(57)【要約】【課題】ファーブラシにトナーが堆積したことによる画像不良の発生を防ぐことができる画像形成装置を提供すること。【解決手段】第１像担持体と、潜像形成装置と、現像手段と、一次転写手段と、二次転写手段と、第２像担持体クリーニング手段と、該複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程を有する画像形成装置において、原稿画像信号から、複数ある第２像担持体クリーニング手段のそれぞれに回収されるトナー回収量を予測し、該複数の第２像担持体クリーニング手段それぞれにおいて、予測したトナー回収量から算出される第２像担持体クリーニング手段に堆積したトナー量が、該第２像担持体クリーニング手段の何れかにおいて或る所定の量に達した際に、該複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程を設けることを特徴とする。【選択図】図２
2006276680.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１像担持体と、該第１像担持体上に原稿画像信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成装置と、この静電潜像に二成分現像剤を用いて現像する現像手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を、トナーの帯電極性と逆極性のバイアスを印加することで第２像担持体に転写する一次転写手段と、第２像担持体上に転写されたトナー像を記録紙に転写する二次転写手段と、第２像担持体上に残った二次転写残トナーを回収する、それぞれに異極性のバイアスを印加することが可能な複数の第２像担持体クリーニング手段と、該複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程を有する画像形成装置において、
原稿画像信号から、複数ある第２像担持体クリーニング手段のそれぞれに回収されるトナー回収量を予測し、該複数の第２像担持体クリーニング手段それぞれにおいて、予測したトナー回収量から算出される第２像担持体クリーニング手段に堆積したトナー量が、該第２像担持体クリーニング手段の何れかにおいて或る所定の量に達した際に、該複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程を設けることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
上記画像形成装置に加えて、出力される原稿画像信号を変換する変換装置と、変換された原稿画像信号を演算し記録する演算記録装置と、演算記録装置に記録されたデータから該複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程を有する画像形成装置において、ビデオカウント方式におけるビデオカウント値から該複数の第２像担持体クリーニング手段における出力枚数１枚当たりのトナー回収量を予測し、第２像担持体クリーニング手段に堆積したトナー量を算出することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
各画素の原稿画像信号から該複数の第２像担持体クリーニング手段における出力枚数１枚当たりのトナー回収量を予測し、第２像担持体クリーニング手段に堆積したトナー量を算出することを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
第２像担持体クリーニング手段に静電ファーブラシクリーニングを用いることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程において、堆積したトナー量が或る所定の量に達した第２像担持体クリーニング手段だけではなく、その他の第２像担持体クリーニング手段も同時に清掃工程を実行することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項６】
複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程において、第２像担持体クリーニング手段に印加するバイアスを、画像形成時と同じバイアスを印加することを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程において、第２像担持体クリーニング手段に印加するバイアスについて、極性の異なるバイアスを交互に印加することを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程において、第２像担持体クリーニング手段に印加するバイアスについて、画像形成時より大きな値のバイアスを印加することを特徴とする請求項１〜７の何れかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程において、第２像担持体クリーニング手段を行うために必要なファーブラシに堆積したトナー量の設定値を減らすことで、第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程の実施時間を短くすることを特徴とする請求項１〜８の何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、像担示体上に可視画像を形成し、このトナー像を記録材に静電的に転写するようにした画像形成装置に関するものであり、例えば電子写真方式或は静電記録方式の画像形成装置等に好適に応用し得る。
