JP2010002582A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

【課題】中空の弾性材からなるシャフトレスの帯電ローラの従動回転位置を検出することができる画像形成装置を得る。
【解決手段】回転支軸を有しない中空の弾性材からなる帯電ローラ４を有する帯電装置を備えた画像形成装置。帯電ローラ４は感光体ドラム２の表面に接触して該感光体ドラム２の回転に従動回転する。帯電ローラ４の従動回転位置を決めるとともに帯電ローラ４に給電するための規制部材は、帯電ローラ４の自由形状より大きな空間を有し、従動回転時に帯電ローラ４を規制する規制面を有している。帯電ローラ４の従動回転位置を検出するため、帯電ローラ４の一端部に軸方向と直交する方向に貫通する穴部４ａ，４ｂを設けるとともに、発光素子２１及び受光素子２２を配置し、光が穴部４ａ，４ｂを透過する時間に基づいて帯電ローラ４の従動回転位置を判定するようにした。
【選択図】図４

Description

本発明は、画像形成装置、特に、複写機やプリンタなどの電子写真方式による画像形成装置に関する。

この種の画像形成装置において、一方向に回転駆動される感光体ドラムの表面を所定の電位に帯電させる帯電手段として、従来では、金属製の支軸に導電性のゴム材を巻回した帯電ローラが用いられていた。支軸は軸受け部材にて回転自在に保持され、かつ、ばねで圧接されている。これにて、帯電ローラは感光体ドラムの表面に接触して該感光体ドラムの回転に従動回転することになる。

しかしながら、シャフト付きの帯電ローラでは、シャフトを付ける分コストが上昇し、軸受け部材や圧接用のばねを必要とするのでコストがさらに上昇し、また、構成が複雑化する。

そこで、特許文献１には、シャフトレスで中空の弾性部材からなる帯電ローラが提案されている。この帯電ローラは規制部材で囲まれて位置規制されつつ感光体ドラムの回転に伴って従動回転し、感光体ドラムに電荷を付与する。しかし、この帯電ローラは、中空の弾性材からなり、従動回転時には潰れた形状に変形するため、感光体ドラムを起動したときに正常な位置で従動回転しないおそれがある。正常な位置で従動回転しないと感光体ドラムの帯電不良や異常放電を生じ、画像ノイズの原因となる。
特開２００６−１６３１９７号公報

そこで、本発明の目的は、中空の弾性材からなるシャフトレスの帯電ローラの従動回転位置を検出することができる画像形成装置を提供することにある。本発明の他の目的は、前記目的を達成するとともに、帯電ローラが正常な従動回転位置にない場合でもリカバリー可能な画像形成装置を提供することにある。

以上の目的を達成するため、本発明の一形態である画像形成装置は、
一方向に回転駆動される感光体ドラム上にトナー画像を形成する電子写真方式による画像形成装置において、
回転支軸を有しない中空の弾性材からなり、感光体ドラムの表面に接触して該感光体ドラムの回転に従動回転する帯電ローラと、
帯電ローラの従動回転位置を決めるための規制部材と、
帯電ローラが正常な従動回転位置にあるか否かを検出する検出手段と、
を含む帯電装置と、
感光体ドラム、帯電装置を含めて画像形成処理を制御する制御手段と、
を備え、
前記規制部材は、帯電ローラの自由形状より大きな空間を有し、帯電ローラの従動回転時には規制面で帯電ローラを位置規制し、かつ、摺動反力で帯電ローラを感光体ドラムに押し付け、
前記検出手段は、帯電ローラの画像形成領域外に軸方向とほぼ直交する方向に貫通する穴部と、該穴部に光を照射する発光手段と、該穴部から出射する光を受光する受光素子とからなり、光が該穴部を透過する時間に基づいて帯電ローラの従動回転位置を判定すること、
を特徴とする。

前記画像形成装置において、帯電ローラは感光体ドラムの回転に伴って従動回転し、正常な位置で従動回転しているときは特定の断面形状に変形した状態となり、帯電ローラに軸方向とほぼ直交する方向に貫通する穴部も特定の形状に変形する。この穴部を透過する光の透過時間を測定することにより、帯電ローラが正常な従動回転位置にあるか否かを検出することができる。また、帯電ローラの回転速度を検出することもできる。

前記検出手段によって帯電ローラが正常な従動回転位置にあることを検出できないときは、リカバリー処理を実行することにより、帯電ローラを正常な従動回転位置に戻すことが可能である。

