JP2009251127A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus able to set an inter-peak voltage for an AC voltage during image non-formation period without increasing the capacity of a power source due to a small amount of AC current flowing when the AC voltage which is a high inter-peak voltage is applied. <P>SOLUTION: The inter-peak voltage Vpp of an AC voltage Vac applied to a charging roller 2a in a charging step of a printing process is reset during a pre-rotation at the start of the image forming apparatus or each time the cumulative number of sheets subjected to image formation reaches 200. When image formation is not carried out, an inter-peak voltage Vpp for the AC voltage Vac is set using a constant voltage obtained by interpolating a discharge current value measured using a plurality of levels of AC voltage at a frequency lower than that used for regular image formation. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&INPIT

Description

本発明は、定電圧の交流電圧を含んだ帯電電圧を帯電部材に印加して像担持体を帯電させる画像形成装置、詳しくは画像形成時に用いる交流電圧の定電圧を非画像形成時に設定する制御に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus for charging an image carrier by applying a charging voltage including a constant alternating voltage to a charging member, and more specifically, a control for setting a constant voltage of an alternating voltage used during image formation during non-image formation. About.

直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を、帯電ローラ等の帯電部材に印加して像担持体の表面を一様に帯電させる画像形成装置が広く用いられている。交流電圧は、帯電部材と像担持体との間に双方向の放電状態を形成して、像担持体の表面と帯電部材との電位差を解消し、直流電圧に等しい電位まで像担持体を帯電させる。   2. Description of the Related Art Image forming apparatuses that apply a charging voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to a charging member such as a charging roller to uniformly charge the surface of the image carrier are widely used. The AC voltage forms a bidirectional discharge state between the charging member and the image carrier, eliminates the potential difference between the surface of the image carrier and the charging member, and charges the image carrier to a potential equal to the DC voltage. Let

特許文献1には、定電圧制御された交流電圧を直流電圧に重畳した帯電電圧を帯電ローラに印加して、感光ドラムの表面を帯電させる画像形成装置が示される。ここでは、非画像形成時に、ピーク間電圧を複数段階に異ならせた交流電圧を帯電ローラに印加して、各段階における交流電流を検知し、検知結果に基いて画像形成時に用いる交流電圧の定電圧(ピーク間電圧)を設定している。   Patent Document 1 discloses an image forming apparatus in which a charging voltage obtained by superimposing a constant voltage controlled AC voltage on a DC voltage is applied to a charging roller to charge the surface of a photosensitive drum. Here, during non-image formation, an AC voltage with different peak-to-peak voltages is applied to the charging roller to detect the AC current at each stage, and the AC voltage used during image formation is determined based on the detection results. The voltage (voltage between peaks) is set.

特開2001−201921号公報JP 2001-201921 A

特許文献1の制御では、画像形成時に使用されるピーク間電圧の範囲を挟むように予め準備された高いピーク間電圧と低いピーク間電圧とを用いて交流電流を測定する。交流電流が検知された2つ以上のピーク間電圧の内側(補間範囲内)で画像形成時のピーク間電圧を設定すれば、ピーク間電圧の設定精度を高められるからである。   In the control of Patent Document 1, an alternating current is measured using a high peak voltage and a low peak voltage prepared in advance so as to sandwich a range of peak voltages used during image formation. This is because the setting accuracy of the peak-to-peak voltage can be increased by setting the peak-to-peak voltage at the time of image formation inside the two or more peak-to-peak voltages in which the alternating current is detected (within the interpolation range).

しかし、画像形成時に使用されるピーク間電圧の範囲よりも高いピーク間電圧の交流電圧を帯電部材に印加すると、通常は流れないような過大な交流電流が流れて、電源を損傷させる可能性がある。   However, if an AC voltage with a peak-to-peak voltage that is higher than the range of peak-to-peak voltages used during image formation is applied to the charging member, an excessive AC current that does not normally flow may flow and damage the power supply. is there.

特に、画像形成の累積に伴って抵抗値が上昇する帯電部材が採用されている場合、将来の抵抗値上昇を見込んで、常時使用されるピーク間電圧の範囲よりもかなり高いピーク間電圧が用いられる。このため、画像形成の累積が少ない初期の抵抗値が低い段階では、かなりの過電流が流れてしまい、損傷を回避するために、かなり大容量の電源を備えておく必要がある。   In particular, when a charging member whose resistance value increases as image formation accumulates is used, a peak-to-peak voltage much higher than the range of peak-to-peak voltages that are always used is used in anticipation of a future increase in resistance value. It is done. For this reason, in the stage where the initial resistance value with little accumulation of image formation is low, a considerable overcurrent flows, and it is necessary to provide a considerably large capacity power source in order to avoid damage.

本発明は、高いピーク間電圧の交流電圧を印加した際に流れる交流電流が少ないため、電源容量を増大することなく、非画像形成時に交流電圧のピーク間電圧を設定できる画像形成装置を提供することを目的としている。   The present invention provides an image forming apparatus capable of setting a peak-to-peak voltage of an AC voltage during non-image formation without increasing a power supply capacity because an alternating current flowing when an alternating voltage having a high peak-to-peak voltage is applied is small. The purpose is that.

本発明の画像形成装置は、定電圧の交流電圧を含んだ帯電電圧が印加されて像担持体を帯電させる帯電部材と、ピーク間電圧が異なる交流電圧を出力可能な電源とを備えたものである。そして、非画像形成時に、画像形成時よりも周波数が低い交流電圧を前記帯電部材に印加して、画像形成時に用いる前記定電圧を設定する制御手段を備える。   An image forming apparatus according to the present invention includes a charging member that charges an image carrier by applying a charging voltage including a constant alternating voltage, and a power source that can output alternating voltages having different peak-to-peak voltages. is there. The image forming apparatus includes a control unit that applies an AC voltage having a frequency lower than that at the time of image formation to the charging member during non-image formation and sets the constant voltage used at the time of image formation.

交流電圧の周波数を低下させても、バイアス印加される帯電部材と像担持体の対向条件に応じて変化する放電開始電圧及び放電電流は変化しないが、帯電部材と像担持体との直列回路を流れる交流電流は低下する。言い換えれば、テストバイアスの交流電圧の周波数を低下させて交流電流を低下させた状態でも、高い周波数での放電状態が適正に再現されて、帯電バイアス(直流電圧)が帯電部材を介して像担持体に過不足無く移転するピーク間電圧を設定できる。電源の負荷を小さく保った状態での検出結果に基いて、画像形成モード時の適正な定電圧を設定できる。   Even if the frequency of the AC voltage is lowered, the discharge start voltage and the discharge current that change according to the facing condition between the charging member to which the bias is applied and the image carrier do not change, but the series circuit of the charging member and the image carrier is not changed. The flowing alternating current decreases. In other words, even when the AC voltage is lowered by reducing the frequency of the AC voltage of the test bias, the discharge state at a high frequency is properly reproduced, and the charging bias (DC voltage) is image-bearing via the charging member. The peak-to-peak voltage that can be transferred to the body without excess or deficiency can be set. An appropriate constant voltage in the image forming mode can be set based on the detection result with the power supply load kept small.

従って、常時使用されるよりも高いピーク間電圧の交流電圧を印加した際に流れる交流電流が少ないため、電源容量を増大することなく、非画像形成時に、交流電圧のピーク間電圧を設定できる。   Accordingly, since an alternating current that flows when an alternating voltage having a higher peak voltage than that always used is applied is small, the peak voltage of the alternating voltage can be set during non-image formation without increasing the power supply capacity.

以下、本発明のいくつかの実施例を、図面を参照して詳細に説明する。   Hereinafter, some embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

本例では、非画像形成時の帯電部材に印加される交流電圧の周波数が画像形成時よりも低い限りにおいて、各実施例の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の形態でも実施できる。   In this example, as long as the frequency of the AC voltage applied to the charging member at the time of non-image formation is lower than that at the time of image formation, a part or all of the configuration of each example is replaced with the alternative configuration. The present invention can also be implemented.

従って、中間転写ベルト方式に限らず、記録材搬送ベルトに担持された記録材にトナー像を順次転写して重ね合わせる方式や、感光体から記録材へ直接転写する方式でも実施できる。ベルト部材に沿って複数の感光ドラムを配置したタンデム型のみならず、1個の感光ドラムに複数の現像装置を配置した1ドラム型でも実施できる。   Therefore, the present invention is not limited to the intermediate transfer belt method, and a method of sequentially transferring and superimposing toner images on a recording material carried on a recording material conveying belt, or a method of directly transferring from a photosensitive member to a recording material can also be implemented. Not only a tandem type in which a plurality of photosensitive drums are arranged along the belt member but also a single drum type in which a plurality of developing devices are arranged on one photosensitive drum.

本実施例では、トナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。   In this embodiment, only main parts related to toner image formation / transfer will be described. However, in the present invention, in addition to necessary equipment, equipment, and a housing structure, a printer, various printing machines, a copier, a FAX, a composite, It can be implemented in various applications such as a machine.

また、帯電部材は、像担持体に必ずしも接触している必要はない。帯電部材と像担持体との間に、ギャップ間電圧と修正パッシェン曲線(放電条件式)とで決まる放電可能領域が確実に確保されていれば、例えば、10μmの空隙を存して非接触に近接配置されていてもよい。以下では、このような近接帯電の場合も含めて接触帯電と呼ぶ。   Further, the charging member is not necessarily in contact with the image carrier. If a dischargeable region determined by the voltage between the gap and the modified Paschen curve (discharge condition equation) is ensured between the charging member and the image carrier, for example, there is a 10 μm air gap and no contact is made. It may be arranged in close proximity. In the following, such a case of proximity charging is also referred to as contact charging.

なお、特許文献1に示される画像形成装置、帯電装置、ピーク間電圧の設定制御に関する一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。説明中、特許請求の範囲で用いた構成名に括弧を付して示した参照記号は、発明の理解を助けるための例示であって、実施例中の該当する部材等に構成を限定する趣旨のものではない。   In addition, about the general matter regarding the image formation apparatus shown by patent document 1, a charging device, and the setting control of the peak-to-peak voltage, illustration is abbreviate | omitted and the overlapping description is abbreviate | omitted. In the description, the reference symbols in parentheses attached to the component names used in the claims are examples for helping understanding of the invention, and the configuration is limited to the corresponding members in the examples. Is not.

図1は実施例1の画像形成装置の構成の説明図、図2は画像形成部の構成の説明図、図3は感光ドラムの層構成の説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram of a configuration of an image forming apparatus according to the first exemplary embodiment, FIG. 2 is an explanatory diagram of a configuration of an image forming unit, and FIG. 3 is an explanatory diagram of a layer configuration of a photosensitive drum.

図1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト11に沿ってイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配置したタンデム型フルカラー複写機である。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 is a tandem full-color copying machine in which yellow, magenta, cyan, and black image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are arranged along an intermediate transfer belt 11.

