JP2006171070A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 長期の使用においてもクリーニング不良が発生することがなく、生産性を維持しながら高品位の記録画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】 画信号に応じて感光体ドラムに形成したトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、該転写像を記録材に二次転写して画像を形成する画像形成装置であって、感光体ドラム上のトナーを除去するクリーニング装置10と、中間転写ベルト５上のトナーを除去するブラシローラ11，12及びブラシローラ11，12上のトナーを除去するスクレーパ部材13，14とを備え、トナー回収ジョブを行うことでブラシローラ11，12が保持しているトナーを感光体ドラムを介してクリーニング装置10により回収する画像形成装置において、ブラシローラ11，12が保持しているトナーを検知手段によって検知し、その結果に基づいてトナー回収ジョブを実行することを特徴とする。
【選択図】 図４

Description

本発明は、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置に係り、更に詳しくは中間転写体に付着する残留トナーのクリーニング性能を維持し、長期にわたって高品位の記録画像を形成し得る画像形成装置に関する。

一般に、電子写真複写機やレーザビームプリンタ等の画像形成装置においては、画像情報のデータに応じて感光体ドラムの表面にトナー像を形成した後、かかるトナー像を記録材に転写し、転写されたトナー像を記録材に加熱定着することで記録画像を得ている。

また、近年のフルカラー複写機、フルカラーレーザビームプリンタにおいては、感光体ドラム上に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、かかる中間転写体上でイエロー、シアン、マゼンタ及びブラックの４色のトナー像を重ね合わせ、これら合成トナー像を記録材に一括して二次転写することでフルカラー記録画像を形成するものも知られている。

トナー像の転写効率は感光体ドラムや中間転写体の表面状態、温度・湿度の変化に伴う記録材や中間転写体の抵抗値の変動に影響を受けるため、これを常に100％に保つことは困難である。従って、トナー像の転写元である感光体ドラムや中間転写体の表面にはトナー像の転写後にもトナーが残留付着している。また、ジャムリカバリーなどに代表される、未転写トナー像も残留する。

このため、従来より、感光体ドラムや中間転写体といった像担持体に対しては、トナー像の転写部位の下流側にクリーニング装置が設けられ、次のトナー像の形成に先立って残留トナーの除去が行われている。

この種のクリーニング装置としては、特開平4-29283号公報に開示されるように、無数の摺擦毛を植えたブラシローラを感光体ドラム等の像担持体に接触させると共に、このブラシローラと像担持体との間にトナーの帯電極性に応じた電位差を与え、残留トナーを像担持体からブラシローラへ静電吸着させるように構成したものが知られている。

また、ブラシローラではなく、軟弾性体からなるソフトローラを像担持体に接触させ、やはり残留トナーを像担持体からソフトローラの表面へ静電吸着させるように構成したクリーニング装置も知られている。

いずれの構成でも、ブラシローラやソフトローラが保持し得るトナーの量には限界があり、多量のトナーを保持したまま像担持体に接触していたのでは、クリーニング能力それ自体が低下してしまう。そのため、これらブラシローラやソフトローラからトナーを引き離して回収することが必要となる。例えば、ブラシローラに対してはブレード形状のスクレーパ部材の一部を摺擦毛の回転範囲内に位置するよう設ける。そして、かかる摺擦毛をスクレーパ部材に叩きつけることによってトナーをブラシローラから強制的に叩き落とし、これをブラシローラ近傍に設けられたスクリュー等の搬送手段を用いて回収ボックス内に回収する。

また、特開2002-372902に開示されるように、前記ブラシローラが保持したトナーを回収するジョブを定期的に実行し、そのジョブ実施時間を直前の画像形成ジョブにおけるシート通紙枚数に応じて変更するようにしたものも提案されている。

近年ではカラー複写機やカラーレーザビームプリンタ等の高速化、高生産性が追求され、クリーニング装置の能力向上が極めて重要である。

特開平４−２９２８３号公報 特開２００２−３７２９０２号公報

しかし、画像形成の高速化、高生産性が進むにつれ、画像形成ジョブ中にブラシローラ等のクリーニング装置の像担持体からの残留トナーの除去、そして蓄積が増大する傾向にある。そのため、例えばブラシローラが保持したトナーを叩き落として回収ボックスに回収するトナー量以上にクリーニング装置によって感光体ドラムや中間転写体から除去するトナー量が多くなる場合がある。

