JP2008191214A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】画像形成の経路長が用紙の搬送に関する搬送経路長よりも長くなる画像形成装置において、生産性低下を防止し、給紙トレイ内の用紙切れに伴って生じる残留トナーの影響による不具合を回避することが可能な画像形成装置を得る。
【解決手段】画像形成中に用紙有無検知手段が用紙切れを検知したときに、中間転写体に形成されるトナー像であって用紙に転写されない残留トナー、の有無を判断し、残留トナーが有る場合には前記接触転写部材を前記転写部材クリーニング手段によりクリーニングするクリーニング処理工程を実行する画像形成装置とする。
【選択図】図６

Description

本発明は、電子写真方式の複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置に関する、特に感光体上のトナーを中間転写体上に転写した後、中間転写体上に重ね合わせた複数色のトナー像を二次転写部により一括して、用紙に転写する画像形成装置に関する。

電子写真方式によるカラー画像形成装置では、近年の高速化の流れのなかで、その高速化を実現するものとして、複数の感光体上にトナー像を形成し、そのトナー像を中間転写ベルト上で重ね合わせて、重ね合わせた複数色のトナー像を二次転写部に一括して用紙に転写する、いわゆるタンデム方式のカラー画像形成装置がある。

タンデム方式のカラー画像形成装置においては、機械構成の配置によっては、最も先に画像形成を開始するトナー色、例えばイエロー色の画像形成開始から二次転写部までの距離が、用紙を給紙する給紙トレイから二次転写部までの距離、よりも長くなる場合がある。

このような機械構成の場合には、給紙トレイ内の用紙の給紙を開始する時点において、既に画像形成を開始していることになる。その際、給紙トレイの用紙切れ（用紙無し）を検知してから画像形成を中止しても、既に画像形成は開始しているので、感光体上、あるいは中間転写体上に現像されているトナー像は用紙に転写されずに中間転写体等に残留するトナーとなる。またこのような中間転写体上の残留トナーが中間転写体と接触している二次転写ローラなどに転移し、転移したトナーが用紙の裏面に再転写して裏面汚れ等の不具合を生じさせていた。

給紙トレイ内の用紙の残量枚数を正確に検知することができ、用紙切れとなるタイミングが正確に判断できれば、そのタイミングに合わせて画像形成を中断することにより、残留トナーの発生を避けることができる。しかし残量枚数を正確に検知することは、現実的な方法では、実現が難しい。

そこで、このような問題への対応として、転写紙（用紙）の残量が所定値以下となった場合には、給紙タイミングを遅らせて、紙無し（用紙切れ）でないことを確認してから給紙、及び画像形成を開始するようにする複写機が知られている（特許文献１参照）。特許文献２に記載の画像形成装置でも同様に、給紙トレイ内の記録紙残量が所定量以下になったことを検知した場合には、連続給紙の際の紙間距離を通常よりも長くして、感光体への露光を開始する前に、記録紙が無くなったことを、認識できるようにしている。
特開昭６１−２７７５３６号公報 特開２００２−３２３８３９号公報

しかし特許文献１、特許文献２に記載の発明では、用紙の残量が所定値以下となった場合に給紙間隔が広がってしまうため、以降は用紙の残量が無くなるまでは、生産性が極端に落ちてしまうという問題がある。

本発明は上記問題に鑑み、生産性低下を防止し、給紙トレイ内の用紙切れに伴って生じる残留トナーの影響による不具合を回避することが可能な画像形成装置を得ることを目的とするものである。

上記の目的は、下記に記載する発明により達成される。

（１）画像データに基づいて露光する露光部と、
前記露光部の露光により静電潜像を形成する複数の像担持体と、
前記像担持体上に形成したトナー像を一次転写部により中間転写体に転写して複数色のトナー像を重ね合わせた後、前記中間転写体に形成された重ね合わせトナー像を一括して給紙トレイから搬送手段により搬送した用紙、に転写する二次転写部であって、中間転写体と接触する接触転写部材を有する二次転写部と、
前記接触転写部材に付着したトナーをクリーニングする転写部材クリーニング手段と、
を備えた用紙に画像形成する画像形成装置において、
前記給紙トレイの用紙切れを検知する用紙有無検知手段と、画像形成中に前記用紙有無検知手段が用紙切れを検知したときに、中間転写体に形成されるトナー像であって用紙に転写されない残留トナー、の有無を判断し、残留トナーが有る場合には前記接触転写部材を前記転写部材クリーニング手段によりクリーニングするクリーニング処理工程を実行させる制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。

（２）前記像担持体の露光位置から前記一次転写部を経由して前記二次転写部に至るまでの距離をＬ１、前記給紙トレイに収納している用紙の先端から前記二次転写部までの距離をＬ２としたとき、前記用紙有無検知手段が用紙切れを検知した場合に、前記残留トナーの量を、Ｌ１からＬ２を差し引いた差分距離Ｌｄ及び画像データ、に基づいて算出する残留トナー量算出手段を有し、
前記制御手段は、前記残留トナー量算出手段で算出した残留トナー量に基づいて、前記クリーニング処理工程の条件を制御することを特徴とする（１）に記載の画像形成装置。

