(57)【要約】【課題】帯電器の交換によるコストを削減する。【解決手段】画像形成装置は、感光体と、感光体を帯電させるための給電部材及びグリッドを含む帯電器とを含む。とりわけ、画像形成装置は、グリッドのバイアス電圧及び給電部材の給電電圧の少なくとも一方に基づいてトラッキングの発生を検知する検知部と、検知部がトラッキングの発生を検知すると帯電器を交換すべきことを通知する通知部とを含むことを特徴とする。【選択図】図４
2009288454.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像形成装置であって、
感光体と、
前記感光体を帯電させるための給電部材及びグリッドを含む帯電器と、
前記グリッドのバイアス電圧及び前記給電部材の給電電圧の少なくとも一方に基づいてトラッキングの発生を検知する検知部と、
前記検知部がトラッキングの発生を検知すると前記帯電器の異常を通知する通知部と
を含むことを特徴とする画像形成装置。
【請求項２】
前記給電部材から前記グリッドへ流れる電流から定電圧を生成する定電圧源と、
前記検知部に備えられ、前記定電圧を前記グリッドのバイアス電圧として検出する第１検出部と
を含み、
前記通知部は、前記グリッドのバイアス電圧が所定範囲外である場合に、前記帯電器の異常を通知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】
前記定電圧源は、可変抵抗体を有す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】
前記給電部材へ定電流を供給する定電流源と、
前記給電部材の給電電圧として、前記定電流源の両端の電圧を検出する第２検出部と
を含み、
前記通知部は、前記給電部材の給電電圧が所定範囲外である場合には、前記帯電器の異常を通知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５】
前記帯電器は、スコロトロン型の帯電器であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の画像形成装置。
【請求項６】
感光体と、前記感光体を帯電させるための給電部材及びグリッドを含む帯電器とを含む画像形成装置の制御方法であって、
前記グリッドのバイアス電圧及び前記給電部材の給電電圧の少なくとも一方に基づいてトラッキングの発生を検知する検知工程と、
前記検知工程においてトラッキングの発生が検知されると、前記帯電器の異常を通知する通知工程と
を含むことを特徴とする制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、帯電器を使用する画像形成装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、画像形成装置の感光体を帯電させる帯電器として、スコロトロン帯電器が提案されている（特許文献１）。
【特許文献１】特開２００２−１３２０２３号公報。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
図１は、一般的なスコロトロン帯電器の概略断面図である。帯電器１０４の給電ワイヤ１０１は、円柱形状の感光ドラム１０５の長さ方向（感光ドラムの回転軸に平行な方向）に沿って設けられている。同様に、給電ワイヤ１０１と平行にシールド１０２ａ及び１０２ｂが配置されている。さらに、給電ワイヤ１０１と感光ドラム１０５との間に、グリッド１０３が取り付けられている。グリッド１０３は、電荷が通り抜けられるようにするために、格子状のワイヤや、エッチングなどで多数の孔が設けられたプレートにより実現される。
【０００４】
給電ワイヤ１０１に高電圧を印加すると、給電ワイヤ１０１とグリッド１０３との間、及び、給電ワイヤ１０１とシールド１０２ａ、１０２ｂとの間に、コロナ放電が発生する。このコロナ放電により、給電ワイヤ１０１と、シールド１０２ａ、１０２ｂ又はグリッド１０３との間に電流が流れる。なお、グリッド１０３を通り抜けた電荷が感光ドラム１０５を帯電させる。
