JP4683931B2 - コロナ帯電装置及び画像形成装置 - Google Patents

Description

本発明は、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置において、表面に潜像を担持する像担持体に帯電するコロナ帯電装置及びコロナ帯電装置を備えた画像形成装置に関するものである。

従来、複写機、ファクシミリ、プリンタ等の画像形成装置においては、像担持体としての感光体上に静電潜像を形成するにあたり、感光体表面を種々の方法で一様帯電する方法が知られている。一様帯電の方法として代表的なものに、帯電装置本体のワイヤからコロナ放電を発生させて感光体に帯電させるコロナ帯電装置がある（たとえば特許文献１参照）。

しかし、このコロナ帯電装置においては、感光体を帯電する際に放電を伴い、放電時にオゾンや窒素酸化物（硝酸化合物）等の放電生成物（以下単に「放電生成物」と称する。）が副生成物として発生する。これらの放電生成物は微粒子として空気中に放出され、感光体が放電生成物を吸着すると、直接的・間接的に感光体の導電性が向上して、画像流れと称される潜像の崩れが発生し、満足な画像品質が得られないという問題が指摘されている。放電生成物は、放電動作時には帯電装置本体のケーシング等に吸着するなどしているが、放電が停止した際に徐々にケーシング等から離脱・気化して感光体表面に接触すると考えられている。このことにより、たとえば画像形成装置が省エネルギーモードや電源オフなどのアイドル状態がある程度の時間継続した場合、帯電装置本体のケーシング等から離脱・気化した放電生成物が感光体に吸着されて、再び画像形成装置を稼働させた際に画像流れが発生し画像がぼけるといった現象となって現れることになる。
本発明はこの問題を解決するためになされたものであり、本発明の目的は、コロナ帯電装置において、アイドル状態時に放電生成物が被帯電体である感光体に付着するのを防ぎ、放電生成物による画像の欠陥が生じないようにすることにある。
特開平７−２３９６０２号公報

請求項１の発明は、被帯電体に近接して設けられたケーシングと、前記ケーシングの内部に収納されたワイヤと、前記ケーシングの前記被帯電体側に設けられたグリッドを備えた帯電装置本体と、前記ワイヤがコロナ放電を発生する大きさの負の電圧である第１の電圧を前記ワイヤに印加する第１電源と、前記被帯電体表面の目標電位である第２の電圧を前記グリッドに印加する第２電源と、を備え、前記被帯電体の表面を帯電させるコロナ帯電装置であって、前記第２電源から供給された電力を蓄積する蓄電装置を有し、前記第１電源および前記第２電源がオフのときに、前記第１の電圧及び前記第２の電圧より小さな負の電圧である第３の電圧を前記蓄電装置から前記グリッドに対して印加する第３電源と、を備え、前記第２電源は、前記蓄電装置が充電されるときには、前記第２の電圧よりも前記第３の電圧の分だけ電位差の大きい電圧である第４の電圧を出力することを特徴とする。
請求項２の発明は、請求項１に記載されたコロナ帯電装置において、第２電源と第３電源間に形成される電流の導通路と、前記導通路を介して第３電源の前記蓄電装置から第２電源へ流れる電流を遮断するダイオードを備えたことを特徴とする。
請求項３の発明は、請求項１又は２に記載されたコロナ帯電装置において、前記第３電源の回路に前記蓄電装置に蓄えられた電荷を強制的に放電する放電回路を設け、前記放電回路はコロナ帯電装置を含む電子機器収納部分のドアの開放に連動して動作することを特徴とする。
請求項４の発明は画像形成装置であって、請求項１乃至３のいずれかに記載されたコロナ帯電装置を備えたことを特徴とする。

本発明によれば、画像形成装置のアイドル状態時に放電生成物が被帯電体である感光体表面に付着するのを防ぎ、コロナ帯電装置を用いた画像形成装置がアイドル状態から復帰した後に画像形成を行った際、放電生成物による画像欠陥が発生することを防止できる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。

図１は、本発明におけるコロナ帯電装置の全体構成の概略図である。本発明のコロナ帯電装置１００は、帯電装置本体ＣＨ、第１電源ＰＳ１、第２電源ＰＳ２、第３電源ＰＳ３、切替素子ＣＧを備えている。

帯電装置本体ＣＨは、スコロトロン帯電装置であり、被帯電体である感光体ドラムＰＣに近接して設けられている。帯電装置本体ＣＨは、ケーシングＣＳと、ワイヤＷＲと、グリッドＧＲとを備えている。

ケーシングＣＳは略箱型に形成され、開口面が感光体ドラムＰＣ側（図１における下側）に向いた状態で設けられる。
ワイヤＷＲは、ケーシングＣＳの内部に収納されている。ワイヤＷＲは金属製であって導電性を有し、電流の供給を受けて大気中にコロナ放電を行いやすい形状（たとえば針状）に形成されている。
グリッドＧＲは、ケーシングＣＳの開口面（図１における下側）をほぼ覆う状態に設けられ、一部がケーシングＣＳに接触して相互に導電可能である。グリッドＧＲは、多数の細いワイヤで格子状に形成されている。

第１電源ＰＳ１は直流電流供給源であり、ワイヤＷＲがコロナ放電を行うことができるだけの大きな負の電圧を有する直流電流を出力する。第１電源ＰＳ１はワイヤＷＲに接続し、ワイヤＷＲに大きな負の電圧を印加する。

