JP2013125223A - クリーニング装置及び電子写真装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 電子写真装置のクリーニング装置１７において、トナー像担持体１１の表面に残留した残留トナーＴを除去するブラシロール５２へのトナーの付着状況を判定する。
【解決手段】 圧力検出手段５４をブラシロール５２の表面に予圧をもって接して設け、判定手段６１が、圧力検出手段５４により検出された圧力値に基づいて、ブラシロール５２へのトナーの付着状況を判定する。すなわち、ブラシロール５２のトナーが付着していくと検出圧力が高まるという関係を利用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、電子写真装置に備えられたトナー像担持体の表面に残留した残留トナーを除去するクリーニング装置、及び、当該クリーニング装置を備えた電子写真装置に関する。

電子写真装置は、例えば、複写機、ファクシミリ装置、プリンタ装置、これらの機能を併せもった複合機など、感光体ドラム等の担持体に担持されたトナー像を紙などの記録材に転写して画像を形成する装置である。
このような電子写真装置にはトナー像担持体の表面に残留した残留トナーを除去するクリーニング装置が備えられており、クリーニング装置により、トナー像を転写した担持体の表面を清掃している。

特許文献１には、エラストマー製のクリーニングブレードを感光体に当接させて、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、感光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発明が記載されている。

特許文献２には、ブレード部材を用いて像担持体をクリーニングする画像形成装置において、感光体との摺擦によって生じるブレード部材の振動を検知し、検知振動からフーリエ変換により周波数毎のデータに変換し、検出振動の周波数毎のデータと正常動作時の振動の周波数毎のデータとを比較して検出振動の異常の有無を判断し、ブレード部材の異常振動を低減するため感光体とブレード部材との摺擦部にトナーを供給するよう感光体上に供給パターントナー像を作成することで、無駄なく効率的にブレード部材の異常振動による騒音を低減させる発明が記載されている。

特許文献３には、潜像担持体城に残留する残留トナーを回収するトナー回収容器内に圧力センサを設け、当該回収容器内のトナー量を検知する発明が記載されている。

特開２００６−１０６０１７号公報 特開２０１０−２１７５１２号公報 特開平２−２５１８７４号公報

電子写真装置のクリーニング装置にはトナー像担持体の表面に残留した残留トナーを除去するブラシロールを備えたものがあり、このようなクリーニング装置において、ブラシロールへのトナーの付着状況を判定することができないという課題があった。
本発明は、電子写真装置のクリーニング装置に備えられるブラシロールへのトナーの付着状況を判定することを目的とする。

請求項１に記載のクリーニング装置は、電子写真装置に備えられたトナー像担持体の表面に残留した残留トナーを除去するブラシロールと、前記ブラシロールの表面に予圧をもって接し、前記電子写真装置に備えられた、前記ブラシロールへのトナーの付着状況を判定する判定手段へ検出した圧力値を出力する圧力検出手段と、を備える。

請求項２に記載のクリーニング装置は、請求項１に記載のクリーニング装置において、 前記圧力検出手段は圧力センサデバイスであり、当該圧力センサデバイスの端部は前記ブラシロールの毛先に入り込んだ態様で設けられている。

請求項３に記載のクリーニング装置は、請求項１又は２に記載のクリーニング装置において、前記ブラシロールの表面に接するトナー除去部を備え、前記圧力検出手段は、前記ブラシロールの回転方向の前記トナー除去部より下流で前記ブラシロールの表面に予圧をもって接する。

請求項４に記載の電子写真装置は、トナー像担持体と、前記トナー像担持体の表面に残留した残留トナーを除去するブラシロールと、前記ブラシロールの表面に予圧をもって接する圧力検出手段と、前記圧力検出手段により検出された圧力値に基づいて、前記ブラシロールへのトナーの付着状況を判定する判定手段と、を備える。

