JP2019045581A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯電量が大きいトナーは感光ドラムとの静電的な付着力が大きくなるため、クリーニングブレードと感光ドラムが当接する位置を通過してしまうことで、クリーニング不良が発生するおそれがあった。【解決手段】 画像形成装置１０は、正極性の電圧を印加された帯電ブラシ３５に帯電されたトナーを回収する第１の回収動作と、負極性の電圧が印加された帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に移動したトナーを回収する第２の回収動作を実行することが可能である。制御手段７は、第２の回収動作における感光ドラム２１の回転速度が第１の回収動作における感光ドラム２１の回転速度よりも遅くなるように、感光ドラム２１の回転速度を制御する。【選択図】 図４

Description

本発明は、複写機やプリンタ等の電子写真方式の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式のカラー画像形成装置においては、従来から、各色の画像形成部から中間転写体に順次トナー像を転写し、さらに中間転写体から転写材に一括してトナー像を転写する構成が知られている。

このような画像形成装置では、各色の画像形成部がそれぞれ像担持体としてのドラム状の感光体（以下、感光ドラムと称する）を有している。各画像形成部の感光ドラムに形成されたトナー像は、中間転写ベルトなどの中間転写体を介して感光ドラムに対向して設けられた１次転写部材に１次転写電源から電圧を印加することによって、中間転写体に１次転写される。各色の画像形成部から中間転写体に１次転写された各色のトナー像は、２次転写部において２次転写電源から２次転写部材へ電圧を印加することによって、中間転写体から紙やＯＨＰシートなどの転写材に一括して２次転写される。転写材に転写された各色のトナー像は、その後、定着手段により転写材に定着される。

特許文献１には、トナー像を転写材に２次転写した後に中間転写体に残留したトナー（転写残トナー）を感光ドラムで静電的に回収することで中間転写体のクリーニングを行う構成が開示されている。この構成においては、転写残トナーは、中間転写体の移動方向に関して２次転写部材よりも下流側に配置された帯電部材と中間転写体とが当接する位置を通過する間に帯電される。その後、中間転写体とともに移動し、感光ドラムと中間転写体とが当接する位置において、感光ドラムと中間転写体との間の電位差によって中間転写体から感光ドラムに逆に転写される。感光ドラムに移動した転写残トナーは、感光ドラムに対して当接する当接部材としてのクリーニングブレードによってクリーニング手段に回収されることで、感光ドラムから除去される。

特開２００９−２０５０１２号公報

特許文献１のように、クリーニングブレードによって感光ドラムに移動した転写残トナーを回収する構成の場合、トナーの回収効率は回収するトナーの帯電量に影響される。例えば、回収動作時に帯電部材に付着したトナーは、帯電部材と中間転写体とが当接する位置で移動する中間転写体と摺擦するため、帯電部材に付着せずに帯電部材と中間転写体とが当接する位置を通過したトナーよりも帯電量が大きくなりやすい。

帯電量が大きくなった状態で中間転写体から感光ドラムに移動したトナーは、感光ドラムとの静電的な付着力が大きく、感光ドラムに付着したまま感光ドラムとクリーニングブレードとが当接する位置を通過してしまうおそれがある。その結果、次の画像形成を行う時に感光ドラムに残っているトナーが画像不良を引き起こしてしまうおそれがある。

そこで、本発明は、中間転写体に残留したトナーを像担持体に移動させた後に像担持体に当接させた当接部材で回収する画像形成装置において、像担持体に移動したトナーの帯電量に関わらず良好なクリーニング性を確保することを目的とする。

本発明は、トナー像を担持する像担持体と、移動可能であって前記像担持体からトナー像が１次転写される中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体に対応して配置される転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写体の移動方向に関して、前記中間転写体から転写材にトナー像が２次転写される２次転写部よりも下流側に配置され、前記中間転写体に当接した状態で前記２次転写部を通過したトナーを帯電する帯電手段と、前記帯電手段に電圧を印加する帯電電源と、前記像担持体に当接して前記像担持体に付着したトナーを回収する当接部材と、を備え、前記帯電電源から所定極性の電圧が印加された前記帯電手段と前記中間転写体とが当接する位置を通過したトナーを、前記電源から前記転写部材に前記所定極性の電圧を印加することによって前記中間転写体から前記像担持体に移動させる第１の回収動作と、前記帯電手段から前記中間転写体に移動したトナーを、前記電源から前記転写部材に前記所定極性とは逆極性の電圧を印加することによって前記中間転写体から前記像担持体に移動させる第２の回収動作と、を実行することが可能な画像形成装置において、前記第２の回収動作における前記像担持体の回転速度が前記第１の回収動作における前記像担持体の回転速度よりも遅くなるように前記像担持体の回転速度を制御する制御手段を備えることを特徴とする。

本発明によれば、中間転写体に残留したトナーを像担持体に移動させた後に像担持体に当接させた当接部材で回収する画像形成装置において、像担持体に移動したトナーの帯電量に関わらず良好なクリーニング性を確保することが可能である。

実施例１における画像形成装置の構成を説明する概略断面図である。 実施例１におけるブロック図である。 実施例１おいて、第２の回収動作を説明するタイムチャートである。 実施例１における転写残トナーの回収動作を説明するタイムチャートである。 実施例１の変形例の構成を説明する模式図である。 実施例２における、画像形成装置の周囲環境条件に基づいて実施される転写残トナーの回収動作を説明するタイムチャートである。

以下、図面を参照して、この発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但し、以下の実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状それらの相対配置などは、発明が適用される装置の構成や各種条件により適宜変更されるべきものであり、本発明を以下の実施例に限定する趣旨のものではない。

