JP2020129050A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、記録紙上に画像を形成する画像形成装置に関し、特に、表面にトナー像が形成される像担持体に接触するクリーニングブレードを備えた画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image on recording paper, and more particularly to an image forming apparatus that includes a cleaning blade that contacts an image carrier on the surface of which a toner image is formed.
プリンター、複写機、ファクシミリ或いはこれらの機能を備えた複合機等の画像形成装置においては、電子写真感光体の一例である感光体ドラムと、感光体ドラムの表面を帯電させる帯電装置と、感光体ドラム表面に接触して配置され且つ感光体ドラム表面に残留するトナーや外添剤を除去するクリーニング装置とを備えたものが知られている。 In an image forming apparatus such as a printer, a copying machine, a facsimile, or a multifunctional machine having these functions, a photoconductor drum that is an example of an electrophotographic photoconductor, a charging device that charges the surface of the photoconductor drum, and a photoconductor It is known that a cleaning device is provided which is disposed in contact with the surface of a drum and removes toner and external additives remaining on the surface of the photosensitive drum.
クリーニング装置としては、例えば、ウレタンゴム等の弾性材料で板状に形成されたクリーニングブレードの端部を感光体ドラムの表面に圧接させてトナーや外添剤を除去するようにしたものが広く利用されている。このクリーニングブレードは、感光体ドラムの表面の帯電により発生するオゾンやNOx、SOx等の活性物質およびそれらの反応生成物である、いわゆる放電生成物を除去する役割も有している。 As the cleaning device, for example, a device in which an end of a cleaning blade formed of an elastic material such as urethane rubber in a plate shape is pressed against the surface of the photosensitive drum to remove toner and external additives is widely used. Has been done. The cleaning blade also has a role of removing ozone, active substances such as NOx and SOx, and their reaction products, so-called discharge products, which are generated by charging the surface of the photosensitive drum.
弾性材料で形成されたクリーニングブレードは、感光体ドラムの回転に伴って引っ張られて(引き込まれて)弾性変形し、復元することにより振動する、いわゆるスティックスリップ動作を繰り返している。ここで、感光体ドラムの表面状態(凹凸)によって感光体ドラムとクリーニングブレードとの摩擦力が変化する。摩擦力が大きくなると、クリーニングブレードのスティックスリップ動作が大きくなり、トナーや外添剤を効果的に除去できなくなるとともに、クリーニングブレードのエッジが欠損するという問題点があった。 The cleaning blade formed of an elastic material is stretched (pulled in) with the rotation of the photoconductor drum, elastically deforms, and vibrates when restored, so-called stick-slip operation is repeated. Here, the frictional force between the photosensitive drum and the cleaning blade changes depending on the surface state (unevenness) of the photosensitive drum. When the frictional force is increased, the stick-slip operation of the cleaning blade is increased, the toner and the external additive cannot be effectively removed, and the edge of the cleaning blade is damaged.
そこで、感光体ドラムの表面状態に応じてクリーニングブレードによるクリーニングを制御する方法が提案されており、例えば特許文献1には、像担持体の駆動トルクを測定するトルク測定部と、トルク測定部にて測定される駆動トルクの部分的なトルク上昇の存在を検出するトルク上昇検出部と、像担持体表面の研磨クリーニング手段と、トルク上昇検出部が部分的トルク上昇の存在を検出することを条件として、研磨クリーニング手段に像担持体表面を研磨クリーニングさせるクリーニング制御部とを備えた画像形成装置が開示されている。 Therefore, a method of controlling cleaning by a cleaning blade according to the surface state of the photosensitive drum has been proposed. For example, in Patent Document 1, a torque measuring unit that measures the driving torque of the image carrier and a torque measuring unit are provided. The torque rise detection unit that detects the presence of a partial torque rise of the drive torque measured by the above, the polishing cleaning means for the surface of the image carrier, and the torque rise detection unit must detect the presence of a partial torque rise. As an example, an image forming apparatus is disclosed that includes a cleaning control unit that causes an abrasive cleaning unit to abrasively clean the surface of an image bearing member.
また、特許文献2には、非画像形成時に現像装置から像担持体にトナーを吐出し、クリーニング部材と像担持体の表面との摩擦抵抗を抑制する摩擦抵抗抑制処理を実行可能であり、像担持体の表面状態の推測結果に応じて摩擦抵抗抑制処理の実行時に現像装置から像担持体側へ吐出するトナー量を調整する画像形成装置が開示されている。また、トルク検出部により検出されたトルクに基づいて像担持体の表面の算術平均粗さを推測することも記載されている。
Further, in
従来、スコロトロン帯電方式等の非接触帯電方式の帯電装置が広く用いられていたため、クリーニングブレードは感光体ドラムの表面のトナーや放電生成物の除去が主目的であり、外添剤のすり抜けに関しては問題視されなかった。 Conventionally, since a non-contact charging type charging device such as a scorotron charging type has been widely used, the cleaning blade is mainly intended to remove toner and discharge products on the surface of the photosensitive drum, and with respect to slipping of external additives, It wasn't a problem.
