JP2016142763A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本発明の一実施例に係る画像形成装置100の模式的な断面図である。本実施例の画像形成装置100は、中間転写方式及びインライン方式を採用した電子写真方式のフルカラープリンターである。
本実施例では、ベルトクリーニング装置20にハイブリッドクリーニング方式が採用されている。つまり、ベルトクリーニング装置20は、中間転写ベルト8の移動方向において上流側にクリーニングブレード21を有し、下流側に導電性ブラシ23を有する。クリーニングブレード21は、中間転写体の移動方向において2次転写部よりも下流かつ1次転写部よりも上流で中間転写体に当接し中間転写体上のトナーを掻き取るクリーニング部材の一例である。また、導電性ブラシ23は、中間転写体の移動方向において当接部よりも下流かつ1次転写部よりも上流で中間転写体に接触し中間転写体上のトナーを帯電させるトナー帯電部材の一例である。ベルトクリーニング装置20は、クリーニングブレード21によって、移動する中間転写ベルト8上からトナーの大半を掻き取り、回収トナー容器22に回収する。そして、クリーニングブレード21をすり抜けた微量のトナー(すり抜けトナー)を、導電性ブラシ23によって帯電させて、その後画像形成部Pの感光ドラム1に静電的に転移させて回収する。以下、詳細に説明する。
次に、本実施例における中間転写ベルト8上のトナーのクリーニング方法について更に詳しく説明する。
図17は、画像形成装置100の要部の概略制御態様を示すブロック図である。本実施例では、画像形成装置100に設けられた制御部150が、画像形成装置100の各部を統括的に制御する。制御部150は、演算処理を行う中心的素子である制御手段としてのCPU151、記憶素子であるROM、RAMなどの記憶手段としてのメモリー152などを有して構成される。RAMには、センサの検知結果、演算結果などが格納され、ROMには制御プログラム、予め求められたデータテーブルなどが格納されている。制御部150には、画像形成装置100における各制御対象が接続されている。例えば、制御部150には、現像当接離間機構160、1次転写当接離間機構170、2次転写当接離間機構180、1次転写電源E1、2次転写電源E3、トナー帯電電源E3などが接続されている。そして、制御部150は、本実施例との関係で言えば、これらの各制御対象を制御して、詳しくは後述する清掃工程などを実行させる。
次に、図3を参照して、本実施例における導電性ブラシ23の清掃工程について説明する。
本実施例の画像形成装置100は、導電性ブラシ23の汚れ度合いに応じて適切なタイミングで清掃工程を実行するために、清掃工程を所要時間Tが異なる4つの清掃モードで実行可能である。図4を参照して、それぞれの清掃モードについて説明する。
次に、本実施例における清掃モードの選択方法について説明する。
印字率[%]=[(画像形成パターン中の各色のピクセルカウントの総和)/(画像形成領域の全画素数)]×100 ・・・(1)
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[%] ・・・(2)
次に、図8を参照して、本実施例における清掃モードの選択手順について更に詳しく説明する。
CPU151は、プリントジョブを開始させる。
CPU151は、プリントジョブにおいて画像の2次転写が終了したタイミングで、枚数カウンターC1のカウント値に1を加える。また、CPU151は、当該画像の印字率を印字率カウンターC2のカウント値に加える。
CPU151は、当該画像がプリントジョブの最後の画像である場合、処理をStep4に進める。一方、CPU151は、当該画像がプリントジョブの最後の画像でない場合、処理をStep2に戻し、次の画像の2次転写終了を待つ。
CPU151は、枚数カウンターC1のカウント値に基づき、第1インデックス値X1を決定する。表2に、枚数カウンターC1のカウント値と、第1インデックス値X1及び対応する清掃モードとの関係を示す。
CPU151は、印字率カウンターC2のカウント値に基づき、第2インデックス値X2を決定する。表3に、印字率カウンターC2のカウント値と、第2インデックス値X2及び対応する清掃モードとの関係を示す。
CPU151は、第1インデックス値X1と第2インデックス値X2とを比較し、大きいほうの値を選択インデックス値Xとして決定する。
CPU151は、選択インデックス値Xの値に基づき、実行する清掃モードを決定する。表4に、選択インデックス値Xと、実行する清掃モードとの関係を示す。
CPU151は、モードB、モードC、モードDを選択した場合には、印字率カウンターC2のカウント値を0にする。
