JP2012132948A - Image forming device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming device capable of preventing sandy image failure which may occur in an image forming device having charging means of a contact charging system.SOLUTION: An image forming device comprises a photoreceptor 2, first charging means 11, second charging means 12 at the downstream side in the movement direction of the photoreceptor from the first charging means, a first power source S1 for applying voltage to the first charging means, a second power source S2 for applying voltage to the second charging means, exposure means 3 and developing means 4. The first power source S1 applies an oscillating voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed to the first charging means 11. The second power source S2 applies a DC voltage to the second charging means 12 in which the potential difference between the DC voltage applied by the first power source S1 to the first charging means 11 and the DC voltage applied by the second power source S2 to the second power charging means 12 is less than the discharge starting voltage Vth.

Description

本発明は、電子写真方式を用いた複写機やレーザビームプリンタなどの画像形成装置に関し、より詳細には、電子写真感光体に接触してこれを帯電処理する接触帯電方式の帯電手段を有する画像形成装置に関するものである。   BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image forming apparatus such as an electrophotographic copying machine or a laser beam printer, and more specifically, an image having a contact charging type charging unit that contacts and charges an electrophotographic photosensitive member. The present invention relates to a forming apparatus.

従来、電子写真方式の画像形成装置において、電子写真感光体(感光体)を帯電処理する帯電手段としては、一般に、スコロトロン帯電器のようなコロナ放電現象を利用した非接触帯電方式の帯電装置が多用されてきた。   Conventionally, in an electrophotographic image forming apparatus, as a charging means for charging an electrophotographic photosensitive member (photosensitive member), a non-contact charging type charging device using a corona discharge phenomenon such as a scorotron charger is generally used. It has been used a lot.

このような接触帯電方式に対して、最近では導電性のローラ型の帯電部材を感光体に接触させて、その帯電部材に帯電電圧(帯電バイアス)を印加する接触帯電方式が利用されている。   In contrast to such a contact charging method, recently, a contact charging method in which a conductive roller-type charging member is brought into contact with a photosensitive member and a charging voltage (charging bias) is applied to the charging member is used.

例えば、導電性ゴムのローラ(帯電ローラ)をドラム型の感光体である感光ドラムに接触させ、感光ドラムの回転とともに従動回転させる。この帯電ローラの軸となる芯金に電圧を供給することにより、感光ドラムを一様に帯電処理する。このとき、帯電ローラと感光ドラムとの間に生じている微小ギャップでの放電により感光ドラムの外周面が帯電処理される。このような帯電ローラを用いた接触帯電方式は、非接触帯電方式に比べて放電間隔が狭いため、オゾンの発生がほとんどなく、又印加電圧も非接触帯電方式に比べ小さくて済むという利点がある。   For example, a conductive rubber roller (charging roller) is brought into contact with a photosensitive drum, which is a drum-type photosensitive member, and is rotated along with the rotation of the photosensitive drum. The photosensitive drum is uniformly charged by supplying a voltage to the mandrel serving as the shaft of the charging roller. At this time, the outer peripheral surface of the photosensitive drum is charged by discharge at a minute gap generated between the charging roller and the photosensitive drum. The contact charging method using such a charging roller has advantages that the discharge interval is narrower than that of the non-contact charging method, so that ozone is hardly generated and the applied voltage is smaller than that of the non-contact charging method. .

具体的には、帯電電圧として、放電開始電圧Vthに、必要とされる感光ドラムの帯電電位Vd(目標帯電電位)を足した直流電圧を印加する、DC帯電方式がある。例えば、放電開始電圧Vthは、OPC感光体に対して帯電ローラを加圧当接させた場合には、温度23℃、湿度50%の環境で約550Vとなる。   Specifically, there is a DC charging method in which a DC voltage obtained by adding a required charging potential Vd (target charging potential) of the photosensitive drum to the discharge start voltage Vth is applied as the charging voltage. For example, the discharge start voltage Vth is about 550 V in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50% when the charging roller is brought into pressure contact with the OPC photoreceptor.

又、環境や装置の使用量の増加による電位の変動を改善する目的として、次のようなAC帯電方式がある(特許文献1)。AC帯電方式では、帯電電圧として、必要とされる感光ドラムの帯電電位Vd(目標帯電電位)に相当する直流電圧(直流成分)と、放電開始電圧Vthの2倍以上のピーク間電圧Vppを持つ交流電圧(交流成分)と、を重畳した振動電圧を印加する。この振動電圧の交流成分の波形は、正弦波、矩形波、三角波などとされる。或いは、この振動電圧は、直流電源を周期的にオン・オフすることによって形成された矩形波電圧とされることもある。   In addition, there is the following AC charging method for the purpose of improving the fluctuation of the potential due to the increase of the usage amount of the environment and apparatus (Patent Document 1). In the AC charging method, the charging voltage has a DC voltage (DC component) corresponding to a required charging potential Vd (target charging potential) of the photosensitive drum and a peak-to-peak voltage Vpp that is at least twice the discharge start voltage Vth. An oscillating voltage in which an AC voltage (AC component) is superimposed is applied. The waveform of the alternating current component of the oscillating voltage is a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, or the like. Alternatively, this oscillating voltage may be a rectangular wave voltage formed by periodically turning on and off the DC power supply.

一般に、DC帯電方式は、AC帯電方式に比較して、消費電力が少量で安価であり、装置も小型で省スペース化を図ることができるという利点がある。しかしながら、DC帯電方式は、AC帯電方式に比べて、放電領域が狭く、AC放電電流の均し効果がないために、帯電ローラの微小な電気抵抗値のムラに起因したスジ状の帯電不良が発生し易い。又、DC帯電方式は、AC帯電方式に比べて、所望の帯電電位Vdに制御することが難しくなり、感光ドラムの表面電位の安定性が悪くなることがある。環境や帯電ローラの材料などの製造時の電気抵抗値の振れ、装置の使用量の増加などによって、所望の帯電電位Vdにするために必要な印加電圧が変わるためである。この対策として、感光ドラムの表面電位を常に測定する電位センサを感光ドラムの近傍に設置し、測定した電位に基づいて帯電電圧を設定する手段がある。しかし、この手段では電位センサを設置するスペースが必要であり、コストも高くなるという課題がある。   In general, the DC charging method is advantageous in that it consumes less power and is less expensive than the AC charging method, and the device is small and space-saving. However, the DC charging method has a narrower discharge area than the AC charging method and does not have the effect of leveling the AC discharge current. It is easy to generate. Further, in the DC charging method, it is difficult to control to a desired charging potential Vd as compared with the AC charging method, and the stability of the surface potential of the photosensitive drum may be deteriorated. This is because the applied voltage required to obtain the desired charging potential Vd changes due to fluctuations in the electrical resistance value during manufacture of the environment, the material of the charging roller, etc., and an increase in the amount of use of the apparatus. As a countermeasure, there is a means for setting a charging voltage based on the measured potential by installing a potential sensor that always measures the surface potential of the photosensitive drum in the vicinity of the photosensitive drum. However, this means requires a space for installing the potential sensor, and there is a problem that the cost increases.

一方、AC帯電方式は、均一な帯電(除電)処理をすることが可能であり、高画質化に対して有効である。又、帯電電圧の交流電圧(交流成分)が放電する条件であれば、帯電後の感光ドラムの表面電位が、帯電電圧の直流電圧(直流成分)と同電位に収束するという特性があるため、電位センサが不要となる。しかしながら、AC帯電方式は、DC帯電方式に比べて放電電流量が多くなり、感光ドラムの劣化を促進するとともに、放電生成物に起因する「画像流れ」といわれる画像不良が発生し易い。この対策として、帯電電圧の交流電圧を必要最小限とすること(即ち、交流電圧のピーク間電圧の最小化)により、AC放電を最小限とすることが考えられる。   On the other hand, the AC charging method can perform uniform charging (static elimination) processing and is effective for improving the image quality. In addition, under the condition that the AC voltage (AC component) of the charging voltage is discharged, the surface potential of the photosensitive drum after charging converges to the same potential as the DC voltage (DC component) of the charging voltage. An electric potential sensor becomes unnecessary. However, the AC charging method increases the amount of discharge current compared to the DC charging method, promotes the deterioration of the photosensitive drum, and easily causes image defects called “image flow” due to discharge products. As a countermeasure, it is conceivable to minimize the AC discharge by minimizing the AC voltage of the charging voltage (that is, minimizing the peak-to-peak voltage of the AC voltage).

特開昭63−149669号公報JP-A 63-149669

しかしながら、上述のように帯電電圧の交流電圧のピーク間電圧の最小化を行うと、帯電ローラと感光ドラムとの間に流れるAC放電電流は減るが、放電が不安定となり、局所的に過剰に放電(異常放電)することに起因する砂地状の画像不良が発生し易い。   However, if the peak-to-peak voltage of the alternating voltage of the charging voltage is minimized as described above, the AC discharge current flowing between the charging roller and the photosensitive drum is reduced, but the discharge becomes unstable and locally excessive. Sandy image defects are likely to occur due to discharge (abnormal discharge).

上述の異常放電が発生する原因は、次のように考えられる。即ち、帯電ローラと感光ドラムとの接触部(ニップ)及びその近傍の微小空隙内で放電が発生し始める程度の電圧が、帯電ローラに印加される。この場合、帯電ローラの電気的な物性の分布、或いは帯電ローラや感光ドラムの表面の凹凸などの幾何学形状などの要因により、帯電ローラと感光ドラムとの間の放電が発生し得る領域内の一部でのみ放電が発生することがある。この一部分での放電によりインピーダンスが下がった放電空間に集中的に電流が流れ、部分的に過剰放電することがある。   The reason why the above abnormal discharge occurs is considered as follows. In other words, a voltage is applied to the charging roller to such an extent that discharge begins to occur in the contact portion (nip) between the charging roller and the photosensitive drum and in the minute gap in the vicinity thereof. In this case, due to factors such as the distribution of the electrical properties of the charging roller or the geometrical shape of the surface of the charging roller or the photosensitive drum, discharge within the region where the discharge between the charging roller and the photosensitive drum may occur. Discharge may occur only in a part. This partial discharge may cause a current to flow intensively in the discharge space where the impedance is lowered, and may cause partial discharge.

そして、このような異常放電によって、感光ドラムが局所的に異常な電位となり、その部分にはトナーが付着しなくなったり、逆にトナーが大量に付着したりするため、画像を出力した際に砂地状の画像不良となる。   Such abnormal discharge causes the photosensitive drum to have an abnormal potential locally, and no toner adheres to that part, or conversely, a large amount of toner adheres. Image defect.

従って、本発明の目的は、接触帯電方式の帯電手段を有する画像形成装置において発生することのある砂地状の画像不良を抑制することのできる画像形成装置を提供することである。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing sandy image defects that may occur in an image forming apparatus having a contact charging type charging means.

上記目的は本発明に係る画像形成装置にて達成される。要約すれば、本発明は、感光体と、移動する前記感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第1の帯電手段と、前記第1の帯電手段よりも前記感光体の移動方向において下流側で、移動する前記感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第2の帯電手段と、前記第1の帯電手段に電圧を印加する第1の電源と、前記第2の帯電手段に電圧を印加する第2の電源と、帯電処理された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、を有し、前記第1の電源は直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を前記第1の帯電手段に印加し、前記第2の電源は、前記第1の電源が前記第1の帯電手段に印加する直流電圧との電位差が放電開始電圧未満となる直流電圧を前記第2の帯電手段に印加することを特徴とする画像形成装置である。   The above object is achieved by the image forming apparatus according to the present invention. In summary, the present invention relates to a photosensitive member, a first charging unit that contacts and charges the surface of the moving photosensitive member, and a moving direction of the photosensitive member relative to the first charging unit. On the downstream side, a second charging unit that contacts and charges the surface of the moving photoconductor, a first power source that applies a voltage to the first charging unit, and the second charging unit A second power source that applies a voltage to the photosensitive member, an exposure unit that exposes the charged photosensitive member to form an electrostatic latent image, and a developing unit that develops the electrostatic latent image formed on the photosensitive member. The first power supply applies an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage to the first charging means, and the second power supply is configured such that the first power supply is the first power supply. A DC voltage at which the potential difference from the DC voltage applied to the charging means is less than the discharge start voltage is applied to the second charging. An image forming apparatus and applying to the stage.

本発明によれば、接触帯電方式の帯電手段を有する画像形成装置において発生することのある砂地状の画像不良を抑制することができる。   According to the present invention, it is possible to suppress sandy image defects that may occur in an image forming apparatus having a contact charging type charging unit.

