JP7027976B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を担持する像担持体の表面に、装置の使用に伴い、トナーや紙等の添加物が薄い膜状に堆積するフィルミングが発生することがある。発生したフィルミングを除去するために、像担持体の表面に接触して残留トナーなどを清掃するクリーニング部材にトナーを供給することが知られている。また、クリーニングブレードのめくれを防止する目的で、めくれの危険がある領域にトナー像を作像して突入させる構成が特許文献１に開示されている。

従来構成では、クリーニング部材と像担持体との接触領域にトナー像を供給することが行われているが、フィルミング発生の有無に関係なく実行されるため、フィルミングの除去が適切なタイミングで行うことが難しい。また、特許文献１の技術では、フィルミングが発生していない位置に対しても、トナーを供給してしまうため、トナーの無駄が多くなってしまう。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、トナーの消費を抑えつつ像担持体上のフィルミングの発生を防止することを、その目的とする。

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、表面にトナー像を担持する像担持体と、像担持体の表面のトナー像を除去するクリーニング部材と、像担持体の主走査方向における領域ごとの所定期間あたりの画素数をカウントする画素数カウント部と、画素数カウント部による画素カウント値に基づき、領域毎に像担持体へトナーを供給するトナー供給制御手段と、前記トナー像を形成する複数の画像形成ユニットと、を有し、前記画素数カウント部は、前記複数の画像形成ユニットから前記像担持体の各領域に供給されたトナー像の画素数をそれぞれカウントし、前記トナー供給制御手段は、前記画素数カウント部でカウントされた画素数のうち、最も小さい値の領域に、前記複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つの画像形成ユニットを用いて前記トナー像を供給することを特徴としている。

本発明によれば、トナーの消費を抑えつつ像担持体上のフィルミングの発生を防止することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置としてのカラープリンタの概略的な構成図。 中間転写ユニットの駆動系及びベルトクリーニング構成を示す図。 中間転写ユニットの駆動系及びラインセンサの配置について説明する斜視図。 ラインセンサの読取範囲を説明する平面図。 ラインセンサの構成を説明する断面図。 図１のカラープリンタの主要な制御構成を示す制御ブロック図。 フィリミング除去の制御系の構成を示すブロック図。 中間転写ベルトにおける濃度調整用トナーパターンの形成位置とラインセンサの配置位置とを示す要部の平面図。 フィルミング除去モードの実行内容の一例を示すフローチャート。 一定走行距離区間内における領域毎の累積画素数をプロットした図。 フィルミング除去モードの別な形態の構成・動作を示す画像形成ユニット及び中間転写ユニットの要部の構成図である。

以下、図を参照して実施例を含む本発明の実施の形態を詳細に説明する。各実施形態等に亘り、同一の機能及び形状等を有する構成要素（部材や構成部品）等については、混同の虞がない限り一度説明した後では同一符号を付すことによりその説明を省略する。

まず、図１を参照して、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の主な構成について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置の概略的な構成図である。同図に示す画像形成装置は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの４色のトナーからカラー画像を形成する４連タンデム型中間転写方式のカラープリンタ１である。尚、図中Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの色に関連する構成部材に付与する添え字である。
カラープリンタ１は、筐体である画像形成装置本体（以下、「装置本体」と記載する）２の正面側の上部に、４色のニュートナーを個別に収容するニュートナー収容部１９が設けられている。

装置本体２の略中央部には、４色のトナーからそれぞれの単色のトナー像を形成する画像形成部となる４つの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋと、ベルトユニットであり転写装置でもある中間転写ユニット４が配置されている。画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、それぞれプロセスカートリッジを構成していて、中間転写ユニット４よりも下方に配置されている。
画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの下方には、露光手段としての光書込ユニット５が配置されている。光書込ユニット５は、光源、ポリゴンミラー、ｆ－θレンズ、反射ミラー等を備え、画像データに基づいて露光光を照射する構成である。尚、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋの色順は、図１に限るものでなく、他の並び順であっても構わない。

画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、光書込ユニット５からそれぞれ照射されるレーザー光などの露光光によって静電潜像が形成される潜像担持体としてのドラム状の感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋを備えている。

４つの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、同様の構成を有するため、画像形成ユニット３Ｙを代表して説明する。画像形成ユニット３Ｙは、感光体３０Ｙの周囲に、帯電手段としての帯電装置３１Ｙと、現像手段としての現像装置３２Ｙと、クリーニング手段としてのクリーニング装置３３Ｙと、除電部とを備えている。画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの配置は、各感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋの回転軸が平行になるように、且つ転写紙移動方向に所定のピッチで配列するように設定されている。
画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋは、上記装置・部を使って電子写真プロセスを実行することで、トナー像を担持する像担持体として感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ上にそれぞれ単色のトナー像を形成する構成である。
尚、以下の説明において、使用するトナーの色を説明する必要が無い場合には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の符号添え字を省略する。本実施形態では感光体の数、即ち作像ユニットとも称される画像形成ユニットの数を４つとしているが、これに限定されず、５以上であってもよい。

現像装置３２は、使用するトナーの色のみが異なる二成分現像方式の現像装置である。現像装置３２内には、トナーと磁性キャリアを含む現像剤が収容されている。現像装置３２は、感光体３０に対向した現像ローラ、現像剤を搬送・撹拌するスクリュ、トナー濃度センサ等から構成されている。現像ローラは、外側の回転自在のスリーブと内側に固定された磁石から構成されている。

