JP2010072249A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持手段の回収保持許容量を超えての回収によるクリーニング不良、及び、必要以上の吐き出し頻度の増加による生産性のダウンを同時に回避することができる画像形成装置を提供する。
【解決手段】中間転写体６上の残存トナーを中間転写体６から静電的に保持する保持手段１０１と、を有し、保持手段１０１は保持したトナーを中間転写体６へ転移可能な画像形成装置において、像担持体１上に形成されるトナー像の情報を認識する複数の認識手段２００Ａを有し、各認識手段２００Ａは、像担持体１の移動方向に直交する方向における異なる位置を認識し、認識手段２００Ａのうち、最も多くのトナー像の情報を認識した認識手段２００Ａの認識結果に基づいて保持手段１０１から中間転写体６へトナーを転移させるタイミングを設定する。
【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関するものであり、より詳細には、レーザープリンタ、複写機、ファクシミリ等の電子写真方式を用いた画像形成装置に関するものである。

従来、主にオフィスで使用されているプリンターの多くはモノクロプリンターであった。しかし、電子写真方式によるカラー画像形成装置（カラープリンター）の低価格化が進むことで、カラープリンターがモノクロプリンターに置き換わる形で普及してきている。モノクロプリンターがカラープリンターに置き換わる際には、従来使用していたモノクロプリンター並みの印字速度が要求される。その要求に応えるカラープリンターの構成として、例えば、特許文献１に記載されているタンデム型と呼ばれる構成のカラープリンターが提案されている。このタンデム型のカラープリンターは、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）トナーそれぞれのトナー画像をドラム状の第１の像担持体上に形成し、第１の転写手段により第２の像担持体上に各色のトナー像を転写する。そして、給送部材により搬送された転写材に対し、第２の転写手段により第２の像担持体上のトナー像を一括して転写材に転写し、最後に定着するカラー画像形成方式である。

図１４は、タンデム型カラー画像形成装置Ａを説明する概略断面図である。

所定の速度で回転する第１の像担持体としての感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の表面を、ローラ状の帯電手段２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）が所定の電位に帯電処理する。所定の電位に帯電された感光ドラム１に対し、画像パターンに応じて露光装置３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）により照射光Ｌが照射され、静電潜像が形成される。感光ドラム１上に形成された静電潜像を可視化する現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）によりトナー像が感光ドラム１上に形成される。感光ドラム１上に形成された各色トナー像は、第１の転写手段５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）としての１次転写ローラにより第２の像担持体としてのベルト状の中間転写体６上に、各色のトナー像が重なり合うようにタイミングを制御して転写される。１次転写ローラ５には所定のバイアスが印加されている。中間転写体６上に形成されたカラー画像は、所定のタイミングで給送された転写材Ｓに対し、第２の転写手段７としての２次転写ローラにより転写材Ｓ上に転写される。１次転写ローラ５、２次転写ローラ７には所定のバイアスが印加されることにより各転写工程を達成している。所定のバイアスとは、トナー像を吸引する目的から、トナー像とは逆極性のバイアスが印加される。転写材Ｓ上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像は、加熱、加圧工程を行う定着装置８により転写材Ｓに対して定着され、カラー画像として機外に排出される。１次転写時に感光ドラム１上に残存したトナーは、感光ドラム１のクリーニング装置９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）により回収され、次なる画像形成に備える。同様に、２次転写時に中間転写体６上に残存したトナーは、中間転写体６のクリーニング装置１０により回収し、次なる画像形成に備える。

中間転写体６のクリーニング装置１０としては、例えば、特許文献２に記載されている構成のカラープリンターにて提案されている。つまり、このカラープリンターでは、中間転写体６上のトナーを、中間転写体６上に配置した導電性のブラシローラにより静電的に回収、保持する。次いで、導電性ブラシローラを一時保持されたトナーを、非画像形成時、具体的には画像形成動作の開始前または終了後、複数の画像を形成する場合には、画像形成とこれに続く画像形成の間の所定時間、再度中間転写体に転移させる。さらに感光ドラムに転移させ、感光体のクリーニング装置に回収する。

また、特許文献３に記載のカラープリンターでは、中間転写体上のトナーを中間転写体上に配置した複数の導電層と抵抗層からなるローラ或いは導電性の発泡ゴムからなるローラによって、静電的に回収、保持する。次いで、一時保持されたトナーを、残トナー通過後の画像転写領域間の非画像転写領域において再度中間転写体に転移させ、さらに感光体に転移させ、感光体のクリーニング装置に回収する構成とされる。
特開平７−２８２９４号公報 特開平１１−２０２６４２号公報 特開平１１−７２０２号公報

以上説明した、保持手段によって一時的に回収、保持したトナーを、所定の時間、所定のタイミングで中間転写体に転移させる（以下、「吐き出す」と記す。）場合、中間転写体のクリーニングを長期にわたり安定的には行えない場合がある。

例えば、保持手段として、表層がブラシで形成されるブラシローラや、発泡性弾性ローラを使用し、中間転写体上のトナーを回収、保持していった場合について言えば、次の通りである。

つまり、この場合には、トナーの回収、保持量が増加するにつれて、ブラシローラの場合にはそれぞれのブラシ間の微小な隙間に、発泡性弾性ローラの場合には発泡セル中に回収したトナーが詰まっていき、徐々に回収可能トナー量は減少する。

