JP5810895B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、電子写真方式の画像形成装置に関し、特に、感光体や中間転写体等の像担持体に対して滑剤を塗布する滑剤塗布部を備えた画像形成装置に関する。

一般に、電子写真方式の画像形成装置（プリンター、複写機、ファクシミリ等）は、帯電した感光体ドラムに対して、画像データに基づくレーザー光を照射（露光）することにより静電潜像を形成し、この静電潜像にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。そして、このトナー像を直接又は間接的に用紙に転写させた後、加熱、加圧して定着させることにより用紙に画像を形成する。

また、画像形成装置は、感光体ドラムの表面に転写後に残存するトナー（転写残トナー）を除去して回収するクリーニング装置を備えている。クリーニング装置は、感光体ドラムの表面に摺接させた状態で配置される、弾性体からなるクリーニングブレードを有する。クリーニングブレードによって転写残トナーが掻き取られることにより、感光体ドラムの表面が清掃される。

クリーニング装置においては、クリーニングブレードを摺接させた状態で感光体ドラムを回転させるため、感光体ドラムとクリーニングブレードとの摺接部位に摩擦力が発生し、感光体ドラムとクリーニングブレードが摩耗して劣化するという問題がある。そこで、摺接部位における摩擦力を低減するために、感光体ドラムの表面に滑剤を塗布するようにした画像形成装置が提案されている（例えば特許文献１）。
通常、滑剤塗布ブラシが感光体ドラムに摺接する状態で固定され、この滑剤塗布ブラシに対して固形滑剤が押圧された状態で配置される。滑剤塗布ブラシが回転することによって滑剤が掻き取られるとともに、掻き取られた滑剤が感光体ドラムに塗布される。特許文献１に記載の画像形成装置においては、滑剤塗布ブラシに対して固形滑剤を押圧する際の押圧力を常時一定に保持することにより、一定量の滑剤が適正に掻き取られ、感光体ドラム表面に均一に塗布されるようになっている。また、滑剤塗布ブラシは一定速度で回転するようになっている。

特開２００８−２０６５２号公報

ところで、画像形成装置において、滑剤塗布部の耐久性（滑剤ライフ）を向上させるためには、滑剤消費量が常に一定であることが望ましい（図１、２の滑剤消費直線）。しかしながら、従来の画像形成装置においては、滑剤塗布ブラシに対して固形滑剤を一定の押圧力で押圧するとともに、滑剤塗布ブラシを一定速度で回転させるため、以下のような問題が生じる。
すなわち、図１、２の滑剤消費曲線で示されるように、滑剤消費量は一定ではなく、滑剤塗布ブラシの使用履歴が新しいときは滑剤が過剰に消費され（傾きが急峻）、使用履歴が進むにつれて滑剤消費量は低下する（傾きが緩やか）。

つまり、滑剤塗布ブラシの使用履歴が新しいときは、ブラシ先端に毛倒れがなく腰（剛度）が強く、滑剤の掻き取り性（滑剤塗布ブラシの擦過力）が大きいため、滑剤消費量が過剰になる。反対に、滑剤塗布ブラシの使用履歴が進むと、ブラシ先端に毛倒れが生じて腰が弱くなり、滑剤の掻き取り性（擦過力）が低下するため、滑剤消費量が低下する。

このように、従来の画像形成装置においては、滑剤消費量を最適化した場合に比較して滑剤ライフが短くなる（Ｌ₁，Ｌ₂，Ｌ₃＜Ｌ₀）。また、ライフ前半においては、固形滑剤と滑剤塗布ブラシとのニップ出口側において余分な滑剤が飛び散る、いわゆるフリッキングが生じ、滑剤が無駄に消費されるという問題がある。また、ライフ後半においては、感光体ドラムに対して十分に滑剤が塗布されなくなり、クリーニング不良が生じて転写不良を引き起こすことが懸念される。さらには、図２の滑剤消費曲線で示されるように、滑剤塗布部の周囲環境によっても滑剤ライフは変動するため（Ｌ₂＜Ｌ₃）、滑剤塗布部のメンテナンス時期（交換時期）を予測することも困難である。

本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、感光体ドラム等の像担持体に対して無駄なく適正量の滑剤を塗布することができ、滑剤塗布部の耐久性（滑剤ライフ）、信頼性の向上を図ることができる画像形成装置を提供することを目的とする。

本発明に係る画像形成装置は、電子写真方式によりトナー像が形成される像担持体と、
前記像担持体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布部と、
前記滑剤塗布部における滑剤塗布条件を設定する制御部と、を備えた画像形成装置であって、
前記滑剤塗布部が、前記像担持体と摺接した状態で配置される滑剤塗布ブラシと、
前記滑剤塗布ブラシと摺接した状態で配置される固形滑剤と、
前記滑剤塗布ブラシに対して前記固形滑剤を押圧する滑剤押圧部と、
前記滑剤塗布ブラシが前記固形滑剤を掻き取るときの擦過力を検出する擦過力検出部と、
前記滑剤塗布ブラシの状態を検出するブラシ状態検出部と、を有し、
前記擦過力検出部は、前記ブラシ状態検出部による検出結果に基づいて、前記滑剤塗布ブラシに対する食い込み量を補正した上で、擦過力を検出し、
前記制御部が、前記擦過力検出部による検出結果に基づいて、擦過力が一定となるように滑剤塗布条件を設定することを特徴とする。

