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JP2008152089A - Image forming apparatus - Google Patents

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JP2008152089A
JP2008152089A JP2006341075A JP2006341075A JP2008152089A JP 2008152089 A JP2008152089 A JP 2008152089A JP 2006341075 A JP2006341075 A JP 2006341075A JP 2006341075 A JP2006341075 A JP 2006341075A JP 2008152089 A JP2008152089 A JP 2008152089A
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JP
Japan
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value
voltage
charging
discharge
current
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP2006341075A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazumi Yamauchi
和美 山内
Nobuo Oshima
信雄 大嶋
Hideto Oka
秀人 岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP2006341075A priority Critical patent/JP2008152089A/en
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  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Control Or Security For Electrophotography (AREA)

Abstract

【課題】帯電回路の測定値の平均から算出した演算値に基づいて帯電制御を行う場合、回転方向のムラが大きい帯電ローラにおいて、発生する画像不良を防止する。
【解決手段】帯電ローラ21に印加された電圧の振幅値を第1検出値として検出し、帯電電圧の微分波形の振幅値を第2検出値として検出し、帯電ローラ21から感光体に流れる交流電流を第3検出値として検出する。これらの第1検出値、第2検出値および第3検出値に基づいて、帯電ローラ21の回転方向における放電能力の最小値を算出して、放電能力の最小値が所定の放電電流値になるように帯電電圧を制御する。
【選択図】図1
When charging control is performed based on an arithmetic value calculated from an average of measured values of a charging circuit, an image defect that occurs in a charging roller having a large unevenness in the rotation direction is prevented.
An amplitude value of a voltage applied to a charging roller is detected as a first detection value, an amplitude value of a differential waveform of the charging voltage is detected as a second detection value, and an alternating current flowing from the charging roller to the photosensitive member is detected. The current is detected as the third detection value. Based on the first detection value, the second detection value, and the third detection value, the minimum value of the discharge capacity in the rotation direction of the charging roller 21 is calculated, and the minimum value of the discharge capacity becomes a predetermined discharge current value. The charging voltage is controlled as follows.
[Selection] Figure 1

Description

この発明は、画像形成装置に関し、特に、電子写真方式を用いた画像形成装置に適用して好適なものである。   The present invention relates to an image forming apparatus, and is particularly suitable for application to an image forming apparatus using an electrophotographic system.

電子写真方式によって画像を印刷する画像形成装置としての印刷装置においては、ドラム型の電子写真感光体(以下、感光体ドラム)の表面を帯電ユニットにより所定の電位に均一に帯電している。この帯電ユニットは、細いコロナ放電ワイヤに高電圧を印加して発生するコロナを感光体ドラムの表面に作用させて帯電する、非接触帯電であるコロナ帯電が一般的であった。   In a printing apparatus as an image forming apparatus that prints an image by an electrophotographic method, the surface of a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum) is uniformly charged to a predetermined potential by a charging unit. This charging unit is generally a non-contact corona charging in which a corona generated by applying a high voltage to a thin corona discharge wire is applied to the surface of the photosensitive drum for charging.

近年、低電圧プロセス、低オゾン発生量および低コストなどの観点から有利な接触帯電方式が主流となりつつある。この接触帯電方式は、ローラ帯電部材(以下、帯電ローラ)を感光体ドラムの表面に当接させ、この帯電ローラに電圧を印加して感光体ドラムを帯電する方式である。   In recent years, a contact charging method that is advantageous from the viewpoint of a low voltage process, a low ozone generation amount, and a low cost is becoming mainstream. In this contact charging method, a roller charging member (hereinafter referred to as a charging roller) is brought into contact with the surface of the photosensitive drum, and a voltage is applied to the charging roller to charge the photosensitive drum.

この帯電ローラに印加する電圧は直流電圧のみでも良いが、交流電圧を印加することによって、プラス側とマイナス側への放電を交互に発生させ、これにより均一に帯電させている。   The voltage applied to the charging roller may be only a DC voltage, but by applying an AC voltage, discharge to the plus side and the minus side is alternately generated, thereby charging uniformly.

具体的には、直流電圧を印加した時の感光体ドラムへの放電開始閾値電圧(帯電開始電圧)の2倍以上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印加することによって、被帯電体の帯電を均一化することができる。この帯電ローラに、振動電圧としての正弦波電圧を印加すると、帯電ローラと感光体ドラムとの間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流、帯電ローラと感光体ドラムとの間の容量性負荷に流れる容量負荷電流及び帯電ローラと感光体ドラムとの間の放電電流が発生する。そして、これらの電流が合計された結果の電流が帯電部材としての帯電ローラに流れる。この際、安定した帯電を得るためには、放電電流量を所定値以上にするのが好ましい。   Specifically, an oscillating voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage having a peak-to-peak voltage more than twice the discharge start threshold voltage (charging start voltage) to the photosensitive drum when a DC voltage is applied is applied. Thus, the charge of the member to be charged can be made uniform. When a sinusoidal voltage as an oscillating voltage is applied to the charging roller, a resistance load current flows through a resistive load between the charging roller and the photosensitive drum, and a capacitive load flows between the charging roller and the photosensitive drum. A capacitive load current and a discharge current between the charging roller and the photosensitive drum are generated. Then, a current obtained by adding these currents flows to the charging roller as the charging member. At this time, in order to obtain stable charging, it is preferable to set the discharge current amount to a predetermined value or more.

図15に、帯電ローラに交流電圧Vcを印加した際、帯電ローラに流れる電流Icの特性を示す。なお、交流電圧Vcは、交流電圧のピーク電圧値、電流Icは交流電流の実効値を示す。   FIG. 15 shows the characteristics of the current Ic flowing through the charging roller when the AC voltage Vc is applied to the charging roller. The alternating voltage Vc indicates the peak voltage value of the alternating voltage, and the current Ic indicates the effective value of the alternating current.

図15に示すように、交流電圧Vcの振幅を徐々に上昇させると、これに伴って帯電電流が多く流れる。所定電圧Vhの2倍以下の場合には、交流電圧の振幅と帯電電流とは略比例している。これは抵抗負荷電流と容量性負荷電流とが電圧振幅に比例するとともに、電圧振幅が小さいために放電現象が発生せず放電電流が流れないためである。そして、交流電圧をさらに大きくしていくと、所定電圧Vhの2倍で放電現象が始まる。このとき、帯電電流Icは比例関係から外れ、放電電流Is分だけ多く流れる。ここで安定して帯電させるためには、この放電電流Isが所定値以上になるように交流電圧Vcを設定すればよい。   As shown in FIG. 15, when the amplitude of the AC voltage Vc is gradually increased, a large amount of charging current flows along with this. When the voltage is less than twice the predetermined voltage Vh, the amplitude of the AC voltage and the charging current are approximately proportional. This is because the resistance load current and the capacitive load current are proportional to the voltage amplitude, and since the voltage amplitude is small, the discharge phenomenon does not occur and the discharge current does not flow. When the AC voltage is further increased, the discharge phenomenon starts at twice the predetermined voltage Vh. At this time, the charging current Ic deviates from the proportional relationship and flows by the amount corresponding to the discharge current Is. Here, in order to stably charge, the AC voltage Vc may be set so that the discharge current Is becomes a predetermined value or more.

ところが、電子写真感光体としての感光体ドラムへの放電電流Isが増加すると、感光体ドラム自体の劣化が促進される。これは、放電によるエネルギーによって感光体ドラムの表面が磨耗することに起因すると考えられる。また、感光体ドラムの磨耗が進むと感光体ドラムの帯電性能等が低下し、異常画像の発生といった問題が発生する。   However, when the discharge current Is to the photosensitive drum as the electrophotographic photosensitive member increases, the deterioration of the photosensitive drum itself is promoted. This is considered to be caused by the surface of the photosensitive drum being worn by energy due to discharge. Further, when the wear of the photosensitive drum progresses, the charging performance of the photosensitive drum is lowered, and a problem such as occurrence of an abnormal image occurs.

従って、安定した帯電を得つつ、上述の問題を解決するためには、必要最小限の電圧を帯電ローラに印加し、プラス側とマイナス側とで交互に発生する放電を最小限にする必要がある。   Therefore, in order to solve the above-mentioned problems while obtaining stable charging, it is necessary to apply the minimum necessary voltage to the charging roller to minimize the discharge that occurs alternately on the positive side and the negative side. is there.

しかしながら、実際には、帯電ローラに対する印加電圧と放電量との関係は常に一定ではなく、感光体ドラムの感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動などによって変化する。   However, in practice, the relationship between the voltage applied to the charging roller and the amount of discharge is not always constant, and varies depending on the film thickness of the photosensitive layer and dielectric layer of the photosensitive drum, environmental changes in the charging member and air, and the like.

特に、低温低湿環境においては、材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなる。そのため、均一な帯電を得るためには一定値以上のピーク間電圧が必要となる。また、この低温低湿環境において均一な帯電を得ることができる最低の電圧値であっても、高温高湿環境で帯電動作を行った場合は、逆に材料が吸湿して抵抗値が低下し、帯電部材が必要以上の放電を起こす。その結果、放電量が増加して画像不良の発生、トナー融着の発生、感光体ドラムの表面の劣化による感光体ドラム削れ、短命化などの問題が発生する。   In particular, in a low-temperature and low-humidity environment, the material dries and the resistance value rises, making it difficult to discharge. Therefore, in order to obtain uniform charging, a peak-to-peak voltage of a certain value or more is required. In addition, even if it is the lowest voltage value at which uniform charging can be obtained in this low temperature and low humidity environment, if the charging operation is performed in a high temperature and high humidity environment, the material absorbs moisture and the resistance value decreases. The charging member causes more discharge than necessary. As a result, the amount of discharge increases, causing problems such as occurrence of image defects, toner fusion, abrasion of the photosensitive drum due to deterioration of the surface of the photosensitive drum, and shortening of life.

このような放電量の変化による不具合は、上述した環境変動に起因するほか、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値の変動や、耐久性による感光体ドラムの静電容量の変動、画像形成装置本体の高圧発生装置の特性ばらつきなどによっても発生する。   Such problems due to changes in the discharge amount are caused by the environmental fluctuations described above, as well as fluctuations in resistance values due to manufacturing variations and contamination of charging members, fluctuations in the electrostatic capacity of the photosensitive drum due to durability, and image forming apparatuses. It also occurs due to variations in the characteristics of the main body's high-pressure generator.

そこで、この放電量の変化を抑制するために、帯電電圧と帯電電流の特性曲線から算出される放電電流値を制御する方式が提案されている(特許文献1参照)。この方式においては、まず、帯電部材に印加する交流電圧を可変として、放電現象が開始する閾値電圧Vhの2倍以下での電圧レベルと、閾値電圧Vhの2倍以上である電圧レベルとの少なくとも2点において、それぞれの交流電流値を交流電流値検出手段で検出する。そして、その検出した交流電流値から、最適な放電量となる交流電圧値を算出し、帯電部材に印加する交流電圧の電圧レベルを決定する方法である。   Therefore, in order to suppress the change in the discharge amount, a method of controlling the discharge current value calculated from the characteristic curve of the charging voltage and the charging current has been proposed (see Patent Document 1). In this method, first, the AC voltage applied to the charging member is made variable, and at least a voltage level that is not more than twice the threshold voltage Vh at which the discharge phenomenon starts and a voltage level that is not less than twice the threshold voltage Vh. At two points, each alternating current value is detected by an alternating current value detecting means. And it is the method of calculating the voltage level of the alternating voltage applied to a charging member by calculating the alternating voltage value used as the optimal discharge amount from the detected alternating current value.

