JP2009288603A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】残存トナーを良好に回収できる画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置１は、中間転写ベルト４３ｂの移動方向に対して上流側に位置する第１のブラシローラ５１と、中間転写ベルト４３ｂの移動方向に対して下流側に位置する第２のブラシローラ５２と、各ブラシローラを帯電させる二つのトナー回収ローラ５３，５４及び電源５０１，５０２と、第１のブラシローラ５１にトナーと逆の極性であって変曲点電位の絶対値よりも大きい絶対値の電圧値を印加すると共に、第２のブラシローラ５２にトナーと同一の極性であって変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧値を印加するよう制御する制御部１００を備える。
【選択図】図３

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来より、感光体等の像担持体上に静電潜像を形成し、当該静電潜像を現像した複数のトナー画像を転写ベルト等の像担持体上に順次転写（一次転写）して形成したトナー画像を紙等の記録媒体に一括転写（二次転写）して、記憶媒体上に画像を形成する所謂電子写真方式の画像形成装置がある。かような画像形成装置の場合、転写の際にトナー画像の一部が各像担持体上のいずれか又は複数に残存することがある。以後、像担持体上に残存したトナーを残存トナーと称する。

残存トナーは、その後行われる画像形成において意図されない付着トナーとなって画像品質を低減させたり、また中間像担持体の場合には紙等の記録媒体を汚したりする等の問題を生じさせうる。このため、画像形成装置には各像担持体をクリーニングして残存トナーを取り除くための構成が備えられている。かような構成として、像担持体の表面と摺接してトナーを取り除くブレードや、像担持体にブラシローラを近接または摺接させると共に、ブラシローラを帯電することで静電気のクーロン力により像担持体上の残存トナーを回収するもの等が知られている。近年では、トナーの粒径の微小化や球形化が進んだことにより、トナーがブレードと像担持体との間をすりぬけてしまうことがあることから、ブラシローラによる残存トナーの回収が多く用いられている。

電子写真方式の画像形成装置の場合、トナーはプラス又はマイナスの極性を持つ。ここではマイナス極性のトナーを例に説明する。マイナス極性のトナーは、クーロン力によりプラス極性を持つ部材や媒体に引き寄せられる性質を持つ。従って、マイナス極性の残存トナーを回収するブラシローラはプラス極性を持つよう荷電される。

ところで、トナーは転写の際に像担持体の電位と異なる電位にさらされる。この際、トナーが帯電し、トナーの極性が変わることがある。このため、残存トナーの一部はプラスの極性を有していることがある。プラス極性を有する残存トナーの多くは、弱いプラス極性の弱帯電状態である。
残存トナーがプラス極性の場合、プラス極性のブラシローラに回収されず像担持体上に残存してしまうことが起こりうる。そこで、ブラシローラを２本設け、先に像担持体と接近、摺接するブラシローラをトナーと逆極性とし、後に像担持体と接近、摺接するブラシローラをトナーと同極性とすることで、逆帯電したトナーを後のブラシローラでさらに回収する構成が知られている（例えば特許文献１、特許文献２等）。
特開２００２−２２９３４４号公報 特開２００５−３１５９８７号公報

しかしながら、上述の各特許文献に示す構成の場合、後のブラシローラでも十分に残存トナーを回収しきれないおそれがあった。何故ならば、後のブラシローラにより残存トナーがさらに逆帯電し、後のブラシローラと同じ極性となることにより後のブラシローラによる回収を受けなくなってしまうことがあるためである。

本発明は、残存トナーを良好に回収できる画像形成装置を提供することを目的とする。

請求項１記載の発明は、像担持体に担持されたトナーを用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記像担持体の移動方向上流側に位置して前記像担持体からトナーを除去する第１ブラシローラと、前記第１ブラシローラの下流側に位置して前記像担持体からトナーを除去する第２ブラシローラと、前記第１ブラシローラ及び第２ブラシローラを帯電させる電圧印加手段と、前記第１ブラシローラに、印加電圧の極性を前記トナーの帯電極性と逆極性であって、前記第１ブラシローラ及び／又は第２ブラシローラの電圧−電流特性における変曲点電位の絶対値よりも大きい絶対値の電圧を印加し、且つ前記第２ブラシローラに、前記トナーの帯電極性と同極性であって、前記変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する電圧制御手段と、を備えることを特徴とする。
なお、「用紙」とは紙に限らず、ＯＨＰ用フィルムやその他トナーの転写による印刷が可能な全ての記録媒体を含む。

請求項２記載の発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、前記第１ブラシローラ及び／又は第２ブラシローラの電圧−電流特性は、前記像担持体にトナーが付着していない条件での特性であることを特徴とする。

請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載の画像形成装置において、前記像担持体を挟んで前記第１ブラシローラおよび／又は第２ブラシローラと対向する位置に接地された導電部材を設けたことを特徴とする。

請求項４記載の発明は、請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置において、前記像担持体に担持されたトナーが転写後の残存トナーか否かを判別する判別手段を備え、前記電圧制御手段は、前記判別手段による判別の結果、像担持体に担持されたトナーが転写後の残存トナーでなかった場合に、転写後の残存トナーが像担持体に担持された場合に比して前記一方のブラシローラの電圧値の絶対値を小さくすることを特徴とする。