中間転写ユニット４は、各画像形成ユニットで形成されるトナー像を重ね合わせて転写するように搬送する中間転写ベルト４５を有するベルト駆動装置を備えている。中間転写ベルト４５は、無端状のベルト部材からなる中間転写体であり、トナー像を担持する像担持体として機能する。
中間転写ベルト４５は、複数の回転支持部材としての支持ローラ４１、４２、４３、４４に回転可能に巻き掛けられている。支持ローラ４４が駆動ローラとして反時計回り方向に駆動されることによって、中間転写ベルト４５は図１中、矢印Ｗ１方向（ベルト走行方向）に回転駆動される。
中間転写ベルト４５は、多層構造となっており、ベース層を例えば伸びの少ないフッ素樹脂やＰＶＤシート、ポリイミド系樹脂で形成し、表面をフッ素系樹脂等の平滑性のよいコート層で被覆してなる。

支持ローラ４４の近傍には、中間転写ベルト４５の表面に圧接して該中間転写ベルト４５にテンションを付与するテンションローラ４０が配設されている。
尚、本実施形態では、中間転写ベルト４５を支持する支持ローラの数を４つとしているが、これに限定されず、中間転写ベルト４５を回転駆動するために最低限必要な２つ以上設けるものであればよい。

中間転写ベルト４５の内側には、中間転写ベルト４５へトナー像を転写させるための一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋが感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋに対向して配置されている。一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃ、６Ｋは、周知の一次用接離機構によって、中間転写ベルト４５を感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋに接触させて一次転写部７Ｙ、７Ｍ、７Ｃ、７Ｋを形成させる転写位置と、中間転写ベルト４５を感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋから離間させる待機位置とへ移動可能とされている。
中間転写ユニット４の図面右側には、シート状の記録媒体としての用紙Ｐにトナー像を転写する二次転写部材としての二次転写ローラ９が配置されている。二次転写ローラ９は、二次転写部を形成する二次転写位置と、この二次転写位置から離間した離間位置との間で接離自在に構成されている。この接離機構は、二次転写位置に二次転写ローラ９を押し付ける向きに付勢する圧縮バネと、圧縮バネの付勢力に抗して二次転写ローラ９を離間位置に変位させるソレノイドとの組み合わせで構成された周知の二次用接離機構によって行われる。二次転写ローラ９の上方には、未定着のトナー像が形成された用紙Ｐに熱と圧力を加えることで定着させる定着ユニット１２が配設されている。

支持ローラ４１寄りの中間転写ベルト４５上には、中間転写ベルト４５に転写しきれなかった残留トナーや、後述する基準パターンであるトナーパッチやベタ像を含むトナー像を除去・クリーニングするベルトクリーニングユニット２０が設けられている。ベルトクリーニングユニット２０の細部構成は、後述する。

二次転写ローラ９と中間転写ベルト４５の駆動方向下流のベルトクリーニングユニット２０の間には、中間転写ベルト４５と対向する位置にラインセンサ６１０が配置されている。ラインセンサ６１０は、所定のタイミングで実施される作像性能の測定に使用される。作像性能の測定では、ラインセンサ６１０により、上述の画像形成ユニットによって中間転写ベルト４５上に作像された基準パターンを画像データとして検知し、画素数データとして制御部５００に出力する画素数検知手段である。

装置本体２の下部には、シート状の記録媒体で且つ被転写体としての転写紙や用紙（以下、代表して「用紙」で説明する）Ｐが載置された給紙カセット１０を備えている。給紙カセット１０には、給紙カセット１０上の用紙Ｐの送り出しと分離とを行うローラ群１１が配設されている。また、装置本体２には、カラープリンタ１の側面から手差しで給紙を行う手差しトレイも備えられている。

上記構成の他、カラープリンタ１は、４つ色に対応した４つのトナー補給容器を収納するニュートナー収容部１９を装置本体２に備えていて、トナー補給容器がそれぞれ回転することで画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの現像装置３２Ｙ、３２Ｍ、３２Ｃ、３２Ｋへ各色のトナーが補給される。

カラープリンタ１の動作について構成を適宜補足しながら説明する。
感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋは、それぞれ中間転写ベルト４５の表面に当接しながら、時計回り方向に回転駆動される。先ず、最上流に位置する画像形成ユニット３Ｙの感光体３０Ｙは、帯電装置３１Ｙの帯電ローラに電源より所定の電圧が印加されて、帯電ローラによって所定の極性に帯電され、その帯電面に、光書込ユニット５から画像データに応じた出射した光変調されたレーザー光が照射され、静電潜像が書き込まれる。
これによって感光体３０Ｙに静電潜像が形成され、静電潜像を担持した感光体３０Ｙ表面が現像装置３２Ｙに到達すると、感光体３０Ｙと対向配置される現像ローラにより、感光体３０Ｙ表面の静電潜像にイエロートナーが供給されて、イエロートナー像として可視像化される。

上記の動作が他の画像形成ユニット３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの感光体３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋで同様にして所定のタイミングで行われ、感光体３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋ表面にはそれぞれ所定の色のトナー像が形成される。画像形成ユニットの画像形成動作タイミングで中間転写ベルト４５上に、各感光体上のトナー像を一次転写部７で順次一次転写していく。このトナー像の一次転写は、中間転写ベルト４５を挟んで各感光体と対向配置されている一次転写ローラ６に、電源より感光体上のトナーと逆極性の電圧が印加されることで行われる。即ち、一次転写部７には、一次転写用の転写バイアスが供給される。尚、上記一次転写用の電圧の印加は、ＡＣの重畳でもよい。
こうして、各トナー像が中間転写ベルト４５上に順次重ねて一次転写され、中間転写ベルト４５上に４色の重ねトナー像が担持される。トナー像一次転写後の各感光体３０上に付着する転写残トナーは、クリーニング装置３３によって除去される。

