JP6753217B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
また、ポリウレタンの発泡スポンジローラーを中間転写ベルトに当接させ、バイアス電圧をかけながら中間転写ベルトを回転させてトナーを電気的に回収するバイアス回収クリーニング方式のクリーニング装置も知られている。
例えば、中間転写ベルトを清掃するクリーニング部材として、金属製のベース基材にビッカース硬度が1500Hv以上のコーティングを施したものが利用されている(特許文献1参照)。コーティングの種類としては、ダイヤモンドライクカーボン膜(DLC膜)、炭化珪素膜(SiC膜)、タングステンカーボン膜(W−C膜)、窒化クロム膜(CrN膜)等が挙げられている。
(画像形成装置の構成)
まず、本発明に係る画像形成装置の第1の実施の形態について、図面を参照して説明する。
図1は、第1の実施の形態における画像形成装置1の概略構成を示す図である。図2は、画像形成装置1の主要な機能構成を示すブロック図である。
RAM102は、CPU101に作業用のメモリー空間を提供し、一時データを記憶する。
ROM103は、CPU101により実行される各種制御用プログラムや設定データ等を格納する。なお、ROM103に代えてEEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)やフラッシュメモリー等の書き換え可能な不揮発性メモリーが用いられてもよい。
また、記憶部11には、印刷枚数をカウントする印刷枚数カウンターが記憶されている。
表示部13は、LCD(Liquid Crystal Display)等の表示装置を備え、画像形成装置1の状態や、タッチパネルへの入力操作の内容を示す操作画面等を表示する。
インターフェース14は、外部のコンピューター、他の画像形成装置等との間でデータの送受信を行う手段であり、例えば、各種シリアルインターフェースのいずれかにより構成される。
画像処理部16は、ラスタライズ処理部、色変換部、階調補正部、ハーフトーン処理部等を備え、記憶部11に記憶された画像データに各種画像処理を施して記憶部11に記憶させる。
Y、M、C及びKに対応する4つの感光体ドラム172上に各々Y、M、C及びKのトナーで形成された画像(単色トナー像)は、各感光体ドラム172から中間転写ベルト174上に順次重ねられて転写される(1次転写)。これにより、中間転写ベルト174上にY、M、C及びKを色成分とするカラー画像(カラートナー像)が形成される。
中間転写ベルト174としては、例えば、ポリイミド、ポリアミド等の樹脂製のベルトを用いることができる。また、エンボス紙等、表面に凹凸のある記録媒体を用いた場合の転写性を向上させるために、少なくとも記録媒体との接触表面にゴム等の弾性層を設けたベルトを用いてもよい。
なお、実際には、ベルトに適度な導電性を持たせるため、上記の樹脂中にカーボンブラックやイオン導電剤等の導電剤を適当量含有させたものが用いられる。中間転写ベルト174の体積抵抗率は、10^6〜10^14Ω・cmとなるように構成されており、中間転写ベルト174の厚さは、例えば、0.1mm程度である。
定着ローラー181は、その回転軸方向に延在するハロゲンランプヒーターを備え、制御部10による制御下で通電することにより発熱する。また、定着ローラー181は、制御部10による制御下で図示しないモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転する。
なお、加圧ローラー182は、制御部10による制御下で図示しないモーター等の回転駆動手段により駆動されて回転するものとしてもよい。
剛性ブレード201は、図4(a)に示すように、ゴムよりも弾性変形しない基材201Aと、基材201Aの中間転写ベルト174に対する当接部を含む領域に形成された被覆層201Bと、を有する。基材201Aは、数十〜数百μm程度の厚さの鉄やステンレス等の金属の薄板で構成されている。被覆層201Bは、基材201Aより硬い材質で構成される。例えば、被覆層201Bは、アモルファスカーボン(ダイヤモンドライクカーボン等)を含む硬質炭素膜、シリコンカーバイト(SiC)膜、金属メッキ等で構成されている。剛性ブレード201の被覆層201Bのエッジには、アール形状201Cが形成されている。
付勢バネ205の力によって中間転写ベルト174に対する剛性ブレード201の当接力(剛性ブレード201の長手方向における単位幅当たりの当接圧、すなわち線圧)が得られるように構成されている。付勢バネ205は引っ張りバネであり、付勢バネ205によってブレード保持部203と剛性ブレード201は反時計回りに回転する力を与えられ、剛性ブレード201が中間転写ベルト174に圧接される。
剛性ブレード201によって中間転写ベルト174から回収された廃トナーは、クリーニング部20のケーシング内に堆積され、図示しない搬送部材によってクリーニング部20から排出される。
次に、画像形成装置1の動作について説明する。
