JP2016212187A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】像担持体の表面電位が除電されにくくなってしまう不具合を軽減しつつ、転写回転体に付着したトナーが充分かつ効率的に除去される、画像形成装置を提供する。【解決手段】電源部３５（バイアス出力手段）は、転写ローラ９（転写回転体）の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニングバイアスとして、転写バイアスとは異なる極性の第１バイアスと、転写バイアスと同じ極性の第２バイアスと、を交互に切り替えて出力して転写ローラ９に印可できるように構成されていて、転写ローラ９の表面に付着したトナー量を検知するＰセンサ３２（トナー付着量検知手段）の検知結果に基づいて、クリーニングバイアスにおける第１バイアスと第２バイアスとの切替回数を可変している。【選択図】図２

Description

この発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ、又は、それらの複合機等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの像担持体に担持されたトナー像を記録媒体に転写する転写回転体が像担持体に当接するように配置された画像形成装置に関するものである。

従来から、複写機やプリンタ等の画像形成装置では、転写回転体（転写ローラ）と像担持体とが圧接する転写ニップ部にて、像担持体から移動して転写回転体に付着したトナーによって、転写ニップ部に搬送される記録媒体の裏面やコバ面が汚れる不具合を防止することを目的として、非画像形成時に転写バイアスとは異なるクリーニングバイアスを転写回転体に印可する技術が知られている（例えば、特許文献１参照。）。

一方、特許文献１には、転写回転体に印可するクリーニングバイアスとして、転写バイアスとは異なる極性のバイアス（第１バイアス）と、転写バイアスと同じ極性のバイアス（第２バイアス）と、を用いる技術が開示されている。詳しくは、紙間のタイミングで、転写バイアスとは異なる極性のバイアス（第１バイアス）を転写回転体に印可した後に、転写バイアスと同じ極性のバイアス（第２バイアス）を転写回転体に印可している。

上述した特許文献１の技術は、クリーニングバイアスとして、転写バイアスとは異なる極性のバイアス（第１バイアス）に加えて、転写バイアスと同じ極性のバイアス（第２バイアス）を転写回転体に印可しているため、クリーニングバイアスとして転写バイアスとは異なる極性のバイアス（第１バイアス）のみを転写回転体に印可し続ける場合に比べて、像担持体の表面が転写バイアスとは異なる極性に過剰に帯電されてしまって像担持体の表面電位が除電されにくくなってしまう不具合を軽減できる効果が期待できる。
しかし、特許文献１の技術は、そのような不具合を軽減しつつ、転写回転体に付着したトナーを充分かつ効率的に除去することができなかった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、像担持体の表面電位が除電されにくくなってしまう不具合を軽減しつつ、転写回転体に付着したトナーが充分かつ効率的に除去される、画像形成装置を提供することにある。

この発明の請求項１記載の発明にかかる画像形成装置は、トナー像が担持される像担持体と、前記像担持体に当接して転写ニップ部を形成する転写回転体と、前記転写回転体、又は／及び、前記像担持体を介して前記転写回転体に当接する転写対向回転体、に印可するための転写バイアスが出力されるバイアス出力手段と、前記転写回転体の表面に付着したトナーの量を直接的又は間接的に検知するトナー付着量検知手段と、を備え、前記バイアス出力手段は、前記転写回転体の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニングバイアスとして、前記転写バイアスとは異なる極性の第１バイアスと、前記転写バイアスと同じ極性の第２バイアスと、を交互に切り替えて出力して前記転写回転体又は／及び前記転写対向回転体に当該クリーニングバイアスを印可できるように構成され、前記トナー付着量検知手段の検知結果に基づいて、前記クリーニングバイアスにおける前記第１バイアスと前記第２バイアスとの切替回数を可変するものである。

本発明によれば、像担持体の表面電位が除電されにくくなってしまう不具合を軽減しつつ、転写回転体に付着したトナーが充分かつ効率的に除去される、画像形成装置を提供することができる。

この発明の実施の形態における画像形成装置を示す全体構成図である。 作像部の一部を拡大して示す構成図である。 転写ローラにクリーニングバイアスが印可される制御の一例を示すタイミングチャートである。 Ｐセンサの出力電圧と、転写ローラの表面に付着したトナー付着量と、クリーニングバイアスの切替回数と、の関係を示す表図である。 機内温度と、クリーニングバイアスにおける第１バイアスの値と、の関係を示す表図である。 別形態としての、画像形成装置における要部を示す構成図である。

実施の形態．
以下、この発明を実施するための形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、各図中、同一又は相当する部分には同一の符号を付しており、その重複説明は適宜に簡略化ないし省略する。

まず、図１、図２にて、画像形成装置における全体の構成・動作について説明する。
図１において、１００は画像形成装置としてのプリンタ、６は感光体ドラム１上にトナー像（画像）を形成するプロセスカートリッジ（作像部）、７はパソコンなどの入力装置から入力された画像情報に基いた露光光Ｌを感光体ドラム１上に照射する露光部（書込み部）、９は感光体ドラム１上に担持されたトナー像を転写ニップ部（転写位置）に搬送される記録媒体Ｐに転写する転写回転体としての転写ローラ、１２は転写紙等の記録媒体Ｐが収納された給紙部（給紙カセット）、２０は記録媒体Ｐ上の未定着画像を定着する定着装置、２１は定着装置２０に設置された定着ローラ、２２は定着装置２０に設置された加圧ローラ、４５は感光体ドラム１と転写ローラ９とが当接する転写ニップ部に向けて記録媒体Ｐを搬送するレジストローラ（タイミングローラ）、を示す。