本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例に係る画像形成装置に設けられた帯電ローラの概略構成を示す模式的断面図である。1 is a schematic cross-sectional view illustrating a schematic configuration of a charging roller provided in an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. 本発明の一実施例に係る画像形成装置の動作シーケンス図である。FIG. 6 is an operation sequence diagram of the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. (a)本発明の一実施例に係る画像形成装置に設けられた第1の帯電ローラ、(b)第2の帯電ローラ、(c)第3の帯電ローラのそれぞれに対する帯電電圧印加系のブロック回路図である。(A) Block of charging voltage application system for each of first charging roller, (b) second charging roller, and (c) third charging roller provided in an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. It is a circuit diagram. 本発明の一実施例に係る画像形成装置における第1の帯電部を通過した後の感光ドラムの表面電位を模式的に示すグラフ図である。FIG. 4 is a graph schematically showing the surface potential of the photosensitive drum after passing through the first charging unit in the image forming apparatus according to the embodiment of the present invention. 図5に示す感光ドラムの表面電位の状態で形成されたハーフトーン画像のイメージ図である。FIG. 6 is an image diagram of a halftone image formed with the surface potential of the photosensitive drum shown in FIG. 5. (a)感光ドラムの表面電位と第2の帯電ローラに印加される帯電電圧との関係、(b)第2の帯電部を通過した後の感光ドラムの表面電位を模式的に示す説明図である。(A) The relationship between the surface potential of the photosensitive drum and the charging voltage applied to the second charging roller, (b) is an explanatory view schematically showing the surface potential of the photosensitive drum after passing through the second charging unit. is there. 図7(b)の右図に示す感光ドラムの表面電位の状態で形成されたハーフトーン画像のイメージ図である。It is an image figure of the halftone image formed in the state of the surface potential of the photosensitive drum shown in the right figure of FIG.7 (b). (a)感光ドラムの表面電位と第3の帯電ローラに印加される帯電電圧との関係、(b)第3の帯電部を通過した後の感光ドラムの表面電位を模式的に示す説明図である。(A) The relationship between the surface potential of the photosensitive drum and the charging voltage applied to the third charging roller, (b) is an explanatory view schematically showing the surface potential of the photosensitive drum after passing through the third charging unit. is there. 図9(b)の右図に示す感光ドラムの表面電位の状態で形成されたハーフトーン画像のイメージ図である。FIG. 10 is an image diagram of a halftone image formed in the state of the surface potential of the photosensitive drum shown in the right diagram of FIG. 本発明の他の実施例に係る第1の帯電ローラに対する帯電電圧印加系のブロック回路図である。FIG. 6 is a block circuit diagram of a charging voltage application system for a first charging roller according to another embodiment of the present invention. 放電開始電圧を検出する方法を説明するための第1の帯電ローラに印加した交流電圧のピーク間電圧Vppと第1の帯電ローラに流れるDC電流値との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the peak voltage Vpp of the alternating voltage applied to the 1st charging roller for explaining the method of detecting a discharge start voltage, and the DC current value which flows into the 1st charging roller. 帯電ローラと感光ドラムとの空隙の距離と、電位の関係を模式的に示す説明図である。FIG. 4 is an explanatory diagram schematically illustrating a relationship between a distance between a gap between a charging roller and a photosensitive drum and a potential. 異常電流が発生する条件での、時間に対する帯電ローラに流れるAC電流の関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship of the AC electric current which flows into the charging roller with respect to time on the conditions which abnormal current generate | occur | produces. (a)感光ドラムの表面電位と現像バイアスの直流成分の電位との関係、(b)出力されるハーフトーン画像の模式図である。(A) The relationship between the surface potential of the photosensitive drum and the potential of the DC component of the developing bias, (b) A schematic diagram of the output halftone image. 帯電電圧の交流電圧の周波数と、砂地消失電流値との関係を示すグラフ図である。It is a graph which shows the relationship between the frequency of the alternating voltage of charging voltage, and a sandy ground disappearance electric current value.

以下、本発明に係る画像形成装置を図面に則して更に詳しく説明する。   The image forming apparatus according to the present invention will be described below in more detail with reference to the drawings.

実施例1
1.画像形成装置の全体構成及び動作
図1は、本発明の一実施例に係る画像形成装置の概略構成を示す。本実施例の画像形成装置1は、接触帯電方式を採用した電子写真方式のレーザビームプリンタである。
Example 1
1. FIG. 1 shows a schematic configuration of an image forming apparatus according to an embodiment of the present invention. The image forming apparatus 1 of this embodiment is an electrophotographic laser beam printer that employs a contact charging method.

画像形成装置1は、像担持体としてのドラム型の電子写真感光体(感光体)、即ち、感光ドラム2を有する。本実施例では、感光ドラム2は、帯電特性が負帯電性の有機光導電体(OPC)感光体ドラムである。本実施例では、感光ドラム2の外径は30mmであり、中心支軸を中心に130mm/secのプロセススピード(周速度)で図中矢印R1方向(反時計回り)に回転駆動される。本実施例では、感光ドラム2は、アルミニウム製シリンダ(導電性ドラム基体)の表面に、光電荷発生層と、電荷輸送層(厚さ約20μm)と、を下から順に塗り重ねた構成を有する。   The image forming apparatus 1 includes a drum-type electrophotographic photosensitive member (photosensitive member) as an image carrier, that is, a photosensitive drum 2. In this embodiment, the photosensitive drum 2 is an organic photoconductor (OPC) photosensitive drum having a negative charging property. In this embodiment, the outer diameter of the photosensitive drum 2 is 30 mm, and the photosensitive drum 2 is driven to rotate in the direction of arrow R1 (counterclockwise) in the drawing at a process speed (circumferential speed) of 130 mm / sec around the center support shaft. In this embodiment, the photosensitive drum 2 has a configuration in which a photocharge generation layer and a charge transport layer (thickness of about 20 μm) are sequentially applied from the bottom to the surface of an aluminum cylinder (conductive drum base). .

画像形成装置1は、感光ドラム2の表面を帯電処理する接触帯電方式の帯電手段として、ローラ型の帯電部材である、第1の帯電ローラ11、第2の帯電ローラ12及び第3の帯電ローラ13を有する。第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13は、それぞれ感光ドラム2に対して接触している。又、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13は、感光ドラム2の表面の移動方向において、上流側から下流側にこの順番で配設されている。第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13は、それぞれ感光ドラム2との間の微小ギャップにて生じる放電現象を利用して、感光ドラム2の表面を帯電処理する。第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13と感光ドラム2との接触部(接触領域)が、それぞれ第1、第2、第3の帯電ニップである。各帯電ローラ11、12、13は、感光ドラム2の表面の移動方向において、各帯電ニップの上流側及び下流側に、それぞれ各帯電ローラ11、12、13の表面と感光ドラム2の表面との間の微小空隙(帯電ギャップ)を形成する。各帯電ローラ11、12、13は、その上流側の微小空隙及び下流側の微小空隙のうち少なくとも一方で生じる放電により感光ドラム2の表面の帯電処理を行う。ここでは、便宜的に、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13の各帯電ニップ並びにその上流側及び下流側の放電が生じる微小空隙を含む領域をそれぞれ、感光ドラム2の帯電処理が行われる第1、第2、第3の帯電部(帯電位置)a1、a2、a3とする。尚、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13は、それぞれの回転軸線が感光ドラム2の回転軸線と略平行になるように感光ドラム2に接触して配設される。   The image forming apparatus 1 includes a first charging roller 11, a second charging roller 12, and a third charging roller, which are roller-type charging members, as a contact charging type charging unit that charges the surface of the photosensitive drum 2. 13 The first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 are in contact with the photosensitive drum 2, respectively. The first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 are arranged in this order from the upstream side to the downstream side in the moving direction of the surface of the photosensitive drum 2. The first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 charge the surface of the photosensitive drum 2 by utilizing a discharge phenomenon that occurs in a minute gap between the first and second charging rollers 11, 12, and 13. The contact portions (contact regions) between the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 and the photosensitive drum 2 are first, second, and third charging nips, respectively. The charging rollers 11, 12, and 13 are respectively connected to the surfaces of the charging rollers 11, 12, and 13 and the surface of the photosensitive drum 2 on the upstream side and downstream side of the charging nip in the moving direction of the surface of the photosensitive drum 2. A minute gap (charging gap) is formed between them. Each of the charging rollers 11, 12, and 13 performs a charging process on the surface of the photosensitive drum 2 by electric discharge generated at least one of the upstream micro-gap and the downstream micro-gap. Here, for convenience, each of the charging nips of the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 and an area including a minute gap that generates discharge on the upstream side and the downstream side thereof are respectively defined on the photosensitive drum 2. The first, second, and third charging portions (charging positions) a1, a2, and a3 on which charging processing is performed are assumed. The first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 are disposed in contact with the photosensitive drum 2 so that the respective rotation axes are substantially parallel to the rotation axis of the photosensitive drum 2.

図2を参照して、第1の帯電ローラ11を例に、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13の構成について説明する。本実施例では、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13として、それぞれ実質的に同一の寸法、材質のものを用いた。   With reference to FIG. 2, the configuration of the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 will be described using the first charging roller 11 as an example. In this embodiment, the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 have substantially the same dimensions and materials, respectively.

第1の帯電ローラ11は、導電性の弾性ローラである。第1の帯電ローラ11は、芯金11aと、この芯金11aの外周に同心一体にローラ状に形成した、下層(導電性弾性層)11bと、その外周面に形成した中間層(高抵抗被覆層)11cと、更にその外周面に形成した表層(保護被覆層)11dと、を有する。中間層11cは、帯電不良を防止するなどのためのものである。表層11dは、感光ドラム2に対する第1の帯電ローラ11の固着を防止するなどのためのものである。   The first charging roller 11 is a conductive elastic roller. The first charging roller 11 includes a cored bar 11a, a lower layer (conductive elastic layer) 11b formed concentrically on the outer periphery of the cored bar 11a, and an intermediate layer (high resistance) formed on the outer peripheral surface thereof. Coating layer) 11c and a surface layer (protective coating layer) 11d formed on the outer peripheral surface thereof. The intermediate layer 11c is for preventing charging failure and the like. The surface layer 11d is for preventing the first charging roller 11 from being fixed to the photosensitive drum 2.

第1の帯電ローラ11は、芯金(支持部材)11aの長手方向の両端部が、それぞれ軸受部材11eによって回転可能に支持されると共に、付勢手段としての押圧ばね11fにより感光ドラム2の表面に対して所定の圧力で押圧される。これにより、第1の帯電ローラ11は、感光ドラム2の表面に圧接され、本実施例では感光ドラム2の回転に従動して図中矢印R2方向(時計回り)に回転する。感光ドラム2と第1の帯電ローラ11との圧接部(接触領域)が第1の帯電ニップである。   The first charging roller 11 has both ends in the longitudinal direction of a cored bar (supporting member) 11a rotatably supported by bearing members 11e, and the surface of the photosensitive drum 2 by a pressing spring 11f as urging means. Is pressed at a predetermined pressure. As a result, the first charging roller 11 is pressed against the surface of the photosensitive drum 2, and in this embodiment, the first charging roller 11 rotates in the direction of arrow R2 (clockwise) in the drawing following the rotation of the photosensitive drum 2. A pressure contact portion (contact region) between the photosensitive drum 2 and the first charging roller 11 is a first charging nip.

より詳細には、本実施例では、第1の帯電ローラ11は長手方向の長さが320mm、直径が14mmである。又、上述のように、第1の帯電ローラ11は、芯金11aの外回りに、下層11bと、中間層11cと、表層11dと、を下から順次に積層した3層構成である。芯金11aは、直径が6mmのステンレス製の丸棒で形成されている。下層11bは、カーボンが分散された発泡EPDMで形成され、比重が0.5g/cm3、体積抵抗値が102〜109Ωcmであり、層厚は約3.5mmである。中間層11cは、カーボンが分散されたNBRゴムで形成され、体積抵抗値が102〜105Ωcmであり、層厚は約500μmである。表層11dは、フッ素化合物のアルコール可溶性ナイロン樹脂に酸化錫、カーボンを分散した構成であり、体積抵抗値は107〜1010Ωcm、表面粗さ(JIS規格10点平均表面粗さRz)は1.5μm、層厚は約5μmである。下層11bの材料としては、SBRなどに導電性カーボンを分散したものを用いることもできる。 More specifically, in this embodiment, the first charging roller 11 has a length in the longitudinal direction of 320 mm and a diameter of 14 mm. Further, as described above, the first charging roller 11 has a three-layer configuration in which the lower layer 11b, the intermediate layer 11c, and the surface layer 11d are sequentially laminated from the bottom around the outer periphery of the cored bar 11a. The metal core 11a is formed of a stainless steel round bar having a diameter of 6 mm. The lower layer 11b is formed of foamed EPDM in which carbon is dispersed, has a specific gravity of 0.5 g / cm 3 , a volume resistance value of 10 2 to 10 9 Ωcm, and a layer thickness of about 3.5 mm. The intermediate layer 11c is made of NBR rubber in which carbon is dispersed, has a volume resistance value of 10 2 to 10 5 Ωcm, and a layer thickness of about 500 μm. The surface layer 11d has a structure in which tin oxide and carbon are dispersed in a fluorine compound alcohol-soluble nylon resin, the volume resistance value is 10 7 to 10 10 Ωcm, and the surface roughness (JIS standard 10-point average surface roughness Rz) is 1. 0.5 μm and the layer thickness is about 5 μm. As the material of the lower layer 11b, a material in which conductive carbon is dispersed in SBR or the like can be used.

尚、上述のように、本実施例では、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13として、実質的に同一の寸法、材質のものを用いた。第2、第3の帯電ローラ12、13はそれぞれ、概略、芯金12a、13a、下層12b、13b、中間層12c、13c、表層12d、13dを有し、軸受け12e、13eによって軸支されると共に、押圧ばね12f、13fで感光ドラム2の表面に圧接される。但し、各帯電部材の構成は、本実施例のものに限定されるものではない。   As described above, in the present embodiment, the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 have substantially the same dimensions and materials. Each of the second and third charging rollers 12 and 13 has, roughly, core bars 12a and 13a, lower layers 12b and 13b, intermediate layers 12c and 13c, and surface layers 12d and 13d, and is supported by bearings 12e and 13e. At the same time, the pressure springs 12f and 13f are pressed against the surface of the photosensitive drum 2. However, the configuration of each charging member is not limited to that of the present embodiment.

図1に示すように、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13の芯金11a、12a、13aには、それぞれ帯電電圧印加手段としての第1の電源S1、第2の電源S2、第3の電源S3から、所定の条件の帯電電圧(帯電バイアス)が印加される。本実施例では、第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13には、押圧ばね11f、12f、13f、及び芯金11a、12a、13aを介して、第1、第2、第3の電源S1、S2、S3から帯電電圧が印加される。   As shown in FIG. 1, the first, second, and third charging rollers 11, 12, and the core bars 11a, 12a, and 13a have a first power source S1 and a second power source as charging voltage application units, respectively. A charging voltage (charging bias) under a predetermined condition is applied from the power source S2 and the third power source S3. In the present embodiment, the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 are connected to the first, second, and third charging rollers 11f, 12f, and 13f, and the core bars 11a, 12a, and 13a, respectively. A charging voltage is applied from the third power source S1, S2, S3.

