JP2012032484A

JP2012032484A - 画像形成装置

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Publication number: JP2012032484A
Application number: JP2010170287A
Authority: JP
Inventors: Yusuke Torimaru; 雄祐鳥丸
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2010-07-29
Filing date: 2010-07-29
Publication date: 2012-02-16

Abstract

【課題】パッチβを通常画像αと隣接して形成する構造で、中間転写ベルト６から記録材にトナー像を転写する２次転写ローラの清掃を静電的に行っても、通常画像αを記録材に適切に転写でき、且つ、２次転写ローラの汚れを抑えられる構造を実現する。
【解決手段】２次転写ローラよりも中間転写ベルト６の回転方向上流に、帯電装置５０を設ける。帯電装置５０は、帯電器５０ａとシャッター５０ｂを有し、帯電器５０ａのＯＮ／ＯＦＦとシャッター５０ｂの開閉により、パッチβと通常画像αとの帯電量をそれぞれ変化させる。例えば、シャッター５０ｂを閉じて帯電器５０ａによりパッチβを帯電すれば、２次転写ローラに転写されたパッチβの帯電量が零近傍となることを低減して、２次転写ローラの静電清掃を良好に行える。
【選択図】図２

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、或は、これらの複数の機能を備えた複合機などの画像形成装置に関し、詳しくは、制御用画像であるパッチを形成して濃度を制御する電子写真方式、静電記録方式などの画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式を用いた画像形成装置は、一般的に像担持体であるドラム状の感光体の表面を、帯電器により一様に帯電させ、帯電した感光体を露光装置によって画像情報に応じて露光し、感光体上に静電潜像を形成する。感光体に形成された静電潜像は、現像装置を用いて現像剤であるトナーによって、トナー像として顕像化される。そして、顕像化された画像は転写装置によって記録材へ転写される。その後、記録材上に転写されたトナー像を定着装置によって熱及び圧力で記録材Ｓへと溶融定着する。

このような画像形成装置では、画像の濃度や階調を制御するために、画像データに基づいた画像である通常画像と別に制御用画像（パッチ）を形成し、このパッチの濃度を検知することが、従来から行われている。このようなパッチは、通常、出力画像（通常画像）間に形成される。即ち、図２４に示すように、感光体である感光ドラム１に形成した出力画像αと出力画像αとの間に、濃度の異なる複数のパッチβを形成する。そして、このように画像間で形成されたパッチβを濃度検知センサで検知し、検知結果を帯電、露光、現像などの画像形成条件にフィードバックして、出力画像の濃度や階調の制御を行う。また、このように、パッチを感光ドラム１上で且つ画像間で検知する場合、下流でのクリーニング負荷軽減のため、転写手段にトナー極性と同極性のバイアス（逆バイアス）を印加する。これにより、感光ドラム１上のトナーを除去するクリーニング手段にパッチの大半を送り込むことができる。

また、感光ドラムから中間転写体である中間転写ベルトにトナー像を１次転写し、中間転写ベルトに転写されたトナー像を記録材に２次転写する構造の場合で、中間転写ベルト上に残存したトナーを静電的に除去する構造が知られている。例えば、中間転写ベルトの２次転写部の下流にファーブラシを配置し、中間転写ベルト上に残存しているトナーを静電的に吸着除去する（特許文献１）。なお、特許文献１に記載された構造の場合、パッチを中間転写ベルトに転写させないために、パッチが１次転写部に到達した場合に、通常画像とは逆のバイアスを印加している。

また、中間転写ベルトを有する構造で、中間転写ベルトに転写されたパッチなどの未転写トナー像を帯電させ、中間転写ベルト上のトナーを静電的に清掃するファーブラシによる未転写トナー像の回収効率を向上させる構造も知られている（特許文献２）。この特許文献２に記載された構造の場合、中間転写ベルトに転写されたパッチは、２次転写部でベルトと２次転写ローラとが離間することによりこの２次転写ローラに付着することなく、ファーブラシに送られる。

特開２００８−１２９４７２号公報特開２００８−１２２６２５号公報

上述のようにパッチを画像間で形成する場合、図２４に示したように、濃度の異なるパッチを感光ドラム１の軸方向である主走査方向に並べる必要がある。そして、このように主走査方向に並べられた複数のパッチの濃度を検知するために、このパッチの数に応じたセンサが必要になる。ここで、設置できるセンサの数は限られるため、画像間で形成できるパッチの数も限られる。このため、パッチによる濃度や階調の制御を高精度に行いにくい。

一方、パッチを通常画像の主走査方向に隣接した位置に、主走査方向と直交する副走査方向に並べて形成することが考えられる。このように複数のパッチを副走査方向に並べれば、１個のセンサにより複数のパッチの濃度を検知できるため、パッチの数を容易に増やすことができ、濃度や階調の制御をより高精度に行える。

しかしながら、パッチを通常画像に隣接した位置にパッチを形成した場合、上述の特許文献１に記載されているように、パッチの部分で逆バイアスを印加するということはできない。このため、図２５（ａ）に示すように、通常画像αと共にパッチβも中間転写ベルト（中間転写体）６に転写されることになる。但し、中間転写ベルト６から記録材７に転写される２次転写部では、通常画像αが記録材７に転写されるのに対し、パッチβは２次転写ローラ９に転写される。ここで、２次転写部では、記録材７のインピーダンスを考慮した紙分担電圧を加えたバイアスが印加されることになるが、記録材７から外れた位置にあるパッチβは、図２５（ｂ）に示すように、この紙分担電圧分だけ通常画像よりも余分に放電を受けることになる。この結果、例えば、負極性で運ばれたパッチβの一部が零近傍或は正極性となってしまう場合がある。

２次転写ローラ９に付着したトナーを静電的に除去する構造として、ファーブラシなどの静電清掃手段が配置する構造があるが、上述のように、零近傍或は正極性となってしまったパッチβの一部は、静電清掃手段により除去しにくくなる。静電清掃手段で除去されずに２次転写ローラ９にトナーが残存した場合、それ以降に画像形成を行う記録材７の裏を汚してしまう。

