JP4720445B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、特に、電子写真方式によるモノクロ／カラーの複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式による画像形成装置では、感光体をまず所定の電位に一様に帯電させる必要がある。この種の帯電手段としては、近年、高効率・低オゾン化の要請によって鋸歯状の放電電極を持つタイプのコロナ放電器を用いることが主流になっている。鋸歯状の放電電極は、従来のワイヤを放電電極とするタイプに比べて放電方向が狭いことから、同じ電流・電圧であっても放電エネルギが高いこと、放電部が鋸歯状の先端部に限られることで、オゾンなどの発生が少ないという利点を有している。

ところで、鋸歯状の放電電極はその先端部分に放電が集中することにより、空気中の埃、主に、シリカなどの物質と結合しやすく、先端部分にニードル状に蓄積し、放電の障害となる。このような放電障害は鋸歯状の放電電極に限らずワイヤ状の放電電極にあってもトナーなどの異物が付着することによって発生する。放電障害は放電むらとなって、具体的には、感光体上に筋状の電位のむらを発生させ、画像上に筋状のノイズとして現れる。放電電極による放電むら以外にも、シールド電極や制御電極がトナーなどで汚れたり、放電電極からのオゾン風によって酸化することにより、放電むらが発生する。この種の放電むらを防止するためには、その原因となる前記ニードルや汚れ、酸化物などの付着物を除去することが必要となる。

前記付着物を除去する方法として、従来では、モケット材などの植毛部材や樹脂製のローラからなる清掃部材を放電電極の両側から押圧しつつ放電電極に沿って移動させることで、付着物を清掃（除去）する手段が用いられていた。放電電極に限らずシールド電極や制御電極に対しても同様な清掃手段が採用され、帯電器の長寿命化の一助となっていた。そして、清掃部材はモータなどを駆動源としてねじやワイヤを介して放電電極に沿って（感光体の軸方向に）自動的に往復移動するように構成されている。帯電器の清掃はオペレータからの指令に基づくか、制御プログラムに予め入力された所定のタイミング（例えば、所定枚数のプリント終了ごと）で行われる。

自動清掃装置においては、帯電器の画像形成領域に対応する部分を一様に清掃するというのが基本的な機能である。それを実行するには、清掃部材が画像形成領域の内外のいずれに存在しているかを確実に検出する必要がある。例えば、清掃部材が画像形成領域内に存在している状態で画像形成動作を行った場合、清掃部材が存在する位置では帯電障害が発生し、画像に大きな欠損を生じることになるからである。

また、自動清掃制御に関して、清掃部材を必ず同じ位置から清掃動作を開始させると、機構及び制御プログラムを簡易化できる。移動起点（待機位置）を画像形成領域外に設定すれば、通常の画像形成動作に影響を及ぼさない最適なセッティングとすることができる。さらに、清掃部材を移動範囲を逸脱しないように動作させることが重要であり、特に、清掃部材が移動範囲の端部近傍に達したことを確実に検出することは、周辺部材との衝突を回避するために必要である。

自動清掃装置における清掃部材の位置検出に関しては、特許文献１にはフォトカプラを用いることが記載されており、特許文献２にはモータの駆動電流値から検出することが記載されており、特許文献３には駆動軸に設けたトルク変動検出器から検出することが記載されている。

しかしながら、フォトカプラを用いることは、受光素子の特性上遮光部材と検出位置精度との関係が厳しく設計の自由度も少なく、スペース的な制約が大きいという問題点を有している。しかも、発光素子を必要とし、画像形成装置の消費電力を増大させてしまう。一方、モータ駆動電流値から清掃部材の位置を検出することは、モータの劣化や駆動部の抵抗増加などによる電流値の変化に対応することが困難で、位置検出精度に問題を有している。また、駆動軸にトルク変動検出器を設けて位置検出を行うことは、前記モータ駆動電流値に基づく場合と同様に、駆動部の抵抗増加などの変化に対応することが困難で、さらに、清掃部材がトラブルによって移動途中で停止した場合でも、その抵抗増加を正しい位置にあるものとして誤認識することがある。
特開昭６１−２９２６５５号公報 特開平８−２４８７３８号公報 特開平１０−９０９７９号公報

