JP5293148B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像密度（印字率）の低い画像形成を連続して行う場合、現像装置中の現像剤が停滞してきて画像への吸着性が悪くなり画像劣化を起こす現象を防止する画像形成装置に関する。

電子写真方式を用いた画像形成装置にあっては静電潜像を現像し、画像形成材料としての転写材上に転写する工程を有するが、この現像性や転写性が低下すると画像欠陥を生じ画質の安定性が阻害される。その原因の一つに、形成すべき画像におけるページ当たりのトナー消費量が少ない画像出力要求が連続した場合があり、その場合には、現像装置内にトナーが長時間滞留して撹拌され、そのため滞留して撹拌されたトナーは静電吸着力が変化し、像担持体との適切な吸着が得られなくなる。特に、トナーと磁性キャリアとからなる２成分現像剤を有する現像方式においては、現像装置が作動している割合に対しトナーの消費量が少なくなる結果、長時間に亘って滞留したトナーが必要以上に磁性キャリアと攪拌され、予め表面に外添された物質に変化が生じる。その結果として、転写不良やカブリといった画質不良が生じてしまう。このような画質の低下に対する対策として、現像手段内に滞留しているトナーを強制的に排出させ、新しいトナーを入れ替えるトナーの強制排出の技術が種々提案されている。

それらの技術を示す資料としては、例えば下記に示す特許文献１及び２がある。
特開２００６−１７１７８８号公報。 特開平６−１３８７６０号公報。

特許文献１に記載の技術は、通常の出力画像領域以外の領域にベタ画像を形成して現像装置からの現像剤を強制消費させ、その現像動作に対応して一次転写手段の出力を通常の画像形成時における出力の１／２以下にする点が記載されている。その結果として、中間転写体のクリーニング手段と感光体のクリーニング手段の両方に強制消費現像剤の回収負担を振り分けて軽減させることによって、強制消費現像剤に伴うクリーニング不良等の問題の発生を防止している。

ところが、特許文献１に記載の技術では、環境条件（特に湿度）、あるいは現像剤の特性の変動に対して、長期に渡って強制消費現像剤の量を両方のクリーニング手段にバランスよく回収させることは困難である。その結果、バランスが崩れ、総じて強制消費現像剤の回収が過多になったクリーニング手段で上記の問題が発生するという課題を残している。つまり、特許文献１に記載の技術は、強制消費現像剤に伴うクリーニング不良等の問題を十分に解決できないものである。

特許文献２に記載の技術は、感光体をクリーニングするクリーニング装置（５１）とベルトをクリーニングするベルトクリーニング装置（６４）との負荷分散を行うために、トナー消費モードにおいて、転写チャージャの電流を通常の作像時の電流よりも小さな値に変更している（段落００７６〜００７８の記載を参照）。また、感光体上に形成された画像の濃度を検知する濃度センサを転写の上流側に設け、該濃度センサの検知値に応じて、通常の作像時の転写電流よりも小さな値に変更してもよいと記載している。つまり、該濃度センサの検知結果に基づき、通常の作像時の電流値を、通常の作像時の電流よりも小さな電流値に切替るように制御するものである。

ところが、特許文献２に記載の技術も、環境条件（特に湿度）、あるいは現像剤の特性の変動によって生じる各クリーニング手段の強制消費現像剤回収バランスの崩れを防止するものでなく、上記クリーニング問題を十分に解決できないものである。

本発明の目的は、強制現像剤消費の動作において像担持体及び中間転写体の両クリーニング手段に回収される現像剤の量（濃度）を常に所定値以下に維持可能にし、クリーニング不良等の問題の発生を防止して、長期に渡って高画質な画像を安定して出力する画像形成装置を提供することである。

前記の本発明の目的は、下記の構成により達成される。

１．現像器の現像剤を用いて像担持体の回動方向における画像領域上に画像を形成する画像形成部と、
前記像担持体上の画像領域に形成された前記画像を中間転写体に転写する一次転写手段と、
前記中間転写体上に残留する現像剤を回収する第１クリーニング手段と、
前記二次転写手段に残留する現像剤を回収する第２クリーニング手段と、
前記現像器の現像剤を強制的に消費するためのパッチ画像を前記中間転写体上の画像領域外である非画像領域に形成させ、更に前記二次転写条件と異なる第１の非画像条件で当該パッチ画像を前記二次転写手段に転写させて、当該パッチ画像を前記第１クリーニング手段及び第２クリーニング手段に振り分けて回収させるよう、少なくとも前記画像形成部、前記一次転写手段及び前記二次転写手段を制御する制御部と、
前記二次転写手段に対し前記中間転写体の移動方向の下流側で前記中間転写体上の前記パッチ画像の濃度を検知する第１検知手段と、を備え、
前記制御部は、前記第１検知手段の検知結果に基づき前記第１の非画像条件を変更することを特徴とする画像形成装置。

２．前記像担持体上に残留する現像剤を回収する第３クリーニング手段と、
前記一次転写手段に対し前記像担持体、又は前記中間転写体の移動方向の下流側に配設され、前記像担持体上、又は前記中間転写体上の前記パッチ画像の濃度を検知する第２検知手段と、を備え、
前記一次転写手段は、前記像担持体上の画像領域に形成された前記画像を一次転写条件で中間転写体に転写し、
前記制御部は、前記現像器の現像剤を強制的に消費するためのパッチ画像を前記像担持体上の画像領域外である非画像領域に形成させ、前記一次転写条件と異なる第２の非画像条件で当該パッチ画像を前記中間転写体に転写させ、更に前記二次転写条件と異なる第１の非画像条件で当該パッチ画像を前記二次転写手段に転写させて、当該パッチ画像を前記第１クリーニング手段、前記第２クリーニング手段及び前記第３クリーニング手段に振り分けて回収させるよう、少なくとも前記画像形成部と前記一次転写手段を制御し、前記第２検知手段の検知結果に基づき前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする前記１に記載の画像形成装置。

