(57)【要約】【課題】繰り返し制御画像が形成される場合の二次転写ローラのクリーニング性を向上することのできる画像形成装置を提供する。【解決手段】二次転写部において中間転写ベルト51のトナー像担持面側に回転可能に配置された二次転写ローラ56と、二次転写ローラ56上のトナーを静電吸着するために二次転写ローラに接触して回転可能なファーブラシ71と、ファーブラシ71上のトナーを静電吸着するためにファーブラシ71に接触してバイアスを印加可能な金属ローラ72と、を有し、二次転写ローラ56上のトナー量に対してファーブラシ71が吸着するトナー量の割合をα（％）とし、ファーブラシ71上のトナー量に対して金属ローラ72が吸着するトナー量の割合をβ（％）としたとき、α＞90（％）かつβ＞90（％）かつα≦βの関係を有することを特徴とする。【選択図】図３
2007286181.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体に形成したトナー像を転写部において転写材に転写して画像を形成する画像形成装置において、
前記転写部において前記像担持体に接触し回転可能に配置された転写ローラと、
前記転写ローラ上のトナーを静電吸着するために前記転写ローラに接触して回転可能な第１クリーニング部材と、
前記第１クリーニング部材上のトナーを静電吸着するために前記第１クリーニング部材に接触してバイアスを印加可能な第２クリーニング部材と、
を有し、
前記転写ローラ上のトナー量に対して前記第１クリーニング部材が吸着するトナー量の割合をα（％）とし、
前記第１クリーニング部材上のトナー量に対して前記第２クリーニング部材が吸着するトナー量の割合をβ（％）としたとき、
α＞90（％）かつβ＞90（％）かつα≦β
の関係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クリーニング部材は、前記転写ローラに接触して回転する導電性のロール状ファーブラシであり、該ファーブラシの電気抵抗値ｒ1は、３×104≦ｒ1≦３×106（Ω／ｃｍ）であ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】
前記第１クリーニング部材の周面移動方向は、前記転写ローラとの接触部において前記転写ローラの周面移動方向と逆方向であり、
前記転写ローラの周面移動速度をＶ0としたときに、前記第１クリーニング部材の周面移動速度Ｖ1が、0.15Ｖ0≦Ｖ1≦1.0Ｖ0の範囲にあるよう構成したことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記第２クリーニング部材の周面移動方向は、前記第１クリーニング部材との接触部において前記第１クリーニング部材の周面移動方向と同方向であり、
前記第１クリーニング部材の周面移動速度をＶ1としたとき、前記第２クリーニング部材の周面移動速度Ｖ2が、0.8Ｖ1≦Ｖ2≦3.0Ｖ1の範囲にあるように構成したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記転写ローラは、表面にコーティング層を有する弾性部材であり、表面層の表面粗さＲｚは1.5μｍ≦Ｒｚ≦15μｍであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記転写ローラの電気抵抗値ｒ0は、1.5×105≦ｒ0≦1.5×106（Ω/cm）であることを特徴とする請求項１乃至請求項５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、像担持体に形成したトナー像を転写部において記録媒体に転写して画像を形成する複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、例えば電子写真画像形成プロセスによりトナー像を形成する画像形成装置では、写真画質にも迫る高画質化や、印刷機にも迫るような高速化に対応した技術が求められている。その中に、複数の感光体ドラムを並列配置し、各感光体ドラムで形成した色の異なるトナー像を中間転写ベルトに重ね合わせて転写してカラー画像を形成し、そのカラー画像を記録媒体に転写するタンデム型の画像形成装置がある。
【０００３】
上記のようなカラー画像形成装置にあっては、高速化且つ高画質化の達成のために、色味安定性、濃度均一性などの維持が課題となる。そのために、中間転写ベルト（像担持体）の非画像部に制御用パッチトナー像（以下「制御画像」という）を形成し、その画像の反射濃度等を検知して、画像形成プロセス条件等にフィードバックを行い、安定した画像を維持する技術が広く用いられている。
【０００４】
上記制御画像は、非画像形成中、例えば、複数枚の転写材に対する連続画像形成中の場合は転写材と転写材との間の領域（以下「紙間」という）に形成する。そのため、この制御画像が通常画像形成による画像形成物に付着しないように、クリーニング手段で除去（クリーニング）しなければならない。
【０００５】
制御画像が直接形成される感光体ドラムや中間転写部ベルトの表面から該制御画像をクリーニングするためには、次のような方法がある。即ち、画像の中間転写ベルトへの一次転写部や転写材への二次転写部において、転写バイアスの極性を、画像形成時の正規の極性とは逆極性にする。これにより、感光体や中間転写体等の像担持体から制御画像を転写させずに、それら各像担持体のクリーニング用に備えられたクリーニング部材でクリーニングすることができる。
【０００６】
しかしながら、近年の高速化技術への流れの中で、紙間に形成される制御画像を転写させないために、画像形成時の正規の極性とは逆極性のバイアス（逆バイアス）を印加することが、時間的にも紙間の距離的にも困難となってきている。
【０００７】
逆バイアスを印加することが困難な場合、特に、中間転写方式の画像形成においては、制御画像は、感光体上から中間転写ベルト上へ転写され、また中間転写ベルトから二次転写ローラへと転写されてしまう。そのため、二次転写ローラ（転写ローラ）のクリーニング部材が無い場合は、二次転写ローラの汚れのために、転写材の裏汚れや搬送不良などに起因する欠陥画像を引き起こしてしまうことがあった。
