JP2020012937A - 画像形成装置、カートリッジ、および、画像形成装置の制御方法 - Google Patents

画像形成装置、カートリッジ、および、画像形成装置の制御方法 Download PDF

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Abstract

【課題】高いクリーニング性能を維持しつつ、クリーニングブラシの劣化を抑制する技術を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナー像を担持する転写像担持体と、転写像担持体から、残留トナーを除去するクリーニング部と、クリーニング部の位置を変更し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を調整する駆動部と、クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、駆動部を制御する制御部とを備える。制御部は、温度計測部の計測結果が所定の温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量となるように駆動部を制御し、計測結果が所定の温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量よりも小さい第2の接触量となるように駆動部を制御する。【選択図】図2

Description

本開示は、画像形成装置に関し、より特定的には、画像形成装置におけるクリーニングに関する。
電子写真方式の画像形成装置では、トナーが、感光体ドラム等の転写像担持体上に画像を形成する。そして、チャージャーが、転写像担持体上のトナーを紙等の転写媒体に転写させる。転写後、転写像担持体上の残トナーは、クリーニング装置等により清掃される。
残トナーのクリーニングに関し、例えば、特開平4−29283号公報(特許文献1)は、「当初のクリーニング性能を、湿度条件が変化した環境下においても維持し得る」クリーニング装置を開示している(第2頁右上欄第11〜13行)。特開2009−216784号公報(特許文献2)は、「湿度の条件等が変動した時に清掃装置の清掃不良や板状部材の摩耗等が発生することを抑制できる画像形成装置」を開示している([要約])。
特開平4−29283号公報 特開2009−216784号公報
特許文献1に開示された技術によると、クリーニングブラシに高い電圧を印加するため、クリーニングブラシの劣化が早まってしまう。したがって、クリーニングブラシの劣化を抑制する技術が必要とされている。
特許文献2に開示された技術によると、十分なクリーニング性能を発揮できなくなる。したがって、回転ブラシの劣化を抑えたまま、十分なクリーニング性能を発揮できる技術が必要とされている。
本開示は、上記のような背景に鑑みてなされたものであって、ある局面における目的は、高いクリーニング性能を維持しつつ、クリーニングブラシの劣化を抑制する技術を提供することにある。
ある局面に従う画像形成装置は、転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、転写像担持体から、バイアス電圧を用いたクリーニングで転写後の残留トナーを除去するクリーニング部と、クリーニング部の位置を変更し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を調整する駆動部と、クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、駆動部を制御する制御部と、を備える。制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量となるように駆動部を制御し、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量よりも小さい第2の接触量となるように駆動部を制御する。
好ましくは、制御部は、温度計測部の計測結果に基づいて、クリーニング部の回転速度を変更する。
好ましくは、クリーニング部は、クリーニング部と転写像担持体との接触面において、クリーニング部の表面の進行方向が、転写像担持体の表面の進行方向と同一になるように回転する。制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度よりも、転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させる。
好ましくは、クリーニング部は、クリーニング部と転写像担持体との接触面において、クリーニング部の表面の進行方向が、転写像担持体の表面の進行方向と逆になるように回転し、制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させる。
好ましくは、画像形成装置は、転写像担持体とクリーニング部の電圧と電流を計測する電圧電流計測部をさらに備える。制御部は、電圧電流計測部の計測結果に基づいて、バイアス電圧を変更する。
好ましくは、画像形成装置は、クリーニング部からトナーを回収する回収ローラーをさらに備え、電圧電流計測部は、制御部が回収ローラーを電位的に独立した状態に切り替えた後に計測を行う。
ある局面に従う画像形成装置は、転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、転写像担持体から転写後の残留トナーをバイアス電圧を用いたクリーニングで除去するクリーニング部と、クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、制御部とを備える。クリーニング部は、クリーニング部と転写像担持体との接触面において、クリーニング部の表面の進行方向が、転写像担持体の表面の進行方向と同一になるように回転する。制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度よりも、転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させる。
ある局面に従う画像形成装置は、転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、転写像担持体から、転写後の残留トナーをバイアス電圧を用いたクリーニングで除去するクリーニング部と、クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、駆動部を制御する制御部と、を備える。クリーニング部は、クリーニング部と転写像担持体との接触面において、クリーニング部の表面の進行方向が、転写像担持体の表面の進行方向と逆になるように回転する。制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させる。
好ましくは、画像形成装置は、クリーニング部の位置を変更し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を調整する駆動部をさらに備える。制御部は、温度計測部の計測結果に基づいて、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を調節するために駆動部を制御する。
好ましくは、制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量となるように駆動部を制御し、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量よりも小さい第2の接触量となるように駆動部を制御する。
ある局面に従う画像形成装置用カートリッジは、転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、転写像担持体から、転写後の残留トナーをバイアス電圧を用いたクリーニングで除去するクリーニング部と、クリーニング部の位置を変更し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を調整する駆動部と、クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、駆動部を制御する制御部とを備える。制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量となるように駆動部を制御し、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量よりも小さい第2の接触量となるように駆動部を制御する。
好ましくは、制御部は、温度計測部の計測結果に基づいて、クリーニング部の回転速度を変更する。
好ましくは、クリーニング部は、クリーニング部と転写像担持体との接触面において、クリーニング部の表面の進行方向が、転写像担持体の表面の進行方向と同一になるように回転する。制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度よりも、転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させる。
