(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体からトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、
電圧が印加されることにより前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を１次転写させる１次転写部材と、
電圧が印加されることにより前記中間転写体から転写材へトナー像を２次転写させる２次転写部材と、
前記中間転写体の回転方向における２次転写位置よりも下流側かつ１次転写位置よりも上流側において、電圧が印加されることにより前記中間転写体上のトナーを帯電させる帯電部材と、
前記像担持体上のトナーを除去可能なクリーニング部材と、
を備え、
前記帯電部材に蓄積した蓄積トナーを前記中間転写体に移動させ、その後、前記中間転写体から前記像担持体に移動させて前記クリーニング部材から前記蓄積トナーを回収するべく、前記帯電部材に正電圧と負電圧が所定の時間比で交互に印加される帯電部材クリーニング工程と、１次転写及び２次転写を行う第１画像形成工程と、１次転写のみを行い２次転写を行わない第２画像形成工程と、を実行可能な画像形成装置において、
前記帯電部材クリーニング工程において、前記蓄積トナーが有する帯電極性のうち含有率が高い極性と同極性の電圧が印加される時間が、前記含有率の低い極性と同極性の電圧が印加される時間よりも長くなるように、前記時間比が設定され、
前記第１画像形成工程の回数及び前記第２画像形成工程の回数が、前記第１画像形成工程の回数と前記第２画像形成工程の回数との組み合わせのうち予め定めた複数の組み合わせにおけるいずれかの組み合わせにおける回数をそれぞれ超えたときに、前記蓄積トナーの量が所定量に達したと判断し、前記複数の組み合わせのうち前記第２画像形成工程の回数が多いほど、前記時間比における前記含有率が高い極性と同極性の電圧が印加される時間の比率がより大きくなるように前記時間比が設定されることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
転写材の縁に画像を形成しない余白領域を設ける第３画像形成工程と、
前記余白領域を設けずに転写材に画像を形成する第４画像形成工程と、
を実行可能であり、
前記第３画像形成工程の回数及び前記第４画像形成工程の回数が、前記第３画像形成工程の回数と前記第４画像形成工程の回数との組み合わせのうち予め定めた複数の組み合わせにおけるいずれかの組み合わせにおける回数をそれぞれ超えたときに、前記蓄積トナーの量が所定量に達したと判断されるとともに、
前記複数の組み合わせのうち前記第４画像形成工程の回数が多いほど、前記時間比における前記含有率が高い極性と同極性の電圧が印加される時間の比率がより大きくなるように前記時間比が設定されることを特徴とする請求項１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、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、電子写真方式を利用した複写機やプリンタ等の画像形成装置として、中間転写体を使用した方式のものが知られている。中間転写体方式の画像形成装置では、１次転写工程と２次転写工程を経て、転写材上にカラー画像を形成することができる。
１次転写工程では、電子写真感光体の表面に形成されたトナー像を中間転写体上に転写する。この１次転写工程を複数色のトナー像に関して繰り返し実行することにより、中間転写体の表面に複数色からなるトナー像を形成する。２次転写工程では、中間転写体上に形成された複数色のトナー像を紙などの転写材の表面に一括して転写する。転写材に転写されたトナー像は、その後、定着手段により転写材に定着される。これにより、フルカラー画像が形成される。
このとき、２次転写工程で転写材上に転写されず、中間転写体上に残留したトナー（２次転写残トナー）を、中間転写体上から除去する必要がある。残留したトナーを除去する方法として、特許文献１では、静電クリーニング部材を用いた方式が提案されている。すなわち、静電クリーニング部材として帯電ブラシ（帯電部材）を設け、当該部材に電圧を印加することで、中間転写体上の２次転写残トナーを所望の極性に帯電させる。そして、残留トナーを感光体に逆転写させることで中間転写体上から回収する。また、中間転写体上の転写残トナーの一部は、帯電ブラシの内部にも一時的に回収され、蓄積する。このようなトナーは、ページ間（紙間）や画像形成完了後（後回転）等に帯電ブラシから排出され、感光体に逆転写され回収される（帯電部材クリーニング工程）。
以上のような構成により、中間転写体のクリーニングが可能となり、以後の画像形成の１次転写工程に備えることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２０５０１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
帯電部材に蓄積するトナーの帯電極性には、バラつきが生じている。その為、帯電部材に蓄積したトナーを帯電部材からクリーニングする際に、トナーの帯電極性に応じて電圧を印加する必要がある。しかしながら、従来は、帯電部材に蓄積するトナーの帯電極性の傾向を考慮していないため、必ずしも効率的に行われていなかった。
【０００５】
本発明の目的は、帯電部材クリーニング工程の効率化を図ることができる画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明に係る画像形成装置は、
トナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体からトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、
電圧が印加されることにより前記像担持体から前記中間転写体へトナー像を１次転写させる１次転写部材と、
電圧が印加されることにより前記中間転写体から転写材へトナー像を２次転写させる２次転写部材と、
前記中間転写体の回転方向における２次転写位置よりも下流側かつ１次転写位置よりも上流側において、電圧が印加されることにより前記中間転写体上のトナーを帯電させる帯電部材と、
前記像担持体上のトナーを除去可能なクリーニング部材と、
を備え、
前記帯電部材に蓄積した蓄積トナーを前記中間転写体に移動させ、その後、前記中間転写体から前記像担持体に移動させて前記クリーニング部材から前記蓄積トナーを回収するべく、前記帯電部材に正電圧と負電圧が所定の時間比で交互に印加される帯電部材クリーニング工程と、１次転写及び２次転写を行う第１画像形成工程と、１次転写のみを行い２次転写を行わない第２画像形成工程と、を実行可能な画像形成装置において、
前記帯電部材クリーニング工程において、前記蓄積トナーが有する帯電極性のうち含有率が高い極性と同極性の電圧が印加される時間が、前記含有率の低い極性と同極性の電圧が印加される時間よりも長くなるように、前記時間比が設定され、
前記第１画像形成工程の回数及び前記第２画像形成工程の回数が、前記第１画像形成工程の回数と前記第２画像形成工程の回数との組み合わせのうち予め定めた複数の組み合わせにおけるいずれかの組み合わせにおける回数をそれぞれ超えたときに、前記蓄積トナーの量が所定量に達したと判断し、前記複数の組み合わせのうち前記第２画像形成工程の回数が多いほど、前記時間比における前記含有率が高い極性と同極性の電圧が印加される時間の比率がより大きくなるように前記時間比が設定されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本発明によれば、帯電部材のクリーニングを効率よく行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】画像形成装置の概略構成図。