近年、帯電装置の帯電方式が非接触帯電方式からオゾン発生量の少ない接触帯電方式に変わってきている。接触帯電方式ではクリーニングブレードをすり抜けた外添剤は帯電ローラー等の帯電部材に付着して帯電不良を引き起こす。特に、トナーの小粒径化により外添剤がクリーニングブレードをすり抜け易くなっているので、クリーニングブレードには外添剤を塞き止める役割も要求されている。 In recent years, the charging method of the charging device has been changed from a non-contact charging method to a contact charging method that produces a small amount of ozone. In the contact charging method, the external additive that has slipped through the cleaning blade adheres to a charging member such as a charging roller to cause charging failure. In particular, since the external additive easily slips through the cleaning blade due to the reduction in the particle size of the toner, the cleaning blade is also required to have a role of blocking the external additive.
クリーニングブレードによる外添剤の塞き止め効果を高めるためには、クリーニングブレードの材質として高硬度低反発材料を採用することにより、エッジをスティックスリップさせるのではなく、エッジを安定させることが有効である。しかしながら高硬度低反発材料の弾性変形には温度依存性があり、低温ではエッジが安定しているが、高温になると弾性変形量が大きくなってエッジがスティックスリップ動作するようになる。そのため、高温環境におけるクリーニングブレードからの外添剤のすり抜けが課題となっていた。 In order to enhance the blocking effect of the external additive by the cleaning blade, it is effective to stabilize the edge by adopting a high hardness and low repulsion material as the material of the cleaning blade, instead of sticking the edge. is there. However, elastic deformation of the high hardness and low repulsion material has temperature dependency, and the edge is stable at low temperature, but when the temperature becomes high, the elastic deformation amount increases and the edge performs stick-slip operation. Therefore, slipping of the external additive from the cleaning blade in a high temperature environment has been a problem.
本発明は、上記問題点に鑑み、クリーニングブレードの状態変化を検出するとともに、検出されたクリーニングブレードの状態に応じてスティックスリップ抑制制御を行うことができる画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, it is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of detecting a state change of a cleaning blade and performing stick-slip suppression control according to the detected state of the cleaning blade. ..
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、像担持体と、駆動装置と、現像装置と、クリーニングブレードと、冷却ファンと、トルク検出部と、制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に静電潜像が形成される。駆動装置は、像担持体を回転駆動する。現像装置は、像担持体の表面に形成された静電潜像をトナー像に現像する。クリーニングブレードは、像担持体の表面に接触するように配置され、像担持体の表面をクリーニングする。冷却ファンは、クリーニングブレードを冷却する。トルク検出部は、像担持体を回転駆動する際のトルクを検出する。制御部は、冷却ファンの駆動を制御する。制御部は、トルク検出部により検出されたトルクの変動周期が所定値未満であるとき冷却ファンを駆動する。 In order to achieve the above object, the first configuration of the present invention is an image including an image carrier, a driving device, a developing device, a cleaning blade, a cooling fan, a torque detection unit, and a control unit. It is a forming device. An electrostatic latent image is formed on the surface of the image carrier. The drive device rotationally drives the image carrier. The developing device develops the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier into a toner image. The cleaning blade is arranged so as to contact the surface of the image carrier, and cleans the surface of the image carrier. The cooling fan cools the cleaning blade. The torque detector detects a torque when the image carrier is driven to rotate. The control unit controls driving of the cooling fan. The control unit drives the cooling fan when the fluctuation cycle of the torque detected by the torque detection unit is less than the predetermined value.