記録媒体で且つ被転写体としての用紙Ｐは、給紙カセット１０又は手差しトレイの何れかから搬送され、一対のレジストローラ１７に到達したところで一端停止してスキューなどが矯正される。前述の画像形成動作タイミングに合せて、用紙Ｐはレジストローラ１７の回転よって二次転写部８へ搬送される。二次転写部８は、中間転写ベルト４５が支持ローラ４４により支持される部分と、これに対向して配置された二次転写ローラ９との間のニップである。二次転写ローラ９は、中間転写ベルト４５を介して支持ローラ４４に対して押圧され、且つ中間転写ベルト４５の表面に当接しながら、時計回り方向に回転駆動される。
中間転写ベルト４５上に重ね合わされた４色のトナー像は、二次転写ローラ９と中間転写ベルト４５が接触する二次転写部８で用紙Ｐに転写される。このトナー像の二次転写は、二次転写ローラ９に電源より中間転写ベルト４５上のトナー像と逆極性の電圧が印加されることで行われる。即ち、二次転写部８には、二次転写用の転写バイアスが供給される。尚、上記二次転写用の電圧の印加は、ＡＣの重畳でもよい。

用紙Ｐは二次転写部８で挟持された状態で二次転写ローラ９及び中間転写ベルト４５の回転搬送により定着ユニット１２へ搬送される。
定着ユニット１２には、定着ローラと加圧ローラが接触して対向配置されている。定着ローラ内側にはハロゲンヒータが備わり、定着ローラ表面が所定の温度となるように、電源からのヒータへ電力が供給されている。用紙Ｐ上の未定着のトナー像は、定着ニップにて定着ローラからの熱と圧力により用紙Ｐに定着される。トナー像が定着された用紙Ｐは定着ニップの回転搬送により、一対の排紙ローラ１５へ搬送される。
トナー像が定着された用紙Ｐは、片面印刷の場合、排紙口１３に向かって排紙ローラ１５によって機外の排紙トレイ１４に排出されてスタックされる。両面印刷の場合、各搬送ローラなどによって両面ユニットへ搬送される。

図２、図３を参照して、中間転写ユニット４の駆動系、ベルトクリーニング構成及びラインセンサについて説明する。図２は中間転写ユニット４の駆動系及びベルトクリーニング構成を示す図、図３は中間転写ユニット４の駆動系及びラインセンサの配置について説明する斜視図である。尚、図３では図の簡明化のためテンションローラ４０が省略されている。
二次転写後の中間転写ベルト４５上には、転写しきれなかったトナーを始めとして、トナーや紙等の添加物が薄い膜状に堆積するフィルミング（膜状添加物）などが経時で生じる。膜状添加物を含む残留物を清掃するため、中間転写ユニット４には、ベルトクリーニングユニット２０が設けられている。
ベルトクリーニングユニット２０は、図２に示すように、中間転写ベルト４５の表面に接するクリーニングブレード２２と、クリーニングブレード２２で掻き取ったトナー等を外部へ搬送する搬送スクリュ２４と、クリーニングブレード２２及び搬送スクリュ２４を収容するクリーニングケース２１とを有している。
クリーニングブレード２２が中間転写ベルト４５に接する部位の反対側には、バックアップローラ２６が配置されている。クリーニングブレード２２は、中間転写ベルト４５に転写しきれなかった残留トナーや、後述する基準パターンであるトナーパッチやベタ像を含むトナー像及びフィルミングを除去・クリーニングするクリーニング部材として機能する。

図３に示すように、中間転写ユニット４は、駆動ローラである支持ローラ４４を回転駆動して中間転写ベルト４５を無端移動するための駆動源としてのベルト駆動モータ２１１を備えている。支持ローラ４４の近傍には、副走査方向Ｗ１への中間転写ベルト４５やトナー像の位置を検出する位置検出手段・位置検出部材としての位置情報検出センサ２１３が配置されている。位置情報検出センサ２１３は、透過型のフォトセンサから構成されている。
位置情報検出センサ２１３は、支持ローラ４４の軸に設けられたエンコーダであるスリット板２１２の回転と相まって、支持ローラ４４の回転数及び回転位置を検出する。これにより、中間転写ベルト４５の表面に担持するトナー像の副走査方向Ｗ１の位置情報を検出する。

中間転写ベルト４５の周方向における全域のうち、支持ローラ４４と支持ローラ４１に巻き掛けられた上部張架面の上方には、ラインセンサ６１０が中間転写ベルト４５のおもて面４５ａと対向配置されている。ラインセンサ６１０は、副走査方向Ｗ１と直交する主走査方向（ベルト幅方向）Ｗに延びていて、後述する図５に示すように光源と集光レンズと受光素子とが主走査方向Ｗに複数直線状に配置されたアレイ構造のものからなる。図３中、斜線部は、中間転写ベルト４５のおもて面４５ａにおける画像形成領域での地肌部４５ｂを示す。
ここで、中間転写ベルト４５の地肌部４５ｂとは、中間転写ベルト４５の表面におけるトナー像が形成されない部分（非画像部）や画像形成部位でトナー像が形成されていない部位をいう。詳しくは、感光体上で帯電され、書込み露光可能だが露光していない部分に対する中間転写ベルト４５側の部分を指す。

図４、図５を参照して、ラインセンサ６１０の読取範囲及びラインセンサ６１０の構成について説明する。図４はラインセンサ６１０の読取範囲を説明する平面図、図５はラインセンサ６１０の構成を説明する断面図である。
ラインセンサ６１０は、上記したように複数直線状に配置される構成のため、図４に示すように、主走査方向Ｗの地肌部４５ｂを任意の数に分割（（Ａ１）、（Ａ２）・・・（Ａｎ））して読取ることができる。このため、ラインセンサ６１０では、中間転写ベルト４５の分割された領域それぞれの表面上に生じたフィルミング状態のムラや、表面上のトナー像の画素数を検知することができる利点がある。

