形成装置に関する。本発明は特に、画像形成部で形成したトナー画像を中間転写体に一次転写した後、用紙に二次転写する画像形成装置に関する。

従来、４つの感光体ドラムを中間転写ベルトに沿って並べたタンデム型のカラー画像形成装置が知られている。この装置では、各感光体ドラム上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー画像をそれぞれ形成し、これらのトナー画像を中間転写ベルトに順次重ねて一次転写してカラートナー画像を得る。その後、中間転写ベルトと該ベルトに圧接する二次転写ローラとの間を通過する用紙にカラートナー画像を二次転写することにより、用紙にカラー画像を出力する。

かかる画像形成装置において、二次転写後に中間転写ベルト上に残留するトナーを除去する方法として、ウレタンゴムブレードを用いたブレードクリーニング方式やブラシを外周面に植設したブラシローラを用いたファーブラシクリーニング方式などが利用されている。ブレードクリーニング方式は、その簡略な構成と安価な点で広く利用されてきたが、近年、小粒径化・球形化が可能で、それ故画質を安定させることのできる重合トナーが粉砕トナーに代わって使用されるようになったため、重合トナーの場合にクリーニング不良が発生し易いブレードクリーニングに代えてブラシクリーニングを使用することが検討されている。

なお、特許文献１には、中間転写ベルトに対し絶縁性ローラを接離自在に設け、該ローラを離隔させた直後のローラのベルトとの接触部の表面電位を検出することにより、中間転写ベルト上のフィルミング層を検出し、検出結果に基づいてフィルミング層を除去する画像形成装置が開示されている。この装置は、フィルミング層の有無を検出するためのもので中間転写ベルト上（のフィルミング層の）凹凸を検出するものではない。

また、特許文献２には、中間転写ベルト上の残留トナーを除去するためのクリーニング部材と、中間転写ベルト表面を研磨してフィルミング層を除去する摺擦部材とを備えた画像形成装置が開示されている。中間転写ベルト表面に光を照射し、反射した正反射光および乱反射光の光量に基づいて摺擦部材の動作を制御する。この装置は、フィルミング層を除去するためのもので、クリーニング部材の動作を制御するものではない。
特開平６−２９５１１１号公報 特開平５−２７３８９３号公報

しかしながら、ブラシクリーニング方式は中間転写ベルト上に付着したトナーや異物を機械的に除去する力がブレードクリーニング方式に比べて小さいため、中間転写ベルト上にトナーや異物が薄層すなわちフィルミング層として形成し易い。フィルミング層上にはブラシにより微小な凹凸が形成されるため、凹部に微小なトナーが入り込んでクリーニング不良が発生し、その結果画像不良が発生する恐れがある。

クリーニング不良は、中間転写ベルトにパッチ画像を形成し、該画像の濃度を中間転写ベルトに光を照射し乱反射光の光量から決定し、このパッチ画像濃度から作像条件（例えば、露光量や現像バイアスなど）を補正する濃度制御を行う画像形成装置において、濃度制御が不安定になり中間転写ベルト上に必要以上のトナーが感光体ドラムから中間転写ベルトに付着する場合に特に発生し易い。上記パッチ画像濃度は、下地での乱反射光の光量を予め求めこれとパッチ画像をなすトナーでの乱反射光との光量差に基づいて求める。しかしながら、中間転写ベルトの下地がフィルミング層によって凹凸をなす場合に得られたパッチ画像濃度は、フィルミング層が形成されていない下地の場合に比べて下地の乱反射光の成分が多く、したがってフィルミング層が形成されない下地の場合に得られるパッチ画像濃度より小さくなるため、補正後の作像条件で画像を形成すると所望量より多くのトナーが中間転写ベルトに付着することになる。この場合、目視では画像濃度の差が確認できない場合であっても、中間転写ベルト上の残留トナーが除去しきれず、クリーニング不良が生じる恐れがある。