（３）前記転写部材クリーニング手段は、前記接触転写部材にクリーニングのための電圧及電流を印加する高圧電源部を有し、
該高圧電源部は、前記クリーニング処理工程において印加する電圧及び電流の少なくともいずれか一方の大きさを変更させることを特徴とする（１）又は（２）に記載の画像形成装置。

（４）前記高圧電源部は、前記クリーニング処理工程において、交番電圧を印加することを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の画像形成装置。

（５）前記制御手段は、前記クリーニング処理工程の条件として、前記クリーニング処理工程の処理時間を変更することを特徴とする（２）乃至（４）のいずれかに記載の画像形成装置。

（６）前記制御手段は、中断した画像形成を再開する場合に、前記クリーニング処理工程が終了するまで二次転写部による用紙へのトナー像の転写を行わないように、露光部による露光を制御することを特徴とする（１）乃至（５）のいずれかに記載の画像形成装置。

本発明によれば、生産性低下を防止し、給紙トレイ内の用紙切れに伴う残留トナーの影響による不具合を回避することが可能な画像形成装置を得ることができる。

本発明を実施の形態に基づいて説明するが、本発明は該実施の形態に限られない。

図１は、本実施の形態に係る画像形成装置の要部を示す図である。画像形成装置Ａは、タンデム型カラー画像形成装置と称せられるもので、複数組の画像形成手段１０Ｙ（イエロー），１０Ｍ（マゼンタ），１０Ｃ（シアン），１０Ｋ（黒）と、ベルト状の中間転写ベルト（中間転写体）６、二次転写部９、と給紙ユニット２０及び定着装置４０等から構成されている。

給紙ユニット２０は複数の給紙トレイ２１ａ、２１ｂから構成されており、給紙トレイ２１に収納されている用紙Ｓは複数の搬送ローラ（３１、３２、３３等）等からなる搬送手段３０により搬送される。

各色の画像形成手段１０は感光体（像担持体）１、帯電部２、露光部３、現像部４、及びクリーニング部５、一次転写部７等からなっており、各色毎の画像形成手段１０の機械的な構成は同じであるので、図ではＹ（イエロー）系列のみの構成について参照符号を付けており、その他のＭ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）及びＫ（黒）の構成要素については参照符号を省略している。

現像部４は、感光体１の帯電極性と同極性に帯電されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）若しくは黒色（Ｋ）の各色の１成分現像剤または２成分現像剤をそれぞれ収容し、例えば厚み０．５〜１ｍｍ、外径１５〜２５ｍｍの円筒状の非磁性のステンレスあるいはアルミ材で形成された現像剤担持体である現像ローラ４ａを備えている。現像ローラ４ａは、突き当てコロ（不図示）により感光体ドラム１と所定の間隙、例えば１００〜１０００μｍをあけて非接触に保たれ、感光体ドラム１の回転方向と同方向に回転するようになっている。現像時には、現像ローラ４ａに対してトナーと同極性（本実施形態においてはマイナス極性）の直流電圧或いは直流電圧に交流電圧を重畳する現像バイアス電圧を印加することにより、感光体１上の露光領域に対して反転現像が行われる。当該反転現像に使用されるトナーとしては小粒径のスチレンアクリル重合トナーが用いられる。

中間転写ベルト６は、体積抵抗が１０⁶〜１０¹²Ω・ｃｍの無端ベルトであり、例えばポリカーボネート（ＰＣ）、ポリイミド（ＰＩ）、ポリアミドイミド（ＰＡＩ）、ポリビニリデンフルオライド（ＰＶＤＦ）、エトラフルオロエチレン−エチレン共重合体（ＥＴＦＥ）等の樹脂材料や、ＥＰＤＭ、ＮＢＲ、ＣＲ、ポリウレタン等のゴム材料にカーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりしたものが用いられ、厚みは、樹脂材料の場合５０〜２００μｍ程度、ゴム材料の場合は３００〜７００μｍ程度の設定にすることが好ましい。

［画像形成工程］
画像記録のスタート信号と同時に不図示の感光体駆動モータの始動によりＹの感光体１Ｙは矢印で示す反時計方向に回転され、同時に帯電部２Ｙの帯電作用により感光体１Ｙに電位の付与が開始される。

感光体１Ｙは電位を付与された後、露光部３ＹによってＹの画像データに対応する画像の書き込みが開始され、感光体１Ｙの表面に原稿画像のＹの画像に対応する静電潜像が形成される。

前記静電潜像はＹの現像部４Ｙにより非接触の状態で反転現像され、感光体１Ｙの回転に応じＹのトナー像が感光体１Ｙ上に形成される。感光体１Ｙ上に形成されたＹのトナー像は、Ｙの一次転写部７Ｙの作用により、中間転写ベルト６上に一次転写される。その後、前記感光体１Ｙは感光体クリーニング部５によって残留トナーが清掃され、次の画像形成サイクルに入る。