CPU151は、Step8で決定された清掃モードで清掃工程を実行させる。なお、上述のように、モードAが選択された場合には、実際には清掃工程は実行されない。
CPU151は、枚数カウンターC1、第1インデックス値X1、第2インデックス値X2、選択インデックス値Xを0に戻し、プリントジョブを終了させる。
9−1.転写材の裏汚れ
まず、転写材Sの裏汚れについて説明する。図9は、プリントジョブの開始時に導電性ブラシ23から中間転写ベルト8上に吐き出された単位面積当たりのトナー量と、転写材Sの裏汚れ量との関係を示す図である。ここでは、プリントジョブの開始時に導電性ブラシ23から中間転写ベルト8上に吐き出されたトナーが2次転写部N2を通過する際に、2次転写ローラ11にはトナーの正規の帯電極性と同極性の電圧を印加した。これにより、2次転写ローラ11へのトナーの付着量を抑制することができるものの、2次転写ローラ11へのトナーの付着を完全に防止することは難しい。2次転写ローラ11に付着したトナーは、転写材Sの2次転写ローラ11と接触する面(所謂、転写材Sの裏面)に付着し、転写材Sの裏汚れが発生する。
裏汚れ量[%]={(裏汚れ非発生部での反射光量−裏汚れ発生部の反射光量)/裏汚れ非発生部での反射光量}×100 ・・・(3)
次に、導電性ブラシ23へのトナーの蓄積について説明する。プリントジョブにおいて連続画像形成を行うと、徐々に導電性ブラシ23にトナーが蓄積していく。この蓄積していくトナーは、導電性ブラシ23によって正極性に帯電させることができずに負極性に帯電しているトナーや、電荷を有していないトナーなどが多い。本発明者らの実験によれば、転写材Sとしてキヤノン製CS−814を用い、印字率5%の画像を連続プリントした場合の、画像1枚当たりのトナー蓄積量は0.014[mg/cm2]であった。また、導電性ブラシ23に蓄積できるトナーの最大量は、導電性ブラシ23の繊度、パイル長さなどによって変化する。本実施例で使用している導電性ブラシ23に蓄積できるトナーの最大量は、8.8[mg/cm2]であった。
まず、1プリントジョブにおける画像形成枚数が5枚、画像の印字率が5%の場合について説明する。このプリントジョブの終了時には、C1=5であるのでX1=0となり、C2=25[%]であるのでX2=0となる。したがって、X=0となり、清掃モードとしてモードAが選択される(すなわち、清掃工程は実行されない)。この場合、プリントジョブの終了時に導電性ブラシ23に蓄積されているトナー量は、最大で0.014[mg/cm2]×5=0.07[mg/cm2]である。そのため、次のプリントジョブでの中間転写ベルト8の起動時に、そのショックにより吐き出される導電性ブラシ23に付着したトナーの量は0.08[mg/cm2]以下となるため、転写材Sの裏汚れは十分に抑制される。
次に、1プリントジョブにおける画像形成枚数が10枚、画像の印字率が5%の場合について説明する。このプリントジョブの終了時には、C1=10であるのでX1=1となり、C2=50[%]であるのでX2=1となる。したがって、X=1となり、清掃モードとしてモードBが選択される。この場合、プリントジョブの終了時に導電性ブラシ23に蓄積されているトナー量は、最大で0.014[mg/cm2]×10=0.14[mg/cm2]である。ここで、モードBの清掃工程が実行される(すなわち、清掃電圧V2のOFF/ONが10回繰り返される)。このときの導電性ブラシ23のトナー蓄積量の推移を図11に示す。同図に示すように、清掃工程後の導電性ブラシ23のトナー蓄積量が0.02[mg/cm2]以下に抑えられるので、転写材Sの裏汚れは十分に抑制される。
次に、1プリントジョブにおける画像形成枚数が50枚、画像の印字率が5%の場合について説明する。このプリントジョブの終了時には、C1=50であるのでX1=2となり、C2=250[%]であるのでX2=2となる。したがって、X=2となり、清掃モードとしてモードCが選択される。この場合、プリントジョブの終了時に導電性ブラシ23に蓄積されているトナー量は、最大で0.014[mg/cm2]×50=0.70[mg/cm2]である。ここで、モードCの清掃工程が実行される(すなわち、清掃電圧V2のOFF/ONが20回繰り返される)。このときの導電性ブラシ23のトナー蓄積量の推移を図12(a)、(b)に示す。同図に示すように、清掃工程後の導電性ブラシ23のトナー蓄積量が0.02[mg/cm2]以下に抑えられるので、転写材Sの裏汚れは十分に抑制される。なお、図12(b)は、図12(a)の一部を拡大したものである。
