JP2018116167A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】微小なエッジ浮きを防止し、紙粉フィルミングの発生を抑制する。【解決手段】表面に弾性層を有する中間転写ベルト１７上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写して画像を形成する画像形成装置１００であって、トナー像を用紙Ｐに転写した後の中間転写ベルト１７に当接して中間転写ベルト１７の表面に付着した残留物を清掃する剛体ブレード２１ａと、中間転写ベルト１７の表面と剛体ブレード２１ａの対向面とで成す実効当接角度を検出する角度検出部と、実効当接角度を変更させる角度変更部と、角度検出部の検出結果に応じて、角度変更部を制御して、実効当接角度が所定範囲の値となるよう調整する制御部と、を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

従来、感光体にトナー像を形成し、このトナー像を中間転写ベルト（像担持体）に転写して、中間転写ベルト上のトナー像を用紙に転写する画像形成装置が普及している。
このような画像形成装置においては、用紙に対する転写後の中間転写ベルトに残留したトナーを除去するため、用紙への転写位置に対して中間転写ベルトの周回方向下流側に、中間転写ベルトに当接して残留したトナーを掻き取るブレードを設けるブレードクリーニング方式と呼ばれる構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

ところで、中間転写ベルトとしては、樹脂材料で形成されたものが一般に広く採用されているが、使用される紙種（例えば、普通紙、薄いコート紙、厚紙等）の表面形状の微視的な凹凸の違いにより、中間転写ベルトと用紙との転写位置における密着性が低下して転写性が確保し難くなる場合があるため、このような転写性の低下を防止する目的で、樹脂材料の基材層の上に、ゴム材料等による弾性層が設けられた中間転写ベルトが提案されている。

しかしながら、上記ブレードクリーニング方式では、一般に、弾性体のブレードを採用しており、弾性層を有する中間転写ベルトに対してこの方式を適用した場合、弾性体のブレードが中間転写ベルトの弾性層に接触するためベルト駆動トルクが極めて高くなり、ブレード捲れが発生してしまう場合があった。
このため、金属薄片からなるブレード（剛体ブレード）を用いて、ベルト駆動トルクを低減させる構成が検討されている。

特開２０１４−１３４６２０号公報

しかしながら、上記構成は、トナー粒径以下の粒子（紙粉）がエッジをすり抜け易い特性を有する剛体ブレードと、弾性層の微小変形により紙粉がすり抜け易く、また、弾性層にすり抜けた紙粉が埋没し易い特性を有する中間転写ベルトと、を組み合わせた構成である。
このため、例えば、図１２に示すように、剛体ブレードのエッジ６１をすり抜けた紙粉Ｋが中間転写ベルトの表面（弾性層）６２に埋没し、これによりベルト光沢が変化する、所謂、紙粉フィルミングと呼ばれる現象が発生し易いものであった。
かかる紙粉フィルミングは、例えば、図１３に示すように、剛体ブレードのエッジ６１に摩耗が発生してエッジ６１の微小な浮きが発生した場合などに、紙粉Ｋのすり抜け量が増加することで、加速度的に悪化する傾向がある。
そして、紙粉フィルミングが発生すると、中間転写ベルト上のトナー付着量を光学的に検出する際に正常に実施できないという事態が発生する恐れがある。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、微小なエッジ浮きを防止し、紙粉フィルミングの発生を抑制することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明によれば、
表面に弾性層を有するベルト状の像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
トナー像を用紙に転写した後の前記像担持体に当接して前記像担持体の表面に付着した残留物を清掃する剛体ブレードと、
前記像担持体の表面と、前記剛体ブレードの前記像担持体と対向する対向面と、で成す実効当接角度を検出する角度検出部と、
前記実効当接角度を変更させる角度変更部と、
前記角度検出部の検出結果に応じて、前記角度変更部を制御して、前記実効当接角度が所定範囲の値となるよう調整する制御部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、微小なエッジ浮きを防止し、紙粉フィルミングの発生を抑制することができる。

本発明の実施の形態における画像形成装置の概略構成図である。 画像形成装置の制御構成を示す機能ブロック図である。 中間転写ベルトの断面図である。 ベルトクリーニング機構の概略構成図である。 剛体ブレードの構成を説明するための図である。 中間転写ベルトに対する剛体ブレードの角度を説明するための図である。 実効当接角調整処理を示すフローチャートである。 実効当接角調整処理の効果を説明するための図である。 実効当接角調整処理の効果を説明するための図である。 ベルトクリーニング機構の変形例を示す図である。 ベルトクリーニング機構の変形例を示す図である。 従来の問題を説明するための図である。 従来の問題を説明するための図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、発明の範囲は、図示例に限定されない。

