(57)【要約】【課題】トナー像が転写された記録媒体の背面に生じる汚れを抑制する。【解決手段】  静電電位の差による潜像にトナーを転移して形成されたトナー像を中間転写ベルト２０から記録媒体に転写する二次転写位置３０で、記録媒体に転写する転写像間に形成された非転写像のトナーが二次転写ベルト２８に転移する転移トナー量を推定する。転移トナー量は、転写バイアス電圧が転写像の通過時に印加される第１のバイス電圧値から非転写像の通過時に印加される第２のバイアス電圧値に切り換えられた後、非転写像が二次転写位置に到達したときの二次転写位置に生じている電位差を求め、この電位差に基づいて推定する。二次転写ベルトと接触するように設けられた第１のクリーニング部材３１と二次転写ロール２６との間にはクリーニング用のバイアス電圧を印加するものとし、このバイアス電圧値は上記転移トナー量に基づいて制御する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を保持する像保持体と、
周回移動する無端状の周面が前記像保持体と対向するように配置され、該像保持体との間に記録媒体を挟み込んで通過させる転写部材と、
前記転写部材と前記像保持体との間にトナー像を転写する電界が形成されるように転写バイアス電圧を印加する転写バイアス印加手段と、
前記転写部材の周面と接触するように配置され、該転写部材の表面に付着したトナーを除去するクリーニング部材と、
前記クリーニング部材と前記転写部材との間にクリーニング用のバイアス電圧を印加するクリーニングバイアス印加手段と、
前記像保持体と前記転写部材との間を記録媒体が通過していないときに該像保持体から前記転写部材に転移されるトナーの量を推定する転移トナー量推定手段と、
前記転移トナー量推定手段によって推定されたトナー量に対応して、前記クリーニングバイアス印加手段によって印加されるクリーニング用のバイアス電圧を制御するクリーニングバイアス制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記転写バイアス電圧を、前記像保持体上のトナー像を前記記録媒体に転写するときの第１のバイアス電圧値と、前記像保持体上のトナー像を転写しないときの第２のバイアス電圧値と、に切り換えるバイアス切り換え手段を備え、
前記転移トナー量推定手段は、前記バイアス切り換え手段によって転写バイアス電圧が前記第１のバイアス電圧値から前記第２のバイアス電圧値に切り換えられた後、前記像保持体から記録媒体に転写しない非転写像が前記像保持体と前記転写部材とが対向する転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差に基づいて前記転写部材に転移するトナー量を推定するもの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。
【請求項３】
前記転移トナー量推定手段は、前記転写位置におけるトナー像の転写を行う前に前記像保持体と前記転写部材との間の抵抗値を測定する抵抗値測定手段を有し、
前記非転写像が前記転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差は、前記像保持体と前記転写部材との間の抵抗値と関連づけて予め記憶手段に記憶されているデータと、前記抵抗値測定手段によって測定された抵抗値とを用いて推定するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。、
【請求項４】
前記記憶手段に記憶されているデータは、前記抵抗値と関連づけられた、前記転写バイアス電圧の切り換え時における時定数であり、  
前記非転写像が前記転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差は、前記抵抗値測定手段によって測定された抵抗値と対応する前記時定数と、非転写像が前記転写位置に到達するタイミングと、に基づいて推定するものであることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転移トナー量推定手段は、前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差を検出する電位差検出手段を有し、
前記転写位置におけるトナー像の転写前に、前記バイアス切り換え手段によって前記転写用のバイアス電圧を第１のバイアス電圧値から第２のバイアス電圧値に切り換え、切り換え後に前記像保持体と前記転写部材との間に生じる電位差の変化を、時間を追って記録し、
前記非転写像が前記転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差は、前記電位差検出手段による検出値と、前記非転写像が前記転写位置に到達するタイミングと、に基づいて推定するものであることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転移トナー量推定手段によって推定されたトナー量に基づき、前記クリーニングバイアス制御手段によってクリーニング用のバイアス電圧を制御するバイアス制御モードと、前記クリーニング部材と前記転写部材との間に予め定められた値のバイアス電圧を印加する定バイアスモードと、を切り換えるモード切り換え手段を有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
静電電位の差による潜像に粉状のトナーを転移してトナー像を形成する画像形成装置では、感光体ドラム等の潜像が形成される潜像保持部材の無端状となった周面上でトナー像が形成される。そして、形成されたトナー像が、該潜像保持部材から直接に記録媒体に転写されるか、又は潜像保持部材から一旦中間転写体に一次転写され、さらに記録媒体に二次転写される。記録媒体にトナー像を転写するための転写部材として、無端状の周面が潜像保持部材又は中間転写体の周面と接触するように設けられた転写ロール又は複数のロール状部材に張架された転写ベルト等が広く用いられている。このような転写部材は、潜像保持部材又は中間転写体との対向位置に送り込まれた記録媒体を挟み込み、記録媒体の背面に接触して記録媒体を通過させるものとなっている。そして、転写バイアス電圧の印加によって転写部材と潜像保持部材又は中間転写体との間に電界を形成し、この電界内でトナー像を転移させる
