JP5029006B2 - 画像形成装置 - Google Patents

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Description

本発明は、画像形成装置に関する。
従来、電子写真方式の複写機やプリンタ、FAX等の画像形成装置では、像保持体表面に形成された潜像がトナー像に現像され、トナー像が媒体に転写され、定着されて画像形成が行われている。トナー像が転写された後の像保持体表面には、トナーが残留していることがあり、像保持体表面を清掃するために、清掃部材、いわゆるクリーナが配置されていることが多い。また、多色画像の画像形成装置では、像保持体と最終転写材との間に中間転写体が配置されていることがあり、最終転写後の中間転写体表面を清掃する清掃部材が配置されているものもある。
前記清掃部材は、例えば、下記の特許文献1〜3に記載されている。
特許文献1(特開平06−175432号公報)には、1つの感光体ドラム1を有する画像形成装置において、感光体ドラム1表面を清掃するクリーニング手段として、回転駆動するファーブラシ13が配置されており、連続して画像形成を行う際に、連続画像形成を行う転写材Pの枚数に応じて、ファーブラシ13の回転速度を変更する技術が記載されている。
特許文献2(特開2003−345212号公報)には、4つの像保持体11を有する画像形成装置において、転写紙へ転写後のジャムが発生した場合や濃度調整を行う場合のような非画像形成時と、画像形成時とで、転写ベルト13表面の残トナーを回収するバイアスクリーニングローラ21の回転速度を変更する技術が記載されている。
特許文献3(特開2006−146189号公報)には、4つの像保持体1a,1b,1c,1dを備えた画像形成装置において、画像形成装置の緊急停止時に中間転写ベルト10上に残留した未転写画像の位置と画像濃度とに応じて、未転写画像のクリーニングを行う時間を制御する技術が記載されている。
特開平06−175432号公報(「0014」〜「0019」) 特開2003−345212号公報(「0032」〜「0040」) 特開2006−146189号公報(「0062」〜「0063」、「0088」)〜「0119」)
本発明は、複数の像保持体の間で、磨耗量のばらつきを抑えることを技術的課題とする。
前記技術的課題を解決するために、請求項1記載の画像形成装置は、
複数の像保持体と、
前記複数の像保持体に対して個別に配置され、回転して像保持体表面を清掃する複数の回転清掃部材と、
各像保持体の磨耗量に応じて、磨耗量の小さな前記像保持体の前記回転清掃部材を、磨耗量の大きな前記像保持体の前記回転清掃部材に比べて、速い回転速度で回転させて、複数の像保持体の間で磨耗量のばらつきを抑える回転清掃部材制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
請求項2に記載の画像形成装置は、請求項1に記載の画像形成装置において、
最表面に電荷輸送能を有する保護層を備えた前記複数の像保持体と、
前記各像保持体の磨耗量を検出する磨耗量検出手段と、
検出された磨耗量に基づいて、前記回転清掃部材の回転速度を設定する回転速度設定手段と、
前記回転速度設定手段で設定された回転速度で前記回転清掃部材を回転させる前記回転清掃部材制御手段と、
を備えたことを特徴とする。
請求項3に記載の画像形成装置は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、
モース硬度3以上、体積平均粒径0.1μm〜1.0μmの範囲の不定形無機微粒子を含有する現像剤が使用されて表面に可視像が形成される前記各像保持体、
を備えたことを特徴とする。
請求項4に記載の画像形成装置は、請求項1または2に記載の画像形成装置において、
モース硬度3以上、体積平均粒径0.1μm〜2.0μmの範囲の不定形無機微粒子を含有する現像剤が使用されて表面に可視像が形成される前記各像保持体と、
前記像保持体の回転方向に対して前記回転清掃部材の下流側に配置され、前記像保持体に接触して像保持体表面の付着物を掻き取る掻き取り部材であって、100%モジュラスが6.2MPa以上、19.6MPa以下の前記掻き取り部材と、
を備えたことを特徴とする。
請求項5に記載の画像形成装置は、請求項1ないし3のいずれかに記載の画像形成装置において、
表面に微細繊維により構成された繊維層を有する前記回転清掃部材、
を備えたことを特徴とする。
請求項1に記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べて、主に回転清掃部材により生じる複数の像保持体の磨耗量のばらつきを減らすことができる。
請求項2に記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べて、精度良く磨耗量のばらつきを少なくできる。
請求項3に記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べて、回転清掃部材以外の部材による像保持体の磨耗への影響を少なくすることができる。
請求項4に記載の発明によれば、請求項3の場合に比べて、粒径が大きな粒子を含有する現像剤を使用しつつ、回転清掃部材により磨耗量を精度良く調節することができる。
請求項5に記載の発明によれば、本発明を採用しない場合に比べて、回転清掃部材による像保持体表面に生じる傷を抑制できる。
次に図面を参照しながら、本発明の実施の形態の具体例である実施例を説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
なお、以後の説明の理解を容易にするために、図面において、前後方向をX軸方向、左右方向をY軸方向、上下方向をZ軸方向とし、矢印X,−X,Y,−Y,Z,−Zで示す方向または示す側をそれぞれ、前方、後方、右方、左方、上方、下方、または、前側、後側、右側、左側、上側、下側とする。
また、図中、「○」の中に「・」が記載されたものは紙面の裏から表に向かう矢印を意味し、「○」の中に「×」が記載されたものは紙面の表から裏に向かう矢印を意味するものとする。
なお、以下の図面を使用した説明において、理解の容易のために説明に必要な部材以外の図示は適宜省略されている。