そこで、本発明は、ブラシローラなどブラシを外周面に植設した回転体を用いて中間転写体（例えば中間転写ベルト）のクリーニングを行う画像形成装置において、濃度制御が不安定化した場合であっても、安定したクリーニング性能を確保することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る画像形成装置は、
トナー画像を形成する画像形成部と、
画像形成部で形成されたトナー画像が表面に一次転写され、続いて該トナー画像を用紙に二次転写する中間転写体と、
中間転写体表面に当接した状態で回転駆動される導電性のブラシローラと、該ローラにバイアス電圧を印加する直流電源回路とを備え、二次転写後に中間転写体上に残留するトナーを電気的および機械的に除去するクリーニング機構と、
中間転写体表面の凹凸状態を検出し該状態に対応する検出信号を出力する検出部と、
クリーニング機構を制御するクリーニング機構制御部であって、検出部からの検出信号に応じてクリーニング機構のクリーニング条件を変更するものと、
クリーニング機構によるクリーニング力を上げるようクリーニング条件を変更した後に画像形成部を制御し、これにより中間転写体表面部分にパッチ画像を形成するパッチ画像形成部と、
クリーニング条件を変更する前の上記中間転写体表面部分の凹凸状態を検出部に検出させるとともに、クリーニング条件を変更した後にパッチ画像をなすトナーをクリーニング機構に除去させた後に、パッチ画像を形成した上記中間転写体表面部分の凹凸状態を検出部に検出させる検出部制御部と、
クリーニング条件を変更する前と後の検出部の検出信号を比較する比較部と、
比較部による比較結果に基づいてトナー画像形成に係る作像条件を補正する補正部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、中間転写体表面がフィルミング層の形成により粗くなった場合にクリーニング機構によるクリーニング力を上げるようクリーニング条件を変更させる。その後、中間転写体表面部分にパッチ画像を形成してクリーニング機構でパッチ画像をクリーニング除去させて、該表面部分の凹凸状態を検出する。一方、クリーニング条件を変更する前に、上記中間転写体表面部分の凹凸状態を予め検出する。クリーニング条件を変更する前と後の凹凸状態を比較し、凹凸状態に変化があればクリーニング力を上げてもクリーニングできないほど多くのパッチ画像のトナーが中間転写体上に残留していたと判定する。これは、中間転写体表面が粗くなったために所望量より多くのトナーが付着されるように濃度制御されたことを意味する。この場合、同じ階調数に対してトナーの付着量を減らすよう作像条件を補正するので、クリーニング性能を確保できる。

以下、添付図面を参照して本発明に係る実施の形態を説明する。以下の説明では、本発明をタンデム型のカラープリンタに適用した例を説明するが、本発明は、感光体ドラムと中間転写ベルトとを対向させ、中間転写ベルトの１回転毎に感光体ドラム上に形成したイエロー、マゼンタ、シアンあるいはブラックのトナー画像を中間転写ベルトに転写させ、中間転写ベルトを４回転させることでフルカラー画像を形成する、いわゆる４サイクルカラープリンタにも適用できる。また、本発明は、プリンタ以外の画像形成装置にも適用できる。なお、本願明細書では、方向を表す用語（例えば、「上」、「下」、「右」、「左」、およびこれらの用語を含む別の用語）を適宜用いるが、説明に用いる図面中の方向を示すだけのものであって、これらの用語によって本発明が限定的に解釈されるべきでない。

図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施形態であるタンデム型カラープリンタ２を示す。このプリンタ２は、その内部のほぼ中央部に中間転写ベルト４を備えている。中間転写ベルト４は、３つのローラ６、８、１０の外周部に支持されて図面反時計回り方向Ａに回転駆動されるようになっている。ローラ６は中間転写ベルト４に張力を与えるテンションローラである。ローラ１０は図示しない駆動源に駆動連結され、このローラ１０の回転に伴ってローラ６、８が従動回転するようになっている。

中間転写ベルト４の下部水平部の下には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色にそれぞれ対応する４つの作像部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋが中間転写ベルト４に沿って並んで配置されている。

各作像部１２（１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ）は、像担持体として感光体ドラム１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）をそれぞれ有している。各感光体ドラム１４の周囲には、その回転方向(図面時計回り方向）に沿って順に、帯電器１６（１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋ）、露光装置１８（１８Ｙ，１８Ｍ，１８Ｃ，１８Ｋ）、現像器２０（２０Ｙ，２０Ｍ，２０Ｃ，２０Ｋ）、中間転写ベルト４を挟んで各感光体ドラム１４（１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ）と対向する一次転写ローラ２２（２２Ｙ，２２Ｍ，２２Ｃ，２２Ｋ）、および、クリーニング装置２４（２４Ｙ，２４Ｍ，２４Ｃ，２４Ｋ）がそれぞれ配置されている。現像器２０に収容される各トナーとして、重合トナーが用いられている。本実施形態では、トナーの正規の帯電極性は負であるものとする。本実施形態において、作像部１２Ｙ〜１２Ｋは画像形成部を構成する。

