JP5235432B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、転写部材に転写された制御用トナー像を静電的に吸着除去する転写部材クリーニング装置を備えた画像形成装置、詳しくは、転写部材クリーニング装置による転写部材のクリーニング性能を回復させる制御に関する。

感光ドラム、中間転写ベルト等の像担持体に転写部材を当接回転させて、記録材に対するトナー像の転写部を構成した画像形成装置が広く用いられている。

また、記録材に転写する画像のトナー像の間隔に、記録材に転写されない制御用トナー像（制御画像）を形成して像担持体に担持させて、トナー像形成条件の調整等を行う画像形成装置が実用化されている。

また、転写部材にファーブラシ等のクリーニング部材を当接回転して、転写部で転写部材に付着した制御用トナー像を静電的に吸着除去させることにより、記録材の裏汚れを回避する画像形成装置も実用化されている。

特許文献１には、中間転写ベルトに当接回転して転写部を形成する二次転写ローラに静電クリーニング装置を設けた画像形成装置が示される。静電クリーニング装置は、トナー像の帯電極性と逆極性の電圧を印加した導電性ロールブラシを二次転写ローラに摺擦回転させることにより、転写部で二次転写ローラに転写された制御用トナー像を静電的に吸着除去する。

特開２００５−３５２０４１号公報

静電クリーニング装置は、クリーニング電圧が印加されたクリーニング部材の静電的な吸着能力と、転写部材の表面に対するトナーの付着力とのバランスによってクリーニング性能が変化する。クリーニング部材によるトナー捕集能力が低下したり、転写部材の表面のトナー拘束力が高まったりすると、転写部材クリーニング装置による転写部材のクリーニング性能は低下する。そして、転写部材クリーニング装置のクリーニング性能が低下すると、転写部材に転写された制御用トナー像を十分に除去できなくなってしまい、制御用トナー像に起因する記録材の裏汚れや両面印刷時の裏面画像の濃度ムラが発生し易くなる。

例えば、画像比率の小さい画像の連続形成、転写電圧が高くなる記録材や特殊な表面性状の記録材への連続形成、プリント枚数の少ない画像形成ジョブが頻繁に繰り返された場合等に、記録材の裏汚れ等が発生し易くなる。そして、これらの現象は、像担持体や転写部材が新品交換された後の所定期間において顕著である。

これらの場合、後述するように、放電生成物が転写部材の表面を覆ってトナーに対する拘束力を高めていたり、放電生成物がクリーニング部材の表面を覆って転写部材クリーニング装置のトナー捕集能力を低下させていたりする。

本発明は、転写部材クリーニング装置による制御用トナー像のクリーニング性能を効率的に回復させて、制御用トナー像に起因する記録材の裏汚れ等を軽減できる画像形成装置を提供することを目的としている。

本発明の画像形成装置は、感光体に、通常トナー像と、通常トナー像の間隔に配置された制御用トナー像とを形成するトナー像形成手段と、前記感光体から転写されたトナー像を担持して回転する像担持体と、前記像担持体に当接しながら回転して、転写部を通過する記録材にトナー像を転写する転写部材と、前記像担持体上の前記通常トナー像を記録材へ転写する際に前記転写部材に転写電圧を印加する転写電源と、前記転写部材にクリーニング部材を当接して回転させて、前記転写部材に付着した前記制御用トナー像を静電的に除去する転写部材クリーニング装置と、前記像担持体にクリーニング部材を当接して回転させて、前記像担持体に付着したトナー像を静電的に除去する像担持体クリーニング装置とを備えたものである。そして、前記トナー像形成手段及び前記転写電源を制御して、前記像担持体にクリーニングトナー像を担持させて前記転写部材に転写させ、前記転写部材に転写させたクリーニングトナー像に関しては前記転写部材クリーニング装置を、前記転写部材から移転したクリーニングトナー像に関しては前記像担持体クリーニング装置をそれぞれ作動させるクリーニングモードを実行する実行手段を備え、前記クリーニングモード中にて、前記クリーニングトナー像は、前記像担持体の回転方向に全周に渡って、前記像担持体の回転方向に直角な方向にて、少なくとも前記制御用トナー像が形成される領域を含んで最大画像形成領域よりも狭い領域に形成される。

本発明によれば、制御用トナー像に起因する裏汚れが発生した場合や発生しそうな場合に、クリーニングトナー像を形成して転写部材に転写するクリーニングモードの制御を実行可能である。クリーニングモード中は、クリーニングトナー像を用いて、像担持体を経由して転写部材の全周にトナーを塗布することにより、転写部材の表面からトナーへ放電生成物を移転させる。そして、放電生成物を担持したトナーを、転写部材クリーニング装置によって転写部材の表面から除去して回収する。

また、クリーニングモード中は、像担持体上の全周にトナーを付着させて、像担持体上の放電生成物が転写部材へ転移することを抑制する。

このとき、制御用トナー像のクリーニング性能に関与する部分に対して集中的にトナーを供給するため、少ないトナー消費量で、制御用トナー像のクリーニング性能に関与する部分の放電生成物を効率的に除去できる。像担持体の回転方向に直角な方向にて、少なくとも制御用トナー像が形成される領域を含んで最大画像形成領域よりも狭い領域にクリーニングトナー像を形成する。これにより、制御画像のクリーニング性能に関わる部材の必要な領域に集中して放電生成物を除去して、制御画像のクリーニング性能に関わらない領域でトナーを節約できる。

従って、転写部材クリーニング装置による制御用トナー像のクリーニング性能を効率的に回復させて、制御用トナー像に起因する記録材の裏汚れ等を軽減できる。

以下、本発明のいくつかの実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、非画像形成時に、二次転写ローラに転写するためのトナー像を形成する限りにおいて、各実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。