そこで、本発明の目的は、帯電手段を清掃するための清掃手段の位置を、簡単な構成で、かつ、省エネルギ化に対応して検出することができ、さらに、高精度かつスペース効率よく清掃手段の位置を検出することのできる画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明は、
像担持体を一様に帯電するための帯電手段と、像担持体上に静電潜像を形成するための露光手段と、静電潜像を可視像化するための現像手段と、可視像を記録材上に転写するための転写手段と、像担持体上の残留電荷を除去するための除電手段と、前記帯電手段の放電電極、制御電極又はシールド電極の少なくともいずれかを清掃するための清掃手段と、を備えた画像形成装置において、
前記清掃手段を前記帯電手段の長手方向に沿って像担持体の画像形成領域から外れた位置を起点として往復移動させる移動手段と、
前記除電手段が有する発光部材から放射される光が、前記清掃手段に設けられた遮光部材により遮光される状態を、受光部材で検知することによって、前記清掃手段が前記移動起点及び復動起点に位置しているか否かを検出する起点検出手段と、
前記起点検出手段からの検出信号に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
を備え、
前記清掃手段は前記除電手段の表面に接触状態で配置された弾性部材を有し、該弾性部材は前記清掃手段と一体的に移動して除電手段の表面を清掃すること、
を特徴とする。

本発明に係る画像形成装置においては、清掃手段が移動起点及び復動起点に位置しているか否かを除電手段が有する発光部材から放射される光が、清掃手段に設けられた遮光部材により遮光されているか否かを受光部材で検出するようにしたため、起点検出手段は受光部材のみで構成することができ、構成的な簡略化及び省エネルギ化を図ることができる。

本発明に係る画像形成装置において、起点検出手段を光センサにて構成すればよく、光センサ自身はその特性上広い面積で感度を有することから、配置の自由度が大きく、位置検出精度を比較的自由に設定可能で、高精度な位置検出が可能となる。

さらに、前記遮光部材は、除電手段の表面に接触状態で配置された弾性材を備え、該弾性材は清掃手段と一体的に移動して除電手段の表面を清掃するように構成したため、帯電手段の清掃時に除電部材の清掃をも兼ねることができる。

また、前記制御手段は清掃手段が移動中は除電手段が像担持体の画像形成領域を除電しないように制御することが好ましい。像担持体の劣化を極力防止することができる。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
図１に示す画像形成装置３０は、電子写真法によるプリンタであって、矢印Ｙ方向に回転駆動される感光体ドラム１の周囲に、該感光体ドラム１の表面を一様に帯電させる放電電極２０ａを備えた帯電器２、画像情報に基づいて感光体ドラム１の表面を露光して静電潜像を形成するレーザ走査光学ユニット３、静電潜像を可視像（トナー像）化する現像器４、トナー像を記録紙上に転写する転写器６、感光体ドラム１上の残留トナーを除去するクリーニングユニット８、感光体ドラム１上の残留電荷を除去する除電器９を設けたものである。

記録紙は自動給紙部５から１枚ずつ自動的に給紙され、搬送経路Ｓに沿って搬送され、感光体ドラム１と転写器６との間を通過する際にトナー像を転写され、定着ユニット７でトナーの加熱定着を施された後、図示しないトレイ上に排出される。

また、画像形成装置３０には前記各種作像機器の動作を制御するための制御部３１が設置されている。なお、各種作像機器の構成、動作及び電子写真方式による画像形成プロセスの詳細は周知であり、その詳細な説明は省略する。

画像形成プロセスにおいて、帯電器２による帯電工程が最初に実行され、帯電工程において感光体ドラム１に均一で安定した電荷を付与することがそれ以降の工程を良好に実行するための前提となる。仮に、帯電むらを生じたりすると、後工程で各種作像機器が良好に動作しても、高品質な画像を得ることは不可能である。そこで、帯電器２に以下に詳述する清掃手段２３を設け、放電電極２０ａなどの清掃を定期的に実行する。

