(57)【要約】【課題】クリーニング装置のクリーニングブレードのビビリ振動、ブレードめくれなどの発生を予知、阻止し、安定したクリーニング性能を得る画像形成装置を提供する。【解決手段】像担持体１と、像担持体１を回転駆動する駆動手段６と、像担持体１に圧接されて表面から残留トナーを除去するクリーニングブレード３を備えた画像形成装置において、像担持体１の駆動トルクを検知するトルク検知手段７と、トルク検出手段７の検知結果に基づいて、クリーニングブレード３の異常を判断し、その異常を回避する手段を設ける。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、該像担持体を回転駆動する駆動手段と、前記像担持体に圧接されて該表面から残留トナーを除去するクリーニングブレードと、を備えた画像形成装置において、
前記像担持体の駆動トルクを検知するトルク検知手段と、該トルク検知手段の検知結果に基づいて、クリーニングブレードの異常を判断し、その異常を回避する異常回避手段を設けたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記駆動手段として回転速度を一定に保つ制御回路を有する直流モータを用い、該直流モータの負荷電流、入力電圧、消費電力の何れかによってトルクを検知することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記異常回避手段は、像担持体の所定駆動時間内の駆動トルク換算値
Ｓ＝１０Ｌｏｇ（Ａ２／σ２）
が所定の値に達するとクリーニングブレードが異常と判定し、その異常を回避することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記異常回避手段として、異常検知時にクリーニングブレードに対し未転写のトナーを入力し、感光体とブレードエッジ部の滑り性を上げる滑り性向上手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記異常回避手段として、異常検知時クリーニングブレードに対しステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を入力し、感光体とブレードエッジ部の滑り性を上げる滑り性向上手段を設けたことを特徴とする請求項１または４記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電複写機、同プリンタなど、静電転写プロセスを利用する画像形成装置、とくにそのクリーニング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
本発明の従来技術として、周知の画像形成装置が存在する。周知の画像形成装置では、回転、或いは走行移動する像担持体表面に形成したトナー像を紙などの転写材に転写する工程を繰り返しており、転写の際には、転写材に転移せず像担持体に残る残留トナーをその都度充分に除去する必要があるため、ゴムなどの弾性材料からなるクリーニングブレードのエッジを像担持体に圧接して、残留トナーを堰き止め除去している。ここで、このようなクリーニング手段が、構成が簡単、小型、低コストでトナー除去機能も優れているので、従来から広く実用されていることはよく知られているとおりである。
ところで、クリーニング手段としてクリーニングブレードを用いる場合、そのエッジを像担持体の走行方向に対向する様に配置すること（カウンタ方式）が普通であり、このような配置はトナーの除去に都合がよい。また、像担持体とクリーニングブレードとの間において摩擦が大きくなることを避けられないが、実際には、画像形成作業の開始の後、クリーニングブレードの位置に達したトナーの大部分が堰き止め除去される一方、微量のトナーがブレードエッジ部位に残るため、これが潤滑剤の作用をしてブレードエッジのビビリ、ブレードめくれなどの発生を防止して円滑なクリーニング機能を維持している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、トナー消費量の少ない画像（トナー面積の少ない画像）を連続して多量にコピーするような場合には残留トナー量が少ないため、ブレードエッジ部に残って潤滑作用に寄与するトナー量も少なくなり、結果的に、像担持体とクリーニングブレードとの間の摩擦が極端に大きくなって、ビビリ現象やブレードめくれなどが発生し易くなる、という問題がある。
そこで本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、像担持体とクリーニングブレードとの摩擦抵抗の増減、多寡を像担持体の駆動トルクに置き換えて検知し、該トルク検知手段の検知結果に基づいてブレードエッジと像担持体との摩擦抵抗を下げる作用を施し、クリーニングブレード潤滑用のトナー不足と、これに起因するブレードエッジの不整な振動、ブレードめくれなどを有効に阻止し、安定したクリーニング性能を得る画像形成装置を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
前記の課題を解決するために、請求項１記載の発明では、像担持体と、該像担持体を回転駆動する駆動手段と、前記像担持体に圧接されて該表面から残留トナーを除去するクリーニングブレードを備えた画像形成装置において、前記像担持体の駆動トルクを検知するトルク検知手段と、該トルク検知手段の検知結果に基づいて、クリーニングブレードの異常を判断し、その異常を回避する異常回避手段を設けた画像形成装置を最も主要な特徴とする。
