JP5219614B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、像担持体上に向けて光を照射し、反射光を検知する検知部材を用いてトナー像を検知する画像形成装置、詳しくは検知部材の検知精度の低下を防止する制御に関する。

中間転写体に複数色のトナー像を重ねて一次転写し、中間転写体に担持させた複数色のトナー像を、二次転写部で記録材へ一括二次転写させる画像形成装置が実用化されている。

特許文献１には、外添剤を含む現像剤で現像したトナー像を中間転写体に担持させて検知部材（光学式センサ）で検知する画像形成装置が示される。ここでは、検知部材によるトナー像の検知結果が、画像形成条件や画像書き込みタイミングにフィードバックされる。

特許文献２には、中間転写体の表面に残留した転写残トナーを除去する清掃部材（静電クリーニング装置）の下流側に、外添剤や微粉末を除去する清掃部材（繊維体クリーニング装置）を配置した画像形成装置が示される。繊維体クリーニング装置は、長尺の不織布ウエブをロール状に装填しており、供給ロールからウエブの未使用部分を定期的に引き出して中間転写体に摺擦させる一方で使用済みウエブを巻き取りロールに巻き取っている。

特開２００３−２４１４７０号公報 特開平１０−１４９０３３号公報

特許文献１に示される光学式センサは、中間転写体の使用量（画像形成枚数）が累積して中間転写体の光沢度が低下してくるとトナー像の検知精度が低下してしまう。中間転写体の使用量が累積すると、中間転写体の光沢度が低下して、トナー像との光沢度差、すなわち反射光量比が小さくなるからである。

このため、検知部材が像担持体に照射した光の反射光の光量に基づく値（照射光強度）が基準値（回復閾値）に達すると、特許文献２に示される清掃部材（繊維体クリーニング装置）を用いて基準値（回復閾値）まで回復させる清掃モードが提案された。

しかし、清掃モードは、画像形成を中断して実行されるため、できるだけ実行頻度を減らすとともに１回当たりの実行時間を短くすることが望ましい。

このため、清掃モードを開始させる基準値と清掃モード終了時の基準値とを終始一定にしておくと以下のような問題がある。
（１）中間転写体の光沢度が高い初期に基準値が達して清掃モードが開始されるまでに蓄積する汚れ量が大きくなり過ぎる。
（２）中間転写体の使用量が累積した場合に、清掃モードの頻度が高まってダウンタイムが増える。また、清掃モードをいくら行っても基準値まで回復することができなくなって、中間転写体が短寿命化する。

本発明は、像担持体の寿命期間を通じて清掃モードの実行頻度や実行時間を削減して、ダウンタイムの少ない運転を実現できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記像担持体に向けて光を照射し、反射光を検知する検知部材と、前記像担持体に当接して前記像担持体を清掃する清掃部材と、前記検知部材の検知結果が予め定めた閾値に達したときに前記清掃部材を用いて像担持体を清掃する清掃モードを実行する実行手段と、前記像担持体の累積使用量が少ないときは前記閾値を小さく設定し、前記累積使用量が大きいときは前記閾値を大きく設定する設定手段と、を有するものである。そして、前記実行手段は、前記検知結果と前記閾値との差が大きいほど前記清掃モードの実行時間を増やす。

本発明の画像形成装置では、像担持体の光沢度が高い初期段階での汚れの蓄積を小さくすると共に、像担持体の寿命を長くすることができる。

従って、像担持体の寿命期間を通じた清掃モードの実行頻度や実行時間を削減して、ダウンタイムの少ない運転を実現できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、中間転写体等の光沢度が低下した際に自動的に光沢回復モードを実行する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は中間転写ベルトをクリーニングするための構成の説明図である。

図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト９に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型フルカラー複写機である。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト９に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト９のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト９のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト９に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、レジストローラ２３によって二次転写部Ｔ２へ給送された記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置２５で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

分離装置２２は、記録材カセット２０からピックアップローラ２１によって引き出された記録材Ｐを１枚ずつ分離して、レジストローラ２３へ送り出す。レジストローラ２３は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト９のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

中間転写ベルト９は、テンションローラ１２、駆動ローラ１３、及びバックアップローラ１０に掛け渡して支持され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

＜トナー像形成手段＞
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ５ａ、クリーニング装置６ａを配置する。

感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成してある。感光ドラム１ａは、両端部をフランジによって回転自在に支持され、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達して、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａに圧接して従動回転する。電源Ｄ３は、帯電ローラ２ａに直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電電圧を印加して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４ａは、外添剤を添加した非磁性トナーを磁性キャリアに混合した二成分現像剤を、容器４ｉ内でスクリュー４ｇ、４ｈにより攪拌して、非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。外添剤が付着した状態で帯電したトナーは、固定磁極４ｊの周囲で感光ドラム１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４ｓに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１ａを摺擦する。外添剤は、シリカ微粉末を主成分とし、トナー粒子の凝集を阻止するとともに、攪拌に伴ってトナー粒子を効率的に摩擦帯電させる。

電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ４ｓに印加して、現像スリーブ４ｓよりも相対的に正極性となった感光ドラム１ａの静電像へ外添剤が付着したトナーを移動させて、静電像を反転現像する。