好ましくは、クリーニング部は、クリーニング部と転写像担持体との接触面において、クリーニング部の表面の進行方向が、転写像担持体の表面の進行方向と逆になるように回転する。制御部は、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、温度計測部の計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部を第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させる。
好ましくは、画像形成装置用カートリッジは、転写像担持体とクリーニング部の電圧と電流を計測する電圧電流計測部をさらに備える。制御部は、電圧電流計測部の計測結果に基づいて、バイアス電圧を変更する。
好ましくは、画像形成装置用カートリッジは、クリーニング部からトナーを回収する回収ローラーをさらに備える。電圧電流計測部は、制御部が回収ローラーを電位的に独立した状態に切り替えた後に計測を行う。
ある局面における画像形成装置の制御手段は、転写像担持体に担持したトナー像を転写媒体に転写するステップと、バイアス電圧を印加されたクリーニング部により、転写像担持体から、転写後の残留トナーを除去するステップと、転写像担持体の周辺の温度を計測するステップと、温度計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量にするステップと、温度計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、転写像担持体の表面とクリーニング部との接触量を第1の接触量よりも小さい第2の接触量にするステップとを含む。
好ましくは、転写像担持体に担持したトナー像を転写媒体に転写するステップと、クリーニング部を転写像担持体と接触させ、クリーニング部と転写像担持体の表面との接触面において、クリーニング部を転写像担持体の表面の進行方向と同じ方向に回転させるステップと、転写像担持体の周辺の温度を計測するステップと、温度計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度で回転させるステップと、温度計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度よりも、転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させるステップとをさらに含む。
好ましくは、転写像担持体に担持したトナー像を転写媒体に転写するステップと、クリーニング部を転写像担持体と接触させ、クリーニング部と転写像担持体の表面との接触面において、クリーニング部を転写像担持体の表面の進行方向と逆方向に回転させるステップと、転写像担持体の周辺の温度を計測するステップと、温度計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度で回転させるステップと、温度計測結果が予め定められた温度を下回る場合は、クリーニング部に第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、クリーニング部を第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させるステップとをさらに含む。
この発明の上記および他の目的、特徴、局面および利点は、添付の図面と関連して理解されるこの発明に関する次の詳細な説明から明らかとなるであろう。
本技術によれば、高いクリーニング性能を維持しつつ、クリーニングブラシの劣化を抑制することが可能である。
第1の実施の形態における画像形成装置100の一構成例を示す構成図である。 イメージングユニット10の第1の構成例を示す構成図である。 イメージングユニット10の第2の構成例を示す構成図である。 イメージングユニット10の第3の構成例を示す構成図である。 クリーニングブラシ201の駆動部の一構成例を示す構成図である。 第1の実施の形態におけるクリーニングブラシ201の一制御方法を示すフローチャートである。 第1の実施の形態におけるクリーニングブラシ201の別の一制御方法を示すフローチャートである。 クリーニングブラシ201のバイアス電圧と機械的清掃の強度の設定の一例である。 クリーニングブラシ201の回転方向の種類を示す概要図である。 第2の実施の形態におけるクリーニングブラシ201の一制御方法を示すフローチャートである。 第2の実施の形態におけるクリーニングブラシ201の別の一制御方法を示すフローチャートである。 第3の実施の形態におけるクリーニングブラシ201の一制御方法を示すフローチャートである。 第3の実施の形態におけるクリーニングブラシの一制御方法を示すフローチャートである。 クリーニングブラシ201の放電特性の一例を示したグラフである。 第4の実施の形態におけるイメージングユニット10の一構成例を示す構成図である。 回収ローラー202の駆動部の一構成例を示す構成図である。 第4の実施の形態におけるクリーニングブラシ201のバイアス電圧の設定の一制御方法を示すフローチャートである。
以下、図面を参照しつつ、本開示に係る技術思想の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付してある。それらの名称および機能も同じである。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さない。
[第1の実施の形態]
<A.画像形成装置の装置構成>
まず、本実施の形態に従う画像形成装置100の装置構成について説明する。以下では、典型例として、複合機(MFP:Multi-Functional Peripheral)として実装されるカラー画像形成装置である画像形成装置100について説明するが、カラー画像形成装置に限定されるわけではなく、モノクロ画像形成装置にも適用可能である。また、カラー画像を形成する機構として、タンデム方式を例示するが、サイクル方式(典型的には、4サイクル方式)にも適用可能である。
図1は、本実施の形態に従う画像形成装置100の一構成例を示す構成図である。
図1を参照して、画像形成装置100は、プリントエンジン110と、原稿読取部120と、排出トレイ130とを含む。
プリントエンジン110は、電子写真方式の画像形成プロセスを実行する。図1に示す構成においては、フルカラーの印刷出力が可能である。印刷出力された媒体は、排出トレイ130へ排出される。プリントエンジン110の詳細な構成については、後述する。
原稿読取部120は、原稿を読み取って、その読み取り結果をプリントエンジン110に対する入力画像として出力する。より具体的には、原稿読取部120は、イメージスキャナー122と、原稿給紙台124と、原稿自動送り装置126と、原稿排紙台128とを含む。
イメージスキャナー122は、プラテンガラス上に配置された原稿をスキャンする。イメージスキャナー122は、主要な構成要素として、原稿に対して光を照射する光源と、光源から照射された光が原稿で反射して生じる画像を取得するイメージセンサーと、イメージセンサーから画像信号を出力するAD(Analog to Digital:アナログデジタル)変換機と、イメージセンサーの前段に配置された結像光学系とを含む。
原稿自動送り装置126は、原稿給紙台124に配置された原稿を連続的にスキャンする。原稿給紙台124上に配置された原稿は、図示しない送出ローラーにより1枚ずつ送られ、イメージスキャナー122または原稿自動送り装置126内に配置されたイメージセンサーによって順次スキャンされる。スキャン後の原稿は、原稿排紙台128へ排出される。
プリントエンジン110は、シアン(C)、マゼンダ(M)、イエロー(Y)、ブラック(K)のそれぞれのトナー像を生成するイメージングユニット10C、10M、10Y、10K(以下、「イメージングユニット10」と総称することもある。)を含む。
本実施の形態に従う画像形成装置100は、一例として、それぞれのイメージングユニット10が生成したトナー像を、中間転写体を介して被転写部材である媒体40に転写する構成を採用する。画像形成装置100は、中間転写体として、中間転写体駆動ローラー14および16により張架された中間転写ベルト12を含む。中間転写ベルト12は、中間転写体駆動ローラー14および16の回転駆動により、予め定められた方向に回動される。中間転写体としては、図1に示す中間転写ベルト12に代えて、中間転写ローラーを採用してもよい。なお、図1では、トナー像を中間転写体に一旦転写した後、媒体40に転写する構成について例示するが、感光体上のトナー像を媒体40に直接転写するようにしてもよい。
イメージングユニット10C、10M、10Y、10Kは、プリントエンジン110内に張加されて回転駆動される中間転写ベルト12に沿って、その順序に配置される。イメージングユニット10の各々は、感光体1と、帯電部2と、露光部3と、現像部4(対応するイメージングユニット10が生成するトナー像の色に対応させて、4C、4M、4Y、4Kとそれぞれ記載する)と、クリーニング部5と、中間転写体接触ローラー6とを含む。
