JP4340506B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、感光体を帯電させる帯電器として、帯電ワイヤと、それを囲み感光体側に開口部を有するシールドケースと、その開口部に設けられたグリッドとからなる所謂スコロトロン帯電器を有する、複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置に関するものである。

一般に、複写機、ファクシミリ、あるいはプリンタ等の電子写真プロセスを用いた画像形成装置においては、感光体をコロナ放電により帯電させており、この帯電器としてワイヤ放電式のスコロトロン帯電器が広く用いられている。

例えば電子写真プロセスを用いた画像形成装置の１例を示す図９を参照して、用紙搬送部２００は、給紙部１００から給紙された転写用紙１１５を、反転ガイド２０１を介して搬送ローラ対２０２およびレジストローラ対２０３によって画像形成部３００に向けて搬送し、さらに画像形成部３００から定着部４００において画像形成がなされた転写用紙１１５を排出ローラ対２０５によって排出トレイ２０４上に排出するようになっている。画像形成部３００は、電子写真プロセスによって、転写用紙１１５に所定のトナー像を形成するものであり、回転可能に軸支された光導電性を有する感光体ドラム５１と、この感光体ドラム５１の周囲にその回転方向に沿って、帯電ユニット３０２、露光ユニット３０３、現像ユニット３０４、転写ユニット３０５、クリーナー３０６および除電ユニット３０７を備えている。

帯電ユニット３０２は高電圧が印加される帯電ワイヤ（図示省略）を備え、この帯電ワイヤからのコロナ放電によって感光体ドラム５１の表面に所定電位を与えるものである。帯電ユニット３０２により感光体ドラム５１の表面が帯電されると、露光ユニット３０３は画像読取部５００によって読み取られた原稿の画像データに基づいてレーザ発光器３３１から出力されるレーザ光を、ポリゴンミラー３３２および反射鏡３３３を介して感光体ドラム５１に照射することにより、感光体ドラム５１表面の電位を選択的に減衰させて、この感光体ドラム５１の表面に静電潜像を形成する。その後現像ユニット３０４において上記静電潜像をトナーにより現像して、感光体ドラム５１の表面にトナー像を形成し、転写ユニット３０５において感光体ドラム５１の表面のトナー像を転写用紙１１５に転写する。そしてクリーナー３０６により転写後の感光体ドラム５１の表面に残留しているトナーを除去し、除電ユニット３０７により感光体ドラム５１の表面の残留電荷を除去する。その後定着部４００において転写用紙１１５上にトナー像を定着させ、排出トレイ２０４上に排出するものである。

そして上記帯電ユニット３０２としてスコロトロン方式のものが広く用いられており、その構造は、帯電ワイヤが感光体ドラム５１に対向してその軸方向に延設されており、この帯電ワイヤの周囲を取り囲むようにしてシールドケースが設けられ、シールドケースの感光体ドラム５１側には開放部が形成されており、この開放部にグリッドが取付けられているというものである。感光体ドラム５１を帯電させる際には、上記帯電ワイヤに高電圧を印加し、グリッドにバイアス電圧を印加し、またシールドケースにもバイアス電圧を印加して（放電安定化のため）、上記帯電ワイヤから発生させた放電によってグリッドを介して上記感光体ドラム５１表面を所定電位に帯電させる。

ところでスコトロン方式の帯電ユニットにおいて、グリッドやシールドケース（シールド）に放電生成物が付着すると、それが抵抗となってグリッドやシールドの流れ込み電流が低下する。これは低湿環境にて顕著であり、汚染状態がひどい場合は放電開始時のグリッド・シールド表面は絶縁状態に近い。しかし放電を連続で行っていると、付着した放電生成物の抵抗が経時低下し、グリッド流れ込み電流は増加していく。その結果、グリッドを介して流れる感光体への流れ込み電流が経時的に減少するため、感光体表面電位がそれに伴い低下する。この現象は、グリッドやシールドの汚染状態に比例する。汚れの度合いがひどいと、単位時間あたりの放電生成物の抵抗低下量も増し、その結果感光体表面電位低下量も増加して、画像不具合（カブリ・現像剤のキャリアとび等）が生じ、さらには異常放電にまで至ることもある。

また、上記グリッドに塵や埃，トナー，またタバコのヤニ成分等が付着しても、帯電ワイヤ−グリッド間やグリッド−感光体ドラム間に局所的なリーク（異常放電）が発生することが知られている。上記塵や埃、ヤニ成分等は空気中を浮揚しているものであるから、画像形成装置内のグリッド付近への侵入は避けられない。よって適宜汚れたグリッドの清掃や交換を行う必要がある。そして従来はこの清掃、交換の時期としては、複写枚数や駆動時間を目安としてグリッド・シールドの汚染状態を想定し、清掃・交換時期のタイミングとしていた。例えば定期メンテナンスの際に帯電器の清掃・交換等を行うようにしていた。

しかし、画像形成装置の設置環境や使用状態などの違いによって、グリッド・シールドの汚れ具合は異なる。所定枚数に到達したり、所定駆動時間を経過したからといって交換や清掃が必要な程グリッドが汚れているとは一概にはいえず、比較的清浄な環境下にあっては、グリッドがあまり汚染されていないにもかかわらず、清掃、交換が行われてしまう。一方、所定枚数への到達前、所定時間の経過前であっても、たとえば喫煙所の近くなど、劣悪な環境下では早めにグリッドが汚れて、清掃・交換タイミング前に、画像不具合、またはリークが発生することがある。

