JP2012123164A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】そこで本発明は、クリーニングブレードと中間転写体との間で良好な滑り状態を維持しビビリ音の発生を抑制できるとともに、クリーニング不良を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、感光ドラム１ａにトナー像を形成する現像ユニット８ａと、感光ドラム１ａからトナー像を転写される中間転写ベルト１３と、中間転写ベルト１３をクリーニングするクリーニングブレード２７と、を有する画像形成装置において、中間転写ベルト１３の非画像形成領域に、中間転写ベルト１３の搬送方向下流側に向けてトナー付着量が多くなったトナーパッチパターンを形成することを特徴とする。
【選択図】 図６

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。

従来の中間転写ベルトを用いた画像形成装置には、中間転写ベルトにクリーニングブレードを当接させ、転写終了後の中間転写ベルトから残存するトナーを掻き落とすものがある。クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間のクリーニングエッジにトナーが侵入することによって、潤滑効果が発揮され、好ましいクリーニング性能を得ることができる。しかしながら、クリーニングエッジに侵入するトナー量が少ない状態が継続すると、クリーニングブレードと中間転写ベルトの滑りが悪くなり、ブレードがめくれあがる可能性があった。

そこで、特許文献１では、クリーニングエッジにおける主走査方向のトナー量の分布を算出し、トナー量が所定の閾値より少ない部分（主走査方向の領域）における像担持体上の非画像形成領域（副走査方向の領域）にトナーのパッチパターンを形成することが記載されている。

また、記録媒体として厚紙やＯＨＴ（Over Head Transparency）を用いた場合、トナー像を定着する際の記録媒体の搬送速度を、通常の印刷用紙（普通紙）の場合よりも遅くしている。これは、厚紙は、熱容量が大きいため、定着時間がかかるためである。また、ＯＨＴは、ＯＨＴ上に平滑に分布するようにトナーを十分に溶融させる必要があるためである。トナーが十分に平滑でないと、プロジェクターで投影する際に、光が散乱され、きれいな色再現が出来なくなる。

ところが、近年、画像形成装置の小型化に伴い、２次転写位置と定着装置との間に十分なスペースが確保できなくなってきた。そして、２次転写位置と定着装置との距離が、記録媒体の長さより短くなる場合、記録媒体の先端部分で定着動作を行うと同時に、記録媒体の後端部分で２次転写を行うことになる。このため、記録媒体が上記したＯＨＴや厚紙等のように定着する際の搬送速度を遅くする制御を施す場合に、２次転写のスピードも遅くする必要が生じる。すなわち、中間転写ベルトの回転速度も同様に遅くすることになる。このように中間転写ベルトの回転速度が遅くなる場合、クリーニングブレードと中間転写ベルトとの間の滑りが悪化する。このため、クリーニングブレードが細かく振動し、所謂びびり音が発生する可能性がある。

特許文献２には、クリーニングブレードと感光体ドラムとの間のクリーニングエッジの潤滑性のレベルを判定し、その判定結果に基づいて、感光体ドラムに潤滑剤として作用するトナー像を形成する技術が記載されている。

特開２００７−２４０７６８ 特開２００７−３０４３７１

しかしながら、特許文献１に記載の画像形成装置では、クリーニングブレードの長手全域にトナーパッチを形成していない。このため、中間転写ベルトの回転スピードが遅くなることで滑りが悪化した場合に、クリーニングブレード長手全域に渡り中間転写ベルトとの間での良好な滑り状態を維持することができないという課題があった。

また、近年の画像形成装置において、定着工程での画質向上を目的に、トナーにワックスを内包した重合トナーが用いられている。重合トナーはその製法上、略球形になるため、トナーが過剰にクリーニングブレードに供給された場合に、クリーニングエッジで掻き落としきれずに、クリーニングフレードをすり抜け、クリーニング不良が発生しやすい。