第２電源ＰＳ２は直流電流供給源であり、大きな負の電圧（ワイヤＷＲからのコロナ放電により感光体ドラムＰＣの表面に与える電位にほぼ等しい電圧）を有する直流電流を出力する。第２電源ＰＳ２はグリッドＧＲに接続し、グリッドＧＲに負の直流電流を供給する。第２電源ＰＳ２は第１電源ＰＳ１がオンとなっている際にオンする。本実施形態では、第２電源ＰＳ２はグリッドＧＲに−１３００Ｖを印加するものとする。

第３電源ＰＳ３は直流電流供給源である。第３電源ＰＳ３は、切替素子ＣＧを介してグリッドＧＲに接続し、グリッドＧＲに負の直流電流を供給する。第３電源ＰＳ３は、第１電源ＰＳ１および第２電源ＰＳ２の出力がオフされたときに、グリッドＧＲに対し、コロナ放電によって発生した放電生成物をグリッドＧＲに吸着するのに十分な大きさの電圧を印加する。図１に示す実施形態においては、第３電源ＰＳ３はグリッドＧＲに−５９Ｖの電圧を印加するものとする。

切替素子ＣＧは２つの端子を有する半導体素子（たとえばツェナーダイオード）であり、この半導体素子の一の端子に印加される電圧の絶対値が特定の値以上のときは一の端子から他の端子への電流を導通させる。また、半導体素子の一の端子に印加される電圧の絶対値が所定値以下となったらスイッチングを行い、他の端子から一の端子への電流を導通させる。図１に示す実施形態においては、切替素子ＣＧは、第２電源ＰＳ２側から印加される電圧が感光体ドラムＰＣ表面に帯電させたい電圧値と同じ電圧（たとえば−１３００Ｖ）に達したら、切替素子ＣＧの第２電源ＰＳ２側から第３電源ＰＳ３側への電流を導通させてグリッドＧＲに第２電源ＰＳ２からの電圧を印加し、第２電源ＰＳ２側の電圧が第２電源ＰＳ２がオフになったときの電圧値（すなわち０Ｖ）になったときに、切替素子ＣＧの第３電源ＰＳ３側から第２電源ＰＳ２側への電流を導通させてグリッドＧＲに第３電源ＰＳ３からの電圧を印加する。これにより、切替素子ＣＧは、第２電源ＰＳ２がオフになったときにスイッチングを行い第３電源ＰＳ３からグリッドＧＲに電圧を印加させる。

図１に示す実施形態の作用効果を説明する。
図１に示すコロナ帯電装置１００においては、第１電源ＰＳ１がオンすると第２電源ＰＳ２もオンする。第２電源ＰＳ２から印加された電圧が所定値（−１３００Ｖ）以上になると切替素子ＣＧが第２電源ＰＳ２側から第３電源ＰＳ３側に電流を導通し、第２電源ＰＳ２から出力された負の直流電流がワイヤＷＲに供給される。第１電源ＰＳ１はワイヤＷＲがコロナ放電を行うことができるだけの十分大きな電圧をワイヤＷＲに印加し、ワイヤＷＲは第１電源ＰＳ１から十分大きな負の電圧が印加されることによりコロナ放電を起こす。コロナ放電が起こるとワイヤＷＲ周辺の空気は分子が破壊されてイオンとなり（絶縁破壊）、絶縁破壊がおこると感光体ドラムＰＣ方向に向けて電子同士が次々と衝突する現象（電子雪崩）が起こる。電子雪崩を起こした電子がグリッドＧＲに到達すると、グリッドＧＲには第２電源ＰＳ２によって負の直流電流が供給されているため、グリッドＧＲを通過する電子の流れはグリッドＧＲによって制御され、また、部分ごとの電子の放出量のムラはグリッドＧＲによって均一化される。グリッドＧＲを通過してケーシングＣＳの外部に放出された電子は感光体ドラムＰＣの表面に衝突し、感光体ドラムＰＣの表面を均一に帯電させる。コロナ帯電装置１００を用いた画像形成装置がアイドル状態となり、第１電源ＰＳ１が停止すると第２電源ＰＳ２も停止する。第２電源ＰＳ２側の電圧が所定値（０Ｖ）になると、切替素子ＣＧは第３電源ＰＳ３側から第２電源ＰＳ２側に電流を導通させ、グリッドＧＲには第３電源ＰＳ３から出力された負の電圧（−５９Ｖ）が印加される。

ワイヤＷＲのコロナ放電によってケーシングＣＳの内部などに付着した放電生成物は、画像形成装置がアイドル状態になると徐々にケーシングＣＳから離脱するが、グリッドＧＲには第３電源ＰＳ３から負の電圧が印加されていることにより、放電生成物はグリッドＧＲに吸着する。そのため、画像形成装置のアイドル状態時に放電生成物が感光体ドラムＰＣの表面に付着し、アイドル状態からジョブが復帰した後に放電生成物による画像の乱れが生ずることがない。

