JPH08185016A - 表面電位制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、感光ドラムの表面を帯電器により
目標表面電位に制御する方法に関し、帯電器の汚れや、
温湿度等の環境条件による帯電電位の変動をリアルタイ
ムに補正可能な表面電位制御方法の提供を目的とする。 【構成】 感光ドラムの表面に帯電器により一様帯電を
行う制御方法において、帯電器のグリッド電圧に初期グ
リッド電圧Vgn を印加して対応する感光ドラムの表面電
位Vsn を表面電位検出器により検出し、目標電位と表面
電位の差に補正係数Ｋを乗じた電位を初期グリッド電圧
に加算して制御する。補正係数Ｋは、感光ドラムの起動
時ごとに帯電器によって順次印加された第１と第２のグ
リッド電圧Vg₁,Vg₂ の夫々に対応する表面電位Vs₁,Vs₂
から(Vg₁-Vg₂）／(Vs₁-Vs₂）の計算式により求める。こ
の制御を印刷中以外の感光ドラム回転時にも実施するこ
とによりさらに精度の高い目標表面電位が維持可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、誘電体又は感光体の表
面を帯電器により一定の表面電位に制御する方法にかか
り、特に表面電位を目標の表面電位の許容範囲内に設定
するまでの時間を、より短時間で安定させる制御方法に
関する。

【０００２】近年の印刷装置、例えば電子写真方式複写
機においては感光ドラム等の誘電体（以下、総称的に
「感光ドラム」と記す。）の表面に帯電器によって一様
帯電を行い、これに画像を露光して潜像を形成し、次に
トナーによる現像、記録紙への転写、定着の工程によっ
て複写物が作成されるが、より高い印字品質が要求され
ている。このため感光ドラムの表面電位を一定に保つ方
式が提供されているが、目標の表面電位に制御するのに
時間がかかるため、印刷待ち時間が長くなったり、目標
電位に設定しても時間の経過と共に目標電位との誤差が
大きく変動して印字品質を劣化させる傾向にあり、これ
らの欠点を改善する技術開発が望まれている。

【０００３】

【従来の技術】図７は、従来の表面電位安定方法を説明
するためのブロック図である。なお、構成、動作の説明
を理解し易くするために全図を通じて同一部分には同一
符号を付してその重複説明を省略する。

【０００４】同図において、１は誘電体からなる感光ド
ラムを示し、印刷時やウオーミングアップの際には矢印
Ｄ方向に回転駆動される。２は感光ドラム１の表面に一
様帯電を行うグリッド電極を有する帯電器、３は原稿０
の画像を感光ドラム１の記録面に露光して潜像を形成す
る露光部を示す。

【０００５】４は潜像をトナーで可視像化する現像器、
５は可視像を記録用紙Ｐ上に転写する転写器であって、
トナーと逆極性の電荷を記録用紙Ｐの背面に与える帯電
器が利用される。あるいは、図示しない誘電体からなる
ドラムの表面に所要の電荷を印加、消去自在な機能を有
する転写ドラムを利用して記録用紙Ｐを感光ドラム１と
の間にはさみ、感光ドラムと従動回転しながら記録用紙
Ｐの背面に、感光ドラム１と逆極性の所要の電荷を与え
る場合もある。

【０００６】６は感光ドラム１の表面残留電位を除電す
るイレーズランプ、７は除電後の感光体ドラム１の表面
の残留トナーをクリーニングするクリーナ、８は記録用
紙Ｐに転写されたトナー像を定着する定着器、９は表面
電位検出器、10はA/D コンバータ、11はコントローラ、
12はＣＰＵ、13はD/A コンバータ、14はグリッド電圧供
給電源を示す。