本発明によれば、滑剤塗布ブラシのブラシ状態（使用履歴）や周囲環境に関わらず、滑剤塗布ブラシの擦過力が一定に制御されるので、常に一定量の滑剤が掻き取られ、感光体ドラム等の像担持体に塗布されることとなる。したがって、像担持体に対して無駄なく適正量の滑剤を塗布することができるとともに、滑剤塗布ブラシの交換時期を容易に予測することができるので、滑剤塗布部の耐久性、信頼性の向上を図ることができる画像形成装置が実現される。

従来の滑剤消費曲線を示す図である。 従来の滑剤消費曲線の環境依存性を示す図である。 本発明の実施の形態に係る画像形成装置の全体構成を概略的に示す図である。 実施の形態に係る画像形成装置の制御系の主要部を示す図である。 実施の形態に係るクリーニング装置の要部構成を示す図である。 滑剤塗布設定処理の一例を示すフローチャートである。 滑剤塗布ブラシの滑剤塗布性能と最適な回転数の関係を示すグラフである。 滑剤塗布ブラシの擦過力と滑剤押圧部による最適な押圧力の関係を示すグラフである。 変形例に係るクリーニング装置の要部構成を示す図である。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
図３は、本発明の実施の形態に係る画像形成装置１の全体構成を概略的に示す図である。図４は、実施の形態に係る画像形成装置１の制御系の主要部を示す図である。
図３，４に示す画像形成装置１は、電子写真プロセス技術を利用した中間転写方式のカラー画像形成装置である。すなわち、画像形成装置１は、感光体ドラム４１３上に形成されたＣ（シアン）、Ｍ（マゼンタ）、Ｙ（イエロー）、Ｋ（ブラック）の各色トナー像を中間転写ベルト４２１に転写（一次転写）し、中間転写ベルト４２１上で４色のトナー像を重ね合わせた後、用紙に転写（二次転写）することにより、画像を形成する。
また、画像形成装置１には、ＣＭＹＫの４色に対応する感光体ドラム４１３を中間転写ベルト４２１の走行方向に直列配置し、中間転写ベルト４２１に一回の手順で各色トナー像を順次転写させるタンデム方式が採用されている。

図３，４に示すように、画像形成装置１は、画像読取部１０、操作表示部２０、画像処理部３０、画像形成部４０、用紙搬送部５０、定着部６０、及び制御部１００を備える。

制御部１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０１、ＲＯＭ（Read Only Memory）１０２、ＲＡＭ（Random Access Memory）１０３等を備える。ＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０２から処理内容に応じたプログラムを読み出してＲＡＭ１０３に展開し、展開したプログラムと協働して画像形成装置１の各ブロックの動作を集中制御する。このとき、記憶部７２に格納されている各種データが参照される。記憶部７２は、例えば不揮発性の半導体メモリ（いわゆるフラッシュメモリ）やハードディスクドライブで構成される。

制御部１００は、通信部７１を介して、ＬＡＮ（Local Area Network）、ＷＡＮ（Wide Area Network）等の通信ネットワークに接続された外部の装置（例えばパーソナルコンピュータ）との間で各種データの送受信を行う。制御部１００は、例えば、外部の装置から送信された画像データを受信し、この画像データ（入力画像データ）に基づいて用紙に画像を形成させる。通信部７１は、例えばＬＡＮカード等の通信制御カードで構成される。

画像読取部１０は、ＡＤＦ（Auto Document Feeder）と称される自動原稿給紙装置１１及び原稿画像走査装置１２（スキャナー）等を備える。
自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された原稿Ｄを搬送機構により搬送して原稿画像走査装置１２へ送り出す。自動原稿給紙装置１１は、原稿トレイに載置された多数枚の原稿Ｄの画像（両面を含む）を連続して一挙に読み取ることができる。
原稿画像走査装置１２は、自動原稿給紙装置１１からコンタクトガラス上に搬送された原稿又はコンタクトガラス上に載置された原稿を光学的に走査し、原稿からの反射光をＣＣＤ（Charge Coupled Device）センサー１２ａの受光面上に結像させ、原稿画像を読み取る。画像読取部１０は、原稿画像走査装置１２による読取結果に基づいて入力画像データを生成する。この入力画像データには、画像処理部３０において所定の画像処理が施される。

操作表示部２０は、例えばタッチパネル付の液晶ディスプレイ（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）で構成され、表示部２１及び操作部２２として機能する。表示部２１は、制御部１００から入力される表示制御信号に従って、各種操作画面、画像の状態表示、各機能の動作状況等の表示を行う。操作部２２は、テンキー、スタートキー等の各種操作キーを備え、ユーザーによる各種入力操作を受け付けて、操作信号を制御部１００に出力する。

画像処理部３０は、入力画像データに対して、初期設定又はユーザー設定に応じたデジタル画像処理を行う回路等を備える。例えば、画像処理部３０は、制御部１００の制御下で、階調補正データ（階調補正テーブル）に基づいて階調補正を行う。また、画像処理部３０は、入力画像データに対して、階調補正の他、色補正、シェーディング補正等の各種補正処理や、圧縮処理等を施す。これらの処理が施された画像データに基づいて、画像形成部４０が制御される。

画像形成部４０は、入力画像データに基づいて、Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分の各有色トナーによる画像を形成するための画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋ、及び中間転写ユニット４２等を備える。

Ｙ成分、Ｍ成分、Ｃ成分、Ｋ成分用の画像形成ユニット４１Ｙ、４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋは、同様の構成を有する。図示及び説明の便宜上、共通する構成要素は同一の符号で示し、それぞれを区別する場合には符号にＹ、Ｍ、Ｃ、又はＫを添えて示すこととする。図３では、Ｙ成分用の画像形成ユニット４１Ｙの構成要素についてのみ符号が付され、その他の画像形成ユニット４１Ｍ、４１Ｃ、４１Ｋの構成要素については符号が省略されている。

