(57)【要約】【課題】  像担持体の異常な表面電位測定値による異常な画像形成を防止することができる画像形成装置を提供することである。【解決手段】  音叉の機械的な振動を利用して像担持体の表面電位を測定する表面電位計を有する画像形成装置において、前記音叉を駆動する自励発振駆動信号を微分する微分回路と、所定のしきい値レベルを記憶する記憶手段と、前記微分回路による微分結果を前記記憶手段に記憶されたしきい値レベルと比較する比較回路と、前記比較回路による比較結果に基づいて前記表面電位計の測定結果の異常を判断する制御部と前記制御部が異常と判断したときに異常を知らせる警報手段とを備えた。【選択図】  図３
2005227423.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
音叉の機械的な振動を利用して像担持体の表面電位を測定する表面電位計を有する画像形成装置において、
前記音叉を駆動する自励発振駆動信号を微分する微分回路と、
所定のしきい値レベルを記憶する記憶手段と、
前記微分回路による微分結果を前記記憶手段に記憶されたしきい値レベルと比較する比較回路と、
前記比較回路による比較結果に基づいて前記表面電位計の測定結果の異常を判断する制御部と、
前記制御部が異常と判断したときに異常を知らせる警報手段と
を備えたことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記制御部が、前記微分結果が前記しきい値レベルを所定のタイミングで越えたとき以外に、前記表面電位計の測定結果が異常であると判断することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装置。
【請求項３】
前記所定のタイミングが前記自励発振駆動信号の周波数に基づく周期であることを特徴とする請求項２に記載の画像形成装置。
【請求項４】
前記制御部が、該制御部が異常と判断したときには、前記表面電位計の測定結果に基づく補正動作を行わないように制御することを特徴とする請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項５】
前記制御部が異常と判断したときに、その異常の発生に関する履歴を記憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする請求項１ないし４のうちのいずれか１項に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、機械的な振動を利用して像担持体の表面電位を測定する表面電位計を有し、電子写真方式により用紙に画像形成する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一様に帯電させた像担持体（感光体）の感光層に光を当てて潜像を形成し、この感光層にトナーを付着させて現像し、これを用紙（転写紙）に転写して画像形成を行うディジタル複写機等の電子写真方式の画像形成装置がよく知られている。
【０００３】
従来、このような電子写真方式の画像形成装置においては、表面電位計を備えて像担持体の表面電位を求めた後、制御部は求めた表面電位に基づいて制御を行い、たとえば像担持体表面にコロナ帯電を行う帯電器の印加電圧を変化させて像担持体の表面電位を一定に保持させる、あるいは、像担持体の表面電位に応じて現像バイアス電圧および静電潜像書込み手段のレーザパワーを変化させて常に優れた画質を保持する提案がなされている。
【０００４】
前記の表面電位計としては、音叉を用いて像担持体からの電気力線の測定電極への通過を断続させる方式（いわゆるチョッパー方式）が用いられている（たとえば特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】特開平６−１０９７８６号公報（段落番号０００３、００１６−００１８、図７）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来のチョッパー方式の表面電位計は測定精度が高い利点があり、各種電子写真方式の画像形成装置で使用されているが、機械的な音叉振動を利用しているために物理的な振動に弱いという特性を有している。
【０００７】
このため、設計的に取付け方等に注意を払っているが、一旦取り付けた後は取り付け状況についてチェックする手段はなく、たとえば表面電位計の取り付けに弛みが生じ異常振動による異常な表面電位を測定してしまい、その結果たとえば帯電制御が異常を来し、異常な画像形成を行ってしまうおそれがあるという欠点を有していた。