【背景技術】
【０００２】
従来の電子写真方式の複数色又はフルカラーの画像形成装置として、近年では感光ドラム上に形成された各色のトナー像を中間転写体（中間転写ベルト）上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、記録紙に一括で転写する、中間転写方式の画像形成装置が提案されている。
【０００３】
この中間転写方式では感光ドラム周囲に配置された帯電手段、露光手段、現像手段により感光ドラム上にトナー画像を形成し、一次転写部において転写手段により中間転写ベルトに静電的に転写する。カラー画像を形成する場合には、中間転写ベルトにトナー像を順次転写していくことで中間転写ベルト上にフルカラー画像を形成することができる。中間転写ベルトに転写されたトナー像は、中間転写ベルトの回転により二次転写部に搬送され、記録媒体に静電的に転写される。このとき、記録紙に転写されないで中間転写ベルト上に残ったトナーの除去方法としては、クリーニングブレードを中間転写ベルトに押し当ててて残トナーを除去する方法や、ファーブラシクリーニング手段にバイアス印加して残トナーを静電的に除去する方法等が提案されている。
【０００４】
前記ファーブラシクリーニングは、ブレードクリーニング手段で問題となる中間転写ベルトの寿命への影響、又は摩擦抵抗変動による負荷変動等の問題に対して有利であるが、二次転写後の転写残トナーの帯電極性は二次転写バイアスによって（＋）に帯電したものと（−）に帯電したものが存在するため、１本のファーブラシで、且つ、片極性のバイアス印加では全ての転写残トナーを回収し切れない問題が発生する。この問題に対し複数本のファーブラシにそれぞれ異極性の（＋）、（−）のバイアスを印加することで二次転写後の転写残トナーを回収する特許文献１に記載の方法が提案されている。
【０００５】
又、静電クリーニング方式の制御としては、特許文献２のように定電流制御において出力枚数により設定電流を制御する方法が提案されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−２０７４０３号公報
【特許文献２】特開２００１−０１３８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したように、二次転写後の転写残トナーの帯電極性は二次転写電圧によって、（＋）に帯電したものと（−）に帯電したものが存在する。よって、複数本のファーブラシにそれぞれ異極性の（＋），（−）のバイアスを印加するファーブラシクリーニングにおいては、（＋）帯電したトナーは（−）のバイアスをかけたファーブラシに、（−）帯電したトナーは（＋）バイアスを掛けたファーブラシに回収される。この二次転写残トナーの帯電極性は、画像濃度によって異なる。
【０００８】
図６は画像濃度が低い画像と画像濃度が高い画像での二次転写電圧と転写効率の関係を表したグラフである。
【０００９】
転写電圧に対する転写性は画像濃度により異なり、実際の系では画像濃度が低い所から高い所まで高い転写効率が得られる、図６中の矢印で示した電圧値を転写電圧として設定している。画像濃度が低い画像では、図６中の矢印で示した電圧値は破線で示される転写効率のピークより高電圧側にあるため、転写電圧過剰によるトナーへの電荷注入や放電による電荷の飛び込みにより極性が反転したトナーが転写残トナー内に存在している。
【００１０】
一方、画像濃度が高い画像では、図６中の矢印で示した電圧値は実線で示される転写効率のピークより低電圧側にあるため、転写電圧が不足し、転写残トナーの極性が反転することは殆ど起こらない。よって、負極性帯電のトナーを使用した場合、画像濃度が低い場合は転写残トナーに極性が反転した（＋）極性のトナーが多く含まれる。逆に、画像濃度が高い場合は、（−）極性の転写残トナーが多く含まれる。従って、画像濃度が高い場合は（−）極性の転写残トナーが多くなるので、（＋）のバイアスを印加したファーブラシのトナー回収量が多く、画像濃度が低い画像が多い場合は（＋）極性の転写残トナーが多くなるので、（−）のバイアスを印加したファーブラシのトナー回収量が多い。
【００１１】
ファーブラシクリーニング手段の基本構成を図４を用いて説明する。
【００１２】
