JP4549223B2

JP4549223B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4549223B2
Application number: JP2005124370A
Authority: JP
Inventors: 浩昭土屋
Original assignee: Kyocera Mita Corp
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2005-04-22
Filing date: 2005-04-22
Publication date: 2010-09-22
Anticipated expiration: 2025-04-22
Also published as: JP2006301384A

Description

本発明は電子写真を用いる複写機やプリンターのような画像形成装置に関し、特に像担持体に接触して像担持体を帯電する帯電部材を有する画像形成装置に関する。

従来複写機等の電子写真方式の画像形成装置においては、帯電器やガラス等は、装置本体外部から侵入した粉塵等により汚れ、画像形成に悪い影響が出たり、これらの部品の劣化が早くなったりするので問題があった。例えば、帯電器の帯電ワイヤが汚れると、汚れのひどい箇所では感光ドラムを帯電できないので、現像像を記録媒体に転写したときに縦方向に筋が現れるという不具合がある。特に、帯電器は感光ドラムに電荷を帯電させる関係で、放電させるとどうしても空気中の浮遊物を引き寄せてしまうという現象があり、非常に汚れやすくなっている。

そこで、従来の画像形成装置では、帯電器を清掃し汚れを除去するためにクリーニング機構をモータ等で帯電器に沿って往復動可能に設け、記録媒体上の定着画像に上記の不具合が出たとき又は不具合が出ようが出まいが定期的若しくは定常的にクリーニング動作を行うようにしていた。

しかしながら、定着画像に不具合が出てからクリーニング動作を行うのでは、不具合の出た記録紙が全く無駄になってしまう。例えば、何十枚も連続コピーしている最中に不具合が出ると相当の枚数の記録紙が無駄となり、ユーザの経済的負担が非常に大きくなる。

一方、定期的若しくは定常的にこまめにクリーニング動作を実行すると、クリーニング中は画像形成動作を行えず、ユーザが複写機を使用できないという不都合がある。

そこで、特許文献１には、接触して感光ドラムを帯電する帯電ローラ（帯電器）を有する画像形成装置において、帯電ローラが汚れたことを検知する汚れ検知手段を設け、帯電ローラを劣化させることなく、十分なクリーニング動作を行うことが提案されている。
特開平６−２５０５０４号公報（図１参照）

しかしながら、上記特許文献１の方法は、帯電器が汚れてから汚れの検知を行うものであるため、帯電器の汚れるのを未然に防止することができないという課題がある。また、帯電器がどれだけ汚れるかは環境空気の汚れ度合いによっても変わるが、従来の画像形成装置ではこのような環境要素を配慮したクリーニング動作は行われていなかった。

本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたものであり、環境に応じた最小限のクリーニング動作により最大のクリーニング効果を得ることのできる画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために本発明は、空気中の粉塵等の汚れにより機械寿命若しくは画像品質に影響を及ぼす機械部品をクリーニングする機構を備えた画像形成装置において、機内若しくは機外に設置された空気中の粉塵等の汚れを検知する空気汚れセンサを設け、該センサによって検知した空気中の粉塵等の汚れ具合により、前記クリーニング機構の動作を制御することを特徴とする。

このような制御により、環境空気の汚れ具合に応じてクリーニング機構の動作間隔、動作時間が可変される。

また、温度又は湿度を検知するセンサを備え、その検知結果と前記空気汚れセンサで検知した結果とを総合して、前記クリーニング機構の動作を制御することにより、粉塵量等の環境空気の汚れ具合だけでなく、温度や湿度などの他の環境因子を加味し、組み合わせにより緻密な制御が行えるようになる。

そして、画像印字数若しくは印字密度、又はトナー消費量若しくは機械駆動時間のひとつ以上の情報を前記空気汚れセンサの検知結果に加えてクリーニング機構の動作を制御することにより、部品の消耗・劣化の程度などの画像形成装置に固有の情報をも加味し、組み合わせにより更に緻密な制御が行えるようになる。

また、クリーニング機構の動作制御方法（動作時間、間隔など）を数パターン設け、そのパターンを任意に選択設定できるようにすると、ユーザの好みに応じた使い勝手の良い画像形成装置を提供することができる。

本発明によると、環境空気の汚れ具合に応じてクリーニング器の動作間隔、動作時間を可変させ、定着画像に不具合が出る前に察知してクリーニング動作を入れるようにしたので、環境に応じた最小限のクリーニング動作により最大のクリーニング効果を得ることができる。また、ユーザが画像形成装置を使用できない期間をできるだけ少なくすることができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を参照して説明する。