画像形成部Paでは、感光ドラム1aにイエロートナー像が形成されて、中間転写ベルト11に一次転写される。画像形成部Pbでは、感光ドラム1bにマゼンタトナー像が形成されて、中間転写ベルト11のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Pc、Pdでは、それぞれ感光ドラム1c、1dにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて、同様に中間転写ベルト11のトナー像に位置を重ねて順次一次転写される。   In the image forming portion Pa, a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 1 a and is primarily transferred to the intermediate transfer belt 11. In the image forming portion Pb, a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 1 b and is primarily transferred to the yellow toner image on the intermediate transfer belt 11. In the image forming portions Pc and Pd, a cyan toner image and a black toner image are formed on the photosensitive drums 1c and 1d, respectively, and similarly, the toner images on the intermediate transfer belt 11 are overlapped with each other and sequentially primary transferred.

中間転写ベルト11に一次転写された四色のトナー像は、記録材カセット14から1枚ずつ引き出されて二次転写部T2へ給送された記録材Pへ一括二次転写される。二次転写部T2でトナー像を二次転写された記録材Pは、定着装置9で加熱加圧を受けて表面にトナー像を定着された後に、排出トレイへ排出される。   The four-color toner images primarily transferred to the intermediate transfer belt 11 are pulled out one by one from the recording material cassette 14 and are collectively secondary transferred to the recording material P fed to the secondary transfer portion T2. The recording material P on which the toner image is secondarily transferred by the secondary transfer portion T2 is heated and pressed by the fixing device 9 to fix the toner image on the surface, and then is discharged to the discharge tray.

中間転写ベルト11は、テンションローラ15、駆動ローラ16、及びバックアップローラ12に掛け渡して支持され、所定のプロセススピードで矢印R2方向に回転する。   The intermediate transfer belt 11 is supported around a tension roller 15, a drive roller 16, and a backup roller 12, and rotates in a direction indicated by an arrow R2 at a predetermined process speed.

ベルトクリーニング装置13は、中間転写ベルト11にクリーニングブレードを常時当接して配置され、二次転写部T2を通過した中間転写ベルト11に付着した転写残トナーやカブリトナーをクリーニングする。   The belt cleaning device 13 is disposed with the cleaning blade always in contact with the intermediate transfer belt 11, and cleans transfer residual toner and fog toner attached to the intermediate transfer belt 11 that has passed through the secondary transfer portion T2.

画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、それぞれの現像装置で用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成されている。以下では、図2を参照して画像形成部Paについて説明し、他の画像形成部Pb、Pc、Pdについては、説明中の符号末尾のaを、b、c、dに読み替えて説明されるものとする。   The image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are substantially the same except that the color of toner used in each developing device is different from yellow, magenta, cyan, and black. Hereinafter, the image forming unit Pa will be described with reference to FIG. 2, and the other image forming units Pb, Pc, and Pd will be described by replacing “a” at the end of the reference numerals with “b”, “c”, and “d”. Shall.

図2に示すように、画像形成部Paは、感光ドラム1aの周囲に、帯電ローラ2a、露光装置3a、現像装置4a、一次転写ローラ5a、クリーニング装置6aを配置している。ただし、図1に示すように、画像送り方向最終位置にある画像形成部Pdには、帯電装置としてコロナ帯電器が使用されている。   As shown in FIG. 2, in the image forming unit Pa, a charging roller 2a, an exposure device 3a, a developing device 4a, a primary transfer roller 5a, and a cleaning device 6a are arranged around the photosensitive drum 1a. However, as shown in FIG. 1, a corona charger is used as a charging device for the image forming unit Pd at the final position in the image feeding direction.

感光ドラム1aは、導電性ドラム基体の外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体層(OPC)を形成して外径30mmに仕上げられ、300mm/secのプロセススピードで矢印R1方向に回転する。   The photosensitive drum 1a is formed with an organic photoconductor layer (OPC) having a negative polarity on the outer peripheral surface of a conductive drum base, and finished to an outer diameter of 30 mm. In the direction of arrow R1 at a process speed of 300 mm / sec. Rotate.

帯電ローラ2aは、感光ドラム1aに圧接して従動回転し、接触帯電方式にて感光ドラム1aの表面を一様な負極性の電位に帯電させる。電源D3は、直流電圧に交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電ローラ2aに出力する。感光ドラム1aの導電性ドラム基体は、接地電位に接続されている。   The charging roller 2a is driven to rotate while being pressed against the photosensitive drum 1a, and charges the surface of the photosensitive drum 1a to a uniform negative potential by a contact charging method. The power source D3 outputs a charging voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage to the charging roller 2a. The conductive drum base of the photosensitive drum 1a is connected to the ground potential.

露光装置3aは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム1aの表面にイエロー画像の静電像を書き込む。   The exposure device 3a scans, with a rotating mirror, a laser beam obtained by ON-OFF modulation of scanning line image data obtained by developing a yellow color separation image, and writes an electrostatic image of the yellow image on the surface of the charged photosensitive drum 1a.

現像装置4aは、非磁性トナーを磁性キャリアに混合した二成分現像剤を攪拌して、非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。帯電した二成分現像剤は、固定磁極の周囲で感光ドラム1aとカウンタ方向に回転する現像スリーブ41aに穂立ち状態で担持されて、感光ドラム1aを摺擦する。   The developing device 4a agitates a two-component developer in which nonmagnetic toner is mixed with a magnetic carrier, and charges the nonmagnetic toner to negative polarity and the magnetic carrier to positive polarity. The charged two-component developer is carried on the developing sleeve 41a rotating in the counter direction around the fixed magnetic pole in a stand-up state and rubs against the photosensitive drum 1a.

電源D4は、負極性の直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を現像スリーブ41aに印加して、現像スリーブ41aよりも相対的に正極性となった感光ドラム1aの静電像へ非磁性トナーを移転させて、静電像を反転現像する。   The power source D4 applies an oscillating voltage obtained by superimposing an AC voltage on a negative DC voltage to the developing sleeve 41a, and applies a non-magnetic toner to the electrostatic image on the photosensitive drum 1a that has a relatively positive polarity relative to the developing sleeve 41a. The electrostatic image is reversed and developed.

具体的には、−550Vの直流電圧に、周波数9.2kHz、ピーク間電圧Vpp=1.8kVの矩形波の交流電圧を重畳した振動電圧が、現像スリーブ41aに印加される。   Specifically, an oscillating voltage obtained by superimposing a rectangular wave AC voltage having a frequency of 9.2 kHz and a peak-to-peak voltage Vpp of 1.8 kV on a DC voltage of −550 V is applied to the developing sleeve 41a.

トナーボトル7aは、静電像の現像に伴って現像装置4aから取り出される非磁性トナーを補給して、現像装置4a内のトナー/キャリア比率を一定に維持する。   The toner bottle 7a replenishes the nonmagnetic toner taken out from the developing device 4a with the development of the electrostatic image, and maintains the toner / carrier ratio in the developing device 4a constant.

一次転写ローラ5aは、所定の押圧力で感光ドラム1a側に中間転写ベルト11を挟み込むように圧接されて一次転写部Taを形成する。   The primary transfer roller 5a is pressed against the photosensitive drum 1a with a predetermined pressing force so as to sandwich the intermediate transfer belt 11 to form a primary transfer portion Ta.

電源D1は、一次転写ローラ5aに正極性の直流電圧を印加して、負極性に帯電して感光ドラム1aに担持されたトナー像を、一次転写部Taを通過する中間転写ベルト11へ一次転写させる。   The power source D1 applies a positive DC voltage to the primary transfer roller 5a, and negatively charges the toner image carried on the photosensitive drum 1a to the intermediate transfer belt 11 passing through the primary transfer portion Ta. Let

クリーニング装置6aは、クリーニングブレードを感光ドラム1aに摺擦して、一次転写部Taを通過した感光ドラム1aの表面に付着した転写残トナーを除去する。   The cleaning device 6a slides the cleaning blade on the photosensitive drum 1a to remove the transfer residual toner attached to the surface of the photosensitive drum 1a that has passed through the primary transfer portion Ta.

図3に示すように、感光ドラム1は、4層で構成されている。最も内側に配置されたアルミニウム製シリンダ1αの表面に、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる下引き層1βと、光電荷発生層1γと、電荷輸送層1ωとの3層を順に塗り重ねた構成をしている。   As shown in FIG. 3, the photosensitive drum 1 is composed of four layers. Three layers of an undercoat layer 1β, an optical charge generation layer 1γ, and a charge transport layer 1ω, which suppress the interference of light and improve the adhesion of the upper layer, are sequentially formed on the surface of the aluminum cylinder 1α disposed on the innermost side. It has a layered structure.

<帯電装置>
図4は帯電部材としての帯電ローラの構成の説明図、図5は帯電ローラに印加する帯電電圧の制御構成のブロック図である。
<Charging device>
FIG. 4 is an explanatory diagram of a configuration of a charging roller as a charging member, and FIG. 5 is a block diagram of a control configuration of a charging voltage applied to the charging roller.

帯電ローラ2a(2b、2c)は、外径16mm、長手方向(感光ドラム1aの軸方向)の長さ330mmである。   The charging roller 2a (2b, 2c) has an outer diameter of 16 mm and a length in the longitudinal direction (axial direction of the photosensitive drum 1a) of 330 mm.

図4に示すように、帯電ローラ2aの層構成は、直径6mmのステンレス丸棒を用いた芯金2αの外周面に、基層2βと表層2γとを内側から順次に積層した二層構成である。   As shown in FIG. 4, the layer structure of the charging roller 2a is a two-layer structure in which a base layer 2β and a surface layer 2γ are sequentially laminated from the inner side on the outer peripheral surface of a core metal 2α using a stainless steel rod having a diameter of 6 mm. .

基層2βは、帯電ローラ2a全体として均一な抵抗を得るための導電層であり、イオン導電粒子を分散させて抵抗値を1.6×10Ωに調整された層厚5.0mmのウレタンゴムで構成される。 The base layer 2β is a conductive layer for obtaining a uniform resistance as a whole of the charging roller 2a, and urethane rubber having a layer thickness of 5.0 mm, in which ion conductive particles are dispersed and the resistance value is adjusted to 1.6 × 10 5 Ω. Consists of.

表層2γは、クリーニング装置(6a:図2)をすり抜けてくる外添剤が付着しにくいよう、フッ素等によって特殊なコーティングがなされた保護層であって、表面粗さRz≒10μmである。   The surface layer 2γ is a protective layer that is specially coated with fluorine or the like so that the external additive slipping through the cleaning device (6a: FIG. 2) is difficult to adhere, and has a surface roughness Rz≈10 μm.

