JPH0530272B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (a) 産業上の利用分野 この発明は、コロナ放電器にグリツドを付加し
た帯電器（以下スコロトロン帯電器という）を使
用する帯電装置に関する。

(b) 従来の技術 スコロトロン帯電器は、グリツドに定電圧を印
加しておくことによつて、被帯電部材の表面電位
を安定化させることが可能である。すなわちグリ
ツドに定電圧を印加しておくことにより、被帯電
部材に対する帯電の初期にはコロナ電流が電位の
低い被帯電部材に集中して流れるが、被帯電部材
の表面電位がグリツド電位に接近してくると被帯
電部材に流れるコロナ電流が少なくなり逆にグリ
ツドに流れるコロナ電流が大きくなる。したがつ
て被帯電部材の表面電位はグリツド電位にほぼ等
しくなるように制御される。しかしこのようなス
コロトロン帯電器を使用する場合には、上記の作
用からグリツドに定電圧源が接続されていなけれ
ばならない。しかもコロナ放電によつて被帯電部
材を帯電する場合には一般に帯電電位が高電圧に
なることから、定電圧源も高電圧を発生する必要
がある。そこで従来は、スコロトロン帯電器を使
用する時にはグリツドに専用の高圧安定化電源装
置を接続していた。

(c) 発明が解決しようとする問題点 しかしながらこのような装置では、専用の高圧
安定化電源装置を必要とするために高コストにな
る欠点があつた。またこの問題を解決するため
に、第４図に示すようにグリツドに定電圧素子を
接続して、グリツドに流入するコロナ電流によつ
て定電圧素子に高電圧を発生させ、この電圧をグ
リツドに印加する構成も考えられる。しかし単に
定電圧素子だけで電圧を印加する構成では、グリ
ツド電圧が定電圧素子の温度特性に影響され、周
囲の温度変化によつてグリツド電圧も変動し、そ
れによつて被帯電部材の表面電位が十分に安定し
なくなるという問題がある。

そこでこの発明の目的は、バリスタ等の定電圧
素子を使用して構成を簡単にするとともに、周囲
の環境に変化が生じてもグリツド電圧を安定化さ
せることのできる帯電装置を提供することにあ
る。

(d) 問題点を解決するための手段 この発明は、被帯電部材表面上に、定格の両端
電圧がその被帯電部材の表面制御電圧に設定され
ている定電圧素子が接続されたグリツドと高電圧
が印加されるコロナ放電器とを配設した帯電装置
において、前記定電圧素子は同一特性の素子を複
数個直列接続した定電圧素子群で構成され、前記
定電圧素子群の中の一部の定電圧素子の両端電圧
と基準値とを比較する手段、この比較手段の出力
に基づいて前記コロナ放電器に印加する電圧の大
きさを制御する電圧制御手段を設けたことを特徴
とするものである。

第１図はこの発明に係る帯電装置の構成図を示
している。１は感光体などの被帯電部材、２はコ
ロナ放電器、３はグリツドを示している。コロナ
放電器２のコロナ放電ワイヤ２０には高圧発生回
路（HVG）４から直流の高電圧が印加される。
グリツド３には直列に定電圧素子５が接続され、
この両端電圧は基準電圧６と比較器７によつて比
較される。なお、実際には定電圧素子５は同一特
性の定電圧素子を複数個直列接続して構成されて
おり、そのうちの一部の定電圧素子の両端電圧が
比較の対象となる。定電圧素子５の両端電圧と基
準電圧６の誤差は制御回路８に入力され、その誤
差の大きさに基づいてHVG４を駆動する。なお
定電圧素子５の定格の両端電圧は被帯電部材１の
表面制御電圧に設定される。上述のように、実際
には複数の素子を直列接続して定電圧素子５を構
成し、そのうちの一部の素子の両端電圧と基準電
圧６とを比較するために、基準電圧６の電圧値
は、（被帯電部材１の表面制御電圧）×（一部の素
子数）／（全部の素子数）に設定される。

