JP2011043756A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】不必要に像担持体を削ることなく異物を除去し、像担持体の駆動トルク変動を低減し得る画像形成装置を提供する。
【解決手段】像担持体を駆動する駆動トルクの変動を検知可能な検知手段と、検知手段により検知された駆動トルクの変動情報に基づいて前記像担持体の回転周期に対応する駆動トルク変動の有無を判定し、回転周期に対応する駆動トルク変動がある場合は、駆動トルク変動がない場合に対して、像担持体停止状態から画像形成を開始するまでに像担持体が回転される時間を長くするように制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、プリンタ、複写機又はファクシミリ等の電子写真方式の画像形成装置に関し、特に像担持体に付着した異物の除去技術に関する。

従来のこの種の画像形成装置では、図４（Ａ）に示すように、像担持体としての感光ドラム１００に、帯電装置１０１による帯電、露光装置１０２による像露光、現像装置１０３による現像がなされ、転写装置１０５により記録媒体１０４にトナー画像が転写される。転写後の感光ドラム１００のドラム面は、クリーニングブレード１０７により転写残トナーが掻き取られ、繰り返し作像に供されている。

しかし、画像形成プロセスが終了して画像形成装置が停止するとき、転写残トナーや感光ドラム１００の削れ粉の塊などの異物１１０が、クリーニングブレード１０７と感光ドラム１００の間に挟まることがある。この異物１１０は、クリーニングブレード１０７の圧力で感光ドラム１００に押し付けられるため、剥がれにくくなる。この異物１１０が付着した感光ドラム１００表面上の地点Ｘは、感光ドラム１００上の異物１１０が付着していない位置と比べ摩擦係数が変わる。この状態で次の画像形成プロセスが始まり、Ｘの地点が１周して再びクリーニングブレード１０７に到達すると、このＸの地点だけは、他地点に比べて摩擦係数が違うので、駆動トルクが変動し感光ドラム１００の回転速度が変わる。これによって露光位置Ｙでは露光ブレが発生し、図４（Ｂ）に示されるような長手一様の感光ドラムピッチ横白スジ画像が発生する。さらに再びこの位置がクリーニングブレード１０７位置に到達すると同じ現象が繰り返され、感光ドラム１周分の周期Ｒで白スジ画像が発生する。

この問題に対して、従来から、電源ＯＮ時の初期工程及び画像形成前工程において、交流ピーク間電圧を印加することで、感光ドラム１００上の異物を除去する方法が提案されている（特許文献１参照）。

特開２００７−０５８０８０号公報

しかしながら、上記従来例においては、感光ドラム１００上の異物の有無に関わらず、前多回転工程及び前回転工程において交流ピーク間電圧を印加するため、不必要に感光ドラム１００を削り、感光ドラム１００の寿命を短くしてしまうという弊害があった。

本発明は上記弊害を除去するためになされたもので、その目的とするところは、不必要に像担持体を削ることなく異物を除去し、像担持体の駆動トルク変動を低減し得る画像形成装置を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、現像剤像を担持する像担持体と、この像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を駆動する駆動手段と、像担持体に担持された現像剤像が転写された後に前記像担持体上に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
前記駆動手段が前記像担持体を駆動する駆動トルクの変動を検知可能な検知手段と、
該検知手段により検知された駆動トルクの変動情報に基づいて前記像担持体の回転周期に対応する駆動トルク変動の有無を判定し、回転周期に対応する駆動トルク変動がある場合は、駆動トルク変動がない場合に対して、像担持体停止状態から画像形成を開始するまでに像担持体が回転される時間を長くするように制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とする。

本発明によれば、不必要に像担持体を削ることなく異物を除去し、像担持体の駆動トルク変動を低減することができる。

（Ａ）は異物除去工程の流れ図、（Ｂ）はトルク変動のグラフである。 （Ａ）は本実施例の画像形成装置の概略図、（Ｂ）は制御ブロック図。 図２の画像形成装置の動作シーケンスのフローチャート。 （Ａ）は従来装置の異物付着状態説明図、（Ｂ）は白スジ画像説明図。

以下に本発明を図示の実施例に基づいて詳細に説明する。
はじめに画像形成装置の構成と動作の概略について説明する。
図2（Ａ）は本実施例の画像形成装置の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は
、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式のレーザプリンタである。 この画像形成装置は、現像剤像を担持する像担持体としての感光ドラム２０１と、この感光ドラム２０１を帯電する帯電手段としての帯電ローラ２０２と、感光ドラム２０１を駆動する駆動用モータ２２１と、を備えている。また、感光ドラム２０１に担持された現像剤像が転写された後に、像担持体上である感光ドラム２０１上に残留する現像剤をクリーニングするクリーニングブレード２０３を備えている。

