JPH04163565A - 画像形成装置の帯電制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、負に帯電する感光体を備えた静電潜像方式
による画像形成装置の帯電制御装置に関する。

［従来の技術］ 帯電した感光体を露光して得られた静電潜像を現像によ
り顕像化し、その顕像化された像を被転写体例えば普通
紙上に転写することにより画像を形成する静電潜像方式
の画像形成装置、例えばＰＰＣ複写機あるいはレーザプ
リンタ、　Ｌ、ＥＤ　（発光ダイオード）プリンタ、Ｌ
ＣＤＡ　（液晶アレー）プリンタ等の光プリンタがある
。

これらの感光体として無機半導体系のものと、有機半導
体（以下ｒＯＰＣ」という）系のものとがあるが、例え
ばセレン等の公害を招く恐れがある重金属を含む無機半
導体系に比べて、最近は無公害性および製造コストの点
に優れたＯ２０系の感光体が使用されている。

無機半導体系の多くが正極性帯電型であるのに対し、Ｏ
２０系の多くは負極性帯電型であるから、負のコロナ放
電により帯電させているが、周知のように負のコロナ放
電は正のコロナ放電に比べて不安定で放電ムラか多い。

そのため、感光体を負に帯電させるチャージャとしては
、放電電極とシールドケースからなる簡単な構造のコロ
トロンチャージャに制御用グリッドを加えて、放電を安
定化させたスコロトロンチャージャが使用されている。

コロトロンチャージャによる感光体の帯電制御について
は、例えば特開昭５４−５４４４号公報に示されたよう
に、一定電圧の高圧電源とチャージャとの間に光依存型
抵抗を設け、感光体ドラム（プレート）に流れる帯電電
流に応じて光依存型抵抗を照射する光量を変えることに
より抵抗値を変化させ、帯電電流を制御する提案、ある
いは特開昭５７−４０３６４号公報に示されたように、
帯電電流を検出して制御する電流制御手段を設ける提案
かあり、いづれも感光体に流れる帯電電流を一定に制御
するものであった。

一方スコロトロンチャージャは、原理的には、近接して
配置された感光体の（表面）帯電電位かグリッドに印加
されるバイアス電圧と等しくなるような自己電流制御機
能を備えているから、放電の安定化たけでなく帯電電位
制御が容易であるという長所をもっている。

したがって、スコロトロンチャージャによる帯電制御に
ついては、そのグリッドに印加されるバイアス電圧を一
定に制御するものであった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、○ＰＣ感光体は無機半導体系に比べて軟
質で、使用するに従って摩耗により厚みが変るという欠
点がある。

真空の誘導率をευとし、感光体の定数をそれぞれ誘電
率ε、厚みｄ４面積Ｓ、静電容量Ｃ９電荷Ｑ、帯電電圧
Ｖ、帯電電流ｉ、帯電時間ｔとすれば、 Ｃ＝ευ×εＸ　Ｓ／ｄ Ｑ＝ＣＸＶ＝　ｉ　Ｘ　ｔ 、“、Ｖ＝ｉｘｔ／Ｃ ＝　　（ｉｘｔｘｄ）／　　（ε　υ　×　ε　×　Ｓ
）このうち、誘電率ευ及びε９面積Ｓは一定であり、
一般に感光体の通過速度とチャージャの幅とから決まる
帯電時間しも一定であるから、係数をｋ（定数）とすれ
ば Ｖ＝ｋＸｉＸｄ となって、帯電電圧Ｖは帯電電流ｌと厚みｄに比例する
。

したがって、帯電電流１を一定に制御すると、経時的な
厚みｄの減少により帯電電圧が低下する。

第４図は、複写機の使用枚数に対する帯電電位の変化の
一例を示す線図であり、３００００枚を超えると帯電電
位が低下し始めることが分る。

第５図は、定電流制御による帯電を行なった時の感光体
の厚みｄによる帯電電位の変化の一例を、コロトロンチ
ャージャとスコロトロンチャージャとについて示した線
図である。

