(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
像担持体と、
ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させて像担持体を帯電させる帯電ローラと、
低抵抗部位と高抵抗部位を有するリーク電流検出部材と帯電ローラからリーク電流検出部材に流れる電流値を検出する電流検出部からなる帯電ローラのリーク電流を検出する手段とを備える画像形成装置であって、
前記リーク電流検出部材は、
前記帯電ローラの長手方向に沿った長さが前記帯電ローラ長手方向の長さと同じであり、
前記高抵抗部位が前記低抵抗部位表面上にらせん状のすき間を持って配置されてなり、
前記リーク電流検出部材は、前記帯電ローラに対して非接触の状態で前記帯電ローラのリーク電流を検出する
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、複写機、プリンタ等の画像形成装置に関し、特に帯電ローラのリーク電流を検出する手段を備える画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、画像形成装置の低オゾン化が求められ、帯電効率に優れ、放電生成物の発生量が少ない接触式帯電装置及び非接触式帯電装置が実用化されている。接触式帯電装置は、感光体に帯電ローラを接触させ、帯電ローラに電圧を印加して感光体に対して放電を行わせて感光体表面を所定の電位に帯電させるものである。非接触式帯電装置は、帯電ローラを感光体に接触させず、帯電ローラと感光体の間に放電現象を生じることができる微小空隙を設けて非接触に対向配設して、帯電ローラに電圧を印加して感光体に対して放電を行わせて感光体表面を所定の電位に帯電させるものである。
【０００３】
しかしながら、接触式帯電装置及び非接触式帯電装置においても、放電破壊等により感光体にピンホールなどの傷が生じると、その部分に集中して電流が流れ、他の部分が帯電しなくなり、これを画像として出力すると、横黒スジなどの異常画像が現れるという問題があった。一方、全ての帯電ローラでこの問題が発生するわけではなく、感光体の傷に電流が集中しやすい帯電ローラとそうではない帯電ローラとがある。
また、帯電ローラの部品不良や帯電ローラの表層磨耗、低抵抗物質の付着などに伴う経時劣化などが原因で、上記のように横黒スジなどの異常画像が発生する場合がある。この場合、横スジ画像が現れる帯電ローラは、不良品となるのだが、ユーザーは、実際に異常画像を出力するまで、異常画像が発生する帯電ローラを判別することができない。このことは、ユーザーにとってトナーや紙などのサプライを無駄に使用させることになる。
【０００４】
上述の帯電ローラの問題を解決するために改良を進めている従来技術としては、例えば帯電ローラの回転中心から感光体に下ろした垂線をはさんで感光体移動上流側と下流側にそれぞれ１個ずつ補助ローラを備え、補助ローラは帯電ローラと感光体の両者に接触し、かつ帯電ローラと補助ローラの接触部の摩擦抵抗は、帯電ローラと感光体の摩擦抵抗よりも大きくすることにより、帯電領域で帯電ローラと感光体の移動方向を逆にした帯電装置（例えば、特許文献１参照。）が開示されている。また、弾性層と、該弾性層を覆う表面層と、を有する帯電ローラにおいて、前記弾性層が、エピクロルヒドリンゴムからなり、そして、前記表面層が、ノンドープ型の酸化スズを分散させた、ナイロン６、ナイロン６−６、ナイロン６−１０、ナイロン１１及びナイロン１２から選ばれる少なくとも２つを重合単位として含むアルコール可溶性の共重合ナイロン樹脂からなり、表面層中のノンドープ型の酸化スズの量が４０重量％以上７０重量％未満とすることにより、帯電ローラの表面抵抗を上げるなど帯電ローラの材質調整を行った帯電ローラ（例えば、特許文献２参照。）が開示されている。さらに、交流電圧を印加され被帯電体を帯電する帯電手段と、前記帯電手段に交流電圧を印加した際に、前記帯電手段と前記被帯電体の間に流れる電流を測定する電流測定手段と、前記電流から特定周波数を有する特定電流を抽出する特定電流抽出手段とを有する帯電装置（例えば、特許文献３参照。）が開示されている。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−０６９１５１号公報
