带电装置、图像形成装置、带电装置的控制方法

专利名称：带电装置、图像形成装置、带电装置的控制方法
技术领域：
本发明涉及使用在复印机、打印机及传真机等图像形成装置中、利 用调色剂来使形成在像承载体上的静电潜像显影并将其转印定影到打 印介质上的图像形成处理中的带电装置、以及具有该带电装置的图像形 成装置等。更详细而言，涉及以下带电装置、图像形成装置、带电装置控制方法、控制程序、以及记录了该控制程序的计算机可读记录介质 在电介质的正反面上配置放电电极和感应电极，通过在两者之间施加高 压交流电压而产生沿面放电，取出所期望极性的离子，使被带电体(例 如感光体)带电，或者在向转印对象物(例如中间转印体和记录纸)转 印之前，使像承载体(例如感光体和中间转印体)上的调色剂像带电。
背景技术：
以往，在使用电子照相方式的图像形成装置中，使感光体带电的带 电装置、将形成在感光体等上的调色剂像静电转印到记录纸张等上的转 印装置、剥离与感光体等静电接触的记录纸张等的剥离装置等，经常使 用电晕放电方式的带电装置。作为这种电晕放电方式的带电装置， 一般来说具有屏蔽壳体，其 具有与感光体及记录纸张等被带电物相对的开口部；以及放电电极，其 张设在该屏蔽壳体内部，呈线状或锯齿状。而且，使用了所谓的电晕管 (corotron)和所谓的栅极放电器(scorotron )等，电晕管是通过向放 电电极施加高压，而产生电晕放电，使被带电物均匀带电的；栅极放电 器已被例如专利文献1:日本国公开公报特开平6-11946号(1994年1 月21日公开)所公开，其通过向设置在放电电极和被带电物之间的栅 极电极施加期望电压来使被带电物均匀带电。例如，在专利文献2:日本国>^开>^才艮特开平10-274892号(1998 年10月13日公开)、以及专利文献3:日本国公开公报特开2004-69860 号公报(2004年3月4日公开)中公开了将这种电晕放电方式的带电装 置利用到转印前带电装置中的技术，该转印前带电装置用于使转印到中间转印体及记录纸张等转印介质之前的调色剂像带电。根据专利文献2 和3所公开的技术，虽然形成在像承载体上的调色剂像内存在带电量的 偏差，但是，由于在转印之前使调色剂像的带电量均匀化，所以能抑制 转印调色剂像时转印冗余度的降低，能够稳定地将调色剂图像转印到转 印介质上。但是，上述以往的带电装置存在多个问题。第一，作为带电装置， 不仅需要放电电极，还需要屏蔽壳体和栅极电极等。此外，需要确保放 电电极和带电对象物之间具有一定距离(10mm)。因此，需要增加用于 设置带电装置的空间。 一般来说，在一次转印部周围配置有显影装置和 一次转印装置，在二次转印部前配置有感光体和二次转印装置等，用于 配置转印前带电装置的空间很小。因此，在以往的电晕放电方式的带电 装置中存在布局非常困难的问题。此外，第二，在以往的电晕放电方式的带电装置中，存在大量产生 臭氧(03)和氮氧化物(NOx)等放电生成物的问题。 一旦大量产生臭 氧，将会引起产生臭氧异味、给人体带来有害影响、因强氧化性而导致 部件劣化等问题。此外，生成氮氧化物后，将产生以下问题氮氧化物 作为铵盐(硝酸铵)附着在感光体上，成为异常图像的原因。特别是， 通常使用的有机感光体(OPC)，由于臭氧和NOx而容易产生白斑和拖 尾等图像缺陷。由于上述情况，在有多个转印部位这样的中间转印方式的彩色图像 形成装置中，在所有的转印部位(多个一次转印部位、以及二次转印部 位)的上游设置转印前带电装置，从转印前使调色剂像的带电量均匀化 这一点来看是人们所希望的，但是实际上却因为臭氧和NOx的产生量 问题而非常困难。此外，出于减少臭氧的目的，近年来，作为使感光体本身带电的带 电装置，开始使用基于导电辊和导电刷的接触带电方式。但是，利用接 触带电方式使调色剂像带电而不弄乱调色剂像是很困难的。因此，在转 印前带电装置中使用非接触式的电晕放电方式的装置。不过，当在搭载 有接触带电方式的图像形成装置中，设置以往的电晕放电方式的转印前 带电装置时，无法发挥其减少臭氧的特点。另外，作为用于减少臭氧产生量的技术，例如在专利文献4:曰本国公开公报特开平8-160711号(1996年6月21日公开)中，公开了一 种带电装置，其具有以大致一定的间隔排列在规定轴向上的多个放电 电极；用于向放电电极施加放电开始电压以上的电压的高压电源；设置 在高压电源的输出电极和放电电极之间的电阻体；靠近放电电极并设置 在该放电电极和被带电物之间的位置上的栅极电极；以及用于向栅极电 极施加栅极电压的栅极电源；通过将放电电极和栅极电极之间的间隙设 定在4mm以下来减小放电电流，从而减小臭氧产生量。然而，在专利文献4所公开的技术中，虽然能通过减小放电电流来 降低臭氧产生量，但是臭氧的降低量仍然不充分，还会产生1.0ppm左 右的臭氧。此外，还存在以下这样的其他问题由于放电生成物和调色 剂、纸末等附着在放电电极上，或者放电能量使放电电极的前端磨损和 劣化，而导致放电变得不稳定。此外，由于放电电极形状的原因，清洁 附着在放电电极上的放电生成物和调色剂、纸末等是很困难的.此外，由于放电电极和被带电物之间的间隙较窄，所以还存在容易 产生因多个放电电极的间隔而引起的长度方向(放电电极的间隔方向) 的带电偏差的问题。在这里，为了消除带电偏差，可以考虑减小放电电 极间隔，但是此时将增加放电电极数，从而增大制造成本。