JP5335279B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、トナー、外添剤等を含む現像剤で現像した制御用トナー像を像担持体に担持させて光学式センサで検知する画像形成装置、詳しくは光学式センサの検知精度の低下を警告する制御に関する。

中間転写体に複数色のトナー像を重ねて一次転写し、中間転写体に担持させた複数色のトナー像を、二次転写部で記録材へ一括二次転写させる画像形成装置が実用化されている。

特許文献１には、トナー、外添剤等を含む現像剤で現像した制御用トナー像を中間転写体に担持させて光学式センサで検知する画像形成装置が示される。ここでは、光学式センサによる制御用トナー像の読み取り結果が、画像形成条件や画像書き込みタイミングにフィードバックされている。

特許文献２には、二次転写部を通過した中間転写体に付着した転写残トナーを除去するための静電クリーニング装置を備えた画像形成装置が示される。ここでは、中間転写ベルトの弾性層の表面に、フッ素樹脂を含有させて平滑性、離型性を高めた表層が形成されており、極性が異なる電圧を印加された一対のロールブラシ部材を、中間転写体に摺擦させている。

特許文献３には、中間転写体の表面に付着したトナー、外添剤等を除去するためのウエブクリーニング装置を、静電クリーニング装置の下流側に付設した画像形成装置が示される。ウエブクリーニング装置は、長尺の不織布ウエブをロール状に装填しており、供給ロールからウエブの未使用部分を定期的に引き出して中間転写体に摺擦させ、使用済みウエブを巻き取りロールに巻き取っている。

特開２００３−２４１４７０号公報 特開２００２−２０７４０３号公報 特開平１０−１４９０３３号公報

光学式センサを用いて中間転写体に担持された制御用トナー像を検知している場合、中間転写体にトナー、外添剤等が過剰に付着すると、光学式センサが制御用トナー像を正常に検知できなくなる。

特に、中間転写体に斜め入射させた検知光の正反射光を検知する光学式センサの場合、トナー、外添剤等の付着進行に伴って中間転写体の光沢度（グロス）が低下すると、制御用トナー像をコントラスト高く検知できなくなる。このため、中間転写体の設計寿命（機械的性能や機能上の限界）に達するはるか以前の段階で、光沢度の低下によって中間転写体が寿命末期と判断されて、新品交換されることがあった。

そこで、規定枚数の画像形成を行うごとに画像形成を中断して、中間転写体を空転させ、ウエブクリーニング装置によってトナー、外添剤等を除去することにより、中間転写体の光沢度を回復させる制御が提案された。

しかし、形成される画像によって中間転写体に対するトナー、外添剤等の付着進行速度が大きく変化する。単色文字画像のような画像比率の低い画像に比較して、トナー使用量の多い全面フルカラー画像では、一桁以上もトナー、外添剤等の付着進行速度が高くなる可能性がある。

また、後述するように、中間転写体に連れ回る現像剤が急増して一気に光沢度が低下する場合もある。

このため、全面フルカラー画像を想定して大きな安全率を見込むと、かなりの高頻度で長時間に渡って光沢度を回復させる制御が行われることになり、画像形成のダウンタイムが増えてしまう。

また、光学式センサを用いて中間転写体の光沢度を測定し、光沢度が規定値を割り込むと一定時間に渡って光沢度を回復させる制御を行うことが提案された。しかし、この場合も、中間転写体の光沢度を回復させる制御によって、かなりのダウンタイムが必要となるため、さらなるダウンタイムの削減が求められていた。

本発明は、中間転写体の光沢度を回復させる制御の頻度や時間を削減して、ダウンタイムの少ない運転を実現できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、トナー像を担持して転写部へ搬送する像担持体と、現像剤を用いて制御用トナー像を形成して前記像担持体に担持させるトナー像形成手段と、前記像担持体に担持された制御用トナー像に検知光を照射して反射光を検知する光学式センサと、前記像担持体に当接して前記像担持体を清掃するクリーニング装置と、制御用トナー像を担持しない前記像担持体における前記反射光が所定値になるように設定された設定値で前記検知光を照射して、前記像担持体に担持された制御用トナー像の前記反射光に関する情報に基づいて画像形成条件を制御する制御部と、操作者の操作によって前記クリーニング装置で前記像担持体を清掃する清掃モードを実行可能な実行部と、を備えるものである。そして、前記実行部は、前記制御部が設定した前記検知光の設定値が警告閾値を超えた場合には、画像形成動作を継続可能にして前記清掃モードの実行を操作者に促す警告出力を出力し、前記警告閾値は、前記像担持体の使用履歴の累積に伴って上昇するように予め定められている。

