JP2014202989A - Image forming apparatus - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image forming apparatus that improves resolution in determining a change in detection values of the capacity between an image carrier and a developer carrier, so as to prevent periodic fluctuations in image density and roughening of images and thereby maintaining constant image quality.SOLUTION: An image forming apparatus includes a photoreceptor drum 1, a developing sleeve 4a, a CPU 311, an AC amplifier circuit 306. The image forming apparatus applies, to the developing sleeve 4a, a developing bias voltage forming a developing electric field between the photoreceptor drum 1 and developing sleeve 4a, with an AC high-voltage drive circuit 301, an AC transformer 302, and a DC high-voltage circuit 303; detects the capacity between the photoreceptor drum 1 and developing sleeve 4a with a p-p voltage detection circuit 304; and amplifies a change in detection signal indicating the capacity detected by the AC amplifier circuit 306. The CPU 311 changes conditions to perform image formation including development on the basis of the amplified change in the capacity detection signal.

Description

本発明は、現像により画像を形成する画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus that forms an image by development.

従来、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置や静電記録方式で画像形成を行う画像形成装置では、静電潜像を担持した像担持体(感光ドラム)に、現像器の現像剤を担持した現像剤担持体(現像スリーブ)を対応させて現像を行うことが一般的である。現像を行う際は、感光ドラムと現像スリーブの間に現像電界を形成するために、現像スリーブに現像バイアス電圧を印加する。   2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus that forms an image using an electrophotographic method or an image forming apparatus that forms an image using an electrostatic recording method, a developer of a developing device is applied to an image carrier (photosensitive drum) that carries an electrostatic latent image. In general, development is carried out in correspondence with the carried developer carrier (developing sleeve). When developing, a developing bias voltage is applied to the developing sleeve in order to form a developing electric field between the photosensitive drum and the developing sleeve.

現像バイアス電圧としては、例えば図21に示すようにDC(直流)成分にAC(交流)成分を重畳した現像バイアス電圧が用いられている。即ち、現像バイアス電圧(矩形バイアス電圧とも称する)のAC成分の矩形波としては、従来、周波数が2kHz(1/2周期=250μ秒)程度、ピークツーピーク電圧(Vp−p)が2kV程度のものが用いられている。   As the developing bias voltage, for example, as shown in FIG. 21, a developing bias voltage in which an AC (alternating current) component is superimposed on a DC (direct current) component is used. That is, the AC component rectangular wave of the development bias voltage (also referred to as a rectangular bias voltage) conventionally has a frequency of about 2 kHz (1/2 period = 250 μsec) and a peak-to-peak voltage (Vp-p) of about 2 kV. Things are used.

また、トナーとキャリアからなる2成分現像剤を用いた現像(2成分現像)に関しては、例えば図16に示すようにDC成分にAC成分を断続的に重畳した現像バイアス電圧を用いる技術が提案されている。図22に示す現像バイアス電圧(ブランクパルスバイアス電圧(BPバイアス電圧)とも称する)は、パルス部と休止部(ブランク部)から構成されている。   As for development using a two-component developer composed of a toner and a carrier (two-component development), for example, as shown in FIG. 16, a technique using a development bias voltage in which an AC component is intermittently superimposed on a DC component is proposed. ing. The development bias voltage (also referred to as a blank pulse bias voltage (BP bias voltage)) shown in FIG. 22 includes a pulse portion and a pause portion (blank portion).

画像形成装置では感光ドラムと現像スリーブの間に所定のギャップ(以下S−Dギャップと表記)を設けている。S−Dギャップを維持するため、現像スリーブの端部に設けた突き当てコロを感光ドラムの表面に突き当てる構成、もしくは現像スリーブの回転軸と感光ドラムの回転軸の間にスペーサを固定する構成をとっている。   In the image forming apparatus, a predetermined gap (hereinafter referred to as an SD gap) is provided between the photosensitive drum and the developing sleeve. In order to maintain the SD gap, a configuration in which an abutting roller provided at an end of the developing sleeve is abutted against the surface of the photosensitive drum, or a configuration in which a spacer is fixed between the rotating shaft of the developing sleeve and the rotating shaft of the photosensitive drum Have taken.

しかし、現像スリーブの端部に設けた突き当てコロを感光ドラムの表面に突き当てる構成においては、突き当てコロの径のばらつきやスペーサの寸法のばらつき等により、S−Dギャップは画像形成装置毎に静的に平均値としてばらつくという問題がある。元々、設計上の中心値であるS−Dギャップの称呼値は、例えば300umといった非常に狭いものであるため、部品の公差等によるばらつきにより±20%程度変わる場合がある。また、突き当てコロの製造精度あるいは突き当てコロに現像剤等が付着することで部分的に突き当てコロの径が変わり、突き当てコロ1周の時間周期でS−Dギャップが変化する動的変動がある。   However, in the configuration in which the abutting roller provided at the end of the developing sleeve is abutted against the surface of the photosensitive drum, the SD gap is different for each image forming apparatus due to the variation in the diameter of the abutting roller and the variation in the size of the spacer. However, there is a problem that the average value varies statically. Originally, the nominal value of the SD gap, which is the central value in design, is very narrow, for example, 300 μm, and may vary by about ± 20% due to variations due to component tolerances. Further, the manufacturing accuracy of the abutting roller or the developer or the like adheres to the abutting roller, so that the diameter of the abutting roller partially changes, and the SD gap changes dynamically in the time period of one abutting roller. There are fluctuations.

一方、現像スリーブの回転軸と感光ドラムの回転軸の間にスペーサを固定する構成においては、感光ドラムの回転軸に対する感光ドラム表面の偏芯成分により感光ドラム周期でS−Dギャップの変動が見られる。また、両方の構成において、現像スリーブの偏芯や曲がり成分による現像スリーブ1周周期でのS−Dギャップ変動もある。   On the other hand, in the configuration in which the spacer is fixed between the rotating shaft of the developing sleeve and the rotating shaft of the photosensitive drum, the fluctuation of the SD gap is observed in the photosensitive drum cycle due to the eccentric component of the photosensitive drum surface with respect to the rotating shaft of the photosensitive drum. It is done. Further, in both configurations, there is also an SD gap fluctuation in one cycle of the developing sleeve due to the eccentricity or bending component of the developing sleeve.

トナーとキャリアからなる2成分現像剤を用いた2成分現像では、S−Dギャップが静的もしくは動的に狭くなると、高電圧(以下高圧)の現像バイアス電圧が狭くなったS−Dギャップに印加され、S−Dギャップの電界は非常に大きなものになる。その結果、現像器の内部に混入した導電性の異物による異常放電が発生しやすくなり、画像にリング状の斑点が形成され著しく画像品位を落とすという問題が発生する。また、逆にS−Dギャップが広くなった場合、現像性が低下し、画像の濃度低下や画像のがさつきが発生する。   In the two-component development using the two-component developer composed of toner and carrier, when the SD gap is statically or dynamically narrowed, the high-voltage (hereinafter referred to as high voltage) development bias voltage becomes narrower. When applied, the electric field in the SD gap becomes very large. As a result, abnormal discharge due to conductive foreign matter mixed in the developing device is likely to occur, and a ring-like spot is formed on the image, resulting in a problem that the image quality is remarkably deteriorated. On the other hand, when the SD gap is widened, the developability is lowered, and the density of the image is reduced and the image is rough.

他方、磁性体を含むトナーからなる1成分現像剤を用いた1成分ジャンピング現像では、現像スリーブと感光ドラムの間の電界により現像剤が飛翔する現象を利用して現像を行う。1成分ジャンピング現像では、S−Dギャップの広さにより電界が異なる結果、画像の濃度が変化するという問題がある。そのため、S−Dギャップの動的変動があると、S−Dギャップの広いところでは画像濃度が薄く、S−Dギャップの狭いところでは画像濃度が濃くなり、画像に帯状の濃淡が発生するという問題がある。   On the other hand, in one-component jumping development using a one-component developer made of toner containing a magnetic material, development is performed using a phenomenon in which the developer flies by an electric field between the developing sleeve and the photosensitive drum. In the one-component jumping development, there is a problem that the image density changes as a result of the electric field being different depending on the width of the SD gap. Therefore, if there is a dynamic variation of the SD gap, the image density is low where the SD gap is wide, the image density is high where the SD gap is narrow, and band-like shading occurs in the image. There's a problem.

これらの問題への対応として、S−Dギャップの大きさに応じて変化する感光ドラム及び現像スリーブ間の静電容量を検出し、画像形成条件を変更する技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。特許文献1の提案によれば、S−Dギャップの平均値を静電容量として検出し、その容量値に応じて、現像ACバイアス電圧、現像DCバイアス電圧、帯電DCバイアス電圧、レーザ光量といった画像形成条件のいずれかを変更する。また、S−Dギャップの動的変動を記憶し、その変動に応じて上記画像形成条件を動的に変動させることが提案されている。   As a countermeasure to these problems, a technique has been proposed in which the electrostatic capacity between the photosensitive drum and the developing sleeve that changes according to the size of the SD gap is detected, and the image forming conditions are changed (for example, patents). Reference 1). According to the proposal of Patent Document 1, an average value of the SD gap is detected as an electrostatic capacity, and an image such as a developing AC bias voltage, a developing DC bias voltage, a charging DC bias voltage, and a laser light amount is detected according to the capacitance value. Change any of the formation conditions. Further, it has been proposed to store dynamic fluctuations of the SD gap and dynamically change the image forming conditions in accordance with the fluctuations.

特開2009−300932号公報JP 2009-300932 A

しかしながら、上記の従来技術においては以下のような問題がある。S−Dギャップの静電容量を検出し、その検出値の動的変動を画像形成条件の変更に利用しようとした場合、動的変動による検出値の変化量が非常に小さい。そのため、その変化を一旦記憶するためにA/D変換回路で読み取ろうとした場合の分解能が低下する。また、検出値の動的変動を直接、例えば現像DCバイアス電圧等にフィードバックして使用する場合には、検出信号の変化を拡大もしくは縮小して現像DCバイアス電圧の出力設定信号に作用させる必要があるが、その方法については開示されていない。   However, the above prior art has the following problems. When the capacitance of the SD gap is detected and the dynamic variation of the detected value is used for changing the image forming condition, the amount of change in the detected value due to the dynamic variation is very small. For this reason, the resolution when the A / D conversion circuit tries to read the change once is reduced. In addition, when the dynamic fluctuation of the detection value is directly fed back to, for example, the development DC bias voltage, it is necessary to enlarge or reduce the change of the detection signal so as to act on the output setting signal of the development DC bias voltage. Although there is no method disclosed.

本発明の目的は、像担持体と現像剤担持体の間の容量の検出値の変化を求める際の分解能を向上させることで、周期的な画像濃度の変動や画像のがさつきを防止し、画像品位を一定に保つことなどを可能とした画像形成装置を提供することにある。   The object of the present invention is to improve the resolution when determining the change in the detected value of the capacitance between the image carrier and the developer carrier, thereby preventing periodic image density fluctuations and image roughness, An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of maintaining a constant image quality.

上記目的を達成するため、本発明は、静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体に対向して配置され前記像担持体に担持された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記現像剤により前記静電潜像を現像することで画像形成を行う画像形成装置であって、前記像担持体と前記現像剤担持体の間に現像電界を形成する現像バイアス電圧を前記現像剤担持体に印加する印加手段と、前記像担持体と前記現像剤担持体の間の容量を検出する検出手段と、前記検出手段により検出された容量を示す検出信号の変化を増幅する増幅手段と、前記増幅手段により増幅された容量検出信号の変化を基に、前記現像を含む画像形成を行う条件を変更する制御手段と、を備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, the present invention provides an image carrier that carries an electrostatic latent image, and a developer that develops the electrostatic latent image that is disposed opposite the image carrier and carried on the image carrier. An image forming apparatus for forming an image by developing the electrostatic latent image with the developer, wherein the development is performed between the image carrier and the developer carrier. An application unit that applies a developing bias voltage that forms an electric field to the developer carrier, a detection unit that detects a capacitance between the image carrier and the developer carrier, and a capacitance detected by the detection unit. Amplifying means for amplifying the change of the detection signal shown, and control means for changing the conditions for image formation including the development based on the change of the capacitance detection signal amplified by the amplifying means. To do.