切替素子ＣＧが、第２電源ＰＳ２がオフになり、第２電源ＰＳ２側から印加される電圧が０Ｖになったときにスイッチングを行って第３電源ＰＳ３からグリッドＧＲに電圧を印加することにより、画像形成装置がアイドル状態になったときにグリッドＧＲに電圧を印加する電源を第２電源ＰＳ２から第３電源ＰＳ３に切替えることが可能になる。これにより、第３電源ＰＳ３は画像形成装置のアイドル状態時に放電生成物をグリッドＧＲに吸着するための電圧印加のみを目的に形成することが可能になる。放電生成物をグリッドＧＲに吸着するために必要な電圧は、コロナ放電時にワイヤＷＲに印加する電圧やコロナ放電やワイヤから感光体ドラムＰＣに向かうイオンの流れを制御する際にグリッドＧＲに印加する電圧よりも小さいので、第３電源ＰＣ３がグリッドＧＲに印加する電圧は第１電源ＰＳ１や第２電源ＰＳ２が印加する電圧よりも小さくて済む。したがって、第３電源ＰＳ３の装置の小型化や簡易化を図ることができ、アイドル状態時の電力の消費を小さくすることができる。

図２は本発明のコロナ帯電装置の第１の実施例の概略図である。
図２のコロナ帯電装置１０１は、図１に示すコロナ帯電装置１００の第１電源ＰＳ１、第２電源ＰＳ２、第３電源ＰＳ３、切替素子ＣＧをそれぞれ電気回路によって構成したものである。

第１電源ＰＳ１は定電流制御を行うスイッチング方式の電源であり、駆動回路ＤＲ１と、トランスＴ１と、ダイオードＤ１と、コンデンサＣ１と、抵抗Ｒ１と、電流センサＩｓ１とを備えている。なお、駆動回路ＤＲ１は、整流回路（図示せず）や、高周波スイッチング回路（図示せず）などを備えている。駆動回路ＤＲ１はトランスＴ１の一端側に接続され、トランスＴ１の他端側には、電流センサＩｓ１、抵抗Ｒ１、コンデンサＣ１、ダイオードＤ１が接続されており、抵抗Ｒ１とコンデンサＣ１は時定数回路を形成している。
トランスＴ１とコンデンサＣ１の間には、ダイオードＤ１がコンデンサＣ１からトランスＴ１方向を順方向として設けられている。抵抗Ｒ１は帯電装置本体ＣＨのワイヤＷＲに接続しており、電流センサＩｓ１は接地するとともに駆動回路ＤＲ１に信号をフィードバックする。

第２電源ＰＳ２は定電圧制御を行うシャントレギュレータ方式（ドロッパ方式）の電源であり、駆動回路ＤＲ２と、トランジスタ（バイポーラトランジスタ）Ｑと、抵抗Ｒ２と、電圧センサＶｓ２とを備えている。駆動回路ＤＲ２はトランジスタＱのベース端子に接続し、トランジスタＱのコレクタ端子は抵抗Ｒ２を介してグリッドＧＲに接続している。トランジスタのエミッタ−コレクタ間に設けられた電圧センサＶｓ２は、駆動回路ＤＲ２に信号をフィードバックする。

第３電源ＰＳ３は定電圧制御を行うスイッチング方式の電源であり、駆動回路ＤＲ３と、トランスＴ３と、ダイオードＤ３１と、コンデンサＣ３と、抵抗Ｒ３と、電圧センサＶｓ３とを備えている。なお、駆動回路ＤＲ３は、整流回路（図示せず）や、高周波スイッチング回路（図示せず）などを備えている。駆動回路ＤＲ３はトランスＴ３の一端側に接続され、トランスＴ３の他端側には、電圧センサＶｓ３、抵抗Ｒ３、コンデンサＣ３、ダイオードＤ３１が接続されており、コンデンサＣ３と抵抗Ｒ３とは時定数回路を形成している。トランスＴ３とコンデンサＣ３の間には、ダイオードＤ３１がコンデンサＣ３からトランスＴ３方向を順方向として設けられている。電圧センサＶｓ３は駆動回路ＤＲ３に対して信号をフィードバックする。

切替素子ＣＧは、第３電源ＰＳ３のダイオードＤ３１と抵抗Ｒ３の間に、第３電源ＰＳ３とグリッドＧＲとの間に介在する形で設けられている。切替素子ＣＧは、半導体素子としてのツェナーダイオードである。帯電装置本体ＣＨは、図１に示す帯電装置本体ＣＨの構成と同じである。

切替素子ＣＧにおけるツェナーダイオードは、グリッドＧＲ側（すなわち第２電源ＰＳ２側）のツェナー電圧が第２電源ＰＳ２に印加したい電圧と同じ値（または印加したい電圧より少し低い値）であり、第２電源ＰＳ２からツェナー電圧以上の電圧が印加されると第２電源ＰＳ２側から第３電源ＰＳ３側に電流を導通する。本実施例においては、切替素子ＣＧにおけるツェナーダイオードのツェナー電圧は−１３００Ｖであるものとする。切替素子ＣＧのツェナー電圧により、第２電源ＰＳ２の電圧を所定の値（−１３００Ｖ）に保つことができ、ジョブ時において、グリッドＧＲにイオンの流れを制御する電圧を安定して印加することができる。

切替素子ＣＧは、ジョブが終了し、第２電源ＰＳ２側の電圧が０Ｖになったとき、第３電源ＰＳ３側に印加された電圧によって、第３電源ＰＳ３側から第２電源ＰＳ２側に電流を導通させるスイッチング機能を有する。

