JPH0211907B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、静電記録装置の現像バイアス制御装
置、特に記録体（感光ドラム）の環境変化および
経時変化の補正機能を有し現像バイアス電圧を制
御しながら静電記録を行なう静電記録装置の現像
バイアス制御装置に関する。

従来電子複写機などの静電記録装置では感光ド
ラムの帯電特性が湿度や温度などの環境変動によ
つて変化し、又使用による機械的な疲労などの経
時変化によつて影響を受けるという欠点がある。

このような環境変動、経時変化を補正する方法
として従来から感光ドラムの潜像電位を検出して
帯電条件、露光条件、現像条件などの記録条件を
変化させ最適の画像が形成されるように制御する
方法、並びに帯電時間に応じて帯電条件、露光条
件を変えて最適の画像記録が行なえるように制御
する方法が考えられている。一般に還境変化のう
ち耐湿度特性が他の要因に比較して圧倒的な大き
さを占めており、従来の方法のほとんどが耐湿度
特性の向上に向けられている。さらに長時間使用
後には感光ドラムの機械的な疲労、感光特性その
ものの劣化に伴う経時変化があり、そのほかに帯
電開始直後の短時間の帯電特性の変化、又帯電停
止後の帯電特性の変化などがありこれらの帯電特
性の変化も考慮しなければならない。即ち帯電、
露光を繰り返すことによつて帯電特性が定常状態
に回復してくるため、現像バイアス電圧が同一で
は上述した帯電特性を補償していず、画質が劣化
する。このように帯電開始直後の帯電量の変化の
大きさは感光ドラムの吸湿程度に応じて変化する
特性を示すため、これを考慮しないと最適の画像
記録が行なえない。

本発明は上記点に鑑みてなされたもので、その
目的とするところは、帯電開始時における感光体
の帯電特性の変化を補償し、適正濃度の画像を得
ることが可能な現像バイアス制御装置を提供する
ことにある。

即ち本発明は、感光体を帯電した後露光するこ
とにより静電潜像を形成しその静電潜像を現像す
ることにより画像を形成する装置において、前記
装置内の湿度を検出する湿度検出手段と、帯電開
始時における前記感光体の帯電特性の変化に応じ
て現像バイアス電圧を制御する制御手段とを有
し、前記制御手段は前記湿度検出手段の出力に基
づいて前記現像バイアス電圧の初期値を設定し、
帯電開始時の前記感光体の帯電特性の変化に応じ
て前記初期値から定常状態における収束値迄連続
的に変化させていくものであつて、更に前記湿度
検出手段により検出される湿度が高い場合は湿度
が低い場合に比べ前記初期値を収束値に近く設定
することを特徴とする静電記録装置の現像バイア
ス制御装置を提供するものである。

次に添付図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。

第１図には湿度および帯電履歴を検知して現像
バイアス電圧を制御し、感光ドラムの吸湿特性を
補償する原理が図示されている。t₀で帯電を開始
すると現像器の現像ローラーに印加される電圧、
すなわち現像バイアス電圧ｆ（ｔ）は検出されて
湿度（30〜80％）に応じて＋50V〜＋100Vまで
変化する初期値ｆ（t₀）から時定数γ₁の指数関数
で最終値＋50Vに収束する。t₃で帯電を停止する
と現像バイアス電圧ｆ（t₃）は時定数γ₂で初期値
ｆ（t₀）に戻る。この場合γ₁は感光ドラムの帯電
時の帯電回復特性に基づいて40秒前後の値が選ば
れ、一方γ₂は感光ドラムの停止時の吸湿劣化特性
に応じて５分前後の値が選ばれる。初期値に戻る
前にｔ＝t₄で帯電を開始すると現像バイアス電圧
ｆ（ｔ）は初期電圧ｆ（t₄）から時定数γ₁の指数関
数で最終値50Vに収束してをく。即ち第１図にお
いて破線で示したのは帯電中吸水量低下に基づく
帯電回復特性を示したもので、帯電が回復するこ
とにより現像バイアス電圧を小さくすることがで
き、又一方実線で示したように帯電を停止すると
吸水量が増加し、それに従つて帯電特性は劣化す
るので現像バイアス電圧を増加させなければなら
ないことが理解される。

このように本発明では検出された感光体ドラム
近傍の湿度に応じて現像バイアス電圧の初期値ｆ
（t₀）を変化させるとともに、帯電中ないし帯電
停止時の吸湿量の変化に基づく帯電特性の変化を
考慮して最終的に現像バイアス電圧を制御させる
ものである。