本発明は、制御用画像を通常画像と隣接して形成する構造で、中間転写体から記録材にトナー像を転写する転写部の清掃を静電的に行っても、通常画像を記録材に適切に転写でき、且つ、転写部の汚れを抑えられる構造を実現すべく発明したものである。

本発明は、像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体から転写されたトナー像を担持しつつ回転する中間転写体と、トナー像を前記中間転写体から記録材に転写する転写部と、前記転写部に付着したトナーを静電的に除去する静電清掃手段と、を備えた画像形成装置において、前記画像形成手段は、画像データに基づく通常画像と、前記通常画像から前記中間転写体の回転方向に直交する方向に外れた位置に画像の濃度を制御するための制御用画像とを形成し、前記転写部よりも前記中間転写体の回転方向上流に配置され、前記中間転写体に転写された前記制御用画像の濃度を検知する濃度検知手段と、前記転写部と前記濃度検知手段との間に配置され、前記中間転写体に転写された前記通常画像と前記制御用画像とのうちの少なくとも一方の帯電量を変化させる帯電量変化手段と、前記通常画像の記録材への転写効率を向上させ、前記転写部に転写された前記制御用画像の前記静電清掃手段による除去効率を向上させるように、前記帯電量変化手段を制御する制御手段と、を有する、ことを特徴とする画像形成装置にある。

本発明によれば、制御用画像を通常画像と隣接して形成するため、濃度検知手段を増やすことなく複数の制御用画像を形成できる。このため、低コストで出力画像の濃度や階調制御を高精度に行える。また、帯電量変化手段により通常画像と制御用画像の帯電量を相対的に変化させることで、制御用画像を通常画像と隣接して形成しても、制御用画像の帯電量と通常画像の帯電量とを、それぞれ適切な帯電量にできる。そして、通常画像を記録材に適切に転写でき、且つ、転写部に転写された制御用画像を静電清掃手段により十分に清掃を行え、転写部の汚れを抑えられる。

本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。通常画像及びパッチに対する帯電装置の位置関係を示す模式図。帯電装置のシャッターの構造を説明するための、（ａ）は帯電装置をシャッター側から見た模式図、（ｂ）は帯電装置を側方から見た模式図。本実施形態の画像形成装置の制御部のブロック図。本実施形態の制御のフローチャート。２次転写位置におけるトナーの帯電極性の関係を、（ａ）はパッチを帯電させない場合で、（ｂ）はパッチを帯電させた場合で、それぞれ示す模式図。実施例１の通常画像とパッチとの位置関係を説明するための図。実施例１のパッチのスクリーンを説明するための図。ブラック単色時の通常画像とパッチとの位置関係を説明するための図。ブラック単色時のパッチのスクリーンを説明するための図。帯電の有無によるトナーの帯電量の分布を示す図。記録材の坪量に対する２次転写電圧と帯電器電流との関係を示す図。本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。帯電装置のシャッターの開閉状態を示す図。環境によるトナーの帯電量の分布を示す図。記録材がラージサイズまでの制御のフローチャート。記録材がオーバーラージサイズの制御のフローチャート。本発明の第３の実施形態に係る通常画像及びパッチに対する帯電装置の位置関係を示す図。本実施形態の制御のフローチャート。各環境におけるパッチの入力信号と帯電器電流との関係を示す図。本発明の効果を説明するための図。本発明の別の実施形態の第１例を示す画像形成装置の模式図。同じく第２例を示す画像形成装置の模式図。紙間にパッチを形成した場合の感光ドラムの斜視図。パッチを通常画像の脇に形成した場合の課題を説明するために示す、２次転写位置を側方から見た図。

＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態について、図１ないし図１２を用いて説明する。まず、図１により本実施形態の画像形成装置について説明する。本実施形態の画像形成装置は、複数色の画像形成ステーションを中間転写体の回転方向に並べて配置した、所謂タンデム型の構成を有する。なお、以下の説明では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に関する構成の符号に、それぞれ、Ｙ、Ｍ、Ｃ、ｋの添え字を付しているが、同様の構成については添え字を省略する場合もある。

［画像形成装置］
図１の符号１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１ｋは感光ドラム（感光体、像担持体）で、感光ドラム１の周囲には、帯電装置２Ｙ、２Ｍ、２Ｃ、２ｋ、露光装置３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ｋ、中間転写ベルト（中間転写体）６などが配置される。感光ドラム１は、矢印Ｆの方向に所定の周速度（プロセススピード）で回転駆動される。帯電装置２は、感光ドラム１の周面を所定の極性、電位に帯電する（１次帯電）。露光装置３としてのレーザビームスキャナーは、不図示のイメージスキャナー、コンピュータ等の外部機器から入力される画像情報に対応してオン／オフ変調したレーザ光を出力して、感光ドラム１上の帯電処理面を走査露光する。この走査露光により感光ドラム１面上に目的の画像情報に応じた静電潜像が形成される。

現像装置４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４ｋは、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（ｋ）の各色成分のトナーを内包する。そして、画像情報に基づいて使用する現像装置４を選択し感光ドラム１面上に現像剤（トナー）が現像され、静電潜像がトナー像として可視化される。本実施形態では、このように静電潜像の露光部にトナーを付着させて現像する反転現像方式が用いられる。また、このような帯電装置、露光装置、現像装置により画像形成手段を構成している。

また、中間転写ベルト６は、無端状のベルトで、感光ドラム１の表面に当接されるよう配設され、複数の張架ローラ２０、２１、２２に張架されている。そして、矢印Ｇの方向へ、例えば３００ｍｍ／ｓｅｃで回動するようになっている。本実施の形態では、張架ローラ２０は中間転写ベルト６の張力を一定に制御するようにしたテンションローラ、張架ローラ２２は中間転写ベルト６の駆動ローラ、張架ローラ２１は２次転写用の対向ローラである。また、中間転写ベルト６を挟んで感光ドラム１と対向する１次転写位置には、それぞれ、１次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５ｋが配置されている。

本実施の形態では、中間転写ベルト６として、例えば、ポリイミド、ポリカーボネートなどの樹脂または各種ゴム等に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させたものを用いている。そして、中間転写ベルト６の体積抵抗率を、例えば、１Ｅ＋９〜１Ｅ＋１４［Ω・ｃｍ］、厚みを、例えば、０．０７〜０．５［ｍｍ］としている。