本発明によれば、ブラシローラの帯電による残存トナーの逆帯電に起因する残存トナーの回収不良を抑制し、残存トナーを良好に回収できる画像形成装置を提供できる。

（第１の実施形態）
以下、図を参照して本発明の実施の形態の例を詳細に説明する。
図１に、第１の実施形態による画像形成装置１の概略断面構成図を示す。

図１に示すように、画像形成装置１は、原稿から画像を読み取り、読み取った画像を用紙Ｐに画像形成して出力するコピー機能や、外部装置等から画像データを含むページデータや各画像データの画像形成条件等を含むジョブを受信し、受信したジョブに基づいて画像を用紙Ｐ上に形成して出力するプリント機能等を備えている。図１に示すように、画像形成装置１は、画像読取部２０、プリント部４０等を備えて構成される。

画像読取部２０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿送り部２１と読取部２２とを備える。自動原稿送り部２１の原稿トレイ２１ａに載置された原稿ｄは、読取個所であるコンタクトガラスに搬送され、光学系により原稿ｄの片面又は両面の画像が読み取られ、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）２２ａにより原稿ｄの画像が読み取られる。ここで、画像とは、図形や写真等のイメージデータに限らず、文字や記号等のテキストデータ等も含む意である。

画像読取部２０により読み取られた画像（アナログ画像信号）は、後述する制御部１００に出力され、制御部１００においてＡ／Ｄ変換される等の各種画像処理が施された後、プリント部４０に出力される。

プリント部４０は、入力されたプリントデータに基づいて、電子写真方式の画像形成処理を行うものであり、給紙部４１、搬送部４２、画像形成部４３、定着部４４、搬出部４５、搬出待機部４６を備えて構成される。

給紙部４１は、複数の給紙トレイ４１ａ、給紙手段４１ｂ、手差しトレイ４１ｃ等を備える。給紙トレイ４１ａは、給紙トレイ４１ａ毎に用紙の斤量やサイズ等に基づいて識別された規格用紙や特殊用紙、差込用紙等の用紙Ｐが予め設定された種類毎に格納されており、給紙手段４１ｂによって用紙Ｐを最上部から一枚ずつ搬送部４２に向けて搬送する。手差しトレイ４１ｃは、ユーザのニーズに合わせて様々な種類の用紙Ｐを積載可能な給紙トレイであり、給紙ローラによって積載された用紙Ｐを最上部から一枚ずつ搬送部４２に向けて搬送する。

搬送部４２は、給紙トレイ４１ａ又は手差しトレイ４１ｃから搬送された用紙Ｐを、複数の中間ローラ、レジストローラ４２ａ等を経て二次転写ローラ４２ｂへと搬送する。レジストローラ４２ａは、二次転写ローラ４２ｂに搬送される用紙を一時的に待機させる第１待機部として機能し、二次転写ローラ４２ｂは、中間転写体（中間転写ベルト４３ｂ）上のトナー画像を用紙に二次転写する二次転写部として機能する。

また、搬送部４２は、搬送路切換板により、片面画像形成処理済みの用紙Ｐを両面搬送路４２ｃに搬送し、再び中間ローラ、レジストローラ４２ａを経て二次転写ローラ４２ｂへと搬送する。この二次転写ローラ４２ｂにより、後述する中間転写ベルト４３ｂに一次転写されたトナー画像が用紙Ｐ上に二次転写される。

画像形成部４３は、例えば４色（イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））の画像を形成する際に、夫々異なる色のトナーを充填可能な色毎の画像形成部４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋと、中間転写ベルト４３ｂと、クリーニング部５０と、を備えて構成されている。

例えば、画像形成部４３Ｙは、感光体ドラムの周囲に配置された帯電装置、露光装置、現像装置、画像データに基づく静電潜像が現像されたトナー画像を中間転写ベルト４３ｂ上に一次転写する一次転写部として機能する一次転写ローラ４３Ｙａ、クリーニング装置を備え、イエロー（Ｙ）の画像を形成する。

具体的には、帯電装置により帯電された感光体ドラムに、露光装置からイエロー（Ｙ）の画像データに応じた光を照射して静電潜像を形成する。そして、現像装置は、静電潜像が形成された感光体ドラムの表面に帯電したイエロー（Ｙ）のトナーを付着させて静電潜像を現像する。現像装置によりトナーが付着された感光体ドラムは、一次転写ローラ４３Ｙａが配置された転写位置へ一定速度で回転されながら中間転写ベルト４３ｂに一次転写される。中間転写ベルト４３ｂにトナーが一次転写された後、クリーニング装置が、感光
体ドラムの表面の残留電荷や残留トナー等を除去する。

画像形成部４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋは、画像形成部４３Ｙと同様の構成を備え、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の画像をそれぞれ形成する。