まず、本実施の形態における画像形成装置の構成について説明する。

図１は、画像形成装置１００の概略構成図である。図２は、画像形成装置１００の機能的構成を示すブロック図である。
図１、２に示すように、画像形成装置１００は、画像形成部１０、ベルトクリーニング機構２０、トナー付着量検出部３０、給紙部４０、制御部５１、操作部５２、表示部５３、記憶部５４、通信部５５等を備えて構成され、各部はバスにより接続されている。

画像形成部１０は、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の各色に対応する感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、帯電部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ、露光部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ、現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋ、一次転写ローラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋ、感光体クリーニング部１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋと、像担持体としての中間転写ベルト１７と、二次転写ローラー１８と、定着部１９と、を備える。

帯電部１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋは、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋを一様に帯電させる。
露光部１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋは、レーザー光源、ポリゴンミラー、レンズ等から構成され、各色の画像データに基づいて感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの表面をレーザービームにより走査露光して静電潜像を形成する。
現像部１４Ｙ，１４Ｍ，１４Ｃ，１４Ｋは、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上の静電潜像に各色のトナーを付着させ、現像を行う。

一次転写ローラー１５Ｙ，１５Ｍ，１５Ｃ，１５Ｋは、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト１７上に逐次転写させる（一次転写）。すなわち、中間転写ベルト１７上には、４色のトナー像が重ね合わされたカラートナー像が形成される。
感光体クリーニング部１６Ｙ，１６Ｍ，１６Ｃ，１６Ｋは、転写後の感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの周面上に残ったトナーを除去する。

中間転写ベルト１７は、弾性層を有する無端状ベルトであり、複数のローラーにより張架され、図１の矢印Ａで示す方向に周回駆動される。なお、中間転写ベルト１７の構成の詳細については後述する。

二次転写ローラー１８は、中間転写ベルト１７上に形成されたカラートナー像を、給紙部４０から供給された用紙Ｐの一方の面上に一括して転写させる（二次転写）。

定着部１９は、用紙Ｐ上に転写されたトナーを、加熱・加圧により用紙Ｐ上に定着させる。

ベルトクリーニング機構２０は、二次転写ローラー１８により用紙Ｐにカラートナー像が転写された後の中間転写ベルト１７に対して、剛体ブレード２１ａの先端をカウンター当接させて、中間転写ベルト１７から、用紙Ｐに転写されずに残った残留トナーや紙粉等の残留物を除去し、中間転写ベルト１７をクリーニングするためのものである。なお、ベルトクリーニング機構２０の構成の詳細については後述する。

トナー付着量検出部３０は、中間転写ベルト１７の表面（カラートナー像が形成される面）に対向して配置される光学センサー等である。
トナー付着量検出部３０は、例えば、中間転写ベルト１７の表面に形成された画像濃度や色ズレを検出するためのトナーパッチを検出する。そのトナーパッチの検出値に基づいて画像形成部１０で画像濃度補正や色ズレ補正が行われる。

給紙部４０は、画像形成装置１００の下部に備えられ、着脱可能な給紙カセット４１を備えている。給紙カセット４１に収容された用紙Ｐは、その最上部のものより１枚ずつ給紙ローラー４２によって搬送経路に送り出されるようになっている。

制御部５１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）等により構成され、画像形成装置１００の各部の処理動作を統括的に制御する。ＣＰＵは、ＲＯＭに記憶されている各種処理プログラムを読み出してＲＡＭに展開し、展開されたプログラムに従って、各種処理を実行する。

操作部５２は、表示部５３の表示画面上を覆うように形成されたタッチパネルや、数字ボタン、スタートボタン等の各種操作ボタンを備え、ユーザーの操作に基づく操作信号を制御部５１に出力する。

表示部５３は、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）により構成され、制御部５１から入力される表示信号の指示に従って、各種画面を表示する。

記憶部５４は、不揮発性の半導体メモリーやハードディスク等の記憶装置からなり、各種処理に関するデータ等を記憶する。

通信部５５は、ＬＡＮ（Local Area Network）等のネットワークに接続された外部装置との間でデータの送受信を行う。

［中間転写ベルトの構成］
次に、中間転写ベルト１７の構成について説明する。
図３は、中間転写ベルト１７の断面図である。

図３に示すように、中間転写ベルト１７は、例えば、基材層１７ａの上に、アクリルニトリル・ブタジエン共重合ゴム（ＮＢＲ）やクロロプレンゴム（ＣＲ）等のゴムからなる弾性層１７ｂを形成した弾性ベルトなどを用いることができる。
このとき、中間転写ベルト１７の搬送性を良好にするため、基材層１７ａの厚みを５０〜１００μｍ程度、凹凸のある用紙Ｐに対する転写性を高めるため、弾性層１７ｂの厚みを１００〜５００μｍ程度とすることが好ましい。
また、タック性を低減させるため、弾性層１７ｂの表面に５〜２０μｍ程度の酸化処理層を設けたり、３０〜５０μｍ程度のコート層を設けたりすることもできる。
なお、中間転写ベルト１７は、所望の転写性を有するものであれば良く、材質や厚みは上記したものに限定されない。

