JP7439464B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、中間転写ベルトを備えた中間転写式の画像形成装置に関し、特に、キャリブレーションの実行時に中間転写ベルトの表面に形成されたトナー像を効率よく除去する方法に関するものである。

従来、所定方向に回動される無端状の中間転写ベルトと、この中間転写ベルトに沿って設けられた複数の画像形成部とを備え、各画像形成部により中間転写ベルト上に各色のトナー像を順次重ね合わせて一次転写した後、記録媒体上に二次転写する中間転写方式の画像形成装置が知られている。

このような中間転写方式の画像形成装置においては、二次転写後に中間転写ベルト上に残存するトナーを除去するベルトクリーニング装置が設けられている。中間転写ベルトが弾性層を有する場合は、中間転写ベルトの表面に残存するトナーを機械的、電気的に回収するクリーニングブラシと、クリーニングブラシからトナーを回収する回収ローラーと、回収ローラーの表面からトナーを掻き落とすブレードと、回収ローラーの表面から掻き落とされたトナーを廃トナー回収容器へ搬送する搬送スパイラルと、をハウジング内に備えたクリーニング装置が用いられる。

ところで、画像形成装置においては、発色性や色の再現性を向上させるために、所定のタイミングで画像濃度や色ずれを補正する必要がある。また、画像濃度や色ずれを補正する際に形成されるパッチ画像は、いわゆるベタ画像であることが多い。そのため、クリーニング装置によってパッチ画像を除去する場合、中間転写ベルト上に転写されたトナーの一部が、クリーニングブラシによる一度の清掃で除去しきれない場合が生じる。

従来は、キャリブレーションの実行時に、パッチ画像の印字後におけるベルトの周回数（周回時間）を増やすことにより、中間転写ベルトのクリーニング時間を確保していた。しかし、この方法ではキャリブレーションの実行時間が延長されるため、印字待ち時間が長くなるという問題点があった。

そこで、特許文献１、２には、中間転写ベルト上に転写されたパッチ画像の濃度を検知した後、パッチ画像の一部を一旦二次転写ローラー側に転写させた後、二次転写ローラー側に転写させたパッチ画像を再び中間転写ベルト側に戻すように制御する画像形成装置が開示されている。

また、特許文献２には、二次転写ローラー上にパッチ画像同士が重ならない間隔となるように、パッチ画像形成部により形成される複数のパッチ画像の位置を調整することも記載されている。

特開２０１１－２７８４９号公報 特開２０１７－４４８７７号公報

特許文献１、２の方法では、中間転写ベルト上に転写されたパッチ画像を二次転写ローラー側に転写させることで中間転写ベルトのクリーニング性は確保することはできる。しかしながら、二次転写ローラー側へ転写されるトナー量が多量になると、二次転写ローラー上にトナーが残留してしまい、直後の印字動作において用紙の裏面が汚染されるという問題があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、キャリブレーションの実行時間を極力短縮しつつ、二次転写部材へのトナーの残留による記録媒体の裏汚れも抑制可能な画像形成装置を提供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の第１の構成は、複数の画像形成部と、中間転写ベルトと、複数の一次転写部材と、クリーニング装置と、二次転写部材と、電圧印加装置と、画像濃度センサーと、制御部と、を備え、中間転写ベルト上に形成されるパッチ画像の濃度および位置情報を画像濃度センサーにより検知し、検知結果に基づいて画像形成条件を調整することによりトナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行する画像形成装置である。複数の画像形成部は、異なる色の画像を形成する。中間転写ベルトは、無端状であって画像形成部に沿って移動する。複数の一次転写部材は、中間転写ベルトを挟んで各画像形成部に配置された像担持体に対向配置され、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写ベルト上に一次転写する。クリーニング装置は、中間転写ベルトに対向する位置に配置されるクリーニング部材を有し、中間転写ベルトの表面に残留したトナーを除去する。二次転写部材は、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像を記録媒体上に二次転写する。電圧印加装置は、二次転写部材にトナーと逆極性の転写電圧またはトナーと同極性の転写逆電圧を印加する。画像濃度センサーは、中間転写ベルト上に一次転写されたトナー像の濃度および位置情報を検知する。制御部は、画像形成部および電圧印加装置を制御する。制御部は、キャリブレーションの実行時に中間転写ベルト上に形成されるパッチ画像の一部を二次転写部材に転写するクリーニングアシストモードを実行可能である。制御部は、中間転写ベルトの１周後に中間転写ベルト上にトナー像を形成する場合はクリーニングアシストモードを実行し、中間転写ベルトの１周後に中間転写ベルト上にトナー像を形成しない場合は二次転写部材に転写逆電圧を継続して印加する。

本発明の第１の構成によれば、中間転写ベルトの１周後に中間転写ベルト上にトナー像が形成される場合は、二次転写部材にパッチ画像の一部を転写するクリーニングアシストモードを実行することで中間転写ベルト上のトナー量が削減される。その結果、中間転写ベルト上のトナーをクリーニング装置によって一度にクリーニングすることができ、クリーニングの待ち時間が短縮される。一方、中間転写ベルトの１周後に中間転写ベルト上にトナー像が形成されない場合は二次転写部材へのトナーの転写が規制される。従って、キャリブレーションの実行時間および印字待ち時間を極力短縮しつつ、二次転写部材に付着したトナーによる記録媒体の裏汚れも抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の内部構成を示す概略図 図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図 キャリブレーションに用いる色ずれ補正用の基準画像の一例を示す図 キャリブレーションに用いる濃度補正用の基準画像の一例を示す図 画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図 図５に示したベルトクリーニングユニット１９の外観斜視図 ベルトクリーニングユニット１９の内部構成を示す側面断面図 画像形成装置１００の制御経路の一例を示すブロック図 画像形成装置１００において実行されるキャリブレーション中のベルトクリーニング制御例を示すフローチャート クリーニングアシストモードにおける二次転写ローラー９への転写電圧および転写逆電圧の印加手順を示すタイミングチャート

