JP2018063343A - 画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】中間転写ベルトの表面粗さに基づいて摺擦部のクリーニング制御を実行可能な画像形成装置の提供。
【解決手段】第一印刷枚数N1が所定枚数以上である場合(S1のYES)、制御部は中間転写ベルトの表面粗さを取得する(S2)。表面粗さは、光学センサにより検出される反射光の光量に基づき取得される。制御部は、取得した表面粗さに応じてトナー供給間隔の設定を行い、画像形成を開始する(S4、S5)。制御部は、第二印刷枚数N2がトナー供給間隔以上である場合(S6のYES)、実行中の画像形成を一時中断してトナー供給制御を実行する(S7、S8)。このように、中間転写ベルトの表面粗さを取得し、取得した表面粗さに基づいてトナー供給制御の実行間隔を変更設定できるようにした。これにより、ベルト表面の染み出しに起因する固着物による横スジ状の画像不良の発生の低減と、画像形成装置の効率的な運用との両立を図ることができる。
【選択図】図7
【解決手段】第一印刷枚数N1が所定枚数以上である場合(S1のYES)、制御部は中間転写ベルトの表面粗さを取得する(S2)。表面粗さは、光学センサにより検出される反射光の光量に基づき取得される。制御部は、取得した表面粗さに応じてトナー供給間隔の設定を行い、画像形成を開始する(S4、S5)。制御部は、第二印刷枚数N2がトナー供給間隔以上である場合(S6のYES)、実行中の画像形成を一時中断してトナー供給制御を実行する(S7、S8)。このように、中間転写ベルトの表面粗さを取得し、取得した表面粗さに基づいてトナー供給制御の実行間隔を変更設定できるようにした。これにより、ベルト表面の染み出しに起因する固着物による横スジ状の画像不良の発生の低減と、画像形成装置の効率的な運用との両立を図ることができる。
【選択図】図7
Description
本発明は、電子写真技術を用いたプリンタ、複写機、ファクシミリあるいは複合機などの画像形成装置に関する。
従来から、無端状のベルトを用いて画像形成を行う種々の画像形成装置が実用化されている。一例として、感光ドラムに形成した各色のトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、さらに中間転写ベルトに一次転写したトナー像を記録材へと二次転写する、中間転写方式の画像形成装置が提案されている。このような装置では、中間転写ベルト(以下、単にベルトと記す)から転写後にベルト上に残る転写残トナーを除去するために、クリーニングブレードがベルトの移動方向に直交する主走査方向に延設されている。クリーニングブレードは、ベルト表面を摺擦部で摺擦している。
最近では、耐久性が高く且つより高速の印刷が可能な画像形成装置が望まれており、それを実現する方法の一つに、ベルト表面を加工することが挙げられる。一例であるが、ベルト表面に撥水性及び撥油性を有するフッ素化合物をコーティングすることにより、トナーの転写効率を高めることが提案されている(特許文献1)。
しかしながら、表面がフッ素化合物でコーティングされたベルトを用いる場合、ベルトを停止した状態で画像形成の間隔が一定時間空いてしまうと、再度の画像形成のときに主走査方向に延びる横スジ状の画像不良が生じやすかった。特に、高温環境下で画像形成が行われた場合に顕著であった。これは、コーティングされたフッ素化合物の成分がベルト表面に染み出してしまい、クリーニングブレードに掻き取られて摺擦部に堆積した堆積物が、ベルトの停止に伴い冷えてベルトに固着するからである。ベルト上にこうした固着物が残ったままであると、次の画像形成時にその箇所でトナーが適切に転写されず、横スジ状の画像不良を生じさせ得る。
ベルト上に上記の固着物を形成させないためには、画像形成の際に所定枚数毎に摺擦部にトナーを供給したり、あるいは画像形成の前後にベルトを長い時間にわたり空回転させたりして、摺擦部をクリーニングすることが考えられる。しかしながら、摺擦部をクリーニングする間は画像形成を行うことができないので、印刷の高速化に反し、画像形成装置の効率的な運用が妨げられ得る。このように、従来では横スジ状の画像不良の発生低減と、画像形成装置の効率的な運用とを両立させることが難しかった。そこで、これを両立可能な画像形成装置が従来から望まれていたが、未だそうしたものは提案されていない。
本発明は上記問題に鑑みてなされたもので、ベルト表面の染み出しに起因する固着物の形成を左右するベルト表面の状態に応じて、クリーニングブレードとベルトとの摺擦部をクリーニングすることが可能な画像形成装置の提供を目的とする。
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、前記中間転写体に摺擦部で摺擦して前記中間転写体を清掃するクリーニングブレードと、前記中間転写体の表面粗さに関する情報を取得可能な取得手段と、非画像形成時に、前記中間転写体を介して前記摺擦部にトナーを供給する供給モードを実行可能な制御手段と、を備え、前記制御手段は、画像形成ジョブ中に前記供給モードを実行する頻度を、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記中間転写体の第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一頻度よりも、前記第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合に、前記第一頻度よりも少ない第二頻度に設定する、ことを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、前記中間転写体に摺擦部で摺擦して前記中間転写体を清掃するクリーニングブレードと、前記中間転写体の表面粗さに関する情報を取得可能な取得手段と、非画像形成時に、前記中間転写体を介して前記摺擦部にトナーを供給する供給モードを実行可能な制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記供給モードの一回で前記摺擦部に供給するトナー供給量を、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記中間転写体の第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一供給量よりも、前記第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合に、前記第一供給量よりも少ない第二供給量に設定する、ことを特徴とする。
本発明に係る画像形成装置は、トナー像が形成される像担持体と、前記像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、前記中間転写体に摺擦部で摺擦して前記中間転写体を清掃するクリーニングブレードと、前記中間転写体の表面粗さに関する情報を取得可能な取得手段と、画像形成開始時に前記像担持体にトナー像を形成することなく前記中間転写体を回転させる前回転の際に、前記中間転写体を空回転させる時間を、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記中間転写体の第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一時間よりも、前記第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合に、前記第一時間よりも短い第二時間に設定し、前記前回転の終了後、所定間隔毎の紙間で前記中間転写体を介して前記摺擦部にトナーを供給させる制御手段と、を備える、ことを特徴とする。
本発明によれば、中間転写体の表面粗さに関する情報に基づいて、クリーニングブレードと中間転写体とが摺擦する摺擦部のクリーニング制御を実行するようにしたので、横スジ状の画像不良の発生低減と、画像形成装置の効率的な運用とを両立できる。
<第1実施形態>
第1実施形態について説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。
第1実施形態について説明する。まず、本実施形態の画像形成装置の概略構成について、図1を用いて説明する。
[画像形成装置]
