JP2582121B2 - 画像形成装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ この発明は、露光されることにより静電像が形成され
る感光体を有する画像形成装置に関し、特に、露光前の
感光体の帯電電位を一定電位に調整できるように改良さ
れた画像形成装置に関する。

＜従来の技術＞ 感光体を有する画像形成装置として、電子写真複写
機、レーザプリンタ、電子写真方式のファクシミリ等が
知られている。

電子写真複写機（以下「複写機」と言う）を例に取る
と、ドラム状の感光体（以下「感光体ドラム」と言う）
が備えられている。感光体ドラムは、一般にアルミ素管
で形成されており、その表面に、光半導体層が設けられ
ている。画像形成時には、たとえば帯電器によるコロナ
放電で、感光体ドラム表面の光半導体層が一定電位に帯
電され、帯電された光半導体層が露光されることによっ
て露光部の電荷が除去され、そこに静電潜像が形成され
る仕組みである。

ところが、光半導体層は電荷の乗り方にばらつきがあ
ることがあり、それを調整する必要がある。

従来は、複写機の製造工程で、治具を用いて光半導体
層への電荷の乗り方を調べ、一定でなければそれを調整
するようにしていた。

また、別の方法として、感光体ドラム表面の電位を測
定する電位センサを組込み、感光体ドラム表面を帯電さ
せる帯電器等の制御回路に電位センサの測定値をフィー
ドバックして、感光体ドラム表面の電位を一定に保つよ
うにしたものもある。

しかし、感光体ドラム表面の電位を測定するための電
位センサを設けた場合は、次の２つの理由により、電位
センサの出力を必ず校正する必要がある。

その理由とは、 電位センサの感度は個々にばらついていること、お
よび 感光体ドラム表面に対向して電位センサを取付ける
場合、ドラム表面と電位センサとの距離が製品ごとに微
妙に異なること、である。

ところで、電位センサの出力を校正する場合、感光体
ドラムに直接所定の高電圧を印加し、その時の電位セン
サの出力を読取って、印加電圧に対するセンサ出力か
ら、校正値を設定するのが便利である。

従来の複写機の中には、第６図に図解的に示されるよ
うに、感光体ドラム１は接続配線２、コネクタ３および
接続配線４を介して接地され、現像ローラ５には接続配
線６、コネクタ７および接続配線８を介して現像バイア
ス回路９が接続されているものがある。このような構成
の場合、電位センサ10の出力を校正するために、コネク
タ７とコネクタ３とを差替え、現像バイアス回路９によ
って感光体ドラム１に所定の高電圧を印加し、その時の
電位センサ10の出力を読取って、それにより電位センサ
の出力を校正することができる。

＜発明が解決しようとする課題＞ しかし、この方法では、複写機の製造時に電位センサ
の出力校正を行なうか、専門のサービスマンがメンテナ
ンス時に行なえる程度に止まる。

一方、複写機を駆動させていると、使用中に電位セン
サがトナー等で汚れ、センサ感度が徐々に劣化すること
も少なくなく、その場合にもセンサ出力の校正が必要で
ある。よって、これを放置しておいては、良好なコピー
を得ることができない。

同様の問題は、複写機だけでなく、レーザプリンタや
電子写真方式のファクシミリ等の画像形成装置全般が抱
えていた。

それゆえに、この発明は、自動的に電位センサの校正
が可能な画像形成装置を提供することを目的とする。

＜課題を解決するための手段＞ この発明は、画像形成装置に関し、感光体、前記感光
体の表面に対向して配置され、感光体表面を一定電位に
帯電させるための帯電手段、所定の静電像を形成するた
めに、帯電手段で一定電位に帯電された感光体表面を露
光するための露光手段、前記露光手段の露光によって感
光体表面に形成された静電像をトナーにより現像するた
めの現像手段、現像時に前記現像手段に所定の現像バイ
アス電圧を印加するための高電圧発生回路、前記感光体
表面の帯電電位を測定するための電位センサ、予め定め
る期間、高電圧発生回路と感光体とを電気的に接続し、
その他の期間は感光体が接地されるように切替処理を行
うためのスイッチング手段、前記スイッチング手段の切
替によって前記感光体と高電圧発生回路とが電気的に接
続されているときに、静電像を形成する際に帯電手段に
よって感光体が帯電される電位よりも低い所定電位であ
って、相対的に低い第１所定電位と相対的に高い第２所
定電位とを高電圧発生回路から感光体に印加し、そのと
きに前記電位センサにより測定された第１所定電位およ
び第２所定電位にそれぞれ対応した感光体表面電位の測
定値を得、この２つの測定値に基づいて、画像形成時に
実際に感光体表面が帯電された場合における電位センサ
の測定予想値を演算するための演算手段、および画像形
成時に前記帯電手段により感光体表面を帯電させる際
に、帯電手段の出力を前記演算手段により演算された測
定予想値に基づいて制御するための帯電出力制御手段、
を含むことを特徴とするものである。

