(57)【要約】【課題】中間転写方式を採用する画像形成装置において、トナー容器を小型化することが可能で、かつ残留トナーを除去することで生じる中間転写体の劣化を低減し、良好な画像品質を保つことが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】感光体ドラム４、露光器４２、現像器４３、中間転写ベルト１にトナー像を一次転写する転写ローラ１１、中間転写ベルト１に接触して二次転写後の残留トナーを除去するクリーニング部材３、及び残留トナーを収容する廃トナー容器３３を備える画像形成装置において、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、クリーニング部材３によって残留トナーを除去し、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写する。【選択図】図８
2011081320.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転可能に構成されている像担持体と、
前記像担持体の表面にレーザ光を照射して該表面に静電潜像を形成する露光器と、
電圧が印加されることによって前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像をトナー像として現像する現像器と、
前記像担持体の表面からトナー像が一次転写される中間転写体と、
電圧が印加されることによって前記トナー像を前記像担持体の表面から前記中間転写体に一次転写する転写部材と、
前記中間転写体に接触することで、前記トナー像を前記中間転写体から転写材上に二次転写した後に前記中間転写体に残留した残留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によって除去された残留トナーを収容するトナー容器と、
を備える画像形成装置において、
複数の転写材に対して連続して画像を形成する場合に、
前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に前記クリーニング部材によって前記中間転写体から残留トナーを除去し、
前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に残留トナーを除去せず、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記クリーニング部材は、
前記中間転写体に当接して残留トナーを掻き取るように構成されてい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】
回転可能に構成されている像担持体と、
一様に帯電している前記像担持体の表面にレーザ光を照射して該表面に静電潜像を形成する露光器と、
電圧が印加されることによって前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像をトナー像として現像する現像器と、
前記像担持体の表面からトナー像が一次転写される中間転写体と、
電圧が印加されることによって前記トナー像を前記像担持体の表面から前記中間転写体に一次転写する転写部材と、
前記中間転写体に接触し、前記トナー像を前記中間転写体から転写材上に二次転写した後に前記中間転写体に残留した残留トナーを帯電する帯電部材と、
を備え、
前記帯電部材によって帯電した残留トナーを前記像担持体の表面に静電気的に付着させることで、前記中間転写体から残留トナーを除去する画像形成装置において、
複数の転写材に対して連続して画像を形成する場合に、
前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に前記帯電部材によって残留トナーを帯電することで前記中間転写体から残留トナーを除去し、
前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に残留トナーを除去せず、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
前記帯電部材は、
残留トナーを前記中間転写体から除去する場合は、残留トナーを前記像担持体の帯電極性とは反対の極性に帯電することで、残留トナーを静電気的に前記像担持体の表面に吸着させ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】
前記帯電部材は、
残留トナーを前記中間転写体から除去しない場合は、残留トナーを前記像担持体の帯電極性と同一の極性に帯電することを特徴とする請求項３または４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前の画像の残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写する際は、
前の画像の残留トナー量に基づいて、次の画像のトナー像を前記像担持体の表面に形成する際に前記現像器に印加する電圧を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記転写部材に印加する電圧が定電流制御されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項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、中間転写方式を採用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電子写真方式によって転写材上に画像を形成する画像形成装置において、像担持体の表面に形成されたトナー像を一旦中間転写体に一次転写した後に、該トナー像を転写材上に二次転写する、といった中間転写方式を採用する画像形成装置が知られている。中間転写方式によれば、転写材の種類に関わらず良好な画像品質を保つことができ、転写材の厚みが変化してもカラーレジストレーションが変化する虞がないといった効果があるので、近年は画像形成装置の転写方式において「中間転写方式」が主流を占めつつある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−０３８７９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら従来の中間転写方式を採用する画像形成装置には以下の課題がある。
