JP6589806B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写ベルトなどの像担持体に付着したトナーをクリーニングする回転部材を備える画像形成装置に関する。

従来、電子写真方式で画像を形成可能な画像形成装置は、中間転写ベルトなどの像担持体上に残存するトナーを除去するクリーニング装置を備えている（特許文献１参照）。前記クリーニング装置は、例えば、像担持体に接触して回転するブラシローラーと、前記ブラシローラーに保持されたトナーを前記ブラシローラーから静電気的に転移させて回収する回収ローラーと、前記回収ローラーの表面からトナーを分離させる分離ブレードを備えている。分離ブレードによって分離されたトナーは、クリーニング装置のハウジングの底部に集められ、その底部に設けられた搬送スクリューなどの搬送部材によって廃トナー収容部に搬送される。

前記像担持体に残存するトナーは、画像形成が行われる過程で所定の極性に帯電されている。したがって、従来、前記ブラシローラーには、像担持体からトナーを除去するために、前記トナーの極性とは逆極性の電圧が印加されている。また、前記ブラシローラーから前記回収ローラーに静電気的にトナーを転移させるために、前記回収ローラーと前記ブラシローラーとの間に、前記トナーの極性とは逆極性のバイアス電圧が印加されている。

特開２００９−１２２３４３号公報

従来のクリーニング装置は、例えば、画像形成装置の電源がオフにされると、次に電源がオンにされるまでの間、ブラシローラーは除去したトナーを保持した状態を保つ。ブラシローラーにトナーが保持された状態であっても、短時間で電源がオンにされた場合は、トナーの帯電量にばらつきは生じず、一定レベル以上の帯電量を維持する。しかしながら、ブラシローラーによるクリーニングが長時間行われず、ブラシローラーにトナーが保持された状態が長時間続くと、トナーの帯電量は時間の経過とともに低下するため、ブラシローラーにおけるトナーの帯電量にばらつきが生じる。つまり、ブラシローラーに保持されたトナーにおいて、当初の帯電量を維持している部分、当初の帯電量よりも低い部分、当初の帯電量よりも極端に低い部分などが存在する。この場合、再び電源がオンにされて、クリーニング装置に前記バイアス電圧が印加されると、当初の帯電量を維持しているトナーは静電気力を受けてブラシローラーから回収ローラーに引き寄せられるが、帯電量が低下したトナーに対しては、回収ローラーに引き寄せるための十分な静電気力を付与することができず、帯電量の低下したトナーがいつまでもブラシローラーに残ったままとなる。このように残されたトナーが電源のオンオフの度に増えると、回収ローラーに転移できないトナーがブラシローラーに溢れてしまい、像担持体から適切にトナーを除去することができなくなる。また、場合によっては、ブラシローラーから像担持体にトナーが再付着するおそれがある。また、クリーニング装置に前記バイアス電圧が印加された場合に、帯電量が低下したトナーとの電位差が大きくなりすぎて、当該トナーに放電が発生し、逆極性に帯電したトナーが生成される。このように生成された逆極性のトナーは、前記バイアス電圧による斥力を受けて、像担持体側へ移動し、像担持体にトナーが再付着する問題が生じる。

本発明の目的は、ブラシローラーなどの回転部材に除去されたトナーが長時間保持された場合であっても、確実に回転部材から回収部材にトナーを転移させて、像担持体へのトナーの再付着を防止することが可能な画像形成装置を提供することにある。

本発明の一の局面に係る画像形成装置は、回動可能に支持された像担持体と、ブラシ状の回転部材と、回収部材と、バイアス供給部と、電流制御部と、を備える。前記像担持体は、トナー像を担持する部材である。前記回転部材は、回動する前記像担持体に接触して回転駆動されることによってトナー像転写後の前記像担持体に付着するトナーを除去して保持する。前記回収部材は、前記回転部材に接触して回転駆動される。前記バイアス供給部は、前記回転部材と前記回収部材との間に、前記回転部材に保持されたトナーを前記回収部材に静電気的に移動させるためのバイアス電圧を印加する。前記電流制御部は、前記回転部材によるトナーの除去動作の停止時間が予め定められた設定値以上である場合に、前記バイアス供給部から前記バイアス電圧が印加されるときに流れるバイアス電流の電流値を段階的に増加させる電流増加制御を行う。

本発明によれば、ブラシローラーなどの回転部材に除去されたトナーが長時間保持された場合であっても、確実に回転部材から回収部材にトナーを転移させて、像担持体へのトナーの再付着を防止することが可能である。

図１は、本発明の実施形態に係る画像形成装置の構成を示す図である。 図２は、画像形成装置の画像形成ユニット及び中間転写装置の構成を示す図である。 図３は、画像形成装置が備えるベルトクリーニング装置の構成を示す図である。 図４は、画像形成装置の構成を示すブロック図である。 図５（Ａ）、（Ｂ）は、横軸をトナー帯電量としたときの、ブラシローラーに保持されたトナー量の分布を示すグラフ図である。 図６（Ａ）は、クリーニング動作の停止時間が一定時間経過した後に、ブラシローラーにおいてトナーの帯電量にばらつきが生じた状態を例示するトナー量の分布図であり、図６（Ｂ）は、トナーの帯電量を５つの段階Ｐ１〜Ｐ５に分けたときの各段階Ｐ１〜Ｐ５に対応するバイアス電流を示すグラフ図である。 図７は、制御部よって実行されるバイアス電流調整処理の手順の一例を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下に説明される実施形態は本発明を具体化した一例にすぎず、本発明の技術的範囲を限定するものではない。