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置１００の構成を示す概略図であり、図２は、図１における画像形成部Ｐａ付近の拡大図である。

図１に示す画像形成装置１００は、いわゆるタンデム方式のカラープリンターであり、以下のような構成になっている。画像形成装置１００本体内には４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、ＰｃおよびＰｄが、搬送方向上流側（図１では左側）から順に配設されている。これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄは、異なる４色（マゼンタ、シアン、イエローおよびブラック）の画像に対応して設けられており、それぞれ帯電、露光、現像および転写の各工程によりマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの画像を順次形成する。

これらの画像形成部Ｐａ～Ｐｄには、各色の可視像（トナー像）を担持する感光体ドラム１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄが配設されている。さらに図１において反時計回り方向に回転する中間転写ベルト８が各画像形成部Ｐａ～Ｐｄに隣接して設けられている。これらの感光体ドラム１ａ～１ｄ上に形成されたトナー像が、各感光体ドラム１ａ～１ｄに当接しながら移動する中間転写ベルト８上に順次転写された後、二次転写ローラー９において記録媒体の一例としての用紙Ｓ上に一度に転写される。さらに、定着部１３において用紙Ｓ上に定着された後、画像形成装置１００本体より排出される。感光体ドラム１ａ～１ｄを図１において時計回り方向に回転させながら、各感光体ドラム１ａ～１ｄに対する画像形成プロセスが実行される。

トナー像が転写される用紙Ｓは、画像形成装置１００の本体下部の用紙カセット１６内に収容されており、給紙ローラー１２ａおよびレジストローラー対１２ｂを介して二次転写ローラー９へと搬送される。中間転写ベルト８には継ぎ目を有しない（シームレス）ベルトが主に用いられる。

次に、画像形成部Ｐａ～Ｐｄについて説明する。以下、画像形成部Ｐａについて詳細に説明するが、画像形成部Ｐｂ～Ｐｄについても基本的に同様の構成であるため説明を省略する。図２に示すように、感光体ドラム１ａの周囲には、ドラム回転方向（図２の時計回り方向）に沿って帯電装置２ａ、現像装置３ａ、クリーニング装置７ａが配設され、中間転写ベルト８を挟んで一次転写ローラー６ａが配置されている。また、感光体ドラム１ａに対し中間転写ベルト８の回転方向上流側には中間転写ベルト８を挟んでテンションローラー１１に対向するベルトクリーニングユニット１９が配置されている。

次に、画像形成装置１００における画像形成手順について説明する。ユーザーにより画像形成開始が入力されると、先ず、メインモーター６１（図８参照）により感光体ドラム１ａ～１ｄの回転が開始され、帯電装置２ａ～２ｄの帯電ローラー２０によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を一様に帯電させる。次いで露光装置５から出射されたビーム光（レーザー光）によって感光体ドラム１ａ～１ｄの表面を光照射し、各感光体ドラム１ａ～１ｄ上に画像信号に応じた静電潜像を形成する。

現像装置３ａ～３ｄには、それぞれマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各色のトナーが所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置３ａ～３ｄ内に充填された二成分現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ４ａ～４ｄから各現像装置３ａ～３ｄにトナーが補給される。この現像剤中のトナーは、現像装置３ａ～３ｄの現像ローラー２１により感光体ドラム１ａ～１ｄ上に供給され、静電的に付着する。これにより、露光装置５からの露光により形成された静電潜像に応じたトナー像が形成される。

そして、一次転写ローラー６ａ～６ｄにより一次転写ローラー６ａ～６ｄと感光体ドラム１ａ～１ｄとの間に所定の転写電圧で電界が付与され、感光体ドラム１ａ～１ｄ上のマゼンタ、シアン、イエローおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト８上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、感光体ドラム１ａ～１ｄの表面に残留したトナーがクリーニング装置７ａ～７ｄのクリーニングブレード２２および摺擦ローラー２３により除去される。

ベルト駆動モーター６３（図８参照）による駆動ローラー１０の回転に伴い中間転写ベルト８が反時計回り方向に回転を開始すると、用紙Ｓがレジストローラー対１２ｂから所定のタイミングで中間転写ベルト８に隣接して設けられた二次転写ローラー９へ搬送され、フルカラー画像が転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部１３へと搬送される。中間転写ベルト８の表面に残存したトナーはベルトクリーニングユニット１９によって除去される。

定着部１３に搬送された用紙Ｓは、定着ローラー対１３ａにより加熱および加圧されてトナー像が用紙Ｓの表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された用紙Ｓは、複数方向に分岐した分岐部１４によって搬送方向が振り分けられ、そのまま（或いは、両面搬送路１８に送られて両面印字された後に）、排出ローラー対１５によって排出トレイ１７に排出される。

中間転写ベルト８を挟んで駆動ローラー１０と対向する位置には画像濃度センサー２５が配置されている。画像濃度センサー２５としては、一般にＬＥＤ等から成る発光素子と、フォトダイオード等から成る受光素子を備えた光学センサーが用いられる。中間転写ベルト８上のトナー付着量を測定する際、発光素子から中間転写ベルト８上に形成された各パッチ画像（基準画像）に対し測定光を照射すると、測定光はトナーによって反射される光、およびベルト表面によって反射される光として受光素子に入射する。

トナーおよびベルト表面からの反射光には正反射光と乱反射光とが含まれる。この正反射光および乱反射光は、偏光分離プリズムで分離された後、それぞれ別個の受光素子に入射する。各受光素子は、受光した正反射光と乱反射光を光電変換して制御部９０（図８参照）に出力信号を出力する。

