JP2013061471A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電記録方式や電子写真方式を用いた複写機、プリンタ、FAX等の画像形成装置に関し、特にクリーニングブレードを用いた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, or a fax machine using an electrostatic recording system or an electrophotographic system, and more particularly to an image forming apparatus using a cleaning blade.
像担持体上に形成されたトナー像を転写材に転写する画像形成装置では、転写材へと転写されずに像担持体に残留する残留トナーが存在し、除去する必要がある。この像担持体の残留トナーを除去するクリーニング装置として、クリーニングブレードが簡単でコンパクトであり低コスト、しかもトナーの除去能力も優れていることから広く用いられている。 In an image forming apparatus that transfers a toner image formed on an image carrier to a transfer material, there is residual toner that remains on the image carrier without being transferred to the transfer material and needs to be removed. As a cleaning device for removing the residual toner on the image carrier, the cleaning blade is widely used because it is simple and compact, is low in cost, and has an excellent toner removing capability.
さらに、近年では像担持体の耐久寿命が長寿命化され、それに合わせてクリーニングブレードの寿命もさらに延ばすことが求められている。クリーニングブレードを交換することなく出来る限り長期に使用したい。ただし、クリーニングブレードは長期の使用によってブレードの劣化やへたり等が起こるため、クリーニングブレードをすり抜けるトナーが発生する。 Furthermore, in recent years, the durability life of the image carrier has been extended, and accordingly, the life of the cleaning blade has been required to be further extended. I want to use it as long as possible without replacing the cleaning blade. However, since the cleaning blade deteriorates or sags due to long-term use, toner that passes through the cleaning blade is generated.
そこで、クリーニングブレード先端の欠落、劣化等を正確に検知してクリーニング不良の発生を防止するという提案がされている。これは、クリーニングブレードよりも像担持体の回転方向下流側にトナー濃度検知手段を設けて、検知用のトナーパターンを形成してクリーニングブレードへと供給し、そのときのクリーニングブレードをすり抜けたトナーをトナー濃度検知手段により検知するという発明である(特許文献1)。 In view of this, there has been a proposal to prevent the occurrence of cleaning failure by accurately detecting the missing or deteriorated tip of the cleaning blade. This is because toner density detection means is provided downstream of the cleaning blade in the rotation direction of the image carrier, a toner pattern for detection is formed and supplied to the cleaning blade, and the toner that has passed through the cleaning blade is removed. This is an invention in which detection is performed by a toner density detection means (Patent Document 1).
しかしながら、一つのトナーパターンからクリーニングブレードの劣化状態を予測するのでは、正確な劣化状態を予測できない恐れがある。クリーニングブレードにより除去する像担持体上の単位面積当たりのトナー量(以下、トナー載り量)はさまざまである。ここで、クリーニングブレードが除去するトナー載り量と、そのトナー載り量を継続的にクリーニングブレードによって除去し続けた時にクリーニング不良(すり抜け)が開始する時間とは一般的に関係がある。また、クリーニングブレードからトナーのすり抜けが開始する時間は、クリーニングブレードの劣化状態に応じても変わってくる。 However, if the deterioration state of the cleaning blade is predicted from one toner pattern, the accurate deterioration state may not be predicted. There are various amounts of toner per unit area on the image carrier to be removed by the cleaning blade (hereinafter referred to as toner amount). Here, there is generally a relationship between the amount of applied toner removed by the cleaning blade and the time when the cleaning failure (through) starts when the applied amount of toner is continuously removed by the cleaning blade. Further, the time when the toner slips from the cleaning blade starts varies depending on the deterioration state of the cleaning blade.
即ち、クリーニングブレードの劣化状態として、単位面積当たりのトナー量が多い高濃度のトナー載り量に対してクリーニング不良が起き易い劣化状態と、単位面積当たりのトナー量が少ない低濃度のトナー載り量に対してトナーすり抜けのクリーニング不良が起き易い劣化状態とがある。 That is, the deterioration state of the cleaning blade includes a deterioration state in which cleaning failure is likely to occur with respect to a high-concentration toner application amount with a large amount of toner per unit area, and a low-concentration toner application amount with a small toner amount per unit area. On the other hand, there is a deteriorated state in which a poor toner cleaning failure is likely to occur.
そこで、本発明ではクリーニングブレードの劣化状態に応じたクリーニング条件を決定して、クリーニングブレードからトナーがすり抜けてクリーニング不良が起こるのを抑制し、クリーニングブレードの耐久寿命を延ばすことを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to determine the cleaning condition according to the deterioration state of the cleaning blade, to suppress the toner from slipping out from the cleaning blade and to cause the cleaning failure, and to extend the durable life of the cleaning blade.
上記の課題を解決するため、本発明に係る画像形成装置は以下の構成を有する。即ち、ブレードよりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記ブレードをすり抜けた前記像担持体上のトナー量に関する情報を検知する検知手段と、前記トナーパターン形成手段により、第一のトナーパターンと、前記第一のトナーパターンより単位面積当たりのトナー量が多い第二のトナーパターンとを連続して形成させ、前記第一、第二のトナーパターンにおける前記ブレードをすり抜けて前記検知手段が検知した前記トナー量に関する情報に基づいて前記像担持体のクリーニング条件を決定するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする。 In order to solve the above problems, an image forming apparatus according to the present invention has the following configuration. That is, a detection unit that is disposed downstream of the blade in the rotation direction of the image carrier and detects information on the amount of toner on the image carrier that has passed through the blade, and the toner pattern forming unit, The detection unit is configured to continuously form a toner pattern and a second toner pattern having a larger amount of toner per unit area than the first toner pattern, and pass through the blades in the first and second toner patterns. Control means for controlling to determine a cleaning condition of the image carrier based on information on the toner amount detected by the printer.