ここで、図１及び図２を参照して、プロセスカートリッジ６は、像担持体としての感光体ドラム１と、帯電部４（帯電ローラ）と、現像部５（現像装置）と、クリーニング部２（クリーニング装置）と、リサイクルトナー経路３、２９と、が一体的にユニットとして構成されている。このプロセスカートリッジ６は、画像形成装置本体１００に対して、着脱可能（交換可能）に設置されている。

さらに詳しくは、像担持体としての感光体ドラム１は、負帯電性の有機感光体であって、ドラム状導電性支持体上に感光層等を設けたものである。図示は省略するが、感光体ドラム１は、基層としての導電性支持体上に、絶縁層である下引き層、感光層としての電荷発生層及び電荷輸送層が順次積層されている。また、感光体ドラム１は、不図示の駆動モータによる回転駆動によって、図１の反時計方向に回転（走行）している。
帯電部４は、導電性芯金の外周に中抵抗の弾性層を被覆してなる帯電ローラであって、感光体ドラム１に当接している。帯電部４には不図示の帯電用電源部から所定の電圧（帯電バイアス）が印加されて、これにより対向する感光体ドラム１の表面を一様に帯電する。

現像部５（現像装置）は、主として、感光体ドラム１に対向する現像ローラ５１と、仕切部材を介して並設された２つの現像搬送スクリュ５３、現像ローラ５１に対向するドクターブレード５２と、で構成される。現像ローラ５１は、内部に固設されてローラ周面に磁極を形成するマグネットと、マグネットの周囲を回転するスリーブと、で構成される。マグネットによって現像ローラ５１（スリーブ）上に複数の磁極が形成されて、現像ローラ５１上に現像剤が担持されることになる。現像部５内には、キャリアとトナーとからなる２成分現像剤が収容されている。また、図示は省略するが、現像部５の上方には、プロセスカートリッジ６とは別に着脱可能に設置されたトナー容器（新品のトナーが収容されている。）が接続されている。

このように構成された現像部５は、次のように動作する。
現像ローラ５１のスリーブは、図１の時計方向に回転している。そして、マグネットにより形成された磁界によって現像ローラ５１上に担持された現像剤は、スリーブの回転にともない現像ローラ５１上を移動する。ここで、現像部５内の現像剤は、現像剤中のトナーの割合（トナー濃度）が所定の範囲内になるように調整される（トナー容器から不図示のトナー補給口を介して適宜にトナーが補給される）。
その後、現像剤収容部内に補給されたトナーは、２つの現像搬送スクリュ５３によって、現像剤とともに混合・撹拌されながら、仕切部材によって幅方向の両端部以外が隔絶された２つの現像剤収容部を循環する（図１、図２の紙面垂直方向の移動である。）。そして、現像剤中のトナーは、キャリアとの摩擦帯電によりキャリアに吸着して、現像ローラ５１上に形成された磁力によりキャリアとともに現像ローラ５１上に担持される。

現像ローラ５１上に担持された現像剤は、図１中の時計方向に搬送されて、ドクターブレード５２の位置に達する。そして、現像ローラ５１上の現像剤は、この位置で現像剤量が適量化された後に、感光体ドラム１との対向位置（現像領域である。）まで搬送される。そして、現像領域に形成された電界（現像ローラ５１に印可される現像バイアスと、感光体ドラム１上の潜像電位と、によって形成される電界である。）によって、感光体ドラム１の表面に形成された潜像にトナーが吸着される。その後、現像ローラ５１上に残った現像剤はスリーブの回転にともない現像剤収容部の上方に達して、この位置で現像ローラ５１から離脱される。
なお、現像部５における現像ローラ５１や現像搬送スクリュ５３は、現像用駆動モータ（不図示である。）から駆動力を受けて、それぞれ回転駆動される。

図１及び図２を参照して、クリーニング部２には、感光体ドラム１に当接して感光体ドラム１の表面に付着した未転写トナー（記録媒体Ｐから生じる紙粉、未転写トナー同士が凝集したもの（凝集トナー）、帯電部４による放電時に感光体ドラム１上に生じる放電生成物、トナーに添加されている添加剤、等の付着物も含むものとする。）を除去するクリーニングブレード２ａや、クリーニング部２で除去・回収された未転写トナーを撹拌・搬送する撹拌部材２ｃや、クリーニング部２で除去・回収された未転写トナーを幅方向（図１、図２の紙面垂直方向である。）に搬送する搬送スクリュ２ｂ、などが設置されている。