本実施形態では、トナー像の形成／転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、ＦＡＸ、複合機等、種々の用途で実施できる。

なお、特許文献１に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、説明中、特許請求の範囲で用いた構成名に付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。

＜第１実施形態＞
図１は第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図、図２は画像形成部および二次転写部の構成の説明図、図３は中間転写ベルトに担持された各種トナー像の配置の説明図である。

図１に示すように、第１実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト５１の直線区間に、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラー複写機である。

画像形成部Ｐａでは、感光ドラム１ａにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト５１に一次転写される。画像形成部Ｐｂでは、感光ドラム１ｂにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト５１のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Ｐｃ、Ｐｄでは、それぞれ感光ドラム１ｃ、１ｄに、シアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト５１に順次重ねて一次転写される。

中間転写ベルト５１に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部Ｔ２へ搬送されて、記録材収納カセット８から二次転写部Ｔ２へ給送された記録材Ｐへ一括二次転写される。

レジストローラ８２は、記録材収納カセット８から１枚ずつ分離して給送された記録材Ｐを受け入れて待機させ、中間転写ベルト５１のトナー像にタイミングを合わせて二次転写部Ｔ２へ送り出す。

定着装置７は、定着ローラ７１に加圧ローラ７３を所定の付勢力で圧接しており、定着ローラ７１の内部にはヒータ７２が配設されている。二次転写部Ｔ２でトナー像を二次転写された記録材Ｐは、定着ローラ７１と加圧ローラ７３のニップを通過する過程で加熱と加圧を受けて、表面にフルカラー画像を定着された後に、画像形成装置１００の外部へ排出される。

（トナー像形成手段）
画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄは、付設された現像装置４ａ、４ｂ、４ｃ、４ｄで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。以下では、イエローの画像形成部Ｐａについて説明し、他の画像形成部Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄについては、説明中の符号末尾のａを、ｂ、ｃ、ｄに読み替えて説明されるものとする。

図２に示すように、画像形成部Ｐａは、感光ドラム１ａの周囲に、帯電ローラ２ａ、露光装置３ａ、現像装置４ａ、一次転写ローラ５３ａ、及びドラムクリーニング装置６ａを配置する。

感光体の一例である感光ドラム１ａは、帯電極性が負極性の感光層を外周面に形成され、不図示の駆動モータから駆動力を伝達して所定のプロセススピードで矢印Ｒ１方向に回転する。

帯電ローラ２ａは、感光ドラム１ａに圧接して従動回転する。電源Ｄ３は、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電ローラ２ａに印加して、感光ドラム１ａの表面を一様な負極性の電位に帯電する。

露光装置３ａは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをＯＮ−ＯＦＦ変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム１ａの表面に画像の静電像を書き込む。

現像装置４ａは、二成分現像剤を攪拌して帯電させて、固定磁極４ｊの周囲で感光ドラム１ａとカウンタ方向に回転する現像スリーブ４ｓの表面に穂立ち状態で担持させ、二成分現像剤の穂先で感光ドラム１ａを摺擦する。

電源Ｄ４は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した現像電圧を現像スリーブ４ｓに印加して、現像スリーブ４ｓよりも相対的に正極性となった感光ドラム１ａの静電像へ負極性に帯電したトナーを付着させて、静電像を反転現像する。

一次転写ローラ５３ａは、感光ドラム１ａとの間に中間転写ベルト５１を挟み込んで、感光ドラム１ａと中間転写ベルト５１との間にトナー像の一次転写部Ｔａを形成する。

電源Ｄａは、一次転写ローラ５３ａに正極性の直流電圧を印加して、感光ドラム１ａに担持された負極性のトナー像を、一次転写部Ｔａを通過する中間転写ベルト５１へ一次転写する。

ドラムクリーニング装置６ａは、クリーニングブレードを感光ドラム１ａに摺擦して、一次転写部Ｔａを通過して感光ドラム１ａの表面に残留した転写残トナーを除去する。

（像担持体）
中間転写ベルト５１は、テンションローラ５８、駆動ローラ５４、及びバックアップローラ５６に掛け渡して支持され、駆動ローラ５４に回転駆動されて矢印Ｒ２方向に回転する。

中間転写ベルト５１は、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、アクリル、塩化ビニル等の樹脂または各種ゴム等で形成される。これらの材料に帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させて、厚みを０．０７〜０．５ｍｍ、周長を１８００ｍｍに成型してある。

中間転写ベルト５１の体積抵抗率ρ（Ωｃｍ）は、転写性を考慮すると１０^５≦ρ≦１０^１５が望ましく、第１実施形態では、中間転写ベルト５１の体積抵抗率を１０^９（Ωｃｍ）とした。体積抵抗率ρは、ＪＩＳ−Ｋ６９１１法準拠プローブを使用して、２３度Ｃ５０％ＲＨ環境下で、印加電圧１００Ｖ、印加時間６０ｓｅｃの条件で測定した。

二次転写部Ｔ２を通過して中間転写ベルト５１に残留した転写残トナー等は、像担持体クリーニング装置の一例であるベルトクリーニング装置５５によって除去される。

ベルトクリーニング装置５５は、中間転写ベルト５１に当接してカウンタ方向に回転するファーブラシ５５ａに、電源Ｄ５から、金属ローラ５５ｂを介して正極性の直流電圧のクリーニング電圧を印加している。これにより、中間転写ベルト５１に対してファーブラシ５５ａが相対的に正極性に帯電するので、負極性に帯電して中間転写ベルト５１に付着したトナーがファーブラシ５５ａに移転する。そして、ファーブラシ５５ａに対して金属ローラ５５ｂが相対的に正極性に帯電しているので、ファーブラシ５５ａに付着したトナーが金属ローラ５５ｂに移転する。金属ローラ５５ｂに担持されたトナーは、金属ローラ５５ｂに当接させたクリーニングブレード５５ｃに掻き落とされて回収容器５５ｄに回収される。

