JP2002214888A - Image forming apparatus - Google Patents

Image forming apparatus

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JP2002214888A
JP2002214888A JP2001005744A JP2001005744A JP2002214888A JP 2002214888 A JP2002214888 A JP 2002214888A JP 2001005744 A JP2001005744 A JP 2001005744A JP 2001005744 A JP2001005744 A JP 2001005744A JP 2002214888 A JP2002214888 A JP 2002214888A
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JP
Japan
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voltage
vpp
charging
photosensitive drum
discharge
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Application number
JP2001005744A
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Japanese (ja)
Inventor
Ikuo Kuribayashi
栗林  郁夫
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a photoreceptor drum from being ground, even when an installation environment and the surface resistance of an electrifying member and the photoreceptor drum are changed, and also, to maintain a satisfactory image. SOLUTION: Provided that a peak-to-peak voltage Vpp of an AC voltage generated by a charting bias power supply 3 and an angular velocity ω are positive constants, and provided that an AC voltage to be applied on an charging roller 2 by the power supply 3 is expressed by V when V1=α×(Vpp/2) and V2=β×(Vpp/2) are established (provided that -1<α<0 and 0<β<1; αand β are fixed values), by applying the AC voltage V having a waveform satisfying the following conditions; V=(Vpp/2)×sin(ωt) when V1<V<V2 is established, V=V1 when V<V1 is established, and V=V2 when V>V2 is established on the charging roller 2 by the charging bias power supply 3, the photoreceptor 1 is prevented from being ground, even when the installation environment and the surface resistance of the charging member 2 and the photoreceptor drum 1 are changed, and also, the satisfactory image is maintained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式や静
電記録方式などを利用して画像形成を行う複写機、プリ
ンタ、ファクシミリ等の画像形成装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as a copying machine, a printer, a facsimile, etc., which forms an image using an electrophotographic system, an electrostatic recording system, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、電子写真装置や静電記録装置等の
画像形成装置において、感光体や誘電体等の像担持体
(被帯電体)の表面(被帯電面)を帯電処理する装置と
して、コロナ放電装置が広く利用されてきた。
2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as an electrophotographic apparatus or an electrostatic recording apparatus, an apparatus for charging a surface (a surface to be charged) of an image carrier (a body to be charged) such as a photoreceptor or a dielectric. Corona discharge devices have been widely used.

【0003】これは、コロナ放電装置をその放電開口部
が被帯電体に対向するように非接触に配設し、被帯電面
を放電開口部からのコロナ電流にさらすことで所定の極
性の所定の電位に帯電処理するものである。しかしなが
ら、このコロナ放電装置では高圧電源を必要とし、ま
た、オゾンが大量に発生する等の問題がある。
In this method, a corona discharge device is disposed in a non-contact manner such that a discharge opening thereof faces a member to be charged, and a surface to be charged is exposed to a corona current from the discharge opening. Is to be charged to a potential of. However, this corona discharge device requires a high-voltage power supply and has problems such as generation of a large amount of ozone.

【0004】そこで、近年、上記の非接触式のコロナ放
電装置に比べて低オゾン、低電力等の利点を有すること
から、電圧を印加した帯電部材を被帯電面に接触させて
被帯電面を帯電処理する接触式の帯電装置の実用化がな
されている。
Therefore, in recent years, it has advantages such as low ozone and low power as compared with the above-mentioned non-contact type corona discharge device. Therefore, a charging member to which a voltage is applied is brought into contact with the surface to be charged, and the surface to be charged is cleaned. A contact-type charging device for performing a charging process has been put to practical use.

【0005】接触式の帯電装置には、接触帯電部材に対
して、帯電バイアスとして直流電圧(DC)のみを印加
して被帯電体を帯電処理する「DC帯電方式」と、直洗
電圧(DC)に交流電圧(AC)を重畳して印加して被
帯電体を帯電する「AC帯電方式」とがある。いずれの
方式においても、バイアス電圧の印加された接触帯電部
材により、被帯電面が所定の極性、所定の電位に帯電処
理される。
[0005] The contact-type charging device includes a "DC charging system" in which only a direct current voltage (DC) is applied as a charging bias to a contact charging member to perform a charging process on a member to be charged; ) Is superimposed and applied with an alternating voltage (AC) to charge an object to be charged. In either method, the charged surface is charged to a predetermined polarity and a predetermined potential by the contact charging member to which the bias voltage is applied.

【0006】また、この接触帯電部材は、被帯電体と接
触する接触領域と、この接触領域よりも被帯電体移動方
向下流側で被帯電面との距離が大きくなっていく離間面
領域とが形成されており、直流電圧に交流電圧を重畳し
た帯電バイアスを被帯電体と帯電部材との間に印加す
る。
Further, the contact charging member has a contact area in contact with the member to be charged, and a separation surface area in which the distance to the surface to be charged becomes larger downstream of the contact area in the moving direction of the member to be charged. A charging bias formed by superimposing an AC voltage on a DC voltage is applied between the member to be charged and the charging member.

【0007】これにより、被帯電面と接触帯電部材の前
記離間面領域との間に振動電界を形成し、交流成分が被
帯電面の帯電電位の凹凸を均して、直流成分が被帯電面
を所定の電位に収束させるため、全体として被帯電面を
帯電ムラなく均一に安定して帯電することができるとい
う利点がある。
Thus, an oscillating electric field is formed between the surface to be charged and the separated surface region of the contact charging member, and the AC component equalizes the unevenness of the charging potential of the surface to be charged, and the DC component reduces the DC component to the surface to be charged. Is converged to a predetermined potential, so that the surface to be charged can be uniformly and stably charged without charging unevenness as a whole.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】ところで、画像形成装
置の被帯電体としての感光ドラムは画像形成の回数が増
加するにつれて、即ち耐久が進むにつれて、感光ドラム
表面(外周面)がクリーニング部材(クリーニングブレ
ード)や現像剤によって削られて、感光層の厚み(感光
ドラムの厚膜)が減少する。
By the way, as the number of times of image formation increases, that is, as the durability of the photosensitive drum as an object to be charged of the image forming apparatus increases, the surface (outer peripheral surface) of the photosensitive drum becomes a cleaning member (cleaning member). The thickness of the photosensitive layer (thick film of the photosensitive drum) is reduced by being scraped by the blade) and the developer.

【0009】特に上述したAC帯電方式では、接触帯電
部材に直流電圧と交流電圧とを重畳して印加することに
より、直流成分のみによって帯電される場合に生じる帯
電ムラを交流成分によって均す効果があるため帯電の均
一性に優れているという特徴をもつ一方で、DC帯電方
式に比べて、耐久にともなう感光層の厚み(感光ドラム
の膜厚)の減少が著しい。
Particularly, in the above-described AC charging system, by applying a DC voltage and an AC voltage in a superimposed manner to the contact charging member, an effect of equalizing charging unevenness caused when only the DC component is charged by the AC component is obtained. Therefore, while having the feature of being excellent in the uniformity of charging, the thickness of the photosensitive layer (the thickness of the photosensitive drum) is remarkably reduced with the durability compared with the DC charging method.

【0010】その原因として、直流成分の放電電流に重
畳される、交流成分の放電電流が感光ドラム表面にダメ
ージを与え、感光ドラム表面がクリーニング部材(クリ
ーニングブレード)によって削れやすくなるためである
ことが知られている。感光ドラムの削れ量が大きい場
合、耐久枚数の小さいうちに感光ドラムの膜厚が薄くな
る。
The reason for this is that the discharge current of the AC component superimposed on the discharge current of the DC component damages the surface of the photosensitive drum, and the surface of the photosensitive drum is easily scraped by a cleaning member (cleaning blade). Are known. When the shaving amount of the photosensitive drum is large, the film thickness of the photosensitive drum becomes small while the number of durable sheets is small.

【0011】感光ドラムの膜厚が薄くなると、感光ドラ
ム表面の微小な傷が出力画像上で見えやすくなったり、
帯電部材から感光ドラムの導電性基体(ドラムシリンダ
ー)へのリークが生じやすくなり、更に感光ドラムの膜
厚が薄くなると感光層そのものがなくなり画像形成が不
可能になるといった感光ドラムの寿命に直接的な影響を
及ぼす。
When the film thickness of the photosensitive drum is reduced, minute scratches on the surface of the photosensitive drum are easily seen on an output image,
Leakage from the charging member to the conductive substrate (drum cylinder) of the photosensitive drum is likely to occur, and if the film thickness of the photosensitive drum becomes thinner, the photosensitive layer itself disappears, making image formation impossible. Influence.