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の全体説明図である。
図1において、画像形成装置Uは自動原稿搬送装置U1と、これを支持し且つ上端に透明な原稿読取り面PGを有する画像形成装置本体U2とを備えている。
前記自動原稿搬送装置U1は、複写しようとする複数の原稿Giが重ねて収容される原稿給紙部TG1と、原稿給紙部TG1から給紙され前記原稿読取り面PG上の原稿読取位置を通過して搬送される原稿Giが排出される原稿排紙部TG2とを有している。
前記画像形成装置本体U2は、利用者が画像形成動作開始等の作動指令信号を入力操作する操作部UIと、露光光学系A等を有している。
前記自動原稿搬送装置U2で原稿読取り面PG上を搬送される原稿または手動で原稿読取り面PG上に置かれた原稿からの反射光は、前記露光光学系Aを介して、固体撮像素子CCDでR(赤)、G(緑)、B(青)の電気信号に変換される。
画像情報変換部IPSは、固体撮像素子CCDから入力される前記RGBの電気信号をK(黒)、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)の画像情報に変換して一時的に記憶し、前記画像情報を所定のタイミングで潜像形成用の画像情報として潜像形成装置駆動回路DLに出力する。
なお、原稿画像が単色画像、いわゆる、モノクロの場合は、K(黒)のみの画像情報が潜像形成装置駆動回路DLに入力される。
前記潜像形成装置駆動回路DLは、各色Y,M,C,Kの各駆動回路(図示せず)を有し、入力された画像情報に応じたレーザ駆動信号を所定のタイミングで、潜像形成装置ROSの各色の潜像書込用レーザダイオード(図示せず)に出力する。
図2は実施例1の画像形成装置の要部拡大説明図である。
前記潜像形成装置ROSの上方に配置された可視像形成装置Uy,Um,Uc,Ukはそれぞれ、Y(イエロー)、M(マゼンタ)、C(シアン)、およびK(黒)の各色のトナー像を形成する装置である。
潜像形成装置ROSの各レーザダイオードから出射したY,M,C,Kの潜像書込光の一例としてのレーザビームLy,Lm,Lc,Lkは、それぞれ、回転する像保持体PRy,PRm,PRc,PRkに入射する。
前記Yの可視像形成装置Uyは、回転する像保持体PRy、帯電器CRy,現像装置Gy、転写器T1y、清掃前除電器の一例としてのプレクリーニングコロトロン1y、光除電器2y,像保持体清掃器CLyを有しており、前記可視像形成装置Um,Uc,Ukはいずれも前記Yの可視像形成装置Uyと同様に構成されている。
図1,図2において、前記各像保持体PRy,PRm,PRc,PRkはそれぞれの帯電器CRy,CRm,CRc,CRkにより一様に帯電された後、画像書込位置Q1y、Q1m,Q1c,Q1kにおいて、前記レーザビームLy,Lm,Lc,Lkにより、その表面に静電潜像が形成される。前記像保持体PRy,PRm,PRc,PRk表面の静電潜像は、現像領域Q2y,Q2m,Q2c,Q2kにおいて現像器Gy,Gm,Gc,Gkにより可視像の一例としてのトナー像に現像される。
その現像されたトナー像は、中間転写体の一例としての中間転写ベルトBに接触する1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kに搬送される。前記1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kにおいて中間転写ベルトBの裏面側に配置された1次転写器T1y,T1m,T1c,T1kには、制御部Cにより制御される電源回路Eから所定のタイミングでトナーの帯電極性と逆極性の1次転写電圧が印加される。
前記各像保持体PRy〜PRk上のトナー像は前記1次転写器T1y,T1m,T1c,T1kにより中間転写ベルトBに1次転写される。1次転写後の像保持体PRy,PRm,PRc,PRk表面の残留トナーは、像保持体清掃器CLy,CLm,CLc,CLkによりクリーニングされる。前記像保持体PRy,PRm,PRc,PRk表面は、プレクリーニングコロトロン1y,光除電器2yにより除電された後、帯電器CRy,CRm,CRc,CRkにより再帯電される。
前記像保持体PRy〜PRkの上方には、上下移動可能且つ前方に引き出し可能な中間転写装置の一例としてのベルトモジュールBMが配置されている。前記ベルトモジュールBMは、中間転写体の一例としての中間転写ベルトBと、中間転写体駆動部材の一例としてのベルト駆動ロールRd、中間転写体張架部材の一例としてのテンションロールRt、蛇行防止用部材の一例としてのウォーキングロールRw、従動部材の一例としてのアイドラロール(フリーロール)Rfおよび二次転写領域対向部材の一例としてのバックアップロールT2aを含む中間転写体支持部材の一例としてのベルト支持ロール(Rd,Rt,Rw,Rf,T2a)と、前記1次転写器T1y,T1m,T1c,T1kとを有している。そして、前記中間転写ベルトBは前記ベルト支持ロール(Rd,Rt,Rw,Rf,T2a)により回転移動可能に支持されている。
前記バックアップロールT2aに接する中間転写ベルトBの表面に対向して2次転写部材の一例としての二次転写ロールT2bが配置されており、前記各ロールT2a,T2bにより2次転写器T2が構成されている。また、2次転写器T2bおよび中間転写ベルトBの対向する領域には2次転写領域Q4が形成される。
前記1次転写領域Q3y,Q3m,Q3c,Q3kで転写器T1y,T1m,T1c,T1kにより中間転写ベルトB上に順次重ねて転写された単色または多色のトナー像は、前記2次転写領域Q4に搬送される。
前記潜像形成装置ROSの下方には、給紙容器の一例としての給紙トレイTR1〜TR3を前後方向(X軸方向)に出入可能に支持するガイド部材の一例としての左右一対のガイドレールGR,GRが3段設けられている。給紙トレイTR1〜TR3に収容された媒体の一例としての記録シートSは、媒体取出し部材の一例としてのピックアップロールRpにより取り出され、媒体捌き部材の一例としてのさばきロールRsにより1枚ずつ分離される。そして、記録シートは、媒体搬送路の一例であるシート搬送路SHに沿って媒体搬送部材の一例としての複数の搬送ロールRaにより搬送され、2次転写領域Q4のシート搬送方向上流側に配置された転写領域搬送時期調節部材の一例としてのレジロールRrに送られる。前記シート搬送路SH、シート搬送ロールRa、レジロールRr等によりシート搬送装置(SH+Ra+Rr)が構成されている。