ラインセンサ６１０の構成は、例えば図５に示すように、白色の光を照射する発光素子としてＬＥＤからなる１つの光源６１１と、主走査方向Ｗに配置され、赤、緑、青色の反射光を受光する３つの受光素子６１２Ｒ、６１２Ｇ、６１２Ｂと、受光レンズ６１３とを１つのセルとしてケーシング６１４で支持するものである。本実施形態において、ラインセンサ６１０には、カラーセンサの１つである密着イメージセンサ（ＣＩＳ）を用いている。ラインセンサ６１０としては、ＣＩＳではなく、ＣＣＤイメージセンサを用いてもよい。また、光源としては、白色の光源（ＬＥＤ）の１色ではなく、３色（赤、緑、青色）の光源を用いてもよい。
ＣＩＳからなるラインセンサ６１０は、主走査方向Ｗに直線状に並んだ単位セル毎に増幅器を有し、受光素子６１２Ｒ、６１２Ｇ、６１２Ｂで光変換された電気信号の読み出しによる電気ノイズの発生が抑えられている。この電気信号は、画素数情報として後述する図６の制御部５００に入力される。
画素数検知手段としては、ラインセンサ６１０ではなく、任意の数に分割された領域ごとに個別な画像読取センサを列状に配置した形態や、１つのセンサユニットが主走査方向Ｗに移動機構によって移動する移動センサであってもよい。すなわち、中間転写ベルト４５のおもて面４５ａを主走査方向Ｗにおい複数の領域としてとらえ、検知した情報を領域情報と関連付けられた画素数の情報として出力できるものであれば、その形態は問わない。

図６を参照して、カラープリンタの制御系について説明する。図６はカラープリンタの主要な制御構成を示す制御ブロック図である。図１のカラープリンタ１は、図６に示す制御部５００を備えている。制御部５００は、ＣＰＵ（Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）５０１と、各種データを記憶するＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）５０２と、制御プログラムや各種データを記憶したＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）５０３及び計測部となるタイマ５０４を備えている。制御部５００には、各種の周辺機器が信号線５１０を介して接続されている。図６においては、それら周辺機器のうち、主要なものだけを示している。
ＣＰＵ５０１は、制御手段として機能する。ＲＡＭ５０２は、電池でバックアップされており、画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋで消費されるトナー使用量を図１のカラープリンタ１のメイン電源がオフされた場合でも記憶保存する不揮発性メモリとして機能する。

制御部５００には、画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ、ラインセンサ６１０、ベルト駆動モータ２１１、位置情報検出センサ２１３、ベルトクリーニングユニット２０、光書込ユニット５の駆動部２１４、一次用接離機構及び二次用切離機構に設けられた一次転写用ソレノイド２１７及び二次転写ローラ用ソレノイド２１８、各種電源部２１６が信号線５１０を介して接続されている。
各種センサ類は、検知又は検出した値を制御部５００に出力し、制御部５００は、入力された各種値をＲＡＭ５０２に保存する。

画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの主要な制御対象駆動部としては、感光体３０を回転駆動する感光体駆動モータ５０と、帯電装置３１の帯電ローラに電圧を印加する帯電ローラ電源部５１と、現像装置３２を駆動する現像装置駆動部５２と、クリーニング装置３３を駆動するクリーニング装置駆動部５３等とが挙げられる。

制御部５００は、ＲＯＭ５０３に記憶されている制御プログラムに基づいて、カラープリンタによる画像情報に応じたプリント動作を制御するとともに、図１で説明した作像性能の測定として、画像濃度調整モードと、色ずれ補正モードと、除去モードと、が実行可能に構成されている。
画像濃度調整モード（プロセスコントロール）時には、通常の画像形成動作とは別に、図８に示すように検知用トナー像としての濃度調整用トナーパターンＫｐ、Ｃｐ、Ｍｐ、Ｙｐが形成されて中間転写ベルト４５上に転写される。濃度調整用トナーパターンは、ラインセンサ６１０によって検知され、検知結果に基づいて上述したような濃度調整が行われる。画像濃度調整モードで作像される濃度調整用トナーパターンは、除去モードで使用してもよい。
色ずれ補正モード時には、通常の画像形成動作とは別に検知用トナー像としての色ずれ補正用トナーパターンが主走査方向に傾斜した状態で形成され、中間転写ベルト４５上に転写される。色ずれ補正用トナーパターンは、ラインセンサ６１０によって検知され、検知結果に基づいて主走査方向及び副走査方向の位置ずれが補正される。

ラインセンサ６１０は、中間転写ベルト４５の地肌部４５ｂを読み取った時の出力が一定になるように出力を調整する。即ち、ラインセンサ６１０は、除去モード時の地肌部検知手段を兼ねているとともに画素数検知手段として機能する。
ＣＰＵ５０１は、ＲＡＭ５０２に記憶されているラインセンサ６１０の初期の出力値Ｉｆ０と、現在の出力値Ｉｆとを比較し、現在の出力値の方がＲＯＭ５０３に予め記憶された設定値よりも高い場合に、通常の用紙Ｐに転写して画像を形成する画像形成動作とは別に所定のトナー像を形成して、ベルトクリーニングユニット２０で除去する制御（以下、「除去モード」ともいう）を実行する。

