(57)【要約】【課題】複数本のワイヤを備えたコロナ放電式の帯電器において、１本のワイヤの振動に起因する電流振動の振幅を越えた電流振幅の変化を捉えることで汚れを検知する。【解決手段】複数本のワイヤ１２２およびグリッド１２３を備えた帯電器１２と、帯電器１２に流れる電流を監視する監視部４１１およびその電流の振動の振幅が予め定められた閾値を下回った場合にワイヤ１２２の汚れを警告する警告部４２１を備えた検知器とを有する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに平行に張架されて電力の印加を受けコロナ放電により被帯電体を帯電させる複数本のワイヤと、該複数本のワイヤと前記被帯電体との間に配置され、電圧制御により該被帯電体の帯電量を制御するグリッドとを備えた帯電器、および
前記帯電器に流れる電流を監視する監視部と、該電流の振動の振幅が予め定められた閾値を下回った場合に前記ワイヤの汚れを警告する警告部とを備えた検知器を有することを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記監視部が、前記グリッドに流れる電流を監視することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記監視部が、前記ワイヤに流れる電流と前記グリッドに流れる電流との差分の電流を監視することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置。
【請求項４】
前記警告部が、前記監視部が監視している電流の、前記複数本のワイヤに汚れが付着していない時点における振動の振幅未満の値であって、かつ、該複数本のワイヤのうちの１本のワイヤ以外のワイヤの振動を停止させたときの電流振動の振幅を超える値の閾値を採用し、該振幅が該閾値を下回った場合に該ワイヤの汚れを警告することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の帯電装置。
【請求項５】
互いに平行に張架されて電力の印加を受けコロナ放電により被帯電体を帯電させる複数本のワイヤと、該複数本のワイヤと該被帯電体との間に配置され、電圧制御により該被帯電体の帯電量を制御するグリッドとを備えた帯電器に流れる電流を監視する監視部、および
前記電流の振動の振幅が予め定められた閾値を下回った場合に前記ワイヤの汚れを警告する警告部を備えたことを特徴とする汚れ検知装置。
【請求項６】
回転しながら帯電、露光、および現像の過程を経てトナー像を保持し、該トナー像を被転写体上に転写する像保持部材と、
前記像保持部材を前記被帯電体とする請求項１から４ののうちのいずれか１項に記載の帯電装置と、
用紙を搬送する搬送装置と、
前記像保持部材上に形成されたトナー像を搬送されてきた用紙上に転写する転写装置と、
用紙上に転写されたトナー像を該用紙上に定着させる定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電装置、汚れ検知装置、および画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
コロナ放電を利用して感光体等の被帯電体を帯電させる帯電器が知られている。帯電器が汚れると帯電不良が生じて画質欠陥が発生するおそれがあり、帯電器の汚れ検知方法が種々提案されている。
【０００３】
特許文献１には、感光体の回転数が閾値を越えたら、帯電器を清掃することが提案されている。
【０００４】
また、特許文献２には、飛散トナー検知センサを備え、飛散トナー量が所定量を越えたら帯電器を清掃することが提案されている。
【０００５】
また、特許文献３には、グリッドからの帰還電流値を検出して、その時間変化率が閾値を越えたら帯電器の清掃あるいは交換を促すことが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１０５１６２号公報
【特許文献２】特開２００７−１５６１９９号公報
