(57)【要約】【課題】強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されて中間転写体クリーニング手段で除去されるのを抑制するとともに、装置の大型化を抑制し、装置内のレイアウトの自由度の低下を抑制し、装置のコストアップを抑制することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】トナー強制消費モード実行時は、一次転写バイアス制御手段たる演算処理部で一次転写バイアスを制御して、一次転写電界を弱める。これにより、メカ的な機構を用いずに強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されるのを抑制することができる。【選択図】図１
2007199641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上のトナーを除去する除去部材と該除去部材で除去されたトナーを収容する廃トナー収容部とからなる像担持体クリーニング手段とを備え装置本体に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジと、
該像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、トナー像を該像担持体上から該中間転写体側に静電移動させる一次転写電界を形成するための一次転写バイアスを印加する一次転写手段と、該中間転写体上のトナーを除去する除去部材と該除去部材で除去されたトナーを収容する廃トナー収容部とからなる中間転写体クリーニング手段とを備え装置本体に対して着脱可能に構成した転写ユニットと、
該現像手段を動作させて該現像手段内のトナーを強制的に該像担持体に付着させて、該現像手段内のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、
該トナー強制消費手段実行時の該一次転写電界を画像形成時の該一次転写電界よりも弱まるように該一次転写バイアスを制御する転写バイアス制御手段を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１の画像形成装置において、
上記転写バイアス制御手段は、上記トナー強制消費手段実行時の一次転写バイアスの絶対値が、画像形成時の一次転写バイアスの絶対値よりも小さくなるよう一次転写バイアスを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
請求項２の画像形成装置において、
上記転写バイアス制御手段は、上記トナー強制消費手段実行時の一次転写バイアスが、ＯＦＦとなるように一次転写バイアスを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項４】
請求項１または２の画像形成装置において、
上記転写バイアス制御手段は、上記トナー強制消費手段実行時の一次転写バイアスの極性が、画像形成時の一次転写バイアスの極性と異なるように一次転写バイアスを制御することを特徴とする画像形成装置。
【請求項５】
請求項４の画像形成装置において、
上記中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段を備え、上記トナー強制消費手段実行時は、該中間転写体クリーニング手段で中間転写体上のトナーを除去しないよう構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項６】
請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、
上記中間転写体クリーニング手段は、上記中間転写体上から除去したトナーを収容する廃トナー収容部をを備え、該廃トナー収容部の交換時期と該中間転写ベルトの交換時期が同時期となるように構成したことを特徴とする画像形成装置。
【請求項７】
請求項１乃至６いずれかの画像形成装置において、
上記プロセスカートリッジを複数備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に係り、詳しくは、トナーの劣化による画質低下を抑制する目的でトナーを強制的に消費させる機能を備えた画像形成装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
像担持体上の静電潜像を現像する方式としては、トナーとキャリアとを含む二成分現像剤によって現像を行う二成分現像方式と、キャリアを含まない一成分現像剤によって現像を行う一成分現像方式が知られている。このうち、一成分現像方式は、小型、機構の簡略性、保守性等の点で二成分現像方式に比べて有利である。また、一成分現像方式には、現像剤を感光体上の静電潜像に接触させて現像を行う接触現像方式と、現像剤を感光体上の静電潜像に接触させずに飛翔させて現像を行う非接触現像方式とがある。これらの方式のうち非接触現像方式は、感光体、現像ローラの寿命、重ね合わせ現像が可能であること等の理由から有利である。
【０００３】
上記一成分現像方式においては、現像剤（以下、適宜「トナー」という。）が現像装置内で様々な機械的ストレスを受けることで、そのトナーの帯電特性が経時的に劣化する。この機械的ストレスとしては、薄層化ブレードや現像剤供給ローラとの摩擦、あるいは、現像装置内でのトナーの搬送や撹拌などが挙げられる。このようにトナーの帯電特性が劣化すると、現像装置内に残留する劣化した残留トナーが逆極性に帯電する場合がある。この場合、残留トナーが感光体上の静電潜像が形成されていない地肌部に付着し、地肌汚れという現象が発生するという不具合が生じる。特に、非接触現像方式を採用した場合には、上記のようなトナーの劣化によって感光体への飛翔性が低下し、画像濃度が低下するという不具合も生じることになる。
なお、トナーの劣化による不具合は、一成分現像に限らず、二成分現像においても生じ得るものである。
【０００４】
上述したトナーの劣化は、現像装置内で機械的ストレスを受ける時間すなわち現像装置の駆動時間に比例して進行する。よって、トナーエンドの時期には、トナーの劣化が進行しており、上述した不具合が生じやすい。そのため、従来から、現像装置内のトナーを使い切ってから新規なトナーを補給するタイプの画像形成装置では、トナー補給時からトナーエンドまでの間における現像装置の駆動時間が一定時間を越えないような工夫が提案されている。
【０００５】