感光体1は、トナー像を担持する像担持体であり、その表面に感光層が形成された感光体ローラーが用いられる。感光体1は、その表面にトナー像が形成されるように配置されるとともに、中間転写ベルト12の回転方向に対応する方向に回転する。なお、像担持体としては、感光体ローラーに代えて、感光体ベルトを採用してもよい。
感光体1には、露光部3により静電気潜像が形成されるとともに、現像部4によって静電潜像が現像されてトナー像が生成される。このようにして、帯電部2、露光部3、および、現像部4は、感光体1に静電潜像およびトナー像を形成する。
帯電部2は、感光体1の表面を一様に帯電する。露光部3は、レーザー書き込み等により、指定された画像パターンに従って感光体1の表面を露光することで、その表面上に静電潜像を形成する。典型的には、露光部3は、レーザー光を発生するレーザーダイオードと、主走査方向に沿ってレーザー光で感光体1の表面を露光させるポリゴンミラーとを含む。
現像部4は、像担持体である感光体1上に形成された静電潜像をトナー像として現像する。典型例として、現像部4は、トナーおよびトナーを帯電するためのキャリアを含む二成分系の現像剤を用いて静電潜像を現像する。トナーとしては、特に限定されることをなく、公知のトナーを用いることができる。例えば、バインダー樹脂中に着色剤、および、必要に応じて荷電制御剤および離型剤等を含有させた上で、外添剤を処理させたものをトナーとして使用してもよい。トナー粒径としては、例えば、3〜15μm程度が好ましい。二成分系の現像剤に限らず、一成分系の現像剤を用いてもよい。
また、キャリアとしては、特に限定されることもなく、公知のキャリアを用いることができる。例えば、バインダー型キャリア、コート型キャリア等を使用できる。キャリア粒系としては、例えば、15〜100μmが好ましい。
感光体1の表面に形成されたトナー像は、中間転写体接触ローラー6によって中間転写ベルト12に転写される。中間転写体接触ローラー6は、感光体1上に現像されたトナー像を被転写媒体である中間転写ベルト12に転写する。感光体1と中間転写ベルト12は、中間転写体接触ローラー6を設けた部分で接触している。この接触している部分には、所定の転写電位差(転写バイアス)が印加されるように構成されており、この転写電位差によって、感光体1上のトナー像が中間転写ベルト12へ転写される。
中間転写ベルト12上には、それぞれの感光体1からトナー像が順次転写されて、4色のトナー像が重ね合わされることになる。重ね合わされたトナー像は、転写ローラー20および21によって、中間転写ベルト12から媒体40へ転写される。媒体40の転写に関する構成として、プリントエンジン110は、媒体40を保持する給紙部30と、送出ローラー32と、搬送ローラー34および36と、定着部22とを含む。送出ローラー32は、給紙部30から媒体40の送り出しおよび搬送のタイミングと、中間転写ベルト12上でトナー像が重ね合わされた位置とを同期させることで、媒体40の適切な位置に、トナー像を転写できる。トナー像が転写された媒体40は、搬送経路38に沿って定着部22まで搬送され、定着部22でトナー像の定着処理が実行される。そして、トナー像が定着された後の媒体40は、排出トレイ130へ排出される。
プリントエンジン110は、画像形成装置100の全体制御を司る制御部50を含む。制御部50は、主な構成要素として、CPU(Central Processing Unit)等のプロセッサー、DRAM(Dynamic Random Access Memory)等の揮発性メモリー、HDD(Hard Disk Drive)等の不揮発性メモリー、および、各種インターフェースを含む。典型的には、プリントエンジン110では、プロセッサーが不揮発性メモリーに格納されている各種プログラムを実行することで、画像形成装置100における画像形成に係る処理等が実行される。
制御部50としては、プロセッサーがプログラムを実行することで実現されているが、これに代えて、その処理の全部または一部を専用のハードウェアを用いて実現してもよい。また、プロセッサーがプログラムを実行する場合には、そのプログラムは、各種の記録媒体を介して不揮発性メモリーにインストールされ、あるいは、通信回線を介して図示しないサーバー装置等からダウンロードされてもよい。
<B.基本的な画像形成プロセス>
次に、図1に示す画像形成装置100で実行される基本的な画像形成プロセスについて、その実行順に沿って説明する。
イメージングユニット10の各々において、感光体1は、帯電部2によりその表面を一様に帯電された後、露光部3により、入力画像の情報に従って発光が制御されるレーザーの走査露光を受ける。これによって、感光体1の表面には静電潜像が形成される。この感光体1を回転させながら露光部3により走査露光し、静電潜像を形成する工程(光書込工程)に用いる画像情報は、指定された入力画像(フルカラー画像)をシアン、マゼンダ、イエロー、黒のそれぞれの色情報に分解して得られた単色の画像情報であり、制御部50は、それぞれの画像情報に従って、レーザーの発行および走査を制御する。
単色の画像情報に従って形成された感光体1上の静電潜像は、それぞれの感光体1上で現像部4C、4M、4Y、4Kによって、対応するシアン、マゼンダ、イエロー、黒のトナーからなる単色の現像剤により現像され、それぞれの画像情報に応じたトナー像が形成される。すなわち、それぞれの感光体1上に対応する色の単色トナー像が形成される。それぞれの単色トナー像は、所定の転写電位差の作用により、対応する感光体1と同期して、中間転写ベルト12上に順次転写されて重ね合わされる。中間転写ベルト12上に重ね合わされたそれぞれの単色トナー像は、転写ローラー20および21により、給紙部30から搬送された媒体40上に一括転写される。このとき、中間転写ベルト12と媒体40との間には、所定の転写電位差が印加される。転写終了後、媒体40上のトナー像が定着部22により定着されることで、フルカラー画像が完成し、フルカラー画像が形成された媒体40が排出トレイ130へ排出される。
感光体1における画像形成プロセスの最終工程として、感光体1上の転写残トナー(感光体1の表面に形成されたトナー像を中間転写ベルト12に転写した後に残ったトナー)がクリーニングされる。感光体1の表面に対するクリーニングを実施するために、クリーニング部5が設けられている。クリーニング部5は、感光体1に常時圧接するクリーニングブレードを含む。さらに、感光体1に印加されている電圧と逆のバイアス電圧を印加したクリーニングブラシを含んでもよい。クリーニング部5の詳細に関しては後述する。
同様に、中間転写ベルト12上の残留トナーについてもクリーニングされる。中間転写ベルト12の表面に対するクリーニングを実施するために、中間転写ベルト12に圧接するクリーニングブレード18が設けられている。クリーニングブレード18は、トナー像の転写後に像担持体である中間転写ベルト12上に残留するトナーを回収するクリーニング部材である。
<C.クリーニング部の構成>
次に、イメージングユニット10に含まれるクリーニング部5のより詳細な構成について説明する。
(c1:基本構成)
図2は、本実施例の形態に従う画像形成装置100内のイメージングユニット10の一構成例を示す構成図である。図2を用いて、クリーニング部5の詳細について説明する。
図2を参照して、クリーニング部5は、感光体1を清掃するためのクリーニングブラシ201とクリーニングブレード204を含む。感光体1の回転方向に沿って、クリーニングブラシ201およびクリーニングブレード204が、その順に配置される。
クリーニングブラシ201は、転写後の感光体1に対して、当接するように配置され、感光体1の表面の残留トナーを除去する。次に、残った残留トナーは、感光体1に当接されるクリーニングブレード204で除去される。
クリーニングブラシ201はさらに、回収ローラー202と接している。回収ローラー202は、クリーニングブラシ201の表面の残留トナーを回収する。最終的に、回収ローラー202が回収した残留トナーは、スクレーパー203によって、残トナー入れに回収される。クリーニングブレード204は、保持部材205によって固定される。
クリーニングブラシ201には、感光体1に印加された電圧と逆のバイアス電圧が印加される。クリーニングブラシ201はバイアス電圧により、感光体1の表面に付着した残留トナーを吸着して除去する。また、クリーニングブラシ201は、その表面のブラシの先端を感光体1に押し当てることにより、機械的にも感光体1の表面のトナーを除去する。クリーニングブラシ201の回転方向は、感光体1の回転方向と同一の向きでも逆向きでもよい。
感光体1とクリーニングブラシ201との間に形成される電位差をブラシバイアスという。ブラシバイアスの絶対値が大きいほど、感光体1の表面の転写残トナーに対するクリーニング性能は高くなる。
常温以下または常湿以下の環境においてのブラシバイアスの絶対値は100V〜1000Vに設定するのが望ましい。さらに望ましくは、ブラシバイアスの絶対値は200V〜600Vである。
クリーニングブラシ201には、回転可能なローラー型ブラシが用いることが望ましい。クリーニングブラシ201は、軸の周囲に弾性を持つ電導繊維からなるブラシであり、ブラシ繊維の先端形状は、ループ形状でも、直毛形状でもよい。もしくは、2種類以上の繊維で構成してもよい。
クリーニングブラシ201は、駆動部(図示しない)により回転駆動される。なお、駆動部は感光体の駆動部の駆動力をベルトなどで利用してもよいし、独立した駆動部が設けられてもよい。