そこでこの改善策として、個々の装置ごとに適切なグリッド・シールドの汚れ具合を想定して、清掃・交換のタイミングを警告する手法が提案されている。図１０を参照して、シールドケース１５、グリッド１４及び帯電ワイヤ５２には、それぞれ接続端子１５ａ，１４ａ，５２ａが複写機奥側に突出して設けられており、複写機本体側の接続端子（図示せず）に差し込んで接続できるようになっている。接続端子５２ａは絶縁物を介してシールドケース１５に固定されており、該接続端子５２ａに帯電ワイヤ５２の一端がバネ部を介して接続され、帯電ワイヤ５２に所定の張力が付与されており、帯電ワイヤ５２の他端はシールドケース１５の固定部（図示せず）に固定されている。

帯電ワイヤ接続端子５２ａに接続される複写機本体側の接続端子、及びシールドケース接続端子１５ａに接続される複写機本体側の接続端子には、それぞれ電流計３１（帯電ワイヤ印加電流値測定手段），３２（シールドケース電流値測定手段）が接続されており、帯電ワイヤ５２への印加電流値（Ｉｃｃ）や、シールドケース１５に流れ込んだ電流値（Ｉｓｃ）を測定して、判定手段によりＩｓｃ／Ｉｃｃが所定値Ｋを下回ったと判定された場合に報知手段により警告を発する構成が知られている（特許文献１）。
特開２００２−１３２０２５公報

しかしながら、グリッドやシールドケース（シールド）の汚染とは関係なくシールドケース１５に流れ込んだ電流の電流値（Ｉｓｃ）が変化することがある。たとえば、環境条件などによって、感光体表面電位を変更するために、グリッド電圧を変化させる操作を行うと、Ｉｓｃはおのずと変化する。また、感光体の帯電能力が経時変化を起こした場合や、放電雰囲気の変化によって、グリッド電圧を操作する自動制御を組み込んでいる場合においてもＩｓｃは変化する。この制御が行われた際、たとえグリッドやシールドの汚染がひどい場合でも、Ｉｓｃが帯電器清掃・交換時期の警告制御が行われる契機となる所定値以下とならず、即ちＩｓｃ／Ｉｃｃが所定値Ｋを下回らず、警告が発せられない場合があることが予想される。
また、低湿環境下では、シールドケース１５に流れ込んだ電流の電流値（Ｉｓｃ）、グリッド１４に流れ込んだ電流の電流値（Ｉｇｃ）とも抵抗が秒単位で経時変化するため、Ｉｓｃ、Ｉｇｃは変化する。その場合、電流のサンプリングタイミングによっては警告発生の契機となる電流値が検知されないことも考えられる。

従って、本発明はかかる従来技術の問題に鑑み、グリッド近辺の汚れ具合を個々の画像形成装置ごとにより正確に検知することにより、帯電器の適切な清掃・交換のタイミングを従来に比べてより正確に報知できる画像形成装置を提供することを目的とする。

そこで、本発明の第１の発明は、かかる課題を解決するために、帯電ワイヤの周囲を囲み感光体側に開口部を有するシールドケースと、該シールドケースの開口部に設けられたグリッドとを有する帯電器を備え、前記帯電ワイヤから発生させた放電により前記グリッドを介して前記感光体を帯電させ露光現像する画像形成装置であって、前記帯電ワイヤから前記グリッドに流れ込む電流若しくは前記シールドケースに流れ込む電流のうち少なくとも一方の電流を単位時間おきに測定する電流測定手段と、測定された電流値の変化率を算出する演算手段と、前記変化率の閾値を設定し、前記閾値を越えたかどうかを判定基準として、前記感光体の正常帯電状態を判定する判定手段とを備え、前記判定手段の判定結果に基づいて、前記帯電器の清掃又は交換時期を報知可能に構成したことを特徴とする画像形成装置を提案する。

グリッドに流れ込む電流の電流値の変化率はグリッド近辺が汚染されるほど大きくなる傾向にあるので、このようにグリッドに流れ込む電流の電流値の変化率を算出することにより、グリッド近辺の汚れ具合を知ることが出来る。なお、一般にグリッドの方がシールドよりも汚染される機会が多いことに加えて、実際に感光体への帯電不良に影響を及ぼすのはシールドの汚れよりもグリッドの汚れの方が影響が大きく、また、特にグリッドの汚染が激しい場合には、シールドの電流を測定するよりもグリッドの電流を測定した方が測定結果が顕著に表れる。従ってこのように、グリッド近辺の汚染が特に激しくなる傾向がある場合にはグリッドに流れ込む電流を測定した方が、従来のようにシールドに流れ込む電流を測定するよりも正確にグリッドの汚れ具合を検知することが出来る。逆に、環境などの要因によりシールドの方がグリッドより汚れがひどくなる傾向があり、感光体表面電位の変化がシールドの汚れに依存している場合には、シールドからの帰還電流のみを測定すればよい。
そして更に、帯電器の清掃・交換が必要となる程度にグリッド又はシールド近辺が汚れたか否かの判断をグリッド又はシールドに流れ込む電流値の変化率に基づいて行うようにしたから、従来のようにシールドに流れ込む電流そのものの大きさに基づいて判断するのに比べ、帯電パラメータの種々の制御が行われて帯電器を流れる電流の電流値自体が変化した後であっても、その影響を受けずに上記判断を行うことが出来る。即ち、従来に比べより正確に、個々の画像形成装置の帯電器の適切な清掃・交換時期を判断してその旨を報知することができる。
なお、清掃・交換は帯電器全体に対して行う場合もあれば、特に汚れやすい部分（例えばグリッド）のみに対して行う場合もある。

