JP2009025474A

JP2009025474A - 画像形成装置

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Publication number: JP2009025474A
Application number: JP2007187216A
Authority: JP
Inventors: Mitsuhiro Ota; 光弘太田
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Priority date: 2007-07-18
Filing date: 2007-07-18
Publication date: 2009-02-05
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Abstract

【課題】中間転写ベルトクリーニング装置２０のクリーニング性能を高めることなく、記録材Ｐのジャムや供給停止等が発生した際のダウンタイムを削減できる画像形成装置１００を提供する。
【解決手段】中間転写ベルト１１には表面トナー像と裏面トナー像とが交互に最大８枚担持される。二次転写部Ｔ２へは、給紙装置４０と反転搬送路５０とから交互に記録材Ｐが給送される。給紙装置４０からの記録材Ｐの給送が遅延又は停止した場合、表面トナー像のトナー載り量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２以上であれば二次転写ローラ１５への印加電圧を反転させて、中間転写ベルト１１上のすべてのトナー像をクリーニング装置２０にて処分する。しかし、０．４０ｍｇ／ｃｍ^２未満の場合は、表面トナー像を二次転写ローラ１５に転写してクリーニング装置３０により処分する一方で、反転搬送路５０に待機している記録材Ｐについては、裏面トナー像の二次転写を継続する。
【選択図】図１

Description

本発明は、像担持体表面の移動方向に沿って複数のトナー像を担持させる画像形成装置、詳しくは記録材のジャム等で転写不能となった像担持体表面のトナー像の処理に関する。

画像形成装置の高速化に伴って、中間転写ベルトの表面に複数のトナー像を担持させる大型の画像形成装置が実用化されている。ここでは、転写されるべき記録材の種類、サイズ、表裏等が異なる複数種類のトナー像が、中間転写ベルトの移動方向に数１０ｍｍ間隔で連続的に配列して担持される。そして、配列したトナー像は、順番に転写部へ搬送され、タイミングを合わせて給送される転写されるべき記録材の転写されるべき面にそれぞれ転写される。

中間転写ベルトを用いる画像形成装置は、通常、転写部の下流側に、中間転写ベルトクリーニング装置を配置して、転写部を通過した転写残トナーを除去している。また、中間転写ベルトに記録材を介して圧接回転して転写部を形成する転写回転体（転写ローラ又は転写ベルト）には、転写回転体クリーニング装置を配置して、転写部で転写回転体に付着したトナーを除去している。

これらのクリーニング装置は、ブレード方式も採用できるが、表面に弾性を付与した中間転写ベルトや転写回転体の場合、静電ブラシ方式（例えば特許文献１、特許文献２）が好ましいとされている。

特開２００１−３０５８７８号公報特許第３２３６４４２号公報特開２００２−２０７４０３号公報

中間転写ベルトクリーニング装置は、転写部を通過した少量の転写残トナーを想定して配置されているため、転写部を素通りしたフルカラーベタ画像のようなトナー載り量の多いトナー像に対してはクリーニング性能が不足する。

そのため、記録材のジャムや供給停止等が発生して、記録材へ転写できなくなったトナー像が中間転写ベルトに発生すると、画像形成を完全に中断してクリーニングモードが実行される。クリーニングモードでは、転写時とは逆極性の電圧を転写部に印加して転写回転体への転写を阻止した状態で、中間転写ベルトを空転させて中間転写ベルト上のすべてのトナー像を中間転写ベルトクリーニング装置に複数回通過させる。これにより、中間転写ベルトに担持された大量のトナーを、転写回転体を汚染することなく、中間転写ベルトクリーニング装置に回収して、中間転写ベルトを実用レベルまでクリーニングする。

このとき、中間転写ベルトクリーニング装置が静電ブラシ方式の場合、１回の通過で除去できるトナー量が限られているため、中間転写ベルトクリーニング装置を通過させる回数が多くなって、画像形成装置のダウンタイムが長くなる。

また、クリーニングモードでは、中間転写ベルトに既に形成されていたすべてのトナー像を一律一様に除去するので、別の記録材や記録材の他の面に転写可能なトナー像も無駄になる。転写可能なトナー像を含めて処理すべきトナー量が増えて大きなクリーニング負荷がかかるため、中間転写ベルトクリーニング装置の寿命や性能が低下する可能性がある。

ところで、中間転写ベルトに沿って中間転写ベルトクリーニング装置を多段配置したり、クリーニング性能を大容量化したりすれば、トナー載り量の多いトナー像でも１回の通過で除去できる可能性はある。しかし、通常の運転状態ではクリーニング性能が大幅に余剰となり、中間転写ベルトや中間転写ベルトクリーニング装置の駆動負荷が大きくなる分、画像形成装置の省電力に反する。部品コストが確実に増大して画像形成装置の小型化も困難になる。