図15におけるA,B,C,D点は、それぞれ交流電流値を検出するポイントを示す。放電現象が開始する電圧Vh×2以下の電圧においてA,Bの2点をサンプリングすることによって、放電電流が発生しない領域の交流印加電圧Vcと、帯電電流の実効値Icの特性ラインLINE−Aが得られる。同様に、C,Dの2点をサンプリングすることによって、放電電流が発生する領域における交流印加電圧Vcと帯電電流値Icとの特性ラインLINE−Bが得られる。   A, B, C, and D points in FIG. 15 indicate points at which AC current values are detected. By sampling two points A and B at a voltage Vh × 2 or less at which the discharge phenomenon starts, a characteristic line LINE-A of the AC applied voltage Vc in the region where no discharge current occurs and the effective value Ic of the charging current Is obtained. Similarly, by sampling two points C and D, a characteristic line LINE-B between the AC applied voltage Vc and the charging current value Ic in the region where the discharge current is generated is obtained.

この方法によって得られた2つの特性ラインの関係から、放電電流値を所定レベルにするための交流電圧レベルが算出される。これに応じて交流電圧Vcを設定して放電電流を所望の値にする制御が実行される。A,B,C,D点においては、電圧レベルが設定された後、それぞれのポイントにおける測定値の平均処理が実行され、平均値から放電電流値が算出される。なお、この方式はサンプリングの回数が多いので、通常定着器のウォームアップやスキャナの回転数を安定させるのに設けている画像形成前工程で制御するようにしている。   From the relationship between the two characteristic lines obtained by this method, an AC voltage level for setting the discharge current value to a predetermined level is calculated. In response to this, control is performed to set the AC voltage Vc to set the discharge current to a desired value. At points A, B, C, and D, after voltage levels are set, average processing of measured values at each point is executed, and a discharge current value is calculated from the average value. In this method, since the number of times of sampling is large, control is usually performed in a pre-image forming process provided for warming up the fixing unit and stabilizing the rotational speed of the scanner.

また、帯電電圧のピーク電圧とその微分波形のピーク電圧を検出し、放電電流値を算出して制御する方式も提案されている(特許文献2参照)。   In addition, a method has been proposed in which the peak voltage of the charging voltage and the peak voltage of its differential waveform are detected and the discharge current value is calculated and controlled (see Patent Document 2).

図16(A)および図16(B)に、出力電圧波形(A)とその微分波形(B)との関係を示す。図16(B)の微分電圧波形は、図16(A)に示す出力電圧波形に対して位相が90°遅れている。また、図16(A)の出力電圧波形においては、放電電流の発生するピーク付近のレベルが下がった(Vp2)形状になっている。これに対し微分波形のピークレベル(Vp1)は放電の影響を受けない。従って、微分波形のピークレベルVp1は、
放電電流が発生しない場合の出力電圧波形のピークレベルに相当している。
16A and 16B show the relationship between the output voltage waveform (A) and its differential waveform (B). The differential voltage waveform in FIG. 16B is delayed in phase by 90 ° with respect to the output voltage waveform shown in FIG. Further, the output voltage waveform of FIG. 16A has a shape (Vp2) in which the level near the peak where the discharge current is generated is lowered. On the other hand, the peak level (Vp1) of the differential waveform is not affected by the discharge. Therefore, the peak level Vp1 of the differential waveform is
This corresponds to the peak level of the output voltage waveform when no discharge current is generated.

また、図6に、帯電交流電圧と帯電電流の実効値との特性曲線を示す。2×Vh以上で放電電流値が加わることで帯電電流値Icが増加する。一方、上述したように微分波形のピークレベルは電流値との比例関係を維持する。従って、特性曲線の図形的な関係から、放電電流値Isは、帯電交流電流値Icと出力電圧ピーク値Vaと微分波形の電圧ピーク値Vbを用いて次式(1)で表わせる。   FIG. 6 shows a characteristic curve between the charging AC voltage and the effective value of the charging current. When the discharge current value is added at 2 × Vh or more, the charging current value Ic increases. On the other hand, as described above, the peak level of the differential waveform maintains a proportional relationship with the current value. Therefore, from the graphical relationship of the characteristic curve, the discharge current value Is can be expressed by the following equation (1) using the charging AC current value Ic, the output voltage peak value Va, and the voltage peak value Vb of the differential waveform.

Is=Ic×(Vb−Va)/Vb……式(1)
Ic,Va,Vbは同時にサンプリング可能であり、通常それぞれの平均値から放電電流値を算出している。
Is = Ic × (Vb−Va) / Vb (1)
Ic, Va, Vb can be sampled simultaneously, and the discharge current value is usually calculated from the average value of each.

そして、この検出した放電電流値Isに基づいて、画像形成工程の放電電流値Isをリアルタイムで制御できる。
特開2001−201921号公報 特開2004−157501号公報
Based on the detected discharge current value Is, the discharge current value Is in the image forming process can be controlled in real time.
JP 2001-201921 A JP 2004-157501 A

放電電流制御を行う場合に、引用文献1および引用文献2のように測定値の平均から放電電流値を算出する場合に、以下の問題点があった。   When performing the discharge current control, there are the following problems when the discharge current value is calculated from the average of the measured values as in Cited Document 1 and Cited Document 2.

すなわち、帯電ローラの回転方向で放電能力に差がある場合に、平均値から算出された放電電流値で制御すると、放電能力が低い部分に対しては、感光体ドラムへの帯電が不足して、ハーフトーン画像上に帯電ローラピッチで濃度ムラが発生する場合がある。   In other words, when there is a difference in the discharge capability in the rotation direction of the charging roller, if the discharge current value calculated from the average value is controlled, the photosensitive drum is not sufficiently charged in the portion where the discharge capability is low. In some cases, density unevenness may occur on the halftone image at the charging roller pitch.

この問題は帯電ローラ回転方向の製法上のムラ(電気抵抗、表面の粗さなど)だけではなく、長期保管後の感光体ドラム当接部での変形などでも発生することが分かっている。この対策として、帯電ローラの製法を改良して回転方向の均一性を高めたり、変形しにくい材料を選択することは有効であるが、製法上の制約を受けたり、材料選択の自由度が制限されるので、結果として生産性が低下したり、コストが上がったりする場合がある。   It has been found that this problem occurs not only due to manufacturing irregularities (electrical resistance, surface roughness, etc.) in the rotation direction of the charging roller, but also due to deformation at the contact portion of the photosensitive drum after long-term storage. As countermeasures, it is effective to improve the charging roller manufacturing method to increase the uniformity in the rotation direction, or to select materials that are difficult to deform, but there are restrictions on the manufacturing method and the freedom of material selection is limited. As a result, productivity may decrease and costs may increase as a result.

また、本体が休止状態から起動したときに、クリーナ内の廃トナーがすり抜けて帯電ローラ表面に付着する問題もある。この場合には、トナー付着部の帯電性能が極端に低下するので、テキスト画像においても帯電ローラピッチで黒スジが発生する。   There is also a problem that when the main body is started from a rest state, waste toner in the cleaner slips through and adheres to the surface of the charging roller. In this case, the charging performance of the toner adhering portion is extremely lowered, so that black streaks are generated at the charging roller pitch even in the text image.

したがって、この発明の目的は、帯電部材の回転方向が不均一な場合であっても、均一な画像を維持することができる画像形成装置を提供することにある。また、この発明の他の目的は、安価な構成で帯電制御を安定化させて画像不良を防止し、感光体の長寿命化を図ることができる画像形成装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of maintaining a uniform image even when the rotation direction of the charging member is not uniform. Another object of the present invention is to provide an image forming apparatus capable of stabilizing charging control with an inexpensive configuration to prevent image defects and extending the life of a photoreceptor.

上記目的を達成するために、この発明の第1の発明は、
電子写真感光体に接触した回転可能な帯電部材に振動電圧を印加する電圧印加手段と、
前記帯電部材に印加された前記振動電圧の振幅値を検出する電圧振幅値検出手段と、
前記振動電圧の微分波形の振幅値を検出する微分振幅値検出手段と、
前記振動電圧を印加した際に前記帯電部材から前記電子写真感光体に流れる交流電流を検出する交流電流値検出手段と、を有し、
画像形成に先立って、前記帯電部材に振動電圧を印加し、前記振動電圧の振幅値と、前記微分波形の振幅値と、に基づいて、前記帯電部材の回転方向における放電能力の平均値
と最小値を算出し、
前記放電能力の最小値と前記放電能力の平均値との差が閾値未満のときは、前記振動電圧の振幅値と、前記微分波形の振幅値と、前記交流電流とから算出される放電電流値があらかじめ決められた値となるように、画像形成の時に前記帯電部材に印加される振動電圧を可変とする制御をし、
前記放電能力の最小値と前記放電能力の平均値との差が閾値以上のときは、前記振動電圧の振幅値と、前記微分波形の振幅値と、前記交流電流とから算出される放電電流値があらかじめ決められた値以上となる電流値で、画像形成の時に前記帯電部材に印加される振動電圧を定電流制御または定電圧制御を行う、制御手段を有する
ことを特徴とするものである。
In order to achieve the above object, the first invention of the present invention provides:
Voltage applying means for applying a vibration voltage to a rotatable charging member in contact with the electrophotographic photosensitive member;
Voltage amplitude value detecting means for detecting an amplitude value of the oscillating voltage applied to the charging member;
Differential amplitude value detecting means for detecting an amplitude value of the differential waveform of the oscillating voltage;
AC current value detecting means for detecting an AC current flowing from the charging member to the electrophotographic photosensitive member when the oscillating voltage is applied, and
Prior to image formation, an oscillating voltage is applied to the charging member, and based on the amplitude value of the oscillating voltage and the amplitude value of the differential waveform, the average value and the minimum of the discharge capability in the rotation direction of the charging member Calculate the value,
When the difference between the minimum value of the discharge capacity and the average value of the discharge capacity is less than a threshold value, the discharge current value calculated from the amplitude value of the oscillating voltage, the amplitude value of the differential waveform, and the alternating current Is controlled so that the oscillating voltage applied to the charging member at the time of image formation is variable, so that is a predetermined value,
When the difference between the minimum value of the discharge capacity and the average value of the discharge capacity is greater than or equal to a threshold value, the discharge current value calculated from the amplitude value of the oscillating voltage, the amplitude value of the differential waveform, and the alternating current And a control means for performing constant current control or constant voltage control on the vibration voltage applied to the charging member at the time of image formation at a current value equal to or greater than a predetermined value.

以上説明したように、この発明によれば、回転可能な帯電部材の回転方向が不均一な場合であっても、均一な画像を維持することができ、安価な構成で帯電制御を安定化させて画像不良の防止し、感光体の長寿命化を図ることができる。   As described above, according to the present invention, even when the rotation direction of the rotatable charging member is non-uniform, it is possible to maintain a uniform image and stabilize charging control with an inexpensive configuration. Thus, image defects can be prevented and the life of the photoreceptor can be extended.

以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態の全図においては、同一または対応する部分には同一の符号を付す。なお、以下の実施形態は発明を限定する趣旨のものでなく、また以下の実施形態において説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須のものとは限らない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the following embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals. The following embodiments are not intended to limit the invention, and all the combinations of features described in the following embodiments are not necessarily essential to the solution means of the invention.

図1に、この発明の第1の実施形態による画像形成装置を示す。なお、この第1の実施形態による画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱式のレーザプリンタの場合を例に説明するが、必ずしもこれに限定されるものではない。   FIG. 1 shows an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. The image forming apparatus according to the first embodiment will be described by taking an example of a laser printer of an electrophotographic system and a process cartridge detachable type, but is not necessarily limited thereto.