中間転写ベルト４３ｂは、複数のローラに懸架され回転可能に支持された半導電性エンドレスベルトであり、駆動ローラ５６等のローラの回転に伴って駆動され、移動する。
この中間転写ベルト４３ｂは、各画像形成部４３Ｙ、４３Ｍ、４３Ｃ、４３Ｋの一次転写ローラ４３Ｙａ、４３Ｍａ、４３Ｃａ、４３Ｋａによりそれぞれの感光体ドラムに圧着される。これにより各感光体ドラムの表面に現像された各トナーは、各一次転写ローラ４３Ｙａ、４３Ｍａ、４３Ｃａ、４３Ｋａによる転写位置で中間転写ベルト４３ｂに一次転写され、二次転写ローラ４２ｂによる転写位置で用紙Ｐにイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各トナーが順次重ねて二次転写される。

そして、中間転写ベルト４３ｂは、二次転写ローラ４２ｂにより用紙Ｐにトナー画像を二次転写した後、用紙Ｐを曲率及び静電的に分離して、クリーニング部５０により残留トナーが除去される。

定着部４４は、熱源を有する回転定着部材４４ａと、当該回転定着部材４４ａに圧接してニップ部Ｎを形成する加圧ローラ４４ｂとを備え、用紙Ｐに二次転写されたトナー像を熱定着する。回転定着部材４４ａとしては、加熱ローラ、加熱ベルト等を挙げることができる。

搬出部４５は、複数の排紙ローラと、搬出口４５ａと、排紙面切替経路４５ｂとを有し、搬送路切換板により、トナー像が定着された用紙Ｐを排紙ローラに挟持させて搬出口４５ａから搬出待機部４６へ搬出したり、トナー像が定着された用紙Ｐを排紙ローラに挟持させて搬出待機部４６に排紙する用紙の用紙面を切り替える排紙面切替部として機能する排紙面切替経路４５ｂに搬送した後に搬出口４５ａから搬出待機部４６へ搬出する。

搬出待機部４６は、二次転写ローラ４２ｂと排紙トレイ４７との間に設けられ、複数の排紙ローラと、第１搬出路４６ａと、第２搬出路４６ｂとを有し、搬送路切換板により、搬出口４５ａから搬入された用紙を第１搬出路４６ａ又は第２搬出路４６ｂに搬送させた後に排紙トレイ４７に排紙させる。

第１搬出路４６ａは、搬出口４５ａから搬入された用紙を搬出口４５ａから搬入された用紙面と同一の面で排紙トレイ４７に排紙する経路である。第２搬出路４６ｂは、搬出口４５ａから搬入された用紙を一時的に待機させる第２待機部として機能し、所定のタイミングで排紙トレイ４７に排紙する経路であり、第１搬出路４６ａを経て排紙トレイ４７に搬出された用紙面とは逆の面で排紙トレイ４７に排紙する経路である。

本実施形態では、トナーはマイナスに帯電されたもの（以下、マイナストナーと称する）を用いている。中間転写ベルト４３ｂはポリイミド（ＰＩ）樹脂を素材とし、その体積抵抗が10^9[Ω]、その表面抵抗が10^11[Ω]である。

また、図１に示すように、中間転写ベルト４３ｂの移動方向について、搬送部４２の下流側であって、クリーニング部５０の上流側にセンサ７０が設けられている。センサ７０は、残存トナーの種類を判別する。残存トナーの種類及びその判別については後述する。

図２に、画像形成装置１の制御ブロック図を示す。
図２に示すように、画像形成装置１は、操作表示部３０と、制御部１００と、を備えている。

操作表示部３０は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）３１やタッチパネル３２等を有し、画像形成装置１に関する各種情報表示やオペレータによる各種入力操作等を行える。

制御部１００は、ＣＰＵ１０１、ＲＡＭ１０２、ＲＯＭ１０３等を備え、所謂ソフトウェア処理により画像形成装置１の動作に関する各種処理を行う。制御部１００は、画像読取部２０、操作表示部３０、プリント部４０、クリーニング部５０、センサ７０その他の画像形成装置１の各部と接続され、必要に応じて各部の動作制御を行う。操作表示部３０からの入力内容は、制御部１００によって解釈され、処理される。

また、制御部１００は、Ａ／Ｄ変換部１０４、電圧制御部１０５等を備える。Ａ／Ｄ変換部１０４は制御部１００に入力されるアナログデータをデジタルデータに変換してＣＰＵ１０１に入力する。電圧制御部１０５は後述するクリーニング部５０の二本のブラシローラ５１，５２に印加される電圧の極性及び電圧値の制御を行う。

図３に、クリーニング部５０とその周囲の概略断面構成図を示す。
図３に示すように、クリーニング部５０は、アルミ円柱等の円柱形部材を芯材としてその中心から放射状に配接されたブラシを有する二本のブラシローラ５１，５２と、二本のブラシローラ５１，５２のそれぞれに対して設けられて各ブラシローラのブラシの先端と接触するよう位置する二本のトナー回収ローラ５３，５４と、二本のトナー回収ローラ５３，５４のそれぞれに対して近接して設けられるスクレーパ５５，５５と、を備えている。二本のブラシローラ５１，５２の芯材は、円柱形部材に留まらず、その内部が空洞の円筒等でもよい。

