(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体上のトナー像を転写材へ転写する転写ローラと、
上記感光体上に作成され、かつ上記転写ローラを通過した後における上記感光体上に付着しているテストトナー像の、濃度又はトナー付着量の少なくとも何れか一方を検出する光センサと、を備え、
上記転写ローラにトナーと同極性のみのバイアスを印加して、該転写ローラに付着しているトナーをクリーニング可能であり、
電子写真プロセスを所定の条件で動作させ、このときの上記感光体上に作成されたテストトナー像の、上記転写ローラ通過後の感光体へのトナー付着量を予測レベルとして予め実験により求めておくと共に、
上記予測レベルと上記光センサからの検出値との差に基づき上記転写ローラのクリーニング動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記クリーニング動作の制御は、上記バイアスを印加する時間又は電圧を変更する動作であることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
上記光センサは、上記転写ローラに対し、上記感光体の移動方向の下流側に設けられてい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。
【請求項４】
上記光センサは、上記転写ローラが上記感光体の表面に当接しているポイントよりも該感光体の回転方向下流側であって、該ポイントを基点とした該感光体の周面上の距離が該転写ローラの周長よりも短い地点に設けられていることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真方式を採用した転写装置を備えたプリンタ、複写装置又はファクシミリ装置等の画像形成装置に係り、さらに詳細には、感光体上に形成された顕像剤像を転写材に転写する画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の電子写真方式を採用したプリンタ、複写装置又はファクシミリ装置等の画像形成装置（以降、これらを総称して画像形成装置と略す）においては、円筒状又は無端ベルト状の感光体に形成された顕像剤像（以降、トナー像と略す）を用紙等からなる転写材に転写するために、チャージャー線を配設してコロナ放電させる転写装置を採用していた。
【０００３】
このような転写装置では、コロナ放電の際にオゾンを発生する。従い、オゾン除去用のオゾンフィルタを排気口近傍などに配置し、装置内部のオゾンを含んだ空気を、オゾンフィルタを経由させて排気することにより、オゾンを除去していた。
【０００４】
しかしながら、オゾン除去用のオゾンフィルタを配置したとしても、オゾンを除去するのには限界があることから、最近では上述したチャージャー線からなる転写装置に代わり、転写ローラからなる転写装置を採用することが多くなってきている。
【０００５】
即ち、感光体表面に近接又は当接させるように上述した転写ローラを配設し、当該転写ローラに高圧のバイアス（直流）を印加することにより、感光体上に形成されたトナー像を転写材へ転写させるようにしている。このような転写ローラを用いた転写装置を採用することにより、オゾン発生量を抑制することが可能となるばかりでなく、トナー像が転写される際の転写ずれを防止できるといったメリットがある。
【０００６】
一方、電子写真方式を用いた画像形成プロセスにおいては、温度や湿度などの装置の設置先における環境変化や、画像形成のための画像形成部分を構成する各種部材（例えば、感光体、露光源、現像剤、転写体及びクリーニングブレードなど）の経時変化や劣化などを原因として、再現（形成）される画像の品質（画質）が大きく左右される。
【０００７】
そこで、従来から感光体上にテストトナー像（以降、トナーパッチとも称す）を所定の条件で形成し、このときのトナー付着量（トナー濃度）を検出して、画像形成プロセスにフィードバックをかけて制御し、上述した画質の変化を防止して常に適切な画質の画像を形成できるようにしている。
【０００８】
上述した転写ローラを用いた転写装置と画像形成部分の制御方法を開示したものとして、特開平１１−２１９０４５号公報が挙げられる。
【０００９】
