JP4068324B2 - 画像形成装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願発明は、プリンタ装置や複写機等に備えられる画像形成装置に関し、特に電子写真式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリンタ装置や複写機等に備えられて、電子写真方式によって印刷を行う画像形成装置が普及している。この画像形成装置においては、感光ドラムの表面を帯電器により帯電させ、光を照射することにより静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させ可視像化する。次いで、感光ドラムの表面に付着したトナーによる可視像を記録用紙に転写する。そして、定着器によって記録用紙に熱と圧力を加えることによりトナーを溶かし、トナーによる可視像を記録用紙に定着させる。一方、転写後において感光ドラムに残ったトナーは、クリーニング部によって除去され、その後、新たな印刷が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の画像形成装置では、印字性能において高品質化、高解像度化、長寿命化、および低コスト化等が要求されている。特に、クリーニング部においては、耐印刷性および環境安定性等が求められ、より高速に印字させるべくクリーニング機構の設計開発が進められている。クリーニング部においてクリーニング不良が生じると、印字欠陥や印字用紙におけるトナー汚れを誘発し、印字品質を直接的に損ねるため、クリーニング部におけるクリーニング性能を維持することのできる画像形成装置が望まれている。
【０００４】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、クリーニング部におけるクリーニング性能を常に把握し、その性能を維持することのできる画像形成装置を提供することを、その課題とする。
【０００５】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００６】
本願発明によって提供される画像形成装置は、回転自在に支持された感光体と、前記感光体に対向配置され、その表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体の回転方向に対し、前記帯電手段よりも下流側に配置され、前記帯電手段により帯電された感光体表面の電位を検出する電位検出手段と、前記電位検出手段よりも下流側に配置され、前記帯電手段により帯電された感光体表面に電気的にトナーを吸着させてトナー体を形成する現像手段と、前記現像手段よりも下流側に配置され、前記感光体表面に形成されたトナー体を記録用紙に転写する転写手段と、前記現像手段よりも下流側に配置され、前記感光体表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、を備える画像形成装置であって、前記記録用紙への画像形成開始前に前記感光体を所定回数、回転させるよう制御する回転制御手段と、前記回転制御手段による前記感光体の最初の回転において、前記帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が前記現像手段の対向位置を通過するときに当該現像手段からトナーを電気的に吸着させて前記感光体表面に帯状トナー体を形成するトナー体形成手段と、前記回転制御手段による前記感光体の二回目以降の回転において、前記電位検出手段により前記感光体表面の前記帯状トナー体が形成された位置の電位を検出させる電位検出制御手段と、前記電位検出手段により前記感光体表面の前記帯状トナー体が形成された位置の電位が検出される毎に、その検出電位が所定の基準値以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記検出電位が前記基準値以上でないと判別されると、前記トナー除去手段の性能が低下した旨を外部に報知する報知手段と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
好ましい実施の形態によれば、前記報知手段により報知が行われると、画像形成動作を中止させる中止手段を更に備える。
【０００８】
他の好ましい実施の形態によれば、前記トナー体形成手段は、前記帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が前記現像手段の対向位置に到達するタイミングで当該現像手段と前記感光体表面との間の電位差を所定の電位差に低下させるための所定のバイアス電圧を前記現像手段に印加するバイアス電圧印加手段からなり、前記タイミングから前記現像手段と前記感光体表面との間の電位差が所定の電位差に変化するまでの時間に前記現像手段から前記感光体表面に飛散されるトナーにより前記帯状トナー体を形成する。
【０００９】
他の好ましい実施の形態によれば、前記感光体表面近傍の温度を検出する温度検出手段と、前記感光体表面近傍の湿度を検出する湿度検出手段と、前記温度検出手段および／または前記湿度検出手段によって検出された温度および／または湿度に応じて、前記感光体に対する帯電電位を調整する帯電電位調整手段とを備える。
【００１０】
他の好ましい実施の形態によれば、前記電位検出手段は、前記感光体の軸心方向において複数設けられており、前記報知手段は、前記判断手段により各電位検出手段の検出電圧の全て若しくは一部が前記基準値以上でないと判別されると、前記トナー除去手段の性能が低下した旨を外部に報知する。
【００１１】
本願発明によれば、記録用紙への画像形成開始前に、感光体を所定回数、回転させてトナー除去手段の性能が低下しているか否かが判別される。すなわち、まず、感光体の最初の回転において、帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が現像手段の対向位置を通過するときに当該現像手段からトナーを電気的に吸着させて感光体表面に帯状トナー体が形成される。この帯状トナー体は、感光体の回転によりトナー除去手段の対向位置を通過するときに当該トナー除去手段により除去される。そして、感光体の二回目以降の回転では、電位検出手段による感光体表面の帯状トナー体の形成位置の電位の検出とトナー除去手段による帯状トナー体の除去とが繰り返され、電位検出手段により電位が検出される毎に、その検出電位が所定の基準値以上であるか否かを判別される。トナー除去手段による帯状トナー体の除去が繰り返されると、その除去によりトナーの残留量が減少し、その残留量の減少に応じて感光体表面の帯状トナー体の形成位置の検出電位が略比例関係で上昇することが実験的に確認されている。従って、電位検出手段による検出電位が所定の基準値以上でないと判別されると、トナー除去手段の性能が低下しているとしてその旨の報知が外部に行われる。また、その報知の後に記録用紙への画像形成動作が中止される。したがって、印刷欠陥や記録用紙のトナー汚れを未然に防止することができ、印字品質の向上を図ることができるとともに、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００１２】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１は、本願発明に係る画像形成装置を備えたプリンタ装置の概略構成を示す模式図である。このプリンタ装置は、いわゆる電子写真方式により記録用紙に印刷を行う装置であり、感光ドラム１、前帯電器２、レーザ光照射装置３、表面電位検出センサ４、現像器５、転写帯電器６、クリーニング部７、および除電器８等を備えている。
【００１５】
感光ドラム１は、回転自在に支持され、印刷時には記録用紙Ｐに当接しながら、図１の矢印Ａに示す方向に回転するようになっている。感光ドラム１の外周部には、前帯電器２が配設されており、感光ドラム１は、この前帯電器２により、その表面が一様に帯電される。
【００１６】
感光ドラム１の外周部における前帯電器２の下流側には、レーザ光照射装置３が配設されている。レーザ光照射装置３は、図示しない半導体光レーザやポリゴンミラー等によって構成され、感光ドラム１に対して印刷する画像に応じて光学像を照射することにより静電潜像を形成する。
【００１７】
感光ドラム１の外周部におけるレーザ光照射装置３の下流側には、表面電位検出センサ４が配設されている。表面電位検出センサ４は、それに対向する感光ドラム１の表面の電位を検出するものである。
【００１８】
感光ドラム１の外周部における表面電位検出センサ４の下流側には、現像器５が配設されている。現像器５は、レーザ光照射装置３によって形成された静電潜像を現像してトナーを付着させることにより可視像化するものである。