次いで、露光部３ＭによってＭ（マゼンタ）の色信号すなわちＭの画像データに対応する画像書き込みが行われ、感光体１Ｍの表面に原稿画像のＭの画像に対応する静電潜像が形成される。当該静電潜像は、Ｍの現像部４Ｍにより感光体１Ｍ上にＭのトナー像となり、Ｍの一次転写部７において、中間転写ベルト６上の前記Ｙのトナー像と同期が取られ、前記Ｙのトナー像の上に重ね合わされる。

同様のプロセスにより、Ｙ、Ｍの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｃ（シアン）のトナー像が、Ｃの一次転写部７において、前記のＹ、Ｍの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされる。次に、既に形成されているＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像と同期が取られ、Ｋ（黒）のトナー像が、Ｋの一次転写部７Ｋにおいて、前記のＹ、Ｍ、Ｃの重ね合わせトナー像上へ重ね合わされ、Ｙ、Ｍ、Ｃ及びＫの重ね合わせトナー像（カラー画像）が形成される。

重ね合わせトナー像が担持されている中間転写ベルト６は矢印のように時計方向に送られ、給紙ユニット２０の給紙トレイ２１ｂ内に収容された用紙Ｓは、給紙手段（第１給紙部）２２ｂにより給紙され、搬送ローラ３１，３２，レジストローラ（第２給紙部）３３等を経て、二次転写手部９に搬送され、用紙Ｓ上に重ね合わせトナー像が一括して転写される（二次転写）。

その後、中間転写ベルト６は走行し、中間転写ベルト６上の残留トナーがベルトクリーニング部８によって清掃され、次の画像形成サイクルに入る。

前記重ね合わせトナー像が転写された用紙Ｓは、更に定着装置４０へと送られ、加熱ローラと加圧ローラに挟持、加圧され定着される。トナー像が定着された用紙Ｓは、搬送ローラ３４によって装置外へ搬送され排紙皿２８へ載置される。

３０１は両面搬送経路であり、導入搬送路ｒ１、スイッチバック搬送路ｓｂ、合流搬送路ｒ３からなる。両面画像形成時には片面に画像が形成された用紙を、両面搬送経路３０１でスイッチバックし表裏反転させてレジストローラ３３で再び片面の搬送経路に合流させて、二次転写部９で、用紙Ｓの裏面に画像を転写させ、定着部４０、搬送ローラ２４を経由して装置外に搬送する。

給紙トレイ２１には、収納用紙束の上面を検知する上面検知センサ（図示せず）が備えられており、用紙上面が給紙手段２２ａに接触するように、用紙Ｓを載置させている収納台２５ａの高さを、駆動モータ（図示せず）の駆動により調整している。２６は用紙有無検知センサであり、光学式センサにより、給紙トレイ２１に収納している用紙の用紙切れ（用紙無し）を検知する。

［二次転写部及び転写部材クリーニング手段］
図２は、二次転写部９及び転写部材クリーニング手段の概略図である。図１の二次転写部周辺を拡大して示したものである。二次転写部９は、二次転写ローラ９ａと高圧電源ＨＶ１を有する。当該二次転写ローラ９ａが「中間転写体と接触する接触転写部材」として機能する。二次転写ローラ９ａは、例えば外径８ｍｍのステンレス等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーン等のゴム材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりして、体積抵抗が１０⁵〜１０⁹Ω・ｃｍ程度のソリッド状態または発泡スポンジ状態で、厚さが５ｍｍ、ゴム硬度が２０度〜７０度程度（Ａｓｋｅｒ−Ｃ）の半導電弾性ゴムを被覆して形成される。二次転写ローラ９ａは、トナーが接するため表面に半導電性のフッ素樹脂やウレタン樹脂等の離型性の良いものを被覆している。

バックアップローラ６２は、ステンレス等の導電性芯金の周面に、ポリウレタン、ＥＰＤＭ、シリコーン等のゴムや樹脂材料に、カーボン等の導電性フィラーを分散させたり、イオン性の導電材料を含有させたりした半導電性材料を、厚さが０．０５〜０．５ｍｍ程度被覆して形成される。

二次転写ローラ９ａは、バックアップローラ６２に対して弾性体層の弾性に抗して所定の押圧力で圧接させて配設する。本実施形態では両者間で幅数ｍｍ、例えば３ｍｍの転写ニップ部を形成させている。

高圧電源ＨＶ１では、トナーの極性と逆極性の転写電圧を二次転写ローラ９ａの導電性芯金に印加する。本実施形態においてはトナー極性は、マイナス極性であるから高圧電源ＨＶ１はプラス極性の高圧電源を供給する。高圧電源ＨＶ２では、トナーと同極性のクリーニング電圧を二次転写ローラ９ａに印加する。高圧電源ＨＶ１と高圧電源ＨＶ２により交番電圧を二次転写ローラ９ａに印加することにより、高圧電源ＨＶ１、ＨＶ２が「転写部材クリーニング手段」としても機能する。

なお、本実施形態においては、接触転写部材として転写ローラを用いる例について説明したがこれに限られず、転写ベルトを用いてもよい。またその際にクリーニング手段としては、高圧電源とともに、クリーニングブラシを用いる態様であってもよい。

図３は、実施形態に係る画像形成装置の制御関係を表すブロック図である。なお、同図では本実施形態の動作説明に必要な部分の周囲を中心に記載してあり、その他の画像形成装置として既知の部分については省略してある。

