JP5744153B2 - Image forming apparatus - Google Patents

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本発明は、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を帯電部材に印加して感光体を帯電させる画像形成装置、詳しくは感光体表面の感光層に対する交流電圧の負担を軽減する制御に関する。   The present invention relates to an image forming apparatus that charges a photosensitive member by applying an oscillating voltage obtained by superimposing an alternating voltage on a direct current voltage to a charging member, and more particularly to control for reducing the burden of the alternating voltage on a photosensitive layer on the surface of the photosensitive member.

直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を帯電部材に印加して、表面に感光層が配置された感光体の表面を一様に帯電させる画像形成装置が広く用いられている(特許文献1)。振動電圧を用いる場合、交流電圧による双方向の放電を伴って帯電部材から感光体へ帯電に必要な電荷の移動が行われるため、帯電部材に印加した直流電圧に等しい帯電電位が感光体の表面に写し取られる。このため、感光体と帯電部材との間に多少の接触不良があっても、感光体の表面を均一な電位に帯電できる。   2. Description of the Related Art An image forming apparatus that applies an oscillating voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage to a charging member to uniformly charge the surface of a photoreceptor having a photosensitive layer on the surface is widely used (Patent Document 1). . When an oscillating voltage is used, the charge necessary for charging is transferred from the charging member to the photosensitive member with a bidirectional discharge due to an AC voltage, so that a charging potential equal to the DC voltage applied to the charging member is the surface of the photosensitive member. It is copied to. For this reason, even if there is some contact failure between the photoconductor and the charging member, the surface of the photoconductor can be charged to a uniform potential.

しかし、振動電圧を用いる場合、高い電圧がかかった大きな交流電流を強制的に流すため、帯電部材に直流電圧のみを印加する場合に比較して、半導体薄膜で構成される感光層の劣化が早まる。また、放電に伴う表面の荒れが感光層の摩耗速度を高めるため、摩耗による感光層の寿命低下も問題となる。   However, when an oscillating voltage is used, a large alternating current with a high voltage is forced to flow, so that deterioration of the photosensitive layer composed of a semiconductor thin film is accelerated compared to the case where only the direct current voltage is applied to the charging member. . Further, since the surface roughness accompanying the discharge increases the wear rate of the photosensitive layer, the life of the photosensitive layer due to wear is also a problem.

このため、振動電圧に用いられる交流電圧はできるだけ低いほうが望ましいが、交流電圧が低過ぎると、放電電流が不足して、必要な帯電電位にまで感光体を帯電できなくなる(特許文献2)。   For this reason, it is desirable that the alternating voltage used for the oscillating voltage be as low as possible. However, if the alternating voltage is too low, the discharge current is insufficient and the photosensitive member cannot be charged to the required charging potential (Patent Document 2).

そこで、非画像形成時に、過剰な放電電流が流れない範囲で必要な放電電流を確保できる最適な交流電圧の定電圧を設定する制御が提案されている(特許文献3)。   Therefore, there has been proposed a control for setting an optimum constant voltage of an alternating voltage that can ensure a necessary discharge current within a range in which an excessive discharge current does not flow during non-image formation (Patent Document 3).

特許文献3では、図6に示すように、画像形成に先立つ印字準備回転動作時に、放電領域と未放電領域とでそれぞれ3段階の交流試験電圧を帯電ローラに印加して感光ドラムに流れる交流電流を検出している。そして、放電領域の交流試験電圧と交流電流の関係式(式2)と未放電領域の交流試験電圧と交流電流の関係式(式3)とから交流電圧と放電電流の関係式(式4)を求めて、適正な放電電流が得られる交流電圧のピーク間電圧の定電圧を設定している。   In Patent Document 3, as shown in FIG. 6, during a print preparation rotation operation prior to image formation, an alternating current that flows through the photosensitive drum by applying three stages of alternating current test voltages to the charging roller in each of the discharge area and the non-discharge area. Is detected. Then, the relational expression between the AC voltage and the discharge current (Formula 2) and the relational expression between the AC test voltage and the alternating current in the undischarged area (Formula 3) Therefore, the constant voltage of the peak-to-peak voltage of the AC voltage that can obtain an appropriate discharge current is set.

特開昭63−149669号公報JP-A 63-149669 特公平06−093150号公報Japanese Patent Publication No. 06-093150 特開2001−201920号公報JP 2001-201920 A

特許文献3の制御によれば、そのときの帯電部材の抵抗値等に応じた適正な放電電流が得られるように、振動電圧における交流電圧が可変に設定される。しかし、特許文献3の制御で交流電圧を設定する場合、感光ドラムの感光層の摩耗が進むに連れて、試験交流電圧を印加した際の感光層の負荷が大きくなって、感光層の寿命を損なわせていることが判明した。   According to the control of Patent Literature 3, the AC voltage in the oscillating voltage is variably set so that an appropriate discharge current corresponding to the resistance value of the charging member at that time can be obtained. However, when the AC voltage is set by the control of Patent Document 3, as the photosensitive layer of the photosensitive drum wears, the load of the photosensitive layer when the test AC voltage is applied increases, and the life of the photosensitive layer is shortened. It turned out to be damaged.

感光ドラムの感光層が摩耗して薄くなると、感光層の静電容量が増すため、同じ試験交流電圧を印加した場合でも、感光ドラムと帯電部材との間で交流電圧のパルスごとの放電が長く続いて放電電流が増えてしまう。その結果、適正な放電電流を設定するための交流試験電圧の印加において、過剰な放電電流による感光層の劣化や摩耗が進行してしまう。   When the photosensitive layer of the photosensitive drum becomes worn and thin, the electrostatic capacity of the photosensitive layer increases. Therefore, even when the same test AC voltage is applied, the discharge of each AC voltage pulse between the photosensitive drum and the charging member becomes longer. Subsequently, the discharge current increases. As a result, when an AC test voltage for setting an appropriate discharge current is applied, deterioration or wear of the photosensitive layer due to excessive discharge current proceeds.

そこで、感光ドラムの感光層の摩耗状態を感光ドラムの累積使用時間で推定して累積使用時間の増加に応じて交流試験電圧を次第に低下させる制御が提案された。しかし、感光ドラムの感光層の摩耗状態は、累積使用時間と無関係に進行が停止したり早まったりする。例えば、画像比率の高い(感光ドラムのかぶりトナーが多い)画像形成が続いている場合には感光層の摩耗はあまり進行しない。しかし、固い添剤を多く含む記録材で画像形成を行うと感光層の摩耗は一気に進行する。記録材のジャムや現像装置でのキャリア付着と言ったトラブルに起因しても、その後の画像形成で感光層の摩耗速度が速まることがある。   In view of this, there has been proposed a control in which the abrasion state of the photosensitive layer of the photosensitive drum is estimated based on the cumulative usage time of the photosensitive drum, and the AC test voltage is gradually decreased as the cumulative usage time increases. However, the wear state of the photosensitive layer of the photosensitive drum stops or accelerates regardless of the cumulative use time. For example, when the image formation is continued with a high image ratio (a lot of fog toner on the photosensitive drum), the wear of the photosensitive layer does not progress much. However, when an image is formed with a recording material containing a large amount of hard additive, the wear of the photosensitive layer proceeds at a stretch. Even due to troubles such as jamming of the recording material and carrier adhesion in the developing device, the wear rate of the photosensitive layer may increase in subsequent image formation.

そして、このような場合、感光ドラムの累積使用時間から見積もられる感光層の摩耗状態と実際の摩耗状態との間に開きが生じてしまい、交流試験電圧を印加した際の放電電流が過剰になる場合がある。   In such a case, a gap occurs between the wear state of the photosensitive layer estimated from the cumulative usage time of the photosensitive drum and the actual wear state, and the discharge current when an AC test voltage is applied becomes excessive. There is a case.

本発明は、感光層の膜厚を直接に求めることで、累積画像枚数等で間接的に推定する場合よりも適正に交流試験電圧を設定して、交流試験電圧の印加に伴う感光層の劣化や摩耗を抑制できる画像形成装置を提供することを目的としている。   The present invention directly determines the film thickness of the photosensitive layer, sets the AC test voltage more appropriately than when indirectly estimated by the cumulative number of images, etc., and deteriorates the photosensitive layer due to the application of the AC test voltage. An object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of suppressing wear and wear.

本発明の画像形成装置は、感光層を有する感光体と、前記感光体の表面に当接して配置され前記感光体を帯電する帯電部材と、前記感光体を帯電させるために直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを前記帯電部材に印加する電源と、前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナー像を形成する画像形成部と、前記帯電部材を流れる交流電流を検出する第1の検出部と、前記帯電部材を流れる直流電流を検出する第2の検出部と、放電領域と未放電領域とでそれぞれ複数の異なるピーク間電圧の交流試験電圧を前記帯電部材に印加したときに前記第1の検出部によってそれぞれ検出された交流電流に基づいて前記帯電バイアスにおける交流電圧のピーク間電圧を設定する第1のモードと、放電領域のピーク間電圧を有する交流電圧と直流電圧とを重畳した振動電圧を前記帯電部材に印加したときに前記第2の検出部によって前記帯電部材を流れる直流電流の検出を行う第2のモードとを実行する実行部と、を備えるものである。そして、前記実行部は、前記第1のモードにおいて、前記未放電領域における複数の前記交流試験電圧のうちのピーク間電圧が最も大きい交流試験電圧のピーク間電圧を、前記第2のモードで検出された直流電流が第1の電流である場合には第1の電圧に設定し、前記第2のモードで検出された直流電流の絶対値が前記第1の電流よりも大きい第2の電流である場合には前記第1の電圧よりも小さい第2の電圧に設定する。 An image forming apparatus according to the present invention includes a photosensitive member having a photosensitive layer, a charging member disposed in contact with the surface of the photosensitive member and charging the photosensitive member, and a direct current voltage to an alternating voltage to charge the photosensitive member. A power source that applies a charging bias superimposed on the charging member, an image forming unit that forms a toner image on the photosensitive member charged by the charging member, and a first detection that detects an alternating current flowing through the charging member A second detection unit for detecting a direct current flowing through the charging member, and a plurality of AC peak test voltages having different peak-to-peak voltages in the discharge region and the non-discharge region, respectively. first mode and an AC voltage having a peak-to-peak voltage of the discharge area for setting a peak voltage of the AC voltage in the charging bias based on the alternating current detected respectively by the first detecting portion Which comprises an execution unit for executing a second mode in which the detection of the DC current flowing through the charging member by the second detection unit when an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage is applied to the charging member It is. In the first mode, the execution unit detects the peak-to-peak voltage of the AC test voltage having the largest peak-to-peak voltage among the plurality of AC test voltages in the undischarged region in the second mode. If the direct current is the first current, the first direct current is set to the first voltage, and the absolute value of the direct current detected in the second mode is the second current larger than the first current. In some cases, the second voltage is set lower than the first voltage.

本発明の画像形成装置では、未放電領域における複数の交流試験電圧のうちのピーク間電圧が最も大きい交流試験電圧のピーク間電圧を、帯電部材を流れる直流電流の検出結果に基づいて、感光層の膜厚に応じた適正な値に設定できる。このため、累積画像枚数等で間接的に感光層の膜厚を推定して当該交流試験電圧のピーク間電圧を設定する場合よりも当該交流試験電圧のピーク間電圧を適正に設定できる。 In the image forming apparatus of the present invention, the peak-to-peak voltage of the AC test voltage having the largest peak-to-peak voltage among the plurality of AC test voltages in the undischarged region is determined based on the detection result of the DC current flowing through the charging member. An appropriate value can be set according to the film thickness. For this reason, the peak-to-peak voltage of the AC test voltage can be set more appropriately than the case where the film thickness of the photosensitive layer is indirectly estimated by the cumulative number of images and the like to set the peak-to-peak voltage of the AC test voltage.

画像形成装置の構成の説明図である。1 is an explanatory diagram of a configuration of an image forming apparatus. 画像形成部の構成の説明図である。It is explanatory drawing of a structure of an image formation part. 感光ドラムの感光層の膜厚の説明図である。It is explanatory drawing of the film thickness of the photosensitive layer of a photosensitive drum. 帯電ローラに印加する電圧の制御系のブロック図である。It is a block diagram of a control system of a voltage applied to the charging roller. 帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧と交流電流の関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between the peak voltage of the alternating voltage applied to a charging roller, and alternating current. 交流電圧のピーク間電圧を設定する制御の説明図である。It is explanatory drawing of the control which sets the peak voltage of an alternating voltage. 感光ドラムに流れる直流電流量に基づく感光層の膜厚測定の説明図である。It is explanatory drawing of the film thickness measurement of the photosensitive layer based on the direct current amount which flows into a photosensitive drum. ピーク間電圧と交流電流の関係の変化の説明図である。It is explanatory drawing of the change of the relationship between a peak-to-peak voltage and an alternating current. 感光層の摩耗に伴う放電電流の増加の説明図である。It is explanatory drawing of the increase in the discharge current accompanying abrasion of a photosensitive layer. 感光層の膜厚の測定結果に応じた交流試験電圧の設定の説明図である。It is explanatory drawing of the setting of the alternating current test voltage according to the measurement result of the film thickness of a photosensitive layer. 実施例1の交流電圧設定モードのフローチャートである。3 is a flowchart of an AC voltage setting mode according to the first embodiment. 実施例3における感光層の膜厚測定のための構成の説明図である。6 is an explanatory diagram of a configuration for measuring a film thickness of a photosensitive layer in Example 3. FIG. 交流電流と感光層の膜厚との関係の説明図である。It is explanatory drawing of the relationship between an alternating current and the film thickness of a photosensitive layer. 直流電圧に重畳する交流電圧の説明図である。It is explanatory drawing of the alternating voltage superimposed on a direct-current voltage.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。本発明は、感光層の膜厚の摩耗に応じて交流電圧設定時に帯電ローラに印加される電圧が低下する限りにおいて、実施形態の構成の一部または全部を、その代替的な構成で置き換えた別の実施形態でも実施できる。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the present invention, as long as the voltage applied to the charging roller is reduced when the AC voltage is set according to the wear of the film thickness of the photosensitive layer, a part or all of the configuration of the embodiment is replaced with the alternative configuration. Other embodiments can also be implemented.

従って、中間転写体を用いる方式、記録材搬送体を用いる方式、タンデム型、1ドラム型、フルカラー、モノクロの区別なく、振動電圧が印加される帯電部材を用いた画像形成装置において等しく実施できる。本実施形態では、トナー像の形成/転写に係る主要部のみを説明するが、本発明は、必要な機器、装備、筐体構造を加えて、プリンタ、各種印刷機、複写機、FAX、複合機等、種々の用途で実施できる。   Therefore, the present invention can be equally applied to an image forming apparatus using a charging member to which an oscillating voltage is applied, regardless of the type using an intermediate transfer member, the method using a recording material conveyance member, the tandem type, the one drum type, the full color, and the monochrome. In the present embodiment, only main parts related to toner image formation / transfer will be described. However, the present invention includes a printer, various printing machines, a copier, a fax machine, a composite machine, in addition to necessary equipment, equipment, and a housing structure. It can be implemented in various applications such as a machine.

なお、特許文献1〜3に示される画像形成装置の一般的な事項については、図示を省略して重複する説明を省略する。   In addition, about the general matter of the image forming apparatus shown by patent documents 1-3, illustration is abbreviate | omitted and the overlapping description is abbreviate | omitted.

<画像形成装置>
図1は画像形成装置の構成の説明図である。図2は画像形成部の構成の説明図である。
<Image forming apparatus>
FIG. 1 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming apparatus. FIG. 2 is an explanatory diagram of the configuration of the image forming unit.

図1に示すように、画像形成装置100は、中間転写ベルト31に沿って画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdを配列したタンデム型中間転写方式のフルカラープリンタである。   As shown in FIG. 1, the image forming apparatus 100 is a tandem intermediate transfer type full color printer in which image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are arranged along an intermediate transfer belt 31.