第１電源ＰＳ１において、駆動回路ＤＲ１は高周波スイッチング回路（図示せず）のスイッチング処理により生成した交流電流を出力する。駆動回路ＤＲ１がＡＣ電源などから供給された交流電流を用いる場合には、トランスＴ１のサイズを小さくするために、供給された交流電流を整流回路（図示せず）によって一旦整流したのちにスイッチング処理を施すことが望ましい。トランスＴ１は駆動回路ＤＲ１から供給された交流信号を所望の電圧に昇圧または減圧する。トランスＴ１が昇圧または減圧した交流電流はダイオードＤ１によって負側に半波整流されるとともにコンデンサＣ１で平滑化され、抵抗Ｒ１を経て負の直流電流として帯電装置本体ＣＨのワイヤＷＲに供給される。電流センサＩｓ１は接地されており、トランスＴ１で昇圧された電流の電流値を検知して駆動回路にフィードバックし、ワイヤＷＲからのコロナ放電の大きさが一定になるように駆動回路ＤＲ１の制御が行われる。

第２電源ＰＳ２において、駆動回路ＤＲ２にはワイヤＷＲがコロナ放電によって大気中に放出した放電電流が獲得されて供給される。駆動回路ＤＲ２は供給された電流をトランジスタＱのベース端子に供給する。トランジスタＱはベース端子に入力された電流量に依存して増幅した電流をコレクタ端子から出力する。トランジスタＱのコレクタ端子から出力された電流は帯電装置本体ＣＨのグリッドＧＲに供給される。電圧センサＶｓ２はトランジスタＱのエミッタ・コレクタ間の電圧を検知して駆動回路ＤＲ２へとフィードバックし、グリッドＧＲに印加される電圧が所望の電圧となるように駆動回路ＤＲ２の制御が行われる。なお、駆動回路ＤＲ２はワイヤＷＲからの放電電流の供給を受けて電流を出力するため、第１電源ＰＳ１の出力が遮断されれば第２電源ＰＳ２の出力が停止するのは自明である。

第３電源ＰＳ３においては、第１電源ＰＳ１と同様にスイッチング回路（図示せず）のスイッチング処理により生成した交流電流をトランスＴ３に供給し、トランスＴ３が所望の電圧に昇圧または減圧した電流をダイオードＤ３１により負側に半波整流するとともにコンデンサＣ３は平滑化して負の直流電流を形成する。この負の直流電流は切替素子ＣＧを経てグリッドＧＲに供給される。電圧センサＶｓ３はダイオードＤ３１およびコンデンサＣ３によって形成された負の直流電流の電圧を検知して駆動回路ＤＲ３にフィードバックし、駆動回路ＤＲ３を制御する。

切替素子ＣＧは、ツェナーダイオードのツェナー効果によって、第２電源ＰＳ２側が所定電圧（ツェナー電圧）になると降伏現象を生じて第２電源ＰＳ２側からの電流を導通し、第２電源ＰＳ２からグリッドＧＲに供給される電圧を所定値に保つ。

第１の実施例においては、第２電源ＰＳ２から−１３００Ｖの電圧が出力され、切替素子ＣＧのツェナー電圧が１３００Ｖであり、第３電源ＰＳ３から−５９Ｖの電圧が出力される。第２電源ＰＳ２から−１３００Ｖの電圧が印加されている際には、切替素子ＣＧはツェナー効果を生じて第２電源ＰＳ２からの電流を導通し、グリッドＧＲには第２電源ＰＳ２から電流が供給される。このとき、第３電源ＰＳ３からの出力−５９Ｖは第２電源ＰＳ２側の電圧よりも低いために切替素子ＣＧによって事実上遮断されており、グリッドＧＲには第２電源ＰＳ２から印加された−１３００Ｖの電圧が現れる。第２電源ＰＳ２の出力がオフされると、第３電源ＰＳ３からの出力が切替素子ＣＧの順方向となるのでグリッドＧＲには第３電源ＰＳ３から電流が供給され、グリッドＧＲの電圧は第３電源ＰＳ３から印加された−５９Ｖとなる。

図３は図２に示す第１の実施例における、第１電源ＰＳ１、第２電源ＰＳ２、第３電源ＰＳ３およびグリッドＧＲの電圧変化の様子を示すタイムチャートである。以下、タイムチャートの説明を行う。なお、タイムチャートの説明においては、各構成に図２において用いた符号および番号と同じ符号及び番号を用いる。

まず、コロナ帯電装置１０１が用いられる画像形成装置の主電源がオンになると第３電源ＰＳ３が−５９Ｖの電圧を出力し、グリッドＧＲの電圧は第３電源ＰＳ３から印加された−５９Ｖとなる（ステップＳ１）。
ジョブが開始されると、第１電源ＰＳ１は電圧を出力してワイヤＷＲがコロナ放電を開始し、第２電源ＰＳ２も−１３００Ｖを出力し、グリッドＧＲの電圧は第２電源ＰＳ２から印加された−１３００Ｖとなる（ステップＳ２）。

ジョブが終了すると、第１電源ＰＳ１の出力電圧は０ＶになってワイヤＷＲがコロナ放電を停止し、第２電源ＰＳ２の出力電圧は０Ｖになって、グリッドＧＲの電圧は第３電源ＰＳ３から印加された−５９Ｖとなる（ステップＳ３）。

画像形成装置が省電力モードになったとき、グリッドＧＲの電圧は第３電源ＰＳ３から印加された−５９Ｖとなっている（ステップＳ４）。画像形成装置が省電力モードから復帰したときも、グリッドＧＲの電圧は−５９Ｖとなっている（ステップＳ５）。