【０００３】
一方、上記潜像保持部材上で形成されるトナー像は、記録媒体に転写する画像の他に、画像濃度を制御するための画像や、重ね合わされる複数色の画像の位置を調整するための線画像等が形成されることがある。そして、これらの画像は記録媒体に転写するものではなく、非転写像として記録媒体への転写位置を通過し、下流側に設けられたクリーニング装置によって除去される。
【０００４】
このような画像形成装置において、潜像保持部材又は中間転写体と転写部材とが対向する転写位置では、記録媒体が通過していないときに、潜像保持部材又は中間転写体から転写部材の周面にいわゆるかぶりトナー等が転移することがある。また、非転写像を形成するトナーの一部が転写部材の周面に転移してしまうこともある。このようなトナーが転写部材の周面に付着していると、送り込まれた記録媒体の背面側に付着し、記録媒体の背面を汚してしまうことになる。このため、特許文献１には、転写部材の周面を清掃するためのクリーニング装置を設け、転写部材の周面に転移したトナーを除去する画像形成装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−８９６５７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記潜像保持部材又は中間転写体と転写部材とが対向する転写位置で、転写部材に転移してしまうトナーの量は、温度や湿度等によって変動することが考えられる。また、非転写像から転移してしまうトナーの量は、非転写像のパターンや濃度によっても変動する。このため、転写部材の周面に転移したトナーを充分に除去することができず、記録媒体の背面に汚れが生じる場合もある。
【０００７】
本発明は、上記のような事情に鑑みてなされたものであり、トナー像が転写された記録媒体の背面に生じる汚れを抑制することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、請求項１に係る発明は、  トナー像を保持する像保持体と、  周回移動する無端状の周面が前記像保持体と対向するように配置され、該像保持体との間に記録媒体を挟み込んで通過させる転写部材と、  前記転写部材と前記像保持体との間にトナー像を転写する電界が形成されるように転写バイアス電圧を印加する転写バイアス印加手段と、  前記転写部材の周面と接触するように配置され、該転写部材の表面に付着したトナーを除去するクリーニング部材と、  前記クリーニング部材と前記転写部材との間にクリーニング用のバイアス電圧を印加するクリーニングバイアス印加手段と、  前記像保持体と前記転写部材との間を記録媒体が通過していないときに該像保持体から前記転写部材に転移されるトナーの量を推定する転移トナー量推定手段と、  前記転移トナー量推定手段によって推定されたトナー量に対応して、前記クリーニングバイアス印加手段によって印加されるクリーニング用のバイアス電圧を制御するクリーニングバイアス制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置を提供する。
【０００９】
請求項２に係る発明は、請求項１に記載の画像形成装置において、  前記転写バイアス電圧を、前記像保持体上のトナー像を前記記録媒体に転写するときの第１のバイアス電圧値と、前記像保持体上のトナー像を転写しないときの第２のバイアス電圧値と、に切り換えるバイアス切り換え手段を備え、  前記転移トナー量推定手段は、前記バイアス切り換え手段によって転写バイアス電圧が前記第１のバイアス電圧値から前記第２のバイアス電圧値に切り換えられた後、前記像保持体から記録媒体に転写しない非転写像が前記像保持体と前記転写部材とが対向する転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差に基づいて前記転写部材に転移するトナー量を推定するものとする。
【００１０】
請求項３に係る発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、  前記転移トナー量推定手段は、前記転写位置におけるトナー像の転写を行う前に前記像保持体と前記転写部材との間の抵抗値を測定する抵抗値測定手段を有し、  前記非転写像が前記転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差は、前記像保持体と前記転写部材との間の抵抗値と関連づけて予め記憶手段に記憶されているデータと、前記抵抗値測定手段によって測定された抵抗値とを用いて推定するものとする。
【００１１】
請求項４に係る発明は、請求項３に記載の画像形成装置において、  前記記憶手段に記憶されているデータは、前記抵抗値と関連づけられた、前記転写バイアス電圧の切り換え時における時定数であり、  前記非転写像が前記転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差は、前記抵抗値測定手段によって測定された抵抗値と対応する前記時定数と、非転写像が前記転写位置に到達するタイミングと、に基づいて推定するものとする。
【００１２】
請求項５に係る発明は、請求項２に記載の画像形成装置において、  前記転移トナー量推定手段は、前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差を検出する電位差検出手段を有し、  前記転写位置におけるトナー像の転写前に、前記バイアス切り換え手段によって前記転写用のバイアス電圧を第１のバイアス電圧値から第２のバイアス電圧値に切り換え、切り換え後に前記像保持体と前記転写部材との間に生じる電位差の変化を、時間を追って記録し、  前記非転写像が前記転写位置に到達したときに前記像保持体と前記転写部材との間に生じている電位差は、前記電位差検出手段による検出値と、前記非転写像が前記転写位置に到達するタイミングと、に基づいて推定するものとする。