保持手段の回収保持許容量を超えた場合、回収不良が発生し、中間転写体上のトナーをすべて回収することができず、回収されずに中間転写体上に残ったトナーは、次の画像上に、画像不良として現れることになる。

上述したように、保持手段から中間転写体へのトナーの吐き出しを、複数の画像形成動作終了後に行う場合、例えば、ラフ紙等の転写効率が低い転写材を使用した場合や、濃度の大きい画像を連続して印字する場合などに、次のような問題がある。

つまり、画像形成動作終了前に保持手段中の回収トナー量が回収保持許容量を超えてしまい、中間転写体上のトナーの回収不良、又は、保持トナーの保持部材からの漏れにより、画像不良が発生する可能性がある。

また、複数の画像形成中の、非画像形成時（次の画像形成までの間の所定時間）に吐き出しを行う場合には、非画像形成時という時間的制約がある。そのために、十分な吐き出しが行えず、保持部材中にトナーが残されてしまい、長期的には上記回収保持許容量を超えたことによる画像不良が発生する可能性がある。

また、印字速度の速い画像形成装置では、非画像形成時自体が非常に短時間であり、中間転写体上の非画像形成領域が非常に狭い領域であるため、吐き出し自体が困難な場合もある。

保持手段の回収保持許容量を超えたことによる画像不良を防止する方法として、吐き出しの頻度を上げることが考えられる。しかし、例えば、濃度の比較的小さい画像を連続して印字する場合などには、上記保持部材中のトナーが、回収保持許容量に達する前に吐き出しを実施することになる。この場合、必要以上の吐き出し頻度の増加によって、画像形成装置としての生産性が減少するという不利益を生じてしまう。

そこで、本発明の目的は、保持手段の回収保持許容量を超えての回収によるクリーニング不良、及び、必要以上の吐き出し頻度の増加による生産性のダウンを同時に回避することができる画像形成装置を提供することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、第一の態様によると、トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に保持する保持手段と、を有し、前記保持手段は保持したトナーを前記中間転写体へ転移可能な画像形成装置において、
前記像担持体上に形成されるトナー像の情報を認識する複数の認識手段を有し、
前記各認識手段は、前記像担持体の移動方向に直交する方向における異なる位置を認識し、
前記認識手段のうち、最も多くのトナー像の情報を認識した前記認識手段の認識結果に基づいて前記保持手段から前記中間転写体へトナーを転移させるタイミングを設定する、
ことを特徴とする画像形成装置が提供される。

第二の態様によると、トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に保持する保持手段と、を有し、前記保持手段は保持したトナーを前記中間転写体へ転移可能な画像形成装置において、
前記二次転写手段の下流における前記中間転写体上のトナー情報を認識する複数の認識手段を有し、
前記各認識手段は、前記中間転写体の移動方向に直交する方向における異なる位置を認識し、
前記認識手段のうち、最も多くのトナー情報を認識した前記認識手段の認識結果に基づいて前記保持手段から前記中間転写体へトナーを転移させるタイミングを設定する、
ことを特徴とする画像形成装置が提供される。

第三の態様によると、トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に保持する保持手段と、を有し、前記保持手段は保持したトナーを前記中間転写体へ転移可能な画像形成装置において、
前記保持手段が保持したトナーの情報を認識する複数の認識手段を有し、
前記各認識手段は、前記中間転写体の移動方向に直交する方向における異なる位置を認識し、
前記認識手段のうち、より多くのトナーの情報を認識した前記認識手段の認識結果に基づいて前記保持手段から前記中間転写体へトナーを転移させるタイミングを設定する、
ことを特徴とする画像形成装置が提供される。

本発明によれば、保持手段中のトナー量を認知することにより、最適なタイミングで吐き出しを行うことが可能となる。従って、保持手段の回収保持許容量を超えての回収によるクリーニング不良、必要以上の吐き出し頻度の増加による生産性のダウンを同時に回避することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

実施例１
図１は、本発明に係る画像形成装置の一実施例である４色フルカラープリンタ、即ち、カラー画像形成装置の全体構成を示す概略構成図である。

＜画像形成装置の全体構成＞
図１を参照してカラー画像形成装置Ａの全体構成について説明する。図１に示すカラー画像形成装置Ａは、水平方向に並設された４個の第１の像担持体としての感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）を備えている。この感光体ドラム１は、駆動手段（不図示）によって回転駆動され、図１の反時計回りの方向に移動可能とされる。

感光ドラム１の周囲には、その回転方向に従って順に、帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）、スキャナ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）、現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）、及び、一次転写部材５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）が配置される。

帯電装置２（２ａ、２ｂ、２ｃ、２ｄ）は、感光ドラム１（１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ）の表面を均一に帯電し、スキャナ部３（３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）は、画像情報に基づいてレーザービームを照射し感光ドラム１上の静電潜像を形成する。現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する。転写ローラで構成した一次転写部材５（５ａ、５ｂ、５ｃ、５ｄ）は、感光ドラム１上のトナー像を、図１の時計方向に回転搬送する中間転写体６（以下、「中間転写ベルト」と呼ぶ。）に一次転写する。中間転写ベルト６は、駆動ローラ６１、二次転写対向ローラ６２及び従動ローラ６３により張設されて矢印方向に回転移動する。

