JP4897642B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置、より詳細には、感光体上から中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を記録媒体上に二次転写する前に予備帯電する予備帯電器を備えた画像形成装置に関する。

感光体ドラム上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、一次転写された転写ベルト上のトナー像を記録媒体上に二次転写することにより、記録媒体上に画像形成を行う画像形成装置が周知である。このような画像形成装置において、感光体ドラム上から中間転写ベルトに一次転写されたトナー像を記録媒体上に二次転写する前に、そのトナー像を予備帯電するための予備帯電器を使用したものが知られている。このような予備帯電器によって転写ベルト上のトナー像を帯電させることにより、記録媒体に転写する前のトナー像の帯電量を一定にすることができ、記録媒体への転写性を向上させることができる。

例えば、特許文献１には、イオン発生帯電器基板の裏面にヒータを設け、イオン発生帯電器基板の温度を制御する画像形成装置が開示されている。ここではイオン発生器は、感光体ドラムを帯電させる装置として用いられている。イオン発生器は、その近傍温度を上昇させる手段と、温度と湿度を認識する手段とを有し、認識した温度と湿度の情報に基づいてイオン発生器の近傍の温度を制御している。このときに感光体ドラムの温度を一定以上上昇させないようにすることで、感光体感度の変化による画像濃度の変動が生じないようにしている。
特開２００４−１５７４４７号公報

予備帯電器として用いられるイオン発生器は、高圧電源が接続された放電電極によりコロナ放電を生じさせ、これによりイオンを発生させるものである。このようなイオン発生器は、高湿度により結露が発生するとイオンの発生量が低下する。特に電源投入直後など装置内で結露しやすい状態のときに十分なイオンが発生しないことがある。このため、イオン発生器の裏面にヒータを設けて電源投入後から加熱することにより、結露を防ぐ構成が採られる。

一方、高圧電源による高圧電圧を放電電極に印加してイオンを発生させているとき、ヒータを直流電源に接続すると、放電電荷の一部が直流電源の電源線に混入してノイズとなり、直流電源で駆動される他の回路が誤動作を引き起こすことがある。そのため、イオン発生器に高圧電圧を印加している間は、ヒータをオフにして直流電源から遮断する必要がある。

しかしながら、ヒータを直流電源から遮断することで、特に低温環境下で長時間連続的に画像形成を実施した場合など、イオン発生器の温度が低下して表面に結露が生じ、イオン発生量が低下してしまう、という問題が生じる。つまり、従来では、ヒータオンによる結露防止機能と、ヒータオフによる誤動作回避機能とを両立させ、結露のない適正な状態を維持しながらヒータオンによるリーク誤動作を防止することが困難である、という問題があった。また特許文献１にも、このような問題に係わる技術思想については何ら開示されていない。

本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、転写ベルト上のトナー像を二次転写する前に予備帯電する予備帯電器を備えた画像形成装置において、予備帯電器を結露のない適切な状態に維持して転写安定性を付与するとともに、ヒータオンによるリーク誤動作を防止できるようにした画像形成装置を提供することを目的とするものである。

上記課題を解決するために、本発明の第１の技術手段は、感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、一次転写された前記転写ベルト上のトナー像を記録媒体上に二次転写する画像形成装置であって、転写ベルト上のトナー像を二次転写する前に予備帯電する予備帯電器と、予備帯電器を加熱するヒータと、予備帯電器の周囲湿度を測定する湿度センサと、予備帯電器への高圧電圧の印加制御及び前記ヒータへの電力供給制御を行う制御部とを備え、制御部は、高圧電圧が印加されていないタイミングで前記ヒータへの電力供給を行い、ヒータへの電力供給の制御を、湿度センサで測定した周囲湿度に基づいて変化させることを特徴としたものである。

本発明の第２の技術手段は、第１の技術手段において、複数の記録媒体上に連続してトナー像を中間転写ベルトに一次転写するとき、制御部は、中間転写ベルト上のトナー像の一次転写領域のうち、特定の枚数の記録媒体に対応する一次転写領域が予備帯電器を通過するごとに、ヒータへの電力供給を行う制御を行うことを特徴としたものである。

本発明の第３の技術手段は、第２の技術手段において、制御部が、ヒータへの電力供給を行う際に、特定の枚数の記録媒体に対応する一次転写領域が予備帯電器を通過した後、次の記録媒体に対応する一次転写領域が予備帯電器に到るまでの間に、ヒータへの電力供給を行う制御を行うことを特徴としたものである。

本発明の第４の技術手段は、第２または第３の技術手段において、制御部が、特定の枚数を周囲湿度に応じて変化させることを特徴としたものである。

本発明の第５の技術手段は、第２〜第４のいずれか１の技術手段において、画像形成装置が、記録媒体上に二次転写されたトナー像を熱定着させるための定着部を備え、制御部は、特定の枚数の記録媒体に対応する一次転写領域が特定領域を通過するごとにヒータへの電力供給を行う制御に加えて、定着部のウォームアップ開始のタイミングでヒータへの電力供給を行う制御を行うことを特徴としたものである。

第６の技術手段は、第２〜第５のいずれか１の技術手段において、画像形成装置が、複数色のトナー像に対応するための複数の感光体ドラムと、感光体ドラムにレーザを露光するレーザ光学系とを備え、制御部は、複数色のトナー像に対応した感光体ドラムのうち、黒色に対応した感光体ドラムに対するレーザの露光タイミングを使用して、ヒータへの電力制御のタイミングを決定することを特徴としたものである。

第７の技術手段は、第２〜第６のいずれか１の技術手段において、周囲湿度に応じて特定の枚数を設定するテーブルを記憶する記憶手段を有し、制御部は、記憶手段に記憶したテーブルを参照してヒータへの電力供給を行うタイミングを決定することを特徴としたものである。