一次転写ローラ２２は、中間転写ベルト４の回転方向Ａに関して感光体ドラム１４の直ぐ下流側に位置し、これにより中間転写ベルト４を感光体ドラム側に押圧して、中間転写ベルト４が感光体ドラムに密着した状態で感光体ドラムと一次転写ローラ２２との間に搬送されるのを保証するようになっている。各一次転写ローラ２２には正のバイアス電圧が印加されるようになっている。

中間転写ベルト４のローラ１０で支持された部分には、二次転写ローラ２６が圧接されている。二次転写ローラ２６には正のバイアス電圧が印加されるようになっている。
二次転写ローラ２６と中間転写ベルト４とのニップ部は二次転写領域２８を形成している。

中間転写ベルト４の左側には、二次転写後に中間転写ベルトに残留するトナーを電気的および機械的に除去し回収するためのクリーニング機構３０が設けてある。クリーニング機構３０については後で詳述する。

プリンタ２の下部には、給紙カセット３４が着脱可能に配置されている。給紙カセット３４内に積載収容された用紙（記録媒体）Ｓは、給紙カセット３４に積載された用紙Ｓの先端近傍に対向した位置に配置された給紙ローラ３６の回転によって最上部のものから１枚ずつ搬送路３８に送り出されるようになっている。

搬送路３８は、給紙カセット３４から、タイミングローラ対４０のニップ部、二次転写領域２８、定着装置４２および排紙ローラ対４４のニップ部を通って、プリンタ２の上面に設けた排紙トレイ４６まで延びている。

プリンタ２の制御ブロック図である図２を参照して、プリンタ２の全体を制御するコントローラ４８には、外部端末（例えばパソコン）から取り込んだＲＧＢ画像データを記憶するための画像バッファ５６、該画像データに対し各種画像処理を施す、例えば、ＲＧＢ画像データをＹＭＣＫ画像データに変換するための画像処理部５８、外部端末と通信を行うための通信制御部５９等が接続されている。

また、帯電部６０（各帯電器１６やその電源等を含む。）、各露光装置１８、現像部６１（各現像器２０やその電源、駆動源等を含む。）、定着部６２（定着装置４２やその電源等を含む。）、転写部６４（各一次転写ローラ２２、二次転写ローラ２６、およびこれらローラに所定のバイアス電圧を印加する電源等を含む。）、搬送部６６（中間転写ベルト４の駆動ローラ１０、搬送路３８上に位置するローラ群やそれらの駆動源等を含む。）、およびクリーニング機構３０などは、コントローラ４８により制御信号を受けて作動するようになっている。

次に、プリンタ２の概略動作について説明する。

外部端末からプリンタ２の通信制御部５９に複数枚のＲＧＢ画像信号が送信されると、画像処理部５８は、１枚毎にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックに色変換したデジタル画像データを作成し、画像バッファ５６に記憶する。コントローラ４８は、画像バッファ５６に記憶された１枚毎のカラー画像データに基づいて、制御信号を各作像部１２Ｙ〜１２Ｋの露光装置１８Ｙ〜１８Ｋに伝達し、各露光装置１８Ｙ〜１８Ｋは、感光体ドラム１４Ｙ〜１４Ｋにレーザ光を照射して露光を行う。その結果、各感光体ドラム１４Ｙ〜１４Ｋの表面には、各色用の静電潜像がそれぞれ形成される。

各感光体ドラム１４Ｙ〜１４Ｋ上に形成された静電潜像は、各現像器２０Ｙ〜２０Ｋにより負のイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックトナーが供給されそれぞれ顕像化されて各色のトナー画像となる。そして、各色のトナー画像は、正のバイアス電圧が印加された各一次転写ローラ２２Ｙ〜２２Ｋの作用により、矢印Ａ方向に移動する中間転写ベルト４上に順次重ね合わせて一次転写される。

このようにして中間転写ベルト４上に形成された重ね合わせトナー画像は、中間転写ベルトの移動にしたがって二次転写領域２８に達する。この二次転写領域２８において、重ね合わされた各色トナー画像は、正のバイアス電圧が印加された二次転写ローラ２６の作用により、給紙カセット３４から搬送路３８に送り出されてタイミングローラ対４０により供給された用紙Ｓに一括して二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト４上に残留するトナーは、正規の帯電極性（負）を有するものに加え、逆極性（正）に帯電しているものがあるが、以下に説明するようにクリーニング機構３０により回収される。