画像形成ユニット４１は、露光装置４１１、現像装置４１２、感光体ドラム４１３、帯電装置４１４、及びドラムクリーニング装置４１５等を備える。

感光体ドラム４１３は、例えばドラム径が８０ｍｍのアルミニウム製の導電性円筒体（アルミ素管）の周面に、アンダーコート層（ＵＣＬ：Under Coat Layer）、電荷発生層（ＣＧＬ：Charge Generation Layer）、電荷輸送層（ＣＴＬ：Charge Transport Layer）を順次積層した負帯電型の有機感光体（ＯＰＣ：Organic Photo-conductor）である。
電荷発生層は、電荷発生材料（例えばフタロシアニン顔料）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネイト）に分散させた有機半導体からなり、露光装置４１１による露光により一対の正電荷と負電荷を発生する。電荷輸送層は、正孔輸送性材料（電子供与性含窒素化合物）を樹脂バインダー（例えばポリカーボネート樹脂）に分散させたものからなり、電荷発生層で発生した正電荷を電荷輸送層の表面まで輸送する。

制御部１００が感光体ドラム４１３を回転させる駆動モーター（図示略）に供給される駆動電流を制御することにより、感光体ドラム４１３は一定の周速度で回転する。
ここでは、ドラム径が８０ｍｍで、アンダーコート層、電荷発生層、電荷輸送層からなる感光体層の膜厚が２５〜３２μｍの感光体ドラム４１３を用いるものとする。

帯電装置４１４は、光導電性を有する感光体ドラム４１３の表面を一様に負極性に帯電させる。
露光装置４１１は、例えば半導体レーザーで構成され、感光体ドラム４１３に対して各色成分の画像に対応するレーザー光を照射する。感光体ドラム４１３の電荷発生層で正電荷が発生し、電荷輸送層の表面まで輸送されることにより、感光体ドラム４１３の表面電荷（負電荷）が中和される。感光体ドラム４１３の表面には、周囲との電位差により各色成分の静電潜像が形成されることとなる。

現像装置４１２は、各色成分の現像剤（例えば、小粒径のトナーと磁性体とからなる二成分現像剤）を収容しており、感光体ドラム４１３の表面に各色成分のトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する。

ドラムクリーニング装置４１５は、クリーニング部８１（図５参照）と、滑剤塗布部８２（図４参照）を備える。クリーニング部８１は、感光体ドラム４１３の表面に摺接されるドラムクリーニングブレード８１１等を有し、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去する。滑剤塗布部８２は、感光体ドラム４１３の表面に摺接される滑剤塗布ブラシ８２１等を有し、感光体ドラム４１３の表面に滑剤を塗布する。ドラムクリーニング装置４１５の詳細については後述する。

中間転写ユニット４２は、中間転写体となる中間転写ベルト４２１、一次転写ローラー４２２、二次転写ローラー４２３、駆動ローラー４２４、従動ローラー４２５、及びベルトクリーニング装置４２６等を備える。

中間転写ベルト４２１は無端状ベルトで構成され、駆動ローラー４２４及び従動ローラー４２５に張架される。中間転写ベルト４２１は、駆動ローラー４２４の回転により矢印Ａ方向に一定速度で走行する。一次転写ローラー４２２によって、中間転写ベルト４２１が感光体ドラム４１３に圧接されると、中間転写ベルト４２１に各色トナー像が順次重ねて一次転写される。

そして、中間転写ベルト４２１に二次転写ローラー４２３が圧接されることにより形成された転写ニップを用紙Ｓが通過する際、中間転写ベルト４２１に一次転写されたトナー像が用紙Ｓに二次転写される。
ベルトクリーニング装置４２６は、中間転写ベルト４２１の表面に摺接されるベルトクリーニングブレード等を有し、二次転写後に中間転写ベルト４２１の表面に残存する転写残トナーを除去する。

定着部６０は、搬送されてきた用紙Ｓを定着ニップで加熱、加圧することにより、用紙Ｓにトナー像を定着させる。定着部６０には、エアを吹き付けることにより、定着面側部材（例えば定着ベルト）又は裏面側支持部材（例えば加圧ローラー）から用紙Ｓを分離させるエア分離ユニットを配置してもよい。

用紙搬送部５０は、給紙部５１、排紙部５２、及び搬送ローラー部５３等を備える。
給紙部５１を構成する３つの給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃには、坪量やサイズ等に基づいて識別された用紙Ｓ（規格用紙、特殊用紙）が予め設定された種類ごとに収容される。

搬送ローラー部５３は、レジストローラー対５３ａ等の複数の搬送ローラー対を有する。給紙トレイユニット５１ａ〜５１ｃに収容されている用紙Ｓは、最上部から一枚ずつ送出され、搬送ローラー部５３により画像形成部４０に搬送される。このとき、レジストローラー対５３ａが配設されたレジストローラー部により、給紙された用紙Ｓの傾きが補正されるとともに搬送タイミングが調整される。
そして、画像形成部４０において、中間転写ベルト４２１のトナー像が用紙Ｓの一方の面に一括して二次転写され、定着部６０において定着工程が施される。画像形成された用紙Ｓは、排紙ローラー５２ａを備えた排紙部５２により機外に排紙される。

このように、画像形成装置１は、光導電性を有する感光体ドラム４１３と、感光体ドラム４１３の表面を一様に帯電させる帯電装置４１４と、光照射により感光体ドラム４１３の表面に静電潜像を形成する露光装置４１１と、感光体ドラム４１３の表面にトナーを付着させることにより静電潜像を可視化してトナー像を形成する現像装置４１２と、一次転写後に感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーを除去するドラムクリーニング装置４１５とを備えている。