トナーボトル７ａは、静電像の現像に伴って現像装置４ａから取り出される非磁性トナー及び外添剤を補給して、容器４ｉ内のトナー／キャリア比率を一定に維持する。

一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト９を介して感光ドラム１ａに圧接して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト９との間にトナー像の一次転写部Ｔａを形成する。

電源Ｄ１は、一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム１ａに担持されたトナー像を、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト９へ一次転写させる。

クリーニング装置６ａは、クリーニングブレードを感光ドラム１ａに摺擦して、一次転写部Ｔａを通過して感光ドラム１ａの表面に残留した転写残トナーを除去する。

二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト９を介してバックアップローラ１０に圧接して、中間転写ベルト９と二次転写ローラ１１との間に二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ１１は、金属製のローラ軸１１ａの外周に抵抗性を付与したスポンジ弾性層１１ｂを配置しており、ローラ軸１１ａに電源Ｄ２が接続されている。バックアップローラ１０は、金属円筒で形成されて、接地電位に接続されている。

電源Ｄ２は、正極性の定電圧を二次転写ローラ１１のローラ軸１１ａへ印加して、バックアップローラ１０と中間転写ベルト９と記録材Ｐと二次転写ローラ１１との直列回路に転写電流を流す。これにより、中間転写ベルト９のトナー像に重ね合わせて、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、中間転写ベルト９から記録材Ｐへトナー像が静電的に移動する。

二次転写ローラクリーニング装置１６は、帯電させたファーブラシを二次転写ローラ１１に摺擦回転させて、二次転写ローラ１１に付着したトナーを静電的に除去する静電クリーニング装置である。電源Ｄ５は、電源Ｄ２が二次転写ローラ１１に印加する正極性の転写電圧よりも高い正極性の直流電圧を、ファーブラシに接する金属ローラに印加して、ファーブラシを二次転写ローラ１１よりも相対的に正極性に帯電させる。これにより、二次転写部Ｔ２で記録材Ｐに転写されることなく、二次転写ローラ１１に転写されてしまった負極性の制御用トナー像がクリーニングされて、二次転写部Ｔ２を通過する後続の記録材Ｐの裏汚れが防止される。

＜像担持体＞
図３は中間転写ベルトの断面構成の説明図である。中間転写ベルト９は、樹脂層９ａ、弾性層９ｂ、表層９ｃの三層構造からなる弾性ベルトである。

図３に示すように、第１実施形態における中間転写ベルト９は、カーボンを分散したポリイミド系樹脂の樹脂層９ａに重ねて、カーボンを分散したクロロプレーン系ゴムの弾性層９ｂを形成している。弾性層９ｂの表面には、表面エネルギーを小さくして潤滑性を高める材料を分散させた、フッ素系ゴム、塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムの弾性材料のうち、２種類以上を使用した表層９ｃを形成している。表面エネルギーを小さくして潤滑性を高める材料は、例えばフッ素樹脂、フッ素化合物、フッ化炭素を基材として、２酸化チタン、シリコンカーバイト等の粉体粒子を１種類あるいは２種類以上分散させたものである。

樹脂層９ａ、弾性層９ｂ、表層９ｃは、体積抵抗率ρ（Ωｃｍ）を１０^９（Ωｃｍ）に調整してある。中間転写ベルト９の体積抵抗率ρ（Ωｃｍ）は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用して、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３度Ｃ５０％ＲＨにて測定したとき、１０^５（Ωｃｍ）≦ρ≦１０^１５（Ωｃｍ）が望ましい。

＜静電クリーニング装置＞
図２に示すように、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト９に付着した転写残トナーは、静電クリーニング装置３０に搬送されて回収される。

静電クリーニング装置３０は、負極性に帯電させたファーブラシ３１と、正極性に帯電させたファーブラシ３４とを中間転写ベルト９に摺擦させて、中間転写ベルト９から転写残トナーを静電的に除去する。

ファーブラシ３１、３４は、抵抗値１０ＭΩ、繊維太さ６デニールのカーボン分散型ナイロン繊維を、金属ローラに植毛密度５０万本／ｉｎｃｈ^２の割合で植毛してある。ファーブラシ３１、３４は、中間転写ベルト９に対して約１．０ｍｍの侵入量を持たせて配置され、不図示の駆動モータによって、５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で、中間転写ベルト９に対してカウンタ方向に回転駆動される。

金属ローラ３２、３５は、表面が硬質アルマイト処理されたアルミニウム製の円筒材料であって、それぞれファーブラシ３１、３４に対して約１．０ｍｍの侵入量を持たせて配置される。

金属ローラ３２、３５は、ファーブラシ３１、３４の回転軸から分配された駆動力によって、ファーブラシ３１、３４に対してウイズ方向に、ファーブラシ３１、３４とほぼ等しい周速度で回転される。

クリーニングブレード３３、３６は、ウレタンゴムブレードで構成され、それぞれ金属ローラ３２、３５に対して侵入量１．０ｍｍを持たせてカウンタ方向に当接配置される。

電源３７は、金属ローラ３２に−７００Ｖの電圧を印加して、中間転写ベルト９とファーブラシ３１と金属ローラ３２との直列回路にクリーニング電流を流す。これにより、中間転写ベルト９の摺擦位置におけるファーブラシ３１の電位は、中間転写ベルト９よりも負極性側に高くなるので、転写部Ｔ１を通過した中間転写ベルト９上の正極性に帯電した転写残トナーがファーブラシ３１に静電的に付着する。また、中間転写ベルト９に付着した未帯電トナーは、ファーブラシ３１に接触して離間する過程で、マイナスの電荷を注入されて、負極性に帯電される。

