JP2011053346A - Image forming apparatus - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、感光体を用いた電子写真方式の画像形成装置に関し、特に接触式の帯電装置へ印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する方法に関するものである。 The present invention relates to an electrophotographic image forming apparatus using a photoconductor, and more particularly to a method for determining an appropriate value of an AC bias peak-to-peak voltage applied to a contact-type charging device.
コピー機、プリンタ、FAX等の電子写真方式を用いる画像形成装置においては、主に粉末の現像剤(以下、トナーという)が使用され、感光体ドラム等の像担持体上に形成された静電潜像を現像装置内のトナーによって可視化し、そのトナー像を記録媒体上に転写した後、定着処理を行うプロセスが一般的である。このような画像形成装置においては、感光体表面を帯電させる装置として、例えば細いワイヤー等を電極として、高電圧を印加されることで放電するコロナ放電装置と、導電性の芯に導電性ゴム、高抵抗被覆層などを設けた帯電ローラに代表される帯電部材を感光体表面に接触させた状態で電圧を印加する接触式の帯電装置とが広く利用されてきた。 In an image forming apparatus using an electrophotographic system such as a copying machine, a printer, or a FAX, a powder developer (hereinafter referred to as toner) is mainly used, and an electrostatic image formed on an image carrier such as a photosensitive drum. In general, the latent image is visualized with toner in the developing device, and the toner image is transferred onto a recording medium, and then a fixing process is performed. In such an image forming apparatus, as a device for charging the surface of the photoreceptor, for example, a corona discharge device that discharges when a high voltage is applied using a thin wire or the like as an electrode, a conductive rubber on a conductive core, A contact-type charging device that applies a voltage in a state where a charging member typified by a charging roller provided with a high-resistance coating layer or the like is in contact with the surface of a photoreceptor has been widely used.
しかし、コロナ放電装置は高電圧を必要とする上、ワイヤーとグリッド、シールド間の放電で発生したオゾンやNOxと空気が反応することで発生するNH4やNO3等の放電生成物が帯電装置のシールドやグリッド、感光体表面に付着する。一方、接触式の帯電装置を使用した場合、低電圧で動作可能でありコロナ放電装置に比べて放電量は少なく、オゾンの発生が少ないという長所がある。しかし、帯電装置から感光体に直接放電するため、感光体への放電生成物の付着量は接触式の方が多くなる。 However, the corona discharge device requires a high voltage, and the charging device generates discharge products such as NH 4 and NO 3 generated by the reaction between ozone, NOx, and air generated by the discharge between the wire, the grid, and the shield. It adheres to the shield, grid, and photoreceptor surface. On the other hand, when a contact-type charging device is used, it can operate at a low voltage, and has an advantage that the amount of discharge is smaller than that of a corona discharge device, and ozone is not generated. However, since the charging device directly discharges to the photoconductor, the contact amount of the discharge product on the photoconductor is larger in the contact type.
接触式帯電装置に電圧を印加する方式には、帯電部材に直流バイアスのみを印加する直流帯電方式と、直流バイアスに交流バイアスを重畳して印加する交流帯電方式とがある。このうち、交流帯電方式は、感光体と帯電部材との間に振動電界を形成し、交流成分が感光体表面の帯電電位の凹凸を均し、直流成分が所定の電位に収束させるため、感光体表面をムラ無く均一に帯電できるという利点がある。 As a method of applying a voltage to the contact-type charging device, there are a DC charging method in which only a DC bias is applied to the charging member, and an AC charging method in which an AC bias is superimposed on the DC bias. Among them, the AC charging method forms an oscillating electric field between the photosensitive member and the charging member, the AC component leveles the unevenness of the charging potential on the surface of the photosensitive member, and the DC component converges to a predetermined potential. There is an advantage that the body surface can be uniformly charged without unevenness.
帯電部材として帯電ローラを用い、交流帯電方式によりアモルファスシリコン(以下、a−Siという)感光体ドラムの表面を帯電させた場合、感光体の表面電位V0は交流バイアスのピーク間電圧値(以下、Vppという)に比例するが、Vppが所定値以上になると一定となる。一方、帯電ローラと感光体の間に流れる直流成分電流(Idc)とVppとの関係は、図8に示すようにVppが一定以上になると傾きが緩やかになるような変曲点を持つ曲線(Vpp−Idc曲線)となり、表面電位V0と交流バイアスのVppとの関係とほぼ一致している。 When a charging roller is used as a charging member and the surface of an amorphous silicon (hereinafter referred to as a-Si) photosensitive drum is charged by an AC charging method, the surface potential V0 of the photosensitive member is an AC bias peak-to-peak voltage value (hereinafter referred to as “a-Si”). Vpp), but becomes constant when Vpp exceeds a predetermined value. On the other hand, the relationship between the DC component current (Idc) flowing between the charging roller and the photosensitive member and Vpp is a curve having an inflection point where the slope becomes gentle as Vpp becomes a certain value or more as shown in FIG. Vpp-Idc curve), which substantially matches the relationship between the surface potential V0 and the AC bias Vpp.