制御部50は、画像形成部Pa、Pb、Pc、Pd、及びその他のユニット内の機構の動作を制御するための制御基板やモータドライブ基板(不図示)などから成る。環境センサ51は、装置内で熱源となる定着装置40などの影響を受けずに装置周囲の温度湿度が正確に測定できるように配置されている。制御部50は、環境センサ51の出力に基づいて様々な制御を行う。   The control unit 50 includes a control board and a motor drive board (not shown) for controlling the operation of the image forming units Pa, Pb, Pc, Pd, and other mechanisms in the unit. The environmental sensor 51 is arranged so that the temperature and humidity around the apparatus can be accurately measured without being affected by the fixing device 40 that is a heat source in the apparatus. The control unit 50 performs various controls based on the output of the environment sensor 51.

画像形成部Paでは、感光ドラム11aにイエロートナー像が形成されて中間転写ベルト31に一次転写される。画像形成部Pbでは、感光ドラム11bにマゼンタトナー像が形成されて中間転写ベルト31のイエロートナー像に重ねて一次転写される。画像形成部Pc、Pdでは、それぞれ感光ドラム11c、11dにシアントナー像、ブラックトナー像が形成されて同様に中間転写ベルト31に順次重ねて一次転写される。   In the image forming portion Pa, a yellow toner image is formed on the photosensitive drum 11 a and is primarily transferred to the intermediate transfer belt 31. In the image forming unit Pb, a magenta toner image is formed on the photosensitive drum 11 b and is primarily transferred to the yellow toner image on the intermediate transfer belt 31. In the image forming portions Pc and Pd, a cyan toner image and a black toner image are formed on the photosensitive drums 11c and 11d, respectively, and similarly, are sequentially transferred to the intermediate transfer belt 31 in order.

中間転写ベルト31に一次転写された四色のトナー像は、二次転写部T2へ搬送されて記録材Pへ一括二次転写される。トナー像を転写された記録材Pは、中間転写ベルト31から分離されて定着装置40へ搬送されてトナー像の定着処理を受ける。   The four-color toner images primarily transferred to the intermediate transfer belt 31 are conveyed to the secondary transfer portion T2 and collectively transferred to the recording material P. The recording material P onto which the toner image has been transferred is separated from the intermediate transfer belt 31 and conveyed to the fixing device 40, where the toner image is fixed.

中間転写ベルト31は、テンションローラ33、駆動ローラ32、及び対向ローラ34に掛け渡して支持され、駆動ローラ32に駆動されて320mm/secのプロセススピードで矢印R2方向に回転する。中間転写ベルト31の材料として例えば、PET[ポリエチレンテレフタレート]やPVdF[ポリフッ化ビニリデン]などが用いられる。中間転写ベルト31は、厚さ100μmのポリイミドを用い、一次転写部Ta、Tb、Tc、Tdのスラスト方向幅は330mmである。   The intermediate transfer belt 31 is supported around a tension roller 33, a drive roller 32, and a counter roller 34, and is driven by the drive roller 32 to rotate in the direction of arrow R2 at a process speed of 320 mm / sec. For example, PET [polyethylene terephthalate] or PVdF [polyvinylidene fluoride] is used as the material of the intermediate transfer belt 31. The intermediate transfer belt 31 uses polyimide having a thickness of 100 μm, and the width in the thrust direction of the primary transfer portions Ta, Tb, Tc, and Td is 330 mm.

駆動ローラ32は、金属ローラの表面に数mm厚のゴム(ウレタンまたはクロロプレン)をコーティングしてスリップを防いでおり、パルスモータ(不図示)によって回転駆動される。テンションローラ33は、中間転写ベルト31に所定のテンションを付与する。二次転写ローラ36は、中間転写ベルト31を挟んで対抗ローラ34に圧接することにより、中間転写ベルト31と二次転写ローラ36との間に二次転写部T2を形成する。   The driving roller 32 is coated with rubber (urethane or chloroprene) having a thickness of several millimeters on the surface of the metal roller to prevent slipping, and is driven to rotate by a pulse motor (not shown). The tension roller 33 applies a predetermined tension to the intermediate transfer belt 31. The secondary transfer roller 36 is in pressure contact with the opposing roller 34 with the intermediate transfer belt 31 interposed therebetween, thereby forming a secondary transfer portion T <b> 2 between the intermediate transfer belt 31 and the secondary transfer roller 36.

分離ローラ23は、記録材カセット21からピックアップローラ22によって引き出された記録材Pを1枚ずつに分離して、レジストローラ25へ送り出す。レジストローラ25は、停止状態で記録材Pを受け入れて待機させ、中間転写ベルト31のトナー像にタイミングを合わせて記録材Pを二次転写部T2へ送り込む。   The separation roller 23 separates the recording material P drawn from the recording material cassette 21 by the pickup roller 22 one by one and sends it to the registration roller 25. The registration roller 25 receives and waits for the recording material P in the stopped state, and sends the recording material P to the secondary transfer portion T2 in synchronization with the toner image on the intermediate transfer belt 31.

二次転写部T2に搬送された記録材Pは、トナー像を担持した中間転写ベルト31と二次転写ローラ36との間に挟持して搬送される。その間、電源D2が二次転写ローラ36にトナーの帯電極性と逆極性である正極性の直流電圧を印加することにより、中間転写ベルト31上のトナー像が記録材Pに二次転写される。   The recording material P conveyed to the secondary transfer portion T2 is conveyed while being sandwiched between the intermediate transfer belt 31 carrying the toner image and the secondary transfer roller. Meanwhile, the toner image on the intermediate transfer belt 31 is secondarily transferred to the recording material P by the power source D2 applying a positive DC voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the secondary transfer roller 36.

ベルトクリーニング装置38は、中間転写ベルト31にクリーニングブレードを当接させて、二次転写部T2を通過した中間転写ベルト31の表面に残留する転写残トナーを回収する。   The belt cleaning device 38 brings a cleaning blade into contact with the intermediate transfer belt 31 and collects transfer residual toner remaining on the surface of the intermediate transfer belt 31 that has passed through the secondary transfer portion T2.

定着装置40は、中心にヒータを配置した定着ローラ41に加圧ローラ42を圧接して加熱ニップを形成する。記録材Pは、加熱ニップで挟持搬送される過程で、加熱加圧を受けてトナー像を溶融させ、フルカラー画像を表面に定着された後、排出ローラ45を通じて排出トレイ46へ排出される。   The fixing device 40 presses a pressure roller 42 against a fixing roller 41 having a heater at the center to form a heating nip. The recording material P is heated and pressurized in the process of being nipped and conveyed by the heating nip, melts the toner image, fixes the full color image on the surface, and then is discharged to the discharge tray 46 through the discharge roller 45.

画像形成部Pa、Pb、Pc、Pdは、それぞれの現像装置14a、14b、14c、14dで用いるトナーの色がイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックと異なる以外は、ほぼ同一に構成される。このため、以下では、画像形成部Paについて説明し、他の画像形成部Pb、Pc、Pdについては、説明中の符号末尾のaを、b、c、dに読み替えて説明されるものとする。   The image forming portions Pa, Pb, Pc, and Pd are substantially the same except that the toner colors used in the developing devices 14a, 14b, 14c, and 14d are different from yellow, magenta, cyan, and black. Therefore, hereinafter, the image forming unit Pa will be described, and the other image forming units Pb, Pc, and Pd will be described by replacing “a” at the end of the reference numerals with “b”, “c”, and “d”. .

図2に示すように、画像形成部Paは、感光ドラム11aの周囲に、帯電ローラ12a、露光装置13a、現像装置14a、一次転写ローラ35a、クリーニング装置15aを配置している。   As shown in FIG. 2, in the image forming unit Pa, a charging roller 12a, an exposure device 13a, a developing device 14a, a primary transfer roller 35a, and a cleaning device 15a are arranged around the photosensitive drum 11a.

感光ドラム11aは、回転ドラム型の電子写真感光体、さらに詳しくは、アルミニウム製シリンダの外周面に、帯電極性が負極性の有機光導電体(OPC)の薄膜が塗布形成されている。感光ドラム11a全体は、外径30mmに構成され、矢印R1方向に320mm/secのプロセススピード(周速度)をもって回転駆動される。   The photosensitive drum 11a is a rotating drum type electrophotographic photosensitive member, more specifically, an organic photoconductor (OPC) thin film having a negative polarity on the outer peripheral surface of an aluminum cylinder. The entire photosensitive drum 11a has an outer diameter of 30 mm, and is rotationally driven in the direction of arrow R1 with a process speed (peripheral speed) of 320 mm / sec.

帯電ローラ12aは、後述するように、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加されて、感光ドラム11aの表面を一様な電位に帯電する。   As will be described later, the charging roller 12a is applied with an oscillating voltage obtained by superimposing an AC voltage on a DC voltage, and charges the surface of the photosensitive drum 11a to a uniform potential.

露光装置13aは、イエローの分解色画像を展開した走査線画像データをON−OFF変調したレーザービームを回転ミラーで走査して、帯電した感光ドラム11aの表面に画像の静電像を書き込む。   The exposure device 13a scans the scanning line image data obtained by developing the yellow separation color image with a rotating mirror, and writes an electrostatic image of the image on the surface of the charged photosensitive drum 11a.

現像装置14aは、現像容器14eにイエローの非磁性トナーと磁性キャリアとを混合した二成分現像剤を充填されている。カラー用トナーの特性としては、重量平均粒径が5〜8μmであることが、良好な画像を形成する上で好ましい。重量平均粒径が、この範囲内であれば、十分な解像性を有し、鮮明で高画質の画像を形成でき、静電力よりも付着力や凝集力が小さくなり、種々のトラブルが低減するからである。非磁性トナー粒子の重量平均粒径は、ふるい分け法、沈降法、光子相関法等の種々の方法によって測定できる。   In the developing device 14a, a developing container 14e is filled with a two-component developer obtained by mixing a yellow nonmagnetic toner and a magnetic carrier. As a characteristic of the color toner, a weight average particle diameter of 5 to 8 μm is preferable for forming a good image. If the weight average particle diameter is within this range, it has sufficient resolution, can form clear and high-quality images, and has less adhesive force and cohesive force than electrostatic force, reducing various troubles. Because it does. The weight average particle diameter of the nonmagnetic toner particles can be measured by various methods such as a sieving method, a sedimentation method, and a photon correlation method.

トナー粒子は、構成材料を加熱溶融により均一化した後に、これを冷却固化して粉砕することによりトナー粒子を製造する粉砕法によって製造できる。しかし、粉砕法で得られるトナー粒子は一般に不定形であるため、略球形形状とするには機械的、熱的または何らかの特殊な処理を行うことが必要である。また、前述した範囲の重量平均粒径とするには球形化処理後のトナー粒子を分級することも必要になる。このため、トナー粒子の製造法としては、粉砕法よりも重合法を採用することが好ましい。   The toner particles can be produced by a pulverization method in which the constituent materials are made uniform by heating and melting, and then cooled, solidified, and pulverized to produce toner particles. However, since the toner particles obtained by the pulverization method are generally indeterminate, it is necessary to perform mechanical, thermal, or some special treatment in order to obtain a substantially spherical shape. In addition, it is necessary to classify the toner particles after the spheroidizing treatment in order to obtain the weight average particle diameter in the above-mentioned range. For this reason, it is preferable to employ a polymerization method as a toner particle production method rather than a pulverization method.

現像容器14eに配置された不図示の攪拌スクリューは、二成分現像剤を攪拌しつつ循環させて、非磁性トナーを負極性に、磁性キャリアを正極性にそれぞれ帯電させる。現像スリーブ14hは、固定のマグネットローラ14iの周囲で回転して、帯電した二成分現像剤をマグネットローラ14iの磁力で表面に担持し、穂立ち状態の二成分現像剤で感光ドラム11aを摺擦させる。電源D4は、負極性の直流電圧Vdcに交流電圧Vppを重畳した振動電圧を現像スリーブ14hに印加する。より具体的には、−550Vの直流電圧Vdcに、周波数9.2kHz、ピーク間電圧Vpp=1.8kVの矩形波の交流電圧を重畳した振動電圧である。これにより、現像スリーブ14hから、相対的に正極性になった感光ドラム11aの露光部へと帯電したトナーが移転して静電像が反転現像される。   A stirring screw (not shown) disposed in the developing container 14e circulates the two-component developer while stirring to charge the nonmagnetic toner to negative polarity and the magnetic carrier to positive polarity. The developing sleeve 14h rotates around the fixed magnet roller 14i, carries the charged two-component developer on the surface by the magnetic force of the magnet roller 14i, and rubs the photosensitive drum 11a with the two-component developer in a standing state. Let The power source D4 applies an oscillating voltage obtained by superimposing the AC voltage Vpp on the negative DC voltage Vdc to the developing sleeve 14h. More specifically, it is an oscillating voltage obtained by superimposing a rectangular wave AC voltage having a frequency of 9.2 kHz and a peak-to-peak voltage Vpp of 1.8 kV on a DC voltage Vdc of −550V. As a result, the charged toner is transferred from the developing sleeve 14h to the exposed portion of the photosensitive drum 11a having a relatively positive polarity, and the electrostatic image is reversely developed.

一次転写ローラ35aは、中間転写ベルト31を介して感光ドラム11aに圧接して、中間転写ベルト31と感光ドラム11aとの間に一次転写部T1を形成する。電源D1は、感光ドラム11a上のトナー像が一次転写部T1を通過する間、一次転写ローラ35aにトナーの帯電極性と逆極性である正極性の直流電圧を印加して、感光ドラム11a上のトナー像を中間転写ベルト31へ一次転写させる。感光ドラム11a上のトナーの電荷保持量は30μC/gであり、一次転写ローラ35aの芯金35eに対して40μAの電流が流れるように、電源D1が出力する定電圧を設定してある。   The primary transfer roller 35a is in pressure contact with the photosensitive drum 11a via the intermediate transfer belt 31, and forms a primary transfer portion T1 between the intermediate transfer belt 31 and the photosensitive drum 11a. While the toner image on the photosensitive drum 11a passes through the primary transfer portion T1, the power source D1 applies a positive DC voltage having a polarity opposite to the charging polarity of the toner to the primary transfer roller 35a. The toner image is primarily transferred to the intermediate transfer belt 31. The charge holding amount of the toner on the photosensitive drum 11a is 30 μC / g, and the constant voltage output from the power source D1 is set so that a current of 40 μA flows through the core bar 35e of the primary transfer roller 35a.

一次転写ローラ35は、直径φ8mmの芯金35eの外側に発泡ポリウレタンの厚さ4mmの弾性層35fを形成した外径φ16mmのウレタンスポンジローラであって、1kVの電圧印加で5×10Ωの抵抗値を有する。 The primary transfer roller 35 is 4mm thick polyurethane foam on the outside of the metal core 35e with a diameter φ8mm a urethane sponge roller having an outer diameter of φ16mm forming the elastic layer 35f, the 5 × 10 7 Ω voltage application of 1kV It has a resistance value.

クリーニング装置15aは、感光ドラム11aにクリーニングブレード15eを当接させて、一次転写部T1を通過した感光ドラム11a表面に付着した転写残トナーを掻き落として回収する。クリーニング装置15aは、カウンターブレード方式を用い、クリーニングブレード15eの自由長が8mmである。クリーニングブレード15eは、ウレタンを主体とした弾性ブレードで、感光ドラム11aに対して、線圧約35g/cmの押圧で当接されている。   The cleaning device 15a brings the cleaning blade 15e into contact with the photosensitive drum 11a, and scrapes off and collects the transfer residual toner attached to the surface of the photosensitive drum 11a that has passed through the primary transfer portion T1. The cleaning device 15a uses a counter blade method, and the cleaning blade 15e has a free length of 8 mm. The cleaning blade 15e is an elastic blade mainly composed of urethane, and is brought into contact with the photosensitive drum 11a by pressing with a linear pressure of about 35 g / cm.