【0012】また、特に低湿環境においては、感光ドラ
ム、接触帯電部材、雰囲気(すなわち空気)の体積及び
表面抵抗のいずれも高い値となるため放電しにくく、ま
た、感光ドラム表面電位と現像電圧間での電位差も大き
くなることから、感光ドラムを必要電位まで均一に帯電
させるための接触帯電部材に印加する交流電圧のピーク
間電圧(Vpp)が大きい。この結果、感光ドラム上に
僅かに残っているトナーやトナー中の外添剤が、接触帯
電部材の交流電圧による振動で感光ドラム上に融着(以
下、トナー融着という)してしまうという弊害も生じ
る。
Further, particularly in a low-humidity environment, the volume and surface resistance of the photosensitive drum, the contact charging member, the atmosphere (ie, air) are all high, so that it is difficult to discharge. , The peak-to-peak voltage (Vpp) of the AC voltage applied to the contact charging member for uniformly charging the photosensitive drum to the required potential is large. As a result, there is an adverse effect that the toner slightly remaining on the photosensitive drum and the external additive in the toner are fused (hereinafter, referred to as toner fusion) on the photosensitive drum by the vibration of the contact charging member due to the AC voltage. Also occurs.

【0013】また、特に高湿環境においては、放電によ
り生成されたNOx、O等が感光ドラム表面の水分に
溶けて感光ドラムの表面抵抗が下がってしまい、静電潜
像形成時の電荷パターンが保持できずに出力画像がぼけ
る現象(以下、画像流れという)が発生しやすくなる。
In a particularly high-humidity environment, NOx, O 3, and the like generated by the discharge are dissolved in the moisture on the surface of the photosensitive drum, and the surface resistance of the photosensitive drum is lowered. Cannot be held, and a phenomenon that the output image is blurred (hereinafter, referred to as image deletion) is likely to occur.

【0014】そこで、帯電バイアスの印加によって接触
帯電部材と感光ドラムとの間に流れる総交流電流量を、
接触帯電部材と感光ドラムとが接触する接触領域(帯電
ニップ部)を流れる交流電流量と、この接触領域(帯電
ニップ部)近傍の微小空隙を流れる交流放電電流量とに
分けて該交流放電電流量を検知し、前記微小空隙を流れ
る交流放電電流量が所定の設定範囲内に収まるように、
接触帯電部材に印加する交流電圧又は交流電流量を制御
する方式が提案されている。
Therefore, the total amount of alternating current flowing between the contact charging member and the photosensitive drum due to the application of the charging bias is represented by
The amount of AC current flowing through a contact area (charging nip) where the contact charging member contacts the photosensitive drum and the amount of AC discharge current flowing through a minute gap near the contact area (charging nip) are divided into two sections. So that the amount of AC discharge current flowing through the minute gap falls within a predetermined set range,
A method of controlling an AC voltage or an amount of AC current applied to a contact charging member has been proposed.

【0015】この方法についての概略を、図7を参照し
て説明する。図7において、横軸は接触帯電部材に印加
する交流電圧のピーク間電圧(Vpp)、縦軸はこのと
き流れる総電流であり、交流電圧のピーク間電圧と総電
流の関係を示した図である。
An outline of this method will be described with reference to FIG. In FIG. 7, the horizontal axis is the peak-to-peak voltage (Vpp) of the AC voltage applied to the contact charging member, and the vertical axis is the total current flowing at this time. FIG. 7 shows the relationship between the peak-to-peak voltage of the AC voltage and the total current. is there.

【0016】この図から、接触帯電部材に交流電圧を印
加してから放電開始電圧V0を境にして、直線の傾きが
変化しているのが分かる。これは、放電開始電圧前は接
触帯電部材と感光ドラム間の接触領域(帯電ニップ部)
を通じてしか電流が流れないが、放電開始電圧以降は接
触領域を通じて流れる電流に加えて、この接触領域近傍
の微小空隙を電流が流れるようになるからである。
From this figure, it can be seen that the slope of the straight line changes from the discharge start voltage V0 after the AC voltage is applied to the contact charging member. This is because the contact area between the contact charging member and the photosensitive drum before the discharge start voltage (charging nip)
This is because the current flows only through the contact region, but after the discharge starting voltage, in addition to the current flowing through the contact region, the current flows through the minute gap near the contact region.

【0017】従って、あるVpp=V1での放電電流量
を求めるに当たっては、放電開始電圧後における直線A
上の点の値から、放電開始電圧前の直線Bから延長した
点の値を引いた値I2を求めることにより算出すること
が可能となる。このような制御により求めた放電電流が
一定の値となるようにVppを制御することにより、放
電過多による感光ドラムの削れ、トナー融着、画像流れ
に対する許容範囲を大幅に向上させることが可能とな
る。
Therefore, when calculating the discharge current amount at a certain Vpp = V1, the straight line A after the discharge start voltage is used.
This can be calculated by obtaining a value I2 by subtracting the value of the point extended from the straight line B before the discharge start voltage from the value of the upper point. By controlling Vpp so that the discharge current obtained by such control becomes a constant value, it is possible to greatly improve the allowable range for scraping of the photosensitive drum due to excessive discharge, fusion of toner, and image flow. Become.

【0018】しかしながら、接触帯電部材と感光ドラム
間の接触領域(帯電ニップ部)近傍の微小空隙を流れる
交流電流量は、いわゆる放電現象であり、総電流量に対
して非常に小さい値である。例えば本願発明者の検討に
よれば、温度23℃、湿度5%程度の低湿環境におい
て、交流電圧波形として正弦波を用いた場合、総電流量
1500μA程度に対して、微小空隙を流れる電流量は
100μA程度であった。また、温度30℃、湿度80
%の高湿環境においては、微小空隙を流れる電流量を5
0μA未満に設定しなければ画像流れが発生してしまう
が、このときの総電流量は1200μA程度必要であっ
た。
However, the amount of alternating current flowing through the minute gap near the contact area (charging nip) between the contact charging member and the photosensitive drum is a so-called discharge phenomenon, which is a very small value with respect to the total current. For example, according to a study by the inventor of the present application, when a sine wave is used as an AC voltage waveform in a low humidity environment at a temperature of 23 ° C. and a humidity of about 5%, the amount of current flowing through the minute gap is about 1500 μA in total current. It was about 100 μA. In addition, temperature 30 ° C, humidity 80
% In a high humidity environment, the amount of current flowing through
If the value is not set to less than 0 μA, image deletion will occur. At this time, the total current amount needs to be about 1200 μA.

【0019】即ち、総電流量の1/100以下の放電電
流量を計算により求めなければならず、このため、印加
電圧のVppの精度、電流検知の精度が非常に高精度で
あることが要求される。加えて、画像形成装置の設置環
境により、必要とされる精度の方向が異なることも大き
な課題であった。
That is, the amount of discharge current that is 1/100 or less of the total amount of current must be obtained by calculation. Therefore, it is required that the accuracy of the applied voltage Vpp and the accuracy of current detection be extremely high. Is done. In addition, another problem is that the direction of required accuracy differs depending on the installation environment of the image forming apparatus.

【0020】即ち、高湿環境で主な解決すべき課題は画
像流れであるが、これは放電電流量に依存する現象であ
る。このため、印加電圧のVppの精度よりは、電流検
出の精度こそが重要である。このことは、電流検知回路
の精度が高いことが必要であることは言うまでも無い
が、加えて図7における放電開始後の直線Aの傾きが、
放電開始前の直線Bの傾きに対してその差があまり大き
くないほうがより精度がでる。これは、傾きの差が小さ
いほうが、交流電圧のピーク間電圧(振幅)であるVp
pの値が僅かに変化したとしても放電電流の変化が小さ
くてすむからである。
That is, the main problem to be solved in a high-humidity environment is image deletion, which is a phenomenon depending on the amount of discharge current. For this reason, the accuracy of current detection is more important than the accuracy of the applied voltage Vpp. It goes without saying that the accuracy of the current detection circuit needs to be high, but in addition, the slope of the straight line A after the start of discharge in FIG.
The accuracy is higher if the difference is not so large with respect to the slope of the straight line B before the start of discharge. This is because the smaller the difference between the slopes, the higher the peak-to-peak voltage (amplitude) of the AC voltage, Vp
This is because even if the value of p slightly changes, the change in the discharge current can be small.