そして、Vppが低すぎると電圧が不足して感光体表面が均一に帯電されず画像ムラが発生する。逆に、Vppが高すぎると帯電ローラと感光体の間の放電電流が増大し、放電生成物が感光体表面に付着することによりドラム表面の摩擦係数が上昇し、ブレード鳴きやトナー付着が発生する。また高温高湿環境においては、放電生成物が水分を吸収し表面抵抗が低下することによる文字ボケやハーフ画像の再現性の低下が発生する。 If Vpp is too low, the voltage is insufficient and the surface of the photoconductor is not uniformly charged, resulting in image unevenness. On the other hand, if Vpp is too high, the discharge current between the charging roller and the photoconductor increases, and the discharge product adheres to the photoconductor surface, increasing the friction coefficient of the drum surface, causing blade noise and toner adhesion. To do. In a high-temperature and high-humidity environment, the discharge product absorbs moisture and the surface resistance is lowered, resulting in deterioration of character blur and half image reproducibility.
このVppとIdcの関係を利用して、例えば特許文献1、2に示すように、画像形成時に印加されるVppよりも低い電圧から高い電圧まで複数段階のVppを印加することでVpp−Idc曲線の変曲点を求め、変曲点におけるVppを適正値とする制御方法が開示されている。これにより、画像形成時に必要最小限のVppを印加し、放電生成物の発生を最小限に抑えることができる。
By utilizing this relationship between Vpp and Idc, for example, as shown in
しかし、Vpp−Idc曲線の変曲点を超えるVppを印加すると、帯電ローラと感光体の間に流れる交流成分電流(Iac)が急激に大きくなる。これは、感光体から帯電ローラへ向かう放電が開始するためであり、このとき放電生成物の発生も急激に増加する。Vppを段階的に変化させて行うVppの調整に要する時間は数百msec程度の僅かな時間であるが、感光体の表面には放電生成物が付着し、表面の摩擦係数を上昇させてしまう。 However, when Vpp exceeding the inflection point of the Vpp-Idc curve is applied, the AC component current (Iac) flowing between the charging roller and the photosensitive member increases rapidly. This is because the discharge from the photoconductor to the charging roller starts, and at this time, the generation of discharge products also increases abruptly. The time required to adjust Vpp by changing Vpp step by step is a short time of about several hundreds msec. However, discharge products adhere to the surface of the photoreceptor and increase the friction coefficient of the surface. .
また、研磨剤を含むトナーを供給しつつ、感光体に対し線速差をもって回転する摺擦ローラを圧接させる研磨システムにより、感光体表面は常に研磨されているが、摺擦ローラによる研磨力は画像形成時に発生する放電生成物を除去するのに最適な研磨力に設定されている。そのため、Vppの調整時に発生する過剰な放電生成物を瞬時に除去するのは困難であり、高湿環境下でハーフ画像やドット再現性が低下したり、感光体から記録媒体或いは中間転写体への転写(一次転写)効率の低下、クリーニングブレードの鳴き(摩擦音)や端部の巻き上がり等の不具合が発生したりする。一方、摺擦ローラによる研磨力を高めた場合、表面層が硬く摩耗し難いa−Si感光体であっても表面層が一定以上に削れてしまい、耐用期間が短くなってしまう。 Also, the surface of the photoconductor is always polished by a polishing system that presses a rubbing roller that rotates with a linear velocity difference against the photoconductor while supplying toner containing an abrasive, but the polishing force by the rubbing roller is The polishing power is set to be optimal for removing discharge products generated during image formation. For this reason, it is difficult to instantaneously remove excessive discharge products generated at the time of adjusting the Vpp, and half images and dot reproducibility are deteriorated in a high humidity environment, or from a photosensitive member to a recording medium or an intermediate transfer member. Transfer (primary transfer) efficiency, cleaning blade squealing (frictional noise), end roll-up, etc. may occur. On the other hand, when the polishing force by the rubbing roller is increased, even if the surface layer is a hard and hard-wearing a-Si photoreceptor, the surface layer is scraped to a certain extent and the useful life is shortened.
本発明は、上記問題点に鑑み、帯電装置に印加する交流バイアスを適正値に設定する際に、放電生成物の発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。 In view of the above problems, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing the generation of discharge products when an AC bias applied to a charging device is set to an appropriate value.
上記目的を達成するために本発明は、静電潜像を担持する感光体と、該感光体に接触又は近接して配置され、直流バイアス及び交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加されることで前記感光体表面を一様に帯電させる帯電手段と、該帯電手段に帯電バイアスを印加したとき前記感光体と前記帯電手段との間に流れる直流成分電流を測定する直流電流測定手段と、該直流電流測定手段の測定結果に基づいて交流バイアスを制御する制御手段と、を備え、非画像形成時に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの前記直流電流測定手段の測定結果に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する画像形成装置において、交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に前記帯電手段に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させることを特徴としている。 In order to achieve the above object, the present invention provides a photosensitive member carrying an electrostatic latent image and a charging bias that is arranged in contact with or in close proximity to the photosensitive member and that has a DC bias and an AC bias superimposed thereon. A charging means for uniformly charging the surface of the photosensitive member; a direct current measuring means for measuring a direct current component current flowing between the photosensitive member and the charging means when a charging bias is applied to the charging means; Control means for controlling the AC bias based on the measurement result of the current measurement means, and the measurement of the DC current measurement means when an AC bias is applied to the charging means at a plurality of peak-to-peak voltages during non-image formation. In an image forming apparatus that determines an appropriate value of an AC bias peak-to-peak voltage applied during image formation based on a result, the above-described value is determined when determining an appropriate value of an AC bias peak-to-peak voltage. The frequency of the AC bias applied at a peak voltage of the plurality of levels in conductive means, characterized by decreasing than the frequency of the AC bias applied to the charging unit during image formation.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で印加する交流バイアスのうち、少なくとも1つは画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧よりも大きいことを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus having the above-described configuration, at least one of the AC biases applied to the charging unit with a plurality of peak-to-peak voltages when determining an appropriate value of the peak-to-peak voltage is applied during image formation. It is characterized by being larger than the peak-to-peak voltage of the AC bias.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に印加する交流バイアスの周波数は、複数段階のピーク間電圧の中で最大のピーク間電圧を印加したときに前記感光体と前記帯電手段との間に流れる交流成分電流が、画像形成時に流れる交流成分電流と同等になる周波数に設定されることを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the frequency of the AC bias applied to the charging unit when determining an appropriate value of the peak-to-peak voltage is the maximum peak-to-peak voltage among a plurality of stages of peak-to-peak voltages. The AC component current that flows between the photosensitive member and the charging unit when the voltage is applied is set to a frequency that is equivalent to the AC component current that flows during image formation.