例えば、特許文献１には、一枚毎に算出する印字率が基準となる印字率よりも小さいとき、次の画像形成を行う前に、プリントしない現像剤パターンを形成してトナーを強制的に消費する画像形成装置が開示されている。なお、ここでいう印字率は、被画像形成媒体上に潜像を形成するために発光されたレーザ発光回数（実際の潜像を構成する画素数）を、その被画像形成媒体上に印字可能なドット数（潜像を構成し得る総画素数）で割ったものである。この装置では、印字率が小さいときには、算出した印字率に応じた量のトナーを強制的に消費することにより、実際に消費するトナー量を基準の印字率について消費するトナー量とおおよそ同じにする。これにより、トナー補給時からトナーエンド時までにプリントされた枚数を一定枚数以下にするものである。プリントされた枚数は現像装置の駆動時間とおおよそ比例関係にあるため、上記特許文献１に開示の装置によれば、現像装置の駆動時間をトナーの劣化による不具合が生じない一定時間内に抑えることが可能となる。その結果、トナーの劣化度合いが許容される劣化度合いを超える前にトナーを使い切ることが可能となる。
【０００６】
また、像担持体、現像手段等を備えたプロセスカートリッジを中間転写体に配設した中間転写方式の画像形成装置が知られている。この中間転写方式の画像形成装置は、プロセスカートリッジの現像手段で像担持体上にトナー像を形成し、一次転写手段が形成する像担持体と中間転写体との間の一次転写電界の作用によりこれらトナー像を中間転写体上に一次転写してトナー像を形成する。転写後の像担持体に付着した転写残トナーは、像担持体クリーニング手段の除去部材で除去されて、像担持体クリーニング手段の廃トナー収容部に収容される。中間転写体上に形成されたナー像は、２次転写手段によって記録材に転写され、定着手段で定着される。転写後の中間転写体に付着した転写残トナーは、中間転写体クリーニング手段の除去部材で除去されて、中間転写クリーニング手段の廃トナー収容部に収容される。このような中間転写方式の画像形成装置の場合、強制的に消費されたトナーは、一次転写手段で中間転写体に静電的に転写された後、中間転写体クリーニング手段の除去部材で除去されて、中間転写クリーニング手段の廃トナー収容部に収容される。
【０００７】
ところで、上記プロセスカートリッジは、装置本体に対して着脱可能に構成されており、寿命を迎えたときや、現像手段内のトナーが無くなったときにプロセスカートリッジそのものを交換することで、画像形成装置を継続使用することができる。また、中間転写体、一次転写手段、中間転写体クリーニング手段等を一体的に構成し、転写ユニットとして装置本体に対して着脱可能に構成し、寿命を迎えたときに転写ユニットそのものを交換することができるようにしている。プロセスカートリッジは、現像手段内のトナーが無くなるたびに交換されるので、転写ユニットに比べて寿命が短い。
【０００８】
中間転写体クリーニング手段の廃トナー収容部が満杯となると、廃トナー収容部から廃トナーが溢れてしまい、中間転写体に廃トナーが付着してしまう。このため、廃トナー収容部が満杯となったら、転写ユニットを交換する必要が生じる。
【０００９】
上記のように強制的に消費されたトナーを中間転写クリーニング手段で除去する場合、転写残トナーの他に強制的に消費されたトナーも中間転写クリーニング手段の廃トナー収容部に収容することになる。そのため、廃トナー収容部が満杯となる時期が早まってしまい、転写ユニットの交換頻度が高まってしまう。４つのプロセスカートリッジを備えたカラー画像形成装置においては、中間転写体クリーニング手段の廃トナー収容部が満杯となる時期がさらに早まり、転写ユニットの交換頻度がさらに高まってしまう。これは、各プロセスカートリッジで強制消費されたトナーが中間転写体クリーニング手段の廃トナー収容部に収容されるためである。このため、中間転写体クリーニング手段の廃トナー収容部を大きくして、中間転写体などの寿命が来る時期と、廃トナー収容部が廃トナーで満杯になる時期とを同じにして転写ユニットの交換頻度を低減することが考えられる。しかし、廃トナー収容部を大きくすると、装置内で廃トナー収容部の取るスペースが広がり、装置が大型化したり、装置内のレイアウトの自由度が低くなったりしてしまう。カラー画像形成装置では、中間転写体などの寿命が来る時期と、廃トナー収容部が満杯になる時期とを同じにした場合、廃トナー収容部を著しく大きくする必要があり、装置の大型化などが顕著になってしまう。
【００１０】
特許文献２には、一次転写手段を像担持体から離間させる離間手段を設け、トナーを強制的に消費するトナーの強制消費手段実行時には、一次転写手段を像担持体から離間させるものが記載されている。これにより、強制的に消費されたトナーは、一次転写手段によって中間転写体に転写されることなく、像担持体クリーニング手段によって除去される。その結果、中間転写体クリーニング手段で強制的に消費されたトナーを除去する量を減らすことができ、中間転写体クリーニング手段の廃トナー収容部が満杯になる時期を延ばすことができる。よって、転写ユニットの交換頻度を低減することができる。一方、像担持体クリーニング手段の廃トナー収容部には、転写残トナーの他に強制消費されたトナーも収容されるため、廃トナー収容部が満杯になる時期が早まってしまう。しかし、プロセスカートリッジは、転写ユニットに比べて寿命が短い。よって、プロセスカートリッジの寿命がくるまでの間にトナー強制消費手段が実行される回数が、転写ユニットの寿命がくるまでの間に実行される回数に比べて少ない。その結果、プロセスカートリッジの寿命がくるまでの間に強制消費されるトナー量は、転写ユニットの寿命がくるまでの間に強制消費されるトナー量に比べて少ない。従って、プロセスカートリッジの交換時期に像担持体クリーニング手段の廃トナー収容部が満杯になるように廃トナー収容部を設計しても、廃トナー収容部が著しく大きくなってしまうことを抑制することができる。よって、プロセスカートリッジの交換頻度を高めずに、装置が大型化したり、装置内のレイアウトの自由度が低くなったりするのを抑制することができる。
【００１１】
【特許文献１】特許第３０２９６４８号公報
【特許文献２】特開２００５−４３７９９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、特許文献２においては、一次転写手段を離間させる離間手段は、メカ的な構成となってしまう。このため、離間手段を構成する部品が配置されるスペースを装置内で確保する必要があり、装置が大型化したり、装置内のレイアウトの自由度が低下してしまう問題があった。また、装置がコストアップしてしまう問題もあった。
