JP2006106017A - Detector, cleaning device, process cartridge and image forming apparatus - Google Patents

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JP2006106017A JP2004266699A JP2004266699A JP2006106017A JP 2006106017 A JP2006106017 A JP 2006106017A JP 2004266699 A JP2004266699 A JP 2004266699A JP 2004266699 A JP2004266699 A JP 2004266699A JP 2006106017 A JP2006106017 A JP 2006106017A
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勝明 宮脇
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a detecting means which accurately detects abnormalities by making effective use of multi-dimensional data of vibration, whose constitution is simple, and which has stable sensitivity over a wide range and is made compact, and then which restrains the transmission of vibration, when a support member for a cleaning blade is fixed in a housing and unwanted vibrations are easily transmitted thereto. <P>SOLUTION: A detector 43 brings the cleaning blade 41 made of elastomer in contact with a photoconductor 10, serving as a rotating member to observe vibrations of the cleaning blade 41 or the support member 42 for the cleaning blade 41 and calculates the index value, based on a normal condition by using the multi-dimensional data for each frequency obtained by the Fourier transforms of the vibrations as signals, thereby detecting abnormality in the condition of contact of the cleaning blade 41, such as presence of adhesive materials or damages to the photoconductor 10. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、電子写真方式による画像形成装置の像担持体（感光体や中間転写体など）に生じるトナー、外添剤のフィルミングを検出する検出装置及びこの検出装置を備えるクリーニング装置、プロセスカ−トリッジ、画像形成装置に関するものである。   The present invention relates to a detection device for detecting filming of toner and external additives produced on an image carrier (photosensitive member, intermediate transfer member, etc.) of an electrophotographic image forming apparatus, a cleaning device provided with this detection device, and a process cartridge. -Relating to a bridge and an image forming apparatus.

電子写真式の画像形成装置において、トナーの成分が感光体や中間転写体などの像担持体に固着するいわゆるフィルミングは、画像形成装置の経時品質を低下させ、像担持体の寿命を早めるる大きな問題であり、これを解消するために種々の方法が提案されている。しかし、フィルミング物質を除去する手段を提示する場合においては、除去手段の動作時間を最小にして像担持体のダメージを抑えるために、像担持体上のフィルミングの有無を精度良く検出する方法の提案が、先ず解決すべき課題である。
感光体上のフィルミングを検出する方法としては、感光体表面の反射光量の変化を検出する方法や感光体に接触する部材であるクリーニングブレードの当接状態を監視する方法に分類され、後者では更に、クリーニングブレードの撓み量を検出する方法、クリーニングブレードの支軸の変位量を検出する方法などが提案されている。 In an electrophotographic image forming apparatus, so-called filming in which a toner component adheres to an image carrier such as a photosensitive member or an intermediate transfer member lowers the quality of the image forming device over time and shortens the life of the image carrier. This is a big problem, and various methods have been proposed to solve this problem. However, when presenting means for removing the filming substance, a method for accurately detecting the presence or absence of filming on the image carrier in order to minimize the operation time of the removal means and suppress damage to the image carrier. This is the first problem to be solved.
The method for detecting filming on the photoconductor is classified into a method for detecting a change in the amount of reflected light on the surface of the photoconductor and a method for monitoring a contact state of a cleaning blade which is a member in contact with the photoconductor. Furthermore, a method for detecting the amount of deflection of the cleaning blade, a method for detecting the amount of displacement of the support shaft of the cleaning blade, and the like have been proposed.

例えば、特許文献１では、担持体上の表面に光を与える発光素子と、担持体表面からの正反射光を受光し得る第１の受光素子と、発光素子の乱反射光を受光し得る第２の受光素子と、第１及び第２の受光素子により検出した反射光量の値を基準値と比較する比較手段と、摺擦部材の動作を制御する制御手段を有し、比較手段の出力に基づいて摺擦部材の動作を制御する画像形成装置が開示されている。
また、特許文献２では、像担持体と、像担持体に当接して残留トナーを除去するクリーニングブレードとを有する画像形成装置において、像担持体上のフィルミングを除去するフィルミング除去部材を像担持体に接離可能に設け、クリーニングブレードの回転支軸に設けられ、回転支軸の回転角を検出する部材と、前記回転角検出部材の出力により、フィルミングを検知するフィルミング検知手段とを備え画像形成装置が開示されている。 For example, in Patent Document 1, a light emitting element that gives light to the surface on the carrier, a first light receiving element that can receive regular reflection light from the surface of the carrier, and a second that can receive irregularly reflected light from the light emitting element. And a comparison means for comparing the value of the amount of reflected light detected by the first and second light reception elements with a reference value, and a control means for controlling the operation of the rubbing member, based on the output of the comparison means An image forming apparatus for controlling the operation of the rubbing member is disclosed.
Further, in Patent Document 2, in an image forming apparatus having an image carrier and a cleaning blade that contacts the image carrier and removes residual toner, a filming removal member that removes filming on the image carrier is used as an image. A member provided so as to be able to contact with and separate from the carrier, provided on a rotation support shaft of the cleaning blade, and detecting a rotation angle of the rotation support shaft; and a filming detection means for detecting filming by an output of the rotation angle detection member; An image forming apparatus is disclosed.

また、特許文献３では、クリーニングブレードそれぞれの中央部に、クリーニングブレードの歪みを検知する歪みゲージを貼り付け、それらの一端を増幅器に接続した。歪みゲージから出力され増幅器で所定のレベルに増幅された電圧値が、感光体ドラムに対するクリーニングブレードの摩擦力に応じて変形するブレードの歪みの大きさを表す値として検知され、この値を比較してフィルミング層の有無を判断するように構成した画像形成装置が開示されている。
また、特許文献４では、記録材を担持搬送する記録材担持体と、この記録材担持体に担持された記録材にトナー像を形成する像形成手段と、前記トナー像を転写材に転写する手段と前記記録材担持体を清掃するクリーニング手段とを備えた画像形成装置において、該クリーニングブレードの歪み量を一定の範囲内に制御するために、該ブレード自体、あるいはその挟み込み板金に磁性体を装着させ、設置されたソレノイドコイルの磁力により該ブレード引っ張り補正する。また、直接設置されたチャックにより該ブレードを引張り、補正する画像形成装置が開示されている。 In Patent Document 3, a strain gauge for detecting the distortion of the cleaning blade is attached to the central portion of each cleaning blade, and one end thereof is connected to an amplifier. The voltage value output from the strain gauge and amplified to a predetermined level by the amplifier is detected as a value representing the magnitude of blade distortion that deforms according to the frictional force of the cleaning blade against the photosensitive drum, and this value is compared. An image forming apparatus configured to determine the presence or absence of a filming layer is disclosed.
In Patent Document 4, a recording material carrier for carrying and conveying a recording material, an image forming unit for forming a toner image on the recording material carried on the recording material carrier, and transferring the toner image to a transfer material. In the image forming apparatus comprising the cleaning means for cleaning the recording material carrier, a magnetic material is applied to the blade itself or its sandwiched metal plate in order to control the distortion amount of the cleaning blade within a certain range. The blade tension is corrected by the magnetic force of the installed solenoid coil. Also disclosed is an image forming apparatus that pulls and corrects the blade by a directly installed chuck.

特開平５−２７３８９３号公報Japanese Patent Laid-Open No. 5-273893 特開平６−９５５５５号公報Japanese Patent Laid-Open No. 6-95555 特開平８−１２９３２７号公報JP-A-8-129327 特開２００３−５５９７号公報JP 2003-5597 A

しかしながら、上述に開示されている画像形成装置では、これらクリーニングブレードの撓み量やクリーニングブレードの支軸の変位量が感光体上のフィルミング有無によって生じる変化は小さく、検出感度として十分とはいえないという問題点がある。
また、フィルミングは感光体表面に均一に発生するとは限らず、特にクリーニングブレードの撓み量を検出するのは、クリーニングブレードが当接する全域に対して均一な感度を持たせるには、歪みゲージなどのセンサを多数配置する必要があるという問題点がある。
また、反射光量検出する場合においても、カラー画像形成装置のような場合では波長による感度のばらつきが大きく、感光体全面を観測するには構造が複雑になるという問題点がある。 However, in the image forming apparatus disclosed above, the change in the deflection amount of the cleaning blade and the displacement amount of the support shaft of the cleaning blade due to the presence or absence of filming on the photosensitive member is small, and it cannot be said that the detection sensitivity is sufficient. There is a problem.
Also, filming does not always occur uniformly on the surface of the photoconductor. In particular, the amount of deflection of the cleaning blade is detected in order to give uniform sensitivity to the entire area where the cleaning blade contacts, such as a strain gauge. There is a problem that it is necessary to arrange a large number of sensors.
Also, when detecting the amount of reflected light, there is a problem that the sensitivity varies greatly depending on the wavelength in the case of a color image forming apparatus, and the structure becomes complicated to observe the entire surface of the photoreceptor.

そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その課題は、振動の多次元データを有効に活用して異常検出を精度良く行う検出手段を提供することである。また、その課題は、構成が簡単で、広範囲に安定した感度を有し、小型の検出手段を提供することである。また、クリーニングブレードの支持部材が筐体に固定され不要な振動が伝達されやすい場合に振動伝達を抑制する検出手段を提供することである。
また、これらの検出手段を備えるクリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することである。また、像担持体上に生ずるトナー、外添剤のフィルミングを除去するクリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することである。
また、クリーニングブレードが当接された感光体上の異常を精度よく検出するクリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供することである。 Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a detection means for accurately performing abnormality detection by effectively utilizing multidimensional data of vibration. Moreover, the subject is providing a small detection means which is simple in structure, has a stable sensitivity over a wide range, and is small. It is another object of the present invention to provide a detecting means for suppressing vibration transmission when the supporting member of the cleaning blade is fixed to the casing and unnecessary vibration is easily transmitted.
Another object of the present invention is to provide a cleaning device, a process cartridge, and an image forming apparatus provided with these detection means. Another object of the present invention is to provide a cleaning device, a process cartridge, and an image forming apparatus that remove filming of toner and external additives generated on an image carrier.
Another object of the present invention is to provide a cleaning device, a process cartridge, and an image forming apparatus that accurately detect an abnormality on a photoconductor with which a cleaning blade is in contact.

上記課題を解決する手段である本発明の特徴を以下に挙げる。
１．本発明の検出装置は、エラストマー製のブレードを回転体に当接させて、ブレード又はこの支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、回転体上の付着物又は傷の有無等のブレードの当接状態の異常を検出することを特徴とする。
２．また、本発明の検出装置は、さらに、ブレード又はこの支持部材に配設される圧電素子で、振動を観測することを特徴とする。
３．また、本発明の検出装置は、さらに、ブレード又はこの支持部材に配設される平行平板電極の静電容量で、振動を観測することを特徴とする。
４．また、本発明の検出装置は、さらに、ブレード又はこの支持部材に配設される振動板のコイルに生じる誘導起電力で、振動を観測することを特徴とする。
５．また、本発明の検出装置は、さらに、ブレード又はこの支持部材における特定部位の微小変位を光学的に検出して、振動を観測することを特徴とする。 The features of the present invention, which is a means for solving the above problems, are listed below.
1. In the detection device of the present invention, an elastomer blade is brought into contact with a rotating body, vibration of the blade or the support member is observed, and multidimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration is used as a signal. By calculating an index value based on the normal state, an abnormality in the contact state of the blade, such as the presence or absence of deposits or scratches on the rotating body, is detected.
2. The detection device of the present invention is further characterized by observing vibration with a blade or a piezoelectric element disposed on the support member.
3. In addition, the detection device of the present invention is further characterized in that vibration is observed by the electrostatic capacity of a parallel plate electrode disposed on the blade or the support member.
4). Further, the detection device of the present invention is characterized in that vibration is observed by an induced electromotive force generated in a blade or a coil of a vibration plate disposed on the support member.
5. In addition, the detection device of the present invention is further characterized in that vibration is observed by optically detecting a minute displacement of a specific portion of the blade or the support member.

