JP2006235215A - 清掃装置及び画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 帯電ロールの汚れを清掃部材で清掃するときに、帯電ロールの磨耗や再汚染などの不具合を防止する。
【解決手段】 帯電ロール１４の汚れを検知するセンサ５４を帯電ロール１４の軸方向に移動可能に配設する。また、帯電ロール１４の汚れを清掃する小型の清掃ブラシ５２を帯電ロール１４の軸方向に移動可能に配設する。清掃ブラシ５２は、モータ６２により回転し、ソレノイド６４によって帯電ロール１４に離接する。制御手段６０によってセンサ５４を帯電ロール１４の軸方向に移動して汚れを検知し、検知された汚れ量及び汚れ分布に従い、汚れの多い帯電ロール１４の位置に清掃ブラシ５２を移動させ、帯電ロール１４を清掃する。
【選択図】 図２

Description

本発明は、トナーや外添剤などの付着物が付着した帯電ロールなどのロールを清掃する清掃装置、及びこの清掃装置が搭載された複写機、プリンタなどの電子写真方式の画像形成装置に関する。

複写機やプリンタなどの画像形成装置は感光体を帯電する帯電装置を備えており、この帯電装置として導電性ゴムなどから作られた帯電ロールが広く利用されている。

帯電ロールによる帯電では、放電ワイヤなどを利用した帯電手段と比べて放電生成物の量が少なく、感光体に与える負荷を低減できるというメリットがある。

しかし、プロセス速度の増加や高電位に帯電させることにともない、放電による生成物の付着量が増加し、トナーや外添剤と固着して帯電ロール上に汚れとして蓄積する。さらに、帯電ロールは帯電プロセス中に感光体と接触したまま回転するため、一旦帯電ロールに付着した付着物が感光体との間で強く帯電ロールに押し付けられて、ブラシなどで除去することが困難となる。これらの汚れは帯電不良の原因となり画像欠陥を及ぼす。

そこで、帯電ロールに付着したトナーや外添剤などの汚れを除去するために、ブラシから成る清掃部材を帯電ロールの長手方向（軸方向）の全長に当接させ、帯電ロールを回転させて清掃するようにした清掃手段が提案されている。

しかし、帯電プロセスを繰り返すにつれて清掃回数も増え、帯電ロールの軸方向にブラシを押し付けることによる筋状の清掃むらが生じ、付着物の除去される箇所と除去されない箇所の差が出てくる。この差は帯電ロール上に筋状の汚れむらを発現する原因となり、筋状の汚れを反映した画像欠陥が発生する。

また、ブラシを帯電ロールに押し当てる圧力が少ないために汚れを充分に除去できなかったり、圧力が強すぎるために帯電ロールを傷つけるという障害が生じる。

このようなことから、帯電ロール表面の反射率や電気抵抗を定量的に読み取ることによって帯電ロールの汚れを検知し、この汚れ量に応じて清掃部材の接触圧や接触時間などを変化させる方法が提案されている。このような方法として、例えば、特許文献１には、帯電ロールの表面反射率や帯電経路のインピーダンスの検出結果を外部メモリーに記憶し、この結果をもとに清掃するときの接触圧と接触時間を制御する方法が開示されている。また、特許文献２には、帯電ロールの軸方向の複数箇所で付着したトナー量を反射型フォトセンサで検出して、複数箇所での汚れレベルに応じた清掃を行って帯電むらを防止する方法が開示されている。
特開平６−２５０５０４号公報 特開平８−２２０８４６号公報

上記のように清掃部材としてブラシを帯電ロールの軸方向に当接させ、帯電ロールを回転させて清掃を繰り返す方法では、帯電ロールにブラシの形状に応じた清掃むらが残ることになる。また、ブラシの端の接触跡が帯電ロールの表面に筋となって残ることがある。このような筋はセンサで検知することは可能ではあるが、ブラシを帯電ロールに当接させている限り、筋状の清掃むらを防ぐことはできない。このようにして生じた筋状の汚れは帯電不良の原因となる。

また、帯電ロールの長手方向全体に当接する清掃部材を使用すると、清掃部材が帯電ロールに一様に接触せず、強く当接される箇所は十分に清掃できるが、弱く当接される箇所は清掃が不十分になるという課題が生じる。

また、帯電ロールの長手方向全体に当接する清掃部材を使用すると、清掃部材を軸方向に支持する部材が必要となり、帯電ロールの周囲にそのための空間を確保しなければならないという課題がある。

さらに、汚れた帯電ロールを繰り返し清掃することで、清掃部材にトナーや外添剤などの汚れが蓄積する。汚れ蓄積量がある水準以上になると、清掃効率が落ち、最終的には清掃部材により汚れを除去することができなくなる。また汚れ蓄積量が過剰な場合は、ブラシなどの清掃部材から汚れが帯電ロールに戻るという問題が発生する。

更に反射率やインピーダンスなどを利用した汚れ検知センサを用いた場合、センサに帯電ロールや清掃部材あるいは画像形成装置内の汚れが付着して、正確に汚れのレベルを検知できなくなるという問題が生じる。この問題によりセンサによる検知結果に基づいた清掃は適切でなくなり、汚れを充分に除去できなかったり、清掃部材と帯電ロールの接触圧が強すぎて互いに磨耗するという障害をもたらす。

さらに、上記のような問題は、帯電ロールに限らず、画像形成装置内に配設されたロール、すなわち、トナーや外添剤が付着しやすい除電ロール、転写ロールなどにおいても発生する。

本発明は、以上の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、清掃部材を使用することで副次的に生じるロールの磨耗や再汚染などの不具合を防止する清掃装置及び画像形成装置を提供することである。