感光体ドラム1は、像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体(感光体ドラム)である。この感光体ドラム1は、負帯電性の有機感光体から構成されている。感光体ドラム1は、駆動用モータ(図示せず)によって矢印の時計回り方向に所定の周速度で回転駆動可能に構成されている。また、感光体ドラム1は、回転過程において帯電ユニットによって負の所定電位に一様に帯電される。   The photosensitive drum 1 is a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) as an image carrier. The photosensitive drum 1 is composed of a negatively charged organic photosensitive member. The photosensitive drum 1 is configured to be rotationally driven at a predetermined peripheral speed in a clockwise direction indicated by an arrow by a driving motor (not shown). The photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined negative potential by the charging unit during the rotation process.

また、この第1の実施形態においては、帯電ユニットは、帯電部材としての帯電ローラ21を用いた接触帯電ユニットである。この帯電ローラ21は、感光体ドラム1に対して従動回転する。また、帯電ローラ21に対しては、電圧印加手段としての帯電バイアス電源2から帯電バイアス電圧が印加される。この帯電バイアス電圧としては、放電開始電圧の2倍以上のピーク間電圧(Vpp)の交流電圧に、所望の感光体ドラム1上の電位Vdに相当する直流電圧Vdcを重畳して印加する方法が採用される。この帯電方法によれば、直流電圧に交流電圧を重畳印加させて、感光体ドラム1上の局所的な電位ムラを解消し、感光体ドラム1上を直流印加電圧Vdcとほぼ等しい電位Vdで均一に帯電可能となる。   In the first embodiment, the charging unit is a contact charging unit using a charging roller 21 as a charging member. The charging roller 21 is driven to rotate with respect to the photosensitive drum 1. A charging bias voltage is applied to the charging roller 21 from a charging bias power source 2 as a voltage applying unit. As the charging bias voltage, there is a method in which a DC voltage Vdc corresponding to a desired potential Vd on the photosensitive drum 1 is superimposed and applied to an AC voltage having a peak-to-peak voltage (Vpp) that is at least twice the discharge start voltage. Adopted. According to this charging method, an AC voltage is superimposed on a DC voltage to eliminate local potential unevenness on the photosensitive drum 1, and the photosensitive drum 1 is uniformly applied with a potential Vd substantially equal to the DC applied voltage Vdc. Can be charged.

次に、露光装置30による像露光を受ける。この露光装置30は、均一に帯電された感光体ドラム1に対して、画像信号に応じた静電潜像を形成する。この第1の実施形態においては、半導体レーザスキャナが用いられる。この露光装置30は、画像形成装置内のホスト装置(図示せず)の出力した画像信号に応じて変調されたレーザ光bを出力し、反射鏡31と後述するプロセスカートリッジCの露光窓部aとを介して感光体ドラム1の均一帯電面を走査露光(像露光)する。これにより、感光体ドラム1の表面において、露光箇所の電位の絶対値が帯電電位の絶対値に比べて低くなり、画像情報に応じた静電潜像が順次形成される。   Next, the image exposure by the exposure apparatus 30 is received. The exposure device 30 forms an electrostatic latent image corresponding to the image signal on the uniformly charged photoreceptor drum 1. In the first embodiment, a semiconductor laser scanner is used. The exposure device 30 outputs a laser beam b modulated in accordance with an image signal output from a host device (not shown) in the image forming apparatus, and an exposure window portion a of a reflection mirror 31 and a process cartridge C described later. Then, the uniformly charged surface of the photosensitive drum 1 is subjected to scanning exposure (image exposure). As a result, on the surface of the photosensitive drum 1, the absolute value of the potential at the exposed portion is lower than the absolute value of the charged potential, and electrostatic latent images corresponding to image information are sequentially formed.

次に、その静電潜像が反転現像装置40により現像され、トナー像として顕像化される。この第1の実施形態においては、ジャンピング現像方式を採用する。この方式においては、現像バイアス電源(図示せず)から現像スリーブ41に対して、交流と直流とを重畳した現像バイアス電圧が印加される。これにより、現像剤層厚規制部材42と現像スリーブ41との接触箇所において、摩擦帯電により負極性に帯電されたトナーを感光体ドラム1の表面の静電潜像に適用して静電潜像が反転現像される。   Next, the electrostatic latent image is developed by the reversal developing device 40 and visualized as a toner image. In the first embodiment, a jumping development method is adopted. In this method, a developing bias voltage in which alternating current and direct current are superimposed is applied to the developing sleeve 41 from a developing bias power source (not shown). As a result, the toner charged negatively by frictional charging is applied to the electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum 1 at the contact portion between the developer layer thickness regulating member 42 and the developing sleeve 41, and the electrostatic latent image. Is reversely developed.

その感光体ドラム1の面のトナー像は、給紙部から給送された紙などの記録媒体(転写材)に対して転写装置によって転写される。この第1の実施形態においては、転写ローラ5を用いた接触転写装置が用いられる。この転写ローラ5は、感光体ドラム1に対して感光体ドラム1の中心方向に押圧バネ(図示せず)などの付勢手段によって押圧されている。転写材が搬送されて転写工程が開始されると、転写バイアス電源から転写ローラ5に対して正極性の転写バイアス電圧が印加される。   The toner image on the surface of the photosensitive drum 1 is transferred by a transfer device to a recording medium (transfer material) such as paper fed from a paper feeding unit. In the first embodiment, a contact transfer device using a transfer roller 5 is used. The transfer roller 5 is pressed against the photosensitive drum 1 by a biasing means such as a pressing spring (not shown) toward the center of the photosensitive drum 1. When the transfer material is conveyed and the transfer process is started, a positive transfer bias voltage is applied to the transfer roller 5 from the transfer bias power source.

これにより、負極性に帯電している感光体ドラム1上のトナーが転写材上に転写される。トナー像が転写された転写材は、感光体ドラム1の面から分離されて定着装置70に導入されてトナー像の定着処理が施され、排紙トレイ85上に排出される。この定着装置70は、転写材に転写されたトナー像を熱や圧力などの手段を用いて永久画像として定着させるものである。   As a result, the toner on the photosensitive drum 1 charged negatively is transferred onto the transfer material. The transfer material onto which the toner image has been transferred is separated from the surface of the photosensitive drum 1 and is introduced into the fixing device 70 where the toner image is fixed and discharged onto the paper discharge tray 85. The fixing device 70 fixes the toner image transferred onto the transfer material as a permanent image using means such as heat or pressure.

また、転写材が感光体ドラム1から分離された後の感光体ドラム1の面は、クリーニング装置60によって転写残トナーが掻き取られて清掃された後、繰り返し作像に用いられる。この第1の実施形態によるクリーニング装置60には、クリーニングブレード61が用いられる。このクリーニングブレード61は、転写工程時に感光体ドラム1から転写材に転写しきれなかった転写残トナーを回収するものであり、一定の圧力で感光体ドラム1に当接し転写残トナーを回収することによって感光体ドラム1の表面を清掃する。   The surface of the photosensitive drum 1 after the transfer material is separated from the photosensitive drum 1 is repeatedly used for image formation after the transfer residual toner is scraped off and cleaned by the cleaning device 60. A cleaning blade 61 is used in the cleaning device 60 according to the first embodiment. The cleaning blade 61 collects transfer residual toner that could not be transferred from the photosensitive drum 1 to the transfer material during the transfer process, and contacts the photosensitive drum 1 with a constant pressure to collect the transfer residual toner. To clean the surface of the photosensitive drum 1.

クリーニング工程の終了後、感光体ドラム1の表面は再び帯電工程で帯電される。この画像形成装置は、上述した手段を用いて、帯電、露光、現像、転写、定着、クリーニングの各工程を繰り返して画像形成を行う。なお、86はプロセスカートリッジCを装置内に着脱するための本体ドアである。   After completion of the cleaning process, the surface of the photosensitive drum 1 is charged again in the charging process. This image forming apparatus forms an image by repeating the steps of charging, exposing, developing, transferring, fixing, and cleaning using the above-described means. Reference numeral 86 denotes a main body door for attaching / detaching the process cartridge C to / from the apparatus.

次に、図2を参照して、この第1の実施形態によるプロセスカートリッジについて説明する。ここで、この第1の実施形態によるプロセスカートリッジは、帯電手段、現像手段およびクリーニング手段の少なくとも1つ、または少なくとも現像手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化したものである。このカートリッジを電子写真方式の画像形成装置本体に対して着脱可能としたものをいう。   Next, the process cartridge according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Here, the process cartridge according to the first embodiment is a cartridge in which at least one of a charging unit, a developing unit, and a cleaning unit, or at least a developing unit and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed. This cartridge is detachable from the main body of an electrophotographic image forming apparatus.

図2に、この第1の実施形態によるプロセスカートリッジCを示す。図2に示すように、このカートリッジCは、画像形成装置本体Lに対して着脱交換自在のプロセスカートリッジである。このプロセスカートリッジCは、潜像担持体としての感光体ドラム1と、感光体ドラム1に対する接触帯電部材としての帯電ローラ21と、反転現像装置40と、クリーニング装置60との4つのプロセス機器を内包したカートリッジである。また、このプロセスカートリッジCは、記憶部としてのメモリ90を有する。このメモリ90には、画像形成装置本体側の通信部(図示せず)を介して情報の読み書きが行われる。   FIG. 2 shows a process cartridge C according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the cartridge C is a process cartridge that can be attached to and detached from the image forming apparatus main body L. The process cartridge C includes four process devices including a photosensitive drum 1 as a latent image carrier, a charging roller 21 as a contact charging member for the photosensitive drum 1, a reversal developing device 40, and a cleaning device 60. Cartridge. Further, the process cartridge C includes a memory 90 as a storage unit. Information is read from and written into the memory 90 via a communication unit (not shown) on the image forming apparatus main body side.

また、プロセスカートリッジCは、画像形成装置本体Lの本体ドア86(カートリッジドア)(図1参照)を開閉して画像形成装置本体Lに対して着脱される。このカートリッジの装着は、本体ドア86を開いて画像形成装置本体L内にプロセスカートリッジCを所定の要領で挿入して装着し、本体ドア86を閉じ込んで行われる。   The process cartridge C is attached to and detached from the image forming apparatus main body L by opening and closing a main body door 86 (cartridge door) (see FIG. 1) of the image forming apparatus main body L. The cartridge is mounted by opening the main body door 86 and inserting the process cartridge C into the image forming apparatus main body L in a predetermined manner and then closing the main body door 86.

さらに、プロセスカートリッジCは位置決め部97と金属接点96とを有し、画像形成装置本体Lに対して装着される。メモリ90が本体Lの読み書き手段に正しく適合して電気信号の通信が可能になる。すなわち、位置決め部97と金属接点96とによって、メモリ90が画像形成装置本体Lと電気的に連結された状態になる。   Further, the process cartridge C has a positioning portion 97 and a metal contact 96 and is attached to the image forming apparatus main body L. The memory 90 is correctly adapted to the read / write means of the main body L, and electrical signals can be communicated. That is, the memory 90 is electrically connected to the image forming apparatus main body L by the positioning portion 97 and the metal contact 96.

また、この第1の実施形態によれば、メモリ90には、本体Lの演算値と比較される閾値情報が書き込まれて記憶される。この閾値情報は、工場出荷時等であらかじめメモリ90に記憶される。   Further, according to the first embodiment, threshold information to be compared with the operation value of the main body L is written and stored in the memory 90. This threshold information is stored in advance in the memory 90 at the time of factory shipment or the like.

次に、この第1の実施形態による画像形成装置における基本的な画像形成動作について説明する。図4に、この画像形成動作のフローチャートを示す。   Next, a basic image forming operation in the image forming apparatus according to the first embodiment will be described. FIG. 4 shows a flowchart of the image forming operation.