６．本発明のクリーニング装置は、静電潜像を担持し、現像剤で現像されたトナー像を形成する像担持体に対向して配置され、少なくとも、像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニングブレード及びこのブレード支持部材を備えるクリーニング装置において、前記クリーニング装置は、像担持体に当接するクリーニングブレード又はこのブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、回転体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備えることを特徴とする。
７．また、本発明のクリーニング装置は、さらに、上記２ないし５のいずれかに記載の検出装置を備えることを特徴とする。
８．また、本発明のクリーニング装置は、さらに、ブレード支持部材を粘弾性的に支持したことを特徴とする。
９．また、本発明のクリーニング装置は、さらに、ブレード支持部材の揺動支点をダンパによって支持したことを特徴とする。
１０．また、本発明のクリーニング装置は、さらに、ブレード支持部材の加圧部材をダンパによって支持したことを特徴とする。
１１．また、本発明のクリーニング装置は、さらに、ブレード支持部材が筐体に固定され、固定面にダンパ部材を貼付あるいは挟持してなることを特徴とする。 6). A cleaning device of the present invention is disposed opposite to an image carrier that carries an electrostatic latent image and forms a toner image developed with a developer, and at least a cleaning blade that cleans the toner on the image carrier; In the cleaning device provided with the blade support member, the cleaning device observes the vibration of the cleaning blade contacting the image carrier or the vibration of the blade support member, and obtains multi-dimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration. A detection device is provided that detects an abnormality in the contact state of the cleaning blade, such as the presence or absence of deposits or scratches on the rotating body, by calculating an index value based on the normal state as a signal.
7). The cleaning device of the present invention further includes the detection device according to any one of 2 to 5 above.
8). The cleaning device of the present invention is further characterized in that the blade support member is viscoelastically supported.
9. The cleaning device according to the present invention is further characterized in that the swing fulcrum of the blade support member is supported by a damper.
10. The cleaning device of the present invention is further characterized in that the pressure member of the blade support member is supported by a damper.
11. Further, the cleaning device of the present invention is further characterized in that the blade support member is fixed to the housing, and a damper member is stuck or sandwiched on the fixed surface.

１２．本発明のプロセスカートリッジは、帯電装置、現像装置、クリーニング装置のうち少なくとも１つと像担持体とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、像担持体に当接するクリーニングブレード又はこのブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、像担持体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備えることを特徴とする。
１３．本発明のプロセスカートリッジは、少なくともクリーニング装置と像担持体とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、前記プロセスカートリッジは、像担持体に当接するクリーニングブレード又はブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、像担持体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備えるクリーニング装置を配置することを特徴とする。 12 The process cartridge of the present invention is a process cartridge that integrally supports at least one of a charging device, a developing device, and a cleaning device and an image carrier, and is detachable from the image forming apparatus main body. By observing the vibration of the cleaning blade in contact with the body or the blade support member, and calculating the index value based on the normal state with multi-dimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration as a signal, It is provided with a detection device for detecting an abnormality in the contact state of the cleaning blade, such as the presence or absence of deposits or scratches on the image carrier.
13. The process cartridge of the present invention integrally supports at least the cleaning device and the image carrier, and is detachable from the image forming apparatus main body. The process cartridge is a cleaning blade or blade support that contacts the image carrier. By observing the vibration of the member and using the multidimensional data for each frequency obtained by Fourier transformation of the vibration as a signal, calculating an index value based on the normal state, A cleaning device including a detection device that detects an abnormality in the contact state of the cleaning blade, such as presence or absence, is arranged.

１４．本発明の画像形成装置は、静電潜像を形成する像担持体と、帯電部材を像担持体表面に接触又は近接させて像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して像担持体に形成されたトナー像を表面移動部材との間に挟持される記録部材上又は表面移動部材上に転写する転写装置と、像担持体上のトナーをクリーニングブレードでクリーニングするクリーニング装置と を備える画像形成装置において、前記画像形成装置は、静電潜像を担持し、現像剤で現像されたトナー像を形成する像担持体に対向して配置され、少なくともクリーニングブレード及びブレード支持部材を備え、かつ、像担持体に当接するクリーニングブレード又はこのブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、像担持体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備えることを特徴とする。
１５．また、本発明の画像形成装置は、さらに、像担持体上の付着物を除去するフィルミング除去手段を有し、前記検知手段が、正常状態を基準とする指標値を監視し、該指標値の増大を検知したときに対応して、フィルミング除去手段の動作を制御することを特徴とする。
１６．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記フィルミング除去手段は、接離可能なローラ状のメラミン発泡体であることを特徴とする。
１７．また、本発明の画像形成装置は、さらに、前記フィルミング除去手段は、クリーニングブラシの回転数又はクリーニング部への入力トナー量であることを特徴とする。
１８．前記フィルミング除去手段の動作によっても前記指標値が減少しなかった場合に、像担持体の寿命と判断し、交換要求を表示装置に表示あるいは通信手段を介して監視装置に送信するようにしたことを特徴とする。
１９．また、本発明の画像形成装置は、さらに、ブレードの温度を観測する手段を備え、取得した温度データを該振動データに付加して該指標値を算出することを特徴とする。
２０．また、本発明の画像形成装置は、さらに、ブレード近傍空間の温湿度を観測する手段を備え、過去一定期間の平均と標準偏差を該振動データに付加して該指標値を算出することを特徴とする。
２１．また、本発明の画像形成装置は、さらに、ブレード表面に熱伝導率の大きい均熱部材（ヒートスプレッダ）を配設し、その表面温度を観測して得られた温度データを該振動データに付加して該指標値を算出することを特徴とする。
２２．また、本発明の画像形成装置は、さらに、ブレード近傍空間に温湿度あるいは成分が調整された気体を供給する手段を備えたことを特徴とする。
２３．また、本発明の画像形成装置は、さらに、クリーニングブレードへの入力トナー量を観測する手段を備え、該入力トナー量を該振動データに付加して該指標値を算出することを特徴とする。
２４．また、本発明の画像形成装置は、さらに、画像形成装置に入力された画像データから画像面積率を算出する手段を備え、該画像面積率を該振動データに付加して該指標値を算出することを特徴とする。
２５．また、本発明の画像形成装置は、さらに、転写前の像担持体上トナー量と転写後の像担持体上残留トナー量を検出する手段を備え、転写前後の像担持体上トナー量の比（転写率）で画像面積率を補正することを特徴とする。
２６．また、本発明の画像形成装置は、さらに、振動観測時及び直前の動作において固定された画像パターンを形成する手段を備え、振動データを取得することを特徴とする。
２７．また、本発明の画像形成装置は、さらに、振動観測時及び直前の動作において固定された画像パターンを形成する手段を備え、該画像パターン形成時は転写動作を行わないことを特徴とする。 14 The image forming apparatus of the present invention includes an image carrier that forms an electrostatic latent image, a charging device that charges the image carrier by bringing a charging member into contact with or close to the surface of the image carrier, and a latent image on the image carrier. A transfer electric field is formed between the latent image forming device to be formed, a developing device for developing toner by attaching toner to the latent image on the image carrier, and a surface moving member that moves while contacting the image carrier. A transfer device for transferring the toner image formed on the image carrier onto the recording member or the surface movement member held between the surface movement member and a cleaning device for cleaning the toner on the image carrier with a cleaning blade In the image forming apparatus, the image forming apparatus is disposed facing an image carrier that carries an electrostatic latent image and forms a toner image developed with a developer, and includes at least a cleaning blade and a blade support member. The An index value based on the normal state using the multi-dimensional data for each frequency obtained by observing the vibration of the cleaning blade or blade support member that is in contact with the image carrier and the Fourier transform of the vibration as a signal And a detection device that detects an abnormality in the contact state of the cleaning blade, such as the presence or absence of deposits or scratches on the image carrier.
15. In addition, the image forming apparatus of the present invention further includes a filming removing unit that removes deposits on the image carrier, and the detecting unit monitors an index value based on a normal state, and the index value The operation of the filming removing means is controlled in response to the detection of an increase in the amount.
16. The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that the filming removing means is a roller-shaped melamine foam that can be contacted and separated.
17. The image forming apparatus of the present invention is further characterized in that the filming removing means is the number of rotations of the cleaning brush or the amount of toner input to the cleaning unit.
18. When the index value does not decrease even by the operation of the filming removing means, it is determined that the life of the image carrier is reached, and the replacement request is displayed on the display device or transmitted to the monitoring device via the communication means. It is characterized by that.
19. The image forming apparatus of the present invention further includes means for observing the temperature of the blade, and adds the acquired temperature data to the vibration data to calculate the index value.
20. The image forming apparatus according to the present invention further includes means for observing the temperature and humidity in the space near the blade, and calculates the index value by adding an average and a standard deviation of a past fixed period to the vibration data. And
21. Further, the image forming apparatus of the present invention further includes a soaking member (heat spreader) having a high thermal conductivity on the blade surface, and adds temperature data obtained by observing the surface temperature to the vibration data. Then, the index value is calculated.
22. In addition, the image forming apparatus of the present invention further includes means for supplying a gas with adjusted temperature and humidity or a component to the space near the blade.
23. The image forming apparatus according to the present invention further includes means for observing an input toner amount to the cleaning blade, and adds the input toner amount to the vibration data to calculate the index value.
24. The image forming apparatus of the present invention further includes means for calculating an image area ratio from image data input to the image forming apparatus, and calculates the index value by adding the image area ratio to the vibration data. It is characterized by that.
25. The image forming apparatus of the present invention further comprises means for detecting the amount of toner on the image carrier before transfer and the amount of residual toner on the image carrier after transfer, and the ratio of the toner amount on the image carrier before and after transfer. The image area rate is corrected by (transfer rate).
26. The image forming apparatus according to the present invention further includes means for forming an image pattern fixed at the time of vibration observation and immediately before, and acquires vibration data.
27. The image forming apparatus of the present invention further includes means for forming a fixed image pattern at the time of vibration observation and immediately before operation, and the transfer operation is not performed at the time of image pattern formation.

本発明は、上記解決するための手段によって、本発明では、振動周波数の多次元データを、情報量を大きく損なうことなく一つの尺度に置き換えて観測するので、クリーニングブレードの摩擦状態に対応した振動の変化を的確に把握して、フィルミングやクリーニング不良などの異常検出を行うことができる検出手段を提供する。また、小型軽量で広範囲に安定した感度を有するので、機種毎に構成の最適化を行う必要をなくすことができる検出手段を提供する。また、系を乱すことが極めて少なくすることができる検出手段を提供する。また、ギヤなどの可動部材が発する振動がブレード支持部材に伝わるのを抑制するので、振動波形中に占めるブレード先端からの信号成分が相対的に高まり、状態変化の検出力を向上させることができる検出手段を提供する。
また、不具合が顕在化する前の状態を指標値で条件設定してフィルミング除去手段の動作を制御することによって、予防措置を行うことができるので、不具合が顕在化するまでの期間をのばすことになり、見かけ上、像担持体の寿命を延ばすことができるクリーニング装置、プロセスカートリッジ、画像形成装置を提供する。 According to the present invention, by the means for solving the above, in the present invention, the multi-dimensional data of the vibration frequency is observed by replacing it with one scale without greatly degrading the amount of information, so that the vibration corresponding to the friction state of the cleaning blade can be obtained. It is possible to provide a detection means capable of accurately grasping the change of the image and detecting abnormality such as filming or cleaning failure. In addition, since it is small and light and has a stable sensitivity over a wide range, a detection means that can eliminate the need to optimize the configuration for each model is provided. Also provided is a detection means capable of extremely reducing the disturbance of the system. Further, since the vibration generated by the movable member such as a gear is suppressed from being transmitted to the blade support member, the signal component from the blade tip occupying the vibration waveform is relatively increased, and the detection power of the state change can be improved. A detection means is provided.
In addition, since it is possible to take preventive measures by controlling the operation of the filming removal means by setting the condition before the failure becomes apparent with the index value, the period until the failure becomes apparent is extended. Thus, it is possible to provide a cleaning device, a process cartridge, and an image forming apparatus that can extend the life of an image carrier.

