JP2023068764A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成により、清掃部材の当接力を検出することが可能な画像形成装置を提供する。【解決手段】画像形成装置は、トナー像を担持する像担持体と、像担持体の表面に当接して清掃する清掃部材とを備える画像形成装置であって、非画像形成時において、像担持体にトナーを供給しつつ、像担持体を回転させることで、像担持体への清掃部材の当接力に関連するパラメーターを測定するための測定制御を行う制御部を備える。【選択図】図１

Description

本発明は、画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置では、トナー像を担持する像担持体（例えば、感光体ドラム等）の表面上に清掃部材（例えば、ブレード部材）を当接させることにより、像担持体の表面上に付着した残留トナー等の付着物を除去することが行われる。

近年、画像形成ユニット（例えば、感光体ユニット等）においては、高信頼性のものや長寿命化が図られたものが求められている。画像形成ユニットの寿命律速は、主に像担持体の摩耗、清掃部材の摩耗に起因する清掃不良に基づく画像不良に起因する。

この像担持体の摩耗速度や清掃部材の摩耗速度は、清掃部材における像担持体への当接力に依存する。清掃部材における当接力が大きくなると、上記の各速度がそれに伴って大きくなる。そのため、清掃部材の当接力を適切に管理することができれば、画像形成ユニットの寿命の検出、清掃部材の当接力の調整等を行うことにより、画像形成ユニットの信頼性を向上させることが可能となる。

例えば、特許文献１および特許文献２には、清掃部材に偏光を入射して清掃部材の内部応力を測定する構成が開示されている。

特開２００６－１８９３２７号公報 特開２００３－５５８０号公報

しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載の構成は、光源、偏光子、検光子、観察装置を備える等、構成が複雑であるので、清掃部材の状態（当接力）を検出する構成として改善の余地があった。

本発明の目的は、簡易な構成により、清掃部材の当接力を検出することが可能な画像形成装置を提供することである。

本発明に係る画像形成装置は、
トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面に当接して清掃する清掃部材とを備える画像形成装置であって、
非画像形成時において、前記像担持体にトナーを供給しつつ、前記像担持体を回転させることで、前記像担持体への前記清掃部材の当接力に関連するパラメーターを測定するための測定制御を行う制御部を備える。

本発明によれば、簡易な構成により、清掃部材の当接力を検出することができる。

本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 感光体ドラムの回転数と帯電電流の変化量との関係を示す図である。 清掃部材の当接力と感光体ドラムの摩耗速度との関係を示す図である。 感光体ドラムの膜厚と帯電電流との関係を示す図である。 感光体ドラムの回転数と帯電電流の測定値との関係を示す図である。 印刷枚数と清掃部材の当接力との関係を示す図である。 感光体ドラムと清掃部材との当接部分を示す図である。 トナー供給量と清掃部材の当接力との関係を示す図である。 清掃部材の当接力と感光体ドラムの温度の変化量との関係を示す図である。 温度検出部の配置例を示す図である。 清掃部材の当接力と清掃部材の歪み量との関係を示す図である。 歪みゲージの配置例を示す図である。 トナーパッチの量と清掃部材の歪み量との関係を示す図である。 距離センサーの出力電圧と清掃部材の当接力との関係を示す図である。 距離センサーの配置例を示す図である。 付勢部材および撮像部の位置関係の一例を示す図である。 付勢部材の長さと清掃部材の当接力との関係を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図２は、画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。

図１に示すように、画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＹ（イエロー）、Ｍ（マゼンタ）、Ｃ（シアン）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に一次転写し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃから送出された用紙Ｓに二次転写することにより、画像を形成する。

また、画像形成装置１には、ＹＭＣＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図２に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０および制御部１０１を備える。

制御部１０１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０２、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０３、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０４等を備える。ＣＰＵ１０２は、ＲＯＭ１０３から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０４に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロック等の動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１０１は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピューター）との間で各種データの送受信を行う。制御部１０１は、例えば、外部の装置から送信された画像データ（入力画像データ）を受信し、この画像データに基づいて用紙Ｓに画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

図１に示すように、画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１および原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備えて構成される。

自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１により、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることが可能となる。

原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

図２に示すように、操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１０１から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１０１に出力する。

画像処理部３０は、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１０１の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