このようにして重ね合わせトナー画像が形成された用紙Ｓは、続いて定着装置４２に送られ、そこでトナー画像が定着される。そして、用紙Ｓは排紙ローラ対４４を介して排紙トレイ４６に排出される。

主に図３を参照して、クリーニング機構３０は、トナーを回収する回収部７０を備える。回収部７０は、ブラシ回転体として、導電性ローラの表面に導電性ブラシを植設してなり中間転写ベルト４のローラ８に支持された部分に当接するブラシローラ７２を有する。ブラシローラ７２は、中間転写ベルト４との当接部で互いに逆方向に移動するように、不図示の駆動源に駆動連結されている。ブラシローラ７２には、導電性の回収ローラ７４が当接されている。回収ローラ７４は、ブラシローラ７２との当接部で互いに逆方向に移動するように、不図示の駆動源に駆動連結されている。回収ローラ７４には、導電性のスクレーパ７６が当接している。

スクレーパ７６には、直流電源回路７８が接続されている。直流電源回路７８は、定電流電源８０ａ，８０ｂと、定電流電源とスクレーパ７６との間に配置されスクレーパ７６を定電流電源８０ａ，８０ｂの一方に接続するためのスイッチング回路８２とを備える。定電流電源８０ａ，８０ｂは、レベルの異なる定電流を出力（例えば、定電流電源８０ａが５〜１５μＡの電流Ｉａ、定電流電源８０ｂが２０〜３０μＡの電流Ｉｂを出力）するようになっている。定電流直流電源８０ａ，８０ｂのアノードは接地されている。スイッチング回路８２は、コントローラ４８からの制御信号に基づいて定電流電源８０ａ，８０ｂの一方のカソードをスクレーパ７６に接続するようになっている。中間転写ベルト４を新品の状態から使用を開始する時点では、定電流電源８０ａをスクレーパ７６に接続してある。

中間転写ベルト４の移動方向Ａに関して回収部７０の上流側には、導電性の基部に導電性のブラシを植設してなる導電ブラシ８４が、ローラ６，８間のベルト部分に当接するように配置されている。導電ブラシ８４は接地されている。したがって、コントローラ４８は、レベルの異なる定電流（以下、クリーニング電流という。）を、直流電源回路７８からスクレーパ７６、回収ローラ７４、およびブラシローラ７２を流れた後、中間転写ベルト４を経て導電ブラシ８４に流すことができる。

かかる構成を備えたクリーニング機構３０において、上述のようにクリーニング電流が流れると、導電ブラシ８４と中間転写ベルト４との間には、中間転写ベルトから導電ブラシに向かう電界が発生する。この電界により、中間転写ベルト４上の逆極性（正）に帯電したトナーは、導電ブラシ８４を通過する際に正規の帯電極性（負）となる（言い換えれば、導電ブラシ８４を通過するトナーの極性が揃う。）。

一方、回収部７０においては、ブラシローラ７２と中間転写ベルト４との間に、ブラシローラから中間転写ベルトに向かう電界が発生する。その結果、正規の帯電極性（負）のトナーは、ブラシローラ７２に静電的に吸着されるために、中間転写ベルト４から回収される。ブラシローラ７２に吸着したトナーは、続いて回収ローラ７４上に移動し、さらにスクレーパ７６により回収ローラから掻き落とされる。

図１に示すように、中間転写ベルト４の回転方向Ａに関して作像部１２Ｋの直ぐ下流側には、中間転写ベルトの表面の凹凸状態を検出するための検出部８６が配置されている。図２に示すように、検出部８６の検出信号は、コントローラ４８に出力されるようにしてある。コントローラ４８は、検出部８６からの検出信号に応じて直流電源回路７８を制御し、これによりクリーニング電流のレベルを変更するようになっている。