本発明によれば、クリーニングブレードの耐久による劣化状態に応じてクリーニング条件を決定するため、クリーニングブレードをすり抜けるトナーを抑制し、すり抜けトナーに起因する画像不良が起こるのを抑制することができる。それにより、クリーニングブレードの耐久寿命を延ばすことができる。 According to the present invention, since the cleaning condition is determined according to the deterioration state due to the durability of the cleaning blade, it is possible to suppress the toner that passes through the cleaning blade and to prevent the occurrence of image defects due to the slipping toner. Thereby, the durable life of the cleaning blade can be extended.
以下、本発明について図面に基づき説明する。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
[実施例1]
図1は本実施例に係る画像形成装置を示した概略図である。図1に示すように画像形成装置は、電子写真方式の4色フルカラーのプリンタである。ただし、これに限定されずに静電記録方式を用いた複写機、ファクシミリ等であっても良い。以下、このプリンタ(以下「画像形成装置」)の構成について説明する。
[Example 1]
FIG. 1 is a schematic view showing an image forming apparatus according to the present embodiment. As shown in FIG. 1, the image forming apparatus is an electrophotographic four-color full-color printer. However, the present invention is not limited to this, and a copying machine, a facsimile, or the like using an electrostatic recording method may be used. The configuration of this printer (hereinafter “image forming apparatus”) will be described below.
(画像形成装置の全体構成)
図1に示す画像形成装置は、像担持体としてドラム型の電子写真感光体(以下「感光ドラム」)1を有している。感光ドラム1は、矢印R1方向に回転可能に支持されている。感光ドラム1の周囲には、回転方向に沿って回転方向上流側から順に、一次帯電器(帯電手段)2と、露光装置3、現像装置4、中間転写体である中間転写ベルト5、クリーニング装置(感光体クリーニング手段)6とが配置されている。また、中間転写ベルト5の下方には、転写搬送ベルト7が配設されて、記録材Pの搬送方向(矢印A方向)下流側には、定着装置8が配設されている。
(Overall configuration of image forming apparatus)
The image forming apparatus shown in FIG. 1 has a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter “photosensitive drum”) 1 as an image carrier. The
本実施例では、感光ドラム1として直径が60mmのものを用いている。感光ドラム1は、図2に示すように、接地されたアルミニウムなどの導電材製ドラム基体1aの外周面に、通常の有機光導電体層(OPC)からなる感光体層1bを形成塗布し、その上に耐摩耗性に優れた保護層(OCL)1cを塗布形成したものである。このうち感光体層1bは、下引き層(CPL)1b1、注入阻止層(UCL)1b2、電荷発生層(CGL)1b3、電荷輸送層(CTL)1b4の4層によって構成されている。感光層1bは、通常は絶縁体であり、特定の波長の光を照射することにより、導電体となるという特徴を有している。電荷発生層1bは厚さ0.2μmのフタロシニアン化合物で、電荷輸送層1cは厚さ25μm程度のヒドラゾン化合物を分散させたポリカーボネートで構成されている。感光ドラム1は、駆動手段(不図示)によって所定のプロセススピード(周速度)で矢印R1方向に回転駆動される。
In this embodiment, a
図に示すように、一次帯電器2としてローラ状に形成された帯電ローラ(接触帯電部材)2を有している。帯電ローラ2は帯電バイアス電圧を印加されて感光ドラムを所定の極性・電位に一様に帯電する部材である。帯電ローラ2には、帯電バイアス印加電源S1によって帯電バイアスが印加される。帯電バイアス印加電源S1から帯電ローラ2の芯金2aに対して、帯電バイアスとして、直流電圧と交番電圧とを重畳させた交番電圧が印加される。これにより感光ドラム表面は、所定の極性・電位に均一に帯電される。
As shown in the figure, the
帯電ローラ2は、芯金2aの両端部をそれぞれ軸受部材(不図示)によって回転自在に保持されている。軸受部材は、付勢部材としての押圧ばね(圧縮ばね)2eによって感光ドラム1に向けて付勢されており、これにより帯電ローラ2は感光ドラム表面に対して所定の押圧力をもって圧接させて感光ドラム1表面との間に帯電部(帯電ニップ部)を形成している。帯電ローラ2は、感光ドラム1の回転に伴って従動回転する。
The
露光装置3としては、画像情報に基づいてレーザ光をON/OFFするレーザスキャナが使用されている。露光装置3のレーザ光は反射ミラーを介して、帯電された感光ドラム表面に照射される。これにより、レーザ光照射部分の電荷が除去されて静電潜像が形成される。
As the
現像装置4は、回転現像方式、いわゆるロータリー現像方式を採用している。軸4aを中心にモータ(不図示)によって矢印R4方向に回転駆動される回転体4Aと、回転体4Aに搭載される4個の現像器、すなわちブラック,イエロー,マゼンタ,シアンの各現像器4Y,4M,4C,4Kを備えている。
The developing device 4 employs a rotary development method, a so-called rotary development method. A rotating
例えば、感光ドラム上にブラックの現像剤像(トナー像)を形成するときは、感光ドラム1と近接する現像域Dでブラック用の現像器4Kにより感光ドラム上に形成された静電潜像をトナー像に現像するようになっている。同様にイエローのトナー像を形成するときは、回転体4Aを90°回転させて、現像位置Dにイエロー用現像器4Yを配置させ、現像を行う。マゼンタ,シアンのトナー像の形成も同様にして行う。なお、以下の説明において色を区別する必要がないときは、各現像器4Y,4M,4C,4Kは現像器4と総称することとする。
For example, when a black developer image (toner image) is formed on the photosensitive drum, an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum by the black developing device 4K in the developing area D close to the
上述の中間転写ベルト5は、駆動ローラ10、一次転写ローラ(一次転写帯電器)11、従動ローラ12、二次転写対向ローラ13に掛け渡されており、駆動ローラ10の回転に伴って矢印R5方向に回転する。中間転写ベルト5にはクリーニングブレードを備える中間転写体クリーニング装置であるベルトクリーナ14が当接されている。
The above-described