中間転写ベルト５１の内側面に白色のシールＳＥが接着されている。カーボンが分散した中間転写ベルト５１の裏面は黒色なので、発光素子ＯＵＴから中間転写ベルト５１の裏面へ光を出し続けると、シールＳＥに光が反射したときに、受光素子ＩＮが強度の強い反射光を検知する。これにより、中間転写ベルト５１の回転方向の位置を検出する手段を構成している。中間転写ベルト５１の周速が分かっているので、シールＳＥを検出してから経過した時間で中間転写ベルト５１の周方向位置の計算を行っている。

（転写部材）
二次転写ローラ５７は、バックアップローラ５６との間に中間転写ベルト５１を挟み込んで、中間転写ベルト５１と二次転写ローラ５７との間に、記録材に対する画像のトナー像の二次転写部Ｔ２を形成する。二次転写ローラ５７は、接地電位に接続され、バックアップローラ５６は、転写電源Ｄ２に接続されている。

転写電源Ｄ２は、負極性の直流電圧の二次転写電圧をバックアップローラ５６に印加して、中間転写ベルト５１に担持されたトナー像を、二次転写部Ｔ２を通過する記録材Ｐへ二次転写する。

二次転写ローラ５７は、金属製の中心軸５７ａ上にウレタンゴム等の弾性ゴム層５７ｂとコーティング層５７ｃとを配置した二層以上の構成で、長手方向の長さが３３０ｍｍ、周長が７５ｍｍである。弾性ゴム層５７ｂは、カーボンブラックが分散されたゴム材料を用いたセル径０．０５〜１．０ｍｍの発泡層からなり、コーティング層５７ｃ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。二次転写ローラ５７の表面硬度は、Ａｓｋｅｒ−Ｃ硬度値で３５度である。

二次転写性を考慮すると、二次転写ローラ５７の抵抗値Ｒ（Ω）は、１０^６Ω≦Ｒ≦１０^９Ωが望ましく、第１実施形態では１０^７（Ω）である。抵抗値Ｒ（Ω）は、φ２０ｍｍの試験用金属ローラに二次転写ローラ５７を総圧９．８Ｎで当接させて回転させ、２ｋＶの直流電圧を印加した際の電流値を測定して演算される。

（制御用トナー像）
画像形成装置１００では、記録材に転写するための通常トナー像の間隔に制御画像を形成し、制御画像の検知結果をトナー像の形成条件にフィードバックして、画像の色味安定性、濃度均一性等を維持している。これにより、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を達成している。

図２を参照して図３に示すように、中間転写ベルト５１上の画像のトナー像Ｇの間隔に、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫが担持される。Ａ３縦送りサイズの記録材に転写するための画像のトナー像Ｇは、７０ｍｍの紙間距離で連続形成される。

制御画像(カラーパッチ)ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫは、中間転写ベルト５１の回転方向の長さが２０ｍｍ、幅の方向長さが１８ｍｍの長方形に形成され、それぞれの濃度検知結果は、現像装置４ａに補給されるトナー量にフィードバックされる。

制御画像(レジパッチ)ＧＲは、中間転写ベルト５１の回転方向の長さが１．２７ｍｍ、幅方向の長さが１０ｍｍの線分状に形成され、検知タイミングがトナー像の先端位置検知に用いられる。

制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫは、画像形成部（Ｐａ〜Ｐｄ：図１）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に担持される。連続画像形成時、画像形成部（Ｐａ〜Ｐｄ：図１）は、記録材に転写する画像のトナー像の間隔に制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫを形成して、中間転写ベルト５１に一次転写する。

制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫは、画像形成装置１００のダウンタイムを削減するために、連続形成される画像のトナー像Ｇの間隔（紙間）に形成される。制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫは、出力画像のカラーバランスをきめ細かく制御するために、画像のトナー像Ｇのすべての間隔（紙間）に形成される。

光学センサ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃは、駆動ローラ５４に対向する位置において、中間転写ベルト５１の幅方向に位置をずらせて配置されている。

光学センサ１１Ａは、発光部と受光部とを有する光反射型のセンサであり、直下を通過する制御画像ＧＭ、ＧＫに赤外光を斜め照射して正反射光を検知し、トナー像の濃度に対応した信号を制御部１１０に出力する。

光学センサ１１Ｂは、発光部と受光部とを有する光反射型のセンサであり、直下を通過する制御画像ＧＹ、ＧＣに赤外光を斜め照射して正反射光を検知し、トナー像の濃度に対応した信号を制御部１１０に出力する。

光学センサ１１Ｃは、発光部と受光部とを有する光反射型のセンサであり、直下を通過する制御画像ＧＲに赤外光を斜め照射して正反射光を検知し、トナー像の濃度に対応した信号を制御部１１０に出力する。

制御部１１０は、光学センサ１１Ａ、１１Ｂの出力から制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫの濃度を検知して、各色の現像装置４ａに対するトナー供給量を調整する。

制御部１１０は、光学センサ１１Ｃの出力から画像のトナー像の先頭位置を検知して、二次転写部Ｔ２に対する記録材の給送タイミングを調整する。

なお、光学センサ１１Ａ、１１Ｂで制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫを検知して行う制御は、現像装置に対するトナー供給量の調整には限定されない。