［画像形成装置１０の構成］
まず、図１及び図２を参照しつつ、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０の構成について説明する。ここで、図１は画像形成装置１０の構成を示す模式断面図である。また、図２は画像形成ユニット３１〜３４及び中間転写装置３６の構成を示す模式断面図である。

画像形成装置１０は、原稿から画像データを読み取るスキャン機能、及び画像データに基づいて画像を形成するプリント機能と共に、ファクシミリ機能、又はコピー機能などの複数の機能を有する複合機である。なお、本発明は、プリンター装置、ファクシミリ装置、及びコピー機などの画像形成装置に適用可能である。

図１に示すように、画像形成装置１０は、ＡＤＦ（自動原稿搬送装置）１、画像読取部２、画像形成部３、給紙部４、操作表示部５、及び制御部８を備える。

ＡＤＦ１は、不図示の原稿セット部、複数の搬送ローラー、原稿押さえ、及び排紙部を備え、画像読取部２によって読み取られる原稿を搬送する。画像読取部２は、不図示の原稿台、光源、複数のミラー、光学レンズ、及びＣＣＤを備え、原稿から画像データを読み取ることが可能である。

操作表示部５は、制御部８からの制御指示に応じて各種の情報を表示する液晶ディスプレーなどの表示部、及びユーザーの操作に応じて制御部８に各種の情報を入力する操作キー又はタッチパネルなどの操作部を有する。

画像形成部３は、画像読取部２で読み取られた画像データに基づいて電子写真方式でカラー又はモノクロの画像を形成する画像形成処理（印刷処理）を実行することが可能である。また、画像形成部３は、外部装置から入力された画像データに基づいて前記画像形成処理を実行することも可能である。

図１及び図２に示すように、画像形成部３は、４つの画像形成ユニット３１〜３４、４つのトナーコンテナ４６、２つの光走査装置３５、中間転写装置３６、二次転写ローラー３８、定着装置３９、及び排紙トレイ４０を備える。

画像形成ユニット３１〜３４は、電子写真方式に基づいて画像形成を行う。画像形成ユニット３１はイエロー色のトナーに対応している。画像形成ユニット３２はシアン色のトナー、画像形成ユニット３３はマゼンタ色のトナー、画像形成ユニット３４はブラック色のトナーに対応している。図１に示すように、画像形成ユニット３１〜３４は、画像形成装置１０の前後方向に沿って前方からイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの順に併設される。

図１及び図２に示すように、画像形成ユニット３１〜３４それぞれは、感光体ドラム４１、帯電ローラー４２、現像装置４３、一次転写ローラー４４、ドラムクリーニング装置４５を備える。

光走査装置３５は、画像形成ユニット３１〜３４が備える感光体ドラム４１各々に静電潜像を形成する。

中間転写装置３６は、中間転写ベルト３６１（像担持体の一例）を備える。中間転写装置３６は、中間転写ベルト３６１を用いて、画像形成ユニット３１〜３４が備える感光体ドラム４１各々から一次転写ローラー４４によって中間転写ベルト３６１に一次転写されるトナー像を搬送する。図１及び図２に示すように、中間転写装置３６は、中間転写ベルト３６１の他に、駆動ローラー３６２、張架ローラー３６３、帯電ブラシ３６４、及びベルトクリーニング装置３７を備える。

中間転写ベルト３６１は、画像形成ユニット３１〜３４が備える感光体ドラム４１各々の表面に形成されたトナー像が転写される無端状のベルト部材である。中間転写ベルト３６１は、高い抵抗値（例えば１０¹⁰［Ω］）を有する導電体で構成されている。図１に示すように、中間転写ベルト３６１は、画像形成装置１０の前後方向において離間して配置された駆動ローラー３６２及び張架ローラー３６３によって回動可能なように張架される。

駆動ローラー３６２は、不図示の動力源から供給される駆動力により回転方向３６２Ａに沿って回転駆動して、中間転写ベルト３６１を予め定められた方向に回動させる。これにより、中間転写ベルト３６１は、図１に示す回動方向３６Ａに沿って回動する。

帯電ブラシ３６４は、中間転写ベルト３６１に付着したトナーを帯電するためのブラシ状の部材である。帯電ブラシ３６４は、駆動ローラー３６２の近傍であって、駆動ローラー３６２よりも回動方向３６Ａの上流側の位置に設けられている。また、帯電ブラシ３６４は、そのブラシの先端が中間転写ベルト３６１に付着したトナーと接触可能に配置される。帯電ブラシ３６４は、例えば、導電性のファーブラシである。帯電ブラシ３６４は、不図示の電源装置から印加される電圧により、トナーの帯電極性と同じ極性（正極性）の帯電電圧を中間転写ベルト３６１の表面に印加している。これにより、帯電ブラシ３６４には、概ね７〜８［μＡ］の帯電電流が流れる。なお、帯電ブラシ３６４は、必ずしも帯電電圧が印加されなくてもよい。例えば、帯電ブラシ３６４は、中間転写ベルト３６１との接触摩擦によって、中間転写ベルト３６１上の正極性に帯電したトナーの帯電量を増加させるものであってもよい。

