JP7242393B2

JP7242393B2 - 画像形成装置

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Publication number: JP7242393B2
Application number: JP2019078792A
Authority: JP
Inventors: 拓渡辺; 祐一郎平田
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Priority date: 2019-04-17
Filing date: 2019-04-17
Publication date: 2023-03-20
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Description

本発明は、像担持体上に形成したトナー像を中間転写体に転写し、その後そのトナー像を転写材に転写する中間転写方式を採用した画像形成装置に関する。

従来から、レーザビームプリンタ等の画像形成装置として、中間転写体の回転方向に像担持体を複数並べた構成を有するインラインカラー方式の画像形成装置が知られている。

この画像形成装置は、像担持体としての感光ドラムに形成した静電潜像に、現像手段によりトナー像を現像し、中間転写体に１次転写する。その後、複数色で同様の１次転写を繰り返すことにより、中間転写体にフルカラートナー像を形成する。続けて、前記フルカラートナー像を記録材に２次転写し、さらに定着手段によりフルカラートナー像が記録材に永久定着される。そしてこのとき、２次転写工程で転写材に転写されずに中間転写体上に残留したトナー（転写残トナー）を、中間転写体上から除去する必要がある。

特許文献１では、中間転写体上から転写残トナーを除去する方法として、所謂、転写同時回収方式が提案されている。即ち、中間転写体上の転写残トナーを、トナー帯電手段によりトナーの正規の帯電状態とは逆極性に帯電することにより、次回の１次転写工程時に感光ドラムに逆転写させる。感光ドラムに逆転写されたトナーは、クリーニングブレード等のクリーニング手段によって除去される。

さらに特許文献２には、中間転写体上の転写残トナー（以下、２次転写残トナー）を均一に散らし、且つ、均一な帯電を行うことで画像不良を防ぐ回収方式として、導電性のブラシ部材と導電性のローラ部材を用いる方法が提案されている。具体的には、上流側に配置されるブラシ部材に直流電圧を印加することで、中間転写体上の２次転写残トナーの機械的な散らし、１次回収及び帯電を行い、下流に配置されるローラ部材でブラシ部材を通過した２次転写残トナーを帯電させる。

特許文献２のような構成とすることで、次ページの１次転写と同時に回収が可能となりプリントスピードを遅くすることなく連続した画像形成が可能となる。また一連の連続プリントの最終ページの２次転写残トナーは非画像形成時に感光ドラムのクリーニングブレードに回収させる。この際、ブラシ部材に印加しているバイアスと逆極性のトナーはブラシ部材に一時回収される。この一時回収トナーは、ブラシ部材で保持できる上限が決まっているため、こまめに中間転写体に吐き出す必要がある。通常、この吐き出し工程は、生産性の観点から、画像印字終了後に実施される。ただし、画像印字中にブラシ部材で保持できる上限に達した場合は、一旦プリントを中断し、非画像形成状態にする。そして、ブラシ部材に溜まったトナーの吐き出しを行い、１次転写工程で感光ドラムに逆転写させ回収を行っている。

特開平９－５０１６７号公報特開２００９－２０５０１２号公報

しかしながら、上記のような構成において、前記ブラシ部材で一度に大量のトナーを回収しなければならない時、一時回収し始めのトナーは後から回収するトナーによってブラシ部材の奥へと押し込まれてしまう。この場合、正逆バイアスを印加しても、押し込まれたトナーは吐き出すことが出来なくなってしまう（以下、目詰まりと記載する）。目詰まりしたトナーは、帯電しているときはブラシ部に保持されているが、長期放置後などに電荷が抜けてしまうと画像形成装置起動時の衝撃等で中間転写体にボタ落ちしてしまい、２次転写部材や紙の裏面を汚してしまう場合があった。これに対して、常に大量のトナー回収を行うようにする解決方法がまず考えられるが、この場合には生産性が低くなってしまい望ましくない。即ち、生産性良くブラシ部材に溜まったトナーの吐き出しを行える画像形成装置が要望されている。

上記目的を達成するため、本発明の画像形成装置は、外添粒子が添加された現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体からの前記現像剤が現像される像担持体と、中間転写体と、前記像担持体上に現像された現像剤像を前記中間転写体に転写する為の転写バイアスを印加する転写部材と、前記中間転写体の表面と接触する保持装置であって、前記中間転写体に転写された前記現像剤像が記録材に転写された後に、前記中間転写体に残留した残現像剤である第１の現像剤を回収し前記第１の現像剤を一時的に保持する保持装置と、前記像担持体の表面に接触して接触部を形成し、前記接触部において前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材と、を備え、前記保持装置が保持していた前記第１の現像剤と、前記現像剤担持体が保持していた前記現像剤である第２の現像剤と、を移動させることが可能な画像形成装置において、前記保持装置が保持する第１の現像剤を、前記接触部に移動させる第１の制御モードと、前記第１の制御モードにおいて前記接触部に移動させる前記第１の現像剤よりも量が多い、又は、帯電量が大きい前記第１の現像剤を前記接触部に移動させる第２の制御モードと、を選択的に画像形成装置に実行させる制御手段を有し、前記制御手段は、前記第２の制御モードを実行する前に、前記第１の制御モードを実行する前に供給する前記第２の現像剤よりも多い前記第２の現像剤を前記接触部に供給させるように制御することを特徴とする。

あるいは、外添粒子が添加された現像剤を担持する現像剤担持体と、前記現像剤担持体からの現像剤が現像される像担持体と、中間転写体と、前記像担持体上で現像された現像剤像を前記中間転写体に転写する為の転写バイアスを印加する転写部材と、前記中間転写体に転写された現像剤像が記録材に転写された後に、前記中間転写体に残留した残現像剤を回収し一時的に保持する保持装置と、前記像担持体に接触し、前記像担持体に担持された現像剤を除去するクリーニング部材と、を備え、前記クリーニング部材には、前記保持装置が保持していた第１の現像剤と、前記現像剤担持体が保持していた第２の現像剤と、を移動させることが可能な画像形成装置において、前記保持装置が保持する第１の現像剤を前記クリーニング部材に移動させる制御モードを持ち、少なくとも第１の現像剤が像担持体に転写さえるタイミングで前記第２の現像剤が像担持体に現像されていることで第１と第２の現像剤が同時にクリーニング部材に供給される同時回収制御を持つことを特徴とする。

本発明によれば、生産性良くブラシ部材に溜まったトナーの吐き出しを行える画像形成装置を提供できる。

実施例に係る画像形成装置の断面図実施例におけるプロセスカートリッジの断面図実施例における現像ローラ離間時のプロセスカートリッジの断面図実施例における画像形成装置の電源構成を示すブロック図実施例における制御ブロック図貯め込み量が少ない場合の第１の画像形成部における吐き出し工程のタイミングチャート貯め込み量が多い場合の第１の画像形成部における吐き出し工程のタイミングチャート実施例１におけるトナー帯電ブラシ１１、１次転写ローラ８Ｙ、現像ローラ１７Ｙのバイアス印加タイミングに係る説明を行う為の画像形成装置の断面図貯め込み量が少ない場合の第２の画像形成部における吐き出し工程のタイミングチャート貯め込み量が多い場合の第２の画像形成部における吐き出し工程のタイミングチャートクリーニングブレードエッジ部と阻止層との関係を説明する為の拡大図吐き出し量と阻止層２１の減少量との関係図実施例１及び比較例２の保護用現像剤像のためのレーザー発光と現像ユニット４の当接のタイミングチャート実施例２におけるＡ～Ｄで制御させた時の阻止層高さの減少量を示した図実施例２における保護用現像剤像のドット数と阻止層減少量との関係図第３の画像形成部における吐き出し工程のタイミングチャート実施例３におけるトナー帯電ブラシ１１、１次転写ローラ８Ｙ、現像ローラ１７Ｙのバイアス印加タイミングに係る説明を行う為の画像形成装置の断面図現像ローラからの吐き出しトナーと、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーの一次転写様子を示す図

以下に図面を参照して、この発明を実施するための形態を、実施例に基づいて例示的に詳しく説明する。ただし、この実施の形態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る。すなわち、この発明の範囲を以下の実施の形態に限定する趣旨のものではない。

（１）画像形成装置の構成と動作の概略
まず、本発明に係る電子写真画像形成装置（画像形成装置）の全体構成について説明する。図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、インライン方式、中間転写方式を採用したフルカラーレーザープリンタである。画像形成装置１００は、画像情報に従って、記録材（例えば、記録用紙）にフルカラー画像を形成することができる。画像情報は、画像形成装置本体に接続された画像読み取り装置、或いは画像形成装置本体に通信可能に接続されたパーンナルコンピュータ等のホスト機器から、画像形成装置本体に入力される。

画像形成装置１００は、複数の画像形成部として、それぞれイエロー（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ための第１、第２、第３、第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫを有する。本実施例では、第１～第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫは、中間転写ベルトに沿って一列に配置されている。尚、画像形成部Ｓは、１次転写ローラ８とプロセスカートリッジ７と含むものとする。