上記問題点を解決するために、請求項１に記載の発明に係る清掃装置は、電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に用いられ、装置内に配設されたロールを清掃する清掃装置であって、前記ロールの軸方向の汚れ量及び汚れ分布を検知する検知手段と、前記ロールの軸方向へ移動し、前記ロールの汚れを除去し、又は分散させる清掃部材と、前記清掃部材を前記ロールの軸方向に沿って移動させると共に、前記ロールに当接させる移動手段と、前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布に応じて、前記移動手段を駆動して前記清掃部材を清掃位置に移動し前記ロールに当接させる制御手段と、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、ロールの軸方向の汚れ量及び汚れ分布を検知する検知手段と、検知された汚れ量及び汚れ分布に応じてロールの汚れを除去し、又は分散させる清掃部材を備えている。検知手段については、光反射率またはインピーダンスを検知する検知手段をロールの軸方向に移動させてもよいし、ロールの軸方向に沿って複数の検知手段を設けてもよい。そのような検知手段によって検知された汚れ量及び汚れ分布に応じて、ロールの軸方向のどの箇所にどれだけの汚れが付着しているかを検知する。

次に、汚れが所定量以上付着している箇所を同定し、その箇所の汚れに応じて、移動手段を駆動して清掃部材を軸方向に移動し、ロールの汚れ箇所に当接させる。これにより、ロールに付着している汚れを除去し、又は分散させることができる。

このような清掃装置は、検知手段により検知した汚れ量及び汚れ分布に応じて清掃部材をロールの軸方向に移動させるため、汚れの付着していないロール表面を清掃することがなく、ロール表面の磨耗を抑えることができる。さらに、汚れた清掃部材がロールに接触することにより再汚染される箇所を大幅に減らすことができる。また、局所的に清掃部材をロールに当接させるために、ロールの軸方向全体に一様に清掃部材を押し付ける場合に比べてより強い力をかけることができ、より高い清掃効率を発揮することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の清掃装置において、前記清掃部材は、ブラシ又は多孔性部材であることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、ブラシ又は多孔性部材からなる清掃部材をロールに当接することで、ロールに付着した汚れを除去し、又は分散させることが可能である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の清掃装置において、前記移動手段は、前記ロールの汚れを、汚れの多い箇所から少ない箇所へ分散させるように、前記清掃部材を回転又は振動させることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、汚れがある箇所で大量に付着し、そこに近接した箇所ではほとんど付着していないときは、汚れのある箇所からない箇所へと分散させるように清掃部材を回転又は振動させる。清掃部材の回転又は振動により、ロールの汚れは分散され、点状または線状の汚れムラとして残ることはない。

請求項４に記載の発明は、請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の清掃装置において、前記清掃部材による清掃時に、前記ロールを回転させることを特徴としている。

請求項４に記載の発明によれば、清掃時にロールを回転させ、その際に生じるロールと清掃部材の擦動によってロールの汚れを除去することが可能となる。

請求項５に記載の発明は、請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の清掃装置において、前記検知手段と前記清掃部材とが一体化されていること特徴としている。

請求項５に記載の発明によれば、検知手段と清掃部材とを一体化させることで、軸方向への移動手段を簡略化し、より小さいスペースに設置することができ、低い消費電力でロールを清掃することが可能となる。

請求項６に記載の発明は、請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の清掃装置において、前記検知手段は、発光部と受光部とを有する反射型センサであり、前記発光部と前記受光部とを検知時に開放し、非検知時に閉止させるシャッターを有することを特徴としている。

請求項６に記載の発明によれば、反射型センサで検知するときに発光部と受光部をシャッターで開放し、検知しないときは発光部と受光部をシャッターで閉止する。このため、発光部と受光部への汚れの付着が低減され、誤検知を防止することが可能となる。

請求項７に記載の発明は、請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の清掃装置において、前記清掃部材に付着した汚れを掻き落として回収する回収器を有することを特徴としている。

請求項７に記載の発明によれば、回収器によって清掃部材に付着した汚れを掻き落とすので、清掃部材に過剰に汚れが付着することがなく、清掃部材によるロールへの再汚染を防止することが可能となる。

請求項８に記載の発明は、請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の清掃装置において、前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布から汚れ以外の因子を除去する補正手段を有することを特徴としている。

請求項８に記載の発明によれば、検知手段によって検知されたロールの汚れ量及び汚れ分布に、ロール形状のノイズなど汚れ以外の因子が含まれていても、補正手段によって、汚れ量及び汚れ分布から汚れ以外の因子を除去することができる。このため、ロールの汚れ量及び汚れ分布を正確に評価することが可能となり、清掃部材により適切な清掃を行うことができる。

請求項９に記載の発明は、請求項８に記載の清掃装置において、前記補正手段は、記憶手段に記憶された前記ロールの使用前の外周面形状に基づいて、前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布から汚れ以外の因子を除去することを特徴としている。

請求項９に記載の発明によれば、ロールの使用前の外周面形状に基づいて、検知手段で検知されたロールの汚れ量及び汚れ分布を補正するので、汚れ量及び汚れ分布に使用前の外周面形状に依存する誤差などの因子が含まれていても、ロールの汚れ量及び汚れ分布を正確に評価することが可能となる。

請求項１０に記載の発明は、請求項８又は請求項９に記載の清掃装置において、 前記ロールと前記検知手段との距離を測定する距離検知手段を備え、前記補正手段は、前記距離検知手段で検知された距離に基づき、前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布から汚れ以外の因子を除去することを特徴としている。