本発明によれば、像担持体と現像剤担持体の間の容量を示す検出信号の変化を増幅して求めた容量検出信号の変化を基に、現像を含む画像形成を行う条件を変更する。即ち、前記容量の動的変化に基づく検出信号の変化を拡大することで、その検出信号の変化を高分解能で精度良くサンプリングすることが可能となる。そして、前記容量の動的変化を基に画像形成を行う条件を変更する。画像形成を行う条件の変更として、例えば、容量検出信号の電圧が大きいところでは現像電圧を上げ、容量検出信号の電圧が小さいところでは現像電圧を下げる。これにより、周期的な画像濃度の変動や画像のがさつきを防止し、画像品位を一定に保つことが可能となる。   According to the present invention, the conditions for image formation including development are changed based on the change in the capacitance detection signal obtained by amplifying the change in the detection signal indicating the capacitance between the image carrier and the developer carrier. . That is, by enlarging the change in the detection signal based on the dynamic change in the capacity, it is possible to sample the change in the detection signal with high resolution and high accuracy. Then, the conditions for image formation are changed based on the dynamic change of the capacity. As a change in the conditions for image formation, for example, the development voltage is increased when the voltage of the capacitance detection signal is large, and the development voltage is decreased when the voltage of the capacitance detection signal is small. As a result, it is possible to prevent periodic fluctuations in image density and image roughness and to maintain a constant image quality.

本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がスペーサにより位置決めされている状態を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a state where a rotating shaft of a photosensitive drum and a rotating shaft of a developing sleeve are positioned by a spacer. 画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating configurations of a development high-voltage substrate and a control substrate of the image forming apparatus. S−Dギャップの大きさとSig3容量検出DC信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of SD gap, and Sig3 capacity | capacitance detection DC signal. 動的S−D変動によりSig3容量検出DC信号の電圧が変動している例を示す図である。It is a figure which shows the example which the voltage of the Sig3 capacity | capacitance detection DC signal is fluctuate | varied by dynamic SD fluctuation | variation. AC増幅回路の詳細回路図である。It is a detailed circuit diagram of an AC amplifier circuit. Sig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig3 capacity | capacitance detection DC signal and Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. 画像形成装置のS−Dギャッププロファイルの取得に関わる処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating processing related to acquisition of an SD gap profile of the image forming apparatus. Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig3 capacity | capacitance detection DC signal and Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. Sig4容量検出AC信号プロファイル、潜像電位、現像DC高圧、ドラムHP信号を示す図である。It is a figure which shows Sig4 capacity | capacitance detection AC signal profile, a latent image potential, development DC high voltage | pressure, and a drum HP signal. 本発明の第2実施形態に係る感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がコロにより位置決めされている状態を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating a state where a rotating shaft of a photosensitive drum and a rotating shaft of a developing sleeve are positioned by a roller according to a second embodiment of the present invention. 画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating configurations of a development high-voltage substrate and a control substrate of the image forming apparatus. S−Dギャップの大きさとSig3容量検出DC信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of SD gap, and Sig3 capacity | capacitance detection DC signal. AC増幅回路の詳細回路図である。It is a detailed circuit diagram of an AC amplifier circuit. Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig3 capacity | capacitance detection DC signal and Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. 画像形成装置のS−Dギャップ平均値の取得に関わる処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating processing related to acquisition of an average SD gap value of the image forming apparatus. Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig3 capacity | capacitance detection DC signal and Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. 検出した容量変動を使用して画像形成条件を変更する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which changes image formation conditions using the detected capacity | capacitance fluctuation | variation. 動的なS−D容量の変動によりSig5現像DC制御信号も動的に変更される例を示す図である。It is a figure which shows the example by which a Sig5 development DC control signal is also changed dynamically by the fluctuation | variation of dynamic SD capacity | capacitance. DC成分にAC成分を重畳した現像バイアス電圧の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the developing bias voltage which superimposed the AC component on the DC component. パルス部と休止部から構成された現像バイアス電圧の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the developing bias voltage comprised from the pulse part and the rest part.

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〔第1の実施形態〕
本発明の第1実施形態では、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置の感光ドラムと現像スリーブの間のS−Dギャップの容量の動的変動のプロファイルを予め検出して記憶しておき、画像形成時に検出結果を使用し画像形成条件を変更する方法を説明する。
[First Embodiment]
In the first embodiment of the present invention, a dynamic variation profile of the SD gap capacity between a photosensitive drum and a developing sleeve of an image forming apparatus that forms an image by electrophotography is detected and stored in advance. A method of changing the image forming condition using the detection result at the time of image formation will be described.

図1は、本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の感光ドラムと現像器を中心とした構成を示す構成図である。   FIG. 1 is a configuration diagram showing a configuration centering on a photosensitive drum and a developing device of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention.

図1において、画像形成装置は、感光ドラム1の周囲に、一次帯電器2、現像器4、転写帯電器5、クリーニング部6、前露光部11を配置した構造を有する。画像形成装置は、感光ドラム1に形成した静電潜像を現像したトナー像を用紙に転写する電子写真方式の画像形成を行う。感光ドラム1は、静電潜像を担持する像担持体であり、駆動機構(不図示)により矢印R方向に回転駆動される。帯電工程では、感光ドラム1の表面は一次帯電器2により均一に帯電される。露光工程では、形成対象の画像に応じたレーザ光Lがレーザ駆動部(不図示)により感光ドラム1の表面に露光され、静電潜像が形成される。   In FIG. 1, the image forming apparatus has a structure in which a primary charger 2, a developing device 4, a transfer charger 5, a cleaning unit 6, and a pre-exposure unit 11 are arranged around a photosensitive drum 1. The image forming apparatus performs electrophotographic image formation in which a toner image obtained by developing an electrostatic latent image formed on the photosensitive drum 1 is transferred to a sheet. The photosensitive drum 1 is an image carrier that carries an electrostatic latent image, and is driven to rotate in the direction of arrow R by a drive mechanism (not shown). In the charging step, the surface of the photosensitive drum 1 is uniformly charged by the primary charger 2. In the exposure process, laser light L corresponding to the image to be formed is exposed to the surface of the photosensitive drum 1 by a laser driving unit (not shown), and an electrostatic latent image is formed.

現像器4は、現像スリーブ4a、現像スクリュー4b、現像スクリュー4cを備えると共に、キャリアとトナーを含んだ2成分現像剤を収容しており、感光ドラム表面の静電潜像の現像を行う。現像スリーブ4aは、現像剤を担持する現像剤担持体であり、感光ドラム1に対向して配置される。現像工程では、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間に現像電界を形成するために、現像高圧基板(図3参照)から現像スリーブ4aに現像バイアス電圧を印加する。これに伴い、感光ドラム1の表面に形成された静電潜像は、現像器4により現像されトナー像として可視化される。本実施形態では、トナーはマイナス極性に帯電されている。   The developing device 4 includes a developing sleeve 4a, a developing screw 4b, and a developing screw 4c, and stores a two-component developer containing a carrier and toner, and develops an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum. The developing sleeve 4 a is a developer carrying member that carries the developer, and is disposed to face the photosensitive drum 1. In the developing process, a developing bias voltage is applied from the developing high-voltage substrate (see FIG. 3) to the developing sleeve 4a in order to form a developing electric field between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a. Accordingly, the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum 1 is developed by the developing device 4 and visualized as a toner image. In this embodiment, the toner is charged with a negative polarity.

転写工程では、紙搬送機構(不図示)により搬送されてくる用紙に感光ドラム上のトナー像が転写帯電器5により転写される。感光ドラム上の転写残りトナーは、感光ドラム1に押圧されたクリーニングブレードを有するクリーニング部6により除去される。トナー像が転写された用紙は、定着器(不図示)に搬送される。定着工程では、定着器により用紙上のトナー像が定着される。トナー像が定着された用紙は、機外に排出される。その後、感光ドラム1は、前露光部11により除電され再度の画像形成に供される。   In the transfer process, the toner image on the photosensitive drum is transferred by the transfer charger 5 to the paper transported by a paper transport mechanism (not shown). Transfer residual toner on the photosensitive drum is removed by a cleaning unit 6 having a cleaning blade pressed against the photosensitive drum 1. The sheet on which the toner image is transferred is conveyed to a fixing device (not shown). In the fixing process, the toner image on the paper is fixed by the fixing device. The sheet on which the toner image is fixed is discharged out of the apparatus. Thereafter, the photosensitive drum 1 is discharged by the pre-exposure unit 11 and used for image formation again.

図2は、第1実施形態に係る感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がスペーサにより位置決めされている状態を示す構成図である。   FIG. 2 is a configuration diagram illustrating a state in which the rotating shaft of the photosensitive drum and the rotating shaft of the developing sleeve according to the first embodiment are positioned by the spacer.

図2において、感光ドラム1の中心部には、感光ドラム1を回転可能に支持する回転軸1aと軸受1bが設けられている。また、現像スリーブ4aの中心部には、現像スリーブ4aを回転可能に支持する回転軸4dと軸受4eが設けられている。また、感光ドラム1の軸受1bの外周部と現像スリーブ4aの軸受4eの外周部との間には、スペーサ20が固定されている。これにより、感光ドラム1の回転軸1aと現像スリーブ4aの回転軸4dとの間は、スペーサ20によって位置決めされている。   In FIG. 2, a rotating shaft 1 a and a bearing 1 b that rotatably support the photosensitive drum 1 are provided at the center of the photosensitive drum 1. In addition, a rotation shaft 4d and a bearing 4e that rotatably support the developing sleeve 4a are provided at the center of the developing sleeve 4a. A spacer 20 is fixed between the outer periphery of the bearing 1b of the photosensitive drum 1 and the outer periphery of the bearing 4e of the developing sleeve 4a. Thus, the spacer 20 is positioned between the rotating shaft 1a of the photosensitive drum 1 and the rotating shaft 4d of the developing sleeve 4a.

本実施形態では、スペーサ20によって位置決めされた感光ドラム1と現像スリーブ4aとの間の距離(S−Dギャップ:間隔)は、称呼値で300umに設定されている。本例では、S−Dギャップは公差により平均値として±10%すなわち±30umずれる可能性があり、さらに感光ドラム1の偏芯により動的に最大±5%すなわち±15umの変動を持つ。   In this embodiment, the distance (SD gap: interval) between the photosensitive drum 1 positioned by the spacer 20 and the developing sleeve 4a is set to a nominal value of 300 μm. In this example, there is a possibility that the SD gap is shifted by ± 10%, that is, ± 30 μm as an average value due to tolerances, and further has a maximum fluctuation of ± 5%, that is, ± 15 μm due to the eccentricity of the photosensitive drum 1.

感光ドラム1の軸方向の端部には、ホームポジション(以下HP)フラグ21が設けられている。また、感光ドラム1の近傍には、HPセンサ22が配置されている。HPセンサ22は、HPフラグ21を読み取り、感光ドラム1のHPを検出したことを示すHP信号をCPU(図3)に出力する。   A home position (hereinafter referred to as HP) flag 21 is provided at the end of the photosensitive drum 1 in the axial direction. An HP sensor 22 is disposed in the vicinity of the photosensitive drum 1. The HP sensor 22 reads the HP flag 21 and outputs an HP signal indicating that the HP of the photosensitive drum 1 has been detected to the CPU (FIG. 3).

標準状態において、帯電工程では、感光ドラム1の表面は一次帯電器2により例えば−600Vに帯電される。感光ドラム1の表面にレーザ光により形成される静電潜像(潜像部)の電位は−150Vとなっている。現像バイアス電圧のDC成分である現像DCバイアス電圧として−400Vが現像スリーブ4aに印加されることで、画像濃度を決定するためのコントラスト電位Vcont(感光ドラム1の潜像部と現像スリーブ4aの間の電位)が250Vになる。また、かぶり(潜像部でない箇所にトナーが飛散する現象)を防ぐためのかぶり取り電位Vbackが200Vになる。   In the standard state, in the charging process, the surface of the photosensitive drum 1 is charged to, for example, −600 V by the primary charger 2. The potential of an electrostatic latent image (latent image portion) formed on the surface of the photosensitive drum 1 by laser light is −150V. By applying −400 V to the developing sleeve 4a as a developing DC bias voltage that is a DC component of the developing bias voltage, a contrast potential Vcont (between the latent image portion of the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a) for determining the image density is applied. Potential) is 250V. Further, the fog removal potential Vback for preventing fog (a phenomenon in which toner scatters to a portion other than the latent image portion) is 200V.

本実施形態では、現像バイアス電圧として、図22に示したBPバイアス電圧を使用している。DC成分(DCバイアス)にAC成分(ACバイアス)を加えることで、画像のがさつきを抑制することが可能となると共に画像濃度を十分に得ることが可能となる。S−Dギャップが称呼値の場合、現像バイアス電圧のAC成分である現像ACバイアス電圧のパルス部のVp−pは2kVである。また、S−Dギャップが称呼値の場合、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量性負荷は350pFである。   In the present embodiment, the BP bias voltage shown in FIG. 22 is used as the development bias voltage. By adding an AC component (AC bias) to a DC component (DC bias), it becomes possible to suppress the roughness of the image and to obtain a sufficient image density. When the SD gap is a nominal value, Vp-p of the pulse portion of the development AC bias voltage that is the AC component of the development bias voltage is 2 kV. When the SD gap is a nominal value, the capacitive load between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a is 350 pF.

