(57)【要約】【課題】当接部材の当接状態の異常を速やかに判断して、手遅れになる前に必要な措置を実行させることにより、当接部材を正常に機能させ続る画像形成装置を提供する。【解決手段】分離爪４０に電位センサ４１を取り付けて、記録材Ｐが転写部Ｔ１を通過する際に感光ドラム１に形成される試験静電像１ｘを検出させる。試験静電像１ｘの検出信号のピーク電圧を感光ドラム１の新品状態で測定した基準値に比較する。基準値の５０％に満たない場合には、分離爪４０の先端の感光ドラム１に対する当接状態の異常と判断して操作パネル１０８に分離爪４０の交換／清掃を警告する。【選択図】図１
2010060760.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、
前記感光体を摺擦するように前記感光体に当接させた当接部材と、を備えた画像形成装置において、
前記感光体の主走査方向に形成された所定の静電像を検出するように前記当接部材の当接部に固定して前記感光体に対して非接触に配置された電極部材と、
前記所定の静電像が前記電極部材を通過する際に前記電極部材から取り出される出力信号が、予め想定された許容範囲を外れるときに、前記当接部材の当接状態の異常に対応させた所定の処理を開始させる制御手段と、を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記当接部材は、トナー像の転写部の下流位置にて前記感光体から記録材を分離するように前記感光体に先端を当接させた分離爪であって、
前記制御手段は、前記出力信号が低下した場合に、前記分離爪のトナー蓄積を改善させるための警告を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記当接部材は、前記感光体の露光位置と現像位置との間で静電像を検出するように前記感光体に先端を当接させた電位センサであって、
前記制御手段は、前記出力信号が低下した場合に、前記電位センサのトナー蓄積を改善させるための警告を行うことを特徴とする請求項１記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記電位センサは、所定の曲率で折り返された高抵抗性材料の基板フィルム層と、前記基板フィルム層が折り返された湾曲面に位置するように、前記基板フィルム層の内側面に薄膜形成された前記電極部材としての薄膜電極層と、前記基板フィルム層に前記所定の曲率を付与するように、前記基板フィルム層及び前記薄膜電極層に密着して配置された中心層と、を備え、前記基板フィルム層の湾曲面を前記感光体に当接させて前記感光体の表面電位の変化を検出することを特徴とする請求項３記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記電位センサは、前記基板フィルム層と前記中心層との重なり部分が前記折り返し線に垂直な面内で曲げ可能な長さを有して、前記感光体の幅方向に垂直な面内で前記感光体の回転方向に向かって先端を突き出すように前記感光体の法線から所定角度を傾けて配置され、前記重なり部分の曲げ反力によって、前記感光体に対する接触圧が設定されていることを特徴とする請求項４記載の画像形成装置。
【請求項６】
前記制御手段は、非画像形成時に、現像を停止した状態で、前記感光体を露光して、前記電極部材を通じて検出するための線画像の静電像を書き込むことを特徴とする請求項１乃至５いずれか１項記載の画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、感光体に当接して摺擦する当接部材を備えた画像形成装置に関し、詳しくは当接部材の当接状態の不具合に起因する機能不良を検出する制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
トナー像形成手段（帯電装置、露光装置、現像装置）を用いて感光体に形成したトナー像を、転写媒体（中間転写体又は記録材）へ転写する画像形成装置が広く用いられている。
【０００３】
転写部へ枚葉式に給送される記録材へ感光体からトナー像を転写する画像形成装置では、転写部の下流側で感光体から記録材を分離するように感光体へ先端を当接させた分離爪が配置される。特許文献１には、そのような分離爪が示される。
【０００４】
感光体の露光位置と現像位置との間で静電像を直接検出することにより、トナー像に現像して記録材に転写することなく画像流れ等の画像不良を評価できるようにした画像形成装置が提案されている。特許文献２には、感光体に対して非接触に配置した電極部材を通過する静電像の電位分布を検出する電位センサが示される。特許文献３には、電極部材の周囲を覆って配置した高抵抗性材料のフィルムの外側面を感光体に当接させて、電極部材と感光体の表面との対向間隔を設定する電位センサが示される。
【０００５】
【特許文献１】特開２０００−３９７７５号公報
【特許文献２】特開平１１−１８３５４２号公報
【特許文献３】特開２００４−７７１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
感光体に当接させて機能するこれらの当接部材は、感光体に対して正常に当接していないと所要の機能を発揮できない。しかし、トナー像が形成される感光体にはトナーが連れ回っているため、当接部材の当接部にトナーが停滞して当接部材を押し上げて変形させたり、当接部材の正常な当接状態を損なわせたりする。
【０００７】
例えば、転写部を通過した転写残トナーが分離爪と感光体との間に停滞して分離爪の先端を感光体から離間させてしまうと、感光体に付着した記録材が分離爪と感光体との隙間に突入して、正常な分離機能が発揮されない。
