JP2013097085A

JP2013097085A - 画像形成装置

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Publication number: JP2013097085A
Application number: JP2011238230A
Authority: JP
Inventors: Eriko Hayashi; 英理子林
Original assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Current assignee: Kyocera Document Solutions Inc
Priority date: 2011-10-31
Filing date: 2011-10-31
Publication date: 2013-05-20
Anticipated expiration: 2031-10-31
Also published as: JP5539944B2

Abstract

【課題】リーク電流による感光体ドラムの絶縁破壊を防止し、それによる印刷不良を防ぐこと。
【解決手段】制御部４１は、搬送ベルト２４３が用紙Ｐを搬送していないとき、通常用いられる予め定められた第１電圧より低く、搬送ベルト２４３に穴等の欠損部が存在し、転写ローラー２４４に電圧が連続印加されたときにその欠損部においてリーク電流が流れる第２電圧を転写ローラー２４４に間欠印加させる制御を電源５１に対して行う。そして、制御部４１は、電源５１が第２電圧を間欠印加している間、電流検知部５２から電流の検知結果を取り込む。閾値以上の電流値が検知された場合、制御部４１は転写電圧を第２電圧より低い第３電圧に変更する制御を電源５１に対して行う。
【選択図】図２

Description

本発明は、像担持体に形成されたトナー像を用紙に直接転写する直接転写方式の画像形成装置に関するものである。

周面にレーザー光が照射されて静電潜像が形成される感光体ドラムと、感光体ドラムの周面にトナーを供給して静電潜像をトナー像化する現像装置を有し、感光体ドラムに形成されたトナー像を直接用紙に転写させることによって用紙に画像を形成する画像形成装置が知られている。

このような直接転写方式の転写装置は、感光体ドラムの周面に接触してニップ部を形成し、そのニップ部に向けて用紙を搬送する搬送ベルトと、搬送ベルトを挟んで感光体ドラムと対向配置される転写ローラーを備える。そして、トナーの帯電極性と逆極性の電圧を転写電圧として転写ローラーに与えることで、搬送ベルトによって運ばれた用紙にトナー像を静電的に移動させて転写を行っている。

このような装置において、搬送ベルト上に著しく電流が流れやすい部分、つまり穴などの欠損部が存在すると、転写電圧の印加時に転写ローラーから感光体ドラム等にリーク電流が流れる。リーク電流が流れる状態のまま画像形成を続けていると、感光体ドラムの周面に絶縁破壊が起こりやすい。絶縁破壊された部分はトナー像が正常に形成されず、画像抜け等の印刷不良が発生し、画像品質の低下を招いていた。

そこで、特許文献１には、転写電圧電極部材を少なくとも２層構造にし、ベルトと接触する側にある一方の層の表面層の体積固有抵抗を他方の層の体積固有抵抗より高くすることで、転写電圧電極部材の表面層の抵抗により転写ベルトの欠陥部へ電流が集中して流れることを抑制し、異常リークが発生するのを防いだベルト転写装置について記載されている。

特開平８−１５２７８９号公報

しかしながら、特許文献１の場合、転写電圧電極部材の構成が複雑になる上、大きな環境変動があったときは完全に対応しきれない懸念がある。

本発明は、上記の問題を解決するためになされたもので、リーク電流による感光体ドラムの絶縁破壊を防止し、それによる印刷不良を防ぐ画像形成装置を目的とするものである。

本発明による画像形成装置は、周面にトナー像を担持する像担持体と、前記像担持体の周面に接触してニップ部を形成し、当該ニップ部に向けて用紙を搬送する搬送手段と、前記搬送手段を挟んで前記像担持体に対向配置され、前記ニップ部に搬送された用紙に前記像担持体が担持するトナー像を転写する転写手段と、前記転写手段に電圧を印加するものであり、前記像担持体が担持するトナー像を前記ニップ部にて用紙に転写する際に予め定められた第１電圧を転写電圧として印加する印加手段と、前記印加手段から前記転写手段に流れる電流を検知する検知手段と、前記印加手段の印加電圧を制御する制御手段と、を備え、前記制御手段は、前記搬送手段が用紙を搬送していないとき、前記第１電圧より低く、前記搬送手段に欠損部が存在する場合に当該欠損部を介して前記転写手段と前記像担持体の間にリーク電流が流れる第２電圧を前記印加手段に印加させ、この間、前記検知手段が予め定められた値より高い電流値を検知した場合、前記転写電圧を前記第２電圧より低い第３電圧に変更させるものである。