請求項１０に記載の発明によれば、距離検知手段によってロールと検知手段との距離を測定し、この距離に基づき検知手段で検知されたロールの汚れ量及び汚れ分布を補正するので、ロールが使用時の力によって変形しても、ロールの汚れ量及び汚れ分布を正確に評価することが可能となる。

請求項１１に記載の発明は、請求項１から請求項１０までのいずれか１項に記載の清掃装置において、前記検知手段で検知された前記ロールの軸方向の隣り合う位置における汚れ量の差が閾値を超えたときに、この閾値を超えた前記ロールの位置に前記清掃部材を移動させて清掃することを特徴としている。

請求項１１に記載の発明によれば、ロールの軸方向の隣り合う位置における汚れ量の差が閾値を超えたときに、そのロールの位置に清掃部材を移動させ、汚れを清掃する。例えば、帯電ロールの軸方向の隣り合う位置で汚れ量の差が大きいときは（汚れ量が大幅に変化するときは）、その位置で帯電不良などによる画質欠陥が目立ちやすい。しかし、清掃部材によってその位置の汚れを集中的に除去又は分散させることにより、画質欠陥を低減することが可能となる。

請求項１２に記載の発明に係る画像形成装置は、前記ロールは、感光体を帯電させる帯電ロールであり、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の清掃装置が前記帯電ロールに対向して配置されていることを特徴としている。

請求項１２に記載の発明によれば、請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の清掃装置を帯電ロールに対向して配置することで、帯電ロールの汚れ量及び汚れ分布を検知して、帯電ロールの汚れの多い箇所を重点的に清掃することが可能となる。このため、帯電ロールの再汚染や磨耗などが防止され、帯電不良による画質欠陥を低減できる。

本発明に係る清掃装置及び画像形成装置は、上記のように構成したので、検知された汚れ量及び汚れ分布に基づいて、汚れの量の多い箇所を重点的に清掃することができ、ロールの磨耗や再汚染などの不具合を防止できる。さらに、ロール形状などの誤差因子によって検知結果が乱された場合でも、検知された汚れ量及び汚れ分布からノイズの原因となる誤差因子を除去する補正を行うことで、適切な清掃プロセスを実行することができる。

以下、本発明に係る清掃装置の実施形態を図面に基づいて説明する。

まず、最初に本発明の第１実施形態に係る清掃装置が搭載された画像形成装置の全体構成の概要を説明し、次に、本発明の要部について説明する。

図１に示すように、この画像形成装置１０は、矢印方向に回転する感光ドラム１２を備えており、この感光ドラム１２の周囲に、感光ドラム１２を帯電させる帯電ロール１４と、レーザーなどの光線を照射する露光装置１６と、イエロー、マセンタ、シアン、ブラックのトナーをそれぞれ収容する４台の現像器１８Ｙ、１８Ｍ、１８Ｃ、１８Ｋからなる回転式現像装置１８と、周回移動する中間転写ベルト２０と、感光ドラム１２を清掃するクリーニング装置２４とを備えている。

中間転写ベルト２０は、３つの支持ロール２１に張架されており、中間転写ベルト２０を介して感光ドラム１２と接触する一次転写ロール２２が配設されている。また、用紙トレイ２６に記録紙２８が収容されており、記録紙２８を１枚ずつ送り出す給紙ロール３０と捌きロール３２が配設されている。また、中間転写ベルト２０の周回方向下流側には、記録紙２８にトナー像を転写させる二次転写ロール３４が配設されている。さらに、二次転写ロール３４と中間転写ベルト２０との当接部より下流側には、記録紙２８を搬送する搬送ベルト３６と、記録紙２８上のトナー像を定着する定着装置３８が配置されている。

画像形成のプロセスでは、初めに感光ドラム１２が図示しないモータにより矢印方向に回転され、帯電ロール１４で所定の電位に帯電された感光ドラム１２は、レーザーなどの光線で露光されることにより静電潜像を書き込まれる。

続いて、回転式現像装置１８のイエローの現像器１８Ｙに現像バイアスを印加することによって、感光ドラム１２との間で現像電界を発生させ、静電潜像にトナーを付着させて現像する。この現像プロセスにより感光ドラム１２上の静電潜像に応じたトナー像が形成される。現像では、感光ドラム１２の露光状態に合わせてトナーの電荷を操作することにより、任意の画像を形成するように制御している。

感光ドラム１２上のトナー像は、感光ドラム１２の回転にともなって中間転写ベルト２０と感光ドラム１２が当接する当接部まで搬送される。そして、感光ドラム１２上のトナー像は、一次転写ロール２２の作用により、中間転写ベルト２０に一次転写される。この一次転写後の感光ドラム１２は、クリーニング装置２４によって残留トナーなどが除去される。

このような工程が、マゼンタ、シアン、ブラックのトナーの順で繰り返され、中間転写ベルト２０上に４色のトナー像が重ね合わされる。これらのトナー像は、用紙トレイ２６から１枚ずつ給紙された記録紙２８上に、二次転写ロール３４の作用によって二次転写される。そして、記録紙２８は搬送ベルト３６で搬送され、定着装置３８によってトナー像が定着された後、搬送ロール４０によって排出トレイ４２に排出される。

このような画像形成装置１０においては、電圧が印加される帯電ロール１４を感光ドラム１２に接触して従動させることで、帯電ロール１４と感光ドラム１２との間の微小間隙において放電を発生させ、感光ドラム１２を帯電させる。帯電ロール１４は、SUS材、鉄などの導電性金属からなる芯金の外周に、低硬度のゴム弾性体またはゴム発砲体からなる弾性導電層を円柱状に積層することで形成する。また、弾性導電層のさらに外周に抵抗調整層、保護層を順次積層する。帯電ロール１４の弾性導電層は、感光ドラム１２を均一に帯電させる均一帯電性と局所的な過剰電流を抑制するための耐リーク性を両立させるためにその抵抗値を調整することが不可欠である。

