JP2009276503A - 帯電装置および画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】帯電装置を長期間使用すると、放電電極にトナーや塵埃が付着して、安定した放電が得られなくなるが、長期間使用しても安定した放電を可能にして、画質の低下を防止する。
【解決手段】２つの放電電極１００、１０１のうち、一方が固定され、他方が移動可能とされる。移動側の放電電極１００を移動させる移動部１０３が設けられ、移動部１０３は、制御部１１１によって制御される。枚数検知部１１２は、印刷枚数をカウントし、このカウント値が一定値に達すると、制御部１１１は、放電の出力変化が発生すると予測して、移動部１０３を動作させる。移動側の放電電極１００が移動して、重なった状態にあった各放電電極１００、１０１のノコ歯がずれる。放電電極全体のノコ歯が増えることにより、放電ポイントが増え、放電が安定して発生する。
【選択図】図２

Description

本発明は、電子写真方式によって画像を印刷する画像処理装置における帯電装置に関する。

電子写真方式の複写機等の画像処理装置は、帯電、露光、現像、転写及び定着の各プロセスユニットから構成されている。複写の過程において、まずコロナ放電する帯電体により、感光体表面に均一な電荷を与え、感光体表面に、光学系を介して原画像に応じて露光して、静電潜像を形成する。この静電潜像にトナー（現像剤）を静電付着させて現像して、感光体上にトナー像を形成する。次に、転写体により、トナーと逆極性の静電気によりトナー像を記録紙上に転写して、トナーを加熱定着し、記録紙上に、原画像に応じた画像を固定化する。

このような画像処理装置における帯電装置では、感光体に対する電荷はコロナ放電により与えられる。コロナ放電を与える放電電極として、ノコギリ歯状（以下、ノコ歯と呼ぶ）の電極が用いられる。この放電電極は、先鋭なノコギリ歯状の端部を有する針状電極である。

ここで、複数の放電電極を設けることにより、オゾンの発生や汚染が少なく、均一な帯電が得られる。特許文献１には、針状電極を複数個配設して、位相、波形を異にするバイアスをそれぞれに印加し、出力側にこれらの和に相当する周波数の出力バイアスを得るようにすることが記載されている。
特開平５−１０７８７６号公報

しかし、帯電装置を長期間使用すると、電極にトナーや塵埃等の不純物が付着してくる。すると、放電不良が発生して、安定した放電が得られなくなる。その結果、感光体上の帯電電荷が不均一となり、画質が低下する。

本発明は、上記に鑑み、長期間使用したときの画質の低下を防止できる帯電装置の提供を目的とする。

本発明の帯電装置は、被帯電面を帯電するための複数の放電電極と、各放電電極の相対的な位置を変化させる移動部と、移動部を制御する制御部とを備えたものである。制御部は、放電電極による放電の出力変化に関する情報を取得して、この情報に基づいて各放電電極の位置を変化させる。

放電電極において、放電の出力変化が生じると、安定した放電が得られなくなる。制御部は、放電の出力変化に関する情報を取得することにより、放電が不安定になる時期を予測する。この時期になると、制御部は、移動部を動作させる。各放電電極の相対的な位置が変化して、放電電極の放電特性が変わり、再び安定した放電が得られる。

制御部は、放電の出力変化に関する情報として、帯電の動作回数をカウントし、カウント値が一定値を超えたとき、放電電極の位置を変化させる。ここで、帯電の動作が行われるたびに、印刷が行われる。したがって、帯電の動作回数の代わりに、印刷枚数をカウントしてもよい。

移動部は、少なくとも１つの放電電極を移動させる。すなわち、移動部は、固定された放電電極に対して、他の放電電極を移動させる。これにより、各放電電極の相対的な位置が変化する。具体的には、各放電電極は重なるように配置される。移動部は、放電電極を移動させて、各放電電極をずらす。

放電電極がずれることにより、各放電電極のノコ歯の位置がずれる。ノコ歯は放電ポイントであるので、重なっていたノコ歯がずれることにより、放電ポイントが増える。このように、放電ポイントが増えると、放電が安定する。