また本発明は、上記構成の画像形成装置において、前記感光体が、アモルファスシリコン感光体であることを特徴としている。 According to the present invention, in the image forming apparatus configured as described above, the photoconductor is an amorphous silicon photoconductor.
本発明の第1の構成によれば、帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの直流電流に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に、帯電手段に印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させることにより、適正値の調整に影響を与えることなく放電生成物の発生を効果的に抑制することができる。 According to the first configuration of the present invention, the appropriate value of the peak voltage of the AC bias to be applied at the time of image formation is determined based on the DC current when the AC bias is applied to the charging unit with a plurality of peak-to-peak voltages. In this case, by reducing the frequency of the AC bias applied to the charging means to be lower than the frequency of the AC bias applied during image formation, the generation of discharge products is effectively suppressed without affecting the adjustment of the appropriate value. can do.
また、本発明の第2の構成によれば、上記第1の構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に帯電手段に印加する交流バイアスのピーク間電圧のうち、少なくとも1つは画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧よりも大きいので、環境条件等によらず変曲点の位置を精度良く求めて適正値の決定精度を高めることができる。また、従来は放電生成物が発生しやすかった変曲点よりも高圧側のピーク間電圧で交流バイアスを印加した際の放電生成物の発生を抑制することができる。 According to the second configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first configuration, at least the peak-to-peak voltage of the AC bias applied to the charging unit when determining an appropriate value of the peak-to-peak voltage. One is higher than the peak-to-peak voltage of the AC bias applied at the time of image formation, so that the position of the inflection point can be obtained with high accuracy regardless of the environmental conditions and the like, and the accuracy of determining an appropriate value can be increased. In addition, it is possible to suppress the generation of discharge products when an AC bias is applied with a peak-to-peak voltage higher than the inflection point where discharge products were easily generated in the past.
また、本発明の第3の構成によれば、上記第1又は第2の構成の画像形成装置において、ピーク間電圧の適正値を決定する際に帯電手段に印加する交流バイアスの周波数を、複数段階のピーク間電圧の中で最大のピーク間電圧を印加したときに感光体と帯電手段との間に流れる交流成分電流が、画像形成時に流れる交流成分電流と同等になる周波数に設定することにより、感光体表面の研磨性能を画像形成時より高めることなく、感光体表面への放電生成物の付着を防止することができる。 According to the third configuration of the present invention, in the image forming apparatus having the first or second configuration, a plurality of AC bias frequencies to be applied to the charging unit when determining an appropriate value of the peak-to-peak voltage are set. By setting the frequency at which the AC component current flowing between the photosensitive member and the charging means when the maximum peak-to-peak voltage is applied is equal to the AC component current flowing during image formation. Further, it is possible to prevent the discharge product from adhering to the surface of the photoconductor without increasing the polishing performance of the surface of the photoconductor as compared with the image formation.
また、本発明の第4の構成によれば、上記第1乃至第3のいずれかの構成の画像形成装置において、感光体としてアモルファスシリコン感光体を用いることにより、感光体表面への放電生成物の付着を低減して画像再現性の低下や像流れの発生を抑制できる。また、感光体寿命が長くなり、画像形成装置の高画質化、低ランニングコスト化にも貢献する。 According to the fourth configuration of the present invention, in the image forming apparatus having any one of the first to third configurations, the discharge product on the surface of the photoconductor is obtained by using the amorphous silicon photoconductor as the photoconductor. It is possible to reduce the image adhesion and suppress the occurrence of image flow. In addition, the life of the photoconductor is extended, contributing to higher image quality and lower running cost of the image forming apparatus.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の画像形成装置における画像形成部の構成を示す概略断面図である。図1において、画像形成部15には、感光体ドラム1の回転方向(矢印A方向)に沿って、帯電ローラ2、露光ユニット3、現像装置4、転写ローラ5、クリーニング装置6、及び除電ランプ7が配設されている。感光体ドラム1は、例えばアルミドラムにa−Siから成る感光層(ここでは膜厚17μm)が積層されたものであり、所定の線速(ここでは200mm/秒)で時計回りに回転駆動される。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a configuration of an image forming unit in the image forming apparatus of the present invention. In FIG. 1, an