図6は、第1の当接力制御処理を示すフローチャートである。本処理は、操作部12から電源オンの操作指示があったことを契機として、開始される。
次に、制御部10は、読み出した制御値に基づいて、アクチュエーター206を制御し、中間転写ベルト174に対する剛性ブレード201の当接力を変更させる(ステップS7)。
ジョブが残っていると判断した場合には(ステップS12;NO)、ステップS3に戻り、処理を繰り返す。
また、クリーニング性を確保するために大きい当接力の必要がないときに、当接力を小さくすることは、剛性ブレード201の長寿命化、中間転写ベルト174へのトナー等のフィルミング防止等の観点からも望ましい。
特に、被覆層201Bとして、アモルファスカーボンを含む硬質炭素膜を用いることにより、剛性ブレード201の摩耗を低減させ、剛性ブレード201の長寿命化を図ることができる。
例えば、図7に示すように、初期状態から被覆層201Bの摩滅前までは、初期クリーニング性を確保するための下限当接力以上の一定の当接力を維持し、被覆層201Bの摩滅までに、摩滅時における中間転写ベルト174の傷を回避するための上限当接力以下、かつ、摩滅時におけるクリーニング性を確保するための下限当接力以上の当接力に切り替えるような制御を行うこととしてもよい。
第1の実施の形態における画像形成装置1を用いて、印刷動作を継続した場合のクリーニング性と中間転写ベルト174の傷を評価した。
剛性ブレード201としては、100μm厚のSUS(ステンレス)の板状の基材201Aのエッジ部分に、厚さ3μmのダイヤモンドライクカーボン膜(被覆層201B)をコーティングしたものを用いた。
画像パターンとしては、平均印字率が各色5%となるように作成された画像チャートを用い、約20万枚まで繰り返し印刷動作を行った。印刷動作の途中でクリーニング性評価とベルト傷評価を行った。
クリーニング性の評価方法としては、0枚、5万枚、10万枚、20万枚の各タイミングからのそれぞれ100枚を目視評価し、クリーニング不良による拭き残しが1枚以上発生したものを×、発生しなかったものを○とした。
ベルト傷の評価方法としては、上記と同じタイミングで画像形成を一旦停止し、中間転写ベルト174を取り外して表面の傷を目視観察でカウントし、再びセットして画像形成を500枚行った後に再度中間転写ベルト174を取り外し、傷の数が増加していたものを×、増加していなかったものを○とした。
図9の結果から明らかなように、剛性ブレード201の当接力を一定にした比較例1,2では、当接力が高過ぎても低過ぎても問題が発生した。一方、本発明の当接力制御を行った実施例では、クリーニング不良やベルト傷の問題は生じず、良好な印刷を継続することができた。
次に、本発明を適用した第2の実施の形態について説明する。
第2の実施の形態における画像形成装置は、第1の実施の形態に示した画像形成装置1と同様の構成であるため、図1〜図4を援用し、その構成については図示及び説明を省略する。以下、第2の実施の形態に特徴的な構成及び処理について説明する。
第2の実施の形態では、画像形成装置によって形成される画像パターンに応じて、中間転写ベルト174に対する剛性ブレード201の当接力を制御する場合について説明する。
剛性ブレード201の摩耗は、主に、剛性ブレード201によって清掃されるトナーから離脱したSi等の外添剤が、剛性ブレード201と中間転写ベルト174との当接ニップを通過することによって引き起こされる。つまり、外添剤の粒子がニップを通過する際に研磨粒子として働き、剛性ブレード201の摩耗が進行する。外添剤の通過量は突入してくるトナー量に比例するため、画像印字率(カバレッジ)が高いと剛性ブレード201の摩耗が速く進み、逆に画像印字率が低いと剛性ブレード201の摩耗が遅くなる。そのため、被覆層201Bが摩滅するタイミングは、中間転写ベルト174上に形成される画像のドット数によって変化する。
図10(a)に示す画像パターンを連続印刷する場合、主走査方向における各位置の中で、剛性ブレード201の摩耗が最も速く進むのは、画像印字率が略100%の中央部であるため、中央部におけるドット数の積算値に応じて、当接力を小さくしていく。
次に、第2の実施の形態の画像形成装置の動作について説明する。
図12は、第2の当接力制御処理を示すフローチャートである。本処理は、操作部12から電源オンの操作指示があったことを契機として、開始される。
ステップS23の後、制御部10は、転写されたトナー像に対応する画像データに基づいて、画像の主走査方向における各部のドット数を積算する(ステップS24)。例えば、主走査方向における画素毎に、ドットが形成された画素の数を前回までの積算値に加算し、新たな積算値とする。制御部10は、主走査方向における各部の積算値を記憶部11に記憶させる。
次に、制御部10は、読み出した制御値に基づいて、アクチュエーター206を制御し、中間転写ベルト174に対する剛性ブレード201の当接力を変更させる(ステップS27)。
ジョブが残っていると判断した場合には(ステップS32;NO)、ステップS23に戻り、処理を繰り返す。
