特開 2024-151864 画像形成装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024151864

(43)【公開日】2024-10-25

(54)【発明の名称】画像形成装置

(51)【国際特許分類】

   G03G 21/00 20060101AFI20241018BHJP

【ＦＩ】

G03G21/00 312

G03G21/00 510

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023065617

(22)【出願日】2023-04-13

(71)【出願人】

【識別番号】000006150

【氏名又は名称】京セラドキュメントソリューションズ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001933

【氏名又は名称】弁理士法人 佐野特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】西村 慶也

(72)【発明者】

【氏名】若狹 洋平

【テーマコード（参考）】

2H134

2H270

【Ｆターム（参考）】

2H134GA01

2H134GB02

2H134HA01

2H134HA10

2H134HA13

2H134HA16

2H134HF13

2H134HF14

2H134KA11

2H134KA17

2H134KA29

2H134KB04

2H134KB09

2H134KB15

2H134KG03

2H134KG04

2H134KH16

2H270KA04

2H270KA26

2H270KA32

2H270KA38

2H270LA01

2H270LA24

2H270LA28

2H270MA28

2H270MB27

2H270MB43

2H270QB05

2H270RA10

2H270RA14

2H270RC10

2H270RC16

2H270ZC04

(57)【要約】

【課題】転写しきれずに像担持体上に残留した転写残トナーを好適に回収することが可能な画像形成装置を提供する。
【解決手段】画像形成装置の制御部は、画像形成時に、電圧印加部によって回収電圧をクリーニングローラー２４２に印加し、トナー像を感光体ドラム２１の外周面に形成して中間転写ベルト３１に転写させた後の転写残トナーのトナー帯電量を予測し、当該トナー帯電量に応じてクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の絶対値、または極性の少なくとも一方を変更する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

外周面に感光層が形成された像担持体と、
前記像担持体の外周面を所定の表面電位に帯電させる帯電部と、
前記帯電部によって帯電された前記像担持体の外周面を露光して帯電を減衰させた静電潜像を形成する露光部と、
前記像担持体の前記静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する現像部と、
前記像担持体の外周面に形成された前記トナー像を被転写体に転写する転写部と、
前記像担持体の外周面の付着物を除去して回収するクリーニングローラーと、
前記帯電部、前記現像部、前記転写部、及び前記クリーニングローラーへの通電を制御する電圧印加部と、
前記像担持体、前記帯電部、前記現像部、前記転写部、前記クリーニングローラー、及び前記電圧印加部を制御する制御部と、
を備え、
前記電圧印加部は、前記クリーニングローラーへ両極性の電圧が印加可能であり、
前記制御部は、
画像形成時に、前記電圧印加部によって回収電圧を前記クリーニングローラーに印加し、
前記トナー像を前記像担持体の外周面に形成して前記被転写体に転写させた後の転写残トナーのトナー帯電量を予測し、
前記トナー帯電量に応じて前記クリーニングローラーに印加する前記回収電圧の絶対値、または極性の少なくとも一方を変更する
ことを特徴とする画像形成装置。

【請求項2】

周辺環境の温度及び湿度を検出する温湿度検出部と、
前記温湿度検出部によって検出された前記温度及び前記湿度、並びに前記現像部の累積駆動時間と、前記転写残トナーの前記トナー帯電量との関係性が定められた予測テーブルが記憶された記憶部と、
を備え、
前記制御部は、前記温湿度検出部によって検出された前記温度及び前記湿度と、前記累積駆動時間とに基づき、前記予測テーブルを用いて前記転写残トナーの前記トナー帯電量を予測す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】

前記像担持体で形成された前記トナー像のトナー濃度を検出する濃度検出部と、
前記像担持体に対する前記クリーニングローラーの接触圧力を変更可能な加圧機構と、
を備え、
前記制御部は、
前記トナー像を前記像担持体の外周面に形成して前記被転写体に転写させ、
前記トナー像の前記転写残トナーが前記クリーニングローラーで回収されることなく前記像担持体の１周後まで残留する前記トナー像の未回収トナーの有無を前記濃度検出部によって検出し、
前記未回収トナーが発生する場合に、前記クリーニングローラーの回転速度を変更する、または前記加圧機構によって前記クリーニングローラーの前記接触圧力を変更す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4】

当該画像形成装置の状態を報知する報知部を備え、
前記制御部は、前記未回収トナーが発生する場合に、前記現像部の交換、または前記クリーニングローラーの交換を促す情報を、前記報知部を介して報知す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】

前記現像部は、前記像担持体の外周面に残留する前記トナーを回収可能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。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、画像形成装置に関する。

【背景技術】

【0002】

複写機やプリンター等の電子写真方式の画像形成装置では、像担持体である感光体ドラムの外周面に形成した静電潜像にトナーを供給して現像することで、後に用紙に転写されるトナー像を形成する装置が広く利用されている。このような画像形成装置では、感光体ドラムから中間転写ベルトや用紙といった被転写材に転写しきれずに感光体ドラム上に残る転写残トナーが次の画像形成に影響を及ぼさないように、当該転写残トナーを回収する必要がある。

