JPH08248701A

JPH08248701A - 画像形成装置

Info

Publication number: JPH08248701A
Application number: JP7048074A
Authority: JP
Inventors: Seiya Aisaka; 晴也逢坂
Original assignee: Mita Industrial Co Ltd
Current assignee: Kyocera Mita Industrial Co Ltd
Priority date: 1995-03-08
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1996-09-27
Anticipated expiration: 2019-08-18
Also published as: JP3556312B2

Abstract

(57)【要約】【目的】簡便かつ安価な構成で温度特性の優れた複写
機における電流検出回路を提供することを目的とする。【構成】回転するドラム状の感光体２４に、直流電源
２３から直流信号を発生し、また同時に高電圧交流電源
２２から印刷すべき画像に応じて変化する交流信号を発
生し、直流信号に交流信号を合成して感光体２４を帯電
せしめて、感光体２４の表層に生じた電気的信号をコイ
ル３０を介して検出し、平滑回路２８においてこの電気
的信号を所定の時定数で平滑して平滑信号とし、かつ検
波回路２７において電気的信号に含まれる交流信号に比
例した信号を検波して検波信号とするとともに平滑信号
と検波信号のいずれかを時間的に切り換える切り換え回
路２９を設け、マイクロコンピュータ３１によってこの
切り換え回路２９を切り換え制御し、平滑信号と検波信
号のいずれかを選択的に読み込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体ドラムのような
静電潜像担持体の帯電された表面上の静電潜像を形成し
た後、この静電潜像をトナー像に現像する方式を用いた
電子複写機、プリンタ、ファクシミリなどの画像形成装
置に係り、特に画像形成動作における静電潜像担持体の
表面電流の検出に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から複写機においては、感光体を塗
布した回転ドラムに直流バイアスと交流化した画像のデ
ータを重畳してコロナ放電によって帯電させ、画像の図
形に応じた形状にトナーを付着させ、コピー用紙に転写
することが一般的である。このような転写方法を取るか
ぎり、安定した複写画像を得るためには、何らかの形で
上述の回転ドラムの帯電電位を管理することが必要とな
るのは、自明であろう。

【０００３】図３は、そのような従来の複写機における
電流検出回路の具体的構成とその周辺回路を示すブロッ
ク図である。同図において、２１はコロナ放電器、２２
は高電圧交流電源、２３は直流電源、３５は電流検出回
路、３６は制御回路である。ここで、この電流検出回路
３５は、図示のような感光体に流れるコロナ放電電流を
電圧に変換する電流電圧変換回路５０と、この電流電圧
変換回路５０の入力に定電流を供給する定電流供給回路
５１と、回路５０の出力電圧を整流して交流成分の検出
電圧信号として制御回路３６に入力する整流回路５２お
よび回路５０の出力に含まれる直流成分を抵抗Ｒ１とコ
ンデンサＣ１からなる低域通過フィルタで除去して増幅
し、直流成分の検出電圧信号として制御回路３６に入力
するフィルタ回路５３から成る。以上のように構成され
た従来の複写機における電流検出回路につき、以下にそ
の動作を説明する。

【０００４】コロナ放電器２１の陽極１Ｐには高電圧交
流電源２２から交流高電圧が印加される。コロナ放電器
２１は感光体４の表面に約１０ｍｍ程度離して配置され
ており、前記交流電圧が印加されることにより、感光体
表面との間および陰極１Ｎとの間でコロナ放電が発生す
る。このコロナ放電時の放電電流はマイナスであり、感
光体２４に流れる電流を電流検出回路３５で検出され、
制御回路３６に入力される。制御回路３６には、通常ワ
ンチップのマイクロコンピュータが用いられる。