(e) 作用 上記の帯電装置において、電源が投入されると
コロナ電流の一部が定電圧素子５に流入するため
にグリツド３の電圧はすぐに定電圧素子５の両端
電圧、すなわち被帯電部材１の表面制御電圧の大
きさになる。この時には被帯電部材１の表面電圧
がまだ低いためにコロナ電流の多くは被帯電部材
１に集中して流れる。被帯電部材１の表面電圧が
グリツド電圧（すなわち被帯電部材の表面制御電
圧）に接近してくるとコロナ電流がグリツド３に
集中して流れるようになる。したがつて被帯電部
材１の表面への帯電が停止する。被帯電部材１の
表面電圧が低下してくると再びコロナ電流が被帯
電部材１へ流れるようになりその表面の帯電が始
まる。このような制御によつて、定電圧素子５の
特性が変わらない限り被帯電部材１の表面電圧は
定電圧素子５によつて決まるグリツド電圧にほぼ
等しくなるように制御される。

上記の動作中において、周囲温度などの環境の
変化によつて定電圧素子５の特性が変動すると、
その両端電圧も変化する。定電圧素子５の両端電
圧が変化すると基準電圧６との誤差が発生し、そ
の誤差が制御回路８に導かれてHVG４が駆動さ
れる。たとえば周囲温度が高くなつて定電圧素子
５の両端電圧が高くなると制御回路８によつて
HVG４の出力電圧が下げられる。一方、定電圧
素子は、一般にそこに流入する電流の大きさによ
つてその両端電圧が少しだけ変化するために、
HVG４の出力電圧の低下にともない定電圧素子
５への流入電流ｉが小さくなつて定電圧素子５の
両端電圧も少し低下する。このフイードバツク系
によつてHVG４の出力電圧、すなわちコロナ放
電電圧が基準電圧６と定電圧素子５の両端電圧が
等しくなるまで制御される。したがつて環境の変
化によつて定電圧素子５の特性が変化しても、グ
リツド３の電圧が常に一定の電圧になるように制
御される。

(f) 実施例 第２図はこの発明の実施例を示す。被帯電部材
としては感光ドラム１０が使用され、定電圧素子
としては直列に接続されたｎ個のバリスタ１１を
使用している。制御回路には電圧制御発振器１２
が使用され、比較器７の誤差出力の大きさに比例
して発振デユーテイを変える。高圧を発生する
HVGは駆動トランジスタ４０と、高圧トランス
４１と整流、平滑回路４２とで構成され、平滑さ
れた直流出力がコロナ放電器２のコロナ放電ワイ
ヤ２０に印加される。

直列接続されたｎ個のバリスタ１１のうち最下
位置のバリスタ１１ａの両端電圧が比較器７に入
力され、ここで基準電圧６と比較される。ｎ個の
バリスタはそれぞれ同じ特性（特に温度特性）を
持つている。本実施例では、直列接続されたｎ個
のバリスタ全体の両端電圧が感光ドラム１０の表
面制御電圧に設定されている。ここではこの表面
制御電圧が800Vである。基準電圧６の電圧は
（800／ｎ）Ｖである。一般に感光ドラム１０の表
面制御電圧（すなわちnV）は400〜800V程度に
設定されるために、本実施例のようにこの電圧を
ｎ個のバリスタで分割することにより、各バリス
タが負担する電圧を小さくできるとともに、基準
電圧６も小さくでき、しかもオペアンプからなる
比較器７の入力に高電圧が印加されるのを防止で
きる。各バリスタはすべて同じ特性を持つている
ために、全体として第１図に示した一つの定電圧
素子を使用する場合と同じ動作をする。

動作を説明する。

電流が投入されると、HVGが作動してコロナ
放電が開始する。電源オン後の初期にはグリツド
３に流入する電流ｉによつてグリツド電圧が直ち
に表面制御電圧に近い値となるが、感光ドラム１
０の表面電圧がまだ低いためにコロナ電流が表面
電圧の低い感光ドラム１０に集中して流れる。こ
のため感光ドラム１０の表面電圧は急激に高ま
り、次第にグリツド３の電圧に接近してくる。感
光ドラム１０の表面電圧がグリツド電圧に接近す
るにつれてコロナ電流はグリツドにシフトするよ
うになり、両者の電圧がほぼ同程度になるとコロ
ナ電流がグリツド３に集中して流れるようにな
る。感光ドラム１０の表面電圧が低下すると再び
コロナ電流が感光ドラム１０に流れるようにな
り、その分グリツドに流入する電流が減少する。
このような作用が連続的に行われることによつ
て、感光ドラム１０の表面電圧は定電圧素子であ
るバリスタ１１の両端電圧に等しくなるように制
御される。