【００１３】
請求項６に係る発明は、請求項１から請求項５までのいずれかに記載の画像形成装置において、  前記転移トナー量推定手段によって推定されたトナー量に基づき、前記クリーニングバイアス制御手段によってクリーニング用のバイアス電圧を制御するバイアス制御モードと、前記クリーニング部材と前記転写部材との間に予め定められた値のバイアス電圧を印加する定バイアスモードと、を切り換えるモード切り換え手段を有するものとする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る発明の画像形成装置では、本発明の構成を備えていないものと比較して、トナー像が転写された記録媒体の背面に生じる汚れを抑制することができる。
【００１５】
請求項２に係る発明の画像形成装置では、本発明の構成を備えていないものと比較して、記録媒体へ転写しない非転写像から転写部材へ転移するトナーが記録媒体の背面を汚すのを抑制することができる。
【００１６】
請求項３に係る発明の画像形成装置では、本発明の構成を備えていないものと比較して、非転写像が転写位置を通過するときに転写位置で生じている電位差が環境の変化等によって変動するのに対応してクリーニング用のバイアス電圧を設定すること可能となる。
【００１７】
請求項４に係る発明の画像形成装置では、転写バイアスを切り換えたときの時定数が変動することに対応したクリーニング用のバイアス電圧の設定が可能となる。
【００１８】
請求項５に係る発明の画像形成装置では、本発明の構成を備えていないものと比較して、非転写像が転写位置を通過するときに転写位置で生じている電位差が環境の変化等によって変動するのに対応してクリーニング用のバイアス電圧の設定が可能となる。
【００１９】
請求項６に係る発明の画像形成装置では、本発明の構成を備えていないものと比較して、クリーニング用のバイアス電圧の制御が不要であるときに、画像形成動作を停止する時間の発生を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。
【図２】図１に示す画像形成装置における二次転写位置付近の構成及び二次転写部材用のクリーニング部材に印加されるバイアス電圧を制御する構成を示す概略図である
【図３】二次転写位置における転写部材と対向ロールとの間に印加される転写バイアス電圧の切り換えと、二次転写部材と対向ロールとの間の電位差の変化とを示す概略図である。
【図４】転写バイアス電圧の切り換え時における時定数の変化と非転写像が二次転写位置に到達したときに作用している二次転写位置の電位差との関係を示す概略図である。
【図５】二次転写ベルトのクリーニング部材に印加されるクリーニング用のバイアス電圧とクリーニング後に残留するトナー量との関係を、二次転写ベルトの表面に付着しているトナー量が異なる場合について示す図である。
【図６】二次転写位置における電位差とトナーの二次転写ベルトへの転移量との関係を示す図である。
【図７】二次転写部材と対向ロールとの間の抵抗値と転写用のバイス電圧を切り換えた後にトナー像が二次転写位置に突入するときの二次転写位置に生じている電位差との関係の一例を示す図である。
【図８】本発明の他の実施形態である画像形成装置における二次転写位置付近の構成及びクリーニング部材に印加されるバイアス電圧を制御する構成を示す概略図である
【図９】図８に示す画像形成装置において二次転写位置に生じる電位差の測定値と、転写用のバイス電圧を切り換えた後にトナー像が二次転写位置に突入するタイミングとを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本願に係る発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
図１は、本願に係る発明の一実施形態である画像形成装置の概略構成図である。また、図２は、図１に示す画像形成装置の二次転写が行われる位置付近の構成及び二次転写部材用のクリーニング部材に印加されるバイアス電圧を制御する構成を示す図である。
この画像形成装置は、４色のトナーを用いてカラー画像を形成する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）の各色の画像を出力する電子写真方式の画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋと、これらと対向する中間転写ベルト２０とを備えている。中間転写ベルト２０は、これらの画像形成ユニット１０のそれぞれと対向するように張架され、周面が周回移動するように駆動されるものである。この中間転写ベルト２０の周回移動方向における画像形成ユニット１０が対向する位置の下流側には、二次転写を行うための二次転写部材２４が中間転写ベルト２０と対向するように配置されている。この二次転写部材は、本発明の転写部材として機能するものであり、二次転写部材２４が中間転写ベルト２０と対向する二次転写位置３０にはシート収容部８から搬送路９を経て、シート状の記録媒体が送り込まれ、中間転写ベルト２０上のトナー像が記録媒体に転写される。記録媒体の搬送経路における二次転写位置３０の下流側には、トナー像が転写された記録媒体の搬送装置２５並びにトナー像を加熱及び加圧して記録媒体上に圧着する定着装置７が設けられている。さらに下流側にはトナー像が定着された記録媒体を重ねて保持する排紙保持部（図示しない）が設けられている。
一方、中間転写ベルト２０の周回移動方向における二次転写位置３０の下流側には、二次転写後の中間転写ベルト上に残留したトナーを回収する中間転写ベルト用のクリーニング装置２９が設けられている。また、二次転写部材２４が有する無端状の周面と対向する位置には、二次転写位置３０で中間転写ベルト２０から二次転写部材２４に転移したトナーを回収するために、二次転写部材用のクリーニング部材３１，３２が配設されている。