転写手段と像担持体の間に予め定められた値より高い電流が流れたことを検知手段が検知したとき、それは、搬送手段に存在する穴等の欠損部を介してリーク電流が流れたことを示す。つまり、上記構成によって、搬送手段の欠損部を検出することができる。

そして、印加手段から転写手段に予め定められた値より高い電流が流れたことを検知手段が検知した場合、つまり搬送手段の欠損部が検出された場合、制御手段が欠損部を介してリーク電流が流れ始る第２電圧より低い第３電圧に転写電圧を変更することで、リーク電流の発生を抑えることができる。つまり、像担持体の絶縁破壊を防ぎ、絶縁破壊による印刷不良も防ぐことができる。

また、上記構成において、前記制御手段は、前記第２電圧を間欠的に印加させる制御を前記印加手段に対して行うものである。

仮に搬送手段に欠損部がある場合、リーク電流が流れ始める第２電圧を継続的に搬送手段に印加すると放電が発生して危険な状態となり、部品破損を起こしかねない。そこで、印加手段が第２電圧を間欠的に印加することによって、放電を回避、又は最小限に抑えつつ、リーク電流を検知することで欠損部の検出を行うことができる。

また、上記構成において、前記印加手段が前記第２電圧を間欠的に印加している間に前記検知手段が前記予め定められた値より高い電流値を検知した際、その旨を報知する報知手段を更に備えることが望ましい。

一般的に搬送手段は、例えばシリコーン等で表面がコーティングされたポリイミド樹脂等の耐熱性を有する合成樹脂材料やゴム素材等によって構成される。更に、装置内の熱等によって搬送手段は経年変化を起こしやすい。そこで、検知手段が転写手段と像担持体の間に予め定められた値より高い電流を検知した場合、つまり搬送手段の欠損部が検出された場合、報知手段がその旨を報知することによって、ユーザーは搬送手段の状態を即座に確認してメンテナンスの対処ができる。そして、像担持体の絶縁破壊が起こる前に搬送手段を交換することができるため、像担持体の破損を防ぐことができる。

この発明によれば、搬送手段の欠損部を検出することができる。更に、検出後、制御手段がリーク電流の流れ始める第３電圧より低い第４電圧に転写電圧を変更することで、搬送手段の欠損部に流れるリーク電流を抑えることができる。つまり、像担持体の絶縁破壊を防ぎ、絶縁破壊による印刷不良も防ぐことができる。

画像形成装置の内部構成を概略的に示す図。感光体ドラムと転写搬送部の構成を簡単に示した図。制御部によるリーク電流の検知と転写電圧の変更処理の流れを示したフローチャート。第１電圧の波形を示した図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。尚、本実施の形態においては、画像形成装置として直接転写方式のプリンターを例に説明するが、本発明は、複写機、ファクシミリ、各種機能を備えた複合機にも適用可能である。

図１は、本実施の形態における画像形成装置１の内部構成を概略的に示す図である。画像形成装置１は、筐体１８と、用紙に画像を印刷する本体部１２と、本体部１２の上方に配設され、本体部１２で画像が印刷された用紙が排出される用紙排出部１４で構成されている。また、画像形成装置１の前面には、液晶ディスプレイ等からなる表示部（報知手段）６１が備えられている。表示部６１は、後述する制御部による制御に従って、各種メッセージを表示する。

本体部１２は、筐体１８内の下部に配設された給紙カセット２０と、筐体１８内の上部に配設された画像形成部２２と、筐体１８内における画像形成部２２の下方に配設された転写搬送部２４と、筐体１８内における転写搬送部２４の用紙の搬送方向下流側に配設された定着ユニット２６と、給紙カセット２０と転写搬送部２４との間に配設された第１搬送路２８と、定着ユニット２６と用紙排出部１４との間に配設された第２搬送路３０を備えている。

給紙カセット２０は、画像がプリントされる多数枚の用紙Ｐを積層状態で貯留するもので、筐体１８の外部に引き出すことで用紙Ｐの補給が可能である。給紙カセット２０内の用紙Ｐは、図略の給紙ローラーにより１枚ずつ第１搬送路２８側に繰り出される。

画像形成部２２は、時計方向に回転する感光体ドラム（像担持体）２２５と、感光体ドラム２２５の周面に対向して配設された帯電部２２６と、帯電部２２６の回転方向下流側であって感光体ドラム２２５の周面に対向して配設された露光部２２７と、露光部２２７の下流側であって感光体ドラム２２５の周面に対向して配設された現像部２２８と、現像部２２８の下流側であって感光体ドラム２２５の周面に対向して配設されたクリーニング部２２９とを備えている。また、感光体ドラム２２５の周面の下方位置には、転写ベルト２４３を挟んで転写ローラー２４４が対向配置され、ニップ部２３０が形成されている。

