(57)【要約】【課題】ツェナーダイオードの温度変化によるツェナー電圧の変化に起因するグリッド電極の電位の変動を抑制することのできる帯電装置及び画像形成装置を提供すること。【解決手段】帯電装置２１は，コロナ電極２１２にコロナ放電を生じさせる高電圧を電流を一定に維持しつつ供給する定電流電源装置２１１と，グリッド電極２１３の電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持するために該グリッド電極２１３に逆極性で接続され，前記目標グリッド電圧以下のツェナー電圧を有するツェナーダイオード２１４と，ツェナーダイオード２１４に並列接続され，定電流電源装置２１１からコロナ電極２１３に高電圧が供給されているときの電圧降下がツェナーダイオード２１４のツェナー電圧と同一になる抵抗値を有する可変抵抗２１６とを備えている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
静電潜像を担持する静電潜像担持体の表面を所定電圧に帯電させるコロナ電極及びグリッド電極を有するスコロトロン方式の帯電装置であって，
前記コロナ電極にコロナ放電を生じさせる高電圧を電流を一定に維持しつつ供給する定電流電源装置と，
前記グリッド電極の電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持するために該グリッド電極に逆極性で接続され，前記目標グリッド電圧以下のツェナー電圧を有するツェナーダイオードと，
前記ツェナーダイオードに並列接続され，前記定電流電源装置から前記コロナ電極に高電圧が供給されているときの電圧降下が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧と同一になる抵抗値を有する第１の抵抗素子と，
を備えてなることを特徴とする帯電装置。
【請求項２】
前記ツェナーダイオードが，前記目標グリッド電圧よりも小さいツェナー電圧を有するものであり，
前記ツェナーダイオードに直列接続され，前記定電流電源装置から前記コロナ電極に高電圧が供給されているときの電圧降下と前記ツェナーダイオードのツェナー電圧との和が前記目標グリッド電圧となる抵抗値を有する第２の抵抗素子を更に備えてなる請求項１に記載の帯電装置。
【請求項３】
前記第１の抵抗素子及び／又は前記第２の抵抗素子が可変抵抗素子である請求項１又は２のいずれかに記載の帯電装置。
【請求項４】
少なくとも前記第１の抵抗素子が可変抵抗素子であって，
前記ツェナーダイオードの両端の電圧を検出する電圧検出手段と，前記定電流電源装置から前記コロナ電極に高電圧を供給させつつ，前記電圧検出手段による検出電圧が変動しなくなるまで前記第１の抵抗素子の抵抗値を徐々に小さく設定する抵抗値設定手段とを更に備えてなる請求項３に記載の帯電装置。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の帯電装置を備えてなる画像形成装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，画像形成装置に設けられる静電潜像を担持する静電潜像担持体の表面を所定電圧に帯電させるコロナ電極及びグリッド電極を有するスコロトロン方式の帯電装置に関し，特に，そのグリッド電極の電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持する技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
複写機，プリンタ装置，ファクシミリ装置，複合機などの電子写真方式の画像形成装置は，静電潜像を担持する感光体ドラム（静電潜像担持体）の表面を所定電圧に帯電させる帯電装置を備えている。具体的に，前記帯電装置として，感光体ドラムとの間でコロナ放電を生じさせる放電ワイヤ（コロナ電極）と，その放電ワイヤのコロナ放電による感光体ドラムの帯電電位を一定値に収束させるグリッドワイヤ（グリッド電極）とを備えるスコロトロン方式の帯電装置がある（例えば，特許文献１参照）。
このスコロトロン方式の帯電装置では，感光体ドラムの帯電電位を一定に維持するために，グリッドワイヤの電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持することが重要である。
例えば，特許文献１（図１参照）では，グリッドワイヤに接続された可変抵抗素子によってグリッドワイヤの電位を目標グリッド電圧に調整し得る構成が開示されている。また，前記特許文献１では，グリッドワイヤの電位が高くなり過ぎないように保護することを目的として，前記可変抵抗素子に，目標グリッド電圧よりも高く設定されたツェナーダイオード（バリスタ）を並列接続する構成が開示されている。