特に通常の画像形成による転写残トナーに比べて、ジャムリカバリー時などのように、記録材に転写されないままのトナーがクリーニング装置にて除去される場合、非常に多くの除去量となり、蓄積量の増大が甚だしい。

更にクリーニングが繰り返されると、いつしかブラシローラが保持しきれない程のトナーを含んでしまい、像担持体のクリーニング不良から記録画像の画質が悪化するおそれがある。

また、ブラシローラが画像形成ジョブ中に保持するトナー量はその画像形成ジョブの内容、例えば、記録シート通紙枚数や画像面積率、トナー像の転写効率等によって変動する。このため、転写残トナー、ジャムリカバリー時等の未転写トナーは常に一定の量ではなく、トナーがブラシローラから溢れてしまうおそれがあり、長期にわたって高品位の記録画像を安定して得ることはできない場合がある。

これらの対策手段として、例えば定期的に画像形成ジョブ間にブラシローラが保持していたトナーを中間転写体に吐き出させ、一次転写の作用にて感光体のクリーニング装置にて除去させることが考えられる。しかしながら、定期的にトナー回収を行うことは生産性低下の要因となる。また、定期的なトナー回収では転写残トナー、未転写トナーの量の変動に対して十分ではなく、定期間隔の間にトナーがブラシローラから溢れてクリーニング不良を発生させてしまう場合がある。そして、これを解消するためにトナー回収の定期間隔を短くして頻度を高めると、生産性の低下を招いてしまう。

本発明はこのような問題点に鑑みなされたものであり、その目的は、長期の使用においてもクリーニング不良が発生することがなく、生産性を維持しながら高品位の記録画像を安定して形成することが可能な画像形成装置を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、画信号に応じて像担持体に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、該転写像を記録材に二次転写して画像を形成する画像形成装置であって、前記像担持体上のトナーを除去する像担持体クリーニング手段と、前記中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを備え、トナー回収ジョブを行うことで前記中間転写体クリーニング手段が保持しているトナーを前記像担持体を介して前記像担持体クリーニング手段により回収する画像形成装置において、前記中間転写体クリーニング手段は前記中間転写体から除去したトナーを保持する保持手段と、該保持手段が保持しているトナーを除去する除去手段と前記保持手段が保持しているトナーの状態を検知する検知手段とを有し、前記トナー回収ジョブは、前記検知手段の検知結果に基づき、実行されることを特徴とする。

本発明にあっては中間転写体クリーニング手段に対するトナーの溜まり具合を検知手段によって検知し、それに応じてトナー回収ジョブを行うことで中間転写体クリーニング手段に保持されている不要トナーの量が累積的に増加し、本体メンテナンスに多大なる影響を及ぼすクリーニング不良を未然に防ぐことができる。

また、トナー回収ジョブを定期的に行わないため、必要以上に画像形成を停止させることなく、生産性を最大限発揮することができる。

次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。

〔第１実施形態〕
｛全体構成｝
まず、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成について説明する。図１は第１実施形態に係るフルカラーレーザビームプリンタの概略構成を示すものである。尚、図１中の矢印は、各回転部材の回転方向を示している。

このフルカラープリンタは、図１に示すように、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）用の４個の感光体ドラム１（１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ）と、これら感光体ドラム１の表面をそれぞれ帯電する一次帯電用の帯電器２（２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ）と、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のレーザ光３（３Ｙ，３Ｍ，３Ｃ，３Ｋ）を感光体ドラム１へ照射して静電潜像を形成する図示しないレーザ光学ユニットと、前記静電潜像をトナーによって現像する現像器４（４Ｙ，４Ｍ，４Ｃ，４Ｋ）と、上記４つの感光体ドラム１に接触する中間転写ベルト５、感光体ドラム１から中間転写ベルト５にトナー像を転写するための一次転写ローラ６（６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ）、前記中間転写ベルト５に接触して記録材へトナー像を転写する二次転写ローラ７とで、その主要部が構成されている。

なお、感光体ドラム１は、共通の接平面Ｍを有するように一定の間隔をおいて配置されて中間転写ベルト５に接触している。

フルカラー画像を形成する場合、各色毎の画像情報に応じた信号は、図示しない画像処理ユニットから図示しないレーザ光学ユニットに入力される。このレーザ光学ユニットでは、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のレーザ光３が変調され、対応する色の感光体ドラム１に照射される。

