(57)【要約】【課題】画像の記録中におけるリークを防止する。【解決手段】画像形成装置１に、制御回路２、定電流電源回路３、帯電器４および感光ドラム６を設ける。印刷処理を開始する前に、定電流電源回路３によって帯電器４に電圧を印加し、当該電圧を徐々に上昇させる。電圧が上昇する過程において、リークが発生した時点での電圧を測定し、リーク開始電圧を測定する。さらに、測定したリーク開始電圧に応じて電流垂下点を設定する。印刷処理では、制御回路２が、この電流垂下点によって定電流電源回路３を制御しつつ、帯電器４による感光ドラム６への電荷の注入を行い、印刷処理を実行する。【選択図】図１
2007108266.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成装置であって、
コロナ放電により電荷を注入する帯電手段と、
前記帯電手段に電圧を印加する電源と、
画像を形成する処理に先立って、前記帯電手段の現状に応じて変化するリーク開始電圧を求めて電流垂下点を設定する設定手段と、
前記設定手段により設定された前記電流垂下点に応じて、前記電源によって印加される電圧を制御して、定電流制御を行う電流制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
請求項１に記載の画像形成装置であって、
前記電源を制御して、前記帯電手段に印加する電圧を徐々に上昇させる電圧制御手段と、
前記電圧制御手段の制御により前記電源が前記帯電手段に印加する電圧が徐々に上昇している状態で、前記帯電手段におけるリークの発生を検出する検出手段と、
を備え、
前記設定手段は、
前記検出手段によってリークの発生が検出されたときに前記電源が前記帯電手段に印加している電圧に応じて、前記リーク開始電圧を求めることを特徴とする画像形成装置。
【請求項３】
トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成方法であって、
画像を形成する処理に先立って、帯電手段の現状に応じて変化するリーク開始電圧を求めて電流垂下点を設定する設定工程と、
前記電流垂下点に応じて前記帯電手段に印加される電圧を制御し、前記帯電手段に供給される電流についての定電流制御を行いつつ画像を形成する工程と、
を有することを特徴とする画像形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像を形成する装置に関する。より詳しくは、画像形成装置の帯電装置に対する電源制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
印刷装置や電子写真のプロセスにおいて、帯電や転写、除電にコロナ・チャージャーが用いられる。コロナ・チャージャーは、ケーシング（筐体）内にワイヤを張り、ワイヤに高電圧を印加することにより、感光体（または記録媒体）との間でコロナ放電を行わせる。このようにして、感光体等に電荷が注入され、これらが所定の電位となる。
【０００３】
しかし、コロナ・チャージャーにおいて、ワイヤに印加される電圧がある程度以上となると、ワイヤとケーシングとの間で放電（リーク）が始まる。リークが発生すると、感光体（または記録媒体）とワイヤとの間の放電電流が急速に低下する（以下、「リーク開始電圧」と称する）。
【０００４】
通常、設計段階において、リーク開始電圧より低い電圧の範囲で作動するようにシステムが設計されている。一方、電源回路の特性により、ある電圧より大きい電圧が加わると急速に電流が減少することが知られている。この点は、「電流垂下点」と呼ばれている。当然、電流垂下点はリーク開始電圧より低くなるように設定される。しかし、装置が繰り返し使用されると、ワイヤにトナーや紙粉が付着することによって、予測外のリークが発生してしまうことがある。このようなリークは、使用環境の変化（特に湿度）の影響も受ける。
【０００５】
従来より、このような予測外のリークを抑制するために、リークを印字中に検出して、印加されている電圧を下げる技術が提案されている。このような技術が、例えば、特許文献１に記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−１１２３０２公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところが、従来の技術では、印字中のリークを監視して、それ以後の電圧を下げるため、リークが発生したときに印刷中の画像については、リークの影響を排除できないという問題があった。