本発明の画像形成装置では、像担持体におけるトナー、外添剤等の付着量が過剰になって光沢度が低下した際に、警告出力を出力して、操作者に、画像形成装置の運転状況を変更させたり、光沢度を回復する制御を促したりする。そして、警告出力の契機となる警告閾値では、反射光が所定値に確保されて、光学式センサによる制御用トナー像の検知に支障をきたさない。このため、像担持体が少なくとも設計上の耐久寿命（機械的又は機能的な寿命）に達するまでは、光学式センサによって像担持体上の制御用トナー像をコントラスト高く検知でき、制御用トナー像の検知誤差が増大することを抑制できる。

そして、像担持体が設計上の耐久寿命に達した以降まで、警告出力が適用される光沢度を像担持体の使用履歴の累積に伴って低下させる。このため、終始一定の警告閾値を用いる場合に比較して、中間転写体の光沢度を回復させる制御の頻度を削減してダウンタイムの少ない運転を実現できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、中間転写体等の光沢度が低下した際に警告出力を行う限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は中間転写ベルトをクリーニングするための構成の説明図である。

図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト９に沿って、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配置したタンデム型フルカラー複写機である。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト９に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト９のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト９のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。

中間転写ベルト９に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送され、レジストローラ２３によって二次転写部Ｔ２へ給送された記録材Ｐへ一括二次転写される。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着装置２５で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に外部へ排出される。

分離装置２２は、記録材カセット２０からピックアップローラ２１によって引き出された記録材Ｐを１枚ずつ分離して、レジストローラ２３へ送り出す。レジストローラ２３は、停止状態で記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト９のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを二次転写部Ｔ２へ送り込む。

中間転写ベルト９は、テンションローラ１２、駆動ローラ１３、及びバックアップローラ１０に掛け渡して支持され、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ２方向に回転する。

画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

図２に示すように、トナー像形成手段の一例である画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ５ａ、クリーニング装置６ａを配置する。

感光ドラム１ａは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層（ＯＰＣ）を形成してある。感光ドラム１ａは、両端部をフランジによって回転自在に支持され、一方の端部に不図示の駆動モータから駆動力を伝達して、３００ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａに圧接して従動回転する。電源Ｄ３は、帯電ローラ２ａに直流電圧と交流電圧とを重畳した帯電電圧を印加して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。

露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４ａは、外添剤を添加した非磁性トナーを磁性キャリアに混合した二成分現像剤を、容器４ｉ内でスクリュー４ｇ、４ｈにより攪拌して、非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。外添剤が付着した状態で帯電したトナーは、固定磁極４ｊの周囲で感光ドラム１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４ｓに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム１ａを摺擦する。外添剤は、シリカ微粉末を主成分とし、トナー粒子の凝集を阻止するとともに、攪拌に伴ってトナー粒子を効率的に摩擦帯電させる。

電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ４ｓに印加して、現像スリーブ４ｓよりも相対的に正極性となった感光ドラム１ａの静電像へ外添剤が付着したトナーを移動させて、静電像を反転現像する。

トナーボトル７ａは、静電像の現像に伴って現像装置４ａから取り出される非磁性トナー及び外添剤を補給して、容器４ｉ内のトナー／キャリアの比率を一定に維持する。

一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト９を介して感光ドラム１ａに圧接して、感光ドラム１ａと中間転写ベルト９との間にトナー像の一次転写部Ｔａを形成する。

電源Ｄ１は、一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム１ａに担持されたトナー像を、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト９へ一次転写させる。

クリーニング装置６ａは、クリーニングブレードを感光ドラム１ａに摺擦して、一次転写部Ｔａを通過して感光ドラム１ａの表面に残留した転写残トナーを除去して、次回のトナー像形成に備えさせる。

二次転写ローラ１１は、中間転写ベルト９を介してバックアップローラ１０に圧接して、中間転写ベルト９と二次転写ローラ１１との間に二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ１１は、金属製のローラ軸の外周に抵抗性を付与したスポンジ弾性層を配置しており、ローラ軸に電源Ｄ２が接続されている。バックアップローラ１０は、金属円筒で形成されて、接地電位に接続されている。

電源Ｄ２は、正極性の定電圧を二次転写ローラ１１のローラ軸へ印加して、バックアップローラ１０と中間転写ベルト９と記録材Ｐと二次転写ローラ１１との直列回路に転写電流を流す。これにより、中間転写ベルト９のトナー像に重ね合わせて、記録材Ｐが二次転写部Ｔ２を挟持搬送される過程で、中間転写ベルト９から記録材Ｐへトナー像が静電的に移動する。