Ａは画像データに基づいて用紙Ｓ上への画像形成を行う画像形成装置である。画像形成装置Ａは、各種の制御を行う制御部Ａ１、ＣＣＤにより原稿の読み取りを行う読取部Ａ２、装置の各種表示を行うＬＣＤからなる表示部とともに各種操作の入力が行われる操作部Ａ３、ネットワークを介した通信を行う通信手段としてのＩ／Ｆ（インターフェイス）Ａ４、画像形成手段１０、給紙ユニット２０、転写部材クリーニング部９５から構成される。

同図において、制御部Ａ１は各部を制御するＣＰＵ（Ａ１１）と各種記録部としてのシステムメモリＡ１２、不揮発メモリＡ１３、画像メモリＡ１４、及び残留トナー量算出部Ａ１５、クリーニング制御部Ａ１６からなる。

各種の制御はあらかじめシステムメモリＡ１２に記憶させてあるプログラムをＣＰＵ（Ａ１１）が実行することによりなされる。不揮発メモリＡ１３には、あらかじめ、定形用紙の用紙サイズ、装置の各構成部間の各経路長（給紙ユニット、二次転写部、露光位置の相互間の距離）、１画素あたりのトナー質量（付着量）、等が記録されている。また画像メモリＡ１４には読取部Ａ２あるいはＩ／Ｆ（Ａ４）を介して入力された画像データ等が記録される。

操作部Ａ３からユーザによる各種の入力操作が行われ、その入力内容に基づいて、読取部Ａ２により原稿を画像メモリＡ１４に記録し、記録された画像データに基づいて画像形成手段１０により画像形成がなされる。また入力操作の際に、用紙を給紙する給紙トレイ２１の選択及び出力のモード（カラー、モノクロ、等）の設定を行う。

クリーニング制御部Ａ１６では、転写部材クリーニング部９５の制御を行う。残留トナー量算出部Ａ１５と、クリーニング制御部Ａ１６の制御動作については後述する。

［距離Ｌ１、距離Ｌ２の算出］
ここで画像形成に関する画像形成の経路長さ距離Ｌ１と、用紙の搬送に関する搬送経路長さ距離Ｌ２の算出方法について説明する。

図４は、距離Ｌ１、距離Ｌ２、と各機械構成との関係を表す説明図である。同図は、図１に示す画像形成装置の経路を、画像形成及び用紙搬送の流れに沿って、直線上に展開した概念図である。

図４（ａ）は、画像形成の経路長に関する距離Ｌ１の算出方法を示す説明図である。同図においてＬ１１は、感光体（像担持体）１上の露光部３による露光位置から一次転写部７までの、感光体１の外周面の距離である。Ｌ１２は、一次転写部７から二次転写部９までの中間転写ベルト（中間転写体）６の外周面の距離である。そして距離Ｌ１は、Ｌ１１とＬ１２を合計した距離となる。

図４（ｂ）は、用紙の搬送経路長に関する距離Ｌ２の算出方法を示す説明図である。距離Ｌ２は、給紙トレイ２１に収納している用紙の先端から二次転写部９までの距離である。距離Ｌ１は画像形成モードによって異なり、距離Ｌ２は、選択した給紙トレイの位置によって異なる。つまり両者の大小関係は、画像形成モード及び給紙トレイの選択によって異なることになる。以下、図５を用いて説明する。

図５（ａ）は、画像形成モードがフルカラーモードで、選択した給紙トレイが第一の給紙トレイ２１ａ、の条件下における距離Ｌ１、距離Ｌ２の大小関係を表したものである。なお同図に示す符号は図１の画像形成装置に対応している。

同図において距離Ｌ１は、フルカラーモードの場合には、複数の露光部３の中で二次転写部９からの距離が最も遠いイエロー色の露光部３Ｙによる感光体１Ｙ上の露光位置、から一次転写部７Ｙを経由する二次転写部９までの距離を算出する。距離Ｌ２は、給紙トレイ２１ａから二次転写部９までの距離となる。

このような条件下では、同図に示すようにＬ１＞Ｌ２の関係となり、給紙トレイ２１ａから用紙の搬送を開始するよりも前のタイミングで画像形成（感光体１Ｙへの露光部３Ｙによる像露光）が開始されることになる。

つまり、給紙トレイ２１ａの用紙切れを用紙有無検知センサ２６により検知した時点では、Ｌ１からＬ２を差し引いた差分距離Ｌｄに対応する領域の画像形成は既に開始されていることになる。差分距離Ｌｄの領域に対応するトナーは用紙に転写されずに、すべて「残留トナー」となるので、その残留トナーに対してはクリーニング処理を行う必要がある。

図５（ｂ）は、画像形成モードがモノクロモードで、選択した給紙トレイが第二の給紙トレイ２１ｂ、の条件下における距離Ｌ１、距離Ｌ２の大小関係を表したものである。

モノクロ（黒）モードの場合には、距離Ｌ１は、露光部３Ｋによる感光体１Ｋ上の露光位置、から一次転写部７Ｋを経由する二次転写部９までの距離となる。図５（ａ）に示すＬ１２Ｙに比べてＬ１２Ｋの距離が短くなるためＬ１の距離は短くなる。距離Ｌ２は、給紙トレイ２１ｂから二次転写部９までの距離である。