<感光ドラム>
図3は感光ドラムの感光層の膜厚の説明図である。図3に示すように、感光ドラム11aは、アルミニウム製シリンダの支持体(導電性ドラム基体)11αの表面に、下引き層11β、電荷発生層11γ、及び電荷輸送層1ωを順次塗布して重ね合わせた四層構成である。
<Photosensitive drum>
FIG. 3 is an explanatory diagram of the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum. As shown in FIG. 3, in the photosensitive drum 11a, an undercoat layer 11β, a charge generation layer 11γ, and a charge transport layer 1ω are sequentially applied and stacked on the surface of an aluminum cylinder support (conductive drum base) 11α. Combined four-layer structure.

最も内側に配置される支持体11αは、導電性を示す材料であって硬度の測定に影響を与えない範囲内のものであれば、特に制限なく使用できる。例えばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属や合金を感光ドラム状に成形したものなどが使用できる。   The support 11α arranged on the innermost side can be used without particular limitation as long as it is a material exhibiting conductivity and is in a range that does not affect the measurement of hardness. For example, a metal or alloy such as aluminum, copper, chromium, nickel, zinc and stainless steel formed into a photosensitive drum shape can be used.

下引き層11βは、光の干渉を抑えて上層の接着性を向上させる。また、感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される。   The undercoat layer 11β improves the adhesion of the upper layer by suppressing light interference. Also formed to improve the adhesion of the photosensitive layer, improve coating properties, protect the support, cover defects on the support, improve charge injection from the support, or protect against electrical breakdown of the photosensitive layer Is done.

下引き層11βの材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼインを用いることができる。ポリアミド、N−メトキシメチル化6ナイロン、共重合ナイロン、にかわおよびゼラチンなども用いることができる。これらを適当な溶剤に溶解し、支持体11α上に塗布する。下引き層11βの膜厚は、0.1〜2μmが好ましい。   As a material for the undercoat layer 11β, polyvinyl alcohol, poly-N-vinylimidazole, polyethylene oxide, ethyl cellulose, ethylene-acrylic acid copolymer, and casein can be used. Polyamide, N-methoxymethylated 6 nylon, copolymer nylon, glue and gelatin can also be used. These are dissolved in a suitable solvent and coated on the support 11α. The thickness of the undercoat layer 11β is preferably 0.1 to 2 μm.

感光ドラム11aの感光層は、有機半導体(OPC)を、厚さ1μmの電荷発生層11γと厚さ29μmの電荷輸送層11ωとに機能分離して積層させた厚さ30μmの積層型感光層である。   The photosensitive layer of the photosensitive drum 11a is a laminated photosensitive layer having a thickness of 30 μm obtained by functionally separating an organic semiconductor (OPC) into a charge generating layer 11γ having a thickness of 1 μm and a charge transporting layer 11ω having a thickness of 29 μm. is there.

電荷発生層11γは、表面から入射した露光光(レーザービーム)のエネルギーを吸収して電荷キャリア対を発生する。電荷発生層11γに用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、各種の中心金属および結晶系がある。具体的には、α、β、γ、εおよびX型などの結晶型を有するフタロシアニン化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料等である。モノアゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニン、及び特開昭54−143645号公報に記載のアモルファスシリコン等である。本実施例では、高画質を実現するために感度を高くできるフタロシアニン化合物を用いた電荷発生層11γを用いた。電荷発生層11γは、ジスアゾ顔料をCGL層(キャリア発生層)としている。   The charge generation layer 11γ absorbs the energy of exposure light (laser beam) incident from the surface and generates charge carrier pairs. Examples of the charge generation material used for the charge generation layer 11γ include selenium-tellurium, pyrylium, thiapyrylium dyes, various central metals, and crystal systems. Specific examples include phthalocyanine compounds having crystal types such as α, β, γ, ε, and X, anthanthrone pigments, dibenzpyrenequinone pigments, pyranthrone pigments, trisazo pigments, disazo pigments, and the like. And monoazo pigments, indigo pigments, quinacridone pigments, asymmetric quinocyanine pigments, quinocyanines, and amorphous silicon described in JP-A No. 54-143645. In this example, the charge generation layer 11γ using a phthalocyanine compound capable of increasing sensitivity in order to realize high image quality was used. The charge generation layer 11γ uses a disazo pigment as a CGL layer (carrier generation layer).

上記電荷発生物質は、0.3〜4倍量の結着樹脂および溶剤とともにホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライターおよびロールミルなどの方法を用いて分散される。分散後、分散液を下引き層上に塗布し乾燥させることにより電荷発生層11γが形成される。あるいは、電荷発生物質の単独組成からなる膜を蒸着法などを用いることにより下引き層B上に堆積して電荷発生層11γが形成される。電荷発生層11γは、膜厚が5μm以下であることが好ましく、特に0.1〜2μmの範囲であることが好ましい。   The charge generation material is dispersed together with a binder resin and a solvent in an amount of 0.3 to 4 times using a method such as a homogenizer, ultrasonic dispersion, ball mill, vibration ball mill, sand mill, attritor, and roll mill. After the dispersion, the charge generation layer 11γ is formed by applying the dispersion onto the undercoat layer and drying it. Alternatively, the charge generation layer 11γ is formed by depositing a film made of a single composition of the charge generation material on the undercoat layer B by using an evaporation method or the like. The charge generation layer 11γ preferably has a thickness of 5 μm or less, particularly preferably in the range of 0.1 to 2 μm.

上記結着樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体および共重合体が利用可能である。ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタンも利用可能である。セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂等も利用可能である。   As the binder resin, polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, vinyl chloride, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, vinylidene fluoride, and trifluoroethylene can be used. Polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral, polycarbonate, polyester, polysulfone, polyphenylene oxide, and polyurethane can also be used. Cellulose resin, phenol resin, melamine resin, silicon resin, epoxy resin and the like can also be used.

電荷輸送層11ωは、電荷発生層11γで発生した電荷キャリアから受け渡された電荷を表面へ搬送する。電荷輸送層11ωは、適当な電荷輸送物質を適当な結着樹脂とともに溶剤に分散/溶解し、該溶液を上述の方法を用いて電荷発生層11γ上に塗布して乾燥させることにより形成する。   The charge transport layer 11ω carries the charge transferred from the charge carriers generated in the charge generation layer 11γ to the surface. The charge transport layer 11ω is formed by dispersing / dissolving a suitable charge transport material in a solvent together with a suitable binder resin, applying the solution onto the charge generation layer 11γ using the method described above, and drying the solution.

電荷輸送物質としては、ポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリスチリルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、カルバゾールなどの複素環化合物を利用できる。トリフェニルメタンなどのトリアリールアルカン誘導体、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、N−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物も利用できる。結着樹脂としては、電荷発生層11γの結着樹脂と同様な樹脂を利用できる。   As the charge transport material, a heterocyclic compound such as poly-N-vinylcarbazole or polystyrylanthracene or a polymer compound having a condensed polycyclic aromatic, or a heterocyclic compound such as pyrazoline, imidazole, oxazole, triazole or carbazole can be used. . Low molecular compounds such as triarylalkane derivatives such as triphenylmethane, triarylamine derivatives such as triphenylamine, phenylenediamine derivatives, N-phenylcarbazole derivatives, stilbene derivatives, and hydrazone derivatives can also be used. As the binder resin, a resin similar to the binder resin of the charge generation layer 11γ can be used.

電荷輸送物質と結着樹脂の比率は、両者の全重量を100とした場合に電荷輸送物質の重量は20〜100であることが好ましく、より好ましくは30〜100である。電荷輸送物質の量がそれ以下であると、電荷輸送能が低下し、感度低下および残留電位の上昇などの問題が生ずる。   The ratio of the charge transport material to the binder resin is preferably 20 to 100, more preferably 30 to 100, when the total weight of both is 100. If the amount of the charge transporting material is less than that, the charge transporting ability is lowered, and problems such as a decrease in sensitivity and an increase in residual potential occur.

積層型感光体における電荷輸送層11ωの膜厚は1〜50μmが好ましく、より好ましくは3〜30μmである。本実施例としては、電荷輸送層11ωは、ヒドラゾンと樹脂を混合したものをCTL層(キャリア輸送層)として厚さ29μmに形成されている。   The film thickness of the charge transport layer 11ω in the multilayer photoreceptor is preferably 1 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm. In this embodiment, the charge transport layer 11ω is formed with a thickness of 29 μm as a CTL layer (carrier transport layer) obtained by mixing hydrazone and resin.

<帯電装置>
感光ドラムの帯電装置としては、ローラ型、ブレード型などの帯電部材を感光ドラム表面に接触させる接触帯電方式が広く採用されており、特に、帯電ローラは、長期にわたって、安定した帯電を行なうことができる。
<Charging device>
As a charging device for the photosensitive drum, a contact charging system in which a charging member such as a roller type or a blade type is brought into contact with the surface of the photosensitive drum is widely employed. In particular, the charging roller can stably charge over a long period of time. it can.

帯電ローラには、帯電の一様性を得るために、所望の暗部電位VDに相当する直流電圧Vdcに、直流電圧印加時の放電開始電圧Vthの2倍以上のピーク間電圧Vppをもつ交流電圧を重畳した振動電圧が印加される。振動電圧を用いることで、感光ドラム上の局所的な電位ムラが解消され、帯電された暗部電位VDは、直流電圧値Vdcに均一に収束するからである。   In order to obtain charging uniformity, the charging roller has an AC voltage having a peak-to-peak voltage Vpp that is equal to or more than twice the discharge start voltage Vth when the DC voltage is applied to the DC voltage Vdc corresponding to the desired dark portion potential VD. An oscillating voltage superimposed is applied. This is because the use of the oscillating voltage eliminates local potential unevenness on the photosensitive drum, and the charged dark portion potential VD converges uniformly to the DC voltage value Vdc.

帯電ローラ12aは、弾性層12fの弾性を利用してギャップを作らずに感光ドラム11aと接触させる接触式帯電ローラである。振動電圧を印加するための導電性支持体として金属製軸部材の芯金12eが用いられ、芯金12eは、軸受け部と、電圧印加部を兼ねた軸受け部と、外径がφ14mmの被覆部が一体で構成されている。被覆部の周面上には、ポリエーテルエステルアミド等のイオン導電性の高分子化合物を含有した熱可塑性樹脂であるABS樹脂の体積抵抗値10〜10Ωcmの抵抗調整層が、射出成形で0.5〜1mmの厚みに被覆形成加工される。抵抗調整層の表面には、酸化スズなどの導電性微粒子が分散した熱可塑性樹脂組成物からなる保護層が形成されている。 The charging roller 12a is a contact type charging roller that makes contact with the photosensitive drum 11a without making a gap by using the elasticity of the elastic layer 12f. A metal shaft core 12e is used as a conductive support for applying an oscillating voltage. The core 12e is composed of a bearing, a bearing also serving as a voltage application unit, and a coating having an outer diameter of φ14 mm. Are integrally formed. On the peripheral surface of the covering portion, a resistance adjustment layer having a volume resistance value of 10 5 to 10 7 Ωcm of an ABS resin, which is a thermoplastic resin containing an ion conductive polymer compound such as polyether ester amide, is formed by injection molding. The coating is formed to a thickness of 0.5 to 1 mm. A protective layer made of a thermoplastic resin composition in which conductive fine particles such as tin oxide are dispersed is formed on the surface of the resistance adjustment layer.

なお、抵抗調整層は、カーボンブラック等の導電剤を分散混入させた1〜2mmの厚さを有する導電性ゴムとし、画像形成時の帯電ムラを防止するために、抵抗値を10〜10Ωcmに調製してもよい。 The resistance adjustment layer is made of conductive rubber having a thickness of 1 to 2 mm in which a conductive agent such as carbon black is dispersed and mixed, and the resistance value is 10 5 to 10 in order to prevent charging unevenness during image formation. It may be adjusted to 7 Ωcm.

<検出手段、制御手段>
図4は帯電ローラに印加する電圧の制御系のブロック図である。図5は帯電ローラに印加する交流電圧のピーク間電圧と交流電流の関係の説明図である。図6は交流電圧のピーク間電圧を設定する制御の説明図である。
<Detection means, control means>
FIG. 4 is a block diagram of a control system for the voltage applied to the charging roller. FIG. 5 is an explanatory diagram of the relationship between the peak-to-peak voltage of the alternating voltage applied to the charging roller and the alternating current. FIG. 6 is an explanatory diagram of control for setting the peak-to-peak voltage of the AC voltage.

帯電部材に振動電圧を印加した場合、直流成分のみを印加する場合に比べて感光体に対する放電電流が増えるため、感光体表面が荒れて摩耗する等、表面劣化が促進される傾向がある。このため、交流電圧のピーク間電圧Vppをできるだけ小さく抑え、帯電部材が感光体に対して過剰に放電することを防ぐ必要がある。   When an oscillating voltage is applied to the charging member, the discharge current to the photosensitive member is increased as compared with a case where only a direct current component is applied, so that the surface deterioration tends to be promoted such that the surface of the photosensitive member is rough and worn. Therefore, it is necessary to suppress the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage as much as possible to prevent the charging member from being excessively discharged with respect to the photosensitive member.

また、高温高湿な環境下で放電電流が増えると、感光体表面に放電生成物が付着し、付着した放電生成物が空気中の水分を呼び込んで表面に抵抗ムラが形成される。このような抵抗ムラは、感光体表面に形成される静電像を不均一にし、静電像のドットが伸びたり、太ったり、飛び散ったりなど、いわゆる画像ボケを生じさせる原因となる。このため、交流電圧のピーク間電圧Vppをできるだけ小さく抑え、帯電部材が感光体に対して過剰に放電することを防ぐ必要がある。   In addition, when the discharge current increases in a high temperature and high humidity environment, the discharge product adheres to the surface of the photoreceptor, and the attached discharge product attracts moisture in the air and forms uneven resistance on the surface. Such unevenness of resistance makes the electrostatic image formed on the surface of the photoreceptor non-uniform, and causes the so-called image blur such as the dots of the electrostatic image being stretched, thickened and scattered. Therefore, it is necessary to suppress the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage as much as possible to prevent the charging member from being excessively discharged with respect to the photosensitive member.

交流電圧のピーク間電圧Vppと放電電流の関係は、環境の温度湿度、帯電部材の材料、耐久状態等によって異なる。例えば、帯電部材に同じピーク間電圧を印加しても、低温低湿環境では帯電部材の抵抗値が上昇するので放電電流が少なくなり、高温多湿環境では抵抗値が低下するので放電電流が多くなる。   The relationship between the peak voltage Vpp of the AC voltage and the discharge current varies depending on the environmental temperature and humidity, the material of the charging member, the durability state, and the like. For example, even when the same peak-to-peak voltage is applied to the charging member, the resistance value of the charging member increases in a low temperature and low humidity environment, so that the discharge current decreases. In the high temperature and high humidity environment, the resistance value decreases, and the discharge current increases.

特に、帯電部材としての昨今の帯電ローラは、長寿命を目指すが故に、帯電ローラ内部の電荷の応答性の高いイオン導電剤を使用している。イオン導電剤を使用した帯電ローラは、電子導電剤を使用した従来の帯電ローラに比較すると、耐久性が高い反面、温度湿度変動による抵抗の振幅が大きいため、交流電圧のピーク間電圧Vppと放電電流の関係の変動が著しくなる。   In particular, since a recent charging roller as a charging member aims at a long life, an ionic conductive agent having high charge responsiveness inside the charging roller is used. The charging roller using an ionic conductive agent is more durable than the conventional charging roller using an electronic conductive agent, but has a large amplitude of resistance due to temperature and humidity fluctuations. Variations in the current relationship become significant.