本発明は、中間転写ベルトクリーニング装置のクリーニング性能を高めることなく、記録材のジャムや供給停止等が発生した際のダウンタイムを削減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、それぞれ異なる記録材に転写される第１トナー像と第２トナー像とが移動方向に沿って担持される像担持体と、前記像担持体に記録材を介して圧接回転して転写部を形成する転写回転体と、前記転写部に転写電圧を印加して、前記像担持体から前記第１トナー像を第１記録材へ転写させた後に、前記第２トナー像を第２記録材へ転写させる電源手段と、前記像担持体に沿った前記転写部の下流側で前記像担持体からトナーを除去する像担持体クリーニング手段と、前記転写回転体に付着したトナーを除去する転写回転体クリーニング手段とを備えたものである。そして、前記転写電圧と逆極性の電圧を前記転写部に印加して前記転写部を通過させた前記像担持体のトナー像を前記像担持体クリーニング手段により除去する第１除去モードと、前記転写電圧と同極性の電圧を前記転写部に印加して前記転写回転体に転写したトナー像を前記転写回転体クリーニング手段により除去する第２除去モードとを有する。前記第１記録材を前記転写部へ供給できなくなった場合、前記第１トナー像の単位面積あたりのトナー載り量が所定量を越える場合には前記第１除去モードを実行する。しかし、前記第１トナー像の単位面積あたりのトナー載り量が所定量以下の場合には、前記第２除去モードを実行して前記第２記録材に対する前記第２トナー像の転写を継続する。

本発明の画像形成装置では、第１記録材に転写できなくなった第１トナー像を転写回転体に転写して第２トナー像の第２記録材への転写は継続するため、第２トナー像を無駄にしないで済む。第２トナー像が第２記録材に持ち去られるので、像担持体クリーニング手段のクリーニング負荷にならない。そして、第１トナー像が転写回転体クリーニング手段のクリーニング能力を越えている場合には、第１クリーニングモードを適用して転写回転体の汚染を阻止する。このため、転写回転体に付着した第１トナー像が、第２トナー像が転写される際に第２記録材を裏汚れさせない。

従って、像担持体クリーニング手段のクリーニング性能を高めることなく、記録材のジャムや供給停止等が発生した際のダウンタイムを削減できる。

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。本発明の画像形成装置は、転写できなくなったトナー像を処分して転写できるトナー像の転写を継続する限りにおいて、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。

従って、中間転写体を用いる画像形成装置に限らず、複数のトナー像を担持可能な感光ドラム、感光ベルトを備えた画像形成装置でも実施できる。

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は画像形成部の構成の説明図、図３は中間転写ベルトの構成の説明図、図４は二次転写ローラクリーニング装置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１１の直線区間に４つの画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型フルカラー複写機である。そして、周長２４００ｍｍで無端状に形成された中間転写ベルト１１には、画像形成部Ｐａから二次転写部Ｔ２までの区間に、Ａ４横送りサイズのトナー像が最大で８枚担持される。

トナー像形成部の一例である画像形成部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１１に一次転写される。トナー像形成部の一例である画像形成部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１のイエロートナー像に重ねて一次転写される。トナー像形成部の一例である画像形成部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１１に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト１１に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて記録材Ｐに一括二次転写される。記録材Ｐは、給紙装置４０又は給紙装置４５から１枚ずつ取り出されて、レジストローラ４３によって二次転写部Ｔ２へ給送される。

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１７で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出ローラ１８から下流側の後処理装置へ排出される。

給紙装置４０は、Ａ３サイズ記録材の長手方向送り、Ａ４サイズ記録材の横送りに対応して各種サイズの記録材Ｐを積載可能である。

分離装置４２は、給紙装置４０からピックアップローラ４１によって引き出された記録材Ｐを１枚ずつに分離して、レジストローラ４３へ向かって送り出す。

レジストローラ４３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１１のトナー像にタイミングを合わせて記録材Ｐを挟持搬送して、二次転写部Ｔ２へ給送する。

反転搬送路５０は、表面にトナー像を二次転写されて定着装置１７で定着された記録材Ｐを、反転ローラ４８で折り返して、再びレジストローラ４３へ表裏反転状態で再給送する。

なお、分離装置４２とレジストローラ４３の間や、反転搬送路５０には、記録材Ｐを搬送するための不図示の搬送ローラが多数配置されている。

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、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、一次帯電装置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、直径８０ｍｍの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）を塗布して構成される。感光体ドラム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、所定のプロセススピード（周速度：３００ｍｍ／秒）で矢印方向に回転する。

一次帯電装置２ａは、感光ドラム１ａに帯電ローラを圧接して従動回転させ、電源Ｄ３から帯電ローラに直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電する。

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多面体ミラーで走査して、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、負極性に帯電したトナーを感光ドラム１ａの静電像の露光部分に付着させて静電像を反転現像する。現像装置４ａは、トナーを担持した現像スリーブ４ｓを回転させ、現像スリーブ４ｓに電源Ｄ４から負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加する。

一次転写ローラ５ａは、中間転写ベルト１１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１１との間に一次転写部Ｔ１を形成して、中間転写ベルト１１をトナー像に重ねて挟持する。電源Ｄ１から一次転写ローラ５ａに正極性の直流電圧が印加されることにより、負極性に帯電したトナー像は、感光ドラム１ａから中間転写ベルト１１へ一次転写される。

クリーニング装置６ａは、一次転写部Ｔ１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。

像担持体の一例である中間転写体の一例である中間転写ベルト１１は、一次転写部Ｔ１で一次転写されたトナー像を担持して、記録材Ｐへの二次転写が行われる二次転写部Ｔ２へ搬送する。