二次転写ローラクリーニング装置１６は、帯電させたファーブラシを二次転写ローラ１１に摺擦回転させて、二次転写ローラ１１に付着したトナーを静電的に除去する静電クリーニング装置である。電源Ｄ５は、電源Ｄ２が二次転写ローラ１１に印加する正極性の転写電圧よりも高い正極性の直流電圧を、ファーブラシに接する金属ローラに印加して、ファーブラシを二次転写ローラ１１よりも相対的に正極性に帯電させる。これにより。二次転写部Ｔ２で記録材Ｐに転写されることなく、二次転写ローラ１１に転写されてしまった負極性の制御用トナー像ＳＴがクリーニングされて、二次転写部Ｔ２を通過する後続の記録材Ｐの裏汚れが防止される。

＜像担持体＞
図３は中間転写ベルトの断面構成の説明図である。中間転写ベルト９は、樹脂層９ａ、弾性層９ｂ、表層９ｃの三層構造からなる弾性ベルトである。

図３に示すように、第１実施形態における中間転写ベルト９は、カーボンを分散したポリイミド系樹脂の樹脂層９ａに重ねて、カーボンを分散したクロロプレーン系ゴムの弾性層９ｂを形成している。弾性層９ｂの表面には、表面エネルギーを小さくして潤滑性を高める材料を分散させた、フッ素系ゴム，塩素化ポリエチレン、ウレタンゴムの弾性材料のうち、２種類以上を使用した表層９ｃを形成している。表面エネルギーを小さくして潤滑性を高める材料は、例えばフッ素樹脂，フッ素化合物，フッ化炭素，二酸化チタン，シリコンカーバイト等の粉体，粒子を１種類あるいは２種類以上または粒径を異ならしたものである。

樹脂層９ａ、弾性層９ｂ、表層９ｃは、体積抵抗率ρ（Ωｃｍ）を１０^９（Ωｃｍ）に調整してある。中間転写ベルト９の体積抵抗率ρ（Ωｃｍ）は、ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用して、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ、２３度Ｃ５０％ＲＨにて測定したとき、１０^５（Ωｃｍ）≦ρ≦１０^１５（Ωｃｍ）が望ましい。

＜静電クリーニング装置＞
図２に示すように、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト９に付着した転写残トナーは、静電クリーニング装置３０に搬送されて回収される。

静電クリーニング装置３０は、負極性に帯電させたファーブラシ３１と、正極性に帯電させたファーブラシ３４とを中間転写ベルト９に摺擦させて、中間転写ベルト９から転写残トナーを静電的に除去する。

ファーブラシ３１、３４は、抵抗値１０ＭΩ、繊維太さ６デニールのカーボン分散型ナイロン繊維を、金属ローラに植毛密度５０万本／ｉｎｃｈ^２の割合で植毛してある。ファーブラシ３１、３４は、中間転写ベルト９に対して約１．０ｍｍの侵入量を持たせて配置され、不図示の駆動モータによって、５０ｍｍ／ｓｅｃの周速度で、中間転写ベルト９に対してカウンタ方向に回転駆動される。

金属ローラ３２、３５は、表面が硬質アルマイト処理されたアルミニウム製の円筒材料であって、それぞれファーブラシ３１、３４に対して約１．０ｍｍの侵入量を持たせて配置される。

金属ローラ３２、３５は、ファーブラシ３１、３４の回転軸から分配された駆動力によって、ファーブラシ３１、３４に対してウイズ方向に、ファーブラシ３１、３４とほぼ等しい周速度で回転される。

クリーニングブレード３３、３６は、ウレタンゴムブレードで構成され、それぞれ金属ローラ３２、３５に対して侵入量１．０ｍｍを持たせてカウンタ方向に当接配置される。

電源３７は、金属ローラ３２に−７００Ｖの電圧を印加して、中間転写ベルト９とファーブラシ３１と金属ローラ３２との直列回路にクリーニング電流を流す。これにより、中間転写ベルト９の摺擦位置におけるファーブラシ３１の電位は、中間転写ベルト９よりも負極性側に高くなるので、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト９上の正極性に帯電した転写残トナーがファーブラシ３１に静電的に付着する。また、中間転写ベルト９に付着した未帯電トナーは、ファーブラシ３１に接触して離間する過程で、マイナスの電荷を注入されて、負極性に帯電される。

ファーブラシ３１に付着した転写残トナーは、ファーブラシ３１よりも相対的に負極性に帯電した金属ローラ３２へ静電的に移動した後に、クリーニングブレード３３によってハウジング３９に掻き落とされる。