以下に、本発明を実施するための最良の形態を図面に基づいて説明する。なお、いわゆる当業者は特許請求の範囲内における本発明を変更・修正をして他の実施形態をなすことは容易であり、これらの変更・修正はこの特許請求の範囲に含まれるものであり、以下の説明はこの発明における最良の形態の例であって、この特許請求の範囲を限定するものではない。
図１は、本発明の検出装置の構成を示す概略図である。
本発明の検出装置４３は、回転体として感光体１０に当接されたエラストマー製のブレードとしてクリ−ニングブレード４１、このクリーニングブレードを支持するブレード支持部材４２に、検出手段４７として圧電素子（いわゆる加速度ピックアップ）を配設している。この圧電素子４３は、クリーニングブレード４１表面上に設けても良い。この圧電素子４３からは、画像形成装置５００の本体に設けられる図示しない制御部に信号線４５で信号が送信される。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings. Note that it is easy for a person skilled in the art to make other embodiments by changing or correcting the present invention within the scope of the claims, and these changes and modifications are included in the scope of the claims. The following description is an example of the best mode of the present invention, and does not limit the scope of the claims.
FIG. 1 is a schematic diagram showing the configuration of the detection apparatus of the present invention.
The detection device 43 of the present invention includes a cleaning blade 41 as an elastomer blade that is in contact with the photoreceptor 10 as a rotating body, a blade support member 42 that supports the cleaning blade, and a piezoelectric element (so-called so-called detection means 47). An acceleration pickup) is provided. The piezoelectric element 43 may be provided on the surface of the cleaning blade 41. A signal is transmitted from the piezoelectric element 43 via a signal line 45 to a control unit (not shown) provided in the main body of the image forming apparatus 500.

図２は、クリーニングブレード先端の振動と圧電素子が観測する振動との関係を示すモデルの例である。一般に、振動伝達のモデルは、バネ（定数ｋ）とダッシュポット（定数η）の並列接続で表される。ブレード支持部材４２上に検出手段４７を配設した場合、厳密には、クリーニングブレード４１とブレード支持部材４２はそれぞれの特性を持つモデルで表されるが、ここでは簡単に一つにまとめてある。
本来観測すべきは、クリーニングブレード４１の先端で起こっている感光体１０や中間転写体５１との微小なスティックスリップの状態であるが、当接角度や付着しているトナーに遮られて、光学的な観測手段によって直接観測することはできない。そこで、ブレード支持部材４２の振動を観測することにした。クリーニングブレード４１の先端の振動はその材料の特性によって減衰が起こり、特に高周波領域の振動成分は伝達されにくい。一方、ブレード支持部材４２は一般に板金などの比較的剛性が高く振動減衰能が低い材料で構成されており、また多くの可動部材を含む筐体やプロセスカートリッジ１０１などにその揺動支点が設けられているために、それらの振動がブレード支持部材４２に伝達される。その結果、ブレード支持部材４２上に配設された圧電素子４７で観測される振動は、高周波領域が減衰したクリーニングブレード４１の先端のスティックスリップと、筐体側から伝達された可動部材などの振動が合成された波形となる。 FIG. 2 is an example of a model showing the relationship between the vibration of the cleaning blade tip and the vibration observed by the piezoelectric element. In general, a vibration transmission model is represented by a parallel connection of a spring (constant k) and a dashpot (constant η). Strictly speaking, when the detecting means 47 is disposed on the blade support member 42, the cleaning blade 41 and the blade support member 42 are represented by models having respective characteristics. .
What should be observed originally is the state of minute stick-slip with the photosensitive member 10 and the intermediate transfer member 51 occurring at the tip of the cleaning blade 41. It cannot be observed directly by typical observation means. Therefore, it was decided to observe the vibration of the blade support member 42. The vibration at the tip of the cleaning blade 41 is attenuated by the characteristics of the material, and the vibration component in the high frequency region is difficult to be transmitted. On the other hand, the blade support member 42 is generally made of a material having a relatively high rigidity and a low vibration damping capability such as a sheet metal, and its swing fulcrum is provided in a housing including many movable members, the process cartridge 101 or the like. Therefore, those vibrations are transmitted to the blade support member 42. As a result, vibrations observed by the piezoelectric element 47 disposed on the blade support member 42 are vibrations of the stick slip at the tip of the cleaning blade 41 in which the high frequency region is attenuated and the vibration of the movable member transmitted from the housing side. It becomes a synthesized waveform.

図３は、本発明の検出装置を適用する画像形成装置の構成を示す概略図である。一般に、この形態はタンデム方式と呼ばれ、タンデム型画像形成装置５００（以下、単に「画像形成装置」と記す。）は、カラー画像を形成するのに適しており、１次転写後に感光体１０上に残留する転写残トナーを、感光体クリーニング装置で除去して感光体１０表面をクリーニングし、再度の画像形成に備える。また、２次転写後に中間転写体５１上に残留する転写残トナーを、中間転写体クリーニング５２装置で除去して中間転写体１０表面をクリーニングし、再度の画像形成に備えている。
図中符号１００は画像形成部、２００は転写紙を積載する給紙部、３００は複写装置本体５００上に取り付けるスキャナ部、４００はさらにその上に取り付ける原稿搬送部として自動搬送装置（ＡＤＦ）を示している。この画像形成装置５００本体には、中央に、中間転写体として無端ベルト状の中間転写ベルト５１を設ける。 FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of an image forming apparatus to which the detection apparatus of the present invention is applied. In general, this form is called a tandem method, and the tandem type image forming apparatus 500 (hereinafter simply referred to as “image forming apparatus”) is suitable for forming a color image, and the photoreceptor 10 after the primary transfer. The transfer residual toner remaining on the surface is removed by a photoconductor cleaning device to clean the surface of the photoconductor 10 and prepare for image formation again. Further, the transfer residual toner remaining on the intermediate transfer member 51 after the secondary transfer is removed by the intermediate transfer member cleaning 52 device to clean the surface of the intermediate transfer member 10 and prepare for the image formation again.
In the figure, reference numeral 100 denotes an image forming unit, 200 denotes a paper feeding unit on which transfer paper is stacked, 300 denotes a scanner unit attached to the copying apparatus main body 500, and 400 denotes an automatic conveyance device (ADF) as a document conveyance unit attached thereon. Show. The image forming apparatus 500 is provided with an endless belt-like intermediate transfer belt 51 as an intermediate transfer member at the center.

中間転写ベルト５１は、基層、弾性層、平滑性のよい表面層で被ってなる。そして、図２に示すとおり、図示例では３つの支持ローラ５４に掛け回して図中時計回りに回転搬送可能とする。この図示例では、３つのなかで左側の支持ローラ５４の左に、画像転写後に中間転写ベルト５１上に残留する残留トナーを除去する中間転写体クリーニング装置５２を設ける。また、３つのなかで右側にある支持ローラ５４と左側の支持ローラ５４間に張り渡した中間転写ベルト５１上には、その搬送方向に沿って、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックの４つの画像形成ユニット１１を横に並べて配置してタンデム画像形成装置５００を構成する。そのタンデム画像形成装置５００の上には、図１に示すように、さらに露光装置１２を設ける。また、タンデム画像形成装置５００において、個々の画像形成ユニット１１は、ドラム状の感光体１０のまわりに、帯電装置２０、現像装置３０、１次転写装置５０、感光体クリーニング装置４０、図示しない除電装置などを備えてなる。   The intermediate transfer belt 51 is covered with a base layer, an elastic layer, and a smooth surface layer. Then, as shown in FIG. 2, in the illustrated example, it is wound around three support rollers 54 so that it can be rotated and conveyed clockwise in the figure. In this illustrated example, an intermediate transfer member cleaning device 52 that removes residual toner remaining on the intermediate transfer belt 51 after image transfer is provided to the left of the left support roller 54 among the three. On the intermediate transfer belt 51 stretched between the support roller 54 on the right side and the support roller 54 on the left side among the three, four image formations of yellow, cyan, magenta, and black are formed along the conveyance direction. The tandem image forming apparatus 500 is configured by arranging the units 11 side by side. An exposure device 12 is further provided on the tandem image forming apparatus 500 as shown in FIG. In the tandem image forming apparatus 500, each image forming unit 11 includes a charging device 20, a developing device 30, a primary transfer device 50, a photoconductor cleaning device 40, a static elimination device (not shown) around the drum-shaped photoconductor 10. It is equipped with a device.

一方、中間転写ベルト５１を挟んでタンデム画像形成装置５００と反対の側には、２次転写装置６０を備える。２次転写装置６０は、図示例では、２つのローラ６３間に、無端ベルトである搬送ベルト６２を掛け渡して構成し、中間転写ベルト５１を介して第３の支持ローラ５４に押し当てて配置し、中間転写ベルト５１上の画像を記録部材のシートに転写する。
２次転写装置６０の横には、シート上の転写画像を定着する定着装置７０を設ける。定着装置７０は、図示しない無端ベルトである定着ベルトに加圧ローラを押し当てて構成する。２次転写装置６０には、画像転写後のシートをこの定着装置７０へと搬送するシート搬送機能も備えてなる。もちろん、２次転写装置６０として、転写ローラ６１や非接触のチャージャを配置してもよく、そのような場合は、このシート搬送機能を併せて備えることは難しくなる。
なお、このような２次転写装置６０および定着装置７０の下に、上述したタンデム画像形成装置５００と平行に、シートの両面に画像を記録すべくシートを反転するシート反転装置２１０を備えることができる。 On the other hand, a secondary transfer device 60 is provided on the opposite side of the intermediate transfer belt 51 from the tandem image forming apparatus 500. In the example shown in the figure, the secondary transfer device 60 is constructed by passing a conveying belt 62 that is an endless belt between two rollers 63, and is pressed against the third support roller 54 via the intermediate transfer belt 51. Then, the image on the intermediate transfer belt 51 is transferred to the sheet of the recording member.
Next to the secondary transfer device 60, a fixing device 70 for fixing the transferred image on the sheet is provided. The fixing device 70 is configured by pressing a pressure roller against a fixing belt which is an endless belt (not shown). The secondary transfer device 60 is also provided with a sheet conveying function for conveying the image-transferred sheet to the fixing device 70. Of course, a transfer roller 61 or a non-contact charger may be disposed as the secondary transfer device 60. In such a case, it is difficult to provide this sheet conveying function together.
A sheet reversing device 210 for reversing the sheet so as to record images on both sides of the sheet is provided below the secondary transfer device 60 and the fixing device 70 in parallel with the tandem image forming device 500 described above. it can.