【０００５】
ところで、給電ワイヤ１０１とシールド１０２ａ、１０２ｂとを絶縁するために、絶縁体が設けられる。この絶縁体の絶縁性能が経時変化等によって劣化すると、トラッキングによって、コロナ放電を維持できなくなる。トラッキングとは、絶縁体の表面上のインピーダンスが低下することで発生する沿面放電のことである。トラッキングが発生すると、期待通りに感光ドラムを帯電させることができなくなるため、形成される画像の品質が低下する。
【０００６】
従来は、トラッキングの検知を行っていなかったため、帯電器は本来の寿命が来る前に交換されていた。そこで、本発明は、帯電器を効率良く交換し、交換回数を少なくして長期的にコストを削減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の画像形成装置は、感光体と、感光体を帯電させるための給電部材及びグリッドを含む帯電器とを含む。とりわけ、画像形成装置は、グリッドのバイアス電圧及び給電部材の給電電圧の少なくとも一方に基づいてトラッキングの発生を検知する検知部と、検知部がトラッキングの発生を検知すると帯電器を交換すべきことを通知する通知部とを含む。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、帯電器の寿命が尽きると発生するトラッキングを検知することで、寿命が尽きる前に帯電器が交換されてしまうことを抑制できる。すなわち、帯電器を従来よりも長く使用できるようになるため、帯電器の交換によるコストを削減できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に本発明の一実施形態を示す。以下で説明される個別の実施形態は、本発明の上位概念、中位概念および下位概念など種々の概念を理解するために役立つであろう。また、本発明の技術的範囲は、特許請求の範囲によって確定されるのであって、以下の個別の実施形態によって限定されるわけではない。
【００１０】
［実施形態１］
図２は、画像形成装置の概略断面図である。本発明は、単色トナーを使用する画像形成装置にも適用できるが、ここでは、それぞれ色の異なる複数のトナーを使用する画像形成装置について説明する。なお、図２には４つの画像形成部が示されているが、各画像形成部は、トナーの色を除き、共通の構成を採用しているものとする。
【００１１】
感光ドラム１０５は、像担持体及び感光体の一例であり、その表面（画像形成面）は、帯電器１０４により一様に帯電される。帯電器１０４は、たとえば、スコロトロン型の帯電器である。感光ドラム１０５の画像形成面には、露光装置２０２か出力される光ビームによって静電潜像が形成される。静電潜像は、現像器２０４により顕像化され、可視画像（現像剤像）となる。
【００１２】
各画像形成部において形成された可視画像は、順次、中間転写体２０８へ１次転写される。さらに、二次転写ローラ２０９によって、中間転写体２０８から記録材へ可視画像が２次転写される。その後、定着装置２１２によって、多色の可視画像が記録材へと定着される。
【００１３】
コントローラ２１４は、帯電器用高圧基板２０１を介して、帯電器１０４における帯電バイアスを制御する。なお、帯電器用高圧基板２０１には、トラッキングを検出するための機構が追加されており、これにより、コントローラ２１４は、トラッキングの発生を認識する。トラッキングが発生すると、コントローラ２１４は、帯電器１０４の異常、即ち、寿命が尽きたと判断し、帯電器１０４の交換を促すメッセージを表示装置２１５に出力する。
【００１４】
図３は、実施形態に係る帯電器と感光ドラムの一部との概略断面図である。帯電器１０４のシールド１０２ａ及び１０２ｂと、グリッド１０３とは電気的に絶縁されている。給電部材の一例である給電ワイヤ１０１は、帯電器用高圧基板２０１の定電流源３０１と接続されている。給電ワイヤ１０１は、給電部材の一例であるが、必ずしもワイヤである必要はない。すなわち、給電ワイヤ１０１は、給電することを用途とした他の形状の給電部材に置換されてもよい。
【００１５】