【特許文献３】特開２００５−１０７２００号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、複数本のワイヤを備えた帯電器において、１本のワイヤの振動に起因する電流振動の振幅を越えた電流振幅の変化を捉えることで汚れを検知する帯電装置、汚れ検知装置、および画像形成装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１は、
互いに平行に張架されて電力の印加を受けコロナ放電により被帯電体を帯電させる複数本のワイヤと、該複数本のワイヤと該被帯電体との間に配置され、電圧制御により該被帯電体の帯電量を制御するグリッドとを備えた帯電器、および、
前記帯電器に流れる電流を監視する監視部と、該電流の振動の振幅が予め定められた閾値を下回った場合に前記ワイヤの汚れを警告する警告部とを備えた検知器とを有することを特徴とする帯電装置である。
【０００９】
請求項２は、前記監視部が、前記グリッドに流れる電流を監視することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。
【００１０】
請求項３は、前記監視部が、前記ワイヤに流れる電流と前記グリッドに流れる電流との差分の電流を監視することを特徴とする請求項１に記載の帯電装置である。
【００１１】
請求項４は、前記警告部が、前記監視部が監視している電流の、前記複数本のワイヤに汚れが付着していない時点における振動の振幅未満の値であって、かつ、該複数本のワイヤのうちの１本のワイヤ以外のワイヤの振動を停止させたときの電流振動の振幅を超える値の閾値を採用し、該振幅が該閾値を下回った場合に該ワイヤの汚れを警告することを特徴とする請求項１から３のうちのいずれか１項に記載の帯電装置である。
【００１２】
請求項５は、
互いに平行に張架されて電力の印加を受けコロナ放電により被帯電体を帯電させる複数本のワイヤと、該複数本のワイヤと該被帯電体との間に配置され、電圧制御により該被帯電体の帯電量を制御するグリッドとを備えた帯電器に流れる電流を監視する監視部、および
前記電流の振動の振幅が予め定められた閾値を下回った場合に前記ワイヤの汚れを警告する警告部を備えたことを特徴とする汚れ検知装置である。
【００１３】
請求項６は、
回転しながら帯電、露光、および現像の過程を経てトナー像を保持し、該トナー像を被転写体上に転写する像保持部材と、
前記像保持部材を前記被帯電体とする請求項１から４ののうちのいずれか１項に記載の帯電装置と、
用紙を搬送する搬送装置と、
前記像保持部材上に形成されたトナー像を搬送されてきた用紙上に転写する転写装置と、
用紙上に転写されたトナー像を該用紙上に定着させる定着装置とを備えたことを特徴とする画像形成装置である。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１の帯電装置、請求項５の汚れ検知装置、および請求項６の画像形成装置によれば、１本のワイヤの振動に起因する電流振動の振幅を越えた電流振幅の変化を捉えることで汚れを検知することができる。
【００１５】
請求項２の帯電装置によれば、像保持体の充電電流の振動振幅を算出する請求項３と比べ、演算が容易である。
【００１６】
請求項３の帯電装置によれば、像保持体の充電電流の振動振幅をモニタすることができる。
【００１７】
請求項４の帯電装置によれば、汚れの確実な検知が行われる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の一実施形態としての画像形成装置の模式図である。
【図２】図１に示した画像形成装置における帯電器の汚れ検知システムの模式図である。
【図３】うなりの現象の実験結果の一例を示した図である。
【図４】閾値の決定方法に一例を示した図である。
【図５】帯電動作実行時における制御部での監視フローを示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
【００２０】
図１は、本発明の一実施形態としての画像形成装置の模式図である。この図１に示す画像形成装置１００は、本発明の帯電装置の一実施形態および本発明の汚れ検知装置の一実施形態を内包している。
【００２１】
この画像形成装置１００は、給紙部１１０と、画像形成部１２０と、巻取部１３０とを有する。