【０００８】
本発明は、当接部材の当接状態の異常を速やかに判断して、手遅れになる前に必要な措置を実行させることにより、当接部材を正常に機能させ続る画像形成装置を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の画像形成装置は、感光体と、前記感光体にトナー像を形成するトナー像形成手段と、前記感光体を摺擦するように前記感光体に当接させた当接部材とを備えたものである。そして、前記感光体の主走査方向に形成された所定の静電像を検出するように前記当接部材の当接部に固定して前記感光体に対して非接触に配置された電極部材と、前記所定の静電像が前記電極部材を通過する際に前記電極部材から取り出される出力信号が、予め想定された許容範囲を外れるときに、前記当接部材の当接状態の異常に対応させた所定の処理を開始させる制御手段とを備える。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の画像形成装置では、感光体の回転に伴って電極部材下を所定の静電像が通過する際に電極部材に誘起される電気信号の強度で当接部材の接触状態を評価する。当接部にトナーが停滞して当接部材が感光体の表面から持ち上げられると、電極部材も持ち上がって感光体との対向間隔が拡大するので、同じ所定の静電像が等しく通過した際に電極部材に誘起される電気信号が低下する。当接部材が通常の当接状態から感光体にさらに近付いた異常な場合には、逆に、電極部材と感光体との対向間隔が縮小して、同じ静電像が等しく通過した際に電極部材に誘起される電気信号が上昇する。いずれにせよ、このような
場合には、出力信号が、予め想定された許容範囲を外れていることとする。
【００１１】
これにより、電極部材を通じて得られる出力信号に基づいて、当接部から遠く離れた位置で、速やかに当接部材の当接状態の異常を判別できる。当接部材の当接状態の異常に対応させた所定の処理を遅滞なく開始できる。
【００１２】
従って、当接部材の当接状態の異常を速やかに判断して、手遅れになる前に必要な措置を実行させることにより、当接部材を正常に機能させ続けることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して詳細に説明する。本発明は、当接部材に電極部材を固定して感光体に対する当接部材の当接状態を判別する限りにおいて、実施形態の構成の一部又は全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。
【００１４】
本実施形態では、感光ドラムから記録材へ枚葉式に直接トナー像を転写する画像形成装置を説明するが、本発明は、中間転写ベルトを用いた画像形成装置や記録材搬送ベルトを用いた画像形成装置でも実施できる。
【００１５】
なお、特許文献１〜３に示される画像形成装置、分離爪、及び電位センサに関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。また、請求項で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施形態中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。
【００１６】
＜画像形成装置＞
図１は電位センサを取り付けた画像形成装置の構成の説明図である。
【００１７】
図１に示すように、画像形成装置１００は、感光ドラム１にトナー像を形成して、転写部Ｔ１へ給送された記録材Ｐに転写する。トナー像を転写されたシートＰは、定着装置８へ送り込まれてトナー像を定着される。
【００１８】
回転する感光体ドラム１の周囲に、帯電装置２、露光装置３、現像装置４、転写ローラ５、クリーニング装置６、電位センサ３０、及び分離爪４０が配置される。
【００１９】
帯電装置２は、電源Ｄ３から電圧を印加されたワイヤ電極２ｂの周囲で、コロナ放電に伴って発生させた帯電粒子を感光ドラム１に照射して、感光ドラム１の表面を一様な負極性の暗部電位ＶＤに帯電させる。
【００２０】
露光装置３は、帯電した感光ドラム１の表面にレーザービームを走査して、暗部電位ＶＤを明部電位ＶＬまで低下させることにより、画像の静電像を書き込む。
【００２１】
現像手段の一例である現像装置４は、固定マグネット４ｍの周囲で回転する現像スリーブ４ｓに帯電した一成分現像剤を担持して、感光ドラム１に形成された静電像をトナーで現像することによりトナー像を形成する。現像装置４は、負極性に帯電したトナーを露光された明部電位ＶＬの部分へ選択的に付着させて、静電像を反転現像する。
【００２２】
転写ローラ５は、感光ドラム１とのニップで記録材Ｐを挟持搬送する過程で、電源Ｄ１から正極性の電圧を印加されることにより、負極性に帯電して感光ドラム１に担持されたトナー像を記録材Ｐへ移転させる。
【００２３】
記録材Ｐは、カセット２０から取り出されて分離ローラ２１で１枚ずつに分離され、搬送ローラ２２からレジストローラ２３へ搬送されて待機する。レジストローラ２３は、感光ドラム１に担持されたトナー像にタイミングを合わせて転写部Ｔ１に記録材Ｐを送り出す。
【００２４】
クリーニング装置６は、感光ドラム１にクリーニングブレード６ｂを摺擦させて、転写部Ｔ１を通過した感光ドラム１の表面に付着した転写残トナーを除去する。トナー容器６ａに回収された転写残トナーは不図示の廃トナーボックスに集められる。
【００２５】
分離爪４０は、トナー像の転写部Ｔ１の下流位置にて感光ドラム１に先端を当接させて配置される当接部材である。
【００２６】