クリーニングブレード２ａは、ウレタンゴム、ヒドリンゴム、シリコーンゴム、フッ素ゴム等のゴム材料からなる板状のブレード本体が保持板に保持されたものであって、感光体ドラム１表面に所定角度かつ所定圧力で当接している。これにより、感光体ドラム１上に付着する未転写トナーが機械的に掻き取られてクリーニング部２内に回収されることになる。なお、本実施の形態において、クリーニングブレード２ａは、感光体ドラム１の走行方向（回転方向）に対してカウンタ方向にて感光体ドラム１に当接している。
撹拌部材２ｃは、回転軸部に撹拌部が設置されたものであって、不図示の駆動モータからの駆動力を受けて所定方向に回転する。
搬送スクリュ２ｂは、回転軸部にスクリュ部が螺旋状に巻装されたものであって、不図示の駆動モータからの駆動力を受けて所定方向に回転する。

そして、クリーニング部２で回収された未転写トナーは、リサイクルトナーとしてリサイクルトナー経路３、２９を経由して現像部５に供給されることになる。
詳しくは、リサイクルトナー経路は、クリーニング部２（プロセスカートリッジ６）の上方に配設されて搬送スクリュ２ｂが内設された搬送経路部２９（水平搬送部）と、搬送経路部２９と現像部５とを中継する落下経路部３と、からなる。そして、クリーニング部２の内部に回収された未転写トナーは、搬送経路部２９の幅方向（図１、図２の紙面垂直方向である。）の一端側に形成された流入口から流入されて、搬送経路部２９内で搬送スクリュ２ｂによって幅方向（回転軸方向）に搬送されて幅方向他端側の流出口から落下経路部３に向けて流出される。そして、落下経路部３に流入した未転写トナーは、落下経路部３を自重落下した後に、供給口から現像部５内に供給されて、現像部５内でリサイクルトナーとして用いられることになる。

図１、図２を参照して、画像形成装置１００における、通常の画像形成時の動作について説明する。
まず、パソコン等の入力装置から画像形成装置１の露光部７に画像情報が送信されると、露光部７からその画像情報に基づいた露光光Ｌ（レーザ光）が、感光体ドラム１の表面に向けて発せられる。なお、本実施の形態では、露光部７として、公知のＬＤ光源（レーザダイオード）を用いたものを使用している。具体的に、露光部７は、画像情報に基いてＬＤ光源から射出された露光光Ｌを、高速回転するポリゴンミラーに反射させて主走査方向（幅方向）に走査させて、感光体ドラム１の表面に静電潜像を形成するものである。
一方、感光体ドラム１は、矢印方向（反時計方向）に回転している。そして、まず、感光体ドラム１の表面は、帯電部４との対向部で、一様に帯電される（帯電工程である。）。こうして、感光体ドラム１上には、帯電電位（−９００Ｖ程度である。）が形成される。その後、帯電された感光体ドラム１表面は、それぞれの露光光Ｌの照射位置に達する。そして、露光光Ｌが照射された部分の電位が潜像電位（０〜−１００Ｖ程度である。）となって、感光体ドラム１表面に静電潜像が形成される（露光工程である。）。すなわち、感光体ドラム１の表面において、露光光Ｌが照射された部分は画像部（静電潜像）として潜像電位（画像部電位）が形成されて、それ以外の部分は非画像部（地肌部）として帯電電位（非画像電位）が維持される。

その後、静電潜像が形成された感光体ドラム１の表面は、現像部５（現像ローラ５１）との対向位置に達する。そして、現像部５から感光体ドラム１上にトナーが供給されて、感光体ドラム１上の潜像が現像されてトナー像が形成される（現像工程である。）。
その後、現像工程後の感光体ドラム１の表面は、転写回転体としての転写ローラ９との転写ニップ部（転写位置）に達する。そして、転写ローラ９との転写ニップ部で、電源部３５（バイアス出力手段）から転写ローラ９に転写バイアス（トナーの極性とは異なる極性のバイアスであって、本実施の形態ではプラス極性のバイアスである。）が印可されることによって、レジストローラ４５により搬送された記録媒体Ｐ上に、感光体ドラム１上に形成されたトナー像が転写される（転写工程である。）。

そして、転写工程後の感光体ドラム１表面は、クリーニング部２との対向位置に達する。そして、この位置で、クリーニングブレード２ａによって感光体ドラム１上に残存する未転写トナー（紙粉、凝集トナー等の、その他の付着物も含まれる。）が機械的に除去されて、クリーニング部２内に回収される（クリーニング工程である。）。
こうして、感光体ドラム１における一連の作像プロセスが終了する。

なお、本実施の形態における画像形成装置１００は、感光体ドラム１（像担持体）の表面をクリーニングするクリーニング工程がおこなわれた後であって、感光体ドラム１の表面を帯電する帯電工程の前に、感光体ドラム１の表面を積極的に除電する工程（除電工程）をおこなわないように構成されている。すなわち、本実施の形態における画像形成装置１００には、クリーニング部２に対して感光体ドラム１の回転方向下流側の位置であって、帯電部４に対して感光体ドラム１の回転方向上流側の位置に、除電光を照射して感光体ドラム１の表面電位をほぼ０Ｖにリセットするための除電光源が設けられていない。
本実施の形態における画像形成装置１００では、除電光源を用いた除電工程に代えて、露光部７から露光光Ｌを感光体ドラム１の表面に照射する露光工程によって、感光体ドラム１の表面電位をある程度除電している。