このように、コロトロンチャージャに比べて、自己電流
制御機能を有するスコロトロンチャージャは厚みｄによ
る帯電電位の変化が少ないとはいえ、実際上は変化かな
い訳ではないから、第４図に示したような帯電電位の低
下を生じ、画像濃度低下等の障害が発生する。

帯電時間しを艶にするか、帯電電流１を大幅に増すかす
れば、スコロトロン本来のグリッド電圧と等しくなる帯
電電位特性が得られるかも知れないが、高速性が求めら
れチャージャの大きさも制限されている画像形成装置で
は帯電時間ｔを余り延長出来ない。

また、帯電電流１を増大すれば放電電流も増加して、コ
ロナ放電に供なうオゾンの増大が避けられず、オゾン臭
の不快感や作業者の健康上の問題が生じる。

帯電電位そのものを検出して電圧、電流をフィードバッ
ク制御出来れば問題ないが、帯電電位のような静電電位
の検出は実験では可能であっても、帯電、転写２分離の
各チャージャや高圧バイアスされた現像ユニット等が密
接して設けられている画像形成装置内で帯電電位、を検
出することは不可能に近い。

この発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、感光
体の厚みか変化しても帯電電位を一定に保つ帯電制御装
置を提供することを目的とする。

［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、負に帯電した
感光体を露光して得られた静電潜像を現像により顕像化
し、その顕像化された像を被転写体上に転写することに
より画像を形成する画像形成装置の帯電制御装置におい
て、 感光体を負に帯電させるスコロトロンチャージャと、そ
のスコロトロンチャージャにより感光体に流れる帯電電
流を検出する帯電電流検出手段と、その帯電電流検出手
段により検出された帯電電流の対電圧変分値を予め設定
したその基準値と比較して補正量を演算する比較演算手
段と、その比較演算手段が演算した補正量に応じてスコ
ロトロンチャージャのグリッド電圧を変えることにより
帯電電流を制御する帯電電流制御手段とを設け、感光体
の帯電電位を一定に保つようにしたものである。

［作　用］ 上記のように構成した帯電制御装置は、帯電電流検出手
段がスコロトロンチャージャと感光体との間に流れる帯
電電流を検出し、比較演算手段がその帯電電流の対電圧
変分値を求めてその基準値と比較することにより感光体
の厚みの変化を検出し、その厚みの変化に応じた補正量
を演算する。

帯電電流制御手段は、スコロトロンチャージャのグリッ
ド電圧を変えて補正量に応じた帯電電流が流れるように
制御するから、感光体の帯電電位が一定に保たれる。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図面を参照して具体的に説
明する。

第２図は、この発明による帯電制御装置を備えた画像形
成装置である複写機の機構の一例を示す概略断面図であ
る。

この複写機ｌは、原稿２を複写するための複写光学系と
、露光により形成された静電潜像を現像して被転写体で
ある用紙（普通紙）上に転写する画像形成系と、用紙を
搬送しその上に転写された像を定着して排出する用紙搬
送系とがら構成されている。

複写光学系は、原稿２を照明するランプ３ａと第１ミラ
ー３ｂとが一体に構成された走査照明系３と、互に光軸
が直交する第２ミラー４ａと第３ミラー’４ｂとが一体
に構成された走査光学系４と、それぞれ複写機ｌの本体
に固設されたレンズ５と、第４ミラー６ａと第５ミラー
６ｂと第６ミラー６Ｃとで構成された固定光学系６とか
らなる。

画像形成系は、表面を負に帯電する感光体である○ＰＣ
で蔽われ露光により静電潜像が形成される○ＰＣドラム
８と、その○Ｐｃドラム８の周囲に時計方向にそれぞれ
配設されたスコロトロンチャージャ９．現像ユニット１
０．転写チャージャ１１、分離チャージャ１２．クリー
ニングユニット１３および除電ランプ１４とからなる。

