JPH08240970A - 画像形成装置における帯電器のコロナ放電電流モニタ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 簡易な検出回路でありながら、リーク等によ
っても破損することのない信頼性の高いモニタ装置を提
供する。 【構成】 感光体ドラム１の周辺に、ドラム表面を正帯
電させる転写用帯電器２及び交流帯電させる分離用帯電
器３を有する。感光体ドラム１の内部導電層１０２には
接触端子が接続されて、検出抵抗Ｒｓに導かれており、
コロナ放電電流によって検出抵抗Ｒｓ両端に対応する電
圧が発生する。先ず、転写用帯電器２のみ作動させてそ
の時の検出抵抗Ｒｓの両端電圧を検出する。次いで、帯
電器２，３の双方を作動させて重畳されたコロナ放電電
流に対応する検出抵抗Ｒｓの両端電圧を検出する。そし
て、両者の差より分離用帯電器３のコロナ放電電流を換
算して求める。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像形成装置の感光体
面を負電位に帯電させる帯電器のコロナ放電電流を感光
体を経由して検出するモニタ装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像形成装置は、感光体ドラム表面の光
導電層を主帯電器で均一帯電させ、この状態で光像を露
光して静電潜像を形成し、更にトナーで顕在化させ、必
要に応じて転写前帯電器で電荷を中和させた後、転写、
分離用の帯電器で転写、分離することで、原稿画像を転
写紙に転写するとともに、ドラム表面の残留電荷を除電
用の帯電器で除去し、サイクル使用を可能にするもので
ある。このように、感光体ドラム周辺には、複数の帯電
器が配置されており、各帯電器は感光体ドラムの表面と
の間でそれぞれの目的に合った直流、交流電圧でコロナ
放電を生じさせるようにしている。従って、各帯電器が
所要の機能を好適に発揮するためには、感光体ドラムと
の間に生じるコロナ放電の放電電流を監視する必要があ
る。ところが、帯電器には正電圧を印加するもの以外
に、負電圧を印加するもの、交流電圧を印加するものが
あるため、検出されるコロナ放電電流も正電流、負電流
として現われ、従って両極性の電流を計測するために絶
対値回路を構成する等、検出回路の構成が複雑になると
いう問題がある。

【０００３】そこで、従来、帯電器のシールドハウジン
グとアース間にオペアンプを介設し、検出する負電流の
コロナ放電電流に正の定電流をオフセットして電流検出
を行い、この後に定電流分を差し引くようにして、負の
コロナ放電電流を検出し得るようにしたモニタ回路等が
提案されている（実公平６−２２８４９号公報）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記公報記載のモニタ
装置によれば、負電流をオペアンプでは正電流として検
出し得るので、絶対値回路等複雑な回路を構成する必要
はないものの、定電流発生回路を別途設けなければなら
ないという問題がある。また、検出部にオペアンプを用
いているため、帯電器の正、負極間にリーク（短絡）が
瞬間的に生じた場合でも、その高電圧のため多大電流が
流れてオペアンプが破損してしまうなど、信頼性の点で
問題がある。

【０００５】本発明は、上記に鑑みてなされたもので、
簡易な検出回路でありながら、リーク等によっても破損
することのない信頼性の高い帯電器のコロナ放電電流モ
ニタ装置を提供することを目的とするものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、感光体面を、
負電位に帯電させる第１の帯電器と上記負電位の絶対値
に比して大きな正電位に帯電させる第２の帯電器とを感
光体面上に備えた画像形成装置において、上記感光体内
の導電層に接続された検出抵抗と、上記第２の帯電器の
みを作動させたときの上記検出抵抗の両端電圧を検出す
る単独電圧検出手段と、上記第１、第２の帯電器を同時
に作動させたときの上記検出抵抗の両端電圧を検出する
合成電圧検出手段と、両検出電圧の差から第１の帯電器
のコロナ放電電流を求める算出手段とを備えたものであ
る（請求項１）。

【０００７】また、上記第１の帯電器は交流波形電圧が
印加される帯電器である（請求項２）。

【０００８】また、本発明は、請求項２記載の画像形成
装置における帯電器のコロナ放電電流モニタ装置におい
て、上記感光体と上記検出抵抗間に順方向の整流素子及
び直流成分遮断素子とが直列に介設され、上記第１の帯
電器のみを作動させたときの上記検出抵抗の両端電圧を
検出する第３の電圧検出手段と、検出電圧から交流成分
電流を求める交流成分電流算出手段とを備えた（請求項
３）。

