JP2021193404A - 滑剤塗布機構及び画像形成装置 - Google Patents
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Abstract
Description
ミリ等の画像形成装置に関するものである。詳しくは、感光体等の被清掃体上に滑剤を
塗布する滑剤塗布機構を有する画像形成装置に関するものである。
れており、現像剤であるトナーの小粒径化は、画質を向上するための有力な手段の一つと
なっている。しかし、重合法等により製造した小粒径のトナーは、転写プロセス後に感光
体等の像担持体上に残ってしまうと、像担持体上に強固に付着してしまうため、クリーニ
ングブレード等により十分に除去することが出来ない。そこで、像担持体の摩擦係数を低
下させる物質を像担持体上に供給するという技術が提案されている。例えば、ステアリン
酸亜鉛等からなる滑剤をブラシにより像担持体上に塗布する技術である 。滑剤を像担持体上に塗布すれば、トナーの付着力が低下し、クリーニングブレード等によりトナーを十分に除去することが出来る。
滑剤塗布機構は、滑剤を固形化した滑剤棒を塗布ブラシに押圧し、塗布ブラシを回転させることで滑剤棒から滑剤を掻き取り、感光体に供給する。またクリーニングブレードの下流側に塗布ブラシを設ける場合、塗布ブラシの下流に供給された滑剤を被膜化するための固定化手段(ブレード)が設けられる。
滑剤棒は保持板金に両面テープで貼り付けて保持され、塗布ブラシに対して上方から押圧する形態と、下方から押圧する形態がある。上方から押圧する形態では滑剤棒の自重を利用して塗布ブラシに押圧する場合がある。下方から押圧する形態では、圧縮バネやねじりコイルバネを滑剤棒の保持板金とケーシングの間に設けて押圧したり、あるいは揺動するアームを保持板金の両端に取り付け、アーム間に設けられた引張ばねでアームを引っ張ることで押圧する手段がある。配置の自由度や付与する押圧力の自由度から、バネの力を利用した押圧手段が一般的である。
しかし滑剤棒が無くなると滑剤塗布量をキープすることはできなくなるため、滑剤塗布を行うドラムユニットか滑剤棒の交換を行う。
滑剤棒の消費速度(=滑剤消費量/感光体走行距離)はある程度決まっており、感光体走行距離を管理することで、交換の目安として使用されるが、ユーザーの使用環境(画像パターン、使用環境など)によっては消費速度もばらつくため、滑剤が枯渇後にも使用されてしまう場合ある。
以上のような不具合を解消するため、滑剤棒の残量検知が行われている。フォトセンサーや変位センサーで滑剤棒の位置を直接検出する装置や、抵抗体と組み合わせた電流検出装置や接点の導通検出装置が実用化あるいは提案されている(特許文献1−3)。
図1に、本実施形態明の画像形成装置の像担持体としての感光体ドラム1に滑剤を塗布する滑剤塗布機構が示される。図2に画像形成装置の主要部の構成が示される。
感光体ドラム1は反時計方向に回転し、クリーニングブレード2が当接しており、クリーニングブレード2によりトナーや外添剤を除去する。感光体ドラム1の周面の流れに沿ってクリーニングブレード2の下流に塗布ブラシ3が感光体ドラム1と当接し時計方向に連れ回り回転する。塗布ブラシ3は感光体ドラム1に対して軸間距離が一定で、押込み量(オーバーラップ分)が1mmになるように保持されている。また感光体ドラム1に対する塗布ブラシ3の線速比θは初期値として1を超える値、例えば1.3に設定されており、耐久や環境によって線速比θは適宜変更される。
塗布ブラシ3の下流側に固定化ブレード6が感光体ドラム1に対して先端当接部が下流向きで当接されている。
画像形成装置100の制御部10は、塗布ブラシ3の回転駆動の制御を含め、画像形成動作の制御及び滑剤棒の残量を推定するための検出モードの制御等を司る。
制御部10は、CPU(Central Processing Unit)11、ROM(Read Only Memory)12、RAM(Random Access Memory)13等を備える。CPU11は、ROM12から処理内容に応じたプログラムを読み出してRAM13に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置100の各部の動作を集中制御する。電子写真方式の画像形成部20は、感光体ドラム1に静電潜像を描画する露光装置21、当該静電潜像をトナー像に現像する現像部22、その他帯電装置等の周知の構成を含む。画像形成装置100には、画像形成部20のほか、画像読取部、操作表示部、画像データを処理する画像処理部、中間転写ユニット、用紙搬送部、定着部、記憶部、通信部等が適宜に含まれる。