感光体クリーニング装置6は、ウレタンゴムで作られたクリーニングブレード6aのエッジを感光ドラム1の表面に当接させ、トナーを掻き落とすブレードクリーニング方式である。本実施例では、クリーニングブレード6aは、ウレタンを主体とした弾性ブレードであり、感光ドラム1の表面の移動方向に対して逆方向(カウンター方向)に感光ドラム1に当接配置されている。また、本実施例で用いたクリーニングブレードのポリウレタンゴムは硬度が75°(JIS−A)で厚さが2mmであり、感光体に対して40mN/mmの加圧力になるように当接させている。クリーニングブレードは感光ドラムへの当接位置において、接線方向に対してクリーニングブレードのなす角(クリーニングブレード設定角)が25度になるように固定して当接させてある。
The photoconductor cleaning device 6 is a blade cleaning system in which the edge of a
転写搬送ベルト7は、搬送駆動ローラ15、二次転写ローラ16、受動ローラ17に掛け渡されており、搬送駆動ローラ15の回転に伴って矢印R7方向に回転する。定着装置8は、ヒータ(不図示)を内蔵した定着ローラ18と、下方からこれに当接された加圧ローラ20とを有している。
The transfer conveyance belt 7 is stretched around a
(画像形成装置における画像形成動作)
画像形成装置の画像形成動作について以下説明する。
(Image forming operation in image forming apparatus)
The image forming operation of the image forming apparatus will be described below.
図1において、一次帯電器2によって帯電された感光ドラム1を、露光装置3によって露光することで感光ドラム上に静電潜像を形成する。この静電潜像に所望の色の現像剤(トナー)を収容する現像器によって現像してトナーを付着させて、静電潜像をトナー像へと現像する。その後、感光ドラム上のトナー像は、一次転写ローラ11に一次転写バイアス電圧を印加することにより、中間転写ベルト上に一次転写される。なお、本実施例で用いた画像形成装置のプロセススピード、感光ドラムの回転スピードは200mm/sとした。
In FIG. 1, a
4色フルカラーの画像形成を行う場合には、まずブラック用の現像器4Kにより、感光ドラム上にブラックのトナー像を形成し、中間転写ベルト上にブラックのトナー像を一次転写する。次に、回転体4Aを90°回転させて、イエローの現像器4Yを現像位置Dに配置し、感光ドラム上にイエローのトナー像を形成し、中間転写ベルト上のブラックのトナー像上にイエローのトナー像を一次転写して重ね合わせる。
When four-color full-color image formation is performed, first, a black toner image is formed on the photosensitive drum by the black developing device 4K, and the black toner image is primarily transferred onto the intermediate transfer belt. Next, the
上記の動作をマゼンタ用の現像器4M、シアン用の現像器4Cにおいても順次行い、中間転写ベルト上で4色のトナー像を重ね合わせる。その後、二次転写ローラ16に二次転写バイアスを印加することにより、中間転写ベルト上の4色のトナー像を、転写搬送ベルト7上に担持され搬送されてきた記録材P上に一括して二次転写する。
The above operation is sequentially performed in the
トナー像が転写された記録材Pは、転写搬送ベルト7から剥離され、定着装置8の定着ローラ18及び加圧ローラ20によって、加熱・加圧されてトナー像が定着される。これにより、4色フルカラー画像が記録材上に形成される。二次転写後に、中間転写ベルト上に残ったトナー(転写残トナー)は、中間転写体をクリーニングするベルトクリーナ14によって除去される。
The recording material P onto which the toner image has been transferred is peeled off from the transfer conveyance belt 7 and is heated and pressed by the fixing
なお、単色の画像形成を行う場合には、感光ドラム上に形成された静電潜像を所望の色のトナーを収容する現像器によって現像しトナー像を形成する。トナー像は、中間転写ベルト上に一次転写された後、すぐに記録材P上に二次転写される。トナー像が転写された記録材Pは、転写搬送ベルト7から剥離されて、定着装置8によって加熱・加圧されて表面にトナー像が定着される。一方、一次転写後に感光ドラム表面に残ったトナー(転写残トナー)は、クリーニング装置6およびクリーニングブレード6aによって除去される。
In the case of forming a single color image, the electrostatic latent image formed on the photosensitive drum is developed by a developing unit containing toner of a desired color to form a toner image. The toner image is primarily transferred onto the intermediate transfer belt and then immediately onto the recording material P. The recording material P onto which the toner image has been transferred is peeled off from the transfer conveyance belt 7 and heated and pressurized by the fixing device 8 to fix the toner image on the surface. On the other hand, the toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum after the primary transfer is removed by the cleaning device 6 and the
(クリーニングブレードのすり抜けトナーの検知)
図3は、クリーニングブレード6aからすり抜けたトナーを検知するトナーセンサを示した図であり、図4は、本実施例に係る画像形成装置の制御部やトナー検知部について示したブロック図である。図3に示すように、感光ドラム上におけるクリーニングブレード6aよりも感光ドラムの回転方向下流側にトナーを検知するトナー検知手段である光学式のトナーセンサ21が配置されている。トナーセンサ21は感光ドラム上のクリーニングブレードをすり抜けたトナーを検知可能な位置に配置され、本実施例ではクリーニングブレードよりも感光ドラム1の回転方向下流側で帯電ローラよりも回転方向上流側に配置されている。トナーセンサ21はトナー濃度検知用のセンサであってもトナー有り無し検知用のセンサであっても良い。
(Detection of toner passing through the cleaning blade)
FIG. 3 is a diagram illustrating a toner sensor that detects toner slipped from the
尚、本実施例ではクリーニングブレード6aの感光ドラムの回転方向下流側で一次帯電器2よりも上流側に配置されているが、現像装置よりも感光ドラムの回転方向下流側にトナーセンサ21を配置しても良い。
In this embodiment, the
トナーセンサ21で検知されたすり抜けトナーに関する情報は、制御部であるCPU100へと入力される。CPU100はトナーセンサから出力されたすり抜けトナーに関する情報に基づいて、後述するようにクリーニング条件を決定する。また、一次帯電器2、露光装置3、現像装置4を動作させて感光ドラム上にトナーパターンを形成するトナーパターン形成手段であるトナーパターン形成部101についてもCPU100は制御して、トナーパターンの形成タイミングやトナーパターンのトナー濃度について決定している。