【００１３】
本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり、その目的とするところは、次のとおりである。すなわち、強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されて中間転写体クリーニング手段で除去されるのを抑制するとともに、装置の大型化を抑制し、装置内のレイアウトの自由度の低下を抑制し、装置のコストアップを抑制す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】
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項１の発明は、像担持体と、該像担持体上にトナー像を形成する現像手段と、像担持体上のトナーを除去する除去部材と該除去部材で除去されたトナーを収容する廃トナー収容部とからなる像担持体クリーニング手段とを備え装置本体に対して着脱可能に構成したプロセスカートリッジと、該像担持体上のトナー像が転写される中間転写体と、トナー像を該像担持体上から該中間転写体側に静電移動させる一次転写電界を形成するための一次転写バイアスを印加する一次転写手段と、該中間転写体上のトナーを除去する除去部材と該除去部材で除去されたトナーを収容する廃トナー収容部とからなる中間転写体クリーニング手段とを備え装置本体に対して着脱可能に構成した転写ユニットと、該現像手段を動作させて該現像手段内のトナーを強制的に該像担持体に付着させて、該現像手段内のトナーを強制的に消費させるトナー強制消費手段とを備えた画像形成装置において、該トナー強制消費手段実行時の該一次転写電界を画像形成時の該一次転写電界よりも弱まるように該一次転写バイアスを制御する転写バイアス制御手段を備えたことを特徴とするものである。
また、請求項２の発明は、請求項１の画像形成装置において、上記転写バイアス制御手段は、上記トナー強制消費手段実行時の一次転写バイアスの絶対値が、画像形成時の一次転写バイアスの絶対値よりも小さくなるよう一次転写バイアスを制御することを特徴とするものである。
また、請求項３の発明は、請求項２の画像形成装置において、上記転写バイアス制御手段は、上記トナー強制消費手段実行時の一次転写バイアスが、ＯＦＦとなるように一次転写バイアスを制御することを特徴とするものである。
また、請求項４の発明は、請求項１または２の画像形成装置において、上記転写バイアス制御手段は、上記トナー強制消費手段実行時の一次転写バイアスの極性が、画像形成時の一次転写バイアスの極性と異なるように一次転写バイアスを制御することを特徴とするものである。
また、請求項５の発明は、請求項４の画像形成装置において、上記中間転写体上のトナーを除去する中間転写体クリーニング手段を備え、上記トナー強制消費手段実行時は、該中間転写体クリーニング手段で中間転写体上のトナーを除去しないよう構成したことを特徴とするものである。
また、請求項６の発明は、請求項１乃至５いずれかの画像形成装置において、上記中間転写体クリーニング手段は、上記中間転写体上から除去したトナーを収容する廃トナー収容部をを備え、該廃トナー収容部の交換時期と該中間転写ベルトの交換時期が同時期となるように構成したことを特徴とするものである。
また、請求項７の発明は、請求項１乃至６いずれかの画像形成装置において、上記プロセスカートリッジを複数備えたことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１乃至７の発明によれば、一次転写バイアスの制御によって、トナー強制消費手段実行時の一次転写電界を画像形成時の一次転写電界よりも弱めることで、強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されるのを抑制することができる。これにより、強制的に消費されたトナーのほとんどを像担持体クリーニング手段で除去することができ、中間転写体クリーニング手段で強制的に消費されたトナーを除去する量を減らすことができる。中間転写体クリーニング手段の廃トナー収容部が満杯になる時期を延ばすことができ、転写ユニットの交換頻度を低減することができる。
また、一次転写バイアスを制御する制御プログラムを記憶するメモリとこの制御プログラムを実行する演算手段とを有していれば、一次転写バイアスの制御を行うことができる。よって、メカ的な機構を用いずに一次転写バイアスの制御によって強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されるのを抑制することができる。その結果、一次転写手段を像担持体から離間させて強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されるのを抑制するものに比べて、次のような効果が得られる。すなわち、メカ的な機構を構成する部品を装置本体内に設ける必要がないので、装置の大型化を抑制することができ、装置内のレイアウトの自由度の低下を抑制することができる。また、装置の部品点数の増加を抑制することができ、コストアップを抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態に係る画像形成装置としてのプリンタの一例を示す概略構成図である。このプリンタは、４つの像担持体としての感光体ドラムを備えた中間転写方式で電子写真方式のタンデム型画像形成装置である。
【００１７】