一方、感光体ドラム１と転写ローラ９との転写ニップ部（転写位置）に搬送される記録媒体Ｐは、次のように動作する。
まず、給紙部１２に収納された記録媒体Ｐの最上方の１枚が、給紙ローラ４１によって、搬送経路に向けて給送される。
その後、記録媒体Ｐは、レジストローラ４５の位置に達する。そして、レジストローラ４５の位置に達した記録媒体Ｐは、感光体ドラム１上に形成された画像と位置合わせをするためにタイミングを合わせて、転写ニップ部（転写ローラ９と感光体ドラム１との当接位置である。）に向けて搬送される。

そして、転写工程後の記録媒体Ｐは、転写ニップ部（転写ローラ９）の位置を通過した後に、転写ガイド板や定着ガイド板によって形成される搬送経路を経て定着装置２０に達する。定着装置２０に達した記録媒体Ｐは、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間に送入されて、定着ローラ２１から受ける熱と双方の部材２１、２２から受ける圧力とによって画像が定着される。画像が定着された記録媒体Ｐは、定着ローラ２１と加圧ローラ２２との間（定着ニップ部である。）から送出された後に、画像形成装置本体１００から排出される。
こうして、一連の画像形成プロセスが完了する。

以下、本実施の形態において特徴的な、画像形成装置１００の構成・動作について詳述する。
先に図１及び図２を用いて説明したように、本実施の形態における画像形成装置１００には、トナー像が担持される像担持体としての感光体ドラム１や、感光体ドラム１に当接して転写ニップ部を形成する転写回転体としての転写ローラ９、などが設けられている。
また、図２を参照して、本実施の形態における画像形成装置１００には、バイアス出力手段としての電源部３５（転写用電源部）や、トナー付着量検知手段としてのＰセンサ３２（フォトセンサ）が設けられている。

バイアス出力手段としての電源部３５は、転写ローラ９（転写回転体）に印可するための転写バイアスが出力されるものであって、転写ローラ９の芯金部（回転軸部）に電気的に接続されている。本実施の形態において、電源部３５（バイアス出力手段）は、制御部３１による制御によって、転写工程時（ニップ部を通過する記録媒体Ｐに感光体ドラム１上のトナー像が転写されるときである。）に転写ローラ９に所定の転写バイアス（プラス極性の転写電流である。）を印可するとともに、所定のタイミングで非転写工程時（記録媒体Ｐがニップ部を通過しないときであって、非画像形成時である。）に転写ローラ９にクリーニングバイアス（転写ローラ９の表面に付着したトナーをクリーニングするためのバイアスである。）を印可する。

電源部３５（バイアス出力手段）は、感光体ドラム１と転写ローラ９とがそれぞれ回転駆動された状態でニップ部に記録媒体Ｐが通過しないタイミングでクリーニングバイアスを出力するように制御部３１によって制御される。具体的に、一連の画像形成動作が終了した後（ジョブ後）のタイミングや、連続通紙時における紙間（先行する記録媒体Ｐの後端と、後行の記録媒体Ｐの先端と、の間である。）のタイミングで、転写ローラ９のトナー汚れを除去するために転写ローラ９にクリーニングバイアスが印可されることになる。
このように転写ローラ９にクリーニングバイアスが印可される制御（電源部３５からクリーニングバイアスが出力される制御）を、以下、適宜に「クリーニングモード」と呼ぶ。
なお、クリーニングモードは、上述したジョブ後や紙間のタイミングで、毎回おこなうこともできるし、所定の間隔ごと（例えば、所定のプリント枚数ごとである。）におこなうこともできる。

ここで、本実施の形態では、転写ローラ９（転写回転体）の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニングバイアスとして、転写バイアス（転写工程時に転写ローラ９に印可されるバイアスである。）とは異なる極性の第１バイアス（第１クリーニングバイアス）と、転写バイアスと同じ極性の第２バイアス（第２クリーニングバイアス）と、を交互に切り替えて出力して転写ローラ９にクリーニングバイアスを印可できるように構成されている。
詳しくは、図３を参照して、本実施の形態において、クリーニングモードは、正極の転写バイアスとは逆の極性（負極）のバイアスを第１バイアスとして転写ローラ９に印加した後に、転写バイアスと同じ極性（正極）のバイアスを第２バイアスとして転写ローラ９に印加するモードである。
このように正逆の極性のバイアスをクリーニングバイアスとして用いるのは、感光体ドラム１上に付着する地汚れトナーには、正常に帯電したものの他に、逆帯電したものも少量存在して、これらのトナーが転写ローラ９に付着することになるためである。そして、転写ローラ９に付着した正常帯電（マイナス帯電）のトナーに対しては、転写ローラ９に負極の第１バイアスを印可することで、感光体ドラム１に戻すことができる。これに対して、転写ローラ９に付着した逆帯電（プラス帯電）のトナーに対しては、転写ローラ９に正極の第２バイアスを印可することで、感光体ドラム１に戻すことができる。このような制御をおこなうことで、転写ローラ９に付着したトナーをきれいに除去することができる。
また、正逆の極性のバイアスをクリーニングバイアスとして用いることで、クリーニングバイアスとして転写バイアスとは異なる極性のバイアス（第１バイアス）のみを転写ローラ９に印可し続ける場合に比べて、感光体ドラム１の表面が転写バイアスとは異なる極性に過剰に帯電されてしまって感光体ドラム１の表面電位が除電されにくくなってしまう不具合が軽減されて、感光体ドラム１の表面にキャリア（現像部５に収容された２成分現像剤中のキャリアである。）が付着する２次的な不具合なども軽減することができる。
なお、本実施の形態において、クリーニングバイアスは、その絶対値が、転写バイアス（転写工程時に転写ローラ９に印可されるバイアスである。）の絶対値よりも小さく設定している。これにより、クリーニングバイアスの印可によって感光体ドラム１に与えるダメージを小さくすることができるとともに、感光体ドラム１の表面電位が除電されにくくなってしまう不具合も軽減されることになる。