請求項５に記載の電子写真装置は、請求項４に記載の電子写真装置において、警報を出力する出力手段を備え、前記判定手段は、前記圧力検出手段により検出された圧力値が予め設定した基準値に達したことに応じて、前記出力手段から警報を出力する。

請求項１に記載のクリーニング装置によると、ブラシロールへのトナーの付着状況を判定することができる。

請求項２に記載のクリーニング装置によると、ブラシロールへのトナーの付着状況の判定精度を高めることができる。

請求項３に記載のクリーニング装置によると、ブラシロールへのトナーの付着状況の判定精度を高めることができる。

請求項４に記載の電子写真装置によると、ブラシロールへのトナーの付着状況を判定することができる。

請求項５に記載の電子写真装置によると、ブラシロールへのトナーの付着状況に応じて警報を自動的に出力することができる。

本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の断面図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の斜視図である。 本発明の一実施形態に係るクリーニング装置の作用を説明する概念図である。 本発明の他の一実施形態に係るクリーニング装置の作用を説明する概念図である。 本発明の一例に係る圧力センサとブラシロールとの関係を説明する概念図である。 本発明の一例に係る圧力センサデバイスの端部の形状を例示する図である。 比較例を説明する概念図である。 本発明の一実施形態と比較例との圧力変化を示す図である。 本発明の一実施形態に係る判定機能の構成図である。 電子写真装置の一例に係る構成を説明する図である。

まず、本発明を実施する電子写真装置の一例を説明する。
図１０には、本例の電子写真装置における画像形成部の構造を例示してある。
図示の電子写真装置は、一般にタンデム型と呼ばれる中間転写方式であり、代表的な機能部として、電子写真方式により各色成分のトナー像が形成される複数の画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋと、各画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋにより形成された各色成分トナー像を中間転写ベルト１５に順次転写（一次転写）させる一次転写部１０と、中間転写ベルト１５上に転写された重畳トナー画像を用紙Ｐ（記録材の一例）に一括転写（二次転写）させる二次転写部２０と、二次転写された画像を用紙Ｐ上に定着させる定着器３４と、を備えている。
また、本例の画像形成装置は、各部の動作を制御する制御部４０、利用者への情報の提示や利用者からの指示を受け付けるためのユーザインタフェース（ＵＩ）４１、を備えている。

画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋの各々は、図中の矢印方向に回転する感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋを有する。また、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの各々の周囲には、感光体ドラム１１を帯電する帯電器１２、感光体ドラム１１上に露光ビームＢｍを照射して静電潜像を書き込む露光器１３、各色成分トナーが収容されて感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上の静電潜像をトナーにより可視像化したトナー像を形成する現像器１４、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上に形成された各色成分のトナー像を一次転写部１０にて中間転写ベルト１５に重畳転写する一次転写ロール１６、感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上の残留トナーを除去するドラムクリーナ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋといった各種の電子写真用デバイスが順次配設されている。

これらの画像形成ユニット１Ｙ，１Ｍ，１Ｃ，１Ｋは、中間転写ベルト１５の上流側から、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の順に、略直線状に配置されており、中間転写ベルト１５に対して接離可能に構成されている。
また、図示の電子写真装置は、用紙搬送系として、用紙収容部から用紙Ｐを取り出して二次転写部２０へと送り込む給紙動作を行う給紙機構部３１と、二次転写部２０を通過した用紙Ｐを定着器３４側へと搬送する搬送ベルト３２と、用紙Ｐを定着器３４の入口へとガイドする定着入口ガイド３３と、定着器３４から排紙された用紙Ｐをガイドする排紙ガイド３５と、排紙ガイド３５によりガイドされた用紙Ｐを装置外部に排出する排紙ロール３６と、を備えている。