特に、主走査方向における各部のドット数を積算し、各部の積算値の最大値が所定の値になるタイミングには、当接力を初期状態より小さくすることで、主走査方向において摩耗レベルが最大と予測される位置でのドット数積算値に基づいて、当接力を制御することができる。
特に、被覆層201Bとして、アモルファスカーボンを含む硬質炭素膜を用いることにより、剛性ブレード201の摩耗を低減させ、剛性ブレード201の長寿命化を図ることができる。
また、制御パターンについては、図11に示したものに限定されない。第2の実施の形態においても、初期状態からドット数積算値が所定の値となる前までは、初期クリーニング性を確保するための下限当接力以上の一定の当接力を維持し、ドット数積算値が所定の値となるまでに、摩滅時における中間転写ベルト174の傷を回避するための上限当接力以下、かつ、摩滅時におけるクリーニング性を確保するための下限当接力以上の当接力に切り替えるような制御を行うこととしてもよい(図7に対応する制御パターン)。
また、ドット数積算値が所定の値に達した後、当接力を上げていく制御パターンを用いることとしてもよい(図8に対応する制御パターン)。
上記各実施の形態では、アクチュエーター206により、付勢バネ205の伸び長を変化させて、剛性ブレード201の中間転写ベルト174に対する当接力を調整する場合について説明したが、カムを用いて付勢バネ205の伸び長を変化させることとしてもよい。
10 制御部
11 記憶部
17 画像形成部
20 クリーニング部
20A クリーニング部
174 中間転写ベルト
175 2次転写ローラー
201 剛性ブレード
201A 基材
201B 被覆層
201C アール形状
202 対向ローラー
203 ブレード保持部
204 回転支点
205 付勢バネ
206 アクチュエーター
207 カム
Claims (6)
- トナー像を担持搬送する像担持体と、
前記像担持体上に形成されたトナー像が記録媒体上に転写された後の前記像担持体に対して当接され、前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する板状の清掃部材と、
前記像担持体に対する前記清掃部材の当接力を調整する調整手段と、
を備え、
前記清掃部材は、ゴムよりも弾性変形しない基材と、当該基材の前記像担持体に対する当接部を含む領域に形成された被覆層と、を有し、
前記清掃部材の使用量に基づいて、初期状態より所定の使用量に達した後の方が、前記当接力が小さくなるように、前記調整手段を制御する制御手段を備え、
前記所定の使用量は、前記清掃部材の前記被覆層が摩滅し、前記基材の一部が前記像担持体に直接接触し始めるタイミングに相当する使用量であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記制御手段は、前記基材の一部が前記像担持体に直接接触し始めるタイミングまでに、前記初期状態より前記当接力を小さくし、当該タイミングより後は、前記当接力を当該タイミングにおける当接力以上の値にするよう、前記調整手段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。
- トナー像を担持搬送する像担持体と、
前記像担持体上に形成されたトナー像が記録媒体上に転写された後の前記像担持体に対して当接され、前記像担持体の表面に付着したトナーを除去する板状の清掃部材と、
前記像担持体に対する前記清掃部材の当接力を調整する調整手段と、
を備え、
前記清掃部材は、ゴムよりも弾性変形しない基材と、当該基材の前記像担持体に対する当接部を含む領域に形成された被覆層と、を有し、
前記像担持体上に形成されたトナー像に対応する画像データに基づいて、当該トナー像のドット数を積算する積算手段と、
前記清掃部材の使用量に基づいて、初期状態より所定の使用量に達した後の方が、前記当接力が小さくなるように、前記調整手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記所定の使用量は、前記積算手段により得られた積算値が所定の値になるタイミングに相当する使用量であることを特徴とする画像形成装置。 - 前記積算手段は、前記画像データに基づいて、前記トナー像の主走査方向における各部のドット数を積算し、
前記所定の使用量は、前記積算手段により得られた前記主走査方向における各部の積算値の最大値が前記所定の値になるタイミングに相当する使用量であることを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。 - 前記被覆層は、前記基材より硬い材質で構成されることを特徴とする請求項1から4のいずれか一項に記載の画像形成装置。
- 前記被覆層は、アモルファスカーボンを含む硬質炭素膜であることを特徴とする請求項1から5のいずれか一項に記載の画像形成装置。
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