画像形成装置
【課題】 像保持体の表面から付着物が安定して除去される画像形成装置を提供する。
【解決手段】 トナー像を該表面に保持する像保持体；像保持体表面にトナー像を形成する像形成部；像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転写し定着させる転写定着部；像保持体表面に接触して該表面から付着物を除去する部材本体と、該部材本体に接触して該部材本体の歪みに応じた信号を出力するセンサ部とを有する清掃部材；および、センサ部からの信号に基づいて前記像保持体の表面にトナーを供給するトナー供給部を備えた。
【解決手段】 トナー像を該表面に保持する像保持体；像保持体表面にトナー像を形成する像形成部；像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転写し定着させる転写定着部；像保持体表面に接触して該表面から付着物を除去する部材本体と、該部材本体に接触して該部材本体の歪みに応じた信号を出力するセンサ部とを有する清掃部材；および、センサ部からの信号に基づいて前記像保持体の表面にトナーを供給するトナー供給部を備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、像保持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体上に転写し定着させる画像形成装置が知られている。このような画像形成装置には、像保持体上の付着物を除去するクリーニングブレードを備えたものが存在する。
【０００３】
特許文献１には、クリーニングブレードと像保持体との双方に導電層を設け、クリーニングブレードがめくれ上がるとこれら導電層が接触することで、クリーニングブレードのめくれを検出する技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、クリーニングブレードが像保持体に接触している状態で、光弾性法により、そのクリーニングブレードにかかる内部歪みを動的に観察する技術が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、クリーニングブレードに貼り付けられた磁性体をソレノイドコイルにより引き付けることで、そのクリーニングブレードの歪みを補正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−０６７５８３号公報
【特許文献２】特開２００３−００５５８０号公報
【特許文献３】特開２００３−００５５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、像保持体の表面から付着物が安定して除去される画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る画像形成装置は、
表面にトナー像が形成され、このトナー像をこの表面に保持する像保持体；
上記像保持体表面にトナー像を形成する像形成部；
上記像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転写し定着させる転写定着部；
上記像保持体表面に接触してこの表面から付着物を除去する部材本体と、この部材本体に接触してこの部材本体の歪みに応じた信号を出力するセンサ部とを有する清掃部材；および
上記センサ部からの信号に基づいて上記像保持体の表面にトナーを供給するトナー供給部；
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る画像形成装置は、
上記トナー供給部は、上記センサ部からの信号が、上記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している場合に上記像保持体にトナーを供給するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る画像形成装置は、
上記センサ部が、上記部材本体の、上記像保持体の表面に沿って並んだ複数の箇所それぞれの歪みに応じた複数の信号を出力するものであり、
上記トナー供給部は、上記複数の信号のうち、上記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している信号に対応した箇所が接触している上記像保持体上の位置にトナーを供給するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る画像形成装置は、
上記清掃部材が、上記部材本体と、この部材本体が上記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に付けられた金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る画像形成装置は、
上記清掃部材が、上記部材本体と、この部材本体が上記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に蒸着された金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る画像形成装置は、
上記像形成部が、フッ素系粒子が外添されたトナーで上記像保持体表面に上記トナー像を形成するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る画像形成装置によれば、像保持体の表面から付着物が安定して除去される。
【００１５】
請求項２に係る画像形成装置によれば、単純な制御で付着物の除去が安定する。
【００１６】
請求項３に係る画像形成装置によれば、付着物の除去が像保持体の表面の各箇所で安定する。
【００１７】
請求項４に係る画像形成装置によれば、センサ部が部材本体に付いていても部材本体の変形を妨げない。
【００１８】
請求項５に係る画像形成装置によれば、蒸着された金属膜でないセンサ部を有する場合と比べて部材本体に対するセンサ部の追随性が高い。
【００１９】
請求項６に係る画像形成装置によれば、清掃部材による像保持体表面の過度な磨耗を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】プリンタの概略構成図である。
【図２】所定の向きに移動する被クリーニング体に接触したクリーニングブレードの先端の様子を示す図である。
【図３】所定の向きに移動する被クリーニング体に対するクリーニングブレード先端の摩擦力が不足している場合の様子を示す図である。
【図４】クリーニングブレードの表面側からの外観斜視図である。
【図５】歪みゲージの詳細を示す図である。
【図６】歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【図７】図１にも示されるトナーバンド制御部の内部ブロック図である。
【図８】図７に示されるホイートストンブリッジ回路の詳細構成図である。
【図９】クリーニングブレードの表裏面に配備された歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、プリンタの概略構成図である。
【００２３】
図１に示すプリンタ１は、感光体ロール１０と、この感光体ロール１０の表面に電荷を付与する帯電ロール１１と、外部から送信されてきた画像信号に基づいたレーザ露光光を生成し感光体ロール１０に向けて照射するレーザ露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、記録用紙を収容する用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して搬送する用紙搬送装置１７と、感光体ロール１０の表面に保持されたトナー像を、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写する転写ロール１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することで記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５と、感光体ロール１０の表面をクリーニングするクリーニング装置２０と、トナーバンドの形成を制御するトナーバンド制御部１００とを有している。現像器１３は、回転しながら現像剤を感光体ロール１０との間の領域に搬送する現像ロール１３３を有している。現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリア、および、クリーニングブレードによる感光体ロール表面の過度な磨耗を抑制するフッ素系粒子が含まれている。フッ素系粒子としては、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
フッ素系粒子の好ましい累積体積平均粒径Ｄ50は０．１〜１０μmである。
【００２５】
ここで、累積体積平均粒径Ｄ50は、例えば、コールターカウンターＴＡ−II（ベックマン−コールター社製）、マルチサイザーII（ベックマン−コールター社製）等の測定器で測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲（チャネル）に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積５０％となる粒径を累積体積平均粒径Ｄ50と定義する。フッ素系粒子は、クリーニングブレード部分で適量溜まっていれば感光体ローラ表面の過度の磨耗を抑制する。逆に、多量に溜まっていると、クリーニングブレードと感光体間の摩擦を下げすぎることでクリーニング能力を著しく低下させる。