本発明によると、帯電装置を長期間使用したとき、トナー等の不純物の付着によって放電が不安定になるが、放電電極を移動させることにより、新たな放電ポイントが増える。これによって、放電電極による放電が安定して、被帯電面を均一に帯電させることができ、画質の低下を防止できる。したがって、長期間の使用にもかかわらず、良好な画質を得ることができる画像処理装置を提供できる。

本実施形態の画像処理装置を図１に示す。画像処理装置は、電子写真方式によりコピーやプリントを行うものであって、コピーの場合、原稿を読み取って、画像データを取得し、プリントの場合、外部からの画像データを受け取る。そして、入力された画像データによって表される画像を用紙に印刷して出力する。

画像処理装置の主要な構成は、原稿搬送部（ＡＤＦ）１、画像読取部２、印刷部３、用紙搬送部４および給紙部５からなる。

原稿搬送部１において、少なくとも１枚の原稿が原稿セットトレイ１１にセットされると、原稿は１枚ずつ原稿セットトレイ１１から引き出されて搬送される。原稿は、画像読取り部２の原稿読取窓２ａを通過して、排紙トレイ１２に排出される。

原稿読取窓２ａの上方には、ＣＩＳ（Ｃｏｎｔａｃｔ Ｉｍａｇｅ Ｓｅｎｓｏｒ）１３が配設されている。このＣＩＳ１３は、原稿読取窓２ａを原稿が通過する際に、原稿裏面の画像を主走査方向に繰り返し読み取り、読み取った画像データを出力する。

また、画像読取部２において、原稿が原稿読取窓２ａを通過する際に、第１走査ユニット１５のランプが原稿表面を露光する。第１および第２走査ユニット１５、１６のミラーによって、原稿表面からの反射光が結像レンズ１７に導かれる。結像レンズ１７は、原稿表面の画像をＣＣＤ（ＣｈａｒｇｅＣｏｕｐｌｅｄ Ｄｅｖｉｃｅ）１８上に結像する。ＣＣＤ１８は、原稿表面の画像を主走査方向に繰り返し読み取り、読み取った画像データを出力する。

原稿が画像読取部２上面のプラテンガラス上に置かれた場合は、第１および第２走査ユニット１５、１６は、相互に所定の速度関係を維持しつつ移動して、第１走査ユニット１５のランプがプラテンガラス上の原稿表面を露光する。第１および第２走査ユニット１５、１６によって原稿表面からの反射光が結像レンズ１７に導かれる。結像レンズ１７は、原稿表面の画像をＣＣＤ１８上に結像する。

ＣＩＳ１３もしくはＣＣＤ１８から出力された画像データは、制御部に入力され、制御部は、画像データに対して、各種の画像処理を施し、処理後の画像データを印刷部３に出力する。

印刷部３は、画像データに基づく画像を用紙に記録するものであって、感光体ドラム２１、帯電装置２２、光書込ユニット２３、現像装置２４、転写ユニット２５、クリーニングユニット２６および定着ユニット２７等を備えている。

感光体ドラム２１は、一方向に回転駆動される。クリーニングユニット２６は、感光体の表面をクリーニングする。帯電装置２２は、感光体ドラム２１の表面を均一に帯電する。なお、帯電装置２２は、チャージャー型のものであっても、感光体ドラム２１に接触するローラ型やブラシ型のものであっても良い。

光書込ユニット２３は、２つのレーザ照射部２８ａ、２８ｂおよび２つのミラー群２９ａ、２９ｂを備えるレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）である。この光書込ユニット２３では、入力された画像データに応じたレーザ光を各レーザ照射部２８ａ、２８ｂからそれぞれ出射する。これらのレーザ光は、各ミラー群２９ａ、２９ｂを介して感光体ドラム２１に照射される。均一に帯電された感光体ドラム２１表面が露光され、感光体ドラム２１表面に静電潜像が形成される。

この光書込ユニット２３は、高速印字処理に対応するために２つのレーザ照射部２８ａ、２８ｂを備えた２ビーム方式を採用して、照射タイミングの高速化に伴う負担を軽減している。