ファーブラシ３１に付着した転写残トナーは、ファーブラシ３１よりも相対的に負極性に帯電した金属ローラ３２へ静電的に移動した後に、クリーニングブレード３３によってハウジング３９に掻き落とされる。

電源３８は、金属ローラ３５に＋７００Ｖの電圧を印加して、金属ローラ３５とファーブラシ３４と中間転写ベルト９との直列回路にクリーニング電流を流す。これにより、中間転写ベルト９の摺擦位置におけるファーブラシ３４の電位は、中間転写ベルト９よりも正極性側に高くなるので、ファーブラシ３１を通過した中間転写ベルト９上の負極性に帯電した転写残トナーがファーブラシ３４に静電的に付着する。

ファーブラシ３４に付着した転写残トナーは、金属ローラ３５へ静電的に移動した後に、クリーニングブレード３６によってハウジング３９に掻き落とされる。

＜清掃部材、繊維体クリーニング装置＞
静電クリーニング装置３０は、中間転写ベルト９に付着した帯電粒子を静電的に除去するので、中間転写ベルト９に機械的に付着した微粒子をクリーニングブレードほどには除去できない。

トナーから遊離した外添剤は、二次転写部Ｔ２等の圧力がかかる部分で中間転写ベルト９の表面にこすり付けられて微粒子状態で付着する。微粒子状の外添剤は、静電クリーニング装置３０では効率的に回収できないので、静電クリーニング装置３０の下流にウエブクリーニング装置４０を配置し、クリーニングウエブ４５の繊維に付着させて機械的に回収する。これにより、中間転写ベルト９に外添剤が過剰に付着して連れ回りすることを防止している。

ウエブクリーニング装置４０は、テンションローラ１２にバックアップされた中間転写ベルト９に不織布のクリーニングウエブ４５を摺擦させて、中間転写ベルト９に付着した外添剤や紙粉と言った微粒子を繊維体の繊維に絡めて除去する。

クリーニングウエブ４５は、送り出しローラ４２に一端を固定してロール状に形成され、ロールから引き出した一端が巻き取りローラ４３に固定されている。クリーニングウエブ４５は、中間をウエブローラ４４に掛け回して、送り出しローラ４２及び巻き取りローラ４３をそれぞれの回転軸にセットすることにより、ウエブクリーニング装置４０に装填される。

クリーニングウエブ４５には、ポリエステル、アクリル、ビニロン、水溶性ビニロン、レーヨン、ナイロン、ポリプロピレン、コットン等から選ばれる１種類又は２種類以上の繊維体材料を使用できる。ただし、上記繊維体材料に限定されるものではない。

クリーニングウエブ４５は、繊維体の組織に付着物が堆積するので、同じ摺擦面を長時間使用すると、繊維体の組織から放出される微粒子数と繊維組織に拘束される微粒子数とがバランスして、見かけ上のクリーニング性能が失われてしまう。クリーニングウエブ４５と中間転写ベルト９のニップから外添剤がすり抜けて中間転写ベルト９に再付着する傾向となる。

このため、一定期間ごとにクリーニングウエブ４５を一定量巻き取って、中間転写ベルト９に対する摺擦面を新しくすることにより、ウエブクリーニング装置４０のクリーニング性能を回復させる。第１実施形態では、クリーニングウエブ４５の巻き取りタイミングを３０秒ごとに１回とし、１回当たりの巻き取り量を５ｍｍとした。

制御部１１０は、３０秒ごとにモータ４６を１回作動させて巻き取りローラ４３を１ピッチ回転させて、送り出しローラ４２からクリーニングウエブ４５を５ｍｍ引き出す。これにより、中間転写ベルト９に摺擦して汚れた部分が隣接する新しい部分に置き換えられて摺擦面が更新され、中間転写ベルト９の表面に付着した付着物が良好に除去され続ける。

クリーニングウエブ４５の使用済み部分は、巻き取りローラ４３に順次巻き取られ、送り出しローラ４２側のクリーニングウエブ４５が無くなると、クリーニングウエブ４５の１ロールが新品交換される。

なお、ウエブクリーニング装置４０は、巻き取り式のクリーニングウエブ４５を用いないで、中間転写ベルト９の表面に付着した外添剤を効率的に捕集できる他のクリーニング装置に置き換えてもよい。例えば、表面に不織布を巻いたローラを中間転写ベルト９に当接させて回転駆動する繊維ローラクリーニング装置等でもよい。

ウエブクリーニング装置４０は、回動軸４１を中心にして全体が回動可能に取り付けられ、加圧解除機構４７を作動させることにより、回動して、クリーニングウエブ４５を中間転写ベルト９から離間させる。また、加圧解除機構４７を作動させることにより、中間転写ベルト９に対するクリーニングウエブ４５の摺擦圧力を調整可能である。

ウエブクリーニング装置４０の着時には、クリーニングウエブ４５を掛け回したウエブローラ４４が、中間転写ベルト９に対して２０Ｎ（２．０ｋｇｆ）〜５０Ｎ（５．０ｋｇｆ）の可変の総圧で当接する。通常の画像形成時には、中間転写ベルト９に対するウエブローラ４４の当接圧は、３０Ｎ（３．０ｋｇｆ）である。