図４は２本のファーブラシを用いたファーブラシクリーニング手段である。中間転写体８１からファーブラシ５１に回収されたトナーは、ファーブラシに侵入させたバイアスローラ５２に回収され、更にバイアスローラに押し当てられたスクレーパー５３によって掻き取られ、廃トナーボックス（不図示）に落下する。出力画像１枚当たりのファーブラシが中間転写体から回収するトナー量をＡ、バイアスローラが回収できるトナー量の最大値をＢとしたとき、Ａ＜Ｂの条件が成り立つ際には、ファーブラシは常に切れいな状態で、尚且つクリーニング性能は維持されるが、Ａ＞Ｂの条件が成り立つ際には、ファーブラシ上のトナーはバイアスローラに回収しきれずに残留してしまう。このファーブラシ上の残留トナーが多くなると、ファーブラシのトナー回収能力が低下し、中間転写体上の２次転写残トナーを回収し切れない問題が生じてしまう。Ｂの値は、ファーブラシとバイアスローラ間の電位差とファーブラシがバイアスローラに侵入する長さに依存する。
【００１３】
画像濃度が高い又は低い画像が連続で出力される場合、回収されるトナーは、片極性に偏るため片方のファーブラシのトナー回収量が多くなる状態が続く。画像濃度が高い画像が連続で出力される場合、（＋）のバイアスを印加したファーブラシのトナー回収量が多く、Ａ＞Ｂの条件が成り立つ可能性がある。Ａ＞Ｂとなる条件で画像出力を続けると、ファーブラシ上にトナーが堆積することでファーブラシのトナー回収能力が低下し、この堆積量がある値を超えると、ファーブラシのクリーニング不良が発生する可能性がある。
【００１４】
又、ファーブラシ内に堆積したトナーの極性が電荷注入や放電による電荷の飛込みにより、反転又は帯電量が低下する可能性があり、トナーの中間転写体への再付着や飛散による画像不良が起こる可能性がある。逆に、画像濃度が低い画像が連続で出力される場合は、（−）バイアスに印加したファーブラシのトナー回収量が多くなり、画像不良を引き起こす可能性がある。
【００１５】
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、その目的とする処は、ファーブラシにトナーが堆積したことによる画像不良の発生を防ぐことができる画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１６】
上記目的を達成するため、本発明は、第１像担持体と、該第１像担持体上に原稿画像信号に対応した静電潜像を形成する潜像形成装置と、この静電潜像に二成分現像剤を用いて現像する現像手段と、該像担持体上に形成されたトナー像を、トナーの帯電極性と逆極性のバイアスを印加することで第２像担持体に転写する一次転写手段と、第２像担持体上に転写されたトナー像を記録紙に転写する二次転写手段と、第２像担持体上に残った二次転写残トナーを回収する、それぞれに異極性のバイアスを印加することが可能な複数の第２像担持体クリーニング手段と、該複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程を有する画像形成装置において、
原稿画像信号から、複数ある第２像担持体クリーニング手段のそれぞれに回収されるトナー回収量を予測し、該複数の第２像担持体クリーニング手段それぞれにおいて、予測したトナー回収量から算出される第２像担持体クリーニング手段に堆積したトナー量が、該第２像担持体クリーニング手段の何れかにおいて或る所定の量に達した際に、該複数の第２像担持体クリーニング手段を清掃する工程を設けることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、第２像担持体クリーニング手段に静電ファーブラシクリーニングを用いる際に、複数のファーブラシにおけるトナー堆積量の推移を出力される原稿画像信号から予測し、ファーブラシのトナー堆積量が或る閾値に達した段階でファーブラシの清掃工程を行うことによって、ファーブラシにトナーが堆積したことによる画像不良の発生を防ぐことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下に本発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１９】
＜実施の形態１＞
図１は本発明の実施の形態１に係る画像形成装置を示す概略構成図である。この画像形成装置は、中間転写体を用いたデジタル方式の電子写真画像形成装置である。以下、本発明の画像形成装置について詳しく説明する。
【００２０】
画像形成装置本体内には矢印Ｘ方向に走行する無端状の中間転写体８１が配設している。この中間転写体８１は、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート樹脂フィルム、ポリフッ化ビニリデン樹脂フィルム、ポリイミド、エチレン４フッ化エチレン共重合体等のような誘電体樹脂によって構成されている。本実施の形態では、体積抵抗率１×１０9 Ω・ｃｍ（ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用し、印加電圧５００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃ）、厚みｔ＝８０μｍの導電性ポリイミドシームレスベルトを採用したが、他の材料、体積抵抗率、厚みのものでも構わない。更には、表層に弾性層を有する中間転写体においては、中間転写体のクリーニング手段としてブレードクリーニングが採用できない場合があるため実施するにより最適である。
【００２１】