为了解决上述以往带电装置的问题，例如，专利文献5:日本国公 开公报特开2003-249327号(2003年9月5日公开)中，公开了具有离 子发生元件(沿面放电元件)的带电装置，该离子发生元件，隔着电介 质配置了外周边具有尖头形凸部的放电电极和感应电极，通过向上述电 极之间施加高压交流电压来产生离子(以下，称这种类型的带电方式为 沿面放电方式)。该沿面放电方式的带电装置，由于没有屏蔽壳体和栅 极电极等，因而是小型装置。此外，由于放电面平坦而容易清洁，维护 性能也好。此外，专利文献6:日本国公开公报特开2004-157447号(2004 年6月3日公开)中，公开了使用沿面放电方式的带电装置，其基于温 度和湿度的环境信息来控制离子发生器附近的温度，以进行稳定的带 电。然而，由于沿面放电方式的带电装置中的离子产生量的偏差还受到 温度以外的条件的影响，所以，仅仅像专利文献6记载的技术那样控制 温度还存在不能得到稳定的放电特性的问题。发明内容本发明就是鉴于上述问题而做出的，目的在于提供一种即使在高湿 环境条件下和各电极发生了经时劣化之后，即，即使在难以引起放电的 状态下，也能稳定地提供所需要的离子量的带电装置、图像形成装置、 带电装置的控制方法、控制程序以及记录了该控制程序的计算机可读记 录介质。本发明的带电装置，为了解决上述问题，使放电电极和感应电极以 夹持电介质的方式相对设置，利用向上述放电电极和上述感应电极之间 施加交流电压，产生沿面放电而取出的离子，来使被带电物带电，其特征在于，上述被带电物相对于该带电装置进行移动；具有速度取得部， 其取得上述被带电物的移动速度；电压控制部，其基于上述速度取得部 所得到的上述被带电物的移动速度，来设定或变更向上述放电电极和上 述感应电极之间施加的交流电压、即施加电压的频率。在这里，提供规定电荷量所需要的离子电流值(单位时间所提供的 离子量)随被带电物的移动速度的不同而不同。虽然使施加电压(施加 电压值本身)发生变化也能控制所提供的离子量，但是，若提高施加电 压则容易加速元件的劣化，另夕卜，若降低施加电压，则放电本身可能变 得不稳定。但是，在本发明的带电装置中，因为利用上述结构，可以基 于被带电物的移动速度信息来设定或变更施加电压的频率，所以，如果 是同一环境条件或同一经时使用条件(同一使用期间)，就能通过改变 频率而在相同的施加电压下控制所提供的离子量。从而，能够稳定地产 生离子，并抑制不必要的劣化，还能有助于延长带电装置的寿命。由此， 本发明中的带电装置，总是能够稳定地提供带电所需要的离子量。此外，本发明的带电装置，为了解决上述问题，其放电电极和感应 电极以夹持电介质的方式相对设置，利用向上述放电电极和上述感应电 极之间施加交流电压，产生沿面放电而取出的离子，来使被带电物带电， 其特征在于，具有期间取得部，其取得该带电装置的使用期间信息； 以及电压控制部，其基于上述期间取得部所得到的该带电装置的使用期 间信息，随着该带电装置的使用期间的增加而增加向上述放电电极和上 迷感应电极之间施加的交流电压、即施加电压的频率，在该频率达到一 定值以上时，增大上述施加电压的绝对值的最大值。根据上述结构，基于带电装置的使用期间信息，在使用期间增加了 时，增加施加电压的频率，在该频率达到一定值以上时，增大施加电压 的绝对值的最大值。作为上述使用期间信息，例如，可以为利用了带电 装置或安装有带电装置的图像形成装置的累计使用时间、累计打印页数 等的信息。在这里，针对使用装置而引起的劣化(使用寿命劣化)，最好是， 如果处于可以稳定进行放电的环境条件下，则通过增加频率来增加离子 量，在达到频率设定的上限后，提高施加电压来补偿离子产生量。这是 因为不必要地增大施加电压可能会缩短装置的寿命的缘故。本发明的带 电装置，如上述结构那样，先提高频率，在因劣化而变得不能以以往的 施加电压来稳定地放电时，增大施加电压，所以对延长装置的寿命是有 效的。由此，本发明中的带电装置，总是能够稳定地提供带电所需要的 离子量。本发明的其他目的、特征、以及优点，通过以下所示的记载可以充 分明确。此外，本发明的优点，通过参照附图进行的说明可以明确。


图l是表示本发明的带电装置的一实施方式的结构图。图2是表示本发明中的图像形成装置的要部结构的说明图。 图3 (a)是本发明的带电装置所具有的离子发生元件的侧视图。 图3 (b)是本发明的带电装置所具有的离子发生元件的主视图。 图4是表示施加电压的一个例子的图。图5是打印时的环境条件发生变化的情况下的施加电压条件变更的 说明图。图6是表示改变DC偏置电压的绝对值时的施加电压的图。图7是表示改变交流电压振幅时的施加电压的图。图8是表示组合DC偏置电压绝对值的变更和交流电压振幅的变更 时的施加电压的图。图9是表示改变频率时的施加电压的图。
具体实施方式
以下，基于图1~图9对本发明的带电装置及具有该带电装置的图 像形成装置的一实施方式进行具体说明。并且，以下的实施方式为将本 发明具体化了的一个例子，并不限定本发明的技术范围。首先，对本实施方式中的图像形成装置的整体结构进行说明。图2 是表示本实施方式的图像形成装置100的概略结构的剖视图。该图像形 成装置100，是所谓的串联(tandem)式、且是中间转印方式的打印机， 能形成全彩图像。如图2所示，图^f象形成装置100具有4色(C、 M、 Y、 K)的可见 像形成单元50a 50d、转印单元40、以及定影装置14。转印单元40具有中间转印带15 (承载体)、配置在该中间转印带 15的周围的4个一次转印装置12a~12d、 二次转印前带电装置3、 二 次转印装置16、以及转印用清洁装置17。