(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
感光体と、
前記感光体を帯電させ、再帯電させて感光体上に均一な電荷を生み出す少なくとも１つの帯電ユニットであって、感光体を帯電させるピンスコロトロン装置と帯電した感光体を再帯電させるディスコロトロン装置とを備えた帯電ユニットと、
前記ピンスコロトロン装置のグリッドの電圧を制御するピンスコロトロングリッド電圧制御回路と、
を有し、
前記ディスコロトロン装置のグリッドは、前記ピンスコロトロン装置のグリッドから供給された電圧を使用して前記ディスコロトロン装置のグリッドに電圧が供給されるように、前記ピンスコロトロングリッド電圧制御回路に接続され、
さらに、ピンスコロトロングリッド電圧制御回路とピンスコロトロン装置のグリッドとの間に、ピンスコロトロングリッド電圧をディスコロトロングリッド端子で必要とされる電圧より低い電圧とすることが可能なＤＣ／ＤＣコンバータが設けられた、
像形成装置。
【請求項２】
感光体を帯電させ、再帯電させて感光体上に均一な電荷を生み出す帯電ユニットであって、
前記感光体を帯電させるピンスコロトロン装置と、
帯電した感光体を再帯電させるディスコロトロン装置と、
を備え、
前記ピンスコロトロン装置のグリッド電圧は、ピンスコロトロングリッド電圧制御回路により制御され、
前記ディスコロトロン装置のグリッド電圧は、前記ピンスコロトロン装置のグリッドから供給された電圧を使用して、前記ピンスコロトロングリッド電圧制御回路を介して供給され、
さらに、ピンスコロトロン装置のグリッド電圧は、ＤＣ／ＤＣコンバータにより、ピンスコロトロングリッド電圧をディスコロトロングリッド端子で必要とされる電圧より低い電圧とされ得る、
帯電ユニット。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子写真システム（ｅｌｅｃｔｒｏｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃまたはｘｅｒｏｇｒａｐｈｉｃ  ｓｙｓｔｅｍ）において、ピンスコロトロングリッド（ｐｉｎ  ｓｃｏｒｏｔｒｏｎ  ｇｒｉｄ）から取り出した電力を再利用してディスコロトロングリッド（ｄｉｓｃｏｒｏｔｒｏｎ  ｇｒｉｄ）を駆動するためのシステムおよび装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電子写真の作像プロセスは、光導電部材の表面などの電荷保持表面を均一な電位に帯電させることによって開始される。次いでこの電荷保持表面を原文書の光像で、直接にまたはディジタル像駆動レーザを介して露光する。帯電した光電導体を露光すると、電荷保持表面の露光した領域で選択的に放電が起こり、他の領域は帯電した状態を維持する。これによって、光導電部材の表面に原文書の静電潜像が生み出される。
【０００３】
次いで、光導電材料の表面に現像剤材料を接触させて、潜像を現像して目に見える複製とする。現像剤は一般に、光導電部材の表面に残っている電荷の極性と同じか、またはそれとは反対の電気極性を有するトナー粒子を含む。極性は像のプロファイルによって決まる。
【０００４】
次いで、この感光体（photoreceptor）を空白の受像媒体に接触させ、トナー粒子を受像媒体へ転写する。続いて、受像媒体上の像を形成しているトナー粒子を熱し、それによって複製された像を受像媒体に定着させる。
【０００５】
電子写真レーザプリンタ、スキャナ、ファクシミリおよび他の同種の文書複製装置は、高品位出力像の形成を保証するために、これらの像形成装置のシステム全体にわたって適切な制御を維持できなければならない。例えば光導電部材上の静電荷のレベルは、帯電したトナー粒子を引きつけることができるあるレベルに維持されなければならない。
【０００６】
図１に、感光体１２０を有する像形成装置１００の例示的な一実施形態を示す。像形成装置１００は電子写真プリンタ、他の周知の電子写真装置、または最近に開発された電子写真装置とすることができる。この像形成装置の具体的な構造は本発明に特に関連するわけではなく、したがってそれらが本発明の範囲を限定するものではないことを理解されたい。
【０００７】
図１に示すように、複数台ある異なる現像ユニット１５０Ａ、１５０Ｂ、１５０Ｃおよび１５０Ｄのうちの１台以上をコントローラ１１０を使用して制御することによって、感光体１２０上に１つ以上の潜像を生み出すことができる。
【０００８】
高い画質標的が望まれている多くの電子写真機では、まずピンスコロトロン装置を使用して感光体を帯電させ、次いでディスコロトロン装置によって再帯電させる、すなわち電荷を均一にする。例えば図１に示すように、第１のレベルのトナー層を感光体の表面に塗布するため、ピンスコロトロンおよびディスコロトロン装置を有する帯電／再帯電装置１３０Ｅによって、矢印によって指示された感光体１２０の移動の方向に感光体１２０を帯電させる。次に、帯電装置によって生じた電荷を露光ユニット１４０Ｅによって露光し、最後に、現像ユニット１５０Ｅによってトナーを現像する。このプロセスを、全てのトナー層が塗布されるまで感光体の移動方向に継続して、イメージオンイメージ（ｉｍａｇｅ−ｏｎ−ｉｍａｇｅ）式のフルカラー像形成プロセスを完成させる。フルカラー像が完成したら、完成した像を像記録媒体１６０に転写する。