そして、正反射光と乱反射光の出力信号の特性変化からパッチ画像の画像濃度（トナー量）、画像位置を検知し、予め定められた基準濃度、基準位置と比較して現像電圧の特性値、露光装置５の露光開始位置およびタイミング等を調整することにより、各色について濃度補正および色ずれ補正（キャリブレーション）が行われる。

図３は、キャリブレーションに用いる色ずれ補正用のパッチ画像（基準画像）の一例を示す図である。中間転写ベルト８の幅方向の両端部には、マゼンタ、シアン、イエロー、ブラックの各色の斜線と横線Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋからなる基準画像が形成されている。なお、矢印Ｘ１はベルト進行方向を示している。図３に示す基準画像Ｍ～Ｋのパターンは一般的なものであり、各色の斜線と横線を用いて主走査方向（ベルト幅方向）の色ずれを検出し、各色の横線間の間隔から副走査方向（ベルト周方向）の色ずれを検出する。

また、基準画像Ｍ～Ｋは主走査方向（ベルト幅方向）の両端部に同一パターンで形成されることにより、主走査等倍度や走査傾きを検出可能となっている。さらに、ベルト周方向の色ずれの検知むらを低減するため、基準画像Ｍ～Ｋは副走査方向に繰り返し形成されており、同一パターンを複数回測定してずれ量の平均値を取るようになっている。これら各色の斜線および直線の位置関係を画像濃度センサー２５で検知して予め決められた基準位置と比較し、主走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始位置を調整し、副走査方向の色ずれを補正する場合は露光装置５の露光開始タイミングを調整することにより、各色について色ずれ補正が行われる。

図４は、キャリブレーションに用いる濃度補正用のパッチ画像（基準画像）の一例を示す図である。中間転写ベルト８の幅方向の一端部には、最も淡色の画像ｍ１から最も濃色の画像ｍ１０まで１０段階の濃度のパッチ画像ｍ１～ｍ１０から成る基準画像ｍが、ベルト進行方向（矢印Ｘ１方向）に沿って下流側から順に一列に形成されている。隣接するパッチ画像は、境界において濃度が変化するようにそれぞれ単色で形成されている。なお、ここではマゼンタの基準画像ｍを例に挙げて説明したが、シアン、イエロー、ブラックの基準画像ｃ、ｙ、ｋについても全く同様の構成である。

基準画像ｍ～ｋのトナー付着量（トナー濃度）を画像濃度センサー２５により検知して予め決められた標準濃度と比較し、各トナー濃度と標準濃度との濃度差の平均値が算出される。得られた濃度差の平均値に応じて濃度補正に用いるパラメーター値が濃度補正テーブルから読み出され、各色について濃度補正が実行される。

図５は、画像形成装置１００に搭載される中間転写ユニット３０の側面断面図である。図５に示すように、中間転写ユニット３０は、下流側の駆動ローラー１０と上流側のテンションローラー１１とに掛け渡された中間転写ベルト８と、中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ～１ｄに接触する一次転写ローラー６ａ～６ｄと、押圧切換ローラー３４と、を有する。また、テンションローラー１１に対向する位置には、中間転写ベルト８の表面に残存するトナーを除去するためのベルトクリーニングユニット１９が配置されている。ベルトクリーニングユニット１９の詳細な構成については後述する。

中間転写ユニット３０は、一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび押圧切換ローラー３４の回転軸の両端部を回転可能、且つ中間転写ベルト８の進行方向に対し垂直（図５の上下方向）に移動可能に支持する一対の支持部材（図示せず）と、一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび押圧切換ローラー３４を上下方向に往復移動させる駆動手段（図示せず）と、を有するローラー接離機構３５を備えている。ローラー接離機構３５は、４本の一次転写ローラー６ａ～６ｄを、それぞれ中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ａ～１ｄ（図１参照）に圧接するカラーモードと、一次転写ローラー６ｄのみを中間転写ベルト８を介して感光体ドラム１ｄに圧接するモノクロモードと、４本の一次転写ローラー６ａ～６ｄの全てを感光体ドラム１ａ～１ｄから離間させる退避モードとに切り替え可能である。

具体的には、ローラー接離機構３５は押圧切換ローラー３４を上方に移動させることで中間転写ベルト８と共に一次転写ローラー６ａ～６ｄも上方に移動し、一次転写ローラー６ａ～６ｄが感光体ドラム１ａ～１ｄから離間する。ここで、押圧切換ローラー３４は一次転写ローラー６ａよりもテンションローラー１１側に配置されているため、中間転写ベルト８の下面（感光体ドラム１ａ～１ｄとの接触面）は駆動ローラー１０側を支点として上下に揺動する。そのため、中間転写ベルト８と感光体ドラム１ａ～１ｄとの距離は感光体ドラム１ａ側で最大となり、感光体ドラム１ｄ側で最小となる。即ち、押圧切換ローラー３４の移動量を調整することで、カラーモード、モノクロモード、退避モードの切り替えが可能となる。

図６は、図５に示した中間転写ユニット３０におけるベルトクリーニングユニット１９の外観斜視図である。図７は、ベルトクリーニングユニット１９の内部構成を示す側面断面図である。ベルトクリーニングユニット１９は、ハウジング４０内に、ファーブラシ４１、回収ローラー４３、ブレード４５、搬送スパイラル４７を備えている。ハウジング４０の一端にはファーブラシ４１、回収ローラー４３、および搬送スパイラル４７にクリーニング駆動モーター（図示せず）からの駆動力を入力する駆動入力ギア列４８が配置されている。