【0003】

特許文献１で開示された従来の画像形成装置は、感光体ドラムから用紙に転写しきれずに感光体ドラム上に残ったトナーを、トナーと逆極性のバイアスを印加したクリーニングローラーによって回収する。さらに、当該画像形成装置は、クリーニングローラーで回収されずに感光体ドラム上に残ったトナーを、感光体ドラム上の静電潜像にトナーを供給する現像カートリッジ等によって回収する。そして、当該トナーの回収制御において、クリーニングローラーの回転中にタイミングを計って、クリーニングローラーに印加するバイアスを制御している。これにより、トナーを良好に回収することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１５－８７４１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、従来技術では、感光体ドラム上に残留したトナーの帯電特性によっては、回収効率を高めることができず、未回収トナーが発生する虞があることに課題があった。これにより、未回収トナーが次の画像形成に影響を及ぼし、画像不良が発生することが懸念された。

【0006】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、転写しきれずに像担持体上に残留した転写残トナーを好適に回収する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】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明の画像形成装置は、像担持体と、帯電部と、露光部と、現像部と、転写部と、クリーニングローラーと、電圧印加部と、制御部と、を備える。前記像担持体は、外周面に感光層が形成される。前記帯電部は、前記像担持体の外周面を所定の表面電位に帯電させる。前記露光部は、前記帯電部によって帯電された前記像担持体の外周面を露光して帯電を減衰させた静電潜像を形成する。前記現像部は、前記像担持体の前記静電潜像にトナーを供給してトナー像を形成する。前記転写部は、前記像担持体の外周面に形成された前記トナー像を被転写体に転写する。前記クリーニングローラーは、前記像担持体の外周面の付着物を除去して回収する。前記電圧印加部は、前記帯電部、前記現像部、前記転写部、及び前記クリーニングローラーへの通電を制御する。前記制御部は、前記像担持体、前記帯電部、前記現像部、前記転写部、前記クリーニングローラー、及び前記電圧印加部を制御する。前記電圧印加部は、前記クリーニングローラーへ両極性の電圧が印加可能である。前記制御部は、画像形成時に、前記電圧印加部によって回収電圧を前記クリーニングローラーに印加し、前記トナー像を前記像担持体の外周面に形成して前記被転写体に転写させた後の転写残トナーのトナー帯電量を予測し、前記トナー帯電量に応じて前記クリーニングローラーに印加する前記回収電圧の絶対値、または極性の少なくとも一方を変更する。

【発明の効果】

【0008】

本発明の構成によれば、転写しきれずに像担持体上に残留した転写残トナーのトナー帯電量に応じて、クリーニングローラーの回収電圧が調整される。このようにして調整したクリーニングローラーの回収電圧を用いることで、像担持体上の転写残トナーを好適に回収することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の一実施形態の画像形成装置の概略断面正面図である。

【図2】図１の画像形成装置の構成を示すブロック図である。

【図3】図１の画像形成装置の画像形成部周辺の概略断面正面図である。

【図4】現像部のトナー帯電量と転写残トナーのトナー帯電量との関係を示すグラフである。

【図5A】転写時に正帯電する転写残トナーの帯電状態の推移を示す画像形成部周辺の模式的概略正面図である。

【図5B】クリーニングローラーによる転写残トナーの回収原理を示す説明図である。

【図5C】現像ローラーによる転写残トナーの回収原理を示す説明図である。

【図6A】転写時に負帯電する転写残トナーの帯電状態の推移を示す画像形成部周辺の模式的概略正面図である。

【図6B】クリーニングローラーによる転写残トナーの回収原理を示す説明図である。

【図7A】クリーニングローラーの回収電圧と回収可能トナー量との関係を示すグラフであって、転写残トナーの回収性が通常の状態を示す説明図である。

【図7B】クリーニングローラーの回収電圧と回収可能トナー量との関係を示すグラフであって、正側の回収電圧を印加した状態を示す説明図である。

【図7C】クリーニングローラーの回収電圧と回収可能トナー量との関係を示すグラフであって、転写残トナーのトナー帯電量が０付近である場合を示す説明図である。

【図8】実施例１のクリーニングローラーに印加する回収電圧の使用可能範囲を示すグラフである。

【図9】実施例２のクリーニングローラーに印加する回収電圧の使用可能範囲を示すグラフである。

【図10】実施例３のクリーニングローラーに印加する回収電圧の使用可能範囲を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、本発明の実施形態を図に基づき説明する。なお、本発明は以下の内容に限定されるものではない。

【0011】

図１は、実施形態の画像形成装置１の概略断面正面図である。図２は、図１の画像形成装置１の構成を示すブロック図である。図３は、図１の画像形成装置１の画像形成部２０周辺の概略断面正面図である。本実施形態の画像形成装置１の一例としては、外部のコンピュータから印刷ジョブに係る画像データ及び印刷指令を受け付け、中間転写ベルト３１を用いてトナー像を用紙Ｓに転写するタンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置１は、例えば印刷、スキャン（画像読取）、ファクシミリ送信等の機能を備えたいわゆる複合機であっても良い。

【0012】

画像形成装置１は、図１、図２及び図３に示すように、その本体２に設けられた、用紙供給部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部３０、定着部６、用紙排出部７、制御部８及び記憶部９を備える。

【0013】

本体２は、操作パネル２ｃを備える。操作パネル２ｃは、例えば本体２の正面上部に配置され、液晶ディスプレイ等の表示部２ｄを含む。操作パネル２ｃは、例えば印刷に使用する用紙Ｓの種類やサイズ、拡大縮小、片面印刷、両面印刷、集約印刷といった印刷条件などの設定、及び実行指令等の入力に係る画面の画像を表示部２ｄに表示し、その入力をユーザー自身から直接受け付ける。さらに、表示部２ｄは、例えば画像形成装置１の状態や注意事項、エラーメッセージなどを表示することで、それらをユーザーに対して報知するための報知部としての役割も果たす。