図4に示すように、まず、ステップS101において画像形成装置内の電源がオンになると、ステップS102に移行して初期工程が始まる。この初期工程においては、メインモータが感光体ドラム1を回転駆動している間に、プロセスカートリッジCの有無を検知して、転写ローラ5のクリーニングなどが実行される。   As shown in FIG. 4, first, when the power supply in the image forming apparatus is turned on in step S101, the process proceeds to step S102 to start the initial process. In this initial process, while the main motor is rotating the photosensitive drum 1, the presence or absence of the process cartridge C is detected, and the transfer roller 5 is cleaned.

初期工程が終了し、ステップS103に移行して、プリント入力があるか否かの判断処理が実行される。ホストコンピュータ(図示せず)などから画像情報(プリント信号)が出力されなくなると、ステップS104において画像形成装置は待機(スタンバイ)状態になる。すなわち、感光体ドラム1の回転駆動を停止して画像情報の入力を待機する。   After the initial process is completed, the process proceeds to step S103, and a process for determining whether or not there is a print input is executed. When image information (print signal) is not output from a host computer (not shown) or the like, the image forming apparatus enters a standby (standby) state in step S104. That is, the rotation of the photosensitive drum 1 is stopped and the input of image information is waited.

また、初期工程中に画像情報を受信すると、ステップS105に移行して、メインモータの回転駆動を継続し、初期工程から連続して画像形成前工程に入る。この画像形成前工程においては、諸プロセス機器の準備動作が行われる。ここで、主として、感光体ドラム1の予備帯電、レーザスキャナの立ち上げ、転写バイアスの決定、定着装置70の温度調節などが行われる。   When image information is received during the initial process, the process proceeds to step S105, where the main motor continues to rotate, and the pre-image formation process starts from the initial process. In this pre-image formation process, preparatory operations for various process devices are performed. Here, preliminary charging of the photosensitive drum 1, startup of the laser scanner, determination of the transfer bias, temperature adjustment of the fixing device 70, and the like are mainly performed.

ステップS105における画像形成前工程が終了すると、ステップS106に移行して、画像形成工程が開始される。この画像形成工程においては、所定のタイミングで転写材の給紙、感光体ドラム1への像露光および現像が実行される。そして、画像形成工程が終了すると、ステップS107に移行して、プリント信号の入力の有無が判断される。   When the image formation pre-process in step S105 is completed, the process proceeds to step S106 and the image formation process is started. In this image forming process, the transfer material is fed, the image exposure to the photosensitive drum 1 and the development are performed at a predetermined timing. When the image forming process ends, the process proceeds to step S107 to determine whether or not a print signal is input.

そして、プリント信号の入力がある場合、次の画像情報(プリント信号)が入力され、ステップS108に移行する。ステップS108においては、次の転写材が到達するまでの間の通紙間工程に入り、次の画像形成動作が始まる。   If a print signal is input, the next image information (print signal) is input, and the process proceeds to step S108. In step S108, an inter-sheet passing process is started until the next transfer material arrives, and the next image forming operation starts.

他方、画像形成動作の終了後、次の画像情報がない場合、ステップS109に移行して、画像形成後工程に入る。この画像形成後工程においては、感光体ドラム1の表面の除電や転写ローラ5に付着したトナーを感光体ドラム1へ吐き出す処理(転写ローラのクリーニング)などが行われる。画像形成後工程が終了すると、プリント信号が入力されなければ、画像形成装置は、再び待機(スタンバイ)状態となり、感光体ドラム1の回転駆動が停止して次の画像情報を待機する。以上のようにして、画像形成が行われる。   On the other hand, if there is no next image information after the end of the image forming operation, the process proceeds to step S109 to enter a post-image forming process. In the post-image forming process, a process of discharging the surface of the photosensitive drum 1 and discharging the toner adhering to the transfer roller 5 to the photosensitive drum 1 (cleaning of the transfer roller) are performed. When the post-image formation process is completed, if no print signal is input, the image forming apparatus again enters a standby (standby) state, stops the rotation of the photosensitive drum 1, and waits for the next image information. Image formation is performed as described above.

図3に、この第1の実施形態による画像形成装置の放電電流制御を行う機能構成を示す。図3に示すように、制御部300は、メモリ90に対するデータの書込みおよびメモリ90からのデータの読み出しを制御している。   FIG. 3 shows a functional configuration for controlling the discharge current of the image forming apparatus according to the first embodiment. As shown in FIG. 3, the control unit 300 controls data writing to the memory 90 and data reading from the memory 90.

この制御部300は、演算部301、記憶部302、交流電圧用駆動信号発生部303
を有する。また、放電電流回路200は、交流電流検知部201、正弦波電圧印加部202、制御部203、ピーク電圧検出回路204および微分波形ピーク電圧検出回路205を有する。それぞれの部位の動作については後述する。
The control unit 300 includes a calculation unit 301, a storage unit 302, and an AC voltage drive signal generation unit 303.
Have The discharge current circuit 200 includes an alternating current detection unit 201, a sine wave voltage application unit 202, a control unit 203, a peak voltage detection circuit 204, and a differential waveform peak voltage detection circuit 205. The operation of each part will be described later.

また、図5に、この第1の実施形態による画像形成装置における放電電流回路200による放電電流制御を示す。なお、この放電電流回路200は、増幅回路206、フィルタ回路207、トランス209を含む正弦波電圧印加部202と交流電流検知部201などを有して構成されている。   FIG. 5 shows discharge current control by the discharge current circuit 200 in the image forming apparatus according to the first embodiment. The discharge current circuit 200 includes an amplifying circuit 206, a filter circuit 207, a sine wave voltage application unit 202 including a transformer 209, an alternating current detection unit 201, and the like.

制御部300のCPUがクロックパルス400を出力すると、このクロックパルス400は、プルアップ抵抗211とベース抵抗212を介して、トランジスタ213、プルアップ抵抗214からなる増幅回路206に入力される。ここではオペアンプ216の出力に応じた振幅に増幅される。増幅されたクロックパルスは、コンデンサ217を介して、抵抗218,219,……,228、コンデンサ229,230,……,233、オペアンプ235,236からなるフィルタ回路207に入力されて正弦波になる。この正弦波出力は、抵抗237〜241、コンデンサ242、ダイオード243、トランジスタ244〜246からなるドライブ回路208を介してトランス209に入力される。これによりトランス209から正弦波の交流高圧が発生する。このトランス209には、抵抗248を介して直流高圧回路210が接続されており、この直流電圧にトランス209から出力される正弦波を重畳した振動電圧が帯電ローラ21に供給されている。   When the CPU of the control unit 300 outputs the clock pulse 400, the clock pulse 400 is input to the amplifier circuit 206 including the transistor 213 and the pull-up resistor 214 via the pull-up resistor 211 and the base resistor 212. Here, it is amplified to an amplitude corresponding to the output of the operational amplifier 216. The amplified clock pulse is input to a filter circuit 207 including resistors 218, 219,..., 228, capacitors 229, 230,. . This sine wave output is input to the transformer 209 via a drive circuit 208 including resistors 237 to 241, a capacitor 242, a diode 243, and transistors 244 to 246. As a result, a sine wave AC high voltage is generated from the transformer 209. A DC high voltage circuit 210 is connected to the transformer 209 via a resistor 248, and an oscillating voltage obtained by superimposing a sine wave output from the transformer 209 on this DC voltage is supplied to the charging roller 21.

また、交流電流値検出手段としての交流電流検知部201は、コンデンサ249を介し、ダイオード250,251と、抵抗253およびコンデンサ252を含む積分回路とから構成され、抵抗254を介してオペアンプ216に電圧を入力する。オペアンプ216には、制御部300のCPUから出力制御信号401が抵抗255を介して入力されている。この出力制御信号401の電圧レベルに応じて増幅回路206から出力される電圧振幅が調整され、一定の出力電圧レベルとなるように交流電流値が制御されている。   The alternating current detection unit 201 serving as an alternating current value detection unit includes diodes 250 and 251 and an integration circuit including a resistor 253 and a capacitor 252 via a capacitor 249. A voltage is applied to the operational amplifier 216 via the resistor 254. Enter. An output control signal 401 is input to the operational amplifier 216 from the CPU of the control unit 300 via the resistor 255. The voltage amplitude output from the amplifier circuit 206 is adjusted according to the voltage level of the output control signal 401, and the alternating current value is controlled so as to be a constant output voltage level.

また、この放電電流回路200は、電圧振幅値検出部であるピーク電圧検出回路204と微分振幅値検出部である微分波形ピーク電圧検出回路205とを有する。   The discharge current circuit 200 includes a peak voltage detection circuit 204 that is a voltage amplitude value detection unit and a differential waveform peak voltage detection circuit 205 that is a differential amplitude value detection unit.

帯電交流電圧は、コンデンサ256を介してダイオード257,258で分流されて、ピーク電圧検出回路204のオペアンプ259と抵抗260,261と、コンデンサ262とから構成された積分回路に入力される。この積分回路の出力は、ピーク電圧値に応じた直流電圧信号402として制御部300に入力される。これにより、制御部300は、出力する交流電圧のピーク値を検出することができる。   The charging AC voltage is shunted by diodes 257 and 258 via a capacitor 256 and input to an integrating circuit including an operational amplifier 259, resistors 260 and 261, and a capacitor 262 in the peak voltage detection circuit 204. The output of the integration circuit is input to the control unit 300 as a DC voltage signal 402 corresponding to the peak voltage value. Thereby, the control part 300 can detect the peak value of the alternating voltage output.

また、微分波形ピーク電圧検出回路205においては、コンデンサ256のインピーダンスが、抵抗265の抵抗値に対して十分大きく設定されている。これにより、オペアンプ266の入力部に微分波形の半波形を発生させることが可能となる。このように微分された波形は、オペアンプ266,267、ダイオード268,269、抵抗270〜273、コンデンサ274で構成されたピーク電圧検出回路204によって直流電圧信号403に変換されて制御部300に入力される。   In the differential waveform peak voltage detection circuit 205, the impedance of the capacitor 256 is set sufficiently larger than the resistance value of the resistor 265. Thereby, it is possible to generate a half waveform of the differential waveform at the input portion of the operational amplifier 266. The differentiated waveform is converted into a DC voltage signal 403 by a peak voltage detection circuit 204 including operational amplifiers 266 and 267, diodes 268 and 269, resistors 270 to 273, and a capacitor 274, and is input to the control unit 300. The

制御部300は、CPU、ROM310、RAM311、入出力ポート312、D/A変換器313およびA/D変換器314を有して構成されている。ROM310は、CPUにより実行されるプログラムを記憶している。RAM311は、CPUによる制御時にワークエリアとして使用される。D/A変換器313は電圧出力用であり、A/D変換器314は電圧値をデジタル化して入力するためのものである。   The control unit 300 includes a CPU, a ROM 310, a RAM 311, an input / output port 312, a D / A converter 313, and an A / D converter 314. The ROM 310 stores a program executed by the CPU. The RAM 311 is used as a work area when controlled by the CPU. The D / A converter 313 is for voltage output, and the A / D converter 314 is for digitizing and inputting a voltage value.

次に、この第1の実施形態による放電電流の検出方法について説明する。この第1の実施形態による画像形成装置においては、帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧の微分波形のピーク値(以下、微分波形ピーク電圧値)とを検出して放電電流値を算出する。図6に、帯電ローラ21に印加される交流電圧のピーク値および微分波形のピーク値と帯電交流電流値の特性を示す。   Next, a discharge current detection method according to the first embodiment will be described. In the image forming apparatus according to the first embodiment, the peak value of the charging AC voltage and the peak value of the differential waveform of the charging AC voltage (hereinafter, the differential waveform peak voltage value) are detected to calculate the discharge current value. FIG. 6 shows the characteristics of the peak value of the AC voltage applied to the charging roller 21 and the peak value of the differential waveform and the charging AC current value.

