JP2008040172A

JP2008040172A - 画像形成装置

Info

Publication number: JP2008040172A
Application number: JP2006215025A
Authority: JP
Inventors: Takahiro Sasai; 隆博笹井
Original assignee: Murata Machinery Ltd
Current assignee: Murata Machinery Ltd
Priority date: 2006-08-07
Filing date: 2006-08-07
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】本発明は、帯電ブラシの寝癖による帯電ムラを緩和す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ものである。
【解決手段】感光体ドラム２４の帯電表面の電位を検知する表面電位センサ３６を設け、所定の直流電圧又は直流電圧に周波数の異なる交流電圧を重畳した電圧からなる複数パターンの設定電圧のうちいずれかを帯電ブラシ２３に印加し、各設定電圧における表面電位の変動を表面電位センサ３６により検知する。そして、検知された表面電位の変動幅が最も小さい設定電圧を帯電電圧に決定して記録処理に用いるようにする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。

電子写真方式の画像形成装置としては、像担持体として例えば感光体ドラムを用いて、その表面を帯電して露光することで静電潜像を形成し、静電潜像にトナーを付着させて可視像化し用紙に転写するといった画像形成を行うものが知られている。

こうした画像形成装置では、感光体ドラムの表面を帯電させる方式の１つとして帯電ブラシを表面に接触させて電圧を印加する方式が用いられている。この方式の帯電制御としては、例えば、特許文献１では、帯電部材を感光体ドラムに接触させて交流電圧と直流電圧の重畳電圧を印加して帯電させる画像形成装置が記載されている。また、特許文献２では、画像形成処理動作の終了後等に、処理動作時の回転方向とは逆方向にブラシ帯電器を回転させることにより、ブラシ帯電器のブラシの毛倒れを是正するとともに、トナー等を振り落す作用を行い得るようにする点が記載されている。
特開平６−２５０４９５号公報特開平１１−１４９１９９号公報

感光体ドラム表面に帯電ブラシを接触させて帯電させる場合、帯電ブラシを感光体ドラムに接触させたまま長時間放置されると、接触部分のブラシの毛が倒れた寝癖が付いた状態となる。帯電ブラシには帯電時に直流電圧が印加されているが、帯電ブラシが回転中に寝癖が付いた部分が感光体ドラム表面に接触する際に帯電ムラが生じるようになり、感光体ドラムの表面電位には、周方向に帯電ブラシの外周の長さ毎にリップルが発生するため、画質劣化の原因の１つとなっている。帯電ブラシのこうした寝癖の付いた状態は、特許文献２のように帯電ブラシを逆方向に回転させたり、寝癖の付いた毛を起こすためのフリッカを帯電ブラシ近傍に配置することが提案されているが、寝癖の付いた状態の毛を起こすために時間がかかり、フリッカ等を帯電ブラシに接触させていると毛先が摩耗しやすくなる。また、寝癖の付いた状態の毛は、帯電ブラシの回転中に熱や摩擦により次第に矯正されていくことから、こうした帯電ブラシの変化に対応した対策が望ましい。

そこで、本発明は、帯電ブラシの寝癖による帯電ムラを緩和す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ものである。

本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体の表面に帯電ブラシを接触させて帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記像担持体の帯電表面の電位を検知する表面電位検知手段と、所定の直流電圧又は直流電圧に周波数の異なる交流電圧を重畳した電圧からなる複数パターンの設定電圧のうちいずれかを前記帯電手段に印加する帯電電圧印加手段と、前記帯電電圧印加手段の設定電圧を切り換えて前記表面電位検知手段により検知される表面電位の変動が最も少ない設定電圧を帯電電圧に設定する帯電制御手段とを備えていることを特徴とする。さらに、前記表面電位検知手段は、前記帯電手段から前記現像手段までの間に配置されていることを特徴とする。さらに、前記像担持体が回転停止している時間を計測する計測手段を備えており、前記帯電制御手段は、前記計測手段が所定時間以上計測した場合に帯電電圧の設定制御を行うことを特徴とする。さらに、前記像担持体が連続回転している時間を計測する計測手段を備えており、前記帯電制御手段は、前記計測手段が所定時間以上計測した場合に帯電電圧の設定制御を行うことを特徴とする。