本プリンタは、中間転写ベルト１５の鉛直方向上方に、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラック（以下、Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋと記す）のトナー像を形成するための４つのプロセスカートリッジ１Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋを備えている。これらは、画像形成物質として、互いに異なる色のＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋトナーを用いるが、それ以外は同様の構成になっており、現像装置内のトナーが無くなったり、プロセスカートリッジを構成する部品の寿命が到達したりした際に交換される。これらプロセスカートリッジは、感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋを備えている。ここで、符号の添え字Ｙ，Ｃ，Ｍ，Ｋは、それぞれ、イエロー、シアン、マゼンタ、黒を示すものである。これらの感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、その回転軸が水平方向であって装置前後方向（図２紙面法線方向）に向くように配置されており、各回転軸が同一水平面上に位置するようにかつ互いに平行となるように配置されている。本実施形態では、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋは、図中矢印方向に周速１５０［ｍｍ／ｓｅｃ］で回転駆動するように設定されている。
【００１８】
各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの周囲には、それぞれ、その表面を一様に帯電するための帯電手段としての帯電器２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２Ｋが設けられている。この帯電器は、感光体ドラム表面に連れ回り回転する帯電ローラを接触させて帯電する接触方式の帯電手段であるが、帯電チャージャを用いた非接触式の帯電手段を用いてもよい。本実施形態では、図示しない高圧電源により各帯電器２Ｙ，２Ｃ，２Ｍ，２ＫへＤＣバイアスまたは、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳したバイアスを印加し、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの表面電位が一様に−５００［Ｖ］となるように帯電する。
【００１９】
また、感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの鉛直方向上方には、潜像形成手段としての図示しない露光装置が設けられている。この露光装置は、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋに対して画像情報に応じた光３Ｙ，３Ｃ，３Ｍ，３Ｋを照射して、各感光体ドラム上にそれぞれの色ごとの静電潜像を形成する。この露光装置としては、レーザーダイオードを用いたレーザービームスキャナなどを用いることができる。
【００２０】
プロセスカートリッジ１０Ｙ，１０Ｍ，１０Ｃ，１０Ｋの鉛直方向下方には、無端状の中間転写ベルト１５を備えたユニット３０が配設されている。転写ユニット３０は、中間転写ベルト１５の他に、テンションローラ２０、４つの１次転写バイアスローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、２次転写対向ローラ２１、ベルトクリーニング装置３３などを備えている。この転写ユニット３０は、装置本体に対して着脱可能に構成されており、一度に消耗部品を交換できるようになっている。
【００２１】
また、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの周囲には、それぞれ、その表面に形成された静電潜像を現像する現像手段としての現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋが設けられている。各現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋの現像剤担持体としての現像ローラに、図示しない高圧電源から所定の現像バイアスを印加することにより、その現像ローラ上に担持された現像剤中のトナーを感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上の静電潜像に移動させ、その静電潜像にトナーを付着させる。これにより、感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上に静電潜像に対応したトナー像が形成される。現像器には、使用初期時において１成分現像剤が１８０［ｇ］が収容されている。
【００２２】
上記現像器４Ｙ，４Ｃ，４Ｍ，４Ｋによってそれぞれ現像された各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋ上の各色トナー像は、中間転写体たる中間転写ベルト１５上に互いに重なり合うように１次転写される。中間転写ベルト１５は、２次転写手段を構成する２次転写対向ローラ２１、１次転写手段を構成する１次転写バイアスローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋ、テンションローラ２０の支持回転体に掛け渡されている。本実施形態では、図示しない駆動源からの回転駆動力が２次転写対向ローラ２１に伝達され、２次転写対向ローラ２１が回転駆動することにより中間転写ベルト１５が図中矢印方向に無端移動する。すなわち、本実施形態では、２次転写対向ローラ２１が中間転写ベルト１５の駆動支持回転体となっている。もちろん、他の支持回転体を駆動支持回転体としてもよい。また、２次転写対向ローラ２１は、ベルトクリーニング対向ローラとしても機能している。なお、中間転写ベルト１５を張架している各ローラは、図示しない転写ユニット３０の側板によって支持されている。
【００２３】
中間転写ベルト１５に用いる材質としては、ＰＶＤＦ（フッ化ビニルデン）、ＥＴＦＥ（エチレン−四フッ化エチレン共重合体）、ＰＩ（ポリイミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＴＰＥ（サーモプラスチックエラストマー）等にカーボンブラック等の導電性材料を分散させた樹脂フィルム状のエンドレスベルトとしたものを用いることができる。本実施例ではＰＣ（ポリカーボネート）にカーボンブラックを添加した単層構造の構成で厚さを１４０μｍに調整したものを用いた。また、中間転写ベルト１５の抵抗として、２２［℃］５５［％ＲＨ］の環境にて体積抵抗率１０８〜１０１１［Ω・ｃｍ］、表面抵抗率１０８〜１０１１［Ω／□］の範囲であることが望ましい。中間転写ベルト１５の体積抵抗率及び表面抵抗率がこれらの範囲を上回ると、転写バイアスを高くする必要が生じるため、電源コストの増大を招く。また、転写バイアスを受けることにより中間転写ベルト１０の帯電電位が高くなり、かつ、自己放電が困難になるため、中間転写ベルト１５を除電するための除電機構が必要となり、コスト増大につながる。一方、体積抵抗率および表面抵抗率が上述した範囲を下回ると、中間転写ベルト１５の帯電電位の減衰が速くなるため、自己放電による除電には有利となるが、転写時に流れる転写電流が面方向に流れやすくなるのでトナーの飛び散りが発生してしまう。したがって、中間転写ベルト１５の体積抵抗率及び表面抵抗率は上述した範囲内であるのが好ましい。