図１に示すように、画像形成部４０は、印刷ジョブの設定に基づいて用紙Ｓに画像を形成する。画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図１では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、ドラムクリーニング装置４１５、および電流検出部４１６等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム状の金属基体の外周面に、有機光導電体を含有させた樹脂よりなる感光層が形成された有機感光体よりなる。

制御部１０１は、感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３を一定の周速度で回転させる。

帯電装置４１４は、感光体ドラムと接触する帯電ローラーであり、コロナ放電を発生させることにより、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。

露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。その結果、感光体ドラム４１３の表面のうちレーザー光が照射された画像領域には、背景領域との電位差により各色成分の静電潜像が形成される。

現像装置４１２は、二成分逆転方式の現像装置であり、感光体ドラム４１３の表面に各色成分の現像剤を付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

現像装置４１２には、例えば帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流現像バイアス、または交流電圧に帯電装置４１４の帯電極性と同極性の直流電圧が重畳された現像バイアスが印加される。その結果、露光装置４１１によって形成された静電潜像にトナーを付着させる反転現像が行われる。

ドラムクリーニング装置４１５は、感光体ドラム４１３の表面に当接され、弾性体よりなる平板状の清掃部材４１７（ドラムクリーニングブレード）等を有し、中間転写ベルト４２１に転写されずに感光体ドラム４１３の表面に残留するトナーを除去する。

また、制御部１０１は、非画像形成時において清掃部材４１７の、感光体ドラム４１３への当接力を推定するための推定制御を行う。制御部１０１による推定制御の詳細については後述する。

電流検出部４１６は、帯電装置４１４と感光体ドラム４１３との間に流れる電流（以下、帯電電流）を測定可能な測定装置である。電流検出部４１６が、感光体ドラム４１３の回転中において、帯電電流が所定値変化する毎にカウントアップする。

中間転写ユニット４２は、中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、複数の支持ローラー４２３、二次転写ローラー４２４、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、複数の支持ローラー４２３にループ状に張架される。複数の支持ローラー４２３のうちの少なくとも１つは駆動ローラーで構成され、その他は従動ローラーで構成される。例えば、Ｋ成分用の一次転写ローラー４２２よりもベルト走行方向下流側に配置されるローラー４２３Ａが駆動ローラーであることが好ましい。これにより、一次転写部におけるベルトの走行速度を一定に保持しやすくなる。駆動ローラー４２３Ａが回転することにより、中間転写ベルト４２１は矢印Ａ方向に一定速度で走行する。

中間転写ベルト４２１は、導電性および弾性を有するベルトであり、表面に高抵抗層を有する。中間転写ベルト４２１は、制御部１０１からの制御信号によって回転駆動される。

一次転写ローラー４２２は、各色成分の感光体ドラム４１３に対向して、中間転写ベルト４２１の内周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、一次転写ローラー４２２が感光体ドラム４１３に圧接されることにより、感光体ドラム４１３から中間転写ベルト４２１へトナー像を転写するための一次転写ニップが形成される。

二次転写ローラー４２４は、駆動ローラー４２３Ａのベルト走行方向下流側に配置されるバックアップローラー４２３Ｂに対向して、中間転写ベルト４２１の外周面側に配置される。中間転写ベルト４２１を挟んで、二次転写ローラー４２４がバックアップローラー４２３Ｂに圧接されることにより、中間転写ベルト４２１から用紙Ｓへトナー像を転写するための二次転写ニップが形成される。

一次転写ニップを中間転写ベルト４２１が通過する際、感光体ドラム４１３上のトナー像が中間転写ベルト４２１に順次重ねて一次転写される。具体的には、一次転写ローラー４２２に一次転写バイアスを印加し、中間転写ベルト４２１の裏面側、つまり一次転写ローラー４２２と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は中間転写ベルト４２１に静電的に転写される。

その後、用紙Ｓが二次転写ニップを通過する際、中間転写ベルト４２１上のトナー像が用紙Ｓに二次転写される。具体的には、二次転写ローラー４２４に二次転写バイアスを印加し、用紙Ｓの裏面側、つまり二次転写ローラー４２４と当接する側にトナーと逆極性の電荷を付与することにより、トナー像は用紙Ｓに静電的に転写される。トナー像が転写された用紙Ｓは定着部６０に向けて搬送される。

