JP6465063B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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本発明は、像担持体を帯電する帯電部材を備えた画像形成装置に関し、特に、像担持体表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能な画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus including a charging member that charges an image carrier, and more particularly to an image forming apparatus capable of executing a recovery process for reducing the frictional resistance of the surface of the image carrier.
従来、電子写真プロセスを用いたレーザープリンター、デジタル複合機等の画像形成装置では、光導電性を有する感光体ドラム(像担持体)の表面を、帯電装置によって一様に帯電させ、露光装置によって露光して静電潜像を形成した後、この静電潜像を、現像装置によってトナー像に現像する。次に、このトナー像を、転写部によって用紙等の記録媒体の表面に転写した後、定着部によって記録媒体の表面に定着させることで、一連の画像形成の工程が完了する。また、トナー像転写後の感光体ドラムは、その表面に残留したトナーをクリーニング部によって除去し、さらに必要に応じて除電ランプを用いて残留電荷を除電することによって、次の画像形成に備える。 2. Description of the Related Art Conventionally, in an image forming apparatus such as a laser printer using an electrophotographic process or a digital multifunction peripheral, the surface of a photoconductive drum (image carrier) is uniformly charged by a charging device, and then exposed by an exposure device. After exposure to form an electrostatic latent image, the electrostatic latent image is developed into a toner image by a developing device. Next, the toner image is transferred onto the surface of a recording medium such as paper by a transfer unit, and then fixed on the surface of the recording medium by a fixing unit, thereby completing a series of image forming steps. In addition, the photosensitive drum after the toner image is transferred is prepared for the next image formation by removing the toner remaining on the surface thereof by a cleaning unit and further removing the residual charge using a static elimination lamp as necessary.
近年、画像形成装置の像担持体として、アモルファスシリコン(a−Si)感光体ドラムが広く用いられている。a−Si感光体ドラムは、高硬度で優れた耐久性を有しており、長期間使用後も感光体としての特性がほとんど劣化せず高画質が保持できる。そのため、ランニングコストも低く取り扱いも容易であるとともに、環境に対する安全性も高い優れた像担持体である。 In recent years, amorphous silicon (a-Si) photosensitive drums have been widely used as image carriers in image forming apparatuses. The a-Si photosensitive drum has high hardness and excellent durability, and can maintain high image quality with little deterioration in characteristics as a photosensitive member even after long-term use. Therefore, it is an excellent image carrier that has a low running cost, is easy to handle, and has high environmental safety.
このようなa−Si感光体ドラムを用いた画像形成装置においては、その特性から像流れが発生しやすいことが知られている。つまり、帯電装置を用いて帯電を行うと、帯電装置からの放電によりオゾンが発生する。このオゾンにより空気中の成分が分解され、NOxやSOx等のイオン生成物が生成される。このイオン生成物は水溶性であり、感光体ドラムに付着して感光体ドラム表面の0.1μm程度の粗さ構造内に入り込むために、汎用機で使用されるクリーニングシステムでは取り除くことができない。さらに、これらが大気中の水分を取り込むことで感光体ドラム表面の抵抗が低下する。これにより、感光体ドラム表面に形成された静電潜像のエッジ部で電位の横流れが起こり、その結果、像流れを生じることがある。 In an image forming apparatus using such an a-Si photosensitive drum, it is known that image flow tends to occur due to its characteristics. That is, when charging is performed using a charging device, ozone is generated by discharge from the charging device. The components in the air are decomposed by the ozone, and ion products such as NOx and SOx are generated. Since this ion product is water-soluble and adheres to the photosensitive drum and enters the roughness structure of about 0.1 μm on the surface of the photosensitive drum, it cannot be removed by a cleaning system used in a general-purpose machine. Furthermore, the resistance of the surface of the photosensitive drum is lowered by taking in moisture in the atmosphere. As a result, the lateral flow of the potential occurs at the edge portion of the electrostatic latent image formed on the surface of the photosensitive drum, and as a result, the image flow may occur.
そこで、簡易な構成で感光体ドラム表面の抵抗低下を抑えて像流れを低減する方法が提案されており、特許文献1には、研磨剤を混入させた現像剤(研磨トナー)と研磨部材(摺擦ローラー及びクリーニングブレード)の相互作用で感光体を研磨するリフレッシュモードを所定のタイミングで実行することにより、ヒーター等を用いることなくオゾン生成物を除去する方法が開示されている。上記特許文献1においては、非印字時(装置立ち上げ時や印字後の待機モード)に現像剤を印字または現像し、現像剤を記録媒体に転写させることなく感光体ユニット内の研磨部材に供給して感光体ドラム表面の研磨に使用する。
In view of this, a method of reducing the image flow by suppressing a decrease in resistance on the surface of the photosensitive drum with a simple configuration has been proposed.
また、近年、コロトロン方式やスコロトロン方式の帯電装置に代えて、感光体ドラムに対し接触配置又は近接配置されて感光体ドラムを帯電する帯電部材(帯電ローラー等)を備えたオゾン発生量の少ない接触帯電式の帯電装置が用いられる。この帯電部材には、直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を印加して感光体ドラムを帯電させるものがあるが、特許文献2、3には、温湿度等の環境変動や、感光体ドラムや帯電部材等の経年変化に拘らず、精度の良い交流電圧の適正ピーク間電圧値(Vpp)を設定できるものが提案されている。 In recent years, instead of a corotron or scorotron charging device, a contact with a small amount of ozone is provided with a charging member (charging roller or the like) that is placed in contact with or close to the photosensitive drum and charges the photosensitive drum. A charging type charging device is used. Some of the charging members apply a vibration voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed to charge the photosensitive drum. However, Patent Documents 2 and 3 disclose environmental fluctuations such as temperature and humidity, and a photosensitive member. There has been proposed a device capable of setting an appropriate peak-to-peak voltage value (Vpp) of an AC voltage with high accuracy regardless of secular changes such as a drum or a charging member.