例えば、入力された画像信号を露光装置３ａの出力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。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、露光装置３ａによる画像の静電像の書き込み開始タイミングの制御、転写電圧の制御等も挙げられる。

２種類の制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲは、中間転写ベルト５１の幅方向で互いに重ならない位置に形成され、画像濃度は、両者とも１．３〜１．８の範囲にあればよい。第１実施形態では、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ（エンジン）の最大濃度に相当する１．５の反射濃度である。反射濃度は、Ｘ−Ｒｉｔｅ社製
反射濃度計を使用して測定した。

（転写部材クリーニング装置）
図２を参照して図３に示すように、画像形成装置１００では、記録材の間隔で二次転写ローラ５７を中間転写ベルト５１から離間させる制御を実行していない。

記録材の間隔でバックアップローラ５６に印加する二次転写電圧の極性を反転させる制御も実行しておらず、二次転写部Ｔ２を通過する制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲに対しても、画像のトナー像Ｇに対してと同一極性の転写電圧が印加され続ける。

そのため、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄでそれぞれ形成して、中間転写ベルト５１上の画像のトナー像の間隔に担持させた制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲは、二次転写部Ｔ２を通過する過程で、二次転写ローラ５７に二次転写されてしまう。そして、二次転写ローラ５７に二次転写された制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲを放置すると、二次転写ローラ５７に接触する記録材Ｐの裏面に付着して裏汚れとなったり、両面画像印刷時に裏面画像に重なって色ムラとなったりする。

そこで、画像形成装置１００では、二次転写ローラ５７に転写部材クリーニング装置６０を付設して、二次転写ローラ５７に二次転写された制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲを静電ファーブラシクリーニング方式で除去している。

図２に示すように、転写部材クリーニング装置６０は、二次転写ローラ５７に当接してカウンタ方向に回転するファーブラシ６３に、電源Ｄ６から、金属ローラ６１を介して正極性の直流電圧をクリーニング電圧として印加する。これにより、二次転写ローラ５７に対してファーブラシ６３が相対的に正極性に帯電しているので、負極性に帯電して二次転写ローラ５７に付着したトナーがファーブラシ６３に移転する。そして、ファーブラシ６３に対して金属ローラ６１が相対的に正極性に帯電しているので、ファーブラシ６３に付着したトナーが金属ローラ６１に移転する。金属ローラ６１に担持されたトナーは、金属ローラ６１に当接させたクリーニングブレード６２によって掻き落とされて回収容器６４に回収される。

転写部材クリーニング装置６０のファーブラシ６３は、二次転写ローラ５７の回転方向に沿った二次転写部Ｔ２の下流側に、二次転写ローラ５７に対する侵入量を１．０ｍｍに設定して配置される。

ファーブラシ６３は、外径がφ２０ｍｍ、毛体の長さが５ｍｍ、植毛密度は５０万本／ｉｎｃｈ^２、抵抗値は１０^７Ωである。抵抗値Ｒ（Ω）は、測定用の金属ローラに侵入量１ｍｍで当接させて、１００ｒｐｍにて回転させた状態で、直流電圧１００Ｖを印加したときの電流値を測定して演算した値である。

ファーブラシ６３は、二次転写ローラ５７の回転方向に対してカウンタ方向に、二次転写ローラ５７の２０％の周速を持たせて回転駆動される。

電源Ｄ６は、ファーブラシ６３の回転中、トナーの帯電極性の逆極性である正極性（＋）の直流電圧を金属ローラ６１に出力する。金属ローラ６１には、ウレタンゴム製のクリーニングブレード６２が当接している。

なお、転写部材クリーニング装置６０をクリーニングブレードをカウンタ方向に当接させるブレードカウンター当接方式のクリーニング装置とすることは、以下の理由により不適当である。

ブレードカウンター当接方式は、一般的にはクリーニング能力が高い。しかし、二次転写ローラは、記録材の搬送を兼ねた働きをする弾性ローラであるため、完全にクリーニングする程度までクリーニングブレードを当接させると、クリーニングブレードと二次転写ローラとの間の摩擦が過剰となる。このとき、画像形成中においては、クリーニングブレードと二次転写ローラとの摩擦力による負荷変動が発生して、二次転写ローラと像坦持体とで速度差が生じ、搬送速度の変化による画像伸縮や、色ずれ等の画像不良が発生する。二次転写ローラに放電生成物が蓄積するとクリーニングブレードとの摩擦力が大きくなって、画像伸縮や色ずれ等が更に深刻になる。

しかし、摩擦を下げるために二次転写ローラに対するクリーニングブレードの侵入量を小さくするとクリーニング能力の低下を招いて、記録材に裏面汚れが発生する。ブレード侵入量を小さくし過ぎると、クリーニングブレードの先端がクリーニングブレードと二次転写ローラとの摩擦力によって食い込み側に引っ張られ、ブレードがめくれてしまう。記録材の搬送性能を確保するために、二次転写ローラの表面粗さを大きくした場合も、同様にクリーニング能力の低下を招いて、記録材に裏面汚れが発生する。

従って、弾性ローラを採用した二次転写ローラに対しては、静電ファーブラシクリーニング方式が有効的である。しかし、静電ファーブラシクリーニング方式では、一度にクリーニングできるトナー載り量に限界があるため、各色の制御画像の位置は幅方向で重ならないように形成することが望ましい。紙間に形成される各色の制御画像は、制御画像を光学センサで検出できる範囲で極力幅を細くして、幅方向に一致しない位置に形成することが望ましい。