（実施例１）
［画像形成装置の構成］
図１は、本実施例における画像形成装置１０の概略断面図である。また、図２は、本実施例の画像形成装置１０の制御系統のブロック図である。図２に示すように、画像形成装置１０は、ホスト機器であるパーソナルコンピュータ２に接続している。パーソナルコンピュータ２による動作開始指令と画像信号は、制御手段としてのコントローラ３に送信され、コントローラ３が各種手段を制御することによって、画像形成装置１０において画像形成が実行される。

図１に示すように、画像形成装置１０は、電子写真方式を利用した、中間転写方式のカラー画像形成装置であり、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色の画像を形成する４つの画像形成部を有する。これらの４つの画像形成部は、所定の間隔をおいて一列に配置されており、図１において、各符号の添え字ａはイエロー、ｂはマゼンタ、ｃはシアン、ｄはブラックの画像形成部における構成要素を示している。複数設けられる画像形成部の構成及び動作は、使用するトナーの色が異なることを除いて実質的に同じであり、特に区別しない場合は、いずれの色用に設けられた要素であることを表すために符号に与えた添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄを省略して、総括的に説明する。

画像形成部には、像担持体としての円筒型の感光体、すなわち、感光ドラム２１が設けられている。感光ドラム２１の周囲には、感光ドラム２１を帯電する手段としての帯電ローラ２２、現像手段２３、及びクリーニング手段２５が設置されている。また、感光ドラム２の回転方向に関して、帯電ローラ２２よりも下流側であって且つ現像手段２３よりも上流側には、露光手段２６（レーザースキャナ）が配置されている。

感光ドラム２１は、本実施例では負帯電性の有機感光体である。この感光ドラム２１は、アルミニウムのドラム状の基体上に感光層を有しており、駆動源としてのモータＭによって図中矢印Ｄ１方向（時計方向）に所定の周速で回転駆動される。なお、本実施例における画像形成時の周速は２１０［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定されている。

帯電ローラ２２は、感光ドラム２１に所定の圧接力で接触しており、帯電高圧電源（不図示）によって所望の帯電電圧を印加され、感光ドラム２１の表面を所定の電位に均一に帯電する。本実施例では、感光ドラム２１は帯電ローラ２２により負極性に帯電される。

露光手段２６は、感光ドラム２１の表面に対して画像情報に対応したレーザー光Ｌを出力し、感光ドラム２１の表面を走査露光する。これにより、感光ドラム２１の表面に画像情報に応じた静電潜像（静電像）が形成される。

現像手段２３は、トナー担持体としての現像ローラ２８を有する。感光ドラム２１に形成された静電潜像は、現像ローラ２８と感光ドラム２１との対向部（現像部）において、現像ローラ２８に担持されたトナーによってトナー像として現像される。このとき、現像ローラ２８には、現像高圧電源（不図示）からトナーの正規の帯電極性（本実施例においては負極性）と同じ極性の現像電圧が印加される。

本実施例では、感光ドラム２１に形成された静電潜像を反転現像方式によって現像する。即ち、感光ドラム２１の帯電極性と同極性である負極性に帯電されたトナーを、露光手段２６によって露光された感光ドラム２１の露光部に付着させることで静電潜像をトナー像として現像する。なお、本実施例においては、接触現像方式を用いたが、これに限らず、非接触現像方式を用いても良い。また、本実施例においては、反転現像方式を用いて静電潜像の現像を行ったが、これに限らず、感光ドラム２１の帯電極性とは逆極性に帯電したトナーにより静電潜像を正現像する画像形成装置にも本発明を適用できる。

クリーニング手段２５には、感光ドラム２１に当接して感光ドラム２１に付着したトナーをクリーニング手段２５に回収する当接部材としてのクリーニングブレード２９が設けられている。クリーニングブレード２９は、弾性材料で形成された板状部材である。本実施例では、クリーニングブレード２９として、弾性材料としてのウレタンゴムで形成された板状部材を用いた。

本実施例では、中間転写ベルト３０（中間転写体）として、ポリエチレンナフタレート樹脂（ＰＥＮ）によって構成された中間転写ベルトを用いた。中間転写ベルト３０の初期の表面抵抗率は５．０×１０^１１Ω／□であり、体積抵抗率は８．０×１０^１１Ωｃｍである。

その他、中間転写ベルト３０としては、フッ化ビニリデン樹脂（ＰＶＤＦ）、四フッ化エチレン−エチレン共重合樹脂（ＥＴＦＥ）、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリカーボネートなどの樹脂を用いることができる。或いは、例えばエチレンプロピレンジエンゴム（ＥＰＤＭ）などから構成されるゴム基層の表面に、ウレタンゴムにポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）などのフッ素樹脂を分散させたものを被覆して、無端ベルト状に構成してもよい。また、上記基層の表面に例えばアクリル等のコート層を設けて多層構成としたものを、無端ベルト状に構成しても好適に用いることができる。

中間転写ベルト３０は、駆動ローラ３１、テンションローラ３２、対向ローラ３３（以下、対向ローラ３３と称する）に掛け渡されており、モータＭから駆動ローラ３１に回転駆動力が伝達されることで、図中矢印Ｄ２方向に移動可能である。本実施例では、中間転写ベルト３０の周速は感光ドラムと同じ２１０［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定されており、中間転写ベルト３０は感光ドラム２１の周速度と略同一の周速度で回転駆動される。

転写部材としての１次転写ローラ２４は、中間転写ベルト３０の内周面側において、各感光ドラム２１に対応して配置されている。１次転写ローラ２４としては、ポリウレタンゴムやＥＰＤＭ、ニトリルブタジエンゴム（ＮＢＲ）などの弾性部材から構成されるものを好適に用いることができる。