【０００３】
さらに，特許文献１（図１０参照）に示されているように，グリッドワイヤに逆極性で接続されたツェナーダイオード（バリスタ）によって，グリッドワイヤの電位を目標グリッド電圧に維持する構成も従来から知られている。
但し，このような構成では，ツェナーダイオードのツェナー電圧の個体差により，該ツェナー電圧によって調整されるグリッドワイヤの電位と目標グリッド電圧との間に誤差が生じる場合がある。そこで，ツェナーダイオードに抵抗を直列接続することによって，グリッドワイヤの電位を目標グリッド電圧誤差に補正するように構成することが考えられる。具体的には，ツェナー電圧が目標グリッド電圧よりも若干低いツェナーダイオードと，そのツェナーダイオードにおけるツェナー電圧と目標グリッド電圧との実際の誤差を補正することのできる抵抗値を有する抵抗とを直列接続すればよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１１−２４３７１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら，ツェナーダイオードは，温度によってツェナー電圧が大きく変動するという特性を有している。そのため，前述したようにグリッドワイヤに逆極性で接続されたツェナーダイオードによってグリッドワイヤの電位を目標グリッド電圧に維持する構成では，温度変化によるツェナーダイオードのツェナー電圧の変化に伴ってグリッドワイヤの電位が大きく変動し，目標グリッド電圧を維持することができないという問題点があった。
従って，本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり，その目的とするところは，グリッド電極に逆極性で接続されたツェナーダイオードによってグリッド電極の電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持する構成において，該ツェナーダイオードの温度変化によるツェナー電圧の変化に起因するグリッド電極の電位の変動を抑制することのできる帯電装置及び画像形成装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために本発明は，静電潜像を担持する静電潜像担持体の表面を所定電圧に帯電させるコロナ電極及びグリッド電極を有するスコロトロン方式の帯電装置に適用されるものであって，前記コロナ電極にコロナ放電を生じさせる高電圧を電流を一定に維持しつつ供給する定電流電源装置と，前記グリッド電極の電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持するために該グリッド電極に逆極性で接続され，前記目標グリッド電圧以下のツェナー電圧を有するツェナーダイオードと，前記ツェナーダイオードに並列接続され，前記定電流電源装置から前記コロナ電極に高電圧が供給されているときの電圧降下が前記ツェナーダイオードのツェナー電圧と同一になる抵抗値を有する第１の抵抗素子とを備えてなることを特徴とする帯電装置として構成される。
本発明によれば，仮に温度変化によって前記ツェナーダイオードの前記ツェナー電圧が大きく変動しても，該ツェナーダイオードに並列接続された前記第１の抵抗素子は温度変化による抵抗値の変動が小さいため，該第１の抵抗素子によって前記グリッド電極の電位の変動を抑制することができる。また，仮に前記定電流電源装置から前記第１の抵抗素子に供給される電流値に変化が生じた場合には，該第１の抵抗素子に印加される電圧が大きく変動することになるが，該第１の抵抗素子に並列接続された前記ツェナーダイオードのツェナー電圧は電流値による変動が小さいため，該ツェナーダイオードによって前記グリッド電極の電位の変動を抑制することができる。従って，温度変化や供給電流の変化が生じても，前記グリッド電極の電位を前記目標グリッド電圧に維持することができ，当該帯電装置を備える画像形成装置において所望の画像形成性能を安定して得ることができる。
【０００７】
ところで，前記ツェナーダイオードは，その個体差によってツェナー電圧に多少のバラツキが生じる。そこで，前記ツェナーダイオードを，前記目標グリッド電圧よりも小さいツェナー電圧を有するものとし，前記ツェナーダイオードに直列接続され，前記定電流電源装置から前記コロナ電極に高電圧が供給されているときの電圧降下と前記ツェナーダイオードのツェナー電圧との和が前記目標グリッド電圧となる抵抗値を有する第２の抵抗素子を更に備える構成が望ましい。これにより，前記ツェナーダイオードのツェナー電圧の個体差を前記第２の抵抗素子で補正することができ，前記グリッド電極の電位を前記目標グリッド電圧に高い精度で調整することができる。