図５は、実施の形態に係るドラムクリーニング装置４１５の要部構成を示す図である。
図５に示すように、ドラムクリーニング装置４１５は、クリーニング部８１と、滑剤塗布部８２を備える。クリーニング部８１及び滑剤塗布部８２の各構成部材は、ドラムクリーニング装置４１５の枠体となる収容ケースＣに適当な方法により取り付けられる。

クリーニング部８１は、ドラムクリーニングブレード８１１、トナー回収スクリュー８１２等を備える。
ドラムクリーニングブレード８１１は、ウレタンゴム等を平板状に成形した弾性部材であり、感光体ドラム４１３の軸方向（主走査方向）の幅とほぼ同等の幅を有する。ドラムクリーニングブレード８１１は、所定の自由長（例えば９ｍｍ）を有し、感光体ドラム４１３に対してカウンター方向（感光体ドラム４１３が回転するときエッジ部分が突っ張ることとなる方向）から所定の当接角（例えば１５°）、法線加荷重（例えば２０Ｎ）で摺接するように配置される。

画像形成時には、感光体ドラム４１３が回転することに伴い、ドラムクリーニングブレード８１１によって感光体ドラム４１３の表面に残存する転写残トナーが掻き取られる。掻き取られた転写残トナーは、トナー回収スクリュー８１２によって、廃トナー回収容器（図示略）に送出される。

滑剤塗布部８２は、滑剤塗布ブラシ８２１、固形滑剤８２２、滑剤押圧部８２３、均しブレード８２４、ブラシ状態検出部８２５、及び擦過力検出部８２６等を備える。

滑剤塗布ブラシ８２１は、例えばポリエステル等の繊維が植設された基布を芯金に巻き付けたローラー状のブラシであり、感光体ドラム４１３の軸方向の幅とほぼ同等の幅を有する。ここでは、外径が１４ｍｍの滑剤塗布ブラシ８２１を用いるものとする。
滑剤塗布ブラシ８２１は、感光体ドラム４１３の表面がブラシ先端に所定量だけ食い込んだ状態（例えば食い込み量：０．５〜１．５ｍｍ）となるように固定され、感光体ドラム４１３の回転とは反対向きに回転する。
制御部１００が、滑剤塗布ブラシ８２１を回転させる駆動モーターＭ（図４参照）に供給される駆動電流を制御することにより、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数が調整される。また、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θは、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態に応じて変更される（例えば３００〜６００ｒｐｍ）。

固形滑剤８２２は、滑剤を固形化したもの（例えば鉛筆硬度：Ｆ〜ＨＢ相当）で、滑剤押圧部８２３のホルダー（図示略）に固定される。滑剤としては、例えばステアリン酸亜鉛（ＺｎＳｔ）が適用される。

滑剤押圧部８２３は、例えば圧縮スプリング等の付勢部材を有し、付勢部材の一端側に固定された固形滑剤８２２を滑剤塗布ブラシ８２１に向けて所定の押圧力Ｐで押圧する。滑剤押圧部８２３は、付勢部材の他端側に偏心カム等の押圧力調整部（図示略）を有する。滑剤塗布ブラシ８２１の押圧力Ｐが所望の値となるように、押圧力調整部により付勢部材の他端側の位置が調整される。
これにより、固形滑剤８２２は、滑剤塗布ブラシ８２１と接触した状態で保持される。滑剤塗布ブラシ８２１の使用履歴が進んでも、滑剤塗布ブラシ８２１に対する固形滑剤８２２の食い込み量は一定（例えば０．５〜１．５ｍｍ）であると考えてよい。また、滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐは、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態に応じて変更される（例えば１．５〜４．０Ｎ）。

均しブレード８２４は、ドラムクリーニングブレード８１１と同様の構成を有する。均しブレード８２４は、感光体ドラム４１３に対してトレーリング方向（感光体ドラム４１３が回転するときにエッジ部分が引きずられることとなる方向）から所定の当接角（例えば５０°）及び侵入量で摺接するように配置される。

ブラシ状態検出部８２５は、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態を検出する。ブラシ状態検出部８２５は、滑剤塗布ブラシ８２１から軸方向（垂直方向）に加わる力を検出する第１のロードセル８２５Ａで構成される。第１のロードセル８２５Ａは、例えば歪みゲージ式の圧縮型ロードセルである。また、第１のロードセル８２５Ａには、水晶などの圧電素子を利用したものや、その他の方式を利用したものを適用することもできる。第１のロードセル８２５Ａは、板状の支持部材８２８（例えば金属製の板ばね）の長手方向一端側に固定される。

第１のロードセル８２５Ａは、滑剤塗布ブラシ８２１に対する食い込み量が、滑剤塗布ブラシ８２１に対する感光体ドラム４１３の食い込み量と同程度（例えば０．５〜１．５ｍｍ）となるように配置される。また、第１のロードセル８２５Ａの摺接面（滑剤塗布ブラシ８２１と接触する面）の表面粗さは、感光体ドラム４１３の表面粗さと同程度（例えば最大高さＲｚ：０．５〜１．５μｍ）である。
つまり、第１のロードセル８２５Ａと滑剤塗布ブラシ８２１の接触状態は、感光体ドラム４１３と滑剤塗布ブラシ８２１の接触状態と同等となっている。