【０００９】
帯電／再帯電装置の帯電手順は、感光体上の電荷を非常に均一にするために実行される。この均一な電荷は、感光体が複数のトナーの層で覆われてしまう可能性がある図１に示したようなイメージオンイメージ型のカラー電子写真機では特に重要である。一般に、ピンスコロトロン装置は、最終的な電圧よりもわずかに高い電圧に感光体を帯電させるように設定され、次いでディスコロトロンを使用して、所望の電圧まで感光体を均一に放電させる。
【００１０】
図２は、電子写真システムで使用することができる帯電／再帯電システム２００の一般的な構成を表す。この構成の左側はピンスコロトロン装置２７０を表し、右側はディスコロトロン装置２１０を表す。ピンスコロトロン装置２７０では、ピン電流源２５０によって高電圧ＤＣ信号がピン２４０に印加される。この印加電圧の大きさは、ピン２４０のところでコロナ放電を生じさせるのに十分な大きさである。この放電は、ピン電流がピンスコロトロングリッド２４５に注がれる経路を提供する。ピンスコロトロングリッド２４５は感光体１２０とピン２４０間に位置し、そのため大部分のピン電流はピンスコロトロングリッド２４５によって吸収される。このグリッドは、分路調整器型の単純な回路であるピンスコロトロングリッド電圧制御回路２６０によって一定の電圧に維持される。ピンスコロトロングリッド電圧制御回路２６０は直線的に動作して、グラウンドに接続された可変抵抗網を実現する。ピンスコロトロングリッド電圧制御回路２６０の抵抗を制御して電圧降下を増大または低減させ、所望のグリッド電圧を達成することができる。
【００１１】
ディスコロトロン装置は、アルミニウムなどから形成され下端が開いたシールド２２５、シールド２２５の内部に延びるガラスコーティングされたタングステン線などのコロナ放電電極２３０、およびシールド２２５と感光体１２０の間にシールド２２５の開口と相対して配置されたディスコロトロングリッド２３５を備えている。ディスコロトロン装置２１０はピンスコロトロン装置２７０とほぼ同じように動作する。ディスコロトロングリッド２２５は一般に、グリッド電圧能動制御回路２１５などの能動電源によって駆動される。コロナ放電を生じさせるために、コロナ放電電極２３０にはディスコロトロン高電圧ＡＣ源２２０が接続されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
図２に示したように、ピンスコロトロン装置２７０とディスコロトロン装置２１０は別々の電源によって駆動される。しかしピンスコロトロングリッド電圧制御回路２６０には、再利用し、ディスコロトロングリッド２３５の駆動および制御に使用することができる電力がある。
【００１３】
本発明は、高圧電源での電力損を低減させるシステム及び装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の発明者らは、ピンスコロトロングリッド電圧制御回路２６０で散逸する電力を使用してディスコロトロングリッド２３５を駆動できることを認めた。
【００１５】
本発明は、高圧電源での電力損を低減させるシステムおよび装置を提供する。
【００１６】
本発明は、ピンスコロトロングリッドおよびディスコロトロングリッドに直接に適用される電圧の間接的なプログラミングではなく、感光体に適用される電圧、およびピンスコロトロングリッドとディスコロトロングリッドの間の電圧の可能な直接プログラミングを別々に提供する。
【００１７】
本発明は、電磁放射の低減およびディスコロトロンのアークイミュニティ（ａｒｃ  ｉｍｍｕｎｉｔｙ）の増大を、よく制御された電子写真電流経路によって別々に提供する。電磁放射の低減が達成されるのは、ディスコロトロングリッドが能動電源によって駆動されないためである。
【００１８】
本発明のシステムおよび装置のさまざまな例示的な実施形態では、ディスコロトロングリッドを駆動するのに一般に使用される能動電源が排除される。本発明のシステムおよび装置によれば、ディスコロトロングリッドはその代わりに、ピンスコロトロングリッドを駆動する従来の分路調整回路で散逸する電力を使用し、直列通路調整回路を介してディスコロトロングリッドを駆動する結合型回路を利用する。この結合型回路の電流は、ピンスコロトロングリッドの分路調整を可能にし、同時にディスコロトロングリッドの能動駆動電圧を提供する方向に自然に流れる。
【００１９】
本発明のこれらの特徴および利点、ならびにその他の特徴および利点は、本発明に基づく装置およびシステムの以下の詳細な説明に記載されており、またはその説明から明白である。
【００２０】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の例示的なさまざまな実施形態を図面に関して詳細に説明する。図面中、同じ参照符号は同じ要素を指示する。
【００２１】
図３に、一般的なグリッド電圧制御回路２６０の詳細を例示的に示す。グリッド電圧制御回路２６０は単純な分路調整回路（shunt regulation circuit）であり、ピンスコロトロングリッド２４５に直接に接続されるカスケード接続された７つのｐｎｐバイポーラトランジスタを含んでいる。この回路は、ピンスコロトロングリッド２４５を駆動するのに十分な電力を供給するのには有効だが、電磁放射プロファイルを改善する、高圧電源での電力損の低減を達成する効果はない。