シールド１０２ａ及び１０２ｂはＧＮＤへ接続されている。すなわち、シールド１０２ａ及び１０２ｂは接地されている。グリッド１０３は給電ワイヤ１０１からの電流を元に定電圧を生成する可変抵抗体３０２に接続されている。可変抵抗体３０２は外部からの信号によって両端の電圧がある定電圧になるように制御される。可変抵抗体３０２の両端の電圧は、いわゆるグリッドのバイアス電圧（以下、グリッド電圧）と呼ばれる。グリッド電圧は、グリッド電圧検出部３０３によって検出される。このように、可変抵抗体３０２は、給電部材からグリッドへ流れる電流から定電圧を生成する定電圧源の一例である。また、グリッド電圧検出部３０３は、定電圧をグリッドのバイアス電圧として検出する第１検出部の一例である。
【００１６】
定電流源３０１は、給電部材へ定電流を供給する。定電流源３０１から給電ワイヤ１０１に流れる電流をＩｐｒｉとする。Ｉｐｒｉは、シールド１０２ａ及び１０２ｂへ向かう電流Ｉｗｓ、グリッド１０３へ向かう電流Ｉｗｇ及び感光ドラム１０５方向へ向かう電流Ｉｗｄの合計である。
【００１７】
可変抵抗体３０２の両端に発生する電圧には下限が存在する。下限の電圧（最小値）は、Ｉｐｒｉに依存して決定される。グリッド電圧は、通常ではこの最小値以上（所定内以内）であり、この最小値未満になることはない。よって、グリッド電圧が所定範囲外、即ち、最小値未満となっていれば、グリッド電圧が異常を示していることになる。
【００１８】
すなわち、シールド１０２ａ及び１０２ｂ方向へトラッキングが発生すると、給電ワイヤ１０１とシールド１０２ａ及び１０２ｂとの間のインピーダンスが低下する。この場合、Ｉｗｓが増加、Ｉｗｇ及びＩｗｄが減少する。これによってグリッド１０３に接続されている可変抵抗体３０２がどれだけ抵抗値を上げても、グリッド電圧が発生しなくなる。
【００１９】
この時、グリッド電圧検出部３０３によって検出されたグリッド電圧が、その時点におけるＩｐｒｉの値に対応した電圧の最小値よりも低ければ、コントローラ２１４は、異常（トラッキングの発生／帯電器の寿命が尽きたこと）を認識する。そした、コントローラ２１４は、画像形成プロセスを停止し、表示装置２１５を通じて帯電器が異常であり、交換を促すメッセージを使用者に通知する。なお、視覚的なメッセージに代えて、音声のメッセージを出力する出力装置が採用されてもよい。
【００２０】
図４は、トラッキングの検知処理を伴う画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。ステップＳ４０１で、コントローラ２１４は、帯電器用高圧基板２０１に給電ワイヤ１０１への電力の供給を開始するよう指示する。この指示を受信した帯電器用高圧基板２０１は、給電ワイヤ１０１へ電力を供給する。
【００２１】
ステップＳ４０２で、コントローラ２１４は、給電ワイヤ１０１に流す電流の値を帯電器用高圧基板２０１に設定する。なお、ステップＳ４０１とステップＳ４０２の実行順序は逆であってもよいし、ほぼ同時であってもよい。
【００２２】
ステップＳ４０４で、コントローラ２１４は、帯電器用高圧基板２０１が備えるグリッド電圧検出部３０３を使用してグリッド電圧を検出する。なお、コントローラ２１４は、グリッド電圧が安定化される時間（例：１００ｍｓ程度）が経過するまで待機してから、グリッド電圧を検出してもよい。
【００２３】
ステップＳ４０５で、コントローラ２１４は、グリッド電圧が所定範囲外である否かを判定する。たとえば、コントローラ２１４は、グリッド電圧の検出値（測定値）と所定の定常値とを比較し、検出値が所定の定常値よりも小さいか否かを判定する。すなわち、コントローラ２１４は、トラッキングが発生しているか否かを判定する。なお、所定の定常値は、給電電流に依存して決定されるグリッド電圧の最小値のことである。たとえば、コントローラ２１４が備えるメモリには、給電電流の値とグリッド電圧の最小値とを対応づけたテーブルが記憶されていてもよい。コントローラ２１４は、給電電流の設定値に対応するグリッド電圧の最小値をテーブルから読み出すことができる。
【００２４】