電源３８は、金属ローラ３５に＋７００Ｖの電圧を印加して、金属ローラ３５とファーブラシ３４と中間転写ベルト９との直列回路にクリーニング電流を流す。これにより、中間転写ベルト９の摺擦位置におけるファーブラシ３４の電位は、中間転写ベルト９よりも正極性側に高くなるので、ファーブラシ３１を通過した中間転写ベルト９上の負極性に帯電した転写残トナーがファーブラシ３４に静電的に付着する。

ファーブラシ３４に付着した転写残トナーは、金属ローラ３５へ静電的に移動した後に、クリーニングブレード３６によってハウジング３９に掻き落とされる。

＜クリーニング装置、繊維体クリーニング装置＞
静電クリーニング装置３０は、中間転写ベルト９に付着した帯電粒子を静電的に除去するので、中間転写ベルト９に機械的に付着した微粒子をクリーニングブレードほどには除去できない。

トナーから遊離した外添剤は、二次転写部Ｔ２等の圧力がかかる部分で中間転写ベルト９の表面にこすり付けられて微粒子状態で付着する。微粒子状のトナー、外添剤等は、静電クリーニング装置３０では効率的に回収できないので、静電クリーニング装置３０の下流にウエブクリーニング装置４０を配置し、クリーニングウエブ４５の繊維に付着させて機械的に清掃する。これにより、中間転写ベルト９にトナー、外添剤等が過剰に付着して連れ回りすることを防止している。

ウエブクリーニング装置４０は、テンションローラ１２にバックアップされた中間転写ベルト９に不織布のクリーニングウエブ４５を摺擦させて、中間転写ベルト９に付着した外添剤や紙粉、微粉トナーといった微粒子を繊維に絡めて清掃する。

クリーニングウエブ４５は、送り出しローラ４２に一端を固定してロール状に形成され、ロールから引き出した一端が巻き取りローラ４３に固定されている。クリーニングウエブ４５は、中間をウエブローラ４４に掛け回して、送り出しローラ４２及び巻き取りローラ４３をそれぞれの回転軸にセットすることにより、ウエブクリーニング装置４０に装填される。

クリーニングウエブ４５には、ポリエステル、アクリル、ビニロン、水溶性ビニロン、レーヨン、ナイロン、ポリプロピレン、コットン等から選ばれる１種類又は２種類以上の繊維材料を使用できる。ただし、上記材料に限定されるものではない。

クリーニングウエブ４５は、繊維組織に付着物が堆積するので、同じ摺擦面を長時間使用すると、繊維組織から放出される微粒子数と繊維組織に拘束される微粒子数とがバランスして、見かけ上のクリーニング性能が失われてしまう。クリーニングウエブ４５と中間転写ベルト９のニップから外添剤等がすり抜けて中間転写ベルト９に再付着する。

このため、一定期間ごとにクリーニングウエブ４５を一定量巻き取って、中間転写ベルト９に対する摺擦面を新しくすることにより、ウエブクリーニング装置４０のクリーニング性能を回復させる。第１実施形態では、クリーニングウエブ４５の巻き取りタイミングを３０秒ごとに１回とし、１回当たりの巻き取り量を５ｍｍとした。

制御部１１０は、３０秒ごとにモータ４６を１回作動させて巻き取りローラ４３を１ピッチ回転させて、送り出しローラ４２からクリーニングウエブ４５を５ｍｍ引き出す。これにより、中間転写ベルト９に摺擦して汚れた部分が隣接する新しい部分に置き換えられて摺擦面が更新され、中間転写ベルト９の表面に付着した付着物が良好に除去され続ける。

クリーニングウエブ４５の使用済み部分は、巻き取りローラ４３に順次巻き取られ、送り出しローラ４２側のクリーニングウエブ４５が無くなると、クリーニングウエブ４５の１ロールが新品交換される。

なお、ウエブクリーニング装置４０は、巻き取り式のクリーニングウエブ４５を用いないで、中間転写ベルト９の表面に付着したトナー、外添剤等を効率的に捕集できる他のクリーニング装置に置き換えてもよい。例えば、表面に不織布を巻いたローラを中間転写ベルト９に当接させて回転駆動する繊維ローラクリーニング装置等でもよい。

ウエブクリーニング装置４０は、回動軸４１を中心にして全体が回動可能に取り付けられ、加圧解除機構４７を作動させることにより、回動して、クリーニングウエブ４５を中間転写ベルト９から離間させる。