上記各感光体ドラム１の周囲では、周知の電子写真方式による各色毎の画像形成プロセスが行なわれる。まず、上記感光体ドラム１としてはＯＰＣ感光体を用いた感光体ドラムが用いられ、これらの感光体ドラム１の表面は帯電器２によって、例えば約−600 [Ｖ]程度に一様に帯電される。尚、この実施形態では上記帯電器はコロナ帯電器を用いているが、帯電ローラを用いてもよい。

このようにして一様な表面電位を具備した感光体ドラム１の表面には、各色毎の入力画像情報に応じて変調されたレーザ光３が上記レーザ光学ユニットから照射され、各所色の画像情報に対応した静電潜像が所定のタイミングで形成される。レーザ光学ユニットで静電潜像が書き込まれることにより、感光体ドラム１上の画像露光部の表面電位は−580〜−150 [Ｖ]以下程度にまで除電される。

また、上記感光体ドラム１の表面に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色に対応した静電潜像は、対応する色の現像器４によって現像され、感光体ドラム１上にイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像として可視化される。各現像器４には、それぞれ色の異なったイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色のトナー及びキャリアからなる現像剤が充填されている。

次に、上記各感光体ドラム１上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像は、一次転写ローラ６により中間転写ベルト５上に、静電的に一次転写される。尚、本実施形態では転写ローラを用いているがこれに限定されず、転写ブレード、コロナ転写帯電器を用いてもよい。感光体ドラム１に対する静電潜像の書き込み開始タイミングを各色毎にずらすことにより、中間転写ベルト５上では一次転写されたイエローとマゼンタとシアンとブラックのトナー像が適切に重ね合わされた多重色像が形成される。

中間転写ベルト５上に感光体ドラム１からトナー像を静電的に転写するために必要な一次転写ローラバイアスは、＋150〜2000 [Ｖ]程度である。最適な一次転写ローラバイアスはローラの体積抵抗、トナーの帯電状態や雰囲気温度、湿度等によって変動するが、トナーの帯電量が−20〜−35 [μC/g]の範囲内にあり、常温常湿環境下にある場合には、一次転写ローラバイアスは＋800 [Ｖ]程度であった。

この後、中間転写ベルト５上に形成された多重色のトナー像は、二次転写ローラ７によって、シート搬送路８を搬送されるシートに二次転写される。このシートは、不図示の紙送り工程を経て搬送ローラ９を通過し、中間転写ベルト５と二次転写ローラ７のニップ部に送り込まれる。この最終転写工程の後、シートは図示しない定着器へと搬送され、シート上に形成された最終的なトナー像が定着されて一連の画像形成プロセスが完了する。

｛クリーニング装置｝
上記のように構成された本実施形態のレーザビームプリンタでは、各感光体ドラム１及び中間転写ベルト５に対してクリーニング装置が配置されている。

先ず、各感光体ドラム１に対して配置された像担持体クリーニング手段としてのクリーニング装置10（10Ｙ，10Ｍ，10Ｃ，10Ｋ）は、金属製板金にウレタンゴムブレードを取り付け、感光体ドラム１に対してカウンタに当接するクリーニングブレード10ａであり、帯電器２に対するトナーの付着を防止するため、感光体ドラム１の回転方向に関して帯電器２の上流側に位置している。

一方、中間転写ベルト５のクリーニング装置は、金属製回転軸の周囲に導電性の摺擦毛（ブラシ）が起立した中間転写体クリーニング手段の保持手段としての２個のブラシ部材であるブラシローラ11，12が配置されている。これらのブラシローラ11，12は二次転写の終了後に中間転写ベルト５の表面に残留したトナーを感光体ドラム１の手前側でブロックする位置に配置されている。

また、前記ブラシローラ11，12にはクリーニングバイアスが印加されているが、その極性はブラシローラ11，12でそれぞれ異なるものにしている。具体的には中間転写ベルト５の回転方向の上流側に位置する第１ブラシローラ11には現像時のトナーと逆極性の（＋）バイアスを、下流側の第２ブラシローラ12にはトナーと同極性の（−）バイアスを印加する。このような構成をとることにより、両極性に帯電した不要トナーを回収することができる。尚、ブラシローラ11，12は図示外のモータによって中間転写ベルト５の回転方向と対向する方向へ回転駆動されている。