中間転写ベルト１１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１４に支持されて、所定のプロセススピード（周速度：３００ｍｍ／秒）で矢印方向に回転する。

転写回転体の一例である二次転写ローラ１５は、中間転写ベルト１１を介してバックアップローラ１４に圧接回転して、中間転写ベルト１１と二次転写ローラ１５との間に二次転写部Ｔ２を形成する。

二次転写部Ｔ２では、中間転写ベルト１１のトナー像に重ねて記録材Ｐが挟持搬送される。中間転写ベルト１１の負極性に帯電したトナー像は、電源手段の一例である電源Ｄ２から二次転写ローラ１５へ正極性の電圧を印加することにより、記録材Ｐへ二次転写される。

バックアップローラ１４は、二次転写部Ｔ２の下流側で中間転写ベルト１１の循環経路を折り曲げて、中間転写ベルト１１に付着した記録材Ｐを曲率分離させる。

定着装置１７は、中心にランプヒータを配置した加熱ローラ１７ａに加圧ローラ１７ｂをバネ付勢により圧接して定着部Ｔ３を形成する。定着部Ｔ３は、二次転写部Ｔ２から受け入れたトナー像を二次転写された記録材Ｐを挟持搬送して加熱加圧し、記録材Ｐの表面にトナー像を定着させる。

像担持体クリーニング手段の一例であるクリーニング装置２０は、二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト１１に残留した転写残トナーを除去する。静電クリーニング装置の一例であるクリーニング装置２０は、後述する二次転写ローラ１５のクリーニング装置３０と同一の機能部材を用いて構成される。

ブラシ部材の一例である導電性ファーブラシ２１ａ、２１ｂは、テンションローラ１２に支持された中間転写ベルト１１に対してカウンタ方向に回転駆動されて、中間転写ベルト１１の表面を摺擦する。

金属ローラ２２ａ、２２ｂは、中間転写ベルト１１の反対側で導電性ファーブラシ２１ａ、２１ｂとウイズ方向に回転駆動されて、導電性ファーブラシ２１ａ、２１ｂを帯電させる。

金属ローラ２２ａは、電源２４ａから負極性の電圧が印加されて、二次転写部Ｔ２に近い側に位置する導電性ファーブラシ２１ａを負極性に帯電させる。

金属ローラ２２ｂは、電源２４ｂから正極性の電圧が印加されて、画像形成部Ｐａに近い側に位置する導電性ファーブラシ２１ｂを正極性に帯電させる。

導電性ファーブラシ２１ａは、正規の帯電極性とは反対極性（正極性）に帯電したトナーを中間転写ベルト１１から電気的に吸着する。電源２４ａに直列に接続された金属ローラ２２ａ、導電性ファーブラシ２１ａ、中間転写ベルト１１に形成される電位差に従って、正極性に帯電したトナーは、中間転写ベルト１１から導電性ファーブラシ２１ａを経て金属ローラ２２ａに吸着される。

導電性ファーブラシ２１ｂは、正規の帯電極性と同極性（負極性）に帯電したトナーを中間転写ベルト１１から電気的に吸着する。電源２４ｂに直列に接続された金属ローラ２２ｂ、導電性ファーブラシ２１ｂ、中間転写ベルト１１に形成される電位差に従って、負極性に帯電したトナーは、中間転写ベルト１１から導電性ファーブラシ２１ｂを経て金属ローラ２２ｂに吸着される。

金属ローラ２２ａ、２２ｂに回収されたトナーは、クリーニングブレード２３ａ、２３ｂによって金属ローラ２２ａ、２２ｂから装置ハウジング２５へ掻き落される。

ところで、中間転写ベルト１１上の帯電極性が反転した転写残トナーを導電性ファーブラシ２１ａが除去しても、中間転写ベルト１１上には、帯電していないトナーや正規の負極性に帯電したトナーが残っている。このうち、帯電していないトナーは、静電ファーブラシ２１ａに印加される負極性の電圧によって、電荷注入または放電が生じて負極性に帯電される。

そして、中間転写ベルト１１の移動方向の下流側に配置された導電性ファーブラシ２１ｂは、正極性の電圧に帯電しているため、中間転写ベルト１１上のこれらの負極性に帯電したトナーを除去できる。

しかし、一度に大量のトナーが搬送されて来た場合、導電性ファーブラシ２１ａ、２１ｂの先端に大量の電荷が供給されて帯電が失われるため、トナーの相当部分が導電性ファーブラシ２１ａ、２１ｂを潜り抜けて中間転写ベルト１１に連れ回ってしまう。

このため、記録材Ｐのジャム等に起因して中間転写ベルト１１に担持されたトナー像を転写できなくなると、制御部１１０は、新たなトナー像の形成を中止して、中間転写ベルト１１を複数回空転させる。これにより、中間転写ベルト１１に担持されたトナー像を複数回に分けて電気的に吸着させて、中間転写ベルト１１を実用的な水準までクリーニングする。

図３に示すように、中間転写ベルト１１は、樹脂層１１ａの上に弾性層１１ｂを一体化して、表面に表層１１ｃを形成した三層構造の弾性ベルトである。

樹脂層１１ａは、張力と剛性とを担っており、ポリイミド樹脂にカーボンブラックを分散して体積抵抗率を１０^７Ωｃｍに調節した樹脂材料を用いて厚さ５０μｍに形成されている。

