(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転する像担持体と、
前記像担持体にトナー像を形成する作像手段と、
第１の給電手段から所定の極性の電圧が印加されて前記像担持体の表面からトナーを静電的に吸着して除去する導電性の第１のクリーニング部材と、前記第１のクリーニング部材よりも前記像担持体の回転方向下流側に配設されていて第２の給電手段から前記所定の極性とは逆極性の電圧が印加されて前記像担持体の表面からトナーを静電的に吸着して除去する導電性の第２のクリーニング部材と、を備えるクリーニング装置と、
を有する画像形成装置であって、
前記第１の給電手段から前記第１のクリーニング部材に給電される電流量を検知する第１の電流量検知手段と、
前記第２の給電手段から前記第２のクリーニング部材に給電される電流量を検知する第２の電流量検知手段と、
画像形成中に前記第１の電流量検知手段と前記第２の電流量検知手段とにより検知される電流量の検知結果に基づいて前記像担持体の表面のトナーの極性と量を予測し、その予測結果に基づいて、第１のクリーニング部材のクリーニング性を第２のクリーニング部材よりも向上させる方向に、あるいは第２のクリーニング部材のクリーニング性を第１のクリーニング部材より向上させる方向に、あるいは第１のクリーニング部材と第２のクリーニング部材のクリーニング性を変えずに維持するように、前記第１のクリーニング部材と前記第２のクリーニング部材とのクリーニング条件を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記第１のクリーニング部材と前記第２のクリーニング部材が前記像担持体に接触して駆動手段により回転駆動されて前記像担持体の表面を摺擦するファーブラシ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】
前記クリーニング条件の制御は、前記第１の給電手段から前記第１のクリーニング部材へ印加する電圧と、前記第２の給電手段から前記第２のクリーニング部材へ印加する電圧を変化させる制御であることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニング条件の制御は、前記第１のクリーニング部材であるファーブラシの回転速度と、前記第２のクリーニング部材であるファーブラシの回転速度を変化させる制御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５】
前記クリーニング条件の制御は、前記第１のクリーニング部材であるファーブラシの前記像担持体に対する接触面積と、前記第２のクリーニング部材であるファーブラシの前記像担持体に対する接触面積を変化させる制御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】
前記像担持体はトナー像の一次転写を受け、該トナー像を記録材に二次転写する中間転写体であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一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、複写機、プリンター、ファクシミリ等の画像形成装置に関するものである。
【０００２】
ここで、画像形成装置は電子写真や静電記録等の静電プロセスを用いた画像形成装置である。像担持体は、電子写真における感光体、静電記録における誘電体等である。また、像担持体は、中間転写方式の画像形成装置におけるベルト形態やドラム形態の中間転写体である。
【背景技術】
【０００３】
近年、電子写真方式や静電記録方式等の静電プロセスを採用した複数色又はフルカラーの画像形成装置として、所謂、中間転写方式の画像形成装置が提案されている。この画像形成装置は、第１の像担持体としての電子写真感光体や静電記録誘電体等に形成された各色のトナー像（現像剤像）を第２の像担持体としての中間転写体上に順次重ね合わせてカラー画像を形成し、記録材に一括で転写する。
【０００４】
以下、第１の像担持体として感光ドラムを用い、第２の像担持体として中間転写ベルトを用いた、電子写真方式・中間転写方式の画像形成装置を例にして説明する。
【０００５】
この画像形成装置は、感光ドラムの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、中間転写ベルトに各色のトナー像を順次に重ねて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出来る。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、紙等の記録材に静電的に転写される。このとき記録材に転写されずに中間転写ベルト上に残ったトナーの除去方法としては、一般的には、クリーニング能力が高い、ブレードを中間転写ベルトに押し当てるブレードクリーニング方式が広く用いられている。
【０００６】
ブレードクリーニング方式は、通常の画像形成工程において生じる二次転写残トナー量が少ない場合には、容易にクリーニングすることができる。しかし、二次転写残トナー量が多い場合、例えば、中間転写ベルトに転写されたトナー像が紙詰まり等の原因で記録材に転写されずにクリーニング部に搬送された場合を想定して、中間転写ベルトとブレードとのニップ部での線圧を大きく設定しなければならない。すなわち、二次転写残トナー量が多い場合でも完全にクリーニングするために、上記線圧を予め大きく設定しなければならない。そのため、中間転写ベルトの寿命への影響或いは摩擦抵抗変動による負荷変動等の問題が生じる。特に、中間転写ベルトの表面を弾性体でコートした場合、ブレードとの摩擦力が上がるため、より顕著である。
【０００７】
