JP2007164033A - 帯電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被帯電体へ安定した帯電量を確保して画像の再現性を向上させることで、画像形成装置の高品質化を図ることが可能な帯電装置を提供することを目的とする。
【解決手段】シールドケース２１１内に配置されたワイヤ２１２に高電圧を印加してコロナ放電を発生させて感光ドラム２を帯電させる帯電装置２０において、ワイヤ２１２に定電流を流す定電流発生部２２と、シールドケース２１１に接続された分割抵抗Ｒ１，Ｒ２である電流値検出部２３と、電流値検出部２３が検出する電流が一定となるように定電流発生部２２が発生する定電流を調整する制御部２４とを備えた構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、シールドケース内に配置されたワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を発生させて被帯電体を帯電させる帯電装置に関する。

レーザプリンタやファクシミリや複写機などの画像形成装置では、被帯電体である感光ドラムにレーザ光などを照射して静電潜像を形成するために、予め感光ドラムの表面を帯電させる帯電装置が備えられている。この帯電装置は、シールドケース内に配置されたワイヤに定電流発生手段から定電流を流すことで高電圧を印加し、ワイヤが高電位となることでワイヤ周囲にコロナ放電を発生させる。そしてコロナ放電により周囲の空気をイオン化させることで電子を感光ドラムへ移動させて帯電させる。このようなシールドケース内にワイヤを配置した非接触式の帯電装置が（特許文献１）に記載されている。
特開平７−２７１１５３号公報

画像形成装置は、感光ドラムの外周表面全体が所定電位となるように感光ドラムに静電潜像を形成する前に、予め何周か感光ドラムを周回させて帯電装置により十分帯電させた後に、感光ドラムへの露光を開始する。露光が開始されると、この露光により感光ドラムは、静電潜像となる露光された部分の表面電位が減少し、露光されなかった部分の表面電位は帯電されたときの状態をほぼ維持している。

画像形成装置は、静電潜像が形成された感光ドラムを現像して用紙に転写するときに、感光ドラムが一周したときの円周の長さが用紙の搬送方向の長さより短いと、感光ドラムを１周させただけでは画像形成が完了しないので何周かさせて画像を転写させることになる。つまり２周面以降は、露光された部分は帯電量を多くする必要があり、露光されていない部分はもともと帯電されているので帯電量はそれほど必要がない。

しかし、従来の帯電装置では、ワイヤに一定電流を流しているので、帯電前の感光ドラムの表面電位が異なる状態にあっては、一定に帯電させようと表面電位にムラが発生しやすい。従って、感光ドラムの表面電位にムラがあると、現像したときに濃淡の差となって現出してしまう。

そこで本発明の目的は、被帯電体へ安定した帯電量を確保して画像の再現性を向上させることで、画像形成装置の高品質化を図ることが可能な帯電装置を提供することにある。

本発明の帯電装置は、シールドケース内に配置されたワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を発生させて被帯電体を帯電させる帯電装置において、前記ワイヤに定電流を流す定電流発生部と、前記シールドケースに接続された電流値検出部と、前記電流値検出部が検出する電流が一定となるように前記定電流発生部が発生する定電流を調整する制御部とを備えたことを特徴とする。

本発明の帯電装置は、被帯電体への帯電量を、被帯電体の表面電位に応じて調整することができるので、被帯電体へ安定した帯電量を確保して画像の再現性を向上させることで、画像形成装置の高品質化を図ることが可能である。

本発明の請求項１の発明は、シールドケース内に配置されたワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を発生させて被帯電体を帯電させる帯電装置において、ワイヤに定電流を流す定電流発生部と、シールドケースに接続された電流値検出部と、電流値検出部が検出する電流が一定となるように定電流発生部が発生する定電流を調整する制御部とを備えたことを特徴としたものである。

ワイヤに定電流を流す定電流発生部が接続されている。そしてシールドケースには電流値検出部が接続されている。定電流発生部からの電流は、ワイヤがコロナ放電を発生することでシールドケースを介して電流値検出部へ流れる。被帯電体の表面電位が変化して減少していると、ワイヤから被帯電体へ流れる被帯電体電流が増加する。ワイヤから被帯電体への被帯電体電流が増加することで、シールドケースから電流検出部へ流れる電流が減少する。電流検出部は、この電流の減少を検出して制御部へ通知する。制御部は、電流値検出部が検出する電流値が一定となるように、電流検出部からの電流の減少の通知に応じて定電流発生部の定電流を増加させる調整を行う。制御部が定電流発生部の定電流を増加させる調整を行うことで、ワイヤから被帯電体への被帯電体電流が増加させて被帯電体の表面電位を増加させることができる。従って、被帯電体の帯電量を増加させることができる。このようにして制御部が、定電流発生部が発生する電流を増加させて、増加する被帯電体への電流を補うように被帯電体の表面電位に応じて調整する。

本発明の請求項２の発明は、電流値検出部は、シールドケースとグランドに接続された分割抵抗であり、制御部は、分割抵抗が分割した電圧を測定することで電流を測定することを特徴としたものである。