【０００８】
本発明は上記の点にかんがみてなされたもので、像担持体の異常な表面電位測定値による異常な画像形成を防止することができる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】
【０００９】
本発明は上記の目的を達成するために、音叉の機械的な振動を利用して像担持体の表面電位を測定する表面電位計を有する画像形成装置において、前記音叉を駆動する自励発振駆動信号を微分する微分回路と、所定のしきい値レベルを記憶する記憶手段と、前記微分回路による微分結果を前記記憶手段に記憶されたしきい値レベルと比較する比較回路と、前記比較回路による比較結果に基づいて前記表面電位計の測定結果の異常を判断する制御部と前記制御部が異常と判断したときに異常を知らせる警報手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
また本発明は請求項１に記載の発明において、前記制御部が、前記微分結果が前記しきい値レベルを所定のタイミングで越えたとき以外に、前記表面電位計の測定結果が異常であると判断することを特徴とする。
【００１１】
また本発明は請求項２に記載の発明において、前記所定のタイミングが前記自励発振駆動信号の周波数に基づく周期であることを特徴とする。
【００１２】
また本発明は請求項１ないし３のうちのいずれか１項に記載の発明において、前記制御部が、該制御部が異常と判断したときには、前記表面電位計の測定結果に基づく補正動作を行わないように制御することを特徴とする。
【００１３】
また本発明は請求項２に記載の発明において、前記制御部が異常と判断したときに、その異常の発生に関する履歴を記憶する記憶手段をさらに備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、像担持体の異常な表面電位測定値による異常な画像形成を防止することができる画像形成装置を提供することができる。
【００１５】
すなわち本発明によれば、振動に起因する表面電位計の出力異常を検出することにより取り付け異常（弛み等）や、劣化等が検出可能となり、さらに画像の品質異常防止が図れる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１７】
なお、以下の断定的な例は好ましい例を示すものであって、請求項の技術的範囲や用語の意義を限定するものではない。
【００１８】
本発明は、発明が解決しようとする課題の項で述べたような、「物理的な振動に対して弱いという特性に対して設計的に取り付け方等に注意を払っているが、一旦取り付けた後は取り付け状況についてチェックする手段はなく、たとえば表面電位計の取り付けに弛みが生じ異常振動による異常な表面電位を測定してしまい、その結果たとえば帯電制御が異常を来し、異常な画像形成を行ってしまうおそれがある」といった問題に対し、音叉を駆動する自励発振駆動信号に基づいて表面電位計による測定値が正しいものであるか、それとも異常なものであるかを判断しようというものである。
【００１９】
本発明の画像形成装置の構成を図１および図２によって説明する。
【００２０】
図１は、本発明の画像形成装置の一例を示す構成図である。
【００２１】
１０は像担持体である感光体ドラムであり、たとえばＯＰＣ感光体をドラム上に塗布したもので設置されて時計方向に駆動回転される。
【００２２】
１２はスコロトロン帯電器であり、所定電位に保持されたグリッドとコロナ放電ワイヤによるコロナ放電によって感光体ドラム１０の周面に負の一様な帯電を行いＶＨの電位を与える。
【００２３】
このスコロトロン帯電器１２による帯電に先立って、前プリントまでの感光体の履歴を除去するために発光ダイオード等を用いたＰＣＬ１１による露光を行って感光体周面の除電をしておく。
【００２４】
４１は本発明に係る後述する表面電位計（図３の参照番号４０）のプローブであり、前記感光体ドラム１０の表面電位を非接触で測定し、測定結果に基づいて、演算手段２４３を有する制御部２４によって、スコロトロン帯電器１２の高圧電源の調整、あるいはレーザ書込み装置１３のレーザパワーや現像スリーブ１４１に印加する現像バイアスの電源の制御を行う。
【００２５】
画像形成の動作について説明すると、前述した感光体ドラム１０への一様帯電の後には、レーザ書き込み装置１３により画像信号に基づいた像露光が行われる。
【００２６】
この像露光は図示しないコンピュータまたは画像読取装置から入力される画像信号を画像信号処理部によって処理を行った後レーザ書込み装置１３に入力して感光体ドラム１０上に潜像形成が行われる。