このタンデム型画像形成装置５００の動作について説明する。このタンデム型画像形成装置５００を用いてコピーをとるときは、原稿自動搬送装置４００の原稿台上に原稿をセットする。または、原稿自動搬送装置４００を開いてスキャナ３００のコンタクトガラス上に原稿をセットし、原稿自動搬送装置４００を閉じてそれで押さえる。そして、不図示のスタートスイッチを押すと、原稿自動搬送装置４００に原稿をセットしたときは、原稿を搬送してコンタクトガラス上へと移動して後、他方コンタクトガラス上に原稿をセットしたときは、直ちにスキャナ３００を駆動し、読み取った光を結像レンズを通して読取りセンサに入れ、原稿内容を読み取る。
また、不図示の駆動モータで支持ローラ５４の１つを回転駆動して他の２つの支持ローラ５４を従動回転し、中間転写ベルト５１を回転搬送する。同時に、個々の画像形成ユニット１１でその感光体１０を回転して各感光体１０上にそれぞれ、ブラック・イエロー・マゼンタ・シアンの単色画像を形成する。そして、中間転写ベルト５１の搬送とともに、それらの単色画像を順次転写して中間転写ベルト５１上に合成カラー画像を形成する。 The operation of the tandem type image forming apparatus 500 will be described. When making a copy using the tandem type image forming apparatus 500, a document is set on a document table of the automatic document feeder 400. Alternatively, the automatic document feeder 400 is opened, a document is set on the contact glass of the scanner 300, and the automatic document feeder 400 is closed and pressed. When a start switch (not shown) is pressed, when a document is set on the automatic document feeder 400, the document is transported and moved onto the contact glass, and then the document is set on the other contact glass. Immediately after that, the scanner 300 is driven, and the read light enters the reading sensor through the imaging lens to read the contents of the document.
Further, one of the support rollers 54 is rotationally driven by a drive motor (not shown), the other two support rollers 54 are driven to rotate, and the intermediate transfer belt 51 is rotated and conveyed. At the same time, the individual image forming units 11 rotate the photoconductors 10 to form monochrome images of black, yellow, magenta, and cyan on the photoconductors 10, respectively. As the intermediate transfer belt 51 is conveyed, the single color images are sequentially transferred to form a composite color image on the intermediate transfer belt 51.

一方、給紙部２００のピックアップローラ２０１の１つを選択回転し、多段に備える給紙カセットの１つからシートを繰り出し、１枚ずつ分離して給紙路に入れ、搬送ローラ２０２で搬送して画像形成部１００内の給紙路に導き、レジストローラ２０２に突き当てて止める。そして、中間転写ベルト５１上の合成カラー画像にタイミングを合わせてレジストローラ２０２を回転し、中間転写ベルト５１と２次転写装置６０との間にシートを送り込み、２次転写装置６０で転写してシート上にカラー画像を記録する。画像転写後のシートは、搬送ベルト６２で搬送して定着装置７０へと送り込み、定着装置７０で熱と圧力とを加えて転写画像を定着して後、排出ローラで排出し、排紙トレイ８０上にスタックする。なお、画像を形成する色の順番は、限定されるものではなく、画像形成装置５００の持つ狙いや特性によって異なってくる。   On the other hand, one pickup roller 201 of the paper feeding unit 200 is selectively rotated, the sheets are fed out from one of the multi-stage paper feeding cassettes, separated one by one into the paper feeding path, and conveyed by the conveying roller 202. Then, it is guided to the paper feed path in the image forming unit 100 and abutted against the registration roller 202 and stopped. Then, the registration roller 202 is rotated in synchronization with the composite color image on the intermediate transfer belt 51, the sheet is fed between the intermediate transfer belt 51 and the secondary transfer device 60, and transferred by the secondary transfer device 60. A color image is recorded on the sheet. The image-transferred sheet is conveyed by the conveyance belt 62 and sent to the fixing device 70. The fixing device 70 applies heat and pressure to fix the transferred image, and is then discharged by a discharge roller. Stack on top. Note that the order of colors for forming an image is not limited, and varies depending on the aim and characteristics of the image forming apparatus 500.

一方、画像転写後の感光体１０及び中間転写ベルト５１は、感光体クリーニング装置４０、中間転写体クリーニング装置５２で、画像転写後に感光体１０、中間転写ベルト５１上に残留する残留トナーを除去し、タンデム画像形成装置５００による再度の画像形成の準備をする。
ここで、感光体クリーニング装置４０におけるクリーニングブレード４１は、所定の荷重になるように先端稜線部を移動している感光体１０に当接させた状態における配置を示すものである。このクリーニングブレード４１は平板状であり、ポリウレタンゴム等の弾性材料で構成することができる。このブレード支持部材４２の先端から所定の突き出し量だけ突き出したクリーニングブレード４１の先端部の感光体１０表面側の先端稜線部を、感光体１０に当接させて、先端面で感光体１０表面上の残留トナーを堰きとめて掻き落として除去する。このときに、強いストレスを受けた現像剤中の構成成分である離型剤が、次第に感光体１０に転移するものであり、これがクリーニングブレード４１の圧力で感光体１０に薄い膜状に付着したものをフィルミングという。この他に、現像剤中の外添剤が遊離し、感光体１０上に付着し、クリーニングブレード１０の圧力で埋没し手外添剤又は粉砕された現像剤の微小部分が埋没し、これらを起点して現像剤が付着して成長し、黒点ができるのも合わせてフィルミングという。 On the other hand, the photoreceptor 10 and the intermediate transfer belt 51 after the image transfer are removed by the photoreceptor cleaning device 40 and the intermediate transfer body cleaning device 52 to remove residual toner remaining on the photoreceptor 10 and the intermediate transfer belt 51 after the image transfer. Then, preparation for re-image formation by the tandem image forming apparatus 500 is made.
Here, the cleaning blade 41 in the photoconductor cleaning device 40 shows an arrangement in a state where the tip edge line portion is in contact with the moving photoconductor 10 so as to have a predetermined load. The cleaning blade 41 has a flat plate shape and can be made of an elastic material such as polyurethane rubber. The tip edge of the cleaning blade 41 protruding from the tip of the blade support member 42 by a predetermined protrusion amount is brought into contact with the surface of the photoconductor 10 on the surface of the photoconductor 10, and the tip surface of the cleaning blade 41 is on the surface of the photoconductor 10. The residual toner is dammed up and scraped off. At this time, the release agent, which is a constituent component in the developer that has been subjected to strong stress, gradually transfers to the photoconductor 10, and it adheres to the photoconductor 10 as a thin film by the pressure of the cleaning blade 41. Things are called filming. In addition to this, the external additive in the developer is liberated and adheres to the photoconductor 10 and is buried by the pressure of the cleaning blade 10 so that a minute portion of the external additive or the pulverized developer is buried. The fact that the developer adheres and grows from the starting point to form a black spot is also called filming.

図４は、ブレード支持部材上の圧電素子の出力波形を周波数解析（ＦＦＴ解析）した結果である。画像形成装置５００を用いて画像形成を行って、検出装置４３からの信号を読み出した。ここでは、シアン（Cyan）とマゼンタ（Magenta）にフィルミングが発生しているが、（Black）と（Yellow）ではまだ顕在化していない。   FIG. 4 shows the result of frequency analysis (FFT analysis) of the output waveform of the piezoelectric element on the blade support member. An image was formed using the image forming apparatus 500, and a signal from the detection apparatus 43 was read. Here, filming occurs in Cyan and Magenta, but not yet in (Black) and (Yellow).

図５は、フィルミングした感光体（CyanとMagenta）を交換した後の圧電素子の出力波形を周波数解析（ＦＦＴ解析）した結果である。図４と比較すると、特に５００Ｈｚ以上の周波数帯で大きく変化していることがわかる。この帯域は、フィルミングとの相関が小さく、ブレード支持部材４２の共振が現れていることを示している。この他にいくつかの特徴的なピークが観測されるが、特定のピーク周波数の加速度振幅とフィルミング有無との相関関係は認めることができないので、一般的な解析方法である、ピーク周波数の監視によるフィルミング検出は有効ではない。   FIG. 5 shows the result of frequency analysis (FFT analysis) of the output waveform of the piezoelectric element after the filmed photoconductors (Cyan and Magenta) have been replaced. Compared with FIG. 4, it can be seen that there is a significant change particularly in the frequency band of 500 Hz or higher. This band has a small correlation with filming, and shows that the resonance of the blade support member 42 appears. Several other characteristic peaks are observed, but since there is no correlation between the acceleration amplitude of a specific peak frequency and the presence or absence of filming, peak frequency monitoring is a common analysis method. Filming detection by is not effective.

図６は、シアントナーで現像したときの出力波形の周波数解析結果を時系列的に示した図である。図６に示すように、全体をいくつかの周波数帯に分けて、それぞれの加速度振幅の時系列変化とフィルミングの発生との対応関係を示している。周波数帯によって、必ずしも相似な変化を示している訳ではないことがわかる。振幅変化は、高周波域で大きく現れているが、前述したようにフィルミングとの相関は小さい。   FIG. 6 is a diagram showing, in a time series, frequency analysis results of the output waveform when developed with cyan toner. As shown in FIG. 6, the whole is divided into several frequency bands, and the correspondence relationship between the time-series changes of the respective acceleration amplitudes and the occurrence of filming is shown. It can be seen that the frequency band does not necessarily indicate a similar change. Although the amplitude change appears greatly in the high frequency region, the correlation with filming is small as described above.

図７は、指標値の例としてマハラノビス距離を用いて、その時系列変化とフィルミングの対応を示す図である。低周波帯の加速度振幅を全色について求め、得られた多次元データからフィルミングが発生していない正常状態を基準としたマハラノビスの距離（厳密には平方距離）を算出した結果（この手法はＭＴ法と呼ばれる）を、発生したフィルミングと対応させて比較した。フィルミングが発生していない正常状態では、ＭＴ法の場合、マハラノビスの距離はほぼ１〜３になる。フィルミングの発生に対応して、マハラノビスの距離が増大しており、このことから、マハラノビスの距離を観測することによってフィルミングの発生を検出、更には発生予測を行うことができる。マハラノビス距離とは、パターン認識の評価方法の一つであるが、算出する指標値としては、これに限定されるものではない。   FIG. 7 is a diagram illustrating the correspondence between the time-series change and filming using the Mahalanobis distance as an example of the index value. The result of calculating the acceleration amplitude in the low frequency band for all colors and calculating the Mahalanobis distance (strictly, the square distance) based on the normal state where filming has not occurred from the obtained multidimensional data. (Referred to as MT method) was compared with the filming that occurred. In the normal state where filming does not occur, the Mahalanobis distance is approximately 1 to 3 in the MT method. Corresponding to the occurrence of filming, the Mahalanobis distance increases, and from this, the occurrence of filming can be detected and further predicted by observing the Mahalanobis distance. The Mahalanobis distance is one of pattern recognition evaluation methods, but the index value to be calculated is not limited to this.