以下、本発明に係る画像形成装置の実施例について、添付図面を参照して説明する。

（画像形成装置の概略構成、図１参照）
まず、本発明に係る画像形成装置の一実施例について図１を参照して説明する。図１は電子写真方式によるプリンタの概略構成を示し、プロセスユニット１は、矢印Ｅ方向に回転駆動される感光体ドラム２、帯電装置３、現像器６、残留トナーのクリーニングブレード７、トナー回収部８、転写ローラ９、レーザ走査光学ユニット１０を備えている。

画像形成は周知の電子写真方式にて行われる。即ち、感光体ドラム２が所定の速度で矢印Ｅ方向に回転駆動され、その表面は帯電装置３にて所定の電位に帯電され、画像データに基づいて変調されたレーザビームＬＢにて静電潜像が形成され、現像器６にて現像される。一方、転写材Ｓは感光体ドラム２と転写ローラ９とのニップ部を矢印Ｆ方向に搬送され、トナー画像を転写される。その後、転写材Ｓは図示しない定着器でトナーの定着を施され、プロセスユニット１の外部に排出される。

また、プリンタには制御部１１が設けられている。この制御部１１は前記プロセスユニット１を含めてプリンタの各部分の状態や動作を制御し、特に、以下に説明する帯電装置３の動作を制御する。

（帯電装置、図２及び図３参照）
図２に示すように、帯電装置３は、帯電ローラ４と規制部材５とで構成されている。帯電ローラ４は、回転支軸を有しない（シャフトレス）中空の弾性材からなり、感光体ドラム２の表面に接触して感光体ドラム２の回転に基づいて従動回転する。詳しくは、この帯電ローラ４は、ＰＡ，ＰＩ，ＰＦＡ，ＰＴＥＥなどの導電性樹脂や非導電性樹脂に導電性コート処理を施したチューブ、あるいは、導電性ゴムからなり、表面抵抗は１０⁵〜１０⁸Ωであり、外径は８．５ｍｍ（外径３０ｍｍの感光体ドラム２に対する）、肉厚は０．１ｍｍである。なお、これらの数値は例示であることは勿論である。

前記帯電ローラ４は、感光体ドラム２の表面に載置されており、その従動回転位置を決めるための規制部材５が配置されている。また、規制部材５は、帯電ローラ４に対して所定の電圧を供給できるように導電性を有し、Ｎｉめっきを施した鉄やステンレスなどにて形成されている。規制部材５から供給される電圧が帯電ローラ４を介して感光体ドラム２に印加される。なお、帯電ローラ４へは他の導電性部材によって電圧が供給されてもよい。

規制部材５は、帯電ローラ４の自由形状より大きな空間を有し、従動回転時に帯電ローラ４の位置を規制する規制面５ａを有している。感光体ドラム２が静止しているとき（図２（Ａ）参照）、帯電ローラ４は自由状態であり、規制部材５とは接触していないが、背面５ｂに接触している。感光体ドラム２が矢印Ｅ方向に起動されると、従動回転しつつ規制面５ａに接触する（図２（Ｂ）参照）。

さらに、感光体ドラム２が回転を継続すると、帯電ローラ４は感光体ドラム２の回転に伴って矢印ｅ方向に従動回転し、かつ、従動回転時には規制面５ａが帯電ローラ４を規制する（図２（Ｃ）参照）。これにて、帯電ローラ４は若干押し潰された形状に変形し、かつ、摺動反力Ｇで感光体ドラム２の表面に適度な圧力で押し付けられる。帯電ローラ４の正常な従動回転位置とは図２（Ｃ）に示す位置であり、この回転位置において、感光体ドラム２が正常な状態で所定の電位に帯電される。

図３（Ａ），（Ｂ），（Ｃ），（Ｄ）に規制部材５の種々の形状を示し、図３（Ｄ）に示すように上部が開口していてもよい。図３の各図は帯電ローラ４が正常位置で従動回転している状態を示している。なお、帯電ローラ４が従動回転している状態（断面形状）は、帯電ローラ４や規制部材５の形状、材質、配置関係などにより、種々の形態となる。

（検出手段、図４〜図６参照）
ところで、前記帯電ローラ４はシャフトレスの中空弾性材からなり、若干押し潰された状態で従動回転するため、感光体ドラム２を起動させたとき、正常な位置で従動回転しないおそれがある。そこで、本実施例では、帯電ローラ４が正常な従動回転位置にあるか否かを検出する検出手段２０を設けた。