図3は、画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。尚、図3に示す構成は、本発明の印加手段、検出手段、制御手段、増幅手段を実現するための一例である。   FIG. 3 is a block diagram illustrating the configuration of the development high-voltage substrate and the control substrate of the image forming apparatus. The configuration shown in FIG. 3 is an example for realizing the application means, detection means, control means, and amplification means of the present invention.

図3において、画像形成装置には、現像高圧基板300、制御基板310が装備されている。現像高圧基板300には、AC高圧駆動回路301(印加手段)、ACトランス302(印加手段)、DC高圧回路303(印加手段)、p−p電圧検出回路304(検出手段)が実装されている。さらに、現像高圧基板300には、LPF(ローパスフィルタ)305、AC増幅回路306(増幅手段、制限手段、短縮手段)、コンデンサC1、コンデンサC2、出力抵抗が実装されている。制御基板310には、A/D変換回路314、D/A変換回路312、D/A変換回路313、CPU311(制御手段)、メモリ315が実装されている。   In FIG. 3, the image forming apparatus is equipped with a development high-voltage substrate 300 and a control substrate 310. An AC high voltage drive circuit 301 (application unit), an AC transformer 302 (application unit), a DC high voltage circuit 303 (application unit), and a pp voltage detection circuit 304 (detection unit) are mounted on the development high voltage substrate 300. . Further, an LPF (low-pass filter) 305, an AC amplifier circuit 306 (amplifying means, limiting means, shortening means), a capacitor C1, a capacitor C2, and an output resistor are mounted on the development high-voltage substrate 300. An A / D conversion circuit 314, a D / A conversion circuit 312, a D / A conversion circuit 313, a CPU 311 (control unit), and a memory 315 are mounted on the control board 310.

現像高圧基板300において、AC高圧駆動回路301は、ACトランス302を駆動してSig1Vp−p設定信号に応じた現像ACバイアス電圧を生成し、現像スリーブ4aに供給する。DC高圧回路303は、Sig2現像DC設定信号に応じた現像DCバイアス電圧を生成し、現像スリーブ4aに供給する。これにより、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間に現像電界を形成する現像バイアス電圧を現像スリーブ4aに印加する。p−p電圧検出回路304は、コンデンサC2の両端のピークツーピーク電圧(p−p電圧)をDC電圧に変換する。DC電圧は、LPF305に入力されて、Sig3容量検出DC信号として取り出される。これにより、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量が検出される。   In the development high-voltage substrate 300, the AC high-voltage drive circuit 301 drives the AC transformer 302 to generate a development AC bias voltage corresponding to the Sig1Vp-p setting signal, and supplies it to the development sleeve 4a. The DC high voltage circuit 303 generates a development DC bias voltage corresponding to the Sig2 development DC setting signal and supplies the development DC bias voltage to the development sleeve 4a. As a result, a developing bias voltage that forms a developing electric field between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a is applied to the developing sleeve 4a. The pp voltage detection circuit 304 converts the peak-to-peak voltage (pp voltage) across the capacitor C2 into a DC voltage. The DC voltage is input to the LPF 305 and extracted as a Sig3 capacitance detection DC signal. Thereby, the capacity between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a is detected.

Sig3容量検出DC信号は、さらにAC増幅回路306に入力され、そのAC成分が増幅されてSig4容量検出AC信号(容量検出信号)として出力される。LPF305のカットオフ周波数は、現像ACバイアス電圧の周波数2kHzが通過せず、かつ、動的S−D変動によるSig3容量検出DC信号のゆれが通過できるような周波数として、例えば20Hz程度に設定されている。   The Sig3 capacitance detection DC signal is further input to an AC amplifier circuit 306, and the AC component is amplified and output as a Sig4 capacitance detection AC signal (capacitance detection signal). The cut-off frequency of the LPF 305 is set to, for example, about 20 Hz as a frequency at which the development AC bias voltage frequency of 2 kHz does not pass and the fluctuation of the Sig3 capacitance detection DC signal due to dynamic SD fluctuation can pass. Yes.

制御基板310において、A/D変換回路314は、10bit分解能の回路であり、現像高圧基板300から出力される2つの容量検出信号であるSig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を、アナログ信号からデジタル信号に変換する。D/A変換回路312は、CPU311の設定に基づき、AC高圧駆動回路301がACトランス302を駆動して生成する現像ACバイアス電圧を制御するアナログ電圧Sig1Vp−p設定信号を出力する。D/A変換回路313は、CPU311の設定に基づき、DC高圧回路303が出力するDC電圧を制御するアナログ電圧Sig2現像DC設定信号を出力する。   In the control board 310, the A / D conversion circuit 314 is a circuit having a 10-bit resolution. The Sig3 capacity detection DC signal and the Sig4 capacity detection AC signal, which are two capacity detection signals output from the development high voltage board 300, are converted into analog signals. To digital signal. The D / A conversion circuit 312 outputs an analog voltage Sig1Vp-p setting signal for controlling the developing AC bias voltage generated by the AC high voltage driving circuit 301 driving the AC transformer 302 based on the setting of the CPU 311. The D / A conversion circuit 313 outputs an analog voltage Sig2 development DC setting signal for controlling the DC voltage output from the DC high voltage circuit 303 based on the setting of the CPU 311.

CPU311は、上記検出された感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量の変動をメモリ315に記憶する。また、CPU311は、Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号に基づき、換言すれば感光ドラム−現像スリーブ間容量(現像容量)の平均値と変動プロファイルに基づき、現像を含む画像形成を行う条件(画像形成条件:作像条件)を変更する。画像形成を行う条件には、現像ACバイアス電圧のピークツーピーク値(p−p値)、現像DCバイアス電圧の電圧値、感光ドラム1を帯電する帯電バイアス電圧のDC成分である帯電DCバイアス電圧の電圧値、感光ドラム1を露光するレーザ光の光量を含む。   The CPU 311 stores the detected change in the capacity between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4 a in the memory 315. Also, the CPU 311 is based on the Sig3 capacity detection DC signal and the Sig4 capacity detection AC signal, in other words, on the basis of the average value of the photosensitive drum-developing sleeve capacity (development capacity) and the fluctuation profile, and the conditions for image formation including development. Change (image forming condition: image forming condition). The image forming conditions include a peak-to-peak value (p-p value) of the developing AC bias voltage, a voltage value of the developing DC bias voltage, and a charging DC bias voltage that is a DC component of the charging bias voltage for charging the photosensitive drum 1. And the amount of laser light for exposing the photosensitive drum 1.

操作部316は、画像形成装置における各種表示や画像形成装置に対する各種設定に用いられる。また、操作部316は、上記検出された感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量の表示、画像形成条件の設定などにも用いられる。   The operation unit 316 is used for various displays in the image forming apparatus and various settings for the image forming apparatus. The operation unit 316 is also used for displaying the capacity between the detected photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a, setting image forming conditions, and the like.

ACトランス302の二次側は、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量である負荷容量CLとコンデンサC1及びC2の容量とに分割された容量分圧回路となっている。負荷容量CLが称呼値350pFの場合、コンデンサのインピーダンスは容量の逆数である。従って、現像ACバイアス電圧のうちコンデンサC2の両端に印加されるピークツーピーク電圧(p−p電圧):Vp−pは、計算上、2kV×297pF/0.27uF=2.6Vとなる。p−p電圧検出回路はダイオードでコンデンサC2の両端のp−p電圧を検出するものであるから、その出力はダイオードの順方向電圧Vfの2つ分だけ電圧が小さくなる。   The secondary side of the AC transformer 302 is a capacity voltage dividing circuit divided into a load capacity CL, which is a capacity between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a, and capacitors C1 and C2. When the load capacitance CL is a nominal value of 350 pF, the impedance of the capacitor is the reciprocal of the capacitance. Accordingly, the peak-to-peak voltage (pp voltage): Vp-p applied to both ends of the capacitor C2 in the development AC bias voltage is calculated as 2 kV × 297 pF / 0.27 uF = 2.6 V. Since the pp voltage detection circuit detects the pp voltage across the capacitor C2 with a diode, the output of the pp voltage detection circuit is reduced by two of the forward voltage Vf of the diode.

本出願人は、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間に配置するスペーサ20として長さの異なるスペーサを用意して交換することで、次の測定を行った。即ち、S−Dギャップを称呼値の300umから増減させ、2kVp−pの現像ACバイアス電圧を印加してSig3容量検出DC信号の電圧を測定したところ、図4に示す結果が得られた。   The present applicant performed the following measurement by preparing and replacing a spacer having a different length as the spacer 20 disposed between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a. That is, when the SD gap was increased or decreased from the nominal value of 300 μm and the development AC bias voltage of 2 kVp-p was applied and the voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal was measured, the result shown in FIG. 4 was obtained.

図4は、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の距離であるS−Dギャップの大きさとSig3容量検出DC信号の関係を示す図である。   FIG. 4 is a diagram showing the relationship between the size of the SD gap, which is the distance between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a, and the Sig3 capacity detection DC signal.

図4から、S−Dギャップにほぼ反比例して感光ドラム−現像スリーブ間容量が変化し、その結果、S−Dギャップが広がるとSig3容量検出DC信号の電圧が小さくなることが分かる。つまり、Sig3容量検出DC信号によりS−Dギャップの距離を検出することが可能である。   FIG. 4 shows that the capacitance between the photosensitive drum and the developing sleeve changes almost in inverse proportion to the SD gap, and as a result, the voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal decreases as the SD gap widens. That is, it is possible to detect the distance of the SD gap by the Sig3 capacitance detection DC signal.

感光ドラム1が回転軸1aを介して回転すると共に現像スリーブ4aが回転軸4dを介して回転した状態では、感光ドラム1及び現像スリーブ4aの各々の偏芯成分によりS−Dギャップが変動(動的S−D変動)する。   In the state where the photosensitive drum 1 rotates through the rotating shaft 1a and the developing sleeve 4a rotates through the rotating shaft 4d, the SD gap varies (moves) due to the eccentric components of the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a. S-D fluctuation).

図5は、動的S−D変動によりSig3容量検出DC信号の電圧が変動している例を示す図である。   FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which the voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal varies due to dynamic SD variation.

図5において、実線はSig3容量検出DC信号の電圧の検出波形であり、黒点はSig3容量検出DC信号の電圧をサンプリングしたものである。破線は平均値であり、パルス波形はHP信号である。動的S−D変動への影響度は感光ドラム1の偏芯によるものが大きい。現像スリーブ4aの偏芯によるものは振幅が小さく周期も短い。   In FIG. 5, the solid line is a detection waveform of the voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal, and the black dot is a sample of the voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal. A broken line is an average value, and a pulse waveform is an HP signal. The degree of influence on the dynamic SD fluctuation is largely due to the eccentricity of the photosensitive drum 1. Due to the eccentricity of the developing sleeve 4a, the amplitude is small and the cycle is short.

動的S−D変動によるSig3容量検出DC信号の電圧の変化幅は50mV程度しかない。そのため、これを3.3Vをリファレンス電圧とするA/D変換回路314で検出しようとすると、15LSB(分解能)の変化幅しかなく、動的変化のプロファイルを正確に読み取ることができない。そこで、AC増幅回路306で変動成分を増幅している。   The change width of the voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal due to dynamic S-D fluctuation is only about 50 mV. For this reason, if this is detected by the A / D conversion circuit 314 using 3.3 V as a reference voltage, there is only a change width of 15 LSB (resolution), and the dynamic change profile cannot be read accurately. Therefore, the fluctuation component is amplified by the AC amplifier circuit 306.

図6は、上記図3のAC増幅回路306の詳細回路図である。   FIG. 6 is a detailed circuit diagram of the AC amplifier circuit 306 of FIG.

図6において、AC増幅回路306は、HPF(ハイパスフィルタ)701、差動増幅回路702、上限リミッタ703、下限リミッタ704を備えている。Sig3容量検出DC信号はHPF701に入力され、DC成分及びp−p検出回路等の低周波数の温度ドリフト成分が除去される。C701、C702、R705、R706がHPF701のカットオフ周波数を決めるコンデンサ及び抵抗である。抵抗R706はVref2にDCバイアスされている。VrefはVref1、2、3を生成する基準電圧である。   6, the AC amplifier circuit 306 includes an HPF (High Pass Filter) 701, a differential amplifier circuit 702, an upper limiter 703, and a lower limiter 704. The Sig3 capacitance detection DC signal is input to the HPF 701, and DC frequency components and low frequency temperature drift components such as a pp detection circuit are removed. C701, C702, R705, and R706 are capacitors and resistors that determine the cutoff frequency of the HPF 701. Resistor R706 is DC biased to Vref2. Vref is a reference voltage for generating Vref1, 2, and 3.

