(57)【要約】【課題】クリーニングブレードの状態変化を検出し、検出されたクリーニングブレードの状態に応じてスティックスリップ抑制制御を行うことができる画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、像担持体と、駆動装置と、現像装置と、クリーニングブレードと、トルク検出部と、制御部と、を備える。像担持体は、表面に静電潜像が形成される。駆動装置は、像担持体を回転駆動する。現像装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。クリーニングブレードは、像担持体の表面に接触するように配置され、像担持体の表面をクリーニングする。トルク検出部は、像担持体を回転駆動する際のトルクを検出する。制御部は、現像装置から像担持体へのトナー吐出を制御する。制御部は、トルク検出部により検出されたトルクの変動周期が所定値未満であるとき、非画像形成時に現像装置から像担持体へトナーを吐出する。【選択図】図６
2020129049.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電潜像が形成される像担持体と、
前記像担持体を回転駆動する駆動装置と、
前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記像担持体の表面に接触するように配置され、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードと、
前記像担持体を回転駆動する際のトルクを検出するトルク検出部と、
前記現像装置から前記像担持体へのトナー吐出を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トルク検出部により検出された前記トルクの変動周期が所定値未満であるとき、非画像形成時に前記現像装置から前記像担持体へトナーを吐出することを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記トルクの変動周期に応じて前記現像装置から前記像担持体へトナーを吐出する際のトナー吐出量を調整することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記制御部は、前記トルクの変動周期が短くなるにつれて前記トナー吐出量を増加させることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記クリーニングブレードを冷却する冷却ファンと、
前記クリーニングブレード周辺の温度を検知する温度検知装置と、
を備え、
前記制御部は、前記トルク検出部により検出された前記トルクの変動周期が所定値未満であり、且つ、前記温度検知装置により検知された温度が所定温度未満であるとき、非画像形成時に前記現像装置から前記像担持体へトナーを吐出し、
前記トルク検出部により検出された前記トルクの変動周期が所定値未満であり、且つ、前記温度検知装置により検知された温度が所定温度以上であるとき、前記冷却ファンを駆動することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部は、前記温度検知装置により検知される温度が所定値以下になるまで前記冷却ファンの駆動を継続し、前記冷却ファンの駆動停止後に前記トルク検出部により検出された前記トルクの変動周期が所定値未満であるとき、前記現像装置から前記像担持体へトナーを吐出することを特徴とする請求項４に記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記クリーニングブレードは、２５℃における反発弾性率が３０％以下であることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項７】
前記トルク検出部は、前記駆動装置の出力電流値を検出することで前記像担持体を回転駆動する際のトルクを検出することを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項８】
前記像担持体の表面に接触又は近接して配置され、前記像担持体を帯電させる帯電部材を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の画像形成装置。
【請求項９】
前記像担持体の表面にはアモルファスシリコン感光層が形成されることを特徴とする請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、記録紙上に画像を形成する画像形成装置に関し、特に、表面にトナー像が形成される像担持体に接触するクリーニングブレードを備えた画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
プリンター、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置においては、電子写真感光体の一例である感光体ドラムと、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に接触して配置され且つ感光体ドラム表面に残留するトナーや外添剤を除去するクリーニング装置とを備えたものが知られている。
【０００３】
クリーニング装置としては、例えば、ウレタンゴム等の弾性材料で板状に形成されたクリーニングブレードの端部を感光体ドラムの表面に圧接させてトナーや外添剤を掻き取るようにしたものが広く利用されている。このクリーニングブレードは、感光体ドラムの表面の帯電により発生するオゾンやＮＯｘ、ＳＯｘ等の活性物質およびそれらの反応生成物である、いわゆる放電生成物を除去する役割も有している。
【０００４】
弾性材料で形成されたクリーニングブレードは、感光体ドラムの回転に伴って引っ張られて（引き込まれて）弾性変形し、復元することにより振動する、いわゆるスティックスリップ動作を繰り返している。ここで、感光体ドラムの表面状態（凹凸）によって感光体ドラムとクリーニングブレードとの摩擦力が変化する。摩擦力が大きくなると、クリーニングブレードのスティックスリップ動作が大きくなり、トナーや外添剤を効果的に除去できなくなるとともに、クリーニングブレードのエッジが欠損するという問題点があった。
【０００５】