【0021】しかしながら、実際にはこのような高湿環
境下においては、帯電部材や感光ドラムの表面抵抗や帯
電ニップ部近傍の空気層の抵抗値が下がるため、放電が
起こりやすくなるため、放電開始後の直線Aと放電開始
前の直線Bの傾き差は大きくなってしまう。一方で、低
湿環境においては、もともと必要となるVppが高めで
あるということから、感光ドラムの削れやトナー融着な
どの観点から印加電圧のVppを極力小さな値となるよ
う制御することが必要となる。
However, actually, in such a high humidity environment, the surface resistance of the charging member and the photosensitive drum and the resistance value of the air layer near the charging nip are reduced, so that the discharge easily occurs. The slope difference between the straight line A after and the straight line B before the start of discharge becomes large. On the other hand, in a low-humidity environment, since the required Vpp is originally high, it is necessary to control the applied voltage Vpp to a value as small as possible from the viewpoint of abrasion of the photosensitive drum and fusion of the toner. Become.

【0022】一方で、画像流れは発生しずらい環境であ
るため、放電電流量はある一定の値以上であれば、それ
ほどの精度は必要としない。以上のことから、低湿環境
においては、Vppの精度が高精度で出力されること、
及び図7における放電開始後の直線Aの傾きが、放電開
始前の直線Bの傾きに対してその差がなるべく大きいほ
うが望ましい。これは、より低いVppの値で、一定値
以上の放電電流量を得ることができるからである。
On the other hand, since image deletion is unlikely to occur, if the amount of discharge current is equal to or more than a certain value, not much accuracy is required. From the above, in a low humidity environment, Vpp accuracy is output with high accuracy.
In addition, it is preferable that the difference between the slope of the straight line A after the start of the discharge in FIG. 7 and the slope of the straight line B before the start of the discharge is as large as possible. This is because a discharge current amount equal to or higher than a certain value can be obtained at a lower Vpp value.

【0023】しかしながら、実際には低湿環境では、接
触帯電部材や感光ドラムの表面抵抗、帯電ニップ部近傍
の空気層の抵抗値が大きく、放電電流が少なめになるの
で、放電開始後の直線と放電開始前の直線の傾き差は大
きくなってしまう。
However, actually, in a low humidity environment, the surface resistance of the contact charging member and the photosensitive drum, and the resistance of the air layer near the charging nip are large, and the discharge current is small. The difference in the slope of the straight line before the start increases.

【0024】そこで本発明は、装置の設置環境(温度、
湿度)や接触帯電部材、感光ドラムの表面抵抗などが変
化した場合においても、感光ドラムの削れや画像不良な
どを防止することができる画像形成装置を提供すること
を目的とする。
Therefore, the present invention provides an installation environment (temperature,
It is an object of the present invention to provide an image forming apparatus capable of preventing the photosensitive drum from being scraped or having an image defect even when the humidity, the contact charging member, and the surface resistance of the photosensitive drum change.

【0025】[0025]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、回動自在な像担持体と、帯電バイアス印加
手段から少なくとも交流電圧が印加され、前記像担持体
の表面に当接して前記像担持体を所定の電位に帯電させ
る接触帯電部材とを有する画像形成装置において、前記
帯電バイアス印加手段で発生される交流電圧のピーク間
電圧Vpp、角速度ωを一定の正の定数とし、V1=α
×(Vpp/2)、V2=β×(Vpp/2)(ただ
し、−1<α<0、0<β<1;α、βは一定値)とし
たときに、前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電
部材に印加する交流電圧をVとすると、 V1≦<V≦V2のときには、V=(Vpp/2)×s
in(ωt) V<V1のときには、V=V1 V>V2のときには、V=V2 を満たすような波形の交流電圧Vを、前記帯電バイアス
印加手段から前記接触帯電部材に印加することを特徴と
している。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a rotatable image carrier and at least an alternating voltage applied from a charging bias applying means, which contacts the surface of the image carrier. And a contact charging member for charging the image carrier to a predetermined potential, wherein the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage generated by the charging bias applying unit and the angular velocity ω are constant positive constants, V1 = α
× (Vpp / 2), V2 = β × (Vpp / 2) (where −1 <α <0, 0 <β <1; α and β are constant values). Assuming that the AC voltage applied to the contact charging member is V, when V1 ≦ V ≦ V2, V = (Vpp / 2) × s
in (ωt) When V <V1, V = V1 When V> V2, an AC voltage V having a waveform satisfying V = V2 is applied from the charging bias applying unit to the contact charging member. I have.

【0026】また、前記V1及びV2の値は、画像形成
装置の設置環境に応じて変化させることを特徴としてい
る。
The values of V1 and V2 are changed according to the installation environment of the image forming apparatus.

【0027】また、前記V1及びV2の値は、前記接触
帯電部材と前記像担持体の表面抵抗値に応じて変化させ
ることを特徴としている。
Further, the values of V1 and V2 are changed according to the surface resistance of the contact charging member and the image carrier.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施の形態
に基づいて説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below based on the illustrated embodiment.

【0029】〈実施の形態1〉図1は、本実施の形態に
係る画像形成装置(本実施の形態では電子写真方式の複
写機)を示す概略構成図である。
<First Embodiment> FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an image forming apparatus (an electrophotographic copying machine in the present embodiment) according to the present embodiment.

【0030】この画像形成装置は、像担持体としての感
光ドラム1を備えており、その周囲に接触帯電部材であ
る帯電ローラ2、現像装置11、転写ローラ12、クリ
ーニング装置13、前露光装置15が設けられている。
また、帯電ローラ2と現像装置11間の上方には露光装
置10が設けられている。
This image forming apparatus includes a photosensitive drum 1 as an image carrier, and a charging roller 2 as a contact charging member, a developing device 11, a transfer roller 12, a cleaning device 13, and a pre-exposure device 15 around the photosensitive drum 1. Is provided.
An exposing device 10 is provided above the charging roller 2 and the developing device 11.

【0031】感光ドラム1は、本実施の形態では負帯電
の有機感光体でアルミニウム製のドラム基体1b上に光
導電層(感光層)1aを有しており、支軸1cを中心に
矢印R1方向(時計方向)に所定の周速度(プロセスス
ピード)で回転駆動される。
In the present embodiment, the photosensitive drum 1 is a negatively charged organic photoreceptor and has a photoconductive layer (photosensitive layer) 1a on a drum base 1b made of aluminum. It is rotationally driven in a direction (clockwise) at a predetermined peripheral speed (process speed).

【0032】接触帯電部材としての帯電ローラ2は、芯
金2cと、その外周に順次形成した導電層2bと高抵抗
層2aとで構成されており、芯金2cの両端部を軸受け
部材(不図示)に回転自由に軸受けさせて、押圧手段
(不図示)で感光ドラム1に対して所定の押圧力を持っ
て圧接され、感光ドラム1の回転駆動に伴い矢印R2方
向(反時計方向)に従動回転する。
The charging roller 2 as a contact charging member is composed of a core 2c, a conductive layer 2b and a high resistance layer 2a which are sequentially formed on the outer periphery of the core 2c. (Not shown), is pressed against the photosensitive drum 1 with a predetermined pressing force by a pressing means (not shown), and rotates in the direction of arrow R2 (counterclockwise) as the photosensitive drum 1 rotates. It is driven and rotated.

【0033】また、帯電バイアス電源3から摺動接点3
aを介して帯電ローラ2の芯金2cに所定の帯電バイア
ス(本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した
帯電バイアス)が印加されることで、感光ドラム1が所
定の極性、電位に帯電される。
Further, the charging bias power supply 3 supplies the sliding contact 3
By applying a predetermined charging bias (in the present embodiment, a charging bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage) to the metal core 2c of the charging roller 2 via a, the photosensitive drum 1 has a predetermined polarity and potential. Is charged.