請求項２記載の発明では、前記駆動手段として回転速度を一定に保つ制御回路を有する直流モータを用い、該直流モータの負荷電流、入力電圧、消費電力の何れかによってトルクを検知する請求項１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項３記載の発明では、前記異常回避手段は、像担持体の所定駆動時間内の駆動トルク換算値
Ｓ＝１０Ｌｏｇ（Ａ２／σ２）
が所定の値に達するとクリーニングブレードが異常と判定し、その異常を回避する請求項１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項４記載の発明では、前記異常回避手段として、異常検知時クリーニングブレードに対し未転写のトナーを入力し、感光体とブレードエッジ部の滑り性を上げる滑り性向上手段を設けた請求項１記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
請求項５記載の発明では、前記異常回避手段として、異常検知時クリーニングブレードに対しステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を入力し、感光体とブレードエッジ部の滑り性を上げる滑り性向上手段を設けた請求項１または４記載の画像形成装置を主要な特徴とする。
したがって、本発明によれば、使用中のブレードのクリーニング性能を検知する手段として像担持体の駆動トルクを検知するトルク検知手段を設けるので、このトルク検知手段によって検知された像担持体の駆動トルク値に基づいてクリーニングブレード潤滑用のトナー不足、これに起因するブレードエッジの不整な振動、ブレードめくれなどを有効に阻止することが可能となり、安定したクリーニング性能を得ることができる。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。
図１は本発明に係る画像形成装置のクリーニング装置部分の断面図であり、同図において符号１は感光体（像担持体）であって、該感光体１は導電基体上に光導電層を形成して構成され、図示矢印方向に回転可能に支持されている。Ｋはクリーニング装置であって、このクリーニング装置Ｋのハウジング２は感光体１側に開口部を有し、その開口部の周縁部によってブレード（クリーニングブレード）３が支持され、その先端エッジ部を感光体１に圧接されている。ブレード３は感光体１の軸長とほぼ同長の板状に成形されたウレタンゴム等で構成されており、その一辺のエッジが軸方向に亘って均一に感光体１の表面に圧接されている。そして、このブレード３はハウジング２に固定され、これを感光体１に圧接するように配置されている。なお、本図においては、ブレード３はハウジング２に対し固定されているが、ブレード３をハウジング２に対し可動式とし、スプリング等を用いて感光体１に圧接する形態でもよい。
ここで、転写工程後に感光体１上に残留するトナーＴは、感光体１の回転と共にブレード３のエッジに送られて掻き落とされ、掻き取られたトナーＴは回転するクリーニングブラシ４によって除去、搬送されてコイル５に送られる。コイル５はトナーＴを軸方向に搬送し、このトナーＴは装置奥側に配置された不図示の回収タンクに回収される。
次に、ブレード３と感光体１との間に働く摩擦力とトナー掻き取り能力との関係について説明する。ブレード３は感光体１に圧接されているため、該ブレード３と感光体１との間には、ブレード３及び感光体１の摩擦係数、ブレード３の加圧力に応じた一定の摩擦力が生じる。この摩擦力が所定範囲内にあれば、ブレード３はダメージを受けることなく適度に感光体１を摺擦し、トナーＴを十分に掻き取ることができる。
しかし、ブレード３に入力されるトナー量の増減などにより感光体１とブレード３との間に生ずる摩擦力が増減し、摩擦力が大きくなった場合、ブレード３のエッジが微小振動しトナーのすり抜けが発生したり、ブレード３のエッジが感光体１の回転方向に引きずられてブレード３にめくれが発生する。
ブレード３が正常に機能していれば摩擦力には適正範囲が存在し、何らかの原因で摩擦力が過大若しくは過小になるとトナーの掻き取り能力が低下する。従って、感光体１とブレード３の間に生ずる摩擦力の値が分かればブレード３が正常に機能しているか否かを判定することができる。
他方、摩擦力に逆らって感光体１を回転させるために必要な回転トルクはブレード３と感光体１との間に生じる摩擦力の大きさに比例する。従って、摩擦力の代わりにトルクを検知することができればブレード３の性能を判定することができる。
【０００６】
図２と図３は摩擦力（感光体摩擦係数）の異なる感光体における、駆動トルクの比較を行ったものである。図２における感光体は摩擦係数（μ）＝０．６であり、図３の感光体は摩擦係数（μ）＝０．２である。また、それぞれの状態におけるクリーニング性能に関しては、図２においてはトナーのすり抜けが発生するが、図３ではトナーのすり抜けは発生していない。この結果において、像担持体の所定駆動時間内のトルク平均値をＡ、標準偏差をσとすると、換算値
Ｓ＝１０Ｌｏｇ（Ａ２／σ２）
は、図２においてはＳ＝１７．５、図３においてはＳ＝２５．４である。
また、上述の換算値Ｓと、トナーすり抜け発生有無の関係を図４に示す。図４から明らかなように、換算値Ｓが大きいほどトナーのすり抜けが発生せず、その境界はＳ≧２０である。