また、中間転写ベルト１７は、微小表面硬度が５０〜５００ＭＰａ以上であることが好ましい。ここで、微小表面硬度は、微小硬度計（Fischerscope_H100）を用い、圧子９０°(CubeCornerTop）、最大荷重３０μＮの条件により評価したものである。
中間転写ベルト１７の微小表面硬度が５０ＭＰａ未満の場合、即ち、弾性層１７ｂが柔らかすぎる場合、当該弾性層１７ｂの表面に微小変形が発生し、剛体ブレード２１ａのエッジからすり抜け方向に反力が作用し、残留トナーのすり抜けが発生してクリーニング不良が発生する恐れがある。
一方、中間転写ベルト１７の微小表面硬度が５００ＭＰａを超えた場合、即ち、弾性層１７ｂが硬すぎる場合、弾性層１７ｂの表面に微小変形が生じないため、剛体ブレード２１ａの稜線の当接ムラに弾性層１７ｂの表面が追従できず、微小空隙が発生し、残留トナーのすり抜けが発生してクリーニング不良が発生する恐れがある。

［ベルトクリーニング機構の構成］
次に、ベルトクリーニング機構２０の構成について説明する。
図４は、ベルトクリーニング機構２０の概略構成図である。図５は、中間転写ベルト１７に対する剛体ブレード２１ａの角度を説明するための図である。なお、図５においては、カム２１ｄと歪みゲージ２１１の図示を省略している。
また、ベルトクリーニング機構２０を構成する各部は、中間転写ベルト１７の周回方向に対して交差する幅方向に沿って長尺状である。

図４に示すように、ベルトクリーニング機構２０は、例えば、ケーシングＣＡと、ケーシングＣＡ内に設けられたブレード部２１と、ケーシングＣＡ内においてブレード部２１の下方に設けられたプレブラシ２２及びフリッカーローラー２３と、ブレード部２１とプレブラシ２２の間に設けられた隔壁２４と、を備える。
また、中間転写ベルト１７を介してケーシングＣＡと対応する位置には、ブレード対向ローラー２５、振動防止ローラー２６、及びブラシ対向ローラー２７が備えられている。

ブレード部２１は、例えば、剛体ブレード２１ａと、ブレード保持部材２１ｂと、付勢バネ２１ｃと、カム２１ｄと、を備える。

剛体ブレード２１ａは、その先端を、周回している中間転写ベルト１７にカウンター当接させて、中間転写ベルト１７上の残留物を掻き取って除去するためのものであり、ブレード保持部材２１ｂにより、回転支点Ｇを中心に回転可能に保持されている。

ブレード保持部材２１ｂは、その一端に剛体ブレード２１ａを保持し、回転支点Ｇを中心に回転可能に構成されている。ブレード保持部材２１ｂの他端には、付勢バネ２１ｃが係合されており、そのバネの力によって中間転写ベルト１７に対する剛体ブレード２１ａの圧接力（当接圧）が得られるように構成されている。

付勢バネ２１ｃは、例えば、引っ張りコイルバネであり、この付勢バネ２１ｃによってブレード保持部材２１ｂと剛体ブレード２１ａは反時計回りに回転する力を与えられ、剛体ブレード２１ａが中間転写ベルト１７に定圧圧接されることとなる。
このような定圧圧接方式（バネ荷重方式）とすることで、環境に依らず当接圧を適正に維持することができる。なお、定圧圧接方式を実現できるものであれば、引張りコイルバネ以外にも、圧縮コイルバネ等を用いても良い。

ここで、上記構成により剛体ブレード２１ａが中間転写ベルト１７に当接した際には、剛体ブレード２１ａは薄いため撓み、剛体ブレード２１ａと中間転写ベルト１７が成す当接角度が変化することがある。
ここで、図５に示すように、中間転写ベルト１７の表面と、剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７と対向する対向面と、で成す角度を「実効当接角度」とする。
「実効当接角度」は、中間転写ベルト１７と剛体ブレード２１ａが当接して剛体ブレード２１ａが撓んだ際の、中間転写ベルト１７と剛体ブレード２１ａの成す角度、即ち、剛体ブレード２１ａの対向面の接線Ｍ１と、中間転写ベルト１７の表面と、が成す角度である。
また、剛体ブレード２１ａの回転支点Ｇ及び剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７との当接位置を結んだ仮想線Ｍ２と、中間転写ベルト１７の表面と、が成す角度を「支点角度」とする。
本実施の形態においては、図５に示すように、実効当接角度から支点角度を引いた値が、０°以上且つ２°未満となるように、初期設定が行われている。
実効当接角度から支点角度を引いた値を２°未満とすることで、剛体ブレード２１ａのエッジ浮きが発生するのを抑制し易くすることができる。一方、実効当接角度から支点角度を引いた値を０°以上とすることで、剛体ブレード２１ａのエッジ引き込みによって当接圧が増大し、中間転写ベルト１７が削れるのを防止することができる。