中间转印带15，是用于重合转印利用可见像形成单元50a 50d进 行了可见化的各颜色的调色剂像、并将所转印的调色剂像再转印到记录 纸P上的单元。具体而言，中间转印带15为无端点状的传送带，是通 过一对驱动辊和惰辊张设的，并且在图像形成时被控制为规定的圆周速 度(在本实施方式中为83.5~225mm/s)，由此被驱动而进行输送。按每个可见〗象形成单元50a ~ 50d设置了 一次转印装置12a ~ 12d， 通过对它们施加与形成在感光鼓(静电潜像承载体)7的表面上的调色 剂像极性相反的偏置电压，而将调色剂像转印到中间转印带上。各个一 次转印装置12a~12d，与对应的可见l象形成单元50a 50d以夹持中间 转印带15的方式配置在相对侧。二次转印前带电装置3，是用于使重合转印到中间转印带15上的调 色剂像再次带电的装置，在后面将详细描述，不过，在本实施方式中， 通过放射离子来使调色剂像带电。二次转印装置16，是用于将转印到中间转印带15上的调色剂像再次转印到记录纸P上的装置，是与中间转印带15接触设置的。转印用 清洁装置17，是清洁进行完调色剂像的再次转印之后的中间转印带15 的表面的装置。此外，在转印单元40的中间转印带15的周围，从中间转印带15 的输送方向上游起，以一次转印装置12a 12d、二次转印前带电装置3、 二次转印装置16、转印用清洁装置17的顺序配置了各个装置。在二次转印装置16的记录纸P的输送方向的下游侧，设置有定影 装置14。定影装置14是将由二次转印装置16转印到记录纸P上的调 色剂像定影到记录纸P上的装置。此外，在中间转印带15上，沿着带的输送方向接连配置有4个可 见像形成单元50a~50d。 4个可见〗象形成单元50a~50d，除了所4吏用 的调色剂颜色不同这一点之外，为相同结构，分别使用黄色(Y)、品红 色(M)、青色(C)和黑色(K)的调色剂。以下，仅对可见像形成单 元50a进行说明，省略对其他的可见像形成单元50b ~ 50d的说明。与 此对应，在图2中仅图示有可见像形成单元50a中的部件，不过，其他 的可见像形成单元50b ~ 50d也都具有和可见像形成单元50a相同的部 件。可见像形成单元50a具有感光鼓7、配置在该感光鼓7的周围的潜 像用带电装置4、激光写入单元(未图示)、显影装置11、 一次转印前 带电装置2、以及清洁装置13。潜像用带电装置4是使感光鼓7的表面带电为规定电位的装置。在 后面将描述潜像用带电装置4的详细情况，不过，在本实施方式中，利 用从潜像用带电装置4放射出的离子来使感光鼓7带电。激光写入单元，是基于从外部装置接收的图像数据向感光鼓7照射 (曝光)激光，在均匀带电后的感光鼓7上扭描光像而写入静电潜像的装置。显影装置11，是向形成在感光鼓7的表面上的静电潜像提供调色 剂、对静电潜像进行显影而形成调色剂像的装置。一次转印前带电装置2，是用于在转印前使形成在感光鼓7的表面上的调色剂像再次带电的装置。在后面将描述一次转印前带电装置2的 详细情况，不过，在本实施方式中，通过放射离子来使调色剂像带电。清洁装置13，是去除并回收将调色剂像转印到中间转印带15上之 后残留在感光鼓7上的调色剂而可向感光鼓7上记录新的静电潜像和调 色剂像的装置。此外，在可见像形成单元50a的感光鼓7的周围，从感光鼓7的旋 转方向的上游起，以潜像用带电装置4、激光写入单元、显影装置ll、 一次转印前带电装置2、 一次转印装置12a、清洁装置13的顺序配置了 各装置。接下来，对图像形成装置100的图像形成动作进行说明。关于可见 像形成单元的动作，使用上述可见像形成单元50a的构成部件(标记了 参照符号的部件)进行说明，但是在可见像形成单元50b~50d中也进 行相同的动作。首先，图像形成装置IOO从未图示的外部装置取得图像数据。另外， 图像形成装置IOO的未图示的驱动单元，使感光鼓7在图2所示的箭头 方向上以规定的速度(在本实施方式中为83.5 225mm/s)旋转，并且， 潜像用带电装置4使感光鼓7的表面带电到规定电位。然后，激光写入单元根据所取得的图像数据，对感光鼓7的表面进 行曝光，向感光鼓7的表面写入与上述图像数据对应的静电潜像。接下 来，显影装置11对形成在感光鼓7的表面的静电潜像提供调色剂。由 此，使调色剂附着在静电潜像上而形成调色剂像。接着， 一次转印前带电装置2使形成在感光鼓7的表面的调色剂像 再次带电。然后，通过向一次转印装置12a施加和形成在感光鼓7的表 面的调色剂像极性相反的偏置电压，向中间转印带转印由一次转印前带 电装置2使之进行了再次带电的调色剂像(一次转印)。可见像形成单元50a~50d依次进行上述动作，从而在中间转印带 15上，将Y、 M、 C、 K的4色调色剂像依次重合在一起。重合在一起的调色剂像，由中间转印带15输送到二次转印前带电 装置3， 二次转印前带电装置3使所输送的调色剂像再次带电。然后，二次转印装置16将承载再次带电后的调色剂像的中间转印带15，压接 到由未图示的供纸单元提供的记录纸P，并被施加极性与调色剂带电相 反的电压，由此将调色剂像转印到记录纸P上(二次转印)。之后，定影装置14将调色剂像定影到记录纸P上，并将记录了图 像的记录纸P排出到未图示的排纸单元。此外，由清洁装置13去除并 回收上述转印之后残留在感光鼓7上的调色剂，另外由转印用清洁装置 17去除并回收残留在中间转印带15上的调色剂。此外，图像形成处理中的打印速度(被带电物的移动速度)，由图 像形成控制部42根据由用户利用图像形成装置100的操作面板进行的 输入、和所使用的纸张P的种类等来设定。