ベルトクリーニング装置４２６は、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残留する転写残トナーを除去する。

定着部６０は、用紙Ｓの定着面、つまりトナー像が形成されている面側に配置される定着面側部材を有する上側定着部６０Ａ、用紙Ｓの裏面つまり定着面の反対の面側に配置される裏面側支持部材を有する下側定着部６０Ｂ、および加熱源等を備える。定着面側部材に裏面側支持部材が圧接されることにより、用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップが形成される。

定着部６０は、トナー像が二次転写され、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０は、定着器Ｆ内にユニットとして配置される。

上側定着部６０Ａは、定着面側部材である無端状の定着ベルト６１、加熱ローラー６２および定着ローラー６３を有する。定着ベルト６１は、加熱ローラー６２と定着ローラー６３とによって張架されている。

下側定着部６０Ｂは、裏面側支持部材である加圧ローラー６４を有する。加圧ローラー６４は、定着ベルト６１との間で用紙Ｓを挟持して搬送する定着ニップを形成している。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送経路部５３等を備える。給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類毎に収容される。

搬送経路部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対、用紙Ｓを画像形成部４０および定着部６０を通過させ、画像形成装置１の機外に排出する通常搬送路５３ｂ等を有する。

給紙トレイユニット５１ａ～５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送経路部５３により画像形成部４０に搬送される。画像形成部４０においては、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

次に、制御部１０１による清掃部材４１７の当接力の推定制御について説明する。

ドラムクリーニング装置４１５では、感光体ドラム４１３の表面に残留したトナーを除去する清掃動作が行われるが、清掃部材４１７が感光体ドラム４１３に当接しているため、感光体ドラム４１３および清掃部材４１７が摩耗する。これらが摩耗していくと、感光体ドラム４１３における清掃不良に基づく画像不良が発生するため、画像形成ユニットが寿命を迎えることとなる。

そのため、この清掃部材４１７における感光体ドラム４１３への当接力を適切に管理する必要がある。清掃部材４１７の当接力を適切に管理できれば、画像形成ユニットの寿命の適切な検出、清掃部材４１７の当接力の適切な調整などを行うことができ、画像形成ユニットの信頼性を向上させることができる。

本実施の形態では、制御部１０１が、清掃部材４１７の当接力の推定制御を行うことで、清掃部材４１７の当接力を適切に管理することができる。具体的には、制御部１０１は、感光体ドラム４１３にトナーを供給しつつ、感光体ドラム４１３を回転させることで、感光体ドラム４１３への清掃部材４１７の当接力に関連するパラメーターを測定するための測定制御を行う。そして、制御部１０１は、測定制御における、電流検出部４１６の測定結果（パラメーター）に基づいて、清掃部材４１７の当接力を推定する。

電流検出部４１６により検出される、帯電装置４１４と感光体ドラム４１３との間の帯電電流の変化量は、感光体ドラム４１３の回転数が大きくなるにつれ、大きくなることが確認されている。図３は、感光体ドラム４１３の回転数と帯電電流の変化量の関係を示す図である。図３には、一定量のトナー（用紙１枚あたり１０ｍｇのトナー）を感光体ドラム４１３に供給しつつ、感光体ドラム４１３を回転させた際の帯電電流の変化量が示されている。

図３によると、清掃部材４１７の当接力が大きくなるほど、帯電電流の変化量が大きくなることが確認することができる。

また、図４に示すように、清掃部材４１７の当接力が大きくなるほど、感光体ドラム４１３の摩耗速度が大きくなっていることが確認されている。さらに、図５に示すように、感光体ドラム４１３の膜厚が大きくなるほど、帯電電流が減少することが確認されている。つまり、感光体ドラム４１３が摩耗して、膜厚が小さくなるほど、帯電電流が大きくなる関係性があることが確認できる。

これらの関係性を考慮すると、帯電電流の変化量および清掃部材４１７の当接力は、感光体ドラム４１３の摩耗速度に関して、相関関係を有するので、電流検出部４１６の測定結果を取得することで、清掃部材４１７の当接力を推定することが可能となる。

図３に示す電流の変化量は、例えば、デジタルエレクトロメーター（商品名：５３５０、エーディーシー社製）により測定することができ、例えば、以下に示す式（１）～（５）によって、求めることができる。