感光ドラム２０１は、回転ドラム型の電子写真感光体である。本例の感光ドラム２０１は負帯電性の有機感光体であり、駆動用モータ２２１によって、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
駆動用モータ２２１には、図２（Ｂ）に示すように、軸の回転の変動を検知するためのエンコーダ２２１ａを設けている。エンコーダ２２１ａは、特に図示しないが、軸に取り付けた回転円板と、回転円板に対して配置するセンサから構成される。回転円板の円周方向に等間隔で放射状に配置したスリットをセンサにより検知し、回転円板の回転速度の情報を制御装置３００に入力することにより、感光ドラム２０１の回転速度を検知して所定の回転速度を保持するように制御する。したがって、エンコーダ２２１ａを含む制御装置３００が駆動用モータ２２１の回転速度を制御する手段である回転速度制御手段として機能する。また、駆動用モータ２２１とエンコーダ２２１ａを含む制御装置３００によって、感光ドラム２０１の駆動手段が構成される。また、エンコーダ２２１ａのスリットがセンサを通過する時間の変動は、駆動トルク変動に対応するもので、その意味で、エンコーダ２２１ａが駆動トルク変動を検知可能な検知手段を構成する。

制御装置３００は駆動用モータ２２１を制御するコントローラであり、特に図示しないが、たとえば、駆動用モータ２２１の各種制御プログラムやデータが格納されるメモリと、プログラムを実行する演算処理装置を備え、各種命令に応じてプログラムを実行して駆動用モータ２２１を制御する。制御装置３００に読み込まれるエンコーダ２０１ａからのパルスは、たとえば、パルス間隔の変動が識別できるようにパルス間隔を時分割してメモリに格納される。
駆動用モータ２０１の駆動トルクの変動は、駆動用モータ２０１の回転速度、負荷電流Ｉ、入力電圧及び消費電力の少なくともいずれかの変動により検知することができる。

感光ドラム２０１はその回転過程で帯電ローラ２０２によって負の所定電位に一様に帯電処理を受ける。本例における帯電ローラ２０２は感光ドラム２０１に接触する接触帯電装置であり、感光ドラム２０１に対して従動回転する。帯電ローラ２０２に対しては、帯電バイアス電源（不図示）からバイアス電圧が印加される。帯電バイアス電圧には、放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を有する交流電圧に、所望のドラム上電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃを重畳印加する方式が用いられている。この帯電方法は、直流電圧に交流電圧を重畳印加することによって、感光ドラム２０１上の局所的な電位ムラを解消し、感光ドラム２０１上を直流印加電圧Ｖｄｃに等しい電位Ｖｄに均一帯電することを狙いとしている。

感光ドラム２０１はその回転過程で帯電ローラ２０２による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、次いで露光装置２２２による像露光を受ける。これにより感光ドラム２０１面に静電潜像が形成される。次いでその静電潜像は現像装置２０５により現像されてトナー像として顕像化される。その感光ドラム２０２面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体に対して転写装置２２３にて転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体は感光ドラム２０１面から分離されて定着装置２２４へ導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成物として排紙される。記録媒体分離後の感光ドラム２０１面はクリーニングブレード２０３により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。
画像形成装置は、上記の手段を用い、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返して画像形成を行う。

次に画像形成装置の動作工程について説明する。図３に一般的な画像形成装置の動作シーケンスを示す。
画像形成本体内に着脱可能なプロセスカートリッジＣが挿入され、画像形成本体の電源がオンになると（Ｓ２０１）、メインモータが駆動され、電源投入時初期動作が始まる（Ｓ２０２）。この工程では、プロセスカートリッジＣの有り無し検知、転写ローラ２２３のクリーニング（転写ローラ２２３に付着したトナーを感光ドラム２０１上に吐き出す）などが行われる。
以降は、電源投入時初期動作の工程を前多回転工程と呼ぶ。

前多回転工程が終了すると、画像形成装置は待機（スタンバイ）状態に入る（Ｓ２０３）。不図示のホストコンピュータなどの出力手段から画像情報が画像形成装置に送られると（Ｓ２０４）、メインモータは画像形成本体を駆動して画像形成前の準備工程に入る（Ｓ２０５）。この工程では、諸プロセス機器の印字準備動作が行われ、主として、感光ドラム２０１上の予備帯電、レーザスキャナ等の露光装置２２２の立ち上げ、画像形成時の転写電圧の決定、定着装置２２４の温度調節などが行われる。
以降は、この画像形成前に行われる準備工程を前回転工程と呼ぶ。
前回転工程が終了すると、画像形成工程が開始される（Ｓ２０６）。画像形成工程では、所定タイミングで記録媒体の給紙、感光ドラム２０１上の像露光、現像、転写、定着などが行われる。