ベルトクリーニング装置３７は、中間転写ベルト３６１から用紙にトナー像が転写された後に中間転写ベルト３６１の表面に残存したトナーや紙粉などの付着物を除去する。帯電ブラシ３６４によって前記付着物が一様に帯電されるため、ベルトクリーニング装置３７によるトナーの除去が行われやすくなる。ベルトクリーニング装置３７については後述する。

二次転写ローラー３８は、中間転写ベルト３６１の表面に一次転写されたトナー像を用紙に転写する。

定着装置３９は、二次転写ローラー３８によって用紙に転写されたトナー像を前記用紙に溶融定着させる。例えば、定着装置３９は、定着ローラー及び加圧ローラーを備える。前記定着ローラーは、前記加圧ローラーと接触して設けられ、用紙に転写されたトナー像を加熱して用紙に定着させる。前記加圧ローラーは、前記定着ローラーとの間で形成される接触部を通過する用紙を加圧する。

画像形成ユニット３１〜３４それぞれにおいて、帯電ローラー４２によって感光体ドラム４１の表面が所定の電位に一様に帯電される。次に、光走査装置３５により感光体ドラム４１の表面に画像データに基づく光が照射される。これにより、感光体ドラム４１の表面に画像データに対応する静電潜像が形成される。

そして、感光体ドラム４１上の静電潜像は現像装置４３によって対応する色のトナー像として現像（可視像化）される。具体的に、現像装置４３の現像ローラーから感光体ドラム４１に対してトナーが供給されることで、感光体ドラム４１上の静電潜像がトナー像として現像される。なお、現像装置４３の内部では、トナーとキャリアを含む現像剤が攪拌スクリューによる攪拌で摩擦帯電されて磁気ローラーに送られ、磁気ローラーから現像剤中のトナーが現像ローラーに送られる。例えば、現像装置４３の内部において、トナーは正極性に摩擦帯電される。また、現像装置４３には、画像形成部３に着脱可能なトナーコンテナ４６から対応する色のトナーが補給される。

続いて、感光体ドラム４１に形成されたトナー像は、一次転写ローラー４４により中間転写装置３６の中間転写ベルト３６１に転写される。一方、感光体ドラム４１の表面に残存したトナーはドラムクリーニング装置４５で除去される。例えば、ドラムクリーニング装置４５では、感光体ドラム４１の表面に残存したトナーがブレード状のクリーニング部材により除去される。そして、クリーニング部材により除去されたトナーは、搬送スクリューにより不図示のトナー収容容器まで搬送されて回収される。

このように、画像形成ユニット３１〜３４それぞれにおいて、中間転写装置３６の中間転写ベルト３６１に対応する色のトナー像が順次重ねて転写される。そして、中間転写ベルト３６１に転写された前記トナー像は、二次転写ローラー３８によって給紙部４から供給される用紙に転写される。

その後、前記トナー像が転写された用紙は、定着装置３９により前記トナー像が溶融定着されることで画像が形成され、排紙トレイ４０に排出される。

次に、図３を参照して、ベルトクリーニング装置３７について説明する。ここで、図３はベルトクリーニング装置３７の構成を示す模式断面図である。

図２に示すように、ベルトクリーニング装置３７は、中間転写装置３６の前方側に設けられている。ベルトクリーニング装置３７は、中間転写ベルト３６１の表面を清掃する。図３に示すように、ベルトクリーニング装置３７は、ハウジング３７１（筐体の一例）、ブラシローラー３７２（回転部材の一例）、回収ローラー３７３（回収部材の一例）、ブレード部材３７４、トナー搬送路３７５、搬送部材３７６、フィルム部材３７７を備える。また、ベルトクリーニング装置３７は、バイアス供給部４８（図３参照）を備える。

ハウジング３７１は、ブラシローラー３７２、回収ローラー３７３、ブレード部材３７４、及び搬送部材３７６を内部に収容する。また、図３に示すように、ハウジング３７１の内部には、トナー搬送路３７５が形成されている。また、ハウジング３７１は、中間転写ベルト３６１に対向する面に、ブラシローラー３７２を中間転写ベルト３６１側へ露出させる開口部５０を有している。

ブラシローラー３７２は、二次転写ローラー３８によるトナー像の転写後に中間転写ベルト３６１に残存するトナーなどの付着物を除去する。ブラシローラー３７２は、中間転写ベルト３６１と接触する位置において回転可能に設けられたブラシ状の回転部材であり、例えば、導電性のファーブラシである。また、ブラシローラー３７２は、不図示の動力源からの駆動力を受けて、駆動ローラー３６２と同じ回転方向３７２Ａに回転駆動される。言い換えると、ブラシローラー３７２は、中間転写ベルト３６１の回動方向３６Ａと同じ回転方向３７２Ａに回転する。