Ｑ＝ＣＶ＝ε_０ε_ｐＳＶ／Ｄ_ｐ・・・（１）
Ｑは感光体ドラム４１３の表面電荷、Ｃは感光体ドラム４１３の静電容量、Ｖは感光体ドラム４１３の表面電位、ε_０は真空の誘電率、ε_ｐは感光体ドラム４１３の誘電率、Ｓは帯電装置４１４により帯電された面積、Ｄ_ｐは感光体ドラム４１３の膜厚を示している。

Ａ（０）＝ε_０ε_ｐＬｖＶ／Ｄ_ｐ０・・・（２）
Ａ（０）は初期の帯電電流、Ｌは帯電ローラー（帯電装置）の帯電幅、ｖは感光体ドラム４１３の回転速度、Ｄ_ｐ０は初期の感光体ドラム４１３の膜厚を示している。なお、ここでいう「初期」とは、例えば、非画像形成時の測定の制御の開始時である。

Ｄ_ｐ（Ｒ）＝Ｄ_ｐ０－αＲ・・・（３）
Ｒは感光体ドラム４１３の回転数、Ｄ_ｐ（Ｒ）はＲ回転したときの感光体ドラム４１３の膜厚、αは感光体ドラム４１３の摩耗速度である。

Ａ（Ｒ）＝ε_０ε_ｐＬｖＶ／（Ｄ_ｐ０－αＲ）・・・（４）
Ａ（Ｒ）はＲ回転した時の帯電電流を示している。

ΔＡ＝Ａ（Ｒ）－Ａ（０）＝ε_０ε_ｐＬｖＶ（１／（Ｄ_ｐ０－αＲ）－１／Ｄ_ｐ０）・・・（５）
ΔＡは帯電電流の変化量を示している。

このように、電流検出部４１６の測定結果により、帯電電流の変化量を求めることができる。

ところで、電流検出部４１６においては、分解能に基づく帯電電流の検出限界が存在する。電流検出部４１６は、上記の通り、感光体ドラム４１３の回転中において、帯電電流が所定値変化する毎にカウントアップする構成である。

帯電電流の検出限界は、例えば、以下の式（６）のように求めることができる。

ＬｉｍＡ＝ε_０ε_ｐＬｖＶ（１／（Ｄ_ｐ０－αＬｉｍＲ）－１／Ｄ_ｐ０）・・・（６）
ＬｉｍＡは電流検出部４１６の検出限界、ＬｉｍＲは帯電電流がＬｉｍＡ変動した時の感光体ドラム４１３の回転数である。

このような構成の場合、制御部１０１は、電流検出部４１６がカウントアップする毎に、電流検出部４１６が測定した帯電電流と、カウントアップしたときの感光体ドラム４１３の回転数とを取得し、これらを対応付けて記憶部７２等に記憶させる。言い換えると、制御部１０１は、帯電電流が所定値変化する毎に、帯電電流と感光体ドラム４１３の回転数とを対応付けて記憶部７２に記憶させる。

そして、制御部１０１は、感光体ドラム４１３の摩耗速度を測定する際、記憶部７２等に記憶させた帯電電流と感光体ドラム４１３の回転数とを用いて、感光体ドラム４１３の摩耗速度α（＝ＬｉｍＡ／ＬｉｍＲ）を算出することができる。具体的には、制御部１０１は、電流検出部４１６がカウントアップを２回以上行った後の帯電電流の変化量を用いて、感光体ドラム４１３の摩耗速度を算出する。

つまり、制御部１０１は、記憶部７２に記憶される２通り以上の帯電電流と感光体ドラム４１３の回転数との組み合わせに基づいて、感光体ドラム４１３の摩耗速度を算出して、清掃部材４１７の当接力を推定する。制御部１０１は、本発明の「推定部」、「算出部」に対応する。

例えば、図６に示すように、帯電電流が０ではない状態で感光体ドラム４１３の回転が開始されるが、このときの帯電電流は、検出限界（ＬｉｍＡ）に達しない値である。この場合、電流検出部４１６は、帯電電流の変化量がＬｉｍＡにはならない値で１回目のカウントアップを行う。このときの感光体ドラム４１３の回転数Ｒ１は、ＬｉｍＲとは異なるものとなる。