すなわち、給紙機構部３１により用紙収容部から二次転写部２０へと給紙された用紙Ｐは、二次転写部２０にて中間転写ベルト１５上のトナー像が静電転写された後、中間転写ベルト１５から剥離された状態で搬送ベルト３２へと搬送される。そして、搬送ベルト３２により、定着器３４の動作速度に合わせて、定着入口ガイド３３を介して定着器３４まで搬送される。定着器３４に搬送された用紙Ｐ上の未定着トナー像は、定着器３４によって熱及び圧力を加える定着処理を受けることで用紙Ｐ上に定着される。その後、定着画像が形成された用紙Ｐは、排紙ガイド３５及び排紙ロール３６を介して、装置外部に設けられた排紙収容部（図示せず）へと搬送される。
また、中間転写ベルト１５上の残留トナーを除去するベルトクリーナ１７Ａが二次転写部２０の下流に配設されている。

ここで、上記に例示した感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋや中間転写ベルト１５が、本発明におけるトナー像を担持するトナー像担持体に相当し、以下の説明では便宜的に、これら各トナー像担持体を総称してトナー像担持体１１と記載する。
また、上記に例示したドラムクリーナ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋやベルトクリーナ１７Ａが、本発明におけるトナー像担持体１１の表面に残留した残留トナーを除去するクリーニング装置に相当し、以下の説明では便宜的に、これら各クリーニング装置を総称してクリーニング装置１７と記載する。
なお、クリーニング装置１７がトナー像担持体１１から除去した残留トナーは、電子写真装置に備えられたトナー回収装置（図外）により回収される。

図１及び図２には、本発明の一実施形態に係るクリーニング装置１７の詳細を示してあり、このクリーニング装置１７は、トナー像担持体１１である感光体ドラム１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、中間転写ベルト１５のいずれかに対応するドラムクリーナ１７Ｙ，１７Ｍ，１７Ｃ，１７Ｋ、ベルトクリーナ１７Ａである。

クリーニング装置１７の筐体５１はトナー像担持体１１に臨む開口が形成された箱形であり、その軸周りに回転するブラシロール５２が筐体５１内に設けられ、ブラシロール５２は筐体５１の開口からトナー像担持体１１に接している。
したがって、トナー像担持体１１と共にブラシロール５２が回転し、トナー像担持体１１の表面に残留した残留トナーがブラシロール５２の周面のブラシ毛に付着して除去される。

クリーニング装置１７の筐体５１内にはトナー除去部としてのエッジプレート５３がブラシロール５２の表面に接して設けられており、エッジプレート５３は、ブラシロール５２がトナー像担持体１１に接する位置より、ブラシロール５２の回転方向の下流に位置して、ブラシロール５２の全長にわたって延在している。
したがって、ブラシロール５２の周面のブラシ毛に付着した残留トナーは、エッジプレート５３により振るわれて、筐体５１の中に回収される。
なお、トナー除去部は、このようなプレート状のものに限らず、ブラシロール５２の周面のブラシ毛に付着した残留トナーを振るい落とすことができるものであれば、種々なものを採用することができる。

ブラシロール５２の回転方向のエッジプレート５３より下流には圧力検出手段である圧力センサ５４が設けられており、この圧力センサ５４は少なくとも感圧面をブラシロール５２の表面に予圧をもって接している。
この予圧は、後述するように、残留トナーが圧力センサ５４の感圧面上に蓄積することを防止して、圧力センサ５４による誤検出を防止するためのものであり、残留トナーが圧力センサ５４の感圧面側に入り込めない程度の圧力に設定される。

圧力センサ５４としては、歪みゲージ抵抗式、半導体ピエゾ抵抗式、静電容量式、シリコンレゾナント式、電磁誘導式、導電体分散膜電気抵抗変化方式など、一定の面積にかかる力を電気的な信号に変換できるものであれば種々なものを採用することができる。なお、 導電体分散膜電気抵抗変化方式は制御に係る電気回路が単純にできることから特に好ましい。