【０００８】
そこで、二次転写ローラに転写される制御画像をクリーニングする部材が必要になる。二次転写ローラのクリーニング部材としては、一般的には、クリーニング能力が高い、ブレード方式が広く用いられている。二次転写ローラ自体も、ブレード方式によるクリーニング能力が向上するように、表層にフッ素コーティング等を施すことによってブレードの走行性を安定させたものを用いるのが一般的である。
【０００９】
しかしながら、二次転写ローラとしては、転写材の搬送性の観点から、表層を荒らしたものを使用することも多い。この場合、現像工程において非画像部に付着する低濃度トナー、例えば、現像かぶりトナーなどは、ブレード方式でもクリーニングすることができる。しかし、制御画像などの高濃度画像を完全にクリーニングするためには、ブレードの当接圧力を増加したり、当接角度を大きくしたりして、二次転写ローラとブレードとのニップ部での線圧を大きくしなければならない。一方、二次転写ローラとクリーニングブレードは共に弾性体のために、摩擦力が大きい。そのため、二次転写ローラとブレードとのニップ部での線圧を大きくすると、トナーが付着してクリーニングブレードの捲れが生じやすくなるという問題がある。
【００１０】
ところで、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提案されている（特許文献１）。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）。
【００１１】
また、特許文献２には、二次転写ローラにファーブラシを接触させて回転させ、二次転写ローラに付着したトナー像をかき乱す方法が提案されている。
【００１２】
そこで、表層が荒れている二次転写ローラをクリーニングするために、ブレード方式に比べて被クリーニング部材の表面形状の制約が少ない、静電ファーブラシクリーニングを用いることが考えられる。
【００１３】
静電ファーブラシクリーニングでは、例えば金属ローラ等の電圧印加部材を介するなどして導電性ファーブラシにトナーの極性と逆極性のバイアスを印加する。そして、トナーをファーブラシに転写することでクリーニングを行う。かかる静電ファーブラシクリーニングであれば、表層が荒れた二次転写ローラでも、ファーブラシの先端（毛）が二次転写装部材の表面上の荒れた部分まで入り込むために、良好にクリーニングできる利点がある。
【００１４】
【特許文献１】特開２００２−２２９３４４号公報
【特許文献２】特開２０００−１８７４０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、静電ファーブラシクリーニングによる二次転写ローラのクリーニングを検討したところ、次のような問題があることが分かった。
【００１６】
画像安定化の目的から、濃度制御用のものに代表される制御画像を形成する頻度を、各紙間ごとに形成することで増やすことがある。更に、センサでの読み取り精度を向上させるために、できるだけ大きい面積の制御画像を形成することがある。このような場合、静電ファーブラシクリーニングでは、高濃度トナーを頻発にクリーニングすることが厳しく、ファーブラシの毛の中にトナーが詰まってしまうことがある。これにより、ファーブラシとしての機能を十分に発揮することができずに、転写材の裏汚れや、両面印刷時の画像欠陥等を引き起こすクリーニング不良の原因となることがある。
【００１７】
即ち、この場合、所定の周期で繰り返し二次転写ローラに転写されるトナー像を、二次転写ローラに接触して回転するファーブラシで除去する時に、ファーブラシ上のトナー像を除去した部分が、次の回転で、再び二次転写ローラのトナー像を除去することになる。このため、ファーブラシにより、二次転写ローラに転写されたトナーの除去が良好に行えなくなるものと考えられる。
【００１８】
ここで、静電ファーブラシクリーニングによるクリーニング性を向上させるために、ファーブラシを高速回転する場合が考えられる。しかし、静電ファーブラシを高速回転させるのは、トナー飛散等の問題からトナー吸引装置が別途必要になるなど、スペース、コストの面で制約が多く、困難である。従って、通常、二次転写装置とファーブラシの間の周速比は１以下とされることが好ましい。
【００１９】
また、ファーブラシを大径化することで、被クリーニング部材との接触面積を増加させクリーニング性を向上させることも考えられる。しかし、機械的なスペースの都合上、大径化は困難である。
【００２０】
本発明は上記点に鑑みてなされたものであり、その目的は、繰り返し制御画像が形成される場合の転写ローラのクリーニング性を向上することのできる画像形成装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００２１】
上記課題を解決するための本発明における代表的な手段は、像担持体に形成したトナー像を転写部において転写材に転写して画像を形成する画像形成装置において、前記転写部において前記像担持体に接触し回転可能に配置された転写ローラと、前記転写ローラ上のトナーを静電吸着するために前記転写ローラに接触して回転可能な第１クリーニング部材と、前記第１クリーニング部材上のトナーを静電吸着するために前記第１クリーニング部材に接触してバイアスを印加可能な第２クリーニング部材と、を有し、前記転写ローラ上のトナー量に対して前記第１クリーニング部材が吸着するトナー量の割合をα（％）とし、前記第１クリーニング部材上のトナー量に対して前記第２クリーニング部材が吸着するトナー量の割合をβ（％）としたとき、α＞90（％）かつβ＞90（％）かつα≦βの関係を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
本発明は転写ローラに付着したトナーを第１クリーニング部材から第２クリーニング部材へ順次吸着して除去する際に、90％以上の割合で吸着除去する。そして、転写ローラから第１クリーニング部材へのトナー吸着割合よりも第１クリーニング部材から第２クリーニング部材へのトナー吸着割合が高いためクリーニング不良を生ずることなく、クリーニング性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