Information about the slip-through toner detected by the
(クリーニングブレードのクリーニング性能)
図5は、クリーニングブレードのトナー載り量とトナーすり抜け開始時間について示した図である。トナー載り量を変えたさまざまな検知用のトナーパターンを形成して、クリーニングブレード6aに供給し、その後クリーニングブレードをトナーがすり抜け始めたトナーすり抜け開始時間を、各トナー載り量のトナーパターンに対して測定した結果を示した。
(Cleaning performance of the cleaning blade)
FIG. 5 is a diagram illustrating the toner loading amount and the toner slipping start time of the cleaning blade. Various detection toner patterns with different amounts of applied toner are formed, supplied to the
図5において、横軸はクリーニングした単位面積当たりのトナーの重量(以下、トナー
載り量)、縦軸は継続的にクリーニングし続けた時にクリーニング不良(トナーのすり抜け)が開始する時間(すり抜け開始時間)である。クリーニングブレードは多量のトナーを継続してクリーニングする場合において、ブレードからのトナーすり抜けが開始する時間は、トナーの載り量、クリーニングブレードの性能(クリーニングブレードの当接圧など)に依存する。
In FIG. 5, the horizontal axis represents the weight of toner per unit area (hereinafter referred to as toner applied amount), and the vertical axis represents the time when cleaning failure (toner slipping) starts when cleaning is continued (passing start time ). When the cleaning blade continuously cleans a large amount of toner, the time when the toner slips from the blade starts depends on the amount of applied toner and the performance of the cleaning blade (such as the contact pressure of the cleaning blade).
図に示すBの単位面積当たりのトナー量が最大である画像の未転写のトナー載り量のトナーを新品のブレードでクリーニングし続けたとき(C)には、時間bが経過した時点からトナーのすり抜けが開始する。同様に図に示すAの単位面積当たりのトナー量が最大である画像の転写残のトナー載り量のトナーをクリーニングし続けたときには、時間aが経過した時点からトナーのすり抜けが開始する。本実施例においては、Aは単位面積あたりのトナー量0.050mg/cm2であり、Bは0.50mg/cm2である。 In the case where the toner with an untransferred toner applied amount of the image having the maximum toner amount per unit area B shown in the figure is continuously cleaned with a new blade (C), the toner is removed from the point when time b has elapsed. The slip-through starts. Similarly, when the toner of the amount of applied toner remaining after the transfer of the image having the maximum amount of toner per unit area A shown in the figure is continuously cleaned, toner slip-off starts from the point in time when time a elapses. In this embodiment, A is a toner amount per unit area of 0.050 mg / cm <2>, and B is 0.50 mg / cm <2>.
クリーニングブレードを用いたブレードクリーニング方式においては、トナー載り量に対するすり抜け開始時間は、図に示すように下凸のカーブとなる傾向がある。説明するために図は簡単にしてあるが、画像形成時にブレードがクリーニングするべきトナー載り量は転写残トナーであるため少なく、そのすり抜け開始時間は非常に長くなる。 In the blade cleaning method using a cleaning blade, the slip-through start time with respect to the toner loading amount tends to be a downwardly convex curve as shown in the figure. For the sake of explanation, the drawing is simplified, but the amount of applied toner to be cleaned by the blade at the time of image formation is small because it is transfer residual toner, and the slip-through start time becomes very long.
クリーニングブレードが耐久により劣化した場合のすり抜け開始時間についても説明する。図5の一点鎖線(C)は、新品のクリーニングブレードを用いた時の各トナー載り量に対するすり抜け開始時間を示し、二点鎖線(D)は、耐久劣化したクリーニングブレードを用いた時のトナー載り量に対するすり抜け開始時間を示している。図から分かる通り、クリーニングブレードは耐久劣化することで、どのトナー載り量をクリーニングするときにおいても、短い時間でトナーのすり抜けが発生するようになる。 The slip-through start time when the cleaning blade deteriorates due to durability will also be described. The dashed-dotted line (C) in FIG. 5 indicates the slip-through start time with respect to each applied toner amount when a new cleaning blade is used, and the alternate long and two short dashes line (D) indicates the toner loading when using a cleaning blade whose durability has deteriorated. The slip-through start time with respect to the quantity is shown. As can be seen from the drawing, the durability of the cleaning blade deteriorates, so that toner can slip through in a short time regardless of the amount of applied toner.
