JP4995600B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、画像形成装置に関し、さらに詳しくは、バイアス電圧の放電を検知して画像劣化を事前に防止する画像形成装置に関するものである。

従来から、画像形成装置内では、画像形成時のプロセスにおいて高電圧を印加する場合がある。例えば、この種の画像形成装置としては、現像剤担持体と潜像担持体との間に、交流電圧に直流電圧を重畳した高電圧を印加して潜像担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置が知られている。このような画像形成装置において、環境、経時変化等の条件変動が生じると、現像剤担持体と潜像担持体との間で放電が発生しやすくなる。
そこでこの問題を解決するために、特許文献１には、矩形波パルス電圧に直流電圧を重畳した現像バイアスを印加する現像装置において、潜像担持体上の表面電位を検知する検知手段と、検知した表面電位に応じて原稿画像が中間調画像か文字画像かを判別する判別手段と、判別結果に応じて画像のγ特性を調節する調節手段とを設けたものが開示されている。
この現像装置では、現像バイアスとして従来の正弦波に替えて矩形波を用い、潜像担持体の表面電位の条件を加味してデューティ比、及び重畳直流電圧のレベルを制御する。正弦波に比べて矩形波は平均レベルとピーク値の差が小さいので、現像バイアスに矩形波を用いることにより潜像担持体と現像剤担持体との間でのリークを防止しようとしている。
特公平６−３４１２８号公報

しかし、放電は温度と湿度に大きく関与しており、現像バイアスの平均レベルとピーク値の差を各条件、例えば原稿画像の種類による画像濃度の違いによって同一に小さくするだけでは、環境変動による放電を容易に防ぐことはできない。さらに、放電は潜像担持体と現像剤担持体との間のギャップのばらつきや、その間に存在するキャリアの組成等様々な変動要因が関係しており、各変動要因を全て考慮しての放電防止は非常に困難である。そのため、放電により黒ベタ画像に白抜け画像等の異常画像が生じるといった問題があった。
また、放電は部分的に発生するので、潜像担持体の表面電位を表面電位計で測定しても放電を正確に検知できない。また、現像装置内に対向電極を設け、現像剤に流れる電流を測定し、急激に電流値が上昇した場合に放電が発生したと検知することは理論的には可能ではあるが、電極の設置状態により電流値がばらつくため、正確な放電検知は難しい。
従って、画像形成装置内で放電が発生した場合においても、放電を検知することができず、メンテナンス時にサービスマンが現像剤の交換等のメンテナンスをするまで、そのまま放置されることが多かった。
本発明は、かかる課題に鑑みてなされたものであり、簡単な構成で、放電を検知することができる画像形成装置を提供することを目的とする。
また、他の目的は、放電を検知した場合に、放電が起きにくい条件に画像形成装置の状態を調整して放電を抑え、異常画像を生じさせないことである。
また、他の目的は、放電を検知した場合に、放電発生の旨を利用者やサービスマンに知らせることができることである。

本発明はかかる課題を解決するために、請求項１は、潜像を担持する潜像担持体と該潜像担持体上に供給する現像剤を担持する現像剤担持体との間にバイアス電圧を印加することにより前記潜像担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置において、前記画像形成装置内の音を集音する集音手段と、該集音手段により集音した音を音圧データに変換する解析手段と、予め設定した前記音圧データの閾値を記憶した制御手段と、を備え、前記集音手段により集音する音は、前記現像剤担持体と前記潜像担持体との間で発生する放電音であり、前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、現像装置にトナーを補給して、該現像装置内のトナー濃度を上げるように制御することを特徴とする。
請求項２は、前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、前記バイアス電圧が放電したと判断して前記バイアス電圧を低下するように制御することを特徴とする。
請求項３は、前記制御手段は、前記画像形成装置の動作停止時において、前記現像剤担持体と前記潜像担持体との間に前記バイアス電圧と同等の電圧を印加した際に、前記集音手段が前記放電音を集音するか否かを判断する放電検知モードを実施することを特徴とする。

請求項４は、前記バイアス電圧が交流電圧に直流電圧を重畳した電圧で構成されている場合、前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、前記バイアス電圧が放電したと判断して、前記音圧データが前記閾値以下になるように前記交流電圧のピーク値を低下するように制御することを特徴とする。
請求項５は、放電を報知する放電報知手段を備え、前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、前記放電報知手段によりその旨を報知することを特徴とする。