３．前記第２検知手段が前記中間転写体に対向して配設され、
前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以上である場合に前記一次転写手段による転写率を低下させるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

４．前記第２検知手段が前記中間転写体に対向して配設され、
前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以下である場合に前記一次転写手段による転写率を高めるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

５．前記第２検知手段が前記像担持体に対向して配設され、
前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以上である場合に前記一次転写手段による転写率を高めるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

６．前記第２検知手段が前記像担持体に対向して配設され、
前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以下である場合に前記一次転写手段による転写率を低下させるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする前記２に記載の画像形成装置。

７．前記制御部は、前記第１検知手段の検知結果が所定値以上である場合に前記二次転写手段による転写率を高めるよう、前記第１の非画像条件を変更することを特徴とする前記１から６の何れか１項に記載の画像形成装置。

８．前記制御部は、前記第１検知手段の検知結果と前記第２検知手段の検知結果との差分を算出し、該差分に基づき前記第１の非画像条件を変更することを特徴とする前記１から６の何れか１項に記載の画像形成装置。

９．前記像担持体上に形成されたパッチ画像がベタ画像であることを特徴とする前記１から８までの何れか１項に記載の画像形成装置。

１０．前記二次転写手段がローラ状であることを特徴とする前記１から９までの何れか１項に記載の画像形成装置。

１１．前記前記二次転写手段がベルト状であることを特徴とする前記１から９までの何れか１項に記載の画像形成装置。

本発明により、強制現像剤消費の動作において感光体のクリーニング手段と中間転写体のクリーニング手段に回収される現像剤の量を常に所定値以下に維持することを可能にし、長期に渡ってクリーニング不良等の問題もなく高画質な画像を出力できる画像形成装置の提供を可能にする。

以下、本発明の実施の形態を説明する。

図１は、本発明の実施の形態としてのカラー画像形成装置を示す概略構成図である。

このカラー画像形成装置は、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７と、給紙搬送手段２１及び定着手段としての定着装置２４とから成る。画像形成装置Ａの本体の上部には、原稿画像読取装置ＳＣが配置されている。

イエロー色の画像を形成する画像形成部１０Ｙは、像担持体としてのドラム状の感光体１Ｙ、該感光体１Ｙの周囲に配置された帯電手段２Ｙ、露光手段３Ｙ、現像器４Ｙ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、第３クリーニング手段６Ｙを有する。マゼンタ色の画像を形成する画像形成部１０Ｍは、像担持体としてのドラム状の感光体１Ｍ、該感光体１Ｍの周囲に配置された帯電手段２Ｍ、露光手段３Ｍ、現像器４Ｍ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｍ、第３クリーニング手段６Ｍを有する。シアン色の画像を形成する画像形成部１０Ｃは、像担持体としてのドラム状の感光体１Ｃ、該感光体１Ｃの周囲に配置された帯電手段２Ｃ、露光手段３Ｃ、現像器４Ｃ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｃ、第３クリーニング手段６Ｃを有する。黒色画像を形成する画像形成部１０Ｋは、像担持体としてのドラム状の感光体１Ｋ、該感光体１Ｋの周囲に配置された帯電手段２Ｋ、露光手段３Ｋ、現像器４Ｋ、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｋ、第３クリーニング手段６Ｋを有する。

中間転写体ユニット７は、複数のローラにより巻回され回動可能に支持された、半導電性エンドレスベルトである中間転写体７０を有する。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋで形成された各色の画像は、一次転写手段としての一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋにより、回動する中間転写体７０上に逐次転写されて、合成されたカラー画像が形成される。給紙カセット２０内に収容された記録媒体として用紙等の転写材Ｐは、給紙搬送手段２１により給紙され、複数の中間ローラ２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃ、２２Ｄ、レジストローラ２３を経て、二次転写手段としての二次転写ローラ５Ａに搬送され、二次転写ローラ５Ａにより転写材Ｐ上にカラー画像が一括転写される。カラー画像の形成された転写材Ｐは、定着装置２４で定着処理される。そして、排紙ローラ２５によって機外に排出され、排紙トレイ２６上に載置される。

一方、カラー画像が転写材Ｐに転写された中間転写体７０上の残留トナーは、第１クリーニング手段６Ａにより除去・回収される。

画像形成処理中、一次転写ローラ５Ｋは常時、感光体１Ｋに圧接している。他の一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃはカラー画像形成時にのみ、それぞれ対応する感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃに圧接する。

二次転写ローラ５Ａは、画像形成処理中には中間転写体７０に常時圧接する。また、二次転写ローラ５Ａ上の残余トナーは、第２クリーニング手段６Ｂにより除去される。

図２は、二次転写ローラ５Ａと第２クリーニング手段６Ｂの構成を示す側断面図である。第２クリーニング手段６Ｂについて図２を用いて述べる。

本発明においては、第２クリーニング手段６Ｂとしてブラシローラを用いることもできるが、ここではクリーニングブレード６Ｂ１を用いている。クリーニングブレード６Ｂ１は、クリーニング保持部材６Ｂ２に保持され、その先端がバネ６Ｂ３の付勢力により該二次転写ローラ５Ａの表面に当接している。クリーニング保持部材６Ｂ２は、その回動軸６Ｂ４Ｃに回転可能にケーシング６Ｂ５に固定されている。