ウエブクリーニング装置４０の脱時には、クリーニングウエブ４５が中間転写ベルト９から離間して、中間転写ベルト９に付着したトナーや微粒子を素通しする。

＜光学式センサ＞
図４は光学式センサのＬＥＤにおける光量値の設定の説明図、図５は光量値と光沢復帰モードの所要時間との関係の説明図である。

図２に示すように、制御部１１０は、タッチパネルで構成される操作パネル１０８を通じて操作及び設定がなされて画像形成装置１００を制御する。

制御部１１０は、中間転写ベルト９に担持される画像のトナー像の間隔に各種の制御用トナー像ＳＴを形成し、光学式センサ１５を用いて制御用トナー像ＳＴを検知し、検知結果に基いてトナー像の形成条件や静電像の書き込みタイミングを調整する。

制御部１１０は、画像形成部Ｐａが中間転写ベルト９に一次転写した制御用トナー像ＳＴを光学式センサ１５により検知して、感光ドラム１ａにおける静電像の書き込み開始（露光）タイミングを調整する。

制御部１１０は、中間転写ベルト９に一次転写されたイエローのカラーパッチを光学式センサ１５によって検知し、検知結果に基いて画像形成部Ｐａにおけるトナー像の形成条件を調整する。

光学式センサ１５は、中間転写ベルト９に赤外光を斜め照射して正反射光を検知することにより、中間転写ベルト９の表面と制御用トナー像ＳＴとのコントラストとして、制御用トナー像ＳＴを検知する。

光学式センサ１５は、内部のＬＥＤ１５ｅから赤外線の検知光を射出して中間転写ベルト９に斜め入射させ、ＬＥＤ１５ｅとほぼ対称位置に配置された受光素子１５ｆで中間転写ベルト９からの検知光の正反射光を検知する。なお、ＬＥＤ１５ｅと受光素子１５ｆとは、実際には、中間転写ベルト９を幅方向に横断する垂直な面内に、光軸が配置されている。

光学式センサ１５は、制御部１１０から送信される８ビットの光量設定信号に基づいて、ＬＥＤ１５ｅに流れる電流値を自動調整することにより、ＬＥＤ１５ｅから射出される検知光の光量を２５５段階の一定値に制御する。光学式センサ１５は、受光素子１５ｆの受光量に応じた８ビットの受光量データを制御部１１０に送信する。

制御部１１０は、画像形成装置１００の起動時、中間転写ベルト９で反射された検知光の受光素子１５ｆによる受光量が規定値となるように、光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅの光量を調整する。光学式センサ１５は、設定された光量の状態で、中間転写ベルト９に担持された制御用トナー像ＳＴを待ち受けて、視野内の制御用トナー像ＳＴの大きさ及び濃度に応じた受光量を検知する。

図２を参照して図４に示すように、制御部１１０は、画像形成装置１００の起動時、受光素子１５ｆで検知される中間転写ベルト９からの反射光量が目標設定値Ｌｍになるように、ＬＥＤ１５ｅの光量値Ｑｍを設定する。

制御部１１０は、６段階の光量設定信号を光学式センサ１５に送信して、ＬＥＤ１５ｅから６段階の光量値Ｑ１〜Ｑ６にて検知光を出力させる。そして、光量値Ｑ１〜Ｑ６の検知光の中間転写ベルト９による正反射光を受光素子１５ｆで検知して、６段階の受光量Ｌ１〜Ｌ６の計測値を光学式センサ１５から読み取る。

制御部１１０は、光学式センサ１５を制御して得られた６組の光量値−受光量のデータを直線補間して線形式を演算し、線形式上で目標設定値Ｌｍが得られる検知光の光量値Ｑｍを求めてＬＥＤ１５ｅに設定する。

交換直後における中間転写ベルト９の新品状態では、例えば発光強度Ｑ３近辺で制御用トナー像ＳＴの背景レベル（中間転写ベルト９）を目標設定値Ｌｍに設定できる。しかし、使用履歴の累積が進んで中間転写ベルト９に対する外添剤の付着が進行すると、最大の発光強度Ｑ６でも、制御用トナー像ＳＴの背景レベルを目標設定値Ｌｍに設定できなくなる。外添剤が中間転写ベルト９に付着すると反射光量が低下し、反射光量がある値を下回ると、光学式センサ１５の光量調整が正常に行われなくなるからである。

このとき、中間転写ベルト９上に形成された制御用トナー像ＳＴを正常に読み取ることが困難になり、同じ制御用トナー像ＳＴを検知した場合でも異なった受光量の計測値を出力してしまう。また、光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅにおける光量値Ｑｍの調整結果が設定可能な上限値（２５５／２５５）に近付くと、中間転写ベルト９に形成される制御用トナー像ＳＴを光学式センサ１５が読み取る精度が低下する。そして、制御用トナー像ＳＴの読み取り精度が低下すると、色ずれ、色むら、濃度ムラ等の画像不良を引き起こし易くなる。

そこで、制御部１１０は、光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅに設定される光量値Ｑｍが基準値（以下回復閾値）に達すると、中間転写ベルト９の光沢度を回復させる光沢回復モードを自動的に開始する。光沢回復モードでは、画像形成を待機させた状態で、ウエブクリーニング装置４０を中間転写ベルト９に対して着状態とし、中間転写ベルト９を空転させることにより、中間転写ベルト９の光沢度を回復させる。