本実施形態の画像形成装置100は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いたカラーレーザープリンタである。図1に示す画像形成装置100は、中間転写ベルト91の移動方向に沿って複数の画像形成部PY、PM、PC、PBkを並べて配置したタンデム型の画像形成装置である。本実施形態では、画像形成部PY〜PBkが中間転写ベルト91の移動方向において直列に例えば102mm間隔で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に四個配置されている。
本実施形態の画像形成装置100は、転写方式電子写真プロセス、接触帯電方式、反転現像方式を用いたカラーレーザープリンタである。図1に示す画像形成装置100は、中間転写ベルト91の移動方向に沿って複数の画像形成部PY、PM、PC、PBkを並べて配置したタンデム型の画像形成装置である。本実施形態では、画像形成部PY〜PBkが中間転写ベルト91の移動方向において直列に例えば102mm間隔で、イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順に四個配置されている。
画像形成装置100は、装置本体と通信可能なパーソナルコンピュータや画像読み取り装置などの不図示の外部ホスト装置からの画像情報に応じて形成したカラー画像を、記録材S(例えば、用紙、OHPシートなどのシート材)に出力可能である。複数色のカラー画像を出力する場合、画像形成装置100は外部ホスト装置から送られるプリント信号に従って色分解した画像信号を生成し、この画像信号に応じて各画像形成部PY〜PBkで各色のトナー像を形成する。そして、画像形成装置100は、画像形成部PY〜PBkで形成した各色のトナー像を回転する中間転写ベルト91に連続的に多重転写し、その後、中間転写ベルト91から多重転写された複数色のトナー像を記録材Sに一括転写する。複数色のトナー像が転写された記録材Sは、定着装置13へ搬送される。記録材Sは定着装置13に挟持搬送されることにより加熱及び加圧されて、トナー像が記録材Sに定着される。定着装置13によりトナー像の定着された記録材Sは、機体外へ排出される。このようにして、記録材Sに複数色のカラー画像が出力される。
[画像形成部]
上述のように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色の画像を形成する画像形成部PY〜PBkについて、図2を用いて説明する。ただし、画像形成部PY〜PBkは、現像装置4Y〜4Bkで用いるトナーの色が異なる他は同一に構成されることから、特に区別を要しない場合は、各画像形成部PY〜PBkを区別するために付した符号の添え字Y、M、C、Bkを省略して説明する。
上述のように、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(Bk)の各色の画像を形成する画像形成部PY〜PBkについて、図2を用いて説明する。ただし、画像形成部PY〜PBkは、現像装置4Y〜4Bkで用いるトナーの色が異なる他は同一に構成されることから、特に区別を要しない場合は、各画像形成部PY〜PBkを区別するために付した符号の添え字Y、M、C、Bkを省略して説明する。
図2に示すように、画像形成部Pは、感光ドラム1を囲んで、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、及びドラムクリーニング装置7が配置されている。像担持体としての感光ドラム1は、アルミニウム製シリンダの外周面に感光層が形成された有機光導電体(OPC)ドラムであり、例えば200mm/秒の周速度で図中矢印R1方向に回転される。なお、感光ドラム1の直径は例えば30mmである。
帯電ローラ2は、例えば芯金として直径6mmのステンレス丸棒を用い、芯金の上に表層としてカーボンを分散させたフッ素樹脂を塗工して形成されている。帯電ローラ2は、芯金の両端部がそれぞれ不図示の軸受け部材により回転自在に保持されると共に、不図示の押圧ばねによって感光ドラム1側に向けて付勢されることで、感光ドラム1の表面に所定の押圧力をもって圧接されている。帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転に従動して回転する。この帯電ローラ2には、帯電電源V1から例えば−500Vの直流電圧に、周波数1500Hz且つピーク間電圧1400Vの交流電圧を重畳した帯電電圧が印加される。これにより、回転する感光ドラム1の表面が所定の負極性の帯電電位(例えば−500V)に一様に帯電される。なお、本実施形態では、外径が14mm、長手方向(回転軸線方向)長さが320mm、電気抵抗が104Ω〜107Ωの帯電ローラ2を用いた。
上記の帯電ローラ2に対しては、帯電ローラクリーニング部材2fが設けられている。帯電ローラクリーニング部材2fは、可撓性を有するクリーニングフィルムである。この帯電ローラクリーニング部材2fは、帯電ローラ2の長手方向に延びるように設けられる。この帯電ローラクリーニング部材2fは、長手方向に往復運動可能な支持部材2gに一端を固定される一方で、自由端である他端側近傍の面において帯電ローラ2の表面に接触している。支持部材2gが不図示のモータによりギア列を介して往復運動されることに伴い、帯電ローラクリーニング部材2fが帯電ローラ2の表面を摺擦して、帯電ローラ2に付着したトナーなどを除去する。
感光ドラム1は、帯電ローラ2により帯電された後、露光装置3による画像露光(レーザー光L)を受ける。露光装置3は、カラー原稿画像を色分解して結像する露光光学系、画像情報の時系列電気デジタル画素信号に対応して変調されたレーザービームを出力するレーザースキャンによる走査露光系などを有する。露光装置3は画像形成部P毎に、目的のカラー画像に対応する色成分の静電潜像を感光ドラム1に形成する。
本実施形態では、露光装置3として半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナを用いた。レーザービームスキャナは、色分解した画像信号に対応して変調されたレーザー光を出力して、一様に帯電された感光ドラム1の表面をレーザー走査露光する。レーザー走査露光により、ドラム表面のうちレーザー光Lで照射された箇所の電位が他に比べて低くなることで、画像情報に対応した静電潜像が形成される。本実施形態では、露光部電位は−150Vである。感光ドラム1における画像露光(レーザー光L)の照射箇所が露光部bである。
次いで、感光ドラム1に形成された静電潜像は現像装置4で現像剤により現像される。現像装置4は、二成分接触現像装置(二成分磁気ブラシ現像装置とも呼ぶ)である。現像装置4は、現像容器40、内部に固定配置された不図示のマグネットローラを有する現像スリーブ41、規制ブレード42、搬送スクリュー43、44などを有する。現像容器40には、非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤(以下、単に現像剤と記す)が収容されている。搬送スクリュー43、44は現像スリーブ41に同期して回転され、現像容器40内で現像剤を撹拌しながら搬送する。搬送スクリュー43、44は、それぞれ長手方向(回転軸線方向)において反対方向に現像剤を搬送することで、現像容器40内で現像剤を循環させる。現像剤は、搬送スクリュー43、44により撹拌されることで、トナーが負極性に、キャリアが正極性にそれぞれ帯電する。
現像容器40内に設けられた搬送スクリュー43、44は、上記した現像剤を循環する機能を有する他に、トナー補給ユニット5から補給されるトナーをキャリアと撹拌並びに混合して、トナーに所定の帯電電荷を与える機能を有する。詳しい図は省略したが、搬送スクリュー44の現像剤搬送方向上流側の現像容器40の壁面には、現像剤の透磁率変化に基づいて現像剤中のトナー濃度を検出するための濃度センサ45が設けられている。また、濃度センサ45よりも現像剤搬送方向下流側の現像容器40の上面には、トナー補給ユニット5から補給されるトナーを受け入れる補給口47が形成されている。トナー補給ユニット5は、濃度センサ45の検出結果に応じて補給スクリュー51を回転させ、補給口47を通して現像容器40内にトナーを補給する。これにより、現像剤中のトナー濃度が一定に維持される。そして、補給されたトナーはまず搬送スクリュー44に搬送されて、引き続き搬送スクリュー43に搬送されることにより、補給されたトナーは既存のキャリアと混合されて適度な帯電電荷が付与される。本実施形態では、トナーとして、例えば平均粒径5.5μmの負帯電性のトナーを用い、キャリアとして、飽和磁化が205emu/cm3、平均粒径35μmの磁性キャリアを用いた。また、トナーとキャリアを重量比6:94で混合した現像剤を用いた。
