JP4923827B2 - 清掃用回転体、交換ユニット体及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、清掃用回転体、交換ユニット体及び画像形成装置に関する。

特許文献１には、帯電ロールのインピーダンスの変化を検出することにより、その帯電ロールの汚染の程度を検知する仕組みの開示がある。
特許文献２には、帯電ロールの軸方向にトナー量を検出するセンサを複数並べることにより、帯電ロールの部分的な汚れを検知する仕組みの開示がある。
特許文献３には、帯電ロールの長手方向の全幅に相当する放電領域幅に流れる電流と感光体の画像形成領域からのトナーの付着を受け得る画像形成幅に流れる電流とを計測し、両者の電流差を基に帯電ロールの汚れを検知する仕組みの開示がある。
特開平６−２５０５０４号公報 特開平８−２２０８４６号公報 特開２００４−１９８５８７号公報

本発明は、被清掃体と接触して回転する清掃用回転体を用いてその被清掃体の汚染の程度を把握し得るような仕組みを提供することを目的とする。

本発明の好適な態様である清掃用回転体は、所定の電圧が印加される被清掃体と、繋がれた部材に流れ込む電流値の時間的変化を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された電流値の時間的変化に基づいて前記被清掃体の汚れを判別する判別手段とを備える画像形成装置に設けられ、当該被清掃体を清掃する清掃用回転体であって、通電性を有し、前記検出手段に繋がれる軸と、前記軸を被覆する発泡部材とを備え、その表面から前記軸と接する部位に至る電気抵抗が第１の抵抗域にある第１の部分と当該表面から前記軸と接する部位に至る電気抵抗が前記第１の抵抗域よりも大きい第２の抵抗域にある第２の部分とを有し、前記第１の部分は、前記軸の軸方向に螺旋状に形成されている。

この態様において、前記清掃用回転体の第１の抵抗域は、前記軸の軸方向に連続して設けられてもよい。
前記清掃用回転体の第１の抵抗域は、前記連続して設けられた部分と、前記清掃用回転体の端部において、独立して設けられた部分とから、構成されてもよい。
また、これらの清掃用回転体を含んで交換ユニット体としてもよい。

また、本発明の別の好適な態様である画像形成装置は、これらのいずれかの清掃用回転体と、前記被清掃体と、前記清掃用回転体の軸を、その軸に被覆された発泡部材の表面と前記被清掃体の周面とが軸方向に沿って接するように回転可能に支持する支持手段と、前記第１の部分から前記軸に流れ込む電流値の時間的変化を検出する前記検出手段と、前記検出手段によって検出された電流値の時間的変化に基づいて前記被清掃体の汚れを判別する前記判別手段とを備える。
この態様において、前記判別手段は、前記検出手段によって検出された電流が予め定められた閾値を下回った場合に、前記被清掃体において前記第１の部分と接触していた部位を汚染部位として特定してもよい。
この態様において、前記被清掃体は、画像を保持する像保持体を帯電する帯電ロールであってもよい。

請求項１に記載の発明によると、接触して回転する被清掃体の材料の抵抗値によらず、清掃用回転体に設けられた第１の抵抗域を流れる電流を検知することによって、被清掃体の表面の汚染について判別することができる。
請求項２に記載の発明によると、被清掃体の汚れを軸方向にわたって判別することができる。
請求項３に記載の発明によると、被清掃体の汚れの位置を判別することができる。
請求項４に記載の発明によると、汚れた被清掃体を容易に交換できる。
請求項５に記載の発明によると、画像形成装置に設けられた判別手段により、汚れの程度を容易に判別できる。
請求項６に記載の発明によると、画像形成装置に設けられた判別手段により、汚れの部位を特定することができる。
請求項７に記載の発明によると、帯電ロールの材料や表面抵抗を変化させることなく、その汚れを判別することができる。

（発明の実施の形態）
本願発明の実施形態について説明する。
図１は本実施形態に係る画像形成装置を示している。これは所謂タンデム型、所謂中間転写型の画像形成装置であって、例えば、電子写真方式にて各色成分トナー像が形成される複数の画像形成ユニット１０(具体的には１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)と、各画像形成ユニット１０にて形成された各色成分トナー像を順次転写(一次転写)、保持させる中間転写ベルト２０と、中間転写ベルト２０上に転写された重ね画像を記録材としての用紙Ｐに二次転写(一括転写)させる二次転写装置３０と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着装置５０とを備えたものである。