帯電ローラ2は、芯金(軸)と、芯金の周囲に形成された弾性層とで構成されている。弾性層は、合成ゴムなどの半導電性弾性部材から形成され、実施形態においてはイオン導電剤とカーボンを添加したエピクロロヒドリンゴムから形成されている。帯電ローラ2の表面(弾性層の表面)は感光体ドラム1の表面に接触しており、帯電ローラ2に高電圧を印加することにより、感光体ドラム1の表面を一様に帯電させるようになっている。帯電ローラ2の芯金は放電に必要な電圧を供給することができる電圧供給回路(図示せず)に接続されている。また、帯電ローラ2に付着したトナーを除去するためのクリーニングブラシ11が配置されている。
The
露光ユニット3は、画像データに基づいて、光ビーム(例えばレーザビーム)を帯電された感光体ドラム1に照射し、レーザビームを受けた部分の帯電を減衰させて感光体ドラム1の表面に静電潜像を形成する。現像装置4は、感光体ドラム1に対向配置された現像スリーブ4a(現像剤担持体)を備え、内部に収容されたトナーを現像スリーブ4aにより感光体ドラム1の静電潜像に付着させてトナー像(可視像)を形成する。
The
クリーニング装置6は、摺擦ローラ9及びクリーニングブレード10を有している。摺擦ローラ9は感光体ドラム1に所定の圧力で圧接されており、感光体ドラム1に対し所定の周速比(ここでは感光体ドラムの周速に対し0.8倍)をもって同一方向に回転駆動される。摺擦ローラ9としては、例えば金属シャフトの周囲にローラ体としてEPDMゴム製でアスカC硬度55°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラ体の材質としてはEPDMゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカC硬度が10〜90°の範囲のものが好適に使用される。
The
感光体ドラム1表面の、摺擦ローラ9との当接面よりも回転方向下流側には、クリーニングブレード10が感光体ドラム1に当接した状態で固定されている。クリーニングブレード10としては、例えばJIS硬度が78°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、その当接点において感光体接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。なお、クリーニングブレード10の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム1への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム1の仕様に応じて適宜設定される。
A
摺擦ローラ9及びクリーニングブレード10によって感光体ドラム1表面から除去された残留トナーは、は回収スクリュー等のトナー回収装置(図示せず)によってクリーニング装置6(図2参照)の外部に排出される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー粒子表面にシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等から選択される研磨剤が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨剤がトナー表面に静電的に付着(外添)しているものが用いられる。
Residual toner removed from the surface of the
このように摺擦ローラ9を感光体ドラム1に対し周速差を持って回転させることで、研磨剤を含む残留トナーによって感光体ドラム1の表面を研磨し、摺擦ローラ9及びクリーニングブレード10によってドラム表面の水分や汚染物質を残留トナーと共に除去する。
Thus, by rotating the rubbing
画像形成部15における画像形成プロセスについて説明すると、除電ランプ7による除電後、帯電ローラ2によって均一に帯電された感光体ドラム1上に露光ユニット3により画像データに応じた静電潜像が記録され、その静電潜像を反転現像にて現像装置4でトナー像に顕像化し、トナー像を転写ローラ5にてシート上に転写する。トナー像が転写されたシートは定着部8に搬送され、定着ローラ対8aにより加熱及び加圧されてトナー像が永久像とされる。転写ローラ5で転写されなかった未転写トナーは、残留トナーとしてクリーニング装置6の摺擦ローラ9及びクリーニングブレード10により感光体ドラム1表面から除去される。
The image forming process in the
図2は、本発明の画像形成装置の構成を示すブロック図である。図1と共通する部分には同一の符号を付している。画像形成装置100は、画像形成部15、画像入力部20、AD変換部40、制御部41、記憶部42、操作パネル43、直流成分電流センサ44、温湿度センサ45等を含む構成である。なお、画像形成装置100を使用する上で装置各部の様々な制御がなされるため、画像形成装置100全体の制御手段は複雑なものとなる。そこで、ここでは画像形成部15の制御に必要となる部分についてのみ説明する。
FIG. 2 is a block diagram showing the configuration of the image forming apparatus of the present invention. Portions common to those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. The
画像入力部20は、画像形成装置100が複写機である場合、複写時に原稿を照明するスキャナランプや原稿からの反射光の光路を変更するミラーが搭載された走査光学系、原稿からの反射光を集光して結像する集光レンズ、及び結像された画像光を電気信号に変換するCCD等から構成される画像読取部であり、画像形成装置100がプリンタである場合、パーソナルコンピュータ等から送信される画像信号を受信する受信部である。画像入力部20より入力された画像信号はAD変換部40においてデジタル信号に変換された後、後述する記憶部42内の画像メモリ50に送出される。
When the
画像形成部15は、感光体ドラム1、帯電ローラ2、露光ユニット3、現像装置4、転写ローラ5等から構成され、AD変換部40において変換され画像メモリ50に記憶された画像データをもとに感光体ドラム1上に静電潜像を形成する。感光体ドラム1、転写ローラ5、及び定着部8内の定着ローラ対8a(図1参照)等はメインモータ(図示せず)により回転駆動され、制御部41はメインモータに制御信号を送信して感光体ドラム1や転写ローラ5、定着ローラ対8a等の回転及び停止を制御する。
The
制御部41は、設定されたプログラムに従って画像形成部15、定着部8、画像入力部20等の画像形成装置各部を全般的に制御するとともに、画像入力部20から入力された画像信号を、必要に応じて変倍処理或いは階調処理して画像データに変換する。露光ユニット3は、処理後の画像データに基づいてレーザ光を照射し、感光体ドラム1上に潜像を形成する。
The