用紙搬送系は、用紙１７を載置した給紙トレー１８と、
給紙ローラ１９．搬送路２０．　　レジストローラ対２
１．搬送ベルト２２．排紙ローラ２３からなる搬送機構
と、画像を用紙上に定着する定着ユニット２４と、定着
の終った用紙１７が排出される排紙トレー２５とから構
成される。

複写作業かスタートすると、○ＰＣドラム８が時計方向
に回転し、スコロトロンチャージャ９が放電開始し、ラ
ンプ３ａが点灯する。

ＯＰＣドラム８の表面の負に帯電した部分が露光位置８
ａに達すると、走査照明系３は○Ｐｃドラム８の周速度
と等速度で、走査光学系４はその１／２の速度でそれぞ
れ右方向に移動して原稿２の表面を走査し、レンズ５に
より○ＰＣドラム８上に原稿の像を露光して静電潜像が
形成された後、その静電潜像は現像ユニット１０により
トナーが付着されて可視のトナー像に変換される。

一方、給紙トレー１８上の用紙１７は、１枚たけ給紙ロ
ーラ１９により取り出され、搬送路２゜を通りレジスト
ローラ対２１に当接して一時停止し、次にレジストロー
ラ対２１によりトナー像と同期して送り出される。

用紙１７が○ＰＣドラム８上のトナー像に重なると、そ
れぞれコロトロンチャージャからなる転写チャージャ１
１．分離チャージャ１２により、トナー像は用紙１７上
に転写され、○ＰＣドラム８から分離された用紙１７は
トナー像を載置したまま搬送ベルト２２により定着ユニ
ット２４に搬送される。

定着ユニット２４によりトナー像が定着された用紙１７
は、排紙ローラ２３により排紙トレー２５上に排出され
る。

転写の終った○ＰＣドラム８上のそれぞれ僅かに残留し
たトナーはクリーニングユニット１３により回収され、
電荷は除電ランプ１４の照射により消滅して、次の帯電
に始まるサイクルに入る。

第１図は、この発明による帯電制御装置の一実施例を示
すブロック図である。

この帯電制御装置３０は、放電電極９ａ、グリッド９ｂ
、ケース９ｃからなるスコロトロンチャージャ９と、帯
電電流検出手段である抵抗３１と、それぞれ図示しない
比較演算器、Ａ／Ｄコンバータ、メモリ等を内蔵した比
較演算手段であるマイクロコンピュータ（以下ｒＣＰＵ
Ｊという）３２と、定電流高圧電源からなるコロナ電源
３３と、帯電電流制御手段であり可変電圧高圧電源から
なるグリッド電源３４とから構成されている。

ＣＰＵ３２は、また随時タイミング信号や制御信号を出
力して各部のシーケンス制御も行なっている。

コロナ電源３３．グリッド電源３４は、それぞれＤＣ２
４Ｖの図示しない駆動用電源からの直流電力を負の高圧
電力に変換して出力するＤＣ−ＤＣコンバータからなり
、ＣＰＵ３２からの制御信号に応じて、コロナ電源３３
は定電流高圧電力をスコロトロンチャージャ９の放電電
極９ａに、グリッド電源３４はＣＰＵ３２から入力する
補正量に応じた電圧の高圧電力をグリッド９ｂとケース
９ｃとにそれぞれ出力する。

抵抗３１は○ＰＣドラム８とアースとの間に設けられ、
コロナ放電によりスコロトロンチャージャ９とアースと
の間に○ＰＣドラム８とその表面のＯＰＣ７とを通じて
流れる帯電電流をアナログ電圧信号に変換してＣＰＵ３
２に出力する。

ＣＰＵ３２は、アナログ電圧信号として入力する帯電電
流値によってグリッド電圧を制御する補正量をグリッド
電源３４に出力するが、この制御は毎回性なう必要がな
く、例えばＯＰＣドラム８を新品交換してからのコピー
枚数を記録し、５００枚を越えた毎の次の電源オン時の
初期設定ルーチンの中で行なえばよい。