カム２１ｄは、駆動部２１ｅの駆動により回動する。
カム２１ｄは、ブレード保持部材２１ｂに接触しており、制御部５１の制御による駆動部２１ｅの駆動で回動して、ブレード保持部材２１ｂひいては剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７に対する設置角度（実効当接角度）を変更させるものである。
カム２１ｄは、角度変更部として機能している。

ここで、剛体ブレード２１ａの構成について、より詳細に説明する。
図６は、剛体ブレード２１ａを、図４の矢印Ｂ方向からみた図である。

図６に示すように、剛体ブレード２１ａは、金属薄片からなるクリーニングブレードである。その材質としては、硬度、加工性、コスト面を考慮し、例えば、ＳＵＳ（ステンレス鋼）を用いることができる。
剛体ブレード２１ａは、使用に伴い、トナーに添加されるシリカ等の外添剤によって摩耗することが明らかとなっており、エッジ浮きを抑制しつつ耐摩耗性を向上させるため、その表面にメッキ処理（例えば、硬質クロムメッキやＤＬＣメッキ）を施しても良い。即ち、金属の板状部材である剛体ブレード２１ａの表面に、さらに固い金属のコート層を形成しても良い。
このような剛体ブレード２１ａのコート層は、その厚さが１〜１０μｍであり、ビッカース硬度が１０００ＨＶ以上であることが好ましい。トナーに添加されるシリカのビッカース硬度１０００ＨＶ以上のコート層を設けることで、エッジ浮き発生の摩耗限界まで長期に渡り剛体ブレード２１ａを使用することができるためである。

また、剛体ブレード２１ａの厚みは、例えば、０．０７〜０．２０ｍｍとすることができる。
剛体ブレード２１ａの厚みが０．０７ｍｍより薄いと、中間転写ベルト１７と剛体ブレード２１ａ間のトルク変動に追従した剛体ブレード２１ａの撓み量が大きくなり過ぎて、エッジ浮きが発生し易くなる恐れがある。
一方で、剛体ブレード２１ａの厚みが０．２０ｍｍより厚いと、剛体ブレード２１ａの稜線方向の追従性を確保できず、中間転写ベルト１７の微小凹凸によるすり抜けが発生し易くなる恐れがある。
即ち、剛体ブレード２１ａの厚みを上記範囲内とすることで、エッジ浮きと微小すり抜けの発生を抑制することとなる。

また、剛体ブレード２１ａの表面には、複数の歪みゲージ（測定部）２１１が備えられている。歪みゲージ２１１は、制御部５１と共に、角度検出部として機能している。
「歪みゲージ」とは、樹脂材上にミクロンオーダーの金属箔をフォトエッチングしたもので、伸びや縮みに伴う金属箔の抵抗変化から歪みを検出するセンサーである。
即ち、本実施の形態においては、剛体ブレード２１ａが撓んだ場合、その撓みを、歪みゲージ２１１を用いて測定可能となっている。
なお、かかる歪みゲージ２１１は、剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７の対向面と反対の表面（図４における下面）に設置されることが好ましい。万が一剥がれてしまった場合に、剥がれた歪みゲージ２１１が中間転写ベルト１７に接触して傷を付けることを防止するためである。

剛体ブレード２１ａの長手方向における各歪みゲージ２１１の長さ（Ｌ１）（実効当接角度の検出範囲の長さ）は、２ｍｍ以上とすることが好ましい。
剛体ブレード２１ａは剛性が高く、例えば中間転写ベルト１７面上の異物による局所的な微小変形が実効当接角度に影響することがあるが、実効当接角度の検出範囲の長さを、剛体ブレード２１ａの長手方向において２ｍｍ以上とすることで、局所変形による長手方向の追従距離以上の領域に検出範囲が設定されることとなり、この局所変形の影響を除外することができるからである。

また、剛体ブレード２１ａの先端部、即ち、剛体ブレード２１ａのエッジから、剛体ブレード２１ａの短手方向に沿って１２ｍｍ以内の領域Ｒに、各歪みゲージ２１１を設置することが好ましい。
剛体ブレード２１ａのエッジから、剛体ブレード２１ａの短手方向に沿って１２ｍｍを越える領域では、正確な実効当接角度を測定できないためである。

また、各歪みゲージ２１１の間隔（Ｌ２）（検出範囲の間隔）は、１０〜１００ｍｍとすることが好ましい。
検出範囲の間隔が１０ｍｍ未満の場合、剛体ブレード２１ａの剛性のため隣接する検出範囲における測定結果に大差が無く、測定数が増えてしまうだけで、コスト増に繋がる。一方、検出範囲の間隔が１００ｍｍより広い場合、剛体ブレード２１ａの長手方向の実効当接角度の分布を正確に捉えることが困難となる。