記憶部42は、画像メモリ50、RAM51、及びROM52を備えており、画像メモリ50は、画像入力部20において入力され、AD変換部40においてデジタル変換された画像信号を記憶し、制御部41に送出する。RAM51及びROM52は、制御部41の処理プログラムや処理内容等を記憶する。また、帯電ローラ2に印加される直流バイアス及び交流バイアスの基準値や、交流バイアスの適正値を決定する制御プログラム(後述)も記憶される。
The
操作パネル43は、複数の操作キーから成る操作部と、設定条件や装置の状態等を表示する表示部(いずれも図示せず)とから構成されており、ユーザが印刷条件等の設定を行う他、例えば画像形成装置100がファクシミリ機能を有する場合は、記憶部42にファクシミリ送信先を登録し、さらに登録された送信先の読み出しや書き換えを行う等の種々の設定にも使用される。
The
直流成分電流センサ44は、帯電ローラ2に直流バイアス及び交流バイアスが重畳して印加されたときの直流成分電流値を検知し、検知結果は制御部41に送信される。制御部41は、検知結果に基づいて帯電ローラ2に印加される交流バイアスの適正値を決定するとともに、その時の適正値を記憶部42内のRAM51に記憶する。温湿度センサ45は、装置内部の温度及び湿度、特に感光体ドラム1の表面若しくは周辺の温度及び湿度を検知するものであり、感光体ドラム1の近傍に配置される。
The DC component
次に、帯電ローラへ印加する交流バイアスのVppの適正値を決定する制御(以下、Vpp設定キャリブレーションともいう)について説明する。図8に示したように、交流バイアスのVppを低レベルから次第に増加させると、Idcがほぼ一定の傾きで増加し、その後、一定の傾きよりも低い傾き(或いは傾きゼロ)で推移すること、Vppを変化させたときの感光体ドラムの表面電位V0とIdcとが比例関係にあること、そして、このような傾きの変わるポイントを変曲点とすると、変曲点の位置は環境条件等により変動するものの、Vppが変曲点より高圧側では表面電位V0が安定することが知られている。 Next, control for determining an appropriate value of the AC bias Vpp applied to the charging roller (hereinafter also referred to as Vpp setting calibration) will be described. As shown in FIG. 8, when the AC bias Vpp is gradually increased from a low level, Idc increases with a substantially constant slope, and thereafter transitions with a slope lower than the constant slope (or zero slope). When the surface potential V0 of the photosensitive drum and Idc are proportional to each other when Vpp is changed, and the point at which such inclination changes is an inflection point, the position of the inflection point depends on environmental conditions and the like. Although it fluctuates, it is known that the surface potential V0 is stable when Vpp is higher than the inflection point.
従って、Vppを複数段階に変化させて交流バイアスを印加し、各段階におけるIdcを直流成分電流センサ44によりモニタしながらVppを変曲点または変曲点よりやや高い値に調整することにより、所望の表面電位V0に帯電するために必要な最小限のVppを適正値Vpp[A]として決定することができる。
Therefore, by changing the Vpp to a plurality of stages and applying an AC bias, and monitoring the Idc at each stage by the DC component
図3は、帯電ローラに印加する交流バイアスの周波数を変化させたときの、交流バイアスのVppと感光体ドラム1と帯電ローラ2の間に流れる交流成分電流(Iac)との関係を示すグラフ(Vpp−Iac曲線)である。図3から明らかなように、印加する交流バイアスのVppが同じであっても、周波数1000Hzの場合(図の◆で表示)は、交流バイアスの周波数が2000Hzの場合(図の□で表示)に比べてIacが約40%程度低くなる。
FIG. 3 is a graph showing the relationship between the AC bias Vpp and the AC component current (Iac) flowing between the
図4は、帯電ローラに印加する交流バイアスの周波数を変化させたときの、交流バイアスのVppと感光体ドラム1の表面電位(V0)との関係を示すグラフ(Vpp−V0曲線)である。図4から明らかなように、周波数1000HzのVpp−V0曲線(図の◆で表示)は、周波数2000HzのVpp−V0曲線(図の□で表示)とほぼ一致している。
FIG. 4 is a graph (Vpp-V0 curve) showing the relationship between the AC bias Vpp and the surface potential (V0) of the
図5は、帯電ローラに印加する交流バイアスの周波数を変化させたときの、交流バイアスのVppと感光体ドラム1と帯電ローラ2の間に流れる直流成分電流(Idc)との関係を示すグラフ(Vpp−Idc曲線)である。図5から明らかなように、周波数1000HzのVpp−Idc曲線(図の◆で表示)は、周波数2000HzのVpp−Idc曲線(図の□で表示)とほぼ一致している。なお、図4及び図5では周波数1000Hzと2000Hzのグラフのみを表示しているが、周波数1000Hz〜6000Hzまで同様の結果であることが確認されている。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the AC bias Vpp and the DC component current (Idc) flowing between the
即ち、交流バイアスの周波数を変化させてもVppとV0の関係、及びVppとIdcの関係は変化しないため、複数段階の交流バイアスを印加したときのIdcの測定結果に基づいてVpp設定キャリブレーションを実行する際、印加する交流バイアスの周波数を画像形成時よりも低く設定することで、適正値Vpp[A]の調整に影響を与えることなく放電生成物の発生を効果的に抑制することができる。 That is, even if the frequency of the AC bias is changed, the relationship between Vpp and V0 and the relationship between Vpp and Idc do not change. Therefore, the Vpp setting calibration is performed based on the Idc measurement results when a plurality of stages of AC bias is applied. At the time of execution, by setting the frequency of the applied AC bias to be lower than that at the time of image formation, the generation of discharge products can be effectively suppressed without affecting the adjustment of the appropriate value Vpp [A]. .