以上のように、クリーニングブレード６Ｂ１は、ケーシング６Ｂ５に回転可能に固定された二次転写ローラ５Ａに対し常時当接するものである。

また、画像形成装置Ａから筐体８を支持レール８２Ｌ、８２Ｒを介して引き出し可能にしてある。

筐体８は、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とから成る。

画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋは、垂直方向に縦列配置されている。感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの図示左側方には中間転写体ユニット７が配置されている。中間転写体ユニット７は、ローラ７１、７２、７３、７４、７６を巻回して回動可能な中間転写体７０、一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋ及び第１クリーニング手段６Ａとから成る。

筐体８の引き出し操作により、画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、中間転写体ユニット７とは、一体となって、画像形成装置Ａの本体から引き出される。

このように感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に帯電、露光、現像によりトナー像を形成し、中間転写体７０上に各色のトナー像を一次転写して重ね合わせ、それを一括して転写材Ｐに二次転写し、定着装置２４で加圧及び加熱により固定して定着する。トナー像を中間転写体７０に転移させた後の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋは、第３クリーニング手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋで転写時に各感光体上に残された残留トナーを清掃された後、上記の帯電、露光、現像のサイクルに入り、次の像形成が行われる。

このプロセススピードは３００ｍｍ／ｓであり、中間転写体としては中間転写体７０を採用した、タンデム構成のフルカラー複写機である。そして、一次転写ローラは直径２０ｍｍのスポンジローラであり、その抵抗値は１×１０^７Ωである。そして、二次転写ローラは直径３０ｍｍの弾性ローラであり、その抵抗値は１×１０^７Ωである。

一次転写ローラには、定電流制御タイプの一次転写電源よりバイアスが印加される。同様に、二次転写ローラにも、定電流制御タイプの二次転写電源よりバイアスが印加される。

［第１検知手段及び第２検知手段］
第２検知手段９１と第１検知手段９２は、周回する中間転写体７０の表面に対向して配設される。

第２検知手段９１は、各色の一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに対し中間転写体７０の移動方向の下流側に配設し、各色の一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋで中間転写体７０上に順次転写された各色のパッチ画像の濃度を検知するものである。

第１検知手段９２は、二次転写ローラ５Ａに対し中間転写体７０の移動方向の下流側に配設し、中間転写体７０に残余された各色のパッチ画像の濃度を検知するものである。

図３は、第２検知手段９１と第１検知手段９２の模式図であり、中間転写体７０上のパッチ画像との位置関係を示す。

検知手段９１、９２は、図示のように、赤外線を発光する発光部９１１、９２１と、中間転写体７０で拡散された二次光を受光する受光部９１２、９２２とで構成される。発光部９１１、９２１からの光線は中間転写体７０表面の入射点に４５°傾斜で入射する。受光部９１２、９２２は、入射点を通る中間転写体７０に対する垂直線上に位置し、中間転写体７０の表面及び表面上のトナーで散乱される垂直成分の反射光を検知する。

図１１は、第２検知手段９１と第１検知手段９２の検知特性である。図１１（ａ）は、中間転写体７０上に形成されたパッチ画像の濃度（単位面積あたりのトナー質量）とその検知出力Ｄ（ｊ＝ｙ、ｍ、ｃ）の関係を示すものである。図１１（ｂ）は、Ｋ色パッチ画像の同上の関係を示すものである。ここでは、検知出力Ｄの単位はボルトであり、Ｋ色のパッチ画像を検知する場合の検知感度は、Ｙ色、Ｍ色、Ｃ色のパッチ画像を検知する場合より増幅している。

［画像形成装置の制御ブロック図］
図４は、画像形成装置Ａの制御ブロック図であり、図４に基づき本発明の実施の形態に係る制御部について述べる。

画像形成装置Ａは、プリントエンジン部１０１、制御部１０２、画像処理部１０３、操作表示部１０５、記憶部１０４、送受信部１０６、プリントコントローラ部１０７等により構成される。各部はバス１１０により接続されている。また、バス１１０を介して画像形成装置Ａの上部の設置された原稿画像読取装置ＳＣとも通信している。

制御部１０２は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等により構成される。制御部１０２のＣＰＵは、操作表示部１０５の操作により、ＲＯＭに記憶されているシステムプログラムや各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って画像形成装置Ａ各部の動作を集中制御する。

操作表示部１０５は、ＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ Ｃｒｙｓｔａｌ Ｄｉｓｐｌａｙ）により構成され、制御部１０２から入力される表示信号の指示に従って表示画面上に各種操作ボタンや装置の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。

ＬＣＤの表示画面上は、透明電極を格子状に配置して構成された感圧式（抵抗膜圧式）のタッチパネルに覆われていて、手指やタッチペン等で押下された力点のＸＹ座標を電圧値で検知し、検知された位置信号を操作信号として制御部１０２に出力する。

また、操作表示部１０５は、数字ボタン、スタートボタン等の各種操作ボタンを備え、ボタン操作による操作信号を制御部１０２に出力する。

原稿画像読取装置ＳＣは、原稿をＲ、Ｇ、Ｂのアナログ信号として読み取り、アナログ信号をＡ／Ｄ変換器でデジタル信号に変換してＲ、Ｇ、Ｂの画像データを生成する。その後に画像データをバス経由で画像形成装置Ａの画像処理部１０３に出力する。

