(57)【要約】【課題】  特別な付加手段を要せず、像担持体や記録媒体搬送ベルトが劣化してその特性が変化したり、画像形成装置の設置環境における温湿度が変化しても、確実に残トナーをクリーニングできる画像形成装置におけるクリーニング方法を提供する。【解決手段】  記録媒体搬送ベルト、または像担持体におけるバックグラウンド濃度を濃度測定手段で測定し、その後これら記録媒体搬送ベルト、または像担持体に濃度測定用パッチを担持させてそのパッチの濃度を測定すると共に、このパッチをクリーニングバイアスを変化させながらクリーニングし、残ったトナーの濃度を測定して前記バックグラウンドデータから正規化し、それによって最適なクリーニングバイアスを決定することで、像担持体や記録媒体搬送ベルトが劣化してその特性が変化したり、画像形成装置の設置環境における温湿度が変化しても確実に残トナーをクリーニングできるようにした。【選択図】      図３
2005266604.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を転写した後、像担持体上に残留したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置におけるクリーニング方法であって、
前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記像担持体上にトナー像が形成されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記トナー濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた像担持体上のパッチにおけるトナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする画像形成装置におけるクリーニング方法。
【請求項２】
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を記録媒体搬送ベルトで搬送される記録媒体に転写し、前記記録媒体搬送ベルトに付着したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置におけるクリーニング方法であって、
前記記録媒体搬送ベルトに転写したトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記記録媒体搬送ベルト上にトナーが転写されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記記録媒体搬送ベルトに転写し、前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた記録媒体搬送ベルト上のパッチにおける残トナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする画像形成装置におけるクリーニング方法。
【請求項３】
前記像担持体上または記録媒体搬送ベルトに濃度測定用パッチを形成した後、該濃度測定用パッチをクリーニングする前に前記濃度測定手段で濃度測定用パッチのトナー濃度を測定することを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置におけるクリーニング方法。
【請求項４】
前記トナー濃度測定手投は画像形成装置における画像濃度制御用センサであることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置におけるクリーニング方法。
【請求項５】
前記第３のステップにおけるトナー濃度測定手段出力に対応した前記クリーニングバイアスを記憶した記憶手段を有し、前記第１のステップにおける測定結果で第３のステップの測定結果を正規化し、該正規化した結果によって前記記憶手段に記憶したクリーニングバイアスを読み出し、クリーニングバイアスを変化させることを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置におけるクリーニング方法。
【請求項６】
前記画像形成装置に前記第１から第３のステップを実施させるマニュアル釦を設け、該マニュアル釦により任意時期に前記第１から第３のステップを実施させて前記クリーニング手段のバイアス電圧を決定することを特徴とする請求項１または２に記載した画像形成装置におけるクリーニング方法。
【請求項７】
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を転写した後、像担持体上に残留したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置において、
前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記像担持体上にトナー像が形成されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記トナー濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた像担持体上のパッチにおけるトナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする画像形成装置。
【請求項８】
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を記録媒体搬送ベルトで搬送される記録媒体に転写し、前記記録媒体搬送ベルトに付着したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置において、