【０００５】
中間転写方式を採用する画像形成装置には、トナー像が一次転写される中間転写体が設けられており、さらに中間転写体に接触し、二次転写後に中間転写体に残留した残留トナーを除去するクリーニング手段が設けられている。残留トナーを除去するクリーニング手段としては、中間転写体に接触して残留トナー掻き取るクリーニング部材が提案されている。また、残留トナーを帯電して静電気的に残留トナーを感光体ドラムに転写することで、中間転写体から残留トナーを除去する方法が知られている。以上の構成によって転写材にトナー像を二次転写する度に残留トナーの除去を行うことで、前のトナー像の画像履歴を中間転写体に残すことなく、良好な画像品質を維持することが可能になる。
【０００６】
しかし上記構成の場合、転写材にトナー像を二次転写する度に残留トナーの除去を行なっているので、特にトナー像の二次転写を行う際の転写効率が低いと、トナー容器に回収されるトナー量が多くなり、トナー容器の大きさを十分に確保する必要がある。また、トナー容器の大型化は画像形成装置の大型化にもつながる。さらに、転写材にトナー像を二次転写する度に、クリーニング部材、または帯電部材が中間転写体に接触しているので、これらの部材が頻繁に接触することによって中間転写体が劣化し、画像品質が低下する虞がある。
【０００７】
そこで本願発明は、中間転写方式を採用する画像形成装置において、小型化することが可能で、かつ残留トナーを除去することで生じる中間転写体の劣化を低減し、良好な画像品質を保つことが可能な画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために本発明にあっては、
回転可能に構成されている像担持体と、前記像担持体の表面にレーザ光を照射して該表面に静電潜像を形成する露光器と、電圧が印加されることによって前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記像担持体の表面からトナー像が一次転写される中間転写体と、電圧が印加されることによって前記トナー像を前記像担持体の表面から前記中間転写体に一次転写する転写部材と、前記中間転写体に接触
することで、前記トナー像を前記中間転写体から転写材上に二次転写した後に前記中間転写体に残留した残留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によって除去された残留トナーを収容するトナー容器と、を備える画像形成装置において、複数の転写材に対して連続して画像を形成する場合に、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に前記クリーニング部材によって前記中間転写体から残留トナーを除去し、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に残留トナーを除去せず、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写することを特徴とする。
【０００９】
また、
回転可能に構成されている像担持体と、一様に帯電している前記像担持体の表面にレーザ光を照射して該表面に静電潜像を形成する露光器と、電圧が印加されることによって前記静電潜像にトナーを供給して前記静電潜像をトナー像として現像する現像器と、前記像担持体の表面からトナー像が一次転写される中間転写体と、電圧が印加されることによって前記トナー像を前記像担持体の表面から前記中間転写体に一次転写する転写部材と、前記中間転写体に接触し、前記トナー像を前記中間転写体から転写材上に二次転写した後に前記中間転写体に残留した残留トナーを帯電する帯電部材と、を備え、前記帯電部材によって帯電した残留トナーを前記像担持体の表面に静電気的に付着させることで、前記中間転写体から残留トナーを除去する画像形成装置において、複数の転写材に対して連続して画像を形成する場合に、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に前記帯電部材によって残留トナーを帯電することで前記中間転写体から残留トナーを除去し、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に残留トナーを除去せず、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、中間転写方式を採用する画像形成装置において、トナー容器を小型化することが可能で、かつ残留トナーを除去することで生じる中間転写体の劣化を低減し、良好な画像品質を保つことが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図２】第１の実施形態におけるクリーニングのタイミングを模式的に示す図。
【図３】第１の実施形態におけるトナー像の転写を示す模式図。
【図４】第１の実施形態と従来例の回収トナー量の比較を示す図。
【図５】第２の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図６】第２の実施形態におけるトナー像の転写を示す模式図。
【図７】第２の実施形態におけるトナー像の二次転写効率を示す図。
【図８】第３の実施形態に係る画像形成装置の概略構成図。
【図９】第３の実施形態におけるトナー像の転写を示す模式図。
【図１０】第３の実施形態におけるトナー像の一次転写効率を示す図。
【図１１】第３の実施形態における比較実験の実験結果を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
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例示的に詳しく説明する。ただし、以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【００１３】
［第１の実施形態］
図１〜図４を参照して、本発明の第１の実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態に係る画像形成装置は、電子写真方式によって転写材上に画像を形成するレーザビームプリンタである。