【図２】２次転写残トナーのクリーニングシーケンスを示す図。
【図３】中間転写体上に形成される画像濃度調整用のパッチ画像の一例を示す図。
【図４】パッチ画像のクリーニングシーケンスを示す図。
【図５】帯電ブラシクリーニング工程の実行条件の一例を示す図表。
【図６】パッチ画像形成時の帯電ブラシの蓄積トナー量の長手位置依存性を示す図。
【図７】従来の帯電ブラシのクリーニングシーケンスを示す図。
【図８】トナーが中間転写体から回収される様子を示す模式図。
【図９】バイアス印加による帯電ブラシからのトナーの吐出しについて説明する図。
【図１０】従来の帯電ブラシクリーニング工程における吐出しトナー量を示す図。
【図１１】帯電ブラシに蓄積したトナーの極性分布の一例を示す図。
【図１２】実施例１の帯電ブラシのクリーニングシーケンスを示す図。
【図１３】実施例１の帯電ブラシクリーニング工程における吐出し用帯電バイアスの印加時間の一例を示す図。
【図１４】実施例１の帯電ブラシクリーニング工程における吐出しトナー量を示す図。
【図１５】実施例２の帯電ブラシクリーニング工程における吐出しトナー量を示す図。
【図１６】２次転写部における、長手方向の全トナー像の転写挙動を示す模式図。
【図１７】実施例２の帯電ブラシクリーニング工程の実行条件の一例を示す図表。
【図１８】広域印字工程における帯電ブラシに蓄積するトナーの量の長手位置依存性を示す図。
【図１９】実施例２の帯電ブラシのクリーニングシーケンスを示す図。
【図２０】実施例２の帯電ブラシクリーニング工程における吐出し用帯電バイアスの印加時間の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
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。
【００１０】
＜画像形成装置の全体構成＞
図１は、本発明の各実施例及び比較例に係る画像形成装置の概略構成図である。本画像形成装置は、中間転写ベルト方式を用いたタンデム型のカラー画像形成装置である。すなわち、本画像形成装置は、複数色成分（イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ））に分解された画像情報に従って形成した各色のトナー像を、中間転写体上に順次に重ね合わせて１次転写する。その後、重ね合わされた各色のトナー像を転写材に一括して２次転写することで記録画像を得る。１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、静電潜像担持体（感光体）としての感光ドラムであり、アルミなどからなる芯金の外周面に有機感光層（ＯＰＣ）からなる光導電体を塗布して構成されている。感光ドラム１Ｙ〜１Ｋは、第二の像担持体（中間転写体）としての中間転写ベルト（Ｉｎｔｅｒｍｅｄｉａｔｅ  Ｔｒａｎｓｆｅｒ  Ｂｅｌｔ。以下、ＩＴＢ。）１０に沿って順次配置され、外周速度Ｖ（以下、プロセス速度と呼ぶ）で矢印Ｃ１方向へ回転する。
【００１１】
ＩＴＢ１０は、駆動ローラ１１ａ、２次転写対向ローラ１１ｂ、張架ローラ１１ｃの３本のローラ上に張架され、駆動ローラ１１ａが不図示のモーターによって回転することにより、矢印Ｃ３方向にプロセス速度で回転可能に駆動される。ＩＴＢ１０は、単層の樹脂製で体積抵抗率２×１０１０〜６×１０１０Ω・ｃｍのものを用いている。２次転写対向ローラ１１ｂは、導電性のウレタン樹脂を表層にコートしたものを用いている。６Ｙ〜６Ｋは、軸上に導電性スポンジ層を設けた１次転写部材としての１次転写ローラであり、それぞれＩＴＢ１０を介して感光ドラム１Ｙ〜１Ｋに接している。
【００１２】
なお、本画像形成装置では、感光ドラムの帯電電位と現像器内のトナーの帯電極性が共にマイナスであり、マイナスに帯電された感光ドラムに画像情報を露光してから、露光部をマイナストナーで現像する反転現像方式を採用している。
【００１３】
＜フルカラーの印字工程＞
感光ドラム１Ｙ〜１Ｋは、それぞれ不図示の駆動手段によって矢印Ｃ１方向に駆動され、帯電ローラ２Ｙ〜２Ｋにより所定のマイナス電位に均一に帯電される。ＩＴＢ１０上において画像を転写させたい領域（以下、ＩＴＢ上画像部）に画像が転写されるように、ＩＴＢ上画像部の先端が各ステーションの転写部に進入するタイミングと同期をとって、露光装置３Ｙ〜３Ｋにより露光が開始される。露光が開始されると、各色の画像情報に従った信号による光が、表面を均一にマイナス電位に帯電された感光ドラム１Ｙ〜１Ｋに走査され、潜像が形成される。なお、潜像形成タイミングとＩＴＢ上画像部の先端が各ステーションの１次転写部に進入するタイミングとの同期は、ＩＴＢ１０上に設けた（不図示の）検知用のシールを（不図示の）光学センサが検知するタイミングを監視することによって行う。
【００１４】
潜像形成開始後、さらに感光ドラム１Ｙ〜１Ｋが矢印Ｃ１方向に回転すると、それぞれ現像装置４Ｙ〜４Ｋによって現像が行われる。現像装置４Ｙ〜４Ｋは、感光ドラム１Ｙ〜１Ｋとの対向部に所定の回転速度で回転する現像ローラを有し、現像ローラ表面に担持されたマイナス極性のトナーによって潜像が可視化される。
【００１５】
さらに感光ドラム１Ｙ〜１Ｋが矢印Ｃ１方向に回転し、現像された各色トナー像が１次転写部に来ると、感光ドラム１Ｙ〜１Ｋの芯金を対向電極として高圧電源７Ｙ〜７Ｋからプラス極性のバイアスが１次転写ローラ６Ｙ〜６Ｋに印加される。これにより、現像された各色トナー像は、前述の方法で同期をとって１次転写部に進入するＩＴＢ上画像部に、順次１次転写され、重ね合わせられる。ＩＴＢ１０上のトナーの電荷量は、本画像形成装置においては平均で約−３０μｃ／ｇである。感光ドラム１Ｙ〜１Ｋ上（像担持体上）の
１次転写残トナーは、クリーニング部材としてのブレードを当接させてかきとるクリーナ１４Ｙ〜１４Ｋによってクリーニングされる。
【００１６】
４色のトナー像がＩＴＢ１０上に１次転写されると、ＩＴＢ１０の回転と同期を取って、レジストローラ１２から転写材Ｐが搬送され、２次転写部材としての２次転写ローラ８が転写材Ｐを介してＩＴＢ１０に当接する。ＩＴＢ１０上の４色のトナー像は、２次転写対向ローラ１１ｂを対向電極として不図示の高圧電源からプラス極性バイアスが２次転写ローラ８に印加されることで、一括して転写材Ｐ上に２次転写される。２次転写ローラ８は、ＮＢＲ製で抵抗値２×１０７〜５×１０７Ωのものを用いている。４色のトナー像が転写された転写材Ｐは、従来公知の加熱、加圧の定着装置１３によって溶融固着されカラー画像が得られる。
【００１７】
２次転写残トナーは、次の画像をＩＴＢ１０上に形成する際に混じってはいけないので、帯電部材としての帯電ブラシ９ｂを用いたクリーニング工程によってＩＴＢ１０上から除去可能に構成されている。帯電ブラシ９ｂは、ＩＴＢ１０の回転方向における２次転写位置よりも下流側かつ１次転写位置よりも上流側に設けられている。２次転写残トナーがＩＴＢ１０と帯電ブラシ９ｂのニップ部すなわち帯電部に進入する際、帯電ブラシ９ｂに電圧を印加することで、２次転写残トナーを所望の極性に帯電させ、感光ドラムに移動させることで２次転写残トナーをＩＴＢ１０上から回収する。帯電ブラシ９ｂは、導電性ナイロン製で長さが幅４ｍｍ、毛足４ｍｍのものを、駆動ローラ１１ａを対向部材としてＩＴＢ１０に侵入量１ｍｍで当接させている。
【００１８】