クリーニングブラシ201に使用する電導繊維としてカーボンブラック等の電導剤を分散させた繊維を用いることができる。例えば、ナイロン、アクリル、レーヨン、ポリエステルなどが電導繊維として使用できる。
電導繊維の繊度は小さすぎると十分なクリーニング性が得られず、大きすぎると感光体の摩耗を促進し耐久性を低下させる原因となり得る。そのため、繊度は、1〜10デニール、より好ましくは、2〜6デニールのものを使用することが望ましい。
回収ローラー202は、回転可能に構成された金属などの電導性ローラーをクリーニングブラシ201に当接するように配置され、クリーニングブラシ201に付着する残留トナーを除去する。回収ローラー202の回転方向は、クリーニングブラシ201の回転方向と同一の向きでも逆向きでもよい。
クリーニングブラシ201と回収ローラー202の間に形成される電位差を回収バイアスという。クリーニングブラシ201と回収ローラー202はそれぞれ逆の極性を持つ。回収バイアスの絶対値が大きいほど、クリーニングブラシ201に付着した残留トナーに対するクリーニング性能は高くなる。常温以下または常湿以下の環境においての回収バイアスの絶対値は100V〜2000Vに設定するのが望ましい。さらに望ましくは、回収バイアスの絶対値は200V〜1200Vである。
クリーニングブレード204には、平板状のゴムブレード等が用いられ、クリーニングブラシ201とクリーニングブレード204とを組み合わせることによって、クリーニング部5は高いクリーニング性能を発揮できる。保持部材205は、クリーニングブレード204を固定するハウジングであってもよいし、クリーニングブレード204を感光体1に一定荷重で当接するようなバネを含む構成であってもよい。
クリーニングブレード204の素材に関し、素材の硬度が低すぎると感光体1への当接姿勢が安定せず、クリーニングブレード204の異音やめくれが発生する可能性がある。逆に、素材の硬度が高すぎると、クリーニングブレード204が回転する感光体1の表面に追随しにくくなり、クリーニング不良が発生しやすくなる。クリーニングブレード204の素材の25℃での反発弾性は10〜80%であること、より好ましくは、クリーニングブレード204の素材の25℃での反発弾性は30〜70%であることが望ましい。また、クリーニングブレード204の素材のJIS A硬度は20〜90度であること、より好ましくは、クリーニングブレード204の素材のJIS A硬度は60〜80度であることが望ましい。
また、感光体1に対するクリーニングブレード204の当接荷重が小さすぎると、感光体1とクリーニングブレード204との間の摩擦力が不足するため、クリーニング性能が不足することがある。逆に、当接荷重が大きすぎると、摩擦力も大きくなるため、感光体1の表面を摩耗させやすくなる。当接荷重は1−40[N/m]であること、より好ましくは、当接荷重は5−25[N/m]であることが望ましい。
画像形成装置100は、温度センサー207と湿度センサー208を備える。温度センサー207と湿度センサー208は、それぞれ、画像形成装置100の機外の温度と湿度を計測する。これらの計測結果は、クリーニングブラシ201のバイアス電圧の設定、および、後述するクリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量の調節のパラメータとして使用される。なお、別の局面において、温度センサー207と湿度センサー208は、画像形成装置100の機外の温度と湿度ではなく、クリーニングブラシ201周辺の温度と湿度を計測してもよい。
清掃制御部209は、クリーニング部5の内部にあり、温度と湿度の計測結果に基づいてクリーニングブラシ201の回転速度やクリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量の調節を行う。温度センサー207と湿度センサー208が、画像形成装置100の機外の温度と湿度を計測する場合、清掃制御部209は、取得した画像形成装置100の機外の温度と湿度から、クリーニングブラシ201周辺の温度と湿度を推定する。なお、別の局面において、制御部50が、清掃制御部209の機能を有していてもよい。
本実施の形態における説明のため、クリーニングブラシ201の繊維の毛先が、感光体1の表面と接触した状態で、かつ、クリーニングブラシ201の繊維の毛先が、感光体1の表面から受ける圧力で変形していない状態を「接触量=0」と定義する。さらに、クリーニングブラシ201が、感光体1の中心に向かってN[mm]移動した場合、「接触量=N」とする。
例えば、「接触量=0」の状態から、クリーニングブラシ201が感光体1の中心に向かって0.1[mm]移動した場合、「接触量=0.1」となる。「接触量=0.1」の場合、クリーニングブラシ201の繊維は、感光体1の表面から圧力を受けて曲がることになるので、当然、「接触量=0」と比較して、より高いクリーニング性能を発揮する。
(c2:滑材塗布機構を含む構成)
図3は、イメージングユニット10の第2の構成例を示す構成図である。図3を参照して、イメージングユニット10は、図2の構成に加えて滑材供給部301を含む。滑材供給部301は固形滑材をクリーニングブラシ201に押し当てるように構成されている。固形滑材は、クリーニングブラシ201の植毛部の回転駆動により掻き取られ、感光体1の表面に塗布される。固形滑材の一例として、ステアリン酸金属塩などの金属石鹸が使用される。
(c3:トナーカートリッジの構成)
図4は、イメージングユニット10の第3の構成例を示す構成図である。図4を参照して、イメージングユニット10は、図2の構成に加えてカートリッジカバー401を含む。イメージングユニット10は、帯電部2、露光部3、及び、現像部4以外を含むカートリッジユニットとして、画像形成装置100から取り外しできるように構成され得る。清掃制御部209は、カートリッジカバー401の内部に配置され得る。温度センサー207、湿度センサー208は、クリーニングブラシ201周辺の環境をセンシングする場合は、カートリッジカバー401の内部に配置され得る。
この場合、カートリッジカバー401は、温度センサー207、湿度センサー208および清掃制御部209等のパーツと画像形成装置100とを電気的に接続するインターフェース402を構成として含み得る。なお、図4は一例であり、カートリッジカバー401は、帯電部2、露光部3、及び、現像部4のいずれか、又は、全てを内部に含んでもよいし、温度センサー207、湿度センサー208を内部に含まなくてもよい。
温度センサー207、湿度センサー208および清掃制御部209が、カートリッジ内部に配置されることにより、画像形成装置100とは独立して、イメージングユニット10内だけで、感光体1の清掃の構成や処理内容の変更が可能となる。
<D:クリーニングブラシの詳細な構成>
次に、クリーニングブラシ201のバイアス電圧と、ブラシ表面での残留トナーの除去(以下、「機械的清掃」という。)の調整機構について説明する。
(d1:クリーニングブラシの摩耗問題)
クリーニングブラシ201は、図2の説明で述べたように、感光体1に対して、バイアス電圧での清掃と、機械的清掃を行う。
しかし、高温または高湿度の環境下でのバイアス電圧での清掃は、クリーニングブラシ201表面の不純物がジュール熱等で溶けてクリーニングブラシ201に固着し、温度が下がってもクリーニングブラシ201の電気的抵抗が上がり続ける等の劣化原因になる問題がある。そのため、高温または高湿度であるほど、バイアス電圧を用いたクリーニングの使用は、クリーニングブラシ201の寿命を短くする可能性がある。
そこで、本実施の形態に従うクリーニング方法では、温度センサー207と湿度センサー208で、画像形成装置100の機外の環境、又は、クリーニングブラシ201の周辺の環境をセンシングし、アクチュエーターと帯電器等とを用いることにより、低温または低湿度の環境下ではバイアス電圧でのトナー除去を中心に、高温または高湿度の環境下では機械的清掃を中心に行うようにクリーニング内容を調整する構成を採用している。
(d2:駆動部の構成)
図5は、クリーニングブラシ201の駆動部の一構成例を示す構成図である。図5の構成はクリーニングブラシ201の駆動部である。クリーニングブラシ201は、直接的または間接的にモーター500と接続されている。モーター500は、クリーニングブラシ201を回転駆動させる。モーター500は、土台501を挟んで、クリーニングブラシ201の軸に接続されている。
土台501は、その内部または外部に取り付けられた送りねじナットやボールねじ等を介して、スクリューシャフト502に接続されており、スクリューシャフト502はカップラー503を介して位置調節モーター504に接続される。土台501は、送りねじナットやボールねじ等を介して、スクリューシャフト502と並行に配置されたシャフト505にも接続されている。
少なくとも、位置調節モーター504とシャフト505は、クリーニング部5の壁面などに固定されており、位置調節モーター504を駆動させることにより、シャフト505に沿って、左右に土台501を動かすことが可能である。位置調整機構は、シャフトを用いた構成のみに限られるものではなく、駆動ベルトやギアの組み合わせ、バネ等が用いられてもよい。