レジロールRrは、前記中間転写ベルトBに形成されたトナー像が2次転写領域Q4に搬送されるのにタイミングを合わせて、前記記録シートSを2次転写領域Q4に搬送する。記録シートSが前記2次転写領域Q4を通過する際、前記バックアップロールT2aは接地され、2次転写器T2bには前記制御部Cにより制御される電源回路Eから所定のタイミングでトナーの帯電極性と逆極性の2次転写電圧が印加される。このとき、前記中間転写ベルトB上のカラートナー像は、前記2次転写器T2により前記記録シートSに転写される。
2次転写後の前記中間転写ベルトBは、中間転写体清掃器の一例としてのベルトクリーナCLbによりクリーニングされる。
前記トナー像が2次転写された記録シートSは、定着装置Fの加熱用定着部材の一例としての加熱ロールFhおよび加圧用定着部材の一例としての加圧ロールFpの圧接領域である定着領域Q5に搬送され、前記定着領域を通過する際に加熱定着される。加熱定着された記録シートSは、媒体排出部材の一例としての排出ローラRhから媒体排出部の一例としての排紙トレイTRhに排出される。
なお、前記加熱ロールFh表面には、記録シートSの前記加熱ロールからの離型性を良くするための離型剤が離型剤塗布装置Faにより塗布されている。
前記ベルトモジュールBMの上方にはY(イエロー),M(マゼンタ),C(シアン),K(黒)の各現像剤を収容する現像剤補給容器の一例としての現像剤カートリッジKy,Km,Kc,Kkが配置されている。各現像剤カートリッジKy,Km,Kc,Kkに収容された現像剤は、前記現像器Gy,Gm,Gc,Gkの現像剤の消費に応じて、図示しない現像剤補給路から前記各現像器Gy,Gm,Gc,Gkに補給される。
なお、実施例1では、前記現像剤には、モース硬度が3以上で、体積平均粒径が0.1μm〜1.0μm程度の不定形無機粒子の外添剤が外添されている。
前記モース硬度は、モース硬度計を用いて得られる。F.Mohsにより案出されたもので、次の10種の鉱物を選定し、これで順次ひっかいて傷がつけば、その鉱物よりも硬さが低いとする。鉱物は硬度の低い順から1:滑石、2:石膏、3:方解石、4:蛍石、5:りん灰石、6:正長石、7:水晶、8:黄玉、9:鋼玉、10:ダイヤモンド、である。また、体積平均粒径は、粒度分布を基にして分割された粒度範囲(チャネル)に対して体積についてそれぞれ小径側から累積分布を描いた場合に累積が50%になる粒径であり、従来公知の体積平均粒径の測定装置により測定される。
不定形無機粒子としては、上記特性を有するものであれば特に限定されるものではないが、以下のような物が例示できる。すなわち、シリカ、アルミナ、チタニア、ジルコニア、チタン酸バリウム、チタン酸アルミニウム、チタン酸ストロンチウム、チタン酸マグネシウム、酸化亜鉛、酸化クロム、酸化セリウム、酸化アンチモン、酸化タングステン、酸化スズ、酸化テルル、酸化マンガン、酸化ホウ素、炭化ケイ素、炭化ホウ素、炭化チタン、窒化ケイ素、窒化チタン、窒化ホウ、炭酸カルシウム素、炭酸カルシウム、炭酸マグウネシウムおよびりん酸カルシウム等の各種無機酸化物、窒化物、ホウ化物等が好適に使用される。
図1において、前記画像形成装置Uは上側枠体UFと下側枠体LFとを有しており、上側枠体UFには、前記潜像形成装置ROSおよび潜像形成装置ROSよりも上方に配置された部材(像保持体PRy,PRm,PRc,PRk、現像器Gy,Gm,Gc,Gk、ベルトモジュールBM等)が支持されている。
また、下側枠体LFには、前記給紙トレイTR1〜TR3を支持するガイドレールGRおよび前記各トレイTR1〜TR3から給紙を行う前記給紙部材(ピックアップロールRp,さばきロールRs,シート搬送ロールRa等)が支持されている。
(像保持体の説明)
図3は本発明の実施例1の像保持体の説明図である。
次に、本発明の実施例1の像保持体PRy,PRm,PRc,PRkの構成を説明するが、各色の像保持体PRy,PRm,PRc,PRkは同様に構成されているため、Y色の像保持体PRyについてのみ説明し、その他の像保持体PRm,PRc,PRkについての詳細な説明は省略する。
図3において、実施例1の像保持体PRyは、接地されたアルミニウム製の円筒状の基体11を有する。前記機体の表面には、下引層12が形成され、下引層12の外側には、電荷発生層13が形成されている。前記電荷発生層13の表面側には、電荷輸送層14が形成され、電荷輸送層14の表面側には保護層15が形成されている。
実施例1の像保持体PRyの作製方法を下記に例示する。
4重量部のポリビニルブチラール樹脂(エスレック(登録商標)BM−S、積水化学工業株式会社製)を溶解したn−ブチルアルコール170重量部に、有機ジルコニウム化合物(アセチルアセトンジルコニウムブチレート)30重量部および、有機シラン化合物(γ−アミノプロピルトリメトキシシラン)3重量部を添加、混合撹拌して下引層形成用の塗布液を作製する。この塗布液を、ホーニング処理により粗面化された外径84mmのアルミニウム基体11の表面に塗布し、室温で5分間風乾した後、基体11を10分間で50℃に昇温し、50℃85%RH(露点47℃)の高温高湿浴槽中に入れて、20分間加湿硬化促進処理を行った。その後、熱風乾燥機に入れて160℃で15分間乾燥を行い、基体11表面に下引層を形成した。
次に、電荷発生材料としての塩化ガリウムフタロシアニンを15重量部、塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体樹脂(VMCH、日本ユニオンカーバイト社製)10重量部およびn−ブチルアルコール300重量部からなる混合物をサンドミルにて4時間分散した。得られた分散液を、下引層12上に塗布し、乾燥させて、膜厚0.25μmの電荷発生層13を形成した。