画像処理部１０３は、原稿画像読取装置ＳＣから入力したＲ、Ｇ、Ｂの画像データをプリントエンジン部１０１で処理可能なＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データに変換させる。更に、プリントエンジン部１０１の出力特性に合わせてγ補正処理を行い、あるいは誤拡散方法等の２値化処理を行い、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の印刷データを生成する。そして、印刷データをプリントエンジン部１０１に出力する。

送受信部１０６は、ネットワーク上のパソコンから印刷ジョブが受信されると、受信された印刷ジョブをプリントコントローラ部１０７に転送する。印刷ジョブは印刷処理に関する処理情報と印刷データ（ファイル）で構成されている。

プリントコントローラ部１０７は、印刷ジョブの内容に基づきＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色の画像データであるところの印刷データを生成し、処理情報と対応してプリントエンジン部１０１へ出力する。

プリントエンジン部１０１は、画像処理部１０３及びプリントコントローラ部１０７から入力された画像データを画像メモリ１０８上に展開する。次に、画像メモリ１０８上に展開された画像データを順次走査して各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋで各色トナー画像を形成する。更に各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋの各色トナー画像を一次転写手段５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋによって中間転写体７０上に転写して、中間転写体７０上に各色トナー画像からなるカラー画像を形成する。更に二次転写ローラ５Ａによって中間転写体上のカラー画像を用紙上に転写する。そして、該用紙を定着部３０で定着処理してから、画像形成装置Ａから出力する。

破線内の太い線で示す部分は、本発明の「強制トナー消費動作の実行」に係る制御ブロックであり、以下に述べる。

［パッチ画像作成の制御］
パッチ画像作成部１０９は、制御部１０２より入力された情報に基づき各現像器４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋから強制的にトナーを消費するための各色のパッチ画像を画像メモリ１０８に展開・作成するものである。プリントエンジン部１０１は、パッチ画像作成部１０９で作成されたパッチ画像データと、画像メモリ１０８に展開されている画像データを順次走査して、各画像形成部の感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋの画像領域Ａｐに画像を形成し、その非画像領域Ａｎにパッチ画像を形成する。

図５は、画像形成処理中に矢印の方向に周回する中間転写体７０上の画像領域Ａｐと、該画像領域Ａｐの間にある非画像領域Ａｎとの位置関係を示す。ここでは、画像領域Ａｐに１頁から３頁までのＡ４サイズの画像が形成されている。また、非画像領域ＡｎにＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋ色のパッチ画像ＰＧｙ、ＰＧｍ、ＰＧｃ、ＰＧｋが形成されている。

各色のパッチ画像の大きさは、周回方向に直交する幅方向の長さを３００ｍｍであり、周回方向の長さを１５ｍｍである。幅方向の長さは現像器の幅方向の長さに相当し、周回方向の長さは非画像領域Ａｎの周回方向の長さを略４等分する長さ未満である。

各色のパッチ画像は、つぎに示す手順で作成される。

その１；制御部１０２で、画像データに基づき、所定期間に各画像形成部１０Ｋ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋで処理された全ての画像の印字数を累計した累計印字数Ｎｊと、該期間に各色の現像器が作動した総走行距離Ｌｊとを、記憶部１０４と協働しながら取得する。

その２；制御部１０２で、累計印字数Ｎｊを総走行距離Ｌｊで除して平均印字密度Ｄｊを算出する。Ｄｊ＝Ｎｊ／Ｌｊ。

その３：制御部１０２で、基準値Ｄｒに対する平均印字密度Ｄｊの差分Ｒｊに算出する。Ｒｊ＝Ｄｒ−Ｄｊ。そして、Ｒｊをパッチ画像作成部１０９にバス１１０を介して転送する。

その４；パッチ画像作成部１０９では、制御部１０２から転送されたＲｊに基づき、各色のパッチ画像データＰＤｊを作成する。つまり、各色のパッチ画像データＰＤｊとして画像メモリ１０８の所定領域に展開する。なお。展開されたパッチ画像データＰＤｊは、疑似階調処理の施された二値データである。

その５；プリントエンジン部では、画像メモリ１０８上に展開された画像データとパッチ画像データＰＤｊを順次走査して各画像形成部１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋで画像領域に各色のパッチ画像ＰＧｊを、そして非画像領域の各色パッチ画像を形成する。

なお、上記のｊは各色に対応する番号であり、ｙ、ｍ、ｃ、ｋの代表である。

また、パッチ画像ＰＧｊは、その濃度を一定、且つ最大にして、その大きさを、差分Ｒｊに対応して決定することも可能である。パッチ画像ＰＧｊをその濃度とその大きさとの両方で規定し、差分Ｒｊに対応してパッチ画像を決定することも可能である。

いずれにしても、所定期間に平均印字密度Ｄｊが基準値Ｄｒより低い画像からなる印刷ジョブが処理されると、上記の差分Ｒｊに対応して各感光体の非画像領域に上記の差分に対応する濃度（あるいは、大きさ）のパッチ画像が形成される。

例えば、黒文字と赤文字のみ構成される書類からなる印刷ジョブの場合には、Ｃ色の画像形成部では平均印字密度Ｄｃが零になり、Ｃ色パッチ画像データＰＤｃは最高濃度にするベタ濃度データになる。その結果、Ｃ色パッチ画像ＰＧｃは、パッチ画像の全てが最高濃度になるベタ濃度状態で形成される。