また，前記第１の抵抗素子や前記第２の抵抗素子が可変抵抗素子であることが望ましい。これにより，前記帯電装置の製造後などにも前記第１の抵抗素子や前記第２の抵抗素子の抵抗値を適宜変更することができる。
さらに，少なくとも前記第１の抵抗素子が可変抵抗素子である場合には，前記ツェナーダイオードの両端の電圧を検出する電圧検出手段と，前記定電流電源装置から前記コロナ電極に高電圧を供給させつつ，前記電圧検出手段による検出電圧が変動しなくなるまで前記第１の抵抗素子の抵抗値を徐々に小さく設定する抵抗値設定手段とを更に備えてなることが望ましい。これにより，個々の前記帯電装置における前記第１の抵抗素子の抵抗値を容易に設定することが可能である。
なお，本発明は，前記帯電装置を備えてなる画像形成装置の発明として捉えることも可能である。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば，グリッド電極に逆極性で接続されたツェナーダイオードによってグリッド電極の電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持する構成において，該ツェナーダイオードの温度変化によるツェナー電圧の変化に起因するグリッド電極の電位の変動を抑制することのできる帯電装置及び画像形成装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施の形態に係る画像形成装置の要部を示す図。
【図２】本発明の実施の形態に係る帯電装置の概略構成を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下添付図面を参照しながら，本発明の実施の形態について説明し，本発明の理解に供する。尚，以下の実施の形態は，本発明を具体化した一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格のものではない。
なお，本発明の実施形態に係る画像形成装置Ｘは，カラー対応の複写機やプリンタ装置，ファクシミリ装置，これらの複合機などの電子写真方式の画像形成装置である。もちろん，モノクロ対応の画像形成装置であってもよい。
図１に示すように，前記画像形成装置Ｘは，いわゆるタンデム方式の画像形成装置であり，複数の画像形成部１〜４，中間転写ベルト５，ベルト支持ローラ７，及び二次転写ローラ９などを備えている。
【００１１】
前記画像形成部１〜４は，ブラック（Ｂｋ），イエロー（Ｙ），シアン（Ｃ），マゼンタ（Ｍ）の各色に対応したトナー像を移動中の中間転写ベルト５に順に重ね合わせて転写することにより該中間転写ベルト５にカラー画像を形成する電子写真方式の画像形成部である。図１に示す例では，前記中間転写ベルト５の移動方向下流側から順に，ブラック用の画像形成部１，イエロー用の画像形成部２，シアン用の画像形成部３及びマゼンタ用の画像形成部４が一列に配列されている。
前記画像形成部１〜４は，各色に対応して設けられ，静電潜像を担持する感光体ドラム１１〜１４（静電潜像担持体の一例）と，その感光体ドラム１１〜１４の表面を帯電させる帯電装置２１〜２４と，帯電された感光体ドラム１１〜１４の表面を露光して静電潜像を書き込む露光装置３１〜３４と，感光体ドラム１１〜１４上の静電潜像をトナーにより現像する現像装置４１〜４４と，感光体ドラム１１〜１４上に現像されたトナー像を中間転写ベルト５に転写する一次転写装置５１〜５４とを備えている。また，図１には示されていないが，前記画像形成部１〜４は，前記感光体ドラム１１〜１４上の残存トナー像を除去するクリーニング装置等も備えている。
【００１２】
前記感光体ドラム１１〜１４は，その表面が導電性を有するアモルファスシリコンやステンレス等で形成されており，各々に連結された四つのステッピングモータ（不図示）によって回転駆動される。
前記中間転写ベルト５は，例えばゴムやウレタン等の素材からなる無端ベルトであり，複数のベルト支持ローラ７によって支持されている。そして，前記中間転写ベルト５は，前記支持ローラ７のうち所定のモータに連結された支持ローラ７が該モータによって回転駆動されることにより，その表面が各感光体ドラム１１〜１４の表面に接触しながら走行（移動）する。これにより，前記感光体ドラム１１〜１４と前記一次転写装置５１〜５４との間を通過する際に，該感光体ドラム１１〜１４から前記中間転写ベルト５にトナー像が順に重ね合わせて転写される。なお，前記中間転写ベルト５に代えて中間転写ローラを中間転写体として用いてもよい。