感光ドラム１の周囲には、更に、中間転写ベルト６上のトナー像を転写材に転写させる二次転写部材７、及び、一次転写後の感光ドラム１表面に残った転写残トナーを除去するクリーニング装置９（９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ）が配置されている。

更に、従動ローラ６３に対向して、中間転写体クリーニング装置１０が配置されており、中間転写体クリーニング装置１０は、回転可能に支持された回収ローラ１０１を備えている。回収ローラ１０１には、電源１５（図２参照）が接続され、クリーニングバイアスが印加可能とされる。回収ローラ１０１は、中間転写ベルト６表面に残った、所謂、二次転写残トナーをはじめとする中間転写ベルト上に残存するトナー（以下、「残存トナー」という。）を除去する機能をなす。

ここで、感光ドラム１と、帯電装置２、現像装置４、クリーニング装置９は一体的にカートリッジ化され、プロセスカートリッジを形成し、カラー画像形成装置Ａに着脱可能なものとなっている。また、本実施例ならびに後述する他の実施例において使用されるトナーは、ほとんどが負極性に帯電している。

次に、各部の構成について、更に詳しく説明する。

感光ドラム１は、例えば直径３０ｍｍのアルミニウムシリンダの外周面に有機光導電体層（ＯＰＣ感光体）を塗布して構成したものである。感光ドラム１は、その両端部を支持部材によって回転自在に支持されており、一方の端部に駆動モータ（不図示）からの駆動力が伝達されることにより、図中反時計回りに回転駆動される。

帯電装置２は、一次転写部材としてのローラ状に形成された導電性ローラを備え、このローラを感光体ドラム１表面に当接させると共に、このローラに電源（不図示）によって、負極性の帯電バイアスを印加する。これにより、感光体ドラム１表面を一様に帯電させる。

スキャナ部３は、レーザー光学ユニットであり、不図示の駆動回路によって画像信号に応じたレーザー光Ｌが点灯制御され、帯電済みの感光体ドラム１の表面を選択的に露光し、静電潜像を形成する。

現像装置４（４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄ）は、それぞれ中間転写ベルト６の回転方向上流側（図１の左側）から順にイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の、負極性に帯電したトナーをそれぞれ収納している。感光体ドラム１上の静電潜像の現像時には、現像剤を担持し搬送する現像剤担持体としての現像ローラと、静電潜像が形成された感光体ドラム１との間に現像バイアスを印加することにより、静電潜像にトナーを付着させてトナー像として現像する。

一次転写部材５は、ローラ状に形成された導電性ローラである。例えば、ＳＵＳなどの金属からなる外径６ｍｍシャフトの周囲に外径１２ｍｍとなるよう発泡性弾性ローラが構成されたものである。発泡性弾性ローラは１０⁶〜１０⁹Ωの抵抗を有し、一次転写部材５は中間転写ベルト６を挟んで感光体ドラム１に加圧され、不図示の電源より正極性の一次転写バイアスが印加される。これにより感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト６上に転写させる。

発泡性弾性ローラの抵抗値の測定は、次のようにして行った。

発泡性弾性ローラを長手方向両端で片側４．９Ｎの荷重をかけてアルミニウムシリンダに回転自在に当接させる。アルミニウムシリンダはモータ回転により回転することができ、アルミニウムシリンダの回転に伴い、発泡性弾性ローラも従動回転する。回転速度は前記１次転写部における発泡性弾性ローラの回転速度と同様で良い。アルミニウムシリンダを回転させた状態で、前記シャフト部分に５０Ｖの電圧を印加し、アルミニウムシリンダより下流において、検知抵抗両端の電位を測定することにより、上記測定系中を流れる電流値を測定し、印加電圧５０Ｖに対して抵抗値を求めることができる。

中間転写ベルト６は、１０⁷〜１０¹⁴Ωｃｍの体積固有抵抗率（体積抵抗率）を持たせた厚さ５０〜１５０μｍ程度の無端のフィルム状部材で構成されている。フィルム状部材としては、例えば、ポリイミド、ＰＶＤＦ、などの樹脂で作製された樹脂フィルム状部材が好適に使用される。

尚、体積抵抗率は、ＪＩＳ法Ｋ６９１１に準拠した測定プローブを用い、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製高抵抗計Ｒ８３４０にて、温度は２５℃、相対湿度は５０％で、５０〜１００Ｖを印加して得た値である。

中間転写体としての中間転写ベルト６は、中間転写ベルト６を回転させる駆動ローラ６１及び中間転写ベルトの搬送性の安定のために適度なテンションが加えるための従動ローラ６２、６３の回りに張設され、矢印方向に回転移動される。上述したように、従動ローラ６２は、二次転写対向ローラであり、二次転写部材７の対向部材としての機能も有している。従動ローラ６３は、回収ローラ１０１の対向ローラとしての支持手段の機能も有している。

二次転写部材７は、一次転写部材５と同様の構成、物性を有するものである。二次転写部材７は、転写材Ｓを介して中間転写ベルト６に加圧され、不図示の電源より正極性の二次転写バイアスが印加されることにより中間転写ベルト６上のトナー像を転写材Ｓ上に転写させる。