次に本発明の一実施形態に係る画像形成装置について、図面を参照して具体的に説明する。
【００２４】
〔第１実施形態〕
図１は第１実施形態に係る画像形成装置の概略断面説明図である。
【００２５】
［画像形成装置の全体構成］
まず、画像形成装置の全体構成について説明する。本実施形態の画像形成装置100は、画像信号に応じて電子写真方式により転写材（普通紙、ＯＨＰシート等）Ｓにフルカラー画像を形成することのできるフルカラープリンタである。画像信号は、装置本体100Ａに通信可能に接続されたパーソナルコンピュータ、画像読み取り装置、デジタルカメラ等の外部機器から装置本体100Ａに送信される。
【００２６】
本実施形態の画像形成装置100は、タンデム方式の画像形成装置である。即ち、画像形成装置100は、中間転写体としての無端状の弾性体ベルトで形成された中間転写ベルト51を備えている。中間転写ベルト51は支持体として駆動ローラ52、テンションローラ53、及びバックアップローラ54に掛け渡されている。中間転写ベルト51の水平部に沿って、トナー像を形成する像形成手段としての４個の画像形成部（第１、第２、第３、第４の画像形成部）Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄが直列状に配設されている。
【００２７】
尚、本実施形態では、各画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの構成は、使用するトナーの色を除いて同じである。従って、以下、特に区別を要しない場合は、いずれかの色用に設けられた要素であることを表すために符号に付した添え字ａ、ｂ、ｃ、ｄは省略し、総括的に説明する。
【００２８】
画像形成部Ｐは、像担持体としてのドラム状の電子写真感光体（以下「感光体ドラム」という。）１を備えている。感光体ドラム１は、図１の矢印方向（反時計回り）に回転駆動される。感光体ドラム１の周囲には、一次帯電手段としての帯電ローラ２、露光手段としての露光装置３、現像手段としての現像器４、及びクリーニング手段としてのクリーニング装置６等のプロセス機器が配置されている。
【００２９】
各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像を形成する。即ち、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄに配置された現像器４ａ〜４ｄには、それぞれイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｂｋ）の各色のトナーを備える２成分現像剤が収納されている。
【００３０】
各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄの感光体ドラム１ａ〜１ｄと対向して、上記中間転写ベルト51を有する中間転写ユニット５が配置されている。中間転写ベルト51は、駆動ローラ52に駆動力が伝達されることにより、図１の矢印方向（時計回り）に周回移動（回転）する。そして、中間転写ベルト51の内周面側には、各画像形成部Ｐの感光体ドラム１に対向する位置に、一次転写手段を構成する一次転写ローラ55が配置されている。各一次転写ローラ55が中間転写ベルト51を感光体ドラム１に向けて押圧することで、中間転写ベルト51が感光体ドラム１に接触する一次転写部（一次転写ニップ）Ｎ1ａ〜Ｎ1ｄが形成される。
【００３１】
また、中間転写ベルト51を介してバックアップローラ54と対向する位置に、二次転写部材としての二次転写ローラ56が配置されている。中間転写ベルト51は、二次転写手段を構成するバックアップローラ54と二次転写ローラ56とで挟持される。これにより、中間転写ベルト51と二次転写ローラ56とが接触する二次転写部（二次転写ニップ）Ｎ2が形成される。
【００３２】
フルカラー画像形成時には、先ず、第１の画像形成部Ｐａにおいて、感光体ドラム１ａは、帯電ローラ２ａによって一様に帯電される。帯電した感光体ドラム１ａ上には、露光装置３ａから、原稿のイエロー成分色の画像信号に応じた光が、ポリゴンミラー等を介して投射される。これにより、感光体ドラム１ａ上にイエロー成分色の画像信号に応じた静電像（潜像）が形成される。次いで、感光体ドラム１ａ上の静電像は、現像器４ａからイエロートナーが供給されて、イエロートナー像として現像される。このトナー像は、感光体ドラム１ａの回転に伴って、一次転写部Ｎ1ａに到達すると、一次転写ローラ55ａによって中間転写ベルト51へ転写（一次転写）される。この時、一次転写ローラ55ａには、一次転写バイアス電源からトナーの正規の帯電極性とは逆極性の所定の一次転写バイアスが印加される。
【００３３】
イエロートナー像を担持した中間転写ベルト51は、次の第２の画像形成部Ｐｂに搬送される。このときまでに、第２の画像形成部Ｐｂにおいて、上記と同様の方法で感光体ドラム１ｂ上にマゼンタトナー像が形成されている。このマゼンタトナー像は、一次転写部Ｎ1ｂにおいて、上記と同様の方法で、中間転写ベルト51上のイエロートナー像上へ重ね合わせて転写される。
【００３４】
同様に、中間転写ベルト51が第３、第４の画像形成部Ｐｃ、Ｐｄに進行するにつれて、それぞれの一次転写部Ｎ1ｃ、Ｎ1ｄにおいて、シアントナー像、ブラックトナー像が中間転写ベルト51上のトナー像に重畳転写される。
【００３５】
一方、転写材供給部９のカセット91から転写材Ｓが送り出されて、中間転写ベルト51上のトナー像とタイミングを合わせて二次転写部Ｎ2に供給される。
【００３６】
中間転写ベルト上の４色のトナー像は、二次転写部Ｎ2において、バックアップローラ54と二次転写ローラ56との間に形成される電界によって、転写材Ｓ上に転写（二次転写）される。ここで、バックアップローラ54と二次転写ローラ56とのどちらか又は両方にバイアスを印加することで、これらローラ間に電界を形成することができる。本実施形態では、二次転写工程時には、二次転写バイアス電源からトナーの正規の帯電極性と同極性の二次転写バイアスが印加される。尚、二次転写ローラ56に二次転写バイアスを印加する場合、トナーの正規の帯電極性とは逆極性のバイアスを印加すればよい。