転写部材としての１次転写ローラ２４は、中間転写ベルト３０を感光ドラム２１に向けて押圧して感光ドラム２１と中間転写ベルト３０とが当接する１次転写部Ｎ１を形成し、中間転写ベルト３０の移動にともなって回転する。また、１次転写ローラ２４には１次転写電源２７が接続されている。１次転写電源２７から１次転写ローラ２４に正極性（所定極性）の電圧を印加することによって、１次転写部Ｎ１において、感光ドラム２１に形成されたトナー像が感光ドラム２１から中間転写ベルト３０に１次転写される。

中間転写ベルト３０に転写されずに感光ドラム２１に残留したトナーは、感光ドラム２１の回転にともなってクリーニングブレード２９と感光ドラム２１とが当接する位置に到達し、クリーニングブレード２９によってクリーニング手段２５に回収される。

２次転写ローラ３４は、対向ローラ３３に対向する位置において中間転写ベルト３０の外周面に当接して２次転写部Ｎ２を形成する。また、２次転写ローラ３４には、２次転写電源３７が接続されている。２次転写電源３７から２次転写ローラ３４に正極性の電圧を印加することによって、２次転写部Ｎ２において、中間転写ベルト３０に１次転写されたトナー像が転写材Ｐに２次転写される。

ピックアップローラ１３は、中間転写ベルト３０に１次転写された各色のトナー像が２次転写部Ｎ２に到達するタイミングに合わせて、転写材Ｐを給送する。ピックアップローラ１３によって給送された転写材Ｐは、レジストセンサ１４によって先端位置が検出された後、搬送ローラ対１５によって２次転写部Ｎ２へと搬送される。２次転写部Ｎ２においてトナー像を２次転写された転写材Ｐは、定着手段１７において加熱及び加圧されることにより各色のトナーが溶融混色して転写材Ｐに定着された後に、画像形成装置１０から排出される。

２次転写部Ｎ２において転写材Ｐに２次転写されず中間転写ベルト３０に残留したトナー（以下、転写残トナーと称する）は、中間転写ベルト３０とともに移動し、帯電手段としての帯電ブラシ３５によって帯電される。その後、転写残トナーは、中間転写ベルト３０とともに移動し、１次転写部Ｎ１を通過する際に感光ドラム２１と中間転写ベルト３０との間の電位差によって中間転写ベルト３０から感光ドラム２１に静電的に移動し、クリーニング手段２５により回収される。

帯電ブラシ３５は、材料に導電性を付与したナイロンを使用したブラシ部材であり、ブラシ幅は４ｍｍ、パイル長さは４ｍｍである。帯電ブラシ３５は、中間転写ベルト３０の移動方向Ｄ２に関して、２次転写部Ｎ２よりも下流側であって、最上流の画像形成部の１次転写部Ｎ１よりも上流側に設けられている。また、帯電ブラシ３５は、対向ローラ３３に対向する位置で、中間転写ベルト３０に対する侵入量が１ｍｍとなるように付勢された状態で中間転写ベルト３０に当接している。

帯電ブラシ３５には帯電電源３６が接続されており、帯電電源３６は帯電ブラシ３５に正極性又は負極性の電圧を印加することが可能である。以下、転写残トナーの回収動作に関して、詳細に説明する。

［転写残トナーの第１の回収動作］
帯電電源３６から帯電ブラシ３５に正極性（所定極性）の電圧を印加することにより、転写残トナーは、帯電ブラシ３５と中間転写ベルト３０とが当接する位置において正極性に帯電される。ここで、帯電ブラシ３５に印加される正極性の電圧は、中間転写ベルト３０の電気抵抗や、環境条件等により異なるが、本実施例では約１５００［Ｖ］に設定した。

正極性に帯電され、帯電ブラシ３５と中間転写ベルト３０とが当接する位置を通過した転写残トナーは、中間転写ベルト３０の移動にともなって移動し、最上流の画像形成部の１次転写部Ｎ１ａに到達する。そして、１次転写電源２７ａから１次転写ローラ２４ａに正極性の電圧を印加することによって、正極性に帯電された転写残トナーは中間転写ベルト３０から感光ドラム２１ａへ静電的に移動する。

その後、感光ドラム２１ａへ移動した正極性の転写残トナーは、クリーニングブレード２９ａによってクリーニング手段２５ａに回収される。このようにして、正極性に帯電され、帯電ブラシ３５と中間転写ベルト３０とが当接する位置を通過した転写残トナーの回収動作（第１の回収動作）が行われる。

［転写残トナーの第２の回収動作］
２次転写部Ｎ２を通過した転写残トナーは、負極性に帯電したトナーを含んでいる場合がある。このように負極性に帯電したトナーは、第１の回収動作において正極性の電圧が印加された帯電ブラシ３５に付着し、帯電ブラシ３５と中間転写ベルト３０の隙間に蓄積される。帯電ブラシ３５に付着するトナーが増えると、第１の回収動作で転写残トナーが十分に帯電されなくなることでクリーニング不良が発生する虞がある。そこで、本実施例においては、帯電ブラシ３５に付着した負極性のトナーを中間転写ベルト３０に移動させたのちに中間転写ベルト３０から感光ドラム２１に静電的に移動させて回収する第２の回収動作を実施している。

図３は、第２の回収動作において帯電ブラシ３５に付着した負極性のトナーを中間転写ベルト３０に移動させるときの帯電電源３６の出力電圧を説明するタイムチャートである。

第２の回収動作が開始されると、図３に示すように、まず、転写残トナーを正極性に帯電するために帯電ブラシ３５に印加していた電圧Ｖ_１の印加を終了し、帯電電源３６から帯電ブラシ３５に印加する電圧の出力値を０［Ｖ］とする。そして、所定時間後に、正極性の電圧Ｖ_２の印加と電圧Ｖ_２の印加の停止を繰り返すことによって、帯電ブラシ３５に付着した負極性のトナーを、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に移動させる。