そこで、画像形成装置100では、非画像形成時に、複数段階の交流試験電圧を印加して交流電流を測定し、測定結果に基いて所定の放電電流が得られるような交流電圧の定電圧を設定している。帯電ローラ12aに放電領域のピーク間電圧Vppを印加した際の交流電流Iacと、帯電ローラ12aに未放電領域のピーク間電圧Vppを印加した際の交流電流Iacとが測定される。そして、測定データを補間演算して放電電流ΔIacとピーク間電圧Vppの関係式を求め、この算出式に所定の放電電流D(例えば50μA)を代入することにより、ピーク間電圧Vppの定電圧を設定する。   Therefore, in the image forming apparatus 100, during non-image formation, a plurality of stages of AC test voltages are applied to measure AC current, and a constant voltage of AC voltage is set so that a predetermined discharge current can be obtained based on the measurement result. doing. The AC current Iac when the peak voltage Vpp in the discharge region is applied to the charging roller 12a and the AC current Iac when the peak voltage Vpp in the non-discharge region is applied to the charging roller 12a are measured. Then, the measurement data is interpolated to obtain a relational expression between the discharge current ΔIac and the peak-to-peak voltage Vpp, and by substituting a predetermined discharge current D (for example, 50 μA) into this calculation formula, the constant voltage of the peak-to-peak voltage Vpp is obtained. Set.

このようにして、放電電流ΔIacをより直接的に制御するので、温度湿度の変動に伴ってピーク間電圧Vppと放電電流との関係が変動しても、放電電流を一定に保つように高精度に交流電圧を制御可能である。   In this way, since the discharge current ΔIac is controlled more directly, even if the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp and the discharge current varies with changes in temperature and humidity, it is highly accurate so as to keep the discharge current constant. AC voltage can be controlled.

図4に示すように、直流電圧Vdcに周波数fの交流電圧Vacを重畳した振動電圧が電源D3から芯金12eを介して帯電ローラ12aに印加されることで、感光ドラム11aの周面が所定の電位に帯電処理される。電源D3は、直流電源101と交流電源102とを含む。   As shown in FIG. 4, an oscillation voltage obtained by superimposing an AC voltage Vac having a frequency f on a DC voltage Vdc is applied from the power source D3 to the charging roller 12a through the cored bar 12e, so that the peripheral surface of the photosensitive drum 11a is predetermined. Is charged to a potential of. The power source D3 includes a DC power source 101 and an AC power source 102.

制御部50は、直流電源101と交流電源102とをオン・オフ制御して、帯電ローラ12aに直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方の重畳電圧を印加させる機能を有する。また、制御部50は、直流電源101から帯電ローラ12aに印加する直流電圧値と、交流電源102から帯電ローラ12aに印加する交流電圧のピーク間電圧値とを制御する機能を有する。   The control unit 50 has a function of applying on / off control of the DC power supply 101 and the AC power supply 102 to apply either a DC voltage or an AC voltage or a superimposed voltage of both to the charging roller 12a. The control unit 50 also has a function of controlling a DC voltage value applied from the DC power supply 101 to the charging roller 12a and a peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied from the AC power supply 102 to the charging roller 12a.

交流電流測定回路104は、感光ドラム11aを介して帯電ローラ12aに流れる交流電流を測定する。交流電流測定回路104から制御部50に、測定された交流電流情報が入力する。環境センサ51は、画像形成装置100が設置されている環境の温度及び湿度を検知する。環境センサ51が検知した温度湿度情報が制御部50に入力する。   The alternating current measuring circuit 104 measures the alternating current flowing through the charging roller 12a via the photosensitive drum 11a. The measured alternating current information is input from the alternating current measuring circuit 104 to the control unit 50. The environment sensor 51 detects the temperature and humidity of the environment where the image forming apparatus 100 is installed. Temperature and humidity information detected by the environmental sensor 51 is input to the control unit 50.

制御部50は、交流電流測定回路104から入力された交流電流値情報、更には環境センサ105から入力された温度湿度情報から、帯電ローラ12aに印加する振動電圧の交流電圧における適切なピーク間電圧を演算・決定する。   The controller 50 determines an appropriate peak-to-peak voltage in the alternating voltage of the oscillating voltage applied to the charging roller 12a from the alternating current value information input from the alternating current measurement circuit 104 and the temperature / humidity information input from the environmental sensor 105. Is calculated and determined.

従来から、種々の検討により、以下の定義により数値化した放電電流ΔIacが実際の交流放電の量を代用的に示し、感光ドラム11aの削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係があることが見出されている。 Conventionally, the various studies, the following amounts of digitized discharge current delta Iac actual AC discharge surrogate manner indicate by definition, scraping of the photosensitive drum 11a, the image flow, charging uniformity and strongly correlated It has been found.

図5に示すように、帯電ローラ12aを流れる交流電流Iacは、放電開始電圧Vth×2(V)未満のピーク間電圧Vppの未放電領域では線形の関係にある。放電開始電圧Vth×2(V)以上のピーク間電圧Vppの放電領域では、徐々に交流電流Iacが増加方向にずれる。しかし、放電の発生しない真空中で同様の実験を行ったところ、放電開始電圧Vth×2(V)以上でも未放電領域のままの線形の関係が保たれていたため、増加方向のずれは、放電に関与している電流の増分ΔIacであると考えられる。そして、放電開始電圧Vth×2(V)未満のピーク間電圧Vppに対する電流Iacの比をαとしたとき、放電による電流以外の、接触部へ流れる交流電流(ニップ電流)はα・Vppとなる。そして、放電開始電圧Vth×2(V)以上のピーク間電圧Vpp印加時に測定される交流電流Iacと、ニップ電流α・Vppの差分ΔIacを放電の量を代用的に示す放電電流と定義する。
ΔIac=Iac−α・Vpp ・・・式1
As shown in FIG. 5, the alternating current Iac flowing through the charging roller 12a has a linear relationship in the undischarged region of the peak-to-peak voltage Vpp less than the discharge start voltage Vth × 2 (V). In the discharge region where the peak-to-peak voltage Vpp is equal to or higher than the discharge start voltage Vth × 2 (V), the alternating current Iac gradually shifts in the increasing direction. However, when a similar experiment was performed in a vacuum in which no discharge occurred, the linear relationship was maintained in the undischarged region even when the discharge start voltage Vth × 2 (V) or higher. it is considered to be incremental delta Iac of current are involved in. When the ratio of the current Iac to the peak-to-peak voltage Vpp less than the discharge start voltage Vth × 2 (V) is α, the AC current (nip current) flowing to the contact portion other than the current due to discharge is α · Vpp. . Then, define the alternating current Iac measured during discharge start voltage Vth × 2 (V) or more of the peak-to-peak voltage Vpp is applied, the amount of discharge difference delta Iac nip current alpha · Vpp and the discharge current showing surrogate .
Δ Iac = Iac-α · Vpp ··· Formula 1

放電電流ΔIacは、一定のピーク間電圧Vppの振動電圧を用いて帯電を行った場合、環境の温度湿度や画像形成装置の累積使用時間につれて変化する。これは、ピーク間電圧Vppと放電電流ΔIacの関係がこれらの要因によって変動するからである。 Discharge current delta Iac, when performing charging with the oscillating voltage of the constant peak voltage Vpp, varies as the accumulated usage time of the temperature and humidity and the image forming apparatus environment. This is because the relationship between the discharge current delta Iac between the peak-to-peak voltage Vpp is varied by these factors.

そこで、交流電圧設定モードでは、常に所望の放電電流を得るため、以下の要領で交流電圧設定モードの制御を実行して交流電圧の定電圧を求めている。制御部50は、印字準備回転動作時に、交流電圧設定モードのプログラムを実行して、印字工程時の帯電工程で所望の放電電流Dが得られるような交流電圧のピーク間電圧Vppの定電圧を決定する。制御部50は、帯電ローラ12aに印加される振動電圧の交流電圧Vacの適切なピーク間電圧値Vppを演算・決定する。   Therefore, in the AC voltage setting mode, in order to always obtain a desired discharge current, the AC voltage setting mode is controlled in the following manner to obtain a constant voltage of the AC voltage. The controller 50 executes the AC voltage setting mode program during the print preparation rotation operation, and sets the constant voltage of the peak-to-peak voltage Vpp of the AC voltage so that a desired discharge current D can be obtained in the charging process during the printing process. decide. The controller 50 calculates and determines an appropriate peak-to-peak voltage value Vpp of the alternating voltage Vac of the oscillating voltage applied to the charging roller 12a.

制御部50は、印字準備回転動作時、交流電源102を制御して、図6に示すように、放電領域のピーク間電圧(Vpp)を3点、未放電領域のピーク間電圧を3点、順次帯電ローラ12aに印加させる。そして、その時の感光ドラム11aを介して帯電ローラ12aに流れる交流電流値Iacが交流電流測定回路104で測定されて制御部50に入力される。   The controller 50 controls the AC power supply 102 during the print preparation rotation operation, and as shown in FIG. 6, the peak voltage (Vpp) in the discharge region is three points, the peak-to-peak voltage in the non-discharge region is three points, Sequentially applied to the charging roller 12a. Then, the alternating current value Iac flowing through the charging roller 12a through the photosensitive drum 11a at that time is measured by the alternating current measuring circuit 104 and input to the control unit 50.

制御部50は、測定された3点ずつの交流電流Iacから、最小二乗法を用いて、放電、未放電領域のピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係をそれぞれ直線近似し、以下の式2、式3を算出する。
放電領域の近似直線 :Yα=αXα+A ・・・式2
未放電領域の近似直線 :Yβ=βXβ+B ・・・式3
The control unit 50 linearly approximates the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp in the discharged and undischarged regions and the AC current Iac from the measured AC currents Iac for each of the three points using the least square method. Equation 3 is calculated.
Approximate straight line of discharge region: Yα = αXα + A Equation 2
Approximate straight line in the undischarged area: Yβ = βXβ + B Equation 3

式2の放電領域の近似直線と式3の未放電領域の近似直線の差分が放電電流ΔIacである。このため、この放電電流ΔIacが所定の放電電流量Dとなるようなピーク間電圧Vpp1は、式4によって決定される。
初回用のピーク間電圧 :Vpp1=(D−A+B)/(α−β) ・・・式4
The difference between the approximate straight line of the discharge region of Equation 2 and the approximate straight line of the undischarged region of Equation 3 is the discharge current ΔIac. Therefore, the peak-to-peak voltage Vpp1 at which this discharge current ΔIac becomes a predetermined discharge current amount D is determined by Equation 4.
First peak-to-peak voltage: Vpp1 = (D−A + B) / (α−β) Equation 4

そして、帯電ローラ12aに印加するピーク間電圧Vppを式4で求めたVpp1に切り替え、ピーク間電圧Vpp1で交流電圧を定電圧制御した振動電圧を用いた印字工程へ移行する。   Then, the peak-to-peak voltage Vpp to be applied to the charging roller 12a is switched to Vpp1 obtained by Expression 4, and the process proceeds to a printing process using an oscillating voltage in which the AC voltage is constant-voltage controlled with the peak-to-peak voltage Vpp1.

印字工程時には、ピーク間電圧Vpp1に定電圧制御された交流電圧を含む振動電圧が帯電ローラ12aに印加され、その状態で帯電ローラ12aに流れる交流電流Iachが交流電流測定回路104によって測定される。   In the printing process, an oscillating voltage including an AC voltage whose constant voltage is controlled to the peak-to-peak voltage Vpp1 is applied to the charging roller 12a, and the AC current Iach flowing through the charging roller 12a in this state is measured by the AC current measuring circuit 104.

また、印字工程中の画像と画像の間の画像間(紙間)において、帯電ローラ2に未放電領域のピーク間電圧Vppmの交流電圧を含む振動電圧が印加され、その時に流れる交流電流Iacm値が交流電流測定回路104によって測定される。   In addition, an oscillating voltage including an AC voltage having a peak-to-peak voltage Vppm in an undischarged region is applied to the charging roller 2 between images (between sheets) between images in the printing process, and the AC current Iacm value flowing at that time is applied. Is measured by the alternating current measuring circuit 104.

そして、新たに測定されたピーク間電圧Vpp1と交流電流Iachの関係とピーク間電圧Vppmと交流電流Iacmの関係とを、印字準備回転動作時に測定したピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係に加えて統計的処理を行なう。これにより、以下の式5、式6を算出する。   Then, the newly measured relationship between the peak-to-peak voltage Vpp1 and the alternating current Iach and the relationship between the peak-to-peak voltage Vppm and the alternating current Iacm are added to the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp and the alternating current Iac measured during the print preparation rotation operation. To perform statistical processing. Thereby, the following formulas 5 and 6 are calculated.

新たな印字工程時の測定点(ピーク間電圧Vpp1/交流電流Iach)と画像間の測定点(ピーク間電圧Vppm/交流電流Iacm)を、印字準備回転動作時に求めた測定点に追加して、測定点数を多くして、最小二乗法を用いて再計算させる。
放電領域の近似直線 :Yα=α’Xα+A’ ・・・式5
未放電領域の近似直線 :Yβ=β’Xβ+B ・・・式6
The measurement point (peak-to-peak voltage Vpp1 / AC current Iach) during the new printing process and the measurement point between images (peak-to-peak voltage Vppm / AC current Iacm) are added to the measurement points obtained during the print preparation rotation operation, Increase the number of measurement points and recalculate using the least squares method.
Approximate straight line of discharge region: Yα = α′Xα + A ′ Expression 5
Approximate straight line of undischarged area: Yβ = β′Xβ + B (6)

式5の放電領域の近似直線と式6の未放電領域の近似直線の差分が新たな測定によって補正された放電電流ΔIacである。このため、この放電電流ΔIacが所定の放電電流量Dとなるように補正した次回用のピーク間電圧Vpp2は、式7によって決定される。
次回用のピーク間電圧 :Vpp2=(D−A’−B)/(α’−β’) ・・・式7
The difference between the approximate straight line of the discharge region of Equation 5 and the approximate straight line of the undischarged region of Equation 6 is the discharge current ΔIac corrected by a new measurement. For this reason, the peak voltage Vpp2 for the next time corrected so that the discharge current ΔIac becomes a predetermined discharge current amount D is determined by Expression 7.
The peak-to-peak voltage for the next time: Vpp2 = (DA′−B) / (α′−β ′) Equation 7

そして、制御部50は、初回の画像形成で帯電ローラ12aに印加したピーク間電圧Vpp1を、式7で求めたピーク間電圧Vpp2に切り替えて、次回の画像形成を行なう。そして、制御部50は、次回の画像形成においても、同様に、印字工程中と紙間とにおいてそれぞれ交流電流Iacを測定して、新たに得られた測定データを追加した統計処理を行って式5、式6を補正する。紙間ごとにピーク間電圧と放電電流の関係式(式7)を補正して、印字工程時に帯電ローラ12aに印加する交流電圧のピーク間電圧を紙間ごとに補正し続ける。   Then, the control unit 50 switches the peak-to-peak voltage Vpp1 applied to the charging roller 12a in the first image formation to the peak-to-peak voltage Vpp2 obtained by Expression 7, and performs the next image formation. In the next image formation, the control unit 50 similarly measures the alternating current Iac during the printing process and between the papers, and performs statistical processing with newly obtained measurement data added thereto. 5. Correct Equation 6. The relational expression (Equation 7) between the peak-to-peak voltage and the discharge current is corrected for each sheet, and the peak-to-peak voltage of the AC voltage applied to the charging roller 12a during the printing process is continuously corrected for each sheet.

このようにして、印字準備回転動作時に、初回の印字工程時で所定の放電電流量Dを得るために必要なピーク間電圧Vpp1を算出する。そして、印字工程中には、求めたピーク間電圧Vpp1を用いて画像形成を行いつつ、新たに得られた測定データを追加して所定の放電電流量Dを得るために必要なピーク間電圧Vpp2を補正する。連続印字モード時には、印字工程中の交流電流Iachと、紙間で帯電ローラ12aに未放電領域のピーク間電圧Vppmを印加した際の交流電流Iacmとを測定して、次の印字工程時に印加するピーク間電圧Vpp2を補正する。   In this way, the peak-to-peak voltage Vpp1 necessary for obtaining the predetermined discharge current amount D in the first printing process is calculated during the printing preparation rotation operation. During the printing process, an image is formed using the obtained peak-to-peak voltage Vpp1, and a peak-to-peak voltage Vpp2 required to obtain a predetermined discharge current amount D by adding newly obtained measurement data. Correct. In the continuous printing mode, the alternating current Iach during the printing process and the alternating current Iacm when the peak-to-peak voltage Vppm of the undischarged region is applied to the charging roller 12a between the paper are measured and applied during the next printing process. The peak-to-peak voltage Vpp2 is corrected.