本実施例では、第1の電源S1は、直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を第1の帯電ローラ11に印加する。一方、本実施例では、第2の電源S2及び第3の電源S3は、それぞれ直流電圧のみを第2の帯電ローラ12、第3の帯電ローラ13に印加する。回転する感光ドラム2の表面は、主に第1の帯電ローラ11に印加される帯電電圧によって、所定の極性の所定の電位に略一様に帯電処理される。本実施例では、感光ドラム2の表面は、−600Vに略一様に帯電処理される。第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13に印加する帯電電圧の設定については後述して詳しく説明する。   In the present embodiment, the first power supply S <b> 1 applies an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage to the first charging roller 11. On the other hand, in the present embodiment, the second power source S2 and the third power source S3 apply only a DC voltage to the second charging roller 12 and the third charging roller 13, respectively. The surface of the rotating photosensitive drum 2 is substantially uniformly charged to a predetermined potential having a predetermined polarity by a charging voltage applied mainly to the first charging roller 11. In this embodiment, the surface of the photosensitive drum 2 is subjected to a charging process substantially uniformly at −600V. The setting of the charging voltage applied to the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13 will be described in detail later.

画像形成装置1は、帯電処理された感光ドラム2の表面に静電潜像(静電像)を形成する露光手段(情報書き込み手段)としての露光装置3を有する。本実施例では、露光装置3は、半導体レーザを用いたレーザビームスキャナである。露光装置3は、画像形成装置1に接続された画像読み取り装置(図示せず)などのホスト処理装置から画像形成装置1に送られた画像信号に対応して変調されたレーザ光Lを出力する。そして、露光装置3は、帯電処理された回転する感光ドラム2の表面を、露光部(露光位置)bにおいて、上記レーザ光Lで走査露光(イメージ露光)する。これにより、感光ドラム2の表面のレーザ光Lで照射された部分の電位が低下し、回転する感光ドラム2の表面に画像情報に対応した静電潜像が順次に形成される。   The image forming apparatus 1 includes an exposure device 3 as an exposure unit (information writing unit) that forms an electrostatic latent image (electrostatic image) on the surface of the charged photosensitive drum 2. In this embodiment, the exposure apparatus 3 is a laser beam scanner using a semiconductor laser. The exposure device 3 outputs a laser beam L modulated in accordance with an image signal sent from the host processing device such as an image reading device (not shown) connected to the image forming device 1 to the image forming device 1. . Then, the exposure device 3 performs scanning exposure (image exposure) on the surface of the rotating photosensitive drum 2 subjected to charging processing with the laser light L at an exposure portion (exposure position) b. As a result, the potential of the portion irradiated with the laser light L on the surface of the photosensitive drum 2 is lowered, and electrostatic latent images corresponding to image information are sequentially formed on the surface of the rotating photosensitive drum 2.

画像形成装置1は、現像手段としての現像装置4を有する。現像装置4は、感光ドラム2上の静電潜像に応じて感光ドラム2上にトナーを供給し、静電潜像をトナー像(現像剤像)として現像する。本実施例では、現像装置4は、帯電処理された後に露光により電位が低下させられた感光ドラム2上の露光部(明部)に、感光ドラム2の帯電極性(本実施例では負極性)に帯電したトナーを付着させる反転現像方式により、静電潜像の現像を行う。又、本実施例では、現像装置4は、トナー(非磁性トナー粒子)とキャリア(磁性キャリア粒子)とを備えた二成分現像剤による磁気ブラシを、感光ドラム2に接触させながら静電潜像の現像を行う二成分接触現像方式を採用している。   The image forming apparatus 1 includes a developing device 4 as a developing unit. The developing device 4 supplies toner onto the photosensitive drum 2 in accordance with the electrostatic latent image on the photosensitive drum 2, and develops the electrostatic latent image as a toner image (developer image). In this embodiment, the developing device 4 is charged with the charged polarity (negative polarity in this embodiment) of the photosensitive drum 2 on the exposed portion (bright portion) on the photosensitive drum 2 whose potential has been lowered by exposure after being charged. The electrostatic latent image is developed by a reversal development method in which charged toner is attached to the surface. Further, in this embodiment, the developing device 4 is an electrostatic latent image in which a magnetic brush made of a two-component developer including toner (nonmagnetic toner particles) and a carrier (magnetic carrier particles) is brought into contact with the photosensitive drum 2. A two-component contact development system that performs the above development is employed.

現像装置4は、現像容器4aと、二成分現像剤を担持して感光ドラム2との対向部である現像部(現像位置)cに搬送する現像剤担持体としての現像スリーブ4bと、を有する。現像スリーブ4bは、その外周面の一部を現像装置4の外部に露出させて、現像容器4a内に回転可能に配置されている。現像スリーブ4bは、非磁性材料で形成されている。現像スリーブ4b内には、現像容器4aに対して非回転に固定されたマグネットローラ4cが挿設されている。又、現像スリーブ4bに対向して、現像スリーブ4b上に二成分現像剤をその量を規制しながら塗布する現像剤規制手段としての現像ブレード4dが設けられている。現像容器4aは、二成分現像剤4eを収容しており、現像容器4a内の底部側には現像剤攪拌部材4fが配設されている。又、補給用トナーが補給現像剤容器としてのトナーホッパー(図示せず)に収容されている。   The developing device 4 includes a developing container 4a and a developing sleeve 4b as a developer carrying member that carries a two-component developer and conveys it to a developing portion (developing position) c that is a portion facing the photosensitive drum 2. . The developing sleeve 4b is rotatably disposed in the developing container 4a with a part of the outer peripheral surface thereof exposed to the outside of the developing device 4. The developing sleeve 4b is made of a nonmagnetic material. In the developing sleeve 4b, a magnet roller 4c fixed in a non-rotating manner with respect to the developing container 4a is inserted. In addition, a developing blade 4d is provided as a developer regulating means for applying the two-component developer while regulating the amount thereof on the developing sleeve 4b so as to face the developing sleeve 4b. The developing container 4a contains a two-component developer 4e, and a developer stirring member 4f is disposed on the bottom side in the developing container 4a. Further, replenishing toner is accommodated in a toner hopper (not shown) as a replenishing developer container.

現像容器4a内の二成分現像剤4eは、主にトナー(非磁性トナー粒子)とキャリア(磁性キャリア粒子)との混合物であり、現像剤攪拌部材4fにより攪拌される。本実施例では、キャリアは、体積抵抗率が約1013Ωcm、粒径(体積平均粒径)が約40μmである。レーザ回折式粒度分布測定装置HEROS(日本電子製)を用いて、0.5〜350μmの範囲を32対数分割して測定し、体積50%メジアン径をもって、上記キャリアの粒径(体積平均粒径)とした。又、本実施例では、トナーは、通常は、キャリアとの摺擦により負極性に摩擦帯電される。即ち、本実施例では、トナーの正規の帯電極性は、負極性である。 The two-component developer 4e in the developing container 4a is mainly a mixture of toner (nonmagnetic toner particles) and carrier (magnetic carrier particles), and is stirred by the developer stirring member 4f. In this embodiment, the carrier has a volume resistivity of about 10 13 Ωcm and a particle size (volume average particle size) of about 40 μm. Using a laser diffraction particle size distribution measuring device HEROS (manufactured by JEOL Ltd.), the range of 0.5 to 350 μm was measured by dividing into 32 logarithms, and the carrier particle size (volume average particle size) with a volume of 50% ). In this embodiment, the toner is normally triboelectrically charged to the negative polarity by rubbing with the carrier. That is, in this embodiment, the normal charging polarity of the toner is negative.

現像スリーブ4bは、感光ドラム2との最近接距離(S−Dgap)が350μmに保持されて、感光ドラム2に対向して配設されている。この感光ドラム2と現像スリーブ4bとの対向部が現像部(現像位置)cである。本実施例では、現像スリーブ4bは、現像部cにおける現像スリーブ4bの表面の移動方向と感光ドラム2の表面の移動方向とが逆方向になるように回転駆動される。現像スリーブ4b内のマグネットローラ4cの磁気により、現像容器4a内の二成分現像剤4eの一部が現像スリーブ4bの外周面に吸着され、磁気ブラシ層として保持される。この磁気ブラシ層は、現像スリーブ4bの回転に伴って搬送され、現像ブレード4dにより所定の薄さの層に整層される。そして、この磁気ブラシ層は、現像部cにおいて感光ドラム2の表面に接触して、感光ドラム2の表面を適度に摺擦する。   The developing sleeve 4b is disposed facing the photosensitive drum 2 with the closest distance (S-Dgap) to the photosensitive drum 2 being maintained at 350 μm. A facing portion between the photosensitive drum 2 and the developing sleeve 4b is a developing portion (developing position) c. In this embodiment, the developing sleeve 4b is rotationally driven so that the moving direction of the surface of the developing sleeve 4b and the moving direction of the surface of the photosensitive drum 2 in the developing unit c are opposite to each other. Due to the magnetism of the magnet roller 4c in the developing sleeve 4b, a part of the two-component developer 4e in the developing container 4a is attracted to the outer peripheral surface of the developing sleeve 4b and held as a magnetic brush layer. The magnetic brush layer is conveyed as the developing sleeve 4b rotates, and is layered into a predetermined thin layer by the developing blade 4d. The magnetic brush layer comes into contact with the surface of the photosensitive drum 2 at the developing unit c and rubs the surface of the photosensitive drum 2 appropriately.

現像スリーブ4bには、現像電圧印加手段としての現像電源S4から、所定の条件の現像電圧(現像バイアス)が印加される。本実施例では、現像電圧は、直流電圧(Vdc)と交流電圧(Vac)とを重畳した振動電圧である。より具体的には、−450Vの直流電圧と、周波数9.0kHz、ピーク間電圧1.8kV、矩形波の交流電圧とを重畳した振動電圧である。   A developing voltage (developing bias) under a predetermined condition is applied to the developing sleeve 4b from a developing power source S4 as a developing voltage applying unit. In the present embodiment, the developing voltage is an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage (Vdc) and an AC voltage (Vac). More specifically, it is an oscillating voltage in which a DC voltage of −450 V, a frequency of 9.0 kHz, a peak-to-peak voltage of 1.8 kV, and a rectangular wave AC voltage are superimposed.

回転する現像スリーブ4b上に薄層としてコーティングされ、現像部cに搬送された現像剤4e中のトナーが、現像電圧により感光ドラム2と現像スリーブ4bとの間に形成される電界によって、感光ドラム2の表面に静電潜像に対応して選択的に付着する。これにより、感光ドラム2上の静電潜像がトナー像として現像される。感光ドラム2上に形成されたトナー像のトナーの帯電量は、温度23℃、絶対水分量10.6g/m3の環境下では、約−25μC/gである。現像部cを通過した現像スリーブ4b上の二成分現像剤の薄層は、引き続く現像スリーブ4bの回転に伴って現像容器4a内の現像剤溜り部に戻される。 The toner in the developer 4e coated as a thin layer on the rotating developing sleeve 4b and transported to the developing section c is generated by an electric field formed between the photosensitive drum 2 and the developing sleeve 4b by the developing voltage. 2 selectively adheres corresponding to the electrostatic latent image. Thereby, the electrostatic latent image on the photosensitive drum 2 is developed as a toner image. The toner charge amount of the toner image formed on the photosensitive drum 2 is about −25 μC / g under the environment of a temperature of 23 ° C. and an absolute water content of 10.6 g / m 3 . The thin layer of the two-component developer on the developing sleeve 4b that has passed through the developing section c is returned to the developer reservoir in the developing container 4a with the subsequent rotation of the developing sleeve 4b.

本実施例では、現像容器4a内の二成分現像剤4eのトナー濃度は、次のようにして略一定の範囲内に維持される。即ち、現像容器4a内の二成分現像剤4eのトナー濃度が、光学式のトナー濃度センサなどによって検知され、その検知情報に応じてトナーホッパーの駆動が制御されて、トナーホッパー内のトナーが現像容器4a内の二成分現像剤4eに補給される。二成分現像剤4eに補給されたトナーは、攪拌部材4fにより攪拌される。   In this embodiment, the toner concentration of the two-component developer 4e in the developing container 4a is maintained within a substantially constant range as follows. That is, the toner concentration of the two-component developer 4e in the developing container 4a is detected by an optical toner concentration sensor or the like, and the driving of the toner hopper is controlled according to the detected information, so that the toner in the toner hopper is developed. The two-component developer 4e in the container 4a is supplied. The toner supplied to the two-component developer 4e is stirred by the stirring member 4f.

画像形成装置1は、転写手段としてのローラ型の転写部材である転写ローラ5を有する。転写ローラ5は、感光ドラム2に所定の押圧力をもって圧接されている。この転写ローラ5と感光ドラム2との圧接部(ニップ)が転写部(転写位置)dである。この転写部dに、記録材Pの給送機構部(図示せず)から、所定の制御タイミングにて、記録材Pが給送される。   The image forming apparatus 1 includes a transfer roller 5 that is a roller-type transfer member as transfer means. The transfer roller 5 is pressed against the photosensitive drum 2 with a predetermined pressing force. A pressure contact portion (nip) between the transfer roller 5 and the photosensitive drum 2 is a transfer portion (transfer position) d. The recording material P is fed to the transfer portion d from the feeding mechanism portion (not shown) of the recording material P at a predetermined control timing.

転写部dに給送された記録材Pは、感光ドラム2と転写ローラ5との間に挟持されて搬送される。その間、転写ローラ5には、転写電圧印加手段としての転写電源S5から、トナーの正規の帯電極性である負極性とは逆極性である正極性の転写電圧(転写バイアス)が印加される。本実施例では、転写電圧として+600Vの直流電圧が転写ローラ5に転写電源S5から印加される。これにより、感光ドラム2と転写ローラ5とに挟持されて搬送されていく記録材Pの表面に、感光ドラム2上のトナー像が順次に静電的に転写されていく。   The recording material P fed to the transfer part d is nipped between the photosensitive drum 2 and the transfer roller 5 and conveyed. Meanwhile, a positive transfer voltage (transfer bias) having a polarity opposite to the negative polarity that is the normal charging polarity of the toner is applied to the transfer roller 5 from a transfer power source S5 as a transfer voltage application unit. In this embodiment, a DC voltage of +600 V is applied to the transfer roller 5 from the transfer power source S5 as the transfer voltage. As a result, the toner image on the photosensitive drum 2 is sequentially electrostatically transferred onto the surface of the recording material P that is nipped and conveyed between the photosensitive drum 2 and the transfer roller 5.