前記記録媒体搬送ベルトに転写したトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記記録媒体搬送ベルト上にトナーが転写されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記記録媒体搬送ベルトに転写し、前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた記録媒体搬送ベルト上のパッチにおける残トナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置におけるクリーニング方法と画像形成装置に係り、特に、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体が担持したトナー像を記録媒体に転写した後、残ったトナーをクリーニングバイアスを印加しながらクリーニングするクリーニング装置を備えた画像形成装置における像担持体のクリーニング方法と画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式を利用した複写機、プリンタ、ファクシミリ、それらの複合機などの画像形成装置においては、感光体（像担持体）表面の所定極性への一様な帯電、所定の画像情報に基づく光照射（画像露光）による静電荷像の形成、この静電荷像の現像によるトナー像の形成、このトナー像の紙等の記録媒体への転写、定着ローラによる加熱及び加圧によって前記トナー像の記録媒体への定着という画像形成工程によって画像形成が行われる。そして、トナー像の記録媒体への転写後、感光体（像担持体）表面に残存したトナーは、クリーニング装置によってクリーニングされて除去され、さらに必要によって光照射等による除電が行われて、次の画像形成行程に備えられる。
【０００３】
また、このような画像形成行程において、トナー像を直接記録媒体に転写せず、一旦、ベルト或いはドラム状の中間転写体に中間転写した後、その中間転写体から記録媒体上に最終転写し、中間転写体上に残ったトナーをクリーニング装置でクリーニングする形式の画像形成装置や、或いは、記録媒体搬送ベルトで搬送される記録媒体に感光体（像担持体）から直接トナー像を転写する形式の画像形成装置においても、画像濃度の調節のために感光体（像担持体）上に形成されて記録紙搬送ベルトに転写されたトナーや、ジャム時に感光体（像担持体）上に残って記録紙搬送ベルトに転写されるなど、何らかの理由で記録紙搬送ベルトに転写されたトナーを除去するためにクリーニング装置を用いるようにした画像形成装置がある。
【０００４】
こういったクリーニング装置には、ファーブラシ、クリーニングローラ、クリーニングブレードなどが用いられるが、ファーブラシやクリーニングローラを使用したクリーニング装置においては、これらファーブラシやクリーニングローラにクリーニングバイアスを印加してクリーニング効果を高めることが行われている。しかしながらこのような構成の場合、画像形成装置の設置環境における温湿度の影響、また、中間転写ベルトの抵抗値の変動などにより、クリーニングブラシ等へ印加するクリーニングバイアスは、所定の設定が適切でない場合が生じる場合があり、甚だしくは、クリーニング不良を生じ画像汚れとなってしまうときがある。
【０００５】
すなわち、例えばファーブラシやクリーニングローラにクリーニングバイアスを印加してクリーニングをおこなうクリーニング装置において、図６に示したように、横軸をクリーニング装置に印加するクリーニングバイアス電圧（極性はトナーの帯電極性と逆）、縦軸をクリーニング量とした場合、クリーニングバイアス電圧が例えばＶ１より低いとクリーニング不良が生じ、Ｖ２より高いと、今度はトナーが高すぎるクリーニング電界によってその帯電極性が反転してクリーニングされずに画像汚れなどの問題を起こす。
【０００６】
このようなことに対処するための先行技術としては、例えば特許文献１乃至３がある。まず特許文献１は、研磨剤としてトナーに酸化チタンなどを含ませた場合、酸化チタンは粒径がトナーに比べて小さいためクリーニングブレードやファーブラシで回収しきれず、帯電装置に達してローラ帯電の場合は帯電異常や放電ムラなどを引き起こすため、像担持体とクリーニング部材にバイアスを印加して酸化チタンに対する電界反発力を利用し、回収する方法があるが、クリーニング部材に一定のクリーニングバイアスを印可し続けると、転写残トナーに電界によって徐々に電荷が蓄積され、過剰に帯電した転写残トナーと像担持体の間でリークが発生する。逆に、クリーニングバイアス電圧を下げていくと、今度は研磨剤が充分回収できない。これは、転写残トナー及び研磨剤の量が、ベタ白の場合は残トナーがきわめて少ないのに対して研磨剤の量は相対的に多く、ベタ黒の場合は残トナー量が多いために研磨剤がすり抜けることがなく、画像濃度に依存していて一定ではないのに対し、クリーニングバイアスの強度が一定であるためである。
【０００７】
そのためこの特許文献１では、画像データにおけるドット数などを元に所定範囲の濃度データを算出する濃度データ検知手段を設け、検知した濃度データによってクリーニングバイアスを制御するようにした画像形成装置が示されている。
【０００８】
特許文献２は、カラー画像形成装置においては安定した色再現性が要求されるため、濃度検出用トナーパッチを転写搬送ベルト上に形成し、そのパッチ画像の濃度を光学センサで読みとって各色のプロセス条件を制御することが行われているが、このパッチのクリーニング手段が経時変化による転写搬送ベルトの表面性劣化や、クリーニングブレードのエッジの摩耗等でクリーニング性が劣化するので、初期と同じクリーニング条件ではクリーニング不良が発生して転写材の裏面がトナーで汚染されることがあるため、転写搬送ベルトに相対した濃度検出用センサの検出出力が、所定の濃度になるまで、転写搬送ベルトを回動させてクリーニング装置によってパッチのクリーニングを行うようにした画像形成装置が示されている。
【０００９】