＜作用＞ 切替信号出力手段により、所望のタイミング、たとえ
ば画像形成装置のメインスイッチがオンされるごとにス
イッチング手段が切替えられる。それに応じ、感光体は
現像バイアス用の高電圧発生回路に接続され、該回路か
ら出力される高電圧が印加される。そして、そのときの
電位センサの測定値が読取られる。この場合において、
現像バイアス用の高電圧発生回路から出力される高電圧
は、実際の画像形成時に感光体が帯電されるよりも低い
２つの電位が与えられる。そして、各値ごとに電位セン
サの測定値が読取られる。その結果、感光体に印加され
た相対的に低い２つの電圧値とそれらに対応して読取ら
れた電位センサの測定値とから、感光体表面を画像形成
に必要な相対的に高い電位に帯電させたときの電位セン
サの測定予想値が演算により求められる。

そして、実際の画像形成において、帯電手段により感
光体表面を帯電させるときに、電位センサの出力が上記
演算により求められた測定予想値と等しくなるように、
帯電手段の出力が調整される。これにより、感光体を常
に所望の電位に帯電させることができる。

＜実施例＞ 以下には、図面を参照して、この発明の一実施例につ
いて詳細に説明をする。

第２図は、この発明の一実施例に係る複写機の作像機
構囲りの機械的な概略構成図である。複写機には円筒状
の感光体ドラム21が備えられており、その周囲には除電
ランプ22、メイン帯電チャージャ23、電位センサ24、ブ
ランクランプ25、現像装置26、転写チャージャ27、剥離
チャージャ28およびクリーナ29が、感光体21の回転方向
A1に沿って順に配列されている。

また、感光体ドラム21は、メイン帯電チャージャ23と
電位センサ24との間に露光位置Exが設定されており、そ
こに、光学系30からの光が照射されるようになってい
る。

動作について簡単に説明しておくと次の通りである。

複写時において、感光体ドラム21は矢印A1方向へ一定
速度で回転され、除電ランプ22によってドラム表面の残
留電荷が除去された後、メイン帯電チャージャ23によっ
てドラム表面は一定電位に帯電される。そして露光位置
Exにおいて、複写原稿で反射された光が光学系30から与
えられる。この露光により、露光部の電荷が除去され
て、感光体ドラム21表面には静電潜像が形成される。ま
た、不必要な部分の電荷、たとえば原稿先端部や側端部
の影によって露光されなかった部分の電荷は、ブランク
ランプ25によって除去される。

次いで、現像装置26により、感光体ドラム21表面にト
ナーが付着され、トナーによって静電潜像が現像され
る。トナーは、現像装置26に備えられた現像ローラ31に
よって感光体ドラム21表面へ与えられる。この時、感光
体ドラム21表面にトナーが付着し過ぎないように、現像
ローラ31には感光体ドラム21表面と同電位の現像バイア
ス電圧が印加されている。

このような動作に連動して図示しない給紙機構によっ
て用紙Ｐが供給され、転写チャージャ27によって感光体
ドラム21表面のトナー像は用紙Ｐへ転写される。そして
トナー像が転写された用紙Ｐは剥離チャージャ28でドラ
ム表面から剥離されて図示しない定着機構へ送られる。

その後、感光体ドラム21表面はクリーナ29によって残
余のトナーが取除かれ、除電ランプ22で残留電荷が除去
される。

以上のような一連の複写動作において、メイン帯電チ
ャージャ23により感光体ドラム21表面を一定電位に帯電
させる時、表面電位が所望の設定電位に帯電しないと、
その後の露光や現像が大きな影響を受け、用紙Ｐに転写
される像が不鮮明になる。

