JP4870456B2

JP4870456B2 - 画像形成装置

Info

Publication number: JP4870456B2
Application number: JP2006072430A
Authority: JP
Inventors: 政治横野
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2006-03-16
Filing date: 2006-03-16
Publication date: 2012-02-08
Anticipated expiration: 2026-03-16
Also published as: JP2007248831A

Description

本発明は、感光体ドラムを帯電させる帯電器に、交流電圧と直流電圧を重畳して形成した重畳バイアス電圧を印加する画像形成装置に関する。

従来、感光ドラムはその回転過程で帯電装置による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、次いで露光装置による像露光を受ける。

これにより感光ドラム面に静電潜像が形成される。感光ドラムに対向配置された現像ローラを有する現像手段により、静電潜像させられた感光ドラム面に現像手段にトナーを搬送し、更に、現像バイアス手段により、所定の極性・電位の一様な電圧を印加することにより、感光ドラムの潜像部位との電位差を生じさせ、トナーを感光ドラム上に静電吸着させ作象する。

帯電装置としては、ローラ型、ブレード型などの帯電部材を用いて感光ドラム表面に帯電を行なう接触帯電方式が広く採用されている。

帯電装置の出力は、該帯電バイアス電圧は直流電圧のみでも良いが、一般的に直流電圧に対して交流電圧を重畳印加した出力（以下、交流帯電出力又は交流帯電電圧と記載）がなされる。

この帯電方法は、感光ドラム上を均一帯電するのに優れており、直流電圧に対して、交流電圧を重畳印加し、更に感光ドラムの回転速度に適した交流帯電電圧の周波数にすることにより、感光ドラム上の局所的な電位ムラが解消され、感光ドラム表面の帯電電位Ｖｄは、直流印加電圧値Ｖｄｃに均一に収束する。

また、現像装置では、現像ローラなどの現像部材を用いてトナーを感光ドラム表面に接する部位にトナー搬送を行う方式が広く採用されている。

現像装置の出力は、直流電圧のみでも良いが、一般的に直流電圧に対し、直流電圧に重畳した交流帯電電圧周波数の数倍の周波数に設定された交流電圧（以下、交流現像出力又は交流現像電圧と記載）は、キャリアから離れるトナーを増加させ、現像能力を向上させる。

トナーが交流バイアスに応じて往復運動をすることにより、画像部周辺のトナーが画像部に集まって現像される。非画像部についたトナーも画像部に再配置されるなど、交流現像方式は画像濃度が高く、良いドット再現性が得られる特徴があり、直流電圧に対して交流電圧を重畳印加した出力（以下、交流現像出力と記載）がなされる装置がある。

ただし、この装置の帯電方式は、直流成分のみを帯電バイアス電圧として印加する場合に比べ、感光ドラムに対する放電量が増えるために、感光体表面にＮＯｘ等の不純物が付着するフィルミングが発生しやすくなる。

これを除去する為感光表面がクリーニング装置と摩耗することによって削れるなどの表面劣化が促進されやすいという傾向があり、これに対処するため、帯電バイアス電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐをできるだけ小さく抑え、帯電ローラが感光ドラムに対して過剰に放電することを防ぐ必要があった。

また、交流ピーク間電圧（Ｖｐｐ）と放電量の関係は、感光ドラム表面の感光層の膜厚や、使用環境などによって異なるため常に一定ではない。

例えば、帯電装置に同じピーク間電圧を印加しても、低温低湿環境では帯電装置のインピーダンスが上昇するので放電量が少なく、逆にインピーダンスが低下する高温多湿環境では放電量が多い。

また、使用環境が同じであっても、使用に伴って感光体表面が摩耗により削られてくると初期使用時に比べてインピーダンスが低下するので放電量が多くなる。

このため、ある交流帯電電圧を出力した時に、使用状況下における交流帯電電流を検出し、交流帯電電流の必要電流を出力するように制御を行っていたが、交流帯電電圧は高圧電圧となる為、感光体に全て交流帯電電流が流れ込まず、帯電出力の経路及び経路周辺の浮遊容量を経由して流れる。

この浮遊容量を介した交流電流と感光体に流れる交流電流の合計した交流帯電電流を検出しており、感光体に流れる正しい電流を検出することはできなかった。

前述の課題に対応する為に、感光体接地レベルから装置接地レベルへ流れる交流帯電電流を検出する手段を備えることによって、浮遊容量により、流れる交流電流を無視することができ、より正確に感光体に流れる交流帯電電流を検出することができる方法が提案されている。
特開平０８−２０２２１８号公報