図５に示す１頁目と２頁目との間の各色パッチ画像ＰＧｊは、大きさが一定であり、濃度の異なる形態である。そして、２頁目と３頁目との間の各色パッチ画像ＰＧｊは、濃度が最大であり、周回方向の大きさの異なる形態である。ここでは、Ｙ色パッチ画像ＰＧｙ、Ｍ色パッチ画像、Ｃ色パッチ画像ＰＧｍ、Ｋ色パッチ画像ＰＧｋの順で強制トナー消費量が漸増している。また、Ｋ色パッチ画像ＰＧｋは、最大の強制トナー消費量に対応するものである。

上記のように、適量トナーでなるパッチ画像を非画像領域処理に形成する、強制トナー消費動作によって、例えば、黒文字と赤文字のみ構成される書類を多量に出力する印刷ジョブを実施した直後にフルカラー原稿を印刷した場合でも、Ｃ色画像の濃度が不足する「Ｃ色濃度低下」の画像問題の発生を未然に防止できる。

［パッチ画像転写の適正化制御］
次に、本発明の実施の形態に係る図４の破線内（太線部分）について述べる。

一次転写電源５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋは、制御部１０２から指示された一次転写条件に基づき一次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに印加するバイアス電圧を出力する。二次転写電源５１Ａも、制御部１０２から指示された二次転写条件に基づき二次転写ローラ５Ａに印加するバイアス電圧を出力する。一次転写電源５１Ｙ、５１Ｍ、５１Ｃ、５１Ｋ及び二次転写電源５１Ａは、出力電流が一定になる電流タイプの高圧電源である。そのために、制御部１０２から指示される一次、二次転写条件は出力電流値に対応する指示値である。

それぞれの転写条件は、中間転写体上の画像領域がそれぞれの転写位置を通過する時に出力する画像条件Ｔａ１、Ｔａ２と、その非画像領域がそれぞれの転写位置を通過する時に出力する非画像条件Ｔｎ１、Ｔｎ２と有する。非画像領域に形成される強制トナー消費のためのパッチ画像ＰＧｊは、非画像条件Ｔｎ１、Ｔｎ２の下で転写され、画像領域に形成される通常の画像は、画像条件Ｔａ１、Ｔａ２の下で転写される。

第２検知手段９１は、各色感光体の第３クリーニング手段６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ及び中間転写体７０の第１クリーニング手段６Ａの回収負荷を監視するために、一次転写後の中間転写体７０上に残余する強制トナー消費用のパッチ画像ＰＧｊの濃度を検知するものである。その検知結果はＤ１ｊである。

第１検知手段９２は、中間転写体７０の第１クリーニング手段６Ａ及び二次転写ローラ５Ａの第２クリーニング手段６Ｂの回収負荷を監視するために、二次転写後の中間転写体７０上に残余する強制トナー消費用のパッチ画像ＰＧｊの濃度を検知するものである。その検知結果はＤ２ｊである。

制御部１０２は、第２検知手段９１及び第１検知手段９２の検知結果Ｄ１ｊ、Ｄ２ｊに基づき、強制消費現像剤が各クリーニング手段に適量範囲内で回収されるよう、パッチ画像ＰＧｊに対する転写条件を適正化する制御を実行している。具体的には、検知結果Ｄ１ｊ、Ｄ２ｊに基づき、一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊ及び二次転写の非画像条件Ｔｎ２の変更の要否を判断している。

［画像形成処理制御の全体フロー］
図６は、図４に示す制御部１０２で実行される画像形成処理のフロー図である。そして、図６を用いて「通常の画像形成処理」の動作中に実行される「パッチ画像作成の処理」と「パッチ画像転写の適正化制御」について以下に述べる。

Ｓ１０３行程で、上記で説明した累計印字数Ｎｊに基づき各色パッチ画像データＰＤｊを作成する「パッチ画像作成の制御」が為される。

Ｓ１０５行程は、「通常の画像形成処理」を行う行程である。一次転写条件（Ｔａ１ｊ、Ｔｎ１ｊ）と二次転写条件（Ｔａ２、Ｔｎ２）の下で画像及びパッチ画像は転写される。

Ｓ１０５行程では、処理された画像を構成する各色画像データの印字数ｎｊを算出する。Ｓ１０６行程は、累計印字数を更新する行程であり、Ｓ１０５行程の「通常の画像形成処理」に準ずるものである。Ｎｊ＝Ｎｊ＋ｎｊの演算を行い、新たな累計印字数Ｎｊを記憶する処理も含まれる。

Ｓ１０８行程は、上記の「パッチ画像転写の適正化制御」の行程である。

Ｓ１０２行程は、画像形成処理が「パッチ画像作成の制御」を実行する所定時期に到達したか否かを判定する行程である。Ｃ２はカウントで、「パッチ画像作成の処理」が為されるとリセットされ、１頁の画像形成処理が終了すると１カウントが加算されるように制御されている（Ｓ１０４及びＳ１０７に記載）。

次に、発明に係る「パッチ画像転写の適正化制御」の実施の形態について、以下説明する。

［第１の実施の形態］
図７は、制御部１０２で実行される制御フロー図であり、図７を用いて本発明に係る「パッチ画像転写の適正化制御」の第１の実施形態について述べる。

Ｓ２０１からＳ２０６までの行程は、各色毎に第２検知手段９１の検知結果Ｄ１ｊに基づき二次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを順次変更する行程である。