滑剤塗布ブラシ８２１の使用履歴が進むにつれて、ブラシ先端に毛倒れ等が生じるので、感光体ドラム４１３に対する滑剤塗布ブラシ８２１の押圧力、すなわち第１のロードセル８２５Ａに対する滑剤塗布ブラシ８２１の押圧力は徐々に低下することとなる。すなわち、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態と感光体ドラム４１３に対する滑剤塗布ブラシ８２１の押圧力とは相関関係にある。したがって、第１のロードセル８２５Ａによる検出結果（滑剤塗布ブラシ８２１の押圧力）に基づいて、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態（使用履歴、実際のへたり程度）を容易に知得することができる。

また、第１のロードセル８２５Ａの摺接面の表面粗さは、感光体ドラム４１３の表面粗さと同程度となっており、第１のロードセル８２５Ａと滑剤塗布ブラシ８２１の接触状態は、感光体ドラム４１３と滑剤塗布ブラシ８２１の接触状態と同等となっている。これにより、第１のロードセル８２５Ａによる検出結果に基づいて、感光体ドラム４１３に対する滑剤塗布ブラシ８２１の滑剤塗布性能を推測することができる。

擦過力検出部８２６は、支持部材８２８の片面（図３では裏面）に、歪みゲージ８２６Ａが接着された構成を有する。歪みゲージ８２６Ａは、薄い絶縁体上に金属箔等の抵抗体が形成されたもので、支持部材８２８の変形（伸縮）に伴い抵抗体が変形したときの抵抗値の変化を検出する。

擦過力検出部８２６は、支持部材８２８の長手方向一端側に、滑剤塗布ブラシ８２１と摺接する摺接部を有する。ここでは、支持部材８２８に固定された第１のロードセル８２５Ａが摺接部となる。第１のロードセル８２５Ａの摺接面を滑剤塗布ブラシ８２１が摺擦することにより摩擦力が生じると、支持部材８２８が上に凸に撓んで、歪みゲージ８２６Ａが変形（圧縮）する。このとき、歪みゲージ８２６Ａで検出された力を、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを表す指標として用いる。

すなわち、擦過力検出部８２６は、滑剤塗布ブラシ８２１と摺接する摺接面（第１のロードセル８２５Ａの摺接面）を有し、滑剤塗布ブラシ８２１が摺接面を摺擦するときに生じる力（主に摩擦力）を、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆとして検出する。これにより、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを比較的簡単に検出することができる。

擦過力検出部８２６により滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを検出する際は、滑剤塗布ブラシ８２１に対して第１のロードセル８２５Ａが所定の食い込み量で食い込んだ状態となるように、第１のロードセル８２５Ａの位置が調整される。所定の食い込み量とは、滑剤塗布ブラシ８２１に対する固形滑剤８２２の食い込み量と同等の食い込み量である。

滑剤塗布ブラシ８２１の使用履歴が進むにつれてブラシ先端に毛倒れが生じると、滑剤塗布ブラシ８２１に対する第１のロードセル８２５Ａの食い込み量は徐々に浅くなる。一方、滑剤塗布ブラシ８２１に対する固形滑剤８２２の食い込み量は、ほぼ一定に保持される。そこで、擦過力検出部８２６により滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを検出する際は、滑剤塗布ブラシ８２１に対する第１のロードセル８２５Ａの食い込み量を補正することにより、擦過力検出部８２６による検出結果に、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆが忠実に反映されるようにしている。

滑剤塗布ブラシ８２１に対する第１のロードセル８２５Ａの食い込み量は、支持部材８２８の長手方向他端側に配置された食い込み量調整部８２７（例えば偏心カム）によって調整される。

また、滑剤塗布ブラシ８２１に滑剤が付着していると、第１のロードセル８２５Ａの摺接面と滑剤塗布ブラシ８２１の間で生じる摩擦力が小さくなるため、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆの変化を把握しにくくなる。
そこで、ブラシ状態検出部８２５及び擦過力検出部８２６は、滑剤塗布ブラシ８２１が感光体ドラム４１３（像担持体）と接触する部位よりも回転方向下流側で、固形滑剤８２２と接触する部位よりも回転方向上流側に配置される。これにより、感光体ドラム４１３に滑剤が塗布され、滑剤塗布ブラシ８２１に付着する滑剤が少なくなった状態で滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆが検出されるので、擦過力Ｆの変化を容易に把握することができる。

また、ブラシ状態検出部８２５及び擦過力検出部８２６は、滑剤塗布ブラシ８２１の軸方向の複数箇所（例えば軸方向中央と両端部）に配置してもよいし、特定の一箇所（例えば軸方向中央）に配置するようにしてもよい。

画像形成時には、滑剤塗布ブラシ８２１が回転することにより固形滑剤８２２の表面から滑剤が掻き取られ、この掻き取られた滑剤が感光体ドラム４１３との接触部位において感光体ドラム４１３の表面に塗布される。そして、塗布された滑剤は、均しブレード８２４により均一な厚さとなるように均される。

ここで、滑剤塗布ブラシ８２１によって掻き取られる滑剤の量（滑剤消費量）は、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆに依存する。擦過力とは、滑剤塗布ブラシ８２１が回転することに伴い固形滑剤８２２に加わる力であり、滑剤塗布ブラシ８２１の先端と固形滑剤８２２との摩擦力やブラシ先端の弾性力等を合成した力である。擦過力Ｆは、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態（感光体ドラム４１３に対する滑剤塗布ブラシ８２１の押圧力）、滑剤塗布ブラシ８２１に対する固形滑剤８２２の押圧力Ｐ、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θ、及び滑剤塗布部８２の周囲環境によって変化する。