図6に示すように、帯電交流電圧が放電開始電圧(Vh)の2倍以下の領域では、帯電電流値の帯電交流電圧に対する関係式は原点を通るほぼ比例の直線で表される。この領域においては帯電ローラ21と感光体ドラム1との間の抵抗性負荷および容量性負荷に応じた電流が流れる。これに対し、帯電交流電圧が放電開始電圧(Vh)の2倍以上の領域においては、帯電ローラ21と感光体ドラム1との間に放電電流が発生し、この放電電流値が加算された帯電電流値Icが流れる。   As shown in FIG. 6, in a region where the charging AC voltage is not more than twice the discharge start voltage (Vh), the relational expression of the charging current value with respect to the charging AC voltage is represented by a substantially proportional straight line passing through the origin. In this region, a current corresponding to the resistive load and the capacitive load between the charging roller 21 and the photosensitive drum 1 flows. On the other hand, in a region where the charging AC voltage is twice or more the discharge start voltage (Vh), a discharge current is generated between the charging roller 21 and the photosensitive drum 1, and charging with the added discharge current value is performed. A current value Ic flows.

放電開始領域においては、交流電圧のピーク値を500で表し、微分波形のピーク値を501で表す。ここで特性500および特性501の関係から放電電流値を算出することができる。   In the discharge start region, the peak value of the AC voltage is represented by 500, and the peak value of the differential waveform is represented by 501. Here, the discharge current value can be calculated from the relationship between the characteristic 500 and the characteristic 501.

また、交流電圧のピーク値Va、微分波形のピーク値Vb、帯電電流Icの場合に、放電電流値Isは、以下の式(1)により求められる。
Is=Ic×(Vb−Va)/Vb ……式(1)
In the case of the peak value Va of the AC voltage, the peak value Vb of the differential waveform, and the charging current Ic, the discharge current value Is is obtained by the following equation (1).
Is = Ic × (Vb−Va) / Vb (1)

この第1の実施形態による画像形成装置においては、交流電圧のピーク電圧値Vaをピーク電圧検出回路204によって検出し、微分波形のピーク値Vbを微分波形ピーク電圧検出回路205で検出する。また、出力制御信号401の電圧レベルに応じて増幅回路206から出力される電圧振幅を調整して、その結果に基づいて帯電電流値Icを調整して放電電流値を制御する。   In the image forming apparatus according to the first embodiment, the peak voltage value Va of the alternating voltage is detected by the peak voltage detection circuit 204, and the peak value Vb of the differential waveform is detected by the differential waveform peak voltage detection circuit 205. Further, the voltage amplitude output from the amplifier circuit 206 is adjusted according to the voltage level of the output control signal 401, and the charging current value Ic is adjusted based on the result to control the discharge current value.

図7に、帯電ローラの放電能力と帯電の出力波形との関係を示す。帯電電圧の出力波形は、放電の影響を受けてピーク付近のレベルがΔV(=(Va´−Va))だけ下がった形状になる。したがって、帯電ローラの放電能力は、放電しない場合の出力電圧のピークレベル(Va´)に対する、放電によりピークが低下したレベルの割合で計測できる(ΔV/Va´)。また、微分電圧の波形については位相が90°遅れているので、ピーク値
が放電の影響を受けない。
FIG. 7 shows the relationship between the discharge capability of the charging roller and the output waveform of charging. The output waveform of the charging voltage has a shape in which the level near the peak is lowered by ΔV (= (Va′−Va)) due to the influence of the discharge. Therefore, the discharge capability of the charging roller can be measured at a ratio of the level at which the peak is reduced by the discharge (ΔV / Va ′) with respect to the peak level (Va ′) of the output voltage when not discharging. Moreover, since the phase of the waveform of the differential voltage is delayed by 90 °, the peak value is not affected by the discharge.

そのため、微分電圧のピーク値(Vb)が、放電しない場合の出力電圧のピークレベル(Va´)に相当する。したがって、放電性能は以下の式(2)で表すことができる。
σ=(Vb−Va)/Vb……式(2)
Therefore, the peak value (Vb) of the differential voltage corresponds to the peak level (Va ′) of the output voltage when not discharging. Therefore, the discharge performance can be expressed by the following formula (2).
σ = (Vb−Va) / Vb (2)

次に、この第1の実施形態による画像形成装置における制御シーケンスを図8および図9のフローチャートと図3の機能ブロック図を参照して説明する。図8および図9に、この第1の実施形態による画像形成装置における制御処理を説明するフローチャートを示す。この処理を実行するプログラムは、制御部300のROM310に記憶されており、CPUの制御の下で実行される。   Next, a control sequence in the image forming apparatus according to the first embodiment will be described with reference to the flowcharts of FIGS. 8 and 9 and the functional block diagram of FIG. FIGS. 8 and 9 are flowcharts illustrating control processing in the image forming apparatus according to the first embodiment. A program for executing this process is stored in the ROM 310 of the control unit 300 and is executed under the control of the CPU.

まず、ステップS201において、この画像形成装置(レーザビームプリンタ)本体Lの電源がオンされる。次にステップS202に移行して、プロセスカートリッジCのメモリ90から放電能力の閾値Δσo、放電電流の目標値Isoなどが読み出される。目標値Isoは、良好な帯電を行なうための基準値である。目標値Iso以上の放電電流がながれるように、帯電ローラ21に電圧を印加することにより良好な帯電をおこなうことができる。   First, in step S201, the image forming apparatus (laser beam printer) main body L is turned on. In step S202, the discharge capacity threshold value Δσo, the discharge current target value Iso, and the like are read from the memory 90 of the process cartridge C. The target value Iso is a reference value for performing good charging. Good charging can be performed by applying a voltage to the charging roller 21 so that a discharge current equal to or greater than the target value Iso is generated.

次に、ステップS203に移行して、サンプリング時間を計測するために変数tが初期化された後、ステップS204に移行して、帯電電流の初期値であるIcoが出力される。続いて、ステップS205に移行して、ピーク電圧検出回路204による検出値Va(402)と、微分波形ピーク電圧検出回路205による検出値Vb(403)とがそれぞれA/D変換されて読み込まれる。   Next, the process proceeds to step S203, where the variable t is initialized in order to measure the sampling time, and then the process proceeds to step S204, where Ico, which is the initial value of the charging current, is output. Subsequently, the process proceeds to step S205, where the detection value Va (402) from the peak voltage detection circuit 204 and the detection value Vb (403) from the differential waveform peak voltage detection circuit 205 are A / D converted and read.

次に、ステップS206に移行して、ピーク検出値Vaと微分波形のピーク検出値Vbとから放電能力値であるσが算出される。この演算値は上述した式(2)にしたがって、σ=(Vb−Va)/Vbにより求められる。次に、ステップS207に移行して、検出開始時の時間tにサンプリング時間Δtを加えた積算値が算出される。   Next, the process proceeds to step S206, where σ, which is a discharge capacity value, is calculated from the peak detection value Va and the peak detection value Vb of the differential waveform. This calculated value is obtained by σ = (Vb−Va) / Vb according to the above-described equation (2). Next, the process proceeds to step S207, where an integrated value is calculated by adding the sampling time Δt to the time t at the start of detection.

続いて、ステップS208に移行して、検出時間の積算値と標準時間toとが比較される。この比較の結果、検出時間が大きければ、ステップS209に移行する。他方、検出時間が小さければステップS204に復帰して、上述したステップS204〜S208の処理が実行される。   Subsequently, the process proceeds to step S208, where the integrated value of the detection time and the standard time to are compared. As a result of the comparison, if the detection time is long, the process proceeds to step S209. On the other hand, if the detection time is short, the process returns to step S204, and the processes of steps S204 to S208 described above are executed.

次に、ステップS209に移行した場合には、検出時間内に演算された放電能力値の中において、最小値であるσminと、平均値であるσaveを求める。次に、ステップS210に移行して、(σave−σmin)≧Δσoであるか否かが判定される。(σave−σmin)の値が大きければ大きいほど、帯電ローラの回転方向において放電能力の差が大きいと考えられる。逆に、(σave−σmin)の値が小さければ小さいほど、放電能力の差が小さいと考えられる。なお、ステップS209における複数の測定データから平均値および最小値を求める方法に関しては、従来公知の一般的算術アルゴリズムであるので、説明を省略する。   Next, when the process proceeds to step S209, the minimum value σmin and the average value σave are obtained from the discharge capacity values calculated within the detection time. Next, the process proceeds to step S210, and it is determined whether (σave−σmin) ≧ Δσo. It can be considered that the larger the value of (σave−σmin), the greater the difference in discharge capability in the rotation direction of the charging roller. Conversely, the smaller the value of (σave−σmin), the smaller the difference in discharge capacity. In addition, about the method of calculating | requiring an average value and minimum value from several measurement data in step S209, since it is a conventionally well-known general arithmetic algorithm, description is abbreviate | omitted.

ステップS210において、(σave−σmin)≧Δσoが成立すれば、放電能力のばらつきがあると判断し定電流値制御を行なうため、ステップS211に移行する。ステップS211に移行した場合、画像形成工程が開始される。ステップS212においては、帯電ローラの回転方向において放電能力が最も低い部分が、目標放電電流値Isoになる電流設定値Ic1において定電流値制御を行う。次に、ステップS213に移行して、画像形成後工程の実行後、処理が終了する。   If (σave−σmin) ≧ Δσo is satisfied in step S210, it is determined that there is a variation in discharge capacity, and constant current value control is performed, so that the process proceeds to step S211. When the process proceeds to step S211, the image forming process is started. In step S212, the constant current value control is performed at the current setting value Ic1 at which the portion having the lowest discharge capability in the rotation direction of the charging roller becomes the target discharge current value Iso. Next, the process proceeds to step S213, and the process ends after execution of the post-image formation process.

他方、ステップS210において、(σave−σmin)<Δσoであれば、ステップS214に移行する。ステップS214から画像形成工程が開始される。次に、ステップS215において放電電流値制御ルーチンが呼び出されて、目標放電電流値Isoにおいて制御が行われる。なお、この放電電流値制御については、図9のフローチャートを参照して後述する。その後、ステップS213に移行して、画像形成後工程が実行後、処理が終了する。   On the other hand, if (σave−σmin) <Δσo in step S210, the process proceeds to step S214. The image forming process starts from step S214. Next, in step S215, the discharge current value control routine is called, and control is performed at the target discharge current value Iso. This discharge current value control will be described later with reference to the flowchart of FIG. Thereafter, the process proceeds to step S213, and after the post-image forming process is executed, the process ends.

次に、図9のフローチャートを参照して、上述したステップS215において実行される放電電流値制御について説明する。   Next, the discharge current value control executed in step S215 described above will be described with reference to the flowchart of FIG.

すなわち、まず、ステップS301において、初期電流値Icoが出力される。次に、ステップS302に移行して、出力制御信号401により帯電電流値Ic2が出力される。次に、ステップS303に移行して、画像形成工程が終了しているか否が判定される。ステップS303において画像形成工程が終了していると判定された場合には、メインルーチン(ステップS215、図8参照)に復帰する。   That is, first, in step S301, the initial current value Ico is output. Next, the process proceeds to step S302, and the charging current value Ic2 is output by the output control signal 401. Next, the process proceeds to step S303, and it is determined whether or not the image forming process is finished. If it is determined in step S303 that the image forming process has been completed, the process returns to the main routine (step S215, see FIG. 8).

他方、ステップS303において、画像形成工程が終了していないと判定された場合に
は、ステップS304に移行する。ステップS304においては、ピーク電圧検出回路204の検出値Va(403)および、微分波形ピーク電圧検出回路205の検出値Vb(402)が、それぞれA/D変換されて読み込まれる。
On the other hand, if it is determined in step S303 that the image forming process is not completed, the process proceeds to step S304. In step S304, the detection value Va (403) of the peak voltage detection circuit 204 and the detection value Vb (402) of the differential waveform peak voltage detection circuit 205 are A / D converted and read.