上記問題を回避して、二次転写工程後に中間転写ベルト上に残存したトナーをクリーニングする方法として、中間転写ベルト上のトナーを静電的に除去する静電クリーニング方式が特許文献１、２、３に開示されている。即ち、中間転写ベルトに導電性ファーブラシを接触させて回転させる。そして、この導電性ファーブラシに電圧が印加された金属ローラなどの電圧印加部材を接触させる。これにより、中間転写ベルト上のトナーを静電的に吸着してクリーニングする（静電ファーブラシクリーニング）。また、二次転写後の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。そのため、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方法が開示されている。
【特許文献１】特許第３２３６４４２号公報
【特許文献２】特開２００２−２２９３４４号公報
【特許文献３】特開２００２−２０７４０３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上のような従来のファーブラシ方式において、ファーブラシ方式の特性から考えると、異なる極性を持った転写残トナーをクリーニングするためには、ファーブラシを２つ以上配置して、それぞれ異なるバイアスを印加すれば可能である。しかし、ファーブラシ方式の特徴から、転写工程の影響を大きく受ける特徴がある。以下に具体的に述べる。
【０００９】
ファーブラシ方式では、クリーニング能力がトナーを紙（記録材）へ転写する工程の諸条件に対して影響を受ける。例えば、紙の吸湿条件の変化によって、紙の抵抗値が変わったり、トナーの耐久に伴う帯電特性の変化で影響を受ける。まず、紙の吸湿条件について説明すると、紙は湿度が高い環境下で使用すると、紙の放置時間が長くなるに従い、紙に水分が吸着することで抵抗値が低下する。抵抗値が低下した紙は、電圧を一定に印加する定電圧制御下では、転写工程においてより電流が多く流れてしまう。すると、トナーを紙側へと移動するのに必要な電流以上の電流を与えてしまうことで、トナーの電荷が反転させてしまう。そうすることで、トナーの紙への転写効率が低下し、転写残トナー量が増える。紙の抵抗は、前述の通りに、放置時間が長くなるほど水分が吸着しやすく、抵抗が低下する。
【００１０】
そのために、例えば、大量コピー時に給紙カセット部にセッティングされた場合、カセット上部の紙は、紙の放置時間が比較的短いため紙の抵抗変動が殆どなく、転写条件も良好である。そのため、転写残トナーは、帯電極性が正規極性のままで反転せずに残留するトナー（非反転トナーと称す）と、帯電極性が正規極性とは逆極性に反転したトナー（反転トナーと称す）がほぼ半々であり、トナー量も少ない。
【００１１】
しかし、カセット下部の紙は、給紙されるまでに高湿下での放置時間が長い。そのため、紙の抵抗値が低下し、転写部で電流が多く流れてしまい、転写効率の低下に伴い、転写残トナー量が増加するとともに、トナー極性としては、非反転トナーよりも反転トナーの方が多くなる。
【００１２】
このように、反転トナーと非反転トナーの量が大量ジョブ等によって、変化する場合、以下のような課題が存在する。
【００１３】
１）非反転トナーが多く存在する場合
非反転トナーが多く存在する場合、非反転トナーと逆極性のバイアスを印加するクリーニング部で回収するトナー量が多い。そのため、通常のクリーニング条件では回収しきれないトナーがあるレベル以上になると、クリーニング部をすり抜け、非反転トナーが像担持体上に残留してしまい、クリーニング不良が発生する。逆に、トナーと同極性のバイアスを印加するクリーニング部では、クリーニングするトナー量が少ないため、クリーニング性は良好に保つことができる。
【００１４】
２）反転トナーが多く存在する場合
反転トナーが多く存在する場合、反転トナーと逆極性のバイアスを印加するクリーニング部で回収するトナー量が多い。そのため通常のクリーニング条件では回収しきれないトナーがあるレベル以上になると、クリーニング部をすり抜け、反転トナーが像担持体上に残留する。反転トナーが像担持体に存在する場合、殆どの場合、一次転写部で像担持体側へと転写されてしまうため、顕在化しにくい。しかし、次に形成された画像上のトナーの静電的に極性に引き付けられる場合にはクリーニング不良として顕在化してしまう。即ち、中間転写ベルトのクリーニング部をすり抜けた反転トナーは、最上流側の画像形成ステーションの一次転写部に到達する。この一次転写部では、マイナスのトナーを像担持体側から中間転写ベルト側に転写する方向にバイアスが印加されている。通常、到達した反転トナーは、像担持体側に転写される。しかし、その反転トナーが転写されるタイミングで、次の画像形成タイミングと重なった場合、最上流側の画像形成ステーションの像担持体上の一次転写部には、マイナスに帯電されたトナーが存在する。このマイナスに帯電されたトナーによって、プラスに帯電されたトナーが引き付けられ、その結果、反転トナーが、一次転写部で像担持体に転写されることなく、中間転写ベルト上に残留し画像上にクリーニング不良画像として顕在化してしまう。このときに、反転トナーと同極性のバイアスを印加するクリーニング部では、クリーニングするトナー量が少ないため、クリーニング性は良好に保つことができる。
【００１５】
上記の１）と２）を満たすためには、それぞれのファーブラシに印加する電圧を高めに設定するべきだが、電圧高すぎると、像担持体に対して放電現象が発生する。放電現象は、像担持体である弾性中間転写体の表層が放電劣化する等の弊害を生じてさせるため、寿命を大幅に短くしてしまう。
【００１６】
即ち、紙の吸湿条件やトナーの帯電特性によって、転写残トナーの状態が変わることに対して、それぞれに最適化することができれば、クリーニング性の高安定化と弾性中間体等の像担持体の寿命とを両立することができる。
【００１７】