【００１９】
感光ドラム１の外周部における現像器５の下流側において、感光ドラム１は記録用紙Ｐと当接するようになっており、この当接位置において記録用紙Ｐを挟んで感光ドラム１と対向する位置に、転写帯電器６が配設されている。転写帯電器６は、記録用紙Ｐを搬送しつつ感光ドラム１の表面に付着したトナーによる可視像を記録用紙Ｐに転写させるためのものである。この場合、転写帯電器６は、記録用紙Ｐの裏面側からトナー像の帯電電位と逆極性の電位のコロナ放電を発生させることにより、記録用紙Ｐを帯電し、これによりトナー像を記録用紙Ｐに吸着して転写する。
【００２０】
感光ドラム１の外周部における転写帯電器６の下流側には、クリーニング部７が配設されている。クリーニング部７は、転写帯電器６による転写後に感光ドラム１の表面に残ったトナーを除去するためのものである。クリーニング部７は、図２に示すように、クリーニングブラシ１１、クリーニングブレード１２、および排トナースクリュー１３を備えている。
【００２１】
クリーニングブレード１２は、ゴム等の高分子材料等によって形成されており、感光ドラム１の表面にかつ感光ドラム１の幅方向の全体にわたって、感光ドラム１に対して所定の角度で当接するように配設されている。クリーニングブレード１２は、感光ドラム１がクリーニングブレード１２に当接した状態で回転することにより、この当接部において感光ドラム１に付着している残留トナー等を感光ドラム１の表面から剥離させる。
【００２２】
クリーニングブラシ１１は、感光ドラム１の表面においてクリーニングブレード１２より上流側に、感光ドラム１に当接するように、かつ感光ドラム１の幅方向の全体にわたって配設されている。クリーニングブラシ１１は、感光ドラム１と当接しながら、感光ドラム１の回転方向Ａとは逆方向（図２の矢印Ｂ参照）に回転するようになっており、クリーニングブレード１２により感光ドラム１の表面から剥離された残留トナー等を排トナースクリュー１３の方へ移動させる。そして、この排トナースクリュー１３が回転駆動することにより、排トナーが移動し、トナーを回収するための図示しない回収機構に収集されるようになっている。
【００２３】
図１に戻り、感光ドラム１の外周部におけるクリーニング部７の下流側には、除電器８が配設されている。除電器８は、感光ドラム１の表面に残留した静電気を除電するためのものである。
【００２４】
図３は、プリンタ装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３を有し、これらはバス２４によって相互に接続されている。バス２４にはインターフェース２５が接続され、インターフェース２５には、操作部２６、表示部２７、感光ドラム１用の回転モータ２８、前帯電器２、レーザ光照射装置３、表面電位検出センサ４、現像器５、温度検出センサ２９、および湿度検出センサ３０が接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ２１は、このプリンタ装置の動作を統括的に制御するためのものであり、たとえば、外部に接続されたコンピューターからの指令に基づいて、各部を動作させ、記録用紙Ｐに印刷データを印字させる。
【００２６】
ＲＯＭ２２は、このプリンタ装置の動作プログラムや各種の予め定められた基準値（後述）を記憶している。
【００２７】
ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１にワークエリアを提供するものであり、たとえば、外部のコンピュータから送られる印刷データをビットマップデータの形で記憶する。
【００２８】
操作部２６は、テンキーや各種の操作キー等を備え、ユーザのキー操作による入力信号をＣＰＵ２１に伝える。
【００２９】
表示部２７は、たとえば液晶ディスプレイを備え、動作状態や操作ガイダンス等をＣＰＵ２１からの表示指令に基づいて表示する。
【００３０】
感光ドラム用回転モータ２８は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて駆動し、感光ドラム１を回転させる。
【００３１】
前帯電器２は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて感光ドラム１に対して帯電電圧を印加する。なお、帯電電圧は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて、その電圧の値が調整されて出力可能とされている。
【００３２】
レーザ光照射装置３は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて感光ドラム１に対してレーザ光を照射する。なお、レーザ光による照射は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて、その照射量が調整されて出力可能とされている。
【００３３】
現像器５は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて感光ドラム１に対してバイアス電圧を印加する。なお、バイアス電圧は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて、その電圧の値が調整されて出力可能とされている。
【００３４】
温度検出センサ２９は、感光ドラム１の表面近傍の温度を検出するものであり、検出された温度は、温度データとしてＣＰＵ２１に与えられる。
【００３５】
湿度検出センサ３０は、感光ドラム１の表面近傍の湿度を検出するものであり、検出された湿度は、湿度データとしてＣＰＵ２１に与えられる。
【００３６】
このプリンタ装置においては、印刷の開始前に、詳細には印刷を開始する旨の指示があってから実際の印字が実行される間に、前帯電器２によって帯電される感光ドラム１の表面における電位をほぼ一定（たとえば６００Ｖ）にするために、感光ドラム１が所定回数（たとえば５回転）、回転させられる。このとき、上記クリーニング部７に具備されるクリーニングブレード１２の捲れ障害や、現像器５における吹き出し障害を低減させる目的で、換言すれば感光ドラム１の表面の潤滑性を維持するために、感光ドラム１の表面に帯状トナー体３１（図１および図２参照）が現像形成される。この帯状トナー体３１は、感光ドラム１の回転方向に対して適当な長さを有し、かつ感光ドラム１の幅方向の全体にわたって形成されるものである。
【００３７】
本実施形態では、この帯状トナー体３１を利用してクリーニング部７におけるクリーニング性能を見極めるようにしている。すなわち、実際の印刷実行時に、帯状トナー体３１が少しでも残留していると、印刷時に印刷欠陥として現れるが、帯状トナー体３１は、通常、印字開始前に感光ドラム１が所定回数回転され、クリーニング部７を所定回数通過することにより、クリーニング部７において完全に除去される。しかし、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していると、帯状トナー体３１は、完全に除去されなくなる。したがって、帯状トナー体３１が感光ドラム１の表面に残留している量により、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していることを認識することができる。
【００３８】
感光ドラム１の表面における帯状トナー体３１の残留量は、上述した表面電位検出センサ４の検出出力（検出電位）によって、推定することができる。すなわち、表面電位検出センサ４における検出電位は、帯状トナー体３１の残留量によって影響され、たとえば略比例関係にあることが実験的に求められているからである。
【００３９】
図４は、感光ドラム１の回転にともなって帯状トナー体３１が表面電位検出センサ４を通過していくときの表面電位検出センサ４で検出される電位の変化の一例を示す図である。この図に示すように、帯状トナー体３１がクリーニング部７を通過する回数ごとに、帯状トナー体３１の感光ドラム１における残留量が変化し、それにともなって表面電位も変化する。
【００４０】
たとえば、帯状トナー体３１がクリーニング部７を１度通過すれば、０．３ｍｇ／ｃｍ2程度の残留量となり、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約３００Ｖとなる（図４のＣ1参照）。また、帯状トナー体３１が、クリーニング部７を２度通過すれば、０．２ｍｇ／ｃｍ2程度の残留量となり、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約４５０Ｖとなる（図４のＣ2参照）。また、帯状トナー体３１が、クリーニング部７を３度通過すれば、０．０８ｍｇ／ｃｍ2程度の残留量となり、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約５５０Ｖとなる（図４のＣ3参照）。そして、帯状トナー体３１がクリーニング部７を４度以上通過すれば、帯状トナー体３１は完全に除去され、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約６００Ｖとなる（図４のＣ4参照）。