そのため、１回目のカウントアップのみの測定値では、正確な摩耗速度（清掃部材４１７の当接力）を検出できない可能性があるので、制御部１０１は、電流検出部４１６がカウントアップを２回以上行った後の帯電電流の変化量を用いる。

例えば、Ｒ１の次に電流検出部４１６がカウントアップするタイミングは、感光体ドラム４１３の回転数がＲ２のときとなる。こうすることで、Ｒ２とＲ１との差分をＬｉｍＲとすることが可能となり、正確なＬｉｍＲを求めることが可能となる。

また、信頼性向上の観点から、感光体ドラム４１３をある程度長い期間回転させた後（例えば、カウントアップを１０回）の状態の帯電電流の変化量を当接力の推定に用いる方が好ましい。

このようにして、検出した感光体ドラム４１３の摩耗速度を例えば、図４等のデータを予め記憶部等に記憶させて、参照することにより、清掃部材４１７の当接力を推定することが可能となる。つまり、制御部１０１は、電流検出部４１６の測定結果に基づいて清掃部材４１７の当接力を推定する。

また、制御部１０１は、清掃部材４１７の当接力の推定結果に基づいて、例えば、画像形成ユニット４１の寿命を検出する。制御部１０１は、推定した清掃部材４１７の当接力から、図４に示す、清掃部材４１７の当接力と感光体ドラム４１３の摩耗速度の関係性を示すテーブル等を参照して、感光体ドラム４１３の摩耗速度を求める。

そして、制御部１０１は、感光体ドラム４１３の限界摩耗量から推定摩耗速度を除算することで、画像形成ユニット４１の寿命を検出する。例えば、感光体ドラム４１３の限界摩耗量が１５μｍであり、感光体ドラム４１３の摩耗速度が２μｍ／１００ｋ枚である場合、画像形成ユニット４１の寿命は、７５０ｋ枚となる。

また、推定した清掃部材４１７の当接力から、清掃部材４１７の摩耗速度を求めても良い。この場合も同様に、制御部１０１は、清掃部材４１７の限界摩耗量から推定摩耗速度を除算することで、画像形成ユニット４１の寿命を検出する。清掃部材４１７の限界摩耗量が５００μｍ^２であり、清掃部材４１７の摩耗速度が１００μｍ^２／１００ｋ枚である場合、画像形成ユニット４１の寿命は、５００ｋ枚となる。

このようにして、清掃部材４１７の当接力を推定することで、画像形成ユニット４１の寿命を検出することができる。

また、制御部１０１は、清掃部材４１７の当接力の推定結果に基づいて、清掃部材４１７の当接力を調整するようにしても良い。

例えば、清掃部材４１７を固定荷重とする構成の場合、図７Ａに示すように、経時または耐久枚数に伴い、清掃部材４１７の当接力が徐々に減少する場合がある。この場合、当該当接力が減少して、清掃不良が発生する可能性が高い当接力に対応する閾値を下回るおそれがある。

そのため、制御部１０１は、清掃部材４１７の当接力が上昇するように当該当接力を調整する。例えば、図示しないモーターによって、清掃部材４１７を支持する部材４１７Ａ（図７Ｂ参照）を移動可能とする構成である場合、清掃部材４１７を感光体ドラム４１３側に移動させることにより、清掃部材４１７の当接力を上昇させる。

このようにして、清掃部材４１７の当接力を推定することで、清掃部材４１７の当接力を調整して、清掃不良や、清掃不良に起因する画像不良の発生を抑制することができる。

また、制御部１０１は、清掃部材４１７の当接力の推定結果に基づいて、トナーパッチ供給制御時におけるトナーの供給量を変更するようにしても良い。トナーパッチ供給制御とは、印刷ジョブ時以外、印刷ジョブ中の紙間、および印刷ジョブ中の画像領域外の領域において、トナーを感光体ドラム４１３に供給することで、トルク低減、トナーの清掃性能を確保するための制御である。制御部１０１は、本発明の「変更部」に対応する。

トナーパッチ供給制御における、従来のトナー供給量は、図８に示すように、清掃部材４１７の当接力の大小によらず、一定である。そのため、清掃部材４１７の当接力が弱まっていると、このようなトナーパッチ供給制御時において、トナーパッチを供給すると清掃不良が発生する場合がある。

