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発明の名称 画像形成装置
発行国 日本国特許庁(JP)
公報種別 公開特許公報(A)
公開番号 特開平11−38733
公開日 平成11年(1999)2月12日
出願番号 特願平9−191026
出願日 平成9年(1997)7月16日
代理人 【弁理士】
【氏名又は名称】中川 周吉 (外1名)
発明者 浅井 淳
要約 目的


構成
特許請求の範囲
【請求項1】 特定周波数を有する交流電圧を含む電圧を印加する帯電装置を備えた画像形成装置において、前記帯電装置から放出される音響を検出するための音響検出手段と、前記音響検出手段からの出力に基づいて前記帯電装置への印加電圧を制御するための制御手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
【請求項2】 前記制御手段は、前記音響検出手段からの出力に基づいて所定の警告表示を行い、又は画像形成動作を中止させるよう制御することを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
【請求項3】 前記音響検出手段は、前記帯電装置のリークを検出可能である請求項1記載の画像形成装置。
【請求項4】 前記音響検出手段は、記録媒体の搬送状態を検出可能である請求項1記載の画像形成装置。
発明の詳細な説明
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は複写機やプリンタ等の帯電装置を備えた画像形成装置に関し、更に詳しくは帯電装置からの音響変化によって装置の状態を検出し得る画像形成装置に関する。
【0002】
【従来の技術】電子写真記録方式にあっては、感光体ドラムの周囲に帯電装置を配置し、感光体ドラムの帯電や該ドラムに形成したトナー像の記録媒体への転写、或いは感光体ドラムから記録媒体を剥離するための除電等を行っている。
【0003】これら帯電装置の異常を検出する機構は種々提案されている。例えば、(1) 帯電、除電等の各チャージャに帯電又はショートが発生したときに高圧電源からの出力が異常になり、その回数が所定回数以上になったときに画像形成動作を中断するようにしたもの(特開昭58-21265号)。(2) 帯電装置の制御グリッドに流れる電流が所定の範囲を越えたときに異常と判断するようにしたもの(特開昭61-3163 号)。(3) コロナ放電電極からのリークの発生を検出したときに、コロナ放電電極を清掃するようにしたもの(特開平1-261676号)。(4) 音響センサを用い、装置で発生する異常な音圧分布、周波数分布を検出し、この検出結果に応じて異常の発生原因等を特定するもの(特開平4-355772号)等がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記帯電装置の異常検出構成のうち、(1) 〜(3) はいずれもリークの単独検出を行うものであり、帯電装置の放電状態と記録媒体の挙動を同時に検出することはできない。そのために、記録媒体の挙動を知るためには、別途センサを設ける必要があった。
【0005】また、前記(4) の構成にあっては、主に振動要因の特定が目的であり、帯電装置に起因する現象を検出するものではなかった。
【0006】本発明の目的は、帯電装置からの音響を検出することにより、帯電装置の電圧印加を適切に行い、或いは記録媒体の搬送状態を適切に行い得る画像形成装置を提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するための本発明に係る代表的な構成は、特定周波数を有する交流電圧を含む電圧を印加する帯電装置を備えた画像形成装置において、前記帯電装置から放出される音響を検出するための音響検出手段と、前記音響検出手段からの出力に基づいて前記帯電装置への印加電圧を制御するための制御手段とを有することを特徴とする。
【0008】上記構成にあっては、帯電装置にリーク等が発生すると該帯電装置から放出される音響が変化するため、該リーク状態に応じて帯電装置への印加電圧を制御することにより、帯電状態を適切に維持することが可能となる。また、記録媒体の搬送状態も前記音響によって検出し得るため、例えば帯電装置への電圧印加を制御することにより感光体ドラムへの記録媒体の巻き付き状態を抑えることも可能となる。
【0009】
【発明の実施の形態】次に本発明に係る画像形成装置について図面を参照して具体的に説明する。