本実施形態において、各画像形成ユニット１０は、矢線Ａ方向に回転する被帯電体あるいは像保持体としての感光体ドラム１１と、感光体ドラム１１を帯電する帯電装置１２と、帯電された感光体ドラム１１上に静電潜像を書き込むレーザ露光器１３（図中露光ビームを符号Ｂｍで示す）とを備えている。また、各画像形成ユニット１０は、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１上の静電潜像を可視像化する現像器１４と、感光体ドラム１１上の各色成分トナー像を転写材としての中間転写ベルト２０に転写する一次転写ロール１５とを有している。さらに、各画像形成ユニット１０は、感光体ドラム１１上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１６と、ドラムクリーナ１６を通過した後の感光体ドラム１１表面を除電する除電器１７とを備えている。

感光体ドラム１１は、その表面に有機感光層を有している。また、帯電装置１２は、感光体ドラム１１に対して放電を行うことで、感光体ドラム１１を所定の電位(例えば−５００Ｖ)に帯電させるようになっている。なお、これら感光体ドラム１１および帯電装置１２の詳細については後述する。さらに、レーザ露光器１３は、画像信号に応じた露光を行い、帯電装置１２によって帯電された感光体ドラム１１の表面電位を例えば−５０Ｖまで低下させることで、画像情報に応じた静電潜像を形成する。さらにまた、現像器１４は、それぞれ、イエロー、マゼンタ、シアン、黒のトナーと、磁性体を半導電性の物質でコートしてなるキャリアとを含む二成分現像剤を内蔵しており、これらキャリアおよびトナーを攪拌し互いに摩擦させることでトナーを負極性に帯電させ、その後、現像スリーブ上を搬送され、現像スリーブに印加される現像バイアスにより感光体ドラム１１表面の露光部に反転現像される。

この現像に用いられる現像剤Ｄについて、図２を参照して詳細に説明する。現像剤Ｄは、図２(ａ)に示すように、磁性を有するキャリアＣと、イエロー、マゼンタ、シアン、あるいは黒に着色されたトナーＴとを含んでいる。また、現像剤Ｄは、図２(ｂ)に示すように外添剤Ｓを含んでいる。
現像剤Ｄにおいて、キャリアＣとしては、平均粒径が約３５μｍのフェライトビーズが用いられる。また、外添剤Ｓとしては、平均粒径５〜２００ｎｍのシリカ(ＳｉＯ₂)、チタニア(ＴｉＯ₂)、およびセリア(ＣｅＯ₂)等の無機微粒子が用いられる。さらに、トナーＴは、負極性に帯電する極性を有するものであって、懸濁重合法、乳化凝集合一法、溶解懸濁法等により、ポリエステルやスチレンアクリルなどのバインダ樹脂に着色剤、ワックスを内添してなる微粒子である。粒径は、コールターカウンター(コールター社製)による測定結果で体積平均粒径が約６.４μｍであった。トナー形状(球形の度合)は形状係数で表し、光学顕微鏡(ミクロフォトＦＸＡ:ニコン社製)で得たトナーの拡大写真を、イメージアナライザＬｕｚｅｘ３(ニレコ社製)により画像解析を行い、次の式で算出した。

この式は、トナーＴの投影面積と、それに外接する円の面積との比で表しており、真球の場合に１００となり、形状が球形から離れるにつれて数字が大きくなっていく。形状係数が小さければ、転写の際に転写されずに残る残留トナーの量が減少していくため、トナーＴの形状係数は１００〜１４０程度であることが望ましく、本実施形態では、トナーＴの形状係数は１３４であった。なお、トナーＴの体積平均粒径は、良好な画像を形成するという観点からすれば、３〜１０μｍの範囲内であることが好ましい。

さらに、外添剤Ｓについては、トナーＴに対し、シリカを１.４８重量％だけ添加している。また、シリカの他に、チタニアを０.８重量％、そしてセリアを０.７重量％、それぞれ添加している。ここで、外添剤Ｓとして使用されるシリカの平均粒径は１００ｎｍ、その形状係数は１４０以下であり、略球形となっている。

図１において、一次転写ロール１５は、例えば、発泡ウレタンゴムからなり、その抵抗値は１０^６〜１０^８Ωに調整されている。さらに、ドラムクリーナ１６は、感光体ドラム１１の回転方向(Ａ方向)に対向する方向(所謂ドクター方向)に突出して配置されるドラムクリーニングブレード１６ａを有している。