本発明は上記のような技術的課題に鑑みなされたもので、その目的とするところは、上記の両立を実現して、クリーニング性の安定化と像担持体の高寿命化との最適化をおこなうことである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記の目的を達成するための本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、
回転する像担持体と、
前記像担持体にトナー像を形成する作像手段と、
第１の給電手段から所定の極性の電圧が印加されて前記像担持体の表面からトナーを静電的に吸着して除去する導電性の第１のクリーニング部材と、前記第１のクリーニング部材よりも前記像担持体の回転方向下流側に配設されていて第２の給電手段から前記所定の極性とは逆極性の電圧が印加されて前記像担持体の表面からトナーを静電的に吸着して除去する導電性の第２のクリーニング部材と、を備えるクリーニング装置と、
を有する画像形成装置であって、
前記第１の給電手段から前記第１のクリーニング部材に給電される電流量を検知する第１の電流量検知手段と、
前記第２の給電手段から前記第２のクリーニング部材に給電される電流量を検知する第２の電流量検知手段と、
画像形成中に前記第１の電流量検知手段と前記第２の電流量検知手段とにより検知される電流量の検知結果に基づいて前記像担持体の表面のトナーの極性と量を予測し、その予測結果に基づいて、第１のクリーニング部材のクリーニング性を第２のクリーニング部材よりも向上させる方向に、あるいは第２のクリーニング部材のクリーニング性を第１のクリーニング部材より向上させる方向に、あるいは第１のクリーニング部材と第２のクリーニング部材のクリーニング性を変えずに維持するように、前記第１のクリーニング部材と前記第２のクリーニング部材とのクリーニング条件を制御する制御手段と、
を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の画像形成装置によれば、クリーニング性の安定化と像担持体の高寿命化との最適化をおこなうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
［実施例］
（１）画像形成部
図２は本発明に従うクリーニング装置を搭載した画像形成装置の一例の概略構成を示した模式図である。この画像形成装置１００は、電子写真プロセスを用いた、タンデム方式、中間転写方式のカラーデジタルプリンターである。該画像形成装置１００は外部ホスト装置３００から制御回路部（制御手段：ＣＰＵ）２００に入力する電気的な画像情報に対応したフルカラー画像或いはモノクロ画像を記録材に形成して出力することができる。制御回路部２００はホスト装置３００や操作部４００との間で各種の電気的な情報の授受をすると共に、画像形成装置の画像形成動作を所定の制御プログラムや参照テーブルに従って統括的に制御する。外部ホスト装置３００は、コンピュータ、イメージリーダ、ファクシミリ装置等である。
【００２１】
ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＢｋは作像手段としての第１〜第４の４つの画像形成部であり、図面上左から右にタンデム配置してある。各画像形成部はそれぞれレーザー露光方式の電子写真プロセス機構であり、同じ構成とされている。
【００２２】
すなわち、各画像形成部ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＢｋにおいて、１は第１の像担持体としてのドラム型の電子写真感光体（以下、ドラムと記す）であり、矢印の反時計方向に所定の速度、本実施例では３００ｍｍ／秒の速度で回転駆動される。２はドラム１の外周面を一様に帯電する一次帯電器、３はドラム１の一様帯電面をレーザー光Ｌで走査露光して色画像信号に基づいた静電潜像を形成するレーザー露光器である。４はドラム面の静電潜像をトナー像として可視化する現像器である。第１の画像形成部ＵＹの現像器４には現像剤としてイエロー（Ｙ）色のトナーを収容してある。第２の画像形成部ＵＭの現像器４には現像剤としてマゼンタ（Ｍ）色のトナーを収容してある。第３の画像形成部ＵＣの現像器４には現像剤としてシアン（Ｃ）色のトナーを収容してある。第４の画像形成部ＵＫの現像器４には現像剤としてブラック（Ｂｋ）色のトナーを収容してある。
【００２３】
そして、制御回路部２００の画像処理部から各画像形成部のレーザー露光器３にそれぞれ送出された色画像信号に基づいて、第１の画像形成部ＵＹは、ドラム１の面にＹ色トナー像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第２の画像形成部ＵＭは、ドラム１の面にＭ色トナー像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第３の画像形成ユニットＵＣは、ドラム１の面にＣ色トナー像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。第４の画像形成ユニットＵＢｋは、ドラム１の面にＢｋ色トナー像を所定の制御タイミングで形成するように制御される。
【００２４】
本実施例の画像形成装置は、各画像形成部においてドラム１を一次帯電器２によりマイナス極性の所定電位に一様に帯電し、現像剤としてのトナーとしてマイナス帯電特性のネガトナーを用いて静電潜像を反転現像する方式をとっている。
【００２５】
各画像形成部のドラムの面に形成される上記のトナー像はそれぞれ一次転写部Ｔ１にて、第２の像担持体としての、回転駆動されるエンドレスでフレキシブルな弾性中間転写ベルト（中間転写体：以下、ベルトと記す）５の面に対して順次に重畳転写される。これにより、ベルト５の面に上記４つのトナー像の重ね合わせによる未定着のフルカラートナー像が合成形成される。
【００２６】