次に、N,N′−ビス(3−メチルフェニル)−N,N′−ジフェニルベンジジン40重量部と、ビスフェノールZポリカーボネート樹脂(分子量40000)60重量部とをテトロヒドロフラン230重量部およびモノクロロベンゼン100重量部に十分溶解混合して得られた塗布液を、電荷発生層13表面に塗布し、115℃で40分間乾燥することにより、膜厚22μmの電荷輸送層14を形成した。
次に、下記の化1の化合物を2重量部、レジトップPL4852(群栄化学工業株式会社製)を2重量部をイソプロピルアルコール10重量部に溶解させ、保護槽形成用塗布液を得た。この保護槽形成用塗布液を電荷輸送層14表面に塗布し、室温で20分間風乾した後、145℃で40分間乾燥させ、膜厚4μmの電荷輸送能力を有する保護層15を作製し、像保持体PRyを作製した。
Figure 0005029006
したがって、像保持体PRyでは、帯電器CRyにより表面が帯電された状態で、レーザー光Lyが照射されると、電荷発生層13で電荷や正孔が発生し、電荷輸送層14、保護層15を電荷が輸送され、表面の電荷が流れ、レーザー光Lyが照射された部分の帯電電位が、レーザー光Lyが照射されていない部分に対して低下する。
(像保持体清掃器の説明)
図4は本発明の実施例1の像保持体清掃器の要部拡大説明図である。
次に、本発明の実施例1の像保持体清掃器CLy,CLm,CLc,CLkやプレクリーニングコロトロン1y,1m,1c,1k、光除電器2y,2m,2c,2kの構成を説明するが、各色の像保持体清掃器CLy,CLm,CLc,CLk等は同様に構成されているため、Y色のものについてのみ説明し、その他の色のものについての詳細な説明は省略する。
図4において、実施例1の像保持体清掃器CLyは、清掃容器の一例としてのハウジング20を有しており、ハウジング20内には、像保持体PRyに対向して配置された回転清掃部材の一例としてのクリーニングロール21が回転可能に支持されている。実施例1のクリーニングロール21は、外径が12mmの回転駆動するロールにより構成されており、像保持体PRyとの対向位置において同方向に回転するように設定されている。実施例のクリーニングロール21は、直径6mmのシャフト21aと、シャフト21aの周囲に固定された弾性層21bと、弾性層の表面に被覆された層厚900μmの繊維層(表面層)21cとを有する。
前記シャフト21aは、例えば、鉄、SUS等の金属で形成することができ、弾性層21bは例えば、カーボンブラック等の導電材を配合した発泡ウレタン、NBR、SBR、EPDM等で形成された導電性の円筒ロールにより構成できる。
また、繊維層21cは、導電性繊維からなる不織布や、導電性繊維を編み込んだり織り込んだりして布状にしたものを使用可能である。ここで、導電性繊維としては、例えば、カーボンブラックを分散させたナイロン導電糸の割繊繊維(KBセイレン(株)製)の例えば繊維太さ0.5デニール(248T/450F)のものを用いることができる。このように、極細の導電性繊維を用いることで、繊維層21cの表面積を増加させることができるので、トナーを多量に保持させることができ、また、クリーニング性能を高めることができる。この場合に、トナーの保持性・クリーニング性の観点から、導電性繊維の繊維太さとしては、2デニール(直径約15μm)以下、より好ましくは1デニール(直径約11μm)以下が適している。また、不織布としては、乾式不織布、スポンジバンド、湿式不織布等があるが、本実施例では、乾式不織布を用いている。乾式不織布は、具体的には、繊維長が数センチ程度の繊維を、カードやエアランダム機で薄いシートとし、必要に応じて何枚かのシートを重ねて形成されたものであり、繊維の接合は、高圧細水流で絡めることで形成されている。
なお、繊維層21cにおいては、導電性繊維に例えば繊維層21cの耐久性を補強するための絶縁性の繊維を混合させた構成を用いることもできる。
そして、実施例1のクリーニングロール21には、残留トナーの帯電極性とは逆極性の残留トナー除去電圧が印加される。したがって、像保持体PRy表面からクリーニングロール21側に残留トナーが静電的に移動する電界が発生し、残留トナーが像保持体PRyから除去される。また、像保持体PRyに付着した放電生成物や紙粉、埃等の付着物もクリーニングロール21により除去される。
前記クリーニングロール21には、クリーニングロール21で除去された現像剤を回収する回収部材の一例として回収ロール22が接触対向して配置されており、回収ロール22には、回収ロール22表面に付着したトナーを掻き落とす掻き落とし部材の一例としてのスクレーパ23が配置されている。
前記回収ロール22は、例えば、カーボンブラックを分散させて抵抗値を調整したフェノール樹脂で形成されている。なお、鉄やSUS等の金属材料を使用することも可能であり、スクレーパ23との接触を円滑化したりトナーの離型性を高めるためにフッ素樹脂等の被膜を形成することも可能である。
そして、前記回収ロール22には、クリーニングロール21表面のトナーが回収ロール22側に静電的に移動する電界を発生させる残留トナー回収電圧が印加されている。
前記クリーニングロール21の像保持体PRy回転方向下流側には、像保持体PRy表面から残留トナーを掻き取る掻き取り部材の一例としてのクリーニングブレード24が配置されている。
前記クリーニングロール21から回収ロール22に回収され、スクレーパ23で掻き落とされたトナーやクリーニングブレード24で掻き取られたトナーは、廃棄現像剤搬送部材の一例としての廃トナー搬送オーガ26により搬送され、図示しない廃棄現像剤回収容器に回収される。
前記符号21〜26を付した各部材により実施例1の像保持体清掃器CLyが構成されている。
(帯電器の説明)
図4において、実施例1の帯電器CRyは、接触型の帯電ロールにより構成されており、帯電器CRyには、帯電用電源回路Ebから像保持体PRy表面を帯電させる帯電電圧が印加される。実施例1では、前記帯電電圧として、直流電圧に交流電圧が重畳された帯電電圧が印加され、定電流で制御されている。
前記帯電用電源回路Ebには、経時的に表面が磨耗して抵抗値等の電気的特性が変化する像保持体PRyと帯電器CRyとの間の電圧−電流特性を検出する電気特性検出器SN1yが接続されている。実施例1の電気特性検出器SN1yは、定電流で制御される帯電電圧の交流電圧のピーク電圧を検出することにより、電圧−電流特性を検出する。