また、本発明にかかる画像形成装置の帯電器においては、前記グリッドと前記シールドケースとを導通するよう形成し、前記測定手段により前記帯電ワイヤから前記グリッドと前記シールドケースに流れ込む電流を単位時間おきに測定して前記判定手段による判定を行うように構成したことを特徴とする。

このように、グリッドとシールドが導通して形成されている場合においては、グリッドに流れ込む電流とシールドに流れ込む電流のうち、一方が増加すると一方が減少するという関係にはないので、両電流の電流値の和に基づいて、帯電器の清掃・交換が必要となる程度にグリッド近辺が汚染されているか否かの判断を行うことが出来る。また、グリッド又はシールドどちらか一方の電流値だけではなく、両電流値の和に基づいて判断を行うようにすることにより、測定値の誤差による判断の誤りが減少するという効果も期待できる。

また、本発明の第２発明にかかる画像形成装置は、帯電ワイヤの周囲を囲み感光体側に開口部を有するシールドケースと、該シールドケースの開口部に設けられたグリッドとを有する帯電器を備え、前記帯電ワイヤから発生させた放電により前記グリッドを介して前記感光体を帯電させ露光現像する画像形成装置において、前記帯電ワイヤから前記グリッドに流れ込む電流若しくは前記シールドケースに流れ込む電流のうち少なくとも一方の電流を単位時間おきに測定する電流測定手段と、測定された電流値の変化率を算出する演算手段と、前記変化率の第１の閾値を設定し、該閾値を超えた回数を判定基準として、前記感光体の正常帯電状態を判定する判定手段とを備え、前記判定手段よりの判定結果に基づいて、前記帯電器の清掃又は交換時期を報知可能に構成したことを特徴とする。

このように、電流値の変化率と閾値との比較判断を複数回行い、閾値を超える率が過半数になったところで警告を行うようにしたから、グリッド等の電流の測定値がブレる等偶然変化してしまった場合であっても、このような偶然の変化により誤報をしてしまうということがない。

更に、本発明にかかる画像形成装置は、前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を設定し、前記測定された電流値の変化率が前記第２の閾値を超えていた場合には前記第１の閾値による判定にかかわらず、ただちに前記帯電器の清掃又は交換時期を報知するよう設定されたことを特徴とする。

このように、閾値を１つに限らず第１の閾値と第２の閾値に複数レベル設定し、第１の閾値による判定と第２の閾値による判定との組み合わせにおいて帯電器の清掃又は交換時期を報知するようにしたから、即ち一方の第１の閾値は変化率の閾値を超える率に基づく帯電器清掃・交換時期の判断を行うための基準とし、更に第１の閾値とは異なる第２の閾値を基準とした判断も可能としたから、電流値の測定誤差などによる誤報を防ぐことが出来るとともに、閾値を超える率のみでは対処できない異常な変化率に対しても対処することが出来る。

例えば、前記変化率が前記第１の閾値よりも大きい前記第２の閾値を超えていた場合にただちに前記帯電器の清掃又は交換時期を報知するよう設定することにより、電流値の変化率の誤差を排除するための第１の閾値よりも大きな第２の閾値を超えた際には直ちに帯電器清掃・交換時期の警告が報知され、汚れた帯電器について確実に清掃・交換が行われるようにすることができる。

以上記載のごとく本発明の画像形成装置は、帯電ワイヤから少なくともグリッド又はシールのいずれか一方に流れ込む電流の電流値の変化率に基づいてグリッド又はシールド近辺の汚れ具合を検知するので、グリッド又はシールド近辺の汚れ具合を個々の画像形成装置ごとにより正確に検知することができ、これにより、帯電器の適切な清掃・交換のタイミングを従来に比べてより正確に報知できるという利点がある。

以下、図面を参照して本発明の好適な実施例を例示的に詳しく説明する。但しこの実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に特定的な記載がない限りは、この発明の範囲をそれに限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。

本実施例にかかる画像形成装置の画像形成部の配置を示す概略図である図１を参照して、感光層を備えた回転感光体ドラム１の周囲には、主帯電用のスコロトロン帯電器１１、画像露光用光学系１２、トナーと磁性粒子とを含む二成分現像剤を用いる二成分系現像システムの現像器１３、転写ローラ４、除電用光源５及び残留トナークリーニング装置１６が配置されている。感光体ドラム１は感光体膜厚３０μｍの有機感光体であり、その線速は２９０ｍｍ／ｓｅｃである。

この画像形成装置を用いて通常の画像形成を行う際には、スコロトロン帯電器１１により感光体ドラム１の感光層３が正または負に均一に帯電される。この主帯電により、感光層３の暗電位は、絶対値で６７０Ｖに設定される。次いで光学系１２より画像露光が行われ、感光層３の原稿画像に対応する部分（例えば、レーザ光などの光照射部分）の電位は、露光後電位（Ｖｒ）になり、光が照射されない部分（バックグラウンド）の電位は、主帯電電位からの暗減衰電位に保持され、静電潜像が形成される。