本画像形成装置は、画像濃度調整、レジ調整などの直接ＩＴＢ１０上に検出用のトナー像（パッチ画像）を形成して実施する調整工程（以下、総称してパッチ検工程と略記する）を有する。パッチ検工程は一般に、目的に応じて専用の画像パターンを用いるが、パターンの種類によらず４色のトナー像をＩＴＢ１０上へ１次転写させるまでは、印字工程と同様の動作を行う。その後パッチ画像は、２次転写部を通過し、帯電ブラシ９ｂを用いたクリーニング工程によってＩＴＢ１０上から除去される。
【００１９】
以上の２次転写残トナーとパッチ画像のクリーニング工程では、帯電ブラシ９ｂの隙間にトナーが蓄積される。帯電ブラシ９ｂに蓄積したトナーは、帯電ブラシ９ｂによる２次転写残トナーとパッチ画像の帯電能力を低下させ、画像不良などの不具合を引き起こす可能性がある。そこで、本画像形成装置は帯電ブラシ９ｂのクリーニング工程も有している。
【００２０】
以下に、上述した画像形成時の２次転写残トナーのクリーニング、パッチ検時のパッチ画像のクリーニング、帯電ブラシのクリーニングの３種類の工程について、最初に比較例としての従来の手法について詳細に説明する。その後に、本発明の実施例１による帯電ブラシのクリーニング工程ついて説明する。
【００２１】
＜画像形成時の２次転写残トナーのクリーニング＞
図２は、２次転写残トナーのクリーニングシーケンスを示す図であり、各部材におけるバイアスの印加タイミングを示す。灰色部分は、各部材でプラスバイアスが印加されていることを示し、バイアス値は、各部材で時間に対して一定である。各色の１次転写ローラには、高転写効率などの良好な１次転写を実現するためのプラスバイアスが印加されている。２次転写部材には、高転写効率などの良好な２次転写を実現するためのプラスバイアスが印加されている。帯電ブラシ９ｂには、２次転写残トナーをプラスに帯電するためのプラスバイアスが印加されている。各記号が示す時間帯は、Ｔｒ１が各色における１次転写、Ｔｒ２が２次転写、Ｃｈ２が２次転写残トナーの帯電、ＲＥＴが２次転写残トナーの１次転写部における中間転写体から感光ドラムへの移動（以下、逆転写）である。Ｔｒ１
とＲＥＴが重複する時間帯は、１次転写と同時に逆転写が行われている時間帯である。なお、図中のこれらの印加時間帯のずれは、各部材の距離に起因するものである。例えば、ＩＴＢ１０上の帯電ブラシ９ｂによる帯電部から１色目１次転写部までの回転時間は、ＴＣ１で示される。また、ＩＴＢＣＹＣは、ＩＴＢ周期を示す。
【００２２】
各色の１次転写Ｔｒ１、２次転写Ｔｒ２の後にＩＴＢ１０上に残った２次転写残トナーには、高圧電源９ａより帯電ブラシ９ｂにプラス極性バイアスの印加が行われることで、プラス即ちトナーの正規の帯電極性とは逆極性の電荷が均一に付与される。印加電圧は、ＩＴＢ１０のベルト抵抗や、環境条件等により異なるが、ここでは１０００Ｖ〜１５００Ｖが印加されるものとする。ただし、この帯電の際に帯電ブラシに機械的に付着するトナーも少量存在する。続いて、２次転写残トナーは１色目の１次転写部へ進み、回収用のバイアスＲＥＴによって感光ドラム１Ｙへ静電的に転写され、ＩＴＢ１０より除去される。ＲＥＴの印加電圧は、Ｔｒ１の印加電圧で良い。そして、感光ドラム１Ｙへ転写された２次転写残トナーが感光ドラムクリーナー１４Ｙに回収され、ＩＴＢ１０上の２次転写残トナーのクリーニングが完了する。なお、感光ドラム１Ｙに回収されずに、ＩＴＢ１０上に極少量の２次転写残トナーが残留することがあるが、ＭＣＫ色において印加している１次転写バイアスによって感光ドラム１Ｍ、１Ｃ又は１Ｋへ逆転写される。
【００２３】
＜パッチ検時のパッチ画像のクリーニング＞
図３は、ＩＴＢ１０上に形成される画像濃度調整用のパッチ画像の一例を示す。前述のように、パッチ検工程ではパッチ画像のＩＴＢ１０上への１次転写までは、印字工程と同様の動作を行う。目的に応じて専用の画像パターンを用いるが、ここでは例として画像濃度調整について示す。図３において、ＩＴＢは、ＩＴＢ１０の表面を示し、ＰＴは、ＩＴＢ上のパッチ画像を示す。
【００２４】
図４に沿って、ＩＴＢ上のパッチ画像のクリーニングについて説明する。図４はパッチ画像のクリーニングシーケンスを示す。灰色部分と斜線部分はそれぞれ、各部材におけるプラスバイアス、マイナスバイアスの印加を示す。Ｔｒ１は、パッチ画像のＩＴＢ１０上への１次転写を示す。Ｔｒ２Ｎ、Ｃｈ２Ｎは、それぞれ２次転写ローラ８、帯電ブラシ９ｂにマイナスバイアスが印加され、パッチ画像が２次転写部、帯電部を通過している状態を表している。ＲＥＴＮは、１次転写部でパッチ画像にマイナスバイアスを印加し、パッチ画像を感光ドラム１Ｙへ逆転写している状態を表している。Ｔｒ２ＲＮは、２次転写ローラ８にマイナスバイアスが印加され、一周目の回収、つまりＲＥＴＮで回収できなかった回収残トナーが通過している状態を表している。Ｃｈ２ＲＰは、帯電ブラシ９ｂにプラスバイアスを印加し、回収残トナーを帯電している状態を表している。ＲＥＴＲＰは、１次転写部で回収残トナーにプラスバイアスを印加し、回収残トナーを感光ドラム１Ｙへ逆転写している状態を表している。
【００２５】
パッチ画像は、２次転写は行わないため、２次転写ローラ８へのトナー付着を防止しながら、２次転写部を通過させる。そのために、パッチ画像が２次転写部を通過するＴｒ２Ｎに示す時間帯では、２次転写ローラ８にマイナスバイアス即ちパッチ画像の帯電極性と同極性のバイアスを印加し、２次転写ローラ８から反発させる。前記バイアス値としては、放電によるトナー電荷量への影響がないような値を用いた。なお、正規の現像と１次転写によれば、パッチ画像の帯電極性はマイナスであるが、少量のプラストナーが現像、１次転写されることもある。しかし、２次転写部への進入前にパッチ画像にプラストナーが存在しても、２次転写部を通過する際に上述のマイナスバイアスによって２次転写ローラ８に吸着されるため、２次転写部を通過したパッチ画像にはプラストナーは存在しない。続いて、パッチ画像がＣｈ２Ｎに示す時間帯で帯電部に進入する際も、高圧電源９ａより帯電ブラシ９ｂにマイナスバイアスが印加されることで帯電ブラシ９ｂから反発され、帯電部を通過する。ただし、パッチ画像は印字工程の２次転写残トナーと異なりトナー量が
多いため、２次転写残トナーの帯電時に比べると多量のマイナストナーが帯電ブラシ９ｂに機械的に付着する。続いて、パッチ画像は１色目の１次転写部へ進み、ＲＥＴＮで示す時間帯で、回収用のマイナスバイアスによって感光ドラム１Ｙへ静電的に転写され、ＩＴＢ１０より除去される。しかし、パッチ画像は２次転写残トナーより高濃度なため、通常一度では回収しきれず、比較的電荷の少ない、主に電荷量の絶対値が５μｃ／ｇ以下のマイナストナーが残る。この回収しきれずにＩＴＢ１０上に残ったトナー、すなわち回収残トナーは、この後２〜４色目の１次転写部へ順次進むが、その電荷量の少なさのために感光ドラム１Ｍ〜１Ｋへ静電的に転写されることはほとんどない。さらに、回収残トナーはＩＴＢ１０上を周回し、Ｔｒ２ＲＮで示す時間帯で再度２次転写部を通過する。上述のように、回収残トナーはマイナスの電荷を持つため、マイナスバイアスを印加された２次転写ローラ８から静電的に反発されるので、吸着されることはない。しかし、回収残トナーは電荷量が少なく、反発力が弱いため、２次転写ローラ８に機械的に付着するトナーも少量存在する。続いて、回収残トナーは帯電部に進入し、Ｃｈ２ＲＰに示す時間帯で、帯電ブラシ９ｂにプラスバイアスの印加が行われることで、プラスの電荷が均一に付与される。ただし、この帯電の際に帯電ブラシ９ｂに機械的に付着するトナーも少量存在する。続いて、回収残トナーは１色目の１次転写部へ進み、ＲＥＴＲＰに示す時間帯で、プラスバイアスを印加されることで感光ドラム１Ｙへ静電的に転写され、以下２次転写残トナーと同様にクリーニングは完了する。
