(57)【要約】【課題】安価でシンプルな構造で、プローブへのトナーの付着を防止することができる表面電位センサと、それを具備する画像形成装置を得る。【解決手段】画像形成装置１０は、感光体１２を含む。感光体１２の周囲に、帯電器１４、露光器１６、表面電位センサ１８のプローブ２０、現像ユニット４０、転写ユニット４２、クリーニングユニット４４が配置される。プローブ２０内の検知電極で感光体１２の表面電位が検出され、感光体１２の帯電電位が制御される。プローブ２０は、感光体１２と同電位となるように制御されるが、現像ユニット４０の現像剤担持体が駆動しているときには、感光体１２の電位の値に関わらず、トナーの帯電電位と同極性となるように、プローブ２０に電圧が印加される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反転現像方式を用いた画像形成装置の感光体の表面電位を検知するための表面電位センサであって、
感光体に対向した開口部を有する導電性のケースと、前記ケースの内側において前記開口部に対向するように配置された前記感光体の表面電位を検出するための電極部とを含むプローブを有し、
前記感光体の電位の値に関わらず、前記プローブの下流側において前記感光体にトナーを含む現像剤を与えるための現像剤担持体が駆動中に常に前記プローブに前記トナーと同極性の電圧が印加されるようにした、表面電位センサ。
【請求項２】
前記感光体が高電位であるときに前記感光体と前記プローブとが同電位となるように前記プローブに電圧を印加するための高圧電源と、前記プローブで検出した前記感光体の電位を検出するための検出回路とを含み、前記検出回路で前記感光体の表面電位が約０Ｖであることを検出したときに前記高圧電源回路から前記プローブに電圧が印加されるようにした、請求項１に記載の表面電位センサ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の表面電位センサと感光体とを含み、前記プローブの開口部が前記感光体に対向するように配置された、画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、表面電位センサおよびそれを具備する画像形成装置に関し、特にたとえば、感光体の表面電位を検出するための表面電位センサと、それを具備する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
図４は、反転現像方式を用いた従来の画像形成装置における感光体と表面電位センサとの関係を示す図解図である。複写機の画像形成装置において、たとえばドラム状の回転する感光体１が用いられ、帯電器によって感光体１が一様に帯電させられる。そして、帯電した感光体１が原稿に対応した光で露光され、露光された部分の表面電位を低下させて、静電潜像が形成される。感光体１に近接して、表面電位センサのプローブ２が配置され、静電潜像が形成された感光体１の表面電位が検出される。検出された表面電位が帯電器にフィードバックされ、感光体１の表面電位が制御される。
【０００３】
感光体１には、現像ユニットによってトナーを含む現像剤が与えられ、トナー画像が形成される。反転現像方式においては、感光体１の表面電位と同極性となるようにトナーが帯電させられ、感光体１の表面電位が低下した部分にトナーが与えられる。感光体１に形成されたトナー画像は、用紙に転写され、用紙に転写されたトナー画像を定着させた後に、用紙が排紙トレイなどに排出される。感光体１の表面に残ったトナーは、クリーニングユニットで除去される。
【０００４】
ここで、プローブ２は、ステンレス鋼などの導電材料で形成されたケース３を含み、感光体１に対向する部分において、ケース３に開口部４が形成される。ケース３の内部には、開口部４に対向して検知電極が形成され、検知電極と開口部４との間に振動子５が形成される。また、図５に示すように、ケース３には、空気流入用パイプ６が形成され、ケース３内に空気が吹き込まれる。また、ケース３の開口部４近傍には、パイプ固定用ブロック７が形成され、ここにパイプ８が固定される。さらに、プローブ２には、高圧電源装置９が接続される。
【０００５】
このプローブ２においては、静電誘導により、開口部４および振動子５で切り取られた面積に対応して、感光体１の表面電荷と等価で逆極性の電荷が検知電極に誘起される。ここで、振動子５が開閉するように振動することにより、振動子５部分を通過する電気力線の量が変化し、検知電極に誘起する電荷の量も周期的に増減する。したがって、感光体１と検知電極との間でコンデンサが形成され、このコンデンサの容量が周期的に増減する可変コンデンサと等価に扱うことができる。そこで、検知電極を検知回路に接続してインピーダンス変換することにより、感光体１の表面電位に比例した交流出力を得ることができる。