このような交流電圧設定モードの制御によって、帯電ローラ12aの製造ばらつきや材質の環境変動に起因する抵抗値のふれや、本体装置の高圧ばらつきを吸収して、必要最小限に抑えた放電電流Dにて帯電工程を行うことができる。連続印字モードでは、帯電ローラ12aの抵抗値変動に対しても一枚ごとに補正を入れることで、確実に所望の放電電流Dで制御可能である。   By controlling the AC voltage setting mode in this way, the discharge current D is minimized by absorbing fluctuations in resistance values due to manufacturing variations of the charging roller 12a and environmental variations in the material and high-voltage variations in the main unit. The charging step can be performed at In the continuous printing mode, even if the resistance value fluctuation of the charging roller 12a is corrected for each sheet, the desired discharge current D can be reliably controlled.

ところで、ピーク間電圧Vppと交流電流Iacが大きく変化する要因として、感光ドラムの感光層の膜厚の影響が存在する。感光ドラムに当接させた帯電ローラに振動電圧を印加して感光ドラムを帯電させる場合、放電によって感光ドラムの削れ量が多くなって感光ドラムの長寿命化の妨げとなる。感光ドラムの削れ量は、特に、OPC感光ドラムを使用した場合に顕著であり、表層となる電荷輸送層(11ω:図3)が主に削れる。感光ドラムの削れとは、感光ドラムの表面が削れて電荷輸送層(11ω:図3)の膜厚が薄くなることである。   By the way, the influence of the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum exists as a factor that greatly changes the peak-to-peak voltage Vpp and the alternating current Iac. When an oscillating voltage is applied to the charging roller in contact with the photosensitive drum to charge the photosensitive drum, the amount of abrasion of the photosensitive drum increases due to discharge, which hinders the extension of the life of the photosensitive drum. The amount of abrasion of the photosensitive drum is particularly remarkable when an OPC photosensitive drum is used, and the charge transport layer (11ω: FIG. 3) serving as the surface layer is mainly scraped. The shaving of the photosensitive drum means that the surface of the photosensitive drum is shaved and the film thickness of the charge transport layer (11ω: FIG. 3) is reduced.

帯電ローラ12aにより与えられる感光ドラム11aの表面電位V0と感光ドラム11aの感光層の膜厚dとの間に式8の関係が成立する。膜厚dは、感光層の表面から導電性基体(11d:図3)表面までの距離である。Qは感光層に与えられる単位面積あたりの電荷量、Cは感光層の単位面積あたりの静電容量、ε0は真空中の誘電率、εrは感光層の比誘電率をそれぞれ示す。
Q=CV0 =ε0 ・εr ・1/d・V0 ・・・式8
The relationship of Formula 8 is established between the surface potential V0 of the photosensitive drum 11a given by the charging roller 12a and the film thickness d of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a. The film thickness d is the distance from the surface of the photosensitive layer to the surface of the conductive substrate (11d: FIG. 3). Q is the amount of charge per unit area given to the photosensitive layer, C is the capacitance per unit area of the photosensitive layer, ε0 is the dielectric constant in vacuum, and εr is the relative dielectric constant of the photosensitive layer.
Q = CV0 = ε0 · εr · 1 / d · V0 Equation 8

式8からわかるように、感光ドラム11aが摩耗して感光層の膜厚dが減少すると、感光ドラム11aに対して同一の表面電位V0をのせるのにより多くの電荷Qが必要になる。すなわち、同一の表面電位V0を確保するために必要なQが増えるため、帯電の交流電圧の設定を定電圧で制御している場合、交流電流の値が、感光ドラム11aの膜厚が薄くなるにつれて大きくなる。それに合わせて感光ドラム11aの表面に劣化を与える放電電流も増加する。   As can be seen from Equation 8, when the photosensitive drum 11a is worn and the photosensitive layer thickness d decreases, more charge Q is required to apply the same surface potential V0 to the photosensitive drum 11a. That is, Q required to secure the same surface potential V0 increases. Therefore, when the setting of the alternating voltage for charging is controlled with a constant voltage, the value of the alternating current decreases the film thickness of the photosensitive drum 11a. As it grows. Correspondingly, the discharge current that deteriorates the surface of the photosensitive drum 11a also increases.

従って、感光層の膜厚が薄くなっても、厚いときと同じ交流試験電圧を印加し続けると、交流試験電圧の印加に伴って過剰な放電電流が発生して感光ドラム11aの感光層の劣化が進んでしまう。感光ドラム11aの感光層の劣化を抑制できる放電電流を設定するための交流電圧設定モードで過剰な放電電流が発生してしまう。   Therefore, even if the thickness of the photosensitive layer is reduced, if the same AC test voltage is continuously applied as when it is thick, an excessive discharge current is generated along with the application of the AC test voltage, and the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a is deteriorated. Will progress. An excessive discharge current is generated in an AC voltage setting mode for setting a discharge current that can suppress deterioration of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a.

そこで、画像形成の累積に伴う感光層の削れ量を画像形成の累積枚数、感光ドラムの累積回転時間などによって推定し、交流電圧設定モードで使用される交流試験電圧を推定結果に応じて低下させる制御が提案された。しかし、感光ドラム11aの感光層の膜厚は、使用枚数や感光ドラムの回転時間のみで予測できるものではなく、使用された環境の温度湿度や、1日に流されるコピーボリュームなどに左右される。また、感光ドラム11aに対する現像剤のキャリア付着、記録材のジャムと言った突発的なトラブルの後、急速に感光ドラム11aが消耗することもある。従って、感光ドラム11aの感光層の膜厚を正確に知るためには、やはり、リアルタイムでの感光ドラム11aの感光層の膜厚を検知する方法が有効である。   Therefore, the amount of photosensitive layer scraping due to the accumulation of image formation is estimated based on the accumulated number of image formations, the accumulated rotation time of the photosensitive drum, and the like, and the AC test voltage used in the AC voltage setting mode is reduced according to the estimation result. Control was proposed. However, the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a is not predictable only by the number of sheets used or the rotation time of the photosensitive drum, but depends on the temperature and humidity of the environment in which the photosensitive drum 11a is used and the copy volume that is flowed daily. . In addition, the photosensitive drum 11a may be rapidly consumed after sudden troubles such as developer carrier adhesion to the photosensitive drum 11a and jamming of the recording material. Therefore, in order to accurately know the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a, it is effective to detect the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a in real time.

そこで、以下の実施例では、交流電圧設定モードの中で、既存の構成を用いて感光ドラム11aの感光層の膜厚を測定し、膜厚に応じた適正な範囲の交流試験電圧をリアルタイムに設定している。これにより、交流電圧設定モードの交流試験電圧によって過剰な放電電流が発生することを阻止するとともに、適正な放電電流に近い範囲で交流試験電圧を設定して放電電流の設定精度を高めている。   Therefore, in the following embodiments, the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a is measured using the existing configuration in the AC voltage setting mode, and an AC test voltage in an appropriate range according to the film thickness is real-time. It is set. This prevents an excessive discharge current from being generated by the AC test voltage in the AC voltage setting mode, and sets the AC test voltage in a range close to the appropriate discharge current to increase the setting accuracy of the discharge current.

<実施例1>
図7は感光ドラムに流れる直流電流量に基づく感光層の膜厚測定の説明図である。図8は感光層の膜厚及び環境に応じたピーク間電圧と交流電流の関係の変化の説明図である。図9は感光層の摩耗に伴う放電電流の増加の説明図である。図10は感光層の膜厚の測定結果に応じた交流試験電圧の設定の説明図である。図11は実施例1の交流電圧設定モードのフローチャートである。
<Example 1>
FIG. 7 is an explanatory diagram for measuring the thickness of the photosensitive layer based on the amount of direct current flowing through the photosensitive drum. FIG. 8 is an explanatory diagram of changes in the relationship between the peak-to-peak voltage and the alternating current according to the film thickness of the photosensitive layer and the environment. FIG. 9 is an explanatory diagram of an increase in discharge current accompanying wear of the photosensitive layer. FIG. 10 is an explanatory diagram of the setting of the AC test voltage according to the measurement result of the film thickness of the photosensitive layer. FIG. 11 is a flowchart of the AC voltage setting mode according to the first embodiment.

実施例1では、印字準備回転動作時に用いる交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´と画像間で用いる交流試験電圧ACm(ピーク間電圧Vppm)とを感光層の膜厚に応じて設定する。   In Example 1, the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ used during the print preparation rotating operation and the AC test voltage ACm (peak-to-peak voltage Vppm) used between the images are used. Set according to.

図4に示すように、感光ドラム11aと接地電位との間に、感光ドラム11aの感光層の膜厚を検出するための寿命検出手段として、直流電流測定回路106が設けられている。直流電流測定回路106は、振動電圧の直流電圧によって帯電ローラ12aから感光ドラム11aに流れる直流電流を測定するための抵抗Rと、交流電圧によって感光ドラム11aに流れる交流電流をバイパスするためのコンデンサCとを含む。   As shown in FIG. 4, a direct current measuring circuit 106 is provided between the photosensitive drum 11a and the ground potential as a life detecting means for detecting the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a. The DC current measuring circuit 106 has a resistance R for measuring the DC current flowing from the charging roller 12a to the photosensitive drum 11a by the DC voltage of the oscillating voltage, and a capacitor C for bypassing the AC current flowing to the photosensitive drum 11a by the AC voltage. Including.

直流電流測定回路106は、帯電ローラ12aに印加される直流電圧を制御部50でモニタするための既存の構成であって、この既存の構成が感光ドラム11aの感光層の膜厚測定を兼ねている。   The DC current measuring circuit 106 is an existing configuration for monitoring the DC voltage applied to the charging roller 12a by the control unit 50, and this existing configuration also serves as a film thickness measurement of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a. Yes.

制御部50は、抵抗Rの端子間電圧を測定し、その測定値に基づいて感光ドラム11aの感光層の現在膜厚を算出する。制御部50は、感光ドラム11aの現状の膜厚を判断して、交流試験電圧が過剰にならないようにしている。   The controller 50 measures the voltage across the resistor R and calculates the current film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a based on the measured value. The controller 50 determines the current film thickness of the photosensitive drum 11a so that the AC test voltage does not become excessive.

図9に示すように、感光ドラムの帯電電位(VD)を一定として、感光ドラム11aの膜厚が変化した時、感光ドラム11aから帯電ローラ12aへ流れ出す直流電流が変化する。   As shown in FIG. 9, when the charging potential (VD) of the photosensitive drum is constant and the film thickness of the photosensitive drum 11a changes, the direct current flowing from the photosensitive drum 11a to the charging roller 12a changes.

実施例1では、1日の最初にメイン電源がONされた際の起動前回転時のタイミングで電源D3から帯電ローラ12aに直流電圧−600Vを含む振動電圧を印加して、直流電流測定回路106により、そのときの直流電流成分を測定している。   In the first embodiment, an oscillating voltage including a DC voltage of −600 V is applied from the power source D3 to the charging roller 12a at the timing of rotation before start-up when the main power source is turned on at the beginning of the day, and the DC current measuring circuit 106 Thus, the direct current component at that time is measured.

1日の間に感光ドラム11aの削れ量がそれほど進むわけではないので、1日1回くらいの頻度で膜厚測定を実行すれば十分である。そして、1日の最初にメイン電源がONされた際の起動前回転時は、感光ドラム11aの表面電位、温度等が安定しているため好ましい。一方、画像形成中は、レーザー露光等により、感光ドラム11aの表面電位が保証されないので、好ましくない。   Since the amount of shaving of the photosensitive drum 11a does not progress so much during the day, it is sufficient to perform the film thickness measurement about once a day. The rotation before start-up when the main power supply is turned on at the beginning of the day is preferable because the surface potential, temperature, and the like of the photosensitive drum 11a are stable. On the other hand, during image formation, the surface potential of the photosensitive drum 11a is not guaranteed by laser exposure or the like, which is not preferable.

なお、膜厚測定の頻度を上げるのであれば、スリープ復帰時の前回転時のタイミング、又は画像間隔を広げて連続画像形成中の画像間のタイミングで膜厚測定を実行することも可能である。しかし、感光層の膜厚減少は、画像形成の累積を通じてジワジワ進行するものなので、ヘビーユーザーの1日の画像形成枚数を前提としても、メイン電源のON時のみで十分である。   If the frequency of film thickness measurement is increased, it is also possible to execute film thickness measurement at the timing of the previous rotation when returning from sleep, or at the timing between images during continuous image formation by widening the image interval. . However, since the reduction in the thickness of the photosensitive layer progresses through the accumulation of image formation, it is sufficient only when the main power supply is turned on even if the number of images formed by a heavy user per day is assumed.

感光層の膜厚測定で用いる直流電圧は、実施例の感光ドラム11aと帯電ローラ12aとの組み合わせにおいては、−400V〜−800Vを用いることが好ましい。特に−600Vのときに最も再現性が高く安定した測定結果が得られている。   The DC voltage used for measuring the film thickness of the photosensitive layer is preferably -400V to -800V in the combination of the photosensitive drum 11a and the charging roller 12a of the embodiment. In particular, a stable measurement result with the highest reproducibility is obtained at −600V.

感光層の膜厚測定時には、直流電圧に交流電圧を重畳した振動電圧を印加することが好ましい。膜厚測定時に用いる直流電圧は、直流電流を精度良く検出できれば、実際には何Vであっても構わない。しかし、直流電圧に重畳する交流電圧は、感光ドラム11aと帯電ローラ12aとの間に十分な放電電流が確保されて、直流電圧に等しい帯電電位(VD)を感光ドラム11aに形成できる電圧であることが好ましい。図14は、直流電圧に重畳する交流電圧の説明図である。   When measuring the film thickness of the photosensitive layer, it is preferable to apply an oscillating voltage in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage. The DC voltage used at the time of film thickness measurement may actually be any voltage as long as the DC current can be accurately detected. However, the AC voltage superimposed on the DC voltage is a voltage that can secure a sufficient discharge current between the photosensitive drum 11a and the charging roller 12a and can form a charging potential (VD) equal to the DC voltage on the photosensitive drum 11a. It is preferable. FIG. 14 is an explanatory diagram of an AC voltage superimposed on a DC voltage.

図14の(a)に示すように、交流電圧が十分でないと、帯電ローラ12aに印加した直流電圧を感光ドラム11aの帯電電位(ドラム電位)に十分に反映できない。   As shown in FIG. 14A, if the AC voltage is not sufficient, the DC voltage applied to the charging roller 12a cannot be sufficiently reflected on the charging potential (drum potential) of the photosensitive drum 11a.

図14の(b)に示すように、交流電圧が十分でないと、帯電ローラ12aを流れて測定される電流値と直流電圧の関係が不安定になる。   As shown in FIG. 14B, if the AC voltage is not sufficient, the relationship between the current value measured through the charging roller 12a and the DC voltage becomes unstable.

要するに、膜厚測定時の直流電圧は、帯電ローラ12aに印加した直流電圧に帯電電位(ドラム電位)が収束してくれさえすればよく、その時、測定される直流電流も安定した領域になる。従って、膜厚測定時に重要なのは、直流電圧ではなく、交流電圧がきちんと放電開始域以上の電圧になっていることである。   In short, the DC voltage at the time of film thickness measurement only needs to converge the charging potential (drum potential) to the DC voltage applied to the charging roller 12a, and the measured DC current is in a stable region. Therefore, what is important at the time of measuring the film thickness is that the AC voltage is not lower than the DC start voltage but is not less than the discharge start range.