位置調節モーター504の駆動は、清掃制御部209によって制御される。他の局面において、制御部50が位置調節モーター504を駆動してもよい。精密に位置調節モーター504を駆動させるために、清掃制御部209は、エンコーダーやポテンショメーター等から位置調節モーター504の回転数や土台501の現在の位置を検出できるようにすることが望ましい。
帯電器506と除電器507は、クリーニングブラシ201に印加される電圧を調整するための構成であり、土台501に固定されてクリーニングブラシ201と共に移動するように構成されてもよい。
<E:クリーニング部の制御>
(e1:第1の制御方法)
図6は、本実施の形態に従うクリーニングブラシ201の一制御方法を示すフローチャートである。図6の処理は一度実行して終わりではなく、予め定められた間隔で定期的に実行され得る。
ステップS600において、清掃制御部209は、温度センサー、湿度センサーを用いて、定期的な環境のセンシングを行い、環境の変化があったか否かを判断する。前回の環境から変化があった場合は(ステップS600においてYES)、清掃制御部209は、ステップS610の処理に進む。前回の環境から変化がない場合は(ステップS600においてNO)、クリーニング方法は変更される必要がないので、清掃制御部209は、ステップS660の処理に進んで一定時間待機した後、ステップS600の処理に戻る。
なお、ここでの「前回の環境から変化」に関しては、例えば、清掃制御部209上で動作するプログラム等で、予め温度は10℃単位ごとに区切って環境が変化したと定義することにより、検知が可能となる。
ステップS610において、清掃制御部209は、後述する図8の設定800を読み込む。設定800には、温度または湿度ごとに、クリーニングブラシ201に印加されるバイアス電圧、および、クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量が定義されている。清掃制御部209は、設定800を参照する場合は、現在の温度または湿度に関連するバイアス電圧と接触量情報を読み込むだけでも良いし、全ての設定項目を読み込んでもよい。
ステップS620において、清掃制御部209は、設定800を参照して、バイアス電圧を変更する必要があるか否かを判断する。清掃制御部209は、バイアス電圧を変更する必要があると判断すると(ステップS620においてYES)、制御をステップS630に切り替える。そうでない場合には(ステップS620においてNO)、清掃制御部209は、制御をステップS640に切り替える。なお、ステップS600の計測結果で、前回の環境から変化した場合でも必ずしもバイアス電圧が変更されるわけではない。設定800の内容によっては、バイアス電圧だけが変更される場合もあれば、クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量だけが変更される場合もある。当然、バイアス電圧と接触量の両方が変更される場合もある。
ステップS630において、清掃制御部209は、設定800から、ステップS600で計測した環境で使用するバイアス電圧の設定を読み出し、読み出した設定に基づいて、クリーニングブラシ201に印加するバイアス電圧を変更する。
ステップS640において、清掃制御部209は、設定800を参照して、クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量を変更する必要があるかを判断する。清掃制御部209は当該接触量を変更する必要があると判断すると(ステップS640においてYES)、制御をステップS650に切り替える。そうでない場合には(ステップS640においてNO)、清掃制御部209は、制御をステップS660に切り替える。
ステップS650において、清掃制御部209は、設定800から、ステップS600で計測した環境で使用するクリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量の設定を読み出し、読み出した設定に基づいて、位置調節モーター504を駆動してクリーニングブラシ201の位置を変更する。
ステップS660において、清掃制御部209は、タイマー等を用いて一定時間待機する。なお、待機の必要がない場合は、清掃制御部209は、ステップS660の処理を実行しなくてもよい。
(e2:第2の制御方法)
図7は、本実施の形態に従うクリーニングブラシ201の別の一制御方法を示すフローチャートである。図7の処理は一度実行して終わりではなく、予め定められた間隔で定期的に実行され得る。図6と同一の処理には同じステップ番号を使用する。ステップS660の処理は図6のフローチャートと同じである。
図7の処理は,図6の処理と異なり、条件判断を行わず、環境のセンシング値と設定情報に基づいて、毎ループ、バイアス電圧と接触量が更新される。こうすることで、温度または湿度の条件が多い場合の処理の簡略化や、設定800を使用する代わりに条件式をプログラムの中に記載することが可能となる。
ステップS700において、清掃制御部209は、温度センサーと湿度センサーを用いて、定期的な環境のセンシングを行う。
ステップS710において、清掃制御部209は、設定800を参照する。設定を参照する場合は、現在の温度、湿度に関連するバイアス電圧と接触量情報を読み込むだけでも良いし、全ての設定を読み込んでもよい。別の局面において、清掃制御部209は、設定800を参照せずに、プログラムの中で定義された計算式を用いて、環境のセンシング値からバイアス電圧と、クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量を導き出してもよい。
ステップS720において,清掃制御部209は、設定800から読み出したバイアス電圧の設定に基づいて、クリーニングブラシ201に印加するバイアス電圧を更新する。別の局面においては、清掃制御部209は、計算によって導き出されたバイアス電圧に基づいて、クリーニングブラシ201に印加するバイアス電圧を更新する。
ステップS730において,清掃制御部209は、設定800から読み出したクリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量の設定に基づいて、位置調節モーター504を駆動させてクリーニングブラシ201の位置を更新する。別の局面においては、清掃制御部209は、計算によって導き出されたクリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量に基づいて、位置調節モーター504を駆動させてクリーニングブラシ201の位置を更新する。
<F:設定情報>
図8は、図6及び図7のフローチャートで使用するクリーニングブラシ201のバイアス電圧と機械的清掃の強度(「クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量」に相当する。)の設定800の一例である。
設定800に含まれる「バイアス」とは、クリーニングブラシ201に印加されるバイアス電圧のことである。「バイアス」の右側の「低」、「中」および「高」はバイアス電圧の強さを表す。プログラム中で「低=200V」、「中=500V」、「高=1000V」のように定義されてもよいし、設定800が、バイアス電圧を直接格納してもよい。
設定800に含まれる「機械」とは、機械的清掃の強度(本実施の形態においては「クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量」に相当する。)のことである。「機械」の右側の「低」、「中」および「高」は機械的清掃の強度を表す。プログラム中で「低=接触量(0.05)」、「中=接触量(0.1)」、「高=接触量(0.15)」のように定義されてもよいし、設定800が、クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量を直接格納してもよい。
例えば、温度が「低温」であり、湿度が「低湿」である場合は、バイアス電圧は「高」と設定され、機械的清掃は「低」と設定されている。低温かつ低湿度の環境下であれば、バイアス電圧でのクリーニングの効率が良いため、バイアス電圧を高めにしても、不純物の固着等によるクリーニングブラシ201の劣化は発生しにくい。他の局面において、機械的清掃の強度を低くすれば(クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量を小さくすれば)、クリーニングブラシ201のブラシの摩耗を抑制することができる。
また、温度が「高温」であり、湿度が「高湿」である場合は、バイアス電圧は「低」と設定され、機械的清掃は「高」と設定されている。高温かつ高湿度の環境下であれば、バイアス電圧でのクリーニングの効率は悪くなるので、バイアス電圧を低くしなければ、不純物の固着等によるクリーニングブラシ201の劣化が発生しやすい。そこで、機械的清掃の強度を高くすれば(クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量を大きくすれば)、クリーニング性能を落とさずに済む。