【００３７】
次いで、トナー像が転写された転写材Ｓは、定着部10に搬送される。定着部10では熱と圧力によってトナー像が転写材Ｓ上に固着させられる。
【００３８】
尚、一次転写工程によって転写しきれなかった感光体ドラム１上の転写残トナーは、クリーニング装置６によってクリーニングされ、続く画像形成工程に供される。また、二次転写工程によって転写しきれなかった中間転写ベルト51上の転写残トナーは、ベルトクリーニング手段としての第１ベルトクリーニング装置８Ａ、第２ベルトクリーニング装置８Ｂによってクリーニングされ、続く画像形成工程に供される。本実施形態では、第１、第２ベルトクリーニング装置８Ａ，８Ｂは、静電ファーブラシクリーニングによって、中間転写ベルト51をクリーニングする。尚、第１、第２ベルトクリーニング装置８Ａ，８Ｂには、互いに逆極性のバイアスが印加される。
【００３９】
また、画像形成装置100は、所望の画像形成部のみを用いて、例えば、ブラック単色画像等の所望の色の画像を形成することもできる。この場合、所望の画像形成部においてのみ、上述と同様の画像形成工程を行い、中間転写ベルト51に所望の色のトナー像のみを形成する。そして、このトナー像を転写材Ｓに転写した後定着する。
【００４０】
［画像濃度制御］
本実施形態の画像形成装置100は、中間転写ベルト51上に制御画像（制御用基準トナー像，パッチ画像）を形成し、その制御画像を画像を検知手段としての画像濃度センサ11により検知して画像濃度を制御するようにしている。
【００４１】
画像濃度センサ11は、中間転写ベルト51の外周側で制御画像を読み取り可能な位置に配置されている。本実施形態では、駆動ローラ52に対向する位置において、中間転写ベルト51の幅方向（ベルト表面移動方向と直交する方向）に２個の画像濃度センサ11Ａ，11Ｂが設けられている。各画像濃度センサ11Ａ，11Ｂは、光反射型のセンサであり、発光部と受光部とを有する。そして、中間転写ベルト上に形成されたトナーからなる制御画像に光を照射し、その反射光を測定する。画像濃度センサ11Ａ，11Ｂの検知信号は、制御手段に送信される。
【００４２】
制御手段は、画像濃度センサ11Ａ，11Ｂの検知信号から、適切な画像濃度を得るために画像濃度制御等を行う。画像濃度制御としては、入力された画像信号を装置特性や環境等に応じて変換する規則を定めるγ補正テーブルの作成又は補正制御が挙げられる。また、画像濃度制御としては、画像形成プロセス条件（現像コントラスト、レーザーパワー等）の制御、或いは現像器４内の現像剤のトナー濃度の制御（トナー補給制御）が挙げられる。本実施形態においては制御画像を用いて行う制御自体は任意であり、上記以外の他の制御のために使用してもよい。
【００４３】
尚、制御画像は、各画像形成部Ｐａ〜Ｐｄにおいて、通常の画像形成と同様の画像形成プロセスにて、静電像（制御用基準静電像）の形成、現像、一次転写の各工程を経て中間転写ベルト51に形成される。
【００４４】
［二次転写部］
次に二次転写部Ｎ2における各部材の構成及び二次転写ローラのクリーニング構成について説明する。
【００４５】
図２は二次転写部Ｎ2の周辺の拡大説明図である。本実施形態では、二次転写部Ｎ2において中間転写ベルト51の内周面に接触して回転するバックアップローラ54と、中間転写ベルト51の外周面（トナー像担持面）側に接触して回転する二次転写ローラ56とを有する。そして、二次転写ローラ56をクリーニングする二次転写部材クリーニング装置７を有し、二次転写装置150が構成されている。なお、バックアップローラ54と二次転写ローラ56とは、中間転写ベルト51を介して互いに圧接されている。
【００４６】
本実施形態では、二次転写部材としての二次転写ローラ56は、弾性ゴム層とコーティング層（表面層）とを備えた、２層以上の層構成を有する。弾性ゴム層は、セル径0.05〜1.0mmのカーボンブラック分散の発泡層からなる。表面層は、イオン導電性ポリマーを分散してなる厚み0.1〜1.0mmのフッ素樹脂系材料からなる。本実施形態では、二次転写ローラ56は、外径24mmの回転体である。また、本実施形態では二次転写ローラ56は電気的に接地されている。
【００４７】
また、二次転写ローラ56は転写材Ｓの搬送性を考慮すると、表面粗さが1.5μm 以下になると搬送性が低下してしまう。そのため、二次転写ローラ56の表層の表面粗さＲｚは、Ｒｚ＞1.5μmに制御することが好ましく、より好ましくはＲｚ＞６μmに構成する。
【００４８】
また、二次転写ローラ56に付着したトナーをクリーニングするとき、表面粗さが15μm 以上になるとクリーニング性能が低下してしまう。そのため、二次転写ローラ56の表面粗さＲｚはクリーニング性等を考慮して、Ｒｚ＜15μmに構成するのが好ましく、より好ましくはＲｚ＜12μmに構成する。
【００４９】
即ち、二次転写ローラ56は、表面にコーティング層を有する弾性部材で構成され、表面層の表面粗さＲｚが1.5μm＜Ｒｚ＜15μmであることが好ましく、より好ましくは、６μm＜Ｒｚ＜12μmである。このように、二次転写ローラ56として表面にコーティング層を有し、且つ、表層を均一に荒らしたものを用いることで、転写材Ｓの搬送を安定化することが可能になる。
【００５０】
また、二次転写ローラ56の電気抵抗値は、1.5×105〜1.5×106Ω/cmが望ましい。抵抗値が1.5×105Ω/cmよりも低いと、トナーに電荷を供給することができず、転写性が損なわれる。また、抵抗値が1.5×106Ω/cmより高いと、高圧電源の容量が足りなかったり、印加電圧が高すぎるために、リークが生じやすくなるなどの弊害が生じる。そこで、本実施形態では、二次転写ローラ56の抵抗値を5×105Ω/cmとした。
【００５１】