感光体ドラムの表面状態、つまり感光体ドラムの表面に形成される酸化膜(感光層)の厚みや、感光層に吸着するイオン生成物や紙粉の量、感光層の吸湿の程度等は、画像形成装置が使用される環境条件、特に湿度や、使用する紙の材質等によって大きく変化する。このため、特許文献1に記載の画像形成装置では、どのような使用環境下においても像流れが発生するのを防止するために、感光体ドラムの表面を過剰気味に研磨するように、研磨時間等のリフレッシュの条件を設定する必要がある。
The surface state of the photosensitive drum, that is, the thickness of the oxide film (photosensitive layer) formed on the surface of the photosensitive drum, the amount of ion products and paper dust adsorbed on the photosensitive layer, the degree of moisture absorption of the photosensitive layer, etc. It varies greatly depending on the environmental conditions in which the image forming apparatus is used, in particular, the humidity and the paper material used. For this reason, in the image forming apparatus described in
この場合、例えば、夏季、雨天時等のような高温高湿度の状態が続いて吸湿の程度が極めて高い環境等を基準として、研磨量を設定することになり、研磨時間が長く設定されてしまう。しかしながら、画像形成装置は、吸湿の程度があまり高くない常温常湿環境で使用されることが多く、このような常温常湿環境において感光体ドラムを無駄に削り過ぎることになり、感光体ドラムの寿命を必要以上に縮めるおそれがある。また、研磨時間を長く設定することで、消費電力が無駄に増加してしまう。 In this case, for example, the polishing amount is set on the basis of an environment where a high temperature and high humidity state continues in summer, rainy weather, etc. and the degree of moisture absorption is extremely high, and the polishing time is set long. . However, the image forming apparatus is often used in a room temperature and normal humidity environment where the degree of moisture absorption is not so high. In such a room temperature and normal humidity environment, the photoconductive drum is scraped excessively, and There is a risk of shortening the service life more than necessary. Moreover, power consumption will increase uselessly by setting polishing time long.
本発明は、上記問題点に鑑み、像担持体の寿命を縮めたり、消費電力の無駄を生じたりせずに、像担持体の回復処理を適正に実行して像流れの発生を抑制できる画像形成装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the present invention is capable of suppressing the occurrence of image flow by properly executing the recovery process of the image carrier without shortening the life of the image carrier or causing waste of power consumption. An object is to provide a forming apparatus.
上記目的を達成するために本発明の第1の構成は、像担持体と、帯電部材と、高圧発生回路と、駆動部と、電圧制御部と、電流検出部と、回復処理制御部と、を備えた画像形成装置である。像担持体は、表面に感光層が形成される。帯電部材は、像担持体を帯電させる。駆動部は、像担持体を回転させる。高圧発生回路は、帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加する。電圧制御部は、交流電圧のピーク間電圧値Vpp及び周波数を制御する。電流検出部は、帯電部材及び像担持体の間の直流電流値Idcを検出する。回復処理制御部は、像担持体の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能である。電圧制御部は、駆動部により像担持体を第1の線速で回転させた状態で、振動電圧を帯電部材に印加し、Vppを昇圧したときのVppとIdcの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する2つの変曲点O、Pが存在するか否かを判断する。2つの変曲点O、Pが存在するときは、変曲点O、P間の第1変曲点間電圧OPと、駆動部により像担持体を第1の線速よりも低い第2の線速で回転させて、振動電圧を帯電部材に印加し、Vppを昇圧したときにVppとIdcの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する2つの変曲点O′、P′間の第2変曲点間電圧O′P′とを算出する。回復処理制御部は、第1変曲点間電圧OPと第2変曲点間電圧O′P′との電位差が所定値以下であるとき回復処理を実行する。 In order to achieve the above object, the first configuration of the present invention includes an image carrier, a charging member, a high voltage generation circuit, a drive unit, a voltage control unit, a current detection unit, a recovery processing control unit, An image forming apparatus. A photosensitive layer is formed on the surface of the image carrier. The charging member charges the image carrier. The drive unit rotates the image carrier. The high voltage generation circuit applies an oscillating voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed on the charging member. The voltage control unit controls the peak-to-peak voltage value Vpp and the frequency of the AC voltage. The current detection unit detects a direct current value Idc between the charging member and the image carrier. The recovery process control unit can execute a recovery process that reduces the frictional resistance of the surface of the image carrier. The voltage control unit applies a vibration voltage to the charging member in a state in which the image carrier is rotated at the first linear velocity by the driving unit , and expresses the relationship between Vpp and Idc when Vpp is boosted. It is determined whether or not there are two inflection points O and P existing on the characteristic curve. When there are two inflection points O and P, a second inter-inflection point voltage OP between the inflection points O and P, and a second lower than the first linear velocity of the image carrier by the drive unit . Two inflection points O ′ and P ′ existing on a characteristic curve on a two-dimensional coordinate representing the relationship between Vpp and Idc when rotating at a linear velocity, applying an oscillating voltage to the charging member, and boosting Vpp. calculating a second inter inflection point voltage O 'P' between. The recovery process control unit executes the recovery process when the potential difference between the first inflection point voltage OP and the second inflection point voltage O′P ′ is equal to or less than a predetermined value.