クリーニング装置９は、例えばゴムからなる板状の部材を感光体ドラム１表面に当接させた構成とされる。現像装置４によって感光ドラム１上に現像されたトナーが中間転写ベルト６に一次転写された後、転写されないで感光ドラム１表面に残った、所謂、一次転写残トナーを除去する。

中間転写体クリーニング装置１０の回収ローラ１０１は、例えば一次転写部材５、或いは二次転写部材７と同様の構成、物性を有する発泡性弾性ローラにて構成される。回収ローラ１０１は、二次転写部材７によって中間転写ベルト６上トナーが転写材Ｓに二次転写された後転写されないで中間転写ベルト６表面に残った二次転写残トナーをはじめとする中間転写ベルト６上に残存するトナー（残存トナー）を吸着保持して除去する。

画像形成装置Ａによって画像形成するには、装置本体下部に装着したカセット１１に収納した転写材Ｓを、給送ローラ１２によって１枚ずつ分離給送すると共に、搬送ローラ対１３により二次転写部へと搬送する。二次転写部にて、中間転写ベルト６上に形成されたイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックからなるトナー像を転写材Ｓに二次転写することでカラー画像を形成する。そして、その転写材Ｓを加熱ローラ８１及び加圧ローラ８２のローラ対からなる定着装置８を通過させることで熱定着させ、排出ローラ対１４で装置上部へ排出する。

＜中間転写ベルトのクリーニング態様＞
中間転写ベルト６上の残存トナーのクリーニング工程の概略は、中間転写体クリーニング装置１０における保持手段としての回収ローラ１０１が中間転写ベルト６上の残存トナーを回収し、一時的に保持した状態を維持する。一時的に保持したトナーは、画像形成終了後の後回転工程時、または、所定の間隔において回収ローラ１０１から中間転写ベルト６へと吐き出し、転移可能とする。中間転写ベルト６に転移されたトナーは、画像形成ユニットのクリーニング装置９にて回収する。

中間転写ベルト６上の残存トナーの回収、吐き出し態様について図２から図４を用いて説明する。図２は、回収ローラ１０１を備えた中間転写体クリーニング装置１０の概略構成図である。

回収ローラ１０１は、例えば、１０⁶〜１０⁹Ωの抵抗を有し、発泡径５０〜３００μｍの発泡セルを有するシリコンゴム系或いはウレタンゴム系の材料からなる発泡性弾性ローラである。発泡径の大きさは、選択する材料、装置の速度などから最適径を選択すれば良い。

回収ローラ１０１は、弾性体ゴムを中間転写ベルト６に対し０．２５〜１．５ｍｍ侵入させた状態で配設する。また、回収ローラ１０１は、駆動回転させても、中間転写ベルト６に対して従動回転させてもよい。回収ローラ１０１を駆動回転させる場合は、中間転写ベルト６の移動方向に対して順方向及び逆方向どちらに駆動回転させてもよいが、本実施例では回収ローラ１０１の耐磨耗性を考慮して順方向に駆動回転させている。また、中間転写ベルトの移動速度と回収ローラ１０１の回転速度に０〜１００％程度の速度差を設けてもよい。

回収ローラ１０１には、電源１５により正極１５１、負極１５２何れのバイアスも印加できるようになっており、画像形成装置Ａの制御部（不図示）の制御により切替えられる。回収ローラ１０１に正バイアス、負バイアスを印加する条件としては、トナーの回収、保持動作、吐出し動作により切り替えている。

図３で示すように、中間転写ベルト６上のトナー回収時には、中間転写ベルト６と回収ローラ１０１との間に、トナーが回収ローラ１０１に吸着する方向の静電電界を形成する。即ち、本実施例では、トナー（中間転写ベルト６上の残存トナー）ＴＮは負極性のトナーが主であるため、回収ローラ１０１にトナーの極性とは逆極性である正極性のバイアス１５１を印加することで回収、保持動作を行う。適切なバイアス値は、回収ローラ１０１に使用されている材料、或いは画像形成装置Ａが使用される環境（温度・湿度）などによって異なるが、大体＋５００〜＋３０００Ｖ程度がよい。

なお、正極性のトナーに関して、回収ローラ１０１で回収することは不可能である。しかし、回収ローラ１０１の下流に配置された感光ドラム１は負極性に帯電されており、正極性のトナーは感光ドラム１で回収されるため、クリーニング装置１０として実質的に問題はない。

上記回収ローラ１０１によるトナーの回収工程は、回収ローラ１０１中に回収、保持されるトナー量が、回収保持許容量に達するまで続けられる。回収保持許容量については後述する。

図４に示すように、回収ローラ１０１に回収、保持されたトナーを中間転写ベルト６上に転写させる吐出し時には、トナーと同極性である負極性のバイアス１５２を印加することで中間転写ベルト６への吐出し動作を行う。