本発明によれば、潜像を形成する潜像担持体と該潜像担持体上に供給する現像剤を担持する現像剤担持体との間にバイアス電圧を印加することにより潜像担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置において、画像形成装置内の音を集音する集音手段と、この集音手段により集音した音を音圧データに変換する解析手段と、予め設定した音圧データの閾値を記憶した制御手段と、を備えたので、放電音を検知することで、簡単な構成で放電の発生を判断することができる。
また、放電と判断した場合に、放電が起きにくい条件に画像形成装置の状態を調整して放電を抑え、異常画像を防止することができる。
また、放電と判断した場合に放電発生を報知し、サービスマンが直ぐにメンテナンスを行うことで、早急に放電を抑えて異常画像を防止できる。

以下、本発明を図に示した実施形態を用いて詳細に説明する。但し、この実施形態に記載される構成要素、種類、組み合わせ、形状、その相対配置などは特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する主旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
図１は本発明の実施形態に係るプリンタの概略構成図である。潜像担持体としての感光体１の周りには、帯電装置２、クリーニング装置３、レーザ光Ｌを発光する光書込装置４、トナーを供給して感光体１上の潜像を顕像化する現像剤担持体としての現像スリーブ５を含む現像装置７、及び転写手段６等が配置されている。現像装置７の近傍には、放電音を検知するためのマイク５０を設置する。また、現像装置７にはトナー濃度センサ４８等が設けられている。さらに、現像装置７の近傍にはトナー補給部４９が設けられており、図示しないトナー搬送経路により現像装置７にトナーを補給する。ここでは、現像装置７には２成分現像剤を用いる。

図１に示すプリンタの右上側には、オペレーションパネル３０及び外装部３１が配置されている。プリンタの左側に配置されたメイン制御部３４には、電源３５、プリント基板３６（エンジンドライバーボード）及びコントローラボード３７等の電装、制御装置が収納されている。また、給紙トレイ３２がピン３３により回動可能に取り付けられている。排紙トレイ部２２を構成しているカバー３８は回転支点３９を中心に開放可能に取り付けられている。
また、プリンタ下側には矢印ａ方向に脱着可能な給紙カセット１０が配置されており、この給紙カセット１０内の転写紙Ｐは、中板１１で支えられ、図示しないスプリング等の付勢手段によってアーム１２を介して給紙ローラ１３に押し付けられている。そして、図示しないモータ等の駆動源によって給紙ローラ１３が回転することにより給紙カセット１０内の転写紙Ｐは、分離パッド１４で重送を防止されながらレジストローラ１５まで搬送され、感光体１上の画像と同期するようにタイミングが取られて、転写手段６に向かって送り出されるようになっている。
また、転写手段６によって感光体１から画像を転写された転写紙Ｐは、定着手段１６に搬送され、ヒータ１７を内蔵した定着ローラ１８と、これに圧接対向する加圧ローラ１９との間を通り、加熱加圧されてトナー像が定着するようになっている。その後、画像形成済みの転写紙Ｐは、排紙ローラ２０によって画像面を下側にして排紙口２１より排紙トレイ部２２上に排出される。なお、排出される転写紙のサイズに対応するために、排紙ストッパ４０は矢印ｂ方向において可動に構成されている。

図２は第１の本実施形態に係る放電検知手段と、現像バイアスの制御手段の構成を示す図である。次に、本実施形態の特徴部分について説明する。
本実施形態では、現像スリーブ５と感光体１との間に、交流電圧５４に直流電圧５３を重畳した現像バイアスを印加する。本実施例では、現像装置７の近傍に設置したマイク５０によって現像スリーブ５と感光体１との間に生じる音を集音する。集音された音は解析装置５２で音圧データに変換され、マイクロコンピュータ５１に送られる。マイクロコンピュータ５１には、あらかじめ設定した音圧（ｄＢ）の閾値５５が記憶されており、図３に示すように送られてきた音圧データ５６が、その閾値５５を超えた場合は放電音と検知し、現像スリーブ５と感光体１との間に放電が発生していると判断する。