【特許文献２】特開平１０−０６９１５１号公報
【特許文献３】特開２００５−０１７８６９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、前記のような帯電ローラの不良を検知し、帯電ローラの交換時期をユーザーに知らせる手段を搭載した画像形成装置を提供する。また、作像時に、検知する手段を帯電ローラに接触させていると、像担持体と検出手段の双方に電流が流れることとなり、像担持体への帯電効率の低下や像担持体の帯電が不均一になることから、この問題にも対処した画像形成装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するため、本発明は以下の特徴を有している。
本発明の画像形成装置は、像担持体と、ＤＣバイアスにＡＣバイアスを重畳させて像担持体を帯電させる帯電ローラと、低抵抗部位と高抵抗部位を有するリーク電流検出部材と帯電ローラからリーク電流検出部材に流れる電流値を検出する電流検出部からなる帯電ローラのリーク電流を検出する手段とを備える画像形成装置であって、前記リーク電流検出部材は、前記帯電ローラの長手方向に沿った長さが前記帯電ローラ長手方向の長さと同じであり、前記高抵抗部位が前記低抵抗部位表面上にらせん状のすき間を持って配置されてなり、前記リーク電流検出部材は、前記帯電ローラに対して非接触の状態で前記帯電ローラのリーク電流を検出することを特徴とする。
このように、非接触に配置されたリーク電流検出部材を、複数箇所配置又はらせん状に配置し、又はこのように配置されたリーク電流検出部材を回転させることで、帯電ローラ全域の部分的な劣化も検知することができる。
【発明の効果】
【０００８】
上記課題を解決するための手段により、本発明の画像形成装置は、帯電ローラのリーク電流を検出する手段により帯電ローラの劣化が検知できるので、ユーザーに異常な画像を出力させずに異常を知らせることができ、ユーザーにトナーや紙などのサプライを無駄にさせずに済む効果がある。また、本発明の画像形成装置は、リーク電流検出部材が帯電ローラから接離できる接離機構を搭載することにより、作像時には帯電ローラから流れる電流が像担持体にのみ流れるようにすることができる。また、作像時にはリーク電流検出部材を電気的にフロートして絶縁状態にすることにより、作像時には帯電ローラから流れる電流が像担持体にのみ流れるようにすることができ、像担持体の帯電効率の低下や像担持体の帯電が不均一になることを防止できる。
【０００９】
また、本発明の画像形成装置は、リーク電流検出部材を帯電ローラに対して非接触に配置することにより、帯電ローラのトルクの上昇やリーク電流検出部材の汚れを防ぐことができる。また、非接触に配置されたリーク電流検出部材が帯電ローラ上の端から端までをスキャンし、又は回転するので、帯電ローラ全域の部分的な劣化も検知できる。また、本発明の画像形成装置は、接触に配置されたリーク電流検出部材が帯電ローラに対して連れ回りすることで、リーク電流を検知する個所が毎回同じにならないようにし、リーク電流検出部材の汚れを防ぎ、リーク電流検出部材の寿命を延ばすことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る実施の形態を、図面により詳細に説明する。
図１は、本発明の画像形成装置の像担持体周辺の主要断面図である。図１中の１は像担持体、２は帯電ローラで、３は厚さ約３０［μｍ］のＰＥＴ（高抵抗部材）、４はＳＵＳ（低抵抗部材）であり、５は板状のリーク電流検出部材を示している。ＳＵＳ（低抵抗部材）４は、電流検出部につながっている。