給紙カセット６０から取り出された記録紙Ｐは、ピックアップローラ３０を経て上述の搬送ローラ２８に供給され、更に同図左方に搬送される。
【００２２】
次に、図２を用いて画像形成部について説明する。
【００２３】
画像形成部は、回転可能に配置されたドラム状の電子写真感光体（以下、「感光ドラム」と言う）１を備えている。感光ドラム１は、アルミニウム等の導電性基体１ｂと、その外周に形成された光導電層１ａを基本構成とする円筒状の電子写真感光体である。その中心には支軸１ｃを有し、この支軸１ｃを中心として矢印Ｒ１方向に、不図示の駆動手段によって回転駆動されるようになっている。感光ドラム１の周囲には、一次帯電器２、現像器４等のプロセス機器が配置されている。一次帯電装置２は、感光ドラム１表面に接してこの表面を所定の極性、電位に一様均一に帯電するものであり、全体としてローラ状に構成されている（以下、「帯電ローラ２」と言う）。
【００２４】
帯電ローラ２は、中心に配置された導電体ローラ（芯金）２ｃと、その外周に形成された導電層２ｂとから成り、芯金２ｃの両端部が不図示の軸受部材によって回転自在に支持されるとともに、感光ドラム１に対して平行に配置されている。これら両端部の軸受部材は不図示の押圧手段によって感光ドラム１向けて付勢されており、これにより、帯電ローラ２は、感光ドラム１表面に所定の押圧力を持って圧接されている。帯電ローラ２は、感光ドラム１の矢印Ｒ１方向の回転に伴って矢印Ｒ２方向に従動回転する。帯電ローラ２の芯金２ｃには、電源１０に接続された電気接触子に接触されている。帯電ローラ２は、電源１０によってバイアス電圧が印加され、これにより、感光ドラム１表面を一様均一に接触帯電するようになっている。
【００２５】
露光手段３の下流側に配置された現像装置４は、回転軸１１９を中心にR ４方向に４５°ずつ回転することで、現像器を４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄの順番に感光ドラム１の対向位置に移動させることができる。この動作により感光ドラム上に順次トナー像を形成していく。
【００２６】
以下、現像器の説明を現像器４ａを使用して説明する。
【００２７】
現像器４ａは、二成分現像剤１１９を収容した現像容器１１６を有し、その容器１１６の感光ドラム１に面した開口部内に現像スリーブ１１１が回転自在に設置され、現像スリーブ１１１内には現像スリーブ１１１上に現像剤を担持させるマグネットローラ１１２が、現像スリーブ１１１の回転に対して非回転に固定配置されている。
【００２８】
現像容器１１６の現像スリーブ１１１の上方位置には、現像スリーブ１１１上に担持された現像剤を規制して薄層の現像剤層に形成する規制ブレード１１５が設置されている。現像容器１１６内には、その略下半部に仕切り壁１１７により区画された現像室Ｒ１及び撹拌室Ｒ２が設けられている。現像剤１１９は、トナーと磁性体であるキャリアとを主体としてなっており、トナーは負帯電性であり、キャリアは正帯電性である。
【００２９】
先ず、現像スリーブ１１１の回転に伴いマグネットローラ１１２の磁極によって現像室Ｒ1 内の現像剤が汲み上げられ、現像スリーブ１１１上に担持される。その現像剤は、マグネットローラ１１２の回転により搬送され、それまでの搬送過程においてトナーが負に帯電されると共に、現像剤が現像スリーブ１１１に対し垂直に配置された規制ブレード１１５により規制され、薄層の現像剤層に形成される。
【００３０】
薄層の現像剤層に形成された現像剤は、感光ドラム１と対向した現像領域へ搬送されると、マグネットローラ１１２の現像領域に位置された現像主極の磁気力によって穂立ちし、現像剤の磁気ブラシが形成される。この磁気ブラシで感光ドラム１の面上を擦ると共に、現像スリーブ１１１にバイアス電源１２１により現像バイアス電圧を印加することにより、磁気ブラシの穂を構成するキャリアに付着しているトナーが静電潜像の可視部（レーザ光による露光部）に付着して現像し、感光ドラム１上にトナー像が形成される。感光ドラム１の下方には、ローラ状の転写装置６（以下「転写ローラ６」と言う）が配設されている。
【００３１】
転写ローラ６は、電源１１に接続された導電体ローラ軸６ａと、その外周面に円筒状に形成された導電層６ｂとによって構成されている。転写ローラ６の導電層６ｂとしては、その抵抗値が１０5 〜１０8 Ω・ｃｍ程度であり、単泡性或は連泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等が望ましい。転写ローラ６は、両端部が不図示のスプリング等の押圧部材によって感光ドラム１に向けて付勢されており、これにより転写ローラ６の導電層６ｂは、所定の押圧力で感光ドラム１側に中間転写ベルトを挟み込むように圧接され転写ニップ部Ｎが形成される。
【００３２】
他の現像器４ｂ，４ｃ，４ｄは、現像器４ａと同様の構成を備えており、これら現像器４ａ，４ｂ，４，４ｄの異なる点は、それぞれがイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する点である。
【００３３】