転写搬送部２４は、従動ローラー２４１、駆動ローラー２４２、従動ローラー２４１と駆動ローラー２４２とに跨って配設された無端状の転写ベルト（搬送手段）２４３、感光体ドラム２２５の下方位置において転写ベルト２４３を挟んで感光体ドラム２２５に圧接可能に配設された転写ローラー（転写手段）２４４、ニップ部２３０より転写ベルト２４３の回転方向（矢印Ａ方向）下流側に配置されたブレード２４６を備えている。

転写搬送部２４は、第１搬送路２８から搬送されてきた用紙Ｐを、図略の駆動モータにより矢印Ａ方向に回転する転写ベルト２４３上に静電吸着して下流側に搬送する。このとき、ニップ部２３０の位置において、用紙Ｐに感光体ドラム２２５が担持するトナー像が転写される。転写ベルト２４３は、例えばシリコーン等で表面がコーティングされたポリイミド樹脂等の耐熱性を有する合成樹脂材料やゴム素材等により構成されている。

ブレード２４６は、転写ベルト２４３上の残トナー等の付着物を掻き取るためのもので、転写ベルト２４３の幅方向寸法と略同等の長さであって、その先端部が常に転写ベルト２４３表面に当接した状態で配設されている。

定着ユニット２６は、トナー像が転写された用紙Ｐを加熱することにより該トナー像を用紙Ｐに定着させる処理を行う。定着ユニット２６は、ヒーターが内蔵された定着ローラー２６２と、定着ローラー２６２に圧接して配設された加圧ローラー２６３を備えている。

第１搬送路２８は、給紙カセット２０から繰り出されてきた用紙Ｐを転写搬送部２４側に搬送するものであり、所定位置に配設された複数の搬送ローラー対２８１と、転写搬送部２４の手前に配設され、画像形成部２２の画像形成動作と給紙動作とのタイミングを取るためのレジストローラー対２８２とを備えている。これらの複数の搬送ローラー対２８１とレジストローラー対２８２とは、図略の駆動モータによりそれぞれ回転駆動される。

第２搬送路３０は、定着ユニット２６で定着処理された用紙を用紙排出部１４に搬送するものであり、所定位置に複数の搬送ローラー対３０１が配設されると共に、出口側に排出ローラー対３０２が配設されている。これらの搬送ローラー対３０１及び排出ローラー対３０２は、図略の駆動モータによりそれぞれ回転駆動される。用紙排出部１４は、筐体１８の上面に凹所を設けて形成されたもので、第２搬送路３０から搬送されてきた定着処理後の用紙Ｐが順次排出される。

このように構成された画像形成装置１は、外部接続されたパーソナルコンピュータ等の外部装置から用紙サイズ情報、プリント部数情報等の種々のプリント情報を含むプリント指示信号とプリントすべき画像を示すジョブデータとが送信されてくると、次のように動作する。

まず、帯電部２２６が感光体ドラム２２５の周面に静電領域を形成し、この静電領域が露光部２２７から出射されるレーザー光により露光されることでジョブデータに基づく静電潜像が形成される。そして、現像部２２８がトナーを供給することで静電潜像が現像され、トナー像が形成される。また、定着ローラー２６２には、図略の電圧供給回路により内蔵ヒーターに電圧が印加されて通電し、定着ローラー２６２の表面が定着可能温度になるように加熱制御される。

一方、給紙カセット２０から指定サイズの用紙Ｐが繰り出され、第１搬送路２８によりレジストローラー対２８２の手前にまで搬送され、一旦停止される。そして、用紙Ｐは、画像形成部２２の画像形成動作とのタイミングが図られたうえで転写搬送部２４に搬送され、画像形成部２２が用紙Ｐにトナー像を転写する。

トナー像が転写された用紙Ｐは、定着ユニット２６内に搬送され、定着ローラー２６２により加熱されつつ定着ローラー２６２と加圧ローラー２６３とで挟持されて下流側に搬送され、第２搬送路３０により用紙排出部１４に排出される。トナー像を用紙Ｐに転写した感光体ドラム２２５は、クリーニング部２２９で表面に残留したトナーが除去される。この動作が順次繰り返されて、所定枚数の用紙Ｐに対するプリントが実行される。

図２は、感光体ドラム２２５と転写搬送部２４の構成を簡単に示した図である。上記したように、転写ローラー２４４は、転写ベルト２４３が感光体ドラム２２５に押圧された状態になるように、転写ベルト２４３に接触している。そして、転写ローラー２４４は、転写ベルト２４３に接触したまま、転写ベルト２４３の無端回転に従属して回転する。