差増増幅回路702は、増幅率20倍の増幅回路を構成し、Vref1とHPF701の出力の差電圧を増幅する。上限リミッタ703は、コンデンサC701の電圧の最大電圧をVref3に制限する。下限リミッタ704は、コンデンサC701の電圧の最小電圧をVref1に制限する。Vref1、2、3は、それぞれ1.125V、1.2V、1.275Vとなっている。差動増幅回路702は、DC的にはVref2とVref1の差電圧を増幅するので、0.075Vの20倍の1.5Vを出力する。つまり、Sig4容量検出AC信号には1.5Vを中心にSig3容量検出DC信号の変化の20倍が重畳した波形が出力される。   The differential amplifier circuit 702 constitutes an amplifier circuit with an amplification factor of 20 and amplifies the differential voltage between the outputs of Vref1 and HPF701. The upper limiter 703 limits the maximum voltage of the capacitor C701 to Vref3. The lower limiter 704 limits the minimum voltage of the capacitor C701 to Vref1. Vref1, 2, and 3 are 1.125V, 1.2V, and 1.275V, respectively. Since the differential amplifier circuit 702 amplifies the difference voltage between Vref2 and Vref1 in terms of DC, it outputs 1.5V, which is 20 times 0.075V. That is, the Sig4 capacitance detection AC signal is output with a waveform in which 20 times the change of the Sig3 capacitance detection DC signal is superimposed around 1.5V.

図7は、上記図5のSig3容量検出DC信号の波形を増幅したSig4容量検出AC信号を示す図である。   FIG. 7 is a diagram showing a Sig4 capacitance detection AC signal obtained by amplifying the waveform of the Sig3 capacitance detection DC signal shown in FIG.

図7において、約50mVの変化幅は約1Vに増幅され、1.5Vを中心に±0.5VのAC信号となる。上記図6のコンデンサC701は上限リミッタ703及び下限リミッタ704によりその電圧範囲が制限されている。また、下限リミッタ704の電圧は差動増幅回路702のマイナス側の電圧と同じ電圧になっている。よって、Sig3容量検出DC信号から大きな入力変化が入った場合も、Sig4容量検出AC信号の出力電圧範囲は0V〜3.0Vの範囲に制限される。   In FIG. 7, the change width of about 50 mV is amplified to about 1 V, and becomes an AC signal of ± 0.5 V centering on 1.5 V. The voltage range of the capacitor C701 in FIG. 6 is limited by the upper limiter 703 and the lower limiter 704. The voltage of the lower limiter 704 is the same voltage as the negative voltage of the differential amplifier circuit 702. Therefore, even when a large input change is input from the Sig3 capacitance detection DC signal, the output voltage range of the Sig4 capacitance detection AC signal is limited to a range of 0V to 3.0V.

次に、上述した上限リミッタ703と下限リミッタ704の効果を図8を用いて説明する。   Next, the effects of the upper limiter 703 and the lower limiter 704 described above will be described with reference to FIG.

図8は、感光ドラム1の回転と現像スリーブ4aの回転を止めた状態で現像ACバイアス電圧をオンした場合の、Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。   FIG. 8 is a diagram showing the Sig3 capacitance detection DC signal and the Sig4 capacitance detection AC signal when the development AC bias voltage is turned on while the rotation of the photosensitive drum 1 and the development sleeve 4a are stopped.

図8において、Sig3容量検出DC信号は現像ACバイアス電圧がオフ状態では0Vであるが、現像ACバイアス電圧がオンされるとS−Dギャップの容量に応じた略一定値になる。Sig4容量検出AC信号の実線は本実施形態の回路による出力である。Sig3容量検出DC信号の立ち上がり時にプラス側とマイナス側に振られるが、上限リミッタ703と下限リミッタ704の作用により、その範囲が0V〜3Vの範囲に制限されており、一定値(1.5V)に収束する時間t1も短い。即ち、容量検出信号が一定値に収束する時間が短縮される。   In FIG. 8, the Sig3 capacitance detection DC signal is 0 V when the development AC bias voltage is off, but when the development AC bias voltage is turned on, it becomes a substantially constant value according to the capacity of the SD gap. The solid line of the Sig4 capacitance detection AC signal is the output from the circuit of this embodiment. When the Sig3 capacitance detection DC signal rises, the signal is swung to the plus side and the minus side, but the range is limited to a range of 0V to 3V by the action of the upper limiter 703 and the lower limiter 704, and a constant value (1.5V) The time t1 to converge to is short. That is, the time for the capacitance detection signal to converge to a constant value is shortened.

Sig4容量検出AC信号の破線は上限リミッタ703と下限リミッタ704が無い場合の波形である。Sig3容量検出DC信号の立ち上がり時に出力が差動増幅回路702の電源電圧付近まで大きく上昇した後、マイナス側に振られて0Vにしばらく張り付き、一定値に収束するまでの時間t2が非常に長い。時間t2の間はSig4容量検出AC信号が暴れており、その信号値をサンプリングして用いることができない。上限リミッタ703と下限リミッタ704の効果により時間t2が時間t1まで短くなり、サンプリング開始までの待ち時間を短くできる。   The broken line of the Sig4 capacitance detection AC signal is a waveform when the upper limiter 703 and the lower limiter 704 are not provided. When the output of the Sig3 capacitance detection DC signal rises, the output greatly rises to the vicinity of the power supply voltage of the differential amplifier circuit 702, then swings to the negative side, sticks to 0 V for a while, and takes a very long time t2 to converge to a constant value. During the time t2, the Sig4 capacitance detection AC signal is rampant, and the signal value cannot be sampled and used. Due to the effects of the upper limiter 703 and the lower limiter 704, the time t2 is shortened to the time t1, and the waiting time until the start of sampling can be shortened.

図9は、画像形成装置のS−Dギャッププロファイルの取得に関わる処理を示すフローチャートである。   FIG. 9 is a flowchart illustrating processing related to acquisition of the SD gap profile of the image forming apparatus.

図9において、制御基板310のCPU311は、現像ACバイアス電圧のVp−p設定を初期値である2kVに設定する(ステップS101)。次に、CPU311は、現像スリーブ4aに高圧を供給するAC高圧駆動回路301の出力をON状態にすると共に、感光ドラム1と現像スリーブ4aの回転駆動をONする(ステップS102)。ここで、Sig4容量検出AC信号が安定するまで時間t1だけ待つ(ステップS103)。CPU311は、感光ドラム1と現像スリーブ4aを回転駆動した状態で、Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号をA/D変換回路314を介して読み取る。   In FIG. 9, the CPU 311 of the control board 310 sets the Vp-p setting of the development AC bias voltage to an initial value of 2 kV (step S101). Next, the CPU 311 turns on the output of the AC high voltage drive circuit 301 that supplies a high voltage to the developing sleeve 4a, and turns on the rotational driving of the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a (step S102). Here, it waits for time t1 until the Sig4 capacitance detection AC signal is stabilized (step S103). The CPU 311 reads the Sig3 capacity detection DC signal and the Sig4 capacity detection AC signal via the A / D conversion circuit 314 in a state where the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a are rotationally driven.

CPU311は、ドラムHPセンサ22の出力パルスを基準に感光ドラム一周あたり例えば8等分した8箇所の各点について、感光ドラム四周分のSig4容量検出AC信号のサンプリングを行う。さらに、CPU311は、サンプリングしたSig4容量検出AC信号の各点四周分の値を平均化する処理を行い、処理結果をメモリ315に記憶する。このように、感光ドラム一周あたり8箇所の点を感光ドラム四周分について平均する。これにより、CPU311は、感光ドラム1の偏芯以外(例えば現像スリーブ4aの偏芯)が原因となって発生する微小な振れを除去して、動的S−D変動のプロファイル(S−Dギャッププロファイル)を取得する(ステップS104)。   The CPU 311 performs sampling of the Sig4 capacity detection AC signal for four photosensitive drums at each of eight points divided, for example, into eight equal parts per round of the photosensitive drum based on the output pulse of the drum HP sensor 22. Further, the CPU 311 performs a process of averaging the values of the sampled Sig4 capacitance detection AC signal for four points, and stores the processing result in the memory 315. In this way, the eight points per round of the photosensitive drum are averaged for the four rounds of the photosensitive drum. As a result, the CPU 311 removes minute shakes caused by other than eccentricity of the photosensitive drum 1 (for example, eccentricity of the developing sleeve 4a), and a dynamic SD fluctuation profile (SD gap). Profile is acquired (step S104).

CPU311は、Sig4容量検出AC信号のサンプリングを行って動的S−D変動のプロファイルを取得するのと並行して次の平均値を求める。Sig3容量検出DC信号のサンプリングを感光ドラム4周分行い、これについては全てのサンプリング結果の平均値を求める(ステップS104)。この平均値はS−Dギャップが静的に近いか遠いかを表わす。最後にCPU311は、取得データをメモリ315に格納する(ステップS105)。   The CPU 311 obtains the next average value in parallel with the sampling of the Sig4 capacitance detection AC signal to acquire the dynamic SD fluctuation profile. Sampling of the Sig3 capacity detection DC signal is performed for four rotations of the photosensitive drum, and an average value of all the sampling results is obtained for this (step S104). This average value represents whether the SD gap is near static or far. Finally, the CPU 311 stores the acquired data in the memory 315 (step S105).

図10は、S−Dギャッププロファイル取得時の現像ACバイアス、Sig3容量検出DC信号、Sig4容量検出AC信号の波形の例を示す図である。   FIG. 10 is a diagram illustrating examples of waveforms of the development AC bias, the Sig3 capacitance detection DC signal, and the Sig4 capacitance detection AC signal when acquiring the SD gap profile.

図10において、Sig4容量検出AC信号にはSig3容量検出DC信号を20倍に増幅した波形が見られるが、現像ACバイアス電圧をオンして時間t1の間は波形が安定しないため、CPU311は時間t1の経過後にサンプリングを開始する。上記図9の処理で取得した静的S−D平均値(Sig3容量検出DC信号)と動的S−D変動のプロファイル(Sig4容量検出AC信号)を使用して画像形成条件を変更して画像形成を行う。   In FIG. 10, a waveform obtained by amplifying the Sig3 capacitance detection DC signal by 20 times is seen in the Sig4 capacitance detection AC signal. However, since the waveform is not stable during the time t1 after the development AC bias voltage is turned on, the CPU 311 Sampling is started after elapse of t1. The image is formed by changing the image forming conditions using the static SD average value (Sig3 capacitance detection DC signal) and the dynamic SD fluctuation profile (Sig4 capacitance detection AC signal) obtained in the process of FIG. Form.

まず、Sig3容量検出DC信号の平均電圧がS−Dギャップが称呼値の時の電圧より大きい場合、S−Dギャップが小さく画像濃度が濃くなる。そのため、称呼値の電圧との差に応じて、コントラスト電位を小さくするために、現像DC電圧の平均値を基準値の−400Vから例えば−380Vに変更する。これにより、潜像電位−150Vとの差が250Vから230Vになるため、同時に帯電電位を−580Vにし、かぶり取り電位200Vを維持する。   First, when the average voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal is larger than the voltage when the SD gap is the nominal value, the SD gap is small and the image density is high. Therefore, in order to reduce the contrast potential according to the difference from the nominal voltage, the average value of the development DC voltage is changed from the reference value of −400V to −380V, for example. As a result, the difference from the latent image potential of −150 V is changed from 250 V to 230 V. At the same time, the charging potential is set to −580 V and the fog removal potential of 200 V is maintained.

また、S−Dギャップが小さいと、異常放電によりリング状の斑点が形成されて画像不良となる頻度が高くなる。そのため、現像ACバイアスのVp−p電圧値を標準値の2kVp−pから称呼値の電圧との差に応じて、例えば1.8kVp−pへ小さくして、画像不良の発生頻度を下げる。Sig3容量検出DC信号の平均電圧がS−Dギャップが称呼値の時の電圧より小さい場合は、上記の逆の制御を行う。   Also, if the SD gap is small, the frequency of image defects due to ring-shaped spots formed by abnormal discharge increases. For this reason, the Vp-p voltage value of the development AC bias is reduced to, for example, 1.8 kVp-p according to the difference from the standard value of 2 kVp-p to the nominal voltage, thereby reducing the occurrence frequency of image defects. When the average voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal is smaller than the voltage when the SD gap is the nominal value, the reverse control is performed.