ここで従来構成と違いについて説明する。
電子写真方式の画像形成装置に用いられる画像濃度調整や色ずれ補正制御では、感光体ドラム上や中間転写ベルト上に作成された検知用のトナーパターンの濃度や位置を光学センサで読み取って補正している。例えば、画像濃度調整（プロセスコントロール）では、反射型の光学センサの発光素子から発した光を中間転写ベルト表面のトナーが付着していない地肌部で反射させ、その反射光を受光素子で受光し反射光に応じた受光量を得る。
次に、予め定められた形状の基準トナー像（濃度調整用トナーパターン）を感光体ドラムの表面に形成し、その基準トナー像を中間転写ベルト上に転写して、発光素子から発した光を基準トナー像で反射させ、その反射光を受光素子で受光し反射光に応じた受光量を得る。
中間転写ベルト表面の地肌部における受光量を基準値として、この基準値と基準トナー像における受光量とを比較し、基準トナー像の単位面積あたりにおけるトナー付着量を把握する。把握したトナー付着量に基づいてトナー付着量が所望のものとなるように、感光体ドラムの帯電電位、現像バイアス、感光体ドラムに対する光書き込み強度及び現像剤のトナー濃度の制御目標値などといった作像条件を調整する。
色ずれ補正では、主走査方向に対して角度を有するトナーパターンを形成し、主走査方向と副走査方向の位置ずれを検知して補正するようになっている。濃度調整や色ずれ補正をする際には、中間転写ベルト表面の地肌部において、所定の受光量が得られるように光学センサの出力を調整している。すなわち、発光素子の出力（電流値）を調整して所定の受光量が得られるように光学センサの校正を行っている。

しかしながら、経時で中間転写ベルト上にトナーや紙等の添加物が薄い膜状に堆積するフィルミングが発生すると、ベルトの光沢度が低下し、センサの出力が上昇する。すなわち、フィルミングによって反射光量が低下するため、所定の受光量が得られるようにするためには、ＬＥＤ等の発光素子に流す電流値（順電流Ｉｆ）を上げなければならない。このため、発光素子に流す電流値がセンサの出力値となる。センサの出力値が上限を超えると、濃度調整や色ずれ補正ができなくなる。これは発光量を強くしたにもかかわらず、十分な受光光量が得られないからである。
また、フィルミング状態のムラにより、センサの出力が安定せず正しく調整（補正）できないという問題があった。
これらの問題は、特に、画像面積率や１回当りの出力枚数が低く、あるいはフルカラー率が高い使われ方をすると発生しやすい。
印刷される画像の面積率が高い場合には、トナーの入力量が多いため、ベルト上にフィルミングが生じていた場合にはこれが除去され、自動的にベルトの光沢度の低下が防止され、低下した光沢度が上がることが知られている。
クリーニングブレードの偏摩耗を防いで、クリーニング不良を防止することを目的として、画像出力枚数に応じて、クリーニングブレードへのトナーの供給を強制的に実行する制御方式も知られている。
しかし、今まで構成の場合、フィルミングの発生は画像形成装置の使われ方に因るところがあるため、経時で中間転写ベルト上にフィルミングが生じて光沢度が低下してきても、それを適切なタイミングで除去する手段はなかった。
また、クリーニング性の向上や、ブレードめくれ防止を目的としてトナーを入力する制御は従来からあるが、目的が異なり、フィルミング発生の有無に関係なく実行されるため、フィルミングの除去が適切なタイミングで行われるとは限らない。さらにフィルミング自体が発生してしまう。このため、中間転写ベルト等の表面の経時の変化により濃度調整や色ずれ補正ができなくなり、調整精度や補正精度が低下するという問題は依然として解消されていない。

これに対し、本実施形態において、カラープリンタ１は、図７に示すように、画素数検知手段となるラインセンサ６１０で検知された各領域における画素数をカウントする画素数カウント部５５０と、画素数カウント部５５０による画素カウント値に基づき、領域毎に中間転写ベルト４５へトナーを供給するトナー供給制御手段５６０とを有する。画素数カウント部５５０とトナー供給制御手段５６０は、図６で説明した制御部５００によって構成されている。
ラインセンサ６１０は、主走査方向において予め複数の領域に区分されている。画素数カウント部５５０は、ラインセンサ６１０で検知された情報のうち、画像のある部位の電気信号から画素数を検知し、領域ごとに区分してカウント（演算）する機能を備えている。画素数カウント部５５０は、所定期間となる走行距離の一定距離ごとに画素数を累積してカウントする機能を備えている。走行距離とは、例えば感光体や中間転写ベルト４５が回転して移動した距離である。これら走行距離は、モータの回転数や中間転写ベルト４５の全長と回転数などから制御部５００によって演算され、ＲＡＭ５０２に記憶される、所定期間とは、カラープリンタ１の稼働時間やであってもよく、この場合はタイマ５０４で累積の稼働時間を計測してＲＡＭ５０２に記憶するようにすればよい。つまり、画素数カウント部５５０は、領域毎に演算した画素数カウント値をＲＡＭ５０２に記憶する機能を備えている。

トナー供給制御手段５６０は、領域毎に演算された画素カウント値Ａ１ａ、Ａ２ｂ・・・が予めＲＯＭ５０３に設定した閾値Ａを下回る場合には、閾値Ａを下回った領域に対してトナー像を形成して供給されるように各部を制御する。つまり、トナー供給制御手段５６０は、画素カウント値に基づき、領域毎に中間転写ベルト４５へトナーを供給すべく、ベルト駆動モータ２１１、ベルトクリーニングユニット２０、光書込ユニット５の駆動部２１４、ベルト切離駆動部２１５、各種電源部２１６、一次転写用ソレノイド２１７及び二次転写ローラ用ソレノイド２１８などの除去トナー像形成手段６００の動作を制御して、トナー像を形成し、閾値Ａを下回った領域に対してのみトナー像を供給する。
これら、領域毎の画素数のカウントや画像カウント値に応じてトナー像を形成して閾値Ａを下回った領域にトナー像を供給する動作は、ここでは、フィルミング（膜状添加物）を除去する除去モード時に制御部５００によって実行される。