此外，由图像形成控制部 42计量累计使用时间和累计打印页数。另外，利用温湿度传感器41来 检测进行图像处理的环境温度和湿度。通过以上动作，图像形成装置100能向记录纸P进行适当的打印。接下来，对转印前带电装置的结构进行详细说明。上述的一次转印 前带电装置2、潜像用带电装置4、 二次转印前带电装置3，除了设置部 位不同这一点之外是相同的，为相同结构的装置。另外，在潜像用带电 装置4中，也可以将用于控制带电电位的栅极电极配置在以下说明的离 子发生元件(沿面放电元件)l和感光鼓7之间。该栅极电极的位置可 以配置为离感光鼓7大约lmm左右、离离子发生元件1的距离为2~ 10mm左右。以下，对二次转印前带电装置3的详细情况进行说明，省 略对一次转印前带电装置2和潜像用带电装置4的详细说明。图1是配置在中间转印带15附近的二次转印前带电装置3的整体 系统图，图3 (a)是二次转印前带电装置3所具有的离子发生元件1 的侧视图，图3 (b)是二次转印前带电装置3所具有的离子发生元件1 的主视图。如图1所示，二次转印前带电装置3具有离子发生元件1、相对电 极31、高压电源32、以及电压控制部(电压控制单元)33。离子发生元件1具有电介质21、放电电极22、感应电极23、覆层 (保护层)24,利用基于放电电极22和感应电极23之间的电位差而产生的放电(在放电电极22附近在电介质21的沿面方向产生的电晕放 电)，来产生离子。电介质21以贴合大致长方形形状的上部电介质21a和下部电介质 21b的平板状构成。作为电介质21的材料，如果是有机物，最好为耐 氧化性好的材料。例如，可以使用聚酰亚胺或玻璃环氧树脂等树脂.此 外，如果选择无机物作为电介质21的材料，则可以使用云母集合体和 氧化铝、结晶玻璃、镁橄榄石、滑石(steatite)等陶瓷，此外，若考虑 耐蚀性方面，则作为电介质21的材料，最好是无机类物质，进而，若 考虑成形性和后述的电极形成的容易性、低耐湿性等，则最好使用陶资 来进行成形。此外，因为希望放电电极22和感应电极23之间的绝缘电 阻是均匀的，所以，电介质21的材料内部的密度偏差越小、电介质21 的绝缘率越均匀越好。电介质26的厚度最好为50 250jim，不过并不 限定于该数值。放电电极22，在电介质21 (上述电介质21a)的表面上与电介质 21—体形成。作为放电电极22的材料，只要是如例如鴒和银、不锈钢 那样具有导电性的物质即可，不做特殊限制。不过，条件是不因放电而 引起熔化和飞散等变形的物质。放电电极22离电介质21表面的深度(从 电介质21的表面向感应电极23侧设置放电电极22时)、或厚度(从电 介质21的表面突出设置放电电极22时)最好是均匀的。并且，在本实 施方式中，作为放电电极22的材料使用鵠和不锈钢。放电电极22的形状，只要是在垂直于中间转印带15的移动方向的 方向上均匀延展的形状，则可以是任意形状.其中，使之为容易引起和 感应电极23之间的电场集中的形状时，即使向放电电极22和感应电极 23之间施加的电压较低，也能在上述两电极之间放电，所以，最好是上 述那样的形状。在本实施方式中，放电电极22的形状，如图3所示为 梳齿状，容易引起放电。感应电极23，形成在电介质21的内部(上部电介质21a和下部电 介质21b之间)，并配置为和放电电极22相对。这是因为希望放电电极 22和感应电极23之间的绝缘电阻是均匀的，并希望放电电极22和感应 电极23并行的缘故。由于这样的配置，将使得放电电极22和感应电极 23之间的距离(以下称为电极间距离)恒定，所以放电电极22和感应电极23之间的放电状态稳定，能够适于产生离子。在该结构中，放电 电极22和感应电极23以夹持上部电介质21a的方式相对配置。此外， 设置1层电介质21 ，将感应电极23设置在电介质21的背面也没有问题， 但是，这种情况下，为了防止放电电极22和感应电极23沿电介质的表 面漏电，需要针对施加电压确保充分的沿面距离，或者利用绝缘性的覆 层(保护层)来覆盖放电电极22和感应电极23。作为感应电极23的材料，和放电电极22—样，只要是如例如鴒和 银、不锈钢那样具有导电性的物质即可，不做特殊限制。在本实施方式 中，作为感应电极23的材料使用鵠和不锈钢。关于感应电极的形状将 在后面描述，不过，其一端连接加热器电源34,另一端接地。而且，构 成为，通过由加热器电源34向感应电极23施加规定的电压(在这里为 12V)，使感应电极23因焦耳热而发热。这样，通过4吏感应电极23发热， 电介质21升温(在本实施方式中约为60TC ),能够抑制电介质21的吸 湿，即使在高湿环境下也能稳定地产生离子。在电介质21为陶瓷的情 况下，虽然电介质21本身不吸湿，但是电介质21的表面结露时，放电 特性将降低，所以，利用加热器的发热防止结露、或者消除结露是有效 的。此外，放电电极22和感应电极23，最好利用铜、金、镍等进行镀 敷。通过镀敷，可以延长作为电极的使用寿命，并且能提高强度。覆层24是以覆盖放电电极22的方式形成在电介质21上的，例如， 利用氧化铝(alumina)和玻璃、硅等形成。在这里，对离子发生元件1的制造方法进行"^兌明，不过，制造方法 不限定于以下的方法、数值。首先，将厚度0.2mm的氧化铝薄板切割 成规定大小(例如，宽8.5mm x长320mm )，形成两个具有基本相同大 小的氧化铝基材，将它们作为上部电介质21a和下部电介质21b。然后， 在上部电介质21a的上表面，对鵠进行丝网印刷，印刷成梳齿状，作为 放电电极22，使放电电极22与上部电介质21a—体成形。