しかし、光沢回復モードが終わるまで、画像形成を待機させるので、光沢回復モードが頻繁に実施されると、画像形成の処理待ち時間を増加して、画像形成装置１００の稼働率が低下する。

図５に示すように、光学式センサ１５の光量値Ｑｍが増えるにつれて、光沢復帰モードの所要時間は線形的に増える。交換から間もない時期で光量値Ｑｍが２５／２５５の場合は、所定レベルまで光沢度を回復させるための光沢回復モードは５分間で済む。しかし、設計寿命の終わり近くで光量値Ｑｍが１５０まで上昇している場合、同じレベルまで光沢度を回復させようとすると、３０分の光沢回復モードが必要になる。また、３０分の光沢回復モードで光沢度が所望の水準まで回復すればよいが、光量値Ｑｍが２００／２５５を超えた状態から３０分の光沢回復モードを実施したような場合、中間転写ベルト９の表面にトナーが融着して光沢度が回復しなくなる可能性もある。

従って、光学式センサ１５に設定される光量値Ｑｍが大きくなる前に、光沢回復モードを小まめに行うことが、ユーザーストレス低減、画像保障、中間転写ベルトの寿命保障のために好ましい。

＜制御手段＞
図６は中間転写ベルト９の光沢回復モードのフローチャート、図７は光沢回復モードにおける回復閾値の説明図、図８は光沢回復モードの実行時間の説明図、図９は中間転写ベルトの使用履歴の累積に伴う光量値の変化の説明図である。

図２を参照して図６に示すように、実行手段としての制御部１１０は、画像形成装置１００の起動時（Ｓ１１）に、光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅに光量値Ｑｍを設定する（Ｓ１２）。

制御部１１０は、中間転写ベルト９が交換直後の場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、直近の光量値Ｑｍの設定結果を用いて回復閾値の線形式を設定して（Ｓ２１）、画像形成の累積枚数をリセットする（Ｓ２２）。

図２を参照して図７に示すように、中間転写ベルト９の初期状態における光学式センサ１５の光量値Ｑｍの初期値Ｑｍ０が３２のとき、回復閾値は、初期値３２に所定値２５を加算した５７を起点とする。

回復閾値の線形式は、画像形成の累積枚数の増加に伴って徐々に回復閾値を引き上げるように設定される。中間転写ベルト９の交換後の画像形成の累積枚数をｘとするとき、回復閾値ｙは、次式のように線形式にて設定される。
ｙ＝０．０００２ｘ＋５７ ・・・（１）

設定手段としての制御部１１０は、中間転写ベルト９が交換直後に該当しない場合（Ｓ１３のＮＯ）、中間転写ベルト９の交換以降の画像形成の累積枚数ｘを回復閾値の線形式（１）に代入して回復閾値ｙを演算する（Ｓ１４）。

制御部１１０は、直近に設定された光量値Ｑｍが回復閾値ｙを越えていれば（Ｓ１５のＹＥＳ）、回復閾値ｙと光量値Ｑｍとの差ΔＱｍに応じた光沢回復モードの実行時間Ｔｋを演算する（Ｓ２３）。

図８に示すように、光沢回復モードの実行時間Ｔｋは、回復閾値ｙと光量値Ｑｍとの差ΔＱｍを用いて次式のように線形式にて設定される。
Ｔｋ＝０．２×ΔＱｍ＋５ （分）・・・（２）

従って、回復閾値ｙよりも光量値Ｑｍが（５／２５５）上回っている場合、Ｔｋ＝０．２×５＋５＝６分となる。

光沢回復モードでは、ウエブクリーニング装置４０が中間転写ベルト９に対して３０Ｎ（３．０ｋｇｆ）の総圧で着状態とされる。帯電ローラ２ａには電源Ｄ３から通常の帯電電圧が印加され、回転を停止させた現像スリーブ４ｓには、電源Ｄ４から負極性の直流電圧のみが印加される。これにより、感光ドラム１ａは、トナー像を担持することなく中間転写ベルト９とともに回転する。

光沢回復モードでは、クリーニングウエブ４５巻き取り速度を、通常の３０秒ごとに５ｍｍから１０秒ごとに５ｍｍまで増して、ウエブクリーニング装置４０の外添剤クリーニング性能を通常の画像形成時よりも高めている。

図２を参照して図５に示すように、制御部１１０は、光沢回復モードを実行時間Ｔｋだけ継続して（Ｓ２４）、中間転写ベルト９の光沢度を回復させた後、光量値Ｑｍを再設定する（Ｓ１２）。中間転写ベルト９の光沢度が回復して、制御用トナー像ＳＴの背景レベルが図４に示す目標設定値Ｌｍから外れているからである。

制御部１１０は、直近に設定された光量値Ｑｍが警告閾値ｙを越えていなければ（Ｓ１５のＮＯ）、画像形成ジョブを実行して（Ｓ１６）、画像形成の累積枚数ｘをカウントアップする（Ｓ１７）。

図２に示すように、画像形成の累積に伴って光量値Ｑｍが正常に推移する場合、その勾配は、０．０００２／枚となると予め分かっている。従って、中間転写ベルト９の初期状態における光学式センサ１５の光量値Ｑｍの初期値Ｑｍ０が３２／２５５のとき、光量値Ｑｍの正常な推移は次式のように線形式で表される。
Ｑｍ＝０．０００２ｘ＋３２ ・・・（３）