現像スリーブ41は、外周面の一部を現像容器40の外部に露出させて、現像容器40内に回転可能に配設されている。現像スリーブ41は、搬送スクリュー43から現像剤の供給を受け、所定の担持領域において不図示のマグネットローラにより形成される磁界によって穂立ちさせた状態で現像剤を担持可能である。担持領域は、例えば現像スリーブ41の長手方向(回転軸線方向)に310mmの幅で形成されている。
現像スリーブ41は、感光ドラム1との最近接距離が例えば350μm程度になるように感光ドラム1に近接されて配置されている。また、現像スリーブ41には、所定間隙を有して規制ブレード42が配置されている。規制ブレード42は現像スリーブ41の図中矢印R2方向の回転に伴い、現像スリーブ41に担持される現像剤の高さを規制して、現像スリーブ41上に現像剤薄層を形成する。現像スリーブ41上に形成された現像剤薄層は、現像部cにおいて感光ドラム1の表面を摺擦する。現像部cは、感光ドラム1と現像スリーブ41とが対向する箇所である。なお、本実施形態の場合、現像スリーブ41は現像部cにおいて感光ドラム1の進行方向とは逆方向に回転される。
現像スリーブ41には、現像電源V2から例えば−350Vの直流電圧に、周波数11kHz且つピーク間電圧1800Vの交流電圧を重畳した現像電圧が印加される。これに伴い、現像スリーブ41上に薄層としてコーティングされ、現像部cに搬送された現像剤中のトナーが、現像電圧による電界によって感光ドラム1に形成された静電潜像に対応して選択的に付着される。こうして、感光ドラム1上の静電潜像はトナー像に現像される。現像部cを通過した現像スリーブ41上の現像剤薄層は、引き続き現像スリーブ41の回転に伴い現像容器40内に戻される。
感光ドラム1に形成された各色のトナー像は、一次転写部dで中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写される。中間転写ベルト91の内周面側には、中間転写ベルト91を挟んで感光ドラム1に対向するように一次転写ローラ92が設けられている。一次転写ローラ92は例えば導電性スポンジで形成され、中間転写ベルト91を押圧して感光ドラム1と中間転写ベルト91との間に一次転写部dを形成する。一次転写部dは、中間転写ベルト91へのトナー像転写ニップ部である。一次転写ローラ92には、一次転写電圧を印加する一次転写電圧電源93が接続されている。一次転写ローラ92に一次転写電圧が印加されることにより、一次転写部dで感光ドラム1から中間転写ベルト91へのトナー像の一次転写が行われる。一次転写部dで中間転写ベルト91に転写されずに感光ドラム1上に残留する一次転写残トナーは、ドラムクリーニング装置7によって感光ドラム1上から除去される。
図1に戻り、中間転写ベルト91は、テンションローラ94、駆動ローラ95及び二次転写内ローラ96に掛け渡して張架され、駆動ローラ95に駆動されることで図中矢印R3方向に回転する。上述のようにして、中間転写ベルト上に順次重ね合わせて一次転写されたトナー像は、二次転写部Tに搬送されてきた記録材S上に一括して二次転写される。二次転写部Tは、二次転写内ローラ96に張架された中間転写ベルト91に二次転写外ローラ10を当接して形成される記録材Sへのトナー像転写ニップ部である。二次転写部Tでは、二次転写外ローラ10に不図示の電源により二次転写電圧が印加されることで、トナー像が中間転写ベルト91から記録材Sへ二次転写される。二次転写後に中間転写ベルト91に付着したまま残る二次転写残トナーは、ベルトクリーニング装置11に回収される。ベルトクリーニング装置11はクリーニングブレード11aを有し、クリーニングブレード11aは摺擦部fで中間転写ベルト91を摺擦して二次転写残トナーを機械的に掻き取るようにして、中間転写ベルト91を清掃する。クリーニングブレード11aは、例えばウレタンゴム系の材料により形成されている。
[横スジ状の画像不良の発生メカニズム]
既に述べたように、中間転写ベルト91にクリーニングブレード11aを摺擦させている場合、中間転写ベルト91を停止した状態で画像形成の間隔が一定時間空いてしまうと、再度の画像形成のときに主走査方向に延びる横スジ状の画像不良が生じやすくなる。この横スジ状の画像不良の発生メカニズムについて、図3(a)乃至図3(f)を用いて概要を説明する。
既に述べたように、中間転写ベルト91にクリーニングブレード11aを摺擦させている場合、中間転写ベルト91を停止した状態で画像形成の間隔が一定時間空いてしまうと、再度の画像形成のときに主走査方向に延びる横スジ状の画像不良が生じやすくなる。この横スジ状の画像不良の発生メカニズムについて、図3(a)乃至図3(f)を用いて概要を説明する。
中間転写ベルト91では、特に高温環境下でベルト表層の成分が活性化し、図3(a)に示すように、ベルト表層の成分Xが中間転写ベルト91の全周にわたって表面に染み出てくることがある。そうした場合、中間転写ベルト91の回転に伴って、図3(b)に示すように、表面に染み出した染み出し成分Xはクリーニングブレード11aによって掻き取られ、クリーニングブレード11aと中間転写ベルト91とが摺擦する摺擦部fに堆積される。その後、中間転写ベルト91が停止され一定時間放置されると、図3(c)に示すように、クリーニングブレード11aによって掻き取られ摺擦部fに堆積された染み出し成分Xが冷えて中間転写ベルト上に固着する(区別するために、固着物と呼ぶ)。
中間転写ベルト上に形成された固着物Zは、次の画像形成のために中間転写ベルト91が回転されることに伴い摺擦部fを通過するが、その際に、クリーニングブレード11aによって固着物Zを十分に掻き取らせることが難しかった。そのため、図3(d)乃至図3(f)に示すように、固着物Zは中間転写ベルト上に残ったまま、一次転写部dまで搬送される。一次転写部dでは、上述したように感光ドラム1から中間転写ベルト91へのトナー像Yの一次転写が行われるが、固着物Zが形成されている箇所はトナー像Yの一次転写が行われ難いために転写不良が生じる。このように、中間転写ベルト91の染み出しに起因して中間転写ベルト上に固着物Zが形成されると、横スジ状の画像不良が生じ得る。そうであるから、横スジ状の画像不良を生じさせないためには、中間転写ベルト91の染み出しに起因する固着物Zが中間転写ベルト上に形成され難くすればよい。
[中間転写ベルト]
ここで、表層の成分が染み出しやすいタイプの中間転写ベルト91について説明する。中間転写体としての中間転写ベルト91は、基層と表層とを有する。基層は、導電剤を含有させた樹脂により形成された半導電性のベルト状部材である。基層に用いられる樹脂は、熱硬化性や熱可塑性を有する樹脂であってよいが、強度と耐久性の観点から、代表的にはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又はポリエステルなどの樹脂である。これらの樹脂は単一のものや混合体のものどちらが用いられてもよく、ベルトに必要とされる機械強度などの特性に応じて最適な樹脂が選択的に用いられる。
ここで、表層の成分が染み出しやすいタイプの中間転写ベルト91について説明する。中間転写体としての中間転写ベルト91は、基層と表層とを有する。基層は、導電剤を含有させた樹脂により形成された半導電性のベルト状部材である。基層に用いられる樹脂は、熱硬化性や熱可塑性を有する樹脂であってよいが、強度と耐久性の観点から、代表的にはポリイミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド又はポリエステルなどの樹脂である。これらの樹脂は単一のものや混合体のものどちらが用いられてもよく、ベルトに必要とされる機械強度などの特性に応じて最適な樹脂が選択的に用いられる。
導電剤としては、電子伝導性物質又はイオン電導性物質が用いられる。前者としては、カーボンブラック、アンチモンドープの酸化錫、酸化チタン、又は導電性高分子が用いられる。後者としては、過塩素酸ナトリウム、リチウムやカチオン性あるいはアニオン性のイオン性界面活性剤、非イオン性界面活性剤、オキシアルキレン繰り返しユニットを有するオリゴマー、又はポリマー化合物が用いられる。