(実施例1の制御部の説明)
図5は本発明の実施例1の画像形成装置の制御部のブロック線図である。
図5において、前記制御部Cは、外部との信号の入出力および入出力信号レベルの調節等を行う入出力インターフェースI/O、必要な処理を行うためのプログラムおよびデータ等が記憶されたROM(リードオンリーメモリ)、必要なデータを一時的に記憶するためのRAM(ランダムアクセスメモリ)、前記ROMに記憶されたプログラムに応じた処理を行うCPU(中央演算処理装置)、ならびにクロック発振器等を有するマイクロコンピュータにより構成されており、前記ROMに記憶されたプログラムを実行することにより種々の機能を実現することができる。
(制御部Cに接続された信号出力要素)
前記制御部Cは、操作部UIや電気特性検出器SN1y〜SN1k等の信号出力要素からの出力信号が入力されている。
前記操作部UIは、電源スイッチUI1、表示部UI2、入力釦の一例としての矢印キーUI3やコピースタートキーUI4等を備えている。
電気特性検出器SN1y〜SN1kは、各色の像保持体PRy〜PRkと帯電器CRy〜CRkとの電圧−電流特性を検出する。
(制御部Cに接続された被制御要素)
また、制御部Cは、メインモータ駆動回路D1、電源回路E、クリーニング用モータ駆動回路D2、その他の図示しない制御要素に接続されており、それらの作動制御信号を出力している。
メインモータ駆動回路D1はメインモータM1を介して像保持体PRy〜PRkや中間転写ベルトB等を回転駆動する。
前記電源回路Eは現像用電源回路Ea、帯電用電源回路Eb、転写用電源回路Ec、定着用電源回路Ed、クリーニング用電源回路Ee等を有している。
現像用電源回路Eaは、現像器Gy〜Gkの現像ロールに現像バイアスを印加する。
帯電用電源Ebは、帯電器CRy〜CRkそれぞれに像保持体PRy〜PRk表面を帯電させるための帯電電圧を印加する。
転写用電源回路Ecは、1次転写ロールT1y〜T1kや2次転写ロールT2bに転写バイアスを印加する。
定着用電源回路Edは、定着装置Fの加熱ロールFhにヒータ加熱用の電源を供給する。
クリーニング用電源回路Eeは、像保持体清掃器CLy〜CLkのクリーニングロール21や回収ロール22に残留トナー除去電圧や残留トナー回収電圧を印加する。
クリーニングロール用モータ駆動回路D2は、クリーニングロール用モータM2y〜M2kを駆動して、クリーニングロール21を回転駆動する。
(制御部Cの機能)
前記制御部Cは、前記信号出力要素からの入力信号に応じた処理を実行して、前記各制御要素に制御信号を出力する機能を有している。すなわち、制御部Cは次の機能を有している。
C1:ジョブ制御手段
画像形成動作制御手段の一例としてのジョブ制御手段C1は、コピースタートキーUI4の入力に応じて、画像形成装置Uの各部材の駆動や各電圧の印加タイミング等を制御して、画像形成動作であるジョブを実行する。
C2:メインモータ制御手段
メインモータ制御手段C2は、メインモータ駆動回路D1を介してメインモータM1の駆動を制御し、像保持体PRy〜PRk等の駆動を制御する。
C3:電源回路制御手段
電源回路制御手段C3は、現像用電源回路制御手段C3Aと、帯電用電源回路制御手段C3Bと、転写用電源回路制御手段C3Cと、定着用電源回路制御手段C3D、クリーニング用電源回路制御手段C3Eとを有し、電源回路Eの作動を制御して、各部材への電圧印加や電源供給を制御する。
C3A:現像用電源回路制御手段
現像用電源回路制御手段C3Aは、現像用電源回路Eaを制御して現像器Gy〜Gkの現像ロールに印加する現像電圧を制御する。
C3B:帯電用電源回路制御手段
帯電用電源回路制御手段C3Bは、帯電用電源回路Ebを制御して、帯電ロールCRy〜CRkに印加する帯電電圧を制御する。
C3C:転写用電源回路制御手段
転写用電源回路制御手段C3Cは、転写用電源回路Ecを制御して、1次転写ロールT1y〜T1kに印加する1次転写電圧や、2次転写ロールT2bに印加する2次転写電圧を制御する。
C3D:定着用電源回路制御手段
定着用電源回路制御手段C3Dは、定着用電源回路Edを制御して、定着装置Fの加熱ロールFhのヒータの温度制御、すなわち、定着温度の制御を行う。
C3E:クリーニング用電源回路制御手段
クリーニング用電源回路制御手段C3Eは、前記クリーニング用電源回路Eeを制御して、クリーニングロール21や回収ロール22へ印加される電圧を制御する。
C4:クリーニングロール回転制御手段(回転清掃部材制御手段)
クリーニングロール回転制御手段C4は、像保持体膜厚検出手段C4Aと、ロール回転速度設定手段C4Bと、クリーニングロール用モータ制御手段C4Cとを有し、各色の像保持体PRy〜PRk毎に設けられたクリーニングロール21の回転を制御する。
C4A:像保持体膜厚検出手段(磨耗量検出手段)
像保持体膜厚検出手段C4Aは、電気特性・膜厚関係記憶手段C4A1を有し、電気特性検出器SN1y〜SN1kで検出された電気特性に基づいて、像保持体PRy〜PRkの膜厚、すなわち、どの程度磨耗されたかを、各色毎に検出する。実施例1の像保持体膜厚検出手段C4Aでは、実験等により予め求められた電気特性と膜厚との関係を特定する情報が電気特性・膜厚関係記憶手段C4A1に記憶されており、電気特性検出器SN1y〜SN1kで検出された電気特性から対応する膜厚を取得することで膜厚を検出する。
C4B:ロール回転速度設定手段(回転清掃部材回転速度設定手段)
ロール回転速度設定手段C4Bは、膜厚・回転速度関係記憶手段C4B1を有し、像保持体膜厚検出手段C4Aで検出された膜厚に基づいて、各色の像保持体PRy〜PRk用のクリーニングロール21の回転速度を設定する。実施例1のロール回転速度設定手段C4Bは、予め実験等により求められた膜厚と最適な回転速度との関係が膜厚・回転速度関係記憶手段C4B1に記憶されており、像保持体膜厚検出手段C4Aで検出された膜厚に対応するクリーニングロール21の回転速度を取得することで、各色毎に、個別に回転速度を設定する。
C4C:クリーニングロール用モータ制御手段
クリーニングロール用モータ制御手段C4Cは、前記ロール回転速度設定手段C4Bで設定された回転速度に基づいて、クリーニング用モータ駆動回路D2を介して、各クリーニングロール用モータM2y〜M2kの駆動を制御し、クリーニングロール21の回転を制御する。