尚、本実施形態では、第１～第４の画像形成部の構成及び動作は、形成する画像の色が異なることを除いて実質的に同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれか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Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋは省略して、総括的に説明する。本実施形態では、画像形成装置１００は、複数の像担持体として、中間転写ベルトに沿って４個のドラム型の感光ドラム１を有する。感光ドラム１は、図示矢印Ａ方向（時計方向）に図示しない駆動手段（駆動源）により回転駆動される。感光ドラム１の周囲には、感光ドラム１の表面を均―に帯電する帯電手段としての帯電ローラ２（帯電部材）が配置されている。また、画像情報に基づきレーザーを照射して感光ドラム１上に静電像（静電潜像）を形成する露光手段としてのスキャナユニット（露光装置）３が配置されている。又、感光ドラム１の周囲には、静電像をトナー像として現像する現像手段としての現像ユニット（現像装置）４、転写後の感光ドラム１の表面に残ったトナー（転写残トナー）を除去するクリーニング手段としてのクリーニングブレード６が配置されている。クリーニングブレード６は、感光体表面に当接しており、この当接している部分を接触部とする。更に、４個の感光ドラム１に対向して、感光ドラム１上のトナー像を記録材１２に転写するための中間転写体としての中間転写ベルト５が配置されている。ここで、クリーニングブレード６は、クリーニング枠体１４に固定された支持板金６１の先端にクリーニング部６２としてのウレタンゴムのチップの一端が固定されている。クリーニング部６２の他端は、感光ドラム１に対し、７０ｇ／ｃｍの線圧で接触部にて当接している。尚、ゴムチップのウォーレス硬度は７１度、クリーニング部６２と感光ドラム１との当接部における接線と支持板金６１とのなす角は２５°とした。

本実施形態では、感光ドラム１と、感光ドラム１に作用するプロセス手段としての帯電ローラ２、現像ユニット４及びクリーニングブレード６とは、一体的にカートリッジ化されて、プロセスカートリッジ７を形成している。この各プロセスカートリッジ７が各画像形成部に対応する。プロセスカートリッジ７は、画像形成装置１００に着脱可能となっている。本実施例では、各色用のプロセスカートリッジ７は全て同一形状を有しており、各色用のプロセスカートリッジ７内には、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブランク（Ｋ）の各色のトナーが収容されている。

中間転写体としての無端状のベルトで形成された中間転写ベルト５は、全ての感光ドラム１に当接し、図示矢印Ｂ方向（反時計方向）に回転する。中間転写ベルト５は、複数の支持部材として、駆動ローラ５１、２次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３に掛け渡されている。中間転写ベルト５の内周面側には、各感光ドラム１に対向するように、１次転写手段としての、４個の１次転写ローラ８（転写部材８）が並設されている。そして、１次転写ローラ８に、図示しない１次転写バイアス電源から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、感光ドラム１上のトナー像が中間転写ベルト５上に転写される。又、中間転写ベルト５の外周面側において２次転写対向ローラ５２に対向する位置には、２次転写手段としての２次転写ローラ９が配置されている。そして、２次転写ローラ９に、図示しない２次転写バイアス電源から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスが印加される。これによって、中間転写ベルト５上のトナー像が記録材１２に転写される。

画像形成時には、先ず、感光ドラム１の表面が帯電ローラ２によって一様に帯電される。次いで、スキャナユニット３から発された画像情報に応じたレーザー光によって、感光ドラム１上に画像情報に従った静電像が形成される。次いで静電像は、現像ユニット４によってトナー像として像担持体上（感光ドラム上）に現像され、１次転写ローラ８の作用によって中間転写ベルト５上に転写（１次転写）される。

例えば、フルカラー画像の形成時には、上述のプロセスが、第１～第４の画像形成部ＳＹ、ＳＭ、ＳＣ、ＳＫにおいて順次に行われ、中間転写ベルト５上に各色のトナー像が次に重ね合わされる。その後、中間転写ベルト５上の４色トナー像は、一括して記録材１２上に２次転写される。さらに定着装置１０において、記録材１２が熱及び圧力を加えられることでトナー像が定着される。又、１次転写工程後に感光ドラム１上に残留した１次転写残トナーは、クリーニングブレード６によって除去、回収される。

また、２次転写工程後に中間転写ベルト５上に残留した２次転写残トナーは、トナー帯電ブラシ１１によりトナーの正規の帯電極性（静電潜像の現像を行う際の現像剤の帯電極性）とは逆極性の電荷が付与される。また吐き出し用帯電ローラ５４（電源４０Ｒ）によりよっても正規の帯電極性とは逆極の電荷が付与される。そしてトナー帯電ブラシ１１及び吐き出し用帯電ローラ５４により電荷が付与された２次転写残トナーは、次回の１次転写工程時に、第１画像形成部の感光ドラム１Ｙに逆転写させ、クリーニングブレード６で回収される。尚、トナーへの電荷付与機能を、トナー帯電ブラシ１１のみに行わせても良い。

［プロセスカートリッジ］
次に、本実施例の画像形成装置１００に装着されるプロセスカートリッジ７の全体構成について説明する。図２は、感光ドラム１の長手方向（回転軸線方向）から見た本実施例のプロセスカートリッジ７の概略断面図である。尚、本実施例では、収容している現像剤の種類（色）を除いて、各色用のプロセスカートリッジ７の構成及び動作は同一である。

プロセスカートリッジ７は、感光ドラム１等を備えた感光体ユニット１３と、現像ローラ１７等を備えた現像ユニット４とを有する。

感光体ユニット１３は、感光体ユニット１３内の各種要素を支持する枠体としてのクリーニング枠体１４を有する。クリーニング枠体１４には、図示しない軸受を介して感光体ドラムが回転可能に取り付けられている。感光ドラム１は、駆動手段（駆動源）としての駆動モータの駆動力が感光体ユニット１３に伝達されることで、画像形成動作に応じて図示矢印Ａ方向（時計方向）に回転駆動される。画像形成プロセスの中心となる感光体ドラム１は、アルミニウム製シリンダの外周面に機能性膜である下引き層、キャリア発生層、キャリア移送層を順にコーティングした有機感光体を用いている。

又、感光体ユニット１３には、感光ドラム１の周面上に接触するように、クリーニング部材６、帯電ローラ２が配置されている。クリーニング部材６によって感光体ドラム１の表面から除去された転写残トナーは、クリーニング枠体１４内に落下、収容される。

帯電手段である帯電ローラ２は、導電性ゴムのローラ部を感光体ドラム１に加圧接触することで従動回転する。ここで帯電ローラ２の芯金には、帯電工程として、感光ドラム１に対して所定の直流電圧が印加されており、これにより感光ドラム１の表面には、一様な暗部電位（Ｖｄ）が形成される。前述のスキャナユニット３からのレーザー光によって画像データに対応して発光されるレーザー光のスポットパターンは、感光ドラムを露光し、露光された部位は、キャリア発生層からのキャリアにより表面の電荷が消失し、電位が低下する。この結果、露光部位は所定の明部電位（Ｖｌ）、未露光部位は所定の暗部電位（Ｖｄ）となる静電潜像が、感光ドラム１上に形成される。

一方、現像ユニット４は、現像ローラ１７（現像剤担持体）、現像ブレード１９、トナー供給ローラ１８、トナー１５、及びトナーを格納するトナー収容室１６からなる。トナー１５は、正規の極性として負極性に帯電し、粒径が７μｍである非磁性球形トナーを用いた。またトナー１５の表面には、トナー外添剤（外添粒子）として粒径２０ｎｍのシリカ粒子が添加されている。

現像ブレード１９は現像ローラにカウンタで当接しており、トナー供給ローラによって供給されたトナーのコート量規制及び電荷付与を行っている。現像ブレード１９は薄い板状部材からなり、薄板のバネ弾性を利用して当接圧力を形成し、その表面がトナー及び現像ローラ１７に接触当接される。トナーは現像ブレード１９と現像ローラ１７との摺擦により摩擦帯電されて電荷を付与されると同時に層厚規制される。また、本実施例においては、現像ブレード１９に不図示のブレードバイアス電源から所定電圧を印加し、トナーコートの安定化を図っている。

現像ローラ１７と感光体ドラム１とは、対向部（接触部）において互いの表面が同方向（本実施例では下から上に向かう方向である矢印ＡとＤ）に移動するようにそれぞれ回転する。本実施形態においては、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスに対して、摩擦帯電によりマイナスに帯電したトナーが、感光体ドラム１に接触する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみ転移して静電潜像を顕像化する。

トナー供給ローラ１８は、現像ローラ１７の周面上に所定のニップ部を形成して配設されており、図示矢印Ｅ方向（反時計方向）に回転する。トナー供給ローラ１８は導電性芯金の外周に発泡体を形成した弾性スポンジローラである。トナー供給ローラ１８と現像ローラ１７は所定の侵入量を持って接触している。接触部において互いに逆方向に移動するよう回転しており、この動作により、トナー供給ローラ１８による現像ローラへのトナー供給及び現像残として残った現像ローラ上のトナーの剥ぎ取りを行っている。