そこで、本実施の形態では、制御部１０１は、推定した清掃部材４１７の当接力が弱い場合、それに合わせてトナーの供給量を少なくするように制御する。例えば、図８では、当接力がＰより小さくなるにつれ、トナーの供給量を少なくなるように制御され、当接力がＰ以上である場合は、トナーの供給量が一定としている。

このようにして、清掃部材４１７の当接力を推定することで、清掃不良や、清掃不良に起因する画像不良の発生を抑制することができる。

また、電流検出部４１６によって、複数回、帯電電流を測定しても、所定回転数、回転する毎の帯電電流の変化量が変わらない状況も起こり得る。これは、例えば、感光体ドラム４１３の光疲労、残留電位の上昇等が発生したような状況で起こることが想定される。このような状況であると、感光体ドラム４１３の摩耗による電流上昇を打ち消してしまう場合がある。

そのため、所定時間（例えば、３分）、感光体ドラム４１３を回転させた後、帯電電流に変化がない場合、制御部１０１は、電流検出部４１６による帯電電流の測定を中断し、推定制御を中断するようにしても良い。

また、感光体ドラム４１３の回転開始後、数分間は、感光体ドラム４１３の帯電状態が安定しない場合もあるため、最初の数分間における帯電電流の変化量を清掃部材４１７の当接力の推定に用いなくても良い。この場合、最初の数分間経過後の、帯電電流の測定結果を用いて、清掃部材４１７の摩耗速度を検出するようにしても良い。

以上のように構成された本実施の形態によれば、帯電電流を測定可能な測定装置を設けることで、清掃部材４１７の当接力を推定することができるので、例えば、特許文献１および特許文献２のように、光源、偏光子、検光子、観察装置等の複雑な構成にすることなく、清掃部材４１７の当接力を検出することができる。すなわち、本実施の形態では、簡易な構成により、清掃部材の当接力を検出することができる。

なお、上記実施の形態では、帯電電流が所定値変動する毎の、感光体ドラム４１３の回転数を測定していたが、本発明はこれに限定されない。例えば、感光体ドラム４１３が所定回転数、回転する間の帯電電流の変化量を測定するようにしても良い。

所定回転数は、例えば、感光体ドラム４１３の膜厚が最も厚いときにおける、帯電電流の変化量を測定するために必要な回転数である。この所定回転数は、帯電電流を測定するときの感光体ドラム４１３の膜厚に応じて変動させても良い。

このようにすることで、感光体ドラム４１３の回転数を削減することができる。

また、上記実施の形態では、感光体ドラム４１３の摩耗速度を算出していたが、本発明はこれに限定されず、清掃部材４１７の摩耗速度を算出しても良い。

また、上記実施の形態では、帯電電流の変化量を清掃部材４１７の当接力に関連するパラメーターとしていたが、本発明はこれに限定されない。例えば、感光体ドラム４１３の温度の変化量を上記のパラメーターとしても良い。

感光体ドラム４１３の近傍の温度変化量および清掃部材４１７の当接力は、図９Ａに示すように、当接力が高くなるにつれ、温度変化量が増大するような相関関係があることが確認されている。

図９Ａは、温度検出部４１６Ａ（図９Ｂ参照）を感光体ドラム４１３の内部に配置して、感光体ドラム４１３に一定量のトナー（用紙Ｓ一枚あたり、１０ｍｇのトナー）を供給しつつ、感光体ドラム４１３を回転させ、清掃部材４１７の当接力を変化させたときの、温度検出部４１６Ａの測定結果を示す図である。温度変化量は、感光体ドラム４１３の回転開始時から、ある程度回転した後の、温度の変化量である。

この図９Ａに示すデータを記憶部７２等に予め記憶させておき、当接力を推定する際に、検出した温度変化量を、当該データと照らし合わせることにより、清掃部材４１７の当接力を推定することができる。

また、温度検出部４１６Ａは、感光体ドラム４１３の近傍に配置されていれば良い。また、画像形成装置１の内部の冷却ファン等を停止させた状態で、温度変化量を測定するようにしても良い。

また、清掃部材４１７の歪み量をパラメーターとしても良い。清掃部材４１７の歪み量は、清掃部材４１７が感光体ドラム４１３の回転に引き込まれる量である。

清掃部材４１７の歪み量および清掃部材４１７の当接力は、図１０Ａに示すように、当接力が高くなるにつれ、清掃部材４１７の歪み量が大きくなるような相関関係があることが確認されている。

