JPH1138733A - 画像形成装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 帯電装置からの音響を検出することにより、
帯電装置の電圧印加を適切に行い、或いは記録媒体の搬
送状態を適切に行い得る画像形成装置を提供する。 【解決手段】 特定周波数を有する交流電圧を含む電圧
を印加する帯電装置を備えた画像形成装置において、前
記帯電装置から放出される音響を検出するための音響検
出手段と、前記音響検出手段からの出力に基づいて前記
帯電装置への印加電圧を制御するための制御手段とを有
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は複写機やプリンタ等
の帯電装置を備えた画像形成装置に関し、更に詳しくは
帯電装置からの音響変化によって装置の状態を検出し得
る画像形成装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真記録方式にあっては、感光体ド
ラムの周囲に帯電装置を配置し、感光体ドラムの帯電や
該ドラムに形成したトナー像の記録媒体への転写、或い
は感光体ドラムから記録媒体を剥離するための除電等を
行っている。

【０００３】これら帯電装置の異常を検出する機構は種
々提案されている。例えば、(1) 帯電、除電等の各チャ
ージャに帯電又はショートが発生したときに高圧電源か
らの出力が異常になり、その回数が所定回数以上になっ
たときに画像形成動作を中断するようにしたもの（特開
昭58-21265号）。(2) 帯電装置の制御グリッドに流れる
電流が所定の範囲を越えたときに異常と判断するように
したもの（特開昭61-3163 号）。(3) コロナ放電電極か
らのリークの発生を検出したときに、コロナ放電電極を
清掃するようにしたもの（特開平1-261676号）。(4) 音
響センサを用い、装置で発生する異常な音圧分布、周波
数分布を検出し、この検出結果に応じて異常の発生原因
等を特定するもの（特開平4-355772号）等がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記帯電装置
の異常検出構成のうち、(1) 〜(3) はいずれもリークの
単独検出を行うものであり、帯電装置の放電状態と記録
媒体の挙動を同時に検出することはできない。そのため
に、記録媒体の挙動を知るためには、別途センサを設け
る必要があった。

【０００５】また、前記(4) の構成にあっては、主に振
動要因の特定が目的であり、帯電装置に起因する現象を
検出するものではなかった。

【０００６】本発明の目的は、帯電装置からの音響を検
出することにより、帯電装置の電圧印加を適切に行い、
或いは記録媒体の搬送状態を適切に行い得る画像形成装
置を提供するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る代表的な構成は、特定周波数を有する交
流電圧を含む電圧を印加する帯電装置を備えた画像形成
装置において、前記帯電装置から放出される音響を検出
するための音響検出手段と、前記音響検出手段からの出
力に基づいて前記帯電装置への印加電圧を制御するため
の制御手段とを有することを特徴とする。

【０００８】上記構成にあっては、帯電装置にリーク等
が発生すると該帯電装置から放出される音響が変化する
ため、該リーク状態に応じて帯電装置への印加電圧を制
御することにより、帯電状態を適切に維持することが可
能となる。また、記録媒体の搬送状態も前記音響によっ
て検出し得るため、例えば帯電装置への電圧印加を制御
することにより感光体ドラムへの記録媒体の巻き付き状
態を抑えることも可能となる。

【０００９】

【発明の実施の形態】次に本発明に係る画像形成装置に
ついて図面を参照して具体的に説明する。

【００１０】〔第１実施形態〕図１乃至図５を参照して
本発明の第１実施形態に係る画像形成装置を説明する。
尚、図１は画像形成装置の全体模式説明図であり、図２
は転写分離帯電装置の構成付近の概略説明図、図３は音
響センサでサンプリングした分離帯電装置の放電音の周
波数対振幅の関係を示す説明図、図４は制御手段のブロ
ック説明図であり、図５は帯電装置のリークによる一瞬
の放電停止状態の説明図である。

【００１１】ここでは、まず画像形成装置の全体構成に
ついて説明し、次に帯電装置の音響検出に基づく印加電
圧の制御構成について説明する。

【００１２】｛画像形成装置の全体構成｝この画像形成
装置Ａは、図１に示すように、光学系１から画像情報に
基づいた光像を照射して像担持体である感光体ドラム７
にトナー像を形成する。そして前記トナー像の形成と同
期して、記録媒体２をカセット３ａからピックアップロ
ーラ３ｂ及びレジストローラ対３ｃ等からなる搬送手段
３で搬送し、且つ後述する画像形成部において、前記感
光体ドラムに形成したトナー像を転写手段としての転写
分離帯電装置４に電圧印加することによって記録媒体２
に転写する。