【００２２】
図４に、本発明に基づく帯電／再帯電電子写真電源４００の例示的な一実施形態を示す。図４に示すとおり、帯電／再帯電電子写真電源４００は、ピンスコロトロン装置２７０およびディスコロトロン装置２１０を備える。ピンスコロトロン装置２７０では従来のシステムと同様に、ピン電流源２５０によって高電圧ＤＣ信号がピン２４０に印加される。ピンスコロトロングリッド２４５は感光体１２０とピン２４０間に位置する。
【００２３】
ディスコロトロン装置２１０は、従来のシステムと同様に、アルミニウムなどから形成され下端が開いたシールド２２５、シールド２２５の内部に延びるガラスコーティングされたタングステン線などのコロナ放電電極２３０、およびシールド２２５と感光体１２０の間にシールドの開口と対向して配置されたディスコロトロングリッド２３５を備える。コロナ放電を生じさせるために、コロナ放電電極２３０にはディスコロトロン高電圧ＡＣ源２２０が接続されている。
【００２４】
しかし、従来のシステムの別個のピンスコロトロングリッド電圧制御回路２６０と別個のグリッド電圧アクティブ制御回路２１５は、図４に示すように、単一の結合型帯電／再帯電電源５００によって置き換えられている。すなわち、この結合型帯電／再帯電電源５００によってピンスコロトロングリッド２４５は一定の電圧に維持され、ディスコロトロングリッド２３５は駆動される。この構成では、ピンスコロトロングリッド２４５から提供される電力を再利用し、直列通路調整回路（a series pass regulation circuit）を介してディスコロトロングリッド２３５を駆動する。図５は電流の向きを示し、さらに、ピンスコロトロングリッド２４５の分路調整を可能にし、同時にディスコロトロングリッド２３５の能動駆動電圧が提供される適当な方向に分路調整回路から電流が自然に流れることを示す図である。
【００２５】
図５に、結合型帯電／再帯電電子写真電源５００の回路要素の例示的な一実施形態のより詳細な概略図を示す。結合型帯電／再帯電電源５００は２つの主要セクション５０１および５０２を有する。第１の主要セクション５０２はピンスコロトロングリッド電圧制御回路５０２である。第２の主要セクション５０１は高圧側（ｈｉｇｈ  ｓｉｄｅ）ゲート駆動回路５０１である。
【００２６】
図５では、ピン電流源２５０、ピン２４０およびピンスコロトロングリッド２４５がそれぞれ、電流源５５４、抵抗器５５１および抵抗器５５３によって表されている。図５ではさらに、ディスコロトロングリッドが抵抗器５５５によって表されている。ディスコロトロン高電圧ＡＣ源２２０およびコロナ放電電極２３０は、本発明と特に関係しているわけではないので図５には示されていない。
【００２７】
図５に示すとおり、ピンスコロトロングリッド電圧制御回路５０２は、第１の抵抗器５０４を介して第１のノード５０５に接続された電圧源５０３の正端子を含む。電圧源５０３の負端子はグラウンド５５６に接続されている。第１のノード５０５にはさらに、第１のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５０７のゲートおよび第２の抵抗器５０６が接続されている。第１のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５０７のドレインは共通のグラウンド５５６に接続されている。第１のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５０７のソースは、第２のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５０９のドレインに接続されている。
【００２８】
第２の抵抗器５０６は第２のノード５０８で、第２のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５０９のゲートおよび第３の抵抗器５１０に接続されている。同様に、第２のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５０９のソースは、第３のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５１１のドレインに接続されている。
【００２９】
第３の抵抗器５１０は第３のノード５１２で、第３のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５１１のゲートおよび第４の抵抗器５１３に接続されている。同様に、第３のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５１１のソースは、第４のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５１４のドレインに接続されている。
【００３０】