【００４１】
つまり、感光ドラム１の表面の電位を、表面電位検出センサ４によって計測することによって、帯状トナー体３１の感光ドラム１の表面における残留量を推定することができる。そのため、たとえば帯状トナー体３１がクリーニング部７を通過したのにもかかわらず、通常除去すべき量を下回っておれば、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していることが把握でき、その場合には、外部に報知してユーザに清掃時期や交換時期が到来したことを知らせることができる。したがって、印刷欠陥や記録用紙のトナー汚れを未然に防止することができ、印字品質の向上を図ることができるとともに、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００４２】
以下、ＣＰＵ２１の制御動作を図５に示すフローチャートを参照して説明する。 まず、ホストコンピュータから印刷指令を受けると、あるいはユーザによる操作部２６における操作によって図示しない印刷開始スイッチが押下されると（Ｓ１：ＹＥＳ）、その旨の指令信号あるいは操作信号がＣＰＵ２１に伝達される。ＣＰＵ２１は、これにより、印刷を開始することを認識し、感光ドラム用回転モータ２８に制御信号を送り、感光ドラム１を回転させるとともに（Ｓ２）、前帯電器２によって帯電電圧を印加させる（Ｓ３）。
【００４３】
この実施形態では、感光ドラム１が１回転される間に、上述した帯状トナー体３１が形成される。帯状トナー体３１は、現像器５における帯電電位とバイアス電位との差に基づいて形成される。図６は、現像器５における帯電電位とバイアス電位との関係を時間的な推移に基づき表したものである。この図によると、現像器５において、感光ドラム１の回転が開始されてから（ｔ0参照）、前帯電器２によって帯電された感光ドラム１の部位が現像器５に到達すると（ｔ1参照）、感光ドラム１の回転にともなって帯電電位が所定の傾きを有して直線状に上昇する。
【００４４】
ＣＰＵ２１は、感光ドラム１を回転させてから所定時間Ｔ経過後（Ｓ４：ＹＥＳ）、現像器５によってバイアス電圧を印加させる（Ｓ５）。すなわち、現像器５において帯電電位が上昇するときを見計らって、現像器５におけるバイアス電圧（たとえば４００Ｖ）を印加する。したがって、ステップＳ４における所定時間Ｔは、感光ドラム１が帯電された部位が帯電されてから現像器５に至るまでの移動時間に相当することになる。
【００４５】
上記のようなタイミングで帯電電圧およびバイアス電圧を印加すれば、図６のＤ部に示すように、バイアス電位より帯電電位が低い領域が時間的に存在する。この領域が存在することにより、感光ドラム１の表面に対してトナーが供給され、そして、バイアス電位が帯電電位より低くなった時点でトナーが供給されなくなり、これにより、感光ドラム１の表面に帯状トナー体３１が形成される。
【００４６】
このようにして形成された帯状トナー体３１は、感光ドラム１が回転されることにより、クリーニング部７を通過し、クリーニング部７においてある程度除去される。ＣＰＵ２１は、帯状トナー体３１がクリーニング部７において帯状トナー体３１の除去された程度を、表面電位検出センサ４によって検知し、クリーニング部７のクリーニング性能を把握する。
【００４７】
すなわち、感光ドラム１に帯状トナー体３１が形成された状態で、感光ドラム１の回転が継続され、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１の回転が２周目であるか否かを判別する（Ｓ６）。感光ドラム１の回転数は、感光ドラム用回転モータ２８の回転数により計測することができる。感光ドラム１の回転が２周目であると判別された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、表面電位検出センサ４における検出出力を取得し（Ｓ７）、表面電位検出センサ４によって検出される電位が予め定める基準値（たとえば４５０Ｖ）以上であるか否かを判別する（Ｓ８）。
【００４８】
そして、表面電位検出センサ４によって検出される電位が基準値未満と判別されたとき（Ｓ８：ＮＯ）、クリーニング部７によって帯状トナー体３１が除去しきれていない、すなわちクリーニング部７のクリーニング性能が低下したものとして、ユーザに対し、その旨を報知する（Ｓ９）。具体的には、その旨のメッセージを表示部２７に表示したり、あるいは、その旨の警報音を発するようにしたりする。ＣＰＵ２１は、上記メッセージを報知すると、印刷を中止する（Ｓ１０）。
【００４９】
一方、ステップＳ８において、ＣＰＵ２１は、表面電位検出センサ４によって検出される電位が基準値以上と判別したとき（Ｓ８：ＹＥＳ）、クリーニング部７は、クリーニング機能が正常に働いていると判別する。そして、ＣＰＵ２１は、前帯電器２による帯電電位を一定にするために、感光ドラム１を所定回数（たとえば５回転）回転させ（Ｓ１１：ＹＥＳ）、その後、実際の印刷を実行する（Ｓ１２）。
【００５０】
このように、クリーニング部７のクリーニング性能を、帯状トナー体３１を利用して、表面電位検出センサ４によって把握することができる。しかも、上記実施形態によれば、実際に印刷を行うたびごとに、かつ印刷を行う前にクリーニング性能を把握することができるので、記録用紙Ｐを無駄にすることはない。
【００５１】
なお、上記制御動作では、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していると判別する基準値として、感光ドラム１の回転が２周目でかつ感光ドラム１の表面電位が４５０Ｖ未満としたが、これらの基準値に限るものではない。たとえば、１周目で３００Ｖ未満のとき、あるいは３周目で５５０Ｖ未満のときに、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していると判別するようにしてもよい。
【００５２】
また、図７の制御動作に示すように、表面電位検出センサ４によって検出される電位が基準値未満の場合には、実際に印刷が実行される前の感光ドラム１の回転数を増やすようにしてもよい。具体的には、図７のステップＳ２８において、感光ドラム１が２周目でかつ感光ドラム１の表面電位が基準値未満と判別されたとき、感光ドラム１の回転数をたとえば５回から６回にし（Ｓ３１）、その後、表面電位検出センサ４によって検出される電位に基づいて（Ｓ３２，Ｓ３３）、印刷を実行する（Ｓ３４）、あるいは報知して印刷を中止する（Ｓ３５，Ｓ３６）ようにしてもよい。この場合、ステップＳ２８における基準値を上記とは異なる基準値を別途設定して、その基準値に基づいて判断するようにする。なお、図７におけるステップＳ２１からＳ３０までの制御は、図５に示す制御と同様である。
【００５３】
ところで、帯状トナー体３１は、感光ドラム１の表面近傍の温度や湿度によってその形成量が微妙に異なる。つまり高温高湿下（たとえば感光ドラム１の表面近傍の温度３２℃、湿度８０％）では、帯状トナー体３１の形成量は、常温常湿下（たとえば温度２５℃、湿度４５％）に比べ、約２０％増加する。そのため、帯状トナー体３１を形成する際には、感光ドラム１の表面近傍の温度および湿度を考慮して常温常湿下における形成量になるよう、帯電電圧やバイアス電圧を微調整する必要がある。そうしなければ、クリーニング部７において帯状トナー体３１が除去される量に基づいて、クリーニング部７のクリーニング性能を正確に判断することができなくなるからである。
【００５４】
具体的には、ＣＰＵ２１は、印刷開始時に温度検出センサ２９および湿度検出センサ３０の出力を監視し、そのときの温度および湿度と、常温常湿時の温度および湿度との差を取得し、それに基づいて感光ドラム１に印加する帯電電圧やバイアス電圧の出力値を調整する。これにより、感光ドラム１の表面には、常温常湿時に形成したのと同様の帯状トナー体３１を形成することができる。なお、帯電電圧やバイアス電圧の出力値は、印刷開始時における温度のみに基づいて、または湿度のみに基づいて調整されてもよい。
【００５５】