検出手段２０は、図４及び図５に示すように、帯電ローラ４の画像形成領域外である一端部に軸方向とほぼ直交する方向に貫通する穴部４ａ，４ｂと、穴部４ａに光（拡散光）を照射する発光素子２１と、穴部４ｂから出射する光を受光する受光素子（光電変換素子）２２とで構成されている。なお、発光素子２１及び受光素子２２を帯電ローラ４の外周面からは離れた位置に配置し、光をライトガイドで導くようにしてもよい。この検出手段２０は帯電ローラ４の一端部のみに設けてもよく、あるいは、帯電ローラ４の両端部であって画像形成領域外にそれぞれ設けてもよい。

帯電ローラ４が正常位置で所定の断面形状（図６（Ａ）参照）で従動回転しているとき、穴部４ａ，４ｂも特定の形状に変形する。このとき、受光素子２２の検出結果（検出出力）を図６（Ｂ）に示す。高出力領域Ａは光が穴部４ａ，４ｂを通過している状態での検出出力である。一方、帯電ローラ４が正常でない位置で従動回転していれば、帯電ローラ４の断面形状は図６（Ａ）とは異なったものとなり、例えば、図７（Ａ）に示す断面形状である。この場合の受光素子２２による検出結果を図７（Ｂ）に示す。高出力領域Ａは図６（Ｂ）と比べて短くなる。

このように、受光素子２２の出力を得て高出力領域Ａを測定し、高出力領域Ａが所定の値にあるとき、帯電ローラ４が正常な従動回転位置にあると判断してよい。また、検出出力のピーク値間Ｂの時間を計測することで帯電ローラ４の回転速度を検出することもできる。

以上の如く、検出手段２０を用いることにより、帯電ローラ４が正常位置で従動回転しているか否か、あるいは、帯電ローラ４の回転速度を容易に検出することができる。また、検出手段２０を帯電ローラ４の画像形成領域外に設けることで、検出手段２０がトナーなどで汚れて誤検出を生じるおそれを少なくすることができる。さらに、図４に示したように、発光素子２１及び受光素子２２を帯電ローラ４の外周面に近接して配置することで、帯電ローラ４が正常な従動回転位置からずれた場合、帯電ローラ４の外周面が発光素子２１又は受光素子２２に当接し、その反力で帯電ローラ４が正常位置に戻ることが期待できる。

（検出の態様及びリカバリー処理）
前記検出手段２０による検出は、帯電ローラ４に正規の帯電電圧を印加して行ってもよく、あるいは、正規電圧よりも高い又は低い検出用の電圧を印加して行ってもよい。検出の結果、帯電ローラ４が正常な従動回転位置にあることを検出した後は、帯電ローラ４に正規帯電電圧を印加してプリント処理を実行する。

一方、検出手段２０によって帯電ローラ４が正常な従動回転位置にあることを検出できないとき、リカバリー処理を実行する。リカバリー処理とは、不正常な状態にある帯電ローラ４を正常な状態に戻すことが可能な処理である。例えば、（１）感光体ドラム２を停止させて再回転させる処理、（２）感光体ドラム２を停止させて一旦逆転させ、さらに再回転させる処理、（３）帯電ローラ４に位置検出時とは異なる値の直流電圧又は交流を重畳した直流電圧を印加する処理である。これ以外にも、帯電ローラ４に何らかの外力を作用させて帯電ローラ４の位置を強制的に移動させるなどの処理を行ってもよい。

前記リカバリー処理は同じ種類のリカバリー処理を複数回繰り返してもよく、あるいは、異なる種類のリカバリー処理を実行するようにしてもよい。それぞれのリカバリー処理の後では、前記検出手段２０による検出を再度実行し、帯電ローラ４が正常位置にリセットされたことが検出されれば、プリント処理に移行する。検出を再度実行しても正常な従動回転位置にあることを検出できないときは、表示パネルなどにエラーを表示し、併せてプリンタの動作を停止させる。ここでのエラー表示は、ユーザーに帯電ローラ４を含むユニットの交換を知らせるものであってもよく、あるいは、サービスマンコールを示すものであってもよい。

（制御手順、図８及び図９参照）
ここで、制御手順について図８及び図９に示すフローチャートに基づいて説明する。図８は制御手順の第１例を示し、まず、感光体ドラム２を起動し、帯電ローラ４に電圧を印加する（ステップＳ１）。次に、帯電ローラ４の従動回転位置を前記検出手段２０によって検出する（ステップＳ２）。検出の結果、従動回転位置が正常であれば（ステップＳ３でＹＥＳ）、帯電ローラ４に正規帯電電圧を印加してプリント処理を実行する（ステップＳ４）。