吐き出しに適切なバイアス値は、回収ローラ１０１に使用されている材料、或いは画像形成装置Ａが使用される環境（温度、湿度）などによって異なるが、大体−５００Ｖ〜−３０００Ｖ程度が良い。また、任意の一次転写部材５ａ〜５ｄにトナー極性と同極性である負極性のバイアス１５２を印加することで中間転写ベルト６上に吐き出した負極性のトナーを感光ドラム１ａ〜１ｄに二次転写させること（以下、「二次回収」と記す。）が可能となる。一次転写部材５ａ〜５ｄに印加する適切なバイアス値は、一次転写部材５ａ〜５ｄに使用されている材料、或いは画像形成装置Ａが使用される環境（温度・湿度）などによって異なるが、大体−５００〜−３０００Ｖ程度がよい。二次回収性能を向上させるため、感光ドラム１ａ〜１ｄの回転速度と中間転写ベルト６の移動速度に０〜１００％程度の速度差を設けてもよい。

＜回収保持許容量＞
図５は、画像形成装置Ａの使用状況に伴う回収ローラ１０１の状態を模式的に表した図である。図５の横軸は、画像形成装置Ａの使用状況に応じ回収ローラ１０１に供給されるトナーの総量を表しており、縦軸は回収ローラ１０１の状態、即ち、回収ローラ１０１内の回収トナーの量を表したものである。

初期はトナーの無い状態（状態１）から始まる。使用に伴い、トナーが回収、保持された状態（状態２）が続く。状態２においては、回収ローラ１０１に供給されるトナーを全て回収、保持している状態である。状態２は、ある時点を境に、回収、保持すべきトナーを全ては回収できなくなる状態（状態３）となる。その理由としては、回収、保持しているトナーが、発泡セル中に詰まっていき、追加のトナー回収が困難になるためである。

上記、ある時点、即ち、回収すべきトナーを全て回収し得る最終時点に、回収ローラ１０１中に保持されているトナー量が、回収保持許容量である。

回収保持許容量以上にトナーを回収させると、回収不足が発生するため、これ以上の回収は困難である。そのため、回収ローラ１０１中のトナー量が、回収保持許容量に達した時点でトナーの吐き出しが実施される。

＜吐き出しのタイミング＞
例えば、２３℃５０％環境、普通紙を全面に亘って２３０％の印字率（本画像形成装置における最大印字率／１色あたりの最大印字率を１００％とする）で連続印字した際は、約５０枚程度で回収不足が発生した。従来例の形態では、回収ローラ１０１内のトナー量を把握することが不可能である。そこで、上記条件下では、少なくとも５０枚毎に吐き出しを実施する必要があった。本実施例はこの状況に鑑みて、考案したものである。

なお、厚紙、ＯＨＴ、ラフ紙などといった利用する紙種や、使用環境によって、二次転写効率は変動するため、使用する紙種、環境によって、回収不足が発生するまでの印字可能ページ数は変動する。そこで、従来例の形態では予め本画像形成装置内の記憶装置（不図示）に紙種、環境に応じた吐き出し実施頻度を格納している。

以下、２３℃５０％環境、普通紙を連続印字した場合を例にとり、本実施例の形態を説明する。

本実施例では、感光ドラム１ａ〜１ｄ上に形成されるトナー像情報を認識する認識手段として、記憶装置２００Ａと演算手段３００とを有している。つまり、記憶装置２００Ａは、画像情報に基づき感光ドラム１ａ〜１ｄ上に潜像形成された画像ドット数を、各色毎、感光ドラムの回転方向に直交する方向（以下、「長手方向」と記す。）の各ページ毎に記憶し、演算手段３００により画像ドット総数を積算する。

即ち、本実施例によれば、図６に示すように、画像ドット数の記録は長手方向に領域１、領域２、・・・・領域Ｄと、複数個Ｄに分割され、複数（Ｄ個の）の認識手段により、領域１〜領域Ｄ毎に、各色、各ページ毎の画像ドット数を累計し、積算する。

本実施例では、各認識手段は、感光ドラム１ａ〜１ｄの長手方向の異なる位置における画像ドット数を記憶し積算し、認識手段のうち、最も多くのトナー像の情報を認識した認識手段の認識結果に基づいて回収ローラ１０１から中間転写ベルト６へのトナーの転移のタイミングを設定する。

つまり、回収ローラ１０１に供給されるトナー量が回収ローラ１０１の回収保持許容量となるときの積算画像ドット数をＸ１とした場合、長手方向に領域をＤ分割する状況下において、各領域における最大積算画像ドット数Ｙ１は、以下の式で表される。
Ｙ１＝Ｘ１／Ｄ
Ｘ１の値としては、上記、２３℃５０％環境、普通紙印字モード時の場合、全面印字率２３０％を５０枚印字した時の画像ドット数の積算量である。

図７は、一例として、画像ドット数を長手方向に５分割（Ｄ＝５）した場合における、印字ページ数と積算画像ドット数の相関を示すものである。領域１〜５いずれかの領域における積算画像ドット数が、Ｙ１に到達した時点で、回収ローラ１０１から中間転写ベルト６への吐き出しを行う。

積算画像ドット数に関して、文書などといった文字が中心である低印字モードでは、積算数が比較的少なく、写真のような画像を中心とした高印字モードでは、積算数は多くなる。そのため、画像ドットの積算数を記録することによって、印字ページ数のみに依存したタイミングで吐き出しを行うことを回避し、回収ローラ１０１の回収保持能力を最大限まで利用することが可能となる。そのため、回収ローラ１０１中のトナー量が回収保持許容量に達する前に吐き出しが行われることによる画像形成動作の中断といった、画像形成装置としての生産性の低下を回避することが可能となる。