また、本実施形態では、バックアップローラ54は、外径24mmの回転体である。また、本実施形態では、二次転写バイアスとして、バックアップローラ54にトナーの正規の帯電極性（本実施形態では負極性）と同極性である、−３ｋＶの電圧が印加される。二次転写バイアスは、二次転写バイアス出力手段としての二次転写バイアス電源57から出力され、バックアップローラ54に印加される。
【００５２】
二次転写装置150において、二次転写ローラ56は、好ましくは、周速（表面移動速度）200〜500mm／秒の範囲で回転する。本実施形態では、300mm／秒の速度で回転している。尚、二次転写ローラ56の周速は、中間転写ベルト51の表面移動速度と実質的に等しい。また、バックアップローラ54は、二次転写ローラ56とほぼ同じ周速で回転する。
【００５３】
二次転写部材クリーニング装置７は、第１クリーニング部材としてのファーブラシ71と、バイアス印加部材であり、第２クリーニング部材としての金属ローラ72と、掻き取り部材としてのクリーニングブレード73と、廃トナー容器74と、を有する。ファーブラシ71は、二次転写ローラ54上のトナーを静電的に吸着して回収する。金属ローラ72は、ファーブラシ71に当接されており、ファーブラシ71にクリーニングバイアスを印加する。また、金属ローラ72はファーブラシ71上のトナーを静電的に吸着して回収する。クリーニングブレード73は、金属ローラ72に当接して配置されており、金属ローラ72上のトナーを掻き取って廃トナー容器74に回収する。
【００５４】
また、二次転写部材クリーニング装置７は、クリーニングバイアス出力手段としてのクリーニングバイアス電源75を有する。クリーニングバイアス電源75は、金属ローラ72に接続されており、クリーニングバイアス電源75が出力したバイアスは、金属ローラ72を介してファーブラシ71に印加される。なお、金属ローラ72は、通常、アルミやＳＵＳなどの導電性に優れた部材を用いることが好ましい。
【００５５】
更に説明すると、本実施形態では、導電性部材で形成されたロール状のファーブラシ71には、クリーニングブレード73が当接された電圧印加部材である金属ローラ72が当接されている。そして、金属ローラ72にクリーニングバイアス電源75からクリーニングバイアスが印加される。金属ローラ72に所望のバイアスを印加することで、ファーブラシ71と金属ローラ72との間に、ファーブラシ71の抵抗値に起因する電位差が生じる。二次転写ローラ56からファーブラシ71に静電吸着されたトナーは、上記電位差によって、金属ローラ72側に転写される。金属ローラ72に転写されたトナーは、金属ローラ72に当接されたクリーニングブレード73によって除去される。これにより、通常、ファーブラシ71にトナーが溜まることが防止されている。
【００５６】
ファーブラシ71は、スペースの観点から、被クリーニング部材である二次転写ローラ56に侵入させていない状態で外径10mm〜30mmであるのが好ましい。本実施形態では、ファーブラシ71の外径は18mmに構成している。即ち、本実施形態では、二次転写ローラ56に侵入させていない状態でファーブラシ71の半径は９mmである。また、本実施形態では、ファーブラシ71の毛の長さは４mm、二次転写ローラ56に対する侵入量は1.0mmとした。さらに、金属ローラ72に対する侵入量を1.5mmとした。また、ファーブラシ71の毛の密度は120kF/inch2としている。
【００５７】
以上の構成において、二次転写ローラ56に付着した制御画像のトナーをクリーニングする場合、クリーニングプロセスは後述する２つの工程によって行なわれる。第１のプロセスは、二次転写ローラ56からファーブラシ71に転写させるプロセス（以下「クリーニングプロセス１」という）である。第２のプロセスは、ファーブラシ71から金属ローラ72へ転写するプロセス（以下「クリーニングプロセス２」という）である。濃度の濃い、制御画像を良好にクリーニングする場合、クリーニングプロセス１、クリーニングプロセス２それぞれにおいて、より多くのトナーを転写させる必要がある。
【００５８】
ここで、クリーニングプロセス１，２の制御画像のクリーニング特性を定量化するために、それぞれのプロセスにおける、クリーニング効率を測定した。模式図を図３に示す。クリーニングプロセス１でのクリーニング効率の測定は、制御画像ａがクリーニングプロセス１を通過する前後で画像形成装置を停止させておこなった。  クリーニング効率を正確に測定するためには、制御画像a,bを吸引採取し測定するのが最も正確であるが、本実施例では、制御画像を透明シールに転移させ、濃度を測定する。ことによって、制御画像a、bをトナーの重量ではなく、濃度の値によって代用した。一般的に、トナーの重量と濃度計での濃度値は線形となる相関関係があり、トナー重量をトナー濃度で置き換えることは問題ない。制御画像を捕集するテープは透明なものが好ましく、かつ、トナーを捕集するに必要な粘着性があればよい。本実施例では、リンテック社製のスーパースティックを使用した。制御画像がクリーニングプロセス１を通過した後に画像形成装置をタイミングよく停止させ、2次転写ローラー上に残留している制御画像にスパースティックを当て、シールの上から圧力をかけ、テープを剥がす。制御画像が転写されたテープは白い紙に貼り付ける。濃度の測定は、白い紙に貼り付けた状態で行なった。濃度の測定には、Ｘ−ＲＩＴＥ社製の分光濃度計500シリーズを用いた。このとき、ファーブラシ71上の制御画像を透明シールに転移させることは困難であるため、二次転写ローラ56通過後の制御画像ｂをテープした。このときの二次転写ローラ56上のトナー量（濃度）（ａ）に対してファーブラシ71が吸着するトナー量（濃度）（ａ−ｂ）の割合であるクリーニングプロセス１でのクリーニング効率α（％）は、
【００５９】
α＝(（ａ−ｂ）/ ａ ) ×100  （％）
【００６０】
である。同様に、ファーブラシ71上のトナー量（ａ−ｂ）に対して金属ローラ72が吸着するトナー量（ｃ）の割合であるクリーニングプロセス２でのクリーニング効率β（％）は、金属ローラ71上に転写された制御画像ｃのトナーをテープすることで、
【００６１】
β＝(ｃ / ( ａ−ｂ ))×100  (％)