このような条件下では、同図に示すようにＬ１≦Ｌ２の関係となり、給紙トレイ２１ｂから用紙の搬送を開始してから、つまり給紙トレイ２１ｂに用紙があることを確認してから、画像形成を開始することができる。このような場合には、「残留トナー」は生じない。

なおこれらの各機械構成間の距離は、あらかじめ不揮発メモリＡ１３に記憶されている。これらを参照することによって、制御部Ａ１のＣＰＵ（Ａ１１）により距離Ｌ１、距離Ｌ２を算出する
［残留トナー量算出］
次ぎに、残留トナー量算出部（残留トナー量算出手段）Ａ１５による、残留トナー量の算出について説明する。前述の図５（ａ）のようなＬ１＞Ｌ２の条件においては、画像形成中に前記用紙有無検知センサ２６が用紙切れを検知したときには、用紙に転写されない「残留トナー」が発生する。制御部Ａ１の残留トナー量算出部Ａ１５では当該残留トナーの量を算出する。

「残留トナー量」とは、既に画像形成した領域でかつ用紙に転写されないトナー量、のことである。本トナー量の算出は、「出力した画像データの画素数」に対して「１画素あたりのトナー質量」を乗ずることにより算出する。

前者の「出力した画像データの画素数」は、Ｌ１からＬ２を差し引いた差分距離Ｌｄの領域に対応する画像領域を特定し、当該特定した画像領域に対応する画像データの画素数を積算することにより求めることができる。例えば、Ａ４判（送り長さ２１０ｍｍ）を用紙間隔７０ｍｍで連続給紙していた場合に、差分距離Ｌｄが１９０ｍｍであれば１２０ｍｍ（＝１９０−７０）つまりＡ４判画像の先頭から約６０％分の画像領域が、同差分距離Ｌｄが２８０ｍｍ〜３５０ｍｍであれば２１０ｍｍつまりＡ４判１枚分の画像領域が、「出力した画像データの画素数」の算出基準となる。ここで３５０ｍｍとは用紙の送り長さ２１０ｍｍに前後の用紙間隔（各７０ｍｍ）の長さを合計したものである。

後者の「１画素あたりのトナー質量」とは、中間転写ベルト６に現像されるトナー像の、１画素あたりのトナー質量のことであり、その換算表は各色毎に不揮発メモリＡ１３にあらかじめ記憶されている。なお、画像形成装置Ａ周辺の環境温度、環境湿度によりトナー現像性が変化するような場合には、その変化量に対応したトナー質量となるような、環境温度と環境湿度に対応した「１画素あたりのトナー質量」の換算表をもたせておいてもよい。

残留トナー量の算出は、例えば画像形成装置の画素密度（解像度）が６００ｄｐｉ（ｄｏｔｓ ｐｅｒ ｉｎｃｈ）で差分距離Ｌｄの領域に対応する画像領域がＡ４判１ページの条件で、当該画像領域に対応する画像データの画像面積比率（の４色の合計）が１００％の場合には画素数は、３４．８Ｍ画素となる。また同６００ｄｐｉで、トナーの単位面積あたりのトナー質量が７ｇ／ｍ²であれば、１００万画素（ｄｏｔ）あたりのトナー質量は、約１２．５ｍｇ／Ｍｄｏｔである。よって残留トナー量は、「出力した画像データの画素数」に「１画素あたりのトナー質量」を乗じた４３５ｍｇ（＝３４．８×１２．５）となる。

［制御フロー］
図６は、実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。先ずステップＳ１１で画像形成中（コピー中）であれば、続くステップＳ１２で用紙を搬送している給紙トレイ２１で用紙切れ（紙無し）が発生したかを、制御部Ａ１が用紙有無検知センサ２６の信号により判断する。

用紙切れが発生しない場合には（ステップＳ１２：Ｎｏ）、ステップＳ１１の画像形成を、印刷ジョブに係る全ての画像形成が終了するまで継続する。一方、画像形成中に用紙切れが発生した場合（ステップＳ１２：Ｙｅｓ）には露光部３による感光体１への書き込み（露光）を停止する。

なお、この際に、用紙切れが発生した給紙トレイよりも（二次転写部９への）搬送経路が短い給紙トレイがあり、かつその給紙トレイ内に収納されている用紙が、前記用紙切れが発生した給紙トレイと同一の用紙であれば、連続給紙中であっても給紙トレイの切り替えをシームレスに行うことができる。例えば、給紙トレイ２１ａと２１ｂで同じＡ４判の用紙を収納しており、給紙トレイ２１ｂで用紙切れが発生した場合にそれよりも搬送経路が短い給紙トレイ２１ａに切り替えるような場合である。このような場合には、用紙切れが発生しても「残留トナー」は生じないように給紙トレイを自動切替することが出来るので、ステップＳ１３以降の制御フローを省略できる。