【０００５】これら直流電圧信号と交流電圧信号をそれ
ぞれ独立にアナログ・ディジタル（以下「ＡＤ」と略
す）変換して、所定値と一致するよう、比例（以下
「Ｐ」と略す）演算あるいは比例・積分（以下「ＰＩ」
と略す）演算して、これをディジタル・アナログ（以下
「ＤＡ」と略す）変換し、高電圧交流電源２２および直
流電源２３を駆動制御する。これにより、コロナ電流を
一定とするための一種の負帰還制御ループを構成するも
のである（例えば、実公平６−２２６４９号公報な
ど）。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような従来の複写機における電流検出回路では、次のよ
うな問題点があった。すなわち、まず第１に直流電圧信
号と交流電圧信号をそれぞれ独立にＡＤ変換する必要が
あるため、少なくとも２個のＡＤ変換器を制御回路６に
内蔵しなければならず、構成が複雑となるという問題点
がある。また、通常ＡＤ変換器は、マイクロコンピュー
タ上に形成した場合、チップ面積が大きくなるため、マ
イクロコンピュータそのものが高価なものを要するとい
う問題点がある。

【０００７】また、第２に２個の演算増幅器を用いた電
流検出回路３５は、回路部品の点数が多く、かつそれぞ
れの演算増幅器には図示こそないが、各演算増幅器の出
力オフセット補正や増幅器を位相補償して安定化する、
微調整のための半固定抵抗器が必要となるという問題点
がある。

【０００８】また、この演算増幅器は、電流電圧変換を
行うためのものを含むから、入力は電流インターフェイ
スである上、高電圧回路の近傍に設置しなければなら
ず、この高電圧のリークや回転する感光体２４による接
点雑音によって容易に破壊されるために信頼性に問題が
あったり、あるいはこの破壊を防止するためにはシール
ドケースを実装しなければならず、このシールドケース
により部品点数や実装面積の増加と、製造時の工数の増
加を招くうえに扱う電流がμＡオーダーの電流であるこ
とからその実装すら困難であるという問題点がある。

【０００９】また、定電流供給回路５１には、定電圧源
としてツェナー・ダイオードＺＤが単独で用いられてい
るが、このツェナー・ダイオードＺＤは、温度特性が悪
いことは周知の事実である。この温度特性を補償するた
めには、更にＺＤとは逆の温度特性を持つダイオードを
直列接続しなければならないという問題点もある。

【００１０】本発明は、上記問題点に鑑み成されたもの
であり、簡便かつ安価な構成で温度特性の優れた画像形
成装置を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の画像形成装置は、請求項１では、表面に感
光体層が形成され、少なくとも帯電部、露光部、現像部
および除電部をその順序で移動して上記帯電部に戻る静
電潜像担持体と、この担持体に直流成分を含む交流電圧
を印加する帯電手段と、この帯電手段によって電圧が印
加されるとき上記担持体に流れる電流を計測する計測回
路とを備える画像形成装置において、上記計測回路は、
上記担持体に流れる電流を取り出す電流取り出し手段
と、この電流の交流成分を電圧振幅として検出する交流
電圧検出回路と、上記電流の直流成分を電圧レベルとし
て検出する直流電圧検出回路と、上記電流取り出し手段
によって取り出された電流を上記交流電圧検出回路と上
記直流電圧検出回路の一方に供給するためのスイッチ手
段とを備えるものである。

【００１２】また、請求項２では、前記帯電手段は分離
チャージャであり、かつこの分離チャージャと同時に動
作する転写チャージャが分離チャージャの近くに設けら
れており、前記計測回路は、前記分離チャージャによる
交流電流を計測する場合には、上記交流電圧検出回路を
動作させて計測し、上記分離チャージャによる直流電流
を計測する場合は、分離チャージャと転写チャージャを
同時に動作させたときに上記直流電圧検出回路から出力
される電圧値から転写チャージャのみを動作させたとき
に上記直流電圧検出回路からの得られる電圧値を減算し
た結果から電流値を算出することを特徴とするものであ
る。