上記のような構成を有することで、所定の直流電圧又は直流電圧に周波数の異なる交流電圧を重畳した電圧からなる複数パターンの設定電圧をそれぞれ帯電電圧として印加し、それぞれの帯電電圧による像担持体の帯電表面の電位を検知することで、最も表面電位の変動が小さい帯電電圧を印加することができるようになり、帯電ブラシの寝癖による帯電ムラを画質に影響のない程度に緩和することが可能となる。

すなわち、帯電ブラシの寝癖による帯電ムラは、帯電ブラシの外周の長さ毎に生じるリップルとなって現れてくるが、そうしたリップルを打ち消すような帯電電圧を印加するようにすればよく、そのためには周波数の異なる交流電圧を重畳した直流電圧を複数パターン設定しておき、どのパターンの設定電圧がリップルを打ち消して帯電ムラが平均化して変動が小さくなったかを検知すれば、その時の帯電ムラの状態に合わせた帯電電圧を印加することができるようになる。

したがって、帯電ブラシの回転中に寝癖が付いた状態が変化しても、その時々の帯電ムラの状態に合せた帯電電圧を印加して帯電ムラを緩和することができる。

また、表面電位検知手段を帯電手段から現像手段までの間に配置すれば、感光体ドラムの表面電位ムラを確実に検知することができるようになる。

また、像担持体が回転停止している時間を計測して、所定時間以上計測した場合に上記の帯電電圧の設定制御を行うようにすれば、帯電ブラシの寝癖が生じている可能性が高い場合に帯電ムラに合わせて帯電電圧の設定を行うことができる。

また、像担持体が連続回転している時間を計測して、所定時間以上計測した場合に帯電電圧の設定制御を行うようにすれば、帯電ブラシの回転により寝癖が矯正されている可能性が高い場合に帯電ムラに合せて帯電電圧の設定を行うことができる。

以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。

図１は、本発明に係る実施形態である画像形成装置の全体構成図である。画像形成装置の上部には原稿を搬送して原稿を読み取る原稿読取部１が配置され、その下部に画像を記録する記録部２、画像を記録する用紙を搬送する用紙搬送部３及び給紙部４が配されている。

原稿読取部１は、原稿搬送装置（ＡＤＦ）を内部に備えたカバー部１０と、スキャナ１１を備えた読取本体部１２からなる。読取本体部１２の上面には、搬送される原稿を読み取る部分にプラテンガラス１３が配置され、原稿や本等を載置して読み取る部分に透明なガラス材からなる載置ベッド１４が配置されている。搬送原稿を読み取る場合にはスキャナ１１をプラテンガラス１３に対向する位置に静止させて読取動作を行い、載置ベッド１４に載置された原稿等を読み取る場合にはスキャナ１１で原稿等の読取面に対して走査して読取動作を行うようにする。

カバー部１０の載置ベッド１４に対向する面には原稿押え１５が取り付けられており、また、その上部には複数枚の原稿を載置しておく原稿トレイ１６が設けられている。原稿トレイ１６に載置された原稿は、ピックアップローラ１７及びセパレートローラ１８によりＡＤＦ内に搬入されてフィードローラ１９によりプラテンガラス１３に対向する読取位置に搬送されてスキャン１１により読み取られ排出ローラ２０により原稿排出トレイ２１に排出される。

記録部２では、用紙搬送部３により搬送された用紙に記録するために、現像器２２、帯電ブラシ２３、感光体ドラム２４、転写ローラ２５、ＬＥＤ露光ヘッド２６、メモリ除去ブラシ２７及び定着ローラ２８が備えられている。まず、感光体ドラム２４の表面を帯電ブラシ２３により一様に帯電させ、帯電された感光体ドラム２４の表面にＬＥＤ露光ヘッド２６で画像記録信号に応じて露光することで静電潜像を形成する。次に、現像器２２内のトナーを供給ローラ及び現像ローラによって感光体ドラム２４に形成された静電潜像に転移させて可視像化し、転写ローラ２５により感光体ドラム２４表面に形成されたトナー像を用紙に転写する。そして、転写されたトナー像は、定着ローラ２８によって加熱・プレスして用紙に定着される。