ステップＳ１４、ステップＳ１５では前述の図４で説明した手順に従って制御部Ａ１が、距離Ｌ１、Ｌ２を算出し、両者の大小関係を比較する。なお距離Ｌ１の算出に際しては画像形成を開始する際に取得した画像形成モード（フルカラー、モノＢｋ等）の情報、距離Ｌ２の算出に関しては用紙の給紙を行う給紙トレイの位置の情報、に基づいて算出する。またＬ１＞Ｌ２の関係とはならない場合には（ステップＳ１５：Ｎｏ）、「残留トナー」は生じないので終了（ＥＮＤ）する。

一方、画像形成を行っている画像形成モード、給紙トレイから算出される距離が、Ｌ１＞Ｌ２の関係であり（ステップＳ１５：Ｙｅｓ）、「画像形成中に用紙有無検知センサ２６が用紙切れを検知したときに、中間転写体６に形成されるトナー像であって用紙に転写されない残留トナー量」の有無を制御部Ａ１で判断した結果、残留トナーが有ると判断した場合（ステップＳ１６：Ｙｅｓ）には、クリーニング処理工程（ステップＳ２５）を実行して終了する（ＥＮＤ）。本クリーニング処理工程については後述する。

なお、「中間転写体に形成されるトナー像」とは、用紙有無検知センサ２６が用紙切れを検知した時点で既に中間転写体６に形成されたトナー像とともに、露光部３により感光体１に既に書き込みを行っており将来的（直ぐ）に中間転写体６に形成されるトナー像をも含む概念である。

［クリーニング処理工程］
図７は、クリーニング処理工程を説明するシーケンスチェートである。（Ａ）は用紙有無検知センサ２６のＯＮ／ＯＦＦ信号を表し、（Ｂ）は転写ローラ９ａに印加する高圧電源ＨＶ１、ＨＶ２の出力を示す。高圧電源のプラス電圧の出力（例えば＋２ｋＶ）は高圧電源ＨＶ１により出力を行い、マイナス電圧の出力（例えば−２ｋＶ）は高圧電源ＨＶ２により出力を行う。制御部Ａ１のクリーニング制御部Ａ１６により出力の切替制御を行い、両電源を交互に出力することにより「交番電圧」を出力することができる（例えば、時間ｔ４から時間ｔ５の区間）。

図７の時間ｔ１では画像形成を行っており、中間転写ベルト６に形成されたトナー像を二次転写させるため、二次転写ローラ９ａにトナーと逆極性の＋４ｋＶの電圧を印加している。時間ｔ２では、画像形成中に用紙有無検知センサ２６の信号が、紙有り状態から紙無し状態に変化する。この変化にともない、前述のとおり「残留トナー」が発生する。時間ｔ３は、時間ｔ２から所定の時間（距離Ｌ１に相当する時間）が経過し中間転写ベルト６上のトナー像（残留トナー）が二次転写部９に到達する時間である。

時間ｔ３から時間ｔ４の期間は差分距離Ｌｄに相当する時間であり、この期間中に、中間転写ベルト６上の残留トナーが二次転写部９を通過する。中間転写ベルト６上の残留トナーと二次転写ローラ９ａとは接触する（踏みつける）ので、二次転写ローラ９ａの表面に残留トナーが転移する。この転移したトナーは、そのままでは以降の画像形成時に用紙の裏汚れ等の問題となるので、本クリーニング処理工程において除去する必要がある。また時間ｔ３から時間ｔ４間では、残留トナーの転写ローラ９ａへの転移を抑制するために、転写ローラ９ａにはトナーと同極性の−２ｋＶの電圧を印加している。

時間ｔ４から時間ｔ５では、転写ローラ９ａの表面に転移した残留トナーを中間転写ベルト６に戻す（掃き出す）ために交番電圧を印加している。交番電圧は一定の周期（ｃｙｃｌｅ）で極性の切り替えを行い、１周期は、転写ローラ９ａの１回転に要する時間と同等以上に設定している。例えば、転写ローラ９ａのローラ外径１８ｍｍ（外周５６．５ｍｍ）で周速度（用紙搬送速度）２５０ｍｍ／ｓｅｃであれば転写ローラ９ａの１回転に要する時間は２２６ｍｓｅｃとなるので、極性を切り替える１ｃｙｃｌｅ（以下、回転周期と称す）は、２２６ｍｓｅｃ〜２４０ｍｓｅｃ程度に設定される。これを８回転周期分行う。なお、実施例においては、一定の電圧を出力する定電圧電源を用いる例について説明したが、これに限られず、一定の電流となるような定電流出力の高圧電源を用いて定電流を出力するようにしてもよい。

このように、画像形成中に用紙有無検知手段が用紙切れを検知したときに、中間転写体に形成されるトナー像であって用紙に転写されない残留トナー、の有無を判断し、残留トナーが有る場合には該画像形成を中断して接触転写部材を転写部材クリーニング手段によりクリーニングするクリーニング処理工程を実行させる画像形成装置とすることにより、生産性低下を防止し、給紙トレイ内の用紙切れに伴う残留トナーの影響による不具合を回避することが可能な画像形成装置を得ることができる。