各画像形成部において、ベルト５には転写されずにドラム１上に残されたトナーはクリーニング装置６で除去される。
【００２７】
ベルト５は、駆動ローラ７と、テンションローラ８と、二次転写バックアップローラ９との間に懸回張設してあり、矢印Ｘの時計方向にドラム１の回転速度とほぼ同じ３００ｍｍ／秒の速度で回転駆動される。駆動ローラ７と従動ローラ８の間の水平ベルト部分を各画像形成部のドラム１の下面に一次転写ローラ１０で接触させて一次転写部Ｔ１を形成させている。各画像形成部のドラム１からベルト５へのトナー像の一次転写は各一次転写ローラ１０に対してトナーの帯電極性（マイナス極性）とは逆極性（プラス極性）の所定電位の一次転写バイアスが印加されることでなされる。
【００２８】
そして、ベルト５の面に合成形成された未定着のフルカラートナー像は、引き続くベルト５の回転により二次転写部Ｔ２へ至る。二次転写部Ｔ２は、二次転写バックアッツプローラ９に対してベルト５を挟ませて二次転写ローラ１１を圧接させて形成してある。二次転写ローラ１１とベルト５とのニップ部が二次転写部Ｔ２である。この二次転写部Ｔ２に対して、所定の制御タイミングにて給紙カセット１２側からシートパス１３を通してシート状の記録材Ｐが一枚分離給送される。二次転写ローラ１１にはトナーの帯電極性（マイナス極性）とは逆極性（プラス極性）の所定電位の二次転写バイアスが所定の制御タイミングにて印加される。これにより、二次転写部Ｔ２を挟持搬送されていく記録材Ｐの面にベルト５面の未定着のフルカラートナー像が順次に一括して二次転写される。
【００２９】
二次転写部Ｔ２を通った記録材Ｐはベルト面から分離されて、搬送ガイド１４によって定着装置１５に導入され、定着部にて熱と圧力によってトナー像が記録材Ｐの表面に固着画像として定着される。定着装置１５を出た記録材Ｐは機外の排紙トレイ１６上に排出される。
【００３０】
２０はベルト５の画像形成面をクリーニングするための本発明に従うベルトクリーニング装置である。二次転写部Ｔ２において、記録材Ｐに転写されずにベルト５上に残されたトナーはこのベルトクリーニング装置２０で除去される。このベルトクリーニング装置２０については（２）項で詳述する。
【００３１】
モノクロ画像形成モードの場合は、ブラック画像用である第４の画像形成部ＵＢｋだけが画像形成動作する。第１から第３の画像形成部ＵＹ・ＵＭ・ＵＣはドラム１の回転駆動だけがなされる。
【００３２】
本実施例において、第２の像担持体としての中間転写ベルト５は図３の層構成模型図を示したように、基層である樹脂層５ａと、中間層である弾性層５ｂと、外層である表面層５ｃの３層構造からなる無端状の弾性ベルトである。樹脂層５ａは例えばポリカーボネート、フッ素系樹脂等である。弾性層５ｂは例えばブチルゴム、フッ素系ゴム等である。樹脂層５ａや弾性層５ｂには、カーボンブラック、グラファイト等の抵抗値調整用導電剤が添加される。表面層５ｃはトナーの付着力を小さくして二次転写性を高めるものが要求される。表面層５ｃは例えばポリウレタン、ポリエステル、エポキシ樹脂等である。
【００３３】
（２）ベルトクリーニング装置２０
図１はベルトクリーニング装置２０の概略構成を示した模式図である。このベルトクリーニング装置２０は、第２の像担持体である回転する中間転写ベルト５の表面から二次転写残トナー（現像剤）を除去する静電式ブラシクリーニング装置である。本実施例においては、このベルトクリーニング装置２０はベルト５の外側で、ベルト５を支持するテンションローラ（ベルト張架ローラ）８のベルト巻き掛け部に対向して配置されている。
【００３４】
ベルトクリーニング装置２０は、ベルト５の幅方向（ベルト移動方向に直交する方向）を長手とする装置ハウジング（クリーナ容器）２１の内部に複数のクリーニング部を備えている。本実施例では、第１クリーニング部２２と、この第１クリーニング部２２よりもベルト５の移動方向下流側に位置した第２クリーニング部２３を有する。
【００３５】
第１クリーニング部２２は、ベルトクリーニング部材としての導電性のファーブラシローラ２４と、このファーブラシローラのファーブラシに接触させた金属ローラ２５と、この金属ローラに接触させたクリーニングブレード２６を有する。
【００３６】
第２クリーニング部２３も同様に、ベルトクリーニング部材としての導電性のファーブラシローラ２７と、このファーブラシローラに接触させた金属ローラ２８と、この金属ローラに接触させたクリーニングブレード２９を有する。
【００３７】
ファーブラシローラ（以下、ファーブラシと記す）２４・２７は共に、芯金としての金属ローラの周面に導電性のファーブラシを植毛したものである。本実施例において、ファーブラシは、糸の抵抗値が、０．３Ｍ（Ω／ｃｍ）、繊維太さは、６デニールのカーボン分散型ナイロン繊維を、植毛密度５０万本／ｉｎｃｈ２の割合で金属ローラ上に植毛したものである。そして、ファーブラシ２４・２７は、装置ハウジング２１のベルト５に面した開口部に臨ませて回転可能に配設されている。ファーブラシ２４・２７は、ベルト５を支持するテンションローラ８と並行であり、ベルト５に対して約１ｍｍの侵入量を保って接触している。ファーブラシ２４・２７は駆動機構３４・３５により矢印の時計方向（ベルト５との接触部においてベルト移動方向とは逆方向）に、本実施例においては５０ｍｍ／秒の速度をもって回転駆動される。この回転するファーブラシ２４・２７によりベルト５の表面が摺擦されてベルト表面のトナー（現像剤）がファーブラシに回収される。静電的にトナーをクリーニングする機構としては、導電性のファーブラシを用いて回転駆動させるのがクリーニング性の観点からも好ましい。
【００３８】
金属ローラ２５・２８は共にアルミニウム製であり、ファーブラシ２４・２７に対してそれぞれ並行であり、約１ｍｍの侵入量を保って接触している。金属ローラ２５・２８は駆動機構３４・３５により矢印の反時計方向にファーブラシ２４・２７と同速度で回転される。ファーブラシ２４・２７に回収されたトナーはこの金属ローラ２５・２８の表面に静電的に転移して付着する。