一方、滑剤塗布ブラシ８２１と固形滑剤８２２の接触状態は、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態に応じて変化する。滑剤塗布ブラシ８２１の使用履歴が新しいときは滑剤塗布ブラシ８２１の腰（剛度）が強いが、使用履歴が進むにつれて毛倒れが生じ滑剤塗布ブラシ８２１の腰が弱くなるためである。
すなわち、従来のように、滑剤塗布ブラシ８２１に対して固形滑剤８２２を一定の押圧力で押圧するとともに、滑剤塗布ブラシ８２１を一定速度で回転させた場合、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態に応じて滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆは変化するため、滑剤消費量は変化することとなる。

本実施の形態では、擦過力検出部８２６によって、滑剤塗布ブラシ８２１が固形滑剤８２２を掻き取るときの擦過力Ｆが検出され、この検出結果に基づいて擦過力Ｆが一定（Ｆ＝Ｆ₀）となるように滑剤塗布条件が設定される。滑剤塗布条件とは、具体的には、滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐ又は滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θである。具体的には、制御部１００は、図６に示すフローチャートに従って、滑剤塗布条件の設定を行う。

図６は、滑剤塗布条件設定処理の一例を示すフローチャートである。図６に示す滑剤塗布条件設定処理は、例えば、利用者が操作部２２において画像形成を指示するキー操作を行うことに伴い、ＣＰＵ１０１がＲＯＭ１０２に格納されている所定のプログラムを実行することにより実現される。

図６のステップＳ１０１において、制御部１００は、滑剤塗布条件を変更するタイミングであるか否かを判定する。滑剤塗布条件を変更するタイミングとしては、例えば所定枚数（例えば１００００枚）の画像形成が行われたときなど、定期的に訪れるタイミングが考えられる。そして、制御部１００は、滑剤塗布条件を変更するタイミングであると判定した時点で、ステップＳ１０２の処理に移行する。

ステップＳ１０２において、制御部１００は、感光体ドラム４１３及び滑剤塗布ブラシ８２１を所定の回転数θで回転させる。このときの滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θ、及び滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐは一定値（θ＝θ₀、Ｐ＝Ｐ₀）とする。

ステップＳ１０３において、制御部１００は、ブラシ状態検出部８２５（第１のロードセル８２５Ａ）からの出力信号に基づいて、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態を検出する。具体的には、制御部１００は、ブラシ状態検出部８２５で検出された押圧力から、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ径を算出する。
算出されたブラシ径が、前回の処理で算出されたブラシ径よりも小さい場合、その分だけ滑剤塗布ブラシ８２１に対する第１のロードセル８２５Ａの食い込み量は浅くなり、感光体ドラム４１３に対する押圧力（滑剤塗布ブラシ８２１の滑剤塗布性能）は小さくなっていることになる。

滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ径は、予め作成しておいたテーブルを利用することにより、容易に算出することができる。ブラシ状態検出部８２５と滑剤塗布ブラシ８２１の位置関係を固定した状態において、滑剤塗布ブラシ８２１からの押圧力とブラシ径の関係を取得し、両者の関係を示すテーブルを記憶部７２に記憶しておけばよい。

ステップＳ１０４において、制御部１００は、ブラシ状態検出部８２５による検出結果に基づいて、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θを設定する（θ＝θ₁）。前述したように、ブラシ状態検出部８２５による検出結果は、感光体ドラム４１３に対する滑剤塗布ブラシ８２１の押圧力を示すため、この検出結果から滑剤塗布ブラシ８２１の滑剤塗布性能を推測できる。
すなわち、制御部１００は、滑剤塗布ブラシ８２１の現在の滑剤塗布性能に基づいて、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θを設定する。

設定すべき滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θ₁は、予め作成しておいたテーブルを利用することにより、容易に算出することができる。例えば、感光体ドラム４１３と滑剤塗布ブラシ８２１の位置関係を固定した状態において、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力がＦ₀であるとしたときの滑剤塗布ブラシ８２１の滑剤塗布性能と最適な回転数θ（感光体ドラム４１３に対して十分に滑剤を塗布するために設定すべき回転数）との関係を取得し、両者の関係を示すテーブル（図７参照）を記憶部７２に記憶しておけばよい。

図７に示すように、例えば、ライフ初期は、ブラシ状態検出部８２５による検出結果が高く、滑剤塗布ブラシ８２１の滑剤塗布性能が高いので、設定すべき滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θ₁として小さい値が選択される。これにより、固形滑剤８２２と滑剤塗布ブラシ８２１とのニップ出口側において余分な滑剤が飛び散る、いわゆるフリッキングが生じるのを効果的に防止することができる。
また例えば、ライフ末期は、ブラシ状態検出部８２５による検出結果が低く、滑剤塗布ブラシ８２１の滑剤塗布性能が低いので、設定すべき滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θ₁として大きい値が選択される。これにより、滑剤塗布ブラシ８２１自体の滑剤塗布性能が低下しても、感光体ドラム４１３に対して十分に滑剤が塗布されるので、クリーニング不良が生じるのを効果的に防止することができる。

なお、滑剤塗布ブラシ８２１の劣化が過大であり、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θを大きく設定しても、感光体ドラム４１３に対して十分に滑剤を塗布できない場合は、滑剤塗布ブラシ８２１を交換することになる。そこで、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態が閾値以下となった場合には、交換時期であることを表示部２１に表示して、利用者に交換を促すようにするのが望ましい。

ステップＳ１０５において、制御部１００は、回転数θを変更した後の滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを検出するに際して、滑剤塗布ブラシ８２１に対する第１のロードセル８２５Ａの食い込み量を補正する。このときの補正量は、ステップＳ１０３で算出されたブラシ径に基づいて決定される。これにより、滑剤塗布ブラシ８２１と第１のロードセル８２５Ａとの接触状態は、滑剤塗布ブラシ８２１と固形滑剤８２２との接触状態と同等となる。