回収ローラー３７３は、ブラシローラー３７２によって中間転写ベルト３６１の表面から除去されたトナーを回収する。例えば、回収ローラー３７３は、ブラシローラー３７２と接触する位置において回転可能に設けられた金属製のローラーである。回収ローラー３７３は、不図示の動力源からの駆動力を受けて、駆動ローラー３６２と逆の回転方向３７３Ａに沿って回転する。

バイアス供給部４８は、ブラシローラー３７２と回収ローラー３７３との間にバイアス電圧を印加する電源回路である。入力された直流電流を予め定められた電圧値に変換し、変換後の電圧をバイアス電圧として回収ローラー３７３に印加する。バイアス供給部４８から回収ローラー３７３に前記バイアス電圧が印加されると、ブラシローラー３７２から中間転写ベルト３６１を経て駆動ローラー３６２に電流が流れ、更に駆動ローラー３６２からグランドに電流が流れる。一方、上述したように中間転写ベルト３６１は高い抵抗値を有するため、中間転写ベルト３６１から駆動ローラー３６２に流れる電荷は少なく、そのため、前記バイアス電圧の印加によって、実質的に、回収ローラー３７３及びブラシローラー３７２は、それぞれ、所定の電位に帯電される。具体的には、回収ローラー３７３は、ブラシローラー３７２と同じ負極性であって、ブラシローラー３７２よりも高い電位に帯電される。したがって、ブラシローラー３７２に保持されていた正極性のトナーは、前記バイアス電圧により生じる静電気力によって回収ローラー３７３に転移する。つまり、回収ローラー３７３は、ブラシローラー３７２に保持されたトナーを静電気的な引力（静電気力）によって引き寄せて回収する。

また、バイアス供給部４８は、制御部８から供給された制御信号にしたがって、前記バイアス電圧の印加時に回収ローラー３７３に流れるバイアス電流を変更させる。バイアス供給部４８には、例えば、複数の定電流回路や、これらの定電流回路の出力経路を切り替えるスイッチング部などを含む電流切替回路を含む。制御部８は、この電流切替回路のスイッチング部に制御信号を出力することにより、前記バイアス電流を変更可能である。なお、前記電流切換回路は、バイアス供給部４８の出力経路に可変抵抗器を有し、前記可変抵抗器の抵抗値を調整することにより前記バイアス電流を変更するものであってもよい。

ブレード部材３７４は、回収ローラー３７３の表面と接触するように設けられている。ブレード部材３７４は、ハウジング３７１の長手方向、つまり、画像形成装置１０の左右方向に延びる長い形状である。ブレード部材３７４は、回収ローラー３７３の表面に付着したトナーを除去する。例えば、ブレード部材３７４は、一方の端部が回収ローラー３７３と接触するように他方の端部がハウジング３７１に固定されたゴム板である。ブレード部材３７４によって回収ローラー３７３から除去されたトナーは、ハウジング３７１の底部のトナー搬送路３７５に落下する。

トナー搬送路３７５は、ブレード部材３７４によって除去されたトナーが搬送される。図３に示すように、トナー搬送路３７５は、ハウジング３７１の底部の底壁３７１Ａによって、ブレード部材３７４の下方の位置で画像形成装置１０の左右方向に沿って形成されている。

搬送部材３７６は、トナー搬送路３７５に回転可能に設けられている。搬送部材３７６は、トナー搬送路３７５にあるトナーを搬送する。例えば、搬送部材３７６は、回転軸を中心に螺旋状に形成されたフィンを有し、トナー搬送路３７５に沿ってトナーを搬送する搬送スクリューである。

フィルム部材３７７は、ハウジング３７１の底部の底壁３７１Ａに設けられた上方へ延びる板状の支持プレート３７１Ｂに固定されている。底壁３７１Ａは前後方向へ概ね水平であり、支持プレート３７１Ｂは前方側へ少し傾倒した状態で斜め上方へ延びている。支持プレート３７１Ｂは、底壁３７１Ａと一体に形成されている。支持プレート３７１Ｂ及びフィルム部材３７７それぞれは、ハウジング３７１の長手方向、つまり、画像形成装置１０の左右方向に延びる長い形状である。フィルム部材３７７は、支持プレート３７１Ｂから更に上方へ延出しており、その先端部は回収ローラー３７３の外周面に当接している。これにより、ハウジング３７１の内部空間が、フィルム部材３７７によって、ブラシローラー３７２が設けられた後方側の空間と、搬送部材３７６が設けられた前方側のトナー搬送路３７５とに区分けされており、ブラシローラー３７２側の空間とトナー搬送路３７５との間で通気ができないようになっている。