ステップＳ３〜ステップＳ５において、第１電源ＰＳ１および第２電源ＰＳ２はオフであるため、ワイヤＷＲのコロナ放電によって発生しケーシングＣＳに付着した放電生成物はケーシングから徐々に離脱するが、グリッドＧＲには第３電源から−５９Ｖの電圧が印加されているため、離脱した放電生成物はグリッドＧＲに吸着して感光体ドラムＰＣには付着しない。

ジョブが再開すると、第１電源ＰＳ１は電圧を出力し、第２電源ＰＳ２の出力電圧は−１３００ＶとなってグリッドＧＲの電圧は−１３００Ｖとなり（ステップＳ６）、ジョブが終了すると、第１電源ＰＳ１および第２電源ＰＳ２の出力電圧は０ＶとなってグリッドＧＲの電圧は−５９Ｖとなる（ステップＳ７）。

画像形成装置の主電源がオフになると、第３電源ＰＳ３の出力電圧は０Ｖになり、グリッドＧＲには電圧が印加されなくなって０Ｖとなる（ステップＳ８）。画像形成装置の主電源が再びオンとなると、第３電源ＰＳ３が再度−５９Ｖの電圧を出力してグリッドＧＲに印加し、グリッドＧＲの電圧は−５９Ｖとなる(ステップＳ９)。ジョブが再度開始されると、第１電源ＰＳ１は電圧を出力し、第２電源ＰＳ２は−１３００Ｖの電圧を出力し、グリッドＧＲの電圧は第２電源ＰＳ２から印加された−１３００Ｖとなる（ステップＳ１０）。

第１の実施例においては、第１電源ＰＳ１および第２電源ＰＳ２がオフとなったアイドル状態時に第３電源ＰＳ３がグリッドＧＲに電圧を印加するため、ケーシングＣＳから離脱した放電生成物はグリッドＧＲに吸着して感光体ドラムＰＣに付着することがないため、アイドル状態から復帰してジョブを再開したときに放電生成物による画像の乱れが生ずることがない。

第１の実施例においては、切替素子ＣＧが、第２電源ＰＳ２がオフになり第２電源ＰＳ２側から印加される電圧が０Ｖになったときにスイッチングを行って第３電源ＰＳ３からグリッドＧＲに電圧を印加することにより、画像形成装置がアイドル状態になったときにグリッドＧＲに電圧を印加する電源を第２電源ＰＳ２から第３電源ＰＳ３に切替えることが可能になる。これにより、第３電源ＰＳ３は画像形成装置のアイドル状態時に放電生成物をグリッドＧＲに吸着するための電圧印加のみを目的に形成することが可能になる。放電生成物をグリッドＧＲに吸着するために必要な電圧は、コロナ放電時にワイヤＷＲに印加する電圧やコロナ放電やワイヤＷＲから感光体ドラムＰＣに向かうイオンの流れを制御する際にグリッドＧＲに印加する電圧よりも小さいので、第３電源ＰＣ３がグリッドＧＲに印加する電圧は第１電源ＰＳ１や第２電源ＰＳ２が印加する電圧よりも小さくて済む。
したがって、第３電源ＰＳ３の装置の小型化や簡易化を図ることができ、アイドル状態時の電力の消費を小さくすることができる。

第１の実施例においては、切替素子ＣＧは半導体素子であるツェナーダイオードであり、無接点スイッチングを行うことにより、メカスイッチを使用した場合の接点開閉によるノイズ発生を抑えることができ、経年劣化が少なく寿命の長い装置を実現できる。

図４は本発明のコロナ帯電装置の第２の実施例の概略図である。図４に示すコロナ帯電装置１０２においては、第１電源ＰＳ１と、第２電源ＰＳ２と、切替素子ＣＧと、帯電装置本体ＣＨは図２に示す第１の実施例と同様である。

図４に示すコロナ帯電装置１０２の第３電源ＰＳ３は、定電圧制御を行うスイッチング方式の電源であり、駆動回路ＤＲ３と、トランスＴ３と、ダイオードＤ３２と、コンデンサＣ３と、電圧センサＶｓ３と、抵抗Ｒ３とを備えている。駆動回路ＤＲ３は、整流回路（図示せず）や、高周波スイッチング回路（図示せず）などを備えている。駆動回路ＤＲ３には、電圧センサＶｓ３および電圧センサＶｓ２からの出力が供給される。ダイオードＤ３２は、図２におけるダイオードＤ３１とは逆方向、すなわちトランスＴ３からコンデンサＣ３方向を順方向として設けられている。

第３電源ＰＳ３は、スイッチング回路（図示せず）のスイッチング処理により生成した交流電流をトランスＴ３に供給し、トランスＴ３が所望の電圧に昇圧または減圧した電流をダイオードＤ３２により正側に半波整流するとともにコンデンサＣ３は平滑化して正の直流電流を形成する。この正の直流電流は切替素子ＣＧを経てグリッドＧＲに供給される。電圧センサＶｓ３はダイオードＤ３２およびコンデンサＣ３によって形成された正の直流電流の電圧を検知して駆動回路ＤＲ３にフィードバックし、駆動回路ＤＲ３を制御する。