【００２７】
レーザ書込み装置１３は、図示しないレーザダイオードを発光光源とし、回転する回転多面鏡１３１、ｆθレンズ１３２等を経て複数の反射鏡１３３により光路を曲げられ主走査がなされ、また感光体ドラム１０の回転による副走査によって、潜像が形成される。
【００２８】
本実施の形態では、画像部に対して前記画像信号に基づいて露光を行い、露光部が非露光部に対し電位の絶対値が低いＶＬになる反転潜像を形成する。
【００２９】
感光体ドラム１０の周縁には、イエロー（Ｙ）、マゼンタ（Ｍ）、シアン（Ｃ）、黒色（Ｋ）等の負に帯電した導電性のトナーと磁性キャリアとからなる現像剤をそれぞれ内蔵した現像器１４が設けられていて、まず１色目の現像が、磁石体を内蔵し現像剤を保持して回転する現像スリーブ１４１によって行われる。
【００３０】
現像剤はフェライトをコアとしてその周りに絶縁性樹脂をコーティングしたキャリアと、ポリエステルを主材料として色に応じた染料、顔料あるいはカーボンブラック等の着色剤、荷電制御剤、シリカ、酸化チタン等を加えたトナーとからなるものであり、粒径１０〜５０μｍのキャリアに、粒径５〜１０μｍのトナーをトナー濃度５〜１０重量％になるよう混合したものであり、現像スリーブ１４１上に０．１〜０．６ｍｍの層厚に記載されて、現像域へと搬送される。
【００３１】
現像域における現像スリーブ１４１と感光体ドラム１０との間の間隙は、層厚（現像剤）よりも大きい０．２〜１．０ｍｍとして、現像スリーブ１４１と感光体ドラム１０との間には直流電圧ＶＤＣに交流電圧ＶＡＣを重畳した交流バイアス電圧が印加される。
【００３２】
トナーの帯電は直流電圧ＶＤＣと同極性（負）であるため、交流電圧ＶＡＣによってキャリアから離脱するきっかけを与えられたトナーは直流電圧ＶＤＣより電位の絶対値の高いＶＨの部分には付着せず、電位の絶対値の低いＶＬの部分にその電位差に応じたトナー量が付着し顕像化（反転現像）が行われる。
【００３３】
１色目の顕像化が終わった後、２色目の画像形成工程に入り、再びスコロトロン帯電器１２による一様帯電が行われ、２色目の画像データによる潜像がレーザ書込み装置１３によって形成される。
【００３４】
このとき１色目の画像形成工程で行われたＰＣＬ１１による所田は、１色目の画像部に付着したトナーが周りの電位の急激な低下により飛散するため行われない。
【００３５】
１色目の画像のない部分に対しては１色目と同様の潜像が作られ現像が行われるが、１色目の画像がある部分に対し再び像露光、現像を行う部分では、１色目の付着したトナーによる遮光とトナー自身の持つ電荷によって前記ＶＬより若干絶対値の高い電位ＶＴの潜像が形成され、ＶＤＣとＶＴの電位差に応じた現像が行われる。
【００３６】
３色目、４色目についても２色目と同様の画像形成工程が行われ、感光体ドラム１０の周面上には４色のトナー像が形成される。このようにしてトナー像を保持した感光体ドラム１０は次の転写工程で転写が行われる。
【００３７】
一方、給紙カセット１５より半月ローラ１６を介して搬出された記録材である記録紙Ｐは一旦停止し、転写のタイミングが整った時点でタイミングローラ１７の回転作動によって転写域へと給送される。
【００３８】
転写域においては、転写のタイミングに同期して感光体ドラム１０の周面にトナーの帯電と逆極性の高電圧が印加された転写ローラ１８が圧接され、給紙した記録紙Ｐを挟着して感光体ドラム１０の周面上の多色トナー像が一括して記録紙Ｐ上に転写される。
【００３９】
次いで記録紙Ｐはわずかの間隙をもって配置された尖頭電極１９によって除電され感光体ドラム１０の周面に分離して定着装置２０に搬送され、熱ローラ２０１と圧着ローラ２０２の加熱、加圧により付着トナーは溶融し、記録紙Ｐ上に固定された後、排出ローラ２０５、２１によりトレイ部２００へ排出される。
【００４０】
なお、前記転写ローラ１８は記録紙Ｐの通過後より次のトナー像転写時までの間、感光体ドラム１０の周面より退避離間している。
【００４１】
一方、記録紙Ｐにトナー像を転写した感光体ドラム１０は、交流コロナ放電器を用いた除電器２２２により除電を受けた後、クリーニング装置２２に至り感光体ドラム１０に当接したゴム材からなるクリーニングブレード２２１によって周面上に残った残留トナーはクリーニング装置２２内に掻き落とされ、スクリュー等により排出あるいは貯留される。
【００４２】
クリーニング装置２２によって残留トナーを除去された感光体ドラム１０はＰＣＬ１１によって露光を受けた後、スコロトロン帯電器１２によって一様帯電を受け、次の画像形成サイクルに入る。
【００４３】