次に、ステップS305に移行して、検出値Vaおよび検出値Vbから、式(2)Is=Ic2×(Vb−Va)/Vbに基づいて、演算値Isを算出する。   Next, the process proceeds to step S305, where the calculated value Is is calculated from the detected value Va and the detected value Vb based on the equation (2) Is = Ic2 × (Vb−Va) / Vb.

次に、ステップS306に移行して、
(演算値Is−目標値Iso)≦0
であるか否かの判定が行われる。すなわち、演算値Isが放電電流の目標値Iso以上か否かが判定される。演算値Isが放電電流の目標値Iso以下であればステップS307に移行し、帯電電流値Ic2が(Ic−ΔIc)に設定された後、ステップS302に戻る。他方、ステップS306において、演算値Isが放電電流の目標値Iso以上のときはステップS308に進み、帯電電流値Ic2を(Ic+ΔIc)に設定してステップS302に戻る。
Next, the process proceeds to step S306.
(Calculated value Is−target value Iso) ≦ 0
It is determined whether or not. That is, it is determined whether or not the calculated value Is is equal to or greater than the target value Iso of the discharge current. If the calculated value Is is equal to or less than the target value Iso of the discharge current, the process proceeds to step S307. After the charging current value Ic2 is set to (Ic−ΔIc), the process returns to step S302. On the other hand, when the calculated value Is is equal to or greater than the target value Iso of the discharge current in step S306, the process proceeds to step S308, the charging current value Ic2 is set to (Ic + ΔIc), and the process returns to step S302.

図10(A)および図10(B)に、帯電ローラ回転方向の放電能力のばらつきと、画像不良との関係を示す。横軸を帯電ローラが回転を始めてからの経過時間とし、縦軸を一定の交流電流値を帯電ローラから感光体ドラムに流したときに、測定されたピーク電圧値(Va)と微分ピーク電圧値(Vb)とから算出された放電能力σとする。縦の破線は帯電ローラの1周分ごとにくぎった線である。帯電ローラは回転しているため、放電能力σはローラ周期によって変動する。   FIG. 10A and FIG. 10B show the relationship between variations in the discharge capability in the charging roller rotation direction and image defects. The horizontal axis is the elapsed time from the start of rotation of the charging roller, and the vertical axis is the measured peak voltage value (Va) and differential peak voltage value when a constant alternating current value flows from the charging roller to the photosensitive drum. The discharge capacity σ is calculated from (Vb). The vertical broken line is a line that runs through each charging roller. Since the charging roller is rotating, the discharge capacity σ varies depending on the roller cycle.

この第1の実施形態において、放電能力の平均値はσave、最小値はσminである。放電能力の平均値に基づいてIcz(=Iso/σave)の一定電流値において制御を行うと
、図10(B)に示すように、放電能力最小値σminが小さくなるような感光体ドラムの
領域において帯電不足となる。そのため、感光体ドラム1上の表面電位が低くなり、ハーフトーン画像において濃度ムラになる。したがって、帯電ローラの放電性能の最小値σminに基づいて、最小値の場合であっても十分な放電電流値に設定されるように制御する必
要がある。
In the first embodiment, the average value of the discharge capacity is σave, and the minimum value is σmin. When the control is performed at a constant current value of Icz (= Iso / σave) based on the average value of the discharge capacity, as shown in FIG. 10B, the area of the photosensitive drum where the minimum discharge capacity value σmin is small. Charging becomes insufficient. For this reason, the surface potential on the photosensitive drum 1 is lowered, resulting in density unevenness in the halftone image. Therefore, it is necessary to control based on the minimum value σmin of the discharge performance of the charging roller so that a sufficient discharge current value is set even in the case of the minimum value.

また、放電電流値制御のように、それぞれの測定手段からの検出値に基づいて、演算値を算出して制御する場合には、検出から制御までのフィードバックにかかる時間が短いことが好ましい。しかしながら、フィードバックにかかる時間が短い演算処理能力の高いCPUはコスト増となる場合がある。また、他方で廉価なCPUを使用する場合、フィードバックに要する時間が長くなり、検出部分に対して制御が遅れる場合がある。   Moreover, when calculating and controlling a calculation value based on the detection value from each measurement means like discharge current value control, it is preferable that the time required for feedback from detection to control is short. However, a CPU with high arithmetic processing capability that requires a short time for feedback may increase costs. On the other hand, when an inexpensive CPU is used, the time required for feedback becomes long, and the control may be delayed with respect to the detection portion.

図11に、帯電ローラ回転方向の放電能力に大きなばらつきがある場合の制御電流値の推移を示す。σは帯電ローラの周方向の放電能力値であり、縦線は放電能力の低い部分である。また、制御電流値(Icy)は帯電ローラに流れる電流値であり、本体回路により電流値の大きさを制御している。フィードバック時間が短くてすむ演算処理能力の高いCPUを使用した場合(点線)には、帯電ローラの回転方向の位置(x)に対して、制御電流値(Icy)が追従して、放電電流値(Isy)がほぼ一定になっている。   FIG. 11 shows the transition of the control current value when there is a large variation in the discharge capability in the charging roller rotation direction. σ is a discharge capacity value in the circumferential direction of the charging roller, and a vertical line is a portion having a low discharge capacity. The control current value (Icy) is a current value flowing through the charging roller, and the magnitude of the current value is controlled by the main body circuit. When a CPU with high calculation processing capability that requires a short feedback time (dotted line) is used, the control current value (Icy) follows the position (x) in the rotation direction of the charging roller, and the discharge current value (Isy) is substantially constant.

しかしながら、フィードバック時間が長くなってしまう演算処理能力の低いCPUを使用した場合(実線)には、帯電ローラの回転方向の位置(x)に対して、制御電流値(Icx)が遅れてしまい、放電電流値(Isx)が一定にならない場合がある。以上から考察する。放電電流値が所望の値となるように放電電流値に基いて帯電ローラに印加される電圧値(又は電流値)を制御する放電電流制御を行った方が、帯電ローラから感光ドラムに流れる電流値を所望の値になるように制御する定電流制御よりも良好な帯電が行なえる
。これは、感光ドラムを帯電する場合に影響を与えるのが放電電流量であるためである。
However, when using a CPU with low arithmetic processing capability that results in a long feedback time (solid line), the control current value (Icx) is delayed with respect to the position (x) in the rotation direction of the charging roller. The discharge current value (Isx) may not be constant. Consider from the above. The current that flows from the charging roller to the photosensitive drum is better when the discharge current control is performed to control the voltage value (or current value) applied to the charging roller based on the discharging current value so that the discharging current value becomes a desired value. Charging can be performed better than the constant current control that controls the value to a desired value. This is because the amount of discharge current has an effect when the photosensitive drum is charged.

しかしながら、帯電ローラの回転方向において放電能力σが大きく異なるような場合(放電能力の平均値と最小値の差分が大きい場合)、放電電流制御を行なうと制御電流値が放電能力σの変化に追従して変化することができない。そして、帯電ローラの回転方向において放電能力σが小さい感光体ドラムの領域において帯電不足を発生させ、ハーフトーン画像で横スジを発生させる場合がある。   However, when the discharge capability σ differs greatly in the rotation direction of the charging roller (when the difference between the average value and the minimum value of the discharge capability is large), the control current value follows the change in the discharge capability σ when the discharge current control is performed. And cannot change. In some cases, insufficient charging occurs in a region of the photosensitive drum having a small discharge capability σ in the rotation direction of the charging roller, and a horizontal stripe is generated in a halftone image.

そのため、帯電ローラの回転方向において放電能力σが大きく異なる場合は、放電電流制御ではなく、定電流制御を行なうことにする。定電流制御の方が、放電電流制御よりも演算処理時間が短くてすむため、制御電流値が放電能力σの変化に追従して変化することができる。そのため、帯電ローラの回転方向において放電能力σが大きく異なったとしても、放電能力σの小さい部分だけ帯電不足が発生するような問題が発生しにくいからである。ただし、定電流制御を行なう場合に設定される目標電流値は、良好な帯電が行なえる放電電流量が得られるような目標電流値としておく必要がある。そうしなければ、良好な帯電を行なうことができないためである。ただ、このような定電流制御の問題点としては、良好な放電電流量を得られるように目標電流値が設定されるため、必要以上に大きな電流を流すことになってしまう可能性がある点である。必要以上に大きい電流を流すと感光体ドラムの寿命を縮めてしまうからである。よって、帯電ローラの回転方向において放電能力σが大きく異なる場合以外は、放電電流制御を行うようにする。   Therefore, when the discharge capability σ differs greatly in the rotation direction of the charging roller, constant current control is performed instead of discharge current control. Since the constant current control requires a shorter calculation processing time than the discharge current control, the control current value can change following the change in the discharge capability σ. Therefore, even if the discharge capability σ varies greatly in the rotation direction of the charging roller, it is difficult to cause a problem that insufficient charging occurs only in a portion where the discharge capability σ is small. However, the target current value set when performing constant current control needs to be set to a target current value that provides a discharge current amount that can be satisfactorily charged. Otherwise, good charging cannot be performed. However, as a problem of such constant current control, the target current value is set so that a good amount of discharge current can be obtained, so there is a possibility that an unnecessarily large current will flow. It is. This is because the life of the photosensitive drum is shortened if a current larger than necessary is passed. Therefore, the discharge current control is performed unless the discharge capability σ differs greatly in the rotation direction of the charging roller.

すなわち、放電能力の最小値と放電能力の平均値との差が閾値未満のときは、次のようにして、画像形成の時に帯電部材に印加される振動電圧を可変とする放電電流制御を行う。具体的には、振動電圧の振幅値と、振動電圧の微分波形の振幅値と、交流電流とから算出される放電電流値があらかじめ決められた値となるようにする。   That is, when the difference between the minimum value of the discharge capacity and the average value of the discharge capacity is less than the threshold value, the discharge current control is performed so that the oscillating voltage applied to the charging member during image formation is variable as follows. . Specifically, the discharge current value calculated from the amplitude value of the oscillating voltage, the amplitude value of the differential waveform of the oscillating voltage, and the alternating current is set to a predetermined value.

そして、放電能力の最小値と放電能力の平均値との差が閾値以上のときは、振動電圧の振幅値と、振動電圧の微分波形の振幅値と、交流電流とから算出される放電電流値があらかじめ決められた値以上となるよう定電流制御をする。なお、この場合は定電圧制御を行なうようにしてもよい。   When the difference between the minimum value of the discharge capacity and the average value of the discharge capacity is equal to or greater than the threshold value, the discharge current value calculated from the amplitude value of the vibration voltage, the amplitude value of the differential waveform of the vibration voltage, and the alternating current Constant current control is performed so that becomes equal to or greater than a predetermined value. In this case, constant voltage control may be performed.

また、図12(A)、図12(B)および図12(C)に帯電ローラの放電能力と抵抗との関係を示す。図12に示すように、帯電ローラの抵抗Rが高いとVI特性の傾きが小さくなり、抵抗Rが低いと傾きが大きくなる関係がある。しかしながら、帯電ローラの状態によっては、抵抗Rが高いときでも、放電のしやすさを示す放電能力σが高いときや、抵抗Rが低いときでも放電能力σが低い場合がある。   FIG. 12A, FIG. 12B, and FIG. 12C show the relationship between the discharge capability and resistance of the charging roller. As shown in FIG. 12, when the resistance R of the charging roller is high, the inclination of the VI characteristic decreases, and when the resistance R is low, the inclination increases. However, depending on the state of the charging roller, the discharge capability σ may be low even when the resistance R is high, the discharge capability σ indicating the ease of discharge is high, or even when the resistance R is low.