なお、光書込ユニット２３として、レーザスキャニングユニットの代わりに、発光素子をアレイ状に並べたＥＬ書き込みヘッドやＬＥＤ書き込みヘッドを用いることもできる。

現像装置２４は、トナーを感光体ドラム２１表面に供給して、静電潜像を現像し、トナー像を感光体ドラム２１表面に形成する。転写ユニット２５は、感光体ドラム２１表面のトナー像を用紙搬送部４により搬送されてきた用紙に転写する。定着ユニット２７は、用紙を加熱および加圧して、用紙上のトナー像を定着する。この後、用紙は、用紙搬送部４により排紙トレイ４７まで搬送されて排出される。また、クリーニングユニット２６は、現像、転写後に感光体ドラム２１の表面に残留したトナーを除去して回収する。

転写ユニット２５は、転写ベルト３１、駆動ローラ３２、従動ローラ３３および弾性導電性ローラ３４等を備えている。転写ベルト３１は、各ローラ３２〜３４と他のローラに張架され、駆動ローラ３２の駆動により回転される。転写ベルト３１は、所定の抵抗値、例えば、１×１０^９〜１×１０^１３Ω／ｃｍを有しており、その表面に載せられた用紙を搬送する。弾性導電性ローラ３４は、転写ベルト３１を介して感光体ドラム２１に押し付けられ、転写ベルト３１上の用紙を感光体ドラム２１表面に押し付ける。この弾性導電性ローラ３４には、感光体ドラム２１表面のトナー像の電荷とは逆極性の電界が印加され、この逆極性の電界により感光体ドラム２１表面のトナー像が転写ベルト３１上の用紙に転写される。例えば、トナー像が（−）極性の電荷を有している場合は、弾性導電性ローラ３４に印加されている電界の極性が（＋）極性にされる。

定着ユニット２７は、加熱ローラ３５および加圧ローラ３６を備えている。加熱ローラ３５内部には、ローラ表面を所定温度（定着温度：概ね１６０〜２００℃）に加熱するための熱源が設けられている。また、加熱ローラ３５に対して加圧ローラ３６が所定圧で圧接されるように、加圧ローラ３６の両端に図示しない加圧部材が配置されている。加熱ローラ３５と加圧ローラ３６間の圧接部（定着ニップ部と称される）に用紙が搬送されて来ると、各ローラ３５、３６により用紙が搬送されつつ、用紙上の未定着トナー像が加熱溶融され加圧されて、トナー像が用紙上に定着される。

用紙搬送部４は、用紙を搬送するための複数対の搬送ローラ４１、一対のレジストローラ４２、搬送経路４３、反転搬送経路４４、複数の分岐爪４５および一対の排紙ローラ４６等を備えている。

給紙部５は、複数の給紙トレイ５１を備えている。各給紙トレイ５１は、用紙を蓄積しておくためのトレイであり、印刷部３の下方に設けられている。また、各給紙トレイ５１は、用紙を一枚ずつ引き出すためのピックアップローラ等を備えている。引き出した用紙は、用紙搬送部４の搬送経路４３に送り出される。高速印字処理を目的として、各給紙トレイ５１は、定型サイズの用紙を５００〜１５００枚収納可能な容積を有している。

また、給紙部５として、複数種の用紙を多量に収納可能な大容量給紙カセット（ＬＣＣ）５２と、主として不定型サイズの用紙を供給するための手差しトレイ５３とが設けられている。

給紙部５から供給された用紙は、用紙の先端がレジストローラ４２に達するまで搬送経路４３を搬送される。レジストローラ４２は、一時的に停止しているので、用紙の先端がレジストローラ４２に達して当接すると、用紙が撓む。この撓んだ用紙の弾性力により、用紙の先端がレジストローラ４２に平行になるように揃えられる。この後、レジストローラ４２の回転が開始され、レジストローラ４２により用紙が印字部３の転写ユニット２５に搬送される。定着後の用紙は、排紙ローラ４６により排紙トレイ４７に搬送される。