図４に示すコロナ帯電装置１０２の構成において、切替素子ＣＧは第３電源ＰＳ３側から出力された電流のうちツェナー電圧未満のものを遮断する。したがって、たとえば切替素子ＣＧのツェナー電圧を１３００Ｖとすると、第３電源ＰＳ３からグリッドＧＲに５９Ｖの電圧を印加するためには第３電源ＰＳ３の出力電圧を１３５９Ｖにしなければならない。そして、第３電源ＰＳ３の出力電圧が１３５９Ｖの状態で第２電源ＰＳ２から切替素子ＣＧのツェナー電圧である−１３００Ｖを出力すると、切替素子ＣＧの両端の電位差は２６００Ｖ以上となり、切替素子ＣＧに過大な負荷がかかることになる。そこで、図４に示すコロナ帯電装置１０２においては、第３電源ＰＳ３の駆動回路ＤＲ３に電圧センサＶｓ２からの出力を供給し、第２電源ＰＳ２がオフになったとき（すなわち電圧センサＶｓ２の検知した第２電源ＰＳ２の出力電圧が０Ｖになったとき）に第３電源ＰＳ３を駆動させる構成とする。

図４に示すコロナ帯電装置１０２の構成により、第２電源ＰＳ２からグリッドＧＲに−１３００Ｖが出力されている間は第３電源ＰＳ３はオフとなっているので切替素子ＣＧの両端の電位差は１３００Ｖとなり、切替素子ＣＧによって第３電源ＰＳ３はグリッドＧＲから事実上遮断されているが、第２電源ＰＳ２が除去されたときに第３電源ＰＳ３がオンされて＋１３５９Ｖが出力され、ツェナー電圧が１３００Ｖである切替素子ＣＧによってグリッドＧＲには＋５９Ｖの電圧が現れることになる。

第２の実施例は、第１の実施例の作用効果に加え、切替素子ＣＧに過大な負荷がかかることを防止して、故障が少なく、装置寿命の長い装置を提供できるという作用効果を有する。

図５は本発明のコロナ帯電装置の第３の実施例の概略図である。
図５に示すコロナ帯電装置１０３においては、第１電源ＰＳ１と、切替素子ＣＧと、帯電装置本体ＣＨは図２に示す第１の実施例と同様である。

第２電源ＰＳ２は定電流制御を行うスイッチング方式の電源であり、第１電源ＰＳ１の電流センサＩｓ１に代えて電圧センサＶｓ２を備え、電圧センサＶｓ２のフィードバックによる定電圧制御を行うこと以外は第１電源ＰＳ１と同様の構成である。
第３電源ＰＳ３は、蓄電装置Ｃと、抵抗Ｒ３とを備えた構成である。蓄電装置Ｃには、電気二重層キャパシタ等が用いられる。

第３電源ＰＳ３の蓄電装置Ｃには、電流が供給されると電荷が蓄積される。第２電源ＰＳ２がオフになったとき、蓄電装置Ｃは蓄電した電荷を電流として出力し、グリッドＧＲに負の電圧を印加する。図５に示す第３の実施例では、蓄電装置Ｃの電流出力時の出力電圧は−５９Ｖであるものとする。

第３の実施例においては、第２電源ＰＳ２から−１３００Ｖの電圧が出力され、切替素子ＣＧの定電圧特性（ツェナー電圧）が１３００Ｖとし、第３電源ＰＳ３から−５９Ｖの電圧が出力される。第２電源ＰＳ２の出力がオフされたときに第３電源ＰＳ３の出力である−５９ＶがグリッドＧＲに現れるのは図２に示す第１の実施例と同様であるが、そのためには蓄電装置Ｃに−５９Ｖ充電する必要がある。切替素子ＣＧの特性（順方向には電圧をそのまま通し、逆方向にはツェナー電圧を超える電圧を通す）を鑑みれば、グリッドＧＲの電圧すなわち第２電源ＰＳ２の出力が−１３５９Ｖあれば切替素子ＣＧの両端の電位差が１３５９Ｖとなり、すなわち蓄電装置Ｃが−５９Ｖに充電される。蓄電装置Ｃへの充電は、たとえばコロナ帯電装置１０３が用いられる画像形成装置を起動した初期設定時に行ったり、ジョブ開始時に行ったりすればよい。

第３の実施例においては、第１の実施例の作用効果に加えて、蓄電装置を用いることによって新たに電源回路を設ける必要がない、蓄電装置の充電回路を別に設ける必要もないので構成が簡単になる、省エネルギーを実現できるという作用効果を実現できる。

図６は、本発明のコロナ帯電装置の第４の実施例の概略図である。図６に示すコロナ帯電装置１０４は、図５に示す第３の実施例のコロナ帯電装置１０３の第２電源ＰＳ２の構成に改良を施したものであり、図５の第２電源ＰＳ２においてダイオードはダイオードＤ２のみであったのに対し、図６における第２電源ＰＳ２は、ダイオードＤ２１（図５のダイオードＤ２に相当）に加えてダイオードＤ２２を備えた構成になっている。

一般的に、電圧センサはインピーダンスが大きいために電流がほとんど流れないが、ごくわずかに微少な電流は流れてしまう。図５に示す第３の実施例において、グリッドＧＲを介して第２電源ＰＳ２と第３電源ＰＳ３は接続されているため、第３電源ＰＳ３に使用する蓄電装置Ｃの容量が小さい場合、第２電源ＰＳ２の電圧センサＶｓ２を通って第２電源ＰＳ２から第３電源ＰＳ３へと微少な電流が流れ、第３電源ＰＳ３の蓄電装置Ｃの電荷量が減少しグリッドＧＲに印加する電圧が保てなくなってしまう可能性がある。図６に示す第４の実施例においては、第２電源ＰＳ２の構成中にダイオードＤ２２を加えることにより、電圧センサＶｓ２を通って第２電源ＰＳ２から第３電源ＰＳ３に流れる微少電流を遮断する。