画像形成中におけるブレードで除去する最大のトナー載り量Aは、最大画像形成幅である長手方向全域にトナー載り量が最大の画像(ベタ画像)の転写残トナーが供給される状態である。また、最大のトナー載り量の画像を連続出力する画像枚数(図中aの時間から計算される枚数)は、製品の寿命、仕様などによって異なるため、製品に合わせて適宜決定すればよい。ここで、本実施例のクリーニングブレードでは、トナー載り量Aが継続的に新品のクリーニングブレードに供給されたときに、5000秒(すり抜け開始時間a‘)でクリーニングブレードからトナーのすり抜けが発生した。一方、クリーニングブレードが耐久寿命になったときのすり抜け開始時間aは50秒まで短縮した。また、トナー載り量Bが継続的にクリーニングブレードに供給されたとき、新品のクリーニングブレード(C)をトナーがすり抜けるすり抜け開始時間b‘は50秒であった。また、耐久劣化したクリーニングブレード(D)におけるすり抜け開始時間bは0.5秒であった。 The maximum applied toner amount A to be removed by the blade during image formation is a state in which transfer residual toner of an image (solid image) having the maximum applied toner amount is supplied to the entire longitudinal direction, which is the maximum image forming width. Further, the number of images (the number calculated from the time “a” in the figure) that continuously outputs an image with the maximum toner loading amount varies depending on the product life, specifications, and the like, and may be appropriately determined according to the product. Here, in the cleaning blade of this example, when the applied toner amount A was continuously supplied to a new cleaning blade, toner slipped out of the cleaning blade in 5000 seconds (through start time a ′). On the other hand, the slip-through start time a when the cleaning blade reached the end of its service life was shortened to 50 seconds. Further, when the applied toner amount B was continuously supplied to the cleaning blade, the slip-through start time b ′ during which the toner slips through the new cleaning blade (C) was 50 seconds. Further, the slip-through start time b of the cleaning blade (D) whose durability was deteriorated was 0.5 seconds.
図6は、劣化状態のクリーニングブレードにおけるトナー載り量とすり抜け開始時間について示した図である。図5と同様にトナー載り量Bは、非作像中を含むクリーニングブレードが除去する最大のトナー載り量と略同じである0.50mg/cm2である。
FIG. 6 is a diagram showing the toner loading amount and slip-through start time in the cleaning blade in a deteriorated state. Similar to FIG. 5, the toner applied amount B is 0.50 mg /
ここで、クリーニングブレードが耐久劣化する場合として、供給されるトナー載り量の多いときのみクリーニング性能が低下する場合(E)、供給されるトナー載り量の少ないときのみクリーニング性能が低下する場合(F)とがある。 Here, as a case where the durability of the cleaning blade deteriorates, the cleaning performance deteriorates only when the applied toner amount is large (E), and the cleaning performance decreases only when the supplied toner amount is small (F). )
(E)ブレードのヘタリ:ゴム材質であるクリーニングブレードが高温、高湿環境で長期間使用された場合に、ゴムの硬度が低下して当接圧が低下する。それにより、高濃度のトナー載り量でのクリーニング性能が低下するが、一方で低濃度のトナー載り量でのクリーニング性能は良好な場合がある。(実線(E)) (E) Blade sag: When a cleaning blade made of a rubber material is used for a long time in a high temperature and high humidity environment, the rubber hardness decreases and the contact pressure decreases. As a result, the cleaning performance with a high toner loading is reduced, while the cleaning performance with a low toner loading may be good. (Solid line (E))
(F)ブレードの摩擦係数アップ、感光ドラムのトルクアップ:クリーニングブレードと感光ドラムとの摩擦係数が上がって滑り性が低下することで、クリーニングブレードの挙動が不安定になる。低濃度のトナー載り量でのクリーニング性能が低下するが、高濃度のトナー載り量が供給された後には、感光ドラムとの潤滑性が向上してクリーニング性能は良好となる。(実線(F)) (F) Increase in friction coefficient of the blade and increase in torque of the photosensitive drum: The friction coefficient between the cleaning blade and the photosensitive drum is increased and slipperiness is decreased, so that the behavior of the cleaning blade becomes unstable. Although the cleaning performance at a low toner loading amount is lowered, after the high toner loading amount is supplied, the lubricity with the photosensitive drum is improved and the cleaning performance is improved. (Solid line (F))
ここで、1つのトナー載り量のトナーパターンによるクリーニング性能の劣化検知では、(E)(F)両方のクリーニング性能の低下について検知することができない。そのため、通常(E)(F)は、すり抜けトナーの発生によるクリーニング不良としてクリーニングブレードの寿命となってしまっていた。一つのトナー載り量のトナーパターンでクリーニングブレードのさまざまな劣化状態を予測するのは限界がある。これについては後述する。 Here, in the deterioration detection of the cleaning performance by the toner pattern of one applied toner amount, it is impossible to detect the decrease in both the cleaning performances (E) and (F). For this reason, in the cases (E) and (F), the cleaning blade has reached the end of its life due to poor cleaning due to the occurrence of slipping toner. There is a limit to predicting various deterioration states of the cleaning blade with a toner pattern having a single applied toner amount. This will be described later.
(クリーニング性能を検知するクリーニング性能検知モード)
本実施例におけるクリーニングブレード6aのクリーニング性能を検知するクリーニング性能検知モードについて以下説明する。
(Cleaning performance detection mode to detect cleaning performance)
A cleaning performance detection mode for detecting the cleaning performance of the
図8は、本実施例のクリーニング性能を検知するシーケンス制御(クリーニング性能検知モード)について示したフローチャートである。 FIG. 8 is a flowchart showing the sequence control (cleaning performance detection mode) for detecting the cleaning performance of this embodiment.