弾性層１１ｂは、表面に弾性を付与して圧接時の圧力集中を緩和しており、中抵抗（体積抵抗率１０^４〜１０^１０Ωｃｍ）の体積抵抗率を有する電解質分散型ゴム（ＥＤＰＭ）を用いて厚さ５０μｍに形成されている。

表層１１ｃは、中間転写ベルト１１表面へのトナーの付着力を小さくして二次転写性を高めており、体積抵抗率１０^１３Ωｃｍのフッ素系樹脂材料を用いて厚さ２０μｍに形成されている。

図４に示すように、二次転写ローラ１５は、中抵抗（体積抵抗率１０^４〜１０^１０Ωｃｍ）の体積抵抗率を有する電解質分散型ゴム（ＥＤＰＭ）発泡材料の弾性層１５ｂで芯金１５ａを被覆して構成される。

転写回転体クリーニング手段の一例であるクリーニング装置３０は、帯電状態で高速回転する導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂによってトナー粒子の電気的な吸着と機械的な掻き落しとを行う静電式ブラシクリーニング装置である。クリーニング装置３０は、二次転写部Ｔ２で二次転写ローラ１５に付着したトナーを除去して、二次転写ローラ１５から記録材Ｐの裏面に付着させない。

ブラシ部材の一例である導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂ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植毛密度５０万本／ｉｎｃｈ２にて金属ローラ表面に植毛してある。

導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂは、二次転写ローラ１５に対してカウンタ方向に回転駆動されて、二次転写ローラ１５の表面を摺擦する。

導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂは、二次転写ローラ１５に対して約１．０ｍｍの侵入量を保って、５０ｍｍ／秒の周速度で矢印方向へ回転する。

金属ローラ３２ａ、３２ｂは、表面がアルマイト処理されたアルミニウムパイプで形成され、導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂとウイズ方向に回転駆動されて、二次転写ローラ１５の反対側で導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂに接触する。金属ローラ３２ａ、３２ｂは、導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂに対して約１．０ｍｍの侵入量を保って、５０ｍｍ／秒の周速度で矢印方向へ回転する。

金属ローラ３２ａは、電源３４ａから負極性の直流電圧−５００Ｖ（対接地）が印加されて、導電性ファーブラシ３１ａを負極性に帯電させる。

金属ローラ３２ｂは、電源３４ｂから正極性の直流電圧＋５００Ｖ（対接地）が印加されて、導電性ファーブラシ３１ｂを正極性に帯電させる。

これにより、導電性ファーブラシ３１ａは、正規の帯電極性とは反対極性（正極性）に帯電したトナーを二次転写ローラ１５から電気的に吸着する。電源３４ａに直列に接続された金属ローラ３２ａ、導電性ファーブラシ３１ａ、二次転写ローラ１５に形成される電位差に従って、正極性に帯電したトナーは、二次転写ローラ１５から導電性ファーブラシ３１ａを経て金属ローラ３２ａに吸着される。

また、導電性ファーブラシ３１ｂは、正規の帯電極性（負極性）に帯電したトナーを二次転写ローラ１５から電気的に吸着する。電源３４ｂに直列に接続された金属ローラ３２ｂ、導電性ファーブラシ３１ｂ、二次転写ローラ１５に形成される電位差に従って、負極性に帯電したトナーは、二次転写ローラ１５から導電性ファーブラシ３１ｂを経て金属ローラ３２ｂに吸着される。

金属ローラ３２ａ、３２ｂに回収されたトナーは、クリーニングブレード３３ａ、３３ｂによって金属ローラ３２ａ、３２ｂから装置ハウジング３５へ掻き落される。

クリーニングブレード３３ａ、３３ｂは、ウレタンゴムで形成され、金属ローラ３２ａ、３２ｂに対して侵入量１．０ｍｍを保って配置されている。

クリーニング装置３０は、クリーニング装置２０と同様に、導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂのクリーニング能力に電気的な限界がある。二次転写部Ｔ２でフルカラーのベタ画像が二次転写ローラ１５に転写されて、クリーニング装置３０へ一度に大量のトナーが搬送されて来た場合、導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂの先端に大量の電荷が供給されて帯電が失われる。このため、トナーの相当部分が導電性ファーブラシ３１ａ、３１ｂを潜り抜けて二次転写ローラ１５に連れ回ってしまう。

二次転写ローラ１５に二次転写されるトナー像のトナー載り量を変化させて、直後に二次転写部Ｔ２を通過した記録材Ｐに裏汚れが発生するか否かを評価した結果を表１に示す。

表１に示すように、クリーニング装置３０は、プロセススピード３００ｍｍ／ｓｅｃにて、二次転写ローラ１５に付着したトナーが０．４０ｍｇ／ｃｍ^２以下であれば、二次転写ローラ１５を十分にクリーニングできる。