各現像器４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄにはそれぞれイエロートナー、マゼンタトナー、シアントナー及びブラックトナーが収納されているものとする。
【００３４】
原稿のイエロー成分色による画像信号がポリゴンミラー（不図示）等を介して感光ドラム１上に投射されて静電潜像が形成され、これに現像器４ａからイエロートナーが供給されて静電潜像がイエロートナー像となる。このトナー像が感光ドラム１の回転に伴って、感光ドラム１と中間転写ベルト８１とが当接する転写ニップ部Ｎに到来すると、転写ローラ６に印加される転写バイアスによって、前記イエロートナー像が中間転写体８１へ転写される。
【００３５】
イエロートナー像を担持した中間転写体８１は、１回転して再び転写ニップ部Ｎに搬送されてくると、このときまでに、現像装置４は回転軸１１９を中心にＲ４方向に４５°回転し、現像器４ｂを感光ドラム対向位置に移動させ、前記と同様の方法で感光ドラム１上に形成されたマゼンタトナー像が、前記イエロートナー像上へ転移される。
【００３６】
同様に、シアントナー像、ブラックトナー像が前述のトナー像に重畳転写され、このときまでに給紙カセット６０から取り出された記録紙Ｐが前記転写部位に達し、２次転写部材４０に印加される転写バイアスによって上述の４色のトナー像は記録紙Ｐ上に転写される。
【００３７】
２次転写部の詳細な構成を図３に示す。
【００３８】
２次転写部材４０は、中間転写ベルト８１の内側に位置する２次転写内ローラ４１と外側に位置する２次転写外ローラ４２から成る。２次転写外ローラ４２は、直径２４ｍｍ、導電性の軸４２ａとその表面を被覆した導電層４２ｂで形成されている。２次転写外ローラ４２の導電層４２ｂとしては、その抵抗値が１０5 〜１０7 Ω・ｃｍ程度であり、ソリッド又は発泡性のＥＰＤＭ、ＳＢＲ、ＢＲ等が望ましい。２次転写内ローラ４１は導電性のローラで、直径は２１ｍｍ、材質は、ＳＵＳ、Ａｌ等が好ましい。
【００３９】
尚、２次転写内ローラ或は２次転写外ローラの何れかに、転写バイアスを印加することで中間転写ベルト上のトナーを、二次転写部を通過する記録紙Ｐに転写するが、ここでは２次転写外ローラに正のバイアスを印加することで、（−）に帯電したトナーを中間転写ベルト上から記録紙Ｐ上へ転写する。
【００４０】
２次転写外ローラ４２は、中間転写ベルト８１に対して着脱可能であり、上記イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像を中間転写ベルト上に重畳形成しているときには脱状態になっていて、中間転写ベルト上のフルカラートナー像を記録紙Ｐに転写するときに着状態となる。
【００４１】
記録紙に転写されずに中間転写ベルト８１に残った残トナーは、ベルトの回転によりクリーニング部８に搬送される。クリーニング部にはベルト張架ローラに対向して配置され、ベルトの搬送方向で上流、下流に２本のファーブラシが配置されている。
【００４２】
このクリーニング部８も、２次転写外ローラ４２と同様に中間転写ベルトに対して着脱可能であり、中間転写ベルト上の残トナーがクリーニング部８に搬送されてきたときに着状態となる。
【００４３】
本実施の形態で使用するファーブラシはφ８ｍｍの導電軸に、導電性で繊維状の毛を植毛したもので、外径：φ２０ｍｍ、パイル長：６ｍｍ、材質：ナイロン、密度：１００ｋＦ、抵抗：１０５
〜１０６ Ωのものを２本使用した。
【００４４】
図４は本実施の形態で使用されるファーブラシクリーニング部５を示した図である。
【００４５】
ファーブラシ５１ａ，５１ｂのベルト張架ローラ５０に接する点の下流側には金属のバイアスローラ５２ａ，５２ｂがファーブラシ５１ａ，５１ｂに侵入するように配置されている。本実施の形態での侵入長は１．５ｍｍである。
【００４６】
又、この金属のバイアスローラのファーブラシに接する点の下流側にはスクレーパー５３ａ，５３ｂが押し当てられ、ファーブラシ５１で回収したトナーを金属ローラ５２に転移させ、スクレーパー５３で掻き取ることでトナーを廃トナーボックス（不図示）に落下させる。それぞれ回転方向は、ファーブラシはベルトとの対向位置で反対方向（矢印Ｒ５方向に）に、バイアスローラはファーブラシとの対向位置で同じ方向（矢印Ｒ’５方向に）に回転する。中間転写ベルトからファーブラシへのトナーの受け渡しは、バイアスローラ５２に＋７００Ｖを印加するとファーブラシ５１には＋６００Ｖの電圧が誘起され、接地された張架ローラ５０とに電位差が生じ、中間転写ベルト８１上のトナーがファーブラシ５１に転移する。更に、ファーブラシ５２に回収されたトナーは、ファーブラシ５１とバイアスローラ５２との電位差によりバイアスローラ５２に転移される。
【００４７】
本実施の形態においては、通常の画像形成時には中間転写ベルト８１の回転方向で上流側のバイアスローラ５２ａに（−）のバイアスを、下流側のバイアスローラ５２ｂに（＋）のバイアスを印加する。つまり、上流のバイアスローラ５２ａには−７００Ｖが印加される。
【００４８】
これは、二次転写終了後の中間転写ベルト８１上の残トナーには（＋）極性、（−）極性の両極性のトナーが存在する可能性があるため、２本のファーブラシに異なる極性のバイアスを印加するようにしている。
