JP2024028063A

JP2024028063A - 画像形成装置

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Publication number: JP2024028063A
Application number: JP2022131411A
Authority: JP
Inventors: 和朗小野; Kazuro Ono
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2022-08-19
Filing date: 2022-08-19
Publication date: 2024-03-01

Abstract

【課題】装置構成の簡易化や低コスト化を図りながら、プレ帯電部材に不純物が徐々に蓄積しても長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持して良好なクリーニング性能を維持する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体１と、中間転写ベルト７と、中間転写ベルト７上のトナーを回収する回転ブラシ２２と、回転ブラシ２２に電圧を印加する第１の電源２８と、回転ブラシ２２と中間転写ベルト７との接触部よりも上流側で中間転写ベルト７上のトナーを帯電させる固定ブラシ２１と、固定ブラシ２１に電圧を印加する第２の電源２７と、第１の電源２８及び第２の電源２７を制御する制御部１５と、を有し、制御部１５は、画像形成時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を回転ブラシ２２に印加すると共に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を固定ブラシ２１に印加するように制御する構成とする。【選択図】図４

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置、あるいはこれらの機能のうち複数の機能を備えた複合機等の画像形成装置に関するものである。

電子写真方式等を用いた画像形成装置では、感光体や中間転写体といった像担持体に形成されたトナー像が記録材に転写される。トナー像の転写後に像担持体上に残留したトナー等の付着物は、クリーニング装置によってクリーニングされる。

像担持体をクリーニングするクリーニング装置として、回転ブラシ（ブラシローラ）等のブラシ部材を使用した静電クリーニング装置がある。このような静電クリーニング装置は、特に、弾性層を持つ弾性ベルトで構成された中間転写体（中間転写ベルト）のクリーニングのために有効である。

特許文献１では、ブラシ部材で構成された回収部材と、中間転写体の移動方向において回収部材より上流側に配置されたブラシ部材で構成されたプレ帯電部材と、を有する清掃装置が開示されている。この清掃装置では、回収部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性とは逆極性側となる電界を形成し、プレ帯電部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性と同極性側となる電界を形成する。そして、プレ帯電部材にて、中間転写体上のトナーを正規の帯電極性にプレ帯電させ、回収部材にて、プレ帯電されたトナーを回収する。

このタイプのクリーニング装置では、中間転写体上のトナーのクリーニング時には、中間転写体上のトナーは、プレ帯電部材からの電荷注入により正規の帯電極性に揃えられる（プレ帯電）。プレ帯電部材によりプレ帯電されたトナー（プレ帯電トナー）は、プレ帯電部材の極性とは反発するため、プレ帯電部材に溜まることなく、中間転写体上へ移動して回収部材へと搬送される。そして、このプレ帯電トナーは、回収部材により形成されるトナーの正規の帯電極性とは逆極性側のクリーニング電界により、回収部材に回収される。

クリーニング装置に用いられるブラシ部材としては、回転可能な回転ブラシ（ブラシローラ）と、固定配置される固定ブラシ（デッキブラシ状部材）と、がある。回転ブラシは中間転写体上のトナーを散らしたり、掻き取ったりする能力が高い。しかし、回転ブラシは、回転ブラシを回転させる機構や回転ブラシからトナーを掻き取る機構等が必要となるため、装置構成の簡易化や低コスト化には不利である。これに対して、固定ブラシは、回転ブラシと比較して装置構成の簡易化や低コスト化に有利である。そのため、プレ帯電部材として構成の簡易化や低コスト化に有利な固定ブラシを用い、回収部材としてクリーニング能力の高い回転ブラシを用いた構成が好ましい。

特開２００６－２０８７６１号公報

しかしながら、プレ帯電部材として構成の簡易化や低コスト化に有利な固定ブラシを用いた場合、以下のような課題があった。即ち、プレ帯電部材が固定ブラシの場合、中間転写体上に存在する正規帯電し難いトナー（正規の帯電極性とは逆極性側に帯電したトナー）、トナーの外添剤（トナー流動化剤等）、記録材粉（紙である場合の紙粉等）、記録材の填料（紙である場合のタルク等）、等の正規帯電トナー以外の「不純物」が、プレ帯電部材に次第に溜まって蓄積され易い。そのため、長期に渡る画像形成において、プレ帯電部材によるプレ帯電性能が次第に低下して、中間転写体上のトナーを正規の帯電極性に帯電させることが困難となることがある。そして、回収部材によるトナー回収性能が低下して、その結果、中間転写体上の未回収トナーが増加して、クリーニング装置をトナーが摺り抜けてしまうクリーニング不良、即ち、画像不良が発生してしまうことがある。

特許文献１では、非画像形成時に、プレ帯電部材清掃モードを実行することが提案されている。このプレ帯電部材清掃モードにおいては、次のような動作が実施される。つまり、回収部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性と同極性側となり、プレ帯電部材が中間転写体上のトナーの正規の帯電極性とは逆極性側となる、通常の画像形成時のクリーニング電界とは逆電界の形成である。あるいは、プレ帯電部材への交番電界の印加である。このプレ帯電部材清掃モードにおいては、これら逆電界の形成及び交番電界の印加のうち少なくとも一方が実施される。

しかしながら、非画像形成時のプレ帯電清掃モードにおいて、プレ帯電部材が清掃されるが、プレ帯電部材から全ての不純物を取り除いて清掃することは難しい。このため、プレ帯電部材に残留する不純物によって、プレ帯電部材によるプレ帯電性能が徐々に低下してしまう。

そこで、本発明の目的は、装置構成の簡易化や低コスト化を図りながら、プレ帯電部材に不純物が徐々に蓄積しても長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持して良好なクリーニング性能を維持することである。

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、トナー像を担持する像担持体と、１次転写部で前記像担持体から転写されたトナー像を２次転写部で記録材に転写するために搬送する周回移動可能な中間転写ベルトと、前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記２次転写部よりも下流側かつ前記１次転写部よりも上流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して回転し、前記中間転写ベルト上のトナーを回収する回転ブラシと、前記回転ブラシに電圧を印加する第１の電源と、前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記回転ブラシと前記中間転写ベルトとの接触部よりも上流側かつ前記２次転写部よりも下流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して固定配置され、前記中間転写ベルト上のトナーを帯電させる固定ブラシと、前記固定ブラシに電圧を印加する第２の電源と、前記第１の電源及び前記第２の電源を制御する制御部と、を有し、前記制御部は、前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する画像形成時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を前記回転ブラシに印加すると共に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を前記固定ブラシに印加するように制御することを特徴とする画像形成装置である。

本発明によれば、装置構成の簡易化や低コスト化を図りながら、プレ帯電部材に不純物が徐々に蓄積しても長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持して良好なクリーニング性能を維持することができる。

画像形成装置の概略断面図である。画像形成装置の電気的な構成の概略を示すブロック図である。ベルトクリーニング装置の基本構成を説明するための模式図である。実施例のベルトクリーニング装置の構成を説明するための模式図である。実施例３のプレ帯電ブラシクリーニングモード１～３の設定値を示す表である。実施例３のプレ帯電ブラシクリーニングモード３の設定時のベルトクリーニング装置を示す模式図である。

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。

［実施例１］
１．画像形成装置
図１は、本実施例の画像形成装置１００の概略断面図である。本実施例の画像形成装置１００は、タンデム型のフルカラー複合機である。但し、本発明は、タンデム型の画像形成装置に限定されず、他の方式の画像形成装置にも適用できるものである。

図１に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部を備えた装置本体９６と、排出部９７と、制御部１５と、画像読取部９８と、ＵＩ（ユーザーインターフェース）としての操作部９９と、を備えている。

画像形成装置１００は、画像読取部９８、あるいはパーソナルコンピュータ等のホスト機器やデジタルカメラやスマートフォン等の外部機器からの画像信号に応じて、４色フルカラー画像を、記録材Ｐ上に形成することができる。なお、記録材（記録媒体、転写材、シート、用紙）Ｐは、トナー像が形成されるものであり、具体例として、普通紙、厚紙、色紙、再生紙、普通紙の代用品である合成樹脂製シート、透明な樹脂のオーバーヘッドプロジェクタ用シート、封筒、はがき、コート紙、エンボス紙、耐水紙（樹脂シート、樹脂コート紙）、蒸着紙等の金属層を有する記録材等、多種多様である。ここでは、記録材Ｐのことを「紙」あるいは「用紙」等ということがあるが、紙以外の材料で構成された記録材、あるいは紙以外の材料を含む材料を用いて構成された記録材を含むものである。