另一方面， 在下部电介质21b的上表面，对鴒进行丝网印刷，印刷成U字形，使感 应电极23与下部电介质21b—体成形。此外，在上部电介质21a的表 面，以覆盖放电电极22的方式形成氧化铝覆层24，对放电电极22进行 绝缘覆盖。然后，以放电电极22和感应电极23隔着电介质21a相对的方式，使上部电介质21a的下表面和下部电介质21b的上表面重合，之 后进行压接。然后，将其放入炉中，在1400 ~ 1600C的非氧化性气氛下 进行烧制。这样，能非常容易地制造本实施方式中的离子发生元件1 并且，烧制前薄板的压接顺序及次数，既可以在印刷放电电极前，也可 以在形成覆层前后。相对电极31，在本实施方式中为不锈钢制的板状形状，并且以紧贴 中间转印带15的背面侧(未形成调色剂像的一侧)的方式，隔着中间 转印带15，配置在和离子发生元件l相对的位置上。而且，经由相对电 极电源35接地。相对电极电源35为向相对电极31施加规定电压的结构。在这里， 为了确认是否提供了带电所需的放电电流，在相对电极电源35上安装 有电流计。具体而言，将l~100kQ左右的电阻插入相对电极31和接 地电位之间，通过检测其间的电压来测量电流。但是，当清楚使用条件 变化引起的离子发生元件1的放电特性变化时，也可以省略该电路。这种相对电极电源35，是为了使来自放电电极22的放电更容易而 配置的，通过改变相对电极31的电位，能够改变在离子发生元件1附 近产生的离子的取出量。但是不是必需装置，可以省略。高压电源(电压施加电路)32在电压控制部33的控制下，向离子 发生元件1的放电电极22和感应电极23之间提供如图4所示的电压。 使用施加电压Vpp为2 4kV、偏置电压Vdc为-l -2kV、频率f为500 ~ 2kHz的脉冲波。脉冲波的Duty (占空比)的高压侧时间为10~50%。 通过适当地设定Vpp和Vdc,可以任意设定最大电压V2，并且可以才艮 据离子发生元件l的特性和使用环境进行设定，以稳定地进行放电。另 外，施加电压的波形也可以是正弦波，但是，考虑到放电效率，特别是 高湿条件下的放电性能，还是脉冲波比较好。使上述结构的高压电源32动作，向放电电极22和感应电极23之 间施加交流高压时，将基于放电电极22和感应电极23之间的电位差在 放电电极22的附近发生沿面放电(电晕放电)。由此，通过使放电电极 22周围的空气离子化，产生负离子，使中间转印带15上的调色剂像带 上规定的带电量(在这里约为-30nC/g)。此外，高压电源32连接到电压控制部33。电压控制部(电压控制 单元)33控制高压电源的施加电压的大小、频率。具体而言，电压控制 部33,参照上述图像形成控制部(速度取得部、期间取得部)42所取 得的图像形成时的状态(被带电物的移动速度、带电装置的使用期间)， 来控制交流电压的频率和振幅(以下记作V卯)、DC偏置电压(以下记 作Vdc)，此外，参照上述温湿度传感器(状态信息取得部)41所检测 到的温度和湿度值，来控制交流电压的频率和Vpp、 Vdc。即，电压控 制部33，根据表示带电装置(在这里为二次转印前带电装置3)的使用 状态的状态信息，来设定或变更交流电压的条件。电压控制部33，例如， 也可以具有使上述状态信息和交流电压(施加电压)的条件(大小、频 率)建立了对应关系的表，参照其设定或变更交流电压的条件。将来自电压控制部33的控制信号发送给高压电源32，向离子发生 元件l施加交流电压。由此，通过基于二次转印前带电装置3的使用状 态(图像形成时的状态)来控制高压电源32的施加电压的条件，总能 针对离子发生元件1的环境条件的变化、经时变化或图像形成装置100 的打印速度的变化，向调色剂像提供最适当量的离子。此外，在本实施方式中，如图1所示，在二次转印前带电装置3中， 作为取得表示二次转印前带电装置3的使用状态的状态信息的状态信息 取得部，包括图像形成装置42的对打印速度的设定部、对累计使用时 间和累计打印页数的计量部、以及温湿度传感器41。另外，电压控制部 33也可以包含在图像形成控制部42中。接下来，对电压控制部33根据带电装置(在这里为二次转印前带 电装置3)的使用状态进行的控制进行说明。(打印时的环境发生变化时)使用图5~图8，对打印时的环境条件(温度和湿度)发生了变化 的情况进行说明，图5是用于对打印时的环境条件发生了变化的情况下 施加电压的条件的变更方法(控制方法)进行说明的说明图。在这里，对打印时的环境条件发生了变化的情况下的变更进行说 明。在高温高湿(HH)环境下，离子发生元件1的表面含水量多，沿 面电阻处于下降趋势。因此，有时即使施加电压，由于表面水分对时间常数的影响，放电电极22和电介质21之间的电位差也不会变得足够大， 放电变得不稳定。通过如上述那样使加热器发生作用来除去水分，会产 生一定的效果。不过，考虑到放电均匀性等，还是不充分的。因此，根 据图6(b)所示的常温常湿的标准环境状态，通过如图6(c)所示那 样增大DC偏置电压Vdc的绝对值，提高最大电压V2的绝对值，可以 增大与电介质21电位(感应电极23电位)之间的电位差，而使放电稳 定。另一方面，在低温低湿(LL)的环境下，和上述情况相反，容易 引起放电。因此，若不必要地加大施加电压，可能会促进臭氧的产生， 或者加大离子发生元件的损伤。因此最好是，如图6(a)所示那样降低 Vdc的绝对值来降低V2的绝对值，由此进行能得到需要的离子量的设 定。