多色トナー像形成中は、クリーニングブレード２２１は感光体表面から離間され、除電器２２２による交流除電も不作動状態にする。
【００４４】
図２は、本発明の表面電位計と感光体ドラムとの関係概念図である。
【００４５】
表面電位計（図３の参照番号４０）は感光体ドラム１０の表面電位を測定するものであり、プローブ４１と図３に示す出力回路部６０とにより構成され、測定した表面電位値を図３に示す制御部２４に出力している。
【００４６】
支持部材４１１は画像形成装置の筐体に固定され、この支持部材４１１には感光体ドラム１０に対向する位置に所定の間隙ｄを隔て、音叉４５の機械的な振動を利用して像担持体すなわち感光体ドラム１０の表面電位を測定するプローブ４１が固定されている。
【００４７】
プローブ４１は、外部電界ノイズを遮断するとともに、測定箇所を特定するための開口部４２ａを有するシールドカバー４２、および、開口部４２ａから流入する感光体ドラム１０からの電気力線Ｄを変化させ結合容量を増減させる前記チョッパ板４３、および、音叉４５の両側面に固設され音叉４５を振動させる圧電素子４６、および、感光体１０を一方の電極とし、測定電極４４を他方の電極とし、その間の空気を誘電体とした静電結合を形成している測定電極４４、および、測定電極４４の出力信号を増幅するプリアンプ４８より構成されている。
【００４８】
シールドカバー４２の開口部４２ａは、上述のように、感光体ドラム１０からの電気力線Ｄを取り込めるように、感光体ドラム１０との対向面に開口して設けられている。
【００４９】
図３は、画像形成装置の制御系の本発明に係る部分を示す概念図である。
【００５０】
表面電位計４０は、前述したように表面電位計４０のプローブ４１と、プローブ４１の出力から表面電位を取り出す出力回路部６０等より構成される。
【００５１】
プローブ４１は、シールドカバー４２と、測定電極４４と、チョッパ板４３と、音叉４５と、圧電素子４６と、プリアンプ４８とより構成されている。
【００５２】
そして、圧電素子４６を音叉駆動回路４７からの自励発振駆動信号に基づいて駆動すると、チョッパ板４３が音叉４５によって振動し、感光体ドラム１０からの電気力線（電界）Ｄの通過幅を開閉（チョッピング）する。
【００５３】
その結果、測定電極４４上の電界強度が周期的に変化してプリアンプ４８の入力インピーダンスを通じて電荷の移動が発生し電圧を誘起し、これが入力電圧となる。
【００５４】
入力電圧を誘起したプリアンプ回路４８の出力信号ｂは音叉駆動周波数と同じ周波数を主成分とした信号が得られる。
【００５５】
出力信号ｂを増幅回路４９で増幅した信号ｃを、音叉駆動信号ａとともに同期検波回路５０に入力し同期検波を行い変動する直流に変換する。
【００５６】
同期検波回路５０の出力信号ｄは、感光体ドラム１０の負電位が高いときは比例した正の電圧となり、低いときは比例した負の電圧となる。
【００５７】
次に積分回路５１でこの出力信号ｄを平滑し、高圧増幅部５４からの出力をフィードバックし、シールドケースを含めてフローティング部の基準電位を感光体ドラム１０と同電位にする。
【００５８】
また、高圧増幅部５４の出力電圧を分圧回路５６で分圧し、その出力信号ｇを制御手段２４に入力する。
【００５９】
そして、制御手段２４は表面電位計４０の出力信号ｇを基に、スコロトロン帯電器１２の高圧電源２５、レーザ書込み装置１３のレーザパワー、現像スリーブ１４１の現像バイアス電源２６等にフィードバックし、常に最適な画像が画像形成されるように制御する。
【００６０】
また、音叉駆動回路４７による自励発振駆動信号は微分回路６１に入力され、微分回路６１ではその自励発振駆動信号を微分した後に比較回路６３に対して出力する。
【００６１】
比較回路６３では、予め定めたしきい値レベルを記憶する記憶手段６２からのしきい値レベルと、微分回路６１から入力された信号とを比較し、比較結果を制御部２４に対して出力する。
【００６２】
制御手段２４は、図５のフローチャートを参照して後述するように、微分回路６１からの信号のレベルが記憶手段６２からのしきい値レベルを周期的に越えない場合には異常の警報を行う。
【００６３】
図４は、図３に示した自励発振駆動信号の波形と微分回路６１によって微分された信号の波形とを示す図であり、（ａ）は正常時の自励発振駆動信号の波形の例を示す図であり、（ｂ）は正常時の自励発振駆動信号を微分した信号の波形の例を示す図であり、（ｃ）は異常時の自励発振駆動信号の波形の例を示す図であり、（ｄ）は異常時の自励発振駆動信号を微分した信号の波形の例を示す図である。
【００６４】