特許文献２に記載の画像装置では、トナーパッチを帯状に形成しているものの、パッチ画像のパターンについて言及されておらず、トナーがクリーニングブレードに過剰に供給された場合に、クリーニング不良を発生させるという課題があった。また、必要以上のトナーを消費してしまい、プリントコストの増大を招いてしまう課題があった。

そこで本発明は、中間転写体上の非画像形成領域に、複数のトナーパッチを形成し、中間転写体移動方向上流側に位置するトナーパッチのトナー量を中間転写体移動方向下流側に位置するトナーパッチのトナー量よりも少なくする。これにより、クリーニングブレードと中間転写体との間で良好な滑り状態を維持しビビリ音の発生を抑制できるとともに、クリーニング不良を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために本発明に係る画像形成装置の代表的な構成は、像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、前記像担持体からトナー像を転写される中間転写体と、前記中間転写体をクリーニングするクリーニングブレードと、を有する画像形成装置において、前記中間転写体の非画像形成領域に、前記中間転写体の搬送方向下流側に向けてトナー付着量が多くなったトナーパッチパターンを形成することを特徴とする。

本発明は、中間転写体上の非画像形成領域に、複数のトナーパッチを形成し、中間転写体移動方向上流側に位置するトナーパッチのトナー量を中間転写体移動方向下流側に位置するトナーパッチのトナー量よりも少なくする。これにより、クリーニングブレードと中間転写体との間で良好な滑り状態を維持しビビリ音の発生を抑制できるとともに、クリーニング不良を抑制できる。

第１実施形態に係るパッチパターンを形成する動作のフローチャートである。 第１実施形態に係る画像形成装置の構成図である。 第１実施形態のクリーニングブレードと中間転写ベルトの拡大図である。 第１実施形態のクリーニングブレードと中間転写ベルトの拡大図である。 ３枚の連続した画像形成動作を行った場合の中間転写ベルト上における画像形成領域とパッチパターンの位置関係示す図である。 （ａ）パッチパターンの単位面積当たりのトナー載り量と、ベルト搬送方向の長さの関係を示す図である。 第２実施形態に係るパッチパターンを形成する動作のフローチャートである。 第３実施形態に係るパッチパターンを形成する動作のフローチャートである。 第３実施形態に係る印字率の計算方法を説明する図である。 第３実施形態に係る印字率判定データの計算方法を説明する図である。

[第１実施形態]
本発明に係る画像形成装置の第１実施形態について、図を用いて説明する。図２は本実施形態に係る画像形成装置の構成図である。図２に示すように、本実施形態の画像形成装置１００は、中間転写ベルト（中間転写体）１３に沿って、第１ステーション、第２ステーションを、第３ステーションを、第４ステーションを有している。第１〜第４ステーションは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー像の形成を行う
第１ステーションにおいて、感光ドラム（像担持体）１ａは、帯電ローラ２ａにより一様に帯電され、露光装置（不図示）により画像情報に基づいたレーザー光１２ａを露光され、感光ドラム１ａ上に静電潜像が形成される。静電潜像は、現像剤塗布ブレード７ａによって現像ユニット（画像形成手段）８ａ内のトナー５ａを塗布され、イエローのトナー像として現像される。第２〜第４ステーションにおいても、同様にして各色のトナー像が形成される。各色のトナー像は、１次転写ローラ１０ａによって、３本のローラ（駆動ローラ１４、テンションローラ１５、支持ローラ２４）によって支持された中間転写ベルト１３に重ねて１次転写される。１次転写ローラ１０ａは、１次転写電源２２ａ〜２２ｄにより１次転写バイアスを付与される。

一方、転写材カセット１６に積載されたシートＰは、給送ローラ１７、レジストローラ１８により、中間転写ベルト１３と２次転写ローラ２５とのニップ部（２次転写部）に搬送され、トナー像を２次転写される。トナー像を転写されたシートＰは、定着装置１９によりトナー像を定着され、装置本体外へ排出される。