另外，因为在上述高温高湿环境下，不易引起臭氧发生，并且放电 电极22和电介质21之间的实际电位差变小，所以对离子发生元件1的 电气损伤较小，施加电压增大的弊端不会成为实用上的问题。使Vdc 可变，在能够以比较筒单的电路结构并且以低成本来实现这一点上是有 用的。此外，作为变更施加电压条件的方法，除了变更上述Vdc以外，也 可以如图7所示那样改变交流电压振幅Vpp。这种情况下，根据图7(b) 所示的常温常湿的标准环境状态，在HH环境下通过如图7(c)所示那 样将Vpp设定得较大，在LL环境下如图7(a)所示那样将V卯设定 得较小，可以得到和变更Vdc的情况相同的效果。变更Vpp的好处是， 由于增大V2而引起的从放电电极22向电介质21的放电、和反向放电， 即、因放电而出现在电介质21上的电荷再次向放电电极22侧移动的放 电被激发，所以，能够更有效地增大离子发生量。此外，作为其他变更方法，也可以如图8所示，对上述Vdc的变更 和Vpp的变更进行组合。此时的好处是，不仅改变离子发生量本身， 而且由于作为中心电位的Vdc发生了变化，所以能任意地设定与相对电 极31之间的偏置电场，还能控制向相对电极31导入发生离子的量。(被带电物的移动速度发生变化时)关于电压控制部33所进行的控制，对打印条件中的打印速度、即 被带电物(这里为调色剂像)的移动速度发生变化的情况进行说明。在一任意环境条件和带电装置的使用记录中，使放电稳定的条件基本由施 加电压值决定。在这里，在被带电物的移动速度不同时，需要改变单位 时间所提供的离子量。但是，若提高施加电压值本身，则可能加速元件 劣化，若降低施加电压值，则放电会变得不稳定。因此，最好是不改变施加电压本身，而通过改变施加电压的频率来应对。图9中表示了改变 频率时的一个例子。图9 (b)为打印速度为中等程度(例如167mm/s) 时的频率。在打印速度为高速条件(例如225mm/s)时，只要如图9(c) 所示那样控制为，和图9(b)相比，不改变施加电压值本身而提高频 率即可，相反，在为低速条件(例如83.5mm/s)时，只要如图9 (a) 所示那样控制为，和图9(b)相比，不改变施加电压值本身而降低频 率即可。(器件特性发生变化时的控制)关于电压控制部33所进行的控制，对使用寿命劣化时、即器件特 性发生经时变化时进行说明。由于长期使用，电介质21劣化、放电生成物的附着、各电极的磨 损等将使离子发生元件l发生劣化，放电能力不断下降。在比较轻度的 劣化时，可以通过增加施加电压的频率来产生需要的离子量。相反，若 在劣化初期、即在使用的早期就进行增大施加电压本身的设定，可能会 给离子发生元件l带来电气损伤，加速劣化。但是，若使用期间增加， 劣化程度加深，则在相同施加电压下，有时放电会变得不稳定。在这种 情况下，需要采取提高施加电压值本身，使得易于引起放电的应对措施。因此，在本实施方式中，取得使用期间信息，随使用期间的增加而 增加上述施加电压的频率，在该频率达到一定值以上时，增大上述施加 电压的绝对值的最大值。并且，上述使用期间信息，例如，可以根据累 计使用时间的测量结果、或累计打印页数的计量结果来取得。图5的使用寿命补偿的箭头表示了这种补偿方法。在这里，仅升至 一定频率的理由之一，是高压电源性能方面的制约。即，是因为高频应 对时，成本和空间增大的缘故。此外，从电压上升特性的角度看，是由 于高频时波形变得很平緩，不能提供期望的施加电压波形的缘故。因此， 最好根据所使用的高压电源32的特性，来适当地设定频率补偿进行到 哪儿。此外，因为频率补偿进行到哪儿、如何进行电压补偿还依所使用的器件(带电装置)特性的不同而不同，所以，最好根据该器件的寿命 和特性进行适当设定。以上，对打印时的各条件变化时、被带电物的移动速度变化时、使 用寿命劣化时的情况的控制进行了说明，当然，也可以将上述各种控制 组合使用。在这里，二次转印前带电装置3的电压控制部33，既可以由硬件逻 辑构成，也可以如以下这样使用CPU由软件来实现。即，二次转印前 带电装置3具有下述部分等执行实现各种功能的控制程序的指令的 CPU (central processing unit )、存储上述程序的ROM (read only memory )、展开上述程序的RAM (random access memory)以及存储 上述程序和各种数据的存储器等存储装置(记录介质)。而且，也可以 通过下述方式来实现本发明的目的，即、向上述二次转印前带电装置3 提供记录介质，该记录介质以可由计算机读取的方式记录了实现上述功 能的软件、即二次转印前带电装置3的控制程序的程序代码(执行形式 程序、中间代码程序、源程序)，其计算机(或CPU和MPU)读出并 执行记录介质所记录的程序4、码。作为上述记录介质，例如，可以使用磁带和盒式带等带类、包括软 盘(注册商标)及硬盘等磁盘和CD-ROM、 MO、 MD、 DVD、 CD國R 等光盘的盘类、IC卡(包括存储卡)及光卡等卡类、或者掩模ROM、 EPROM、 EEPROM、闪存ROM等半导体存储器类等。另外，也可以将二次转印前带电装置3构成为可与通信网络连接， 并通过通信网络来提供上述程序代码。对该通信网路不做特别限定，例 如，可以利用因特网、企业内部互联网、外联网、LAN、 ISDN、 VAN、 CATV通信网、虚拟专网(virtual private network )、电话网、移动通 信网、卫星通信网等。