第４の抵抗器５１３はノード５１５で、第４のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５１４のゲートおよび第５の抵抗器５１６に接続されている。同様に、第４のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５１４のソースおよび第５の抵抗器５１６の他端は、第５のノード５１７に接続されている。第５のノード５１７にはさらに、第６の抵抗器５１９、第１のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ５２０のソースおよび第１のプルアップ抵抗器５１８が接続されている。
【００３１】
第６の抵抗器５１９は第６のノード５２１で、第１のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ５２０のゲートおよび第７の抵抗器５２２に接続されている。同様に、第１のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ５２０のドレインは、第２のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ５２３のソースに接続されている。
【００３２】
第７のノード５２４では第８の抵抗器５２７が、第７の抵抗器５２２、第９の抵抗器５２５および第２のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ５２３のゲートに接続されている。同様に、第２のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ５２３のドレインは、第８のノード５２６で第９の抵抗器５２５に接続されている。第８のノード５２６にはさらに、第２のプルアップ抵抗器５５０、および高圧側ゲート駆動５０１の一部である第１０の抵抗器５２９が接続されている。ピンスコロトロングリッド電圧制御回路５０２はこの構成によって成り立っている。
【００３３】
高圧側ゲート駆動回路５０１は、第１１の抵抗器５４８を介して第９のノード５４７に接続された可変電圧源５４９の正端子を含む。可変電圧源５４９の負端子はグラウンド５５６に接続されている。第９のノード５４７にはさらに、第５のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５４６のゲートおよび第１２の抵抗器５４３が接続されている。第５のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５４６のドレインはグラウンド５５６に接続されている。同様に、第５のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５４６のソースは第１０のノード５４４に接続されている。第１０のノード５４４にはさらに、第１のタップ端子５４５および第６のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５４２のドレインが接続されている。
【００３４】
第１１のノード５４１では第１３の抵抗器５３８が、第６のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５４２のゲートおよび第１２の抵抗器５４３に接続されている。同様に、第６のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５４２のソースは第１２のノード５３９に接続されている。第１２のノード５３９にはさらに、第２のタップ端子５４０および第７のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５３６のドレインが接続されている。
【００３５】
第１３のノード５３７では第１４の抵抗器５３５が、第７のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５３６のゲートおよび第１３の抵抗器５３８に接続されている。同様に、第７のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５３６のソースは第１４のノード５３２に接続されている。第１４のノード５３２にはさらに、第３のタップ端子５３３および第８のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５３１のドレインが接続されている。
【００３６】
第１４の抵抗器５３５は第１４のノード５３０で、第８のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５３１のゲートおよび第１０の抵抗器５２９の他端に接続されている。同様に、第８のｐチャネルＭＯＳＦＥＴ５３１のソースは第１５のノード５２８に接続されている。第１５のノード５２８にはさらに、第４のタップ端子５３４および第８の抵抗器５２７の他端が接続されている。
【００３７】
図５に示すとおり高圧側ゲート駆動回路５０１は第８のノード５２６および第１５のノード５２８で、ピンスコロトロングリッド電圧制御回路５０２に接続されている。
【００３８】