上記の静電潜像は、現像器１３により現像され、感光層３の表面にはトナー像が形成される。即ち、レーザ光照射部分に、主帯電極性と同極性に帯電されたトナー像が形成される。この場合、現像器１３と感光体ドラム１との間には、現像を有効に行うために５５０Ｖの現像バイアス電圧が印加される。感光層３の表面に形成されたトナー像は、転写ローラ４と感光体ドラム１との間に通された紙等の転写材上に転写され、次いでクリーニング装置１６によって感光層３に残存するトナーが除去され、除電用光源５による光照射によって感光層３の除電が行われて、次の画像形成サイクルが行われる。また転写材に転写されたトナー像は、必要により熱乃至圧力により転写材に定着される。

ここでスコロトロン帯電器１１の構成について説明すると、スコロトロン帯電器１１は、金メッキダブルワイヤの帯電ワイヤ２０が感光体ドラム１に対向してその軸方向に延設されており、この帯電ワイヤ２０の周囲を取り囲むようにしてシールドケース（シールド）２１が設けられ、シールド２１の感光体ドラム１側には開放部が形成されており、この開放部にグリッド２２が、シールド２１と導通した状態で一体に設けられている。感光体ドラム１を帯電させる際には、上記帯電ワイヤ２０に高電圧を印加し、グリッド２２及びシールド２１にバイアス電圧を印加して（放電安定化のため）、上記帯電ワイヤ２０から発生させた放電によってグリッド２２を介して上記感光体ドラム１表面を所定電位に帯電させる。

ところで、グリッド２２に放電生成物や塵などの汚れが付着すると、上記のように次第に異常放電（リーク）が発生するなどして感光体ドラム１を正常に帯電できなくなる。そこで、帯電器１１の清掃・交換が必要となる程度にグリッド２２が汚染されると、帯電器の清掃又は交換時期の警報を発するよう画像形成装置を設定するため、図２（ａ）に示すように、シールド２１及びグリッド２２にバイアス電圧を印加する電圧印加部（電流帰還部）２３において、シールド２１及びグリッド２２からの帰還電流の電流値を検出して、この電流値の和の変化率を演算処理部２４において算出して、その変化率が一定の閾値を超えていた際に上記の警告を発するように本画像形成装置を構成する。なお、この閾値を決めるため、この画像形成装置において以下の実験を行った。実験条件は、外気温１０℃、湿度１５％の環境下でスコロトロン帯電器１１の連続放電を行い、シールド２１及びグリッド２２に流れ込む電流値の和を測定した。なお、測定値の大小とグリッド２２の汚れ具合との関係を調べるため、清浄な帯電器を使用した場合と、Ａ４用紙を３０００００枚通紙することにより汚染させた帯電器を使用した場合とについてそれぞれ上記の条件で実験を行い、汚染された帯電器を使用した場合に付いては１０．０秒周期で電流値の和の測定を行った。

この実験結果を図４、図５に示す。図４（ａ）は清浄な帯電器を使用した場合のグリッド２２・シールド２１の電流値の和の測定結果を示すグラフ図であり、図４（ｂ）はその測定結果に基づいてグリッド２２・シールド２１の電流値の和の単位時間あたりの変化率を求めた結果を示すグラフ図である。また、図５（ａ）は汚染された帯電器を使用した場合のグリッド２２・シールド２１の電流値の和の測定結果を示すグラフ図であり、図４（ｂ）はその測定結果に基づいてグリッド２２・シールド２１の電流値の和の単位時間あたりの変化率を求めた結果を示すグラフ図である。なお、図４及び図５においては、グリッド２２・シールド２１の電流値の和の測定結果を白い丸印で示し、更に図４（ａ）及び図５（ａ）においては、感光体ドラム１に流れ込む電流を黒い三角印で示す。

清浄な帯電器を用いた場合、３００秒間の放電中でグリッド２２・シールド２１の電流値の和にほとんど変化はなく、感光体流れ込み電流にも大きな変化はなかった（図４（ａ））。したがって感光体表面電位の低下も起こらなかった。放電開始後に感光体ドラム１の表面電位の低下がみられるが、これは感光体の通電疲労による帯電能の低下によるものである。グリッド２２・シールド２１電流値の和の変化率の経時変化をみると（図４（ｂ））、変化率は±０．０５未満となった。これに対し、汚染された帯電ユニットを用いた場合、グリッド２２・シールド２１に流れ込む電流の増加は激しく、放電開始後１８０秒間で２３μAも増加した。これに伴い、感光体流れ込み電流は２３μAの低下（図５（ａ））し、このとき感光体表面電位は６６０Ｖから１１０Vも低下していた。そしてこの時、グリッド２２・シールド２１の電流値の和の変化率は放電開始後０．３０以上に達している（図５（ｂ））。この後、当帯電ユニットにて３０５０００枚まで通紙を継続し再度低湿度環境にて放電を行うと、異常放電を起こした。