本実施例の画像形成装置１００はフルカラー画像形成に対応するものであり、イエロー画像形成部５０Ｙ、マゼンタ画像形成部５０Ｍ、シアン画像形成部５０Ｃ、ブラック画像形成部５０Ｋの４色それぞれに別個に、同様の構成の画像形成部材が設けられている。なお、各色用に設けられた同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを示す符号の末尾のＹ、Ｍ、Ｃ、Ｋを省略して総括的に説明することがある。なお、画像形成装置１００は、例えば、ブラック単色（モノクロ）画像や、上記４色のうちの１色の単色画像、又は４色のうちいくつかの色を用いての単色画像、又はマルチカラー画像を形成することも可能である。

各色の画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、感光ドラム１と、帯電ローラ２と、現像装置４と、感光体クリーニング装置６と、を有している。感光ドラム１は、静電潜像やトナー像を担持する回転可能な第１の像担持体としてのドラム型（円筒形）の感光体（電子写真感光体）である。画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋは、例えば各パーツが各色毎にユニット化され、カートリッジとして装置本体９６に対して着脱可能な構成とされていて良い。各パーツの寿命等によって、上記カートリッジが新品に交換されることにより、中間転写ベルト７上に、新品同様の４色のトナー画像を形成することができる。

感光ドラム１は、回転可能であり、静電潜像やトナー像を担持する。感光ドラム１は、本実施例では、外径３０［ｍｍ］の負帯電極性の有機感光体（ＯＰＣ）であり、所定のプロセススピード（周速度）で矢印方向（時計回り方向）に、不図示の駆動モータにより回転駆動される。感光ドラム１は、アルミニウム製シリンダを基体とし、その表面に、順に塗布して積層された下引き層と、光電荷発生層と、電荷輸送層との３層を有している。

帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ２は、感光ドラム１の表面に接触して従動回転する導電性のゴムローラであり、感光ドラム１の表面を均一に帯電処理する。帯電ローラ２への印加電圧によって、ＡＣ電圧＋ＤＣ電圧（直流電圧に交流電圧を重畳した電圧）のＡＣ帯電方式と、ＤＣ電圧（直流電圧）のみのＤＣ帯電方式と、に分類されるが、本実施例では、帯電ムラが少ないＡＣ帯電方式を採用した。

露光手段としての露光装置３は、均一に（一様に）帯電処理された各色の感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に、制御部１５から出力される分解色の画像情報に従って、各色用のレーザー光３Ｙ、３Ｍ、３Ｃ、３Ｋを発光する。これにより、露光装置３は、各色の感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋ上に静電潜像（静電像）を形成する。

現像手段としての現像装置４は、補給用トナーボトル１４から供給された、本実施例では負帯電極性のトナーを収容すると共に、感光ドラム１上の静電潜像を現像する。本実施例では、現像装置４は、非磁性トナー（トナー）と磁性キャリア（キャリア）とを備えた２成分現像剤（現像剤）を用いた２成分現像方式を採用しており、感光ドラム１に対向する現像領域に現像剤を供給する。現像装置４の現像剤を担持した現像スリーブに、現像バイアス（直流電圧に交流電圧を重畳した電圧）が印加され、感光ドラム１上に形成された静電潜像が、トナーで現像（可視化）される。本実施例では、均一に帯電処理された後に画像情報に応じて露光されることで電荷の絶対値が低下した感光ドラム１上の露光部（イメージ部）に、感光ドラム１の帯電極性と同極性（本実施例では負極性）に帯電したトナーが付着する（反転現像方式）。本実施例では、現像時のトナーの主要な帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。

感光ドラム１上に形成されたトナー像は、１次転写手段としてのローラ型の１次転写部材である１次転写ローラ５によって、中間転写ベルト７上に１次転写される。１次転写後の感光ドラム１は、感光体クリーニング手段としての感光体クリーニング装置６によってクリーニングされる。感光体クリーニング装置６は、例えば、感光ドラム１に対して所定の押圧力で当接される感光体クリーニングブレードによって、中間転写ベルト７に転写されずに感光ドラム１上に残留した転写残トナーを除去する。その後、感光ドラム１は、前露光装置（不図示）により表面を除電され、次の作像工程に備える。

トナー像を担持する第２の像担持体としての無端状のベルトで構成された回転可能な中間転写体である中間転写ベルト７は、複数の張架ローラとしての駆動ローラ８及び従動ローラ９に巻き掛けられて張架されている。中間転写ベルト７は、１次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋを内包している。また、中間転写ベルト７の外周面側には、ベルトクリーニング装置２０が設けられている。なお、本実施例では、これらを一体に、中間転写ベルトユニットとして、装置本体９６から脱着して交換可能であり、部品寿命や故障時には、この中間転写ベルトユニットを新品と交換することができる。従動ローラ９は、中間転写ベルト７の張力を一定に制御するテンションローラである。従動ローラ９は、不図示の付勢ばねの付勢力によって中間転写ベルト７を内周面（裏面）側から外周面（表面）側へ押し出すような力が加えられており、この力によって中間転写ベルト７の搬送方向に約２０～５０［Ｎ］程度の張力が掛けられている。また、本実施例では、中間転写ベルト７を２軸で支持しているが、例えば、３軸で支持し、そのうちの１軸で、中間転写ベルト７の寄り制御を実施する構成でも良い。

１次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋは、感光ドラム１Ｙ、１Ｍ、１Ｃ、１Ｋにそれぞれ対向して配置される。１次転写ローラ５は、感光ドラム１との間に中間転写ベルト７を挟んで感光ドラム１に向けて押圧されている。これにより、各感光ドラム１と中間転写ベルト７とが接触する１次転写部（１次転写ニップ）Ｎ１が形成される。１次転写ローラ５は、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である１次転写電圧（１次転写バイアス）が印加されることにより、感光ドラム１上に形成されたトナー像を、中間転写ベルト７上に１次転写する。１次転写ローラ５Ｙ、５Ｍ、５Ｃ、５Ｋに印加される１次転写電圧は、制御部１５により、個別に制御可能である。本実施例では、１次転写ローラ５は、例えば、外径１５～２０［ｍｍ］で、イオン導電系発泡ゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層と芯金とを有している。また、本実施例では、１次転写ローラ５としては、例えば、抵抗値１×１０^５～１×１０^７［Ω］（測定条件：２３℃５０％ＲＨ環境、対Φ３０ｍｍアルミドラム、ニップ幅約７ｍｍ、２ＫＶ印加）のローラを使用している。

本実施例の中間転写ベルト７は、裏面側（内周面側）から表面側（外周面側）へと、基層、弾性層、表層の３層構造を有する、弾性層を備えた無端ベルトである。基層を構成する樹脂材料としては、ポリイミドやポリカーボネート等の樹脂、又は各種ゴム等に、帯電防止剤としてカーボンブラックを適当量含有させた材料が用いられていて、基層の厚みは０．０５～０．１５［ｍｍ］となっている。弾性層を構成する弾性材料としては、ウレタンゴムやシリコーンゴム等の各種ゴム等にイオン導電材を適当量含有させた材料が用いられていて、弾性層の厚みは０．１～０．５［ｍｍ］となっている。表層は、フッ素樹脂等の樹脂で、中間転写ベルト７の表面へのトナーの付着力を小さくして、２次転写部Ｎ２でトナーを記録材Ｐ上へ転写し易くするコート材であり、表層の厚みは０．００２～０．０３［ｍｍ］となっている。本実施例では、基層は導電材を分散させたポリイミド樹脂（厚み７０［μｍ］）、弾性層は導電性のＣＲゴム（クロロブレンゴム）（厚み３００［μｍ］）、表層はＰＴＦＥ（厚み５［μｍ］）の総厚３７５［μｍ］である中間転写ベルト７を使用した。本実施例の中間転写ベルト７は、体積抵抗率が１×１０^７～１×１０^９［Ω・ｃｍ］（測定条件：２３℃５０％ＲＨ環境、抵抗率測定器、１００Ｖ印加時）、表面硬度が６５°（測定条件：２３℃５０％ＲＨ環境測定、ウォーレス硬度計）である。