まず、クリーニングブレード6aに供給するすり抜けトナー検知用のトナーパターンについて説明する。本実施例では、前述した、画像形成時の最大の転写残トナーを想定した単位面積当たりのトナー量Aである第一のトナーパターンと、紙詰まり(JAM)時の最大の未転写トナーを想定した単位面積当たりのトナー量Bである第二のトナーパターンの2種類のトナーパターンを連続してトナーパターン形成手段により形成する。トナーパターンは2種類とも主走査方向(長手方向)に対して画像領域の全域のトナー載り量を均一にし、本実施例では最大画像領域の長手幅330mmで形成している。
First, a toner pattern for detecting slip-through toner supplied to the
この二つのトナーパターンにおけるブレードをすり抜けるすり抜けトナーの開始時間をそれぞれ検知することにより、上述したブレードの劣化状態を推測する。ここで、トナーセンサ21が検知するすり抜けトナーに関する情報がある閾値を超えたときに、トナーのすり抜けが発生していると判定する。ブレードの劣化状態として、上述した(E)の劣化状態であれば、第二のトナーパターンのすり抜けトナー開始時間が非常に短く、(F)の劣化状態であれば、第一のトナーパターンのすり抜けトナー開始時間が非常に短くなる。以下、クリーニング性能検知モードについて説明する。
The deterioration state of the blade described above is estimated by detecting the start time of the slipping-through toner that passes through the blade in the two toner patterns. Here, when the information regarding the toner passing through detected by the
画像形成動作終了後の後回転動作において、第一、第二のトナーパターンを連続して感光ドラムに形成する(S1)。また、所定の通紙枚数、即ち5000枚毎の画像形成動作後の後回転動作時に実行することとする。 In the post-rotation operation after the end of the image forming operation, the first and second toner patterns are successively formed on the photosensitive drum (S1). Further, it is executed at the time of a post-rotation operation after an image forming operation every predetermined number of sheets, that is, every 5000 sheets.
このとき、第一のトナーパターンを形成する時間として、第一のトナーパターンについてはブレード耐久劣化時のすり抜け開始時間aである50秒の倍の100秒とした。また、第二のトナーパターンを形成する時間としては、余裕を見て10秒としてある。ただし、このトナーパターンを形成する時間については、製品の許容できるすり抜け開始時間に合わせて適当な値を設定すれば良い。 At this time, the time for forming the first toner pattern was set to 100 seconds, which is twice the 50 seconds that is the slip-through start time a when the blade durability deteriorates. Further, the time for forming the second toner pattern is 10 seconds with a margin. However, the time for forming the toner pattern may be set to an appropriate value according to the acceptable slip-through start time of the product.
その後、(1)第一のトナーパターン、(2)第二のトナーパターン、をクリーニングするときに所定期間内にすり抜けトナーが発生するかどうかを、それぞれのトナーパターンで検知する。(1)(2)のどちらのトナーパターンでも、それぞれトナーパターンを形成した時間が経過してもすり抜けトナーが発生せずにトナーを除去できたとき((1):○、(2):○)(S2)は、ブレードの劣化が見られないため、その後、通常の動作に復帰しスタンバイへと移行する(S3)。 Thereafter, whether (1) the first toner pattern and (2) the second toner pattern are cleaned is detected by the respective toner patterns to determine whether or not slip-through toner is generated within a predetermined period. (1) When the toner pattern of either of (2) is removed without passing through the toner pattern even when the toner pattern formation time has elapsed ((1): ○, (2): ○ ) (S2), since no deterioration of the blade is observed, after that, the operation returns to the normal operation and shifts to the standby (S3).
一方、(1)第一のトナーパターンは良好にクリーニングし、(2)第二のトナーパターンでトナーすり抜けが発生する場合((1):○、(2):×)は(S4)、ブレードのヘタリが発生しているものと考えられる。したがって、ブレードがクリーニングするトナー載り量の多い紙詰まり時に、紙詰まりの復帰シーケンスである感光ドラムの空回転を通常の紙詰まり復帰シーケンスのときよりも長くするように、CPUによりクリーニング条件を変更する(S5)。紙詰まりからの復帰シーケンスでは、紙詰まりによって強制停止した場合に発生する感光ドラム上に残留する残留トナーをクリーニングするために、感光ドラムを一周以上回転させてクリーニングする。本実施例においては、正常な紙詰まり復帰時のシーケンスは感光ドラム1を2周空回転させるがS5では10周空回転させて、感光ドラム上の残留トナーを除去する。尚、空回転を長くするではなく、紙詰まり復帰時のシーケンスとして一次転写部で感光ドラム側に中間転写ベルト上に残留するトナーを逆転写させて、感光ドラム側のクリーニング装置で回収するようにクリーニング条件を変更しても良い。
On the other hand, when (1) the first toner pattern is cleaned well and (2) toner slip occurs in the second toner pattern ((1): ○, (2): ×) (S4), the blade It is thought that the sag of this has occurred. Therefore, the CPU changes the cleaning condition so that the idle rotation of the photosensitive drum, which is a paper jam recovery sequence, is made longer than the normal paper jam recovery sequence when there is a large amount of toner loaded on the blade. (S5). In the recovery sequence from a paper jam, in order to clean the residual toner remaining on the photosensitive drum that is generated when it is forcibly stopped due to a paper jam, the photosensitive drum is rotated one or more times for cleaning. In this embodiment, in the normal paper jam recovery sequence, the
また、(2)第二のトナーパターンはすり抜けトナーが発生せず、(1)第一のトナーパターンでトナーのすり抜けが発生する場合((1):×、(2):○)(S6)では、クリーニングブレードの劣化要因である、クリーニングブレードの摩擦係数アップ、感光ドラム1のトルクアップが発生していると考えられる。そのため帯状のトナーパターンであるトナー帯を形成してクリーニングブレードへと供給し、クリーニングブレードの滑り性を回復させるトルク軽減を実行してから(S7)、再び第一のトナーパターンを供給して(S8)すり抜けトナーが発生しないか確認する(S9)。このとき、すり抜けトナーが発生しないときには、その後スタンバイへと移行する。