【００１３】更に画像転写後の記録媒体２をガイド板３
ｄでガイドして定着手段５へと搬送する。この定着手段
５はヒータを内蔵する定着ローラ５ａと駆動ローラ５ｂ
からなり、通過する記録媒体２に熱及び圧力を印加して
転写トナー像を定着する。そしてこの記録媒体２を排出
ローラ対３ｅで搬送し、反転搬送経路３ｆを通して排出
部６へと排出する如く構成している。

【００１４】一方、画像形成部はアモルファスシリコン
の感光層を有する直径108mm の感光体ドラム７をプロセ
ススピード350mm/sec で回転し、その表面を帯電ローラ
８への電圧印加によって一様に帯電し、前記光学系１か
らの光像を露光部９を介して感光体ドラム７に露光して
潜像を形成し、現像手段10によって現像するように構成
している。

【００１５】この現像手段10は、トナーホッパー10ａ内
のトナーをトナー送り部材（図示せず）で送り出し、固
定磁石を内蔵した現像ローラ10ｂを回転させると共に、
現像ブレード10ｃによって摩擦帯電電荷を付与したトナ
ー層を現像ローラ10ｂの表面に形成し、そのトナーを前
記潜像に応じて感光体ドラム７へ転移させることによっ
てトナー像を形成して可視像化する。そして転写分離帯
電装置４に前記トナー像と逆極性の電圧を印加してトナ
ー像を記録媒体２に転写した後は、クリーニング手段11
によって感光体ドラム７に残留したトナーを除去回収す
る。

【００１６】｛転写分離帯電装置の音響検出に基づく印
加電圧の制御構成｝次に前記転写分離帯電装置４による
電圧印加構成について説明する。転写分離帯電装置４は
転写帯電器４ａと分離帯電器４ｂとを有し、転写帯電器
４ａに電圧印加することによって感光体ドラム７に形成
されたトナー像が、これに密着するように搬送される記
録媒体２に対して転写され、更に分離帯電器４ｂに電圧
印加することによって前記記録媒体２が除電され、感光
体ドラム７の曲率と記録媒体２の剛性によって感光体ド
ラム７から分離される。

【００１７】前記転写帯電器４ａのワイヤー４ａ1 には
転写用直流電源12から約８kVの直流電圧が印加され、分
離帯電器４ｂのワイヤー４ｂ1 には分離用交流電源13及
び分離用直流電源14から周波数１kHz 、ピーク間電圧約
12kVの矩形の交流電圧、及び−500Vの直流電圧を重畳し
た電圧が印加される。

【００１８】分離爪15は記録媒体２の剛性が不足又は記
録媒体２の感光体ドラム方向へのカールが大きいため記
録媒体２が分離しきれなかった場合、或いは分離帯電器
４ｂが何らかの原因でリーク又は放電が不十分で記録媒
体２を十分に除電できなかったときに、記録媒体２がク
リーニング手段11に突入するのを防止するために、感光
体ドラム７に常時接するように設けられている。

【００１９】また、分離帯電器４ｂの感光体ドラム７と
反対側の開口部付近には、帯電器４ｂ内部に向けて、該
帯電器４ｂの放電音を検出するための音響検出手段であ
る音響センサ16が設けられている。分離帯電器４ｂでは
１kHz の交流電圧の印加によって主にワイヤー４ｂ1 と
シールド４ｂ2 の間で正負の放電を１kHz 周期で繰り返
し、放電に伴ってワイヤー４ｂ1 が１kHz で微少振動を
起こして放電音を発生する。この音響を前記センサ16が
検出するものである。

【００２０】図３はセンサ16がサンプリングした、分離
帯電器４ｂの放電音の周波数対振幅の関係を示すもので
あるが、本体内部の他の周波数成分の振動音等が含まれ
ているために、ピークは単一ではないが、１kHz 成分の
音が含まれていることがわかる。