感光ドラム１にそれぞれ形成された各色未定着トナー像は、１次転写ローラ５に定電圧源または定電流源によりトナーの帯電極性と逆極性の正極性の１次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト６上に順次静電的に１次転写される。そして、中間転写ベルト６上に４色の未定着トナー像が重ね合わされたフルカラー画像を得る。中間転写ベルト６は、このように感光ドラム１から転写されたトナー像を担持しつつ回転する。１次転写後の感光ドラム１の１回転毎に感光ドラム１表面は、クリーニング装置１１で転写残トナーをクリーニングし繰り返し作像工程に入る。

また、記録材７の搬送経路に面した中間転写ベルト６の２次転写位置には、中間転写ベルト６のトナー像担持面側に２次転写ローラ（転写部）９を圧接配置している。また、２次転写位置の中間転写ベルト６の裏面側には、２次転写ローラ９の対向電極をなし、バイアスが印加される対向ローラ２１が配設されている。中間転写ベルト６上のトナー像を記録材７に転写する際、対向ローラ２１にはトナーと同極性のバイアスが転写バイアス印加手段２８により印加され、例えば−１０００〜−３０００Ｖが印加され−１０〜−５０μＡの電流が流れる。このときの転写電圧は転写高圧検知手段２９により検知される。更に、２次転写位置の下流側には、２次転写後の中間転写ベルト６上に残留したトナーを除去するクリーニング装置（ベルトクリーナ）１２が設けられている。

本実施形態の１次転写ローラ５、２次転写ローラ９は、例えば、外径８〜１２ｍｍの金属製の芯金と、その外周面に導電性材料層を形成したものであり、外径１６〜３０ｍｍに構成されている。この導電性材料層はゴム、例えばヒドリンゴムやＥＰＤＭ等の高分子エラストマーや高分子フォーム材料を基材として用い、それにイオン性導電物質を混入することにより、導電性を１［ＭΩ］から１００［ＭΩ］という中抵抗領域に調整したものである。また、２次転写ローラ９の表層には樹脂コート、例えばウレタンやナイロンなどを２〜１０μｍでコーティングしたものを用いている。硬度は転写ローラ全体でＡｓｋｅｒＣで２５°〜４０°のものを用い、対感光ドラムに対して０．６〜１．５ｋｇｆ（５．８８〜１４．７１Ｎ）、対２次転写用の対向ローラ２１に対しては１．５〜５ｋｇｆ（１４．７１〜４９．０３Ｎ）の加重をかけている。

また、不図示の給紙カセットには、記録材７を収納させており、給紙スタート信号に基づいて不図示の給紙ローラが駆動され、給紙カセット内の記録材７が１枚ずつ給紙され、レジストローラ８により矢印Ｈの向きに記録材７が搬送される。そして中間転写ベルト６上のトナー像の先端部が２次転写位置に到達するタイミングと同期するようにしてレジストローラ８で記録材７の搬送が制御される。

２次転写位置に導入された記録材７は、２次転写位置で挾持搬送され、その時に、２次転写ローラ９の対向ローラ２１に２次転写バイアス印加手段２８から所定に制御された定電圧バイアス（転写バイアス）が印加される。対向ローラ２１にはトナーと同極性の転写バイアスが印加されることで転写部位にて中間転写ベルト６上に重ね合わされた４色のフルカラー画像（トナー像）を記録材７へ一括転写し、記録材上にフルカラーの未定着トナー像が形成される。

転写部位においてトナー像の転写を受けた記録材７は、中間転写ベルト６から分離し、不図示の定着装置に搬送導入され、トナー像の加熱加圧定着工程を受ける。一方、転写分離後の中間転写ベルト６はクリーニング装置１２で転写残トナーがクリーニングされ繰り返し作像工程に入る。このクリーニング装置１２は、静電的に中間転写ベルト６上のトナーを除去するものである。

このようなクリーニング装置１２は、ファーブラシ１２ａと金属ローラ１２ｂとを有する。金属ローラ１２ｂには、電源１２ｄが接続されている。また、クリーニング装置１２と中間転写ベルト６を挟んで対向する位置には、接地された張架ローラ２２が中間転写ベルト６と当接するように配置されている。また、ファーブラシ１２ａは、中間転写ベルト６に対しカウンターで回転する。そして、電源１２ｄに、定電圧制御された高圧（クリーニングバイアス）を印加して、中間転写ベルト６の表面に付着した残存トナーを静電力によりファーブラシ１２ａに吸着して回収除去する。ファーブラシ１２ａに回収されたトナーは、金属ローラ１２ｂに回収され、ブレード１２ｃにより除去される。

また、２次転写ローラ９には、２次転写ローラ９に付着したトナーを静電的に除去するための２次転写部クリーニング装置（静電清掃手段）６０を設けている。この２次転写部クリーニング装置６０は、ファーブラシ６０ａ、６０ｂと金属ローラ６１とを有する。金属ローラ６１には、電源６２が接続されている。また、２次転写ローラ９は接地されている。また、ファーブラシ６０ａ、６０ｂは、中間転写ベルト６に対しカウンターで回転する。そして、電源６２に、定電圧制御された高圧（クリーニングバイアス）を印加して、２次転写ローラ９の表面に付着した残存トナーを静電力によりファーブラシ６０ａ、６０ｂに吸着して回収除去する。ファーブラシ６０ａ、６０ｂに回収されたトナーは、金属ローラ６１に回収され、ブレード６３により除去される。なお、本実施形態では、ファーブラシ６０ａ、６０ｂを２個設け、２次転写ローラ９とファーブラシとの接触面積を大きくして回収効率を向上させている。但し、このファーブラシを１個とすることもできる。