実行中のｏＰＣドラム８には、スコロトロンチャージャ
９だけでなく転写チャージャ１１９分離チャージャ１２
による電流が重畳して流れるから、グリッド電圧制御は
、ＯＰＣドラム８を回転し除電ランプ１４を点灯して、
他のチャージャ等を停止した状態で行なわれる。

第３図は、帯電電流（μＡ）を示す縦軸の右側はグリッ
ド電圧ＶＧ　（Ｖ）と帯電電流、左側は帯電電流と（Ｏ
ＰＣの）帯電電位ＳＶ　（Ｖ）との関係特性の一例をそ
れぞれ示す線図であり、斜線Ａは新品で所定の厚みのＯ
ＰＣ（Ａ）、斜線Ｂは相当使用して厚みが減少したＯＰ
Ｃ（Ｂ）をそれぞれ示している。

負のコロナ放電であるから、電流はアースからスコロト
ロンチャージャ９に向って流れ、検出された帯電電流も
各電圧、電位も負であるが、以下差や比較演算もあるの
で分り易いように、第３図ともども絶対値によって説明
する。

グリッド電圧制御は、下記のように行なわれる。

工場出荷調整時に、予め新品のＯＰＣ（Ａ）の帯電電位
Ｓｖが８００Ｖになるようにグリッド電圧ＶＧを設定し
て、それをＶａ（例えば８００Ｖ）とし、その時の帯電
電流をＡＯ（例えば６０μＡ）とする。

つぎに、グリッド電圧ＶＣをＶａより低い電圧ｖｂ（例
えば５００Ｖ）に設定して、その時の帯電電流をＢＯ（
例えば４０μＡ）とする。

その電流差（ＡＯ−ＢＯ）を計算してＤｏ　（２０μＡ
）とし、この値Ｄｏをそれ以降の基準値として、電圧Ｖ
ａ、Ｖｂと共に不揮発性メモリに記憶して置く。

ユーサ側に設置されてからのグリッド電圧制御は、先ず
グリッド電圧ＶＧをＶａ、Ｖ））に設定した時の帯電電
流Ａｌ、Ｂｌを検出してその差Ｄ１を演算し、その演算
値Ｄ〕と記憶されている基７舊値Ｄｏとを比較する。

０ＰＣ７の厚みが変っていなければその静電容量Ｃも変
らないから、Ｄｌ＝ＤＯまたはＤＩ−ＤＯである。

Ｄｉ）Ｄｏであれば、ＯＰＣの厚みｄが減少したと判定
出来るが、二の場合その減少量は問題ではなく、ＳＶＩ
に下っている帯電電位ＳＶを当初のＳＶＯに戻すことか
目的であるから、Ｉ　ｃ＝Ａ　１　＋（Ｄ　Ｉ−Ｄｏ） を演算して、帯電電流を検出しなからＩｃになるように
グリッド電圧ＶＧを制御し、その時の電圧Ｖｃを記憶し
て、それ以降のグリッド電圧ＶＧをＶｃに設定する。

すなわち、第３図に示した例では、当初の帯電電位ＳＶ
が５Ｖ１＝８００■になるようなＶａ＝８００■とそれ
より低いＶｂ＝５００Ｖが設定され、その時の帯電電流
かそれぞれｌ＼０−６０μＡ。

Ｂ○＝４０７１Ａであったから、基準値ＤＯ＝２０μＡ
に設定されていた。

使用中厚みが減ったＯＰＣ（Ｂ）によるグリッド電圧制
御時に、グリッド電圧ＶＧをそれぞれ〜。

ａ、Ｖｂに設定した時の帯電電流はそれぞれＡ１＝７５
μＡ、Ｂｌ−＝５０μＡと検出されたから、Ｄ１＝ＡＩ
−８１＝２５μＡとなって基準値り。

（２０μＡ）より大きくなった。

したがって、帯電電流がＩ　ｃ＝ＡＩ＋　（Ｄｌ　−Ｄ
Ｏ）＝７５μＡ　＋５μＡ＝８０／、ＬＡになるように
グリッド電圧ＶＧを制御してＶＣ＝８６０Ｖが得られ、
以降のグリッド電圧ＶＧは８６０Ｖに設定される。