また、画像ドット数を積算する領域を長手方向で分割することによって、例えば画像の両端部のみがベタ画像で、その他の箇所が全白などといった画像が印刷された場合においても、最適なタイミングで吐き出しを行うことが可能となる。従って、クリーニング不良を発生させることはない。

なお、本実施例は、中間転写方式のカラー画像形成装置Ａとして、水平方向に感光ドラム１ａ〜１ｄを並設した方式（インライン中間転写方式）を用いて説明を行ったが、それに限定するものではない。一つの感光ドラムに対して、１色ずつ現像し、それを中間転写体に、順次転写する方式（４パス中間転写方式）のカラー画像形成装置に適用することも可能である。

実施例２
以下、本発明の実施例２を説明する。

図８は、本実施例に係る画像形成装置の全体構成図である。本実施例の画像形成装置の全体構成は、図１を参照して説明した実施例１で説明した画像形成装置と同様であり、同じ構成、機能をなす部材には同じ参照番号を付し、実施例１の説明を援用する。

本実施例は、図８、図９に示すように、二次転写ローラ７の下流で、かつ、回収ローラ１０１の上流であり、中間転写体６の移動方向に直交する方向（以下、「長手方向」と記す。）の異なる位置に、中間転写ベルト６上のトナーを認識する複数の認識手段を配置する。本実施例にて認識手段としては、Ｄ個の濃度検知センサ２００Ｂを配置した構成とされる。

即ち、長手方向にＤ分割された領域１〜領域Ｄ毎にそれぞれ配列されたＤ個の濃度検知センサ２００Ｂにより、中間転写ベルト６の移動中は常時ＬＥＤを点灯させ、例えば１０ｍｓｅｃのサンプリング周期で逐次トナー量を検知する。そして、演算手段３００にてトナー量を積算する。

本実施例では、各認識手段は、中間転写ベルト６の長手方向の異なる位置における中間転写ベルト６に残留するトナーの濃度を検知し積算し、認識手段のうち、最も多くのトナー情報を認識した認識手段の認識結果に基づいて回収ローラ１０１から中間転写ベルト６へのトナーの転移のタイミングを設定する。

このように、本実施例では、濃度検知センサ２００Ｂによる中間転写ベルト６上のトナー量の検知結果を基に、演算手段３００により回収ローラ１０１中に回収、保持されているトナー量を算出し、吐き出しのタイミングを決定することを特徴とする。

長手方向に一様に画像を印字した場合、回収ローラ１０１に供給されるトナー量が、回収ローラ１０１の回収保持許容量となる時の中間転写ベルト６上のトナー積算量をＸ２とする。すると、長手方向に領域をＤ分割する状況下において、各領域における最大トナー積算量Ｙ２は以下の式で表される。
Ｙ２＝Ｘ２／Ｄ
Ｘ２の値としては、上記、２３℃５０％環境、普通紙の場合、ベタ画像を５０枚印字した時のトナー積算量である。

図１０は、一例として、印字ページ数と５個の濃度検知センサ２００Ｂによって検知されたトナー量の積算量を表したものである。

印字される画像は、その画像パターンにより、中間転写体６の長手方向に一様ではなく、濃度の濃い部分、薄い部分が混在するため、検知結果より得られるトナー積算量は、それぞれの濃度検知センサ２００Ｂによって異なる。

本実施例では、濃度検知センサを中間転写ベルト６の長手方向の異なる位置に５個配置することで、それぞれの位置でのトナー量の違いも検知できる構成となっている。

回収ローラ１０１は、図５中の状態２である限り、中間転写ベルト上のトナーを全て回収、保持することが可能であるため、図１０に示した濃度検知センサ２００Ｂの検知結果の縦軸は、回収ローラ１０１中に回収、保持されているトナー量と考えて差し支えない。どれか一つの濃度検知センサ２００Ｂの検知結果が、図１０に示した、Ｙ２の値に達した時点で、電源１５を切り替え、トナーと同極性である負極性のバイアス１５２に印加することで中間転写体６へのトナーの吐き出しを行う。

以上説明したように、中間転写ベルト６上の残留トナー量を検知し、回収ローラ１０１中の回収、保持トナー量を算出する。これにより、回収ローラ１０１中のトナー量が回収保持許容量に達した状態後での回収動作を回避することが可能となり、中間転写ベルト６のクリーニングを確実に実施することが可能となる。また、中間転写体６の長手方向における異なる位置にある複数個の濃度検知センサにより検知を行うことにより、回収ローラ１０１中のトナー量の、偏りを把握し、より確実なタイミングでの吐き出しが可能となる。また、回収ローラ１０１の回収保持能力を最大限まで利用することが可能となる。従って、文字などの低印字率の画像が印字された場合や、濃度の薄い画像が印字された場合のように、回収ローラ１０１中のトナー量が回収保持許容量に達する前に吐き出しを行うことができる。そのため、画像形成動作の中断といった、画像形成装置としての生産性の低下を回避することが可能となる。

さらに、本実施例は、中間転写方式のカラー画像形成装置Ａとして、水平方向に感光ドラム１ａ〜１ｄを並設した方式（インライン中間転写方式）を用いて説明を行ったが、それに限定するものではない。一つの感光ドラムに対して、１色ずつ現像し、それを中間転写体に、順次転写する方式（４パス中間転写方式）のカラー画像形成装置に適用することも可能である。