また特許文献３には、感光体上の残トナーをコロナによってチャージするためのプレクリーニングチャージャと、内部に磁石を有し、クリーニング用磁性キャリアを磁気ブラシとして担持するクリーニングスリーブなどで構成されるクリーニング手段、及びクリーニング手段に電圧を印加する電圧印加手段とからなるクリーニング装置においては、プレクリーニングチャージャによる感光体ドラムの帯電が感光体の寿命を短くするため、プレクリーニングチャージャへの電圧印加回数は少ない方が望ましいが、プレクリーニングチャージャをオフしたままだと残トナーの帯電量が低下して、磁気ブラシによる残トナーの吸着力が弱まるため、感光体ドラムへ前記クリーニング電圧印加手段が印加する電圧と逆極性の電圧を印加する感光体電圧印加手段と、感光体上の残トナー濃度を検出するトナー濃度検出手段と、トナー濃度検出手段が検出した残トナー濃度に基づいて感光体電圧印加手段の電圧印加を制御する電圧印加制御手段とを設け、クリーニング時に感光体ドラムへクリーニング用電圧を印加するようにしたクリーニング装置が示されている。
【００１０】
【特許文献１】特開平１１−１２５９３８号公報
【特許文献２】特開２００１−１４２３６９号公報
【特許文献３】特開平３−７９７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
しかしながら特許文献１に示された画像形成装置は、画像濃度を、画像データにおけるドット数などを元に算出する濃度データ検知手段を設けていて、濃度データに基づいたクリーニング手段に印加するバイアス電圧が決定されているものの、被クリーニング部材の表面状態の経時的な変化によるクリーニング不良の発生には対処できていないので、クリーニング不良が発生する可能性がある。
【００１２】
次の特許文献２に示された画像形成装置は、濃度検出用センサの検出出力が所定の濃度になるまで転写搬送ベルトを回動させるため、クリーニングに時間がかかると共に、濃度検出用センサ出力は、転写搬送ベルトの経時変化による表面性劣化などがあった場合、当然出力が変化すると思われるがそういったことに対処する方法が示されていないため、正確な濃度検出ができない可能性があり、クリーニング不良が発生する恐れがある。
【００１３】
最後の特許文献３に示されたクリーニング装置は、転写残トナーのトナー濃度を検出して、プレクリーニングチャージャや内部に磁石を有してクリーニング用磁性キャリアを担持するクリーニングスリーブを有したクリーニング装置を制御しているものの、転写残トナーのクリーニングが完全に行われたかどうかが確認されているわけではないため、この場合もクリーニング不良が発生する恐れがある。
【００１４】
そのため本発明においては、特別な付加手段を要せず、像担持体や記録媒体搬送ベルトが劣化してその特性が変化したり、画像形成装置の設置環境における温湿度が変化しても確実に残トナーをクリーニングできる画像形成装置におけるクリーニング方法と画像形成装置を提供することが課題である。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため本発明の画像形成装置におけるクリーニング方法は、
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を転写した後、像担持体上に残留したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置におけるクリーニング方法であって、
前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記像担持体上にトナー像が形成されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記トナー濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた像担持体上のパッチにおけるトナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする。
【００１６】
また、このクリーニング方法を実施する画像形成装置は、
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を転写した後、像担持体上に残留したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置において、
前記像担持体上に形成されたトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記像担持体上にトナー像が形成されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記トナー濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた像担持体上のパッチにおけるトナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明の画像形成装置におけるクリーニング方法は、
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を記録媒体搬送ベルトで搬送される記録媒体に転写し、前記記録媒体搬送ベルトに付着したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置におけるクリーニング方法であって、
前記記録媒体搬送ベルトに転写したトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記記録媒体搬送ベルト上にトナーが転写されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記記録媒体搬送ベルトに転写し、前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた記録媒体搬送ベルト上のパッチにおける残トナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする。
【００１８】
また、このクリーニング方法を実施する画像形成装置は、