(実施例1のフローチャートの説明)
(クリーニングロール回転制御処理のフローチャートの説明)
図6は実施例1のクリーニングロール回転制御処理のフローチャートの説明図である。
図6のフローチャートの各ステップSTの処理は、前記画像形成装置Uの制御部Cに記憶されたプログラムに従って行われる。また、この処理は画像形成装置Uの他の各種処理と並行して実行される。
図6に示すフローチャートは画像形成装置Uの電源投入により開始される。
図6のST1において、画像形成動作であるジョブが開始されたか否かを判別する。イエス(Y)の場合はST2に進み、ノー(N)の場合はST1を繰り返す。
ST2において、像保持体PRy〜PRkと帯電器CRy〜CRkとの間の電圧−電流特性、すなわち、電気特性を色毎に検出する。そして、ST3に進む。
ST3において、電圧−電流特性から像保持体PRy〜PRkの膜厚を色毎に検出する。そして、ST4に進む。
ST4において、検出された膜厚に基づいて、クリーニングロール21の回転速度を色毎に個別に設定する。そして、ST5に進む。
ST5において、設定された回転速度でクリーニングロール21を回転駆動する。そして、ST6に進む。
ST6において、ジョブが終了したか否かを判別する。イエス(Y)の場合はST7に進み、ノー(N)の場合はST2に戻る。
ST7において、クリーニングロール21の駆動を停止する。そして、ST1に戻る。
(実施例1の作用)
前記構成要件を備えた実施例1の画像形成装置Uでは、画像形成が行われると、像保持体PRy〜PRk表面に接触する中間転写ベルトBやクリーニングロール21、クリーニングブレード24等と擦れることにより像保持体PRy〜PRk表面が磨耗する。実施例1の像保持体PRy〜PRkは、表面の保護層15により磨耗が少なく、長寿命化されると共に、前記磨耗が少なすぎると経時的に像保持体PRy〜PRk表面がトナーにより汚れ、像流れ等の画質低下が発生することがあるため、クリーニングロール21やクリーニングブレード24により像流れ等の抑制に必要な程度の摺擦、磨耗がされる。
実施例1の画像形成装置Uでは、複数の像保持体PRy〜PTkを有しており、中間転写ベルトBには、上流側から順に、Y、M、C、Kのトナー像が転写される。すなわち、中間転写ベルトBの回転方向下流側に配置された像保持体では、像保持体から中間転写ベルトBにトナー像が1次転写されると共に、中間転写ベルトB表面に転写されている上流側の他の色のトナー像が逆転写、いわゆる、リトランスファーすることがある。したがって、最下流のKの像保持体PRk表面には、K色の残留トナーだけでなく、逆転写したY,M,C色のトナーも付着していることがあり、クリーニングロール21やクリーニングブレード24により混色した残留トナーが回収される。このため、最下流のKの像保持体PRkで除去、回収されるトナーの量と、最上流のYの像保持体PRyで除去、回収されるトナーの量とは異なる。回収されたトナーの量が異なると清掃部に介在する潤滑材としてのトナーの量が異なるため、結果として、磨耗量が異なる。
(像保持体の磨耗量の違いの説明)
図7は、横軸に像保持体の累積回転数(kcy、キロサイクル=1000回転)を取り縦軸に像保持体表面の磨耗量を取った像保持体表面の磨耗量(μm)に関する説明図であり、図7Aは実施例1の画像形成装置における磨耗量の説明図、図7Bは従来の画像形成装置における磨耗量の説明図である。
図7において、像保持体PRy〜PRkについて、最上流側に配置されたYの像保持体PRyの磨耗量と、最下流に配置されたKの像保持体PRkの磨耗量との関係を実施例1の場合と、従来の場合とで比較した。
実施例1として、像保持体PRy〜PRkの回転速度を320mm/s、Yのクリーニングロール21yの回転速度を250mm/s、Kのクリーニングロール21kの回転速度を190mm/sとして、測定した。すなわち、像保持体PRy〜PRkに対する、Yのクリーニングロール21yの周速比は0.85に設定され、Kのクリーニングロール21kの周速比は0.6に設定されている。測定結果を図7Aに示す。
また、従来例として、像保持体PRy〜PRkの回転速度を320mm/s、クリーニングロール21y〜21kの回転速度をいずれも220mm/s、すなわち、周速比を0.7として、磨耗量の測定を行った結果を図7Bに示す。
図7A、図7Bにおいて、前記像保持体PRy〜PRkから除去、回収されるトナーの量の差異や、色の違いによるトナーの成分特性の差異により、像保持体PRy〜PRk表面の磨耗量が色毎に異なる。すなわち、像保持体PRy〜PRk表面に付着したトナーは、清掃時に潤滑剤と類似する作用を有するため、図7Bに示すように、最上流の像保持体PRyと、最下流の像保持体PRkとでは、トナー量やトナーの特性により像保持体表面の磨耗量が異なる。例えば、図7Bにおいて、1000kcy、すなわち、100万回転時では、Yの像保持体PRyの磨耗量は約4.0μmとなり、Kの像保持体PRkの磨耗量は約2.6μmであり、その差が約1.4μmとなる。
これに対して、実施例1の画像形成装置Uでは、像保持体PRy〜PRkの膜厚、間接的に初期の膜厚に対する磨耗量が検出され、検出された磨耗量に応じて、クリーニングロール21の回転が制御されることにより、像保持体PRy〜PRkの磨耗量が近づく。例えば、図7Aにおいて、100万回転時では、Yの像保持体PRyの磨耗量は約3.4μmとなり、Kの像保持体PRkの磨耗量は約3.1μmであり、その差は約0.3μmとなる。
したがって、クリーニングロール21の回転速度を変更すると、像保持体PRy〜PRkに対する周速比に応じて磨耗量が変化する。この関係を利用して、例えば、最大磨耗量の像保持体のクリーニングロール21の回転速度は変えずに、磨耗量が小さな像保持体のクリーニングロール21は、最大磨耗量との差に対応する周速比となる回転速度に設定したり、最大磨耗量の像保持体のクリーニングロール21の回転速度を、磨耗量が小さくなるように、すなわち、周速比が1に近づくように回転速度を設定したりすることで、互いの像保持体の磨耗量が近づく。特に、実施例1では、予測して予め回転速度が設定されるのではなく、実際に検出された膜厚に基づいて回転速度が設定されるため、精度良く磨耗量が均一化される。