バリスタ１１の定格の両端電圧は感光ドラム１
０の表面制御電圧に等しく設定されているため
に、バリスタの特性変化がない限り感光ドラム１
０の表面制御電圧はそのバリスタ１１の定格の両
端電圧に制御される。なおこの時にはバリスタ１
１ａの両端電圧が基準電圧６と等しいために比較
器７の出力は０となつている。このため電圧制御
発振器１２は所定のデユーテイの発振信号を出力
する。

帯電装置の動作中に周囲の温度が上昇してバリ
スタ１１の特性が変化すると比較器７の出力も変
わつてくる。一般にバリスタは周囲温度が上昇し
たり自己発熱するとその両端電圧が上昇する特性
をもつ。したがつて温度が上昇すると比較器７の
出力が上昇しはじめ、それに応じて電圧制御発振
器１２が発振信号のデユーテイを低下させる。
HVG４は発振信号のデユーテイが下がると出力
電圧を低下させる。グリツド３に流入する電流が
低下し、バリスタ１１の両端電圧も若干低下す
る。このフイードバツク動作は、バリスタ１１ａ
の両端電圧が基準電圧６に等しくなるまで行われ
る。結局バリスタ１１の特性変動によるその両端
電圧の変化は補正されて、常にその両端電圧nV
が一定の電圧を保つように制御される。すなわち
感光ドラム１０の表面電圧が常に予め定めた表面
制御電圧になるように制御されていく。

第３図は上記実施例の動作特性と第４図に示す
従来の帯電装置の動作特性を比較する図である。
Taは自己発熱を含むバリスタの温度変化を表し、
nV，ｉはそれぞれバリスタの両端電圧、バリス
タに流入するグリツド電流を示している。図に示
すように、通常の温度25℃では両方ともバリスタ
の両端電圧が表面制御電圧800ボルトに制御され
ている。しかし従来の帯電装置では、40℃に温度
上昇した時にnVが850ボルトまで上昇し、10℃に
低下した時にはnVが750ボルトに低下している。
これに対して本実施例では温度変化に無関係に、
常にnVが800ボルトに制御されている。

なお本実施例では定電圧素子としてバリスタを
使用したが、他のツエナーダイオードなどの定電
圧素子を使用することも可能である。定電圧素子
にバリスタを使用する場合には、その両端の飽和
電圧が２倍程度以下と比較的低いために、コロナ
放電ワイヤが切れてグリツドに接触する事故が生
じても、比較器の入力に高電圧が印加されること
がない。したがつてこのような異常状態になつて
も比較器を構成するオペアンプや入力回路の部分
を破壊しない利点が生じる。

(g) 発明の効果 この発明によれば、専用の高圧安定化電源装置
を使用する必要がないために帯電装置を低コスト
化、小型化することができる。また定電圧素子の
特性変動に対してはフイードバツク系によつてそ
の変動を補正することができるために、被帯電部
材の表面電圧を常に安定させることができる。さ
らに、比較手段に入力される定電圧素子両端電圧
は、直列接続した複数の定電圧素子の中の一部の
両端電圧（低電圧）であるために、比較器に直接
入力出来る。しかも基準電圧も小さくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る帯電装置の構成図であ
る。第２図はこの発明の実施例を示し、第３図は
実施例と従来の帯電装置との動作特性を比較する
図である。また第４図は従来の帯電装置の構成図
である。 １……被帯電部材、２……コロナ放電器、３…
…グリツド、４……HVG（高圧発生回路）、６…
…基準電圧、７……比較器、１１……バリスタ
（定電圧素子）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 被帯電部材表面上に、定格の両端電圧がその
   被帯電部材の表面制御電圧に設定されている定電
   圧素子が接続されたグリツドと高電圧が印加され
   るコロナ放電器とを配設した帯電装置において、
   前記定電圧素子は同一特性の素子を複数個直列接
   続した定電圧素子群で構成され、前記定電圧素子
   群の中の一部の定電圧素子の両端電圧と基準値と
   を比較する比較手段、この比較手段の出力に基づ
   いて前記コロナ放電器に印加する電圧の大きさを
   制御する電圧制御手段を設けたことを特徴とする
   帯電装置。