【００２６】
このプリンタ１が、本発明の画像形成装置の一実施形態である。また、感光体ロール１０が、本発明にいう像保持体の一例に相当し、帯電ロール１１、レーザー露光器１２、現像器１３を併せたものが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。さらに、転写ロール１４および定着器１５を併せたものが、本発明にいう転写定着部の一例に相当する。また、トナーバンド制御部１００と帯電ロール１１とレーザー露光器１２と現像器１３と転写ロール１４とを併せたものが、本発明にいうトナー供給部の一例に相当する。尚、このプリンタ１は単色画像専用機であるが、本発明はカラー画像機に適用されてもよい。
【００２７】
このプリンタ１における画像形成動作の流れを簡単に説明する。
【００２８】
図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体ロール１０の表面に帯電ロール１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体ロール１０の表面に、外部から送信されてきた画像信号に基づいたレーザー露光光がレーザー露光器１２から照射されることでこの表面には静電的な潜像が形成される。現像器１３に収容されている現像剤は現像ロール１３３の表面に供給され、現像ロール１３３と感光体ロール１０との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーにより、感光体ロール１０の表面の静電的な潜像が現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール１４により転写される。その後、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。感光体ロール１０の、トナー像の転写を終えた部分に残留する残留物は、矢印Ａの向きの回転おける転写ロール１４よりも下流側で帯電ロール１１よりも上流側、かつ感光体ロール１０の回転中心に沿った全幅にわたって先端が接触したクリーニングブレード２１の掻き取りにより除去される。除去された残留物は残留物収容箱２３に収容される。詳しくは後述するが、このクリーニングブレード２１には、金属膜からなる歪みゲージ２２が感光体ロール１０の表面に沿った複数箇所に蒸着されており、これら複数の歪みゲージ２２の抵抗値は、各歪みゲージ２２が蒸着された、クリーニングブレード２１の各箇所の歪みに応じてそれぞれ変化する。クリーニングブレード２１が本発明にいう部材本体の一例に相当し、歪みゲージ２２が本発明にいうセンサ部の一例に相当する。これらクリーニングブレード２１と歪みゲージ２２を併せたものが本発明にいう清掃部材の一例に相当する。
【００２９】
ところで、被クリーニング体である感光体ロール表面に対するクリーニングブレードによるクリーニングは、感光体ロール表面に接触したクリーニングブレードとこの感光体ロール表面との間で「スティックスリップ現象」と呼ばれる現象が引き起こされることでなされる。
【００３０】
このスティックスリップ現象は、「スティック状態」と「スリップ状態」とを繰り返す現象で、「スティック状態」とは、回転する感光体ロール表面に先端が接触したクリーニングブレードによって感光体ロール表面のトナーやフッ素系粒子、その他外添剤（中径シリカ、大径シリカ等）、放電生成物などの付着物が除去され、これら除去されたトナーやフッ素系粒子、その他外添剤（中径シリカ、大径シリカ等）、放電生成物等が感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分に堆積するにつれてクリーニングブレード先端を巻き込もうとする力が次第に強くなり、これに伴いクリーニングブレードに発生する応力も次第に大きくなっていく状態をいう。また、「スリップ状態」とは、感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分におけるトナーやフッ素系粒子、他外添剤（中径シリカ、大径シリカ等）、放電生成物等の堆積物がある程度以上の量になると、この堆積物がクリーニングブレードによって崩され、クリーニングブレード先端を巻き込もうとする力が急減した状態をいう。感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分では、クリーニングブレードが感光体ロール表面から除去した付着物の堆積（「スティック状態」）と崩壊（「スリップ状態」）が繰り返されることで発生するクリーニングブレード先端の挙動によってクリーニングが行われる。
【００３１】
図２は、感光体ロール表面に接触したクリーニングブレード先端の拡大図である。
【００３２】
図２には、矢印の向きに回転する感光体ロールにクリーニングブレード先端が接触していることで感光体ロールから除去された付着物が堆積した堆積物中にフッ素系粒子２００とトナー３００とが混在している様子が示されている。回転する感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分に、図２に示されるようにトナーやフッ素系粒子が混在した堆積物が堆積することでスティック状態が生じてクリーニングブレードが歪む。この様にクリーニングブレードを歪ませた応力は、感光体ロール上の付着物を取り除く力となるのでクリーニングブレード先端にはさらにフッ素系粒子２００とトナー３００が堆積してやがてスリップ状態となる。つまり、感光体ロール上にフッ素系粒子２００とトナー３００が混在していることでスティックスリップ現象が生じることとなる。
【００３３】
しかしながら、感光体ロール表面の付着物におけるトナーの占める割合が低下するとクリーニングブレード先端の堆積物におけるトナーの割合も低下し、それに伴いフッ素系粒子の割合が上昇することで、上述のスティックスリップ現象が発生し難くなることが本願発明者の研究によりわかってきた。
【００３４】
図３は、回転する感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分の堆積物がフッ素系粒子で占められている様子を示す図である。
【００３５】
図３には、回転中の感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分の堆積物におけるトナーの占める割合が低下してフッ素系粒子で占められたことで、クリーニングブレードの歪み量が図２に示されるよりも少なくなっている様子が示されている。これは、堆積物中におけるトナーの占める割合が低いと堆積物の粘性も低くなり、また、フッ素系粒子の割合が高いことでクリーニングブレード先端を巻き込もうとする作用の源である感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との間の摩擦力が著しく低下するためと考えられる。
【００３６】
図３に示されるような、堆積物におけるトナーの占める割合が低い状態が放置されると、感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との間の摩擦力の確保が困難になり、スティックスリップ現象が生じずクリーニングが不充分となる。その結果、感光体ロール表面の付着物の除去も不充分となる。逆に言えば、クリーニングブレードが充分歪んでいるならば、感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との間の摩擦力が充分確保されて、スティックスリップ現象により充分なクリーニング性が得られると言える。
【００３７】
そこで、本実施形態のプリンタ１では、歪みに応じて抵抗値が変化する歪みゲージ２２をクリーニングブレード２１に付け、メカニズムについては後述するが、付けた歪みゲージ２２の抵抗値の大きさを表す信号をリアルタイムで検出し、ブレード先端の感光体ロール表面に対する摩擦力の大きさを推定している。
【００３８】
また、このプリンタ１では、この歪みゲージ２２を、感光体ロール１０の表面に対し、感光体ロール１０の回転中心に沿って先端が接触するクリーニングブレード２１の、感光体ロール１０の回転中心に沿った５箇所に配備し、これら５箇所それぞれの近傍のブレード先端における摩擦力の大きさをそれぞれ推定している。例えば、最大Ａ３判のプリントが可能な感光体ロール１０の中央付近のみを使用するＡ４判のプリントが連続するような場合には、感光体ロール１０の中央部分の付着物にはトナーが多く分布していると考えられるのに対し、感光体ロール１０の中央部分を除く両端部分では、トナー像が形成されないことから四フッ素化樹脂粒子の割合が高いと考えられる。このため、クリーニング性は、クリーニングブレード２１の先端に沿った各位置で異なると考えられ、本実施形態ではそのような各位置のクリーニング性を確認するために上述の５箇所の歪みゲージ２２を用いている。
【００３９】
図４は、本実施形態におけるクリーニングブレードの外観斜視図である。
【００４０】
図４には、図１にも示される歪みゲージ２２が、クリーニングブレード２１の表面２１１の、感光体ロール１０の表面に沿った５箇所に配置されている様子が示されている。
【００４１】
このプリンタ１では、クリーニングブレード２１の表面２１１の５箇所に付着させた歪みゲージ２２の抵抗値の大きさを表す信号をそれぞれ検出し、歪みゲージ２２が付されているクリーニングブレード上の各箇所の近傍のブレード先端における摩擦力の大きさを推定している。
【００４２】
ここで、クリーニングブレード２１に付着させた歪みゲージ２２の詳細、および、クリーニングブレード２１の歪みと歪みゲージ２２の抵抗値との関係についてまず説明する。
【００４３】
図５は、歪みゲージの詳細を示す図である。