電位センサ３０は、露光装置３の露光位置と現像装置４の現像位置との間で感光ドラム１に先端を当接させて配置される当接部材である。
【００２７】
＜当接部材＞
図２は分離爪及び電位センサの当接状態の説明図、図３は電位センサの製造方法の説明図、図４は電極パターンの説明図、図５は電位センサの出力回路の説明図である。
【００２８】
図２に示すように、分離爪４０は、感光ドラム１の軸方向に２００ｍｍの間隔を持たせて２個配置され、感光ドラム１に連れ回る記録材Ｐと感光ドラム１との間にそれぞれの先端を差し入れて記録材Ｐを感光ドラム１から分離する。
【００２９】
分離爪４０は、ポリイミド樹脂を用いて三角錐状の外観に形成され、平坦な側面を感光ドラム１に対向させている。分離爪４０は、半径１００μｍに尖らせた先端を感光ドラム１に当接させて感光ドラム１に張り付いた記録材Ｐの先端を感光ドラム１から引き剥がす。そして、記録材Ｐの画像面に側面のエッジを摺擦させるように記録材Ｐを案内して感光ドラム１から分離する。
【００３０】
画像形成装置１００は、記録材Ｐを安定に且つ確実に感光ドラム１から分離するために、静電気的な力を記録材に作用させる帯電・除電装置を備えてもよい。記録材Ｐの剛性を利用する仕組みを付加してもよい。いずれにしても、それだけでは分離が不十分な可能性があることから、万が一分離できなかったときのために、感光ドラム１に当接させた分離爪４０を設けて、分離爪４０により記録材Ｐを確実に感光ドラム１から分離させる。
【００３１】
分離爪４０は、帯電装置２の不良や記録材Ｐの吸湿や記録材Ｐの剛度不足等の原因によって、記録材Ｐが感光ドラム１から分離せずにクリーニング装置６に侵入して、紙詰まりを発生するのを防止する。記録材Ｐを感光ドラム１から強制的に分離する分離動作を確実に行うため、通常、複数本の分離爪４０が、感光ドラム１の回転軸と平行に配設される。
【００３２】
画像形成装置１００は、分離爪４０を感光ドラム１に常時接触させているため、記録材Ｐに転写されずに感光ドラム１に残留しているトナーが分離爪４０の先端部に堆積する。そして、堆積量が一定量を超えると、転写部Ｔ１から出力された記録材Ｐの画像面に落下して黒い点状の汚れを発生し、印刷品質を低下させる場合がある。
【００３３】
また、分離爪４０の側面（背面）と感光ドラム１との間隔にトナーが停滞すると、後続のトナー粒子が次々にせき止められて、分離爪４０を下方へ押して先端を感光ドラム１から離間させてしまう場合がある。
【００３４】
そして、分離爪４０の先端が押し下げられて記録材Ｐの厚み以上に感光ドラム１から離間すると、分離爪４０の先端と感光ドラム１との隙間に記録材Ｐの先端が突入して紙詰まりが発生する場合がある。
【００３５】
そこで、制御手段（１１０）は、感光体（１）の主走査方向の所定の静電像が電極部材（図６：４１）を通過する際に電極部材から取り出される信号レベルが低下した場合に、当接状態の異常に対応させた所定の処理を開始させる。電極部材（４１）は、当接部材（４０）の当接部の近傍に固定して感光体（１）に対して非接触に配置され、感光体の主走査方向の長さが感光体の回転方向の長さよりも長い。
【００３６】
このため、制御手段（１１０）は、電極部材（４１）を通じて得られる電気信号に基づいて、当接部から遠く離れた位置で、速やかに当接部材の当接状態の異常を判別できる。当接部材（４０）の当接状態の異常に対応させた所定の処理を遅滞なく開始できる。当接部材（４０）の当接状態の異常を速やかに判断して、分離爪のトナー蓄積を改善させる警告を行って、手遅れになる前に必要な措置を実行させることにより、トナーのボタ落ちと紙詰まりとを予防的に阻止することができる。
【００３７】
電位センサ３０は、樹脂フィルムを積層した厚さ１００μｍ、幅２．５ｍｍ、長さ２０ｍｍの薄板状の外観に形成され、湾曲面の電極部材が埋め込まれた先端の半円柱面を感光ドラム１に当接させている。電位センサ３０は、湾曲面の電極部材を覆って配置された厚さ２５μｍの樹脂フィルムの外側面を感光ドラム１に摺擦させて、湾曲面の電極部材と感光ドラム１との対向間隔を２５μｍに保持している。
【００３８】
薄板状の電位センサ３０は、画像形成装置１００から片持ち支持されて先端部を所定角度の傾きで感光ドラム１に当接させている。電位センサ３０は、薄板部分の曲げ反力によって、感光ドラム１に対する接触圧が設定され、かつ、円筒状に湾曲した電極面の表面を覆った高抵抗性材料を感光ドラム１に当接させることで、電極面と感光ドラム１との対向間隔が設定されている。
【００３９】
電位センサ３０が感光ドラム１に接触する接触線は、感光ドラム１の表面を軸方向に横断する直線（円筒面の母線）に対して平行に位置決められている。このため、感光ドラム１に形成された主走査方向の静電像１ｓのエッジは、電位センサ３０の接触線をほぼ同時に通過する。
【００４０】
制御部１１０は、画像形成装置１００の前回転動作において、画像形成の開始を待機させて感光ドラム１を回転させることにより、表面に付着した水分を蒸発させて表面抵抗を回復させる。
【００４１】
このとき、制御部１１０は、露光装置３を制御して主走査方向の試験静電像１ｓを感光ドラム１に形成して電位センサ３０で検出することにより、試験静電像１ｓのエッジの電位分布の傾きを測定する。電位センサ３０は、感光ドラム１の回転に伴って電極部材下を静電像が通過する際に、感光ドラム１の表面に形成された静電像の電位分布の微分波形に相当する電圧出力を出力する。
【００４２】