また、中間転写ベルト２０は、複数（本実施形態では３つ）の支持ロールである駆動ロール２１、テンションロール２２、およびバックアップロール２３に掛け渡され、矢線Ｂ方向に回転する。ここで、駆動ロール２１は中間転写ベルト２０を駆動する機能を有している。また、テンションロール２２は中間転写ベルト２０の張力を調整する機能を有している。さらに、バックアップロール２３は後述するように二次転写装置３０の一部として機能している。ここで、中間転写ベルト２０は、ポリイミドあるいはポリアミド等からなる単層ベルトであり、その厚みは例えば０.１ｍｍに設定される。さらに、一次転写ロール１５には、トナーの帯電極性と逆極性の一次転写バイアス(本実施の形態では正極性)が印加されるようになっており、感光体ドラム１１上のトナー像が中間転写ベルト２０にそれぞれ順次静電吸引され、中間転写ベルト２０上に重ねトナー像として形成されるようになっている。

更に、二次転写装置３０は、中間転写ベルト２０のトナー保持面側に圧接配置される二次転写ロール３１と、中間転写ベルト２０の裏面側に配置されて二次転写ロール３１の対向電極をなすバックアップロール２３とを備えており、このバックアップロール２３には二次転写バイアスを印加する金属製の給電ロール３２が配置されている。二次転写ロール３１は、設置された導電性ロールであり、その表面電位を常に接地電位と等電位に保つため、その体積抵抗率は１０^７Ω・ｃｍ以下の低抵抗であることが望ましい。また、二次転写ロール３１の下側には、ポリウレタン製のロールクリーニングブレード３３ａを備えたロールクリーナ３３が配設されており、二次転写時に二次転写ロール３１に付着したトナー等を除去するようになっている。さらに、バックアップロール２３は、絶縁性ロールに半導電性の薄層フィルムを被覆して形成されている。この薄層フィルムは、厚さ１０〜２００μｍに形成され、その表面抵抗率が１０^７〜１０^１1Ω/□(□:単位面積)に調整されている。

さらに、二次転写ロール３１からみて中間転写ベルト２０の移動方向下流側には、二次転写後の中間転写ベルト２０表面をクリーニングするベルトクリーナ３４が設けられている。このベルトクリーナ３４は、中間転写ベルト２０の回転方向(Ｂ方向)に対向する方向(ドクター方向)に突出して配置されるベルトクリーニングブレード３４ａを有している。一方、二次転写ロール３１からみて中間転写ベルト２０の移動方向上流側には、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)における画像形成タイミングをとるための基準となる基準信号を発生する基準センサ(ホームポジションセンサ)３５が配置されている。この基準センサ３５は、中間転写ベルト２０の非画像部に設けられた所定のマーク２０ａを認識して基準信号を発生しており、この基準信号の認識に基づく制御部(図示せず)からの指示により、各画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)が画像形成を開始するように構成されている。

更に、用紙搬送系は、用紙トレイ４０からの用紙Ｐを給紙ロール４１にて所定のタイミングで繰り出し、搬送ロール４２及び搬送シュート４３を介して二次転写装置３０において中間転写ベルト２０と二次転写ロール３１とが接する二次転写位置へと送り込む。そして、二次転写後の用紙Ｐを定着装置５０へと搬送するようになっている。

次に、本実施の形態に係る画像形成装置の作像プロセスについて説明する。ユーザによりスタートスイッチ(図示せず)がオン操作されると、所定の作像プロセスが実行される。具体的に述べると、例えば、この画像形成装置をデジタルカラー複写機として構成する場合には、図示しない原稿台にセットされる原稿をカラー画像読み取り装置(図示せず)により読み取り、その読み取り信号を画像信号処理によってデジタル画像信号に変換してメモリに一時的に蓄積し、その蓄積されている四色(Ｙ,Ｍ,Ｃ,Ｋ)のデジタル画像信号に基づいて各色のトナー像形成を行わせるようにする。

すなわち、画像信号処理によって得られた各色のデジタル画像信号に基づいて画像形成ユニット１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)をそれぞれ駆動する。そして、各画像形成ユニット１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋでは、帯電装置１２により帯電された感光体ドラム１１にデジタル画像信号に応じた静電潜像をレーザ露光器１３にてそれぞれ書き込ませる。そして、形成された各静電潜像を各色のトナーが収容される現像器１４により現像し、各色のトナー像を形成させる。なお、この画像形成装置をカラープリンタとして構成する場合には、外部から入力される画像信号に基づいて各色のトナー像作成を行わせるようにすればよい。