トナー収容室１６内にはトナー撹拌部材２０が設けられている。トナー撹拌部材２０は、トナー収容室１６内に収納されたトナーを攪拌すると共に、トナー供給ローラ１８の上部に向けて図中矢印Ｇ方向にトナーを搬送するためのものでもある。尚、本実施例においては、現像ローラ１７、トナー供給ローラ１８は、共に外径φ２０であり、トナー供給ローラ１８の現像ローラ１７への侵入量を１．５ｍｍに設定した。本実施形態においては、現像ローラ１７に印加された所定のＤＣバイアスを印加し、感光ドラム１に当接する現像部において、その電位差から、明部電位部にのみトナーを転移させることで静電潜像を顕像化する。

［現像ローラ当接離間機構］
現像ローラ１７は感光ドラム１と当接離間可能な構成になっており、画像形成時は当接し、非画像形成時は図３のように離間させて、現像ローラ駆動を停止するように制御している。ここで画像形成時とは、感光ドラム１に形成された静電潜像に従い現像ローラ１７から現像剤を転移させることで、現像剤像を形成するときである。また非画像形成時とは、前述した現像剤像を形成していないときである。例えば、感光ドラム１に現像剤像形成後であり感光ドラム１が停止するまでの画像形成後や（以下後回転と呼ぶ）や、次のプリントを開始し感光ドラム１が回転し始めてから現像剤像形成し始める画像形成前（以下前回転と呼ぶ）のことである。後回転とは、感光ドラム１上にトナー像形成が終了してから、感光ドラム１が停止するまで期間であり、中間転写体上の転写残トナーの感光ドラム１への回収動作や、各バイアスの立ち下げ動作等が行われる。前回転とは、感光ドラム１が回転し始めてから、感光ドラム１上にトナー像形成する前までの期間であり、各バイアスの立ち上げ動作や、定着装置１０の準備加熱等が行われる。また、連続プリント中で記録材１２を複数搬送するときの記録材どうしの間の期間に相当する期間や、画像濃度調整するときに行う動作やトナー帯電ブラシの付着トナーを吐き出す動作など、特別に設けた期間で現像剤像を形成していない時も非画像形成時となる。

具体的な接離機構としては、画像形成装置１に設けられ、回転位置を制御できるカム２３、および、プロセスカートリッジ７に設けられ、現像ローラ１７と感光ドラム１が当接するよう加圧しているバネ部材（不図示）によって行っている。現像ローラ当接状態は、カム２３は現像ユニット４を加圧しない位置に制御し、プロセスカートリッジ７のバネ部材による加圧力により当接状態にしている。また現像ローラ離間状態は、カム２３の回転位置を制御することにより、現像ユニット４を底部から押して回転させることで行っている。

なお、接離機構は前述のカムとバネ部材を用いたものに限らず、接離を制御できるものであれば、カムのみを用いたものなどでも問題ない。

［中間転写ベルト］
中間転写ベルト５としては、厚さが１００μｍで体積低効率を１０^１１Ωｃｍに調整したポリフッ化ビニリデンのフィルムを用いた。また中間転写ベルト５は、駆動ローラ５１、２次転写対向ローラ５２、従動ローラ５３の３軸で張架されている。

［１次転写ローラ］
１次転写ローラ８として、体積抵抗率が１０^５～１０^９Ωｃｍ、ゴム硬度が３０°（アスカーＣ硬度計）の弾性ローラを用いた。１次転写ローラ８は、中間転写ベルト５を介して感光ドラム１に対し、総圧約９．８Ｎで押圧される。又、１次転写ローラ８は、中間転写ベルト５の回転に伴い、従動して回転する。更に、１次転写ローラ８には、１次転写電源（不図示）から、－２．０～３．５ｋＶの電圧の印加が可能となっている。

［トナー帯電ブラシ］
トナー帯電ブラシ１１としては、１０^６～１０^９Ωｃｍの導電性を有するナイロン製の繊維が略密となるように構成されたブラシを用い、固定配置されている。本実施例では、トナー帯電ブラシ１１の先端位置は、中間転写ベルト５の表面に対して侵入量が１．０ｍｍとなるように設定されている。このように、中間転写ベルト５の表面の移動方向において上流側に位置するトナー帯電ブラシ１１は、中間転写ベルト５の移動に伴って中間転写ベルト５の表面を摺擦する。トナー帯電ブラシ１１は、中間転写ベルト５の移動方向において、２次転写部よりも下流、かつ、第１画像形成部よりも上流に配置される。そして、トナー帯電ブラシ１１には、トナー帯電ブラシ電圧供給手段としての高圧電源（不図示）から、－２．０～＋２．０ｋＶの電圧の印加が可能となっている。

（２）２次転写残トナー回収時の動作の説明
［２次転写残トナー回収方法］
プリント中に行う２次転写残トナー回収方法について詳しく説明する。

２次転写工程後に中間転写ベルト５上に２次転写残トナーが残留する。そこで、トナー帯電ブラシ１１に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性、即ち、本実施例では正極性の＋１ｋＶのバイアスを印加する。これにより、２次転写残トナーがトナー帯電ブラシ１１を通過する時に、正極性に帯電する。またこの時、正極性に帯電しきれなかった負極性トナーは、トナー帯電ブラシ１１に一部保持される。そしてトナー帯電ブラシ１１により正極性の電荷が付与された２次転写残トナーは、１次転写工程時に第１画像形成部の感光ドラム１Ｙに逆転写され、クリーニングブレード６で回収される。また、連続プリントの最終ページの２次転写残は、非画像形成時に第１画像形成装置の感光ドラム１Ｙに回収されるよう制御している。

［トナー帯電ブラシ吐き出し工程］
トナー帯電ブラシ１１からの吐き出し工程について詳しく説明する。

前述のように、トナー帯電ブラシ１１で正極性に帯電しきれなかった負極性トナーは、トナー帯電ブラシ１１に一時的に保持される。即ち、トナー帯電ブラシ１１は２次転写後の中間転写体に残留した残現像剤を回収し保持する保持装置としても機能する。そして、画像形成が繰り返し行われると、トナー帯電ブラシ１１にトナーが蓄積し、電気抵抗が上昇し、トナー帯電ブラシ１１での帯電性能が低下してしまう。したがって、トナー帯電ブラシ１１に保持されているトナーを中間転写ベルト５に吐き出す工程が必要となる。本実施例の吐き出し工程は、後回転、および、画像形成時とは別の吐き出し工程を行う期間を設けて行っている。

この工程は、吐き出すトナーが負極性で現像時のトナーと同極性になるため、画像形成時に１次転写部でトナーを感光ドラム１へ転移できない。よって非画像形成時にトナー帯電ブラシ１１に、トナーの正規の帯電極性とは同極性、即ち、本実施例では正極性の＋１ｋＶだったバイアスを負極性の－１ｋＶのバイアスを印加して、中間転写ベルト５にトナーを吐き出す。さらに各極性のバイアスを０．２秒ごと交互に１０回ずつ印加する。トナーは－１ｋＶのバイアスを印加した時の１０回吐き出されることになる。この工程によりトナー帯電ブラシ１１にたまったトナーを、中間転写ベルト５に吐き出している。

ここで正バイアスと、負バイアスを交互に印加する理由について説明する。トナー帯電ブラシ１１には、一般的にブラシの毛の間に回収したトナーが目詰まりしている。そして、その目詰まりしたトナーを逆極性のバイアスを印加するのみで吐き出すことは難しい。そこで、トナー帯電ブラシ１１に高圧の正バイアス及び負バイアスを交互に印加し、トナー帯電ブラシ１１を静電気力により機械的振動させ、この振動によって目詰まりしたトナーを吐き出す。これが正バイアスと負バイアスを交互に印加する理由である。

次にトナー帯電ブラシからの吐き出しトナーを、感光ドラム１に回収する方法を説明する。トナー帯電ブラシには画像形成時は正極性のバイアスが印加されているので、基本的には負極性のトナーがたまっている。しかしその中には一部正極性のトナーも含まれており、本実施例では、正極性および負極性の吐き出しトナーを、それぞれ第１～第４の各画像形成部に振り分けて回収している。具体的には、１次転写ローラに、第１および第４画像形成部でトナーの正規の帯電極性とは同極性の－１．５ｋＶのバイアスを印加し、第１および第４画像形成部でトナーの正規の帯電極性とは逆極性の＋１．５ｋＶのバイアスを印加する。これによりトナー帯電ブラシ１１から吐き出された負極性のトナーを感光ドラム１Ｙおよび１Ｋに逆転写させて回収する。またトナー帯電ブラシ１１から吐き出された正極性のトナーを感光ドラム１Ｍおよび１Ｃに逆転写させて回収する。感光ドラム１に逆転写させたトナーはクリーニングブレード６で回収する。