帯電ロール１４を画像形成装置１０において長期において使用した場合、トナーや外添剤を始めとする付着物が汚れとなって帯電ロール１４に付着する。このような付着物は帯電ロール１４の電気抵抗を上昇させ、帯電不良を起こす原因となる。また、付着物が一様に帯電ロール表面を覆うのではなくて数mm程度の刻みで筋状汚れとなる場合、筋状汚れに応じた帯電不良に起因する画像欠陥を生じることになる。このような数mm刻みの筋状汚れは、従来のように帯電ロールの軸方向全長に一様に延びる清掃部材では、除去しきれないという課題を含んでいる。本実施形態では、このような帯電ロール１４の汚れを清掃するための清掃装置５０を備えている。

次に、この画像形成装置１０に搭載された本実施形態の清掃装置５０について説明する。

図２及び図３に示すように、この清掃装置５０は、帯電ロール１４の感光ドラム１２と接触する位置の反対側に対向配置されている。この清掃装置５０は、支持体５３によって支軸５２Ａを中心に回転可能に支持された清掃ブラシ５２と、帯電ロール１４の汚れを検知する検知手段であるセンサ５４とを備えている。清掃ブラシ５２は、帯電ロール１４の長さと比べて小型であり、帯電ロール１４の軸方向と直角方向に配置された支軸５２Ａに支持されている。清掃ブラシ５２の支持体５３とセンサ５４は、それぞれ帯電ロール１４の軸方向全長に横架された支持棒５６に移動可能に支持されており、図示しないステッピングモータによって回転する移動部材５８によって帯電ロール１４の軸方向に移動可能となっている。清掃ブラシ５２は支軸５２Ａに連結されたモータ６２によって回転駆動される。清掃ブラシ５２の移動と回転、及びセンサ５４の移動は制御手段６０によって制御される。

また、支持体５３には、清掃ブラシ５２の支持部材６４Ａを上昇、下降させるソレノイド６４が設けられている。支持部材６４Ａが上昇、下降することで、支軸５２Ａが支持体５３に形成された長孔５３Ａを移動し、清掃ブラシ５２が帯電ロール１４に対して離接可能となっている。この清掃ブラシ５２の離接動作のタイミングは制御手段６０によって制御される。制御手段６０は、CPUとメモリ（RAMとROM）を備えており、これらを元に汚れの条件を判断し、あらかじめ記憶された最も清掃条件のよいプロセスで清掃を行う。

なお、図２及び図３では、清掃ブラシ５２とセンサ５４は、同一の支持棒５６に支持され、移動部材５８によって移動するが、図４（Ｂ）に示すように、清掃ブラシ５２とセンサ５４をそれぞれ別の支持棒に支持し、移動部材によって別々に移動させるようにしてもよい。

次に、清掃装置５０の作用であって、帯電ロール１４の汚れ検知及び清掃ブラシ５２の動作について説明する。なお、動作を分かりやすくするため、清掃ブラシ５２とセンサ５４を帯電ロール１４の軸方向に対して別々に示した例で説明する。

図４（Ｂ）に示すように、まず、決められたサイクルにおいてセンサ５４が移動部材５８によって帯電ロール１４の軸方向に移動して、複数点における帯電ロール１４の汚れを検知する（図２参照）。あるいは、センサ５４を移動させずに、複数個のセンサを軸方向にならべて配置してもよい。センサ５４には反射率を検知するもの、帯電ロール１４の表面抵抗を検知するもの、その他帯電ロール１４の表面状態の変化から汚れを検知できるものであればよい。

帯電ロール１４の複数点における汚れの記憶は、制御手段６０のRAMあるいはRAMと同様に一時的に記憶を保持する記憶媒体に格納される。RAMに格納された汚れの検知量は、あらかじめ設定された基準により特定の汚れレベルに同定される。これを複数地点で行うことにより、図４（Ａ）に示すように、帯電ロール１４表面の汚れプロファイルを作製する。また、センサ５４が帯電ロール１４の軸方向に移動するだけでなく、同時に帯電ロール１４を回転させることで帯電ロール１４の全領域にわたって汚れ検知をおこなってもよい。

汚れ検知の結果得られた帯電ロール１４の付着量の量と分布により、ある一定以上の付着量を超えた箇所を特定して清掃を行う。この際、小型の清掃ブラシ５２を移動部材５８によって汚れ箇所に移動させ、ソレノイド６４を駆動して清掃ブラシ５２を帯電ロール１４に押し付ける（図２参照）。その押し付けた状態のまま帯電ロール１４を回転させることで、清掃ブラシ５２が帯電ロール１４上の付着物をかきとる（除去する）。この際の清掃の圧力、時間などはあらかじめROMに記憶した情報にしたがい、汚れを除去するのに最も適切な条件で行う。

また、清掃工程は最も汚れの多い箇所から始めて、汚れの少ない箇所を後回しにしてもよい。このように清掃工程に優先順位をつけることで、清掃時間を短縮しながら効率よく清掃を行うことが可能となる。

また、汚れ分散プロセスは以下のように行う。

図５（Ａ）に示すように、センサ５４によって帯電ロール１４の汚れを検知して、帯電ロール１４表面の汚れプロファイルを作製する。そして、制御手段６０でRAMに記憶された任意の帯電ロール１４の位置nとその位置での汚れ量AnをCPUにインプットする。CPUは任意の隣り合う測定点での汚れ量An, An+1 の差ΔAn =An+1 - Anを計算する。