Ｓ２０１行程及びＳ２０６行程に示すように、ｊ＝ｙ、ｊ＝ｍ、ｊ＝ｃ、ｊ＝ｋの順でＳ２０１からＳ１０６までの行程が繰り返される。

Ｓ２０２行程は、各色毎に第２検知手段９１より検知結果Ｄ１ｊを取得する行程である。

Ｓ２０３行程では、検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒａｊ以上であるか否かを判定している。パッチ画像ＰＧｊの濃度が所定値Ｒａｊ以上であると判定されると（Ｙｅｓの場合）、Ｓ２０４行程に移行する。

Ｓ２０４行程では、一次転写の非画像条件の現行条件から所定値αを減ずる演算処理を行い、新非画像条件Ｔｎ１ｊ（Ｔｎ１ｊ−α）を取得する。

次に、Ｓ２０５行程に移行する。Ｓ２０５では、新非画像条件Ｔｎ１ｊをその後の処理における一次転写条件として変更する。具体的には記憶部１０４に記憶された一次転写の非画像条件を現行値から新非画像条件Ｔｎ１ｊに書き替える。

そして、Ｓ２０３行程で所定値Ｒａ未満であると検知されると（Ｎｏの場合）、Ｓ２０６行程に移行し、Ｓ１０６行程でｊ＝ｋでないと判定されると、Ｓ２０１に戻り、次の色のパッチ画像について、上記のＳ２０２からＳ２０６までの行程が繰り返し実行される。

そして、ｊ＝ｋになると、Ｓ２０７に移行する。

Ｓ２０７からＳ２１２までの行程は、第１検知手段９２の検知結果Ｄ２ｊに基づき二次転写の非画像条件Ｔｎ２を変更する行程である。

Ｓ２０７行程は、Ｓ２０２行程と同一の処理であり、ここでの説明を省略する。

Ｓ２０８行程は、各色毎に第１検知手段９２より検知結果Ｄ２ｊを取得する行程である。

Ｓ２０９行程では、検知結果Ｄ２ｊが所定値Ｒｂｊ以上であるか否かを判定している。パッチ画像ＰＧｊの濃度が所定値Ｒｂｊ以上であると検知されると（Ｙｅｓの場合）、Ｓ２１０行程に移行する。

Ｓ２１０行程では、二次転写の非画像条件について現行条件から所定値βを加算する演算処理を行い、新条件Ｔｎ２を取得する。

次に、Ｓ２１１行程に移行する。Ｓ２１１では、新条件Ｔｎ２（＝Ｔｎ２＋β）をその後の処理における条件として変更する。つまり、記憶部１０４に記憶された二次転写の非画像条件を現行値から新条件Ｔｎ２に書き替える。

ここでは、一次転写の場合と異なり、ある色のパッチ画像における検知結果が“Ｙｅｓ”になると、二次転写の非画像条件が変更されて一連の「パッチ画像転写の適正化制御」を終了する。

Ｓ２０９行程で“Ｎｏ”と判定されると、Ｓ２１２に移行する。そして、Ｓ２０９行程で“Ｎｏ”と判定される限り、ｊ＝ｋとなるまで、Ｓ２０７からＳ２０９までの行程が繰り返される。

上記のように、第１の実施形態では、第２検知手段の検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒａｊ以上である場合に、一次転写による転写率を低下させるよう、次の画像形成処理における一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを変更する。更に、第１検知手段の検知結果Ｄ２ｊが所定値Ｒｂｊ以上である場合に、二次転写による転写率を高めるよう、次の画像形成処理における二次転写の非画像条件Ｔｎ２を変更する。その結果、両強制現像剤消費の処理に伴うクリーニング問題の発生を未然に防止すること可能にするものである。

［第２の実施の形態］
図８は、第２の実施形態の制御フロー図であり、図８を用いて本発明に係る「パッチ画像転写の適正化制御」について述べる。

ここでは、第２検知手段９１及び第１検知手段９２のそれぞれの検知結果Ｄ１ｊ及びＤ２ｊに基づき二次転写の非画像条件Ｔｎ２を制御することによって、二次転写ローラ５Ａの第２クリーニング手段６Ｂに対して強制消費現像剤の回収負荷を所定未満に抑えること可能とするものである。

Ｓ３０２行程は、第２検知手段９１及び第１検知手段より検知結果Ｄ１ｊ及び検知結果Ｄ２ｊを取得する行程である。

Ｓ３０３行程は、色毎に検知結果Ｄ１ｊから検知結果Ｄ２ｊを減算して差分ＤＤｊを取得する行程である。

Ｓ３０４行程は、Ｓ３０３行程で取得された差分ＤＤｊが所定値ＤＤｒ以上である否かを判定する行程である。所定値ＤＤｒ以上の場合にはＳ３０５行程に移行する。

上記のＳ３０４行程で、二次転写で振り分けられ二次転写ローラ５Ａに残余する強制消費現像剤が、第２クリーニング手段６Ｂが長期に渡って問題を発生しない限度（所定値未満）内の濃度であるか否かを判断している。限度を超える場合には、Ｓ３０５行程に移動する。

Ｓ３０５行程で、二次転写の非画像条件について現行条件Ｔｎ２より所定値βを減算する演算処理を行い、新条件Ｔｎ２（＝Ｔｎ２−β）に取得する。

次のＳ３０６行程で、その後の画像形成処理における二次転写の非画像条件をＳ３０５行程で取得された新条件Ｔｎ２に変更し、制御部１０２内に記憶されている現行条件を新条件Ｔｎ２に書き替えている。