【００６２】
である。
【００６３】
ここで、本実施形態では、画像濃度センサ11で検知する制御画像（パッチ画像）は、画像安定化の観点から、紙間毎に形成される。図４は、Ａ３サイズの記録材Ｓを縦送り（記録材の長手方向を搬送方向に沿わせて給送）で使用する場合を例に、中間転写ベルト51上に形成する制御画像を模式的に示す。本実施形態では、図４に示すように、制御画像の幅（中間転写ベルト51の表面移動方向と直交する方向の長さ）Ｗは20mm、制御画像の長さ（中間転写ベルト51の表面移動方向の長さ）Ａは10mmとした。即ち、制御画像は、複数枚の転写材Ｓに対する連続画像形成中に、転写材Ｓに転写するトナー像間の中間転写ベルト51上の領域である転写材間領域（紙間）に、幅(Ｗ)20mm×長さ(Ａ)10mmの大きさで毎回形成する。
【００６４】
制御画像の長さは、20mm〜70mmの範囲が好ましい。制御画像の長さＡが20mm未満であると、制御画像を読み取る画像濃度センサ11の感度が低下していまい、読み取り誤差の原因となり易い。また、制御画像が70mmを超えると、紙間の長さが必要となり、画像形成装置の生産性（１分あたりの出力可能枚数）の低下が懸念される。また、本実施形態では、制御画像のトナー濃度は、0.7mg/cm2である。
【００６５】
本実施形態では、上述のように画像安定性の観点から、毎回の紙間に制御画像を形成する。また、本実施形態では、画像濃度センサ11は、中間転写ベルト51の表面移動方向と直交する方向において２カ所に設けられている。そのため、図示の例では、各紙間では、中間転写ベルト51の幅方向において２カ所に制御画像が形成される。また、本実施形態では、画像形成装置の生産性の観点から、紙間距離（中間転写体の表面移動方向における紙間の長さ）を極力狭く設定しており、各紙間では、中間転写ベルト51の表面移動方向において１個の制御画像が形成される。
【００６６】
［クリーニングプロセス１とクリーニングプロセス２のクリーニング効率］
以上に述べた制御画像を形成している条件下で、クリーニング効率α、βをクリーニングバイアスの出力値を変化させて測定した実験結果を図５に示す。このときのクリーニングバイアスは、電流を常に一定にして制御する、定電流制御方式のクリーニングバイアス電源を用いた。グラフの横軸は、クリーニングバイアス出力電流を示し、縦軸は、クリーニング効率を示している。クリーニング効率が大きいほど、クリーニング性は良好であることを意味している。なお、このときのクリーニング不良が起きるときの閾値は、クリーニング効率が90％以下であった。すなわち、クリーングプロセス１、クリーニングプロセス２でのクリーニング効率のどちらかが90％以下になると、クリーニング不良が発生する。このとき、クリーニング不良は、転写材Ｓの裏汚れとして現れる。
【００６７】
したがって、クリーニング不良を起こさないためには、クリーニングプロセス１、クリーニングプロセス２共に、クリーニング効率が90％以上になる設定電流値に制御する必要がある。このとき、クリーニングプロセス１，２共にクリーニング効率が90％以上の範囲をクリーニングラチチュードａ（μＡ）と定義する。図５の場合、クリーニングラチチュードは、このときａの値は矢印に示す範囲の通りとなる。
【００６８】
図５に示すように、設定電流値が低い時には、クリーニングプロセス１，２ともにクリーニング効率α、βは低い。これはトナーをファーブラシ71或いは、金属ローラ72に転移させるための電流（＝電荷量）がトナーの持っている電荷量に比べて、不足しているためである。
【００６９】
逆に、設定電流値が高い場合で、クリーニング効率が低い場合は、トナーの持っている電荷量に比べて、電流値（電荷量）が多すぎるために、トナー電荷が反転して逆極性になる可能性が高く、その結果、クリーニング効率が低下しているためである。
【００７０】
次に図６にクリーニング効率α、βがそれぞれ、90％以上を満たす条件下で、α、βの値を変化させたときの、耐久枚数における、ファーブラシ71へのトナーの蓄積量を測定した結果を示す。ファーブラシ71へのトナーの蓄積量は、ファーブラシ71の重量を測定することによって求めた。また、クリーニング効率α、βはファーブラシの二次転写ローラ56への侵入量λ1、ファーブラシ71の金属ローラ72への侵入量λ2を変化させることで制御をおこなった。ここで、前記ファーブラシ71の侵入量を大きくするとクリーニング効率は大きくなり、侵入量を小さくするとクリーニング効率は小さくなる。そして、本実施形態ではλ1＝2.0mm  λ2＝1.0mmとしてα＞βとした。また、λ1＝λ2＝1.0mmとしてα＝βとした。また、λ1＝1.0mm、λ2＝1.5mmとしてα＜βとした。
【００７１】
上記設定において、α≦βの条件では、ファーブラシ71にトナーが溜まってクリーニング不良を引き起こすことは無い。しかし、α＞βではファーブラシ71にトナーが溜まってクリーニング不良を引き起こすことがある。よって、クリーニング性を満足し、かつ、ファーブラシの耐久寿命を満たすためには、α＞90（％）、かつ、β＞90（％）であり、かつ、α≦βであることが必要である。
【００７２】
そこで、クリーニングプロセス１、２共にクリーニング効率α、βが90％以上を達成し、かつα≦βであるクリーニングラチチュードＡ（図５参照）をできるだけ広い領域で確保することで、常に良好なクリーニング特性を維持できる。
【００７３】
次に上記クリーニングラチチュードＡを得るために、ファーブラシ71の電気抵抗値や周速、金属ローラ72の周速、また二次転写ローラ56の表面粗さを変化させてクリーニング特性を調べた実験結果を以下に示す。
【００７４】
［ファーブラシの電気抵抗］
本実施形態の画像形成装置において、ファーブラシ71の電気抵抗値ｒ1を変化させたときクリーニングラチチュードＡの変化を図７に示す。図７に示すように、ファーブラシ71の電気抵抗値ｒ1が３×104≦ｒ1≦３×106Ω/cmの範囲にあるときは、クリーニングラチチュードＡのクリーニング特性が得られた。
【００７５】