本発明の第1の構成によれば、帯電部材に交流電圧を印加して取得したVpp−Idc特性を用いて像担持体の回復処理の要否を決定する際、2つの変曲点O、Pの存在が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電部材の劣化に起因するものであるかを確実に判定することができ、像担持体の回復処理を必要最小限に抑えることができる。従って、静電潜像のエッジ部での電位の横流れ、及びそれに起因する形成画像の像流れを効果的に抑制するとともに、像担持体の長寿命化、及び消費電力の削減も実現することができる。 According to the first configuration of the present invention, when determining whether or not the image carrier needs to be recovered using the Vpp-Idc characteristic obtained by applying an AC voltage to the charging member, two inflection points O, It is possible to reliably determine whether the presence of P is caused by a high-temperature and high-humidity environment or a low-temperature and low-humidity environment and caused by deterioration of the charging member, and a recovery process for the image carrier is necessary. Can be minimized. Accordingly, it is possible to effectively suppress the lateral flow of the potential at the edge portion of the electrostatic latent image and the image flow of the formed image resulting from the potential, and also to extend the life of the image carrier and reduce the power consumption. it can.
以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。図1は、本発明の一実施形態に係る画像形成装置100の内部構造を示す側面断面図である。画像形成装置(ここではモノクロプリンター)100内には、帯電、露光、現像及び転写の各工程によりモノクロ画像を形成する画像形成部Pが配設されている。画像形成部Pには、感光体ドラム5の回転方向(図1の時計回り方向)に沿って、帯電装置4、露光ユニット(レーザー走査ユニット等)7、現像装置8、転写ローラー14、クリーニング装置19、及び除電装置6が配設されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a side sectional view showing the internal structure of an
感光体ドラム5は、例えば、アルミニウム製のドラム素管の表面に、感光層として正帯電性光導電体であるアモルファスシリコン層が蒸着されて形成され、約30mmの直径を有する。感光体ドラム5は、ドラム駆動部(図示せず)によって、支軸を中心に定速回転駆動されるように構成される。
The
画像形成動作を行う場合、時計回り方向に回転する感光体ドラム5が帯電装置4により一様に帯電され、原稿画像データに基づく露光ユニット7からのレーザービームにより感光体ドラム5上に静電潜像が形成され、現像装置8により静電潜像に現像剤(以下、トナーという)が付着されてトナー像が形成される。
When the image forming operation is performed, the
現像装置8へのトナーの供給はトナーコンテナ9から行われる。なお、画像データはパーソナルコンピューター(図示せず)等から送信される。また、感光体ドラム5の表面の残留電荷を除去する除電装置6が、感光体ドラム5の回転方向に対しクリーニング装置19の下流側に設けられている。
The toner is supplied to the developing device 8 from the toner container 9. The image data is transmitted from a personal computer (not shown) or the like. Further, a static elimination device 6 that removes residual charges on the surface of the
上記のようにトナー像が形成された感光体ドラム5に向けて、用紙(記録媒体)が給紙カセット10又は手差し給紙装置11から用紙搬送路12及びレジストローラー対13を経由して搬送され、転写ローラー14により感光体ドラム5の表面に形成されたトナー像が用紙に転写される。トナー像が転写された用紙は感光体ドラム5から分離され、定着装置15に搬送されてトナー像が定着される。定着装置15を通過した用紙は、用紙搬送路16により装置上部に搬送され、用紙の片面のみに画像を形成する場合(片面印字時)は、排出ローラー対17により排出トレイ18に排出される。
A sheet (recording medium) is conveyed from the
一方、用紙の両面に画像を形成する場合(両面印字時)は、用紙の後端が用紙搬送路16の分岐部20を通過した後に搬送方向を逆転させる。これにより、用紙は分岐部20から分岐する反転搬送路21に振り分けられ、画像面を反転させた状態でレジストローラー対13に再搬送される。そして、感光体ドラム5上に形成された次のトナー像が、転写ローラー14によって用紙の画像が形成されていない面に転写される。トナー像が転写された用紙は、定着装置15に搬送されてトナー像が定着された後、排出ローラー対17により排出トレイ18に排出される。
On the other hand, when images are formed on both sides of a sheet (during double-sided printing), the conveyance direction is reversed after the trailing edge of the sheet has passed through the
画像形成装置100の上面には、排出トレイ18の一部を構成する開閉カバー18aが設けられている。開閉カバー18aを開放した状態でトナーコンテナ9や現像装置8が画像形成装置100本体に挿入され、または画像形成装置100本体から引き出される。
On the upper surface of the