【0014】

用紙供給部３は、本体２の底部に配置される。用紙供給部３は、印刷前の複数枚の用紙Ｓを収容し、印刷時に用紙Ｓを１枚ずつ分離して送り出す。用紙搬送部４は、本体２の側壁に沿って上下方向に延びる。用紙搬送部４は、用紙供給部３から送り出された用紙Ｓを二次転写部３３及び定着部６へと搬送し、さらに定着後の用紙Ｓを用紙排出口４ａから用紙排出部７に排出する。露光部５は、本体２の上部に配置される。露光部５は、画像データに基づき制御されたレーザー光を画像形成部２０に向かって照射する。

【0015】

画像形成部２０は、露光部５の下方、且つ中間転写ベルト３１の上方に配置される。画像形成部２０は、イエロー用の画像形成部２０Ｙと、シアン用の画像形成部２０Ｃと、マゼンタ用の画像形成部２０Ｍと、ブラック用の画像形成部２０Ｂと、を含む。これらの４つの画像形成部２０は、基本的な構成が同じである。これにより、以下の説明において、特に限定する必要がある場合を除き、各色を表す「Ｙ」、「Ｃ」、「Ｍ」、「Ｂ」の識別記号は省略することがある。

【0016】

画像形成部２０は、所定の方向（図１及び図３における反時計回り）に回転可能に支持された感光体ドラム（像担持体）２１を備える。画像形成部２０は、さらに感光体ドラム２１の周囲に、その回転方向に沿って配置された帯電部２２と、現像部２３と、ドラムクリーニング部（クリーニング部）２４と、を備える。なお、現像部２３とドラムクリーニング部２４との間に一次転写部３２が配置される。

【0017】

感光体ドラム２１は、外周面に感光層が形成されている。帯電部２２は、感光体ドラム２１の外周面を所定の表面電位に帯電させる。露光部５は、帯電部２２によって帯電された感光体ドラム２１の外周面を露光し、帯電を減衰させた原稿画像の静電潜像を感光体ドラム２１の外周面に形成する。現像部２３は、感光体ドラム２１の外周面の静電潜像にトナーを供給して現像し、トナー像を形成する。４つの画像形成部２０それぞれは、異なる色のトナー像を形成する。

【0018】

ドラムクリーニング部２４は、トナー像が中間転写ベルト３１の外周面に一次転写された後に、感光体ドラム２１の外周面に残留するトナー等の付着物を除去して回収する。なお、ドラムクリーニング部２４によって回収しきれず（転写残トナー）に感光体ドラム２１の外周面に残留したトナーは、帯電部２２の箇所を通過した後に現像部２３によって回収される。このようにして、画像形成部２０は、後に用紙Ｓに転写される画像（トナー像）を形成する。

【0019】

転写部３０は、中間転写ベルト（ベルト）３１と、一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂと、二次転写部３３と、ベルトクリーニング部３４と、を備える。中間転写ベルト３１は、４つの画像形成部２０の下方、且つ用紙供給部３の上方に配置される。中間転写ベルト３１は、４つの感光体ドラム２１と対向配置される。中間転写ベルト３１は、所定の方向（図１における時計回り）に回転可能に支持され、４つの画像形成部２０それぞれで形成されたトナー像が順次重ねて一次転写される無端状の中間転写体である。４つの画像形成部２０は、中間転写ベルト３１の回転方向上流側から下流側に向けて一列に並んだいわゆるタンデム方式にして配置される。

【0020】

一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂは、中間転写ベルト３１を挟んで、各色の画像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂの下方に配置される。二次転写部３３は、用紙搬送部４の用紙搬送方向に対して定着部６よりも上流側であって、中間転写ベルト３１の回転方向に対して４つの画像形成部２０Ｙ、２０Ｃ、２０Ｍ、２０Ｂよりも下流側に配置される。ベルトクリーニング部３４は、中間転写ベルト３１の回転方向に対して二次転写部３３よりも下流側に配置される。

【0021】

一次転写部３２は、感光体ドラム２１の外周面に形成されたトナー像を中間転写ベルト３１の外周面に転写する。言い換えれば、トナー像は、各色の一次転写部３２Ｙ、３２Ｃ、３２Ｍ、３２Ｂで中間転写ベルト３１の外周面に一次転写される。そして、中間転写ベルト３１の回転とともに所定のタイミングで４つの画像形成部２０のトナー像が連続して重ねて中間転写ベルト３１に転写されることにより、中間転写ベルト３１の外周面にはイエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。

【0022】

中間転写ベルト３１の外周面のカラートナー像は、用紙搬送部４によって同期をとって送られてきた用紙Ｓに、二次転写部３３に形成される二次転写ニップ部で転写される。ベルトクリーニング部３４は、二次転写後に中間転写ベルト３１の外周面に残留するトナー等の付着物を除去してクリーニングする。このようにして、転写部３０は、感光体ドラム２１の外周面に形成されたトナー像を用紙Ｓに転写（記録）する。

【0023】

定着部６は、二次転写部３３の上方に配置される。定着部６は、トナー像が転写された用紙Ｓを加熱、加圧してトナー像を用紙Ｓに定着させる。

【0024】

用紙排出部７は、転写部３０の上方に配置される。トナー像が定着されて印刷が完了した用紙Ｓは、用紙排出部７に搬送される。用紙排出部７は、上方から印刷後の用紙（印刷物）が取り出される。