より詳しくは、帯電電源３６は、帯電ブラシ３５への電圧Ｖ_１の印加を終了した１５０ｍｓｅｃ後に帯電ブラシ３５に電圧Ｖ_２を印加し、その７５ｍｓｅｃ後に再び出力電圧値を０［Ｖ］とする。そして、この切替工程を所定回数繰り返したのち、帯電ブラシ３５に印加する電圧を正極性の電圧に切り替えて維持することで、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に負極性のトナーを移動させる動作を終了する。

帯電ブラシ３５への電圧Ｖ_１の印加を終了することで、帯電ブラシ３５に静電的に付着していた負極性のトナーが中間転写ベルト３０に吐き出される。また、前述の切替工程を繰り返すことで、帯電ブラシ３５に付着していた負極性のトナーに静電的な振動を与えて、帯電ブラシ３５からの吐出し性を向上させることができる。本実施例においては、第２の回収動作における電圧Ｖ_１は＋１５００［Ｖ］、電圧Ｖ_２は＋２００［Ｖ］である。また、本実施例においては、前述の切替工程を繰り返した後に帯電ブラシ３５に印加する電圧を電圧Ｖ_２に設定した。

その後、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に吐き出された負極性のトナーは、中間転写ベルト３０の移動にともなって最上流の画像形成部の１次転写部Ｎ１ａに到達する。そして、１次転写電源２７ａから１次転写ローラ２４ａに負極性の電圧を印加することによって、帯電ブラシ３５から中間転写ベルお３０に移動した負極性のトナーは中間転写ベルト３０から感光ドラム２１ａへ静電的に移動する。感光ドラム２１ａへ移動したトナーは、第１の回収動作と同様に、クリーニングブレード２９ａによってクリーニング手段２５ａに回収される。

画像形成時に１次転写ローラ２４に印加される電圧の極性は正極性であるのに対し、第２の回収動作では１次転写ローラ２４に負極性の電圧を印加する必要がある。したがって、第２の回収動作は画像形成時ではなく、画像形成後の後回転動作や画像形成前の前回転動作などの、非画像形成時に行われる。

本実施例においては、切替工程を行う際に帯電ブラシ３５に印加する電圧を停止して帯電電源３６の出力値を０［Ｖ］にする構成について説明したが、これに限らない。例えば、帯電電源３６から帯電ブラシ３５に電圧Ｖ_１よりも絶対値が小さい正極性の電圧を印加して切替工程を繰り返す構成としても良い。このように、電圧の絶対値の大きさが異なる正極性の電圧を交互に印加する構成においては、静電的な振動によって帯電ブラシ３５に付着したトナーを中間転写ベルト３０に吐き出すことが可能である。また、帯電電源３６から帯電ブラシ３５に負極性の電圧を印加して切替工程を繰り返す構成としても良い。切替工程を行う際に帯電電源３６から帯電ブラシ３５に負極性の電圧を印加することにより、帯電ブラシ３５に付着した負極性のトナーの吐き出し性を更に向上させることが可能である。

なお、本実施例の第１の回収動作及び第２の回収動作の説明においては、中間転写ベルト３０の移動方向に関して最上流に配置される感光ドラム２１ａによって正極性又は負極性に帯電した転写残トナーを回収する構成について説明した。しかし、これに限らず、各１次転写部Ｎ１に形成する電界の方向を制御することによって、感光ドラム２１ａ以外の感光ドラムで転写残トナーを回収することも可能である。例えば、帯電ローラ２２や露光手段２６、１次転写電源２７から１次転写ローラ２４に印加する電圧の極性及び出力値を制御することによって、１次転写部Ｎ１に形成される電界の方向を制御することが可能である。また、各１次転写部Ｎ１に形成する電界の方向を制御することによって、複数の感光ドラムで転写残トナーを振り分けて回収することも可能である。

［感光ドラムの回転速度制御］
本実施例では、第１の回収動作時よりも第２の回収動作時における感光ドラム２１の回転速度を遅い速度とすることで、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に移動したトナーの回収効率を向上させている。

感光ドラム２１に当接する当接部材としてのクリーニングブレード２９によって、感光ドラム２１に残留したトナーを回収する構成の場合、トナーの回収効率は回収するトナーの帯電量に大きく影響される。トナーの帯電量が大きい場合、トナーと感光ドラム２１との静電的な付着力が大きくなってしまうため、クリーニングブレード２９によるトナーの回収効率が低下し、クリーニング不良が発生してしまう。その結果、感光ドラム２１にトナーが残っている状態で次の画像形成を行ってしまい、画像不良が発生するおそれがある。

表１は、本発明者らが検討した、各回収動作における感光ドラム２１のクリーニング手段２５に回収されるトナーの帯電量を示す表である。表１における、トナーＡは、１次転写後に感光ドラム２１に残留したトナーである。また、トナーＢは第１の回収動作においてクリーニング手段２５に回収されるトナーであり、トナーＣは第２の回収動作においてクリーニング手段２５に回収されるトナーである。

なお、本実施例におけるトナーの帯電量の測定は、ホソカワミクロン株式会社製イースパートアナライザ ＥＳＴ−Ｇを用いて行った。トナーＡの帯電量は、１次転写後に画像形成動作を停止させて感光ドラム２１に付着したトナーを採取して測定した。また、トナーＢとトナーＣの帯電量は、第１の回収動作及び第２の回収動作のそれぞれにおいて、中間転写ベルト３０から感光ドラム２１にトナーが移動した状態で画像形成装置１０の動作を停止させて、感光ドラム２１に付着したトナーを採取して測定した。

トナーＡは、１次転写終了後すぐに感光ドラム２１のクリーニング手段２５に到達するため、摺擦等による帯電量の絶対値の上昇が発生しにくい。また、トナーＢも、帯電ブラシ３５によって正極性に帯電された後に、摺擦などによる帯電量の上昇が発生することなくクリーニングブレード２９と感光ドラム２１とが当接する位置に到達するため、帯電量の絶対値の上昇が発生しにくい。一方で、トナーＣは、帯電ブラシ３５に付着した状態で帯電ブラシ３５と中間転写ベルト３０との間で摺擦されるため、摩擦によって帯電量の絶対値が上昇してしまう。