検出値が所定の定常値以上であれば、トラッキングは発生していない（異常ではない）ことになるため、本フローチャートに係る処理を終了する。このように、コントローラ２１４や帯電器用高圧基板２０１などは、グリッド電圧に基づいてトラッキングの発生を検知する検知部として機能している。
【００２５】
一方、ステップＳ４０５で検出値が定常値よりも小さいと判定されると、ステップＳ４０７に進む。ステップＳ４０７で、コントローラ２１４は、給電ワイヤ１０１への通電を停止するよう帯電器用高圧基板２０１に指示する。これにより、帯電器用高圧基板２０１は、給電ワイヤ１０１への通電を停止する。
【００２６】
ステップＳ４０８で、コントローラ２１４は、帯電器の交換が必要であることを示すメッセージを表示装置２１５に表示する。このように、表示装置２１５は、検知部がトラッキングの発生を検知すると帯電器の異常を通知する通知部の一例である。
【００２７】
本実施形態によれば、グリッド電圧に基づいて帯電器の寿命が尽きると発生するトラッキングを検知して、帯電器を交換すべきことを通知できるため、寿命が尽きる前に帯電器が交換されてしまうことを抑制できる。すなわち、帯電器を従来よりも長く使用できるようになるため、帯電器の交換によるコストを削減できるようになる。
【００２８】
なお、ステップＳ４０８で表示するメッセージの内容は、帯電器が異常であることを示す程度のメッセージでも良い。
【００２９】
［実施形態２］
図５は、本発明の実施形態２に係る帯電器と感光ドラムの一部との概略断面図である。なお、既に説明した箇所には、同一の参照符号を付与することで、説明を簡潔化する。
【００３０】
図３と図５とを比較すると分るように、実施形態２では、定電流源３０１の電圧（給電電圧）を検出する給電電圧検出部５０１が追加されている。トラッキングが発生すると、給電ワイヤ１０１とトラッキング発生箇所（例：シールド１０２ａ、１０２ｂ、グリッド１０３またはその他のＧＮＤに接続された板金）との間のインピーダンスが低下する。たとえば、トラッキング箇所がシールド１０２ａ及び１０２ｂであれば、Ｉｗｓが増加し、Ｉｗｇ及びＩｗｄが減少する。一方、トラッキング箇所がグリッド１０３であれば、Ｉｗｇが増加し、Ｉｗｓ及びＩｗｄが減少する。また、トラッキング箇所が、ＧＮＤに接続されたその他の板金であれば、Ｉｗｓ、Ｉｗｇ及びＩｗｄがともに減少する。
【００３１】
このように、トラッキング箇所がシールド１０２ａ、１０２ｂまたはグリッド１０３であれば、Ｉｗｓ及びＩｗｇのどちらかが増加するものの、総電流（Ｉｗｓ＋Ｉｗｇ＋Ｉｗｄ）は変化しない。このため、グリッド電圧は制御可能な値となる。しかし、給電ワイヤ１０１と、シールド１０２ａ、１０２ｂまたはグリッド１０３との間のインピーダンスが低下しているため、給電ワイヤ１０１の電位（給電電圧）が低下し、コロナ放電が起こらなくなる。
【００３２】
ところで、給電電流Ｉｐｒｉと給電電圧とには一定の関係がある。この対応関係もコントローラ２１４のメモリにテーブルとして記憶されていてもよい。しかし、コロナ放電が発生しなくなると、給電電圧検出部５０１によって検出された給電電圧は、その時点のＩｐｒｉよって定まる本来の電圧値よりも低くなってしまう。よって、給電電圧を監視すれば、トラッキングの発生を検知できることになる。なお、給電電圧検出部５０１は、給電部材の給電電圧として、定電流源３０１の両端の電圧を検出する第２検出部の一例である。
【００３３】
なお、トラッキングの発生箇所が、ＧＮＤに接続されたその他の板金であれば、Ｉｗｓ及びＩｗｇが減少し、グリッド１０３に接続されている可変抵抗体３０２がどれだけ抵抗値を上げても電圧が発生しなくなる。このとき、グリッド電圧検出部３０３によって検出されたグリッド電圧が、その時点のＩｐｒｉによって定まる最小値よりも小さければ、やはり、トラッキングが発生していることをコントローラ２１４が認識できる。
【００３４】