また、実施例1の画像形成装置では、前記現像剤には、モース硬度が3以上で、体積平均粒径が0.1μm〜1.0μm程度の不定形無機粒子の外添剤が外添されており、クリーニングロール21は、この不定形無機微粒子を保持した状態で像保持体PRy〜PRkを摺擦する。すなわち、硬く粒径が微小な粒子を保持したクリーニングロール21により、像保持体PRy〜PRk表面は研磨される。
次に、本発明の実施例2の説明を行うが、この実施例2の説明において、前記実施例1の構成要素に対応する構成要素には同一の符号を付して、その詳細な説明を省略する。
この実施例2は、下記の点で前記実施例1と相違しているが、他の点では前記実施例1と同様に構成されている。
実施例2では、前記現像剤には、モース硬度が3以上で、体積平均粒径が0.1μm〜2.0μm程度の不定形無機粒子の外添剤が外添されている。
また、実施例2では、クリーニングブレード24として、100%モジュラスが6.2MPa以上19.6MPa以下の弾性ゴムにより構成されている。なお、前記100%モジュラスは、JIS K 6301(加硫ゴム物理試験方法)に準拠した測定方法で測定され、23℃の環境下での100%伸張時の応力を指す。
(実施例2の作用)
図8は、像保持体に対するクリーニングロールの周速比と像保持体の1キロサイクル当りの摩耗量(nm/kcy)との関係を示す説明図であり、横軸にクリーニングロールの周速比、縦軸に像保持体の摩耗量を取ったグラフである。
前記構成を備えた実施例2の画像形成装置Uでは、現像剤にモース硬度3以上体積平均粒径が0.1μm〜2.0μmの範囲の不定形無機粒子が外添されているため、図8に示すように、外添剤を添加しない場合に比べて、クリーニングロール21による磨耗量、すなわち、研磨性を高めることができ、精度良く磨耗量を調整することができる。
このようにして、逆転写されたトナー等の潤滑作用により磨耗量が比較的小さい下流側の像保持体のクリーニングロール21では、磨耗量が比較的大きな上流側の像保持体のクリーニングロール21に比べて、像保持体表面が多めに磨耗される。
図9は実施例2のクリーニングブレードによる磨耗の説明図であり、横軸に外添剤の平均粒径(μm)を取り縦軸に像保持体磨耗量(nm/kcy)を取ったグラフである。
図10は実施例2のクリーニングブレードの磨耗性の説明図であり、図10Aは実施例2のクリーニングブレードの説明図、図10Bは従来のクリーニングブレードの説明図である。
図8〜図10において、実施例2の画像形成装置では、100%モジュラスが6.2MPa以上19.6MPa以下のクリーニングブレード24が使用されているため、従来使用されているクリーニングブレード24に比べて硬く、図10Bに示すような100%モジュラスが6.2MPaよりも低い従来の場合に比べて、図10Aに示すようにブレード先端部が変形しにくい。したがって、実施例2のクリーニングブレード24では、従来のクリーニングブレードに比べて、ブレード先端部と像保持体表面との間のくさび形の空間に進入した外添剤やトナーがクリーニングブレード24により像保持体表面に押付けられにくく、像保持体表面を磨耗させる能力が小さい。このため、実施例2の画像形成装置Uでは、現像剤にモース硬度3以上体積平均粒径が0.1μm〜2.0μmの範囲の不定形無機粒子、すなわち、実施例1の場合に比べて大径の不定形微粒子が使用されていても、クリーニングブレード24での大径の微粒子による研磨の影響を受けにくくなる。
このため、図9に示すように、実施例2のクリーニングブレード24では、外添剤の平均粒径に関わらず、言い換えると、クリーニングロール21に保持された場合の研磨制御性の高い大径の微粒子を使用しても、像保持体の磨耗量は変わらず、クリーニングブレード24による磨耗は、上流側の像保持体でも下流側の像保持体でもほとんど変化しない。したがって、像保持体PRy〜PRkの磨耗量の差は、主としてクリーニングロール21による磨耗に依存し、クリーニングブレード24による磨耗による影響は少ない。
(変更例)
以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の要旨の範囲内で、種々の変更を行うことが可能である。本発明の変更例(H01)〜(H08)を下記に例示する。
(H01)前記実施例において、画像形成装置としての複写機プリンタを例示したが、これに限定されず、FAXやプリンタあるいはこれらすべてまたは複数の機能を備えた複合機とすることも可能である。
(H02)前記実施例において、膜厚の検出方法として、定電流制御された帯電電圧の交流のピーク電圧を検出する構成を例示したがこれに限定されず、接触、被接触に関わらず任意の膜厚検出方法を採用可能である。例えば、温度湿度等の使用環境に応じて定電流で制御されている場合には、交流電圧のピーク電圧を変化の傾きを考慮して、膜厚を検出したり、帯電器ではなく1次転写器と像保持体との間の電気特性の変化に基づいて膜厚を検出することも可能である。なお、1次転写器で電気特性の変化を検出する場合、帯電器は接触型の帯電ロールに限定されず、コロナ放電型のコロトロンやスコロトロン等を採用可能である。
(H03)前記実施例において、膜厚の検出を継続的に行ったが、これに限定されず、予め設定された時期、例えば、像保持体が1000回転する毎に膜厚を検出し、クリーニングロールの回転速度を設定することも可能である。また、膜厚を検出せずに、例えば、予め実験等により各像保持体におけるプリント枚数(または像保持体回転数あるいは像保持体回転時間)と磨耗量との関係を記憶手段に格納しておき、累積プリント枚数に応じて、関係に応じた適切な回転速度に設定するように構成することも可能である。
(H04)前記実施例において、不織布等を使用したクリーニングローラを使用したが、これに限定されず、クリーニングブラシ等、任意の像保持体回転清掃部材を採用可能である。また、不織布として導電性の繊維を使用した不織布を例示したが、これに限定されず、絶縁性の不織布を使用したクリーニングローラとすることも可能である。なお、絶縁性の不織布を使用した場合、回収ロール22やスクレーパ23を省略することも可能であり、絶縁性不織布のクリーニングロール単体で不織布の微細且つポーラス(porous:多孔性)の構造で、トナー成分を保持して摺擦することができる。