電子写真プロセスにより像担持体上に形成したトナー像を記録媒体搬送ベルトで搬送される記録媒体に転写し、前記記録媒体搬送ベルトに付着したトナーをバイアス電圧を印加したクリーニング手段でクリーニングする画像形成装置において、
前記記録媒体搬送ベルトに転写したトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を有し、前記記録媒体搬送ベルト上にトナーが転写されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記記録媒体搬送ベルトに転写し、前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた記録媒体搬送ベルト上のパッチにおける残トナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップとからなり、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことを特徴とする。
【００１９】
さらに、前記像担持体上または記録媒体搬送ベルトに濃度測定用パッチを形成した後、該濃度測定用パッチをクリーニングする前に前記濃度測定手段で濃度測定用パッチのトナー濃度を測定することを特徴とする。
【００２０】
そして前記トナー濃度測定手投は画像形成装置における画像濃度制御用センサであることを特徴とする。
【００２１】
前記第３のステップにおけるトナー濃度測定手段出力に対応した前記クリーニングバイアスを記憶した記憶手段を有し、前記第１のステップにおける測定結果で第３のステップの測定結果を正規化し、該正規化した結果によって前記記憶手段に記憶したクリーニングバイアスを読み出し、クリーニングバイアスを変化させることを特徴とする。
【００２２】
また、前記画像形成装置に前記第１から第３のステップを実施させるマニュアル釦を設け、該マニュアル釦により任意時期に前記第１から第３のステップを実施させて前記クリーニング手段のバイアス電圧を決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２３】
このように記録媒体搬送ベルトに転写されたトナー像のトナー濃度、または、像担持体上のトナー像のトナー濃度を測定する濃度測定手段を設け、前記記録媒体搬送ベルトにトナーが転写されていない状態か、像担持体上にトナー像が形成されていない状態におけるバックグラウンド濃度を前記濃度測定手段で測定する第１のステップと、前記像担持体上に濃度測定用パッチを形成して前記クリーニング手段に印加するバイアス電圧を変化させながらクリーニングする第２のステップと、該第２のステップでクリーニングされた記録媒体搬送ベルト、若しくは像担持体上のパッチにおける残トナー濃度を前記濃度測定手段で測定する第３のステップと、前記第１のステップと第２のステップと第３のステップとで測定した結果を元に前記クリーニング手段のバイアス電圧を決定し、該決定したクリーニングバイアス電圧を前記クリーニング手段に印加してクリーニングを行うことにより、像担持体や記録媒体搬送ベルトが劣化しても、第１のステップでこれら記録媒体搬送ベルト、若しくは像担持体のバックグラウンドを測定しているから、その測定結果に基づいて第３のステップで測定した残トナー濃度を正確に把握することができ、転写残トナーの量や帯電量が変化した場合も、確実に残トナーをクリーニングできる画像形成装置におけるクリーニング方法と画像形成装置を提供することができる。
【００２４】
また、前記像担持体上または記録媒体搬送ベルトに濃度測定用パッチを形成した後、該濃度測定用パッチをクリーニングする前に前記濃度測定手段で濃度測定用パッチのトナー濃度を測定することにより、濃度測定用パッチが正常に形成されたか確認することができ、正確にクリーニングバイアスを決定できるクリーニング方法と画像形成装置を提供できる。
【００２５】
そして前記トナー濃度測定手投は、画像形成装置における画像濃度を制御するセンサを用いることにより、従来技術のようにクリーニングに特別な付加手段や複雑な機構を用いずに本発明を実施することができる。
【００２６】
そして、前記トナー濃度測定手段出力に対応した前記クリーニングバイアスを記憶した記憶手段を有し、前記第１のステップにおける測定結果で第２、第３のステップの測定結果を正規化し、該正規化した結果によって前記記憶手段に記憶したクリーニングバイアスを読み出してクリーニングバイアスを変化させることにより、常に正確な残トナー量を把握してクリーニングを実施することができる。
【００２７】
また、前記画像形成装置に前記第１から第３のステップを実施させるマニュアル釦を設けることにより、該マニュアル釦により任意時期にクリーニングを実施できるから、使い勝手の良い画像形成装置におけるクリーニング方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２８】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
【００２９】
図１は、本発明になる画像形成装置におけるクリーニング方法を実施する画像形成装置の一例を概略的に示すブロック図、図２は中間転写ベルトの層構成概略の一例を示す図、図３、図４は本発明になる画像形成装置におけるクリーニング方法の第１、第２実施例のフロー図、図５は本発明の画像形成装置におけるクリーニング方法に用いるトナー濃度測定装置の構成図である。
【００３０】