図６は、トラッキングの検知処理を伴う画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。なお、図４で説明した処理と共通する処理には、同一の参照符号を付与している。ここでは、図４と比較すると分るように、ステップＳ４０５がステップＳ６０１ないしＳ６０３に置換されている。ステップＳ４０４で、グリッド電圧が検出されると、ステップＳ６０１に進む。
【００３５】
ステップＳ６０１で、コントローラ２１４は、グリッド電圧の検出値が所定範囲内にあるか否かを判定する。所定範囲内は、たとえば、グリッド電圧の制御値を基準とした範囲内（例：制御値が７００Ｖの場合に７００Ｖ±５０Ｖなど）である。検出値が所定範囲内になければ、トラッキングが発生していることになるため、ステップＳ４０７に進む。
【００３６】
一方、検出値が所定範囲内にあれば、ステップＳ６０２に進む。ステップＳ６０２で、コントローラ２１４は、帯電器用高圧基板２０１が備える給電電圧検出部５０１を用いて給電電圧を検出する。
【００３７】
ステップＳ６０３で、コントローラ２１４は、給電部材の給電電圧が所定範囲外であるか否かを判定する。たとえば、コントローラ２１４は、給電電圧の検出値と所定の定常値とを比較し、給電電圧の検出値が所定の定常値よりも小さいか否かを判定する。なお、所定の定常値は、コントローラ２１４が備えるメモリに記憶されているテーブルから決定される。上述したように、テーブルには、給電電流に対する給電電圧の最小値（定常値）が登録されている。よって、コントローラ２１４は、その時点の給電電流Ｉｐｒｉとテーブルとから比較対象としての定常値を決定する。給電電圧の検出値が所定の定常値よりも小さくなければ、トラッキングは発生していない（異常ではない）ため、本フローチャートに係る処理を終了する。一方、ステップＳ６０３で、給電電圧の検出値が所定の定常値よりも小さければ（例：給電電圧の最小値が８ｋＶであるのに検出値が２ｋＶであった場合など）、トラッキングが発生していることになるため、ステップＳ４０７に進む。
【００３８】
本実施形態によれば、コントローラ２１４及び帯電器用高圧基板２０１は、グリッド電圧及び給電部材の給電電圧の少なくとも一方に基づいてトラッキングの発生を検知する検知部として機能している。本実施形態によれば、コントローラ２１４は、グリッド電圧が異常であれば、トラッキングが発生していると認識する。また、グリッド電圧が異常か否かにかかわらず、給電部材の給電電圧が異常を示している場合も、コントローラ２１４は、表示装置２１５を通じて、帯電器を交換すべきことを通知する。よって、トラッキングの発生箇所がＧＮＤに接続されている他の板金であっても、トラッキングを検出できる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】一般的なスコロトロン帯電器の概略断面図である。
【図２】画像形成装置の概略断面図である。
【図３】実施形態に係る帯電器と感光ドラムの一部との概略断面図である。
【図４】トラッキングの検知処理を伴う画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。
【図５】本発明の実施形態２に係る帯電器と感光ドラムの一部との概略断面図である。
【図６】トラッキングの検知処理を伴う画像形成装置の制御方法を示したフローチャートである。
【符号の説明】
【００４０】
１０１・・・給電ワイヤ
１０２・・・シールド
１０３・・・グリッド
１０４・・・帯電器
１０５・・・感光ドラム
２０１・・・帯電器用高圧基板
２０２・・・露光装置
２０４・・・現像器
２０８・・・中間転写体
２０９・・・二次転写ローラ
２１２・・・定着器
２１４・・・コントローラ
２１５・・・表示装置
３０１・・・給電用定電流源
３０２・・・可変抵抗体
３０３・・・グリッド電圧検出部
５０１・・・給電電圧検出部
【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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【図６】
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