【００２６】
＜比較例１の帯電ブラシクリーニング工程＞
帯電ブラシ９ｂは、２次転写残トナーの帯電時やパッチ画像を反発する時に、ブラシの隙間にトナーが蓄積される。この蓄積トナーは、前述のように画像不良を引き起こす要因となるので確実にクリーニングする必要がある。比較例１では、蓄積トナーが所定量に達したところで、パッチ検の実行回数によらず、印加するプラスバイアスとマイナスバイアスの印加時間が同一の帯電部材クリーニング工程を実行する。
【００２７】
以下、蓄積トナーが所定量に達したことを認識するための条件設定について説明する。
【００２８】
図５は、帯電ブラシクリーニング工程の実行条件の一例を示す図表である。帯電ブラシクリーニング工程は、印字ページ数とパッチ検実行回数を常にカウントし、その両方のカウント数が、それらの所定回数を組み合わせた条件Ａ〜Ｄのうちのいずれかの条件における所定回数をそれぞれ超えたときに実行される。なお、図５の印字ページ数は、最も使用頻度の高い画像の印字ページ数を示し、そのときの画像の長さ、すなわち最頻使用画像長（例えばＡ４プリンタにおけるＡ４長）での印字を想定している。条件Ａ〜Ｄは、異なる印字ページ数において蓄積トナーが所定量となるパッチ検の回数を示すものである。すなわち、条件Ｂに対して条件Ａでは、パッチ検実行回数が１回多いだけで、１００ページ少ない印字ページ数でも帯電ブラシクリーニング工程が実行されることになる。これは、１ページの印字工程に比べ、パッチ検１回における蓄積トナー量が約１００倍であるためである。この関係性は、条件Ａ〜Ｄのそれぞれについて互いに成り立つ。この理由について以下に説明する。
【００２９】
前述した、蓄積トナーによる、帯電ブラシ９ｂの２次転写残トナーを帯電する能力の低下は、ＩＴＢ１０の長手方向（転写材の搬送方向に直交する方向）の一部で発生しただけで画像不良を引き起こす要因となる。したがって、帯電ブラシクリーニング工程は、長手方向の中の印字工程とパッチ検による蓄積トナーの総量が一番多い領域、すなわち、最多蓄積量領域で画像不良が起きないような頻度で実行する必要がある。前述のようにパッチ検において蓄積トナー量が１００倍となるのは、この最多蓄積量領域においてである。
【００３０】
実際の印字工程による蓄積トナー量については、画像パターンは決まっていないので、長手方向の全領域で同様に蓄積しうると考えてよい。一方、パッチ検では画像パターンが
決まっているため、蓄積トナー量は長手方向の特定の場所に集中する。このことを考慮すると、パッチ検において、長手方向における、周方向のトナー消費量の総量が最も多い領域が、最多蓄積量領域となる。
【００３１】
図６は、パッチ検工程における帯電ブラシの蓄積トナー量の長手位置依存性を示す図である。Ｊ１、Ｊ２は、長手方向におけるパッチのある領域とない領域を示す。長手方向のうちの蓄積トナー量の総量が最も多い領域、すなわち最多蓄積量領域はＪ１であることがわかる。パッチ検では、この領域Ｊ１において、周方向に最頻使用画像長より長い画像を有し、また前述のように、パッチ画像は、２次転写残トナーの帯電時に比べると多量のマイナストナーが帯電ブラシ９ｂに機械的に付着する。例えば、印字工程でＩＴＢ１０上の画像が２９７ｍｍ（Ａ４サイズ）、印字率５％（載り量０．０２５ｍｇ／ｃｍ２）、紙に転写される割合すなわち転写効率が９０％とする。この場合、長手方向１ｃｍあたりの２次転写残トナーは、２９．７×０．０２５×０．１＝０．０７４２５ｍｇであり、そのうち帯電ブラシ９ｂに４０％が付着したとすると、長手方向１ｃｍあたりの蓄積トナーは、０．０２９７ｍｇである。一方パッチ検工程で載り量が０．１〜０．５ｍｇ／ｃｍ２、１パッチあたりの面積が１ｃｍ２の載り量０．１〜０．５ｍｇ／ｃｍ２の５つのパッチ（０．１ｍｇ／ｃｍ２間隔）を４色用いたとする。この場合、長手方向１ｃｍあたりのパッチ画像は、（０．１＋・・＋０．５）×４＝６．０ｍｇであり、そのうち帯電ブラシ９ｂに５０％が付着したとすると、長手方向１ｃｍあたりの蓄積トナーは、３．０ｍｇである。
【００３２】
以上の理由で、最多蓄積量領域において、１ページの印字工程に比べ、パッチ検１回における蓄積トナー量はずっと多くなり、また、その量は約１００倍である。そのため、上述のようにパッチ検１回が印字工程１００ページに相当するような条件を設定した。なお、印字率や転写効率などについて、より実使用条件に即した値を用いれば、より正確な条件設定が出来る。また、印字情報に基づいた制御を行うことにより、より最適に帯電ブラシクリーニング工程を行うことも可能である。
【００３３】
以上に示したように、条件Ａ〜Ｄはいずれも最多蓄積量領域において同量のトナーが蓄積する条件になっており、帯電ブラシクリーニング工程を実行する必要がある。
【００３４】
図７及び図８を参照して、帯電ブラシクリーニング工程について説明する。図７は、比較例１としての従来の帯電ブラシクリーニング工程のシーケンスを示す図である。ＣｈＰ、ＣｈＮは、それぞれ帯電ブラシ９ｂへのトナー吐出し用のプラス、マイナスバイアス印加によって、帯電ブラシ９ｂに蓄積トナーをＩＴＢ１０上に吐出している状態を表している。ＰＲＥＴＰ、ＰＲＥＴＮは、それぞれ１色目、２色目における吐出しトナー回収用の１次転写プラス、マイナスバイアスの印加によって、ＩＴＢ１０上の吐出しトナーを感光ドラム１Ｙ、１Ｍへ逆転写している状態を表している。図８は、トナーが逆転写によって回収される様子を示す模式図である。
【００３５】
帯電ブラシ９ｂに蓄積したプラスとマイナスのトナーは、それぞれ、ＣｈＰ、ＣｈＮで示す時間帯で、帯電ブラシ９ｂに＋２０００Ｖと−２５００Ｖを印加することで、ブラシから静電的に反発されてＩＴＢ１０上に吐出される。ＣｈＰ、ＣｈＮは、同じ時間Ｔｃｈである。このプロセスを所定回数ずつ繰り返すことで、蓄積トナーの９０％以上を吐出させる。続いて、吐出されたトナーのうちプラスのものは、１色目の１次転写ローラ６Ｙへの１５００Ｖのプラスバイアス印加によって感光ドラム１Ｙへ静電的に逆転写される。同様に、マイナストナーは２色目の１次転写ローラ６Ｍへの−１５００Ｖのマイナスバイアス印加によって感光ドラム１Ｍへ静電的に逆転写される。これにより、帯電ブラシクリーニング工程は完了する。
【００３６】
次に、帯電ブラシクリーニング工程の所要時間について説明する。シーケンス所要時間
を短くしてユーザビリティを向上させるため、帯電ブラシへの一回のバイアス印加における印加時間Ｔｃｈについて、以下に示すように工夫している。
【００３７】
図９は、一度のバイアス印加により帯電ブラシからトナーがどの程度吐出されるのかを説明する図である。図９（ａ）は、帯電ブラシへの一回のバイアス印加における、印加時間とバイアス値の関係を示す。図９（ｂ）は、帯電ブラシへの一回のバイアス印加における、印加時間と吐出し量の関係を示す。図９（ｃ）は、帯電ブラシへの一回のバイアス印加における、吐出しトナー量のバイアスＯＮからの時間平均を示す。これら図９（ａ）〜図９（ｃ）に示した関係は、プラストナーとマイナストナーいずれにも当てはまる。Ｔｓｗは、バイアスＯＮからバイアスが立ち上がるまでの時間である。Ｔｐ０は、バイアスが立ち上がった時点からバイアスＯＦＦまでの時間であり、Ｔｃｈ−Ｔｓｗで表せる。吐出しトナー量のバイアスＯＮからの時間平均が最大となる時間をＴｐｍａｘとする。以下に、ＴｓｗとＴｐ０の二つの時間帯に着目し、一回のバイアス印加における吐出し量について説明する。
【００３８】