【０００７】クリーナ７でクリーニングされた感光ドラ
ム１の表面は、１回転分（１印刷工程分）の複写工程を
終わり、再度使用可能な初期状態に戻される。ところ
で、帯電器２による感光ドラム１の表面の一様帯電電位
は、帯電器２の温度湿度等の環境条件に対応するコロナ
放電特性、帯電器２のコロナワイヤの汚れ、感光ドラム
１及びイレーズランプ６の劣化等の原因により変動する
ため、複写品質に悪影響を及ぼす。

【０００８】従って、従来の表面電位制御方式において
は、感光ドラム１の表面電位を検知する表面電位検出器
９により検出した表面電位をA/D コンバータ10にてデジ
タル信号に変換し、そのデジタル信号をコントローラ11
を介してＣＰＵ12にて分析した結果に応じて目標表面電
位に対する過不足を判定し、予め定めたグリッド電圧の
補正量を加算した値をD/A コンバータ13を通してアナロ
グ信号化し、グリッド電圧供給電源14を介して帯電器２
のグリッド端子に印加する。

【０００９】この過程において、グリッド電圧を少しづ
つ階段状に印加していき、感光ドラム１の表面電位が目
標表面電位になる様に検出結果に基づいて前工程の帯電
器２のグリッド電圧にフィードバック制御していた。従
って、目標表面電位に到達するために数十回グリッド電
圧を可変する必要があり、目標表面電位の設定に時間が
かかっていた。また、そのフィードバック制御に時間が
かかるため、電源投入時のイニシャル動作時しか表面電
位制御を行っておらず、連続印刷中の温度等の環境変化
による表面電位の補正は行っていなかった。

【００１０】そこで、クリーニング工程後、即ち、一様
帯電工程前の初期状態の感光ドラム１の表面電位を検出
する表面電位検出器９’をクリーナ７と帯電器２との間
に破線で図示するように配置替えし、この検出表面電位
値を後述するような予め設定された制御関数に代入し、
その算出結果により帯電器２のグリッド電圧を制御して
均一な所定の一様帯電電位を得る方法により、表面電位
制御の敏速化を図ろうとする手段が特開昭57-11360号公
報に開示されている。

【００１１】その動作は、表面電位検出器９’の検出値
をA/D コンバータ10によりデジタル化した上で、制御関
数及びプログラムを含むメモリーと処理回路を有するコ
ントローラ11に入力し、ＣＰＵ12の管理のもとで計算処
理を行って帯電器２の所要グリッド電圧を算出し、この
算出値をD/A コンバータ13を介してグリッド電圧供給電
源14に入力し、これにより所定の一様帯電電位を得る。

【００１２】一般に一様帯電後の表面電位Vsは、一様帯
電前の表面電位Vso と、帯電器２の諸定数、及び帯電時
間、更にこれらを指数とする関数（ｅ）を含む複雑な式
で表されるが、帯電器２の諸定数を実験的に求め、一様
帯電前の表面電位Vso 及びグリッド電圧Vgをパラメータ
として上記式に代入して算出した結果から、上記の制御
関数として、グリッド電圧Vgを表す式を次のような１次
関数で近似し得ることが見い出された。

【００１３】

【数１】

【００１４】但しＡ，Ｂ，Ｃは定数とする。図８は従来
の制御関数の一例を誘導するのに用いた線図を示す。こ
の線図は、一様帯電電位Vsをパラメータとして一様帯電
前の表面電位Vso(横軸）とグリッド電圧Vg（縦軸）との
関係を理論的に求めた結果を示している。また、一様帯
電電位Vs＝550Vの場合の表面電位Vso とグリッド電圧Vg
とを実験的に求めた結果を点線で示す。

【００１５】但し、帯電器２のコロナ電圧を6.5 kV、感
光体１の表面の静電容量を20×10^-6F/m²、帯電時間を0.
2secとしたものであり、理論値と実験値がよく一致して
いると、正当性を立証している。このような一次関数か
ら得たグリッド電圧Vgを印加することにより１回の設定
で目標の表面電位が得られる筈である。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ような制御方法によれば、目標表面電位到達までに時間
がかかる欠点は解消されるが、目標表面電位に対する誤
差が環境条件により大きく変動する欠点がある。