此外，作为构成通信网的传输介质，不做特别限 定，例如，可以利用IEEE1394、 USB、电力线传输、有线TV线、电 话线、ADSL线等有线方式，也可以利用如IrDA和可遥控的红外线、 Bluetooth (注册商标)、802.11无线、HDR、手机网、卫星线路、地面 数字网等无线方式。并且，本发明也可以利用通过电子传送来具体实现 上述程序代码的、嵌入传输波的计算机数据信号的方式来实现。以上，使用二次转印前带电装置3，对本发明中的带电装置的结构及控制方法进行了说明。当将本发明的带电装置作为 一次转印前带电装置2或潜像用带电装置4来使用时，结构及控制方法也基本上和二次转 印前带电装置3相同。其中，在二次转印前带电装置3的情况下，被带 电物是中间转印带的调色剂像，但是在潜像用带电装置4的情况下，感 光鼓为被带电物。此外，在一次转印前带电装置2的情况下，感光鼓7 上的调色剂像为被带电物。此外，在一次转印前带电装置2和潜像用带 电装置4中，不设置相对电极31。另外，如上所述，在潜像用带电装置 4的情况下，也可以在和感光鼓7之间设置栅极电极。本发明的带电装置，如上所述，是以下带电装置放电电极和感应 电极以夹持电介质的方式相对设置，利用通过向上述放电电极和上述感 应电极之间施加交流电压，产生沿面放电而取出的离子，来使被带电物 带电，其特征在于，具有状态信息取得部，其取得表示该带电装置的 使用状态的状态信息；以及电压控制部，其基于上述状态信息取得部所 得到的状态信息，来设定或变更向上述放电电极和上述感应电极之间施 加的交流电压、即施加电压的条件。根据上述结构，能够根据带电装置的状态信息，来设定或变更对上 述放电电极和上述感应电极之间施加的电压。由此，即使在例如高湿环 境条件及各电极发生了经时劣化这样的难以引起放电、离子发生量少的 情况下，通过与之相对应地改变施加电压，也可以提供此时的带电所需 要的离子量。此外，当具有带电装置的图像形成装置的打印模式，使得 特别是速度变化时，需要改变单位时间所提供的离子量，不过，在这种 情况下，根据本发明的上述结构，也可以进行可提供需要的离子量的动 作。因此，总是能够稳定地提供带电所需要的离子量。此外，作为带电装置的状态信息，例如，列举了带电装置周围的温 度和湿度、带电装置的使用期间、带电装置使之带电的被带电物的移动 速度，不过，只要是表示带电装置的使用状态的信息，不管哪种信息都 可以。在本发明的带电装置中，当上述状态信息取得部是检测并取得该带 电装置的使用环境的温度和湿度作为上述状态信息的单元时，上述电压 控制部，可以基于上述温度和湿度，来设定或变更上述施加电压的绝对 值的最大值。根据上述结构，可以基于带电装置的使用环境的温度和湿度，来设 定或变更施加电压的绝对值的最大值。由此，即使带电装置的使用环境 的温度和湿度发生了变化，通过与之相对应地变更施加电压的条件，也 能稳定地提供需要的离子量。在高湿环境下，有时不提高施加电压值本身，放电就不稳定。另夕卜， 在难以放电的条件下，即使提高频率，离子量也难以增加。在这里，提 高施加电压后，存在臭氧产生量增加的倾向，但是，因为在高湿环境下 臭氧难以产生，所以使用本发明的上述结构不会有实用上的问题。相反， 在低湿环境下易于放电，但也容易产生臭氧，利用本发明的上述结构， 通过降低施加电压可以提供适当的离子量，并减轻臭氧产生量。在本发明的带电装置中，上述被带电物相对于该带电装置移动，当 上述状态信息取得部，为取得上述被带电物的移动速度作为上述状态信 息的单元时，上述电压控制部也可以基于上述移动速度来设定或变更上 述施加电压的频率。提供规定的电荷量所需要的离子电流值(单位时间所提供的离子 量)随被带电物的移动速度的不同而不同。虽然改变施加电压(施加电 压值本身)也可以控制所提供的离子量，但是，提高施加电压时，容易 加速元件的劣化，此外降低时，放电本身可能变得不稳定。但是，在本 发明的带电装置中，利用上述结构，可以基于被带电物的移动速度来设 定或变更施加电压的频率，所以，只要在相同的环境条件或相同的经时 使用条件(相同的使用期间)下，就能利用相同的施加电压，通过设定 施加电压的频率来控制提供离子量。由此，能够稳定地产生离子，并能 抑制不必要的劣化，还能有助于延长带电装置的使用寿命。在本发明的带电装置中，上述状态信息取得部是取得该带电装置的 使用期间信息作为上述状态信息的单元时，上述电压控制部，也可以随 该带电装置使用期间的增加来增加上述施加电压的频率，在该频率达到 一定值以上时，增大上述施加电压的绝对值的最大值。根据上述结构，可以基于带电装置的使用期间信息，在使用期间增 大时，增加施加电压的频率，在该频率达到一定值以上时，增大施加电 压的绝对值的最大值。作为上述使用期间信息，例如，也可以是利用了 带电装置或安装有带电装置的图像形成装置的累计使用时间、累计打印页数等的信息。在这里，对于使用装置而引起的劣化(使用寿命劣化)，最好是， 如果处于能稳定地放电的环境条件下，则通过增加频率来增加离子量、 在达到频率设定的上限后，提高施加电压来补偿离子量。这是因为，不 必要地增大施加电压有可能缩短装置的寿命的缘故。本发明的带电装 置，如上述结构那样，先提高频率，在因劣化而变得不能以以往的施加 电压来稳定放电时，增大施加电压，所以，对延长装置的寿命很有效。本发明的图像形成装置，其特征在于，作为使静电潜像承载体带电 的带电装置，具有上述任意一种带电装置。通过在使静电潜像承载体带电的装置上使用本发明的带电装置，可 以以稳定的带电量使静电潜像承载体适当地带电。此外，因为本发明的 带电装置使用沿面放电方式，所以还能提供紧凑型的图像形成装置。