【００１４】
（１−１：画像形成装置の概略構成）
図１に本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図を示す。図示するように画像形成装置には、回転可能な像担持体として感光体ドラム４が設けられている。感光体ドラム４の周囲には、感光体ドラム４の表面を一様に帯電する帯電ローラ４１、感光体ドラム４の表面にレーザ光を照射して静電潜像を形成する露光装置４２、静電潜像にトナー（現像剤）を供給してトナー像として現像する現像器４３が設けられている。さらに、感光体ドラム４と接触し、回転可能な中間転写ベルト１（中間転写体）、不図示の電源から転写電圧が印加される一次転写ローラ１１、二次転写ローラ５が設けられている。また、図中の４４は、感光体ドラム４の表面に残留する一次転写残留トナーをクリーニングするクリーニング装置である。なお、本実施形態では、連続して同一サイズの転写材に対して画像を形成する際に、中間転写ベルト１への転写領域が一定となるように構成されている。
【００１５】
感光体ドラム４は、ＯＰＣ（有機光導電体）によって形成される像担持体であって、アルミニウム製のドラムの上に、下引き層、電荷注入防止層、電荷発生層、電荷輸送層を順に形成したものである。本実施形態では、直径６２ｍｍのドラムを感光体ドラム４として用いている。また、プリント中のプロセススピードが約１００ｍｍ／ｓｅｃになるように、感光体ドラム４の回転速度が制御されている。
【００１６】
帯電ローラ４１は、絶縁体である感光体ドラム４との間で放電を引き起こすことによって、感光体ドラム４の表面に電荷を移動させ、感光体ドラム４の表面をトナーの極性（本実施形態では負極性）と同極性に一様に帯電するものである。本実施形態においては、帯電ローラ４１に印加する電圧は直流であって、帯電後の感光体ドラム４の表面の暗部電位が−５００Ｖとなるように帯電ローラ４１の出力が設定されている。
【００１７】
露光装置４２（露光器）は、一様に帯電された感光体ドラム４の表面に、画像信号に同期して強度変調されたレーザ光を照射することで、静電潜像を形成するものである。なお、レーザ光の強度、照射時間は、感光体ドラム４の露光を受けた部分の表面電位が−２００Ｖになるように設定されている。
【００１８】
現像器４３は、感光体ドラム４の表面に形成された静電潜像を現像するものである。本実施形態では、現像器４３としてロータリー方式の現像器を採用しており、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ、）Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の非磁性一成分のトナーを収容する４つの現像室が設けられている。プリントを行なう場合には、必要とされる色に応じて、 Ｙ、Ｍ、Ｃ、ＢＫのトナーを収容する現像室が順に感光体ドラム４に対向する所定の
位置に移動し、トナーを静電気的に供給して静電潜像をトナー像として現像する。
【００１９】
中間転写ベルト１は、感光体ドラム４の表面に形成された各色のトナー像が重ねて一次転写されるものである。感光体ドラム４の表面に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト１上に重ね合わせて一次転写することにより、中間転写ベルト１上に所望の色調を有するトナー像を形成することができる。つまりフルカラー画像を形成する場合には、Ｙ（イエロー）、Ｍ（マゼンダ、）Ｃ（シアン）、ＢＫ（ブラック）の各色毎に中間転写ベルト１が回転（合計４回転）することで、フルカラーの画像が形成されることになる。
【００２０】
また、中間転写ベルト１は、搬送方向と直交する方向の幅が最大幅の転写材（本実施形
態では、ＬＧＬサイズ）に相当する画像を書き込むことが可能な周長を備えている。中間転写ベルト１の実抵抗値は、中間転写ベルト１の長手全面に直径６２ｍｍの金属ドラムをニップ幅７ｍｍで当接させ、両者間に１０００Ｖの電圧を印加して測定した電流から換算した結果、１０７Ωであることがわかった。
【００２１】
中間転写ベルト１に対して感光体ドラム４の反対側からは、一次転写ローラ１１（転写部材）が圧接している。一次転写ローラ１１には不図示の電源から転写電圧が印加され、一次転写ローラ１１に転写電圧が印加されることにより、転写電流が流れ、トナー像を感光体ドラム４から中間転写ベルト１に一次転写することが可能になる。なお、各色のトナー像を重ねて中間転写ベルト１上に転写する場合、先に転写されたトナー像の電位の影響により、その上に転写される２色目以降のトナー像の転写が妨げられる虞がある。この問題を防ぐために本実施形態では、トナー像を重ねて一次転写する毎に、１色目〜４色目のトナー像の一次転写時の転写電圧を１００Ｖ、３００Ｖ、４００Ｖ、１０００Ｖとなるように、徐々に大きくしている。
【００２２】
二次転写ローラ５は、中間転写ベルト１上に形成されたトナー像を転写材上に転写（二次転写）するものであって、不図示の転写電圧が印加され、＋２０μＡの転写電流が流れることによって、転写材上にトナー像を静電気的に転写することができる。なお、二次転写ローラ５の表面における１０ｃｍ２の領域と中間転写ベルト１の基体との間に１０００Ｖの電圧を印加したところ、二次転写ローラ５の抵抗値として１０１０Ωの値が測定された。
【００２３】
二次転写ローラ５の作用によって二次転写が行なわれた後、中間転写ベルト１上には二次転写されなかったトナーが残留する。以下、このトナーのことを「残留トナー」と称する。本実施形態では、この残留トナーを中間転写ベルト１から除去するべく、中間転写ベルト１の回転方向において二次転写ローラ５よりも下流側で現像器４よりも上流側にクリーニング部材３を設けている。クリーニング部材３はブレード状であって、かつ中間転写ベルト１に対して接離可能に構成されており、クリーニングを行う場合に中間転写ベルト１の表面に接触することによって、残留トナーを掻き取ることができる。また、クリーニング部材３によって掻き取られた残留トナーは、廃トナー容器３３（トナー容器）に回収されるように構成されている。
【００２４】