なお、中間転写ベルト１５の体積抵抗率及び表面抵抗率は、高抵抗抵抗率計（三菱化学社製：ハイレスタＩＰ）にＨＲＳプローブ（内側電極直径５．９［ｍｍ］、リング電極内径１１［ｍｍ］）を接続し、中間転写ベルト１５の表裏に５００［Ｖ］の電圧を印加して１０秒後の値を用いたものである。
【００２４】
１次転写バイアスローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋは、導電ブレードや導電スポンジローラ、金属ローラ等が使用可能である。本実施形態では抵抗値１０６〜１０１０Ωであるφ１２の導電スポンジローラを用いた。１次転写ローラ５Ｙ，５Ｍ，５Ｃ，５Ｋに図示しない一次転写電源により所定の一次転写バイアス＋５００〜＋８００［Ｖ］を共通に印加させることで中間転写ベルト１５と感光体１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋとの間で転写電界を形成し、感光体上のトナー画像を中間転写ベルト１５に静電的に転移させる。
なお、１次転写バイアスローラの抵抗値は、導電性の金属製板に１次転写バイアスローラを設置し、芯金両端部に片側４．９［Ｎ］（両側で合計９．８［Ｎ］）の荷重を掛けた状態にて、芯金と金属製板との間に１０００［Ｖ］の電圧を印加した時に流れる電流値から算出したものである。
【００２５】
また、各感光体ドラム１Ｙ，１Ｃ，１Ｍ，１Ｋの周囲には、それぞれ、１次転写後の感光体ドラム上に残留した転写残トナーを除去するための像担持体クリーニング手段としての感光体クリーニングユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋが設けられている。感光体クリーニングユニット２Ｙ、２Ｃ、２Ｍ、２Ｋは、除去部材たるクリーニングブレード６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋと廃トナー収容部７Ｙ、７Ｃ、７Ｍ、７Ｋを備えている。クリーニングブレード６Ｙ、６Ｃ、６Ｍ、６Ｋは、感光体表面に当接し、感光体ドラム表面上の転写残トナーを掻き取って除去する。クリーニングブレードによって除去された転写残トナーは、廃トナー収容部に収容される。
【００２６】
上記中間転写ベルト１５上に転写されたトナー像は、２次転写対向ローラ２１に巻き付いたベルト部分と２次転写バイアスローラ２５との間の２次転写領域で、この領域に搬送されてくる記録材上に２次転写される。２次転写バイアスローラ２５に図示しない高圧電源により所定の２次転写バイアスを印加させることで中間転写ベルト１５上のトナー画像を記録材上にに静電的に転移させる。２次転写バイアスローラ２５は、ＳＵＳ等の金属製芯金上に、導電性材料によって１０6〜１０１０［Ω］の抵抗値となるように調製されたウレタン等の弾性層を被覆することで構成されている。２次転写バイアスローラ２５の抵抗値が上記範囲を上回ると、転写電流が流れにくくなるため、必要な転写性を得るためにはより高電圧を印加しなければならなくなり、電源コストの増大を招く。また、このような高電圧を印加する必要が生じる結果、二次転写ニップ前後の空隙にて放電が生じ、ハーフトーン画像上に放電による白ポチ抜けが発生する。一方、２次転写バイアスローラ２５の抵抗値が上記範囲を下回ると、同一画像上に存在する複数色のトナー像が重なった画像部分と単色の画像部分との間で良好な転写性を両立できなくなる。これは、２次転写バイアスローラ２５の抵抗値が低いため、二次転写バイアスを単色の画像部分について最適な転写電流が得られる比較的低い電圧に設定すると、複数色の画像部分については十分な転写電流が得られず、逆に、２次転写バイアスを複数色の画像部分について最適な転写電流が得られる比較的高い電圧に設定すると、単色の画像部分については過剰な転写電流が流れて転写効率の低減を招くからである。
なお、２次転写バイアスローラ２５の抵抗値は、導電性の金属製板に二次転写バイアスローラ２１を設置し、芯金両端部に片側４．９［Ｎ］（両側で合計９．８［Ｎ］）の荷重を掛けた状態にて、芯金と金属製板との間に１０００［Ｖ］の電圧を印加した時に流れる電流値から算出したものである。
【００２７】
記録材２２は給紙搬送ローラ２３、レジストローラ対２４によって、中間転写ベルト１５表面のトナー画像先端部が２次転写位置に到達するタイミングに合わせて給紙され、図示しない高圧電源により所定の２次転写バイアスを印加することで中間転写ベルト１５上のトナー画像が記録材２２に転移する。転写材２２は２次転写対向ローラ２１の曲率によって中間転写ベルト１５から分離され、転写材２２に転写されたトナー画像は定着手段２６によって定着されたあと排紙される。
【００２８】
また、中間転写ベルト１５のベルトクリーニング対向ローラ（２次転写対向ローラ）２１に巻き付いたベルト部分との対向位置には、２次転写後の中間転写ベルト１５上に残留した転写残トナーを除去するための中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置３３が設けられている。ベルトクリーニング装置３３は、除去部材としてのクリーニングブレード３１とトナー収容部３２とを備えている。クリーニングブレード３１は、中間転写ベルト１５の表面に当接し、中間転写ベルト表面上の転写残トナーを掻き取って除去する。クリーニングブレード３１によって除去された転写残トナーは、廃トナー収容部３２に収容される。
【００２９】
また、本実施形態ではイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか１色の画像を形成する単色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか２色の画像を重ねて形成する２色モード、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのいずれか３色の画像を重ねて形成する３色モード、前述のような４色重ね画像を形成するフルカラーモードを有し、これらのモードが操作部にて指定可能である。