ΔAnが正の場合（図５中のＡの位置）は、汚れレベルが大きいAn+1側から汚れレベルが
小さいAn側に汚れが分散されるように、清掃ブラシ５２を矢印Ｃ方向に回転する。

ΔAnが負の場合（図５中のＢの位置）は、汚れレベルが大きいAn側から汚れレベルが小
さいAn+1側に汚れが分散されるように、清掃ブラシ５２を矢印Ｄ方向に回転する。

なお、清掃ブラシ５２を回転させる構成に限らず、汚れを上記と同じ方向に分散させるように清掃ブラシ５２を振動させてもよい。

清掃ブラシ５２の帯電ロール１４への当接圧力と振動または回転する速さは、ΔAnの値
に対応してROMに記憶されている。ROM内での記憶は帯電ロール１４および清掃ブラシ５２を急激に磨耗させない範囲で、最もよく汚れが分散されるようにあらかじめ設定する。

次に、本発明の第２実施形態に係る清掃装置７０について説明する。

なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図６（Ａ）に示すように、この清掃装置７０は、清掃ブラシ５２とセンサ５４とが支持体７２に一体化して支持されている。支持体７２の背面側に形成された上部枠体７４に支持棒５６と移動部材５８が配設されている。また、ソレノイド６４によって支持体７２の長孔７２Ａを支軸５２Ａが移動し、清掃ブラシ５２の下降、上昇が可能となっている。センサ５４と清掃ブラシ５２を一体化させることで、帯電ロール１４の軸方向の作動機構が一つで済む。このようにすることで画像形成装置の省電力化を図り、また画像形成装置全体の構造を小型化することが可能である。

また図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、センサ５４には、発光部７６Ａと受光部７６Ｂを有する反射型センサを用いている。また、この清掃装置７０には、センサ５４に設けられた発光部７６Ａと受光部７６Ｂを開放、閉止するシャッター７８が設けられている。このシャッター７８は支軸７８Ａを中心に回動可能であり、モータ８０の回転によりシャッター７８が回動し、発光部７６Ａと受光部７６Ｂを開放又は閉止する。センサ５４の不使用時（非検知時）に発光部７６Ａと受光部７６Ｂをシャッター７８により外界から遮蔽することで汚れがつかないようにする。シャッター７８の作動にはモータ８０を用いているが、これに限らず、ソレノイドを用いてもよいし、その他の可動手段を用いてもよい。

シャッター７８を取り付けることにより、センサ５４の表面に汚れが付きにくくなり、センサ５４の誤検知防止と長寿命化を図ることができる。

なお、表面抵抗測定によって汚れを検知するセンサの場合には、センサ表面を覆うようなシャッターを利用してもよいし、センサ全体を囲うような覆いを取り付けてもよい。

次に、本発明の第３実施形態に係る清掃装置９０について説明する。

なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図７に示すように、この清掃装置９０では、帯電ロール１４（図１参照）の横方向に、帯電ロール１４の軸方向と直交させるように、清掃ブラシ５２が配置されている。この清掃ブラシ５２は、支持体５３に回転可能に支持されている。また、帯電ロール１４の軸方向端部には、汚れを回収する回収器９２が配設されている。この回収器９２は、清掃ブラシ５２の下方部に配置された回収トレイ９６と、清掃ブラシ５２の側方に当接し、複数の突起９４Ａが支軸５２Ａの方向に並んだ櫛歯状部材９４とを備えており、これらが図示しない支持体に支持されている。この櫛歯状部材９４は、合成樹脂からなり、弾性変形が可能となっている。なお、センサ５４などのその他の構成については図２と同じであるので、図示を省略する。

この清掃装置９０では、あらかじめ決められたサイクル数を終了した後、清掃ブラシ５２を帯電ロール１４の軸方向端部に設置された回収器９２へ移動する。そして、櫛歯状部材９４に清掃ブラシ５２を当接させ、清掃ブラシ５２を清掃時の動作と同様に支軸５２Ａを中心に回転させる。なお、清掃ブラシ５２を振動させてもよい。これにより、清掃ブラシ５２に付着した汚れが櫛歯状部材９４の突起９４Ａによって掻き出される。掻き出された汚れは下部に備えられた回収トレイ９６に回収される。このように清掃ブラシ５２中の汚れが櫛歯状部材９４によって回収トレイ９６にふるい落とされることで、清掃ブラシ５２は常時汚れが少ない状態となり、清掃ブラシ５２の汚れが帯電ロール１４に再付着することと画像形成装置中の他装置を汚染することを防止できる。

以上に説明したように帯電ロール１４を利用した電子写真方式の画像形成装置において、帯電ロール１４の汚れを検知するセンサ５４と小型の清掃ブラシ５２とその清掃ブラシ５２を制御する制御手段６０を備えることで、帯電ロール１４上の筋状汚れを除去又は分散することが可能となり、画像形成装置の安定性と長寿命化を図ることが可能となる。

なお、第１〜第３実施形態では、清掃部材として清掃ブラシ５２が設けられているが、この構成に限るものではなく、スポンジ状のロールで構成してもよい。また、形状も円筒形に限るものではなく、長板状部材など適宜に設定できる。

次に、本発明の第４実施形態に係る清掃装置１００を搭載した画像形成装置について説明する。

なお、第１実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図８に示すように、この画像形成装置は、センサ５４で帯電ロール１１４の汚れを検知したときに、検知された汚れ量及び汚れ分布から、帯電ロール１１４の形状などのノイズとなる因子を除去して補正する制御手段１０２を備えている。