＜放電生成物＞
図４は中間転写ベルト及び二次転写ローラに放電生成物が付着した状態の説明図である。

転写部材と像坦持体との間では、転写電流に起因して放電生成物が発生する。放電生成物が転写部材からクリーニング部材に移動し、クリーニング部材表面に蓄積していくと、転写部材とクリーニング部材との間のトナーの移動性が徐々に悪化する。このため、転写部に一定時間連続して転写電流を印加しつづけた後に、クリーニングされるべきトナーがクリーニング部材当接部へ到達すると、クリーニング不良を起こしてしまう。

図２に示すように、静電クリーニング方式の転写部材クリーニング装置６０は、二次転写ローラ５７の表面に拘束されたトナー粒子を、静電気力に頼ってファーブラシ６３へ移転させる。このため、二次転写ローラ５７の表面におけるトナーの拘束力が変化すると、転写部材クリーニング装置６０のクリーニング性能が大きく変化する。

そして、二次転写電圧が印加された二次転写部Ｔ２で発生する放電が生成する放電生成物は、二次転写ローラ５７の表面におけるトナーの拘束力を高めてファーブラシ６３による制御画像のクリーニング困難にする。

二次転写ローラ５７には、画像のトナー像を記録材に転写するために、二次転写電圧として１０００〜４０００Ｖの高電圧が印加される。高電圧が印加された中間転写ベルト５１（又は記録材）と二次転写ローラ５７との間では放電現象が発生して、大気中の窒素等を反応させてＮＯｘに代表される放電生成物を生成する。

放電生成物が付着すると二次転写ローラ５７の表面におけるトナー粒子の拘束力が増大するので、クリーニング電圧が印加されたファーブラシ６３では吸着できないトナー粒子が増える。

その結果、二次転写ローラ５７に二次転写された高濃度の制御画像は、ファーブラシ６３の１回の摺擦では十分に除去されずに二次転写ローラ５７に連れ回って二次転写部材Ｔ２を通過する記録材の裏面に付着する。これにより、記録材の裏汚れや両面印刷時の裏面画像の色ムラが発生する。

これまでの検討を通じて、二次転写部Ｔ２に記録材を通過させたり、二次転写ローラ５７にトナーを塗布したりすることによって、放電生成物を除去して転写部材クリーニング装置６０による制御画像のクリーニング性能を回復できることが判明した。

記録材（紙）の表面は、二次転写ローラ５７の表面を摺擦して放電生成物を剥ぎ取って持ち去るからである。また、トナーの表面に付着した外添剤は、研磨粒子として二次転写ローラ５７の放電生成物を剥ぎ取り、剥ぎ取られた放電生成物がトナーとともに持ち去られるからである。

しかし、二次転写ローラ５７の表面から放電生成物を除去するだけでは、転写部材クリーニング装置６０による制御画像のクリーニング性能を十分に回復できないことが判明した。

図４に示すように、画像形成装置１００では、二次転写部Ｔ２のみならず、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄの一次転写部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄでも放電現象が発生している。一次転写部Ｔａ、Ｔｂ、Ｔｃ、Ｔｄで生成された放電生成物は、二次転写部Ｔ２で二次転写ローラ５７に転移して転写部材クリーニング装置６０による二次転写ローラ５７のクリーニング性能を低下させる。

そして、中間転写ベルト５１の周長は、二次転写ローラ５７の周長に比べて桁違いに長いため、中間転写ベルト５１に付着した放電生成物が濃縮されて二次転写ローラ５７に付着し、ごく短時間で制御画像に起因する裏汚れが再発してしまう。特に、像担持体として中間転写ベルトが初期状態、すなわち新品交換されてしばらくの期間において、制御画像に起因する裏汚れが特に発生し易くなる。

これは、画像形成の累積に伴って中間転写ベルト５１の表面に付着して二次転写ローラ５７との間でスペーサとして機能する外添剤の蓄積が少ないため、二次転写部で放電生成物が二次転写ローラ５７へ移転し易いためである。

＜クリーニングモード＞
図２を参照して図３に示すように、制御部１１０は、画像形成以外のタイミングで、トナー帯ＧＥを形成して、二次転写ローラ５７及び中間転写ベルト５１にトナーを塗布するクリーニングモードの制御（エージング制御）を実行可能である。

制御部１１０は、操作パネル１０８に表示させたスイッチ１０７が操作されると、通常の画像形成を中断して、エージング制御を実行して、制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫ、ＧＲに起因する記録材の裏汚れを解消させる。記録材に対する画像形成の積み重ねによっても記録材の裏汚れが徐々に改善されるが、既に裏汚れが発生している状態では、裏汚れをその場で速やかに解消させる必要があるからである。

しかし、二次転写部Ｔ２の下流側に裏汚れの検知センサを配置して、裏汚れの発生が検知された際に制御部１１０が、スイッチ１０７の操作を待たずにエージング制御を実行してもよい。

また、中間転写ベルト５１の交換後、最初の画像形成ジョブの前回転時、あるいは上述した二次転写ローラ５７に放電生成物が蓄積し易い画像形成ジョブの後回転時にエージング制御を自動的に実行してもよい。

トナー帯ＧＥは、像担持体（５１）の回転方向に直角な幅方向の長さが通常トナー像（Ｇ）よりも短く、像担持体（５１）における制御用トナー像（ＧＹ、ＧＭ、ＧＲ）に対応する位置の全周に形成される。トナー帯ＧＥは、画像形成部Ｐａ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、静電像の形成、現像、一次転写の各工程を経て、中間転写ベルト５１の全周に担持される。