二本のブラシローラ５１、５２は、中間転写ベルト４３ｂを挟んで駆動ローラ５６と対向する位置において、そのブラシの先端が中間転写ベルト４３ｂの外周面に近接又は摺接するよう設けられる。ブラシローラ５１，５２はそれぞれの芯材を回転軸として回転可能に設けられ、駆動ローラ５６の駆動方向と同一方向に回転する。即ち、各ブラシローラのブラシの先端と中間転写ベルト４３ｂとが近接又は摺接する位置において、ブラシの先端の移動方向と中間転写ベルト４３ｂの移動方向とは逆となる。二本のブラシローラ５１，５２はそれぞれのブラシの先端が芯材を中心としてほぼ同一円周上に位置する。
以下の説明において、二本のブラシローラのうち中間転写ベルト４３ｂの進行方向について相対的に上流側に位置するブラシローラを第１のブラシローラ５１、相対的に下流側に位置するブラシローラを第２のブラシローラ５２と称する。

本実施形態では、各ブラシローラのブラシは導電性ナイロンを素材とし、線径約0.027[mm]である。

トナー回収ローラ５３，５４はそれぞれ、二本のブラシローラ５１，５２のそれぞれと当接するよう設けられる。具体的には、各トナー回収ローラの外周面は、各ブラシローラのブラシの先端部と当接する。各トナー回収ローラは、その円柱形の軸を中心として回転可能に設けられる。各トナー回収ローラの回転方向は、ブラシローラの回転方向と逆となる。
以下の説明において、第１のブラシローラと接するトナー回収ローラを第１のトナー回収ローラ５３、第２のブラシローラと接するトナー回収ローラを第２のトナー回収ローラ５４と称する。

各トナー回収ローラは、制御部１００を介して電源５０１、５０２と接続されている。制御部１００により、第１のトナー回収ローラ５３は電源５０１の正極と接続され、第２のトナー回収ローラ５４は電源５０２の負極と接続される。電源５０１，５０２は、所謂定電流電源として機能する電源装置である。

従って、第１のブラシローラ５１はプラスの電荷を持つよう帯電され、第２のブラシローラ５２はマイナスの電荷を持つよう帯電される。従って、中間転写ベルト４３ｂの外周面上のトナーについて、第１のブラシローラはマイナストナーを、第２のブラシローラはプラスに帯電されたトナー（以下、プラストナーと称する）を引き寄せて回収する。

一方、駆動ローラ５６は接地されている。従って、電源５０１による電流は第１のトナー回収ローラ５３、第１のブラシローラ５１を介して、駆動ローラ５６の接地に流れ、電源５０２による電流は駆動ローラ５６の接地から第２のブラシローラ５２、第２のトナー回収ローラを介して、電源５０２側に流れる。接地は、基準電位点への接続を指し、必ずしも地面に接続されることを必要としない。

本実施形態では、各トナー回収ローラはステンレス製であり、摺接する各ブラシローラに対する各トナー回収ローラの食い込み量は1[mm]である。食い込み量とは、ブラシローラの回転中心からブラシの先端までの長さとトナー回収ローラの径とが重複する長さをいう。

スクレーパ５５，５５は、二本のトナー回収ローラ５３，５４のそれぞれに対して近傍する位置に一つずつ設けられる。図３に示すように、各スクレーパは、近傍する各トナー回収ローラの回転方向即ち各トナー回収ローラの外周面の移動方向に対してそのブレード部５５ａが対向して傾斜するよう設けられる。各スクレーパは、回転する各トナー回収ローラの外周面上に付着した残存トナーをこそぎ落として各トナー回収ローラをクリーニングする。

本実施形態では、各スクレーパは厚み0.05[mm]のステンレス板である。

次に、クリーニング部５０の動作について詳説する。
図４にトナー回収ローラ５３の電圧−電流特性の一例を示す。図５に各トナー回収ローラの電圧値と電流値との関係と中間転写ベルト４３ｂのクリーニング結果との対応の検証例を示す。

図４に示す電圧−電流特性は、中間転写ベルト４３ｂにトナーが付着していない条件下で測定された特性である。

図５及び以下の説明における「未転写トナー」とは、残存トナーのうち、中間転写ベルト４３ｂに二次転写されたトナーが紙等の印刷媒体に転写される工程を経ることなくクリーニング部５０まで至る場合の残存トナーである。未転写トナーが生ずる場合として、例えば画像形成装置がトナー濃度制御用のパッチ画像を生成した場合等が挙げられる。
図５及び以下の説明における「転写残トナー」とは、残存トナーのうち、中間転写ベルト４３ｂに二次転写されたトナーが紙等の印刷媒体に転写された際、転写されずに中間転写ベルト４３ｂの外周面上に残ったトナーである。