２次転写手段としてのローラ型の２次転写部材である２次転写ローラ１０は、中間転写ベルト７を介して駆動ローラ８に対向して配置されている。２次転写ローラ１０は、駆動ローラ８との間に中間転写ベルト７を挟んで駆動ローラ８に向けて押圧されている。これにより、中間転写ベルト７と２次転写ローラ１０とが接触する２次転写部（２次転写ニップ）Ｎ２が形成される。２次転写ローラ１０には、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である２次転写電圧（２次転写バイアス）が印加される。これにより、２次転写ローラ１０は、例えば中間転写ベルト７上に１次転写された４色の重ね合わせトナー像を、駆動ローラ８と２次転写ローラ１０とのニップ部（２次転写部）Ｎ２へ供給された記録材Ｐ上に一括して２次転写する。駆動ローラ８は、接地電位に接続されている。本実施例では、例えば、２次転写ローラ１０に＋２～＋５［ＫＶ］の２次転写電圧を印加することで＋５０［μＡ］程度の電流を流して、中間転写ベルト７上のトナー像を記録材Ｐ上に２次転写する。

また、１次転写電圧、又は１次転写電流は、次のような条件に応じて決定される任意の値である。例えば、感光ドラム１の材料やトナーの電荷量、画像形成スピード、即ち、感光ドラム１や中間転写ベルト７の回転スピード、１次転写ローラ５の抵抗値、中間転写ベルト７の抵抗値、環境（温度、湿度）等である。更に、２次転写電圧、又は２次転写電流は、次のような条件に応じて決定される任意の値である。例えば、記録材Ｐの材質、表面粗さ及び抵抗値、２次転写ローラ１０の抵抗値、環境（温度、湿度）等である。但し、抵抗値は、一般に、「中間転写ベルト＜紙」の関係であり、中間転写ベルト７と比較して、紙の方が高い。そのため、通常、転写電圧は、「｜１次転写電圧｜＜｜２次転写電圧｜」の関係であり、１次転写電圧と比較して、２次転写電圧の方が、紙の抵抗値分、高い電圧を必要とする。

２次転写ローラ１０は、例えば、外径２０～２５［ｍｍ］であり、イオン導電系発泡ゴム（ＮＢＲゴム）の弾性層と芯金とを有している。２次転写ローラ１０としては、１次転写ローラ５とほぼ同等の抵抗値１×１０^５～１×１０^７［Ω］（測定条件：２３℃５０％ＲＨ環境、対Φ３０ｍｍアルミドラム、ニップ幅約７ｍｍ、２ＫＶ印加）のローラを使用している。

また、中間転写ベルト７の外周面側には、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２０が設けられている。ベルトクリーニング装置２０は、２次転写工程後に中間転写ベルト７上に残留したトナーや紙粉等の付着物を除去する。ベルトクリーニング装置２０の詳細は後述する。

記録材Ｐは、カセット１２から給紙ローラ１１によって取り出され、不図示の搬送手段によって図中矢印に従って２次転写部Ｎ２に所定のタイミングで搬送される。２次転写されたトナー像を担持した記録材Ｐは、定着装置１３に搬送される。

定着手段としての定着装置１３は、定着ローラ１３ａと、これに圧接する加圧ローラ１３ｂと、を備えている。加熱された定着ローラ１３ａと加圧ローラ１３ｂとの間を記録材Ｐが挟持されて搬送される。これにより、記録材Ｐ上に２次転写されたトナー像は、加熱及び加圧されて溶融して、記録材Ｐ上に定着される。トナー像を定着された記録材Ｐは、排出部９７に搬送（排出）され、記録材Ｐへの画像形成が終了する。

ここで、図２は、図１に示す画像形成装置１００の電気的な構成（制御態様）を示す概略ブロック図である。

画像形成装置１００は、装置全体の動作の制御を司る制御部１５を備えている。制御部１５は、例えば、所定の演算処理を実行するＣＰＵと、所定の制御プログラムが記憶されたＲＯＭと、データを一時的に記憶するＲＡＭと、これらの周辺回路（入出力回路等）等と、を備えて構成されている。そして、制御部１５は、例えば、ＲＯＭに記憶された制御プログラムを実行することにより、画像形成制御部１５０、画像形成速度制御部１５１、及びクリーニング制御部１５２として機能する。

また、制御部１５は、例えば、操作部９９、環境センサ１５５、通信Ｉ／Ｆ１５６、画像読取部９８、定着装置１３、画像形成部５０Ｙ、５０Ｍ、５０Ｃ、５０Ｋ等が接続されている。また、制御部１５は、駆動モータ１５３、用紙搬送機構１５３、直流電圧電源２７、２８、２９、交流電圧電源３０等が接続されている。

駆動モータ１５３は、画像形成制御部１５０により制御されて、例えば、駆動ローラ８を駆動回転させることにより、中間転写ベルト７を上記周回方向に周回移動（回転）させる。また、駆動モータ１５３は、画像形成制御部１５０により制御されて、例えば、定着装置１３の定着ローラ１３ａを駆動回転させることによって、トナー像を記録材Ｐに定着させる。更に、例えば、定着装置１３等で、故障や異常が発生した場合には、画像形成制御部１５０は、画像形成装置全体の駆動を停止して、操作部９９に故障や異常の発生を報知する情報を表示する。このように、制御部１５に接続された各装置は、制御部１５と双方向に通信して制御される。

ここで、画像形成装置１００は、１つの開始指示により開始される、単一又は複数の記録材Ｐに画像を形成して出力する一連の動作であるプリントジョブ（プリント動作）を実行する。プリントジョブは、一般に、画像形成工程、前回転工程、複数の記録材Ｐに画像を形成する場合の紙間工程、及び後回転工程を有する。画像形成工程は、実際に記録材Ｐに形成して出力する画像の静電潜像の形成、トナー像の形成、トナー像の１次転写、トナー像の２次転写を行う期間であり、画像形成時とはこの期間のことをいう。より詳細には、画像形成時のタイミングは、上記静電潜像の形成、トナー像の形成、トナー像の１次転写、トナー像の２次転写の各工程を行う位置で異なり、感光ドラム１上や中間転写ベルト７上の画像形成領域が上記各位置を通過している期間に相当する。更には、画像形成時のタイミングは、中間転写ベルト７上の画像形成領域が後述するベルトクリーニング装置２０のプレ帯電ブラシ２１、回転ブラシ２２との接触位置を通過している期間に相当する。前回転工程は、開始指示が入力されてから実際に画像を形成し始めるまでの、画像形成工程の前の準備動作を行う期間である。紙間工程（画像間工程、記録材間工程）は、複数の記録材Ｐに対する画像形成を連続して行う際（連続画像形成、連続プリント）の記録材Ｐと記録材Ｐとの間に対応する期間である。後回転工程は、画像形成工程の後の整理動作（準備動作）を行う期間である。非画像形成時とは、画像形成時以外の期間であって、上記前回転工程、紙間工程、後回転工程、更には画像形成装置１００の電源投入時又はスリープ状態からの復帰時の準備動作である前多回転工程等が含まれる。より詳細には、非画像形成時のタイミングは、感光ドラム１上や中間転写ベルト７上の非画像形成領域が、上記静電潜像の形成、トナー像の形成、トナー像の１次転写、トナー像の２次転写の各工程を行う各位置を通過している期間に相当する。更には、非画像形成時のタイミングは、中間転写ベルト７上の非画像形成領域が後述するベルトクリーニング装置２０のプレ帯電ブラシ２１、回転ブラシ２２との接触位置を通過している期間に相当する。なお、感光ドラム１上や中間転写ベルト７上の画像形成領域とは、記録材Ｐのサイズ等に応じて予め設定された、記録材Ｐに転写されて画像形成装置１００から出力されるトナー像が形成され得る領域であり、非画像形成領域は画像形成領域以外の領域である。

２．ベルトクリーニング装置の概要
各画像形成部５０において、１次転写後に感光ドラム１上に残留する１次転写残トナー等は、感光体クリーニング装置６によりクリーニングされる。また、２次転写後に中間転写ベルト７上に残留する２次転写残トナー等は、ベルトクリーニング装置２０によりクリーニングされる。ここで、ベルトクリーニング装置２０は、図２の制御部１５のクリーニング制御部１５２によって制御される。

１次転写後に感光ドラム１上に残留、あるいは付着しているものは、殆どが１次転写残トナーである。一方、中間転写ベルト７は、２次転写時に記録材Ｐと接するため、２次転写後に中間転写ベルト７上に残留、あるいは付着しているものは、２次転写残トナーのほか、記録材Ｐの紙に由来する紙粉や填料等もある。また、画像形成部５０における現像装置４が２成分現像剤を採用するのであれば、２成分現像剤に含まれているキャリア（磁性粒子）が中間転写ベルト７に付着することもある。