このような現像バイアス制御を行なう具体的な
装置が第２図に図示されている。第２図において
感光ドラム１は例えば表面より絶縁層、光導電
層、導電層の３層で構成されており、この感光ド
ラム１の周りに感光ドラム１を全面帯電させる一
次帯電器２が配置される。この一次帯電器２の次
にドラム回転方向に隣接して二次帯電器（除電
器）３，全面露光ランプ５が配置される。この二
次帯電器３は露光光源（ハロゲンランプ）９によ
り照明された原稿（図示せず）からの反射光線４
によつて露光された感光ドラムの帯電を露光量に
応じて除電させ原稿の静電潜像を感光ドラム１上
に形成する。このように形成された静電潜像は感
度を上げるため全面露光ランプ５によつて全面露
光されてさらに陥調性の良い静電潜像となる。そ
の後感光ドラム上の静電潜像は現像器７に移動し
現像バイアス電圧の印加された現像ローラー８を
介してトナー現像される。

さらに感光ドラム１の周辺で適当な場所、例え
ば現像器７と二次帯電器３の間に低抗値変化型の
湿度センサ１３が配置される。この湿度センサ１
３には抵抗Ｒ８，コンデンサＣ２を介して発振回
路１１からの1000HzIVRMS程度の交流バイアス
電圧が印加される。又湿度センサ１３からの出力
は整流回路１４に入力され、湿度センサ１３から
の信号が直流に変換される。整流回路１４の後段
には抵抗Ｒ１，Ｒ２，コンデンサＣ１から成る時
定数回路１５が接続され、この時定数回路は電子
スイツチ１６の開放時にはγ₂＝R1・C1の時定数
を、又短絡時には、γ₁＝C1・R1・R2／R1＋R2なる２つ の時定数を有する。時定数回路１５の出力はＲ１
とＲ２の接続点から取り出され、増幅器１８によ
つて増幅され現像バイアス発生回路１９に入力さ
れる。この現像バイアス発生回路１９の出力は現
像ローラー８に印加され、現像バイアス電圧に制
御する。電子スイツチ１６の制御入力１７には記
録装置本体のシーケンスコントローラ（図示せ
ず）から感光ドラムの帯電回転中の同期信号が印
加されており、帯電中はＲ２の一端を接地して時
定数回路の時定数をγ₁＝C1・R1・R2／R1＋R2に、又帯 電停止時にはＲ２の一端を開放して時定数回路の
時定数をγ₂＝C1・R1に選び第１図に図示したよ
うな帯電回復特性ないし帯電劣化特性を補償する
手段を実現している。

第３図には発振回路１１，整流回路１４，電子
スイツチ１６並びに増幅器１８の具体的な回路が
図示されている。発振回路１１は演算増幅器Ｑ１
を有する正帰還のブロツキング発振回路で、その
発振周波数は湿度センサ１３の最適条件である
1KHzになるようにＣ１，Ｒ３の値が選定されて
いる。Ｑ１の出力はスイツチング用トランジスタ
Ｑ２に入力され、さらにＱ２の出力はＲ８，Ｃ２
を介して湿度センサ１３にバイアス電流として印
加される。湿度センサ１３から検出された端子電
圧はインピーダンス変換用の増幅器Ｑ３で低イン
ピーダンスに変換された後直線検波回路Ｑ４で整
流される。この整流出力は抵抗Ｒ４，コンデンサ
Ｃ３で平滑にされた後、増幅器Ｑ５で増幅され時
定数回路１５に接続される。一方電子スイツチ１
６はトランジスタＱ６から成り、そのコレクタに
は時定数回路の抵抗Ｒ２が接続され、そのベース
には端子１７が接続される。さらに時定数回路１
５の出力はＱ７で電流増幅された後リミツターＤ
１，Ｄ２で電圧制限された後ボルテージフオロア
ーＱ８を介して現像バイアス発生回路１９に入力
される。

次に以上のように構成された制御装置の動作を
説明する。端子１７には複写機本体のシーケンス
コントローラより感光ドラム１の帯電回転と同期
したタイミング信号が印加されている。この場合
回路駆動用の電源の投入タイミングが感光ドラム
１の帯電回転とほぼ一致していると、一定の電
圧、例えば＋24Vが端子１７に入力される。この
電圧が端子１７に印加されれると、スイツチング
用トランジスタＱ６が導通してコンデンサＣ１は
時定数γ₁＝Ｃ・R1・R2／R1＋R2で充電を開始し、Ｒ１
と Ｒ２の接続点の電圧は指数関数的に低下してゆ
く。この電圧の減少は第１図に関連して既に説明
したように帯電中の吸湿量低下に基づく帯電回復
特性に対応して定められる。この場合湿度が大き
くて湿度センサ１３からの出力電圧が大きい場合
には反転増幅器Ｑ４より時定数回路には小さな電
圧が印加されるので第１図に図示したように帯電
開始時t₀における初期値は湿度が大きい程現像バ
イアス電圧は小さくなり、このようにして環境条
件特に湿度条件を考慮した補正が行なわれる。

つまり、帯電開始直後における感光体の帯電電
位は時間とともに所定の時定数で徐々に定常状態
迄低下していく帯電特性を示すが、この帯電特性
は湿度によつても変化し、湿度が高い程初期の帯
電電位は小さく初期の帯電電位から定常状態にな
る迄の時間も短い。

