(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体を帯電させる帯電手段と、この帯電手段に電圧を印加する電源と、露光手段と、現像手段と、転写手段とを有し、前記帯電手段を含みかつ前記感光体に画像形成を行う電子写真プロセスに関わるプロセス手段を一体化してなるプロセスカートリッジを装置本体に対して交換可能に構成した電子写真記録装置において、
交換前のプロセスカートリッジが有する帯電手段とは別方式の帯電手段を有するプロセスカートリッジを組み付けた際に、前記別方式の帯電手段に応じた印加電圧を供給させるように前記電源の出力を切り替える切替手段を設け、前記感光体の表面電位を検知、または前記感光体に形成されるトナー像の濃度を検知する検知手段を前記プロセスカートリッジ内の前記感光体と対向する前記転写手段の近傍、かつ前記感光体の回転方向の上流位置で前記装置本体側に配置し、前記検知手段の検知結果に基づいて前記電源の出力を切り替えることを特徴とする電子写真記録装置。
【請求項２】
前記切替手段を自動制御して前記電源の出力を切り替える制御手段を設けたことを特徴とする請求項１記載の電子写真記録装置。
【請求項３】
前記帯電手段に印加する印加電圧を設定入力する入力手段を設けたことを特徴とする請求項１または２記載の電子写真記録装置。
【請求項４】
前記帯電手段は、接触帯電ローラ、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを前記感光体に接触させた構成を有することを特徴とする請求項１，２または３記載の電子写真記録装置。
【請求項５】
前記帯電手段は、接触帯電ローラ、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを前記感光体に近接させた構成を有することを特徴とする請求項１，２または３記載の電子写真記録装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、複写機、ファクシミリ装置、レーザプリンタ等に適用される電子写真記録装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真記録装置の帯電方式としては、従来はコロナ放電方式の帯電ユニットが一般的であった。しかし、この方式では人体に有害なオゾンの発生量が多く問題とされていた。そこで近年では接触帯電方式が多く採用されてきている。接触帯電方式では微小ギャップでの放電による帯電となるためオゾン等の発生ガスがコロナ放電方式に比べて1/20〜1/30程度に減少できることがわかっている。
【０００３】
接触帯電方式の主なものとしては、図７に示すように、
帯電ローラ方式（図７（ａ））、
帯電フラットブラシ方式（図７（ｂ））、
帯電ローラブラシ方式（図７（ｃ））、
等が量産されている。それぞれの利点と問題点について図８を用いて説明する。
【０００４】
図７（ａ）に示す帯電ローラ方式は帯電が均一であるためにこれら３方式の中では最も画像が良い。また高解像度にも対応可能であってハーフトーンの濃度むらもほとんど無い。
【０００５】
しかし相対的にコストが高い。さらにローラが汚れやすく汚れた場合のクリーニングが難しい。当然、ローラが汚れた場合には画像上でドットパターンの濃度むらやさらに悪くなると地肌汚れが発生する。そのため長寿命の使用方法ではクリーニング手段が不可欠となりさらにコストが上昇する。
【０００６】
図７（ｂ）に示す帯電フラットブラシ方式は、その構成上、コストが最も安い。通常、記録紙の搬送系に使用する除電ブラシの幅を太くした形状なので構成もシンプルである。またブラシが多少汚れても画像には影響度が少ない。
【０００７】
しかし主走査方向でブラシが感光体に対して均一に当接している訳ではないため主走査方向で帯電電位の凸凹が大きく、そのためドットパターンでは縦すじ状の濃度むらとなる。この濃度むらは３００dpi程度の解像度なら目立たないが６００dpiや１２００dpi等の高解像度になると顕著になっていく。
【０００８】
図７（ｃ）に示す帯電ローラブラシ方式は、帯電ローラ方式と帯電フラットブラシ方式の中間の特性を持っている。コスト的には帯電ローラ方式と帯電フラットブラシ方式の中間で画像も同じく帯電ローラ方式と帯電フラットブラシ方式の中間となる。しかし汚れに対しては３者の中で最も強い特性を持つ。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