次に、図４を参照して、制御部８について説明する。制御部８は、画像形成装置１０を統括的に制御する。図４に示されるように、制御部８は、ＣＰＵ８１、ＲＯＭ８２、ＲＡＭ８３、フラッシュメモリ８４、検知部８５、バイアス調整部８６（電流制御部の一例）、等を有している。ＲＯＭ８２は不揮発性の記憶装置、ＲＡＭ８３は揮発性の記憶装置、フラッシュメモリ８４は不揮発性の記憶装置である。ＲＡＭ８３、フラッシュメモリ８４は、ＣＰＵ８１が実行する各種の処理の一時記憶メモリーとして使用される。ＲＯＭ８２には、所定の制御プログラムが記憶されている。なお、制御部８は、集積回路（ＡＳＩＣ、ＤＳＰ）等の電子回路により構成されてもよい。また、制御部８は、画像形成装置１０を統括的に制御するメイン制御部とは別に設けられた制御部であってもよい。

制御部８は、ＲＯＭ８２に記憶された所定の制御プログラムをＣＰＵ８１で実行することによって、画像形成装置１０を統括的に制御する。具体的に、ＲＯＭ８２には、画像形成を実現するためのプログラムや、後述するバイアス電流調整処理を実行するためのプログラムが記憶されている。制御部８は、ＣＰＵ８１を用いてＲＯＭ８２に記憶されている制御プログラムを実行することにより、検知部８５、バイアス調整部８６として動作する。

検知部８５は、ブラシローラー３７２の周辺の温度及び湿度を検出する。例えば、画像形成装置１０では、画像形成部３に、画像形成装置１０の筐体内部の温度及び湿度に応じた電気信号を出力する温湿度センサー８９が設けられている。温湿度センサー８９は、例えば、サーミスタやサーマルダイオードを用いた温度測定用の電子素子や、高分子容量式或いは酸化アルミ容量式などの検出方式に基づいて湿度を測定する電子素子などを利用したセンサーである。そして、検知部８５は、温湿度センサー８９から出力される電気信号に基づいて、画像形成装置１０の筐体内部の温度及び湿度を検出することが可能である。なお、温湿度センサー８９が、画像形成装置１０の外部の温度及び湿度に応じた電気信号を出力するものであってもよい。

バイアス調整部８６は、バイアス供給部４８から前記バイアス電圧が印加されるときに回収ローラー３７３へ流れる前記バイアス電流の電流値を段階的に増加させるバイアス電流調整処理（電流増加制御の一例）を行う。本実施形態では、バイアス調整部８６は、ブラシローラー３７２によるトナーの除去動作の停止時間が予め定められた設定値以上である場合に、前記バイアス電流調整処理を行う。本実施形態では、バイアス調整部８６は、検知部８５によって検知された検知温度及び検知湿度（検知結果）に応じたバイアス電流調整処理（第１バイアス制御、第２バイアス制御、第３バイアス制御）を行う。なお、前記バイアス電流調整処理については後述する。

ところで、例えば、画像形成装置１０の電源がオフにされると、次に電源がオンにされるまでの間、ブラシローラー３７２は除去したトナーを保持した状態を保つ。ブラシローラー３７２にトナーが保持された状態であっても、トナーのクリーニング動作（除去動作）が停止している停止時間（電源オフの時間）が短時間であれば、図５（Ａ）の実線グラフＬ１で示されるように、トナーの帯電量にばらつきはあまり生じず、予め定められた基準帯電量Ｘ１以上（図５（Ａ）の符号Ｐｋを参照）を有するトナーが多く存在する（図５（Ａ）のハッチング部Ｒ１１参照）。この場合、クリーニング動作が再開されて、例えば、基準帯電量Ｘ１以上のトナーを回収ローラー３７３に転移可能な比較的高いバイアス電流（例えば、２５［μＡ］）のバイアス電圧が印加された場合でも、多くのトナーが回収ローラー３７３に転移し、回収ローラー３７３に転移できずにブラシローラー３７２に残される基準帯電量Ｘ１未満のトナー（図５（Ａ）のハッチング部Ｒ１２参照）は少ない。ここで、図５（Ａ）、（Ｂ）は、横軸をトナー帯電量としたときのトナー量の分布を示すグラフ図である。

しかしながら、ブラシローラー３７２によるクリーニング動作が長時間行われず、ブラシローラー３７２のブラシ中にトナーが保持された状態が長時間続くと、トナーの帯電量は時間の経過とともに低下するため、図５（Ｂ）の破線グラフＬ２で示されるように、ブラシローラー３７２におけるトナーの帯電量にばらつきが生じる。つまり、図５（Ｂ）に示されるように、トナー分布を示す破線グラフＬ２が横方向に間延びする。すなわち、ブラシローラー３７２に保持されたトナーにおいて、基準帯電量Ｘ１以上のトナーの量が少なくなり（図５（Ｂ）のハッチング部Ｒ２１参照）、基準帯電量Ｘ１未満のトナーの量が多くなる（図５（Ｂ）のハッチング部Ｒ２２参照）。この場合、クリーニング動作が再開されて、ベルトクリーニング装置３７にバイアス供給部４８から前記バイアス電流（例えば、２５［μＡ］）のバイアス電圧が印加されたとしても、基準帯電量Ｘ１以上のトナーは静電気力を受けてブラシローラー３７２から回収ローラー３７３に引き寄せられるが、帯電量が低下して基準帯電量Ｘ１未満となったトナーは、回収ローラー３７３に引き寄せられるだけの十分な静電気力を受けることができる、帯電量の低下したトナーがいつまでもブラシローラー３７２に残ったままとなる。このように残されたトナーがクリーニング動作の駆動又は停止を繰り返す毎に増えると、回収ローラー３７３に転移できないトナーがブラシローラー３７２に溢れてしまい、中間転写ベルト３６１から適切にトナーを除去することができなくなる。また、場合によっては、ブラシローラー３７２から中間転写ベルト３６１にトナーが再付着するおそれがある。また、ベルトクリーニング装置３７に前記バイアス電圧が印加された場合に、帯電量が低下したトナーとの電位差が大きくなりすぎて、当該トナーに放電が発生し、逆極性に帯電したトナーが生成される。このように生成された逆極性のトナーは、前記バイアス電圧による斥力を受けて、中間転写ベルト３６１側へ移動し、中間転写ベルト３６１にトナーが再付着する問題が生じる。