中間転写ベルト７は、基層のみの１層構造、基層と表層との２層構造も有るが、本実施例では、前述したように、裏面側から基層、弾性層、表層の３層構造の弾性層を有する無端ベルトである。弾性層を有する中間転写ベルト７は、記録材Ｐとしてエンボス紙等の凹凸紙が用いられる場合においても、用紙の凹凸部に、この弾性層が追従することができる。そのため、中間転写ベルト７と用紙とは、隙間なく接触することができるので、２次転写ムラが抑制された、良好な画像を得ることができる。

弾性層を持たない上記１層構造の中間転写ベルトにおいては、トナーとの離型性が低いため、表面粗さが若干粗い普通紙においても、２次転写ムラが発生して、微小な画像濃度ムラが発生する場合がある。また、弾性層を持たない上記２層構造の中間転写ベルトにおいては、表層にトナーとの離型性が良いフッ素樹脂等をコーティングしている。そのため、表面粗さが若干粗い普通紙においても、２次転写ムラが抑制され、微小な画像濃度ムラが抑制された、良好な画像を得ることができる。しかしながら、弾性層が無いため、エンボス紙等の凹凸の大きい用紙においては、凹凸部に中間転写ベルトの表面が追従し難い。そのため、凹部や凸部のエッジ部において、中間転写ベルトと用紙との間に空隙が発生して、トナーの用紙への転写性が低下し、その部分で濃度が薄くなって、濃度ムラが発生する場合がある。

一方、弾性層を有する中間転写ベルトを用いる場合は、ベルトクリーニング装置においてクリーニングブレードを使用することが難しい。つまり、弾性層を持つ弾性ベルトのクリーニング装置として、クリーニングブレード用いると、弾性ベルトの弾性層に、クリーニングブレードが食い込んでしまい、クリーニングブレードが捲れてしまうことがある。又は、クリーニングブレードと弾性ベルトとの成す角度が安定しないので、トナーが摺り抜けてしまうことがある。更に、弾性ベルトの表層の離型性コーティングに亀裂が入った場合に、その亀裂にトナーが入り込んで、トナーが摺り抜けてしまう場合がある。このようなことから、弾性ベルトで構成された中間転写ベルト上のトナー等は、クリーニングブレードで安定してクリーニングすることが難しい。そのため、弾性層を持つ弾性ベルトで構成された中間転写ベルトのクリーニング装置としては、トナー回収部材として回転ブラシ（ブラシローラ）等のブラシ部材を使用した静電クリーニングを用いることが有効である。

ベルトクリーニング装置２０は、図１に示すように、中間転写ベルト７の表面の移動方向において、２次転写部Ｎ２から最も上流側の画像形成部５０Ｙの１次転写部Ｎ１Ｙに至るまでの間に設ければ良い。本実施例では、ベルトクリーニング装置２０は、中間転写ベルト７を巻き掛けた従動ローラ９に対向して設けられている。

まず、ベルトクリーニング装置２０の基本的な構成について説明する。図３は、ベルトクリーニング装置２０の基本的な構成を示す概略断面図（感光ドラム１や中間転写ベルト７の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面）である。本実施例における特徴的な構成については後述して詳しく説明する。

ベルトクリーニング装置２０は、中間転写ベルト７上の２次転写残トナー等を回収する回収部材としての回転ブラシ（ブラシローラ）２２を有する。また、ベルトクリーニング装置２０は、回転ブラシ２２に付着したトナー等を回収する回収ローラ２３を有する。また、ベルトクリーニング装置２０は、回収ローラ２３上のトナー等を機械的に掻き取るクリーニングブレード２４を有する。また、ベルトクリーニング装置２０は、クリーニングブレード２４で掻き落とされたトナー等を搬出する搬送スクリュー２５を有する。また、ベルトクリーニング装置２０は、回収ローラ２３に近接配置されたシール部材２６を有する。シール部材２６は、クリーニングブレード２４によるトナー等の掻き取り時に、トナーが粉煙状に舞い上がって、回転ブラシ２２の回転により発生する気流に乗って中間転写ベルト７に再付着することを抑制するためのものである。ベルトクリーニング装置２０は、更に、中間転写ベルト７の表面の移動方向において、回転ブラシ２２の上流側に位置する、プレ帯電部材としての固定ブラシ（デッキブラシ状部材）で構成されたプレ帯電ブラシ２１を有している。

プレ帯電部材は、中間転写ベルト７上のトナー等に接触して電荷を注入できるものであればよく、導電性の樹脂シートや金属シートを用いることも考えられる。ただし、中間転写ベルト７上のトナー等にできるだけ均一に、あるいは低圧下に接触し得るものとして、本実施例では、導電ブラシを導電性保持部材で保持したプレ帯電ブラシ２１を採用する。プレ帯電ブラシ２１は、中間転写ベルト７に軽圧で接触させて、固定配置されている。

ベルトクリーニング装置２０における各回転部材は、制御部１５のクリーニング制御部１５２の指示のもとに、ベルトクリーニング装置２０を構成する駆動源としての駆動モータ（不図示）により回転駆動される。回転ブラシ２２は、中間転写ベルト７上のトナー等を十分掻き取って回収できるように、中間転写ベルト７の表面の移動方向に逆らってブラシ繊維が移動するように、カウンター方向に回転駆動される。中間転写ベルト７の表面の移動方向は、図３の従動ローラ９の矢印方向（反時計回り方向）である。また、回転ブラシ２２の回転方向は、図３の回転ブラシ２２の矢印方向（反時計回り方向）である。回収ローラ２３は、回転ブラシ２２と順方向（図３の回収ローラ２３の矢印方向（時計回り方向））に回転駆動される。

回転ブラシ２２、回収ローラ２３、及びプレ帯電ブラシ２１は、本実施例では、いずれも導電性を有している。回転ブラシ２２、回収ローラ２３の回転軸線方向（長手方向）、及びプレ帯電ブラシ２１の長手方向は、中間転写ベルト７の張架ローラの回転軸線方向（中間転写ベルト７の表面の移動方向と略直交する幅方向）と略平行である。

回転ブラシ２２は、例えば、次のようにして構成される。つまり、導電性のブラシ繊維（原糸）を全体が導電性の基布、又は裏面に導電剤をコーティング等した導電性の基布に織り込み、該導電性ブラシ繊維を織り込んだ基布を芯金に巻き付ける。そして、基布と芯金との両者間で導通可能に接着（例えば、導電性接着剤を用いて接着）する。芯金は、導電性を有する金属からなる棒材、パイプ等で形成すれば良い。

導電性ブラシ繊維の材質としては、導電性カーボンを分散させたポリアミド（ナイロン等）、ポリエステル、アクリル、レーヨン等を例示できる。

また、ブラシ繊維の太さ、及び抵抗については、太さが原糸径にして、１～１０［デシテックス］、抵抗は原糸抵抗にして、１×１０^３～１×１０^１５［Ω／ｃｍ］程度を例示できる。上記基布におけるブラシ繊維密度としては、５０～３００［ｋＦ／ｉｎｃｈ^２］を例示できる（ｋは１０^３、Ｆは繊維本数〔本〕）。

本実施例では、このようなブラシ繊維を用いた回転ブラシ２２を用い、中間転写ベルト７の表面の移動速度（周速）と回転ブラシ２２の周速との関係については、周速比θ（回転ブラシ周速／ベルト表面移動速度）を１～５程度としている。このように、回転ブラシ２２の周速を、中間転写ベルト７の表面の移動速度に対して、同等、又は速くすることによって、回転ブラシ２２によるトナー等の回収効率を向上させている。また、中間転写ベルト７への回転ブラシ２２の食い込み量（侵入量）は、０．３～２．０［ｍｍ］程度になるように設定した。

プレ帯電ブラシ２１も、回転ブラシ２２の形成に採用したのと同様のブラシ繊維を用いて構成すれば良い。但し、抵抗については、電荷注入の円滑化のために、回転ブラシ２２よりも低抵抗でも良い。上記ブラシ繊維を上記基布に、繊維密度５０～３００［ｋＦ／ｉｎｃｈ^２］程度で織り込んで形成して、プレ帯電ブラシ２１としてある。中間転写ベルト７へのプレ帯電ブラシ２１の食い込み量（侵入量）は、０．１～２［ｍｍ］程度に設定すれば良い。

回収ローラ２３は、アルミニウムや鉄、ＳＵＳ等の導電性の金属パイプで形成され、板状ゴム材であるクリーニングブレード２４に傷がつかないように、表面は平滑処理されている。

回転ブラシ２２、回収ローラ２３、クリーニングブレード２４、プレ帯電ブラシ２１及びシール部材２６は、いずれも中間転写ベルト７の表面の移動方向と略直交する幅方向の長さ（幅）と同等の長手方向の長さを有している。また、回転ブラシ２２、回収ローラ２３、搬送スクリュー２５、シール部材２６及びプレ帯電ブラシ２１は、ケース２０ａに支持されている。