【０００８】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、画像の記録中におけるリークを防止することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するため、請求項１の発明は、トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成装置であって、コロナ放電により電荷を注入する帯電手段と、前記帯電手段に電圧を印加する電源と、画像を形成する処理に先立って、前記帯電手段の現状に応じて変化するリーク開始電圧を求めて電流垂下点を設定する設定手段と、前記設定手段により設定された前記電流垂下点に応じて、前記電源によって印加される電圧を制御して、定電流制御を行う電流制御手段とを備えることを特徴とする。
【００１０】
また、請求項２の発明は、請求項１の発明に係る画像形成装置であって、前記電源を制御して、前記帯電手段に印加する電圧を徐々に上昇させる電圧制御手段と、前記電圧制御手段の制御により前記電源が前記帯電手段に印加する電圧が徐々に上昇している状態で、前記帯電手段におけるリークの発生を検出する検出手段とを備え、前記設定手段は、前記検出手段によってリークの発生が検出されたときに前記電源が前記帯電手段に印加している電圧に応じて、前記リーク開始電圧を求めることを特徴とする。
【００１１】
また、請求項３の発明は、トナーを融着させることによって画像を形成する画像形成方法であって、画像を形成する処理に先立って、帯電手段の現状に応じて変化するリーク開始電圧を求めて電流垂下点を設定する設定工程と、前記電流垂下点に応じて前記帯電手段に印加される電圧を制御し、前記帯電手段に供給される電流についての定電流制御を行いつつ画像を形成する工程とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
請求項１ないし３に記載の発明では、画像を形成する処理に先立って、帯電手段の現状に応じて変化するリーク開始電圧を求めて電流垂下点を設定し、設定された電流垂下点に応じて、電源によって印加される電圧を制御して、定電流制御を行うことにより、状態が変化する帯電手段の現状に応じて電流垂下点を設定できるので、実際に画像を形成する処理において、リークが発生することを防止することができる。したがって、安定した画像を形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の好適な実施の形態について、添付の図面を参照しつつ、詳細に説明する。
【００１４】
＜１．  実施の形態＞
図１は、本発明に係る画像形成装置１のブロック図である。画像形成装置１は、制御回路２、定電流電源回路３、帯電器４、プリントヘッド５、感光ドラム６、現像ローラ７、転写ローラ８、定電圧電源回路９およびクリーナブレード１０を備える。画像形成装置１は、トナーを融着させることによって、用紙（記録媒体）に画像を形成する。
【００１５】
制御回路２は、画像形成装置１の内部に設けられ、詳細は図示しないが、プログラムに従って動作することにより所定の演算を行うＭＰＵと、プログラムや画像のデータ等を記憶する記憶装置（ＲＡＭ、ＲＯＭ等）とを備えている。
【００１６】
画像形成装置１の各構成は、必要に応じて、制御回路２と接続されており、制御回路２によって制御される。特に、制御回路２は、定電流電源回路３における電流値Ｉ（帯電器４に流す電流）、リーク開始電圧ＶＬを設定して定電流電源回路３に制御信号として伝達する。また、定電流電源回路３からリークが発生したことを示す検出信号を受け取って、電流垂下点Ｄを演算して設定し、これを定電流電源回路３に伝達する。
【００１７】
なお、本実施の形態において、リークとは、帯電器４において、ワイヤと主にケーシングとの間に放電が起き、ワイヤとケーシングとの間に電流が流れてしまう現象をいう。印刷処理中（画像記録中）にリークが発生すると、帯電器４に供給された定電流の一部がケーシングに流れるため、帯電器４は感光ドラム６に正常に電荷を注入できなくなり、画像の乱れの原因となる。
【００１８】
また、電流垂下点Ｄとは、ある電流値で定電流制御した場合において、定電流制御領域より大きな負荷がかかり、帯電器４から感光ドラム６に向けて流れる電流が急激に低下し始める点をいう。
【００１９】
定電流電源回路３は、制御回路２からの制御信号に基づいて、帯電器４に流れる電流が電流値Ｉ（一定）となるように、帯電器４に印加する電圧を制御する。すなわち、定電流電源回路３は、電圧を変化させつつ、帯電器４に定電流を供給する電源である。
【００２０】
また、定電流電源回路３は、制御回路２からの指示に応じて、帯電器４におけるリークの発生を監視し、リークが発生した場合には、その検出結果を制御回路２に伝達する。なお、定電流電源回路３がリークを検出する手法は、例えば、従来から提案されている手法を用いることができるので詳述は省略する。
【００２１】
帯電器４は、定電流電源回路３から供給される定電流によって、図示しない筐体内に張られたワイヤと感光ドラム６との間にコロナ放電を発生させる。コロナ放電によって、帯電器４のワイヤから感光ドラム６の感光材料に向けて電流が流れ、感光ドラム６に電荷が注入される。すなわち、帯電器４は、いわゆるコロナ・チャージャーである。なお、本実施の形態における帯電器４は、開口部にグリッドを配したスコロトロン型であるが、グリッドのないコロトロン型であってもよい。