図１、図２において、１１、１２、１３、１４はドラム状に形成した感光体（像担持体）、２は像担持体としての中間転写ベルト、３１、３２、３３、３４はスコロトロン等の帯電装置、４１、４２、４３、４４は図示していない露光装置による露光、５１、５２、５３、５４はカラー画像形成装置で使用するブラック（Ｂ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）などの各色に対応して設けられた現像装置、６１、６２、６３、６４はクリーニング装置で、このクリーニング装置は、クリーニングローラや、ファーブラシまたは磁気ブラシなどのブラシを用いた方式など、種々の方式のものを使うことができる。７１、７２、７３、７４は除電器、８１、８２、８３、８４は一次転写ローラ、１０は中間転写ベルト２の補強用樹脂層、１１は同じく弾性基体、１２は同じくフッ素樹脂含有表面層、１３は画像形成装置全体の制御装置、１４は制御装置１３を介して送られてきた各色毎に分解された画像データ１５により露光を指示する露光制御装置、１６は一次転写ローラ８１、８２、８３、８４へ印加する一次転写バイアスと、二次転写ローラ２５へ印加する二次転写バイアスの電源、１７はその制御装置、１８は中間転写ベルトのクリーニングブラシへ印加するクリーニングバイアス電源を含む制御装置、２１、２２は中間転写ベルト２の駆動ローラと被動ローラ、２３はバックアップローラ、２４はバイアス電圧を印加し、中間転写ベルト上に残ったトナーをクリーニングするクリーニングローラや、ファーブラシまたは磁気ブラシなどクリーニングブラシで構成したクリーニング装置、２５は二次転写ローラ、２６は定着装置、２７は記録媒体、２８は図５に示したようなトナー濃度を測定するための濃度センサ、３０は濃度センサ２８で測定された中間転写ベルト２上の残トナー濃度に対応するクリーニングバイアスを記憶しているクリーニングバイアス記憶装置、３１は中間転写ベルト２上にトナーを転写していないときの中間転写ベルト２自体の反射濃度を記憶するバックグラウンドデータ記憶装置、３３は任意時期に本発明のクリーニング方法を実施するためのマニュアル釦である。
【００３１】
図５において５０はトナー、５１はＬＥＤなどを用いた発光素子、５２は発光素子５１からの光を中間転写ベルト２方向と、この発光素子５１の発光量を検出してフィードバック回路により光量を一定に保つためのモニタ用受光素子５３方向に向かわせるためのビームスプリッター、５４は中間転写ベルト２で反射された光を、受光素子５５、受光素子５６に分けるためのビームスプリッターである。
【００３２】
なお、以下の説明では、本発明を各色に対応した電子写真プロセスを中間転写ベルト２の搬送方向に並べ、中間転写ベルト２上で色重ねした後記録媒体に転写する方式の、タンデム型カラー画像形成装置に適用した場合を例に説明してゆくが、本発明は、中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの像担持体としての中間転写体、記録媒体を搬送する記録媒体搬送ベルト、感光体ドラムや感光体ベルトなどの像担持体、などに残った残トナーをバイアス電圧を印加してクリーニングする形式のクリーニング装置と、残トナー濃度を検出するトナー濃度測定装置を有する画像形成装置であればどのような形式の画像形成装置にも適用できる。また、本発明は、図１に示すようなタンデム型カラー画像形成装置に限らず、一つの感光体ドラムの周囲に、各色のトナーが充填された複数の現像装置が配置されているタイブのフルカラー画像形成装置にも適用できる。
【００３３】
最初に図１を用い、本発明を適用したタンデム型画像形成装置について簡単に説明すると、１１、１２、１３、１４の感光体（像担持体）は、カラー画像形成装置で使用する例えばブラック（Ｂ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）のそれぞれに対応し、それぞれの感光体（像担持体）１１、１２、１３、１４の周囲には、帯電装置３、露光装置４、現像装置５、クリーニング装置６、除電器７などの電子写真プロセス部材がそれぞれ配され、また、中間転写ベルト２を挟んで一次転写ローラ８１、８２、８３、８４がそれぞれ配されている。
【００３４】
また、像担持体である中間転写ベルト２は、一対の駆動及び被動ローラ２１、２２とバックアップローラ２３に張架されており、この中間転写ベルト２には、該中間転写ベルト２に接触するようにして、前記ブラック（Ｂ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、イエロー（Ｙ）に対応した像担持体である感光体１１、１２、１３、１４が、中間転写ベルト２の搬送方向にサイドバイサイドに配列され、さらにこの中間転写ベルト２に対向して濃度センサ２８が設けられて、中間転写ベルト２上のトナー濃度が測定され、その測定結果によって帯電装置３の帯電電圧や現像装置５の現像バイアスなどを調節してトナー濃度を一定に保つようになっている。
【００３５】
そして各感光体１の周囲に配置されている現像装置５における図示していないトナー収容容器には、それぞれ、ブラック（Ｂ）トナー、マゼンタ（Ｍ）トナー、シアン（Ｃ）トナー、イエロー（Ｙ）が充填されており、公知の電子写真法により、それぞれの色のトナー像が形成されるようになっている。即ち、各感光体１は、帯電装置３によって所定極性に一様に帯電され、制御装置１３によって各色毎に分解された画像データ１５に基づく光で露光４を行うと、光照射部の電位が低下することによって静電潜像が形成される。この形成された静電潜像部（電位低下部分）には、所定の現像バイアス下で現像装置５によって供給される各色のトナーが付着し、トナー像が形成される。
【００３６】
こうして各感光体１に形成された各色のトナー像は、転写バイアス制御装置１７で制御される転写バイアス電源１６によってそれぞれ印加される一次転写バイアス電位（トナーの帯電極性とは逆極性）を印加された一次転写ローラ８１、８２、８３、８４により、図１において矢印方向に駆動されている中間転写ベルト２上に順次転写され、色重ねされてフルカラートナー像が形成される。そのフルカラートナー像は、さらに二次転写ローラ２５とバックアップローラ２３の間に搬送されてくる記録媒体２７に、二次転写ローラ２５に転写バイアス電源１６から印加されるトナー像と逆極性の二次転写バイアスで転写され、その記録媒体は、さらに定着装置２６に送られてトナー像が定着される。
【００３７】
そして、感光体１１、１２、１３、１４のそれぞれから中間転写ベルト２に一次転写されずに残ったトナーは、クリーニング装置６１、６２、６３、６４によって除去されると共に、除電器７１、７２、７３、７４によって残った電荷が除電され、また、二次転写後に中間転写ベルト２上に残ったトナーは、クリーニング装置２４によってクリーニングされて次の画像形成に備えられる。