したがって、検出値としては帯電ローラの抵抗ではなく、放電能力を検出することがより好ましい。なお、図12におけるドラム圧接部は感光体ドラムと帯電ローラとを長時間放置した接触部の放電能力値である。また、図12における軽微な汚れ部分はカートリッジの使用初期に、現像剤の外添剤が帯電ローラに極少量付着した部分であり、この状態においては、放電しやすくなることが分かっている。   Therefore, it is more preferable to detect the discharge capacity rather than the resistance of the charging roller as the detection value. Note that the drum pressure contact portion in FIG. 12 is the discharge capacity value of the contact portion where the photosensitive drum and the charging roller are left for a long time. Further, the slight dirt portion in FIG. 12 is a portion where a small amount of the external additive of the developer adheres to the charging roller in the initial stage of use of the cartridge, and in this state, it is known that the discharge easily occurs.

また、この第1の実施形態による効果を明確化するために、以下の評価を行った。
<実験1>
この第1の実施形態と比較例とについて、画像評価を行う。
第1の実施形態:放電能力値の差(σave-σmin)を放電能力閾値(Δσo)と比較す
る。放電能力値の差が放電能力閾値より小さい場合には一定の目標放電電流値Icoになるように放電電流値制御を行う。他方、放電能力値の差が放電能力閾値より大きい場合には、最小値σmin部分が目標放電電流値Isoになるように一定の定電流値制御を行う。
比較例:一定の目標放電電流値Icoになるように放電電流値制御を行う。
<評価条件>
環境:温度25℃、湿度50%Rh
通紙モード A4 20000枚
プロセススピード(感光体表面の移動速度):150mm/秒
帯電交流周波数:1600Hz
帯電ローラ直径 12mm
帯電ローラ長手長さ:320mm
目標放電電流値Iso 60μA
帯電ローラ回転方向閾値Δσo 1.86×10-3
初期電流値Ico 1600μA
ΔIc 2μA
サンプリング時間to 500msec
Moreover, in order to clarify the effect by this 1st Embodiment, the following evaluation was performed.
<Experiment 1>
Image evaluation is performed for the first embodiment and the comparative example.
First Embodiment: A difference (σave−σmin) in discharge capacity value is compared with a discharge capacity threshold (Δσo). When the difference between the discharge capacity values is smaller than the discharge capacity threshold, the discharge current value control is performed so that the target discharge current value Ico is constant. On the other hand, when the difference between the discharge capacity values is larger than the discharge capacity threshold value, constant constant current control is performed so that the minimum value σmin portion becomes the target discharge current value Iso.
Comparative example: discharge current value control is performed so that a constant target discharge current value Ico is obtained.
<Evaluation conditions>
Environment: temperature 25 ° C, humidity 50% Rh
Paper-passing mode A4 20,000 sheets Process speed (moving speed of the photosensitive member surface): 150 mm / second Charging AC frequency: 1600 Hz
Charging roller diameter 12mm
Charging roller length: 320mm
Target discharge current value Iso 60μA
Charging roller rotation direction threshold Δσo 1.86 × 10 −3
Initial current value Ico 1600μA
ΔIc 2μA
Sampling time to 500msec

以上の実験の結果、比較例においては、9000枚通紙時にローラが汚れて、σminに
対する部分が帯電不良になり、ハーフトーン画像に濃度ムラが発生した。これに対し、第1の実施形態においては、カートリッジ寿命20000枚までハーフトーン画像でも問題がないことが確認された。
As a result of the above experiment, in the comparative example, the roller was soiled when 9000 sheets were passed, the portion corresponding to σmin became poorly charged, and density unevenness occurred in the halftone image. On the other hand, in the first embodiment, it was confirmed that there is no problem even with halftone images up to a cartridge life of 20000 sheets.

以上説明したように、この第1の実施形態においては、帯電ローラ回転方向の放電能力の最小値を、所定の放電電流値になるように帯電値制御する。そして、さらに放電能力の平均値と最小値との差を、カートリッジメモリの閾値と比較して、小さいときには放電電流値制御を、大きいときには定電流値において制御を行う。このような構成によれば、小型で安価な装置構成においても画像不良の防止や感光体ドラムの長寿命化を達成できる。   As described above, in the first embodiment, the charge value is controlled so that the minimum value of the discharge capability in the charging roller rotation direction becomes a predetermined discharge current value. Further, the difference between the average value and the minimum value of the discharge capacity is compared with the threshold value of the cartridge memory, and when it is small, the discharge current value control is performed, and when it is large, the control is performed at the constant current value. According to such a configuration, it is possible to prevent image defects and extend the life of the photosensitive drum even in a small and inexpensive device configuration.

(第2の実施形態)
次に、この発明の第2の実施形態による画像形成装置について説明する。この第2の実施形態においては、帯電ローラ回転方向の放電能力の検出により、帯電ローラのクリーニングを行う画像形成装置に適用される例について説明する。また、この第2の実施形態による画像形成装置は、プロセスカートリッジCに備わったメモリ90に記憶された放電能力の閾値によって制御の手段の切り換えを行う。なお、この第2の実施形態による画像形成装置のハードウェア構成については、第1の実施形態におけると同様であるので、その説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next explained is an image forming apparatus according to the second embodiment of the invention. In the second embodiment, an example applied to an image forming apparatus that cleans the charging roller by detecting the discharging ability in the rotation direction of the charging roller will be described. In the image forming apparatus according to the second embodiment, the control means is switched according to the threshold value of the discharge capacity stored in the memory 90 provided in the process cartridge C. The hardware configuration of the image forming apparatus according to the second embodiment is the same as that in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

また、この第2の実施形態においては、本体起動時に発生する帯電ローラピッチの画像不良の発生という問題を防止する。まず、この問題について以下に説明する。   Further, in the second embodiment, the problem of image defect of the charging roller pitch that occurs when the main body is activated is prevented. First, this problem will be described below.

すなわち、スループットの高い本体の寿命後半においては、クリーナ内のブレードエッジ部に溜まったトナーがドラム表面の移動速度によって凝集する傾向がある。さらに、装置の放置などにより、エッジ部のトナーが徐々に吸湿して、ドラム表面に固着してしまうことがある。その場合、装置が休止した後の起動時に、エッジ部のトナーがクリーナを通り抜けて、帯電ローラに付着する現象が発生する。この場合、帯電ローラの回転方向の一部に、トナーの固まりが付着するため、放電能力が極端に低下して、テキスト画像においても帯電不良による黒スジが発生する。   That is, in the latter half of the life of the main body having a high throughput, the toner accumulated on the blade edge portion in the cleaner tends to aggregate due to the moving speed of the drum surface. Further, when the apparatus is left unattended, the toner at the edge portion may gradually absorb moisture and adhere to the drum surface. In this case, a phenomenon occurs in which the toner at the edge portion passes through the cleaner and adheres to the charging roller when the apparatus is started after being stopped. In this case, since a lump of toner adheres to a part of the rotation direction of the charging roller, the discharge capability is extremely reduced, and black streaks due to defective charging occur in the text image.

この現象が発生する場合には、画像を形成する前に帯電ローラのクリーニングを行って、付着したトナーによる帯電不良が発生しないことを確認してから画像形成工程に移行した方が好ましい。   When this phenomenon occurs, it is preferable that the charging roller is cleaned before the image is formed, and it is confirmed that charging failure due to the adhered toner does not occur and then the image forming process is started.

図13に、この発明の第2の実施形態による画像形成装置の処理フローチャートを示す
。なお、図13に示すステップS403〜S408の処理については、上述した第1の実施形態におけるステップS202〜S208の処理と同様であるので、その説明を省略する。また、放電電流値制御についても、上述した図9に示すフローチャートと同様であるので、その説明を省略する。
FIG. 13 is a process flowchart of the image forming apparatus according to the second embodiment of the present invention. Note that the processing in steps S403 to S408 shown in FIG. 13 is the same as the processing in steps S202 to S208 in the first embodiment described above, and therefore the description thereof is omitted. Further, the discharge current value control is also the same as the flowchart shown in FIG.

まず、ステップS401において、画像形成装置(レーザビームプリンタ)本体Lの電源がオンされると、ステップS402に移行する。ステップS402においては、プロセスカートリッジCのメモリ90から放電能力の閾値Δσo、Δσc、放電電流の目標値Isoが読み出される。   First, when the image forming apparatus (laser beam printer) main body L is turned on in step S401, the process proceeds to step S402. In step S402, the discharge capacity threshold values Δσo and Δσc and the discharge current target value Iso are read from the memory 90 of the process cartridge C.

次に、ステップS403からS408までの処理は、上述した第1の実施形態におけるステップS202からS208までの処理と同様であり、ピーク電圧値と微分波形ピーク電圧値との検出および、放電能力値の算出を行う。   Next, the processing from step S403 to S408 is the same as the processing from step S202 to S208 in the first embodiment described above, the detection of the peak voltage value and the differential waveform peak voltage value, and the discharge capability value. Perform the calculation.

次に、ステップS409においては、検出時間内に演算された放電能力値の中で、最小値であるσminと、平均値であるσaveとを算出する。次に、ステップS410に移行して、(σave−σmin)≦Δσcか否かが判定される。(σave−σmin)≦ΔσcであればステップS412に移行して、画像形成工程が開始される。(σave−σmin)>Δσcであれば、ステップS411に移行して、帯電電流値Iccを出力した後、ステップS405に移行する。   Next, in step S409, σmin which is the minimum value and σave which is the average value are calculated among the discharge capacity values calculated within the detection time. Next, the process proceeds to step S410, and it is determined whether (σave−σmin) ≦ Δσc. If (σave−σmin) ≦ Δσc, the process proceeds to step S412 to start the image forming process. If (σave−σmin)> Δσc, the process proceeds to step S411, and after the charging current value Icc is output, the process proceeds to step S405.

一方、ステップS413では、帯電ローラの回転方向で放電能力が最も低い部分が、目標放電電流値Isoになる、電流設定値Ic1において定電流値制御を行う。   On the other hand, in step S413, constant current value control is performed at the current set value Ic1 where the portion with the lowest discharge capability in the rotation direction of the charging roller becomes the target discharge current value Iso.

次に、ステップS415において画像形成後工程が実行された後、処理が終了する。一方、ステップS416では放電電流値制御ルーチンを呼び出して、目標放電電流値Isoにおいて制御を行う。なお、この放電電流値制御は、上述した図9に示すフローチャートと同様の処理であるので、その説明を省略する。次に、ステップS415において画像形成後工程が行われた後、処理が終了する。   Next, after the image forming post-process is executed in step S415, the process is finished. On the other hand, in step S416, a discharge current value control routine is called to perform control at the target discharge current value Iso. Since the discharge current value control is the same process as the flowchart shown in FIG. 9 described above, the description thereof is omitted. Next, after the post-image formation process is performed in step S415, the process ends.

また、図14に帯電ローラ回転方向のムラの種類と放電能力との関係を示す。図14に示すように、帯電ローラの製法上のムラや感光体ドラムとの圧接部のムラに対して、クリーナのすり抜けによる汚れは放電性能に関して大きく差がある。放電能力が低いのは、すり抜けにより帯電ローラの一部に堆積したトナーが付着して、極端に放電しにくい状態であるからである。したがって、帯電ローラの付着トナーによる帯電不良が判別可能であり、帯電ローラクリーニング実施の判断を、放電能力の閾値Δσcに基づいて行うことができる。   FIG. 14 shows the relationship between the type of unevenness in the rotation direction of the charging roller and the discharge capacity. As shown in FIG. 14, dirt due to slipping of the cleaner has a great difference with respect to the discharge performance with respect to the manufacturing unevenness of the charging roller and the unevenness of the pressure contact portion with the photosensitive drum. The reason why the discharge capability is low is that the toner deposited on a part of the charging roller due to slipping through is attached and is extremely difficult to discharge. Therefore, it is possible to determine charging failure due to toner adhering to the charging roller, and it is possible to determine whether to perform charging roller cleaning based on the threshold value Δσc of the discharge capability.