【0010】〔第1実施形態〕図1乃至図5を参照して本発明の第1実施形態に係る画像形成装置を説明する。尚、図1は画像形成装置の全体模式説明図であり、図2は転写分離帯電装置の構成付近の概略説明図、図3は音響センサでサンプリングした分離帯電装置の放電音の周波数対振幅の関係を示す説明図、図4は制御手段のブロック説明図であり、図5は帯電装置のリークによる一瞬の放電停止状態の説明図である。
【0011】ここでは、まず画像形成装置の全体構成について説明し、次に帯電装置の音響検出に基づく印加電圧の制御構成について説明する。
【0012】{画像形成装置の全体構成}この画像形成装置Aは、図1に示すように、光学系1から画像情報に基づいた光像を照射して像担持体である感光体ドラム7にトナー像を形成する。そして前記トナー像の形成と同期して、記録媒体2をカセット3aからピックアップローラ3b及びレジストローラ対3c等からなる搬送手段3で搬送し、且つ後述する画像形成部において、前記感光体ドラムに形成したトナー像を転写手段としての転写分離帯電装置4に電圧印加することによって記録媒体2に転写する。
【0013】更に画像転写後の記録媒体2をガイド板3dでガイドして定着手段5へと搬送する。この定着手段5はヒータを内蔵する定着ローラ5aと駆動ローラ5bからなり、通過する記録媒体2に熱及び圧力を印加して転写トナー像を定着する。そしてこの記録媒体2を排出ローラ対3eで搬送し、反転搬送経路3fを通して排出部6へと排出する如く構成している。
【0014】一方、画像形成部はアモルファスシリコンの感光層を有する直径108mm の感光体ドラム7をプロセススピード350mm/sec で回転し、その表面を帯電ローラ8への電圧印加によって一様に帯電し、前記光学系1からの光像を露光部9を介して感光体ドラム7に露光して潜像を形成し、現像手段10によって現像するように構成している。
【0015】この現像手段10は、トナーホッパー10a内のトナーをトナー送り部材(図示せず)で送り出し、固定磁石を内蔵した現像ローラ10bを回転させると共に、現像ブレード10cによって摩擦帯電電荷を付与したトナー層を現像ローラ10bの表面に形成し、そのトナーを前記潜像に応じて感光体ドラム7へ転移させることによってトナー像を形成して可視像化する。そして転写分離帯電装置4に前記トナー像と逆極性の電圧を印加してトナー像を記録媒体2に転写した後は、クリーニング手段11によって感光体ドラム7に残留したトナーを除去回収する。
【0016】{転写分離帯電装置の音響検出に基づく印加電圧の制御構成}次に前記転写分離帯電装置4による電圧印加構成について説明する。転写分離帯電装置4は転写帯電器4aと分離帯電器4bとを有し、転写帯電器4aに電圧印加することによって感光体ドラム7に形成されたトナー像が、これに密着するように搬送される記録媒体2に対して転写され、更に分離帯電器4bに電圧印加することによって前記記録媒体2が除電され、感光体ドラム7の曲率と記録媒体2の剛性によって感光体ドラム7から分離される。
【0017】前記転写帯電器4aのワイヤー4a1 には転写用直流電源12から約8kVの直流電圧が印加され、分離帯電器4bのワイヤー4b1 には分離用交流電源13及び分離用直流電源14から周波数1kHz 、ピーク間電圧約12kVの矩形の交流電圧、及び−500Vの直流電圧を重畳した電圧が印加される。
【0018】分離爪15は記録媒体2の剛性が不足又は記録媒体2の感光体ドラム方向へのカールが大きいため記録媒体2が分離しきれなかった場合、或いは分離帯電器4bが何らかの原因でリーク又は放電が不十分で記録媒体2を十分に除電できなかったときに、記録媒体2がクリーニング手段11に突入するのを防止するために、感光体ドラム7に常時接するように設けられている。
【0019】また、分離帯電器4bの感光体ドラム7と反対側の開口部付近には、帯電器4b内部に向けて、該帯電器4bの放電音を検出するための音響検出手段である音響センサ16が設けられている。分離帯電器4bでは1kHz の交流電圧の印加によって主にワイヤー4b1 とシールド4b2 の間で正負の放電を1kHz 周期で繰り返し、放電に伴ってワイヤー4b1 が1kHz で微少振動を起こして放電音を発生する。この音響を前記センサ16が検出するものである。
【0020】図3はセンサ16がサンプリングした、分離帯電器4bの放電音の周波数対振幅の関係を示すものであるが、本体内部の他の周波数成分の振動音等が含まれているために、ピークは単一ではないが、1kHz 成分の音が含まれていることがわかる。