転写材は、不図示の給送手段から給送され、タイミングを計って二次転写ローラ５と中間転写ベルト１とのニップ部に搬送される。また、二次転写ローラ５と中間転写ベルト１とのニップ部においてトナー像が転写された転写材は、不図示の定着器に搬送され、定着器においてトナー像が転写材上に定着された後、画像形成装置外部へ排出される。ここでは、転写材の給送手段、定着器の構成についての説明は省略する。なお、上記で説明した画像形成装置の各構成は、画像形成装置内部に設けられた制御部９によってその駆動が制御されている。
【００２５】
（１−２：中間転写ベルトのクリーニングを行なうタイミングについて）
本実施形態では、中間転写ベルト１のクリーニングを行うか、又は行わないかの選択を、前の画像と次の画像の画像パターン、及び画像の色調の比較に基づいて、制御部９が決定するクリーニング制御を行っている点が特徴である。ここで前の画像と次の画像とは、連続して搬送される転写材において、先の転写材に転写される画像を前の画像、後の転写材に転写される画像を後の画像とする。
【００２６】
つまり、本実施形態では、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後にクリーニング部材３によって中間転写ベルト１から残留トナーを除去している。一方、前の画像と次の画
像とで、画像パターン、及び画像の色調が共に同一である場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に残留トナーを除去せず、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写している。以下、残留トナーを除去するタイミングについてより詳しく説明する。
【００２７】
図２を参照して、本実施形態において中間転写ベルト１のクリーニングを行なうタイミングについて説明する。図２（ａ）〜（ｃ）は、それぞれ本実施形態における残留トナーの除去タイミングを模式的に示した図である。
【００２８】
図２（ａ）には、複数の転写材（Ａ４サイズ）に対して連続して画像を形成する際に、奇数枚目と偶数枚目とで画像パターン及び画像の色調を変えた場合を示している。つまり奇数枚目は、「画像パターン：Ａ」「単色Ｂｋ画像で印字率９０％の白抜き文字」であり、偶数枚目は、「画像パターン：Ｂ」「単色Ｂｋ画像で印字率１０％の通常文字」である。この場合、トナー像の二次転写を行なう度に、前の画像と次の画像とで画像パターン、画像の色調が異なるので、二次転写を行なう度にクリーニング部材３を中間転写ベルト１に接触させて、クリーニングを行っている。
【００２９】
図２（ｂ）には、複数の転写材に対して連続して画像を形成する際に、１〜４枚目を「画像パターン：Ａ」「白抜き文字」とし、５〜８枚目を「画像パターン：Ｂ」「通常文字」とした場合を示している。この場合、４枚目の画像（前の画像）と５枚目の画像（次の画像）とで、画像パターン、画像の色調が異なるので、４枚目の転写材にトナー像を二次転写した後に、クリーニング部材３を中間転写ベルト１に接触させて、クリーニングを行なっている。また、少なくとも５枚目の転写材に画像を二次転写する前までに、クリーニング部材３が中間転写ベルト１から離間する。
【００３０】
図２（ｃ）には、複数の転写材に対して連続して画像を形成する際に、１〜４枚目を「ＲＥＤ印字」とし、５〜８枚目を「画像パターン：Ｂ」「通常文字」とした場合を示している。この場合も図２（ｂ）と同様に、４枚目の転写材にトナー像を二次転写した後に、クリーニング部材３を中間転写ベルト１に接触させて、クリーニングを行なうことになる。
【００３１】
このように本実施形態では、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、残留トナーを除去せず残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写しているので、従来の構成と比較すると残留トナーの回収量が少ない。よって、残留トナーを回収する廃トナー容器３３を小型化することができ、画像形成装置の小型化を達成できる。また、クリーニング部材３が中間転写ベルト１に接触する頻度を少なくすることができるので、残留トナーを除去することで生じる中間転写ベルト１の劣化を低減することが可能になる。以下、クリーニングを行わない期間に、中間転写ベルト１上の残留トナーの上に次の画像のトナー像を形成するプロセスについて詳しく説明する。
【００３２】
（１−３：残留トナーの上にトナー像を形成するプロセスについて）
図３を参照して、本実施形態において残留トナーの上に次のトナー像を形成するプロセスについて説明する。図３は、感光体ドラム４に形成されたトナー像が中間転写ベルト１を経て転写材上に転写されるまでの様子を模式的に示した図である。図３（ａ）は、一次転写ローラ１１を６００Ｖで定電圧制御した場合を示しており、図３（ｂ）は、一次転写ローラ１１を６μＡで定電流制御した場合を示している。さらに図３（ｃ）は、一次転写ローラ１１を定電流制御しつつ、さらに後述する方法で現像電圧を制御している場合を示しており、本実施形態における制御を示すものである。
【００３３】
＜図３（ａ）：定電圧制御の場合＞
１枚目の転写材に形成されるトナー像は、一次転写ローラ１１に６００Ｖの転写電圧が
印加されることにより、感光体ドラム４から中間転写ベルト１に一次転写される。その後、中間転写ベルト１から転写材にトナー像が二次転写され、転写されなかったトナーが残留トナーとして中間転写ベルト１上に残る。
【００３４】
次に２枚目の転写材に形成されるトナー像（１枚目のトナー像と画像パターン及び画像の色調が同じ）が感光体ドラム４の表面に形成され、１枚目と同様に、一次転写ローラ１１に６００Ｖの転写電圧が印加されることで中間転写ベルト１に一次転写される。
【００３５】
しかし、中間転写ベルト１上には前の画像の残留トナーが残っているので、その分、中間転写ベルト１の抵抗が高くなり、中間転写ベルト１に流れる電流が減少する（初期の状態の６μＡが５μＡに減少する）。その結果、１枚目と比較すると、感光体ドラム４から中間転写ベルト１に一次転写されるトナー量が少なくなる。図示するように、実際に２枚目の転写材において一次転写後には、感光体ドラム４の表面に残留トナーが残っている（１枚目では残留トナーは生じていない）。
【００３６】
上記プロセスによって中間転写ベルト１にトナー像が一次転写されると、中間転写ベルト１上には、「１枚目の残留トナー＋２枚目のトナー」が存在することになる。この状態で、中間転写ベルト１から転写材へ二次転写を行うことにより、２枚目の転写材上には１枚目のトナー像と同じ濃度のトナー像が形成されることになる。