２次転写を終えた後、中間転写ベルト１３上に残留した転写残トナーは、クリーニングブレード２７により除去され、次の画像形成に備える。図３は本実施形態のクリーニングブレード２７と中間転写ベルト１３の拡大図である。図３に示すように、クリーニングブレード２７は、ウォーレス硬度６９度のポリウレタンゴム２７ａを金属板金２７ｂの先端に一定の食い込み量で保持したものである。ポリウレタンゴム２７ａは、中間転写ベルト１３を張架しているテンションローラ１５に対して所定の設定角α（本実施形態では２２度）、侵入量β（本実施形態では０．２ｍｍ）を満たすように固定されている。設定角αは、テンションローラ１５の接線に対するポリウレタンゴム２７ａの角度である。

図４はクリーニングブレードがトナーを掻き取っている様子を示すクリーニングブレードと中間転写ベルトの拡大図である。図４に示すように、中間転写ベルト１３上に形成されたトナーは、中間転写ベルト１３の回転によって、中間転写ベルト１３の回転方向（ベルト搬送方向）上流側ａから、ポリウレタンゴム２７ａのブレード先端ｂに移動する。そして、ブレード先端ｂで掻き取られて、ブレード先端ｂに溜まる。ブレード先端ｂに溜まったトナーは、ポリウレタンゴム２７ａのベルト搬送方向下流側ｃに落下して回収される。

一方、ブレード先端ｂに溜まったトナーの一部は、ポリウレタンゴム２７ａと中間転写ベルト１３との間のクリーニングエッジに潜り込み擦り込まれ、中間転写ベルト１３の表面は潤滑性を得る。

（トナーパッチパターンＡ、Ｂ）
図５は３枚の連続した画像形成動作を行った場合の中間転写ベルト１３上における画像形成領域とパッチパターンＡおよびパッチパターンＢの位置関係示す図である。図５に示すように、画像形成装置１００は、中間転写ベルト１３のベルト搬送方向において、トナー像を形成する画像形成領域の間の非画像形成領域にトナーパッチパターンＡ、Ｂを形成する。非画像形成領域とは、画像形成パターン（所望のトナー像）をシートＰに２次転写する際に、シートＰと中間転写ベルト１３とが接することのない領域である。図５では、１枚目の画像形成領域と２枚目の画像形成領域の間、２枚目の画像形成領域と３枚目の画像形成領域の間、３枚目の画像形成領域と４枚目の画像形成領域（不図示）の間が、非画像形成領域となっている。

パッチパターンＡは、パッチパターンＢよりも中間転写ベルト１３のベルト搬送方向下流側に位置している。つまり、１枚目のトナー像の形成、パッチパターンＡの形成、パッチパターンＢの形成の順に、中間転写ベルト１３に転写される。パッチパターンＡとパッチパターンＢは、ベルト搬送方向において接している。パッチパターンＡ、Ｂのベルト幅方向のパッチパターン幅Ｗは、画像形成可能な最大幅となっている。パッチパターンＡ、Ｂを形成するステーションは、４色のカラーステーションのどこで行っても良い。本実施形態では、第４ステーションで行っている。

なお、図５においては、２枚目の画像形成領域が中間転写ベルト１３の１周目と２周目に掛かって形成されているものの、２枚目以降の形成位置は、中間転写ベルト１３の周長や画像形成タイミングによるもので図５に示す位置に限定されるものではない。

図６（ａ）はパッチパターンＡ、Ｂの単位面積当たりのトナー載り量と、ベルト搬送方向の長さの関係を示す図である。図６（ａ）に示すように、パッチパターンＡは、全ベタパターンであり、単位面積当たりのトナー載り量（トナー付着量）Ｍ／Ａは、０．４（ｍｇ／ｃｍ２）となっている。パッチパターンＡのベルト搬送方向の長さＬａは、４０（ｍｍ）となっている。パッチパターンＢは、ハーフトーンパターンであり、単位面積当たりのトナー載り量Ｍ／Ａは、０．２（ｍｇ／ｃｍ２）となっている。パッチパターンＢのベルト搬送方向の長さＬｂは、８０（ｍｍ）となっている。