また、表面電位検出センサ４は、感光ドラム１の軸心方向に対して、感光ドラム１に対向する位置に複数台設けられていてもよい。この場合、各表面電位検出センサ４の検出出力に基づいて、印刷を実行させるか、あるいは外部に対して報知させるかを判断するようにする。たとえば、表面電位検出センサ４が２台設けられているとき、両表面電位検出センサ４の検出出力が両方とも基準値を下回っているとき、外部に対して報知するようにする。あるいは、両表面電位検出センサ４のうちいずれか一方の検出出力が基準値を下回っているとき、外部に対して報知するようにしてもよい。この場合、感光ドラム１において、記録用紙のサイズにかかわらず常に用いられる部位、たとえば感光ドラム１の手前側の部位に対向する表面電位検出センサ４の検出出力が基準値以下のとき、外部に対して報知するようにしてもよい。
【００５６】
また、印刷実行時において、たとえば表面電位検出センサ４による感光ドラム１表面の検出電位が基準値より下回っているとき、あるいは下回っているときが継続されるとき、レーザ光照射装置３におけるレーザ光の照射出力を調整するようにしてもよい。たとえば、クリーニング部７におけるクリーニングブレード１２の表面にトナーが付着しすぎると、印字欠陥を誘発してしまうとともに、クリーニング性能を低下させる。このような場合、感光ドラム１の表面にトナーが残り、それを表面電位検出センサ４によって検出することができる。したがって、表面電位検出センサ４による感光ドラム１表面の検出電位が基準値より下回っているとき、レーザ光照射装置３におけるレーザ光の照射出力をやや低く抑えることによって、印字濃度を薄めるようにする。これにより、クリーニングブレード１２の寿命を延ばすことができる。
【００５７】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述したクリーニング部のクリーニング性能を把握する方法は、プリンタ装置や複写機に限らず、たとえばファクシミリ等の他の記録装置に適用されてもよい。
【００５８】
レーザ光照射装置３は、上記した構成に代わり、極小のＬＥＤ（発光ダイオード）を所定間隔で複数並べたＬＥＤアレイを用いたＬＥＤ方式等が採用されてもよい。
【００５９】
（付記１） 帯電された感光体に対して印刷データに基づいて露光して前記感光体表面に静電潜像を形成し、前記感光体表面にトナーを付着させて前記静電潜像を可視像化するように現像し、前記感光体表面のトナーによる可視像を記録用紙に転写させ、転写させる際に余剰となったトナーを除去する除去手段を備える画像形成装置であって、
印字開始前に前記感光体を所定回数、回転させるよう制御する回転制御手段と、
前記感光体表面の一部にその表面の潤滑性を維持するための帯状トナー体を形成するトナー体形成手段と、
前記感光体の表面における電位を検出するための電位検出手段と、
前記回転制御手段によって前記感光体を回転させることにより、前記トナー体形成手段によって前記感光体表面に形成された帯状トナー体を前記除去手段によって除去させた後、前記電位検出手段によって検出された電位に基づいて、前記感光体表面における前記帯状トナー体の残留量を判断する判断手段とを備えることを特徴とする、画像形成装置。
（付記２） 前記判断手段によって判断された前記帯状トナー体の残留量に基づいて、前記除去手段を保守すべき旨の報知を外部に対して行う報知手段を備える、付記１に記載の画像形成装置。
（付記３） 前記報知手段は、前記回転制御手段による前記感光体の回転にともなって前記帯状トナー体が前記除去手段によって所定回数除去され、かつ前記電位検出手段によって検出された電位が予め定められた基準値以下のとき、前記報知を外部に対して行う、付記２に記載の画像形成装置。
（付記４） 前記回転制御手段は、前記帯状トナー体が前記除去手段によって所定回数除去され、かつ前記電位検出手段によって検出された電位が予め定められた基準値以下のとき、前記感光体をさらに所定回数、回転させるよう制御する、付記２に記載の画像形成装置。
（付記５） 前記報知手段は、前記回転制御手段によって前記感光体をさらに所定回数、回転させるよう制御された後、前記電位検出手段によって検出された電位が予め定められた前記基準値とは異なる他の基準値以下のとき、前記報知を外部に対して行う、付記４に記載の画像形成装置。
（付記６） 前記トナー体形成手段は、前記帯状トナー体を、所定の時間帯における、前記感光体に対する帯電電位と、現像時のバイアス電位との差に基づいて形成するものであり、
前記感光体表面近傍の温度を検出する温度検出手段と、
前記感光体表面近傍の湿度を検出する湿度検出手段と、
前記温度検出手段および／または前記湿度検出手段によって検出された温度および／または湿度に応じて、前記感光体に対する帯電電位を調整する帯電電位調整手段とを備える、付記１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
（付記７） 前記温度検出手段および／または前記湿度検出手段によって検出された温度および／または湿度に応じて、前記現像時のバイアス電位を調整するバイアス電位調整手段を備える、付記６に記載の画像形成装置。
（付記８） 前記電位検出手段は、前記感光体の軸心方向において複数設けられており、
前記報知手段は、各電位検出手段の検出出力に基づいて、前記報知を外部に対して行う、付記２ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
（付記９） 前記報知手段は、少なくとも前記感光体の一端側に設けられた前記電位検出手段によって検出された電位が基準値以下のとき、前記報知を外部に対して行う、付記８に記載の画像形成装置。
（付記１０） 印刷実行時に、前記電位検出手段によって検出された電位が所定値以下のとき、前記感光体に対して露光するための光の照射出力を調整する光照射調整手段を備える、付記１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、記録用紙への画像形成前に、感光体を所定回数だけ回転させ、最初の回転時に感光体表面に帯状トナー体を形成し、二回目以降の回転において、感光体表面の帯状トナー体の形成位置の電位検出とトナー除去手段による帯状トナー体の除去とを繰り返し、いずれかの電位検出でその検出電位が所定の基準値以上でないと判別されると、トナー除去手段の性能が低下しているとしてその旨の報知を外部に行うようにしたので、ユーザに清掃時期や交換時期が到来したことを知らせることができ、印刷欠陥や記録用紙のトナー汚れを未然に防止することができ、印字品質の向上を図ることができるとともに、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る画像形成装置を備えたプリンタ装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すクリーニング部の構成を示す拡大図である。
【図３】プリンタ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】感光ドラムの回転にともなって帯状トナー体が表面電位検出センサを通過していくときの表面電位検出センサで検出される電位の変化の一例を示す図である。
【図５】ＣＰＵの制御動作を示すフローチャートである。
【図６】現像器における帯電電位とバイアス電位との関係を時間的な推移に基づき表した図である。
【図７】ＣＰＵの他の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 前帯電器
３ レーザ光照射装置
４ 表面電位検出センサ
５ 現像器
７ クリーニング部
１１ クリーニングブラシ
１２ クリーニングブレード
２１ ＣＰＵ
２９ 温度検出センサ
３０ 湿度検出センサ
３１ 帯状トナー体
Ｐ 記録用紙
【発明の属する技術分野】
本願発明は、プリンタ装置や複写機等に備えられる画像形成装置に関し、特に電子写真式の画像形成装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、プリンタ装置や複写機等に備えられて、電子写真方式によって印刷を行う画像形成装置が普及している。この画像形成装置においては、感光ドラムの表面を帯電器により帯電させ、光を照射することにより静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させ可視像化する。次いで、感光ドラムの表面に付着したトナーによる可視像を記録用紙に転写する。そして、定着器によって記録用紙に熱と圧力を加えることによりトナーを溶かし、トナーによる可視像を記録用紙に定着させる。一方、転写後において感光ドラムに残ったトナーは、クリーニング部によって除去され、その後、新たな印刷が行われる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の画像形成装置では、印字性能において高品質化、高解像度化、長寿命化、および低コスト化等が要求されている。特に、クリーニング部においては、耐印刷性および環境安定性等が求められ、より高速に印字させるべくクリーニング機構の設計開発が進められている。クリーニング部においてクリーニング不良が生じると、印字欠陥や印字用紙におけるトナー汚れを誘発し、印字品質を直接的に損ねるため、クリーニング部におけるクリーニング性能を維持することのできる画像形成装置が望まれている。