図２は、画像形成ジョブ中、すなわち感光体ドラム１で形成されたトナー像が記録材に転写されている最中におけるトナーの流れを簡略的に示したものである。

画像形成ジョブ中、（−）極性に帯電しているトナーは感光体ドラム１から一次転写ローラ６によって一次転写され、中間転写ベルト５を経て、最終的には二次転写ローラ７によって記録材へ転写される。但し、中間転写ベルト５から記録材へ転写されなかった二次転写の残留トナーは、二次転写後に第１ブラシローラ11によって除去される。また、転写部位において逆極性の電荷が注入され、帯電極性が（＋）に反転してしまったトナーは、（−）極性のトナーと逆に第２ブラシローラ12によって除去される。

そして、前記ブラシローラ11，12には、図３に示すように、中間転写体クリーニング手段の除去手段としてのブレード形状のスクレーパ部材13，14の先端が僅かに侵入して当接している（なお、図３及び図４におけるスクレーパ侵入量は誇張して記載している）。このため、ブラシローラ11，12の周面に保持されたトナーが叩き落とされる。そして、落とされたトナーはトナー搬送スクリュー15，16によって本体奥側（図３の奥側）に搬送して、不図示のトナー回収ボックスに集積される。

一方、一次転写の残留トナーはクリーニングブレード10ａにより感光体ドラム１から除去される。

このように、上記クリーニングブレード10ａ、ブラシローラ11，12はそれぞれ対向する感光体ドラム１、中間転写ベルト５からトナーを除去し、通常は除去したトナーを不図示のトナー搬送手段である搬送スクリューがそれぞれのクリーニング装置内に配置され、機械的作用によってクリーニング装置から排出する。排出された不要トナーは不図示の集積手段であるトナー回収ボックスへと集積される。

画像形成ジョブ中に感光体ドラム１、中間転写ベルト５に付着した不要トナーは、上記クリーニング装置によって除去される。

｛トナー回収ジョブ｝
本実施形態におけるスクレーパ部材13，14の摺擦毛11ｂ，12ｂへの侵入量は極めて小さく数百μm 程度である。これは、摺擦毛11ｂ，12ｂとの摺擦を少なくして該摺擦毛11ｂ，12ｂの寿命を延ばすためである。

一方、ブラシローラ11，12による中間転写ベルト５からトナーを除去するために、摺擦毛11ｂ，12ｂの先端１mm程度が中間転写ベルト５に接触するように構成され、この領域にトナーが付着する。従って、摺擦毛11ｂ，12ｂにはスクレーパ部材13，14で叩き落とされない領域にもトナーが付着し、そのトナーは画像形成に伴って徐々に摺擦毛11ｂ，12ｂの回転中心方向へと蓄積されていく。

そこで、摺擦毛11ｂ，12ｂに蓄積されたトナーが該摺擦毛11ｂ，12ｂで保持しきれなくなる前に、前記蓄積されたトナーを摺擦毛11ｂ，12ｂから吐き出させ、回収するトナー回収ジョブを行う必要がある。

前記トナー回収ジョブは、ブラシローラ11，12に印加されているバイアスの極性を入れ替えて行う。すなわち、本実施形態では第１ブラシローラ11には（−）バイアス、第２ブラシローラ12には（＋）バイアスを印加し、これによって摺擦毛11ｂ，12ｂに吸着されていたトナーを吐き出させる。そして、吐き出されたトナーが感光体ドラム１Ｙの位置に至ると、一次転写ローラ６Ｙに画像転写時とは逆のバイアスを印加さえることにより、感光体ドラム１Ｙに転移させ、クリーニングブレード10ａによって除去して、搬送手段を経て回収ボックスに集積するものである。

本実施形態の画像形成装置は摺擦毛11ｂ，12ｂからトナーを吐き出させるトナー回収ジョブ（以下「吐き出しジョブ」という）は定期的に行わない。本実施形態にあっては、摺擦毛11ｂ，12ｂがどの程度トナーを蓄積しているか、その保持量を検知手段によって画像形成情報から検知し、その結果に基づいて強制的に吐き出しジョブを実行するものである。なお、本実施形態では検知した値が予め設定した設定値を超えると、例え画像形成ジョブ中であっても強制的に吐き出しジョブを実行するように構成している。