上記の実施形態では、第１検知手段及び第２検知手段の検知結果に基づき二次転写ローラ５Ａ上に振り分けられた強制消費現像剤が所定値以上の濃度であるか否かを判定する。そして、所定値以上の濃度と判定された場合に、次の画像形成処理における二次転写の非画像条件Ｔｎ２を低下させて、二次転写ローラ５Ａ側に転写される強制消費現像剤の量が減少するよう、つまり、二次転写ローラによる転写率を低下させるよう、制御している。その結果、強制現像剤消費の処理に伴うクリーニング問題の発生を未然に防止すること可能にする。

［第３の実施の形態］
図９は、第３の実施形態の制御フロー図であり、図９を用いて本発明に係る「パッチ画像転写の適正化制御」について述べる。

ここでは、各色感光体の非画像領域Ａｎに形成されるパッチ画像の形態がベタ濃度である場合に最も適している、本発明に係る実施の形態である。

第１検出手段によるベタ濃度のパッチ画像ＰＧの検知結果に基づき、中間転写体７０に転写されたパッチ画像ＰＧの濃度を直接的に取得できると共に、各感光体に転写されずに残余するパッチ画像ＰＧの濃度も間接的に取得できる。パッチ画像ＰＧｊに対する第１検出手段の検知結果Ｄ１ｊが低い場合には、ｊに対応する感光体に残余するパッチ画像の濃度が高いことを意味する。この関係を用いて、パッチ画像ＰＧｊに対する検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒｃｊ以下である場合に一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを所定値αだけ低下させるものである。

Ｓ４０６行程は、パッチ画像ＰＧｊに対する検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒｃｊ以下であるか否かを判定する行程である。「Ｙｅｓ」の場合に、Ｓ４０７行程に移行する。

Ｓ４０７行程では、一次転写の非画像条件を現行条件に所定値αを加算する演算処理を行い、新条件Ｔｎ１ｊ（＝Ｔｎ１＋α）を取得する。

次のＳ４０５行程は、その後の画像形成処理における二次転写の非画像条件をＳ４０７行程で取得された新条件Ｔｎ１ｊに変更し、制御部１０２内に記憶されている現行条件を新条件Ｔｎ１ｊに書き替えている。

Ｓ４０１からＳ４０５までの行程は、第１の実施の形態におけるＳ２０１からＳ２０５までの行程と同一である。この間の行程では検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒａｊ以上であるか否かを判定し、検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒａｊ以上である場合に、一次転写の非画像条件を現行条件から所定値αを減ずる演算処理を行い、新条件Ｔｎ１ｊ（＝Ｔｎｊ１−α）を取得する。そして、Ｓ４０７行程に移行する。

上記のように、第３の実施形態では、第２検知手段の検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒａｊと所定値Ｒｃｊとの間から外れた場合に、次の画像形成処理における一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを変更する。その結果、強制現像剤消費の処理に伴うクリーニング問題の発生を未然に防止すること可能にするものである。

［第４の実施の形態］
図１０は、第４の実施形態の制御フロー図であり、図１０を用いて本発明に係る「パッチ画像転写の適正化制御」について述べる。

この実施形態の画像形成装置では、一次転写で転写されずに感光体上に残余するパッチ画像ＰＧｊを検知する第２検知手段９１が各感光体１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋに対向して配設されている。なお、上記のパッチ画像ＰＧｊはベタ濃度である。

第４の実施形態の制御部は、第２検知手段９１の検知結果に基づき各感光体上に残余するパッチ画像ＰＧｊの濃度を直接的に取得すると共に、中間転写体７０に転写されずに残余するパッチ画像ＰＧｊの濃度も間接的に取得するものである。

第１検出手段の検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒｄｊ以上である場合に一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを所定値αだけ増加させ、検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒｅｊ以下である場合に一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを所定値αだけ減少させるものである。

Ｓ５０２からＳ５０５までの行程は、第２検知手段９１の検知結果Ｄ１ｊがＲｄｊ以上である場合に、一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを現行条件よりαだけ加算された新条件に変更するものである。

Ｓ５０２からＳ５０３、Ｓ５０６、Ｓ５０７を経由してＳ５０５に至る行程は、第２検知手段９１の検知結果Ｄ１ｊがＲｄｊ未満であり、Ｒｅｊ以上である場合に、一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを現行条件よりαだけ減算された新条件に変更するものである。

上記のように、第４の実施形態では、第２検知手段の検知結果Ｄ１ｊが所定値Ｒｄｊと所定値Ｒｅｊとの間から外れた場合に、次の画像形成処理における一次転写の非画像条件Ｔｎ１ｊを変更する。その結果、強制現像剤消費の処理に伴うクリーニング問題の発生を未然に防止すること可能にするものである。

一次及び二次転写条件の代表値は以下のように、一次転写の画像条件は３０μＡであり、その非画像条件は１０μＡを基準にして所定の範囲で変更可能である。二次転写の画像条件は６０μＡであり、その非画像条件は１５μＡを基準にして所定の範囲で変更可能である。

なお、上記の実施の形態では、強制消費現像剤の回収における各色感光体の第２クリーニング手段の能力差に応じて、所定値Ｒａｊが適宜設定可能になっているが、所定値Ｒａｊを全色とも同一にしもよい。

上記の所定値Ｒａｊ、Ｒｂｊ、Ｒｃｊ、Ｒｄｊ、あるいは所定値ＤＤｒは、関連するクリーニング手段のタイプを含めた諸仕様によって定まるものであり、クリーニング不良等の問題を発生させないための制限値である。そして、画像形成装置が市場で稼働している状況によっても適宜設定可能なものである。