【００４９】
図５は本実施の形態における二次転写部での、二次転写ローラへの印加電圧と転写効率のグラフを示したものである。このグラフ中の点線１，２は転写効率９０％時の転写電圧を示している。
【００５０】
転写効率は、
転写効率＝記録紙に転写されたトナー量／転写前の中間転写体上のトナー量×１００（％）
によって求めた。
【００５１】
点線１，２に対応する電圧はそれぞれ１．５ｋＶと３．５ｋＶと電圧は異なるが、転写電圧１．５ｋＶに設定された時の中間転写体上の残トナーは、主に（−）極性のトナーが多く、３．５ｋＶの時には主に（＋）極性のトナーが多く残っている。これは１．５ｋＶ設定時には、転写されるトナーの電荷に対し転写電圧が足りないことにより起こり、３．５ｋＶ設定時には、転写電圧が高過ぎることでトナーに電荷注入、或は放電による電荷の飛び込みによりトナー電荷の極性が反転してしまうことにある。
【００５２】
上記理由により、ファーブラシを２本、且つ、異なる極性のバイアスを印加するようにしている。
【００５３】
以上が、本発明における画像形成装置の説明である。
【００５４】
以下に、本実施の形態の具体的手法について説明する。
【００５５】
本実施の形態で使用する中間転写ベルト上の転写残トナークリーニング手段は、上流側・下流側のファーブラシで回収するトナーの極性が異なる。又、画像濃度に対する転写性の違いから、設定２次転写電圧において、画像形成時の画像濃度が高い場合と低い場合では２次転写残トナー中のトナーの極性分布が異なり、原稿画像濃度が高い画像が多い場合と、低い画像が多い場合で、上流側・下流側のファーブラシのトナー回収量が異なってくる。
【００５６】
上記画像形成装置においては、画像濃度が高い場合は転写残トナーには（−）極性のトナーが多く含まれるため下流側のファーブラシのトナー回収量が多く。一方、画像濃度が低い場合は転写残トナーには（＋）極性のトナーが多く含まれるため上流側のファーブラシのトナー回収量が多くなる。
【００５７】
ファーブラシに回収されたトナーは、バイアスローラに回収される。出力画像１枚当たりのファーブラシが中間転写体から回収するトナー量をＡ、バイアスローラが回収できるトナー量の最大値をＢとしたとき、Ａ＜Ｂの条件が成り立つ際には、ファーブラシは常にきれいな状態でいられるが、Ａ＞Ｂの条件が成り立つ際には、ファーブラシ上のトナーはバイアスローラに回収し切れずに残留してしまう。Ｂの値は、ファーブラシとバイアスローラ間の電位差とファーブラシがバイアスローラに侵入する長さに依存する。
【００５８】
上記画像形成装置において、画像濃度が高い又は低い画像が連続で出力される場合、回収されるトナーは、片極性に偏るため片方のファーブラシのトナー回収量が多くなる状態が続く。画像濃度が高い画像が連続で出力される場合、（＋）のバイアスを印加したファーブラシのトナー回収量が多く、Ａ＞Ｂの条件が成り立つ可能性がある。
【００５９】
Ａ＞Ｂとなる条件で画像出力を続けると、ファーブラシ上にトナーが堆積することでファーブラシのトナー回収能力が低下し、この堆積量が或る値を超えると、ファーブラシのクリーニング不良が発生する可能性がある。又、ファーブラシ内に堆積したトナーの極性が、電荷注入や放電による電荷の飛込みにより、反転又は帯電量が低下する可能性があり、トナーの中間転写体への再付着や飛散による画像不良が起こる可能性がある。逆に、画像濃度が低い画像が連続で出力される場合は、（−）バイアスに印加したファーブラシのトナー回収量が多くなり、画像不良を引き起こす可能性がある。
【００６０】
そのため、ファーブラシのトナー堆積量を或る水準以下に抑える必要があり、その手段としては、ファーブラシのトナー堆積量を或る水準になる前に、画像形成を一時停止し、ファーブラシに堆積したトナーを清掃する工程を設けることが有効である。但し、上流側・下流側でのファーブラシのトナー堆積量の推移は、出力される画像によって異なるため、ファーブラシを清掃する工程を実行する間隔は、出力される画像濃度によって予測しなければ、ファーブラシの堆積量が或る水準に達する前にファーブラシを清掃する工程を有効に行うことはできない。
【００６１】
そこで、本実施の形態では、上流側・下流側それぞれのファーブラシにおける出力画像１枚当たりのファーブラシが中間転写体から回収するトナー回収量をＡ１，Ａ２、上流側・下流側それぞれのバイアスローラが回収できるトナー量の最大値をＢ１，Ｂ２とし、上流側・下流側でのファーブラシのトナー堆積量の推移を予測する。
【００６２】
図７には、出力される画像の画像濃度が高く、下流側のファーブラシの汚れが多い場合の出力枚数とファーブラシのトナー堆積量の関係を示しており、下流側のファーブラシのトナー堆積量が或る水準に達した出力枚数で、ファーブラシ清掃工程を行うことを示している。
【００６３】
以下、出力される画像の画像濃度から、上流側・下流側それぞれにおけるファーブラシの回収量を予測する方法を説明する。
【００６４】