画像形成工程が終了すると、次のプリント信号がある場合は、次の記録媒体が到達するまでの間、紙間工程に入り次の印字動作を待つ（Ｓ２０８）。また、次のプリント信号がない場合は、画像形成装置は後回転工程に入る（Ｓ２０９）。後回転工程では、感光ドラム２０１表面の除電や、転写ローラ２２３のクリーニングなどが行われる。
後回転工程が終了すると、画像形成装置は再び待機（スタンバイ）状態となり（Ｓ２０
３）、次のプリント信号を待つ。

次に、感光ドラム２０１上の異物の有無の検知と異物除去について説明する。一連の動作は、図１（Ａ）に記載のフローチャートに従い、図２（Ｂ）に示す制御装置によって実行される。
初めに、前多回転及び前回転時の感光ドラム２０１の駆動トルクの変動を検出する（Ｓ１，Ｓ２）。この駆動トルクの変動は、この実施例では、駆動用モータ２２１のエンコーダ２２１ａの、スリットの通過時間、すなわちエンコーダ２２１ａのパルス周期の変動によって検知する。駆動用モータ２２１は、エンコーダ２２１ａや制御装置３００によって所定の速度になるように制御されているが、異物付着のような瞬間的なトルク変動が生じると追随できず、駆動トルクの変動に対応して回転速度も変動する。
もちろん、トルクの変動は、駆動用モータ２０１の負荷電流Ｉ、入力電圧及び消費電力の少なくともいずれかを検知するようにしてもよい。
次に、異物付着の有無を検知する（Ｓ３）。すなわち、Ｓ１，Ｓ２で制御装置に読み込まれた駆動トルクの変動情報に基づいて、感光ドラム２０１の回転周期に対応する駆動トルク変動の有無を判定する。回転周期に対応する駆動トルク変動がある場合は、感光ドラム２０１上に異物の付着があると判断する。
すなわち、Ｓ１，Ｓ２で検出された駆動トルクの変動情報について、感光ドラム２０１の１周分の周期での瞬間的な変化が検出されない場合、感光ドラム２０１上に異物は無いと判断する。感光ドラム２０１の１周分の周期での瞬間的な駆動トルクの変動が検出される場合、感光ドラム２０１上に異物が付着していると判断する。

図１（Ｂ）は、検出された駆動トルクの変動情報、すなわち時間変化を模式的に表したグラフである。検出結果Ｔａでは、ギアのかみ合わせ不良によるギアピッチの駆動トルク変動や感光ドラム２０１回転軸に対する偏芯回転による感光ドラム１周分周期での駆動トルク変動が見られる。しかし、感光ドラム１周分周期で全体として連続的に変化しており、瞬間的な急激な変化は見られない。この場合感光ドラム２０１上に異物は無いと判断する。

一方、検出結果Ｔｂでは、検出結果Ｔａに見られるギアのかみ合わせ不良や感光ドラム回転軸に対する偏芯回転による駆動トルクの変動に加え、瞬間的に駆動トルクＴが上昇した後さらに瞬間的に急激に駆動トルクが下降し、上昇する前の駆動トルクに戻る過渡的な局部的変動が感光ドラム１周分周期で見られる。これは感光ドラム２０１上に異物が付着し、付着した場所と付着していない場所での摩擦係数の差に起因して局部的に駆動トルクが変動した結果と考えられる。このため検出結果Ｔｂに表される感光ドラム１周分周期で局部的に瞬間的な急激なトルク変動が見られた場合、感光ドラム３０２上に異物が付着していると判断する。

感光ドラム２０１の周期に対応する局部的に瞬間的で急激な駆動トルク変動が無く、感光ドラム３０２上に異物が付着していないと判断した場合は回復動作、すなわち異物除去シーケンスを行わず、次の画像形成工程に移る（Ｓ５）。一方、異物が付着していると判断した場合は異物除去シーケンスを行い、感光体ドラム２０１の回転周期に対応する駆動トルクの変動を低減する。
駆動トルクの変動の識別は、図１（Ｂ）のＴｂとＴａを区別できるように、たとえば、単位時間当たりのトルクの変動幅や変化率を演算し、変動幅や変化率が予め定めた閾値より大きいかどうかで識別することができるし、その他、種々の方法で判定することができる。

次に、異物除去シーケンス（Ｓ４）について説明する。このシーケンスは、感光ドラム２０１を回転し続けて付着物をクリーニングブレード２０３によりクリーニングして駆動
トルク変動を低減する回復動作を行うものである。
異物の除去は感光ドラム２０１の回転を続けることで可能となる。感光ドラム２０１を回転させ、クリーニングブレード２０３を異物付着部分が何度か通過することで、クリーニングブレード２０３により異物を剥ぎ取り除去することができる。
すなわち、回転周期に対応する駆動トルク変動がある場合は、駆動トルク変動がない場合に対して、像担持体停止状態である感光ドラム２０１の停止状態から画像形成を開始するまでに感光ドラム２０１が回転される時間を長くするように制御する。