塗布ブラシ3に働く摩擦力Fは、感光体ドラム1との間の摩擦力F1と滑剤棒4との間の摩擦力F2の合力となる。線速比θ>1の設定時は摩擦力F1、F2のどちらも塗布ブラシ3に対してブレーキ側に働く(すなわち、摩擦力F1,F2のどちらも塗布ブラシ3を減速させる作用を奏する。)
制御部10は検出モードにおいて、塗布ブラシ3の回転数を感光体ドラム1の回転数に対して可変制御する、すなわち、線速比θを可変制御することで、検出力を高めて精度良く滑剤棒4の残量を推定することができる。
制御部10は、線速比θ=1として塗布ブラシ3の駆動負荷を測定する。すなわち、制御部10は、感光体ドラム1と塗布ブラシ3の線速が同等となるように塗布ブラシ3の回転数を制御する検出モードを実行する。制御部10は、この時の塗布ブラシ3の駆動負荷の値に基づき滑剤棒4の残量を推定する。制御部10は、塗布ブラシ3の駆動負荷の値と所定の判断基準と比較して滑剤棒4の残量を推定する。
この検出モードによれば、図5に示すように摩擦力F1はほぼゼロとなり、駆動負荷はF2だけとなるため、ΔF2の検出力が高くなる。なお、線速比θは塗布ブラシ3の設計上の外径と回転数から計算される値から算出され、設定誤差は±2%程度(感光体線速500mm/sの場合、塗布ブラシ線速は490〜510mm/s)は許容できる。
制御部10は、線速比θ<1の領域に塗布ブラシ3の回転数を変化させ、塗布ブラシ3の駆動負荷が略ゼロとなる線速比θを検出する。すなわち、制御部10は、塗布ブラシ3の駆動負荷の値が略ゼロとなるように塗布ブラシ3の回転数を制御する検出モードを実行する。制御部10は、この時の塗布ブラシ3の回転数に基づき滑剤棒4の残量を推定する。制御部10は、塗布ブラシ3の回転数と所定の判断基準と比較して滑剤棒4の残量を推定する。
θ<1とすると図6に示すように摩擦力F1は塗布ブラシ3に対してアシスト側に働く(すなわち、摩擦力F1は塗布ブラシ3を増速させる作用を奏する。摩擦力F2は塗布ブラシ3を減速させる作用を奏する。)
そして、制御部10が塗布ブラシ3の駆動負荷の値が略ゼロとなるようにフィードバック制御すれば、摩擦力F1と摩擦力F2とが相殺されている状態をつくり出すことができる。
摩擦力F1は、感光体ドラム1との間の摩擦力になるので、線速比θ=1の時にゼロになり、θ<1では感光体ドラム1が塗布ブラシ3を追い抜くので、負の領域になる。
摩擦力F2は、滑剤棒4との間の摩擦力なので、塗布ブラシ3が停止状態の線速比θ=0でゼロになり、塗布ブラシ3が動き出すと一様に増加する。
また先述したように耐久によって摩擦力F1は変動することはなく、摩擦力F2は次第に減少する。摩擦力Fは摩擦力F1と摩擦力F2の合力になるため、図示したような推移となる。
検出方法2は、塗布ブラシ3の駆動負荷がゼロになる線速比θに制御するので、横方向の矢印で示す変動Δθが生じている。
この温度による摩擦力F1の差は、通常環境の値を知ることで予測することが可能であり、新品の感光体ドラム1がセットされた早い段階でかつ通常環境を検出したときに線速比θを可変制御して駆動負荷を測定し、基準値として保持しておく。
検出モード実行時の周辺温度を測定しておき、基準値に対して検出温度の変換係数を掛け合わせた値を用いて判定を行う。つまり、検出モードが実行される温度によっては摩擦力F1は変動(F2は変動しない)するため、測定した駆動負荷を通常環境の値に変換を行い、初期値と比較を行うことで、残量の推定精度を向上させる。
また、変換係数を掛け合わせるのではなく、各温度でのテーブルを用意して判定を行ってもよい。
以上のように制御部10は、画像形成装置100の環境温度を検出し、所定の判断基準は検出した温度に応じて変更する。
ステップS1―S6は、感光体ドラム1又は滑剤棒4が交換されたときに実行する基準値の登録(上述)までのフローに相当する。ステップS7以降は、画像形成の通常稼働時から検出モードの実行、各種判断処理のフローに相当する。