除去モードで形成されるトナー像は、中間転写ベルト４５の表面に生じたフィルミング（膜状添加物）を除去して中間転写ベルト４５の表面状態を回復させるためのもので、中間転写ベルト４５に転写された後は二次転写されず、ベルトクリーニングユニット２０によってフィルミングと一緒に除去される。このとき、二次転写ローラ９は上記接離機構の二次転写ローラ用ソレノイド２１８によって上記離間位置に離間されることで、用紙Ｐへの転写が防止されている。無論、二次転写バイアスも印加されないように二次転写用の電源も制御部５００によって制御される。

ラインセンサ６１０が有する地肌部検知部材としての初期の出力値（上記した初期の出力値Ｉｆ０）とは、中間転写ベルト４５の使用初期（新品時）の地肌部におけるセンサ出力値、あるいはフィルミングの除去がなされた直後の地肌部におけるセンサ出力値を意味する。

除去モードでトナー像を形成するのに使用する画像形成ユニットは、どの画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを使用しても問題はないが、中でもトナー使用量の少ないユニット（換言すれば、トナー残量の多いユニットでもある）を使用する。即ち、ＣＰＵ５０１は、ＲＡＭ５０２に記憶されている画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋ毎のトナー使用量のデータを参照して、除去モードでトナー像を形成するのに使用する画像形成ユニット３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋの何れかを判定し特定する。あるいは、制御部５００は、画素数カウント部の検知結果である画素数からトナー使用量が少ない画像形成ユニットを判定するようにしてもよい。この場合、制御部５００は、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの累積画素数を比較し、最も累積画素数の少ない色のトナーを有する画像形成ユニットを用いてトナー像を形成して中間転写ベルト４５に供給すればよい。
これにより、画像形成ユニット内のトナーのリフレッシュもすることができると共に、早急なトナーエンドとなるのを回避することができる。ここでのリフレッシュとは、現像装置を駆動していても、トナーを消費しないと過剰帯電トナーとなり、感光体上の静電潜像を適切に現像できなくなり、これを防ぐため定期的に現像装置内のトナーを感光体に担持させ強制的に消費させることを意味する。

除去モードの制御を実行するタイミングについては、通常の用紙Ｐに転写して画像を形成する画像形成動作とは別に行うが、連続する印刷の紙間、印刷終了後、又は画像濃度調整モードや色ずれ補正モードと同時のタイミングであってもよい。
除去モードの所定トナー像形成を実行するタイミングを、通常の画像形成動作で形成されたトナー像を転写する記録媒体間、即ち連続する印刷の紙間とした場合、通常の画像形成動作に影響なく除去モードを実行できる、という利点がある。

除去モードの所定トナー像形成を実行するタイミングを、通常の画像形成動作の開始前、または通常の画像形成動作の終了時、即ち印刷開始または終了後とした場合、除去モード前の連続印刷のそれぞれの用紙画質は大きく変わることなく、また除去モード後の連続印刷のそれぞれの用紙画質も大きく変わることがないため、画質の一体性を維持できる、という利点がある。
また、除去モードの所定トナー像形成を実行するタイミングを、他の画像測定又は画像調整と同じタイミング、即ち画像濃度調整モードや色ずれ補正モードと同時のタイミングとした場合、画像濃度調整モードや色ずれ補正モードが影響なく実行できる、という利点がある。
さらに、除去モードの閾値判定を実行するタイミングを、他の画像測定又は画像調整と同じタイミング、即ち画像濃度調整モードや色ずれ補正モードのための地肌部４５ｂにおいての校正タイミングとした場合、画像濃度調整モードや色ずれ補正モードのための校正を適切に行うことができる、という利点がある。

次に、図９を参照して、除去モードの制御の一形態を説明する。図９は除去モードの制御内容の一形態を示すフローチャートであり、制御部５００によって実行される。
制御部５００は、ステップＳＴ１において、中間転写ベルト４５のおもて面４５ａの画素数情報を、ラインセンサ６１０から取得する。
なお、制御部５００は、画像濃度調整や色ずれ補正等の調整モード実行時、あるいは除去モードが開始される前に、中間転写ベルト４５の地肌部の読取値（ラインセンサ６１０の反射光量（受光量））が一定になるようにラインセンサ６１０の出力値（順電流Ｉｆ）を調整し、調整後の出力値を取得するのが好ましい。
制御部５００は、ステップＳ２において領域毎の画素数を画素数カウント部５５０でカウントし、ステップＳ１３に進む。制御部５００は、所定期間経過したか否かを判定する。ここでは、例えば、ＲＯＭ５０３に予め設定した基準距離Ｋ０と中間転写ベルト４５の走行距離Ｋ１とを比較し、Ｋ０≦Ｋ１でなければ所定期間経過していないものと判定してステップＳ１１へ戻り画素数の検知と累積カウントを継続し、Ｋ０≦Ｋ１の場合にはステップＳ４に進む。
制御部５００は、ステップＳ１４において所定期間内の画素数総数Ａａ１、Ａａ２・・を領域毎に算出する。すなわち、所定期間内にカウントした累積画素数を算出してステップＳ１５に進む。制御部５００は、ステップＳ１５において、ＲＯＭ５０３に設定された閾値Ａと累積画素数Ａ１ａとを比較し、閾値Ａを下回る累積画素数（画素カウント値）がない場合にはこの制御を終え、閾値Ａを下回る累積画素数（画素カウント値）がある場合には、ステップＳ１６に進む。そして、制御部５００は、ステップＳ１６において閾値以下の領域へトナー像を供給する。すなわち、制御部５００は累積画素数が閾値以下を示した中間転写ベルト４５のおもて面４５ａの領域（Ａ１・・）にトナー像が供給されるように除去トナー像形成手段６００の動作を制御する。
制御部５００は、トナー像の供給後は、ステップＳ１７に進んで、カウントした画素数をリセットしてこの制御を終える。