【００１７】その理由は、上記制御関数式におけるＡ，
Ｂ，Ｃは実験的に求めた定数であり、一様帯電電位Vsを
目標帯電電位に選ぶ場合は一定値であり、Vso は一様帯
電前の表面電位、即ちイレーズランプにより除電後の、
ほぼ零電位に近い表面電位である。

【００１８】このVso 値が温湿度等の環境条件による変
動分を含んでいるものとしても、帯電器２そのものの温
湿度等の環境条件に対応するコロナ放電特性、帯電器２
のコロナワイヤの汚れ、感光ドラム１及びイレーズラン
プ６の性能劣化等により変動する筈の経時劣化要素を補
正する値が制御関数式に含まれておらず、従って、実際
には時間の経過と共に経時劣化要素の影響で目標の一様
帯電電位との誤差が当然発生し、許容範囲を超過する場
合ができる。

【００１９】本発明は上記従来の欠点に鑑みてなされた
もので、帯電器の汚れや、温湿度等の環境条件による帯
電電位の変動を目標の一様帯電電位の範囲内にリアルタ
イムに補正可能な表面電位安定方法の提供を目的とす
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明は図１に示すよう
に、グリッド電極を有する帯電器２によって感光ドラム
１の表面に一様帯電した表面電位を帯電器２と露光部３
の露光点との間に設けた表面電位検出器９により検出し
て、該表面電位を目標電位Vst に近づける表面電位制御
方法において、前記帯電器２のグリッド電極に初期グリ
ッド電圧Vgn を印加して対応する表面電位Vsn を検出
し、前記目標電位Vst と前記表面電位Vsnの差に補正係
数Ｋを乗じた電位を前記初期グリッド電圧Vgn に加算し
て前記帯電器のグリッドに印加制御することを特徴とす
る。

【００２１】前記補正係数Ｋは、感光ドラム１の起動時
ごとに前記帯電器２によって順次印加された第１と第２
のグリッド電圧Vg₁,Vg₂ のそれぞれに対応する表面電位
Vs₁,Vs₂ から、（Vg₁-Vg₂)／(Vs₁-Vs₂）の計算式を演算
して決定する。

【００２２】前記表面電位制御方法を、印刷中だけでな
く、印刷中以外の電源投入時と印刷起動時との感光ドラ
ム１の回転時、および感光ドラム１や帯電器２の交換後
のウォーミングアップ時にも行うように構成する。

【００２３】

【作用】図１において、ＭＰＵ15はD/A コンバータ13を
介してグリッド電圧供給電源14により予め定めた初期グ
リッド電圧Vgn を帯電器2 に印加し、これに対応する表
面電位Vsn を表面電位検出器９により検出し、目標電位
Vst と前記表面電位Vsnとの差(Vst−Vsn)に対し予め定
めた補正係数Ｋを乗算した値を前記初期グリッド電圧Vg
n に補正加算して制御することにより表面電位を前記目
標電位に近づけるようにする。

【００２４】前記補正係数Ｋは、感光ドラム起動時ごと
に、前記帯電器に予め定めた第１と第２のグリッド電圧
Vg₁,Vg₂ を順次印加し、これに対応する表面電位Vs₁,Vs
₂ を検出し、Ｋ＝（Vg₁-Vg₂)／(Vs₁-Vs₂）の計算式から
補正係数Ｋを求めて更新記憶し、この値を上述の制御方
法に用いることにより、環境条件や帯電器の劣化条件の
変化に対応して補正誤差がより小さくなる効果が得られ
る。

【００２５】また、上述の制御方法を、印刷中以外の感
光ドラム回転中（電源投入時、印刷起動時、あるいは感
光ドラムや帯電器の交換後のウォーミングアップ時）に
も行うことにより、更新された初期グリッド電圧の精度
が高くなり、次の印刷時にリアルタイムに目標電位に制
御可能となる。