そして、各感光体ドラム１１に形成されたトナー像は、各感光体ドラム１１と中間転写ベルト２０とが接する一次転写位置で、一次転写ロール１５より印加される一次転写バイアスによって感光体ドラム１１から中間転写ベルト２０に一次転写される。このようにして中間転写ベルト２０に一次転写されたトナー像は中間転写ベルト２０上で重ね合わされ、中間転写ベルト２０の回動に伴って二次転写位置へと搬送される。なお、一次転写後の感光体ドラム１１は、ドラムクリーナ１６によって残留トナーが除去された後、除電器１７によって除電される。

一方、用紙Ｐは、所定のタイミングで二次転写装置３０へと搬送され、中間転写ベルト２０(バックアップロール２３)に対して二次転写ロール３１が用紙Ｐを挟み込む。そして、二次転写ロール３１とバックアップロール２３との間に形成される二次転写電界の作用で、中間転写ベルト２０に担持された重ねトナー像が用紙Ｐに二次転写される。その後、トナー像が転写された用紙Ｐは定着装置５０へと搬送され、トナー像の定着が行われる。一方、二次転写後の中間転写ベルト２０は、ベルトクリーナ３４によって残留トナーが除去される。

次に、図３を参照しつつ、感光体ドラム１１および帯電装置１２の詳細について説明する。感光体ドラム１１は、直径４７ｍｍ程度の管状部材であり、中空状のアルミパイプ１１ａの表面に有機感光層１１ｂが形成され、そのアルミパイプ１１ａの両端に設けられたアルミ製のフランジ(図示せず)を介して、中心部の軸(回転中心)１１ｃからモータ(図示せず)の駆動力を受けている。

帯電装置１２は、感光体ドラム１１に接触配置される帯電部材としての帯電ロール８１のほか、この帯電ロール８１に接触配置されるクリーニング部材としてのクリーニングロール８２を有している。
帯電ロール８１は、金属製の回転軸８１ａと、この回転軸８１ａの周面に形成されるエピクロルヒドリンゴム層８１ｂと、このエピクロルヒドリンゴム層８１ｂの周面に形成されるナイロン樹脂層８１ｃとを備えている。ここで、回転軸８１ａは直径８ｍｍのステンレスシャフトにて構成され、エピクロルヒドリンゴム層８１ｂの厚さは３ｍｍ、ナイロン樹脂層８１ｃの厚さは５μｍである。
帯電ロール８１は、その回転軸８１ａの両端が図示せぬ軸受けにて回転可能に軸支されており、感光体ドラム１１が矢線Ａ方向に回転するのに伴って矢線Ｊ方向に従動回転するようになっている。また、回転軸８１ａの一端には、帯電電源９０が接続されている。帯電ロール８１は、その帯電電源９０から直流電圧(−５５０Ｖ)に交流電圧(ピークトゥピーク値１５００Ｖ以上)の帯電バイアスが印加されると、感光体ドラム１１に対して放電を行うことによって、その周面を所定の電位(例えば−５００Ｖ)に帯電させる。

クリーニングロール８２は、金属製の回転軸８２ａに、この回転軸８２ａの周面に形成される多孔質弾性層としての発泡ポリウレタン層８２ｂを被覆してなる。この回転軸８２ａは直径６ｍｍのステンレスシャフトにて構成され、発泡ポリウレタン層８２ｂの厚さは２.５ｍｍである。
クリーニングロール８２は、その周面と帯電ロール８１の周面とが軸方向に沿って接するように、回転軸８２ａの両端が図示せぬ軸受けにより回転自在に支持されている。クリーニングロール８２は、特に駆動源を持たず、帯電ロール８１が矢線Ｊ方向に回転するのに伴って矢線Ｋ方向に従動回転するようになっている。そして、帯電ロール８１の直径を１４ｍｍ、クリーニングロール８２の直径を帯電ロール８１よりも小さい１１ｍｍとすると、帯電ロール８１の回転に伴って従動回転するクリーニングロール８２の駆動に必要なトルクが低減される。また、クリーニングロール８２の回転軸８２ａの一端には、その軸８２ａに流れ込む電流を測る電流計９１が繋がっている。
ここで、帯電ロール８１のクリーニング部材としてクリーニングロール８２を設けておかねばならない理由について説明しておく。