【００１３】

【作用】上記した構成により、請求項１では、静電潜像
担持体の表面に感光体層が形成され、少なくとも帯電
部、露光部、現像部および除電部をその順序で移動して
上記帯電部に戻り、この担持体に直流成分を含む交流電
圧を帯電手段によって印加し、かつこの帯電手段によっ
て電圧が印加されるときに担持体に流れる電流を計測回
路によって計測する。このとき、計測回路は、電流取り
出し手段によって担持体に流れる電流を取り出してこの
電流の交流成分を交流電圧検出回路によって電圧振幅と
して検出するとともに、直流電圧検出回路によって電流
の直流成分を電圧レベルとして検出し、スイッチ手段に
おいてこの電流取り出し手段で取り出された電流を交流
電圧検出回路と直流電圧検出回路の一方に供給するの
で、簡便かつ安価な構成となる。

【００１４】また、請求項２では、前記帯電手段は分離
チャージャであり、かつこの分離チャージャと同時に動
作する転写チャージャが分離チャージャの近くに設けら
れており、前記計測回路は、前記分離チャージャによる
交流電流を計測する場合には、上記交流電圧検出回路を
動作させて計測し、上記分離チャージャによる直流電流
を計測する場合は、分離チャージャと転写チャージャを
同時に動作させたときに上記直流電圧検出回路から出力
される電圧値から転写チャージャのみを動作させたとき
に上記直流電圧検出回路からの得られる電圧値を減算し
た結果から電流値を算出するので、簡便かつ安価な構成
で温度特性の優れたものとなる。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の一実施例について、図面を参
照しながら説明する。図１は本発明の画像形成装置を適
用する電子複写機の構成を模式的に示している。同図に
おいて、１は静電潜像担持体としての感光体ドラムであ
って、このドラム１はアルミニウムなどの金属材料製ド
ラム基体の表面にセレン系の感光体材料を蒸着してなる
感光体層を形成した物で、図上の時計回り方向に定速度
で回転するように構成されている。

【００１６】このドラム１の周辺にはその回転方向（移
動方向）に沿って帯電部Ａ、露光部Ｂ、現像部Ｃ、転写
部Ｄ、分離部Ｅ、クリーニング部Ｆ、除電部Ｇがその順
序で配置されている。

【００１７】帯電部Ａには一対の帯電チャージャー２が
隣合って配接されている。各帯電チャージャー２は、い
ずれもドラム１の軸心に向かい、かつ該ドラム表面と近
接対向して配置してあり、それぞれドラム１との対向面
が開口し、かつドラム軸心方向に平行に配置されたシー
ルドケース２ａ内に、タングステン細線からなるメイン
ワイヤ２ｂをその長さ方向に沿って張設するとともに、
シールドケース２ａの開口面に導電性の部材で複数の開
口を有する電極としてのグリッド電極２ｃを配設下もの
である。

【００１８】帯電チャージャー２に高電圧が印加される
と、コロナ放電が発生し、ドラム表面に電荷が付与され
る。このようにして帯電されたときのドラム１の表面電
位は通常１０００Ｖ程度である。

【００１９】ドラム１の帯電された表面部分は、該ドラ
ム１が回転して露光部Ｂに至ると、図外の光学系を通じ
て原稿画像の反射光Ｌ₁が該ドラム表面部分に照射され
ることにより、露光が施される。この場合、露光を受け
た部分のみ、その表面電位が露光量に対応して光減衰し
て低くなり、その結果、静電潜像が形成される。

【００２０】ドラム回転方向における現像部Ｃの直前に
は、表面電位計４が配設されている。この表面電位計の
計測値は現像部Ｃに至ったときのドラム表面の帯電電位
を目標値にするのに利用する。なお、帯電部Ａで帯電さ
れたドラム表面は現像部Ｃに至る間に暗減衰するため、
現像部到達時の表面電位は８２０Ｖ程度まで低下してい
る。即ち、現像部Ｃにおけるドラム表面電位は８２０Ｖ
程度必要であり、帯電部Ａでは暗減衰を見込んだ電位
（１０００Ｖ）になるように帯電チャージャー２に印加
する電圧を設定している。