また、より効率的に異物を除去する手段として、感光ドラム２０１を回転させながら感光ドラム２０１表面で放電を起こす方法がある。この方法は、回復動作として、帯電ローラ２０２により感光ドラム２０１を帯電させながら感光ドラム２０１を回転し続ける動作とするものである。すなわち、帯電ローラ２０２により交流ピーク間電圧を、帯電ローラ２０２と感光ドラム２０１表面の間に印加する事で放電を起こす。放電させることで、感光ドラム２０１表面の分子と分子をつないでいる鎖が切断されやすくなり、感光ドラム２０１表面の樹脂は低分子化され、クリーニングブレード２０３により容易に削れるようになる。それに伴い感光ドラム２０１表面に付着した異物も感光ドラム２０１表面の樹脂と一緒に剥ぎ取られる。
異物除去シーケンスは、感光ドラム２０１表面に付着した異物が除去されるまで行う。異物除去シーケンス中も、駆動トルクの変動の検出を行い、駆動トルクの時間変化において、図４の検出結果Ｔａのように、感光ドラム２０１の１周分の周期での瞬間的な変化が見られなくなるまで行う。

以上に述べた異物除去シーケンスにより、感光ドラム２０１体上に付着した異物を除去し、感光ドラム２０１の回転周期の駆動トルク変動を低減することができる。
また、感光ドラム２０１が回り始めて最初の一周目の駆動トルク変動にのみ注目することで、クリーニング手段であるクリーニングブレード２０３と感光ドラム２０１の接触部分で形成される付着物の有無について効率的に判断できる。クリーニングブレード２０３と感光体ドラム２０１の接触部分で形成される付着物は、感光ドラム２０１を回転させ何度もクリーニングブレード２０３を通過させる間に剥ぎ取られてしまう。そのため、駆動トルクの変動は感光体ドラム２０１が回り始めて最初の一周目において最も顕著に表れる。
そこで、画像形成のために感光ドラム２０１を回転し始めるときに駆動トルクの変動を判定することが効果的である。このように、感光ドラム２０１が回り始めて最初の一周目の駆動トルクの変動を検出すれば、効果的に付着物の有無を判断できる。さらに、最初の一周目の駆動トルク変動のみ測定し、二周目以降の駆動トルク変動を無視することにより、短時間で付着物の有無を判断できる。

２０１ 感光ドラム(像担持体）
２０２ 帯電ローラ(帯電手段）
２０３ クリーニングブレード(クリーニング手段）
２２１ 駆動用モータ（駆動手段）
２２１ａ エンコーダ（検知手段）
３００ 制御装置（制御手段）

Claims (6)

1. 現像剤像を担持する像担持体と、この像担持体を帯電する帯電手段と、前記像担持体を駆動する駆動手段と、像担持体に担持された現像剤像が転写された後に前記像担持体上に残留する現像剤をクリーニングするクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、
   前記駆動手段が前記像担持体を駆動する駆動トルクの変動を検知可能な検知手段と、
   該検知手段により検知された駆動トルクの変動情報に基づいて前記像担持体の回転周期に対応する駆動トルク変動の有無を判定し、回転周期に対応する駆動トルク変動がある場合は、駆動トルク変動がない場合に対して、像担持体停止状態から画像形成を開始するまでに像担持体が回転される時間を長くするように制御する制御手段と、を備えてなることを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記検知手段により検知された駆動トルク変動が前記像担持体の回転周期で瞬間的に上昇した後にさらに瞬間的に下降するように変化するか否かで、前記像担持体の回転周期の駆動トルク変動の有無を判定することを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
3. 前記駆動手段は、前記像担持体を回転させるモータと、このモータの回転速度を保持するように制御する手段とを有し、前記検知手段は、前記モータの回転速度、負荷電流、入力電圧及び消費電力の少なくともいずれかにより前記駆動手段の駆動トルク変動を検知する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. 前記像担持体の回転周期に対応する駆動トルク変動は、像担持体とクリーニング手段の接触部分で前記像担持体上に形成される付着物が前記クリーニング手段を通過するときの変動であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれかの項に記載の画像形成装置。
5. 前記回復動作は、前記帯電手段により前記像担持体を帯電させながら前記像担持体を回転し続ける動作とすることを特徴とする請求項１乃至４のいずれかの項に記載の画像形成装置。
6. 前記制御手段は、画像形成のために前記像担持体を回転し始めるときの駆動トルクの変動を判定することを特徴とする請求項１乃至５のいずれかの項に記載の画像形成装置。

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