図２は、本発明の画像形成装置の像担持体周辺を長手方向から見た図である。図２中の６は、幅が約１００［μｍ］のＰＥＴ（高抵抗部材）のすき間であり、ＳＵＳ（低抵抗部材）の一部がむき出しになっている。図１と図２から分かるように、リーク電流検出部材５のＳＵＳ（低抵抗部材）４は、電流検出部と導通がとれている。
また、リーク電流検出部材５は、帯電ローラ２と非接触で配置されている。このときの帯電ローラ２とリーク電流検出部材５の最短距離は約３０［μｍ］とした。帯電ローラとリーク電流検出部材を非接触に配置することで、帯電ローラ２のトルクの上昇やリーク電流検出部材５の汚れなどを防止することができる。
【実施例１】
【００１１】
図３は、異常画像が発生しない場合の電流値Ｉとそのとき印加されたＡＣバイアス（Ｖｐｐ）の関係を示すグラフである。帯電ローラを本発明の画像形成装置に搭載した際、電流検出部により表示された電流値Ｉをそのとき印加されたＡＣバイアスのピーク間電圧であるＶｐｐに対してプロットしている。図３を見ると、Ｖｐｐを６００〜２５００［Ｖ］まで可変させたとき、プロットは線形を保ち、電流値Ｉも最大で１．５［ｍＡ］以内で納まっている。これは、図４に示すように、Ｖｐｐが、６００〜２５００［Ｖ］の範囲において、ＰＥＴ（高抵抗部材）のすき間６部分のＳＵＳ（低抵抗部材）にのみ集中して電流が流れていないことを示している。ここで、図４中の矢印は、帯電ローラからのリーク電流検出部材に流れる電流のイメージを表している。
【００１２】
図５は、異常画像が発生する場合の電流値Ｉとそのとき印加されたＡＣバイアス（Ｖｐｐ）の関係を示すグラフである。帯電ローラを画像形成装置に搭載した際、電流検出部により表示された電流値Ｉをそのとき印加されたＡＣバイアス（Ｖｐｐ）に対してプロットしたものである。図５を見ると、Ｖｐｐが２０００［Ｖ］のとき、電流値Ｉが線形から外れ、２［ｍＡ］を超える値を示している。これは、図６に示すように、Ｖｐｐが２０００［Ｖ］のとき、帯電ローラからリーク電流検出部材のＳＵＳ（低抵抗部材）がむき出しになっているすき間６に大電流が流れたことを示している。ここで、図６中の矢印は帯電ローラからのリーク電流検出部材に流れる電流のイメージを表している。これは、感光体の傷（ピンホール）に電流が集中して流れる現象と同じである。
【００１３】
実施例１の画像形成装置の高圧電源は、ＡＣバイアスの周波数が９００［Ｈｚ］のときＶｐｐが２５００［Ｖ］、電流が２［ｍＡ］まで、安定して出力できるタイプのものなので、図３及び図５の結果から、Ｖｐｐを２５００［Ｖ］印加したときの電流検出部が検知する電流値が２［ｍＡ］以内なら、その帯電ローラは異常画像（横黒スジ）発生しないものであり、２［ｍＡ］を超えたら、その帯電ローラは、異常画像（横黒スジ）発生するものであると言える。
【００１４】
下記表１は、ランニング試験を行い電流値と異常画像（横黒スジ）の有無を示したものである。本発明の画像形成装置でランニング試験を行い、１０００［枚］（１Ｋ［枚］）ごとにＶｐｐを２５００［Ｖ］印加した時に電流検出部により検知した電流値をモニターし、そのときの帯電ローラと傷をつけた感光体を用いて画像を出力する評価を行った。初期から４００００［枚］（４０Ｋ［枚］）ランニングした時点では、電流値は２［ｍＡ］以内に納まっており、傷のついた感光体で画像を出力しても異常画像（横黒スジ）は現れなかった。４８０００［枚］（４８Ｋ［枚］）ランニングした時点では、電流値は２．８８［ｍＡ］であり２［ｍＡ］を超えていた。そのとき傷のついた感光体で画像を出力したところ異常画像（横黒スジ）が発生した。このことから、上記のような機構を備えた画像形成装置で、経時による帯電ローラの劣化の検出ができることが分かった。
【表１】
0004827472.tif 000002
【実施例２】
【００１５】
図７は、本発明の画像形成装置に接離機構を設けた像担持体周辺の主要断面図である。図７中の１は像担持体、２は帯電ローラであり、８はローラ形状のリーク電流検出部材を示している。リーク電流検出部材８は、作像時は接離機構により点線の部分に離間して配置される。