図１に示す現像器１４内では、各色の現像剤Ｄは図示しないパドルによって攪拌搬送され、キャリアＣとトナーＴとが摩擦されることによってトナーＴが負極性に帯電せしめられる。このようにして攪拌搬送された現像剤Ｄは、現像ロール(図示せず)に転移して搬送され、感光体ドラム１１との対向部で磁気ブラシを形成し、感光体ドラム１１上の静電潜像を現像する。このとき、一部のトナーＴおよびこのトナーＴに付着した外添剤Ｓは感光体ドラム１１上に転移するが、残りのトナーＴ、キャリアＣおよび外添剤Ｓは現像ロール上に残る。

感光体ドラム１１に転移・付着したトナーＴおよび外添剤Ｓは、感光体ドラム１１の回転に伴って中間転写ベルト２０と接する一次転写位置まで搬送される。そして、感光体ドラム１１上のトナーＴが中間転写ベルト２０に一次転写されるときに、そのトナーＴに付着した外添剤Ｓの一部も中間転写ベルト２０側に転移する。一方、一次転写後の感光体ドラム１１表面には、一次転写されなかったトナーＴと外添剤Ｓとが残存し、それらのトナーＴおよび外添剤Ｓは感光体ドラム１１の回転に伴ってドラムクリーニングブレード１６ａ(ドラムクリーナ１６)との対向部まで到達する。上述したように、一次転写後の感光体ドラム１１上に残ったトナーＴは、ドラムクリーナ１６によって除去されるようになっているものの、感光体ドラム１１に直接付着した外添剤Ｓは、その粒径が小さいためにドラムクリーニングブレード１６ａをすり抜けて帯電ロール８１まで到達してしまう。そして、帯電ロール８１に到達した外添剤Ｓがその周面に付着すると、帯電ロール８１の帯電不良を引き起こすことになる。この帯電不良を防ぐために、帯電ロール８１との連れ回りを通じてその周面の外添剤Ｓを除去するクリーニング部材として、クリーニングロール８２を搭載するのである。なお、発明者らの調査によれば、ドラムクリーニングブレード１６ａをすり抜け、帯電ロール８１に転移・付着する外添剤Ｓの９０％以上がシリカである。また、このクリーニングロール８２は、その被清掃体である帯電ロール８１よりも寿命が長い。よって、後に詳述する帯電ロール汚染監視処理により帯電ロール８１の汚染の程度を監視し、帯電ロール８１の交換時期の到来を提示するようになっている。

図３に示したように、クリーニングロール８２の周面は多孔質弾性層としての発泡ポリウレタン層８２ｂに被覆されている。そして、クリーニングロール８２は、この発泡ポリウレタン層８２ｂを介して帯電ロール８１と連れ回ることにより、帯電ロール８１に付着した外添剤Ｓを凝縮してその周面から除去し、発泡ポリウレタン層８２ｂの外側に向けて弾き出す。

そして、本実施形態では、このクリーニングロール８２の発泡ポリウレタン層８２ｂを、表面から回転軸８２ａと接する部位に至る電気抵抗を異ならせた第１の部分と第２の部分とに分けている。図４は、帯電ロール８１とクリーニングロール８２とをそれらの回転軸と直交する方角から見た図である。図に示すように、クリーニングロール８２の回転軸８２ａを被覆する発泡ポリウレタン層８２ｂには、表面側からカーボン溶液を染み込ませることによって電流を導通し得る程度の電気抵抗（１０^６Ω以下）を確保した第１の部分８２ｃが、一方の端の側から他方の端の側に渡って螺旋状に形成されている。一方、発泡ポリウレタンそのものの電気抵抗は１０¹¹Ωであるので、カーボン溶液を染み込ませていない第２の部分８２ｄは電流を導通し得ない。よって、クリーニングロール８２がその周面を帯電ロール８１の周面に軸方向に接した状態で同ロール８１と連れ回っている間に帯電電源９０から帯電ロール８１の回転軸８１ａに供給される電流は、クリーニングロール８２の第１の部分８２ｃと接した帯電ロール８１の周面（図４の鎖線にて示す部分）から回転軸８２ａを経由して電流計９１へと流れ込むことになる。
ここで、クリーニングロール８２の回転軸８２ａを被覆する発泡ポリウレタン層８２ｂの表面側からカーボン溶液を染み込ませる手法として、スプレーコート方式を用いた。
まず、アクリルラテックス（商品名：ＡＥ３３６、ＪＳＲ（株）製）１００重量部に、不揮発分約３８％のカーボンブラック分散液５０重量部と、水溶性高分子として分子量２，０００のポリエチレングリコール（三洋化成（株）製）５重量部と、純水５０重量部を配合して導電性ラテックス配合液を調製した。この導電性ラテックス配合液におけるラテックスの固形分と水溶性高分子の固形分との重量比は、９：１である。そして、前記導電性ラテックス配合液（カーボン含有溶液）を、前記発泡ポリウレタン層の外周面に付着量が１．８ｇ（塗着量）となるように、軸方向に移動しながらスプレーノズルが塗布する方法を用いた。ここで、スプレーノズルが軸方向に移動する際に、例えば、一定の回転数でクリーニングロール８２を回転させると、表面に付着したカーボン溶液は、螺旋状に分布することとなる。クリーニングロール８２の表面に付着したカーボン溶液はクリーニングロールの芯材まで浸透し、第１の領域が所定の導電性を有することとなる。又、クリーニングロール８２の軸方向における第１の領域の長さは、図１の現像器１４において、トナーを現像することができる現像領域よりも、長く設定されることが望ましい。