本実施例においては、トナーの帯電量の絶対値が上昇しやすい第２の回収動作における感光ドラム２１の周速を、第１の回収動作における感光ドラム２１の周速よりも遅く設定している。この構成により、感光ドラム２１とクリーニングブレード２９とが当接する位置におけるトナーの回収効率を上げることが可能である。

表２は、第２の回収動作を行うときの感光ドラム２１の周速と、クリーニング性の評価結果を説明する表である。クリーニング性の評価に関しては、以下の方法で行った。

まず、２次色の印字率２００％の画像（ベタ黒画像）の形成を開始し、画像形成が完了する前に画像形成動作を中断させる。そして、画像形成動作の中断によって中間転写ベルト３０に残留した転写残トナーを、第１の回収動作と第２の回収動作によって回収する。その後、印字率０％の画像（ベタ白画像）を連続で形成し、転写材Ｐに付着する汚れの度合いを確認することで、各周速で第２の回収動作を行った場合におけるクリーニング性の評価を行った。

なお、クリーニング性の評価を行うにあたり、画像形成時および第１の回収動作時の感光ドラム２１の周速は２１０［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定し、用紙にはＧＦ−Ｃ０８１（キヤノン製）を用い、画像形成モードとしては普通紙モードを選択した。画像形成装置１０のスループットは１分間に３８枚である。クリーニング性に関しては、転写材Ｐにトナーが付着せず、画像汚れが発生しない場合を○、顕著な画像汚れが発生した場合を×、顕著ではないもののわずかに画像汚れが発生した場合を△とした。

表２に示すように、本発明者らの検討によれば、第２の回収動作を実行するときの感光ドラム２１の周速を、第１の回収動作を実行するときの感光ドラム２１の周速よりも遅くすることで、クリーニング性を向上させることが可能である。第２の回収動作において、感光ドラム２１の周速を１４０［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定した場合、転写材Ｐに微かにトナーが付着したものの、感光ドラム２１の周速を２１０［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定した場合と比べるとクリーニング性は向上した。

さらに、第２の回収動作において、感光ドラムの周速を７０［ｍｍ／ｓｅｃ］以下に設定した場合、転写材Ｐにトナーが付着することによる画像汚れが発生せず、良好なクリーニング性を得ることができた。以上から、本実施例では、第１の回収動作を行うときの感光ドラム２１の周速を２１０［ｍｍ／ｓｅｃ］とし、第２の回収動作を行うときの感光ドラム２１の周速を７０［ｍｍ／ｓｅｃ］とした。図４は、本実施例において転写残トナーを回収するときのタイムチャートである。

図４に示すように、画像形成時においては、１次転写電源２７から１次転写ローラ２４に正極性の電圧を印加してトナー像の１次転写を行い、２次転写電源３７から２次転写ローラ３４に正極性の電圧を印加してトナー像の２次転写を行う。２次転写部Ｎ２を通過した転写残トナーは、帯電電源３６から正極性の電圧Ｖ_１を印加された帯電ブラシ３５によって正極性に帯電され、１次転写部Ｎ１ａにおいて中間転写ベルト３０から感光ドラム２１ａに移動し、クリーニング手段２５ａに回収される。このようにして、画像形成動作と第１の回収動作が行われる。

図４における時間ｔ_１［ｍｓｅｃ］は、中間転写ベルト３０が、帯電ブラシ３５の位置から最上流の画像形成部の１次転写部Ｎ１ａに移動するのに要する時間である。トナー像の２次転写が終了し、帯電ブラシ３５によって正極性に帯電された転写残トナーを回収する第１の回収動作が完了すると、感光ドラム２１と中間転写ベルト３０の周速は、２１０［ｍｍ／ｓｅｃ］から７０［ｍｍ／ｓｅｃ］に切り替えられる。そして、感光ドラム２１と中間転写ベルト３０の周速の切り替えが終了するタイミングに合わせて、帯電電源３６から帯電ブラシ３５に印加する電圧Ｖ_１が停止され、前述の切替工程の繰り返し動作が開始される。

ここで、最初に電圧Ｖ_１が停止されるタイミングは、感光ドラム２１と中間転写ベルト３０の周速の切り替えが終了するタイミングより時間ｔ_１［ｍｓｅｃ］分早く設定している。すなわち、電圧Ｖ_１が停止されることで帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に吐き出された負極性のトナーが、最上流の画像形成部の１次転写部Ｎ１ａに到達したときには，感光ドラム２１の周速が７０［ｍｍ／ｓｅｃ］となっている。

また、この時、中間転写ベルト３０に吐き出された負極性のトナーが１次転写部Ｎ１ａに到達するタイミングに合わせて、１次転写電源２７ａから１次転写ローラ２４ａに負極性の電圧が印加される。これにより、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に移動した負極性のトナーは、中間転写ベルト３０から感光ドラム２１ａに移動した後に、感光ドラム２１ａにおいてクリーニング手段２５ａに回収される。このようにして、第２の回収動作が行われる。

切替工程を所定の回数繰り返した後、帯電電源３６から帯電ブラシ３５に印加する電圧は正極性の電圧Ｖ_２に切り替えられ、維持されることで、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０への負極性のトナーの吐き出しを終了する。また、中間転写ベルト３０へのトナー吐出しが終了した位置が１次転写部Ｎ１ａを通過するタイミングに合わせて１次転写ローラ２４ａへの負極性の電圧の印加を終了する。

その後、中間転写ベルト３０の移動が停止されるタイミングに合わせて、帯電ブラシ３５への電圧の印加を終了し、中間転写ベルト３０に帯電ブラシ３５から吐き出された負極性のトナーが無い状態として、一連の動作を終了させる。