次に、1プリントジョブにおける画像形成枚数が628枚、画像の印字率が5%の場合について説明する。このプリントジョブの終了時には、C1=628であるのでX1=3となり、C2=3140[%]であるのでX2=3となる。したがって、X=3となり、清掃モードとしてモードDが選択される。この場合、プリントジョブの終了時に導電性ブラシ23に蓄積されているトナー量は、最大量である0.014[mg/cm2]×628=8.80[mg/cm2]まで到達する可能性がある。ここで、モードDの清掃工程が実行される(すなわち、清掃電圧V2のOFF/ONが30回繰り返される)。このときの導電性ブラシ23のトナー蓄積量の推移を図13(a)、(b)に示す。同図に示すように、清掃工程後の導電性ブラシ23のトナー蓄積量が0.02[mg/cm2]以下に抑えられるので、転写材Sの裏汚れは十分に抑制される。なお、図13(b)は、図13(a)の一部を拡大したものである。
次に、画像の印字率が高い場合について説明する。例えば、画像の印字率が50[%]であった場合、印字率が5[%]の場合に比べ画像形成に使用するトナーの量が10倍になるので、2次転写残トナーの量及びブラシに蓄積されるトナーの量もそれぞれ印字率が5[%]の場合の10倍となる。したがって、1プリントジョブにおける画像形成枚数が5枚、画像の印字率が50[%]の場合、プリントジョブ終了時に導電性ブラシ23に蓄積されているトナー量は0.07[mg/cm2]×10=0.70[mg/cm2]である。そのため、このまま清掃工程を行わなければ、転写材Sの裏汚れが発生してしまう。
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、同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
本実施例では、画像形成装置100は、第3の計数手段として、清掃工程が実行された後に行われたプリントジョブの数(第3の指標値)を計数するジョブカウンターC3を更に有する。本実施例では、制御部150のCPU151が、清掃工程が実行された後に行われたプリントジョブを計数し、メモリー152に積算して記憶させる。すなわち、本実施例では、CPU151とメモリー152がジョブカウンターC3として機能する。そして、本実施例では、CPU151は、枚数カウンターC1、印字率カウンターC2及びジョブカウンターC3のカウント値に基づいて、清掃モードの選択を行う。
次に、図14を参照して、本実施例における清掃モードの選択手順について更に詳しく説明する。なお、実施例1における図8に示す手順と同じ動作を行う処理には同じStep番号を付し、詳しい説明は省略する。
実施例1と同じである。
CPU151は、ジョブカウンターC3のカウント値に1を加える。
実施例1と同じである。
CPU151は、X=0の場合は、C3を参照し、C3の値が4以上であればX=1とする。一方、CPU151は、C3の値が3以下であれば、X=0のままとする。
実施例1と同じである。
CPU151は、モードB、モードC、モードDを選択した場合には、印字率カウンターC2及びジョブカウンターC3のカウント値を0にする。
実施例1と同じである。
一例として、画像の印字率が1%、画像形成枚数が5枚のプリントジョブを繰り返した場合について説明する。
トナーが劣化していない場合、トナーの表面にある外添剤のスペーサー効果により、導電性ブラシ23にトナーが付着しても、そのトナーは導電性ブラシ23から取れやすい。そのため、例えば上述のように画像の印字率が1%、画像形成枚数が5枚のプリントジョブを繰り返した場合、導電性ブラシ23に蓄積されたトナーは、中間転写ベルト8の起動時に実質的に全て吐き出される。しかしながら、トナーが劣化しトナーの表面の外添剤が減少すると、スペーサー効果が弱くなることで、導電性ブラシ23にトナーが付着すると、そのトナーは導電性ブラシ23から取れにくくなる。そのため、例えば画像の印字率が1%、画像形成枚数が5枚のプリントジョブを繰り返した場合であっても、導電性ブラシ23に蓄積されたトナーの一部が、中間転写ベルト8の起動時に導電性ブラシ23から吐き出されずに蓄積してしまうことがある。そして、プリントジョブを繰り返すことで、導電性ブラシ23に蓄積されるトナーは徐々に増えていく。
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、同一符号を付して、詳しい説明は省略する。
実施例1及び2では、プリントジョブの終了時に清掃工程が行われたが、本実施例ではプリントジョブ以外の画像形成装置100の動作時にも清掃工程が行われる。つまり、画像形成装置100では、その性能を維持するため、プリントジョブ以外にも濃度制御など様々な補助動作(調整動作)が必要に応じて行われる。本実施例では、補助動作の1つであるトナーパージ動作の実行時に並行して清掃工程が行われる。トナーパージ動作とは、ドラムクリーニング装置6のクリーニングブレード61の摩耗を防ぐために、クリーニングブレード61にトナーを供給する動作である。