第１のプルアップ抵抗器５１８を介してディスコロトロングリッドに能動電流が供給される。第１のプルアップ抵抗器５１８は、ディスコロトロングリッド末端負荷抵抗を介してグラウンド５５６に接続されている。この例では、ディスコロトロングリッド２３５のディスコロトロングリッド末端負荷が第１５の抵抗器５５５として示されている。
【００３９】
結合型帯電／再帯電電源５００の動作時、高圧側ゲート駆動回路５０１のカスケード構成のために、可変電圧源５４９の電圧が変化すると、第１および第２のｎチャネルＭＯＳＦＥＴ５２０および５２３のゲート−ソース電圧が変化する。さらに電圧源５０３の電圧は、ディスコロトロンアナログ誤差電圧の役目を果たす。電圧源５０３によって供給される電圧は、第１５の抵抗器５５５に適用された電流をバイアスし安定させる役目を果たす。
【００４０】
第２のプルアップ抵抗器５５０は、第８のノード５２６と第１６のノード５５２間に接続され、電流の経路およびピンスコロトロングリッド２４５の分路調整を提供する。第１５の抵抗器５５１と、図５では第１６の抵抗器５５３として示されているピンスコロトロングリッド２４５のピンスコロトロングリッド末端負荷とは、第１６のノード５５２で接続されている。第１６の抵抗器５５３はさらにグラウンド５５６に接続されている。第１５の抵抗器５５１には電流源５５４が接続されている。電流源５５４は、ピンスコロトロングリッド２４５を駆動する役目を果たす。
【００４１】
図５に示した回路には２つの制約がある。第１の制約は、ディスコロトロングリッド末端負荷、すなわち第１４の抵抗器５５５の電圧が、ピンスコロトロングリッド末端負荷、すなわち第１６の抵抗器５５３の電圧を超えることができないことである。この例ではこのことは、ノード５１７の電圧がノード５２６の電圧よりも低くなることができないことを意味する。この制約が生じるのは、ディスコロトロングリッド２３５の電圧供給をピンスコロトロングリッド２４５から得ているためである。第２の制約も同じ例から生じる。ディスコロトロングリッド２３５の端子への電流の流れは、ピンスコロトロングリッド２４５の端子からの電流の流れを超えることができない。
【００４２】
第１の制約は、変圧器結合された小さなＤＣ／ＤＣコンバータを、正端子をノード５５２に最接近して接続して抵抗器５５０と直列に追加することによって克服することができる。これによって、ピンスコロトロングリッド電圧を、ディスコロトロングリッド端子のところで必要とされるよりも低い電圧に維持することが可能になる。この方法を使用すると、ディスコロトロングリッド２３５の出力に数十ボルトを追加することができる。
【００４３】
第２の制約は、本発明を使用したシステムの動作に特に影響を及ぼさない。これは、以前に論じたとおり、ピンスコロトロン装置２７０のグリッドによって大部分のピン電流が集められるためである。したがって実際には、感光体１２０を帯電させるのに小さな部分しか使用されない。同様に、感光体１２０を再帯電させるのにディスコロトロングリッド端子で必要なＤＣ電流の量もほんのわずかである。
【００４４】
以上に概説した例示的な実施形態に関して本発明を説明してきたが、代替の多くの変形および変化が当業者には明白であることは明らかである。したがって、以上に記載した本発明の例示的な実施形態は例示を目的としたものであって限定を目的としたものではない。本発明の趣旨および範囲から逸脱することなくさまざまな変更を実施することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に基づく例示的な結合型帯電／再帯電電子写真電源を使用して感光体を帯電させることができる、電子写真像形成装置の例示的な一実施形態を示す図である。
【図２】  帯電／再帯電装置の一般的な構成を例示的に示す図である。
【図３】  一般的なピンスコロトロングリッド電圧制御回路を例示的に示す図である。
【図４】  本発明に基づく結合型帯電／再帯電電子写真電源を使用した帯電／再帯電回路の例示的な一実施形態を示す図である。
【図５】  本発明に基づく図４の結合型帯電／再帯電電子写真電源の回路要素の例示的な一実施形態の概略図である。
【符号の説明】
１００  像形成装置、１１０  コントローラ、１２０  感光体、１３０Ａ，１３０Ｂ，１３０Ｃ，１３０Ｄ，１３０Ｅ  帯電／再帯電装置、１４０Ａ，１４０Ｂ，１４０Ｃ，１４０Ｄ，１４０Ｅ  露光ユニット、１５０Ａ，１５０Ｂ，１５０Ｃ，１５０Ｄ，１５０Ｅ  現像ユニット、１６０  像記録媒体、２００  帯電／再帯電システム、２１０  ディスコロトロン装置、２１５  グリッド電圧能動制御回路、２２０  ディスコロトロン高電圧ＡＣ源、２２５  シールド、２３０コロナ放電電極、２３５  ディスコロトロングリッド、２４０  ピン、２４５ピンスコロトロングリッド、２５０  ピン電流源、２６０  ピンスコロトロングリッド電圧制御回路、２７０  ピンスコロトロン装置、４００  電子写真帯電／再帯電システム、５００  結合型帯電／再帯電電源、５０１  高圧側ゲート駆動回路、５０２  ピンスコロトロングリッド電圧制御回路。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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