＜両面印刷モード＞
図５は両面印刷モードにおける表面トナー像と裏面トナー像との配置の説明図である。

図５に示すように、中間転写ベルト１１の画像形成部Ｐａから二次転写部Ｔ２までの区間には、Ａ４横送りサイズのトナー像が最大で８枚担持される。そして、両面印刷モードで画像形成を行う場合、制御部１１０は、記録材の表面に転写される表面トナー像Ｚａと、記録材の裏面に転写される裏面トナー像Ｚｂとを中間転写ベルト１１の移動方向に交互に担持させる。第１トナー像の一例である表面トナー像Ｚａと第２トナー像の一例である裏面トナー像Ｚｂとが移動方向に沿って複数担持される。

制御部１１０は、記録材Ｐへ表面トナー像Ｚａを転写した後に定着して反転する待ち時間を利用して、給紙装置４０から給送された複数枚の記録材Ｐに表面トナー像Ｚａを転写して定着し、反転して反転搬送路５０へ待機させる。

これにより、５０ｍｍ〜１００ｍｍのわずかな紙間距離で連続的に画像形成を実行して、片面印刷モードとほぼ等しい生産性（毎分出力枚数）を実現できる。

制御部１１０は、給紙装置４０から給送された記録材（第１記録材の一例）と反転搬送路５０から給送された記録材（第２記録材の一例＝第１記録材の裏面）とを二次転写部Ｔ２へ交互に給送させる。再給送経路の一例である反転搬送路５０は、第１トナー像の一例である表面トナー像Ｚａが定着された第１記録材を、第２記録材として再び転写部へ供給する。

制御部１１０は、反転搬送路５０に複数枚の記録材Ｐを待機させ、該当する裏面トナー像Ｚｂが二次転写部Ｔ２へ搬送される１枚おきのタイミングで、次々に反転搬送路５０から二次転写部Ｔ２へ記録材Ｐを給送させる。

＜記録時供給停止時のクリーニング制御＞
図６は両面印刷におけるクリーニング制御のフローチャートである。

図２に示すように、画像形成装置１００で記録材Ｐのジャムが発生すると、記録材Ｐの追突を回避すべく、画像形成が停止されて中間転写ベルト１１の回転が停止する。このとき、停止した中間転写ベルト１１には、ジャムによって転写先を喪失したトナー像が残される。

その後、作業者によってジャムシートが除去されると、制御部１１０は、第１クリーニングモードを実行して、中間転写ベルト１１に担持されたすべてのトナー像を処分する。

第１除去モードの一例である第１クリーニングモードでは、制御部１１０は、電源Ｄ２から二次転写ローラ１５へ負極性の直流電圧を印加させて、中間転写ベルト１１から二次転写ローラ１５へのトナー像の転写を阻止する。すなわち、電源Ｄ２から二次転写ローラ１５へ転写電圧とは逆極性の電圧を印加する。また、二次転写部Ｔ２を素通りした負極性に帯電したトナー像を優先的に吸着すべく、制御部１１０は、電源２４ａ、２４ｂの電圧極性を通常の画像形成時とは反転させる。さらに、制御部１１０は、電源Ｄ１から一次転写ローラ５ａ等へ印加する電圧の極性を反転させて、中間転写ベルト１１から感光ドラム１ａへトナー像を逆転写させ、クリーニング装置６ａにより回収させる。

この状態で、中間転写ベルト１１を複数回空転させて、中間転写ベルト１１に担持されたトナー像を複数回に分けて段階的にクリーニングして、最終的に中間転写ベルト１１を実用的な水準にまでクリーニングする。画像形成装置で、最初から第１クリーニングモードを実行してすべてのトナー像を処理すると、クリーニング完了までに、３０秒間のダウンタイムが発生する。

しかし、制御部１１０は、図５に示す両面印刷モードで、表面トナー像のクリーニング負荷がクリーニング装置３０のクリーニング能力を越えていなければ、反転搬送路５０に待機している記録材Ｐへのトナー像の転写を継続する。

ビデオカウンタ１０７は、表面トナー像の画像データを処理して、記録材Ｐにおける１インチ角のブロックごとの各色合計濃度を演算する。そして、中間転写ベルト１１に表面トナー像が形成されるごとに、単位面積あたりのトナー載り量が所定量を越えるブロックがあるか否かを判定して判定結果を保持し、その表面トナー像が二次転写完了すると判定結果を破棄する。本実施例では、この所定量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２である。これにより、ビデオカウンタ１０７には、現在の中間転写ベルト１１に担持されたどの表面トナー像にトナー載り量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２を越えるブロックがあるかが保持される。

制御部１１０は、記録材Ｐの新たな供給が停止して表面トナー像の二次転写が不可能になると、ビデオカウンタ１０７の評価結果を記憶装置１０９に予め蓄積されたデータテーブルの評価基準と比較する。そして、評価基準と合致していれば、第２クリーニングモードを実行するが、合致していなければ第１クリーニングモードを実行する。

第２除去モードの一例である第２クリーニングモードでは、記録材Ｐの供給停止を無視して、反転搬送路５０に待機している記録材Ｐへの裏面トナー像の転写を継続する。電源Ｄ２から二次転写ローラ１５へ通常の転写電圧を印加させて、中間転写ベルト１１の表面トナー像を二次転写ローラ１５へ転写させ、二次転写ローラ１５から除去してクリーニング装置３０へ回収する。すなわち、電源Ｄ２から二次転写ローラ１５へ転写電圧と同極性の電圧を印加して、二次転写ローラ１５に転写させて二次転写ローラ１５のクリーニング手段でトナーを除去する。