図2は、帯電装置4の制御経路を示すブロック図である。なお、図2は画像形成装置100を図1の背面側から見た状態を示しており、感光体ドラム5に対する帯電装置4、クリーニング装置19の配置は図1と左右対称になっている。
FIG. 2 is a block diagram illustrating a control path of the
先ず、クリーニング装置19の構成について説明する。図2に示すように、クリーニング装置19は、感光体ドラム5に向かって開口部を有するハウジング30と、感光体ドラム5の表面に残留するトナーを除去する摺擦ローラー31、クリーニングブレード32とを含む。
First, the configuration of the
摺擦ローラー31は感光体ドラム5に所定の圧力で圧接されており、ハウジング30の図示しない前後側板に回転可能に軸支されている。摺擦ローラー32は、図示しない駆動装置により感光体ドラム5との当接面において同一方向に回転駆動され、その周速は感光体ドラムの周速の1.2倍に制御されている。摺擦ローラー31としては、例えば金属シャフトの周囲にローラー体としてEPDMゴム製でアスカーC硬度55°の発泡体層を形成した構造が挙げられる。ローラー体の材質としてはEPDMゴムに限定されず、他の材質のゴムや発泡ゴム体であっても良く、アスカーC硬度が10〜90°の範囲のものが好適に使用される。摺擦ローラー31は感光体ドラム5表面の残留トナーを除去する機能の他、感光体ドラム5との間に研磨剤入りのトナーを介在させてドラム表面を研磨する機能も有している。
The rubbing
感光体ドラム5の回転方向(図2の時計回り方向)に対し、感光体ドラム5と摺擦ローラー31との当接点よりも下流側には、クリーニングブレード32が感光体ドラム1に当接した状態でハウジング30に固定されている。クリーニングブレード32としては、例えばJIS硬度が78°のポリウレタンゴム製のブレードが用いられ、感光体ドラム5との当接点において接線方向に対し所定の角度で取り付けられている。感光体ドラム5に対するクリーニングブレード32の圧接力は、例えば5g/mm2程度に設定されている。なお、クリーニングブレード32の材質及び硬度、寸法、感光体ドラム5への食い込み量及び圧接力等は、感光体ドラム5の仕様に応じて適宜設定される。
The
摺擦ローラー31及びクリーニングブレード32によって感光体ドラム5表面から除去された残留トナーは、搬送スパイラル(図示せず)の回転に伴ってクリーニング装置19の外部に排出される。本発明に用いられるトナーとしては、トナー母粒子の表面に研磨材としてシリカ、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、アルミナ等が埋め込まれて表面に一部突出するように保持されたものや、研磨材がトナー表面に静電的に付着しているものが用いられる。
Residual toner removed from the surface of the
次に、帯電装置4の構成について説明する。帯電装置4は、感光体ドラム5に接触するように配置され感光体ドラム5を帯電処理する帯電ローラー41と、帯電ローラー41に印加される直流電圧と交流電圧が重畳された振動電圧を生成する高圧発生回路43と、交流電圧のピーク間電圧値(Vpp)を制御する電圧制御部45とを備える。
Next, the configuration of the
帯電ローラー41は、芯金41aに、導電性及び弾力性を有するエピクロルヒドリンゴム等の材料からなる導電層41bを被覆することにより構成される。帯電ローラー41は、導電層41bの表面が感光体ドラム5の表面に接触しつつ回転可能に設けられる。帯電ローラー41は、高圧発生回路43に接続されており、高圧発生回路43から振動電圧が印加されることによって帯電する。
The charging
高圧発生回路43は、交流電圧を出力する交流定電圧電源43aと、直流電圧を出力する直流定電圧電源43bと、帯電ローラー41と感光体ドラム5との間の直流電流値Idcを検出する電流検出部43cとを備えている。高圧発生回路43は、交流定電圧電源43aから出力される交流電圧と直流定電圧電源43bから出力される直流電圧とを重畳して振動電圧を発生させて帯電ローラー41に印加する。交流定電圧電源43aは、後述する電圧制御部45によって制御されたピーク間電圧値Vppを有する交流電圧を出力し、直流定電圧電源43bは、一定の直流電圧を出力する。
The high
また、本発明の画像形成装置100は、用紙への非転写時、例えば、画像形成装置100を電源オフ状態やスリープ(省電力)モードからコピー開始状態まで立ち上げる際に、現像装置8内の現像ローラー上のトナーを感光体ドラム5側に搬送する工程と、トナー供給工程により感光体ドラム5側へ搬送されたトナーを摺擦ローラー31に供給し、摺擦ローラー31を回転駆動させて感光体ドラム5の表面を研磨する工程とを各1回以上含むリフレッシュ動作(研磨動作)を実行可能に構成されている。
In addition, the
次に、画像形成装置100の制御システムについて図2を参照して説明する。画像形成装置100には、CPU等で構成される主制御部80が設けられている。主制御部80は、ROMやRAM等からなる記憶部70に接続される。主制御部80は、記憶部70に格納された制御プログラムや制御用データに基づいて画像形成装置100の各部(帯電装置4、現像装置8、転写ローラー14、クリーニング装置19、定着装置15等)を制御する。
Next, a control system of the
例えば、主制御部80は、ドラム駆動部42、電圧制御部45、クリーニング制御部44、温度センサー60及び湿度センサー61に接続される。なお、電圧制御部45及びクリーニング制御部44は、記憶部70に記憶される制御プログラムで構成されていても良い。温度センサー60、湿度センサー61は、それぞれ画像形成装置100内の温度及び湿度を検知するものである。
For example, the
記憶部70は、帯電ローラー41に印加される振動電圧の制御に用いられるピーク間電圧値Vppとして、異なる複数のピーク間電圧値Vppを予め記憶したピーク間電圧値テーブル71を有する。例えば、ピーク間電圧値テーブル71は、図3に示すようなピーク間電圧値Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)、Vpp(D)、Vpp(E)を記憶する。なお、ピーク間電圧値Vpp(A)、Vpp(B)は、下記の想定特性曲線L(図3参照)に現れる変曲点Oの電圧値よりも低電圧側と想定される値に設定され、ピーク間電圧値Vpp(D)、Vpp(E)は、下記の想定特性曲線L(図3参照)に現れる変曲点Oの電圧値よりも高電圧側と想定される値に設定される。また、ピーク間電圧値テーブル71は、画像形成装置100内の温度及び湿度の様々な組み合わせ毎に対応する複数のピーク間電圧値Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)、Vpp(D)、Vpp(E)を記憶するとよい。
The
ドラム駆動部42は、主制御部80によって制御されて感光体ドラム5を回転駆動させるドラムモーター等で構成される。クリーニング制御部44は、クリーニング装置19を制御して、クリーニング装置19に感光体ドラム5表面のリフレッシュ動作を所定時間実行させる。