したがって、感光体ドラム21表面の帯電電位が常に一
定電位になるように、メイン帯電チャージャ23の出力を
制御する必要がある。

そのために、この実施例では、複写動作の前段におい
て、メイン帯電チャージャ23で帯電された感光体ドラム
21の表面電位を電位センサ24で測定し、その測定値をメ
イン帯電チャージャ23の制御回路（後述する）にフィー
ドバックするように構成されると共に、電位センサ24の
測定値が、常に、感光体ドラム21の表面電位に対して正
確な相関関係を有するように、所定のタイミングで電位
センサ24の出力を校正するようにしている。

第１図は、上述の実施例における電気的な制御回路の
構成を示すブロック図である。

第１図を参照して説明すると、感光体ドラム21は、常
時は、アース経路32を介してアースされている。と言う
のは、上述したように、露光により感光体ドラム21の表
面電荷が除去されるが、そのためには感光体ドラム21が
常にアースされ、電荷の逃路が確保されている必要があ
るからである。

メイン帯電チャージャ23にはメイン高圧ユニット33に
よって高電圧が印加されるようになっており、メイン高
圧ユニット33は制御部35の制御下に置かれている。現像
ローラ31には所定の現像バイアス電圧を印加するための
現像高圧ユニット34が接続されている。現像高圧ユニッ
ト34も制御部35の制御下に置かれている。電位センサ24
は制御部35に接続されており、電位センサ24の測定値は
制御部35へ与えられてメモリ351に記憶される仕組みで
ある。制御部35には、さらに、感光体ドラム21やその他
の複写機の機構を駆動するための駆動モータ36やブラン
クランプ25が接続されている。

この実施例の特徴の１つは、感光体ドラム21のアース
経路32に第１切替スイッチ37が挿入され、感光体ドラム
21はアースされるかまたは現像高圧ユニット34に接続さ
れるかのいずれかに切替え可能にされていることであ
る。第１切替スイッチ37によって感光体ドラム21が現像
高圧ユニット34に接続された時、現像ローラ31と現像高
圧ユニット34との接続を切離すための第２切替スイッチ
38も設けられている。そして、第１切替スイッチ37およ
び第２切替スイッチ38は、制御部35によって制御される
リレー39によって連動して切替えられる仕組みになって
いる。

第３図は、第１図の制御回路における駆動モータ36お
よびブランクランプ25、リレー39、メイン帯電チャージ
ャ23（すなわちメイン高電圧ユニット33）、現像高圧ユ
ニット34ならびに電位センサ24の動作タイミングを表わ
すタイミングチャートであり、第４図は、第１図のブロ
ック図における制御部35の制御動作を表わすフローチャ
ートである。

次に、第３図および第４図、特に第４図の流れに沿っ
て、第１図の制御回路の動作について説明をする。

制御部35は、複写機のメインスイッチがオンされたこ
とを判別すると（ステップS1）、まず、リレー39をオン
する（ステップS2）。リレー39のオンにより、第１切替
スイッチ37および第２切替スイッチ38は第１図に示され
る状態と逆の状態に切替えられる。つまり、感光体ドラ
ム21は現像高圧ユニット34に接続され、現像ローラ31は
現像高圧ユニット34から切離される。

次に、制御部35によって行われるステップS3〜S6の制
御内容について、第４図とともに第５図を参照して説明
する。

制御部35は100ミリ秒経過するのを待ち（ステップS
3）、現像高圧ユニット34をオンする（ステップS4−
１）。このように、リレー39をオンしてから現像高圧ユ
ニット34をオンするまでに100ミリ秒の時間を置いてい
るのは、この時間内にリレー39により第１切替スイッチ
37および第２切替スイッチ38の切替が確実に行えるよう
にするためである。

次いで、現像高圧ユニット34によって、まず、感光体
ドラム21にたとえば300ボルト（これを、x1とする。）
を印加し（ステップS4−１）、そのときの電位センサ24
の出力y1（たとえば1.5ボルトであった。）を読み込む
（ステップS4−３）。

次に、現像高圧ユニット34の出力電圧を制御して感光
体ドラム21にたとえば500ボルト（これを、x2とす
る。）を印加し（ステップS5−１）、そのときの電位セ
ンサ24の出力y2（たとえば2.4ボルトであった）を読み
込む（ステップS5−２）。その後、制御部35は現像高圧
ユニット34をオフする（ステップS5−３）。