【0025】

制御部８は、ＣＰＵ、画像処理部、並びにその他の電子回路及び電子部品を含む（いずれも不図示）。ＣＰＵは、記憶部９に記憶された制御用のプログラムやデータに基づき、画像形成装置１に設けられた各構成要素の動作を制御して画像形成装置１の機能に係る処理を行う。用紙供給部３、用紙搬送部４、露光部５、画像形成部２０、転写部３０及び定着部６のそれぞれは、制御部８から個別に指令を受け、連動して用紙Ｓへの印刷を行う。

【0026】

記憶部９は、例えばプログラムＲＯＭ（Read Only Memory）、データＲＯＭなどといった不揮発性の記憶装置（不図示）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）のような揮発性の記憶装置（不図示）との組み合わせで構成される。

【0027】

また、画像形成装置１は、図１及び図２に示すように、電圧印加部１２と、濃度検出部１４と、をさらに備える。

【0028】

電圧印加部１２は、例えば電源部及び制御回路を含む（いずれも不図示）。電圧印加部１２は、帯電部２２のチャージワイヤー２２１及びグリッド電極２２２と、現像部２３の現像ローラー２３４と、ドラムクリーニング部２４のクリーニングローラー２４２と、転写部３０の一次転写ローラー３２１及び二次転写ローラー３３１と、に電気的に接続される。電圧印加部１２は、帯電部２２、現像部２３、クリーニングローラー２４２、及び転写部３０への通電を制御する。

【0029】

詳細に言えば、電圧印加部１２は、チャージワイヤー２２１への帯電電流及びグリッド電極２２２への帯電電圧を印加し、現像ローラー２３４に現像電圧（現像バイアス）を印加し、クリーニングローラー２４２に回収電圧（クリーニングバイアス）を印加し、一次転写ローラー３２１及び二次転写ローラー３３１に転写電圧（転写電流）を印加する。制御部８は、電圧印加部１２を介し、チャージワイヤー２２１、グリッド電極２２２、現像ローラー２３４、クリーニングローラー２４２、一次転写ローラー３２１及び二次転写ローラー３３１のそれぞれへの電圧（電流）の印加タイミング、電圧値（電流値）、極性、印加時間等を制御する。

【0030】

濃度検出部１４は、中間転写ベルト３１の回転方向に対し、二次転写部３３の上流側に配置される。濃度検出部１４は、中間転写ベルト３１の外周面と対向する。濃度検出部１４は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の発光素子を含む発光部と、例えばフォトダイオード等の受光素子を含む受光部と、を有する反射型光学センサーを備える。発光部は、中間転写ベルト３１の外周面に転写されたトナー像に向けて所定角度で検出光を照射する。受光部は、発光部がトナー像に向けて照射し、トナー像で反射した検出光を受ける。

【0031】

受光部は、トナー像で反射した検出光のうち、正反射光を受ける正反射光受光部と、拡散反射光を受ける拡散反射光受光部と、を含む。中間転写ベルト３１の外周面にトナーが無い場合、発光部から照射された検出光はトナーによって拡散反射されることなく正反射され、正反射光受光部に多く入射される。そして、中間転写ベルト３１の外周面のトナー量が増加するほど、多くの光がトナーによって拡散反射されるようになり、徐々に拡散反射光受光部の入射量が多くなる。

【0032】

このようにして、濃度検出部１４は、検出光を発光部からトナー像に向けて照射し、当該トナー像で反射させて受光部（正反射光受光部及び拡散反射光受光部）で受けた検出光に基づき、中間転写ベルト３１の外周面に転写されたトナー像のトナー濃度を検出する。言い換えれば、濃度検出部１４は、画像形成部２０において感光体ドラム２１の外周面に形成されたトナー像のトナー濃度を検出する。

【0033】

続いて、画像形成部２０とその周辺の構成について、図３を用いて説明する。なお、各色の画像形成部２０それぞれは基本的な構成が同じであるので、特に限定する必要がある場合を除き、構成要素について各色を表す識別記号の記載と、説明とを省略する。

【0034】

画像形成部２０は、感光体ドラム２１と、帯電部２２と、現像部２３と、ドラムクリーニング部２４と、を備える。

【0035】

感光体ドラム２１は、中心軸線を水平にして回転可能に支持された円筒形状であり、駆動部（不図示）によって中心軸線回りに一定速度で回転される。感光体ドラム２１は、例えばアルミニウム等の金属製のドラム素管の外周面に、例えば有機感光体（Organic Photoconductor、ＯＰＣ）で構成される感光層を有する。感光体ドラム２１の外周面には、静電潜像が形成される。

【0036】

帯電部２２は、感光体ドラム２１の外周面に対して所定の間隔を空けて対向配置される。帯電部２２は、チャージワイヤー２２１と、グリッド電極２２２と、を有する。チャージワイヤー２２１は、感光体ドラム２１の軸線方向と平行に延びる線状の電極であり、感光体ドラム２１との間でコロナ放電を発生させる。グリッド電極２２２は、感光体ドラム２１の軸線方向に延びる格子状の電極であり、チャージワイヤー２２１と感光体ドラム２１との間に配置される。帯電部２２は、チャージワイヤー２２１に所定の帯電電流が印加されてコロナ放電を発生し、さらにグリッド電極２２２に所定の帯電電圧が印加されることで、感光体ドラム２１の外周面（表面）を所定の表面電位に一様に帯電させる。