ウエブクリーニング装置４０の着時には、クリーニングウエブ４５を掛け回したウエブローラ４５が、中間転写ベルト９の表層に２０Ｎ（２．０ｋｇｆ）の総圧で当接している。

ウエブクリーニング装置４０の脱時には、クリーニングウエブ４５が中間転写ベルト９から離間して、中間転写ベルト９に付着したトナーや微粒子を素通しする。

＜光学式センサ＞
図４は光学式センサのＬＥＤにおける光量値の設定の説明図である。

制御部１１０は、タッチパネルで構成される操作パネル１０８を通じて操作及び設定がなされて各種表示を行い、画像形成装置１００を制御する。

制御部１１０は、中間転写ベルト９に担持される画像のトナー像の間隔に各種の制御用トナー像を形成し、光学式センサ１５を用いて制御用トナー像を検知し、検知結果に基いてトナー像の形成条件や静電像の書き込みタイミングを調整する。

制御部１１０は、図１に示す画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが、それぞれ中間転写ベルト９に一次転写した制御用トナー像を反射型センサ１５により検知して、感光ドラム１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄにおける静電像の書き込み開始（露光）タイミングを調整する。

制御部１１０は、中間転写ベルト９に一次転写された各色のカラーパッチを光学式センサ１５によって検知し、検知結果に基いて画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄにおけるトナー像の形成条件を調整する。

図２に示すように、光学式センサ１５は、中間転写ベルト９に赤外光を斜め照射して正反射光を検知することにより、中間転写ベルト９の表面と制御用トナー像ＳＴとのコントラストとして、制御用トナー像ＳＴを検知する。

光学式センサ１５は、内部のＬＥＤ１５ｅから赤外線の検知光を射出して中間転写ベルト９に斜め入射させ、ＬＥＤ１５ｅとほぼ対称位置に配置された受光素子１５ｆで中間転写ベルト９からの検知光の正反射光を検知する。なお、ＬＥＤ１５ｅと受光素子１５ｆとは、実際には、中間転写ベルト９を幅方向に横断する垂直な面内に、光軸が配置されている。

光学式センサ１５は、制御部１１０から送信される８ビットの光量設定信号に基づいて、ＬＥＤ１５ｅに流れる電流値を自動調整することにより、ＬＥＤ１５ｅから射出される検知光の強度を２５５段階の一定値に制御する。光学式センサ１５は、受光素子１５ｆの受光量に応じた８ビットの受光量データを制御部１１０に送信する。

制御部１１０は、画像形成装置１００の起動時、中間転写ベルト９で反射された検知光の受光素子１５ｆによる受光量が規定値となるように光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅの発光強度を可変に設定する。光学式センサ１５は、起動時に設定された発光強度の状態で、中間転写ベルト９に担持された制御用トナー像ＳＴを待ち受けて、視野内の制御用トナー像ＳＴの大きさ及び濃度に応じた受光量を検知する。

図２を参照して図４に示すように、制御部１１０は、画像形成装置１００の起動時、受光素子１５ｆで検知される中間転写ベルト９からの反射光量が所定値の目標設定値Ｌｍになるように、ＬＥＤ１５ｅの光量値Ｑｍを可変に設定する。

制御部１１０は、６段階の光量設定信号を光学式センサ１５に送信して、ＬＥＤ１５ｅから、６段階の光量値Ｑ１〜Ｑ６で検知光を出力させる。そして、光量値Ｑ１〜Ｑ６の検知光の中間転写ベルト９による正反射光を受光素子１５ｆで検知して、６段階の受光量Ｌ１〜Ｌ６の計測値を光学式センサ１５から読み取る。

制御部１１０は、光学式センサ１５を制御して得られた６組の光量値−受光量のデータを直線補間して線形式を演算し、線形式上で目標設定値Ｌｍが得られる検知光の光量値Ｑｍを計算する。

ところで、交換直後における中間転写ベルト９の新品状態では、発光強度Ｑ３近辺で制御用トナー像ＳＴの背景レベル（中間転写ベルト９）を目標設定値Ｌｍに設定できる。しかし、中間転写ベルト９に対するトナー、外添剤等の付着が進行すると、最大の発光強度Ｑ６でも、制御用トナー像ＳＴの背景レベルを目標設定値Ｌｍに設定できなくなって、同じ制御用トナー像ＳＴを検知した場合でも受光量の計測値が異なってくる。