【００２６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて具体
的に説明する。図１は本発明の表面電位方法を説明する
ためのブロック図である。この図が従来の図７と異なる
点は、クリーナ７と帯電器２との間に設けた表面電位検
出器９’は使用せず、帯電器２と露光部３の照射位置と
の間に設けたものを利用する点と、コントローラ11に代
わりＭＰＵ（マイクロプロセッサ・ユニット）15を、Ｃ
ＰＵ12に代わり記憶部16を設けた点にある。

【００２７】表面電位検出器９の配置場所を、帯電器２
と露光部３の照射位置との間に設けることにより、印刷
起動時のグリッド電圧供給時に表面電位検出器９によっ
て直ちに対応する表面電位を検出することができる。

【００２８】図２は、本発明の表面電位とグリッド電圧
の関係を示す線図であって、横軸にグリッド電圧、縦軸
に表面電位を取っている。いま帯電器２にグリッド電圧
Vg₁を印加した時の表面電位をVs₁ とし、グリッド電圧V
g₂ を印加した時の表面電位をVs₂ とすると、グリッド
電圧Vg₁,Vg₂ に対応する表面電位Vs₁,Vs₂ の関係は、図
示するように一次関数になっており、グリッド電圧可変
時の表面電位の変化の割合Ｋは、

【００２９】

【数２】

【００３０】に示す計算式から求めることができる。例
えばグリッド電圧800Vの時の表面電位が600V、グリッド
電圧400Vの時の表面電位が350Vで検出された場合、Ｋ＝
(800-400）／(600-350）＝1.6 と求めることができ、こ
のＫの値を補正係数と呼称する。これを記憶部16に格納
して表面電位の制御に利用する。

【００３１】グリッド電圧Vg₁ を帯電器に印加した結果
得られる表面電位Vs₁ は、その印加時点における時間の
経過や環境変化、部品の劣化進捗度等の変動要素を含む
条件に対応して得られた値であり、グリッド電圧Vg₂ の
印加に対する表面電位をVs₂も同様に変動要素を含む値
であり、２種類のグリッド電圧に対応する表面電位のデ
ータから求めた補正係数Ｋは、その計測時点における変
動条件を含む値となっている。

【００３２】以上の表面電位制御方法は、表面がセレン
及びセレン合金、酸化亜鉛、硫化カドミニウム、アモル
ファスシリコン等からなる感光体のドラムについて述べ
たが、転写器５を転写ドラムで構成する場合には、帯電
樹脂、樹脂フイルム、導電ゴム等からなる誘電体を表層
に有する転写ドラムが用いられ、この誘電体の転写ドラ
ムの表面を一様帯電する場合にも前述の表面電位制御方
法が利用できる。

【００３３】図３は本発明の第１の表面電位制御方法を
示すフローチャートであって、以下図１、図２を参照し
ながら図３の動作説明を行う。図３の場合は図１の構成
において、予め図２のデータを計測して補正係数Ｋの値
を決定し、これを記憶部に固定値として格納したものを
利用する方式を示す。

【００３４】図示しない外部からのスタート命令をＭＰ
Ｕ15が受けると、ステップ１（以下単にS1の如く略称記
載する）で感光ドラム１を起動する。これにより感光ド
ラム１は回転を開始する。S2でシーケンス終了か？の判
断を行い、終了ならばS3にてシーケンスの終了処理を行
う。

【００３５】終了でなければS4にて、ＭＰＵ15はD/A コ
ンバータ13とグリッド電圧供給電源14を介して記憶部16
に予め格納している初期グリッド電圧Vgn を帯電器２に
印加する。S5で初期グリッド電圧Vgn に対応する表面電
位Vsn を表面電位検出器９により検出し、A/D コンバー
タ10を介してＭＰＵ15に入力する。