The
電圧制御部45は、帯電ローラー41に振動電圧を印加する高圧発生回路43を制御する。具体的には、電圧制御部45は、適正ピーク間電圧値Vppを有する交流電圧を発生させるように高圧発生回路43の交流定電圧電源43aを制御する。
The
例えば、適正ピーク間電圧値Vppは、印字動作前等のタイミングで決定され、適正ピーク間電圧値Vppの決定方法は、以下の通りである。電圧制御部45は、記憶部70のピーク間電圧値テーブル71から複数のピーク間電圧値Vppを読み取り、複数のピーク間電圧値Vppをそれぞれ有する複数の交流電圧を順次発生させるように、ピーク間電圧値Vppを昇圧しつつ高圧発生回路43の交流定電圧電源43aを制御する。電圧制御部45は、好ましくは、温度センサー60で検知された画像形成装置100内の温度と、湿度センサー61で検知された画像形成装置100内の湿度との組み合わせに基づいてピーク間電圧値テーブル71から複数のピーク間電圧値Vppを読み取るとよい。
For example, the appropriate peak-to-peak voltage value Vpp is determined at a timing before the printing operation or the like, and the method for determining the appropriate peak-to-peak voltage value Vpp is as follows. The
また、電圧制御部45は、各ピーク間電圧値Vppを有する交流電圧を発生させたときに、感光体ドラム5と帯電ローラー41との間に生じる直流電流値Idc、即ち、各ピーク間電圧値Vppに対応する直流電流値Idcを電流検出部43cから取得する。例えば、電圧制御部45は、図3に示すように、ピーク間電圧値テーブル71に記憶される複数のピーク間電圧値Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)、Vpp(D)、Vpp(E)にそれぞれ対応する複数の直流電流値Idc(A)、Idc(B)、Idc(C)、Idc(D)、Idc(E)を取得する。
The
そして、電圧制御部45は、複数のピーク間電圧値Vppとこれらに対応する直流電流値Idcとの関係を表す二次元座標上の想定特性曲線Lを算出し、この想定特性曲線Lを参照して想定特性曲線L上に現れる変曲点O、Pを検出する。例えば、電圧制御部45は、図3に示すように、複数のピーク間電圧値Vpp(A)、Vpp(B)、Vpp(C)、Vpp(D)、Vpp(E)と、これらに対応する複数の直流電流値Idc(A)、Idc(B)、Idc(C)、Idc(D)、Idc(E)との関係を表す想定特性曲線Lを算出する。
Then, the
ここで、電圧制御部45は、変曲点Oの電圧値よりも低電圧側と想定されるピーク間電圧値Vpp(A)、Vpp(B)と、これらに対応する直流電流値Idc(A)、Idc(B)とからなる想定特性曲線L上の座標A(Vpp(A),Idc(A))、座標B(Vpp(B),Idc(B))を通る直線M1を算出する。また、電圧制御部45は、中間のピーク間電圧値Vpp(C)と、これに対応する直流電流値Idc(C)とからなる想定特性曲線L上の座標C(Vpp(C),Idc(C))を通り、ピーク間電圧値Vppを表す座標軸に平行な直線M2を算出する。そして、電圧制御部45は、直線M1と直線M2との交点座標を変曲点Oとして検出すると共に、変曲点Oに対応するピーク間電圧値Vppを適正ピーク間電圧値Vpp(O)として決定する。
Here, the
更に、電圧制御部45は、変曲点Oの電圧値よりも高電圧側と想定されるピーク間電圧値Vpp(D)、Vpp(E)と、これらに対応する直流電流値Idc(D)、Idc(E)とからなる想定特性曲線L上の座標D(Vpp(D),Idc(D))、座標E(Vpp(E),Idc(E))を通る直線M3を算出する。そして、電圧制御部45は、直線M2と直線M3との交点座標を変曲点Pとして検出すると共に、変曲点Pに対応するピーク間電圧値Vpp(P)を算出する。このようにして、電圧制御部45は、図3に示す想定特性曲線Lから2つの変曲点O、Pを検出することができる。
Further, the
ところで、感光体ドラム5の表面にイオン生成物や水分、あるいは紙粉等が付着して感光体ドラム5の表面抵抗が低下すると、感光体ドラム5は、表面に形成された静電潜像を保持できずに静電潜像のエッジ部で電位の横流れ(リーク)が起こり、その結果として形成画像に像流れが生じる。感光体ドラム5の表面抵抗が通常であれば、交流電圧のピーク間電圧値Vppを適正ピーク間電圧値Vppよりも低電圧側から高電圧側へと増加しつつ、この交流電圧に基づく振動電圧を帯電ローラー41に印加したとき、電流検出部43cで検出される直流電流値Idcは、適正ピーク間電圧値Vpp付近で維持し易くなっている。即ち、図3に示す想定特性曲線Lに現れる2つの変曲点O、Pの電圧差は比較的大きくなる。
By the way, when ion products, moisture, paper dust, or the like adheres to the surface of the
しかしながら、高温高湿環境下で感光体ドラム5の表面抵抗が低下すると、上記のように交流電圧のピーク間電圧値Vppを昇圧させたとき、電流検出部43cで検出される直流電流値Idcは、適正ピーク間電圧値Vpp付近で維持し難くなっている。即ち、図3に示す想定特性曲線Lに現れる2つの変曲点O、Pの電圧差は小さくなってしまう。
However, when the surface resistance of the
そこで、クリーニング制御部44は、電圧制御部45によって想定特性曲線Lから検出された2つの変曲点O、Pに基づいて、クリーニング装置19によるリフレッシュ動作の実行時間を設定する。具体的には、想定特性曲線Lに現れる2つの変曲点O、Pの電圧差(ピーク間電圧値Vppの差)が小さいほど、リフレッシュ動作の実行時間を長く設定する。例えば、クリーニング制御部44は、2つの変曲点O、Pの電圧差が200V以下の場合には、実行時間を8分間に設定し、200〜500Vの場合には、実行時間を5分間に設定し、500V以上の場合には、実行時間を2分間に設定する。
Therefore, the
これにより、感光体ドラム5の表面抵抗が低下したときに、クリーニング装置19によるリフレッシュ動作を比較的長い時間実行し、感光体ドラム5の表面を十分に研磨して表面抵抗の低下を回避することができる。その結果、感光体ドラム5は、表面に静電潜像を適切に維持することができ、静電潜像のエッジ部での電位の横流れを防止するとともに、像流れを防止することができる。
Thus, when the surface resistance of the
なお、クリーニング制御部44は、想定特性曲線Lに現れる2つの変曲点O、Pの電圧差が比較的大きい場合にはクリーニング装置19によるリフレッシュ動作の実行時間を比較的短く設定するため、感光体ドラム5の表面抵抗が通常であれば、リフレッシュ動作の実行時間を短くすることができる。これにより、クリーニング装置19が感光体ドラム5を無駄に研磨し過ぎることがなくなり、感光体ドラム5の寿命を必要以上に縮めることがなく、クリーニング装置19を駆動するための消費電力も抑えることができる。