（第１実施例、図２〜図５参照）
図２に示すように、帯電器２は、鋸歯状の放電電極２０ａ、制御電極２０ｂ、シールド電極２０ｃから構成され、放電電極２０ａは感光体ドラム１の軸方向に画像形成領域の全長にわたって延在している。

清掃手段２３は、放電電極２０ａを挟み込むように配置された、例えば、植毛部材からなる清掃部材２１ａ，２１ｂ、該清掃部材２１ａ，２１ｂを保持する保持部材２２から構成されている。清掃部材２１ａ，２１ｂは、図３に示すように、放電電極２０ａを部分的に挟み込んでおり、保持部材２２に固定した図示しないナット部材が図示しないボールねじと螺合し、該ボールねじが図示しないモータにて正転／逆転を切り換えて回転駆動されることにより、図３中左右方向（矢印ａ，ｂ参照）に往復移動する。

ここで、清掃手段２３の移動起点をＡ、往動起点をＢとすると、それぞれの起点Ａ，Ｂには光センサ２５ａ，２５ｂが設置されている。清掃手段２３において、移動起点Ａは放電電極２０ａの図３中左端に接触している位置に対応し、往動起点Ｂは放電電極２０ａの右端に接触している位置に対応する。従って、清掃手段２３が起点Ａ，Ｂ間で往復移動することにより、放電電極２０ａの全長が清掃されることになる。

図３において、感光体ドラム１の画像形成領域はＸ１であり、除電器９はこの領域Ｘ１を含めてその外方に隣接して位置する前記起点Ａ，Ｂに対応する領域Ｘ２をも光照射可能なように構成されている。具体的には、除電器９は複数の並置された発光素子からなり、領域Ｘ１と領域Ｘ２とで点灯・消灯を制御可能とされている。

前記保持部材２２の一端は、図２に示すように、シールド電極２０ｃから外方に突出して光センサ２５ａ，２５ｂに対向する遮光部２２ａとされている。遮光部２２ａは清掃手段２３が移動起点Ａに位置しているときは除電器９からの光を光センサ２５ａに対して遮光し、復動起点Ｂに位置しているときは光センサ２５ｂに対して遮光する。そして、清掃手段２３が起点Ａ，Ｂのいずれにも位置していないとき（図３の状態）、即ち、放電電極２０ａを清掃途中にあるとき、遮光部２２ａは光センサ２５ａ，２５ｂを開放し、除電器９からの光が光センサ２５ａ，２５ｂに入射することになる。

清掃手段２３は移動起点Ａ（ホームポジション）に常時セットされており、このホームポジションにセットされている状態で画像形成動作が行われる。このとき、除電器９は画像形成領域Ｘ１に対応する部分の発光素子が点灯される。

一方、非画像形成時であって帯電器２に対する清掃モードにおいて、除電器９は領域Ｘ２に対応する部分の発光素子が点灯され、光センサ２５ａからの信号で清掃手段２３が移動起点Ａに位置していることを確認のうえ図示しないモータが正転され、清掃手段２３が矢印ａ方向に移動を開始する。清掃手段２３が起点Ｂに到達したことは光センサ２５ｂからの信号で検出され、直ちにモータが逆転されて清掃手段２３が矢印ｂ方向に移動する。清掃手段２３が起点Ａに到達したことは光センサ２５ａからの信号で検出され、モータを正転に切り換えることで再度往動する。

清掃手段２３がこのような往復移動を複数回繰り返すことで、放電電極２０ａが清掃されることになる。そして、光センサ２５ａが清掃手段２３の起点Ａへの復帰を検出したことによって清掃モードを終了する。

なお、清掃モードはオペレータからの指令による任意のタイミングで、あるいは、前記制御部３１に予め格納されたプログラムに基づいて所定回数のプリント動作が終了した後、あるいは、画像形成装置３０の電源投入時に、実行される。

ところで、光センサ２５ａ，２５ｂは遮光部２２ａが起点Ａ，Ｂに進入することによって除電器９からの光を徐々に遮光され、開放されているときの受光量から遮光部２２ａが光を遮った量が所定値に達すると、制御部３１は清掃手段２３が起点Ａあるいは起点Ｂに到達したと判断する。