基層は、1.0×107Ω・cm以上1.0×1012Ω・cm以下の体積抵抗率であるのが好ましい。また、1.0×108Ω/□以上1.0×1014Ω/□以下の表面抵抗率であるのが好ましい。さらに、基層の膜厚は、例えば30μm以上150μm以下であるのが好ましい。基層の体積抵抗率を上記範囲とした場合には、連続的な高圧印加に伴う中間転写ベルト91へのチャージアップや転写電圧不足により生じる画像不良を低減できる。また、基層の表面抵抗率を上記範囲として場合には、記録材Sが中間転写ベルト91から離れる際の剥離放電やトナー飛散により生じる画像不良を低減できる。これらの特性は、完成品としての中間転写ベルト91に求められるため、表層も半導電性であるのが好ましい。表層の体積抵抗率や表面抵抗率を調整するため、表層は導電剤を含有させた樹脂で形成される。導電剤は、上記したものを用いてよい。
基層がポリイミドなどの熱硬化性樹脂で形成される場合、導電剤であるカーボンブラックを、ポリイミド前駆体であるポリアミド酸ワニスもしくは可溶性ポリイミドの樹脂ワニス中に溶剤とともに分散させた分散性液体を生成する。そして、この分散性液体を遠心成型装置などを用いて塗膜化し、焼成工程を経てベルト状に成型する。
基層が熱可塑性樹脂で形成される場合、導電剤であるカーボンブラックを、また必要に応じて添加剤を樹脂に混合し、これらを混練装置などを用いて溶融混練することによりペレット状の半導体性の樹脂組成物を生成する。次に、樹脂組成物が溶融押出しによってシート、フィルムあるいはベルト状に押し出されることによって、基層は形成される。これに限られず、樹脂組成物が熱プレスや射出成型されることによって、基層は形成されてもよい。
他方、表層はバインダー樹脂、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤及びフッ素化合物を有する。パーフルオロポリマー微粒子は、表面にフッ素化合物を担持可能である。フッ素化合物としては、パーフルオロポリエーテル化合物又はパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物が用いられる。バインダー樹脂としては、スチレン樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエーテル樹脂、シリコーン樹脂及びポリビニルブチラール樹脂が用いられ、またそれらの混合樹脂も用いられる。その中でも特に、メタクリル樹脂又はアクリル樹脂(総称してアクリル系樹脂と呼ぶ)は、中間転写ベルト91の表層が有するパーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤及びフッ素化合物を湿式で均一に分散するのに好適である。
表層の形成方法について具体的に述べる。まず、アクリル系樹脂を形成するための重合性モノマー、溶媒、パーフルオロポリマー微粒子、フッ素樹脂分散剤及びフッ素化合物が湿式分散装置で均一分散されることにより、分散性液体が生成される。この分散性液体が、基層上にバーコート又はスプレーコートなどによって塗工される。そして、分散性液体を乾燥させて溶媒を除去した後に、熱硬化や電子線硬化あるいはUV硬化などの方法によって重合することによって、基層が形成される。このとき、重合を行うための重合開始剤を適宜使用してもよい。また、その他にも、上記の導電剤、酸化防止剤、レベリング剤、架橋剤及び難燃剤などを適宜添加してもよい。なお、表層の膜厚は、使用に伴う摩耗や損傷に対する耐久性を考慮して1μm以上とするのが好ましく、ベルトとしての耐屈曲性を考慮して10μm以下とするのが好ましい。表層の膜厚は、例えば固形分濃度や成膜速度などの成膜条件が調整されることによって、所望の厚さに形成される。
アクリル系樹脂を形成するための重合性モノマーとしては、ペンタエリスリトールトリアクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラアクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、アルキルアクリレート、ベンジルアクリレート、フェニルアクリレート、エチレングリコ―ルジアクリレート及びビスフェノールAジアクリレートなどのアクリレート、並びに、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジトリメチロールプロパンテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、アルキルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、フェニルメタクリレート、エチレングリコ―ルジメタクリレート及びビスフェノールAジメタクリレートなどのメタクリレートが用いられる。また、ウレタンアクリレートオリゴマーやエポキシアクリレートオリゴマーのような、分子量が1000以上の反応性基を有するオリゴマーを用いてもよい。
パーフルオロポリマー微粒子としては、ポリテトラフルオロエチレン樹脂(PTFE)の微粒子、又は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロアルキルビニルエーテルの共重合体(PFA)の微粒子が用いられる。具体的な製品としては、ダイキン工業(株)製のルブロンL−2、L−5、三井・デュポン フロロケミカル(株)製のMP1100、MP1200、また旭硝子(株)製のフルオンL150J、L155J、さらにShamrock Technology Inc.製のSST―3などが挙げられる。パーフルオロポリマー微粒子はできる限り粒子の小さいものが好ましく、具体的には平均の直径が5nm以上1μm以下であると好ましい。
フッ素樹脂分散剤は、パーフルオロポリマー微粒子をバインダー樹脂中に均一に分散させるために用いられる。フッ素樹脂分散剤は、パーフルオロアルキル鎖と炭化水素に親和性があり、親フッ素と嫌フッ素の両親媒性を有する両親媒性樹脂である。具体的には、界面活性剤、両親媒性ブロックコポリマー、両親媒性グラフトコポリマーが挙げられる。その中でも、フルオロアルキル基を有するビニルモノマーと、アクリレート又はメタクリレートとを共重合させて得られるブロック共重合体であるのが好ましい。あるいは、フルオロアルキル基を有するアクリレート又はメタクリレートと、ポリメチルメタクリレートを側鎖に有するメタクリレートマクロモノマーとを共重合させて得られる櫛型グラフト共重合体であるのが好ましい。ブロック共重合体の具体的な製品としては、日本油脂(株)製のモディパーF200、F210、F2020、F600、FT−600が挙げられる。櫛型グラフト共重合体の具体的な製品としては、フッ素系グラフトポリマーとして、東亜合成(株)製のアロンGF−150、GF−300、GF−400が挙げられる。
フッ素化合物について説明する。フッ素化合物は、パーフルオロポリエーテル化合物(PFPE)又はパーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物である。ここでは、パーフルオロアルキレンエーテルを繰り返し単位とするオリゴマー又はポリマーを総称して、パーフルオロポリエーテル化合物と呼ぶ。具体的には、パーフルオロメチレンエーテル、パーフルオロエチレンエーテル、パーフルオロプロピレンエーテルが挙げられる。
パーフルオロポリエーテル化合物としては、オイル状のポリマーであるフッ素オイルとして知られているものがあり、具体的な製品としては、ダイキン工業(株)製のデムナム、デュポン(株)製のクライトックス、ソルベイソレクシス(株)製のフォンブリンが挙げられる。その中でも、表層に含まれるバインダー樹脂やパーフルオロポリマー微粒子となじみやすいものが好ましい。例えば、フッ素を含有していないアルキルユニットを末端に持つパーフルオロポリエーテル化合物である、ソルベイソレクシス(株)製のFluorolink MD500、MD700、5101X、5113X、AD1700、Fomblin MD40、あるいはダイキン工業(株)製のオプツールDAC−HPや信越化学工業(株)製のKY1203が挙げられる。アクリル基以外ではシリル基を有するパーフルオロポリエーテル化合物である、ソルベイソレクシス(株)製のFluorolink S10、ダイキン工業(株)製のオプツールDAC−DSX、信越化学工業(株)製のKY164、KY108が挙げられる。