図５のクリーニング結果のＡ、Ｂ及びＸは、中間転写ベルト４３ｂのクリーニング結果に対する評価を示すものである。当該評価は、クリーニング部５０による中間転写ベルト４３のクリーニング後に中間転写ベルト４３ｂの外周面上の残存トナーをテープ等の粘着性を有する媒体で採取し、該残存トナーを白紙に貼り付けた場合の該残存トナーによる光の反射濃度を測定した値に基づく。図５では、当該測定した値が相対濃度0.003以下であった場合をＡ、相対濃度0.003より大きく相対濃度0.005以下であった場合をＢ、相対濃度0.005を超えた場合をＸとして評価し、Ａ，Ｂの順にクリーニング結果は良好とみなし、Ｘはクリーニング不良であるとみなす。

図４に示すように、トナー回収ローラ５３の電圧−電流特性は、ある電位を境にその比例係数が変化する。以降、当該比例係数の変化の境目となる点を変曲点（例えば変曲点Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３等）、変曲点における電位を変曲点電位と称する。トナー回収ローラ５４に印加される電圧−電流特性については、図４の印加電圧[V]を負の電圧値に読み替えることでトナー回収ローラ５３と同様の関係を生ずる。

各トナー回収ローラの電圧−電流特性は、各ブラシローラのブラシの抵抗値によって変化する。図４及び図５においては、その一例としてブラシの抵抗値の対数が11.5[logΩ]、9[logΩ]、13[logΩ]の場合に付いて示す。

図５の実施例１〜９に示すように、第１のトナー回収ローラ５３は、変曲点電位の絶対値よりも大きい絶対値の電圧を印加される。第２のトナー回収ローラ５４は、変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧を印加される。
なお、第１のブラシローラ、第２のブラシローラそれぞれの電圧−電流特性に応じて、変曲点電位も第１のブラシローラ、第２のブラシローラでそれぞれ変曲点を持つことができるが、ここでは同じブラシ抵抗を持つブラシローラを使用し、同じ変曲点電位となる条件で測定している。

未転写トナーを回収する場合、転写残トナーを回収する場合に比して第１のブラシローラ５１を帯電する第１のトナー回収ローラ５３の電圧を低くすると、より良好に未転写トナーの回収を行える。以下、二つのブラシローラによる残存トナーの回収の仕組みと併せて詳説する。

図６に第１のブラシローラ５１の電位の大小と、第１のブラシローラ５１の通過前後の残存トナーの帯電量分布との関係の一例を残存トナーの種類ごとに示す。なお、図６の説明図内に示されるグラフのうち点線のグラフは第１のブラシローラ５１の通過前の残存トナーの極性分布、実線のグラフは第１のブラシローラ５１の通過後の残存トナーの極性分布を示す。

まず、転写残トナーの場合について説明する。図６のＴに示すように、第１のブラシローラ５１の電位が大きい場合すなわち第１のトナー回収ローラに高い電圧（例えば2000[V]）が印加される場合、第１のブラシローラ５１を通過した後の残存トナーすなわち第１のブラシローラによって回収されなかった残存トナーはその多くが強いプラスの電位を持つトナーとなって通過する。これは、大きい電位を有する第１のブラシローラ５１によって残存トナーが帯電されることによる。

転写残トナーは、紙等の印刷媒体に転写される際にプラスの電位にさらされるため、その一部が帯電してプラスの極性を有した状態で中間転写ベルト４３ｂに残ることがある。従って、転写残トナーはプラストナーとマイナストナーとが混在した状態となることがある。この場合、大きい電位を有する第１のブラシローラ５１は、残存トナーのうちマイナストナーをクーロン力で回収すると共に、回収できないプラストナーを帯電させて強いプラス極性のトナーにする。これによって、第１のブラシローラ５１を通過する残存トナーは強いプラス極性を有し、マイナスに帯電された第２のブラシローラ５２によって良好に回収される。

このとき、第２のブラシローラ５２を帯電させる第２のトナー回収ローラ５４は、変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧（例えば700[V]）が印加される。これによって、第２のブラシローラ５２は、第１のブラシローラ５１により強いプラス極性を有した残存トナーを引き寄せることに加え、第２のブラシローラの電位によって残存トナーを再度マイナスに帯電させること無く良好に回収する。従って、第２のブラシローラを通過する残存トナーはなくなるか又は極めて少なくなり、残存トナーの良好な回収を実現する。

一方、図６のＱに示すように、第１のブラシローラ５１の電位が小さい場合すなわち第１のトナー回収ローラに低い電圧（例えば1530[V]）が印加される場合、第１のブラシローラ５１を通過した後の残存トナーすなわち第１のブラシローラによって回収されなかった残存トナーは第１のブラシローラ５１が大きい電位を有する場合に比して弱いプラス極性を持つトナーとなって通過する。第２のブラシローラ５２による残存トナーの回収を考慮すると、転写残トナーの回収を行う場合には第１のブラシローラ５１が大きな電位を有することでより良好な残存トナーの回収を行える。

次に、未転写トナーの場合について説明する。図６のＲに示すように、未転写トナーに対して大きい電位を有する第１ブラシローラ５１によるトナーの回収を行うと、未転写トナーの一部が第１のブラシローラの大きな電位にさらされて帯電してプラス極性となり、第１のブラシローラ５１に回収されず通過する。

