JP4706455B2 - 帯電装置および画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、帯電部材を用いて像担持体や中間転写体を帯電させる帯電装置およびその帯電装置を備えた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真プロセスを応用したプリンタや複写機などの画像形成装置では、感光体ドラム等の像担持体上に静電潜像を形成するために、像担持体を予め所定の電位に帯電する帯電装置が用いられている。また、中間転写ベルトなどの中間転写体を用いたタイプの画像形成装置では、像担持体上に形成されたトナー像を中間転写体に転写するために中間転写体を帯電する帯電装置が用いられる。

これらの帯電装置として、従来より、コロナ放電などを利用した非接触帯電方式と、帯電ロールなどを用いて微小ギャップに持続的な放電を発生させる接触帯電方式とが知られている。

コロナ放電を利用した非接触帯電方式では、シールドケース内に被放電体の表面と近接・離隔させてワイヤを張架し、このワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を発生させ、被放電体表面に所定の電荷を付与するようになっている。この帯電方式は、均一な帯電を行うのに適しているものの、オゾンなどの放電生成物が大量に発生して装置の劣化を促進させることからこのオゾンを処理することが必要となり、装置の大型化や高コスト化を招きやすい。

そのため、最近では帯電部材を被帯電体に直接接触させて帯電する接触型帯電方式が検討されている。この帯電方式では、像担持体などの被帯電体の表面に接触させたゴムロールやブラシなどに、直流あるいは交流の重畳電圧を印加してその接触部近傍の微小空間で放電を起こさせ、被帯電体を帯電するようになっている。

この接触型帯電方式では、コロナ放電を利用するコロトロン等の非接触型帯電装置と比較して、オゾンや窒素酸化物等の放電生成物が生成されにくいという利点に加え、小さな帯電部材を被帯電体に接触させるように配置しているため、帯電装置自体を小型化、軽量化できるという利点がある。一方、ゴムロールやブラシなどの帯電部材が被帯電体に常時接触しているため、被帯電体に残留しているトナー、埃、紙粉等の異物が帯電部材に付着しやすく、そのため、これらの異物が付着した部位の帯電性能の変動に伴って異常放電や不安定な放電が発生し、カブリなどの画質欠陥が発生しやすくなるという問題がある。

このような問題を解決するために、帯電ロールの表面にクリーニングブレードやブラシ等の清掃部材を押し付け、帯電ロールに付着した異物を取り除くようにした技術が提案されている。また、帯電ロールの清掃に関しては、例えば、像担持体上に形成される画像の画素数を計数し、その累積値が予め決められた所定の値に到達したタイミングで帯電ロールの清掃を実行するようにしたもの（例えば、特許文献１参照）や、周囲の温度・湿度に基づいて、所定のタイミングで帯電ロールの清掃を実行するようにしたもの（例えば、特許文献２参照）などが提案されている。

しかしながら、上記特許文献１および２に開示された発明には、帯電ロールに付着した異物がクリーナにより除去し切れずに残留することに起因する異常放電や不安定な放電が発生するという問題についての言及がなされていない。また、これらの発明では、状況によっては帯電ロールが早く劣化し、本来予定していた寿命よりも短寿命化してしまうという問題もある。

そこで、例えば像担持体に形成された画像の画素数の累積値、像担持体の回転数の累積値、像担持体によって形成されかつ記録媒体にプリントされたプリント枚数の累積値など、帯電部材の汚れに相関のある指標が所定の閾値に達したタイミング毎に自動的に清掃を行うことにより帯電部材を適切に清掃するとともに帯電部材の寿命を長期化するようにした技術が開示されている（例えば、特許文献３参照）。
特開２００２−１１６６１０号公報（第４頁−第８頁、図１） 特開平１１−６５２４１号公報（第４頁−第６頁） 特開２００４−１０９３９４号公報（第３頁−第５頁）

しかし、上記特許文献３の技術では、連続的に進行する汚れに対しては効果的に清掃することができるが、偶発的に発生するトナー汚れ、埃の付着、放電生成物の付着などに対応した清掃はできないので、帯電部材の寿命をさらに延長するには十分とはいえない。

本発明は、上記事情に鑑み、帯電部材の寿命の長い帯電装置およびその帯電装置を備えた画像形成装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成する本発明の帯電装置は、
被帯電体を帯電させる帯電部材と、該帯電部材を清掃する清掃部材とを備え、手動操作により上記清掃部材に上記帯電部材を清掃させる手動清掃モードと、手動操作を待たずに所定のタイミングで上記清掃部材に上記帯電部材を清掃させる自動清掃モードとを有する帯電装置において、
上記帯電部材の汚れに相関のある稼動値を求める稼動値算出部と、
上記稼動値算出部で算出された稼動値が所定の清掃要否判定閾値に達する毎に上記清掃部材に上記帯電部材の清掃を実行させて該稼動値をリセットする動作を繰り返す自動清掃制御部と、
過去の手動清掃の回数に応じて、上記清掃要否判定閾値を、上記稼動値に対し相対的に大きな値に変更する閾値管理部とを備えたことを特徴とする。

本発明の帯電装置によれば、過去の手動清掃の回数に応じて清掃要否判定閾値を相対的に大きな値に変更するので、過度に清掃が行われることが防止され帯電部材の寿命を長期化することができる。