こうして、感光体への帯電、露光、現像、用紙への転写及び定着といった一連のプロセスが行われて、用紙に画像形成がなされる。転写後に感光体ドラム２４の表面に残留したトナーは、メモリ除去ブラシ（ＥＲＳブラシ）２７により付着力が弱められ、感光体ドラム１０の表面上に分散させられる。そして、残留トナーは、現像器２２の現像ローラに回収される。

給紙部４には、給紙カセット５に複数枚の用紙が積載してセットされており、給紙ローラ２９により一枚ずつ用紙搬送部３に給紙される。給紙された用紙は、フィードローラ３０により搬送されてフィードローラ３１及び３２に挟持される。そして、フィードローラ３１により記録部２に用紙が搬送されて画像形成され、画像形成処理された用紙は定着ローラ２８及びフィードローラ３３の間に挟持されて定着処理を行った後排紙ローラ３４により排紙トレイ３５に搬出される。

図２は、画像形成装置の全体ブロック図を示している。本実施形態では、ファクシミリ機能及び複写機能を備えており、具体的には、制御手段であるＭＰＵ１００、ネットワークとの交信制御を行うＮＣＵ１０１、ファクシミリ交信制御を行うＭＯＤＥＭ１０２、プログラム等を記憶するＲＯＭ１０３、データ等を記憶するＲＡＭ１０４、受信したり読み取った画像情報を記憶する画像メモリ１０５、画像情報を符号化又は復号化するＣＯＤＥＣ１０６、操作者からの入力情報や警告等の報知情報を送受信する操作部１０７、画像情報を読み取るスキャナ１０８、外部のコンピュータ等からのプリント指令を受信するプリンタインタフェース１０９を備えている。これらの各機能ブロックは、互いにデータバス及びアドレスバスにより接続されており、ＭＰＵ１００により全体制御されるようになっている。そして、ファクシミリで受信した情報、スキャナで読み取った情報及びプリント指令とともに受信した情報は、記録部コントローラ１１０に送信されて用紙に画像形成されるようになる。

図３は、記録部２における回路構成を示す概略図である。上述したように感光体ドラム２４の周囲には、その回転方向に沿って帯電ブラシ２３、ＬＥＤ露光ヘッド２６、現像器２２、転写ローラ２５及びＥＲＳブラシ２７が順に配列されている。

帯電ブラシ２３には、帯電電圧印加回路５０が接続されており、正の帯電電圧ＨＶＣが印加される。記録部コントローラ１１０からの制御信号に基づいて帯電電圧印加回路５０が帯電電圧ＨＶＣを帯電ブラシ２３に印加すると感光体ドラム２４の表面は一様に帯電された状態となる。帯電ブラシ２３の下流側には、表面電位センサ３６が配置されており、感光体ドラム２４の表面電位を検知するようになっている。表面電位センサ３６は、帯電ブラシ２３による帯電ムラを検知するために設置されており、そのため帯電ブラシ２３から現像ローラ３８までの間の範囲に設置される。

ＬＥＤ露光ヘッド２６には、記録部コントローラ１１０から画像情報に基づく記録信号が送信され、記録信号に基づいてＬＥＤアレイをオンオフ制御して感光体ドラム２４の表面を選択照射し、感光体ドラム２４の一様に帯電された表面を露光して画像情報に対応した静電潜像を形成する。

現像器２２内の供給ローラ３７、現像ローラ３８及びブレード３９には現像電圧印加回路５１が接続されており、記録部コントローラ１１０からの制御信号に基づいて現像電圧印加回路５１がそれぞれに電圧を印加する。供給ローラ３７には所定の供給電圧が印加されて、現像器２２内のトナーを正に帯電させながら現像ローラ３８に供給する。現像ローラ３８には所定の現像電圧ＨＶＢが印加され、感光体ドラム２４の表面に接触しながら露光部分との電位差を利用してトナーを転移する。また、ブレード３９には所定のバイアス電圧が印加され、現像ローラ３８の表面に対して弾性力によって圧接し現像ローラ３８の表面に付着したトナー層の層厚を均一にする。