第８の技術手段は、第１〜第７のいずれか１の技術手段において、画像形成装置全体の動作を制御する主制御部を備え、制御部は、主制御部からの制御信号に応じて予備帯電器への高圧電圧の印加制御及びヒータへの電力供給制御を行うことを特徴としたものである。

第９の技術手段は、第１〜第８のいずれかの技術手段において、予備帯電器の温度と該予備帯電器の周囲温度との差を測定する温度センサを備え、制御部は、湿度センサにより測定した湿度と、温度センサにより測定した予備帯電器の温度と周囲温度との差に基づいて、予備帯電器への高圧電圧の印加制御及びヒータへの電力供給制御を行うことを特徴としたものである。

第１０の技術手段は、第１〜第９のいずれかの技術手段において、ヒータとしてＰＴＣサーミスタを備えることを特徴としたものである。

本発明によれば、転写ベルト上のトナー像を二次転写する前に予備帯電する予備帯電器を備えた画像形成装置において、予備帯電器を結露のない適切な状態に維持して転写安定性を付与するとともに、ヒータオンによるリーク誤動作を防止することができる。

図１は、本発明による画像形成装置の構成例を示す図で、複合機（ＭＦＰ；Multi Function Printer）として構成されたものである。
画像形成装置１００は、外部から伝達された画像データに応じて所定の記録用紙（記録媒体）に対して多色及び単色の画像を形成するもので、装置本体１５０と、自動原稿処理装置１６０とにより構成されている。装置本体１５０は、露光ユニット１、現像器２、感光体ドラム３、クリーナユニット４、帯電器５、中間転写ベルトユニット６、定着ユニット７、給紙カセット８１、排紙トレイ９１等を有して構成されている。

装置本体１５０の上部には、原稿が載置される透明ガラスからなる原稿載置台９２が設けられ、原稿載置台９２の上側には自動原稿処理装置１６０が取り付けられている。自動原稿処理装置１６０は、原稿載置台９２の上に自動で原稿を搬送する。また原稿処理装置１６０は矢印Ｍ方向に回動自在に構成され、原稿載置台９２の上を開放することにより原稿を手置きで置くことができるようになっている。

スキャナユニット９０は、原稿面上を露光するランプリフレクタアセンブリ、原稿からの反射光像を光電変換素子（ＣＣＤ）に導くミラー等を備えた光学ユニット、及び光学ユニットからの反射光像をＣＣＤに結像するための光学レンズなどにより構成されている。スキャナユニット９０は、光学ユニットを原稿載置台９２に沿って走行させ、原稿載置台９２上の原稿の画像を１ライン毎に順次ＣＣＤに結像させて原稿画像を読み取る。
スキャナユニット９０で読み取られた画像データは、各種処理が施された後、図示しない画像メモリに一旦記憶され、出力指示に応じて装置本体１５０で画像形成される。装置本体１５０では、画像メモリから出力された画像データを感光体ドラム３上に可視画像として再現した後、記録用紙上に転写したトナー像により画像を形成する。

画像形成装置１００において扱われる画像データは、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。従って、現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定され、これらによって４つの画像ステーションが構成されている。ここではブラックのみを用いたモノクロ画像の画像形成にも対応できる。

帯電器５は、感光体ドラム３の表面を所定の電位に均一に帯電させるための帯電手段であり、図１に示すようなチャージャ型の他、接触型のローラ型やブラシ型の帯電器が用いられることもある。

露光ユニット１は、レーザ出射部及び反射ミラー等を備えたレーザスキャニングユニット（ＬＳＵ）として構成される。露光ユニット１には、レーザビームを走査するポリゴンミラーと、ポリゴンミラーによって反射されたレーザ光を感光体ドラム３に導くためのレンズやミラー等の光学要素とが配置されている。また露光ユニット１としては、この他発光素子をアレイ状に並べた例えばＥＬやＬＥＤ書込みヘッドを用いる構成も採用できる。

露光ユニット１は、帯電された感光体ドラム３を入力された画像データに応じて露光することにより、その表面に、画像データに応じた静電潜像を形成する機能を有する。現像器２はそれぞれの感光体ドラム３上に形成された静電潜像を４色（Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ）のトナーにより顕像化するものである。またクリーナユニット４は、現像・画像転写後における感光体ドラム３上の表面に残留したトナーを除去・回収する。

感光体ドラム３の上方に配置されている中間転写ベルトユニット６は、中間転写ベルト６１、中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、中間転写ローラ６４、及び中間転写ベルトクリーニングユニット６５を備えている。上記中間転写ローラ６４は、Ｙ，Ｍ，Ｃ，ＢＫ用の各色に対応して４本設けられている。
中間転写ベルト駆動ローラ６２、中間転写ベルト従動ローラ６３、及び中間転写ローラ６４は、中間転写ベルト６１を張架して回転駆動させる。また各中間転写ローラ６４は、感光体ドラム３のトナー像を、中間転写ベルト６１上に転写するための転写バイアスを与える。

中間転写ベルト６１は、各感光体ドラム３に接触するように設けられている、そして、感光体ドラム３に形成された各色のトナー像を中間転写ベルト６１に順次的に重ねて転写することによって、中間転写ベルト６１上にカラーのトナー像（多色トナー像）を形成する機能を有している。中間転写ベルト６１は、例えば厚さ１００μｍ〜１５０μｍ程度のフィルムを用いて無端状に形成されている。

感光体ドラム３から中間転写ベルト６１へのトナー像の転写は、中間転写ベルト６１の裏側に接触している中間転写ローラ６４によって行われる。中間転写ローラ６４には、トナー像を転写するために高電圧の転写バイアス（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加されている。中間転写ローラ６４は、直径８〜１０ｍｍの金属（例えばステンレス）軸をベースとし、その表面が導電性の弾性材（例えばＥＰＤＭ，発泡ウレタン等）により覆われているローラである。この導電性の弾性材により、中間転写ベルト６１に対して均一に高電圧を印加することができる。本実施形態では転写電極としてローラ形状を使用しているが、それ以外にブラシなども用いることが可能である。