【０００４】
本願発明は、上記した事情のもとで考え出されたものであって、クリーニング部におけるクリーニング性能を常に把握し、その性能を維持することのできる画像形成装置を提供することを、その課題とする。
【０００５】
【発明の開示】
上記の課題を解決するため、本願発明では、次の技術的手段を講じている。
【０００６】
本願発明によって提供される画像形成装置は、回転自在に支持された感光体と、前記感光体に対向配置され、その表面を帯電させる帯電手段と、前記感光体の回転方向に対し、前記帯電手段よりも下流側に配置され、前記帯電手段により帯電された感光体表面の電位を検出する電位検出手段と、前記電位検出手段よりも下流側に配置され、前記帯電手段により帯電された感光体表面に電気的にトナーを吸着させてトナー体を形成する現像手段と、前記現像手段よりも下流側に配置され、前記感光体表面に形成されたトナー体を記録用紙に転写する転写手段と、前記現像手段よりも下流側に配置され、前記感光体表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、を備える画像形成装置であって、前記記録用紙への画像形成開始前に前記感光体を所定回数、回転させるよう制御する回転制御手段と、前記回転制御手段による前記感光体の最初の回転において、前記帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が前記現像手段の対向位置を通過するときに当該現像手段からトナーを電気的に吸着させて前記感光体表面に帯状トナー体を形成するトナー体形成手段と、前記回転制御手段による前記感光体の二回目以降の回転において、前記電位検出手段により前記感光体表面の前記帯状トナー体が形成された位置の電位を検出させる電位検出制御手段と、前記電位検出手段により前記感光体表面の前記帯状トナー体が形成された位置の電位が検出される毎に、その検出電位が所定の基準値以上であるか否かを判別する判別手段と、前記判別手段により前記検出電位が前記基準値以上でないと判別されると、前記トナー除去手段の性能が低下した旨を外部に報知する報知手段と、を備えることを特徴としている。
【０００７】
好ましい実施の形態によれば、前記報知手段により報知が行われると、画像形成動作を中止させる中止手段を更に備える。
【０００８】
他の好ましい実施の形態によれば、前記トナー体形成手段は、前記帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が前記現像手段の対向位置に到達するタイミングで当該現像手段と前記感光体表面との間の電位差を所定の電位差に低下させるための所定のバイアス電圧を前記現像手段に印加するバイアス電圧印加手段からなり、前記タイミングから前記現像手段と前記感光体表面との間の電位差が所定の電位差に変化するまでの時間に前記現像手段から前記感光体表面に飛散されるトナーにより前記帯状トナー体を形成する。
【０００９】
他の好ましい実施の形態によれば、前記感光体表面近傍の温度を検出する温度検出手段と、前記感光体表面近傍の湿度を検出する湿度検出手段と、前記温度検出手段および／または前記湿度検出手段によって検出された温度および／または湿度に応じて、前記感光体に対する帯電電位を調整する帯電電位調整手段とを備える。
【００１０】
他の好ましい実施の形態によれば、前記電位検出手段は、前記感光体の軸心方向において複数設けられており、前記報知手段は、前記判断手段により各電位検出手段の検出電圧の全て若しくは一部が前記基準値以上でないと判別されると、前記トナー除去手段の性能が低下した旨を外部に報知する。
【００１１】
本願発明によれば、記録用紙への画像形成開始前に、感光体を所定回数、回転させてトナー除去手段の性能が低下しているか否かが判別される。すなわち、まず、感光体の最初の回転において、帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が現像手段の対向位置を通過するときに当該現像手段からトナーを電気的に吸着させて感光体表面に帯状トナー体が形成される。この帯状トナー体は、感光体の回転によりトナー除去手段の対向位置を通過するときに当該トナー除去手段により除去される。そして、感光体の二回目以降の回転では、電位検出手段による感光体表面の帯状トナー体の形成位置の電位の検出とトナー除去手段による帯状トナー体の除去とが繰り返され、電位検出手段により電位が検出される毎に、その検出電位が所定の基準値以上であるか否かを判別される。トナー除去手段による帯状トナー体の除去が繰り返されると、その除去によりトナーの残留量が減少し、その残留量の減少に応じて感光体表面の帯状トナー体の形成位置の検出電位が略比例関係で上昇することが実験的に確認されている。従って、電位検出手段による検出電位が所定の基準値以上でないと判別されると、トナー除去手段の性能が低下しているとしてその旨の報知が外部に行われる。また、その報知の後に記録用紙への画像形成動作が中止される。したがって、印刷欠陥や記録用紙のトナー汚れを未然に防止することができ、印字品質の向上を図ることができるとともに、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００１２】
本願発明のその他の特徴および利点は、添付図面を参照して以下に行う詳細な説明によって、より明らかとなろう。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の好ましい実施の形態を、添付図面を参照して具体的に説明する。
【００１４】
図１は、本願発明に係る画像形成装置を備えたプリンタ装置の概略構成を示す模式図である。このプリンタ装置は、いわゆる電子写真方式により記録用紙に印刷を行う装置であり、感光ドラム１、前帯電器２、レーザ光照射装置３、表面電位検出センサ４、現像器５、転写帯電器６、クリーニング部７、および除電器８等を備えている。
【００１５】
感光ドラム１は、回転自在に支持され、印刷時には記録用紙Ｐに当接しながら、図１の矢印Ａに示す方向に回転するようになっている。感光ドラム１の外周部には、前帯電器２が配設されており、感光ドラム１は、この前帯電器２により、その表面が一様に帯電される。
【００１６】
感光ドラム１の外周部における前帯電器２の下流側には、レーザ光照射装置３が配設されている。レーザ光照射装置３は、図示しない半導体光レーザやポリゴンミラー等によって構成され、感光ドラム１に対して印刷する画像に応じて光学像を照射することにより静電潜像を形成する。
【００１７】
感光ドラム１の外周部におけるレーザ光照射装置３の下流側には、表面電位検出センサ４が配設されている。表面電位検出センサ４は、それに対向する感光ドラム１の表面の電位を検出するものである。
【００１８】
感光ドラム１の外周部における表面電位検出センサ４の下流側には、現像器５が配設されている。現像器５は、レーザ光照射装置３によって形成された静電潜像を現像してトナーを付着させることにより可視像化するものである。
【００１９】
感光ドラム１の外周部における現像器５の下流側において、感光ドラム１は記録用紙Ｐと当接するようになっており、この当接位置において記録用紙Ｐを挟んで感光ドラム１と対向する位置に、転写帯電器６が配設されている。転写帯電器６は、記録用紙Ｐを搬送しつつ感光ドラム１の表面に付着したトナーによる可視像を記録用紙Ｐに転写させるためのものである。この場合、転写帯電器６は、記録用紙Ｐの裏面側からトナー像の帯電電位と逆極性の電位のコロナ放電を発生させることにより、記録用紙Ｐを帯電し、これによりトナー像を記録用紙Ｐに吸着して転写する。
【００２０】
感光ドラム１の外周部における転写帯電器６の下流側には、クリーニング部７が配設されている。クリーニング部７は、転写帯電器６による転写後に感光ドラム１の表面に残ったトナーを除去するためのものである。クリーニング部７は、図２に示すように、クリーニングブラシ１１、クリーニングブレード１２、および排トナースクリュー１３を備えている。
【００２１】
クリーニングブレード１２は、ゴム等の高分子材料等によって形成されており、感光ドラム１の表面にかつ感光ドラム１の幅方向の全体にわたって、感光ドラム１に対して所定の角度で当接するように配設されている。クリーニングブレード１２は、感光ドラム１がクリーニングブレード１２に当接した状態で回転することにより、この当接部において感光ドラム１に付着している残留トナー等を感光ドラム１の表面から剥離させる。