次に、本実施形態の特徴的な動作である帯電ロール汚染監視処理について説明する。この処理は、上述した作像プロセスに従って帯電ロール８１とクリーニングロール８２とが連れ回っている間、図示しない制御手段により実行される。まず、制御手段は、電流計９１が計測した電流値を示す信号の供給を受け、その信号が示す電流値が予め設定しておいた閾値を下回ったか否かを判断する。そして、電流値が閾値を下回ると、その閾値を下回った電流値を電流計９１が計測した時にクリーニングロール８２の第１の部分８２ｃと接触していた帯電ロール８１の部位を、汚染部位として特定する。
電流値が閾値を下回った時に第１の部分８２ｃと接触していた部分を汚染部位として特定し得るのは以下の理由による。

上述したように、帯電電源９０は、感光体ドラム１１の周面を所定の電位(例えば−５００Ｖ)に帯電させる程度の定電圧を帯電ロール８１の回転軸８１ａに印加し続けるので、図５に示すように、帯電電源９０から帯電ロール８１の回転軸８１ａに流れ込む電流は、エピクロルヒドリンゴム層８１ｂとナイロン樹脂層８１ｃの両層、及びそのナイロン樹脂層８１ｃの表面とクリーニングロール８２の第１の部分８２ｃとの接触部位を経由し、更に回転軸８２ａを介して電流計９１へと至る。よって、クリーニングロール８２の回転軸８２ａに繋がった電流計９１が計測する電流は、そのクリーニングロール８２の発泡ポリウレタン層８２ｂの抵抗と第１の部分８２ｃに接する帯電ロール８１の周面の部位から帯電ロール８１の回転軸８１ａに至る抵抗とを足し合わせた合成抵抗で帯電電源９０の電圧を割った値ということになる。また、帯電ロール８１の周面は汚染の進行に伴って回転軸８１ａから表面に至る電気抵抗にバラつきが生まれ、汚染の進行している部位の電気抵抗がそうでない部分よりも高くなるという現象が発生するのに対し、発泡ポリウレタン層８２ｂは外添剤Ｓを内部に保持し続けることなく凝集化させた時点で外部にはじき出すのでその電気抵抗はほとんど変化はない。このことから、帯電ロール８１の周面のある部位と発泡ポリウレタン層８２ｂの第１の部分８２ｃとが接した時に測定した電流値が低下した場合、そのある部位と帯電ロール８１の回転軸８１ａの間の電気抵抗が上がっている、つまり、汚染が進んでいると結論付けることができるのである。
図４において、電流計９１が測定する電流値が閾値を下回った時とその時に第１の部分８２ｃと接触していた帯電ロール８１の周面の部位との関連付けは、帯電ロール８１の右側方に貼付した光学パターン（不図示）及びロータリエンコーダ９３による支援の下に行われる。光学パターンには、帯電ロール８１の中心から外周に向かって放射状に伸びる複数のスリットが形成されている。そして、ロータリエンコーダ９３は、光学パターンの基準位置に向けて光を照射する光源、その反射光を受光するフォトセンサ、及びフォトセンサの受光が断たれる周期を基に帯電ロール８１の回転角度を割り出す演算回路を有する。制御手段は、ロータリエンコーダ９３から回転角度を示す信号を取得してその取得時と対応付けたメモリに記録し、電流計９１が測定する電流値が閾値を下回った時にロータリエンコーダ９３から取得していた信号の記録履歴を基に、第１の部分８２ｃと接触していた部位を特定する。