次いで、感光体ドラム21への印加電圧がx1のときの電
位センサ24の出力y1および感光体ドラム21への印加電圧
がx2のときの電位センサ24の出力y2から、感光体ドラム
21に目標値である印加電圧x3（たとえば800ボルト）が
印加されたときの電位センサ24の測定予想値y3を算出す
る。この測定予想値y3は、次の計算式（１）によって求
められる（ステップS6）。

以上のようなステップS4−２〜S6の処理を行うことに
より、感光体ドラム21に目標値であるたとえば800ボル
トという高電圧を直接印加することなく、それよりも低
い電圧を印加することによって、目標電圧を印加した場
合の電位センサ24の測定予想値y3を算出することができ
る。そしてこの処理によれば、現像高圧ユニット34が、
たとえば最高500ボルトの出力性能しかない場合でも、
その現像高圧ユニット34をそのまま活用することができ
る。よって、特別に現像高圧ユニット34を交換して出力
性能が800ボルトまでのものにする必要がないし、ま
た、現像高圧ユニット34から感光体ドラム21への配線の
許容値を大きくする必要もなく、既存の装置や配線をそ
のままの状態で活用できる効果がある。

なお、上述の場合において、感光体ドラム21における
目標値x3は、感光体ドラム21に対する電位センサ24の対
向位置と現像ローラ31の対向位置との差により生じる暗
減衰を考慮して決定される。実験では、電位センサ24の
対向面で感光体ドラム21の電位が800ボルトであれば、
暗減衰によって現像ローラ31のところでは約700ボルト
という最適電位になった。

上述の計算式（１）によって求められた電位センサ24
の測定予想値y3は、メモリ351のエリアＡに記憶される
（ステップS6）。

その後、制御部35はリレー39をオフする（ステップS
7）。これにより、第１切替スイッチ37および第２切替
スイッチ38は、第１図に示される状態に切替えられ、感
光体ドラム21はアースされ、現像ローラ31は現像高圧ユ
ニット34に接続される。

次に、制御部35は駆動モータ36およびブランクランプ
25をオンし（ステップS8）、駆動モータ36の回転が安定
するように100ミリ秒待ち（ステップS9）、メイン高圧
ユニット33を制御してメイン帯電チャージャ23をオンさ
せ、その出力がたとえば500マイクロアンペアになるよ
うにする（ステップS10）。

そして、500ミリ秒経過してから（ステップS11）、電
位センサ24の出力を読込み、これをメモリ351のエリア
Ｂに記憶する（ステップS12）。ここに、ステップS8で
ブランクランプ25をオンするのは、後工程で帯電電荷が
現像装置により現像されるのを防止するためである。ま
た、ステップS11において、500ミリ秒待つのは、感光体
ドラム21表面に対するメイン帯電チャージャ23の対向位
置と、電位センサ24の対向位置との差を考慮して、メイ
ン帯電チャージャ23によって帯電された感光体ドラム21
表面部分が電位センサ24に対向する位置まで回転するの
を待つためである。

次いで、制御部35は、メモリ351のエリアＡとエリア
Ｂとの記憶値を比較し（ステップS13）、エリアＡの
値、つまり上述の計算式（１）で算出された測定予想値
y3がエリアＢの値よりも大きければメイン帯電チャージ
ャ23の出力を一定量増加するようにメイン高圧ユニット
33を制御する（ステップS17）。逆に、エリアＡの値が
エリアＢの値よりも小されば、メイン帯電チャージャ23
の出力を一定量減少させるようにメイン高圧ユニット33
を制御する（ステップS18）。そしてメイン高圧ユニッ
ト33によってメイン帯電チャージャ23の出力を一定量増
加または減少させた後、再度ステップS11,S12およびS13
の処理を繰返す。

そして、ステップS13において、メモリ351のエリアＡ
に記憶された値とエリアＢに記憶された値とが一致した
場合あるいはその値が予め定めるほぼ等しい誤差範囲内
になった場合、制御部35はメイン高圧ユニット33による
メイン帯電チャージャ23の制御出力を記憶して、メイン
帯電チャージャ23をオフさせる（ステップS14）。

その後１秒経過するのを待ち（ステップS15）、制御
部35は駆動モータ36およびブランクランプ25をオフして
（ステップS16）、動作を終える。よって、この後上述
の記憶したメイン帯電チャージャ23の制御出力によっ
て、感光体ドラム21を所定の電位に帯電させることがで
きる。

ここに、ステップS15において１秒経過するのを待つ
のは、メイン帯電チャージャ23によって帯電された感光
体ドラム21表面がブランクランプ25に対向するのを待
ち、この制御動作のために帯電チャージャ23で帯電され
た感光体ドラム21の表面電荷が完全に除去されるのを確
保するためである。