画像形成時（中間転写ベルト７上のトナーのクリーニング時）には、ベルトクリーニング装置２０により、中間転写ベルト７上の２次転写残トナー等をクリーニング、回収するためのクリーニング電界が形成される。直流電圧電源２７、２８、２９は、制御部１５のクリーニング制御部１５２によって、極性（±）及び出力値（電圧値等）が制御される。なお、後述するように、本実施例（図４）では、更に交流電圧電源３０は、制御部１５のクリーニング制御部１５２によって、極性（±）及び出力値（電圧値、周波数）が制御される。

例えば、画像形成時のクリーニング電界形成時には、プレ帯電ブラシ２１は、電源２７により、トナーの正規の帯電極性（－）と同極性（－）側に設定される直流電圧（ＤＣ電圧）が印加される。

また、回転ブラシ２２は、接地又は電源２８によりトナーの正規の帯電極性（－）とは逆極性（＋）側（０［Ｖ］を含む）に設定される直流電圧（ＤＣ電圧）が印加される。これにより、回転ブラシ２２と中間転写ベルト７との間にクリーニング電界が形成され、中間転写ベルト７上のトナー等が回収（クリーニング）される。

また、回収ローラ２３は、電源２９により、トナーの正規の帯電極性（－）とは逆極性（＋）側で、かつ、回転ブラシ２２よりもプラス（＋）側に設定される直流電圧（ＤＣ電圧）が印加される。

ここで、基本的には電源２７、２８、２９により形成される電界は、定電圧、又は定電流のいずれでも良い。中間転写ベルト７の回転スピードにもよるが、定電圧の場合には、例えば、絶対値が１～２［ＫＶ］程度以下、定電流の場合には、例えば絶対値が３０～５０［μＡ］程度以下に設定すると良い。ただし、詳しくは後述するように、本実施例では、電源２７によりプレ帯電ブラシ２１に印加される直流電圧は定電圧制御され、更に交流電圧が重畳される。なお、定電圧制御とは、印加対象に印加される電圧が目標電圧で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。また、定電流制御とは、供給対象に供給される電流が目標電流で略一定となるように電源の出力を調整する制御である。

画像形成中（中間転写ベルト７上のトナーのクリーニング中）は、制御部１５のクリーニング制御部１５２により、中間転写ベルト７上のトナー及び紙粉等が、プレ帯電ブラシ２１からの電荷注入により、負極性（－）に揃えられる。プレ帯電されたトナー等は、プレ帯電ブラシ２１の極性（－）とは反発し、プレ帯電ブラシ２１に溜まることなく、中間転写ベルト７上へ移動して、中間転写ベルト７の回動により、回転ブラシ２２へ搬送される。そして、このトナー等は、トナーの正規の帯電極性（－）とは逆極性（＋）側に設定された回転ブラシ２２にて、クリーニング電界のもとで、中間転写ベルト７から機械的及び静電的に掻き取られ、回転ブラシ２２に回収される。

そして、中間転写ベルト７上がクリーニングされ、回転ブラシ２２に回収されたトナー等は、更に、回転ブラシ２２に接触して回転する回収ローラ２３に回収される。回収ローラ２３上のトナー等は、クリーニングブレード２４にて掻き取られて落下し、搬送スクリュー２５で、図示省略の廃トナー容器へ搬出される。

３．本実施例においてプレ帯電ブラシに印加する電圧
次に、本実施例のベルトクリーニング装置２０において特徴的な構成について更に説明する。図４は、本実施例のベルトクリーニング装置２０の概略断面図（感光ドラム１や中間転写ベルト７の張架ローラの回転軸線方向と略直交する断面）である。図４に示す本実施例のベルトクリーニング装置２０の基本的な構成は、図３を用いて説明したベルトクリーニング装置２０の基本的な構成と同じである。本実施例のベルトクリーニング装置２０において、図３を用いて説明したベルトクリーニング装置２０の基本的な構成と同一又は対応する要素には同一の符号を付している。

前述したように、クリーニング電界により中間転写ベルト７上のトナー等を回収する間に、走行する中間転写ベルト７上に存在する不純物（正規帯電し難いトナー、トナーの外添剤、記録材粉、記録材の填料）は、プレ帯電ブラシ２１に次第に溜まって堆積する。

つまり、中間転写ベルト７上に存在する正規帯電し難いトナー（正規の帯電極性とは逆極性側に帯電したトナー）、トナーの外添剤（トナー流動化剤等）、記録材粉（紙である場合の紙粉等）、記録材の填料（紙である場合のタルク等）、等の正規帯電トナー以外の「不純物」が、プレ帯電ブラシ２１に次第に溜まって蓄積されていく。ここで、前述のように、プレ帯電部材として構成の簡易化や低コスト化に有利な固定ブラシを用い、回収部材としてクリーニング能力の高い回転ブラシを用いた構成が好ましい。しかし、固定ブラシで構成されたプレ帯電部材２１には、上記不純物が蓄積されやすい。そのため、長期に渡る画像形成において、プレ帯電ブラシ２１によるプレ帯電性能が次第に低下して、中間転写ベルト７上のトナーを正規の帯電極性に帯電させることが困難となることがある。そして、回転ブラシ２２によるトナー回収性能が低下して、その結果、中間転写ベルト７上の未回収トナーが増加して、ベルトクリーニング装置２０をトナーが摺り抜けてしまうクリーニング不良、即ち、画像不良が発生してしまうことがある。

そこで、本実施例では、ベルトクリーニング装置２０は、図４に示すように、直流電源２７とプレ帯電ブラシ２１との間に、交流電源３０を有する。そして、本実施例では、画像形成中に、プレ帯電ブラシ２１に対して、直流（ＤＣ）電圧に交流（ＡＣ）電圧を重畳した交番電圧を印加する。これにより、プレ帯電ブラシ２１への上記不純物の堆積を抑制して、プレ帯電性能の低下を抑制することができる。また、プレ帯電ブラシ２１に上記不純物が堆積した場合であっても、トナー等への注入帯電性能の低下を抑制することができる。したがって、プレ帯電ブラシ２１によってトナー等を正規の帯電極性（－）と同極性（－）側に均一に帯電させることができる。

例えば、本実施例では、プロセススピードが４００［ｍｍ／ｓｅｃ］のＡ４横通紙でプリント速度８０［ｐｐｍ］（８０枚／１分間）の画像形成装置１００において、感光ドラム１は、帯電ローラ２により、－７００［Ｖ］（暗電位）に帯電処理される。ここで、「プロセススピード」とは、画像形成速度であり、本実施例の画像形成装置１００の場合には、感光ドラム１の回転スピード（周速）、又は中間転写ベルト７の回転スピード（周速）、又は記録材Ｐの２次転写時の搬送スピード等である。また、現像バイアスとして、－５００［Ｖ］のＤＣ電圧に、Ｖｐｐが１５００［Ｖ］、周波数が２．０［ＫＨｚ］のＡＣ電圧が重畳された交番電圧が用いられる。また、感光ドラム１上のレーザー光３の露光部は、－１５０［Ｖ］（明電位）となる。そして、感光ドラム１上の露光部に、負（－）帯電極性のトナーが付着する。この場合に、例えば、プレ帯電ブラシ２１に印加する電圧として、－７００ＶのＤＣ電圧に、Ｖｐｐ（Peak-to-Peak Voltage：ピーク間電圧、ピークピーク値）が２００［Ｖ］、周波数が２．０［ＫＨｚ］のＡＣ電圧が重畳された交番電圧が用いられる。