光センサ２５ａ，２５ｂが除電器９からの光を受ける状態を図４に示し、受光率に対する出力値を図５に示す。遮光されていない状態（図４（Ａ）参照）での受光率を１００％とし、そのときの出力値をＰ１とする。遮光部２２ａが光センサ２５ａ，２５ｂに近づいて部分的に遮光すると（図４（Ｂ）参照）、受光率はα％となり、そのときの出力値はＰ２となる。さらに、遮光が進行してほとんどの光を遮光すると（図４（Ｃ）参照）、受光率が略０％となり、そのときの出力値はＰ３となる。

出力値Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３の関係から光センサ２５ａ，２５ｂの感度特性が求められ、実際には特性曲線上の任意の位置を規定値として図５の領域Ｚ内に設定することで、遮光部２２ａの位置、即ち、清掃手段２３の位置を検出することができる。なお、光センサ２５ａ，２５ｂの感度はリニアな特性を有しているため、光センサ２５ａ，２５ｂが汚れたり、設置位置が多少ずれても、清掃手段２３の領域Ｘ２での存在範囲に若干の余裕を持たせれば、経時変化などによる出力値の変化を許容することができる。

除電器９の光源にはランプやＬＥＤ（発光ダイオード）などが用いられ、その波長は一般的に６５０〜８００ｎｍである。一般的に用いられる光センサはこれらの波長よりも広範囲に受光特性を有しているものが多く、通常の光センサを用いることができる。

次に、本第１実施例における制御部３１による清掃モード実行時の制御手順を図６のフローチャートを参照して説明する。清掃モードは、画像形成装置３０の電源の投入、図示しない操作パネルからのオペレータによる実行指令などをトリガとして実行される。

まず、清掃手段２３の現在位置を検出するために、除電器９において前記領域Ｘ２のみに対応する発光素子を点灯させる（ステップＳ１）。このとき、清掃手段２３の位置に応じて、起点Ａで光センサ２５ａが検出する場合、起点Ｂで光センサ２５ｂが検出する場合、いずれの光センサ２５ａ，２５ｂも検出しない場合が生じる。清掃開始時において清掃手段２３は移動起点Ａ（ホームポジション）で検出されるのが正常であるが、それ以外で検出された場合はホームポジションへ復帰させる必要がある。

そこで、光センサ２５ａの受光率αと規定値とを比較し（ステップＳ２）、α＞規定値であれば（清掃手段２３が移動起点Ａになければ）、清掃手段２３を移動起点Ａへ復帰させる（ステップＳ３）。α＜規定値であれば（清掃手段２３が移動起点Ａに存在していれば又は復帰すれば）、清掃手段２３を起点Ｂ側へ移動させる（ステップＳ４）。即ち、清掃動作を開始させる。

次に、復動起点Ｂにおいて光センサ２５ｂにて清掃手段２３の到達を検出する。即ち、光センサ２５ｂの受光率αと規定値とを比較し（ステップＳ５）、α＞規定値であれば（清掃手段２３が復動起点Ｂに到達していなければ）、起点Ｂ側への移動を継続させる（ステップＳ６）。α＜規定値になると（清掃手段２３が復動起点Ｂに到達すると）、清掃手段２３を起点Ａ側へ移動させる（ステップＳ７）。即ち、清掃動作を反転させる。

その後、移動起点Ａにおいて光センサ２５ａにて清掃手段２３の到達を検出する。即ち、ステップＳ２と同様に、光センサ２５ａの受光率αと規定値とを比較し（ステップＳ８）、α＞規定値であれば（清掃手段２３が移動起点Ａに到達していなければ）、清掃手段２３を移動起点Ａへ移動させる（ステップＳ９）。α＜規定値であれば（清掃手段２３が移動起点Ａに到達したことが確認されると）、清掃手段２３の往復回数Ｎが規定数に到達したか否かを判定する（ステップＳ１０）。