【００２２】
給紙部１１０には、ロール状に巻回された長尺のロール紙Ｐ１が装着されている。この給紙部１１０に装着されているロール紙Ｐ１は、不図示の駆動源によるロール軸１１１の矢印Ａの向きへの回転と送出ロール１１２の回転により、画像形成部１２０に向けて矢印Ｘ１の向きに連続紙Ｐとして送り出される。
【００２３】
画像形成部１２０では、矢印Ｘ１の向きに送り込まれてきた連続紙Ｐを搬送部材１２１により矢印Ｘ２の向きに搬送し、その間に、その連続紙Ｐ上に画像を形成する。
【００２４】
この画像が形成された連続紙Ｐは、矢印Ｘ３の向きに巻取部１３０に送り込まれ、速度差吸収のためのバッファ１３２を経由して、不図示の駆動源により矢印Ｂの向きに回転駆動されるロール軸１３１の周りにロール紙Ｐ２として巻き取られる。
【００２５】
画像形成部１２０には、それぞれが矢印Ｙの向きに回転する４つの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋが備えられている。ここで、Ｙ，Ｍ，Ｃ，Ｋは、イエロー、マゼンタ、シアン、黒の各色を意味している。それら４つの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ上には、以下に説明するトナー像形成プロセスを経て各色のトナーによる各トナー像が形成される。以下では、各色に共通な説明においては、色の区別を表わすＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号は省略する。
【００２６】
各像保持体１１の周りには、各帯電器１２および各現像器１３が備えられている。各帯電器１２は各像保持体１１を帯電する。また、各現像器１３は各像保持体１１上に形成された静電潜像を各色のトナーで現像する。さらに、それら４つの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋの上部には、露光器１４が備えられている。この露光器１４からは、各像保持体１１に向けて、各色に応じた画像データで変調された各露光光１４１が照射される。そして、各像保持体１１上には、各帯電器１２による帯電、露光器１４からの各露光光１４１の照射による静電潜像の形成、各現像器１３による現像により、各色のトナー像が形成され、各像保持体１１は、形成された各色のトナー像を一時的に保持する。
【００２７】
また、この画像形成部１２０には、中間転写ベルト２１が備えられている。この中間転写ベルト２１は、複数のロール２２に支持されて、４つの像保持体１１に沿う経路を通って矢印Ｚの向きに循環移動する無端のベルトである。
【００２８】
各像保持体１１との間に中間転写ベルト２１を挟んだ各位置に、各１次転写ロール２３が備えられている。そして、各像保持体１１上に一時的に保持された各トナー像は、各１次転写ロール２３の作用により、中間転写ベルト２１上に転写される。中間転写ベルト２１上に転写されたトナー像は、その中間転写ベルト２１によって矢印Ｚの向きに運ばれ、２次転写ロール２４の作用により連続紙Ｐ上に転写される。
【００２９】
連続紙Ｐ上に転写されたトナー像は、連続紙Ｐに運ばれて矢印Ｘ２の向きに進み、定着器３０を構成する加熱ロール３１と加圧ロール３２とに挟まれて加熱および加圧を受け、そのトナー像が連続紙Ｐ上に定着される。これにより、連続紙Ｐ上には、定着トナー像からなる画像が形成される。この画像が形成された連続紙Ｐは、前述の通り、巻取部１３０に送り込まれて巻き取られ、ロール紙Ｐ２となる。
【００３０】
この画像形成装置１００にはさらに、制御部４１と操作表示部４２が備えられている。制御部４１は、この画像形成装置１００における上述の画像形成プロセスを実現するための制御全般を担っている。また、この制御部４１は、外部装置から送信されてきた画像データを含む印刷指示を受信して一時的に蓄え、その画像データに基づいて露光器１４を制御し、露光器１４に、その画像データに応じた露光光１４１を生成させる。
【００３１】