以上説明したように、本実施例においては、第１の回収動作における感光ドラム２１の周速よりも第２の回収動作における感光ドラム２１の周速を遅く設定している。これにより、トナーの帯電量が大きくなりやすい第２の回収動作におけるトナーの回収効率を向上させることができ、クリーニング不良に起因した画像不良の発生を抑制することが可能である。

なお、本実施例では最上流の画像形成部の１次転写ローラ２４ａに負極性の電圧を印加する構成となっているが、少なくとも１つの１次転写ローラ２４に負極性の電圧を印加する構成であればよい。したがって、どの１次転写ローラ２４に負極性の電圧を印加するか、または、複数の１次転写ローラ２４に負極性の電圧を印加するかは適宜選択可能である。

また、本実施例では中間転写ベルト３０の周速切り替え終了タイミングに合わせて帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０にトナーを吐き出す構成とした。しかしながら、例えば、１次転写電源２７ａから１次転写ローラ２４ａに印加する電圧の極性の切り替えに時間がかかる場合等においては、１次転写電源２７ａの電圧の切替のタイミングに合わせて帯電ブラシ３５から負極性のトナーを吐き出す構成としてもよい。

本実施例においては、共通のモータＭによって感光ドラム２１と中間転写ベルト３０を回転駆動させる構成について説明したが、これに限らず、それぞれ別の駆動源を設けて感光ドラム２１と中間転写ベルト３０を回転させても良い。また、本実施例においては、画像形成時の感光ドラム２１と中間転写ベルト３０の周速度を略同一の速度に設定したが、これに限らず、感光ドラム２１と中間転写ベルト３０の周速度を異ならせ、周速差を設ける構成としても良い。共通のモータＭを用いる場合、駆動源からの駆動力を伝達するギア比や、駆動ローラ３１の径を変更することで、周速差を変更することが可能である。

なお、使用度合いが少ないトナーは帯電量が大きくなりやすいことが知られている。したがって、画像形成装置１０において、２次転写部Ｎ２を通過する転写材Ｐの累計の枚数が所定の枚数を超える前である使用初期に、第１の回収動作における感光ドラム２１の周速よりも遅い周速で第２の回収動作を実行しても良い。これにより、画像形成装置１０の使用初期において、転写残トナーの回収動作にかかる時間を短縮しつつ、クリーニング不良に起因した画像不良の発生を抑制することが可能である。

［変形例］
本実施例では感光ドラム２１の周速を可変とする構成としたが、帯電ブラシ３５に付着することで帯電量が大きくなるトナーの回収効率を向上させるための構成はこれに限られたものではない。図５は、本変形例の構成を説明する模式図である。例えば、図５に示すように、１次転写部Ｎ１ａとクリーニング手段２５ａの間にコロナ帯電等を利用した除電器４０を設け、中間転写ベルト３０から感光ドラム２１ａに移動したトナーを除電する構成とする。これにより、第２の回収動作におけるトナーと感光ドラム２１ａとの静電的な付着力を弱め、クリーニングブレード２９ａによるトナーの回収効率を向上させることが可能である。

（実施例２）
実施例１では、第１の回収動作における感光ドラム２１の周速よりも第２の回収動作における感光ドラム２１の周速を遅く設定する構成について説明した。これに対し、実施例２においては、画像形成装置１０の周囲の環境条件に基づいて、第２の回収動作における感光ドラム２１の周速を制御する構成について説明する。なお、本実施例において実施例１と共通する部分に関しては同一の符号を付して説明を省略する。

表３は、第２の回収動作における感光ドラム２１の周速を第１の回収動作と同じ周速に設定したときの、各湿度条件における帯電ブラシ３５に蓄積されていたトナーの帯電量と、クリーニング不良に起因した画像不良の発生の有無を示す表である。表３の検討においては、第１の回収動作と第２の回収動作における感光ドラム２１の周速を２１０［ｍｍ／ｓｅｃ］に設定した。なお、トナーの帯電量の測定方法と、クリーニング性の評価方法は、実施例１における測定方法と同様であるため、説明を省略する。

トナーの帯電量と、空気中の絶対湿度との間には相関があることが知られており、空気中の絶対湿度が大きくなるにつれてトナーの帯電量は減少する傾向にある。本発明者らの検討によれば、表３に示すように、絶対湿度が８．９［ｇ／ｍ^３］以上の周囲環境ではクリーニング不良に起因した画像不良は発生しなかった。

ここで、本実施例における絶対湿度の求め方に関して説明する。図１に示すように、画像形成装置１０には、周囲の温度と相対湿度を検知するための検知手段としての環境センサ６が設けられている。本実施例においては、環境センサ６によって検知される温度と相対湿度の値に基づいて、制御手段としてのコントローラ３に予め格納されているテーブルの値から絶対湿度の値を算出している。

表４は、コントローラ３に予め格納されているテーブルの一例である。本実施例において、コントローラ３は、環境センサ６によって検知された値に基づいてテーブルを参照し、得られた絶対湿度の値が所定の値未満であると判断した場合に、感光ドラム２１の周速を制御する。より具体的には、絶対湿度が８．９［ｇ／ｍ^３］未満である場合において、実施例１と同様に、第２の回収動作における感光ドラム２１の周速を第１の回収動作における感光ドラム２１の周速よりも遅くする構成とする。即ち、絶対湿度が８．９［ｇ／ｍ^３］以上の場合においては、第２の回収動作における感光ドラム２１の周速の切替を行わない。