（設定値）
ここで、摺擦毛11ｂ，12ｂが保持し得るトナー量の設定値は、例えば以下のようにして定める。

図３及び図４はブラシローラ11，12近傍の概要説明図である。ブラシローラ11，12はそれぞれ半径ｒ [mm]の金属製の回転軸11ａ，12ａの外周に摺擦毛11ｂ，12ｂが取り付けられている。そして、ブラシローラ11，12の外径はＲ [mm]に形成されている。

また、前記摺擦毛11ｂ，12ｂに侵入量ｍ [mm]で侵入するよう設定されたスクレーパ部材13，14が配置され、このスクレーパ部材13，14に摺擦毛11ｂ，12ｂが叩きつけられトナーが強制的に叩き落とされる。

摺擦毛11ｂ，12ｂの長手方向（回転軸方向）長さは概略画像形成幅に相当する長さＬ [mm]に構成されている。

ここで、摺擦毛11ｂ，12ｂの単位体積当りの平均充填率をＸとすると、ブラシローラ11，12の摺擦毛11ｂ，12ｂの隙間の体積は以下のように定義でき、これがブラシローラ11，12によって保持し得る最大トナー保持可能量Ｖ1と想定できる。

Ｖ1＝π×（Ｒ²−ｒ²）×Ｌ×（１−Ｘ） [mm³]

また、スクレーパ部材13，14の侵入量がｍ [mm]であるので、ブラシローラ一周当りの叩き落とし可能な最大トナー保持量Ｖ2は以下のようになる。

Ｖ2＝π×｛Ｒ²−（Ｒ−ｍ）²｝×Ｌ×（１−Ｘ） [mm³]

従って、ブラシローラ11，12の単位表面積当りの叩き落とし可能な最大トナー保持量Ｖ3は以下のようになる。

Ｖ3＝π×｛Ｒ²−（Ｒ−ｍ）²｝×Ｌ×（１−Ｘ）／（２×π×Ｒ×Ｌ） [mm³]

また、本実施形態ではブラシローラ11，12は中間転写ベルト５の移動速度に対して200％の速度で中間転写ベルト５の回転方向と対向する方向に回転するように構成されている。このため、中間転写ベルト５の単位表面積当りの叩き落し可能な転写残トナー、未転写トナーの量Ｖ4は以下のようになる。

Ｖ4＝〔π×｛Ｒ²−（Ｒ−ｍ）²｝×Ｌ×（１−Ｘ）／（２×π×Ｒ×Ｌ）〕×２ [mm³]

しかし、実際には上記量Ｖ4を超えない場合でも回転軸側に移動、及びスクレーパ部材13，14の侵入量ｍ [mm]よりも回転軸寄りのトナーも叩き落とされ、あるいは摺擦毛11ｂ，12ｂに付着したままのトナーが存在する。

また、ブラシローラ11，12の表面近傍と回転軸近傍では充填率が異なる場合が多いため、これらを含めた誤差要因、及びブラシローラ11，12の中間転写ベルト５への当接時、ブラシの変形による回転軸近傍への移動、トナーかさ密度等を考慮して先ほどの値Ｖ4を補正し、中間転写ベルト５の単位表面積当りの叩き落し可能な転写残トナー、未転写トナーの量Ｖ5を以下のように想定する。なお、以下の式でＨは補正値である。

Ｖ5＝〔π×｛Ｒ²−（Ｒ−ｍ）²｝×Ｌ×（１−Ｘ）／（２×π×Ｒ×Ｌ）〕×２×Ｈ [mm³]

そして、上記量Ｖ5を超える転写残トナー、未転写トナーは摺擦毛11ｂ，12ｂの回転中心方向へ蓄積していくと想定される。

前記蓄積トナーがスクレーパ部材13，14が侵入していない摺擦毛11ｂ，12ｂの領域全体に蓄積されたとき、それ以上は摺擦毛11ｂ，12ｂがトナーを保持できないことになる。よって、トナーが蓄積し得る最大量、すなわち、スクレーパ部材13，14の侵入量ｍ [mm]、及びブラシローラ11，12の中間転写ベルト５への当接時、ブラシの変形による表面近傍への移動、トナーかさ密度等から定義したブラシローラ11，12のトナー危険保持量Ｖdは以下のように定義し得る。なお、以下の式でＩは補正値である。

Ｖd＝π｛（Ｒ−ｍ）²−ｒ²｝×Ｌ×（１−Ｘ）×Ｉ [mm³]
上記トナー危険保持量Ｖdを設定値とし、トナー保持予測値がこれを超えた場合に吐き出しジョブを実行するようにする。