トナー像が転写された記録材Pは、感光ドラム2の表面から順次に分離されて、定着手段としての定着装置6へと搬送される。本実施例では、定着装置6は、熱ローラ定着装置である。記録材Pは、この定着装置6によってトナー像の定着処理を受けた後に、画像形成物(プリント、コピー)として画像形成装置1から出力される。   The recording material P to which the toner image has been transferred is sequentially separated from the surface of the photosensitive drum 2 and conveyed to a fixing device 6 as a fixing unit. In this embodiment, the fixing device 6 is a heat roller fixing device. The recording material P is output from the image forming apparatus 1 as an image formed product (print, copy) after undergoing a toner image fixing process by the fixing device 6.

又、転写紙Pへのトナー像の転写後に感光ドラム2の表面に残留したトナー(転写残トナー)は、クリーニング部eにおいて、クリーニング装置7によって感光ドラム2の表面から除去されて回収される。転写残トナーを除去する手段として、クリーニング装置7を用いる代わりに、転写残トナーの電荷を適正化する手段を設けて、これにより電荷が適正化された転写残トナーを現像装置4において現像動作と同時に回収するクリーナレス方式を採用してもよい。   Further, the toner (transfer residual toner) remaining on the surface of the photosensitive drum 2 after the transfer of the toner image onto the transfer paper P is removed and collected from the surface of the photosensitive drum 2 by the cleaning device 7 in the cleaning unit e. Instead of using the cleaning device 7 as means for removing the transfer residual toner, a means for optimizing the charge of the transfer residual toner is provided, and the transfer residual toner whose charge has been optimized thereby is developed in the developing device 4. You may employ | adopt the cleanerless system collect | recovered simultaneously.

次に、図3を参照して、画像形成装置1の動作シーケンスについて更に説明する。   Next, the operation sequence of the image forming apparatus 1 will be further described with reference to FIG.

(1)初期回転動作(前多回転工程)
画像形成装置1の起動時の始動動作期間(起動動作期間、ウォーミング期間)である。電源スイッチのオンにより、感光ドラム2が回転駆動され、又定着装置6の所定温度への立ち上げなど、所定のプロセス機器の準備動作が実行される。
(1) Initial rotation operation (front multiple rotation process)
This is a starting operation period (starting operation period, warming period) when the image forming apparatus 1 is started. When the power switch is turned on, the photosensitive drum 2 is rotationally driven, and a preparatory operation for a predetermined process device, such as raising the fixing device 6 to a predetermined temperature, is executed.

(2)印字準備回転動作(前回転工程)
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る。この動作は、初期回転動作中にプリント信号が入力されたときには、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2の回転駆動が停止され、画像形成装置1はプリント信号が入力されるまでスタンバイ(待機)状態に保たれる。プリント信号が入力されると、印字準備回転動作が実行される。本実施例では、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において第1の帯電ローラ11に印加される交流電圧のピーク間電圧値を演算及び決定するプログラムが実行される。この帯電電圧の値の演算及び決定の制御については後述して詳しく説明する。
(2) Printing preparation rotation operation (pre-rotation process)
This is a preparatory rotation operation period before image formation from when the print signal is turned on until an image formation (printing) process operation is actually performed. This operation is executed following the initial rotation operation when a print signal is input during the initial rotation operation. When there is no print signal input, the drive of the main motor is temporarily stopped after the end of the initial rotation operation, the rotation drive of the photosensitive drum 2 is stopped, and the image forming apparatus 1 is in standby (standby) until the print signal is input. Kept in a state. When a print signal is input, a print preparation rotation operation is executed. In this embodiment, a program for calculating and determining the peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied to the first charging roller 11 in the charging process of the printing process is executed during the printing preparation rotation operation period. The charging voltage value calculation and determination control will be described in detail later.

(3)印字工程(画像形成工程、作像工程)
所定の印字準備回転動作が終了すると、引き続いて、前述のような感光ドラム2上のトナー像の形成、感光ドラム2上に形成されたトナー像の記録材Pへの転写、定着装置6によるトナー像の定着処理などがなされて、画像形成物が画像形成装置1から出力される。連続印字(連続プリント)モードの場合は、印字工程は、設定された所定のプリント枚数(n枚)分繰り返して実行される。
(3) Printing process (image forming process, image forming process)
When the predetermined print preparation rotating operation is completed, the toner image on the photosensitive drum 2 is subsequently formed, the toner image formed on the photosensitive drum 2 is transferred to the recording material P, and the toner by the fixing device 6 is used. An image fixing process or the like is performed, and an image formed product is output from the image forming apparatus 1. In the case of the continuous printing (continuous printing) mode, the printing process is repeatedly executed for the set predetermined number of prints (n).

(4)紙間工程
連続印字モードにおいて、一の記録材Pの後端部が転写部dを通過した後、次の記録材Pの先端部が転写部dに到達するまでの間の、転写部dにおける記録材Pの非通紙状態期間である。
(4) Inter-sheet process In the continuous printing mode, after the rear end portion of one recording material P passes through the transfer portion d, the transfer is performed until the leading end portion of the next recording material P reaches the transfer portion d. This is a non-sheet passing state period of the recording material P in the part d.

(5)後回転動作
1枚だけのプリントの場合は1枚の記録材P(連続印字モードの場合は最後の記録材P)に対する印字工程が終了した後もしばらくの間メインモータの駆動が継続されて、感光ドラム2が回転駆動され、所定の準備動作が実行される期間である。
(5) Post-rotation operation The drive of the main motor continues for a while after the printing process for one recording material P (the last recording material P in the continuous printing mode) is completed in the case of printing only one sheet. In this period, the photosensitive drum 2 is driven to rotate and a predetermined preparation operation is executed.

(6)スタンバイ
所定の後回転動作が終了すると、メインモータの駆動が停止されて、感光ドラム2の回転駆動が停止され、画像形成装置1は次のプリントスタート信号が入力するまでスタンバイ状態に保たれる。1枚だけのプリントの場合は1枚の記録材P(連続印字モードの場合は最後の記録材P)に対するプリント終了後、画像形成装置1は後回転動作を経て、スタンバイ状態になる。スタンバイ状態において、プリントスタート信号が入力されると、画像形成装置1は前回転工程に移行する。
(6) Standby When the predetermined post-rotation operation is completed, the drive of the main motor is stopped, the rotation of the photosensitive drum 2 is stopped, and the image forming apparatus 1 is kept in the standby state until the next print start signal is input. Be drunk. In the case of printing only one sheet, after the printing on one recording material P (the last recording material P in the continuous printing mode) is completed, the image forming apparatus 1 goes into a standby state through a post-rotation operation. When a print start signal is input in the standby state, the image forming apparatus 1 proceeds to the pre-rotation process.

上記(3)の印字工程時が画像形成時であり、上記(1)の初期回転動作、上記(2)の前回転動作、上記(4)の紙間工程及び上記(5)の後回転動作が非画像形成時である。   The time of the printing process of (3) is the time of image formation, the initial rotation operation of (1), the pre-rotation operation of (2), the inter-sheet process of (4), and the post-rotation operation of (5). Is during non-image formation.

2.帯電電圧印加系
図4(a)、(b)、(c)は、それぞれ第1、第2、第3の帯電ローラ11、12、13に対する帯電電圧印加系のブロック回路図である。
2. Charging Voltage Application System FIGS. 4A, 4B, and 4C are block circuit diagrams of the charging voltage application system for the first, second, and third charging rollers 11, 12, and 13, respectively.

図4(a)に示すように、第1の帯電ローラ11に帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段である第1の電源S1は、直流電源(DC電源)11gと交流電源(AC電源)11hとを有する。第1の電源S1から、直流電圧と交流電圧とを重畳した所定の振動電圧が、芯金11aを介して第1の帯電ローラ11に印加される。これにより、回転する感光ドラム2の周面が所定の電位に略一様に帯電処理される。   As shown in FIG. 4A, the first power source S1, which is a charging voltage applying means for applying a charging voltage to the first charging roller 11, includes a DC power source (DC power source) 11g and an AC power source (AC power source) 11h. And have. A predetermined oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage is applied from the first power supply S1 to the first charging roller 11 via the cored bar 11a. As a result, the peripheral surface of the rotating photosensitive drum 2 is charged almost uniformly to a predetermined potential.

図4(b)に示すように、第2の帯電ローラ12に帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段である第2の電源S2は、直流電源12gを有している。即ち、交流電源は有していない。第2の電源S2から、直流電圧が、芯金12aを介して第2の帯電ローラ12に印加される。これにより、感光ドラム2の周面における所望の帯電電位Vdよりも第1の極性(本実施例では負極性)側に大きく帯電していた部分の電位を所望の帯電電位Vdに近づける。   As shown in FIG. 4B, the second power source S2, which is a charging voltage applying means for applying a charging voltage to the second charging roller 12, has a DC power source 12g. That is, it does not have an AC power source. A DC voltage is applied from the second power source S2 to the second charging roller 12 via the cored bar 12a. As a result, the potential of the portion charged to the first polarity (negative polarity in this embodiment) side on the peripheral surface of the photosensitive drum 2 is made closer to the desired charging potential Vd.

図4(c)に示すように、第3の帯電ローラ13に帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段である第3の電源S3は、直流電源13gを有している。即ち、交流電源は有していない。第3の電源S3から、直流電圧が、芯金13aを介して第3の帯電ローラ13に印加される。これにより、感光ドラム2の周面における所望の帯電電位Vdよりも第2の極性(本実施例では正極性)側に大きく帯電していた部分の電位を所望の帯電電位Vdに近づける。   As shown in FIG. 4C, the third power source S3, which is a charging voltage applying means for applying a charging voltage to the third charging roller 13, has a DC power source 13g. That is, it does not have an AC power source. A DC voltage is applied from the third power source S3 to the third charging roller 13 via the core bar 13a. As a result, the potential of the portion charged to the second polarity (positive polarity in this embodiment) side on the peripheral surface of the photosensitive drum 2 is made closer to the desired charging potential Vd.

第2の電源S2と第3の電源S3とは、出力する直流電圧の値が異なるが、同様の構成とされている。   The second power source S2 and the third power source S3 have the same configuration although the output DC voltage value is different.

図4(a)、(b)、(c)にそれぞれ示すように、第1、第2、第3の電源S1、S2、S3の動作は、制御手段としての共通の制御回路14によって制御される。即ち、制御回路14は、直流電源11gから第1の帯電ローラ11に印加する直流電圧値、及び交流電源11hから第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧値を制御する機能を有する。又、制御回路14は、直流電源12gから第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧値を制御する機能を有する。更に、制御回路14は、直流電源13gから第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧値を制御する機能を有する。   As shown in FIGS. 4A, 4B, and 4C, the operations of the first, second, and third power sources S1, S2, and S3 are controlled by a common control circuit 14 serving as control means. The That is, the control circuit 14 has a function of controlling the DC voltage value applied to the first charging roller 11 from the DC power supply 11g and the peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied to the first charging roller 11 from the AC power supply 11h. Have. The control circuit 14 has a function of controlling a DC voltage value applied to the second charging roller 12 from the DC power supply 12g. Further, the control circuit 14 has a function of controlling a DC voltage value applied to the third charging roller 13 from the DC power supply 13g.

又、制御回路14は、環境に対して予め放電開始電圧Vthを求めた環境テーブルなどが記憶された記憶手段としてのメモリ部(図示せず)を備えている。又、制御回路14には、画像形成装置1に設けられた環境検知手段としての環境センサ(温湿度センサ)(図示せず)が接続されている。そして、制御回路14は、印字工程の帯電工程において第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧値を演算及び決定するプログラムを実行する機能を有する。本実施例では、制御回路14は、制御回路14は、メモリ部に記憶された環境テーブルの情報と、環境センサから入力される画像形成装置1の雰囲気環境の温湿度情報とから、上記交流電圧のピーク間電圧値を演算及び決定する。   In addition, the control circuit 14 includes a memory unit (not shown) as storage means in which an environment table for obtaining the discharge start voltage Vth in advance for the environment is stored. The control circuit 14 is connected to an environmental sensor (temperature / humidity sensor) (not shown) as environmental detection means provided in the image forming apparatus 1. The control circuit 14 has a function of executing a program for calculating and determining the peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied to the first charging roller 11 in the charging process of the printing process. In the present embodiment, the control circuit 14 determines that the AC voltage is based on the information on the environment table stored in the memory unit and the temperature / humidity information on the ambient environment of the image forming apparatus 1 input from the environment sensor. The peak-to-peak voltage value is calculated and determined.

ここで、図13を参照して、放電開始電圧Vthについて説明する。図13は、帯電ローラと感光ドラムとの間の空隙の距離と、電位との関係を模式的に示した図である。   Here, the discharge start voltage Vth will be described with reference to FIG. FIG. 13 is a diagram schematically illustrating the relationship between the distance between the gap between the charging roller and the photosensitive drum and the potential.