従動回転位置が異常であれば（ステップＳ３でＮＯ）、リカバリー処理の回数Ｎをカウントアップする（ステップＳ５）。次に、リカバリー処理の回数ＮがＫよりも小さければ（ステップＳ６でＹＥＳ）、リカバリー処理を実行する（ステップＳ７）。リカバリー処理とは前述した処理（１），（２），（３）又はその他の好ましいリカバリー処理のいずれかである。Ｋはリカバリー処理を実行する回数を規制する数値であり、例えば３である。１回のリカバリー処理を実行した後は、ステップＳ２へ戻って検出手段２０により再度帯電ローラ４の従動回転位置を検出する。その結果、帯電ローラ４が正常位置にリセットされたことが確認されると、プリント処理に移行する。

２回のリカバリー処理を実行したとしても帯電ローラ４が正常位置にリセットされない場合（ステップＳ６でＮＯ）、図示しない表示パネル上にエラー表示を行う（ステップＳ８）。なお、複数回実行されるリカバリー処理は、同じ種類の処理内容であってもよいし、異なる種類の処理内容であってもよい。

図９は制御手順の第２例を示し、ステップＳ１からステップＳ４は前記第１例と同じ処理を実行する。検出の結果、帯電ローラ４の従動回転位置が異常であれば（ステップＳ３でＮＯ）、前述したリカバリー処理（１）を実行する（ステップＳ１１）。その後、検出手段２０により帯電ローラ４の従動回転位置を検出し（ステップＳ１２）、正常位置にリセットされれば（ステップＳ１３でＹＥＳ）、プリント処理に移行する。

リカバリー処理（１）の後であっても従動回転位置が異常であれば（ステップＳ１３でＮＯ）、前述したリカバリー処理（２）を実行し（ステップＳ１４）、検出手段２０により帯電ローラ４の従動回転位置を検出し（ステップＳ１５）、正常位置にリセットされれば（ステップＳ１６でＹＥＳ）、プリント処理に移行する。

リカバリー処理（２）を実行したとしても帯電ローラ４が正常位置にリセットされない場合（ステップＳ１６でＮＯ）、図示しない表示パネル上にエラー表示を行う（ステップＳ１７）。なお、図８及び図９に示した制御手順において、ステップＳ３で帯電ローラが正常な従動回転位置にあることが検出されない場合、リカバリー処理を実行することなく、ステップＳ８又はステップＳ１７で直ちにエラー表示を行うようにしてもよい。また、前記ステップＳ１１，Ｓ１４で実行されるリカバリー処理は様々な処理を採用できることは勿論である。

（感光体ドラムの回転と検出タイミング、図１０参照）
ところで、感光体ドラム２の回転駆動と検出手段２０による検出タイミングとは種々の態様がある。特に、前記制御手順は、プリント処理に移行する直前に行われる検出について説明している。帯電ローラ４が正常な従動回転位置にあるか否かはプリント処理中であっても検出することが好ましい。この場合、帯電ローラ４が正常な従動回転位置にあることが検出されなければ、プリント処理を終了させるか、プリント処理を中断して前記リカバリー処理を実行してもよい。

図１０に、感光体ドラム２の回転駆動のオン、オフと検出手段２０の検出タイミングの種々の態様を示す。図１０（Ａ）に示すように、感光体ドラム２の回転オン、オフに同期して検出手段２０をオン、オフさせてもよい。図１０（Ｂ）に示すように、感光体ドラム２の回転オン、オフに対して検出手段２０のオン、オフタイミングを若干遅延させてもよい。あるいは、図１０（Ｃ）に示すように、感光体ドラム２が回転駆動されている間に、短時間で検出手段２０による検出を実行するようにしてもよい。

なお、帯電ローラ４の位置検出からプリント処理にわたって、感光体ドラム２を連続してオン状態としてもよく、同様に検出手段２０による検出動作も連続してオン状態としてもよい。

また、図１０に示した感光体ドラム２の回転駆動と検出手段２０による検出タイミングは、画像形成装置の周囲の環境（温度や湿度など）に応じて変更してもよい。さらに、検出手段２０を用いることにより、感光体ドラム２の回転開始から帯電ローラ４が正常に従動回転するまでの時間を検出することもできる。この時間をプリント処理の制御に取り入れて、感光体ドラム２の起動から画像を該ドラム２上に描画するタイミングなどを制御するようにしてもよい。