ファーブラシ４１は、ハウジング４０の開口部４０ａ側において、中間転写ベルト８を介してテンションローラー１１と対向配置されている。ファーブラシ４１は、中間転写ベルト８の移動方向に対しカウンター方向（図７の反時計回り方向）に回転することにより、中間転写ベルト８上に残存するトナーや紙粉等の異物（以下、トナー等という）を掻き取る。回収ローラー４３に接触するファーブラシ４１のブラシ部分は抵抗値１～９００ＭΩ程度の導電性の繊維で形成されている。

回収ローラー４３は、ファーブラシ４１の表面に接触しながらファーブラシ４１と逆方向（図７の時計回り方向）に回転することにより、ファーブラシ４１に付着したトナー等を回収する。回収ローラー４３にはベルトクリーニング電圧電源７５（図８参照）が接続されており、中間転写ベルト８のクリーニング時にトナーと逆極性（ここでは負極性）のクリーニング電圧が印加される。また、テンションローラー１１はグランドに接地（アース）されている。その結果、中間転写ベルト８上に残存するトナー等はファーブラシ４１のブラシ部分に電気的および機械的に回収され、さらに回収ローラー４３に電気的に移動する。

ファーブラシ４１、回収ローラー４３の各回転軸４１ａ、４３ａは、ハウジング４０に回転可能に支持されている。また、ファーブラシ４１の回転軸４１ａは圧縮バネ４９によって図７の右上方向（テンションローラー１１方向）に付勢されている。

ブレード４５は、回収ローラー４３の回転方向に対し下流側（回収ローラー４３の表面の移動方向に対しカウンター方向）から回収ローラー４３に接触して回収ローラー４３によって回収されたトナー等を掻き落とし、回収ローラー４３を清掃する。搬送スパイラル４７は、ハウジング４０のトナー収容部４０ｂ内に配置されており、ブレード４５によって回収ローラー４３から掻き落とされたトナー等をハウジング４０の外部の廃トナー回収容器（図示せず）へ搬送する。

ハウジング４０内には回収ローラー４３の長手方向（図７の紙面と垂直な方向）の全域に亘ってシート部材５０が対向配置されている。シート部材５０は、例えばポリウレタン等で形成されたシート状の部材であり、所定の接触圧で回収ローラー４３に接触している。シート部材５０の接触圧は、回収ローラー４３に付着しているトナーは掻き落とさずに、ブレード４５で掻き落としたトナー等が再び回収ローラー４３側に向かわないように設定される。

回収ローラー４３の両端部とハウジング４０との間にはウレタンフォームやウレタンスポンジ等の弾性材料から成るシール部材５１が配置されている。図７に示すように、シール部材５１は回収ローラー４３の回転方向（図７の時計回り方向）に対しブレード４５の上流側、且つシール部材５０の下流側の範囲において回収ローラー４３の外周面に接触するように側面視円弧状に延在し、さらにシート部材５０に沿って下方に延在するように配置される。シール部材５１が回収ローラー４３とハウジング４０とに挟まれて圧縮されることにより、回収ローラー４３とハウジング４０との隙間へのトナーの進入を防止し、ハウジング４０の外部へのトナーの漏出を防止している。

図８は、画像形成装置１００に用いられる制御経路の一例を示すブロック図である。なお、画像形成装置１００を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置１００全体の制御経路は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。

制御部９０は、中央演算処理装置としてのＣＰＵ（Central Processing Unit）９１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ（Read Only Memory）９２、読み書き可能な記憶部であるＲＡＭ（Random Access Memory）９３、一時的に画像データ等を記憶する一時記憶部９４、カウンター９５、画像形成装置１００内の各装置に制御信号を送信したり操作部８０からの入力信号を受信したりする複数（ここでは２つ）のＩ／Ｆ（インターフェイス）９６を少なくとも備えている。また、制御部９０は、画像形成装置１００の本体内部の任意の場所に配置可能である。

ＲＯＭ９２には、画像形成装置１００の制御用プログラムや、制御上の必要な数値等、画像形成装置１００の使用中に変更されることがないようなデータ等が収められている。ＲＡＭ９３には、画像形成装置１００の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１００の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。また、ＲＡＭ９３（またはＲＯＭ９２）には、キャリブレーションに用いる濃度補正テーブルや、後述するベルトクリーニング制御における二次転写電圧の印加パターン等も記憶される。カウンター９５は、印字枚数を積算してカウントする。

また、制御部９０は、画像形成装置１００における各部分、装置に対し、ＣＰＵ９１からＩ／Ｆ９６を通じて制御信号を送信する。また、各部分、装置からその状態を示す信号や入力信号がＩ／Ｆ９６を通じてＣＰＵ９１に送信される。制御部９０が制御する各部分、装置としては、例えば、画像形成部Ｐａ～Ｐｄ、露光装置５、一次転写ローラー６ａ～６ｄ、二次転写ローラー９、ローラー接離機構３５、メインモーター６１、ベルト駆動モーター６３、電圧制御回路７１、操作部８０等が挙げられる。

画像入力部７０は、画像形成装置１００にパソコン等の上位機器から送信される画像データを受信する受信部である。画像入力部７０より入力された画像信号はデジタル信号に変換された後、一時記憶部９４に送出される。

電圧制御回路７１は、帯電電圧電源７２、現像電圧電源７３、転写電圧電源７４、ベルトクリーニング電圧電源７５と接続され、制御部９０からの出力信号によりこれらの各電源を作動させる。これらの各電源は、電圧制御回路７１からの制御信号によって、帯電電圧電源７２は帯電装置２ａ～２ｄ内の帯電ローラー２０に、現像電圧電源７３は現像装置３ａ～３ｄ内の現像ローラー２１に、転写電圧電源７４は一次転写ローラー６ａ～６ｄおよび二次転写ローラー９に、ベルトクリーニング電圧電源７５はベルトクリーニングユニット１９の回収ローラー４３に、それぞれ所定の電圧を印加する。