また、本実施形態の場合、図２に示すように、画像データに基づく通常画像αと、制御用画像であるパッチβとを形成し、このパッチβの濃度を検知して出力画像（通常画像）の濃度や階調を制御するようにしている。このパッチβは、通常画像αから中間転写ベルト６の回転方向（副走査方向）に直交する方向（主走査方向）に外れた位置に形成される。例えば、図２に示すように、Ａ３サイズの用紙の出力画像を形成すべき領域から主走査方向に外れた位置に形成される。また、このようなパッチβは、副走査方向に濃度や階調が異なる複数の画像を並べて構成される。

［濃度検知手段］
また、本実施形態の場合、このようなパッチβの濃度を検知するために、１個のパッチセンサ（濃度検知手段）１７を、２次転写ローラ９よりも中間転写ベルト６の回転方向上流で、中間転写ベルト６に対向する位置に設けている。また、パッチセンサ１７と中間転写ベルト６を挟んで対向する位置には、対向ローラ１９を中間転写ベルト６に当接するように配置している。このようなパッチセンサ１７と対向ローラ１９とが配置される位置は、中間転写ベルト６の回転方向に関し最下流に存在する画像形成ステーションよりも下流で、２次転写位置よりも上流とする。図示の例では、ブラックの感光ドラム１ｋと張架ローラ２０との間としている。

また、パッチセンサ１７と対向ローラ１９とが配置される主走査方向に関する位置は、パッチβが形成される位置と対向した位置としている。即ち、パッチセンサ１７は、通常画像αが形成される領域から主走査方向に外れた位置に配置される。図示の例では、パッチβが中間転写ベルト６の幅方向（主走査方向）奥側に配置されるため、この奥側にパッチセンサ１７が配置されることになる。なお、画像形成装置を設置した場合に、ユーザが操作する側を手前側とし、その反対側を奥側とする。

［帯電量変化手段］
また、本実施形態の場合、２次転写位置とパッチセンサ１７との間に、中間転写ベルト６に転写された通常画像αとパッチβとの帯電量をそれぞれ変化させる帯電装置５０（帯電量変化手段）を配置している。即ち、中間転写ベルト６の回転方向に関し、２次転写ローラ９よりも上流でパッチセンサ１７よりも下流に、この中間転写ベルト６の外周面（画像が転写される面）と対向するように、帯電装置５０を配置している。また、帯電装置５０と中間転写ベルト６を挟んで対向する位置には、対向ローラ５１を中間転写ベルト６に当接するように配置している。

このような帯電装置５０は、帯電器５０ａとシャッター５０ｂとを有する。本実施形態の場合、帯電器５０ａは、コロナ帯電器としており、中間転写ベルト６に転写された通常画像αとパッチβとの両方に対向する幅を有する。また、帯電器５０ａと中間転写ベルト６との間には、スライド移動可能にシャッター５０ｂを配置している。図２に示す例では、帯電器５０ａは、中間転写ベルト６の幅方向全域を覆うように配置され、シャッター５０ｂは、図２及び図３（ａ）に示すように、通常画像αに対向するように配置される。そして、シャッター５０ｂを中間転写ベルト６の回転方向に沿った方向｛図３（ａ）の矢印Ｋ方向｝に移動させることにより、通常画像αに対向する帯電器５０ａの部分を開閉自在としている。言い換えれば、シャッター５０ｂは、帯電器５０ａのパッチβに対向する部分を覆うことがなく、通常画像αに対向する部分だけ開閉する。

このようなシャッター５０ｂをスライド移動させる移動機構５２は、図３（ｂ）に示すように、不図示のモータにより回転させられるピニオン５２ａとシャッター５０ｂに設けたラック５２ｂとの噛合により行う。即ち、ピニオン５２ａが矢印方向に回転することにより、ラック５２ｂとピニオン５２ａとの噛合により、シャッター５０ｂが矢印方向に移動する。なお、移動機構５２は、このようなラックアンドピニオンの機構以外に、油圧やリニア駆動などのアクチュエータや、モータなどの駆動源により駆動されるボールねじ機構なども採用可能である。

本実施形態の場合、このような構成を有する帯電装置５０により、通常画像αとパッチβとを帯電させることができる。即ち、シャッター５０ｂを開放して帯電器５０ａをＯＮとすると、通常画像αとパッチβとの両方が帯電され、両方の画像の帯電量を大きくできる。また、シャッター５０ｂを閉じて帯電器５０ａをＯＮとすると、通常画像αは帯電されずにパッチβを帯電でき、パッチβの帯電量のみを大きくできる。また、帯電器５０ａをＯＦＦとすると、両方の画像を帯電しないようにできる。更に、帯電器５０ａに逆方向の電圧を印加して帯電量を低下させるようにもできる。このように、帯電器５０ａのＯＮ／ＯＦＦ、印加する電圧を変化させること、更にはシャッター５０ｂの開閉により、通常画像αとパッチβとの帯電量をそれぞれ変化させられる。

［制御手段］
次に、本実施形態の制御について図４及び図５も参照しつつ説明する。図４に示すように、制御部（制御手段）１０１は、画像読み取り手段であるスキャナ２０１により読み取ったデータや外部から送られるデータ（不図示）に基づいて、画像形成手段であるプリンタ２０５を制御する。また、制御部１０１は、通常画像αの記録材７への転写効率を向上させ、２次転写ローラ９に転写されたパッチβの２次転写部クリーニング装置６０による除去効率を向上させるように、帯電装置５０を制御する。このために、制御部１０１は、読み取り制御部２０２、ＣＰＵ２０３、パターン指示部２０４、出力制御部２０６、階調補正部２０７、パッチ帯電制御部２０８、紙種設定部（種類設定手段）２０９を有する。読み取り制御部２０２は、スキャナ２０１による画像データの読み取りを制御する。パッチ帯電制御部２０８は帯電装置５０を制御する。パターン指示部２０４は出力画像を設定する。出力制御部２０６は２次転写電圧などを設定する。階調補正部２０７は出力画像の階調を補正する。紙種設定部２０９は、不図示の入力手段によりユーザが入力した紙種（例えば、普通紙、厚紙、コート紙など）を設定する。ＣＰＵ２０３は、これら各部を制御する。

なお、紙種の設定は、例えば、記録材７を搬送する経路の何れかの部分に紙種を検知するセンサ（種類検知手段）を設けることにより行うこともできる。このようなセンサは、例えば、記録材に超音波を当てて反射した情報により紙種を検知する。