また、上記目的を達成する本発明の画像形成装置は、
回転する像担持体を帯電し該像担持体に露光光により潜像を形成し、該潜像をトナーで現像してトナー像を形成し該トナー像を最終的に所定の用紙に転写し定着して該用紙上に画像を形成する画像形成装置において、
上記像担持体を帯電させる帯電部材と、該帯電部材を清掃する清掃部材とを備え、手動操作により上記清掃部材に上記帯電部材を清掃させる手動清掃モードと、手動操作を待たずに所定のタイミングで上記清掃部材に上記帯電部材を清掃させる自動清掃モードとを有する帯電装置を具備し、
上記帯電装置が、上記帯電部材の汚れに相関のある稼動値を求める稼動値算出部と、上記稼動値算出部で算出された稼動値が所定の清掃要否判定閾値に達する毎に上記清掃部材に上記帯電部材の清掃を実行させて該稼動値をリセットする動作を繰り返す自動清掃制御部と、過去の手動清掃の回数に応じて、上記清掃要否判定閾値を、上記稼動値に対し相対的に大きな値に変更する閾値管理部とを備えたことを特徴とする。

本発明の画像形成装置によれば、過去の手動清掃の回数に応じて清掃要否判定閾値を相対的に大きな値に変更するので、過度に清掃が行われることが防止され帯電部材の寿命を効果的に延長することができる。

ここで、上記制御部は、上記像担持体により形成された画像形成枚数を累積した累積画像形成枚数に基づき上記清掃要否判定閾値を設定するものであってもよい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、累積画像形成枚数に基づき清掃要否判定閾値の変更が行われるので、過度に清掃が行われることが防止され、帯電部材の寿命を延長するのに有効である。

また、上記制御部は、上記像担持体の回転数を累積した累積像担持体回転数に基づき上記清掃要否判定閾値を設定するものであってもよい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、累積像担持体回転数に基づき清掃要否判定閾値の変更が行われるので、過度に清掃が行われることが防止され、帯電部材の寿命を延長するのに有効である。

また、上記制御部は、上記帯電部材に電荷が付与された時間を累積した累積電荷付与時間に基づき上記清掃要否判定閾値を設定するものであってもよい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、累積電荷付与時間に基づき清掃要否判定閾値の変更が行われるので、過度に清掃が行われることが防止され、帯電部材の寿命を延長するのに有効である。

また、上記制御部は、上記像担持体に形成された画像の有効画素数を累積した累積形成画素数に基づき上記清掃要否判定閾値を設定するものであってもよい。

本発明の画像形成装置を上記のように構成した場合は、累積形成画素数に基づき清掃要否判定閾値の変更が行われるので、過度に清掃が行われることが防止され、帯電部材の寿命を延長するのに有効である。

本発明によれば、帯電部材の寿命の長い帯電装置およびそのような帯電装置を備えた画像形成装置を実現することができる。

以下、図を参照して本発明の実施形態を説明する。

図１は、本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図であり、所謂タンデム型のデジタルカラープリンタを示している。

図１に示す画像形成装置は、本体１に、各色の階調データに対応して画像形成を行う画像プロセス系１０、記録用紙（シート）を搬送するシート搬送系４０、例えばパーソナルコンピュータや画像読取装置等に接続され、受信された画像データに対して所定の画像処理を施す画像処理系であるＩＰＳ（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）５０とを備えている。

画像プロセス系１０は、水平方向に一定の間隔を置いて並列的に配置されたイエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４つの画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ、この画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの各感光体ドラム１２に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト２１上に多重転写させる転写ユニット２０、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに対してレーザ光を照射する光学系ユニットであるＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）３０を備えている。また本体１には、転写ユニット２０によって二次転写された記録用紙（シート）上の画像を、熱および圧力を用いて記録用紙に定着させる定着器２９を備えている。

更に、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋに対して各色のトナーを供給するためのトナーカートリッジ１９Ｙ，１９Ｍ，１９Ｃ，１９Ｋが設けられている。

転写ユニット２０は、中間転写体である中間転写ベルト２１を駆動するドライブロール２２、中間転写ベルト２１に一定のテンションを付与するテンションロール２３、重畳された各色のトナー像を記録用紙に二次転写するためのバックアップロール２４、中間転写べルト２１上に存在する残留トナー等を除去するクリーニング装置２５を備えている。

中間転写ベルト２１は、このドライブロール２２とテンションロール２３およびバックアップロール２４との間に一定のテンションで張架されており、定速性に優れた専用の駆動モータ（図示せず）によって回転駆動されるドライブロール２２により、矢印方向に所定の速度で循環駆動される。この中間転写ベルト２１は、例えば、チャージアップを起こさないベルト素材（ゴムまたは樹脂）にて抵抗調整されたものが使用されている。

クリーニング装置２５は、クリーニングブラシ２５ａおよびクリーニングブレード２５ｂを備えており、トナー像の転写工程が終了した後の中間転写ベルト２１の表面から残留トナーや紙粉等を除去して、次の画像形成プロセスに備えるように構成されている。

ＲＯＳ３０は、図示しない半導体レーザ、変調器の他、半導体レーザから出射されたレーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）を偏向走査するポリゴンミラー３１を備えている。図１に示す例では、ＲＯＳ３０は、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，ｌｌＫの下方に備えられているためにトナー等の落下による汚損の危険性を有している。そこで、ＲＯＳ３０は、各構成部材を密閉するための直方体状のフレーム３２を設け、また、レーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）が通過するガラス製のウィンドウ３３をこのフレーム３２の上方に設けて、走査露光と共にシールド効果を高めるように構成されている。