転写ローラ２５には、電流検出回路５２を介して転写電圧印加回路５３が接続されており、記録部コントローラ１１０からの制御信号に基づいて転写電圧印加回路５３が転写電圧ＨＶＴを転写ローラ２５に印加し、感光体ドラム２４の表面に形成されたトナー像を電界吸引力により用紙に転写する。電流検出回路５２は、転写ローラ２５と感光体ドラム２３との間で流れる電流値を検知し、検知された電流値に基づいて記録部コントローラ１１０が印加する転写電圧を調整する。

定着ローラ２８にはヒータ駆動回路５４が接続されており、記録部コントローラ１１０からの制御信号に基づいてヒータ駆動回路５４が動作して定着ローラ２８内のヒータランプを発熱させる。定着ローラ２８の表面温度を検知するためにサーミスタ５５が表面に接触して配置されており、サーミスタ５５の検知信号に基づいて記録部コントローラ１１０はヒータ駆動回路５４を制御し、定着ローラ２８の表面温度を所定温度に維持するようにする。

ＥＲＳブラシ２７には分散電圧印加回路５６が接続されており、記録部コントローラ１１０からの制御信号に基づいて分散電圧印加回路５６が分散電圧ＨＶＣＬをＥＲＳブラシ２７に印加し、感光体ドラム２４表面の残留トナーを効率よく分散させるようにする。

記録部コントローラ１１０は、主モータ４０に対して制御信号を送信して駆動制御を行う。主モータ４０は、記録部コントローラ１１０からの制御信号に基づいて、記録部２の感光体ドラム２４等の回転体、用紙搬送部３の各フィードローラ及び給紙部４の給紙ローラ２９を回転制御して、用紙を搬送しながら一連の画像形成処理を行う。給紙動作に際しては、クラッチ４１をオンオフ制御して給紙ローラ２９を回転制御して給紙し、用紙検知センサ４２からの検知信号に基づき搬送制御を行う。

記録部コントローラ１１０には、帯電電圧印加回路５０を制御する帯電制御部１１１と、主モータ４０の回転停止時間及び連続回転時間を計測するためのタイマ１１２と、帯電電圧として印加する複数パターンの設定電圧を記憶する設定電圧テーブル１１３を備えている。

設定電圧としては、例えば、図４のグラフに示すように、通常状態において帯電電圧ＨＶＣとして印加する直流電圧ＤＣ、直流電圧に交流電圧を重畳した電圧ＡＣ１及びＡＣ２といったように設定される。

図５は、帯電ブラシに寝癖が生じている状態で各設定電圧を印加した場合の表面電位Ｖｓを示すグラフである。帯電電圧として直流電圧ＤＣを印加した場合には、表面電位にリップルｒが発生し、寝癖の付いた部分が感光体ドラム表面に接触する部位で周期的に表面電位が変動するようになる。これに対して、帯電電圧として設定電圧ＡＣ１及びＡＣ２を印加した場合には、交流電圧が重畳されているため全体として表面電位が変動するが、その変動がリップルｒを打ち消すように作用して全体として変動が平均化されてリップルｒの変動が緩和されるようになる。そして、検知された表面電位の変動幅が最も小さい設定電圧を帯電電圧として選択すれば、帯電ムラを抑えて画質への影響を小さくすることができる。

図６は、記録動作を行う際に帯電電圧を決定するための処理フローである。まず、待機状態において、主モータ４０が回転停止した場合には、タイマ１１２により回転停止時間を計測するように処理する。そして、記録信号が受信されたかチェックし（Ｓ１００）、受信された場合には、主モータ４０の回転停止時間が所定時間を経過したかタイマ１１２の計測時間に基づいて判定する（Ｓ１０１）。所定時間経過している場合には、主モータ４０の回転を開始し（Ｓ１０２）、それと同時にタイマ１１２により主モータ４０の連続回転時間の計測を開始する。そして、各設定電圧の印加処理を行う（Ｓ１０３）。印加処理は、図４のグラフに示すように、直流電圧ＤＣ、交流電圧を重畳した電圧ＡＣ１及びＡＣ２の順に段階的に印加すればよい。こうして各設定電圧を印加しながら表面電位センサ３６により表面電位を検知していき、各設定電圧による表面電位の変動幅を検知する（Ｓ１０４）。そして、変動幅の最も小さい設定電圧を帯電電圧として選択して記憶する（Ｓ１０５）。