一方、図６のＳに示すように、未転写トナーに対して小さい電位を有する第１ブラシローラ５１によるトナーの回収を行うと、未転写トナーはプラス極性となることなく、第１のブラシローラ５１に良好に回収され通過しないか又は通過しても極めて少量となる。従って、未転写トナーの回収を行う場合、小さい電位を有する第１のブラシローラ５１はより良好な残存トナーの回収を行える。この場合、第１のブラシローラ５１を帯電させる第１のトナー回収ローラ５３に印加される電圧は、転写残トナーをより良好に回収する場合に印加される電圧（例えば2000[V]）に比して低い電圧（例えば1530[V]）すなわち小さい絶対値の電圧となる。

図１及び図２に示すように、中間転写ベルト４３ｂの移動方向についてクリーニング部５０の上流側にはセンサ７０が設けられている。センサ７０は中間転写ベルト４３ｂの外周面上に担持されたトナーを検知し、担持されたトナーの種類すなわち転写残トナー又は未転写トナーのいずれであるかを判別する。当該判別は光学、電位測定その他の残存トナーを判別可能ないかなる手段によってもよい。

制御部１００は、各ブラシローラの電位を残存トナーの種類に応じて最適に調節するため、各トナー回収ローラに印加される電圧を制御する。
制御部１００は、センサ７０による残存トナーの種類の判別結果に応じて各トナー回収ローラに印加される電圧を制御する。

なお、例えば図５の実施例３に示すように、未転写トナーと転写残トナーの両方を良好に回収可能な電圧の設定も存在する。制御部１００は、残存トナーの回収時に各トナー回収ローラに印加する電圧について、残存トナーの種類に応じて電圧を変動させてもよいし、残存トナーの種類に関らず良好な残存トナーの回収を行える電圧を印加してもよい。

なお、図４に示す電圧−電流特性は第１のトナー回収ローラ５３及び印加電圧[V]の読み替えによる第２のトナー回収ローラ５４について示すものであるが、各トナー回収ローラによって帯電される二つのブラシローラの電圧−電流特性についても同様のものとなる。

次に、画像形成装置１の動作のうち、中間転写ベルト４３ｂのクリーニングに関する処理について図７のフローチャートを用いて説明する。図７のフローチャート及び以下の説明において、画像出力信号がＯＮとなる場合は画像形成装置１による紙等の印刷媒体に対する画像の形成時であり、クリーニング部５０による中間転写ベルト４３ｂのクリーニングの終了により画像出力処理を終了する。パッチ作成シーケンスがＯＮとなる場合はパッチ画像が形成される場合であり、クリーニング部５０による中間転写ベルト４３ｂのクリーニングの終了によりパッチ作成シーケンス処理を終了する。パッチ画像のトナーは未転写トナーとなる。

まず、制御部１００は画像出力信号がＯＮであるかどうか判定する（ステップＳ１）。ＯＮの場合（ステップＳ１：ＹＥＳ）、制御部１００は第１のトナー回収ローラ５３に変曲点電位の絶対値よりも大きい絶対値の電圧（例えば電圧Ｖ１）を印加すると共に、第２のトナー回収ローラ５４に変曲点電位（例えば変曲点電位Ｗ）の絶対値よりも小さい絶対値（例えば電圧Ｖ２）の電圧を印加する（ステップＳ２）。そして、制御部１００は駆動ローラ５６その他の中間転写ベルト４３ｂを移動させるための各部を駆動して、中間転写ベルト４３ｂを駆動する（ステップＳ３）。その後、画像出力処理が終了すると（ステップＳ４：ＹＥＳ）、制御部１００は二つのトナー回収ローラに対する電圧の印加を終了し（ステップＳ５）、中間転写ベルト４３ｂを停止させる（ステップＳ６）。

一方、ステップＳ１の画像出力信号がＯＦＦであって（ステップＳ１：ＮＯ）、パッチ作成シーケンスがＯＮの場合（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御部１００は第１のトナー回収ローラ５３に変曲点電位の絶対値よりも大きい絶対値の電圧（例えば電圧Ｖ３）を印加すると共に、第２のトナー回収ローラ５４に変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧（例えば電圧Ｖ４）を印加する（ステップＳ８）。そして、制御部１００は駆動ローラ５６その他の中間転写ベルト４３ｂを移動させるための各部を駆動して、中間転写ベルト４３ｂを駆動する（ステップＳ９）。その後、パッチ作成シーケンス処理が終了すると（ステップＳ１０：ＹＥＳ）、制御部１００は二つのトナー回収ローラに対する電圧の印加を終了し（ステップＳ５）、中間転写ベルト４３ｂを停止させる（ステップＳ６）。