パーフルオロアルキル基を有する分岐状ポリマー化合物としては、表層に含まれるバインダー樹脂やパーフルオロポリマー微粒子となじみやすいものが好ましい。具体的な製品としては、ハイパーブランチ構造を有したフッ素系撥水撥油剤である日産化学工業(株)製のHYPERTECH FA−200、FA−E−50、FX−O12が挙げられる。なお、分岐状ポリマー化合物としては、ヘキサフルオロプロペンオリゴマーを含有するフッ素系撥水撥油剤であるネオス(株)製のフタージェント600A、601Aのようなトリフルオロメチル基を有する分岐状ポリマー化合物であってもよい。あるいは、DIC(株)製のメガファックF−552、F−555、F−558、RS−72−K、RS−75のようなトリデカフルオロヘキサン基を有する分岐状ポリマー化合物であってもよい。
パーフルオロポリマー微粒子の含有量は、表層を形成する全固形分に対して10質量%以上であればよく、好ましくは20質量%以上、より好ましくは30質量%以上であるとよい。また、分散性の観点から80質量%以下であるのが好ましい。フッ素樹脂分散剤の含有量は、表層を形成する全固形分に対して1質量%以上10質量%以下であるのが好ましい。分岐状ポリマー化合物の含有量は、表層を形成する全固形分に対して0.1質量%以上5質量%以下が好ましく、より好ましくは0.3質量%以上3質量%以下であるとよい。さらには、パーフルオロポリマー微粒子に対し質量基準で5分の1以下、好ましくは10分の1以下であるとよい。
[横スジ状の画像不良の発生有無と中間転写ベルトの表面粗さとの関係]
ところで、発明者らは、中間転写ベルト91にクリーニングブレード11aを摺擦させた従来の画像形成装置を用いて、横スジ状の画像不良の発生有無を調べる実験を行った。実験では、温度が30℃の環境下で、500枚のA4サイズ紙への連続画像形成後に画像形成装置を停止し、1時間経過後に画像形成装置を再起動し、ブラックのベタ画像を5枚のA3サイズ紙に連続画像形成した場合に、横スジ状の画像不良の発生有無を調べた。中間転写ベルト91の表面粗さ(Rz)は、株式会社小坂研究所製の表面粗さ計SE3500を用いて測定した。実験結果を表1に示す。表1は、中間転写ベルト91の表面粗さと横スジ状の画像不良の発生有無との関係を示す。表1において、○印は画像不良が発生しなかったことを示し、×印は画像不良が発生したことを示している。
ところで、発明者らは、中間転写ベルト91にクリーニングブレード11aを摺擦させた従来の画像形成装置を用いて、横スジ状の画像不良の発生有無を調べる実験を行った。実験では、温度が30℃の環境下で、500枚のA4サイズ紙への連続画像形成後に画像形成装置を停止し、1時間経過後に画像形成装置を再起動し、ブラックのベタ画像を5枚のA3サイズ紙に連続画像形成した場合に、横スジ状の画像不良の発生有無を調べた。中間転写ベルト91の表面粗さ(Rz)は、株式会社小坂研究所製の表面粗さ計SE3500を用いて測定した。実験結果を表1に示す。表1は、中間転写ベルト91の表面粗さと横スジ状の画像不良の発生有無との関係を示す。表1において、○印は画像不良が発生しなかったことを示し、×印は画像不良が発生したことを示している。
表1から理解できるように、表面粗さが0.24μmである場合と0.26μmである場合とを境にして、画像不良の発生有無が別れている。表面粗さが0.24μm以下である場合つまり表面が滑らかである場合には、×印で示したように画像不良が発生する。他方、表面粗さが0.26μm以上である場合つまり表面が粗い場合には、○印で示したように画像不良が発生しない。これは、表面粗さが一定以上大きくなると、摺擦部fにおいて染み出し成分Xがクリーニングブレード11aに掻き取られることなく通過するためである。言い換えると、表面が粗くなれば、中間転写ベルト91の染み出しに起因する固着物Zが中間転写ベルト上に形成され難くなるからである。このように、横スジ状の画像不良の発生有無つまりはベルト表面の染み出しに起因する固着物の形成は、中間転写ベルト91の表面粗さに左右され、表面粗さが所定値以上であれば固着物Zが形成されず画像不良は発生しないことが確かめられた。なお、中間転写ベルト91の表面は、クリーニングブレード11aや感光ドラム1に繰り返し摺擦されることによって粗くなる、つまり表面粗さが大きくなる。
また、発明者らは、中間転写ベルト91の表面粗さの違いによって、中間転写ベルト91の表面に光を照射したときの反射光の光量が変化することを、別の実験により確認済みである。図4に、中間転写ベルト91の表面粗さと、光学センサにより検出されたベルト表面の反射光の光量(図中のセンサ出力値)との関係を示す。ただし、ここでは、正反射光を検出するタイプの光学センサ(後述する図6参照)を用いた場合を示している。
図4に示すように、中間転写ベルト91の表面粗さが大きくなるにつれて、センサ出力値即ちベルト表面の反射光量は次第に小さくなっている。つまり、中間転写ベルト91の表面粗さと光学センサのセンサ出力値との間には相関関係がある。この例では負の相関関係となっている。これは、表面粗さが大きくなると、照射された光が表面の凹凸によってより拡散されやすくなって、正反射光が弱まる結果として、正反射光の反射光量が低下するからである。なお、乱反射光を検出するタイプの光学センサを用いた場合には、表面粗さと光学センサのセンサ出力値とが正の相関関係となる。つまり、中間転写ベルト91の表面粗さが大きくなるにつれて、センサ出力値即ちベルト表面の反射光量も次第に大きくなる。
上述したように、横スジ状の画像不良の発生有無は中間転写ベルト91の表面粗さに左右され(表1参照)、また中間転写ベルト91の表面粗さとベルト表面の反射光量との間には相関関係がある(図4参照)ことが分かった。そうであるから、光学センサにより検出したベルト表面の反射光量に基づいて、横スジ状の画像不良の発生有無を予測することができる。そこで、中間転写ベルト91の表面粗さを取得するために、本実施形態の画像形成装置100は光学センサ97を備えている。図1に示すように、光学センサ97は、回転する中間転写ベルト91がテンションローラ94に接触する範囲に、中間転写ベルト91の外周面に対向して配設されている。ここでは、中間転写ベルト91により検出される反射光の光量が中間転写ベルト91の表面粗さに関する情報に相当する。
このように、ベルト表面の染み出しに起因する固着物Zの形成は中間転写ベルト91の表面粗さに左右され、表面粗さが所定値以上であれば固着物Zが形成されず画像不良は発生しない。そして、ベルト表面の反射光量は、中間転写ベルト91の表面粗さを反映する。これに鑑み、本実施形態では、摺擦部fにトナーを供給するトナー供給間隔や中間転写ベルト91を空回転させる時間などを、ベルト表面の反射光量に基づいて変更設定できるようにした。以下、説明する。
[制御部]
本実施形態の画像形成装置100は、制御部200を備えている。制御部200について、図5を用いて説明する。なお、制御部200には、図示した以外にも例えば一次転写ローラ92Y〜92Bkや二次転写外ローラ10等を駆動するモータや、帯電電圧や現像電圧さらには二次転写電圧を印加する電源等の各種機器が接続される。しかし、ここでは発明の本旨でないのでそれらの図示及び説明を省略している。
本実施形態の画像形成装置100は、制御部200を備えている。制御部200について、図5を用いて説明する。なお、制御部200には、図示した以外にも例えば一次転写ローラ92Y〜92Bkや二次転写外ローラ10等を駆動するモータや、帯電電圧や現像電圧さらには二次転写電圧を印加する電源等の各種機器が接続される。しかし、ここでは発明の本旨でないのでそれらの図示及び説明を省略している。
制御手段としての制御部200は、画像形成動作などの本画像形成装置100の各種制御を行う例えばCPU(Central Processing Unit)等である。制御部200には、記憶手段としてのROMやRAMあるいはハードディスク装置などのメモリ201が接続されている。メモリ201には、画像形成装置100を制御するための各種プログラムやデータ等が記憶されている。制御部200はメモリ201に記憶されている画像形成ジョブを実行して、画像形成を行うよう画像形成装置100を動作させ得る。また、制御部200はメモリ201に記憶されている、摺擦部クリーニング制御(後述する図7、図8参照)を実行可能である。後述するように、制御部200が摺擦部クリーニング制御を実行することによって、摺擦部fに堆積される堆積物はクリーニングされる。また、メモリ201にはデータとして、後述するような、制御部200によりカウントされる画像形成した記録材Sの累計印刷枚数(第一印刷枚数や第二印刷枚数)や、トナー供給間隔、トナー供給量あるいは中間転写ベルト91の空回転時間などが記憶される。なお、メモリ201には、各種制御プログラムの実行に伴う演算処理結果なども一時的に記憶される。