同公報に記載のものでは、感光体２の転写部には転写ローラ１３が設けられ、感光体上に形成されたトナー像が用紙Ｐに転写される。また感光体２上には、レーザ光Ｌにより露光された潜像を現像装置１０によりトナー像（トナーパッチ）として再現させ、当該トナーパッチの濃度を光学的に光センサ１５で検出し、当該検出値を画像形成を行う電子写真プロセス部にフィードバックしている。尚、光センサ１５は現像工程を行う現像部位と転写工程を行う転写部位の間に配置されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら同公報に記載のものでは、感光体上に形成されたトナー像（トナーパッチ）が転写ローラ部を通過するために、トナー像（トナーパッチ）の一部であるトナーが転写ローラの表面に落下等することにより、転写ローラの表面に付着することがある。
【００１１】
そこで従来技術においては、感光体上に形成されたトナー像が転写ローラ位置に到達する段階で、転写ローラにトナーと同極性のバイアスを印加して、転写ローラにトナーが付着しないようにしている。
【００１２】
しかし、同極性のバイアスを印加したとしても、転写ローラの表面に幾らかのトナーが付着することがある。尚、装置周辺又は装置内における湿度又は環境の変化、さらには感光体ドラムや転写ローラなどの劣化又は経時変化などによる画像形成条件の変化などにより、転写ローラ表面に付着する量も変化する。従い、最悪の場合には、転写部を通過した用紙の裏面側にトナーが付着し、裏汚れの原因となる。
【００１３】
これを防止するために、転写ローラにトナーと同極性のバイアスを印加して、転写ローラに付着しているトナーを感光体に再転写させてクリーニングを継続して実行するものが知られている。ここで一般的には、トナーが取り除かれると予想される時間の余裕をもって転写ローラのクリーニング時間を長く設定することになる。
【００１４】
この場合、予想されていたよりもトナー付着量が少ない場合には、トナーが既にクリーニングされたにも関わらず、必要以上にクリーニング工程を行ってしまう場合が発生する。このことにより、画像形成部を形成する各構成部材の無駄な駆動すなわち、各部品の劣化につながり、異常音の発生、部品トラブルによる部品交換などの問題を招来する可能性がある。
【００１５】
上述した問題を解決すべく、部品の寿命を考慮した余裕のある設計とすると、各部品のコストが高くなり、結果的には装置の価格又は交換部品の価格に影響を与えることも考えられる。例えば感光体として円筒状の感光体ドラムを採用した場合を考えると、ドラム素管に塗布された感光体材料（感光層）が除々に削られ、膜減りなどの問題により感光体ドラムの寿命、さらには再現される画像の画質にも影響する。
【００１６】
一方、予想されていたよりもトナー付着量が多い場合には、トナーがクリーニングされていないにも関わらず、クリーニング工程が終了してしまい、転写ローラにトナーが残留し、用紙の裏汚れが発生するという問題もある。
【００１７】
そこで本発明は、上述した従来技術の問題点を解決すべくなされたものであり、その目的とするところは、確実で無駄のない転写ローラのクリーニング工程を行う画像形成装置を提供することにある。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、感光体上のトナー像を転写材へ転写する転写ローラと、上記感光体上に作成され、かつ上記転写ローラを通過した後における上記感光体上に付着しているテストトナー像の、濃度又はトナー付着量の少なくとも何れか一方を検出する光センサと、を備え、
上記転写ローラにトナーと同極性のみのバイアスを印加して、該転写ローラに付着しているトナーをクリーニング可能であり、電子写真プロセスを所定の条件で動作させ、このときの上記感光体上に作成されたテストトナー像の、上記転写ローラ通過後の感光体へのトナー付着量を予測レベルとして予め実験により求めておくと共に、上記予測レベルと上記光センサからの検出値との差に基づき上記転写ローラのクリーニング動作を制御することを特徴とする画像形成装置である。
【００１９】
また上記クリーニング動作の制御は、上記バイアスを印加する時間又は電圧を変更する動作であってもよい。
【００２０】
さらに、上記光センサは、上記転写ローラに対し、上記感光体の移動方向の下流側に設けられていても良い。
【００２１】
またさらに上記光センサは、上記転写ローラが上記感光体の表面に当接しているポイントよりも該感光体の回転方向下流側であって、該ポイントを基点とした該感光体の周面上の距離が該転写ローラの周長よりも短い地点に設けられていても良い。
【００２２】
【発明の実施の形態】
（本発明の基本形態）