レジストローラ４２の停止および回転は、レジストローラ４２と駆動軸間のクラッチをオンオフしたり、あるいはレジストローラ４２の駆動源であるモータをオンオフすることにより行われる。

上記のように用紙が搬送されることにより、用紙の表面に画像が印刷されて記録される。用紙の裏面にも画像を記録する場合は、分岐爪４５の回転により、搬送経路４３と反転搬送経路４４の分岐路を切り替える。搬送される用紙は、反転搬送経路４４で表裏を反転され、反転搬送経路４４を介して搬送経路４３のレジストローラ４２に戻る。これにより、用紙の裏面にも画像が記録される。

搬送経路４３及び反転搬送経路４４においては、用紙の位置等を検出するセンサが各所に配置される。各センサにより検出された用紙の位置に基づいて、制御部は、搬送ローラ４１やレジストローラ４２を駆動制御して、用紙の搬送及び位置決めを行う。

排紙トレイ４７は、手差しトレイ５３とは反対側の側面に配置されている。この排紙トレイ４７に代えて、用紙の後処理（ステープル、パンチ処理、オフセット積載等々）を行う後処理装置を設けたり、複数段の排紙トレイをオプションとして配置することも可能である。

次に、上記の画像処理装置における帯電装置２２について説明する。図２に示すように、帯電装置２２は、複数の放電電極１００、１０１と、グリッド電極１０２とを備えている。ここでは、放電電極１００、１０１は２つとされる。帯電装置２２は、被帯電面である感光体ドラム２１表面に対向して配置される。

そして、一方の放電電極１００が移動自在とされ、他方の放電電極１０１は固定されている。固定側の放電電極１００を移動させる移動部１０３が設けられる。一方の放電電極１００の移動により、各放電電極１００、１０１の相対的な位置が変化する。

放電電極１００、１０１は、図３、４に示すように、多数のノコ歯１０４が一列に等間隔に並んで形成されたステンレス鋼製平板状の電極である。ノコ歯１０４のピッチは２ｍｍ、ノコ歯１０４の高さは２ｍｍとされる。２つの放電電極１００、１０１は、互いに近接して、感光体ドラム２１の軸方向に沿って平行に並べて配される。

固定側の放電電極１０１は、電極ホルダ１０５にビスにより取り付けられる。電極ホルダ１０５は、ポリカーボネート等の電気絶縁性の材料から形成され、シールドケース１０６に内装される。シールドケース１０６は、ステンレス鋼等の導電性の材料から形成され、画像処理装置のフレームに着脱可能に取り付けられ、アースに接続されている。

移動側の放電電極１００は、ガイドレールにスライド自在に支持される。ガイドレールは、電極ホルダ１０５に形成される。図５に示すように、この放電電極１００は、固定側の放電電極１０１よりも長く形成され、その一端側に、移動部１０３が設けられる。移動部１０３は、ソレノイドとされ、放電電極１００に連結されたロッド１０７の他端が接続される。ロッド１０７の一端が、放電電極１００に形成された孔に嵌め込まれる。移動部１０３の作動により、ロッド１０７がスライドして、図６に示すように、放電電極１００が横方向にスライドする。あるいは、移動部１０３をモータとギアから構成してもよく、ギアとロッド１０７によりラックピニオンが形成される。移動部１０３は、シールドケース１０６に一体的に装着される。なお、横方向は、感光体ドラム２１の軸方向と平行な方向である。

各放電電極１００、１０１に、電源１１０が接続されている。電源１１０は、制御部１１１によって制御され、放電電極１００、１０１に電圧を印加する。シールドケース１０６が対向電極として機能し、放電電極１００、１０１からコロナ放電が発生する。シールドケース１０６の感光体ドラム２１側にグリッド電極１０２が配置される。図示しない電源からグリッド電極１０２にグリッド電圧が印加され、感光体ドラム２１における表面電位が均一にされる。