感光層の厚さと直流電流の関係は、感光ドラム11aの材質、プロセススピード、温度湿度によっても異なる。半導体薄膜である感光層の抵抗値は温度によって異なるからである。しかし、これらのパラメータが等しければ、感光層の膜厚が減少するにつれて、感光ドラム11aに流れる直流電流は増加する。このため、感光ドラム11aの材質、プロセススピード、温度湿度に応じて区分された膜厚の換算テーブルを準備して、直流電流測定回路106を用いた直流電流の測定結果で参照することによって、感光層の膜厚を求めることができる。   The relationship between the thickness of the photosensitive layer and the direct current also varies depending on the material of the photosensitive drum 11a, the process speed, and the temperature and humidity. This is because the resistance value of the photosensitive layer which is a semiconductor thin film varies depending on the temperature. However, if these parameters are equal, the direct current flowing through the photosensitive drum 11a increases as the thickness of the photosensitive layer decreases. Therefore, a film thickness conversion table divided according to the material of the photosensitive drum 11a, the process speed, and the temperature and humidity is prepared, and is referred to by the DC current measurement result using the DC current measuring circuit 106. The film thickness of the layer can be determined.

なお、一般的には、感光ドラム11aの膜厚検知手段(106)は、感光ドラム11aの寿命を算出するのに利用されている。すなわち、感光ドラム11aの膜厚変化を測定することで、感光ドラム11aを含むカートリッジの画像不良に至るまでの限界を予測している。   In general, the film thickness detection means (106) of the photosensitive drum 11a is used to calculate the lifetime of the photosensitive drum 11a. That is, by measuring the change in the film thickness of the photosensitive drum 11a, the limit to the image defect of the cartridge including the photosensitive drum 11a is predicted.

図10の(a)に示すように、帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係は、感光ドラムの膜厚によって大きく左右される。   As shown in FIG. 10A, the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp applied to the charging roller 12a and the alternating current Iac greatly depends on the film thickness of the photosensitive drum.

図10の(b)に示すように、帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係は、使用される環境の温度湿度(絶対湿度)の変動によって大きく左右される。このことを考慮して、従来から実施されている手段として、環境センサ51の検出結果に基づいて、交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を変更する提案がされている。つまり、画像形成装置100の使用されている環境を予測して、環境変動によって発生する帯電ローラに印加されるピーク間電圧と交流電流の関係の変化を補正することができる。   As shown in FIG. 10 (b), the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp applied to the charging roller 12a and the alternating current Iac is greatly influenced by fluctuations in the temperature and humidity (absolute humidity) of the environment in which it is used. In consideration of this, as a conventional means, there has been a proposal to change the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ based on the detection result of the environmental sensor 51. Yes. That is, it is possible to predict the environment in which the image forming apparatus 100 is used, and to correct the change in the relationship between the peak-to-peak voltage and the alternating current applied to the charging roller due to environmental fluctuations.

しかしながら、感光ドラム11aの膜厚の変化に伴って発生する帯電ローラに印加されるピーク間電圧と交流電流の関係の変化に関しては、補正していないのが現状であった。   However, the present situation is that no correction is made with respect to the change in the relationship between the peak-to-peak voltage applied to the charging roller and the alternating current that occurs with the change in the film thickness of the photosensitive drum 11a.

図9に示すように、感光ドラムの感光層の膜厚が29μmから15μmに減ったとき、膜厚が29μmのときと同じ交流試験電圧AC1、AC2、AC3を印加すると、過剰な放電電流が発生して大きな交流電流が流れる。膜厚の減少に伴ってピーク間電圧Vppと放電電流ΔIacの関係が変化する。このため、所定の放電電流Dが得られる式4のピーク間電圧Vpp1は、感光層の膜厚が29μmのときに用いた交流試験電圧AC1、AC2、AC3から大きくかけ離れた値に設定されることになる。   As shown in FIG. 9, when the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum is reduced from 29 μm to 15 μm, if the same AC test voltages AC1, AC2, AC3 as when the film thickness is 29 μm are applied, an excessive discharge current is generated. And a large alternating current flows. As the film thickness decreases, the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp and the discharge current ΔIac changes. For this reason, the peak-to-peak voltage Vpp1 in Equation 4 that provides a predetermined discharge current D is set to a value far from the AC test voltages AC1, AC2, and AC3 used when the film thickness of the photosensitive layer is 29 μm. become.

つまり、感光層の膜厚が15μmになると、膜厚が29μmのときに用いた交流試験電圧AC1、AC2、AC3は、ピーク間電圧Vpp1を求めるには不適正で誤差の大き過ぎるピーク間電圧になっている。膜厚の変化に伴って帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係が大きく変化するため、上述した式2、式3の算出誤差が大きくなって交流電圧設定モードの信頼性が低下する。   That is, when the film thickness of the photosensitive layer is 15 μm, the AC test voltages AC1, AC2, and AC3 used when the film thickness is 29 μm are unsuitable for obtaining the peak-to-peak voltage Vpp1 and have an excessively large error between the peaks. It has become. As the film thickness changes, the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp applied to the charging roller 12a and the AC current Iac changes greatly, so that the calculation error of the above-described equations 2 and 3 increases, and the reliability of the AC voltage setting mode is increased. Sex is reduced.

また、感光層の膜厚が29μmのとき、連続印字工程の紙間で帯電ローラ11aに印加する未放電領域の交流試験電圧AC1’は、膜厚が15μmになると、放電領域のピーク間電圧になっている。この場合、放電領域の交流電流/ピーク間電圧データ(AC1’)を未放電領域の交流電流/ピーク間電圧として用いることになり、紙間でのピーク間電圧の補正を適正に実施できなくなる。   Further, when the film thickness of the photosensitive layer is 29 μm, the AC test voltage AC1 ′ in the undischarged area applied to the charging roller 11a between the papers in the continuous printing process becomes a peak-to-peak voltage in the discharge area when the film thickness is 15 μm. It has become. In this case, the alternating current / peak voltage data (AC1 ') in the discharge area is used as the alternating current / peak voltage in the undischarged area, and correction of the peak-to-peak voltage between sheets cannot be performed properly.

このため、実施例1では、交流電圧設定モードに際して、上述した式2、式3を算出するために用いる未放電領域及び放電領域の交流試験電圧を環境変動及び感光ドラム11aの膜厚に応じて変更する。また、連続印字工程の紙間で帯電ローラ11aに印加する未放電領域の交流試験電圧も、環境変動及び感光ドラムの膜厚に応じて変更する。   For this reason, in the first embodiment, in the AC voltage setting mode, the AC test voltages in the undischarged area and the discharged area used for calculating the above-described Expressions 2 and 3 are set according to the environmental variation and the film thickness of the photosensitive drum 11a. change. Further, the AC test voltage in the undischarged area applied to the charging roller 11a between the sheets in the continuous printing process is also changed according to the environmental fluctuation and the film thickness of the photosensitive drum.

図6に示すように、交流電圧設定モードでは、放電領域に定めた三段階の交流試験電圧と、未放電領域に定めた三段階の交流試験電圧とを使用する。   As shown in FIG. 6, in the AC voltage setting mode, a three-stage AC test voltage set in the discharge region and a three-step AC test voltage set in the non-discharge region are used.

図9に示すように、感光ドラム11aの感光層の膜厚の変化や環境変動によって、帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧と放電開始電圧(Vth×2)との関係が異なってくる。膜厚が29μmのとき、三段階の交流試験電圧AC1’、AC2’、AC3’は、いずれも放電開始電圧より低い未放電領域値に選択されている。しかし、膜厚が15μmになると、交流試験電圧AC1’が放電開始電圧をまたいで放電領域に移ってしまう。このため、交流試験電圧AC1’、AC2’、AC3’の交流電流Iac/ピーク間電圧Vppのデータを用いて未放電領域の関係式(式2)を求めると誤差が大きくなる。   As shown in FIG. 9, the relationship between the peak-to-peak voltage applied to the charging roller 12a and the discharge start voltage (Vth × 2) varies depending on the change in the thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a and the environmental fluctuation. When the film thickness is 29 μm, the three-stage AC test voltages AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ are all selected to be undischarged region values lower than the discharge start voltage. However, when the film thickness is 15 μm, the AC test voltage AC1 ′ crosses the discharge start voltage and moves to the discharge region. For this reason, when the relational expression (formula 2) of the undischarged region is obtained using the data of the alternating current Iac / peak-to-peak voltage Vpp of the alternating test voltages AC1 ', AC2', and AC3 ', an error increases.

また、放電開始電圧を越えた放電領域におけるピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係は、実際には図6のような直線的な比例関係とはならず、図9のような二次関数的な関係となる。帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧Vppと放電電流ΔIacの関係は、直線的に比例して変化するわけではない。このため、所定の放電電流Dを設定するようにピーク間電圧Vppを制御する場合、放電開始電圧よりも高い交流試験電圧AC1、AC2、AC3は、なるべく実使用するピーク間電圧Vpp1に近い範囲に設定する必要がある。そして、実使用するピーク間電圧Vpp1に近い範囲で放電電流D(式4)を算出する必要がある。   Further, the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp and the alternating current Iac in the discharge region exceeding the discharge start voltage is not actually a linear proportional relationship as shown in FIG. 6, but a quadratic function as shown in FIG. It becomes a relationship. The relationship between the peak-to-peak voltage Vpp applied to the charging roller 12a and the discharge current ΔIac does not change linearly in proportion. Therefore, when the peak-to-peak voltage Vpp is controlled so as to set a predetermined discharge current D, the AC test voltages AC1, AC2, and AC3 that are higher than the discharge start voltage are as close as possible to the actually used peak-to-peak voltage Vpp1. Must be set. And it is necessary to calculate the discharge current D (Formula 4) in a range close to the peak-to-peak voltage Vpp1 that is actually used.

このため、実施例1では、放電領域の三段階の交流試験電圧AC1、AC2、AC3及び未放電領域の三段階の交流試験電圧AC1´、AC2´、AC3´は、感光ドラム11aの感光層の膜厚に応じて設定される。表1に示す環境変動及び表2に示す感光層の膜厚に応じて設定される。   For this reason, in Example 1, the AC test voltages AC1, AC2, AC3 in three stages in the discharge region and the AC test voltages AC1 ′, AC2 ′, AC3 ′ in the non-discharge region are applied to the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a. It is set according to the film thickness. It is set according to the environmental variation shown in Table 1 and the film thickness of the photosensitive layer shown in Table 2.

Figure 0005744153
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Figure 0005744153
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図4に示すように、実施例1では、直流電流測定回路106により測定した直流電流[μA]で表2のテーブルを参照することにより、感光ドラム11aの感光層の膜厚を正確に測定する。そして、測定した膜厚に応じて、表3に示すように、放電領域の三段階の交流試験電圧AC1、AC2、AC3及び未放電領域の三段階の交流試験電圧AC1´、AC2´、AC3´を設定する。   As shown in FIG. 4, in Example 1, the thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a is accurately measured by referring to the table in Table 2 with the DC current [μA] measured by the DC current measuring circuit 106. . Then, according to the measured film thickness, as shown in Table 3, three stages of AC test voltages AC1, AC2, and AC3 in the discharge region and three stages of AC test voltages AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ in the undischarged region. Set.

Figure 0005744153
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表3に示すように、交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´は、直流電流測定回路106により測定した感光ドラム11aの感光層の膜厚が小さくなるほど低く設定される。感光層の膜厚が変化しても放電電流Dは一定に設定される。   As shown in Table 3, the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ are set lower as the photosensitive layer thickness of the photosensitive drum 11a measured by the DC current measuring circuit 106 becomes smaller. . Even if the film thickness of the photosensitive layer changes, the discharge current D is set constant.

表1に示すように、交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´は、環境センサ105により測定した空気中の水分量(絶対湿度)が多いほど低く設定される。空気中の水分量(絶対湿度)が多いほど放電電流Dも低く設定される。   As shown in Table 1, the AC test voltages AC 1, AC 2, AC 3, AC 1 ′, AC 2 ′, and AC 3 ′ are set lower as the moisture content (absolute humidity) in the air measured by the environment sensor 105 is larger. The discharge current D is set lower as the moisture content (absolute humidity) in the air increases.

図4を参照して図11に示すように、制御部50は、式4からVpp1を随時算出しながら連続画像形成を行う。Vpp1を算出する制御(S13〜15)は、コピー枚数をカウントして、前回の設定からの累積枚数が200枚をカウントする毎(S12のYES)に1回行った。図6を参照して説明したように、放電領域(S13)と未放電領域(S14)とで交流試験電圧による交流電流を測定し、所定の放電電流Dに相当するピーク間電圧Vpp1を求めた(S15)。   As shown in FIG. 11 with reference to FIG. 4, the control unit 50 performs continuous image formation while calculating Vpp1 from Equation 4 as needed. The control for calculating Vpp1 (S13 to 15) was performed once every time the number of copies was counted and the cumulative number of sheets from the previous setting counted 200 (YES in S12). As described with reference to FIG. 6, the alternating current due to the alternating current test voltage was measured in the discharge region (S13) and the non-discharge region (S14), and the peak-to-peak voltage Vpp1 corresponding to the predetermined discharge current D was obtained. (S15).

また、感光ドラム11aの膜厚検知制御(S20〜S22)に関しては、コピー枚数をカウントして前回の交流試験電圧の調整からの累積枚数が1000枚をカウントする毎に(S19のYES)、1回行った。感光ドラム11aの膜厚を検知して(S21)、交流試験電圧を調整した(S22)。   Further, regarding the film thickness detection control (S20 to S22) of the photosensitive drum 11a, every time the number of copies is counted and the cumulative number from the previous AC test voltage adjustment counts 1000 (YES in S19), 1 I went twice. The film thickness of the photosensitive drum 11a was detected (S21), and the AC test voltage was adjusted (S22).

また、毎回の印字工程で放電領域のピーク間電圧による交流電流を測定し(S16)、紙間で未放電領域のピーク間電圧による交流電流を測定して(S17)、ピーク間電圧Vppを紙間ごとに調整した(S18)。   Further, the alternating current due to the peak-to-peak voltage in the discharge region is measured in each printing step (S16), the alternating current due to the peak-to-peak voltage in the undischarged region is measured between the papers (S17), and the peak-to-peak voltage Vpp is determined from the paper. Adjustments were made at intervals (S18).

もちろん、Vpp1を算出する制御は、本体の構成、感光ドラム11aの特性、帯電ローラ12aの特性等に合わせて、制御頻度を変えてもよい。一般的に制御頻度としては、100枚〜1000枚に1回の場合が多く、生産性と制御の正確性を考慮して、200枚〜500枚に1回が望ましい。   Of course, the control frequency for calculating Vpp1 may be changed according to the configuration of the main body, the characteristics of the photosensitive drum 11a, the characteristics of the charging roller 12a, and the like. In general, the control frequency is often once per 100 to 1000 sheets, and is preferably once per 200 to 500 sheets in consideration of productivity and control accuracy.

また、感光ドラム11aの膜厚検知制御に関しても制御頻度は変えてもよく、感光ドラム11aの削れ量を考慮して、1μm削れる間に1回のペースは守るのが望ましい。本件では、1000枚に1回としたが、昨今の削れ量の少ない感光ドラムを使用する場合などは、本体の電源がONされた直後のウォームアップ時にのみ行うなどの制御も可能である。   Further, the control frequency may be changed with respect to the film thickness detection control of the photosensitive drum 11a, and it is desirable to keep a single pace while the photosensitive drum 11a is scraped by 1 μm in consideration of the scraping amount of the photosensitive drum 11a. In this case, it is set to once per 1000 sheets. However, when using a photosensitive drum with a small amount of scraping recently, it is possible to perform control such as performing only at the time of warm-up immediately after the main body is turned on.