図15を参照して、本実施例におけるトナーパージ動作について説明する。画像形成装置100がトナーパージ動作の実行指示信号を受け取ると、感光ドラム1の駆動が開始される。トナーパージ動作は、例えば累積の画像形成枚数などに基づいて、定期的に非画像形成時の所定のタイミングで実行される。なお、プリントジョブに引き続いてトナーパージ動作が行われる場合に、プリントジョブの終了時に感光ドラム1が停止されず、プリントジョブと連続してトナーパージ動作が行われる構成とすることも可能である。
図15を参照して、トナーパージ動作中の清掃工程について説明する。本実施例では、全ての画像形成部Pの感光ドラム1の駆動開始と同時に、中間転写ベルト8の駆動が開始され、清掃工程、すなわち、導電性ブラシ23に印加される清掃電圧V2のOFF/ONの繰り返しが開始される。清掃工程は実施例1で説明したものと同様であるので詳しい説明は省略する。
図16を参照して、本実施例におけるプリントジョブの終了時に行う清掃工程の清掃モードの選択方法について説明する。なお、ここでは、プリントジョブの終了時に行う清掃工程の清掃モードの選択手順自体は、図14に示す実施例2で説明した手順に従うものとする。ただし、図8に示す実施例1で説明した手順に従ってもよい。
CPU151は、トナーパージ動作が行われた場合、印字率カウンターC2及びジョブカウンターC3のカウント値を0に変更する。一方、CPU151は、トナーパージ動作が行われなかった場合は、C2及びC3のカウント値を変更しない。
CPU151は、次のプリントジョブを開始させる。プリントジョブの開始以降の動作は、実施例2と同じである。
一例として、画像の印字率が1%、画像形成枚数が5枚のプリントジョブを繰り返し、3回目のプリントジョブ後にトナーパージが実行された場合について説明する。
本実施例によれば、清掃工程をトナーパージ動作と並行して行う。これにより、プリントジョブの終了時に清掃工程を実行する頻度を低減することができる。したがって、プリントジョブの終了時のダウンタイムを低減することができる。
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。
5 1次転写ローラ
8 中間転写ベルト
20 ベルトクリーニング装置
21 クリーニングブレード
23 導電性ブラシ
P 画像形成部
S 転写材
N1 1次転写部
N2 2次転写部
Claims (16)
- 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1次転写されたトナー像を2次転写部で転写材に2次転写するための移動可能な中間転写体と、
前記中間転写体の移動方向において前記2次転写部よりも下流かつ前記1次転写部よりも上流で前記中間転写体に当接し前記中間転写体上のトナーを掻き取るクリーニング部材と、
前記中間転写体の移動方向において前記当接部よりも下流かつ前記1次転写部よりも上流で前記中間転写体に接触し前記中間転写体上のトナーを帯電させるトナー帯電部材と、
前記トナー帯電部材に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御して前記トナー帯電部材から前記中間転写体にトナーを転移させる清掃工程を、一の開始指示により単数又は複数の転写材に画像を形成するジョブの終了時に実行させることのできる制御部と、
を有し、
前記制御部は、一のジョブにおいて形成する画像の数と相関する第1の指標値と、前回の前記清掃工程の実行後に形成した画像の画素数の累積値と相関する第2の指標値と、に基づいて、前記一のジョブの終了時に前記清掃工程を実行するか否かを制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記第1の指標値が第1の閾値よりも大きい場合、又は前記第2の指標値が第2の閾値よりも大きい場合に、前記清掃工程を実行させ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、前記第1、第2の指標値に加えて、前回の前記清掃工程の実行後に行われたジョブの数と相関する第3の指標値に基づいて、前記一のジョブの終了時に前記清掃工程を実行するか否か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。