図６は、本実施例における、絶対湿度が８．９［ｇ／ｍ^３］以上の場合に転写残トナーを回収するときのタイムチャートである。

図６に示すように、トナー像の２次転写が終了し、帯電ブラシ３５によって正極性に帯電された転写残トナーを回収する第１の回収動作が完了すると、帯電電源３６から帯電ブラシ３５に印加する電圧Ｖ_１が停止され前述の切替工程の繰り返し動作が開始される。ここで、最初に電圧Ｖ_１が停止されるタイミングは、１次転写電源２７ａから１次転写ローラ２４ａに負極性の電圧を印加するタイミングより時間ｔ_１［ｍｓｅｃ］分早く設定している。

すなわち、電圧Ｖ_１が停止されることで帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に吐き出された負極性のトナーが、最上流の画像形成部の１次転写部Ｎ１ａに到達したときには、１次転写電源２７ａは１次転写ローラ２４ａに負極性の電圧を印加している。これにより、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０に移動した負極性のトナーは、中間転写ベルト３０から感光ドラム２１ａに移動した後に、感光ドラム２１ａにおいてクリーニング手段２５ａに回収される。本実施例においては、画像形成装置１０の周囲環境条件に関して、絶対湿度が８．９［ｇ／ｍ^３］以上の場合に、このようにして第２の回収動作が行われる。

切替工程を所定の回数繰り返した後、帯電電源３６から帯電ブラシ３５に印加する電圧は正極性の電圧Ｖ_２に切り替えられ、維持されることで、帯電ブラシ３５から中間転写ベルト３０への負極性のトナーの吐き出しを終了する。また、中間転写ベルト３０へのトナー吐出しが終了した位置が１次転写部Ｎ１ａを通過するタイミングに合わせて１次転写ローラ２４ａへの負極性の電圧の印加を終了する。

その後、中間転写ベルト３０の移動が停止されるタイミングに合わせて、帯電ブラシ３５への電圧の印加を終了し、中間転写ベルト３０に帯電ブラシ３５から吐き出された負極性のトナーが無い状態として、一連の動作を終了させる。なお、本実施例においても、電圧Ｖ_１は＋１５００［Ｖ］、電圧Ｖ_２は＋２００［Ｖ］に設定しており、時間ｔ_１［ｍｓｅｃ］は、中間転写ベルト３０が、帯電ブラシ３５の位置から最上流の画像形成部の１次転写部Ｎ１ａに移動するのに要する時間である。

画像形成装置１０の周囲環境条件に関して絶対湿度が８．９［ｇ／ｍ^３］以上の場合に、第２の回収動作に際して感光ドラム２１の周速の切替を行わないことによって、実施例１の構成よりも画像形成装置１０が停止するまでの時間を短縮することができる。その結果、トナーの帯電量が大きくなりやすい条件以外においては、転写残トナーの回収動作にかかる時間を短縮しつつ、クリーニング不良に起因した画像不良の発生の抑制を両立できる。

なお、本実施例においては、環境センサ６によって検知された温度と相対湿度の値とコントローラ３に格納されたテーブルから絶対湿度を求め、得られた絶対湿度の値に基づいて感光ドラム２１の周速を制御する構成としたが、これに限らない。環境センサ６によって検知された相対湿度の値に基づいて感光ドラム２１の周速を制御する構成としても良く、また、ユーザによって画像形成装置１０に入力された湿度の値に応じて感光ドラム２１の周速を制御する構成としても良い。

また、本実施例においても、最上流の画像形成部の１次転写ローラ２４ａに負極性の電圧を印加する構成となっているが、少なくとも１つの１次転写ローラ２４に負極性の電圧を印加する構成であればよい。したがって、どの１次転写ローラ２４に負極性の電圧を印加するか、または、複数の１次転写ローラ２４に負極性の電圧を印加するかは適宜選択可能である。

［変形例］
さらに、本実施例では絶対湿度８．９［ｇ／ｍ^３］を閾値として、この閾値よりも絶対湿度が小さい場合に感光ドラム２１と中間転写ベルト３０の周速を切り替える構成としたが、表４に示すように、絶対湿度に応じて周速を可変する構成としてもよい。表５は、本実施例の変形例としての、絶対湿度と第２の回収動作を実行するときの感光ドラム２１の周速の設定値を示す表である。

このように、絶対湿度の値に応じて第２の回収動作における感光ドラム２１の周速の値を切り替える構成とすることで、ユーザの使用状況に応じて、転写残トナーの回収動作にかかる時間の短縮を最適化できる。

また、本実施例では画像形成装置１０の周囲環境条件に基づいて感光ドラム２１と中間転写ベルト３０の周速を制御する構成としたが、これに限らず、トナーの使用度合いに基づいて感光ドラム２１の周速を制御してもよい。使用度合いが少ないトナーは帯電量が大きくなりやすい。したがって、このようなトナーを第２の回収動作で回収する場合に感光ドラム２１の周速を制御することで、転写残トナーの回収動作にかかる時間を短縮しつつ、クリーニング不良に起因した画像不良の発生を抑制することが可能となる。

３ コントローラ
２１ 感光ドラム
２４ １次転写ローラ
２９ クリーニングブレード
３０ 中間転写ベルト
３５ 帯電ブラシ

Claims (17)