ここで、検知された汚れ量及び汚れ分布の補正が必要になる理由を以下に説明する。

帯電ロールの汚れを測定する上で、例えば反射率を利用して汚れを検知する反射型センサを用いる場合、帯電ロールの汚れだけでなく帯電ロール形状に依存してその出力が変化するために、帯電ロール上の汚れを正確に検知できないという問題が発生する。帯電ロールには生産プロセスにおける限界からその表面を完全に平坦にできないことと、感光体との密着性をよくするためにあえて歪曲を持たせることのために約0.1mmほどの表面歪曲がある。このように歪曲した帯電ロールの反射率を測定すると、帯電ロールの位置に依存して反射型センサと帯電ロールの距離が異なることと、センサに向かっている帯電ロール表面の傾きが異なることにより反射率が変動する。したがって、帯電ロール表面の反射率を測定して帯電ロール表面の付着物を検知すると、帯電ロールの形状により帯電ロール表面の付着物の量を正確に測定することができなくなる。

帯電ロールの汚れ検知を行う場合には上記にあげたように、汚れ以外の因子（ノイズ）により、汚れ検知結果が変動する可能性がある。このようにノイズにより変動した検知結果を元に清掃を行うと、本来適切なパラメータで実行されるはずの清掃プロセスが適切でなくなり、帯電ロールの清掃が充分にされない、または過剰となる恐れがある。その結果、帯電ロールの汚れが充分に除去されずに帯電不良が発生したり、また過剰な清掃により帯電ロールが磨耗するという問題が生じる。

図１０に示すのは実際に帯電ロール１１４の歪みを測定した結果である。

発明者は富士ゼロックス株式会社製の画像形成装置（DocuCenter Color 450f）に使用されている帯電ロール１１４を用いて、帯電ロール１１４とセンサ５４との距離をロール軸方向に測定した。その結果、ロール軸方向に沿って0.1ｍｍ程度の歪曲が見られた。また、発明者はレーザセンサおよびLEDセンサを用いて帯電ロール１１４の反射率をロール軸方向に平行に測定した。その結果、反射率を用いて帯電ロール１１４の汚れ検知を行う場合、帯電ロール１１４が0.1mm程度歪曲することにより付着物に依存する場合と同等かそれ以上、反射率が帯電ロール１１４の形状に依存することが判明した。

また、帯電ロール１１４は感光ドラム１２（図１参照）と接触しながら回転するため、使用を繰り返すことで形状変化が生じる。このような形状変化によっても汚れを検知するセンサ５４の反射率は変わるため、正確な汚れ検知を行うことはさらに困難となる。

したがって、本実施形態では、検知された汚れ量及び汚れ分布から、帯電ロール１１４の形状などのノイズとなる因子を制御手段１０２によって補正する。

図８（Ａ）に示すように、この清掃装置１００では、帯電ロール１１４とその表面の反射率を測定するセンサ５４が配置されており、支持棒５６と移動部材５８によって帯電ロール１１４の軸方向に平行に移動させる。なお、複数の汚れ検知センサを帯電ロール１１４に平行に並べてもよい。いずれにせよ帯電ロール１１４の長手方向に平行に帯電ロールの表面反射率を測定できる機構を構成すればよい。

検知された汚れの情報は、センサ５４から電圧として各種処理機能を有する制御手段１０２のCPU（中央処理装置）に伝えられ、CPUからRAMに一時格納される。清掃ブラシ５２を制御する制御手段１０２は、CPUと清掃ブラシ５２による帯電ロール１１４の清掃動作を制御するために必要な命令を含むプログラムと固定データを格納したROMと、処理データを一時的に格納するRAMとからなるマイクロコンピュータである。

図８及び図９では、センサ５４のみを用いて補正を行う制御について説明する。

まず、帯電ロール１１４が未使用かあるいはほとんど使用されていない状態の時に、帯電ロール１１４の軸方向に複数点で反射率を測定する。図８（Ｂ）に示すように、汚れが付着していない時の帯電ロール１１４の反射率は帯電ロール１１４の形状に依存する。このようにして測定された帯電ロール１１４の初期の反射率は、RAMに格納される。センサ５４として、拡散光型反射センサを用いると、導電性ゴムで表面を覆われた帯電ロールは反射率が低いが、汚れが付着するにともなって反射率が増加してくる。

次に、帯電ロール１１４を数回のプロセスにわたって使用すると、図９（Ａ）に示すように、帯電ロール１１４に汚れが付着する。この状態で、図９（Ｂ）に示すように、帯電ロール１１４の軸方向に複数点で反射率を検知することにより、帯電ロール１１４上の各点における付着物を測定する。このような検知で測定されたデータは、RAMに一時格納される。帯電ロール１１４に汚れが付着している時には、帯電ロール１１４の反射率は帯電ロール１１４形状と帯電ロール１１４上の汚れによって変化する。

次に、あらかじめRAMに格納しておいた未使用の帯電ロール１１４形状に依存する反射率を呼び出し、以下のような計算をCPUに行わせることで汚れ付着に依存する反射率の変化分を算出する。
（汚れに依存する反射率変化分）＝（汚れ付着あり帯電ロール反射率）−（汚れ付着なし帯電ロール反射率）
以上のプロセスを経ることにより、図９（Ｃ）に示すように、帯電ロール１１４上の各点において汚れに依存する反射率変化分を算出することが可能となる。すなわち、図９（Ｂ）の反射率から図８（Ｂ）の反射率を差し引くことで、センサ５４で検知された反射率を補正する。このようにして得られた汚れに依存する反射率変化分はRAMに格納される。反射率変化分のデータが算出された後、それぞれの反射率変化分に最適な清掃ブラシ５２の当接圧力、清掃時間で汚れを最も効率よく除去する清掃プロセスを実行する。この清掃プロセスはROM内に反射率変化分に対応してあらかじめ記憶されている。例えば、帯電ロール１１４の汚れ量の多い箇所に清掃ブラシ５２を移動させ、その箇所を重点的に清掃することができる。