制御部１１０は、その時点で画像形成を許可した場合の画像流れの発生し易さを、電位センサ３０を用いた試験静電像の測定結果で見積もって、画像流れが発生しないレベルに表面抵抗が回復した時点で、画像形成を許可する。試験静電像１ｓのエッジの電位分布の傾きが緩い場合には、表面抵抗が低くて画像流れが発生し易いので、感光ドラム１の回転を継続させて、感光ドラム１の表面抵抗をさらに回復させる。そして、試験静電像１ｓのエッジの電位分布の傾斜が所定レベルに回復した段階で、画像形成の待機を解除する。
【００４３】
図３に示すように、以下の条件で電位センサ３０を製作した。
基板フィルム層３１、フィルム層３５：東レ製のルミラー（商標）：ＰＥＴフィルム、厚み２５μｍ、幅２．５ｍｍ、長さ４５ｍｍ、ヤング率２．７ＧＰａ、抵抗率１×１０１５Ω・ｃｍ
薄膜電極層３２：シントーケミトロン製の銀ペースト：Ｋ−３４２４、抵抗１．５９×１０−６Ωｃｍ
検出電極部３２ａ：幅２１２μｍ、長さ２ｍｍ、厚さ１０μｍ
接続配線部３２ｂ：幅０．５ｍｍ
第１接着層３４、第２接着層３６：東洋インキ製造製のオリバイン（商標）、アクリル系粘着剤、厚さ２０μｍ
【００４４】
図３の（ａ）に示すように、ＰＥＴフィルムの基板フィルム層３１に上記銀ペーストをスクリーン印刷して、図４の（ａ）に示すＬ字パターンの検出電極部３２ａ及び接続配線部３２ｂを薄膜形成した。
【００４５】
図３の（ｂ）に示すように、その上から第１接着層３４の接着剤として、アクリル系粘着剤を厚み２０μｍとなるようにバーコーターで塗布、乾燥した。
【００４６】
図３の（ｃ）に示すように、その上からフィルム層３５として上記ＰＥＴフィルムを貼り付けた。
【００４７】
図３の（ｄ）に示すように、さらにその上から、第２接着層３６として上記接着剤を厚み２０μｍとなるようにバーコーターで塗布、乾燥した。
【００４８】
図３の（ｅ）に示すように、それを長さ方向の一端側から２０ｍｍのところで折り曲げて完全に貼り付けた。
【００４９】
なお、薄膜電極層３２は、検出電極部３２ａと接続配線部３２ｂとに対応させた開口を形成したマスクを重ねた基板フィルム層３１に金属薄膜を真空蒸着又はスパッタリング形成することにより薄膜形成してもよい。
【００５０】
また、基板フィルム層３１の全面に貼り付け、真空蒸着、又はスパッタリング形成した金属薄膜にレジストパターンを形成してエッチングすることにより、検出電極部３２ａと接続配線部３２ｂとのパターンを薄膜形成してもよい。
【００５１】
例えば、フレキシブルプリント基板を作成する場合のように、回路パターンをレジスト層に投影露光してレジストパターンを形成して、エッチングによりレジスト層から露出した金属薄膜を除去して薄膜形成してもよい。
【００５２】
図４の（ａ）に示すように、薄膜電極層３２の絶縁性を確保するために、薄膜電極層３２の電極パターンは、基板フィルム層３１の縁よりも内側に寄せて形成される。検出電極部３２ａは、基板フィルム層３１を折り返す内側面に折り返し線３３ｓに沿った面状に形成される。接続配線部３２ｂは、折り返し線３３ｓの反対側でパッド３２ｃが配線可能となるように、検出電極部３２ａに連続させて配置される。
【００５３】
なお、接続配線部３２ｂは、図４の（ｂ）に示すように、検出電極部３２ａの中央からＴ字状に分岐させてもよく、図４の（ｃ）に示すように、検出電極部３２ａの任意の位置から分岐させてもよい。
【００５４】
このように製作された電位センサ３０において、基板フィルム層３１は、感光ドラム１と電極面との対向間隔に位置するように所定の曲率で折り返している。薄膜電極層３２は、基板フィルム層３１の折り返し領域の内側面に、折り返し線に沿った検出電極部３２ａを薄膜パターンとして薄膜形成してある。中心層３３は、基板フィルム層３１に所定の曲率を付与するように、基板フィルム層３１の内側面に密着して配置される。基板フィルム層３１と中心層３３との重なり部分は、基板フィルム層３１の折り返し線に垂直な面内で曲げ可能な長さを有している。薄膜電極層３２は、基板フィルム層３１の折り返し領域の反対側で配線可能となるように、検出電極部３２ａに連続させて基板フィルム層３１の内側面に固定された接続配線部３２ｂを含む。
【００５５】
図５に示すように、電位センサ３０を感光ドラム１に対して所定角度を１５度（感光ドラム１の法線との交差角度）、加圧力０．１ｇ／ｍｍとなるように取り付けた。電位センサ３０に信号処理回路１２０を接続し、出力信号のピーク値をＡ／Ｄ変換して制御部１１０に取り込ませ、感光ドラム１における画像流れのレベルを判断させた。
【００５６】
制御部１１０は、非画像形成時に、画像流れ測定用の試験静電像を感光ドラム１に形成して電位センサ３０により検出する。制御部１１０は、電位センサ３０の出力信号のピーク値を測定して現在の画像流れレベルを判定する。そして、感光ドラム１の表面抵抗が回復して画像流れが許容レベルだと判断された時点で、駆動モータ１Ｍを制御して、感光ドラム１の回転を停止させて画像形成を許可する。
【００５７】
感光ドラム１が矢印Ｒ１方向に回転すると、暗部電位ＶＤに帯電された感光ドラム１の表面に形成された明部電位ＶＬの試験静電像１ｓが電位センサ３０を通過する。基板フィルム層３１を介して検出電極部３２ａを感光ドラム１に対向させることで、感光ドラム１の表面電位の変化に応じた電圧信号が検出電極部３２ａから取り出される。試験静電像１ｓが電位センサ３０に近付いて差し掛かる過程では、検出電極部３２ａから誘導電流が流れ出して正極性の電圧信号が出力される。その後、試験静電像１ｓが電位センサ３０を通過して遠ざかる過程では、検出電極部３２ａに誘導電流が流れ込んで負極性の電圧信号が出力される。このようにして、電位センサ３０からは、試験静電像１ｓの電位分布の微分波形に相当する出力が取り出される。
【００５８】