（検知手段による検知）
一方、摺擦毛11ｂ，12ｂによるトナー保持量の検知は検知手段によって以下のようにして行う。すなわち、転写残トナー、未転写トナーの単位表面積当りの検知には、画像形成情報を用いて行う。この画像形成情報としては、例えば、画像面積率、画像形成量（記録枚数）、トナー転写効率、トナー転写残比率、印字累積率を用いることができる。なお、画像形成量、印字累積量を算出して検知するため、画像形成ジョブに得られる画信号のビデオカウント値を用いることができる。

本実施形態では前記ビデオカウント値と記録材の幅に対応した画像形成幅に対応させて、前記ブラシローラ11，12を長手方向（回転軸方向）に数個所分割し、その分割された領域での転写残トナー、未転写トナーの単位面積当りの平均トナー量[mm³]を算出する。

例えば、本実施形態では、図５に示すように、Ａ３縦/Ａ４横送りの画像形成幅、及びＡ４縦送りの画像形成幅によって分割された領域Ａ，Ｂ，Ｃに分ける。そして、画像形成ジョブでのビデオカウント値データから対応する現像されるトナー量Ｙ[mm³]、一次転写における転写効率Ｐ、二次転写における転写残比率Ｑから各領域Ａ，Ｂ，Ｃの単位面積当りの転写残トナー、未転写トナー量を算出する。

前記算出は例えば以下のようにして行う。本実施形態の画像形成装置は主走査、副走査ともに600dpiであり、また8bitつまり画像濃度が0から255までの濃度情報としてビデオカウント値データを有する。

また、本実施形態では図5に示す領域Ａ，Ｂ，Ｃに対応してビデオカウント値データを分割するメモリを有しており、各領域のビデオカウント値データを用いることができる。

各領域の画像面積とビデオカウント値から、画像形成ジョブ中の画像面積率を算出する。本実施形態では、各画素の8bitの濃度データを単純積算して8bit（255のベタ）データに換算して各領域のベタ画素数を領域面積で割り、画像面積率とした。

次に画像面積率から各領域でのベタ画像面積を算出、これにベタ画像時のトナー載り量として、1[cm²]単位当り0.15[mm³]を用いて各領域のトナー量を算出する。例えばあるＡ３縦画像の場合、Ａ、Ｃの領域面積を4×41＝164[cm²]、Ｂを21×41＝861[cm²]とし、Ａ，Ｂ，Ｃの各ビデオカウント値から画像面積率がそれぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラック色の4色とも15％、20％、60％であり、そこから領域Ａ，Ｂ，Ｃにおける各単位面積当りの現像されるトナー量Ya,Yb,Ycは0.0225×4[mm³]、0.03×4[mm³]、0.09×4[mm³]であった。これに一次転写における転写効率Ｐ：90％、二次転写における転写残比率Ｑ：10％から各領域Ａ，Ｂ，Ｃの単位面積当りの未転写トナー、つまり前記ブラシローラ11,12にて回収されるべき単位面積当りのトナーは、各領域で約0.002×4[mm³]、0.0027×4[mm³]、0.0081×4[mm³]となった。なお、回収されるべきトナーは、大部分が前記ブラシローラ11において回収されるため、ブラシローラ11において全回収する前提で行なった。なお、本実施形態の構成に限定されないのはもちろんである。

上記のように算出して検知した値が前述した補正後の中間転写ベルト５の単位表面積当りの叩き落し可能な転写残トナー、未転写トナーの量Ｖ5を超えたとき、その超えた量を各領域で蓄積量としてカウントしていく。例えば、本実施形態ではＲ：10.7[mm]、ｍ：0.7[mm]、Ｌ：300[mm]、Ｘ：0.8、Ｈ：0.1、Ｉ：0.1から、Ｖ5：0.027 [mm³]、Ｖｄ：546[mm³]となった。

この場合、領域Ｃにて回収されるべき単位面積当りのトナーは0.0324 [mm³]となるため、差分0.0054 [mm³]が、単位面積当りの蓄積量となる。この領域Ｃの面積分の約0.9 [mm³]が領域Ｃに相当するファーブラシ11へのトナー蓄積量として積算されて行く。