上述したように、各感光体ドラム３上で各色相に応じて顕像化された静電像は中間転写ベルト６１で積層される。積層された画像情報は中間転写ベルト６１の回転によって、後述の用紙と中間転写ベルト６１の接触位置に配置される転写ローラ１０によって記録用紙上に転写される。
このとき、中間転写ベルト６１と転写ローラ１０は所定ニップで圧接されると共に、転写ローラ１０にはトナーを用紙に転写させるための電圧（トナーの帯電極性（−）とは逆極性（＋）の高電圧）が印加される。さらに上記ニップを定常的に得るために、転写ローラ１０もしくは中間転写ベルト駆動ローラ６２の何れか一方を硬質材料（金属等）とし、他方を弾性ローラ等の軟質材料（弾性ゴムローラ、または発泡性樹脂ローラ等々）とした構成が用いられる。

また上記のように、感光体ドラム３に接触することにより中間転写ベルト６１に付着したトナー、もしくは転写ローラ１０によって用紙上に転写が行われず中間転写ベルト６１上に残存したトナーは、次工程でトナーの混色を発生させる原因となるために、中間転写ベルトクリーニングユニット６５によって除去・回収されるように設定されている。中間転写ベルトクリーニングユニット６５には、中間転写ベルト６１に接触する例えばクリーニング部材としてクリーニングブレードが備えられており、クリーニングブレードが接触する中間転写ベルト６１は、裏側から中間転写ベルト従動ローラ６３で支持されている。

給紙カセット８１は、画像形成に使用する記録用紙（記録用紙）を蓄積しておくためのトレイであり、装置本体１１０の露光ユニット１の下側に設けられている。また手差し給紙カセット８２にも画像形成に使用する記録用紙を置くことができる。また、装置本体１１０の上方に設けられている排紙トレイ９１は、印刷済みの記録用紙をフェイスダウンで集積するためのトレイである。

また装置本体１１０には、給紙カセット８１及び手差し給紙カセット８２の記録用紙を転写ローラ１０や定着ユニット７を経由させて排紙トレイ９１に送るための、略垂直形状の用紙搬送路Ｓが設けられている。給紙カセット８１ないし手差し給紙カセット８２から排紙トレイ９１までの用紙搬送路Ｓの近傍には、ピックアップローラ１１ａ，１１ｂ、複数の搬送ローラ１２ａ〜１２ｄ，レジストローラ１３、転写ローラ１０、定着ユニット７等が配されている。

搬送ローラ１２ａ〜１２ｄは、記録用紙の搬送を促進・補助するための小型のローラであり、用紙搬送路Ｓに沿って複数設けられている。またピックアップローラ１１ａは、給紙カセット８１の端部近傍に備えられ、給紙カセット８１から記録用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。同様にまたピックアップローラ１１ｂは、手差し給紙カセット８２の端部近傍に備えられ、手差し給紙カセット８２から記録用紙を１枚ずつピックアップして用紙搬送路Ｓに供給する。
また、レジストローラ１３は、用紙搬送路Ｓを搬送されている記録用紙を一旦保持するものである。そして、感光体ドラム３上のトナー像の先端と記録用紙の先端を合わせるタイミングで記録用紙を転写ローラ１０に搬送する機能を有している。

定着ユニット７は、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２を備えており、ヒートローラ７１及び加圧ローラ７２は、記録用紙を挟んで回転するようになっている。またヒートローラ７１は、図示しない温度検出器からの信号に基づいて制御部によって所定の定着温度となるように設定されており、加圧ローラ７２とともにトナーを記録用紙に熱圧着することにより、記録用紙に転写された多色トナー像を溶融・混合・圧接し、記録用紙に対して熱定着させる機能を有している。またヒートローラ７１を外部から加熱するための外部加熱ベルト７３が設けられている。

予備帯電器２００は、トナー像の記録用紙への転写特性を向上させるため、転写前のトナー像に電荷を補助する転写前帯電器であり、イオン発生帯電器を用いたものである。予備帯電器２００には、図示しない高圧電源が接続され、高圧電圧が供給される。
また予備帯電器２００の近傍には、予備帯電器２００周囲の湿度を測定するための図示しない湿度センサが設けられている。予備帯電器２００の具体的な構成例は後述する。

次に記録用紙搬送経路を説明する。上述のように、画像形成装置には予め記録用紙を収納する給紙カセット８１、及び手差し給紙カセット８２が設けられている。これら給紙カセット８１，８２から記録用紙を給紙するために、各々ピックアップローラ１１ａ，１１ｂが配置され、記録用紙を１枚ずつ搬送路Ｓに導くようになっている。
各給紙カセット８１，８２から搬送される記録用紙は用紙搬送路Ｓの搬送ローラ１２ａによってレジストローラ１３まで搬送され、記録用紙の先端と中間転写ベルト６１上の画像情報の先端を整合するタイミングで転写ローラ１０に搬送され、記録用紙上に画像情報が書き込まれる。その後、記録用紙は定着ユニット７を通過することによって記録用紙上の未定着トナーが熱で溶融・固着され、その後に配された搬送ローラ１２ｂを経て排紙トレイ９１上に排出される。

上記の搬送経路は、記録用紙に対する片面印字要求のときのものであるが、これに対して両面印字要求の時は、上記のように片面印字が終了し定着ユニット７を通過した記録用紙の後端が最終の搬送ローラ１２ｂで把持されたときに、搬送ローラ１２ｂが逆回転することによって記録用紙を搬送ローラ１２ｃ，１２ｄに導く。そしてその後レジストローラ１３を経て記録用紙裏面に印字が行われた後に記録用紙が排紙トレイ９１に排出される。