信号処理回路１２０は、増幅回路１２１によって電位センサ３０の電圧信号を増幅して、図中（ａ）に示すように、試験静電像１ｓの電位分布の微分波形に相当するアナログ電圧信号を出力する。アナログ処理回路１２２は、増幅されたアナログ電圧信号の正負のピーク電圧ＶＰ１、ＶＰ２を検出して、出力回路１２３、１２４でＡ/Ｄ変換（数値化）したデータを制御部１１０に送出する。制御部１１０は、正負のピーク電圧値ＶＰ１、ＶＰ２を取り込んで、試験静電像１ｓのエッジの電位分布の傾きを評価する。
【００５９】
積分回路１２５は、増幅回路１２１から出力された「電位分布の微分波形に相当するアナログ信号」を積分して、図中（ｂ）に示すように、電位分布に相当するアナログ電圧信号を出力する。このアナログ電圧信号の振幅ＶＰ３は、試験静電像１ｓの静電像コントラスト（現像コントラスト＋かぶり取り電圧）を反映した値になっている。
【００６０】
電位センサ３０は、先端が感光ドラム１に当接しているので、検出電極部３２ａと感光ドラム１との対向間隔を一定に保つための機構や制御が不要である。感光ドラム１の偏心回転に追従して対向間隔を基板フィルム層３１の厚みで一定に維持できる。
【００６１】
電位センサ３０は、感光ドラム１の幅方向に垂直な面内で回転方向に向かって先端を突き出すように、感光ドラム１の表面に対して斜めに当接する。このように当接させることで、感光ドラム１に対する摩擦力が電位センサ３０を浮き上げて当接圧を減らすので、感光ドラム１が偏心回転しても電位センサ３０は、安定した小さな当接圧を維持して精密に表面を追従できる。
【００６２】
検出電極部３２ａと感光ドラム１の表面とを電極間距離ｄで対向するコンデンサとみなして、感光ドラム１側の電位が変化した場合を考える。このとき、検出電極部３２ａに誘導電流が出入りして出力される電圧Ｖは、電極間距離ｄに応じて変化するため、感光ドラム１の偏心回転や電位センサ３０の振動によって電位センサ３０の出力Ｖが変動する。
Ｖ＝Ｑ／Ｃ＝ｋ×Ｑ×ｄ／Ｓ  （ｋ：定数、ｄ：電極間距離、Ｓ：電極面積）
【００６３】
従って、電位センサ３０と感光ドラム１との間隔に粒径７μｍのトナーが停滞して２５μｍの電極間距離ｄが３２μｍに拡大すると、電位センサ３０の出力が２５％以上低下して、正常な画像流れの判断が不可能になる。そこで、電位センサ３０の先端におけるトナー蓄積を改善させる警告を行って、電位センサ３０の清掃を促す。
【００６４】
＜実施例１＞
図６は電位センサを取り付けた分離爪の斜視図、図７は試験静電像の書き込みの説明図、図８は試験静電像の検出信号の説明図である。図９は実施例１における画像形成中の制御のフローチャート、図１０は起動時の制御のフローチャートである。
【００６５】
図６に示すように、実施例１で用いた電位センサ４１は、電位センサ４１の周囲の電界の変化を検出するアンテナとして、感光ドラム１上における微小領域の電位変化を検出する電位測定装置である。電位センサ４１を分離爪４０上に配置し、電位センサ４１の特性を利用して誘導電流量変化を測定することで、感光ドラム１と分離爪４０との距離の変化を捉える。電位センサ４１は、少なくとも１つの検出電極部（４２ａ）とこれを支える絶縁性支持体（４０）と回路要素部分（４２ｂ）により構成される。
【００６６】
電位センサ４１の構成として、ワイヤ４２ａは、主走査方向の静電像を通過させて信号強度を増大させ、電圧信号を取り出すための接続配線部４２ｂに接続されている。電位センサ４１は、感光ドラム１の表面に垂直かつ電位センサ４１と感光ドラム１の表面との相対移動方向に平行となる面における電位センサ４１の検出部分の断面がエッジを持たない形状である。
【００６７】
ワイヤ４２ａは、導電性ワイヤを用いて製作される。ワイヤ４２ａの材質は導電性の物質であればよく、中でもＷ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｒ、Ａｇ、Ｔａ等の物質は導電性に優れ、検出電極部に適した材質である。その中でもＷは、加工の容易さに優れており、検出電極部としてのワイヤ４２ａの材料としてトータル的に最も適した材質である。
【００６８】
実施例１では、電位センサ４１の検出電極部であるワイヤ４２ａの断面形状は円形で材質としてはＷを用いた。そして、ワイヤ４２ａからの漏電を防止すべく、ワイヤ４２ａの表面を覆って配置した不図示の絶縁層としては、絶縁性に優れた熱硬化性樹脂であるＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を用いた。
【００６９】
ワイヤ４２ａのワイヤ径は、検出分解能を大きく左右する。基本的に、ワイヤ径は小さい方が望ましいが、小さくすると共に信号強度が低下するためワイヤ径には下限があり、径が１〜５００μｍの範囲内であることが望ましい。
【００７０】
電位センサ４１の検出電極部の長さ、即ち感光ドラム１の主走査方向におけるワイヤ４２ａの長さは、検出する信号の強度を左右する。長くすると信号強度は増大するが、ワイヤ４２ａの直線性や平行性が低下し易く、分解能の低下につながりやすい。このため、ワイヤの長さは０．２〜１０ｍｍの範囲内であることが望ましい。
【００７１】
ワイヤ４２ａは、測定する感光ドラム１の表面に対して平行、かつ感光ドラム１の回転方向に対して垂直になるように配置される。電位センサ４１の検出分解能は、電位センサ４１の検出電極部の直線性及び平行性に対する依存性が強い。検出電極部の直線性及び測定面に対する平行性は、検出電極幅の３００％以内、感光ドラム１の回転方向に垂直方向との平行性は検出電極幅の３００％以内が好ましい。
【００７２】