【0034】現像装置11は、矢印R11方向(反時計
方向)に回転する現像スリーブ11aを備えている。現
像ローラ11aは、感光ドラム1表面に対向するように
して配置されており、現像バイアス電源4から現像バイ
アス(本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳し
た現像バイアス)が印加され、感光ドラム1表面に形成
された静電潜像に現像剤(トナー)を付着させてナー画
像として現像(顕像化)する。
The developing device 11 has a developing sleeve 11a which rotates in the direction of arrow R11 (counterclockwise). The developing roller 11 a is arranged so as to face the surface of the photosensitive drum 1. A developing bias (in the present embodiment, a developing bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage) is applied from a developing bias power supply 4, and the photosensitive roller 11 a is exposed to light. A developer (toner) is adhered to the electrostatic latent image formed on the surface of the drum 1 and developed (developed) as a toner image.

【0035】接触転写部材としての転写ローラ12は、
感光ドラム1に対して当接自在に配置されており、転写
時に感光ドラム1に当接して矢印R12方向(反時計方
向)に回転し、転写バイアス電源5からトナーと逆極性
の転写バイアスが印加される。転写バイアスが印加され
た転写ローラ12で、感光ドラム1と転写ローラ12間
の転写ニップに搬送される用紙などの転写材14を通紙
させることにより、感光ドラム1上に形成されたトナー
画像を転写材14に転写する。転写ローラ12は、金属
の芯金の表面に弾性体を有している。
The transfer roller 12 as a contact transfer member includes
The transfer bias power supply 5 applies a transfer bias having a polarity opposite to that of the toner from the transfer bias power supply 5. Is done. The transfer roller 12 to which the transfer bias is applied passes a transfer material 14 such as a sheet conveyed to a transfer nip between the photosensitive drum 1 and the transfer roller 12, so that a toner image formed on the photosensitive drum 1 is formed. Transfer to the transfer material 14. The transfer roller 12 has an elastic body on the surface of a metal cored bar.

【0036】露光装置10は、本実施の形態では、公知
の原稿台固定−光学系移動型の原稿結像スリット露光手
段である。露光装置10において、20は原稿Oを画面
下向きで載置する固定の原稿台ガラス、21は原稿押さ
え板、22は原稿照明ランプ(露光用ランプ)、23は
スリット板、24、25、26はそれぞれ移動第1、第
2、第3ミラー、27は結像レンズ、28は固定ミラー
である。
In the present embodiment, the exposure device 10 is a known document table fixed-optical system moving type document imaging slit exposure unit. In the exposure apparatus 10, reference numeral 20 denotes a fixed platen glass on which a document O is placed facing downward, 21 is a document holding plate, 22 is a document illumination lamp (exposure lamp), 23 is a slit plate, and 24, 25, and 26 are The moving first, second, and third mirrors, 27 are imaging lenses, and 28 is a fixed mirror.

【0037】ランプ22、スリット板23、移動第1ミ
ラー24は、原稿台ガラス20の下面を一端側から他端
側へ所定の速度Vで、また第2、第3ミラー25、26
はV/2の速度で移動駆動されて、原稿台ガラス20上
の下向き原稿面が一端辺側から他端辺側に走査されて画
像露光が結像レンズ27、固定ミラー28を介して感光
ドラム1表面に結像スリット露光Lされ、原稿Oの画像
情報に対応した静電潜像が形成される。
The ramp 22, the slit plate 23, and the movable first mirror 24 move the lower surface of the platen glass 20 from one end to the other end at a predetermined speed V, and the second and third mirrors 25, 26.
Is driven to move at a speed of V / 2, and the downward original surface on the original platen glass 20 is scanned from one end side to the other end side, and image exposure is performed via the imaging lens 27 and the fixed mirror 28. An image forming slit exposure L is performed on one surface, and an electrostatic latent image corresponding to image information of the document O is formed.

【0038】また、本実施の形態では、制御装置30
と、画像形成装置の設置環境(温度、湿度)を検出する
温湿センサー31を有しており、制御装置30は、温湿
センサー31から入力される温度、湿度情報に基づい
て、帯電バイアス電源3から帯電ローラ2の芯金2cに
印加する帯電バイアスのうちの交流電圧(振動電圧)の
波形を変化させるようにした(詳細は後述する)。
In the present embodiment, the control device 30
And a temperature / humidity sensor 31 for detecting an installation environment (temperature, humidity) of the image forming apparatus. The control device 30 controls the charging bias power supply based on the temperature / humidity information input from the temperature / humidity sensor 31. 3, the waveform of the AC voltage (oscillation voltage) of the charging bias applied to the metal core 2c of the charging roller 2 is changed (details will be described later).

【0039】次に、上記した画像形成装置による画像形
成動作について説明する。
Next, an image forming operation by the above-described image forming apparatus will be described.

【0040】画像形成時には、感光ドラム1は駆動手段
(不図示)により所定のプロセススピードで矢印R1方
向に回転駆動され、帯電バイアス電源3から帯電バイア
ス(本実施の形態では、直流電圧に交流電圧を重畳した
帯電バイアス)が印加された帯電ローラ2により所定の
極性、電位に帯電される。
At the time of image formation, the photosensitive drum 1 is rotationally driven in a direction indicated by an arrow R1 at a predetermined process speed by a driving means (not shown), and is supplied from a charging bias power supply 3 to a charging bias (in this embodiment, DC voltage to AC voltage). Is charged to a predetermined polarity and potential by the charging roller 2 to which a charging bias (superimposed on the charging bias) is applied.

【0041】そして、帯電された感光体ドラム1上に露
光装置10により上述したように結像スリット露光Lが
与えられて、原稿Oの画像情報に対応した静電潜像が形
成される。そして、現像バイアス電源4から現像バイア
スが印加された現像装置11の現像スリーブ11aによ
り上記静電潜像にトナーを付着させて、トナー画像とし
て顕像化する。
Then, as described above, the image forming slit exposure L is given to the charged photosensitive drum 1 by the exposure device 10 to form an electrostatic latent image corresponding to the image information of the document O. Then, toner is attached to the electrostatic latent image by the developing sleeve 11a of the developing device 11 to which the developing bias is applied from the developing bias power supply 4, and the electrostatic latent image is visualized as a toner image.

【0042】そして、感光ドラム1表面のトナー画像が
転写ローラ12と感光ドラム1間の転写ニップに到達す
ると、このタイミングに合わせて転写材14がこの転写
ニップに搬送され、転写バイアス電源5から所定の転写
バイアスが印加された転写ローラ12によりトナー画像
が転写される。トナー画像が転写された転写材14は定
着装置(不図示)に搬送され、定着装置による加熱、加
圧により転写トナー画像が転写材14上に永久固着画像
として定着されて出力される。
When the toner image on the surface of the photosensitive drum 1 reaches the transfer nip between the transfer roller 12 and the photosensitive drum 1, the transfer material 14 is conveyed to the transfer nip at this timing. The toner image is transferred by the transfer roller 12 to which the transfer bias is applied. The transfer material 14 onto which the toner image has been transferred is conveyed to a fixing device (not shown), and the transferred toner image is fixed as a permanently fixed image on the transfer material 14 by heating and pressing by the fixing device and output.

【0043】一方、トナー画像転写後の感光ドラム1表
面に残留した転写残トナー、外添剤、紙紛等の付着汚染
物は、クリーニング装置13のクリーニングブレード1
3aによって除去されて回収され、更に前露光装置15
により感光ドラム1表面を除電して、繰り返して作像に
供される。
On the other hand, adhered contaminants such as transfer residual toner, external additives, and paper dust remaining on the surface of the photosensitive drum 1 after the transfer of the toner image are removed by the cleaning blade 1 of the cleaning device 13.
3a, and is collected by the pre-exposure device 15
, The surface of the photosensitive drum 1 is neutralized, and the image is repeatedly provided for image formation.

【0044】また、このクリーニングブレード13aで
は除去できなかった付着汚染物が、感光ドラム1表面の
回転方向に沿ってのクリーニング装置13の下流側に配
置された帯電ローラ2に付着して帯電ローラ2を汚染す
ると、帯電性能が低下して感光ドラム1を良好に帯電す
ることができなくなるため、例えば、帯電ローラ2をク
リーニングするクリーニング手段を設けて、これによっ
て帯電ローラ2表面の付着汚染物を除去するようにして
もよい。
The contaminants which cannot be removed by the cleaning blade 13a adhere to the charging roller 2 disposed downstream of the cleaning device 13 along the rotation direction of the surface of the photosensitive drum 1, and the charging roller 2 If the surface of the charging roller 2 is contaminated, the charging performance deteriorates and the photosensitive drum 1 cannot be charged satisfactorily. Therefore, for example, a cleaning unit for cleaning the charging roller 2 is provided, thereby removing contaminants adhering to the surface of the charging roller 2. You may make it.