図１は、本発明の実施形態に係る転写装置の断面図である。感光体１の周囲には、帯電装置２、レーザ光路（レーザ光）３、現像装置４、転写ローラ５、光センサ６及びクリーニング装置７がこの順番に時計回りの方向に包囲するように配設されており、感光体１が矢符Ａの方向（時計方向）に回転する。
【００２３】
通常は、記録する画像のデータに基づいて変調されたレーザ光３が、帯電された感光体１表面を主走査方向に１ライン単位で順次露光して静電潜像を形成する。次いで、この静電潜像を現像装置４がトナー像として再現し、感光体１上に再現されたトナー像を転写ローラ５にて用紙上へ転写し、図示しない定着装置により用紙上に転写されているトナー像が永久可視像化される。
【００２４】
次に、電子写真方式の画像形成部の制御（以降、プロセスコントロールと称す）内容について説明する。
【００２５】
基本的には、感光体１上へトナーによる特定形状のパターン画像（トナー像）Ｔを形成し、光センサ６でその濃度（反射率）を検出する。そこでまず最初に、帯電装置２により所定のレベル（基準レベル）に一様（均一）に帯電された感光体１の表面を、特定のパターン画像となる変調されたレーザ光３で露光（走査）する。
【００２６】
そして、レーザ光３により露光された部分（静電潜像）を現像装置４により露光すると、トナーパターン像Ｔとして顕像化される。次いで、トナーパターン像Ｔは転写工程を経て光センサ６による検出領域に達する。ここで、トナーパターン像Ｔのトナー濃度を光センサ６にて検出し、この検出結果に基づいて、画像形成部をプロセスコントロールする。
【００２７】
尚、ここでいうプロセスコントロールとは、例えば帯電レベル、露光レベル、現像バイアス又は転写レベルなどの出力を調整することであり、これらの出力を調整することにより、再現（画像形成）される画像に影響を与える。即ち、感光体１の表面にトナーパターン像Ｔを所定の条件で試験的に形成し、そのときのトナー付着量を光センサ６で検出して、画像形成部（電子写真プロセス）の少なくとも一部をコントロールして形成される画像表現を調整する工程を意味している。
【００２８】
また、光センサ６により検出された検出データに基づいて、電子写真プロセスにより再現される画像のデータ（電子写真データ）を画像処理により画質補正（濃度補正など）することも可能である。
【００２９】
尚、トナーパターン像Ｔが感光体１と転写ローラ５の間を通過する際、転写ローラ５にはトナーと同極性のバイアスが印加され、転写ローラにトナーが極力付着しないように考慮している。
【００３０】
しかしながら、転写ローラ５の表面には、上述したように、周辺環境、条件の変化によりいくらかのトナーが付着する。そこで、転写ローラ５よりも下流側に配置された光センサ６のトナーパターン像Ｔを検出した際の出力から、転写ローラ５におけるトナーの表面付着状態を予測して、プロセスコントロール工程（即ち、感光体１の表面にトナーパターン像Ｔを所定の条件で試験的に形成し、そのときのトナー付着量を光センサ６で検出して電子写真プロセスの少なくとも一部をコントロールして再現される画像表現を調整する工程）以降の転写ローラ５におけるクリーニング工程を制御する。
【００３１】
（本発明の第１の実施形態）本実施形態は、プロセスコントロール時に検出されたトナーパターン像Ｔの濃度検出信号（光センサ６からの出力）から転写ローラ５に付着しているトナーの付着量を想定し、転写ローラに印加するトナーと同極性のバイアスを印加する時間又は電圧値を確定して転写ローラのクリーニング工程を実行するものである。
【００３２】
尚、転写ローラ５におけるトナー付着量の想定としては、電子写真プロセスを所定の条件で動作させ、このときのトナーパターン像Ｔのトナー付着量を予め実験により理解しておき、感光体１と転写ローラ５の間を通過してきた下流側において、実際に光センサにより検出したときのレベル差から、転写ローラ５の表面におけるトナー付着量を想定する。このことを式に直すと、予測レベル−検出レベル＝トナー付着量となる。
【００３３】
そしてこのときのトナー付着量から、転写ローラ５に印加するクリーニングバイアス（トナーと同極性のバイアス）の印加条件を確定する。例えば、トナー付着量が多くと想定される場合は、バイアス印加レベルを大きく設定し、またトナー付着量が少ないと想定される場合はバイアス印加レベルを小さく設定する。
【００３４】
尚、トナー付着量が多いか少ないかだけでバイアス印加レベルを設定するだけでなく、実際に光センサ６の出力から想定されるトナー付着量（レベル）にあったバイアス印加レベルを複数段階で切り換えても設定することが可能である。