【００２２】
上記画像形成ユニット１０は、中間転写ベルト２０の周回移動方向における上流側から順に、イエローのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｙ、マゼンタのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｍ、シアンのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｃ、ブラックのトナー像を形成する画像形成ユニット１０Ｋが配列されている。そして、それぞれの画像形成ユニット１０は、表面に静電潜像が形成される感光体ドラム１を有しており、各感光体ドラム１の周囲に、該感光体ドラム１の表面を帯電する帯電装置２と、感光体ドラム上に形成された潜像にトナーを選択的に転移させてトナー像を形成する現像装置４と、感光体ドラム１上のトナー像を中間転写ベルト２０上に一次転写する一次転写ロール５と、転写後の感光体ドラム上に残留したトナーを除去する感光体ドラム用のクリーニング装置６と、を備えている。また、感光体ドラム１のそれぞれについて、画像信号に基づいて像光を発生する露光装置３が設けられ、現像装置５が対向する位置の上流側で感光体ドラム１に像光を照射して静電潜像を書き込むものとなっている。
【００２３】
感光体ドラム１は、金属の円筒状部材の周面に有機感光体層を積層して形成したものであり、金属部分が電気的に接地されている。また、バイアス電圧が印加されるものであってもよい。
【００２４】
上記帯電装置２は、被帯電体である感光体ドラム１の周面と間隔をあけて張架された電極ワイヤを備えるものであり、この電極ワイヤと感光体ドラム１との間に電圧を印加し、コロナ放電を生じさせて感光体ドラム１の表面を帯電するものである。
本実施の形態では、上記のようにコロナ放電によって帯電させる装置を用いたが、固体放電器やロール形状又はブレード形状などの接触あるいは非接触帯電装置を用いることもできる。
【００２５】
上記露光装置３は、画像信号に基づいて点滅するレーザー光を発生し、これをポリゴンミラー（図示しない）によって感光体ドラム１の主走査方向（軸線方向）に走査するものである。これによりそれぞれの感光体ドラム１の表面に各色の画像に相当する静電潜像が形成される。  
【００２６】
上記現像装置４は、トナーと磁性キャリアとを含む二成分現像剤を使用するものであり、感光体ドラム１と対向する位置に現像ロール４ａを備え、回転する現像ロール４ａの周面上に二成分現像剤の層が形成される。この現像ロール４ａの周面から感光体ドラム１上に負極性に帯電したトナーを転移して静電潜像を可視化する。また、画像形成にともない消費されたトナーは、消費量に応じて補充されるようになっている。 
【００２７】
上記一次転写ロール５は、各画像形成ユニット１０Ｙ、１０Ｍ、１０Ｃ、１０Ｋについて感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと対向する位置の中間転写ベルト２０の背面側に配置されている。そして、一次転写ロール５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋと感光体ドラム１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間に転写バイアス電圧が印加され、これらが対向する一次転写位置で、通過する中間転写ベルト２０に感光体ドラム上のトナー像を静電的に転写するものである。
【００２８】
上記感光体ドラム用のクリーニング装置６は、感光体ドラム１の周面に接触して配置されたクリーニングブレードにより、転写後の感光体ドラム１上に残留したトナーを除去するものである。
【００２９】
上記中間転写ベルト２０は、複数の層を重ね合わせたフィルム状の部材を無端状に形成したものである。この中間転写ベルト２０は、本発明の像保持体として機能するものであり、回転駆動される駆動ロール２１と、中間転写ベルト２０の幅方向への偏りを調整する調整ロール２２と、二次転写部材２４と対向する位置に支持された対向ロール２３とに張架されて、図１中に示す矢印Ａの方向に周回移動するものとなっている。
【００３０】
上記対向ロール２３と中間転写ベルト２０を挟んで対向する位置に配置された二次転写部材２４は、二次転写ロール２６と、補助ロール２７と、これらに張架された二次転写ベルト２８とを有するものである。二次転写ベルト２８は中間転写ベルト２０と重ね合わされた状態で対向ロール２３と二次転写ロール２６との間に挟み込まれ、中間転写ベルト２０が周回駆動されるのにともなって周回移動するものとなっている。また、中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８との間に記録媒体が送り込まれたときには、この記録媒体をこれらの間に挟み込んで搬送するものとなっている。
【００３１】
上記二次転写ロール２６は、金属の芯材２６ａの外周面上に、導電性粒子が添加されたゴム材の外周層２６ｂを形成したものである。また、上記対向ロール２３は、金属の芯材２３ａの外周面上に外周層２３ｂを形成したものであり、外周層２３ｂは単層又は複数の層から構成されるもののいずれでもよい。
上記二次転写ロール２６と対向ロール２３との間には、図２に示すように、転写バイアス印加手段として機能する転写バイアス用の電源装置４０から転写バイアス電圧が印加され、二次転写位置３０に転写用の電界が形成される。転写バイアス用の電源装置４０は、対向ロール２３に負極性の電位を付与する第１のバイアス電圧値又は正極性の電位を付与する第２のバイアス電圧値とに切り換える切り換えスイッチ４１を備えており、対向ロール２３と二次転写ロール２６との間に印加する電圧の極性を切り換えて印加することができるものとなっている。また、負極性の電位を付与するとき、すなわち中間転写ベルト２０上のトナー像を転写するための転写バイアス電圧を印加するときには、電圧調整部４２によって電圧値を調整することができるものとなっている。上記電圧調整部４２による電圧値の調整は、例えば温度や湿度等の環境の変化に応じて変動させるものとすることができ、例えば−３ｋＶ〜−１２ｋＶの範囲で調整することができる。対向ロール２３に正極性の電位を付与するときには、例えば電圧値を＋１ｋＶに設定することができ、常に一定の電位を付与するものであっても良いし、温度や湿度等の環境の変化に応じて変化させるものであっても良い。