【0045】ところで、上記した画像形成動作が開始さ
れるまでが感光ドラム1の前回転期間であり、その間の
感光ドラム1表面は非画像形成領域面(非画像域)であ
る。従って、上記した帯電バイアスのうちの交流成分検
知は、感光ドラム1の非画像形成領域面に対応している
前回転期間においてなされ、このときの交流電流の検知
と帯電条件補正(帯電ローラ2に対する帯電バイアス補
正)がなされる。
The period before the above-described image forming operation is started is a pre-rotation period of the photosensitive drum 1, during which the surface of the photosensitive drum 1 is a non-image forming area surface (non-image area). Therefore, the detection of the AC component of the charging bias is performed in the pre-rotation period corresponding to the non-image forming area surface of the photosensitive drum 1, and the detection of the AC current and the correction of the charging condition (for the charging roller 2). (Charge bias correction) is performed.

【0046】画像形成枚数が増加して感光ドラム1の耐
久が進行すると、クリーニングブレード13aで掻きと
れなかった転写残トナー等が帯電ローラ2の表面に付着
することによって、図7に示したように、交流成分の電
圧−電流特性が変化してしまう。従って、交流バイアス
を定電流制御している場合においては、感光ドラム1と
帯電ローラ2との間を流れる総交流電流量は一定に保つ
ことができるが、感光ドラム1の感光層1aの削れの大
きな要因となる交流放電電流量が増加してしまう。
As the number of images formed increases and the durability of the photosensitive drum 1 progresses, the transfer residual toner and the like that cannot be scraped off by the cleaning blade 13a adhere to the surface of the charging roller 2 as shown in FIG. In addition, the voltage-current characteristics of the AC component change. Therefore, when the AC bias is controlled at a constant current, the total amount of the AC current flowing between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 can be kept constant, but the photosensitive layer 1a of the photosensitive drum 1 is greatly shaved. The amount of AC discharge current, which is a factor, increases.

【0047】そこで、本実施の形態では、感光ドラム1
に対する交流放電電流によるダメージを抑制するため
に、感光ドラム1の前回転期間に所定の交流電圧と直流
電圧(検知用電圧)を印加し、そのとき交流電流値を検
知して、画像形成時の交流電流値の決定を行う。
Therefore, in this embodiment, the photosensitive drum 1
A predetermined AC voltage and a DC voltage (detection voltage) are applied during the pre-rotation period of the photosensitive drum 1 in order to suppress damage caused by the AC discharge current to The AC current value is determined.

【0048】即ち、図7において、低交流電圧領域に検
知のための複数個(同図では2個)の印加交流電圧のV
pp01、Vpp02を設定し、また放電領域である高
交流電圧領域においても複数個(同図では2個)の印加
交流電圧のVpp03、Vpp04を設定した。そし
て、これら合計4個の電圧を印加し、そのときのAC総
電流を求め、横軸に印加電圧のVpp、縦軸にAC電流
をとってプロットした。
That is, in FIG. 7, a plurality of (two in FIG. 7) applied AC voltages V
pp01 and Vpp02 were set, and a plurality (two in the figure) of applied AC voltages Vpp03 and Vpp04 were also set in the high AC voltage region as a discharge region. Then, a total of four voltages were applied, and the total AC current at that time was obtained, and plotted with the applied voltage Vpp on the horizontal axis and the AC current on the vertical axis.

【0049】そして、この低交流電圧領域での直線Aの
式と、高交流電圧領域での直線Bの式をそれぞれ求め、
それぞれの直線式の差を求めることによって放電電流が
求められる。
Then, the equation of the straight line A in the low AC voltage region and the equation of the straight line B in the high AC voltage region are obtained, respectively.
The discharge current is determined by determining the difference between the respective linear expressions.

【0050】従来、帯電バイアスの交流成分の電圧波形
には正弦波を用いていた。これは、矩形波を用いると交
流成分のピーク間電圧(振幅)Vppの変化に対する総
電流の大きさが大きすぎて細かな制御が難しかったり、
逆に三角波を用いると、総電流量に対する放電電流の割
合が小さく、放電電流量を計算するに当たり誤差が大き
いので、より精度を必要とする等の課題があるからであ
る。また、正弦波は電圧波形、電流波形共に連続した正
弦的な変化を示しており、急激な変化を起こさないた
め、電流量を精度良く検知できる。
Conventionally, a sine wave has been used as the voltage waveform of the AC component of the charging bias. This is because when a rectangular wave is used, the magnitude of the total current with respect to the change in the peak-to-peak voltage (amplitude) Vpp of the AC component is too large, and fine control is difficult.
Conversely, when a triangular wave is used, the ratio of the discharge current to the total current amount is small, and an error in calculating the discharge current amount is large. Further, the sine wave shows a continuous sinusoidal change in both the voltage waveform and the current waveform, and does not cause a sudden change, so that the current amount can be detected with high accuracy.

【0051】図2は、正弦波を用いたときの電圧波形と
電流波形を示した図であり、電流波形は電圧波形とは位
相のずれた正弦波と、電圧波形と位相のほとんどずれて
いない正弦波の足し算のような形状をしている。電圧波
形と位相のずれた波形は帯電ニップ部を流れる電流であ
り、放電していない領域でも発生している。これは図7
で示される直線Bで表される電流である。一方で、位相
のほとんどずれていない波形成分は放電電流を示すもの
であり、図7の直線Aから直線Bを引いたものに相当す
る。
FIG. 2 is a diagram showing a voltage waveform and a current waveform when a sine wave is used. The current waveform has a sine wave whose phase is shifted from the voltage waveform, and the current waveform has almost no phase shifted from the voltage waveform. It has a shape like the addition of a sine wave. The waveform having a phase shifted from that of the voltage waveform is a current flowing through the charging nip portion, and also occurs in a non-discharged region. This is Figure 7
This is the current represented by the straight line B indicated by. On the other hand, a waveform component having almost no phase shift indicates a discharge current, and corresponds to a result obtained by subtracting a straight line B from a straight line A in FIG.

【0052】ところで、図7における直線Bと直線Aの
傾きについてであるが、差が大きいほうが低い印加交流
電圧のVppで所望の放電電流を得ることが可能である
が、Vppの変動により放電電流量の変化が大きくなっ
てしまうという課題も生じる。また、高湿環境で主な解
決すべき課題は画像流れであるが、これは放電電流量に
依存する現象である。
By the way, regarding the slopes of the straight line B and the straight line A in FIG. 7, a larger difference allows a desired discharge current to be obtained with a lower applied AC voltage Vpp. There is also a problem that the change in the amount becomes large. The main problem to be solved in a high humidity environment is image deletion, which is a phenomenon depending on the amount of discharge current.

【0053】このため、印加交流電圧のVppの精度よ
りは、電流検出の精度こそが重要である。このことは電
流検知回路の精度が高いことが必要であることは言うま
でもないが、加えて図7のグラフとしては放電開始後の
直線Aが、放電開始前の直線Bとの傾きの差があまり大
きくないほうがより精度がでる。これは、傾きの差が小
さいほうが、Vppの値が僅かに変化したとしても放電
電流の変化が小さくて済むからである。
For this reason, the accuracy of current detection is more important than the accuracy of Vpp of the applied AC voltage. Needless to say, this requires that the accuracy of the current detection circuit be high. In addition, in the graph of FIG. 7, the difference between the straight line A after the start of discharge and the straight line B before the start of discharge has a small difference. It is more accurate if it is not large. This is because the smaller the slope difference, the smaller the change in the discharge current even if the value of Vpp slightly changes.

【0054】しかしながら,実際にはこのような高湿環
境下においては、帯電ローラ2や感光ドラム1の表面抵
抗、及び帯電ニップ近傍の空気層の抵抗値が下がるた
め,放電は起こりやすくなるため、図3に示すように、
放電開始後の直線A、C、Dと放電開始前の直線Aの傾
き差は大きくなってしまう。なお、図3において、直線
Aは常湿環境、Cは低湿環境、Dは高湿環境である。
However, in such a highly humid environment, the surface resistance of the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 and the resistance of the air layer near the charging nip are actually reduced, so that the discharge is likely to occur. As shown in FIG.
The slope difference between the straight lines A, C, and D after the start of the discharge and the straight line A before the start of the discharge is large. In FIG. 3, a straight line A is a normal humidity environment, C is a low humidity environment, and D is a high humidity environment.

