JPH0580639A - コロナ放電装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 装置の稼動率を下げずに、且つコストアップ
せずに感光体の電位を所定値に保てるようにする 【構成】 帯電コロナ放電器のグリット電極に感光体の
目標帯電電位８００Ｖを印加すると共に感光体の回転等
を行なわせ、その状態でコロナ放電電流Ｉｏを変化させ
た時の感光体に流れる帯電電流Ｉｄの変化を検出し、そ
の検出値によりグリット電極に印加した電圧に対して感
光体の帯電電位の大小を判定し、その帯電電位が所定値
に保たれるように制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明はレーザプリンタ等の光
プリンタ，複写機，ファクシミリ装置等の電子写真方式
の画像形成装置で用いられるコロナ放電装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】レーザプリンタ等の画像形成装置では、
感光体の表面をコロナ放電器（以下「チャージャ」と称
す）によって一様に帯電した後、そこに情報を光学的に
書き込んで静電潜像を形成し、その静電潜像にトナーを
付着させて可視像化した後、それを用紙に転写するよう
にしている。

【０００３】ところで、その転写画像の濃度はトナーの
付着量によって左右され、その付着量を変動要因とし
て、感光体の帯電電位が大きな割合を占めている。この
帯電電位は、コロナ放電器からの放電電流量に比例的に
変化するが、感光体自身の帯電特性の違いによっても変
動する。例えば、感光体の導電性基板上に設けた感光層
の厚さによる特性の差で、これは製造バラツキや経時的
な摩擦などで発生する。

【０００４】このため、従来の画像形成装置において
は、チャージャからの放電電流を定期的に調整するか、
あるいは感光体の帯電電位を検出する電位センサを搭載
して画像濃度を一定に保っていた。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前者は
装置の使用を停止し、さらにサービスメンテナンス用の
治具を取り付けて調整しなければならず、装置の稼動率
が低下するとともに手間がかかった。一方、後者は電位
センサを用いて感光体の帯電電位を検出することによっ
て感光体の帯電電位を所定値に調整することができる
が、電位センサは非常に高価なものであり、装置全体が
コスト高になってしまうという問題があった。

【０００６】この発明は上記の点に鑑みてなされたもの
であり、装置の稼動率を下げずに、且つコストをアップ
せずに感光体の電位を所定値に保てるようにすることを
目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は上記の目的を
達成するため、感光体に対向して配置されるグリット電
極を有するコロナ放電器と、該コロナ放電器に高電圧を
供給する電源と、該電源を制御してコロナ放電電流を調
整する制御手段とを備えたコロナ放電装置において、コ
ロナ放電電流の変化に対する感光体帯電電流の変化を検
出する手段を設けたものである。

【０００８】また、グリット電極に一定の電圧を印加す
る手段と、感光体を定速で回動させる手段と、グリット
電極に一定の電圧が印加され、且つ感光体が定速で回動
された状態で、コロナ放電電流を変化させた時の感光体
帯電電流の変化を検出する手段と、該手段の検出値によ
りグリット電極に印加した電圧に対して感光体の帯電電
位の大小を判定する手段とを設けたコロナ放電装置も提
供する。

【０００９】

【作用】この発明によれば、コロナ放電電流の変化に対
する感光体帯電電流の変化を検出することにより、感光
体の帯電電位を求めることができる。また、グリット電
極に一定の電圧が印加され、且つ感光体が定速で回動さ
れた状態で、コロナ放電電流を変化させた時の感光体帯
電電流の変化を検出し、その検出値によりグリット電極
に印加した電圧に対して感光体の帯電電位の大小を判定
するので、感光体の帯電電位を所定値に保つことができ
る。

【００１０】

【実施例】以下、この発明の実施例を図面に基づいて具
体的に説明する。図２は、この発明を実施した複写機の
ドラム回りを示す概略構成図である。この複写機におい
て、ドラム状（円筒状）の感光体１は矢示方向に回転さ
れ、その表面が帯電コロナ放電器２による直流コロナ放
電により約８００Ｖの電位に帯電された後、原稿反射光
の照射により露光されて静電潜像が形成される。その静
電潜像は現像器３からのトナーの吸着によって可視像化
された後、転写前除電コロナ放電器４による直流バイア
スされた交流のコロナ放電によりトナーと感光体１との
静電吸引力が弱められる。