シート搬送系４０は、画像が記録される記録用紙（シート）を積載して供給する給紙装置４１、給紙装置４１から記録用紙を取り上げて供給するナジャーロール４２、ナジャーロール４２から供給された記録用紙を１枚ずつ分離して搬送するフィードロール４３、フィードロール４３により１枚ずつに分離された記録用紙を画像転写部に向けて搬送する搬送路４４を備えている。また、搬送路４４を介して搬送された記録用紙に対し、二次転写位置に向けてタイミングを合わせて搬送するレジストロール４５、二次転写位置に設けられバックアップロール２４に圧接して記録用紙上に画像を二次転写する二次転写ロール４６を備えている。

更に、定着器２９によってトナー画像が定着された記録用紙を本体１の機外に排出する排出ロール４７、排出ロール４７によって排出された記録用紙を積載する排出トレイ４８を有する。また、定着器２９によって定着された記録用紙を反転させて両面記録を可能とする両面用搬送ユニット４９を備えている。

更に、上記の感光体ドラム１２を帯電させる帯電器（図２参照）に高圧電源を供給する高圧電源１１５を備えている。

次に、画像プロセス系１０における画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋについて詳述する。

図２は、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの概略構成図であり、ここでは、イエロー（Ｙ）の画像形成ユニット１１Ｙとマゼンタ（Ｍ）の画像形成ユニット１１Ｍとが示されている。他の画像形成ユニット１１Ｃ，１１Ｋもこれとほぼ同様の構成を有している。

画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋは、トナー像を担持する像担持体としての感光体ドラム１２、帯電ロール１３ａを用いて感光体ドラム１２を帯電させる帯電器１３、帯電器１３によって帯電され、ＲＯＳ３０からのレーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）によって感光体ドラム１２上に形成された静電潜像を現像ロール１４ａによって現像する現像器１４、中間転写ベルト２１を挟んで感光体ドラム１２に対向して設けられ、感光体ドラム１２上に現像されたトナー像を中間転写ベルト２１上に転写する一次転写ロール１５、転写後に感光体ドラム１２上に残った残留トナーを除去するクリーニング装置１６を備えている。

本実施形態における帯電器１３は、本発明にいう帯電装置に相当するものであり、また、本実施形態における帯電ロール１３ａは、本発明にいう帯電部材に相当するものである。

この帯電器１３の詳細については後述する。

なお、本実施形態では、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの感光体ドラム１２、帯電器１３、およびクリーニング装置１６を一体化し、カートリッジ化することで、画像形成装置の本体１からこのカートリッジだけを取り外し、また、カートリッジだけを本体１に対して取り付け可能に構成されている。そして、この各々のカートリッジには、不揮発性メモリ（図示せず）が搭載されている。この不揮発性メモリには、例えば、感光体ドラム１２の回転数、高圧電圧印加時間、プリント枚数など、所定の画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋにそのカートリッジが装着された際の、各々のカートリッジ使用履歴情報が格納されている。これらのカートリッジは、画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの間で差し替えて用いることもできる。各々のカートリッジに夫々不揮発性メモリが搭載されていることにより、カートリッジが異なるユニットで用いられた場合であっても、トータルとしての自らの使用履歴情報を、カートリッジ自らが保存することができる。その結果、カートリッジ毎に、例えば、正しい寿命を判断することができる。

次に、帯電器１３について詳細に説明する。

図３は、図２に示した画像形成ユニットに備えられた帯電器１３を示す図であり、図４は、帯電器１３から帯電ロール１３ａを取り外したハウジング５１を示す図である。

この帯電器１３は、感光体ドラム１２（図１参照）の表面に接触してこの感光体ドラム１２の表面を所定の電位に帯電する帯電ロール１３ａと、この帯電ロール１３ａを収容するハウジング５１とを備えている。なお、帯電ロール１３ａの両端には金属製のシャフト１３ｂが取り付けられている。

本実施形態において、帯電ロール１３ａは例えば外径１４ｍｍ、スチレンゴムの下地層にポリアミドにカーボンを分散した表面層を形成したもので構成される。なお、表面層にはフッ素やナイロンを分散させることもある。また、その硬度（アスカＣ）は７０°以下、表面粗さＲｚは０．９以下、摩擦係数は０．２以下、静電容量１５００ｐＦ〜３０００ｐＦである。

また、ハウジング５１は、帯電ロール１３ａの一側面を覆う側壁部５２、この側壁部５２の長手方向両端部に一体的に設けられ帯電ロール１３ａのシャフト１３ｂを回転自在に支持する軸受部５３、帯電ロール１３ａの下端面を覆う底壁部を兼ねるクリーナ５４を有している。なお、軸受部５３には、帯電ロール１３ａのシャフト１３ｂを回転自在に支持する軸受５５が、感光体ドラム１２（図１参照）と接離する方向に移動自在に取り付けられている。また、軸受５５は、軸受部５３に取り付けられたコイルスプリング５６によって感光体ドラム１２と接近する方向に付勢されている。このコイルスプリング５６を介して帯電ロール１３ａに対して高圧電源１１５からのバイアス電圧が印加されるようになっている。

本実施形態では、帯電ロール１３ａを回転駆動する駆動機構は特に設けられておらず、帯電ロール１３ａが接触する感光体ドラム１２（図１参照）の回転に伴って従動回転するようになっている。