本発明の第1の構成によれば、像担持体の駆動トルクの変動周期によって温度変化に伴うクリーニングブレードの反発弾性率の変化を推測し、推測結果に応じてクリーニングブレードを冷却するため、クリーニング部材と像担持体の圧接部からの外添剤のすり抜けを抑制したり、クリーニング部材と像担持体との摩擦力を低減したりすることができる。これにより、長期間にわたって像担持体のクリーニングを安定して行うことができる。また、機内温度を検知して冷却を行う方法に比べてクリーニングブレードの状態を精度よく推測できるため、適切な冷却制御が可能となる。さらに、必要なときのみ冷却ファンを駆動させるためトナー飛散も抑制できる。 According to the first configuration of the present invention, the change in the repulsion elastic modulus of the cleaning blade due to the temperature change is estimated by the fluctuation cycle of the drive torque of the image carrier, and the cleaning blade is cooled according to the estimation result. It is possible to prevent the external additive from slipping through the pressure contact portion between the member and the image carrier, and to reduce the frictional force between the cleaning member and the image carrier. As a result, the image carrier can be stably cleaned over a long period of time. Further, since the state of the cleaning blade can be estimated more accurately than the method in which the temperature inside the machine is detected to perform cooling, appropriate cooling control can be performed. Further, since the cooling fan is driven only when necessary, toner scattering can be suppressed.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置11の概略構成を示す摸式断面図である。図2は、図1に示す画像形成装置11の画像形成部15を含む要部の概略構成を示す図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a schematic configuration of an image forming apparatus 11 according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a main part including the
図1に示すように、本実施形態に係る画像形成装置11は、タンデム方式のカラープリンターである。画像形成装置11は、プリンター本体12の内部に、記録紙(図示せず)を収納する給紙カセット13と、給紙カセット13から記録紙を一枚ずつ給送する給紙部14と、給紙カセット13又は手差しトレイ(図示せず)から供給された記録紙に画像形成処理を行う画像形成部15と、給紙カセット13又は手差トレイから供給された記録紙を搬送する記録紙搬送経路16と、画像形成部15において形成されたトナー像を記録紙搬送経路16に沿って搬送される記録紙に転写する二次転写部17と、二次転写部17において転写されたトナー像を記録紙に定着する定着部18と、を備える。
As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 11 according to this embodiment is a tandem type color printer. The image forming apparatus 11 includes, inside the
画像形成部15は、例えば、イエロー(Y)、マゼンダ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の4色のトナー(現像剤)を用いて画像形成処理を行うタンデム方式が採用されている。なお、以下の説明では、特に色指定に関する場合にのみ、各算用数字の符号に括弧書きで(Y,M,C,K)の色を付し、共通の場合には算用数字のみの符号を付して説明する。
The
画像形成部15は、各色(Y,M,C,K)に対応して、補給用トナーを収納した複数のトナーコンテナ19と、パーソナルコンピューター等の外部接続機器から送信された印字データ(画像データ)に基づいて各色のトナー像を形成するための複数の感光体ドラム20と、各感光体ドラム20にトナーを供給する複数の現像装置21と、各感光体ドラム20に形成されたトナー像が一次転写される無端状の中間転写ベルト22と、中間転写ベルト22の回動移動方向最上流側の感光体ドラム20の上流側に配置されて中間転写ベルト22の表面に付着した残トナー等を除去するベルトクリーニング装置24と、各感光体ドラム20にビーム光を出射する露光ユニット25と、を備えている。
The
感光体ドラム20は、支持体(基体)の表面に感光層が形成されてなる。ここでは、感光体ドラム20は、金属製の円筒状の素管と、素管表面に形成された感光層とからなる。素管を形成する金属としては、アルミニウム、鉄、チタン、マグネシウム等が挙げられる。感光層としては、有機光伝導体を利用した有機感光層や無機光電体を利用した無機感光層等を利用できるが、耐久性の高さからシランガス等の蒸着等により製膜されたアモルファスシリコン感光層が好ましい。各感光体ドラム20は、その表面に露光ユニット25から出射されたビーム光に基づいて各色のトナー像を担持して中間転写ベルト22にトナー像を転写するためのものであり、図1に示すように、現像装置21と共に中間転写ベルト22の下方に配置されている。
The