図２は、本発明に係る画像形成装置の電気的構成例を示すブロック図である。
画像形成装置１００は、装置全体の制御を行うメインＣＰＵ１０１を備える。メインＣＰＵ１０１は、本発明の主制御部に該当する。このメインＣＰＵ１０１には、画像処理部１０２、ＲＯＭ１０３、ＨＤＤ１０５、画像メモリ１０６、操作パネル１０７、ＮＩＣ（Network Interface Card）１０８、ＬＳＵ（Laser Scanning. Unit）１０９、定着部１１０、駆動部（モータ、クラッチ、ソレノイド）１１１、原稿読取部１１２，及び予備帯電部１２０が接続されている。

メインＣＰＵ１０１は、ＲＯＭ１０３に予め書き込まれたプログラムに従って各入出機器を統括して制御し、この間に入出力されるデータをＲＡＭ１０４の所定のメモリエリアに一時記憶する。画像メモリ１０６は、画像処理部１０２から出力された画像データを記憶する。
操作パネル１０７は、入力キー及び液晶表示パネルを備え、装置の状態や利用可能な用紙サイズ、複写倍率等の表示を行うと共に、入力キーにより操作者の操作を受け付けることができる。液晶表示パネルは、液晶画面に触れることで入力が可能な液晶タッチパネルとしてもよい。

ＮＩＣ１０８は、外部機器であるクライアントＰＣ１３０と通信回線を介して通信を行うための通信手段である。画像形成装置１００は、クライアントＰＣ１３０から転送されるプリントデータに基づいて印刷を行うか、もしくは原稿読取部１１２により得られた画像データを、ＮＩＣ１０８を介してクライアントＰＣ１３０に転送する。またクライアントＰＣ１３０から送信された印字データはＨＤＤ１０５に記憶される。駆動部１１１は、感光体ドラムや中間転写ベルトなどの駆動系を駆動させるためのモータ、クラッチ、ソレノイドを備えるものである。

原稿読取部１１２は、ＣＣＤやランプリフレクタアセンブリなどを備え、原稿画像を読み取って画像データに変換する。原稿読取部１１２は、図１の構成のスキャナユニット９０に該当するものである。原稿読取部１１２で読み取られた画像データは、画像処理部１０２で各種の処理が施された後、画像メモリ１０６に一旦記憶される。そして操作パネル１０７に対する出力指示の操作に応じて画像形成される。ここでは、ＬＳＵ１０９は、画像メモリ１０６から出力された画像データに従って感光体ドラムを感光する。そして感光体ドラムを現像することで顕像化されたトナー像は、中間転写ベルトに転写され、転写ロードによって記録用紙上に転写され、定着部１１０で熱定着される。これらＬＳＵ１０９は、図１の構成の露光ユニット１に該当し、定着部１１０は図１の構成の定着ユニット７に該当する。

また予備帯電部１２０は、中間転写ベルト上のトナーを帯電することで用紙への転写を促進させるもので、図１の構成の予備帯電器２００及びその電源系統に該当するものである。また予備帯電器２００には、予備帯電器２００への高圧電圧の供給制御と、予備帯電器２００に備えられるヒータへの電力供給を制御するサブＣＰＵ１２１が備えられる。サブＣＰＵ１２１は本発明の制御部に該当する。
以下に予備帯電器の構成及び動作の一例を具体的に説明する。

図３は、本発明の画像形成装置に適用可能な予備帯電器の構成例を示す図で、図３（Ａ）は予備帯電器の側面概略図、図３（Ｂ）は予備帯電器の上面概略図、図３（Ｃ）は予備帯電器の下面概略図である。図３において、２００は予備帯電器、２０１は放電電極、２０２は誘導電極、２０３はヒータ電極、２０４は誘電体、２０４ａは上部誘電体、２０４ｂは下部誘電体である。

予備帯電器２００には放電電極２０１が備えられ、放電電極２０１には高圧電源が接続される。そして放電電極２０１は高圧電源から供給される高圧電圧により放電してイオンを発生させ、中間転写ベルト上のトナーに電荷を付与する。これにより中間転写ベルトから記録用紙へのトナー像の転写が促進されるようになる。図３の構成において、予備帯電器２００は、放電電極２０１と誘導電極２０２との間の電位差に基づいて発生する放電（放電電極２０１付近で誘電体２０４の沿面方向に生じるコロナ放電）によりイオンを発生させる。

誘電体２０４は、略長方形状の上部誘電体２０４ａと下部誘電体２０４ｂとを貼り合わせた平板状で構成されている。放電電極２０１は、誘電体２０４（上部誘電体２０４ａ）の表面に誘電体２０４と一体的に形成されている。
放電電極２０１の形状は、中間転写ベルト６１の移動方向と直交する方向に均一に伸びた形状であればいずれの形状であってもよい。ただし、誘導電極２０２との電界集中が起こりやすい形状とするほうが、放電電極２０１と誘導電極２０２との間に印加する電圧が低くても、上記両電極間で放電させることができ、できればそのほうが望ましい。本構成例では、図３（Ｂ）に示すように、放電電極２０１は長方形状の電極となっている。

誘導電極２０２は、誘電体２０４（上部誘電体２０４ａ）の内部に形成される。図３（Ｂ）に示すように、誘導電極２０２は、放電電極２０１に囲むように設けられたベタ電極である。そして誘導電極２０２の一端は、接地用接続端子（接地用接続端部）により接地電位（グランド）に接続されている。

放電電極２０１と誘導電極２０２との間の絶縁抵抗は均一であることが望ましく、放電電極２０１と誘導電極２０２とは並行であることが望ましい。このような配置により、放電電極２０１と誘導電極２０２との距離（電極間距離）が一定となるので、放電電極２０１と誘導電極２０２との間の放電状態が安定し、イオンを好適に発生させることが可能となる。