以上のように本実施の形態によれば、高温または高湿度の環境下では、機械的清掃を中心に使用し、低温または低湿度の環境下では、バイアス電圧での清掃を中心とすることで、クリーニング性能を落とすことなく、不純物の固着等によるクリーニングブラシ201の劣化と、機械的な劣化(ブラシの毛先の摩耗等)とを抑制することができる。
なお、本実施例の説明では、ステップS600及びステップS700の処理で、清掃制御部209は、温度および湿度の両方をセンシングしていたが、温度だけを参照してもよいし、湿度だけを参照してもよい。
また、設定800の内容は、図8の内容に限られるものではない。例えば、別の局面において、温度および湿度を低・中・高だけでなく、より詳細にレベル1、2、3および4のように設定してもよいし、一定区間の温度と湿度で区切ってもよい。
また、バイアス電圧と機械的清掃の強度との関係についても、低・中・高だけでなく、より詳細にレベル1、2、3および4のようにしてもよいし、具体的な電圧とクリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量を規定してもよい。
[第2の実施の形態]
以下、第2の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係る画像形成装置100のハードウェアは、第1の実施の形態に係る画像形成装置100のハードウェア構成と同じである。したがって、当該ハードウェア構成の説明は繰り返さない。
図9は、本実施の形態に従うクリーニングブラシ201の回転方向の種類を示す概要図である。本実施の形態に従うクリーニング方法において、機械的清掃の強度の調整方法として、清掃制御部209は、クリーニングブラシ201の回転速度の調整を行う。図9を参照して、クリーニングブラシ201の回転方向と感光体1に対するクリーニング性能との関係について説明する。
感光体1とクリーニングブラシ201との「接触部分における進行方向が同一」になる方向を、「ウィズ方向」という。例えば、感光体1が時計回りに回転して、クリーニングブラシ201が反時計回りに回転する場合、感光体1とクリーニングブラシ201との接触部分における進行方向は同一になる。この場合、クリーニングブラシ201は感光体1に対して、ウィズ方向に回転することになる。
クリーニングブラシ201が感光体1に対して、ウィズ方向に回転する場合、クリーニングブラシ201の感光体1に対する回転速度比が、1に対して差が大きくなる程、感光体1に対するクリーニング性能は高くなる。例えば、「回転速度比=0.1」のほうが「回転速度比=0.9」よりクリーニング性能は高い。「回転速度比=1.5」のほうが「回転速度比=1.1」よりクリーニング性能は高い。
感光体1とクリーニングブラシ201との「接触部分における進行方向が逆向き」になる方向を、「カウンター方向」という。例えば、感光体1が時計回りに回転して、クリーニングブラシ201も時計回りに回転する場合、感光体1とクリーニングブラシ201との接触部分における進行方向は逆向きになる。この場合、クリーニングブラシ201は感光体1に対して、カウンター方向に回転することになる。
クリーニングブラシ201が感光体1に対して、カウンター方向に回転する場合、クリーニングブラシ201の感光体1に対する回転速度比が大きくなるほど、感光体1に対するクリーニング性能は高くなる。例えば、「回転速度比=1.0」のほうが「回転速度比=0.5」よりクリーニング性能は高い。「回転速度比=1.5」のほうが「回転速度比=1.0」よりクリーニング性能は高い。
本実施の形態に従うクリーニング方法において、クリーニングブラシ201の表面は感光体1の表面に対して、ウィズ方向に回転してもよいし、カウンター方向に回転してもよい。
クリーニングブラシ201の表面が、感光体1の表面に対してウィズ方向に回転する方式が利用される場合、機械的清掃の強度の調整には次の方式が利用される。機械的清掃の強度を低くするために、クリーニングブラシ201の感光体1に対する回転速度比を1に対して差を小さくする。機械的清掃の強度を高くするために、クリーニングブラシ201の感光体1に対する回転速度比を1に対して差を大きくする。
クリーニングブラシ201の表面が、感光体1の表面に対してカウンター方向に回転する方式が利用される場合、機械的清掃の強度の調整には次の方式が利用される。機械的清掃の強度を低くするために、クリーニングブラシ201の回転速度を下げる。機械的清掃の強度を高くするために、クリーニングブラシ201の回転速度を上げる。
なお、クリーニングブラシ201の回転方向に係らず、感光体1に対するクリーニング性能が高くなると、クリーニングブラシ201の負荷が高くなり、ブラシの擦り切れが発生しやすくなる。そのため、クリーニングブラシ201の感光体1に対する回転速度比は0.1〜3の範囲であること、より好ましくは、0.3〜2の範囲であることが望ましい。
図10は、本実施の形態に従うクリーニングブラシ201の一制御方法を示すフローチャートである。図6のフローチャートと同じ処理には同一の符号が付してある。したがって、同じ処理の説明は繰り返さない。より具体的には、ステップS600〜S630およびステップS660は図6のフローチャートと同じであるので、各ステップの説明は繰り返さない。
ステップS1010において、清掃制御部209は、設定800を参照して、クリーニングブラシ201の回転速度を変更する必要があるか否かを判断する。清掃制御部209は当該回転速度を変更する必要があると判断すると(ステップS1010においてYES)、制御をステップS1020に切り替える。そうでない場合には(ステップS1010においてNO)、清掃制御部209は、制御をステップS660に切り替える。
ステップS1020において、清掃制御部209は、設定800から、ステップS600で計測した環境で使用するクリーニングブラシ201の回転速度の設定を読み出し、読み出した設定に基づいて、モーター500の回転数を変更し、クリーニングブラシ201の回転速度を変更する。
図11は、本実施の形態に従うクリーニングブラシ201の別の一制御方法を示すフローチャートである。図6および図7のフローチャートに示される処理と同じ処理には同一の符号が付してある。したがって、同じ処理の説明は繰り返さない。より具体的には、ステップS660およびステップS700〜ステップS720は図6および図7のフローチャートに示されるステップと同じであるので、これらのステップの説明は繰り返さない。
ステップS1110において,清掃制御部209は、設定800から読み出した回転速度の設定に基づいて、モーター500の回転数を変更し、クリーニングブラシ201の回転速度を変更する。別の局面においては、清掃制御部209は、計算によって導き出された回転速度に基づいて、モーター500の回転数を変更し、クリーニングブラシ201の回転速度を変更する。
本実施の形態においては、設定800の機械的清掃の強度(「機械」)は、クリーニングブラシ201もしくはモーター500の回転速度(または「回転数」)になる。また、本実施例では、機械的清掃の強度として、「接触量」ではなく、「回転速度(または「回転数」)」が利用されているため、実施例1と異なり、土台501、スクリューシャフト502、カップラー503位置調節モーター504、シャフト505を使用しなくてもよい。
[第3の実施の形態]
以下、第3の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係る画像形成装置100のハードウェアは、第1の実施の形態に係る画像形成装置100のハードウェア構成と同じである。したがって、当該ハードウェア構成の説明は繰り返さない。
図12は、本実施の形態に従うクリーニングブラシ201の一制御方法を示すフローチャートである。図6および図10のフローチャートと同じ処理に関しては同一の符号が付してある。ステップS600〜S660およびステップS1010は図6のフローチャートと同じである。
図6および図10と異なり、機械的清掃の強度を調整するために、「接触量」と「回転速度」の両方を使用している。温度または湿度が変化する毎に、回転速度と接触量を同時に変化させてもよいし、回転速度と接触量を交互に変更させてもよい。
図13は、本実施の形態に従うクリーニングブラシの一制御方法を示すフローチャートである。図6および図7のフローチャートと同じ処理に関しては同一の符号が付してある。ステップS660、ステップS700〜S720は図6および図7のステップS700〜S720と同じである。したがって、同じステップの説明は繰り返さない。
ステップ1310において、清掃制御部209は、設定800から読み出した接触量および回転速度の設定に基づいて、クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量、または、クリーニングブラシ201の回転速度を変更する。別の局面において、清掃制御部209は、クリーニングブラシ201と感光体1の表面との接触量と、クリーニングブラシ201の回転速度との両方を変更してもよい。
本実施の形態において、図8の機械的清掃の強度は、一例として、「接触量」と「回転数(回転速度でも良い)」との組み合わせになる。例えば、カウンター方向への回転の場合、機械的清掃の強度「低」は「接触量=0.1」で「回転数=120rpm」。機械的清掃の強度「中」は「接触量=0.2」で「回転数=240rpm」等。