図１は、電子写真方式の画像形成装置の概略構成を示す模式図である。図１において、複写機１０の頂面には開閉自在な原稿圧着板１２が配置されている。この頂面の正面側には、コピー枚数などが入力される操作パネル表示部（図示せず）が配置されている。また、複写機１０には、複数枚のカット紙が収容されるユニバーサルカセット１６が複写機１０の本体前側から出し入れ自在に備えられている。ユニバーサルカセット１６の一端側には、カセット内に収容された記録紙などの記録媒体を最上位紙から順に搬送経路へと送り出すためのピックアップローラ２０が設けられている。搬送経路のピックアップローラ２０の下流側にはレジストローラ対２２が設けられている。複写機１０の左側壁には、画像の形成された記録紙が積載される排紙トレイ５０が備えられている。

また、複写機１０の右側壁には機外の空気を機内に取り込むための吸気口１７が開口し、この吸気口１７と対向する複写機１０の左側壁には機内の空気を機外に排出するための排気口１８が開口しており、複写機１０の内部には吸気口１７から排気口１８へ至る通気経路が形成される。そして、複写機１０の内部の吸気口１７に臨む位置には吸気ファン５１が設けられ、この吸気ファン５１が回転駆動されることにより、機外の空気が吸気口１７より機内に取り込まれ、上記通気経路を空気流が流れる過程で機内の熱を運び、排気口１８から空気が排気されることにより熱を機外へ放出する。これにより、現像器３４や定着器４０など発熱部の冷却を行い、これらから放出される熱による機内温度の異常な上昇を防止している。

上記した原稿圧着板１２の下には、原稿２４が載置される原稿台ガラス２６が配置されている。画像面が下になるように原稿台ガラス２６に原稿２４を載置し、原稿圧着板１２で原稿２４を押さえて固定する。原稿２４に記録された画像は、光源ランプ（図示せず）などを備えた周知の光学系２８で読み取られ、原稿に記録された画像の情報を担持する光（破線Ａで示す）が得られる。この光は、高圧電源１１（図３参照）により高電圧を印加された帯電器（コロナ帯電器）３０によって一様に帯電された感光ドラム３２に照射されて静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像器３４から供給された現像剤（トナー）で現像されて現像像が形成される。一方、ユニバーサルカセット１６からピックアップローラ２０によって送り出された記録媒体は矢印Ｂ方向に給紙され、さらにレジストローラ対２２によって感光ドラム３２と転写帯電ローラ３６とのニップ部まで搬送され、転写帯電ローラ３６によって感光ドラム３２上の現像像が記録媒体に転写される。

現像像が転写された記録媒体は、搬送ガイド３８上を案内されて定着器４０に搬送される。定着器４０にはヒートローラ４２とプレスローラ４４が配置されており、これら２つのローラ４２，４４に記録媒体が挟まれながら搬送されて、現像像が記録媒体に定着される。このようにして現像像が定着された記録媒体は排紙ローラ対４８によって排出されて排紙トレイ５０に積載される。なお、転写後に感光ドラム３２に残留したトナーはクリーニング装置４６のドラムクリーニングローラ４７によって取り除かれる。定着後にヒートローラ４２に残留したトナーは定着クリーニングローラ４５によって取り除かれる。

以下、本発明に特徴的な構成を帯電器３０のクリーニング器３７を例として説明する。

上記した帯電器３０は、所定方向に延びる帯電ワイヤ３３に電圧を印加してグリッド３５の周囲の空気をイオン化することにより、感光ドラム３２の表面を一様に帯電するものである。このような帯電器３０を長期間に渡って使用した場合、帯電ワイヤ３３やグリッド３５がトナー（現像剤）や埃などで汚される。このように帯電ワイヤ３３やグリッド３５が汚されると、帯電効率が低下する。また、帯電ワイヤ３３やグリッド３５からの放電にむらが生じて感光ドラム３２の表面が一様に帯電されないことがあり、画像むら等が発生して画像品質が低下する。

そこで、汚れた帯電ワイヤ３３を清掃する技術が従来から提案されている。図２を参照して、帯電ワイヤ３３及びグリッド３５を清掃するクリーニング器３７を備えた帯電器３０について説明する。図２は、帯電ワイヤ及びをグリッド清掃するクリーニング器を備えたコロナ帯電器の概略構成を示す斜視図である。