図５は、クリーナ５４の端部拡大図であり、図６は、クリーナ５４の全体を示す図であり、図７は、帯電器のクリーナが揺動した状態を示す図である。

クリーナ５４は、帯電ロール１３ａの下側に配置された平板５７と、この平板５７の端部から上方に短く起立した側壁部５８とを備えており、平板５７の略山型に形成された上面５７ａには、クリーニングブラシ５９が両面テープ等によって固着されている。

なお、本実施形態におけるクリーニングブラシ５９は本発明にいう清掃部材に相当するものである。

また、クリーナ５４は、図４および図６に示すように、ハウジング５１の軸受部５３に、軸６０を中心にして回動自在に取り付けられており、図４に示すように、その一部に設けられた図示しないストッパが軸受部５３と係合することによって、側壁部５２と略直交した状態で停止するようになっている。また、クリーナ５４は、図７に示すように、逆方向に回動した状態で、その幅方向の先端部５４ａが、側壁部５２内面の下端部に設けられたストッパ６１に当接することによって停止するようになっている。

ここで、クリーニングブラシ５９は、フィルムラミネートの上に基布部および植毛部を形成してなり、フィルムラミネートの底部には両面テープが取り付けられる。また、基布部はナイロン、植毛部は導電性のＰＥＴベルトロン（カネボウ株式会社の商品名：ＰＥＴとカーボンとが練りこまれたナイロンあるいはポリエステルがポリマーのファイバー）および非導電性の６．６ナイロンの混毛で構成され、そのパイル密度は、２５０±２．５ｋｆ／ｉｎｃｈ、ＰＥＴベルトロンは４４Ｔ／１２ｆ、６．６ナイロンは４８Ｔ／１４ｆである。

図８は、クリーナ５４（図７参照）を回動させる回動機構６２およびこの回動機構６２を駆動する駆動機構７４を示す斜視図であり、図９は、クリーナ、回動機構、駆動機構による清掃状態を示す図であり、図１０は、帯電ロール１３ａからクリーニングブラシ５９を離間させた状態を示す図である。

回動機構６２は、帯電ロール１３ａの下方に配設されており、クリーナ５４を帯電ロール１３ａの表面に対して接離する方向に駆動するカム６３を有している。このカム６３は、断面略円形状の細長い棒状に形成された軸部６４と、この軸部６４の上面に長手方向に沿って一体的に形成された幅の狭い平板部６５と、この平板部６５上に両面テープにより接着された薄い合成樹脂製のマイラーフィルム（商品名）６６とを有している。

このマイラーフィルム６６としては、例えば厚さ１２５μｍのものが用いられる。なお、マイラーフィルム６６の厚さを適宜異ならせることにより、マイラーフィルム６６の弾性変形量を可変でき、クリーニングブラシ５９を帯電ロール１３ａの表面に当接させる押圧力を調節することが可能である。

また、カム６３は、その軸方向端部に設けられたアーム部６８により回動するように構成されており、このカム６３をアーム部６８によって回動することにより、マイラーフィルム６６がクリーナ５４の背面を押し上げ、クリーナ５４に取り付けられたクリーニングブラシ５９を帯電ロール１３ａの表面に当接させるようになっている。なお、マイラーフィルム６６はクリーナ５４を回動させる際に特に軸方向中央部が弾性変形しやすく、クリーナ５４の回動が不十分となるのを防止するため、クリーナ５４の背面中央部にはリブ６９が複数本取り付けられている。

一方、駆動機構７４は、駆動源としての駆動モータ７５を備えている。この駆動モータ７５に取り付けられたギヤ７６には、二段の減速ギヤ７６，７７を介してアーム７９と一体的に設けられた扇型のギヤ８０が噛み合わされている。そして、アーム７９は、駆動モータ７５を所定量だけ回転駆動することによって揺動するようになっている。なお、アーム７９には、カム６３に当接する突起７９ａ（図９参照）が形成されている。このようにアーム７９を揺動させることで、例えば図９に示すように帯電ロール１３ａにクリーニングブラシ５９を当接させたり、例えば図１０に示すように、帯電ロール１３ａからクリーニングブラシ５９を離間させたりできるようになっている。

なお、本実施形態では、通常は帯電ロール１３ａからクリーニングブラシ５９を離間させておき、適宜タイミングで帯電ロール１３ａにクリーニングブラシ５９を当接させて帯電ロール１３ａ表面の清掃を実行するようになっている。

そして、本実施形態では、図９に示すように、揺動するアーム７９によって付勢されたクリーニングブラシ５９が、感光体ドラム１２の軸中心１２１と帯電ロール１３ａの軸中心１３１とを結ぶ直線Ａ方向に向かって押圧力を働かせるようになっている。したがって、クリーニングブラシ５９の押圧力はすべて帯電ロール１３ａに対して働くこととなり、クリーニングブラシ５９による帯電ロール１３ａの清掃性能を向上させることができる。

また、クリーニングブラシ５９を用いて帯電ロール１３ａを清掃しているため、クリーニングブレード等を用いる場合と比較して、両者間に働く摩擦抵抗を低くすることができる。これにより、感光体ドラム１２に従動する帯電ロール１３ａの回転が妨げられにくくなり、清掃むら等を抑えた安定な清掃を行わせることができる。