次に、記憶された帯電電圧値に基づいて帯電電圧が決定され（Ｓ１０６）、決定された帯電電圧に基づいて記録処理が行われる（Ｓ１０７）。そして、記録終了か否かチェックされて（Ｓ１０８）、記録終了ではない場合には、主モータ４０の連続回転時間が所定時間経過したかタイマ１１２の計測時間に基づいて判定する（Ｓ１０９）。所定時間経過している場合には、ステップＳ１０３に進み、再度設定電圧の印加処理を行う。所定時間が経過していない場合には、ステップＳ１０６に進み、記憶された帯電電圧値に基づいて再度記録処理を行う。

また、ステップＳ１０１において回転停止時間が所定時間を経過していない場合には、主モータ４０を回転開始し（Ｓ１１０）、それと同時にタイマ１１２により主モータ４０の連続回転時間の計測を開始する。そして、ステップＳ１０６に進み、記憶された帯電電圧値に基づいて記録処理が行われる。

以上のように、待機状態において主モータの回転停止時間が所定時間経過した場合には、帯電ブラシに寝癖が付いている可能性が高いことから、各設定電圧を印加して最も表面電位の変動が少ない設定電圧を帯電電圧に決定することで、帯電ブラシの寝癖による帯電ムラを緩和することができる。また、主モータの連続回転時間が所定時間経過した場合には、帯電ブラシの寝癖が矯正されている可能性が高いことから、再度各設定電圧を印加して最も表面電位の変動が少ない設定電圧を帯電電圧に決定することで、その時の最適の設定電圧を選択し、帯電ムラによる画質の影響を緩和することができる。

本発明に係る実施形態に関する画像形成装置全体の概略断面図である。画像形成装置の全体ブロック図を示している。記録部における回路構成を示す概略図である。各設定電圧の電圧レベルを示すグラフである。各設定電圧を印加した場合の表面電位を示すグラフである。記録動作を行う際に帯電電圧を決定するための処理フローである。

符号の説明

１画像形成装置
２記録部
３用紙搬送部
４給紙部
５給紙カセット
23 帯電ブラシ
36 表面電位センサ

Claims

像担持体と、前記像担持体の表面に帯電ブラシを接触させて帯電させる帯電手段と、前記像担持体の帯電表面を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記像担持体表面に形成された静電潜像にトナーを付着させて可視像化する現像手段と、前記像担持体の表面に形成されたトナー像を用紙に転写させる転写手段と、前記像担持体を回転制御するとともに用紙に画像形成するように前記各手段を制御する制御手段とを備えた画像形成装置において、前記像担持体の帯電表面の電位を検知する表面電位検知手段と、所定の直流電圧又は直流電圧に周波数の異なる交流電圧を重畳した電圧からなる複数パターンの設定電圧のうちいずれかを前記帯電手段に印加する帯電電圧印加手段と、前記帯電電圧印加手段の設定電圧を切り換えて前記表面電位検知手段により検知される表面電位の変動が最も少ない設定電圧を帯電電圧に設定する帯電制御手段とを備えていることを特徴とする画像形成装置。
前記表面電位検知手段は、前記帯電手段から前記現像手段までの間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
前記像担持体が回転停止している時間を計測する計測手段を備えており、前記帯電制御手段は、前記計測手段が所定時間以上計測した場合に帯電電圧の設定制御を行う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。
前記像担持体が連続回転している時間を計測する計測手段を備えており、前記帯電制御手段は、前記計測手段が所定時間以上計測した場合に帯電電圧の設定制御を行うことを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の画像形成装置。