【０００６】
ここで、検知回路の交流出力は、振動子５の振幅に比例する。つまり、振動子５の振幅安定性によって、センシング精度が左右される。そこで、検知回路の交流出力を整流して高圧増幅し、高圧電源装置９からプローブ２の基準電位にフィードバックして、プローブ２が感光体１と同電位となるように制御している。それにより、振動子５の振幅や感光体１とプローブ２との間隔に変動が生じた場合でも、それらの影響を受けることのない信頼性の高い被測定電位（フィードバック電位）を得ることができる。
【０００７】
ところが、現像ユニットから漏れ出したり、感光体１の表面から遊離したトナーがプローブ２の開口部４周辺に付着すると、トナーの帯電電位により電界が乱され、正確に感光体１の表面電位を検出できなくなる恐れがある。そこで、空気流入用パイプ６からケース３内に空気が吹き込まれ、開口部４からケース２内部に入り込んだトナーが排出される。また、パイプ８から空気を噴出すことにより、ケース３の開口部４周辺に付着したトナーが吹き飛ばされる（特許文献１参照）。
【０００８】
【特許文献１】実公平６−１８３６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、このような表面電位センサでは、プローブに空気を送り込むためのパイプが必要であり、感光体周辺における空気管などの部材の配置を考えると、スペース的に不利になる。また、プローブに空気を送り込むためのポンプが必要であり、その設置場所の確保やコストの面でもよい対策とは言えない。
【００１０】
それゆえに、この発明の主たる目的は、安価でシンプルな構造で、プローブへのトナーの付着を防止することができる表面電位センサと、それを具備する画像形成装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
この発明は、反転現像方式を用いた画像形成装置の感光体の表面電位を検知するための表面電位センサであって、感光体に対向した開口部を有する導電性のケースと、ケースの内側において開口部に対向するように配置された感光体の表面電位を検出するための電極部とを含むプローブを有し、感光体の電位の値に関わらず、プローブの下流側において感光体にトナーを含む現像剤を与えるための現像剤担持体が駆動中に常にプローブにトナーと同極性の電圧が印加されるようにした、表面電位センサである。
このような表面電位センサにおいて、感光体が高電位であるときに感光体とプローブとが同電位となるようにプローブに電圧を印加するための高圧電源と、プローブで検出した感光体の電位を検出するための検出回路とを含み、検出回路で感光体の表面電位が約０Ｖであることを検出したときに高圧電源回路からプローブに電圧が印加されるようにすることができる。
また、この発明は、上述のいずれかの表面電位センサと感光体とを含み、プローブの開口部が感光体に対向するように配置された、画像形成装置である。
【００１２】
感光体の表面電位を検出している間は、プローブに感光体と同電位が印加されているため、感光体と同極性となるように帯電したトナーはプローブに付着しない。現像剤担持体が駆動して感光体の静電潜像に現像剤が与えられているときには、感光体の電位の値に関わらず、トナーと同極性の電圧がプローブに印加されることにより、現像剤担持体から漏れたトナーがプローブに付着することが防止される。
また、現像剤担持体が駆動していないときでも、感光体の表面電位が約０Ｖであることが検出されたとき、感光体と同電位となるように制御されているプローブの電位が０Ｖとならないように、トナーと同極性の電圧が印加される。それにより、感光体表面に残っているトナーなどがプローブに付着することが防止される。
なお、プローブを感光体と同電位にするために、高圧電源が接続されるため、高圧電源への制御回路の追加などにより、現像剤担持体が駆動しているときや検出電位が約０Ｖとなったときに、トナーと同極性の電圧をプローブに印加することができ、すでにある構成を利用することができる。そのため、安価でシンプルな構成とすることができる。
さらに、このような表面電位センサを用いることにより、簡単な構成で、プローブへのトナーの付着を防止することができるため、表面電位センサの設置スペースが小さくてすみ、小型の画像形成装置を得ることができる。
【発明の効果】
【００１３】