［残留トナー量に基づいてクリーニング処理工程の条件を変更］
図８は、他の実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。同図ではステップＳ１６以前については、図６と共通するので説明は省略する。ステップＳ２１では、差分距離Ｌｄと画像データ（画像数）に基づいて残留トナー量を算出する。ステップＳ２２では算出した残留トナー量に基づいて制御部Ａ１がクリーニング処理工程の条件を変更制御する。ここで、算出した「残留トナー量」基づいてクリーニング処理工程の条件を決定する手順について説明する。

表１は、算出した残留トナー量に応じて、Ａ〜Ｄまでランク分けしたものであり、表２はそのランクに基づいて決定される、クリーニング処理工程の条件を示したものである。本実施形態においては、１画素（ｄｏｔ）あたりのトナー質量は、各色とも約１２．５ｍｇ／Ｍｄｏｔ（＝７ｇ／ｍ³：６００ｄｐｉ）の所定値を用いている。この場合において残留トナー量５ｍｇとは、差分距離Ｌｄの領域に対応する画像領域がＡ４判１ページの条件では、当該画像領域に対応する４色の合計の画像データの画像面積比率が１．１％相当する。同様に残留トナー量５００ｍｇでは１１０％に相当する。

表２は、残留トナー量で決定したランクに応じたクリーニング処理工程の条件を示したものである。表２の条件例１に示す例は、クリーニング処理工程の条件として、掃き出し処理での処理時間を異ならせたものである。ここでいう掃き出し処理とは、図７の時間ｔ４から時間ｔ５の間で実施した、交番電圧を印加している期間を意味する。図７に示す例では８回転周期であった処理時間を、表２に示すように、残留トナー量により２回転周期から８回転周期に変更する。

表２の条件例２に示す例は、クリーニング処理工程の条件として、高圧電源から出力する電圧を異ならせたものである。図７に示す例では、絶対値２ｋｖを出力した例であるが、この出力を残留トナー量のランクに応じて絶対値を２ｋＶ〜４ｋＶ電圧に変更する。なおこの際には、掃き出し回転数は、４回転周期の一定条件としている。

表２の条件例３に示す例は、クリーニング処理工程の条件として、掃き出し処理の処理時間と高圧電源から出力する電圧を、組み合わせて変更する例である。

図８の制御フローの説明に戻る。ステップＳ２５では、ステップＳ２２で決定した条件に応じて、クリーニング制御部Ａ１６がクリーニング処理工程を実行する。

ステップＳ３１では、クリーニング処理工程の終了に応じて、制御部Ａ１で中断した画像形成を再開する。この画像形成の再開は、クリーニング処理工程が終了するまで待つ必要はなく、制御部Ａ１は、中断した画像形成を再開する場合に、クリーニング処理工程が終了するまで二次転写部による用紙への転写を行わないタイミングとなるように、露光部による露光開始のタイミングを制御する。言い換えると、二次転写部９においては、クリーニング処理工程が終了した時点で、直ぐに再開した画像形成の転写ベルト６上のトナー像と、それを転写ずる用紙が、到達するようなタイミングで、画像形成及び用紙搬送をあらかじめ開始しておく。なお、この場合に搬送される用紙は、画像形成の中断にともない片面が画像形成された状態で両面搬送経路３０１に待機させていた用紙、あるいは、用紙切れが発生した給紙トレイとは別の給紙トレイ内の用紙、を搬送したものである。

以上のように、残留トナー量算出部Ａ１５で算出した残留トナー量に基づいて、前記クリーニング処理工程の条件を制御することにより効率よくクリーニング処理工程を実行することが可能となり、ひいては、生産性低下を防止し、給紙トレイ内の用紙切れに伴う残留トナーの影響による不具合を回避することが可能な画像形成装置を得ることができる。

［別の実施形態］
図９は、転写部材クリーニング手段の別の実施形態として、クリーニングブレードを用いた例である。９５ｂはクリーニングブレードであり、材質はウレタンゴムで、自由長９ｍｍ、厚さ２ｍｍである。クリーニングブレード９５ｂは支持板金９５ａの一方端部に貼り付けてあり、支持板金９５ａは、軸９５ｃを中心として回転する。支持板金９５ａの他方の端部は、バネｄ１により荷重が押圧されており、支持板金９５ａが軸９５ｃにより回転することによりクリーニングブレード９５ｂは、二次転写ローラ９ａに押圧される。

９５ｄは押圧荷重変更部であり、バネｄ１の一方の端部を支持する可動部材ｄ３が上下に可動することにより押圧荷重を変更する。カム軸ｄ５は図示しないモータと接続されており、モータの回転により、カムｄ４が回転し、カムｄ４の回転に伴い、ベアリングｄ２の高さが変更される。図示していないモータにより駆動回転されるカム軸ｄ５に固定された偏心カムｄ４によって、ベアリングｄ２を押し上げ、ベアリングｄ２を支持する可動部材ｄ３を上下動させる。可動部材ｄ３に保持されたバネｄ１が支持板金９５ａの一端を押して上下動させることにより、支持板金９５ａは軸９５ｃを中心にして揺動（回転）する力を受け、クリーニングブレード９５ｂに作用する加圧荷重の変更が行われる。本実施形態においては、偏心カムの回転により、可動部材ｄ３が最も高い位置にある場合には最大荷重として、クリーニングブレード９５ｂの先端部が二次転写ローラ９ａに当接荷重は１２〜１４Ｎ／ｍになる。逆に可動部材ｄ３が最も低い位置になる場合には最小荷重として、当接力はゼロに近くなり、この場合にはクリーニングブレード９５ｂの先端部は二次転写ローラと微接触の状態になる。