これに対し、本発明の実施形態に係る画像形成装置１０は、後述のバイアス電流調整処理を行うバイアス調整部８６が設けられているため、ブラシローラー３７２に除去されたトナーが長時間保持された場合であっても、ブラシローラー３７２から確実に回収ローラー３７３にトナーを転移させることが可能であり、また、中間転写ベルト３６１へのトナーの再付着を防止することが可能である。

以下、図６のグラフ図を参照しつつ、図７のフローチャートを用いて、制御部８によって実行されるバイアス電流調整処理の手順の一例について説明する。ここで、図６（Ａ）は、クリーニング動作の停止時間が一定時間経過した後に、ブラシローラー３７２においてトナーの帯電量にばらつきが生じた状態を例示するトナー量の分布図であり、図６（Ｂ）は、トナーの帯電量を５つの段階Ｐ１〜Ｐ５に分けたときの各段階Ｐ１〜Ｐ５に対応するバイアス電流を示すグラフ図である。また、図７におけるＳ１１、Ｓ１２、…は処理手順（ステップ）の番号を表している。なお、以下の説明においては、画像形成装置１０の電源が再投入されたことによって画像形成準備のための初期動作とともにベルトクリーニング装置３７によるクリーニング動作が行われるものとして説明する。

画像形成装置１０に電源入力操作が行われると、制御部８は、電源が投入されたと判定する（Ｓ１１）。その後、制御部８は、画像形成準備のための初期動作を行うための指示を画像形成部３に出力する。また、ベルトクリーニング装置３７によるクリーニング動作を行うため、当該クリーニング動作の開始前に、電源がオフにされていた停止時間を算出する。前記停止時間は、例えば、画像形成装置１０がオフにされた時刻と、画像形成装置１０がオンにされた時刻とを予めフラッシュメモリ８４に記憶しておくことで、これらの差分から算出することができる。

次に、制御部８は、前記停止時間が予め定められた設定値以上であるかどうかを判定する（Ｓ１２）。前記設定値は、例えば、図６（Ａ）に示されるようにトナーの帯電量にばらつきが生じる状態になるまでに要する所要時間とすることができる。前記設定値は、任意に設定することができる。例えば、前記停止時間が前記設定値以上である場合は、ブラシローラー３７２に保持されているトナーが図６（Ａ）の破線グラフＬ２で示された状態、つまり、トナー帯電量にばらつきが生じている、と判定できる。一方、前記停止時間が前記設定値未満である場合は、電源がすぐに再投入された場合であって、ブラシローラー３７２に保持されているトナーが図５（Ａ）の実線グラフＬ１で示された状態、つまり、トナー帯電量にばらつきが生じていない、と判定できる。

ステップＳ１２において前記停止時間が前記設定値未満であると判定された場合は、次のステップＳ１３において、通常のバイアス制御が行われる。具体的には、制御部８は、一定の前記バイアス電流の前記バイアス電圧を回収ローラー３７３に印加する。その後、制御部８は、不図示の動力源を駆動制御して、ブラシローラー３７２、回収ローラー３７３、搬送部材３７６を回転駆動させて、ベルトクリーニング装置３７にクリーニング動作を行わせる（Ｓ２０）。

一方、ステップＳ１２において前記停止時間が前記設定値以上であると判定された場合は、制御部８は、ステップＳ１４における判定処理を行う。

ステップＳ１４では、制御部８は、環境条件が通常レベルであるかどうかを判定する。ここで、通常レベルとは、画像形成装置１０の設置場所における温度が１５℃以上２５℃未満の範囲内であり、同設置場所における湿度が４５％以上６５％未満の範囲内である環境状態のことを示す。かかる環境状態は、本発明の第１環境条件の一例である。以下、かかる環境状体を常温環境と称する。ステップＳ１４において環境条件が通常レベルであると判定されると、制御部８は、ステップＳ１７の第１バイアス制御（第１電流増加制御の一例）を行う。また、ステップＳ１４において環境条件が通常レベルではないと判定されると、制御部８は、ステップＳ１５における判定処理を行う。