ステップＳ１０６において、制御部１００は、擦過力検出部８２６（歪みゲージ８２６Ａ）からの出力信号に基づいて、滑剤塗布ブラシ８２１が固形滑剤８２２を掻き取るときの擦過力Ｆを検出する。擦過力検出部８２６は、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態の経時変化を直接検知することになるので、擦過力検出部８２６による検出結果には滑剤塗布部８２の周囲環境の影響も反映されているといえる。
なお、ここで検出される擦過力Ｆは、厳密には滑剤塗布ブラシ８２１が固形滑剤８２２を掻き取るときの擦過力とは異なるが、擦過力を示す指標として用いて支障はない。

このように、擦過力検出部８２６は、ブラシ状態検出部８２５による検出結果に基づいて、滑剤塗布ブラシ８２１に対する食い込み量を補正した上で、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを検出する。これにより、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力を正確に検出することができる。

ステップＳ１０７において、制御部１００は、擦過力検出部８２６による検出結果に基づいて、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆが一定（Ｆ＝Ｆ₀）となるように、滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐを設定する（Ｐ＝Ｐ₁）。

滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐは、予め作成しておいたテーブルを利用することにより、容易に算出することができる。滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θを一定（θ＝θ’）とした状態において、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆと最適な押圧力Ｐ（擦過力ＦをＦ₀とするために設定すべき押圧力）との関係を取得し、両者の関係を示すテーブル（図８参照）を記憶部７２に記憶しておけばよい。このテーブルは、複数の回転数θ’に対応して複数用意される。滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐを設定する際には、ステップＳ１０４で設定された回転数θ₁に対応するテーブルが参照される。

図８に示すように、例えば、ライフ初期は、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態が良好（毛倒れがない）であるため、回転数θが同じであれば滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆは大きくなるので、設定すべき滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐ₁として小さい値が選択される。
また例えば、ライフ末期は、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態が劣化する（毛倒れが生じる）ため、回転数θが同じであれば滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆは小さくなるので、設定すべき滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐ₁として大きい値が選択される。
滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態にかかわらず、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆが一定（Ｆ＝Ｆ₀）となるように制御されるので、滑剤消費量は一定となる。

このように、画像形成装置１は、電子写真方式によりトナー像が形成される感光体ドラム４１３（像担持体）と、感光体ドラム４１３の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布部８２と、滑剤塗布部８２における滑剤塗布条件を設定する制御部１００と、を備えている。
また、滑剤塗布部８２は、感光体ドラム４１３と摺接した状態で配置される滑剤塗布ブラシ８２１と、滑剤塗布ブラシ８２１と摺接した状態で配置される固形滑剤８２２と、滑剤塗布ブラシ８２１に対して固形滑剤８２２を押圧する滑剤押圧部８２３と、滑剤塗布ブラシ８２１が固形滑剤８２２を掻き取るときの擦過力Ｆを検出する擦過力検出部８２６と、を有する。
そして、制御部１００は、擦過力検出部８２６による検出結果に基づいて、擦過力Ｆが一定（Ｆ＝Ｆ₀）となるように滑剤塗布条件を設定する（図６のステップＳ１０６，Ｓ１０７）。

具体的には、制御部１００は、滑剤塗布条件として、滑剤押圧部８２３による押圧力Ｐ又は滑剤塗布ブラシ８２１の回転数θを設定する（図６のステップＳ１０４、Ｓ１０７）。

画像形成装置１によれば、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態（使用履歴）、滑剤塗布部８２の周囲環境に関わらず、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力が一定に制御されるので、常に一定量の滑剤が掻き取られ、感光体ドラム４１３に塗布されることとなる。すなわち、画像形成装置１においては、図１、２における最適な滑剤消費直線に従って滑剤が消費されていく。
したがって、感光体ドラム４１３に対して無駄なく適正量の滑剤を塗布することができるとともに、滑剤塗布ブラシ８２１の交換時期を容易に予測することができるので、滑剤塗布部８２の耐久性、信頼性の向上を図ることができる。

［変形例］
図９は、変形例に係るドラムクリーニング装置４１５の要部構成を示す図である。
実施の形態では、擦過力検出部８２６が歪みゲージ８２６Ａで構成されているのに対して、変形例では、擦過力検出部８２６が第２のロードセル８２６Ｂで構成されている。その他の構成は、実施の形態と同様であるので説明を省略する。

第２のロードセル８２６Ｂは、軸方向一端側に幅２ｍｍ程度の板状の接触子Ｂを有する曲げ型のロードセル（例えば共和電業製ＬＴＳ−Ａ）である。第２のロードセル８２６Ｂは、接触子Ｂが滑剤塗布ブラシ８２１によって叩打されたときの力（軸方向に対して垂直な力）を検出する。このとき、第２のロードセル８２６Ｂで検出された力を、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを表す指標として用いる。

擦過力検出部８２６により滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを検出する際は、滑剤塗布ブラシ８２１に対して第２のロードセル８２６Ｂの接触子Ｂが所定の食い込み量で食い込んだ状態となるように、第２のロードセル８２６Ｂの位置が調整される。所定の食い込み量とは、滑剤塗布ブラシ８２１に対する固形滑剤８２２の食い込み量と同等の食い込み量である。