電源（印加手段）５１は、トナーＴの帯電極性とは逆極性である転写電圧を転写ローラー２４４に印加する。これにより、感光体ドラム２２５の周面のトナーＴが、感光体ドラム２２５と転写ローラー２４４との間のニップ部２３０で用紙Ｐに静電的に移動する。つまり、感光体ドラム２２５に形成されたトナー像は、矢印Ａ方向に周回する転写ベルト２４３によって搬送される用紙Ｐに転写される。

電流検知部（検知手段）５２は、電源５１と転写ローラー２４４の間に電源５１と直列接続され、電源５１から転写ローラー２４４に電圧が印加されたときに転写ローラー２４４と感光体ドラム２２５の間に流れる電流を検知する。また、電流検知部５２は、検知結果を後述する制御部４１へ出力する。

制御部（制御手段）４１は、ＣＰＵ（Central Processing Unit：中央処理装置）等によって構成され、画像形成装置１を構成する各機能部への指示信号の出力、データ転送等を行って画像形成装置１を統括的に制御するものである。また、制御部４１は、電流検知部５２から検知結果を取り込み、検知結果に応じて転写電圧を変更する制御を電源５１に対して行う。また、表示部６１に対して、所定のメッセージ等を表示させる等の表示制御を行う。

搬送ベルト２４３に経年変化や放電等によって穴等の欠損部が形成されると、その欠損部を介して搬送ローラー２２４と感光体ドラム２２５との間にリーク電流が流れる。この状態のまま画像形成を続けていると、感光体ドラム２２５の周面に絶縁破壊が起こる可能性がある。絶縁破壊された部分はトナー像が正常に形成されず、画像抜け等の印刷不良が発生し、画像品質の低下を招いていた。

そこで、画像形成前等の搬送ベルト２４３が用紙Ｐを搬送していないときに、搬送ベルト２４３に欠損部のない正常時に電源５１が転写ローラー２４４に印加される予め定められた第１電圧より低い第２電圧を間欠的に印加する。そして、このときに転写ローラー２４４と感光体ドラム２２５の間に流れる電流を電流検知部５２が検知する。電流検知部５２が予め定められた値以上の電流値を検知した場合、リーク電流が流れていると判断し、制御部４１は画像形成時の転写電圧を可変させる制御を電源５１に対して行う。

図３は、制御部４１によるリーク電流の検知と転写電圧の変更処理の流れを示したフローチャートである。まず、制御部４１は、搬送ベルト２４３が用紙Ｐを搬送していないとき（画像形成前後、電源投入時等）、通常用いられる予め定められた第１電圧より低く、転写ローラー２４４に連続印加されたときに搬送ベルト２４３の欠損部においてリーク電流が流れる第２電圧を間欠的に印加させる（ステップＳ１１）。第２電圧は転写ローラー２４４から感光体ドラム２２５の周面にリークが発生しても、感光体ドラム２２５の周面に絶縁破壊が発生しない電圧である。

図４は、第２電圧Ｖ１の波形を示した図であり、縦軸は電圧、横軸は時間となっている。一般的には、第１電圧Ｖ_ＴＣ＝３ｋＶ、第２電圧Ｖ１＝２．５ｋＶ前後、リーク電圧Ｖ２＝２．１ｋＶ前後となる。制御部４１は、電源５１にパルス間隔１ｍｓの電圧Ｖ１を間欠的に発生させる。電圧Ｖ１を連続印加すると、搬送ベルト２４３に欠損部が存在した場合に放電が発生し、感光体ドラム２２５等の周辺部品の破壊を招く恐れがある。この放電を回避、又は最小限に抑えるために、制御部４１は第２電圧Ｖ１を間欠的に印加させる。

尚、画像形成装置１の設置環境（温度、湿度及び気圧）によって、搬送ベルト２４３の欠損部にリーク電流が流れ始めるリーク電圧Ｖ２は変化する。従って、リーク電圧Ｖ２の変化に伴って、第２電圧Ｖ１も変化させることが好ましい。例えば、制御部４１は異なる複数の環境条件に対応付けて第２電圧Ｖ１及びリーク電圧Ｖ２の組み合わせを複数記憶しており、サービスマンが画像形成装置１の設置時に何れの第２電圧Ｖ１及びリーク電圧Ｖ２を採用するかを設定するようにしてもよい。