図2に示すように、帯電ローラ2a及び毛織物等によって形成される帯電ローラ清掃部材22aは、それぞれの芯金の両端部を軸受け部材23aにより一定の軸間距離を保って回転自在に保持される。軸受け部材23aは、押圧ばね21aによって感光ドラム1aに向かって付勢されて、帯電ローラ2aを、感光ドラム1aの表面に対して所定の押圧力で圧接させている。   As shown in FIG. 2, the charging roller cleaning member 22a formed by the charging roller 2a and the woolen fabric is rotatably held at both ends of each cored bar by a bearing member 23a with a constant center distance. . The bearing member 23a is urged toward the photosensitive drum 1a by the pressing spring 21a, and presses the charging roller 2a against the surface of the photosensitive drum 1a with a predetermined pressing force.

帯電ローラ清掃部材22aは、帯電ローラ2aの回転に従動して回転し、クリーニング装置6aを通過して帯電ローラ2aの表面に付着したトナー、外添剤、紙粉等を吸着又は掃き散らして清掃する。   The charging roller cleaning member 22a rotates following the rotation of the charging roller 2a, and cleans the toner, external additive, paper powder, and the like that passes through the cleaning device 6a and adheres to the surface of the charging roller 2a by adsorbing or sweeping. To do.

帯電ローラ2aは、感光ドラム1aに従動して回転し、帯電ローラ2aの芯金には、電源D3により、所定の極性・電位の直流電圧と所定のピーク間電圧の交流電圧とを重畳した振動電圧がバイアス印加される。これにより、回転する感光ドラム1aの表面は、所定の極性・電位に接触帯電処理される。   The charging roller 2a rotates following the photosensitive drum 1a, and a vibration in which a DC voltage having a predetermined polarity and potential and an AC voltage having a predetermined peak-to-peak voltage are superimposed on a cored bar of the charging roller 2a by a power source D3. A voltage is biased. As a result, the surface of the rotating photosensitive drum 1a is contact-charged to a predetermined polarity / potential.

具体的には、通常の画像形成時においては、−700Vの直流電圧に、周波数2.0kHz、ピーク間電圧Vpp=1.5kVの正弦波の交流電圧を重畳した振動電圧が用いられる。この振動電圧によって、感光ドラム1aの表面は、帯電ローラ2aに印加した直流電圧と同じ−700Vの暗部電位Vdに一様に帯電される。   Specifically, during normal image formation, an oscillating voltage obtained by superimposing a sine AC voltage having a frequency of 2.0 kHz and a peak-to-peak voltage Vpp of 1.5 kV on a DC voltage of −700 V is used. Due to this oscillating voltage, the surface of the photosensitive drum 1a is uniformly charged to the dark portion potential Vd of −700 V, which is the same as the DC voltage applied to the charging roller 2a.

図5に示すように、電源D3は、DC電源611から出力させた直流電圧Vdcに、AC電源612から出力させた周波数f1の交流電圧Vacを重畳した振動電圧(Vdc+Vac)を、帯電ローラ2aの芯金2αに印加する。   As shown in FIG. 5, the power source D3 generates a vibration voltage (Vdc + Vac) obtained by superimposing the AC voltage Vac of the frequency f1 output from the AC power source 612 on the DC voltage Vdc output from the DC power source 611. Apply to the core 2α.

DC電源611とAC電源612とは、制御手段の一例である制御回路613によって制御される。制御回路613は、DC電源611及びAC電源612を個別にオン/オフして、帯電ローラ2aに直流電圧Vdcと交流電圧Vacとの重畳電圧又はいずれか一方を印加する機能を有する。   The DC power supply 611 and the AC power supply 612 are controlled by a control circuit 613 which is an example of a control unit. The control circuit 613 has a function of individually turning on / off the DC power supply 611 and the AC power supply 612 and applying a superposed voltage of the DC voltage Vdc and the AC voltage Vac to the charging roller 2a.

制御回路613は、非画像形成時に、AC電源612から帯電ローラ2aに印加する交流電圧Vacのピーク間電圧の値を設定した後に、DC電源611から帯電ローラ2aに印加する直流電圧Vdcの値を設定する機能を有する。   The control circuit 613 sets the value of the peak voltage of the AC voltage Vac applied from the AC power source 612 to the charging roller 2a during non-image formation, and then sets the value of the DC voltage Vdc applied from the DC power source 611 to the charging roller 2a. Has the function to set.

交流電流測定回路614は、AC電源612から交流電圧Vacを帯電ローラ2aに印加した際の交流電流(又はピーク間電圧)を測定して、交流電流値情報(測定結果)を制御回路613に入力する。   The AC current measurement circuit 614 measures the AC current (or peak-to-peak voltage) when the AC voltage Vac is applied from the AC power source 612 to the charging roller 2a, and inputs AC current value information (measurement result) to the control circuit 613. To do.

環境センサ615は、画像形成装置(100:図1)が設置されている場所の温度・湿度を測定して、環境情報(測定結果)を制御回路613に入力する。   The environmental sensor 615 measures the temperature and humidity of the place where the image forming apparatus (100: FIG. 1) is installed, and inputs environmental information (measurement result) to the control circuit 613.

制御回路613は、非画像形成時に、交流電流値情報と環境情報とを取得して、印字工程の帯電工程で電源D3から出力される交流電流Vacの適切なピーク間電圧Vppを設定する演算・決定プログラムを実行する。   The control circuit 613 obtains alternating current value information and environmental information during non-image formation, and calculates / sets an appropriate peak-to-peak voltage Vpp of the alternating current Vac output from the power source D3 in the charging step of the printing step. Run the decision program.

接触帯電方式の帯電部材には、ローラ状の帯電ローラやブレード状の帯電ブレードがあるが、特に帯電ローラは、長期に渡って像担持体を安定的に帯電できる。そして、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を帯電部材に印加して、帯電部材と像担持体との間で放電を交互に繰り返すように交流電圧を設定すれば、像担持体の表面を均一に帯電できる。   The contact charging type charging member includes a roller-shaped charging roller and a blade-shaped charging blade. In particular, the charging roller can stably charge the image carrier over a long period of time. Then, by applying an oscillating voltage in which an alternating voltage is superimposed on a direct current voltage to the charging member and setting the alternating voltage so as to alternately repeat the discharge between the charging member and the image carrier, the surface of the image carrier is Can be charged uniformly.

振動電圧は、像担持体表面の帯電電位を均す効果があり、振動電圧の波形としては、正弦波に限らず、矩形波、三角波、パルス波でもよい。振動電圧には、直流電圧を周期的にOFF/ONされることによって形成された矩形波の電圧や、直流電圧の値を周期的に変化させることで交流電圧と直流電圧との重畳電圧と同じ出力としたものも含む。   The oscillating voltage has the effect of leveling the charged potential on the surface of the image carrier. The waveform of the oscillating voltage is not limited to a sine wave, and may be a rectangular wave, a triangular wave, or a pulse wave. The oscillating voltage is the same as the voltage of a rectangular wave formed by periodically turning the DC voltage OFF / ON or the superimposed voltage of the AC voltage and the DC voltage by periodically changing the value of the DC voltage. Includes output.

帯電部材と像担持体との間で放電を交互に繰り返させるには、直流電圧を印加したときの像担持体の放電開始閾値電圧(帯電開始電圧)以上のピーク間電圧を有する交流電圧を用いる必要がある。   In order to alternately repeat the discharge between the charging member and the image carrier, an AC voltage having a peak-to-peak voltage equal to or higher than the discharge start threshold voltage (charging start voltage) of the image carrier when a DC voltage is applied is used. There is a need.

しかし、帯電部材に高い交流電圧Vacを印加するAC帯電方式では、像担持体への放電量が増加して、像担持体の荒れ、削れ等の劣化が助長される問題がある。また、放電生成物によって高温高湿(H/H)環境で画像流れ等の異常画像が発生する問題もある。   However, in the AC charging method in which a high AC voltage Vac is applied to the charging member, there is a problem in that the amount of discharge to the image carrier increases, and deterioration of the image carrier such as roughening or abrasion is promoted. There is also a problem that abnormal images such as image flow occur in a high-temperature and high-humidity (H / H) environment due to discharge products.

従って、実施例1の画像形成装置100では、非画像形成時(前回転時及び200枚画像形成ごと)に交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定し直して、適正な放電電流を設定する放電電流制御を行う。これにより、像担持体を所定電位に帯電させるために過剰でも不足でもない適正な交流電圧Vacの定電圧(ピーク間電圧Vpp)が設定されて画像形成が開始される。   Therefore, in the image forming apparatus 100 of the first embodiment, the discharge for setting an appropriate discharge current by resetting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac at the time of non-image formation (pre-rotation and 200-sheet image formation). Perform current control. Thereby, an appropriate constant voltage (inter-peak voltage Vpp) of AC voltage Vac that is neither excessive nor insufficient to charge the image carrier to a predetermined potential is set, and image formation is started.

ところで、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する際に必要以上の高周波数を使用すると、低周波数の場合に比べて、大きな交流電流量が出力されてしまう。このことは、近年の画像形成装置における画像形成速度増大の傾向に対して、電源コストが増大するとともに、画像流れ等の異常画像が発生し易いことを意味している。そして、これらの問題を解決するには、必要最小限のピーク間電圧Vppを用いて、帯電部材と像担持体との間で交互に発生させる放電電流を最小限にするのが好ましい。   By the way, if an unnecessarily high frequency is used when setting the peak-to-peak voltage Vpp of the alternating voltage Vac, a large amount of alternating current is output as compared with the case of a low frequency. This means that power supply costs increase and abnormal images such as image flows are likely to occur in response to the recent trend of increasing image forming speed in image forming apparatuses. In order to solve these problems, it is preferable to minimize the discharge current generated alternately between the charging member and the image carrier using the minimum necessary peak-to-peak voltage Vpp.

しかし、ピーク間電圧Vppと放電電流との関係は常に一定ではなく、像担持体の感光体層や誘電層の膜厚、帯電部材の使用履歴や環境情報によって変化する。帯電部材の製造のばらつきや汚れによる抵抗値変動、使用履歴の累積に伴う像担持体の静電容量変動、高圧電源装置のばらつきなどにより、放電電流量の増減を十分に抑制することは困難である。   However, the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp and the discharge current is not always constant, and changes depending on the film thickness of the photosensitive layer and dielectric layer of the image carrier, the usage history of the charging member, and environmental information. It is difficult to sufficiently suppress the increase or decrease in the amount of discharge current due to variations in charging member manufacturing and resistance values due to contamination, fluctuations in electrostatic capacity of the image carrier due to accumulation of usage history, variations in high-voltage power supply devices, etc. is there.

このため、画像形成装置100では、使用に際して、少なくとも数百枚に一度の割合で高頻度の放電電流量制御を行う。   For this reason, in use, the image forming apparatus 100 performs high-frequency discharge current amount control at a rate of at least once every several hundred sheets.