図２において、帯電器３０の全体形状は、感光ドラム３２の回転軸方向（図１の紙面に垂直な方向）に延びる箱形状である。帯電器３０は、上記の回転軸方向に広がって延び下面が開放されたシールドケース３１を有し、このシールドケース３１の長手方向両端に位置して対向する一対の端壁の中間に帯電ワイヤ３３が位置している。この帯電ワイヤ３３の長手方向両端部はそれぞれ引張りばね（図示せず）などを介して固定されている。このため、帯電ワイヤ３３は緩まずに緊張状態（引っ張られたままの状態）にある。シールドケース３１の下面には、その長手方向に所定の間隔で平行に並ぶ複数の長孔３５ａを有する板金から成るグリッド３５が配置されている。

これらの帯電ワイヤ３３及びグリッド３５を清掃するクリーニング器３７がシールドケース３１内に配置されている。クリーニング器３７は、“山”の字状のスリット溝３９ａを有する概略矩形の保持部材３９と、スリット溝３９ａの一部を大きめにカットした形状に形成された取付け部３９ｂに取付けられ帯電ワイヤ３３をその両側から挟み込んで清掃するワイヤ清掃用パッド（清掃部材）４１と、保持部材３９のグリッド側面（下面）に取付けられグリッド３５の内面を摺擦して清掃するグリッド清掃用パッド（清掃部材）４３とを備えている。

このクリーニング器３７は、モータ等の駆動源１４（図３参照）により帯電ワイヤ３３に沿って帯電器３０の長手方向に往復動可能に配置されている。このようなクリーニング器の駆動機構の構成は、従来公知のものを用いることができる（例えば、特開２００１−１４２２８４号公報参照）。従って、駆動機構を動作させることにより、ワイヤ清掃用パッド４１が帯電ワイヤ３３をその両側から挟み込んで接触するとともに、グリッド清掃用パッド４３がグリッド３５の内面を摺擦しながら自動でクリーニング器３７が往復動するので、帯電ワイヤ３３及びグリッド３５に付着している現像剤や埃などが除去されることとなる。

ところで、帯電ワイヤ３３やグリッド３５に付着した汚れがひどくなると、クリーニング器３７を数回往復動させる程度では付着した汚れを十分に除去できなってしまう。そこで、可能な限り汚れがひどくなる前に早め早めにクリーニング動作を行った方が好ましいということになる。しかしながら、頻繁にクリーニング動作を行うことはユーザにとっては面倒であり、負担が大きい。

そこで、これを解決するための手段について図３を用いて説明する。図３において、帯電器３０の近傍には、空気の汚れを検知する空気汚れセンサ４９が設けられている。空気汚れセンサ４９としては、例えば、熱線型半導体式センサなどを使用することができる。熱線型半導体式センサは、白金線のコイルに半導体を焼き付けた構造である。コイルが半導体を４００℃前後に熱し、その半導体に空気の汚れの原因となる物質が付着すると半導体の表面で化学反応を起こす。このとき半導体の抵抗値が変わり、コイルを流れる電流に変化が生じる。この変化を検出し、空気中の粉塵やガス状の各種空気汚染物質（ＶＯＣ、タバコ煙、ＣＯ等）の量を検知するものである。

そして、中央制御装置１５には、予め空気中の粉塵量を変更した実験により、帯電器３０（すなわち、帯電ワイヤ３３やグリッド３５）の汚れ具合のデータを出し、この関係（テーブル）を組み込んでおく。そして、空気汚れセンサ４９により定期的若しくは定常的（例えば、電源オン時）に空気の汚れを検知して中央制御装置１５により積算し、この積算値が所定の閾値を超えた場合は、中央制御装置１５が電源１３に指令を出し駆動源１４を駆動することにより帯電器３０のクリーニング動作を行う。

このように、環境空気の汚れ具合に応じてクリーニング器３７の動作間隔、動作時間を可変させ、定着画像に不具合が出る前に察知してクリーニング動作を入れるようにしたので、環境に応じた最小限のクリーニング動作により最大のクリーニング効果を得ることができる。また、ユーザが画像形成装置を使用できない期間をできるだけ少なくすることができる。

ここで、帯電器３０が汚れる要因には、静電引力によって粉塵等の荷電粒子が帯電ワイヤ３３やグリッド３５に引っ張られ付着すること及びこの付着した荷電粒子が帯電ワイヤ３３やグリッド３５の表面で化学反応を起こして帯電生成物を形成することの２つがある。この場合、前者の汚れは温度、湿度によらずほぼ一定であるが、後者の汚れ度合いは通常温度が高い方が大きくなる。また、帯電生成物が湿気を吸収すると二次的な不具合が生じる。このように、帯電器３０の汚れやすさは、粉塵量等の環境空気の汚れ具合だけでなく、温度や湿度などの環境因子にも影響を受けるので、空気の汚れ単独で評価するのではなく、温度や湿度など他の環境因子との組み合わせにより総合評価するのが望ましい。