【００２１】５は表面電位４に隣接して配設された画像
消去用のブランクランプであって、ＬＥＤ列により構成
されており、画像領域を特定するなどの目的のために静
電潜像の一部分を消したいような場合に、所要のＬＥＤ
を選択的に点灯することにより、該点灯したＬＥＤに照
射された静電潜像部分を光減衰されることにより消去す
るものである。

【００２２】現像部Ｃには現像器６と、該現像部６にト
ナーを供給するトナーホッパ７とが配設されている。こ
の構成では、トナーホッパ７に収納されたトナーがスポ
ンジローラ８を介して現像器６内へ所要量だけ投入さ
れ、この現像器６内でトナーとキャリア（鉄粉）とが撹
拌ローラ９により撹拌され、現像ローラ１０の表面にキ
ャリアに保持されたトナーを現出する。そして、ドラム
１の静電潜像形成部が現像部Ｃに至ると、現像ローラ１
０を介して現像器６のトナーがその静電潜像に応じてド
ラム表面に着電され、これによって顕像であるトナー像
が形成される。

【００２３】転写部Ｄには転写チャージャー１１が配設
されており、ドラム１が転写部Ｄに至ると、給紙部の給
紙ローラ対１２を通して用紙Ｐがドラム表面上に給紙さ
れ、転写チャージャー１１にトナーとは逆極性の電圧が
印加され、ドラム表面のトナー像が用紙Ｐに転写され
る。また、分離部Ｅには分離チャージャー１３が配設さ
れており、該分離チャージャー１３からドラム表面に交
流電界が投じられることによってドラム１と用紙Ｐとの
吸引状態が解除され、転写済用紙Ｐがドラム１から分離
される。

【００２４】クリーニング部Ｆにはクリーニング装置１
４が配設されている。このクリーニング装置１４はドラ
ム表面を摺擦することにより、ドラム表面のトナーなど
の付着物を除去するもので、ドラム表面に残留したトナ
ーはクリーニング部Ｆに至って、クリーニング装置１４
により払拭作用を受ける。さらに、次の除電部Ｇでは除
電ランプ１５の除電光Ｌ₂がドラム表面に照射されるこ
とにより、該ドラム１の表面電位が光減衰し電荷が除去
される。

【００２５】この後、ドラム１は帯電部Ａに戻り、次の
複写動作に備えられる。また、連続複写に設定したとき
は上記した複写プロセスが任意に設定した回数だけ繰り
返し実行される。

【００２６】さて、図２は、本発明の一実施例における
画像形成装置をのブロック図を示すものである。同図に
おいて、コロナ放電器２１、高電圧交流電源２２、直流
電源２３および感光体２４は、従来例におけるそれらと
ほぼ同一であり、説明を省略する。また、２７は検波回
路、２８は平滑回路、２９はリレーから成る切り換え回
路、３１はマイクロコンピュータ、３０はノイズ防止用
のコイルである。なお、コイル３０は単なるノイズ防止
のための部品であり、動作の本質に影響を与えないの
で、詳しい説明を省略する。以上のように構成された本
発明の一実施例における複写機における電流検出回路に
つき、以下にその動作を説明する。

【００２７】さて、本実施例の特徴は、除電用の接地点
から時分割処理によってコロナ放電の直流成分と交流成
分を検出し、高電圧交流電源２２と直流電源２３を時分
割的に負帰還制御することにある。即ち、まず直流電流
を検出する場合は、マイクロコンピュータ３１は、切り
換え回路２９に対して出力ポートＰＯ０から開閉信号Ｓ
１を出力し、切り換え回路２９を閉じる。これによっ
て、コイル３０を介して検出されたコロナ放電電流は、
コンデンサ７１とダイオード７２、７３をバイパスし、
平滑回路２８においてコンデンサ８１と抵抗器８２によ
って平滑された電圧信号Ｓ_Dがマイクロコンピュータ３
１の入力ポートＰＩに印加される。