【0055】低湿環境においては、もともと必要となる
Vppが高めであるということから、感光ドラム1の削
れやトナー融着などの観点から印加交流電圧のVppを
極力小さな値となるよう制御することが必要となる。一
方で、画像流れは発生しずらい環境であるため、放電電
流量はある一定の値以上であれば、それほどの精度は必
要としない。以上のことから、低湿環境においては、V
ppの精度が高精度で出力されること、及び図3のグラ
フとしては放電開始後の直線が、放電開始前の直線Bと
の傾きの差がなるべく大きいほうが望ましい。
In a low-humidity environment, since the required Vpp is originally high, it is necessary to control the Vpp of the applied AC voltage to be as small as possible from the viewpoint of scraping the photosensitive drum 1 and fusing the toner. Required. On the other hand, since image deletion is unlikely to occur, if the amount of discharge current is equal to or more than a certain value, not much accuracy is required. From the above, in a low humidity environment, V
It is desirable that the pp accuracy be output with high accuracy, and that the straight line after the start of discharge has a slope difference from the straight line B before the start of discharge as large as possible in the graph of FIG.

【0056】これは、より低いVppの値で、一定値以
上の放電電流量を得ることができるからである。しかし
ながら、実際には低湿環境では、帯電ローラ2や感光ド
ラム1の表面抵抗、帯電ニップ近傍の空気層の抵抗値が
大きく、放電が起こりにくくなるため、図3のように、
放電開始後の直線Cと放電開始前の直線Bの傾きの差は
小さくなってしまう。
This is because a discharge current of a certain value or more can be obtained at a lower value of Vpp. However, actually, in a low humidity environment, the surface resistance of the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 and the resistance of the air layer near the charging nip are large, and the discharge is unlikely to occur.
The difference between the slope of the straight line C after the start of discharge and the slope of the straight line B before the start of discharge becomes small.

【0057】そこで、本実施の形態では、低湿環境から
高湿環境の全ての環境に応じてより広い許容範囲を確保
する方法として、以下のような帯電バイアス電源3から
帯電ローラ2に印加する交流電圧成分の電圧波形を用い
ることにした。
Therefore, in the present embodiment, as a method for securing a wider allowable range according to all the environments from the low humidity environment to the high humidity environment, the following AC voltage applied from the charging bias power supply 3 to the charging roller 2 is used. The voltage waveform of the voltage component is used.

【0058】即ち、本実施の形態で用いた電圧波形は、
図4に示すように基本的には正弦波であるが、ある一定
以上の電圧(以後、この電圧を閾値電圧という)では出
力電圧が一定となるような波形とした。ここで、閾値電
圧は「基本的な正弦波」の振幅に比例した値であり、例
えば「基本的な正弦波のx%以上の電圧は、全てx%の
出力とする」ような波形である。このような波形は、以
下の(a)〜(c)のような利点があることが本願発明
者の検討により分かった。
That is, the voltage waveform used in this embodiment is
Although the waveform is basically a sine wave as shown in FIG. 4, the waveform is such that the output voltage is constant at a certain voltage or more (hereinafter, this voltage is referred to as a threshold voltage). Here, the threshold voltage is a value proportional to the amplitude of the “basic sine wave”, and has a waveform such as “all voltages of x% or more of the basic sine wave are output as x%”. . It has been found by the inventors of the present application that such a waveform has the following advantages (a) to (c).

【0059】(a)電庄波形の大部分を正弦波とするこ
とにより、その他の波形(矩形波、台形波などの波形)
よりも電圧変動、電流変動共に小さく、感光ドラム1へ
のダメージを小さくできるので、感光ドラム1の削れや
トナー融着の防止に有利である。
(A) By making most of the electric waveform a sine wave, other waveforms (waveforms such as a rectangular wave and a trapezoidal wave)
Since both the voltage fluctuation and the current fluctuation are smaller than the above, and the damage to the photosensitive drum 1 can be reduced, it is advantageous for preventing the photosensitive drum 1 from being scraped and the toner from being fused.

【0060】(b)ピーク電圧近傍の閾値電圧部分によ
って安定した放電電流を確保でき、またこの部分は放電
電流が支配的となり、帯電ローラ2と感光ドラム1間の
帯電ニップを通じて流れる電流量はほとんど0となるた
め、放電電流を精度よく測定することが可能となる。
(B) A stable discharge current can be ensured by the threshold voltage portion near the peak voltage. In this portion, the discharge current is dominant, and the amount of current flowing through the charging nip between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 is almost zero. Since the value is 0, the discharge current can be measured with high accuracy.

【0061】更に、純粋な正弦波よりも帯電ローラ2と
感光ドラム1間の帯電ニップを通じて流れる総電流量に
対する放電電流の割合が大きくなる。このため、一定の
放電電流を確保するためのVppを低く設定することが
できる。
Further, the ratio of the discharge current to the total amount of current flowing through the charging nip between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 becomes larger than a pure sine wave. Therefore, Vpp for securing a constant discharge current can be set low.

【0062】(c)閾値電圧を変更するという簡単な操
作で、帯電ローラ2と感光ドラム1間の帯電ニップを通
じて流れる総電流量に対する放電電流の割合を変更する
ことが可能であり、環境や帯電ローラ2の抵抗値等によ
り上記閾値電圧を変更することにより、環境許容度等の
許容度を大幅に広げることが可能となる。
(C) The ratio of the discharge current to the total amount of current flowing through the charging nip between the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 can be changed by a simple operation of changing the threshold voltage. By changing the threshold voltage according to the resistance value of the roller 2 or the like, it is possible to greatly increase the tolerance such as the environmental tolerance.

【0063】図5は、(閾値電圧/基本的な正弦波の振
幅)=Xとした場合、Xの値を94%、85%と変化さ
せたときの、改良波形の電圧Vpp(=プラス側の閾値
電圧−マイナス側の閾値電圧)と、この波形の放電領域
における電圧の実効値の関係を示す図である。
FIG. 5 shows that when (threshold voltage / basic sine wave amplitude) = X, the improved waveform voltage Vpp (= plus side) when the value of X is changed to 94% and 85% FIG. 7 is a diagram showing a relationship between the threshold voltage of the waveform (−threshold voltage on the minus side) and the effective value of the voltage in the discharge region of this waveform.

【0064】ちなみに、低湿環境においては、放電開始
電圧はVppが1400V程度であった。簡易的にプラ
ス側とマイナス側の閾値電圧の絶対値は同一の値として
いる。また、放電電流量は、実際には帯電ローラ2や感
光ドラム1の表面抵抗値に依存するものであるが、放電
部の電圧の実効値に比例するものである。
Incidentally, in a low humidity environment, the discharge starting voltage was Vpp of about 1400 V. For simplicity, the absolute values of the positive and negative threshold voltages are the same. The discharge current amount actually depends on the surface resistance value of the charging roller 2 and the photosensitive drum 1, but is proportional to the effective value of the voltage of the discharge unit.

【0065】図5のグラフから分かるように、Xの値を
小さくすると、同一のVppで比較した場合の実効値は
大きくなることが分かる。実際、Vppが1600〜1
700V程度の所では、同一の実効値を得るために必要
なVppは、X=94%のときは、通常の正弦波より5
00V程度、また、X=85%のときは、通常の正弦波
より1KV程度も下げることができる。
As can be seen from the graph of FIG. 5, when the value of X is reduced, the effective value when compared at the same Vpp is increased. In fact, Vpp is 1600-1
At about 700 V, Vpp required to obtain the same effective value is 5 times smaller than a normal sine wave when X = 94%.
When the voltage is about 00 V and X = 85%, the voltage can be reduced by about 1 KV from a normal sine wave.

【0066】このような波形発生を行うための回路(図
1の帯電バイアス電源3に相当)はいくつか考えられる
が、例えば図6のようなものがある。
Several circuits for generating such waveforms (corresponding to the charging bias power supply 3 in FIG. 1) are conceivable, and for example, there is a circuit as shown in FIG.