次に、図11のように、Sig4容量検出AC信号を使用して取得した動的S−D変動のプロファイルを使用し以下の制御を行う。感光ドラム1のHPを検出するHPセンサ22の信号(パルス)を基準にして、Sig4容量検出AC信号の電圧が大きいところでは現像DC電圧を上げ、Sig4容量検出AC信号の電圧が小さいところでは現像DC電圧を下げるように動的に制御する。この結果、S−Dギャップが近く画像濃度が濃くなる場合にはコントラスト電位を小さくし、S−Dギャップが遠く画像濃度が薄くなる場合にはコントラスト電位を大きくするので、画像濃度が一定となり画像の品位が向上する。   Next, as shown in FIG. 11, the following control is performed using the profile of the dynamic SD fluctuation obtained using the Sig4 capacitance detection AC signal. With reference to the signal (pulse) of the HP sensor 22 that detects the HP of the photosensitive drum 1, the development DC voltage is increased when the voltage of the Sig4 capacitance detection AC signal is large, and the development is developed when the voltage of the Sig4 capacitance detection AC signal is small. Dynamically controlled to lower the DC voltage. As a result, the contrast potential is decreased when the SD gap is close and the image density is high, and the contrast potential is increased when the SD gap is far and the image density is low. The quality of

感光ドラム−現像スリーブ間容量(現像容量)のサンプリングは、画像形成装置の立上げ時(例えば当日の朝の最初の立上げ時)に行うようにしてもよい。また、前記サンプリングは、S−Dギャップが画像形成装置の機内温度によって変動する場合には、画像形成を行った用紙の枚数が所定枚数に達する毎にもしくは画像形成装置の稼動時間が所定時間に達する毎に行うようにしてもよい。   Sampling of the capacity between the photosensitive drum and the developing sleeve (developing capacity) may be performed when the image forming apparatus is started up (for example, at the first start-up in the morning of the day). In the sampling, when the SD gap varies depending on the temperature inside the image forming apparatus, every time the number of sheets on which the image is formed reaches a predetermined number or the operation time of the image forming apparatus is set to a predetermined time. It may be performed every time it reaches.

尚、本実施形態では、画像濃度の安定化のためにVcontを制御するにあたり、S−Dギャップの変動に合わせて現像DCバイアス電圧を変更するようにしたが、これに限定されるものではない。感光ドラム1の潜像部の電位を変化させるために感光ドラム1を露光するレーザ光の光量を変更するなど、本発明の効果を得るための他の様々な方法が有る。   In this embodiment, when controlling Vcont to stabilize the image density, the development DC bias voltage is changed in accordance with the fluctuation of the SD gap. However, the present invention is not limited to this. . There are various other methods for obtaining the effects of the present invention, such as changing the amount of laser light that exposes the photosensitive drum 1 in order to change the potential of the latent image portion of the photosensitive drum 1.

上述したように本実施形態によれば、感光ドラム−現像スリーブ間の容量の動的変化に基づく検出信号の変化を拡大することで、検出信号の変化を高分解能で精度良くサンプリングすることが可能となる。そして、容量の動的変化を基に画像形成条件を変更する(容量検出信号の電圧が大きいところでは現像DC電圧を上げ、容量検出信号の電圧が小さいところでは現像DC電圧を下げる)。これにより、周期的な画像濃度の変動や画像のがさつきを防止し、画像品位を一定に保つことが可能となる。また、検出信号の変化を直接現像DCバイアス電圧等に作用させて画像形成条件にフィードバックする際にも、容量の動的変化の振幅を、作用させる対象に合わせて変更することができる。これにより、画像形成条件に対する適切なフィードバック量を設定することが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to sample the change in the detection signal with high resolution and high accuracy by enlarging the change in the detection signal based on the dynamic change in the capacitance between the photosensitive drum and the developing sleeve. It becomes. Then, the image forming conditions are changed based on the dynamic change of the capacity (the development DC voltage is increased when the voltage of the capacity detection signal is large, and the development DC voltage is decreased when the voltage of the capacity detection signal is small). As a result, it is possible to prevent periodic fluctuations in image density and image roughness and to maintain a constant image quality. In addition, when the change of the detection signal is directly applied to the development DC bias voltage or the like and fed back to the image forming condition, the amplitude of the dynamic change of the capacity can be changed according to the target to be applied. This makes it possible to set an appropriate feedback amount for the image forming conditions.

〔第2の実施形態〕
本発明の第2実施形態が第1実施形態と相違する点は、画像形成装置で使用する現像剤が磁性体を含むトナーからなる1成分現像剤である点と、Sig4容量検出AC信号の出力を現像DC高圧設定に対して現像高圧基板上でリアルタイムに作用させる点である。
[Second Embodiment]
The second embodiment of the present invention differs from the first embodiment in that the developer used in the image forming apparatus is a one-component developer made of toner containing a magnetic material, and the output of a Sig4 capacitance detection AC signal. Is applied to the development DC high pressure setting in real time on the development high pressure substrate.

第2実施形態における感光ドラムと現像器を中心とした構成は第1実施形態と同じであるため、説明を省略する。また、第2実施形態における画像形成時の帯電、現像、及び潜像電圧についても第1実施形態と同様である。   Since the configuration centering on the photosensitive drum and the developing device in the second embodiment is the same as that of the first embodiment, the description thereof is omitted. The charging, development, and latent image voltage during image formation in the second embodiment are the same as in the first embodiment.

標準状態において、感光ドラム1の表面は一次帯電器2により例えば−600Vに帯電される。感光ドラム1の表面にレーザ光により形成される静電潜像(潜像部)の電位は−150Vとなっている。現像バイアス電圧のDC成分(現像DCバイアス電圧)として−400Vが現像スリーブ4aに印加されることで、画像濃度を決定するためのコントラスト電位Vcont(感光ドラム1の潜像部と現像スリーブ4aの間の電位)が250Vになる。また、かぶり(潜像部でない箇所にトナーが飛散する現象)を防ぐためのかぶり取り電位Vbackが200Vになる。   In the standard state, the surface of the photosensitive drum 1 is charged to, for example, −600 V by the primary charger 2. The potential of an electrostatic latent image (latent image portion) formed on the surface of the photosensitive drum 1 by laser light is −150V. By applying −400 V to the developing sleeve 4a as a DC component (developing DC bias voltage) of the developing bias voltage, a contrast potential Vcont for determining the image density (between the latent image portion of the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a). Potential) is 250V. Further, the fog removal potential Vback for preventing fog (a phenomenon in which toner scatters to a portion other than the latent image portion) is 200V.

図12は、第2実施形態に係る感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がコロにより位置決めされている状態を示す構成図である。   FIG. 12 is a configuration diagram illustrating a state where the rotation shaft of the photosensitive drum and the rotation shaft of the developing sleeve according to the second embodiment are positioned by rollers.

図12において、感光ドラム1の中心部には、感光ドラム1を回転可能に支持する回転軸1aと軸受1bが設けられている。また、現像スリーブ4aの中心部には、現像スリーブ4aを回転可能に支持する回転軸4dと軸受4eが設けられている。軸受4eは、樹脂製のコロ1201に嵌め込まれている。コロ1201は、感光ドラム1の表面に突き当てられる状態に配設されている。これにより、感光ドラム1の表面と現像スリーブ4aが位置決めされる。   In FIG. 12, a rotating shaft 1 a and a bearing 1 b that rotatably support the photosensitive drum 1 are provided at the center of the photosensitive drum 1. In addition, a rotation shaft 4d and a bearing 4e that rotatably support the developing sleeve 4a are provided at the center of the developing sleeve 4a. The bearing 4e is fitted in a resin roller 1201. The roller 1201 is disposed so as to be abutted against the surface of the photosensitive drum 1. Thereby, the surface of the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a are positioned.

本実施形態では、コロ1201によって位置決めされた感光ドラム1と現像スリーブ4aとの間の距離(S−Dギャップ:間隔)は、称呼値で300umに設定されている。本例では、S−Dギャップは公差により平均値として±10%すなわち±30umずれる可能性があり、さらにコロ1201の製造精度やコロ1201への汚れの付着、現像スリーブ4aの曲がり等により動的に最大±5%すなわち±15umの変動を持つ。   In this embodiment, the distance (SD gap: interval) between the photosensitive drum 1 positioned by the roller 1201 and the developing sleeve 4a is set to a nominal value of 300 μm. In this example, the SD gap may be shifted by ± 10%, that is, ± 30 μm as an average value due to tolerances. Further, the SD gap is dynamically changed depending on the manufacturing accuracy of the roller 1201, adhesion of dirt to the roller 1201, bending of the developing sleeve 4a, and the like. Has a maximum variation of ± 5%, that is, ± 15 um.

本実施形態では、現像バイアス電圧として、図21に示した矩形波のバイアス電圧を使用している。DC成分(現像DCバイアス電圧)にAC成分(現像ACバイアス電圧)を加えることで、画像のがさつきを抑制することが可能となると共に画像濃度を十分に得ることが可能となる。S−Dギャップが称呼値300umの場合、現像バイアス電圧のAC成分(現像ACバイアス電圧)のパルス部のVp−pは2kVである。また、S−Dギャップが称呼値300umの場合、感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量性負荷は350pFである。   In the present embodiment, the rectangular bias voltage shown in FIG. 21 is used as the developing bias voltage. By adding the AC component (development AC bias voltage) to the DC component (development DC bias voltage), it becomes possible to suppress the image roughness and to obtain a sufficient image density. When the SD gap is a nominal value of 300 μm, the Vp-p of the pulse part of the AC component (development AC bias voltage) of the development bias voltage is 2 kV. When the SD gap is a nominal value of 300 μm, the capacitive load between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a is 350 pF.

図13は、画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。   FIG. 13 is a block diagram illustrating the configuration of the development high-voltage board and the control board of the image forming apparatus.

図13において、画像形成装置には、現像高圧基板1300、制御基板1310が装備されている。現像高圧基板1300には、AC高圧駆動回路1301(印加手段)、ACトランス1302(印加手段)、DC高圧回路1303(印加手段)、電流検出回路1304(検出手段)が実装されている。さらに、現像高圧基板1300には、LPF(ローパスフィルタ)1305、AC増幅回路1306(増幅手段、制限手段、短縮手段)、加算回路1307、コンデンサC1、出力抵抗が実装されている。制御基板1310には、A/D変換回路1314、D/A変換回路1312、D/A変換回路1313、CPU1311(制御手段)、メモリ1315が実装されている。   In FIG. 13, the image forming apparatus is equipped with a development high-pressure substrate 1300 and a control substrate 1310. An AC high voltage driving circuit 1301 (application means), an AC transformer 1302 (application means), a DC high voltage circuit 1303 (application means), and a current detection circuit 1304 (detection means) are mounted on the development high voltage substrate 1300. Further, an LPF (low-pass filter) 1305, an AC amplifier circuit 1306 (amplifier, limiter, shortener), an adder circuit 1307, a capacitor C1, and an output resistor are mounted on the development high-voltage substrate 1300. On the control board 1310, an A / D conversion circuit 1314, a D / A conversion circuit 1312, a D / A conversion circuit 1313, a CPU 1311 (control means), and a memory 1315 are mounted.

現像高圧基板1300において、AC高圧駆動回路1301は、ACトランス1302を駆動してSig1Vp−p設定信号に応じた現像ACバイアス電圧を生成し、現像スリーブ4aに供給する。加算回路1307は、Sig2現像DC設定信号とSig4容量検出AC信号の電圧加算を行い、Sig5現像DC制御信号として出力する。DC高圧回路1303は、Sig5現像DC制御信号が入力され、Sig5現像DC制御信号の電圧に応じた現像DCバイアス電圧を生成し、現像スリーブ4aに供給する。   In the development high-voltage substrate 1300, the AC high-voltage drive circuit 1301 drives the AC transformer 1302, generates a development AC bias voltage corresponding to the Sig1Vp-p setting signal, and supplies the development AC bias voltage to the development sleeve 4a. The adder circuit 1307 performs voltage addition of the Sig2 development DC setting signal and the Sig4 capacity detection AC signal, and outputs the result as a Sig5 development DC control signal. The DC high voltage circuit 1303 receives the Sig5 development DC control signal, generates a development DC bias voltage corresponding to the voltage of the Sig5 development DC control signal, and supplies the development DC bias voltage to the development sleeve 4a.

電流検出回路1304は、電流検出抵抗R1でACトランス1302のグランド側に流れるAC電流の半波を検出する。AC電流の半波は、LPF1305に入力されて平滑され、Sig3容量検出DC信号として取り出される。Sig3容量検出DC信号は、A/D変換回路1314に入力される。また、Sig3容量検出DC信号は、AC増幅回路1306に入力されそのAC成分が増幅された後、加算回路1307に入力される。   The current detection circuit 1304 detects a half wave of the AC current flowing to the ground side of the AC transformer 1302 by the current detection resistor R1. A half wave of the AC current is input to the LPF 1305 and smoothed, and is extracted as a Sig3 capacitance detection DC signal. The Sig3 capacitance detection DC signal is input to the A / D conversion circuit 1314. The Sig3 capacitance detection DC signal is input to the AC amplifier circuit 1306 and the AC component thereof is amplified, and then input to the adder circuit 1307.