【００２８】マイクロコンピュータ３１では、この電圧
信号Ｓ_DをＡＤ変換し、所定の係数を乗じて直流電源２
３に制御信号Ｓ_C1を出力する。この出力形式は、パルス
幅変調でもよいし、ＤＡ変換器を通して振幅値として与
えてもよい。さらに精度を向上するために累積加算など
による積分ディジタルフィルタを時分割的かつ並列的に
処理して出力してもよい。

【００２９】さて、交流電流を検出する場合には、マイ
クロコンピュータ３１は、切り換え回路２９に対して出
力ポートＰＯ０から開閉信号Ｓ１を解除し、切り換え回
路２９を開く。これによって、コイル１１を介して検出
されたコロナ放電電流は、コンデンサ７１によって直流
成分を除去され、ダイオード７２と７３において半波整
流される。この整流された結果は、平滑回路２８におい
てコンデンサ８１と抵抗器８２によってピークホールド
され、電圧信号Ｓ_Aとしてマイクロコンピュータ３１の
入力ポートＰＩに印加される。

【００３０】マイクロコンピュータ３１では、この電圧
信号Ｓ_AをＡＤ変換し、所定の係数を乗じて交流電源２
２に制御信号Ｓ_C2として出力する。この出力形式は、パ
ルス幅変調でもよいし、ＤＡ変換器を通して振幅値とし
て与えてもよい。さらに精度を向上するために累積加算
などによる積分ディジタルフィルタを時分割的かつ並列
的に処理して出力してもよい。

【００３１】さて、このような動作によって抵抗器８２
の両端に生じる電圧Ｖｏによってコロナ電流の値Ｉ
_TCが、例えばＭＣ（メインチャージ）時などのように流
れ込んでくる電流が直流のみの場合となり、次式（１）
によって求められる。

【００３２】Ｉ_TC＝Ｖｏ_(TC)×１００〔μＡ〕（１）一方、例えばＳＣ（分離チャージ）時などの流れ込んで
くる電流が交流を含む場合には分離チャージャーととも
に転写チャージャーもマイクロコンピュータ１０によっ
てオンし、次式（２）と（３）によって求められる。交
流成分の電流Ｉ_ACは、Ｉ_AC＝２×（１００＋ａ）×Ｖｏ_(AC) 〔μＡ〕（２）なる式で与えられる。

【００３３】また、シフトバイアス成分については、切
り換え回路２９をオンした場合であり、Ｉ_SB＝−ｂ×（Ｖｏ_(AC)−Ｖｏ_(TC)）〔μＡ〕（３）で与えられる。ここで、定数ａとｂは、交流周波数ｆに
よって、ａ＝１４．２９×（１．２／ｆ）^1/4 （４）ｂ＝１２２．０２−０．１４６７×〔Ｉ_AC＋２１４．３×（１．２−ｆ）〕・・・（５）なる式（４）および（５）で変動することを発明者らは
実験的に確認した。これにより、容易に図１に示した回
路構成によってコロナ放電電流の直流成分と交流成分を
検出することが出来るものである。

【００３４】以上のように本実施例によれば、回路を構
成する部品の点数が少なく、かつ単純な受動部品主体に
構成できるので、安価で無調整とできるうえに、高電圧
の雑音にも強くなるという効果がある。また元来、実際
の複写動作時には、分離電流が単独で作用するものでな
く、転写電流が同時に印加されているので、分離電流と
転写電流を同時に切り換え回路２９を実質的に同時に測
定できるため、現実の現象との相関性が高く出来るとい
う効果がある。

【００３５】なお、以上の実施例では、転写と分離につ
いてのみ述べたが、クリーニングチャージャーや転写前
チャージャーにも応用が可能である。また、必ずしも上
述のように常時負期間を行う必要はなく、複写動作の合
間に検査モードとして確認のための検出動作を行っても
よいし、単なる異常検出として検出してもよい。その
他、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、種
々変形実施可能である。