The
このように、環境条件によって特性の変化する帯電ローラー41の直流電流値Idcを測定することで、感光体ドラム5及び帯電ローラー41の表面近傍の環境を正確に把握して適正なリフレッシュ動作の制御を行うことができる。
In this way, by measuring the DC current value Idc of the charging
ここで、Vpp−Idc特性は、感光体ドラム5表面の結露状態と帯電ローラー41の帯電能力の両者によって決定される。そのため、2つの変曲点O、Pが現れる状態は、上述したような高温高湿環境下の他に、低温低湿環境下であって帯電ローラー41が耐久劣化して帯電ローラー41の帯電能力が損なわれた状態も含まれる。
Here, the Vpp-Idc characteristic is determined by both the dew condensation state on the surface of the
帯電ローラー41の帯電能力が損なわれると、変曲点OにおけるVppは大きく、Idcは小さくなり、且つ、変曲点O、P間のIdcの変化量は大きくなる。すると、Vpp−Idc特性において、あたかも変曲点Oと変曲点Pが近接しているようになる。その結果、上記の制御方法に従ってリフレッシュ動作を実行すると、低温低湿環境下で不要なリフレッシュ動作が実行されることになる。
When the charging ability of the charging
一方、Vpp−Idc特性は、感光体ドラム5の線速によって変化する。具体的には、感光体ドラム5の線速が大きくなるほど帯電ローラー41の応答性(導電層41bに含まれる導電材の周波数に対する追従性)が悪くなり、上記のように変曲点OのVppが大きくなって変曲点Pが近接する特性を示す。しかし、帯電ローラー41の帯電能力が損なわれた場合でも、感光体ドラム5の線速を小さくすると帯電ローラー41の応答性が上がり、Vpp−Idc特性に変化が現れる。なお、画像流れが発生する程度の高湿環境下では帯電ローラー41の応答性は圧倒的に湿度に支配されるため、線速依存性をもたない。
On the other hand, the Vpp-Idc characteristic changes depending on the linear velocity of the
図4は、感光体ドラム5の線速を2水準に変化させたときの帯電ローラー41のピーク間電圧値Vppと直流電流値Idcとの関係を想定特性曲線で示すグラフである。図4に示すように、感光体ドラム5の線速を、通常印字時の線速と通常印字時よりも小さい線速の2水準に変化させてVpp−Idc特性を取得し、感光体ドラム5を通常印字時の線速で回転させたとき(図4の○のデータ系列)の変曲点間電圧OP(=Vpp(P)−Vpp(O)、第1変曲点間電圧)と、通常印字時よりも小さい線速で回転させたとき(図4の△のデータ系列)の変曲点間電圧O′P′(=Vpp(P)′−Vpp(O)′、第2変曲点間電圧)を求める。
FIG. 4 is a graph showing the relationship between the peak-to-peak voltage value Vpp of the charging
2つの変曲点O、Pの出現が高湿環境に起因するものであれば、第1変曲点間電圧OP、第2変曲点間電圧O′P′は感光体ドラム5の線速を変化させても大きく変化しないため、電圧差(O′P′−OP)は小さくなる。一方、2つの変曲点O、Pの出現が帯電ローラー41の劣化に起因するものであれば、第2変曲点間電圧O′P′は第1変曲点間電圧OPに比べて大きくなるため、電圧差(O′P′−OP)も大きくなる。
Two inflection points O, as long as the occurrence of P is due to a high humidity environment, voltage OP between the first inflection point, voltage O 'P' is between the second inflection point linear velocity of the
本発明は、上述した線速によるVpp−Idc特性の変化を利用し、リフレッシュ動作の実行の要否を決定する際に電圧制御部45によって取得されたVpp−Idc特性において、感光体ドラム5の線速を、通常印字時の線速(第1の線速)と、第1の線速よりも低い線速(第2の線速)の2水準としてVpp−Idc特性を取得する。そして、取得されたVpp−Idc特性に基づいて、2つの変曲点O、Pの電圧差が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電ローラー41の劣化に起因するものであるかを判定する。
The present invention uses the above-described change in the Vpp-Idc characteristic due to the linear velocity, and in the Vpp-Idc characteristic acquired by the
図5は、本発明の画像形成装置100におけるリフレッシュ動作の実行制御を示すフローチャートである。必要に応じて図1〜図4を参照しながら、図5のステップに沿ってリフレッシュ動作の実行手順について説明する。なお、試験機(TASKalfa7551ci、京セラドキュメントソリューションズ社製)は、感光体ドラム5として直径40mmのa−Si感光体ドラムを用いた。感光体ドラム5の帯電方式は帯電ローラー41を用いた接触帯電方式とし、帯電ローラー41に印加する交流電圧の周波数を2800Hzとした。感光体ドラム5の線速は、通常印字時の線速(第1の線速)を393mm/sec、通常印字時の線速よりも低いVpp−Idc特性取得時の線速(第2の線速)を200mm/secとした。
FIG. 5 is a flowchart showing execution control of the refresh operation in the
先ず、主制御部80により印字枚数Nをカウントする(ステップS1)。次に、主制御部80は、印字枚数Nが所定枚数Aに到達したか否かを判定し(ステップS2)、N≧Aである場合(ステップS2でYes)は、感光体ドラム5を通常印字時の線速(第1の線速)で回転させてVpp−Idc特性を取得する(ステップS3)。
First, the
具体的には、電圧制御部45は、温度センサー60及び湿度センサー61により検出された画像形成装置100内の温度及び湿度に基づいて、記憶部70に記憶されたピーク間電圧値テーブル71から適正なピーク間電圧値を読み取る。そして、高圧発生回路43を制御して帯電ローラー41に交流電圧を印加し、想定特性曲線Lを算出する。
Specifically, the
次に、電圧制御部45は、取得したVpp−Idc特性から変曲点O、Pが検出されたか否かを判断する(ステップS4)。変曲点O、Pが検出された場合は(ステップS4でYes)、主制御部80はドラム駆動部42に制御信号を送信し、感光体ドラム5を通常印字時の線速よりも小さい線速(第2の線速)で回転させてVpp−Idc特性を取得する(ステップS5)。