なお、パッチパターンＢのトナー載り量は、図６（ｂ）に示すように、ベルト搬送方向上流側にいくに従って連続的に減少するようにしてもよい。また、パッチパターンＢのトナー載り量は、ベルト搬送方向上流側にいくに従って段階的に減少するようにしてもよい。また、クリーニングブレード２７の当接条件によっては、ブレード先端ｂに溜まるトナーの量が異なるので、装置構成によって、パッチパターンＡ、Ｂのベルト搬送方向の長さＬａ、Ｌｂを適宜変えても良い。

上述のごとく、搬送方向下流側のパッチパターンＡのトナー量を多くすることにより、下流側のパッチパターンＡから、クリーニングブレード２７でかきとられる時に、多くのトナーがブレード先端ｂに溜まる。このようにブレード先端ｂにトナーが溜まっている場合は、上流側のパッチパターンＢにトナーが多量に付着していなくても、クリーニングブレード２７と中間転写ベルト１３との間の潤滑性を保つことができる。従って、パッチパターンＡ、Ｂ全体で消費されるトナー量を減らすことができる。また、パッチパターンＢでトナー量を少なくすることで、クリーニングブレード２７に対して過剰にトナーが供給されることがなく、トナーがクリーニングブレードをすり抜ける、いわゆるクリーニング不良を防止することができる。

従って、画像形成装置のプロセススピードが普通紙に印刷する際よりも遅くなり、クリーニングブレード２７と中間転写ベルト１３との間の滑りが悪化する場合であっても、パッチパターンＡ、Ｂを形成することで不快な異音（ビビリ音）を抑制できる。また、パッチパターンを形成するトナー量を削減でき、クリーニング不良を抑制できる。

（トナーパッチパターン形成の動作）
図１は本実施形態に係るパッチパターンを形成する動作のフローチャートである。図１に示すように、まず、画像形成装置１００が印刷ジョブを受信し、印刷動作の準備を開始する（Ｓ１）。印刷ジョブで指定された記録媒体（シートＰ）の種類が厚紙もしくはＯＨＴであるかを判断する（Ｓ２）。厚紙もしくはＯＨＴでない場合、中間転写ベルト１３上に画像形成パターン（トナー像）を１次転写する（Ｓ３）。その後、画像形成パターンをシートＰに２次転写し（Ｓ４）、定着装置１９により定着工程を実施する（Ｓ５）。

Ｓ２でシートＰがＯＨＴと判断された場合には、通常の画像形成パターンを中間転写ベルト１３上の画像形成領域に１次転写する（Ｓ６）。そして、中間転写ベルト１３上の非画像形成領域に、パッチパターンＡ、Ｂを１次転写する（Ｓ７）。画像形成領域に１次転写された画像形成パターンが２次転写部に到達した時に、２次転写ローラ２５に通常の転写バイアス（本実施形態では＋３ＫＶ）を印加し、画像形成パターンがシートＰに２次転写される（Ｓ８）。

一方、非画像形成領域に１次転写されたパッチパターンＡ、Ｂが２次転写部に到達した時に、２次転写ローラ２５に通常の転写バイアスとは極性の異なるバイアス（本実施形態では−２ＫＶ）を印加する。これにより、パッチパターンＡ、Ｂが２次転写ローラ２５に付着しないようにしている（Ｓ９）。Ｓ９で２次転写部を通過したパッチパターンＡ、Ｂは、クリーニングブレード２７により、クリーニングされる。

Ｓ８で画像形成パターンを２次転写されたシートＰは、定着装置１９により画像形成パターンを定着される（Ｓ５）。そして、連続してプリントするものがあるかを判断する（Ｓ１０）。連続してプリントするものがある場合は、Ｓ２に戻る。連続してプリントするものがない場合は、画像形成動作を終了する（Ｓ１１）。