上記空隙の距離をZ、感光ドラムの膜厚をd、感光ドラムの比誘電率をεrとして、帯電ローラにVpなる直流電圧を印加するものとしたとき、上記空隙における電圧Vgは、下記式(1)で表現される。
Vg=Z/(Z+d/εr)×Vp ・・・(1)
When the gap distance is Z, the photosensitive drum film thickness is d, and the relative permittivity of the photosensitive drum is εr, and a DC voltage Vp is applied to the charging roller, the voltage Vg in the gap is expressed by the following formula ( 1).
Vg = Z / (Z + d / εr) × Vp (1)

この系において、放電が開始されるときの上記空隙における電圧をVg0とすると、帯電ローラに印加する直流電圧が放電開始電圧Vthとなるため、上記式(1)は、下記式(2)のように書き換えられる。
Vg0=Z/(Z+d/εr)×Vth ・・・(2)
In this system, if the voltage in the gap when the discharge is started is Vg0, the direct current voltage applied to the charging roller is the discharge start voltage Vth. Therefore, the above equation (1) is expressed by the following equation (2): To be rewritten.
Vg0 = Z / (Z + d / εr) × Vth (2)

一方、上記空隙における電圧Vgは、パッシェンの法則により、下記式(3)のように、上記空隙の気圧pと上記空隙の距離Zとの関数で表される。
Vg=f(p,Z) ・・・(3)
On the other hand, the voltage Vg in the air gap is expressed by a function of the air pressure p of the air gap and the distance Z of the air gap according to Paschen's law.
Vg = f (p, Z) (3)

放電開始電圧Vthを印加した際には、上記式(2)、上記式(3)でVg0=Vgであるから、下記式(4)が導かれる。
Vth=(Z+d/εr)/Z×f(p,Z) ・・・(4)
When the discharge start voltage Vth is applied, since Vg0 = Vg in the above formula (2) and the above formula (3), the following formula (4) is derived.
Vth = (Z + d / εr) / Z × f (p, Z) (4)

このように、放電開始電圧Vthは、上記空隙の距離Z、感光ドラムの膜厚d、感光ドラムの比誘電率εr、上記空隙の気圧pなどから決定される値である。   Thus, the discharge start voltage Vth is a value determined from the gap distance Z, the photosensitive drum film thickness d, the photosensitive drum relative dielectric constant εr, the gap pressure p, and the like.

3.第1の帯電ローラに対する帯電電圧の制御
次に、印字工程時に第1の帯電ローラ11に印加する帯電電圧の制御方法について説明する。
3. Control of Charging Voltage for First Charging Roller Next, a method for controlling the charging voltage applied to the first charging roller 11 during the printing process will be described.

本実施例では、第1の帯電ローラ11に印加する帯電電圧は、−600Vの直流電圧と、ピーク間電圧Vppが1200Vで周波数fが1.5kHzの交流電圧と、を重畳した振動電圧とした。   In the present embodiment, the charging voltage applied to the first charging roller 11 is a vibration voltage obtained by superimposing a DC voltage of −600 V and an AC voltage having a peak-to-peak voltage Vpp of 1200 V and a frequency f of 1.5 kHz. .

尚、ここでは、温度23℃、湿度50%の環境で制御が行われるものとする。   Here, it is assumed that the control is performed in an environment of a temperature of 23 ° C. and a humidity of 50%.

本実施例では、上述のように、環境に対して予め放電開始電圧Vthを求めた環境テーブルが、制御回路14のメモリ部に記憶されている。又、上述のように、制御回路14には、環境センサから画像形成装置1の雰囲気環境の温湿度情報が入力される。そして、制御回路14は、現在の環境に対応して環境テーブルから読み出したVthの値を用いて、第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppを、次式によって決定する。
Vpp=2×Vth+100[V]
In the present embodiment, as described above, the environment table in which the discharge start voltage Vth is obtained in advance for the environment is stored in the memory unit of the control circuit 14. As described above, the temperature and humidity information of the atmosphere environment of the image forming apparatus 1 is input to the control circuit 14 from the environment sensor. Then, the control circuit 14 determines the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 by the following formula using the value of Vth read from the environment table corresponding to the current environment.
Vpp = 2 × Vth + 100 [V]

上記環境(温度23℃、湿度50%)では、Vth=550Vであるため、第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppは1200Vである。   In the above environment (temperature 23 ° C., humidity 50%), since Vth = 550V, the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 is 1200V.

このようにして決定された第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppは、放電電流を必要最小限としたときの設定値であり、AC放電電流量は20μA程度となる。   The peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 determined in this way is a set value when the discharge current is minimized, and the AC discharge current amount is about 20 μA.

この条件で感光ドラム2の帯電処理を行うと、前述のように、放電が不安定となるため、砂地状の画像不良が発生することがある。即ち、この場合、第1の帯電ローラ11と感光ドラム2との間の放電が発生し得る領域内の一部でのみ放電が発生することがある。この一部分での放電によりインピーダンスが下がった放電空間に集中的に電流が流れ、部分的に過剰放電することがある。このようにして発生した異常放電によって、感光ドラム2が局所的に異常な電位となり、砂地状の画像不良となる。   If the photosensitive drum 2 is charged under these conditions, the discharge becomes unstable as described above, and sandy image defects may occur. That is, in this case, the discharge may occur only in a part of the region where the discharge between the first charging roller 11 and the photosensitive drum 2 can occur. This partial discharge may cause a current to flow intensively in the discharge space where the impedance is lowered, and may cause partial discharge. Due to the abnormal discharge generated in this way, the photosensitive drum 2 is locally at an abnormal potential, resulting in a sandy image defect.

図5は、上記設定で感光ドラム2を帯電処理した際の、第1の帯電部a1を通過した後の感光ドラム2の表面電位を模式的に示す。同図は、感光ドラム2の表面電位を縦軸、感光ドラム2の回転軸線方向のある位置(この位置に後述の負極性側及び正極性側の異常電位があるものとする。)における感光ドラム2の周方向の位置を横軸にとっている。尚、図7、図9及び図15に示す感光ドラムの表面電位の模式図も同様に表している。   FIG. 5 schematically shows the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the first charging portion a1 when the photosensitive drum 2 is charged with the above setting. In the figure, the surface potential of the photosensitive drum 2 is the vertical axis, and the photosensitive drum at a certain position in the rotational axis direction of the photosensitive drum 2 (assuming that there is an abnormal potential on the negative polarity side and the positive polarity side described later). The position in the circumferential direction of 2 is on the horizontal axis. The schematic diagrams of the surface potential of the photosensitive drum shown in FIGS. 7, 9 and 15 are also shown in the same manner.

図5に示すように、感光ドラム2の表面電位は、全体的には所望の帯電電位Vdである−600V(正常電位)に収束している。しかし、AC放電電流量が小さいために、異常放電を受けて、局所的に異常電位となっている。このときの異常電位は、正常電位との電位差が1000V程度であり、負極性側(トナーの正規の帯電極性側)の異常電位が−1600V程度、正極性側(トナーの正規の帯電極性とは逆極性側)の異常電位が+400V程度となっている。   As shown in FIG. 5, the surface potential of the photosensitive drum 2 is converged to −600 V (normal potential) that is a desired charging potential Vd as a whole. However, since the amount of AC discharge current is small, it receives abnormal discharge and locally becomes abnormal potential. The abnormal potential at this time has a potential difference of about 1000 V from the normal potential, the abnormal potential on the negative polarity side (normal charging polarity side of the toner) is about −1600 V, and the positive polarity side (normal charging polarity of the toner) The abnormal potential on the reverse polarity side is about + 400V.

この状態のまま画像形成を行うと、画像上に白い斑点状の部分と、高濃度の斑点状の部分とが存在する、図6に示すような砂地状の画像不良となる。   If image formation is performed in this state, a white spot-like part and a high-density spot-like part exist on the image, resulting in a sandy image defect as shown in FIG.

4.砂地状の画像不良
次に、砂地状の画像不良が発生する際のメカニズムについて更に詳しく説明する。ここでは、本実施例に則して、感光ドラムを帯電ローラで一様に負極性に帯電処理し、露光装置によって除電された部分に、負極性に帯電したトナーを現像装置によって付着させる反転現像方式の画像形成装置をモデルとする。
4). Sandy Image Defect Next, the mechanism when a sandy image defect occurs will be described in more detail. Here, in accordance with this embodiment, the photosensitive drum is uniformly charged to a negative polarity with a charging roller, and the negatively charged toner is adhered to the portion that has been neutralized by the exposure device by the developing device. A model image forming apparatus is used as a model.

図14は、AC帯電方式により帯電ローラを用いて感光ドラムを帯電させる際の、時間に対する帯電ローラに流れるAC電流の関係を示す。ここでは、帯電ローラに印加する交流電圧の波形として正弦波を用いた。   FIG. 14 shows the relationship of the AC current flowing through the charging roller with respect to time when the photosensitive drum is charged using the charging roller by the AC charging method. Here, a sine wave is used as the waveform of the AC voltage applied to the charging roller.

ここで、図14は、帯電ローラにAC放電が最小限となる程度の交流電圧を印加したときに帯電ローラに流れる電流を示す。帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧Vppは、放電開始電圧Vthの2倍を僅かに超える程度(好ましくは、50V〜300V、より好ましくは100V〜200V、更に好ましくは100V)となっている。   Here, FIG. 14 shows the current that flows through the charging roller when an AC voltage that minimizes AC discharge is applied to the charging roller. The peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the charging roller is slightly higher than twice the discharge start voltage Vth (preferably 50 V to 300 V, more preferably 100 V to 200 V, and still more preferably 100 V). .

この場合、図14に示すように、帯電ローラに正弦波の交流電圧を印加していても、帯電ローラに流れるAC電流の波形のピークの直後には放電による短いピークが存在し、該AC電流の波形は正弦波とならない。   In this case, as shown in FIG. 14, even when a sinusoidal AC voltage is applied to the charging roller, there is a short peak due to discharge immediately after the peak of the waveform of the AC current flowing through the charging roller. The waveform of is not a sine wave.

更に、この場合、AC電流の波形のうち、放電によるピークの付近に、A、Bで示すような異常放電が発生する場合がある。図14に示すように、Aのような負極性側(トナーの正規の帯電極性側)の異常放電と、Bのような正極性側(トナーの正規の帯電極性とは逆極性側)の異常放電との両方が発生する場合がある。   Further, in this case, abnormal discharge as indicated by A and B may occur in the vicinity of the discharge peak in the AC current waveform. As shown in FIG. 14, the abnormal discharge on the negative polarity side (normal charging polarity side of the toner) such as A and the abnormal discharge on the positive polarity side (side opposite to the normal charging polarity of the toner) such as B Both discharge and discharge may occur.

図15(a)は、上記の条件で感光ドラムの帯電処理を行って、ハーフトーン画像を出力する際の、感光ドラムの表面電位と現像スリーブの電位(現像電圧の直流成分の電位)との間の電位差と、形成されるトナー像との関係を模式的に示す。又、図15(b)は、その結果として出力される画像を模式的に示す。ハーフトーン画像は、例えば、256階調における125レベルとする。   FIG. 15A illustrates the relationship between the surface potential of the photosensitive drum and the potential of the developing sleeve (the potential of the DC component of the developing voltage) when the photosensitive drum is charged under the above conditions and a halftone image is output. The relationship between the potential difference between them and the toner image formed is schematically shown. FIG. 15B schematically shows an image output as a result. For example, the halftone image has 125 levels in 256 gradations.

感光ドラム上のAのような負極性側の異常放電を受けた部分は、負極性側に異常に大きな絶対値の電位を持つ。そのため、ハーフトーン画像やベタ画像を形成したとしても、現像部において電位的にトナーが感光ドラム側に移動せず、その部分の画像が白く抜けてしまう。一方、感光ドラム上のBのような正極性側の異常放電を受けた部分は、正極性側に異常に大きな絶対値の電位を持つ。そのため、ハーフトーン画像やベタ白画像を形成したとしても、現像部において電位的にトナーが感光ドラム側に大量に移動し、その部分の画像がベタのような高濃度の点状になってしまう。これが、画像を出力した際に砂地状の画像不良となる。   A portion on the photosensitive drum that has undergone abnormal discharge on the negative polarity side, such as A, has an abnormally large absolute potential on the negative polarity side. For this reason, even if a halftone image or a solid image is formed, the toner does not move to the photosensitive drum side in terms of potential in the developing unit, and the image in that portion is whitened. On the other hand, a portion on the photosensitive drum that has received an abnormal discharge on the positive polarity side, such as B, has an abnormally large potential on the positive polarity side. For this reason, even when a halftone image or a solid white image is formed, a large amount of toner moves to the photosensitive drum side in terms of potential in the developing unit, and the image in that portion becomes a solid high-density dot. . This becomes a sandy image defect when an image is output.

このように、AC帯電方式を用いた接触帯電方式の画像形成装置において、感光体の劣化や画像流れを抑えるためにAC放電電流量を最小限とすると、砂地状の画像不良が発生することがある。   As described above, in the contact charging type image forming apparatus using the AC charging type, if the amount of AC discharge current is minimized in order to suppress the deterioration of the photoreceptor and the image flow, a sandy image defect may occur. is there.

又、図16には、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数と、砂地状の画像不良を発生させないために必要なAC放電電流量(以下「砂地消失電流値」ともいう。)との関係を示す。周波数に対する砂地消失電流値は、二次関数的に上昇している。これは、砂地状の画像不良が、交流電圧の周波数が高くなるほど顕著になることを示している。   FIG. 16 also shows the relationship between the frequency of the AC voltage applied to the charging roller and the amount of AC discharge current (hereinafter also referred to as “sand-disappearance current value”) necessary to prevent the occurrence of sand-like image defects. Show. The sand-disappearance current value with respect to the frequency rises in a quadratic function. This indicates that sandy image defects become more prominent as the frequency of the AC voltage increases.

画像形成装置の出力速度を上げると、潜像形成時のスクリーン処理との画像モアレを引き起こさないために、帯電ローラに印加する交流電圧の周波数を上昇させることが行われる。この場合、上述の周波数と砂地消失電流値との関係より、砂地状の画像不良が発生し易い条件となる。従って、画像形成装置の高速化、高画質化を達成するためには、AC放電電流を最小限としても砂地状の画像不良を発生させないようにすることが強く望まれる。即ち、本実施例の目的の一つは、接触帯電方式の帯電手段を有する画像形成装置において発生することのある砂地状の画像不良を抑制することである。本実施例のより詳細な目的の一つは、接触帯電方式の帯電手段を有する画像形成装置において、高速化、高画質化を達成しつつ、AC放電電流を最小限としても砂地状の画像不良の発生を抑制できるようにすることである。   When the output speed of the image forming apparatus is increased, the frequency of the AC voltage applied to the charging roller is increased so as not to cause image moiré with the screen processing during latent image formation. In this case, a sandy image defect is likely to occur due to the relationship between the frequency and the sandy land disappearance current value. Therefore, in order to achieve high speed and high image quality of the image forming apparatus, it is strongly desired not to generate sandy image defects even if the AC discharge current is minimized. That is, one of the objects of this embodiment is to suppress sandy image defects that may occur in an image forming apparatus having a contact charging type charging unit. One of the more detailed purposes of the present embodiment is that, in an image forming apparatus having a contact charging type charging means, high speed and high image quality are achieved, and even when the AC discharge current is minimized, a sandy image defect It is to be able to suppress the occurrence of.