また、図５を参照して電位センサ３０について説明したように、ワイヤ４２ａと感光ドラム１との対向間隔は、信号強度及び静電像の電位を検知する解像度に直接関係している。分離爪４０と感光ドラム１との間隔が５０μｍ以上離間すると、薄紙の分離性能が損なわれるので、ワイヤ４２ａの位置では１０μｍの距離変化を検知することが必要である。
【００７３】
実施例１では、ワイヤ径は１００μｍ、感光ドラム１の主走査方向におけるワイヤ長さは２．５ｍｍ、ワイヤと感光ドラム１との対向間隔は１５０μｍである。
【００７４】
信号処理回路１２０は、増幅回路１２１によって電位センサ４１の電圧信号を増幅して、感光ドラム１の表面の静電像の電位分布の微分波形に相当するアナログ電圧信号を出力する。アナログ処理回路１２２は、増幅されたアナログ電圧信号の正負のピーク電圧ＶＰ１、ＶＰ２を検出して、出力回路１２３、１２４でＡ/Ｄ変換（数値化）したデータを制御部１１０に送出する。制御部１１０は、正負のピーク電圧値ＶＰ１、ＶＰ２を取り込んで、静電像のエッジの電位分布の傾きを評価する。
【００７５】
図７の（ａ）に示すように、電位センサ４１は、特許文献２、３に示される電位センサと同様に、主走査方向のワイヤ４２ａを、感光ドラム１から所定間隔を隔てて保持して、感光ドラム１の微小領域における電位変化を検出する。電位センサ４１と感光ドラム１の表面との間に相対移動が生じたとき、表面電位の変化量をｄＶ、相対移動速度をｄｘ／ｄｔとすると、電位センサ１には次式の誘導電流が発生する。
ｄＶ／ｄｔ  ＝  （ｄＶ／ｄｘ）・（ｄｘ／ｄｔ）
【００７６】
電位センサ４１によって検出される信号、即ち、誘導電流は、上述のように相対移動速度ｄｘ／ｄｔに比例しているため、感光ドラム１の周速度を速くすることで、信号強度が増大し、ＳＮの良い信号を得ることができる。
【００７７】
しかし、速くし過ぎると接続している信号処理回路（１２０：図６）の回路要素等に起因する時定数の影響により、かえってＳ／Ｎが悪くなる場合がある。このため、相対移動速度は１０〜１００００ｍｍ／ｓｅｃの範囲内であることが好ましい。
【００７８】
また、ワイヤ４２ａと感光ドラム１の表面との対向間隔の設定値は、電位センサ４１の出力に影響を与える。走査線レベルで静電像の電位分布を測定するためには、対向間隔は小さい方が好ましい。しかし、対向間隔を小さくし過ぎると、ワイヤ４２ａと感光ドラム１との間に放電が起こって電界が乱れる場合が生じる。このため、対向間隔は１０〜３００μｍの範囲内であることが好ましい。
【００７９】
また、ワイヤ４２ａと感光ドラム１との間には、ある程度の距離δが必要となる。分離爪４０の先端には、感光ドラム１との接触摩耗軽減の為に摩擦抵抗の低いコート処理をしているのが一般的である。このようなコート処理は、感光ドラム１上の転写残トナーが分離爪４０の先端に付着しにくくする効果も得られるし、記録材Ｐの先端が分離爪４０に接触した際、抵抗なくスムーズに通過する効果も得られる。
【００８０】
以上の理由から、先端のコート処理部分をなるべく隠さない程度に距離δは設定する必要があり、ゼロは望ましくない。本実施例では、実際の通紙状態等を鑑みて、距離δを２ｍｍに設定している。
【００８１】
図７の（ａ）に示すように、転写ローラ５には、電源Ｄ１からトナーの帯電極性とは逆極性である正極性の直流電圧が印加される。記録剤Ｐの先頭が転写部Ｔ１に差し掛かって記録材Ｐが突入したときのインピーダンス変化によって、一瞬だけ転写ローラ５の表面電圧が高くなる。このため、感光ドラム１の部分Ｂには、（ｂ）に示すような、主走査方向に連続した表面電位の正極性のピーク（試験静電像１ｘ）が書き込まれる。
【００８２】
試験静電像１ｘは、図５に示す電位センサ３０が試験静電像１ｓを検出する場合と同様に、分離爪４０に取り付けた電位センサ４１によって検出される。感光ドラム１の回転に伴って通過する試験静電像１ｘに応答して、ワイヤ４２ａに誘起される誘導電圧が接続配線部４２ｂから取り出される。
【００８３】
感光ドラム１上に誘起された電荷分布を電位センサ４１で静電誘導させ、電荷分布の変化した部分で誘導電流が発生するため、感光ドラム１上の電位変化を試験静電像１ｘの微分波形として検出する。
【００８４】
図８の（ａ）、（ｂ）に示すように、感光ドラム１の表面の電位波形に応答して、電位センサ（４１：図６）により試験静電像の電位分布の微分波形が測定される。出力される微分波形は、感光ドラム１上の表面電位の変化を誘導電流として検知している。信号強度の最も大きな部分は、ある瞬間において最も電位変化の大きい部分の変化率、即ち微分波形のある瞬間における傾きの最大値を示している。
【００８５】
図８の（ｂ）に示すように、トナーが分離爪４０に付着した場合、分離爪４０の先端にトナー溜まりが発生してしまう。トナー溜まりが進行すると、感光ドラム１と分離爪４０間のギャップがトナーによって広くなってくる。すると、図８の（ａ）に示すトナー溜まりが発生していない場合と比較して、試験静電像１ｘは同じでも、出力波形が歪んで出力信号が小さくなる。
【００８６】
これは、電位センサ４１は、特開平１１−１８３５４２に記載される電位センサと同様に、測定物と検出電極部との対向間隔が変化すると、静電誘導して発生する誘導電流が変化するためである。従来の電位計では、大面積の電極を非接触で対向させて誘導電流を測定していたために、検出される静電像の電位分布は、広領域における電位の平均値となり、測定物との距離が微小に変化しても、出力信号にはあまり変化が見られなかった。
【００８７】
このメカニズムを利用して、トナー溜まりがない時の検出信号とトナー溜まりが生じた時の検出信号を比較することで、感光ドラム１と分離爪４０との間の微小な間隔を検出して、トナー溜まりの量の変化を検知する。