【００４４】
図５に示される歪みゲージ２２は、つづら折り状に繋がった幅の細いパターンからなるゲージパターン部２２１と、このゲージパターン部２２１の両端にそれぞれ接続されたゲージタブ部２２２とからなる金属膜であり、これらゲージパターン部２２１とゲージタブ部２２２は、クリーニングブレード２１に蒸着されている。このため、歪みゲージ２２は、クリーニングブレード２１の表面２１１から剥がれ難く、また、クリーニングブレード２１の表面２１１に対する追随性が高い。
【００４５】
クリーニングブレード２１は、図４に示される矢印Ａの向きに感光体ロール１０が回転すると、先端２１０側が図５における手前側に隆起するように湾曲するため（図２参照）、ゲージパターン部２２１はＬ方向に縮む。これにより、ゲージパターン部２２１の断面積は大きくなるとともに距離がわずかながら短縮されるため、歪みゲージ２２の抵抗値は小さくなる。
【００４６】
また、図５に示される歪みゲージ２２は、クリーニングブレード全体の歪みに大きな影響をあたえる先端２１０の歪みを妨げないように、クリーニングブレード２１の先端２１０から距離を空けて蒸着されている。
【００４７】
ゲージタブ部２２２は、ゲージリード２２３の接続でゲージパターン部２２１の伸び縮みに影響が生じないように、ゲージパターン部２２１よりも幅の広いパターンからなる。
【００４８】
ゲージパターン部２２１のゲージ長Ｌは、０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、ゲージパターン部２２１のゲージ幅Ｗは、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。この範囲より小さいと、高い精度での加工が必要になり、また信号に対するノイズが多くなる。一方、この範囲よりも大きいと、クリーニングブレード２１の表面２１２に占める割合が大きくなるために、クリーニングブレード２１の歪みに対する抵抗値の追随性が低下する。尚、ゲージタブ部２２２は、ゲージリード２２３によってトナーバンド制御部１００と繋がっている。また、金属膜の材料としては、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、バナジウム、クロム、タンタル、鉄、マンガン、シリコン、およびそれらの合金、酸化物、窒化物、ケイ化物からなる群から選択された材料が挙げられる。
【００４９】
図６は、歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【００５０】
図６には、クリーニングブレード２１の表面２１１の１箇所に蒸着された歪みゲージ２２の抵抗値の変化が示されている。
【００５１】
図６における実線は、この歪みゲージ２２が蒸着された箇所の近傍のブレード先端２１０と感光体ロール１０との間に強い応力が生じた適正状態における歪みゲージ２２の抵抗値の変化を示しており、図６における点線が、この歪みゲージ２２が蒸着された箇所の近傍のブレード先端２１０と感光体ロール１０との間の応力が弱い非適正状態における歪みゲージ２２の抵抗値の変化を示している。
【００５２】
図６には、上述した適正状態にある場合、感光体ロール１０の停止中は歪みゲージ２２の抵抗値ＲｖはＲｖ０であったのが、感光体ロール１０の回転中はＲｖ１まで大幅に低下する様子が示されている。一方、上述した非適正状態にある場合、感光体ロール１０の停止中は歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖは適正状態と同様にＲｖ０であったのが、感光体ロール１０の回転中は、適正状態と比べてクリーニングブレード２１の先端２１０と感光体ロール１０との間の摩擦力が小さくクリーニングブレード２１の歪みも小さいために、適正状態にある場合のＲｖ１よりも大きいＲｖ２までしか低下しない。この様に、歪みゲージ２２の抵抗値は、その歪みゲージ２２が蒸着されている箇所の近傍のブレード先端２１０の、感光体ロール１０に対する摩擦力を反映したものとなる。
【００５３】
次に、歪みゲージ２２の抵抗値の大きさを表す信号の検出方法について説明する。
【００５４】
図７は、図１にも示されるトナーバンド制御部の内部ブロック図である。
【００５５】
図７に示されるトナーバンド制御部１００は、ホイートストンブリッジ回路１０１、検出部１０２、判定部１０３、およびトナーバンド形成指示部１０４を備えている。尚、図７における図示は省略したが、ホイートストンブリッジ回路１０１および検出部１０２については、歪みゲージ２２と同じ数だけ、すなわちそれぞれ５つずつ備えられている。
【００５６】
図７には、図１に示される感光体ロール１０、歪みゲージ２２が付されたクリーニングブレード２１、帯電ロール１１、レーザー露光器１２、現像器１３、および転写ロール１４も示されている。尚、５つのホイートストンブリッジ回路１０１と５つの歪みゲージ２２は、それぞれゲージリード２２３を介して繋がれている。
【００５７】
図８は、図７に示されるホイートストンブリッジ回路の詳細構成図である。
【００５８】
図８に示されるホイートストンブリッジ回路１０１は、抵抗値Ｒ１の第１抵抗素子１０１１、抵抗値Ｒ２の第２抵抗素子１０１２、抵抗値Ｒ３の第３抵抗素子１０１３、および直流電源１０１０を備え、ホイートストンブリッジ回路１０１には、４つ目の抵抗素子として、抵抗値Ｒｖが変化する歪みゲージ２２が用いられている。
【００５９】
歪みゲージ２２と第３抵抗素子１０１３の間の第１接続点Ａと、第１抵抗素子１０１１と第２抵抗素子１０１２の間の第２接続点Ｂとには、直流電源１０１１が繋がれている。また、第１抵抗素子１０１１と歪みゲージ２２の間の第３接続点Ｃと、第２抵抗素子１０１２と第３抵抗素子１０１３の間の第４接続点Ｄとには、図７にも示される検出部１０２が接続されている。尚、検出部１０２は内部に抵抗を備えている。
【００６０】
ここで、以下の式（１）が成立するときには、第３接続点Ｃと第４接続点Ｄとの間の電位差は零となり、検出部１０２で検出される電流はゼロとなる。
【００６１】
Ｒｖ／Ｒ１＝Ｒ３／Ｒ２…（１）
このホイートストンブリッジ回路１０１では、クリーニングブレード２１が図３に示される様に歪みが殆ど無い状態にある場合の歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖ０にあわせて上記の式（１）が成立するように、すなわちＲｖ０／Ｒ１＝Ｒ３／Ｒ２が成立するようにその他の抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が設定されている。したがって、クリーニングブレード２１が図３に示されるような歪みが殆ど無い状態から図２に示される様な歪んだ状態に変化すると、歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖは、前述したＲｖ０よりも小さいＲｖ１となる。そうなると、第４接続点Ｄの電位は第３接続点Ｃの電位よりも高くなるために、これら第４接続点Ｄと第３接続点Ｃとの間の検出部１０２には、第４接続点Ｄから第３接続点Ｃへ向かう向きの電流が流れる。したがって、歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖが低下するほど、すなわちクリーニングブレード２１の歪みが大きくなるほど検出部１０２を流れる電流は大きくなる。したがって、上述の適正状態から非適正状態に変化するに従い、検出部１０２で検出される電流値は減少していくこととなる。
【００６２】
５つの検出部１０２では、検出した電流値の大きさに応じた信号、すなわち検出した電流値が大きいほど高レベルの信号を、図７に示される判定部１０３にリアルタイムで送信する。
【００６３】
判定部１０３では、５つの検出部１０２から送信されてくる信号のレベルが、予め設定されている基準レベルを下回るか否かを監視し、基準レベルを下回るレベルの信号が送信されてきた場合には、その信号を送信してきた検出部１０２に繋がれている歪みゲージ２２が付されているクリーニングブレード上の箇所が上述の非適正状態にあるとしてその箇所を表す位置情報と、基準レベルを下回っている受信信号レベルの、その基準レベルに対する差分を表す差分情報との双方をトナーバンド形成指示部１０４に送信する。
【００６４】
トナーバンド形成指示部１０４では、受信した位置情報に応じた感光体ロール上の位置に、受信した差分情報が表す差分が大きいほど高濃度のトナーバンドが形成されるように帯電ロール１１、レーザー露光器１２、および現像器１３を制御する。この様にして形成されたトナーバンドは、転写ロール１４によって記録用紙上に転写されることなく、非適正状態にあるブレード先端２１０へと向かい、そのブレード先端２１０にトナーを供給する。このようなトナーの供給が、非適正状態にあるブレード先端２１０を適正状態に戻すこととなる。これにより、そのブレード先端２１０の、感光体ロール１０に対する摩擦力は回復して適切に歪むようになるため、そのブレード先端２１０の近傍に付されている歪みゲージ２２の抵抗値は充分に低下するようになる。その結果、検出部１０２で検出される電流が大きくなることから、その歪みゲージ２２から判定部１０３に送信されている信号レベルが予め設定されている基準レベルを上回ることとなり、判定部１０３からのトナーバンド形成指示部１０４への位置情報等の送信は停止される。
【００６５】
以上に説明した実施形態は、クリーニングブレード２１の表面２１１と裏面のうちの表面２１１にのみ歪みゲージ２２を蒸着した例であるが、本発明では、以下に説明するように、クリーニングブレード２１の表面２１１と裏面との双方にセンサを蒸着してもよい。
【００６６】