また予備帯電器２００には、予備帯電器２００を加熱するためのヒータ電極２０３が設けられている。このヒータ電極２０３は、誘電体２０４の内部に誘導電極２０２とは別に設けられている。ヒータ電極２０３の一端はヒータ電源に接続され、他端は接地電位に設定されている。そして、ヒータ電源によりヒータ電極２０３に所定の電圧が印加されることで、ヒータ電極２０３がジュール熱により発熱するよう構成されている。
ヒータ電極２０３としては、ＰＴＣ（Positive Temperature Coefficient）サーミスタを使用することができる。ＰＴＣサーミスタはある温度範囲で電気抵抗が著しく増加する正の温度係数を持つ半導体であり、温度制御機能を有するヒータとして使用することができる。ＰＴＣサーミスタを用いることで一般的なヒータに適用される温度制御を不要にすることができる。

そしてヒータ電極２０３を発熱させることで、誘電体２０４が昇温（例えば約６０℃）し、誘電体２０４の表面の結露を抑制することができる。よって、高湿環境下でも安定してイオンを発生させることができる。誘電体２０４の表面が結露すると放電特性が低下することから、ヒータ電極２０３の発熱により結露を防止し、あるいは結露を解消することが有効である。また誘電体２０４が吸湿性をもつ材料であれば、ヒータ電極２０３の発熱によりその誘電体２０４の吸湿性を抑制することができる。

ヒータ電極２０３は誘導電極２０２とは別に形成され、誘導電極２０２にはヒータ電流が流れないようになっている。このような構成であるため、誘導電極２０２の抵抗値はヒータ電極２０３に影響しない。そのため、誘導電極２０２は、様々な条件に応じて誘導電極２０２としての適切な大きさや形状を設定することができる。また、ヒータ電極２０３は、放電電極２０１と誘導電極２０２間の放電特性に影響を与えることなく、予備帯電器２００を加温し、吸着水分を減じることができる。ヒータ電極２０３は、イオン発生のための放電に用いられる電圧と共用の電圧（例えば、１２Ｖや２４Ｖなど）にて、所望の投入電力となるように電極幅や長さを調整することができる。

図４は、予備帯電器のヒータ電極に電力を供給するヒータ電源部の回路構成例を示す図である。ヒータ電極２０３に対して直流電源から所定の電圧（ここでは１２Ｖ）を印加することにより、ヒータ電極２０３がジュール熱により発熱する。
図４に示す回路上の端子Ｔ３，Ｔ４は、図３（Ｃ）に示すヒータ電極２０３の端子Ｔ３，Ｔ４にそれぞれ接続するものとする。この構成において、直流電源からの電圧はヒータ電極２０３と、リレー２１１のソレノイド２１２とに供給される。そしてトランジスタ２１３に入力するヒータ制御信号に従ってソレノイド２１２の通電が制御されることで、リレー２１１のオン・オフが制御される。そしてこれにより、ヒータ電極２０３に対する通電が制御される。ヒータ制御信号は、サブＣＰＵ１２１（図２）から出力されるものである。

図５は、予備帯電器の放電電極に電圧を印加する高圧電源の回路構成例を示す図である。図５に示す回路上の端子Ｔ１，Ｔ２は、図３（Ｂ）に示す放電電極２０１の端子Ｔ１，誘電電極の端子Ｔ２にそれぞれ接続するものとする。サブＣＰＵ１２１（図２）からは、高圧電源２２０をオン・オフ制御するための高圧制御信号が出力される。高圧電源２２０では、その高圧制御信号のオン信号により発振器２２１が発振する。そしてその発振電圧が高圧トランス２２２により昇圧され、平滑回路２２３により高圧直流電圧に変換され、放電電極２０１に印加される。これにより予備帯電器２００の放電電極２０１への印加電圧のオン・オフが制御される。

図６は、放電電極への高圧電圧の印加制御及びヒータへの電力供給制御を行う制御部（サブＣＰＵ）の概要を示す図である。サブＣＰＵ１２１は、図２に示す予備帯電部１２０に備えられているもので、放電電極２０１に対する高圧電圧の印加の制御と、ヒータ電極２０３に対する電力供給の制御とを行う。ここではサブＣＰＵ１２１は、メインＣＰＵ１０１からの制御信号に基づいて、高圧電源を制御する高圧制御信号と、ヒータ電源部を制御するヒータ制御信号とをそれぞれ適宜出力する。またサブＣＰＵ１２１には、予備帯電器２００周囲の湿度を測定するための湿度センサからの出力信号が入力する。メインＣＰＵ１０１とサブＣＰＵ１２１との間で制御を分担することにより、予備帯電器の制御を容易に行うことができるようになる。

図７は、サブＣＰＵにおける処理例を説明するためのフローチャートである。以下図２の構成を参照しながら説明する。
利用者が画像形成装置１００の操作パネル１０７を操作することによって印刷開始を指示すると（ステップＳ１−ＹＥＳ）、メインＣＰＵ１０１からサブＣＰＵ１２１に対して印刷開始が通知され、サブＣＰＵ１２１は、湿度センサにより予備帯電器の周囲湿度の測定を行なう（ステップＳ２）。そしてサブＣＰＵ１２１は、測定した湿度に基づいて枚数間隔テーブルを参照し、ヒータ電極に電力を供給（ヒータオン）する印刷枚数間隔を設定する（ステップＳ３）。設定した印刷枚数間隔は、ヒータオンするための特定の記録用紙（記録媒体）の枚数を定めるもので、この枚数間隔テーブルの例は後述する。