出力される画像には、画像濃度が低いものから高いものまで存在する。画像濃度が少しでも異なれば、転写残トナーに含まれるトナーの極性分布は変化するが、画像濃度が近い領域では各濃度でのトナー極性分布の和はその領域での平均のトナー極性分布に変換しても、両者の差は小さく、大きなズレは生じない。そこで、使用する最大画像濃度を基準として、画像領域を等分割し、それぞれの領域の平均濃度でのトナー回収量を用いて、それぞれの領域のトナー回収量を算出する。
【００６５】
本実施の形態では、画像濃度領域の分割数を図８に示すように４つとする。図９に示す通り４つの領域を領域１，２，３，４とし、画像無しの領域を領域５とする。この各領域における平均画像濃度における２次転写残トナーの量と極性比を図９に示す。
【００６６】
図９により、出力枚数１枚当たりの上流側・下流側のファーブラシに回収されるトナー量は図１０のように算出される。図１０には示していないが、領域５のトナー回収量は０である。本実施の形態では、ファーブラシに回収されるトナー量を算出するのに利用する画像濃度にビデオカウント方式の現像剤濃度制御手段において用いられるビデオカウント値を用いる。ビデオカウント値から出力される画像の画像濃度を領域１〜５に分別し、図１０から上流側・下流側のファーブラシに回収されるトナー量を算出する。尚、上記ビデオカウント方式の現像剤濃度制御手段については、特開平５−０２７５９４号公報にて開示されている。
【００６７】
以上が、出力枚数１枚当たりの上流側・下流側のファーブラシにトナー回収量の算出方法である。尚、本実施の形態では画像濃度領域の分割数を４としたが、更に分割数を増やすことで精度の高いトナー回収量の予測ができることも、分割数を減らすことでより簡易にトナー回収量を予測することも可能である。又、ファーブラシに回収されるトナー量を算出するのに利用する画像濃度にビデオカウント値ではなく、各画素の画像濃度信号を用いることで、出力される画像の画像濃度が画像の場所によって大きく異なる画像においても、トナー回収量を精度良く予測することが可能になる。
【００６８】
以下、ファーブラシ清掃工程を実行させるタイミングを決定するプロセスについて説明する。
【００６９】
図１２はファーブラシ清掃工程を実行させるタイミングを決定するプロセスを示したフローチャートである。
【００７０】
先ず、画像出力時（出力ｎ枚目）におけるビデオカウント値を読み取り、その値から出力ｍ枚目における画像濃度領域を１〜５に分別する。次に、図１０を用いて上流・下流それぞれのファーブラシにおけるトナー回収量：Ａ１ｍ，Ａ２ｍを算出する。そして、上流・下流それぞれのファーブラシにおけるトナー堆積量：Ｘ１ｍ，Ｘ２ｍ（Ｘ１ｍ，Ｘ２ｍはそれぞれ、
【００７１】
【数１】
2006276680.tif 000003
である）を計算し、Ｘ１ｍ，Ｘ２ｍの何れかが或る閾値：Ｙを超えた出力後に、画像出力を一時停止し、ファーブラシ清掃工程を実行する。ここで、閾値：Ｙはクリーニング不良・中間転写体への再付着・飛散による画像不良が起こる際に、ファーブラシ上にあるトナー量により決定される。
【００７２】
以下、ファーブラシ清掃工程時の清掃方法について説明する。
【００７３】
トナー回収量が閾値：Ｙに達した際に、ファーブラシの清掃工程を実行するが、このとき堆積しているトナー量が閾値：Ｙを超えているのは、片方のファーブラシである。但し、もう片方のファーブラシもトナーが堆積していることも考えられるので、ファーブラシの清掃工程は両方のファーブラシについて行う。ファーブラシ清掃工程時にバイアスローラ５２ａ，５２ｂに印加しているバイアスは画像形成時のバイアスと同じとする。又、ファーブラシ清掃工程を行う時間は、ファーブラシに堆積したトナーをバイアスローラに回収し切るのに十分な時間を設定し、その時間はバイアスローラが回収できるトナー量の最大値：Ｂ１又はＢ２とファーブラシに堆積しているトナー量：Ｙによって決定される。
【００７４】
＜その他の実施の形態＞
実施の形態１において、ファーブラシ清掃工程時にバイアスローラに印加するバイアスは、画像形成時のバイアスと同じに設定した。しかし、ファーブラシに堆積したトナーには、堆積している間に、電荷注入や放電による電荷の飛び込み等により、帯電量が低下又は極性が反転しているトナーが含まれている可能性があり、これらのトナーは、画像形成時にバイアスローラに印加するバイアスでは、バイアスローラに回収することはできない。
【００７５】
そこで、実施の形態２では、ファーブラシ清掃工程時にバイアスローラに印加するバイアスは極性を反転させながら印加し、帯電量が低下又は極性が反転したトナーをバイアスローラに回収させる。上流のファーブラシについては、（−）極性、（＋）極性、（−）極性の順番に印加し、下流のファーブラシについては、（＋）極性、（−）極性、（−）極性の順番に印加する。
【００７６】
実施の形態２において、帯電量が低下または極性が反転したトナーを清掃することができる。しかし、このときのバイアスローラに印加するバイアスの大きさでは、清掃できるファーブラシの場所はバイアスローラとファーブラシが接触している部分であり、ファーブラシの内部に堆積したトナーはバイアスローラに回収させることができない。ファーブラシ清掃工程が実施される程ファーブラシにトナーが堆積している状態では、ファーブラシの内部にもトナーが堆積している可能性がある。