5.砂地状の画像不良の抑制
そこで、本実施例では、砂地状の画像不良の原因となる異常電位を解消するために、第2の帯電ローラ12及び第3の帯電ローラ13に、それぞれ以下に説明するような電圧を印加する。
5. In this embodiment, in order to eliminate the abnormal potential causing the sand-like image defect, the second charging roller 12 and the third charging roller 13 are respectively described below. Apply such a voltage.

先ず、図7(a)は、第1の帯電部a1を通過した後の感光ドラム2の表面電位と、第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧との関係を示す。一方、図7(b)は、第2の帯電部a2を通過する際の感光ドラム2の表面電位の変化と、第2の帯電部a2を通過した後の感光ドラム2の表面電位との関係を示す。   First, FIG. 7A shows the relationship between the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the first charging unit a1 and the DC voltage applied to the second charging roller 12. FIG. On the other hand, FIG. 7B shows the relationship between the change in the surface potential of the photosensitive drum 2 when passing through the second charging portion a2 and the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the second charging portion a2. Indicates.

本実施例では、第2の帯電ローラ12は、負極性側の異常電位を解消する目的で配置されている。そして、第2の帯電ローラ12には、帯電電圧として−100Vの直流電圧が印加される。   In the present embodiment, the second charging roller 12 is disposed for the purpose of eliminating the abnormal potential on the negative polarity side. Then, a DC voltage of −100 V is applied to the second charging roller 12 as a charging voltage.

即ち、第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧は、第1の帯電ローラ11に印加する直流電圧(所望の帯電電位Vd)と、第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧と、の電位差ΔV2が、Vth−50[V]となるように設定する。ここでは、帯電電位Vdが−600V、放電開始電圧Vthが550Vであるため、第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧は、−600Vに対して正極性側(異常電位の極性とは逆極性側)に500V(=550V−50V)の電位差を有する−100Vとした。   That is, the DC voltage applied to the second charging roller 12 is a potential difference between the DC voltage applied to the first charging roller 11 (desired charging potential Vd) and the DC voltage applied to the second charging roller 12. ΔV2 is set to be Vth−50 [V]. Here, since the charging potential Vd is −600 V and the discharge start voltage Vth is 550 V, the DC voltage applied to the second charging roller 12 is positive with respect to −600 V (the polarity opposite to the polarity of the abnormal potential). Side) was set to −100 V having a potential difference of 500 V (= 550 V−50 V).

前述のように、第1の帯電部a1を通過した後の感光ドラム2の表面電位は、全体的には所望の帯電電位Vdである−600V(正常電位)に収束しており、この正常電位と第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧との電位差ΔV2は500Vである。ここでは、放電開始電圧Vthは550Vであるため、第2の帯電ローラ12から感光ドラム2上の正常電位の部分にはDC放電は発生しない。そして、この部分は、表面電位が−600Vのまま第2の帯電部a2を通過する。   As described above, the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the first charging portion a1 converges to the desired charging potential Vd of −600 V (normal potential) as a whole, and this normal potential. And a potential difference ΔV2 between the DC voltage applied to the second charging roller 12 is 500V. Here, since the discharge start voltage Vth is 550 V, no DC discharge occurs in the normal potential portion on the photosensitive drum 2 from the second charging roller 12. This portion passes through the second charging portion a2 while the surface potential remains at −600V.

一方、感光ドラム2上の負極性側に異常電位となっている部分は、−1600V程度の電位であり、この電位と第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧との電位差ΔV2mは1500V程度である。ここでは、放電開始電圧Vthは550Vであるため、第2の帯電ローラ12から感光ドラム2上の負極性側に異常電位となっている部分にはDC放電が発生する。そして、この部分が第2の帯電部a2を通過した後は、その表面電位は、負極性側の異常電位と第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧との電位差ΔV2m’が放電開始電圧Vthと同等になるように収束し、ここでは−650Vとなる。   On the other hand, the portion having an abnormal potential on the negative polarity side on the photosensitive drum 2 is a potential of about -1600V, and the potential difference ΔV2m between this potential and the DC voltage applied to the second charging roller 12 is about 1500V. is there. Here, since the discharge start voltage Vth is 550 V, a DC discharge is generated in a portion having an abnormal potential from the second charging roller 12 to the negative polarity side on the photosensitive drum 2. Then, after this portion passes through the second charging portion a2, the surface potential is determined by the potential difference ΔV2m ′ between the abnormal potential on the negative polarity side and the DC voltage applied to the second charging roller 12 being the discharge start voltage Vth. It converges to be equivalent to, and becomes -650V here.

又、感光ドラム2上の正極性側に異常電位となっている部分は、+400V程度の電位であり、この電位と第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧との電位差ΔV2pは500V程度である。ここでは、放電開始電圧Vthは550Vであるため、第2の帯電ローラ12から感光ドラム2上の正極性側に異常電位となっている部分にはDC放電が発生しない。そして、この部分は、表面電位が+400V程度のまま第2の帯電部a2を通過する。   Further, the portion having an abnormal potential on the positive polarity side on the photosensitive drum 2 is a potential of about + 400V, and the potential difference ΔV2p between this potential and the DC voltage applied to the second charging roller 12 is about 500V. . Here, since the discharge start voltage Vth is 550 V, no DC discharge is generated in the portion having an abnormal potential from the second charging roller 12 to the positive polarity side on the photosensitive drum 2. This portion passes through the second charging portion a2 while the surface potential is about + 400V.

従って、第2の帯電部a2を通過した後の感光ドラム2の表面電位は、図7(b)の右図のようになる。この状態で画像形成を行うと、感光ドラム2上の負極性側の異常電位は軽減されているため、画像上の白い斑点状の部分は軽減されているが、感光ドラム2上の正極性側の異常電位に起因する高濃度の斑点状の部分が存在し、図8に示すような砂地状の画像不良となる。   Accordingly, the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the second charging portion a2 is as shown in the right diagram of FIG. 7B. When image formation is performed in this state, since the abnormal potential on the negative polarity side on the photosensitive drum 2 is reduced, white spots on the image are reduced, but the positive polarity side on the photosensitive drum 2 is reduced. There is a high-density spot-like portion due to the abnormal potential, resulting in a sandy image defect as shown in FIG.

次に、図9(a)は、第2の帯電部a2を通過した後の感光ドラム2の表面電位と、第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧との関係を示す。一方、図9(b)は、第3の帯電部a3を通過する際の感光ドラム2の表面電位の変化と、第3の帯電部a3を通過した後の感光ドラム2の表面電位との関係を示す。   Next, FIG. 9A shows the relationship between the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the second charging unit a2 and the DC voltage applied to the third charging roller 13. On the other hand, FIG. 9B shows the relationship between the change in the surface potential of the photosensitive drum 2 when passing through the third charging portion a3 and the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the third charging portion a3. Indicates.

本実施例では、第3の帯電ローラ13は、正極性側の異常電位を解消する目的で配置されている。そして、第3の帯電ローラ13には、帯電電圧として−1100Vの直流電圧が印加される。   In the present embodiment, the third charging roller 13 is disposed for the purpose of eliminating the abnormal potential on the positive polarity side. Then, a DC voltage of −1100 V is applied to the third charging roller 13 as a charging voltage.

即ち、第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧は、第1の帯電ローラ11に印加する直流電圧(即ち、所望の帯電電位Vd)と、第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧と、の電位差ΔV3が、Vth−50[V]となるように設定する。ここでは、帯電電位Vdが−600V、放電開始電圧Vthが550Vであるため、第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧は、−600Vに対して負極性側(異常電位の極性とは逆極性側)に500V(=550V−50V)の電位差を有する−1100Vとした。   That is, the DC voltage applied to the third charging roller 13 includes a DC voltage applied to the first charging roller 11 (that is, a desired charging potential Vd), a DC voltage applied to the third charging roller 13, and The potential difference ΔV3 is set to Vth−50 [V]. Here, since the charging potential Vd is −600 V and the discharge start voltage Vth is 550 V, the DC voltage applied to the third charging roller 13 is negative with respect to −600 V (the polarity opposite to the polarity of the abnormal potential). -1100V having a potential difference of 500V (= 550V-50V).

第1の帯電部a1及び第2の帯電部a2を通過した後の感光ドラム2の表面電位は、全体的には所望の帯電電位Vdである−600V(正常電位)に収束しており、この正常電位と第3の帯電ローラに印加する直流電圧との電位差ΔV3は500Vである。ここでは、放電開始電圧Vthは550Vであるため、第3の帯電ローラ13から感光ドラム2上の正常電位の部分にはDC放電は発生しない。そして、この部分は、表面電位が−600Vのまま第3の帯電部a3を通過する。   The surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the first charging unit a1 and the second charging unit a2 has converged to a desired charging potential Vd of −600 V (normal potential) as a whole. The potential difference ΔV3 between the normal potential and the DC voltage applied to the third charging roller is 500V. Here, since the discharge start voltage Vth is 550 V, DC discharge does not occur in the portion of the normal potential on the photosensitive drum 2 from the third charging roller 13. This portion passes through the third charging portion a3 with the surface potential kept at −600V.

又、感光ドラム2上の第1の帯電部a1を通過した後に負極性側に異常電位となっていた部分は、上述のように、第2の帯電部a2を通過した際にその表面電位は−650Vに収束している。そのため、この電位と第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧との電位差ΔV3mは450Vである。ここでは、放電開始電圧Vthは550Vであるため、第3の帯電ローラ13から感光ドラム2上の負極性側に異常電位となっていた部分にはDC放電は発生しない。そして、この部分は、表面電位が−650Vのまま第3の帯電部a3を通過する。   Further, as described above, the surface potential of the portion that has become an abnormal potential on the negative polarity side after passing through the first charging portion a1 on the photosensitive drum 2 is the surface potential when passing through the second charging portion a2. It has converged to -650V. Therefore, the potential difference ΔV3m between this potential and the DC voltage applied to the third charging roller 13 is 450V. Here, since the discharge start voltage Vth is 550 V, DC discharge does not occur in the portion that has an abnormal potential from the third charging roller 13 to the negative polarity side on the photosensitive drum 2. Then, this portion passes through the third charging portion a3 while the surface potential remains at −650V.

一方、感光ドラム2上の第1の帯電部a1を通過した後に正極性側に異常電位となっている部分は、上述のように、第2の帯電部a2を通過した後も+400V程度の電位である。そのため、この電位と第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧との電位差ΔV3pは1500V程度である。ここでは、放電開始電圧Vthは550Vであるため、第3の帯電ローラ13から感光ドラム2上の正極性側に異常電位となっている部分にはDC放電が発生する。そして、この部分が第3の帯電部a3を通過した後は、その表面電位は、正極性側の異常電位と第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧との電位差ΔV3p’が放電開始電圧Vthと同等になるように収束し、ここでは−550Vとなる。   On the other hand, the portion having an abnormal potential on the positive polarity side after passing through the first charging portion a1 on the photosensitive drum 2 has a potential of about +400 V even after passing through the second charging portion a2, as described above. It is. Therefore, the potential difference ΔV3p between this potential and the DC voltage applied to the third charging roller 13 is about 1500V. Here, since the discharge start voltage Vth is 550 V, DC discharge is generated in a portion having an abnormal potential from the third charging roller 13 to the positive polarity side on the photosensitive drum 2. Then, after this portion passes through the third charging portion a3, the surface potential is determined by the potential difference ΔV3p ′ between the abnormal potential on the positive polarity side and the DC voltage applied to the third charging roller 13 being the discharge start voltage Vth. It converges to be equivalent to, and becomes -550V here.

従って、第3の帯電部a3を通過した後の感光ドラム2の表面電位は、図9(b)の右図のようになる。この状態で画像形成を行うと、感光ドラム2上の負極性側の異常電位及び正極性側の異常電位はともに軽減されているため、画像上の白い斑点状の部分及び高濃度の斑点状の部分はともに軽減されており、図10に示すような良好な画像が得られる。   Accordingly, the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the third charging portion a3 is as shown on the right side of FIG. 9B. When image formation is performed in this state, both the negative side abnormal potential and the positive side abnormal potential on the photosensitive drum 2 are alleviated, so that white spotted portions and high density spotted portions on the image are reduced. Both parts are reduced, and a good image as shown in FIG. 10 is obtained.

ここで、本実施例では、第1の帯電ローラ11に印加する直流電圧と、第2の帯電ローラ12に印加する直流電圧との電位差ΔV2を、Vth−50[V]とした。同様に、本実施例では、第1の帯電ローラ11に印加する直流電圧と、第3の帯電ローラ13に印加する直流電圧との電位差ΔV3を、Vth−50[V]とした。しかし、感光ドラム2上の異常電位による砂地状の画像不良を軽減するための電位差ΔV2及びΔV3は、放電開始電圧Vth未満であればよく、適宜選択することができる。   Here, in this embodiment, the potential difference ΔV2 between the DC voltage applied to the first charging roller 11 and the DC voltage applied to the second charging roller 12 is set to Vth−50 [V]. Similarly, in this embodiment, the potential difference ΔV3 between the DC voltage applied to the first charging roller 11 and the DC voltage applied to the third charging roller 13 is Vth−50 [V]. However, the potential differences ΔV2 and ΔV3 for reducing the sand-like image defect due to the abnormal potential on the photosensitive drum 2 may be selected as long as they are less than the discharge start voltage Vth.