上述の実施例では、複写機のメインスイッチがオンさ
れるごとに、電位センサ24の出力校正を行ない、校正さ
れた電位センサ24の出力に基ずいてメイン帯電チャージ
ャ23の出力を制御するようにしたが、これに限らず、複
写機により一定枚数、たとえば10,000枚の複写が行なわ
れるごとに、電位センサ24の出力を校正して、その校正
値に基ずきメイン帯電チャージャ23の出力を制御するよ
うにしてもよい。

上述の実施例では、感光体ドラム21を帯電させるため
の帯電手段を、コロナ放電を行うことにより感光体ドラ
ム21を帯電させるメイン帯電チャージャとして説明した
が、帯電手段は、このようなコロナ放電形のものに限ら
ず、たとえば接触形の帯電ローラ等であっても構わず、
帯電形式等は特に制限されるわけではない。

なお、この発明は、上述した複写機に限らず、レーザ
プリンタ、電子写真式ファクシミリ等の他の画像形成装
置にも同様に適用することができる。

＜発明の効果＞ 以上のように、この発明によれば、感光体表面電位を
検出する電位センサと、この電位センサの出力を自動的
に校正する回路とを設け、出力が校正された電位センサ
の測定値に基ずいて感光体の表面電位が一定電位に帯電
されるように帯電手段を制御するので、感光体の帯電電
位を常に所望の電位に安定させることができ、その結果
良好で鮮明な画像を形成できる。

また、高圧発生回路は、現像装置バイアス用の電圧印
加用回路を兼用することで、部品点数が増加することも
無い。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例に係る制御回路の構成ブ
ロック図である。 第２図は、この発明の一実施例に係る電子写真複写機の
作像機構囲りの機械的な概略構成図である。 第３図は、第１図の制御回路の動作タイミング図であ
る。 第４図は、第１図の制御回路の制御部35の動作を説明す
るためのフローチャートである。 第５図は、感光体ドラム21への印加電圧と電位センサ24
の出力との関係を示すグラフである。 第６図は、従来の複写機の感光体ドラムと現像ローラと
電位センサとの関係を説明する図解図である。 図において、21……感光体ドラム、23……メイン帯電チ
ャージャ、24……電位センサ、25……ブランクランプ、
31……現像ローラ、33……メイン高圧ユニット、34……
現像高圧ユニット、35……制御部、37……第１切替スイ
ッチ、39……リレー、を示す。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田渕 秀博 大阪府大阪市東区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 橋本 幸雄 大阪府大阪市東区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (72)発明者 竹村 良信 大阪府大阪市東区玉造１丁目２番28号 三田工業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−103365（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−14173（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−70558（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−28664（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−165171（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−159761（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】感光体、 前記感光体の表面に対向して配置され、感光体表面を一
   定電位に帯電させるための帯電手段、 所定の静電像を形成するために、帯電手段で一定電位に
   帯電された感光体表面を露光するための露光手段、 前記露光手段の露光によって感光体表面に形成された静
   電像をトナーにより現像するための現像手段、 現像時に前記現像手段に所定の現像バイアス電圧を印加
   するための高電圧発生回路、 前記感光体表面の帯電電位を測定するための電位セン
   サ、 予め定める期間、高電圧発生回路と感光体とを電気的に
   接続し、その他の期間は感光体が接地されるように切替
   処理を行うためのスイッチング手段、 前記スイッチング手段の切替によって前記感光体と高電
   圧発生回路とが電気的に接続されているときに、静電像
   を形成する際に帯電手段によって感光体が帯電される電
   位よりも低い所定電位であって、相対的に低い第１所定
   電位と相対的に高い第２所定電位とを高電圧発生回路か
   ら感光体に印加し、そのときに前記電位センサにより測
   定された第１所定電位および第２所定電位にそれぞれ対
   応した感光体表面電位の測定値を得、この２つの測定値
   に基づいて、画像形成時に実際に感光体表面が帯電され
   た場合における電位センサの測定予想値を演算するため
   の演算手段、および 画像形成時に前記帯電手段により感光体表面を帯電させ
   る際に、帯電手段の出力を前記演算手段により演算され
   た測定予想値に基づいて制御するための帯電出力制御手
   段、 を含むことを特徴とする画像形成装置。