【００３５】
また転写ローラ５に印加されるクリーニングバイアスも、バイアス電圧レベルを調整したり、バイアス印加時間を調整したりすることにより、クリーニング工程を制御している。
【００３６】
図２は、本実施形態を説明するための図であり、（ａ）は画像形成部の断面図と制御系との関係、（ｂ）はクリーニング時間とバイアス調整の関係を示している。
【００３７】
図２（ａ）において光センサ６からの検出信号が、「制御部」にインターフェイスを介して入力され、検出された信号レベルから、転写ローラ５におけるトナー付着量を想定（演算による想定又はテーブルを参照することによる想定など）する。そしてその結果に応じて「制御部」は、転写ローラ５に転写バイアス若しくはクリーニングバイアスを切り換えて印加する「高圧（高圧ユニット）」に対して、ここではクリーニングバイアスの印加条件を調整しながら印加指示を行う。
【００３８】
図２（ｂ）に示しているタイムチャートは、実線で表したものが最低レベルの印加条件であり、トナー付着量の増加に伴って、段階的若しくはリニア的（線形的）に増加させることを表している。即ち、上側のタイミングチャートではクリーニング時間を増減させること、下側のタイミングチャートではクリーニングバイアスの印加電圧を増減させることを表している。
【００３９】
（本発明の第２の実施形態）
図３は本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は画像形成部の断面図と制御系との関係、（ｂ）はクリーニングバイアスにより感光体への再転写量が減少することを示す図である。
【００４０】
図３（ａ）において、表面にトナーパターン像Ｔの一部が付着した転写ローラ５に、トナーと同極性のバイアス（クリーニングバイアス）を印加しながら、感光体１に再転写されるトナーの付着量の変化を光センサにより読み取っている。そして、トナー付着量が除々に少なくなってゆく様子を確認しながら所定レベル以下になるとクリーニング工程を停止するようにしている。転写ローラ５のクリーニング工程、すなわち転写ローラ５に対するトナーと同極性のバイアスの印加は基本的に第１の実施形態と同じである。
【００４１】
図３（ｂ）は、光センサ６により検出されたトナーパターン像Ｔの濃度（トナー付着量）に応じて、転写ローラ５にクリーニングバイアスを印加してみて、このときの転写ローラ５の表面からの感光体１の表面に対する再転写量の移り変わりことを表している。
【００４２】
先ず光センサ６が、感光体１の表面に付着している（再転写される）トナーの量が、図面の向かって右側から左側にかけて、次第に少なくなっていくことを表している（次第に薄くなっている）。これは、除々に再転写される量が少なくなっていること、即ち転写ローラ５の表面に付着しているトナーの量が少なくなってきている（きれいになってきている）ことを示す。
【００４３】
光センサ６が、最初のトナーパターン像Ｔ１を検出すると、そのときの検出結果に基づいて、転写ローラ５のクリーニング工程（トナーと同極性のバイアス印加）が行われる。そしてこのときの感光体１表面におけるトナー付着量（第２のトナーパターン像Ｔ２）を再度光センサ６により検出する。そしてこのときの検出結果に基づいて、再び転写ローラ５のクリーニング工程（トナーと同極性のバイアス印加）が行われる。以降、このクリーニング工程を繰り返すことで、除々にトナーパターン像Ｔ３、Ｔ４が薄くなる。
【００４４】
これは、転写ローラ５の表面に付着しているトナーの量が少なくなってきていることを表す。そして、トナーパターン像Ｔｎの濃度が所定の濃度以下になったことが光センサ６の出力により確認されるまで上記動作が繰り返される。即ち、感光体１の表面に再転写されるトナーがなくなってきたということは、転写ローラ５の表面に付着しているトナーの量が少なくなってきていることがわかる。
【００４５】
また図３から分かるように、光センサの配置位置は、転写ローラ５が感光体１の表面に当接しているポイント（転写領域）よりも感光体１の回転方向下流側である。この下流側位置は、転写ローラ５の周長よりも短い下流側に配置することにする。
【００４６】
これは、転写ローラ５に一旦付着したトナーパターン像Ｔの一部が、転写ローラ５が回転する毎に一定の周期（転写ローラ５の周長）で繰り返し感光体に接触することから、この周期的に感光体１上に現れるトナーパターン像Ｔの一部を繰り返し光センサ６でできるだけ早く検出して、その検出結果に応じて、すぐに転写ローラ５へ印加されるクリーニングバイアスをコントロールするようにフィードバックすることで、結果として、必要最小限の時間で転写ローラ５のクリーニングを完了できるからである。