図９は、クリーニングブレードの表裏面に１つずつ配備された歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【００６７】
図９に示されるグラフのうち、上段に示される方は、図６に示されるグラフと同じグラフ、すなわちクリーニングブレード２１の表面２１１に配置された歪みゲージ２２の抵抗値の変化を表している。一方、下段に示されている方は、同じクリーニングブレード２１の裏面に配置された歪みゲージ２２の抵抗値の変化を表している。
【００６８】
図９には、クリーニングブレード２１の表面２１１に配置されている歪みゲージ２２の抵抗値は、クリーニングブレード２１の先端２１０が歪んでいる場合の方が歪んでいない場合よりも低下するのに対し（図９上方のデータ）、クリーニングブレード２１の裏面に配置されている歪みゲージ２２の抵抗値は、クリーニングブレードの表面と裏面では湾曲の向きが逆向きとなるため、クリーニングブレード２１の先端２１０が歪んでいる場合の方が歪んでいない場合よりも上昇する様子が示されている（図９下方のデータ）。
【００６９】
この様に、歪みゲージ２２の抵抗値は、クリーニングブレード２１の表面２１１であれ裏面であれ、配置された箇所のブレード先端の歪みを反映したものとなることから、歪みゲージ２２の配置位置は、クリーニングブレード２１の裏面のみであってもよく、さらには、表裏面の双方に配置されてもよい。
【００７０】
また、以上では、歪みゲージとしての金属膜をクリーニングブレードに蒸着した例を挙げたが、本発明では、歪みゲージとしての金属膜をクリーニングブレードに接着剤で貼り付けてもよい。以下、金属膜を接着剤で貼りつけた場合について説明する。
【００７１】
この場合、金属薄膜の長さ（ゲージ長）Ｌと幅（ゲージ幅）Ｗ、および材料は、図２に示す歪みゲージ２２のものと同じである。また、膜厚は、特に限定されるものではないが、生産性を高めるためには数μｍの厚さのものを用いるのがよい。また、クリーニングブレードの歪みを高精度に検出するためには、０．１μｍ〜２．０μｍの厚さのものを用いるのがよい。さらに、接着剤としては、熱硬化性のものと液型のものとがある。熱硬化性の接着剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などが用いられる。また、液型の接着剤としては、シアノアクリレート系の接着剤、エポキシ系、フェノールエポキシなどが用いられる。
【００７２】
この様に金属膜を接着剤で接着した場合、金属膜を蒸着した場合と較べて、接着剤の分だけ応答性が劣るため、接着剤は可能な限り薄く用いる必要がある。
【００７３】
尚、以上では、本発明にいう画像形成装置としてプリンタを例に挙げて説明したが、本発明にいう画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置であれば複写機はもとよりファクシミリ等でもよい。
【００７４】
さらに、本発明にいう画像形成装置として、搬送されてきた記録用紙に、転写ロールを用いて感光体ロール上の現像像を直接転写する直接転写方式プリンタを例に挙げて説明したが、本発明にいう画像形成装置は、転写ベルトを介して現像像を記録用紙に転写する間接転写方式の画像形成装置であってもよい。
【００７５】
また、本発明にいう像保持体として、ロール方式を採用した感光体ロールを例に挙げて説明したが、本発明にいう像保持体は、循環ベルト方式を採用した感光体ベルトであってもよい。
【００７６】
さらに、本発明にいう像形成部として、帯電ロールと露光器と現像器とを備えた例で説明したが、本発明にいう像形成部は、帯電や現像を経ずに像保持体上に像を直接に形成するものであってもよい。
【００７７】
また、本発明にいう転写定着部として、転写ロールで転写した後定着器で定着する例で説明したが、本発明にいう転写定着部は、転写と定着とを同時に行うものであってもよい。
【００７８】
（実施例）
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【００７９】
市販のプリンタを、図１から図８にかけて説明した実施形態と同じ構成のプリンタに改造すると共に、トナーバンド制御部１００の機能の起動と停止を切換自在とし、以下に示す実施例１、２、３、および比較例について実験を行った。これらの実施例１、２、３および比較例は、Ａ４用紙（富士ゼロックスオフィスサプライ社製、Ｐ紙）を用いて、ハーフトーン３０％の画像チャートを３万枚プリントした後、Ａ３用紙を用いて、全面ハーフトーン画像を１枚をプリントし、このＡ３用紙のハーフトーン画像のうち、先のＡ４用紙の通過部分と非通過部分との間の濃度差（ΔＳＡＤ）を検出し評価したものである。
【００８０】
実施例１は、トナーと共に現像剤に含まれる感光体磨耗制御剤を四フッ素化樹脂粒子の一種であるポリテトラフルオロエチレン（以下、このポリテトラフルオロエチレンをＰＴＦＥと称す。ダイキン工業株式会社 商品名「ルブロンＬ２」。平均粒径 １次粒径：電子顕微鏡で０．３（μｍ）、二次粒径：光透過法で５（μｍ））とし、トナーバンド制御部１００の機能を起動させていた場合である。
【００８１】
実施例２は、感光体磨耗制御剤をパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下では、このパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体をＰＦＡと称す。）とした以外は、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量を含めて実施例１と同じである。
【００８２】
実施例３は、感光体磨耗制御剤を四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（以下、この四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体をＦＥＰと称す。）とした以外は、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量を含めて実施例１と同じである。
【００８３】
比較例は、トナーバンド制御部１００の機能を停止させていたこと以外は、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量を含めて実施例１と同じである。
【００８４】
また、評価については、ΔＳＡＤが０．０２未満は‘◎’、０．０２以上０．０３未満は‘○’、０．０３以上０．０４未満は‘△’、０．０４以上を‘×’とした。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表１に示されるように、実験結果は、実施例１における濃度差（ΔＳＡＤ）の評価は‘△’、実施例２における濃度差の評価は‘○’、実施例３における濃度差の評価は‘◎’、比較例における濃度差の評価は‘×’であった。実施例１と比較例とからは、トナーバンド制御部１００の機能が、クリーニングブレード２１による感光体ロール１０の表面からの付着物の除去に有効である点が確認できた。また、実施例１から実施例３までからは、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量が同じ場合は、トナーバンド制御部１００の機能は、感光体磨耗制御剤がＦＥＰである場合に特に有効である点が確認できた。これはＦＥＰの摩擦係数がＰＴＦＥ、ＰＦＡに比べ大きい為と推測される。
【符号の説明】
【００８７】
１ プリンタ
１０ 感光体ロール
１００ トナーバンド制御部
１０１ ホイートストンブリッジ回路
１０２ 検出部
１０３ 判定部
１０４ トナーバンド形成指示部
１１ 帯電ロール
１２ レーザー露光器
１３ 現像器
１４ 転写ロール
１５ 定着器
１６ 用紙カセット
１７ 用紙搬送装置
２０ クリーニング装置
２１ クリーニングブレード
２１０ 先端
２１１ 表面
２２ 歪みゲージ
２２１ ゲージパターン部
２２２ ゲージタブ部
２２３ ゲージリード
２３ 残留物収容箱
２００ フッ素系粒子
３００ トナー
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、像保持体上にトナー像を形成し、そのトナー像を記録媒体上に転写し定着させる画像形成装置が知られている。このような画像形成装置には、像保持体上の付着物を除去するクリーニングブレードを備えたものが存在する。
【０００３】
特許文献１には、クリーニングブレードと像保持体との双方に導電層を設け、クリーニングブレードがめくれ上がるとこれら導電層が接触することで、クリーニングブレードのめくれを検出する技術が提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、クリーニングブレードが像保持体に接触している状態で、光弾性法により、そのクリーニングブレードにかかる内部歪みを動的に観察する技術が提案されている。
【０００５】
さらに、特許文献３には、クリーニングブレードに貼り付けられた磁性体をソレノイドコイルにより引き付けることで、そのクリーニングブレードの歪みを補正する技術が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−０６７５８３号公報
【特許文献２】特開２００３−００５５８０号公報
【特許文献３】特開２００３−００５５９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、像保持体の表面から付着物が安定して除去される画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に係る画像形成装置は、