制御基板1310において、A/D変換回路1314は、10bit分解能の回路であり、現像高圧回路1300から出力されるSig3容量検出DC信号をアナログ信号からデジタル信号に変換する。D/A変換回路1312は、CPU1311の設定に基づき、AC高圧駆動回路1301がACトランス1302を駆動して生成する現像ACバイアス電圧を制御するアナログ電圧Sig1Vp−p設定信号を出力する。D/A変換回路1313は、CPU1311の設定に基づき、DC高圧回路1303が出力するDC電圧を制御するアナログ電圧Sig2現像DC設定信号を出力する。   In the control board 1310, the A / D conversion circuit 1314 is a circuit having a 10-bit resolution, and converts the Sig3 capacitance detection DC signal output from the development high-voltage circuit 1300 from an analog signal to a digital signal. The D / A conversion circuit 1312 outputs an analog voltage Sig1Vp-p setting signal for controlling the development AC bias voltage generated by the AC high voltage driving circuit 1301 driving the AC transformer 1302 based on the setting of the CPU 1311. The D / A conversion circuit 1313 outputs an analog voltage Sig2 development DC setting signal for controlling the DC voltage output from the DC high voltage circuit 1303 based on the setting of the CPU 1311.

CPU1311は、上記検出された感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量の変動をメモリ1315に記憶する。また、CPU1311は、Sig3容量検出DC信号に基づき、換言すれば感光ドラム−現像スリーブ間容量(現像容量)の平均値に基づき、現像を含む画像形成を行う条件を変更する。画像形成を行う条件には、現像ACバイアス電圧のピークツーピーク値(p−p値)、現像DCバイアス電圧の電圧値、帯電DCバイアス電圧の電圧値、感光ドラム1を露光するレーザ光の光量を含む。   The CPU 1311 stores the detected change in the capacity between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a in the memory 1315. The CPU 1311 changes the conditions for image formation including development based on the Sig3 capacity detection DC signal, in other words, based on the average value of the photosensitive drum-developing sleeve capacity (development capacity). The image forming conditions include the peak-to-peak value (p-p value) of the developing AC bias voltage, the voltage value of the developing DC bias voltage, the voltage value of the charging DC bias voltage, and the amount of laser light that exposes the photosensitive drum 1. including.

操作部1316は、画像形成装置における各種表示や画像形成装置に対する各種設定に用いられる。また、操作部1316は、上記検出された感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量の表示、画像形成条件の設定などにも用いられる。   The operation unit 1316 is used for various displays in the image forming apparatus and various settings for the image forming apparatus. The operation unit 1316 is also used for displaying the detected capacity between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a, setting image forming conditions, and the like.

ACトランス1302の二次側は、高圧側に感光ドラム1と現像スリーブ4aの間の容量である負荷容量CLが接続され、グランド側にコンデンサC1でカップリングした上で電流検出回路1304が接続されている。電流検出回路1304は、電流検出抵抗R1と半波電流をキャンセルするためのダイオードD1及びD2と抵抗R2から構成される。ACトランス1302からグランドに向かって流れる電流は電流検出抵抗R1を通過して、その両端に電圧を生じるが、グランドからACトランス1302に向かって流れる電流は抵抗R2及びダイオードD1から供給されるため、電流検出抵抗R1を通過しない。つまり、電流検出回路1304は半波の電流を検出する回路となっている。   The secondary side of the AC transformer 1302 is connected to the high-voltage side with a load capacitance CL, which is a capacitance between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a, and coupled to the ground side with a capacitor C1 and then connected to a current detection circuit 1304. ing. The current detection circuit 1304 includes a current detection resistor R1, diodes D1 and D2 for canceling half-wave current, and a resistor R2. The current flowing from the AC transformer 1302 toward the ground passes through the current detection resistor R1 and generates a voltage at both ends thereof, but the current flowing from the ground toward the AC transformer 1302 is supplied from the resistor R2 and the diode D1, It does not pass through the current detection resistor R1. That is, the current detection circuit 1304 is a circuit that detects a half-wave current.

負荷容量CLに流れた電流はグランドを経由して電流検出回路1304を通ってACトランス1302に戻る。S−Dギャップが小さく負荷容量CLが大きい場合には、負荷容量CLを流れる電流が大きくなるが、その電流の半波は電流検出抵抗R1を通過するため、電流検出抵抗R1の両端に大きな電圧が生じる。逆にS−Dギャップが大きく負荷容量CLが小さい場合には、負荷容量CLを流れる電流が小さく、電流検出抵抗R1の両端に生じる電圧も小さい。   The current flowing through the load capacitor CL returns to the AC transformer 1302 through the current detection circuit 1304 via the ground. When the SD gap is small and the load capacitance CL is large, the current flowing through the load capacitance CL increases. However, since a half wave of the current passes through the current detection resistor R1, a large voltage is applied across the current detection resistor R1. Occurs. Conversely, when the SD gap is large and the load capacitance CL is small, the current flowing through the load capacitance CL is small, and the voltage generated at both ends of the current detection resistor R1 is also small.

電流検出抵抗R1の両端電圧はLPF1305により平滑されて、Sig3容量検出DC信号としてA/D変換回路1314及びAC増幅回路1306に入力にされる。LPF1305のカットオフ周波数は、現像ACバイアス電圧の周波数2kHzが通過せず、かつ、動的S−D変動によるSig3容量検出DC信号のゆれが通過できる周波数として例えば20Hz程度に設定されている。   The voltage across the current detection resistor R1 is smoothed by the LPF 1305 and input to the A / D converter circuit 1314 and the AC amplifier circuit 1306 as a Sig3 capacitance detection DC signal. The cut-off frequency of the LPF 1305 is set to, for example, about 20 Hz as a frequency at which the frequency of 2 kHz of the development AC bias voltage does not pass and the fluctuation of the Sig3 capacitance detection DC signal due to dynamic SD fluctuation can pass.

図14は、S−Dギャップの大きさとSig3容量検出DC信号の関係を示す図である。   FIG. 14 is a diagram illustrating the relationship between the size of the SD gap and the Sig3 capacitance detection DC signal.

図14において、上記第1実施形態の図4と同様に、S−Dギャップにほぼ反比例して感光ドラム−現像スリーブ間容量が変化し、その結果、S−Dギャップが広がるとSig3容量検出DC信号の電圧が小さくなることが分かる。つまり、Sig3容量検出DC信号によりS−Dギャップの距離を検出することが可能である。   In FIG. 14, similarly to FIG. 4 of the first embodiment, the capacitance between the photosensitive drum and the developing sleeve changes approximately in inverse proportion to the SD gap. As a result, when the SD gap widens, the Sig3 capacitance detection DC is increased. It can be seen that the signal voltage decreases. That is, it is possible to detect the distance of the SD gap by the Sig3 capacitance detection DC signal.

図15は、上記図13のAC増幅回路1306の詳細回路図である。   FIG. 15 is a detailed circuit diagram of the AC amplifier circuit 1306 of FIG.

図15において、AC増幅回路306は、HPF(ハイパスフィルタ)1701、差動増幅回路1702、リミッタ回路1703を備えている。Sig3容量検出DC信号は、HPF1701に入力され、DC成分及び低周波の温度ドリフト成分が除去される。C1701とR1701はHPF1701のカットオフ周波数を決めるコンデンサと抵抗である。抵抗R1701はVref11(=0.2V)にDCバイアスされている。VrefはVref11を生成する基準電圧である。差動増幅回路1702は、3倍の増幅回路を構成し、入力信号のDC電圧とAC電圧をどちらも3倍に増幅する。よって、Sig3容量検出DC信号にAC成分が無ければ、Sig4容量検出AC信号はDC0.6Vになる。   15, the AC amplifier circuit 306 includes an HPF (High Pass Filter) 1701, a differential amplifier circuit 1702, and a limiter circuit 1703. The Sig3 capacitance detection DC signal is input to the HPF 1701, and the DC component and the low-frequency temperature drift component are removed. C1701 and R1701 are a capacitor and a resistor that determine the cutoff frequency of the HPF 1701. The resistor R1701 is DC biased to Vref11 (= 0.2V). Vref is a reference voltage for generating Vref11. The differential amplifier circuit 1702 constitutes a triple amplification circuit, and amplifies both the DC voltage and the AC voltage of the input signal three times. Therefore, if there is no AC component in the Sig3 capacitance detection DC signal, the Sig4 capacitance detection AC signal becomes DC 0.6V.

AC増幅回路1306の増幅率は、後述する補正フローにおいてSig4容量検出AC信号を画像補正に使用した際に補正量が適切になるように決定されている。リミッタ回路1703は、現像ACバイアス電圧の起動時にコンデンサC1701の電圧を制限する。現像ACバイアス電圧の起動時にSig3容量検出信号が0VからS−Dギャップに応じた電圧に立ち上がると、トランジスタTr1701のベース電圧がオン電圧閾値を超えてトランジスタTr1701がオンする。その結果、コンデンサC1701の電圧がIC1701の出力電圧Vref11と短絡される。これはトランジスタTr1701で抵抗R1701を短絡したのと同じであり、HPF1701の時定数がほぼゼロになる。   The amplification factor of the AC amplifier circuit 1306 is determined so that the correction amount is appropriate when the Sig4 capacitance detection AC signal is used for image correction in a correction flow described later. The limiter circuit 1703 limits the voltage of the capacitor C1701 when the development AC bias voltage is activated. When the Sig3 capacitance detection signal rises from 0 V to a voltage corresponding to the SD gap when the development AC bias voltage is activated, the base voltage of the transistor Tr1701 exceeds the on-voltage threshold value, and the transistor Tr1701 is turned on. As a result, the voltage of the capacitor C1701 is short-circuited with the output voltage Vref11 of the IC1701. This is the same as when the resistor R1701 is short-circuited by the transistor Tr1701, and the time constant of the HPF 1701 becomes almost zero.

次に、上記図15のリミッタ回路1703の効果を図16を用いて説明する。   Next, the effect of the limiter circuit 1703 of FIG. 15 will be described with reference to FIG.

図16は、感光ドラムの回転と現像スリーブの回転を止めた状態で現像ACバイアスをオンした場合の、Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。   FIG. 16 is a diagram showing the Sig3 capacitance detection DC signal and the Sig4 capacitance detection AC signal when the development AC bias is turned on with the rotation of the photosensitive drum and the development sleeve stopped.

図16において、Sig3容量検出DC信号は現像ACバイアス電圧がオフ状態では0Vであるが、現像ACバイアス電圧がオンされるとS−Dギャップの容量に応じた一定値になる。Sig4容量検出AC信号の実線は本実施形態の回路による出力であり、Sig3容量検出DC信号の立ち上がり時にプラス側とマイナス側に振られるものの、リミッタ回路1703の作用によりHPF1701の時定数が一時的に短くされる。そのため、一定値(0.6V)に収束する時間t1も短い。   In FIG. 16, the Sig3 capacitance detection DC signal is 0 V when the development AC bias voltage is off, but becomes a constant value according to the capacity of the SD gap when the development AC bias voltage is turned on. The solid line of the Sig4 capacitance detection AC signal is the output of the circuit of the present embodiment, and is shifted to the plus side and the minus side at the rise of the Sig3 capacitance detection DC signal, but the time constant of the HPF 1701 is temporarily caused by the action of the limiter circuit 1703. Shortened. Therefore, the time t1 for convergence to a constant value (0.6V) is also short.

Sig4容量検出AC信号の破線はリミッタ回路1703が無い場合の波形である。Sig3容量検出DC信号の立ち上がり時に出力が差動増幅回路1702の電源電圧付近まで大きく上昇した後、上限に張り付き、一定値に収束するまでの時間t2が非常に長い。この時間t2の間はSig4容量検出AC信号値を用いることができない。つまり、リミッタ回路1703の効果により時間t2が時間t1まで短くなり、画像形成装置における作像開始までの待ち時間を短くできる。   The broken line of the Sig4 capacitance detection AC signal is a waveform when the limiter circuit 1703 is not provided. When the Sig3 capacitance detection DC signal rises, the output t increases to the vicinity of the power supply voltage of the differential amplifier circuit 1702 and then sticks to the upper limit, and the time t2 until it converges to a constant value is very long. During this time t2, the Sig4 capacitance detection AC signal value cannot be used. That is, due to the effect of the limiter circuit 1703, the time t2 is shortened to the time t1, and the waiting time until the start of image formation in the image forming apparatus can be shortened.

図17は、画像形成装置のS−Dギャップ平均値の取得に関わる処理を示すフローチャートである。   FIG. 17 is a flowchart illustrating processing related to acquisition of the average SD gap value of the image forming apparatus.