1. トナー像を担持する像担持体と、移動可能であって前記像担持体からトナー像が１次転写される中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体に対応して配置される転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写体の移動方向に関して、前記中間転写体から転写材にトナー像が２次転写される２次転写部よりも下流側に配置され、前記中間転写体に当接した状態で前記２次転写部を通過したトナーを帯電する帯電手段と、前記帯電手段に電圧を印加する帯電電源と、前記像担持体に当接して前記像担持体に付着したトナーを回収する当接部材と、を備え、
   前記帯電電源から所定極性の電圧が印加された前記帯電手段と前記中間転写体とが当接する位置を通過したトナーを、前記電源から前記転写部材に前記所定極性の電圧を印加することによって前記中間転写体から前記像担持体に移動させる第１の回収動作と、
   前記帯電手段から前記中間転写体に移動したトナーを、前記電源から前記転写部材に前記所定極性とは逆極性の電圧を印加することによって前記中間転写体から前記像担持体に移動させる第２の回収動作と、を実行することが可能な画像形成装置において、
   前記第２の回収動作における前記像担持体の回転速度が前記第１の回収動作における前記像担持体の回転速度よりも遅くなるように前記像担持体の回転速度を制御する制御手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記画像形成装置の周囲の湿度に基づいて、前記第２の回収動作における前記像担持体の回転速度が前記第１の回収動作における前記像担持体の回転速度よりも遅くなるように前記像担持体の回転速度を制御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. 前記画像形成装置の周囲の湿度を検知する検知手段を備え、前記制御手段は、前記検知手段によって検知された値から得られた絶対湿度が所定の値未満であると判断した場合に、前記像担持体の回転速度を制御する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２次転写部でトナー像を２次転写される転写材の累計の枚数が所定の枚数を超える前において、前記制御手段は、前記第２の回収動作における前記像担持体の回転速度が前記第１の回収動作における前記像担持体の回転速度よりも遅くなるように前記像担持体の回転速度を制御することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記第１の回収動作において前記中間転写体から前記像担持体にトナーを移動させた後であって、前記第２の回収動作において前記帯電手段から前記中間転写体にトナーが移動する前に、前記像担持体の回転速度を切り替えることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. トナー像を担持する像担持体と、移動可能であって前記像担持体からトナー像が１次転写される中間転写体と、前記中間転写体を介して前記像担持体に対応して配置される転写部材と、前記転写部材に電圧を印加する電源と、前記中間転写体の移動方向に関して、前記中間転写体から転写材にトナー像が２次転写される２次転写部よりも下流側に配置され、前記中間転写体に当接した状態で前記２次転写部を通過したトナーを帯電する帯電手段と、前記帯電手段に電圧を印加する帯電電源と、前記像担持体に当接して前記像担持体に付着したトナーを回収する当接部材と、を備え、
   前記電源から前記転写部材に所定極性の電圧を印加することにより、前記帯電電源から前記所定極性の電圧が印加された前記帯電手段と前記中間転写体とが当接する位置を通過したトナーを前記中間転写体から前記像担持体に移動させる第１の回収動作と、
   前記電源から前記転写部材に前記所定極性とは逆極性の電圧を印加することにより、前記帯電手段から前記中間転写体に移動したトナーを前記中間転写体から前記像担持体に移動させる第２の回収動作と、を実行することが可能な画像形成装置において、
   前記像担持体の回転方向に関して、前記像担持体と前記中間転写体が当接する位置よりも下流側であって、前記像担持体と前記当接部材が当接する位置よりも上流側に、前記第２の回収動作を実行する場合に前記中間転写体から前記像担持体に移動したトナーを除電する除電手段を備えることを特徴とする画像形成装置。
7. 前記所定極性は、トナーの正規の帯電極性とは逆の極性であり、前記電源から前記転写部材に前記所定極性の電圧を印加することにより、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を１次転写することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
8. 前記電源から前記転写部材に前記所定極性の電圧を印加することにより、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を１次転写しつつ、前記第１の回収動作を実行することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記像担持体と前記転写部材はそれぞれ複数設けられており、前記第１の回収動作において、前記帯電電源から前記所定極性の電圧が印加された前記帯電手段と前記中間転写体とが当接する位置を通過したトナーを、前記中間転写体から、複数の前記像担持体のうち前記中間転写体の移動方向に関して最も上流側に配置される前記像担持体に移動させることを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記所定極性は、トナーの正規の帯電極性とは逆の極性であり、前記像担持体から前記中間転写体にトナー像を１次転写しないときに、前記第２の回収動作を実行することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。
11. 前記像担持体と前記転写部材はそれぞれ複数設けられており、前記第２の回収動作において、前記帯電手段から前記中間転写体に移動したトナーを、前記中間転写体から、複数の前記像担持体のうち前記中間転写体の移動方向に関して最も上流側に配置される前記像担持体に移動させることを特徴とする請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記所定極性であって、前記第１の回収動作において前記帯電電源から前記帯電手段に印加する電圧よりも絶対値が小さく、且つ、それぞれ値が異なる電圧を前記帯電電源から前記帯電手段に交互に印加することにより、前記第２の回収動作において前記帯電手段から前記中間転写体にトナーを移動させることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記帯電電源は、前記帯電手段に電圧を印加しない状態と、前記第１の回収動作において前記帯電電源から前記帯電手段に印加する電圧よりも絶対値が小さい電圧を前記帯電手段に印加する状態と、を交互に形成することにより、前記第２の回収動作において前記帯電手段から前記中間転写体にトナーを移動させることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記帯電電源は、前記第１の回収動作において前記帯電電源から前記帯電手段に印加する電圧よりも絶対値が小さい電圧と、前記逆極性の電圧と、を前記帯電手段に交互に印加することにより、前記第２の回収動作において前記帯電手段から前記中間転写体にトナーを移動させることを特徴とする請求項１乃至１１のいずれか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記帯電手段は導電性を有するブラシ部材であることを特徴とする請求項１乃至１４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
16. 前記第２の回収動作において前記帯電手段から前記中間転写体に移動した後に前記像担持体に移動するトナーは、前記２次転写部を通過した後に前記所定極性の電圧を印加された前記ブラシ部材に付着し、前記ブラシ部材と前記中間転写体との間で摺擦されたトナーであることを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。
17. 前記当接部材は、前記像担持体の回転方向に関して前記像担持体と前記中間転写体が当接する１次転写部よりも下流側に設けられ、
    前記第１の回収動作及び前記第２の回収動作を実行する場合に前記中間転写体から前記像担持体に移動させたトナーは、前記当接部材によって回収されることを特徴とする請求項１乃至１６のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images