JP2007025533A - 画像形成装置および画像形成方法 - Google Patents

Abstract

【課題】画像を形成する場合における帯電異常を簡易な構成で検出する。
【解決手段】画像形成装置１の画像形成部５に、感光ドラム５０、転写ローラ５２および帯電器５４を設ける。さらに、表面電位センサ５８と表面電位検出回路５９とを設け、感光ドラム５０が回転することによって、感光ドラム５０の表面のうち、転写処理が終了した部分の表面の電位を、再度、帯電処理が実行されるまでの間に測定する。さらに、測定された電位を閾値と比較して、転写ローラ５２および帯電器５４における帯電異常を検出する。
【選択図】図２

Description

本発明は、画像形成装置が画像を形成する際の異常を検出する技術に関する。

トナーによって画像を形成する装置（画像形成装置）では、まず、帯電器によって感光体に電荷を注入して、感光体を所定の電位に帯電させる。そして、帯電した状態の感光体の表面を露光することによって、感光体の表面に静電潜像を形成する。さらに、露光された感光体に帯電したトナーを付着させることによって、静電潜像と相似な顕像に現像し、感光体に付着したトナーを帯電した転写ローラによって記録媒体に転写して画像を形成する。このような画像形成装置では、感光体、トナー（現像ローラ）および記録媒体（転写ローラ）が正常に帯電していなければ、形成される画像が不鮮明になる等の問題が発生する。

そこで、従来より、画像形成装置において、電流・電圧を制御する技術が提案されている。例えば、特許文献１には、感光体の表面の電位を計測する表面電位センサを設け、当該センサの検出結果に基づいて、転写電流値を補正する技術が記載されている。また、特許文献２には、感光体の表面の電位を同じく表面電位センサによって測定し、その結果に応じて、帯電電圧または現像バイアスを変更する技術が記載されている。

特開２００２−０８２４９５号公報 特開２００１−０７５４５０号公報

ところが、特許文献１に記載されている技術では、帯電器による帯電電圧が異常であっても検出することができないという問題があった。また、特許文献２に記載されている技術では、転写時の帯電異常を検出することができないという問題があった。

このような問題を解決するために、これらの技術を組み合わせることが考えられる。しかしその場合は、表面電位センサを２つ設ける必要が生じるため、装置の製造コストが増大するだけでなく、感光体のまわりに２つの表面電位センサを設置するための空間を確保しなければならないという問題があった。

本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、装置の製造コストを増大させることなく、また、装置を複雑化させることなく、画像形成処理における帯電異常を検出することを目的とする。

上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成装置であって、所定の方向に回転する感光体と、前記感光体を帯電させる帯電手段と、前記帯電手段により帯電した前記感光体の表面を露光する露光手段と、前記露光手段により感光した前記感光体を現像して、前記感光体の表面にトナーによる顕像を形成する現像手段と、前記トナーによる顕像を記録媒体に転写する転写手段と、前記感光体が回転することによって前記転写手段から前記帯電手段に向けて移動する間の前記感光体の表面の電位を測定する測定手段と、前記測定手段により測定された前記電位に応じて、前記帯電手段または前記転写手段で発生する異常を検出する検出手段とを備えることを特徴とする。

また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る画像形成装置であって、前記検出手段により前記異常が検出された場合に、前記異常の発生をオペレータに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項３の発明は、請求項１または２の発明に係る画像形成装置であって、前記検出手段により前記異常が検出された場合に、前記画像形成装置による画像の形成を停止させる制御手段をさらに備えることを特徴とする。

また、請求項４の発明は、トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成方法であって、感光体を回転させる工程と、前記感光体の表面を帯電させる帯電工程と、帯電した前記感光体の表面を露光する工程と、露光された前記感光体を現像して、前記感光体の表面にトナーによる顕像を形成する工程と、前記トナーによる顕像を記録媒体に転写する転写工程と、前記感光体の表面のうち、前記転写工程の終了した部分の電位を、再度、前記帯電工程が実行されるまでの間に測定する工程と、測定された前記電位に応じて、前記帯電工程または前記転写工程における異常を検出する工程とを有することを特徴とする。