実施例３
以下、本発明の実施例３を説明する。

本実施例に係る画像形成装置の全体構成は、図１、図８を参照して説明した実施例１、２の画像形成装置と同様であり、実施例１、２の説明を援用し、ここでの再度の説明は省略する。

本実施例は、図１１（ａ）、（ｂ）に示すように、回収ローラ１０１に対して対向配置された対向部材である対向ローラ６３を中間転写ベルト６の長手方向に、Ｄ領域に分け、それぞれの領域に、認識手段としての電流検知手段２００Ｃを有する構成となっている。

対向ローラ６３の長手方向の領域を分けるため、対向ローラ６３中に、絶縁領域３０１を設けてある。絶縁領域３０１によって隔てられた領域のそれぞれに、電流検知手段２００Ｃが設けられており、各領域ごとに、回収ローラ１０１、中間転写ベルト６、対向ローラ６３に流れる電流値を検知できる構成である。

本実施例は、認識手段は、それぞれの電流検知手段２００Ｃが検知する電流値を基に、演算手段３００にて回収ローラ１０１中に回収、保持されているトナー量を算出し、吐き出しのタイミングを決定することを特徴とする。

つまり、本実施例では、各認識手段は、中間転写ベルト６の長手方向の異なる位置における、回収ローラ１０１から、回収ローラ１０１と対向して配置されて中間転写ベルト６を挟持する対向部材（対向ローラ）６３との間を流れる電流を検知する。そして、認識手段のうち、最も多くのトナー情報を認識した認識手段の認識結果に基づいて回収ローラ１０１から中間転写ベルト６へのトナーの転移のタイミングを設定する。

図１２は、回収ローラ１０１中のトナー量と、回収ローラ１０１の抵抗値の関係を表している。

図１２に表されるように、回収ローラ１０１による二次転写残トナーの回収、保持量が増加するにつれ、回収ローラ１０１中の発泡セル中にトナーが詰まることにより、抵抗値が大きくなる。その結果、回収動作中に、回収ローラ１０１中の回収、保持トナー量が増加して行くにつれ、検知される電流量は減少する。

長手方向に一様に画像を印字した場合、回収ローラ１０１に供給されるトナー量が、回収ローラ１０１の最大回収可能量となる時の最小電流値をＸ３とすると、長手方向に領域をＤ分割する状況下において、各領域における最小電流値Ｙ３は以下の式で表される。
Ｙ３＝Ｘ３／Ｄ
Ｘ３の値としては、上記、２３℃５０％環境、普通紙の場合、ベタ画像を５０枚印字した時に検知される電流値である。

図１３は、一例として、対向ローラ６３を５領域に分けた場合における、回収動作中の、印字ページ数と電流検知手段２００Ｃの検知結果を表している。

ここで、各電流検知手段２００Ｃの検知する電流値は、長手方向の各領域で、回収ローラ１０１、中間転写ベルト６、対向ローラ６３の直列回路を流れる電流値である。ここで、回収ローラ１０１の抵抗値に対し、中間転写ベルト６、対向ローラ６３の抵抗値は十分小さく、検知される電流値は、回収ローラ１０１にのみ依存すると近似できる。

検知結果より得られる電流量は、それぞれの電流検知手段２００Ｃによって異なる。印字される画像は、中間転写ベルト６の長手方向に一様ではなく、濃度の濃い部分、薄い部分が混在するためである。よって、回収ローラ１０１に回収、保持されるトナー量も、中間転写ベルト６の長手方向に一様ではなく、図１３に示すように、それぞれの電流検知手段２００Ｃによって検知結果は異なる。

本実施例では、対向ローラ６３を中間転写ベルト６の長手方向の異なる位置に５領域に分け、それぞれの領域に電流検知手段２００Ｃを配置することで、それぞれの領域での電流値の違いも検知できる構成となっている。回収動作中、電流検知手段２００Ｃによるサンプリング実施中に、どれか一つの検知結果がＹ３値まで減少した場合、すなわち、回収ローラ１０１中のトナー量が回収保持許容量に達した時点で、電圧印加手段１５を切り替え、回収ローラ１０１からのトナーの吐き出しを行う。

以上説明したように、回収ローラ１０１の長手方向の各領域を流れる電流値を検知し、回収ローラ１０１中の回収、保持トナー量を検知する。これにより、回収ローラ１０１中のトナー量が回収保持許容量に達した状態後での回収動作を回避することが可能となり、中間転写体６のクリーニングを確実に実施することが可能となる。また、対向ローラ６３を中間転写ベルト６の長手方向のそれぞれの領域で電流検知手段２００Ｃにより電流値を検知することにより、回収ローラ１０１中のトナー量の偏りを把握し、より確実なタイミングでの吐き出しが可能となる。また、回収ローラ１０１の回収保持能力を最大限まで利用することが可能となる。従って、文字などの低印字率の画像が印字された場合や、濃度の薄い画像が印字された場合のように、回収ローラ１０１中のトナー量が回収保持許容量に達する前に吐き出しが行われることによる、画像形成動作の中断といったことを回避することができる。つまり、画像形成装置としての生産性の低下を回避することが可能となる。