この発明によれば、常に表面電位センサのプローブにトナーと同極性の電圧が印加されているため、プローブへのトナーの付着を防止することができる。しかも、すでにある高圧電源を利用することにより、安価でシンプルな構成とすることができる。そして、このような表面電位センサを用いることにより、小型の画像形成装置を得ることができる。
【００１４】
この発明の上述の目的，その他の目的，特徴および利点は、図面を参照して行う以下の発明を実施するための最良の形態の説明から一層明らかとなろう。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
図１は、この発明の表面電位センサを用いた複写機における画像形成装置の一例を示す図解図である。ここで用いられる画像形成装置１０は、反転現像方式を採用したものである。画像形成装置１０は、感光体１２を含む。感光体１２は、たとえば回転するドラム状に形成される。さらに、画像形成装置１０は、感光体１２を一様に帯電させるための帯電器１４を含む。感光体１２を帯電させる手段としては、たとえばコロナ放電を用いたスコロトロン帯電方式や帯電ローラ等による接触帯電方式などが用いられる。
【００１６】
帯電器１４の下流側には、一様に帯電した感光体１２を光で露光するための露光装置１６が形成される。露光装置１６によって、原稿から読み取った画像に対応して感光体１２の表面が露光され、露光された部分の表面電位を低下させて、感光体１２の表面に静電潜像が形成される。
【００１７】
露光装置１６の下流側には、表面電位センサ１８のプローブ２０が配置される。プローブ２０は、図２および図３に示すように、たとえばステンレス鋼などの導電材料で形成されたケース２２を含む。ケース２２は、たとえば直方体状に形成され、その一面における長手方向の一端側に、開口部２４が形成される。ケース２２内の開口部２４に対応する位置には、検知電極２６が形成される。さらに、開口部２４と検知電極２６との間には、たとえば音叉型の振動子２８が配置される。振動子２８の先端部には、幅広部２８ａが形成される。振動子２８には、圧電素子が取り付けられ、駆動回路によって圧電素子を励振することにより、音叉型の振動子２８が開閉するように振動する。このとき、振動子２８の先端の幅広部２８ａが開口部２４と検知電極２６との間で開閉し、開口部２４側からみて、検知電極２６の露出面積が周期的に変動する。
【００１８】
プローブ２０は、電位センサ処理回路３０に接続され、電位センサ処理回路３０は制御回路３２に接続される。また、制御回路３２には、帯電器用高圧電源３４が接続され、帯電器用高圧電源３４は帯電器１４に接続される。電位センサ処理回路３０は、図３に示すように、検知回路３６を含み、検知回路３６は検知電極２６に接続される。また、検知回路３６は、検知電極２６を除くプローブ２０に電圧を印加するための高圧電源３８に接続される。この高圧電源３８は、検知電極２６を除くプローブ２０に接続される。
【００１９】
この表面電位センサ１８で感光体１２の表面電位を検出するには、開口部２４が感光体１２の表面に対向するようにして、プローブ２０が感光体１２の近傍に配置される。ここで、ケース２２の開口部２４を介して感光体１２と検知電極２６とが静電結合し、開口部２４と振動子２８で切り取られた面積に対応して、感光体１２の表面の電荷と等価で逆極性の電荷が検知電極２６に誘起される。
【００２０】
この状態で、振動子２８が振動することにより幅広部２８ａが開閉し、感光体１２から検知電極２６に向かって通過する電気力線が周期的に増減して、検知電極２６に誘起する電荷も周期的に増減する。したがって、感光体１２と検知電極２６との間でコンデンサが形成され、回路的には周期的に容量を増減する可変コンデンサと等価に扱うことができる。検知電極２６は検知回路３６に接続され、インピーダンス変換されることにより、検知電極２６に誘起する電荷の増減に対応した交流出力、つまり感光体１２の表面電位に対応した交流出力が得られる。
【００２１】
ここで、振動子２８の振幅安定性や感光体１２とプローブ２０との間隔の変動などが感光体１２の表面電位のセンシング精度に影響を与えるため、センシング精度を上げるために、検知回路３６で検知した電位を整流して高圧増幅し、高圧電源３８からプローブ２０の基準電位にフィードバックして、検知電極２６での検知信号が限りなく０に近くなるように制御される。それにより、フィードバック電圧が、被測定物の測定電圧、つまり感光体１２の表面電位に等しくなる。それにより、振動子２８の振幅や感光体１２とプローブ２０との間隔の変動などの影響を受けない信頼性の高い測定電位（フィードバック電位）を得ることができる。このようにして測定された感光体１２の表面電位が制御回路３２で処理され、帯電器用高圧電源３４によって帯電させられる感光体１２の表面電位が正確に制御される。
【００２２】