(H05)前記実施例において、例示した外添剤を添加することが望ましいが、外添剤を添加せず、外添剤による影響を考慮した上でクリーニングローラの回転制御を行う構成とすることも可能である。
(H06)前記実施例において、クリーニングブレード24は例示した100%モジュラスのものを使用することが望ましいが、これ以外のクリーニングブレードを使用し、クリーニングブレードによる磨耗量の変化を考慮した上でクリーニングローラの回転制御を行う構成とすることも可能であり、また、クリーニングブレードを省略することも可能である。なお、100%モジュラスが19.6MPa、すなわち、200kgf/cm以上の場合、像保持体表面に擦過傷が発生した場合に、ゴムの凹凸に対する追従性が不十分となり、特に、球状のトナーを使用した場合にはクリーニング不良が発生しやすくなるため、19.6MPa以下のクリーニングブレードを使用することが望ましい。一方、100%モジュラスが6.2MPaよりも低い場合、低画像密度の画像の連続印刷等のストレス条件下で、ブレード先端部がより変形しやすくなる。変形により生じるブレード先端部と像保持体表面との間のくさび形の空間に進入した外添剤やトナーがクリーニングブレード24により像保持体表面に押付けられ像保持体表面を磨耗させる能力が大きくなり、クリーニングブレードでの磨耗量の影響が大きくなる。したがって、100%モジュラスが6.2MPa以上のクリーニングブレードを使用することが望ましい。
(H07)前記実施例において、像保持体の構成は、実施例に例示した構成に限定されず、任意の構成を採用可能である。例えば、下引層12は省略することができ、保護層15は設けることが望ましいが、省略することも可能である。
(H08)前記実施例において、像保持体PRy〜PRkは、中間転写ベルトBの回転方向に対して上流側からY,M,C,Kの順に配置したが、これに限定されず、配置順は任意に変更可能である。また、中間転写ベルトBが無く、像保持体PRy〜PRkから媒体に直接転写される構成としたり、中間転写ドラムを有する構成とすることも可能である。また、像保持体PRy〜PRkの数は4つ、すなわち、4色に限定されず、3色以下や5色以上とすることも可能である。
図1は本発明の実施例1の画像形成装置の全体説明図である。 図2は実施例1の画像形成装置の要部拡大説明図である。 図3は本発明の実施例1の像保持体の説明図である。 図4は本発明の実施例1の像保持体清掃器の要部拡大説明図である。 図5は本発明の実施例1の画像形成装置の制御部のブロック線図である。 図6は実施例1のクリーニングロール回転制御処理のフローチャートの説明図である。 図7は、横軸に像保持体の累積回転数(kcy、キロサイクル)を取り縦軸に像保持体表面の磨耗量を取った像保持体表面の磨耗量(μm)に関する説明図であり、図7Aは実施例1の画像形成装置における磨耗量の説明図、図7Bは従来の画像形成装置における磨耗量の説明図である。 図8は、像保持体に対するクリーニングロールの周速比と像保持体の1キロサイクル当りの摩耗量(nm/kcy)との関係を示す説明図であり、横軸にクリーニングロールの周速比、縦軸に像保持体の摩耗量を取ったグラフである。 図9は実施例2のクリーニングブレードによる磨耗の説明図であり、横軸に外添剤の平均粒径(μm)を取り縦軸に像保持体磨耗量(nm/kcy)を取ったグラフである。 図10は実施例2のクリーニングブレードの磨耗性の説明図であり、図10Aは実施例2のクリーニングブレードの説明図、図10Bは従来のクリーニングブレードの説明図である。
符号の説明
15…保護層、
21…回転清掃部材、
21c…繊維層、
24…掻き取り部材、
C4…回転清掃部材制御手段、
C4A…磨耗量検出手段、
C4B…回転速度設定手段、
Gy,Gm,Gc,Gk…現像器、
PRy,PRm,PRc,PRk…像保持体、
U…画像形成装置。

Claims (5)

  1. 複数の像保持体と、
    前記複数の像保持体に対して個別に配置され、回転して像保持体表面を清掃する複数の回転清掃部材と、
    各像保持体の磨耗量に応じて、磨耗量の小さな前記像保持体の前記回転清掃部材を、磨耗量の大きな前記像保持体の前記回転清掃部材に比べて、速い回転速度で回転させて、複数の像保持体の間で磨耗量のばらつきを抑える回転清掃部材制御手段と、
    を備えたことを特徴とする画像形成装置。
  2. 最表面に電荷輸送能を有する保護層を備えた前記複数の像保持体と、
    前記各像保持体の磨耗量を検出する磨耗量検出手段と、
    検出された磨耗量に基づいて、前記回転清掃部材の回転速度を設定する回転速度設定手段と、
    前記回転速度設定手段で設定された回転速度で前記回転清掃部材を回転させる前記回転清掃部材制御手段と、
    を備えたことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
  3. モース硬度3以上、体積平均粒径0.1μm〜1.0μmの範囲の不定形無機微粒子を含有する現像剤が使用されて表面に可視像が形成される前記各像保持体、
    を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  4. モース硬度3以上、体積平均粒径0.1μm〜2.0μmの範囲の不定形無機微粒子を含有する現像剤が使用されて表面に可視像が形成される前記各像保持体と、
    前記像保持体の回転方向に対して前記回転清掃部材の下流側に配置され、前記像保持体に接触して像保持体表面の付着物を掻き取る掻き取り部材であって、100%モジュラスが6.2MPa以上、19.6MPa以下の前記掻き取り部材と、
    を備えたことを特徴とする請求項1または2に記載の画像形成装置。
  5. 表面に微細繊維により構成された繊維層を有する前記回転清掃部材、
    を備えたことを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の画像形成装置。
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