操作部８０には、液晶表示部８１、各種の状態を示すＬＥＤ８２が設けられており、ユーザーは操作部８０のストップ／クリアボタンを操作して画像形成を中止し、リセットボタンを操作して画像形成装置１００の各種設定をデフォルト状態にする。液晶表示部８１は、画像形成装置１００の状態を示したり、画像形成状況や印字部数を表示したりするようになっている。画像形成装置１００の各種設定はパソコンのプリンタードライバーから行われる。

前述したように、クリーニング部材としてファーブラシ４１を用いるベルトクリーニングユニット１９では、キャリブレーションの実行時に形成されるパッチ画像をクリーニングする際に多量のトナーが供給されると、ファーブラシ４１によってトナーを一度に回収することができず、中間転写ベルト８上にトナーが残存することがあった。残存したトナーは中間転写ベルト８の周回数（周回時間）を増加させることで回収可能であるが、キャリブレーションの実行時間が長くなる。

一方、キャリブレーションの実行時に二次転写ローラー９にトナーと逆極性の転写電圧を印加して中間転写ベルト８上のパッチ画像を二次転写ローラー９に転写した場合、ベルトクリーニングユニット１９に供給されるトナー量が削減され、ファーブラシ４１によってトナーを一度に回収可能となる。しかし、キャリブレーションの終了時に二次転写ローラー９にトナーと同極性の転写逆電圧を印加して二次転写ローラー９上のトナーを中間転写ベルト８に戻す際に、二次転写ローラー９上にトナーが残留し、直後の印字動作において用紙Ｓの裏面が汚染されるおそれがあった。

そこで、本実施形態の画像形成装置１００では、中間転写ベルト８上のパッチ画像を二次転写ローラー９に転写するクリーニングアシストモードの実行時間を必要最小限に制限することで、ファーブラシ４１によって一度に回収しきれなかったトナーの中間転写ベルト８への残留（クリーニング不良）や、キャリブレーション時間の延長等の不具合を解消しつつ、二次転写ローラー９へのトナーの残留を極力抑制することとしている。

具体的には、中間転写ベルト８上のパッチ画像を一度でクリーニングする必要があるのは、中間転写ベルト８が１周した後（以下、ベルト１周後という）もキャリブレーションが継続しておりパッチ画像を形成する場合、またはベルト１周後に印字動作を行う場合のいずれかである。これに対し、ベルト１周後にはキャリブレーションが終了しており、印字動作も行わない場合はパッチ画像を一度でクリーニングする必要はない。中間転写ベルト８上に残存したトナーは中間転写ベルト８の周回数（周回時間）を増加させてクリーニングすればよい。

即ち、ベルト１周後にトナー像の形成を行う場合はクリーニングアシストモードを実行してベルトクリーニングユニット１９に供給されるトナー量を削減し、ファーブラシ４１によって一度に回収可能とする。一方、ベルト１周後にトナー像の形成を行わない場合はクリーニングアシストモードを実行せず、二次転写ローラー９へのトナーの転写を禁止する。これにより、二次転写ローラー９上へのトナーの残留を抑制しつつ、不必要な中間転写ベルト８の駆動時間を削減して印字待ち時間（ダウンタイム）を極力短縮することができる。

図９は、本発明の画像形成装置１００において実行されるキャリブレーション中のベルトクリーニング制御例を示すフローチャートである。必要に応じて図１～図８、および後述する図１０を参照しながら、図９のステップに沿ってベルトクリーニングの実行手順について説明する。

先ず、制御部９０は、キャリブレーションの実行タイミングであるか否かを判定する（ステップＳ１）。キャリブレーションの実行タイミングは、例えば画像形成装置１００の電源投入時、省電力（スリープ）モードからの復帰時、前回のキャリブレーションからの累積印字枚数が所定枚数に到達したとき等である。ステップＳ１においてキャリブレーション実行条件を満たさない場合は（ステップＳ１でＮｏ）キャリブレーションを実行せずに印字命令の待機状態を継続する。

キャリブレーションの実行タイミングである場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、キャリブレーションを開始する。具体的には、マゼンタ、シアン、イエローおよびブラックの各色について、濃度補正用の複数のパッチ画像ｍ、ｃ、ｙ、ｋおよび色ずれ補正用の複数のパッチ画像Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋを形成する（ステップＳ２）。そして、中間転写ベルト８上に転写されたパッチ画像ｍ、ｃ、ｙ、ｋの濃度およびパッチ画像Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋの位置関係を画像濃度センサー２５により検知し（ステップＳ３）、検知結果を用いてキャリブレーションを実行する。

また制御部９０は、ベルト１周後にトナー像を形成するか否かを判定する（ステップＳ４）。ベルト１周後にトナー像を形成するのは、ベルト１周後もキャリブレーションが継続しており、パッチ画像を形成する場合、あるいはキャリブレーションの終了直後に印字動作が予定されている場合のいずれかである。

ベルト１周後にトナー像を形成する場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）、キャリブレーションが継続しておりパッチ画像が継続して形成される場合、キャリブレーションが終了し、直後に印字動作が実行される場合のいずれかである。この場合、ベルトクリーニングユニット１９によって中間転写ベルト８上のトナーを一度にクリーニングする必要がある。

そこで、制御部９０は中間転写ベルト８上のパッチ画像の一部を二次転写ローラー９に転写するクリーニングアシストモードを実行する（ステップＳ５）。具体的には、制御部９０は電圧制御回路７１に制御信号を送信し、転写電圧電源７４から二次転写ローラー９にトナーと逆極性（負極性）の転写電圧とトナーと同極性（正極性）の転写逆電圧とを交互に印加することにより、二次転写ローラー９にパッチ画像の一部を移動させる。より詳細には、後述する図１０に示すように、中間転写ベルト８上のパッチ画像の形成位置に合わせて転写電圧と転写逆電圧とを切り換える。