汚染ユニットを用いて連続画像形成（連続放電）を行った場合、グリッド２２・シールド２１に流れ込む電流は経時増加するが次第に安定する傾向にある。そのため、放電開始後からの増加率（変化率）がほぼ最大値をとることになり、放電開始後まもなく警告を発することになる。そこで、警告が発せられる契機を、グリッド２２・シールド２１に流れ込む電流値の和の変化率が０．１５を超えた場合とし、この値を上記の閾値とした。
ただし、これは上記条件下での所定値であり、たとえば線速や、感光体の種類が変わった場合等はこの閾値では効果が得られないことも考えられる。そのため、演算周期の設定や閾値の決定には、対象プロセスの同定実験が不可欠である。同定実験より決定された適切な閾値をもって、連続画像形成中（連続放電中）グリッド２２の電流の推移を観測すれば、グリッド２２やシールド２１の表面抵抗が変化するほどの汚染に達した際は、いかなる構成、条件であろうとこれを検知し、警告を発することができる。

そして、このようにして求められた閾値を用いて、以下の構成によりは帯電器１１の清掃又は交換時期の警告をする。
図２（ｂ）を参照して、時刻ｔにおけるシールド２１及びグリッド２２からの電圧印加部（電流帰還部）２３への帰還電流の電流値が図示しない電流計により検出され、検出されたシールド２１の帰還電流の電流値ｉｓｃ’（ｔ）、グリッド２２の帰還電流の電流値ｉｇｃ’（ｔ）はアナログ−デジタル変換器２５によってデジタル信号化される。デジタル信号化されたシールド２１の電流値をＩｓｃ（ｔ）、グリッド２２の電流値をＩｇｃ（ｔ）とする。そして、このシールド２１の電流値Ｉｓｃ（ｔ）及びグリッド２２の電流値Ｉｇｃ（ｔ）はグリッドシールド電流データ合成部２７において合成されて、時刻ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ）となる。ここで、シールド２１の電流値Ｉｓｃ（ｔ）及びグリッド２２の電流値Ｉｇｃ（ｔ）と電流値の和Ｉ（ｔ）との関係は、次式Ｉ（ｔ）＝Ｉｇｃ（ｔ）＋Ｉｓｃ（ｔ）で表される。その後、時刻ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ）はグリッドシールド電流データ記憶部２６に記憶される。

ここで図３も参照して、グリッドシールド電流データ記憶部２６に記憶された時刻ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ）及び時刻ｔ−Ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ−Ｔ）のデータは、変化率演算比較部２８に入力され（ステップＳ１）、電流値の和Ｉ（ｔ）とＩ（ｔ−Ｔ）との差分値ΔＩ（ｔ）が次式ΔＩ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）−Ｉ（ｔ−Ｔ）により求められる。但し、Ｔは測定周期である（ステップＳ２）。ここで、電流値の和Ｉの変化率はΔＩ／Δｔであるから、求められた差分値ΔＩ（ｔ）に基づいて、時刻ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が次式Ｐ（ｔ）＝ΔＩ（ｔ）／Ｔにより求められる（ステップＳ３）。

一方、制御データ記憶部２９には、先に求められた閾値Ｐ_０が記憶されており、変化率演算比較部２８においては、電流値の和Ｉの変化率ΔＩ／ΔＴと閾値Ｐ_０とを比較する（ステップＳ４）。いま、時刻ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ）の変化率はＰ（ｔ）であるから、変化率演算比較部２８において変化率Ｐ（ｔ）と閾値Ｐ_０とが比較され、Ｐ（ｔ）≧Ｐ_０であると、すなわち電流値の和Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が閾値Ｐ_０を超えていると判定されると、スコロトロン帯電器１１の清掃・交換時期である旨の警告が画像形成装置に備えられた表示部（図示せず）にその旨を表示するなどしてなされる（ステップＳ５）。また、Ｐ（ｔ）＜Ｐ_０であった場合、すなわち電流値の和Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が閾値Ｐ_０を超えていないと判定された場合には、警告は発せられず、スコロトロン帯電器１１がそのまま放電を継続するよう指示し、シールド２１及びグリッド２２からの帰還電流の測定が所定の測定時間が終了するまで続行される（ステップＳ６）。

本実施例にかかる画像形成装置の構成について、図６、図７及び図８を参照して説明する。なお、画像形成部の配置及び基本構成は先の実施例と同様であり、先の実施例と同一の構成要素については、同一の符号を付す。
図６（ａ）を参照して、スコロトロン帯電器１１は帯電ワイヤ２０が感光体ドラム１に対向してその軸方向に延設されており、この帯電ワイヤ２０の周囲を取り囲むようにしてシールドケース（シールド）２１が設けられ、シールド２１の感光体ドラム１側には開放部が形成されており、この開放部にグリッド２２が、シールド２１と絶縁した状態で取りつけられている。感光体ドラム１を帯電させる際には、上記帯電ワイヤ２０に高電圧を印加し、グリッド２２及びシールド２１にバイアス電圧を印加して（放電安定化のため）、上記帯電ワイヤ２０から発生させた放電によってグリッド２２を介して上記感光体ドラム１表面を所定電位に帯電させる。