（従来技術との比較）
従来のパッチパターンＡ、Ｂを用いない画像形成装置においては、ＯＨＴ印字時に画像形成装置のプロセススピードが遅くなる場合に、ビビリ音が発生することがあった。ＯＨＴとしては、例えばコクヨ社製のＶＦ−１４２０Ｎを用いた。このビビリ音のレベルは、装置からおおよそ３ｍくらい前に立って微かに聞こえるくらいの音であった。

従来のパッチパターンＡ、Ｂを形成しない構成において、シートＰ（ＯＨＴ；ＶＦ−１４２０Ｎ）を３０℃、８０％ＲＨの環境でプリントしたところ、５０枚連続プリントした場合に、その間にビビリ音が発生した。１０台の画像形成装置で確認したところ、１０台中１０台で鳴きが発生した。鳴きが発生したタイミングは、装置によって異なるものの、おおよそ１０〜５０枚の間で発生していた。

本実施形態の画像形成装置１００では、１０台の画像形成装置で効果を確認したところ、１台も鳴きは発生しなかった。

[第２実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図７は本実施形態に係るパッチパターンを形成する動作のフローチャートである。

図７に示すように、本実施形態の画像形成装置は、上記従来の画像形成装置１００のパッチパターンを形成する動作の一部を変えたものあり、図１に示すフローチャートのＳ２をＳ２１に変えたものである。すなわち、本実施形態では、画像形成装置１００が印刷ジョブを受信し、印刷動作の準備を開始した後（Ｓ１）、中間転写ベルト１３の搬送速度（印字速度）が普通紙の印字速度（本実施形態では４５ｍｍ／Ｓ）より遅いか否かを判断する（Ｓ２１）。

中間転写ベルト１３の搬送速度（印字速度）が普通紙の印字速度より遅い場合に、トナーパッチパターンＡ、Ｂを形成するフロー（Ｓ６〜Ｓ９）に進む。中間転写ベルト１３の搬送速度（印字速度）が普通紙の印字速度と同じ場合に、通常の画像形成を行うフロー（Ｓ３、Ｓ４）に進む。

中間転写ベルト１３の搬送速度が遅い場合、クリーニングブレードと中間転写ベルト１３との滑りが悪化しビビリ音が発生する可能性がある。従って、本実施形態においても、上記第一実施形態と同様の効果が得られる。

なお、同じ記録媒体（例えば、普通紙）でも縦送りと横送りで搬送速度が変わる場合がある。このため、本実施形態では、記録媒体の種類ではなく、搬送速度によってパッチパターンを形成するか否かを判断する。

[第３実施形態]
次に本発明に係る画像形成装置の第２実施形態について図を用いて説明する。上記第一実施形態と説明の重複する部分については、同一の符号を付して説明を省略する。図８は本実施形態に係るパッチパターンを形成する動作のフローチャートである。

図８に示すように、本実施形態の画像形成装置は、上記従来の画像形成装置１００のパッチパターンを形成する動作の一部を変えたものあり、図１に示すフローチャートのＳ２をＳ３１に変えたものである。すなわち、本実施形態では、画像形成装置１００が印刷ジョブを受信し、印刷動作の準備を開始した後（Ｓ１）、印字率判定データを積算し、積算した印字率判定データが閾値以下（本実施形態では２．４％）か否かを判断する（Ｓ３１）。

積算した印字率判定データが閾値以下の場合に、トナーパッチパターンＡ、Ｂを形成するフロー（Ｓ６〜Ｓ９）に進む。積算した印字率判定データが閾値より大きい場合に、通常の画像形成を行うフロー（Ｓ３、Ｓ４）に進む。