このような制御部１０１による制御の１例を図５のフローチャートに沿って説明する。まず、画像形成がスタートされると、読み取り制御部２０２によりスキャナ２０１を駆動して原稿を読み取り、パターン指示部２０４により出力画像が設定される（Ｓ１）。次いで、紙種設定部２０９により紙種設定の読込を行う（Ｓ２）。続いて紙種に応じた２次転写電圧が出力制御部２０６により設定され（Ｓ３）、２次転写電圧に応じたパッチ帯電出力がパッチ帯電制御部２０８により設定される（Ｓ４）。なお、２次転写電圧は、後述する環境センサ３０による検知結果も考慮して設定することもできる。その後、中間転写ベルト６上に出力画像（通常画像α）とその脇にパッチβとを形成するように、パターン指示部２０４により指示され、出力画像の脇にパッチβが形成される（Ｓ５）。そして、パッチセンサ１７がＯＮとなり階調補正部２０７により逐次階調補正が行われる（Ｓ６）。帯電装置５０まで到達したパッチは、パッチ帯電制御部２０８によりパッチ帯電出力がＯＮとなり、パッチの帯電が行われる（Ｓ７）。パッチの帯電は出力指定枚数最後尾のパッチが通過するまで行われる。

このような本実施形態のように、パッチβを通常画像αと隣接して形成すれば、パッチセンサ１７の数を増やすことなく複数のパッチを副走査方向に並べて形成できる。このため、低コストで出力画像の濃度や階調制御を高精度に行える。また、帯電装置５０により通常画像αとパッチβの帯電量を相対的に変化させることで、パッチβを通常画像αと隣接して形成しても、パッチβの帯電量と通常画像αの帯電量とを、それぞれ適切な帯電量にできる。

具体的には、パッチβが記録材７から外れた位置に形成された場合、２次転写位置でこのパッチβが２次転写ローラ９に転写される。この際、パッチβには記録材７に転写される通常画像αよりも大きな電圧が印加される。このため、パッチβの帯電量が小さいと、この電圧の印加時に帯電量が零近傍になったりして、２次転写ローラで２次転写部クリーニング装置６０による静電クリーニングを十分に行えなくなる。本実施形態では、上述のように帯電装置５０によりパッチβの帯電量を増加させているため、パッチβが２次転写ローラ９に転写されても帯電量が零近傍になったりすることを低減できる。

即ち、図６（ａ）に示すように、パッチβを帯電させない場合、２次転写位置において零帯電量のトナーが発生し、これが静電的にクリーニングできない。一方、図６（ｂ）に示すように、２次転写位置の上流でパッチβを通常画像αに対して相対的に負極性に帯電させれば、パッチβが２次転写ローラ９にほぼ全て転写され、静電的に清掃が可能となる。

一方、記録材７に転写される通常画像αの帯電量を大きしてしまうと、紙分担電圧を考慮して定められた２次転写バイアスに対する転写効率が良好な帯電量から外れて転写不良が生じる可能性がある。本実施形態では、シャッター５０ｂを閉じることにより、通常画像αの帯電量が増加することを防止できる。この結果、通常画像αを記録材７に適切に転写でき、且つ、２次転写ローラ９に転写されたパッチβを２次転写部クリーニング装置６０により十分に清掃を行え、２次転写ローラ９の汚れを抑えられる。２次転写ローラ９の汚れを抑えられれば、以降に画像形成を行う記録材７に裏汚れが生じることを低減できる。

上述の制御では、帯電装置５０のシャッター５０ｂは閉状態とし、パッチの帯電のみを行なうようにしている。一方、画像形成装置が置かれている環境によっては、通常画像αについても帯電を行なったほうが良い場合もある。また、記録材７のサイズによっては、パッチβが記録材７に転写される場合もある。このために、本実施形態の場合には、画像形成装置内の温度及び湿度を検知する環境センサ（環境検知手段）３０を設けている（図１、４）。また、例えば、紙種設定部２０９は紙種だけではなく記録材のサイズも読み込み可能とする。これにより、環境センサ３０で検知した環境と紙種設定部２０９により読み込んだ記録材のサイズも参照して、上述のような制御に加えて、シャッター５０ｂの開閉を行う。

例えば、記録材のサイズがパッチβが形成される領域を含むようなオーバーラージサイズであり、更に、環境センサ３０で検知した環境が高温、高湿の環境である場合に、シャッター５０ｂを開放して、帯電器５０ａにより通常画像αとパッチβとの両方を帯電する。これは、高温、高湿環境ではトナー帯電量が低くなる傾向となること、及び、パッチβが記録材に転写されるため、パッチβと通常画像αとの転写条件は変わらない（紙分担電圧分の差が生じない）ことによる。これにより、通常画像αとパッチβを記録材７に転写する転写効率を良好にし、中間転写ベルト６に残存するトナーの量を低減でき、クリーニング装置１２によるクリーニングを良好に行える。

＜実施例１＞
次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。まず、本実施例では、中間転写ベルト６の回動速度は３００ｍｍ／ｓｅｃ、測定温湿度環境はＮＮ環境（２３℃、５０％ＲＨ）とする。図７に本実施例における出力画像（通常画像α）とパッチβの構成を示す。出力画像サイズはＡ３であり、この出力画像の主走査方向に隣接した位置（脇）に、長手方向（副走査方向）に沿ってパッチβを形成している。１枚目の出力画像の脇にＹ、Ｍのパッチを形成しており、２枚目の出力画像の脇にＣ、ｋのパッチを形成している。パッチの階調の入力信号は各色共通で、進行方向の頭からＣ０ｈ、Ｂ０ｈ、Ａ０ｈ、９０ｈ、７０ｈ、５０ｈ、４０ｈ、３０ｈ、２０ｈ、１０ｈの１０階調のパッチを形成している。なお、これらの数値は、２５６の階調を１６進法で示したものであり、後に示す方が階調が低くなる。