この場合、新たに温度センサや湿度センサを設けてもよいが、コスト削減のため、既存の画像形成装置が本来的に備える温度センサや湿度センサを利用することができる。一般的に、画像形成装置では機内の温度や湿度により作像プロセスそのものを制御している。特に現像器３４では、温度や湿度が変わるとトナーの載りが変わるので、温度センサ、湿度センサを備えて、これらの検知結果を用いてトナーの攪拌制御などを行っている。

このような温度や湿度を加味したクリーニング動作の制御例としては、温度が比較的高いときや湿気が比較的高いときは、上記のように帯電器に付着した汚れによる弊害が顕著に出やすいので、例えば、空気汚れセンサ４９による空気の汚れの検知結果自体を通常の温度や湿度のときよりも過大評価するという制御の仕方と、空気の汚れの検知結果自体は温度や湿度によらず不変とし、その積算値が閾値（基準値）を超えたときにクリーニング動作に入るときのその閾値を通常の温度や湿度のときよりも小さく設定するという制御の仕方が考えられる。いずれにしても、通常の温度や湿度の場合よりも早めにクリーニング動作が行われることになる。

また、画像形成装置の使用頻度により部品の消耗・劣化の程度が変わってくるので、画像印字枚数若しくは印字密度、又はトナー消費量若しくは機械駆動時間のひとつ以上の情報を上記各種センサの検知結果に勘案して、クリーニング動作の制御を行うようにしてもよい。

このような使用頻度に関する情報を加味したクリーニング動作の制御例としては、画像形成装置が酷使されている場合は通常の使用状態よりも早めにクリーニング動作を行うようにし、逆にあまり使われてない場合は通常のクリーニング動作に切りかけるという制御が考えられる。

また、ユーザの中には、多少定着画像に不具合が出ても構わないが、コピー動作が頻繁に中止されることを嫌う人がいる。逆に、画質にこだわる人もいてユーザの好みが変わってくる。このため、クリーニング動作の制御方法（動作時間、間隔など）を数パターン設け、そのパターンを任意に選択設定できるようにすると、ユーザの好みに応じた使い勝手の良い画像形成装置を提供することができる。その他、地域によって空気の汚染がひどい地域では早め早めにクリーニング動作に入るようにしてもよい。

なお、上記の実施形態では、クリーニングする対象物は帯電器を例にして説明したが、光学系２８の防塵ガラスなど空気中の粉塵等の汚れにより機械寿命若しくは画像品質に影響を及ぼす機械部品であればどの部分も対象とすることができ、本発明を適用することができるものである。

なお、空気汚れセンサを設ける箇所は、クリーニングの対象物の近傍には限られず、機外の空気が取り込まれる吸気ファン５１の近くなど任意の位置に配置することができる。

また、クリーニング動作を行うタイミングは基本的にはコピー動作に入る前の待機時間が望ましいが、このタイミングは対象物によって変えてもよい。例えば、帯電器３０などの作像プロセスそのものを構成する対象物であれば、コピー動作中であっても作像プロセスに入る前の前後の給紙時や排紙時であれば問題はないので、連続コピー時などはこの期間に行ってもよい。

本発明は、電子写真を用いる複写機やプリンターのような画像形成装置に利用することができる。

は、本発明に係る電子写真方式の画像形成装置の概略構成を示す模式図である。は、上記画像形成装置の帯電器のクリーニング器の概略斜視図である。は、上記画像形成装置のクリーニング器の動作制御例を説明するための概略ブロック図である。

符号の説明

１０複写機
１１高圧電源
１３電源
１４駆動源
１５中央制御装置
３０帯電器
３１シールドケース
３３帯電ワイヤ
３５グリッド
３７クリーニング器
４９空気汚れセンサ

Claims

空気中の粉塵等の汚れにより機械寿命若しくは画像品質に影響を及ぼす機械部品をクリーニングする機構を備えた画像形成装置において、機内若しくは機外に設置された空気中の粉塵等の汚れを検知する空気汚れセンサを設け、該センサによって検知した空気中の粉塵等の汚れ具合により、前記クリーニング機構の動作を制御することを特徴とする画像形成装置。
温度又は湿度を検知するセンサを備え、その検知結果と前記空気汚れセンサで検知した結果とを総合して、前記クリーニング機構の動作を制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
画像印字数若しくは印字密度、又はトナー消費量若しくは機械駆動時間のひとつ以上の情報を前記空気汚れセンサの検知結果に加えてクリーニング機構の動作を制御することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
クリーニング機構の動作制御方法を数パターン設け、そのパターンを任意に選択設定できることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の画像形成装置。