【００３７】
以上より、一次転写ローラ１１を定電圧制御する場合は、転写材上に転写されるトナー像の画像濃度を一定に保つことが可能になる。しかし、２枚目のトナー像を中間転写ベルト１に一次転写する際の転写電流が減少するので、感光体ドラム４の表面に残留トナーが残り、この残留トナーを回収するための容器が余分に必要となる。
【００３８】
＜図３（ｂ）：定電流制御の場合＞
１枚目の転写材へのトナー像の転写プロセスは、上記で説明した図３（ａ）の場合と同じである。つまり、１枚目の転写材にトナー像を二次転写した後に、転写されなかったトナーが残留トナーとして中間転写ベルト１上に残る。
【００３９】
次に２枚目の転写材に形成されるトナー像（１枚目のトナー像と画像パターン及び画像の色調が同じ）が感光体ドラム４の表面に形成され、中間転写ベルト１に流れる転写電流が１枚目の時と同一になるように一次転写ローラ１１に転写電圧が印加される。なお、ここでは転写電流が６μＡに設定されている。その結果、中間転写ベルト１には、１枚目の一次転写時と同じ量のトナーが感光体ドラム４から転写され、感光体ドラム４の表面に残留トナーが残らない。
【００４０】
しかし、中間転写ベルト１には、１枚目の時と比較すると多いトナー量が存在している。よって、二次転写を行なうと、２枚目の転写材には、１枚目の転写材に形成されたトナー像に比べ、画像濃度が高い（濃い）トナー像が形成される。なお、この現象は２枚目以降の転写材にも生じる。
【００４１】
以上より、一次転写ローラ１１を定電流制御する場合は、感光体ドラム４に残留トナーが発生しないので、トナー消費量を低減することができる。また、余分なトナー容器を設ける必要がない。しかし、２枚目以降の転写材に転写されるトナー像の画像濃度が高くなってしまうので、良好な画像品質を保つことが困難である。
【００４２】
＜図３（ｃ）：定電流制御＋現像電圧制御の場合＞
１枚目の転写材へのトナー像の転写プロセスは、上記で説明した図３（ａ）、（ｂ）の場合と同じである。つまり、１枚目の転写材にトナー像を二次転写した後に、転写されな
かったトナーが残留トナーとして中間転写ベルト１上に残る。
【００４３】
そこで図３（ｃ）の場合は、不図示の残留トナー検知部によって中間転写ベルト１上に残った残留トナー量を検知し、その検知結果に基づいて、２枚目の転写材に転写されるトナー像を感光体ドラム４に形成する際に現像器４３に印加する現像電圧を制御する。つまり、２枚目の転写材に対応するトナー像を中間転写ベルト１上に一次転写した後に、中間転写ベルト１上に適切なトナー量が載るように、感光体ドラム４に担持されるトナー量を制御している。残留トナー量検知部は、各色のトナー像の濃度を中間転写体上で検出して、各色のトナー像形成毎に、現像バイアス制御部により現像バイアスを制御することによって、中間転写ベルト上のトナー量を検知することができる。また濃度センサは、ＣＣＤセンサや、ＬＥＤを照射し、その反射光をフォトダイオードで検知する方式等が考えられる。
【００４４】
これによると、定電流制御を行っているので上記で説明したように感光体ドラム４に残留トナーが発生せず、トナー消費量を低減することができる。また、余分なトナー容器を設ける必要がない。さらに、現像電圧を制御しているので、中間転写ベルト１から転写材にトナー像を二次転写した場合に、二次転写されるトナー量を適切な量にすることができ、転写材に転写された画像の画像濃度が高くなるといった虞がなく、２回目以降の画像濃度も安定する。
【００４５】
なお、残留トナー量を検知し、その検知結果に基づいて現像電圧を制御する制御プロセス、及び一次転写ローラ１１の定電流制御は、画像形成装置に設けられた制御部９によって行われている。
【００４６】
（１−４：効果の検証）
上記で説明した本実施形態の効果を検証すべく、上記構成を採用する画像形成装置と、トナー像を二次転写する度に中間転写ベルトのクリーニングを行なう従来の画像形成装置とを用いて、比較実験を行なった。ここでは、８枚の転写材に対して連続して画像を形成し、その評価を行なった。また、１枚目から４枚目までで単色黒画像印字率９０％の白抜け文字を印字し、５枚目から８枚目まで単色黒字画像印字率１０％の通常文字を印字し、これら８枚のサイクルを１サイクルとし、このサイクルを繰り返して所定枚数の転写材に印字した。なお、この印字パターンは図２（ｂ）に示すものと同一である。
【００４７】
＜従来の場合＞
単色印字の場合、二次転写効率は９０％程度であるので、１枚目から４枚目のパターンでは１枚の転写材あたり０．１ｍｇ／ｃｍ２の残留トナーが発生し、５枚目から８枚目のパターンでは０．０１ｍｇ／ｃｍ２の残留トナーが発生した。これらの残留トナーは廃トナー容器３３に回収された。そしてこの８枚連続プリントを１０００枚まで繰り返した結果、廃トナー容器３３には約３０ｇの廃トナーが回収された。また、３０００枚の連続プリントでは、約９０ｇの廃トナーが回収された。
【００４８】
＜本実施形態の場合＞
上記と同様に、１枚目から４枚目のパターンでは１枚の転写材あたり０．１ｍｇ／ｃｍ２の残留トナーが発生し、５枚目から８枚目のパターンでは０．０１ｍｇ／ｃｍ２の残留トナーが発生した。しかし、クリーニングを行なうタイミングは４枚目のパターンから５枚目のパターン、８枚目のパターンから１枚目のパターンに移行する間に行なわれ、つまり４枚目のパターン、８枚目のパターンの転写材上の残留トナーが回収されることになる。実際に、この８枚連続プリントを１０００枚まで繰り返しても、廃トナー容器３３に回収される残留トナー量は約７ｇであった。また、３０００枚の連続プリントでも、回収された残留トナー量は約２０ｇであった。図４に、従来の場合と本実施形態の場合の回収ト
ナー量を示す。このように本実施形態では、４枚プリントする度に１回のクリーニングを行なうので、廃トナー容器３３に回収される残留トナー量が従来と比較すると大幅に減少する。
【００４９】
また、本実施形態によれば、４枚プリントする度に１回の割合でクリーニング部材３を中間転写ベルト１に接触させているので、中間転写ベルト１の表面の劣化速度を従来と比べると遅くすることができた。さらに画像形成プロセスのスループットを向上させることができた。
【００５０】