また、歪みゲージ２１１の厚さは、剛体ブレード２１ａの厚さの半分以下とすることが好ましい。歪みゲージ２１１が、剛体ブレード２１ａの厚さの半分より厚い場合、実効当接角度に影響を与えてしまうからである。

図４に戻って、プレブラシ２２は、ケーシングＣＡ内において剛体ブレード２１ａの下方であって、中間転写ベルト１７の周回方向にみて剛体ブレード２１ａの上流に設けられている。
プレブラシ２２は、中間転写ベルト１７の周回方向に対してカウンター方向に回転するブラシ体であり、中間転写ベルト１７上の剛体ブレード２１ａに突入する紙粉を除去し、剛体ブレード２１ａでの紙粉フィルミングを低減させるためのものである。
プレブラシ２２と中間転写ベルト１７の間には、例えば、０．１０Ｎ・ｍ以上のトルクが付与されている。
なお、所定の紙粉除去機能を有するものであれば、プレブラシ２２の材質、物性、設定に特に限定はない。
また、プレブラシ２２のようなブラシ体でなく、ローラーであっても良い。

フリッカーローラー２３は、プレブラシ２２の下方の、プレブラシ２２に接触可能な位置に設けられている。
フリッカーローラー２３は、プレブラシ２２の回転方向に対してカウンター方向に回転し、プレブラシ２２に付着した紙粉を除去するためのものである。
なお、所定のフリッキング機能を有するものであれば、フリッカーローラー２３の材質、物性、設定に特に限定はない。
フリッカーローラー２３にはスクレーパ２３ａが設けられ、フリッカーローラー２３の紙粉が掻き落とされる。

隔壁２４は、剛体ブレード２１ａとプレブラシ２２の間において、中間転写ベルト１７から遠い方の端部が、中間転写ベルト１７に近い方の端部より下方となるように設けられている。また、隔壁２４の中間転写ベルト１７に近い方の端部には、ウレタンシート２４ａが備えられている。
隔壁２４は、剛体ブレード２１ａにより掻き取られて自重により落下する残留物を受け止め、図示しない搬送スクリューに搬送するためのものであって、掻き落とされた残留物が中間転写ベルト１７に再付着し、剛体ブレード２１ａに再突入することを防止するためのものである。また、ウレタンシート２４ａが備えられることで、中間転写ベルト１７に摺擦による負荷が掛かるのを抑制することができる。

なお、搬送スクリューに搬送された残留物は、当該搬送スクリューによってケーシングＣＡの外部に排出される。

ブレード対向ローラー２５は、中間転写ベルト１７を介して剛体ブレード２１ａに対応する位置に配される。
ブレード対向ローラー２５は、剛体ブレード２１ａの先端部から、中間転写ベルト１７の周回方向の下流側１ｍｍ程度の位置に僅かにずらして配置されることが好ましい。
このように配置することで、ブレード対向ローラー２５の微小な凹凸、又は、中間転写ベルト１７の微小な凹凸により、剛体ブレード２１ａが持ち上げられ、微小凹凸部の左右がすり抜ける、所謂ホチキス状すり抜けが発生するのを抑制することができる。

振動防止ローラー２６は、ブレード対向ローラー２５の上流側であって、剛体ブレード２１ａの先端部から、中間転写ベルト１７の回転方向の上流側１〜４０ｍｍ程度の範囲に配置されることが好ましい。
振動防止ローラー２６は、中間転写ベルト１７の振動を抑制するためのものである。
上記したようにブレード対向ローラー２５を剛体ブレード２１ａの先端部からずらして配置した場合、中間転写ベルト１７の振動により、剛体ブレード２１ａの実効当接角度が変化し易く、実効当接角度の測定が精度よく実施できない恐れがあるところ、振動防止ローラー２６を配することで、ベルト振動を抑制することができる。
また、振動防止ローラー２６は、中間転写ベルト１７に対して定位置圧接の従動回転ローラーとすることで、ベルト振動を完全に防止することができる。

ブラシ対向ローラー２７は、中間転写ベルト１７を介してプレブラシ２２に対応する位置に配され、プレブラシ２２の紙粉除去機能を良好に維持する。

次に、本実施の形態におけるベルトクリーニング機構２０の動作について説明する。

本実施の形態のベルトクリーニング機構２０では、ブレード部２１の剛体ブレード２１ａにより、中間転写ベルト１７から用紙Ｐに転写されずに残った残留物を掻き取って除去するクリーニング動作が実行されている。
剛体ブレード２１ａは、ゴムブレードのように中間転写ベルト１７への変形追従性が無いため、ブレード摩耗が発生している場合など、微小な当接角度の変化であっても、その先端が僅かに浮き上がる恐れがある。剛体ブレード２１ａの使用初期から末期まで、エッジ浮きを抑制するためには、実効当接角度を所定角度に維持することが好ましい。
このため、本実施の形態においては、画像形成時、剛体ブレード２１ａの実効当接角度を常時検出し、その検出結果に基づいて、剛体ブレード２１ａの当接状態（実効当接角度）を調整する制御を行っている。