なお、本実施例は、中間転写方式のカラー画像形成装置Ａとして、水平方向に感光ドラム１ａ〜１ｄを並設した方式（インライン中間転写方式）を用いて説明を行ったが、それに限定するものではない。一つの感光ドラムに対して、１色ずつ現像し、それを中間転写体に、順次転写する方式（４パス中間転写方式）のカラー画像形成装置に適用することも可能である。

本発明に係る画像形成装置の一実施例であるカラー画像形成装置の全体構成図である。 本発明に従って構成される中間転写体のクリーニング装置の一実施例を示す概略構成図である。 二次転写残トナーの回収工程を説明する中間転写体クリーニング装置の概略構成図である。 中間転写体に吐き出されたトナーを感光体ドラムが回収する工程を説明する中間転写体クリーニング装置の概略構成図である。 中間転写体クリーニング装置の使用に伴う回収ローラ中のトナー量の状態を説明する概念図である。 画像ドット数のカウント数の累積の概念図である。 印字ページ数と画像データのカウント数の関係を説明する図である。 本発明に係る画像形成装置の他の施例であるカラー画像形成装置の全体構成図である。 中間転写ベルト上の残留トナーの濃度を検知する濃度検知センサの配置を説明する図である。 印字ページ数と二次転写残トナー量の関係を説明する図である。 図１１（ａ）は、回収ローラ上のトナー量を検知するための電流検知手段及び対向ローラの概略構成図であり、図１１（ｂ）は、回収ローラ、中間転写ベルト、対向ローラ及び電流検知手段の概略構成図である。 回収ローラ内トナー量と回収ローラ抵抗値の関係を説明する図である。 印字ページ数と検知電流の関係を説明する図である。 従来のカラー画像形成装置の全体構成図である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
Ｓ 転写材
ＴＮ 二次転写残トナー
１ 感光ドラム（像担持体）
２ 帯電装置
３ スキャナ部（露光装置）
４ 現像装置
５ 一次転写部材
６ 中間転写ベルト（中間転写体）
７ 二次転写部材
８ 定着装置
９ 感光ドラムクリーニング装置
１０ 中間転写体クリーニング装置
１５ クリーニング装置の電源
１６ 一次転写部の電源
６１ 中間転写ベルト駆動ローラ
６２ 二次転写部材対向ローラ
６３ 従動ローラ（対向部材）
１０１ 回収ローラ（保持手段）
２００Ａ 記憶装置
２００Ｂ 濃度検知センサ
２００Ｃ 電流検知手段
３００ 演算手段

Claims (9)

1. トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に保持する保持手段と、を有し、前記保持手段は保持したトナーを前記中間転写体へ転移可能な画像形成装置において、
   前記像担持体上に形成されるトナー像の情報を認識する複数の認識手段を有し、
   前記各認識手段は、前記像担持体の移動方向に直交する方向における異なる位置を認識し、
   前記認識手段のうち、最も多くのトナー像の情報を認識した前記認識手段の認識結果に基づいて前記保持手段から前記中間転写体へトナーを転移させるタイミングを設定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記認識手段は、前記像担持体にトナー像を形成するために画像情報に基づき前記像担持体に潜像形成された画像ドット数を記憶し積算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. トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に保持する保持手段と、を有し、前記保持手段は保持したトナーを前記中間転写体へ転移可能な画像形成装置において、
   前記二次転写手段の下流における前記中間転写体上のトナー情報を認識する複数の認識手段を有し、
   前記各認識手段は、前記中間転写体の移動方向に直交する方向における異なる位置を認識し、
   前記認識手段のうち、最も多くのトナー情報を認識した前記認識手段の認識結果に基づいて前記保持手段から前記中間転写体へトナーを転移させるタイミングを設定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
4. 前記認識手段は、前記中間転写体に残留するトナーの濃度を検知し積算することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. トナー像を担持する移動可能な像担持体と、前記像担持体上のトナー像の転写を受ける移動可能な中間転写体と、前記中間転写体上のトナー像を転写材に転写する二次転写手段と、前記中間転写体上の残存トナーを前記中間転写体から静電的に保持する保持手段と、を有し、前記保持手段は保持したトナーを前記中間転写体へ転移可能な画像形成装置において、
   前記保持手段が保持したトナーの情報を認識する複数の認識手段を有し、
   前記各認識手段は、前記中間転写体の移動方向に直交する方向における異なる位置を認識し、
   前記認識手段のうち、より多くのトナーの情報を認識した前記認識手段の認識結果に基づいて前記保持手段から前記中間転写体へトナーを転移させるタイミングを設定する、
   ことを特徴とする画像形成装置。
6. 前記認識手段は、前記保持手段から、前記保持手段と対向して配置されて前記中間転写体を挟持する対向部材との間を流れる電流を検知することを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記中間転写体の体積抵抗率が、１０⁷〜１０¹⁴Ωｃｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれかの項に記載の画像形成装置。
8. 前記保持手段の抵抗が、１０⁶〜１０⁹Ωであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかの項に記載の画像形成装置。
9. 前記中間転写体は、厚さ５０〜１５０μｍの無端の樹脂フィルム状部材であり、前記保持手段は、シリコンゴム系或いはウレタンゴム系の発泡性弾性ローラであることを特徴とする請求項１〜８のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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