また，前記二次転写ローラ９は，前記中間転写ベルト５に転写されたトナー像を記録紙に転写するものである。そして，前記画像形成装置Ｘでは，前記二次転写ローラ９によって記録紙に転写されたトナー像は不図示の定着装置によって溶融定着される。
このように，前記画像形成装置Ｘは，複数の前記画像形成部１〜４によって各色のトナー像を前記中間転写ベルト５上に順に重ねて転写することにより，カラーのトナー像を前記中間転写ベルト５の表面に形成させ，さらに，そのカラーのトナー像を前記二次転写装置によって前記中間転写ベルト５から記録紙へ転写することにより，記録紙上にカラー画像を形成させる。
【００１３】
本発明の実施の形態に係る前記画像形成装置Ｘは，前記帯電装置２１〜２４の構成に特徴を有しており，以下，この点について詳述する。
まず，図２を参照しつつ，前記画像形成装置Ｘに設けられた前記帯電装置２１〜２４の概略構成について説明する。なお，前記帯電装置２１〜２４各々は同様に構成されたものであるため，ここでは，前記帯電装置２１についてのみ説明する。
図２に示すように，前記帯電装置２１は，前記感光体ドラム１１の表面を所定電圧に帯電させるコロナ電極２１２及びグリッド電極２１３を有するスコロトロン方式の帯電装置である。前記コロナ電極２１２及び前記グリッド電極２１３は，前記感光体ドラム１１の表面に対向配置されている。
また，前記帯電装置２１は，前記コロナ電極２１２にコロナ放電を生じさせるための高電圧（例えば５ｋｖ程度）を，電流（例えば１００μＡ程度）を一定に維持しつつ供給する定電流電源装置２１１を備えている。これにより，前記コロナ電極２１２は，前記感光体ドラム１１の表面との間でコロナ放電を生じさせる。このとき，前記グリッド電極２１３は，前記コロナ電極２１２のコロナ放電による前記感光体ドラム１１の帯電電位を一定値に収束させる。
【００１４】
そして，前記帯電装置２１では，前記グリッド電極２１３の電位を予め設定された目標グリッド電圧に維持するために，該グリッド電極２１３に逆極性で接続されたツェナーダイオード２１４を備えている。ここに，前記ツェナーダイオード２１４は，個体差によってツェナー電圧に誤差（例えば±２０Ｖ程度）が生じる。
そのため，前記グリッド電極２１３の電位を前記目標グリッド電圧に維持することができないおそれがある。そこで，前記帯電装置２１では，前記ツェナーダイオード２１４の個体差による影響を防止する構成が採られている。
【００１５】
具体的に，前記ツェナーダイオード２１４は，ツェナー電圧が前記目標グリッド電圧よりも小さいものである。例えば，前記目標グリッド電圧が６５０Ｖであり，個体差によるツェナー電圧の誤差が±２０Ｖである場合には，前記ツェナーダイオード２１４として，前記ツェナー電圧が６３０Ｖ程度のものが用いられる。この場合，固定差による誤差を考慮すると前記ツェナーダイオード２１４のツェナー電圧は６１０Ｖ〜６５０Ｖとなる。
そして，前記ツェナーダイオード２１４には，可変抵抗２１５（第２の抵抗素子の一例）が直列接続されている。前記可変抵抗２１５は，前記定電流電源装置２１１から前記コロナ電極２１２に高電圧が供給されているときの電圧降下と前記ツェナーダイオード２１４のツェナー電圧との和が前記目標グリッド電圧となる抵抗値を有するものである。例えば，前記目標グリッド電圧が６５０Ｖであり，前記ツェナーダイオード２１４の実際のツェナー電圧が６２０Ｖである場合には，その差分の３０Ｖの電圧降下が生じるように，前記可変抵抗２１５の抵抗値を設定すればよい。なお，前記可変抵抗２１５を用いれば，前記帯電装置２１の製造後にも容易に抵抗値を変更することが可能であるが，該可変抵抗２１５に代えて同様の抵抗値を有する固定抵抗を設けることも他の実施例として考えられる。
このように，前記帯電装置２１では，前記ツェナーダイオード２１４の個体差によりツェナー電圧に誤差が生じている場合であっても，前記可変抵抗２１５によって前記グリッド電極２１３の電位を前記目標グリッド電圧に高い精度で調整することができる。なお，前記可変抵抗２１５を有さない構成では，前記目標グリッド電圧と同一のツェナー電圧を有する前記ツェナーダイオード２１４を用いればよい。即ち，本発明において，前記ツェナーダイオード２１４は，前記目標グリッド電圧以下であればよい。
【００１６】
ところで，前記ツェナーダイオード２１４は，一般に，供給される電流値の変化によるツェナー電圧の変動は小さいが，温度変化によるツェナー電圧の変動が大きいという特性を有している。
そのため，前述したように，前記可変抵抗２１５によって前記グリッド電極２１３の電位を前記目標グリッド電圧に調整しても，温度変化に起因する前記ツェナー電圧の変動により，前記グリッド電極２１３の電位を前記目標グリッド電圧に維持することができなくなることが問題となる。