また、図1および図2に示すように、感光体ドラム20の周囲には帯電ローラー(帯電部材)26、露光ユニット25、現像装置21、クリーニング装置28、除電装置29が配置されており、中間転写ベルト22を挟んで一次転写ローラー27が感光体ドラム20に対向配置されている。
Further, as shown in FIGS. 1 and 2, a charging roller (charging member) 26, an
感光体ドラム20と一次転写ローラー27とによって構成された各一次転写部で中間転写ベルト22上に転写されたトナー像は、給紙カセット13又は手差しトレイから記録紙搬送経路16を通って搬送されてきた記録紙に対し二次転写部17で転写される。
The toner image transferred onto the
各現像装置21は、基本的に同一構成のものが中間転写ベルト22の下方に回動移動方向に沿って列設されている。現像装置21は、二成分現像剤(以下、単に現像剤ともいう)が収納される現像容器31と、2本の攪拌スクリュー32a、32bと、磁気ローラー34と、現像ローラー35とを有する二成分現像式であり、磁気ローラー34の表面に起立する磁気ブラシを用いて現像ローラー35にトナー薄層を形成し、現像ローラー35にトナーと同極性(正)の現像バイアスを印加して感光体ドラム20の表面にトナーを飛翔させる。これにより、感光体ドラム20の表面の静電潜像をトナー像に現像する。
The developing
現像装置21は、非画像形成時に現像ローラー35上のトナーを感光体ドラム20側に供給(吐出)することが可能である。これにより、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との間の摩擦力低減や外添剤のすり抜け防止を目的に、クリーニングブレード42のエッジ周辺へとトナーを供給することができる。このトナー供給は、所定枚数(例えば100枚)の印字後に行うようにしている。感光体ドラム20側へ供給されたトナーは、クリーニング装置28のクリーニングブレード42によって除去される。トナーは、酸化チタン等の金属粒子からなるトナー外添剤(研磨粒子)を含む。
The developing
現像容器31は仕切壁31aによって区画されており、第1攪拌室31bおよび第2攪拌室31cには第1攪拌スクリュー32aおよび第2攪拌スクリュー32bが設けられている。第1攪拌スクリュー32aおよび第2攪拌スクリュー32bは、トナーコンテナ19から供給されるトナー(正帯電トナー)をキャリアと混合して攪拌し、帯電させる。なお、第1攪拌室31bおよび第2攪拌室31c内の現像液は、第1攪拌スクリュー32aおよび第2攪拌スクリュー32bによって攪拌されつつ軸方向に搬送され、第1攪拌室31bおよび第2攪拌室31c間を循環する。
The developing
現像容器31内であって第2攪拌スクリュー32bに対向する位置には磁気ローラー34が配置され、磁気ローラー34を挟んで第2攪拌スクリュー32bと反対側には現像ローラー35が配置されている。現像ローラー35は感光体ドラム20に対向している。
A
磁気ローラー34は、非磁性の回転スリーブ36と、回転スリーブ36内に配された複数の磁極を有する固定マグネット体37で構成されている。固定マグネット体37の磁極は、主極37a、規制極37b、搬送極37c、剥離極37dおよび汲上極37eの5極構成である。
The
現像容器31には規制ブレード38が磁気ローラー34の長手方向(図2の紙面と垂直な方向)に沿って取り付けられている。規制ブレード38は、磁気ローラー34の回転方向において、現像ローラー35と磁気ローラー34との対向位置(近接位置)よりも上流側に設けられている。
A
現像ローラー35は、円筒状の現像スリーブ35aと、現像スリーブ35a内に固定された磁石部材35bで構成されている。磁石部材35bは、固定マグネット体37の対向する磁極(主極37a)と異極性である。
The developing
現像容器31内を循環する現像剤は、第2攪拌スクリュー32bによって磁気ローラー34に搬送される。規制ブレード38と固定マグネット体37の規制極37bとを対向させ、規制ブレード38として非磁性体或いは磁性体を用いることにより、規制ブレード38の先端と回転スリーブ36との隙間に引き合う方向の磁界が発生する。この磁界により、規制ブレード38と回転スリーブ36との間に磁気ブラシが形成される。
The developer circulating in the developing
磁気ローラー34上の磁気ブラシは規制ブレード38によって層厚規制された後、現像ローラー35に対向する位置に移動すると、固定マグネット体37の主極37aおよび現像ローラー35側の磁石部材35bにより引き合う磁界が付与されるため、磁気ブラシは現像ローラー35表面に接触する。そして、磁気ローラー34に印加されるVmag(DC)と現像ローラー35に印加されるVslv(DC)との電位差ΔV、および磁界によって現像ローラー35上にトナー薄層を形成する。現像ローラー35上のトナー層厚は、現像剤の抵抗や磁気ローラー34と現像ローラー35との回転速度差等によっても変化するが、ΔVによって制御することができる。具体的には、ΔVを大きくすると現像ローラー35上のトナー層は厚くなり、ΔVを小さくすると薄くなる。なお、現像装置21は上記の構成に限らず、従来公知のものを使用することができる。
When the magnetic brush on the
中間転写ベルト22は、プリンター本体12内で駆動ローラーと従動ローラーとに水平方向に張架された無端ベルトであり、ベルト駆動モーター(図示せず)による駆動ローラーの回転に伴い画像形成動作に伴って循環駆動される。
The
トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22に一次転写されたトナー像の反射濃度を測定し、その検知値をCPU51(図3参照)に出力する。なお、トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22の回動移動方向並びに回動移動方向と直交する幅方向のそれぞれに沿った複数箇所に設けることができる。この際、トナー濃度検知センサー23は、中間転写ベルト22の幅方向片側だけのトナー濃度を検知したのでは、例えば、中間転写ベルト22の幅方向両端側で濃度差が生ずる現象(片焼け現象)が発生した場合に対応できないため、幅方向両端付近に配置するのが好ましい。
The toner
帯電ローラー26は、例えば導電性ゴムで形成されており、感光体ドラム20に当接するように配置されている。そして、図2に示すように、感光体ドラム20が時計回り方向に回転すると、感光体ドラム20の表面に接触する帯電ローラー26が反時計回り方向に従動回転する。このとき、帯電ローラー26に所定の電圧を印加することにより、感光体ドラム20の表面が一様に帯電されることとなる。また、帯電ローラー26の回転に伴い、帯電ローラー26に接触する帯電クリーニングローラー(図示せず)が時計回り方向に従動回転して帯電ローラー26の表面に付着した異物を除去する。
The charging