図７は、かかる実効当接角度調整処理の制御を示すフローチャートである。

先ず、制御部５１は、剛体ブレード２１ａに備えられた歪みゲージ２１１により歪みを測定し、その平均値を算出する（ステップＳ１）。
剛体ブレード２１ａの撓みにより歪みゲージ２１１に伸びや縮みが発生した場合、歪みゲージ２１１の金属箔の抵抗変化から歪みが検出される。歪みゲージ２１１から検出された歪みの測定値が、剛体ブレード２１ａの撓み量に相当する。
制御部５１は、このようにして各歪みゲージ２１１から検出された測定値の平均値を算出する。

次いで、制御部５１は、演算部として、ステップＳ１にて算出した平均値を、下記式（１）を用いて実効当接角度に変換した変換値を算出する（ステップＳ２）。
実効当接角変動（Δα）＝０．３６×実測値・・・（１）
なお、式（１）に示す変換式は、予め記憶部５４に記憶されている。なお、測定値を実効当接角度に変換できるものであれば、変換式以外にも、例えば、変換テーブル等を用いても良い。

次いで、制御部５１は、ステップＳ２にて算出した変換値が所定範囲内か否かを判断し（ステップＳ３）、所定範囲内の場合（ステップＳ３：Ｙｅｓ）、本処理を終了する。
なお、上記所定範囲とは、算出した変換値の理想的な値（目標値）を含む許容可能範囲であって、予め設定されている。

一方、所定範囲から外れていた場合（ステップＳ３：Ｎｏ）、制御部５１は、変換値の所定範囲までの差分からカム２１ｄの回動角度を算出し、駆動部２１ｅを駆動してカム２１ｄを回動させる。これにより、制御部５１は、剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７に対する設置角度ひいては実効当接角度を高め、実効当接角度が前記所定範囲内の値となるよう調整し（ステップＳ４）、本処理を終了する。

図８は、実効当接角度調整処理の効果を示すグラフである。
図８に示すように、実効当接角度調整処理を実施しない場合（破線）、あるタイミングで紙粉フィルミングが加速度的に増加するのに対し、実効当接角度調整処理を実施した場合（実線）、画像形成の耐久枚数を向上させることができる。

なお、ここでは、常時、歪みを測定する制御を例示して説明したが、所定タイミングに達したか否かを判断し、所定タイミングに達したら、歪みの測定を行うこととしても良い。
所定タイミングとは、例えば、画像形成枚数が所定枚数に達したなどの任意のタイミング（例えば、１０枚毎、３０枚毎など）である。
図９は、実効当接角度調整処理を実施するタイミングによる画像形成の耐久枚数の違いを示すテーブルである。
図９に示すように、実効当接角度調整処理の実施タイミングは間隔が短いほど良いが、画像形成枚数１０枚毎に実施した場合、比較的長期（耐久枚数５００枚）にわたり、紙粉フィルミングを抑制することができる。
なお、図９は、BizuhubPro_C8000を用い、板厚０．１０ｍｍの剛体ブレードを当接圧２０Ｎ／ｍ、実効当接角度１１°なる条件で当接し、所定枚数通紙後の紙粉フィルミング量をベルトの光沢度から評価した結果である。実効当接角度が１３°未満（実効当接角変動Δα＜２°）を維持するように実効当接角度制御を実施した。
クリーニング対象とするトナー量、ベルト硬度などによって、ブレード当接条件、実効当接角度の制御幅の最適条件は異なり、その詳細は限定しないが、当接圧１０〜３０Ｎ／ｍ、実効当接角８〜２０°であれば、１０ｇ/ｍ^２以下のトナー付着量に対して良好なクリーニング性能を確保できる。また、実効当接角変動Δα≦４°であれば極端な紙粉フィルミングの悪化を抑制できる。

以上のように、本実施の形態によれば、表面に弾性層１７ｂを有する中間転写ベルト１７上に形成されたトナー像を用紙Ｐに転写して画像を形成する画像形成装置１００であって、トナー像を用紙Ｐに転写した後の中間転写ベルト１７に当接して中間転写ベルト１７の表面に付着した残留物を清掃する金属製の剛体ブレード２１ａと、中間転写ベルト１７の表面と剛体ブレード２１ａの対向面とで成す実効当接角度を検出する角度検出部と、実効当接角度を変更させる角度変更部と、角度検出部の検出結果に応じて、前記角度変更部を制御して、前記実効当接角度が所定範囲の値となるよう調整する制御部５１と、を備える。
このため、剛体ブレード２１ａの姿勢を検出して、剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７に対する当接条件が調整されるので、エッジ浮きが防止され、紙粉フィルミングの発生を抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、角度検出部は、剛体ブレード２１ａの撓み量を測定する測定部と、測定部により測定した撓み量を実効当接角度に換算する演算部と、を備える。
このため、剛体ブレード２１ａの撓み量から、実効当接角度の変化を検出する構成とすることができる。