【００４７】
（本発明の第３の実施形態）図４は本発明の第３の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は画像形成部の断面図と制御系との関係、（ｂ）は転写ローラ５に至るまでの濃度検出レベルと、転写ローラ５を通過した後の濃度検出レベルとの違いを説明するための図である。
【００４８】
本実施形態では、転写ローラ５の感光体回転方向下流側に配置された光センサ６とは反対側（転写ローラ５の上流側）に、感光体１上に実際に形成されたトナーパターン像Ｔの濃度を、転写ローラ５に至るまでに検出する第２の光センサ８を設けている。
【００４９】
そして、転写ローラ５に至るまでの濃度検出レベルと、転写ローラ５を通過した後の濃度検出レベルとの違い（検出レベル差）から、実際に転写ローラ６に付着しているであろうトナー量を割り出し、転写ローラ５に印加するトナーと同極性のクリーニングバイアスを印加する時間もしくは電圧を確定して、転写ローラ５のクリーニング工程を実行する。
【００５０】
感光体１の表面に付着したトナーパターン像Ｔの一部から、転写ローラ５の表面に付着しているであろうトナー量を想定して、転写ローラ５に印加するトナーと同極性のクリーニングバイアスの印加については、基本的に上記第１及び第２の実施形態と同じである。
【００５１】
本実施形態においては、感光体１の表面上にトナーパターン像Ｔａを形成して、転写ローラ５と感光体１との間を通過したトナーパターンＴｂのトナー濃度を検出して、プロセスコントロールを実行した後に、転写ローラ５に対するクリーニング工程に対して、トナーパターン像ＴａとＴｂとの関係からフィードバック制御を行うこととなる。
【００５２】
尚、上述した実施形態においては、第１乃至第３の実施形態までを別々に説明したが、それぞれ（少なくとも何れか２つ）又は全てを組み合せることにより、転写ローラ５のクリーニング工程を実行するようにすることも可能である。
【００５３】
また、上述した実施形態においては、感光体として円筒状の感光体ドラムを用いたものを説明したが、本発明はそれのみに限定されるものではなく、例えば無端状の感光体ベルトを用いても良い。
【００５４】
【発明の効果】
本発明によれば、必要以上のクリーニング動作を行うことなく、必要最小限の時間でクリーニングすることができ、短期間で効率良く感光体に再転写させることができ、例えば、感光体などの画像形成部を構成する部品へのダメージを抑えることができる。
【００５５】
また、実際に付着しているトナーの量又は濃度を検出することとなり、確実にトナー量を把握することができる。さらに、検出結果に応じたクリーニング動作へのフィードバックを効率良く行え、必要最小限の時間で転写ローラのクリーニングを完了できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の基本実施形態に係る画像形成部の断面図である。
【図２】  本発明の第１の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は画像形成部の断面と制御系との関係、（ｂ）はクリーニング時間とバイアス調整の関係を示す図である。
【図３】  本発明の第２の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は画像形成部の断面と制御系との関係、（ｂ）はクリーニングバイアスにより感光体への再転写量が減少することを示す図である。
【図４】  本発明の第３の実施形態を説明するための図であり、（ａ）は画像形成部の断面図と制御系との関係、（ｂ）は転写ローラに至るまでの濃度検出レベルと、転写ローラを通過した後の濃度検出レベルとの違いを説明するための図である。
【図５】  従来技術における画像形成装置の全体断面図である。
【符号の説明】
１  感光体
２  帯電装置
３  レーザ光路
４  現像装置
５  転写ローラ
６  光センサ
７  クリーニング装置
８  第２の光センサ
【図１】
0003953763.tif 000002
【図２】
0003953763.tif 000003
【図３】
0003953763.tif 000004
【図４】
0003953763.tif 000005
【図５】
0003953763.tif 000006