まず、制御部10は、感光体ドラム1又は滑剤棒4が交換されたら(S1)、判断基準値を得るために、周辺温度(画像形成装置100の環境温度)を検出し(S2)、周辺温度が規定の範囲内であれば(S3でYES)、感光体ドラム1の滑剤塗布量を所定値に安定させるために感光体ドラム1及び塗布ブラシ3を所定時間回転させる予備動作を実行し(S4)、塗布ブラシ3の回転数を落として検出モードを実行する(S5)。ここで制御部10は、上記検出方法1又は2の検出モードを適用する。
制御部10は、検出モードで得られた判断基準値(駆動負荷の値又は線速比θ)をステップS2の周辺温度とともに登録する(S6)。
検出モード実行までのタイミング閾値は、所定値1として予め登録されている。ここでは感光体走行距離を用いて所定値1を規定している。
制御部10は、感光体ドラム1の走行距離の積算値が所定値1に到達したら(S9でYES)、ステップS4と同様に感光体ドラム1の滑剤塗布量を所定値に安定させるために感光体ドラム1及び塗布ブラシ3を所定時間回転させる予備動作を実行し(S10)、塗布ブラシ3の回転数を落としてステップS5と同じ方法による検出モードを実行する(S11)。なお、予備動作は、感光体ドラム1の滑剤量を安定させるための動作であり、非画像形成動作を所定時間実施したり、あるいは定例で行う画像安定化動作を行ったりする。また、感光体ドラム1の走行距離に限らず、感光体ドラム1若しくは塗布ブラシ3の走行距離、又はそれらの駆動時間に基づき、制御部10が所定のタイミングで検出モードを実行することとしてもよい。
制御部10は、ステップS13で補正した補正基準値と、ステップS11の検出モードによって検出した検出値(検出方法1の場合は塗布ブラシ3の駆動負荷、検出方法2の場合は塗布ブラシ3の線速比θ)とを比較し(S14)、滑剤棒4の残量を推定する(S15)。
所定値2は、検出モードの実行タイミングの変更閾値である。
制御部10は、ステップS15で推定した滑剤棒4の残量が所定値2に到達していたら(S16でYES)、所定値1の実行タイミングを変更する(S17)。耐久末期は検出タイミングを頻繁に行うことで、滑剤枯渇による不具合発生を防止するためである。
制御部10は、ステップS15で推定した滑剤棒4の残量が所定値3に到達していたら(S18でYES)、画像形成条件の変更を行う(S19)。滑剤棒の残量が低下すると滑剤押圧力が低下し、滑剤消費量が減少するため、感光体ドラム1上の滑剤量が減少する。したがって、これを補正するため、塗布ブラシ3の線速比θを速くして滑剤消費量を一定に保つなどの画像形成条件の変更を行う。所定値3については多段階に複数の値を設け、塗布ブラシ3の線速比θ等の画像形成条件が多段階で変更されるようにしてもよい。
制御部10は、ステップS15で推定した滑剤棒4の残量が所定値4に到達していたら(S20でYES)、滑剤棒4の交換時期の到来を通知する(S21)。滑剤枯渇による不具合を防止するためである。所定値4も、多段階に複数あってもよく、多段階で交換時期を通知してもよい。交換時期の通知は、パネル上に表示したり、サービスセンターへの通知などがある。また制御部10は交換時期の通知する一方、最終段階の判断として画像形成動作を中止できることとしてもよい。
以上の実施形態によれば、回転数(線速比θ)に対応する塗布ブラシ3の駆動負荷の値を検出する検出モードの実行により滑剤棒4の残量を推定することができるので、検出回路などのハードウエア要素の増加を抑えて滑剤棒4の残量を推定することができる。そのため、安価に滑剤棒の残量検知機能を実現することができる。
上記検出方法1,2の検出モードでは、塗布ブラシ3の線速比θ及び駆動負荷の値のうちいずれか一方を規定値に制御したが、塗布ブラシ3の線速比θ及びこれに対応する駆動負荷の値の少なくとも一組を検出し、図7にプロットし、グラフFからグラフF´にどれくらい近寄っているかによって滑剤棒4の残量を推定することができる。例えば図7に示すような2次元グラフF´を判断基準値として機種ごとに予め得ておけば実施可能である。すなわち、制御部10は、塗布ブラシ3の回転数を制御して、当該回転数に対応する塗布ブラシ3の駆動負荷の値を検出する検出モードを実行し、当該検出時の塗布ブラシ3の駆動負荷の値及び塗布ブラシ3の回転数に基づき滑剤棒の残量を推定することも可能である。
しかし、上述したように通常稼働時の回転数などの高回転域で摩擦力F1の成分が大きく、摩擦力F2を精度よく検出することが難しい。したがって、制御部10は、塗布ブラシ3の回転数を、通常稼働時の回転数に対して低回転数に制御して検出モードを実行する。これにより摩擦力F1の影響を低減して摩擦力F2の検出精度を向上する。上記検出方法1,2もこれに相当する。