【００８８】
図６を参照して図９に示すように、制御部１１０は、分離爪カウンタのカウントが１のとき（Ｓ１２のＹＥＳ）、電位センサ４１を用いて試験静電像１ｘのピーク値を測定する。そして、測定したピーク値を基準値Ａとして保持する（Ｓ１３）。
【００８９】
図６を参照して図１０に示すように、画像形成装置の設置直後又は分離爪の清掃・交換が行われた後に（Ｓ３１のＹＥＳ）、ソフトでカウントしている分離爪カウンタ（画像形成回数）の値を、ゼロにしておく（Ｓ３４）。
【００９０】
図６を参照して図９に示すように、その後、画像形成回数がある規定数（１０００枚）に達するごとに（Ｓ１５のＹＥＳ）、電位センサ４１を用いて試験静電像１ｘのピーク値を測定する（Ｓ１６）。そして、測定したピーク値を測定値Ｂとする。
【００９１】
制御部１１０は、測定値Ｂ／基準値Ａ×１００＝出力信号変化率（％）を求め、トナーが堆積して落下する危険のあるしきい値（８０％）を下回った場合（Ｓ１８のＹＥＳ）は、もう２回連続でピーク値の測定を行なう（Ｓ１９）。
【００９２】
制御部１１０は、さらに２回連続でしきい値を下まわった時（Ｓ２１のＹＥＳ）、操作パネル１０８の液晶画面に分離爪の清掃や交換を促す警告を発する（Ｓ２２）。
【００９３】
以上の制御を画像形成が終了する（Ｓ１１のＹＥＳ）まで繰り返す。
【００９４】
図６を参照して図１０に示すように、電源投入時にも電位センサ４１を用いて試験静電像１ｘを測定するタイミングが設定される。
【００９５】
第一のケースは、画像形成装置の電源を入れて定着器温度１００℃以下の場合（Ｓ３３のＹＥＳ）は、必ず電位センサ４１を用いて試験静電像１ｘを測定する。これは定着装置（８：図１）の温度が低い時は画像形成装置の使用開始状態、すなわち朝一番の状態であると判断して、規定数（１０００枚）に達する以前にトナー落下が発生することのないように、その間の補正用として実施している。
【００９６】
第二のケースは、紙詰まりして画像形成動作が止まった場合（Ｓ３２のＹＥＳ）に、必ず電位センサ４１を用いて試験静電像１ｘを測定する。紙詰まりが起こった場合は、記録材に転写されなかったトナー像が感光ドラム１上に多量に残っていることが多く、再度回転した時に、分離爪４０に多量にトナーが付着することがある。そうすると、すぐにでもトナー付着量が落下の飽和量に達することが考えられるので、このケースも必ず測定を行う。
【００９７】
第三のケースは、図９を参照して説明したように、画像形成回数が規定数（定期メンテナンス回数）に達した場合である。これは想定している測定のタイミングで、任意に決定して構わない。今回の実施例１では、１０００回の画像形成回数毎に測定を行った。
【００９８】
＜実施例２＞
図１１は実施例２の分離爪の説明図、図１２は実施例２の制御のフローチャートである。
【００９９】
図１１に示すように、実施例２では、分離爪４０に、現像スリーブ（４ｓ）と同様に、電源Ｄ５からＡＣ＋ＤＣの振動電圧を印加し、特にＤＣ成分はトナーとは逆極性にすることで、分離爪４０へのトナー付着量を低減する。これは、画像形成動作中、分離爪４０に振動電圧を印加することで、付着した余剰トナーを感光ドラム１へ戻すための制御である。
【０１００】
しかし、電圧印加を行う場合、電圧が先端まで導通するように、分離爪４０に導電性を有する導電性材料を使用する必要がある。その場合、感光ドラム１と電位センサの間に分離爪の導電性材料が配置されると、分離爪が導電性材料がシールドの役目をしてしまう。結果、電位センサに誘導電流が励起しにくくなって、試験静電像１ｘの検出信号を正しく捕らえることができない。そこで、実施例２では、図３を参照して説明した電位センサ３０を、分離爪４０の上面へ固定配置することで、この課題を解決している。
【０１０１】
また、別の課題として、電位センサ３０の測定時に電源Ｄ５から分離爪４０に振動電圧を印加してしまうと、試験静電像１ｘの検出信号にノイズが載ってしまい、感光ドラム１との正確な対向間隔を測定できなくなる。
【０１０２】
図１２に示すように、そこで、実施例２では、電圧が印加された状態から（Ｓ４１のＹＥＳ）、電位センサ３０による分離爪４０の対向間隔測定を行う際は、必ず分離爪４０の電圧印加をオフする（Ｓ４２）。そして、測定（Ｓ４３）後に電圧を戻す（Ｓ４４）。一方、起動時のように、電圧が印加される前（Ｓ４１のＮＯ）であれば、そのまま分離爪４０の対向間隔測定を行う（Ｓ４８）。
【０１０３】
制御部１１０は、実施例１と同様に、電位センサ３０で検出されたピーク電圧が基準値から２０％以上低下している場合に、分離爪のた状態その場合、電位センサ測定を行うシーケンスは図１１のように変更される。
【０１０４】
＜実施例３＞
図１３は画像流れの防止制御の説明図、図１４は実施例３の制御のフローチャートである。
【０１０５】
実施例３では、画像流れの防止制御に用いる電位センサ（３０：図１）の当接状態を判断する。
【０１０６】
図２に示すように、露光装置３を用いて、感光ドラム１の帯電させた表面に回転方向で３ドット相当の幅１２７μｍの試験静電像１ｓが書き込まれ、電位センサ３０を用いて試験静電像１ｓの電位分布の傾きが検出される。
【０１０７】
図５を参照して図１３の（ａ）に示すように、感光ドラム１の回転方向における表面電位分布に応答して、電位センサ３０からは図１３の（ｂ）に示すアナログ電圧出力が取り出される。出力のピーク値は、試験静電像１ｓのエッジの電位分布の傾きに対応している。
【０１０８】