表面にトナー像が形成され、このトナー像をこの表面に保持する像保持体；
上記像保持体表面にトナー像を形成する像形成部；
上記像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転写し定着させる転写定着部；
上記像保持体表面に接触してこの表面から付着物を除去する部材本体と、この部材本体に接触してこの部材本体の歪みに応じた信号を出力するセンサ部とを有する清掃部材；および
上記センサ部からの信号に基づいて上記像保持体の表面にトナーを供給するトナー供給部；
を備えたことを特徴とする。
【０００９】
請求項２に係る画像形成装置は、
上記トナー供給部は、上記センサ部からの信号が、上記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している場合に上記像保持体にトナーを供給するものであることを特徴とする。
【００１０】
請求項３に係る画像形成装置は、
上記センサ部が、上記部材本体の、上記像保持体の表面に沿って並んだ複数の箇所それぞれの歪みに応じた複数の信号を出力するものであり、
上記トナー供給部は、上記複数の信号のうち、上記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している信号に対応した箇所が接触している上記像保持体上の位置にトナーを供給するものであることを特徴とする。
【００１１】
請求項４に係る画像形成装置は、
上記清掃部材が、上記部材本体と、この部材本体が上記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に付けられた金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする。
【００１２】
請求項５に係る画像形成装置は、
上記清掃部材が、上記部材本体と、この部材本体が上記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に蒸着された金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする。
【００１３】
請求項６に係る画像形成装置は、
上記像形成部が、フッ素系粒子が外添されたトナーで上記像保持体表面に上記トナー像を形成するものであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１に係る画像形成装置によれば、像保持体の表面から付着物が安定して除去される。
【００１５】
請求項２に係る画像形成装置によれば、単純な制御で付着物の除去が安定する。
【００１６】
請求項３に係る画像形成装置によれば、付着物の除去が像保持体の表面の各箇所で安定する。
【００１７】
請求項４に係る画像形成装置によれば、センサ部が部材本体に付いていても部材本体の変形を妨げない。
【００１８】
請求項５に係る画像形成装置によれば、蒸着された金属膜でないセンサ部を有する場合と比べて部材本体に対するセンサ部の追随性が高い。
【００１９】
請求項６に係る画像形成装置によれば、清掃部材による像保持体表面の過度な磨耗を抑制する。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】プリンタの概略構成図である。
【図２】所定の向きに移動する被クリーニング体に接触したクリーニングブレードの先端の様子を示す図である。
【図３】所定の向きに移動する被クリーニング体に対するクリーニングブレード先端の摩擦力が不足している場合の様子を示す図である。
【図４】クリーニングブレードの表面側からの外観斜視図である。
【図５】歪みゲージの詳細を示す図である。
【図６】歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【図７】図１にも示されるトナーバンド制御部の内部ブロック図である。
【図８】図７に示されるホイートストンブリッジ回路の詳細構成図である。
【図９】クリーニングブレードの表裏面に配備された歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下、本発明の画像形成装置の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は、プリンタの概略構成図である。
【００２３】
図１に示すプリンタ１は、感光体ロール１０と、この感光体ロール１０の表面に電荷を付与する帯電ロール１１と、外部から送信されてきた画像信号に基づいたレーザ露光光を生成し感光体ロール１０に向けて照射するレーザ露光器１２と、トナーを含む現像剤を収容する現像器１３と、記録用紙を収容する用紙カセット１６と、用紙カセット１６から記録用紙を引き出して搬送する用紙搬送装置１７と、感光体ロール１０の表面に保持されたトナー像を、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写する転写ロール１４と、記録用紙上のトナー像を加熱および加圧することで記録用紙上にトナー像を定着させる定着器１５と、感光体ロール１０の表面をクリーニングするクリーニング装置２０と、トナーバンドの形成を制御するトナーバンド制御部１００とを有している。現像器１３は、回転しながら現像剤を感光体ロール１０との間の領域に搬送する現像ロール１３３を有している。現像器１３に収容されている現像剤には、トナーの他に、このトナーとの摩擦によりトナーを摩擦帯電させる電荷付与粒子であり磁性粒子でもある磁性キャリア、および、クリーニングブレードによる感光体ロール表面の過度な磨耗を抑制するフッ素系粒子が含まれている。フッ素系粒子としては、パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、ポリテトラフルオロエチレン、四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【００２４】
フッ素系粒子の好ましい累積体積平均粒径Ｄ50は０．１〜１０μmである。
【００２５】
ここで、累積体積平均粒径Ｄ50は、例えば、コールターカウンターＴＡ−II（ベックマン−コールター社製）、マルチサイザーII（ベックマン−コールター社製）等の測定器で測定される粒度分布を基にして分割された粒度範囲（チャネル）に対して体積をそれぞれ小径側から累積分布を描いて、累積５０％となる粒径を累積体積平均粒径Ｄ50と定義する。フッ素系粒子は、クリーニングブレード部分で適量溜まっていれば感光体ローラ表面の過度の磨耗を抑制する。逆に、多量に溜まっていると、クリーニングブレードと感光体間の摩擦を下げすぎることでクリーニング能力を著しく低下させる。
【００２６】
このプリンタ１が、本発明の画像形成装置の一実施形態である。また、感光体ロール１０が、本発明にいう像保持体の一例に相当し、帯電ロール１１、レーザー露光器１２、現像器１３を併せたものが、本発明にいう像形成部の一例に相当する。さらに、転写ロール１４および定着器１５を併せたものが、本発明にいう転写定着部の一例に相当する。また、トナーバンド制御部１００と帯電ロール１１とレーザー露光器１２と現像器１３と転写ロール１４とを併せたものが、本発明にいうトナー供給部の一例に相当する。尚、このプリンタ１は単色画像専用機であるが、本発明はカラー画像機に適用されてもよい。
【００２７】
このプリンタ１における画像形成動作の流れを簡単に説明する。
【００２８】
図１に示すプリンタ１では、矢印Ａ方向に回転する感光体ロール１０の表面に帯電ロール１１により電荷が付与され、電荷が付与された感光体ロール１０の表面に、外部から送信されてきた画像信号に基づいたレーザー露光光がレーザー露光器１２から照射されることでこの表面には静電的な潜像が形成される。現像器１３に収容されている現像剤は現像ロール１３３の表面に供給され、現像ロール１３３と感光体ロール１０との間の領域に運ばれ、運ばれた現像剤中のトナーにより、感光体ロール１０の表面の静電的な潜像が現像される。この現像により得られたトナー像が、矢印Ｂ方向に搬送されてきた記録用紙上に転写ロール１４により転写される。その後、トナー像を加熱および加圧する定着器１５により記録用紙上のトナー像が溶融されて記録用紙上に定着される。感光体ロール１０の、トナー像の転写を終えた部分に残留する残留物は、矢印Ａの向きの回転おける転写ロール１４よりも下流側で帯電ロール１１よりも上流側、かつ感光体ロール１０の回転中心に沿った全幅にわたって先端が接触したクリーニングブレード２１の掻き取りにより除去される。除去された残留物は残留物収容箱２３に収容される。詳しくは後述するが、このクリーニングブレード２１には、金属膜からなる歪みゲージ２２が感光体ロール１０の表面に沿った複数箇所に蒸着されており、これら複数の歪みゲージ２２の抵抗値は、各歪みゲージ２２が蒸着された、クリーニングブレード２１の各箇所の歪みに応じてそれぞれ変化する。クリーニングブレード２１が本発明にいう部材本体の一例に相当し、歪みゲージ２２が本発明にいうセンサ部の一例に相当する。これらクリーニングブレード２１と歪みゲージ２２を併せたものが本発明にいう清掃部材の一例に相当する。
【００２９】
ところで、被クリーニング体である感光体ロール表面に対するクリーニングブレードによるクリーニングは、感光体ロール表面に接触したクリーニングブレードとこの感光体ロール表面との間で「スティックスリップ現象」と呼ばれる現象が引き起こされることでなされる。
【００３０】