【０００９】

【作用】請求項１記載の発明によれば、単独電圧検出手
段により正電位に帯電させる第２の帯電器のコロナ放電
電流が検出抵抗両端の電圧値として検出され、また、合
成電圧検出手段により第１、第２の帯電器の両コロナ放
電電流が検出抵抗両端の電圧値として検出される。そし
て、検出手段により両者の差が求められ、これにより負
電位に帯電させる第１の帯電器のコロナ放電電流が得ら
れる。このコロナ放電電流により、第１の帯電器が適正
に作動しているかどうかが分かる。

【００１０】請求項２記載の発明によれば、交流波形電
圧が印加される、例えば分離用帯電器のコロナ放電電流
が求められる。

【００１１】請求項３記載の発明によれば、第１の帯電
器の交流成分電流が求められる。例えば、第１の帯電器
が直流分をシフトバイアスされているものである場合な
どには、その交流成分のみが求められることとなる。

【００１２】

【実施例】図２は、画像形成装置の像形成部の構成を示
す構成図である。１は表面部に光導電層が、その内側に
アルミニウム等からなる導電層が形成されてなる、円筒
状の感光体ドラムで、紙面に対して垂直な軸上で枢支さ
れて定速回転されている。

【００１３】この感光体ドラムの周辺には、回転方向上
流側から順に、主帯電器６、矢印で示す図略の原稿から
の光像の露光域を介してＬＥＤアレイ等からなるブラン
クランプ７、現像装置８、転写前帯電器９、用紙搬入路
１３を経て、転写用帯電器２、分離用帯電器３、用紙搬
出路１４を介してクリーニング用帯電器１０、クリーニ
ング装置１１及び除電ランプ１２が配設されている。こ
れらの各部材は感光ドラム１の軸方向に亘って平行に配
設されている。

【００１４】ここで、感光体ドラム１が正帯電される場
合を例に説明すると、主帯電器６は感光体ドラム１の表
面を均一に正帯電するもので、例えば＋６．５ＫＶ程度
の高電圧が印加される。主帯電器６は、感光体ドラム１
に対向する面が開放された箱状のシールドケース（負
極）と、その内部に軸方向に亘って張設される導電ワイ
ヤ（正極）とからなる基本構成を有し、図略のトランス
等の高電圧供給回路から上記ワイヤに高電圧が印加さ
れ、これにより、シールドケース及び感光体ドラム１間
にコロナ放電を行うようにされている。なお、後述の各
帯電器も基本的に主帯電器６と同一の構造を有してい
る。

【００１５】矢印で示す原稿からの光像の露光域は、光
像によって、主帯電器６によりドラム表面に載せられた
電荷を中和させるものである。すなわち、画像形成装置
は、図略の原稿載置台に載置された原稿を光学的に走査
して、原稿の下地（通常は白紙）部分で光が反射する一
方、画像の記載されている部分は反射光が少ないことを
利用して光像を形成し、この光像を感光体ドラム１の光
導電層に照射することで、光の照射された部分の電荷を
中和し、光量の少なかった部分の電荷を比例的に残すこ
とで、静電潜像を形成させるものである。

【００１６】ブランクランプ７は感光体ドラム１の軸方
向に配列されたＬＥＤアレイで構成され、原稿画像の形
成領域外の領域、例えば周方向や幅方向の両端部分に対
してのみアレイ状のＬＥＤから光を照射して、その領域
の電荷を除去し、後述のトナーの不要な付着を防止する
ものである。現像装置８は、現像剤としてのトナーを現
像スリーブを介して感光体ドラム１上の電荷が存在して
いる部分にのみ付着させ、静電潜像を顕在化させるもの
である。転写前帯電器８は転写に先立って、電荷の中和
を図って転写を効率良く行わせるもので、例えば５ＫＶ
程度の交流電圧が印加される。

【００１７】用紙搬入路１３及び用紙搬出路１４は、図
略の転写紙カセット等から給紙された用紙を感光体ドラ
ム１へ向けて搬入するとともに、転写用、分離用帯電器
２，３を経てトナー像が転写された用紙を下流側の定着
装置（図略）へ搬出するものである。