図３に戻る。制御部４１は、電源５１が第２電圧Ｖ１を間欠印加している間、電流検知部５２から電流の検知結果を取り込み、閾値以上の電流が流れたか否かを判断する（ステップＳ１２）。閾値以上の電流値が検知された場合（ステップＳ１２；ＹＥＳ）、制御部４１は用紙Ｐへのトナー像転写に用いる転写電圧を第２電圧Ｖ１より低い第３電圧に変更する制御を電源５１に対して行う（ステップＳ１３）。搬送ベルト２４３の欠損部においてリーク電流が流れる第２電圧Ｖ１以下の電圧に転写電圧を変更することで、欠損部においてリーク電流が流れることを防ぐことができる。

また、リーク電圧Ｖ２より低く、画像濃度が極端に低下しない程度の第４電圧を制御部４１が有する記憶部（不図示）に予め記憶しておき、ステップＳ１３において、電圧Ｖ１を第４電圧に変更してもよい。また、電圧Ｖ１及びリーク電圧Ｖ２と同様に、制御部４１は異なる複数の第４電圧を記憶し、サービスマンが画像形成装置１の設置時に何れの第４電圧を採用するかを設定するようにしてもよい。これにより、搬送ベルト２４３の欠損部において転写ローラー２４４からリーク電流が流れることをより確実に防ぐことができる。

更に、制御部４１は、搬送ベルト２４３に欠損部が検出された旨を知らせるエラーメッセージを表示部６１に表示させる（ステップＳ１４）。尚、制御部４１は、表示部６１にエラーメッセージを表示させる他に、警告音や発光ダイオード等の発光素子による点灯によってユーザーに搬送ベルト２４３の異常を報知するようにしてもよい。

以上、説明したように、搬送ベルト２４３が用紙Ｐを搬送していないとき、制御部４１は、転写ローラー２４４に連続印加されたときに搬送ベルト２４３の欠損部においてリーク電流が流れ始めるリーク電圧Ｖ２より高い電圧であって、正常状態の搬送ベルト２４３にはほとんどリーク電流が流れない電圧Ｖ１を電源５１に間欠印加させ、この間に感光体ドラム２２５に向けて流れる電流を電流検知部５２が検知することにより、搬送ベルト２４３の欠損部を検出することができる。

そして、電源５１が電圧Ｖ１を間欠印加している間に電流検知部５２が閾値以上の電流を検知した（搬送ベルト２４３に欠損部が存在する）場合、制御部５１は転写電圧をリーク電圧Ｖ２より低い第３電圧（又は第４電圧）とすることで、画像濃度は低下するが欠損部に流れるリーク電流を抑えることができ、感光体ドラム２２５の絶縁破壊を防ぐことができる。

更に、制御部５１が表示部６１に対して搬送ベルト２４３に欠損部が存在する旨のエラーメッセージを表示させることにより、ユーザーは搬送ベルト２４３の状態を即座に確認してメンテナンスの対処が連絡でき、感光体ドラム２２５の絶縁破壊が起こる前に搬送ベルト２４３を交換することができる。

１０画像形成装置
２２５感光体ドラム
２４３搬送ベルト
２４４転写ローラー
４１制御部
５１電源
５２電流検知部
６１表示部

Claims

周面にトナー像を担持する像担持体と、
前記像担持体の周面に接触してニップ部を形成し、当該ニップ部に向けて用紙を搬送する搬送手段と、
前記搬送手段を挟んで前記像担持体に対向配置され、前記ニップ部に搬送された用紙に前記像担持体が担持するトナー像を転写する転写手段と、
前記転写手段に電圧を印加するものであり、前記像担持体が担持するトナー像を前記ニップ部にて用紙に転写する際に予め定められた第１電圧を転写電圧として印加する印加手段と、
前記印加手段から前記転写手段に流れる電流を検知する検知手段と、
前記印加手段の印加電圧を制御する制御手段と、
を備え、前記制御手段は、前記搬送手段が用紙を搬送していないとき、前記第１電圧より低く、前記搬送手段に欠損部が存在する場合に当該欠損部を介して前記転写手段と前記像担持体の間にリーク電流が流れる第２電圧を前記印加手段に印加させ、この間、前記検知手段が予め定められた値より高い電流値を検知した場合、前記転写電圧を前記第２電圧より低い第３電圧に変更させる制御手段と、
を備えた画像形成装置。
前記制御手段は、前記第２電圧を間欠的に印加させる制御を前記印加手段に対して行うものである請求項１に記載の画像形成装置。
前記印加手段が前記第２電圧を間欠的に印加している間に前記検知手段が前記予め定められた値より高い電流値を検知した際、その旨を報知する報知手段を更に備える請求項１又は２に記載の画像形成装置。