- 前記制御部は、前記第1の指標値が第1の閾値よりも大きい場合、前記第2の指標値が第2の閾値よりも大きい場合、又は前記第1、第2の指標値がそれぞれ前記第1、第2の閾値以下であるが前記第3の指標値が第3の閾値以上の場合に、前記清掃工程を実行させ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、ジョブの終了時以外の前記画像形成装置の調整動作時に前記清掃工程を実行させることができ、前記調整動作時に前記清掃工程を実行させた場合は、前記第2の指標値を減じて補正することを特徴とする請求項2又は4に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、ジョブの終了時以外の前記画像形成装置の調整動作時に前記清掃工程を実行させることができ、前記調整動作時に前記清掃工程を実行させた場合は、前記第3の指標値を減じて補正することを特徴とする請求項4に記載の画像形成装置。
- 前記調整動作時に実行される前記清掃工程の所要時間は、ジョブの終了時に実行される清掃工程の所要時間よりも長いことを特徴とする請求項5又は6に記載の画像形成装置。
- 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1次転写されたトナー像を2次転写部で転写材に2次転写するための移動可能な中間転写体と、
前記中間転写体の移動方向において前記2次転写部よりも下流かつ前記1次転写部よりも上流で前記中間転写体に当接し前記中間転写体上のトナーを掻き取るクリーニング部材と、
前記中間転写体の移動方向において前記当接部よりも下流かつ前記1次転写部よりも上流で前記中間転写体に接触し前記中間転写体上のトナーを帯電させるトナー帯電部材と、
前記トナー帯電部材に電圧を印加する電源と、
前記電源を制御して前記トナー帯電部材から前記中間転写体にトナーを転移させる清掃工程を、一の開始指示により単数又は複数の転写材に画像を形成するジョブの終了時に実行させることのできる制御部と、
を有し、
前記制御部は、一のジョブにおいて形成する画像の数と相関する第1の指標値と、前回の前記清掃工程の実行後に形成した画像の画素数の累積値と相関する第2の指標値と、に基づいて、前記一のジョブの終了時に実行させる前記清掃工程の所要時間を制御することを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御部は、前記第1の指標値が第1の閾値よりも大きい場合に前記第1の閾値以下の場合よりも前記清掃工程の所要時間を長くすることができ、前記第2の指標値が第2の閾値よりも大きい場合に前記第2の閾値以下の場合よりも前記清掃工程の所要時間を長くすることができ、かつ、前記第1、第2の指標値と前記第1、第2の閾値との比較により判断される前記清掃工程の所要時間のうち長い方の所要時間で前記清掃工程を実行させることを特徴とする請求項8に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、ジョブの終了時以外の前記画像形成装置の調整動作時に前記清掃工程を実行させることができ、前記調整動作時に前記清掃工程を実行させた場合は、前記第2の指標値を減じて補正することを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
- 前記調整動作時に実行される前記清掃工程の所要時間は、ジョブの終了時に実行される清掃工程の所要時間のうち最も長い所要時間よりも長いことを特徴とする請求項10に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記清掃工程において、前記電源から前記トナー帯電部材に印加する電圧のOFF/ONを繰り返させることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記制御部は、前記清掃工程において、前記電源から前記トナー帯電部材に印加する電圧を正極性と負極性とに切り替えることを繰り返させることを特徴とする請求項1〜11のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記トナー帯電部材は、ブラシ状の部材であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記クリーニング部材は、ブレード状の部材であることを特徴とする請求項1〜14のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記トナー帯電部材は、前記電源から電圧が印加されることで、前記中間転写体上のトナーを、前記像担持体から前記中間転写体に転写されるトナーの帯電極性とは逆極性に帯電させ、帯電させたトナーが前記1次転写部において前記中間転写体から前記像担持体に転移することを可能とすることを特徴とする請求項1〜15のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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