第1、第2、第3の帯電部a1、a2、a3を通過した後の感光ドラム2上における正常電位と異常電位との電位差を小さくするためには、電位差ΔV2及びΔV3は大きい方がよい。   In order to reduce the potential difference between the normal potential and the abnormal potential on the photosensitive drum 2 after passing through the first, second, and third charging units a1, a2, and a3, it is better that the potential differences ΔV2 and ΔV3 are large. .

但し、電位差ΔV2又はΔV3が放電開始電圧Vthに近すぎると、急激な環境変動などに伴うインピーダンスの変化によって、電位差ΔV2又はΔV3が放電開始電圧Vthを超えてしまうという懸念がある。電位差ΔV2又はΔV3が放電開始電圧Vthを超えてしまうと、第2の帯電ローラ12又は第3の帯電ローラ13から感光ドラム2上の正常電位へのDC放電が発生してしまう。そのため、感光ドラム2の電位変動による濃度の変化や、電位ムラに起因する画像濃度ムラなどが発生することがある。   However, if the potential difference ΔV2 or ΔV3 is too close to the discharge start voltage Vth, there is a concern that the potential difference ΔV2 or ΔV3 exceeds the discharge start voltage Vth due to a change in impedance accompanying a rapid environmental change or the like. When the potential difference ΔV2 or ΔV3 exceeds the discharge start voltage Vth, DC discharge from the second charging roller 12 or the third charging roller 13 to the normal potential on the photosensitive drum 2 occurs. For this reason, density changes due to potential fluctuations of the photosensitive drum 2, image density unevenness due to potential unevenness, and the like may occur.

表1は、電位差ΔV2を変動させたときの、ハーフトーン画像上の白斑点のレベルと、正常電位へのDC放電レベルと、を評価した結果を示す。   Table 1 shows the results of evaluating the level of white spots on the halftone image and the DC discharge level to the normal potential when the potential difference ΔV2 is varied.

電位差ΔV2が、Vth−250[V]の場合には、負極性側の異常電位を十分に軽減できていないため、ハーフトーン画像上の白斑点が目立ち、画像不良となっている。これに対して、電位差ΔV2を、Vth−200[V]からVth[V]までの範囲に設定してハーフトーン画像出力した場合には、負極性側の異常電位を十分に軽減できているため、白斑点は、許容できるレベルであるか、又は見られなかった。   When the potential difference ΔV2 is Vth−250 [V], the abnormal potential on the negative polarity side cannot be sufficiently reduced, so that white spots on the halftone image are conspicuous, resulting in an image defect. On the other hand, when the halftone image is output with the potential difference ΔV2 set in a range from Vth−200 [V] to Vth [V], the abnormal potential on the negative polarity side can be sufficiently reduced. Vitiligo spots were at acceptable levels or were not seen.

一方、電位差ΔV2がVth[V]の場合には、第2の帯電ローラ12から正常電位へのDC放電によって、ハーフトーン画像の濃度が高く変動する場合があった。これに対して、電位差ΔV2を、Vth−250[V]からVth−50[V]までの範囲に設定してハーフトーン画像出力した場合には、ハーフトーン画像の濃度の変動は、許容できるレベルであるか、又は起こらなかった。   On the other hand, when the potential difference ΔV2 is Vth [V], the density of the halftone image may fluctuate high due to DC discharge from the second charging roller 12 to the normal potential. On the other hand, when the halftone image is output with the potential difference ΔV2 set in a range from Vth−250 [V] to Vth−50 [V], the fluctuation in the density of the halftone image is at an acceptable level. Or did not happen.

又、表2は、電位差ΔV3を変動させたときの、ハーフトーン画像上の高濃度斑点のレベルと、正常電位へのDC放電レベルと、を評価した結果を示す。   Table 2 shows the results of evaluating the level of high density spots on the halftone image and the level of DC discharge to normal potential when the potential difference ΔV3 is varied.

電位差ΔV3が、Vth−250[V]の場合には、正極性側の異常電位を十分に軽減できていないため、ハーフトーン画像上の高濃度斑点が目立ち、画像不良となっている。これに対して、電位差ΔV3を、Vth−200[V]からVth[V]までの範囲に設定してハーフトーン画像出力した場合には、正極性側の異常電位を十分に軽減できているため、高濃度斑点は許容できるレベルであるか、又は見られなかった。   When the potential difference ΔV3 is Vth−250 [V], the abnormal potential on the positive polarity side cannot be sufficiently reduced, and high density spots on the halftone image are conspicuous, resulting in an image defect. In contrast, when the halftone image is output with the potential difference ΔV3 set in a range from Vth−200 [V] to Vth [V], the abnormal potential on the positive polarity side can be sufficiently reduced. High density spots were at acceptable levels or were not seen.

一方、電位差ΔV3がVth[V]の場合には、第3の帯電ローラ13から正常電位へのDC放電によって、ハーフトーン画像の濃度が低く変動する場合があった。これに対して、電位差ΔV3を、Vth−250[V]からVth−50[V]までの範囲に設定してハーフトーン画像出力した場合には、ハーフトーン画像の濃度の変動は、許容できるレベルであるか、又は起こらなかった。   On the other hand, when the potential difference ΔV3 is Vth [V], the density of the halftone image may fluctuate low due to DC discharge from the third charging roller 13 to the normal potential. On the other hand, when the halftone image is output with the potential difference ΔV3 set in a range from Vth−250 [V] to Vth−50 [V], the fluctuation in the density of the halftone image is at an acceptable level. Or did not happen.

以上の結果から、電位差ΔV2、ΔV3は、次のように設定することが好ましい。
Vth−200[V]≦ΔV2≦Vth−50[V]
Vth−200[V]≦ΔV3≦Vth−50[V]
From the above results, the potential differences ΔV2 and ΔV3 are preferably set as follows.
Vth−200 [V] ≦ ΔV2 ≦ Vth−50 [V]
Vth−200 [V] ≦ ΔV3 ≦ Vth−50 [V]

この範囲であれば、砂地状の画像不良を軽減する一方、第2、第3の帯電ローラ12、13によるDC放電によって、感光ドラム2の電位変動による濃度の変化や電位ムラに起因する画像濃度ムラなどが発生せず、十分に良好な画像を形成することができる。   Within this range, sandy image defects are reduced, while image density caused by variation in density due to potential fluctuation of the photosensitive drum 2 or potential unevenness due to DC discharge by the second and third charging rollers 12 and 13. Unevenness or the like does not occur, and a sufficiently good image can be formed.

尚、本実施例では、第2、第3の帯電ローラ12、13を設けて、感光ドラム2上の負極性側及び正極性側の両方の異常電位を所望の帯電電位Vdに近づける制御を行う。これにより、上述のように、両極性側の異常電位に起因する砂地状の画像不良を効果的に抑制することができる。しかし、上述のように、一方の極性側の異常電位を所望の帯電電位に近づけるだけでも、ある程度の砂地状の画像不良を抑制する効果が得られる。従って、所望により、第1の帯電ローラ11よりも感光ドラム2の表面の移動方向下流側に更に一つだけ帯電ローラを設け、上述のようにして、負極性側又は正極性側の異常電位の一方のみを所望の帯電電位Vdに近づける制御を行うようにしてもよい。   In this embodiment, the second and third charging rollers 12 and 13 are provided to control the abnormal potentials on both the negative polarity side and the positive polarity side on the photosensitive drum 2 to be close to the desired charging potential Vd. . Thereby, as described above, it is possible to effectively suppress sandy image defects due to the abnormal potential on the bipolar side. However, as described above, even if the abnormal potential on one polarity side is made close to the desired charging potential, an effect of suppressing some sandy image defects can be obtained. Accordingly, if desired, only one more charging roller is provided on the downstream side in the movement direction of the surface of the photosensitive drum 2 with respect to the first charging roller 11, and the abnormal potential on the negative polarity side or the positive polarity side is set as described above. Only one of them may be controlled to approach the desired charging potential Vd.

即ち、画像形成装置1は、少なくとも、移動する感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第1の帯電手段11と、第1の帯電手段よりも感光体の移動方向において下流側で、移動する感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第2の帯電手段12と、を有する。又、画像形成装置1は、少なくとも、第1の帯電手段11に電圧を印加する第1の電源S1と、第2の帯電手段12に電圧を印加する第2の電源S2と、を有する。そして、第1の電源S1は直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を第1の帯電手段11に印加する。又、第2の電源S2は、第1の電源S1が第1の帯電手段11に印加する直流電圧との電位差ΔV2が放電開始電圧未満となる直流電圧を第2の帯電手段12に印加する。好ましくは、画像形成装置1は、更に、第2の帯電手段12よりも感光体の移動方向において下流で、移動する感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第3の帯電手段13と、第3の帯電手段13に電圧を印加する第3の電源S3と、を有する。そして、第3の電源S3は、次のような直流電圧を第3の帯電手段13に印加する。即ち、第1の電源S1が第1の帯電手段11に印加する直流電圧との電位差が放電開始電圧未満となり、且つ、該電位差が、第1の電源S1が第1の帯電手段11に印加する直流電圧を基準として、上記電位差ΔV2とは逆極性の電位差となる直流電圧である。   That is, the image forming apparatus 1 includes at least a first charging unit 11 that contacts and charges the surface of the moving photosensitive member, and a downstream side in the moving direction of the photosensitive member with respect to the first charging unit. And a second charging means 12 for contacting and charging the surface of the moving photosensitive member. In addition, the image forming apparatus 1 includes at least a first power source S1 that applies a voltage to the first charging unit 11 and a second power source S2 that applies a voltage to the second charging unit 12. Then, the first power supply S1 applies an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage to the first charging unit 11. The second power source S2 applies a DC voltage to the second charging unit 12 such that the potential difference ΔV2 from the DC voltage applied to the first charging unit 11 by the first power source S1 is less than the discharge start voltage. Preferably, the image forming apparatus 1 further includes a third charging unit 13 that contacts and charges the surface of the moving photosensitive member downstream of the second charging unit 12 in the moving direction of the photosensitive member. And a third power source S3 for applying a voltage to the third charging means 13. The third power source S3 applies the following DC voltage to the third charging unit 13. That is, the potential difference between the first power source S1 and the DC voltage applied to the first charging unit 11 is less than the discharge start voltage, and the potential source applies the first power source S1 to the first charging unit 11. With the DC voltage as a reference, the potential difference ΔV2 is a DC voltage that has a potential difference of opposite polarity.

以上説明したように、本実施例によれば、放電開始電圧から算出される適切な帯電電圧を複数の帯電ローラ(本実施例では、第1、第2、第3の帯電ローラ12、13、14)に印加する。これにより、本実施例によれば、接触帯電方式の帯電手段を有する画像形成装置において発生することのある砂地状の画像不良を抑制することができる。例えば、AC帯電方式の画像形成装置において高速化に対応するために帯電電圧の交流電圧の周波数を上昇させ、AC放電電流量を最小限として高画質化を図る場合でも、砂地状の画像の発生を効果的に抑制することができる。従って、本実施例によれば、接触帯電方式の帯電手段を有する画像形成装置において、高速化、高画質化を達成しつつ、AC放電電流値を最小限としても砂地状の画像不良の発生を抑制することができる。   As described above, according to this embodiment, an appropriate charging voltage calculated from the discharge start voltage is applied to a plurality of charging rollers (in this embodiment, the first, second, and third charging rollers 12, 13, 14). Thus, according to this embodiment, it is possible to suppress sandy image defects that may occur in an image forming apparatus having a contact charging type charging unit. For example, even in the case of increasing the image quality by increasing the frequency of the AC voltage of the charging voltage to minimize the amount of AC discharge current in order to cope with higher speed in an AC charging type image forming apparatus, the generation of a sandy image is generated. Can be effectively suppressed. Therefore, according to the present embodiment, in the image forming apparatus having the contact charging type charging means, high speed and high image quality are achieved, and even when the AC discharge current value is minimized, the occurrence of sandy image defects is generated. Can be suppressed.

実施例2
次に、本発明の他の実施例について説明する。本実施例の画像形成装置の基本的な構成及び動作は、実施例1のものと同じである。従って、実施例1と同一の機能、構成を有する要素には同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
Example 2
Next, another embodiment of the present invention will be described. The basic configuration and operation of the image forming apparatus of this embodiment are the same as those of the first embodiment. Accordingly, elements having the same functions and configurations as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof is omitted.

実施例1では、第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppを、予め各環境で求められた放電開始電圧Vthの値を基に決定した。これに対して、本実施例では、画像形成装置1は、第1の帯電ローラ11に流れるDC電流値を測定する機構を有し、その電流値の測定結果に基づいてVthの値を決定する。   In Example 1, the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 was determined based on the value of the discharge start voltage Vth obtained in advance in each environment. On the other hand, in this embodiment, the image forming apparatus 1 has a mechanism for measuring the DC current value flowing through the first charging roller 11, and determines the value of Vth based on the measurement result of the current value. .

図11は、本実施例における第1の帯電ローラ11に対する帯電電圧印加系のブロック回路図である。   FIG. 11 is a block circuit diagram of a charging voltage application system for the first charging roller 11 in this embodiment.

第1の帯電ローラ11に帯電電圧を印加する帯電電圧印加手段である第1の電源S1は、直流電源(DC電源)11gと交流電源(AC電源)11hとを有する。第1の電源S1から、直流電圧と交流電圧とを重畳した所定の振動電圧が、芯金11aを介して第1の帯電ローラ11に印加される。これにより、回転する感光ドラム2の周面が所定の電位に略一様に帯電処理される。又、本実施例では、画像形成装置1は、感光ドラム2を介して第1の帯電ローラ11に流れるDC電流値を測定するDC電流測定手段としてのDC電流値測定回路(以下、単位「測定回路」ともいう。)15を有する。この測定回路15から制御回路14に、測定回路15によって測定された直流電流値の情報が入力される。   A first power supply S1 that is a charging voltage application unit that applies a charging voltage to the first charging roller 11 includes a DC power supply (DC power supply) 11g and an AC power supply (AC power supply) 11h. A predetermined oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage is applied from the first power supply S1 to the first charging roller 11 via the cored bar 11a. As a result, the peripheral surface of the rotating photosensitive drum 2 is charged almost uniformly to a predetermined potential. In this embodiment, the image forming apparatus 1 is a DC current value measuring circuit (hereinafter referred to as a unit “measurement”) as a DC current measuring unit that measures a DC current value flowing through the first charging roller 11 via the photosensitive drum 2. Circuit ”) 15. Information on the DC current value measured by the measurement circuit 15 is input from the measurement circuit 15 to the control circuit 14.