クリーニング装置28は、記録紙幅方向(記録紙搬送方向に直交する方向)に奥行きのあるクリーニングハウジング40と、クリーニングハウジング40の内部下方寄りに配置されて図2において時計回り方向に回転することで記録紙幅方向の一方に回収トナーを搬送して廃トナー容器(図示せず)へと送り出す回収スパイラル41と、クリーニングハウジング40の外部下方寄りに取り付けられたクリーニングブレード42と、クリーニングハウジング40の内部上方寄りに配置されて感光体ドラム20の表面と接触する摺擦ローラー(クリーニングローラー)43と、摺擦ローラー43の上方に配置されて摺擦ローラー43の表面と接触するスクレーパー44とを備えている。
The
クリーニングブレード42は、ウレタンゴム等の高硬度低反発材料で形成されている。クリーニングブレード42の反発弾性率は25℃において30%以下であることが好ましく、25%〜28%のものが用いられる。反発弾性率とは、物体の衝突時に材料が吸収するエネルギーを表す指標であり、所定質量の物体を所定の高さから試験片に衝突させる際に、衝突時、跳ね返り時に物体が持っているエネルギーの比を指す。
The
クリーニングブレード42は、感光体ドラム20の回転軸よりも下方から感光体ドラム20の表面に先端が当接するように配置されている。この際、クリーニングブレード42の先端は、感光体ドラム20の回転方向(図2の矢印参照)に対してカウンター方向に当接している。なお、クリーニングブレード42の端部と感光体ドラム20の表面との接触部分が後述する「ブレードエッジ」である。
The
摺擦ローラー43は、感光体ドラム20の表面から廃トナーを回収すると共に、摺擦ローラー43の表面に付着した廃トナーによって感光体ドラム20の表面を研磨する。このため、摺擦ローラー43は、廃トナーの保持性を高く維持するために発泡ゴム(例えば、カーボン含有導電性発泡EPDM)を用いて記録紙幅方向に延びる円筒形状に構成され、クリーニングブレード42の先端よりも感光体ドラム20の回転方向上流側に配置される。また、摺擦ローラー43の回転方向は感光体ドラム20の回転方向とは逆方向である。スクレーパー44は、耐久性を確保した薄肉板金製のものが用いられており、摺擦ローラー43の表面付着トナーの付着量を均一にするために、摺擦ローラー43の回転方向下流側にカウンター方向で先端が当接している。
The rubbing
除電装置29は、感光体ドラム20の回転方向に沿って、クリーニング装置28の下流側に配置されている。除電装置29にはLED(発光ダイオード)が用いられ、必要に応じて反射板が設けられる。除電装置29は、除電光(イレース光)を感光体ドラム20に照射することにより、その表面の帯電電荷を除去し、次回の画像形成動作時における帯電工程のための準備を整える。
The
冷却ファン45は、クリーニング装置28と除電装置29の間において、クリーニングブレード42に対向するように配置されている。冷却ファン45は、クリーニングブレード42に空気流を吹き付けることによってクリーニングブレード42を冷却する。
The cooling
次に、本実施形態の画像形成装置11の制御について説明する。図3は、画像形成装置11の制御経路を示すブロック図である。画像形成装置11は、各装置の様々な制御がなされるため、装置全体の制御は複雑なものとなる。そこで、ここでは制御経路のうち、本発明の実施に必要となる部分を重点的に説明する。 Next, the control of the image forming apparatus 11 of this embodiment will be described. FIG. 3 is a block diagram showing a control path of the image forming apparatus 11. In the image forming apparatus 11, various controls of each device are performed, so that control of the entire device becomes complicated. Therefore, here, of the control path, a portion necessary for implementing the present invention will be mainly described.
制御部50は、中央演算処理手段としてのCPU51、読み出し専用の記憶部であるROM52、読み書き自在の記憶部であるRAM53、一時的に画像データ等を記憶するHDD54、カウンター55、感光体ドラム20等の駆動モーター48を駆動・制御するためのモーター駆動ドライバー56、駆動モーター48のトルクを検出するトルク検出部57、現像装置21に対して現像バイアスを印加する現像バイアス回路58、帯電ローラー26に対して帯電バイアスを印加する帯電バイアス回路59、一次転写ローラー27や二次転写部17に対して転写バイアスを印加する転写バイアス回路60等を有している。
The
ROM52には、画像形成装置11の制御用プログラムや、制御上の必要な数値、データ等が収められている。RAM53には、画像形成装置11の制御途中で発生した必要なデータや、画像形成装置11の制御に一時的に必要となるデータ等が記憶される。
The
制御部50は、主に、各感光体ドラム20の回転駆動を制御したり、現像装置21に印加する現像バイアス、一次転写ローラー27に印加する一次転写バイアスや帯電ローラー26に印加する帯電バイアスを制御したり、露光ユニット25から出射されるレーザー光P(図1参照)の光量等を制御したり、除電装置29のイレース光量を制御したりする。
The
また、制御部50は、後述するように冷却ファン45によるクリーニングブレード42の冷却を制御する。具体的には、トルク検出部57によって検出された駆動モーター48のトルクの変動周期が所定値よりも小さくなった場合に冷却ファン45を回転させてクリーニングブレード42の冷却を行う。このクリーニングブレード42の冷却制御を、以下では「ブレード冷却制御」とする。
The
次に、画像形成装置11の画像形成手順について説明する。パーソナルコンピューター等の外部接続機器から画像データが入力されると、CPU51は、先ず、帯電バイアス回路59を介して帯電ローラー26に帯電バイアスを印加し、帯電ローラー26によって感光体ドラム20の表面を一様に帯電させる。次いで露光ユニット25によって感光体ドラム20の表面にレーザー光Pを照射する。これにより、受け付けたジョブの画像データに対応した静電潜像が各感光体ドラム20上に形成される。
Next, the image forming procedure of the image forming apparatus 11 will be described. When image data is input from an external connection device such as a personal computer, the