圧力センサ５４の個数や大きさには特に限定はなく、ブラシロール５２の少なくともいずれかの表面部から圧力を検出できればよい。好ましくは、ブラシロール５２の広い範囲或いは全長にわたって圧力を検出できるものがよく、例えば、ブラシロール５２の軸方向の複数箇所に複数の圧力センサを設ける方法、ブラシロール５２の軸方向に広い感圧面を有する１つの圧力センサを設ける方法など採用することができる。なお、圧力センサを１つ設ける態様とすれば、制御電子回路を単純にすることができて好ましい。

また、本例のクリーニング装置１７では、筐体５１にトナー像担持体１１の幅方向に延在するクリーニングブレード５５が設けられており、クリーニングブレード５５の先端は筐体５１の開口に臨んでトナー像担持体１１の表面に接している。
したがって、トナー像担持体１１の表面に残留した残留トナーがクリーニングブレード５５によっても除去される。
トナー像担持体１１からの残留トナーの除去性能を高めるためにクリーニングブレード５５を設けるのが好ましいが、本発明では必須ではない。

筐体５１内の底部にはトナー回収装置５６が設けられており、トナー回収装置５６は、筐体５１内に溜まった残留トナーをオーガスクリューの回転によって回収ボトル（図外）へ送る。

図３には、圧力センサ５４がブラシロール５２の圧力を検出する作用を概念的に示してある。なお、クリーニングブレード５５については省略してある。
トナー像担持体１１の残留トナーＴがブラシロール５２の周面に付着し、ブラシロール５２の回転によって運ばれると、エッジプレート５３により振るわれてブラシロール５２から除去される。

そして、エッジプレート５３によって残留トナーＴが振るわれたブラシロール５２の周面部は、圧力センサ５４の感圧面に接する。
したがって、残留トナーＴが振るい落とされたブラシロール５２の周面から受ける圧力値を検出する。

ここで、圧力センサ５４はブラシロール５２の周面に予圧をもって接していることから、ブラシロール５２の周面に振るい落とされずに残存する残留トナーＴを圧力センサ５４が押し退けて、残留トナーＴが圧力センサ５４の感圧面に入り込んでしまうことを防止する。これによって、残留トナーＴが蓄積されてブラシロール５２の表面と圧力センサ５４の感圧面との間に入り込んで、圧力センサ５４による検出圧力値に影響を与えてしまうことが防止される。

図４には、クリーニング装置１７の変形例について、圧力センサ５４がブラシロール５２の圧力を検出する作用を概念的に示してある。
この例は、エッジプレート５３を省略して、ブラシロール５２の回転方向に対して、圧力センサ５４を成すデバイスの端部をブラシロール５２の毛先に入り込んだ態様で設けており、圧力センサデバイス５４の端縁でブラシロール５２に付着した残留トナーＴを振るい落としている。

したがって、エッジプレート５３を省略しても、残留トナーＴが振るい落とされたブラシロール５２の周面部が圧力センサ５４の感圧面に接し、上記予圧による作用と相俟って、残留トナーＴがブラシロール５２の表面と圧力センサ５４の感圧面との間に入り込んでしまうことが防止される。
なお、図５に示すように、エッジプレート５３を設けるとともに、圧力センサデバイス５４の端部をブラシロール５２の毛先に入り込んだ態様で設けてもよい。

図６には、端部がブラシロール５２の毛先に入り込んだ態様で設けられる圧力センサデバイス５４について、端縁の好ましい形状の例を示してある。
同図の（ａ）に示す圧力センサデバイス５４はブラシロール５２の毛先に入り込む端部の角を落とした形状であり、同図の（ｂ）に示す圧力センサデバイス５４はブラシロール５２の毛先に入り込む端部の角を落とし且つ端面を湾曲させた形状である。同図（ｃ）に示す圧力センサデバイス５４はブラシロール５２の毛先に入り込む端部の端面を山形にした形状であり、同図（ｄ）に示す圧力センサデバイス５４はブラシロール５２の毛先に入り込む端部の端面を鈍角に斜面とした形状である。