しかしながら、このような従来装置では、感光体接地レベルが、装置接地レベルと離間してしまうと異常画像が発生する。

本発明は、かかる実情に鑑みてなされたものであり、交流帯電の異常、および、直流帯電の異常を適切に判断できるようにすることを目的とする。

本発明は、感光体ドラムを帯電させる帯電器に、交流電圧と直流電圧を重畳して形成した重畳バイアス電圧を印加する画像形成装置において、感光体ドラムの接地レベルから装置接地レベル間へ流れる交流帯電電流を検出する交流帯電電流検出手段を備え、直流電圧の出力の異常検出信号に基づいて重畳バイアス電圧の出力が短絡した異常の検出と判別し、交流帯電電流検出手段によって交流帯電電流の流れを検出できなくなった場合に重畳バイアス電圧が開放した異常の検出と判別するようにしたものである。

また、上記のような画像形成装置において、上記異常の検出の判別を、上記感光体ドラムの回転中に行うようにするとよい。

したがって、本発明によれば、交流帯電の異常、および、直流帯電の異常を適切に判断するようにしたので、適切に異常判定を行うことができるという効果を得る。

以下、添付図面を参照しながら、本発明の実施の形態を詳細に説明する。

図１は、本発明の一実施例にかかる画像形成装置の概略構成の一例を示している。

同図において、制御ユニット１は、この画像形成装置の各部の動作を制御することで、適切に画像を形成出力するためのものであり、外部インタフェースユニット２は、ホスト装置などの外部装置と接続し、その外部装置との間で種々の情報をやりとりするためのものである。

搬送ユニット３は、転写紙を給紙台から分離搬送するためのものであり、帯電ユニット４は、感光体ドラム（後述）を帯電するためのものであり、書込ユニット５は、帯電された感光体ドラムの表面に、書込画像の静電潜像を形成するためのものであり、例えば、レーザビーム書込装置などから構成される。

現像ユニット６は、感光体ドラム上に形成された静電潜像をトナー現像して顕像化するためのものであり、定着ユニット７は、転写ユニット（図示略）により転写紙に転写されたトナー像を、転写紙に熱定着するためものものであり、操作表示ユニット８は、この画像形成装置のユーザインタフェースを構成し、ユーザがこの画像形成装置を操作するためのものである。

図２は、画像形成系の一例を示している。

同図において、感光体ドラム１０の表面は、帯電器１１により帯電され、書込ユニット５から出力されるレーザビーム１２がスキャンされて、表面に印刷画像の静電潜像が形成される。

この静電潜像は、現像器１３によりトナー現像され、転写器１４により、転写紙ＤＰの表面に転写された後、図示しない、定着器により熱定着される。また、感光体ドラム１０の表面に残ったトナー等は、クリーニングユニット１５により除去される。

上述したように、感光体ドラム１０の表面を帯電する際、直流電圧に交流電圧を重畳した重畳バイアス電圧が印加される。図３は、この重畳バイアス電圧発生部の構成の一例を示している。

同図において、交流出力制御回路２１は、直流電圧２４（ボルト）に基づいて、所定の周波数でかつ所定の電圧値の交流電圧を形成するものであり、その出力は、出力回路２２を介して帯電器１１に印加される。

また、直流出力制御回路２３は、直流電圧２４（ボルト）に基づいて、所定の電圧値の直流電圧を形成するものであり、その出力は、出力回路２３を介して帯電器１１に印加される。

このようにして、交流出力制御回路２１から出力されれた交流電圧、および、直流出力制御回路２３から出力された直流電圧が重畳された状態で、帯電器１１に印加される。

また、制御ユニット１から出力される信号Ｓ１により交流出力制御回路２１が出力する交流電圧の電圧値が制御され、信号Ｓ３により交流出力制御回路２１が出力する交流電圧の周波数が制御される。

また、制御ユニット１から出力される信号Ｓ２により直流出力制御回路２３が出力する直流電圧の電圧値が制御される。

交流帯電電流検出回路２５は、感光体ドラム１０の感光体接地レベル（感光体ＧＮＤ）に流れる電流Ｉａを検出するものであり、その検出信号Ｓ４は、制御ユニット１に出力されている。