次にサブＣＰＵ１２１は、予備帯電器２００のヒータ電極２０３に電力を供給してヒータオンにし、予備帯電器２００を加熱する（ステップＳ４）。そしてメインＣＰＵ１０１から定着部１１０のウォームアップが完了した旨の制御信号が送信されるまで待機する（ステップＳ５）。そして定着部１１０のウォームアップが完了したとき、予備帯電器２００のヒータ電極２０３に対する電力の供給をオフ（ヒータオフ）する（ステップＳ６）。つまりここでは、定着部のウォームアップ開始のタイミングでヒータオンにする制御を行う。これにより、画像形成前の空き時間でヒータオンにすることができ、加熱時間を確保することができる。

メインＣＰＵ１０１では、何枚印刷したかをページカウンタで計数している。サブＣＰＵ１２１では、メインＣＰＵ１０１から印刷ページ数Ｎの情報を取得して、Ｎが枚数間隔テーブルで取得した値Ｎ（特定の枚数）の倍数になったかどうかを判別する（ステップＳ７）。そして印刷枚数がＮの倍数となったときに、後述するサブルーチンを実行する（ステップＳ８）。サブルーチンを実行した後はステップＳ７に戻る。また印刷枚数がＮの倍数ではない場合は、印刷が終了しているかどうかを判別し（ステップＳ９）、終了していなければステップＳ７に戻り、印刷が終了していれば本処理を終了する。こうして全ページ印刷するまで、サブルーチンの実行処理を繰り返す。

図８は、図７に示すサブルーチンの処理例を説明するためのフローチャートである。サブＣＰＵ１２１は、メインＣＰＵ１０１からのＢＫレーザオフを示す信号により、ＢＫレーザオフのタイミングであるかどうかを判断する（ステップＳ１１）。ＢＫレーザオフを示す信号のタイミングは、記録用紙の１ページ分のトナー像の最後尾と一致する。

上記のように、画像形成装置は、ブラック（ＢＫ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、イエロー（Ｙ）の各色を用いたカラー画像に応じたものである。現像器２、感光体ドラム３、帯電器５、クリーナユニット４は、各色に応じた４種類の潜像を形成するようにそれぞれ４個ずつ設けられ、それぞれブラック、シアン、マゼンタ、イエローに設定されている。各色用の感光体ドラム３を走査しながら露光するレーザ光源は、各色毎に用意されていて、ＢＫレーザは、これらのうち黒色（ブラック（ＢＫ））用の感光体ドラム３を露光するレーザを指すものとする。

サブＣＰＵ１２１は、ＢＫレーザがオフになった場合（ステップＳ１１−ＹＥＳ）、時間ｔ１の間待機（ＷＡＩＴ）する（ステップＳ１２）。時間ｔ１は、ＢＫレーザがオフなった時点からＢＫレーザの照射位置から感光体ドラム３が半周し、さらに感光体ドラム３と中間転写ベルト６１との接触位置（一次転写位置）から予備帯電器２００まで中間転写ベルト６１が移動する時間に相当する。つまり、感光体ドラム３上でＢＫレーザがオフになった位置が、予備帯電器２００に到達するまでの時間に相当する。予備帯電器２００への到達とは、中間転写ベルト６１上の特定の位置が、中間転写ベルト６１上において予備帯電器２００に対向する位置に到達することを指す。

そして時間ｔ１が経過した場合（ステップＳ１２−ＹＥＳ）、サブＣＰＵ１２１は、放電電極２０１に対する高圧電圧をオフするともに、ヒータ電極２０３に対する電力供給をオンにする制御を行う。つまりここでは高圧オフ、ヒータオンとなる（ステップＳ１３）。
つまりここでは、記録用紙上に連続してトナー像を中間転写ベルト上に一次転写するとき、記録用紙に対応する一次転写領域が予備帯電器２００を通過して、その一次転写領域の後端が予備帯電器２００に到達したときに、ヒータオンにする制御が行われる。

次いでサブＣＰＵ１２１は、時間ｔ２待機（ＷＡＩＴ）する（ステップＳ１４）。時間ｔ２は、画像形成装置１００が記録用紙に対して印刷（画像形成）を行うとき、記録用紙と記録用紙との間の長さ分の中間転写ベルトが、予備帯電器２００を通過する時間に相当する。これは例えば、記録用紙間の長さの中間転写ベルトが、予備帯電器２００の前方の特定領域を通過する時間として定義できる。
そして時間ｔ２が経過した場合（ステップＳ１４−ＹＥＳ）、サブＣＰＵ１２１は、放電電極２０１を再びオンにするともに、ヒータ電極２０３をオフにする（高圧オン、ヒータオフ）制御が行われる（ステップＳ１５）。

つまりここでは、記録媒体に対応する一次転写領域が予備帯電器２００を通過した後、次の記録媒体に対応する一次転写領域が予備帯電器２００に到るまでの間に、ヒータ電極２０３をオンにして放電電極２０１をオフにする制御が行われる。

上記の制御例を更に具体的に説明する。図９は、ＢＫレーザ、高圧制御信号及びヒータ制御信号のオン・オフのタイミング制御の一例を説明する図である。
タイミングＰ１は、トナー像の後端に相当するＢＫレーザのオフタイミングである。サブＣＰＵ１２１は、タイミングＰ１から時間ｔ１が経過したときに、高圧制御信号をオフにして放電電極２０１に対する高圧電圧の印加をオフするともに、ヒータ制御信号をオンにしヒータ電極２０３に対して電力を供給させる（タイミングＰ２）。

さらにサブＣＰＵ１２１は、タイミングＰ２から時間ｔ２が経過したときに、高圧制御信号をオンにして放電電極２０１に対する高圧電圧の印加を再びオンにするともに、ヒー制御信号をオフにしてヒータ電極２０３に対する電力の供給をオフにする（タイミングＰ３）。

このようにＢＫ用の感光体ドラム３に対するＢＫ用レーザの露光タイミングを使用して、ヒータオンのタイミングを決定することにより、カラーモード及びモノクロモードのいずれであっても、タイミングを制御することができる。