表面電位センサ１８の下流側には、現像ユニット４０が配置される。現像ユニット４０は、現像剤担持体を含み、現像剤担持体によって、感光体１２の表面にトナーを含む現像剤が与えられる。トナーは感光体１２の表面電位と同極性となるように帯電させられ、感光体１２の露光によって電位が低下した部分に現像剤が与えられる。それにより、感光体１２の表面にトナー画像が形成される。
【００２３】
さらに、現像ユニット４０の下流側には、転写ユニット４２が配置される。転写ユニット４２では、感光体１２の表面に形成されたトナー画像が用紙４４に転写される。用紙４４に転写された画像は定着され、画像が定着した用紙４４は、排紙トレイなどに排出される。
【００２４】
また、転写ユニット４２の下流側には、クリーニングユニット４６が配置される。クリーニングユニット４６では、感光体１２の表面に残った現像剤が除去される。クリーニングユニット４６で清掃された感光体１２の表面は、帯電器１４部分に移動し、再度上述の複写工程が繰り返される。
【００２５】
通常、画像形成装置１０においては、感光体１２の表面電位を測定している間は、プローブ２０が感光体１２の表面電位に同じとなるように制御されているが、感光体１２の表面電位を測定していないときは、プローブ２０に電圧が印加されていない。このようなときに、現像剤担持体が駆動すると、現像剤担持体から漏れ出したトナーがプローブ２０に付着して、トナーの帯電電位により、周囲の電界が乱される。そのため、感光体１２の表面電位を正確に測定できなくなる。そこで、この画像形成装置１０においては、現像剤担持体の駆動中においては、感光体１２の表面電位の値に関わらず、高圧電源３８によって、トナーと同極性の電圧がプローブ２０に印加される。このような制御をするために、たとえば高圧電源３８に電圧印加用の制御回路を組み込むことができる。
【００２６】
トナーは、感光体１２の帯電電位と同極性に帯電させられているため、プローブ２０が感光体１２と同電位に制御されているときには、プローブ２０とトナーとは反発して、プローブ２０にトナーは付着しない。また、現像剤担持体が駆動しているときには、プローブ２０にトナーと同極性の電圧が印加されているため、たとえ感光体１２の表面電位が０Ｖであっても、プローブ２０とトナーとは反発して、プローブ２０にトナーは付着しない。
【００２７】
また、検知電極２６で検出される感光体１２の表面電位が約０Ｖであるとき、プローブ２０にトナーと同極性の電圧が印加される。たとえば、複写機の電源を入れて安定するまでの間や、複写が始まるまでの前駆動時や、複写後の後駆動時などのように、現像剤担持体が駆動していないときがこのような場合である。このような場合においても、トナーと同極性となるようにプローブ２０に電圧を印加することにより、プローブ２０へのトナーの付着を防止することができる。
【００２８】
このように、この画像形成装置１０では、プローブ２０にトナーが付着しないため、トナーの帯電電位によってプローブ２０の近傍の電界が乱されることがなく、感光体１２の表面電位を正確に検出することができる。また、このような制御を行うために、従来からある高圧電源３８に回路を追加することにより対応できるため、設置スペースが大きくなることを防止することができる。また、従来の画像形成装置と比べて、大がかりな変更が不要なため、低コストで実行することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】反転現像方式を採用した複写機において、この発明の表面電位センサを用いた画像形成装置の一例を示す図解図である。
【図２】図１に示す画像形成装置における表面電位センサのプローブを示す図解図である。
【図３】図１に示す画像形成装置における感光体と表面電位センサとの関係を示す図解図である。
【図４】従来の画像形成装置に用いられる感光体と表面電位センサとを示す図解図である。
【図５】図４に示す従来の表面電位センサのプローブを示す図解図である。
【符号の説明】
【００３０】
１０  画像形成装置
１２  感光体
１４  帯電器
１６  露光装置
１８  表面電位センサ
２０  プローブ
２２  ケース
２４  開口部
２６  検知電極
２８  振動子
３０  電位センサ処理回路
３２  制御回路
３４  帯電器用高圧電源
３６  検知回路
３８  高圧電源
４０  現像ユニット
４２  転写ユニット
４４  用紙
４６  クリーニングユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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