また、本実施の形態によれば、剛体ブレード２１ａは、中間転写ベルト１７の周回方向に対して交差する方向に延びる長尺な形状を有し、測定部は、剛体ブレード２１ａの長手方向において所定の長さ（２ｍｍ以上）を有する検出範囲の検出範囲に対して撓み量を測定する。
このため、剛体ブレード２１ａにおいて、局所変形による長手方向の追従距離以上の領域に測定エリアが設定されることとなり、この局所変形の影響を除外することができる。

また、本実施の形態によれば、剛体ブレード２１ａの長手方向において複数の検出範囲に対して撓み量を測定し、複数の検出範囲は、所定間隔（１０〜１００ｍｍ）毎に配される。
このため、測定エリアの数を徒に増やすことなく、剛体ブレード２１ａの長手方向の実効当接角の分布を正確に捉えることができる。

また、本実施の形態によれば、測定部は、剛体ブレード２１ａの先端部（エッジから１２ｍｍ以内の範囲）の撓み量を測定する。
このため、正確な実効当接角を測定することができる。

また、本実施の形態によれば、測定部は、剛体ブレード２１ａに取り付けられ、剛体ブレード２１ａの撓みに応じた信号を生成する歪みゲージ２１１である。
このため、歪みゲージ２１１を用いることで、精密に（１°以下の精度で）実効当接角度を測定することができる。また、例えば光学的にブレード撓みを測定する手法等に比べ、装置を小型化することができる。

また、本実施の形態によれば、歪みゲージ２１１は、剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７と対向する対向面と反対の表面に取り付けられる。
このため、歪みゲージ２１１が剛体ブレード２１ａから万が一剥がれてしまった場合にも、剥がれた歪みゲージ２１１が中間転写ベルト１７に接触して傷が付くのを防止することができる。

また、本実施の形態によれば、歪みゲージ２１１の厚さは、剛体ブレード２１ａの半分以下の厚さである。
このため、取り付けた歪みゲージ２１１が剛体ブレード２１ａの実効当接角度に影響を与えるのを防止することができる。

また、本実施の形態によれば、角度変更部は、剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７に対する設置角度を変更する。
このため、剛体ブレード２１ａの設置角度を変更するだけの簡単な構成で、実効当接角度を調整することができる。

また、本実施の形態によれば、中間転写ベルト１７の周回方向における剛体ブレード２１ａの上流側には、中間転写ベルト１７の周回駆動に伴う振動を防止する振動防止ローラー２６が備えられる。
このため、中間転写ベルト１７の周回駆動に伴う振動を防止でき、実効当接角度の正確な検出を行うことができる。

また、本実施の形態によれば、振動防止ローラー２６は、中間転写ベルト１７に対して定位置圧接された従動回転ローラーである。
このため、中間転写ベルト１７の周回駆動に伴う振動を効率良く防止することができる。

また、本実施の形態によれば、剛体ブレード２１ａは回転支点Ｇ周りに回転可能に保持され、剛体ブレード２１ａの中間転写ベルト１７に対する支点角度が、実効当接角度よりも小さく設定される。
このため、剛体ブレード２１ａのエッジ引き込みによって当接圧が増大し、中間転写ベルト１７が削れるのを防止する設定とすることができる。

また、本実施の形態によれば、剛体ブレード２１ａは、ダイヤモンドライクカーボンのコート層を備える。
このため、剛体ブレード２１ａのエッジの使用に伴う摩耗を抑制し、エッジ浮き発生の発生を抑制することができる。

また、本実施の形態によれば、中間転写ベルト１７の周回方向における剛体ブレード２１ａの上流側には、中間転写ベルト１７の紙粉を除去するプレブラシ２２を備える。
このため、中間転写ベルト１７上の剛体ブレード２１ａに突入する紙粉を除去し、紙粉フィルミングを抑制し易くすることができる。

なお、上記実施の形態においては、歪みゲージ２１１を用いた測定値から剛体ブレード２１ａの実効当接角度を換算しているが、実効当接角度を算出できるものであれば、これに限定されない。
例えば、図１０に示すように、測定部として、剛体ブレード２１ａの撓み量を光量により測定する光学センサー２１２を用いても良い。
光学センサー２１２は、例えば、ラインセンサー等であり、光を出射する出射部と、反射光を受ける受光部を備え、反射量の変化を測定するものである。制御部５１は、この測定値を実効当接角度に変換する。
かかる構成であっても、１°以下の精度で実効当接角度を測定することができる。