発生したフィルミングは、感光体１０上に均一に発生した訳ではなく、部分的あるいは偏在して発生しているので、実験結果からは、部分的な摩擦の変化に伴う振動状態の変化は、一点の振動観測で検出可能であることがわかる。これは、クリーニングブレード４１や支持部材４２が、比較的単純な振動モードを有しているため、観測点からの距離にあまり依存せずフィルミングに対応した振動波形変化を示すことを意味している。
この同じマハラノビス距離を評価することで、フィルミングだけとは限らず、クリーニングブレード４１及びブレード支持部材４２の振動を解析することで、クリーニングブレード４１と感光体１０との摩擦状態変化を読み取ることができ、したがって、トナーのすり抜け、クリーニングブレード４１のめくれ、クリーニングブレード４１のビビリ、クリーニングブレード４１先端の摩耗による当接圧の低下等によるクリーニング不良を、それぞれのマハラノビス距離を対応させることで読みとることで、検出することが可能である。
これによって、小型軽量で広範囲に安定した感度を有するので、機種毎に構成の最適化をする必要がなく、また、系を乱すことが極めて少ない検出装置４３を提供することができる。また、このような解析をすることで、振動周波数の多次元データを、情報量を大きく損なうことなく一つの尺度に置き換えて観測するので、クリーニングブレード４１の摩擦状態に対応した振動の変化を的確に把握して、フィルミングやクリーニング不良などの異常検出を行うことができる。また、部分的に発生するフィルミングに対しても検出力を持ち、多点観測の必要がない。 The generated filming does not occur uniformly on the photoconductor 10, but is generated partially or unevenly distributed. From the experimental results, the change in the vibration state accompanying the change in the partial friction is It can be seen that it can be detected by one-point vibration observation. This means that since the cleaning blade 41 and the support member 42 have a relatively simple vibration mode, they show a vibration waveform change corresponding to filming without depending on the distance from the observation point. Yes.
By evaluating the same Mahalanobis distance, not only filming but also analysis of vibrations of the cleaning blade 41 and the blade support member 42 can be used to read a change in the friction state between the cleaning blade 41 and the photosensitive member 10. Therefore, it is possible to read the defective cleaning due to the slipping of the toner, the turning of the cleaning blade 41, the chatter of the cleaning blade 41, the decrease of the contact pressure due to the wear of the tip of the cleaning blade 41, etc. by corresponding the respective Mahalanobis distances. , Can be detected.
As a result, it is possible to provide a detection device 43 that is small and light and has a stable sensitivity over a wide range, and that does not require optimization of the configuration for each model and that hardly disturbs the system. In addition, by performing such an analysis, the vibration frequency multi-dimensional data is replaced with a single scale without losing a large amount of information, so that the vibration change corresponding to the friction state of the cleaning blade 41 can be accurately determined. It is possible to detect abnormalities such as filming and defective cleaning. In addition, it has the power to detect partially generated filming, and there is no need for multipoint observation.

図８、図９及び図１０は、筐体側からの振動伝達を抑制して、クリーニングブレード側からの振動伝達を相対的に高める検出装置の構造を示す概略図である。
ここでは、図８に示すように、クリーニング装置４０の筐体側からの振動伝達を抑制して、クリーニングブレード４１側からの振動伝達を相対的に高めている。ブレード支持部材４２の揺動支点（支軸）を回転型のダンパ４６で支持する。一般に、ギヤなどの可動部材は端部に配置されており、ブレード支持部材の支軸はこれら可動部材に極めて近く、ノイズとなる振動が伝達されやすいが、これによって、間近に存在する可動部材からの振動の影響を受けにくくし、検出手段へのノイズ進入を防止できる。また、支軸の回転角は極めて小さく、粘性トルクの許容幅が大きい。従って、大きな減衰能を設定することが可能である。
また、図９に示すように、クリーニングブレード４１の加圧手段であるスプリング４３ａにもダンパ４３ｂを並列配置するか、スプリング４３ａのコイル部分にゴム４３ｃなどの粘弾性部材を巻き付ける。この結果、筐体側からブレード支持部材４２に伝達される振動を広帯域に渡って減衰させることができ、クリーニングブレード４１先端の摩擦状態変化の検出力を向上させることができる。これによって、ギヤなどの可動部材が発する振動がブレード支持部材４２に伝わるのを抑制するので、振動波形中に占めるクリーニングブレード４１先端からの信号成分が相対的に高まり、状態変化の検出力を向上させることができる。
また、図１０に示すように、小型低速の画像形成装置５００においては、加圧スプリング４３ｆを用いることなく、ブレード支持部材４２をクリーニング装置４０の筐体あるいはプロセスカートリッジ１０１に固定する形式が存在する。この場合は、ブレード支持部材４２とクリーニング装置４０筐体との間に制振部材４３ｈを挟み込むか、ブレード支持部材４２の平面部に制振部材４３ｈを貼り付けることによって振動伝達を抑えることができる。
この検出装置４３によって、構成が簡単であり、フィルミングと相関がある低周波振動に感度を合わせることができる。また、ブレード支持部材が筐体に固定である場合においても、筐体側からのノイズ（不要振動）進入を抑制し、小型画像形成ユニットにおける検出精度を向上させることができる。制振部材４３ｈがクリーニングブレード４１の当接状態のばらつきを補正するので、不安定動作が回避できる。 8, FIG. 9 and FIG. 10 are schematic views showing the structure of a detection device that suppresses vibration transmission from the housing side and relatively increases vibration transmission from the cleaning blade side.
Here, as shown in FIG. 8, vibration transmission from the housing side of the cleaning device 40 is suppressed to relatively increase vibration transmission from the cleaning blade 41 side. The swing support point (support shaft) of the blade support member 42 is supported by a rotary damper 46. In general, a movable member such as a gear is disposed at the end, and the support shaft of the blade support member is very close to the movable member, so that vibrations that cause noise are easily transmitted. It is possible to prevent the noise from entering the detection means. Further, the rotation angle of the support shaft is extremely small, and the allowable range of the viscous torque is large. Therefore, it is possible to set a large damping capacity.
Further, as shown in FIG. 9, a damper 43b is also arranged in parallel with a spring 43a which is a pressurizing means of the cleaning blade 41, or a viscoelastic member such as a rubber 43c is wound around a coil portion of the spring 43a. As a result, the vibration transmitted from the housing side to the blade support member 42 can be attenuated over a wide band, and the detection power of the friction state change at the tip of the cleaning blade 41 can be improved. As a result, the vibration generated by a movable member such as a gear is prevented from being transmitted to the blade support member 42, so that the signal component from the tip of the cleaning blade 41 in the vibration waveform is relatively increased, and the detection power of the state change is improved. Can be made.
As shown in FIG. 10, in the small-sized and low-speed image forming apparatus 500, there is a type in which the blade support member 42 is fixed to the casing of the cleaning device 40 or the process cartridge 101 without using the pressure spring 43f. . In this case, vibration transmission can be suppressed by sandwiching the vibration damping member 43 h between the blade support member 42 and the cleaning device 40 housing or by attaching the vibration damping member 43 h to the flat surface portion of the blade support member 42. .
With this detection device 43, the configuration is simple, and the sensitivity can be adjusted to low frequency vibration correlated with filming. Further, even when the blade support member is fixed to the housing, noise (unnecessary vibration) entry from the housing side can be suppressed, and detection accuracy in the small image forming unit can be improved. Since the vibration damping member 43h corrects the variation in the contact state of the cleaning blade 41, unstable operation can be avoided.

また、図１１は、クリーニングブレードの振動を電気信号に変換してフィルミングを検出する手段として圧電素子以外の例を示す概略図である。
ブレード支持部材４２上に一対の平行平板電極を設け、少なくとも一方を振動しやすい薄膜などの振動板４３ｈとして検出装置４３を構成する。振動板４３ｈは、必要に応じて重り４３ｆを配設したり片持梁構造としても良い。この構成をクリーニングブレード４１上やブレード部支持部材４２上の設けることによって、振動板４３ｈに比較的低周波の振動を生じ、電極間の静電容量が時間的に変化する。これを信号として取り出すことにより、振動観測が可能になる。これによって、ブレード支持部材４２の中央平板部という振動ノイズが進入しやすい部分に設置された加圧スプリング４３ａのサージング等によるノイズ（不要振動）進入を抑制できる。 FIG. 11 is a schematic view showing an example other than the piezoelectric element as means for detecting filming by converting the vibration of the cleaning blade into an electric signal.
A pair of parallel plate electrodes are provided on the blade support member 42, and at least one of the detection devices 43 is configured as a vibration plate 43h such as a thin film that easily vibrates. The diaphragm 43h may have a weight 43f or a cantilever structure as necessary. By providing this configuration on the cleaning blade 41 or the blade portion support member 42, vibrations of a relatively low frequency are generated in the vibration plate 43h, and the capacitance between the electrodes changes with time. By taking this as a signal, vibration observation becomes possible. Thereby, noise (unnecessary vibration) entry due to surging or the like of the pressurizing spring 43a installed in a portion where vibration noise is likely to enter, such as the central flat plate portion of the blade support member 42, can be suppressed.

また、図１２は、クリーニングブレードの振動を観測する他の検出装置４３の構造を示す概略図である。
振動板４３ｋ上に軽量のコイル４３ｉ（ボイスコイル）を設置する。このコイル４３ｉの周囲あるいは中にコイル４３ｉを貫く磁束を持つ磁石４３ｊを設置すれば、電磁誘導によって、振動するコイルに電流が流れるので、この電流を検出すれば振動観測が可能になる。
この検出装置４３によって、構成が簡単であり、磁石の磁力を利用して、感光体１０の致命的欠陥になりやすいキズを起こす金属性の異物がクリーニング装置４０に進入することを防止できる。
この他に、図示しないが、光学的な変位計測手段によって、クリーニングブレード４１、ブレード支持部材４２の微小変位を観測する方法も利用できる。この場合、本体側に光源や検出器を配設できるので、交換頻度の比較的高いクリーニングブレード４１のコストアップにならないという利点がある。この検出装置４３によって、光源と検出器をともに配設することが可能であり、ブレード側に振動検出手段を設ける必要がないので、交換頻度が比較的高いクリーニングブレード４１のコストアップを招くことが無く、維持費を抑えることができる。 FIG. 12 is a schematic view showing the structure of another detection device 43 that observes the vibration of the cleaning blade.
A lightweight coil 43i (voice coil) is installed on the diaphragm 43k. If a magnet 43j having a magnetic flux penetrating the coil 43i is installed around or in the coil 43i, a current flows through the vibrating coil by electromagnetic induction, so that vibration can be observed by detecting this current.
This detection device 43 has a simple configuration and can prevent a metallic foreign matter that causes a flaw that easily becomes a fatal defect of the photoconductor 10 from entering the cleaning device 40 by using the magnetic force of the magnet.
In addition, although not shown, a method of observing minute displacements of the cleaning blade 41 and the blade support member 42 by an optical displacement measuring means can be used. In this case, since the light source and the detector can be arranged on the main body side, there is an advantage that the cost of the cleaning blade 41 having a relatively high replacement frequency is not increased. With this detection device 43, it is possible to arrange both the light source and the detector, and it is not necessary to provide vibration detection means on the blade side, so that the cost of the cleaning blade 41 having a relatively high replacement frequency may be increased. And maintenance costs can be reduced.

図１３は、フィルミング除去手段を備える画像形成装置の構成を示す概略図である。
検出装置４３で、クリーニングブレードの振動を検知して解析し、マハラノビスの距離の増大を検出して、感光体１０上にトナーのフィルミングが発生したことを検知した場合には、画像形成装置５００に設けるフィルミング除去手段４９により、フィルミングを除去する。
クリーニングブレード４１下流側に、フィルミング除去手段としてフィルミング除去ローラ４９を接離可能に設ける。フィルミング除去ローラ４９としては、オープンセルタイプのメラミン発泡体が良好な除去性能を示すが、自身が摩滅する材料のため耐久性が低い。そこで、検出された振動データからマハラノビスの距離を逐次算出しながらその増大を監視する。異常画像として検出する以前の状態のマハラノビスの距離を動作開始条件、例えば、３〜５程度となった時に開始するものとし、動作開始条件を越えた時点でフィルミング除去ローラ４９を当接回転させる。これによって、マハラノビスの距離を尺度とし、不具合が顕在化する前の状態をマハラノビスの距離で条件設定してフィルミング除去手段４９の動作を制御することによって、予防措置を行うことができるので、不具合が顕在化するまでの期間をのばすことになり、見かけ上、感光体１０の寿命を延ばすことができる。さらに、フィルミングによる異常画像が顕在化する以前に対処できるので、フィルミング除去ローラ４９の耐久性も実現できる。さらに、高いフィルミング除去性能を有するメラミン発泡体の動作時間を必要最小限に抑え、見かけ上、メラミン発泡体の耐久性を向上できる。あるいは、より小径のローラで対応することが可能になるので小型化につながる。 FIG. 13 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus including a filming removing unit.
When the detection device 43 detects and analyzes the vibration of the cleaning blade, detects an increase in the Mahalanobis distance, and detects that toner filming has occurred on the photoconductor 10, the image forming device 500 Filming is removed by the filming removing means 49 provided in the above.
On the downstream side of the cleaning blade 41, a filming removing roller 49 is provided as a filming removing means so as to be able to contact and separate. As the filming removal roller 49, an open cell type melamine foam exhibits good removal performance, but its durability is low due to the material that wears itself. Therefore, the increase is monitored while sequentially calculating the Mahalanobis distance from the detected vibration data. It is assumed that the Mahalanobis distance before detection as an abnormal image starts when the operation start condition is, for example, about 3 to 5, and the filming removal roller 49 is contacted and rotated when the operation start condition is exceeded. . Accordingly, since the Mahalanobis distance is used as a scale, the pre-problem state can be set with the Mahalanobis distance as a condition and the operation of the filming removing means 49 can be controlled to take preventive measures. As a result, the period until the photoconductor becomes apparent is extended, and the lifetime of the photoreceptor 10 can be extended apparently. Furthermore, since it is possible to cope with an abnormal image due to filming before it becomes obvious, the durability of the filming removal roller 49 can also be realized. Furthermore, the operation time of the melamine foam having high filming removal performance can be minimized, and the durability of the melamine foam can be apparently improved. Alternatively, it is possible to cope with a roller having a smaller diameter, which leads to miniaturization.