即ち、清掃手段２３は１回の清掃モードの実行時に規定回数だけ往復移動して放電電極２０ａを清掃し、往復回数Ｎが規定数に達するまでは、前記ステップＳ４へ戻ってステップＳ４〜Ｓ１０を繰り返し実行する。規定数に到達すると、除電器９を消灯し（ステップＳ１１）、清掃モードを終了する。

以上説明した第１実施例においては、清掃手段２３が移動起点Ａ及び復動起点Ｂに位置しているか否かを除電器９から発せられる情報（光）に基づいて検出するため、光センサ２５ａ，２５ｂのみを設ければよく、構成的に簡略化でき、省エネルギ化を図ることができる。しかも、光センサ２５ａ，２５ｂ自身はその特性上広い面積で感度を有することから、配置の自由度が大きく、清掃手段２３の位置検出精度を比較的自由に設定可能で、高精度な位置検出が可能となる。

また、清掃モード実行時にあっては、除電器９の画像形成領域Ｘ１に対応する発光素子は消灯されているため、感光体ドラム１の画像形成領域に光が照射されることはなく、感光体の劣化を極力防止することができる。

（第２実施例、図７及び図８参照）
図７に示すように、帯電器２は、ワイヤ状の放電電極２０ａ、制御電極２０ｂ、シールド電極２０ｃから構成され、ワイヤ状の放電電極２０ａは感光体ドラム１の軸方向に画像形成領域の全長にわたって延在している。

清掃手段２３は、放電電極２０ａを挟み込むように配置された清掃部材２１ａ，２１ｂ、該清掃部材２１ａ，２１ｂを保持する保持部材２２から構成されている。図８に示すように、清掃部材２１ａ，２１ｂが移動起点Ａ及び復動起点Ｂの間で矢印ａ，ｂ方向に移動すること、保持部材２２の一端に延在した遮光部２２ａが起点Ａ，Ｂにおいて除電器９からの光を光センサ２５ａ，２５ｂに対して遮光すること、除電器９は画像形成領域Ｘ１とそれに隣接する領域Ｘ２とで点灯、消灯を制御可能であることは前記第１実施例と同様である。他の構成は第１実施例と同様であり、図７及び図８において図２及び図３と同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。

さらに、清掃モード時における制御手順も前記第１実施例と同様である。従って、本第２実施例においても第１実施例と同様の作用効果を奏する。

（第３実施例、図９及び図１０参照）
図９及び図１０に示すように、帯電器２及び清掃手段２３は前記第２実施例と基本的に同じ構成を有している。異なるのは、保持部材２２の遮光部２２ａに除電器９に対する清掃部材２６を取り付けた点にある。この清掃部材２６は弾性材からなり、除電器９の表面に接触した状態で配置され、清掃手段２３と一体的に起点Ａ，Ｂ間を移動して除電器９の表面を清掃する。

本第３実施例における他の構成は前記第２実施例と同様であり、図９及び図１０において図７及び図８と同じ部材には同じ符号を付し、重複した説明は省略する。清掃モード時における制御手順も第２実施例（第１実施例）と同様である。従って、本第３実施例においても第２実施例（第１実施例）と同様の作用効果を奏する。加えて、帯電器２に対する清掃部材２６が除電器９の清掃をも兼ねることができる。

（除電器の動作、図１１参照）
除電器９は、画像形成動作中に、帯電、画像露光、現像、転写、残留トナー清掃の各工程を経て感光体が電位的にばらついた状態を光によって消去し、リセット電位に戻すためのものである。画像形成動作中にあっては、画像形成領域Ｘ１に対応する部分（図１１（Ａ）で斜線を付した発光素子９ａ）のみが点灯される。

一方、清掃モードにあっては、前記光センサ２５ａ，２５ｂによる検出のために、画像形成領域Ｘ１に隣接する領域Ｘ２に対応する部分（図１１（Ｂ）で斜線を付した発光素子９ｂ）のみが点灯される。

また、図１２に示すように、画像形成動作中及び清掃モード実行時のいずれにおいても、全ての発光素子を点灯させ、領域Ｘ１，Ｘ２を光で照射させてもよい。この場合、清掃モード実行時において除電器９は全点灯、感光体ドラム１は回転駆動させ、他の作像用機器の動作は停止させる。これにて、清掃モード実行時にも感光体表面を均一に除電することができる。