電流検出部を、シールドケースとグランドに接続された分割抵抗とすることで、電流値の検出を安価な部品で構成することができ、実装されるプリント基板の占有面積も小さいものとすることができるので、画像形成装置などの装置本体を低廉化、小型化を図ることができる。

（実施の形態）
本発明の実施の形態に係る帯電装置を、画像形成装置の一例であるファクシミリを例に図１に基づいて説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る帯電装置を説明するファクシミリの概略図である。

図１に示すようにファクシミリは、帯電装置２０と現像装置１を備えている。現像装置１は、表面に静電潜像が形成される被帯電体である感光ドラム２を備えている。感光ドラム２が回転することで、まず帯電装置２０が感光ドラム２を帯電させた後に、現像装置１の露光部が静電潜像を形成し、現像部が静電潜像を現像し、転写部が用紙に転写することができるよう、感光ドラム２の周囲に帯電装置２０および現像装置１の各部が配置されている。

帯電装置２０は、感光ドラム２を帯電させる非接触帯電式のスコロトロン帯電器２１を備えている。このスコロトロン帯電器２１は、シールドケース２１１内に配置されたワイヤ２１２を有している。シールドケース２１１には、感光ドラム２へ移動する荷電粒子の移動量および帯電電位を一定値に収束させるグリッド２１３が設けられている。ワイヤ２１２には、所定の定電流を流すことができる定電流発生部２２が接続されている。また、シールドケース２１１には、シールドケース２１１を介して流れる電流値を測定する電流値検出部２３がグランドの間に接続されている。電流値検出部２３は、分割抵抗Ｒ１，Ｒ２とで構成されている。そして、電流値検出部２３には制御部２４が接続されている。制御部２４は、電流値検出部２３により検出された電流値に応じて定電流発生部２２の定電流を調整する機能を備えている。

次に、露光部として、ＬＳＵ（レーザスキャニングユニット）４が設けられている。このＬＳＵ４は、スコロトロン帯電器２１により帯電した感光ドラム２の周面に、レーザ光を照射することで帯電が除電し、静電潜像を形成するものである。

そして、静電潜像が形成された状態の感光ドラム２を現像するために、現像部として帯電した感光ドラム２の表面に一成分現像剤のトナー５を付着させる現像ローラ６が設けられている。この現像ローラ６に付着したトナー５は、攪拌パドル７によって攪拌されながら搬送され、供給ローラ８によって供給される。この攪拌パドル７は、図示しないギヤ機構で現像ローラ６と連動して回転するように形成されている。

現像ローラ６は、帯電した感光ドラム２の表面にトナー５を付着させるために電圧が印加されている。この現像ローラ６には、約２００Ｖの直流電圧に、約１５０Ｖｐ−ｐから３５０Ｖｐ−ｐまでの交流電圧が重畳された交流重畳バイアスが印加されている。

交流重畳バイアスが印加された現像ローラ６の表面と、表面に静電潜像が形成された感光ドラム２の表面との電位差によって、現像ローラ６に付着したトナー５が感光ドラム２に付着して現像する。

そして、転写部として現像された感光ドラム２のトナー５を用紙１５へ転写するために転写ローラ１６が設けられている。

転写ローラ１６は、感光ドラム２の上方に位置し、感光ドラム２に接した状態で回転する。転写ローラ１６と感光ドラム２との間を用紙１５が搬送されることで転写される。

そして、転写された用紙１５のトナー５を定着させるために、ヒートローラ１７が設けられている。ヒートローラ１７で転写された用紙１５を加熱しながら、ヒートローラ１７と共に回転する加圧ローラ１８で用紙１５に圧力を印加することで、トナー５を定着させる。

次に、本発明の実施の形態に係る帯電装置２０の動作を、更に図２および図３に基づいて説明する。図２は、感光ドラムの回転数と、帯電装置２０により帯電したときの電圧との関係を示すグラフである。図３は、制御部が定電流発生部２２を調整する際の、グリッド電流と感光ドラム２の表面電位との関係を示すグラフである。

まずは、帯電装置２０の制御部２４が定電流発生部２２を調整して感光ドラム２の表面を帯電させるときの電圧と感光ドラム２との関係を図２に基づいて説明する。

帯電装置２０は、定電流発生部２２からのワイヤ２１２に電流が流れることでワイヤ２１２がコロナ放電を発生させる。ワイヤ２１２がコロナ放電を発生させることでシールドケース２１１を介して電流が電流値検出部２３へ流れる。ワイヤ２１２のコロナ放電は、周囲の空気をイオン化させることで電子を電位の低い感光ドラム２の表面に移動させ、感光ドラム２の表面を帯電させる。

感光ドラム２は、回転することで外周面が順次帯電されていくので、スコロトロン帯電器２１への電流量が一定で、スコロトロン帯電器２１からの電荷放出量が一定である場合には、回転回数が多い方が表面電位は高い。例えば、図２に示すグラフのように感光ドラム２の回転が１周であれば、約４４０Ｖ、２周であれば約４６０Ｖ、３周であれば約４７０Ｖ、５周であれば約４７５Ｖと徐々に高くなっている。