このＤＣ電圧にＶｐｐ＝２００［Ｖ］、周波数＝２．０［ＫＨｚ］のＡＣ電圧が重畳された交番電圧により、プレ帯電ブラシ２１で、正規帯電トナー（－）は注入帯電されて、ＤＣ電圧である－７００［Ｖ］近傍に帯電される。そして、正規帯電トナー以外の上記不純物、即ち、マイナス（－）からプラス（＋）まで、多様な電位を持つ粒子についても、ＡＣ電圧の作用により、プレ帯電ブラシ２１と中間転写ベルト７との間で微小振動することにより、注入帯電が促進される。これにより、正規帯電トナー以外の上記不純物についても、ＤＣ電圧である－７００［Ｖ］近傍に帯電される。そして、これらのトナー等は、中間転写ベルト７側に付着して、回転ブラシ２２で回収される。そのため、プレ帯電ブラシ２１に滞留して堆積する上記不純物は減少する。また、プレ帯電ブラシ２１に、ＤＣ電圧に重畳してＡＣ電圧を印加することにより、プレ帯電ブラシ２１に上記不純物が堆積した場合であっても、正規帯電トナー（－）は同極性の（－）側に帯電させることができる。また、プレ帯電ブラシ２１に上記不純物が堆積した場合であっても、電位が不特定の上記不純物についても、正規帯電トナー（－）と同極性（－）側に帯電させることができる。このように、本実施例によれば、上記不純物がプレ帯電ブラシ２１に堆積すること抑制して、プレ帯電性能が低下することを抑制することができる。また、本実施例によれば、プレ帯電ブラシ２１に上記不純物が堆積した場合であっても、トナー等への注入帯電性能が低下すること抑制することができる。その結果、本実施例によれば、長期間に渡り、安定したプレ帯電性能を維持して、クリーニング不良による画像不良の発生を抑制することができる。

なお、本実施例では、画像形成時に回転ブラシ２２に印加する電圧は定電圧制御とした。定電圧制御とする方が、中間転写ベルト７上の位置によるトナーの有無によらず、面内（回転ブラシ２２の長手方向）で均一な電界を形成することができ、トナーの回収には有利である。ただし、画像形成時に回転ブラシ２２に印加する電圧は定電流制御としても良い。

ここで、本実施例のプレ帯電ブラシ２１に印加する電圧は、ＤＣ電圧が－７００［Ｖ］で、重畳されるＡＣ電圧のＶｐｐが２００［Ｖ］であるから、プレ帯電ブラシ２１に印加されるピーク電圧は、－５００［Ｖ］～－９００［Ｖ］である。このピーク電圧は、回転ブラシ２２の電圧を超えないようにすることが好ましい。本実施例では、回転ブラシ２２に印加する電圧は＋２００［Ｖ］のＤＣ電圧（定電圧制御）であるため、上記ピーク電圧は、＋２００［Ｖ］未満のトナーの正規の帯電極性（－）側であるマイナス側の範囲にすることが好ましい。したがって、ＡＣ電圧のＶｐｐは９００［Ｖ］未満にすることが好ましい。ＡＣ電圧のＶｐｐを大きくして、上記ピーク電圧を、回転ブラシ２２に印加する電圧である＋２００［Ｖ］を超えて、トナーの正規の帯電極性（－）とは逆極性（＋）側になるように設定すると、次のようになる可能性がある。つまり、中間転写ベルト７上のトナー量などによっては、プレ帯電でトナーの帯電ムラが発生してしまい、回転ブラシ２２でトナーを回収し難くなり、クリーニング不良が発生してしまう可能性がある。

上述のような好ましい設定のＤＣ電圧とＡＣ電圧とが重畳された交番電圧をプレ帯電ブラシ２１に印加する場合、プレ帯電ブラシ２１と中間転写ベルト７との間で放電は実質的に発生しない。また、上記ＡＣ電圧の周波数は、トナーの帯電ムラを抑制する観点からは、本実施例では、１．０ＫＨｚ～２．０ＫＨｚ程度が好適である。また、上記Ｖｐｐは、上述のように比較的小さい設定とすることが好ましいが、例えば中間転写ベルト７上のトナー量が少ない場合等に、プレ帯電ブラシ２１への上記不純物の堆積の抑制を優先して、比較的大きくすることもできる。この場合、該Ｖｐｐは、後述するプレ帯電ブラシクリーニングモードと同様に１０００Ｖ程度まで大きくすることが考えられる。

なお、本実施例では、電源２８により回転ブラシ２２に印加する電圧を＋２００［Ｖ］のＤＣ電圧（定電圧制御）、電源２９により回収ローラ２３に印加する電圧を＋３００［Ｖ］のＤＣ電圧（定電圧制御）に設定している。つまり、回転ブラシ２２上のマイナス（－）側のトナー等を、静電的に回収ローラ２３で回収するように、クリーニング制御部１５２によって制御される。

このように、本実施例では、画像形成時に、プレ帯電ブラシ２１に、トナーの正規の帯電極性と同極性の直流電圧（ＤＣ電圧）と交流電圧（ＡＣ電圧）とを重畳した交番電圧を印加する。これにより、プレ帯電ブラシ２１に上記不純物が残留していても、交流電圧の振動効果によって、中間転写ベルト７上のトナー等を均一にトナーの正規の帯電極性と同極性側に帯電させることができる。トナー等をプレ帯電ブラシ２１と中間転写ベルト７との間で振動させる程度の小さなＶｐｐのＡＣ電圧の重畳でも、ＤＣ電圧のみの場合と比較すると、トナー等をより均一に帯電させることができる。また、このように交流電圧によってプレ帯電ブラシ２１と中間転写ベルト７との間でトナー等を振動させることにより、上記不純物のプレ帯電ブラシ２１への堆積を抑制することができる。したがって、プレ帯電ブラシ２１によるトナーの帯電性能が低下し難いので、中間転写ベルト７上の２次転写残トナー等は、クリーニング電界のもとに回転ブラシ２２にて良好に回収できる。その結果、クリーニング不良による画像不良が発生することを抑制することができる。

このように、本実施例では、画像形成装置１００は、トナー像を担持する像担持体１と、１次転写部Ｎ１で像担持体１から転写されたトナー像を２次転写部Ｎ２で記録材Ｐに転写するために搬送する周回移動可能な中間転写ベルト７と、中間転写ベルト７の表面の移動方向において２次転写部Ｎ２よりも下流側かつ１次転写部Ｎ２よりも上流側で中間転写ベルト７の表面に接触して回転し、中間転写ベルト上のトナーを回収する回転ブラシ２２と、回転ブラシ２２に電圧を印加する第１の電源２８と、中間転写ベルト７の表面の移動方向において回転ブラシ２２と中間転写ベルト７との接触部よりも上流側かつ２次転写部Ｎ２よりも下流側で中間転写ベルト７の表面に接触して固定配置され、中間転写ベルト上のトナーを帯電させる固定ブラシ２１と、固定ブラシ２１に電圧を印加する第２の電源２７と、第１の電源２８及び第２の電源２７を制御する制御部１５と、を有し、制御部１５は、中間転写ベルト７から記録材Ｐにトナー像を転写する画像形成時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を回転ブラシ２２に印加すると共に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を固定ブラシ２１に印加するように制御する。本実施例では、制御部１５は、画像形成時に、上記交番電圧のピーク電圧が回転ブラシ２２に印加する電圧の値を超えないトナーの正規の帯電極性側の値となるように制御する。また、本実施例では、中間転写ベルト７は、弾性層を有する。

以上説明したように、本実施例によれば、装置構成の簡易化や低コスト化を図りながら、プレ帯電部材に不純物が徐々に蓄積しても長期に渡り良好なプレ帯電性能を維持して良好なクリーニング性能を維持することができる。

［実施例２］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

実施例１では、プレ帯電ブラシ２１に、ＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した交番電圧を印加することを説明した。

本実施例では、プロセススピードに応じて、即ち、中間転写ベルト７の表面の移動速度に応じて、上記ＡＣ電圧の周波数を変更する。これにより、中間転写ベルト７上の２次転写残トナー、及び上記不純物等を、より均一に正規帯電トナー（－）と同極性（－）側に帯電させることができる。これにより、より長期に渡り、プレ帯電ブラシ２１の注入帯電性能の低下を抑制して、良好なプレ帯電性能を維持することができる。

実施例１では、プロセススピード＝４００［ｍｍ／ｓｅｃ］のＡ４横通紙でプリント速度８０［ｐｐｍ］（８０枚／１分間）の場合、プレ帯電ブラシ２１には、ＤＣ電圧：－７００Ｖ、ＡＣ電圧：Ｖｐｐ＝２００［Ｖ］、周波数＝２．０［ＫＨｚ］を印加した。

本実施例では、プロセススピード＝２００［ｍｍ／ｓｅｃ］のＡ４横通紙でプリント速度４０［ｐｐｍ］（４０枚／１分間）の場合には、プレ帯電ブラシ２１に、ＤＣ電圧：－７００Ｖ、ＡＣ電圧：Ｖｐｐ＝２００［Ｖ］、周波数＝１．０［ＫＨｚ］を印加する。このように、本実施例では、プレ帯電ブラシ２１に印加するＡＣ電圧の周波数を、プロセススピードに応じて変更する。