【００２２】
クリーニングブラシ１１は、感光ドラム１の表面においてクリーニングブレード１２より上流側に、感光ドラム１に当接するように、かつ感光ドラム１の幅方向の全体にわたって配設されている。クリーニングブラシ１１は、感光ドラム１と当接しながら、感光ドラム１の回転方向Ａとは逆方向（図２の矢印Ｂ参照）に回転するようになっており、クリーニングブレード１２により感光ドラム１の表面から剥離された残留トナー等を排トナースクリュー１３の方へ移動させる。そして、この排トナースクリュー１３が回転駆動することにより、排トナーが移動し、トナーを回収するための図示しない回収機構に収集されるようになっている。
【００２３】
図１に戻り、感光ドラム１の外周部におけるクリーニング部７の下流側には、除電器８が配設されている。除電器８は、感光ドラム１の表面に残留した静電気を除電するためのものである。
【００２４】
図３は、プリンタ装置の電気的構成を示すブロック図である。この画像形成装置は、ＣＰＵ２１、ＲＯＭ２２およびＲＡＭ２３を有し、これらはバス２４によって相互に接続されている。バス２４にはインターフェース２５が接続され、インターフェース２５には、操作部２６、表示部２７、感光ドラム１用の回転モータ２８、前帯電器２、レーザ光照射装置３、表面電位検出センサ４、現像器５、温度検出センサ２９、および湿度検出センサ３０が接続されている。
【００２５】
ＣＰＵ２１は、このプリンタ装置の動作を統括的に制御するためのものであり、たとえば、外部に接続されたコンピューターからの指令に基づいて、各部を動作させ、記録用紙Ｐに印刷データを印字させる。
【００２６】
ＲＯＭ２２は、このプリンタ装置の動作プログラムや各種の予め定められた基準値（後述）を記憶している。
【００２７】
ＲＡＭ２３は、ＣＰＵ２１にワークエリアを提供するものであり、たとえば、外部のコンピュータから送られる印刷データをビットマップデータの形で記憶する。
【００２８】
操作部２６は、テンキーや各種の操作キー等を備え、ユーザのキー操作による入力信号をＣＰＵ２１に伝える。
【００２９】
表示部２７は、たとえば液晶ディスプレイを備え、動作状態や操作ガイダンス等をＣＰＵ２１からの表示指令に基づいて表示する。
【００３０】
感光ドラム用回転モータ２８は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて駆動し、感光ドラム１を回転させる。
【００３１】
前帯電器２は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて感光ドラム１に対して帯電電圧を印加する。なお、帯電電圧は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて、その電圧の値が調整されて出力可能とされている。
【００３２】
レーザ光照射装置３は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて感光ドラム１に対してレーザ光を照射する。なお、レーザ光による照射は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて、その照射量が調整されて出力可能とされている。
【００３３】
現像器５は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて感光ドラム１に対してバイアス電圧を印加する。なお、バイアス電圧は、ＣＰＵ２１からの制御信号に基づいて、その電圧の値が調整されて出力可能とされている。
【００３４】
温度検出センサ２９は、感光ドラム１の表面近傍の温度を検出するものであり、検出された温度は、温度データとしてＣＰＵ２１に与えられる。
【００３５】
湿度検出センサ３０は、感光ドラム１の表面近傍の湿度を検出するものであり、検出された湿度は、湿度データとしてＣＰＵ２１に与えられる。
【００３６】
このプリンタ装置においては、印刷の開始前に、詳細には印刷を開始する旨の指示があってから実際の印字が実行される間に、前帯電器２によって帯電される感光ドラム１の表面における電位をほぼ一定（たとえば６００Ｖ）にするために、感光ドラム１が所定回数（たとえば５回転）、回転させられる。このとき、上記クリーニング部７に具備されるクリーニングブレード１２の捲れ障害や、現像器５における吹き出し障害を低減させる目的で、換言すれば感光ドラム１の表面の潤滑性を維持するために、感光ドラム１の表面に帯状トナー体３１（図１および図２参照）が現像形成される。この帯状トナー体３１は、感光ドラム１の回転方向に対して適当な長さを有し、かつ感光ドラム１の幅方向の全体にわたって形成されるものである。
【００３７】
本実施形態では、この帯状トナー体３１を利用してクリーニング部７におけるクリーニング性能を見極めるようにしている。すなわち、実際の印刷実行時に、帯状トナー体３１が少しでも残留していると、印刷時に印刷欠陥として現れるが、帯状トナー体３１は、通常、印字開始前に感光ドラム１が所定回数回転され、クリーニング部７を所定回数通過することにより、クリーニング部７において完全に除去される。しかし、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していると、帯状トナー体３１は、完全に除去されなくなる。したがって、帯状トナー体３１が感光ドラム１の表面に残留している量により、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していることを認識することができる。
【００３８】
感光ドラム１の表面における帯状トナー体３１の残留量は、上述した表面電位検出センサ４の検出出力（検出電位）によって、推定することができる。すなわち、表面電位検出センサ４における検出電位は、帯状トナー体３１の残留量によって影響され、たとえば略比例関係にあることが実験的に求められているからである。
【００３９】
図４は、感光ドラム１の回転にともなって帯状トナー体３１が表面電位検出センサ４を通過していくときの表面電位検出センサ４で検出される電位の変化の一例を示す図である。この図に示すように、帯状トナー体３１がクリーニング部７を通過する回数ごとに、帯状トナー体３１の感光ドラム１における残留量が変化し、それにともなって表面電位も変化する。
【００４０】
たとえば、帯状トナー体３１がクリーニング部７を１度通過すれば、０．３ｍｇ／ｃｍ2程度の残留量となり、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約３００Ｖとなる（図４のＣ1参照）。また、帯状トナー体３１が、クリーニング部７を２度通過すれば、０．２ｍｇ／ｃｍ2程度の残留量となり、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約４５０Ｖとなる（図４のＣ2参照）。また、帯状トナー体３１が、クリーニング部７を３度通過すれば、０．０８ｍｇ／ｃｍ2程度の残留量となり、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約５５０Ｖとなる（図４のＣ3参照）。そして、帯状トナー体３１がクリーニング部７を４度以上通過すれば、帯状トナー体３１は完全に除去され、これを表面電位検出センサ４で検出すれば、約６００Ｖとなる（図４のＣ4参照）。
【００４１】
つまり、感光ドラム１の表面の電位を、表面電位検出センサ４によって計測することによって、帯状トナー体３１の感光ドラム１の表面における残留量を推定することができる。そのため、たとえば帯状トナー体３１がクリーニング部７を通過したのにもかかわらず、通常除去すべき量を下回っておれば、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していることが把握でき、その場合には、外部に報知してユーザに清掃時期や交換時期が到来したことを知らせることができる。したがって、印刷欠陥や記録用紙のトナー汚れを未然に防止することができ、印字品質の向上を図ることができるとともに、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【００４２】
以下、ＣＰＵ２１の制御動作を図５に示すフローチャートを参照して説明する。 まず、ホストコンピュータから印刷指令を受けると、あるいはユーザによる操作部２６における操作によって図示しない印刷開始スイッチが押下されると（Ｓ１：ＹＥＳ）、その旨の指令信号あるいは操作信号がＣＰＵ２１に伝達される。ＣＰＵ２１は、これにより、印刷を開始することを認識し、感光ドラム用回転モータ２８に制御信号を送り、感光ドラム１を回転させるとともに（Ｓ２）、前帯電器２によって帯電電圧を印加させる（Ｓ３）。