以上より本実施形態では、中間転写方式を採用する画像形成装置において、トナー容器を小型化することが可能で、かつ残留トナーを除去することで生じる中間転写体の劣化を低減し、良好な画像品質を保つことが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００５１】
［第２の実施形態］
図５〜図７を参照して、本発明の第２の実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態は、クリーニング手段の構成が第１の実施形態と異なっている。その他の構成は、第１の実施形態と同一であるので、同一の構成に関しては説明を省略する。
【００５２】
（２−１：画像形成装置の概略構成）
図５に本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図を示す。画像形成装置には中間転写ベルト１の表面をクリーニングするクリーニング手段として、図示するように、帯電部材６が設けられている。帯電部材６は中間転写ベルト１に対して接離可能に構成されており、残留トナーを帯電する際に中間転写ベルト１に軽圧で接触し、残留トナーをプラスに帯電するものである。なお、本実施形態で用いられているトナーは絶縁性であるので、中間転写ベルト１や帯電部材６からは電荷注入をほとんど受けず、帯電部材６の放電によってのみ帯電されることになる。
【００５３】
二次転写の後に中間転写ベルト１に残る残留トナーは、一般的に転写電流の影響によってプラス電荷を有している。しかし転写電流が小さい場合、または転写材の抵抗値が低い場合は、マイナス電荷に帯電したままになっていることがある。つまり、残留トナーの極性は不安定であることが多く、残留トナーを静電気的に中間転写ベルト１から除去する場合、残留トナーを回収しきれず、残留トナーを効率的に再利用することが困難になるといった問題がある。
【００５４】
そこで本実施形態では、帯電部材６を中間転写ベルト１に接触させて残留トナーを一様にプラス（トナーの帯電極性と逆極性）に帯電し、中間転写ベルト１と感光体ドラム４とのニップ部において、残留トナーを感光体ドラム４の表面に付着させている。静電潜像、及びトナー像の形成のために、感光体ドラム４の表面はマイナスに帯電している。残留トナーをプラスに帯電し、一次転写ローラ１１にプラスの電圧を印加することで残留トナーを中間転写ベルト１から感光体ドラム４の表面に付着させることができる。
【００５５】
より具体的には、感光体ドラム４と中間転写ベルト１とのニップ部において、中間転写ベルト１から残留トナーが静電気的に感光体ドラム４の表面に付着する。また、感光体ドラム４の表面に付着したトナーは、感光体ドラム４の表面をクリーニングするクリーニング装置４４によって感光体ドラム４の表面から除去される。なお、感光体ドラム４は、残留トナーを除去する動作と並行して、トナー像を中間転写ベルト１に一次転写することも可能である。このように、感光体ドラムが前の画像の残留トナーを除去しつつ、次以降のトナー像の一次転写を行なう方式を「転写同時クリーニング方式」と称する。
【００５６】
（２−２：中間転写ベルトのクリーニングを行なうタイミングについて）
本実施形態も第１の実施形態と同様に、中間転写ベルト１のクリーニングを行うか、又は行わないかの選択を、前の画像と次の画像の画像パターン、及び画像の色調の比較に基づいて制御部９が決定している。
【００５７】
つまり、本実施形態では、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に帯電部材６の作用によって中間転写ベルト１から残留トナーを除去している。一方、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に残留トナーを除去せず、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写している。
【００５８】
（２−３：残留トナーの上にトナー像を形成するプロセスについて）
図６を参照して、本実施形態において残留トナーの上に次のトナー像を形成するプロセスについて説明する。ここでは、Ｙ：イエローとＭ：マゼンタのトナー像を重ねることで得られる２次色として、ＲＥＤの画像を転写材に形成する場合について説明する。なお、１色目がＹ：イエローのトナー像であり、２色目がＭ：マゼンタのトナー像になる。
【００５９】
図６（ａ）は、一次転写ローラ１１を定電流制御した場合を示しており、図６（ｂ）は、一次転写ローラ１１を定電流制御しつつ、さらに後述する方法で現像電圧を制御している場合を示しており、本実施形態における制御を示すものである。
【００６０】
＜図６（ａ）：定電流制御の場合＞
まず感光体ドラム４にイエローのトナー像（以下、Ｙトナー像）が形成され、中間転写ベルト１に一次転写され、その後、マゼンタのトナー像（以下、Ｍトナー像）が感光体ドラム４に形成され、Ｙトナー像の上にＭトナー像が一次転写される。その後、Ｙトナー像とＭトナー像がまとめて転写材上に二次転写され、転写しきれなかったＹトナー像の残留トナー（Ｙ残トナー）が中間転写ベルト１上に残る。
【００６１】
次に２枚目の転写材に形成されるＹトナー像が感光体ドラム４の表面に形成され、１枚目の画像のＹ残トナーの上にＹトナー像が重ねて転写される。ここで一次転写ローラ１１は定電流制御されているので、中間転写ベルト１に前回のＹ残トナーが残っていても感光体ドラム４の表面に残留トナーを生じることなく、感光体ドラム４から中間転写ベルト１にＹトナー像を転写することができる。Ｙトナー像が中間転写ベルト１に転写されると、感光体ドラム４にはＭトナー像が形成され、Ｍトナー像が既に中間転写ベルト１に転写されているＹトナー像の上に転写される。
【００６２】
中間転写ベルト１にＹトナー像とＭトナー像が重ねて転写されると、１枚目の二次転写時とほぼ同量のＹ残トナーを残して、Ｙトナー像とＭトナー像がまとめて転写材に二次転写される。ここで図７を参照して、下層にあるＹトナー像（１色目）と、その上層にあるＭトナー像（２色目）の二次転写効率を比較すると、Ｙトナー像の二次転写効率の方がＭトナー像のそれよりも低いことがわかる。つまり、二次転写後に中間転写ベルト１に２色目のＭトナー像が残留することはほとんどなく、残留トナーは１色目のＹトナー像であることがほとんどであるといえる。
【００６３】