図４と図５は、現像バイアスの波形を示す図である。次に、交流現像バイアス５７のピーク値Ｖｐ（Ｖ）の制御について説明する。
図４と図５は、現像バイアス５７の波形を示す。図４に示すように、交流電圧の現像バイアス５７のピーク値Ｖｐ（Ｖ）とＶＬ（Ｖ）の差が大きいと放電が起こりやすいことが実験から判明している。すなわち、図５に示すように、交流電圧の現像バイアス５８のピーク値Ｖｐ（Ｖ）とＶＬ（Ｖ）の差が小さいと放電が起こりにくい。
そこで上記したように、放電音によって放電を検知した場合には、マイクロコンピュータ５１から放電検知信号をメイン制御部３４に伝送する。そして、メイン制御部３４は、交流電圧の現像バイアスのピーク値を図４から図５に示すように下げて、｜Ｖｐ−ＶＬ｜（Ｖ）を小さくする制御を行う。このことによって放電の発生を抑え、異常画像の発生を防止できる。
また、このマイク５０による音の測定は画像形成装置の動作中でも可能ではあるが、放電音以外の音も拾ってしまい、放電検知の精度が下がることがある。
そこで本実施例では、画像形成前に放電検知モードを設ける。放電検知モード時は画像形成装置を停止させ、現像スリーブ５と感光体１との間に、画像形成時に印加する現像バイアスと同じ大きさのバイアスだけを印加する。そこで音を集音し、上記したように放電音検知による放電の判断を行う。現像スリーブ５と感光体１との間の放電音以外は発生しないので、放電音検知による放電の判断をより正確に行うことができる。
またここでは２成分現像剤を用いる現像装置７について説明したが、１成分現像の現像装置を用いることも可能である。また画像形成装置としてモノクロ機を用いて説明したが、カラー画像形成装置に用いることも可能である。

図６は第２の本実施形態に係るプリンタの放電検知と、放電音を検知した場合の現像装置７のトナー濃度制御に係わる概略構成図である。次に、本発明を画像形成装置としてのプリンタに適用した第２の実施形態について説明する。
現像装置７には２成分現像剤を用いる。現像装置７の近傍に設置したマイク５０によって現像スリーブ５と感光体１との間に生じる音を集音する。集音された音は解析装置５２で音圧データに変換され、マイクロコンピュータ５１に送られる。マイクロコンピュータ５１には、あらかじめ設定した音圧（ｄＢ）の閾値が記憶されており、第１の実施形態での説明と同様に、送られてきた音圧データがその閾値を超えた場合は放電音と検知し、現像スリーブ５と感光体１との間に放電が生じている判断する。

図７は現像装置７のトナー濃度と異常画像発生件数の関係を示す図である。放電による異常画像は、トナー濃度が高くなると発生し難くなることが実験で分かっている。トナー濃度を高めると、現像剤中のキャリア表面に静電付着するトナー量が増加し、現像スリーブ５上で鎖状に繋がったキャリア間に多くのトナーが介在するようのなり、そのトナーで現像剤表面が電気的に繋がらない状態になる。それによって現像剤表面の電気抵抗値が増加し、現像剤表面で電流が流れ難くなり、現像スリーブ５と感光体１間での放電が発生し難くなる。
そこで前述したように放電と判断した場合は、マイクロコンピュータ５１から放電検知信号をメイン制御部３４に伝送する。そしてメイン制御部３４は、現像装置７のトナー濃度を上昇させるための制御を行う。本実施例では、現像装置７のトナー濃度を通常は３ｗｔ％に保つように制御しているが、放電を検知した場合は、現像装置７のトナー濃度を４ｗｔ％に上昇させるように設定する。そこで放電を検知した場合は、メイン制御部３４がトナー補給部４９に現像装置７へのトナー補給を行うよう指令を出す。トナー濃度センサ４８の出力データはメイン制御部３４へ送られ、現像装置７のトナー濃度が４ｗｔ％になるように制御が行われる。
その結果、図７を用いて説明したように放電が発生しにくくなるため、異常画像を防止することができる。実施例２に用いる画像形成装置のその他の構成は、第１の実施形態の画像形成装置の構成と同様である。また第１の実施形態と同様に、放電検知モードを設けるとより正確に放電音を検知することができる。また画像形成装置としてモノクロ機を用いて説明したが、カラー画像形成装置に用いることも可能である。

図８は第３の実施形態に係るプリンタの放電報知手段の概略構成図である。次に、本発明を画像形成装置としてのプリンタに適用した第３の実施形態について説明する。
本実施形態は、第１の実施形態の放電検知手段に加えて放電を報知する放電報知手段５５を設けた構成である。第１の実施形態と同様に放電を検知した場合には、マイクロコンピュータ５１により報知装置、例えば操作パネル上の放電報知表示ＬＥＤ５６を点灯することによって報知する。この報知は例えば、サービスマンを呼んでもらう旨表示するサービスマンコールの表示である。
なお、リセットスイッチＳＷ１を押すことによって、放電報知表示ＬＥＤ５６の点灯を停止することができる。上記表示をうけて呼ばれたサービスマンは、現像剤交換、及びその他放電の発生の原因となる部分の調整やクリーニング等のメンテナンスを行う。現像剤は経時において、キャリア表面の膜が削れて抵抗値が下がり、放電が起こり易くなる。そのため、現像剤交換をすることによって、放電を抑えることができる。
このように、放電報知手段５５によって放電発生を知ることができれば、放電発生後すみやかに放電防止のためのメンテナンスを行えるため、放電発生を早急に抑えることができる。
実施例３に用いる画像形成装置のその他の構成は、第１の実施形態の画像形成装置の構成と同様である。また第１の実施形態と同様に、放電検知モードを設けるとより正確に放電音を検知することができる。また画像形成装置としてモノクロ機を用いて説明したが、カラー画像形成装置に用いることも可能である。