しかし、放電電流量制御において、目標となるピーク間電圧を探し出すために、画像形成時に必要な電流量よりも多くの電流量が流れる場合と、高圧電源装置の容量増大、及びコストアップを招く。   However, in the discharge current amount control, in order to find a target peak-to-peak voltage, a case where a larger amount of current flows than the amount of current necessary for image formation, an increase in capacity of the high-voltage power supply device and an increase in cost are caused.

我々は、実験的な事実により、等しい交流電圧を印加したとき、交流電圧の周波数と出力される交流電流値(総電流)とは比例関係にあるものの、放電開始電圧及び放電電流量は周波数に依存しないことを確かめた。つまり、低周波数で放電電流制御を行えば、少ない総電流量で制御シーケンスを終えることが可能であることが判明した。   According to experimental facts, when an equal AC voltage is applied, the frequency of the AC voltage and the output AC current value (total current) are proportional to each other, but the discharge start voltage and the amount of discharge current depend on the frequency. I made sure I didn't rely on it. That is, it was found that if the discharge current control is performed at a low frequency, the control sequence can be completed with a small total current amount.

そこで、放電電流量制御において、テストバイアスとしてのサンプリング電圧(交流電圧)を出力する際に、画像形成時に使用する周波数よりも低い周波数を使用する。これにより、画像形成時に必要とされる総電流量を上回ることなく、放電電流制御を行うことを実現し、制御のためだけに必要だった高圧電源の容量分を削減して、コンパクトで安価な高圧電源装置で済ませることができた。   Therefore, in discharging current amount control, when outputting a sampling voltage (AC voltage) as a test bias, a frequency lower than the frequency used during image formation is used. This makes it possible to perform discharge current control without exceeding the total current required for image formation, reducing the capacity of the high-voltage power supply that was necessary only for control, and making it compact and inexpensive. I was able to do it with a high-voltage power supply.

図6は実施例1の制御のフローチャートである。   FIG. 6 is a flowchart of control according to the first embodiment.

印字工程の帯電工程で帯電ローラ2aに印加される交流電圧Vacのピーク間電圧Vppは、画像形成装置(100:図1)が起動する際の前回転時、又は画像形成の累積枚数が200枚になるごとに設定し直される。交流電圧Vacのピーク間電圧Vppは、非画像形成時に、通常画像形成時に使用されるよりも低い周波数の交流電圧を用いて設定される。   The peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac applied to the charging roller 2a in the charging process of the printing process is 200 at the time of pre-rotation when the image forming apparatus (100: FIG. 1) starts up or the cumulative number of image formations. It will be reset every time. The peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is set using an AC voltage having a lower frequency than that used during normal image formation during non-image formation.

前回転工程は、プリント信号のオンから実際に画像形成(印字)工程動作がなされるまでの間の画像形成前の準備回転動作期間であり、初期回転動作中にプリント信号が入力したときには初期回転動作に引き続いて実行される。プリント信号の入力がないときには初期回転動作の終了後にメインモータの駆動が一旦、停止されて感光ドラム1の回転駆動が停止され、画像形成装置100は、プリント信号が入力されるまでスタンバイf(待機)状態に保たれる。プリント信号が入力すると印字準備回転動作が実行される。   The pre-rotation process is a preparatory rotation operation period before image formation from when the print signal is turned on until the actual image formation (printing) process operation is performed. When the print signal is input during the initial rotation operation, the initial rotation process is performed. It is executed following the operation. When the print signal is not input, the drive of the main motor is temporarily stopped after the initial rotation operation is finished, and the rotation drive of the photosensitive drum 1 is stopped. The image forming apparatus 100 is in standby f (standby) until the print signal is input. ) Is kept in a state. When the print signal is input, the print preparation rotation operation is executed.

実施例1では、この印字準備回転動作期間において、印字工程の帯電工程で印加される交流電圧Vacの適切なピーク間電圧値(又は交流電流値)の演算・決定プログラムが実行される。   In the first embodiment, an appropriate peak-to-peak voltage value (or alternating current value) calculation / determination program of the alternating voltage Vac applied in the charging step of the printing step is executed during the printing preparation rotation operation period.

図5を参照して図6に示すように、前回転時又は前回の設定からの画像形成枚数の累積が200枚に達すると(S11のYES)、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppの設定が開始される(S12〜S19)。   As shown in FIG. 6 with reference to FIG. 5, when the cumulative number of image formed sheets from the previous rotation or the previous setting reaches 200 sheets (YES in S11), the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is set. It is started (S12 to S19).

制御回路613は、環境センサ615から環境情報を取得し、内部のメモリから画像形成の履歴情報を取得する(S12)。   The control circuit 613 acquires environment information from the environment sensor 615, and acquires image formation history information from the internal memory (S12).

制御回路613は、交流電圧Vacの周波数fを画像形成時の周波数f1よりも低い周波数f2に切替えて(S13)、DC電源611をOFFした状態で、AC電源612をONする(S14)。   The control circuit 613 switches the frequency f of the AC voltage Vac to a frequency f2 lower than the frequency f1 at the time of image formation (S13), and turns on the AC power supply 612 with the DC power supply 611 turned off (S14).

制御回路613は、未放電領域に設定された三段階のテストバイアスの交流電圧AC1’、AC2’、AC3’をAC電源612から出力して、交流電流測定回路614から三段階の交流電流Iac1’、Iac2’、Iac3’を取得する(S15)。交流電圧AC1’、AC2’、AC3’の出力は、大きい順、または小さい順に出力するのが望ましい。交流電圧AC1’、AC2’、AC3’は実効値を用いており、温度湿度の環境区分(高温高湿〜低温低湿)に応じて適正に設定される。   The control circuit 613 outputs AC voltages AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ having three stages of test bias set in the undischarged region from the AC power source 612, and outputs three stages of AC current Iac1 ′ from the AC current measuring circuit 614. , Iac2 ′, Iac3 ′ are acquired (S15). The outputs of the AC voltages AC1 ', AC2', and AC3 'are preferably output in descending order. The AC voltages AC1 ', AC2', and AC3 'use effective values, and are appropriately set according to the environmental classification of temperature and humidity (high temperature and high humidity to low temperature and low humidity).

制御回路613は、放電領域に設定された三段階の交流電圧AC1、AC2、AC3をAC電源612から出力して、交流電流測定回路614から三段階の交流電流Iac1、Iac2、Iac3を取得する(S16)。交流電圧AC1、AC2、AC3の出力は、大きい順、または小さい順に出力するのが望ましい。交流電圧AC1、AC2、AC3は実効値を用いており、温度湿度の環境区分(高温高湿〜低温低湿)に応じて適正に設定される。   The control circuit 613 outputs the three-stage AC voltages AC1, AC2, and AC3 set in the discharge region from the AC power supply 612, and acquires the three-stage AC currents Iac1, Iac2, and Iac3 from the AC current measurement circuit 614 ( S16). The outputs of the AC voltages AC1, AC2, and AC3 are preferably output in descending order. The AC voltages AC1, AC2, and AC3 use effective values, and are appropriately set according to the environmental classification of temperature and humidity (high temperature and high humidity to low temperature and low humidity).

制御回路613は、最小二乗法を用いて、未放電領域で取得した交流電圧−交流電流の3つのデータから、未放電領域における近似曲線の関係式を求める(S17)。   The control circuit 613 obtains the relational expression of the approximate curve in the undischarged area from the three data of AC voltage-AC current acquired in the undischarged area using the least square method (S17).

Figure 2009251127
Figure 2009251127

式中、Xβは、未放電領域で印加した交流電圧の実効値の平均値、Yβは、未放電領域で出力された交流電流の実効値の平均値、β1は、近似直線の傾き、B1は、近似直線の切片をそれぞれ表す。   In the equation, Xβ is the average value of the effective values of the alternating voltage applied in the undischarged region, Yβ is the average value of the effective value of the alternating current output in the undischarged region, β1 is the slope of the approximate line, and B1 is , Each represents an intercept of the approximate line.

制御回路613は、最小二乗法を用いて、放電領域で取得した交流電圧−交流電流の3つのデータから、放電領域における近似曲線の関係式を求める(S17)。   The control circuit 613 obtains a relational expression of an approximate curve in the discharge region from the three data of AC voltage-AC current acquired in the discharge region using the least square method (S17).

Figure 2009251127
Figure 2009251127

式中、Xαは、放電領域で印加する交流電流の実効値の平均値、Yα、放電領域で出力された交流電流の実効値の平均値、αは、近似直線の傾き、B1は、近似直線の切片をそれぞれ表す。   In the formula, Xα is an average value of effective values of alternating current applied in the discharge region, Yα, an average value of effective values of alternating current output in the discharge region, α is an inclination of an approximate line, and B1 is an approximate line. Represents each of the sections.

制御回路613は、放電領域と未放電領域の近似曲線から交流電圧−放電電流(VI特性)の関係式を求める(S17)。   The control circuit 613 obtains a relational expression of AC voltage-discharge current (VI characteristic) from the approximate curve of the discharge region and the non-discharge region (S17).

Figure 2009251127
Figure 2009251127

制御回路613は、環境と画像形成履歴とに応じて設定される放電電流量Dを放電電流の関係式に代入して、画像形成時に用いる交流電圧V1を求める(S18)。   The control circuit 613 substitutes the discharge current amount D set according to the environment and the image formation history into the relational expression of the discharge current to obtain the AC voltage V1 used at the time of image formation (S18).

制御回路613は、求めたピーク間電圧VppをAC電源612に設定する(S19)。   The control circuit 613 sets the obtained peak-to-peak voltage Vpp in the AC power source 612 (S19).

実施例1では、放電領域、未放電領域ともに3点ずつの交流電流測定を行う。そして、放電領域の関係式と未放電領域の関係式の差分から、現在の環境条件及び画像形成履歴における交流電圧Vacのピーク間電圧Vppと放電電流Dとの関係式を導き出す。そして、この関係式に制御したい放電電流量Dを当てはめることで、ピーク間電圧Vppを算出する。言い換えれば、放電領域、未放電領域の近似直線の差分と、環境条件によって決まる狙い値の放電電流量Dとが一致するピーク間電圧Vppが画像形成時に使用される。   In Example 1, alternating current measurement is performed at three points in both the discharge region and the non-discharge region. Then, from the difference between the relational expression for the discharge area and the relational expression for the undischarged area, a relational expression between the peak voltage Vpp of the AC voltage Vac and the discharge current D in the current environmental conditions and image formation history is derived. The peak-to-peak voltage Vpp is calculated by applying the discharge current amount D to be controlled to this relational expression. In other words, the peak-to-peak voltage Vpp at which the difference between the approximate straight lines of the discharge area and the undischarge area matches the target discharge current amount D determined by the environmental conditions is used during image formation.

ここで、サンプリング電圧(交流電圧AC1、AC2、AC3、AC1’、AC2’、AC3’)の選び方について述べる。   Here, how to select the sampling voltage (AC voltage AC1, AC2, AC3, AC1 ', AC2', AC3 ') will be described.