また、操作表示部４２は、ユーザによる操作を受け付けて、そのユーザ操作を制御部４１に伝える役割と、この画像形成装置１００に関する様々なメッセージを表示する役割を担っている。制御部４１は、操作表示部４２から伝えられてきたユーザ操作に応じた動作が実行されるように、この画像形成装置１００を制御する。また、制御部４１は、この画像形成装置１００に関する様々なメッセージをユーザに伝えるためにそのメッセージを操作表示部４２に表示させる。
【００３２】
ここで、本実施形態の特徴は帯電器１２の汚れ検知システムにあり、以下、この点について説明する。
【００３３】
図２は、図１に示した画像形成装置における帯電器の汚れ検知システムの模式図である。図１には４つの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋと４つの帯電器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋが示されているが、これらの像保持体１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋはいずれも同一の構成であり、また帯電器１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋも同一の構成であり、この図２では、色を表わすＹ，Ｍ，Ｃ，Ｋの符号は省略する。
【００３４】
図２には、図１にも示した像保持体１１、帯電器１２、制御部４１、および操作表示部４２に加え、図１では図示を省略した電源４３が示されている。ただし、ここでは、制御部４１および操作表示部４２については、帯電器１２の汚れ検知システムとしての機能についてのみ、図示および説明を行なう。
【００３５】
帯電器１２には、ケース１２１内に複数本（ここに示す例では２本）のワイヤ１２２が、この図２の紙面に垂直な方向に張架されている。また、このケース１２１は、像保持体１１側を向いた下面に窓が開いていて、その窓には、多孔の電極であるグリッド１２３が備えられている。
【００３６】
２本のワイヤ１２２には、電源４３を構成している定電流源４３１から放電用の電力が供給される。この放電用の電力は定電流であり、ここではこれを「放電電流Ｉｗ」と称する。２本のワイヤ１２２は、定電流源４３１からの放電用の電力の供給を受けるとコロナ放電を生じ、放電された電荷により像保持体１１を帯電させる。ただし、グリッド１２３には、制御電圧源４３２から制御電圧が印加されていて、ワイヤ１２２で発生した電荷のうちの、グリッド１２３に印加されている制御電圧に応じた一部の電荷は、帰還電流Ｉｆとして電源４３に戻る。そして、像保持体１１は、ワイヤ１２２に流れ込んだ放電電流Ｉｗからグリッド１２３に捕捉された電荷による帰還電流Ｉｆを差し引いた残りの電荷によって帯電される。
【００３７】
ここで、図２に示すようなワイヤ１２２とグリッド１２３を備えたスコロトロンタイプの帯電器の場合、ワイヤが１本のみの帯電器であっても、放電中はワイヤが自励振動することが知られている。ワイヤは片側が固定され、もう片側がスプリングにより張架される構造が一般的であるが、この構造であっても、あるいは両端が固定された構造であっても、自励振動が生じる。これは、ワイヤの、主に中央部が、ワイヤとグリッドとの間の電界による力で引っ張られることに起因している。この自励振動の周波数は、ワイヤの長さや張力や重量等で決まり、同じ型式の帯電器の場合、多少の部材バラつきで微妙に変化するするものの、ほぼ一定の周波数となる。
【００３８】
次に、図２に示すように、ワイヤが複数本（ここでは２本）備えられている場合について説明する。この場合、固有周波数が互いに僅かに異なる複数本（２本）のワイヤの自励振動が相互に干渉しあって‘うなり’が発生する。このうなりの振幅は、ワイヤが１本の時の振幅と比べ、かなり大きな振幅である。ところが、ワイヤに塵埃等が付着すると、ワイヤの固有周波数がずれ、うなりの発生が抑えられる。帯電不良を生じさせる恐れのある程度の大きさの塵埃であれば、このうなりが明らかに抑制される。本実施形態は、このうなりの現象を利用して、ワイヤ１２２の汚れを検知するものである。
【００３９】
図３は、うなりの現象の実験結果の一例を示した図である。この図３の横軸ｔは時間、縦軸Ｉｗ−Ｉｆは電流値を表わしている。ここでは、電流振動を観測することによって、ワイヤ１２２の振動を観測している。
【００４０】