また、この第2の実施形態においては、帯電能力の最小値と平均値を算出しているが、帯電ローラ回転方向における放電電流値の最小値と平均値とを採用しても同様の効果を得ることができる。その場合、メモリタグに回転方向におけるトナー付着領域と付着がない領域の差に対応する放電電流値の閾値を記憶する。さらに、クリーニング時においても、回転方向の放電能力の差により、検出されるトナー付着状態に基づいて、クリーニング継続を判断するので、クリーニング時間を必要最低限とすることができ、スループットの低下を図り、帯電不良を防止可能となる。   Further, in the second embodiment, the minimum value and the average value of the charging ability are calculated, but the same effect can be obtained even if the minimum value and the average value of the discharge current value in the charging roller rotation direction are adopted. Obtainable. In this case, a threshold value of the discharge current value corresponding to the difference between the toner adhesion area and the non-adhesion area in the rotation direction is stored in the memory tag. Furthermore, even during cleaning, the continuation of cleaning is determined based on the detected toner adhesion state based on the difference in discharge capability in the rotation direction, so that the cleaning time can be minimized and throughput can be reduced. It becomes possible to prevent charging failure.

以上説明したように、この第2の実施形態によれば、帯電ローラ回転方向の放電能力の平均値と最小値との差をカートリッジメモリの閾値情報と比較して、差が小さくなるまで、クリーニングを行っている。これにより、小型で安価な装置構成においても画像不良の防止や感光体ドラムの長寿命化を達成できる。   As described above, according to the second embodiment, the difference between the average value and the minimum value of the discharge capability in the rotation direction of the charging roller is compared with the threshold information of the cartridge memory, and the cleaning is performed until the difference becomes small. It is carried out. Thereby, even in a small and inexpensive apparatus configuration, it is possible to prevent image defects and extend the life of the photosensitive drum.

また、この第2の実施形態においては、帯電ローラに付着したトナーのクリーニングを促進させるために帯電電流値Iccを最大値に設定しているが、特に設定値を規定するものではない。   In the second embodiment, the charging current value Icc is set to the maximum value in order to promote the cleaning of the toner adhering to the charging roller, but the setting value is not particularly defined.

また、トナー付着による帯電不良は、帯電ローラとトナーの種類等に依存するので、カートリッジCのメモリ20に記憶することがより好ましい。   Further, since the charging failure due to toner adhesion depends on the type of the charging roller and the toner, it is more preferable to store them in the memory 20 of the cartridge C.

以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。例えば、上述した実施形態において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれと異なる数値を用いてもよい。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to embodiment mentioned above, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible. For example, the numerical values given in the above-described embodiments are merely examples, and different numerical values may be used as necessary.

例えば、上述の第1の実施形態においては、平均値と最小値の差が閾値より大きいときには、定電流値制御を行ったが、定電圧制御であっても同様の効果を得ることができる。   For example, in the above-described first embodiment, the constant current value control is performed when the difference between the average value and the minimum value is larger than the threshold value, but the same effect can be obtained even with the constant voltage control.

また、例えば上述の第1の実施形態においては、帯電能力の最小値と平均値とを算出しているが、帯電ローラ回転方向での放電電流値の最小値と平均値とを算出しても同様の効果を得ることができる。この場合、メモリタグに回転方向における放電電流値のばらつきと比較される閾値とを記憶する。さらに、帯電能力の平均値と最小値との差を閾値と比較したが、最大値と最小値との差を用いても同様の効果が得られる。   Further, for example, in the above-described first embodiment, the minimum value and the average value of the charging ability are calculated, but the minimum value and the average value of the discharge current value in the charging roller rotation direction are calculated. Similar effects can be obtained. In this case, a threshold value to be compared with the variation in the discharge current value in the rotation direction is stored in the memory tag. Further, although the difference between the average value and the minimum value of the charging ability is compared with the threshold value, the same effect can be obtained even if the difference between the maximum value and the minimum value is used.

また、例えば上述の第1の実施形態においては、初期工程から画像形成工程までの間において、帯電ローラ回転方向の放電能力の算出を行っている。ところが、初期工程内、画像形成前工程内のいずれの工程であっても、また連続出力時の通紙間工程であっても、適用することが可能である。   Further, for example, in the first embodiment described above, the discharge capacity in the rotation direction of the charging roller is calculated from the initial process to the image forming process. However, the present invention can be applied to any process in the initial process or the pre-image formation process, or in the inter-sheet passing process at the time of continuous output.

この発明の第1の実施形態による画像形成装置の概略構成図である。1 is a schematic configuration diagram of an image forming apparatus according to a first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態によるプロセスカートリッジを説明する図である。It is a figure explaining the process cartridge by 1st Embodiment of this invention. この発明の第1の実施形態による画像形成装置による放電電流制御を実現する機能構成を説明するブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a functional configuration for realizing discharge current control by the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態による画像形成装置による一連の画像形成動作を説明するフローチャートである。3 is a flowchart illustrating a series of image forming operations by the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態による画像形成装置の放電電流回路による放電電流制御を説明する図である。It is a figure explaining the discharge current control by the discharge current circuit of the image forming apparatus by the 1st Embodiment of this invention. 帯電ローラに印加される交流電圧のピーク値および微分波形のピーク値と帯電交流電流値の特性を示す図である。It is a figure which shows the peak value of the alternating voltage applied to a charging roller, the peak value of a differential waveform, and the characteristic of a charging alternating current value. 出力電圧波形(A)とその微分波形(B)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an output voltage waveform (A) and its differential waveform (B). この発明の第1の実施形態による画像形成装置による制御処理を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating control processing by the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. この発明の第1の実施形態による画像形成装置による制御処理を説明するフローチャートである。4 is a flowchart illustrating control processing by the image forming apparatus according to the first embodiment of the present invention. 帯電ローラの回転方向のばらつきと画像不良の関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the dispersion | variation in the rotation direction of a charging roller, and an image defect. 帯電ローラの回転方向のばらつきと制御電流値との関係を説明する図である。It is a figure explaining the relationship between the dispersion | variation in the rotation direction of a charging roller, and a control electric current value. 帯電ローラの回転方向における抵抗値のばらつきと放電能力値のばらつきを説明する図である。It is a figure explaining the dispersion | variation in the resistance value in the rotation direction of a charging roller, and the dispersion | variation in a discharge capability value. この発明の第2の実施形態による画像形成装置における処理を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the process in the image forming apparatus by 2nd Embodiment of this invention. 帯電ローラの回転方向における放電能力値のばらつきを説明する図である。It is a figure explaining the dispersion | variation in the discharge capability value in the rotation direction of a charging roller. 帯電ローラに帯電交流電圧Vcを印加した際、帯電ローラに流れる電流Icの特性を表した図である。It is a figure showing the characteristic of the electric current Ic which flows into a charging roller, when the charging alternating voltage Vc is applied to a charging roller. 出力電圧波形(A)とその微分波形(B)の関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between an output voltage waveform (A) and its differential waveform (B).

符号の説明Explanation of symbols

1 感光体ドラム
2 帯電バイアス電源
5 転写ローラ
20 メモリ
21 帯電ローラ
25 温度
30 露光装置
31 反射鏡
40 反転現像装置
41 現像スリーブ
42 現像剤層厚規制部材
60 クリーニング装置
61 クリーニングブレード
70 定着装置
85 排紙トレイ
86 本体ドア
90 メモリ
96 金属接点
200 放電電流回路
201 交流電流検知部
202 正弦波電圧印加部
203 制御部
204 ピーク電圧検出回路
205 微分波形ピーク電圧検出回路
206 増幅回路
207 フィルタ回路
208 ドライブ回路
209 トランス
210 直流高圧回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Photosensitive drum 2 Charging bias power supply 5 Transfer roller 20 Memory 21 Charging roller 25 Temperature 30 Exposure device 31 Reflecting mirror 40 Reverse developing device 41 Developing sleeve 42 Developer layer thickness regulating member 60 Cleaning device 61 Cleaning blade 70 Fixing device 85 Paper discharge Tray 86 Main body door 90 Memory 96 Metal contact 200 Discharge current circuit 201 AC current detection unit 202 Sine wave voltage application unit 203 Control unit 204 Peak voltage detection circuit 205 Differential waveform peak voltage detection circuit 206 Amplification circuit 207 Filter circuit 208 Drive circuit 209 Transformer 210 DC high voltage circuit

Claims (2)

電子写真感光体に接触した回転可能な帯電部材に振動電圧を印加する電圧印加手段と、
前記帯電部材に印加された前記振動電圧の振幅値を検出する電圧振幅値検出手段と、
前記振動電圧の微分波形の振幅値を検出する微分振幅値検出手段と、
前記振動電圧を印加した際に前記帯電部材から前記電子写真感光体に流れる交流電流を検出する交流電流値検出手段と、を有し、
画像形成に先立って、前記帯電部材に振動電圧を印加し、前記振動電圧の振幅値と、前記微分波形の振幅値と、に基づいて、前記帯電部材の回転方向における放電能力の平均値と最小値を算出し、
前記放電能力の最小値と前記放電能力の平均値との差が閾値未満のときは、前記振動電圧の振幅値と、前記微分波形の振幅値と、前記交流電流とから算出される放電電流値があらかじめ決められた値となるように、画像形成の時に前記帯電部材に印加される振動電圧を可変とする制御をし、
前記放電能力の最小値と前記放電能力の平均値との差が閾値以上のときは、前記振動電圧の振幅値と、前記微分波形の振幅値と、前記交流電流とから算出される放電電流値があらかじめ決められた値以上となる電流値で、画像形成の時に前記帯電部材に印加される振動電圧を定電流制御または定電圧制御を行う、制御手段を有する
ことを特徴とする画像形成装置。
Voltage applying means for applying a vibration voltage to a rotatable charging member in contact with the electrophotographic photosensitive member;
Voltage amplitude value detecting means for detecting an amplitude value of the oscillating voltage applied to the charging member;
Differential amplitude value detecting means for detecting an amplitude value of the differential waveform of the oscillating voltage;
AC current value detecting means for detecting an AC current flowing from the charging member to the electrophotographic photosensitive member when the oscillating voltage is applied, and
Prior to image formation, an oscillating voltage is applied to the charging member, and based on the amplitude value of the oscillating voltage and the amplitude value of the differential waveform, the average value and the minimum of the discharge capability in the rotation direction of the charging member Calculate the value,
When the difference between the minimum value of the discharge capacity and the average value of the discharge capacity is less than a threshold value, the discharge current value calculated from the amplitude value of the oscillating voltage, the amplitude value of the differential waveform, and the alternating current Is controlled so that the oscillating voltage applied to the charging member at the time of image formation is variable, so that is a predetermined value,
When the difference between the minimum value of the discharge capacity and the average value of the discharge capacity is greater than or equal to a threshold value, the discharge current value calculated from the amplitude value of the oscillating voltage, the amplitude value of the differential waveform, and the alternating current An image forming apparatus comprising: a control unit that performs constant current control or constant voltage control on an oscillation voltage applied to the charging member at the time of image formation with a current value that is equal to or greater than a predetermined value.
少なくとも前記電子写真感光体および前記帯電部材が、装置本体に着脱可能なプロセスカートリッジに設けられており、前記プロセスカートリッジは、前記閾値を記憶するメモリを有することを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。   2. The apparatus according to claim 1, wherein at least the electrophotographic photosensitive member and the charging member are provided in a process cartridge that can be attached to and detached from an apparatus main body, and the process cartridge includes a memory that stores the threshold value. Image forming apparatus.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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