図９（ｂ）を見てわかるように、バイアス切替を開始してからＴｓｗの間の吐出し量は、バイアスの立ち上がりプロファイルと同様に、最初は徐々に、後に急激に増えるが、総量は少ない。一方、バイアス切替後に印加する時間Ｔｐ０における吐出し量は、バイアス切替完了直後をピークとし、その後減少するが、Ｔｓｗにおける立上りの急激さと異なり、除々に減少していく。そのため図９（ｃ）のように、バイアスが立ち上がった時点からＴｓｗの数倍の時間経った、バイアスＯＮからＴｐｍａｘの時間において、吐出しトナー量の切替開始からの時間平均が最大となる。
【００３９】
以上のことを考慮し、帯電ブラシ９ｂへの一回のバイアス印加における印加時間Ｔｃｈは、１回目のマイナスバイアス印加での吐出しトナー量の時間平均が、条件Ａ〜Ｄの全てにおいて平均的に大きくなるような値として４００ｍｓとした。ここで、プラスではなくマイナスバイアス印加に関する値を採用した理由は、後述のように、蓄積トナーはマイナスのものが多く、マイナストナーの吐出しを優先させたためである。
【００４０】
以上のように、帯電ブラシクリーニング工程では、このＴｃｈでプラス、マイナスバイアスの印加ＣｈＰ、ＣｈＮを蓄積トナーの９０％以上を吐出させるまで繰り返すことで、クリーニングを終えることができる。条件Ａ〜Ｄの全てにおいて、繰り返しは６回必要であったため、この設定とした。
【００４１】
本設定における吐出しトナー量について図１０を用いて説明する。図１０は、従来の帯電ブラシクリーニング工程における吐出しトナー量を示す図である。なお、プラス、マイナスバイアス印加状態ＣｈＰ、ＣｈＮの一回あたりの吐出し量は平均化して示した。吐出し能力が同じであれば、蓄積量のうちからほぼ所定の割合でトナーが吐出されるので、図１０に示すように、一回あたりのバイアス印加による吐出し量は徐々に少なくなる。ここで、図１０においてプラスとマイナスの吐出しトナー量に差があるのは、蓄積トナーはマイナスのものが多いためである。
【００４２】
画像形成時の２次転写残トナーのクリーニング、パッチ検時のパッチ画像のクリーニングによって帯電ブラシ９ｂに蓄積したトナーを、比較技術では以上に示したような帯電ブラシクリーニング工程でクリーニングしていた。
【００４３】
従来の帯電部材のクリーニング工程では、蓄積したトナーについて、その量しか考慮していなかったため、その極性分布によっては、正極性トナー、負極性トナーの片方あるいは両方について、吐出し能力が過剰であり、余分な時間延長を招いていた。これに対し、本発明の各実施例では、蓄積トナーが有する帯電極性のうち含有率が高い負電圧の印加時
間が、含有率の低い正電圧の印加時間よりも大きくなるように、交互に印加される正負の印加時間比を設定する。印加時間比の設定は、中間転写体に形成したトナー像を２次転写させずにクリーニングする工程や、広域印字工程の実行比率が高いほど負極性トナーの蓄積量が多いことを考慮する。すなわち、該工程の実行回数の比率が高いほど、蓄積オナーにおける負極性トナーの含有率が正極性トナーの含有率よりも大きくなる。したがって、その含有率の差に応じて、帯電部材クリーニング工程における正極性、負極性バイアスの印加時間比を、負極性バイアスの印加時間比がより大きくなるように、より負極性側に偏らせる。
【００４４】
＜実施例１＞
図１１〜図１４を参照して、本発明の実施例１に係る画像形成装置について説明する。図１１は、帯電ブラシに蓄積したトナーの極性分布の一例を示す図である。図１２は、本実施例の帯電ブラシのクリーニングシーケンスを示す図であり、帯電ブラシクリーニング工程における各バイアスの印加タイミングを示している。図１３は、本実施例の帯電ブラシクリーニング工程における吐出し用帯電バイアスの印加時間の一例を示す図である。図１４は、実施例１の帯電ブラシクリーニング工程における吐出しトナー量を示す図である。
【００４５】
＜実施例１の帯電ブラシクリーニング工程＞
本実施例では、上述した比較例１の帯電ブラシクリーニング工程の所要時間を短縮する方法を説明する。本実施例でも、比較例１において説明したように、帯電ブラシ９ｂへの一回のバイアス印加における単位時間当たりの吐出しトナー量が最大になるように、一回のバイアス印加時間を決めることが必要である。さらに、本実施例では、条件Ａ〜Ｄに示したようなパッチ検工程の実行比率の異なる条件においては、蓄積トナーの極性も異なることを考慮し、各条件において、かつプラス、マイナスバイアスについて個別に、上記の一回のバイアス印加時間を決める。また、このプロセスを、蓄積トナーの９０％以上が吐出されるまで繰り返す。こうすることで、帯電ブラシクリーニング工程を比較例１より短くすることができる。
【００４６】
本実施例でも、比較例と同様、印字ページ数とパッチ検実行回数の両方のカウント数が、それらの所定回数を組み合わせた条件Ａ〜Ｄのいずれかにおける所定回数をそれぞれ超えたときに、帯電ブラシクリーニング工程を実行する。この工程の詳細な説明を行う前に、条件Ａ〜Ｄにおいて、パッチ検工程の実施頻度すなわち印字枚数に対する実行比率の相違によって蓄積トナーの極性がどのように変わるかを以下に説明する。
【００４７】
前述のように、パッチ検工程では、ＩＴＢ１０上のパッチ画像が最初に帯電部に進入する際、印字工程の２次転写残トナーの帯電時と比べて多量のマイナストナーが帯電ブラシ９ｂに機械的に付着する。また、前述のように、回収残トナーが再度帯電部に進入する際に帯電ブラシに付着するトナーの量は、マイナスパッチ画像が最初に帯電部に進入する際の付着量に比べ極少量である。すなわち、パッチ検工程における帯電部での二度のバイアス印加状態Ｃｈ２ＮとＣｈ２ＲＰにおいて帯電ブラシに蓄積するトナーは、多量のマイナストナーと極少量のトナーであり、その極性はほとんどがマイナスである。
【００４８】
一方、印字工程においては、パッチ画像同様に少量のプラストナーが現像、１次転写されることがあり、また２次転写においては、極性によらず電荷量が小さく十分な静電転写力が作用しないトナーは転写されない。そのため、２次転写残トナーは、主に電荷量の絶対値が５μｃ／ｇ以下のプラストナーとマイナストナーである。したがって、帯電の際に帯電ブラシ９ｂに機械的に付着するトナーには、プラストナーが含まれる。
【００４９】
すなわち、パッチ検工程（第２画像形成工程）における蓄積トナーは、印字工程（第１
画像形成工程）おける蓄積トナーに比べ、極性分布がマイナス側に偏っている。このため、帯電ブラシクリーニング工程を行う際の蓄積トナーは、図１１に示すように、パッチ検工程の実施頻度が高い条件Ａ側ほどマイナストナーの蓄積量が多く、プラストナーの蓄積量が少なくなる。
【００５０】
以上に示したように、パッチ検工程の実行比率が高い条件Ａ側ほどマイナストナーの蓄積量が多く、プラストナーの蓄積量が少なくなる。このことを考慮した本発明における帯電ブラシクリーニング工程について、以下に説明する。
【００５１】
図１２に、帯電ブラシクリーニング工程のシーケンスを示す。ＣｈＰ１、ＣｈＮ１は、それぞれ帯電ブラシ９ｂへのトナー吐出し用の正電圧と負電圧を交互に印加することによって、帯電ブラシに蓄積したトナーをＩＴＢ１０上に吐出している状態を表している。ＴｃｈＰ１、ＴｃｈＮ１は、それぞれＣｈＰ１、ＣｈＮ１の一回あたりの印加時間を表している。ＲＥＴＰ１、ＲＥＴＮ１は、それぞれ１色目、２色目における吐出しトナー回収用の１次転写プラス、マイナスバイアスの印加によって、ＩＴＢ上１０の吐出しトナーを感光ドラム１Ｙ、１Ｍへ逆転写している状態を表している。
【００５２】
帯電ブラシ９ｂに蓄積したプラスとマイナスのトナーは、それぞれ、比較例１のＣｈＰ、ＣｈＮと同様に、吐出し用のバイアス印加状態ＣｈＰ１、ＣｈＮ１を所定回数ずつ繰り返すことで、ＩＴＢ１０上に吐出される。さらに、ＲＥＴＰ１、ＲＥＴＮ１によって感光ドラム１Ｙ、１Ｍへ転写され、感光ドラムクリーナー１４Ｙ，１４Ｍに回収されて、帯電ブラシ９ｂのクリーニング工程は完了する。
【００５３】