上述の処理において、変曲点電位Ｗに対して、電圧Ｖ１，Ｖ３は、Ｖ１≧Ｖ３＞Ｗの関係を有する。即ち、ステップＳ８で第１のトナー回収ローラ５３に印加される電圧は、ステップＳ２で第１のトナー回収ローラ５３に印加される電圧の電圧値以下である。また、第２のトナー回収ローラ５４に印加される電圧Ｖ２又はＶ４は、第１のトナー回収ローラ５３に印加される電圧Ｖ１又はＶ３に対して最適に制御される。例えば、ステップＳ２において各トナー回収ローラに印加される電圧の電圧値が図５の実施例１に示す電圧であり、ステップＳ８において各トナー回収ローラに印加される電圧の電圧値が図５の実施例２に示す電圧である場合等が挙げられる。

第１の実施形態によれば、制御部１００は、二つのトナー回収ローラ５３，５４を介して、第１のブラシローラ５１に変曲点電位の絶対値よりも高い電圧を印加し、第２のブラシローラ５２に変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧を印加する。また、第１のブラシローラ５１の極性はトナーの極性と逆に、第２のブラシローラ５２の極性はトナーの極性と同一に制御される。これによって、二次転写において逆帯電したトナーは第１のブラシローラ５１によって帯電され、本来のトナーの極性に対して強い逆極性のトナーとして送り出されるので、第２のブラシローラ５２によって良好に回収される。従って、ブラシローラの帯電による残存トナーの逆帯電に起因する残存トナーの回収不良を抑制し、残存トナーを良好に回収できる画像形成装置を提供できる。

さらに、図４に示す電圧−電流特性は、中間転写ベルトにトナーが付着していない条件下で測定された特性であるので、残存トナーの位置分布や量等の要素に左右されることなく電圧−電流特性を測定できる。従って、制御部１００は当該電圧−電流特性に基づいた的確な電圧の制御を行うことができ、より良好にトナーを回収できる画像形成装置を提供できる。

さらに、駆動ローラ５６は中間転写ブラシ４３ｂを挟んで二つのブラシローラ５１，５２と対向する位置に設けられ、接地されている。これによって、駆動ローラは二つのブラシローラ５１，５２に流される電流の一方の電極として機能する。従って、各ブラシローラ５１，５２に対してそれぞれ個別の極性と電圧とを印加することが容易となる。

さらに、センサ７０は中間転写ベルトに担持された残存トナーの種類すなわち未転写トナーか転写残トナーかを判別する。制御部１００は、中間転写ベルト４３ｂに担持された残存トナーが未転写トナーであった場合に、転写残トナーが中間転写ベルト４３ｂに担持された場合に比して第１のブラシローラ５１を帯電する第１のトナー回収ローラ５３の電圧値の絶対値を小さくする。これによって、クリーニング部５０は未転写トナーを逆帯電させること無く良好に回収できる。

（第２の実施形態）
第１の実施形態において、クリーニング部５０は中間転写ベルト４３ｂのクリーニングを行う構成であるが、他の像担持体に対して用いてもよい。以下、感光体ドラムのクリーニング装置に同様の構成を設けた実施形態について説明する。
図８に感光体ドラムのクリーニング装置６０とその周囲の概略断面構成図を示す。なお、第１の実施形態と同様の構成については同じ符号を付し、説明を省略する。

感光体ドラムのクリーニング装置６０は、第１のブラシローラ６１と、第２のブラシローラ６２と、第１のトナー回収ローラ５３と、第２のトナー回収ローラ５４と、スクレーパ５５，５５と、を備える。第１のトナー回収ローラ５３、第２のトナー回収ローラ５４はそれぞれ制御部１００を介して電源５０１，５０２と接続される。
第１のブラシローラ６１、第２のブラシローラ６２は、そのブラシの先端が感光体ドラム６３の外周面と近接又は摺接するよう設けられ、感光体ドラム６３の外周面に設けられた感光層６３ａの残存トナーを回収する。

具体的には、帯電・露光装置６４による感光層６３ａに対する帯電及び露光処理の後、現像装置６５からトナーが感光層６３ａの被露光部分に引き寄せられて所謂現像処理が行われることにより感光体ドラム６３はトナーを担持する。その後、転写ローラ等の転写装置（図示略）によって転写が行われた後、クリーニング装置６０の各ブラシローラによって感光層６３ａ上の残存トナーが回収される。
その他の特徴については、第１のブラシローラ６１、第２のブラシローラ６２は、第１の実施形態に示す第１のブラシローラ５１、第２のブラシローラ５２と同様である。

従って、第１のブラシローラ６１は感光体ドラム６３に担持されたトナー（例えばマイナストナー）の極性（例えばマイナス）とは逆の極性（例えばプラス）に帯電され、第２のブラシローラ６２は感光体ドラム６３に担持されたトナーの極性と同一の極性（例えばマイナス）に帯電される。第１のトナー回収ローラ５３に印加される電圧は、変曲点電位の絶対値よりも大きい絶対値の電圧であり、第２のトナー回収ローラ５４に印加される電圧は、変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧である。

さらに、感光体ドラム６３の感光層６３ａの内側に設けられるアルミ素管６３ｂは接地されており、各ブラシローラを流れる電流は、像担持体としての感光層６３ａを挟んで各ブラシローラと対向するよう設けられたアルミ素管６３ｂと各トナー回収ローラの間を流れる。