【００１１】その後、そのトナー像の先端に同期してレ
ジストローラ１２によって転写紙が送り出され、その転
写紙にトナー像を重ね合わせ、転写紙の背面からの転写
コロナ放電器５の直流コロナ放電により転写紙にトナー
像が転写され、続いて同じく転写紙の背面からの分離コ
ロナ放電器６による直流バイアスされた交流コロナ放電
により転写紙の電荷が除電されて、転写紙は自重や剛性
で感光体１から分離される。分離された転写紙は矢示方
向に回動する搬送ベルト７により図示しない定着装置へ
搬送され、そこでトナー像が定着された後機外の排出ト
レイに排紙される。

【００１２】一方、画像転写後の感光体１の表面はクリ
ーニング前コロナ放電器８による直流バイアスされた交
流コロナ放電によって電位が均一にされ、その表面に残
っている未転写トナーや紙粉がクリーニング装置９によ
って除去され、さらに除電コロナ放電器１０による直流
コロナ放電と除電ランプ１１の光照射により感光体１の
表面が初期状態に戻り、電子写真の作像プロセスの１サ
イクルが終了する。なお、この複写機では６つのコロナ
放電器を使用しており、そのうち帯電コロナ放電器２だ
けがグリット電極を有するスコロトロン方式のコロナ放
電器であり、その他はグリット電極を持たない通常のコ
ロナ放電器（コロトロン）である。

【００１３】図３は、この複写機のこの発明に係わる部
分の制御系を示すブロック構成図である。帯電コロナ放
電器２のコロナワイヤ２ａに高電圧を供給する高圧電源
２１及びグリット電極２ｂに電圧を供給するバイアス電
源２２は、マイクロコンピュータ等からなる制御回路２
３からそれぞれＤ／Ａ変換器２４，２５を介して出力を
可変できるようになっている。バイアス電源２２の給電
部にはスイッチ回路２６が接続されており、制御回路２
３からの信号でグリット電極２ｂに供給する電圧を切り
換えられるようになっている。

【００１４】感光体１と接地間に設けてある帯電電流検
出回路２７では、感光体１の帯電電流Ｉｄを電圧変換回
路２８が電圧に変換して検出し、その検出信号は遮断周
波数を数ＫＨｚに設定したローパスフィルタ２９に入力
され、ここで帯電コロナ放電器２内で発生される火花放
電や誘導などによるノイズを除去し、さらに遮断周波数
を数十Ｈｚに設定したローパスフィルタ３０により直流
成分を検出する。

【００１５】その直流成分は正負極性に分けて検出す
る。すなわち、正極性成分は＋検出回路３１によって検
出してそれをリミッタ３２を介してＡ／Ｄ変換器３３の
入力端子ＡＤ１に入力し、負極性成分は−検出回路３４
によって検出してその極性を反転した後リミッタ３５を
介してＡ／Ｄ変換器３３の入力端子ＡＤ２に入力する。

【００１６】一方、交流成分はＡＣ検出回路３６によっ
て検出してそれを直流に変換し、リミッタ３７を介して
Ａ／Ｄ変換器３３の入力端子ＡＤ３に入力する。制御回
路３３は、Ａ／Ｄ変換器３３によってデシタル信号に変
換された感光体１の帯電電流値を入力して処理を行な
う。

【００１７】ここで、スコロトロン方式のコロナ放電器
の動作及び特性について説明する。スコロトロン方式の
コロナ放電器では、一般に知られているように電位制御
性があり、感光体を均一に帯電する機能がある。この実
施例では、この機能を利用して感光体１が所定の帯電電
位に達したか否かの判定を行なうが、この原理を図４を
参照して説明する。

【００１８】図４の（Ａ）は横軸が高圧電源２１から帯
電コロナ放電器２に入力するコロナ放電電流Ｉｏを示
し、縦軸が感光体１の帯電電位Ｖｄを示す。コロナ放電
電流Ｉｏを増加すると、感光体１の帯電電位Ｖｄも比例
的に高くなるが、帯電電位Ｖｄがグリット電極２ｂの印
加電圧Ｖｇに達すると、帯電電位Ｖｄの上昇は停止す
る。感光体１の帯電電流Ｉｄも帯電電位Ｖｄと同じ傾向
を示し、図４の（Ｂ）に示すように帯電電位Ｖｄがグリ
ット電極２ｂの印加電圧Ｖｇに達する迄は、コロナ放電
電流Ｉｏに比例的に変化し、帯電電位Ｖｄがグリット電
極２ｂの印加電圧Ｖｇまで上昇すると、帯電電流Ｉｄの
変化はコロナ放電電流Ｉｏに比例的に変化しなくなる。