画像形成ジョブとは、記録材Sに画像形成するプリント信号に基づいて、画像形成開始してから画像形成動作が完了するまでの一連の動作のことである。即ち、画像形成を行うにあたり必要となる予備動作(所謂、前回転)を開始してから、画像形成工程を経て、画像形成を終了するにあたり必要となる予備動作(所謂、後回転)が完了するまでの一連の動作のことである。具体的には、プリント信号を受けた(画像形成ジョブの入力)後の前回転時(画像形成前の準備動作)から、後回転(画像形成後の動作)までのことを指し、画像形成期間、紙間を含む。
非画像形成時とは、例えば、前回転時、紙間、後回転時などである。前回転時とは、画像形成開始時にプリント信号を受けてトナー像を形成することなく感光ドラム1Y〜1Bkや中間転写ベルト91等の回転を開始させてから、感光ドラム1Y〜1Bkに露光が開始されるまでの期間である。また、紙間とは、記録材Sに対応した画像領域と画像領域との間の期間であり、この紙間時に各種制御を行う場合には、適宜、紙間の期間を延ばす場合もある。後回転時とは、画像形成ジョブの最後の画像形成終了後から、トナー像を形成することなく継続回転される感光ドラム1Y〜1Bkや中間転写ベルト91等の回転が停止されるまでの期間である。
制御部200にはメモリ201の他に、不図示のインタフェースを介して画像形成部PK〜PBk、一次転写電圧電源93Y〜93Bk、ベルト駆動装置202、光学センサ97が接続されている。上述したように、画像形成部PK〜PBkは、回転する感光ドラム1Y〜1Bk上にトナー像を形成する。一次転写電圧電源93Y〜93Bkは、一次転写ローラ92Y〜92Bk(図1参照)に一次転写電圧を印加する。これにより、感光ドラム1Y〜1Bk上に形成されたトナー像が中間転写ベルト91に一次転写される。ベルト駆動装置202は、駆動ローラ95を回転駆動するモータ等である。これにより、中間転写ベルト91は任意の周速度で回転される。
中間転写ベルト91の表面粗さに関する情報を取得可能な取得手段としての光学センサ97は、中間転写ベルト91に向けて光を照射し、照射した光の反射光を検出する。制御部200は反射光の反射光量が所定の光量レベルに達するように、光学センサ97から照射させる光の光量を制御する。それに伴い、制御部200は光学センサ97による光の照射によって得られる反射光量(詳しくは反射光量に対応した電圧値)に基づき、中間転写ベルト91の表面粗さを検出し得る(図4参照)。
[光学センサ]
光学センサ97について、図6を用いて詳しく説明する。粗さ検出手段としての光学センサ97は、図6に示すように、LEDなどの発光部97a、フォトダイオードなどの受光部97bを有する反射光センサである。発光部97aは、中間転写ベルト91に向けてスポット光を照射する。受光部97bは、発光部97aによって光が照射されることにより得られる、中間転写ベルト91の表面で反射する反射光を受光する。本実施形態では、例えば正反射光を検出するタイプの光学センサ97が用いられる。勿論、光学センサ97はこれに限られず、乱反射光を検出するタイプであってもよい。ただし、その場合には、上述したように、正反射光を受光するタイプと反対に、中間転写ベルト91の表面が粗くなればなるほど乱反射光の反射光量は増加し、中間転写ベルト91の表面が滑らかであればあるほど乱反射光の反射光量は低下する。
光学センサ97について、図6を用いて詳しく説明する。粗さ検出手段としての光学センサ97は、図6に示すように、LEDなどの発光部97a、フォトダイオードなどの受光部97bを有する反射光センサである。発光部97aは、中間転写ベルト91に向けてスポット光を照射する。受光部97bは、発光部97aによって光が照射されることにより得られる、中間転写ベルト91の表面で反射する反射光を受光する。本実施形態では、例えば正反射光を検出するタイプの光学センサ97が用いられる。勿論、光学センサ97はこれに限られず、乱反射光を検出するタイプであってもよい。ただし、その場合には、上述したように、正反射光を受光するタイプと反対に、中間転写ベルト91の表面が粗くなればなるほど乱反射光の反射光量は増加し、中間転写ベルト91の表面が滑らかであればあるほど乱反射光の反射光量は低下する。
なお、画像形成装置100では、トナー像とトナー像とを重ね合わせて画像形成する場合に生じ得る色ズレを補正する制御(不図示)が行われる。この場合、画像形成装置100には、中間転写ベルト上に形成した色ずれ補正用のトナー像を検出するために、光学センサ97が配置されている。本実施形態では、こうした既存の光学センサ97を流用してよい。また、光学センサ97に検出させる反射光は、中間転写ベルト91の表面に光を照射して検出される反射光に限らず、中間転写ベルト91上に形成したトナー像に光を照射して検出される反射光であってもよい。こうした場合には、中間転写ベルト91の表面の光沢ムラなどの影響を受けていない反射光を検出することができ、その結果、中間転写ベルト91の表面粗さをより正しく得ることができるので好ましい。
[第一実施形態]
次に、第一実施形態の摺擦部クリーニング制御について図1及び図5を参照しながら図7を用いて説明する。制御部200は図7に示した摺擦部クリーニング制御を、画像形成ジョブの実行にあわせて開始する。
次に、第一実施形態の摺擦部クリーニング制御について図1及び図5を参照しながら図7を用いて説明する。制御部200は図7に示した摺擦部クリーニング制御を、画像形成ジョブの実行にあわせて開始する。
制御部200は不図示の外部ホスト装置からプリント信号を受けると前回転を開始して、図7に示すように、画像形成した記録材Sの累計枚数の一つである第一印刷枚数N1が所定枚数(ここでは500枚)以上であるか否かを判定する(S1)。第一印刷枚数N1が所定枚数よりも少ない場合(S1のNO)、制御部200は画像形成を開始する(S5)。この場合、後述するS6の処理において、以前の画像形成ジョブの実行時に本摺擦部クリーニング制御によりトナー供給間隔の設定が行われていれば(後述するS4参照)、メモリ201に記憶済みの設定されたトナー供給間隔が用いられる。他方、トナー供給間隔の設定が未だ行われていない場合には、メモリ201に初期設定として予め記憶済みのトナー供給間隔が用いられる。
第一印刷枚数N1が所定枚数以上である場合(S1のYES)、制御部200は中間転写ベルト91の表面粗さを取得する(S2)。本実施形態の場合、上述したように、光学センサ97により検出される反射光の光量に基づき表面粗さを取得する。そして、制御部200は第一印刷枚数N1を「0」にセットつまりリセットした後に(S3)、取得した表面粗さに応じてトナー供給間隔の設定を行って(S4)、画像形成を開始する(S5)。このように、本実施形態の場合には、前回転時に上記したS1〜S4の処理が行われる。
上記のトナー供給間隔について説明する。トナー供給間隔は、中間転写ベルト上に供給トナー像を形成し摺擦部fにトナーを供給する供給モードとしてのトナー供給制御(後述するS8参照)を画像形成ジョブ中に実行する間隔つまりは頻度である。表2は、中間転写ベルト61の表面粗さ(Rz)毎にトナー供給間隔を変えた場合の横スジ状の画像不良の発生有無を示している。画像不良の発生有無は、上述した実験と同様の方法で確認した。表2において、○印は画像不良が発生しなかったことを示し、×印は画像不良が発生したことを示している。
表2に示すように、トナー供給間隔(ここでは枚数)が小さいほど、つまり所定の単位時間当たりのトナー供給量が多いほど、画像不良が発生し難くなっている。これは、トナーを摺擦部fに供給することによって、トナーやトナーに外添されている外添剤などが摺擦部fに堆積された中間転写ベルト91の染み出し成分の堆積物と混ざって、堆積物が摺擦部fから除去されやすくなるためである。
この表2の結果に鑑み、本実施形態では表3のテーブルを参照してトナー供給間隔を設定するようにした。
表3に示すように、本実施形態では、表面粗さが「0.00〜0.11μm」であればトナー供給間隔を「25」枚に、表面粗さが「0.12〜0.17μm」であればトナー供給間隔を「50」枚に設定する。また、表面粗さが「0.18〜0.20μm」であればトナー供給間隔を「100」枚に、表面粗さが「0.21〜0.25μm」であればトナー供給間隔を「200」枚に設定する。そして、表面粗さが「0.26μm」以上であればトナー供給間隔を「供給なし」に設定する。即ち、表面粗さが所定閾値(ここでは0.26μm)以上である場合には、染み出し成分が摺擦部fを通りぬけて堆積され難いことから、摺擦部fにトナーを供給する必要がない。