そこで、感光体ドラムの表面状態に応じてクリーニングブレードによるクリーニングを制御する方法が提案されており、例えば特許文献１には、像担持体の駆動トルクを測定するトルク測定部と、トルク測定部にて測定される駆動トルクの部分的なトルク上昇の存在を検出するトルク上昇検出部と、像担持体表面の研磨クリーニング手段と、トルク上昇検出部が部分的トルク上昇の存在を検出することを条件として、研磨クリーニング手段に像担持体表面を研磨クリーニングさせるクリーニング制御部と、を備えた画像形成装置が開示されている。
【０００６】
また、特許文献２には、非画像形成時に現像装置から像担持体にトナーを吐出し、クリーニング部材と像担持体の表面との摩擦抵抗を抑制する摩擦抵抗抑制処理を実行可能であり、像担持体の表面状態の推測結果に応じて摩擦抵抗抑制処理の実行時に現像装置から像担持体側へ吐出するトナー量を調整する画像形成装置が開示されている。また、トルク検出部により検出されたトルクに基づいて像担持体の表面の算術平均粗さを推測することも記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００９−１５１７９号公報
【特許文献２】特開２０１６−１６４６４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来、スコロトロン帯電方式等の非接触帯電方式の帯電装置が広く用いられていたため、クリーニングブレードは感光体ドラムの表面のトナーや放電生成物の除去が主目的であり、外添剤のすり抜けに関しては問題視されなかった。
【０００９】
近年、帯電装置の帯電方式が非接触帯電方式からオゾン発生量の少ない接触帯電方式に変わってきている。接触帯電方式ではクリーニングブレードをすり抜けた外添剤は帯電ローラー等の帯電部材に付着して帯電不良を引き起こす。特に、トナーの小粒径化により外添剤がクリーニングブレードをすり抜け易くなっているので、クリーニングブレードには外添剤を塞き止める役割も要求されている。
【００１０】
クリーニングブレードによる外添剤の塞き止め効果を高めるためには、クリーニングブレードの材質として高硬度低反発材料を採用することにより、エッジをスティックスリップさせるのではなく、エッジを安定させることが有効である。しかしながら高硬度低反発材料の弾性変形には温度依存性があり、低温ではエッジが安定しているが、高温になると弾性変形量が大きくなってエッジがスティックスリップ動作するようになる。そのため、高温環境におけるクリーニングブレードからの外添剤のすり抜けが課題となっていた。
【００１１】
本発明は、上記問題点に鑑み、クリーニングブレードの状態変化を検出するとともに、検出されたクリーニングブレードの状態に応じてスティックスリップ抑制制御を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
上記目的を達成するために本発明の第１の構成は、像担持体と、駆動装置と、現像装置と、クリーニングブレードと、トルク検出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に静電潜像が形成される。駆動装置は、像担持体を回転駆動する。現像装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。クリーニングブレードは、像担持体の表面に接触するように配置され、像担持体の表面をクリーニングする。トルク検出部は、像担持体を回転駆動する際のトルクを検出する。制御部は、現像装置から像担持体へのトナー吐出を制御する。制御部は、トルク検出部により検出されたトルクの変動周期が所定値未満であるとき、非画像形成時に現像装置から像担持体へトナーを吐出する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の第１の構成によれば、像担持体の駆動トルクの変動周期によってクリーニングブレードとの間に存在するトナー量を推測し、推測結果に応じて像担持体へトナーを吐出するため、クリーニング部材と像担持体の圧接部からの外添剤のすり抜けを抑制したり、クリーニング部材と像担持体との摩擦力を低減したりすることができる。これにより、長期間にわたって像担持体のクリーニングを安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の画像形成装置１１としてのタンデム方式のカラープリンターの概略構成を示す断面図
【図２】本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１１の画像形成部１５を含む要部の概略構成を示す図
【図３】第１実施形態の画像形成装置１１の制御経路を示すブロック図
【図４】ブレードエッジにトナーが十分に存在している状態での駆動モーター４８のトルクの変動周期を示すグラフ
【図５】ブレードエッジに存在するトナーが減少した状態での駆動モーター４８のトルクの変動周期を示すグラフ
【図６】第１実施形態の画像形成装置１１におけるスティックスリップ抑制制御の処理内容を示すフローチャート
【図７】本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１１の画像形成部１５を含む要部の概略構成を示す図
【図８】第２実施形態の画像形成装置１１の制御経路を示すブロック図
【図９】第２実施形態の画像形成装置１１におけるスティックスリップ抑制制御の処理内容を示すフローチャート
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図１は、本発明の画像形成装置１１の概略構成を示す断面図である。図２は、図１に示す本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１１の画像形成部１５を含む要部の概略構成を示す図である。
【００１６】
図１に示すように、本実施形態に係る画像形成装置１１は、タンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置１１は、プリンター本体１２の内部に、記録紙（図示せず）を収納する給紙カセット１３と、給紙カセット１３から記録紙を一枚ずつ給送する給紙部１４と、給紙カセット１３又は手差しトレイ（図示せず）から供給された記録紙に画像形成処理を行う画像形成部１５と、給紙カセット１３又は手差トレイから供給された記録紙を搬送する記録紙搬送経路１６と、画像形成部１５において形成されたトナー像を記録紙搬送経路１６に沿って搬送される記録紙に転写する二次転写部１７と、二次転写部１７において転写されたトナー像を記録紙に定着する定着部１８と、を備える。
【００１７】