【００２１】図４は前記音響センサ16からの検出結果に
基づいて分離帯電器４ｂへの印加電圧を制御する制御手
段の構成を示すブロック図である。センサ16はＡ／Ｄ変
換回路17を介してディジタル信号プロセッサで構成した
処理回路18の検出回路19に接続されている。Ａ／Ｄ変換
回路17はセンサ16からの測定信号を入力し、周波数が１
kHz 成分のみを４ビット程度の分解能でディジタルデー
タに変換する。検出回路19は、制御回路20に接続され分
離帯電器４ｂの放電状態、或いは放電停止を行うための
電圧制御を行う。制御回路20はパルス幅変調器21に接続
され、制御回路20から入力された制御信号に応じてパル
ス幅変調器21がパルス幅を調整し、分離用交流電源13の
ピーク間電圧制御を行うようにしている。本実施形態に
あっては、放電停止時間によってリークの程度を分類
し、ピーク間電圧を制御している。

【００２２】図５は１kHz 成分の振幅の経時変化で、リ
ークによる一瞬の放電停止状態を示したものである。リ
ークの原因は様々であるが、例えば装置本体内に設置さ
れた記録媒体除電用の導電性の除電用繊維や金属の破片
が何らかの原因で混入し、ワイヤー４ｂ1 とシールド４
ｂ2 間で導電経路が形成されることで放電が一瞬停止す
る場合が考えられる。しかし、この場合、その後すぐに
原因となる物質が弾き飛ばされて元の状態に安定した放
電が回復することもある。

【００２３】例えば、放電停止時間が10msec以上である
ときは、軽度のリーク或いはリークとなる原因が分離帯
電器４ｂからすぐに外部へ飛ばされてなくなっている可
能性がある。そこで、検出直後から約1000msecの間ピー
ク電圧を90％程度に減少させるように制御して電圧印加
する。

【００２４】前記電圧印加の条件でも放電停止時間が50
msecを超えるときは、重度のリーク或いはリークとなる
原因が継続的に分離帯電器４ｂ内に存在し、そのまま放
電可能な電圧を印加し続けると、その後連続的或いは断
続的なリークによって感光体ドラム７の感光層の一部が
絶縁破壊される可能性があるため、ピーク間電圧をゼロ
にするように制御する。そして、所定の警告表示を行
い、又は画像形成動作を中止させるよう制御する前述の
ように、音響センサ16によって帯電器４ｂの音響を検出
し、これに基づいて帯電器４ｂの印加電圧を制御するこ
とにより、帯電状態を常に適切に維持することが可能と
なるものである。

【００２５】尚、リークを一定時間以上検出したとき
に、装置本体内の記憶素子にリークの回数、積算時間、
発生時刻、発生モード、発生環境等の情報を記憶させる
ように構成してもよい。そして、リークが一定回数以上
になったときに、装置本体に警告表示やサービスコール
表示、或いは使用者に帯電器４ｂの清掃を勧告する表示
を行うように構成してもよい。

【００２６】更に、通信機能を有する画像形成装置にあ
っては、通信回線を通じて前記警告や通報を発するよう
にしてもよい。

【００２７】〔第２実施形態〕次に第２実施形態として
音響センサ16によって記録媒体２の搬送状態を検出する
例について説明する。尚、この実施形態では図６に示す
ように、音響センサ16の取り付け位置、及びその検出結
果に基づく分離帯電器４ｂへの印加電圧の値が異なる以
外は、画像形成装置の全体構成等の基本的な構成は前述
した第１実施形態と同一である。

【００２８】図７に示すように、音響センサ16をクリー
ニング手段11の下部に設置し、センサ16のピークの指向
方向を分離帯電器４ｂ方向にしている。これにより、記
録媒体２の挙動を検出するものである。

【００２９】例えば、記録媒体２の剛性が弱いとき、或
いは分離帯電器４ｂによる記録媒体２の除電が十分でな
いときは、図７(a) に示すように、記録媒体２は感光体
ドラム７に巻き付きながら搬送され、最終的には分離爪
15によって感光体ドラム７から剥離される。一方、記録
媒体２の剛性が十分なとき、或いは分離帯電器４ｂから
十分な除電を受けた場合には、図７(b) に示すように、
記録媒体２は感光体ドラム７に巻き付くことなく搬送路
に沿って直線的に進行する。