上記検出方法1では摩擦力F1をほぼゼロに低減して摩擦力F2の検出精度を向上する。上記検出方法2では、摩擦力F1と摩擦力F2を逆方向で吊り合わせることで、動作状態を安定させ、摩擦力F2の検出精度を向上する。また、上記検出方法1,2では、上記ステップS1−S6のように判断基準値の取得を画像形成装置の個体ごとに、しかも影響する要素の交換ごとに実施することも容易である(図7に示すような2次元グラフF´の取得は必須ではない)。
以上のように塗布ブラシ3の回転数を変更して残量検知を行うので、滑剤棒4の耐久に応じた変動成分である摩擦力F2の検出感度が高まり滑剤棒4の残量検知の推定精度が向上する。
さらに残量検知結果から検出モードの実行タイミングの変更、画像形成条件の変更、交換時期の通知を適宜に行うことで、安定した画像を維持することができるとともに、画像不良の発生を未然に防止することができる。
なお、本発明の技術範囲は、上述した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において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。
2 クリーニングブレード
3 塗布ブラシ
4 滑剤棒
5 押圧バネ
6 固定化ブレード
7 駆動モータ
10 制御部
20 画像形成部
100 画像形成装置
F 摩擦力(駆動負荷)
Claims (10)
- 固形化された滑剤棒と、前記滑剤棒から滑剤を掻き取り画像形成装置の像担持体に供給する塗布ブラシと、前記塗布ブラシに滑剤棒を押圧する滑剤押圧部と、前記塗布ブラシの回転駆動を制御する制御部とを備え、前記像担持体に滑剤を塗布する滑剤塗布機構であって、
前記制御部は、前記塗布ブラシの回転数を制御して、当該回転数に対応する前記塗布ブラシの駆動負荷の値を検出する検出モードを実行し、当該検出時の前記塗布ブラシの駆動負荷の値又は/及び前記塗布ブラシの回転数に基づき前記滑剤棒の残量を推定する滑剤塗布機構。 - 前記制御部は、前記塗布ブラシの回転数を、画像形成動作時に前記像担持体に滑剤を塗布する時の回転数に対して低回転数に制御して前記検出モードを実行する請求項1に記載の滑剤塗布機構。
- 前記制御部は、前記像担持体と前記塗布ブラシの線速が同等となるように前記塗布ブラシの回転数を制御する検出モードを実行した時の前記塗布ブラシの駆動負荷の値と所定の判断基準と比較して前記滑剤棒の残量を推定する請求項1又は請求項2に記載の滑剤塗布機構。
- 前記制御部は、前記塗布ブラシの駆動負荷の値が略ゼロとなるように前記塗布ブラシの回転数を制御する検出モードを実行した時の前記塗布ブラシの回転数と所定の判断基準と比較して前記滑剤棒の残量を推定する請求項1又は請求項2に記載の滑剤塗布機構。
- 前記制御部は、画像形成装置の環境温度を検出し、前記所定の判断基準は検出した温度に応じて変更する請求項1から請求項4のうちいずれか一に記載の滑剤塗布機構。
- 請求項1から請求項5のうちいずれか一に記載の滑剤塗布機構を備える画像形成装置であって、
前記制御部は、前記検出モードを実行する前に、前記像担持体の滑剤塗布量を所定値に安定させるために前記像担持体及び前記塗布ブラシを所定時間回転させる予備動作を実行する画像形成装置。 - 請求項1から請求項5のうちいずれか一に記載の滑剤塗布機構を備える画像形成装置であって、
前記制御部は、前記滑剤棒の残量を推定した結果に応じて画像形成条件を変更する画像形成装置。 - 請求項1から請求項5のうちいずれか一に記載の滑剤塗布機構を備える画像形成装置であって、
前記制御部は、前記像担持体若しくは塗布ブラシの走行距離、又はそれらの駆動時間に基づき、所定のタイミングで前記検出モードを実行する画像形成装置。 - 前記制御部は、前記滑剤棒の残量を推定した結果に応じて前記所定のタイミングを変更する請求項8に記載の画像形成装置。
- 請求項1から請求項5のうちいずれか一に記載の滑剤塗布機構を備える画像形成装置であって、
前記制御部は、前記滑剤棒の残量を推定した結果に応じて前記滑剤棒の交換時期を通知する画像形成装置。
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