【0037】

現像部２３は、感光体ドラム２１の回転方向に対し、帯電部２２の下流側に配置される。現像部２３は、現像容器２３１と、攪拌パドル２３２と、供給ローラー２３３と、現像ローラー２３４と、を有する。

【0038】

現像容器２３１は、感光体ドラム２１の軸線方向（図３の紙面奥行き方向）に沿って延びる細長い形状であって、その長手方向を水平にして配置される。現像容器２３１は、感光体ドラム２１と対向する一部に開口部２３１ａを有する。現像容器２３１は、現像剤として非磁性一成分のトナーを収容する。すなわち、現像容器２３１は、感光体ドラム２１に供給するトナーを収容する。

【0039】

攪拌パドル２３２は、現像容器２３１内の上部であって、開口部２３１ａから現像ローラー２３４及び供給ローラー２３３を隔てた位置に配置される。攪拌パドル２３２は、感光体ドラム２１と平行に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器２３１に支持される。攪拌パドル２３２は、さらに径方向に延びる可撓性のフィルム部を有する。攪拌パドル２３２は、軸線回りに回転することで、現像容器２３１内のトナーを攪拌する。

【0040】

供給ローラー２３３は、現像容器２３１内の下部であって、開口部２３１ａと攪拌パドル２３２との間に配置される。供給ローラー２３３は、現像ローラー２３４と対向配置される。供給ローラー２３３は、感光体ドラム２１と平行に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器２３１に支持される。供給ローラー２３３は、現像ローラー２３４との対向領域において現像ローラー２３４の外周面に供給するトナーを担持する。供給ローラー２３３は、現像ローラー２３４と同方向に回転する。

【0041】

現像ローラー２３４は、現像容器２３１の開口部２３１ａに配置され、その一部が現像容器２３１から露出する。現像ローラー２３４は、感光体ドラム２１と対向配置され、感光体ドラム２１と接触する。現像ローラー２３４は、感光体ドラム２１の軸線と平行に延びる軸線回りに回転可能にして現像容器２３１に支持される。現像ローラー２３４は、感光体ドラム２１との対向領域において感光体ドラム２１の外周面に供給するトナーを担持する。現像ローラー２３４は、感光体ドラム２１と逆方向に回転する。現像ローラー２３４は、現像容器２３１内のトナーを感光体ドラム２１の外周面に供給し、静電潜像を現像してトナー像を形成する。

【0042】

ドラムクリーニング部２４は、感光体ドラム２１の回転方向に対し、一次転写部３２の下流側に配置される。ドラムクリーニング部２４は、回収容器２４１と、クリーニングローラー２４２と、を有する。

【0043】

回収容器２４１は、感光体ドラム２１の軸線方向（図３の紙面奥行き方向）に沿って延びる細長い形状であって、その長手方向を水平にして配置される。回収容器２４１は、クリーニングローラー２４２によって感光体ドラム２１の外周面から除去され、回収されたトナー等の付着物を収容する。

【0044】

クリーニングローラー２４２は、その一部が回収容器２４１から露出し、感光体ドラム２１と対向配置される。クリーニングローラー２４２は、感光体ドラム２１の軸線と平行に延びる軸線回りに回転可能にして回収容器２４１に支持される。クリーニングローラー２４２は、例えば所定のセル径を有するスポンジローラーで構成される。クリーニングローラー２４２は、画像形成時に、電圧印加部１２によって回収電圧が印加される。クリーニングローラー２４２は、一次転写後に感光体ドラム２１の外周面に残留するトナーを含む付着物を除去し、回収する。

【0045】

なお、クリーニングローラー２４２は、感光体ドラム２１の外周面に所定の圧力で接触する。画像形成部２０は、感光体ドラム２１に対するクリーニングローラー２４２の接触圧力を変更可能な加圧機構２４３を備える。加圧機構２４３は、例えばクリーニングローラー２４２を感光体ドラム２１に向けて付勢する付勢部材（バネ等）と、接触圧力を変更するためのカム、及び当該カムの駆動源（モーター等）と、を含む。

【0046】

クリーニングローラー２４２は、スポンジのセル内にトナーを回収する。ドラムクリーニング部２４の累積駆動時間が長期化すると、セル内にトナーが貯留し、クリーニングローラー２４２によるトナーの回収が困難になってくる。クリーニングローラー２４２によるトナーの回収性能は、クリーニングローラー２４２の回収電圧（クリーニングバイアス）を適正に調整することにより、向上させることが可能である。

【0047】

続いて、転写残トナーの回収性と、転写残トナーのトナー帯電量との関係性について説明する。

【0048】

図４は、現像部２３のトナー帯電量と転写残トナーのトナー帯電量との関係を示すグラフである。図４に示すグラフにおいて、横軸は現像部２３のトナー帯電量であり、縦軸は一次転写部３２とドラムクリーニング部２４との間において感光体ドラム２１上に残留した転写残トナーのトナー帯電量である。

【0049】

図４に示す条件Ａのように、現像部２３のトナー帯電量が高くなるほど、転写残トナーのトナー帯電量は高くなる傾向にある。一方、現像部２３のトナー帯電量が低くなり、さらに転写電流が大きくなって転写電流による負電荷のチャージが大きくなると、図４に示す条件Ｂのように、転写残トナーのトナー帯電量は負側に変化する傾向にある。