また、上記実施の形態においては、カム２１ｄを用いて剛体ブレード２１ａの実効当接角度を変更させる構成を例示して説明したが、剛体ブレード２１ａの実効当接角度を変更させ得るものであれば、この構成に限定されない。
例えば、図１１に示すように、カム２１ｄの代わりに、ブレード対向ローラー２５と振動防止ローラー２６を搭載したユニット２１ｆを備える構成とし、当該ユニット２１ｆを中間転写ベルト１７から離間させる方向に移動させることで剛体ブレード２１ａの当接圧を低下させ、剛体ブレード２１ａの実効当接角度を変更させる構成等とすることもできる。

また、上記実施の形態においては、中間転写ベルト１７の表面をクリーニングする例を説明したが、これに限らず、中間転写ベルト以外のベルト状の像担持体の表面をクリーニングする画像形成装置に本発明を適用してもよい。

１０ 画像形成部
１７ 中間転写ベルト（像担持体）
１７ａ 基材層
１７ｂ 弾性層
２０ ベルトクリーニング機構
２１ ブレード部
２１１ 歪みゲージ（測定部、角度検出部）
２１２ 光学センサー（測定部、角度検出部）
２１ａ 剛体ブレード
２１ｂ ブレード保持部材
２１ｃ 付勢バネ
２１ｄ カム（角度変更部）
２１ｅ 駆動部
２１ｆ ユニット（角度変更部）
２２ プレブラシ
２３ フリッカーローラー
２３ａ スクレーパ
２４ 隔壁
２４ａ ウレタンシート
２５ ブレード対向ローラー
２６ 振動防止ローラー
２７ ブラシ対向ローラー
３０ トナー付着量検知部
４０ 給紙部
５１ 制御部（演算部、角度検出部）
１００ 画像形成装置

Claims (18)

1. 表面に弾性層を有するベルト状の像担持体上に形成されたトナー像を用紙に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
   トナー像を用紙に転写した後の前記像担持体に当接して前記像担持体の表面に付着した残留物を清掃する剛体ブレードと、
   前記像担持体の表面と、前記剛体ブレードの前記像担持体と対向する対向面と、で成す実効当接角度を検出する角度検出部と、
   前記実効当接角度を変更させる角度変更部と、
   前記角度検出部の検出結果に応じて、前記角度変更部を制御して、前記実効当接角度が所定範囲の値となるよう調整する制御部と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記剛体ブレードは、金属製ブレード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。
3. 前記角度検出部は、
   前記剛体ブレードの撓み量を測定する測定部と、
   前記測定部により測定した撓み量を前記実効当接角度に換算する演算部と、
   を備え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. 前記剛体ブレードは、前記像担持体の周回方向に対して交差する方向に延びる長尺な形状を有し、
   前記測定部は、前記剛体ブレードの長手方向において所定の長さを有する検出範囲の撓み量を測定することを特徴とする請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記測定部は、前記剛体ブレードの長手方向において複数の検出範囲の撓み量を測定し、
   前記複数の検出範囲は、所定間隔毎に配されることを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
6. 前記測定部は、前記剛体ブレードの先端部の撓み量を測定することを特徴とする請求項３〜５のいずれか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記測定部は、前記剛体ブレードに取り付けられ、前記剛体ブレードの撓みに応じた信号を生成する歪みゲージであることを特徴とする請求項３〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記歪みゲージは、前記剛体ブレードの前記像担持体と対向する対向面と反対の表面に取り付けられることを特徴とする請求項７に記載の画像形成装置。
9. 前記歪みゲージの厚さは、前記剛体ブレードの半分以下の厚さであることを特徴とする請求項７又は８に記載の画像形成装置。
10. 前記測定部は、前記剛体ブレードの撓み量を光量により測定する光学センサーであることを特徴とする３〜６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
11. 前記角度変更部は、前記剛体ブレードの前記像担持体に対する設置角度を変更することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
12. 前記角度変更部は、前記剛体ブレードと前記像担持体との当接圧を変更することを特徴とする請求項１〜１０のいずれか一項に記載の画像形成装置。
13. 前記像担持体は、中間転写ベルトであることを特徴とする請求項１〜１２のいずれか一項に記載の画像形成装置。
14. 前記像担持体の周回方向における前記剛体ブレードの上流側には、前記像担持体の周回駆動に伴う振動を防止する振動防止ローラーが備えられ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。
15. 前記振動防止ローラーは、前記像担持体に対して定位置圧接された従動回転ローラーであることを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。
16. 前記剛体ブレードは回転支点周りに回転可能に保持され、
    前記剛体ブレードの前記像担持体に対する支点角度が、前記実効当接角度よりも小さい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。
17. 前記剛体ブレードは、ダイヤモンドライクカーボンのコート層を備えることを特徴とする請求項１〜１６のいずれか一項に記載の画像形成装置。
18. 前記像担持体の周回方向における前記剛体ブレードの上流側には、前記像担持体の紙粉を除去する回転体が備えられることを特徴とする請求項１〜１７のいずれか一項に記載の画像形成装置。

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