接触量と回転数とを組み合わせて、機械的清掃の強度を調節することにより、機械的清掃の強度の微調整には「回転数」を利用し、機械的清掃の強度を大きく変更する場合には「接触量」を変更することができる。このようにすれば、広範囲かつ詳細な調整が可能となる効果を奏する。
[第4の実施の形態]
以下、第4の実施の形態について説明する。なお、本実施の形態に係る画像形成装置100のハードウェアは、第1の実施の形態に係る画像形成装置100のハードウェア構成と同じである。したがって、当該ハードウェア構成の説明は繰り返さない。
図14は、クリーニングブラシ201の放電特性の一例を示したグラフである。クリーニングブラシ201に電圧を印加すると、電圧電流曲線のある地点から急激に電流の傾きが大きく変動する。電流の傾きが大きく変動する付近の電圧を放電開始電圧という。図14では[−Vsh]と[Vsh]の付近が放電開始電圧になる。
放電は、感光体1の表面に放電による負荷および不純物の固着の原因となり得る。そのため、クリーニングブラシ201に印加するバイアス電圧は、放電開始電圧以下に設定することが望ましい。ただし、使用時間の経過により、クリーニングブラシ201に固着した不純物などの影響で、クリーニングブラシ201の放電開始電圧は変化するため、定期的にクリーニングブラシ201の電流電圧特性を計測し、設定800の内容を修正することが望ましい。
本実施の形態において、クリーニングブラシ201の電気抵抗が変わった場合のバイアス電圧の設定を変更する構成について説明する。
図15は、本実施例の形態に従う画像形成装置100の構成部品である、イメージングユニット10の一構成例を示す構成図である。図15を参照して、イメージングユニット10は、図2の構成に加えて電圧センサー1501と電流センサー1502とを含む。電圧センサー1501および電流センサー1502は、クリーニングブラシ201と感光体1との電圧と電流を計測するためのものである。
図16は、回収ローラー202の駆動部の一構成例を示す構成図である。回収ローラー202も、クリーニングブラシ201と同様に回転するためのモーターと位置を調節するための機構を備える。ただし、モーターやシャフトなどのサイズは異なっていてよい。図5と同一の構成については同一の符号が付してある。
モーター1600は、回収ローラー202を回転駆動させる。モーター1600は、土台501を挟んで、回収ローラー202の軸に接続されている。清掃制御部209は、位置調節モーター504を駆動することにより、回収ローラー202の位置を調節する。他の局面において、制御部50が位置調節モーター504を駆動してもよい。
図17は、本実施の形態に従うクリーニングブラシ201のバイアス電圧の設定の一制御方法を示すフローチャートである。
ステップS1700において、清掃制御部209は、温度センサー207と湿度センサー208を用いて、温度および湿度を計測する。
ステップS1710において、清掃制御部209は、回収ローラー202をクリーニングブラシ201から離して電気的に独立した状態にする(「フローティングさせる」という)。回収ローラー202をフローティングさせるのは、クリーニングブラシ201の電圧と電流の特性を検査するときに、放電を防止するためである。
ステップS1720において、清掃制御部209は、電圧センサー1501および電流センサー1502を用いて、クリーニングブラシ201と感光体1との間の電圧電流特性を計測する。
ステップS1730において、清掃制御部209は、ステップS1700で計測した温度と湿度、および、ステップS1720で計測したクリーニングブラシ201と感光体1との間の電圧電流特性を基にして、設定800の設定項目を修正する必要があるか否かを判断する。設定800の設定項目を修正する必要がある場合は(ステップS1730においてYES)、清掃制御部209は、制御をステップS1740に切り替える。そうでない場合には(ステップS1730においてNO)、清掃制御部209は、制御をステップS1760に切り替える。
ステップS1740において、清掃制御部209は、設定800の設定項目の中で、ステップS1700で計測した温度と湿度が該当する条件におけるバイアス電圧の設定値を更新する。
ステップS1750において、清掃制御部209は、更新された設定800の内容に基づいて、クリーニングブラシ201に印加されるバイアス電圧を変更する。
ステップS1760において、清掃制御部209は、回収ローラー202ステップ1710で動かす前の位置に戻す。
図17の処理は、待ち時間を設けて定期的に行ってもよいし、温度または湿度が変化したタイミングで行ってもよい。また、設定800の中に、一定期間更新されていない条件があった場合に、その条件「特定の温度または特定の湿度」になった時点で処理を開始してもよい。
また、ステップS1700は、ステップ1710またはステップS1720の後に実行されてもよい。ステップS1750は実行されなくてもよい。その場合、クリーニングブラシ201のバイアス電圧が次に更新されるのは、図6、図7および図10〜13の処理が実行されるタイミングになる。
本実施の形態に係る構成を用いることにより、クリーニングブラシ201の状態が変化した場合にも最適なバイアス電圧を設定できる。当該構成により、クリーニングブラシ201の経年劣化によるクリーニング性能の劣化を抑制できるという効果を奏する。また、本実施の形態に係る構成は、実施例1〜3に係る構成と組み合わせてもよい。
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
1 感光体、2 帯電部、3 露光部、4 現像部、5 クリーニング部、6 中間転写体接触ローラー、10 イメージングユニット、12 中間転写ベルト、14 中間転写体駆動ローラー、18,204 クリーニングブレード、20 転写ローラー、22 定着部、30 給紙部、32 送出ローラー、34 搬送ローラー、38 搬送経路、40 媒体、50 制御部、100 画像形成装置、110 プリントエンジン、120 原稿読取部、122 イメージスキャナー、124 原稿給紙台、126 原稿自動送り装置、128 原稿排紙台、130 排出トレイ、201 クリーニングブラシ、202 回収ローラー、203 スクレーパー、205 保持部材、207 温度センサー、208 湿度センサー、209 清掃制御部、301 滑材供給部、401 トナーカートリッジカバー、402 インターフェース、500,1600 モーター、501 土台、502 スクリューシャフト、503 カップラー、504 位置調節モーター、505 シャフト、506 帯電器、507 除電器、800 設定、1501 電圧センサー、1502 電流センサー。

Claims (19)

  1. 転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、
    前記転写像担持体から、バイアス電圧を用いたクリーニングで転写後の残留トナーを除去するクリーニング部と、
    前記クリーニング部の位置を変更し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を調整する駆動部と、
    前記クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を第1の接触量となるように前記駆動部を制御し、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部に前記第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を前記第1の接触量よりも小さい第2の接触量となるように前記駆動部を制御する、画像形成装置。
  2. 前記制御部は、前記温度計測部の計測結果に基づいて、前記クリーニング部の回転速度を変更する、請求項1に記載の画像形成装置。
  3. 前記クリーニング部は、前記クリーニング部と前記転写像担持体との接触面において、前記クリーニング部の表面の進行方向が、前記転写像担持体の表面の進行方向と同一になるように回転し、
    前記制御部は、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも、前記転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させる、請求項2に記載の画像形成装置。
  4. 前記クリーニング部は、前記クリーニング部と前記転写像担持体との接触面において、前記クリーニング部の表面の進行方向が、前記転写像担持体の表面の進行方向と逆になるように回転し、
    前記制御部は、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させる、請求項2に記載の画像形成装置。
  5. 前記転写像担持体と前記クリーニング部の電圧と電流を計測する電圧電流計測部をさらに備え、
    前記制御部は、前記電圧電流計測部の計測結果に基づいて、バイアス電圧を変更する、請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
  6. 前記クリーニング部からトナーを回収する回収ローラーをさらに備え、