トナー帯ＧＥをイエロートナーで形成する理由は、万が一、二次転写ローラ５７に残留した状態で画像形成が開始されても、他のブラック等のトナーに比較して記録材の裏汚れが目立たないからである。従って、白色トナー又は透明トナーを用いる現像装置が付設されている場合は、イエローよりも白色、白色よりも透明のトナーでトナー帯ＧＥを形成する。

エージング制御の期間、制御部１１０は、転写電源Ｄ２から通常の連続画像形成時と等しい二次転写電圧を出力させ続けて中間転写体ベルト５１に担持されたトナー帯ＧＥを二次転写ローラ５７に二次転写させる。

エージング制御の期間、制御部１１０は、クリーニング電源Ｄ６から通常の連続画像形成時と等しいクリーニング電圧を出力させ続けて二次転写ローラ５７に担持されたトナー帯ＧＥをファーブラシ６３に転移させる。

しかし、トナー帯ＧＥは、転写部材クリーニング装置６０のクリーニング性能を超える大量のトナーを供給するので、トナーはファーブラシ６３に停滞して二次転写ローラ５７の表面を摺擦し続ける。

エージング制御では、二次転写ローラ５７にトナー帯ＧＥを供給することで、二次転写ローラ５７表面に付着した放電生成物を除去して表面自由エネルギーを低下させる。これにより、二次転写ローラ５７に転写される制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫ、ＧＲをファーブラシ６３を用いた静電クリーニングによって良好に除去できるようにする。

二成分現像剤のトナーには、外添剤と呼ばれる粒径が数１０〜数１００ｎｍの微粒子が含まれ、トナー粒子全体を覆って二成分現像剤の流動性を確保している。外添剤の多くは、トナー粒子に付着したままであるが、一部はトナー粒子から離れて遊離外添剤となっている。

二次転写ローラ５７にトナーが塗布されると、遊離外添剤がファーブラシ６３に付着して二次転写ローラ５７の表面を摺擦し、また、二次転写ローラ５７に付着した外添剤がファーブラシ６３の表面を摺擦する。シリカ等で構成される外添剤は、砥粒物質として働き、摺擦する表面に付着した放電生成物を剥ぎ落とす。外添剤は、トナーよりも粒径が小さくて表面積が大きいため、摺擦する表面から放電生成物を剥ぎ落とす効果が大きい。

また、ファーブラシ６３に放電生成物が付着すると、トナーに対する拘束力が増して金属ローラ６１への転写が阻害される結果、二次転写ローラ５７から吸着したトナーがファーブラシ６３に大量に停滞してクリーニング性能を損なわせる。

このため、トナーを介して二次転写ローラ５７とファーブラシ６３とを摺擦することで、ファーブラシ６３の放電生成物が除去されると、トナーが金属ローラ６１へ正常に転写されるようになって、クリーニング性能が回復する。

エージング制御は、転写部材クリーニング装置６０による制御画像のクリーニング性能を回復させるとともに、中間転写ベルト５１及び二次転写ローラ５７の表面に加速的に外添剤を付着させる。

二次転写ローラ５７の表面が外添剤で覆われると、放電生成物が付着した上に制御画像が形成されても、制御画像と放電生成物との間に外添剤がスペーサー粒子として介在するようになる。このため、転写部材クリーニング装置６０による制御画像のクリーニング性能が損なわれにくくなる。

中間転写ベルト５１の表面が外添剤で覆われると、二次転写部Ｔ２を通過する中間転写ベルト５１に担持された放電生成物と二次転写ローラ５７の表面との間に外添剤がスペーサー粒子として介在するようになる。このため、二次転写部Ｔ２で中間転写ベルト５１から二次転写ローラ５７へ放電生成物が転移しにくくなる。

＜実験１＞
記録材に裏汚れが生じている状態で、トナー帯を形成して裏汚れの解消性を評価するために、裏汚れを意図的に発生させる実験１を行った。

実験１では、中間転写ベルト５１、二次転写ローラ５７、ファーブラシ６３として初期状態のものを使用し、画像形成枚数が１枚の画像形成ジョブを繰り返して、制御画像に起因する裏汚れを加速的に発生させた。画像形成枚数が１枚の画像形成ジョブでは、画像形成前の前回転で中間転写ベルト５１や二次転写ローラ５７に付着する放電生成物が記録材によって持ち去られる割合が低いため、放電生成物が累積し易くなるからである。中間転写ベルト５１、二次転写ローラ５７、ファーブラシ６３が新品状態だと、スペーサ粒子として介在する外添剤が少ないため、放電生成物の付着が直接的にトナーの拘束力を高めるからである。

＜実施例１＞
実験１の終了状態で制御画像に起因する裏汚れが発生している状態で、トナー帯を形成して、制御画像に起因する裏汚れが解消されることを確認した。

図２を参照して図３に示すように、実施例１のトナー帯ＧＥは、制御画像ＧＹ、ＧＣの位置、制御画像ＧＭ、ＧＫの位置、制御画像ＧＲの位置に、それぞれの制御画像の幅で形成した。

制御部１１０は、受光素子ＩＮがシールＳＥを検知したタイミングで、画像形成部Ｐａを制御してトナー帯ＧＥの形成を開始させ、その後、受光素子ＩＮがシールＳＥを３回目に検知したタイミングでトナー帯ＧＥの形成を終了させる。トナー帯ＧＥは、濃度階調が２５５／２５５、トナー載り量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２であって、制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲが形成される領域をそれぞれ覆うように、中間転写ベルト５１の３周分の長さに形成された。制御画像（カラーパッチ）ＧＹ、ＧＭの位置に形成されるトナー帯ＧＥの幅は２０ｍｍ、制御画像（先端レジマーク）ＧＲの位置に形成されるトナー帯ＧＥの幅は１２ｍｍである。