中間転写ベルト９は、トナー、外添剤等が表層に付着して表層の反射光量を低下させてしまう。そして、反射光量がある値を下回ると、光学式センサ１５の光量調整が正常に行われず、中間転写ベルト９上に形成された制御用トナー像ＳＴを読み取ることが困難になり、色ずれ等の画像不良を引き起こし易くなる。このため、ウエブクリーニング装置４０を中間転写ベルト９に対して着状態とし、画像形成を中断した状態で、中間転写ベルト９を空転させることにより、中間転写ベルト９の光沢度を回復させる。

しかし、中間転写ベルト９の光沢度を回復させる制御は、画像形成を中断した状態で実行されるため、画像形成装置１００の処理待ち時間を増加して稼働率を低下させてしまう。

また、光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅにおける光量値Ｑｍの調整結果が設定上限値に近付くと、中間転写ベルト９に形成される制御用トナー像ＳＴを光学式センサ１５が読み取る精度が低下する。制御用トナー像ＳＴの読み取り精度が低下すると、色ずれ等の弊害が発生する可能性があるので、中間転写ベルト９の寿命が近づいていることを知らせる必要がある。

そこで、実行部としての制御部１１０は、光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅに設定される光量値Ｑｍを用いて、中間転写ベルト９の光沢度を回復させる制御や交換の頻度が最小限で済むように、操作パネル１０８に警告表示を行う。

＜制御部＞
図５は中間転写ベルト９のグロス警告制御のフローチャート、図６は警告閾値の線形式の説明図、図７は光量値に応じた寿命警告の説明図である。

図２を参照して図５に示すように、制御部１１０は、画像形成装置１００の起動時（Ｓ１１）に、光学式センサ１５のＬＥＤ１５ｅに光量値Ｑｍを可変に設定する（Ｓ１２）。

制御部１１０は、中間転写ベルト９が交換直後の場合（Ｓ１３のＹＥＳ）、直近の光量値Ｑｍの設定結果を用いて、警告閾値の線形式を設定して（Ｓ２１）、画像形成の累積枚数をリセットする（Ｓ２２）。

図２を参照して図６に示すように、中間転写ベルト９の初期状態における光学式センサ１５の初期光量値Ｑｍ０が３０／２５５のとき、警告閾値は、３０／２５５に５０／２５５を加算した初期値８０／２５５となる。ここで、５０／２５５は、中間転写ベルト９が画像形成の累積に伴って正常な速度の反射率低下を引き起した場合の２５万枚の画像形成の累積に相当している。

また、警告閾値の線形式は、画像形成の累積枚数の増加に伴って、初期値を起点にして徐々に警告閾値を引き上げるように設定される。中間転写ベルト９の交換後における画像形成の累積枚数をｘとするとき、警告閾値ｙは、中間転写ベルト９が設計上の耐久寿命に達しても検知光が設定可能な上限値に達しない範囲に収まるように、次式の線形式にて設定される。
ｙ＝０．０００２ｘ＋８０ ・・・（１）

制御部１１０は、中間転写ベルト９が交換直後に該当しない場合（Ｓ１３のＮＯ）、中間転写ベルト９の交換以降の画像形成の累積枚数ｘを警告閾値の線形式（１）に代入して警告閾値ｙを演算する（Ｓ１４）。

制御部１１０は、直近に設定された光量値（光量調整値）Ｑｍが警告閾値ｙを上回っていれば（Ｓ１５ＢのＹＥＳ）、操作パネル１０８に寿命警告を表示する（Ｓ２３Ｂ）。

従って、制御部１１０は、現在の累積枚数によって発生する正常な速度の反射率低下よりも２５万枚の画像形成の累積に相当する反射率低下が発生する（光量値Ｑｍが５０／２５５変動する）までは、寿命警告を出さない。

制御部１１０は、直近に設定された光量値Ｑｍが警告閾値ｙを越えていなければ（Ｓ１５のＮＯ）、画像形成ジョブを実行して（Ｓ１６）、画像形成の累積枚数ｘをカウントアップする（Ｓ１７）。

ところで、画像形成枚数の累積に伴って光量値Ｑｍが正常に推移する場合、その勾配は、０．０００２／枚となると予め分かっている。
Ｑｍ＝０．０００２ｘ＋３０ ・・・（２）

中間転写ベルト９に対するトナー、外添剤等の付着が進行すると次第に中間転写ベルト９の光沢度が失われて、入射した検知光の正反射光として受光素子１５ｆに入射する光量が減ってくる。このため、目標設定値Ｌｍに相当する入射光量を受光素子１５ｆが得るためにＬＥＤ１５ｅが出力すべき光量値Ｑｍは、次第に増加する。