図１０は、高圧制御信号とヒータ制御信号の制御に用いる時間ｔ１、ｔ２を説明するための図で、図１に示す感光体ドラム３と中間転写ベルト６１とを含む要部の構成を示すものである。
ＢＫレーザオフのタイミングから計測する時間ｔ１は、ｔ１＝Ｌ１÷Ｖで表される。図１０（Ａ）に示すように、Ｌ１は、感光体ドラム３の半周分の長さＬ３と、感光体ドラム３と中間転写ベルト６１との接触位置（一次転写位置）から予備帯電器２００までの距離Ｌ４との合計である。予備帯電器２００までの距離とは、上述のように中間転写ベルト６１上で予備帯電器２００に対向する位置に到るまでの距離である。またＶはプロセス速度、つまり感光体ドラム３の表面の回転線速度＝中間転写ベルト６１の移動速度である。

時間ｔ２は、ｔ２＝Ｌ２÷Ｖで表される。図１０（Ｂ）に示すように、Ｌ２は、記録用紙間の長さＬ２に相当する中間転写ベルト６１が予備帯電器２００を通過する時間に相当する。予備帯電器２００の通過とは、中間転写ベルト６１上で予備帯電器２００に対向する領域を通過する時間である。さらにヒータのオンオフタイミングは、余裕を見て、高圧オン（誘導電極オン）から１００ｍｓｅｃ遅れてヒータオンさせ、高圧オフの手前１００ｍｍｓｅｃでヒータオフさせるのがよい。

つまり感光体ドラム上でＢＫレーザがオフになった位置が記録用紙の後端に相当し、これ以後次の記録用紙の前端まではトナー像が形成されない。従って記録用紙の後端が予備帯電器２００に到達した時点で、ヒータ制御信号をオンにして、高圧制御信号をオフにする。ヒータオンのときに、高圧オフにする理由は、上述したように放電電極２０１を放電しているときにヒータ電源の電源線に放電電荷の一部が混入してノイズとなることを防ぐためである。そして時間ｔ２が経過して次の記録用紙の前端に相当する位置が予備帯電器２００に到達したときに、ヒータ制御信号をオフにして、高圧制御信号をオンにする。

このように、上記制御例では、画像形成するトナー像の間を縫って、記録用紙間の領域が予備帯電器２００を通過する時間だけ放電電極２０１をオフにし、ヒータ電極２０３をオンすることができる。これにより画像形成に影響を与えることなく、画像形成（印刷）速度を低下させずにヒータをオンすることができる。またオン・オフの回数を最少にできるのでリレーの接点の劣化を抑えることができる。

そして上述したように、このような放電電極２０１とヒータ電極２０３とのオン・オフ制御は、特定の枚数を示す枚数間隔設定値Ｎの倍数ごとに実施する。つまり、複数の記録媒体上に連続してトナー像を中間転写ベルトに一次転写するとき、特定の枚数Ｎの記録媒体に対応する一次転写領域が予備帯電器２００を通過するごとに、ヒータ電極２０３に対する電力供給をオンにする制御を行う。

図１１は、枚数間隔テーブルの一例を示す図である。上記のようにサブＣＰＵ１２１では、メインＣＰＵ１０１から印刷開始が通知された場合、湿度センサにより予備帯電器の周囲湿度を測定し、測定した湿度に基づいて枚数間隔テーブルを参照する。枚数間隔テーブルは、周囲湿度に応じて放電電極２０１とヒータ電極２０３との制御を行うための記録用紙の枚数を記録するもので、画像形成装置が備えるＲＯＭなどの記憶手段に記憶させておく。そしてサブＣＰＵ１２１は、参照結果に従ってヒータ電極に電圧を印加（ヒータオン）する枚数間隔設定値Ｎを設定する。

図１１の例では、相対湿度が１０％以下では、ヒータをオンにする制御を行わずにヒータオフのままとし、相対湿度が１１〜２０％では５０枚印刷するごとにヒータオンの制御を行う。以下相対湿度が上がるに従ってヒータオンにする枚数間隔値は段階的に減少し、相対湿度が７０％以上では１枚印刷するごとにヒータオンにする制御を行うようにしている。このように相対湿度に応じてヒータへの電力供給の制御を変化させることにより、ヒータのオン・オフ制御を最小の回数で適切に実行することができ、かつ予備帯電器２００を結露しない状態に維持することができるようになる。

結露は、実際は周囲湿度（相対湿度）と、予備帯電器２００の温度と周囲温度の差とに応じて発生する。例えば周囲湿度が高くても、予備帯電器２００の温度と周囲温度の差がほとんど無ければ結露は発生しない。また周囲湿度が低くても、予備帯電器２００の温度と周囲温度の差が大きければ結露が発生する。
図１１の枚数間隔テーブルでは、制御を単純化するために予備帯電器２００の温度と周囲温度の差が最も大きい状態（ワーストケース）を前提にヒータオンの間隔を決定している。

別の制御方法として、予備帯電器２００の温度と、予備帯電器２００の周囲温度との差を測定する２つの温度センサを追加で設け、その温度差と湿度に応じてヒータオンのタイミングと間隔を決定してもよい。例えば湿度３０％以下、温度差が５℃以下であればヒータオフというように制御してもよい。これにより、ヒータのオン・オフ回数を更に低減させることができるようになる。

本発明による画像形成装置の構成例を示す図である。 本発明に係る画像形成装置の電気的構成例を示すブロック図である。 本発明の画像形成装置に適用可能な予備帯電器の構成例を示す図である。 予備帯電器のヒータ電極に電力を供給するヒータ電源部の回路構成例を示す図である。 予備帯電器の放電電極に電圧を印加する高圧電源の回路構成例を示す図である。 放電電極への高圧電圧の印加制御及びヒータへの電力供給制御を行う制御部（サブＣＰＵ）の概要を示す図である。 サブＣＰＵにおける処理例を説明するためのフローチャートである。 図７に示すサブルーチンの処理例を説明するためのフローチャートである。 ＢＫレーザ、高圧制御信号及びヒータ制御信号のオン・オフのタイミング制御の一例を説明する図である。 高圧制御信号とヒータ制御信号の制御に用いる時間ｔ１、ｔ２を説明するための図である。 枚数間隔テーブルの一例を示す図である。