このスティックスリップ現象は、「スティック状態」と「スリップ状態」とを繰り返す現象で、「スティック状態」とは、回転する感光体ロール表面に先端が接触したクリーニングブレードによって感光体ロール表面のトナーやフッ素系粒子、その他外添剤（中径シリカ、大径シリカ等）、放電生成物などの付着物が除去され、これら除去されたトナーやフッ素系粒子、その他外添剤（中径シリカ、大径シリカ等）、放電生成物等が感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分に堆積するにつれてクリーニングブレード先端を巻き込もうとする力が次第に強くなり、これに伴いクリーニングブレードに発生する応力も次第に大きくなっていく状態をいう。また、「スリップ状態」とは、感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分におけるトナーやフッ素系粒子、他外添剤（中径シリカ、大径シリカ等）、放電生成物等の堆積物がある程度以上の量になると、この堆積物がクリーニングブレードによって崩され、クリーニングブレード先端を巻き込もうとする力が急減した状態をいう。感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分では、クリーニングブレードが感光体ロール表面から除去した付着物の堆積（「スティック状態」）と崩壊（「スリップ状態」）が繰り返されることで発生するクリーニングブレード先端の挙動によってクリーニングが行われる。
【００３１】
図２は、感光体ロール表面に接触したクリーニングブレード先端の拡大図である。
【００３２】
図２には、矢印の向きに回転する感光体ロールにクリーニングブレード先端が接触していることで感光体ロールから除去された付着物が堆積した堆積物中にフッ素系粒子２００とトナー３００とが混在している様子が示されている。回転する感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分に、図２に示されるようにトナーやフッ素系粒子が混在した堆積物が堆積することでスティック状態が生じてクリーニングブレードが歪む。この様にクリーニングブレードを歪ませた応力は、感光体ロール上の付着物を取り除く力となるのでクリーニングブレード先端にはさらにフッ素系粒子２００とトナー３００が堆積してやがてスリップ状態となる。つまり、感光体ロール上にフッ素系粒子２００とトナー３００が混在していることでスティックスリップ現象が生じることとなる。
【００３３】
しかしながら、感光体ロール表面の付着物におけるトナーの占める割合が低下するとクリーニングブレード先端の堆積物におけるトナーの割合も低下し、それに伴いフッ素系粒子の割合が上昇することで、上述のスティックスリップ現象が発生し難くなることが本願発明者の研究によりわかってきた。
【００３４】
図３は、回転する感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分の堆積物がフッ素系粒子で占められている様子を示す図である。
【００３５】
図３には、回転中の感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との接触部分の堆積物におけるトナーの占める割合が低下してフッ素系粒子で占められたことで、クリーニングブレードの歪み量が図２に示されるよりも少なくなっている様子が示されている。これは、堆積物中におけるトナーの占める割合が低いと堆積物の粘性も低くなり、また、フッ素系粒子の割合が高いことでクリーニングブレード先端を巻き込もうとする作用の源である感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との間の摩擦力が著しく低下するためと考えられる。
【００３６】
図３に示されるような、堆積物におけるトナーの占める割合が低い状態が放置されると、感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との間の摩擦力の確保が困難になり、スティックスリップ現象が生じずクリーニングが不充分となる。その結果、感光体ロール表面の付着物の除去も不充分となる。逆に言えば、クリーニングブレードが充分歪んでいるならば、感光体ロール表面とクリーニングブレード先端との間の摩擦力が充分確保されて、スティックスリップ現象により充分なクリーニング性が得られると言える。
【００３７】
そこで、本実施形態のプリンタ１では、歪みに応じて抵抗値が変化する歪みゲージ２２をクリーニングブレード２１に付け、メカニズムについては後述するが、付けた歪みゲージ２２の抵抗値の大きさを表す信号をリアルタイムで検出し、ブレード先端の感光体ロール表面に対する摩擦力の大きさを推定している。
【００３８】
また、このプリンタ１では、この歪みゲージ２２を、感光体ロール１０の表面に対し、感光体ロール１０の回転中心に沿って先端が接触するクリーニングブレード２１の、感光体ロール１０の回転中心に沿った５箇所に配備し、これら５箇所それぞれの近傍のブレード先端における摩擦力の大きさをそれぞれ推定している。例えば、最大Ａ３判のプリントが可能な感光体ロール１０の中央付近のみを使用するＡ４判のプリントが連続するような場合には、感光体ロール１０の中央部分の付着物にはトナーが多く分布していると考えられるのに対し、感光体ロール１０の中央部分を除く両端部分では、トナー像が形成されないことから四フッ素化樹脂粒子の割合が高いと考えられる。このため、クリーニング性は、クリーニングブレード２１の先端に沿った各位置で異なると考えられ、本実施形態ではそのような各位置のクリーニング性を確認するために上述の５箇所の歪みゲージ２２を用いている。
【００３９】
図４は、本実施形態におけるクリーニングブレードの外観斜視図である。
【００４０】
図４には、図１にも示される歪みゲージ２２が、クリーニングブレード２１の表面２１１の、感光体ロール１０の表面に沿った５箇所に配置されている様子が示されている。
【００４１】
このプリンタ１では、クリーニングブレード２１の表面２１１の５箇所に付着させた歪みゲージ２２の抵抗値の大きさを表す信号をそれぞれ検出し、歪みゲージ２２が付されているクリーニングブレード上の各箇所の近傍のブレード先端における摩擦力の大きさを推定している。
【００４２】
ここで、クリーニングブレード２１に付着させた歪みゲージ２２の詳細、および、クリーニングブレード２１の歪みと歪みゲージ２２の抵抗値との関係についてまず説明する。
【００４３】
図５は、歪みゲージの詳細を示す図である。
【００４４】
図５に示される歪みゲージ２２は、つづら折り状に繋がった幅の細いパターンからなるゲージパターン部２２１と、このゲージパターン部２２１の両端にそれぞれ接続されたゲージタブ部２２２とからなる金属膜であり、これらゲージパターン部２２１とゲージタブ部２２２は、クリーニングブレード２１に蒸着されている。このため、歪みゲージ２２は、クリーニングブレード２１の表面２１１から剥がれ難く、また、クリーニングブレード２１の表面２１１に対する追随性が高い。
【００４５】
クリーニングブレード２１は、図４に示される矢印Ａの向きに感光体ロール１０が回転すると、先端２１０側が図５における手前側に隆起するように湾曲するため（図２参照）、ゲージパターン部２２１はＬ方向に縮む。これにより、ゲージパターン部２２１の断面積は大きくなるとともに距離がわずかながら短縮されるため、歪みゲージ２２の抵抗値は小さくなる。
【００４６】
また、図５に示される歪みゲージ２２は、クリーニングブレード全体の歪みに大きな影響をあたえる先端２１０の歪みを妨げないように、クリーニングブレード２１の先端２１０から距離を空けて蒸着されている。
【００４７】
ゲージタブ部２２２は、ゲージリード２２３の接続でゲージパターン部２２１の伸び縮みに影響が生じないように、ゲージパターン部２２１よりも幅の広いパターンからなる。
【００４８】
ゲージパターン部２２１のゲージ長Ｌは、０．２ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。また、ゲージパターン部２２１のゲージ幅Ｗは、０．５ｍｍ〜５ｍｍの範囲内であることが好ましい。この範囲より小さいと、高い精度での加工が必要になり、また信号に対するノイズが多くなる。一方、この範囲よりも大きいと、クリーニングブレード２１の表面２１２に占める割合が大きくなるために、クリーニングブレード２１の歪みに対する抵抗値の追随性が低下する。尚、ゲージタブ部２２２は、ゲージリード２２３によってトナーバンド制御部１００と繋がっている。また、金属膜の材料としては、アルミニウム、亜鉛、ニッケル、チタン、バナジウム、クロム、タンタル、鉄、マンガン、シリコン、およびそれらの合金、酸化物、窒化物、ケイ化物からなる群から選択された材料が挙げられる。
【００４９】
図６は、歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【００５０】
図６には、クリーニングブレード２１の表面２１１の１箇所に蒸着された歪みゲージ２２の抵抗値の変化が示されている。
【００５１】
図６における実線は、この歪みゲージ２２が蒸着された箇所の近傍のブレード先端２１０と感光体ロール１０との間に強い応力が生じた適正状態における歪みゲージ２２の抵抗値の変化を示しており、図６における点線が、この歪みゲージ２２が蒸着された箇所の近傍のブレード先端２１０と感光体ロール１０との間の応力が弱い非適正状態における歪みゲージ２２の抵抗値の変化を示している。
【００５２】