【００３０】
さらに、本実施形態で記録材２２の種類によって定着時のプロセス速度を変更するようにした。具体的には坪量１１０［ｇ／ｍ２］紙以上の記録材を用いる場合にはプロセス速度を半速となるようにし、定着ローラ対によって構成される定着ニップを記録材が通常プロセス速度の２倍の時間を掛けて通過することで、トナー画像の定着性を確保できるようにした。
【００３１】
次に、トナー強制消費手段について説明する。図２は、本実施形態におけるトナー強制消費動作を制御するための制御部４０を示す機能ブロック図である。この制御部４０は、実際には本複写機全体の制御を統括して行うものであるが、図示ではトナー強制消費動作に関する機能のみ表示してある。
図に示すように制御部４０は、演算処理部４１と画素量カウンタ４２を有している。演算処理部４１は、各種制御プログラムを記憶したＲＯＭや、制御プログラムを実行するためのワーキングメモリーであるＲＡＭ、プログラムを実行するためのＣＰＵなどを備えている。制御部４０には、外部装置４４、帯電器２、露光装置３、現像装置４、一次転写電源１２と一次転写バイアスローラとからなる一次転写手段１１が接続されている。
本プリンタでカラー画像をプリントする場合、まず、パーソナルコンピュータやスキャナなどの外部装置４４から画像情報を制御部４０の演算処理部４１で受け取る。そして、演算処理部４１は通常のプリント動作のための制御を行うとともに、感光体ドラム１上に形成する静電潜像部分の画素量Ｐｉを画素量カウンタ４２に記憶する。また、演算処理部４１は、外部装置４４や図示しない操作パネルなどから用紙長データＬを受け取り、制御部の内部メモリに記憶する。また、演算処理部４１は、画素量カウンタ４２に記憶された画素量Ｐｉと、用紙長データＬと、予め決められた単位長さ当たりの基準画素量Ｐ０とを用いて強制消費するトナーの強制消費量を算出する。そして、そのプリント動作後に、算出した画素量分の潜像を感光体ドラム１上の非画像領域に形成し、これを現像してトナーを強制的に消費するトナー強制消費モードを実行する。トナーを強制消費する際に形成する潜像パターンは、ドット、ベタ、ラインなど、どのようなものでもよい。また、演算処理部４１は、トナー強制消費モードを実行時に一次転写領域における一次転写電界を画像形成時の一次転写電界よりも弱まるように一次転写電源１２を制御する。
なお、このトナー強制消費は、演算処理部２１の上記判断において小さいと判断されたプリント動作ごとに必ず行う必要はない。例えば、算出した不足分に相当する量の画素量を数回分累積しておき、この累積した分のトナーを後でまとめて強制消費するようにしてもよい。
【００３２】
図３は、本実施形態における制御部４０のトナー強制消費モードに関する処理の流れを示すフローチャートである。プリント動作が開始すると（Ｓ１）、制御部４０の演算処理部４１は、強制消費量算出手段として機能し、外部装置４４から送られてくる画像情報に基づいて、感光体ドラム１上に形成する静電潜像部分の画素量Ｐｉを算出する。算出した画素量Ｐｉは、画素量カウンタ４２に記憶される（Ｓ２）。次に、演算処理部４１は、外部装置４４や図示しない操作パネルなどから用紙長データＬを受け取り、制御部４０の内部メモリに記憶する（Ｓ３）。そして、予め決められた単位長さ当たりの基準画素量Ｐ0と、用紙長データＬと、画素量Ｐｉとから強制的に消費させるトナーの強制消費量を算出する（Ｓ４）。トナー強制消費量Ｐｃを算出したら（Ｓ４）、演算処理部４１は、算出したトナー強制消費量Ｐｃが０より大きいか否かを判断する（Ｓ５）。このときに小さいと判断（Ｓ５のＮＯ）されると、実際の画素量Ｐｉに関するトナー消費量が基準画素量（Ｐ０×Ｌ）に関するトナー消費量以上であることを意味するので、トナーを強制的に消費する必要はない。したがって、トナーの強制消費を行わずに次ぎの画像形成動作に移行することになる。一方、上記判断で大きいと判断（Ｓ５のＹＥＳ）されると、実際の画素量Ｐｉに関するトナー消費量が基準画素量（Ｐ０×Ｌ）に関するトナー消費量を下回ることを意味するので、トナーを強制的に消費する必要がある。この場合、制御部４０の演算処理部４１は、転写バイアス制御手段として機能し、一次転写電源を制御する。すなわち、画像形成時に一次転写バイアスローラ５に印加する一次転写バイアスＶｔ１から一次転写領域における一次転写電界が画像形成時の一次転写電界よりも弱まるような転写バイアスＶｔ２に変更するように演算処理部４１は、一次転写電源１２を制御する（Ｓ６）。そして、プリント画像となる静電潜像の後端直後の感光体ドラム表面に、Ｓ４で算出したトナー強制消費量Ｐｃの画素量分の静電潜像を露光装置により光書き込みし、これを現像器４により現像する。これにより、基準画素量（Ｐ０×Ｌ）に対する実際の画素量Ｐｉのトナー消費不足分を強制的に消費することができる（Ｓ７）。トナーの強制消費のために形成したトナー像のほとんどは、中間転写ベルトに静電転写されることなく、感光体クリーニングユニット８によって除去される。
なお、トナー強制消費モードが終了したら、画素量Ｐｉ、用紙長データＬをリセットする。また、一次転写バイアスＶｔ２をＶｔ１に変更する。
【００３３】
次に、図４は、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を変化させたときの感光体クリーニングユニット８の廃トナー収容部７に収容された廃トナー量と中間転写体クリーニングユニット３３の廃トナー収容部３２に収容された廃トナー量との関係を示すグラフである。このグラフは、本プリンタを用いて実験を行って得られたグラフである。実験は、基準画素量（Ｐ０×Ｌ）を画像面積率５［％］に対応する値に設定し、画像面積率２［％］の画像を５０００枚プリントを行ったものである。すなわち、トナー強制消費モードを実行させると、画像面積率３［％］に対応するトナー量が強制消費されるように実験条件を設定したのである。また、画像形成時の一次転写バイアスＶｔ１を＋６００［Ｖ］に設定した。図の従来例は、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を画像形成時の一次転写バイアスＶｔ１と同じ＋６００［Ｖ］に設定したものである。実施例１は、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を＋６００［Ｖ］に設定し、画像形成時の一次転写バイアスＶｔ１の半分の値にしたものである。実施例２は、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２をＯＦＦに設定したものである。実施例３は、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を−６００［Ｖ］に設定し、画像形成時の一次転写バイアスＶｔ１の極性と逆の極性を印加したものである。実施例４は、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を−６００［Ｖ］に設定するとともに、トナー強制消費モード実行時に中間転写体クリーニングユニット３３のクリーニングブレード３２を中間転写ベルトから離間させたものである。