また、移動部１０３は、制御部１１１によって動作を制御される。制御部１１１は、画像処理装置全体の動作を制御する。したがって、制御部１１１は、印刷のタイミングに応じて帯電装置２２を制御する。さらに、制御部１１１は、放電電極１００、１０１による放電の出力変化に基づいて移動部１０３を制御する。

すなわち、放電電極１００、１０１のノコ歯１０４のライフによって、感光体ドラム２１の帯電性は低下し、放電の出力が変化する。ノコ歯１０４のライフは、印刷回数に対応する。印刷回数が増えるにしたがって、ノコ歯１０４に付着するトナーや塵埃等の不純物が増大し、放電が不安定となる。図７に示すように、印刷枚数が増えるにしたがって、感光体ドラム２１の表面電位が徐々に低下する。なお、図７における２つの放電電極１００、１０１による帯電性能の実験では、放電電極１００、１０１への供給電流を−７００μＡ、グリッドバイアスを−６５０Ｖとした。

このような放電の出力変化に関する情報を取得するために、印刷枚数が検出される。帯電装置２２が動作して、感光体ドラム２１が帯電されるたびに印刷が行われる。帯電の動作回数は、印刷枚数と同じである。そこで、印刷枚数をカウントする枚数検知部１１２が設けられる。制御部１１１は、枚数検知部１１２からの出力に基づいて、放電の出力変化を予測する。

ライフに伴う放電の出力変化によって、帯電性が低下するが、印刷枚数のカウント値を監視することにより、放電の出力変化が許容範囲を超える時期を予測することができる。許容範囲を超える前に、出力変化を解消すれば、画質の低下が発生するのを未然に防止できる。

この出力変化を解消するためには、放電電極１００、１０１の放電ポイントを増やすとよい。各放電電極１００、１０１の相対的な位置を変えることにより、放電ポイントが増加する。放電ポイントの増加によって、安定した放電が行われ、低下した感光体ドラム２１の表面電位が上昇して、ドラム表面の帯電電荷が均一になる。そこで、制御部１１１は、印刷枚数のカウント値が一定値、例えば２５００００（２５０Ｋ）を超えたとき、移動部１０３を動作させて、各放電電極１００、１０１の位置をずらす。

図８に示すように、画像処理装置において、印刷要求がある（Ｓ１）と、制御部１１１は、カウント値を確認して（Ｓ２）、放電の出力変化が現れるかを判断する（Ｓ３）。カウント値が一定値に達していないとき、制御部１１１は、帯電装置２２を含む各装置を動作させて印刷処理を実行する（Ｓ５）。枚数検知部１１２は、１回印刷するごとにカウントアップして、カウント値を更新する（Ｓ６）。

カウント値が一定値に達したとき、制御部１１１は、放電の出力変化が出現すると予測して、移動部１０３を動作させる（Ｓ４）。移動側の放電電極１００が固定側の放電電極１０１に対してずれる。すなわち、当初の２つの放電電極１００、１０１は、ノコ歯１０４が重なるように位置決めされている。このとき、２つの放電電極１００、１０１は重なっているため、放電ポイントは、１つの放電電極１００、１０１のノコ歯１０４の数と同数となる。

一方の放電電極１００が移動することにより、互いのノコ歯１０４がずれる。このとき、スライド量は、ノコ歯１０４のピッチの半分の１ｍｍとされる。したがって、図４に示すように、２つの放電電極１００、１０１のノコ歯１０４が交互に並び、放電電極全体でのノコ歯１０４のピッチは１ｍｍとなる。このように、ノコ歯１０４のピッチを狭くすることにより、放電電極全体の放電ポイントが当初よりも２倍になる。制御部１１１は、放電電極１００の位置を変更した後、印刷処理を行う（Ｓ５）。印刷回数はカウントアップされていく。

このように、放電電極１００を移動することにより、放電ポイントが増加する。長期間の使用によって、ノコ歯１０４にトナー等の不純物が付着しても、きれいなノコ歯１０４が出現することになり、安定した放電を行うことができ、感光体ドラム２１の表面を均一に帯電することができる。しかも、一方の放電電極１００が移動するときに、重なっているノコ歯１０４に付着している不純物が剥がれる。ノコ歯１０４が再生されて、安定した放電が可能となる。