図２を参照して、トナー付着量検知手段としてのＰセンサ３２は、転写ローラ９（転写回転体）の表面に対向するように設置された正反射型フォトセンサであって、転写ローラ９の表面に付着したトナーの量（トナー付着量）を検知するものである。このようなＰセンサ３２としては、感光体ドラム１上に付着したトナー量を検知する公知のＰセンサ（正反射型フォトセンサ）と同等に構成されたものを用いることができる。

そして、本実施の形態において、電源部３５（バイアス出力手段）は、Ｐセンサ３２（トナー付着量検知手段）の検知結果に基づいて、クリーニングバイアスにおける第１バイアスと第２バイアスとの切替回数を可変するように制御される。
詳しくは、電源部３５（バイアス出力手段）は、Ｐセンサ３２（トナー付着量検知手段）によって検知されたトナー付着量が多い場合に、Ｐセンサ３２によって検知されたトナー付着量が少ない場合に比べて、クリーニングバイアスにおける第１バイアスと第２バイアスとの切替回数が多くなるように制御される。
本願明細書等において、このクリーニングバイアスにおける「切替回数」は、第１バイアス（又は第２バイアス）が印可されてから第１バイアス（又は第２バイアス）から第２バイアス（又は第１バイアス）に切り替えられて第２バイアス（又は第１バイアス）の印可が終了するまでの周期Ｔ（図３を参照できる。）に対応するものであって、１回のクリーニングモードにおいてこの周期Ｔが繰り返される回数であるものと定義する。

このような制御をおこなうことで、感光体ドラム１の表面電位が除電されにくくなってしまい感光体ドラム１上にキャリアが付着する不具合などを軽減しつつ、転写ローラ９に付着したトナーを充分かつ効率的に除去することができる。
詳しくは、クリーニングバイアスにおける「切替回数」は多ければ多いほど、転写ローラ９に付着したトナーを確実に除去することができるものの、クリーニングモードに要する時間が無駄に長くなってしまって、感光体ドラム１に与えるダメージが大きくなるとともに、感光体ドラム１の表面電位が除電されにくくなってしまうことになる。したがって、転写ローラ９上のトナー汚れの程度に応じて、クリーニングバイアスにおける「切替回数」を最適値（転写ローラ９に付着したトナーを充分に除去することができる最小の値である。）に設定することで、転写ニップ部に搬送される記録媒体Ｐの裏面やコバ面が汚れる不具合を充分に軽減することができるとともに、クリーニングモードに要する時間が無駄に長くなってしまうことがなく、感光体ドラム１に与えるダメージが大きくなったり、感光体ドラム１の表面電位が除電されにくくなったりしてしまう不具合も軽減されることになる。

特に、本実施の形態における画像形成装置１００は、先に説明したようにクリーニング工程後であって帯電工程前の除電工程を省いていて、感光体ドラム１の表面電位が積極的に除電されにくいような構成を採用しているために、本発明を適用することが有用になる。
また、本実施の形態では、クリーニングモードの時間を増やすときに、単に第１バイアスを長時間印可した後に第２バイアスを長時間印可するのではなくて、比較的短い周期Ｔでその切替回数を増やすことで対応している。これにより、クリーニングモードが比較的長い時間おこなわれるような場合でも、その間に異なる極性の第１バイアスと第２バイアスとが比較的短い周期で交互に繰り返し切り替わることになり、単に第１バイアスを長時間印可した後に第２バイアスを長時間印可する場合に比べて、感光体ドラム１に与えるダメージが大きくなったり、感光体ドラム１の表面電位が除電されにくくなったりしてしまう不具合も軽減されることを、本願発明者は実験により知得した。