また、実施例1は、画像形成中の帯電高圧条件Vpp1を算出する制御の測定ポイントして、AC1、AC2、AC3、及びAC1´、AC2´、AC3´の6点を使用している。しかし、もちろんこれに限ったものではなく、少なくとも、放電領域での式2、及び未放電領域での式3が算出できれば良いので、放電領域、未放電領域でのそれぞれ2点ずつの交流試験電圧があれば十分である。逆に式2、3の精度を上げたければ、交流試験電圧の段階を6以上に増やすことも可能である。 In Example 1, as a measurement point of control for calculating the charging pressure conditions Vpp1 during imaging, AC1, AC2, AC3, and AC1', AC2', using six points AC3'. However, of course, the present invention is not limited to this, and it is sufficient that at least Equation 2 in the discharge region and Equation 3 in the undischarged region can be calculated. If there is enough. Conversely, if it is desired to increase the accuracy of equations 2 and 3, the AC test voltage level can be increased to 6 or more.

表1に示すように、帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係を算出し、画像形成中の交流電圧のピーク間電圧Vpp1を決定する制御を行わせた。感光ドラム11aの膜厚の変化を感光層の膜厚検知制御で予測し、その膜厚の変化に応じて、試験交流電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を変更させた。   As shown in Table 1, the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp applied to the charging roller 12a and the AC current Iac was calculated, and control was performed to determine the peak-to-peak voltage Vpp1 of the AC voltage during image formation. The change in the film thickness of the photosensitive drum 11a is predicted by the film thickness detection control of the photosensitive layer, and the test AC voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ are changed according to the change in the film thickness. .

これにより、感光ドラム11aの寿命を通じて、感光ドラム11aに劣化を与える基となる放電電流Dを正確に制御できるようになった。そして、従来から感光ドラム11aの膜厚が少なくなってきた際に問題となっていた異常放電が阻止された。これにより、感光ドラム11aの劣化よる画像ボケや、感光ドラム11aのムラ削れによる画像ムラは全く発生しなくなり、画像形成装置100の感光ドラム11aの5万枚コピー通紙後の画像評価には、画像欠陥は存在しなかった。   As a result, the discharge current D, which is the basis for the deterioration of the photosensitive drum 11a, can be accurately controlled throughout the life of the photosensitive drum 11a. Then, abnormal discharge that has been a problem when the film thickness of the photosensitive drum 11a has been reduced has been prevented. As a result, image blur due to deterioration of the photosensitive drum 11a and image unevenness due to uneven shading of the photosensitive drum 11a do not occur at all, and image evaluation after passing through 50,000 sheets of the photosensitive drum 11a of the image forming apparatus 100 is performed. There were no image defects.

実施例1では、感光ドラム11a表面の劣化へ大きな影響を与える帯電の放電電流を適正に保つことができる。交流電圧のピーク間電圧と交流電流の関係を測定し、関係式から放電電流量を算出することができる。従来困難となっていた寿命末期の放電電流量の制御を、感光ドラム11aの膜厚を正確に把握しながら、その膜厚の変化に応じて交流試験電圧を変更することによって可能にし、常に放電電流の制御を正確に行うことが可能になった。これにより、感光ドラム11aの劣化の要因となる帯電ローラ12aから感光ドラム11aに放電される放電電流を必要最低限に抑えることができる。感光ドラム11aの膜厚が変化した際の交流電圧設定モードの信頼性の低下を、感光ドラム11aの膜厚検知手段の検出結果に基づいて、制御に使用する交流試験電圧を変更することによって防止する。従って、感光ドラム11aの使用状況に応じて、発生し易くなっていた画像ボケや感光ドラム11aのムラ削れによる不良画像を格段に抑制することが可能になり、画像形成装置100の画像品質は格段に向上した。   In the first embodiment, it is possible to appropriately maintain a charging discharge current that greatly affects the deterioration of the surface of the photosensitive drum 11a. The relationship between the peak voltage of the alternating voltage and the alternating current can be measured, and the discharge current amount can be calculated from the relational expression. Control of the amount of discharge current at the end of life, which has been difficult in the past, is made possible by accurately grasping the film thickness of the photosensitive drum 11a and changing the AC test voltage according to the change in the film thickness. It became possible to control the current accurately. As a result, the discharge current discharged from the charging roller 12a to the photosensitive drum 11a, which causes deterioration of the photosensitive drum 11a, can be minimized. A reduction in the reliability of the AC voltage setting mode when the film thickness of the photosensitive drum 11a changes is prevented by changing the AC test voltage used for control based on the detection result of the film thickness detecting means of the photosensitive drum 11a. To do. Therefore, it is possible to remarkably suppress image blurring that is likely to occur and defective images due to uneven shading of the photosensitive drum 11a according to the usage state of the photosensitive drum 11a, and the image quality of the image forming apparatus 100 is remarkably high. Improved.

なお、実施例1では、感光ドラム11aの膜厚を検知する手段として、感光ドラム11aと接地電位との間に寿命検出手段としての直流電流検知回路106を設ける実施形態を述べた。しかし、これに限らず、実施例1における直流電流測定回路106は、帯電ローラ12aと直流電源101との間に配置してもよく、直流電源101と接地電位との間に配置してもよい。同様に、交流電圧測定回路104は、帯電ローラ12aと交流電源102との間に配置してもよく、交流電源102と接地電位との間に配置してもよい。   In the first embodiment, as an example of detecting the film thickness of the photosensitive drum 11a, an embodiment is described in which a DC current detection circuit 106 is provided as a life detection means between the photosensitive drum 11a and the ground potential. However, the present invention is not limited to this, and the DC current measurement circuit 106 according to the first embodiment may be disposed between the charging roller 12a and the DC power supply 101, or may be disposed between the DC power supply 101 and the ground potential. . Similarly, the AC voltage measurement circuit 104 may be disposed between the charging roller 12a and the AC power source 102, or may be disposed between the AC power source 102 and the ground potential.

<実施例2>
実施例1では、上記表1に示すように、絶対湿度(g/kgAir)と感光層の膜厚の組み合わせごとの刻みで交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を設定した。これに対して、実施例2では、絶対湿度(g/kgAir)の刻みごとに感光層の初期膜厚(感光ドラム11aの新品状態)における交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を設定した。そして、感光ドラム11aの新品状態からの使用開始後は、実施例1と同様に所定の直流電圧を印加した際に感光層に流れる電流を測定して感光層の膜厚を計算し、初期膜厚からの摩耗量を求める。そして、摩耗量の刻みごとに交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を設定した。図10に示すように、摩耗量が3μmに達するごとに交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を一律に20Vずつ低下させた。
<Example 2>
In Example 1, as shown in Table 1 above, the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ are applied in increments for each combination of the absolute humidity (g / kg Air) and the film thickness of the photosensitive layer. Set. On the other hand, in Example 2, the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′ at the initial film thickness of the photosensitive layer (the new state of the photosensitive drum 11a) at every increment of absolute humidity (g / kg Air). , AC3 ′ was set. Then, after the use of the photosensitive drum 11a from the new state is started, the current flowing through the photosensitive layer when a predetermined DC voltage is applied is measured in the same manner as in Example 1 to calculate the thickness of the photosensitive layer, and the initial film Find the amount of wear from the thickness. And AC test voltage AC1, AC2, AC3, AC1 ', AC2', AC3 'was set for every step of the amount of wear. As shown in FIG. 10, every time the amount of wear reached 3 μm, the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ were uniformly reduced by 20V.

Figure 0005744153
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表4では、実施例1のように任意ではなく、直流電流測定回路106による直流電圧の測定結果に基づいて算出された感光ドラム11aの感光層の膜厚減少に応じて、リニアに交流試験電圧を低下させた。感光ドラム11aにおける3μmの摩耗量に対してピーク間電圧Vppが20V低下するように規則性を持たせて交流試験電圧のテーブルを設定した。   In Table 4, the AC test voltage is not linear as in the first embodiment, but is linearly changed according to the decrease in the thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a calculated based on the DC voltage measurement result by the DC current measuring circuit 106. Decreased. A table of AC test voltages was set by providing regularity so that the peak-to-peak voltage Vpp is reduced by 20 V with respect to the wear amount of 3 μm on the photosensitive drum 11a.

Figure 0005744153
Figure 0005744153

表5では、表2よりも感光層の膜厚減少の刻みを大きくして、感光ドラム11aにおける5μmの摩耗量に対してピーク間電圧Vppが40V低下するように規則性を持たせて交流試験電圧のテーブルを設定した。   In Table 5, the step of decreasing the film thickness of the photosensitive layer is made larger than in Table 2, and the AC test is performed with regularity so that the peak-to-peak voltage Vpp decreases by 40 V with respect to the wear amount of 5 μm on the photosensitive drum 11a. A voltage table was set up.

表4のテーブルを用いて、実施例1と同様に連続画像形成の実験を行った。準備前回転動作時と、連続画像形成中の所定のタイミングで帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧と交流電流の関係を算出し、画像形成中の交流電圧のピーク間電圧Vpp1を決定する交流電圧設定モードを行わせた。感光ドラム11aの感光層の膜厚の変化を電気的に測定して、膜厚の変化に応じて、交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を一律変更していった。   Using the table in Table 4, experiments for continuous image formation were performed in the same manner as in Example 1. An alternating current that determines the peak-to-peak voltage Vpp1 of the alternating voltage during image formation by calculating the relationship between the peak-to-peak voltage applied to the charging roller 12a and the alternating current at a predetermined timing during the pre-preparation rotating operation and during continuous image formation. The voltage setting mode was performed. The change in the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a is electrically measured, and the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ are uniformly changed in accordance with the film thickness change. It was.

これにより、感光ドラム11aの寿命を通じて、感光ドラム11aに劣化を与える基となる放電電流Dを正確に制御できるようになった。そして、異常放電による感光ドラム11aの劣化よる画像ボケや、感光ドラム11aのムラ削れによる画像ムラは全く発生しなくなった。そして、画像形成装置100の連続5万枚コピー後の画像評価において画像欠陥は存在しなかった。   As a result, the discharge current D, which is the basis for the deterioration of the photosensitive drum 11a, can be accurately controlled throughout the life of the photosensitive drum 11a. Image blur due to deterioration of the photosensitive drum 11a due to abnormal discharge and image unevenness due to uneven shading of the photosensitive drum 11a no longer occur. In the image evaluation after continuous 50,000 copies were made by the image forming apparatus 100, there were no image defects.

<実施例3>
図12は実施例3における感光層の膜厚測定のための構成の説明図である。図13は交流電流と感光層の膜厚との関係の説明図である。
<Example 3>
FIG. 12 is an explanatory diagram of a configuration for measuring the film thickness of the photosensitive layer in Example 3. FIG. 13 is an explanatory diagram of the relationship between the alternating current and the film thickness of the photosensitive layer.

実施例1、実施例2では、所定の直流電圧を帯電ローラ12aに印加した際に感光ドラムの感光層に流れる電流、すなわち感光層の直流抵抗に応じて感光ドラムの膜厚を評価した。これに対して、実施例3では、所定の交流電圧を帯電ローラ12aに印加した際に流れる交流電流、すなわち感光層の静電容量に応じて感光ドラムの膜厚を評価する。   In Examples 1 and 2, the film thickness of the photosensitive drum was evaluated according to the current flowing through the photosensitive layer of the photosensitive drum when a predetermined DC voltage was applied to the charging roller 12a, that is, the DC resistance of the photosensitive layer. On the other hand, in Example 3, the film thickness of the photosensitive drum is evaluated according to the AC current that flows when a predetermined AC voltage is applied to the charging roller 12a, that is, the electrostatic capacitance of the photosensitive layer.

図12に示すように、実施例3では、感光ドラム11aの膜厚を検出するための寿命検出手段として、感光ドラム11aと接地電位との間に交流電流測定回路107を設けている。制御部50は、交流電流測定回路107の端子間電圧を検知して感光ドラム11aの感光層の現状の膜厚を測定し、感光層の現状の膜厚に応じた交流試験電圧を設定する。   As shown in FIG. 12, in the third embodiment, an alternating current measuring circuit 107 is provided between the photosensitive drum 11a and the ground potential as a lifetime detecting unit for detecting the film thickness of the photosensitive drum 11a. The control unit 50 detects the voltage between the terminals of the AC current measuring circuit 107, measures the current film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a, and sets an AC test voltage corresponding to the current film thickness of the photosensitive layer.

交流電流測定回路107は、感光ドラム11aに接触させて帯電バイアスとして直流バイアスと交流バイアスの重畳電圧を印加した帯電ローラ12aを流れる交流電流を測定するための抵抗Rと、直流電流をバイパスするコンデンサCとよりなる。   The AC current measuring circuit 107 is a resistor R for measuring the AC current flowing through the charging roller 12a applied with a DC bias and an AC bias superimposed voltage as a charging bias in contact with the photosensitive drum 11a, and a capacitor for bypassing the DC current. C.

図13は、帯電電位を一定として感光ドラム11aの膜厚が変化した時に感光ドラム11aに流れる交流電流の変化を示したグラフである。図13からわかるように、実施例1、実施例2で行ったように、感光ドラム11aに流れる直流電流だけではなく、交流電流についても、感光層の膜厚が減少するにつれて、感光ドラム11aに流れる電流量は増加している。   FIG. 13 is a graph showing changes in the alternating current flowing through the photosensitive drum 11a when the film thickness of the photosensitive drum 11a changes with the charging potential kept constant. As can be seen from FIG. 13, as in the first and second embodiments, not only the direct current flowing through the photosensitive drum 11a but also the alternating current is applied to the photosensitive drum 11a as the photosensitive layer thickness decreases. The amount of current flowing is increasing.

式8について説明したように、感光層の膜厚dが薄くなると、感光層の静電容量Cが増加して、等しい交流電圧Vacを印加した際の交流電流Iacが増加するからである。従って、実施例1のように感光ドラムの膜厚を検知する手段は、直流電流測定回路(106:図4)のみならず、交流電流測定回路107によっても可能である。   This is because, as described with respect to Equation 8, as the film thickness d of the photosensitive layer decreases, the capacitance C of the photosensitive layer increases and the alternating current Iac increases when the equal alternating voltage Vac is applied. Therefore, the means for detecting the film thickness of the photosensitive drum as in the first embodiment can be performed not only by the direct current measuring circuit (106: FIG. 4) but also by the alternating current measuring circuit 107.

また、帯電ローラ12aに印加されるピーク間電圧Vppと交流電流Iacの関係によって、画像形成中の交流電圧Vacの設定条件を決定する構成においては、元々、交流電流Iacの検出回路が必要である。画像形成装置100は、交流電流測定回路107が存在する構成が前提となっているため、交流電流で感光ドラム12aの感光層の膜厚検知を行う場合は、本来交流電圧の設定条件を決定する制御に使用する交流電流測定回路をそのまま利用できる。従って、実施例1のように直流電流測定回路106を特別に設ける必要がないというメリットを有する。   In the configuration in which the setting condition of the AC voltage Vac during image formation is determined by the relationship between the peak-to-peak voltage Vpp applied to the charging roller 12a and the AC current Iac, an AC current Iac detection circuit is originally required. . Since the image forming apparatus 100 is premised on the configuration in which the alternating current measuring circuit 107 exists, when the film thickness detection of the photosensitive layer of the photosensitive drum 12a is performed with the alternating current, the setting condition of the alternating voltage is originally determined. The AC current measurement circuit used for control can be used as it is. Therefore, there is an advantage that it is not necessary to provide the direct current measuring circuit 106 as in the first embodiment.

また、交流電流Iacに応じて、感光ドラム12aの膜厚を測定する方法においては、式1、式2を算出する基となる交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´の測定の最中に、感光ドラム12aの膜厚を検知することも可能である。   Further, in the method of measuring the film thickness of the photosensitive drum 12a according to the alternating current Iac, the alternating test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ serving as the basis for calculating Expressions 1 and 2 are used. It is also possible to detect the film thickness of the photosensitive drum 12a during the measurement.