【0067】即ち、温湿センサー31により設置環境の
温湿度が測定され、この測定情報が制御装置30に入力
される。制御装置30は、温湿センサー31から入力さ
れる測定情報に基づいて、その環境における上記した所
定のX値を選択する。そして、図6のプラス側閾値電圧
V1、マイナス側閾値電圧V2の出力波形を出したい場
合は、点P0に高圧(高圧電源)より振幅=(V1−V
2)/2Xの正弦波を印加し、点P1にV1、点P2に
V2の電圧を印加すると、点P3に図4に示すような波
形(改良波形)を出力することが可能となる。この波形
は、Vpp=V1−V2であり、V1とV2の間の波形
は正弦波形状である。
That is, the temperature and humidity of the installation environment are measured by the temperature and humidity sensor 31, and the measurement information is input to the control device 30. The control device 30 selects the above-described predetermined X value in the environment based on the measurement information input from the temperature and humidity sensor 31. Then, when it is desired to output the output waveforms of the plus threshold voltage V1 and the minus threshold voltage V2 in FIG. 6, an amplitude = (V1−V) at point P0 from a high voltage (high voltage power supply).
2) When a sine wave of / 2X is applied and a voltage of V1 is applied to the point P1 and a voltage of V2 is applied to the point P2, a waveform (improved waveform) as shown in FIG. 4 can be output to the point P3. This waveform is Vpp = V1-V2, and the waveform between V1 and V2 has a sine wave shape.

【0068】よって、本実施の形態では、帯電バイアス
電源3で発生される交流電圧のピーク間電圧Vpp、角
速度ωを一定の正の定数とし、V1=α×(Vpp/
2)、V2=β×(Vpp/2)(ただし、−1<α<
0、0<β<1;α、βは一定値)としたときに、帯電
バイアス電源3から帯電ローラ2に印加する交流電圧を
Vとすると、 V1≦<V≦V2のときには、V=(Vpp/2)×s
in(ωt) V<V1のときには、V=V1 V>V2のときには、V=V2 を満たすような波形の交流電圧Vを、制御装置30の制
御によって帯電バイアス電源3から帯電ローラ2に印加
するようにした。
Therefore, in the present embodiment, the peak-to-peak voltage Vpp and the angular velocity ω of the AC voltage generated by the charging bias power supply 3 are set to constant positive constants, and V1 = α × (Vpp /
2), V2 = β × (Vpp / 2) (where −1 <α <
When 0, 0 <β <1; α and β are constant values, and when the AC voltage applied from the charging bias power supply 3 to the charging roller 2 is V, when V1 ≦ V ≦ V2, V = ( Vpp / 2) × s
in (ωt) When V <V1, when V = V1 V> V2, an AC voltage V having a waveform satisfying V = V2 is applied from the charging bias power supply 3 to the charging roller 2 under the control of the control device 30. I did it.

【0069】なお、図6において、点P1と点P2に印
加される電圧V1とV2は絶対値が同一の値でもよい
し、マイナス側の放電を強めたい場合には|V1|<|
V2|とすればよく、適宜決めることが可能である。な
お、|V1|≠|V2|の場合には、X=(プラス側の
閾値電圧−マイナス側の閾値電圧)/正弦波のVppと
定義しなおすこととする。
In FIG. 6, the voltages V1 and V2 applied to the points P1 and P2 may have the same absolute value, or | V1 | <|
V2 |, and can be determined appropriately. In the case of | V1 | ≠ | V2 |, it is redefined as X = (plus threshold voltage−minus threshold voltage) / sine wave Vpp.

【0070】また、高湿環境下では、上記Xの値が10
0%に近い値が選択される。この場合は、出力波形とし
てはかなり正弦波に近い形となり、結果として、波形の
実効値も正弦波の実効値に近いものとなる。これに対し
て、低湿環境では、Xの値が高湿環境より小さい値が採
用され、このため、同一Vppでは、高湿環境時より特
に放電領域において高い実効値を示す波形を発生させる
ことが可能となる。
In a high humidity environment, the value of X is 10
A value close to 0% is selected. In this case, the output waveform has a shape very close to a sine wave, and as a result, the effective value of the waveform also becomes close to the effective value of the sine wave. On the other hand, in a low-humidity environment, the value of X is smaller than that in a high-humidity environment. Therefore, at the same Vpp, a waveform having a higher effective value in a discharge region than in a high-humidity environment can be generated. It becomes possible.

【0071】このように本実施の形態では、低湿環境で
ある場合にはXの値が小さな値が選択され、高圧波形が
純粋な正弦波の時よりも直線Bと直線Aの差分を大きく
でき、より低いVppで所定の放電電流を確保すること
ができるので、低湿環境から高湿環境の全ての環境にお
いて、感光ドラム1の削れを防止して感光ドラム1の長
寿命化を図ることができ、且つ良好な画像を維持するこ
とができる。
As described above, in the present embodiment, in a low humidity environment, a small value of X is selected, and the difference between the straight line B and the straight line A can be made larger than when the high voltage waveform is a pure sine wave. Since a predetermined discharge current can be secured at a lower Vpp, the photosensitive drum 1 can be prevented from being scraped and the life of the photosensitive drum 1 can be extended in all environments from a low humidity environment to a high humidity environment. And good images can be maintained.

【0072】〈実施の形態2〉実施の形態1では、温湿
センサーで検知した設置環境(温度、湿度)に基づい
て、帯電バイアス電源から帯電ローラに印加する帯電バ
イアスのうちの交流電圧(振動電圧)の波形を変化させ
るようにしたが、同一環境においても帯電ローラや感光
ドラムの製造ロットのばらつきなどにより、前記交流電
圧(振動電圧)の値が大きく変わることがありうる。即
ち、帯電ローラや感光ドラムの表面抵抗が大きくなると
放電が起こりにくくなるので、図7に示した直線Bと直
線Aの傾き差が小さくなって、所定の放電電流を得るた
めのVppが大きな値となり、感光ドラムの削れが生じ
やすくなる。
<Second Embodiment> In the first embodiment, the AC voltage (vibration) of the charging bias applied from the charging bias power supply to the charging roller is determined based on the installation environment (temperature and humidity) detected by the temperature and humidity sensor. Although the voltage (voltage) waveform is changed, the value of the AC voltage (oscillation voltage) may greatly change due to variations in the manufacturing lot of the charging roller and the photosensitive drum even in the same environment. That is, when the surface resistance of the charging roller or the photosensitive drum is increased, the discharge becomes difficult to occur. Therefore, the slope difference between the straight line B and the straight line A shown in FIG. 7 becomes small, and Vpp for obtaining a predetermined discharge current becomes a large value. And the photosensitive drum is easily scraped.

【0073】そこで、本実施の形態では、図1に示した
画像形成装置において、上記した感光ドラム1の前回転
期間に帯電バイアス電源3から帯電ローラ2に所定の帯
電バイアスを印加して、ある一定間隔での放電電流を制
御装置30で算出し、制御装置30は所定の放電電流量
になるための電圧波形のVppがある一定の範囲となる
ように、 X=(プラス側の閾値電圧−マイナス側の閾値電圧)/
正弦波のVpp を変化させるようにした。他の構成及び動作は実施の形
態1と同様である。
Therefore, in this embodiment, in the image forming apparatus shown in FIG. 1, a predetermined charging bias is applied from the charging bias power supply 3 to the charging roller 2 during the preceding rotation of the photosensitive drum 1. The control device 30 calculates the discharge current at regular intervals, and the control device 30 calculates X = (positive threshold voltage−) so that Vpp of the voltage waveform for achieving the predetermined discharge current amount is within a certain range. Negative threshold voltage) /
The sine wave Vpp was changed. Other configurations and operations are the same as those of the first embodiment.

【0074】即ち、本実施の形態では、例えば画像形成
装置の初期設置時や、帯電ローラ2又は感光ドラム1を
交換した場合などに、最初に実施の形態1に述べたよう
な方法で必要な放電電流量を得るためのVppを決定す
る。この時、Xの値は、温湿センサー31により検知し
た画像形成装置の設置環境により定められた初期値を設
定しておく。
That is, in the present embodiment, for example, at the time of initial installation of the image forming apparatus or when the charging roller 2 or the photosensitive drum 1 is replaced, it is necessary to first use the method described in the first embodiment. Vpp for obtaining a discharge current amount is determined. At this time, as the value of X, an initial value determined by the installation environment of the image forming apparatus detected by the temperature and humidity sensor 31 is set.