（印字率判定データと閾値）
本実施形態においては、印字率を画像形成領域中にしめる画像パターンの割合であり、次のように定義される。印字率［％］＝（画像形成パターン中の各色の画素数の総和）／画画像形成領域の全画素数×１００
例えば、図９（ａ）に示すような１０画素×１０画素の画像形成領域に、図９（ｂ）に示す画像パターンを形成した場合、各色の画像パターンは図９（ｃ）のようになる。この場合の印字率は、下記のように計算される。印字率＝｛５０［画像パターン（Ｙ）の画像数］＋５０［画像パターン（Ｍ）の画像数］＋５０［画像パターン（Ｃ）の画像数］＋２５［画像パターン（Ｋ）の画像数］｝／１００［画像形成領域の全画素数］×１００＝１７５［％］
上記で求めた印字率を画像形成を実行するたびに、更新したものが印字率判定データであり、次のように定義される。印字率判定データ＝（画像パターン中の各色の画素数の総積算和）／画像形成領域の総積算和
例えば、印字率判定データがリセットされ、０がセットされた状態において、図１０に示す２つの印刷ジョブが指定された場合、印字率判定データは次のように計算される。印字率判定データ＝｛５０［印刷ジョブ１の総画像数］＋１００［印刷ジョブ２の総画像数］｝／｛１００［印刷ジョブ１の画像形成領域の全画素数］＋２００［印刷ジョブ２の画像形成領域の全画素数］｝
＝０．５
印字率が低い状態が継続的に続いた場合、クリーニングブレード２７と中間転写ベルト１３との間に介在するトナー量が減少し、クリーニングブレード２７と中間転写ベルト１３との間の滑りが悪化する可能性がある。本実施形態では、印字率判定データが閾値：０．０２４以下である場合、上記フローで説明したパッチパターンＡ、Ｂを形成するモード（Ｓ６〜Ｓ９）を実行する。

以上説明したように、本実施形態によれば、印字率が低い画像パターンの印刷が続き、クリーニングブレード２７と中間転写ベルト１３との間の滑りが悪化する場合であっても、パッチパターンＡ、Ｂを形成することで不快な異音（ビビリ音）を抑制できる。

Ａ、Ｂ …トナーパッチパターン
Ｐ …シート
Ｗ …パッチパターン幅
ｂ …ブレード先端
ｃ …ベルト搬送方向下流側
１ａ …感光ドラム（像担持体）
２ａ …帯電ローラ
５ａ …トナー
７ａ …現像剤塗布ブレード
８ａ …現像ユニット（画像形成手段）
１０ａ …１次転写ローラ
１２ａ …レーザー光
１３ …中間転写ベルト（中間転写体）
２５ …２次転写ローラ
２７ …クリーニングブレード
２７ａ …ポリウレタンゴム
２７ｂ …金属板金
１００ …画像形成装置

Claims (7)

1. 像担持体にトナー像を形成する画像形成手段と、
   前記像担持体からトナー像を転写される中間転写体と、
   前記中間転写体をクリーニングするクリーニングブレードと、を有する画像形成装置において、
   前記中間転写体の非画像形成領域に、前記中間転写体の搬送方向下流側に向けてトナー付着量が多くなったトナーパッチパターンを形成することを特徴とする画像形成装置。
   
2. 前記トナーパッチパターンは、前記中間転写体の搬送方向上流側と下流側の２つのトナーパッチパターンであり、
   上流側のトナーパッチパターンのトナー付着量が、下流側のトナーパッチパターンのトナー付着量より少ないことを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
   
3. 前記トナーパッチパターンは、前記搬送方向下流側にいくに従い、段階的又は連続的にトナー付着量が多くな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. 前記トナーパッチパターンは、前記中間転写体からトナー像を転写される記録媒体の種類に応じて、形成され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. 前記トナーパッチパターンは、前記中間転写体の搬送速度が所定の値以下の場合に、形成され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。
   
6. 前記トナーパッチパターンは、印字率が所定の値以下の場合に、形成され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。
   
7. 前記トナーパッチパターンの幅は、前記画像形成手段の画像形成可能な最大幅であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の画像形成装置。
   
   
   

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