【００１８】転写用帯電器２はトナー像を搬入されてき
た転写紙に転写させるもので、マイナス帯電されている
トナーに対して、例えば＋６ＫＶ程度の高電圧を印加し
て、トナー像を転写紙側に吸引することで転写を行わせ
るものである。分離用帯電器３はドラム表面の電位を滑
らかに低下させ、トナー像が転写された後の転写紙を感
光体ドラム１の表面から切り離すもので、例えば５．５
ＫＶ程度の交流電圧が印加される。転写用帯電器２及び
分離用帯電器３への電圧供給は後述の電源供給回路４に
より行われる。

【００１９】クリーニング帯電器１０〜除電ランプ１２
は必要に応じて少なくとも１つが設けられるもので、ク
リーニング帯電器１０は残留電荷を除去するべく、例え
ば５ＫＶ程度の交流電圧が印加されるものである。クリ
ーニング装置１１はロール周面に絶縁材からなるファー
ブラシを有し、これに例えば０．５ＫＶ程度の交流電圧
が印加されるものである。また、除電ランプ１２は商用
電源等からスイッチングインバータ回路を介して所要レ
ベルの電圧を生成し、この生成電圧で除電ランプを点灯
させて残留電荷の除去を図るものである。

【００２０】図１は、本発明に係るコロナ放電電流モニ
タ装置の一例を示す回路図で、図において、感光体ドラ
ム１は表層部の光導電層１０１の内側にアルミニウム等
からなる導電層１０２を有しており、この導電層１０２
には摺接可能にされた接触端子（図中、黒丸で示す）を
備えている。接触端子としては、摺動自在なように導電
性のブラシや押圧付勢されたカーボン等導電製のロッド
材等が採用可能である。接触端子はコロナ放電電流測定
時に、対応する帯電器と感光体ドラム１間に発生するコ
ロナ放電により感光体ドラム１の導電層１０２を介して
流れるコロナ放電電流を検出回路側に導くためのもので
ある。

【００２１】この接触端子の他方側は検出回路部の入力
端であって、高周波ノイズを除去するためのチョークコ
イルＬｃｈに接続されている。チョークコイルＬｃｈの
他端側には、スイッチＳＷ１とコンデンサＣ１、ダイオ
ードＤ１，Ｄ２からなる回路とが並列接続されている、
そして、その出力側にはコンデンサＣ２を介して検出抵
抗Ｒｓが接続され、その出力端には検出・制御回路５が
接続されている。検出・制御回路５の出力制御端には、
電圧供給回路４が帰還制御可能に接続されている。

【００２２】コンデンサＣ１は直流分を遮断して交流成
分のみを抽出するためのものである。ダイオードＤ１，
Ｄ２は半波整流を行い、正電流（正電圧）のみを通過さ
せるものである。スイッチＳＷ１は、コロナ放電電流を
スイッチＳＷ１をそのまま通過させるか、上述の交流成
分の内の正電流分を整流して通過させるかを切り換える
ためのものである。コンデンサＣ２は平滑用で、検出す
るコロナ放電電流を可及的に高精度で検出するためのも
のである。

【００２３】検出抵抗Ｒｓはコロナ放電電流により検出
抵抗の両端に該電流に比例する電圧を発生させるための
ものである。この検出抵抗Ｒ２として、大熱容量乃至は
高耐圧の抵抗素子を用いることで、仮に帯電器と感光体
ドラム１間にリークが生じてもモニタ回路側を破損する
といった問題がなくなる。発生電圧は検出・制御回路５
に取り込まれて検出され、この検出電圧から、例えば、
Ａ／Ｄ変換されて所要のコロナ放電電流が得られるよう
な帰還量が求められ、この帰還量信号が電圧供給回路４
の制御入力端に導かれるようになっている。また、上記
検出・制御回路５は転写用帯電器２の直流印加電圧及び
分離用帯電器３の交流印加電圧のそれぞれが別個に可変
調整可能なようにそれぞれの帰還量信号を出力するよう
に構成されている。電圧供給回路４は転写用帯電器２の
直流印加電圧及び分離用帯電器３の交流印加電圧をそれ
ぞれ出力するもので、検出・制御回路５からの２本のラ
インより送入される帰還量信号に基づいて出力電圧を可
変調整する出力電圧調整回路が内部に設けられている。
また、分離用帯電器３の直流シフトバイアス成分の調整
のための制御ライン（合計で３本）も設けられている。