これらの形状は、ブラシロール５２の毛先を過度の抵抗を与えて痛めないようにすることができる。なお、上記の例に限らず、種々な形状を採用することができる。
また、圧力センサデバイス５４をブラシロール５２の軸方向の端部に設ける場合には、圧力センサデバイス５４の端部で排除された残留トナーが移動できるように、圧力センサデバイス５４と筐体１５との間に例えば５０μｍ以上の隙間を設けるのが好ましい。

次に、図４に示した本発明の一例に係る構成（条件１）と、図７に示すように、圧力センサ５４とブラシロール５２との間に隙間がある構成（条件２）との比較実験結果を説明する。
比較実験には、電子写真装置としてプリンタ装置（フジゼロックス社製 Ｃｏｌｏｒ１０００）を用い、そのベルト転写システムのベルトクリーナ（クリーニング装置）について、条件１と条件２とで実験を行なった。
また、圧力検出手段５４として、ニッタ株式会社製のフィルム状圧力センサ（Ａ２０１−１）を用い、その専用アンプボックスを直径９．５ｍｍのセンシングエリア全体に１ｇの荷重がかかったときに１Ｖが出力されるように調整した。そして、このアンプ出力をＡ／Ｄ変換器を介してコントロール用ＰＣで読み取った。

条件１（図４）は、新品でトナーが全く付着していないクリーニング装置を用意し、フィルムセンサ５４を筐体５１内に貼り付けて、フィルムセンサ５４の感圧面をブラシロール５２が押す力を０．５ｇとした。
条件２（図７）は、新品でトナーが全く付着していないクリーニング装置を用意し、フィルムセンサ５４を筐体５１内に貼り付けて、フィルムセンサ５４の感圧面をブラシロール５２が押す力を０ｇとして、フィルムセンサ５４とブラシロール５２との間に隙間があるようにした。

そして、条件１と条件２とのそれぞれにおいて、印刷可能領域が全面黒ベタになるようにして、Ａ３用紙２０万枚を印刷した。
条件１による結果は、印刷された画像に、約５万枚目からルーペで観察可能な微小黒点が生じ始め、約１０万枚目には彗星状に成長するものが現れ始め、約１５万枚目には黒筋状の画像欠陥が全面に見られる状態になった。

この条件１における、フィルムセンサ５４の感圧面をブラシロール５２が押す力の変化は図８（ａ）に示すようであり、異常が見られない約５万枚目までは初期値を同じ０．５ｇであったが、これ以後はなだらかに上昇を続けて、０．６ｇ程度となり、約１０万枚目では１ｇ、約１５万枚目では２ｇとなった。
すなわち、印刷画像に現れた欠陥の状態と、フィルムセンサ５４にかかる力（すなわち、検出される圧力値）とには、印刷枚数（稼働量）に応じた関係性があることが認められ、例えば、画像欠陥が目で見て明らかな状態となる１０万枚目より以前に警報を発するようにすれば、このような画像欠陥の発生を未然に防止することができる。

このような画像欠陥を引き起こす原因の１つに、ブラシロール５３のブラシ毛に付着した残留トナーが固着して、ブラシ毛が柔軟性を失い、ブラシロール５２によって除去されるべき残留トナーが印刷画像に転写されてしまうことがある。
このようにブラシ毛の柔軟性が損なわれた状態となると、フィルムセンサ５４の感圧面を押す力（圧力）が上昇するため、フィルムセンサ５４が検出する圧力値の変化によって、ブラシロール５２への残留トナーの付着状況、ひいては、画像欠陥の発生状況を知ることができる。

一方、条件２では、フィルムセンサ５４の感圧面が受ける力の変化は図８（ｂ）に示すようであり、フィルムセンサ５４の感圧面が押される力は、運転開始直後から急激に上昇し、異常が発生し始める約５万枚目を迎える以前に計測範囲を超えるようになった。
これは、フィルムセンサ５４の感圧面とブラシロール５２の周面との間に残留トナーが入り込んで蓄積し、これによって、フィルムセンサ５４の検出圧力値が一気に上昇してしまったといえる。
したがって、条件２では、条件１のようにブラシロール５２への残留トナーの付着状況に応じた圧力値の変化を検出することができないので、上記のような警報を発することはできない。