なお、上記第２のバイアス電圧値は、対向ロール２３を０電位とするもの、すなわち電圧の印加をＯＦＦ状態とするものであっても良い
【００３２】
上記転写バイアス電圧として印加する電圧値の切り換え及び電圧調整部４２による電圧の調整は、制御装置１１の転写バイアス制御部１３によって制御される。つまり、上記制御装置１１の転写バイアス制御部１３と電源装置４０の切り換えスイッチ４１がバイアス切り換え手段として機能するものとなっている。
対向ロール２３に印加する第１のバイアス電圧値と第２のバイアス電圧値との切り換えは、中間転写ベルト上のトナー像が二次転写位置３０を通過するタイミングと対応して行われる。つまり、記録媒体に転写するトナー像が二次転写位置を通過するときには、負極性に帯電したトナーが記録媒体に転移するように負極性側の電位を対向ロール２３に付与する。そして、記録媒体に転写しない非転写像、例えば記録媒体に転写する画像と次の転写画像との間に形成された濃度調整用の試験画像や、像を形成する位置を調整するための線画像が二次転写位置を通過するときには、負極性に帯電したトナーが二次転写部材２４に転移しないように正極性側の電位を対向ロール２３に付与するものとなっている。
【００３３】
上記定着装置７は、上記二次転写位置でトナー像が転写された記録媒体を加熱及び加圧してトナー像を記録媒体に定着するものであり、加熱源を内蔵した加熱ロール７ａと、この加熱ロール７ａに圧接される加圧ロール７ｂとを備えている。これらの接触部にトナー像が転写された記録媒体が送り込まれ、回転駆動される加熱ロール７ａと加圧ロール７ｂとの間で加熱および加圧され、トナー像が記録媒体上に圧着されるものとなっている。
【００３４】
上記中間転写ベルト用のクリーニング装置２９は、上記二次転写位置で転写されずに中間転写ベルト２０上に保持された非転写像及び記録媒体に転写した後に残留するトナーを、中間転写ベルト２０の周面から除去するものとなっており、中間転写ベルト２０の周面に接触するクリーニングブレードを備えている。このクリーニングブレードにより、中間転写ベルト２０の周面上に付着しているトナーを掻き落とすように除去するものである。
【００３５】
上記二次転写部材用のクリーニング部材は、二次転写ベルトの周面と接触するように配置された第１のクリーニング部材３１と第２のクリーニング部材３２とを含むものである。それぞれのクリーニング部材３１，３２は、金属の回転軸から放射状にブラシ毛を取り付けたものであり、ブラシ毛は導電性粒子を混入した樹脂材料によって形成されている。そして、回転軸からブラシ毛に電圧を印加し、ブラシ毛と二次転写ロール２６との間に電界を形成するものとなっている。つまり、二次転写ベルト２８の周回移動方向における上流側で接触する第１のクリーニング部材３１と電気的に接地された二次転写ロール２６との間には、第１のクリーニング用バイアス電源３３からクリーニング用のバイアス電圧が印加され、第１のクリーニング部材３１に正極性側の電位を付与するものとなっている。また、下流側で接触する第２のクリーニング部材３２と二次転写ロール２６との間には第２のクリーニング用バイアス電源３４から第２のクリーニング部材３２の電位が負極性側となるようにクリーニング用のバイアス電圧が印加される。したがって正極性側となるようにバイアス電圧が印加された第１のクリーニング部材３１によって、主に負極性に帯電したトナーを二次転写ベルト２８の周面から除去し、負極性側となる電圧が印加された第２のクリーニング部材３２によって、主に正極性に帯電したトナーを除去するものとなる。
なお、図２中に示す符号３５，３６は、第１のクリーニング部材３１及び第２のクリーニング部材３２のブラシ毛に接触して、二次転写ベルト２８の周面から吸着したトナーを払い落とすための払い落とし部材を示すものである。
【００３６】
上記第１のクリーニング部材３１は、本発明のクリーニング部材として機能するものであり、この第１のクリーニング部材に印加されるクリーニング用のバイアス電圧は、電圧値が制御装置１１によって制御される。制御装置１１は、対向ロール２３と二次転写ロール２６との間の抵抗値を検出する抵抗値検出部１４と、非転写像が二次転写位置３０に突入したときに中間転写ベルト２０の表面と二次転写ベルト２８の表面との間の電位差を推定する電位差推定部１５と、非転写像から二次転写ベルト２８上に転移するトナー量を演算する転移トナー量演算部１６とを有しており、これらが転写トナー量推定手段１９として機能するものである。この転写トナー量推定手段１９によって推定された転移トナー量又は転移するトナー量と関係付けられたデータに基づき、本発明のクリーニングバイアス制御手段として機能するクリーニングバイアス制御部１７が、クリーニングバイアス印加手段として機能する第１のクリーニング用バイアス電源３３から第１のクリーニング部材３１に印加されるクリーニング用のバイアス電圧を制御するものとなっている。
【００３７】
上記制御装置１１は、上記転写バイアス電圧の印加を制御する機能、中間転写ベルトから二次転写ベルト２８に転移するトナー量を推定する機能、及び第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧を制御する機能を有する他に、モード切り換え手段として機能するものとなっている。