また、図１４は、マハラノビス距離のん増大を検出してフィルミング除去部材を動作させるように制御したときのマハラノビス距離の時系列変化を示す図である。マハラノビス距離が大きくなったところで、クリーニング装置４０への転写残トナーの入力が多くなる場合があるため、補助手段としてクリーニングブラシとしてファーブラシ４８が配設されるので、このクリーニングブラシ回転数を制御することで、フィルミングを除去することができる。また、意図的に、クリーニング装置への入力トナー量を増やす方法もあるが、その動作開始条件をマハラノビスの距離で与えることによって不要なトナー消費を回避することも可能となる。これによって、フィルミング発生要因として、クリーニング装置４０への入力トナー量が少ない場合に、クリーニングブレード４１へのトナー入力を補うことによって、マハラノビスの距離が増大することを抑制することができる。
これらの除去手段の動作によってもマハラノビスの距離が増大する場合は、寿命と判断し交換とすれば、不具合が顕在化する以前に対処が可能となり、ダウンタイムを極小にすることが可能となる。
また、この他、画像面積率や温湿度などの画像形成条件データをマハラノビスの距離の算出項目に加えることによって、検出精度を更に向上させることができ、最適なフィルミング除去手段を選定することも可能である。 FIG. 14 is a diagram showing a time-series change in the Mahalanobis distance when the increase in the Mahalanobis distance is detected and the filming removal member is controlled to operate. When the Mahalanobis distance is increased, the transfer residual toner may be input to the cleaning device 40 in some cases. Therefore, the fur brush 48 is provided as a cleaning brush as an auxiliary unit. Therefore, the rotation speed of the cleaning brush is controlled. Thus, filming can be removed. Although there is a method of intentionally increasing the amount of toner input to the cleaning device, unnecessary toner consumption can be avoided by giving the operation start condition by the Mahalanobis distance. As a result, it is possible to suppress an increase in the Mahalanobis distance by supplementing the toner input to the cleaning blade 41 when the amount of toner input to the cleaning device 40 is small as a cause of filming.
If the Mahalanobis distance increases due to the operation of these removing means, it can be dealt with before the failure becomes apparent if it is determined as a life and replaced, and the downtime can be minimized.
In addition, by adding image forming condition data such as image area ratio and temperature / humidity to the Mahalanobis distance calculation items, the detection accuracy can be further improved, and the optimum filming removal means can be selected. Is possible.

図１５は、本発明のプロセスカートリッジの構成を示す概略図である。
また、上述した検出装置４３をプロセスカートリッジに用いることができる。これによって、感光体１０の高寿命化、メンテナンスサイクルの相賀の時間を長くすることができる。また、クリーニング不良による地肌汚れのない高品位の画像を得ることができる。また、これらのプロセスカートリッジを複数個用いた画像形成装置５００では、上記利点がさらに強調され、操作性、メンテナンス性を大幅に向上させることができる。 FIG. 15 is a schematic view showing the configuration of the process cartridge of the present invention.
Further, the detection device 43 described above can be used for a process cartridge. As a result, the life of the photoconductor 10 can be extended, and the maintenance time of the maintenance cycle can be extended. Further, it is possible to obtain a high-quality image free from background contamination due to poor cleaning. Further, in the image forming apparatus 500 using a plurality of these process cartridges, the above advantages are further emphasized, and operability and maintainability can be greatly improved.

図１６は、クリーニングブレードの弾性係数ｋと粘性係数ηとの温度依存性を示す模式図である。図１７は、クリーニングブレード近傍の温度推移の一例を示す図である。図１８は、クリーニングブレード近傍の湿度推移の一例を示す図である。
エラストマ製の高分子材料で構成されるクリーニングブレード４１は、図１６に示すように、その弾性係数ｋと粘性係数ηは温度依存性が非常に大きい。一般に、画像形成装置５００は空調設備のあるオフィスに設置されることが多く、画像形成装置内の温湿度は比較的安定な状態にある。しかし、図１７及び１８に示すように１年／１週間／１日の周期的な変化が現れる。その結果、クリーニングブレード４１の振動状態とその伝達特性は微妙に変化する。湿度についても、程度の差はあるが、高分子材料は吸水性を示し、粘弾性に影響が出る場合もある。
図１９は、感光体１０に当接されたクリーニングブレード４１の状態を示す概略図である。図２０は、感光体１０に当接されたクリーニングブレード４１の当接部からの距離ｌに対する温度分布を示す模式図である。そこで、クリーニングブレード４１の粘弾性を直接計測する代わりに、クリーニングブレードの温度や近傍の湿度を観測し、振動データとの相関を調べることによって補正を加える（温湿度データを振動データ群に加えて指標値を算出する）。クリーニングブレード４１に使用される材料は熱伝導率が小さいため、発熱源である当接部と他端との間には、図２０に示すように比較的大きな温度差を生じるから、粘弾性が大きく変化する当接部に近い部分の温度を観測するのが良い。具体的な方法としては、当接部近傍に接触式の温度センサ（熱電対やサーミスタ）を設けたり、サーモパイルなどの非接触式の温度センサを設けたりして当接部近傍の温度を観測する。
画像形成装置５００では、画像形成を安定に維持するために感光体近傍の温湿度を観測しているので、この情報を利用する方法もある。この場合、図２０に示すように、Ｔ３を観測していることになり、当接部の温度上昇に対して時間の遅れが大きい。そこで、一定時間分の移動平均を使うことによって、当接部温度と相関の高いデータを得ることができる。
これによって、クリーニングブレード４１の粘弾性に影響を与えるブレード温度情報を加えて指標値を算出するので、クリーニングの異常検出精度が向上させることができ、画像形成装置５００に既設の温湿度センサから情報を取得するので、クリーニングブレード４１の異常検出精度向上を安価に達成できる。 FIG. 16 is a schematic diagram showing the temperature dependence of the elastic coefficient k and the viscosity coefficient η of the cleaning blade. FIG. 17 is a diagram illustrating an example of a temperature transition in the vicinity of the cleaning blade. FIG. 18 is a diagram illustrating an example of humidity transition in the vicinity of the cleaning blade.
As shown in FIG. 16, the elastic blade k and the viscosity coefficient η of the cleaning blade 41 made of an elastomer polymer material are very temperature dependent. In general, the image forming apparatus 500 is often installed in an office with air conditioning equipment, and the temperature and humidity in the image forming apparatus are relatively stable. However, as shown in FIGS. 17 and 18, a periodic change of 1 year / 1 week / 1 day appears. As a result, the vibration state of the cleaning blade 41 and its transmission characteristics change slightly. Regarding the humidity, although there is a difference in degree, the polymer material exhibits water absorption and may affect viscoelasticity.
FIG. 19 is a schematic view showing a state of the cleaning blade 41 in contact with the photosensitive member 10. FIG. 20 is a schematic diagram illustrating a temperature distribution with respect to the distance l from the contact portion of the cleaning blade 41 that is in contact with the photosensitive member 10. Therefore, instead of directly measuring the viscoelasticity of the cleaning blade 41, correction is performed by observing the temperature of the cleaning blade and the humidity in the vicinity and examining the correlation with the vibration data (adding the temperature / humidity data to the vibration data group). Calculate the index value). Since the material used for the cleaning blade 41 has a low thermal conductivity, a relatively large temperature difference is generated between the contact portion that is a heat source and the other end as shown in FIG. It is good to observe the temperature of the part close to the contact part which changes greatly. As a specific method, a contact-type temperature sensor (thermocouple or thermistor) is provided in the vicinity of the contact part, or a non-contact type temperature sensor such as a thermopile is provided to observe the temperature in the vicinity of the contact part. .
Since the image forming apparatus 500 observes the temperature and humidity in the vicinity of the photosensitive member in order to maintain image formation stably, there is a method of using this information. In this case, as shown in FIG. 20, T3 is observed, and the time delay is large with respect to the temperature rise of the contact portion. Therefore, data having a high correlation with the contact portion temperature can be obtained by using a moving average for a predetermined time.
Accordingly, since the index value is calculated by adding blade temperature information that affects the viscoelasticity of the cleaning blade 41, the cleaning abnormality detection accuracy can be improved, and information from the temperature / humidity sensor existing in the image forming apparatus 500 can be improved. Therefore, the abnormality detection accuracy of the cleaning blade 41 can be improved at a low cost.

図２１は、熱伝導率が大きい材料を貼付したクリーニングブレードの構成を示す概略図である。図２１に示すように、クリーニングブレード４１の見かけ上の熱伝導率を大きくして、当接部の温度上昇緩和と観測温度の精度向上を狙う。クリーニングブレード外周面に熱伝導率が大きい材料を均熱部材（ヒートスプレッダ）として貼付する。ヒートスプレッダに用いる材料としては、柔軟で特に面方向の熱伝導に優れるグラファイトシートなどが挙げられる。
この結果、図２０におけるクリーニングブレード表面温度Ｔ２を当接部温度Ｔ１に近づけることができ、当接部の温度上昇を抑える効果もある。ヒートスプレッダにヒートシンクなどの放熱手段を設ければ、放熱効果も得られ、粘弾性変化も抑えられる。
これによって、ヒートスプレッダを配設することによってクリーニングブレードの見かけ上の熱伝導率を大きくできるので、クリーニングブレード当接部から離れた位置で温度観測しても、ズレや時間応答の遅れが小さく精度の高い観測情報が得られる。さらに、ヒートスプレッダに放熱手段を設けることによって放熱効果が得られ、クリーニングブレードの粘弾性変化そのものを抑えることができる。 FIG. 21 is a schematic view showing a configuration of a cleaning blade to which a material having a high thermal conductivity is attached. As shown in FIG. 21, the apparent thermal conductivity of the cleaning blade 41 is increased to reduce the temperature rise at the contact portion and improve the accuracy of the observation temperature. A material having a large thermal conductivity is attached to the outer peripheral surface of the cleaning blade as a heat equalizing member (heat spreader). Examples of the material used for the heat spreader include a graphite sheet that is flexible and particularly excellent in heat conduction in the surface direction.
As a result, the cleaning blade surface temperature T2 in FIG. 20 can be brought close to the contact part temperature T1, and there is also an effect of suppressing the temperature rise of the contact part. If heat dissipating means such as a heat sink is provided in the heat spreader, a heat dissipating effect can be obtained and a change in viscoelasticity can be suppressed.
This makes it possible to increase the apparent thermal conductivity of the cleaning blade by disposing a heat spreader. Therefore, even if the temperature is observed at a position away from the cleaning blade contact portion, the deviation and time response delay are small and accurate. High observation information can be obtained. Furthermore, a heat dissipation effect can be obtained by providing heat dissipation means in the heat spreader, and the viscoelastic change of the cleaning blade itself can be suppressed.