なお、符号Ｃｐは、帯電器１１と装置接地レベル（装置ＧＮＤ）の間に生じる浮遊容量を示す。

さて、このような構成では、通常の動作では、感光体ＧＮＤから交流帯電電流検出回路２５を経由してから装置ＧＮＤに、交流電流「Ｉａ＋Ｉｂ」が流れることとなる。

交流帯電電流を検出し、現在の環境及び感光体の状態に適した帯電電流を設定する場合は、現像ユニット６の出力をオフにして、現像ユニット６に由来して感光体ドラム１０に流れる電流を遮断することにより、交流電流Ｉａのみのを正確に検出することができるような状態に設定する。

交流電流が流れた場合の感光体ＧＮＤの電圧は、十分小さくなるように交流帯電電流検出回路の定数を考慮しており、感光体ＧＮＤの部分から浮遊容量へ交流帯電電流の流れ込みがないように且つ通常の印字動作では、画像不具合が無いように設定されてある。

装置の環境及び感光体の状態による交流帯電電流の設定方法を図４を用いて説明する。

交流帯電電流を流した場合に、交流帯電電流検出回路２５では、感光体に流れる交流帯電電流に比例した直流電圧が検出される。例えば、１ｍＡの交流電流が流れたときに、交流帯電電流検出回路２５では１Ｖの電圧が出力されるとする。

これは、交流帯電電流検出回路の定数等をあらかじめ設定してある。交流帯電電流：Ｘを流したい場合、交流帯電電圧：Ａと交流帯電電圧：Ｂの時のそれぞれの交流帯電電流：ａ，ｂを検出する（処理１０１，１０２，１０３，１０４）。

この関係より、電圧に対する電流の増加量が分かる。電流の増加量：ΔＩ＝（ａ−ｂ）／（Ａ−Ｂ）となる。これより、交流帯電電流：Ｘを流したい場合の交流帯電電圧：Ｙは、
Ｙ＝Ａ＋（Ｘ−ａ）÷{（ａ−ｂ）／（Ａ−Ｂ）}
により求めることができる（処理１０５）。算出した交流帯電電圧：Ｙは、次回の交流帯電電圧設定制御まで保持し（処理１０６）、印刷時に出力される。

さて、定電圧出力の場合、異常検出としては、短絡モードの検出が回路として簡単に構成できる。

直流帯電としては、負荷が変動したとしても安定した電圧が要求されるため、定電圧出力としていることが一般である。

交流帯電出力は、前述のように定電圧で制御されているが、電流を検出できる構成となっている。

すなわち、出力端子部分が装置ＧＮＤ又は帯電ローラ及び感光体を経由せずに交流帯電電流検出部分に短絡した場合、正常な装置の負荷に比べて負荷が極めて小さくなり、直流帯電出力は、規定の出力電圧を維持できず、異常検出回路が動作する。

逆に、開放となった場合、負荷が無限大に大きくなるので電圧は維持でき異常検出回路は動作しない。

このようにして、直流帯電電圧の異常検出回路は、出力端子部分の短絡状態の検出はできるが、開放状態の異常検出はできない。

また、交流帯電出力の異常検出の方法について説明を行う。

画像品質を保つ為に、交流帯電電流を検出し、調整できる手段を有しており、交流帯電電流の電流値が規定値にならなければ異常と判断することができる。

開放状態となった場合は、交流帯電電流が流れなくなるので検出することができる。また、感光体ＧＮＤと装置ＧＮＤが短絡した場合も、交流帯電電流検出回路を経由しないので交流帯電電流を検出できないが、交流帯電電流検出回路を経由しないだけで、負荷は十分大きいので直流帯電圧は正常に出力されるので判別することができる。

このように、異常状態と異常部位を判断することが可能となる。上記の異常検出では、感光体が回転中で装置の通常の負荷となる為感光体が回転中に実施にする。

図５は、印刷動作中に帯電電圧の異常検出を行う際の処理を説明するためものである。

まず、外部装置より印刷要求を受信すると（処理２０１）、感光体ドラム１０の回転を開始し（処理２０２）、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力して、交流出力制御回路２１および直流出力制御回路２３を作動して、重畳バイアス電圧を発生する（処理２０３）。

そして、交流帯電電流検出回路２５の検出信号Ｓ４を入力して、交流帯電電圧が正常であるかどうかを調べる（判断２０４）。判断２０４の結果がＹＥＳになるときには、直流帯電電圧が正常であるかどうかを調べる（判断２０５）。判断２０５の結果がＹＥＳになるときには、印刷動作を開始する（処理２０６）。

ここで、直流帯電電圧が正常ではなく、判断２０５の結果がＮＯになるときには、感光体ドラム１０を経由せず、出力端子と交流帯電電流検出回路２５が短絡した場合であるので、直流帯電異常情報を保持して（処理２０７）、この動作を終了する。