【0075】この時、Vppの値が高すぎたりした場合
には、Xの値を小さくしてもう一度Vppの決定制御を
制御装置30で行う。そして、このような制御を繰り返
してVppの値がある範囲になるようにXの値を決定す
る。
At this time, if the value of Vpp is too high, the value of X is reduced and the control of Vpp is performed again by the control device 30. Then, by repeating such control, the value of X is determined so that the value of Vpp falls within a certain range.

【0076】このように本実施の形態では、帯電ローラ
2と感光ドラム1の製造ロット等によるこれらの表面抵
抗のばらつきがあっても、必要放電電流を得るためのV
ppの値が大きくなりすぎることの弊害を抑えることが
可能となる。よって、本実施の形態においても、帯電ロ
ーラ2と感光ドラム1の表面抵抗が変化した場合におい
ても、感光ドラム1の削れを防止して感光ドラム1の長
寿命化を図ることができ、且つ良好な画像を維持するこ
とができる。
As described above, in the present embodiment, even if there is a variation in the surface resistance of the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 depending on the production lot or the like, the V for obtaining the necessary discharge current is not required.
It is possible to suppress the adverse effects of an excessively large pp value. Therefore, also in the present embodiment, even when the surface resistance of the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 changes, the photosensitive drum 1 can be prevented from being scraped and the life of the photosensitive drum 1 can be prolonged. A good image can be maintained.

【0077】また、本実施の形態では、帯電ローラ2や
感光ドラム1の交換時だけではなく、ある一定の耐久枚
数間隔で上記したXの値を変更する動作を行うことによ
り、帯電ローラ2や感光ドラム1の抵抗値の耐久による
変化が起こっても、Vppをある一定の範囲内で抑える
ことが可能となる。
In the present embodiment, not only when the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 are replaced, but also when the value of X is changed at a certain interval of the number of durable sheets, the charging roller 2 and the photosensitive drum 1 are changed. Even if the resistance value of the photosensitive drum 1 changes due to durability, Vpp can be suppressed within a certain range.

【0078】[0078]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、帯
電バイアス印加手段で発生される交流電圧のピーク間電
圧Vpp、角速度ωを一定の正の定数とし、V1=α×
(Vpp/2)、V2=β×(Vpp/2)(ただし、
−1<α<0、0<β<1;α、βは一定値)としたと
きに、帯電バイアス印加手段から接触帯電部材に印加す
る交流電圧をVとすると、 V1<V<V2のときには、V=(Vpp/2)×si
n(ωt) V<V1のときには、V=V1 V>V2のときには、V=V2 を満たすような波形の交流電圧Vを、帯電バイアス印加
手段から接触帯電部材に印加することにより、画像形成
装置の設置環境や接触帯電部材、像担持体の抵抗が変化
した場合においても、像担持体の削れを防止して像担持
体の耐久寿命を延ばすことができ、且つ良好な画像を維
持することができる。
As described above, according to the present invention, the peak-to-peak voltage Vpp and the angular velocity ω of the AC voltage generated by the charging bias applying means are constant positive constants, and V1 = α ×
(Vpp / 2), V2 = β × (Vpp / 2) (where
−1 <α <0, 0 <β <1; α and β are constant values), and when the AC voltage applied from the charging bias applying unit to the contact charging member is V, when V1 <V <V2, , V = (Vpp / 2) × si
n (ωt) When V <V1, V = V1 When V> V2, an AC voltage V having a waveform that satisfies V = V2 is applied to the contact charging member from the charging bias applying unit, thereby forming the image forming apparatus. Even if the installation environment, contact charging member, and resistance of the image carrier change, the image carrier can be prevented from being scraped, the durable life of the image carrier can be extended, and good images can be maintained. it can.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の実施の形態1に係る画像形成装置を示
す概略構成図。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

【図2】帯電バイアスの交流成分として正弦波を用いた
ときの電圧波形と電流波形を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a voltage waveform and a current waveform when a sine wave is used as an AC component of a charging bias.

【図3】常湿環境、低湿環境、高湿環境の場合におけ
る、帯電ローラに交流電圧を印加してから放電開始電圧
以降の電流値の変化を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a change in a current value after a discharge start voltage after applying an AC voltage to a charging roller in a normal humidity environment, a low humidity environment, and a high humidity environment.

【図4】本発明の実施の形態1における帯電バイアスの
交流成分の電圧波形と電流波形を示す図。
FIG. 4 is a diagram showing a voltage waveform and a current waveform of an AC component of a charging bias according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の実施の形態1における交流成分の波形
の電圧Vppとこの波形の放電領域における電圧の実効
値の関係を示す図。
FIG. 5 is a diagram illustrating a relationship between a voltage Vpp of a waveform of an AC component and an effective value of a voltage in a discharge region of the waveform according to the first embodiment of the present invention.

【図6】本発明の実施の形態1における交流成分の波形
を発生させる帯電バイアス電源の回路を示す図。
FIG. 6 is a diagram showing a circuit of a charging bias power supply for generating a waveform of an AC component according to the first embodiment of the present invention.

【図7】帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧
(Vpp)とこのとき流れる総電流の関係を示す図。
FIG. 7 is a diagram illustrating a relationship between a peak-to-peak voltage (Vpp) of an AC voltage applied to a charging roller and a total current flowing at this time.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 感光ドラム(像担持体) 2 帯電ローラ(接触帯電部材) 3 帯電バイアス電源(帯電バイアス印加手段) 10 露光装置 11 現像装置 11a 現像スリーブ 12 転写ローラ 13 クリーニング装置 30 制御装置 31 温湿センサー REFERENCE SIGNS LIST 1 photosensitive drum (image carrier) 2 charging roller (contact charging member) 3 charging bias power supply (charging bias applying unit) 10 exposure device 11 developing device 11 a developing sleeve 12 transfer roller 13 cleaning device 30 control device 31 humidity sensor

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 回動自在な像担持体と、帯電バイアス印
加手段から少なくとも交流電圧が印加され、前記像担持
体の表面に当接して前記像担持体を所定の電位に帯電さ
せる接触帯電部材とを有する画像形成装置において、 前記帯電バイアス印加手段で発生される交流電圧のピー
ク間電圧Vpp、角速度ωを一定の正の定数とし、V1
=α×(Vpp/2)、V2=β×(Vpp/2)(た
だし、−1<α<0、0<β<1;α、βは一定値)と
したときに、 前記帯電バイアス印加手段から前記接触帯電部材に印加
する交流電圧をVとすると、 V1≦<V≦V2のときには、V=(Vpp/2)×s
in(ωt) V<V1のときには、V=V1 V>V2のときには、V=V2 を満たすような波形の交流電圧Vを、前記帯電バイアス
印加手段から前記接触帯電部材に印加する、 ことを特徴とする画像形成装置。
1. A rotatable image carrier, and a contact charging member to which at least an AC voltage is applied from a charging bias applying means and which contacts the surface of the image carrier and charges the image carrier to a predetermined potential. Wherein the peak-to-peak voltage Vpp and the angular velocity ω of the AC voltage generated by the charging bias applying unit are constant positive constants, and V1
= Α × (Vpp / 2), V2 = β × (Vpp / 2) (where −1 <α <0, 0 <β <1; α and β are constant values). Assuming that an AC voltage applied from the means to the contact charging member is V, when V1 ≦ V ≦ V2, V = (Vpp / 2) × s
in (ωt) When V <V1, V = V1 When V> V2, an AC voltage V having a waveform satisfying V = V2 is applied from the charging bias applying unit to the contact charging member. Image forming apparatus.
【請求項2】 前記V1及びV2の値は、画像形成装置
の設置環境に応じて変化させる、 ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the values of V1 and V2 are changed according to an installation environment of the image forming apparatus.
【請求項3】 前記V1及びV2の値は、前記接触帯電
部材と前記像担持体の表面抵抗値に応じて変化させる、 ことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。
3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the values of V1 and V2 are changed according to surface resistance values of the contact charging member and the image carrier.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7194224B2 (en) 2003-08-28 2007-03-20 Ricoh Company, Ltd. Image forming apparatus, image forming process, and process cartridge
JP2008096533A (en) * 2006-10-06 2008-04-24 Seiko Epson Corp Image forming apparatus, charging bias adjusting method, and charging bias adjusting device
JP2009031644A (en) * 2007-07-30 2009-02-12 Fuji Xerox Co Ltd Image forming apparatus
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