ここでは、２本のワイヤ１２２のうちの１本のワイヤ１２２ａを押さえて振動を制止しておき、その状態で時刻ｔ１に、帯電器１２を稼働させる。すなわち、時刻ｔ１に帯電器１２に放電電力および制御電圧を印加する。そして、時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間は、１本のワイヤ１２２ａを押さえたままにしておき、時刻ｔ２においてワイヤ１２２ａを解放してワイヤ１２２が２本とも自由に自励振動できる状態とする。その状態を時刻ｔ３まで維持し、時刻ｔ３において２本のワイヤ１２２のうちのもう１本のワイヤ１２２ｂを押さえる。そして時刻ｔ４において、帯電器１２を停止させる。２本のワイヤ１２２を解放している時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間は、いずれか１本のワイヤ１２２（ワイヤ１２２ａあるいはワイヤ１２２ｂ）を押さえた場合と比べ、電流値が大きな振幅で振動し、かつ‘うなり’が生じている。この電流値の振動の振幅は、ワイヤ１２２の振動の振幅を表わしている。
【００４１】
図２に戻って説明を続ける。
【００４２】
電源４３には、帰還電流Ｉｆを測定する電流計４３３が備えられている。この電流計４３３での電流測定値はリアルタイムで制御部４１に伝えられる。また、この電源４３は、制御部４１による制御の下で動作しており、放電電流Ｉｗの電流値も制御部４１に伝えられる。
【００４３】
制御部４１には、帯電器１２に流れる電流を監視する監視部４１１が設けられている。この監視部４１１で監視する電流は帰還電流Ｉｆであってもよく、放電電流Ｉｗから帰還電流Ｉｆを引いた差分の電流Ｉｗ−Ｉｆであってもよい。差分の電流Ｉｗ−Ｉｆは、像保持体１１の帯電に関係していて、差分の電流Ｉｗ−Ｉｆを監視することによって、像保持体１１に流れる電流（電荷）の振動を検知することができる。ただし、放電電流Ｉｗは定電流なので、帰還電流Ｉｆを検知してもよい。そして、その監視対象の電流の振動の振幅が予め定められた閾値を下回った場合に、操作表示部４２に対し警告のメッセージを表示するように指示を出す。この警告メッセージは、帯電器１２のワイヤ１２２が汚れていることのメッセージである。表示操作部４２には警告部４２１が設けられていて、監視部４１１から警告メッセージ表示の指示があると、その警告メッセージを表示する。本実施形態では、制御部４１（監視部４１１）と表示制御部４２（警告部４２１）との組み合わせが、本発明にいう検知器に一例に相当する。
【００４４】
図４は、閾値の決定方法に一例を示した図である。この図４は作業手順を示したものであって、図１に示す画像形成装置１００内で実行される動作を示したものではない。ここで決定される閾値は、ワイヤ１２２に汚れが付着しているか否かを判定するための閾値である。
【００４５】
ここでは、図２に示す２本のワイヤ１２２のうちの１本のワイヤ１２２ａを、振動が抑えられるように押える（スッテップＳ０１）。そして、帯電器１２を稼働させて電流振動の振幅を測定する（ステップＳ０２）。ここで測定される振幅は、図３における時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間の振幅である。このステップＳ０２での測定により得られた測定値１を記録しておく（ステップＳ３）。
【００４６】
次に押えておいた１本のワイヤ１２２ａを解放する（ステップＳ０４）。これにより、２本のワイヤ１２２ａ，１２２ｂのいずれもが自励振動可能な状態となる。そして、その状態における振幅を測定する（ステップＳ０５）。ここで測定される振幅は、図３における時刻ｔ２〜時刻ｔ３の時間帯の振幅である。このステップＳ０５における測定で得られた測定値２も記録しておく（ステップＳ０６）。
【００４７】
さらに次に、今度はもう１本のワイヤ１２２ｂを押えて（ステップＳ０７）、その状態における振幅を測定する（ステップＳ０８）。ここで測定される振幅は、図３における時刻ｔ３〜時刻ｔ４の期間における振幅である。このステップＳ０８における測定で得られた測定値３も記録しておく（ステップＳ０９）。
【００４８】