なお、Ｖｄの領域Ｃ相当分は546×4/29＝約75 [mm³]であり、この場合、同様の画像が80枚程度でトナー蓄積量として積算値がＶｄ程度となる。

そして、画像形成ジョブを繰り返していき、その各領域当りの累積されたトナー蓄積量が、前記トナー危険保持量Ｖdの各領域Ａ，Ｂ，Ｃに相当する量に対して、１つの領域でも超えたと判別した場合、これを強制的に吐き出しジョブを実施する条件として、前述した吐き出しジョブを実施する。

なお、吐き出しジョブ開始から終了までの吐き出しジョブ時間は、あらかじめ求められた、ブラシローラ11，12の吐き出し速度とスクレーパ部材13，14によって叩き落とされる速度、特にスクレーパ部材13，14の侵入量ｍ [mm]よりも回転軸側に蓄積したトナーの叩き落される速さから決定する。

上記のように、本実施形態にあっては定期的に吐き出しジョブを行うのではなく、必要と認められるときのみ吐き出しジョブを行う。これにより、生産性の維持が図られ、且つ良好なクリーニング性を維持することができる。特に画像形成幅に対応して分割することで、部分的に蓄積量が多い場合にも的確に対応することができる。

また、本実施形態では上述の値、定義等を用いたが、本発明はこれに限定されず、より誤差要因となり得るもの、例えば環境や記録材の材質等に応じ、種々の要素を考慮して定義するとよい。また、ブラシローラ11，12の回収比率をブラシローラ11を100％としたが、帯電極性の変化量に伴い、割り振って算出して検知しても良い。

また、本実施形態では領域としてＡ３縦/Ａ４横送り、Ａ４縦送りの画像形成幅によって領域分けを行なったが、本発明はこれに限定されず、例えば画像形成可能幅をより細分化して画像情報に基づいた、各領域当りの蓄積量を算出して検知するのもよい。

また、画像面積率が大きいジョブの後、小さいジョブになった場合に、ブラシへの蓄積トナーが、スクレーパーとの衝突等でブラシ表面に移動して排出される傾向もあるため、これらを考慮した検知をおこなうのもより良い。

また、本発明は強制的に吐き出しジョブを実施する条件も前述した実施形態に限定されず、吐き出しジョブ時間も同様に限定されない。

また、本実施形態では転写残トナーと未転写トナーを同じ成分として同様に取り扱ったが、成分が異なる場合があり、蓄積能力、吐き出し能力に影響を与える場合がある。そのため、成分比率を考慮して転写残トナーと未転写トナーを分けて異なる演算にて算出して検知することも可能である。

そして、本実施形態ではブラシローラ11，12を用いたがこれに限定されず、１つのブラシローラでもよく、３つ以上のブラシローラでもよい。更には、本実施形態では感光体ドラムを４つ用いているが、ドラム数もこれに限定されない。

〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図６を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。

本実施形態はブラシローラ12表面の不要トナーの量を検知し、その検知データをもとに強制的に吐き出しジョブを実施する条件を満たした場合、強制的に吐き出しジョブを行なうようにしたものである。

図６は本実施形態のブラシローラ近傍の構成説明図である。本実施形態にあっては、図６に示すように、ブラシローラ12の近傍に光学センサ20が設けられている。この光学センサ20はブラシローラ12に侵入したスクレーパ部材14によって叩き落された直後のトナー量を検出するため、スクレーパ部材14の下部に設けられている。そして、本実施形態の画像形成装置は、いわゆる中央基準で画像形成するため、ブラシローラ12の長手方向中央に配置されている。

本実施形態では光学センサ20による検出値が、第１実施形態で述べたようにあらかじめ定めているブラシローラ12のトナー危険保持量Ｖdの検出値となった場合、これを強制的に吐き出しジョブを実施する条件として、吐き出しジョブを実施する。そして、吐き出しジョブ開始から終了までの吐き出しジョブ時間は、光学センサ20による検出値が所定の値になった場合に終了するようにした。

本実施形態にあったは、ブラシローラのトナー蓄積量を光学センサ20によって直接検出することにより、正確な蓄積量を把握することができ、より精度の高い、必要時にのみ強制吐き出しジョブを行なうことができる。そのため、必要時以外に定期的に吐き出しジョブを行なわず、生産性の維持が図られ、且つ良好なクリーニング性を維持することができる。