従つて帯電開始直後の現像バイアス電圧をこの
帯電特性の変化に合わせて初期値から所定の時定
数で徐々に定常状態迄変化させていくとともに、
更に湿度に応じて現像バイアス電圧の初期値を変
化させ、湿度が高い程現像バイアス電圧の初期値
を小さく、この初期値から定常状態になる迄の時
間も短くなる様現像バイアス電圧を制御すること
により、帯電特性の変化を精度良く補償し、適正
濃度の画像を得ることが可能になる。

一方端子１７に印加されるタイミング信号がオ
フとなり帯電が停止されるとトランジスタＱ６が
遮断してそれまでＣ１に充電されていた電荷はＲ
１を介して時定数γ₂＝C1・R1で放電されてゆく。
この場合の時定数γ₂は帯電停止時の吸水量増加に
伴なう帯電劣化を補償するような時定数に選ばれ
る。この場合差動増幅器Ｑ３，Ｑ４，Ｑ５，Ｑ７
はFET入力の４回路内蔵の演算増幅器で構成さ
れておりＲ５への電流の流入はない。

このようにして時定数回路の出力はＱ７，Ｑ８
を介して増幅され現像バイアス発生回路１９に入
力され現像ローラー８に印加される電圧を制御
し、現像バイアス量を制御する。

なお湿度検出において較正方法が非常に難かし
い問題となるが、この実施例では湿度センサその
もののバラツキが出力段階で許容できるものとす
ると、回路のバラツキ要因を極力小さくしている
ので較正が全く不必要となる。即ち差動アンプの
出力の変動をトランジスタＱ２の一段のスイツチ
ングを介していつたん零Ｖ〜12Vの振幅に標準化
しているのでセンサバイアス電流の変動を防止す
ることができ、さらに整流ダイオードの順方向電
圧のバラツキを直線検波回路Ｑ４を用いて標準化
しているので整流出力の変動を防止できる。さら
にFET入力の差動アンプを用いて平滑回路、時
定数回路およびセンサ自身を次の段に結合するよ
うにしているので変動をなくすことができる。
又、使用された差動増幅器はすべて開放利得が80
〜100dBの高利得増幅器を閉ループで使用してい
るため、ゲインは入力および帰還用の抵抗値で決
定され増幅器の利得の変動を補償することができ
る。

第４図には本発明の他の実施例が図示されてお
り、この実施例の場合には湿度センサ１３の常湿
時の抵抗値と同一の抵抗値をもつた標準抵抗器Ｒ
６と切り替えスイツチ２０が設けられた例で、他
の部分は第２図の実施例と同様でありその説明は
省略する。この実施例の場合整流回路１４の入力
を湿度センサ１３から抵抗Ｒ６に切り替えること
により増幅器１８の出力レベルを容易に較正する
ことができる。

又、第４図の実施例の場合には回路のバラツキ
の補正あるいは感光体の吸湿による帯電特性の変
化のバラツキの補正時に環境（湿度）を一定に保
つなどの困難な作業を必要としない利点が得られ
る。

以上述べた実施例のほかに感光ドラムの表面電
位を測定する表面電位測定装置を備え、潜像電位
に応じて帯電、露光、現像などの記録条件を制御
する静電記録装置においても湿度センサを設け対
湿度特性と帯電履歴による補償を行なうことによ
つて最適の画像が得られることは明らかである。

以上の様に本発明によれば、帯電開始時の帯電
特性に応じて現像バイアス電圧を初期値から収束
値迄連続的に変化させていくとともに、更に装置
内の湿度が高い場合は、低い場合に比べ、初期値
を収束値に近い値に設定する様にしたので、湿度
条件が変動して帯電開始時の帯電特性が変化して
もこれを精度良く補償し適正濃度の画像を得るこ
とが可能になる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置で行なわれる制御の原理を
示した線図、第２図は本発明の第一の実施例の構
成を示したブロツク図、第３図は第２図のブロツ
クのさらに詳細な構造を示した回路図、第４図は
本発明の第二の実施例の構成を示したブロツク図
である。 １……感光ドラム、２……一次帯電器、３……
二次帯電器、４……露光光線、５……全面露光ラ
ンプ、７……現像器、８……現像ローラー、９…
…露光光源、１６……電子スイツチ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 感光体を帯電した後露光することにより静電
   潜像を形成しその静電潜像を現像することにより
   画像を形成する装置において、 前記装置内の湿度を検出する湿度検出手段と、 帯電開始時における前記感光体の帯電特性の変
   化に応じて現像バイアス電圧を制御する制御手段
   とを有し、 前記制御手段は前記湿度検出手段の出力に基づ
   いて前記現像バイアス電圧の初期値を設定し、帯
   電開始時の前記感光体の帯電特性の変化に応じて
   前記初期値から定常状態における収束値迄連続的
   に変化させていくものであつて、更に前記湿度検
   出手段により検出される湿度が高い場合は湿度が
   低い場合に比べ前記初期値を収束値に近く設定す
   ることを特徴とする静電記録装置の現像バイアス
   制御装置。