ステップＳ１５では、制御部８は、環境条件が低レベルであるかどうかを判定する。ここで、低レベルとは、画像形成装置１０の設置場所における温度が１５℃未満であり、同設置場所における湿度が４５％未満の所謂低温低湿環境のことを示す。ステップＳ１５において環境条件が低レベルであると判定されると、制御部８は、ステップＳ１８の第２バイアス制御（第２電流増加制御の一例）を行う。また、ステップＳ１５において環境条件が低レベルでないと判定されると、制御部８は、ステップＳ１６における判定処理を行う。なお、一般に、低温低湿環境では、常温環境や高温高湿環境に比べて、前記バイアス電圧の印加時のトナーとの電位差が小さくても放電が生じ易い。

ステップＳ１６では、制御部８は、環境条件が高レベルであるかどうかを判定する。ここで、高レベルとは、画像形成装置１０の設置場所における温度が２５℃以上であり、同設置場所における湿度が６５％以上の所謂高温高湿環境のことを示す。ステップＳ１６において環境条件が高レベルであると判定されると、制御部８は、ステップＳ１９の第３バイアス制御（第３電流増加制御の一例）を行う。また、ステップＳ１６において環境条件が高レベルでないと判定されると、制御部８は、ステップＳ１４に戻り、同じ判定処理を繰り返す。なお、一般に、高温高湿環境では、常温環境や低温低湿環境に比べて、放電は生じ難いが、トナーの帯電量の低下速度が著しく速く、停止時間が短時間でも帯電量のばらつきが生じる。

本実施形態では、制御部８のバイアス調整部８６は、検知部８５によって検知された検知温度及び検知湿度（検知結果）に応じたバイアス電流調整処理を行う。具体的には、上述したように、環境条件が通常レベルであると判定されると第１バイアス制御（Ｓ１７）が行われ、環境条件が低レベルであると判定されると第２バイアス制御（Ｓ１８）が行われ、環境条件が高レベルであると判定されると第３バイアス制御（Ｓ１９）が行われる。

以下、表１及び図６（Ｂ）を参照して、前記第１バイアス制御について説明する。ここで、表１は、クリーニング動作が開始された時からのブラシローラー３７２の回転回数と、その回転回数に応じたバイアス電流の電流値を示す。

前記第１バイアス制御では、クリーニング動作開始後のブラシローラー３７２の回転回数が１回転目のときに、５［μＡ］のバイアス電流が前記バイアス電圧とともに回収ローラー３７３に流される。その後、２回転目のときに１０［μＡ］、３回転目のときに１５［μＡ］、４回転目のときに２０［μＡ］のバイアス電流が流されて、５回転目以降は、常温環境下において基準帯電量Ｘ１以上のトナーを転移させることが可能な２５［μＡ］のバイアス電流が流される。つまり、制御部８は、前記第１バイアス制御を行うことによって、バイアス供給部４８から前記バイアス電圧が印加されるときに流れるバイアス電流の電流値を５段階に渡って段階的に増加させる。つまり、制御部８は、５つの段数（第１段階数の一例）の第１バイアス制御を行う。

本実施形態では、図６（Ｂ）に示されるように、ブラシローラー３７２の１回転目のときのバイアス電流（５［μＡ］）は、段階Ｐ１に対応する帯電量のトナーを転移させることが可能であり、放電も生じない程度の電流値に定められている。また、ブラシローラー３７２の２回転目のときのバイアス電流（１０［μＡ］）は、段階Ｐ２に対応する帯電量のトナーを転移させることが可能であり、放電も生じない程度の電流値に定められている。他の段階Ｐ３，Ｐ４においても同様である。また、ブラシローラー３７２の５転目以降のバイアス電流（２５［μＡ］）は、基準帯電量Ｘ１以上の段階Ｐ５に対応する帯電量のトナーを転移させることが可能であり、放電も生じない程度の電流値に定められている。

このように、ステップＳ１４において環境条件が通常レベルであると判定された場合に、前記第１バイアス制御が行われることにより、各段階Ｐ１〜Ｐ５それぞれにおけるトナーの帯電量に対して回収ローラー３７３の電荷量が大きくなりすぎない。これにより、放電が生じ難くなる。また、各段階Ｐ１〜Ｐ５の帯電量に応じたバイアス電流が印加されるので、効率良くトナーをブラシローラー３７２から回収ローラー３７３に転移させることができる。

次に、表１を参照して、前記第２バイアス制御について説明する。前記第２バイアス制御では、クリーニング動作開始後のブラシローラー３７２の回転回数が１回転目のときに、１［μＡ］のバイアス電流が前記バイアス電圧とともに回収ローラー３７３に流される。その後、２回転目のときに２［μＡ］、３回転目のときに３［μＡ］、４回転目のときに４［μＡ］、５回転目のときに６［μＡ］、７回転目のときに８［μＡ］のバイアス電流が流されて、８回転目以降は、低温低湿環境下において基準帯電量Ｘ１以上のトナーを転移させることが可能な１２［μＡ］のバイアス電流が流される。つまり、制御部８は、前記第２バイアス制御を行うことによって、バイアス供給部４８から前記バイアス電圧が印加されるときに流れるバイアス電流の電流値を８段階に渡って段階的に増加させる。つまり、制御部８は、８つの段数（第２段階数の一例）の第２バイアス制御を行う。本実施形態では、第２バイアス制御の最終段階である８段階目（８回転目以降）のバイアス電流の電流値（１２［μＡ］）は、第１バイアス制御の最終段階である５段階目（５回転目以降）のバイアス電流の電流値（２５［μＡ］）よりも小さく設定されている。これは、低温低湿環境下では、放電が生じ易いため、バイアス電流を小さくすることにより、回収ローラー３７３における電荷量を少なくして、放電を防止するためである。