【００３９】
クリーニングブレード２６・２９は共にウレタンゴムからなり、金属ローラ２５・２８に対して１ｍｍの侵入量を保って接触している。金属ローラ２５・２８の表面に付着したトナーはこのクリーニングブレード２６・２９により金属ローラ表面から掻き落とされて装置ハウジング２１内に収容される。
【００４０】
第１クリーニング部２２の金属ローラ２５には、第１の直流電源（給電手段）Ｅ１によりマイナス極性の直流電圧が印加されるようになっている。３１は第１の電流量検知手段（電流計）であり、第１の直流電源Ｅ１から第１クリーニング部２２に流れる電流量（クリーニング電流）を検知する。その検知される電流量に関する電気的情報が第１の電流量検知手段３１から制御回路部２００にフィードバックされる。
【００４１】
金属ローラ２５に電圧を印加することより、ファーブラシ２４との間に電位差が生じ、ベルト５上の二次転写残トナー中の帯電極性が反転しているトナー、本実施例ではプラス極性のトナーがファーブラシ２４側に吸着、転移する。その吸着、転移したトナーが、さらに電位差によりファーブラシ２４側から金属ローラ２５に転移して、金属ローラ表面からクリーニングブレード２６により掻き落とされて除去される。
【００４２】
ベルト５上の二次転写残トナー中の極性を持たないものや、正規の帯電極性のトナー、本実施例ではマイナス極性のトナーはファーブラシ２４側に静電的には吸着、転移せず、ファーブラシ２４に印加されるマイナス極性のバイアスにより、負極性に帯電される。これは、電荷注入または放電により帯電されるものと考えられる。
【００４３】
第２クリーニング部２３の金属ローラ２８には、第２の直流電源（給電手段）Ｅ２により正極性の直流電圧が印加されるようになっている。３２は第２の電流量検知手段（電流計）であり、第２の直流電源Ｅ２から第２クリーニング部２３に流れる電流量（クリーニング電流）を検知する。その検知される電流量に関する電気的情報が第２の電流量検知手段３２から制御回路部２００にフィードバックされる。
【００４４】
金属ローラ２８に電圧を印加することより、ファーブラシ２７との間に電位差が生じ、第１クリーニング部２２で除去されないで第２クリーニング部２３に持ち運ばれた負極性のトナーがファーブラシ２７側に吸着、転移する。その吸着、転移したトナーが、さらに電位差によりファーブラシ２７側から金属ローラ２８に転移して、金属ローラ表面からクリーニングブレード２９により掻き落とされて除去される。
【００４５】
従って、ベルト５上の二次転写残トナー中の帯電極性が反転しているトナーは第１クリーニング部２２により、また非反転トナーは第２クリーニング部２３によりそれぞれ除去されることで、ベルト５上に残留した転写残トナーをすべて除去することができる。
【００４６】
転写残トナーは転写条件によって、プラスとマイナスの両極性の電荷をもった、非反転トナーと反転トナーが混在するため、複数のファーブラシ２４・２７で、それぞれ異なる極性の電圧を印加することで、良好なクリーニング能力を保つことが可能である。
【００４７】
（３）ベルト５上の転写残トナーの状態検知
以上のクリーニング構成において、ベルト５上の二次転写残トナーの状態を検知するモードについて、以下に説明する。図４は、クリーニング電流の検知による制御フローである。
【００４８】
ここで、以下の説明において、第１クリーニングとは、第１クリーニング部２２によるベルト５上の二次転写残トナーの除去動作である。第２クリーニングとは、第２クリーニング部２３によるベルト５上の二次転写残トナーの除去動作である。
【００４９】
制御回路部２００は、画像形成装置のコピースタート時（画像形成前）、即ちベルトクリーニング装置２０によりベルト５上の二次転写残トナーをクリーニングする前に、第１と第２の直流電源Ｅ１とＥ２の出力電圧値を補正する。即ち、第１クリーニング部２２と第２クリーニング部２３のそれぞれについて最適な設定電流値になるように、第１と第２の直流電源Ｅ１とＥ２の出力電圧値を補正する。ここで、第１クリーニング部２３についての設定電流値をＩｔ１、第２クリーニング部２３についての設定電流値をＩｔ２とする。
【００５０】
この動作を、ＣＶＣ（Cleaning Voltage Control）と呼ぶ。即ち、ブラシローラ２４・２７やベルト５の抵抗値が変化しても、第１と第２のクリーニング部２２と２３に流れるクリーニング電流はそれぞれ常に一定になるように、第１と第２の直流電源Ｅ１とＥ２の出力電圧を変化させる。前述の最適な設定電流値Ｉｔ１・Ｉｔ２とは、転写条件が良好な状態でクリーニング性が最も良い領域を指している。
【００５１】
第１クリーニング部２２を例にしたＣＶＣ制御のイメージ図を図５に示す。第１クリーニング部２２と第２クリーニング部２３に、それぞれ、第１の直流電源Ｅ１と第２の直流電源Ｅ２により異なる電圧Ｖ１、Ｖ２を印加する。そして、そのときに第１クリーニング部２２と第２クリーニング部２３にそれぞれ流れる電流値Ｉ１とＩ２を第１と第２の電流量検知手段３１と３２で検知する。これら２点ａ・ｂを直線ｃで線形補完することで、転写条件が最適な条件下で、最適なクリーニング特性である、クリーニング電流Ｉｔの電圧Ｖｔを導くことができる。このときの第１の直流電源Ｅ１と第２の直流電源Ｅ２の出力電圧をそれぞれＶｔ１，Ｖｔ２と定義する。クリーニング電流Ｉｔは、画像形成装置の使用環境（装置内の絶対水分量）ごとに設定を変えている。制御回路部２００は画像形成装置内に具備された環境センサ３３が検知して入力する画像形成装置内の絶対水分量の値（絶対水分量に関する電気的信号）に応じたクリーニング電流Ｉｔを設定する。
【００５２】