また、同じ帯電電位を得るためにこれら３つの方式で印加電圧が異なる。具体的には−７５０Ｖの帯電電位を得るために帯電ローラの場合は印加電圧が−１４００Ｖ必要であり、帯電ローラブラシと帯電フラットブラシでは−１２００Ｖとなっている。この原因としては図９に示すように帯電ローラと帯電ブラシ(ローラブラシもフラットブラシも同じ)では放電開始電圧が２００Ｖほど違うことにある。この放電開始電圧の違いは、ブラシの方がブラシ間における電界が密であるため放電効率が良いことにある。このようにローラブラシまたはフラットブラシを使用した場合、帯電の印加バイアスを下げることができるようになる。
【００１０】
上記したように各方式共にそれぞれの特徴を有する。通常、装置の設計は１つの方式に決めて設計を行う。しかし、例えば使用者の好みが高画質・高解像度を狙うよりも低価格のプロセスカートリッジを使用してコストを下げたいという場合には現状で使用している帯電ローラ方式のプロセスカートリッジの代わりに低価格の帯電フラットブラシ方式のプロセスカートリッジを装置本体に組み付けることが考えられる。この場合、装置が正常に動かなくてはならないため、図９のように帯電方式に応じて印加電圧を変える必要がある。
【００１１】
仮に帯電ローラバイアス（印加電圧−１４００Ｖ）のまま帯電フラットブラシを使用すると帯電電位が−２００Ｖ上昇し、狙いの帯電電位−７５０Ｖに対して−９５０Ｖとなる。そのためにドットパターンで濃度低下や細線濃度低下等の濃度低下現象が現れる。
【００１２】
本発明は、このような現象を防ぐために帯電方式が違った場合にも印加電圧を最適値にして良好な画像を得られることを実現した電子写真記録装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するために本発明は、感光体を帯電させる帯電手段と、この帯電手段に電圧を印加する電源と、露光手段と、現像手段と、転写手段とを有し、前記帯電手段を含みかつ前記感光体に画像形成を行う電子写真プロセスに関わるプロセス手段を一体化してなるプロセスカートリッジを装置本体に対して交換可能に構成した電子写真記録装置において、交換前のプロセスカートリッジが有する帯電手段とは別方式の帯電手段を有するプロセスカートリッジを組み付けた際に、前記別方式の帯電手段に応じた印加電圧を供給させるように前記電源の出力を切り替える切替手段を設け、前記感光体の表面電位を検知、または前記感光体に形成されるトナー像の濃度を検知する検知手段を前記プロセスカートリッジ内の前記感光体と対向する前記転写手段の近傍、かつ前記感光体の回転方向の上流位置で前記装置本体側に配置し、前記検知手段の検知結果に基づいて前記電源の出力を切り替えることを特徴とする。このように構成したことにより、プロセスカートリッジ交換前の帯電手段による感光体表面電位とプロセスカートリッジ交換後の帯電手段による感光体表面電位とのずれを補正することが可能になり、表面電位センサ、または光学センサの検知手段により使用者の手を煩わせることなく、帯電方式の違いを検知し帯電方式に合致した帯電バイアスを供給できるので帯電方式が変わっても何ら異常画像を誘発することなく使用者の意向に応じた使用方法が実現できるようになる。
【００１５】
また本発明は、前記切替手段を自動制御して前記電源の出力を切り替える制御手段を設けたことを特徴とする。このように構成したことにより、帯電手段を変更しても自動で帯電手段に応じた印加バイアスが得られるようになる。
【００１８】
また本発明は、前記帯電手段に印加する印加電圧を設定入力する入力手段を設けたことを特徴とする。このように構成したことにより、帯電方式の違いによる帯電バイアスの変更を直接使用者が行うため装置本体のコストを上げることなく使用者の意向に応じた使用方法が実現できるようになる。
【００１９】
また本発明は、前記帯電手段は、接触帯電ローラ、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを前記感光体に接触または近接させた構成を有することを特徴とする。このように構成したことにより、変更する帯電方式を、従来の量産実績のある接触帯電ローラ、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを適用した帯電方式としたため、使用者が安心して方式を変更できるようになり、さらに使用者の意向に応じた使用方法が実現できるようになる。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２１】
図１は本発明の第１実施形態の参考例で電子写真記録装置における概略構成を示す説明図であり、１は感光体を示し、この感光体１の周囲には、感光体１の回転方向の順に、接触帯電方式の帯電部２，現像部４，転写部５，クリーニング部８が配置されている。また、３は光書込部を示し、光書込部３から出射された光は、感光体１における帯電部２と現像部４との間の領域を走査する。さらに、装置本体にセットされたカット紙９は、給紙ローラ１０によって１枚ずつ搬送され、転写部５，定着部６を通過し、排紙部７によって装置外に排出される。