制御回路14は、直流電源11gから第1の帯電ローラ11に印加する直流電圧値、及び交流電源11hから第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧値を制御する機能を有する。又、本実施例では、制御回路14は、測定回路15から入力されたDC電流値の情報から、印字工程の帯電工程において第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧値を演算及び決定するプログラムを実行する機能を有する。   The control circuit 14 has a function of controlling the DC voltage value applied to the first charging roller 11 from the DC power supply 11g and the peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied to the first charging roller 11 from the AC power supply 11h. In this embodiment, the control circuit 14 calculates the peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied to the first charging roller 11 in the charging process of the printing process from the DC current value information input from the measurement circuit 15. And a function for executing a program to be determined.

次に、印字工程時に第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧値を決定する制御について更に説明する。この制御は、印字準備回転動作(前回転工程)において次のようにして行われる。   Next, control for determining the peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied to the first charging roller 11 during the printing process will be further described. This control is performed as follows in the print preparation rotation operation (pre-rotation step).

直流電源11gから第1の帯電ローラ11に印字工程時と同等の直流電圧(ここでは−600V)を印加した状態で、交流電源11hから第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppを上昇させながら印加する。このとき、画像は作成せずに画像形成装置1を動作させる。又、このとき、転写ローラ5には直流電圧が印加され、転写部dを通過した後には、感光ドラム2の表面電位は−350V程度となる。   The peak-to-peak voltage of the AC voltage applied from the AC power source 11h to the first charging roller 11 in a state where a DC voltage equivalent to that during the printing process (here, -600 V) is applied from the DC power source 11g to the first charging roller 11 Apply while increasing Vpp. At this time, the image forming apparatus 1 is operated without creating an image. At this time, a DC voltage is applied to the transfer roller 5, and after passing through the transfer portion d, the surface potential of the photosensitive drum 2 becomes about −350V.

図12は、第1の帯電ローラ11に印加した交流電圧のピーク間電圧Vppに対して第1の帯電ローラ11に流れるDC電流値をプロットしたものである。   FIG. 12 is a plot of the DC current value flowing through the first charging roller 11 against the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11.

図12に示すように、第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppが低い場合には(図12ではVpp≦400V)、第1の帯電部a1を通過する前後で感光ドラム2の表面電位は変わらない。そのため、第1の帯電ローラ11に流れるDC電流値は0である。   As shown in FIG. 12, when the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 is low (Vpp ≦ 400 V in FIG. 12), the photosensitive drum before and after passing through the first charging unit a1. The surface potential of 2 does not change. Therefore, the DC current value flowing through the first charging roller 11 is zero.

第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppを上昇させると(図12では400V≦Vpp≦1100V)、第1の帯電部a1を通過した後の感光ドラム2の表面電位は変化し始める。第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppの上昇に伴って、感光ドラム2の表面電位の変化量も大きくなり、第1の帯電ローラ11に流れるDC電流値も上昇する。   When the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 is increased (in FIG. 12, 400 V ≦ Vpp ≦ 1100 V), the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the first charging portion a1 changes. Begin to. As the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 increases, the amount of change in the surface potential of the photosensitive drum 2 also increases, and the value of the DC current flowing through the first charging roller 11 also increases.

更に第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppを上昇させると(図12ではVpp≧1100V)、第1の帯電部a1を通過後の感光ドラム2の表面電位は、第1の帯電ローラ11に印加している直流電圧(ここでは−600V)と同等となる。これ以上第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppを上昇させても、感光ドラム2の表面電位の変化量は変わらなくなる。従って、第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppに対する第1の帯電ローラ11に流れるDC電流値は一定となる。   When the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 is further increased (Vpp ≧ 1100 V in FIG. 12), the surface potential of the photosensitive drum 2 after passing through the first charging portion a1 is the first. This is equivalent to the DC voltage applied to the charging roller 11 (here, -600 V). Even if the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 is further increased, the amount of change in the surface potential of the photosensitive drum 2 does not change. Therefore, the value of the DC current flowing through the first charging roller 11 with respect to the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 is constant.

ここで、DC電流値が変化しなくなるときの印加電圧に注目すると、このときの第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppは、負極性側、正極性側ともに、放電開始電圧Vthの触れ幅で振動している。即ち、このときVppがVthの2倍となっていることがわかる。従って、この特性を利用することにより、この環境における放電開始電圧Vthを検出することができる。   Here, paying attention to the applied voltage when the DC current value does not change, the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 at this time starts to discharge on both the negative polarity side and the positive polarity side. It vibrates with the touch width of the voltage Vth. That is, at this time, it is understood that Vpp is twice Vth. Therefore, the discharge start voltage Vth in this environment can be detected by utilizing this characteristic.

実際の動作としては、制御回路14が、第1の帯電ローラ11に、−600Vの直流電圧を印加させ、又ピーク間電圧Vppを50V刻みで上昇させながら交流電圧を印加させる。このとき、制御回路14は、測定回路15によって測定されて入力されるDC電流値を検知する。ここでは、図12に示す通り、Vpp=1100VのときにDC電流値が35μAとなり、それ以降のDC電流値の上昇は見られなかったものとする。制御回路14は、DC電流値が変化しなくなったときのVpp(この環境では1100V)を2で除することによって、Vthを算出する。即ち、この環境では、Vth=550Vである。制御回路14は、算出されたVthをメモリ部に記憶させる。そして、制御回路14は、メモリ部から読み出したVthの値を用いて、第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppを、実施例1と同様に、次式によって決定する。
Vpp=2×Vth+100[V]
In actual operation, the control circuit 14 applies a DC voltage of −600 V to the first charging roller 11 and applies an AC voltage while increasing the peak-to-peak voltage Vpp in increments of 50 V. At this time, the control circuit 14 detects the DC current value measured and input by the measurement circuit 15. Here, as shown in FIG. 12, it is assumed that the DC current value becomes 35 μA when Vpp = 1100 V, and the DC current value does not increase thereafter. The control circuit 14 calculates Vth by dividing Vpp (1100 V in this environment) when the DC current value ceases to change by 2. That is, in this environment, Vth = 550V. The control circuit 14 stores the calculated Vth in the memory unit. Then, the control circuit 14 uses the value of Vth read from the memory unit to determine the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 according to the following equation, as in the first embodiment.
Vpp = 2 × Vth + 100 [V]

ここでの環境では、Vth=550Vであるため、第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppは1200Vである。   In this environment, since Vth = 550V, the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 is 1200V.

このようにして決定された第1の帯電ローラ11に印加する交流電圧のピーク間電圧Vppは、放電電流を必要最小限としたときの設定値であり、AC放電電流量は20μA程度となる。   The peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage applied to the first charging roller 11 determined in this way is a set value when the discharge current is minimized, and the AC discharge current amount is about 20 μA.

尚、本実施例では、砂地状の画像不良を軽減するための第2、第3の帯電ローラ12、13に印加する帯電電圧は、実施例1と同様にして設定する。   In the present embodiment, the charging voltages applied to the second and third charging rollers 12 and 13 for reducing sandy image defects are set in the same manner as in the first embodiment.

以上説明したように、本実施例によれば、実施例1と同様の効果を奏し得るとともに、画像形成装置において検出された放電開始電圧に基づいて、画像形成装置の現在の状況により即した帯電電圧に制御することができる。   As described above, according to the present embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and charging that is more suitable for the current state of the image forming apparatus is performed based on the discharge start voltage detected in the image forming apparatus. The voltage can be controlled.

以上、本発明を具体的な実施例に則して説明したが、本発明は上述の実施例に限定されるものではない。例えば、画像形成装置は、感光体からトナー像を直接記録材に転写する構成ではなく、感光体からトナー像を一時的に保持し搬送する中間転写体に転写し、中間転写体から記録材に転写する構成であってもよい。   As mentioned above, although this invention was demonstrated according to the specific Example, this invention is not limited to the above-mentioned Example. For example, the image forming apparatus does not directly transfer the toner image from the photosensitive member to the recording material, but transfers the toner image from the photosensitive member to the intermediate transfer member that temporarily holds and conveys the toner image from the intermediate transfer member to the recording material. It may be configured to transfer.

2 感光ドラム
11 第1の帯電ローラ
12 第2の帯電ローラ
13 第3の帯電ローラ
S1 第1の帯電ローラの電源
S2 第2の帯電ローラの電源
S3 第3の帯電ローラの電源
2 Photosensitive drum 11 First charging roller 12 Second charging roller 13 Third charging roller S1 Power source of first charging roller S2 Power source of second charging roller S3 Power source of third charging roller

Claims (6)

感光体と、
移動する前記感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第1の帯電手段と、
前記第1の帯電手段よりも前記感光体の移動方向において下流側で、移動する前記感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第2の帯電手段と、
前記第1の帯電手段に電圧を印加する第1の電源と、
前記第2の帯電手段に電圧を印加する第2の電源と、
帯電処理された前記感光体を露光して静電潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成された静電潜像を現像する現像手段と、
を有し、
前記第1の電源は直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を前記第1の帯電手段に印加し、前記第2の電源は、前記第1の電源が前記第1の帯電手段に印加する直流電圧との電位差が放電開始電圧未満となる直流電圧を前記第2の帯電手段に印加することを特徴とする画像形成装置。
A photoreceptor,
A first charging means for contacting the surface of the moving photoreceptor and charging it;
A second charging means for contacting and charging the surface of the moving photoreceptor on the downstream side in the moving direction of the photoreceptor relative to the first charging means;
A first power supply for applying a voltage to the first charging means;
A second power source for applying a voltage to the second charging means;
Exposure means for exposing the charged photosensitive member to form an electrostatic latent image;
Developing means for developing the electrostatic latent image formed on the photoreceptor;
Have
The first power source applies an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage to the first charging unit, and the second power source is applied by the first power source to the first charging unit. An image forming apparatus, wherein a DC voltage having a potential difference with a DC voltage that is less than a discharge start voltage is applied to the second charging unit.
前記第2の電源が前記第2の帯電手段に印加する直流電圧と前記第1の電源が前記第1の帯電手段に印加する直流電圧との電位差をΔV2、前記放電開始電圧をVthとしたとき、
Vth−200[V]≦ΔV2≦Vth−50[V]
の関係を満たすことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
When the potential difference between the DC voltage applied by the second power source to the second charging unit and the DC voltage applied by the first power source to the first charging unit is ΔV2, and the discharge start voltage is Vth. ,
Vth−200 [V] ≦ ΔV2 ≦ Vth−50 [V]
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the relationship is satisfied.
更に、前記第2の帯電手段よりも前記感光体の移動方向において下流で、移動する前記感光体の表面に接触してこれを帯電処理する第3の帯電手段と、前記第3の帯電手段に電圧を印加する第3の電源と、を有し、前記第3の電源は、前記第1の電源が前記第1の帯電手段に印加する直流電圧との電位差が放電開始電圧未満となり、且つ、該電位差が、前記第1の電源が前記第1の帯電手段に印加する直流電圧を基準として、前記第2の電源が前記第2の帯電手段に印加する直流電圧と前記第1の電源が前記第1の帯電手段に印加する直流電圧との電位差とは逆極性の電位差となる直流電圧を前記第3の帯電手段に印加することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。   Further, a third charging means for contacting and charging the surface of the moving photoconductor downstream of the second charging means in the moving direction of the photoconductor, and a third charging means. A third power source for applying a voltage, wherein the third power source has a potential difference from a DC voltage applied to the first charging means by the first power source that is less than a discharge start voltage, and The potential difference is determined based on a DC voltage applied to the first charging unit by the first power source and a DC voltage applied to the second charging unit by the second power source and the first power source 3. The image forming apparatus according to claim 1, wherein a DC voltage having a potential difference opposite to a potential difference from a DC voltage applied to the first charging unit is applied to the third charging unit. 前記第3の電源が前記第3の帯電手段に印加する直流電圧と前記第1の電源が前記第1の帯電手段に印加する直流電圧との電位差をΔV3、前記放電開始電圧をVthとしたとき、
Vth−200[V]≦ΔV3≦Vth−50[V]
の関係を満たすことを特徴とする請求項3に記載の画像形成装置。
When the potential difference between the DC voltage applied by the third power source to the third charging unit and the DC voltage applied by the first power source to the first charging unit is ΔV3 and the discharge start voltage is Vth. ,
Vth−200 [V] ≦ ΔV3 ≦ Vth−50 [V]
The image forming apparatus according to claim 3, wherein the relationship is satisfied.
環境と前記放電開始電圧との関係を示す情報を記憶する記憶手段を有し、前記放電開始電圧として、当該画像形成装置の雰囲気環境に対応して前記記憶手段から読み出した前記放電開始電圧の情報を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。   Information on the discharge start voltage read from the storage means corresponding to the atmosphere environment of the image forming apparatus as the discharge start voltage; The image forming apparatus according to claim 1, wherein an image forming apparatus is used. 前記第1の電源から前記第1の帯電手段に電圧を出力する際に前記第1の帯電手段に流れる電流値を測定する電流値測定手段を有し、前記放電開始電圧として、前記電流値測定手段の測定結果から算出された前記放電開始電圧の情報を用いることを特徴とする請求項1〜4のいずれか一項に記載の画像形成装置。   Current value measuring means for measuring a current value flowing through the first charging means when a voltage is output from the first power source to the first charging means, and the current value measurement as the discharge start voltage; The image forming apparatus according to claim 1, wherein information on the discharge start voltage calculated from a measurement result of the unit is used.
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