図２２は、クリーニングブレードの状態維持をより積極的に行うために、温湿度や成分が調整された気体（空気とは限らない）を、冷却を兼ねて供給する例である。クリーニング装置４０から現像装置３０までの感光体表面を略閉空間として、クリーニングブレード４１に向けて温湿度や成分が調整された気体（図２２中の太い矢印）を供給する。この結果、クリーニングブレード４１の冷却による粘弾性安定化と共に帯電部における放電生成物の発生を抑え、感光体１０を長寿命化できる。
クリーニングブレード４１の振動観測は、ブレード先端のスティックスリップの状態を観測することであるが、これはブレード先端に介在するトナー量によって微妙に変化する。クリーニングブレード当接部のスティックスリップ状態に影響を与える入力トナー量情報を加えて指標値を算出するので、クリーニングブレード４１の異常検出精度が向上する。 FIG. 22 is an example in which a gas (not limited to air) with adjusted temperature and humidity and components is supplied also for cooling in order to more actively maintain the state of the cleaning blade. The surface of the photoconductor from the cleaning device 40 to the developing device 30 is set as a substantially closed space, and a gas (thick arrow in FIG. 22) with adjusted temperature and humidity and components is supplied toward the cleaning blade 41. As a result, it is possible to stabilize the viscoelasticity by cooling the cleaning blade 41 and suppress the generation of discharge products in the charging portion, thereby extending the life of the photoreceptor 10.
The vibration of the cleaning blade 41 is to observe the stick-slip state at the blade tip, and this slightly changes depending on the amount of toner present at the blade tip. Since the index value is calculated by adding the input toner amount information that affects the stick-slip state of the cleaning blade contact portion, the abnormality detection accuracy of the cleaning blade 41 is improved.

図２３は、画像形成装置の使用による平均画像面積率の推移の一例を示す図である。図２３に示すように、実際の平均画像面積率が、色間の平均画像面積率に差があることは構わないが、日による変動を考慮することが、精度良く振動観測するために有効である。
また、転写後の感光体１０上の残トナー量を主走査方向に観測することで、直接入力トナー量情報が得られる。この他に、デジタル複写機やレーザプリンタなど、デジタル方式の書込装置１２を備える画像形成装置５００では、入力された画像データから画素を計数することが容易に出来るので、この情報を利用すれば、新たに検出するための手段を設けること無く精度向上に役立てることができる。更に、図２３に示すように、画像形成条件設定用に設けてある転写前の濃度センサと対応して、転写後のトナー量を観測する濃度センサを設けることによって、転写前後のトナー濃度を観測できるので転写効率を求めることができ、先述の画像面積率データを補正して指標値の精度を高めることができる。これによって、安価な方法でクリーニングブレード４１の異常検出精度向上を達成できる。 FIG. 23 is a diagram illustrating an example of the transition of the average image area ratio due to the use of the image forming apparatus. As shown in FIG. 23, the actual average image area ratio may have a difference in the average image area ratio between colors, but it is effective to accurately observe vibrations to take into account fluctuations due to day. is there.
Further, by directly observing the amount of residual toner on the photoconductor 10 after transfer in the main scanning direction, information on the amount of input toner directly can be obtained. In addition, the image forming apparatus 500 including the digital writing device 12 such as a digital copying machine or a laser printer can easily count pixels from the input image data. Therefore, it is possible to improve accuracy without providing a means for newly detecting. Further, as shown in FIG. 23, the density of the toner before and after transfer is observed by providing a density sensor that observes the amount of toner after transfer corresponding to the density sensor before transfer provided for setting the image forming conditions. Therefore, the transfer efficiency can be obtained, and the accuracy of the index value can be increased by correcting the image area ratio data described above. Thereby, it is possible to improve the abnormality detection accuracy of the cleaning blade 41 by an inexpensive method.

また、通常の画像形成とは別に、クリーニングブレード振動観測用の画像形成モードを用意すれば、振動観測時の条件を揃えることができるので、ノイズの少ない観測データを取得でき、安定した観測データを得ることができる。このとき、転写工程が感光体１０に対して接離可能な構成であれば、入力トナー量に転写の影響が入らないので転写後の濃度センサは不要となり、無駄な転写紙の消費も無くて済む。   In addition to normal image formation, if an image formation mode for cleaning blade vibration observation is prepared, the conditions for vibration observation can be adjusted, so that observation data with less noise can be acquired, and stable observation data can be obtained. Obtainable. At this time, if the transfer process is configured so as to be in contact with and away from the photosensitive member 10, the input toner amount is not affected by the transfer, so that a density sensor after transfer is unnecessary, and wasteful transfer paper is not consumed. That's it.

本発明の検出装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the detection apparatus of this invention. クリーニングブレード先端の振動と圧電素子が観測する振動との関係を示すモデルの例である。It is an example of the model which shows the relationship between the vibration of the cleaning blade front-end | tip, and the vibration which a piezoelectric element observes. 本発明の検出装置を適用する画像形成装置の構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus to which a detection device of the present invention is applied. CyanとMagentaの感光体がフィルミングした状態で、ブレード支持部材上の圧電素子の出力波形を周波数解析（ＦＦＴ解析）した結果である。This is a result of frequency analysis (FFT analysis) of the output waveform of the piezoelectric element on the blade support member in a state where the photoconductors of Cyan and Magenta are filmed. フィルミングした感光体（CyanとMagenta）を交換した後の圧電素子の出力波形を周波数解析（ＦＦＴ解析）した結果である。This is a result of frequency analysis (FFT analysis) of the output waveform of the piezoelectric element after replacing the filmed photoconductor (Cyan and Magenta). シアントナーで現像したときの出力波形の周波数解析結果を時系列的に示した図である。FIG. 6 is a diagram showing, in a time series, frequency analysis results of an output waveform when developed with cyan toner. マハラノビス距離の時系列変化とフィルミングの対応を示す図である。It is a figure which shows the response | compatibility of the time series change of Mahalanobis distance, and filming. 筐体側からの振動伝達を抑制して、クリーニングブレード側からの振動伝達を相対的に高める検出装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the detection apparatus which suppresses the vibration transmission from the housing | casing side and raises the vibration transmission from the cleaning blade side relatively. クリーニングブレードの加圧手段であるスプリングのコイル部分にゴム（粘弾性部材）を巻き付け、筐体側からの振動伝達を抑制する構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure which winds rubber | gum (viscoelastic member) around the coil part of the spring which is a pressurization means of a cleaning blade, and suppresses the vibration transmission from the housing | casing side. 平行電極板の静電容量の変化で、クリーニングブレードの振動を観察する検出装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the detection apparatus which observes the vibration of a cleaning blade by the change of the electrostatic capacitance of a parallel electrode plate. 平行電極板の静電容量の変化で、クリーニングブレードの振動を観測する検出装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the detection apparatus which observes the vibration of a cleaning blade by the change of the electrostatic capacitance of a parallel electrode plate. コイルに生じる誘導起電力によってクリーニングブレードの振動を観測する検出装置の構造を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the detection apparatus which observes the vibration of a cleaning blade by the induced electromotive force which arises in a coil. フィルミング除去手段を備える画像形成装置の構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of an image forming apparatus provided with a filming removal means. マハラノビス距離のん増大を検出してフィルミング除去部材を動作させるように制御したときのマハラノビス距離の時系列変化を示す図である。It is a figure which shows the time-sequential change of Mahalanobis distance when it controls to detect the increase of Mahalanobis distance and to operate a filming removal member. 本発明のプロセスカートリッジの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the process cartridge of this invention. クリーニングブレードの弾性係数ｋと粘性係数ηとの温度依存性を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows the temperature dependence of the elastic coefficient k and viscosity coefficient (eta) of a cleaning blade. クリーニングブレード近傍の温度推移の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the temperature transition of the cleaning blade vicinity. クリーニングブレード近傍の湿度推移の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the humidity transition of the cleaning blade vicinity. 感光体に当接したクリーニングブレードの状態を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a state of a cleaning blade that is in contact with a photoreceptor. 感光体に当接したクリーニングブレードの当接部からの距離Ｌにおける観測温度を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating an observed temperature at a distance L from a contact portion of a cleaning blade that is in contact with the photosensitive member. 熱伝導率が大きい材料を貼付したクリーニングブレードの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the cleaning blade which affixed the material with large heat conductivity. クリーニングブレードの状態維持をより積極的に行うために、温湿度や成分が調整された気体（空気とは限らない）を、冷却を兼ねて供給する例である。This is an example of supplying a gas (not limited to air) whose temperature / humidity and components are adjusted in order to more actively maintain the state of the cleaning blade, and also for cooling. 画像形成装置の使用による平均画像面積率の推移の一例を示す図である。It is a figure which shows an example of transition of the average image area ratio by use of an image forming apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

１０ 感光体
１１ 画像形成ユニット
１２ 露光装置
２０ 帯電装置
３０ 現像装置
４０ 感光体クリーニング装置
４１ クリーニングブレード
４２ ブレード支持部材
４３ 検出装置
４３ａ 加圧スプリング
４３ｂ 直動ダンパ
４３ｃ 制振部材（ゴム）
４３ｄ 振動板
４３ｅ 基板
４３ｆ 重り
４３ｇ 圧抜き穴
４３ｈ 制振部材
４３ｉ コイル
４３ｊ 磁石
４３ｋ 振動板
４４ 支軸
４５ 信号
４６ 回転ダンパ
４８ ファーブラシ
４９ フィルミング除去手段
５０ １次転写装置
５１ 中間転写ベルト
５２ 中間転写ベルトクリーニング
５３ 転写ローラ
５４ 支持ローラ
６０ ２次転写装置
６１ 転写ローラ
６２ 搬送ベルト
７０ 定着装置
８０ 排紙トレイ
１００ 画像形成部
１０１ プロセスカートリッジ
２００ 給紙部
２０１ ピックアップ
２０２ 搬送ローラ
２０３ レジストローラ
２１０ 両面反転ユニット
３００ スキャナ部
４００ 原稿搬送部
５００ 画像形成装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Photoconductor 11 Image forming unit 12 Exposure apparatus 20 Charging apparatus 30 Developing apparatus 40 Photoconductor cleaning apparatus 41 Cleaning blade 42 Blade support member 43 Detection apparatus 43a Pressure spring 43b Direct acting damper 43c Damping member (rubber)
43d Diaphragm 43e Substrate 43f Weight 43g Pressure release hole 43h Damping member 43i Coil 43j Magnet 43k Diaphragm 44 Support shaft 45 Signal 46 Rotating damper 48 Fur brush 49 Filming removal means 50 Primary transfer device 51 Intermediate transfer belt 52 Intermediate transfer Belt cleaning 53 Transfer roller 54 Support roller 60 Secondary transfer device 61 Transfer roller 62 Conveying belt 70 Fixing device 80 Discharge tray 100 Image forming unit 101 Process cartridge 200 Paper feeding unit 201 Pickup 202 Conveying roller 203 Registration roller 210 Duplex reversing unit 300 Scanner unit 400 Document transport unit 500 Image forming apparatus

Claims (27)