制御部１１０は、表面トナー像の新たなトナー像形成は停止するが、反転搬送路５０に待機している記録材Ｐの枚数に対応する裏面トナー像の形成は、必要な紙間距離を確保（数倍に拡大）して継続する。クリーニング装置２０による中間転写ベルト２０のクリーニングは通常通りに継続され、電源Ｄ１から一次転写ローラ５ａ等へ印加する電圧も通常通りに継続される。

制御部１１０は、単位面積あたりのトナー載り量が所定量以下（本実施例では０．４ｍｇ／ｃｍ^２以下）が続く限り、第２クリーニングモードを継続する。そして、トナー載り量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２を越えるブロックが有る表面トナー像が、二次転写部Ｔ２へ差し掛かると、第２クリーニングモードを第１クリーニングモードに切り替えて、画像形成を全面停止する。

すなわち、第１記録材を転写部へ供給できなくなった場合に、転写回転体クリーニング手段のクリーニング能力を越える第１トナー像に対して第１除去モードが実行されるように、第２除去モードを実行して第２記録材に対する第２トナー像の転写を継続する。

また、第１記録材を転写部へ供給できなくなった場合に、予め定めたクリーニング負荷が軽いことの評価基準に第１トナー像が合致していれば、第２除去モードを実行し、評価基準に第１トナー像が合致していなければ、第１除去モードを実行する。

これにより、記録材Ｐの供給停止後、反転搬送路５０に待機している記録材Ｐへ転写できただけ、中間転写ベルト１１に既に形成されていた裏面トナー像を無駄にしないで済む。

また、トナー載り量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２を越えるブロックが有る表面トナー像が二次転写部Ｔ２へ差し掛かるまでの表面トナー像及び裏面トナー像は、クリーニング装置２０に到達しない。このため、第１クリーニングモードにおけるクリーニング装置２０のクリーニング負荷が軽減され、クリーニング完了までのダウンタイムが大幅に短縮される。

また、裏面トナー像の転写を継続している間に、新しい記録材Ｐの供給が再開されれば、表面トナー像の形成と転写とを直ちに再開して、第１クリーニングモードや緊急停止によるダウンタイムを発生しないで済む。

また、表面トナー像がクリーニング装置３０のクリーニング能力を越えている場合には、裏面トナー像の転写を停止するので、裏面トナー像を転写された記録材Ｐの裏汚れを防止できる。

従って、高生産性を要する高速機において、紙無し時の生産性（毎分処理枚数）の低下を少なくすることができる。

図２を参照して図６に示すように、両面印刷のジョブを受信すると、制御部１１０は、表面トナー像と裏面トナー像との形成順序を決定する（Ｓ１１）。

制御部１１０は、表面トナー像と裏面トナー像とを交互に形成して、図５に示すように中間転写ベルト１１上に交互に配列する（Ｓ１２）。

両面印刷のジョブが終了すると（Ｓ１３のＹＥＳ）、中間転写ベルト１１を停止して画像形成装置１００を次のジョブ入力に待機させる。

両面印刷のジョブが終了するまでに（Ｓ１３のＮＯ）、給紙装置４０の紙切れや分離装置４２の重送等に起因して記録材Ｐの供給が停止すると（Ｓ１４のＹＥＳ）、制御部１１０は、ビデオカウンタ１０７からデータを読み込む（Ｓ１５）。

制御部１１０は、トナー載り量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２を越えるブロックが無い表面トナー像であれば（Ｓ１６のＮＯ）、画像形成順序を再調整して（Ｓ１１）、画像形成を継続する（Ｓ１２）。再調整とは、表面トナー像の新たな形成を停止して、拡大した紙間距離で必要な裏面トナー像の形成を継続することである。

制御部１１０は、トナー載り量が０．４ｍｇ／ｃｍ^２を越えるブロックが有る表面トナー像であれば（Ｓ１６のＹＥＳ）、第１クリーニングモードを実行して、中間転写ベルト１０に担持されたトナー像を処分する（Ｓ１７）。

制御部１１０は、処分した表面トナー像、裏面トナー像の数だけ遡って画像形成を開始できるようにして（Ｓ１８）、中間転写ベルト１１を停止して画像形成装置１００を待機させる（Ｓ１９）。

制御部１１０は、新たな記録材Ｐの供給が再開されると（Ｓ２０）、画像形成順序を再調整して（Ｓ１１）、画像形成を再開する（Ｓ１２）。

なお、第１クリーニングモードでは、二次転写ローラ１５を中間転写ベルト１１から離間させることにより、中間転写ベルト１１から二次転写ローラ１５へのトナー像の転写を阻止してもよい。

＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態では、中間転写ベルト１１に既に担持された表面トナー像のクリーニング負荷を判別するために、表面トナー像の画像データをビデオカウンタで処理してトナー載り量を推定した。

しかし、第１トナー像の一例である表面トナー像のクリーニング負荷を判別する方法は、画像データの処理結果には限定されない。中間転写ベルト１１上の表面トナー像の濃度やトナー載り量を実測した測定値で判別してもよい。中間転写ベルト１１上の表面トナー像のトナー載り量に相関性のある画像形成条件の選択肢を判別して、推定的に判別してもよい。