請求項１ないし３に記載の発明は、転写手段から帯電手段に向けて移動する間の感光体の表面の電位を測定し、測定された電位に応じて、帯電手段または転写手段で発生する異常を検出することにより、画像形成装置が画像を形成する際の異常を簡素な構成で検出することができる。

請求項２に記載の発明では、検出手段により異常が検出された場合に、異常の発生をオペレータに報知することにより、オペレータが容易に異常の発生を感知することができ、すみやかに回復対応することができる。

請求項３に記載の発明では、検出手段により異常が検出された場合に、画像形成装置による画像の形成を停止させることにより、処理不良を防止することができる。

請求項４に記載の発明では、感光体の表面のうち、転写工程の終了した部分の電位を、再度、帯電工程が実行されるまでの間に測定し、測定された電位に応じて、帯電工程または転写工程における異常を検出することにより、画像形成装置が画像を形成する際の異常を簡素な構成で検出することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。

＜１． 実施の形態＞
図１は、本発明に係る画像形成装置１の構成を示す図である。図２は、画像形成装置１の主に制御部９と画像形成部５とを示す図である。

画像形成装置１は、本体２と用紙（記録媒体）を供給する給紙部３とから構成されており、本体２および給紙部３には用紙を搬送する搬送部４が設けられている。

給紙部３には、３つの給紙カセット３０ないし３２が積層された状態で配置されており、例えば、種類の異なる用紙をそれぞれ蓄積することができるようにされている。なお、給紙カセット３０ないし３２には同種の用紙を蓄積するようにしてもよいし、互いに向きの異なる用紙を蓄積するようにしてもよい。また、画像形成装置１が備える給紙カセット３０ないし３２の数は、３つに限られるものではない。

画像形成装置１には、ピックアップローラ３３および検出センサ３４が、各給紙カセット３０ないし３２のそれぞれに対応して設けられている。ピックアップローラ３３は、対応する給紙カセット３０ないし３２から用紙を１枚だけ取り出す機能を有しており、検出センサ３４は、ピックアップローラ３３によって送り出された用紙を検出する機能を有している。

図１において、図示を省略しているが、各ピックアップローラ３３は、それぞれ図示しない電磁クラッチを有し、これら電磁クラッチは、制御部９からの制御信号に応じて動作する。すなわち、制御部９が３つのピックアップローラ３３のうちの１つを選択的に駆動することによって、選択されたピックアップローラ３３に対応した給紙カセット（給紙カセット３０ないし３２のいずれか）が決定され、当該給紙カセットに蓄積された用紙が供給される。

また、各検出センサ３４も制御部９に接続されており、検出結果を制御部９に伝達する。この検出結果に応じて、制御部９は、各給紙カセット３０ないし３２から用紙が正常に送り出されたか否かを判定する。

なお、ピックアップローラ３３によって送り出された用紙は、搬送部４によって所定の搬送経路に沿って搬送され、後述する排紙部７から装置外に排出される。

搬送部４は、駆動モータ４０と、複数の搬送ローラ４１と、複数の検出センサ４２とを備えており、給紙部３から本体２に対して用紙を搬送する。また、複数の搬送ローラ４１は、搬送経路に沿って設けられており、本体２内において、用紙に対して順次、所定の処理が行われるように搬送する。また、複数の検出センサ４２は、搬送経路の所定の位置に設けられており、それぞれの位置において、用紙を検出して制御部９に伝達する。これにより制御部９は、搬送部４による用紙の搬送が正常に行われているか否かを判定する。

本体２には、用紙に画像を形成する画像形成部５、画像を定着させる定着部６、排紙部７、表示部８および制御部９が設けられている。

画像形成部５は、図１に示すように、円筒状の感光ドラム５０、現像ローラ５１および転写ローラ５２を備える。感光ドラム５０は、図示しない回転機構によって、図２の矢印１００に示す方向に回転する。これにより、感光ドラム５０の円筒表面は、後述の各構成によって順次に走査されることとなる。

現像ローラ５１は、感光ドラム５０の表面に形成される静電潜像をトナーによって形成される顕像に現像処理する機能を有している。また、転写ローラ５２は、感光ドラム５０の表面に形成される顕像を用紙に転写する。