図６は、帯電ロール汚染監視処理の実行中に電流計９１が測定した電流値の時間的変化の一例を示す図であり、縦軸に電流値Ｉを、横軸に時間ｔをとり、また、鎖線ｐは閾値である。図４に示したように、帯電ロール８１と連れ回るクリーニングロール８２には第１の部分８２ｃが螺旋状に形成されているので、時間ｔの経過に伴い、その第１の部分８２ｃと接触する帯電ロール８１の部位は軸方向に移動することになる。そして、その移動する部位からクリーニングロール８２の回転軸８２ａに流れ込んだ電流の電流値が図６の縦軸の値としてプロットされることになる。図６を参照すると、時間ｔ１と時間ｔ２において、電流値が閾値ｐ以下まで落ち込んでいる。そして、帯電ロール汚染監視処理によると、この時間ｔ１と時間ｔ２にて第１の部分８２ｃと接触していた帯電ロール８１の周面の部位が、汚染部位として特定されることになる。なお、本願発明者らの計測によると、この電流値を基に割り出される抵抗が１０¹⁰Ωまでなら画質上の問題は生じないが、汚れが付着して抵抗が１０¹¹Ωを超えると、画質不良、画質上の色すじなどを引き起こすことが分かっている。

（他の実施形態）
本願発明は、更に以下のような変形実施を例にあげることができる。
上記実施形態において、クリーニングロール８２の発泡ポリウレタン層８２ｂの第１の部分８２ｃは、一方の端の側から他方の端の側に渡って螺旋状に形成されていた。これに対し、他の形状を持って発泡ポリウレタン層８２ｂを形成してもよい。図７乃至図１０は、第１の部分８２ｃの形成例のバリエーションを示す図である。図７の例では、第１の部分８２ｃが、回転軸８２ａと平行な所定幅の線として一方の端から他方の端に向かって形成されている。図８の例では、両端とその両端から所定量だけ内側に入り込んだ位置の間に、各々が矩形状をなす２つの第１の部分８２ｃが、周方向の位置をずらして形成されている。図９の例では、各々が矩形状をなす複数の第１の部分８２ｃが、螺旋をなすように離散的に形成されている。図１０の例では、第１の部分８２ｃが、軸方向に沿って１回りするような螺旋を形成している。

上記実施形態において、第１の部分８２ｃの電流を導通し得る程度の電気抵抗は、表面側からカーボン溶液を染み込ませることで確保されていた。これに対し、カーボン溶液を染み込ませる替わりに発泡ポリウレタン層８２ｂとカーボン含侵スポンジを並べて回転軸８２ａに巻きつける手法を用いてもよい。また、発泡ポリウレタン層８２ｂの一部を部分的にくり貫いてカーボン含侵スポンジを導電樹脂で回転軸に接着するようにすることによっても、電流を導通し得る程度の電気抵抗を確保し得る。

上記実施形態の帯電ロール監視処理では、電流計９１が計測した電流の変化と時間軸との関係から帯電ロール８１の汚染部位を特定するようになっていた。これに対し、汚染部位そのものまでを特定する必要は無く、電流計９１が計測する電流が閾値を下回ったか否か、つまり、帯電ロール８１の任意の部位が汚染したか否かのみを特定するような処理を行ってもよい。通常、帯電ロール８１の一部の汚染が過度に進んでいる場合、帯電ロール８１そのものを交換するという処置が取られることが多い。従って、このように、電流が閾値を上回ったか否かを２値的に判断するに過ぎない場合でも、帯電ロール８１の交換時期を報知するという用途に利用してもよい。

また、上記実施形態では、クリーニングロール８２の回転軸８２ａに電流計９１を繋ぎ、その電流計９１が計測した電流値と閾値ｐとの関係から帯電ロール８１の汚染部位を特定していた。これに対し、電流計９１の代わりに電圧計を繋ぎ、この電圧計が計測した電圧値と閾値との関係から電圧ロールの汚染部位を特定するようにしてもよい。