以上のような工程により、すべての吐き出しトナーをクリーニングブレード６に回収し終えたら、さらに次の画像形成がある場合には、前回転から再度実行し、画像形成を行っていく。次の画像形成がない場合には、そのまま終了する。

なおこの吐き出し工程は所定枚数ごと定期的に、後回転、もしくは、画像形成時とは別の吐き出し工程期間で行っている。さらに、印字画像の印字率が高くなるにつれて、吐き出し工程の吐き出し量を増やすよう制御している。これは、印字画像の印字率が高くなると２次転写残トナーの量も増えるので、トナー帯電ブラシ１１にたまるトナー量トナー帯電ブラシ１１にたまるトナー量（以下、貯め込み量とする。）が増えるためである。

＜電源構成ブロック図＞
図４は、画像形成装置１００の電源構成のブロック図である。各種プロセス手段には、図１と同じ符号を付してある。電源３０は、１次転写ローラ８に１次転写バイアスを印加する。１次転写ローラ８Ｙ、１次転写ローラ８Ｋに対しては、正極性及び負極性の１次転写バイアスを印加可能に電源が構成されている。トナー帯電ブラシ１１には、トナー帯電ブラシ電圧供給手段としての高圧電源４０Ｂ、４１Ｂから、－２．０～＋２．０ｋＶの電圧の印加が可能となっている。

トナー帯電ブラシ１１、吐き出し用帯電ローラには、正極性及び負極性のバイアスを印加できる電源が設けられている。トナー帯電ブラシ１１は、図６等のＴ４の吐き出し時に電源４０Ｂ、４１Ｂによる正負のバイアスを印加する。また吐き出し用帯電ローラは、図６等Ｔ４の吐き出し時に、電源４１ＲによるＤＣ負バイアスを印加する。これは、表面に付着した負極性の現像剤を除去すること、またトナー帯電ブラシ１１から吐き出し時供給された負極性のトナーが付着しないようにする為である。また、帯電ローラ２、１次転写ローラ８、現像ローラ１７には夫々独立した電源が設けられている。なお、場合によっては、いくつかの電源を共通化しても良い。そして、後述の制御部１０１の指示に基づき、これら電源が制御され、同じく後述の図６等のタイミングチャートにおけるバイアス印加が実現される。

＜制御ブロック図＞
図５を用いて、実施例における制御ブロック図について説明する。制御部１０１は、演算処理を行う中心的素子であるＣＰＵ（中央演算処理ユニット）５０１、記憶手段であるＲＯＭ、ＲＡＭなどのメモリ５０２、周辺機器との情報の入出力を行う入出力インターフェース５０３を有している。ＲＡＭには、センサの検知結果、貯め込み量演算結果などが格納され、ＲＯＭには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。制御部１０１は、画像形成装置１００の動作を統括的に制御する制御手段であり、画像形成装置１００における各制御対象が入出力Ｉ／Ｆ５０３を介して接続されている。制御部１０１は各種の電気的情報信号の授受や、駆動のタイミングなどを制御しており、後述するジャムの検知及びタイミングチャートの処理などを司る。

駆動手段５１１は、各種モータ及び駆動ギア等を指す。駆動手段５１１は、現像ユニット４、感光体ユニット１３、スキャナユニット３に含まれる各種回転部材を回転駆動する為の動力源及び動力機構で、制御部１０１からの制御信号に基づき動作する。高圧電源５１２は、帯電ローラ２、現像ローラ１７、１次転写ローラ８、２次転写ローラ９、定着装置３４等に高電圧を印加する各電源を総称した電源である。また、制御部１０１には、温度等の環境センサ１０２が接続されており、制御部１０１は、環境センサ１０２からの検出信号に基づき、温度や、空気中水分量／湿度の情報を得ることができる。さらに、制御部１０１には、画像形成動作により出力されるビデオ信号を計測するビデオカウント計測部３０５が接続されている。

ビデオカウント計測部３０５について詳しく説明する。制御部１０１の上流に不図示の別の制御装置が配置されており、その制御装置からのレーザー駆動信号（ビデオ信号）を分岐し、感光ドラム上に静電潜像を形成する期間中、ビデオ信号をサンプリングする。サンプリングしたビデオ信号を制御部１０１内のハードウェアカウンタに入力してビデオ信号のＯＮ／ＯＦＦのうち、ＯＮである数をカウントして、その値をＣＰＵ５０１で読み取っている。そして、ビデオ信号のＯＮの数を記録材上の画像が印刷される領域に仮に全て黒画像を印刷した場合に計測されるＯＮのカウント数で割ると、静電潜像を形成するためにどれだけレーザーが点灯したかの比率を求めることができる。なお、ビデオカウント計測部３０５によるカウントは、具体的には、レーザビームを照射するＯＮのビデオ信号のカウントに相当するが、そのサンプリング周期は、ビデオ信号のビデオクロックに同期していなくとも良い。ビデオクロックよりも短い周期でサンプリングするのであれば、ビデオカウント計測部３０５は、ビデオクロックと非同期で、画素情報をカウントしても良い。そして、制御部１０１に備えられたＣＰＵ５０１にて、計測されたビデオカウント値からトナー帯電ブラシ１１の貯め込み量を算出する。

＜貯め込み量が多い場合のトナー帯電ブラシ吐き出し／回収工程＞
本実施例において、例えば高印字画像を連続的に印字したりジャムが発生たりして中間転写体上のトナーをすべて回収しなければならない等、トナー帯電ブラシ１１で一度に回収するトナー量が多い場合、吐き出し制御を切り替えている。即ち、吐き出し工程におけるトナー帯電ブラシ１１に印加する正負バイアスの値と繰り返し印加回数を増やしている。これは上述の制御を実施したとしても、平均印字率がさらに高い場合やジャム時は、目詰まりを起こしてしまう場合があったためである。特に、ジャム時は、２次転写前のトナー像が中間転写ベルト５上に残っており、これが記録材１２に転写されることなくトナー帯電ブラシ１１に突入してくる。このため、後続のトナーに押し込まれる形でより奥まった場所で目詰まりが発生してしまう。この奥にできてしまった目詰まりを解消するためには、正負の印加バイアスを大きくしてより毛を振動させ、且つ、交互に印加する回数を増やすことで確実に目詰まりを解消できるレベルまで吐き出しを実施しなければならない。

＜トナー吐き出しシーケンスの説明＞
本実施例では、貯め込み量に応じて、前述した非画像形成時に行うトナー帯電ブラシ１１からの吐き出し工程直前及び直後に、阻止層形成のため現像ローラ１７から感光ドラム１に保護用の現像剤像を供給することを特徴とする。尚、本実施例は、負帯電特性を持つトナーを用いて説明する。

図６、図７に貯め込み量が少ない場合と多い場合の、第１の画像形成部での、感光ドラム１の回転と停止、トナー帯電ブラシ１１及び１次転写ローラ８の正又は負のバイアス印加、及び現像ローラ１７からトナーパージのレーザー発光のタイミングチャートを示す。

本実施系においては、上記２次転写残トナーの量は、印字率と相関があるため画像を形成するピクセルをビデオカウント方式でカウントすることで、代替的にトナー帯電ブラシのトナー貯め込み量を検知している。この読み取られた値は代替的に２次転写残トナー量及びトナー帯電ブラシ１１の貯め込み量を示すものであり、印刷動作開始と共に初期値からこのカウント値を累積的に加算していった値は貯め込み量を代替的に示す情報となる。

具体的な、制御部１０１による、貯め込み量の演算について以下説明する。表１に、ビデオカウントから貯め込み量を算出する為のテーブルを示す。この表１に示されるテーブルは、先に説明した図５のメモリ５０２に記憶されており、適宜ＣＰＵ５０１が参照し、貯め込み量の演算に用いる。

テーブルにおいて、横軸はビデオカウント値から演算された印字率を示す。ここでの、画像イズは、Ａ４サイズを前提にしている。そして、ページ画像毎に、ＣＰＵ５０１は印字率を算出し、今までの蓄積値に加算していく。印字率は、ＣＰＵ５０１が、ページ画像における全ドットを分母とし、ページ中カウントされたビデオ信号のＯＮ回数を分子とし、それに１００を乗算し計算する。なお、演算された貯め込みカウントアップ値を初期値から順次累減していくように演算しても良い。

そして、この累加された累積貯め込み量値、又は累減された累積る目込量値が閾値を超えたか否かを、制御部１０１が判断し制御部１０１は、閾値を超えていなければ、図６を、超えていれば図７のタイミングチャートを実行する。

なお、実際には、メモリ５０２には、各種の画像サイズに対して、表１のようなテーブルが記憶されており、ページごとに演算対象の画像サイズに応じたテーブルをＣＰＵ５０１は参照し、演算に用いる。また、ビデオカウント値からのカウントアップ値の特定はテーブルを用いた形態に限定されず、あらかじめメモリ５０２に記憶された数式に従い、ＣＰＵ５０１が演算してもよい。また、ビデオカウント値の累加値又は累減値そのものを閾値と比較してもよい。