In addition, (2) the second toner pattern does not generate slip-through toner, and (1) the first toner pattern causes toner slip-through ((1): ×, (2): ○) (S6) In this case, it is considered that the friction coefficient of the cleaning blade and the torque of the
また、(1)と(2)のトナーパターンをクリーニングブレードで除去したときに、どちらのトナーパターンでもトナーのすり抜けが発生する場合((1):×、(2):×)は(S10)、クリーニングブレードのクリーニング性能は寿命限界に近づいている。そのため、クリーニングブレード6aの寿命警告を行う(S11)。このように設定することで、トナーのすり抜けるによる画像不良が発生する前に、クリーニングブレード6aによるクリーニング性能を検知することが可能となり、クリーニングブレード6aの劣化状態に合わせてクリーニング条件を決定、もしくはクリーニングブレードの寿命を警告することができる。
Further, when the toner patterns of (1) and (2) are removed by the cleaning blade and toner passes through both toner patterns ((1): ×, (2): ×) (S10) The cleaning performance of the cleaning blade is approaching the life limit. Therefore, the life warning of the
図7は、本実施例におけるクリーニング性能を検知するクリーニング性能検知モードのタイミングチャートである。すり抜けトナーを検知するための検知用のトナーパターンは、露光手段の画像露光レベルと露光時間を変化させて、トナー載り量やトナーパターンを形成する時間についてCPU100により制御している。トナー載り量については帯電バイアス電圧や現像バイアス電圧の調整をするとしても良い。
FIG. 7 is a timing chart of the cleaning performance detection mode for detecting the cleaning performance in this embodiment. In the detection toner pattern for detecting slip-through toner, the
画像形成終了後の後回転動作時において、クリーニング性能検知モードを開始すると帯電バイアス電圧、露光、現像バイアス電圧をほぼ同時にOFFからONに切り替えて、第一のトナーパターンを形成する。第一のトナーパターンの形成終了後に一旦、帯電バイアス電圧、露光、現像バイアス電圧をOFFとする。その後、再び帯電バイアス電圧、露光、現像バイアス電圧をOFFからONに切り替えて、第二のトナーパターンを形成する。この際、トナーセンサについてはONにしてすり抜けトナーを検知させる。また、転写バイアス電圧についてはOFFにしたままとする。第一のトナーパターンと、第一のトナーパターンよりも単位面積当たりのトナー量が多い第二のトナーパターンとをトナーパターン形成手段により連続して形成させる。その後、トナー検知手段であるトナーセンサにより、それぞれのトナーパターンにおけるクリーニングブレードをすり抜けたトナーを検知し、この検知したトナー量に関する情報に基づいて、前述したようにクリーニング条件を決定する。 When the cleaning performance detection mode is started during the post-rotation operation after the completion of image formation, the charging bias voltage, exposure, and development bias voltage are switched from OFF to ON almost simultaneously to form the first toner pattern. After the formation of the first toner pattern, the charging bias voltage, exposure, and development bias voltage are once turned off. Thereafter, the charging bias voltage, exposure, and development bias voltage are switched from OFF to ON again to form a second toner pattern. At this time, the toner sensor is turned on to detect slip-through toner. Further, the transfer bias voltage is kept off. The first toner pattern and the second toner pattern having a larger amount of toner per unit area than the first toner pattern are continuously formed by the toner pattern forming means. Thereafter, toner that has passed through the cleaning blade in each toner pattern is detected by a toner sensor that is a toner detection unit, and the cleaning condition is determined as described above based on the information related to the detected toner amount.
尚、第一、第二のトナーパターンだけでなく、さらにトナー載り量の異なる第三のトナーパターン、第四のトナーパターンを形成してクリーニング性能を検知しても良い。 Note that the cleaning performance may be detected by forming not only the first and second toner patterns but also third and fourth toner patterns having different toner loading amounts.
また、感光ドラムをクリーニングする感光ドラムブレードを用いて説明したが中間転写体をクリーニングする中間転写体クリーニングブレード、感光ベルトをクリーニングするクリーニングブレード等に適用しても良い。 Further, although the photosensitive drum blade for cleaning the photosensitive drum has been described, the present invention may be applied to an intermediate transfer member cleaning blade for cleaning the intermediate transfer member, a cleaning blade for cleaning the photosensitive belt, and the like.
また、第一、第二のトナーパターンとしては画像形成時の最大の転写残のトナー載り量、ジャム時に像担持体上に残留する最大のトナー載り量に限定されずに、画像濃度50%のトナー載り量等、画像形成装置に合わせて適宜設定すれば良い。
[実施例2]
実施例1では、クリーニングブレード6aからクリーニングできずにすり抜けたトナーを検知する手段として、光学式の濃度検知センサを用いたのに対し、本実施例では電源23により印加される帯電バイアス電圧を検知することですり抜けたトナーを検知する。即ち、本実施例ではクリーニングブレード6aの回転方向下流に配置された導電性部材である帯電ローラに印加する電流‐電圧特性を帯電電流検出手段である電流検出器22により検出することで、クリーニングブレード6a下流の感光ドラム上のトナー有無を検知することができる。この構成により、クリーニングブレード6aからすり抜けたトナーが、長手方向にばらつきが生じてしまった場合でも、長手全域を検知するセンサを複数配置することで全域を検知することで構成が複雑になりコストアップしてしまうというのを防ぐことができる。
Further, the first and second toner patterns are not limited to the maximum amount of toner remaining after transfer during image formation and the maximum amount of toner applied remaining on the image carrier during jamming. What is necessary is just to set suitably, such as a toner applied amount, according to an image forming apparatus.