図7に戻り、制御部200は、画像形成した記録材Sの累計枚数である第一印刷枚数N1とは別の第二印刷枚数N2がトナー供給間隔以上であるか否かを判定する(S6)。第二印刷枚数N2がトナー供給間隔よりも少ない場合(S6のNO)、あるいはトナー供給間隔が「供給なし」である場合、制御部200はトナー供給制御(S8)を実行することなく、S11の処理へジャンプする。この場合、画像形成は一時中断されることなく続けられる。
他方、第二印刷枚数N2がトナー供給間隔以上である場合(S6のYES)、制御部200は実行中の画像形成を一時中断して(S7)、トナー供給制御を実行する(S8)。トナー供給制御の実行後、制御部200は第二印刷枚数N2を「0」にセットつまりリセットしてから(S9)、一時中断した画像形成を再開し(S10)、S11の処理へ進む。S11の処理では、制御部200が画像形成ジョブの終了を判定する。画像形成ジョブが終了していない場合(S11のNO)、制御部200は上記S6の処理に戻ってS6〜S11の処理を繰り返す。この場合、前回転の終了後、所定間隔毎の紙間で中間転写ベルト91を介して摺擦部fにトナーが供給され得る。画像形成ジョブが終了している場合(S11のYES)、制御部200は本摺擦部クリーニング制御を終了する。
以上のように、本実施形態の場合、光学センサ97を用いて中間転写ベルト91の表面粗さを取得し、取得した表面粗さに基づいてトナー供給制御の実行間隔を変更設定できるようにした。ここでは、反射光量が第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一頻度よりも、反射光量が第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合に、第一頻度よりも少ない第二頻度にトナー供給制御の実行間隔を設定する。即ち、ベルト表面の染み出しに起因する固着物が形成されやすい場合には比較的に短い間隔で、ベルト表面の染み出しに起因する固着物が形成され難い場合には比較的に長い間隔で、トナー供給制御が実行される。これにより、ベルト表面の染み出しに起因する固着物による横スジ状の画像不良の発生の低減と、画像形成装置の効率的な運用との両立を図ることができる。
<第二実施形態>
第二実施形態について説明する。上述のように例え摺擦部fにトナーを供給しても(図7のS8参照)、それだけでは中間転写ベルト91の染み出しに起因して固着物Zが生成されることがあった。そうした場合には、前回転時に中間転写ベルト91の空回転時間をより長くし、固着物Zをクリーニングブレード11aに摩擦させて取り除くようにするのが好ましい。そこで、これを実現する第二実施形態の摺擦部クリーニング制御について図1及び図5を参照しながら図8を用いて説明する。図8に示す摺擦部クリーニング制御は図7に示した第一実施形態の制御に比較して、S4の処理がS21とS22の処理に置き換えられている点が異なるだけであることから、以下では主にS21とS22の処理について説明する。
第二実施形態について説明する。上述のように例え摺擦部fにトナーを供給しても(図7のS8参照)、それだけでは中間転写ベルト91の染み出しに起因して固着物Zが生成されることがあった。そうした場合には、前回転時に中間転写ベルト91の空回転時間をより長くし、固着物Zをクリーニングブレード11aに摩擦させて取り除くようにするのが好ましい。そこで、これを実現する第二実施形態の摺擦部クリーニング制御について図1及び図5を参照しながら図8を用いて説明する。図8に示す摺擦部クリーニング制御は図7に示した第一実施形態の制御に比較して、S4の処理がS21とS22の処理に置き換えられている点が異なるだけであることから、以下では主にS21とS22の処理について説明する。
制御部200は不図示の外部ホスト装置からプリント信号を受けると前回転を開始して、
上述したS1〜S3の処理を実行する。制御部200は引き続き、取得した表面粗さに応じて前回転時の中間転写ベルト91の空回転時間を設定する(S21)。そして、制御部200は、設定した空回転時間に基づいて予め決められている所定の基準時間(例えば5〜10秒)を延長して中間転写ベルト91を空回転させる(S22)。その後、制御部200は画像形成を開始する(S5)。
上述したS1〜S3の処理を実行する。制御部200は引き続き、取得した表面粗さに応じて前回転時の中間転写ベルト91の空回転時間を設定する(S21)。そして、制御部200は、設定した空回転時間に基づいて予め決められている所定の基準時間(例えば5〜10秒)を延長して中間転写ベルト91を空回転させる(S22)。その後、制御部200は画像形成を開始する(S5)。
[横スジ状の画像不良の発生有無と中間転写ベルトの空回転時間との関係]
ここで、横スジ状の画像不良の発生有無と、中間転写ベルト91の空回転時間との関係について説明する。表4は、温度が30℃の環境下で、500枚のA4サイズ紙への連続画像形成後に中間転写ベルト91を停止し、それから1時間経過後に、ブラックのベタ画像を5枚のA3サイズ紙に連続画像形成した際の、横スジ状の画像不良の発生有無を調べた結果を示す。ただし、500枚のA4サイズ紙への連続画像形成時に100枚ごとにトナー供給制御を実行し、またブラックのベタ画像の画像形成開始時に空回転時間を変えて中間転写ベルト91の空回転を行っている。表4において、○印は画像不良が発生しなかったことを示し、×印は画像不良が発生したことを示している。
ここで、横スジ状の画像不良の発生有無と、中間転写ベルト91の空回転時間との関係について説明する。表4は、温度が30℃の環境下で、500枚のA4サイズ紙への連続画像形成後に中間転写ベルト91を停止し、それから1時間経過後に、ブラックのベタ画像を5枚のA3サイズ紙に連続画像形成した際の、横スジ状の画像不良の発生有無を調べた結果を示す。ただし、500枚のA4サイズ紙への連続画像形成時に100枚ごとにトナー供給制御を実行し、またブラックのベタ画像の画像形成開始時に空回転時間を変えて中間転写ベルト91の空回転を行っている。表4において、○印は画像不良が発生しなかったことを示し、×印は画像不良が発生したことを示している。
表4に示すように、空回転時間が長いほど、中間転写ベルト91の表面粗さに関わらず画像不良が発生し難くなっている。これは、中間転写ベルト91に固着した固着物を、クリーニングブレード11aに摺擦させて掻き取る回数が、空回転時間が長いほど増えるためである。
この表4の結果に鑑み、本実施形態では表5のテーブルを参照して空回転時間を基準時間よりも長い時間に設定するようにした。
表5に示すように、本実施形態では、表面粗さが「0.00〜0.11μm」であれば空回転時間を「120」秒に、表面粗さが「0.12〜0.14μm」であれば空回転時間を「60」秒に設定する。また、表面粗さが「0.15〜0.17μm」であれば空回転時間を「30」秒に設定する。さらに、表面粗さが「0.18μm」以上であれば空回転時間を「なし」に設定する。即ち、表面粗さが「0.18μm」以上である場合には、空回転時間を延長せず所定の基準時間で空回転させる。
図8に戻って、制御部200は、第二印刷枚数N2がトナー供給間隔以上であるか否かを判定する(S6)。本実施形態の場合、トナー供給間隔は例えば100枚などの予め決められた固定値であってよい。その後、制御部200は、上述したS7〜S11の処理を実行する。
以上のように、本実施形態の場合、光学センサ97を用いて中間転写ベルト91の表面粗さを取得し、取得した表面粗さに基づいて中間転写ベルト91の空回転時間を変更設定できるようにした。ここでは、反射光量が第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一時間よりも、反射光量が第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報であるときの第二時間を短く設定する。これにより、横スジ状の画像不良の発生の低減と、画像形成装置の効率的な運用との両立を図ることができる。
<他の実施形態>
なお、上述した第一実施形態の摺擦部クリーニング制御では、前回転時にトナー供給間隔の設定を行うようにしたが(図7のS1〜S4参照)、これに限られない。例えば、後回転時にトナー供給間隔の設定を行い、これをメモリ201に記憶しておき、次回の画像形成ジョブの実行時に設定したトナー供給間隔を反映させてもよい。