また、交流帯電電圧が正常ではなく、判断２０４の結果がＮＯになるときには、交流帯電異常情報を保持する（処理２０８）。次いで、直流帯電電圧が正常であるかどうかを調べる（判断２０９）。判断２０９の結果がＹＥＳになるときには、直流帯電正常情報を保持して（処理２１０）、このときの動作を終了する。

また、判断２０５の結果がＮＯになるときには、直流帯電異常情報を保持して（処理２１１）、この動作を終了する。

図６は、プロセス調整動作中に帯電電圧の異常検出を行う際の処理を説明するためものである。

まず、外部装置よりプロセス調整要求を受信すると（処理３０１）、感光体ドラム１０の回転を開始し（処理３０２）、信号Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３を出力して、交流出力制御回路２１および直流出力制御回路２３を作動して、重畳バイアス電圧を発生する（処理３０３）。

そして、交流帯電電流検出回路２５の検出信号Ｓ４を入力して、交流帯電電圧が正常であるかどうかを調べる（判断３０４）。判断３０４の結果がＹＥＳになるときには、直流帯電電圧が正常であるかどうかを調べる（判断３０５）。判断３０５の結果がＹＥＳになるときには、プロセス調整動作を開始する（処理３０６）。

ここで、直流帯電電圧が正常ではなく、判断３０５の結果がＮＯになるときには、感光体ドラム１０を経由せず、出力端子と交流帯電電流検出回路２５が短絡した場合であるので、直流帯電異常情報を保持して（処理３０７）、この動作を終了する。

また、交流帯電電圧が正常ではなく、判断３０４の結果がＮＯになるときには、交流帯電異常情報を保持する（処理３０８）。次いで、直流帯電電圧が正常であるかどうかを調べる（判断３０９）。判断３０９の結果がＹＥＳになるときには、直流帯電正常情報を保持して（処理３１０）、このときの動作を終了する。

また、判断３０５の結果がＮＯになるときには、直流帯電異常情報を保持して（処理３１１）、この動作を終了する。

図７は、エラー検出時の動作の一例を示している。

上述した処理により、交流帯電異常情報または直流帯電異常情報を保持しており、異常検出したときには（処理４０１）、操作表示ユニット８によりエラー音を出力するとともに（処理４０２）、エラー発生を表示する（処理４０３）。

ここで、ユーザにより印刷の実行が指示されたかどうかを調べ（判断４０４）、判断４０４の結果がＹＥＳになるときには、印刷動作を開始する（処理４０５）。

このようにして、本実施例では、交流帯電の異常、および、直流帯電の異常を適切に判断することができるので、信頼性の高い印刷動作を実現することができる。

また、感光体ドラムの回転中に検出動作を行うので、例えば、感光体ドラムが不当に高インピーダンスとなることを防止することができ、異常検出を正常に行うことができる。

なお、上述した実施例では、モノクロ印刷が可能な装置に本発明を適用した場合について説明したが、カラー印刷が可能な装置についても、本発明を同様にして適用することができる。

本発明の一実施例にかかる画像形成装置の概略構成の一例を示したブロック図。画像形成系の一例を示した概略構成図。重畳バイアス電圧発生部の構成の一例を示したブロック図。装置の環境及び感光体の状態による交流帯電電流の設定方法を説明するためのフローチャート。印刷動作中に帯電電圧の異常検出を行う際の処理を説明するためのフローチャート。プロセス調整動作中に帯電電圧の異常検出を行う際の処理を説明するためのフローチャート。エラー検出時の動作の一例を示したフローチャート。

符号の説明

１制御ユニット
４帯電ユニット
１０感光体ドラム
１１帯電器
２１交流出力制御回路
２３直流出力制御回路
２５交流帯電電流検出回路

Claims

感光体ドラムを帯電させる帯電器に、交流電圧と直流電圧を重畳して形成した重畳バイアス電圧を印加する画像形成装置において、
感光体ドラムの接地レベルから装置接地レベル間へ流れる交流帯電電流を検出する交流帯電電流検出手段を備え、
前記直流電圧の出力の異常検出信号に基づいて前記重畳バイアス電圧の出力が短絡した異常の検出と判別し、前記交流帯電電流検出手段によって前記交流帯電電流の流れを検出できなくなった場合に前記重畳バイアス電圧が開放した異常の検出と判別するようにしたことを特徴とする画像形成装置。
前記異常の検出の判別は、前記感光体ドラムの回転中に行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。