ところで、感光ドラム１に水分が付着していると、表面抵抗が低下して、静電像のエッジで、帯電した暗部電位ＶＤと露光した明部電位ＶＬとの間に漏電が発生する。そして、露光位置から現像位置へ達するまでに漏電が進行して、静電像のエッジの電位分布の傾きが緩いものとなって、電位分布の高さも低くなってしまう。その結果、現像されたトナー像の幅が狭くなると同時に濃度が低くなって、線画像や文字画像がかすれてしまう画像流れという画像不良が発生する。
【０１０９】
図１に示すように、画像流れは、画像形成を待機させて感光ドラム１を回転させ、クリーニングブレード６ｂで感光ドラム１の表面を摩擦することにより、水分を蒸発させて表面抵抗を回復させることにより防止できる。
【０１１０】
このため、実施例３では、電位センサ３０を用いて、試験静電像１ｓのエッジの電位分布の傾きを評価する。そして、電位分布の傾きが所定水準に回復した段階、すなわち電位センサ３０の出力信号のピーク値が基準値の所定割合まで回復した段階で画像形成の待機を解除している。
【０１１１】
従って、電位センサ３０の先端にトナーが付着して感光ドラム１の表面から離間すると、電位センサ３０の出力信号のピーク値が低下するので、感光ドラム１の表面抵抗が回復してからも画像形成の待機が継続されてしまう。このため、画像形成の開始が必要以上に遅れたり、いつまで待っても画像形成が開始されなかったりする。
【０１１２】
このため、実施例２では、電位センサ３０の先端の当接状態が正常であることを確認した後に画像形成装置１００を停止させて、次回の試験静電像１ｓの測定時備えさせている。
【０１１３】
図５を参照して図１４に示すように、制御部１１０は、画像形成ジョブを受信すると前回転を開始する（Ｓ５１）。感光ドラム１に試験静電像１ｓを書き込んで電位センサ３０により検出し（Ｓ５２）、検出信号のピーク高さを感光ドラム１の新品状態で測定したピーク高さの基準値に比較する（Ｓ５３）。そして、基準値の８５％以下の場合（Ｓ５４のＮＯ）、感光ドラム１の前回転をさらに１０回行った（Ｓ６２）後に、感光ドラム１に試験静電像１ｓを書き込んで、電位センサ３０により再度検出する（Ｓ５２）。
【０１１４】
制御部１１０は、検出信号のピーク高さが基準値に達するまで前回転を行うと（Ｓ５４のＹＥＳ）、画像形成の待機を解除して、必要な枚数の画像形成を実行する（Ｓ５５）。
【０１１５】
制御部１１０は、必要な画像形成が終了すると、後回転を開始し（Ｓ５６）、感光ドラム１に試験静電像１ｓを書き込んで電位センサ３０により検出し（Ｓ５７）、検出信号のピーク高さを基準値に比較する（Ｓ５８）。
【０１１６】
そして、ピーク高さが基準値の５０％以下の場合（Ｓ５９のＹＥＳ）は、操作パネル１０８の液晶画面に電位センサ３０の清掃や交換を促す警告を発する（Ｓ６０）。画像流れを判断する過程で、基準値の８５％以上を確認してさらに画像形成の回転を追加してクリーニングブレード（６ｂ：図１）による表面抵抗を回復させているので、ピーク高さの低下は、先端の当接状態の異常によるものと判断する。
【０１１７】
＜実施例４＞
実施例１、２では、転写部Ｔ１に記録材Ｐが進入した際の放電／電荷注入に伴う試験静電像１ｓの電位分布を測定した。しかし、実施例１、２でも、実施例３と同様に露光装置３を用いて非画像形成時に試験静電像１ｓを形成して、電位センサ４１により測定してもよい。この場合、電源Ｄ１をＯＦＦして転写ローラ５をフロート状態とすることで、試験静電像１ｓを損なうことなく転写部Ｔ１を通過させて、電位センサ４１へ到達させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】電位センサを取り付けた画像形成装置の構成の説明図である。
【図２】分離爪及び電位センサの当接状態の説明図である。
【図３】電位センサの製造方法の説明図である。
【図４】電極パターンの説明図である。
【図５】電位センサの出力回路の説明図である。
【図６】電位センサを取り付けた分離爪の斜視図である。
【図７】試験静電像の書き込みの説明図である。
【図８】試験静電像の検出信号の説明図である。
【図９】実施例１における画像形成中の制御のフローチャートである。
【図１０】起動時の制御のフローチャートである。
【図１１】実施例２の分離爪の説明図である。
【図１２】実施例２の制御のフローチャートである。
【図１３】画像流れの防止制御の説明図である。
【図１４】実施例３の制御のフローチャートである。
【符号の説明】
【０１１９】
１  感光ドラム
２  帯電装置
３  露光装置
４  現像装置
５  転写ローラ
６  クリーニング装置
８  定着装置
３０、４１  電位センサ
３１  基板フィルム層
３２  薄膜電極層
３２ａ、４２ａ  検出電極部
３２ｂ、４２ｂ  接続配線部
３４  第１接着層
３５  フィルム層
３６  第２接着層
４０  分離爪
１００  画像形成装置
１０８  操作パネル
１１０  制御部
１２０  信号処理回路
【図１】
2010060760.tif 000003
【図２】
2010060760.tif 000004
【図３】
2010060760.tif 000005
【図４】
2010060760.tif 000006
【図５】
2010060760.tif 000007
【図６】
2010060760.tif 000008
【図７】
2010060760.tif 000009
【図８】
2010060760.tif 000010
【図９】
2010060760.tif 000011
【図１０】
2010060760.tif 000012
【図１１】
2010060760.tif 000013
【図１２】
2010060760.tif 000014
【図１３】
2010060760.tif 000015
【図１４】
2010060760.tif 000016