図17において、制御基板1310のCPU1311は、現像ACバイアス電圧のVp−p設定を初期値である2kVに設定する(ステップS201)。次に、CPU1311は、現像スリーブ4aに高圧を供給するAC高圧駆動回路1301の出力をON状態にすると共に、感光ドラム1と現像スリーブ4aの回転駆動をONする(ステップS202)。   In FIG. 17, the CPU 1311 of the control board 1310 sets the Vp-p setting of the development AC bias voltage to the initial value of 2 kV (step S201). Next, the CPU 1311 turns on the output of the AC high voltage drive circuit 1301 that supplies a high voltage to the developing sleeve 4a, and turns on the rotation of the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a (step S202).

CPU1311は、感光ドラム1と現像スリーブ4aを回転駆動した状態で、Sig3容量検出DC信号をA/D変換回路1314を介して読み取る(ステップS203)。さらに、CPU1311は、感光ドラム一周あたり例えば8等分した8箇所の各点について感光ドラム1周分のSig3容量検出DC信号のサンプリングを行い、静的S−D平均値を求める(ステップS203)。この静的S−D平均値はS−Dギャップが静的に近いか遠いかを表わす。最後にCPU1311は、取得データ(静的S−D平均値)をメモリ1315に格納する(ステップS204)。   The CPU 1311 reads the Sig3 capacity detection DC signal via the A / D conversion circuit 1314 while the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a are rotationally driven (step S203). Further, the CPU 1311 performs sampling of the Sig3 capacity detection DC signal for one rotation of the photosensitive drum at each of eight points divided into, for example, eight per one rotation of the photosensitive drum, and obtains a static SD average value (step S203). This static SD average represents whether the SD gap is near or far from static. Finally, the CPU 1311 stores the acquired data (static SD average value) in the memory 1315 (step S204).

図18は、DC高圧回路1303の出力電圧を設定するSig5現像DC制御信号と出力電圧の関係を示す図である。   FIG. 18 is a diagram showing the relationship between the Sig5 development DC control signal for setting the output voltage of the DC high voltage circuit 1303 and the output voltage.

図18において、上記図13に示したSig5現像DC制御信号の電圧が11Vのとき現像DC高圧の電圧が0Vになり、Sig5現像DC制御信号の電圧が1Vのとき現像DC高圧の電圧が−1000Vになる。   In FIG. 18, when the voltage of the Sig5 development DC control signal shown in FIG. 13 is 11V, the development DC high voltage is 0V, and when the voltage of the Sig5 development DC control signal is 1V, the development DC high voltage is −1000V. become.

図19は、検出した容量変動を使用して画像形成条件を変更する処理を示すフローチャートである。   FIG. 19 is a flowchart illustrating a process of changing the image forming condition using the detected capacity variation.

図19において、制御基板1310のCPU1311は、上記図17の処理で取得した静的S−D平均値(Sig3容量検出DC信号)を使用し、まず、静的な画像形成条件(作像条件)の変更を行う(ステップS301)。Sig3容量検出DC信号の平均電圧がS−Dギャップが称呼値の時の電圧より大きい場合、S−Dギャップが小さく濃度が濃くなる。そのため、称呼値の電圧との差に応じてコントラスト電位を小さくするために、現像DC電圧の平均値を基準値の−400Vから例えば−380Vに変更する。これにより、潜像電位−150Vとの差が250Vから230Vになる。   In FIG. 19, the CPU 1311 of the control board 1310 uses the static SD average value (Sig3 capacity detection DC signal) acquired in the process of FIG. 17, and first, static image forming conditions (imaging conditions). Is changed (step S301). When the average voltage of the Sig3 capacitance detection DC signal is larger than the voltage when the SD gap is the nominal value, the SD gap is small and the density is high. Therefore, in order to reduce the contrast potential according to the difference from the nominal value voltage, the average value of the development DC voltage is changed from the reference value of −400V to −380V, for example. As a result, the difference from the latent image potential of −150V is changed from 250V to 230V.

現像DC高圧出力を−380Vに設定するためには、図18からSig5現像DC制御信号を7.2Vにする必要があるが、現像DC制御信号には加算回路1307を介してAC増幅回路1306のDC0.6Vが加算される。そのため、CPU1311は、Sig2現像DC設定信号として、6.6Vの設定をD/A変換回路1313により行う。次に、CPU1311は、帯電高圧、現像DC高圧、AC高圧をオンすると共に、感光ドラム1と現像スリーブ4aの駆動を開始する(ステップS302)。現像AC高圧をオンした後にSig4容量検出AC信号が安定するまで、時間t1だけ待つ(ステップS303)。Sig4容量検出AC信号が安定した後、画像形成を開始する(ステップS304)。   In order to set the development DC high voltage output to −380 V, it is necessary to set the Sig5 development DC control signal to 7.2 V from FIG. 18, but the development DC control signal is supplied to the AC amplification circuit 1306 via the adder circuit 1307. DC 0.6V is added. Therefore, the CPU 1311 uses the D / A conversion circuit 1313 to set 6.6 V as the Sig2 development DC setting signal. Next, the CPU 1311 turns on the charging high voltage, the developing DC high voltage, and the AC high voltage, and starts driving the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a (step S302). After the development AC high voltage is turned on, the system waits for time t1 until the Sig4 capacitance detection AC signal is stabilized (step S303). After the Sig4 capacitance detection AC signal is stabilized, image formation is started (step S304).

ここで、Sig5現像DC制御信号はSig2現像DC設定信号とSig4容量検出AC信号の電圧加算されたものになっている。そのため、動的なS−D容量の変動によりSig5現像DC制御信号も動的に変更される。図20にその例を示す。Sig4容量検出AC信号は動的なS−D容量の変動によりDC0.6Vを中心にしてAC波形が重畳している。このAC波形がSig2現像DC設定信号の6.6Vと加算され、Sig5現像DC制御信号は7.2Vを中心に動的S−D容量の変動によるAC波形が重畳した信号となる。   Here, the Sig5 development DC control signal is obtained by adding the voltages of the Sig2 development DC setting signal and the Sig4 capacity detection AC signal. For this reason, the Sig5 development DC control signal is also dynamically changed by the dynamic fluctuation of the SD capacity. An example is shown in FIG. The Sig4 capacitance detection AC signal has an AC waveform superimposed around DC 0.6 V due to dynamic S-D capacitance variation. This AC waveform is added to 6.6V of the Sig2 development DC setting signal, and the Sig5 development DC control signal is a signal in which the AC waveform due to the fluctuation of the dynamic SD capacity is superimposed around 7.2V.

感光ドラム1と現像スリーブ4aの間のS−Dギャップが近いとSig4容量検出AC信号は大きくなる。これにより、Sig5現像DC制御信号が大きくなって現像DC高圧は絶対値が小さい側に修正され、コントラスト電位が小さくなってS−Dギャップが近いことによる画像濃度アップが打ち消される方向に補正される。   When the SD gap between the photosensitive drum 1 and the developing sleeve 4a is close, the Sig4 capacitance detection AC signal increases. As a result, the Sig5 development DC control signal is increased and the development DC high voltage is corrected to a smaller absolute value, and the contrast potential is reduced to correct the image density increase due to the close SD gap. .

上述したように本実施形態によれば、S−Dギャップの変動を容量検出信号として取り出し、その容量検出信号の変動を適切な増幅率で増幅して現像DC制御信号に対して作用させる。その結果、S−Dギャップの変動による画像濃度の変化を打ち消すように補正することが可能となる。これにより、周期的な画像濃度の変動や画像のがさつきを防止し、画像品位を一定に保つことが可能となる。   As described above, according to the present embodiment, the fluctuation of the SD gap is taken out as a capacity detection signal, and the fluctuation of the capacity detection signal is amplified with an appropriate amplification factor to act on the development DC control signal. As a result, it is possible to perform correction so as to cancel the change in image density due to the fluctuation of the SD gap. As a result, it is possible to prevent periodic fluctuations in image density and image roughness and to maintain a constant image quality.

〔他の実施形態〕
第1及び第2実施形態では、電子写真方式で画像形成を行う画像形成装置を例に挙げたが、本発明は、これに限定されるものではなく、静電記録方式で画像形成を行う画像形成装置にも適用が可能である。
Other Embodiment
In the first and second embodiments, the image forming apparatus that forms an image by the electrophotographic method is taken as an example. However, the present invention is not limited to this, and an image that forms an image by the electrostatic recording method is used. The present invention can also be applied to a forming apparatus.

第1及び第2実施形態では、画像形成装置の種類については言及しなかったが、本発明は、プリンタ、複写機、複合機を含む各種の画像形成装置に適用が可能である。   In the first and second embodiments, the type of the image forming apparatus is not mentioned, but the present invention can be applied to various image forming apparatuses including a printer, a copier, and a multifunction peripheral.

第1及び第2実施形態では、上述したように各種の具体例について説明したが、本発明は、これらの実施形態に限定されるものではなく、本発明の技術思想の範囲内であらゆる変形が可能である。   In the first and second embodiments, various specific examples have been described as described above. However, the present invention is not limited to these embodiments, and various modifications are possible within the scope of the technical idea of the present invention. Is possible.

1 感光ドラム
4a 現像スリーブ
306、1306 AC増幅回路
311、1311 CPU
1 Photosensitive drum 4a Developing sleeve 306, 1306 AC amplification circuit 311, 1311 CPU

しかし、現像スリーブの端部に設けた突き当てコロを感光ドラムの表面に突き当てる構成においては、突き当てコロの径のばらつきにより、S−Dギャップは画像形成装置毎に静的に平均値としてばらつくという問題がある。元々、設計上の中心値であるS−Dギャップの称呼値は、例えば300umといった非常に狭いものであるため、部品の公差等によるばらつきにより±20%程度変わる場合がある。また、突き当てコロの製造精度あるいは突き当てコロに現像剤等が付着することで部分的に突き当てコロの径が変わり、突き当てコロ1周の時間周期でS−Dギャップが変化する動的変動がある。 However, in the structure abutting the abutting rollers provided at an end portion of the developing sleeve to the surface of the photosensitive drum, more can Baratsu diameter of abutting rollers, S-D gap statically for each image forming apparatus There is a problem that the average value varies. Originally, the nominal value of the SD gap, which is the central value in design, is very narrow, for example, 300 μm, and may vary by about ± 20% due to variations due to component tolerances. Further, the manufacturing accuracy of the abutting roller or the developer or the like adheres to the abutting roller, so that the diameter of the abutting roller partially changes, and the SD gap changes dynamically in the time period of one abutting roller. There are fluctuations.

本発明の第1実施形態に係る画像形成装置の構成を示す構成図である。1 is a configuration diagram illustrating a configuration of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. 感光ドラムの回転軸と現像スリーブの回転軸がスペーサにより位置決めされている状態を示す構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram illustrating a state where a rotating shaft of a photosensitive drum and a rotating shaft of a developing sleeve are positioned by a spacer. 画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating configurations of a development high-voltage substrate and a control substrate of the image forming apparatus. S−Dギャップの大きさとSig3容量検出DC信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of SD gap, and Sig3 capacity | capacitance detection DC signal. 動的S−D変動によりSig3容量検出DC信号の電圧が変動している例を示す図である。It is a figure which shows the example which the voltage of the Sig3 capacity | capacitance detection DC signal is fluctuate | varied by dynamic SD fluctuation | variation. AC増幅回路の詳細回路図である。It is a detailed circuit diagram of an AC amplifier circuit. Sig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig3 capacity | capacitance detection DC signal and Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. 画像形成装置のS−Dギャッププロファイルの取得に関わる処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating processing related to acquisition of an SD gap profile of the image forming apparatus. Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig3 capacity | capacitance detection DC signal and Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. Sig4容量検出AC信号プロファイル、潜像電位、現像DC高圧、ドラムHP信号を示す図である。It is a figure which shows Sig4 capacity | capacitance detection AC signal profile, a latent image potential, development DC high voltage | pressure, and a drum HP signal. 本発明の第2実施形態に係る感光ドラムの回転軸と現像スリーブの表面がコロにより位置決めされている状態を示す構成図である。It is a block diagram which shows the state in which the rotating shaft of the photosensitive drum which concerns on 2nd Embodiment of this invention, and the surface of the developing sleeve are positioned with the roller. 画像形成装置の現像高圧基板と制御基板の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating configurations of a development high-voltage substrate and a control substrate of the image forming apparatus. S−Dギャップの大きさとSig3容量検出DC信号の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the magnitude | size of SD gap, and Sig3 capacity | capacitance detection DC signal. AC増幅回路の詳細回路図である。It is a detailed circuit diagram of an AC amplifier circuit. Sig3容量検出DC信号とSig4容量検出AC信号を示す図である。It is a figure which shows Sig3 capacity | capacitance detection DC signal and Sig4 capacity | capacitance detection AC signal. 画像形成装置のS−Dギャップ平均値の取得に関わる処理を示すフローチャートである。6 is a flowchart illustrating processing related to acquisition of an average SD gap value of the image forming apparatus. DC高圧回路の出力電圧を設定するSig5現像DC制御信号と出力電圧 の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the Sig5 development DC control signal which sets the output voltage of DC high voltage circuit, and an output voltage . 検出した容量変動を使用して画像形成条件を変更する処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process which changes image formation conditions using the detected capacity | capacitance fluctuation | variation. 動的なS−D容量の変動によりSig5現像DC制御信号も動的に変更される例を示す図である。It is a figure which shows the example by which a Sig5 development DC control signal is also changed dynamically by the fluctuation | variation of dynamic SD capacity | capacitance. DC成分にAC成分を重畳した現像バイアス電圧の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the developing bias voltage which superimposed the AC component on the DC component. パルス部と休止部から構成された現像バイアス電圧の例を示す図である。It is a figure which shows the example of the developing bias voltage comprised from the pulse part and the rest part.