次に、帯電ブラシクリーニング工程の所要時間について説明する。比較例１と同様に、帯電ブラシ９ｂへの一回のバイアス印加での吐出しトナー量の時間平均が大きくなるように、一回のバイアス印加時間を決める方法をここでも適用する。ただし、上述の条件Ａ側ほどマイナストナーの蓄積量が多く、プラストナーの蓄積量が少なくなる事実を考慮すると、条件Ａ〜Ｄのそれぞれの場合におけるマイナス、プラスの吐出し用バイアス印加時間ＴｃｈＮ１、ＴｃｈＰ１の最適値は、全て異なる。そこで、条件Ａ〜Ｄそれぞれの場合におけるＴｃｈＮ１、ＴｃｈＰ１の最適値を実験から求めたところ、図１３に示した値となった。なお、繰り返し回数はいずれも６回必要であった。
【００５４】
比較例１における帯電ブラシクリーニング工程の所要時間と比較するため、条件Ａにおける吐出しトナー量を図１４に示す。図１０に示した比較例１の方法では、プラストナーの吐出しについては、４回目あたりで吐出し量が極端に少なくなり、５回目、６回目と無駄な印加時間が発生している。これに対し、図１４に示す本実施例では、無駄な印加時間の発生を抑えることができ、短時間で十分な吐出しを行うことができた。この傾向は、条件Ｂ、Ｃ、Ｄにおいても同様であった。なお、実行条件や吐出し用バイアス印加時間については、装置の違い等によって、それぞれ図５、図１３に示すものから適宜変更すれば良い。
【００５５】
比較例１の帯電ブラシクリーニング工程では、本実施例による一回のバイアス印加時間としては一番長い、条件ＡにおけるＴｃｈＮ１である４００ｍｓを、条件Ａ〜Ｄの全てにおいて、かつ、プラスマイナスいずれも共通の時間だけ印加していた。本実施例によれば、全ての条件において、比較例１よりも帯電ブラシクリーニング工程の時間を短縮することができる。具体的には、条件Ａで（４００×２−１２０−４００）×６＝１６８０ｍｓ短縮できる。同様に計算すると、条件Ｂ、Ｃ、Ｄでもそれぞれ１６８０ｍｓ、１６８０ｍｓ、１７４０ｍｓ短縮することができる。
【００５６】
なお、ここではパッチ検工程において、ＩＴＢ１０上のパッチ画像が最初に帯電部に進
入する際、帯電ブラシにマイナスバイアスを印加して反発させる方法を示した。一方、プラスバイアスを印加してパッチ画像をプラスに帯電させ、その後１次転写部に進入する際にプラスの１次転写バイアスで回収する場合にも、帯電できなかったマイナストナーが付着する。したがって、結果的に、パッチ画像が最初に帯電部に進入する際、帯電ブラシにマイナスバイアスを印加する場合と同様に、蓄積トナーは、２次転写残トナーの帯電により蓄積したトナーに比べ、極性分布がマイナス側に偏るので、本構成が有効となる。
【００５７】
なお、例えば、印字工程においてジャムが発生した時などにおいても、ＩＴＢ１０上の２次転写されていない画像をパッチ検同様にクリーニングすることがある。したがって、帯電ブラシクリーニング工程の実行条件にジャム発生回数などの条件を加えるとより良い効果が得られる。
【００５８】
以上説明したように、中間転写体に形成したトナー像を２次転写させずにクリーニングする、パッチ検などの工程の実行比率が高いほどマイナストナーの蓄積量（含有率）が多いと判断できる。このことを考慮し、本実施例では、該工程の実行回数の比率が高いほど、帯電部材クリーニング工程における正電圧、負電圧の印加時間比を、よりマイナス側に偏らせるようにした。こうすることで、帯電ブラシクリーニング工程を、余分なマージンをとらず短時間で完了させることができる。
【００５９】
＜実施例２＞
図１５〜図２０を参照して、本発明の実施例２に係る画像形成装置について説明する。図１５は、本実施例の帯電ブラシクリーニング工程における吐出しトナー量を示す図であり、広域印字工程における、２次転写残トナーの除去工程での各バイアスの印加タイミングを示している。図１６は、ＩＴＢ１０と２次転写ローラ８とのニップ部すなわち２次転写部における、長手方向の全トナー像が転写材の両端においてどのように転写されるかを示した模式図である。図１７は、本実施例の帯電ブラシクリーニング工程の実行条件の一例を示す図表である。図１８は、広域印字工程における帯電ブラシに蓄積するトナーの量の長手位置依存性を示す図である。図１９は、本実施例の帯電ブラシのクリーニングシーケンスを示す図であり、帯電ブラシクリーニング工程における、各バイアスの印加タイミングを示している。図２０は、本実施例の帯電ブラシクリーニング工程における吐出し用帯電バイアスの印加時間の一例を示す図である。
【００６０】
本実施例では縁無し画像の印字が可能な画像形成装置において、帯電ブラシクリーニング工程を短縮する発明について説明する。
【００６１】
はじめに、縁無し画像形成時の２次転写残トナーのクリーニングについて説明する。本実施例においても、実施例１の比較例１と同様、図１で示す画像形成装置を使用した。
【００６２】
＜縁無し画像形成時の２次転写残トナーのクリーニング＞
縁無し画像の印字は、従来例と同様の画像形成プロセスにおいて、ＩＴＢ１０上に転写材より広い領域でトナー像を形成することにより、転写材上に上下左右の余白なく印字することで行う。以下、本印字工程を広域印字工程（第４画像形成工程）とし、これに対して転写材内にトナー像を形成する印字工程、すなわち、転写材の被転写面の縁に画像を形成しない余白領域を設ける画像形成工程を通常印字工程（第３画像形成工程）として区別する。以下に図１５に沿って、広域印字工程における２次転写残トナーのクリーニングについて説明する。
【００６３】
図１５において、灰色部分と斜線部分はそれぞれ、各部材におけるプラス、マイナスバイアスの印加を示す。Ｔｒ１、Ｔｒ２、Ｃｈ２、ＲＥＴが示すのは図２と同様である。Ｔｒ２ＲＮ２は、２次転写ローラ８にマイナスバイアスが印加され、一周目、つまりＲＥＴ
で回収できなかった回収残トナーが通過している状態を表している。Ｃｈ２Ｒは、帯電ブラシ９ｂにプラスバイアスを印加し、回収残トナーを帯電している状態を表している。ＲＥＴＲは、１次転写部で回収残トナーにプラスバイアスを印加し、回収残トナーを感光ドラム１Ｙへ逆転写している状態を表している。
【００６４】
図１６は、２次転写の様子をＩＴＢ１０の長手方向（転写材の搬送方向に直交する方向）について模式的に示したものである。Ｇ１、Ｇ２は、ＩＴＢ１０上のトナー像のうち転写材に転写される領域と転写されない領域、すなわち内領域と外領域を示し、その他の記号は図１と同様である。図１６は、２次転写部におけるＩＴＢ１０の表面、２次転写ローラ８表面の曲率は考慮せず、長手方向において全トナー像が転写材の一方の端から他方の端においてどのように転写されるかを示している。
【００６５】
広域印字工程では４色のトナー像のＩＴＢ１０上への１次転写までは通常印字工程と同様であり、内領域Ｇ１では２次転写以降の工程も通常印字工程と同様である。しかし、広域印字工程では外領域Ｇ２で２次転写以降の工程が異なる。以下に外領域Ｇ２における２次転写以降の工程について説明する。
【００６６】
２次転写工程では、内領域Ｇ１が高効率で転写されるように転写バイアスを制御しているため、図１６に示すように、外領域Ｇ２においては、転写材がないため当然転写材への転写はされず、２次転写ローラ８に転写される。上述の転写バイアスの値はこの転写には適していないため、効率は高くなく、ＩＴＢ１０上に２次転写残トナーが多く残り、その多くは２次転写部進入前と同じ電荷量をもっている。続いて、２次転写残トナーは、通常印字工程と同様にＣｈ２に示す時間帯でプラスに帯電されるが、量が多いために、多くはマイナス電荷量を持ったまま帯電ブラシに付着する。また一部の絶対値５μｃ／ｇ以下の電荷量の少ないトナーは、多量のトナーに隠れてプラスに帯電されないまま帯電部を通過する。続いて、２次転写残トナーのうちプラスに帯電されたものと、５μｃ／ｇ以下のトナーがＲＥＴに示す時間帯で感光ドラム１Ｙに進入する際、前者は回収されるが、後者は静電的な力が十分働かず、回収されずにＩＴＢ１０上に回収残トナーとして残留する。回収残トナーは、この後２〜４色目の１次転写部へ順次進むが、その電荷量の少なさのために感光ドラム１Ｍ〜１Ｋへ静電的に転写されることはほとんどない。