画像形成部１５は、例えば、イエロー（Ｙ）、マゼンダ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）の４色のトナー（現像剤）を用いて画像形成処理を行うタンデム方式が採用されている。なお、以下の説明では、特に色指定に関する場合にのみ、各算用数字の符号に括弧書きで（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）の色を付し、共通の場合には算用数字のみの符号を付して説明する。
【００１８】
画像形成部１５は、各色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋ）に対応して、補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ１９と、パーソナルコンピューター等の外部接続機器から送信された印字データ（画像データ）に基づいて各色のトナー像を形成するための複数の感光体ドラム２０と、各感光体ドラム２０にトナーを供給する複数の現像装置２１と、各感光体ドラム２０に形成されたトナー像が一次転写される無端状の中間転写ベルト２２と、中間転写ベルト２２の回動移動方向最上流側の感光体ドラム２０の上流側に配置されて中間転写ベルト２２の表面に付着した残トナー等を除去するベルトクリーニング装置２４と、各感光体ドラム２０にビーム光を出射する露光ユニット２５と、を備えている。
【００１９】
感光体ドラム２０は、支持体（基体）の表面に感光層が形成されてなる。ここでは、感光体ドラム２０は、金属製の円筒状の素管と、素管表面に形成された感光層とからなる。素管を形成する金属としては、アルミニウム、鉄、チタン、マグネシウム等が挙げられる。感光層としては、有機光伝導体を利用した有機感光層や無機光電体を利用した無機感光層等を利用できるが、耐久性の高さからシランガス等の蒸着等により製膜されたアモルファスシリコン感光層が好ましい。各感光体ドラム２０は、その表面に露光ユニット２５から出射されたビーム光に基づいて各色のトナー像を担持して中間転写ベルト２２にトナー像を転写するためのものであり、図１に示すように、現像装置２１と共に中間転写ベルト２２の下方に配置されている。
【００２０】
また、図１および図２に示すように、感光体ドラム２０の周囲には帯電ローラー（帯電部材）２６、露光ユニット２５、現像装置２１、クリーニング装置２８、除電装置２９が配置されており、中間転写ベルト２２を挟んで一次転写ローラー２７が感光体ドラム２０に対向配置されている。
【００２１】
感光体ドラム２０と一次転写ローラー２７とによって構成された各一次転写部で中間転写ベルト２２上に転写されたトナー像は、給紙カセット１３又は手差しトレイから記録紙搬送経路１６を通って搬送されてきた記録紙に対し二次転写部１７で転写される。
【００２２】
各現像装置２１は、基本的に同一構成のものが中間転写ベルト２２の下方に回動移動方向に沿って列設されている。現像装置２１は、二成分現像剤（以下、単に現像剤ともいう）が収納される現像容器３１と、２本の攪拌スクリュー３２ａ、３２ｂと、磁気ローラー３４と、現像ローラー３５とを有する二成分現像式であり、磁気ローラー３４の表面に起立する磁気ブラシを用いて現像ローラー３５にトナー薄層を形成し、現像ローラー３５にトナーと同極性（正）の現像バイアスを印加して感光体ドラム２０の表面にトナーを飛翔させる。これにより、感光体ドラム２０の表面の静電潜像をトナー像に現像する。
【００２３】
現像装置２１は、非画像形成時に現像ローラー３５上のトナーを感光体ドラム２０側に供給（吐出）することが可能である。これにより、感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２との間の摩擦力低減や外添剤のすり抜け防止を目的に、クリーニングブレード４２のエッジ周辺へとトナーを供給することができる。このトナー供給は、後述するように感光体ドラム２０の変動周期に応じて実行される。感光体ドラム２０側へ供給されたトナーは、クリーニング装置２８のクリーニングブレード４２によって除去される。トナーは、酸化チタン等の金属粒子からなるトナー外添剤（研磨粒子）を含む。
【００２４】
現像容器３１は仕切壁３１ａによって区画されており、第１攪拌室３１ｂおよび第２攪拌室３１ｃには第１攪拌スクリュー３２ａおよび第２攪拌スクリュー３２ｂが設けられている。第１攪拌スクリュー３２ａおよび第２攪拌スクリュー３２ｂは、トナーコンテナ１９から供給されるトナー（正帯電トナー）をキャリアと混合して攪拌し、帯電させる。なお、第１攪拌室３１ｂおよび第２攪拌室３１ｃ内の現像剤は、第１攪拌スクリュー３２ａおよび第２攪拌スクリュー３２ｂによって攪拌されつつ軸方向に搬送され、第１攪拌室３１ｂおよび第２攪拌室３１ｃ間を循環する。
【００２５】
現像容器３１内であって第２攪拌スクリュー３２ｂに対向する位置には磁気ローラー３４が配置され、磁気ローラー３４を挟んで第２攪拌スクリュー３２ｂと反対側には現像ローラー３５が配置されている。現像ローラー３５は感光体ドラム２０に対向している。
【００２６】
磁気ローラー３４は、非磁性の回転スリーブ３６と、回転スリーブ３６内に配された複数の磁極を有する固定マグネット体３７で構成されている。固定マグネット体３７の磁極は、主極３７ａ、規制極３７ｂ、搬送極３７ｃ、剥離極３７ｄおよび汲上極３７ｅの５極構成である。
【００２７】
現像容器３１には規制ブレード３８が磁気ローラー３４の長手方向（図２の紙面と垂直な方向）に沿って取り付けられている。規制ブレード３８は、磁気ローラー３４の回転方向において、現像ローラー３５と磁気ローラー３４との対向位置（近接位置）よりも上流側に設けられている。
【００２８】
現像ローラー３５は、円筒状の現像スリーブ３５ａと、現像スリーブ３５ａ内に固定された磁石部材３５ｂで構成されている。磁石部材３５ｂは、固定マグネット体３７の対向する磁極（主極３７ａ）と異極性である。
【００２９】
現像容器３１内を循環する現像剤は、第２攪拌スクリュー３２ｂによって磁気ローラー３４に搬送される。規制ブレード３８と固定マグネット体３７の規制極３７ｂとを対向させ、規制ブレード３８として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード３８の先端と回転スリーブ３６との隙間に引き合う方向の磁界が発生する。この磁界により、規制ブレード３８と回転スリーブ３６との間に磁気ブラシが形成される。
【００３０】