【００４３】
この実施形態では、感光ドラム１が１回転される間に、上述した帯状トナー体３１が形成される。帯状トナー体３１は、現像器５における帯電電位とバイアス電位との差に基づいて形成される。図６は、現像器５における帯電電位とバイアス電位との関係を時間的な推移に基づき表したものである。この図によると、現像器５において、感光ドラム１の回転が開始されてから（ｔ0参照）、前帯電器２によって帯電された感光ドラム１の部位が現像器５に到達すると（ｔ1参照）、感光ドラム１の回転にともなって帯電電位が所定の傾きを有して直線状に上昇する。
【００４４】
ＣＰＵ２１は、感光ドラム１を回転させてから所定時間Ｔ経過後（Ｓ４：ＹＥＳ）、現像器５によってバイアス電圧を印加させる（Ｓ５）。すなわち、現像器５において帯電電位が上昇するときを見計らって、現像器５におけるバイアス電圧（たとえば４００Ｖ）を印加する。したがって、ステップＳ４における所定時間Ｔは、感光ドラム１が帯電された部位が帯電されてから現像器５に至るまでの移動時間に相当することになる。
【００４５】
上記のようなタイミングで帯電電圧およびバイアス電圧を印加すれば、図６のＤ部に示すように、バイアス電位より帯電電位が低い領域が時間的に存在する。この領域が存在することにより、感光ドラム１の表面に対してトナーが供給され、そして、バイアス電位が帯電電位より低くなった時点でトナーが供給されなくなり、これにより、感光ドラム１の表面に帯状トナー体３１が形成される。
【００４６】
このようにして形成された帯状トナー体３１は、感光ドラム１が回転されることにより、クリーニング部７を通過し、クリーニング部７においてある程度除去される。ＣＰＵ２１は、帯状トナー体３１がクリーニング部７において帯状トナー体３１の除去された程度を、表面電位検出センサ４によって検知し、クリーニング部７のクリーニング性能を把握する。
【００４７】
すなわち、感光ドラム１に帯状トナー体３１が形成された状態で、感光ドラム１の回転が継続され、ＣＰＵ２１は、感光ドラム１の回転が２周目であるか否かを判別する（Ｓ６）。感光ドラム１の回転数は、感光ドラム用回転モータ２８の回転数により計測することができる。感光ドラム１の回転が２周目であると判別された場合（Ｓ６：ＹＥＳ）、ＣＰＵ２１は、表面電位検出センサ４における検出出力を取得し（Ｓ７）、表面電位検出センサ４によって検出される電位が予め定める基準値（たとえば４５０Ｖ）以上であるか否かを判別する（Ｓ８）。
【００４８】
そして、表面電位検出センサ４によって検出される電位が基準値未満と判別されたとき（Ｓ８：ＮＯ）、クリーニング部７によって帯状トナー体３１が除去しきれていない、すなわちクリーニング部７のクリーニング性能が低下したものとして、ユーザに対し、その旨を報知する（Ｓ９）。具体的には、その旨のメッセージを表示部２７に表示したり、あるいは、その旨の警報音を発するようにしたりする。ＣＰＵ２１は、上記メッセージを報知すると、印刷を中止する（Ｓ１０）。
【００４９】
一方、ステップＳ８において、ＣＰＵ２１は、表面電位検出センサ４によって検出される電位が基準値以上と判別したとき（Ｓ８：ＹＥＳ）、クリーニング部７は、クリーニング機能が正常に働いていると判別する。そして、ＣＰＵ２１は、前帯電器２による帯電電位を一定にするために、感光ドラム１を所定回数（たとえば５回転）回転させ（Ｓ１１：ＹＥＳ）、その後、実際の印刷を実行する（Ｓ１２）。
【００５０】
このように、クリーニング部７のクリーニング性能を、帯状トナー体３１を利用して、表面電位検出センサ４によって把握することができる。しかも、上記実施形態によれば、実際に印刷を行うたびごとに、かつ印刷を行う前にクリーニング性能を把握することができるので、記録用紙Ｐを無駄にすることはない。
【００５１】
なお、上記制御動作では、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していると判別する基準値として、感光ドラム１の回転が２周目でかつ感光ドラム１の表面電位が４５０Ｖ未満としたが、これらの基準値に限るものではない。たとえば、１周目で３００Ｖ未満のとき、あるいは３周目で５５０Ｖ未満のときに、クリーニング部７のクリーニング性能が低下していると判別するようにしてもよい。
【００５２】
また、図７の制御動作に示すように、表面電位検出センサ４によって検出される電位が基準値未満の場合には、実際に印刷が実行される前の感光ドラム１の回転数を増やすようにしてもよい。具体的には、図７のステップＳ２８において、感光ドラム１が２周目でかつ感光ドラム１の表面電位が基準値未満と判別されたとき、感光ドラム１の回転数をたとえば５回から６回にし（Ｓ３１）、その後、表面電位検出センサ４によって検出される電位に基づいて（Ｓ３２，Ｓ３３）、印刷を実行する（Ｓ３４）、あるいは報知して印刷を中止する（Ｓ３５，Ｓ３６）ようにしてもよい。この場合、ステップＳ２８における基準値を上記とは異なる基準値を別途設定して、その基準値に基づいて判断するようにする。なお、図７におけるステップＳ２１からＳ３０までの制御は、図５に示す制御と同様である。
【００５３】
ところで、帯状トナー体３１は、感光ドラム１の表面近傍の温度や湿度によってその形成量が微妙に異なる。つまり高温高湿下（たとえば感光ドラム１の表面近傍の温度３２℃、湿度８０％）では、帯状トナー体３１の形成量は、常温常湿下（たとえば温度２５℃、湿度４５％）に比べ、約２０％増加する。そのため、帯状トナー体３１を形成する際には、感光ドラム１の表面近傍の温度および湿度を考慮して常温常湿下における形成量になるよう、帯電電圧やバイアス電圧を微調整する必要がある。そうしなければ、クリーニング部７において帯状トナー体３１が除去される量に基づいて、クリーニング部７のクリーニング性能を正確に判断することができなくなるからである。
【００５４】
具体的には、ＣＰＵ２１は、印刷開始時に温度検出センサ２９および湿度検出センサ３０の出力を監視し、そのときの温度および湿度と、常温常湿時の温度および湿度との差を取得し、それに基づいて感光ドラム１に印加する帯電電圧やバイアス電圧の出力値を調整する。これにより、感光ドラム１の表面には、常温常湿時に形成したのと同様の帯状トナー体３１を形成することができる。なお、帯電電圧やバイアス電圧の出力値は、印刷開始時における温度のみに基づいて、または湿度のみに基づいて調整されてもよい。
【００５５】
また、表面電位検出センサ４は、感光ドラム１の軸心方向に対して、感光ドラム１に対向する位置に複数台設けられていてもよい。この場合、各表面電位検出センサ４の検出出力に基づいて、印刷を実行させるか、あるいは外部に対して報知させるかを判断するようにする。たとえば、表面電位検出センサ４が２台設けられているとき、両表面電位検出センサ４の検出出力が両方とも基準値を下回っているとき、外部に対して報知するようにする。あるいは、両表面電位検出センサ４のうちいずれか一方の検出出力が基準値を下回っているとき、外部に対して報知するようにしてもよい。この場合、感光ドラム１において、記録用紙のサイズにかかわらず常に用いられる部位、たとえば感光ドラム１の手前側の部位に対向する表面電位検出センサ４の検出出力が基準値以下のとき、外部に対して報知するようにしてもよい。
【００５６】
また、印刷実行時において、たとえば表面電位検出センサ４による感光ドラム１表面の検出電位が基準値より下回っているとき、あるいは下回っているときが継続されるとき、レーザ光照射装置３におけるレーザ光の照射出力を調整するようにしてもよい。たとえば、クリーニング部７におけるクリーニングブレード１２の表面にトナーが付着しすぎると、印字欠陥を誘発してしまうとともに、クリーニング性能を低下させる。このような場合、感光ドラム１の表面にトナーが残り、それを表面電位検出センサ４によって検出することができる。したがって、表面電位検出センサ４による感光ドラム１表面の検出電位が基準値より下回っているとき、レーザ光照射装置３におけるレーザ光の照射出力をやや低く抑えることによって、印字濃度を薄めるようにする。これにより、クリーニングブレード１２の寿命を延ばすことができる。
【００５７】
もちろん、この発明の範囲は上述した実施の形態に限定されるものではない。たとえば、上述したクリーニング部のクリーニング性能を把握する方法は、プリンタ装置や複写機に限らず、たとえばファクシミリ等の他の記録装置に適用されてもよい。
【００５８】
レーザ光照射装置３は、上記した構成に代わり、極小のＬＥＤ（発光ダイオード）を所定間隔で複数並べたＬＥＤアレイを用いたＬＥＤ方式等が採用されてもよい。