なお、交流バイアスの周波数を低くするほどIacも低くなるが、周波数を数百Hz程度まで下げると高圧基板の構成が難しくなり、バイアスの制御も困難となる。また、Vpp設定キャリブレーションの実行時に流れるIacが画像形成時に流れるIac以下であれば、摺擦ローラ9の研磨性能を高めることなく感光体ドラム1表面への放電生成物の付着を防止することができる。従って、Vpp設定キャリブレーションにおける最大のVppを印加したときに流れるIacが画像形成時に流れるIacと同等になるような交流バイアスの周波数を設定すれば十分である。
Note that Iac decreases as the frequency of the AC bias decreases, but when the frequency is decreased to about several hundred Hz, the configuration of the high-voltage substrate becomes difficult and the bias control becomes difficult. Further, if the Iac flowing at the time of performing the Vpp setting calibration is equal to or smaller than the Iac flowing at the time of image formation, it is possible to prevent the discharge product from adhering to the surface of the
例えば、画像形成時に印加される交流バイアスの周波数が2000Hz、Vppの適正値が約1100Vである場合、図3からIacは2.5mAとなるため、摺擦ローラ9の研磨能力はIac=2.5mAのときの放電生成物を除去するのに最適化されている。ここで、Vpp設定キャリブレーション時に印加される最大のVppを1600Vとすると、周波数1000HzではIac=2.5mAはVpp1600Vに相当する。
For example, when the frequency of the AC bias applied at the time of image formation is 2000 Hz and the appropriate value of Vpp is about 1100 V, Iac is 2.5 mA from FIG. 3, so that the polishing ability of the rubbing
つまり、Vpp設定キャリブレーション時に印加する交流バイアスの周波数を1000Hzに設定すれば、Vpp設定キャリブレーション時に流れるIacが画像形成時に流れるIacと等しくなり、放電生成物の付着量も画像形成時と同等になる。従って、摺擦ローラ9の研磨性能を変化させずに放電生成物を除去可能となり、感光体ドラム表面の過剰な研磨も抑制できるため感光層の耐久性も向上する。
That is, if the frequency of the AC bias applied at the time of Vpp setting calibration is set to 1000 Hz, the Iac flowing at the time of Vpp setting calibration becomes equal to the Iac flowing at the time of image formation, and the amount of discharge product attached is also equal to that at the time of image formation. Become. Accordingly, the discharge product can be removed without changing the polishing performance of the rubbing
図6は、本発明の画像形成装置における帯電ローラへ印加する交流バイアスのVpp設定キャリブレーション実行手順を示すフローチャートである。図1及び図2を参照しながら、図6のステップに沿って帯電ローラへ印加する交流バイアスの適正値を決定する具体的な手順について説明する。 FIG. 6 is a flowchart showing a procedure for executing calibration of the AC bias Vpp applied to the charging roller in the image forming apparatus of the present invention. A specific procedure for determining an appropriate value of the AC bias applied to the charging roller will be described along the steps of FIG. 6 with reference to FIGS.
交流バイアスのVpp設定処理プログラムが起動されると(ステップS1)、先ず、感光体ドラム1の回転駆動が開始され、除電ランプ7がオン状態にセットされる(ステップS2)。これにより、制御部41は、Vpp設定キャリブレーションを実行する間、感光体ドラム1を連続して回転駆動させるとともに、除電ランプ7をオン状態に維持することになる。そして、帯電ローラ2に印加される直流バイアスの初期値Vdc[M]を、記憶部42に格納された値(本実施形態では400[V])を参照してその値に設定する(ステップS3)。ここで、Vdc[M]は感光体ドラム1の表面電位が目標値となる常温での直流バイアスの適正値であり、感光体ドラム1及び帯電ローラ2を含むドラムユニット毎に記憶された固有値である。
When the AC bias Vpp setting processing program is activated (step S1), first, the rotation of the
次に、制御部41は、温湿度センサ45の検出値により得られる予測電圧値Vimgに基づき、電圧範囲Z1及びZ2の設定を行う(ステップS4)。各電圧範囲Z1及びZ2は、それぞれ本発明の非安定帯電領域及び安定帯電領域に属する電圧範囲であり、第1電圧範囲Z1は、感光体ドラム1の表面の帯電状態が均一にならない範囲、即ち、Vppの適正値Vpp[A]より低いVppの範囲であり、第2電圧範囲Z2は、感光体ドラム1の表面の帯電状態が均一になる範囲、即ち、Vpp[A]より高いVppの範囲である。このように第1電圧範囲Z1及び第2電圧範囲Z2を設定することで、以下に説明する一次関数f1(Vpp)及びf2(Vpp)を各領域毎に算出するに当たって、適切な測定範囲が設定される。