また、画像形成部５は、図２に示すように、帯電電圧印加回路５３、帯電器５４、プリントヘッド５５、転写電圧印加回路５６およびクリーニングブレード５７を備える。

帯電電圧印加回路５３は、制御部９からの制御信号に応じて、帯電器５４に帯電電圧を印加する。帯電電圧印加回路５３によって帯電電圧が印加された帯電器５４は、コロナ放電により、感光ドラム５０に電荷を注入し、感光ドラム５０を所定の電位に帯電させる。なお、本実施の形態における帯電器５４は、感光ドラム５０を正電位に帯電させる。

プリントヘッド５５は、図示しないＬＥＤを備えており、これを点滅させることによって、感光ドラム５０の表面を露光する。これにより、帯電した感光ドラム５０の表面において、ＬＥＤの光が当たった箇所は注入されていた電荷が漏れるため、ほぼ帯電していない状態（電位０）となる。一方、ＬＥＤの光が当たらなかった箇所は、注入された電荷が保存されるため、そのまま帯電した状態となる。

このようにして、画像形成装置１では、プリントヘッド５５により、感光ドラム５０の表面は場所ごとに電荷が異なる状態となり、静電潜像が形成される。形成された静電潜像は、先述のように、現像ローラ５１によって現像される。

簡単に説明すると、現像ローラ５１によって正電位に帯電したトナーは、感光ドラム５０の表面のうち、正電位に帯電した部分（露光されなかった部分）とは反発する。したがって、露光されなかった部分には付着しない。一方、トナーは、感光ドラム５０の表面のうちＬＥＤの光が当たった部分（感光した部分）には付着する。これにより、感光ドラム５０の表面において、静電潜像がトナーによる顕像に現像される。

このようにして、感光ドラム５０の表面に形成された顕像は、先述のように、転写ローラ５２によって用紙に転写される。

具体的には、転写ローラ５２は、転写電圧印加回路５６によって転写電圧が印加され、負電位に帯電し、用紙を負電位に帯電させる。したがって、正電位に帯電したトナーと、負電位に帯電した用紙との間の引力により、感光ドラム５０に付着していたトナーが用紙に移動し、像の転写が行われる。

クリーニングブレード５７は、感光ドラム５０の軸方向に沿って延びる樹脂製の板状部材であって、その端部が感光ドラム５０の表面に当接している。クリーニングブレード５７は、転写が終了した後の感光ドラム５０の表面に残留したトナーを除去して、感光ドラム５０の表面を清浄化する機能を有している。

さらに、画像形成部５は、表面電位センサ５８および表面電位検出回路５９をさらに備える。

表面電位センサ５８は、感光ドラム５０の表面電位に応じて変化する電気信号を表面電位検出回路５９に伝達する。表面電位検出回路５９は、表面電位センサ５８からの入力（測定結果）に基づいて、感光ドラム５０の表面電位を検出して制御部９に伝達する。

表面電位センサ５８は、感光ドラム５０の表面が、転写ローラ５２から帯電器５４に移動する間に測定が行える位置に配置されている。すなわち、図２に示すように、感光ドラム５０の表面のうち転写ローラ５２によって転写が終了した部分は、感光ドラム５０が回転することによって、再び帯電器５４によって電荷が注入される位置まで移動するが、この間に表面電位センサ５８および表面電位検出回路５９による測定が行われる。

図１に戻って、定着部６は、用紙に転写されたトナーを定着させる機能を有する。具体的には、トナーの付着した用紙を加熱・加圧処理することによって、トナーを定着させる。これによって、用紙に付着したトナーは、用紙から容易に脱落しない状態となり、用紙の表面に画像が形成される。なお、画像が形成された用紙は、排紙部７から装置外に排紙される。

表示部８は、液晶パネルディスプレイであって、制御部９からの制御信号に基づいて、各種データを表示する。特に、表示部８は、制御部９によって検出される画像形成部５における異常の発生をオペレータに対して表示する報知機能を備えている。