モード切り換え手段として機能するモード切り換え部１７は、二次転写部材２４に転移されるトナーの推定量に基づいて第１のクリーニング部材３１に印加されるクリーニング用のバイアス電圧を制御するバイアス制御モードと、第１のクリーニング部材３１と二次転写ロール２６との間に予め定められた値のバイアス電圧を印加する定バイアスモードとのいずれかを選択するように切り換えることができるものである。この切り換えによるバイアス制御モードの選択は、後述するように二次転写ベルト２８のクリーニングによって記録媒体の背面の汚れを抑制する必要があるときに行われ、記録媒体の背面の汚れが生じる虞が少ないとき、背面の汚れを問わないとき等には定バイアスモードを選択することをできるものとなっている。
【００３８】
上記定バイアスモードは、二次転写部材２４に転移されるトナー量に基づくクリーニング用のバイアス電圧の制御を行わないものであって、予め定められているバイアス電圧値を第１のクリーニング部材に印加するものであり、温度や湿度と対応して予め定められているバイアス電圧値に制御するものであっても良い。
【００３９】
上記バイアス制御モードは、中間転写ベルト２０上の非転写像から二次転写ベルト２８の周面上に転移するトナー量を、転移トナー量推定手段１９によって推定し、この推定量に基づいて第１のクリーニング用バイアス電源３３から第１のクリーニング部材３１に印加される電圧値を、クリーニングバイアス制御部１７によって制御するものである。
【００４０】
上記中間転写ベルト２０上の非転写像から二次転写ベルト２８に転移するトナー量に基づいてクリーニング用のバイアス電圧を制御する理由を次に説明する。
【００４１】
二次転写ロール２８と対向ロール２３との間に印加される二次転写用のバイアス電圧は、転写バイアス制御部１３からの信号に基づいて切り換えスイッチ４１が動作して行われ、図３（ｂ）に示すように、記録媒体に転写する転写像５１が通過するときと記録媒体に転写しない非転写像５２が通過するときとで切り換えられる。本実施の形態では、転写像５１の通過時には、電気的に接地された二次転写ロール２６に対して対向ロール２３の電位を例えば−５ｋＶとする第１のバイアス電圧値に設定し、非転写像５２の通過時には＋１ｋＶとする第２のバイアス電圧値に設定する。転写像５１の通過時に印加する転写バイアス電圧は、温度や湿度等の変化に応じて電圧調整部４２により例えば−３ｋＶ〜−１２ｋＶの範囲で変動させることができる。
【００４２】
上記のように電圧を切り換えるときには、図３（ｃ）に示すように、電源装置４０における切り換え時から二次転写ロール２６の表面と対向ロール２３の表面との間に生じる電位差の変動に遅れが生じる。この遅れの程度を示す指標つまり時定数は、温度や湿度等の変化によって図４に示すように変動する。そして、記録媒体が二次転写位置３０を通過する速度が速いと、転写像５１を転写するために−５ｋＶが印加された状態から＋１ｋＶに切り換えられて二次転写ロール２６の表面と対向ロール２３の表面との間の電位差が変動している間に非転写像が二次転写位置３０に突入する。非転写像５２の先頭部分からは、二次転写位置に到達した瞬間の電位差に基づいて二次転写ベルト２８の周面にトナーが転移する。つまり、時定数が温度や湿度等の変化によって変動すると、非転写像５２が二次転写位置３０に突入したときに生じている電位差が大きく異なるものとなり、二次転写ベルト２８に転移されるトナー量が大きく変動する。
【００４３】
一方、二次転写ベルト２８上のトナーを第１のクリーニング部材３１によって除去するのに適したクリーニング用のバイアス電圧値は、二次転写ベルト２８上に保持されているトナー量によって変動する。
図５は、第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧と第１のクリーニング部材３１によって除去できずに残留したトナー量との関係を、クリーニング前に二次転写ベルト２８上に保持されているトナー量を変えて試験を行った結果を示すものである。
【００４４】
残留するトナー量は、クリーニング用のバイアス電圧値を上昇させるのにともなって減少し、クリーニングの効率は向上するが、さらにバイアス電圧値を上昇させると残留トナー量が増大に転じる。これは、バイアス電圧値の上昇によって放電が生じ、電界が形成されずにクリーニングの効率が悪化するものと考えられる。したがって、クリーニング用のバイアス電圧値は、クリーニングの効率が良好な範囲で設定することが望まれる。しかし、図５に示すように、二次転写ベルト２８上に保持されるトナー量が変動すると、クリーニングの効率が良好となるバイアス電圧値の範囲が大きく変動している。これは、二次転写ベルト２８上に保持されるトナー量が増大すると、二次転写ベルト２８の表面と第１のクリーニング部材３１との間の抵抗値が大きくなり、保持されるトナー量が少ないときより放電が生じるクリーニング用のバイアス電圧値が大きくなるためと考えられる。
このようにクリーニングの効率が良好となるバイアス電圧値が変動するため、二次転写ベルト２８上に付着しているトナー量が多いときには第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧値を大きく設定し、二次転写ベルト２８上に付着しているトナー量が少ないときには第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧値を小さく設定するのが望ましい。つまり、第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧値を二次転写ベルト２８上のトナー量に基づいて制御することにより、二次転写ベルト２８上のナー量が変動しても良好なクリーニング効率が維持される。
したがって、転写バイアス電圧の切り換え後に非転写像５２から二次転写ベルト２８に転移するトナー量が上述のように変動するのに対応して、第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧を制御する必要が生じるものである。
【００４５】
上記第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧値の制御は次のように行われる。