磁気ローラー３４上の磁気ブラシは規制ブレード３８によって層厚規制された後、現像ローラー３５に対向する位置に移動すると、固定マグネット体３７の主極３７ａおよび現像ローラー３５側の磁石部材３５ｂにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー３５表面に接触する。そして、磁気ローラー３４に印加されるＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３５に印加されるＶｓｌｖ（ＤＣ）との電位差ΔＶ、および磁界によって現像ローラー３５上にトナー薄層を形成する。現像ローラー３５上のトナー層厚は、現像剤の抵抗や磁気ローラー３４と現像ローラー３５との回転速度差等によっても変化するが、ΔＶによって制御することができる。具体的には、ΔＶを大きくすると現像ローラー３５上のトナー層は厚くなり、ΔＶを小さくすると薄くなる。なお、現像装置２１は上記の構成に限らず、従来公知のものを使用することができる。
【００３１】
中間転写ベルト２２は、プリンター本体１２内で駆動ローラーと従動ローラーとに水平方向に張架された無端ベルトであり、ベルト駆動モーター（図示せず）による駆動ローラーの回転に伴い画像形成動作に伴って循環駆動される。
【００３２】
トナー濃度検知センサー２３は、中間転写ベルト２２に一次転写されたトナー像の反射濃度を測定し、その検知値をＣＰＵ５１（図３参照）に出力する。なお、トナー濃度検知センサー２３は、中間転写ベルト２２の回動移動方向並びに回動移動方向と直交する幅方向のそれぞれに沿った複数箇所に設けることができる。この際、トナー濃度検知センサー２３は、中間転写ベルト２２の幅方向片側だけのトナー濃度を検知したのでは、例えば、中間転写ベルト２２の幅方向両端側で濃度差が生ずる現象（片焼け現象）が発生した場合に対応できないため、幅方向両端付近に配置するのが好ましい。
【００３３】
帯電ローラー２６は、例えば導電性ゴムで形成されており、感光体ドラム２０に当接するように配置されている。そして、図２に示すように、感光体ドラム２０が時計回り方向に回転すると、感光体ドラム２０の表面に接触する帯電ローラー２６が反時計回り方向に従動回転する。このとき、帯電ローラー２６に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム２０の表面が一様に帯電されることとなる。また、帯電ローラー２６の回転に伴い、帯電ローラー２６に接触する帯電クリーニングローラー（図示せず）が時計回り方向に従動回転して帯電ローラー２６の表面に付着した異物を除去する。
【００３４】
クリーニング装置２８は、記録紙幅方向（記録紙搬送方向に直交する方向）に奥行きのあるクリーニングハウジング４０と、クリーニングハウジング４０の内部下方寄りに配置されて図２において時計回り方向に回転することで記録紙幅方向の一方に回収トナーを搬送して廃トナー容器（図示せず）へと送り出す回収スパイラル４１と、クリーニングハウジング４０の外部下方寄りに取り付けられたクリーニングブレード４２と、クリーニングハウジング４０の内部上方寄りに配置されて感光体ドラム２０の表面と接触する摺擦ローラー（クリーニングローラー）４３と、摺擦ローラー４３の上方に配置されて摺擦ローラー４３の表面と接触するスクレーパー４４とを備えている。
【００３５】
クリーニングブレード４２は、ウレタンゴム等の高硬度低反発材料で形成されている。クリーニングブレード４２の反発弾性率は２５℃において３０％以下であることが好ましく、２５％〜２８％のものが用いられる。反発弾性率とは、物体の衝突時に材料が吸収するエネルギーを表す指標であり、所定質量の物体を所定の高さから試験片に衝突させる際に、衝突時、跳ね返り時に物体が持っているエネルギーの比を指す。
【００３６】
クリーニングブレード４２は、感光体ドラム２０の回転軸よりも下方から感光体ドラム２０の表面に先端が当接するように配置されている。この際、クリーニングブレード４２の先端は、感光体ドラム２０の回転方向（図２の矢印参照）に対してカウンター方向に当接している。なお、クリーニングブレード４２の端部と感光体ドラム２０の表面との接触部分が後述する「ブレードエッジ」である。
【００３７】
摺擦ローラー４３は、感光体ドラム２０の表面から廃トナーを回収すると共に、摺擦ローラー４３の表面に付着した廃トナーによって感光体ドラム２０の表面を研磨する。このため、摺擦ローラー４３は、廃トナーの保持性を高く維持するために発泡ゴム（例えば、カーボン含有導電性発泡ＥＰＤＭ）を用いて記録紙幅方向に延びる円筒形状に構成され、クリーニングブレード４２の先端よりも感光体ドラム２０の回転方向上流側に配置される。また、摺擦ローラー４３の回転方向は感光体ドラム２０の回転方向とは逆方向である。スクレーパー４４は、耐久性を確保した薄肉板金製のものが用いられており、摺擦ローラー４３の表面付着トナーの付着量を均一にするために、摺擦ローラー４３の回転方向下流側にカウンター方向で先端が当接している。
【００３８】
除電装置２９は、感光体ドラム２０の回転方向に沿って、クリーニング装置２８の下流側に配置されている。除電装置２９にはＬＥＤ（発光ダイオード）が用いられ、必要に応じて反射板が設けられる。除電装置２９は、除電光（イレース光）を感光体ドラム２０に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去し、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備を整える。
【００３９】
次に、画像形成装置１１の制御について説明する。図３は、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１１の制御経路を示すブロック図である。画像形成装置１１は、各装置の様々な制御がなされるため、装置全体の制御は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。
【００４０】
制御部５０は、中央演算処理手段としてのＣＰＵ５１、読み出し専用の記憶部であるＲＯＭ５２、読み書き自在の記憶部であるＲＡＭ５３、一時的に画像データ等を記憶するＨＤＤ５４、カウンター５５、感光体ドラム２０等の駆動モーター４８を駆動・制御するためのモーター駆動ドライバー５６、駆動モーター４８のトルクを検出するトルク検出部５７、現像装置２１に対して現像バイアスを印加する現像バイアス回路５８、帯電ローラー２６に対して帯電バイアスを印加する帯電バイアス回路５９、一次転写ローラー２７や二次転写部１７に対して転写バイアスを印加する転写バイアス回路６０等を有している。