CPU51は、現像バイアス回路58を介して、磁気ローラー34と現像ローラー35に電位差のあるバイアス電圧を印加する。これにより、現像ローラー35にトナー薄層が形成される。そして、現像ローラー35と感光体ドラム20との電位差により現像ローラー35上のトナーが感光体ドラム20側に飛翔し、感光体ドラム20の表面に静電潜像に応じたトナー像が形成される。現像装置21には、それぞれイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックの各色のトナーを含む現像剤が所定量充填されている。なお、後述のトナー像の形成によって各現像装置21内に充填された現像剤中のトナーの割合が規定値を下回った場合にはトナーコンテナ19から各現像装置21にトナーが補給される。
The
一方、画像形成部15でのトナー像の形成タイミングに合わせて給紙カセット13(又は手差しトレイ)から記録紙が給送され、記録紙搬送経路16を通ってレジストローラー対30aに搬送される。
On the other hand, the recording paper is fed from the paper feed cassette 13 (or the manual feed tray) at the timing of forming the toner image in the
そして、CPU51は、転写バイアス回路60を介して一次転写ローラー27にトナーと逆極性(正帯電トナーを用いる場合は負極性)の転写バイアスを印加する。これにより、一次転写ローラー27と各感光体ドラム20との間に所定の電界が付与され、各感光体ドラム20上のイエロー、マゼンタ、シアンおよびブラックのトナー像が中間転写ベルト22上に一次転写される。これらの4色の画像は、所定のフルカラー画像形成のために予め定められた所定の位置関係をもって形成される。次に、CPU51は、転写バイアス回路60を介して二次転写部17に負極性の転写バイアスを印加する。これにより、中間転写ベルト22上のトナー像がレジストローラー対30aから搬送されてくる記録紙に転写される。その後、引き続き行われる新たな静電潜像の形成に備え、一次転写後に感光体ドラム20の表面に残留したトナー等がクリーニング装置28により除去される。また、感光体ドラム20表面の残留電荷が除電装置29により除去される。
Then, the
中間転写ベルト22が図1の反時計回り方向に回転を開始すると、記録紙がレジストローラー対30aから中間転写ベルト22に隣接して設けられた二次転写部17へ所定のタイミングで搬送され、中間転写ベルト22上のフルカラー画像が記録紙上に二次転写される。トナー像が二次転写された記録紙は定着部18へと搬送される。なお、中間転写ベルト22の表面に付着した残トナー等はベルトクリーニング装置24により除去される。
When the
定着部18に搬送された記録紙は、加熱および加圧されてトナー像が記録紙の表面に定着され、所定のフルカラー画像が形成される。フルカラー画像が形成された記録紙は記録紙搬送経路16の終端部へと案内され、排出ローラー対30bによってプリンター本体12の上面を兼ねる排出トレイ12a上に排出される。
The recording paper conveyed to the fixing
本発明の画像形成装置11は、高温環境下で印字が行われたとき等、クリーニングブレード42の弾性変形量が大きくなってスティックスリップ動作する場合に、冷却ファン45によってクリーニングブレード42を冷却し、クリーニングブレード42の弾性変形量を小さくしてエッジを安定させることによりスティックスリップ動作を抑制するブレード冷却制御を実行可能である。以下、本実施形態に係る画像形成装置11のブレード冷却制御およびそれに関連する制御について説明する。
The image forming apparatus 11 of the present invention cools the
(1)感光体ドラム20の駆動トルク検出
CPU51は、モーター駆動ドライバー56を介して感光体ドラム20を回転させる駆動モーター(駆動装置)48を制御すると共に、駆動モーター48のトルクを検出するトルク検出部57からの検出値に取得する。本実施形態においては、トルク検出部57は、駆動モーター48の出力電流値を検出している。つまり、トルクの指標として駆動モーター48の出力電流値を用いる。なお、駆動モーター48のトルクを検出する手段は、駆動モーター48に過剰な負荷がかかって駆動モーター48が破損するのを防ぐために、画像形成装置11には通常備えられている。
(1) Detection of Driving Torque of
(2)冷却ファンの駆動
本実施形態においては、CPU51は、クリーニングブレード42の弾性変形量に応じて冷却ファン45によるクリーニングブレード42の冷却の要否を決定する。クリーニングブレード42の弾性変形量は、トルク検出部57により検出される駆動モーター48のトルクの変動周期に基づいて推測している。
(2) Driving of Cooling Fan In the present embodiment, the
図4は、本実施形態に用いられるクリーニングブレード42の環境温度と反発弾性率との関係を示すグラフである。一般的なゴム材料の反発弾性率は環境温度と相関関係があり、環境温度が高くなるにつれてクリーニングブレード42の反発弾性率も増加する。図4に示すように、25℃におけるクリーニングブレード42の反発弾性率は28%であるが、40℃になると反発弾性率は45%まで増加する。反発弾性率が増加すると、クリーニングブレード42の弾性変形量が大きくなってエッジがスティックスリップし易くなる。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the environmental temperature and the impact resilience of the
図5は、図4に示した反発弾性率を有するクリーニングブレード42の温度が25℃のときの駆動モーター48のトルクの変動周期を示すグラフである。クリーニングブレード42は感光体ドラム20の回転に伴いゆっくりとスティックスリップするため、駆動モーター48のトルクは図5のように所定の周期T1で変動する。
FIG. 5 is a graph showing the fluctuation cycle of the torque of the
図6は、図4に示した反発弾性率を有するクリーニングブレード42の温度が40℃のときの駆動モーター48のトルクの変動周期を示すグラフである。クリーニングブレード42の温度が高くなると、クリーニングブレード42の弾性変形量が大きくなる。その結果、図6に示すように駆動モーター48のトルクが大きくなり、スティックスリップも激しくなるためトルクの変動周期もT1よりも短いT2となる。このような状態になると、感光体ドラム20とクリーニングブレード42との隙間を外添剤がすり抜けやすくなることがわかっている。
FIG. 6 is a graph showing the fluctuation cycle of the torque of the