【００２４】続いて、コロナ放電電流のモニタ動作につ
いて説明する。

【００２５】コロナ放電が正帯電（正電圧）の場合、例
えば主帯電器６や転写用帯電器２からのコロナ放電電流
の測定にあっては、これらの電流は正電流であるので、
スイッチＳＷ１をオンさせておけばそのまま測定するこ
とができる。例えば、転写用帯電器２のコロナ放電電流
は、後述する数１のみで算出可能である。

【００２６】次に、コロナ放電電流が分離用帯電器３、
転写前帯電器９及びクリーニング帯電器１０の場合のよ
うに交流であり、負極成分を多く含むときは、コロナ放
電電流の検出は以下のようにして行われる。

【００２７】ここでは、分離用帯電器３のコロナ放電電
流を検出する場合を例にして説明する。

【００２８】先ず、重畳される正のオフセット電流の測
定を行う。

【００２９】オフセット電流として、転写帯電器２のコ
ロナ放電電流を利用する。すなわち、スイッチＳＷ１を
オン（接状態）にするとともに、転写用帯電器２を通常
動作時と同一条件の下で作動させ、検出抵抗Ｒｓの両端
に発生する正電圧Ｖ_TC[μＶ]を検出・制御回路５に取り
込んで検出する。なお、転写コロナ放電電流Ｉ_TCを求め
る場合には、下記数１により算出される。但し、検出抵
抗Ｒｓを１０(ＫΩ)としている。

【００３０】

【数１】

【００３１】次に、スイッチＳＷ１を同じくオンにした
まま、転写用帯電器２及び分離用帯電器３の双方を通常
動作時と同一条件の下で作動させ、直流シフトバイアス
電流Ｉ_SBを下記数２により求める。但し、電圧Ｖ_SBはこ
の際に生じる検出抵抗Ｒｓでの発生電圧である。

【００３２】

【数２】

【００３３】係数ａにおいて、（１２２．０２−０．１
４６７）の部分は出力値を一般の計測器の表示へ換算す
る（表示を行う場合には必要）ための相関係数、２１
４．３×（１．２−ｆ）は、印加電圧の周波数に関する
補正項である。なお、上記係数ａには、分離用帯電器３
の交流成分電流Ｉ_ACが加味されているため、これを求め
る必要がある。そこで、スイッチＳＷ１をオフにすると
ともに、分離用転写器３のみを作動させて、交流成分電
流Ｉ_ACを下記数３により求める。但し、Ｖ_ACはスイッチ
ＳＷ１がオフの時の検出抵抗Ｒｓの両端に発生する電圧
である。

【００３４】

【数３】

【００３５】このようにオフセットとして利用する電流
を既存の他の帯電器を作動させて生成させることで、別
途の精度良い定電流回路を付設する必要がなく、その分
構成の簡素化と低コスト化が図れる。また、転写用帯電
器２と分離用帯電器３とは通常使用時において、同時に
作動しているものであって、分離用帯電器３の分離性能
も、転写用帯電器２と同時作動状態の下において認識す
ることがむしろ好ましく、この点においても、本発明は
実際の使用状況に、より即した形での検出結果を得るこ
とができるものである。また、モニタ操作は、コピー休
止期間や電源立ち上げ時等、コピー動作以外の期間の所
要の時点で行えばよい。

【００３６】なお、電圧供給回路４の周波数変動が小さ
い場合には、上記数２及び数３中、係数ａ，ｂ及び周波
数ｆについては、また交流電流成分の変動が差程大きく
ない場合は交流成分電流Ｉ_ACについては、特に採用せ
ず、あるいは定数で置換しても許容し得る精度範囲内で
の検出結果を得ることができる。また、上記数３による
算出結果により交流成分に直流分が重畳されている場合
においても交流成分電流のみを検出して、交流成分電圧
レベルのみのモニタ乃至は調整を行わせることが可能で
ある。

【００３７】更に、交流ではなく、直流帯電（負電圧）
でのコロナ放電電流を測定する際には、絶対値で負のコ
ロナ放電電流以上の正のコロナ放電電流が誘導される帯
電器のコロナ放電電流をオフセット用に利用して測定す
ればよい。

【００３８】なお、本実施例では、検出された負のコロ
ナ放電電流を帰還用として使用した例を示したが、本発
明はかかる用途に限定されるものではなく、検出結果を
メンテナンス時等におけるモニタとして表示したり、製
造段階での調整用データとして用いる場合にも有効であ
る。