例えば、交流試験電圧AC4´を測定ポイントに加え、交流試験電圧AC4´の測定条件を毎回同じ条件に保ち、交流試験電圧AC4´の印加中の交流電流の検出結果から、感光ドラム11aの膜厚を検出することができる。   For example, the AC test voltage AC4 ′ is added to the measurement point, the measurement conditions of the AC test voltage AC4 ′ are kept the same every time, and the film thickness of the photosensitive drum 11a is detected from the detection result of the AC current while the AC test voltage AC4 ′ is being applied. Can be detected.

また、元々、交流電圧設定モードの制御に使用する交流試験電圧AC3´の測定ポイントを、常に一定の交流電圧に固定し、交流試験電圧AC3´の印加中の交流電流の検出結果から感光ドラム11aの膜厚を測定してもよい。   Originally, the measurement point of the AC test voltage AC3 ′ used for the control of the AC voltage setting mode is always fixed to a constant AC voltage, and the photosensitive drum 11a is detected from the detection result of the AC current while the AC test voltage AC3 ′ is being applied. The film thickness may be measured.

いずれにせよ、感光ドラム12aの感光層の膜厚検知手段と交流電圧の設定条件を決定する放電電流制御手段とを併用できれば、制御時間は格段に縮まり、生産性の向上を図ることが可能になる。   In any case, if the film thickness detecting means for the photosensitive layer of the photosensitive drum 12a and the discharge current control means for determining the setting condition of the AC voltage can be used in combination, the control time can be remarkably shortened and the productivity can be improved. Become.

実施例3では、交流電流で感光ドラム12aの感光層の膜厚検知を行い、検出結果に基づいて、表3に示すように交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を任意に変更している。   In Example 3, the film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 12a is detected with an alternating current. Based on the detection result, the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ are shown in Table 3. Has been changed arbitrarily.

Figure 0005744153
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表6のテーブルを用いて測定した交流電流は感光層の膜厚に変換される。膜厚に応じた交流試験電圧の設定は実施例1と同様である。   The alternating current measured using the table in Table 6 is converted into the film thickness of the photosensitive layer. The setting of the AC test voltage according to the film thickness is the same as in Example 1.

Figure 0005744153
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表7に示すように、実施例3では、環境変動によっても交流試験電圧AC1、AC2、AC3、AC1´、AC2´、AC3´を変化させている。実施例3では、環境に応じて放電電流Dのターゲットを変化させて、式4により交流電流のピーク間電圧Vpp1を随時算出しながら、交流電圧設定モードの制御を行った。ピーク間電圧Vpp1を算出する制御は、コピー枚数をカウントし、その積算値が200枚をカウントする毎に1回行った。また、感光ドラム12aの膜厚検知制御に関しては、コピー枚数をカウントし、その積算値が1000枚をカウントする毎に1回行って感光ドラム12aの膜厚を検知した。   As shown in Table 7, in Example 3, the AC test voltages AC1, AC2, AC3, AC1 ′, AC2 ′, and AC3 ′ are also changed due to environmental changes. In Example 3, the target of the discharge current D was changed according to the environment, and the AC voltage setting mode was controlled while calculating the peak-to-peak voltage Vpp1 of the AC current as needed using Equation 4. The control for calculating the peak-to-peak voltage Vpp1 was performed once every time the number of copies was counted and the integrated value counted 200 sheets. Further, regarding the film thickness detection control of the photosensitive drum 12a, the number of copies was counted, and it was performed once every time the integrated value counted 1000 sheets to detect the film thickness of the photosensitive drum 12a.

<実施例4>
ところで、振動電圧の交流成分を定電流で制御する定電流方式が提案されている。定電流方式は、感光ドラムに流れる交流電流Iacを検出して、これを一定になるように印加電圧を制御する。定電流制御方式を用いると、環境変動によるインピーダンス変化に対して、交流ピーク間電圧が自在に変化するため、環境変動によらず、交流電流Iacを常にほぼ一定に保つことができる。
<Example 4>
By the way, the constant current system which controls the alternating current component of an oscillating voltage with a constant current is proposed. In the constant current method, the alternating current Iac flowing through the photosensitive drum is detected, and the applied voltage is controlled so as to be constant. When the constant current control method is used, the AC peak voltage can be freely changed with respect to the impedance change due to the environmental change, so that the AC current Iac can be kept almost constant regardless of the environmental change.

しかし、交流電圧の定電流制御方式では、帯電部材から感光体に流れる総電流(ニップ電流α・Vppと放電電流量ΔIacの和)を一定値に制御している。定電流制御では、放電電流ΔIacだけでなく、ニップ電流α・Vppも含めて一定値に制御するため、実際に感光体を帯電させるのに必要な電流である放電電流量ΔIacは一定値に制御できていない。 However, the constant-current control method of the AC voltage, and controls the total current flowing from the charging member to the photosensitive member (the sum of the nip current alpha · Vpp discharge current delta Iac) to a constant value. The constant current control, the discharge current delta Iac but also for controlling the nip current alpha · Vpp be included at a constant value, a current required to charge actually photoreceptor discharge current delta Iac constant value I have not been able to control.

このため、定電流制御においては、同じ電流値で制御していても、帯電部材の材質の抵抗値の変化によってニップ電流α・Vppが多くなれば放電電流量ΔIacは減り、ニップ電流α・Vppが減れば放電電流量ΔIacは増えてしまう。 Therefore, in the constant current control, even if controlled by the same current value, discharge current delta Iac The more nip current alpha · Vpp by a change in the resistance of the material of the charging member is reduced, nip current alpha · Vpp is discharge current delta Iac if Hele would increasing.

従って、特許文献2に示される定電流制御方式では、完全に放電電流量の増減を抑制することは不可能であり、長寿命を目指したとき、感光ドラム11aの削れと帯電均一性の両立を実現することは困難であった。このため、感光ドラムに流れる交流電流Iacを一定に制御する定電流方式では、過放電による感光ドラム削れや画像ボケといった現象を引き起したり、あるいは、放電不足による砂地画像等の帯電不良画像を発生させたりしていた。   Therefore, in the constant current control method disclosed in Patent Document 2, it is impossible to completely suppress the increase / decrease in the amount of discharge current. When aiming for a long life, both the shaving of the photosensitive drum 11a and the charging uniformity can be achieved. It was difficult to realize. For this reason, in the constant current method for controlling the AC current Iac flowing through the photosensitive drum to a constant level, a phenomenon such as photosensitive drum scraping or image blur due to overdischarge is caused, or a poorly charged image such as a sand image due to insufficient discharge is generated. It was generated.

あるいは、放電電流ΔIacは、一定の交流電流を維持する定電流制御で帯電を行った場合、環境の温度湿度や画像形成装置の累積使用時間につれて変化する。これは、交流電流値Iacと放電電流ΔIacとの関係がこれらの要因によって変動するからである。 Alternatively, the discharge current delta Iac, when subjected to charging with a constant current control to maintain a constant alternating current, varies as the accumulated usage time of the temperature and humidity and the image forming apparatus environment. This relationship of the alternating current Iac and the discharge current delta Iac is because varies by these factors.

そこで、実施例4の交流電圧設定モードでは、非画像形成時に、帯電ローラ12aに放電領域と未放電領域とでそれぞれ複数段階に定電流を設定された交流試験電流を印加して交流電圧を測定する。そして、放電領域における交流試験電圧と交流電圧の関係式と、未放電領域における交流試験電圧と交流電圧との関係式とから交流電流と放電電流との関係式を求める。そして、所定の放電電流(例えば50μA)を「交流電流と放電電流との関係式」に代入して画像形成時に用いる交流電流の定電流値を設定する。   Therefore, in the AC voltage setting mode of the fourth embodiment, during non-image formation, the AC voltage is measured by applying an AC test current in which a constant current is set in a plurality of stages in each of the discharge region and the non-discharge region to the charging roller 12a. To do. Then, a relational expression between the alternating current and the discharge current is obtained from a relational expression between the alternating current test voltage and the alternating voltage in the discharge region and a relational expression between the alternating current test voltage and the alternating voltage in the non-discharge region. Then, a predetermined discharge current (for example, 50 μA) is substituted into the “relational expression between alternating current and discharge current” to set a constant current value of the alternating current used during image formation.

ところが、この場合、感光ドラム11aの感光層の膜厚が薄くなると、交流試験電流が過剰となって異常放電による感光ドラムの劣化を招くことがある。そこで、実施例4では、実施例1〜3のように感光層の膜厚を電気的に実測して、膜厚の摩耗に応じて次第に交流試験電流を低下させている。すなわち、実施例4では、制御手段が交流電圧設定モードを実行して、交流試験電流を帯電部材に印加して検出した交流電圧に応じて交流電圧の定電流を設定する。そして、感光層の膜厚を電気的に検出する検出手段を備え、交流電圧設定モードでは、検出手段の検出結果に基づいて、感光層の膜厚が小さくなるほど交流試験電流を低く設定する。   However, in this case, when the thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11a is reduced, the AC test current becomes excessive, which may cause deterioration of the photosensitive drum due to abnormal discharge. Therefore, in Example 4, the film thickness of the photosensitive layer is electrically measured as in Examples 1 to 3, and the AC test current is gradually reduced according to the wear of the film thickness. That is, in Example 4, the control means executes the AC voltage setting mode, and sets the constant current of the AC voltage according to the AC voltage detected by applying the AC test current to the charging member. Then, a detection means for electrically detecting the film thickness of the photosensitive layer is provided. In the AC voltage setting mode, the AC test current is set lower as the film thickness of the photosensitive layer becomes smaller based on the detection result of the detection means.

11a、11b、11c、11d 感光体(感光ドラム)
12a、12b、12c、12d 帯電部材(帯電ローラ)
13a、13b、13c、13d 露光装置
14a、14b、14c、14d 現像装置
35a、35b、35c、35d 一次転写ローラ
31 中間転写ベルト、34 対向ローラ、36 二次転写ローラ
50 制御部、51 環境センサ、52 操作パネル
101 直流電源、102 交流電源
106 直流電流測定回路、107 交流電流測定回路
D1、D2、D3、D4 電源
Pa、Pb、Pc、Pd 画像形成部
11a, 11b, 11c, 11d Photosensitive member (photosensitive drum)
12a, 12b, 12c, 12d Charging member (charging roller)
13a, 13b, 13c, 13d Exposure devices 14a, 14b, 14c, 14d Development devices 35a, 35b, 35c, 35d Primary transfer roller 31 Intermediate transfer belt, 34 Counter roller, 36 Secondary transfer roller 50 Control unit, 51 Environmental sensor, 52 Operation Panel 101 DC Power Supply, 102 AC Power Supply 106 DC Current Measurement Circuit, 107 AC Current Measurement Circuit D1, D2, D3, D4 Power Supply Pa, Pb, Pc, Pd Image Forming Unit

Claims (2)

感光層を有する感光体と、
前記感光体の表面に当接して配置され前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記感光体を帯電させるために直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを前記帯電部材に印加する電源と、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナー像を形成する画像形成部と、
前記帯電部材を流れる交流電流を検出する第1の検出部と、
前記帯電部材を流れる直流電流を検出する第2の検出部と、
放電領域と未放電領域とでそれぞれ複数の異なるピーク間電圧の交流試験電圧を前記帯電部材に印加したときに前記第1の検出部によってそれぞれ検出された交流電流に基づいて前記帯電バイアスにおける交流電圧のピーク間電圧を設定する第1のモードと、放電領域のピーク間電圧を有する交流電圧と直流電圧とを重畳した振動電圧を前記帯電部材に印加したときに前記第2の検出部によって前記帯電部材を流れる直流電流の検出を行う第2のモードとを実行する実行部と、を備え、
前記実行部は、前記第1のモードにおいて、前記未放電領域における複数の前記交流試験電圧のうちのピーク間電圧が最も大きい交流試験電圧のピーク間電圧を、前記第2のモードで検出された直流電流が第1の電流である場合には第1の電圧に設定し、前記第2のモードで検出された直流電流の絶対値が前記第1の電流よりも大きい第2の電流である場合には前記第1の電圧よりも小さい第2の電圧に設定することを特徴とする画像形成装置。
A photoreceptor having a photosensitive layer;
A charging member arranged in contact with the surface of the photoconductor to charge the photoconductor;
A power source that applies a charging bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to charge the photosensitive member to the charging member;
An image forming unit that forms a toner image on the photosensitive member charged by the charging member;
A first detector for detecting an alternating current flowing through the charging member;
A second detection unit for detecting a direct current flowing through the charging member;
AC voltage at the charging bias based on the AC current detected by the first detector when a plurality of AC test voltages having different peak-to-peak voltages are applied to the charging member in the discharge region and the non-discharge region, respectively. The charging voltage is applied by the second detection unit when an oscillating voltage in which an AC voltage having a peak-to-peak voltage in the discharge region and a DC voltage are superimposed is applied to the charging member. An execution unit for executing a second mode for detecting a direct current flowing through the member,
In the first mode, the execution unit detects the peak-to-peak voltage of the AC test voltage having the highest peak-to-peak voltage among the plurality of AC test voltages in the undischarged region in the second mode. When the direct current is the first current, the first voltage is set, and the absolute value of the direct current detected in the second mode is the second current larger than the first current. The image forming apparatus is characterized in that the second voltage smaller than the first voltage is set.
感光層を有する感光体と、
前記感光体の表面に当接して配置され前記感光体を帯電する帯電部材と、
前記感光体を帯電させるために直流電圧に交流電圧を重畳した帯電バイアスを前記帯電部材に印加する電源と、
前記帯電部材によって帯電された前記感光体にトナー像を形成する画像形成部と、
前記帯電部材に印加された交流電流のピーク間電圧を検出する第1の検出部と、
前記帯電部材を流れる直流電流を検出する第2の検出部と、
放電領域と未放電領域とでそれぞれ複数の異なる電流値の交流試験電流を前記帯電部材に印加したときに前記第1の検出部によってそれぞれ検出されたピーク間電圧に基づいて前記帯電バイアスにおける前記交流電圧の電流値を設定する第1のモードと、放電領域のピーク間電圧を有する交流電圧と直流電圧とを重畳した振動電圧を前記帯電部材に印加したときに前記第2の検出部によって前記帯電部材を流れる直流電流の検出を行う第2のモードとを実行する実行部と、を備え、
前記実行部は、前記第1のモードにおいて、少なくとも前記未放電領域における複数の前記交流試験電流のうちの電流値が最も大きい交流試験電流の電流値を、前記第2のモードで検出された直流電流が第1の直流電流である場合には第1の交流電流に設定し、前記第2のモードで検出された直流電流の絶対値が前記第1の直流電流よりも大きい第2の直流電流である場合には前記第1の交流電流よりも小さい第2の交流電流に設定することを特徴とする画像形成装置。
A photoreceptor having a photosensitive layer;
A charging member arranged in contact with the surface of the photoconductor to charge the photoconductor;
A power source that applies a charging bias in which an AC voltage is superimposed on a DC voltage to charge the photosensitive member to the charging member;
An image forming unit that forms a toner image on the photosensitive member charged by the charging member;
A first detector for detecting a peak-to-peak voltage of an alternating current applied to the charging member;
A second detection unit for detecting a direct current flowing through the charging member;
The AC at the charging bias based on the peak-to-peak voltage detected by the first detection unit when a plurality of AC test currents having different current values are applied to the charging member in the discharge region and the non-discharge region, respectively. The charging is performed by the second detection unit when a first mode for setting a current value of the voltage and an oscillating voltage in which an AC voltage having a peak-to-peak voltage in a discharge region and a DC voltage are applied to the charging member. An execution unit for executing a second mode for detecting a direct current flowing through the member,
In the first mode, the execution unit detects a current value of an AC test current having the largest current value among a plurality of the AC test currents in at least the undischarged region in the second mode. When the current is the first direct current, the first direct current is set, and the second direct current in which the absolute value of the direct current detected in the second mode is larger than the first direct current. In this case, the image forming apparatus is set to a second alternating current smaller than the first alternating current.
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