【００３６】S6ではＭＰＵ15に備えたプログラムにより
表面電位Vsn の値が予め定められた目標電位の許容範囲
内にあるか、どうかを判定する。例えば目標電位Vst に
対する許容誤差を±αとすれば、(Vst−α）＜Vsn ＜(V
st＋α）を満足しない場合はS7に移行し、満足する場合
はS8に移行する。

【００３７】S7ではＭＰＵ15は、

【００３８】

【数３】

【００３９】に示す計算式を演算して得た値を更新初期
グリッド電圧として記憶部16に格納し、S2に戻る。満足
してS8に移行した場合は、ドラム１回転分の印刷シーケ
ンス（露光・現像・転写・除電・クリーニングの各工
程）を実行して終わればS2に戻る。

【００４０】この方法は、従来の感光ドラムの一様帯電
前の表面電位を検出して、その検出電位に基づいて制御
する方法よりも制御結果において目標電位に対する誤差
が少ない。

【００４１】その理由は前述のように補正係数Ｋは、印
加時点における時間の経過や環境変化、部品の劣化進捗
度等の変動要素を含む条件に対応して得られた値だから
である。これによりグリッド電圧の制御回数は、数回で
目標の表面電位範囲内に収斂させることができるから、
印刷は最初の一枚目からリアルタイムに補正可能となる
効果がある。

【００４２】図４は本発明の第２の表面電位制御方法を
示すフローチャートであって、以下図１、図２を参照し
ながら図４の動作説明を行う。図４の場合は図１の構成
において、感光ドラム１の起動時ごとに毎回補正係数Ｋ
を更新する方式を利用した表面電位制御方法を示す。

【００４３】図示しない外部からのスタート命令をＭＰ
Ｕ15が受けると、S1で感光ドラム１を起動し、感光ドラ
ム１は回転を開始する。S2’でＭＰＵ15はD/A コンバー
タ13とクリッド電圧供給電源14を介して記憶部16に予め
格納している補正係数更新用の第１グリッド電圧Vg₁ を
帯電器２に印加する。

【００４４】S3’で第１グリッド電圧Vg₁ に対応する表
面電位Vs₁ を表面電位検出器９により検出し、A/D コン
バータ10を介してＭＰＵ15に入力する。同様の手段によ
りS4’で補正係数更新用の第２グリッド電圧Vg₂ を帯電
器２に印加し、S5’で第２グリッド電圧Vg₂ に対応する
表面電位Vs₂ を表面電位検出器９により検出し、A/Dコ
ンバータ10を介してＭＰＵ15に入力する。

【００４５】S6’でＭＰＵ15に備えたプログラムにより
Ｋ＝（Vg₁-Vg₂)／(Vs₁-Vs₂）を演算して求めたＫ値を記
憶部16に更新入力する。続くS7’、S8’およびS9〜S13
のシーケンスは、図３で説明したS2〜S8のシーケンスと
同じであり、説明を省略するが、この方法は感光ドラム
１の起動時ごとに毎回補正係数Ｋを更新するため、温湿
度等の環境条件変化に対応した補正係数を利用可能とな
り、感光ドラム１の表面電位を目標電位近傍に高精度で
維持できる効果がある。

【００４６】図５は本発明の第３の表面電位制御方法を
示すフローチャートであって、以下図１を参照しながら
図５の動作説明を行う。図５の場合は図１の構成におい
て、図３で説明したS6で表面電位の設定を行った後に、
印刷中以外の感光ドラム回転中（電源投入時、印刷起動
時、あるいは感光ドラムや帯電器の交換後のウォーミン
グアップ時）にも表面電位の制御を行う方法を示したも
のである。

【００４７】即ち、図３におけるフローチャートのS6で
表面電位Vsn が目標許容範囲内にある場合に、図５では
S8-1に移行し、次の工程が印刷か、又は印刷以外の回転
（例えば電源投入時や印刷起動時の感光ドラム回転動
作、あるいは感光ドラム又は帯電器交換後のウォーミン
グアップ動作等）かの判定を行い、印刷ならばS8-2に移
行し、感光ドラム１の１回転分の印刷を実行し終われば
S2に戻る。