このように、本実施形態では、ラインセンサ６１０によって、中間転写ベルト４５のおもて面４５ａの移動方向（副走査方向Ｗ１）と直交する主走査方向Ｗの複数の位置で中間転写ベルト４５のおもと面４５ａの領域毎の画素数をラインセンサ６１０で検知して、画素数カウント部５５０でカウントし、ある領域での所定期間に対する累積の画素数が予め設定された閾値Ａを下回る場合、中間転写ベルト４５の閾値Ｔを下回った領域がフィルミングの発生領域あるいはフィルミングが発生しやすくなる領域と見做し、当該領域にトナー像を供給する。このため、クリーニングブレード２２と中間転写ベルト４５のおもて面４５ａの特定の領域（閾値を下回った領域）における摩擦係数の低下ないしクリーニングブレード２２の掻き取り機能が増加し、中間転写ベルト４５の異物やフィルミングがトナー像と一緒に除去することができ、トナーの消費を抑えつつフィルミング発生を防止できるとともに、たとえ発生した場合でも適切なタイミングで除去することができる。このため、調整精度や補正精度が低下するという問題も解決することができる。
また、中間転写ベルト４５のおもと面４５ａを主走査方向Ｗにおいて複数の領域に区切ることで、中間転写ベルト４５からクリーニングブレード２２へ余分にトナーを供給することがなくなるので、トナーを効率的に供給して効率的にフィルミングを除去することができる。
図１０は、一定走行距離区間内における中間転写ベルト４５のおもて面４５ａ上の総累積画像数をプロットした図である。図１０において縦軸は画像数を示し、横軸は長手方向（主走査方向／ベルト幅方向）に区分された領域を示す。図１０では、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのカラー画像形成時の各色のトナーの画素数を累積したものを示している。例えば閾値Ａの値を画素数「５」とした場合、領域Ａ１、Ａｘがトナー供給対象の領域となる。また、閾値Ａの値を画素数「１０」とした場合、領域Ａｚもトナー供給対象の領域となる。

印刷中に中間転写ベルト４５のクリーニングブレード２２へ突入するトナーは転写残トナーであるため量が少ないが、フィルミング防止を目的とした上述の除去モードにおけるトナー像によるトナー供給の場合、制御部５００は、一次転写電圧（一次転写バイアス）をオン状態とし、二次転写ローラ９は、二次転写ローラ用ソレノイド２１８を作動してを離間状態とする。このようように制御することで、現像トナーをそのまま中間転写ベルト４５のクリーニングブレード２２へ突入させることができる。その結果、少量のトナーの供給でフィルミング防止ができる。
なお、除去モードにおけるにおける一次転写バイアスは、通常出力時と同じ場合でもよいが、通常状態よりトナーが中間転写ベルト４５に付着しやすいバイアス値に切り替えて供給してもよい。あるいは、除去モードにおける中間転写ベルト４５の搬送速度を通常印刷時の搬送速度より遅くしてもよい。

トナー供給対象の領域へのトナーを、例えば、カラー印刷後にトナーを中間転写ベルト４５からクリーニングブレード２２を介して対象領域へ供給する場合、消費量の少ないトナーから供給するようにしてもよい。つまり、各色のトナーの残量を検知し、残量が多いものを消費量の少ないトナーとみなし、消費量の少ない色のトナーを、閾値Ｔを下回った中間転写ベルト４５のおもて面４５ａの領域に供給することで、トナーの消費を抑えつつフィルミングの発生を防止しながらも、全体としてのトナー消費の色別の偏りと消費量が少ないことで現像装置内にトナーが長期間残留し攪拌されることによるトナー劣化を抑制する効果がある。

ところで、カラープリンタの場合、カラープリントだけでなく、黒色のトナーを用いたモノクロプリントが可能されているものが多い。モノクロプリントする場合、図１１に示すようにように、イエロー、マゼンタ、シアンのトナーは使用しないため、中間転写ベルト４５へこれらの色のトナーが誤転写されないように、感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃと中間転写ベルト４５とを離間させる黒モードが設定されているものが多い。本実施形態においては一次転写ローラ６Ｙ、６Ｍ、６Ｃを一次転写ローラ用ソレノイド２１７（図６、図７参照）を用いて中間転写ベルト４５に対して接触可能に構成されている。
つまり、黒モードによる印刷時にカラー用の画像形成ユニット（プロセスカートリッジユニット）３Ｙ、３Ｍ、３Ｃが駆動しない構成の場合においては、黒モード印刷後にトナーを中間転写ベルト４５を介してクリーニングブレード２２へ供給する場合、黒トナーによるトナー像を画像形成ユニット３Ｋで形成し、閾値Ａを下回った領域へ黒色のトナーによるトナー像を供給するで、フィルミングの発生を防止することができる。

上記実施形態では、トナー像を閾値以下の領域へ供給する条件のパラメータとして、各領域の総画素数（累積画素数）が閾値Ａ以下の場合を例に説明したが、このような形態に限定されるものではない。
例えば、領域において各色の総画素数の比率、すなわち特定の色の偏りを閾値にしてもよい。一例を示すと、黒色を示す画像数がＲＯＭ５０３に設定された閾値Ａ１よりも低い領域がある場合に、その閾値Ａ１よりも低い領域にトナー像を供給するようにしてもよい。このようにすると、トナーの消費を抑えつつフィルミングの発生を防止しつつも、各色のトナー材質毎の特徴に影響するフィルミングを回避することができる。