未放電領域で用いるサンプリング電圧の数は少ないほど良い。既に電圧ゼロ、電流ゼロのゼロ点を有していると考えられるので、少なくとも他の一点を取れば良いが、一点のみであると、誤差により近似直線の傾きを大幅に誤る恐れがあるので、少なくとも二点以上が望ましい。サンプリング電圧の間隔については、AC電源612が誤差範囲を有するため、画像形成時のピーク間電圧Vppの10%以上あることが望ましい。   The smaller the number of sampling voltages used in the undischarged region, the better. Since it is considered that it already has a zero point of zero voltage and zero current, it is sufficient to take at least one other point, but if there is only one point, there is a possibility that the inclination of the approximate straight line may be greatly mistaken due to an error. At least two points are desirable. The sampling voltage interval is preferably 10% or more of the peak-to-peak voltage Vpp at the time of image formation because the AC power supply 612 has an error range.

一方、放電領域については、直線近似を行うためには少なくとも3点以上のサンプリング電圧を用いるのが望ましく、サンプリング電圧の間隔については、同様に、画像形成時のピーク間電圧Vppの10%以上が望ましい。   On the other hand, for the discharge region, it is desirable to use at least three sampling voltages in order to perform linear approximation. Similarly, the sampling voltage interval is 10% or more of the peak-to-peak voltage Vpp during image formation. desirable.

しかし、サンプリング電圧の間隔を大きくし過ぎると、本来非線形である交流電圧−放電電流(VI特性)の広い範囲を直線近似することになって、制御結果の誤りが増大してしまう。このため、AC電源612の誤差範囲が許す限りサンプリング電圧の間隔を狭めるのが望ましい。   However, if the sampling voltage interval is too large, a wide range of AC voltage-discharge current (VI characteristics) that is inherently non-linear is linearly approximated, and errors in the control result increase. For this reason, it is desirable to narrow the sampling voltage interval as long as the error range of the AC power supply 612 allows.

実施例1で用いた直線近似は、本来非線形である交流電圧−放電電流(VI特性)を正しく記述するものではない。しかし、いかなる環境条件、使用状況でも放電領域、未放電霊異記を正しく記述する関係式が現時点では存在しないこと、また、多項式近似等を行ったとしても、必ずしも正確な結果が得られないため、直線近似を採用した。   The linear approximation used in Example 1 does not correctly describe an AC voltage-discharge current (VI characteristic) that is inherently nonlinear. However, there is no relational expression that correctly describes the discharge area and undischarged illustrator under any environmental conditions and usage conditions, and even if polynomial approximation etc. are performed, accurate results are not necessarily obtained, Linear approximation was adopted.

図5に示すように、数MΩの抵抗値を有する円筒形の帯電ローラ2aと感光ドラム1aとの間に交流電圧を印加した場合、帯電ローラ2aと感光ドラム1aとの間の極めて距離の近い領域はコンデンサとして作用する。このため、交流電圧の周波数が高くなるほど容量リアクタンスが低下し、結果として帯電ローラ2aと感光ドラム1aとの間の全体抵抗が低下して交流電流が増える傾向を示す。ここで、単純に、抵抗R(Ω)と容量C(F)とを有する直流回路を考え、抵抗Rと容量Cとそれぞれかかる電圧をVR、VCとしたとき、回路全体のリアクタンスZ(Ω)は、下式で表される。   As shown in FIG. 5, when an AC voltage is applied between the cylindrical charging roller 2a having a resistance value of several MΩ and the photosensitive drum 1a, the distance between the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a is very close. The region acts as a capacitor. For this reason, the capacitive reactance decreases as the frequency of the AC voltage increases, and as a result, the overall resistance between the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a decreases and the AC current tends to increase. Here, simply considering a direct current circuit having a resistance R (Ω) and a capacitance C (F), and assuming that the voltage applied to the resistance R and the capacitance C is VR and VC, respectively, the reactance Z (Ω) of the entire circuit. Is represented by the following equation.

Figure 2009251127
Figure 2009251127

すなわち、低周波を使用した際には、容量リアクタンスが高いために、交流電流は低下する。しかし、感光ドラム1aの周長の単位長さを一定電位に収束させるために必要な電荷量は周波数の高低に依らず一定であり、放電領域における放電電流量の実効値も、周波数の高低に依らず一定である。   That is, when a low frequency is used, the alternating current decreases because the capacitive reactance is high. However, the amount of charge necessary for converging the unit length of the circumferential length of the photosensitive drum 1a to a constant potential is constant regardless of the frequency, and the effective value of the discharge current amount in the discharge region is also increased or decreased. Regardless, it is constant.

実施例1においては、帯電ローラ2a及び感光ドラム1aの抵抗値は、それぞれ1.5×10Ω、1.0×10Ωとしている。また、帯電ローラ2aと感光ドラム1aとの間の静電容量は、温度・湿度によって変わるが、気温23度C湿度20%の常温低湿条件から気温30度C湿度80%の高温高湿条件までの範囲で、1.0〜2.2×10−10Fである。 In the first embodiment, the resistance values of the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a are 1.5 × 10 6 Ω and 1.0 × 10 6 Ω, respectively. The electrostatic capacity between the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a varies depending on the temperature and humidity, but from a normal temperature and low humidity condition of a temperature of 23 degrees C and a humidity of 20% to a high temperature and high humidity condition of a temperature of 30 degrees C and a humidity of 80%. In the range of 1.0 to 2.2 × 10 −10 F.

実施例1では、AC電源612は、周波数が2.3kHzから0.7kHzまでの交流電圧Vacを出力可能である。しかし、モアレ画像防止の観点から、通常の画像形成時にはあまり低い周波数を使うことは好ましくない。モアレ画像は、画像形成時に使用される画像の基本パターン(以下スクリーン画像)にも依存しており、実施例1においては、画像形成時にはモアレの公式に基いて、周波数が2.3kHzの交流電圧Vacを使用する。   In the first embodiment, the AC power source 612 can output an AC voltage Vac having a frequency of 2.3 kHz to 0.7 kHz. However, from the viewpoint of preventing moire images, it is not preferable to use a very low frequency during normal image formation. The moire image also depends on the basic pattern of the image (hereinafter referred to as a screen image) used at the time of image formation. In the first embodiment, an alternating voltage having a frequency of 2.3 kHz is used based on the moire formula at the time of image formation. Vac is used.

ここで、スクリーン画像と、帯電ローラ2aに印加される交流電圧の周波数との干渉によって起こるモアレ画像生成メカニズムについて説明する。   Here, a moire image generation mechanism that occurs due to interference between the screen image and the frequency of the AC voltage applied to the charging roller 2a will be described.

交流電圧の周波数f(Hz)、感光ドラム1aの周速度Vp(mm/sec)とすると、感光ドラム1aの周長方向には、ν1=(Vp/f)mmで表される一定周期の帯電ムラが発生する。帯電ムラとは、暗部電位Vdのムラであり、ムラのある暗部電位Vd面に一様に露光がなされた場合、明部電位VLのムラが形成されて現像コントラスト電圧Vcontにムラが発生する。従って、周波数fに起因する帯電ムラは、画像形成時には、現像コントラストVcontのムラ、すなわち画像の濃度ムラとして現れる。   Assuming that the frequency f of the AC voltage is f (Hz) and the peripheral speed Vp (mm / sec) of the photosensitive drum 1a, charging in a constant cycle represented by ν1 = (Vp / f) mm in the peripheral length direction of the photosensitive drum 1a. Unevenness occurs. The charging unevenness is unevenness of the dark portion potential Vd, and when the uneven dark portion potential Vd surface is uniformly exposed, unevenness of the bright portion potential VL is formed and unevenness occurs in the development contrast voltage Vcont. Accordingly, the charging unevenness due to the frequency f appears as unevenness of the development contrast Vcont, that is, image density unevenness during image formation.

しかし、一般には、周波数fは、感光ドラム1aの周速に比較して、十分に高い数kHz以上の高周波に設定される。実施例1においては、周速Vp=300mm/secに対して周波数f=2.3kHzであるため、帯電ムラの周期ν1=0.14mmとなる。一般に、人間の視覚特性で捉えられるのは、サブミリメートルオーダ以上の長さを有するピッチであるため、周期ν1=0.14mmの濃度ムラは、一般に人間の視覚特性が捉えられるレベルではない。   However, in general, the frequency f is set to a sufficiently high frequency of several kHz or higher compared to the peripheral speed of the photosensitive drum 1a. In Example 1, since the frequency f = 2.3 kHz with respect to the peripheral speed Vp = 300 mm / sec, the charging uneven period ν1 = 0.14 mm. Generally, what is captured by human visual characteristics is a pitch having a length of sub-millimeter order or more, so density unevenness with a period ν1 = 0.14 mm is not generally at a level where human visual characteristics can be captured.

一方、画像形成の基本パターンであるスクリーン画像の描画間隔で決まる空間周波数をν2とする。空間周波数ν2も、一般に人間の視覚特性が捉えられないレベルである数μm〜数十μmオーダで設計される。   On the other hand, the spatial frequency determined by the drawing interval of the screen image, which is a basic pattern for image formation, is ν2. The spatial frequency ν2 is also designed on the order of several μm to several tens of μm, which is a level that generally does not capture human visual characteristics.

そして、周期ν1の濃度ムラと空間周波数ν2とが干渉して形成される、うなりF=|(1/ν1)−(1/ν2)|で表される濃度ムラは、必ずしも人間の視覚特性によって捉えられない範囲に収まるとは限らない。うなりFに起因するこのような濃度ムラが、交流電圧Vacの周波数fとの干渉によって起こるピッチムラやモアレと言われる画像である。   The density unevenness expressed by beat F = | (1 / ν1) − (1 / ν2) | formed by interference between the density unevenness of the period ν1 and the spatial frequency ν2 does not necessarily depend on human visual characteristics. It is not always within the range that cannot be captured. Such density unevenness caused by the beat F is an image called pitch unevenness or moire caused by interference with the frequency f of the AC voltage Vac.

実施例1では、交流電圧Vacの周波数f=2.3kHzとして、1ライン5スペース、1200dpiのスクリーン画像を基準に取ったとき、うなりFによって決まるモアレ間隔が0.443mmである。このモアレ間隔は、一般に人の目に不快に感じ取られるピッチ周期である0.5mm以下である。   In Example 1, when the frequency f of the AC voltage Vac is 2.3 kHz and a screen image of 1 line, 5 spaces, and 1200 dpi is taken as a reference, the moire interval determined by the beat F is 0.443 mm. This moire interval is 0.5 mm or less, which is a pitch period that is generally felt uncomfortable to the human eye.

<実施例1の効果>
図7は実施例1におけるピーク間電圧Vppと交流電流の関係の説明図、図8はピーク間電圧と放電電流の関係の説明図、図9は過剰な放電電流の影響の説明図である。
<Effect of Example 1>
FIG. 7 is an explanatory diagram of the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp and the alternating current in Example 1, FIG. 8 is an explanatory diagram of the relationship between the peak-to-peak voltage and the discharge current, and FIG. 9 is an explanatory diagram of the influence of excessive discharge current.