図６（ａ）に示すように、１枚目と２枚目とでは、中間転写ベルト１上に一次転写されたＹトナー像の量が異なっている。よって２枚目（及びそれ以降）の転写材に形成されたＲＥＤのトナー像と、１枚目のＲＥＤのトナー像を比較すると、１枚目のレッドのトナー像はＹトナー像の量が少ないのでＭ：マゼンタの色調が強く現れる。一方、２枚目以降の転写材には、安定した色調でＲＥＤ画像が形成される。すなわち、転写ローラ１１を定電流制御した場合は、複数の転写材に対して連続して画像を形成する際に、全ての転写材で
安定した色調（色見）を得ることが難しい。
【００６４】
＜図６（ｂ）：定電流制御＋現像電圧制御の場合＞
図６（ａ）では、１枚目の転写材にＹトナー像をＭトナー像と共に二次転写する際に、中間転写ベルト１にＹ残トナーが残るので、その分、転写材に二次転写されるＹトナー量が減少していた。そこで本実施形態では、制御部９が１色目のトナー像（Ｙトナー像）の二次転写効率を予測し、その予測に基づいて１色目のＹトナー像を感光体ドラム４に形成する際の現像電圧を制御している点を特徴とする。つまり、二次転写効率が低ければ低い程（残留するトナー量が多くなる程）、感光体ドラム４に形成されるトナー像のトナー量が多くなるように現像電圧を制御する。
【００６５】
これにより、二次転写時に中間転写ベルト１に残留するＹ残トナーを予め考慮した上で、転写材に二次転写されたトナー像を所望の色調（色見）に保つことが可能になる。図６（ｂ）に示すように、１枚目と２枚目とでは、二次転写後に転写材上に形成されるＭトナー像とＹトナー像との割合がほぼ同一になっている。なお、ここで説明した現像電圧の制御は、画像形成装置の制御部９によって行われている。予め制御部９に図７に示すような二次転写効率に関するデータを格納し、このデータと、入力される色調とに基づいて現像電圧を制御する構成であればよい。
【００６６】
（２−４：効果の検証）
所定の枚数の転写材（Ａ４サイズ）に対して連続して画像を形成し、本実施形態における制御を行った場合と、２次転写を行なう度に中間転写ベルトをクリーニングした場合とを比較し、本実施形態の効果を検証した。ここでは２色のトナー像を二次転写し、８枚の連続プリントにおいて１〜４枚目と５〜８枚目とをそれぞれ異なる画像とした。つまり、本実施形態によれば、４枚目のパターンから５枚目のパターン、８枚目のパターンから１枚目のパターンに移行する間にクリーニングを行っている。
【００６７】
比較実験の結果、第１の実施形態と同様に、本実施の形態では４枚プリントする度に１回のクリーニングを行なうので、廃トナー容器３３に回収される残留トナー量が従来と比較すると大幅に減少した。また、中間転写ベルト１の表面の劣化速度を従来と比べると遅くすることができた。また、画像形成プロセスにおけるスループットを向上させることができた。
【００６８】
以上より本実施形態では、中間転写方式を採用する画像形成装置において、トナー容器を小型化することが可能で、かつ残留トナーを除去することで生じる中間転写体の劣化を低減し、良好な画像品質を保つことが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００６９】
［第３の実施形態］
図８〜図１１を参照して、本発明の第３の実施形態に係る画像形成装置について説明する。本実施形態は、帯電部材構成が第２の実施形態と異なるものである。その他の構成は、第１、第２の実施形態と同一であるので、同一の構成に関しては説明を省略する。
【００７０】
（３−１：画像形成装置の概略構成）
図８に本実施形態に係る画像形成装置の概略構成図を示す。図示するように、画像形成装置には中間転写ベルト１の表面をクリーニングする方法として、ローラ状の帯電部材７が設けられている。この帯電部材７は、クリーニング帯電高圧電源２１に接続されており、印加される電圧のオン／オフによってクリーニングの実行、非実行を決定することができるので、帯電部材７は必ずしも中間転写ベルト１に対して接離可能に構成されてなくともよい。
【００７１】
帯電部材７は、直径１８ｍｍの単層ソリッドローラであり、直径６ｍｍの芯金の周りに設けられた導電ゴム層は、ＥＰＤＭゴムにカーボンを分散した中抵抗ゴムである。帯電部材７の実抵抗値は、帯電部材７を金属ドラムに押し当て、幅３ｍｍのニップを形成し、両者に１０００Ｖの直流電圧を印加した状態で、５×１０８Ωであった。
【００７２】
（３−２：中間転写ベルトのクリーニングを行なうタイミングについて）
本実施形態も第１の実施形態と同様に、中間転写ベルト１のクリーニングを行うか、又は行わないかの選択を、前の画像と次の画像の画像パターン、及び画像の色調の比較に基づいて制御部９が決定している。
【００７３】
つまり、本実施形態では、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調の少なくとも一方が異なる場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に帯電部材７の作用によって残留トナーを除去している。一方、前の画像と次の画像とで、画像パターン、及び画像の色調が同一である場合は、前の画像を転写材上に二次転写した後に残留トナーを除去せず、残留トナーの上に次の画像のトナー像を二次転写している。
【００７４】
（３−３：残留トナーの上にトナー像を形成するプロセスについて）
図９を参照して、本実施形態において残留トナーの上に次のトナー像を形成するプロセスについて説明する。ここでは第２の実施形態と同様に、ＲＥＤ画像を転写材上に形成する場合について説明する。
【００７５】
第２の実施形態では、残留トナーのクリーニングを行なう場合に残留トナーをプラスに帯電し、クリーニングを行なわない場合は残留トナーを帯電しない方式であったが、本実施形態では、クリーニングを行なわない場合も残留トナーを帯電する点が特徴である。つまり、前の画像の残留トナーを帯電部材７がマイナスに再帯電し、トナー像の電位を一次転写の際に中間転写ベルト１に吸着した電位、二次転写の際に転写材に転写される電位に制御していることを特徴とする。画像情報に基づいて残留トナーの再帯電を行なう際の帯電量は、制御部９によって適宜変更することができる。
【００７６】
また、本実施形態では、クリーニング帯電高圧電源２１による帯電部材７への電圧（直流電圧）の印加を定電流制御によって行なっている。定電流制御を採用した理由は、中間転写ベルト１や帯電部材７の抵抗値が変化した場合であっても、中間転写ベルト１上のトナー像に対して一定の電荷を与えることができるからである。