另外，本发明的图像形成装置，其特征在于，作为向承载在承栽体 上的调色剂提供电荷的转印前带电用的带电装置，具有上述任意一种带 电装置。通过使用本发明的带电装置作为转印前带电用的带电装置，可以使转 印前的调色剂恰到好处地带电，并且能提高转印效率及转印均匀性。另夕卜， 本发明的带电装置，由于利用沿面放电方式，因而比较紧凑，因此可以在 受限的空间内进行转印前调色剂的带电，能够实现图像形成装置的小型 化。本发明中的带电装置的控制方法，是将放电电极和感应电极以夹持电 介质的方式相对设置，利用通过向上it^电电极和上述感应电极之间施加 交流电压，产生沿面放电而取出的离子，来使被带电物带电的带电装置的控制方法，其特征在于，包括状态信息取得步骤，取得与上述带电装置 的状态有关的状态信息；电压控制步骤，基于在上述状态信息取得步骤中 得到的信息，来设定或变更对上逸故电电极和上述感应电极之间施加的施 加电压的务ff。根据上述方法，即使是难以引起放电的状况，也能稳定地提供需要 的离子量，能够取得和上述的本发明中的带电装置相同的效果。此外，也可以利用计算机来实现上述带电装置。在这种情况下，用 于使计算机发挥上述任意一种带电装置的电压控制部的功能的控制程 序、或记录了该控制程序的计算机可读记录介质也包括在本发明的范畴 内。上述控制程序以及上述计算机可读记录介质也起到和上述带电装置 相同的效果。在以上的发明详细说明项中叙述的具体实施方式
和各实施例，不过 是阐明本发明的技术内容，而不应该仅限定于该具体例子，来狭义地进 行解释，可以在本发明的精神和所附的权利要求的范围内进行各种变更 并实施。另外，即使在本说明书所示的数值范围以外，只要在不违反本 发明主旨的合理范围内，也包含在本发明内，这是不言而喻的。另外，本发明在使用电子照相方式的图像形成装置中，可以用作进行以下带电的带电装置在转印前使形成在感光体和中间转印体等像承 载体上的调色剂像带电的转印前带电、使感光体带电的潜像用带电、或 者辅助显影装置内的调色剂带电的调色剂预备带电等。
权利要求
1.一种带电装置，其放电电极和感应电极以夹持电介质的方式相对设置，利用向上述放电电极和上述感应电极之间施加交流电压，产生沿面放电而取出的离子，来使被带电物带电，其特征在于，上述被带电物相对于该带电装置进行移动；具有速度取得部，其取得上述被带电物的移动速度；以及电压控制部，其基于上述速度取得部所得到的上述被带电物的移动速度，来设定或变更向上述放电电极和上述感应电极之间施加的交流电压、即施加电压的频率。
2. 根据权利要求l所述的带电装置，其特征在于，上述电压控制部以下述方式来进行设定或变更若上述被带电物的 移动速度加快，则提高上述频率；若上述被带电物的移动速度减緩，则 降低上述频率。
3. —种带电装置，其放电电极和感应电极以夹持电介质的方式相 对i殳置，利用向上述放电电极和上述感应电极之间施加交流电压，产生 沿面放电而取出的离子，来使被带电物带电，其特征在于，具有期间取得部，其取得该带电装置的使用期间信息；以及电压控制部，其基于上述期间取得部所得到的该带电装置的使用期 间信息，随着该带电装置的使用期间的增加而增加向上述放电电极和上 述感应电极之间施加的交流电压、即施加电压的频率，在该频率达到一 定值以上时，增大上述施加电压的绝对值的最大值。
4. 根据权利要求3所述的带电装置，其特征在于，上述期间取得部，取得该带电装置的累计使用时间、及具有该带电 装置的图像形成装置的累计打印页数的至少一者，将其作为上述使用期 间信息。
5. —种图像形成装置，其特征在于，作为使静电潜像承担体带电的带电装置，具有权利要求1或3所述 的带电装置。
6. —种图像形成装置，其特征在于，作为向承载体上所承载的调色剂提供电荷的转印前带电用的带电 装置，具有权利要求1或3所述的带电装置。
7. —种带电装置的控制方法，该带电装置的放电电极和感应电极 以夹持电介质的方式相对设置，利用向上述放电电极和上述感应电极之 间施加交流电压，产生沿面放电而取出的离子，来使被带电物带电，其 特征在于，上述被带电物相对于该带电装置进行移动； 具有速度取得步骤，取得上述被带电物的移动速度；以及电压控制步骤，基于在上述速度取得步骤中所得到的上述被带电物 的移动速度，来i殳定或变更向上述放电电极和上述感应电极之间施加的 交流电压、即施加电压的频率。
8. —种带电装置的控制方法，该带电装置的放电电极和感应电极 以夹持电介质的方式相对设置，利用向上述放电电极和上述感应电极之 间施加交流电压，产生沿面放电而取出的离子，来使被带电物带电，其 特征在于，具有期间取得步骤，取得该带电装置的使用期间信息；以及电压控制步骤，基于在上述期间取得步骤中所得到的该带电装置的 使用期间信息，随着该带电装置的使用期间的增加而增加向上述放电电 极和上述感应电极之间施加的交流电压、即施加电压的频率，在该频率 达到一定值以上时，增大上述施加电压的绝对值的最大值。
全文摘要
本发明提供一种带电装置、图像形成装置、带电装置的控制方法，在本发明的带电装置中，电压控制部参照图像形成控制部所取得的带电装置的使用状态(被带电物的移动速度、带电装置的使用期间)，来设定或变更对放电电极和感应电极之间施加的施加电压的条件。由此，即使在不容易引起放电的状况下，也能稳定地提供所需要的离子量。
文档编号G03G15/00GK101334618SQ200810111500
公开日2008年12月31日 申请日期2008年6月26日 优先权日2007年6月29日
发明者足立克己 申请人:夏普株式会社