この画像形成装置の電源をＯＮ状態としたとき、予め定められた時間以上にわたって待機状態とされていた後に画像形成可能な状態とされたとき、予め定められた枚数の画像形成を繰り返した後等、予め定められた条件と合致するときに、中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８とを駆動するとともに転写バイアス電圧を対向ロール２３と二次転写ロール２６との間に印加する。そして、トナー像の形成及び記録媒体の二次転写位置３０への送り込みは行わない状態で、対向ロール２３と二次転写ロール２６との間の抵抗値を検出する。抵抗値の検出は、転写バイアス電圧を印加したときに、電圧計６１及び電流計６２によって電圧値と電流量を検出することによって行うことができる。
【００４６】
転写バイアス電圧を切り換えた後、対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面との間に生じる電位差の変化の時定数は、転写バイアス電圧を印加したときの対向ロール２３と二次転写ロール２６との間の抵抗値によって変動する。したがって、抵抗値と時定数との関係を特定するデータを予め調査しておき、本発明の記憶手段である記憶部１８に当該データが記憶されていると、検出された抵抗値から時定数を特定することができる。そして、電位差推定部１５により、この時定数と転写バイアス電圧の切り換え後に非転写像５２が二次転写位置３０に突入するタイミングとから、非転写像５２が二次転写位置３０に突入するときの二次転写位置における電位差を演算によって推定することができる。さらに、上記電位差と二次転写位置３０で転移するトナー量との関係、例えば転移効率についてのデータが予め調査されて記憶部１８に記憶されていると、転移トナー量演算部１６により、上記データおよび非転写像５２に関する情報つまり画像部分の面積率やパターン等から二次転写ベルト２８に転写されるトナー量を推定することができる。また、図６に示すように対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面との間に生じる電位差と二次転写ベルトへのトナーの転移量との関係を予め調査しておき、これらのデータから転移トナー量を推定するものであっても良い。クリーニングバイアス制御部１７は、このように推定された転移トナー量に基づいて、第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧を制御することができる。
【００４７】
なお、転写バイアス電圧の切り換え後に非転写像５２が二次転写位置３０に突入するタイミングが変動しない場合には、測定された抵抗値から時定数を特定する工程を抵抗値の検出毎に行うのではなく、図７に示すように抵抗値と二次転写位置に生じる電位差との関係を予め記憶部１８に記憶しておき、検出された抵抗値から非転写像５２の突入時における電位差を推定することができる。さらに、非転写像５２が一つのパターンに限られるときには二次転写位置の電位差によって二次転写ベルト２８に転移するトナー量が推定できる。したがって、記憶部１８に記憶された抵抗値と転移トナー量との関係に基づいて、クリーニングバイアス制御部１７がクリーニング用のバイアス電圧を制御するものとすることができる。つまり、この場合には電位差推定部１５及び転移トナー量演算部１６として機能する部分が記憶部１８に記憶されているデータに内包されているものとなる。
【００４８】
上記のようにバイアス制御モードでは、対向ロール２３と二次転写ロール２８との間の抵抗値を検出する工程を、トナー像を形成し転写する工程の前に行う必要があるが、上記のように第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧を制御する必要がない程度に中間転写ベルト２０の駆動速度が遅いときには、モードを定バイアスモードとして抵抗値の検出を行うことなく画像形成動作を行うことができる。つまり、非転写像５２が二次転写位置３０に突入するときには、転写バイアス電圧の切り換え後の二次転写位置における電位差は過渡期がすぎており、対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面との間に生じる電位差がほぼ一定の値で安定している程度に中間転写ベルトの移動速度が遅いときには、上記のような制御を行う必要はない。また、画像形成の速度を優先して非転写像５２の形成を行わずに、記録媒体へ転写する像を形成するときにも、二次転写ベルト２８へ転移するトナー量に基づいたクリーニング用のバイアス電圧の制御は不要となり、定バイアスモードとして画像形成を行うことができる。
【００４９】
次に、本発明の他の実施形態について説明する。
図８は、本発明に係る画像形成装置の他の実施形態を示す概略構成図である。
この画像形成装置は、制御装置１１における転移トナー量推定手段として機能する部分７１が図２に示す画像形成装置と異なるものとなっており、図２に示す画像形成装置における抵抗値検出部１４及び電位差推定部１５に代えて、電位差検出部７２を備えるものとなっている。その他の構成は図２に示す画像形成装置と同じものを採用することができる。
【００５０】
上記電位差検出部７２は、対向ロール２３と二次転写ロール２６との間に印加する転写用のバイアス電圧を切り換えた後、対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面との間の電位差を時間を追って検出するものである。例えば、対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面とに接触するように端子７３，７４を設けておき、これらの間の電位差を検出するもの等を採用することができる。また、図２に示す画像形成装置と同様に転写バイアス電圧を印加する回路に電流計を設けて電流値から電位差を検出するものであっても良い。
【００５１】