[Example 2]
In the first embodiment, an optical density detection sensor is used as a means for detecting toner that cannot be cleaned from the
図9に、本実施例に係る画像形成装置を示す。接触式の帯電ローラ方式による一次帯電器を用いることで画像形成装置は構成される。帯電ローラ方式での感光ドラムへの帯電は、弾性体ローラ2と感光ドラムとの間に形成される微小なギャップ領域に高圧を印加することで帯電する。感光ドラム上にトナーが残留していると高抵抗な粒子が帯電ローラと感光体との間に挟まることから、インピーダンスが変化し帯電ローラ2へ印加される電圧―電流特性は変化する。
FIG. 9 shows an image forming apparatus according to this embodiment. The image forming apparatus is configured by using a primary charger using a contact-type charging roller system. The charging to the photosensitive drum by the charging roller method is performed by applying a high voltage to a minute gap region formed between the
また、本実施例では直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を印加して帯電する方式であり、感光ドラム上にトナーが残留していると電流が流れにくくなり交流電流量は減少する。その特性を利用するために、まずクリーニング性能を検知する検知用のトナーパターンを形成していないときに帯電ローラ2への電圧―電流特性を検知しておく。その後、第一、第二のトナーパターンを形成し、所定時間経過後に帯電ローラ2の電圧―電流特性の変化により、トナーがすり抜けたかどうかが検知される。つまり、トナーがすり抜けたときには電圧―電流特性が変化するため、帯電ローラに流れる電流量は変化する一方で、トナーがすり抜けていなければ、変わらない。ここで、帯電ローラへの印加電圧は、AC電圧値(ピークtoピーク)が2kVでDC電圧値が500Vで電圧を印加する。この時にAC実効電流値を検知するが、本実施例では、すり抜けトナーの発生時は1.5mAであったのに対し、すり抜けが発生していな時は1.6mAとなった。これは、帯電ローラと感光体の間に高抵抗体であるトナーが挟まって見かけの抵抗値が上がるためである。帯電ローラや感光体の抵抗変動に対しては、JAM復帰シーケンスを行ってすり抜けトナー量を減少させた後に、トナーパターンを形成しすり抜け状態での電流測定を行うことで区別できる。
In this embodiment, charging is performed by applying a charging voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage. If toner remains on the photosensitive drum, the current hardly flows and the amount of AC current decreases. In order to use this characteristic, the voltage-current characteristic to the charging
このように構成することで、すり抜けトナー用のトナー濃度検知センサを必要とせずに、長手全域のトナーすり抜け状態を検知することが可能となる。 With this configuration, it is possible to detect the toner slipping state in the entire longitudinal direction without requiring a toner density detection sensor for slipping toner.
尚、本実施例では感光体に当接するクリーニングブレードを説明したが、これに限定されずに中間転写ベルトや感光ベルトに当接するクリーニングブレードであっても良い。 In this embodiment, the cleaning blade that contacts the photosensitive member has been described. However, the present invention is not limited to this, and a cleaning blade that contacts the intermediate transfer belt or the photosensitive belt may be used.
1 感光ドラム(像担持体)
2 一次帯電器
3 露光装置
4 現像装置
5 中間転写ベルト(中間転写体)
6 クリーニング手段
6a クリーニングブレード
7 転写搬送ベルト
8 定着装置
11 一次転写ローラ
16 二次転写ローラ
21 トナーセンサ(トナー検知部)
100 CPU(制御部)
101 トナーパターン形成部(トナーパターン形成手段)
1 Photosensitive drum (image carrier)
2
6 Cleaning means 6a Cleaning blade 7 Transfer conveying belt 8
100 CPU (control unit)
101 Toner pattern forming unit (toner pattern forming means)
Claims (7)
前記ブレードよりも前記像担持体の回転方向下流側に配置され、前記ブレードをすり抜けた前記像担持体上のトナー量に関する情報を検知する検知手段と、
前記トナーパターン形成手段により、第一のトナーパターンと、前記第一のトナーパターンより単位面積当たりのトナー量が多い第二のトナーパターンとを連続して形成させ、前記第一、第二のトナーパターンにおける前記ブレードをすり抜けて前記検知手段が検知した前記トナー量に関する情報に基づいて前記像担持体のクリーニング条件を決定するように制御する制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。 In an image forming apparatus comprising: an image carrier that carries a toner image; a toner pattern forming unit that forms a detection toner pattern on the image carrier; and a blade that removes toner remaining on the image carrier.
A detecting unit that is disposed downstream of the blade in the rotation direction of the image carrier and detects information on the amount of toner on the image carrier that has passed through the blade;
The toner pattern forming means continuously forms a first toner pattern and a second toner pattern having a larger amount of toner per unit area than the first toner pattern, and the first and second toners An image forming apparatus comprising: a control unit that controls to determine a cleaning condition of the image carrier based on information on the toner amount detected by the detection unit by passing through the blade in a pattern.
As the cleaning condition, the idling of the image carrier when returning from a paper jam is longer than when the information regarding the toner amount detected by the detection unit in the second toner pattern does not exceed the threshold. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus.
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