また、感光ドラム１の回転開始タイミングと、トナー帯電ブラシ１１の吐き出し工程時に、トナー帯電ブラシ１１及び１次転写ローラ８に印加するバイアスを変えるタイミングは比較例１及び実施例１で同様である。尚、吐き出し工程時は、現像ローラ１７や帯電ローラ２に印加しているバイアスは画像形成時と同様とする。また、現像ローラ１７と感光ドラム１は画像形成時から継続して当接状態になっている。以下、実施例１および比較例１の保護用の現像剤像のタイミングについて詳細な説明を行う。

＜貯め込み量が少ない場合の第１の画像形成部動作を示すタイミングチャート＞
図６を用いて第１の画像形成部における、第１制御モードを説明する。まず、タイミングＴ１で、制御部１０１は、駆動手段５１１を制御し、各種回転体の回転を開始（ＯＮ）する。次に、制御部１０１は、タイミングＴ２で高圧電源部５１２を制御し、画像形成に備え、トナー帯電ブラシ１１をＯＮに、またタイミングＴ３で１次転写ローラ８をＯＮにする。尚、不図示ではあるが、帯電ローラ２、現像ローラ１７、トナー供給ローラ１８、２次転写ローラ９、定着装置１０にも対応した高圧電源より各種バイアスが印加開始されている。

そして、画像形成動作が終了した後、吐き出し工程が開始される。なお、画像形成動作が終了した後の状況としては、ページ画像とページ画像の間（所謂紙間）や、上で説明した後回転時に相当する。

そしてタイミングＴ４で、制御部１０１は、高圧電源部５１１を制御し、トナー帯電ブラシに±１ｋＶのバイアスを交互に印加する。より具体的には、＋１ｋＶから－１ｋＶを交互に０．２秒ごと１０回ずつ変動させることにより、トナーの吐き出しを行っている。これにより、トナー帯電ブラシ１１より、吐き出した現像剤（第１の現像剤）が、中間転写ベルトに移動される。

そしてタイミングＴ５で、制御部１０１は、スキャナユニット３を制御し、スキャナユニット３に保護用の現像剤像のレーザー発光を行わせる。このレーザー発光により、感光ドラム上に、保護用の現像剤像のための静電潜像が形成される。そして、逆転写された現像剤が前記クリーニングブレード６に供給される前に、クリーニングブレード６に現像ローラ１７（現像剤担持体）からの現像剤（第２の現像剤）が感光ドラムに供給される。また、本実施例における保護用の現像剤像は、感光ドラム１の回転軸方向における画像形成領域の全域で１ドット幅（約０．０４２ｍｍ）のベタ黒の横線画像と、１ドット幅の空白画像を交互に繰り返す、いわゆる１ドット１スペース画像とした。

比較例１では、吐き出し工程における保護用の現像剤像なしで、現像ローラ１７と感光ドラム１が接触した状態にのみなっている。なお、図６の、貯め込み量が少ない場合における現像ローラ１７から感光ドラム１のクリーニングブレード７に供給する為のトナー像（以下、保護用の現像剤像と呼ぶ）を形成するためのレーザー発光を、実施例１で行っており、比較例１では行っていない。

そして、タイミングＴ６で、制御部１０１は、高圧電源部５１２を制御し、１次転写ローラ８Ｙに負極性のバイアスを印加する。尚、図７では、タイミングＴ５で形成された保護用の現像剤像が、１次転写ローラ８Ｙと中間転写ベルト５とで形成される転写部を通過する際に、負極性（現像剤の正規の帯電極性と同極性）の逆バイアスを印加しているが、これに限定されない。１次転写ローラ８Ｙに印加する転写バイアスをＯＦＦにしても、或いは正極性の値の小さい転写バイアスとした場合でも、一定の保護用の現像剤がクリーニングブレードに供給されることが確認されている。なお、タイミングＴ５を除く、そのほかのタイミングＴ１～Ｔ６で行われる処理については、実施例１と比較例１とで共通とする。

ここで、タイミングＴ４乃至Ｔ６の関係について、図８を用いて説明する。図８のように本実施例１および比較例２では、感光ドラム１Ｙ上において、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーの先頭部分より下流側に、保護用の現像剤像によるトナーが来るようにすることを特徴としている。本実施例１のプロセススピード（感光ドラム１や中間転写ベルト５の回転速度）は２００ｍｍ／ｓである。

また各部材の位置関係は、トナー帯電ブラシ１１から第１画像形成部の感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置までの距離Ｌ１が１５０ｍｍである。また感光ドラム１Ｙへのスキャナユニットによるレーザー照射位置から感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置までの距離Ｌ２が５０ｍｍである。

この構成で本実施例１では、トナー帯電ブラシ１１から吐き出し用バイアス（－１ｋＶ）を印加し始めるタイミングを基準とすると、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーは０．７５秒後に、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置に到達する。そしてそれより前に保護用の現像剤像をクリーニングブレード６に供給する為、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加から、０．４秒後に保護用の現像剤像の為のレーザー発光を行う。また、０．６５秒後に感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置（接触部）に現像された保護用の現像剤像が到達する。さらに、トナー帯電ブラシ１１からの負極性吐き出しトナーを感光ドラム１に回収（逆転写）する為、及び保護用の現像剤像の負極性トナーを中間転写ベルト５に転写させないようにするため、１次転写ローラ８Ｙに負極性のバイアスを印加する。具体的例として、１次転写ローラ８Ｙのバイアスを、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加から０．５秒後（Ｔ６）に－１．５ｋＶにしている。以上のような制御を行うことで、第１の画像形成部で、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーをクリーニングブレード６Ｙに回収する前に保護用の現像剤像のトナーを供給している。これにより、クリーニングブレードエッジ部に阻止層を形成してから、トナー帯電ブラシからの吐き出しトナーを感光ドラムで回収することになり、吐き出し時のクリーニング不良発生を防止することができる。尚、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加から何秒後に保護用の現像剤像のレーザー発光を行うかは、距離Ｌ２と感光ドラム１の直径により適宜決定される。

＜貯め込み量が多い場合の第１の画像形成部動作を示すタイミングチャート＞
図７を用いて第２の制御モードについて説明する。この第２の制御モードでは、図６で説明した第１の制御モードよりも、多量又は帯電量が大きいトナー帯電ブラシ１１からの現像剤（第１の現像剤）が、クリーニングブレードに供給される。また、第２の制御モードが実行される時には、より多くの現像ローラ１７からの現像剤（第２の現像剤）がクリーニングブレード供給される。また、この第２の制御モードは、制御部１０１が、上で説明したビデオカウント処理により特定される貯め込み量に応じて第１の制御モードとは選択的に実行される。即ち、累加又は累減された貯め込み量の値が閾値を超えていれば、制御部１０１はこの図７を実行する。後述する図９と図１０においても同じ関係である。

まず、タイミングＴ１乃至Ｔ６のタイミングは、図６と基本的に同様なので詳しい説明を省略する。しかし、タイミングＴ４で行われる印加バイアスの繰り返し回数が、図６とは異なっている。また、筆者検討により、貯め込み量が多い場合においても、印加バイアスの振幅の絶対値を大きくし、正負バイアス印加の繰り返し回数を増やすと、より奥まった領域まで振動させることができ、奥に詰まった目詰まりも解消できることが分かった。本実施例においては、正負バイアスの振幅絶対値を±１．５ｋＶに増やし、繰り返し回数も２０回と増やすことで、目詰まりの発生を抑制することができた。即ち、正負バイアスの振幅絶対値を大きくしたり、印加バイアスの繰り返し回数を増やすことで、多量又は帯電量が大きい現像剤がトナー帯電ブラシ１１から吐き出される。なお、繰り返し回数における１回の電源制御は、負バイアスと正バイアスのペアを１回の制御とする。

タイミングＴ７で、トナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーをクリーニングブレード６で回収した後、制御部１０１が、スキャナユニット３を制御し、スキャナユニット３に保護用の現像剤像のレーザー発光を、タイミングＴ５に引き続き再度行わせている。このタイミングＴ７の処理により、現像ローラ１７からの現像剤（第２の現像剤）がクリーニングブレード６に間欠的に複数回供給され、阻止層の保護を維持できるようになる。

トナー帯電ブラシ１１の目詰まりトナーを無くす簡単な方法としては、常に、このバイアスの交互印加回数を増やせば良い。しかしそれでは生産性が低下してしまう。これに対して、本実施例では、制御部１０１が、累加又は累減されたトナー帯電ブラシ１１のトナー貯め込み量が閾値を超えているか否かで、図６と図７のタイミングチャートを切り替えている。従って、ダウンタイムの増加をなるべく抑えることができる。