従って、ＬＳＵ４で感光ドラム２に静電潜像を形成する前に、予め感光ドラム２を５周させて帯電させておけば、感光ドラム２の表面電位を約４７５Ｖとすることができ、十分な帯電量を付与することができる。

つまり、予め感光ドラム２を５周させた後にＬＳＵ４による露光を行えば、感光ドラム２に十分な帯電量が付与された状態で露光を行うことができるのでムラなく静電潜像が形成できる。

しかし、静電潜像が形成された感光ドラム２を現像して用紙１５に転写して画像形成するときに、感光ドラム２が１周したときの円周の長さが用紙１５の搬送方向の長さより短いと、感光ドラム２を１周させただけでは画像形成が完了しないので複数周回させて画像形成することになる。

従って、最初の周回では十分な表面電位であったが、露光された部分は表面電位が低下しているため、この部分を次の周回で帯電させようとすると、スコロトロン帯電器２１への電流を一定であれば、被帯電体電流（スコロトロン帯電器２１から感光ドラム２へ流れる電流）を増加させることができず電荷放出量が増加できないため、図２に示す１周目に相当するので約４４０Ｖ程度しか表面電位が上がらない。

本実施の形態に係る帯電装置２０では、制御部２４が、増加しようとする感光ドラム２への電流を補うように感光ドラム２の表面電位に応じてスコロトロン帯電器２１へ流す定電流を発生する定電流発生部２２の電流を調整している。

つまり、スコロトロン帯電器２１から感光ドラム２への被帯電体電流が増加するときに、定電流発生部２２からは定電流が流れているので、電流値検出部２３への電流（グリッド電流）は減少する。電流値検出部２３への電流が減少することで、電流値検出部２３の分割抵抗Ｒ１，Ｒ２によって分割された電圧は低下する。制御部２４は電圧低下した度合いに応じて定電流発生部２２が発生する定電流を調整する。

この制御部２４が定電流発生部２２を調整するにあたって、グリッド電流と感光ドラム２の表面電位との関係を図３に示す。

図３に示すように、感光ドラム２の表面電位を４６０Ｖとするときには、定電流発生部２２の定電流（チャージ電流）を２５０μＡとする。また、４００Ｖとするには１００μＡとする。このように制御部２４は、分割抵抗Ｒ１，Ｒ２により分割された電圧に応じて定電流発生部２２が流す定電流を調整する。そうすることで、感光ドラム２へ安定した帯電量を確保して画像の再現性を向上させることができる。従って、ファクシミリの高品質化を図ることが可能である。

本実施の形態では、電流値検出部２３として分割抵抗Ｒ１，Ｒ２とした。電流値検出部２３を分割抵抗Ｒ１，Ｒ２とすることで、電流値の検出を安価な部品で構成することができ、実装されるプリント基板の占有面積も小さいものとすることができるので望ましい。しかし、シールドケース２１１を介して流れる電流値が測定できれば電流値検出部２３としてＡＤコンバータなどとし、制御部２４でそのデジタル値を読み取ることで、定電流発生部２２を調整するようにしてもよい。

本発明は、被帯電体へ安定した帯電量を確保して画像の再現性を向上させることで、画像形成装置の高品質化を図ることが可能なので、シールドケース内の配置されたワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を発生させて被帯電体を帯電させる帯電装置に好適である。

本発明の実施の形態に係る帯電装置を説明するファクシミリの概略図 感光ドラムの回転数と、帯電装置により帯電したときの電圧との関係を示すグラフ 制御部が定電流発生部を調整する際の、グリッド電流と感光ドラムの表面電位との関係を示すグラフ

符号の説明

１ 現像装置
２ 感光ドラム
４ ＬＳＵ
５ トナー
６ 現像ローラ
７ 攪拌パドル
８ 供給ローラ
１５ 用紙
１６ 転写ローラ
１７ ヒートローラ
１８ 加圧ローラ
２０ 帯電装置
２１ スコロトロン帯電器
２２ 定電流発生部
２３ 電流値検出部
２４ 制御部
２１１ シールドケース
２１２ ワイヤ
２１３ グリッド
Ｒ１，Ｒ２ 分割抵抗

Claims (2)

1. シールドケース内に配置されたワイヤに高電圧を印加してコロナ放電を発生させて被帯電体を帯電させる帯電装置において、
   前記ワイヤに定電流を流す定電流発生部と、
   前記シールドケースに接続された電流値検出部と、
   前記電流値検出部が検出する電流が一定となるように前記定電流発生部が発生する定電流を調整する制御部とを備えたことを特徴とする帯電装置。
2. 前記電流値検出部は、前記シールドケースとグランドに接続された分割抵抗であり、
   前記制御部は、前記分割抵抗が分割した電圧を測定することで電流を測定することを特徴とする請求項１記載の帯電装置。

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