次に、制御部９０はパッチ画像の形成が終了したか否かを判定する（ステップＳ６）。パッチ画像の形成が継続している場合は（ステップＳ６でＮｏ）ステップＳ２に戻り、パッチ画像の形成、画像濃度および画像位置の検知を継続する。パッチ画像の形成が終了した場合は（ステップＳ６でＹｅｓ）、直後に印字動作が実行されるため、印字動作に備えて二次転写ローラー９に転写されたトナーを中間転写ベルト８上に戻すために二次転写ローラー９に転写逆電圧を印加するローラークリーニングを実行する（ステップＳ７）。

一方、ステップＳ４でベルト１周後にトナー像を形成しない場合は（ステップＳ４でＮｏ）、キャリブレーションが終了しており、且つ、直後に印字動作が行われない場合である。この場合、ベルトクリーニングユニット１９によって中間転写ベルト８上のトナーを一度にクリーニングする必要はない。そこで、制御部９０は電圧制御回路７１に制御信号を送信し、転写電圧電源７４から二次転写ローラー９に転写逆電圧を印加する（ステップＳ８）。これにより、二次転写ローラー９へのパッチ画像の転写が禁止される。

図１０は、クリーニングアシストモードにおける二次転写ローラー９への転写電圧および転写逆電圧の印加手順を示すタイミングチャートである。図１０において、キャリブレーションの実行時間をＴ１、パッチ画像の形成時間をＴ２、二次転写ローラー９のクリーニング時間（ローラークリーニング時間）をＴ３で示す。また、図１０には、中間転写ベルト８上に形成されるパッチ画像、ベルト１周後のパッチ画像の形成位置、二次転写ローラー９から中間転写ベルト８上へのトナーの転写タイミングも併せて記載している。

また、キャリブレーションは中間転写ベルト８を４周させて実行するものとし、ベルト１周目にはパターンＰ１のパッチ画像が形成される。同様に、ベルト２周目にはパターンＰ２のパッチ画像が、ベルト３周目にはパターンＰ３のパッチ画像が形成される。ベルト４周目には再びパターンＰ２のパッチ画像が形成される。

ここで、ベルト１周後のパッチ画像の形成位置に直前のパッチ画像が残存していると、ベルト１周後に形成されたパッチ画像の検知精度が低下する。そこで、本制御例では、ベルト１周後のパッチ画像の形成位置が二次転写ローラー９を通過するタイミングで二次転写ローラー９に転写電圧を印加する。また、それ以外のタイミングでは二次転写ローラー９に転写逆電圧を印加することにより、二次転写ローラー９へのパッチ画像の転写を禁止する。以下、転写電圧および転写逆電圧の具体的な印加手順について説明する。

図１０に示すように、ベルト１周目においてパターンＰ１のパッチ画像の形成が開始された時点では二次転写ローラー９に転写逆電圧が印加されている。そのため、パターンＰ１のパッチ画像の一部（前半部分）は中間転写ベルト８に残存した状態でベルトクリーニングユニット１９に到達する。ベルト２周目において中間転写ベルト８の前半部分にはパッチ画像が形成されないため、パターンＰ１のパッチ画像の前半部分がベルトクリーニングユニット１９によって除去しきれず、中間転写ベルト８上に残存したとしてもキャリブレーションに影響はない。

ベルト２周目には中間転写ベルト８の後半部分にパターンＰ２のパッチ画像が形成される。そこで、二次転写ローラー９にベルト１周目の後半部分が到達するタイミングで第１転写電圧Ｖ１の印加を開始して、パターンＰ１のパッチ画像の一部（後半部分）を二次転写ローラー９上に転写する。

同様に、ベルト３周目には中間転写ベルト８の前半部分にパターンＰ３のパッチ画像が形成される。そこで、二次転写ローラー９にベルト２周目の前半部分が到達するタイミングにおいても第１転写電圧Ｖ１の印加を継続して、中間転写ベルト８の前半部分に残存するトナーを二次転写ローラー９上に転写する。

そして、パターンＰ３のパッチ画像の形成位置が通過した時点で第１転写電圧Ｖ１から転写逆電圧に切り換える。このとき、パターンＰ２のパッチ画像の一部（後半部分）は中間転写ベルト８に残存した状態でベルトクリーニングユニット１９に到達する。また、二次転写ローラー９に転写されたパッチ画像の一部が中間転写ベルト８上に戻される。ベルト３周目において中間転写ベルト８の後半部分にはパッチ画像が形成されないため、パターンＰ２のパッチ画像の後半部分、或いは二次転写ローラー９から戻されたトナーの一部が中間転写ベルト８上に残存したとしてもキャリブレーションに影響はない。

同様に、ベルト４周目には中間転写ベルト８の後半部分にパターンＰ２のパッチ画像が形成される。そこで、二次転写ローラー９にベルト３周目の後半部分が到達するタイミングで第２転写電圧Ｖ２の印加を開始して、パターンＰ３のパッチ画像の一部（後半部分）を二次転写ローラー９上に転写する。一方、パターンＰ３のパッチ画像の一部（前半部分）は中間転写ベルト８に残存した状態でベルトクリーニングユニット１９に到達する。

そして、パターンＰ２のパッチ画像の形成位置が通過した時点で第２転写電圧Ｖ２から転写逆電圧に切り換える。これにより、二次転写ローラー９に転写されたパッチ画像の一部が中間転写ベルト８上に戻される。ベルト４周目において中間転写ベルト８の前半部分にはパッチ画像が形成されないため、パターンＰ３のパッチ画像の前半部分、或いは二次転写ローラー９から戻されたトナーの一部が中間転写ベルト８上に残存したとしてもキャリブレーションに影響はない。