画像形成が始まると（画像形成中）、第１と第２のクリーニング部２２と２３でベルト５のクリーニングがされているタイミングに同期して、第１と第２の電流量検知手段３１と３２で検知される電流量が変化する。その変化情報が制御回路部２００に転送される。このときの第１と第２の電流量検知手段３１と３２での検知電流値をＩ＝Ｉｍ１、Ｉ＝Ｉｍ２と定義すると、第１と第２のクリーニング部２２と２３のそれぞれにおいて一定時間あたりにクリーニングされているトナー量Ｍｃ１、Ｍｃ２が以下のように予測される。
【００５３】
Ｍｃ１∝｜Ｉｍ１−Ｉｔ｜
Ｍｃ２∝｜Ｉｍ２−Ｉｔ｜
制御回路部２００は、第１と第２のクリーニング部２２と２３のそれぞれにおけるトナー量Ｍｃ１、Ｍｃ２を検知することで、ベルト５上の転写残トナーの状態について、次に示す３タイプＡ、Ｂ、Ｃの分類の何れであるかを判別する。
【００５４】
タイプＡ：反転トナーが多い
タイプＢ：非反転トナーが多い
タイプＣ：転写条件が適性で転写残トナー量自体が少ない
以下にこのタイプＡ、Ｂ、Ｃの具体的な検出フローを説明する。転写残トナーは、一般的に、記録材Ｐ上に形成する画像の情報量（画像データ量）が多い、即ち、使用トナーが多いと、それに比例して増加する。本実施例の画像形成装置においては、制御回路部１００の画像処理部から各画像形成部のレーザー露光器３に対して画像信号が転送される。画像の情報量は、上記のように画像信号が転送されると、Ｙ，Ｍ、Ｃ，Ｂｋの各色画像信号について制御回路部１００のビデオカウンター部１００ａにビデオカウンター値として記憶される。Ｙ＋Ｍ＋Ｃ＋Ｂｋのビデオカウント値Ｃｖと転写残トナーＭｅの関係を図６に示す。このときのＭｅは、反転トナー、非反転トナーを足し合わせた、二次転写残トナー全体の量である。
【００５５】
制御回路部２００は、画像データが記録材１枚ずつビデオカウント１００ａに加算されるごとに、図６に示される関係からＭｅ値を記憶する。制御回路部２００は、転写残トナー量を精度よく検出するために、Ｃｖ値とＭｅ値は記録材５０枚の画像データの平均値から算出する。制御回路部２００は、このとき、検出されたＭｅ値によって、ベルト５上の転写残トナーの状態について、上記の３タイプＡ、Ｂ、Ｃの分類の何れであるかを判別して以下のような制御をおこなう。
【００５６】
１）タイプＡ：Ｍｃ１＞２Ｍｅ
制御回路部２００は、Ｍｃ１＞２Ｍｅの場合、転写最適条件下で想定される転写残トナー量Ｍｅの２倍のトナーが第１クリーニング部２２で回収されたと判断する。即ち、第１クリーニング部２２で回収されるトナー量が多い状態である。第１クリーニング部２２ではマイナス極性の印加電圧なので、転写残トナー量はプラス極性である反転トナーが大部分であることが分かる。制御回路部２００は、この検知に基づいて、反転トナークリーニングモードの制御動作に移行する。また、この閾値は、使用環境や、クリーニング部材の耐久寿命によって、可変できる。
【００５７】
２）タイプＢ：Ｍｃ２＞２Ｍｅ
制御回路部２００は、Ｍｃ２＞２Ｍｅの場合、転写最適条件下で想定される転写残トナー量Ｍｅの２倍のトナーが第２クリーニング部２３で回収されたと判断する。即ち、第２クリーニング部２３で回収されるトナー量が多い状態である。第２クリーニング部２３ではプラス極性の印加電圧なので、転写残トナー量はマイナス極性である非反転トナーが大部分であることが分かる。さらには、非反転トナークリーニングモードが作動するトナー閾値量（２Ｍｅ）を超えているため、制御回路部２００は、この検知に基づいて、非反転トナークリーニングモードの動作に移行する。
【００５８】
３）タイプＣ：Ｍｃ１＝Ｍｃ２＜２Ｍｅ
制御回路部２００は、Ｍｃ１＝Ｍｃ２＜２Ｍｅの場合、第１と第２のクリーニング部２２・２３共に設定された閾値を下回っている為、転写効率が最適化されていると判断する。即ち、転写残トナー量自体が少ないため、とくにクリーニング条件は変えずに、画像形成を継続する。
【００５９】
以上のようなフローで、転写条件が変化し、転写残トナーの帯電極性と量が変化してもクリーニング条件を最適化することができる。
【００６０】
以上要するに、制御回路部２００は画像形成中に電流量検知手段３１・３２により検知される電流量検知結果からベルト５の表面のトナーの極性と量を予測し、その予測結果に基づいてクリーニング装置のクリーニング条件を制御するのである。画像を形成していないときの電流をＩ１、画像形成中のクリーニング時の電流をＩ２とするとき、単位時間あたりにクリーニングしているトナーの総電荷量Ｑｃは、Ｑｃ＝Ｉ２−Ｉ１である。クリーニングトナー量をＭｃとすると、Ｍｃ∝Ｑｃであるから、画像形成中のクリーニング電流と、非画像形成中のクリーニング電流を検知することによって、クリーニングトナー量を検知することが可能になる。このとき、逆極性のトナーはクリーニングされないため、クリーニング部を通過するのみで、電流変化分では検知されない。厳密には、トナーの抵抗値分が電流変化として検知されるが、像担持体、クリーニング部の抵抗値よりも小さいため、誤差として扱ってよい。よって、上述のような、記録材（紙）の吸湿条件やトナーの帯電特性の変化によって、二次転写残トナーの状態が変わっても、その変化をクリーニング部で直接検知することが可能になる。そして、その結果をフィードバックすることによって、適切なクリーニング条件に補正することが可能になる。
【００６１】
（４）クリーニング条件の最適化
１）クリーニング条件の最適化手段の1つとして、クリーニング印加電圧による制御について説明する。
【００６２】
第１と第２のクリーニング部２２・２３での設定電流をそれぞれ独立に振った時のクリーニング性の相関図を図７に示す。クリーニング性試験方法として、ベルト５から記録材Ｐへのトナー像の二次転写工程の二次転写ローラ１１への印加電圧（二次転写バイアス）を−１０００Ｖ〜−３０００Ｖと大きく振って、転写残トナーの極性／量を変化させたときのクリーニング性を評価した。
【００６３】