【００２２】
回転する感光体１の表面は帯電部２を通過する際に帯電され、光書込部３により静電潜像が形成されて現像部４に至る。現像部４においては内部に収納したトナーを摩擦帯電させて電荷を持たせた状態で現像ローラ４ａに担持させておく。そして、電源から現像バイアスを印加することによって、現像ローラ４ａと感光体１の表面との間で電位差を持たせることにより、トナーに静電引力が作用して静電潜像の領域のみにトナーが選択的に付着するようにする。現像部４によって形成されたトナー像は転写部５によって記録紙に転写される。記録紙上に形成されたトナー像は定着部６によりハードコピー化される。このような一連の動作を繰り返してコピー画像が得られる。
【００２３】
図１の帯電部２は帯電ユニットとして装置本体に対して交換可能な構成をしている。例えば現状、帯電ローラを有する帯電部２が組み付けられているとする。そこで使用者の意向により帯電ローラブラシを有する帯電部２を組み付けた場合に帯電バイアスを印加する電源１１の出力を変える必要がある。具体的には−１４００Ｖ→−１２００Ｖにしなくてはならない。
【００２４】
そこで例えば、帯電部２に識別用のスイッチを設け、帯電部２が装置本体に装着されたときに、識別用のスイッチのオンオフ状態を検知して、その検知結果に応じて電源１１の出力を変えるように構成する。さらに具体例を説明すると、装置本体側においては、識別用のスイッチの有無を検知する手段を設け、スイッチの存在を検知した場合には帯電バイアスが−１２００Ｖに設定され、スイッチの存在を検知できなかった場合には帯電バイアスが−１４００Ｖに設定されるように制御を行う。一方、帯電部２においては、帯電ローラを有する帯電部２に識別用のスイッチを設けず、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを有する帯電部２に識別用のスイッチを設ける。そして、帯電ローラを有する帯電部２が装置本体に収納された場合には識別用のスイッチの存在が確認されないので帯電バイアスが−１４００Ｖに設定され、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを有する帯電部２が装置本体に収納された場合には識別用のスイッチの存在が確認されるので帯電バイアスが−１２００Ｖに設定される。
【００２５】
なお、帯電バイアスの切り替え方法については、上述した識別用のスイッチによるものに限るものではなく、帯電部２を交換したときに使用者またはサービスマン等が装置本体の操作パネルを操作して帯電バイアスの設定を変えてもかまわない。すなわち、帯電部２の交換に伴ってその帯電部２の帯電方式に合致した帯電バイアスに変更できれば帯電バイアスの切り替えるための手段は問わない。
【００２６】
図２は第１実施形態の電子写真記録装置におけるプロセスカートリッジの内部構成を示す説明図であり、４ｂは現像ローラ４ａにトナーを搬送する補給ローラ、４ｃは現像ローラ４ａにトナー薄層を形成するとともにトナーを摩擦帯電させるドクターブレード、８ａは、感光体１に当接し、転写部５において記録紙に転写されずに感光体１の表面に残留した廃トナーを回収するクリーニングブレード、８ｂはクリーニングブレード８ａによって回収された廃トナーを収納する廃トナータンクを示す。なお、図１に示す参考例の装置における部材と同一の部材または同一の機能の部材については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００２７】
第１実施形態の装置は、感光体１と同一ユニットに帯電部２，現像部４およびクリーニング部８が組み合わせられ、これら一体で交換可能なプロセスカートリッジの形態として構成したものである。これらに電圧を印加する電源１１（図１参照）は、プロセスカートリッジが組み付けられる装置本体に備えられている。プロセスカートリッジはその性格上、寿命が短いためにプロセスカートリッジを途中で分解して帯電手段を交換するという場合はほとんどない。
【００２８】
そこで第１実施形態においてはプロセスカートリッジに例えば帯電ローラが組み付けられているものと帯電ローラブラシが組み付けられたものと別々に構成する。このように帯電部２の種類に応じてカートリッジを構成することによって、使用者は各自の意向に応じて高価だが高画質を得られる帯電ローラが付けられたカートリッジを選ぶか、または高解像度は得られないが安価なフラットブラシを備えたカートリッジのどちらも選択できるようになる。
【００２９】
もちろんカートリッジ交換の際に帯電部２が違う種類のカートリッジを装置本体に装着した場合、その帯電部２に応じたバイアスが印加される。カートリッジの識別方法は、カートリッジに識別用の識別スイッチを付けて参考例の装置と同じ要領で識別を行い、帯電バイアスを切り替えるように制御しても良いし、使用者が指定しても良く、カートリッジの帯電部２の種類に対応した帯電バイアスに変えられれば形態は問わない。