なお、上述した第一実施形態の摺擦部クリーニング制御では、前回転時にトナー供給間隔の設定を行うようにしたが(図7のS1〜S4参照)、これに限られない。例えば、後回転時にトナー供給間隔の設定を行い、これをメモリ201に記憶しておき、次回の画像形成ジョブの実行時に設定したトナー供給間隔を反映させてもよい。
なお、上述した第一実施形態の摺擦部クリーニング制御では、表面粗さに応じてトナー供給間隔を設定したが、これに限らず、一回のトナー供給制御により摺擦部fに供給するトナー供給量を表面粗さに応じた量に設定するようにしてもよい。例えば、反射光量が第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一供給量よりも、反射光量が第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合、第一供給量よりも少ない第二供給量に摺擦部fに供給するトナー供給量を設定する。つまり、中間転写ベルト91の表面が粗い場合にはトナー供給量を少なくし、中間転写ベルト91の表面が滑らかな場合にはトナー供給量を多くする。なお、トナー供給量の増減は、例えば中間転写ベルト91に形成する供給トナー像の中間転写ベルト91の周方向長さを変えたり、供給トナー像のトナー濃度を変えたりすればよい。
なお、上述した第二実施形態ではトナー供給間隔を固定値としたが、トナー供給間隔を上述した第一実施形態のように、表面粗さに応じて設定するようにしてもよい。
なお、上述した各実施形態では、光学センサ97により検出される反射光に基づいて中間転写ベルト91の表面粗さを取得するようにしたが、これに限らず、例えば中間転写ベルト91の表面粗さを直接検出可能な公知の装置を用いてもよい。あるいは、中間転写ベルト91の表面は、クリーニングブレード11aや感光ドラム1に繰り返し摺擦されることによって粗くなることから、使用開始からの中間転写ベルト91の累計回転時間に基づいて、表面粗さを取得してもよい。
1Y〜1Bk・・・像担持体(感光ドラム)、11a・・・クリーニングブレード、91・・・中間転写体(中間転写ベルト)、97・・・取得手段(粗さ検出手段、反射光センサ、光学センサ)、100・・・画像形成装置、200・・・制御手段(制御部)
Claims (9)
- トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に摺擦部で摺擦して前記中間転写体を清掃するクリーニングブレードと、
前記中間転写体の表面粗さに関する情報を取得可能な取得手段と、
非画像形成時に、前記中間転写体を介して前記摺擦部にトナーを供給する供給モードを実行可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、画像形成ジョブ中に前記供給モードを実行する頻度を、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記中間転写体の第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一頻度よりも、前記第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合に、前記第一頻度よりも少ない第二頻度に設定する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記第二情報である場合に、前記供給モードの一回で前記摺擦部に供給するトナー供給量を、前記第一情報のときよりも少なく設定する、
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 - トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に摺擦部で摺擦して前記中間転写体を清掃するクリーニングブレードと、
前記中間転写体の表面粗さに関する情報を取得可能な取得手段と、
非画像形成時に、前記中間転写体を介して前記摺擦部にトナーを供給する供給モードを実行可能な制御手段と、を備え、
前記制御手段は、前記供給モードの一回で前記摺擦部に供給するトナー供給量を、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記中間転写体の第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一供給量よりも、前記第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合に、前記第一供給量よりも少ない第二供給量に設定する、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記第二情報である場合に、画像形成開始時に前記像担持体にトナー像を形成することなく前記中間転写体を回転させる前回転時に前記中間転写体を空回転させる時間を、前記第一情報のときよりも短くする、
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。 - 前記制御手段は、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記第二情報である場合に、画像形成終了後に引き続き前記中間転写体を停止させるまで回転させる後回転時に前記中間転写体を空回転させる時間を、前記第一情報のときよりも短くする、
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。 - トナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体に形成されたトナー像が転写される回転可能な中間転写体と、
前記中間転写体に摺擦部で摺擦して前記中間転写体を清掃するクリーニングブレードと、
前記中間転写体の表面粗さに関する情報を取得可能な取得手段と、
画像形成開始時に前記像担持体にトナー像を形成することなく前記中間転写体を回転させる前回転の際に、前記中間転写体を空回転させる時間を、前記中間転写体の表面粗さに関する情報が前記中間転写体の第一表面粗さに対応する第一情報であるときの第一時間よりも、前記第一表面粗さよりも粗い第二表面粗さに対応する第二情報である場合に、前記第一時間よりも短い第二時間に設定し、前記前回転の終了後、所定間隔毎の紙間で前記中間転写体を介して前記摺擦部にトナーを供給させる制御手段と、を備える、
ことを特徴とする画像形成装置。 - 前記取得手段は、前記中間転写体の表面粗さを検出可能な粗さ検出手段である、
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。 - 前記粗さ検出手段は、前記中間転写体に向け光を照射し、前記照射した光の反射光を検出する反射光センサである、
ことを特徴とする請求項7に記載の画像形成装置。 - 前記中間転写体は、表層にフッ素化合物を有する、
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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2016201249A JP2018063343A (ja) | 2016-10-12 | 2016-10-12 | 画像形成装置 |
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JP2018063343A true JP2018063343A (ja) | 2018-04-19 |
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JP (1) | JP2018063343A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2021001954A (ja) * | 2019-06-20 | 2021-01-07 | キヤノン株式会社 | 画像形成装置及び中間転写体 |
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2016
- 2016-10-12 JP JP2016201249A patent/JP2018063343A/ja active Pending
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