【００７７】
そこで、実施の形態３では、ファーブラシ清掃工程時にバイアスローラに印加するバイアスの大きさを画像形成時のバイアスの大きさより大きくし、ファーブラシの内部に堆積したトナーをバイアスローラに回収させることができる。印加するバイアス値は、画像形成時の２倍程度とする。
【００７８】
実施の形態４では、ファーブラシ清掃工程を実施するトナー堆積量の閾値：Ｙを小さくすることで、ファーブラシ清掃工程を行う時間を短くさせることができる。
【００７９】
実施の形態１においては、上流側・下流側のファーブラシのトナー回収量をビデオカウント値から算出した。但し、出力される画像の画像濃度が画像の場所によって大きく異なる画像では、ビデオカウント値から算出したトナー回収量と実際のトナー回収量に差が生じる可能性がある。例えば、画像一面にシアンのハーフトーン画像である場合と、青と白の縞模様が画像一面に存在する場合で両者のビデオカウント値が同じ場合、青と白の縞模様が画像一面に存在する場合では、転写残トナーの単位面積当たりのトナー量・トナー極性比が異なってしまう。
【００８０】
そこで、実施の形態５では、原稿画像における各画素の画像濃度データから出力枚数１枚当たりの上流側・下流側のファーブラシに回収されるトナー量を算出する方法を説明する。
【００８１】
先ず、出力枚数ｍ枚目での出力される原稿画像の各画素における画像濃度データから、各画素を領域１〜５に分別する。このときの領域１の画素数をａｍ、領域２の画素数をｂｍ、領域３の画素数をｃｍ、領域４の画素数をｄｍ、領域５の画素数をｅｍとする。次に、図１０より出力１枚当たりの上流側・下流側のファーブラシそれぞれのトナー回収量を、上流側は式（１）、下流側は式（２）のように算出する。
（上流側のトナー回収量：Ａ1m）＝
［am(p1/(n1+p1)D1+bm(p2/(n2+p2)D2+cm(p3/(n3+p3)D3+dm(p4/(n4+p4)D4
］  …（１）
（下流側のトナー回収量：Ａ2m）＝
［am(p1/(n1+p1)D1+bm(p2/(n2+p2)D2+cm(p3/(n3+p3)D3+dm(p4/(n4+p4)D4
］
/(am+bm+cm+em)      …（２）
式（１），（２）から算出されるＡ１ｍ，Ａ２ｍを用いてファーブラシ上のトナー堆積量を求め、図１１と同様のプロセスでファーブラシ清掃工程を実行するタイミングを決める。実施の形態５における、ファーブラシ清掃工程を実行するタイミングを決めるフローチャートを図１２に示す。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】本発明の画像形成装置の簡略断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の画像形成部を示す簡略断面図である。
【図３】本発明の二次転写部を示す簡略断面図である。
【図４】本発明の中間転写ベルトクリーニング手段を示す簡略断面図である。
【図５】本発明の画像形成装置の二次転写部における転写電圧と転写効率の関係を示すグラフである。
【図６】本発明の画像形成装置の二次転写部におけて画像濃度の違いによる転写電圧と転写効率の関係の違いを示すグラフである。
【図７】本発明における上流側・下流側に配置されたファーブラシの出力枚数とトナー回収量の関係の一例を示すグラフである。
【図８】本発明における画像濃度の領域分割の方法を示す概念図である。
【図９】本発明における図８の画像領域における平均画像濃度での転写残トナーの量と極性比を示す表である。
【図１０】本発明における図８の画像領域における平均画像濃度での上流側・下流側のファーブラシにおけるトナー回収量の値を示す表である。
【図１１】本発明の実施の形態１におけるファーブラシ清掃工程を実行するプロセスを示すフローチャートである。
【図１２】本発明の実施の形態２におけるファーブラシ清掃工程を実行するプロセスを示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００８３】
１      感光ドラム
２      一次帯電装置
４ａ〜４ｄ  現像装置
６      転写装置
１０    電源
２８    搬送ローラ
３０    ピックアップローラ
６０    給紙カセット
８１    中間転写体
１１１    現像スリーブ
１１２    マグネットローラ
１２１    バイアス電源
Ｐ      記録紙
【図１】
2006276680.tif 000004
【図２】
2006276680.tif 000005
【図３】
2006276680.tif 000006
【図４】
2006276680.tif 000007
【図５】
2006276680.tif 000008
【図６】
2006276680.tif 000009
【図７】
2006276680.tif 000010
【図８】
2006276680.tif 000011
【図９】
2006276680.tif 000012
【図１０】
2006276680.tif 000013
【図１１】
2006276680.tif 000014
【図１２】
2006276680.tif 000015