【００３８】
このうち、中間転写ベルトである中間転写ベルト２は、図２に示すように、ベルト状とした弾性基体１１と、表面に設けられたフッ素樹脂含有表面層１２とを有しており、さらに、ベルト状とした弾性基体１１のフッ素樹脂含有表面層１２の反対側には、補強用樹脂層１０が設けられている。かかる補強用樹脂層１０を設けることにより、弾性基体１１の伸縮による転写ズレなどを有効に防止することができる。なお、この補強用樹脂層１０と弾性基体１１は、転写を有効に行うために１０８．５〜１０１１．５Ω・ｃｍ、特に１０９〜１０１１Ω・ｃｍ程度の体積抵抗を有しているのがよく、さらに、その厚みは、８０乃至１００μｍの範囲にあるのがよい。
【００３９】
尚、上述した画像形成装置において、一次転写ローラ８及び二次転写ローラ２５は、例えば発泡ＥＰＤＭなどの導電性ゴムから形成され、また、クリーニング装置２４は、クリーニングローラや、ファーブラシまたは磁気ブラシなどを使用することも可能である。
【００４０】
また、濃度センサ２８は、例えば感光体（像担持体）１上に形成されて中間転写ベルト２に転写されたトナー像の画像濃度を検出し、画像濃度を適正値に修正するためや、カラー画像形成装置における各色の画像を正確に位置合わせするためのカラーレジストレーション用パターンを読み取り、位置ずれを修正するときに用いられる反射型センサで、図５に示したような構成をしている。
【００４１】
図中のＬＥＤなどを用いた発光素子５１を出た光は、ビームスプリッター５２によって中間転写ベルト２の方向と、この発光素子５１の発光量を検出し、フィードバック回路により光量を一定に保つためのモニタ用受光素子５３への方向の光に分割される。そしてトナー５０が載った中間転写ベルト２で反射された光は、ビームスプリッター５４によって受光素子５５と、受光素子５６の２つの偏光成分に分けられ、その比率で中間転写ベルト２上のトナー濃度が検出される。
【００４２】
次に、本発明の画像形成装置におけるクリーニング方法の第１実施例を、図３に示したフロー図を用いて説明する。最初に本発明のクリーニング方法を簡単に説明すると、本発明の画像形成装置におけるクリーニング方法は、像担持体としての中間転写ベルト２に対向して設けられ、バイアス電圧を印加してトナーをクリーニングするクリーニング装置２４におけるバイアス電圧を、画像形成装置の電源オン時、省エネルギーのためのスリープモードからの復帰時などの非画像形成時の所定時期に、（１）中間転写ベルト２への濃度調節用のパッチの転写、（２）そのパッチをクリーニング装置２４に印加するクリーニングバイアスを変化させながらクリーニング、（３）そのクリーニングによっても残ったトナー濃度の濃度センサによる測定、（４）その測定結果によってクリーニングバイアスをクリーニングに最適な電圧となるよう調節、という段階を経て決定し、それによってクリーニングするようにしたものである。
【００４３】
そのため本発明において制御装置１３は、前記した画像形成装置の電源オン時、省エネルギーのためのスリープモードからの復帰時などの非画像形成時の所定時期に、まず図３のステップＳ２で濃度センサ２８を用い、像担持体としての中間転写ベルト２に何もトナーがないときの状態をバックグラウンドとして測定し、バックグラウンドデータ記憶装置３１に記憶する。これは前記したように中間転写ベルト２は、弾性基体１１と表面に設けられたフッ素樹脂含有表面層１２からなってその表面は平滑であるが、反射濃度は必ずしも一定ではなく、また、経年変化によって表面状態が変化し、例え同じ量のトナーが載っても同じ反射濃度が得られない場合があるためで、こうしてバックグラウンドを測定して記憶しておくことで、トナー濃度を測定したとき、このバックグラウンド濃度を相殺して正規化することで、正確なトナー濃度を算出することができる。
【００４４】
そして制御装置１３は、次のステップＳ３で各像担持体１１、１２、１３、１４それぞれに、濃度測定用のトナーパッチを例えばベタ（１００％）を形成するよう露光制御装置１４に指示し、露光制御装置１４は、その指示に従って露光を行って各像担持体１１、１２、１３、１４に潜像を形成する。そしてその潜像はそれぞれの像担持体１１、１２、１３、１４に設けられた現像装置５１、５２、５３、５４で現像され、転写バイアス電源１６から送られる転写バイアスが印加された一次転写ローラ８１、８２、８３、８４によって次のステップＳ４で中間転写ベルト２に転写される。
【００４５】
すると制御装置１３はセンサ駆動回路１９に指示し、ステップＳ５において各パッチの濃度を読み取り、パッチ濃度からからバックグラウンドデータを引いて正規化し、ステップＳ６でパッチ濃度が規格値以上であるかどうかをチェックし、規格値を下回る場合は、再度ステップＳ３に戻り、現像バイアスをパッチ画像の濃度が規格値以上になるように最適化してパッチ画像を形成する。そして続いて制御装置１３は、ステップＳ７において、転写バイアス電源１６に指示して二次転写ローラ２５の電位を中間転写ベルト２上のトナーの帯電を変化させないようアース電位（０Ｖ）とするよう指示し、中間転写ベルト２上のトナーをこの二次転写ローラ２５をそのまま通過させてクリーニング装置２４に送り込む。
【００４６】
そしてさらに制御装置１３は、次のステップＳ８でクリーニングバイアス制御装置１８に指示し、クリーニングバイアスを例えば５００、５５０、６００、……１０００（Ｖ）のように変化させながらクリーニングを行わせる。なお、このクリーニングは、パッチを形成した中間転写ベルト２を一回クリーニングする間に変化させて行うのが良い。そうしないとクリーニングに適さないクリーニングバイアスでクリーニングしたトナーが順次中間転写ベルト２上に残留し、最適なクリーニングバイアスの決定に支障をきたす恐れがあるためである。
【００４７】