上記実施形態では、画素数検知手段であるラインセンサ６１０を用いて、基準（トナー）パターンを検知し、画素数カウント部５５０（制御部５００）で画素数を算出するようにしたが、このような形態に限定されるものではない。例えば、光学ユニット５（露光手段）が感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋに照射する光量に相当するものとして画素数を画素数カウント部５５０（制御部５００）で算出してもよい。また、印字する画像データ（複写機ならば原稿データ）に基づく感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋへの照射スポット強度は、感光体３０Ｙ、３０Ｍ、３０Ｃ、３０Ｋに付着するトナーの量に関係しているため、この画像データから画素数カウント部５５０（制御部５００）を用いて画素数を算出してもよい。このような形態の場合、画像数を検知するラインセンサ６１０が不要になるので、構成の簡素化を図ることができる。

上記実施形態では、閾値Ａ、Ａ１を下回った領域へのトナー像の供給後において、各領域の累積画素数をリセットしているが、トナーを中間転写ベルト４５へ供給した領域の累積画素数（閾値Ａ、Ａ１を下回った領域の累積画素数）をクリアせず残し、次回も連続して供給が必要となった場合には、その領域へのトナー供給量を増加してもよい。ここでいうトナー供給量の増加とは、領域に供給するトナー像（トナーパターン）の個数や面積を増やすことを指す。

本実施形態では、画像形成装置として中間転写方式のものを例示し、像担持体であり中間転写体としての中間転写ベルト４５からのフィルミングの発生防止やフィルミング除去について説明したが、本発明の適用は中間転写方式に限定されるものではない。
例えば像担持体（潜像担持体）である感光体に形成したトナー像を、中間転写ベルトを介さずに、直接用紙Ｐに転写する直接転写方式の画像形成装置に適用することもできる。この場合、ラインセンサ６１０に代表される画素数検知手段は感光体と対向配置し、用紙Ｐへの転写後の感光体表面の画素数を検知するように配置し、所定期間内の累積画素数が閾値を下回った領域の感光体表面にトナー像を形成し、感光体クリーニング部材へと供給する。このような構成の場合、感光体クリーニング部材と感光体のおもて面の特定の領域（閾値を下回った領域）における摩擦係数の低下ないし感光体クリーニング部材の掻き取り機能が増加し、感光体上の異物やフィルミングをトナー像と一緒に除去することができ、トナーの消費を抑えつつフィルミング発生を防止できるとともに、たとえ発生した場合でも適切なタイミングで除去することができる。

以上本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はかかる特定の実施形態や実施例に限定されるものではなく、上述の説明で特に限定していない限り、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、上記実施形態や実施例等に記載した技術事項を適宜組み合わせたものであってもよい。

１ カラープリンタ（画像形成装置の一例）
２ 装置本体
３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ）画像形成ユニット
４ 中間転写ユニット
５ 光書込ユニット
６（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 一次転写ローラ（一次転写部材）
７（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 一次転写部
８（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 二次転写部
９（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 二次転写ローラ（二次転写部材）
１０ 給紙カセット
２０ ベルトクリーニングユニット
２２ クリーニングブレード（クリーニング部材の一例）
３０（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 感光体（潜像担持体・像担持体）
３１（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 帯電装置
３２（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） 現像装置
３３（Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ） クリーニング装置
４１～４４ 支持ローラ
４５ 中間転写ベルト（像担持体）
５０ 感光体駆動モータ
５１ 帯電ローラ電源部
５２ 現像装置駆動部
５３ クリーニング装置駆動部
２１１ ベルト駆動モータ
２１２ スリット板
２１３ 位置情報検出センサ（位置検出部材）
２１４ 光書込ユニットの駆動部
２１５ ベルト接離駆動部
２１６ 各種電源部
２１８ 二次転写ローラ用ソレノイド
５５０ 画素数カウント部
５６０ トナー供給制御手段
６１０ ラインセンサ（画素数検知手段）
Ａ１、Ａ２・・領域
Ｐ 用紙（記録媒体の一例）
Ｗ 主走査方向
Ｗ１ 副走査方向

特開２０１５－１６９８７７号公報

Claims (4)

1. 表面にトナー像を担持する像担持体と、
   前記像担持体の表面のトナー像を除去するクリーニング部材と、
   前記像担持体の主走査方向における領域ごとの所定期間あたりの画素数をカウントする画素数カウント部と、
   前記画素数カウント部による画素カウント値に基づき、前記領域毎に前記像担持体へトナーを供給するトナー供給制御手段と、
   前記トナー像を形成する複数の画像形成ユニットと、を有し、
   前記画素数カウント部は、前記複数の画像形成ユニットから前記像担持体の各領域に供給されたトナー像の画素数をそれぞれカウントし、
   前記トナー供給制御手段は、前記画素数カウント部でカウントされた画素数のうち、最も小さい値の領域に、前記複数の画像形成ユニットのうちの少なくとも１つの画像形成ユニットを用いて前記トナー像を供給する画像形成装置。
2. 前記像担持体は、前記トナー像を形成する画像形成ユニットと対向配置されていて、前記画像形成ユニットで形成されたトナー像を記録媒体へ供給する転写位置を形成するベルト部材である請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体へトナーを供給する時期は、通常の画像形成動作の終了時である請求項１または２に記載の画像形成装置。
4. 前記像担持体へトナーを供給する時期は、他の画像測定又は画像調整と同じ時期である請求項１または２に記載の画像形成装置。

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