そこで、本実施形態では、駆動モーター48のトルクの変動周期が予め設定した周期T0よりも短くなったとき、クリーニングブレード42の温度が高くなって弾性変形量が大きくなっていると判定して冷却ファン45を駆動してクリーニングブレード42を冷却する。これにより、クリーニングブレード42の弾性変形量が小さい図4の状態に戻り、外添剤のすり抜けを抑制することができる。
Therefore, in the present embodiment, when the fluctuation cycle of the torque of the
周期T0は、クリーニングブレード42の硬度、反発弾性率、および感光体ドラム20の性状に応じて設定される。例えば、クリーニングブレード42としてアスカー硬度72°、25℃における反発弾性率24%のウレタンゴムを用い、感光体ドラム20として直径30mmの有機(OPC)感光体を用いた場合、周期T0は0.1secとなる。
The cycle T0 is set according to the hardness of the
図7は、本実施形態の画像形成装置11におけるブレード冷却制御の一例を示すフローチャートである。なお、画像形成装置11全体を制御する不図示のメインルーチンがあり、図7に示すフローは当該メインルーチンのサブルーチンである。図7に示すブレード冷却制御のサブルーチンは、画像形成装置11の電源がオンになるとスタートする。 FIG. 7 is a flowchart showing an example of blade cooling control in the image forming apparatus 11 of this embodiment. There is a main routine (not shown) that controls the entire image forming apparatus 11, and the flow shown in FIG. 7 is a subroutine of the main routine. The blade cooling control subroutine shown in FIG. 7 starts when the image forming apparatus 11 is powered on.
CPU51は、プリントジョブを受け付けたかどうかを監視する(ステップS1)。プリントジョブの受け付けは、画像形成装置11の操作パネルを介したユーザーからの入力や、LANやインターネット等の通信回線を介して接続されたパーソナルコンピューター等からの入力により行われる。プリントジョブを受け付けていない場合は(ステップS1でNo)、そのまま監視を継続する。
The
プリントジョブを受け付けた場合は(ステップS1でYes)、駆動モーター48によって感光体ドラム20の回転駆動を開始する。CPU51はトルク検出部57から感光体ドラム20を駆動する駆動モーター48のトルクの変動周期Tsの取得を開始する(ステップS2)。
When the print job is accepted (Yes in step S1), the
次にCPU51は、取得したトルクの変動周期TsがT0(例えば0.1sec)未満であるか否かを判定する(ステップS3)。変動周期TsがT0未満の場合は(ステップS3でYes)、CPU51は冷却ファン45を駆動する(ステップS4)。次に、CPU51はプリントジョブが終了したか否かを判定し(ステップS5)、プリントジョブが終了している場合は(ステップS5でYes)感光体ドラム20の回転を停止し、クリーニングブレード42の周辺温度tがt0(例えば25℃)未満となったか否かを判定する(ステップS6)。t<t0となった場合は(ステップS6でYes)冷却ファン45の駆動を停止して(ステップS7)処理を終了する。
Next, the
一方、ステップS3において変動周期TsがT0未満でない場合は(ステップS3でNo)、CPU51は、プリントジョブが終了したか否かを判断し(ステップS8)、プリントジョブが終了している場合は(ステップS8でYes)、冷却ファン45を駆動させずに感光体ドラム20の回転を停止して処理を終了する。なお、図7のフローにおいて、ステップS3〜ステップS7をブレード冷却制御と捉えることもできる。
On the other hand, if the fluctuation cycle Ts is not less than T0 in step S3 (No in step S3), the
以上説明したように、本実施形態の画像形成装置11では、クリーニングブレード42の弾性変形量に応じてクリーニングブレード42の冷却の要否、およびクリーニングブレード42を冷却する場合の冷却時間を決定する。具体的には、トルクの変動周期Tsが所定値T0未満である場合に冷却ファン45を回転させてクリーニングブレード42を冷却する。
As described above, in the image forming apparatus 11 according to the present exemplary embodiment, the necessity of cooling the
これにより、クリーニングブレード42の弾性変形量の低下に必要な最小限の駆動時間だけ冷却ファン45を駆動可能となる。即ち、スティックスリップが激しくトルクの変動周期が短くなったときのみ冷却ファン45を駆動させるため、不必要に冷却ファン45を駆動することなくクリーニングブレード42のスティックスリップを抑制して感光体ドラム20とクリーニングブレード42との隙間からの外添剤のすり抜け、および帯電ローラー26へ外添剤の付着による帯電不良を効果的に抑制することができる。また、必要なときのみ冷却ファン45を駆動させるため画像形成装置11内部のトナー飛散も抑制できる。
As a result, the cooling
また、本実施形態では、感光体ドラム20を駆動する駆動モーター48のトルクの変動周期を用いてクリーニングブレード42の弾性変形量を推測することにより、機内温度に基づいて冷却ファン45を駆動させる方法に比べてクリーニングブレード42の弾性変形量を精度よく推測することができ、クリーニングブレード42の弾性変形量の低下に応じて冷却ファン45の駆動タイミングを簡単に設定することができる。また、新たな装置を備えることなく、クリーニングブレード42の弾性変形量を推測することができ、コスト抑制にも寄与する。
Further, in the present embodiment, a method of driving the cooling
その他、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、駆動モーター48のトルクを検出する方法は、駆動モーター48の出力電流値の検出に限られず、トルクセンサーにより駆動モーター48の回転軸のトルクを直接検出してもよい。
Besides, the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention. For example, the method of detecting the torque of the