さらに、クリーニングブラシ５９は、通常時において帯電ロール１３ａから離間しているので、感光体ドラム１２に従動する帯電ロール１３ａの回転が妨げられにくくなり、画像形成時における帯電ロール１３ａの回転不良およびこれに伴う帯電不良や画像形成不良を防止することができる。

さらにまた、クリーニングブラシ５９は、帯電ロール１３ａの下方に取り付けられているため、一旦クリーニングブラシ５９で除去された残トナーや埃等の異物が重力によって帯電ロール１３ａ側とは逆方向に落下するので、これら異物が帯電ロール１３ａ側に再度転移するのを防止することができる。

次に、図１に示す画像形成装置の動作について説明する。図示しない画像読取装置によって読み取られた原稿の色材反射光像や、図示しないパーソナルコンピュータ等にて形成された色材画像データは、例えばＲ（赤）、Ｇ（緑）、Ｂ（青）の各８ビットの反射率データとしてＩＰＳ５０に入力される。ＩＰＳ５０では、入力された反射率データに対して、シェーディング補正、位置ズレ補正、明度／色空間変換、ガンマ補正、枠消しや色編集、移動編集等の各種画像編集等の所定の画像処理が施される。画像処理が施された画像データは、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の４色の色材階調データに変換され、ＲＯＳ３０に出力される。

ＲＯＳ３０では、入力された色材階調データに応じて、半導体レーザ（図示せず）から出射されたレーザ光（ＬＢ−Ｙ，ＬＢ−Ｍ，ＬＢ−Ｃ，ＬＢ−Ｋ）を、ｆ−θレンズ（図示せず）を介してポリゴンミラー３１に出射する。

ポリゴンミラー３１では、入射されたレーザ光を各色の階調データに応じて変調し、偏向走査して、図示しない結像レンズおよび複数枚のミラーを介して画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの各感光体ドラム１２に照射する。画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの各感光体ドラム１２では、帯電された表面が走査露光され、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、各々の画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋにて、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒（Ｋ）の各色のトナー像として現像される。

画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの各感光体ドラム１２上に形成されたトナー像は、中間転写体である中間転写ベルト２１上に多重転写される。このとき、黒色のトナー像を形成する黒の画像形成ユニット１１Ｋは、中間転写ベルト２１の移動方向の最下流側に設けられ、黒色のトナー像は、中間転写ベルト２１に対して最後に一次転写される。

一方、シート搬送系４０では、画像形成のタイミングに合わせてナジャーロール４２が回転し、給紙装置４１から所定サイズの記録用紙が供給される。フィードロール４３により１枚ずつ分離された記録用紙は、搬送路４４を経てレジストロール４５に搬送され、一旦停止される。その後、トナー像が形成された中間転写ベルト２１の移動タイミングに合わせてレジストロール４５が回転し、記録用紙は、バックアップロール２４および二次転写ロール４６によって形成される二次転写位置に搬送される。二次転写位置にて下方から上方に向けて搬送される記録用紙には、圧接力および所定の電界を用いて、４色が多重転写されているトナー像が副走査方向に順次、転写される。こうして各色のトナー像が転写された記録用紙は、定着器２９によって熱および圧力で定着処理された後、排出ロール４７によって本体１の上部に設けられた排出トレイ４８に排出される。

なお、排出トレイ４８にそのまま排出せずに、図示しない切り替えゲートによって搬送方向を切り替え、定着器２９によって定着された記録用紙を両面用搬送ユニット４９によって反転させることもできる。この反転された記録用紙をレジストロール４５に搬送した後、前述と同様な流れによって、印刷されていない他の面に画像を形成することで、記録用紙の両面に画像を形成することが可能となる。

次に、図２に示す画像形成ユニット１１Ｙにおける画像形成動作について詳述する。なお、他の画像形成ユニット１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋについても同様である。

画像形成動作が開始されると、感光体ドラム１２が回転を開始し、感光体ドラム１２の表面が帯電ロール１３ａによって所定の電位に帯電される。そして、所定の電位に帯電した感光体ドラム１２表面に選択的にレーザ光ＬＢ−Ｙが照射され、作成すべき画像に対応した静電潜像が形成される。次に、回転する現像ロール１４ａから感光体ドラム１２に対し、形成された静電潜像に対応して選択的にトナーが転移し、作成すべき画像に対応したトナー像が形成される。さらに、一次転写ロール１５に印加される一次転写バイアスにより、感光体ドラム１２上に形成されたトナー像が中間転写ベルト２１上に転写される。そして、中間転写ベルト２１に転写されずに感光体ドラム１２上に残留した残留トナーは、クリーニングブレード１６ａによって掻き取られる。

ところで、上述した画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋでは、クリーニングブレード１６ａで除去しきれなかった残留トナーや異物が帯電ロール１３ａに徐々に付着して感光体ドラム１２の帯電性能を低下させたり、あるいは感光体ドラム１２に形成されるトナー像を汚してしまうという事態を招くことがある。

そこで、本実施形態では、手動操作により清掃部材（クリーニングブラシ）に帯電部材（帯電ロール）を清掃させる手動清掃モードと、手動操作を待たずに所定のタイミングで清掃部材（クリーニングブラシ）に帯電部材（帯電ロール）を清掃させる自動清掃モードとを有し、この２つのモードで帯電ロール１３ａの清掃を実施するようになっている。