【００３６】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、請求項１
では、静電潜像担持体の表面に感光体層が形成され、少
なくとも帯電部、露光部、現像部および除電部をその順
序で移動して上記帯電部に戻り、この担持体に直流成分
を含む交流電圧を帯電手段によって印加し、かつこの帯
電手段によって電圧が印加されるときに担持体に流れる
電流を計測回路によって計測する。このとき、計測回路
は、電流取り出し手段によって担持体に流れる電流を取
り出してこの電流の交流成分を交流電圧検出回路によっ
て電圧振幅として検出するとともに、直流電圧検出回路
によって電流の直流成分を電圧レベルとして検出し、ス
イッチ手段においてこの電流取り出し手段で取り出され
た電流を交流電圧検出回路と直流電圧検出回路の一方に
供給するので、制御手段に内蔵すべきは１個のＡＤ変換
器のみでよくなるので、簡便かつ安価に構成できるとい
う効果がある。

【００３７】また元来、実際の複写動作時には、分離電
流が単独で作用するものでなく、転写電流が同時に印加
されているので、分離電流と転写電流を同時に切り換え
回路を実質的に同時に測定できるため、現実の現象との
相関性が高く出来るという効果もある。

【００３８】また、請求項２では、前記帯電手段は分離
チャージャであり、かつこの分離チャージャと同時に動
作する転写チャージャが分離チャージャの近くに設けら
れており、前記計測回路は、前記分離チャージャによる
交流電流を計測する場合には、上記交流電圧検出回路を
動作させて計測し、上記分離チャージャによる直流電流
を計測する場合は、分離チャージャと転写チャージャを
同時に動作させたときに上記直流電圧検出回路から出力
される電圧値から転写チャージャのみを動作させたとき
に上記直流電圧検出回路からの得られる電圧値を減算し
た結果から電流値を算出するので、簡便かつ安価な構成
で温度特性の優れたものとなる。しかも回路を構成する
部品の点数が少なく、かつ単純な受動部品主体に構成で
きるので、無調整とできるうえに、高電圧の雑音にも強
くなるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】複写機一般における複写経路の構成を示す図で
ある。

【図２】本発明の一実施例における複写機における電流
検出回路の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の従来例における複写機における電流検
出回路の構成を示すブロック図である。

【符号の説明】

１コロナ放電器２高電圧交流電源３直流電源４感光体７電流検出回路８整流回路９平滑回路１０ノイズ除去用コイル１１マイクロコンピュータ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に感光体層が形成され、少なくとも
帯電部、露光部、現像部および除電部をその順序で移動
して上記帯電部に戻る静電潜像担持体と、この担持体に直流成分を含む交流電圧を印加する帯電手
段と、この帯電手段によって電圧が印加されるとき上記担持体
に流れる電流を計測する計測回路と、を備える画像形成
装置において、上記計測回路は、上記担持体に流れる電流を取り出す電流取り出し手段
と、この電流の交流成分を電圧振幅として検出する交流電圧
検出回路と、上記電流の直流成分を電圧レベルとして検出する直流電
圧検出回路と、上記電流取り出し手段によって取り出された電流を上記
交流電圧検出回路と上記直流電圧検出回路の一方に供給
するためのスイッチ手段と、を備える画像形成装置。
【請求項２】前記帯電手段は分離チャージャであり、
かつこの分離チャージャと同時に動作する転写チャージ
ャが分離チャージャの近くに設けられており、前記計測
回路は、前記分離チャージャによる交流電流を計測する
場合には、上記交流電圧検出回路を動作させて計測し、
上記分離チャージャによる直流電流を計測する場合は、
分離チャージャと転写チャージャを同時に動作させたと
きに上記直流電圧検出回路から出力される電圧値から転
写チャージャのみを動作させたときに上記直流電圧検出
回路からの得られる電圧値を減算した結果から電流値を
算出することを特徴とする請求項１に記載の画像形成装
置。