図９には、上記のように圧力センサ５４により検出された圧力値を用いて警報を発するための構成を示してある。
すなわち、圧力センサ５４により検出された圧力値が入力される判定手段６１、警報を出すべき圧力値として予め設定された基準値を保持する基準値保持手段６２、警報を出力する出力手段６３を備えている。
判定手段６１や基準値保持手段６２は、電子写真装置に備えられた制御部４０に構成することができ、出力手段６３は電子写真装置に備えられたＵＩ４１に構成することができる。

したがって、電子写真装置の稼働にともなって、圧力センサ５４により検出された圧力値が判定手段６１に入力されると、判定手段６１は入力された圧力値が保持手段６２に保持された基準値に達したかを判定し、基準値に達したときは、出力手段６３から警報を出力して利用者に、ブラシロールの交換やクリーニング装置の清掃などといった保守の必要性、或いは、画像欠陥の発生を報知する。
ここで、基準値の設定値は必要に応じて任意に定めることができ、図８（ａ）に示した例を用いて説明すれば、例えば、０．６ｇに設定すれば後５万枚程度印刷すると画像欠陥が生ずることを事前に警告することができ、１ｇに設定すればもうすぐ画像欠陥が生ずることを警告することができる。

なお、上記の例では利用者に警報を報知するようにしたが、例えば、出力手段をネットワークインタフェースとして、遠隔の管理装置へ警報を出力するようにし、電子写真装置の管理者に報知するようにしてもよい。
また、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、ブラック（Ｋ）といった４色のトナーで現像する電子写真装置を例にして説明したが、本発明は、例えば、これに透明トナーを加えた５色のトナーで現像する電子写真装置、ブラック（Ｋ）の１色のトナーで現像する電子写真装置など、トナー現像を行なう電子写真装置であれば、そのトナーの種類や数、更には、電子写真装置の形式などに特に限定はない。

１１：トナー像担持体、 １７：クリーニング装置、
５１：筐体、 ５２：ブラシロール、
５３：エッジプレート（トナー除去部）、 ５４：圧力検出手段（圧力センサ）、
６１：判定手段、 ６２：基準値保持手段、
６３：出力手段、 Ｔ：残留トナー、

Claims (5)

1. 電子写真装置に備えられたトナー像担持体の表面に残留した残留トナーを除去するブラシロールと、
   前記ブラシロールの表面に予圧をもって接し、前記電子写真装置に備えられた、前記ブラシロールへのトナーの付着状況を判定する判定手段へ検出した圧力値を出力する圧力検出手段と、
   を備えることを特徴とするクリーニング装置。
2. 前記圧力検出手段は圧力センサデバイスであり、当該圧力センサデバイスの端部は前記ブラシロールの毛先に入り込んだ態様で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のクリーニング装置。
3. 前記ブラシロールの表面に接するトナー除去部を備え、
   前記圧力検出手段は、前記ブラシロールの回転方向の前記トナー除去部より下流で前記ブラシロールの表面に予圧をもって接することを特徴とする請求項１又は２に記載のクリーニング装置。
4. トナー像担持体と、
   前記トナー像担持体の表面に残留した残留トナーを除去するブラシロールと、
   前記ブラシロールの表面に予圧をもって接する圧力検出手段と、
   前記圧力検出手段により検出された圧力値に基づいて、前記ブラシロールへのトナーの付着状況を判定する判定手段と、
   を備えたことを特徴とする電子写真装置。
5. 警報を出力する出力手段を備え、
   前記判定手段は、前記圧力検出手段により検出された圧力値が予め設定した基準値に達したことに応じて、前記出力手段から警報を出力することを特徴とする請求項４に記載の電子写真装置。

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