第４の実施例は、第３の実施例の作用効果に加え、第３電源ＰＳ３の出力をより長時間保持できるという作用効果を有する。

図７は本発明のコロナ帯電装置の第５の実施例の概略図であり、図８は本発明のコロナ帯電装置の第６の実施例の概略図である。図７に示す第５の実施例のコロナ帯電装置１０５は、図５に示す第３の実施例のコロナ帯電装置１０３を改良したものであり、図８に示す第６の実施例のコロナ帯電装置１０６は、図６に示す第４の実施例のコロナ帯電装置１０４を改良したものである。図７に示す第５の実施例および図８に示す第６の実施例については、いずれも第３電源ＰＳ３が放電回路Ｄｉを備えている点が図５に示す第３の実施例および図６に示す第４の実施例と相違しており、他の構成は第３の実施例または第４の実施例と同じである。

図５に示す第３の実施例および図６に示す第４の実施例では第３電源ＰＳ３に蓄電装置Ｃを用いたが、一度蓄電装置Ｃに充電を行うと蓄電装置Ｃには蓄電された電圧が保持されるため、例えば保守員がコロナ帯電装置１０３、１０４が用いられた画像形成装置のメンテナンスを行う際などに、保守員がコロナ帯電装置１０３、１０４に触れてしまい蓄電装置Ｃに蓄電された電圧によって感電する危険性がある。図７および図８に示す実施例は、このような危険性を回避するため、コロナ帯電装置１０５、１０６の第３電源ＰＳ３中に蓄電装置Ｃに蓄えられた電荷を強制的に放電する放電回路Ｄｉを設けたものである。

第５の実施例および第６の実施例において、放電回路Ｄｉによる放電は、たとえば本発明のコロナ帯電装置１０５、１０６を用いた画像形成装置のドアとコロナ帯電装置１０５、１０６の放電回路Ｄｉを連動させる態様で行う。この場合、保守員がメンテナンスをしようと画像形成装置の電子機器収容部分のドアを開けると放電回路Ｄｉが動作し、蓄電装置Ｃに蓄えられていた電荷を放電する。第５の実施例および第６の実施例においては、放電回路Ｄｉにより、蓄電装置Ｃに蓄えられた電荷が保守員の体に電流として流れ保守員が感電する事態を防止することができる。

図９は、図７に示す第５の実施例および図８に示す第６の実施例における、第１電源ＰＳ１、第２電源ＰＳ２、第３電源ＰＳ３およびグリッドＧＲの電圧変化の様子を示すタイムチャートである。ここでは、図３のタイムチャートと同様に、第１電源ＰＳ１から電圧が出力され、第２電源ＰＳ２からは−１３００Ｖの電圧が出力され、第３電源ＰＳ３からは−５９Ｖの電圧が出力されるものとしている。以下、タイムチャートの説明を行う。なお、タイムチャートの説明においては、各構成に図７および図８において用いた符号および番号と同じ符号及び番号を用いる。

まず、コロナ帯電装置１０５、１０６が用いられる画像形成装置の主電源がオンになると、第２電源ＰＳ２は−１３５９Ｖの電圧を出力し、グリッドＧＲおよび切替素子ＣＧを介して第３電源ＰＳ３の蓄電装置Ｃへの充電が開始される（ステップＳ１１）。このときグリッドＧＲの電圧は第２電源ＰＳ２からの出力電圧に等しい−１３５９Ｖとなっている。蓄電装置Ｃへの充電が完了すると、第２電源ＰＳ２はオフとなって出力電圧は０Ｖとなり、一方、第３電源ＰＳ３からは−５９Ｖの電圧が出力され、グリッドＧＲの電圧は第３電源ＰＳ３から印加された−５９Ｖとなる（ステップＳ１２）。

ジョブが開始されると、第１電源ＰＳ１は電圧を出力してワイヤＷＲがコロナ放電を開始し、第２電源ＰＳ２も−１３００Ｖを出力し、グリッドＧＲの電圧は第２電源ＰＳ２から印加された−１３００Ｖとなる（ステップＳ１３）。

ジョブが終了すると、第１電源ＰＳ１の出力電圧は０ＶになってワイヤＷＲがコロナ放電を停止し、第２電源ＰＳ２の出力電圧は０Ｖになって、グリッドＧＲの電圧は第３電源ＰＳ３から印加された−５９Ｖとなる（ステップＳ１４）。画像形成装置が省電力モードになったときも、グリッドＧＲの電圧は第３電源ＰＳ３から印加された−５９Ｖとなっている（ステップＳ１５）。

ステップＳ１４およびステップＳ１５において、第１電源ＰＳ１および第２電源ＰＳ２はオフであるため、ワイヤＷＲのコロナ放電によって発生しケーシングＣＳに付着した放電生成物はケーシングから徐々に離脱するが、グリッドＧＲには第３電源から−５９Ｖの電圧が印加されているため、離脱した放電生成物はグリッドＧＲに吸着して感光体ドラムＰＣには付着しない。