【0050】

図５Ａは、転写時に正帯電する転写残トナーの帯電状態の推移を示す画像形成部２０周辺の模式的概略正面図である。図５Ａは、図４に示す条件Ａのように現像部２３におけるトナー帯電量が高く、転写残トナーＴが転写時に正帯電する状態を示している。この場合、ドラムクリーニング部２４には、正帯電した転写残トナーＴが到達する。

【0051】

図５Ｂは、クリーニングローラー２４２による転写残トナーの回収原理を示す説明図である。図５Ｂの縦軸は、感光体ドラム２１の表面電位と、クリーニングローラー２４２の回収電圧との電位差を示している。

【0052】

ドラムクリーニング部２４では、感光体ドラム２１の表面電位と、クリーニングローラー２４２へ印加される回収電圧との電位差によって電界が生じ、当該電界の作用により感光体ドラム２１上の転写残トナーがクリーニングローラー２４２上へ移動して回収される。転写残トナーが正帯電しているため、ドラムクリーニング部２４において転写残トナーの好適な回収を望む場合、クリーニングローラー２４２へ負側の回収電圧を印加することが好ましい。

【0053】

図５Ｃは、現像ローラー２３４による転写残トナーの回収原理を示す説明図である。図４Ｂの縦軸は、感光体ドラム２１の表面電位と、感光体ドラム２１上の露光部と、現像ローラー２３４の現像電圧との電位差を示している。

【0054】

現像部２３では、感光体ドラム２１上の非露光領域の電位と、現像ローラー２３４へ印加される現像電圧との電位差によって電界が生じ、当該電界の作用により感光体ドラム２１上の転写残トナーが現像ローラー２３４上へ移動して回収される。感光体ドラム２１上の露光領域へトナー像として供給されたトナーは、このような回収の影響を受けない。

【0055】

このように、現像部２３は、感光体ドラム２１の外周面に残留した転写残トナーを回収可能である。この構成によれば、ドラムクリーニング部２４で回収しきれなかった転写残トナーを、現像部２３で回収することができる。これにより、クリーニングローラー２４２の回収電圧の使用可能範囲に余裕が生じ、すなわち当該使用可能範囲を広げることが可能になる。したがって、転写残トナーの回収性能を向上させることが可能である。

【0056】

図６Ａは、転写時に負帯電する転写残トナーの帯電状態の推移を示す画像形成部２０周辺の模式的概略正面図である。図６Ａは、図４に示す条件Ｂのように現像部２３におけるトナー帯電量が低く、転写残トナーＴが転写時に負帯電する状態を示している。この場合、ドラムクリーニング部２４には、負帯電した転写残トナーＴが到達する。

【0057】

図６Ｂは、クリーニングローラー２４２による転写残トナーの回収原理を示す説明図である。図６Ｂの縦軸は、感光体ドラム２１の表面電位と、クリーニングローラー２４２の回収電圧との電位差を示している。

【0058】

図６Ｂに示すように、転写残トナーが負帯電しているため、ドラムクリーニング部２４において転写残トナーの好適な回収を望む場合、クリーニングローラー２４２へ正側の回収電圧を印加することが好ましい。なお、ドラムクリーニング部２４を通過した転写残トナーは、図６Ａに示すように帯電部２２において正帯電する。このため、現像部２３に到達した転写残トナーは、図５Ｃを用いて説明した回収原理と同様の原理で、現像ローラー２３４上へ回収される。

【0059】

転写残トナーがドラムクリーニング部２４及び現像部２３で回収されることなく感光体ドラム２１の１周後まで残留した未回収トナーを０にするためには、クリーニングローラー２４２に印加される回収電圧を好適に調整する必要がある。

【0060】

図７Ａは、クリーニングローラー２４２の回収電圧と回収可能トナー量との関係を示すグラフであって、転写残トナーの回収性が通常の状態を示す説明図である。図７Ａに示すグラフにおいて、横軸はクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧であり、縦軸は回収可能トナー量である。これら横軸及び縦軸の定義は、図７Ｂ、図７Ｃについても同様である。

【0061】

図７Ａは、図４に示す条件Ａのように現像部２３におけるトナー帯電量が高く、転写残トナーが転写時に正帯電する状態を示している。トナーが正帯電している場合、図７Ａに示すように、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧が負側に大きいほど、転写残トナーに対する回収可能トナー量が増加する。

【0062】

なお、転写残トナーの回収性は、環境や印字条件によっても異なる。例えば、高湿環境では、トナーと感光体間の液架橋力が強まり、転写残トナーの回収性が低下する。また、低湿環境では、トナーの帯電性が高くなるため、静電気力が向上して電界で移動し易くなり、転写残トナーの回収性が向上する。また、印字パターンの状況によって、例えばパッチ画像の様にドラム長手方向で局所的にトナー乗り量が増える場合、トナーが乗っていない部分に転写電流が流れ込んでしまうため、転写残トナー量が増加する。これにより、転写残トナーの回収性が低下し、未回収トナーが発生し易くなる。

【0063】

図７Ｂは、クリーニングローラー２４２の回収電圧と回収可能トナー量との関係を示すグラフであって、正側の回収電圧を印加した状態を示す説明図である。図７Ｂは、図４に示す条件Ｂのように現像部２３におけるトナー帯電量が低く、転写残トナーが転写時に負帯電する状態を示している。