Next, the
次に、電圧制御部45は、変曲点O、P間の変曲点間電圧OP、及び変曲点O′、P′間の変曲点間電圧O′P′を算出する(ステップS6)。そして、変曲点間電圧O′P′と変曲点間電圧OPとの差(O′P′−OP)が所定値(ここでは80V)以下であるか否かを判定する(ステップS7)。O′P′−OP≦80である場合は(ステップS7でYes)、変曲点O、Pの検出が高温高湿環境に起因するものであると判断し、変曲点間電圧OPに基づいてリフレッシュ動作の実行時間を決定する(ステップS8)。そして、クリーニング制御部44によりクリーニング装置19を駆動してリフレッシュ動作を実行する(ステップS9)。その後、印字枚数Nをリセットし(ステップS10)、ステップS1に戻って同様の手順を繰り返す(ステップS1〜S10)。
Next, the
一方、ステップS7においてO′P′−OP>80である場合は(ステップS7でNo)、変曲点O、Pの検出が低温低湿環境であって帯電ローラー41の劣化に起因するものであると判断し、リフレッシュ動作を実行せずにステップS10に進み、ステップS1に戻って同様の手順を繰り返す(ステップS1〜S10)。また、ステップS4において変曲点Oのみが検出された場合もリフレッシュ動作を実行せずにステップS10に進み、ステップS1に戻って同様の手順を繰り返す(ステップS1〜S10)。
Meanwhile, O 'P'-OP> if it is 80 (No in step S7), and the inflection point O, the detection of P is due to degradation of the charging
上記手順によれば、帯電ローラー41に交流電圧を印加してVpp−Idc特性を取得し、2つの変曲点O、Pの電圧差に基づいてリフレッシュ動作の要否を決定する際、2つの変曲点O、Pの存在が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電ローラー41の劣化に起因するものであるかを確実に判定することができ、感光体ドラム5のリフレッシュ動作を必要最小限に抑えることができる。従って、静電潜像のエッジ部での電位の横流れ、及びそれに起因する形成画像の像流れを効果的に抑制するとともに、感光体ドラム5の長寿命化、及び消費電力の削減も実現することができる。
According to the above procedure, when an AC voltage is applied to the charging
なお、上記手順に代えて、感光体ドラム5の線速を通常印字時の線速(第1の線速)として取得したVpp−Idc特性から変曲点O、Pが検出された場合、通常印字時の線速よりも大きい線速(第2の線速)としてVpp−Idc特性を取得することもできる。 Instead of the above procedure, when the inflection points O and P are detected from the Vpp-Idc characteristics acquired as the linear velocity (first linear velocity) at the time of normal printing, The Vpp-Idc characteristic can also be acquired as a linear velocity (second linear velocity) larger than the linear velocity at the time of printing.
この場合、感光体ドラム5を第2の線速で回転させて取得したVpp−Idc特性から検出された変曲点O′、P′間の変曲点間電圧O′P′は、感光体ドラム5を第1の線速で回転させて取得したVpp−Idc特性から検出された変曲点O、P間の変曲点間電圧OPよりも小さくなる。そして、2つの変曲点O、Pの出現が高湿環境に起因するものであれば、第1変曲点間電圧OP、第2変曲点間電圧O′P′は周波数を変化させても大きく変化しないため、電圧差(OP−O′P′)は小さくなる。
In this case, the detected
一方、2つの変曲点O、Pの出現が低温低湿環境であって帯電ローラー41の劣化に起因するものであれば、第2変曲点間電圧O′P′は第1変曲点間電圧OPに比べて小さくなるため、電圧差(OP−O′P′)は大きくなる。そこで、変曲点間電圧O′P′と変曲点間電圧OPとの差(OP−O′P′)が所定値以下であるか否かに基づいて、変曲点O、Pの検出が高温高湿環境に起因するものであるか、低温低湿環境であって帯電ローラー41の劣化に起因するものであるかを判定することができる。
On the other hand, two inflection points O, as long as the occurrence of P is due to degradation of the charging
また、本実施形態では、通常印字時における感光体ドラム5の線速(393mm/sec)を第1の線速としてVpp−Idc特性を取得したが、通常印字時とは異なる線速を第1の線速としてVpp−Idc特性を取得することもできる。
In the present embodiment, the Vpp-Idc characteristic is obtained by using the linear velocity (393 mm / sec) of the
その他本発明は、上記実施形態に限定されず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。例えば、上記実施形態では、第1変曲点間電圧OPに基づいてリフレッシュ動作の実行時間を決定しているが、想定特性曲線Lから2つの変曲点O、Pを検出した後、想定特性曲線Lにおける変曲点が1つになるまでリフレッシュ動作を継続するように制御してもよい。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible in the range which does not deviate from the meaning of this invention. For example, in the above embodiment, the execution time of the refresh operation is determined based on the first inflection point voltage OP, but after detecting the two inflection points O and P from the assumed characteristic curve L, the assumed characteristic is The refresh operation may be controlled to continue until there is one inflection point on the curve L.