上記の放電電極１００は横方向に移動可能とされたが、図９に示すように、縦方向に移動可能としてもよい。図１０に示すように、移動側の放電電極１００は、固定側の放電電極１０１よりも両端が長く形成され、両端に移動部１０３が設けられる。移動部１０３は、上記と同様にソレノイドやモータとされ、ロッド１０７によって放電電極１００と移動部１０３とが連結される。なお、縦方向は、感光体ドラム２１の半径方向である。

制御部１１１は、印刷枚数のカウント値が一定値になったとき、移動部１０３を動作させる。当初、各放電電極１００、１０１のノコ歯１０４は重なった状態とされ、移動側の放電電極１００が感光体ドラム２１に近づくように移動する。移動量は、ノコ歯１０４の高さの半分の１ｍｍとされる。このように放電電極１００が移動することにより、ノコ歯１０４の位置がずれ、放電ポイントが２倍に増える。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。放電電極の移動として、横方向の移動と縦方向の移動を組み合わせてもよい。移動側の放電電極が縦横に移動自在に設けられる。例えば、縦横に移動する移動台が設けられ、移動台に放電電極が装着される。

３つ以上の放電電極がある場合、複数の放電電極を重ねるように並べておき、カウント値が一定値の整数倍に達するたびに、１つの放電電極が移動される。各放電電極のスライド量はそれぞれ異なる。したがって、放電電極がずれる毎に、放電ポイントが増えていく。

複数の放電電極をそれぞれ移動可能としてもよく、移動部は、各放電電極を同時に移動させて、それぞれのノコ歯の位置が変更される。

本発明の画像処理装置の概略構成図 帯電装置の制御ブロック図 放電電極の斜視図 放電電極のノコ歯を示す図 （ａ）スライド前の放電電極の平面図、（ｂ）スライド前の放電電極の側面図、（ｃ）スライド後の放電電極の側面図 横方向にスライドする放電電極の斜視図 放電電極のスライド前後でのドラム帯電性の変化を示す図 放電電極を移動させるときのフローチャート 縦方向にスライドする放電電極の斜視図 （ａ）縦方向に移動する放電電極の平面図、（ｂ）同じく放電電極の側面図

符号の説明

２２ 帯電装置
１００ 放電電極
１０１ 放電電極
１０３ 移動部
１０４ ノコ歯
１１１ 制御部
１１２ 枚数検知部

Claims (7)

1. 被帯電面を帯電するための複数の放電電極と、各放電電極の相対的な位置を変化させる移動部と、移動部を制御する制御部とを備え、制御部は、放電電極による放電の出力変化に関する情報を取得して、この情報に基づいて各放電電極の位置を変化させることを特徴とする帯電装置。
2. 制御部は、放電の出力変化に関する情報として、帯電の動作回数をカウントし、カウント値が一定値を超えたとき、放電電極の位置を変化させることを特徴とする請求項１記載の帯電装置。
3. 移動部は、少なくとも１つの放電電極を移動させることを特徴とする請求項１または２記載の帯電装置。
4. 各放電電極は重なるように配置され、移動部は、放電電極を移動させて、各放電電極をずらすことを特徴とする請求項３記載の帯電装置。
5. 被帯電面を帯電するための帯電装置を備えた画像処理装置であって、帯電装置は、複数の放電電極と、各放電電極の相対的な位置を変化させる移動部と、移動部を制御する制御部とを備え、制御部は、放電電極による放電の出力変化に関する情報を取得して、この情報に基づいて各放電電極の位置を変化させることを特徴とする画像処理装置。
6. 制御部は、放電の出力変化に関する情報として、印刷枚数をカウントし、カウント値が一定値を超えたとき、放電電極の位置を変化させることを特徴とする請求項５記載の画像処理装置。
7. 移動部は、固定された放電電極に対して、他の放電電極を移動させることを特徴とする請求項５または６記載の画像処理装置。

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