図４を参照して、検出部８６は、中間転写ベルト４外周面の法線に対し鋭角に光を出射する発光素子８８と、中間転写ベルトで正反射した光を受光する正反射光検出素子９０ａと、中間転写ベルトで乱反射した光を受光する乱反射光検出素子９０ｂとを備える。各検出素子９０ａ，９０ｂの検出信号（検出電圧）はそれぞれコントローラ４８に出力されるようにしてある。印字枚数が増えるに従って検出素子９０ａ，９０ｂの検出信号の大きさが変化する様子を図５に示す。新品の状態では平滑な中間転写ベルト４に対し発光素子８８から出射した光は正反射光検出素子９０ａのみに入射することになるが、使用を開始すると、中間転写ベルト４上にはブラシローラ７２による摺擦力が小さいことでフィルミング層が形成され、中間転写ベルト上にはフィルミング層による凹凸が生じる（中間転写ベルト４の表面が粗くなり始める。）。その結果、図４（ａ）に示すように発光素子８８から出射した光の一部が乱反射光検出素子９０ｂに入射する。印字枚数が増えるにしたがって中間転写ベルト４の表面はより粗くなり、中間転写ベルト表面で発光素子８８からの光が乱反射し易く、図４（ｂ），５に示すように正反射光検出素子９０ａの検出値が小さくなる一方、乱反射光検出素子９０ｂの検出値が大きくなる。コントローラ４８は、直流電源回路７８のスイッチング回路８２を制御して、例えば、（正反射光検出素子９０ａの検出値）−（乱反射光検出素子９０ｂの検出値）の値ｄが予め決められた値以上の場合（表面粗さが比較的小さい場合）、定電流直流電源８０ａのスクレーパ７６への接続を維持し（クリーニング電流Ｉａ）、出力差ｄが予め決められた値より小さくなった場合（表面粗さが比較的大きい場合）、定電流直流電源８０ｂをスクレーパ７６に接続し、これによりクリーニング電流のレベル（すなわち定電流のレベル）を大きくする（クリーニング電流Ｉｂ）ようにしてある。その結果、印字枚数が増えて表面が粗くなっても、中間転写ベルト４上の凹部に入り込んだトナーを十分にブラシローラ７２で回収することができる。このように、本実施形態によれば、印字枚数が増えても安定したクリーニング性能を確保できる。

なお、検出部８６は、正反射光検出素子９０ａの検出値および乱反射光検出素子９０ｂの検出値を検出信号としてコントローラ４８に出力するようにしたが、代わりに検出部８６は、（正反射光検出素子９０ａ）−（乱反射光検出素子９０ｂ）を直接出力するように構成してもよい。コントローラ４８は、（正反射光検出素子９０ａの検出値）−（乱反射光検出素子９０ｂの検出値）の値と予め決められた値との比較以外の方法、例えば、（正反射光検出素子９０ａの検出値）／（乱反射光検出素子９０ｂの検出値）と予め決められた値との比較に基づいてクリーニング電流のレベルを変更するようにしてもよい。

また、クリーニング電流を発生するための電源として定電流直流電源８０ａまたは８０ｂを使用しているので、ブラシローラ７２、回収ローラ７４、または導電ブラシ８４へのトナーの付着などにより抵抗が上昇しても、一定量の電流を流すことができ、これにより回収効率の低下を抑制できる。

なお、図６を参照して、クリーニング電流のレベルを初期から高め（クリーニング電流Ｉｂ）に設定すると、中間転写ベルト４が過剰に帯電しブラシローラ７２の接触する部分と接触しない部分で帯電状態が異なることが原因で画像ノイズ（いわゆる掃き目ムラ）が発生する恐れがある。そのため、初期からクリーニング電流のレベルを高めに設定することは困難で、クリーニング電流Ｉｂより小さなＩａに設定する必要がある。これに対し、印字枚数が増えてフィルミング層が十分に形成された状態では中間転写ベルト４の帯電状態が変化し（このとき、クリーニング電流Ｉａではクリーニング不良が発生する）、画像ノイズが発生するクリーニング電流のレベルが、フィルミング層が十分に形成されていない状態に比べて高くなるため、フィルミング層が十分に形成された後でクリーニング電流のレベルをＩａからＩｂに高くしても画像ノイズは発生しない。

ところで、プリンタ２は、上述したような画像形成動作に先だって、所望の画像濃度が得られるよう濃度制御を行うようになっている。詳しくは、中間転写ベルト４上に所定の画像濃度を得るための作像条件（現像バイアス、帯電バイアス、露光量など）のもとで各色のパッチ画像を形成し、該パッチ画像の濃度を検出し、上記所定の画像濃度と得られたパッチ画像の濃度との差を考慮して、作像条件を補正する。この目的のため、画像処理部５８は、コントローラ４８からの制御信号に基づいてパッチ画像用の信号を作成するようになっている。また、図７に示すように、コントローラ４８は、作像部１２の各構成要素を制御して中間転写ベルト４上にパッチ画像を形成するパッチ画像形成部９２、階調数に対応した作像条件を記憶するための記憶部９４、画像濃度差を計測するための計測部９６、および作像条件を補正するための補正部９８を備える。上では説明を省略したが、コントローラ４８は他に、クリーニング機構３０を制御して残留トナーのクリーニングを行わせるための制御部１００、検出部８６を制御して発光素子８８から光を出射させるための制御部１０２を備える。画像濃度差計測部９６は、乱反射光受光素子９０ｂからの検出信号を利用して画像濃度を計測する。