詳細は図示しないが、制御部９は、データの演算および制御信号の生成を行うＣＰＵと、記憶装置とから構成され、制御信号によって各構成を制御する。すなわち、制御部９は、一般的なマイクロコンピュータとしての機能を備えている。

特に、制御部９は、表面電位検出回路５９から感光ドラム５０の表面電位Ｖを取得し、予め設定されている閾値（図４：電位Ｖ１，Ｖ２）と比較することによって、帯電電圧および転写電圧の異常を検出する。

また、制御部９は、検出した状態を表示部８に表示させる。これにより、画像形成部５において異常が発生している場合には、オペレータは当該異常を容易に知得することができるので、すみやかに回復対応することができる。

さらに、制御部９は、異常を検出した場合には、画像形成部５を制御して、画像の形成を停止させる。異常が発生したまま画像形成が継続されれば、例えば、用紙が無駄になるなどの問題があるが、本実施の形態における画像形成装置１ではこれを防止することができる。

以上のような構成により画像形成装置１は、トナーによって用紙（記録媒体）に画像を形成する装置として構成されている。

次に、画像形成装置１が、帯電電圧および転写電圧の異常を検出する原理について説明する。

図３は、帯電電位ＶＣ、現像バイアス電位ＶＢ、露光電位ＶＬおよび転写電位ＶＴの設定値を概念的に示す図である。これらの値は、図３に示す大小関係をほぼ満たすように予め設定されている。

先述のように、感光ドラム５０の表面において、プリントヘッド５５によって露光された部分は露光電位ＶＬとなり、露光されなかった部分は帯電電位ＶＣのままである。

図３において、円で示すトナーは、現像ローラ５１において、現像バイアス電位ＶＢに帯電している（正電位）。そして、現像処理において、感光ドラム５０の表面のうち、露光電位ＶＬとなっている部分（露光された部分）に付着する。さらに、トナーは、転写処理において、転写ローラ５２で転写電位ＶＴ（負電位）となっている用紙に移動する。

図４は、表面電位センサ５８および表面電位検出回路５９によって測定される電位Ｖの分布領域を示す図である。図４における電位Ｖ１，Ｖ２は、電位Ｖを評価するための評価値（閾値）であり、予め設定されている帯電電位ＶＣ、現像バイアス電位ＶＢ、露光電位ＶＬおよび転写電位ＶＴの値に応じて設定する。

電位Ｖが領域Ａにある場合（Ｖ＞Ｖ１）、制御部９は、帯電電圧が高すぎる、または、転写電圧が印加されていない（あるいは高すぎる）と判定する。この場合、制御部９は、帯電電圧印加回路５３および転写電圧印加回路５６のいずれにおいて異常が発生しているのかを特定するまでには至らないが、少なくとも画像形成部５において異常が発生していることを検出することはできる。

また、電位Ｖが領域Ｂにある場合（Ｖ１≧Ｖ≧０）、制御部９は、帯電電圧および転写電圧がいずれも正常であると判定する。すなわち、制御部９は、電位Ｖが領域Ｂとなるように、帯電電圧印加回路５３および転写電圧印加回路５６を制御する。

また、電位Ｖが領域Ｃにある場合（０＞Ｖ≧Ｖ２）、制御部９は、帯電電圧および転写電圧がいずれも印加されていないと判定する。このようにして、制御部９は、帯電電圧印加回路５３および転写電圧印加回路５６における異常を検出することができる。

また、電位Ｖが領域Ｄにある場合（Ｖ２＞Ｖ）、制御部９は、帯電電圧が印加されていない（あるいは低すぎる）、または、転写電圧が低すぎると判定する。この場合、制御部９は、帯電電圧印加回路５３および転写電圧印加回路５６のいずれにおいて異常が発生しているのかを特定するまでには至らないが、少なくとも画像形成部５において異常が発生していることを検出することはできる。

画像形成部５において異常が発生している場合には、それが帯電器５４における異常であれ、転写ローラ５２における異常であれ、形成される画像が不良となる。従来の装置では、これらのいずれかで異常が発生していることを検出するためには、２つの検出機構がそれぞれに対応して必要であった。しかし、画像形成装置１は、１つの検出機構（表面電位センサ５８および表面電位検出回路５９）によって、これを検出することができる。したがって、感光ドラム５０の表面に対向した位置には１つのセンサを設けるスペースを確保すれば充分であるなど、装置構成が簡素化される。