続いて、本実施の形態に係る画像形成装置の構成を説明する。図５は本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概念図であり、同図において１は感光体であり、この感光体１はモータ（駆動手段）６によって一定速度で回転駆動される。また、７はモータ６に流れる電流を検出するための電流検出部（トルク検出部）、８はモータ６に電圧を供給する電源である。モータ６は回転速度を一定に保つ制御回路を有する周知の直流モータであり、９は制御部（異常回避手段）、１０は本体制御部である。
速度検出回路からの信号に基づいて感光体１の回転トルクが大きくなって速度が低下した場合には、低下分を補正するためのモータ６への入力電圧及び負荷電流を上げて速度を一定に保つ。このとき、モータ６の消費電力も上がる。同様に、トルクが小さくなって速度が上昇した場合には、速度の上昇分を補正するために電圧と電流を下げて速度を一定に保つ。このとき、モータ６の消費電力は下がる。
【０００７】
図６はモータ６の負荷電流と感光体１の回転トルクとの関係を示しており、図示のように負荷電流と回転トルクとは比例関係にある。従って、電流を検出すれば感光体１のトルクを算出することができる。尚、電流ではなく、電圧或は電力を検出しても良い。ここで、本実施の形態では、電流検出部７で電流を検出することによってトルクを検知するようにしている。電流検出部７からの電流信号は制御部（異常回避手段）９に送られてトルクに換算され、さらに換算値Ｓに換算される。
図７及び図８は上記手法によって検知されたトルクの値に対し、クリーニング性能を安定させる為の機構（異常回避手段）である滑り性向上手段を示したものである。図７においては、制御部９において換算された換算値Ｓの値に基づき、機械本体制御部１０に信号を送り、現像ユニット１２よりブレード３に対し潤滑用の未転写トナー１１を入力する状態を示している。
また図８は、ステアリン酸亜鉛等の潤滑剤をクリーニング装置内に備え、制御部９からの信号を元にブレードに対し潤滑剤を入力する機構を示している。本図においては、制御部９において換算された換算値Ｓの値に基づき、機械本体制御部１０に信号を送り、その信号を元に潤滑剤１３を矢印方向へ進退させる。潤滑剤１３がクリーニング装置内部に突出した際に、クリーニングブラシ４に食い込ませ、クリーニングブラシ４を介し潤滑剤を感光体１に塗布し、その塗布された潤滑剤がブレード３に入力する機構を示しているが、微粉化された潤滑剤を直接ブレード３に塗布するような機構を用いても良い。潤滑剤１３をクリーニングブラシ４に向けて進退させるための機構は、例えば復帰バネと、ソレノイド等の駆動手段を用いた機構とする。
【０００８】
図９は上記手法によって検知されたトルク値を用いて制御を行った例である。図９において、初期値Ｓ＝２５．２の状態に対し、ブレードと感光体の摩擦力の増大によりクリーニング性能が不安定となり、トルクの換算値Ｓ＝１３．５に変化する。その値を検知しブレードに対し未転写トナーないしステアリン酸亜鉛等の潤滑剤を入力する事で、換算値Ｓ＝２５．０となりクリーニング性能を安定状態に戻すことが可能となる。
これにより、担持体とクリーニングブレードの摩擦抵抗を像担持体の駆動トルクに置き換え検知し、該トルク検知手段の検知結果に基づいてブレードエッジと像担持体との摩擦抵抗を下げる作用を施し、クリーニングブレード潤滑用のトナー不足、これに起因するブレードエッジの不整な振動、ブレードめくれなどを有効に阻止して常時安定したクリーニング機能を得ることができる。
【０００９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、使用中のブレードのクリーニング性能を検知する手段として像担持体の駆動トルクを検知するトルク検知手段を設けるので、このトルク検知手段によって検知された像担持体の駆動トルク値に基づいてクリーニングブレード潤滑用のトナー不足、これに起因するブレードエッジの不整な振動、ブレードめくれなどを有効に阻止することが可能となり、安定したクリーニング性能を得ることができる
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像形成装置におけるクリーニング装置部分の断面図である。
【図２】摩擦力の異なる感光体において駆動トルクの比較を行う場合において感光体の摩擦係数（μ＝０．６）におけるトルク値を示す図である。
【図３】摩擦力の異なる感光体において駆動トルクの比較を行う場合において感光体の摩擦係数（μ＝０．２）におけるトルク値を示す図である。
【図４】トルク換算値Ｓとクリーニング性能の関係図である。
【図５】本実施の形態に係る画像形成装置の構成を示す概念図である。
【図６】モーター負荷と駆動トルクの関係図である。
【図７】トルク値に対してクリーニング性能の安定化機構（トナー入力）の一例を示す図である。
【図８】トルク値に対してクリーニング性能の安定化機構（トナー入力）の他例を示す図である。
【図９】本実施の形態に係る画像形成装置の構成により制御を行った場合のトルク値を示す図である。
【符号の説明】
１  感光体（像担持体）、３  ブレード（クリーニングブレード）、６  モータ（駆動手段）、７  電流検出部（トルク検出手段）、９  制御部、１０  本体制御部、１１  トナー、１２  現像ユニット、１３  潤滑剤。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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