グリッド電圧ＶＧを８００Ｖ　（Ｖａ）に設定し、帯電
電流が７５μＡ（ＡＩ）流れた時の帯電電位Ｓｖは、　
（測定器を使用出来る出荷調整時以外は検出し得ないが
）ＳＶ１＃７４０Ｖ程度に低下していた。

そこで、帯電電流が８０μＡ（Ｉｃ）流れるように、グ
リッド電圧ＶＧを８６０Ｖ　（Ｖｃ）に制御することに
より、０ＰＣ７の厚みｄが減少しでいるにも拘らず、帯
電電位ＳＶを８００Ｖ　（ＳＶＯ）に復帰させることが
出来た。

以上説明したように、帯電電流を検出し、比較演算を行
なって得た補正量に応じてスコロトロンチャージャのグ
リッド電圧を制御することにより、ＯＰＣの厚みの減少
による帯電電位の低下を防止するから、その結果グリッ
ド電圧が高くなり過ぎるか、ＯＰＣの厚みが減少し過ぎ
て画像ムラが生じるまで、○ＰＣドラムの有効使用寿命
を延ばすことが出来る。

また、グリッド電圧を制御することにより帯電電流が増
加しても、放電電極のコロナ電源が定電流であり、ケー
スの電位をグリッド電圧と等しくとったことを相俟って
コロナ放電電流は増加しないから、発生するオゾン量は
変化せず、したがってオゾン臭の不快感や作業者の健康
上の問題を防止出来ると共に、過度のオゾンが０２０表
面に吸着し、その吸湿作用による像流れ現象の発生も防
止出来る。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明による帯電制御装置は、
感光体の厚みが変化しても帯電電位を一定に保つことが
出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明による帯電制御装置の一実施例を示す
ブロック図、 第２図は同じくその複写機の機構の一例を示す概略断面
図、 第３図は同じくそのグリッド電圧、帯電電流、帯電電位
の特性の一例を示す線図、 第４図は従来の帯電制御装置による使用枚数と帯電電位
の変化特性の一例を示す線図、 第５図は定電流制御の帯電による感光体厚みと帯電電位
との関係の一例を示す線図である。 １・・・複写機（画像形成装置） ７・・・ＯＰＣ（有機半導体、負に帯電する感光体）８
・・・ＯＰＣドラム　９・・・スコロトロンチャージャ
９ａ・・・放電電極　　９ｂ・・・グリッド３０・・帯
電制御装置 ３１・・・抵抗（帯電電流検出手段） ３２・・ＣＰＵ　（マイクロコンピュータ、比較演算手
段） ３３・・・コロナ電源 ３４・・・グリッド電源（帯電電流制御手段）出願人　
株式会社　リ　　コ　　− 代理人　弁理士　犬　澤　　敬。 第１図 第２図　　　　　、

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　負に帯電した感光体を露光して得られた静電潜像を
   現像により顕像化し、その顕像化された像を被転写体上
   に転写することにより画像を形成する画像形成装置の帯
   電制御装置において、 前記感光体を負に帯電させるスコロトロンチヤージヤと
   、 そのスコロトロンチヤージヤにより前記感光体に流れる
   帯電電流を検出する帯電電流検出手段と、その帯電電流
   検出手段により検出された帯電電流の対電圧変分値を予
   め設定したその基準値と比較して補正量を演算する比較
   演算手段と、 その比較演算手段が演算した補正量に応じて、前記スコ
   ロトロンチヤージヤのグリッド電圧を変えることにより
   、前記帯電電流を制御する帯電電流制御手段とを設け、 前記感光体の帯電電位を一定に保つようにしたことを特
   徴とする画像形成装置の帯電制御装置。