滑剤塗布ブラシ８２１の使用履歴が進むにつれてブラシ先端に毛倒れが生じると、滑剤塗布ブラシ８２１に対する接触子Ｂの食い込み量は徐々に浅くなる。一方、滑剤塗布ブラシ８２１に対する固形滑剤８２２の食い込み量は、ほぼ一定に保持される。そこで、擦過力検出部８２６により滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを検出する際は、滑剤塗布ブラシ８２１に対する接触子Ｂの食い込み量を補正することにより、擦過力検出部８２６による検出結果に、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆが忠実に反映されるようにしている。

滑剤塗布ブラシ８２１に対する接触子Ｂの食い込み量は、第２のロードセル８２６Ｂの軸方向他端側に配置された食い込み量調整部８２７（例えば偏心カム）によって調整される。

すなわち、擦過力検出部８２６は、滑剤塗布ブラシ８２１に叩打される接触子Ｂ（叩打部）を有し、滑剤塗布ブラシ８２１が接触子Ｂを叩打するときの力を、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆとして検出する。これにより、滑剤塗布ブラシ８２１の擦過力Ｆを比較的簡単に検出することができる。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づいて具体的に説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で変更可能である。

例えば、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数と滑剤押圧部８２３による押圧力を一定とした状態で、滑剤塗布ブラシ８２１のブラシ状態と擦過力を検出した後、滑剤塗布ブラシ８２１の回転数と滑剤押圧部８２３による押圧力を設定するようにしてもよい。すなわち、図６のステップＳ１０４の処理を、ステップＳ１０６の後に行うようにしてもよい。

また、図６に示す滑剤塗布条件設定処理は、ある一定以上の温湿度変化（例えば湿度差３０％以上、温度差１０℃以上）が検知された後の画像形成処理を開始する時に行われるようにしてもよい。

また、本発明は、像担持体である中間転写ベルト４２１に滑剤を塗布する滑剤塗布部を備えた画像形成装置に適用することができる。さらには、本発明は、滑剤塗布ブラシによって被塗布体に滑剤を塗布する、一般的な滑剤塗布装置に応用することもできる。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 画像形成装置
１０ 画像読取部
２０ 操作表示部
３０ 画像処理部
４０ 画像形成部
４１ 画像形成ユニット
４１３ 感光体ドラム（像担持体）
４２１ 中間転写ベルト（像担持体）
５０ 用紙搬送部
６０ 定着部
８２ 滑剤塗布部
８２１ 滑剤塗布ブラシ
８２２ 固形滑剤
８２３ 滑剤押圧部
８２４ 均しブレード
８２５ ブラシ状態検出部
８２５Ａ 第１のロードセル
８２６ 擦過力検出部
８２６Ａ 歪みゲージ
８２６Ｂ 第２のロードセル
８２７ 食い込み量調整部
８２８ 支持部材
１００ 制御部

Claims (10)

1. 電子写真方式によりトナー像が形成される像担持体と、
   前記像担持体の表面に滑剤を塗布する滑剤塗布部と、
   前記滑剤塗布部における滑剤塗布条件を設定する制御部と、を備えた画像形成装置であって、
   前記滑剤塗布部が、前記像担持体と摺接した状態で配置される滑剤塗布ブラシと、
   前記滑剤塗布ブラシと摺接した状態で配置される固形滑剤と、
   前記滑剤塗布ブラシに対して前記固形滑剤を押圧する滑剤押圧部と、
   前記滑剤塗布ブラシが前記固形滑剤を掻き取るときの擦過力を検出する擦過力検出部と、
   前記滑剤塗布ブラシの状態を検出するブラシ状態検出部と、を有し、
   前記擦過力検出部は、前記ブラシ状態検出部による検出結果に基づいて、前記滑剤塗布ブラシに対する食い込み量を補正した上で、擦過力を検出し、
   前記制御部が、前記擦過力検出部による検出結果に基づいて、擦過力が一定となるように滑剤塗布条件を設定することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御部は、前記滑剤押圧部による押圧力又は前記滑剤塗布ブラシの回転数を設定することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記擦過力検出部は、前記滑剤塗布ブラシが前記像担持体と接触する部位よりも回転方向下流側で、前記固形滑剤と接触する部位よりも回転方向上流側に配置されることを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記擦過力検出部は、前記滑剤塗布ブラシと摺接する摺接面を有し、前記滑剤塗布ブラシが前記摺接面を摺擦するときに生じる力を、前記滑剤塗布ブラシの擦過力として検出することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
5. 前記擦過力検出部は、前記滑剤塗布ブラシに叩打される叩打部を有し、前記滑剤塗布ブラシが前記叩打部を叩打するときの力を、前記滑剤塗布ブラシの擦過力として検出することを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の画像形成装置。
6. 前記ブラシ状態検出部は、前記滑剤塗布ブラシによる押圧力に基づいて、前記滑剤塗布ブラシのブラシ状態を検出することを特徴とする請求項１から５の何れか一項に記載の画像形成装置。
7. 前記ブラシ状態検出部の前記滑剤塗布ブラシと接触する面の表面粗さは、前記像担持体の表面粗さと同程度であることを特徴とする請求項１から６の何れか一項に記載の画像形成装置。
8. 前記制御部は、前記ブラシ状態検出部による検出結果に基づいて、前記滑剤塗布ブラシの回転数を設定することを特徴とする請求項１から７の何れか一項に記載の画像形成装置。
9. 前記制御部は、前記擦過力検出部による検出結果と、設定された前記回転数に基づいて、前記滑剤押圧部による押圧力を設定することを特徴とする請求項８に記載の画像形成装置。
10. 前記ブラシ状態検出部による検出結果に基づいて、前記滑剤塗布ブラシの交換時期を報知する報知部を備えることを特徴とする請求項１から９の何れか一項に記載の画像形成装置。

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