Next, the
具体的には、制御部41は、温湿度センサ45の検出値により当該Vpp設定キャリブレーションを行う際の温度情報を取得し、この温度情報が該当する温度区分を検索し、各区分に対応して記憶部42に予め格納された予測電圧値Vimgを参照し、予測電圧値Vimgに基づいて電圧範囲Z1及びZ2を設定する。本実施形態では、第1電圧範囲Z1は(Vimg−500)±200の範囲、第2電圧範囲Z2は(Vimg+300)±200の範囲としている。記憶部42に格納された温度区分と、同じく記憶部42に格納された予測電圧値Vimgとの対応、及び、この予測電圧値Vimgに基づいて算出される電圧範囲Z1並びにZ2との対応を表1に示す。
Specifically, the
次に、制御部41は、交流バイアスの周波数を画像形成時よりも低く(ここでは1000Hz)設定する(ステップS5)。そして、Z1及びZ2の各電圧範囲で、Vppを複数の異なる値に段階的に(ここでは200Vずつ)変化させ、このときの直流電流成分Idcを直流成分電流センサ44により測定し、RAM51に記憶しておく(ステップS6、S7)。各電圧範囲Z1及びZ2は夫々400[V]の幅を有しているので、本実施形態では、制御部41は、夫々の電圧範囲について、3個ずつの計測値を取得する。なお、各Vppにおいて交流バイアスを印加する時間は、交流バイアス印加後に発生する直流電流が安定するまでに要する時間を考慮して0.5[s]としている。
Next, the
次に、制御部41は、ステップS6及びステップS7で取得した各電圧範囲Z1及びZ2での3個ずつの計測値に基づき、VppとIdcの関係を求める(ステップS8)。Vppに対するIdcの変化特性は第1電圧範囲Z1及び第2電圧範囲Z2の各領域において線形的な変化特性である(図7参照)ので、各領域におけるVppとIdcとの関係を示す関数としては、線形的関係である一次関数を用いればよい。このことから、ステップS8においては、各電圧範囲Z1及びZ2でのVppとIdcとの関係を示す関数として一次関数f1(Vpp)及びf2(Vpp)を算出するようにしている。なお、詳細な説明は省略するが、本実施形態では、直流成分電流センサ44の各計測値から近似一次関数を算出する方法として最小二乗法を用いている。
Next, the
次に、ステップS8で得られたf1(Vpp)及びf2(Vpp)で与えられるIdcの値が等しくなるようなVppを求める。具体的には、Vppについての一次方程式f1(Vpp)=f2(Vpp)の解を求めることになる。そして、ステップS9で算出したVppを適正値Vpp[A]に設定し(ステップS9)、ステップS9で設定されたVpp[A]に1.1を乗じた値を帯電ローラ2に出力する(ステップS10)。 Next, Vpp is obtained such that the values of Idc given by f1 (Vpp) and f2 (Vpp) obtained in step S8 are equal. Specifically, the solution of the linear equation f1 (Vpp) = f2 (Vpp) for Vpp is obtained. Then, Vpp calculated in step S9 is set to an appropriate value Vpp [A] (step S9), and a value obtained by multiplying Vpp [A] set in step S9 by 1.1 is output to the charging roller 2 (step S9). S10).
以上のように、Vppの適正値を決定する際、印加する交流バイアスの周波数を画像形成時よりも低く設定することで、VppとIdcの関係は維持しつつ(図5参照)、感光体ドラム1と帯電ローラ2の間に流れる交流成分電流Iacを低く抑えることができる(図3参照)。従って、感光体ドラム1の表面電位を均一にすることができる適正値Vpp[A]の設定精度に影響を与えることなく、ドラム表面への放電生成物の付着による高湿環境下での像流れや、感光体表面の摩擦抵抗の上昇による転写(一次転写)効率の低下、クリーニングブレードの鳴き(摩擦音)や端部の巻き上がり等の不具合も効果的に抑制できる。
As described above, when determining the appropriate value of Vpp, the frequency of the applied AC bias is set lower than that at the time of image formation, so that the relationship between Vpp and Idc is maintained (see FIG. 5) and the photosensitive drum. AC component current Iac flowing between 1 and charging
なお、ステップS13においてVpp[A]に定数1.1を乗じた値を実際の出力値としているのは、電圧不足による画像ムラが生じないように出力値に余裕をもたせているためである。従って、Vpp[A]に乗じる定数kは1以上であれば良く、例えばk=1.05としても良いし、k=1としてVpp[A]をそのまま出力値に用いても良い。 The reason why the actual output value is obtained by multiplying Vpp [A] by the constant 1.1 in step S13 is that the output value has a margin so that image unevenness due to insufficient voltage does not occur. Therefore, the constant k to be multiplied by Vpp [A] may be 1 or more, for example, k = 1.05, or k = 1 and Vpp [A] may be used as an output value as it is.