またクリーニングブレード９５ｂで掻き取ったトナーは、搬送スクリュウ９５ｊで同図の軸方向背面側に搬送される。９５ｈは飛散防止のための薄いシートであり、筐体７２とともに掻き取ったトナーが機内に拡散することを防止する。

図９に示す実施形態においては、通常は、クリーニングブレード９５ｂの二次転写ローラ９ａに対する当接荷重は最小のほぼゼロである微接触状態にしているが、クリーニング処理工程（図６のステップＳ２５）においては、偏心カムｄ４を回転させることにより、最大荷重に変更して、二次転写ローラ９ａの２回転周期相当分の時間、クリーニング処理工程を実行する。

このように、クリーニングブレード９５ｂを用いることにより処理工程の時間を短縮した効率のよいクリーニング処理工程を実行することが可能となり、ひいては、生産性低下を防止し、給紙トレイ内の用紙切れに伴う残留トナーの影響による不具合を回避することが可能な画像形成装置を得ることができる。

本実施の形態に係る画像形成装置の要部を示す図である。 二次転写部９及び転写部材クリーニング手段の概略図である。 実施形態に係る画像形成装置の制御関係を表すブロック図である。 距離Ｌ１、距離Ｌ２、と各機械構成との関係を表す説明図である。 画像形成モード、給紙トレイ、の各選択条件と距離Ｌ１と距離Ｌ２との大小関係を表す説明図である。 実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 クリーニング処理工程を説明するシーケンスチャートである。 他の実施形態に係る画像形成装置の動作を示すフローチャートである。 別の実施形態として、転写部材クリーニング手段としてクリーニングブレードを用いた例である。

符号の説明

Ａ 画像形成装置
Ａ１ 制御部
Ａ１１ ＣＰＵ
Ａ１５ 残留トナー量算出部
Ａ１６ クリーニング制御部
１ 感光体（像担持体）
３ 露光部
６ 中間転写ベルト（中間転写体）
６２ バックアップローラ
７ 一次転写部
９ 二次転写部
９ａ 二次転写ローラ（接触転写部材）
２０ 給紙ユニット
２１ 給紙トレイ
２６ 用紙有無検知センサ（用紙有無検知部）
ＨＶ１、ＨＶ２ 高圧電源
９５ｂ クリーニングブレード
９５ｄ 押圧荷重変更部

Claims (6)

1. 画像データに基づいて露光する露光部と、
   前記露光部の露光により静電潜像を形成する複数の像担持体と、
   前記像担持体上に形成したトナー像を一次転写部により中間転写体に転写して複数色のトナー像を重ね合わせた後、前記中間転写体に形成された重ね合わせトナー像を一括して給紙トレイから搬送手段により搬送した用紙、に転写する二次転写部であって、中間転写体と接触する接触転写部材を有する二次転写部と、
   前記接触転写部材に付着したトナーをクリーニングする転写部材クリーニング手段と、
   を備えた用紙に画像形成する画像形成装置において、
   前記給紙トレイの用紙切れを検知する用紙有無検知手段と、
   画像形成中に前記用紙有無検知手段が用紙切れを検知したときに、中間転写体に形成されるトナー像であって用紙に転写されない残留トナー、の有無を判断し、残留トナーが有る場合には前記接触転写部材を前記転写部材クリーニング手段によりクリーニングするクリーニング処理工程を実行させる制御手段と、
   を備えたことを特徴とする画像形成装置。
2. 前記像担持体の露光位置から前記一次転写部を経由して前記二次転写部に至るまでの距離をＬ１、前記給紙トレイに収納している用紙の先端から前記二次転写部までの距離をＬ２としたとき、
   前記用紙有無検知手段が用紙切れを検知した場合に、前記残留トナーの量を、Ｌ１からＬ２を差し引いた差分距離Ｌｄ及び画像データ、に基づいて算出する残留トナー量算出手段を有し、
   前記制御手段は、前記残留トナー量算出手段で算出した残留トナー量に基づいて、前記クリーニング処理工程の条件を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。
3. 前記転写部材クリーニング手段は、前記接触転写部材にクリーニングのための電圧及電流を印加する高圧電源部を有し、
   該高圧電源部は、前記クリーニング処理工程において印加する電圧及び電流の少なくともいずれか一方の大きさを変更させることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記高圧電源部は、前記クリーニング処理工程において、交番電圧を印加することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。
5. 前記制御手段は、前記クリーニング処理工程の条件として、前記クリーニング処理工程の処理時間を変更することを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、中断した画像形成を再開する場合に、
   前記クリーニング処理工程が終了するまで二次転写部による用紙へのトナー像の転写を行わないように、露光部による露光を制御することを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の画像形成装置。

Images