エラストマー製のブレードを回転体に当接させて、ブレード又はこの支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、回転体上の付着物又は傷の有無等のブレードの当接状態の異常を検出する
ことを特徴とする検出装置。 An elastomer blade is brought into contact with a rotating body, the vibration of the blade or the support member is observed, and multi-dimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration is used as a signal as an index based on a normal state. Abnormality of the contact state of the blade, such as the presence or absence of deposits or scratches on the rotating body, is detected by calculating the value. 前記検出装置は、ブレード又はこの支持部材に配設される圧電素子で、振動を観測する
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。 The detection device according to claim 1, wherein the detection device observes vibration with a blade or a piezoelectric element disposed on the support member. 前記検出装置は、ブレード又はこの支持部材に配設される平行平板電極の静電容量で、振動を観測する
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。 The detection device according to claim 1, wherein the detection device observes vibration with a capacitance of a parallel plate electrode disposed on a blade or the support member. 前記検出装置は、ブレード又はこの支持部材に配設される振動板のコイルに生じる誘導起電力で、振動を観測する
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。 The detection device according to claim 1, wherein the detection device observes vibration by an induced electromotive force generated in a blade or a coil of a diaphragm disposed on the support member. 前記検出装置は、ブレード又はこの支持部材における特定部位の微小変位を光学的に検出して、振動を観測する
ことを特徴とする請求項１に記載の検出装置。 The detection device according to claim 1, wherein the detection device optically detects a minute displacement of a specific portion of the blade or the support member and observes vibration. 静電潜像を担持し、現像剤で現像されたトナー像を形成する像担持体に対向して配置され、少なくとも、像担持体上のトナーをクリーニングするクリーニングブレード及びこのブレード支持部材を備えるクリーニング装置において、
前記クリーニング装置は、像担持体に当接するクリーニングブレード又はこのブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、像担持体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備える
ことを特徴とするクリーニング装置。 A cleaning blade that carries an electrostatic latent image and is disposed opposite to an image carrier that forms a toner image developed with a developer, and at least a cleaning blade that cleans the toner on the image carrier, and a cleaning that includes this blade support member In the device
The cleaning device observes vibrations of the cleaning blade that contacts the image carrier or the blade support member, and uses multi-dimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration as a signal as an index based on a normal state. A cleaning device comprising: a detection device that detects an abnormality in a contact state of the cleaning blade such as the presence or absence of a deposit or a flaw on the image carrier by calculating a value. 前記クリーニング装置は、請求項２ないし５のいずれかに記載の検出装置を備える
ことを特徴とするクリーニング装置。 The cleaning device includes the detection device according to any one of claims 2 to 5. 前記クリーニング装置は、ブレード支持部材を粘弾性的に支持した
ことを特徴とする請求項６又は７に記載のクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 6 or 7, wherein the cleaning device viscoelastically supports a blade support member. 前記クリーニング装置は、ブレード支持部材の揺動支点をダンパによって支持した
ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置。 The cleaning device according to any one of claims 6 to 8, wherein the cleaning device supports a swing fulcrum of a blade support member by a damper. 前記クリーニング装置は、ブレード支持部材の加圧部材をダンパによって支持した
ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置。 The cleaning device according to claim 6, wherein the pressure member of the blade support member is supported by a damper. 前記クリーニング装置は、ブレード支持部材が筐体に固定され、固定面にダンパ部材を貼付あるい挟持してなる
ことを特徴とする請求項６ないし８のいずれかに記載のクリーニング装置。 The cleaning device according to any one of claims 6 to 8, wherein a blade support member is fixed to a casing, and a damper member is attached to or pinched on a fixed surface. 帯電装置、現像装置、クリーニング装置のうち少なくとも１つと像担持体とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、像担持体に当接するクリーニングブレード又はこのブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、像担持体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備える
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 In a process cartridge that integrally supports at least one of a charging device, a developing device, and a cleaning device and an image carrier and is detachable from the image forming apparatus main body,
The process cartridge observes the vibration of the cleaning blade or blade support member that contacts the image carrier, and uses the multi-dimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration as a signal as an index based on the normal state. A process cartridge, comprising: a detection device that detects an abnormality in a contact state of the cleaning blade such as the presence or absence of deposits or scratches on the image carrier by calculating a value. 少なくともクリーニング装置と像担持体とを一体に支持し、画像形成装置本体に着脱可能にしたプロセスカートリッジにおいて、
前記プロセスカートリッジは、像担持体に当接するクリーニングブレード又はブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、像担持体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備えるクリーニング装置を配置する
ことを特徴とするプロセスカートリッジ。 In a process cartridge that integrally supports at least the cleaning device and the image carrier and is detachable from the image forming apparatus main body,
The process cartridge observes the vibration of the cleaning blade or blade support member in contact with the image bearing member, and uses the multi-dimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration as a signal as an index value based on the normal state. A process cartridge comprising: a detection device that detects an abnormality of a contact state of the cleaning blade such as the presence or absence of deposits or scratches on the image carrier by calculating 静電潜像を形成する像担持体と、帯電部材を像担持体表面に接触又は近接させて像担持体を帯電する帯電装置と、像担持体に潜像を形成する潜像形成装置と、像担持体の潜像にトナーを付着させて現像する現像装置と、像担持体とこれに接触しつつ表面移動する表面移動部材との間に転写電界を形成して像担持体に形成されたトナー像を表面移動部材との間に挟持される記録部材上又は表面移動部材上に転写する転写装置と、像担持体上のトナーをクリーニングブレードでクリーニングするクリーニング装置と を備える画像形成装置において、
前記画像形成装置は、静電潜像を担持し、現像剤で現像されたトナー像を形成する像担持体に対向して配置され、少なくともクリーニングブレード及びブレード支持部材を備え、かつ、像担持体に当接するクリーニングブレード又はこのブレード支持部材の振動を観測し、その振動のフーリエ変換で得られた周波数毎の多次元データを信号として、正常状態を基準とする指標値を算出することによって、像担持体上の付着物又は傷の有無等のクリーニングブレードの当接状態の異常を検出する検出装置を備える
ことを特徴とする画像形成装置。 An image carrier that forms an electrostatic latent image, a charging device that charges the image carrier by bringing a charging member into contact with or close to the surface of the image carrier, a latent image forming device that forms a latent image on the image carrier, Formed on the image carrier by forming a transfer electric field between the developing device for developing toner by attaching the toner to the latent image on the image carrier and the surface moving member that moves in contact with the image carrier. In an image forming apparatus comprising: a transfer device that transfers a toner image onto a recording member or a surface moving member sandwiched between the surface moving member and a cleaning device that cleans toner on the image carrier with a cleaning blade;
The image forming apparatus carries an electrostatic latent image and is disposed to face an image carrier that forms a toner image developed with a developer, and includes at least a cleaning blade and a blade support member, and the image carrier. By observing the vibration of the cleaning blade in contact with the blade or the blade support member and calculating the index value based on the normal state using multi-dimensional data for each frequency obtained by Fourier transform of the vibration as a signal, the image An image forming apparatus comprising: a detection device that detects an abnormality in a contact state of the cleaning blade, such as the presence or absence of deposits or scratches on the carrier. 前記画像形成装置は、
像担持体上の付着物を除去するフィルミング除去手段を有し、
前記検知手段が、正常状態を基準とする指標値を監視し、該指標値の増大を検知したときに対応して、フィルミング除去手段の動作を制御する
ことを特徴とする請求項１４に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus includes:
Having filming removal means for removing deposits on the image carrier,
The said detection means monitors the index value on the basis of a normal state, and respond | corresponds when the increase in this index value is detected, The operation | movement of a filming removal means is controlled. Image forming apparatus. 前記フィルミング除去手段は、接離可能なローラ状のメラミン発泡体である
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 15, wherein the filming removing unit is a roller-shaped melamine foam capable of contacting and separating. 前記フィルミング除去手段は、クリーニングブラシの回転数又はクリーニング部への入力トナー量である
ことを特徴とする請求項１５に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to claim 15, wherein the filming removing unit is a rotational speed of a cleaning brush or an amount of toner input to a cleaning unit. 前記フィルミング除去手段の動作によっても前記指標値が減少しなかった場合に、像担持体の寿命と判断し、交換要求を表示装置に表示あるいは通信手段を介して監視装置に送信するようにした
ことを特徴とする請求項１５ないし１７のいずれかに記載の画像形成装置。 When the index value is not decreased by the operation of the filming removing means, it is determined that the life of the image carrier is reached, and the replacement request is displayed on the display device or transmitted to the monitoring device via the communication means. The image forming apparatus according to claim 15, wherein the image forming apparatus is an image forming apparatus. ブレードの温度を観測する手段を備え、取得した温度データを該振動データに付加して該指標値を算出する
ことを特徴とする請求項１４ないし１８のいずれかに記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 14 to 18, further comprising means for observing the temperature of the blade, and adding the acquired temperature data to the vibration data to calculate the index value. ブレード近傍空間の温湿度を観測する手段を備え、過去一定期間の平均と標準偏差を該振動データに付加して該指標値を算出する
ことを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。 20. The image forming apparatus according to claim 19, further comprising means for observing temperature and humidity in a space near the blade, and calculating the index value by adding an average and a standard deviation over a past certain period to the vibration data. ブレード表面に熱伝導率の大きい均熱部材（ヒートスプレッダ）を配設し、その表面温度を観測して得られた温度データを該振動データに付加して該指標値を算出する
ことを特徴とする請求項１９に記載の画像形成装置。 A soaking member having a high thermal conductivity (heat spreader) is disposed on the blade surface, and temperature data obtained by observing the surface temperature is added to the vibration data to calculate the index value. The image forming apparatus according to claim 19. ブレード近傍空間に温湿度あるいは成分が調整された気体を供給する手段を備えた
ことを特徴とする請求項１４ないし２１のいずれかに記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 14 to 21, further comprising means for supplying a temperature-humidity or gas whose component is adjusted to a space near the blade. クリーニングブレードへの入力トナー量を観測する手段を備え、該入力トナー量を該振動データに付加して該指標値を算出する
ことを特徴とする請求項１４ないし２２のいずれかに記載の画像形成装置。 23. The image formation according to claim 14, further comprising means for observing an input toner amount to the cleaning blade, wherein the index value is calculated by adding the input toner amount to the vibration data. apparatus. 画像形成装置に入力された画像データから画像面積率を算出する手段を備え、該画像面積率を該振動データに付加して該指標値を算出する
ことを特徴とする請求項２３に記載の画像形成装置。 24. The image according to claim 23, further comprising means for calculating an image area ratio from image data input to the image forming apparatus, wherein the index value is calculated by adding the image area ratio to the vibration data. Forming equipment. 転写前の像担持体上トナー量と転写後の像担持体上残留トナー量を検出する手段を備え、転写前後の像担持体上トナー量の比（転写率）で画像面積率を補正する
ことを特徴とする請求項２４に記載の画像形成装置。 A means for detecting the toner amount on the image carrier before transfer and the residual toner amount on the image carrier after transfer is provided, and the image area ratio is corrected by the ratio (transfer rate) of the toner amount on the image carrier before and after transfer. 25. The image forming apparatus according to claim 24. 振動観測時及び直前の動作において固定された画像パターンを形成する手段を備え、振動データを取得する
ことを特徴とする請求項１４〜２５に記載の画像形成装置。 The image forming apparatus according to any one of claims 14 to 25, further comprising means for forming a fixed image pattern at the time of vibration observation and immediately before operation, and acquiring vibration data. 振動観測時及び直前の動作において固定された画像パターンを形成する手段を備え、該画像パターン形成時は転写動作を行わない
ことを特徴とする請求項２６に記載の画像形成装置。 27. The image forming apparatus according to claim 26, further comprising means for forming a fixed image pattern at the time of vibration observation and immediately preceding operation, wherein the transfer operation is not performed at the time of forming the image pattern.
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