【００１９】そこで、コロナ放電電流Ｉｏと感光体１の
帯電電流Ｉｄの変化率を検出することにより、帯電電位
Ｖｄがグリット電極２ｂの印加電圧Ｖｇに達したか否か
を判定することができる。さらに、グリット電極２ｂの
印加電圧Ｖｇを可変することにより、帯電電位Ｖｄを任
意の値に設定することも可能になる。

【００２０】図５は、高圧電源２１の構成を示す回路図
である。この高圧電源２１は、図に示すように電源自身
に出力を安定化する制御機能が備わっている。ＤＣ高圧
タイマ（ＰＷＭタイマ）４１は、図６に示すように周期
がＴ１（例えば１ＫＨｚ）でパルス幅Ｔ２が変化するＰ
ＷＭ信号を電源回路に出力する。

【００２１】Ｄ／Ａ変換部４２は積分回路であり、入力
されるＰＷＭ信号を積分（平滑）することによって、Ｐ
ＷＭ信号のパルス幅に応じてレベルが変化するアナログ
信号を生成し、比較器４３の基準電圧端子に出力する。
比較器４３は、そのアナログ信号の電圧レベルと出力検
出回路４４からのフィードバック信号Ｅｓの電圧レベル
とを比較し、両者の差の電圧（以後「エラー信号」と称
す）をパルス幅変調回路（ＰＷＭ回路）４５に出力す
る。

【００２２】パルス幅変調回路４５は入力されるエラー
信号に応じた時間幅のパルス信号をトランジスタＱ１に
出力し、トランジスタＱ１は比較器４３から出力される
エラー信号に対応したオン・オフのデューティで高圧ト
ランスＨＶＴの１次巻線の電流をスイッチングし、２次
側巻線に高電圧を誘起させる。

【００２３】この高電圧は、整流回路で直流に変換さ
れ、負荷（コロナ放電器）に供給される。また、その負
荷電流（放電電流）は、高圧トランスＨＶＴの２次側に
接続されている出力検出回路４４によって電圧Ｅｓとし
て検出され、これが比較器４３の入力端子にフィードバ
ックされる。したがって、この一連のフィードバックル
ープにより帯電コロナ放電器２に流れる負荷電流は所定
値に定電流制御され、その負荷電流は図７に示すように
ＤＣ高圧タイマ４１から出力されるＰＷＭ信号のデュー
ティに対応した値になる。

【００２４】図８は、出力検出回路４４の構成を示す回
路図である。この出力検出回路４４において、高圧トラ
ンスＨＶＴの２次側巻線にはダイオードＤ１，Ｄ２とコ
ンデンサＣ１，Ｃ２とからなる倍電圧整流回路が構成さ
れている。

【００２５】この倍電圧整流回路の高圧側は電流制限抵
抗Ｒ１を介して帯電コロナ放電器２のコロナワイヤ２ａ
に接続され、低圧側は電流検出用の抵抗Ｒ２を介してア
ースされ、さらにその抵抗Ｒ２と並列にリップ低減用の
コンデンサＣ３が接続されている。したがって、負荷で
ある帯電コロナ放電器２を流れるコロナ放電電流は抵抗
Ｒ２によって電圧Ｅｓに変換され、高圧トランスＨＶＴ
の１次側にある比較器４３に入力される。

【００２６】図１は、図３の制御回路２３による帯電電
位設定処理を示すフローチャートである。このルーチン
は図示しないメインルーチンからコールされるとスター
トし、まず感光体１の目標帯電電位８００Ｖをグリット
電極２ｂに印加すると共に、図示は省略するが、感光体
１の回転や除電ランプの点灯を行なう。

【００２７】次いで、高圧電源２１をオンにする。ここ
では、高圧電源２１の出力を設定するＤＣ高圧タイマ４
１からのＰＷＭ信号のデューティを小さくし、低いコロ
ナ放電電流Ｉｏを帯電コロナ放電器２に供給する。この
とき、感光体１に流れる帯電電流Ｉｄを帯電電流検出回
路２７及びＡ／Ｄ変換器３３を介して読み込み、それを
第１の検出値Ｉｄ１として内部メモリに記憶した後、コ
ロナ放電電流Ｉｏ（ＰＷＭ信号のデューティ）を所定量
増加させ、再び感光体１に流れる帯電電流Ｉｄを読み込
み、それを第２の検出値Ｉｄ２として内部メモリに記憶
する。