さらに、このような原理であれば、画像形成装置１は、画像形成処理を実行している間においても常に異常の発生を監視することが可能であり、異常検出処理を別途（例えば定期的に）実行する必要がない。ただし、電源投入時や待機時といった所定のタイミングで異常検出処理を行うようにしてもよい。

以上のように、本実施の形態における画像形成装置１は、感光ドラム５０が回転することによって転写ローラ５２から帯電器５４に向けて移動する間の感光ドラム５０の表面の電位Ｖを測定し、測定された電位Ｖに応じて、帯電器５４または転写ローラ５２で発生する異常を検出することにより、画像形成装置１が画像を形成する際の異常を簡素な構成で検出することができる。

また、制御部９により異常が検出された場合に、異常の発生をオペレータに報知する表示部８をさらに備えることにより、オペレータが容易に異常の発生を感知することができ、すみやかに回復対応することができる。

さらに、制御部９は、異常を検出した場合に、画像形成装置１による画像の形成を停止させることにより、処理不良を防止することができる。したがって、用紙の無駄を防止することができる。

＜２． 変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。

例えば、上記実施の形態においては、異常の発生は表示部８の液晶パネルに画像として表示されることによって報知されるが、音声ガイダンスやランプの点滅等によって報知するように構成してもよい。

また、制御部９は、検出した画像形成部５の状態に応じて、帯電電圧印加回路５３および転写電圧印加回路５６を制御するように構成してもよい。

本発明に係る画像形成装置の構成を示す図である。 画像形成装置の主に制御部と画像形成部とを示す図である。 帯電電位、現像バイアス電位、露光電位および転写電位の設定値を概念的に示す図である。 表面電位センサおよび表面電位検出回路によって測定される電位の分布領域を示す図である。

符号の説明

１ 画像形成装置
５ 画像形成部
５０ 感光ドラム
５１ 現像ローラ
５２ 転写ローラ
５３ 帯電電圧印加回路
５４ 帯電器
５６ 転写電圧印加回路
５８ 表面電位センサ
５９ 表面電位検出回路
８ 表示部
９ 制御部
Ｖ 電位
ＶＣ 帯電電位
ＶＴ 転写電位

Claims (4)

1. トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成装置であって、
   所定の方向に回転する感光体と、
   前記感光体を帯電させる帯電手段と、
   前記帯電手段により帯電した前記感光体の表面を露光する露光手段と、
   前記露光手段により感光した前記感光体を現像して、前記感光体の表面にトナーによる顕像を形成する現像手段と、
   前記トナーによる顕像を記録媒体に転写する転写手段と、
   前記感光体が回転することによって前記転写手段から前記帯電手段に向けて移動する間の前記感光体の表面の電位を測定する測定手段と、
   前記測定手段により測定された前記電位に応じて、前記帯電手段または前記転写手段で発生する異常を検出する検出手段と、
   を備えることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置であって、
   前記検出手段により前記異常が検出された場合に、前記異常の発生をオペレータに報知する報知手段をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項１または２に記載の画像形成装置であって、
   前記検出手段により前記異常が検出された場合に、前記画像形成装置による画像の形成を停止させる制御手段をさらに備えることを特徴とする画像形成装置。
4. トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成方法であって、
   感光体を回転させる工程と、
   前記感光体の表面を帯電させる帯電工程と、
   帯電した前記感光体の表面を露光する工程と、
   露光された前記感光体を現像して、前記感光体の表面にトナーによる顕像を形成する工程と、
   前記トナーによる顕像を記録媒体に転写する転写工程と、
   前記感光体の表面のうち、前記転写工程の終了した部分の電位を、再度、前記帯電工程が実行されるまでの間に測定する工程と、
   測定された前記電位に応じて、前記帯電工程または前記転写工程における異常を検出する工程と、
   を有することを特徴とする画像形成方法。

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