図９は第４の実施形態に係るカラー画像形成装置の放電検知の概略構成図である。次に、本発明をカラー画像形成装置に適用した第４の実施形態について説明する。矢印方向へ回転移動する中間転写ベルト５８に沿って、上流側からイエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（ＢＫ）の作像装置を配置する。各色作像装置の感光体１上には、図示していない各色作像装置の帯電装置と光書込装置によって静電潜像が作られ、各色の現像装置によってトナー像が作られる。
感光体１上に作られた各色のトナー像は、イエロー（Ｙ）、シアン（Ｃ）、マゼンタ（Ｍ）、黒（ＢＫ）の順に中間転写ベルト５８上に重ね転写が行われ、中間転写ベルト５８上にカラートナー像が形成される。そしてそのカラートナー像は、二次転写ローラ５９によって用紙Ｐに転写され、図示していない定着装置によって用紙Ｐに定着されてカラー画像が得られる。５７は一次転写ローラである。
本実施形態での各色それぞれにおける作像部の構成、及び放電検知手段の構成は第１の実施形態と同様である。各色それぞれの作像部における現像スリーブ５と感光体１との間の放電検知方法も第１の実施形態と同様であり、放電音を検知した作像装置で放電が発生していると判断する。そして第３の実施形態で説明したように、報知手段によって放電した色の作像装置を報知することもできる。
また第１の実施形態で記載したように、放電検知モードを設けると放電音の検知をより正確に行うことができる。また放電検知モードにおいて、音の集音を各色作像装置毎に１装置ずつ行えば、各色作像装置での放電音の検知をさらに正確に行うことができる。

本発明を適用する画像形成装置の全体構成図である。 第１の実施形態の放電音検知手段の構成図である。 放電音と判断するしきい値の音圧を示す図である。 放電が発生し易いバイアス状態を示す波形図である。 放電が発生し難いバイアス状態を示す波形図である。 第２の実施形態の放電検知手段と放電抑制手段の構成図である。 トナー濃度と異常画像発生件数の関係を示す図である。 第３の実施形態の放電検知手段と放電報知手段の構成図である。 第４の実施形態のカラー画像形成装置における放電検知手段の構成図である。

符号の説明

１ 感光体、５ 現像スリーブ、３４ メイン制御部、５０ マイク、５１ マイクロコンピュータ、５２ 解析装置、５３ 直流電圧、５４ 交流電圧

Claims (5)

1. 潜像を担持する潜像担持体と該潜像担持体上に供給する現像剤を担持する現像剤担持体との間にバイアス電圧を印加することにより前記潜像担持体に形成された潜像を現像する画像形成装置において、
   前記画像形成装置内の音を集音する集音手段と、
   該集音手段により集音した音を音圧データに変換する解析手段と、
   予め設定した前記音圧データの閾値を記憶した制御手段と、を備え、
   前記集音手段により集音する音は、前記現像剤担持体と前記潜像担持体との間で発生する放電音であり、
   前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、現像装置にトナーを補給して、該現像装置内のトナー濃度を上げるように制御することを特徴とする画像形成装置。
2. 前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、前記バイアス電圧が放電したと判断して前記バイアス電圧を低下するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
3. 前記制御手段は、前記画像形成装置の動作停止時において、前記現像剤担持体と前記潜像担持体との間に前記バイアス電圧と同等の電圧を印加した際に、前記集音手段が前記放電音を集音するか否かを判断する放電検知モードを実施することを特徴とする請求項１又は２に記載の画像形成装置。
4. 前記バイアス電圧が交流電圧に直流電圧を重畳した電圧で構成されている場合、前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、前記バイアス電圧が放電したと判断して、前記音圧データが前記閾値以下になるように前記交流電圧のピーク値を低下するように制御することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
5. 放電を報知する放電報知手段を備え、前記制御手段は、前記解析手段により解析された音圧データが前記閾値を超えたことを検知した場合、前記放電報知手段によりその旨を報知することを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項に記載の画像形成装置。

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