光量値Ｑｍの正常な推移は、標準的な画像形成を通じて中間転写ベルト９に塗布される外添剤の量と、画像形成時のウエブクリーニング装置４０の外添剤クリーニング性能とのバランスとによってもたらされる光沢度の低下速度に対応している。

中間転写ベルト９に対する外添剤の付着量が増えてくると、次第に中間転写ベルト９の光沢度が失われて、入射した検知光の正反射光として受光素子１５ｆに入射する光量が減ってくる。このため、目標設定値Ｌｍに相当する入射光量を受光素子１５ｆが得るためにＬＥＤ１５ｅが出力すべき光量値Ｑｍは、次第に増加する。

そして、光量値Ｑｍが設定可能な範囲の上限値に近い２５０／２５５に達すると、光学式センサ１５を用いて中間転写ベルト９上の制御用トナー像ＳＴを正しく読み取れなくなる可能性が高くなる。このため、制御部１１０は、中間転写ベルト９が光学的な寿命に達したと判断して、光沢回復モードを自動的に開始する。

しかし、光量値Ｑｍの上昇が（３）式の正常な推移に従っていれば、中間転写ベルト９の機械的、機能的な寿命７０万枚の範囲を大きく越えた１１０万枚に累積枚数ｘが達するまで、光量値Ｑｍは２５０に達しない。

また、光量値Ｑｍの上昇が（１）式の回復閾値ｙの推移に従っていれば、中間転写ベルト９の設計寿命７０万枚の範囲を満たせる１００万枚に累積枚数ｘが達するまで、光量値Ｑｍは設定可能な範囲の上限値２５０に達しない。

ところで、図７に示す光量値Ｑｍと回復閾値ｙとの差２５／２５５は、図８に示すように、光沢回復モードを５分間だけ実行した際に期待できる光量値Ｑｍの低下量に相当する。（１）式の回復閾値ｙの直線上から光沢回復モードを５分間実行すれば、光量値Ｑｍは、２５／２５５低下して（３）式の正常な推移の直線上に移動する。図８に示す６分の実行時間において、１分は、ΔＱｍ＝５／２２５だけ回復閾値ｙを上回った光量値Ｑｍを回復閾値ｙまで低下させる光沢度の回復量を得るために必要な時間である。

従って、（２）式を用いた実行時間Ｔｋだけ光沢回復モードを実行すれば、回復閾値ｙを越えた任意の値まで上昇した光量値Ｑｍを（３）式の正常な推移の直線上に復帰させる光沢度の回復量が得られる。

図２を参照して図９に示すように、光学式センサ１５に設定される光量値Ｑｍが正常な推移を２５／２５５上回る回復閾値ｙに達しない時刻ｔ１から時刻ｔ３までは、光沢回復モードは実行されない。時刻ｔ４で光量値Ｑｍが回復閾値ｙを突破すると、光沢回復モードが実行されて光沢度が回復する結果、光沢回復モードの終了後の時刻ｔ５において再度設定される光量値Ｑｍは、正常な推移に乗ってくる。

同様に制御されて、時刻ｔ５から時刻ｔ６までは光沢回復モードが実行されず、時刻ｔ７で光量値Ｑｍが回復閾値ｙを突破すると、光沢回復モードが実行されて、光沢回復モードの終了後の時刻ｔ８において再度設定される光量値Ｑｍは、正常な推移に乗ってくる。

すなわち、画像形成の累積枚数ａにて光学式センサ１５に設定された光量値をＱｍ（ａ）とし、累積枚数ａにおける回復閾値をｙ（ａ）とし、光沢回復モードの実行時間をＴｋとする。このとき、
Ｑｍ（ａ）−ｙ（ａ） ＜０ の場合は、光沢回復モードを開始しない。
Ｑｍ（ａ）−ｙ（ａ） ≧０ の場合は、光沢回復モードを、Ｔｋ＝０．２×（Ｑｍ（ａ）−ｙ（ａ））分だけ実行する。

制御部１１０は、光学式センサ１５の光量値Ｑｍの調整毎に得られる光量値Ｑｍが累積枚数ｘに応じた回復閾値を超える場合、これを異常な状態と判断して、中間転写ベルト９の光沢回復モードを実行する。このため、正常な推移に沿って中間転写ベルト９の光沢度が変化している場合には、光沢回復モードが実施されないので、光沢回復モードは、必要最小限の頻度で実施される。

そして、光沢回復モードは、設定される光量値Ｑｍが正常な推移を下回る過剰な光沢度にまでは中間転写ベルト９の光沢度を回復させないので、光沢回復モードの実行時間（画像形成の待機時間）は必要最小限で済む。光沢度の回復量は、正常な推移を下回ることが無いように設定されている。

ところで、静電クリーニング装置３０においては、ファーブラシ３１とファーブラシ３４とで回収されるトナーの極性が異なるので、画像によってクリーニングするトナー量が異なってくる。つまり、画像濃度が高い画像形成時は、ネガの転写残トナーが多くなるので、プラスの電圧を印加したファーブラシ３４が多く汚れる。そして、画像濃度が低い画像形成時は、ポジの転写残トナーが多くなるので、マイナスの電圧を印加したファーブラシ３１が多く汚れる。