プロセススピードが変更されるのは、例えば、次のような場合である。例えば、定着性を向上させる場合である。ここで、「定着性」とは、トナーと記録材Ｐとの接着力のことである。つまり、例えば、本実施例の画像形成装置１００は、記録材Ｐとして普通紙が用いられる場合に、プリント速度８０［ｐｐｍ］である。この画像形成装置１００において、厚紙や表面が粗い紙等の定着性が低い記録材Ｐが用いられる場合に、プロセススピードを半速の２００［ｍｍ／ｓｅｃ］（プリント速度４０［ｐｐｍ］）にして、定着性を向上させることができる。また、例えば、解像度＝６００［ｄｐｉ］の画像形成装置を半速にして、副走査方向のみであるが、解像度＝１２００［ｄｐｉ］に高解像度化する場合もある。

プロセススピードに応じて、プレ帯電ブラシ２１のＡＣ電圧の周波数を変更するのは、次のような理由からである。プロセススピードに対して、周波数が非常に低いと、中間転写ベルト２１上のトナー、及び上記不純物にプレ帯電ムラが発生してしまい、回転ブラシ２２による回収ムラが発生して、ベルトクリーニング装置２０における清掃ムラが発生してしまうことがある。プロセススピードに応じて、適当な周波数に設定することで、プレ帯電ムラを抑制することができる。プロセススピードに対して、周波数が高過ぎると、高周波の音がうるさい、トナー等の振動を十分に行うことができない、中間転写ベルト７の劣化が早い、といったことが発生する可能性がある。プロセススピードに応じて、適当な周波数に設定することで、帯電ムラを抑制し、高周波音を低減して、適度にトナー等の振動を行うことができる。また、中間転写ベルト７の劣化については、周波数が高いと、例えば、トナー等の粒子の振動数が多くなるので、表層のフッ素樹脂のひび割れが早く発生して、更に、割れ幅が大きくなる等、劣化が早くなってしまう可能性がある。そのため、プロセススピードに応じて、なるべく低い周波数に設定するのが好適である。

上述のような理由により、プロセススピードに応じてＡＣ電圧の周波数を変更するように、制御部１５のクリーニング制御部１５２によって、交流電圧電源３０の出力を制御する。そして、プロセススピードが速い場合には、周波数を高くし、プロセススピードが遅い場合には、周波数を低くすることにより、周波数を、０．５～２．０［ＫＨｚ］程度で可変とするようにするのが好適である。

本実施例では、全速と半速の２種類で説明したが、プロセススピードを複数持ち、例えば、全速（１速）、３／４速、半速（１／２速）、１／４速を持つ場合には、プロセススピードに比例して、周波数を、１倍、３／４倍、１／２倍、１／４倍とすると良い。

このように、本実施例では、制御部１５は、画像形成時の中間転写ベルト７の表面の移動速度に基づいて固定ブラシ２１に印加する直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧の交流電圧の周波数を変更可能である。本実施例では、制御部１５は、上記移動速度が第１の移動速度である場合の上記周波数よりも、上記移動速度が第１の移動速度よりも速い第２の移動速度である場合の上記周波数を大きくする。

以上のように、本実施例では、プレ帯電ブラシ２１に印加するＡＣ電圧として、プロセススピードに応じて適当な周波数のＡＣ電圧を用いる。これにより、上記のような不具合を抑制しつつ、上記不純物が堆積してもプレ帯電ブラシ２１の注入帯電性能の低下を抑制して、長期間に渡り良好なプレ帯電性能を維持することができる。

［実施例３］
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例１の画像形成装置のものと同じである。したがって、本実施例の画像形成装置において、実施例１の画像形成装置のものと同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、実施例１と同一の符号を付して詳しい説明は省略する。

実施例１及び実施例２では、画像形成時にプレ帯電ブラシ２１にＤＣ電圧にＡＣ電圧を重畳した交番電圧を印加することを説明した。ここでは、この画像形成時のベルトクリーニング装置２０の動作を「中間転写ベルトクリーニングモード」ともいう。

本実施例では、画像形成時に中間転写ベルトクリーニングモードを実行し、非画像形成時にプレ帯電ブラシクリーニングモードを実行する。これにより、更に上記不純物がプレ帯電ブラシ２１に堆積することを抑制して、より長期に渡り、注入帯電性能の低下を抑制して、良好なプレ帯電性能を維持することができる。

プレ帯電ブラシクリーニングモード時は、プレ帯電ブラシに印加するＡＣ電圧、又はＤＣ電圧を、画像形成時の中間転写ベルトクリーニングモードと異ならせる。

ここで、非画像形成時とは、前述のように、記録材Ｐに転写して出力する画像を形成していないタイミングであって、画像形成の開始前（前回転）、合間（紙間）、画像形成の終了後（後回転）等である。プレ帯電ブラシクリーニングモードの実施タイミングは、これらの非画像形成時のうち、１又は２以上に設定するのが良い。また、プレ帯電ブラシクリーニングモードを実施する清掃頻度は、清掃対象のプレ帯電ブラシ２１の汚れ具合等に応じて、適宜決定すれば良い。例えば、画像形成枚数を検知し、１０枚に１回、１００枚に１回、５００枚に１回等を適宜選択できるようにする。但し、上記清掃頻度を多くすると、画像形成の生産性が低下してしまう可能性があるので、なるべく上記清掃頻度は少なくすることが望ましい。また、例えば、紙粉の多い用紙を使用することがある場合等に、「紙粉過多モード」といったモードを設定して、そのモードでは、上記清掃頻度を通常時よりも多くすること等も可能である。これにより、通常の用紙を使用する場合には、上記清掃頻度を少なくして、生産性を維持することができる。

画像形成時の中間転写ベルトクリーニングモードに対して、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモード１～３の変更点を図５に示す。なお、直流電圧電源２７、２８、２９、及び交流電圧電源３０は、制御部１５のクリーニング制御部１５２によって、極性（±）及び出力値（電圧値、周波数）が制御される。また、画像形成装置１００は、典型的には、プレ帯電ブラシクリーニングモード１～３のいずれか１つのモードを実装することができる。また、プレ帯電ブラシクリーニングモード１～３は、この順番で清掃能力が高い傾向がある。そのため、例えば上記「紙粉過多モード」等においてより高い清掃能力のモードを実行するといったように、プレ帯電ブラシクリーニングモード１～３のうち複数のモードを実装して選択的に実行するようにしても良い。

まず、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモード１は、プレ帯電ブラシ２１に印加するＡＣ電圧のＶｐｐを、２００［Ｖ］から１０００［Ｖ］に上昇させたものである。Ｖｐｐを上昇させることにより、ピーク電圧は、－５００～－９００［Ｖ］から＋３００～－１７００［Ｖ］に変更されて、大幅に振れが大きくなる。よって、プレ帯電ブラシ２１でのトナーや上記不純物の振動が大きくなり、プレ帯電ブラシ２１に堆積した上記不純物がプレ帯電ブラシ２１から離脱し易くなり、中間転写ベルト７に転移して、回転ブラシ２２に回収される。したがって、プレ帯電ブラシ２１に堆積した上記不純物が減少して、画像形成時の中間転写ベルトクリーニングモードにおけるプレ帯電ブラシ２１の注入帯電性能の低下を抑制して、長期に渡って中間転写ベルト２１上の２次転写残トナー等を良好に清掃できる。そのため、クリーニング不良による画像不良が発生することを抑制することができる。

次に、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモード２は、モード１のＶｐｐの上昇に加えて、ＡＣ電圧の周波数を、２．０［ＫＨｚ］から０．５［ＫＨｚ］に低下させるものである。ＡＣ電圧の周波数が高い場合には、トナー等を均一に帯電させ易くなるが、プレ帯電ブラシ２１の中に入り込んだ上記不純物が中間転写ベルト７の表面に吐き出される前に、極性が切り替わってしまうので、上記不純物を吐き出すことが困難である場合がある。これに対して、周波数を減少させることにより、電圧がピーク電圧の＋３００［Ｖ］と－１７００［Ｖ］とにある時間が長くなる。これにより、プレ帯電ブラシ２１のブラシ部の中に入り込んだ上記不純物が、より振動し易くなるため、中間転写ベルト７の表面に吐き出され易くなる。したがって、上記不純物がよりプレ帯電ブラシ２１から離脱し易くなるので、プレ帯電ブラシ２１に堆積した上記不純物が減少する。これにより、画像形成時の中間転写ベルトクリーニングモードにおけるプレ帯電ブラシ２１の注入帯電性能の低下を抑制して、長期に渡って中間転写ベルト２１上の２次転写残トナー等を良好に清掃できる。そのため、クリーニング不良による画像不良が発生することを抑制することができる。