次に、表１を参照して、前記第３バイアス制御について説明する。前記第３バイアス制御では、クリーニング動作開始後のブラシローラー３７２の回転回数が１回転目のときに、５［μＡ］のバイアス電流が前記バイアス電圧とともに回収ローラー３７３に流される。その後、２回転目のときに１５［μＡ］のバイアス電流が流されて、３回転目以降は、高温高湿環境下において基準帯電量Ｘ１以上のトナーを転移させることが可能な３０［μＡ］のバイアス電流が流される。つまり、制御部８は、前記第３バイアス制御を行うことによって、バイアス供給部４８から前記バイアス電圧が印加されるときに流れるバイアス電流の電流値を３段階に渡って段階的に増加させる。つまり、制御部８は、３つの段数（第３段階数の一例）の第３バイアス制御を行う。

本実施形態では、第３バイアス制御の最終段階である３段階目（３回転目以降）のバイアス電流の電流値（３０［μＡ］）は、第１バイアス制御の最終段階である５段階目（５回転目以降）のバイアス電流の電流値（２５［μＡ］）よりも大きく設定されている。これは、高温高湿環境下では、放電が生じ難いため、バイアス電流を大きくすることにより、ブラシローラー３７２から回収ローラー３７３へトナーが転移し易くするためである。

上述した第１バイアス制御、第２バイアス制御、そして第３バイアス制御のいずれが行われると、その後、制御部８は、不図示の動力源を駆動制御して、ブラシローラー３７２、回収ローラー３７３、搬送部材３７６を回転駆動させて、ベルトクリーニング装置３７にクリーニング動作を行わせる（Ｓ２０）。

このように、環境条件に応じて、第１バイアス制御、第２バイアス制御、そして第３バイアス制御のいずれかが行われるため、環境条件によって帯電低下速度が異なったり、放電発生率がことなる場合でも、放電の発生を防止しつつ、トナーの確実な転移を行うことが可能である。その結果、ブラシローラー３７２における未回収トナーが減少して、中間転写ベルト３６１への再付着が防止される。

なお、上述の実施形態では、ブラシローラー３７２が１回転する度に第１〜第３バイアス制御それぞれにおけるバイアス電流の電流値を変化させたが、本発明はこのような構成に限られない。例えば、一定時間経過する度にバイアス電流の電流値を変化させてもよい。

また、上述の実施形態では、電源投入後に、電源がオフにされていた停止時間が前記設定値以上である場合に、前記バイアス電流調整処理が行われる例について説明したが、本発明のこの例に限られない。例えば、画像形成装置１０が省電力モードから通常モードに復帰したときに、前記省電力モードにされていた時間が前記設定値以上である場合に、前記バイアス電流調整処理が行われてもよい。

８：制御部
１０：画像形成装置
３１〜３４：画像形成ユニット
３６：中間転写装置
３７：ベルトクリーニング装置
４８：バイアス供給部
５０：開口部
８５：検知部
８６：バイアス調整部
８９：温湿度センサー
３６１：中間転写ベルト
３７２：ブラシローラー
３７３：回収ローラー

Claims (2)

1. トナー像を担持する回動可能な像担持体と、
   回動する前記像担持体に接触して回転駆動されることによってトナー像転写後の前記像担持体に付着するトナーを除去して保持するブラシ状の回転部材と、
   前記回転部材に接触して回転駆動される回収部材と、
   前記回転部材と前記回収部材との間に、前記回転部材に保持されたトナーを前記回収部材に静電気的に移動させるためのバイアス電圧を印加するバイアス供給部と、
   前記回転部材の周辺の温度及び湿度を検知する検知部と、
   前記回転部材によるトナーの除去動作の停止時間が予め定められた設定値以上である場合に、前記バイアス供給部から前記バイアス電圧が印加されるときに流れるバイアス電流の電流値を段階的に増加させる電流増加制御を行う電流制御部と、を備え、
   前記電流制御部は、前記検知部による検知結果が予め定められた第１環境条件の範囲内である場合に予め定められた第１段階数の第１電流増加制御を行い、前記検知結果が前記第１環境条件よりも低い場合に前記第１段階数よりも多い第２段階数の第２電流増加制御を行い、前記検知結果が前記第１環境条件よりも高い場合に前記第１段階数よりも少ない第３段階数の第３電流増加制御を行う、画像形成装置。
2. 前記第２電流増加制御の最終段階における前記バイアス電流の電流値は、前記第１電流増加制御の最終段階における前記バイアス電流の電流値よりも小さく、
   前記第３電流増加制御の最終段階における前記バイアス電流の電流値は、前記第１電流増加制御の最終段階における前記バイアス電流の電流値よりも大きい請求項１に記載の画像形成装置。

Images