そして、光量値Ｑｍが光量設定信号の上限値に近い２５０／２５５に達すると、光学式センサ１５を用いて中間転写ベルト９上の制御用トナー像ＳＴを正しく読み取れなくなる可能性が高くなる。このため、制御部１１０は、中間転写ベルト９が光学的な寿命に達したと判断して、中間転写ベルト９の交換又は中間転写ベルト９の光沢度を回復する制御を促す。

しかし、光量値Ｑｍの上昇が（２）式の正常な推移に従っていれば、中間転写ベルト９の機械的、機能的な寿命７０万枚を大きく越えた１１０万枚に累積枚数ｘが達するまで、光量値Ｑｍは２５０に達しない。

また、光量値Ｑｍの上昇が（１）式の警告閾値ｙの推移に従っていれば、中間転写ベルト９の機械的、機能的な寿命７０万枚を満たせる８５万枚に累積枚数ｘが達するまで、光量値Ｑｍは２５０に達しない。

図２を参照して図７に示すように、画像形成の累積枚数ｎのときの光量値をＱｍｎとし、その時の警告閾値をＹｎとするとき、以下のような寿命警告を操作パネル１０８に表示する。
Ｑｍｎ−Ｙｎ ＜ ０ の場合は、寿命警告を表示しない。
Ｙｎ ≦ Ｑｍｎ ＜ ２５０ の場合は、「寿命が近づいているという寿命警告」を表示する。
Ｑｍｎ ≧ ２５０ の場合は、「寿命到達という寿命警告」という種類の異なる警告出力を表示して、画像形成装置１００における画像形成の開始を不可能にする。

これにより、少なくとも（１）式の警告閾値ｙの推移に従っていれば、中間転写ベルト９の交換や光沢度を回復する制御によるダウンタイムを挟むことなく、画像形成装置１００を使用し続けることができる。画像比率の少ない画像や単色画像の割合が高い運転を継続している場合、中間転写ベルト９の交換や光沢度を回復する制御によるダウンタイムを挟むことなく、画像形成装置１００を使用し続けることができる。

一方、画像比率の高い画像や全面フルカラー画像の割合が高まって、警告閾値ｙの推移を越えてしまった場合、必要に応じて最小限の回数で中間転写ベルト９の交換や光沢度を回復する制御を行えばよい。

例えば、静電クリーニング装置３０においては、ファーブラシ３１とファーブラシ３４とで回収されるトナーの極性が異なるので、画像によってクリーニングするトナー量が異なってくる。つまり、画像濃度が高い画像形成時は、ネガの転写残トナーが多くなるので、プラスの電圧を印加したファーブラシ３４が多く汚れる。そして、画像濃度が低い画像形成時は、ポジの転写残トナーが多くなるので、マイナスの電圧を印加したファーブラシ３１が多く汚れる。

よって、画像濃度によりそれぞれトナーの回収量が異なり、ファーブラシ３１、３４の汚れ方も異なってくるので、画像形成が進むにつれて、ファーブラシ３１、３４の抵抗値が異なってくる。更に、ファーブラシ３１、３４自体にも抵抗バラツキ、抵抗変動を持つものがある。このため、初期に設定した電圧値をそのまま使用していると、クリーニングに適正な電圧がファーブラシ３１、３４に印加されなくなって、クリーニング不良を起こす可能性がある。

また、ファーブラシ３１、３４に適正電圧よりも低い電圧が印加される場合、ファーブラシ３１、３４に残留したトナーを拘束する拘束力が弱くなる。その結果、トナーがファーブラシ３１、３４の回転する遠心力および中間転写ベルト９の摺擦によって吐き出される可能性がある。

また、ファーブラシ３１、３４に適正電圧よりも高い電圧が印加される場合、ファーブラシ３１、３４によって回収されたトナーに電荷注入、或いは放電による電荷の飛び込みが発生する。その結果、トナー電荷の極性が反転してしまい、トナーがファーブラシ３１、３４より吐き出されてしまう可能性がある。

このようにしてファーブラシ３１、３４から一時的に大量のトナーが吐き出されると、静電クリーニング装置３０の下流に配置されたウエブクリーニング装置４０のクリーニングウエブ４５に大量のトナー、外添剤等が堆積する。これにより、クリーニングウエブ４５が本来の働きとは逆に、中間転写ベルト９にトナー、外添剤等を摩擦塗布してしまい、中間転写ベルト９の光沢度が急激に低下する場合がある。このとき、図７のｔ３、ｔ４、ｔ５のように、中間転写ベルト９から所定の反射光量を得るために必要な光量値Ｑｍは急に増加する。