なお、本実施形態では、中間転写ベルト２１の速度と同じ速度で、黒の画像形成ユニット１１Ｋの感光体ドラム１２（１２Ｋ）を回転駆動させている。即ち、白黒モードで１９４ｍｍ／ｓｅｃ、フルカラーモードで１０４ｍｍ／ｓｅｃ、厚紙（白黒）モードで１０４ｍｍ／ｓｅｃ、厚紙（フルカラー）モードで５２ｍｍ／ｓｅｃである。このとき、黒の画像形成ユニット１１Ｋを除くカラー用の画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃは、フルカラー（フルカラーモード、厚紙（フルカラー）モード）のときには黒の画像形成ユニット１１Ｋと同様なプロセススピードを維持している。しかしながら、白黒モード（厚紙（白黒）モード）のときには、黒の画像形成ユニット１１Ｋよりも遅い、例えば５２ｍｍ／ｓｅｃのプロセススピードにて、感光体ドラム１２等が回転駆動している。従って、選択されるモードによって各感光体ドラム１２の速度は異なり、その結果各感光体ドラム１２に従動回転する各帯電ロール１３ａの回転速度も異なることになる。

図１１は、帯電ロール１３ａの清掃動作を制御するクリーニング制御装置１００を示す図である。

クリーニング制御装置１００のＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２に記憶されたプログラムに従い、ＲＡＭ１０３との間で適宜データのやりとりを行いながら処理を実行する。

ＲＯＭ１０２には、帯電部材（各帯電ロール）の汚れに相関のある稼動値を求める稼動値算出部、稼動値算出部で算出された稼動値が所定の清掃要否判定閾値に達する毎に清掃部材（クリーニングブレード）に上記帯電部材の清掃を実行させて上記稼動値をリセットする動作を繰り返す自動清掃制御部、および過去の手動清掃の回数に応じて上記清掃要否判定閾値を上記稼動値に対し相対的に大きな値に変更する閾値管理部に関するプログラムが記憶されている。これら各部の詳細については後述する。

クリーニング制御装置１００には、入力インターフェース１０４を介して種々の情報が入力されるようになっている。このような情報としては、ＩＰＳ５０から送信されるプリント枚数情報、ドラムサイクル数情報、電荷付与時間情報、および形成画素数情報がある。このプリント枚数情報とは、画像形成装置によって画像形成が行われた記録用紙の枚数をいう。また、ドラムサイクル数情報とは、各感光体ドラム１２（図１参照）に取り付けられたエンコーダ１１１（図１１参照）から送信される各感光体ドラムの回転数（ドラムサイクル）に関する情報である。また、電荷付与時間情報とは、高圧電源１１５（図１，１１参照）から帯電ロール１３ａ（図２，３参照）にバイアス電圧が印加された時間に関する情報である。また、形成画素数情報とは、各感光体ドラム１２に形成されるトナー像の画素数をいい、画像形成動作に伴って形成される画像用のトナー像の他、ウォーミングアップ動作等において形成されるパッチ画像等の非画像用のトナー像のものも含む。

これらプリント枚数情報、ドラムサイクル数情報、電荷付与時間情報、および形成画素数情報は、本発明にいう帯電部材の汚れに相関のある稼働値に相当する。

さらに、閾値メモリ１１２から送信されるプリント枚数閾値、ドラムサイクル数閾値、電荷付与時間閾値、および形成画素数閾値の各閾値情報がある。

本実施形態におけるプリント枚数閾値、ドラムサイクル数閾値、電荷付与時間閾値、および形成画素数閾値は、本発明にいう清掃要否判定閾値に相当するものである。

さらにまた、累積カウンタ１１３から送信される累積プリント枚数、累積ドラムサイクル数、累積電荷付与時間、および累積形成画素数の各累積値情報がある。

なお、本実施形態における累積プリント枚数は、本発明にいう累積画像形成枚数に相当するものであり、また、本実施形態における累積ドラムサイクル数は、本発明にいう累積像担持体回転数に相当するものである。

これら各累積値は、直前に帯電ロール１３ａの清掃が実行されてからのプリント枚数、ドラムサイクル数、電荷付与時間、および形成画素数を累積した値である。

また、履歴メモリ１１４から送信されるクリーニング履歴情報がある。これには、累積形成画素数が形成画素数閾値に到達することにより帯電ロール１３ａの清掃が自動的に行われる自動清掃の実施回数、および手動操作により帯電ロール１３ａの清掃が行われる手動清掃の実施回数の２つの情報が含まれている。

一方、このクリーニング制御装置１００は、出力インターフェース１０５を介して、上述した駆動機構７４、各感光体ドラム１２を駆動する感光体駆動モータ１２０に対する駆動制御を行うと共に、閾値メモリ１１２、累積カウンタ１１３および履歴メモリ１１４に対するデータの書込制御を行うようになっている。

図１２は、ＲＯＭ１０２に記憶されているプログラムの構成図である。

図１２に示すように、ＲＯＭ１０２には、帯電部材（各帯電ロール）の汚れに相関のある稼動値を求める稼動値算出部１０２ａ、稼動値算出部で算出された稼動値が所定の清掃要否判定閾値に達する毎に清掃部材（クリーニングブレード）に上記帯電部材の清掃を実行させて上記稼動値をリセットする動作を繰り返す自動清掃制御部１０２ｂ、および過去の手動清掃の回数に応じて上記清掃要否判定閾値を上記稼動値に対し相対的に大きな値に変更する閾値管理部１０２ｃなどに関するプログラムが記憶されている。