なお、上述に示す感光体ドラム６３は、第１の実施形態の画像形成部４３の各色の画像形成部４３Ｙ，４３Ｍ，４３Ｃ，４３Ｋが有する感光体ドラムであってもよいし、他の像担持体であってもよい。例えば、第１の実施形態の中間転写ベルト４３ｂのように用いられる二次転写用途の像担持体としての感光体ドラムであってもよい。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果と同様の効果を得られる。

なお、本発明の実施の形態は、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

例えば、画像形成装置のトナーはマイナストナーに限定されない。プラストナーを用いてもよい。このとき、帯電される各ブラシローラの極性はトナーの極性と対応する。具体的には、上流側のブラシローラはトナーの極性と逆の極性となるよう帯電され、下流側のブラシローラはトナーの極性と同極性となるよう帯電される。従って、トナーがプラスに帯電されたものであった場合、上流側のブラシローラはマイナスの電荷を持つよう帯電され、下流側のブラシローラはプラスの電荷を持つよう帯電される。

また、上述の中間転写ベルト４３ｂ、二つのブラシローラ５１，５２、スクレーパ５５，５５等の素材、抵抗値に関する数値その他の事項はあくまで一例であり、他の素材や他の抵抗値等を示すものを用いても良いことは言うまでもない。電圧制御手段（例えば制御部１００等）は、画像形成装置の各部の構成によって得られる変曲点電位に基づいて二つのブラシローラの電圧を制御する。

また、本発明の特徴を逸脱しない範囲において、画像形成装置の各部の構成は追加、削除又は置換可能であることは言うまでもない。例えば画像形成装置はＰＣ等の計算装置と通信可能な通信部を有していてもよいし、モノクロ印刷のみを可能とする構成としてもよい。電源５０１，５０２は、単一の電源装置とし、配線によって各トナー回収ローラに印加される極性を設定してもよい。上述の各実施形態でアルミやステンレス等を素材とする部材は、他の導電体によってもよい。

また、上述の各実施形態では、各ブラシローラに対する帯電極性と電圧の両方を一つの制御部１００が行っているが、極性の制御と電圧の制御とを別の制御部によって行ってもよい。例えば、極性を切り替えるスイッチ等を設け、用いるトナーの極性に合わせてオペレータ等が手動で各ブラシローラの極性を切り替えられるようにしてもよい。電圧の制御については上述の各実施形態と同様である。

第１の実施形態による画像形成装置の概略断面構成図である。 画像形成装置の制御ブロック図である。 クリーニング部とその周囲の概略断面構成図である。 トナー回収ローラの電圧−電流特性の一例を示す図である。 各トナー回収ローラの電圧値と電流値との関係と中間転写ベルトのクリーニング結果との対応の検証例を示す図である。 第１のブラシローラの電位の大小と、第１のブラシローラの通過前後の残存トナーの帯電量分布との関係の一例を残存トナーの種類ごとに示す図である。 中間転写ベルトのクリーニングに関する処理について示すフローチャートである。 感光体ドラムのクリーニング装置とその周囲の概略断面構成図である。

符号の説明

４３ｂ 中間転写ベルト
５０ クリーニング部
５１ 第１のブラシローラ
５２ 第２のブラシローラ
５３ 第１のトナー回収ローラ
５４ 第２のトナー回収ローラ
５５ スクレーパ
１００ 制御部
５０１，５０２ 電源

Claims (4)

1. 像担持体に担持されたトナーを用紙に転写して画像を形成する画像形成装置において、
   前記像担持体の移動方向上流側に位置して前記像担持体からトナーを除去する第１ブラシローラと、
   前記第１ブラシローラの下流側に位置して前記像担持体からトナーを除去する第２ブラシローラと、
   前記第１ブラシローラ及び第２ブラシローラを帯電させる電圧印加手段と、
   前記第１ブラシローラに、印加電圧の極性を前記トナーの帯電極性と逆極性であって、前記第１ブラシローラ及び／又は第２ブラシローラの電圧−電流特性における変曲点電位の絶対値よりも大きい絶対値の電圧を印加し、且つ前記第２ブラシローラに、前記トナーの帯電極性と同極性であって、前記変曲点電位の絶対値よりも小さい絶対値の電圧を印加するように前記電圧印加手段を制御する電圧制御手段と、を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記第１ブラシローラ及び／又は第２ブラシローラの電圧−電流特性は、前記像担持体にトナーが付着していない条件での特性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。
3. 前記像担持体を挟んで前記第１ブラシローラおよび／又は第２ブラシローラと対向する位置に接地された導電部材を設けた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。
4. 前記像担持体に担持されたトナーが転写後の残存トナーか否かを判別する判別手段を備え、
   前記電圧制御手段は、前記判別手段による判別の結果、像担持体に担持されたトナーが転写後の残存トナーでなかった場合に、転写後の残存トナーが像担持体に担持された場合に比して前記一方のブラシローラの電圧値の絶対値を小さくすることを特徴とする請求項１から３のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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