その後、制御部１１０は、一次転写部Ｔａ〜Ｔｄ及び二次転写部Ｔ２に転写電圧を印加しない状態（放電を停止した状態）で、中間転写ベルト５１を３回転に渡って空回転して停止させる。放電生成物を生成しない状態でベルトクリーニング装置５５を作動させて中間転写ベルト５１をクリーニングすると同時に、転写部材クリーニング装置６０を作動させて二次転写ローラ５７をクリーニングするためである。

このように、非画像形成時に、トナー帯ＧＥを形成することにより、中間転写ベルト５１上の放電生成物をトナー像に付着させてベルトクリーニング装置５５及び転写部材クリーニング装置６０に回収させた。これにより、二次転写部Ｔ２のクリーニング不良が解消されて、次に実行した画像形成ジョブにおいては、制御画像に起因する記録材の裏汚れは発生しなかった。

なお、実施例１では、３本のトナー帯ＧＥは、いずれも色がイエローで、周方向長さが中間転写ベルト３周分としたが、これらは、各制御画像の周方向長さ等の記録材の裏汚れ発生状況に応じて適宜変更できる。

また、１回目の実験では３回転の長さを要したが、その後、２回目、３回目と同様な実験を繰り返したところ、２回目、３回目と回数を増すにつれて、記録材の裏汚れを解消するために必要なトナー帯ＧＥの長さが短くて済むことが確認された。この結果からも、非画像形成時にトナー帯ＧＥを形成することによって中間転写ベルト５１等がエージングされる効果を確認できた。

＜実施例２＞
図５は実施例２のエージング制御におけるトナー帯の説明図である。実施例１と実施例２との違いは、エージング制御で形成されるトナー帯の本数と幅だけであるので、実施例１と違う部分のみを説明して重複する説明を省略する。

図２を参照して図５に示すように、トナー帯ＧＥは、濃度階調が２５５／２５５、トナー載り量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２であって、制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲが形成される領域全体を覆うように、中間転写ベルト５１の１周分の長さに形成された。制御画像ＧＲ（先端レジマーク）の幅方向の外側端から制御画像（カラーパッチ）ＧＭの幅方向の外側端までに重なり合うように、幅７５ｍｍの１本のトナー帯ＧＥを形成した。

実施例２のエージング制御によっても、実施例１と同様に、二次転写部Ｔ２のクリーニング不良が解消されて、次に実行した画像形成ジョブにおいては、制御画像に起因する記録材の裏汚れは発生しなかった。

＜実施例３＞
図６は実施例３のエージング制御におけるトナー帯の説明図である。実施例２と実施例３との違いは、エージング制御で形成されるトナー帯の長さと配置だけであるので、実施例２と違う部分のみを説明して重複する説明を省略する。

図２を参照して図６に示すように、トナー帯ＧＥは、濃度階調が２５５／２５５、トナー載り量が０．７ｍｇ／ｃｍ^２であって、制御画像ＧＹ、ＧＭ、ＧＲが形成される領域に断続的に、中間転写ベルト５１の２周分（複数回転）の長さに形成される。制御画像ＧＲ（先端レジマーク）の幅方向の外側端から制御画像（カラーパッチ）ＧＭの幅方向の外側端までに重なり合う幅７５ｍｍで回転方向の長さ２２５ｍｍのトナー帯ＧＥを２２５ｍｍの間隔で複数形成した。

トナー帯ＧＥの長さ２２５ｍｍは、二次転写ローラ５７の周長７５ｍｍの整数倍の一例である３倍に相当しているため、二次転写部Ｔ２で中間転写ベルト５１から二次転写された際に、二次転写ローラ５７の全周に等しくトナーが塗布される。また、二次転写部Ｔ２を通過した中間転写ベルト５１には、トナー帯ＧＥの間隔に相当する部分を含めて二次転写ローラ５７から移転したトナー（帯電量が減少又は帯電極性が反転）の付着が観察された。このトナーは、ベルトクリーニング装置５５のファーブラシ５５ａで摺擦されて、中間転写ベルト５１に外添剤を塗布する効果があることが確認された。

また、受光素子ＩＮがシールＳＥを１回目に検知したタイミングで開始される１周目と、受光素子ＩＮがシールＳＥを２回目に検知したタイミングで開始される２周目とでは、トナー帯ＧＥと間隔の位相を反転させた。すなわち、１周目でトナー帯が形成された位置には２周目で間隔を配置し、１周目で間隔が配置された位置には２周目でトナー帯を形成した。

このため、トナー帯ＧＥが断続的であるにもかかわらず、中間転写ベルト５１の全周におけるトナーの塗布量が平均化されている。

実施例３のエージング制御によっても、実施例１と同様に、二次転写部Ｔ２のクリーニング不良が解消されて、次に実行した画像形成ジョブにおいては、制御画像に起因する記録材の裏汚れは発生しなかった。

＜実施例４＞
実施例４は、エージング制御の開始タイミング以外は実施例１と同様であるので、実施例１との違いを説明して重複する説明を省略する。

実施例１では、サービスマンまたはユーザーが操作パネル１０８のスイッチ１０７を操作することによって、中間転写ベルト５１にトナーを塗布するエージング制御を開始した。これに対して、実施例４では、中間転写ベルト５１の新品交換を検知して、交換後の最初の画像形成の前回転時に自動的にエージングモードを実行する。