次に、本実施形態の手動清掃モードおよび自動清掃モードにおける動作を説明する。

以下に示す例では、稼動値として累積プリント枚数（累積画像形成枚数）、清掃要否判定閾値としてプリント枚数閾値を用いた場合について説明しているが、これ以外に、稼動値としてドラムサイクル数（累積像担持体回転数）、清掃要否判定閾値としてドラムサイクル数閾値を用いてもよく、また、稼動値として累積電荷付与時間、清掃要否判定閾値として電荷付与時間閾値を用いてもよく、また、稼動値として累積形成画素数、清掃要否判定閾値として形成画素数閾値を用いてもよい。

図１３は、手動清掃モードにおける動作を示すフローチャートである。

この手動清掃モードは、例えば、画像形成装置の操作卓（図示せず）を用いての、ユーザによる操作により清掃部材に帯電部材を清掃させるものであり、後述の自動清掃モードとは独立に作動するようになっている。

図１３に示すように、ユーザなどの操作に応じて手動清掃が実施されると、過去に実施された手動清掃の実施回数に応じて閾値補正のための補正パターンの決定が行われる（ステップＳ１０１）。この決定には、表１に示す補正表が用いられる。

表１には、手動清掃実施回数が０〜３回の時にはパターンａ（補正係数：１．０）、４〜７回の時にはパターンｂ（補正係数：１．２）、８回以上の時にはパターンｃ（補正係数：１．５）と定めた補正表が示されている。例えば手動清掃実施回数が０〜３回の時には清掃要否判定閾値の補正は行われないが、手動清掃実施回数が４〜７回の時には清掃要否判定閾値に補正係数（１．２）が乗じられ、手動清掃実施回数が８回以上の時には清掃要否判定閾値に補正係数（１．５）が乗じられるというように、過去の手動清掃の実施回数に応じて、清掃要否判定閾値は稼動値に対し相対的に大きな値に変更され、それにより自動清掃回数の実施間隔が広げられるようになっている。

ステップＳ１０２では、上記のようにして決定された補正パターンにより清掃要否判定閾値の補正が行われる。

例えば、清掃要否判定閾値としてプリント枚数閾値が用いられている場合に、そのプリント枚数閾値の初期値として“１０００枚”が指定されていたとすると、履歴メモリ１１４にに記憶されたクリーニング履歴情報のうち手動清掃実施回数が０回から３回である場合には、表１に示す補正表に基づき補正係数：１．０が“１０００枚”に乗じられ、プリント枚数閾値には初期値“１０００枚”がそのまま用いられる。しかし、上記手動清掃実施回数が４回に達すると、表１に示す補正表に基づき補正係数：１．２が初期値“１０００枚”に乗じられ、プリント枚数閾値は“１２００枚”に補正される。さらに、上記手動清掃実施回数が８回に達すると、表１に示す補正表に基づき補正係数：１．５が初期値“１２００枚”に乗じられ、プリント枚数閾値は“１５００枚”に補正される。

次に累積プリント枚数を０にリセットし（ステップＳ１０３）、さらに手動清掃実施回数をカウントアップ（ステップＳ１０４）して処理を終了する。

次に自動清掃モードにおける動作について説明する。

図１４は、自動清掃モードにおける動作を示すフローチャートである。

この自動清掃モードは、帯電部材の汚れに相関のある稼動値（プリント枚数）が所定の清掃要否判定閾値（プリント枚数閾値）に達する毎に自動的に清掃を実施するものであり、自動清掃制御部１０２ｂ（図１２参照）により、上記の手動清掃モードとは独立に制御される。

図１４に示すように、この画像形成装置のプリント動作が開始される（ステップＳ２０１）と、稼動値算出部１０２ａ（図１２参照）により、帯電部材の汚れに相関のある稼動値としてプリント枚数がカウントアップされ（ステップＳ２０２）、その累積プリント枚数が、閾値管理部１０２ｃ（図１２および図１３ステップＳ１０２参照）で変更されたプリント枚数閾値に達しているか否かの判定が行われる（ステップＳ２０３）。

ステップＳ２０３における判定の結果、累積プリント枚数がプリント枚数閾値に達している場合には自動清掃が実施され（ステップＳ２０４）、次に累積プリント枚数を０にリセットして（ステップＳ２０５）、処理を終了する。

一方、ステップＳ２０３における判定の結果、稼動値がプリント枚数閾値に達していない場合にはステップＳ２０１に戻りプリント動作が繰り返される。

このように、手動清掃実施回数が多くなるに伴い自動清掃回数の実施間隔を広げていくことにより、過度に清掃が行われることが防止され、例えば本実施形態のように帯電ロール方式の帯電器の場合には帯電ロールの不必要な摩耗が回避され、またコロトロン方式の帯電器の場合にはワイヤの摩耗やグリッドの変形などが抑制されるなど帯電部材の寿命を長期化することができる。