例えば、第１実施形態では、表１に示すトナー載り量０．４０ｍｇ／ｃｍ^２は、各色トナーの最大濃度に概略一致しているので、図６のＳ１５、Ｓ１６では、単色画像か否かで第２クリーニングモードを選択してもよい。

画像データを評価して、イエロー単色の画像、マゼンタ単色の画像、シアン単色の画像、ブラック単色の画像の場合に第２クリーニングモードを選択してもよい。

フルカラーモードとブラック単色モードとを実行する画像形成装置の場合、ブラック単色モードであれば、無条件で第２クリーニングモードを選択してもよい。

中間転写ベルト１１に担持されたトナー像の濃度を検知する濃度センサを設けて、トナー載り量を実測して、実測結果に基いて第２クリーニングモードを選択してもよい。

これらの方法を複数組み合わせて、クリーニング負荷の見積り精度を高めてもよい。

これらのうち少なくとも１つを検知して、記憶装置１０９に予め蓄積されたデータテーブルの評価基準との合致を判別してもよい。

＜第２実施形態＞
第２実施形態では、第１実施形態とは、制御の前提となる記録材供給上の不都合が異なる、画像形成装置１００を用いた別の制御を、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、画像形成装置１００は、給紙装置４０の紙切れ時に給紙を給紙装置４０から給紙装置４５へ切り替えるオートカセットチェンジ機構を有する。

給紙装置４０は、ピックアップローラ４６で取り出した記録材Ｐを分離装置４７で分離してレジストローラ４３へ給送する。

しかし、給紙を給紙装置４０から給紙装置４５へ切り替える際に、分離装置４７での分離に手間取る等して、レジストローラ４３への給送が間に合わなくなる場合がある。このような場合、中間転写ベルト１１に給紙を見込んで担持されたトナー像を記録材Ｐへ転写できなくなる。

図２に示すように、制御部１１０は、給紙装置４０、４５の搬送経路が合流する点の上流にそれぞれ配置した不図示の記録材センサの出力に基づいて記録材Ｐの給送が間に合わないと判断すると、第１実施形態と同様な制御を行う。

図２を参照して図６に示すように、制御部１１０は、ビデオカウンタ１０７を参照して（Ｓ１５）、給紙が間に合わなかったトナー像のトナー載り量を評価する（Ｓ１６）。そして、トナー載り量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２以上であれば（Ｓ１６のＹＥＳ）、第１クリーニングモードを実行して（Ｓ１７）、中間転写ベルト１１に既に担持されたトナー像をすべて処分する。

しかし、トナー載り量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２未満であれば（Ｓ１６のＮＯ）、第２クリーニングモードを実行して（Ｓ１２）、記録材Ｐが間に合った中間転写ベルト１１上のトナー像は記録材Ｐへ二次転写する。

＜第３実施形態＞
第３実施形態では、第１実施形態とは、制御の前提となる記録材供給上の不都合が異なる、画像形成装置１００を用いた別の制御を、図１〜図６を参照して説明する。

図１に示すように、画像形成装置１００は、給紙装置４０からＡ４サイズ記録材Ｐを給送し、給紙装置４５からＡ３サイズ記録材Ｐを給送する。中間転写ベルト１１には、Ａ４サイズ記録材Ｐに二次転写するＡ４トナー像と、Ａ３サイズ記録材Ｐに二次転写するＡ３トナー像とが給紙を見込んで先行的に交互に形成されて担持される。レジストローラ４３へは、給紙装置４０と給紙装置４５とからＡ４サイズ記録材ＰとＡ３サイズ記録材Ｐとが交互に給送される。

これにより、５０ｍｍ〜１００ｍｍのわずかな紙間距離で連続的に画像形成を実行して、片面印刷モードとほぼ等しい生産性を実現できる。

このような場合、給紙装置４０からレジストローラ４３への給送が遅れた場合や、給紙装置４０が紙切れとなった場合、中間転写ベルト１１に給紙を見込んで担持されたＡ４トナー像をＡ４記録材Ｐへ転写できなくなる。

図２に示すように、制御部１１０は、給紙装置４０、４５の搬送経路が合流する点の上流にそれぞれ配置した不図示の記録材センサの出力に基づいてＡ４記録材Ｐの給送が間に合わないと判断すると、第１実施形態と同様な制御を行う。

図２を参照して図６に示すように、制御部１１０は、ビデオカウンタ１０７を参照して（Ｓ１５）、給紙が間に合わなかったＡ４トナー像のトナー載り量を評価する（Ｓ１６）。そして、トナー載り量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２以上であれば（Ｓ１６のＹＥＳ）、第１クリーニングモードを実行して（Ｓ１７）、中間転写ベルト１１に既に担持されたトナー像をすべて処分する。

しかし、Ａ４トナー像のトナー載り量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２未満であれば（Ｓ１６のＮＯ）、第２クリーニングモードを実行して（Ｓ１２）、中間転写ベルト１１上のＡ３トナー像についてはＡ３記録材Ｐへ継続的に二次転写させる。