制御部１１０は、画像形成装置１００の累積画像形成枚数をカウントしており、累積画像形成枚数が規定値（５００万枚）に達すると中間転写ベルト５１の交換を要求する警告を操作パネル１０８に表示する。そして、警告表示後、光学センサ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃの出力に基づいて中間転写ベルト５１の光沢度がある値以上上昇したことが検知されると、中間転写ベルト５１が交換されたと判断して累積画像形成枚数をリセットして、エージングモードを実行する。

具体的には、出荷前調整時にサービスマンが日本電色工業（株）社製 ハンディ光沢計ＰＧ−１（ 入射角７５度で６０に相当）を用いて測定した中間転写ベルト５１のグロスの値がサービスマンによって記憶装置１０９に書き込まれている。

また、本体起動時に中間転写ベルト５１の正反射光を光学センサ１１Ａ、１１Ｂ、１１Ｃで検知した測定結果もグロスの値に対応させて記憶装置１０９に記録されている。そして、本体起動時の中間転写ベルト５１の光沢度と記憶装置１０９に記憶された出荷前調整時の光沢度とを比較して中間転写ベルト５１の交換を判断している。

＜第２実施形態＞
図７は第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。第２実施形態の画像形成装置２００は、クリアトナーを用いてトナー帯ＧＥを形成する以外は、第１実施形態の画像形成装置１００を用いた実施例１と同様にエージング制御を実行する。従って、ここでは、第１実施形態との違いを説明して重複する説明を省略する。

図７に示すように、第２実施形態の画像形成装置２００は、中間転写ベルト５１の直線区間に、画像形成部Ｐａ、Ｐｂ、Ｐｃ、Ｐｄ、Ｐｅを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラー複写機である。

画像形成部Ｐｅでは、感光ドラム１ｅにクリアトナー像が形成されて中間転写ベルト５１に担持されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックのトナー像に重ねて一次転写される。クリアトナー像は、例えば、記録材の下地色が現れる画像の白色部分に形成され、記録材の下地を覆って他のフルカラー部分との光沢差を解消する。

図３に示すように、エージング制御が指令されると、画像形成装置２００は、画像形成部Ｐｅを制御してクリアトナーのトナー帯ＧＥを形成して中間転写ベルト５１に一次転写する。トナー帯ＧＥが二次転写ローラ５７に残留した状態で画像形成が開始されてて記録材の裏面に転写されても、イエロートナーに比較して記録材の裏汚れが目立たないからである。

第１実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。 画像形成部および二次転写部の構成の説明図である。 中間転写ベルトに担持された各種トナー像の配置の説明図である。 中間転写ベルト及び二次転写ローラに放電生成物が付着した状態の説明図である。 実施例２のエージング制御におけるトナー帯の説明図である。 実施例３のエージング制御におけるトナー帯の説明図である。 第２実施形態の画像形成装置の構成の説明図である。

符号の説明

１ 感光ドラム
２ 帯電ローラ
３ 露光装置
４ 現像装置
６ ドラムクリーニング装置
５１ 像担持体（中間転写ベルト）
５５ 像担持体クリーニング装置（ベルトクリーニング装置）
５７ 転写部材（二次転写ローラ）
６０ 転写部材クリーニング装置
６３ クリーニング部材（ファーブラシ）
１００ 画像形成装置
１１０ 制御手段（制御部）
Ｄ２ 転写電源
Ｄ６ クリーニング電源
Ｇ 通常トナー像（画像のトナー像）
ＧＥ クリーニングトナー像（トナー帯）
ＧＹ、ＧＭ、ＧＣ、ＧＫ、ＧＲ 制御用トナー像（制御画像）
Ｐ 記録材
Ｐａ〜Ｐｄ トナー像形成手段（画像形成部）
Ｔ２ 転写部（二次転写部）

Claims (4)

1. 感光体に、通常トナー像と、通常トナー像の間隔に配置された制御用トナー像とを形成するトナー像形成手段と、
   前記感光体から転写されたトナー像を担持して回転する像担持体と、
   前記像担持体に当接しながら回転して、転写部を通過する記録材にトナー像を転写する転写部材と、
   前記像担持体上の前記通常トナー像を記録材へ転写する際に前記転写部材に転写電圧を印加する転写電源と、
   前記転写部材にクリーニング部材を当接して回転させて、前記転写部材に付着した前記制御用トナー像を静電的に除去する転写部材クリーニング装置と、
   前記像担持体にクリーニング部材を当接して回転させて、前記像担持体に付着したトナー像を静電的に除去する像担持体クリーニング装置と、を備えた画像形成装置において、
   前記トナー像形成手段及び前記転写電源を制御して、前記像担持体にクリーニングトナー像を担持させて前記転写部材に転写させ、前記転写部材に転写させたクリーニングトナー像に関しては前記転写部材クリーニング装置を、前記転写部材から移転したクリーニングトナー像に関しては前記像担持体クリーニング装置をそれぞれ作動させるクリーニングモードを実行する実行手段を備え、
   前記クリーニングモード中にて、前記クリーニングトナー像は、前記像担持体の回転方向に全周に渡って、前記像担持体の回転方向に直角な方向にて、少なくとも前記制御用トナー像が形成される領域を含んで最大画像形成領域よりも狭い領域に形成されることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記クリーニングトナー像は、前記転写部材の周長の整数倍の長さで連続していることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記クリーニングトナー像は、前記像担持体の複数回転に渡って、前記像担持体の回転方向の位置を異ならせて断続的に形成されることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 使用するトナーの色が異なる複数の現像装置を有し、
   前記クリーニングトナー像は、イエロー若しくは白色若しくは透明のトナーの現像装置を用いて形成されることを特徴とする請求項２又は３記載の画像形成装置。

Images