【００４１】
ＲＯＭ５２には、画像形成装置１１の制御用プログラムや、制御上の必要な数値、データ等が収められている。ＲＡＭ５３には、画像形成装置１１の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置１１の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。ＲＯＭ５２、ＲＡＭ５３またはＨＤＤ５４等の記憶部には、後述するトナー吐出量調整制御に用いるトナー供給量等が格納されている。
【００４２】
制御部５０は、主に、各感光体ドラム２０の回転駆動を制御したり、現像装置２１に印加する現像バイアス、一次転写ローラー２７に印加する一次転写バイアスや帯電ローラー２６に印加する帯電バイアスを制御したり、露光ユニット２５から出射されるレーザー光Ｐ（図１参照）の光量等を制御したり、除電装置２９のイレース光量を制御したりする。
【００４３】
また、制御部５０は、後述するように感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２の圧接部（ブレードエッジ）との間に溜まるトナー量の調整を制御する。具体的には、トルク検出部５７によって検出された駆動モーター４８のトルクの変動周期が所定値よりも小さくなった場合にトナーの供給を行う。このトナー量の調整制御を、以下では「スティックスリップ抑制制御」とする。
【００４４】
次に、画像形成装置１１の画像形成手順について説明する。パーソナルコンピューター等の外部接続機器から画像データが入力されると、ＣＰＵ５１は、先ず、帯電バイアス回路５９を介して帯電ローラー２６に帯電バイアスを印加し、帯電ローラー２６によって感光体ドラム２０の表面を一様に帯電させる。次いで露光ユニット２５によって感光体ドラム２０の表面にレーザー光Ｐを照射する。これにより、受け付けたジョブの画像データに対応した静電潜像が各感光体ドラム２０上に形成される。
【００４５】
ＣＰＵ５１は、現像バイアス回路５８を介して、磁気ローラー３４と現像ローラー３５に電位差のあるバイアス電圧を印加する。これにより、現像ローラー３５にトナー薄層が形成される。そして、現像ローラー３５と感光体ドラム２０との電位差により現像ローラー３５上のトナーが感光体ドラム２０側に飛翔し、感光体ドラム２０の表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。現像装置２１には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーを含む現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置２１内に充填された現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ１９から各現像装置２１にトナーが補給される。
【００４６】
一方、画像形成部１５でのトナー像の形成タイミングに合わせて給紙カセット１３（又は手差しトレイ）から記録紙が給送され、記録紙搬送経路１６を通ってレジストローラー対３０ａに搬送される。
【００４７】
そして、ＣＰＵ５１は、転写バイアス回路６０を介して一次転写ローラー２７にトナーと逆極性（正帯電トナーを用いる場合は負極性）の転写バイアスを印加する。これにより、一次転写ローラー２７と各感光体ドラム２０との間に所定の電界が付与され、各感光体ドラム２０上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト２２上に一次転写される。これらの４色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。次に、ＣＰＵ５１は、転写バイアス回路６０を介して二次転写部１７に負極性の転写バイアスを印加する。これにより、中間転写ベルト２２上のトナー像がレジストローラー対３０ａから搬送されてくる記録紙に転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム２０の表面に残留したトナー等がクリーニング装置２８により除去される。また、感光体ドラム２０表面の残留電荷が除電装置２９により除去される。
【００４８】
中間転写ベルト２２が図１の反時計回り方向に回転を開始すると、記録紙がレジストローラー対３０ａから中間転写ベルト２２に隣接して設けられた二次転写部１７へ所定のタイミングで搬送され、中間転写ベルト２２上のフルカラー画像が記録紙上に二次転写される。トナー像が二次転写された記録紙は定着部１８へと搬送される。なお、中間転写ベルト２２の表面に付着した残トナー等はベルトクリーニング装置２４により除去される。
【００４９】
定着部１８に搬送された記録紙は、加熱および加圧されてトナー像が記録紙の表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された記録紙は記録紙搬送経路１６の終端部へと案内され、排出ローラー対３０ｂによってプリンター本体１２の上面を兼ねる排出トレイ１２ａ上に排出される。
【００５０】
本発明の画像形成装置１１は、低印字率での印字が所定枚数連続して行われたとき等、クリーニングブレード４２と感光体ドラム２０の表面との摩擦抵抗が上昇した場合に、現像装置２１内の現像ローラー３５上のトナーを感光体ドラム２０側に強制吐出して、クリーニング装置２８のクリーニングブレード４２に供給し、クリーニングブレード４２と感光体ドラム２０の表面との摩擦を抑制するスティックスリップ抑制処理を実行可能である。以下、本発明の第１実施形態に係る画像形成装置１１のスティックスリップ抑制処理およびそれに関連する制御について説明する。
【００５１】
（１）感光体ドラム２０の駆動トルク検出
ＣＰＵ５１は、モーター駆動ドライバー５６を介して感光体ドラム２０を回転させる駆動モーター（駆動装置）４８を制御すると共に、駆動モーター４８のトルクを検出するトルク検出部５７からの検出値を取得する。本実施形態においては、トルク検出部５７は、駆動モーター４８の出力電流値を検出している。つまり、トルクの指標として駆動モーター４８の出力電流値を用いる。なお、駆動モーター４８のトルクを検出する装置は、駆動モーター４８に過剰な負荷がかかって駆動モーター４８が破損するのを防ぐために、画像形成装置１１には通常備えられている。
【００５２】