あるいは、図１３に示すように、除電器９を全点灯状態に制御する場合、画像形成領域Ｘ１の長さに対応した遮光部材２７を感光体ドラム１と除電器９との間に進退させてもよい。図１３（Ａ）は画像形成動作中を示し、遮光部材２７は感光体ドラム１と除電器９との間から退避している。一方、清掃モード実行時にあっては、図１３（Ｂ）に示すように、遮光部材２７を感光体ドラム１と除電器９との間に進入させる。遮光部材２７としては、シャッタ板であってもよく、あるいは、偏光シャッタを用いてもよく、遮光機能を有するものであれば、種々の部材を用いることができる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

前記各実施例においては、清掃部材２１ａ，２１ｂが放電電極２０ａのみを清掃する構成としたものを示したが、制御電極２０ｂやシールド電極２０ｃをも清掃するように構成してもよい。さらに、清掃部材２１ａ，２１ｂは植毛部材以外に樹脂製のローラなどであってもよい。

また、光センサ２５ａ，２５ｂの配置は起点Ａ，Ｂでの受光が可能であれば任意の位置に配置することができ、その配置に応じて遮光部２２ａを設ければよい。

除電器９は発光素子で構成する以外にランプを用いてもよい。この場合、画像形成領域Ｘ１は長尺の一つのランプで、領域Ｘ２はそれぞれ短尺のランプで構成すればよい。また、図１３に示した除電制御を行うのであれば、１本のランプで構成することもできる。

また、清掃手段２３を往復移動させる機構としてはボールねじを用いたもの以外に、ワイヤやベルトを無端状に掛け渡して移動させる機構、リニアモータを駆動源とする機構など種々の駆動機構を用いることができる。

本発明に係る画像形成装置を示す概略構成図である。 第１実施例の要部を示す概略正面図である。 第１実施例の要部を示す概略平面図である。 光センサの受光状態を示す説明図である。 光センサの受光率に対する出力値を示すグラフである。 清掃モード実行時の制御手順を示すフローチャート図である。 第２実施例の要部を示す概略正面図である。 第２実施例の要部を示す概略平面図である。 第３実施例の要部を示す概略正面図である。 第３実施例の要部を示す概略平面図である。 除電器の動作の第１例を示す説明図である。 除電器の動作の第２例を示す説明図である。 除電器の動作の第３例を示す説明図である。

符号の説明

１…感光体ドラム
２…帯電器
３…レーザ走査光学ユニット
４…現像器
６…転写器
９…除電器
２０ａ…放電電極
２０ｂ…制御電極
２０ｃ…シールド電極
２２ａ…遮光部
２３…清掃手段
２５ａ，２５ｂ…光センサ
２６…清掃部材
２７…遮光部材
３０…画像形成装置
３１…制御部
Ａ…移動起点
Ｂ…復動起点
Ｘ１…画像形成領域

Claims (2)

1. 像担持体を一様に帯電するための帯電手段と、像担持体上に静電潜像を形成するための露光手段と、静電潜像を可視像化するための現像手段と、可視像を記録材上に転写するための転写手段と、像担持体上の残留電荷を除去するための除電手段と、前記帯電手段の放電電極、制御電極又はシールド電極の少なくともいずれかを清掃するための清掃手段と、を備えた画像形成装置において、
   前記清掃手段を前記帯電手段の長手方向に沿って像担持体の画像形成領域から外れた位置を起点として往復移動させる移動手段と、
   前記除電手段が有する発光部材から放射される光が、前記清掃手段に設けられた遮光部材により遮光される状態を、受光部材で検知することによって、前記清掃手段が前記移動起点及び復動起点に位置しているか否かを検出する起点検出手段と、
   前記起点検出手段からの検出信号に基づいて前記移動手段を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記清掃手段は前記除電手段の表面に接触状態で配置された弾性部材を有し、該弾性部材は前記清掃手段と一体的に移動して除電手段の表面を清掃すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記清掃手段が移動中は前記除電手段が前記像担持体の画像形成領域を除電しないように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。

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