二次転写部Ｔ２において良好な転写条件を満たしている場合、クリーニング電流の設定中心値は、第１クリーニング部２２が−２０μＡ、第２クリーニング部２３が＋２０μＡである。
【００６４】
検知電流が反転トナークリーニングモードへの閾値を超えたとき、第１クリーニング電流は−３０μＡ、第２クリーニング電流は＋８μＡがクリーニング性が最も良好であった。これは、前述の通りに、転写残トナーがプラス帯電しているものが多いために、第１クリーニング電流を上げればよく、逆に、マイナス電荷の転写残トナーが通常よりも少ないため、第２クリーニング電流は逆に弱めに設定する方がクリーニング性は良好であった。
【００６５】
検知電流が非反転トナークリーニングモードへの閾値を超えたとき、第１クリーニング電流は−１０μＡ、第２クリーニング電流は＋３０μＡが最も良好であった。これは、前述の通りに、転写残トナーがマイナス帯電しているものが多いために、第２クリーニング電流を上げればよく、逆に、プラス電荷の転写残トナーが通常よりも少ないため、第１クリーニング電流は逆に弱めに設定する方がクリーニング性は良好であった。
【００６６】
以上を踏まえて、５０００枚の連続耐久試験を行なった。第１クリーニングと第２クリーニングの設定値を表１に示す。
【００６７】
【表１】
0005153431.tif 000002
【００６８】
Ｍｅ値をそれぞれ３μＡとした。試験環境は、３０℃／８０％の高温、高湿環境下でおこない、使用した記録材Ｐ（紙）は、２５℃／５０％に管理された環境から取り出したものを使用した。給紙カセット１２には記録材Ｐを１０００枚までセットすることができ、１０００枚ごとに記録材Ｐ（紙）を管理環境下から取り出して耐久試験をおこなった。
【００６９】
具体的な制御の詳細は次のとおりである。検知電流が閾値を超えたとき、クリーニング設定電流値Ｉ＝Ｉｔ１（−２０μＡ）、Ｉｔ２（２０μＡ）がそれぞれ、Ｉｔ１’＝−３０μＡ，Ｉｔ２’＝＋８μＡへと変化し、再度、ＣＶＣ制御を行うことによって、クリーニング性を最適化させた。そのときの実際の耐久枚数に対する、クリーニング設定電流の変化を図８に示す。１０００枚周期で設定電流値が変化していることが分かる。これは、高温高湿下で給カセット１２の下部の方にセットされた紙が吸湿現象によって紙の抵抗値が低下する。その結果、二次転写残トナーの大部分が反転トナーとなり、Ｍｃ＞６μＡを超えたため、反転トナークリーニングモードに移行し、それぞれのクリーニング設定電流値が変化したためである。Ｍｃ＞６μＡ時の転写残トナー極性を電荷分布を調べたところ、９０％が反転トナーであった。１０００枚通紙後に吸湿されていない紙を再びセッティングするために、その都度、クリーニング設定値は、初期設定値である、−２０μＡ、＋２０μＡに戻っているのがわかる。このときのクリーニング性は、制御を用いない場合は、９００枚、１９００枚、２９００枚、３９００、４９００枚と１０００枚毎にクリーニング不良画像が発生したが、実施例２の制御を用いた場合、耐久を通してクリーニング性は良好であった。
【００７０】
前述の通りに、クリーニング性は電圧に依存するところが大部分であるが、電圧が高すぎても低すぎてもそれぞれに弊害がある。前述の通り、電圧が低いと、クリーニング不良が発生し、クリーニング電圧が高いと、トナーの電荷が反転し、クリーニング不良が発生しやすくなるとともに、放電電流量の増加に伴い、像担持体の寿命を低下させる弊害がある。
【００７１】
［実施例２］
クリーニング条件の最適化手段の他の例として、ファーブラシローラ２４・２７の回転速度による制御について説明する。
【００７２】
第１と２のクリーニング部２２・２３でのファーブラシローラ２４・２７の回転速度をそれぞれ独立に振った時のクリーニング性の相関図を図９に示す。二次転写部Ｔ２において良好な転写条件を満たしている場合、クリーニングの設定中心値は、第１と第２のクリーニングがそれぞれ５０ｍｍ／ｓである。
【００７３】
検知電流が反転トナークリーニングモードへの閾値を超えたとき、第１クリーニングのファーブラシローラ２４の回転速度は７５ｍｍ／ｓであった。第２クリーニングのファーブラシローラ２７の回転速度は５０ｍｍ／ｓでもクリーニング性は良好であったが、第２クリーニング部２３でクリーニングするトナー量が少ないため、ファーブラシの寿命を考慮して２５ｍｍ／ｓの設定とした。
【００７４】
検知電流が非反転トナークリーニングモードへの閾値を超えたとき、第２クリーニングのファーブラシローラ２４の回転速度は７５ｍｍ／ｓでクリーニング性が良好であった。第１クリーニングのファーブラシローラ２４の回転速度は５０ｍｍ／ｓでも良好であったが、第１クリーニング部２２でクリーニングするトナー量が少ないため、ファーブラシの寿命を考慮して２５ｍｍ／ｓの設定とした。
【００７５】
以上を踏まえて、実施例１と同じ条件下、同じ評価モードで５０万枚の耐久試験を行なった。クリーニング性は良好であったとともに、制御を行なわない場合には、ファーブラシの寿命が３０万枚であったが、上記制御を行なった場合、ファーブラシの寿命が５０万枚まで延命することができた。
【００７６】
一般的に、ファーブラシの回転速度を上げることで、クリーニング能力は良化する。しかし、ファーブラシの毛がベルト５に衝突するエネルギーが増加することで毛がより根元から寝ることでファーブラシの寿命の低下が懸念されている。そのため、電流検知の結果によって、ファーブラシの回転速度を最適化することで、クリーニング能力とファーブラシの寿命との両立が可能になる。
【００７７】
［実施例３］
クリーニング条件の最適化手段の他の例として、ファーブラシのベルト５に対する接触面積を変化させる制御について説明する。この場合、接触面積は、ファーブラシのベルト５に対するに対する侵入量を変化させることで変化させる。このとき、接触面積を増加させる（侵入量を上げる）とクリーニング能力は良化する。しかし、ファーブラシの毛が像ベルト５に衝突するエネルギーが増加することで毛がより根元から寝ることでファーブラシの寿命の低下が懸念される。そのため、電流検知の結果によって、ファーブラシのベルト５に対する侵入量を最適化することで、クリーニング能力とファーブラシの寿命との両立が可能になる。