【００３９】また、本実施例では、正帯電の感光体ドラ
ム１を用いた例で説明したが、負帯電の感光体ドラムの
場合にも、適用可能である。例えば、主帯電器６は負電
圧、転写用帯電器２は正電圧であり、他の分離用帯電器
３、転写前帯電器９及びクリーニング用帯電器１０負極
側にバイアスされた交流電圧である場合などは、主帯電
器６のコロナ放電電流を測定することが可能となる。

【００４０】更に、除電用にインバータ方式の除電ラン
プを用いている場合には、モニタ時に除電ランプをオフ
にすることで、この除電ランプからの誘導電流の影響を
受けなくなるので、より正確な電流検出が可能となる。
また、除電ランプに代えて、誘導電流による影響を除く
ためＬＥＤアレイ等を除電用として用いる方が望まし
い。

【００４１】更に、コロナ放電電流の入力部分にノイズ
吸収用のチョークコイルを介設しているので、検出回路
側に混入する種々のノイズを効果的に除去することがで
きる。

【００４２】

【発明の効果】請求項１記載の発明によれば、感光体内
の導電層に接続された検出抵抗と、正電位に帯電させる
第２の帯電器のみを作動させたときの検出抵抗の両端電
圧を検出する単独電圧検出手段と、第１、第２の帯電器
を同時に作動させたときの検出抵抗の両端電圧を検出す
る合成電圧検出手段と、両検出電圧の差から第１の帯電
器のコロナ放電電流を求める算出手段とを備えた構成と
したので、単に検出抵抗という簡易な部品でありなが
ら、リーク等によっても破損することのない信頼性の高
いモニタ装置を提供し得る。また、従来装置のように定
電流発生回路や絶対値回路といった高価で外乱に弱い回
路構成を別途設ける必要もないため、検出回路部の低コ
スト化と信頼性の向上が図れる。

【００４３】請求項２記載の発明によれば、交流波形電
圧が印加される帯電器に対しても効果的にコロナ放電電
流の測定ができる。

【００４４】請求項３記載の発明によれば、交流波形電
圧が印加される帯電器に対して、コロナ放電電流中の交
流成分電流のみを求めることができる。特に、シフトバ
イアス電圧が重畳された場合に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成装置における帯電器のコ
ロナ放電電流モニタ装置の一実施例を示す検出回路部の
回路図である。

【図２】本発明が適用される画像形成装置の像形成部の
構成図である。

【符号の説明】

１ 感光体ドラム １０１ 光導電層 １０２ 導電層 ２ 転写用帯電器 ３ 分離用帯電器 ２１，３１ 導電ワイヤ ４ 電圧供給回路 ５ 検出・制御回路 ６ 主帯電器 ９ 転写前帯電器 １０ クリーニング用帯電器

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 感光体面を、負電位に帯電させる第１の
   帯電器と上記負電位の絶対値に比して大きな正電位に帯
   電させる第２の帯電器とを感光体面上に備えた画像形成
   装置において、上記感光体内の導電層に接続された検出
   抵抗と、上記第２の帯電器のみを作動させたときの上記
   検出抵抗の両端電圧を検出する単独電圧検出手段と、上
   記第１、第２の帯電器を同時に作動させたときの上記検
   出抵抗の両端電圧を検出する合成電圧検出手段と、両検
   出電圧の差から第１の帯電器のコロナ放電電流を求める
   算出手段とを備えたことを特徴とする画像形成装置にお
   ける帯電器のコロナ放電電流モニタ装置。
2. 【請求項２】 上記第１の帯電器は交流波形電圧が印加
   される帯電器であることを特徴とする請求項１記載の画
   像形成装置における帯電器のコロナ放電電流モニタ装
   置。
3. 【請求項３】 請求項２記載の画像形成装置における帯
   電器のコロナ放電電流モニタ装置において、上記感光体
   と上記検出抵抗間に順方向の整流素子及び直流成分遮断
   素子とが直列に介設され、上記第１の帯電器のみを作動
   させたときの上記検出抵抗の両端電圧を検出する第３の
   電圧検出手段と、検出電圧から交流成分電流を求める交
   流成分電流算出手段とを備えたことを特徴とする画像形
   成装置における帯電器のコロナ放電電流モニタ装置。