図６には、上述した適正状態にある場合、感光体ロール１０の停止中は歪みゲージ２２の抵抗値ＲｖはＲｖ０であったのが、感光体ロール１０の回転中はＲｖ１まで大幅に低下する様子が示されている。一方、上述した非適正状態にある場合、感光体ロール１０の停止中は歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖは適正状態と同様にＲｖ０であったのが、感光体ロール１０の回転中は、適正状態と比べてクリーニングブレード２１の先端２１０と感光体ロール１０との間の摩擦力が小さくクリーニングブレード２１の歪みも小さいために、適正状態にある場合のＲｖ１よりも大きいＲｖ２までしか低下しない。この様に、歪みゲージ２２の抵抗値は、その歪みゲージ２２が蒸着されている箇所の近傍のブレード先端２１０の、感光体ロール１０に対する摩擦力を反映したものとなる。
【００５３】
次に、歪みゲージ２２の抵抗値の大きさを表す信号の検出方法について説明する。
【００５４】
図７は、図１にも示されるトナーバンド制御部の内部ブロック図である。
【００５５】
図７に示されるトナーバンド制御部１００は、ホイートストンブリッジ回路１０１、検出部１０２、判定部１０３、およびトナーバンド形成指示部１０４を備えている。尚、図７における図示は省略したが、ホイートストンブリッジ回路１０１および検出部１０２については、歪みゲージ２２と同じ数だけ、すなわちそれぞれ５つずつ備えられている。
【００５６】
図７には、図１に示される感光体ロール１０、歪みゲージ２２が付されたクリーニングブレード２１、帯電ロール１１、レーザー露光器１２、現像器１３、および転写ロール１４も示されている。尚、５つのホイートストンブリッジ回路１０１と５つの歪みゲージ２２は、それぞれゲージリード２２３を介して繋がれている。
【００５７】
図８は、図７に示されるホイートストンブリッジ回路の詳細構成図である。
【００５８】
図８に示されるホイートストンブリッジ回路１０１は、抵抗値Ｒ１の第１抵抗素子１０１１、抵抗値Ｒ２の第２抵抗素子１０１２、抵抗値Ｒ３の第３抵抗素子１０１３、および直流電源１０１０を備え、ホイートストンブリッジ回路１０１には、４つ目の抵抗素子として、抵抗値Ｒｖが変化する歪みゲージ２２が用いられている。
【００５９】
歪みゲージ２２と第３抵抗素子１０１３の間の第１接続点Ａと、第１抵抗素子１０１１と第２抵抗素子１０１２の間の第２接続点Ｂとには、直流電源１０１１が繋がれている。また、第１抵抗素子１０１１と歪みゲージ２２の間の第３接続点Ｃと、第２抵抗素子１０１２と第３抵抗素子１０１３の間の第４接続点Ｄとには、図７にも示される検出部１０２が接続されている。尚、検出部１０２は内部に抵抗を備えている。
【００６０】
ここで、以下の式（１）が成立するときには、第３接続点Ｃと第４接続点Ｄとの間の電位差は零となり、検出部１０２で検出される電流はゼロとなる。
【００６１】
Ｒｖ／Ｒ１＝Ｒ３／Ｒ２…（１）
このホイートストンブリッジ回路１０１では、クリーニングブレード２１が図３に示される様に歪みが殆ど無い状態にある場合の歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖ０にあわせて上記の式（１）が成立するように、すなわちＲｖ０／Ｒ１＝Ｒ３／Ｒ２が成立するようにその他の抵抗値Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３が設定されている。したがって、クリーニングブレード２１が図３に示されるような歪みが殆ど無い状態から図２に示される様な歪んだ状態に変化すると、歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖは、前述したＲｖ０よりも小さいＲｖ１となる。そうなると、第４接続点Ｄの電位は第３接続点Ｃの電位よりも高くなるために、これら第４接続点Ｄと第３接続点Ｃとの間の検出部１０２には、第４接続点Ｄから第３接続点Ｃへ向かう向きの電流が流れる。したがって、歪みゲージ２２の抵抗値Ｒｖが低下するほど、すなわちクリーニングブレード２１の歪みが大きくなるほど検出部１０２を流れる電流は大きくなる。したがって、上述の適正状態から非適正状態に変化するに従い、検出部１０２で検出される電流値は減少していくこととなる。
【００６２】
５つの検出部１０２では、検出した電流値の大きさに応じた信号、すなわち検出した電流値が大きいほど高レベルの信号を、図７に示される判定部１０３にリアルタイムで送信する。
【００６３】
判定部１０３では、５つの検出部１０２から送信されてくる信号のレベルが、予め設定されている基準レベルを下回るか否かを監視し、基準レベルを下回るレベルの信号が送信されてきた場合には、その信号を送信してきた検出部１０２に繋がれている歪みゲージ２２が付されているクリーニングブレード上の箇所が上述の非適正状態にあるとしてその箇所を表す位置情報と、基準レベルを下回っている受信信号レベルの、その基準レベルに対する差分を表す差分情報との双方をトナーバンド形成指示部１０４に送信する。
【００６４】
トナーバンド形成指示部１０４では、受信した位置情報に応じた感光体ロール上の位置に、受信した差分情報が表す差分が大きいほど高濃度のトナーバンドが形成されるように帯電ロール１１、レーザー露光器１２、および現像器１３を制御する。この様にして形成されたトナーバンドは、転写ロール１４によって記録用紙上に転写されることなく、非適正状態にあるブレード先端２１０へと向かい、そのブレード先端２１０にトナーを供給する。このようなトナーの供給が、非適正状態にあるブレード先端２１０を適正状態に戻すこととなる。これにより、そのブレード先端２１０の、感光体ロール１０に対する摩擦力は回復して適切に歪むようになるため、そのブレード先端２１０の近傍に付されている歪みゲージ２２の抵抗値は充分に低下するようになる。その結果、検出部１０２で検出される電流が大きくなることから、その歪みゲージ２２から判定部１０３に送信されている信号レベルが予め設定されている基準レベルを上回ることとなり、判定部１０３からのトナーバンド形成指示部１０４への位置情報等の送信は停止される。
【００６５】
以上に説明した実施形態は、クリーニングブレード２１の表面２１１と裏面のうちの表面２１１にのみ歪みゲージ２２を蒸着した例であるが、本発明では、以下に説明するように、クリーニングブレード２１の表面２１１と裏面との双方にセンサを蒸着してもよい。
【００６６】
図９は、クリーニングブレードの表裏面に１つずつ配備された歪みゲージの抵抗値の変化を示すグラフ図である。
【００６７】
図９に示されるグラフのうち、上段に示される方は、図６に示されるグラフと同じグラフ、すなわちクリーニングブレード２１の表面２１１に配置された歪みゲージ２２の抵抗値の変化を表している。一方、下段に示されている方は、同じクリーニングブレード２１の裏面に配置された歪みゲージ２２の抵抗値の変化を表している。
【００６８】
図９には、クリーニングブレード２１の表面２１１に配置されている歪みゲージ２２の抵抗値は、クリーニングブレード２１の先端２１０が歪んでいる場合の方が歪んでいない場合よりも低下するのに対し（図９上方のデータ）、クリーニングブレード２１の裏面に配置されている歪みゲージ２２の抵抗値は、クリーニングブレードの表面と裏面では湾曲の向きが逆向きとなるため、クリーニングブレード２１の先端２１０が歪んでいる場合の方が歪んでいない場合よりも上昇する様子が示されている（図９下方のデータ）。
【００６９】
この様に、歪みゲージ２２の抵抗値は、クリーニングブレード２１の表面２１１であれ裏面であれ、配置された箇所のブレード先端の歪みを反映したものとなることから、歪みゲージ２２の配置位置は、クリーニングブレード２１の裏面のみであってもよく、さらには、表裏面の双方に配置されてもよい。
【００７０】
また、以上では、歪みゲージとしての金属膜をクリーニングブレードに蒸着した例を挙げたが、本発明では、歪みゲージとしての金属膜をクリーニングブレードに接着剤で貼り付けてもよい。以下、金属膜を接着剤で貼りつけた場合について説明する。
【００７１】
この場合、金属薄膜の長さ（ゲージ長）Ｌと幅（ゲージ幅）Ｗ、および材料は、図２に示す歪みゲージ２２のものと同じである。また、膜厚は、特に限定されるものではないが、生産性を高めるためには数μｍの厚さのものを用いるのがよい。また、クリーニングブレードの歪みを高精度に検出するためには、０．１μｍ〜２．０μｍの厚さのものを用いるのがよい。さらに、接着剤としては、熱硬化性のものと液型のものとがある。熱硬化性の接着剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂などが用いられる。また、液型の接着剤としては、シアノアクリレート系の接着剤、エポキシ系、フェノールエポキシなどが用いられる。
【００７２】
この様に金属膜を接着剤で接着した場合、金属膜を蒸着した場合と較べて、接着剤の分だけ応答性が劣るため、接着剤は可能な限り薄く用いる必要がある。
【００７３】
尚、以上では、本発明にいう画像形成装置としてプリンタを例に挙げて説明したが、本発明にいう画像形成装置は、電子写真方式を採用した画像形成装置であれば複写機はもとよりファクシミリ等でもよい。
【００７４】
さらに、本発明にいう画像形成装置として、搬送されてきた記録用紙に、転写ロールを用いて感光体ロール上の現像像を直接転写する直接転写方式プリンタを例に挙げて説明したが、本発明にいう画像形成装置は、転写ベルトを介して現像像を記録用紙に転写する間接転写方式の画像形成装置であってもよい。
【００７５】
また、本発明にいう像保持体として、ロール方式を採用した感光体ロールを例に挙げて説明したが、本発明にいう像保持体は、循環ベルト方式を採用した感光体ベルトであってもよい。
【００７６】
さらに、本発明にいう像形成部として、帯電ロールと露光器と現像器とを備えた例で説明したが、本発明にいう像形成部は、帯電や現像を経ずに像保持体上に像を直接に形成するものであってもよい。
【００７７】
また、本発明にいう転写定着部として、転写ロールで転写した後定着器で定着する例で説明したが、本発明にいう転写定着部は、転写と定着とを同時に行うものであってもよい。