濃度制御処理において、パッチ画像形成部９２は、画像処理部５８から送出されたパッチ画像信号に基づいて作像部１２を制御して中間転写ベルト４上にパッチ画像を形成する。検出部制御部１０２は、検出部８６を制御してパッチ画像に対し発光素子８８から光を出射し、画像濃度差計測部９６は、乱反射光受光素子９０ｂからの検出信号を得る。一方、所定のタイミングで、検出部制御部１０２は、検出部８６を制御してパッチ画像が形成されていない中間転写ベルト４（下地）上に対し発光素子８８から光を出射し、画像濃度差計測部９６は、乱反射光受光素子９０ｂからの検出信号を得る。そして、画像濃度差計測部９６は、２つの検出信号の差、言い換えればパッチ画像からの乱反射光の光量と下地からの乱反射光の光量との差に基づいて画像濃度の差を計測する。作像条件補正部９８は、画像濃度差に基づいて記憶部９４に記憶された作像条件を補正し、コントローラ４８は、補正した作像条件の下で画像形成処理を行う。画像濃度差が実質的になければ作像条件の補正は行われず、コントローラ４８はもとの該作像条件の下で画像形成処理を行う。

このように、画像濃度差は下地とパッチ画像からの乱反射光の光量差に基づいて求めている。中間転写ベルト４上にフィルミング層が形成されていなければ、安定した濃度制御を行うことができる。しかしながら、中間転写ベルト４上に微小な凹凸を有するフィルミング層が形成されると、特に中間転写ベルト表面がクリーニング電流のレベルを上げるほどの粗さを有すると、ベルト上の凹凸により乱反射する成分がかなり多くなるために、画像濃度差計測部９６は、パッチ画像をなすトナー付着量が同じであっても、凹凸がない場合に比べて画像濃度差が小さいと判定し、補正部９８は、作像条件を同じ階調数に対しより多くのトナー量が付着するように補正する。このように濃度制御が不安定になると、目視では所望の画像濃度と作像条件補正後に画像形成処理を行って得られる画像濃度との差が確認できない場合であっても、中間転写ベルト４上に残留し凹部に入り込むトナーが多くなり、その結果、クリーニング電流のレベルを上げた後であってもクリーニング機構３０のブラシローラ７２によるクリーニングが十分できなくなる恐れがある。

そこで、プリンタ２は、濃度制御が不安定になった場合でもクリーニング性能を確保するための構成を備えている。具体的に、コントローラ４８のパッチ画像形成部９２は、クリーニング電流のレベルを上げた後に作像部１２を制御して中間転写ベルト４上にパッチ画像を形成するようになっている。濃度制御のためのパッチ画像（第１のパッチ画像）が通常、濃度が段階的に変化する（ハイライトからシャドウに対応）複数のパッチからなるのに対し、クリーニング電流のレベルを上げた後のパッチ画像（第２のパッチ画像）は、シャドウに対応する少なくとも一つのパッチからなる（言い換えれば、できるだけ濃度の大きなパッチ画像を形成する。）。第２のパッチ画像に対応する信号もまた、コントローラ４８からの制御信号に応じて画像処理部５８にて作成される。検出部制御部１０２は、上述のように、クリーニング条件を変更するか否かの判定の目的で、中間転写ベルト表面部分の凹凸状態を予め検出部８６に検出させる（この中間転写ベルト表面部分は、クリーニング条件を変更する前の第２のパッチ画像を形成すべき部分になる。）。クリーニング機構制御部１００は、クリーニング電流のレベルを上げた後にパッチ画像をなすトナーをクリーニング機構３０に除去させるようになっている。検出部制御部１０２はまた、パッチ画像をなすトナーをクリーニング機構３０に除去させた後に、上記中間転写ベルト表面部分の凹凸状態を検出部８６に検出させるようになっている。コントローラ４８は、クリーニング電流のレベルを上げる前と後での出力差ｄ（＝（正反射光検出素子９０ａの検出値）−（乱反射光検出素子９０ｂの検出値））を比較する（広義には、クリーニング電流のレベルを上げる前と後での検出部８６からの検出信号を比較する）ための比較部１０４を備える。