【0064】

例えば、転写電流による負電荷のチャージが大きく、転写残トナーが逆極性（負）にチャージされた場合、図７Ｂに示すように、クリーニングローラー２４２に正側の回収電圧を印加する方が、転写残トナーの回収性は向上する。このような転写電流による逆チャージは、転写電流量が大きいとき、または現像部２３におけるトナーの正帯電性が低いときに発生し易くなる。

【0065】

図７Ｃは、クリーニングローラー２４２の回収電圧と回収可能トナー量との関係を示すグラフであって、転写残トナーのトナー帯電量が０付近である場合を示す説明図である。図７Ｃは、図４に示す条件Ｃのように、転写残トナーのトナー帯電量が０付近である場合を示している。

【0066】

転写残トナーのトナー帯電量が０付近である場合、クリーニングローラー２４２の回収電圧の調整に対する転写残トナーの回収性の感度が小さくなる。言い換えれば、クリーニングローラー２４２の回収電圧を正側、或いは負側に大きくしても、すなわち回収電圧の絶対値を大きくしても、転写残トナーの回収性は向上しないと考えられる。また、回収電圧の絶対値を過度に大きくすると、感光体ドラム２１の帯電性に影響を与え、感光体ドラム２１の表面電位に不具合が生じる虞がある。図７Ｃ、及び図４に示す条件Ｃのような状態への対応については後述する。

【0067】

そして、本実施形態の画像形成装置１の制御部８は、例えば予め定められた印刷枚数毎といった定期的に、或いは利用者や管理者によって任意のタイミングで、非画像形成時に、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の調整を行うキャリブレーションを実施する。

【0068】

このキャリブレーションにおいて、制御部８は、トナー像を感光体ドラム２１の外周面に形成して中間転写ベルト３１の外周面に転写させた後の転写残トナーのトナー帯電量を予測し、当該トナー帯電量に応じてクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の絶対値、または極性の少なくとも一方を変更する。

【0069】

続いて、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の調整を行うキャリブレーションについて詳細に説明する。

【0070】

制御部８は、転写残トナーのトナー帯電量の予測に際し、記憶部９に予め記憶された予測テーブル９１を利用して予測する。予測テーブル９１の利用に関し、画像形成装置１は、例えば温湿度検出部１５と、現像駆動計測部１６と、を備える。

【0071】

温湿度検出部１５は、画像形成装置１の周辺環境の温度及び湿度を検出する。現像駆動計測部１６は、現像部２３の累積駆動時間を計測する。転写残トナーのトナー帯電量の予測テーブル９１には、温湿度検出部１５によって検出された温度及び湿度、並びに現像部２３の累積駆動時間と、転写残トナーのトナー帯電量との関係性が予め定められている。

【0072】

制御部８は、温湿度検出部１５によって検出された温度及び湿度と、現像駆動計測部１６によって計測された現像部２３の累積駆動時間とに基づき、予測テーブル９１を用いて転写残トナーのトナー帯電量を予測する。そして、制御部８は、トナー帯電量に応じてクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の絶対値、または極性の少なくとも一方を変更する。

【0073】

例えば、通常のトナー帯電量であれば、図４の条件Ａ及び図７Ａのように、トナーが正帯電している場合に、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧を負側に大きくすれば、転写残トナーに対する回収可能トナー量が増加する傾向にある。一方、トナー帯電量が通常よりも低下し、図４の条件Ｂ及び図７Ｂのように、トナーが負帯電している場合は、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧を正側に大きくすれば、転写残トナーに対する回収可能トナー量が増加する傾向にある。

【0074】

なお、上記の転写残トナーのトナー帯電量に係る情報は、他の公知の予測（推定）方法、検出方法によって取得しても良い。

【0075】

続いて、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の使用可能範囲の実施例について説明する。当該回収電圧の使用可能範囲の評価に使用した画像形成装置１の条件は、表１のとおりである。

【0076】

【表1】

【0077】

また、表２のとおり、画像形成装置１の設置環境と、トナーの状態とが異なる３つの実施例１、２、３について、クリーニングローラー２４２の回収電圧の使用可能範囲を評価した。

【0078】

【表2】

【0079】

図８は、実施例１のクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の使用可能範囲を示すグラフである。図８に示すグラフにおいて、横軸はクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧［Ｖ］であり、縦軸は転写残トナー量［arb. unit］である。これら横軸及び縦軸の定義は、図９、図１０についても同様である。

【0080】

図８に示す実施例１では、転写残トナーが正帯電しており、クリーニングローラー２４２の回収電圧が－１５０Ｖ以下の場合、未回収トナーが発生しない。これにより、未回収トナーが発生しない範囲である、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の使用可能範囲は、－１５０Ｖ以下とすることが好ましい。

【0081】

図９は、実施例２のクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の使用可能範囲を示すグラフである。図９は、転写電流による負電荷のチャージが大きく、転写残トナーが逆極性（負）にチャージされた例を示している。この場合、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧を正側に高くするほど、転写残トナーの回収性は向上する。

【0082】

図９に示す実施例２では、転写残トナーが負帯電しており、クリーニングローラー２４２の回収電圧が３００Ｖ以上の場合、未回収トナーが発生しない。これにより、未回収トナーが発生しない範囲である、クリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の使用可能範囲は、３００Ｖ以上とすることが好ましい。