【００３０】従って、記録媒体２の搬送状態によって音
響センサ16による検出結果は図８に示すように異なって
くる。尚、図８は記録媒体先端が分離帯電器を通過する
直前から記録媒体後端が抜けるまでのＡ／Ｄ変換後の１
kHz 成分の振幅の経時的変化を示す説明図である。

【００３１】図８のＡは記録媒体２が図７(b) に示すよ
うに、感光体ドラム７から正常に分離したときのセンサ
16の検出結果であり、Ｃは図７(a) に示すように、記録
媒体２が感光体ドラム７に巻き付きながら進行し、分離
爪15で剥離された場合のセンサ16の検出結果であり、Ｂ
はその中間の状態を示している。

【００３２】記録媒体２が感光体ドラム７に巻き付きな
がら進行する場合の弊害としては以下のようなものがあ
る。まず、第１に分離爪15で剥離する際に、剥離がうま
く行われず、記録媒体２がクリーニング手段11に突入し
たり、搬送部の図示しない記録媒体検出センサの検出タ
イミングが遅れてジャム（紙詰まり）するおそれがあ
る。第２には、ジャムはしないものの、分離爪15による
爪痕が記録媒体２に残ってしまい、画像品位が低下する
おそれがある。また第３には、記録媒体２の感光体ドラ
ム７への密着時間が長すぎるため、転写帯電器４ａで一
旦記録媒体２に転写されたトナーが分離帯電器４ｂの帯
電によって再び感光体ドラム７へ戻される、いわゆる再
転写によって転写抜けして画像の欠落が生ずるおそれが
ある。

【００３３】上記事態を防止するために、記録媒体２の
搬送状態を検出し、分離帯電器４ｂへの印加電圧を変化
させるものである。即ち、音響センサ16に対して記録媒
体２が分離帯電器４ｂを塞ぐような位置にあるとき（例
えば図７(b) に示す状態）、分離帯電器４ｂからの放電
音は記録媒体２によって遮られ、音響センサ16が検出す
る音響の振幅が減少する。従って、図８のＡに示すよう
に、記録媒体２が搬送路に沿って直線的に進行する場合
には早いタイミングで振幅の減少が始まる。

【００３４】一方、記録媒体２が感光体ドラム７に巻き
付きながら進行する場合には、巻き付いている間は音響
センサ16に対して記録媒体２が分離帯電器４ｂを塞ぐこ
となく、分離爪15で分離された後で分離帯電器４ｂを塞
ぐようになる。このため、図８のＣに示すように、音響
センサ16が検出する音響の振幅が減少するタイミングが
遅れることになる。

【００３５】従って、記録媒体２の先端が例えばレジス
トローラ対３ｃ等、一定位置を通過後を基準として音響
センサ16の検出値の振幅が減少し始めるまでの時間を検
出することによって記録媒体２の搬送状態を知ることが
できる。そこで、本実施形態にあっては前記振幅が減少
し始めるタイミングが遅いときは（記録媒体２が感光体
ドラム７に巻き付きながら進行する場合）、分離帯電器
４ｂへの印加電圧を強め、逆に前記振幅が減少し始める
タイミングが正常のときは（記録媒体２が感光体ドラム
７に巻き付くことなく、搬送路に沿って進行する場
合）、分離帯電器４ｂへの印加電圧を弱めるように制御
するようにする。

【００３６】これにより、記録媒体２の感光体ドラム７
への巻き付きを防止し、正常に搬送分離搬送することが
できる。

【００３７】〔他の実施形態〕記録媒体の搬送状況を検
出する他の方法としては、ドップラー効果を応用するこ
とによって構成することも可能である。

【００３８】例えば、センサの位置は図１の場合と同様
に、分離帯電器４ｂの下方に配置する。そして、分離帯
電器４ｂへの印加電圧は交流電圧のピーク間電圧を12k
V、周波数を1.0kHzの矩形波に設定し、直流電圧は標準
で−500V程度に設定する。更に周波数の偏移を検出する
ために、基準パルス発信用水晶振動子は必要によって温
度補償回路等を設け、周波数変動要因を低減しておく。

【００３９】記録媒体２からの反射音響の周波数が反射
物体の速度変化により変化することを利用し、分離帯電
器４ｂからの直接音響と、記録媒体２からの反射音響の
周波数偏移量ΔＦを検出することで、感光体ドラム７に
対する記録媒体２の巻き付き程度を検出することができ
る。