図８にパッチのスクリーン種類を示す。図７にある１枚目、２枚目に関しては２枚１セットで同じスクリーンで各色を変えており、３枚目以降も同様である。本実施例では１枚目のスクリーンＡはコピー時の写真部と判定されたのもので、２００線のラインスクリーンである。また、３枚目のスクリーンＢはプリント時の写真部で１６０線のラインスクリーンである。また、５枚目のスクリーンＣはプリント時の文字部で２６０線のドットスクリーンである。また、７枚目のスクリーンＤはコピー時の文字部と判定されたもので誤差拡散である。

図９にブラック（ｋ）単色のときの出力画像（通常画像α）とパッチβの構成を示す。基本的な構成は図７と同様であり、Ｙ、Ｍ、Ｃのパッチが形成されていない状態である。つまり、ｋのパッチは２枚目の後半に形成されている。図１０にｋ単色のときのパッチのスクリーン種類を示す。基本的な構成は図８と同様であり、Ｙ、Ｍ、Ｃのパッチ形成されていない状態である。つまり、偶数枚目の後半に形成される。

これらの出力画像の脇に形成されるパッチβはオーバーラージサイズ（３３０．２×４８７．７ｍｍ）を除いて、デフォルトで常時ＯＮとなっているが、ユーザーの選択によりＯＦＦとすることも可能である。

本実施例では、このような構成のパッチを２次転写ローラ９に転写させ、２次転写部クリーニング装置６０で清掃を行う。また、本実施例では図１のシャッター５０ｂは導電性材料で構成されており、閉じた状態である。

また、本実施例では、帯電器５０ａは幅方向３６０ｍｍのコロナ帯電器であり、これから出るイオン流は一部シャッター５０ｂによって遮られ、開口部２５ｍｍからのイオン流がパッチβの長手方向全体を覆い、出力画像に掛からないように構成している。また、帯電器５０ａの対向ローラ５１に流れる電流は−６μＡで、帯電器５０ａのシールドとシャッター５０ｂに印加する電圧は１ｋＶである。本実施例では紙間にパッチを形成していないので、１枚目紙先端で帯電器５０ａはＯＮとし、連続通紙時の紙間は短いのでＯＮの状態を維持し、紙間が大幅に空くとき、例えば感光ドラム１の電位制御が入るときなどＯＦＦとしている。

また、オーバーラージサイズの紙を通紙する場合は、裁断することを前提として紙上に前述のパッチを転写するか、紙間にパッチを形成する、の２通りなので帯電器５０ａはＯＦＦとする。

図１１にトナーの帯電量分布（トリボ分布）を示す。本測定はホソカワミクロン社製のイースパートアナライザＥＳＴ−３により、シアントナーを３０００カウントで行った。ＮＮ環境（２３℃、５０％ＲＨ）の場合の中間転写ベルト６上のトリボ分布は図１１の破線であり、中心値は−４０μＣ／ｇである。この値は出力画像およびパッチで同等である。帯電器５０ａをＯＦＦとした場合のパッチのトリボ分布は図１１の帯電なしの実線のようになり、零帯電量のトナーが多数発生する。したがって、２次転写ローラ９が静電クリーニング方式の場合に、２次転写ローラ９に付着した零帯電量付近のトナーをクリーニングできず、後にオーバーラージサイズの紙を通紙する場合に裏汚れが発生することがある。

図１１の２点鎖線は帯電器５０ａをＯＮとした場合のパッチのトリボ分布である。中心値は約−６０μＣ／ｇであり、出力画像より約２０μＣ／ｇ程、絶対値が大きくなっている。この状態で転写高圧を印加した２次転写ローラ９に達すると、パッチの電荷量と２次転写ローラ９に印加された紙の領域外の電流とがほぼ釣合う。そして、零帯電量のトナーが発生することがなく全てのパッチを２次転写ローラ９に転写し、その後の静電クリーニングで清掃が可能となる。

なお、本実施例はＮＮ環境で、使用した紙はＡ３サイズであることから、シャッター５０ｂは閉じた状態であり、例えばＨＨ環境でオーバーラージサイズの紙を使用する場合は開いた状態にする。また、本実施例における画像形成装置は紙の種類をユーザーが指定可能となっており、紙の種類（坪量）によって２次転写バイアス印加手段２８の値が変更されるので、それに伴い帯電器５０ａの出力を変更する。即ち、記録材の種類に応じて帯電装置５０を制御する。このよう出力の変更例を図１２に示す。紙の坪量が大きくなるにつれて、紙の分担電圧も高くなるので２次転写電圧を高く設定し、これに応じてパッチ部に流れる電流量が多くなるので帯電装置の電流の総量を多く設定する。

［第２の実施形態］
本発明の第２の実施形態について、図１３ないし図１７を用いて説明する。まず、本実施形態の画像形成装置は、図１３に示すように、中間転写ベルト６をクリーニングするクリーニング装置１２０をブレードとしている。即ち、ブレードを中間転写ベルト６に摺接させることにより、中間転写ベルト６上のトナーを清掃するようにしている。その他、次述する帯電装置５０Ａ以外の構成は、前述の図１に示した構造と同様である。

帯電装置５０Ａは、図１４に示すように、帯電器５０ａの開閉を行う２個のシャッター５０ｃ、５０ｄを有する。このうちのシャッター５０ｃは、図２の通常画像αが形成される領域に対向して配置され、シャッター５０ｄは、同図のパッチβが形成される領域に対向して配置される。そして、それぞれ独立して開閉方向に移動可能である。このような本実施形態の場合、パッチセンサ１７により検知したパッチβの濃度、環境センサ３０の検知結果、記録材７のサイズに応じて、帯電装置５０を制御するようにしている。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態と同様である。

＜実施例２＞
次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。図１４に示すように、帯電装置５０のシャッター５０ｃは、幅方向３３５ｍｍの出力画像部用で、シャッター５０ｄが幅方向２５ｍｍのパッチ部用である。以下に、この２枚のシャッター５０ｃ、５０ｄの開閉の組合せに着目した各状況を説明する。トナーの帯電量は環境センサ３０によって検知された相対湿度により判定される。