【0083】

上記のようにして、制御部８は、転写残トナーのトナー帯電量を予測し、当該トナー帯電量に応じてクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の絶対値、または極性の少なくとも一方を変更する。この構成によれば、転写しきれずに感光体ドラム２１上に残留した転写残トナーのトナー帯電量に応じて、クリーニングローラー２４２の回収電圧が調整される。このようにして調整したクリーニングローラー２４２の回収電圧を用いることで、感光体ドラム２１上の転写残トナーを好適に回収することが可能になる。

【0084】

また、上記のクリーニングローラー２４２の回収電圧の調整に際し、制御部８は、画像形成装置１の周辺環境の温度及び湿度と、現像部２３の累積駆動時間とに基づき、予測テーブル９１を用いて転写残トナーのトナー帯電量を予測する。この構成によれば、複雑な計測や制御を行うことなく、容易に転写残トナーのトナー帯電量を取得することができる。したがって、クリーニングローラー２４２の回収電圧の調整を効率良く実施することが可能である。

【0085】

図１０は、実施例３のクリーニングローラー２４２に印加する回収電圧の使用可能範囲を示すグラフである。図１０は、トナーが劣化し、帯電性や感光体ドラム２１への付着性が変わり、実施例１と比較して転写残トナーの回収性が低下している例を示している。

【0086】

図１０に示す実施例３では、クリーニングローラー２４２の回収電圧が－４５０Ｖ以下の場合、未回収トナーが発生しない。しかしながら、前述のように、回収電圧の絶対値を過度に大きくすると、感光体ドラム２１の帯電性に影響を与え、感光体ドラム２１の表面電位に不具合が生じる虞がある。

【0087】

そこで、制御部８は、転写残トナーがベルトクリーニング部２４及び現像部２３で回収されることなく感光体ドラム２１の１周後まで残留する未回収トナーの有無を濃度検出部１４によって検出する。そして、未回収トナーが発生する場合に、クリーニングローラー２４２の回転速度を変更する、または加圧機構２４３によってクリーニングローラー２４２の感光体ドラム２１に対する接触圧力を変更する。

【0088】

この構成によれば、クリーニングローラー２４２による転写残トナーの回収性を向上させることができる。したがって、感光体ドラム２１上の転写残トナーを好適に回収することが可能になる。これにより、未回収トナー量が０になり、高品質な画像形成を実現することができる。

【0089】

さらに、転写残トナーの回収性が低下すると、クリーニングローラー２４２の回転速度の変更や、クリーニングローラー２４２の感光体ドラム２１に対する接触圧力の変更では対応できなくなる。したがって、制御部８は、クリーニングローラー２４２の回収電圧の調整後に、未回収トナーが発生する場合に、現像部２３の交換、またはクリーニングローラー２４２の交換を促す情報を、表示部２ｄを介してユーザーに報知することにしても良い。

【0090】

この構成によれば、ユーザーは、感光体ドラム２１上で未回収トナーが発生することを未然に防ぐことが可能になる。したがって、画像形成装置１において、未回収トナーに起因する画像不良の発生を抑制することができ、ユーザーは、高品質な画像形成が行われた印刷物を継続的に得ることが可能になる。

【0091】

なお、現像部２３が画像形成部２０に一体として構成されて個別に交換できない装置の場合、現像部２３の交換に際し、画像形成部２０の交換を促すことにして良い。同様に、クリーニングローラー２４２がドラムクリーニング部２４または画像形成部２０に一体として構成されて個別に交換できない装置の場合、クリーニングローラー２４２の交換に際し、ドラムクリーニング部２４または画像形成部２０の交換を促すことにして良い。

【0092】

以上、本発明の実施形態につき説明したが、本発明の範囲はこれに限定されるものではなく、発明の主旨を逸脱しない範囲で種々の変更を加えて実施することができる。

【0093】

例えば、上記実施形態において、画像形成装置１は、４つの画像形成部２０で形成されたトナー像が順次重ねて転写される中間転写ベルト３１を備える構成こととしたが、このような装置に限定されるわけではない。本発明は、例えば感光体ドラムからトナー像が転写される用紙を搬送する搬送ベルトを備える画像形成装置にも適用可能である。

【0094】

また、上記実施形態において、画像形成装置１は、いわゆるタンデム型のカラー印刷用の画像形成装置であることとしたが、このような機種に限定されるわけではない。画像形成装置は、中間転写ベルトを備える機種であれば、タンデム型ではない他の形式のカラー印刷用の画像形成装置であっても良い。

【産業上の利用可能性】

【0095】

本発明は、画像形成装置において利用可能である。

【符号の説明】

【0096】

１ 画像形成装置
２ 本体
２ｄ 表示部（報知部）
１ 画像形成装置
２ 本体
２ｄ 表示部（報知部）
５ 露光部
６ 定着部
８ 制御部
９ 記憶部
１２ 電圧印加部
１４ 濃度検出部
１５ 温湿度検出部
１６ 現像駆動計測部
２０ 画像形成部
２１ 感光体ドラム（像担持体）
２２ 帯電部
２３ 現像部
２４ ドラムクリーニング部
３０ 転写部
３１ 中間転写ベルト（被転写体）
３２ 一次転写部
３３ 二次転写部
９１ 予測テーブル
２３４ 現像ローラー
２４２ クリーニングローラー
２４３ 加圧機構
３２１ 一次転写ローラー
Ｓ 用紙

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5A】

【図5B】

【図5C】

【図6A】

【図6B】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】