具体的に、図４は、Ｐセンサ３２の出力電圧Ｖｓｇ（Ｖ）と、転写ローラ９の表面に付着したトナー付着量（単位面積当たりに付着したトナーの重量である。）と、クリーニングバイアスの切替回数と、の関係を示す表図である。図４を参照して、例えば、Ｐセンサ３２の出力Ｖｓｐが３．０Ｖ以上である場合には、転写ローラ９上のトナー付着量は０．１ｍｇ／ｃｍ²以下となって、転写ローラ９のトナー汚れは軽微であるため、クリーニングバイアスの切替回数を１回に設定する。これに対して、Ｐセンサ３２の出力Ｖｓｐが２．４〜３．０Ｖである場合には、転写ローラ９上のトナー付着量は０．１〜０．２ｍｇ／ｃｍ²となって、転写ローラ９のトナー汚れは上述した条件のものより少し多くなるため、クリーニングバイアスの切替回数を２回に設定する。
このような図４におけるＰセンサ３２の出力電圧Ｖｓｇ（Ｖ）とクリーニングバイアスの切替回数との関係は、制御部３１の記憶部に予め記憶されている。そして、制御部３１において、Ｐセンサ３２の検知結果と、制御部３１に記憶されたその情報と、を照合して、クリーニングバイアスの切替回数を決定して、その切替回数に基いて所定のタイミングでクリーニングモードをおこなうことになる。
なお、上述した本発明の効果を確実に発揮するために、クリーニングバイアスの切替回数を決定するためのＰセンサ３２による検知タイミングと、クリーニングモードが実行されるタイミングと、ができるだけ近い方が良い。

具体的に、Ｐセンサ３２の出力Ｖｓｇが２．０Ｖ（転写ローラ９上のトナー付着量が０．２５ｍｇ／ｃｍ²程度である。）であると、その情報に基づいて図４に示す関係からクリーニングバイアスの切替回数が３回に設定される。そして、図３（Ａ）に示すように、クリーニングバイアスの切替回数を３回としてクリーニングモードが実行されることになる。
これに対して、Ｐセンサ３２の出力Ｖｓｇが０．７５Ｖ（転写ローラ９上のトナー付着量が０．４５ｍｇ／ｃｍ²程度である。）であると、その情報に基づいて図４に示す関係からクリーニングバイアスの切替回数が６回に設定される。そして、図３（Ｂ）に示すように、クリーニングバイアスの切替回数を６回としてクリーニングモードが実行されることになる。

ここで、本実施の形態において、電源部３５（バイアス出力手段）は、第１バイアスと第２バイアスとが交互に切り替えられる周期Ｔが一定になるように制御されている。すなわち、図３に示すように、クリーニングモード時おいて設定されるクリーニングバイアスの切替回数は、第１バイアスと第２バイアスとが交互に切り替えられる周期Ｔが繰り返される回数になる。
このような制御をおこなうことで、制御をそれほど複雑化することなく、感光体ドラム１に与えるダメージが大きくなったり、感光体ドラム１の表面電位が除電されにくくなったりしてしまう不具合を効率的に軽減することができる。
また、そのように設定された周期Ｔは、転写ローラ９の回転周期と一致しないように構成されている。これにより、転写ローラ９の外周面において転写ニップ部に接触する部分が常に同じ極性のクリーニングバイアス（第１バイアス又は第２バイアスである。）によってクリーニングされるのを防止できるため、転写ローラ９の外周面が周方向にわたって万遍なくクリーニングされることになる。

また、図２を参照して、本実施の形態における画像形成装置１００には、装置内の温度（機内温度）を検知する温度検知手段としての温度センサ３３が、作像部６の近傍に設置されている。
そして、電源部３５（バイアス出力手段）は、温度センサ３３（温度検知手段）の検知結果に基づいて、クリーニングバイアスの大きさを可変している。詳しくは、図５を参照して、電源部３５（バイアス出力手段）は、温度センサ３３によって検知された温度Ｄが低い場合に、温度センサ３３によって検知された温度Ｄが高い場合に比べて、第１バイアスの絶対値が大きくなるように制御されている。

具体的に、温度センサ３３で検知された機内温度Ｄが２３℃であると、制御部３１においてその情報に基づいて図５に示す関係からクリーニングバイアスにおける第１バイアスが−４μＡに設定される。そして、図３（Ａ）に示すように、クリーニングバイアスにおける第１バイアスを−４μＡとしてクリーニングモードが実行されることになる。
これに対して、温度センサ３３で検知された機内温度Ｄが１０℃であると、制御部３１においてその情報に基づいて図５に示す関係からクリーニングバイアスにおける第１バイアスが−５μＡに設定される。そして、図３（Ｂ）に示すように、クリーニングバイアスにおける第１バイアスを−５μＡとしてクリーニングモードが実行されることになる。
なお、本実施の形態では、クリーニングバイアスにおける第２バイアスは、＋１０μＡに固定して設定している。

このような制御をおこなうのは、機内温度Ｄが低いほど、トナー（正規に帯電するトナーである。）が帯電しやすくなって、転写ローラ９の表面に付着するトナーの静電的な付着力が増加するためである。
本実施の形態では、転写ローラ９の表面に付着するトナーの静電的な付着力の程度に合わせて、クリーニングバイアスの大きさを可変して、転写ローラ９から感光体ドラム１の表面に向けてトナーを戻す静電的な力を最適化しているため、機内温度によってクリーニングモードのクリーニング性にバラツキが生じる不具合を軽減することができる。