また、図７のタイミングチャートで示したように、トナー帯電ブラシ１１における目詰まりトナーを無くすためには、交互印加バイアスの振幅を大きくすることが有効になっている。しかし、中間転写体に吐き出されるトナーの電荷量及び、量も多くなるという問題が新たに発生する。この為、逆転写トナーがクリーニングブレードに突入する前に、現像装置から逆転写トナーよりも電荷量が比較的低いトナーをクリーニングブレードに供給しても、逆転写トナーによる阻止層破壊の影響の方が大きくなり、縦スジが発生してしまう場合があった。常に、現像装置から送るトナー量を増やせば縦スジの抑制効果も上がるが、画像形成に使えるトナーも減ってしまう。これに対して上記実施例によれば、阻止層強化の為の供給トナー量増加を必要な場合のみに行っているので、画像形成以外のトナー浪費を極力抑えることができる。

次に第２の画像形成部の保護用の現像剤像形成タイミングについて説明する。第２の画像形成部は、第１の画像形成部よりも、中間転写ベルト５の移動方向に関し、下流側に配置されている。

第２の画像形成部では、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーのうち、第１の画像形成部で回収しきれなかった主に正極性のトナーを回収する。このとき第１の画像形成部と同様に、第２の像担持体としての感光ドラム１Ｍ上において、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーの先頭部分より下流側に、保護用の現像剤像が来るようにする。保護用の現像剤像は、第２の現像剤担持体としての現像ローラ１７Ｍから供給される。尚、保護用の現像剤像は負極性のトナーで、トナー帯電ブラシ１１からは正極性の吐き出しトナーを回収したいので、１次転写ローラ８Ｍ（第２の転写部材）に印加するバイアスが第１画像形成部のものと異なる。

＜貯め込み量が少ない場合の第２の画像形成部動作を示すタイミングチャート＞
以下、図９を用いて説明する。まずタイミングＴ１乃至Ｔ４の処理は第１画像形成部と同様なのでここでの詳しい説明を省略する。第２画像形成部においては、トナー帯電ブラシ１１から第２画像形成部の感光ドラム１Ｍと中間転写ベルトが当接する位置（第２の転写部）までの距離Ｌ１２が２５０ｍｍである。Ｌ１よりも１００ｍｍ長い。制御部１０１の制御に従って、トナー帯電ブラシ１１からタイミングＴ４で吐き出したトナーは１．２５秒後に感光ドラム１Ｍと中間転写ベルト５が当接する位置（転写ニップ）に到達する。また、保護用の現像剤像（第４の現像剤）は、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加を基準として、レーザー発光を０．８秒後（Ｔ１５）に行い、１．０５秒後に感光ドラム１Ｍと中間転写ベルト５が当接する位置に到達させる。このとき保護用の現像剤像の負極性トナーを中間転写ベルト５に転写させないために、１次転写ローラ８Ｍのバイアスを、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加から０．９５秒後（Ｔ１６）に－１．５ｋＶにしている。なお、比較例１では、この保護用の現像剤像の為のレーザー発光が行われていない。

その後トナー帯電ブラシ１１からの正極性の吐き出しトナーを感光ドラム１Ｍに回収するため、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加から１．１５秒後（Ｔ１７）に１次転写ローラ８Ｍのバイアスを＋１．５ｋＶにしている。第１の画像形成部の保護用の現像剤像（第２の現像剤）の一部が、未逆転写で１次転写ローラ８Ｍと中間転写ベルト５とで形成される第２の転写部に到達するタイミングを第１のタイミングとする。一方、第２の画像形成部の保護用の現像剤像（第４の現像剤）が先の第２の転写部に到達するタイミングを第２のタイミングとすると、第１のタイミングは第２のタイミングとは異なっている。それらのタイミングが一致する場合に、より濃度の濃い未転写トナーが二次転写部に到達してしまい、二次転写部の汚れ問題になってしまう。

＜貯め込み量が多い場合の第２の画像形成部動作を示すタイミングチャート＞
以下、図１０を用いて説明する。まずタイミングＴ１５乃至Ｔ１７の処理は第１画像形成部と同様なのでここでの詳しい説明を省略する。図１０のタイミングチャートにおいては、制御部１０１は、タイミングＴ１５と同様に、スキャナユニット３を制御し、スキャナユニット３に保護用の現像剤像のレーザー発光をタイミングＴ１８で再度行わせる。図１０に示されるタイミングチャートにより、表２で説明したのと同様の効果が得られることが確認できた。このタイミングＴ１８の処理により、現像ローラ１７からの現像剤（第２の現像剤）が間欠的に複数回、クリーニングブレード６に供給され、阻止層の保護を維持できるようになる。

第３の画像形成部については前述した第２画像形成部と同様に、保護用の現像剤像がトナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナー回収よりも前にクリーニングブレード６Ｋに回収するよう制御する。第４の画像形成部については前述した第１画像形成部と同様に、保護用の現像剤像がトナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナー回収よりも前にクリーニングブレード６Ｋに回収するよう制御する。

＜比較例１＞
比較例１では、トナーの貯め込み量に係らず、タイミングＴ４で開始される、高圧電源部５１１によるトナー帯電ブラシ１１のバイアスを交互に印加する回数が常に１０回とする。即ち、トナー帯電ブラシ１１にたまるトナー量に係らず、トナー帯電ブラシ１１に対するバイアス交互印加回数が一定である。また、図７のタイミングチャートのタイミングＴ５で説明したスキャナユニット３による保護用の現像剤像のレーザー発光が行われない。

＜検証結果＞
以下、実施例１と比較例１の条件で、実際に吐き出し工程を行った際のクリーニング性能の比較を行った。以下説明する。図７及び図８のシーケンスでは、吐き出し回数を貯め込み量の累加値又は累減値に応じて変更し、吐き出し回数を多くした場合には現像パージ回数を増やしている。印刷条件は、Ａ４サイズの画像で、２％、５％、１０％、１５％及び２５％の印字率のページ数頻度は同等とした。例えば、３０００枚の印刷であれば、各印字率のページ数は６００枚ずつということになる。その結果下記表のようになった。なお、トナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナー（以下、吐き出しトナーとする。）を回収前に保護用の現像剤像を送っている量は、４０ドット分パージしている。

表２は、所定枚数印字後の縦スジ画像の発生状況である。○は発生無し、×は５本以上の発生とした。比較例１ではクリーニング不良による縦スジが発生し、３０００枚通紙後においては、多数の縦スジが発生してしまった。実施例１の構成では、縦スジ画像の発生が無かった。これは保護用の現像剤像を吐き出しトナーの回収前後で供給することで、感光ドラム１に外添剤（外添粒子）が移行し、クリーニングブレード６のエッジ部でバリア層の役割となる阻止層が形成され、クリーニング性能が向上するためである。

ここで、タイミングＴ５の保護用の現像剤像に関して、図１１のクリーニングブレードエッジ部の拡大図を用いて、クリーニング性能が向上するメカニズムを説明する。図１１のように、クリーニングブレード６は感光ドラム１の回転方向に対してカウンタ方向に当接しており、感光ドラム１の回転に伴いクリーニングブレードエッジ部が巻き込まれた状態になっている。この巻き込まれたくさびの部分に、前述した感光ドラム１に移行したトナー外添剤が溜まり、層を形成する（以下、阻止層２１と呼ぶ）。もし阻止層２１がいない状態でトナーをクリーニングしようとすると、エッジの巻き込まれたくさび部分からトナーが潜り込みやすくなり、クリーニング不良が発生しやすくなる。図１０のようにクリーニングブレードエッジ部（接触部）に阻止層２１が存在すると、前述したトナーの潜り込みがなくなり、クリーニング性能が向上する。一方でこの阻止層２１は２０ｎｍ程度のトナー外添剤で形成されているため、常に一定量の外添剤がクリーニングブレードエッジ部から抜けて無くなっていく。さらに吐き出し工程にてトナー帯電ブラシ１１から吐き出されてくるトナーは、トナー帯電ブラシ１１のバイアスでトナー電荷が付与されており、－６５～－１００μＣ／ｇである。一方現像ローラ１７に保持しているトナーの電荷は－３０μＣ／ｇくらいである。トナー電荷が高くなるほど、感光ドラム１との付着力が強くなるので、感光ドラム１の回転に伴って阻止層２１に侵入して、阻止層２１を破壊しやすい。よってトナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーはクリーニング不良しやすいため、吐き出しトナー回収前には十分な阻止層２１が必要となる。したがって、本実施例では吐き出しトナー回収直前に、十分な阻止層２１を形成しておくため、保護用の現像剤像を感光ドラム１上に形成している。

図１２は、トナー帯電ブラシ１１からのトナー吐出し量と阻止層２１の減少量との関係である。横軸はトナー帯電ブラシ１１及び吐き出しからのトナー吐出し量で、縦軸は阻止層の減少量である。太い縦実線１２０１は、吐き出しトナー回収前に保護用現像剤像により阻止層をＴ５又はＴ１５のタイミングで１度のみ補強した場合の、縦スジが発生してしまう吐出し量の目安である。また、横点線１２０２は、縦スジが発生したときの阻止層減少量の目安である。言い換えれば、これ以上の阻止層減少が起こると、補強した阻止層以上の阻止層の減少が発生するので阻止層破壊による縦スジが発生してしまう場合があり、阻止層の更なる補強対策が必要になる。