（１）シャッター５０ｃ：開（ｏｐｅｎ）、シャッター５０ｄ：開（ｏｐｅｎ）
この場合はＨＨ環境で５００×１０^３枚の画像形成を行った後のように、トナー帯電量が低く（中心値約−１０μＣ／ｇ）、記録材サイズがオーバーラージでパッチが記録材上に形成される場合に、通常画像及びパッチの帯電量を上昇させることを目的とする。なお、パッチが紙間に形成される場合に適用しても良い。帯電器５０ａをＯＮにし、対向ローラ５１に流れる電流を−６０μＡ、シールドの電圧を１ｋＶとすることでトナー帯電量は中心値約−３０μＣ／ｇまで上昇し、良好な転写が行える。

（２）シャッター５０ｃ：閉（ｃｌｏｓｅ）、シャッター５０ｄ：開（ｏｐｅｎ）
この場合はＮＮ環境のようなトナー帯電量が通常（中心値約−４０μＣ／ｇ）で、記録材サイズがラージ（２９７×４２０ｍｍ）まででパッチが記録材から脇に外れた位置に形成される場合に、パッチの帯電量を上昇させることを目的とする。帯電器５０ａをＯＮにし、対向ローラ５１に流れる電流を−６μＡ、シールドの電圧を１ｋＶとすることでパッチの帯電量は図１１（鎖線）に示すように中心値約−６０μＣ／ｇまで上昇し、パッチβの２次転写ローラ９に対する良好な転写が行える。

（３）シャッター５０ｃ：開（ｏｐｅｎ）、シャッター５０ｄ：閉（ｃｌｏｓｅ）
この場合はＮＬ環境（２３℃、５％ＲＨ）で、図１５に示すトナー帯電量より高く（中心値約−６０μＣ／ｇ）、記録材サイズがラージまでで、パッチが記録材から脇に外れた位置に形成された場合に、通常画像及びパッチの帯電量を低下させることを目的とする。帯電器５０ａをＯＮにし、対向ローラ５１に流れる電流を４１．７μＡ、シールドの電圧を−１ｋＶとすることで出力画像の帯電量は中心値約−５０μＣ／ｇまで低下し、良好な転写が行える。

（４）シャッター５０ｃ：閉（ｃｌｏｓｅ）、シャッター５０ｄ：閉（ｃｌｏｓｅ）
この場合はＮＮ環境のようなトナー帯電量が通常（中心値約−４０μＣ／ｇ）で、記録材サイズに制限はなく、パッチが図２４に示したように紙間に形成する条件のときである。トナーの飛散で帯電器５０ａのワイヤが汚れることが懸念されるので帯電器５０ａがＯＦＦの状態がしばらく続く場合は、シャッター５０ｃ、５０ｄを閉めることによりワイヤの汚れを防止する。

図１６にラージサイズまでの記録材の場合、つまり通常画像の脇にパッチを形成できる場合のフローチャートを示す。まず感光ドラム１上の現像装置４の上下流に不図示の電位センサを配置し、ベタパッチ形成前後の電位とトナーの載り量（ｍｇ／ｃｍ^２）からトナー帯電量（μＣ／ｇ）を求める（Ｓ１１）。ここで、トナーの載り量は、パッチセンサ１７による検知結果から予測する。そのトナー帯電量の中心値の絶対値が−５０μＣ／ｇよりも大きいとき（Ｓ１２）、シャッター５０ｃはｏｐｅｎ、シャッター５０ｄはｃｌｏｓｅとなり、以下、前述の図５と同様の制御工程へ進む。ここでは、帯電器５０ａに逆方向のバイアスを印加して、通常画像の帯電量を低下させる。トナー帯電量の中心値の絶対値が−５０μＣ／ｇ以下のとき（Ｓ１３）、シャッター５０ｃはｃｌｏｓｅ、シャッター５０ｄはｏｐｅｎとなり、以下、前述の図５と同様の制御工程へ進む。ここでは、帯電器５０ａに正方向のバイアスを印加して、パッチの帯電量を上昇させる。

図１７にオーバーラージサイズの記録材の場合、つまり出力画像の脇にパッチを形成できない場合のフローチャートを示す。まず感光ドラム１上の現像装置４の上下流に不図示の電位センサを配置し、ベタパッチ形成前後の電位とトナーの載り量（ｍｇ／ｃｍ^２）からトナー帯電量（μＣ／ｇ）を求める（Ｓ２１）。ここで、トナーの載り量は、パッチセンサ１７による検知結果から予測する。そのトナー帯電量の中心値の絶対値が−２０μＣ／ｇよりも大きいとき（Ｓ２２）、シャッター５０ｃはｃｌｏｓｅ、シャッター５０ｄもｃｌｏｓｅとなり、以下、前述の図５と同様の制御工程へ進む。トナー帯電量の中心値の絶対値が−２０μＣ／ｇ以下のとき、シャッター５０ｃはｏｐｅｎ、シャッター５０ｄもｏｐｅｎとなり、以下、前述の図５と同様の制御工程へ進む。ここでは、帯電器５０ａに正方向のバイアスを印加して、通常画像とパッチの帯電量を上昇させる。

［第３の実施形態］
本発明の第３の実施形態について、図１８ないし図２０を用いて説明する。本実施形態の場合、帯電装置５００として、上述の各実施形態と異なり、シャッター構造を有してなく、２個の帯電器５０１、５０２を有する。これら両帯電器５０１、５０２は、図１８に示すように、互いに幅方向の寸法が異なり、小さい方の帯電器５０１をパッチβと対向する位置に、大きいほうの帯電器５０２は通常画像αとパッチβとを含むように、それぞれ配置されている。また、これら両帯電器５０１、５０２は、中間転写ベルト６の回転方向に並べて配置されている。

このため、帯電器５０１、５０２の両方にバイアスを印加した場合には、パッチβが両方の帯電器から帯電されると共に、通常画像αが帯電器５０２から帯電される。また、帯電器５０１のみにバイアスを印加した場合には、パッチβのみが帯電器５０１により帯電される。更に、帯電器５０２のみにバイアスを印加した場合には、通常画像αとパッチβが帯電器５０２から帯電される。したがって、これら帯電器５０１、５０２のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、通常画像αとパッチβとの帯電量をそれぞれ変化させられる。なお、帯電器５０２の幅を小さくして、この帯電器５０２により通常画像のみを帯電するようにしても良い。その他の構造及び作用は、上述の第１の実施形態又は第２の実施形態と同様である。