図7に示すように、選択した周波数fによって、帯電ローラ2aを通じて感光ドラム1aへ流れる交流電流が変化する。交流電流は、周波数fに依存して帯電ローラ2aと感光ドラム1aのリアクタンスを流れる交流電流と、周波数fとはほぼ無関係に帯電ローラ2aと感光ドラム1aの対向部で発生する放電電流との和である。   As shown in FIG. 7, the alternating current flowing to the photosensitive drum 1a through the charging roller 2a changes according to the selected frequency f. The alternating current is the sum of the alternating current flowing through the reactance of the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a depending on the frequency f and the discharge current generated at the opposite portion of the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a almost independently of the frequency f. It is.

そして、帯電ローラ2aに印加された直流電圧Vdcと感光ドラム1aの帯電電位とを等しくするために必要なのは、放電電流である。   A discharge current is required to make the DC voltage Vdc applied to the charging roller 2a equal to the charging potential of the photosensitive drum 1a.

実施例1では、1気圧23度C相対湿度20%の環境条件でピーク間電圧Vpp=1800Vとしたとき、通常周波数2.3kHzに対して、交流電流2.805mAであった。これに対して、サンプリング電圧の周波数1.43kHzでは、ピーク間電圧Vpp=1800Vとしたとき、交流電流が1.757mAで済む。   In Example 1, when the peak-to-peak voltage Vpp was 1800 V under an environmental condition of 1 atm 23 ° C. and 20% relative humidity, the alternating current was 2.805 mA with respect to the normal frequency 2.3 kHz. In contrast, at a sampling voltage frequency of 1.43 kHz, an alternating current of 1.757 mA is sufficient when the peak-to-peak voltage Vpp = 1800V.

これにより、サンプリング電圧を用いたピーク間電圧Vppを設定する制御における交流電流を1.05mA程度、削減比率にして約60%、周波数比率とほぼ同等の比率で節減できた。交流電流の削減比率は、高温高湿度の30度C相対湿度80%までの条件下でも同様であるため、交流電圧の周波数比率と同じ比率で電力消費を削減できた。   As a result, the AC current in the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp using the sampling voltage was reduced by about 1.05 mA, the reduction ratio was about 60%, and the ratio was almost the same as the frequency ratio. Since the reduction ratio of the alternating current is the same even under conditions of high temperature and high humidity up to 30 degrees C and relative humidity of 80%, the power consumption can be reduced at the same ratio as the frequency ratio of the alternating voltage.

しかし、一方で図7のピーク間電圧−交流電流の関係(VI特性)から導き出したピーク間電圧−放電電流の関係(VD特性)は、図8のようになる。   However, the relationship between the peak-to-peak voltage and the discharge current (VD property) derived from the relationship between the peak-to-peak voltage and the alternating current (VI characteristic) in FIG. 7 is as shown in FIG.

図8に示すように、サンプリング電圧の周波数fが2.3kHzでも、1.43kHzでも、同じピーク間電圧Vppを用いれば、帯電ローラ2aと感光ドラム1aの対向部で発生する放電電流はほぼ同等である。   As shown in FIG. 8, regardless of whether the sampling voltage frequency f is 2.3 kHz or 1.43 kHz, if the same peak-to-peak voltage Vpp is used, the discharge currents generated at the opposing portions of the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a are substantially equal. It is.

図7に示すように、ピーク間電圧Vppと交流電流の関係(VI特性カーブ)は、特に放電領域において必ずしも線形でない。このため、未放電領域のVI特性カーブを直線近似する実施例1の制御において精度良く放電電流を制御するには、特に放電領域における複数のサンプリング電圧が、最終設定値を範囲内に含むことが望ましい。   As shown in FIG. 7, the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp and the alternating current (VI characteristic curve) is not necessarily linear, particularly in the discharge region. For this reason, in order to control the discharge current with high accuracy in the control of the first embodiment in which the VI characteristic curve of the undischarged region is linearly approximated, a plurality of sampling voltages in the discharge region particularly include the final set value within the range. desirable.

このため、制御時に使用するサンプリング電圧には、画像形成時に使う最終設定値のピーク間電圧Vppより高いサンプリングピーク間電圧Vppが存在する。しかし、実施例1では、高いサンプリングピーク間電圧Vppを低い周波数で出力するため、交流電流を下げてAC電源612の容量をより小さくすることが可能である。すなわちコンパクトで安価な電源構成が可能である。   For this reason, the sampling voltage used during control has a sampling peak-to-peak voltage Vpp higher than the peak-to-peak voltage Vpp of the final set value used during image formation. However, in the first embodiment, since the high sampling peak voltage Vpp is output at a low frequency, it is possible to reduce the alternating current and reduce the capacity of the AC power supply 612. That is, a compact and inexpensive power supply configuration is possible.

図9に示すように、ピーク間電圧Vppの設定制御時に周波数を下げる方式と、従来通り画像形成時と同じ周波数を用いる方式とを比較した。交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御で決定された放電電流量は、感光ドラム1の削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係がある。また、この際に検出される交流電流量も感光ドラム1の表面の劣化、すなわち電位低下などと強い相関がある。   As shown in FIG. 9, a method of lowering the frequency at the time of setting control of the peak-to-peak voltage Vpp was compared with a method of using the same frequency as that at the time of image formation as before. The amount of discharge current determined by the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac has a strong correlation with the shaving of the photosensitive drum 1, image flow, and charging uniformity. Further, the amount of alternating current detected at this time also has a strong correlation with the deterioration of the surface of the photosensitive drum 1, that is, the potential drop.

電流にムラが生じやすい低湿環境下で、感光ドラム1の劣化(暗減衰による電位低下)について比較した場合、40000枚の累積枚数時点で、実施例1の周波数を下げる方式では約10Vの電位低下を抑制できた。このように、実施例1の制御を使用することにより感光ドラム1の長寿命化を実現可能とした。   When the deterioration of the photosensitive drum 1 (potential drop due to dark decay) is compared in a low-humidity environment where unevenness in current tends to occur, the potential drop of about 10 V is achieved in the method of decreasing the frequency of Example 1 at the time of the cumulative number of 40,000 sheets. Was able to be suppressed. As described above, the life of the photosensitive drum 1 can be extended by using the control of the first embodiment.

画像形成時に用いる交流電圧を定電圧制御する際のピーク間電圧を決定するための放電電流制御時に、画像形成時に使用するよりも低い周波数のサンプリング電圧を使用する。これにより、放電電流制御を行う際に画像形成時に必要とされる電流量を上回ることなく、画像形成時に用いる交流電圧のピーク間電圧を決定できる。高頻度に行われる放電電流制御でのドラム削れやトナー融着を最小限にし、制御のためだけに必要だった高圧電源の容量分を削減できる。   A sampling voltage having a frequency lower than that used during image formation is used during discharge current control for determining the peak-to-peak voltage when constant voltage control is performed on the AC voltage used during image formation. Thereby, the peak-to-peak voltage of the AC voltage used at the time of image formation can be determined without exceeding the amount of current required at the time of image formation when performing the discharge current control. It is possible to minimize drum scraping and toner fusion in the discharge current control that is frequently performed, and to reduce the capacity of the high-voltage power source that is necessary only for the control.

本例は、後述する構成を除き、実施例1と同様な構成とされており、このような同様な構成については同付号を付記することで詳細な説明を省略する。   This example has the same configuration as that of the first embodiment except for the configuration described later, and the detailed description is omitted by adding the same reference numerals to such a similar configuration.

実施例1では、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御において、放電領域及び未放電領域に設定する3個ずつのサンプリング電圧を、温度・湿度の環境情報に応じて変更して設定した。   In the first embodiment, in the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac, the three sampling voltages set for the discharge region and the non-discharge region are changed and set according to the temperature / humidity environmental information. .

実施例2では、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御において、放電領域及び未放電領域に設定する3個ずつのサンプリング電圧を、帯電ローラ2a、感光ドラム1aの使用履歴(累積画像形成枚数)に応じて変更して設定した。   In the second embodiment, in the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac, three sampling voltages set in the discharge area and the non-discharge area are used as the usage history (cumulative image formation) of the charging roller 2a and the photosensitive drum 1a. The number was changed according to the number of images.

交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御において、放電電流調整に用いる交流電圧は、周囲環境の温度湿度や、帯電ローラ、感光ドラムの使用履歴等に応じて設定されることにより、制御精度を向上させることができる。   In the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac, the AC voltage used for adjusting the discharge current is set according to the temperature and humidity of the surrounding environment, the usage history of the charging roller and the photosensitive drum, etc. Can be improved.

具体的には、温度湿度から周辺雰囲気に含まれる水分量を元に設定される。例えば水分量が2.0[g/m]以下である低湿度環境では、放電域のサンプリング電圧は、感光ドラム使用初期においては、Vpp1=1.78kV、Vpp2=1.70kV、Vpp3=1.64kVに設定する。一方、水分量が18.0[g/m]以上である高湿度環境では、放電域のサンプリング電圧は、Vpp1=1.42kV、Vpp2=1.36kV、Vpp3=1.31kVに設定する。 Specifically, it is set based on the amount of water contained in the ambient atmosphere from the temperature and humidity. For example, in a low-humidity environment where the amount of water is 2.0 [g / m 3 ] or less, the sampling voltage in the discharge area is Vpp1 = 1.78 kV, Vpp2 = 1.70 kV, Vpp3 = 1 in the initial stage of use of the photosensitive drum. Set to 64 kV. On the other hand, in a high humidity environment where the water content is 18.0 [g / m 3 ] or more, the sampling voltage in the discharge region is set to Vpp1 = 1.42 kV, Vpp2 = 1.36 kV, and Vpp3 = 1.31 kV.

また、非放電域のサンプリング電圧に関しては、水分量に依らず、およそ1.0kV以下の電圧を使用するものとする。   As for the sampling voltage in the non-discharge region, a voltage of about 1.0 kV or less is used regardless of the amount of moisture.

また、水分量が上記の間である場合には、上記のサンプリング電圧を水分量に応じて略線形に補完した値を使用するものとする。   When the water content is between the above values, a value obtained by supplementing the sampling voltage approximately linearly according to the water content is used.

また、感光ドラムの使用履歴に応じて、サンプリング電圧は変更される。前述の湿度環境によって決まる値をREF値Rとし、感光ドラムの使用履歴Nd(単位はk枚)から決められる係数Pdとする。このとき、係数Pdは使用履歴Ndの20k枚おきに切り下げられ、例えばNd=19k枚ではPd=0、Nd=21k枚ではPd=20と算出される。   The sampling voltage is changed according to the usage history of the photosensitive drum. The value determined by the humidity environment described above is defined as a REF value R, and a coefficient Pd determined from the photosensitive drum usage history Nd (unit: k sheets). At this time, the coefficient Pd is rounded down every 20k of the usage history Nd. For example, Pd = 0 is calculated when Nd = 19k, and Pd = 20 when Nd = 21k.