図１０Ａは、歪みゲージ４１６Ｂ（図１０Ｂ参照）を、清掃部材４１７における、感光体ドラム４１３との対向面に配置して、感光体ドラム４１３に一定量のトナー（用紙Ｓ一枚あたり、１０ｍｇのトナー）を供給しつつ、感光体ドラム４１３を回転させ、清掃部材４１７の当接力を変化させたときの、歪みゲージ４１６Ｂの測定結果を示す図である。歪み量は、清掃部材４１７を感光体ドラム４１３に当接させていない状態に対する、清掃部材４１７の歪みの変化量である。

この図１０Ａに示すデータを記憶部７２等に予め記憶させておき、当接力を推定する際に、検出した歪み量を、当該データと照らし合わせることにより、清掃部材４１７の当接力を推定することができる。

また、図１０Ａでは、一定濃度のトナーを供給したときの清掃部材４１７の歪み量であったが、図１１に示される、複数の濃度によるトナーパッチを感光体ドラム４１３に供給しつつ、清掃部材４１７の当接力を、２０Ｎ／ｍ、１０Ｎ／ｍとしたときの、清掃部材４１７の歪み量の測定結果を用いて、清掃部材４１７の当接力を推定しても良い。

Ｌ１は、清掃部材４１７の当接力が２０Ｎ／ｍであるときの、歪み量の測定結果の近似線であり、Ｌ２は、清掃部材４１７の当接力が１０Ｎ／ｍであるときの、歪み量の測定結果の近似線である。

Ｌ１、Ｌ２における、切片の値を、各当接力における歪み量とする。このようにして、清掃部材４１７の当接力を推定する際の、歪みゲージ４１６Ｂの測定結果と、図１１から求められる歪み量とを照らし合わせることで、清掃部材４１７の当接力を推定することが可能となる。

また、清掃部材４１７と感光体ドラム４１３との距離をパラメーターとしても良い。

清掃部材４１７と感光体ドラム４１３の距離および清掃部材４１７の当接力は、図１２Ａに示すように、当接力が高くなるにつれ、当該距離が小さくなるような相関関係があることが確認されている。

図１２Ａは、距離センサー４１６Ｃ（図１２Ｂ参照）を清掃部材４１７における感光体ドラム４１３との対向面に配置して、感光体ドラム４１３に一定量のトナー（用紙Ｓ一枚あたり、１０ｍｇのトナー）を供給しつつ、感光体ドラム４１３を回転させ、清掃部材４１７の当接力を変化させたときの、距離センサー４１６Ｃの測定結果を示す図である。距離センサー４１６Ｃとしては、例えば、高分解能の静電容量式のものが好ましい。

この図１２Ａに示すデータを記憶部７２等に予め記憶させておき、当接力を推定する際に、検出した距離を、当該データと照らし合わせることにより、清掃部材４１７の当接力を推定することができる。

また、図１３Ａに示すように、清掃部材４１７を感光体ドラム４１３に付勢する付勢部材４１８を有する構成の場合、当該付勢部材４１８の長さをパラメーターとしても良い。

清掃部材４１７に荷重を付与する付勢部材４１８の長さおよび清掃部材４１７の当接力は、図１３Ｂに示すように、当接力が高くなるにつれ、当該長さが長くなるような相関関係があることが確認されている。

図１３Ｂは、撮像部４１６Ｄ（図１３Ａ参照）を、付勢部材４１８を撮像可能な箇所に配置して、感光体ドラム４１３に一定量のトナー（用紙Ｓ一枚あたり、１０ｍｇのトナー）を供給しつつ、感光体ドラム４１３を回転させ、清掃部材４１７の当接力を変化させたときの、撮像部４１６Ｄの測定結果に基づく付勢部材４１８の長さを示す図である。

この図１３Ｂに示すデータを記憶部７２等に予め記憶させておき、当接力を推定する際に、検出した付勢部材４１８の長さを、当該データと照らし合わせることにより、清掃部材４１７の当接力を推定することができる。