次に、ワイヤ１２２ｂを解放し（ステップＳ１０）、以上の測定で得られた３つの測定値１，２，３を用いて閾値を算出する（ステップＳ１１）。ここでは、この閾値の算出にあたり、うなりの生じている時間帯（図３における時刻ｔ２〜時刻ｔ３の間）に測定された測定値２と、１本のワイヤ（ワイヤ１２２ａあるいはワイヤ１２２ｂ）の振動が抑えられている時間帯（図３における時刻ｔ１〜時刻ｔ２の間および時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間）における測定により得られた２つの測定値１，３のうちの値が大きな測定値（図３に示す例では、時刻ｔ３〜時刻ｔ４の間）の測定により得られた測定値３との中間の値、すなわち、（測定値２＋測定値３）／２が算出される。
【００４９】
さらに、必要に応じて、このようにして算出された閾値を調整する（ステップＳ１２）。ステップＳ１１で算出した閾値は、うなりが生じていたときとうなりが止まったときとのちょうど中間の値であるが、ここでは、うなりが生じていたときやうなりが止まったときの振幅の時間的な変化の大小やノイズの大小等に応じてその閾値が調整される。ただし、この閾値は、ワイヤ１２２ａ，１２２ｂに汚れが付着していない時点（すなわち、ワイヤ１２２ａ，１２２ｂが２本とも自励振動してうなりが発生している時点）における電流振動の振幅未満の値であって、それらのワイヤ１２２ａ，１２２ｂのうちの１本のワイヤ以外のワイヤの振動を停止させたときの電流振動の振幅を超える値の範囲内で調整される。
【００５０】
そして、このようにして最終的に決定した閾値は、図２に示す制御部４１内に記憶させておく（ステップＳ１３）。この閾値は、ワイヤ１２２に汚れが付着しているか否かの判定の際に使用される。
【００５１】
図５は、帯電動作実行時における制御部での監視フローを示した図である。
【００５２】
ここでは、帯電器１２の電流振動の振幅が繰り返しモニタされ（ステップＳ２１）、その振幅が閾値を越えているか否かが判定される（ステップＳ２２）。この閾値は、図４を参照しながら説明したようにして決定して制御部４１に記憶しておいた閾値である。そして、振幅が閾値を下回ると操作表示部に警告メッセージを表示するように指示を出力する（ステップＳ２３）。
【００５３】
なお、ここでは、ワイヤ１２２を２本備えた帯電器１２について説明したが、３本以上のワイヤを備えた帯電器についても同様に、本発明を適用することができる。
【００５４】
また、ここでは、ワイヤ１２２の汚れが検知されると警告メッセージを表示することとしているが、帯電器に清掃機構を持たせておき、ワイヤの汚れが検知されたときに自動的に、あるいはユーザからの指示に応じて清掃を実行するように構成してもよい。
【００５５】
また、ここでは、本発明を図１に示した、連続紙Ｐ上に画像形成する画像形成装置１００に適用した例について説明したが、本発明は、カット紙上に画像を形成する画像形成装置にもそのまま適用することができる。
【００５６】
また、ここでは、本発明を、カラー画像を形成する画像形成装置に適用した例について説明したが、本発明は、モノクロ画像を形成する画像形成装置にもそのまま適用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１１，１１Ｙ，１１Ｍ，１１Ｃ，１１Ｋ  像保持体
１２，１２Ｙ，１２Ｍ，１２Ｃ，１２Ｋ  帯電器
１３Ｙ，１３Ｍ，１３Ｃ，１３Ｋ  現像器
１４    露光器
２１    中間転写ベルト
２３Ｙ，２３Ｍ，２３Ｃ，２３Ｋ  １次転写ロール
２４    ２次転写ロール
３０    定着器
４１制御部
４２操作表示部
４３電源
１２１ケース
１２２，１２２ａ，１２２ｂワイヤ
１２３グリッド
４１１監視部
４２１警告部
４３１定電流源
４３２制御電流源
４３３電流計
【図１】
2018138947.tif 000003
【図２】
2018138947.tif 000004
【図３】
2018138947.tif 000005
【図４】
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【図５】
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