また、前記実施例によれば、検出結果に基づいて帯電ローラの回転速度を検出することもできる。検出された回転速度が所定の値でなければ、帯電ローラが正常な位置で正常に従動回転していないことを意味し、この場合にも前述のリカバリー処理を行うことにより、帯電ローラを正常に復帰させることができる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る画像形成装置は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できる。

特に、本発明が適用される画像形成装置としては、モノクロのプリンタに限定するものではなく、カラープリンタあるいは複写機やファクシミリとの複合機などであってもよい。また、規制部材に電力を供給する機構などは任意である。

また、帯電ローラに形成した穴部の形状は、円形状に限らず、角形状など光が通過し、その透過時間を検出できる形状であればよい。

本発明に係る画像形成装置の一実施例を示す概略構成図である。 帯電ローラの静止、従動回転開始、従動回転時の状態を示す立面図である。 規制部材の種々の形状を示す立面図である。 検出手段の一例を示す斜視図である。 帯電ローラに形成した穴部を示す断面図である。 （Ａ）は帯電ローラが正常な従動回転位置にあるときの断面図であり、（Ｂ）はその検出結果を示すグラフである。 （Ａ）は帯電ローラが正常でない従動回転位置にあるときの断面図であり、（Ｂ）はその検出結果を示すグラフである。 制御手順の第１例を示すフローチャート図である。 制御手順の第２例を示すフローチャート図である。 検出手段の動作タイミングを示すチャート図である。

符号の説明

１…プロセスユニット
２…感光体ドラム
３…帯電装置
４…帯電ローラ
４ａ，４ｂ…穴部
５…規制部材
５ａ…規制面
１１…制御部
２０…検出手段
２１…発光素子
２２…受光素子

Claims (10)

1. 一方向に回転駆動される感光体ドラム上にトナー画像を形成する電子写真方式による画像形成装置において、
   回転支軸を有しない中空の弾性材からなり、感光体ドラムの表面に接触して該感光体ドラムの回転に従動回転する帯電ローラと、
   帯電ローラの従動回転位置を決めるための規制部材と、
   帯電ローラが正常な従動回転位置にあるか否かを検出する検出手段と、
   を含む帯電装置と、
   感光体ドラム、帯電装置を含めて画像形成処理を制御する制御手段と、
   を備え、
   前記規制部材は、帯電ローラの自由形状より大きな空間を有し、帯電ローラの従動回転時には規制面で帯電ローラを位置規制し、かつ、摺動反力で帯電ローラを感光体ドラムに押し付け、
   前記検出手段は、帯電ローラの画像形成領域外に軸方向とほぼ直交する方向に貫通する穴部と、該穴部に光を照射する発光素子と、該穴部から出射する光を受光する受光素子とからなり、光が該穴部を透過する時間に基づいて帯電ローラの従動回転位置を判定すること、
   を特徴とする画像形成装置。
2. 前記発光素子及び前記受光素子は帯電ローラの外周面に近接して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。
3. 感光体ドラムの回転駆動に基づいて所定のタイミングで前記検出手段による検出動作を実行することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の画像形成装置。
4. 前記検出手段によって帯電ローラが正常な従動回転位置にあることを検出した後に、帯電ローラに正規帯電電圧を印加すること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の画像形成装置。
5. 前記検出手段によって帯電ローラが正常な従動回転位置にあることを検出できないとき、リカバリー処理を実行すること、を特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の画像形成装置。
6. 前記リカバリー処理は、感光体ドラムを停止させて再回転させる処理であること、を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
7. 前記リカバリー処理は、感光体ドラムを停止させて一旦逆転させ、さらに再回転させる処理であることを特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
8. 前記リカバリー処理は、帯電ローラに位置検出時とは異なる値の直流電圧又は交流を重畳した直流電圧を印加する処理であること、を特徴とする請求項５に記載の画像形成装置。
9. 前記リカバリー処理の後で、前記検出手段によって帯電ローラが正常な従動回転位置にあるか否かを検出すること、を特徴とする請求項５ないし請求項８のいずれかに記載の画像形成装置。
10. 前記リカバリー処理の後で、前記検出手段によって帯電ローラが正常な従動回転位置にあることを検出できないときはエラーを表示すること、を特徴とする請求項５ないし請求項９のいずれかに記載の画像形成装置。

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