通紙枚数が多くなると、トナー帯電ブラシ１１から吐き出されるトナーの量が増え、電荷の絶対値が上がっていく。量が増える理由は、２次転写残トナーの量の累積値が増えていき、貯め込み量が増えていくためである。電荷の絶対値が上がる理由は、画像形成中繰り返し放電を受けているためであると考える。このため、通紙枚数が増えると（吐き出し量が多いと）、阻止層減少量は大きくなる。このため、保護用の現像剤像による阻止層２１強化を行わない比較例１は、３０００枚通紙後の条件で縦スジ画像が発生した。

＜現像ローラ１７の感光ドラム１への当接・離間タイミングチャート＞
基本的な構成は先の説明と同様である。制御は、吐き出しトナー回収後の保護用現像剤像形成を後回転後に単独制御として実施する。吐き出しトナー回収後の保護用現像剤像による阻止層強化は、実施タイミングにより生産性向上が見込める。図１３は、保護用現像剤像のためのレーザー発光と現像ユニット４の当接のタイミングチャートである。制御部１０１の制御指示により行われる。

本実施例において、実施タイミングは後回転工程である。一方、比較例２は後回転後に単独制御として保護用現像剤像を送っている。比較例２は現像ユニット４の当接離間が入るため、生産性が低下してしまう。本実施例では、比較例２と比較して、複数の保護用現像剤供給が必要な場合、感光ドラムと現像ローラの離間を行わないで、タイミングＴ２５とＴ２６で連続してレーザー発光を行っており、３秒程度の時間延長で済む。即ち、現像ローラ１７からの現像剤供給が終わったのち、現像ローラ１７と感光ドラム１との離間動作が行われる。一方、比較例２の場合は、タイミングＴ３６とＴ３６のレーザー発光の間に、Ｔ３６で感光ドラムと現像ローラの離間、当接が行われ、１０秒程度の時間延長となり、その分生産性が低下してしまった。

また、前述の条件で、６０００枚通紙後に画像確認を行ったところ、比較例２で異音が発生した。原因は、クリーニングブレード６と感光ドラム１との摺動抵抗が上昇し、クリーニングブレード６のビビりが発生し、感光ドラム１に振動が伝った際に振動が増幅されたためであることが分かった。さらに、異音は現像ユニット４が離間状態で感光ドラム１が駆動しているときに発生していた。現像ユニット４が当接している間は、感光ドラム１に現像ローラ１７が当接しており、感光ドラム１の振動を抑制出来るため、異音が発生するほどの振動が発生しないことが分かった。摺動抵抗が上がってしまった理由は、吐き出しトナー回収後に阻止層が減ってしまっていたためである。摺動抵抗は、感光ドラム１とクリーニングブレード６との間に潤滑性粒子がどれだけあるかで決まる。阻止層を形成する粒子は潤滑性を有するため、図１１で説明した阻止層２１が減ってしまうと感光ドラム１とクリーニングブレード６との接地面積が増え、摺動抵抗が上がってしまっていた。実施例１においては、現像ユニット４離間前に保護用現像剤像を送って破壊された阻止層を補強しているため、摺動抵抗が上がらず、異音が発生しなかった。

実施例２における、画像形成装置の基本的な構成と制御は、実施例１と同様であるので詳しい説明を省略する。以下、実施例２におけるトナー帯電ブラシ吐き出し・回収工程について説明する。

＜トナー帯電ブラシ吐き出し／回収工程＞
実施例２でも、実施例１と同様に、状況に応じて行われるトナー帯電ブラシ１１の吐き出し制御が複数あった場合に、それに応じて保護用現像剤像の制御も変更する点に特徴がある。

表３は、実施例２における、吐き出し時における、正負の印加バイアスの繰り返し回数と、その時の印加バイアス振幅の関係を示している。便宜上、各モードをまとめてモードＡ～Ｄと表記する。各モードは、制御部１０１が、実施例１で説明したビデオカウント処理により特定される貯め込み量に応じて選択的に実行される。すなわち、表４に示されるテーブルがメモリ５０２に予め記憶されている。そして、制御部１０１は、実施例１で説明した貯め込み量に応じて、いずれかのモードを選択する。例えば、モードＣが制御部１０１により選択された場合には、表中で示される電源制御が、図６、７、９又は１０のタイミングＴ４で実行される。

このように、吐き出し制御実行時の貯め込み量により実施するモードが選択される。繰り返し回数が多ければ、十分吐き出せるが、生産性が落ちてしまう。よって、貯め込み量が多くなるに従い繰り返し回数を増やすようにすれば、生産性の低下を最低限に抑えることができる。

図１４は、モードＡ～Ｄで制御させた時の阻止層高さの減少量を示した図である。縦軸は阻止層高さの減少量で、横軸は吐き出し制御の繰り返し回数である。例えば図７のタイミングＴ４などにおける繰り返し回数を増やしていくと阻止層高さの減少量が増えていく。モードＤにおいては、阻止層減少量が回数の比例増加分より多く増えていることが分かる。これは、吐き出し時の印加バイアスが強い為、より奥に詰まっているトナー分の量が増え、流れる電流が多くなった分電荷量も増えるためだと考えている。

これに対し、図１５は、あるモードの吐き出し繰り返し回数、正負印加バイアスの条件下における、保護用現像剤像のドット数と阻止層減少量との関係を示した図である。横軸はドット数、縦軸は阻止層高さの減少量である。ドット数を増やすことで阻止層の減少量を減らすことができる。

本実施例では、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーを回収する前の保護用現像剤像のドット数をクリーニング不良が発生しないドット数とし、減少してしまった阻止層を回収する後の保護用現像剤像で補充するような制御を行う。尚、回収後の保護用現像剤像のドット数は、減った分を補充するというより、十分な阻止層高さを確保できるようにクリーニング不良が発生しない上限の量を送る。

＜トナー吐き出しシーケンスの説明＞
制御部１０１は、貯め込み量に応じて各吐き出しモードを切り替える。表．４は、貯め込み量と、吐き出し繰り返し回数及び吐き出し時の正負印加バイアス及び保護用現像剤ドット数の関係である。下記テーブルは予めメモリ５０２に記憶されており、制御部１０１（ＣＰＵ５０１）が適宜参照する。

制御部１０１は、画像形成（プリントジョブ）が終了したときに、表４のテーブルを参照し、実施例１で説明したビデオカウント処理に基づく貯め込み量に応じてモードを選択する。ここで選択されたモードに対応する印加バイアス繰り返し回数、正負印加バイアスの振幅は、図６、７、９及び１０のタイミングＴ４でのトナー帯電ブラシの電源制御条件となる。

ここで、吐き出しモードによって保護用現像剤像のドット数を変更することで、概ね良好な阻止層高さを維持できる。しかし、例えば低温低湿環境などで保護用現像剤像を送りすぎるとクリーニング不良が発生してしまう。具体的には、低温低湿時に貯め込み量が１２００１～１６０００の場合に、６０ドットの保護用現像剤像を供給すると、クリーニング不良が発生してしまう場合があった。そこで、モードＤの条件では、トナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーの回収前と回収後との両方で、保護用現像剤の供給を表に示される通り分けている。なお、印字動作中に貯め込み量１６０００に達した場合は、印字動作を中断し、モードＤでの吐き出し制御を連続的に行った後、連続的に印字動作を再開する。

＜比較例３＞
図１４にある各モードでの回収前の保護用現像剤像のドット数を決めた。具体的には、モードＡ／Ｂ／Ｃ／Ｄ実行時に、各々２０／３０／４０／６０である。

≪クリーニング不良及び縦スジ抑制効果確認≫
今回は、実施例１の通紙条件で、６０００枚通紙後に縦スジ画像の発生の有無を確認した。その結果を表．４に示す。表４は、実施例２と比較例４の６０００枚通紙後のクリーニング不良及び縦スジの発生状況である。

比較例３は、モードＤで制御させた時、縦スジの発生は無いが、特に低温低湿環境においてクリーニング不良が発生してしまった。実施例２は、クリーニング不良及び縦スジの発生はなく、良好な画像であった。

＜実施例３における画像形成装置の構成＞
本実施例では、実施例１及び２に対してトナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーと現像ローラ１７から供給されるトナーを、感光ドラム１を介して、同時にクリーニングブレード６に供給することを特徴とする画像形成装置である。その他の構成は、実施例１と同様である。本実施例のような回収手法にすることで、実施例１や実施例２にあるような現像ローラ１７からのトナーを回収するための時間を削減することができる。