更に、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモード３は、モード１のＶｐｐの上昇、モード２の周波数の低下に加えて、プレ帯電ブラシ２１のＤＣ電圧を、マイナス（－）からプラス（＋）に極性を変更するものである。ＤＣ電圧がマイナス（－）の場合には、トナーの正規の帯電極性（－）とは逆極性（＋）側の不純物は、プレ帯電ブラシ２１から離脱できずに堆積し易い。これに対し、ＤＣ電圧をプラス（＋）にすることで、ピーク電圧は、＋３００～－１７００［Ｖ］から＋１７００～－３００［Ｖ］に変更されるので、プレ帯電ブラシ２１は、よりプラス（＋）側の電位となる。そのため、プラス（＋）側の不純物はこの電位に反発して、プレ帯電ブラシ２１から離脱し易くなって、中間転写ベルト７に移動し易くなる。

この場合には、図６に示すように、プレ帯電ブラシ２１は、電源２７により、トナーの正規の帯電極性（－）とは逆極性（＋）側に設定される直流電圧（ＤＣ電圧）が印加される。回転ブラシ２２は、電源２８により、トナーの正規の帯電極性（－）と同極性（－）側に設定される直流電圧（ＤＣ電圧）が印加される。回収ローラ２３は、電源２９により、トナーの正規の帯電極性（－）と同極性（－）側で、かつ、回転ブラシ２２よりもマイナス（－）側に設定される直流電圧（ＤＣ電圧）が印加される。よって、中間転写ベルト７に移動したプラス（＋）側の不純物は、－２００［Ｖ］が印加された回転ブラシ２２によって回収され、更に、－３００［Ｖ］が印加された回収ローラ２３によって回収される。そして、この不純物は、最終的には、クリーニングブレード２４で掻き落とされて、搬送スクリュー２５によって、不図示の廃トナー容器に搬送される。

したがって、プレ帯電ブラシ２１に堆積した上記不純物が減少して、画像形成時の中間転写ベルトクリーニングモードにおけるプレ帯電ブラシ２１の注入帯電性能の低下を抑制して、長期に渡って中間転写ベルト２１上の２次転写残トナー等を良好に清掃できる。そのため、クリーニング不良による画像不良が発生することを抑制することができる。

なお、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモードにおいては、プレ帯電ブラシ２１に堆積した上記不純物を清掃するのが目的である。非画像形成時は、２次転写残トナーが、ベルトクリーニング装置２０に到達することは無いので、正規帯電トナーがクリーニング不良になる可能性のある設定でも、クリーニング不良が発生することは無い。

このように、本実施例では、制御部１５は、非画像形成時に画像形成時とは異なる電圧を固定ブラシ２１に印加する清掃モードを実行可能であり、清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を固定ブラシ２１に印加し、清掃モード時の上記交流電圧のピークピーク値Ｖｐｐを画像形成時の上記交流電圧のピークピークピーク値Ｖｐｐよりも大きくするように制御する。また、制御部１５は、非画像形成時に画像形成時とは異なる電圧を固定ブラシ２１に印加する清掃モードを実行可能であり、清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を前記固定ブラシに印加し、清掃モード時の交流電圧の周波数を画像形成時の上記交流電圧の周波数よりも小さくすることができる。また、制御部１５は、非画像形成時に画像形成時とは異なる電圧を固定ブラシ２１に印加する清掃モードを実行可能であり、清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を固定ブラシ２１に印加するように制御することができる。この場合、制御部１５は、清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性と同極性の直流電圧を回転ブラシ２２に印加するように制御することができる。

以上のように、本実施例では、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモードにおいて、プレ帯電ブラシ２１に印加する交流電圧（ＡＣ電圧）のＶｐｐを、画像形成時よりも大きくする。これにより、上記不純物の振動が大きくなり、プレ帯電部ブラシ２１から離脱し易くなる。そのため、上記プレ帯電部材に滞留する上記不純物が減少する。つまり、プレ帯電ブラシ２１に印加する交流電圧（ＡＣ電圧）のＶｐｐを大きくすることで、プレ帯電ブラシ２１の清掃効果を大きくすることができる。このように、プレ帯電ブラシ２１の清掃効果を大きくすることで、画像形成時のプレ帯電ブラシ２１の注入帯電性能の低下を抑制することができるので、長期に渡ってクリーニング不良の発生を抑制することができる。また、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモードにおいて、プレ帯電ブラシ２１に印加する交流電圧（ＡＣ電圧）の周波数を、画像形成時よりも小さくすることができる。これによって、上記不純物をプレ帯電部ブラシ２１から離脱させる効果を高めることができる。また、非画像形成時のプレ帯電ブラシクリーニングモードにおいて、プレ帯電ブラシ２１に印加する直流電圧（ＤＣ電圧）を、画像形成時とは逆極性にすることができる。これにより、トナーの正規の帯電極性とは逆極性に帯電した上記不純物をプレ帯電ブラシ２１から離脱させる効果を高めることができる。したがって、これらによっても、プレ帯電ブラシ２１の清掃効果を大きくし、画像形成時のプレ帯電ブラシ２１の注入帯電性能の低下を抑制して、長期に渡ってクリーニング不良の発生を抑制することができる。

［その他］
以上、本発明を具体的な実施例に即して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。

上述の実施例では、マイナス（－）トナーを使用した。プラス（＋）トナーを使用する画像形成装置の場合には、部材に印加する電圧の極性は、適宜、マイナス（－）トナーを使用する場合から、プラス（＋）／マイナス（－）の極性を逆にして印加すると良い。

また、上記各実施例における構成及び数値は、これに限定されるものではない。また、上記各実施例は、適宜、組み合わせて使用して良い。

７中間転写ベルト
１０２次転写ローラ
１５制御部
２０ベルトクリーニング装置
２１プレ帯電ブラシ
２２回転ブラシ
２７直流電圧電源
２８直流電圧電源
２９直流電圧電源
３０交流電圧電源
１００画像形成装置
Ｐ記録材

Claims

トナー像を担持する像担持体と、
１次転写部で前記像担持体から転写されたトナー像を２次転写部で記録材に転写するために搬送する周回移動可能な中間転写ベルトと、
前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記２次転写部よりも下流側かつ前記１次転写部よりも上流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して回転し、前記中間転写ベルト上のトナーを回収する回転ブラシと、
前記回転ブラシに電圧を印加する第１の電源と、
前記中間転写ベルトの表面の移動方向において前記回転ブラシと前記中間転写ベルトとの接触部よりも上流側かつ前記２次転写部よりも下流側で前記中間転写ベルトの表面に接触して固定配置され、前記中間転写ベルト上のトナーを帯電させる固定ブラシと、
前記固定ブラシに電圧を印加する第２の電源と、
前記第１の電源及び前記第２の電源を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、前記中間転写ベルトから記録材にトナー像を転写する画像形成時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧を前記回転ブラシに印加すると共に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を前記固定ブラシに印加するように制御することを特徴とする画像形成装置。
前記制御部は、前記画像形成時に、前記交番電圧のピーク電圧が前記回転ブラシに印加する電圧の値を超えないトナーの正規の帯電極性側の値となるように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記画像形成時の前記中間転写ベルトの表面の移動速度に基づいて前記交流電圧の周波数を変更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。
前記制御部は、前記移動速度が第１の移動速度である場合の前記周波数よりも、前記移動速度が第１の移動速度よりも速い第２の移動速度である場合の前記周波数を大きくすることを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
前記制御部は、非画像形成時に前記画像形成時とは異なる電圧を前記固定ブラシに印加する清掃モードを実行可能であり、前記清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を前記固定ブラシに印加し、前記清掃モード時の前記交流電圧のピークピーク値Ｖｐｐを前記画像形成時の前記交流電圧のピークピークピーク値Ｖｐｐよりも大きくするように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御部は、非画像形成時に前記画像形成時とは異なる電圧を前記固定ブラシに印加する清掃モードを実行可能であり、前記清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性と同極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を前記固定ブラシに印加し、前記清掃モード時の前記交流電圧の周波数を前記画像形成時の前記交流電圧の周波数よりも小さくするように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御部は、非画像形成時に前記画像形成時とは異なる電圧を前記固定ブラシに印加する清掃モードを実行可能であり、前記清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性とは逆極性側の直流電圧と交流電圧とを重畳した交番電圧を前記固定ブラシに印加するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記制御部は、前記清掃モード時に、トナーの正規の帯電極性と同極性の直流電圧を前記回転ブラシに印加するように制御することを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
前記中間転写ベルトは、弾性層を有することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項に記載の画像形成装置。