符号の説明

１…露光ユニット、２…現像器、３…感光体ドラム、４…クリーナユニット、５…帯電器、６…中間転写ベルトユニット、７…定着ユニット、１０…転写ローラ、１１ａ，１１ｂ…ピックアップローラ、１２ａ，１２ｂ，１２ｃ，１２ｄ…搬送ローラ、１３…レジストローラ、１５…中間転写ベルト、３０…湿度、６１…中間転写ベルト、６２…中間転写ベルト駆動ローラ、６３…中間転写ベルト従動ローラ、６４…中間転写ローラ、６５…中間転写ベルトクリーニングユニット、７１…ヒートローラ、７２…加圧ローラ、７３…外部加熱ベルト、８１，８２…給紙カセット、９０…スキャナユニット、９１…排紙トレイ、９２…原稿載置台、１００…画像形成装置、１０１…メインＣＰＵ、１０２…画像処理部、１０３…ＲＯＭ、１０４…ＲＡＭ、１０５…ＨＤＤ、１０６…画像メモリ、１０７…操作パネル、１０８…ＮＩＣ、１０９…ＬＳＵ、１１０…定着部、１１１…駆動部、１１２…原稿読取部、１２０…予備帯電部、１２１…サブＣＰＵ、１３０…クライアントＰＣ、１５０…装置本体、１６０…自動原稿処理装置、２００…予備帯電器、２０１…放電電極、２０２…誘導電極、２０３…ヒータ電極、２０４…誘電体、２０４ａ…上部誘電体、２０４ｂ…下部誘電体、２１１…リレー、２１２…ソレノイド、２１３…トランジスタ、２２０…高圧電源、２２１…発振器、２２２…高圧トランス、２２３…平滑回路。

Claims (10)

1. 感光体上に形成されたトナー像を中間転写ベルトに一次転写し、該一次転写された前記中間転写ベルト上のトナー像を記録媒体上に二次転写する画像形成装置であって、
   前記中間転写ベルト上のトナー像を前記二次転写する前に予備帯電する予備帯電器と、前記予備帯電器を加熱するヒータと、前記予備帯電器の周囲湿度を測定する湿度センサと、前記予備帯電器への高圧電圧の印加制御及び前記ヒータへの電力供給制御を行う制御部とを備え、
   該制御部は、前記高圧電圧が印加されていないタイミングで前記ヒータへの電力供給を行い、該ヒータへの電力供給の制御を、前記湿度センサで測定した周囲湿度に基づいて変化させることを特徴とする画像形成装置。
2. 請求項１に記載の画像形成装置において、複数の記録媒体上に連続してトナー像を前記中間転写ベルトに一次転写するとき、前記制御部は、前記中間転写ベルト上のトナー像の一次転写領域のうち、特定の枚数の記録媒体に対応する一次転写領域が前記予備帯電器を通過するごとに、前記ヒータへの電力供給を行う制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
3. 請求項２に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記ヒータへの電力供給を行う際に、特定の枚数の記録媒体に対応する一次転写領域が前記予備帯電器を通過した後、次の記録媒体に対応する前記一次転写領域が前記予備帯電器に到るまでの間に、前記ヒータへの電力供給を行う制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
4. 請求項２または３に記載の画像形成装置において、前記制御部は、前記特定の枚数を前記周囲湿度に応じて変化させることを特徴とする画像形成装置。
5. 請求項２〜４のいずれか１に記載の画像形成装置において、該画像形成装置は、前記記録媒体上に二次転写されたトナー像を熱定着させるための定着部を備え、前記制御部は、前記特定の枚数の記録媒体に対応する一次転写領域が前記特定領域を通過するごとに前記ヒータへの電力供給を行う制御に加えて、前記定着部のウォームアップ開始のタイミングで前記ヒータへの電力供給を行う制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
6. 請求項２〜５のいずれか１に記載の画像形成装置において、該画像形成装置は、複数色のトナー像に対応するための複数の感光体ドラムと、該感光体ドラムにレーザを露光するレーザ光学系とを備え、前記制御部は、前記複数色のトナー像に対応した感光体ドラムのうち、黒色に対応した感光体ドラムに対するレーザの露光タイミングを使用して、前記ヒータへの電力制御のタイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。
7. 請求項２〜６のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記周囲湿度に応じて前記特定の枚数を設定するテーブルを記憶する記憶手段を有し、前記制御部は、前記記憶手段に記憶したテーブルを参照して前記ヒータへの電力供給を行うタイミングを決定することを特徴とする画像形成装置。
8. 請求項１〜７のいずれか１に記載の画像形成装置において、該画像形成装置全体の動作を制御する主制御部を備え、前記制御部は、前記主制御部からの制御信号に応じて前記予備帯電器への高圧電圧の印加制御及び前記ヒータへの電力供給制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
9. 請求項１〜８のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記予備帯電器の温度と該予備帯電器の周囲温度との差を測定する温度センサを備え、前記制御部は、前記湿度センサにより測定した湿度と、前記温度センサにより測定した前記予備帯電器の温度と前記周囲温度との差に基づいて、前記予備帯電器への高圧電圧の印加制御及び前記ヒータへの電力供給制御を行うことを特徴とする画像形成装置。
10. 請求項１〜９のいずれか１に記載の画像形成装置において、前記ヒータとしてＰＴＣサーミスタを備えることを特徴とする画像形成装置。

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