（２）感光体ドラム２０表面へのトナー吐出
現像装置２１から感光体ドラム２０へトナー吐出を行う場合、制御部５０は、上記の画像形成と同様な制御を行うが、感光体ドラム２０上のトナー画像が中間転写ベルト２２に転写されないように転写バイアス回路６０を制御する。具体的には、ＣＰＵ５１は、一次転写ローラー２７にトナーと同極性（ここでは正極性）の転写バイアスを印加するように転写バイアス回路６０に指示している。
【００５３】
感光体ドラム２０に吐出されるトナー像の形状（トナー吐出パターン）は、特に限定するものでないが、例えば、感光体ドラム２０の周方向に所定の幅を有する帯状に供給される。このトナー吐出パターンは、感光体ドラム２０に形成される静電潜像の形状を帯状とすることで実施できる。
【００５４】
本実施形態においては、ＣＰＵ５１は、感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２の圧接部（ブレードエッジ）に存在するトナーの量に応じて感光体ドラム２０に対するトナー吐出の要否、およびトナーを吐出する場合のトナー量を決定する。ブレードエッジに存在するトナーの量は、トルク検出部５７により検出される駆動モーター４８のトルクの変動周期に基づいて推測している。
【００５５】
図４は、ブレードエッジにトナーが十分に存在している状態での駆動モーター４８のトルクの変動周期を示すグラフである。クリーニングブレード４２は感光体ドラム２０の回転に伴いスティックスリップするため、駆動モーター４８のトルクは図４のように所定の周期Ｔ１で変動する。
【００５６】
図５は、ブレードエッジに存在するトナーが減少した状態での駆動モーター４８のトルクの変動周期を示すグラフである。ブレードエッジに存在するトナーが減少すると、感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２との摩擦力が増大する。その結果、図５に示すように駆動モーター４８のトルクが大きくなり、クリーニングブレード４２のスティックスリップも激しくなるためトルクの変動周期もＴ１よりも短いＴ２となる。このような状態になると、感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２との隙間を外添剤がすり抜けやすくなることがわかっている。
【００５７】
そこで本実施形態では、駆動モーター４８のトルクの変動周期が予め設定した周期Ｔ０よりも短くなったとき、ブレードエッジに存在するトナーの量が不足していると判定して現像装置２１から感光体ドラム２０にトナーを供給する。これにより、ブレードエッジにトナーが十分に存在している図４の状態に戻り、外添剤のすり抜けを抑制することができる。
【００５８】
周期Ｔ０は、クリーニングブレード４２の硬度、反発弾性率、および感光体ドラム２０の性状に応じて設定される。例えば、クリーニングブレード４２としてアスカー硬度７２°、２５℃における反発弾性率２４％のウレタンゴムを用い、感光体ドラム２０として直径３０ｍｍの有機（ＯＰＣ）感光体を用いた場合、周期Ｔ０は０．１ｓｅｃとなる。
【００５９】
また、駆動モーター４８のトルクの変動周期が周期Ｔ０よりも短くなったとき、トルクの変動周期に応じて現像装置２１からのトナー吐出量を調整することが好ましい。具体的には、トルク検出部５７により検出されたトルクの変動周期が短くなるほどブレードエッジに存在するトナーが減少していると推測されるため、現像装置２１からのトナー吐出量を増加させる。このようにトナー吐出量を制御すれば、感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２の圧接部に必要十分なトナーを供給することができ、不必要なトナー供給を抑制することができる。
【００６０】
なお、現像装置２１からのトナー吐出量と、駆動モーター４８のトルクの変動周期との関係は予め試験等を行うことで把握できる。ここでは、トルク検出部５７が検出する駆動モーター４８のトルクの変動周期とトナー吐出量との関係は予め設定されており、ＲＡＭ５３やＨＤＤ５４等の記憶部に格納されている。ここでは、帯状のトナー吐出パターンの感光体ドラム２０の周方向における長さ（トナー吐出長）をトナー吐出量の指標としている。
【００６１】
ＣＰＵ５１は、トルク検出部５７により検出されたトルクの変動周期に対応したトナー吐出長で感光体ドラム２０にトナーを吐出するように現像装置２１、露光ユニット２５、帯電ローラー２６等を制御する。
【００６２】
図６は、第１実施形態の画像形成装置１１におけるスティックスリップ抑制制御の一例を示すフローチャートである。なお、画像形成装置１１全体を制御する不図示のメインルーチンがあり、図６に示すフローは当該メインルーチンのサブルーチンである。図６に示すスティックスリップ抑制制御のサブルーチンは、画像形成装置１１の電源がオンになるとスタートする。
【００６３】
ＣＰＵ５１は、プリントジョブを受け付けたかどうかを監視する（ステップＳ１）。プリントジョブの受け付けは、画像形成装置１１の操作パネルを介したユーザーからの入力や、ＬＡＮやインターネット等の通信回線を介して接続されたパーソナルコンピューター等からの入力により行われる。プリントジョブを受け付けていない場合は（ステップＳ１でＮｏ）、そのまま監視を継続する。
【００６４】
プリントジョブを受け付けた場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、駆動モーター４８によって感光体ドラム２０の回転駆動を開始する。ＣＰＵ５１はトルク検出部５７から感光体ドラム２０を駆動する駆動モーター４８のトルクの変動周期Ｔｓの取得を開始する（ステップＳ２）。
【００６５】
次にＣＰＵ５１は、取得したトルクの変動周期ＴｓがＴ０（例えば０．１ｓｅｃ）未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。変動周期ＴｓがＴ０未満の場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、次にトナー吐出量を決定する（ステップＳ４）。
【００６６】
ＣＰＵ５１は、プリントジョブが終了したか否かを判断し（ステップＳ５）、プリントジョブが終了している場合は（ステップＳ５でＹｅｓ）ステップＳ４で決定されたトナー吐出量で感光体ドラム２０上にトナーを吐出する（ステップＳ６）。吐出されたトナーは感光体ドラム２０の回転によりクリーニングブレード４２および摺擦ローラー４３に供給される。その後、所定時間経過後に感光体ドラム２０の回転を停止して処理を終了する。