【００２２】
プリントヘッド５は、制御回路２から入力される電気信号（画像を示す電気信号）に応じて、ＬＥＤ（図示せず）を点滅させることにより、感光ドラム６の円筒面を感光させる。このようにして、プリントヘッド５は、感光ドラム６の円筒面上に静電潜像を形成する。
【００２３】
感光ドラム６は、円筒面上に感光材料の層が形成された円筒状の部材である。感光ドラム６は、図示しない駆動機構により、円筒軸を中心に矢印１００の方向に回転するように構成されている。感光ドラム６が駆動機構によって回転することにより、感光ドラム６の表面は、帯電器４やプリントヘッド５等によって走査される。
【００２４】
現像ローラ７は、感光ドラム６に形成された静電潜像をトナーによって形成された顕像に現像する。言い換えれば、現像ローラ７は、感光ドラム６の帯電分布に応じて、感光ドラム６にトナーを付着させる。
【００２５】
転写ローラ８は、静電潜像を現像した顕像に基づいて用紙にトナーを転写する。すなわち、感光ドラム６に付着したトナーを用紙に写し取る機能を有する。
【００２６】
定電圧電源回路９は、所定の電圧を転写ローラ８に印加する。これによって、用紙が所定の電位に帯電し、感光ドラム６の表面に付着したトナーが用紙に引きつけられて転写される。
【００２７】
クリーナブレード１０は、板状の部材であって、感光ドラム６の表面に当接する。クリーナブレード１０は、転写が終了した後の感光ドラム６の表面に残ったトナーを掻き取る機能を有している。
【００２８】
用紙に写し取られたトナーは、図示しない定着部において加圧・加熱処理されて、用紙に融着し、容易に脱落しない状態となる。このようにして、画像形成装置１は用紙に画像を形成する。
【００２９】
以上が画像形成装置１の構成および機能の説明である。次に、帯電器４において、リークが発生する原理と、従来の装置における問題点を説明する。
【００３０】
図２は、帯電器４に印加される電圧と、帯電器４のワイヤを流れる電流との関係を示す概念図である。図２におけるグラフ線Ｌ１，Ｌ２の傾きと、グラフ線Ｌ３とは、画像形成装置１において固有であって、予め実験によって求めておくことができる。
【００３１】
グラフ線Ｌ１，Ｌ２は、定電流制御領域以上の負荷がかかったときの電源特性を示している。ただし、グラフ線Ｌ１は設計上の状態（あるいは初期状態）にある画像形成装置１に関するグラフである。グラフ線Ｌ２は、使用されることによってリークが発生しやすくなった場合（リーク開始電圧ＶＬが低下した場合）に設定される。
【００３２】
先述のように、定電流電源回路３によって、帯電器４に供給される電流は一定である。したがって、リークがすでに発生すると、電流が筐体に流れるため、ワイヤを流れる電流は急激に減少する。
【００３３】
画像形成装置１を使用すると、トナーや紙粉が付着することによって、帯電器４において、リークが発生しやすい状況になる。また、画像形成装置１の使用環境（例えば、湿度）もリークの発生に影響を与える。
【００３４】
グラフ線Ｌ３は、リークが発生していないときの、定電流制御における電圧と電流との関係を示している。画像形成装置１が画像を安定して形成するためには、定電流制御が望ましい。したがって、グラフ線Ｌ３が垂直線（電流値Ｉが一定）となるように設計するのが理想的である。しかし、現実にはグラフ線Ｌ３は、わずかに傾いた線となり、電圧を上昇させると、電流がわずかに減少する。
【００３５】
図２に示す例では、初期設定条件において、電圧ＶＬ０でリークが発生するものとしている。したがって、電圧ＶＬ０よりも低い電圧Ｖ０までしか使用しないように、グラフ線Ｌ１が決定され、設計上の電流垂下点Ｄは「ｄ０」である。先述のように、グラフ線Ｌ１およびグラフ線Ｌ３は、予め実験で求めておくことができるので、設計上の電流垂下点ｄ０も予め設定が可能である。そして、製品出荷時などにおいては、この電流垂下点ｄ０が初期設定されている。
【００３６】
従来より、印刷処理におけるリークの発生を監視し、リークの発生を検出した時点で、電圧を下げる制御を行う装置が提案されている。しかし、このような制御ではリークが発生したときに形成中の画像が乱れることを防止することができないという問題がある。
【００３７】
次に、画像形成装置１の動作について説明する。図３は、画像形成装置１の動作を示す流れ図である。
【００３８】
画像形成装置１は、印刷処理が指示されるまで待機し（ステップＳ１０）、ジョブが与えられると、印刷処理が開始される前の段階で、現状の電流垂下点Ｄを設定する処理を行う。
【００３９】
電流垂下点設定処理では、定電流電源回路３が電圧を所定値だけ上昇させ（ステップＳ１１）、リークが発生したか否かを判定する（ステップＳ１２）。なお、本実施の形態における画像形成装置１では、帯電器４に印加される電圧がリークによる電圧降下する時点をもってリークが発生したと判断する。リークが発生すると電圧は降下するため、さらに電圧を上昇させることは不可能である。