上記実施形態において、クリーニングロール８２は、回転軸８２ａに発泡ポリウレタン層８２ｂを被覆してなり、この発泡ポリウレタン層８２ｂの外周を帯電ロール８１の周面と接触させて連れ回らせることによりその清掃を行うようになっていた。これに対し、図１１に示すように、一対のロール状部材９７に発泡ポリウレタン層８２ｂと同性質の無端のベルト状部材９８を捲き回し、このベルト状部材９８を帯電ロール８１に接触させて連れ回らせることによりその清掃を行ってもよい。

上記実施形態では、清掃用回転体であるクリーニングロール８２のみが画像形成装置に着脱自在で交換可能な部材となっていたが、このクリーニングロール８２と被清掃体である帯電ロール８１とをユニット化し、ユニット単位で画像形成装置に着脱できるような構成としてもよい。また、クリーニングロール８２、ベルト状部材９８は、帯電ロール８１に従動回転する態様のみならず、独自の駆動源を有して、帯電ロール８１と接触回転する
態様でもよい。

本実施形態に係る画像形成装置の概略構成を示す図である。 現像剤Ｄを示す図である。 感光体ドラム１１及び帯電装置１２の構成を示す側面図である。 感光体ドラム１１及び帯電装置１２の構成を示す正面図である。 電圧電源９０から電流計９１に至る電流経路を示す図である。 電流計９１が測定した電流値の時間的変化の一例を示す図である。 クリーニングロール８２の構成を示す図である（他の実施形態）。 クリーニングロール８２の構成を示す図である（他の実施形態）。 クリーニングロール８２の構成を示す図である（他の実施形態）。 クリーニングロール８２の構成を示す図である（他の実施形態）。 クリーニングロール８２の構成を示す図である（他の実施形態）。

符号の説明

１０(１０Ｙ,１０Ｍ,１０Ｃ,１０Ｋ)…画像形成ユニット、１１…感光体ドラム、１２…帯電装置、１３…レーザ露光器、１４…現像器、１５…一次転写ロール、１６…ドラムクリーナ、１７…除電器、２０…中間転写ベルト、３０…二次転写装置、４０…用紙トレイ、５０…定着装置、８１…帯電ロール、８２…クリーニングロール、８２ａ…回転軸、８２ｂ…発泡ポリウレタン層、８２ｃ…第１の部分、８２ｄ…第２の部分、９０…帯電電源、９１…電流計。

Claims (7)

1. 所定の電圧が印加される被清掃体と、繋がれた部材に流れ込む電流値の時間的変化を検出する検出手段と、当該検出手段によって検出された電流値の時間的変化に基づいて前記被清掃体の汚れを判別する判別手段とを備える画像形成装置に設けられ、当該被清掃体を清掃する清掃用回転体であって、
   通電性を有し、前記検出手段に繋がれる軸と、
   前記軸を被覆する発泡部材と
   を備え、
   その表面から前記軸と接する部位に至る電気抵抗が第１の抵抗域にある第１の部分と当該表面から前記軸と接する部位に至る電気抵抗が前記第１の抵抗域よりも大きい第２の抵抗域にある第２の部分とを有し、
   前記第１の部分は、前記軸の軸方向に螺旋状に形成されている
   清掃用回転体。
2. 前記清掃用回転体の第１の抵抗域は、前記軸の軸方向に連続して設けられたことを特徴とする請求項１に記載の清掃用回転体。
3. 前記清掃用回転体の第１の抵抗域は、前記連続して設けられた部分と、前記清掃用回転体の端部において、独立して設けられた部分とから、構成される請求項２に記載の清掃用回転体。
4. 請求項１乃至３の何れかに記載の清掃用回転体を含む交換ユニット体。
5. 請求項１乃至３のいずれかに記載の清掃用回転体と、
   前記被清掃体と、
   前記清掃用回転体の軸を、その軸に被覆された発泡部材の表面と前記被清掃体の周面とが軸方向に沿って接するように回転可能に支持する支持手段と、
   前記第１の部分から前記軸に流れ込む電流値の時間的変化を検出する前記検出手段と、
   前記検出手段によって検出された電流値の時間的変化に基づいて前記被清掃体の汚れを判別する前記判別手段と
   を備えた画像形成装置。
6. 前記判別手段は、前記検出手段によって検出された電流が予め定められた閾値を下回った場合に、前記被清掃体において前記第１の部分と接触していた部位を汚染部位として特定する
   ことを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記被清掃体は、画像を保持する像保持体を帯電する帯電ロールであることを特徴とする請求項５又は６に記載の画像形成装置。

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