＜実施例３＞
次に、本実施形態の具体的な実施例について説明する。本実施例では、帯電器５０２が、中間転写ベルト６の長手（幅方向）全域に渡る幅方向３６０ｍｍとし、帯電器５０１が、パッチβの部分を覆う幅方向２５ｍｍとしている。帯電器５０１は実施例２で記したようにトナー帯電量が−２０μＣ／ｇ以下のときＯＮとする。

図１９に本実施例のフローチャートを示す。前述の図５との違いは温湿度検知（Ｓ３１）があり、これによりＨＨ（３０℃、８０％ＲＨ）、ＮＮ（２３℃、５０％ＲＨ）、ＮＬ（２３℃、５％ＲＨ）の３環境に最も近い環境を設定する。以降は、図５と同様である。

各環境におけるトリボ分布は、前述の図１５に示した通りである。各環境の中心値はＨＨ環境で−３０μＣ／ｇ、ＮＮ環境で−４０μＣ／ｇ、ＮＬ環境で−５０μＣ／ｇとなっている。

図２０に各環境とパッチの入力信号に対する帯電器５０１の電流の表を示す。縦の並びが温湿度環境を変えたとき、横の並びがパッチの入力信号（濃度）を変えたときで、各条件に対して帯電器電流を設定している。基本的な電流設定として、単位面積あたりの電荷量（トナー量）が多いとき（濃度が濃い場合）には電流を大きくし、電荷量が少ないとき（濃度が薄い場合）には電流を小さくする。また、パッチの帯電量が多いとき（空気中の水分量が少ない場合）には電流を大きくし、帯電量が少ないとき（空気中の水分量が多い場合）には電流を小さくする。また、小さくし過ぎて効果が得られない場合には下限を設定し、大きくし過ぎて効果が得られない場合は上限を設定する。例えばパッチの入力信号がＣ０ｈ、Ｂ０ｈのときにはＨＨ環境において−４μＡ、ＮＮ環境において−６μＡ、ＮＬ環境において−８μＡより電流量を大きくしても変化が小さいため、上記の電流値を上限に設定する。また、ＨＨ環境においてパッチの入力信号が３０ｈ、２０ｈ、１０ｈのときに−２μＡより電流量を小さくすると効果が得られなかいため、下限を−２μＡに設定する。

［効果確認］
図２１に本発明の効果確認の表を示す。なお、効果については、各実施形態の何れも同様の効果を得られるため、図２１にまとめて記す。効果確認は、図１に示すような構成で、Ａ３サイズの出力画像の長手方向脇にパッチを形成した状態で、ある枚数通紙した後にオーバーラージサイズの紙を通紙し、紙裏汚れのチェックを行った。なお、オーバーラージサイズの紙を通紙する際には帯電装置はＯＦＦとした。

パッチβの帯電をしない場合は１０枚通紙で裏汚れが発生したのに対して、各実施形態のようにパッチβの帯電を行った場合は１０００枚通紙しても裏汚れは発生しなかった。つまり、本発明の構成が紙裏汚れに対して有効であると言える。

［他の実施形態］
本発明が適用可能な画像形成装置の構造は、図１及び図１３に示したようなタンデム型の構造に限らない。例えば、図２２及び図２３に示すような、１ドラム型の画像形成装置にも勿論適用可能である。図２２及び図２３では、感光ドラム１が１個で、現像装置４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４ｋを回転駆動するドラム４０を有する。各色の画像を形成する場合には、ドラム４０を回転させて感光ドラム１に対向する現像装置を切り替える。なお、２次転写ローラ９を清掃する静電清掃手段は省略している。その他の構造及び作用は、上述した図１及び図１３に示したタンデム型の画像形成装置と同様である。

１・・・感光ドラム（像担持体）、６・・・中間転写ベルト（中間転写体）、７・・・記録材、９・・・２次転写ローラ（転写部）、１７・・・パッチセンサ（濃度検知手段）、３０・・・環境センサ（環境検知手段）、５０、５０Ａ、５００・・・帯電装置（帯電量変化手段）、１０１・・・制御部（制御手段）、２０９・・・紙種設定部（種類設定手段）、α・・・通常画像、β・・・パッチ（制御用画像）

Claims

像担持体と、前記像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体から転写されたトナー像を担持しつつ回転する中間転写体と、トナー像を前記中間転写体から記録材に転写する転写部と、前記転写部に付着したトナーを静電的に除去する静電清掃手段と、を備えた画像形成装置において、
前記画像形成手段は、画像データに基づく通常画像と、前記通常画像から前記中間転写体の回転方向に直交する方向に外れた位置に画像の濃度を制御するための制御用画像とを形成し、
前記転写部よりも前記中間転写体の回転方向上流に配置され、前記中間転写体に転写された前記制御用画像の濃度を検知する濃度検知手段と、
前記転写部と前記濃度検知手段との間に配置され、前記中間転写体に転写された前記通常画像と前記制御用画像とのうちの少なくとも一方の帯電量を変化させる帯電量変化手段と、
前記通常画像の記録材への転写効率を向上させ、前記転写部に転写された前記制御用画像の前記静電清掃手段による除去効率を向上させるように、前記帯電量変化手段を制御する制御手段と、を有する、
ことを特徴とする画像形成装置。
記録材の種類を検知する種類検知手段又は記録材の種類を設定する種類設定手段を有し、
前記制御手段は、前記種類検知手段により検知された記録材の種類、又は、前記種類設定手段により設定された記録材の種類に応じて、前記帯電量変化手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記濃度検知手段により検知した前記制御用画像の濃度に応じて、前記帯電量変化手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
画像形成装置内の温度及び湿度を検知する環境検知手段を有し、
前記制御手段は、前記環境検知手段により検知した温度及び湿度に応じて、前記帯電量変化手段を制御する、
ことを特徴とする請求項１ないし３のうちの何れか１項に記載の画像形成装置。