また、本実施形態では、光学センサ20によりブラシローラ12のトナー蓄積量を直接検出し得るため、その検出データから吐き出しジョブを行なった後も所定検出値まで戻らない場合、ブラシローラ12のトナーの目詰まりが生じて蓄積能力が低下していると判断し、ブラシローラ12の交換時期を知らせることができる。そして、本実施形態ではブラシローラと非接触の光学センサ20によりトナー量を検出することで、検出誤差の発生が抑制される。

なお、本実施形態では光学センサ20を用いたが、これはトナーを検出できるセンサであればよく、例えばトナーに含まれる磁性体成分を検出するための磁気センサを用いてもよい。

また、本実施形態では光学センサ20を画像形成幅中央に設けたが、端部にて検出を行なっもよく、また例えばスクレーパ部材14により叩き落し前後のブラシローラ12表面のトナー検出値を用いて蓄積量を判断してもかまわない。

また、本実施形態ではブラシローラ表面のトナーを直接検出することで、蓄積量を把握したが、例えば所定のタイミングでブラシローラ12に通常と逆極性のバイアスを短時間印加し、吐き出された中間転写ベルト５上のトナーを検出することで、蓄積量を把握してもよい。

第１実施形態に係るフルカラーレーザビームプリンタの構成を示す概略図である。 画像形成ジョブ中における中間転写体クリーニングの模式図である。 中間転写体クリーニング手段近傍を示した模式断面図である。 中間転写体クリーニング手段近傍を示した模式斜視図である。 画像形成幅の領域分割を示した模式図である。 第２実施形態の中間転写体クリーニング手段近傍を示した模式断面図である。

符号の説明

１ …感光体ドラム
２ …帯電器
３ …レーザ光
４ …現像器
５ …中間転写ベルト
６ …一次転写ローラ
７ …二次転写ローラ
８ …シート搬送路
９ …搬送ローラ
10 …クリーニング装置
10ａ …クリーニングブレード
11，12 …ブラシローラ
11ａ，12ａ …回転軸
11ｂ，12ｂ …摺擦毛
13，14 …スクレーパ部材
15，16 …トナー搬送スクリュー
20 …光学センサ

Claims (10)

1. 画信号に応じて像担持体に形成したトナー像を中間転写体に一次転写し、該転写像を記録材に二次転写して画像を形成する画像形成装置であって、前記像担持体上のトナーを除去する像担持体クリーニング手段と、前記中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段とを備え、トナー回収ジョブを行うことで前記中間転写体クリーニング手段が保持しているトナーを前記像担持体を介して前記像担持体クリーニング手段により回収する画像形成装置において、
   前記中間転写体クリーニング手段は前記中間転写体から除去したトナーを保持する保持手段と、該保持手段が保持しているトナーを除去する除去手段と
   前記保持手段が保持しているトナーの状態を検知する検知手段とを有し、
   、前記トナー回収ジョブは、前記検知手段の検知結果に基づき、実行されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記検知手段は、少なくとも画像面積率、記録枚数、トナー転写効率を用いて前記中間転写体クリーニング手段が保持するトナーの状態を検知することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記検知手段は、画信号の記録累積値から前記中間転写体クリーニング手段が保持するトナーの状態を検知することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記検知手段は、前記中間転写体クリーニング装置の光の反射率を用いて、前記中間転写体クリーニング手段に付着するトナーの状態を検知することを特徴とする請求項１項の画像形成装置。
5. 前記検知手段は、前記中間転写体の回転方向と交差する方向で複数の領域に分割し、該分割された領域ごとに前記中間転写体クリーニング手段が保持するトナーの状態を検知す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。
6. 前記中間転写体クリーニング手段に付着するトナーの状態とは、実質的に、前記中間転写体クリーニング手段に付着するトナー量であることを特徴とする請求項２乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 中間転写体クリーニング手段はブラシ部材であることを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記保持手段は前記中間転写体に接触して回転可能なブラシ部材であり、前記除去手段は前記ブラシ部材に当接したスクレーパ部材であることを特徴とする請求項１又は請求項６に記載の画像形成装置。
9. ブラシ部材にバイアス印加を行なうバイアス印加手段を有することを特徴とする請求項８記載の画像形成装置。
10. 前記検知手段は前記ブラシ部材にバイアス印加することで前記中間転写体に転写されたトナー像の濃度を検出することを特徴とする請求項９記載の画像形成装置。

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