【００３４】
図からわかるように、従来例においては、感光体クリーニングユニット８Y、Ｃ、Ｍ、Ｋの廃トナー収容部７Y、C、M、Kに収容された廃トナーに比べて、中間転写体クリーニングユニット３３の廃トナー収容部３２に収容された廃トナーが非常に多いことがわかる。これは、各プロセスカートリッジ１０Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋから強制的に消費されたトナーが、中間転写ベルトに転写されて中間転写体クリーニングユニット３３によって除去されるためである。よって、従来例では、中間転写体クリーニングユニット３３の廃トナー収容部３２は、直ぐに廃トナーで満杯となってしまい、転写ユニット３０の交換頻度が高まってしまう。
【００３５】
一方、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を画像形成時の一次転写バイアスＶｔ１の半分の値にした実施例１においては、従来例に比べて中間転写体クリーニングユニット３３の廃トナー収容部の廃トナー量が減少しているのがわかる。これは、トナー強制消費モード実行時の一次転写領域における一次転写電界が弱まったためと考えられる。すなわち、一次転写電界が弱まった結果、感光体に付着した強制的に消費されたトナーのほとんどが中間転写ベルトに静電的に移動しなくなるため、中間転写体クリーニングユニットによって除去される強制的に消費されたトナーが減少したと考えられる。これにより、中間転写体クリーニングユニット３３が満杯になる時期を延ばすことができ、転写ユニット３０の交換頻度を低減することができる。
また、強制的に消費されたトナーのほとんどは、各感光体クリーニングユニット８Y、C、M、Kで除去されて、感光体クリーニングユニットの廃トナー収容部７Y、C、M、Kに収容される。その結果、４つの感光体クリーニングユニット廃トナー収容部７Y、C、M、Kに収容された廃トナーの総量は、中間転写体クリーニングユニット３３の廃トナー収容部３２に収容された廃トナーよりも多くなる。しかし、各感光体クリーニングユニット廃トナー収容部７Y、C、M、Kに収容された廃トナー量は、中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部３２に収容された廃トナーよりも少ない。よって、各感光体クリーニングユニット廃トナー収容部７Y、C、M、Kの方が中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部３２に比べて廃トナーを収容できる余裕度が高いことがわかる。よって、例えば、現像装置４Y、C、M、K内のトナー無くなるなるなど、プロセスカートリッジ１０Y、C、M、Kの交換の時期に感光体クリーニングユニット廃トナー収容部７Y、C、M、Kが満杯となるように設計しても、廃トナー収容部が著しく大きくなることがない。また、プロセスカートリッジは１０Ｙ、Ｃ、Ｍ、Ｋは、転写ユニットよりも寿命がくるのが早いため、感光体クリーニングユニットの廃トナー収容部７Ｙ、Ｃ，Ｍ、Ｋに収容される強制消費されたトナー量も少ない。よって、プロセスカートリッジ１０Y、C、M、Kの交換の時期に感光体クリーニングユニット廃トナー収容部７Y、C、M、Kが満杯となるように設計しても、廃トナー収容部が著しく大きくなることがない。その結果、装置の大型化や、装置内のレイアウトの自由度の低下を抑制することができる。
【００３６】
また、実施例２のようにトナー強制消費モード実行時に一次転写電源１２をＯＦＦにして、一次転写バイアスローラ６にバイアスを印加しないようにして、実施例１よりも一次転写電界を弱めることで、中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部３２に収容された廃トナー量をより少なくすることができる。よって、転写ユニット３０の交換時期を延ばすことができる。
【００３７】
さらに、実施例３のようにトナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を画像形成時の一次転写バイアスＶｔ１と逆極性とすることで、トナー強制消費モード実行時、トナーを感光体側に移動させるような一次転写電界となる。よって、トナー強制消費モードに中間転写ベルト１５に付着するトナーは、逆極性に帯電したトナーのみとなる。よって、クリーニングユニットの廃トナー収容部３２に収容された廃トナー量をより少なくすることができ、転写ユニット３０の交換時期をさらに延ばすことができる。
【００３８】
また、実施例４のようにすれば、さらに中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部３２に収容された廃トナー量をより少なくすることができる。しかし、実施例４の場合は、中間転写ベルト１５に転写した強制消費されたトナーは、クリーニングユニット３３によって除去されないため、中間転写ベルト１５に付着したままとなってしまう。その結果、強制消費されたトナーが、画像形成時に記録材に転写してしまう恐れがある。しかし、実施例４においても、実施例３同様、トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を画像形成時の一次転写バイアスＶｔ１と逆極性としているので、中間転写ベルト１５に付着するトナーは、逆帯電したごく少量のトナーのみである。よって、画像形成時に記録材に転写されても著しく画像品質を低下させてしまうことがない。
【００３９】
なお、上述では、カラー画像形成装置について説明したが、ひとつのプロセスカートリッジを備えた単色の画像形成装置においても、本発明の構成を採用することで同様の効果を得ることができる。すなわち、転写ユニットの交換頻度を低下させることができるとともに、装置の大型化などを抑制することのできるという効果である。