そして、光量値Ｑｍが上限値に張り付くと、光学式センサ１５が制御用トナーを読み取る再現性が失われて、正常な検知や測定を行えなくなる。このため、画像形成装置１００の使用を制限して、中間転写ベルト９の交換を促す表示を行い、実際に交換が完了するまでは、画像形成ジョブを受け付けない。

なお、中間転写ベルト９に付着する付着物は、現実に付着し得る可能性のあるものであれば外添剤のみに制約されるものではない。

＜実施例１＞
図８は実施例１の制御の説明図である。

図２を参照して図８に示すように、画像形成の累積枚数ｘが３０万枚時点での光学式センサ１５の光量値Ｑｍが１５０であった。３０万枚時点での警告閾値ｙは、（１）式によって次のように求められる。
Ｙｎ＝０．０００２×３０００００＋８０＝１４０
Ｑｍｎ−Ｙｎ＝１０ ≧ ０となる。

これは、（１）式の警告閾値ｙと等しく光量値Ｑｍが推移した場合に比較して５万枚相当の光量値Ｑｍの増加を示している。そして、（２）式の正常な推移から警告閾値までの２５万枚相当の光量値Ｑｍの増加を考慮すると、合計で３０万枚分、中間転写ベルト９の光学的寿命が短縮されていることを示す。

よって、３０万枚分の寿命が短縮されていることを、画像形成装置１００が装備しているネットワーク通信機能によって、ネットワーク通信網経由で、サービスステーションのホストコンピュータに送信する。これにより、サービスステーションのサービスマンは、中間転写ベルト９の寿命情報を直ちに知ることができ、画像形成装置１００の機能を回復させるための迅速な対応ができる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 中間転写ベルトをクリーニングするための構成の説明図である。 中間転写ベルトの断面構成の説明図である。 光学式センサのＬＥＤにおける光量値の設定の説明図である。 中間転写ベルト９のグロス警告制御のフローチャートである。 警告閾値の線形式の説明図である。 光量値に応じた寿命警告の説明図である。 実施例１の制御の説明図である。

符号の説明

９ 像担持体（中間転写ベルト）
１５ 光学式センサ
１５ｅ ＬＥＤ
１５ｆ 受光素子
３０ 静電クリーニング装置
４０ クリーニング装置、繊維体クリーニング装置（ウエブクリーニング装置）
１０８ 操作パネル
１１０ 制御手段（制御部）
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ トナー像形成手段（画像形成部）
ＳＴ 制御用トナー像
Ｔ２ 転写部（二次転写部）

Claims (6)

1. トナー像を担持して転写部へ搬送する像担持体と、
   現像剤を用いて制御用トナー像を形成して前記像担持体に担持させるトナー像形成手段と、
   前記像担持体に担持された制御用トナー像に検知光を照射して反射光を検知する光学式センサと、
   前記像担持体に当接して前記像担持体を清掃するクリーニング装置と、
   制御用トナー像を担持しない前記像担持体における前記反射光が所定値になるように設定された設定値で前記検知光を照射して、前記像担持体に担持された制御用トナー像の前記反射光に関する情報に基づいて画像形成条件を制御する制御部と、
   操作者の操作によって前記クリーニング装置で前記像担持体を清掃する清掃モードを実行可能な実行部と、を備える画像形成装置において、
   前記実行部は、前記制御部が設定した前記検知光の設定値が警告閾値を超えた場合には、画像形成動作を継続可能にして前記清掃モードの実行を操作者に促す警告出力を出力し、
   前記警告閾値は、前記像担持体の使用履歴の累積に伴って上昇するように予め定められていることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部が設定した前記検知光の設定値が予め定めた上限値以上の場合には、前記警告出力とは異なる種類の警告出力を出力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. 前記実行部は、前記制御部が設定した前記検知光の設定値が、前記上限値以上の場合には、画像形成動作を制限し、前記警告閾値以上前記上限値未満の場合には、画像形成動作を制限しないことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記警告閾値は、前記像担持体が交換されると、交換後の前記制御部が設定した前記検知光の設定値に応じた初期値を起点として、前記像担持体の交換後の使用履歴の累積に伴って上昇することを特徴とする請求項１乃至３いずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記実行部は、前記制御部が設定した前記検知光の設定値が前記上限値に近付いたことを、ネットワーク通信網を介して外部へ通信することを特徴とする請求項２乃至４いずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記転写部を通過して前記像担持体に残留した転写残トナーを静電的に除去する静電クリーニング装置を備え、
   前記クリーニング装置は、前記静電クリーニング装置を通過した前記像担持体に繊維体を摺擦させる繊維体クリーニング装置であることを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項に記載の画像形成装置。

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