以上説明したように、本実施の形態において、電源部３５（バイアス出力手段）は、転写ローラ９（転写回転体）の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニングバイアスとして、転写バイアスとは異なる極性の第１バイアスと、転写バイアスと同じ極性の第２バイアスと、を交互に切り替えて出力して転写ローラ９に印可できるように構成されていて、転写ローラ９の表面に付着したトナー量を検知するＰセンサ３２（トナー付着量検知手段）の検知結果に基づいて、クリーニングバイアスにおける第１バイアスと第２バイアスとの切替回数を可変している。
これにより、感光体ドラム１（像担持体）の表面電位が除電されにくくなってしまう不具合を軽減しつつ、転写ローラ９に付着したトナーを充分かつ効率的に除去することができる。

なお、本実施の形態では、作像部６として１つの感光体ドラム１が設置されたモノクロ画像形成装置１００に対して本発明を適用したが、作像部として複数色のトナーに対応した複数の感光体ドラムが設置されたカラー画像形成装置に対しても当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、像担持体としての感光体ドラム１に担持されたトナー像を記録媒体Ｐ上に転写する画像形成装置１００に対して本発明を適用した。これに対して、像担持体としての感光体ベルトに担持されたトナー像を記録媒体上に転写する画像形成装置や、像担持体としての中間転写ベルトや中間転写ドラムなどの中間転写体に担持されたトナー像を記録媒体上に転写する画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
また、本実施の形態では、転写回転体として転写ローラ９が設置された画像形成装置１００に対して本発明を適用した。これに対して、転写回転体として転写ベルトが設置された画像形成装置や、転写回転体として２次転写ローラが設置された画像形成装置に対しても、当然に本発明を適用することができる。
そして、それらの場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

図６（Ａ）と図６（Ｂ）とは、いずれも、作像部３０として複数色のトナーに対応した複数の感光体ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋが設置されたカラー画像形成装置における要部を示す構成図であって、像担持体として中間転写ベルト３８が用いられ、転写回転体として２次転写ローラ９が用いられ、さらに像担持体（中間転写ベルト３８）を介して転写回転体（２次転写ローラ９）に当接する転写対向回転体（２次転写対向ローラ３６）が設置された場合の変形例である。なお、図６（Ａ）と図６（Ｂ）とにおいて、画像形成装置における作像部３０以外の構成は、図１に示す本実施の形態のものとほぼ同様に構成することができるため、その図示と説明を省略する。
詳しくは、４つの１次転写ローラ３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃ、３９Ｋは、それぞれ、中間転写ベルト３８を感光体ドラム１Ｙ 、１Ｍ 、１Ｃ 、１Ｋ との間に挟み込んで１次転写ニップを形成している。そして、１次転写ローラ３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃ、３９Ｋに、トナーの極性とは逆の１次転写電圧（１次転写バイアス）が印加される。
そして、中間転写ベルト３８は、破線矢印方向に走行して、１次転写ローラ３９Ｙ、３９Ｍ、３９Ｃ、３９Ｋの１次転写ニップを順次通過する。こうして、感光体ドラム１Ｙ 、１Ｍ 、１Ｃ 、１Ｋ上に形成された各色のトナー像（本実施の形態のものと同様に、帯電工程、露光工程、現像工程を経てそれぞれ形成されたものである。）が、中間転写ベルト３８上に重ねて１次転写される。
その後、各色のトナー像が重ねて転写された中間転写ベルト３８（像担持体）は、２次転写ローラ９（転写回転体）との対向位置に達する。この位置では、転写対向回転体としての転写対向ローラ３６が、２次転写ローラ９との間に中間転写ベルト３８を挟み込んで２次転写ニップ（転写ニップ部）を形成している。そして、中間転写ベルト３８上に形成された４色のトナー像は、この２次転写ニップ（転写ニップ部）の位置に搬送された記録媒体Ｐ上に転写される。
ここで、図６（Ａ）のものは、電源部３５（バイアス出力手段）から転写回転体としての２次転写ローラ９に、本実施の形態のものとほぼ同様に、転写バイアスやクリーニングバイアスが印可されて、通常の転写工程（２次転写工程）やクリーニングモードがおこなわれることになる。
これに対して、図６（Ｂ）のものは、電源部３５（バイアス出力手段）から２次転写ローラ９ではなくて転写対向回転体としての２次転写対向ローラ３６に、転写バイアスやクリーニングバイアスが印可されることになる。この２次転写対向ローラ３６に印可される転写バイアスやクリーニングバイアスは、印可されるタイミングについては本実施の形態のものや図６（Ａ）のものと同じものの、その極性はそれぞれ本実施の形態のものや図６（Ａ）のものに対して逆の極性になる。具体的に、図６の例に対応させて説明すると、マイナス極性の転写バイアスが２次転写対向ローラ３６に印可されて通常の転写工程がおこなわれて、紙間がジョブ後などにおいてプラス極性の第１バイアス（第１クリーニングバイアス）が印可された後にマイナス極性の第２バイアス（第２クリーニングバイアス）が印可されてクリーニングモードが実行されることになる。
なお、図示は省略するが、２次転写ローラ９（転写回転体）と２次転写対向ローラ３６（転写対向回転体）とにそれぞれ転写バイアスやクリーニングバイアスを印可して転写工程やクリーニングモードをおこなう場合には、図６（Ａ）のものでおこなわれる転写バイアスやクリーニングバイアスの印可と、図６（Ｂ）のものでおこなわれる転写バイアスやクリーニングバイアスの印可と、が同じタイミングでおこなわれることになる。
また、これらのような場合にも、２次転写ローラ９（転写回転体）に付着したトナー量をトナー付着量検知手段で検知して、その検知結果に基づいてクリーニングバイアスの切替回数を可変することになる。
そして、これらの場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、転写ローラ用の電源部３５（バイアス出力手段）を定電流制御したが、転写ローラ用の電源部３５（バイアス出力手段）を定電圧制御することもできる。
また、本実施の形態では、トナー付着量検知手段として、転写ローラ９の表面に付着したトナー量を直接的に検知するＰセンサ３２を用いたが、トナー付着量検知手段はこれに限定されることなく、例えば、感光体ドラム１の表面に付着した地汚れトナー量を正反射型フォトセンサによって検知することで、転写ローラ９の表面に付着したトナー量を間接的に検知することもできる。
また、本実施の形態では、クリーニング部２に対して感光体ドラム１の回転方向下流側の位置であって、帯電部４に対して感光体ドラム１の回転方向上流側の位置に、除電光を照射して感光体ドラム１の表面電位をほぼ０Ｖにリセットするための除電光源を設けなかったが、そのような除電光源を設けることもできる。
そして、これらの場合であっても、本実施の形態のものと同様の効果を得ることができる。