また、グリッド２２が汚染されると、次第に異常放電（リーク）が発生するなどして感光体ドラム１を正常に帯電できなくなることから、帯電器１１の清掃・交換が必要となる程度にグリッド２２が汚染されると、帯電器の清掃又は交換時期の警報を発するよう画像形成装置を設定する。即ち、グリッド２２にバイアス電圧を印加する電圧印加部（電流帰還部）２３において、グリッド２２からの帰還電流の電流値を検出して、この電流値の変化率を演算処理部２４において算出して、その変化率と閾値とを比較して、この操作を複数回行うことにより、その変化率が閾値を超える割合に基づいて上記の警告を発するように本画像形成装置を構成する。なお、この閾値は先の実施例と同様に、個々の装置について電圧印加部（電流帰還部）２３への帰還電流を測定し、測定値の変化率を求める同定実験を行うことにより決定される。本実施例においては、グリッド２２からの帰還電流のみを測定するので、グリッド２２とシールド２１が導通しておらずグリッド２２に流れ込む電流が増加するとシールド２１に流れ込む電流が減少してしまうような場合であっても、シールド２１に流れ込む電流の変化に左右されずグリッド２２に流れ込む電流を測定することが出来、先の実施例と同様にして閾値を求めることが出来る。本実施例と異なり、シールド２１の方がグリッド２２より汚れがひどくなる傾向があり、感光体表面電位の変化がシールド２１の汚れに依存する傾向がある場合には、シールド２１からの帰還電流のみを測定すればよく、シールド２１とグリッド２２とが双方とも汚れやすく、感光体表面電位の変化がシールド２１とグリッド２２の汚れの両方に依存する傾向がある場合には、シールド２１とグリッド２２からの帰還電流の両方を測定し、その和に基づいた制御を行うことが好ましい。

そして、このようにして求められた閾値を用いて、以下の構成により帯電器１１の清掃又は交換時期の警告をする。
図６（ｂ）を参照して、時刻ｔにおけるグリッド２２からの電圧印加部（電流帰還部）２３への帰還電流の電流値が検出され、検出されたグリッド２２の帰還電流の電流値ｉｇｃ’（ｔ）はアナログ−デジタル変換器２５によってデジタル信号化される。デジタル信号化された帰還電流の電流値をＩ（ｔ）とすると、電流値Ｉ（ｔ）はグリッド電流データ記憶部３３に記憶される。なお、この測定はＮ＋１回行われる。ここで、Ｎは１以上の整数である。

ここで図７も参照して、グリッド電流データ記憶部３３に記憶されている、ｎ＋１回目に測定された時刻ｔにおける電流値Ｉ（ｔ）及びｎ回目に測定された時刻ｔ−Ｔにおける電流値Ｉ（ｔ−Ｔ）のデータは、変化率演算比較部２８に入力され（ステップＺ１）、電流値Ｉ（ｔ）とＩ（ｔ−Ｔ）との差分値ΔＩ（ｔ）が次式ΔＩ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）−Ｉ（ｔ−Ｔ）により求められる。但し、ｎは１以上Ｎ以下の整数であり、Ｔは測定周期である。また、いま求められた差分値ΔＩ（ｔ）はｎ番目のデータとなる（ステップＺ２）。ここで、電流値Ｉの変化率はΔＩ／Δｔであるから、求められた差分値ΔＩ（ｔ）に基づいて、時刻ｔにおける電流値Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が次式Ｐ（ｔ）＝ΔＩ（ｔ）／Ｔにより求められる（ステップＺ３）。そしていま、このＰ（ｔ）もｎ番目のデータとなる。

一方、制御データ記憶部２９には、先に求められた閾値Ｐ_０が記憶されており、変化率演算比較部２８においては、電流値Ｉの変化率ΔＩ／Δｔと閾値Ｐ_０とを比較する（ステップＺ４）。いま、時刻ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ）の変化率はＰ（ｔ）であるから、変化率演算比較部２８において変化率Ｐ（ｔ）と閾値Ｐ_０とが比較され、Ｐ（ｔ）≧Ｐ_０であると、すなわち電流値Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が閾値Ｐ_０を超えていると判定されると、異常値の数Ｆが１つカウントされる（ステップＺ５）。また、Ｐ（ｔ）＜Ｐ_０であった場合、すなわち電流値Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が閾値Ｐ_０を超えていないと判定された場合には、正常値の数Ｙが１つカウントされる（ステップＺ６）。

そして、この変化率Ｐ（ｔ）のデータはｎ番目のデータであるから、ｎがＮに至ったか否かを判断し（ステップＺ７）、至っていなければグリッド２２からの帰還電流の測定を続行し、上記の操作を繰返し行う（ステップＺ１０）。一方、ｎがＮに至り、変化率Ｐ（ｔ）と閾値Ｐ_０との比較がＮ回行われると、異常率判定部３４において異常値の数Ｆと正常値の数Ｙとを比較し（ステップＺ８）、異常値の数Ｆの方が多ければ、スコロトロン帯電器１１の清掃・交換時期である旨の警告が画像形成装置に備えられた表示部（図示せず）にその旨を表示するなどしてなされる（ステップＺ９）。また、異常値の数Ｆが正常値の数Ｙ以下であれば、警告は発せられず、スコロトロン帯電器１１がそのまま放電を継続するよう指示し、グリッド２２からの帰還電流の測定が続行される（ステップＺ１０）。