更に、上記の実施の形態では、強制現像剤消費のためのパッチ画像ＰＧｊを通常の画像形成処理における非画像領域に形成しているが、本発明は、通常の画像形成処理を中断して、像担持体上の非画像領域に形成する強制現像剤消費モードを実行する場合にも有効であり、適用可能である。

本発明に係る実施の形態としての画像形成装置の概略構成図である。 二次転写ローラ５Ａと第２クリーニング手段６Ｂの構成を示す側断面図である。 第２検知手段９１と第１検知手段９２の模式図である。 画像形成装置Ａの制御部の構成を示すブロック図である。 中間転写体７０上の画像領域Ａｐと、該画像領域Ａｐの間にある非画像領域Ａｎとの位置関係を示す模式図である。 本発明に係る制御部１０２で実行される画像形成処理を示すフロー図である。 第１の実施形態に係る「パッチ画像転写の適正化制御」を示すフロー図である。 第２の実施形態に係る「パッチ画像転写の適正化制御」を示すフロー図である。 第３の実施形態に係る「パッチ画像転写の適正化制御」を示すフロー図である。 第４の実施形態に係る「パッチ画像転写の適正化制御」を示すフロー図である。 第２検知手段９１及び第１検知手段９２の検知特性を示す特性図である。

符号の説明

１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ 感光体
４Ｙ、４Ｍ、４Ｃ、４Ｋ 現像器
５Ｙ、５Ｃ、５Ｍ、５Ｋ 一次転写ローラ
５Ａ 二次転写ローラ
６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋ 第３クリーニング手段
６Ａ 第１クリーニング手段
６Ｂ 第２クリーニング手段
１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋ 画像形成部
７０ 中間転写体
９１ 第２検知手段
９２ 第１検知手段
１０２ 制御部

Claims (11)

1. 現像器の現像剤を用いて像担持体の回動方向における画像領域上に画像を形成する画像形成部と、
   前記像担持体上の画像領域に形成された前記画像を中間転写体に転写する一次転写手段と、
   前記中間転写体上に転写された前記画像を二次転写条件で転写材に転写する二次転写手段と、
   前記中間転写体上に残留する現像剤を回収する第１クリーニング手段と、
   前記二次転写手段に残留する現像剤を回収する第２クリーニング手段と、
   前記現像器の現像剤を強制的に消費するためのパッチ画像を前記中間転写体上の画像領域外である非画像領域に形成させ、更に前記二次転写条件と異なる第１の非画像条件で当該パッチ画像を前記二次転写手段に転写させて、当該パッチ画像を前記第１クリーニング手段及び第２クリーニング手段に振り分けて回収させるよう、少なくとも前記画像形成部、前記一次転写手段及び前記二次転写手段を制御する制御部と
   前記二次転写手段に対し前記中間転写体の移動方向の下流側で前記中間転写体上の前記パッチ画像の濃度を検知する第１検知手段と、を備え、
   前記制御部は、前記第１検知手段の検知結果に基づき前記第１の非画像条件を変更することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体上に残留する現像剤を回収する第３クリーニング手段と、
   前記一次転写手段に対し前記像担持体、又は前記中間転写体の移動方向の下流側に配設され、前記像担持体上、又は前記中間転写体上の前記パッチ画像の濃度を検知する第２検知手段と、を備え、
   前記一次転写手段は、前記像担持体上の画像領域に形成された前記画像を一次転写条件で中間転写体に転写し、
   前記制御部は、前記現像器の現像剤を強制的に消費するためのパッチ画像を前記像担持体上の画像領域外である非画像領域に形成させ、前記一次転写条件と異なる第２の非画像条件で当該パッチ画像を前記中間転写体に転写させ、更に前記二次転写条件と異なる第２の非画像条件で当該パッチ画像を前記二次転写手段に転写させて、当該パッチ画像を前記第１クリーニング手段、前記第２クリーニング手段及び前記第３クリーニング手段に振り分けて回収させるよう、少なくとも前記画像形成部と前記一次転写手段を制御し、前記第２検知手段の検知結果に基づき前記第２の非画像条件を変更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. 前記第２検知手段が前記中間転写体に対向して配設され、
   前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以上である場合に前記一次転写手段による転写率を低下させるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記第２検知手段が前記中間転写体に対向して配設され、
   前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以下である場合に前記一次転写手段による転写率を高めるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
5. 前記第２検知手段が前記像担持体に対向して配設され、
   前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以上である場合に前記一次転写手段による転写率を高めるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記第２検知手段が前記像担持体に対向して配設され、
   前記制御部は、前記第２検知手段の検知結果が所定値以下である場合に前記一次転写手段による転写率を低下させるよう、前記第２の非画像条件を変更することを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記制御部は、前記第１検知手段の検知結果が所定値以上である場合に前記二次転写手段による転写率を高めるよう、前記第１の非画像条件を変更することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記第１検知手段の検知結果と前記第２検知手段の検知結果との差分を算出し、該差分に基づき前記第１の非画像条件を変更することを特徴とする請求項１から６の何れか１項に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体上に形成されたパッチ画像がベタ画像であることを特徴とする請求項１から８までの何れか１項に記載の画像形成装置。
10. 前記二次転写手段がローラ状であることを特徴とする請求項１から９までの何れか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記前記二次転写手段がベルト状であることを特徴とする請求項１から９までの何れか１項に記載の画像形成装置。

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