この電位差検出部７２による電位差の検出は、例えば画像形成装置の電源をＯＮ状態としたとき、予め定められた時間以上にわたって待機状態とされていた後に画像形成可能な状態とされたとき、予め定められた枚数の画像形成を繰り返した後等、予め定められた条件と合致するときに行う。検出時は、中間転写ベルト２０と二次転写ベルト２８とを駆動し、トナー像の形成及び転写を行わない状態で、転写バイアス電圧を対向ロール２３と二次転写ロール２６との間に印加する。そして、転写バイアス電圧を、記録媒体にトナー像を転写するときの第１のバイアス電圧値から、中間転写ベルト２０上のトナー像を転写しないときの第２のバイアス電圧値に切り換え、切り換え後に対向ロール２３の表面と二次転写ロール２８の表面との間に生じている電位差の変化を時間を追って検出する。
【００５２】
対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面との間に生じている電位差は、図９に示すように検出され、電源装置４０において第１のバイアス電圧値から第２のバイアス電圧値に切り換えられた後、時定数に基づいて変化し、ほぼ第２のバイアス電圧値となって安定する。このような電位差の検出値が記憶部１８に記憶される。
【００５３】
その後、画像形成動作が開始され、中間転写ベルト２０上に転写像５１が保持されて二次転写位置３０に搬送され、第１のバイアス電圧値が印加された状態で記録媒体に転写される。そして、複数枚の画像の形成及び記録媒体への転写が行われた後、非転写像５２が中間転写ベルト２０上に保持されて二次転写位置３０に到達するときに、転写バイアス電圧が第１のバイアス電圧値から第２のバイアス電圧値に切り換えられる。このとき、中間転写ベルト２０の移動速度が速く、電源装置４０において転写バイアス電圧が切り換えられた後、図９に示すように対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面との間の電位差が安定していない状態で非転写像５２が二次転写位置３０に到達するものであっても、非転写像５２が二次転写位置３０に到達するタイミングと、上記転写バイアス電圧を切り換えた後に変化する対向ロール２３の表面と二次転写ロール２６の表面との電位差の検出値とから、非転写像５２が二次転写位置３０に到達するときの電位差を推定することができる。この電位差の推定値と非転写像５２についての情報とから、転移トナー量演算部１６によって二次転写ベルト２８に転移するトナー量の推定値が演算される。そして、クリーニングバイアス制御部１７により、演算された転移トナー量の推定値と転移トナー量に対応して記憶部に記憶されているクリーニング用のバイアス電圧値とから、演算された転移トナー量をクリーニングするのに適したクリーニング用のバイアス電圧値を特定し、第１のクリーニング部材３１に印加するように制御されるものとなっている。
【００５４】
このように記録媒体に転写する転写像５１の形成前に、転写バイアス電圧の切り換え時に二次転写位置３０で生じている電位差を実際に検出し、この検出値に基づいて第１のクリーニング部材３１に印加するクリーニング用のバイアス電圧値を制御することにより、非転写像５２を構成するトナーが二次転写ベルト２８に転移することによる記録媒体の背面の汚れが抑制される。
また、この実施の形態でも、上記のようにクリーニング用のバイアス電圧を制御するバイアス制御モードと、転写バイアス電圧の切り換え後における二次転写位置３０の電位差の検出を行わず、二次転写ベルト２８上のトナー量に対応したクリーニング用のバイアス電圧の制御を行わない定バイアスモードとの切り換えを可能とすることができる。
【００５５】
本発明の画像形成装置は、以上に説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で他の形態で実施することができる。
例えば、上記実施の形態では感光体ドラム１上で形成されたトナー像が中間転写ベルト２０上に一次転写され、中間転写ベルト２０上で重ね合わされた複数色のトナー像が二次転写位置３０で記録媒体に二次転写されるものとなっており、中間転写ベルト２０が本発明の像保持体として機能するものとなっているが、感光体ドラムから直接に記録媒体にトナー像が転写されるものとし、感光体ドラムが本発明の像保持体として機能するものであってもよい。
また、以上に説明した実施の形態では、転写部材が二次転写ロールと補助ロールと二次転写ベルトとで構成されているが、ロール状の部材によって転写部材が構成されるものでもよく、さらに他の構成となっているものであっても良い。
【符号の説明】
【００５６】
１：感光体ドラム，  ２：帯電装置，  ３：露光装置，  ４：現像装置，  ５：一次転写ロール，  ６：感光体ドラム用のクリーニング装置，  ７：定着装置，  ８：シート収容部，  ９：搬送路，  １０：画像形成ユニット，
１１：制御装置，  １２：モード切り換え部，  １３：転写バイアス制御部，  １４：抵抗値検出部，  １５：電位差推定部，  １６：転移トナー量演算部，  １７：クリーニングバイアス制御部，  １８：記憶部，  １９：転移トナー量推定手段として機能する部分，  
２０：中間転写ベルト，  ２１：駆動ロール，  ２２：調整ロール，  ２３：対向ロール，  ２４：二次転写部材，  ２５：搬送装置，  ２６：二次転写ロール，  ２７：補助ロール，  ２８：二次転写ベルト，  ２９：中間転写ベルト用のクリーニング装置，  ３０：二次転写位置，  
３１：第１のクリーニング部材，  ３２：第２のクリーニング部材，  ３３：第１のクリーニング用バイアス電源，  ３４：第２のクリーニングバイアス用電源，  ３５，３６：払い落とし部材，  
４０：電源装置，  ４１：切り換えスイッチ，  ４２：電圧調整部，  
５１：転写像，  ５２：非転写像，  
６１：電圧計，  ６２：電流計，  
７１：転移トナー量推定手段として機能する部分，  ７２：電位差検出部，  ７３，７４：端子
【図１】
2014085577.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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