【００６７】
さらに、回収残トナーはＩＴＢ１０上を周回し、Ｔｒ２ＲＮ２で示す時間帯で再度２次転写部を通過する。上述のように回収残トナーは電荷量が少ないため、２次転写ローラ８に機械的に付着するトナーも少量存在するが、ほとんどは通過する。続いて、回収残トナーは帯電部に進入し、Ｃｈ２Ｒに示す時間帯で、帯電ブラシ９ｂにプラスバイアスの印加が行われることで、プラスの電荷が均一に付与される。ただし、この帯電の際に帯電ブラシ９ｂに機械的に付着するトナーも少量存在する。続いて、回収残トナーは１色目の１次転写部へ進み、ＲＥＴＲに示す時間帯で、プラスバイアスを印加されることで感光ドラムへ静電的に転写され、以降、内領域Ｇ１の２次転写残トナーと同様にクリーニングは完了する。
【００６８】
以上説明した広域印字工程の２次転写残トナーのクリーニング工程でも、帯電ブラシ９ｂの隙間にトナーが蓄積されるため、帯電ブラシ９ｂのクリーニング工程が必要となる。以下、帯電ブラシ９ｂのクリーニング工程について、最初に比較例２を詳細に説明し、その後に本実施例を説明する。
【００６９】
＜比較例２の帯電ブラシクリーニング工程＞
通常印字工程と広域印字工程によって帯電ブラシ９ｂに蓄積したトナーは、いずれも画像不良を引き起こす要因となるので、確実にクリーニングする必要がある。本比較例では、蓄積トナーが所定量に達したところで、同一の帯電ブラシクリーニング工程を実行する
。以下、蓄積トナーが所定量に達したことを認識するための条件設定について説明する。
【００７０】
図１７は、帯電ブラシクリーニング工程の実行条件を示す。帯電ブラシクリーニング工程は、通常印字工程と広域印字工程の印字ページ数を常にカウントし、その両方のカウント数が、それらの所定回数を組み合わせた条件Ａ〜Ｅのいずれかの条件における所定回数をそれぞれ超えた時に実行される。条件Ａ〜Ｅは、異なる使用条件においても蓄積トナーが所定量に達したことを判別するためのものである。すなわち条件Ｂに対して条件Ａでは、広域印字工程のページ数が２ページ多いだけで、２０ページ少ない印字ページ数でも帯電ブラシクリーニング工程が実行されることになる。これは、１ページの通常印字工程に比べ、１ページの広域印字工程における蓄積トナー量は約１０倍であるためである。この関係性は、条件Ａ〜Ｅのそれぞれについて互いに成り立つ。この理由について以下に説明する。
【００７１】
比較例１の帯電ブラシクリーニング工程での説明と同様に、ここでも最多蓄積量領域で画像不良が起きないような頻度で実行する必要がある。
通常印字工程による蓄積トナー量については、画像パターンは決まっていないので、長手方向の画像域内で均一と考えてよい。一方、広域印字工程では、前述のように外領域Ｇ２で蓄積トナー量が多い。このことを考慮すると、外領域Ｇ２について、長手方向における、周方向のトナー蓄積量の総量が最も多い領域が、最多蓄積量領域となる。以下にこれについて説明する。
【００７２】
図１８は、広域印字工程における蓄積トナー量の長手位置依存性を示したものである。Ｋ１、Ｋ２は長手方向における転写材の内側と外側の領域を示す。Ｇ１、Ｇ２は、図１６と同様である。長手方向のうちの蓄積量の総量が最も多い領域は、外領域Ｇ２の周方向の長さが最大である領域Ｋ２であり、領域Ｋ２が最多蓄積量領域であることがわかる。ただし、ここでの最多蓄積量領域は、広域印字工程における蓄積量が一番多い領域ではあるが、通常印字工程ではこの領域にトナーは存在しない。すなわち、蓄積量が前述のように１０倍となるのは、この領域で広域印字工程と通常印字工程の蓄積量を比べたときの値ではなく、広域印字工程と通常印字工程のそれぞれにおける蓄積量が一番多い領域の蓄積量を比べたときの値である。
【００７３】
広域印字工程では、この領域Ｋ２において、周方向に画像長より長い画像を有し、また前述のように外領域Ｇ２では、２次転写残トナーの帯電時に比べると多量のマイナストナーが帯電ブラシ９ｂに静電的に付着する。例えば、通常印字工程でＩＴＢ１０上の画像が２９７ｍｍ（Ａ４サイズ）、印字率５％（載り量０．０２５ｍｇ／ｃｍ２）、紙に転写される割合すなわち転写効率が９０％とする。この場合、長手方向の画像域内において、長手方向１ｃｍあたりの２次転写残トナーは、２９．７×０．０２５×０．１＝０．０７４２５ｍｇである。そのうち帯電ブラシ９ｂに４０％が付着したとすると、長手方向１ｃｍあたりの蓄積トナーは０．０２９７ｍｇである。一方、広域印字工程で外領域を紙の前後左右に５ｍｍ設け、２次転写において外領域での転写効率が６０％であったとする。この場合、領域Ｋ２での長手方向１ｃｍあたりの２次転写残トナーは、（２９．７＋０．５×２）×０．０２５×０．５＝０．３８３７５ｍｇである。そのうち帯電ブラシ９ｂに８０％が付着したとすると、長手方向１ｃｍあたりの蓄積トナーは０．３０７ｍｇである。以上の理由により、広域印字工程における最多蓄積量領域での蓄積トナー量は、通常印字工程の長手方向の画像域内に比べ、ずっと多くなり、またその量は約１０倍である。そのため、上述のように、広域印字工程２ページが通常印字工程２０ページに相当するような条件を設定した。なお、印字率や転写効率などについて、より実使用条件に即した値を用いれば、より正確な条件設定が出来る。また、印字情報に基づいた制御を行うことにより、より最適に帯電ブラシクリーニング工程を行うことも可能である。
【００７４】
以上に示したように、条件Ａ〜Ｅは、いずれも最多蓄積量領域において同量のトナーが蓄積する条件になっており、帯電ブラシクリーニング工程を実行する必要がある。次に、帯電ブラシクリーニング工程について説明する。
【００７５】
比較例２としての帯電ブラシクリーニング工程のシーケンスは、実施例１の比較例１の帯電ブラシクリーニング工程と同様の構成である。すなわち、帯電ブラシ９ｂへの一回のバイアス印加における印加時間Ｔｃｈは、１回目のマイナスバイアス印加での吐出しトナー量の時間平均が、条件Ａ〜Ｅの全てにおいて平均的に大きくなるような値として６００ｍｓとした。繰り返し回数は、６回の設定とした。
【００７６】
通常印字工程と広域印字工程の２次転写残トナーのクリーニングによって帯電ブラシ９ｂに蓄積したトナーを、比較技術では以上に示したような帯電ブラシクリーニング工程でクリーニングしていた。
【００７７】
＜実施例２の帯電ブラシクリーニング工程＞
比較例２の帯電ブラシクリーニング工程の所要時間を短縮する方法を説明する。
本実施例でも、比較例２において説明したように、帯電ブラシ９ｂへの一回のバイアス印加における単位時間当たりの吐出しトナー量が最大になるように、一回のバイアス印加時間を決めることが必要である。さらに、本実施例では、条件Ａ〜Ｅに示したような広域印字工程のページ数比率の異なる条件においては、蓄積トナーの極性も異なることを考慮し、各条件において、かつプラス、マイナスバイアスについて個別に、上記の一回のバイアス印加時間を決める。こうすることで、帯電ブラシクリーニング工程の時間を比較例２よりも短縮することができる。
【００７８】
本実施例でも、比較例と同様、通常印字工程と広域印字工程のページ数の両方のカウント数が、それらの所定回数を組み合わせた条件Ａ〜Ｅのいずれかにおける所定回数を超えたときに、帯電ブラシクリーニング工程を実行する。この工程の詳細な説明を行う前に、条件Ａ〜Ｅにおいて、広域印字工程の実施頻度すなわち印字枚数に占める割合の相違によって蓄積トナーの極性がどのように変わるかを説明する。