よって、画像濃度によりそれぞれトナーの回収量が異なり、ファーブラシ３１、３４の汚れ方も異なってくるので、画像形成が進むにつれて、ファーブラシ３１、３４の抵抗値が異なってくる。更に、ファーブラシ３１、３４自体にも抵抗バラツキ、抵抗変動を持つものがある。このため、初期に設定した電圧値をそのまま使用していると、クリーニングに適正な電圧がファーブラシ３１、３４に印加されなくなって、クリーニング不良を起こす可能性がある。

また、ファーブラシ３１、３４に適正電圧よりも低い電圧が印加される場合、ファーブラシ３１、３４に残留したトナーを拘束する拘束力が弱くなる。その結果、トナーがファーブラシ３１、３４の回転する遠心力および中間転写ベルト９の摺擦によって吐き出される可能性がある。

また、ファーブラシ３１、３４に適正電圧よりも高い電圧が印加される場合、ファーブラシ３１、３４によって回収されたトナーに電荷注入、或いは放電による電荷の飛び込みが発生する。その結果、トナー電荷の極性が反転してしまい、トナーがファーブラシ３１、３４より吐き出されてしまう可能性がある。

このようにしてファーブラシ３１、３４から一時的に大量のトナーが吐き出されると、静電クリーニング装置３０の下流に配置されたウエブクリーニング装置４０のクリーニングウエブ４５に大量のトナーおよび外添剤が堆積する。これにより、クリーニングウエブ４５が本来の働きとは逆に、中間転写ベルト９にトナーや外添剤を摩擦塗布してしまい、中間転写ベルト９の光沢度が急激に低下する場合がある。このとき、図７のｔ３、ｔ４、ｔ５のように、中間転写ベルト９から所定の反射光量を得るために必要な光量値Ｑｍは急に増加する。そして、光量値Ｑｍが上限値に張り付くと、光学式センサ１５が制御用トナーを読み取る再現性が失われて、正常な検知や測定を行えなくなる。

制御部１１０は、このような異常な事態を予測的に検知して光沢回復モードを開始し、中間転写ベルト９の光沢度を必要最小限に回復させる。光沢回復モードを行ことで、短時間で光学式センサ１５の光量値Ｑｍを正常状態に戻すことができ、中間転写ベルト９上に形成された制御用トナー像を読み取ることができるので、画質が安定する。

なお、中間転写ベルト９に付着する付着物は、現実に付着し得る可能性のあるものであれば外添剤のみに制約されるものではない。

＜実施例１＞
図１０は実施例１における光沢回復モードの開始時の説明図、図１１は光沢回復モードの終了時の説明図である。

図２を参照して図１０に示すように、中間転写ベルト９の交換後の画像形成の累積枚数ｘ＝３０万枚にて、光学式センサ１５に設定された光量値Ｑｍは、１２２であった。ｘ＝３０万枚における回復閾値ｙ及び実行時間Ｔｋは、（１）、（２）式により以下のように演算される。
ｙ＝０．０００２ｘ＋５７＝０．０００２×３０００００＋５７＝１１７
Ｔｋ＝０．２×ΔＱｍ＋５＝０．２×（１２２−１１７）＋５＝１＋５＝６

制御部１１０は、設定された光量値Ｑｍ＝１２２が回復閾値１２２を超えているため、画像形成を待機させて光沢回復モードを開始し、実行時間Ｔｋ＝６分継続して光沢回復モードを終了した。

図１１に示すように、光沢回復モードの終了後に光学式センサ１５に設定された光量値Ｑｍは、９２となって、（３）式で示される正常な推移の直線上まで低下した。
Ｑｍ＝０．０００２ｘ＋３２＝０．０００２×３０００００＋３２＝９２

これにより、中間転写ベルト９上に形成された制御用トナー像を光学式センサ１５が正常に読み取ることができるので、良好な画像品質を保証できた。

＜実施例２＞
図１２は実施例２の光沢回復モードにおける回復閾値の説明図、図１３は中間転写ベルトの使用履歴の累積に伴う光量値の変化の説明図、図１４は実施例２の光沢回復モードにおける光量値の変化の説明図である。

図２に示すように、実施例２では、第１実施形態の画像形成装置１００が図６のフローチャートに従って光沢回復モードを制御され、光沢回復モードの諸条件は上述したとおりである。ただし、中間転写ベルト９に対するウエブローラ４４の当接圧は、通常の３０Ｎ（３．０ｋｇｆ）よりも高い４５Ｎ（４．５ｋｇｆ）として、ウエブクリーニング装置４０のクリーニング性能を高めている。

なお、ウエブローラ４４の当接圧を４５Ｎ（４．５ｋｇｆ）とすると、クリーニング性能が高まる一方でクリーニングウエブ４５の摺擦負荷の増大が著しく、中間転写ベルト９の回転速度が変動してしまう。４５Ｎ（４．５ｋｇｆ）の当接圧は、通常の画像形成時に適用すると色ズレ、バンディング等の原因になるので、光沢回復モード以外では利用できない。

図２を参照して図１２に示すように、実施例２における回復閾値ｙは、中間転写ベルト９の交換後の画像形成の累積枚数をｘとするとき、次式のように設定される。
ｙ＝０．０００２ｘ＋７０ ・・・（４）