また、上記各実施の形態では、電流検出部等の測定部により、当接力に関連するパラメーターを測定していたが、本発明はこれに限定されず、例えば外部の測定装置によって測定された測定結果を取得して、測定する構成であっても良い。例えば、電流検出部のような高精度のものを画像形成装置１に搭載できないような場合、サービスエンジニア等により、測定部を画像形成装置に接続し、メンテナンス時等に、当接力の推定を行う際にパラメーターの測定を行うようにしても良い。

また、上記実施の形態では、制御部１０１が、推定部、算出部等を含んだ構成であったが、本発明はこれに限定されず、制御部１０１とは別に推定部、算出部等が設けられていても良い。

また、上記実施の形態では、清掃部材４１７の当接力を推定していたが、本発明はこれに限定されず、清掃部材４１７の当接力に関連するパラメーターのみを測定する構成であっても良い。ただし、この構成の場合、当該パラメーターのみで、例えば、ユーザーや外部装置が清掃部材の当接力の程度を判断することになる。

また、上記実施の形態では、帯電装置が帯電ローラーであったが、本発明はこれに限定されず、帯電チャージャーであっても良い。ただし、帯電電流の変化量を測定する構成において、帯電チャージャーを帯電装置として備える場合、帯電電流を測定するためのローラー部材を簡易的に設置しておけば良い。

その他、上記実施の形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の一例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。すなわち、本発明はその要旨、またはその主要な特徴から逸脱することなく、様々な形で実施することができる。

１ 画像形成装置
４０ 画像形成部
１０１ 制御部
４１３ 感光体ドラム
４１４ 帯電装置
４１５ ドラムクリーニング装置
４１６ 電流検出部
４１７ 清掃部材

Claims (15)

1. トナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の表面に当接して清掃する清掃部材とを備える画像形成装置であって、
   非画像形成時において、前記像担持体にトナーを供給しつつ、前記像担持体を回転させることで、前記像担持体への前記清掃部材の当接力に関連するパラメーターを測定するための測定制御を行う制御部を備える、
   画像形成装置。
2. 前記パラメーターに基づいて、前記当接力を推定する推定部を備える、
   請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記像担持体を帯電する帯電ローラーを備え、
   前記パラメーターは、前記像担持体と前記帯電ローラーとの間の帯電電流の変化量である、
   請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記帯電電流が所定値変化する毎に、前記帯電電流と前記像担持体の回転数とを対応付けて記憶する記憶部と、
   前記記憶部に記憶される２通り以上の前記帯電電流と前記回転数との組み合わせに基づいて、前記当接力と相関関係を有する、前記像担持体または前記清掃部材の摩耗速度を算出する算出部と、
   を備える、
   請求項３に記載の画像形成装置。
5. 前記像担持体の温度の変化量を前記パラメーターとして検出する温度検出部を備える、
   請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
6. 前記清掃部材の歪み量を前記パラメーターとして測定する歪検出部を備える、
   請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
7. 前記歪検出部は、前記清掃部材における、前記像担持体との対向面に配置された歪みゲージである、
   請求項６に記載の画像形成装置。
8. 前記清掃部材と前記像担持体との距離を前記パラメーターとして測定する距離検出部を備える、
   請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
9. 前記距離検出部は、前記清掃部材における、前記像担持体との対向面に配置されている、
   請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記清掃部材を前記像担持体に付勢する付勢部材と、
    前記付勢部材の長さを測定する長さ測定部と、
    を備える、
    請求項１または請求項２に記載の画像形成装置。
11. 前記長さ測定部は、前記付勢部材を撮像可能な撮像部である、
    請求項１０に記載の画像形成装置。
12. 前記パラメーターに基づいて前記像担持体または前記清掃部材の寿命を検出する寿命検出部を備える、
    請求項１～１１の何れか１項に記載の画像形成装置。
13. 前記パラメーターに基づいて前記清掃部材の前記当接力を調整する調整部を備える、
    請求項１～１２の何れか１項に記載の画像形成装置。
14. 前記パラメーターに応じて前記トナーの供給量を変更する変更部を備える、
    請求項１～１３の何れか１項に記載の画像形成装置。
15. 前記変更部は、印刷ジョブ時以外、前記印刷ジョブ中の紙間、および前記印刷ジョブ中の画像領域外の領域において、前記トナーを前記像担持体に供給する、
    請求項１４に記載の画像形成装置。

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