使用されるサンプリング電圧Vは、感光ドラムの寿命によって決まる係数D1を用いて下式のように表される。本実施例ではD1=150とした。
V=R×(1+Pd/D1)
The sampling voltage V to be used is expressed by the following equation using a coefficient D1 determined by the life of the photosensitive drum. In this embodiment, D1 = 150.
V = R × (1 + Pd / D1)

図10は実施例3の制御のフローチャートである。実施例3では、記録材の種類に応じて、感光ドラム1a等の画像形成プロセス機器の回転速度である画像形成速度(プロセススピード)を基準速度、1/2速度、1/3速度の三段階に段階的に設定可能である。   FIG. 10 is a flowchart of control according to the third embodiment. In the third embodiment, the image forming speed (process speed), which is the rotational speed of the image forming process equipment such as the photosensitive drum 1a, is set in three stages of a reference speed, a 1/2 speed, and a 1/3 speed according to the type of recording material. Can be set in stages.

そして、本例では、画像形成速度の切替えに応じて、画像形成時にAC電源612から帯電ローラ2aへ印加する帯電バイアスの周波数の切替えを行う。具体的には、画像形成速度を基準速度から1/2速度、1/3速度へ切替えた際に、帯電ローラ2aへ印加する帯電バイアスの周波数を、基準周波数=2.3kHzから1/2周波数=1.15kHz、1/3周波数=770kHzへそれぞれ段階的に切替える。   In this example, the frequency of the charging bias applied from the AC power source 612 to the charging roller 2a during image formation is switched according to the switching of the image forming speed. Specifically, when the image forming speed is switched from the reference speed to 1/2 speed or 1/3 speed, the charging bias frequency applied to the charging roller 2a is changed from the reference frequency = 2.3 kHz to 1/2 frequency. = 1.15 kHz and 1/3 frequency = 770 kHz, respectively.

なお、画像形成速度が、基準速度、1/2速度、1/3速度のいずれの場合であっても、画像形成時に印加する帯電バイアスのピーク間電圧の設定値は同じである。   Note that, regardless of whether the image forming speed is the reference speed, 1/2 speed, or 1/3 speed, the setting value of the peak-to-peak voltage of the charging bias applied at the time of image formation is the same.

つまり、本例では、このような画像形成時に印加すべき帯電バイアスのピーク間電圧を設定する制御を行う。   That is, in this example, control for setting the peak-to-peak voltage of the charging bias to be applied at the time of image formation is performed.

図1に示すように、画像形成装置100は、厚紙などの特殊な記録材Pが使用される際に、定着装置9で加熱容量不足が起こらないよう1/2速度、1/3速度の画像形成モードを実行する。これにより、1/2速度、1/3速度の画像形成モードでのモアレ画像(特にスクリーン画像との干渉モアレ画像)の発生条件を基準速度モードと揃えている。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 has an image at 1/2 speed and 1/3 speed so that the fixing device 9 does not run out of heating capacity when a special recording material P such as cardboard is used. Run formation mode. Thereby, the generation condition of the moire image (particularly, the interference moire image with the screen image) in the image forming mode of the 1/2 speed and the 1/3 speed is aligned with the reference speed mode.

AC帯電方式に使用される帯電バイアスの周波数は、画像形成速度に比例して変えるのが好ましい。プロセススピードに対して帯電電圧の交流電圧の周波数が不足する場合には、周波数起因の帯電電位ムラ、ひいては画像上に濃度ムラが生じる恐れがあるためである。そして、周波数起因の帯電電位ムラが一定値を超えると、特にハーフトーンなどの一様なスクリーン画像での画像出力を行った際に、いわゆるモアレ画像として人の目に目障りな画像として認識されてしまう。   The frequency of the charging bias used in the AC charging method is preferably changed in proportion to the image forming speed. This is because, when the frequency of the alternating voltage of the charging voltage is insufficient with respect to the process speed, there is a possibility that the charging potential unevenness due to the frequency, and consequently the density unevenness on the image may occur. When the charging potential unevenness due to the frequency exceeds a certain value, it is recognized as a so-called moiré image that is unsightly to the human eye, especially when an image is output as a uniform screen image such as a halftone. End up.

そこで、実施例3では、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を行う際のサンプリング電圧の周波数を、画像形成時に使用する周波数の中で最も低い周波数である1/3周波数=770kHzに設定する。言い換えると、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を行う際のサンプリング電圧の周波数を、画像形成速度が最も遅い画像形成モードで使用される帯電バイアスの周波数に設定する。   Therefore, in Example 3, the frequency of the sampling voltage when performing the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is set to 1/3 frequency = 770 kHz, which is the lowest frequency among the frequencies used during image formation. Set. In other words, the frequency of the sampling voltage when performing the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is set to the frequency of the charging bias used in the image forming mode with the slowest image forming speed.

従って、画像形成速度として基準速度や1/2速度が選択されているときであっても、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を行う際のサンプリング電圧の周波数が、1/3周波数=770kHzに設定されることになる。   Therefore, even when the reference speed or the 1/2 speed is selected as the image forming speed, the frequency of the sampling voltage when performing the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is 1/3 frequency. = 770 kHz.

次に、図10のフローチャートを用いて、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を実行するシーケンスを説明する。   Next, a sequence for executing control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac will be described using the flowchart of FIG.

図10に示すように、画像形成装置は、使用する記録材の種類に応じて異なる画像形成速度を有する。具体的には、記録材の坪量当たりの重さが105g未満ならば基準速度(S21のYES)、105g以上230g未満ならば1/2速度(S25のYES)、230g以上ならば1/3速度(S25のNO)と決定して画像形成を行なう(S31)。   As shown in FIG. 10, the image forming apparatus has different image forming speeds depending on the type of recording material used. Specifically, if the weight per basis weight of the recording material is less than 105 g, the reference speed (YES in S21), 1/2 speed (YES in S25) if 105 g or more and less than 230 g, and 1/3 if 230 g or more. The speed is determined (NO in S25) and image formation is performed (S31).

画像形成速度の決定は、自動検知、及びサービスモードによる手動での設定のいずれであってもよいものとする。そのようにして画像形成動作が行なわれるとき、実施例1で述べたように、前回転時や画像形成の累積枚数が200枚になるごとに交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する放電電流制御が入る。   The determination of the image forming speed may be either automatic detection or manual setting in the service mode. When the image forming operation is performed as described above, as described in the first embodiment, the discharge current that sets the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac at the time of the pre-rotation or every time the cumulative number of image formation reaches 200 sheets. Control enters.

このとき、各画像形成速度の場合に対し、下記のように放電電流制御に使用する帯電バイアス周波数を決定するものとする。   At this time, for each image forming speed, the charging bias frequency used for the discharge current control is determined as follows.

(1)画像形成速度が基準速度の場合(S21のYES)
放電電流制御のタイミングが来ると(S22のYES)、1/3速度の画像形成時に使用する帯電周波数を使用して放電電流制御を実行する(S23)。制御終了後、基準速度に対応した帯電周波数に戻し(S24)、画像形成動作を続行する(S31)。
(1) When the image forming speed is the reference speed (YES in S21)
When the timing of the discharge current control comes (YES in S22), the discharge current control is executed using the charging frequency used at the time of 1/3 speed image formation (S23). After the control is completed, the charging frequency is returned to the reference speed (S24), and the image forming operation is continued (S31).

(2)画像形成速度が1/2速度の場合(S25のYES)
放電電流制御のタイミングが来ると(S26のYES)、1/3速度の画像形成時に使用する帯電周波数を使用して放電電流制御を実行する(S27)。制御終了後、1/2速度に対応した帯電周波数に戻し(S28)、画像形成動作を続行する(S31)。
(2) When the image forming speed is 1/2 speed (YES in S25)
When the timing of the discharge current control comes (YES in S26), the discharge current control is executed using the charging frequency used at the time of image formation at 1/3 speed (S27). After the end of the control, the charging frequency is returned to the half speed (S28), and the image forming operation is continued (S31).

(3)画像形成速度が1/3速度の場合(S25のNO)
放電電流制御のタイミングが来ると(S29のYES)、1/3速度の画像形成時に使用する帯電周波数を使用して放電電流制御を実行する(S30)。制御終了後、そのままの帯電周波数で画像形成動作を続行する(S31)。
(3) When the image forming speed is 1/3 (NO in S25)
When the timing of the discharge current control comes (YES in S29), the discharge current control is executed using the charging frequency used at the time of image formation at 1/3 speed (S30). After completion of the control, the image forming operation is continued with the same charging frequency (S31).

これにより、AC電源612に準備して使用される周波数帯域のチャンネル削減が可能である。放電電流制御に使用する周波数はそれらから選択するため、周波数の使用チャンネルを削減し、周波数を切替えてピーク間電圧Vppを設定する構成を安価に実現できる。   As a result, it is possible to reduce channels in the frequency band that is prepared and used in the AC power supply 612. Since the frequency used for the discharge current control is selected from them, it is possible to realize a configuration in which the frequency use channel is reduced and the frequency is switched to set the peak-to-peak voltage Vpp at low cost.

図11は実施例4の制御のフローチャートである。実施例4では、放電電流制御をいつも画像形成モード時の最速の周速(基準速度)で行う。   FIG. 11 is a flowchart of control according to the fourth embodiment. In the fourth embodiment, the discharge current control is always performed at the fastest peripheral speed (reference speed) in the image forming mode.

実施例4は、以下の点を除き、上述した実施例1〜3と同様な構成とされているので、これらと重複する説明を省略する。具体的には、本例においても、実施例3と同様に、感光ドラム1a等の回転速度である画像形成速度を三段階に段階的に設定可能である。しかし、本例では、実施例3と異なり、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を行う際の感光ドラムや帯電ローラの回転速度を基準速度に設定している。   Since the fourth embodiment has the same configuration as the first to third embodiments except for the following points, the description overlapping with these is omitted. Specifically, also in this example, as in the third embodiment, the image forming speed that is the rotational speed of the photosensitive drum 1a and the like can be set stepwise in three stages. However, in this example, unlike Example 3, the rotational speed of the photosensitive drum and the charging roller when performing control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is set to the reference speed.

つまり、画像形成モードとして、1/2速度、1/3速度が選択されている場合にあっても、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を、感光ドラムや帯電ローラの回転速度を基準速度に切替えた上で実行することが特徴である。言い換えると、選択されている画像形成モードに依らず(関わらず)、サンプリング電圧を検出する際の感光ドラムや帯電ローラの回転速度を基準速度に設定することが特徴である。   That is, even when the 1/2 speed or 1/3 speed is selected as the image forming mode, the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is performed by adjusting the rotational speed of the photosensitive drum or the charging roller. It is characterized by executing after switching to the reference speed. In other words, the rotational speed of the photosensitive drum and the charging roller when detecting the sampling voltage is set to the reference speed regardless of (regardless of) the selected image forming mode.