【００７９】
前述のように広域印字工程では、外領域Ｇ２における２次転写残トナーが最初に帯電部に進入する際、多量のマイナストナーが帯電ブラシ９ｂに静電的に付着する。また、前述のように、回収残トナーが再度帯電部に進入する際に帯電ブラシ９ｂに付着するトナーの量は、外領域Ｇ２における２次転写残トナーが最初に帯電部に進入する際の付着量に比べ極少量である。すなわち、広域印字工程における帯電部での二度のバイアス印加状態Ｃｈ２とＣｈ２Ｒにおいて帯電ブラシ９ｂに蓄積するトナーは、多量のマイナストナーと極少量のトナーであり、その極性はほとんどがマイナスである。一方、通常印字工程においては、実施例１で示したように、帯電の際に帯電ブラシ９ｂに機械的に付着するトナーにはプラストナーが含まれ、マイナストナーの比率は特に高くない。
【００８０】
すなわち、広域印字工程における蓄積トナーは、通常印字工程おける蓄積トナーに比べ、極性分布がマイナス側に偏っている。このため、帯電ブラシクリーニング工程を行う際の蓄積トナーは、実施例１の図１１に示すのと同様の傾向を示し、広域印字工程の実行比率が高い条件Ａ側ほどマイナストナーの蓄積量が多く、プラストナーの蓄積量が少なくなる。また、長手方向においては、図１８の領域Ｋ２が特に蓄積量が多い。以上のことを考慮した本実施例における帯電ブラシクリーニング工程について説明する。
【００８１】
図１９に、本実施例における帯電ブラシクリーニング工程のシーケンスを示す。ＣｈＰ２、ＣｈＮ２は、それぞれ帯電ブラシ９ｂへのトナー吐出し用のプラス、マイナスバイアス印加によって、帯電ブラシ９ｂに蓄積したトナーをＩＴＢ１０上に吐出している状態を
表している。ＴｃｈＰ２、ＴｃｈＮ２は、それぞれＣｈＰ２、ＣｈＮ２の一回あたりの印加時間を表している。ＲＥＴＰ２、ＲＥＴＮ２は、それぞれ１色目、２色目における吐出しトナー回収用の１次転写プラス、マイナスバイアスの印加によって、ＩＴＢ１０上の吐出しトナーを感光ドラム１Ｙ、１Ｍへ逆転写している状態を表している。プロセスについては、図１２で示した実施例１の帯電ブラシクリーニング工程と同様である。
【００８２】
次に、帯電ブラシクリーニング工程の所要時間について説明する。比較例２と同様に、帯電ブラシ９ｂへの一回のバイアス印加での吐出しトナー量の時間平均が大きくなるように、一回のバイアス印加時間を決める方法をここでも適用する。ただし、上述の条件Ａ側ほどマイナストナーの蓄積量が多く、プラストナーの蓄積量が少なくなる事実を考慮すると、条件Ａ〜Ｅのそれぞれの場合におけるマイナス、プラスの吐出し用バイアス印加時間ＴｃｈＮ２、ＴｃｈＰ２の最適値は、全て異なる。そこで、条件Ａ〜Ｅそれぞれの場合におけるＴｃｈＮ２、ＴｃｈＰ２の最適値を実験から求めたところ、図２０に示した値となった。なお、繰り返し回数はいずれも６回必要であった。
【００８３】
比較例２における帯電ブラシクリーニング工程の所要時間と比較するため、条件Ａにおける吐出しトナー量を見たところ、実施例１の図１４と同様の傾向を示した。すなわち、比較例２の方法に対し、本実施例では、無駄な印加時間の発生がなく、短時間で十分な吐出しを行うことができた。この傾向は、条件Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅにおいても同様であった。
【００８４】
以上のように、比較例２の帯電ブラシクリーニング工程では、本実施例による一回のバイアス印加時間としては一番長い、条件ＡにおけるＴｃｈＮ２である６００ｍｓを、条件Ａ〜Ｅの全てにおいて、かつ、プラスマイナスいずれも共通の時間だけ印加していた。本実施例によれば、全ての条件において比較例２よりも帯電ブラシクリーニング工程の時間を短縮することができた。具体的には、条件Ａで（６００×２−１４０−６００）×６＝２７６０ｍｓ短縮できた。同様に計算すると、条件Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅでもそれぞれ２９４０ｍｓ、３１２０ｍｓ、３３６０ｍｓ、３６００ｍｓ短縮することができた。
【００８５】
なお、ここでは広域印字工程において、ＩＴＢ１０上の２次転写残トナーが最初に帯電部に進入する際、帯電ブラシ９ｂにプラスバイアスを印加して帯電させる方法を示した。一方、帯電ブラシ９ｂにマイナスバイアスを印加して、転写材領域外の２次転写残トナーを反発させ、その後１次転写部に進入する際にマイナスの１次転写バイアスで回収する場合がある。この場合にも、転写材領域外のマイナスの２次転写残トナーは多量であるため、その一部が帯電ブラシ９ｂに付着する。したがって、結果的に、２次転写残トナーが最初に帯電部に進入する際、帯電ブラシ９ｂにプラスバイアスを印加する場合と同様に、蓄積トナーは、２次転写残トナーの帯電により蓄積したトナーに比べ、極性分布がマイナス側に偏るので、本構成が有効となる。
【００８６】
以上説明したように、印字ページ数のうちの広域印字工程のページ数比率が高いほどマイナストナーの蓄積量が多い。このことを考慮し、本実施例では、該工程によるページ数比率が高いほど、帯電ブラシクリーニング工程におけるプラス、マイナスバイアスの印加時間比を、よりマイナス側に偏らせるようにした。こうすることで、帯電ブラシクリーニング工程を、余分なマージンをとらず短時間で完了させることができた。
【００８７】
また、低温低湿環境で放置した紙を使用した場合、紙抵抗が高いために２次転写バイアスが高くなり、領域Ｇのトナーが放電によってプラス極性に反転して、２次転写残トナーのうちの多くがプラス極性になることがある。この場合、蓄積トナーもプラス極性になるため、上記構成とは逆に、広域印字工程の実行比率が高い条件側ほど、帯電ブラシクリーニング工程におけるプラス、マイナスバイアスの印加時間比を、よりマイナス側が小さくなるようにすれば同様の効果が得られる。
【符号の説明】
【００８８】
１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋ…感光ドラム、２Ｙ，２Ｍ，２Ｃ，２Ｋ…帯電ローラ、６Ｙ，６Ｍ，６Ｃ，６Ｋ…１次転写ローラ、７Ｙ，７Ｍ，７Ｃ，７Ｋ…高圧電源、８…２次転写ローラ、９ａ…高圧電源、９ｂ…帯電ブラシ、１０…ＩＴＢ、１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ…クリーナ、Ｐ…転写材
【図１】
0005901224.tif 000002
【図２】
0005901224.tif 000003
【図３】
0005901224.tif 000004
【図４】
0005901224.tif 000005
【図５】
0005901224.tif 000006
【図６】
0005901224.tif 000007
【図７】
0005901224.tif 000008
【図８】
0005901224.tif 000009
【図９】
0005901224.tif 000010
【図１０】
0005901224.tif 000011
【図１１】
0005901224.tif 000012
【図１２】
0005901224.tif 000013
【図１３】
0005901224.tif 000014
【図１４】
0005901224.tif 000015
【図１５】
0005901224.tif 000016
【図１６】
0005901224.tif 000017
【図１７】
0005901224.tif 000018
【図１８】
0005901224.tif 000019
【図１９】
0005901224.tif 000020
【図２０】
0005901224.tif 000021