このように、帰還電流の電流値の変化率と閾値との比較判断を複数回行い、閾値を超える率が過半数になったところで警告を行うようにすれば、感光体の帯電能力が経時変化を起こした場合等にグリッド電圧を操作する自動制御を組み込んでいる画像形成装置においてこの制御が行われてグリッド２２からの帰還電流の測定値が偶然変化してしまった場合であっても、このような偶然の変化により誤報をしてしまうということがない。

また、誤報を防ぐための構成としては上記の構成の他に、２つの閾値（第１の閾値及び第２の閾値）を設定して、以下のように構成することも出来る。なお、いずれの閾値も実施例１において説明した実験と同様の同定実験を行うことにより決定されるが、２つの閾値は異なる目的を有するため、第１の閾値よりも第２の閾値の方が大きな値として設定される。
再び図６を参照して、いま、時刻ｔにおけるグリッド２２からの電圧印加部（電流帰還部）２３への帰還電流の電流値が検出され、検出されたグリッド２２の帰還電流の電流値ｉｇｃ’（ｔ）がアナログ−デジタル変換器２５によってデジタル信号化され、その電流値Ｉ（ｔ）がグリッド電流データ記憶部３３に記憶される。なお、この測定はＮ＋１回行われる。ここで、Ｎは１以上の整数である。

ここで図８も参照して、グリッド電流データ記憶部３３に記憶されている、ｎ＋１回目に測定された時刻ｔにおける電流値Ｉ（ｔ）及びｎ回目に測定された時刻ｔ−Ｔにおける電流値Ｉ（ｔ−Ｔ）のデータは、変化率演算比較部２８に入力され（ステップＵ１）、電流値Ｉ（ｔ）とＩ（ｔ−Ｔ）との差分値ΔＩ（ｔ）が次式ΔＩ（ｔ）＝Ｉ（ｔ）−Ｉ（ｔ−Ｔ）により求められる。但し、ｎは１以上Ｎ以下の整数であり、Ｔは測定周期である。また、いま求められた差分値ΔＩ（ｔ）はｎ番目のデータとなる（ステップＵ２）。ここで、電流値Ｉの変化率はΔＩ／Δｔであるから、求められた差分値ΔＩ（ｔ）に基づいて、時刻ｔにおける電流値Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が次式Ｐ（ｔ）＝ΔＩ（ｔ）／Ｔにより求められる（ステップＵ３）。そしていま、このＰ（ｔ）もｎ番目のデータとなる。

一方、制御データ記憶部２９には、先と同様の方法で求められた第２の閾値Ｐ_２が記憶されており、変化率演算比較部２８においては、電流値Ｉの変化率ΔＩ／Δｔと第２の閾値Ｐ_２とを比較する（ステップＵ４）。なお、第２の閾値Ｐ_２は電流値の測定誤差による変化率の誤差の範囲よりも大きな値として設定されている。いま、時刻ｔにおける電流値の和Ｉ（ｔ）の変化率はＰ（ｔ）であるから、変化率演算比較部２８において変化率Ｐ（ｔ）と第２の閾値Ｐ_２とが比較され、Ｐ（ｔ）≧Ｐ_２であると、すなわち電流値Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が第２の閾値Ｐ_２を超えていると判定されると、Ｐ（ｔ）は測定誤差の範囲を越えた異常値であると考えられることから、即座に帯電器の清掃・交換をする必要があるとして、直ちにスコロトロン帯電器１１の清掃・交換時期である旨の警告が画像形成装置に備えられた表示部（図示せず）にその旨を表示するなどして報知される（ステップＵ９）。なお、このように報知した後に、又は報知するとともに、更にスコロトロン帯電器１１が清掃または交換されるまで画像形成に関する入力を受け付けないよう制御が行われるようにすれば、スコロトロン帯電器１１の汚染を原因とする異常放電による画像形成不良を強制的に防止することが出来る。

一方、電流値Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が第２の閾値Ｐ_２を超えていないと判定されると、今度は変化率演算比較部２８において変化率Ｐ（ｔ）と第１の閾値Ｐ_１とが比較され（ステップＵ５）、Ｐ（ｔ）≧Ｐ_１であると、すなわち電流値Ｉ（ｔ）の変化率Ｐ（ｔ）が第１の閾値Ｐ_１を超えていると判定されると、異常値の数Ｆが１つカウントされる（ステップＵ６）。なお、第１の閾値Ｐ_１は第２の閾値Ｐ_２より小さく、変化率Ｐ（ｔ）が第１の閾値Ｐ_１を１度越えただけでは測定誤差を排除できない可能性がある為、Ｎ個の変化率のデータが得られるまで続けて電流値の測定を行う。

すなわち、この変化率Ｐ（ｔ）のデータはｎ番目のデータであるから、ｎがＮに至ったか否かを判断し（ステップＵ７）、至っていなければグリッド２２からの帰還電流の測定を続行し、上記の操作を繰返し行う（ステップＵ１０）。一方、ｎがＮに至り、変化率Ｐ（ｔ）と第１の閾値Ｐ_１との比較がＮ回行われると、異常率判定部３４において異常値の数Ｆと所定の数ｍ（ｍは１以上Ｎ未満の整数）とを比較し（ステップＵ８）、異常値の数Ｆがｍを上回っていれば、スコロトロン帯電器１１の清掃・交換時期である旨の警告が報知される（ステップＵ９）。また、上回っていなければ、警告は発せられず、スコロトロン帯電器１１がそのまま放電を継続するよう指示し、グリッド２２からの帰還電流の測定が続行される（ステップＵ１０）。なお、所定の数ｍは、算出される変化率の数Ｎとの関係において閾値を超える率を判定するにあたり妥当な数であって、例えば汚染された帯電器を使用して前述の同定試験を複数回行い、そのうち測定電流値の変化率が第１の閾値Ｐ_１を超える回数を調べることによって設定される。