【００４０】即ち、記録媒体２の巻き付きが大きいとき
は、図１の搬送経路に平行な速度成分が小さく、偏移量
ΔＦは少ない。一方、記録媒体２が搬送経路に沿って搬
送されている状態では前記巻き付いている場合に比べて
偏移量ΔＦは大きくなる。従って、偏移量ΔＦを数段階
に分類し、これに応じて分離帯電用電源の電圧を変更す
る。例えば、直流電源の電圧値はΔＦが最も大きいとき
は−300V、ΔＦが最も小さいときは−2000V 、この間の
レベルはこれらの値を線形補完する制御を行うようにす
る。

【００４１】上記のようにしても、ドップラー効果を応
用するようにしても、前述した実施形態と同様の効果を
得ることができる。

【００４２】また、前述した実施形態では分離帯電器４
ｂの印加電圧を制御するようにした例を示したが、他の
帯電器についても同様に適用することが可能である。

【００４３】

【発明の効果】本発明は前述のように、帯電装置にリー
ク等が発生すると該帯電装置から放出される音響の変化
を検出し、該リーク状態に応じて帯電装置への印加電圧
を制御することにより、帯電状態を適切に維持すること
が可能となる。

【００４４】また、記録媒体の搬送状態も前記音響によ
って検出し得るため、例えば帯電装置への電圧印加を制
御することにより感光体ドラムへの記録媒体の巻き付き
状態を抑えることも可能となるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】画像形成装置の全体模式説明図である。

【図２】転写分離帯電装置の構成付近の概略説明図であ
る。

【図３】音響センサでサンプリングした分離帯電装置の
放電音の周波数対振幅の関係を示す説明図である。

【図４】制御手段のブロック説明図である。

【図５】帯電装置のリークによる一瞬の放電停止状態の
説明図である。

【図６】第２実施形態に係る記録媒体の搬送状況を検出
して分離帯電器の印加電圧を制御する実施形態の説明図
である。

【図７】感光体ドラムに記録媒体が巻き付いて進行する
場合と、巻き付かずに直線的に進行する場合の説明図で
ある。

【図８】記録媒体先端が分離帯電器を通過する直前から
記録媒体後端が抜けるまでの音響の経時的変化を示す説
明図である。

【符号の説明】

Ａ …画像形成装置 １ …光学系 ２ …記録媒体 ３ …搬送手段 ３ａ …カセット ３ｂ …ピックアップローラ ３ｃ …レジストローラ対 ３ｄ …ガイド板 ３ｅ …排出ローラ対 ３ｆ …反転搬送経路 ４ …転写分離帯電装置 ４ａ …転写帯電器 ４ａ1 …ワイヤー ４ｂ …分離帯電器 ４ｂ1 …ワイヤー ４ｂ2 …シールド ５ …定着手段 ５ａ …定着ローラ ５ｂ …駆動ローラ ６ …排出部 ７ …感光体ドラム ８ …帯電ローラ ９ …露光部 10 …現像手段 10ａ …トナーホッパー 10ｂ …現像ローラ 10ｃ …現像ブレード 11 …クリーニング手段 12 …転写用直流電源 13 …分離用交流電源 14 …分離用直流電源 15 …分離爪 16 …音響センサ 17 …Ａ／Ｄ変換回路 18 …処理回路 19 …検出回路 20 …制御回路 21 …パルス幅変調器

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 特定周波数を有する交流電圧を含む電圧
   を印加する帯電装置を備えた画像形成装置において、 前記帯電装置から放出される音響を検出するための音響
   検出手段と、 前記音響検出手段からの出力に基づいて前記帯電装置へ
   の印加電圧を制御するための制御手段と、 を有することを特徴とする画像形成装置。
2. 【請求項２】 前記制御手段は、前記音響検出手段から
   の出力に基づいて所定の警告表示を行い、又は画像形成
   動作を中止させるよう制御することを特徴とする請求項
   １記載の画像形成装置。
3. 【請求項３】 前記音響検出手段は、前記帯電装置のリ
   ークを検出可能である請求項１記載の画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記音響検出手段は、記録媒体の搬送状
   態を検出可能である請求項１記載の画像形成装置。