【００３０】
図３は第１実施形態の電子写真記録装置における概略構成を示す説明図であり、１２は、現像部４と転写部５の間に配置され、感光体１の表面電位を検知するセンサを示す。なお、図１に示す参考例の装置における部材と同一の部材または同一の機能の部材については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００３１】
帯電部２としてフラットブラシを使用した場合に、帯電ローラの印加バイアスのままであれば、感光体１の表面電位が高くなる。すなわち、図９に示すように、ローラブラシまたはフラットブラシとローラ帯電との特性を比較すると、印加電圧と帯電電位の傾きは同じであるが帯電開始電圧が２００Ｖ程度ずれている。そのため例えば狙いの帯電電位を−７５０Ｖとしたときに帯電ローラでは−１４００Ｖの印加電圧が必要になる。一方、ローラブラシとフラットブラシでは印加電圧は−１２００Ｖであるから印加電圧が−１４００Ｖのままだと帯電電位が−９５０Ｖになってしまうことになる。
【００３２】
そこで、感光体１の表面電位を検知するセンサ１２に設置することによって帯電電位を監視できるようになる。例えば帯電部２の交換後のイニシャル動作時、あるいは交換後の画像記録動作に先立って、感光体１を帯電させる。そして、図４に示すように、センサ１２が検出した帯電電位が−７５０Ｖであれば、帯電バイアスの出力を変更しない。帯電電位が−７５０Ｖより高い場合には、帯電ローラからローラブラシまたはフラットブラシに変わったとして、帯電電位が−１２００Ｖになるように制御部１３が電源１１の出力制御を行い、帯電バイアスを変更する。帯電電位が−７５０Ｖより低い場合には、ローラブラシまたはフラットブラシから帯電ローラに変わったとして、帯電電位が−１４００Ｖになるように制御部１３が電源１１の出力制御を行い、帯電バイアスを変更する。
【００３３】
このようにバイアス制御を行うことによって、帯電部２を交換した際に、新たにセットした帯電部２の帯電方式と交換前の帯電部２の帯電方式とが違った場合であっても帯電方式に応じた適正な帯電バイアスを供給することが可能になる。その結果、使用者の作業を必要とせずに適正な帯電バイアスを自動的に補正して設定するため、帯電部２の帯電方式が変わることに伴う帯電バイアスの変更を容易に行うことが可能になる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態の電子写真記録装置について説明する。
【００３５】
第２実施形態の電子写真記録装置は、図３に示す第１実施形態の電子写真記録装置における表面電位センサであるセンサ１２の代わりに光学センサをセンサ１２として用いたものである。
【００３６】
帯電部２がセットされた時、または通常のページ始めのイニシャル動作時にある一定のパターンを感光体１上に光書込部３で書き込み、さらに現像部４によってトナー像として感光体１上に可視像化する。その像の濃度をセンサ１２によって読みとる。例えば帯電電位が高い場合には濃度が低下するのでセンサ１２の出力値が変化する。そこで帯電バイアスを下げ帯電方式に応じた適正なバイアスを印加することによって望ましい画像が得られるようになる。
【００３７】
すなわち、図５に示すように、まず、センサ１２の出力に基づいてトナー像の濃度を検知し、設定濃度と比較して同じであった場合には帯電バイアスの出力を変更しない。設定濃度より高い場合には、帯電ローラからローラブラシまたはフラットブラシに変わったとして、帯電電位が−１２００Ｖになるように制御部１３が電源１１の出力制御を行い、帯電バイアスを変更する。設定濃度より低い場合には、ローラブラシまたはフラットブラシから帯電ローラに変わったとして、帯電電位が−１４００Ｖになるように制御部１３が電源１１の出力制御を行い、帯電バイアスを変更する。
【００３８】
このようにバイアス制御を行うことにより、使用者の手を煩わせることなく自動で帯電方式に応じた帯電バイアスの印加が可能になる。
【００３９】
図６は本発明の第３実施形態の電子写真記録装置における帯電バイアス電源の要部構成を示す説明図であり、１４は帯電バイアスを−１２００Ｖと−１４００Ｖとのいずれか一方に選択的に切り替える切替スイッチを示す。なお、図１に示す参考例の装置における部材と同一の部材または同一の機能の部材については同一の符号を付して、詳細な説明は省略する。
【００４０】
第３実施形態の電子写真記録装置は帯電方式の違いによる帯電バイアスの変更を使用者が直接行うように構成したものである。図６に示すように帯電バイアスを供給する電源１１の出力系統が二通りあり、その出力系統の選択を例えば使用者が装置本体の操作パネル上でできるようにする。