また、上記実施形態では、感光体ドラム5の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理として、クリーニング装置19による感光体ドラム5のリフレッシュ動作を実行する例について説明したが、リフレッシュ動作に代えて、例えば、放電生成物の生成を抑制するために印字中に帯電ローラー41に印加する帯電バイアスを低下させる処理を行うようにしてもよい。
In the above-described embodiment, the example in which the refresh operation of the
また、本発明は図1に示したようなモノクロプリンターに限られるものではなく、カラー複写機及びカラープリンター、モノクロ複写機、デジタル複合機、ファクシミリ等の、種々の画像形成装置に適用できるのはもちろんである。 Further, the present invention is not limited to the monochrome printer as shown in FIG. 1, but can be applied to various image forming apparatuses such as a color copying machine and a color printer, a monochrome copying machine, a digital multifunction peripheral, and a facsimile. Of course.
本発明は、像担持体の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能な画像形成装置に利用可能である。本発明の利用により、像担持体の寿命を縮めたり、消費電力の無駄を生じたりせずに、像担持体の回復処理を適正に実行して像流れの発生を抑制できる画像形成装置を提供することができる。 The present invention can be used for an image forming apparatus capable of executing a recovery process for reducing the frictional resistance of the surface of an image carrier. By using the present invention, there is provided an image forming apparatus capable of suppressing the occurrence of image flow by appropriately executing the recovery process of the image carrier without shortening the life of the image carrier or causing waste of power consumption. can do.
5 感光体ドラム(像担持体)
4 帯電装置
8 現像装置
19 クリーニング装置
31 摺擦ローラー(摺擦部材)
32 クリーニングブレード
41 帯電ローラー(帯電部材)
43 高圧発生回路
43a 交流定電圧電源
43b 直流定電圧電源
43c 電流検出部
44 クリーニング制御部(回復処理制御部)
45 電圧制御部
70 記憶部
80 主制御部
100 画像形成装置
5 Photosensitive drum (image carrier)
4 charging device 8 developing
32
43 High
45
Claims (6)
該像担持体を帯電させる帯電部材と、
該帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した振動電圧を印加する高圧発生回路と、
前記像担持体を回線させる駆動部と、
前記交流電圧のピーク間電圧値Vpp及び周波数を制御する電圧制御部と、
前記帯電部材及び前記像担持体の間の直流電流値Idcを検出する電流検出部と、
前記像担持体の表面の摩擦抵抗を低下させる回復処理を実行可能な回復処理制御部と、
を備えた画像形成装置において、
前記電圧制御部は、前記駆動部により前記像担持体を第1の線速で回転させた状態で、前記振動電圧を前記帯電部材に印加し、前記Vppを昇圧したときの前記Vppと前記Idcの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する2つの変曲点O、Pが存在するか否かを判断し、
2つの前記変曲点O、Pが存在するときは、前記変曲点O、P間の第1変曲点間電圧OPと、前記駆動部により前記像担持体を前記第1の線速よりも低い第2の線速で回転させて、前記振動電圧を前記帯電部材に印加し、前記Vppを昇圧したときに前記Vppと前記Idcの関係を表す二次元座標上の特性曲線上に存在する2つの変曲点O′、P′間の第2変曲点間電圧O′P′とを算出し、
前記回復処理制御部は、前記第1変曲点間電圧OPと前記第2変曲点間電圧O′P′との電位差が所定値以下であるとき前記回復処理を実行することを特徴とする画像形成装置。 An image carrier having a photosensitive layer formed on the surface;
A charging member for charging the image carrier;
A high voltage generating circuit for applying an oscillating voltage in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed on the charging member;
A drive unit for connecting the image carrier;
A voltage controller for controlling the peak-to-peak voltage value Vpp and the frequency of the AC voltage;
A current detector for detecting a direct current value Idc between the charging member and the image carrier;
A recovery process control unit capable of executing a recovery process for reducing the frictional resistance of the surface of the image carrier;
In an image forming apparatus comprising:
The voltage control unit applies the oscillating voltage to the charging member in a state where the image carrier is rotated at the first linear velocity by the driving unit , and increases the Vpp and the Idc when the Vpp is boosted. It is determined whether there are two inflection points O and P existing on the characteristic curve on the two-dimensional coordinate representing the relationship of
When the two inflection points O and P exist, the first inflection point voltage OP between the inflection points O and P and the drive unit move the image carrier from the first linear velocity . also rotated at a low second linear velocity, and applies the oscillating voltage to said charging member, present on the characteristic curve of the two-dimensional coordinates representing the relationship between the Vpp and the Idc when boosting the Vpp A second inflection point voltage O′P ′ between the two inflection points O ′ and P ′ is calculated;
The recovery process control unit executes the recovery process when a potential difference between the first inflection point voltage OP and the second inflection point voltage O′P ′ is equal to or less than a predetermined value. Image forming apparatus.
前記回復処理は、前記摺擦部材に研磨材を含むトナーを供給して前記像担持体の表面を研磨するリフレッシュ動作であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の画像形成装置。 A rubbing member for rubbing the surface of the image carrier,
5. The recovery process according to claim 1, wherein the recovery process is a refresh operation in which a toner containing an abrasive is supplied to the rubbing member to polish the surface of the image bearing member. Image forming apparatus.
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