【0021】図4は前記音響センサ16からの検出結果に基づいて分離帯電器4bへの印加電圧を制御する制御手段の構成を示すブロック図である。センサ16はA/D変換回路17を介してディジタル信号プロセッサで構成した処理回路18の検出回路19に接続されている。A/D変換回路17はセンサ16からの測定信号を入力し、周波数が1kHz 成分のみを4ビット程度の分解能でディジタルデータに変換する。検出回路19は、制御回路20に接続され分離帯電器4bの放電状態、或いは放電停止を行うための電圧制御を行う。制御回路20はパルス幅変調器21に接続され、制御回路20から入力された制御信号に応じてパルス幅変調器21がパルス幅を調整し、分離用交流電源13のピーク間電圧制御を行うようにしている。本実施形態にあっては、放電停止時間によってリークの程度を分類し、ピーク間電圧を制御している。
【0022】図5は1kHz 成分の振幅の経時変化で、リークによる一瞬の放電停止状態を示したものである。リークの原因は様々であるが、例えば装置本体内に設置された記録媒体除電用の導電性の除電用繊維や金属の破片が何らかの原因で混入し、ワイヤー4b1 とシールド4b2 間で導電経路が形成されることで放電が一瞬停止する場合が考えられる。しかし、この場合、その後すぐに原因となる物質が弾き飛ばされて元の状態に安定した放電が回復することもある。
【0023】例えば、放電停止時間が10msec以上であるときは、軽度のリーク或いはリークとなる原因が分離帯電器4bからすぐに外部へ飛ばされてなくなっている可能性がある。そこで、検出直後から約1000msecの間ピーク電圧を90%程度に減少させるように制御して電圧印加する。
【0024】前記電圧印加の条件でも放電停止時間が50msecを超えるときは、重度のリーク或いはリークとなる原因が継続的に分離帯電器4b内に存在し、そのまま放電可能な電圧を印加し続けると、その後連続的或いは断続的なリークによって感光体ドラム7の感光層の一部が絶縁破壊される可能性があるため、ピーク間電圧をゼロにするように制御する。そして、所定の警告表示を行い、又は画像形成動作を中止させるよう制御する前述のように、音響センサ16によって帯電器4bの音響を検出し、これに基づいて帯電器4bの印加電圧を制御することにより、帯電状態を常に適切に維持することが可能となるものである。
【0025】尚、リークを一定時間以上検出したときに、装置本体内の記憶素子にリークの回数、積算時間、発生時刻、発生モード、発生環境等の情報を記憶させるように構成してもよい。そして、リークが一定回数以上になったときに、装置本体に警告表示やサービスコール表示、或いは使用者に帯電器4bの清掃を勧告する表示を行うように構成してもよい。
【0026】更に、通信機能を有する画像形成装置にあっては、通信回線を通じて前記警告や通報を発するようにしてもよい。
【0027】〔第2実施形態〕次に第2実施形態として音響センサ16によって記録媒体2の搬送状態を検出する例について説明する。尚、この実施形態では図6に示すように、音響センサ16の取り付け位置、及びその検出結果に基づく分離帯電器4bへの印加電圧の値が異なる以外は、画像形成装置の全体構成等の基本的な構成は前述した第1実施形態と同一である。
【0028】図7に示すように、音響センサ16をクリーニング手段11の下部に設置し、センサ16のピークの指向方向を分離帯電器4b方向にしている。これにより、記録媒体2の挙動を検出するものである。
【0029】例えば、記録媒体2の剛性が弱いとき、或いは分離帯電器4bによる記録媒体2の除電が十分でないときは、図7(a) に示すように、記録媒体2は感光体ドラム7に巻き付きながら搬送され、最終的には分離爪15によって感光体ドラム7から剥離される。一方、記録媒体2の剛性が十分なとき、或いは分離帯電器4bから十分な除電を受けた場合には、図7(b) に示すように、記録媒体2は感光体ドラム7に巻き付くことなく搬送路に沿って直線的に進行する。
【0030】従って、記録媒体2の搬送状態によって音響センサ16による検出結果は図8に示すように異なってくる。尚、図8は記録媒体先端が分離帯電器を通過する直前から記録媒体後端が抜けるまでのA/D変換後の1kHz 成分の振幅の経時的変化を示す説明図である。
【0031】図8のAは記録媒体2が図7(b) に示すように、感光体ドラム7から正常に分離したときのセンサ16の検出結果であり、Cは図7(a) に示すように、記録媒体2が感光体ドラム7に巻き付きながら進行し、分離爪15で剥離された場合のセンサ16の検出結果であり、Bはその中間の状態を示している。