本実施形態に係る画像形成装置の全体構成を示す図である。 画像形成ユニット１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの概略構成図である。 図２に示した画像形成ユニットに備えられた帯電器１３を示す図である。 帯電器１３から帯電ロール１３ａを取り外したハウジング５１を示す図である。 クリーナ５４の端部拡大図である。 クリーナ５４の全体を示す図である。 帯電器のクリーナが揺動した状態を示す図である。 クリーナ５４（図７参照）を回動させる回動機構６２およびこの回動機構６２を駆動する駆動機構７４を示す斜視図である。 クリーナ、回動機構、駆動機構による清掃状態を示す図である。 帯電ロール１３ａからクリーニングブラシ５９を離間させた状態を示す図である。 帯電ロール１３ａの清掃動作を制御するクリーニング制御装置１００を示す図である。 ＲＯＭ１０２に記憶されているプログラムの構成図である。 手動清掃モードにおける動作を示すフローチャートである。 自動清掃モードにおける動作を示すフローチャートである。

符号の説明

１ 本体
１０ 画像プロセス系
１１ 画像形成ユニット
１２ 感光体ドラム
１３ 帯電器
１３ａ 帯電ロール
１３ｂ シャフト
１４ 現像器
１４ａ 現像ロール
１５ 一次転写ロール
１６ クリーニング装置
１６ａ クリーニングブレード
１９ トナーカートリッジ
２０ 転写ユニット
２１ 中間転写ベルト
２２ ドライブロール
２３ テンションロール
２４ バックアップロール
２５ クリーニング装置
２５ａ クリーニングブラシ
２５ｂ クリーニングブレード
２９ 定着器
３０ ＲＯＳ（Ｒａｓｔｅｒ Ｏｕｔｐｕｔ Ｓｃａｎｎｅｒ）
３１ ポリゴンミラー
３２ フレーム
３３ ウィンドウ
４０ シート搬送系
４１ 給紙装置
４２ ナジャーロール
４３ フィードロール
４４ 搬送路
４５ レジストロール
４６ 二次転写ロール
４７ 排出ロール
４８ 排出トレイ
４９ 両面用搬送ユニット
５０ ＩＰＳ（Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）
５１ ハウジング
５２ 側壁部
５３ 軸受部
５４ クリーナ
５４ａ 先端部
５５ 軸受
５６ コイルスプリング
５７ 平板
５７ａ 上面
５８ 側壁部
５９ クリーニングブラシ
６０ 軸
６１ ストッパ
６２ 回動機構
６３ カム
６４ 軸部
６５ 平板部
６６ マイラーフィルム（商品名）
６８ アーム部
６９ リブ
７４ 駆動機構
７５ 駆動モータ
７６，７７ ギヤ
７９ アーム
７９ａ 突起
８０ ギヤ
１００ クリーニング制御装置
１０１ ＣＰＵ
１０２ ＲＯＭ
１０２ａ 稼動値算出部
１０２ｂ 自動清掃制御部
１０２ｃ 閾値管理部
１０３ ＲＡＭ
１０４ 入力インターフェース
１０５ 出力インターフェース
１１１ エンコーダ
１１２ 閾値メモリ
１１３ 累積カウンタ
１１４ 履歴メモリ
１１５ 高圧電源
１２０ 感光体駆動モータ
１３１ 軸中心

Claims (6)

1. 被帯電体を帯電させる帯電部材と、該帯電部材を清掃する清掃部材とを備え、手動操作により前記清掃部材に前記帯電部材を清掃させる手動清掃モードと、手動操作を待たずに所定のタイミングで前記清掃部材に前記帯電部材を清掃させる自動清掃モードとを有する帯電装置において、
   前記帯電部材の汚れに相関のある稼動値を求める稼動値算出部と、
   前記稼動値算出部で算出された稼動値が所定の清掃要否判定閾値に達する毎に前記清掃部材に前記帯電部材の清掃を実行させて該稼動値をリセットする動作を繰り返す自動清掃制御部と、
   過去の手動清掃の回数に応じて、前記清掃要否判定閾値を、前記稼動値に対し相対的に大きな値に変更する閾値管理部とを備えたことを特徴とする帯電装置。
2. 回転する像担持体を帯電して該像担持体に露光光により潜像を形成し、該潜像をトナーで現像してトナー像を形成し該トナー像を最終的に所定の用紙に転写し定着して該用紙上に画像を形成する画像形成装置において、
   前記像担持体を帯電させる帯電部材と、該帯電部材を清掃する清掃部材とを備え、手動操作により前記清掃部材に前記帯電部材を清掃させる手動清掃モードと、手動操作を待たずに所定のタイミングで前記清掃部材に前記帯電部材を清掃させる自動清掃モードとを有する帯電装置を具備し、
   前記帯電装置が、前記帯電部材の汚れに相関のある稼動値を求める稼動値算出部と、前記稼動値算出部で算出された稼動値が所定の清掃要否判定閾値に達する毎に前記清掃部材に前記帯電部材の清掃を実行させて該稼動値をリセットする動作を繰り返す自動清掃制御部と、過去の手動清掃の回数に応じて、前記清掃要否判定閾値を、前記稼動値に対し相対的に大きな値に変更する閾値管理部とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記清掃要否判定閾値が、前記像担持体により形成された画像形成枚数を累積した累積画像形成枚数に基づき設定されたものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
4. 前記清掃要否判定閾値が、前記像担持体の回転数を累積した累積像担持体回転数に基づき設定されたものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
5. 前記清掃要否判定閾値が、前記帯電部材に電荷が付与された時間を累積した累積電荷付与時間に基づき設定されたものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。
6. 前記清掃要否判定閾値が、前記像担持体に形成された画像の形成画素数を累積した累積形成画素数に基づき設定されたものであることを特徴とする請求項２記載の画像形成装置。

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