【００４０】
リークの発生が検出されない場合は、定電流電源回路３は、さらにステップＳ１１の処理を繰り返す。これにより、定電流電源回路３によって、帯電器４に印加される電圧が徐々に上昇する。
【００４１】
制御回路２は電流または電圧降下を検出したとき、その降下の値および持続時間により、リークが発生したか否かを判定する。というのは、浮遊異物等によって、瞬間的なリークが発生する場合もあるからである。リークが発生したと判定されたときには、制御回路２はリークが発生する直前の電圧を、現状において、リークの発生が開始される電圧（リーク開始電圧ＶＬ）と近似的に測定する（ステップＳ１３）。そして、制御回路２は、定電流電源回路３による電圧の印加を停止させる（ステップＳ１４）。
【００４２】
そこで、制御回路２は、予め求められている電圧と電流との関係と、測定したリーク開始電圧ＶＬとに基づいて、現状における電流垂下点Ｄを演算し（ステップＳ１５）、設定する。すなわち、図２に示す例では、リーク開始電圧ＶＬ１を超えないグラフ線Ｌ２を求め、さらにグラフ線Ｌ２とグラフ線Ｌ３の交点として、電流垂下点Ｄ（ｄ１）を求める（ステップＳ１６）。図２に示す例では、制御回路２は、リーク開始電圧ＶＬ１よりもｄＶだけ小さい電圧Ｖ１が最大電圧となるグラフ線Ｌ２を求めている。
【００４３】
このようにして、測定されたリーク開始電圧ＶＬと、設定された電流垂下点Ｄは、制御回路２から定電流電源回路３に伝達され、印刷処理が開始される（ステップＳ１７）。
【００４４】
印刷処理とは、画像形成装置１が用紙に画像を形成する処理であって、より詳しくは、形成しようとする画像に応じて、用紙にトナーを融着させる処理である。印刷処理では、ステップＳ１６において印刷処理に先立って設定された電流垂下点Ｄに応じて、帯電器４に印加される電圧が制御される。具体的には、帯電器４によって感光ドラム６に電荷を注入する処理において、測定されたリーク開始電圧ＶＬ（図２に示す例では、「電圧ＶＬ１」）を超えないように制御がされる。
【００４５】
図２に示すように、電流垂下点ｄ１が設定されることにより最高電圧は、リーク開始電圧ＶＬ１よりも低い値となる。したがって、定電流電源回路３が電圧Ｖ１以下となるように帯電器４に電圧を印加することにより、帯電器４におけるリークの発生を防止することができる。
【００４６】
このように、画像形成装置１では、印刷処理前に現状におけるリーク開始電圧ＶＬを測定しておき、電流垂下点Ｄの調整を行うことにより、印刷処理中にリークが発生することがなく、リークによる画像の乱れを防止することができる。また、リークを発生させない範囲で、可能な限り高電圧で処理できるので、電荷を効率よく注入することができる。
【００４７】
印刷処理が終了すると、画像形成装置１は、ステップＳ１０の処理に戻って、次の印刷処理が指示されるまで待機する。
【００４８】
以上のように、本実施の形態における画像形成装置１は、画像を形成する処理に先立って、帯電器４の現状に応じて変化するリーク開始電圧ＶＬを求めて電流垂下点Ｄを設定し、設定した電流垂下点Ｄに応じて、定電流電源回路３によって印加される電圧を制御して、定電流制御を行うことにより、状態が変化する帯電器４の現状に応じて電流垂下点Ｄを設定できるので、画像を形成する処理において（印刷処理中に）、リークが発生することを防止することができる。したがって、安定した画像を形成することができる。
【００４９】
＜２．  変形例＞
以上、本発明の実施の形態について説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく様々な変形が可能である。
【００５０】
例えば、帯電器４は、感光ドラム６に電荷を注入するものに限られない。すなわち、用紙に電荷を注入するものであってもよい。
【００５１】
また、上記実施の形態では、印刷処理の直前に電流垂下点Ｄを設定するように説明したが、例えば、印刷枚数が多い場合には所定の枚数ごとに電流垂下点Ｄを設定し直すように構成してもよい。すなわち、電流垂下点Ｄを設定するタイミングは、実施の形態に示すものに限られるわけではなく、電源投入時、節電モード解除時等であってもよい。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】本発明に係る画像形成装置のブロック図である。
【図２】帯電器に印加される電圧と、帯電器のワイヤを流れる電流との関係を示す概念図である。
【図３】画像形成装置の動作を示す流れ図である。
【符号の説明】
【００５３】
１  画像形成装置
２  制御回路
３  定電流電源回路
４  帯電器
５  プリントヘッド
６  感光ドラム
７  現像ローラ
８  転写ローラ
９  定電圧電源回路
１０  クリーナブレード
Ｄ  電流垂下点
ＶＬ  リーク開始電圧
【図１】
2007108266.tif 000003
【図２】
2007108266.tif 000004
【図３】
2007108266.tif 000005