【００７８】
図１０において、第１のクリーニング部２２と第２のクリーニング部２３は、それぞれ、ベルトクリーニング装置２０の装置ハウジング２１に対して可動の第１と第２のシフト部材４１と４２に組み付けられている。第１と第２のシフト部材４１と４２は、それぞれ、ベルト５に接近する方向と離れる方向とに移動可能である。第１のシフト部材４１がベルト５に接近する方向に移動されることで、第１のクリーニング部２２のファーブラシローラ２４のベルト５に対する接触面積が増加する（侵入量が上がる）。逆に、第１のシフト部材４１がベルト５に離れる方向に移動されることで、第１のクリーニング部２２のファーブラシローラ２４のベルト５に対する接触面積が減少する（侵入量が下がる）。また、第２のシフト部材４２がベルト５に接近する方向に移動されることで、第２のクリーニング部２３のファーブラシローラ２７のベルト５に対する接触面積が増加する（侵入量が上がる）。逆に、第２のシフト部材４２がベルト５に離れる方向に移動されることで、第２のクリーニング部２３のファーブラシローラ２７のベルト５に対する接触面積が減少する（侵入量が下がる）。
【００７９】
第１と第２のシフト部材４１と４２は、それぞれ、制御回路部２００によって制御される第１と第２のシフト機構４３と４４によりシフト駆動される。第１と第２のシフト部材４１と４２は、例えば、モータとカムを用いたストローク運動機構、ソレノイドを用いたストローク運動機構、正逆転モータとラック・ピニオンを用いたストローク運動機構等である。
【００８０】
第１のクリーニング部２２や第２のクリーニング部２３において、ベルト５に対するファーブラシローラ２４・２７の接触面積を大きくすると、ファーブラシによるカキトリ能力が向上し、ベルト５上に残留したトナーを回収する能力がアップする。
【００８１】
そこで、制御回路部２００は、反転トナークリーニングモードの時には、例えば、第１のクリーニング部２２のベルト５に対するファーブラシローラ２４の侵入量設定を通常時の侵入量１ｍｍから２ｍｍに上げるように第１のシフト機構４３を制御する。即ち、第１のシフト部材４１をベルト５に接近する方向に移動させて、最適なクリーニング設定にする。逆に、非反転トナークリーニングモード時には、制御回路部２００は、第２のクリーニング部２３のベルト５に対するファーブラシローラ２７の侵入量設定を通常時の侵入量１ｍｍから２ｍｍに上げるように第２のシフト機構４４を制御する。即ち、第２のシフト部材４２をベルト５に接近する方向に移動させて、最適なクリーニング設定にする。
【００８２】
なお、図１０のベルトクリーニング装置２０も図１の装置２０と同様に、第１と第２の直流電源Ｅ１・Ｅ２、電流量検知手段３１・３２、駆動機構３４・３５を有するが、図１０には省略してある。
【００８３】
［その他の事項］
１）クリーニング条件の最適化手段（クリーニング条件の制御）は、実施例１から３の最適化手段の適宜の組み合わせ、他の最適化手段との適宜の組み合わせにすることもできる。
【００８４】
２）上記実施例１から３においては、第２の像担持体である中間転写ベルト５のクリーニングを説明した。第１の像担持体としての電子写真感光体や静電記録誘電体のクリーニングについても本発明を適用して同様な効果を得ることができる。像担持体はドラム型やベルト型にすることができる。
【００８５】
３）クリーニング部材としてのファーブラシはローラタイプに限られない。ベルトタイプにすることもできる。
【００８６】
４）クリーニング部材はファーブラシに限られない。導電性の弾性ローラや弾性ベルトにすることもできる。
【００８７】
５）クリーニング部は１つ或いは３つ以上にすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００８８】
【図１】実施例１におけるベルトクリーニング装置の概略構成を示した模型図
【図２】実施例１における画像形成装置の概略構成を示した模型図
【図３】中間転写ベルトの層構成模型図
【図４】第１と第２のクリーニング部の制御フロー図
【図５】第１クリーニング部２を例にしたＣＶＣ制御のイメージ図
【図６】画像データ（Ｙ＋Ｍ＋Ｃ＋Ｂｋ）のビデオカウント値Ｃｖと転写残トナーＭｅの関係図
【図７】第１と第２のクリーニング部での設定電流をそれぞれ独立に振った時のクリーニング性の相関図
【図８】耐久試験におけるクリーニング設定電流の変化図
【図９】第１と２のクリーニング部でのファーブラシローラの回転速度をそれぞれ独立に振った時のクリーニング性の相関図
【図１０】実施例３におけるベルトクリーニング装置の概略構成を示した模型図
【符号の説明】
【００８９】
ＵＹ・ＵＭ・ＵＣ・ＵＢｋ・・第１から第４の画像形成部（作像手段）、１・・第１の像担持体（電子写真感光体）、５・・第２の像担持体（中間転写ベルト）、２０・・クリーニング装置、２４・２７・・クリーニング部材（導電性のファーブラシ）、Ｅ１・Ｅ２・・給電手段、３１・３２・・電流量検知手段、３４・３５・・駆動手段、２００・・制御手段
【図４】
0005153431.tif 000003
【図１】
0005153431.tif 000004
【図２】
0005153431.tif 000005
【図３】
0005153431.tif 000006
【図５】
0005153431.tif 000007
【図６】
0005153431.tif 000008
【図７】
0005153431.tif 000009
【図８】
0005153431.tif 000010
【図９】
0005153431.tif 000011
【図１０】
0005153431.tif 000012