    前記電圧電流計測部は、前記制御部が前記回収ローラーを電位的に独立した状態に切り替えた後に計測を行う、請求項5に記載の画像形成装置。
  7. 転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、
    前記転写像担持体から、転写後の残留トナーをバイアス電圧を用いたクリーニングで除去するクリーニング部と、
    前記クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、
    制御部と、を備え、
    前記クリーニング部は、前記クリーニング部と前記転写像担持体との接触面において、前記クリーニング部の表面の進行方向が、前記転写像担持体の表面の進行方向と同一になるように回転し、
    前記制御部は、
    前記温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部に前記第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも、前記転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させる、画像形成装置。
  8. 転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、
    前記転写像担持体から、転写後の残留トナーをバイアス電圧を用いたクリーニングで除去するクリーニング部と、
    前記クリーニング部の周辺の温度を計測する温度計測部と、
    制御部と、を備え、
    前記クリーニング部は、前記クリーニング部と前記転写像担持体との接触面において、前記クリーニング部の表面の進行方向が、前記転写像担持体の表面の進行方向と逆になるように回転し、
    前記制御部は、
    前記温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部に前記第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させる、画像形成装置。
  9. 前記クリーニング部の位置を変更し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を調整する駆動部をさらに備え、
    前記制御部は、前記温度計測部の前記計測結果に基づいて、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を調節するために前記駆動部を制御する、請求項7または8に記載の画像形成装置。
  10. 前記制御部は、
    前記温度計測部の計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を第1の接触量となるように前記駆動部を制御し、
    前記温度計測部の計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を前記第1の接触量よりも小さい第2の接触量となるように前記駆動部を制御する、請求項9に記載の画像形成装置。
  11. 画像形成装置に組み込んで使用されるカートリッジであって、
    転写媒体に転写するトナー像を担持する転写像担持体と、
    前記転写像担持体から、転写後の残留トナーをバイアス電圧を用いたクリーニングで除去するクリーニング部と、
    前記クリーニング部の位置を変更し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を調整する駆動部と、
    前記駆動部を制御する制御部と、を備え、
    前記制御部は、
    前記画像形成装置の温度計測部から取得した計測結果が、予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を第1の接触量となるように前記駆動部を制御し、
    前記計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部に前記第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を前記第1の接触量よりも小さい第2の接触量となるように前記駆動部を制御する、カートリッジ。
  12. 前記制御部は、前記計測結果に基づいて、前記クリーニング部の回転速度を変更する、請求項11に記載のカートリッジ。
  13. 前記クリーニング部は、前記クリーニング部と前記転写像担持体との接触面において、前記クリーニング部の表面の進行方向が、前記転写像担持体の表面の進行方向と同一になるように回転し、
    前記制御部は、
    前記計測結果が前記予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、
    前記計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも、前記転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させる、請求項12に記載のカートリッジ。
  14. 前記クリーニング部は、前記クリーニング部と前記転写像担持体との接触面において、前記クリーニング部の表面の進行方向が、前記転写像担持体の表面の進行方向と逆になるように回転し、
    前記制御部は、
    前記計測結果が前記予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させ、
    前記計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させる、請求項12に記載のカートリッジ。
  15. 前記転写像担持体と前記クリーニング部の電圧と電流を計測する電圧電流計測部をさらに備え、
    前記制御部は、前記電圧電流計測部の計測結果に基づいて、バイアス電圧を変更する、請求項11〜請求項14のいずれか1項に記載のカートリッジ。
  16. 前記クリーニング部からトナーを回収する回収ローラーをさらに備え、
    前記電圧電流計測部は、前記制御部が前記回収ローラーを電位的に独立した状態に切り替えた後に計測を行う、請求項15に記載のカートリッジ。
  17. 転写像担持体に担持したトナー像を転写媒体に転写するステップと、
    バイアス電圧を印加されたクリーニング部により、前記転写像担持体から、転写後の残留トナーを除去するステップと、
    前記転写像担持体の周辺の温度を計測するステップと、
    温度計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を第1の接触量にするステップと、
    前記温度計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部に前記第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、前記転写像担持体の表面と前記クリーニング部との接触量を前記第1の接触量よりも小さい第2の接触量にするステップとを含む、画像形成装置の制御方法。
  18. 転写像担持体に担持したトナー像を転写媒体に転写するステップと、
    クリーニング部を前記転写像担持体と接触させ、前記クリーニング部と前記転写像担持体の表面との接触面において、前記クリーニング部を前記転写像担持体の表面の進行方向と同じ方向に回転させるステップと、
    前記転写像担持体の周辺の温度を計測するステップと、
    温度計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させるステップと、
    前記温度計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部に前記第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも、前記転写像担持体に対する回転速度比が1に近い第2の回転速度で回転させるステップとを含む、画像形成装置の制御方法。
  19. 転写像担持体に担持したトナー像を転写媒体に転写するステップと、
    クリーニング部を前記転写像担持体と接触させ、前記クリーニング部と前記転写像担持体の表面との接触面において、前記クリーニング部を前記転写像担持体の表面の進行方向と逆方向に回転させるステップと、
    前記転写像担持体の周辺の温度を計測するステップと、
    温度計測結果が予め定められた温度を上回る場合は、前記クリーニング部に第1のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を第1の回転速度で回転させるステップと、
    前記温度計測結果が前記予め定められた温度を下回る場合は、前記クリーニング部に前記第1のバイアス電圧より高い第2のバイアス電圧を印加し、前記クリーニング部を前記第1の回転速度よりも遅い第2の回転速度で回転させるステップと、を含む、画像形成装置の制御方法。
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