このようにクリーニングバイアスを変化させながらクリーニングを実行すると、クリーニングレベルに差が生じることとなり、クリーニング後の濃度データには差が生じる。そのため制御装置１３は、次のステップＳ９でセンサ駆動回路１９に指示してこの残ったトナーの濃度を測定し、その値を先にバックグラウンドデータ記憶装置３１に記憶したバックグラウンドデータと、と共に演算装置２０に送り込み、残トナー濃度からバックグラウンドデータを引いて正規化する。そして、得られた値を比較して実際のクリーニング状況を算出し、その算出した値を元に、予めクリーニングバイアス記憶装置３０に記憶された中間転写ベルト２上の残トナー濃度に対応するクリーニングバイアスを読み出し、ステップＳ１０で最適クリーニングバイアスを決定する。
【００４８】
こうして最適なクリーニングバイアスが決定されると制御装置１３は、ステップＳ１１において、そのクリーニングバイアスによって通常の画像形成時にクリーニングが行われるようクリーニングバイアス制御装置１８に指示し、以後のクリーニングはこのクリーニングバイアスによって行われるようになる。尚、中間転写ベルト２上には最適でないクリーニングバイアスでクリーニングしたトナーが残留するので、決定したクリーニングバイアスで中間転写ベルト２をクリーニングした後、画像形成やトナー濃度補正などを行う。
【００４９】
このようにして中間転写ベルト２のクリーニングを行うことにより、たとえ中間転写ベルト２が劣化しその表面状態が変化したとしても、また画像形成装置の設置環境における温湿度が変化しても像担持体としての中間転写ベルト２のバックグラウンドを測定しているからその測定結果に基づき、残トナー濃度を正確に把握することができ、環境状態や中間転写ベルトの表面状態が変化した場合も、確実に残トナーをクリーニングできる画像形成装置におけるクリーニング方法を提供することができる。
【００５０】
なお、前記したように本発明は、以上説明してきた中間転写ベルト２を用いた画像形成装置だけでなく、中間転写ドラムを用いた画像形成装置でも全く同様に実施でき、さらに、中間転写ベルト２や中間転写ドラムだけでなく、記録媒体を搬送する記録媒体搬送ベルト、感光体ドラムや感光体ベルトなどの像担持体などに残った残トナーをクリーニングする場合も全く同様に適用できる。すなわち、中間転写ドラムの場合は、単にベルトがドラムに替わっただけであるから全く同様であり、記録媒体搬送ベルトを用いた画像形成装置の場合は、記録媒体搬送ベルト上の残トナーを、バイアス電圧を印加してクリーニングする形式のクリーニング装置と、記録媒体搬送ベルト上のトナー濃度を検出するトナー濃度測定装置を設け、パッチを記録媒体搬送ベルトに転写してその濃度を濃度センサで測定することで、全く同様に本発明を適用できる。
【００５１】
また、像担持体が感光体ドラムや感光体ベルトなどの感光体場合、以上説明してきたクリーニング装置２４と濃度センサ２８は、感光体上の残トナーのクリーニング装置６１、６２、６３、６４を用いると共に、感光体上のトナー濃度測定のための濃度センサが設けられ、直接感光体上のパッチ濃度と残トナー濃度を測定して同様にクリーニングバイアスを決定すれば良く、その場合、図４に示したようなフロー図に従ってクリーニングバイアスを決定する。なおこのフロー図の場合、濃度センサ２８は感光体に対向して設けられるため、以下の説明では番号を省略して説明する。
【００５２】
また、前記図３のフローの場合と同様制御装置は、画像形成装置の電源オン時、省エネルギーのためのスリープモードからの復帰時、などの非画像形成時の所定時期に、まず図４のステップＳ２２で濃度センサにより、感光体上に何もトナーがないときの状態をバックグラウンドとして測定し、バックグラウンドデータ記憶装置に記憶する。
【００５３】
そして制御装置は、次のステップＳ２３で感光体に、濃度測定用のトナーパッチを例えばベタ（１００％）を形成するよう露光制御装置に指示し、露光制御装置は、その指示に従って露光を行って感光体に潜像を形成する。そしてその潜像は現像装置で現像され、パッチトナー像となる。
【００５４】
すると制御装置はセンサ駆動回路に指示し、ステップＳ２４において各パッチの濃度を読み取り、パッチ濃度からからバックグラウンドデータを引いて正規化し、ステップＳ２５においてパッチ濃度が規格値以上であるかどうかをチェックし、規格値を下回る場合は、再度ステップ２３に戻り、現像バイアスをパッチ画像の濃度が規格値以上になるように最適化してパッチ画像を形成する。そして続いて制御装置はステップＳ２６において、転写バイアス電源に指示してパッチにおけるトナーの帯電を変化させないよう転写ローラをアース電位（０Ｖ）とするよう指示し、パッチトナー像をクリーニング装置６１、６２、６３、６４に送り込む。
【００５５】
そしてさらに制御装置は、次のステップＳ２７でクリーニングバイアス制御装置に指示し、クリーニングバイアスを例えば５００、５５０、６００、……１０００（Ｖ）のように変化させながらクリーニングを行わせる。なお、このクリーニングは、前記形成したパッチを一回クリーニングする間に変化させて行うのが良い。そうしないとクリーニングに適さないクリーニングバイアスでクリーニングしたトナーが感光体上に残留し、最適なクリーニングバイアスの決定に支障をきたす恐れがあるためである。
【００５６】
こうしてクリーニングが行われたら制御装置は、次のステップＳ２８でセンサ駆動回路に指示して感光体上に残ったトナーの濃度を測定し、その値を先にバックグラウンドデータ記憶装置に記憶したバックグラウンドデータと共に演算装置に送り込み、残トナー濃度からバックグラウンドデータを引いて正規化する。そして、得られた値を比較して実際のクリーニング状況を算出し、その算出した値を元に、予めクリーニングバイアス記憶装置に記憶された感光体上の残トナー濃度に対応するクリーニングバイアスを読み出し、ステップＳ２９で最適クリーニングバイアスを決定する。
【００５７】