そして、ファーブラシ71の電気抵抗値が３×104Ω/cmよりも低いと、クリーニングラチチュードＡは存在せず、マイナスの値である。この理由としては、ファーブラシ71と金属ローラ72との間で生じる電位差が小さいことによるものと関係している。
【００７６】
ファーブラシ71と金属ローラ72との間での電位差が小さいと、そこにトナーが存在したときの、抵抗が相対的に大きくなり、電流がトナーを避けて流れてしまうため、トナーにクリーニングに必要な電荷を与えることができない。即ち、クリーニングプロセス２のクリーニング効率が低下するためである。
【００７７】
逆にファーブラシ71の電気抵抗値が３×106Ω/cmよりも高い場合もクリーニングラチチュードが存在しない。これは、ファーブラシ71の抵抗値が高くなると、印加電圧が高くなる。それにより、二次転写ローラ56とファーブラシ71との間、或いは、ファーブラシ71と金属ローラ72との間のいずれにおいて、放電現象が生じやすくなる。この放電現象によって、電流がより多くトナーに流れ込んでしまうため、トナーの電荷が逆極性になりやすく、クリーニングプロセス１，２におけるクリーニング効率が低下するためである。
【００７８】
［ファーブラシの周速］
次に本実施形態の画像形成装置において、ファーブラシ71の周速（周面移動速度）Ｖ1を変化させたときのクリーニングラチチュードＡの変化は図８に示すごとくであった。このとき、金属ローラ72の周速は二次転写ローラ56の接触部において、二次転写ローラ56の周面移動方向と同一方向に1.0（同じ速度）である。
【００７９】
ファーブラシ71の周面移動方向は二次転写ローラ56との接触部において該二次転写ローラ56の周面移動方向と逆方向である（図３参照）。そして、図８に示すように、二次転写ローラ56の周速Ｖ0を１としたとき、ファーブラシ71の周速Ｖ1が0.15（0.15Ｖ0）以上のときにクリーニングラチチュードＡが得られた。
【００８０】
そして、ファーブラシ71の周速Ｖ1が二次転写ローラ56の周面周速度Ｖの0.15以上であれば、クリーニングラチチュードＡは大きくなっていく傾向にある。しかし、0.5（0.5Ｖ0）以上でほぼ飽和傾向になる。さらには、1.0（1.0Ｖ0）以上では、ファーブラシ71が高速で回転することによるトナー飛散が生じることで、転写材Ｓの裏汚れが発生してしまう。
【００８１】
よって、ファーブラシ71の周速Ｖ1は二次転写ローラ56の周速Ｖ0の0.15倍以上、1.0倍以下に設定するのがよいことがわかる。そして、最適な範囲としては、ファーブラシ71の周速を二次転写ローラ56の周速の0.5倍以上、1.0倍以下に設定するのがよい。
【００８２】
［金属ローラの周速］
次に本実施形態の画像形成装置において、金属ローラ72の周速（周面移動速度）Ｖ2を変化させたときのクリーニングラチチュードＡの変化は図９に示すごとくであった。
【００８３】
このとき、金属ローラ72の周面移動方向はファーブラシ71との接触部において、ファーブラシ71の周面移動方向と同方向である（図３参照）。図９に示すように、金属ローラ72の周速はファーブラシ71の周速を１としたとき、0.8以上のときにクリーニングラチチュードＡが得られた。
【００８４】
そして、金属ローラ72周速Ｖ2がファーブラシ71の周速Ｖ1の0.8（0.8Ｖ1）以上であれば、クリーニングラチチュードＡは大きくなっていく傾向にあるが、2.0（2.0Ｖ1）以上でほぼ飽和傾向になる。さらには、3.0（3.0Ｖ1）以上では金属ローラ72が高速で回転することによるトナー飛散が生じることで、転写材Ｓの裏汚れが発生してしまう。よって、金属ローラ72の周速Ｖ2はファーブラシ71の周速Ｖ1の0.8倍以上、3.0倍以下に設定するのがよいことがわかる。そして、最適な範囲としては、金属ローラ72の周速Ｖ2をファーブラシ71の周速Ｖ1の2.0倍以上、3.0倍以下に設定するのがよい。
【００８５】
［二次転写ローラの表面粗さ］
次に本実施形態の画像形成装置において、二次転写ローラ56の表面粗さを変えたときのクリーニングラチチュードＡの変化は図10に示すごとくであった。なお、二次転写ローラ56の表面粗さは、測定器：Kosaka Laboratory Surfcorder SE3400を用いた。二次転写ローラ56のスラスト方向に、測定スピード：0.1mm/秒、カットオフ値：0.8mm、測定長さ：2.5mm、の条件下で測定したときの表面粗さＲｚとしている。
【００８６】
図10に示すように、クリーニングラチチュードＡを得るためには、二次転写ローラ56の表面粗さＲｚは、1.5μm≦Ｒｚ≦15μmに設定する必要がある。Ｒｚ＜1.5μmでは、ローラ表面が平滑であるため、転写材Ｓとの接触面積が大きく、クリーニング効率が90％以上であっても転写材Ｓの裏汚れが発生してしまう。具体的に、クリーニング効率が95％以上必要であり、この条件を満たすためのクリーニングラチチュードＡは殆どない。
【００８７】
さらに、Ｒｚ＞15μmのときは、二次転写ローラ56上の凹部にトナーが入り込んでしまうため、ファーブラシ71では完全にクリーニングしきれない。さらに、凹部に入り込んでローラに残留したトナーは、二次転写時の放電現象によって、転写材Ｓに再転写することで、転写材の裏汚れを生じてしまう。
【００８８】
以上の理由より、二次転写ローラ56の表面粗さＲｚは、1.5μm≦Ｒｚ≦15μmに設定するのが好ましい。さらには、６μm≦Ｒｚ≦（12μm）であれば、クリーニングラチチュードＡは２倍になり、よりクリーニング特性の安定した画像特性を得ることが可能になる。
【００８９】
〔第２実施形態〕
次に第２実施形態に係る装置について図11乃至図13を参照して説明する。なお、本実施形態の装置の基本構成は前述した実施形態と同一であるため重複する説明は省略し、ここでは本実施形態の特徴となる構成について説明する。また、前述した実施形態と同一機能を有する部材には同一符号を付す。
【００９０】
本実施形態では、クリーニングラチチュードＡをさらに広げるために、２個のファーブラシ71ａ，71ｂを配した構成を図11を参照して説明する。２つのファーブラシ71ａ，71ｂの電気抵抗値は同じ３×106Ω/cmであり、かつ、ファーブラシ71ａ，71ｂの周速も同じく、二次転写ローラ56との接触部において二次転写ローラ56の周面移動方向と逆方向に周速比で0.5とした。このときのクリーニング効率α、βを第１実施形態とと同じ方法で測定した。