また、図6の制御では、第1電圧範囲Z1及び第2電圧範囲Z2におけるf1(Vpp)及びf2(Vpp)を算出し、f1(Vpp)=f2(Vpp)となる点をVpp−Idc曲線の変曲点として求め、そのときのVppをVpp[A]に設定する特許文献1に記載の方法を例示したが、Vpp[A]の設定方法はこれに限定されるものではない。
In the control of FIG. 6, f1 (Vpp) and f2 (Vpp) in the first voltage range Z1 and the second voltage range Z2 are calculated, and a point where f1 (Vpp) = f2 (Vpp) is obtained is a Vpp-Idc curve. The method described in
例えば、特許文献2に記載されているように、変曲点より低圧側(第1電圧範囲Z1)で異なる2つのVppを印加したときに測定されるIdcを示す2点を通る直線、即ち一時関数f1(Vpp)と、変曲点より高圧側(第2電圧範囲Z2)で1つのVppを印加したときに測定されるIdcを示す1点を通り横軸に平行な直線との交点を近似変曲点として求め、近似変曲点に対応するVppを適正値Vpp[A]に設定しても良い。
For example, as described in
Vpp設定キャリブレーションは、装置の電源ON時や待機モード(スリープモード)からの復帰時の他、例えば連続印刷の開始時や所定の印刷枚数毎に実行しても良い。これにより、定着部8からの放熱による機内の温度変化に応じて適切な帯電バイアスを印加することができ、画像ムラが無い高画質な画像を形成できるとともに、ブレード鳴き等の不具合の発生を防止可能となる。
The Vpp setting calibration may be executed at the start of continuous printing or every predetermined number of prints, for example, when the apparatus is turned on or returned from the standby mode (sleep mode). As a result, an appropriate charging bias can be applied according to the temperature change in the machine due to heat radiation from the fixing
その他、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば上記実施形態では、帯電ローラ2を備えた画像形成装置を例に挙げて説明したが、これに限定されるものではなく、他の接触式の帯電装置、例えば導電性繊維をブラシ状に束ね、その先端を感光体表面に接触させる帯電ブラシ等を備えた画像形成装置にも同様に適用できる。
In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above-described embodiment, the image forming apparatus including the charging
また、本発明は図1に示したようなモノクロ画像形成用の画像形成装置に限られるものではなく、タンデム式のカラー画像形成装置、或いはファクシミリやプリンタ等の、接触式の帯電装置を用いる他の画像形成装置にも全く同様に適用することができる。 Further, the present invention is not limited to the image forming apparatus for forming a monochrome image as shown in FIG. 1, but a tandem type color image forming apparatus or a contact type charging device such as a facsimile or a printer is used. The present invention can also be applied in exactly the same manner.
本発明は、感光体に接触又は近接して配置され、直流バイアス及び交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加することにより感光体表面を一様に帯電させる帯電手段を備えた画像形成装置に利用可能であり、帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの直流電流に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に、帯電手段に印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させるものである。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used in an image forming apparatus provided with a charging unit that is disposed in contact with or close to a photosensitive member and uniformly charges the surface of the photosensitive member by applying a charging bias in which a DC bias and an AC bias are superimposed. When an appropriate value of the AC bias peak-to-peak voltage applied at the time of image formation is determined based on a DC current when an AC bias is applied to the charging unit with a plurality of peak-to-peak voltages, it is applied to the charging unit. The frequency of the AC bias is made lower than the frequency of the AC bias applied during image formation.
これにより、ピーク間電圧の適正値の調整に影響を与えることなく放電生成物の発生を効果的に抑制することができるため、ピーク間電圧の調整時に発生する放電生成物に起因する像流れや画像再現性の低下、感光体から記録媒体或いは中間転写体への転写効率の低下、クリーニングブレードの鳴きや端部の巻き上がり等の不具合が発生しない画像形成装置を提供することができる。 As a result, the generation of discharge products can be effectively suppressed without affecting the adjustment of the appropriate value of the peak-to-peak voltage, so that the image flow caused by the discharge products generated during the adjustment of the peak-to-peak voltage It is possible to provide an image forming apparatus that does not suffer from problems such as a decrease in image reproducibility, a decrease in transfer efficiency from a photosensitive member to a recording medium or an intermediate transfer member, a squeal of a cleaning blade, and an end roll.
1 感光体ドラム
2 帯電ローラ(帯電手段)
3 露光ユニット
4 現像装置
5 転写ローラ
6 クリーニング装置
7 除電ランプ
8 定着部
9 摺擦ローラ
15 画像形成部
20 画像入力部
40 AD変換部
41 制御部(制御手段)
42 記憶部
44 直流成分電流センサ(直流電流測定手段)
45 温湿度センサ
100 画像形成装置
1
DESCRIPTION OF
42
45 Temperature /
Claims (4)
該感光体に接触又は近接して配置され、直流バイアス及び交流バイアスを重畳した帯電バイアスを印加されることで前記感光体表面を一様に帯電させる帯電手段と、
該帯電手段に帯電バイアスを印加したとき前記感光体と前記帯電手段との間に流れる直流成分電流を測定する直流電流測定手段と、
該直流電流測定手段の測定結果に基づいて交流バイアスを制御する制御手段と、
を備え、非画像形成時に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で交流バイアスを印加したときの前記直流電流測定手段の測定結果に基づいて画像形成時に印加する交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する画像形成装置において、
交流バイアスのピーク間電圧の適正値を決定する際に前記帯電手段に複数段階のピーク間電圧で印加する交流バイアスの周波数を、画像形成時に前記帯電手段に印加する交流バイアスの周波数よりも低下させることを特徴とする画像形成装置。 A photoreceptor carrying an electrostatic latent image;
A charging unit that is disposed in contact with or in proximity to the photoconductor, and uniformly charges the surface of the photoconductor by applying a charging bias in which a DC bias and an AC bias are superimposed;
DC current measuring means for measuring a DC component current flowing between the photosensitive member and the charging means when a charging bias is applied to the charging means;
Control means for controlling the AC bias based on the measurement result of the DC current measuring means;
An appropriate value of the peak voltage of the AC bias applied during image formation based on the measurement result of the DC current measuring unit when an AC bias is applied to the charging unit at a plurality of peak-to-peak voltages during non-image formation. In the image forming apparatus for determining
When determining an appropriate value of the AC bias peak-to-peak voltage, the frequency of the AC bias applied to the charging unit with a plurality of levels of peak-to-peak voltages is reduced below the frequency of the AC bias applied to the charging unit during image formation. An image forming apparatus.
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