こうして最適なクリーニングバイアスが決定されると制御装置は、ステップＳ３０において、そのクリーニングバイアスによって通常の画像形成時にクリーニングが行われるようクリーニングバイアス制御装置に指示し、以後のクリーニングはこのクリーニングバイアスによって行われるようになる。尚、感光体上には最適でないクリーニングバイアスでクリーニングしたトナーが残留するので、決定したクリーニングバイアスで像担持体をクリーニングした後、画像形成やトナー濃度補正などを行う。
【００５８】
このようにすることにより、中間転写ベルトだけでなく、感光体の場合も全く同様に最適なクリーニングバイアスによるクリーニングを行うことができ、たとえ感光体が劣化してその表面状態が変化しても、画像形成装置の設置環境における温湿度が変化しても感光体のバックグラウンドを測定しているからその測定結果に基づき、残トナー濃度を正確に把握することができ、環境状態や感光体の表面状態が変化した場合も、確実に残トナーをクリーニングできる画像形成装置におけるクリーニング方法を提供することができる。
【００５９】
なお、以上説明してきたフローに従った動作は、前記したように画像形成装置の電源オン時、省エネルギーのためのスリープモードからの復帰時、などの非画像形成時の所定時期におこなうが、図１に示したマニュアル釦３３からの指示があったときに行うようにしても良い。このようにすると、形成画像にクリーニング不良が認められた場合やメンテナンス時など、任意の時にこのフローに従った動作を行わせることができ、使い勝手の良い画像形成装置におけるクリーニング方法を提供できる。また、画像形成装置においては、画像形成装置の電源オン時、省エネルギーのためのスリープモードからの復帰時、などに、トナー濃度の調整が行われるから、その時に同時に行うようにしても良い。
【００６０】
以上種々述べてきたように本発明によれば、記録媒体搬送ベルト、または像担持体におけるバックグラウンド濃度を濃度測定手段で測定し、その後これら記録媒体搬送ベルト、または像担持体に濃度測定用パッチを担持させてこのパッチをクリーニングバイアスを変化させながらクリーニングし、残ったトナー濃度を測定して最適なクリーニングバイアスを決定することで、像担持体や記録媒体搬送ベルトが劣化してその特性が変化したり、画像形成装置の設置環境における温湿度が変化してもクリーニングバイアスを最適化でき確実に残トナーをクリーニングできる画像形成装置におけるクリーニング方法を提供することができる。
【００６１】
また、前記像担持体上または記録媒体搬送ベルトに濃度測定用パッチを形成した後、該濃度測定用パッチをクリーニングする前に前記濃度測定手段で濃度測定用パッチのトナー濃度を測定することにより、濃度測定用パッチが正常に形成されたか確認することができ、正確にクリーニングバイアスを決定できるクリーニング方法と画像形成装置を提供できる。
【００６２】
そしてパッチ濃度を測定するトナー濃度測定手段は、画像形成装置における画像濃度を制御するセンサを用いることにより、従来技術のようにクリーニングに特別な付加手段や複雑な機構を用いずに本発明を実施することができる。
【００６３】
また、トナー濃度測定手段出力に対応した前記クリーニングバイアスを記憶した記憶手段を設け、バックグラウンド濃度を用いて残トナー濃度を正規化し、該正規化した結果によって前記記憶手段に記憶したクリーニングバイアスを読み出してクリーニングバイアスを変化させることにより、常に正確な残トナー量を把握してクリーニングを実施することができる。
【００６４】
また、このバックグラウンド濃度測定、濃度測定用パッチの形成、残トナー濃度の測定のルーチンを実施させるマニュアル釦を設けることにより、該マニュアル釦により任意時期にクリーニングを実施できるから、使い勝手の良い画像形成装置におけるクリーニング方法を提供できる。
【産業上の利用可能性】
【００６５】
本発明によれば、特別な付加手段を要せず、像担持体や記録媒体搬送ベルトが劣化してその特性が変化したり、画像形成装置の設置環境における温湿度が変化しても、また、確実に残トナーをクリーニングできる画像形成装置におけるクリーニング方法を提供でき、画像汚れなどが生じない画像形成装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明になる画像形成装置におけるクリーニング方法を実施する画像形成装置の一例を概略的に示すブロック図である。
【図２】中間転写体の層構成概略の一例を示す図である。
【図３】本発明になる画像形成装置におけるクリーニング方法の第１実施例のフロー図である。
【図４】本発明になる画像形成装置におけるクリーニング方法の第２実施例のフロー図である。
【図５】本発明の画像形成装置におけるクリーニング方法に用いるトナー濃度測定装置の構成図である。
【図６】クリーニングブラシ等へ印加するクリーニングバイアス電圧によるクリーニング状況を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
【００６７】
１  感光体（像担持体）
２  中間転写ベルト
３  帯電装置
４  露光装置による露光
５  現像装置
６  クリーニング装置
７  除電器
８  一次転写ローラ
１０  補強用樹脂層
１１  弾性基体
１２  フッ素樹脂含有表面層
１３  制御装置
１４  露光制御装置
１５  画像データ
１６  転写バイアス電源
１７  転写バイアス制御装置
１８  クリーニングバイアス制御装置
１９  センサ駆動回路
２０  演算装置
２１、２２  駆動ローラと被動ローラ
２３  バックアップローラ
２４  クリーニング装置
２５  二次転写ローラ
２６  定着装置
２７  記録媒体
２８  濃度センサ
３０  クリーニングバイアス記憶装置
３１  バックグラウンドデータ記憶装置
３３  マニュアル釦
【図１】
2005266604.tif 000003
【図２】
2005266604.tif 000004
【図３】
2005266604.tif 000005
【図４】
2005266604.tif 000006
【図５】
2005266604.tif 000007
【図６】
2005266604.tif 000008