また、本実施の形態では、クリーニングモードにおいて１つの周期Ｔにおいて第１バイアスを印可した後に第２バイアスを印可したが、第２バイアスを印可した後に第１バイアスを印可することもできる。
そして、その場合であっても、本実施の形態のものとほぼ同様の効果を得ることができる。ただし、転写ローラ９に付着するトナーは逆帯電するものに比べて正規に帯電するものの方が圧倒的に多くなるため、第１バイアスを印可した後に第２バイアスを印可した方が、第２バイアスを印可した後に第１バイアスを印可する場合に比べて、転写ローラ９に対して効率的なクリーニングをおこなうことができる。

なお、本発明が本実施の形態に限定されず、本発明の技術思想の範囲内において、本実施の形態の中で示唆した以外にも、本実施の形態は適宜変更され得ることは明らかである。また、前記構成部材の数、位置、形状等は本実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好適な数、位置、形状等にすることができる。

なお、本願明細書等において、「Ａ又は／及びＢ」なる表現は、「ＡとＢとのうち少なくとも一方」を意味するものと定義する。

１ 感光体ドラム（像担持体）、
２ クリーニング部（クリーニング装置）、
４ 帯電部（帯電装置）、
６ プロセスカートリッジ（作像部）、
７ 露光部、
９ 転写ローラ（転写回転体、転写部材）、
３２ Ｐセンサ（トナー付着量検知手段、フォトセンサ）、
３３ 温度センサ（温度検知手段）、
３５ 電源部（バイアス出力手段）、
１００ 画像形成装置（画像形成装置本体）。

特許第２５５７７１０号公報

Claims (8)

1. トナー像が担持される像担持体と、
   前記像担持体に当接して転写ニップ部を形成する転写回転体と、
   前記転写回転体、又は／及び、前記像担持体を介して前記転写回転体に当接する転写対向回転体、に印可するための転写バイアスが出力されるバイアス出力手段と、
   前記転写回転体の表面に付着したトナーの量を直接的又は間接的に検知するトナー付着量検知手段と、
   を備え、
   前記バイアス出力手段は、
   前記転写回転体の表面に付着したトナーをクリーニングするクリーニングバイアスとして、前記転写バイアスとは異なる極性の第１バイアスと、前記転写バイアスと同じ極性の第２バイアスと、を交互に切り替えて出力して前記転写回転体又は／及び前記転写対向回転体に当該クリーニングバイアスを印可できるように構成され、
   前記トナー付着量検知手段の検知結果に基づいて、前記クリーニングバイアスにおける前記第１バイアスと前記第２バイアスとの切替回数を可変することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記バイアス出力手段は、前記トナー付着量検知手段によって検知されたトナー付着量が多い場合に、前記トナー付着量検知手段によって検知されたトナー付着量が少ない場合に比べて、前記切替回数が多くなるように制御されることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 装置内の温度を検知する温度検知手段を備え、
   前記バイアス出力手段は、前記温度検知手段の検知結果に基づいて、前記クリーニングバイアスの大きさを可変する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。
4. 前記バイアス出力手段は、前記温度検知手段によって検知された温度が低い場合に、前記温度検知手段によって検知された温度が高い場合に比べて、前記第１バイアスの絶対値が大きくなるように制御されることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記バイアス出力手段は、前記第１バイアスと前記第２バイアスとが交互に切り替えられる周期が一定になるように制御されることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記バイアス出力手段は、前記像担持体と前記転写回転体とが回転駆動された状態で前記ニップ部に記録媒体が通過しないタイミングで前記クリーニングバイアスを出力するように制御されることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
7. 前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニング工程がおこなわれた後であって、前記像担持体の表面を帯電する帯電工程の前に、前記像担持体の表面を除電する工程をおこなわないことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
8. 前記像担持体は、感光体ドラム又は感光体ベルトであって、
   前記転写回転体は、転写ローラであることを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。

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