図7において、約50mVの変化幅は約1Vに増幅され、1.5Vを中心に±0.5VのAC信号となる。上記図6のコンデンサC701は上限リミッタ703及び下限リミッタ704によりその電圧範囲が制限されている。また、下限リミッタ704の電圧は差動増幅回路702のマイナス側の電圧と同じ電圧になっている。よって、Sig3容量検出DC信号から大きな入力変化が入った場合も、Sig4容量検出AC信号の出力電圧範囲は0V〜3.0Vの範囲に制限される。図7のSig4波形上の◆マークはサンプリング点であり、ドラム1周を8等分した8箇所をHPを基準にP1〜P8としている。各サンプリング点でサンプリングした値の取り扱いについては、後で詳しく説明する。 In FIG. 7, the change width of about 50 mV is amplified to about 1 V, and becomes an AC signal of ± 0.5 V centering on 1.5 V. The voltage range of the capacitor C701 in FIG. 6 is limited by the upper limiter 703 and the lower limiter 704. The voltage of the lower limiter 704 is the same voltage as the negative voltage of the differential amplifier circuit 702. Therefore, even when a large input change is input from the Sig3 capacitance detection DC signal, the output voltage range of the Sig4 capacitance detection AC signal is limited to a range of 0V to 3.0V. The mark ♦ on the Sig4 waveform in FIG. 7 is a sampling point, and eight points obtained by dividing one circumference of the drum into eight are P1 to P8 based on HP. The handling of the values sampled at each sampling point will be described in detail later.

CPU311は、ドラムHPセンサ22の出力パルスを基準に感光ドラム一周あたり例えば8等分した8箇所の各点(図7のサンプリング点のP1〜P8)について、感光ドラム四周分のSig4容量検出AC信号のサンプリングを行う。さらに、CPU311は、サンプリングしたSig4容量検出AC信号の各点(P1〜P8)四周分の値を平均化する処理を行い、処理結果をメモリ315に記憶する。すなわち、HPを基準にした最初のサンプリング点P1の電圧を4周分サンプリングして平均値を計算し、P1の平均値として記憶する。P2〜P8についても同様に行う。これにより、CPU311は、感光ドラム1の偏芯以外(例えば現像スリーブ4aの偏芯)が原因となって発生する微小な振れを除去して、動的S−D変動のプロファイル(S−Dギャッププロファイル)を取得する(ステップS104)。 The CPU 311 performs Sig4 capacity detection AC signals for four photosensitive drums at eight points (sampling points P1 to P8 in FIG. 7) divided into, for example, eight equally per one rotation of the photosensitive drum based on the output pulse of the drum HP sensor 22 . Sampling. Further, the CPU 311 performs a process of averaging the values of the four rounds of each point (P1 to P8) of the sampled Sig4 capacitance detection AC signal, and stores the processing result in the memory 315 . That is, the voltage at the first sampling point P1 with respect to HP is sampled for four rounds, the average value is calculated, and stored as the average value of P1. The same applies to P2 to P8. As a result, the CPU 311 removes minute shakes caused by other than eccentricity of the photosensitive drum 1 (for example, eccentricity of the developing sleeve 4a), and a dynamic SD fluctuation profile (SD gap). Profile is acquired (step S104).

上述したように本実施形態によれば、感光ドラム−現像スリーブ間の容量の動的変化に基づく検出信号の変化を拡大することで、検出信号の変化を高分解能で精度良くサンプリングすることが可能となる。そして、容量の動的変化を基に画像形成条件を変更する(容量検出信号の電圧が大きいところでは現像DC電圧を上げ、容量検出信号の電圧が小さいところでは現像DC電圧を下げる)。これにより、周期的な画像濃度の変動や画像のがさつきを防止し、画像品位を一定に保つことが可能となる As described above, according to the present embodiment, it is possible to sample the change in the detection signal with high resolution and high accuracy by enlarging the change in the detection signal based on the dynamic change in the capacitance between the photosensitive drum and the developing sleeve. It becomes. Then, the image forming conditions are changed based on the dynamic change of the capacity (the development DC voltage is increased when the voltage of the capacity detection signal is large, and the development DC voltage is decreased when the voltage of the capacity detection signal is small). As a result, it is possible to prevent periodic fluctuations in image density and image roughness and to maintain a constant image quality .

図12は、第2実施形態に係る感光ドラムの回転軸と現像スリーブの表面がコロにより位置決めされている状態を示す構成図である。 FIG. 12 is a configuration diagram showing a state in which the rotating shaft of the photosensitive drum and the surface of the developing sleeve according to the second embodiment are positioned by rollers.

PU1311は、Sig3容量検出DC信号に基づき、換言すれば感光ドラム−現像スリーブ間容量(現像容量)の平均値に基づき、現像を含む画像形成を行う条件を変更する。画像形成を行う条件には、現像ACバイアス電圧のピークツーピーク値(p−p値)、現像DCバイアス電圧の電圧値、帯電DCバイアス電圧の電圧値、感光ドラム1を露光するレーザ光の光量を含む。 The CPU 1311 changes conditions for image formation including development based on the Sig3 capacity detection DC signal, in other words, based on the average value of the capacity between the photosensitive drum and the developing sleeve (developing capacity). The image forming conditions include the peak-to-peak value (p-p value) of the developing AC bias voltage, the voltage value of the developing DC bias voltage, the voltage value of the charging DC bias voltage, and the amount of laser light that exposes the photosensitive drum 1. including.

図15において、AC増幅回路306は、HPF(ハイパスフィルタ)1701、増幅回路1702、リミッタ回路1703を備えている。Sig3容量検出DC信号は、HPF1701に入力され、DC成分及び低周波の温度ドリフト成分が除去される。C1701とR1701はHPF1701のカットオフ周波数を決めるコンデンサと抵抗である。抵抗R1701はVref11(=0.2V)にDCバイアスされている。VrefはVref11を生成する基準電圧である。増幅回路1702は、3倍の増幅回路を構成し、入力信号のDC電圧とAC電圧をどちらも3倍に増幅する。よって、Sig3容量検出DC信号にAC成分が無ければ、Sig4容量検出AC信号はDC0.6Vになる。 In Figure 15, AC amplifier circuit 306, HPF (high pass filter) 1701, amplification circuit 1702, and a limiter circuit 1703. The Sig3 capacitance detection DC signal is input to the HPF 1701, and the DC component and the low-frequency temperature drift component are removed. C1701 and R1701 are a capacitor and a resistor that determine the cutoff frequency of the HPF 1701. The resistor R1701 is DC biased to Vref11 (= 0.2V). Vref is a reference voltage for generating Vref11 . Amplification circuit 1702 constitute a 3-fold amplification circuit amplifies tripled both the DC voltage and AC voltage of the input signal. Therefore, if there is no AC component in the Sig3 capacitance detection DC signal, the Sig4 capacitance detection AC signal becomes DC 0.6V.

Sig4容量検出AC信号の破線はリミッタ回路1703が無い場合の波形である。Sig3容量検出DC信号の立ち上がり時に出力が増幅回路1702の電源電圧付近まで大きく上昇した後、上限に張り付き、一定値に収束するまでの時間t2が非常に長い。この時間t2の間はSig4容量検出AC信号値を用いることができない。つまり、リミッタ回路1703の効果により時間t2が時間t1まで短くなり、画像形成装置における作像開始までの待ち時間を短くできる。 The broken line of the Sig4 capacitance detection AC signal is a waveform when the limiter circuit 1703 is not provided. After the output at the rising edge of the Sig3 capacitance detection DC signal rises increased to near the power supply voltage of amplifier circuit 1702, sticking to the upper limit, a very long time t2 to converge to a constant value. During this time t2, the Sig4 capacitance detection AC signal value cannot be used. That is, due to the effect of the limiter circuit 1703, the time t2 is shortened to the time t1, and the waiting time until the start of image formation in the image forming apparatus can be shortened.

CPU1311は、感光ドラム1と現像スリーブ4aを回転駆動した状態で、Sig3容量検出DC信号をA/D変換回路1314を介して読み取る。CPU1311は、感光ドラム一周あたり例えば8等分した8箇所の各点について感光ドラム1周分のSig3容量検出DC信号のサンプリングを行い、静的S−D平均値を求める(ステップS203)。この静的S−D平均値はS−Dギャップが静的に近いか遠いかを表わす。最後にCPU1311は、取得データ(静的S−D平均値)をメモリ1315に格納する(ステップS204)。 CPU1311 in a state where the developing sleeve 4a was rotated and the photosensitive drum 1, Ru read the Sig3 capacitance detection DC signal via an A / D conversion circuit 1314. The CPU 1311 samples the Sig3 capacity detection DC signal for one revolution of the photosensitive drum at each of eight points divided, for example, into eight equal parts per revolution of the photosensitive drum, and obtains a static SD average value (step S203). This static SD average represents whether the SD gap is near or far from static. Finally, the CPU 1311 stores the acquired data (static SD average value) in the memory 1315 (step S204).

Claims (4)

静電潜像を担持する像担持体と、前記像担持体に対向して配置され前記像担持体に担持された静電潜像を現像する現像剤を担持する現像剤担持体とを備え、前記現像剤により前記静電潜像を現像することで画像形成を行う画像形成装置であって、
前記像担持体と前記現像剤担持体の間に現像電界を形成する現像バイアス電圧を前記現像剤担持体に印加する印加手段と、
前記像担持体と前記現像剤担持体の間の容量を検出する検出手段と、
前記検出手段により検出された容量を示す検出信号の変化を増幅する増幅手段と、
前記増幅手段により増幅された容量検出信号の変化を基に、前記現像を含む画像形成を行う条件を変更する制御手段と、
を備えることを特徴とする画像形成装置。
An image carrier that carries an electrostatic latent image; and a developer carrier that carries a developer that is disposed opposite to the image carrier and that develops the electrostatic latent image carried on the image carrier. An image forming apparatus that forms an image by developing the electrostatic latent image with the developer,
Applying means for applying a developing bias voltage for forming a developing electric field between the image carrier and the developer carrier to the developer carrier;
Detection means for detecting a capacity between the image carrier and the developer carrier;
Amplifying means for amplifying a change in the detection signal indicating the capacitance detected by the detecting means;
Control means for changing a condition for image formation including the development based on a change in the capacitance detection signal amplified by the amplification means;
An image forming apparatus comprising:
前記増幅手段は、前記検出手段により検出された容量を示す検出信号の大きな変化の入力を制限する制限手段を備えることを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。   The image forming apparatus according to claim 1, wherein the amplifying unit includes a limiting unit that limits input of a large change in a detection signal indicating the capacitance detected by the detecting unit. 前記増幅手段は、前記現像バイアス電圧を前記現像剤担持体に印加した場合における、前記容量検出信号が一定値に収束する時間を短縮する短縮手段を備えることを特徴とする請求項1又は2記載の画像形成装置。   The said amplifying means is provided with the shortening means to shorten the time when the said capacity | capacitance detection signal converges to a fixed value when the said developing bias voltage is applied to the said developer carrier. Image forming apparatus. 前記画像形成を行う条件には、前記現像バイアス電圧のAC成分である現像ACバイアス電圧のピークツーピーク値、前記現像バイアス電圧のDC成分である現像DCバイアス電圧の電圧値、前記像担持体を帯電する帯電バイアス電圧のDC成分である帯電DCバイアス電圧の電圧値、前記像担持体を露光するレーザ光の光量、のいずれかを含むことを特徴とする請求項1記載の画像形成装置。   The image forming conditions include a peak-to-peak value of a developing AC bias voltage that is an AC component of the developing bias voltage, a voltage value of a developing DC bias voltage that is a DC component of the developing bias voltage, and the image carrier. 2. The image forming apparatus according to claim 1, further comprising: a voltage value of a charging DC bias voltage that is a DC component of a charging bias voltage to be charged; or a light amount of a laser beam that exposes the image carrier.
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