【００６７】
一方、変動周期ＴｓがＴ０未満でない場合は（ステップＳ３でＮｏ）、ＣＰＵ５１は、プリントジョブが終了したか否かを判断し（ステップＳ７）、プリントジョブが終了している場合は（ステップＳ７でＹｅｓ）感光体ドラム２０の回転を停止して処理を終了する。
【００６８】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１１では、ブレードエッジに存在するトナーの量に応じてトナー吐出の要否、およびトナーを吐出する場合の吐出量を決定する。具体的には、トルクの変動周期Ｔｓが所定値Ｔ０未満である場合にトナーを吐出し、変動周期Ｔｓが短くなるほどトナー吐出量を増加させる。
【００６９】
これにより、感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２の摩擦力の低下に必要な最小限のトナーをクリーニングブレード４２に供給可能となる。即ち、スティックスリップが激しくトルクの変動周期が短くなるにつれてトナー吐出量を増加させるため、吐出されたトナーが滑剤として機能し、クリーニングブレード４２の振動音、欠損、スティックスリップの発生を抑制することができる。従って、無駄にトナーを消費することなくクリーニングブレード４２のスティックスリップを抑制して感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２との隙間からの外添剤のすり抜け、および帯電ローラー２６へ外添剤の付着による帯電不良を効果的に抑制することができる。
【００７０】
また、本実施形態では、感光体ドラム２０を駆動する駆動モーター４８のトルクの変動周期を用いてブレードエッジに存在するトナーの量を推測することにより、ブレードエッジに存在するトナーの量を精度よく推測することができ、感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２の摩擦力の低下に必要十分なトナー吐出量を簡単に設定することができる。また、新たな装置を備えることなく、ブレードエッジに存在するトナーの量を推測することができ、コスト抑制にも寄与する。
【００７１】
図７は、本発明の第２実施形態に係る画像形成装置１１の画像形成部１５を含む要部の概略構成を示す図であり、図８は、第２実施形態の画像形成装置１１の制御経路を示すブロック図である。本実施形態では、画像形成部１５に冷却ファン４５および機内温度センサー７０が配置されている。画像形成装置１１の他の部分の構成は第１実施形態と同様である。
【００７２】
冷却ファン４５は、クリーニング装置２８と除電装置２９の間において、クリーニングブレード４２に対向するように配置されている。冷却ファン４５は、クリーニングブレード４２に空気流を吹き付けることによってクリーニングブレード４２を冷却する。機内温度センサー７０は、画像形成装置１１内部の画像形成部１５の温度、特にクリーニングブレード４２周辺の温度を検知する。
【００７３】
クリーニングブレード４２のスティックスリップは、ブレードエッジに存在するトナーの量のみでなく、クリーニングブレード４２の弾性変形量によって変化する。具体的には、高硬度低反発材料で形成されるクリーニングブレード４２の弾性変形には温度依存性があり、低温ではエッジが安定しているが、高温になると弾性変形量が大きくなってエッジがスティックスリップ動作するようになる。
【００７４】
そのため、ブレードエッジにトナーが十分に存在する場合であっても、高温環境下で印字が行われたとき等、クリーニングブレード４２の弾性変形量が大きくなってスティックスリップが発生する。この場合、クリーニングブレード４２にトナーを供給してもスティックスリップを十分に抑制することは困難である。
【００７５】
そこで、本実施形態では駆動モーター４８のトルクの変動周期が短くなったとき、その原因が温度上昇に起因するものであるか、或いはブレードエッジに存在するトナーの減少に起因するものであるかを判定する。そして、ブレードエッジに存在するトナーの減少による場合はトナー吐出を行い、温度上昇による場合は冷却ファン４５によってクリーニングブレード４２を冷却し、クリーニングブレード４２の弾性変形量を小さくしてエッジを安定させるスティックスリップ抑制制御を実行する。
【００７６】
図９は、第２実施形態の画像形成装置１１におけるスティックスリップ抑制制御の一例を示すフローチャートである。なお、画像形成装置１１全体を制御する不図示のメインルーチンがあり、図９に示すフローは当該メインルーチンのサブルーチンである。図９に示すスティックスリップ抑制制御のサブルーチンは、画像形成装置１１の電源がオンになるとスタートする。
【００７７】
ＣＰＵ５１は、プリントジョブを受け付けたかどうかを監視する（ステップＳ１）。プリントジョブを受け付けていない場合は（ステップＳ１でＮｏ）、そのまま監視を継続する。プリントジョブを受け付けた場合は（ステップＳ１でＹｅｓ）、駆動モーター４８によって感光体ドラム２０の回転駆動を開始する。ＣＰＵ５１はトルク検出部５７から感光体ドラム２０を駆動する駆動モーター４８のトルクの変動周期Ｔｓを取得する。また、機内温度センサー７０から機内温度ｔを取得する（ステップＳ２）。
【００７８】
次にＣＰＵ５１は、取得したトルクの変動周期ＴｓがＴ０未満であるか否かを判定する（ステップＳ３）。変動周期ＴｓがＴ０未満の場合は（ステップＳ３でＹｅｓ）、次に取得した機内温度ｔがｔ０未満であるか否かを判定する（ステップＳ４）。
【００７９】
機内温度ｔがｔ０未満である場合は（ステップＳ４でＹｅｓ）、ＣＰＵ５１は変動周期ＴｓがＴ０未満となった原因がブレードエッジのトナー量の不足によるものと判定してトナー吐出量を決定する（ステップＳ５）。
【００８０】
その後、プリントジョブが終了したか否かを判断し（ステップＳ６）、プリントジョブが終了している場合は（ステップＳ６でＹｅｓ）、ステップＳ５で決定されたトナー吐出量で感光体ドラム２０上にトナーを吐出する（ステップＳ７）。吐出されたトナーは感光体ドラム２０の回転によりクリーニングブレード４２および摺擦ローラー４３に供給される。その後、所定時間経過後に感光体ドラム２０の駆動を停止して処理を終了する。
【００８１】
機内温度ｔがｔ０以上である場合は（ステップＳ４でＮｏ）、ＣＰＵ５１は変動周期ＴｓがＴ０未満となった原因がクリーニングブレード４２の温度上昇によるものと判定して冷却ファン４５を駆動する（ステップＳ８）。そして、機内温度ｔがｔ０（例えば２５℃）未満となったか否かを判定し（ステップＳ９）、機内温度ｔがｔ０未満となった場合は（ステップＳ９でＹｅｓ）冷却ファン４５を停止する（ステップＳ１０）。