次に、本発明の第５実施形態に係る清掃装置１２０を搭載した画像形成装置について説明する。

なお、第１実施形態及び第４実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１１（Ａ）に示すように、この清掃装置１２０は、汚れ検知センサ１２２と併設して帯電ロール１１４と汚れ検知センサ１２２との間の距離を測定する距離検知センサ１２４を備えている。図１１（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、汚れ検知センサ１２２から棒状のプローブからなる距離検知センサ１２４が帯電ロール１１４に向かって延びていき、帯電ロール１１４に接した際にその圧力を検知して自動停止し、それまでに延びた距離を測ることにより、帯電ロール１１４と汚れ検知センサ１２２との距離を算出する。なお、距離検知センサ１２４の機能を満たすのであれば、その他の距離検知手段を用いてもよい。図１１に示す距離検知センサ１２４は汚れ検知センサ１２２と一体化されており、同じ電源を共有しているが、別々の駆動装置に配置され、別個の電源により作動されるものでもよい。

汚れ検知センサ１２２と距離検知センサ１２４を併用した帯電ロール１１４の汚れ検知プロセスは以下のように行われる。

まず、帯電ロール１１４が未使用かあるいはほとんど使用されない時期に、汚れ検知センサ１２２により帯電ロール１１４の軸方向に複数点で反射率を測定する。また、図１２（Ｂ）に示すように、距離検知センサ１２４により帯電ロール１１４上の汚れ検知センサ１２２で測定した点と同じ点で帯電ロール１１４と汚れ検知センサ１２２との間の距離を測定する。汚れ検知センサ１２２の測定時期と距離検知センサ１２４の測定時期は同時でもよいし、同時でなくとも近い時期であればよい。

その後、図１２（Ａ）、（Ｃ）に示すように、一定以上の帯電プロセスを経過した時に、汚れ検知センサ１２２により帯電ロール１１４の反射率を計測する。また、上記プロセスと同時あるいは近い時期に、距離検知センサ１２４により帯電ロール１１４の形状を測定する。汚れ検知センサ１２２のデータと距離検知センサ１２４のデータはそれぞれRAMに格納される。また、汚れ検知センサ１２２の帯電ロール１１４上の測定箇所と距離検知センサ１２４の測定箇所は同一の箇所かあるいは極めて近い箇所である。

次に、以下に示す式にしたがってその時点における帯電ロール形状に依存する反射率を算出する。
［１］（帯電ロールと汚れ検知センサ間距離の変化の割合）＝（汚れ検知時の距離）/（初期の距離）
［２］（帯電ロール形状に依存する反射率）＝（帯電ロールと汚れ検知センサ間距離の変化の割合）*（初期の帯電ロール反射率）
次に以下に示す式にしたがって、汚れに依存する反射率を算出する。
［３］（汚れに依存する反射率）＝（汚れ検知センサによる反射率）−（帯電ロール形状に依存する反射率）
これにより、図１２（Ｄ）に示すように、図１２（Ｂ）を用いて図（Ｃ）の反射率を補正することができる。上記のようにして得られた汚れに依存する反射率変化分は、帯電ロール１１４上の複数点で測定されそれぞれRAMに格納される。

次に、帯電ロール１１４上の各点における汚れに依存する反射率に最も適切な清掃プロセスをROMから読み出し、その清掃プロセスを実行する。汚れに依存する反射率に最適な清掃プロセスは、清掃ブラシ５２（図８参照）の当接圧力・当接時間や清掃ブラシ５２の振動あるいは回転の有無を操作してもよいし、その他の因子を変えてもよい。

また、反射率は、単に汚れ検知センサ１２２と対象物間の距離だけでなく対象物の表面の傾きや形状に依存する。そこで、上記距離検知センサ１２４を用いて帯電ロール１１４上の複数点で汚れ検知センサ１２２と帯電ロール１１４表面との間の距離を測定することで、帯電ロール１１４の傾きを検知し、その結果を清掃プロセスに反映させてもよい。

次に、本発明の第６実施形態に係る清掃装置１３０を搭載した画像形成装置について説明する。

なお、第１実施形態及び第４実施形態と同一の部材には同一の符号を付し、重複した説明は省略する。

図１３（Ａ）に示すように、この清掃装置１３０は、反射型の汚れ検知センサ１３２を備えており、帯電ロール１１４上で一定以上の汚れのある箇所とない箇所の境界を特定し、それらの境界を集中的に清掃して汚れを分散するものである。

図１３（Ｂ）に示すように、帯電ロール１１４の使用後に汚れ検知センサ１３２を帯電ロール１１４の軸方向に平行に移動させ、複数点で反射率を測定する。あるいは、帯電ロール１１４の軸方向に平行に複数の汚れ検知センサを設けて、帯電ロール１１４の軸方向に同時に反射率を計測してもよい。帯電ロール１１４上の任意の点（位置）をnとする。また、点n上の反射率をAnとする。隣り合う点nとn+1において以下のような計算をCPUに行わせて、隣り合う点の反射率の差分dAnを算出する。
（隣り合う点の反射率の差dAn）＝An+1 - An
上記計算を帯電ロール１１４の複数点で行う。計算の結果はRAMにそれぞれ格納される。