図４（ａ）に示すように、正常時には、音叉駆動回路４７が音叉４５を駆動するための自励発振駆動信号は所定の周期の矩形波である。この信号を微分回路６１で微分すると、図４（ｂ）に示すような、所定の周期でピークを有し、このピークがしきい値レベル記憶手段６２のしきい値レベルを超えるように設計してある。
【００６５】
これに対して異常時には、図４（ｃ）に示すように、矩形波の立上がりや立下りになまりが生じ、この信号を微分回路６１で微分すると、図４（ｄ）に示すような、所定周期のピークを有するものの、このピークがしきい値レベル記憶手段６２のしきい値レベルを超えない状態になる。音叉４５に異常振動が発生した場合には、それが自励発振駆動信号に反映され、それによって、このような状態を検出することができる。
【００６６】
このような場合に制御部２４では異常と判断し画像形成を停止するとともにオペレータに警報を出力する。またこの場合、制御部２４では異常が発生した履歴（回数、日時等）を記憶手段２４２に記憶しておくようにしてもよい。これによって、後の保守や修理、製品開発にその情報を利用することができる。
【００６７】
以上説明したように、本発明によれば、低価格な簡易な構成で振動に起因する表面電位計の出力以上を検出可能とし、表面電位計の取り付け異常（弛み等）や、劣化等が検出可能となり、さらに画像の品質異常防止が図れるという効果を奏することが可能となる。
【００６８】
図５は、本発明の異常警報を行う制御のフローチャートを示す図である。
【００６９】
以下、図３および図５を参照して制御方法を説明する。
【００７０】
制御部２４では、比較回路６３からの比較結果を受け取る（Ａ−１）。この比較結果は、図４（ａ）〜図４（ｄ）を参照して説明したように、正常状態では、自励発振駆動信号の周波数に基づいた所定の周期でしきい値レベルを超える状態が発生するものとなっている。制御部２４ではこの状態以外の場合（たとえばしきい値レベルを超えるのが自励発振駆動信号の周波数に基づいた所定の周期ではない場合）に比較結果が正常ではないと判断する（Ａ−２）。
【００７１】
ステップ（Ａ−２）の判断の結果が正常であった場合には、制御部２４は画像形成を継続させ（Ａ−３）、処理を終了させる。
【００７２】
一方、（Ａ−２）の判断の結果が正常ではなかった場合には、制御部２４は異常の警報手段でもあるところの操作パネル２４１から、音声あるいは目視できる表示手段（不図示）で、異常振動を検知したことを知らせる異常警報を行う（Ａ−４）とともに、前述した画像形成に係る制御を中止し異常な画像形成を行わないようにして処理を終了する。
【００７３】
以上説明した工程により、振動に起因する表面電位計の出力異常を検出することにより取り付け異常（弛み等）や、劣化等が検出可能となり、さらに画像の品質異常防止が図れるという効果を奏することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の画像形成装置の一例を示す構成図である。
【図２】本発明の表面電位計と感光体ドラムとの関係概念図である。
【図３】画像形成装置の制御系の本発明に係る部分を示す概念図である。
【図４】図３に示した自励発振駆動信号の波形と微分回路６１によって微分された信号の波形とを示す図であり、（ａ）は正常時の自励発振駆動信号の波形の例を示す図であり、（ｂ）は正常時の自励発振駆動信号を微分した信号の波形の例を示す図であり、（ｃ）は異常時の自励発振駆動信号の波形の例を示す図であり、（ｄ）は異常時の自励発振駆動信号を微分した信号の波形の例を示す図である。
【図５】本発明の異常警報を行う制御のフローチャートを示す図である。
【符号の説明】
【００７５】
１０  感光体ドラム（像担持体）
１２  スコロトロン帯電器
１３  レーザ書込み装置
１４  現像器
１４１  現像スリーブ
１８  転写ローラ
２４  制御部
２４１  操作パネル
２４２  記憶手段
２４３  演算手段
２５  高圧電源
２６  現像バイアス電源
４０  表面電位センサ
４１  プローブ
４２  シールドカバー
４２ａ  開口部
４３  チョッパ板
４４  測定電極
４５  音叉
４６  圧電素子
４７  音叉駆動回路
４８  プリアンプ
４１１  支持部材
４９  増幅回路
５０  同期検波回路
５１  積分回路
５４  高圧増幅部
６０  出力回路部
６１  微分回路
６２  しきい値レベル記憶手段
６３  比較回路
【図１】
2005227423.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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