図８のフローチャートを参照して、クリーニング性能を維持するための処理の一例を説明する。まず、ステップＳ１で、所定のタイミングで、検出部８６を制御して所定の中間転写ベルト４表面部分の凹凸状態を検出させる。ステップＳ２で、出力差ｄ（＝正反射光検出素子９０ａの検出値）−（乱反射光検出素子９０ｂの検出値））（この値をｄ_０とする。）と予め決められた値（図５の設定値）と比較する。出力差ｄ_０が設定値以上であれば、ステップＳ３で、定電流直流電源８０ａのスクレーパ７６への接続を維持する（クリーニング電流のレベルは変更しない。）。その後、フローを終了する。出力差ｄ_０が設定値よりより小さくなった場合、ステップＳ４で、定電流直流電源８０ｂをスクレーパ７６に接続し、これによりクリーニング電流のレベルを大きくする。

ステップＳ５で、作像部１２を制御して上記中間転写ベルト４表面部分にパッチ画像（第２のパッチ画像）を形成させる。ステップＳ６で、クリーニング機構３０を制御してパッチ画像をなすトナーを除去させた後、ステップＳ７で、再び検出部８６を制御して上記中間転写ベルト４表面部分の凹凸状態を検出させる。ステップＳ８で、比較部１０４は、出力差ｄ（この値をｄ_１とする。）がステップＳ２で得られた出力差ｄ_０と変化しているか否かを判定する。

ｄ_１とｄ_０が同じ場合、パッチ画像をなすトナーはクリーニング電流のレベルを上げることでクリーニング機構３０により十分除去できたことを意味する。そこで、濃度制御に伴って補正あるいは補正されていない作像条件（本フローチャートに係る処理を行う前の作像条件）を補正することなく（ステップＳ９）、フローを終了する。その後、用紙にトナー画像を形成する際に、未変更の作像条件を利用することになる。ｄ_１とｄ_０が異なる場合、パッチ画像をなすトナーはその量が多いためにクリーニング電流のレベルを上げてもクリーニング機構３０により十分除去できずに中間転写ベルト４上に残ったことを意味する。そこで、（濃度制御に伴って補正あるいは補正されていない）作像条件を補正し（ステップＳ１０）、フローを終了する。補正後の作像条件は、用紙にトナーを画像を形成する際に、同じ階調数であっても中間転写ベルト４に付着させるトナーの量を減らすものである。この場合、得られる画像の濃度の低下は目視確認できない程度にする。

中間転写ベルト４に付着させるトナーの量を減らすための作像条件の補正は、例えば、現像バイアスのみ、あるいは帯電バイアスおよび現像バイアス両方を下げて感光体ドラムと該ドラムと対向する現像ローラとの間の電位差ΔＶを小さくする、一次転写ローラのバイアスを下げる、などが考えられる。あるいは、画像処理部５８において、外部端末から画像信号が入力された場合に変換して得られるデジタル画像データに対して、（階調数が大きいほど画像濃度が大きいとして）階調数の小さな作像条件を利用するようにしてもよい。一例として、２５６階調として、得られたデジタル画像データのある画素のブラックの階調数が２００の場合、作像条件として階調数１９８のものを利用する。

このように、濃度制御が不安定になった場合にクリーニング性能を維持することができる。

以上の説明は、本発明の一実施形態にかかるもので、本発明はこれに限らず種々改変可能である。例えば、上記実施形態では、コントローラ４８は、直流電源回路７８を定電流制御したが、代わりに、直流電源回路を定電圧制御してもよい。この場合、印字枚数が増えると、クリーニング条件として定電圧のレベルを上げる（その結果、クリーニング電流も上昇する。）。定電圧制御の場合、ブラシローラ７２、回収ローラ７４、または導電ブラシ８４へのトナーの付着などにより抵抗が上昇すると、クリーニング電流が減少するが、定電圧の初期レベルをある程度大きく設定することで、必要なレベルのクリーニング電流（必要なレベルの中間転写ベルト４とブラシローラ７２間の電界強度および中間転写ベルトと導電ブラシ８４との間の電界強度）を確保できる。定電流や定電圧のレベルを大きくする代わりに、コントローラ４８は、ブラシローラ７２の駆動源を制御しクリーニング条件としてブラシローラの回転数を上げて（例えば、初期値２００ｒｐｍから２５０ｒｐｍ）機械的なトナー除去力を強くし、これによりフィルミング層形成後に中間転写ベルト４（のフィルミング層）上の凹部に入り込んだトナーを回収するようにしてもよい。こうしたクリーニング機構のクリーニング力を上げるようクリーニング条件を変更するタイミングは、作像中に行うと画像に影響を与える（例えば、作像中にブラシローラ７２の回転数を上げると、該ローラと接触する中間転写ベルト４の回転速度に影響を及ぼす恐れがある。）ため、非作像時に行う。