そこで，前記帯電装置２１では，前記ツェナーダイオード２１４に，温度変化による抵抗値の変動が小さく，印加電圧の変動が小さい可変抵抗２１６（第１の抵抗素子の一例）が並列接続されている。
ここに，前記可変抵抗２１６は，その抵抗値が前記定電流電源装置２１１から前記コロナ電極２１２に高電圧が供給されているときの電圧降下が前記ツェナーダイオード２１４のツェナー電圧と同一になる値に予め設定されている。例えば，前記定電流電源装置２１１から前記コロナ電極２１２への高電圧の印加により前記グリッド電極２１３に流れる電流が０．１ｍＡであり，前記ツェナーダイオード２１４の実際のツェナー電圧が６２０Ｖである場合，前記可変抵抗２１６の抵抗値は，６．２ＭΩである。なお，前記可変抵抗２１６を用いれば，前記帯電装置２１の製造後にも容易に抵抗値を変更することが可能であるが，該可変抵抗２１６に代えて同様の抵抗値を有する固定抵抗を設けることも他の実施例として考えられる。
【００１７】
このような構成によれば，仮に温度変化によって前記ツェナーダイオード２１４のツェナー電圧が大きく変動しても，該ツェナーダイオード２１４に並列接続された前記可変抵抗２１６は温度変化による抵抗値の変動が小さいため，該可変抵抗２１６によって前記グリッド電極２１３の電位の変動を抑制することができる。
一方，前記可変抵抗２１６は，供給される電流値の変動により電圧降下が大きく変動するものであるため，前記グリッド電極２１３に供給される電流値が変動したときに，前記可変抵抗２１６に印加される電圧値が大きく変動することになる。しかしながら，前記帯電装置２１では，前記可変抵抗２１６に，電流値の変動による影響が小さい前記ツェナーダイオード２１４が並列接続されているため，該ツェナーダイオード２１４によって前記グリッド電極２１３の電位の変動を抑制することができる。
従って，本発明の実施の形態に係る前記帯電装置２１では，温度変化や供給電流の変化が生じても，前記グリッド電極２１３の電位を前記目標グリッド電圧に維持することができ，前記画像形成装置Ｘにおいて所望の画像形成性能を安定して得ることができる。
【実施例】
【００１８】
ところで，前記実施の形態では，前記可変抵抗２１５，２１６の抵抗値が適切な値に予め設定されているものとして説明した。ここでは，前記画像形成装置Ｘにおける前記可変抵抗２１５，２１６の抵抗値の設定手法について説明する。なお，前記可変抵抗２１５及び前記可変抵抗２１６は，前記画像形成装置Ｘに設けられた不図示の制御回路によって可変であるものとする。
まず，前記帯電装置２１において，前記ツェナーダイオード２１４の両端の電圧は，その電圧が前記ツェナーダイオード２１４のツェナー電圧を超えるまでの間は，前記可変抵抗２１６の抵抗値によって定まることになる。
そこで，前記ツェナーダイオード２１４の両端の電圧を検出する電圧検出回路（電圧検出手段の一例）を設けておき，前記制御回路（不図示）によって，前記定電流電源装置２１１から前記コロナ電極２１２に電流一定の高電圧を供給させつつ，前記電圧検出回路（不図示）による検出電圧が変動しなくなるまで前記可変抵抗２１６の抵抗値を徐々に小さく設定させればよい。ここに，係る処理を実行するときの前記制御回路（不図示）が抵抗値設定手段に相当する。
これにより，前記可変抵抗２１６の抵抗値は，前記定電流電源装置２１１から前記コロナ電極２１２に一定電流の高電圧を供給させたときに前記可変抵抗２１６に印加される電圧が前記ツェナーダイオード２１４のツェナー電圧と一致する値に設定されることになる。
【００１９】
また，前記電圧検出回路（不図示）による検出電圧が変動しなくなったときの検出電圧は，前記ツェナーダイオード２１４の実際のツェナー電圧である。
そのため，前記制御回路（不図示）は，前記目標グリッド電圧と，前記電圧検出回路（不図示）による検出電圧が変動しなくなったときの検出電圧との差を算出し，その算出された差分値の電圧降下が前記可変抵抗２１５で生じるように，該可変抵抗２１５の抵抗値を設定する。
また，前記画像形成装置Ｘにおいて，前記制御回路（不図示）が定期的にこの一連の設定処理を実行することにより，前記可変抵抗２１５，２１６の抵抗値を適宜更新することも考えられる。
【符号の説明】
【００２０】
Ｘ：画像形成装置
１〜４：画像形成部
５：中間転写ベルト
７：ベルト支持ローラ
９：二次転写ローラ
１１〜１４：感光体ドラム
２１〜２４：帯電装置
３１〜３４：露光装置
４１〜４４：現像装置
５１〜５４：一次転写装置
２１１…定電流電源装置
２１２…コロナ電極
２１３…グリッド電極
２１４…ツェナーダイオード
２１５…可変抵抗（第２の抵抗素子の一例）
２１６…可変抵抗（第１の抵抗素子の一例）
【図１】
2011069872.tif 000003
【図２】
2011069872.tif 000004