【００９１】
図12はクリーニング効率を説明するための模式図である。図12において、二次転写ローラ56の回転方向上流側のファーブラシ71ａでの、二次転写ローラ56からファーブラシへの工程をクリーニングプロセス１、二次転写ローラ56から下流側のファーブラシ71ｂへの工程をクリーニングプロセス１′とする。また、上流側ファーブラシ71ａから金属ローラ72への工程をクリーニングプロセス２とし、下流側ファーブラシ71ｂから金属ローラ72への工程をクリーニングプロセス２′と定義する。
【００９２】
そして、図12に示すように、クリーニング前の二次転写ローラ56上のトナー量をａ、クリーニングプロセス１後の二次転写ローラ56上のトナー量をｂとする。また、クリーニングプロセス１′後の二次転写ローラ56上のトナー量をｃとする。さらに、クリーニングプロセス２後の金属ローラ72上のトナー量をｄとし、クリーニングプロセス２′後の金属ローラ72上のトナー量をｅとする。
【００９３】
このときの、クリーニングプロセス１，１′でのクリーニング効率α、α′は、
【００９４】
α＝(（ａ−ｂ）/ ａ ) ×100  （％）
【００９５】
α′＝( (ｂ−ｃ) / ｂ) ×100  （％）
【００９６】
クリーニングプロセス２，２′でのクリーニング効率、β、β′は、
【００９７】
β＝( ｄ / (ａ−ｂ) )  ×100  （％）
【００９８】
β′＝(ｅ / (ｂ−ｃ) ) ×100  （％）
【００９９】
である。
【０１００】
このときのクリーニングプロセス１のクリーニング効率を図13に示す。ファーブラシが１つから２つに増えたことによって、クリーニングプロセス１，２共にクリーニング効率のピーク値が低電流側にシフトすることがわかる。
【０１０１】
また、二次転写ローラ56上に転写された制御画像が一周する間に、クリーニングできる回数が１回から２回に倍増することで、クリーニング効率のピーク値もさらに上がったことがわかる。
【０１０２】
したがって、クリーニングラチチュードＡが２倍近くまで増加した。このため、本実施形態の構成を用いることで、さらに安定したクリーニング特性をもった画像形成装置を提供することができる。
【０１０３】
以上、本実施形態によれば、二次転写ローラ56に転写されてしまう、高濃度トナーを良好に除去し、転写材Ｓの裏汚れ、両面印刷時の画像欠陥を防止することができる。また、種々の転写材Ｓへの画像形成中に形成される紙間の制御画像に対応して、常に、ファーブラシによる良好な二次転写ローラ56のクリーニング性を達成することができる。従って、本実施形態によれば、複数の転写材間領域に所定の間隔で繰り返し制御画像が形成される場合の二次転写部材のクリーニング性を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１０４】
【図１】第１実施形態に係る画像形成装置の概略断面図である。
【図２】第１実施形態に係る二次転写装置の概略断面図である。
【図３】二次転写ローラのトナークリーニング効率の説明図である。
【図４】制御画像の形成方法を説明するための模式図である。
【図５】クリーニング効率α、βをクリーニングバイアスの出力値を変化させて測定した結果を示すグラフである。
【図６】クリーニング効率α、βがそれぞれ、90％以上を満たす条件下で、α、βの値を変化させたときの、耐久枚数における、ファーブラシへのトナーの蓄積量を測定した結果を示すグラフである。
【図７】ファーブラシの電気抵抗値を変化させたときクリーニングラチチュードＡの変化を示すグラフである。
【図８】ファーブラシの周速を変化させたときのクリーニングラチチュードＡの変化を示すグラフである。
【図９】金属ローラの周速を変化させたときのクリーニングラチチュードＡの変化を示すグラフである。
【図１０】二次転写ローラの表面粗さを変化させたときのクリーニングラチチュードＡの変化を示すグラフである。
【図１１】第２実施形態に係る２個のファーブラシを配した二次転写装置の概略断面図である。
【図１２】第２実施形態に係る二次転写ローラのトナークリーニング効率の説明図である。
【図１３】第２実施形態に係るクリーニング効率を説明するグラフである。
【符号の説明】
【０１０５】
Ｎ2   …二次転写部
Ｓ    …転写材
１    …感光体ドラム
２    …帯電ローラ
３    …露光装置
４    …現像器
５    …中間転写ユニット
６    …クリーニング装置
７    …二次転写部材クリーニング装置
８Ａ，８Ｂ …ベルトクリーニング装置
10    …定着部
11Ａ，11Ｂ …画像濃度センサ
51    …中間転写ベルト
52    …駆動ローラ
53    …テンションローラ
54    …バックアップローラ
55    …一次転写ローラ
56    …二次転写ローラ
57    …二次転写バイアス電源
71    …ファーブラシ
71ａ，71ｂ …ファーブラシ
72    …金属ローラ
73    …クリーニングブレード
74    …廃トナー容器
100   …画像形成装置
100Ａ …装置本体
150   …二次転写装置
【図１】
2007286181.tif 000003
【図２】
2007286181.tif 000004
【図３】
2007286181.tif 000005
【図４】
2007286181.tif 000006
【図５】
2007286181.tif 000007
【図６】
2007286181.tif 000008
【図７】
2007286181.tif 000009
【図８】
2007286181.tif 000010
【図９】
2007286181.tif 000011
【図１０】
2007286181.tif 000012
【図１１】
2007286181.tif 000013
【図１２】
2007286181.tif 000014
【図１３】
2007286181.tif 000015