作像時にリーク電流検出部材８を帯電ローラ２に接触又は近付けた状態にしておくと像担持体１だけでなくリーク電流検出部材５にも電流が流れてしまうため、像担持体１の帯電が不均一になり画像乱れなどが発生した。そこで、作像時にリーク電流検出部材３を帯電ローラ２から離間させる接離機構を搭載したところ、像担持体１への帯電効率の低下や像担持体１の帯電が不均一になることを防止でき、画像乱れなどを防止することができた。
また、図７中の非接触のリーク電流検出部材８はローラ形状であるが、図１のようにリーク電流検出部材を板状にしてもよい。
【実施例３】
【００１６】
図８は、本発明の画像形成装置にフロートスイッチを設けた像担持体周辺の主要断面図である。図８中のフロートスイッチ１５は、リーク電流検出部材８を電気的にフロートするためのスイッチで、リーク電流検出部材８と電流検出部間に設置している。
作像時にリーク電流検出部材８が電気的にフロートした絶縁状態になっていないと、像担持体１だけでなくリーク電流検出部材８にも電流が流れてしまうため、像担持体１の帯電が不均一になり画像乱れなどが発生した。そこで、前記フロートスイッチ１５は非作像時に作動して前記リーク電流検出部材８を電流検出部と導通させ、前記フロートスイッチ１５は作像時には開放して前記リーク電流検出部材８が作像時に電気的にフロートした絶縁状態にする構成にした。これにより、作像時には帯電ローラ２から流れる電流が像担持体１にのみ流れるようにし、像担持体１への帯電効率の低下や像担持体１の帯電が不均一になることを防止し、画像乱れなどを防止することができた。
【実施例４】
【００１７】
図９は、非接触に配置されたリーク電流検出部材が、帯電ローラ上をスキャンしていく例を示す図である。図９に示すようにリーク電流検出部材５を帯電ローラ２の端から端まで移動させ、帯電ローラ全体のリーク電流を検知できるようにした。こうすることで帯電ローラの部分的な欠陥も検知できるようになった。
【実施例５】
【００１８】
図１０は、非接触に配置されたリーク電流検出部材の低抵抗部位が帯電ローラの長手方向に複数箇所配置された例を示す図である。板状のリーク電流検出部材を図１０中の７に示すように帯電ローラ全域をカバーするように配置し、ＰＥＴ（高抵抗部材）のすき間６を複数個設置した。こうすることで、帯電ローラクリーナーの当たりむらなどが原因で、帯電ローラ２が部分的に劣化することがあるが、帯電ローラ全域の部分的な劣化も検知できるようになった。
また、図１０中の非接触のリーク電流検出部材７は板状で、低抵抗部位が帯電ローラの長手方向に複数箇所配置された例であるが、図１３のようにリーク電流検出部材をローラ形状にして非接触に配置し、回転させてもよい。
【実施例６】
【００１９】
図１１は、リーク電流検出部材を帯電ローラに接触して配置した例を示す図である。図１１中の８はローラ形状のリーク電流検出部材を示し、帯電ローラに対して接触して配置し、回転する構成にしている。
図１２は、図１１のリーク電流検出部材の断面図である。図１２から分かるように、図１１の１０のすき間部分のＳＵＳ（低抵抗部材）は、電流検出部と導通が取れている。リーク電流検出部材と帯電ローラの検知個所を毎回同じにすると、すき間部分にトナーなどが詰まるなどの不具合が起こる。
そこで、リーク電流検出部材をローラ形状し、帯電ローラに連れ回りさせることで、帯電ローラ２とリーク電流検出部材８の検出個所が一箇所に集中しないようにした。こうすることで、リーク電流検出部材８の汚れなどを防止することができ、寿命を延ばすことができた。また、リーク電流検出部材８のＰＥＴ（高抵抗部材）の表面粗さを１０［μｍ］以上とすることで、リーク電流検出部材８と帯電ローラ２を連れ回りさせることが可能となった。
【実施例７】
【００２０】