【００４１】
例えば、帯電ユニット、またはプロセスカートリッジの交換を行った際に、装置本体に設けられた表示パネルに、帯電バイアスの選択画面を表示させる。そして、交換した帯電部に応じた適正な帯電バイアスを指定して、操作パネルを介して入力することによって帯電バイアスが設定される。この場合、適正な帯電バイアスを使用者に報知するために、帯電ユニットまたはプロセスカートリッジの外装に帯電バイアス値を表示する表示部を設けたり、あるいは梱包袋、梱包箱に帯電バイアス値を表示させておくことが望ましい。
【００４２】
このように構成することにより、センサ等のマシン内部への設置が不要になりコストアップを招くことはなくなる。なお、第３実施形態の電子写真記録装置に、第１，２実施形態の装置におけるセンサ１２を設け、帯電バイアスの選択画面に、自動モードと手動モードとのいずれか一方を選択できるように表示させても良い。
【００４３】
なお、本実施形態の装置によれば、帯電部２の帯電方式として、帯電ローラ、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシ等の接触帯電方式を用いているが、これらの帯電方式は広く量産されている物であり技術的な課題も少ない。そのため最小限度のリスクで帯電方式を変えることができるようになる。また、帯電ローラ、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを感光体１に対して近接配置することにより微小ギャップを形成し、放電現象によって感光体１を帯電させる非接触帯電方式を用いた場合にも本発明は適用可能である。
【００４４】
【発明の効果】
以上、説明したように構成された本発明によれば、次に記載する効果を奏する。
【００４６】
請求項１に係る発明によれば、別方式の帯電手段が組み付けられたプロセスカートリッジを装置本体にセットしても表面電位センサ、または光学センサにより使用者の手を煩わせることなく、帯電方式の違いを検知し合致した帯電バイアスを供給でき異常画像を出すことなく使用者の意向に応じた使用方法が実現できるようになる。
【００４７】
請求項２に係る発明によれば、帯電手段を変更しても自動で帯電手段に応じた印加バイアスが得られるので使用者の手を煩わせることなく使用者の意向に応じた使用方法が実現できるようになる。
【００５０】
請求項３に係る発明によれば、帯電方式の違いによる帯電バイアスの変更を直接使用者が行うため装置本体のコストを上げることなく使用者の意向に応じた使用方法が実現できるようになる。
【００５１】
請求項４に係る発明によれば、変更する帯電方式を従来の量産実績のある接触帯電ローラ、帯電ローラブラシまたは帯電フラットブラシを適用した帯電方式としたため使用者が安心して方式を変更できるようになり、さらに使用者の意向に応じた使用方法が実現できるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態の参考例の電子写真記録装置における概略構成を示す説明図
【図２】  本発明の第１実施形態の電子写真記録装置におけるプロセスカートリッジの内部構成を示す説明図
【図３】  本発明の第１実施形態の電子写真記録装置における概略構成を示す説明図
【図４】  図３に示す電子写真記録装置の動作を示すフローチャート
【図５】  本発明の第２実施形態の電子写真記録装置の動作を示すフローチャート
【図６】  本発明の第３実施形態の電子写真記録装置における帯電バイアス電源の要部構成を示す説明図
【図７】  帯電ローラ，帯電ローラブラシおよび帯電フラットブラシの外観を示す説明図
【図８】  帯電ローラ，帯電ローラブラシおよび帯電フラットブラシの特徴をまとめた図
【図９】  帯電ローラ，帯電ローラブラシおよび帯電フラットブラシにおける印加電圧に対する感光体上帯電電位の変化を示す特性図
【符号の説明】
１  感光体
２  帯電部
３  光書込部
４  現像部
５  転写部
６  定着部
７  排紙部
８  クリーニング部
９  カット紙
１０  給紙ローラ
１１  電源
１２  センサ
１３  制御部
１４  切替スイッチ
【図１】
0004101436.tif 000002
【図２】
0004101436.tif 000003
【図３】
0004101436.tif 000004
【図４】
0004101436.tif 000005
【図５】
0004101436.tif 000006
【図６】
0004101436.tif 000007
【図７】
0004101436.tif 000008
【図８】
0004101436.tif 000009
【図９】
0004101436.tif 000010