【００７８】
（実施例）
以下、本発明の実施例を説明するが、本発明はこの実施例に何ら限定されるものではない。
【００７９】
市販のプリンタを、図１から図８にかけて説明した実施形態と同じ構成のプリンタに改造すると共に、トナーバンド制御部１００の機能の起動と停止を切換自在とし、以下に示す実施例１、２、３、および比較例について実験を行った。これらの実施例１、２、３および比較例は、Ａ４用紙（富士ゼロックスオフィスサプライ社製、Ｐ紙）を用いて、ハーフトーン３０％の画像チャートを３万枚プリントした後、Ａ３用紙を用いて、全面ハーフトーン画像を１枚をプリントし、このＡ３用紙のハーフトーン画像のうち、先のＡ４用紙の通過部分と非通過部分との間の濃度差（ΔＳＡＤ）を検出し評価したものである。
【００８０】
実施例１は、トナーと共に現像剤に含まれる感光体磨耗制御剤を四フッ素化樹脂粒子の一種であるポリテトラフルオロエチレン（以下、このポリテトラフルオロエチレンをＰＴＦＥと称す。ダイキン工業株式会社 商品名「ルブロンＬ２」。平均粒径 １次粒径：電子顕微鏡で０．３（μｍ）、二次粒径：光透過法で５（μｍ））とし、トナーバンド制御部１００の機能を起動させていた場合である。
【００８１】
実施例２は、感光体磨耗制御剤をパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（以下では、このパーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体をＰＦＡと称す。）とした以外は、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量を含めて実施例１と同じである。
【００８２】
実施例３は、感光体磨耗制御剤を四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体（以下、この四フッ化エチレン・六フッ化プロピレン共重合体をＦＥＰと称す。）とした以外は、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量を含めて実施例１と同じである。
【００８３】
比較例は、トナーバンド制御部１００の機能を停止させていたこと以外は、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量を含めて実施例１と同じである。
【００８４】
また、評価については、ΔＳＡＤが０．０２未満は‘◎’、０．０２以上０．０３未満は‘○’、０．０３以上０．０４未満は‘△’、０．０４以上を‘×’とした。
【００８５】
【表１】
【００８６】
表１に示されるように、実験結果は、実施例１における濃度差（ΔＳＡＤ）の評価は‘△’、実施例２における濃度差の評価は‘○’、実施例３における濃度差の評価は‘◎’、比較例における濃度差の評価は‘×’であった。実施例１と比較例とからは、トナーバンド制御部１００の機能が、クリーニングブレード２１による感光体ロール１０の表面からの付着物の除去に有効である点が確認できた。また、実施例１から実施例３までからは、現像剤中のトナー量および感光体磨耗制御剤量が同じ場合は、トナーバンド制御部１００の機能は、感光体磨耗制御剤がＦＥＰである場合に特に有効である点が確認できた。これはＦＥＰの摩擦係数がＰＴＦＥ、ＰＦＡに比べ大きい為と推測される。
【符号の説明】
【００８７】
１ プリンタ
１０ 感光体ロール
１００ トナーバンド制御部
１０１ ホイートストンブリッジ回路
１０２ 検出部
１０３ 判定部
１０４ トナーバンド形成指示部
１１ 帯電ロール
１２ レーザー露光器
１３ 現像器
１４ 転写ロール
１５ 定着器
１６ 用紙カセット
１７ 用紙搬送装置
２０ クリーニング装置
２１ クリーニングブレード
２１０ 先端
２１１ 表面
２２ 歪みゲージ
２２１ ゲージパターン部
２２２ ゲージタブ部
２２３ ゲージリード
２３ 残留物収容箱
２００ フッ素系粒子
３００ トナー
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面にトナー像が形成され、該トナー像を該表面に保持する像保持体；
前記像保持体表面にトナー像を形成する像形成部；
前記像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転写し定着させる転写定着部；
前記像保持体表面に接触して該表面から付着物を除去する部材本体と、該部材本体に接触して該部材本体の歪みに応じた信号を出力するセンサ部とを有する清掃部材；および
前記センサ部からの信号に基づいて前記像保持体の表面にトナーを供給するトナー供給部；
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー供給部は、前記センサ部からの信号が、前記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している場合に前記像保持体にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記センサ部が、前記部材本体の、前記像保持体の表面に沿って並んだ複数の箇所それぞれの歪みに応じた複数の信号を出力するものであり、
前記トナー供給部は、前記複数の信号のうち、前記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している信号に対応した箇所が接触している前記像保持体上の位置にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記清掃部材が、前記部材本体と、該部材本体が前記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に付けられた金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記清掃部材が、前記部材本体と、該部材本体が前記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に蒸着された金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像形成部は、フッ素系粒子が外添されたトナーで前記像保持体表面に前記トナー像を形成するものであることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項１】
表面にトナー像が形成され、該トナー像を該表面に保持する像保持体；
前記像保持体表面にトナー像を形成する像形成部；
前記像保持体表面に形成されたトナー像を記録媒体上に転写し定着させる転写定着部；
前記像保持体表面に接触して該表面から付着物を除去する部材本体と、該部材本体に接触して該部材本体の歪みに応じた信号を出力するセンサ部とを有する清掃部材；および
前記センサ部からの信号に基づいて前記像保持体の表面にトナーを供給するトナー供給部；
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記トナー供給部は、前記センサ部からの信号が、前記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している場合に前記像保持体にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記センサ部が、前記部材本体の、前記像保持体の表面に沿って並んだ複数の箇所それぞれの歪みに応じた複数の信号を出力するものであり、
前記トナー供給部は、前記複数の信号のうち、前記付着物の除去に必要な歪みに対する実際の歪みの不足を表している信号に対応した箇所が接触している前記像保持体上の位置にトナーを供給するものであることを特徴とする請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記清掃部材が、前記部材本体と、該部材本体が前記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に付けられた金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記清掃部材が、前記部材本体と、該部材本体が前記像保持体に接触する箇所を避けた箇所に蒸着された金属膜からなるセンサ部とを有するものであることを特徴とする請求項１から４のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記像形成部は、フッ素系粒子が外添されたトナーで前記像保持体表面に前記トナー像を形成するものであることを特徴とする請求項１から５のうちのいずれか１項記載の画像形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【公開番号】特開２０１０−２１７７６６（Ｐ２０１０−２１７７６６Ａ）
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−６６８１６（Ｐ２００９−６６８１６）
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月３０日（２０１０．９．３０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１８日（２００９．３．１８）
【出願人】（０００００５４９６）富士ゼロックス株式会社 (21,908)
【Ｆターム（参考）】
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