【００７７】
図示するように、まず感光体ドラム４にＹトナー像が形成され、中間転写ベルト１に一次転写され、その後、Ｍトナー像が感光体ドラム４に形成され、Ｙトナー像の上にＭトナー像が一次転写される。その後、Ｙトナー像とＭトナー像がまとめて転写材上に二次転写され、転写しきれなかったＹトナー像の残留トナー（Ｙ残トナー）が中間転写ベルト１上に残る。
【００７８】
中間転写ベルト１上に残った残留トナーは、中間転写ベルト１１の回転と共に帯電部材７との接触位置まで搬送され、帯電部材７によってマイナスに再帯電される。次に２枚目の転写材に形成されるＹトナー像が感光体ドラム４の表面に形成され、１枚目と同様にＹトナー像が中間転写ベルト１上に転写される。なお、２枚目時の１色目であるＹトナー像は、１枚目時のＹ残トナー量に基づいて現像電圧制御されて形成されたものである。
【００７９】
２枚目時のＹトナー像の一次転写の際も、一次転写ローラ１１は定電流制御されているので、中間転写ベルト１に前回のＹ残トナーが残っていても感光体ドラム４の表面に残留トナーを生じることなく、中間転写ベルト１にＹトナー像を一次転写することができる。Ｙトナー像が中間転写ベルト１に転写されると、感光体ドラム４にはＭトナー像が形成さ
れ、Ｍトナー像が既に中間転写ベルト１に転写されているＹトナー像の上に転写される。
【００８０】
中間転写ベルト１にＹトナー像とＭトナー像が重ねて転写されると、既に帯電部材７によってＹ残トナー像は十分にマイナスに帯電されているので、Ｙ残トナーを中間転写ベルト１に残すことなく、Ｙトナー像とＭトナー像がまとめて転写材に二次転写される。
【００８１】
なお、２枚目の転写材にトナー像を転写する際の１色目（Ｙトナー像）の１次転写時は、Ｙ残トナーの再帯電により中間転写ベルト１上に多くのマイナス電荷が存在することになり、一次転写ローラ１１に印加する転写電圧を大きくする必要がある。この様子を図１０に示す。図示するように、一次転写効率を上げるためには、一次転写ローラ１１に印加する転写電圧（印加電流）を大きくする必要がある。このように再帯電後の一次転写電圧を大きくすることにより、１枚目と２枚目、及びそれ以降で同レベルの色調を得ることが可能になる。また、中間転写ベルト１１上のトナーがマイナスに帯電するので、中間転写ベルト１１から転写材への二次転写効率が向上する。
【００８２】
以上より、上記プロセスによれば、トナーの使用量を少なくすることができ、さらに安定して所望の色調を有する画像を転写材に形成することが可能になる。
【００８３】
（３−４：効果の検証）
所定の枚数の転写材（Ａ４サイズ）に対して連続して画像を形成し、本実施形態における制御を行った場合と、上記第２の実施形形態で説明した制御を行った場合とを比較し、本実施形態の効果を検証した。ここでは２色のトナー像を二次転写し、８枚の連続プリントにおいて１〜４枚目と５〜８枚目とをそれぞれ異なる画像とした。つまり、本実施形態によれば、４枚目のパターンから５枚目のパターン、８枚目のパターンから１枚目のパターンに移行する間にクリーニングを行っている。なお画像パターンは、図２（ｃ）に示すパターンを用い、比較実験を行なった。その比較結果を図１１に示す。
【００８４】
＜第２の実施形態の場合＞
図２（ｃ）のパターンは２次色のため、２次転写効率は８０％程度であった。また、残留トナーの量は、１枚目から４枚目のパターンで１枚当り０．１５ｍｇ／ｃｍ2、５枚目
から８枚目のパターンで１枚当り０．０１５ｍｇ／ｃｍ2あった。また、残留トナーの殆
どが中間転写ベルト１に近い１色目のＹトナーであり、３０００枚プリントすると、約３０ｇの廃トナーが回収された。
【００８５】
＜本実施形態の場合＞
２次転写効率は８０％程度であり、残留トナーの量は変わらないが、２枚に１回の割合で残留トナーを転写材へ転写できるので、中間転写ベルト１には残留トナーが残らず、回収される廃トナー量が減少する（図１１（ａ））。また、３０００枚プリントしても、回収される廃トナーの量は約５ｇ程度であり、使用した１色目のＹトナー量は、第２の実施形態と比較して８割程度に収まった（図１１（ｂ））。
【００８６】
以上より本実施形態では、中間転写方式を採用する画像形成装置において、トナー容器を小型化することが可能で、かつ残留トナーを除去することで生じる中間転写体の劣化を低減し、良好な画像品質を保つことが可能な画像形成装置を提供することが可能になる。
【００８７】
［その他の実施形態］
上記では４サイクルのロータリー方式の画像形成装置について説明したが、本発明に係る画像形成装置はこれに限定されるものではない。つまり、中間転写体と、中間転写体に対して接離可能なクリーニング手段（クリーニング部材、又は帯電部材等を有する機構）とを有する中間転写方式の画像形成装置であればよい。例えばトナーの色ごとに感光体ド
ラムを設け、これらの感光体ドラムを中間転写ベルトの回転方向と同一方向に一列に配置したタンデム方式の画像形成装置にも適用できる。
【００８８】
第１の実施形態では、クリーニング部材３としてブレード状の部材を用いているが、クリーニング部材の形態はこれに限定されるものではない。中間転写ベルト１に対して接離可能な構成であれば、ブラシ状の部材、シート状の部材をクリーニング部材として用いてもよい。また、第２の実施形態で用いられている帯電部材６として、コロナ帯電器等を用いてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１：中間転写ベルト  ３：クリーニング部材  ４：感光体ドラム  ９：制御部  １１：一次転写ローラ  ３３：廃トナー容器  ４２：露光器  ４３：現像器
【図１】
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【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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【図１０】
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【図１１】
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