【００２８】次いで、帯電電流の変化率ΔＩｄを、内部
メモリに記憶した第１の検出値Ｉｄ１と第２の検出値Ｉ
ｄ２から計算し、さらに予め設定したＰＷＭ信号のデュ
ーティから上記第１と第２の検出値の時のコロナ放電電
流Ｉｏ１，Ｉｏ２を算出し、コロナ放電電流の変化率Δ
Ｉｏを計算する。その後、感光体１の帯電電位が所定値
に達しているか、帯電電流Ｉｄの変化率ΔＩｄとコロナ
放電電流Ｉｏの変化率ΔＩｏの比を計算し、その結果を
予め設定した目標値と比較して判定する。

【００２９】その結果、帯電電位が所定値でない場合に
は、前述の第２の検出値Ｉｄ２を第１の検出値Ｉｄ１に
入れ替え、その後コロナ放電電流Ｉｏを所定量増加する
処理に戻って上述した処理を繰り返す。そして、感光体
１の帯電電位が所定値になった場合は、このときのＰＷ
Ｍ信号のデューティを内部メモリに記憶した後、グリッ
ト電極２ｂの印加電圧Ｖｇを０Ｖに落とし、さらに図示
は省略するが、除電ランプを消灯させ、感光体１の回転
を停止させて帯電電位の設定処理を終了し、メインルー
チンへリターンする。

【００３０】以上、この発明を複写機におけるコロナ放
電装置に適用した実施例について説明したが、この発明
はこれに限らず、レーザプリンタ，ＬＥＤプリンタ，液
晶シャッタプリンタ等の光プリンタや、ファクシミリ装
置等の各種の電子写真方式の画像形成装置におけるコロ
ナ放電装置に適用し得るものである。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、コロナ放電器（スコロトロンチャージャ）を用いて
コロナ放電電流を制御すると共に感光体の帯電電流を検
出することにより、間接的に感光体の帯電電位を検出可
能にしたので、装置の稼動率を下げずに、且つコストを
アップせずに感光体の電位を所定値に保つことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図３の制御回路２３による帯電電流設定処理を
示すフロー図である。

【図２】この発明を実施した複写機のドラム回りを示す
概略構成図である。

【図３】同じくその制御系の要部を示すブロック構成図
である。

【図４】図３の帯電コロナ放電器２へのコロナ放電電流
と感光体１の帯電電位及び帯電電流との関係を示す線図
である。

【図５】図３における高圧電源２１の構成例を示す回路
図である。

【図６】図５のＤＣ高圧タイマ４１から出力されるＰＷ
Ｍ信号を説明するための説明図である。

【図７】同じくパルス幅変調回路４５から出力されるパ
ルス信号のデューティと高圧トランスＨＶＴの２次巻線
で発生する高電圧との関係を示す線図である。

【図８】図５における出力検出回路４４の構成例を示す
回路図である。

【符号の説明】

１ 感光体 ２ 帯電コロナ放電器 ２ａ コロナワイヤ ２ｂ グリット電極 ２１ 高圧電源 ２２ バイアス電源 ２３ 制御回路 ２４，２５ Ｄ／Ａ変換
器 ２６ スイッチ回路 ２７ 帯電電流検出回路 ２８ 電圧変換回路 ２９，３０ ローパスフ
ィルタ ３１ ＋検出回路 ３２，３５ リミッタ ３３ Ａ／Ｄ変換器 ３４ −検出回路 ３６ ＡＣ検出回路 ４１ ＤＣ高圧タイマ ４２ Ｄ／Ａ変換部 ４３ 比較器 ４４ 出力検出回路 ４５ パルス幅変調回路

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体に対向して配置されるグリット電
   極を有するコロナ放電器と、該コロナ放電器に高電圧を
   供給する電源と、該電源を制御してコロナ放電電流を調
   整する制御手段とを備えたコロナ放電装置において、 コロナ放電電流の変化に対する感光体帯電電流の変化を
   検出する手段を設けたことを特徴とするコロナ放電装
   置。
2. 【請求項２】 感光体に対向して配置されるグリット電
   極を有するコロナ放電器と、該コロナ放電器に高電圧を
   供給する電源と、該電源を制御してコロナ放電電流を調
   整する制御手段とを備えたコロナ放電装置において、 前記グリット電極に一定の電圧を印加する手段と、前記
   感光体を定速で回動させる手段と、前記グリット電極に
   一定の電圧が印加され、且つ前記感光体が定速で回動さ
   れた状態で、コロナ放電電流を変化させた時の感光体帯
   電電流の変化を検出する手段と、該手段の検出値により
   前記グリット電極に印加した電圧に対して前記感光体の
   帯電電位の大小を判定する手段とを設けたことを特徴と
   するコロナ放電装置。