このように、第１の閾値Ｐ_１を用いて電流値変化率の閾値を超える率の判定を行うことにより、電流値の測定誤差による誤報を防ぎつつ閾値を超える率が高くなると帯電器清掃・交換時期の警告を報知するようにし、また、第２の閾値Ｐ₂を電流値の変化率の誤差を排除するための第１の閾値Ｐ_１を越える大きな値として設定し、測定された電流値の変化率が第２の閾値Ｐ₂を超えた際には直ちに帯電器清掃・交換時期の警告が報知するようにしたから、誤報を防ぐことが出来るとともに、汚れた帯電器について確実に清掃・交換が行われるようにすることができる。

上記実施例においてはドラム状の感光体を使用した場合について説明したが、本発明の画像形成装置はこれに限らず、ベルト感光体等を使用した場合であっても、個々の画像形成装置毎に帯電器の適切な清掃・交換のタイミングを従来に比べてより正確に警告することができる。

第１の実施例にかかる画像形成装置の画像形成部の配置を示す概略図である。 グリッド及びシールドからの帰還電流を測定し、測定値を演算処理する仕組みを説明するための図であり、図２（ａ）は帰還電流の測定状況を示す概念図、図２（ｂ）は帰還電流の測定から帯電器清掃・交換等の指示までを行う構成を示すブロック図である。 第１の実施例においてなされる演算処理の流れを示すフローチャートである。 清浄な帯電器を用いた場合のグリッド及びシールドの帰還電流の測定結果であり、図４（ａ）は帯電ワイヤからグリッド及びシールドに流れ込む電流の電流値の推移を示す表図、図４（ｂ）はその電流値の変化率の推移を示す表図である。 汚染された帯電器を用いた場合のグリッド及びシールドの帰還電流の測定結果であり、図４（ａ）は帯電ワイヤからグリッド及びシールドに流れ込む電流の電流値の推移を示す表図、図４（ｂ）はその電流値の変化率の推移を示す表図である。 グリッドからの帰還電流を測定し、測定値を演算処理する仕組みを説明するための図であり、図２（ａ）は帰還電流の測定状況を示す概念図、図２（ｂ）は帰還電流の測定から帯電器清掃・交換等の指示までを行う構成を示すブロック図である。 第２の実施例においてなされる演算処理の流れを示すフローチャートである。 第２の実施例においてなされる他の演算処理の流れの例を示すフローチャートである。 従来の画像形成装置の概略構成図である。 従来の画像形成装置に使用されるスコロトロン帯電器周辺の概要図である。

１ 感光体ドラム
１１ スコロトロン帯電器
２０ 帯電ワイヤ
２１ シールド
２２ グリッド
２３ 電圧印加部（電流帰還部）
２４ 演算処理部
２８ 変化率演算比較部

Claims (4)

1. 帯電ワイヤの周囲を囲み感光体側に開口部を有するシールドケースと、該シールドケースの開口部に設けられたグリッドとを有する帯電器を備え、前記帯電ワイヤから発生させた放電により前記グリッドを介して前記感光体を帯電させ露光現像する画像形成装置において、
   前記帯電ワイヤから前記グリッドに流れ込む電流若しくは前記シールドケースに流れ込む電流のうち少なくとも一方の電流を単位時間おきに測定する電流測定手段と、
   測定された電流値の変化率を算出する演算手段と、
   前記変化率の閾値を設定し、前記閾値を越えたかどうかを判定基準として、前記感光体の正常帯電状態を判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段の判定結果に基づいて、前記帯電器の清掃又は交換時期を報知可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
2. 帯電ワイヤの周囲を囲み感光体側に開口部を有するシールドケースと、該シールドケースの開口部に設けられたグリッドとを有する帯電器を備え、前記帯電ワイヤから発生させた放電により前記グリッドを介して前記感光体を帯電させ露光現像する画像形成装置において、
   前記帯電ワイヤから前記グリッドに流れ込む電流若しくは前記シールドケースに流れ込む電流のうち少なくとも一方の電流を単位時間おきに測定する電流測定手段と、
   測定された電流値の変化率を算出する演算手段と、
   前記変化率の第１の閾値を設定し、該閾値を超えた回数を判定基準として、前記感光体の正常帯電状態を判定する判定手段とを備え、
   前記判定手段よりの判定結果に基づいて、前記帯電器の清掃又は交換時期を報知可能に構成したことを特徴とする画像形成装置。
3. 前記第１の閾値よりも大きい第２の閾値を設定し、前記測定された電流値の変化率が前記第２の閾値を超えていた場合には前記第１の閾値による判定にかかわらず、ただちに前記帯電器の清掃又は交換時期を報知するよう設定されたことを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
   
4. 前記グリッドと前記シールドケースとが導通するよう形成し、前記測定手段により前記帯電ワイヤから前記グリッドと前記シールドケースに流れ込む電流を単位時間おきに測定して前記判定手段による判定を行うように構成したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の画像形成装置。

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