最後に、ベルト４周目に形成されたパターンＰ２のパッチ画像が到達するタイミングで第３転写電圧Ｖ３の印加を開始し、パターンＰ２のパッチ画像が通過した時点で第３転写電圧Ｖ３から転写逆電圧に切り換える。そして、二次転写ローラー９に転写されたパッチ画像がクリーニングされた時点で印字可能状態となる。

ベルト１周後のパッチ画像の形成位置が二次転写ローラー９に到達するタイミングは、各画像形成部Ｐａ～Ｐｄにおいて中間転写ベルト８にパッチ画像が一次転写されるタイミング、各画像形成部Ｐａ～Ｐｄから二次転写ローラー９までの距離、および中間転写ベルト８の搬送速度から算出できる。

なお、ベルト１周後に形成されるパッチ画像が色ずれ補正用であるか、濃度補正用であるかに応じて転写電圧の印加パターンを切り換えることも可能である。具体的には、濃度補正用のパッチ画像ｍ、ｃ、ｙ、ｋ（図４参照）は、画像濃度センサー２５で濃度検知する際に下地（ベルト表面）の影響を受け易い。そのため、常に中間転写ベルト８上の同一の位置に形成することが好ましい。

そこで、ベルト１周後に形成されるパッチ画像が濃度補正用のパッチ画像ｍ、ｃ、ｙ、ｋである場合は、図１０に示したようにベルト１周後のパッチ画像の形成位置が二次転写ローラー９を通過するタイミングで二次転写ローラー９に転写電圧を印加することにより、パッチ画像を二次転写ローラー９に転写する。これにより、ベルトクリーニングユニット１９によってベルト１周後のパッチ画像の形成位置にあるパッチ画像を完全に除去することができ、濃度補正用のパッチ画像の検知精度が向上する。

一方、色ずれ補正用のパッチ画像Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋ（図３参照）は、位置を検知すれば足りるため、下地（ベルト表面）の影響は考慮しなくてもよい。そのため、中間転写ベルト８上の異なる位置に形成しても構わない。そこで、ベルト１周後に形成されるパッチ画像が色ずれ補正用のパッチ画像Ｍ、Ｃ、Ｙ、Ｋである場合は、二次転写ローラー９に転写逆電圧を印加することにより、パッチ画像を二次転写ローラー９に転写しない。そして、ベルト１周後には１周前にパッチ画像の形成されていなかった位置にパッチ画像を形成する。これにより、二次転写ローラー９へ転写されるトナー量が低減されるため、二次転写ローラー９のトナー汚れを必要最小限に収めることができる。

なお、キャリブレーションの実行直後に印字動作が予定されている場合は、用紙Ｓの裏汚れが発生しないように、二次転写ローラー９上に転写されたトナーを完全に中間転写ベルト８上に戻せるだけのローラークリーニング時間Ｔ３を確保しておく必要がある。

また、キャリブレーションの実行直後に印字動作が予定されていない場合は、図１０に示した第３転写電圧Ｖ３の印加は不要となる。そして、キャリブレーションの最後（ベルト４周目）に中間転写ベルト８上に形成されたパターンＰ２のパッチ画像がベルトクリーニングユニット１９によって完全にクリーニングされるまで中間転写ベルト８を周回させた時点で印字可能な状態となる。

上記の制御例によれば、ベルト１周後に中間転写ベルト８上にトナー像が形成される場合は、二次転写ローラー９に転写電圧と転写逆電圧を交互に印加するクリーニングアシストモードを実行することで中間転写ベルト８上のトナー量が削減される。その結果、中間転写ベルト８上のトナーをベルトクリーニングユニット１９によって一度にクリーニングすることができる。また、転写逆電圧の印加によって二次転写ローラー９に転写されたトナーが中間転写ベルト８上に戻されるため、二次転写ローラー９のクリーニング時間も短縮することができる。

また、ベルト１周後におけるパッチ画像の形成位置に合わせて二次転写ローラー９に転写電圧を印加することにより、ベルト１周後のパッチ画像の形成位置への直前のパッチ画像の残存を防止することができる。その結果、ベルト１周後に形成されたパッチ画像の検知精度が向上する。

また、ベルト１周後に中間転写ベルト８上にトナー像が形成されない場合は、二次転写ローラー９に転写逆電圧を印加することで二次転写ローラー９へのトナーの転写が禁止される。その結果、二次転写ローラー９に付着するトナー量を低減して用紙Ｓの裏汚れを効果的に抑制することができる。また、二次転写ローラー９のクリーニング時間も短縮できるため、キャリブレーションの実行時間を極力短縮することができる。

なお、上記の制御例では、クリーニングアシストモードにおいて二次転写ローラー９に転写電圧と転写逆電圧を交互に印加することで二次転写ローラー９に転写されるトナー量を削減したが、二次転写ローラー９に印加する転写電圧として、中間転写ベルト８上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される場合に印加される転写電圧（基準転写電圧）に比べて低い転写電圧を用いることで、クリーニングアシストモードにおいて二次転写ローラー９に転写されるトナー量を更に削減してもよい。

例えば、クリーニングアシストモードにおいてパッチ画像を形成するトナーの５０％が転写されるような転写電圧を二次転写ローラー９に印加し、二次転写ローラー９を通過後に残存する５０％のトナーをベルトクリーニングユニット１９によって除去する。即ち、二次転写ローラー９を通過後に中間転写ベルト８上に残存するトナー量が、ベルトクリーニングユニット１９によって一度に除去可能な最大のトナー量以下となるような転写電圧を印加することで、クリーニング不良を抑制しつつ、二次転写ローラー９に付着するトナー量を最小限に抑えることができる。

その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、ファーブラシ４１を備えたベルトクリーニングユニット１９を例示しているが、ファーブラシ４１に代えてクリーニングローラーを用いた構成においても同様に適用できる。