【００４０】
（１）
以上、本実施形態の画像形成装置によれば、トナー強制消費手段たる強制消費モード実行時に一次転写電界を弱まるよう一次転写バイアスを制御して、強制消費されたトナーが、中間転写体たる中間転写ベルトに転写され難くしている。その結果、中間転写体クリーニング手段たる中間転写体クリーニングユニットで強制的に消費されたトナーを除去する量を減らすことができ、中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部が満杯になる時期を延ばすことができる。よって、転写ユニットの交換頻度を低減することができる。一方、像担持体クリーニング手段たる感光体クリーニングユニットのトナー収容部には、転写残トナーの他に強制消費されたトナーも収容されるため、廃トナー収容部が満杯になる時期が早まってしまう。しかし、プロセスカートリッジは、現像手段たる現像装置内のトナーが無くなる度に交換されるので転写ユニットに比べて寿命が短い。よって、プロセスカートリッジの寿命がくるまでの間にトナー強制消費手段たるトナー強制消費モードが実行される回数が、転写ユニットの寿命がくるまでの間に実行される回数に比べて少ない。その結果、プロセスカートリッジの寿命がくるまでの間に強制消費されるトナー量は、転写ユニットの寿命がくるまでの間に強制消費されるトナー量に比べて少ない。従って、プロセスカートリッジの交換時期に感光体クリーニングユニットの廃トナー収容部が満杯になるように廃トナー収容部を設計しても、廃トナー収容部が著しく大きくなってしまうことを抑制することができる。よって、感光体クリーニングユニットで強制消費されたトナーを除去しても、装置が大型化したり、装置内のレイアウトの自由度が低くなったりするのを抑制して、プロセスカートリッジの交換頻度が高まるの防止することができる。
また、一次転写バイアス制御手段たる演算処理部４１で一次転写バイアスを制御して、強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されるのを抑制するので、メカ的な機構を用いずに強制的に消費されたトナーが中間転写体に転写されるのを抑制することができる。その結果、メカ的な構成部品を装置内に配置するスペースを設けなくても良いので、装置の大型化を抑制することができ、装置内のレイアウトの自由度を高めることができる。また、装置の部品点数の増加を抑制することができ、コストアップを抑制することができる。
（２）
また、上記トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスの絶対値を、画像形成時の一次転写バイアスの絶対値よりも小さくすることで、一次転写電界が弱まり、感光体上の強制消費されたトナーが、中間転写ベルトに転写し難くすることができる。よって、中間転写ベルトに付着するトナーを少なくすることができる。
（３）
また、上記トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスをＯＦＦとすることで、一次転写電界をさらに弱めることができ、感光体上の強制消費されたトナーが、中間転写ベルトにさらに転写し難くすることができる。よって、中間転写ベルトに付着するトナーをさらに少なくすることができる。
（４）
さらに、上記トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスの極性を、画像形成時の一次転写バイアスの極性と異なるようにすることで、一次転写位置での電界が、トナーを感光体側に引き付けるような電界となる。これにより、強制消費されたトナーのうち中間転写ベルトに付着するトナーを逆極性に帯電したトナーのみにすることができる。よって、中間転写ベルトに付着する強制消費されたトナーをさらに少なくすることができる。
（５）
また、上記トナー強制消費手段モード時は、中間転写体クリーニングユニットで中間転写体上のトナーを除去しないようにすることで、中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部に強制消費されたトナーが収容されるのを防止することができる。よって、転写ユニットの寿命がきたときに中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部に収容される廃トナー量を少なくすることができる。その結果、中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部をさらに小さくすることができ、装置のコンパクト化を図ることができる。
（６）
また、中間転写体クリーニングユニットの廃トナー収容部の交換時期と中間転写ベルトの交換時期が同時期となるようにすることで、転写ユニットの交換頻度を低減することができる。
（７）
また、上記プロセスカートリッジを複数備えていることで、カラー画像を形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４１】
【図１】実施形態に係るプリンタの要部を示す概略構成図。
【図２】同プリンタのトナー強制消費モードを制御するための制御部を示す機能ブロック図。
【図３】同プリンタの制御部が行うトナー強制消費動作に関する処理の流れを示すフローチャート。
【図４】トナー強制消費モード実行時の一次転写バイアスＶｔ２を変化させたときの感光体クリーニングユニット８の廃トナー収容部７に収容された廃トナー量と中間転写体クリーニングユニット３３の廃トナー収容部３２に収容された廃トナー量との関係を示すグラフ。
【符号の説明】
【００４２】
１Ｙ、Ｍ、Ｃ，Ｋ    感光体
５Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ    一次転写バイアスローラ
７Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ    廃トナー収容部
８Ｙ、Ｍ、Ｃ、Ｋ    感光体クリーニングユニット
１５    中間転写ベルト
３２    廃トナー収容部
３３    中間転写体クリーニングユニット
【図１】
2007199641.tif 000003
【図２】
2007199641.tif 000004
【図３】
2007199641.tif 000005
【図４】
2007199641.tif 000006