なお、給紙装置４０を普通紙給紙装置、給紙装置４５を厚紙給紙装置として、中間転写ベルト１１に、普通紙に二次転写する普通紙トナー像と、厚紙に二次転写する厚紙トナー像とを交互に担持した場合も同様に制御する。

すなわち、普通紙の給送が遅れた場合又は停止した場合に、普通紙トナー像のトナー載り量が０．４０ｍｇ／ｃｍ^２以上であれば第１クリーニングモードを実行する。しかし、０．４０ｍｇ／ｃｍ^２未満であれば、第２クリーニングモードを実行する。

複数の給紙装置を使用する画像形成においては、紙無し時の画像のトナー載り量が低いときは、二次転写ローラに対する汚れ量が低いので静電クリーニング装置でクリーニング可能である。

このため、後に続くトナー像の二次転写の継続を優先して、二次転写部の離間や電圧反転を行うことなく、二次転写ローラクリーニング装置で不要なトナーを処理する。

これにより、中間転写ベルトにクリーニングすべきトナー像がある領域が狭まり、クリーニングに要する時間を短縮できる。

また、不要になったトナー像の処分を行いながらも、使えるトナー像の二次転写を継続するので、記録材供給の不都合に伴うダウンタイムが短くなる。

特に、高生産性を要する高速機において、紙無し時のスループットの低下を少なくできる。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。画像形成部の構成の説明図である。中間転写ベルトの構成の説明図である。二次転写ローラクリーニング装置の構成の説明図である。両面印刷モードにおける表面トナー像と裏面トナー像との配置の説明図である。両面印刷におけるクリーニング制御のフローチャートである。

符号の説明

１ａ感光ドラム
２ａ一次帯電装置
３ａ露光装置
４ａ現像装置
５ａ一次転写ローラ
６ａクリーニング装置
１１像担持体、中間転写体（中間転写ベルト）
１２、１３、１４回転体（テンションローラ、駆動ローラ、バックアップローラ）
１５転写回転体（二次転写ローラ）
２０像担持体クリーニング手段、静電クリーニング装置（クリーニング装置）
２１ａ、２１ｂ、３１ａ、３１ｂブラシ部材（導電性ファーブラシ）
３０転写回転体クリーニング手段、静電クリーニング装置（クリーニング装置）
５０再給送経路（反転搬送路）
１０８操作パネル
１０９クリーニング負荷が軽いことの評価基準（記憶装置）
１１０制御手段（制御部）
Ｄ２電源手段（電源）
Ｐ記録材
Ｓ１７第１除去モード（第１クリーニングモード）
Ｓ１２第２除去モード（第２クリーニングモード）
Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄトナー像形成部（画像形成部）
Ｔ２転写部（二次転写部）

Claims

それぞれ異なる記録材に転写される第１トナー像と第２トナー像とが移動方向に沿って担持される像担持体と、
前記像担持体に記録材を介して圧接回転して転写部を形成する転写回転体と、
前記転写部に転写電圧を印加して、前記像担持体から前記第１トナー像を第１記録材へ転写させた後に、前記第２トナー像を第２記録材へ転写させる電源手段と、
前記像担持体に沿った前記転写部の下流側で前記像担持体からトナーを除去する像担持体クリーニング手段と、
前記転写回転体に付着したトナーを除去する転写回転体クリーニング手段と、を備えた画像形成装置において、
前記転写電圧と逆極性の電圧を前記転写部に印加して前記転写部を通過させた前記像担持体のトナー像を前記像担持体クリーニング手段により除去する第１除去モードと、
前記転写電圧と同極性の電圧を前記転写部に印加して前記転写回転体に転写したトナー像を前記転写回転体クリーニング手段により除去する第２除去モードと、を有し、
前記第１記録材を前記転写部へ供給できなくなった場合、前記第１トナー像の単位面積あたりのトナー載り量が所定量を越える場合には前記第１除去モードを実行し、前記第１トナー像の単位面積あたりのトナー載り量が所定量以下の場合には、前記第２除去モードを実行して前記第２記録材に対する前記第２トナー像の転写を継続することを特徴とする画像形成装置。
前記第１記録材を前記転写部へ供給できなくなった場合に、予め定めたクリーニング負荷が軽いことの評価基準に前記第１トナー像が合致していれば、前記第２除去モードを実行し、前記評価基準に前記第１トナー像が合致していなければ、前記第１除去モードを実行することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
前記第１トナー像のトナー載り量の測定値と前記第１トナー像の画像データの処理結果と前記第１トナー像のトナー載り量に相関性のある画像形成条件の選択肢とのうち少なくとも１つを検知して、前記評価基準との合致を判別することを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
前記第１トナー像と前記第２トナー像とが前記像担持体の前記移動方向に沿って交互に担持され、
前記第１トナー像が定着された第１記録材を前記第２記録材として再び前記転写部へ供給する再給送経路を備えたことを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
前記像担持体は、前記移動方向に沿って配置された複数のトナー像形成部でそれぞれトナー像を順次重ねて一次転写される中間転写体であって、
前記像担持体クリーニング手段及び前記転写回転体クリーニング装置は、帯電させたブラシ部材を前記像担持体に摺擦させてトナーを電気的に除去する静電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４いずれか１項記載の画像形成装置。