省電力モードになったのち、保守員が画像形成装置の電子機器収容部分のドアを開放すると、放電回路Ｄｉが動作して蓄電装置Ｃに蓄えられていた電荷を放電し、第３電源ＰＳ３の出力電圧およびグリッドＧＲの電圧は０Ｖになる（ステップＳ１６）。電圧が０Ｖとなっていることにより、保守員がコロナ帯電装置１０５、１０６に触れても蓄電装置Ｃに蓄えられた電荷が保守員の体に電流として流れることはない。

画像形成装置の電子機器収容部分のドアが閉じられ（ステップＳ１７）、省電力モードから復帰すると、第２電源ＰＳ２は−１３５９Ｖの電圧を出力し、再びグリッドＧＲおよび切替素子ＣＧを介して第３電源ＰＳ３の蓄電装置Ｃへの充電が開始される（ステップＳ１８）。このときグリッドＧＲの電圧は第２電源ＰＳ２からの出力電圧に等しい−１３５９Ｖとなっている。蓄電装置Ｃへの充電が完了し、ジョブが再開されると、第１電源ＰＳ１は電圧を出力してワイヤＷＲがコロナ放電を開始し、第２電源ＰＳ２は−１３００Ｖを出力し、グリッドＧＲの電圧は第２電源ＰＳ２から印加された−１３００Ｖとなる（ステップＳ１９）。

ジョブが終了すると、第１電源ＰＳ１および第２電源ＰＳ２の出力電圧は０Ｖとなり、第３電源ＰＳ３の蓄電装置Ｃに蓄電された電荷が電流として放出され、グリッドＧＲの電圧は、第３電源ＰＳ３の蓄電装置Ｃから印加された電圧である−５９Ｖとなる（ステップＳ２０）。主電源がオフになり（ステップＳ２１）、再び主電源がオンになっても（ステップＳ２２）第３電源ＰＳ３の出力電圧およびグリッドＧＲの電圧は−５９Ｖに維持されており、ジョブが開始されると、第１電源ＰＳ１は電圧を出力し、第２電源ＰＳ２の出力電圧とグリッドＧＲの電圧はそれぞれ−１３００Ｖとなる（ステップＳ２１）。

第５の実施例においては、第３の実施例の作用効果に加え、メンテナンス時の保守員の感電事故を防止し、より高い安全性を確保できるという作用効果を有し、第６の実施例においては、第４の実施例の作用効果に加え、メンテナンス時の保守員の感電事故を防止し、より高い安全性を確保できるという作用効果を有する。

本発明におけるコロナ帯電装置の全体構成の概略図である。 本発明のコロナ帯電装置の第１の実施例の概略図である。 第１の実施例におけるタイムチャートである。 本発明のコロナ帯電装置の第２の実施例の概略図である。 本発明のコロナ帯電装置の第３の実施例の概略図である。 本発明のコロナ帯電装置の第４の実施例の概略図である。 本発明のコロナ帯電装置の第５の実施例の概略図である。 本発明のコロナ帯電装置の第６の実施例の概略図である。 第５の実施例および第６の実施例におけるタイムチャートである。

１００、１０１、１０２、１０３、１０４、１０５、１０６・・・コロナ帯電装置、ＣＨ・・・帯電装置本体、ＣＳ・・・ケーシング、ＷＲ・・・ワイヤ、ＧＲ・・・グリッド、ＣＧ・・・切替素子、ＰＳ１・・・第１電源、ＰＳ２・・・第２電源、ＰＳ３・・・第３電源、ＰＣ・・・感光体ドラム（被帯電体）、Ｃ・・・蓄電装置、Ｄｉ・・・放電回路。

Claims (4)

1. 被帯電体に近接して設けられたケーシングと、
   前記ケーシングの内部に収納されたワイヤと、
   前記ケーシングの前記被帯電体側に設けられたグリッドを備えた帯電装置本体と、
   前記ワイヤがコロナ放電を発生する大きさの負の電圧である第１の電圧を前記ワイヤに印加する第１電源と、
   前記被帯電体表面の目標電位である第２の電圧を前記グリッドに印加する第２電源と、
   を備え、前記被帯電体の表面を帯電させるコロナ帯電装置であって、
   前記第２電源から供給された電力を蓄積する蓄電装置を有し、前記第１電源および前記第２電源がオフのときに、前記第１の電圧及び前記第２の電圧より小さな負の電圧である第３の電圧を前記蓄電装置から前記グリッドに対して印加する第３電源と、
   を備え、
   前記第２電源は、前記蓄電装置が充電されるときには、前記第２の電圧よりも前記第３の電圧の分だけ電位差の大きい電圧である第４の電圧を出力することを特徴とするコロナ帯電装置。
2. 請求項１に記載されたコロナ帯電装置において、
   第２電源と第３電源間に形成される電流の導通路と、前記導通路を介して第３電源の前記蓄電装置から第２電源へ流れる電流を遮断するダイオードを備えたことを特徴とするコロナ帯電装置。
3. 請求項１又は２に記載されたコロナ帯電装置において、
   前記第３電源の回路に前記蓄電装置に蓄えられた電荷を強制的に放電する放電回路を設け、前記放電回路はコロナ帯電装置を含む電子機器収納部分のドアの開放に連動して動作することを特徴とするコロナ帯電装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載されたコロナ帯電装置を備えたことを特徴とする画像形成装置。
   

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