これは、以下の理由による。基準速度で放電電流制御を行なう時は、感光ドラムや帯電ローラに対して1周強の距離をかけて周方向になるべく均等に、かつ短時間でサンプリングを行っている。これに対し、1/2速度、1/3速度で基準速度と同じサンプリング間隔で制御を行うと、感光ドラムや帯電ローラに対して、制御を行う位置が偏在し、放電電流量の過不足に起因する画像不良に対するロバスト性が失われる恐れがあるからである。また、1/2速度、1/3速度で、感光ドラムや帯電ローラに対して一周以上の距離をかけて制御してしまうと、制御時間が延びて生産性が低下してしまうからである。   This is due to the following reason. When the discharge current control is performed at the reference speed, sampling is performed in a short time as much as possible in the circumferential direction over a distance of a little over one turn with respect to the photosensitive drum and the charging roller. On the other hand, if the control is performed at the same sampling interval as the reference speed at 1/2 speed and 1/3 speed, the control position is unevenly distributed with respect to the photosensitive drum and the charging roller, and the discharge current amount is excessive or insufficient. This is because there is a risk that the robustness against the resulting image defect may be lost. In addition, if the photosensitive drum or the charging roller is controlled at a speed of 1/2 or more at a distance of more than one turn, the control time is extended and the productivity is lowered.

そして、本例では、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を行う際には、サンプリング電圧の周波数として、基準周波数=2.3kHzではなく、1/2周波数=1.15kHzもしくは1/3周波数=770kHzを使用する。本例では、1/2周波数=1.15kHzを使用する例について詳細に説明する。   In this example, when the control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac is performed, the frequency of the sampling voltage is not the reference frequency = 2.3 kHz but the 1/2 frequency = 1.15 kHz or 1 / Three frequencies = 770 kHz are used. In this example, an example using 1/2 frequency = 1.15 kHz will be described in detail.

次に、図11のフローチャートを用いて、交流電圧Vacのピーク間電圧Vppを設定する制御を実行するシーケンスを説明する。   Next, a sequence for executing control for setting the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage Vac will be described using the flowchart of FIG.

図11に示すように、画像形成装置は、使用する記録材の種類に応じて異なる画像形成速度を有し、具体的な判断は実施例3で述べた通りである。   As shown in FIG. 11, the image forming apparatus has different image forming speeds depending on the type of recording material to be used, and the specific judgment is as described in the third embodiment.

そのようにして画像形成動作が行われるとき、前回転時や画像形成の累積枚数が200枚になるごとに放電電流制御が入る。このとき、各画像形成速度の場合に対して下記のように制御を行なうものとする。   When the image forming operation is performed as described above, the discharge current control is performed at the time of the previous rotation or every time the cumulative number of image formation reaches 200 sheets. At this time, control is performed as follows for each image forming speed.

(1)画像形成速度が基準速度の場合(S41のYES)
放電電流制御(S42のYES)は、そのままの画像形成速度で、1/2速度の画像形成時に使用する帯電周波数を使用して行う(S43)。制御終了後、基準速度に対応した帯電周波数に戻して(S44)、画像形成動作を続行する(S53)。
(1) When the image forming speed is the reference speed (YES in S41)
The discharge current control (YES in S42) is performed by using the charging frequency used at the time of image formation at 1/2 speed at the same image forming speed (S43). After the control is completed, the charging frequency is returned to the reference speed (S44), and the image forming operation is continued (S53).

(2)画像形成速度が1/2速度の場合(S45のYES)
放電電流制御(S46のYES)は、一度画像形成速度を基準速度に戻した状態で、1/2速度の画像形成時に使用する帯電周波数を使用して行う(S47)。制御終了後、画像形成速度を1/2速度に戻し(S48)、画像形成動作を続行する(S53)。
(2) When the image forming speed is 1/2 speed (YES in S45)
The discharge current control (YES in S46) is performed using the charging frequency that is used at the time of image formation at 1/2 speed with the image forming speed once returned to the reference speed (S47). After the control is completed, the image forming speed is returned to 1/2 speed (S48), and the image forming operation is continued (S53).

(3)画像形成速度が1/3速度の場合(S45のNO)
放電電流制御(S49のYES)は、一度画像形成速度を基準速度に戻した状態で、1/2速度の画像形成時に使用する帯電周波数を使用して行う(S50)。制御終了後、画像形成速度(S51)、及び帯電周波数(S52)を1/3速度時の仕様に戻し、画像形成動作を続行する(S53)。
(3) When the image forming speed is 1/3 speed (NO in S45)
The discharge current control (YES in S49) is performed by using the charging frequency used at the time of image formation at 1/2 speed with the image forming speed once returned to the reference speed (S50). After completion of the control, the image forming speed (S51) and the charging frequency (S52) are returned to the specifications at the 1/3 speed, and the image forming operation is continued (S53).

実施例1の画像形成装置の構成の説明図である。1 is an explanatory diagram of a configuration of an image forming apparatus according to Embodiment 1. FIG. 画像形成部の構成の説明図である。It is explanatory drawing of a structure of an image formation part. 感光ドラムの層構成の説明図である。It is explanatory drawing of the layer structure of a photosensitive drum. 帯電部材としての帯電ローラの構成の説明図である。It is explanatory drawing of a structure of the charging roller as a charging member. 帯電ローラに印加する帯電電圧の制御構成のブロック図である。It is a block diagram of the control structure of the charging voltage applied to a charging roller. 実施例1の制御のフローチャートである。3 is a flowchart of control according to the first embodiment. 実施例1におけるピーク間電圧Vppと交流電流の関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the peak voltage Vpp and alternating current in Example 1. FIG. ピーク間電圧と放電電流の関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the peak-to-peak voltage and discharge current. 過剰な放電電流の影響の説明図である。It is explanatory drawing of the influence of an excessive discharge current. 実施例3の制御のフローチャートである。10 is a flowchart of control according to the third embodiment. 実施例4の制御のフローチャートである。10 is a flowchart of control according to the fourth embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

1a 像担持体(感光ドラム)
2a 帯電部材(帯電ローラ)
3a 露光装置
4a 現像装置
5a 一次転写ローラ
6a クリーニング装置
9 定着装置
11 中間転写ベルト
100 画像形成装置
611 DC電源
612 AC電源
613 制御手段(制御回路)
614 検知手段(交流電流測定回路)
D3 電源
Pa、Pb、Pc、Pd 画像形成部
1a Image carrier (photosensitive drum)
2a Charging member (charging roller)
3a Exposure device 4a Developing device 5a Primary transfer roller 6a Cleaning device 9 Fixing device 11 Intermediate transfer belt 100 Image forming device 611 DC power source 612 AC power source 613 Control means (control circuit)
614 Detection means (AC current measurement circuit)
D3 Power supply Pa, Pb, Pc, Pd Image forming unit

Claims (6)

像担持体と、この像担持体に接触してこれを帯電する帯電部材と、この帯電部材に直流電圧と交流電圧を重畳させた帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、このバイアス印加手段より帯電部材へテストバイアスを印加した際の交流電流を検出する検出手段と、この検出手段の出力に基づき帯電バイアスのピーク間電圧を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
テストバイアスの周波数を画像形成時よりも低い周波数に設定する設定手段を有することを特徴とする画像形成装置。
An image bearing member; a charging member that contacts and charges the image bearing member; a bias applying unit that applies a charging bias in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed on the charging member; and charging by the bias applying unit. In an image forming apparatus comprising: a detection unit that detects an alternating current when a test bias is applied to a member; and a control unit that controls a peak-to-peak voltage of the charging bias based on an output of the detection unit.
An image forming apparatus comprising setting means for setting a test bias frequency to a frequency lower than that during image formation.
上記制御手段はピーク間電圧が異なる複数のテストバイアスを印加した際の交流電流の検出結果に基いて帯電バイアスのピーク間電圧を制御す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 control unit controls the peak-to-peak voltage of the charging bias based on the detection result of the alternating current when a plurality of test biases having different peak-to-peak voltages are applied. 像担持体と、この像担持体に接触してこれを帯電する帯電部材と、この帯電部材に直流電圧と交流電圧を重畳させた帯電バイアスを印加するバイアス印加手段と、このバイアス印加手段より帯電部材へテストバイアスを印加した際の交流電流を検出する検出手段と、この検出手段の出力に基づき帯電バイアスのピーク間電圧を制御する制御手段と、を有する画像形成装置において、
画像形成速度が異なる画像形成モードの切替えに応じて帯電バイアスの周波数を切替える切替え手段と、テストバイアスの周波数を画像形成速度が遅い画像形成モード時の帯電バイアスの周波数に設定する設定手段と、を有することを特徴とする画像形成装置。
An image bearing member; a charging member that contacts and charges the image bearing member; a bias applying unit that applies a charging bias in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed on the charging member; and charging by the bias applying unit. In an image forming apparatus comprising: a detection unit that detects an alternating current when a test bias is applied to a member; and a control unit that controls a peak-to-peak voltage of the charging bias based on an output of the detection unit.
Switching means for switching the charging bias frequency in accordance with switching of image forming modes having different image forming speeds, and setting means for setting the test bias frequency to the charging bias frequency in the image forming mode having a low image forming speed. An image forming apparatus comprising:
上記制御手段はピーク間電圧が異なる複数のテストバイアスを印加した際の交流電流の検出結果に基いて帯電バイアスのピーク間電圧を制御することを特徴とする請求項3記載の画像形成装置。   4. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the control unit controls the peak-to-peak voltage of the charging bias based on the detection result of the alternating current when a plurality of test biases having different peak-to-peak voltages are applied. 上記設定手段はテストバイアスの周波数を画像形成速度が最も遅い画像形成モード時の帯電バイアスの周波数に設定することを特徴とする請求項3又は4の画像形成装置。   5. The image forming apparatus according to claim 3, wherein the setting means sets the frequency of the test bias to the frequency of the charging bias in the image forming mode in which the image forming speed is the slowest. 上記検出手段により交流電流を検出する際の上記像担持体の周速を画像形成速度が最速の画像形成モード時の周速に設定することを特徴とする請求項3乃至5のいずれかの画像形成装置。   6. The image according to claim 3, wherein a peripheral speed of the image carrier when the alternating current is detected by the detecting means is set to a peripheral speed in an image forming mode in which the image forming speed is the fastest. Forming equipment.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013007823A (en) * 2011-06-23 2013-01-10 Kyocera Document Solutions Inc Image forming apparatus
JP2015152910A (en) * 2014-02-19 2015-08-24 富士ゼロックス株式会社 image forming apparatus
JP2015184477A (en) * 2014-03-24 2015-10-22 富士ゼロックス株式会社 Image forming apparatus and process cartridge

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