【００４８】印刷以外の回転動作の判定時にはS2に戻
り、図３の場合と同様の手段で、感光ドラム１の１回転
ごとに表面電位を毎回補正して目標電位に維持する動作
を繰り返す。これにより次に印刷指示がきた場合には、
リアルタイムに目標電位に近づけることができる効果が
ある。

【００４９】図６は本発明の第４の表面電位制御方法を
示すフローチャートであって、以下図１、図２を参照し
ながら図６の動作説明を行う。図６の場合は、図４に示
した感光ドラム１の起動時ごとに毎回補正係数Ｋを更新
する方式を利用すると共に、図５で説明した非印刷時に
も表面電位を目標値に制御を続ける方法を組み合わせた
表面電位制御方法である。

【００５０】S11 で表面電位Vsn が目標許容範囲内にあ
る場合に、S13-1 〜S13-2 を経由するシーケンスは図５
で説明したS8-1〜S8-2のシーケンスと同じで、各部のス
テップの動作説明は重複するため、省略するが、この方
法は感光ドラム１の起動時ごとに毎回補正係数Ｋを更新
すると共に、感光ドラム１の非印刷時にも感光ドラム１
の回転中は表面電位を目標値に制御するため、次の印刷
時の立ち上がりが極めて正確、かつリアルタイムに実行
可能となる効果がある。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の表面電位
制御方法によれば、グリッド電圧の可変、数回で目標の
表面電位範囲内に収斂させることができ、また、補正係
数を毎回求めることができるため、感光ドラム，帯電器
の劣化およびバラツキを吸収できる。従ってリアルタイ
ムに安定した表面電位が得られ、印刷時間に影響を与え
ることなく印字品質向上に寄与する効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の表面電位制御方法を説明するための
ブロック図、

【図２】 本発明の表面電位とグリッド電圧の関係を示
す線図、

【図３】 本発明の第１の表面電位制御方法を示すフロ
ーチャート、

【図４】 本発明の第２の表面電位制御方法を示すフロ
ーチャート、

【図５】 本発明の第３の表面電位制御方法を示すフロ
ーチャート、

【図６】 本発明の第４の表面電位制御方法を示すフロ
ーチャート、

【図７】 従来の表面電位安定方法を説明するためのブ
ロック図、

【図８】 従来の制御関数の一例を誘導するのに用いた
線図、

【符号の説明】

１ 感光ドラム ２ 帯電器 ３ 露光部 ９ 表面電位検出器 10 A/D コンバータ 13 D/A コンバータ 14 グリッド電圧供給電源 15 ＭＰＵ 16 記憶部

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体の表面に帯電器により一様帯電を
   行う制御方法において、 帯電器に初期電圧Vgn を印加して対応する誘電体の表面
   電位Vsn を表面電位検出器にて検出し、目標電位Vst と
   前記表面電位Vsn の差に補正係数Ｋを乗じた電位を前記
   初期電圧Vgn に加算した電位を前記帯電器に印加するこ
   とを特徴とする表面電位制御方法。
2. 【請求項２】 前記補正係数Ｋが、前記誘電体の起動時
   ごとに前記帯電器によって順次印加された第１と第２の
   電圧Vg₁,Vg₂ のそれぞれに対応する表面電位Vs₁,Vs₂ か
   ら、（Vg₁-Vg₂)／(Vs₁-Vs₂）で表される請求項１記載の
   表面電位制御方法。
3. 【請求項３】 前記表面電位制御方法を、印刷中だけで
   なく、印刷中以外の電源投入時や印刷起動時の誘電体の
   回転時、および誘電体や帯電器の交換後のウォーミング
   アップの際の回転時にも行う請求項１記載の表面電位制
   御方法。