【0032】記録媒体2が感光体ドラム7に巻き付きながら進行する場合の弊害としては以下のようなものがある。まず、第1に分離爪15で剥離する際に、剥離がうまく行われず、記録媒体2がクリーニング手段11に突入したり、搬送部の図示しない記録媒体検出センサの検出タイミングが遅れてジャム(紙詰まり)するおそれがある。第2には、ジャムはしないものの、分離爪15による爪痕が記録媒体2に残ってしまい、画像品位が低下するおそれがある。また第3には、記録媒体2の感光体ドラム7への密着時間が長すぎるため、転写帯電器4aで一旦記録媒体2に転写されたトナーが分離帯電器4bの帯電によって再び感光体ドラム7へ戻される、いわゆる再転写によって転写抜けして画像の欠落が生ずるおそれがある。
【0033】上記事態を防止するために、記録媒体2の搬送状態を検出し、分離帯電器4bへの印加電圧を変化させるものである。即ち、音響センサ16に対して記録媒体2が分離帯電器4bを塞ぐような位置にあるとき(例えば図7(b) に示す状態)、分離帯電器4bからの放電音は記録媒体2によって遮られ、音響センサ16が検出する音響の振幅が減少する。従って、図8のAに示すように、記録媒体2が搬送路に沿って直線的に進行する場合には早いタイミングで振幅の減少が始まる。
【0034】一方、記録媒体2が感光体ドラム7に巻き付きながら進行する場合には、巻き付いている間は音響センサ16に対して記録媒体2が分離帯電器4bを塞ぐことなく、分離爪15で分離された後で分離帯電器4bを塞ぐようになる。このため、図8のCに示すように、音響センサ16が検出する音響の振幅が減少するタイミングが遅れることになる。
【0035】従って、記録媒体2の先端が例えばレジストローラ対3c等、一定位置を通過後を基準として音響センサ16の検出値の振幅が減少し始めるまでの時間を検出することによって記録媒体2の搬送状態を知ることができる。そこで、本実施形態にあっては前記振幅が減少し始めるタイミングが遅いときは(記録媒体2が感光体ドラム7に巻き付きながら進行する場合)、分離帯電器4bへの印加電圧を強め、逆に前記振幅が減少し始めるタイミングが正常のときは(記録媒体2が感光体ドラム7に巻き付くことなく、搬送路に沿って進行する場合)、分離帯電器4bへの印加電圧を弱めるように制御するようにする。
【0036】これにより、記録媒体2の感光体ドラム7への巻き付きを防止し、正常に搬送分離搬送することができる。
【0037】〔他の実施形態〕記録媒体の搬送状況を検出する他の方法としては、ドップラー効果を応用することによって構成することも可能である。
【0038】例えば、センサの位置は図1の場合と同様に、分離帯電器4bの下方に配置する。そして、分離帯電器4bへの印加電圧は交流電圧のピーク間電圧を12kV、周波数を1.0kHzの矩形波に設定し、直流電圧は標準で−500V程度に設定する。更に周波数の偏移を検出するために、基準パルス発信用水晶振動子は必要によって温度補償回路等を設け、周波数変動要因を低減しておく。
【0039】記録媒体2からの反射音響の周波数が反射物体の速度変化により変化することを利用し、分離帯電器4bからの直接音響と、記録媒体2からの反射音響の周波数偏移量ΔFを検出することで、感光体ドラム7に対する記録媒体2の巻き付き程度を検出することができる。
【0040】即ち、記録媒体2の巻き付きが大きいときは、図1の搬送経路に平行な速度成分が小さく、偏移量ΔFは少ない。一方、記録媒体2が搬送経路に沿って搬送されている状態では前記巻き付いている場合に比べて偏移量ΔFは大きくなる。従って、偏移量ΔFを数段階に分類し、これに応じて分離帯電用電源の電圧を変更する。例えば、直流電源の電圧値はΔFが最も大きいときは−300V、ΔFが最も小さいときは−2000V 、この間のレベルはこれらの値を線形補完する制御を行うようにする。
【0041】上記のようにしても、ドップラー効果を応用するようにしても、前述した実施形態と同様の効果を得ることができる。
【0042】また、前述した実施形態では分離帯電器4bの印加電圧を制御するようにした例を示したが、他の帯電器についても同様に適用することが可能である。
【0043】
【発明の効果】本発明は前述のように、帯電装置にリーク等が発生すると該帯電装置から放出される音響の変化を検出し、該リーク状態に応じて帯電装置への印加電圧を制御することにより、帯電状態を適切に維持することが可能となる。
【0044】また、記録媒体の搬送状態も前記音響によって検出し得るため、例えば帯電装置への電圧印加を制御することにより感光体ドラムへの記録媒体の巻き付き状態を抑えることも可能となるものである。




 

 


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