【００５９】
（付記１） 帯電された感光体に対して印刷データに基づいて露光して前記感光体表面に静電潜像を形成し、前記感光体表面にトナーを付着させて前記静電潜像を可視像化するように現像し、前記感光体表面のトナーによる可視像を記録用紙に転写させ、転写させる際に余剰となったトナーを除去する除去手段を備える画像形成装置であって、
印字開始前に前記感光体を所定回数、回転させるよう制御する回転制御手段と、
前記感光体表面の一部にその表面の潤滑性を維持するための帯状トナー体を形成するトナー体形成手段と、
前記感光体の表面における電位を検出するための電位検出手段と、
前記回転制御手段によって前記感光体を回転させることにより、前記トナー体形成手段によって前記感光体表面に形成された帯状トナー体を前記除去手段によって除去させた後、前記電位検出手段によって検出された電位に基づいて、前記感光体表面における前記帯状トナー体の残留量を判断する判断手段とを備えることを特徴とする、画像形成装置。
（付記２） 前記判断手段によって判断された前記帯状トナー体の残留量に基づいて、前記除去手段を保守すべき旨の報知を外部に対して行う報知手段を備える、付記１に記載の画像形成装置。
（付記３） 前記報知手段は、前記回転制御手段による前記感光体の回転にともなって前記帯状トナー体が前記除去手段によって所定回数除去され、かつ前記電位検出手段によって検出された電位が予め定められた基準値以下のとき、前記報知を外部に対して行う、付記２に記載の画像形成装置。
（付記４） 前記回転制御手段は、前記帯状トナー体が前記除去手段によって所定回数除去され、かつ前記電位検出手段によって検出された電位が予め定められた基準値以下のとき、前記感光体をさらに所定回数、回転させるよう制御する、付記２に記載の画像形成装置。
（付記５） 前記報知手段は、前記回転制御手段によって前記感光体をさらに所定回数、回転させるよう制御された後、前記電位検出手段によって検出された電位が予め定められた前記基準値とは異なる他の基準値以下のとき、前記報知を外部に対して行う、付記４に記載の画像形成装置。
（付記６） 前記トナー体形成手段は、前記帯状トナー体を、所定の時間帯における、前記感光体に対する帯電電位と、現像時のバイアス電位との差に基づいて形成するものであり、
前記感光体表面近傍の温度を検出する温度検出手段と、
前記感光体表面近傍の湿度を検出する湿度検出手段と、
前記温度検出手段および／または前記湿度検出手段によって検出された温度および／または湿度に応じて、前記感光体に対する帯電電位を調整する帯電電位調整手段とを備える、付記１ないし５のいずれかに記載の画像形成装置。
（付記７） 前記温度検出手段および／または前記湿度検出手段によって検出された温度および／または湿度に応じて、前記現像時のバイアス電位を調整するバイアス電位調整手段を備える、付記６に記載の画像形成装置。
（付記８） 前記電位検出手段は、前記感光体の軸心方向において複数設けられており、
前記報知手段は、各電位検出手段の検出出力に基づいて、前記報知を外部に対して行う、付記２ないし７のいずれかに記載の画像形成装置。
（付記９） 前記報知手段は、少なくとも前記感光体の一端側に設けられた前記電位検出手段によって検出された電位が基準値以下のとき、前記報知を外部に対して行う、付記８に記載の画像形成装置。
（付記１０） 印刷実行時に、前記電位検出手段によって検出された電位が所定値以下のとき、前記感光体に対して露光するための光の照射出力を調整する光照射調整手段を備える、付記１ないし９のいずれかに記載の画像形成装置。
【００６０】
【発明の効果】
以上のように、この発明によれば、記録用紙への画像形成前に、感光体を所定回数だけ回転させ、最初の回転時に感光体表面に帯状トナー体を形成し、二回目以降の回転において、感光体表面の帯状トナー体の形成位置の電位検出とトナー除去手段による帯状トナー体の除去とを繰り返し、いずれかの電位検出でその検出電位が所定の基準値以上でないと判別されると、トナー除去手段の性能が低下しているとしてその旨の報知を外部に行うようにしたので、ユーザに清掃時期や交換時期が到来したことを知らせることができ、印刷欠陥や記録用紙のトナー汚れを未然に防止することができ、印字品質の向上を図ることができるとともに、信頼性の高い画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本願発明に係る画像形成装置を備えたプリンタ装置の概略構成を示す模式図である。
【図２】図１に示すクリーニング部の構成を示す拡大図である。
【図３】プリンタ装置の電気的構成を示すブロック図である。
【図４】感光ドラムの回転にともなって帯状トナー体が表面電位検出センサを通過していくときの表面電位検出センサで検出される電位の変化の一例を示す図である。
【図５】ＣＰＵの制御動作を示すフローチャートである。
【図６】現像器における帯電電位とバイアス電位との関係を時間的な推移に基づき表した図である。
【図７】ＣＰＵの他の制御動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１ 感光ドラム
２ 前帯電器
３ レーザ光照射装置
４ 表面電位検出センサ
５ 現像器
７ クリーニング部
１１ クリーニングブラシ
１２ クリーニングブレード
２１ ＣＰＵ
２９ 温度検出センサ
３０ 湿度検出センサ
３１ 帯状トナー体
Ｐ 記録用紙
Claims (5)
- 回転自在に支持された感光体と、
前記感光体に対向配置され、その表面を帯電させる帯電手段と、
前記感光体の回転方向に対し、前記帯電手段よりも下流側に配置され、前記帯電手段により帯電された感光体表面の電位を検出する電位検出手段と、
前記電位検出手段よりも下流側に配置され、前記帯電手段により帯電された感光体表面に電気的にトナーを吸着させてトナー体を形成する現像手段と、
前記現像手段よりも下流側に配置され、前記感光体表面に形成されたトナー体を記録用紙に転写する転写手段と、
前記現像手段よりも下流側に配置され、前記感光体表面に残留するトナーを除去するトナー除去手段と、
を備える画像形成装置であって、
前記記録用紙への画像形成開始前に前記感光体を所定回数、回転させるよう制御する回転制御手段と、
前記回転制御手段による前記感光体の最初の回転において、前記帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が前記現像手段の対向位置を通過するときに当該現像手段からトナーを電気的に吸着させて前記感光体表面に帯状トナー体を形成するトナー体形成手段と、
前記回転制御手段による前記感光体の二回目以降の回転において、前記電位検出手段により前記感光体表面の前記帯状トナー体が形成された位置の電位を検出させる電位検出制御手段と、
前記電位検出手段により前記感光体表面の前記帯状トナー体が形成された位置の電位が検出される毎に、その検出電位が所定の基準値以上であるか否かを判別する判別手段と、
前記判別手段により前記検出電位が前記基準値以上でないと判別されると、前記トナー除去手段の性能が低下した旨を外部に報知する報知手段と、
を備えることを特徴とする、画像形成装置。 - 前記報知手段により報知が行われると、画像形成動作を中止させる中止手段を更に備える、請求項１に記載の画像形成装置。
- 前記トナー体形成手段は、前記帯電手段により帯電された感光体表面の帯電位置が前記現像手段の対向位置に到達するタイミングで当該現像手段と前記感光体表面との間の電位差を所定の電位差に低下させるための所定のバイアス電圧を前記現像手段に印加するバイアス電圧印加手段からなり、
前記タイミングから前記現像手段と前記感光体表面との間の電位差が所定の電位差に変化するまでの時間に前記現像手段から前記感光体表面に飛散されるトナーにより前記帯状トナー体を形成する、請求項１または２に記載の画像形成装置。 - 前記感光体表面近傍の温度を検出する温度検出手段と、
前記感光体表面近傍の湿度を検出する湿度検出手段と、
前記温度検出手段および／または前記湿度検出手段によって検出された温度および／または湿度に応じて、前記感光体に対する帯電電位を調整する帯電電位調整手段とを備える、請求項１ないし３のいずれかに記載の画像形成装置。 - 前記電位検出手段は、前記感光体の軸心方向において複数設けられており、
前記報知手段は、前記判断手段により各電位検出手段の検出電圧の全て若しくは一部が前記基準値以上でないと判別されると、前記トナー除去手段の性能が低下した旨を外部に報知する、請求項１ないし４のいずれかに記載の画像形成装置。
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