【００８２】
次に、ＣＰＵ５１はプリントジョブが継続しているか否かを判定し（ステップＳ１１）、プリントジョブが継続している場合は（ステップＳ１１でＹｅｓ）変動周期ＴｓがＴ０未満であるか否かを判定する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２において変動周期ＴｓがＴ０未満の場合は（ステップＳ１２でＹｅｓ）、ＣＰＵ５１はステップＳ３において変動周期ＴｓがＴ０未満となった原因が温度上昇およびブレードエッジのトナー量の不足の両方によるものと判定し、トナー吐出量を決定する（ステップＳ１３）。その後、プリントジョブが終了したか否かを判断し（ステップＳ１４）、プリントジョブが終了している場合は（ステップＳ１４でＹｅｓ）、ステップＳ１３で決定されたトナー吐出量で感光体ドラム２０上にトナーを吐出する（ステップＳ１５）。その後、所定時間経過後に感光体ドラム２０の駆動を停止して処理を終了する。
【００８３】
ステップＳ１１において変動周期ＴｓがＴ０以上の場合は（ステップＳ１２でＮｏ）、ＣＰＵ５１はクリーニングブレード４２の冷却によってスティックスリップが抑制されたものと判断し、プリントジョブが終了したか否かを判断する（ステップＳ１６）。プリントジョブが終了している場合は（ステップＳ１６でＹｅｓ）感光体ドラム２０の駆動を停止して処理を終了する。
【００８４】
一方、ステップＳ１１においてプリントジョブが終了している場合は（ステップＳ１１でＮｏ）感光体ドラム２０の駆動を停止して処理を終了する。また、ステップＳ３において変動周期ＴｓがＴ０未満でない場合は（ステップＳ３でＮｏ）、ＣＰＵ５１は、プリントジョブが終了したか否かを判断し（ステップＳ１６）、プリントジョブが終了している場合は（ステップＳ１６でＹｅｓ）感光体ドラム２０の駆動を停止して処理を終了する。
【００８５】
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置１１では、トルクの変動周期Ｔｓが短くなる（スティックスリップが発生する）要因が、ブレードエッジに存在するトナーの量であるか、クリーニングブレード４２の温度上昇による弾性変形量の増加であるか、或いはその両方であるかを判定し、判定結果に応じてトナー吐出、ブレード冷却、或いはその両方を実行する。
【００８６】
これにより、スティックスリップの発生する要因に応じた適切なスティックスリップ抑制制御が可能となるため、クリーニングブレード４２の振動音、欠損、スティックスリップの発生をより効果的に抑制することができる。従って、無駄にトナーを消費することなく、且つ、冷却ファン４５を不必要に駆動させることなくクリーニングブレード４２のスティックスリップを抑制して感光体ドラム２０とクリーニングブレード４２との隙間からの外添剤のすり抜け、および帯電ローラー２６へ外添剤の付着による帯電不良を効果的に抑制することができる。
【００８７】
その他、本発明は上記各実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、駆動モーター４８のトルクを検出する方法は、駆動モーター４８の出力電流値の検出に限られず、トルクセンサーにより駆動モーター４８の回転軸のトルクを直接検出してもよい。
【００８８】
また、トナー吐出時において感光体ドラム２９上に形成するトナー吐出パターンは、感光体ドラム２０の軸方向に延びる帯状に限定するものではなく、例えば、ジグザグ状をした帯状、複数列の千鳥状に配されたドット状、複数列の帯状であってもよい。また、トナー吐出量の調整は、帯状のトナー吐出パターンの吐出長の調整により行っているが、例えば、トナー吐出パターンの厚みを調整することで行ってもよい。トナー吐出パターンの厚みは、磁気ローラー３４に印加するＶｍａｇ（ＤＣ）と現像ローラー３５に印加するＶｓｌｖ（ＤＣ）とを調節することで調整可能である。
【００８９】
また、像担持体は、円筒状の素管の表面に感光層が形成されてなる感光体ドラム２０に限定するものでなく、例えば、板状の支持体の表面に感光層が形成されたものを利用することもできる。また、クリーニング部材は平板状のクレーニングブレード４２に限定するものでなく、例えば柱状であってもよい。また、帯電部材は帯電ローラー２６に限定するものでなく、例えば帯電ブラシであってもよい。
【００９０】
また、上記実施形態では、画像形成装置１１としてタンデム型のカラープリンターを例に挙げて説明したが、本発明は、例えばモノクロおよびカラー複写機、デジタル複合機、モノクロプリンターやファクシミリ等にも適用できるのはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００９１】
本発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、像担持体表面をクリーニングするクリーニングブレードを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、クリーニングブレードの欠損やスティックスリップを抑制し、像担持体とクリーニングブレードとの隙間からの外添剤のすり抜けを長期間にわたって抑制可能な画像形成装置を提供することができる。
【符号の説明】
【００９２】
１１      画像形成装置
２０      感光体ドラム（像担持体）
２１      現像装置
２６      帯電ローラー（帯電部材）
２８      クリーニング装置
４２      クリーニングブレード
４３      摺擦ローラー
４５      冷却ファン
４８      駆動モーター（駆動装置）
５０      制御部
５２      ＲＯＭ
５４      ＨＤＤ
５７      トルク検出部
【図１】
2020129049.tif 000003
【図２】
2020129049.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2020129049.tif 000008
【図７】
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【図８】
2020129049.tif 000010
【図９】
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