また、像担持体は、円筒状の素管の表面に感光層が形成されてなる感光体ドラム20に限定するものでなく、例えば、板状の支持体の表面に感光層が形成されたものを利用することもできる。また、クリーニング部材は平板状のクレーニングブレード42に限定するものでなく、例えば柱状であってもよい。また、帯電部材は帯電ローラー26に限定するものでなく、例えば帯電ブラシであってもよい。
Further, the image carrier is not limited to the
また、上記実施形態では、画像形成装置11としてタンデム型のカラープリンターを例に挙げて説明したが、本発明は、例えばモノクロおよびカラー複写機、デジタル複合機、モノクロプリンターやファクシミリ等にも適用できるのはもちろんである。 Further, in the above-described embodiment, a tandem type color printer is described as an example of the image forming apparatus 11, but the present invention can be applied to, for example, monochrome and color copying machines, digital multi-function peripherals, monochrome printers and facsimiles. Of course.
本発明は、表面にトナー像が形成される像担持体と、像担持体表面をクリーニングするクリーニングブレードを備えた画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、クリーニングブレードの欠損やスティックスリップを抑制し、像担持体とクリーニングブレードとの隙間からの外添剤のすり抜けを長期間にわたって抑制可能な画像形成装置を提供することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is applicable to an image forming apparatus including an image carrier on which a toner image is formed and a cleaning blade for cleaning the surface of the image carrier. By utilizing the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of suppressing the damage and stick-slip of the cleaning blade and suppressing the slipping of the external additive from the gap between the image carrier and the cleaning blade for a long period of time.
11 画像形成装置
20 感光体ドラム(像担持体)
21 現像装置
26 帯電ローラー(帯電部材)
28 クリーニング装置
42 クリーニングブレード
43 摺擦ローラー
45 冷却ファン
48 駆動モーター(駆動装置)
50 制御部
52 ROM
54 HDD
57 トルク検出部
11
21 developing
28
50
54 HDD
57 Torque detector
Claims (6)
前記像担持体を回転駆動する駆動装置と、
前記像担持体の表面に形成された前記静電潜像をトナー像に現像する現像装置と、
前記像担持体の表面に接触するように配置され、前記像担持体の表面をクリーニングするクリーニングブレードと、
前記クリーニングブレードを冷却する冷却ファンと、
前記像担持体を回転駆動する際のトルクを検出するトルク検出部と、
前記冷却ファンの駆動を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、前記トルク検出部により検出された前記トルクの変動周期が所定値未満であるとき前記冷却ファンを駆動することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier on which an electrostatic latent image is formed,
A drive device for rotationally driving the image carrier,
A developing device for developing the electrostatic latent image formed on the surface of the image carrier into a toner image,
A cleaning blade disposed so as to contact the surface of the image carrier, for cleaning the surface of the image carrier,
A cooling fan for cooling the cleaning blade,
A torque detection unit that detects the torque when the image carrier is driven to rotate,
A control unit for controlling the drive of the cooling fan,
Equipped with
The image forming apparatus, wherein the control unit drives the cooling fan when the fluctuation cycle of the torque detected by the torque detection unit is less than a predetermined value.
前記制御部は、前記温度検知装置により検知される温度が所定値以下になるまで前記冷却ファンの駆動を継続することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。 A temperature detection device for detecting the temperature around the cleaning blade,
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the control unit continues driving the cooling fan until the temperature detected by the temperature detection device becomes equal to or lower than a predetermined value.
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