図１６、１７及び図１８に第１の画像形成部における、感光ドラム１の回転と停止、トナー帯電ブラシ１１及び１次転写ローラ８に正または負のバイアス印加するタイミング、及び現像ローラ１７からトナーパージするためのレーザー発行時のタイミングを示す。

まず、タイミングＴ１乃至Ｔ５のタイミングは、図６のＴ１乃至Ｔ４及びＴ６と同様なので詳しい説明を省略する。

そしてタイミングＴ４６で、制御部１０１は、スキャナユニット３を制御し、スキャナユニット３に保護用の現像剤像のレーザー発光を行わせる。このレーザー発光により、感光ドラム上に、保護用の現像剤像のための静電潜像が形成される。実施例３では、Ｔ４で行ったトナー帯電ブラシからの吐き出し動作と同期させるため、０．２秒ごと１０回ずつレーザー発光を行う。そして、逆転写された現像剤がクリーニングブレード６に供給されるのと同時に、クリーニングブレード６に現像ローラ１７（現像剤担持体）から現像剤（第２の現像剤）が感光ドラム１に供給される。また、本実施例における保護用の現像剤は、ハーフトーン画像を印字した。

そして、タイミングＴ４７で、制御部１０１は、高圧電源部５１２を制御し、１次転写ローラ８Ｙに負極性のバイアスを印加する。尚、図１６では、タイミングＴ６で形成された保護用の現像剤像とトナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーが、転写部を同時に通過する際に、正極性（現像剤の正規の帯電極性と同極性）の逆バイアスを印加しているが、これに限定されない。１次転写ローラ８Ｙに印加する転写バイアスをＯＦＦにしても、或いは負極性の値の小さい転写バイアスとした場合でも、一定の保護用の現像剤がクリーニングブレードに供給されることが確認されている。

ここで、タイミングＴ４乃至Ｔ６の関係について、図１６を用いて説明する。図１６のように本実施例３では、感光ドラム１Ｙ上において、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーの先頭部分より下流側に、保護用の現像剤像によるトナーが来るようにすることを特徴としている。また各部材の位置関係は、トナー帯電ブラシ１１から第１画像形成部の感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置までの距離Ｌ１が１５０ｍｍである。また感光ドラム１Ｙへのスキャナユニットによるレーザー照射位置から感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置までの距離Ｌ２が５０ｍｍである。

この構成で本実施例３では、トナー帯電ブラシ１１から吐き出し用バイアス（－１ｋＶ）を印加し始めるタイミングを基準とすると、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーは０．５秒後に、感光ドラム１Ｙから５０ｍｍ手前の位置に到達する。同時に感光ドラム１Ｙにレーザーを照射すると、トナー帯電ブラシからは吐き出されたトナーの先頭と現像ローラ１７Ｙからのトナーパージの先頭が、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置に同時に到達する。

この感光ドラム１Ｙにレーザーを照射したタイミングから０．２秒ごとに１０回レーザー発光すると、トナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーと現像ローラ１７Ｙからのトナーパージのタイミングを完全に同期させることができる。これにより、トナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーと保護用の現像剤を同時にクリーニングブレード６に供給することが可能になる。

さらに、トナー帯電ブラシ１１に－１ｋＶのバイアスが印加された瞬間には、トナー帯電ブラシ１１からの負極性吐き出しトナーを感光ドラム１に回収（逆転写）する為、１次転写ローラ８Ｙに負極性のバイアスを印加する。

具体的例として、１次転写ローラ８Ｙのバイアスを、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加から０．５秒後（Ｔ５）に－１．５ｋＶにしている。これらの動作により、クリーニングブレードエッジ部に阻止層を形成するのと同時に、トナー帯電ブラシからの吐き出しトナーを感光ドラムで回収することができる。

図１８は、現像ローラ１７からの吐き出しトナーと、トナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーの一次転写様子を示した図である。第１と第２の現像剤が同時にクリーニング部材に供給される同時回収制御が行われている様子を示す。第１の画像形成部の１次転写ローラ８Ｙ付近を拡大した図１８に示したように、これら動作から阻止層形成するトナーをドラム側にコートした上に、トナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーをコートすることになる。これにより、阻止層を破壊するトナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーをブレードのエッジ部分から物理的に遠ざけ、同時に阻止層形成されるトナーを供給することで、より短時間の吐き出し制御でクリーニング不良発生を防錆することができる。尚、トナー帯電ブラシ１１の吐き出しバイアス印加から何秒後に保護用の現像剤像のレーザー発光を行うかは、距離Ｌ２と感光ドラム１の直径により適宜決定される。

本実施例では、第１の画像形成部でトナー帯電ブラシ１１から吐き出された正極性のトナーを回収したが、第２、第３、第４の画像形成部で回収してもよい。また、その時の動作は、図１５に示したものと同様である。

また、図１６に示した実施例３の変形例にあるように、現像ローラ１７からトナーパージするためのレーザー発光を実施例３のように断続的に行うのではなく、連続的に発光をしている。

この場合、トナー帯電ブラシ１１から吐き出された負極性のトナーと現像ローラ１７からパージされた負極性のトナーを同時にクリーニングブレード６が回収することになる。

この構成においても、実施例３のようにトナー帯電ブラシ１１からの吐き出しトナーは０．５秒後に、感光ドラム１Ｙから５０ｍｍ手前の位置に到達する。同時に感光ドラム１Ｙにレーザーを照射すると、トナー帯電ブラシからは吐き出されたトナーの先頭と現像ローラ１７Ｙからのトナーパージの先頭が、感光ドラム１Ｙと中間転写ベルト５が当接する位置に同時に到達する。

この感光ドラム１Ｙにレーザーを照射したタイミングから４秒間レーザー発光し続けると、１０回目にトナー帯電ブラシ１１から吐き出されたトナーの終わりと現像ローラ１７Ｙからのトナーパージのタイミングを完全に同期させることができる。

これによって、正極性のトナーを回収する前により強固な阻止層を形成することが可能である。

１感光ドラム
２帯電ローラ
３スキャナユニット
４現像ユニット
５中間転写ベルト
６クリーニングブレード
７プロセスカートリッジ
７１感光ドラムユニット
８１次転写ローラ
９２次転写ローラ
１０定着装置
１１トナー帯電ブラシ
１２記録材
１３感光体ユニット
１４クリーニング枠体
１５トナー
１６トナー収容室
１７現像ローラ
１８トナー供給ローラ
１９現像ブレード
２０トナー撹拌部材
２１阻止層
２３カム
５１駆動ローラ
５２２次転写対向ローラ
５３従動ローラ
１００画像形成装置
１０１中間転写体
３０５ビデオカウント

Claims

外添粒子が添加された現像剤を担持する現像剤担持体と、
前記現像剤担持体からの前記現像剤が現像される像担持体と、
中間転写体と、
前記像担持体上に現像された現像剤像を前記中間転写体に転写する為の転写バイアスを印加する転写部材と、
前記中間転写体の表面と接触する保持装置であって、前記中間転写体に転写された前記現像剤像が記録材に転写された後に、前記中間転写体に残留した残現像剤である第１の現像剤を回収し前記第１の現像剤を一時的に保持する保持装置と、
前記像担持体の表面に接触して接触部を形成し、前記接触部において前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング部材と、を備え、
前記保持装置が保持していた前記第１の現像剤と、前記現像剤担持体が保持していた前記現像剤である第２の現像剤と、を移動させることが可能な画像形成装置において、
前記保持装置が保持する第１の現像剤を、前記接触部に移動させる第１の制御モードと、前記第１の制御モードにおいて前記接触部に移動させる前記第１の現像剤よりも量が多い、又は、帯電量が大きい前記第１の現像剤を前記接触部に移動させる第２の制御モードと、を選択的に画像形成装置に実行させる制御手段を有し、
前記制御手段は、前記第２の制御モードを実行する前に、前記第１の制御モードを実行する前に供給する前記第２の現像剤よりも多い前記第２の現像剤を前記接触部に供給させるように制御することを特徴とする画像形成装置。
前記制御手段は、前記第２の制御モードを実行する場合において、前記第２の現像剤を、前記第１の現像剤が前記接触部に供給される前と前記第１の現像剤が前記接触部に供給された後と、で、前記接触部に供給させるように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。
前記現像剤担持体を、前記現像剤担持体と前記像担持体と、が接触する当接位置と、前記現像剤担持体と前記像担持体と、が接触しない離間位置と、に移動させる当接離間機構を有し、
前記制御手段は、前記第１の制御モード、又は、前記第２の制御モードを実行する場合において、前記第１の現像剤を前記接触部に供給した後に前記第２の現像剤を供給する場合、前記第２の現像剤が前記接触部に供給された後に、前記現像剤担持体を前記当接位置から前記離間位置に移動させる事を特徴とした請求項２に記載の画像形成装置。
前記制御手段は、前記第２の制御モードを実行する場合において、前記第２の現像剤を間欠的に複数回供給することを特徴とする請求項１乃至３の何れか１項に記載の画像形成装置。