図１３（Ｃ）に示すように、差分dAnが清掃を必要とする一定の値（閾値）Ｔを超える場合は、点nとn+1の領域を清掃するシークエンスがCPUから発せられる。清掃の時は、清掃ブラシ５２（図８参照）を移動させて、点nとn+1の領域を部分的に清掃してもよいし、帯電ロール１１４の全体を清掃してもよい。また、汚れの覆い箇所から少ない個所に汚れを分散させるような清掃を行ってもよい。一定の値（閾値）Ｔは、帯電ロール１１４上の隣り合う点での汚れ量の差により帯電不良および画像欠陥の可能性が生じる点を考慮して、あらかじめROMに記憶されている。

なお、上記第１〜第６実施形態では、帯電ロールの汚れを検知して清掃装置を動作させたが、このような構成に限定するものではない。例えば、画像形成装置の内部に配置される除電ロール、転写ロールなど、トナーや外添剤などの汚れが付着しやすいロールを清掃するための清掃装置として使用することができる。

本発明の第１実施形態に係る清掃装置を搭載した画像形成装置の概略を示す全体構成図である。 本発明の第１実施形態に係る清掃装置を示す斜視図である。 本発明の第１実施形態に係る清掃装置を示す構成図である。 本発明の第１実施形態に係る清掃装置におけるセンサによる帯電ロールの汚れ検知及び清掃ブラシの動作の一例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る清掃装置におけるセンサによる帯電ロールの汚れ検知及び清掃ブラシの動作の他の例を示す図である。 本発明の第２実施形態に係る清掃装置のシャッターを開放及び閉止した状態を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る清掃装置を示す概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る清掃装置を示す概略構成図である。 本発明の第４実施形態に係る清掃装置における汚れ補正を説明する図である。 帯電ロールの形状を測定したときのセンサと帯電ロール間距離と、帯電ロールの位置との関係を示すグラフである。 本発明の第５実施形態に係る清掃装置を示す概略構成図である。 本発明の第５実施形態に係る清掃装置における汚れ補正を説明する図である。 本発明の第６実施形態に係る清掃装置における汚れ補正を説明する図である。

符号の説明

１０ 画像形成装置
１２ 感光ドラム（感光体）
１４ 帯電ロール
５０ 清掃装置
５２Ａ 支軸
５２ 清掃ブラシ
５３ 支持体
５３Ａ 長孔
５４ センサ（検知手段）
５６ 支持棒
５８ 移動部材（移動手段）
６０ 制御手段
６２ モータ
６４ ソレノイド
７０ 清掃装置
７２ 支持体
７２Ａ 長孔
７４ 上部枠体
７６Ｂ 受光部
７６Ａ 発光部
７８ シャッター
７８Ａ 支軸
８０ モータ
９０ 清掃装置
９２ 回収器
９４ 櫛歯状部材
９４Ａ 突起
９６ 回収トレイ
１００ 清掃装置
１０２ 制御手段
１１４ 帯電ロール
１２０ 清掃装置
１２２ 汚れ検知センサ（検知手段）
１２４ 距離検知センサ（距離検知手段）
１３０ 清掃装置
１３２ 汚れ検知センサ（検知手段）

Claims (12)

1. 電子写真方式により画像を形成する画像形成装置に用いられ、装置内に配設されたロールを清掃する清掃装置であって、
   前記ロールの軸方向の汚れ量及び汚れ分布を検知する検知手段と、
   前記ロールの軸方向へ移動し、前記ロールの汚れを除去し、又は分散させる清掃部材と、
   前記清掃部材を前記ロールの軸方向に沿って移動させると共に、前記ロールに当接させる移動手段と、
   前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布に応じて、前記移動手段を駆動して前記清掃部材を清掃位置に移動し前記ロールに当接させる制御手段と、
   を有することを特徴とする清掃装置。
2. 前記清掃部材は、ブラシ又は多孔性部材であることを特徴とする請求項１に記載の清掃装置。
3. 前記移動手段は、前記ロールの汚れを、汚れの多い箇所から少ない箇所へ分散させるように、前記清掃部材を回転又は振動させることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の清掃装置。
4. 前記清掃部材による清掃時に、前記ロールを回転させることを特徴とする請求項１から請求項３までのいずれか１項に記載の清掃装置。
5. 前記検知手段と前記清掃部材とが一体化されていること特徴とする請求項１から請求項４までのいずれか１項に記載の清掃装置。
6. 前記検知手段は、発光部と受光部とを有する反射型センサであり、
   前記発光部と前記受光部とを検知時に開放し、非検知時に閉止させるシャッターを有することを特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の清掃装置。
7. 前記清掃部材に付着した汚れを掻き落として回収する回収器を有することを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の清掃装置。
8. 前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布から汚れ以外の因子を除去する補正手段を有することを特徴とする請求項１から請求項７までのいずれか１項に記載の清掃装置。
9. 前記補正手段は、記憶手段に記憶された前記ロールの使用前の外周面形状に基づいて、前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布から汚れ以外の因子を除去することを特徴とする請求項８に記載の清掃装置。
10. 前記ロールと前記検知手段との距離を測定する距離検知手段を備え、
    前記補正手段は、前記距離検知手段で検知された距離に基づき、前記検知手段で検知された前記ロールの汚れ量及び汚れ分布から汚れ以外の因子を除去することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載の清掃装置。
11. 前記検知手段で検知された前記ロールの軸方向の隣り合う位置における汚れ量の差が閾値を超えたときに、この閾値を超えた前記ロールの位置に前記清掃部材を移動させて清掃することを特徴とする請求項１から請求項８までに記載のいずれか１項に記載の清掃装置。
12. 前記ロールは、感光体を帯電させる帯電ロールであり、
    請求項１から請求項１１までのいずれか１項に記載の清掃装置が前記帯電ロールに対向して配置されていることを特徴とする画像形成装置。

Images