さらに、クリーニング機構は上記実施形態に限らず、例えば、中間転写ベルトに当接させるブラシローラを一対設け、各ブラシローラと中間転写ベルトとの間に異なる向きの電界を発生させるようにし、これにより正規の帯電極性を有するトナーと逆極性のトナーを除去するようにしてもよい。

加えて、中間転写ベルト表面の凹凸状態を検出するための検出部は、入射光に対し中間転写ベルトで正反射した光と乱反射した光の光量を取得する上記構成に限らない。例えば、検出部を全散乱光が受光できるように構成し、コントローラに、全散乱光と全光量との比により自乗平均平方根粗さを計測させるようにしてもよい。

中間転写体はベルト状（中間転写ベルト４）に限らず、またブラシ回転体もローラ状（ブラシローラ７２）に限らない。

上述したように、本発明は、タンデム型カラー画像形成装置に限らず、４サイクルカラー画像形成装置にも適用できる（この場合、感光体ドラムおよびその周囲に配置された現像ユニット、帯電器などが、中間転写ベルトにトナー画像を一次転写する画像形成部を構成する。）。この場合、クリーニング時に中間転写ベルトに当接するブラシローラは、作像時に中間転写ベルトから離間する必要がある。

本発明に係る画像形成装置の一実施形態を示す構成図。 図１の画像形成装置の制御ブロック図。 図１のクリーニング機構の拡大図。 図１の検出部による検出方法を説明するための図。 印字枚数と図４の検出部の各検出素子から出力される出力電圧との関係を示すグラフ。 印字枚数が増えるにつれて画像ノイズが発生するクリーニング電流およびクリーニング不良が発生するクリーニング電流のレベルが高くなることを説明するための図。 図２のコントローラのブロック図。 図３のクリーニング機構のクリーニング性能を維持するための処理の一例を示すフローチャート。

符号の説明

２ プリンタ（画像形成装置）
４ 中間転写ベルト（中間転写体）
１２Ｙ〜１２Ｋ 作像部（画像形成部）
３０ クリーニング機構
７２ ブラシローラ（ブラシ回転体）
７８ 直流電源回路
８０ａ，８０ｂ 定電流電源
８６ 検出部
９０ａ 正反射光検出素子（第１の検出素子）
９０ｂ 乱反射光検出素子（第２の検出素子）

Claims (2)

1. トナー画像を形成する画像形成部と、
   画像形成部で形成されたトナー画像が表面に一次転写され、続いて該トナー画像を用紙に二次転写する中間転写体と、
   中間転写体表面に当接した状態で回転駆動される導電性のブラシローラと、該ローラにバイアス電圧を印加する直流電源回路とを備え、二次転写後に中間転写体上に残留するトナーを電気的および機械的に除去するクリーニング機構と、
   中間転写体表面の凹凸状態を検出し該状態に対応する検出信号を出力する検出部と、
   クリーニング機構を制御するクリーニング機構制御部であって、検出部からの検出信号に応じてクリーニング機構のクリーニング条件を変更するものと、
   クリーニング機構によるクリーニング力を上げるようクリーニング条件を変更した後に画像形成部を制御し、これにより中間転写体表面部分にパッチ画像を形成するパッチ画像形成部と、
   クリーニング条件を変更する前の上記中間転写体表面部分の凹凸状態を検出部に検出させるとともに、クリーニング条件を変更した後にパッチ画像をなすトナーをクリーニング機構に除去させた後に、パッチ画像を形成した上記中間転写体表面部分の凹凸状態を検出部に検出させる検出部制御部と、
   クリーニング条件を変更する前と後の検出部の検出信号を比較する比較部と、
   比較部による比較結果に基づいてトナー画像形成に係る作像条件を補正する補正部と、
   を備えた画像形成装置。
2. 検出部は、中間転写体表面に光を出射する発光素子と、中間転写体表面で正反射した光を受光する第１の検出素子と、中間転写体表面で乱反射した光を受光する第２の検出素子とを備えることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
   
   

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