光沢回復モードの実行時間Ｔｋは、回復閾値ｙと光量値Ｑｍとを用いて次式のように設定される。
Ｔｋ＝０．２×（Ｑｍ−ｙ）＋８ ・・・（５）

実施例２では、中間転写ベルト９の初期状態における光学式センサ１５の光量値Ｑｍ０が３０のため、光量値Ｑｍの正常な推移は次式のように想定される。
Ｑｍ＝０．０００２ｘ＋３０ ・・・（６）

実施例２では、回復閾値ｙと正常な推移の光量値Ｑｍの差が４０であって、光沢回復モードの実行時間Ｔｋ＝８分に相当している。よって、光沢回復モードの最短時間は８分となる。

図２を参照して図１３に示すように、光量値Ｑｍが回復閾値ｙを超えない時刻ｔ１〜ｔ３では光沢回復モードが実行されない。時刻ｔ４で設定された光量値Ｑｍが回復閾値ｙを越えていたため、光沢回復モードが実行されて、光沢回復モードの終了後の時刻ｔ５にて設定された光量値Ｑｍは、正常な推移の直線上まで低下していた。

その後、時刻ｔ５〜ｔ７では光沢回復モードが実行されず、光量値Ｑｍが回復閾値ｙを越えていた時刻ｔ８で光沢回復モードが実行されて、光沢回復モードの終了後の時刻ｔ９に設定された光量値Ｑｍは、正常な推移の直線上まで低下していた。

図２を参照して図１４に示すように、光沢回復モードの実行時間Ｔｋは、最短で８分であり、残りの時間は、回復閾値ｙを超えて光量値Ｑｍが設定されたときの（Ｑｍ−ｙ）の値に応じて決定される。

累積枚数３０万枚の時点で、光学式センサ１５の光量値Ｑｍが１４０であった。（４）式から３０万枚時点での回復閾値ｙは、０．０００２×３０００００＋７０＝１３０である。また、（Ｑｍ−ｙ）は１０となり、（５）式から実行時間Ｔｋ＝０．２×１０＋８＝１０分である。内訳は、回復閾値１３０までの回復に２分、回復閾値１３０から正常な推移Ｑｍ＝０．０００２ｘ＋３０＝９０までの回復に８分である。光沢回復モードの終了後に設定された光学式センサ１５の光量値Ｑｍは、図１４に示すように、正常な推移の９０へ復帰していた。これにより、中間転写ベルト９上に形成された制御用トナー像を正常に読み取って、良好な画像性等を保証できた。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 中間転写ベルトをクリーニングするための構成の説明図である。 中間転写ベルトの断面構成の説明図である。 光学式センサのＬＥＤにおける光量値の設定の説明図である。 光量値と光沢復帰モードの所要時間との関係の説明図である。 中間転写ベルト９の光沢回復モードのフローチャートである。 光沢回復モードにおける回復閾値の説明図である。 光沢回復モードの実行時間の説明図である。 中間転写ベルトの使用履歴の累積に伴う光量値の変化の説明図である。 実施例１における光沢回復モードの開始時の説明図である。 光沢回復モードの終了時の説明図である。 実施例２の光沢回復モードにおける回復閾値の説明図である。 中間転写ベルトの使用履歴の累積に伴う光量値の変化の説明図である。 実施例２の光沢回復モードにおける光量値の変化の説明図である。

符号の説明

９ 像担持体（中間転写ベルト）
９ａ 樹脂層
９ｂ 弾性層
９ｃ 表層
１５ 光学式センサ
１５ｅ ＬＥＤ
１５ｆ 受光素子
３０ 静電クリーニング装置
３１、３４ ファーブラシ
３３、３６ クリーニングブレード
４０ 外添剤クリーニング装置（ウエブクリーニング装置）
４１ 回動軸
４２ 送り出しローラ
４３ 巻き取りローラ
４５ クリーニングウエブ
４６ モータ
４７ 加圧解除機構
１０８ 操作パネル
１１０ 制御手段（制御部）
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ トナー像形成手段
ＳＴ 制御用トナー像
Ｔ２ 転写部（二次転写部）

Claims (4)

1. トナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体上にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
   前記像担持体に向けて光を照射し、反射光を検知する検知部材と、
   前記像担持体に当接して前記像担持体を清掃する清掃部材と、
   前記検知部材の検知結果が予め定めた閾値に達したときに前記清掃部材を用いて像担持体を清掃する清掃モードを実行する実行手段と、
   前記像担持体の累積使用量が少ないときは前記閾値を小さく設定し、前記累積使用量が大きいときは前記閾値を大きく設定する設定手段と、を有する画像形成装置において、
   前記実行手段は、前記検知結果と前記閾値との差が大きいほど前記清掃モードの実行時間を増やすことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記設定手段は、前記像担持体が交換される場合には、交換後の前記検知結果に応じて前記閾値を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記清掃部材は、前記像担持体との間に電界を印加することで前記像担持体に残留した転写残トナーを除去可能な静電式清掃部材と、前記静電式清掃部材を通過した前記像担持体に繊維体を摺擦することで前記像担持体に付着した付着物を除去可能な摺擦式清掃部材と、を含み、
   前記実行手段は、前記清掃モード時の前記摺擦式清掃部材の清掃性能を画像形成時の清掃性能よりも高め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。
4. 前記実行手段は、前記清掃モードの終了後、前記像担持体から所定の反射光量が得られるように、前記検知部材が前記像担持体に照射する光量を設定することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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