また、本発明は図１に示したようなタンデム型のカラープリンターに限らず、カラー複写機やカラー複合機等、中間転写ベルトとベルトクリーニング装置とを用いる種々の画像形成装置に適用可能である。

本発明は、中間転写ベルトを備えた中間転写式の画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、キャリブレーションの実行時に中間転写ベルトの表面に形成されたトナー像を効率よく除去してキャリブレーションの実行時間を極力短縮しつつ、二次転写部材へのトナーの残留による記録媒体の裏汚れも抑制可能な画像形成装置を提供することができる。

Ｐａ～Ｐｄ 画像形成部
１ａ～１ｄ 感光体ドラム（像担持体）
６ａ～６ｄ 一次転写ローラー（一次転写部材）
８ 中間転写ベルト
９ 二次転写ローラー（二次転写部材）
１９ ベルトクリーニングユニット（クリーニング装置）
２５ 画像濃度センサー
３０ 中間転写ユニット
４０ ハウジング
４１ ファーブラシ（クリーニング部材）
４３ 回収ローラー
４５ ブレード
９０ 制御部
１００ 画像形成装置
Ｓ 用紙（記録媒体）

Claims (5)

1. 異なる色の画像を形成する複数の画像形成部と、
   前記画像形成部に沿って移動する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを挟んで前記各画像形成部に配置された像担持体に対向配置され、前記像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写ベルト上に一次転写する複数の一次転写部材と、
   前記中間転写ベルトに対向する位置に配置されるクリーニング部材を有し、前記中間転写ベルトの表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置と、
   前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像を記録媒体上に二次転写する二次転写部材と、
   前記二次転写部材に前記トナーと逆極性の転写電圧または前記トナーと同極性の転写逆電圧を印加する電圧印加装置と、
   前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像の濃度および位置情報を検知する画像濃度センサーと、
   前記画像形成部および前記電圧印加装置を制御する制御部と、
   を備え、前記中間転写ベルト上に形成されるパッチ画像の濃度および位置情報を前記画像濃度センサーにより検知し、検知結果に基づいて画像形成条件を調整することにより前記トナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記キャリブレーションの実行時に前記二次転写部材に前記転写電圧を印加することにより前記中間転写ベルト上に形成される前記パッチ画像の一部を前記二次転写部材に転写するクリーニングアシストモードを実行可能であり、
   前記中間転写ベルトの１周後に前記中間転写ベルト上に前記トナー像を形成する場合は前記クリーニングアシストモードを実行し、前記中間転写ベルトの１周後に前記中間転写ベルト上に前記トナー像を形成しない場合は前記二次転写部材に前記転写逆電圧を継続して印加し、
   前記制御部は、前記二次転写部材に前記転写電圧と前記転写逆電圧を交互に繰り返し印加して前記クリーニングアシストモードを実行し、
   前記制御部は、前記中間転写ベルトの１周後に前記中間転写ベルト上に形成される前記パッチ画像の形成位置が前記二次転写部材を通過するタイミングでは前記二次転写部材に前記転写電圧を印加し、それ以外のタイミングでは前記二次転写部材に前記転写逆電圧を印加して前記クリーニングアシストモードを実行することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記中間転写ベルトの１周後に前記中間転写ベルト上に形成される前記パッチ画像が濃度補正用パッチ画像であるとき、前記クリーニングアシストモードを実行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. 異なる色の画像を形成する複数の画像形成部と、
   前記画像形成部に沿って移動する無端状の中間転写ベルトと、
   前記中間転写ベルトを挟んで前記各画像形成部に配置された像担持体に対向配置され、前記像担持体上に形成されたトナー像を前記中間転写ベルト上に一次転写する複数の一次転写部材と、
   前記中間転写ベルトに対向する位置に配置されるクリーニング部材を有し、前記中間転写ベルトの表面に残留したトナーを除去するクリーニング装置と、
   前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像を記録媒体上に二次転写する二次転写部材と、
   前記二次転写部材に前記トナーと逆極性の転写電圧または前記トナーと同極性の転写逆電圧を印加する電圧印加装置と、
   前記中間転写ベルト上に一次転写された前記トナー像の濃度および位置情報を検知する画像濃度センサーと、
   前記画像形成部および前記電圧印加装置を制御する制御部と、
   を備え、前記中間転写ベルト上に形成されるパッチ画像の濃度および位置情報を前記画像濃度センサーにより検知し、検知結果に基づいて画像形成条件を調整することにより前記トナー像の濃度および色ずれを補正するキャリブレーションを実行する画像形成装置において、
   前記制御部は、前記キャリブレーションの実行時に前記二次転写部材に前記転写電圧を印加することにより前記中間転写ベルト上に形成される前記パッチ画像の一部を前記二次転写部材に転写するクリーニングアシストモードを実行可能であり、
   前記中間転写ベルトの１周後に前記中間転写ベルト上に前記トナー像を形成する場合は前記クリーニングアシストモードを実行し、前記中間転写ベルトの１周後に前記中間転写ベルト上に前記トナー像を形成しない場合は前記二次転写部材に前記転写逆電圧を継続して印加し、
   前記制御部は、前記中間転写ベルトの１周後に前記中間転写ベルト上に形成される前記トナー像が前記記録媒体上に転写される印字画像であるときは、前記二次転写部材に前記転写逆電圧を印加することにより前記クリーニングアシストモードにおいて前記二次転写部材に転写された前記パッチ画像を前記中間転写ベルト上に戻す二次転写クリーニングを実行することを特徴とする画像形成装置。
4. 前記制御部は、前記中間転写ベルト上の前記トナー像を前記記録媒体上に二次転写する際に印加される基準転写電圧に比べて低い前記転写電圧を前記二次転写部材に印加して前記クリーニングアシストモードを実行することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記クリーニング部材は、ファーブラシであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。

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