図１３は、接触して配置されたリーク電流検出部材の低抵抗部位が帯電ローラの長手方向に複数箇所配置された例を示す図である。ローラ形状のリーク電流検出部材を、図１３中の９に示すように、帯電ローラ全域をカバーするように配置し、ＰＥＴ（高抵抗部材）のすき間１０を複数個設置した。リーク電流検出部材９は帯電ローラに対して接触して配置し、回転する構成にしている。こうすることで、帯電ローラ全域の部分的な劣化も検知できるようになり図１０と同様の効果が得られた。
【実施例８】
【００２１】
図１４は、接触して配置されたリーク電流検出部材の低抵抗部位が帯電ローラの長手方向にらせん状に配置された例を示す図である。図１４中の１１に示すようにリーク電流検出部材のＰＥＴ（高抵抗部材）のすき間１０をらせん状に配置し、回転する構成にしている。帯電ローラ２と連れ回りさせることで帯電ローラ全域の部分的な欠陥も検知できるようになった。
また、図１４中の非接触のリーク電流検出部材１１は帯電ローラに接触して配置された例であるが、リーク電流検出部材１１を非接触に配置し、回転させてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の画像形成装置の像担持体周辺の断面図である。
【図２】本発明の画像形成装置の像担持体周辺を長手方向から見た図である。
【図３】異常画像が発生しない場合の電流値Ｉとそのとき印加されたＡＣバイアス（Ｖｐｐ）の関係を示すグラフである。
【図４】帯電ローラからリーク電流検出部材の低抵抗部材がむき出しになっているすき間にのみ集中して電流が流れていないことを示す図である。
【図５】異常画像が発生する場合の電流値Ｉとそのとき印加されたＡＣバイアス（Ｖｐｐ）の関係を示すグラフである。
【図６】帯電ローラからリーク電流検出部材の低抵抗部材がむき出しになっているすき間に大電流が流れた様子を示す図である。
【図７】本発明の画像形成装置に接離機構を設けた像担持体周辺の断面図である。
【図８】本発明の画像形成装置にフロートスイッチを設けた像担持体周辺の断面図である。
【図９】非接触に配置されたリーク電流検出部材が、帯電ローラ上をスキャンしていく例を示す図である。
【図１０】非接触に配置されたリーク電流検出部材の低抵抗部位が帯電ローラの長手方向に複数箇所配置された例を示す図である。
【図１１】リーク電流検出部材を帯電ローラに接触して配置した例を示す図である。
【図１２】図１１のリーク電流検出部材の断面図である。
【図１３】接触して配置されたリーク電流検出部材の低抵抗部位が帯電ローラの長手方向に複数箇所配置された例を示す図である。
【図１４】接触して配置されたリーク電流検出部材の低抵抗部位が帯電ローラの長手方向にらせん状に配置された例を示す図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  像担持体
２  帯電ローラ
３  ＰＥＴ（高抵抗部材）
４  ＳＵＳ（低抵抗部材）
５  リーク電流検出部材（板状）
６、１０  すき間
７  リーク電流検出部材（非接触で低抵抗部位が複数箇所配置されたもの）
８  リーク電流検出部材（ローラ形状）
９  リーク電流検出部材（接触して低抵抗部位が複数箇所配置されたもの）
１１  リーク電流検出部材（らせん状）
１５  フロートスイッチ
【図１】
0004827472.tif 000003
【図２】
0004827472.tif 000004
【図３】
0004827472.tif 000005
【図４】
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【図５】
0004827472.tif 000007
【図６】
0004827472.tif 000008
【図７】
0004827472.tif 000009
【図８】
0004827472.tif 000010
【図９】
0004827472.tif 000011
【図１０】
0004827472.tif 000012
【図１１】
0004827472.tif 000013
【図１２】
0004827472.tif 000014
【図１３】
0004827472.tif 000015
【図１４】
0004827472.tif 000016