JP2004258540A

JP2004258540A - Electrification bias voltage control process, electrification bias power source circuit, and image forming apparatus

Info

Publication number: JP2004258540A
Application number: JP2003051729A
Authority: JP
Inventors: Satoru Motohashi; 悟本橋; Keiji Okano; 啓司岡野; Masaru Sunahara; 賢砂原
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 2003-02-27
Filing date: 2003-02-27
Publication date: 2004-09-16
Anticipated expiration: 2023-02-27
Also published as: JP3903019B2

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve function of voltage selection in a peak-to-peak AC voltage selective control; in an image forming apparatus having a power source circuit 1 applying AC/DC superposed voltage by one set of voltage boosting means per three sets of charging means in contact with a rotatable latent image carrier 2, and a detecting means 28 for detecting AC in the latent image carrier on applying voltage; in the power supply circuit 1 outputting oscillating power outputting stepwise more than two kinds of peak-to-peak AC voltage, with the detecting current over peak-to-peak selective control AC threshold value by the detecting means on applying voltage, and using the voltage on detecting minimum current value as a charged bias voltage on forming images. <P>SOLUTION: Alternating current oscillation output is part of initial rotation during power source charge of the apparatus, and voltage between a plurality of alternating current peaks is changed by stage and oscillated. Electrification alternating current flowing in a latent image carrier is detected, the value is voltage selection threshold between the electrification alternating peaks or more, and bias voltage detecting the minimum current value is determined to electrification bias alternating current voltage during image formation. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プリンタや複写機等の画像形成装置における帯電バイアス電圧制御法、帯電バイアス電源回路、および画像形成装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、レーザビームプリンタや複写機に代表される電子写真方式を採用する画像形成装置が広く普及している。
【０００３】
図１４に一般的な画像形成装置の一例の概略構成を示した。本例の画像形成装置は電子写真方式の複写機もしくはプリンタである。１０は潜像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（以下、感光ドラムと記す）であり、矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。感光ドラム１０はその回転過程で帯電装置１１による所定の極性・電位の一様な帯電処理を受け、次いで露光装置１２による像露光を受ける。これにより感光ドラム面に静電潜像が形成される。次いでその静電潜像は現像装置１３により現像されてトナー像として顕像化される。その感光ドラム面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体１４に対して転写装置１５にて転写される。トナー像の転写を受けた記録媒体は感光ドラム面から分離されて定着装置１６へ導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成物として排紙される。記録媒体分離後の感光ドラム面はクリーニング装置１７により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。
【０００４】
画像形成装置は、上記の手段を用い、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、画像形成を行っている。
【０００５】
帯電装置１１としては、ローラ型、ブレード型などの帯電部材を感光ドラム表面に接触させ、該接触帯電部材に電圧を印加して感光ドラム表面の帯電を行う接触帯電方式が広く採用されている。特に、ローラ型の帯電部材（帯電ローラ）を用いた接触帯電方式は、長期にわたって、安定した帯電を行うことができる。
【０００６】
接触帯電部材としての帯電ローラ１１に対しては、不図示の帯電バイアス印加手段から帯電バイアス電圧が印加される。該帯電バイアス電圧は直流電圧のみでも良いが、特許文献１に示されるような、所望の感光ドラム上暗電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃに、直流電圧印加時放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）をもつ交流電圧を重畳したバイアス電圧が用いられている。
【０００７】
この帯電方法は、感光ドラム上を均一帯電するのに優れており、直流電圧に対して交流電圧を重畳印加することによって感光ドラム上の局所的な電位ムラが解消され、感光ドラム表面の帯電電位Ｖｄは、直流印加電圧値Ｖｄｃに均一に収束する。
【０００８】
ただし、この方式は、直流成分のみを帯電バイアス電圧として印加する場合に比べ、感光ドラムに対する放電量が増えるために、感光ドラム表面がクリーニング装置と摩耗することによって削れるなどの表面劣化が促進されやすいという傾向があり、これに対処するため、帯電バイアス電圧の交流ピーク間電圧Ｖｐｐをできるだけ小さく抑え、帯電ローラが感光ドラムに対して過剰に放電することを防ぐ必要があった。
【０００９】
前記した、交流ピーク間電圧Ｖｐｐと放電量の関係は、感光ドラム表面の感光層の膜厚や、使用環境などによって異なるため常に一定ではない。例えば、帯電ローラに同じピーク間電圧を印加しても、低温低湿環境では帯電ローラのインピーダンスが上昇するので放電量が少なく、逆にインピーダンスが低下する高温多湿環境では放電量が多い。また、使用環境が同じであっても、使用に伴って感光体表面が摩耗により削られてくると初期使用時に比べてインピーダンスが低下するので放電量が多くなる。
【００１０】
この問題を回避するために、交流成分を定電流で制御する方法が特許文献２に提案されている。これは、感光体に流れる交流電流Ｉａｃを検出してこれを一定になるように制御するもので、この方式を用いると、環境変動や感光ドラムの削れなどによるインピーダンス変化に対して、交流ピーク間電圧が自在に変化するため、環境変動や感光ドラムの膜厚等によらず、放電量を常にほぼ一定に保つことができる。
【００１１】
また、さらに、特許文献３には、非画像形成時に帯電装置に放電領域と未放電領域の交流ピーク間電圧Ｖｐｐを印加した場合の感光体に流れる交流電流Ｉａｃを検出して両者の関係から放電電流量を算出し、適正な放電量が得られる交流電圧を画像形成時の帯電バイアスとして印加する方式も提案されている。この方式は、放電電流をより直接的に制御しているので、従来の定電流制御よりも、高精度に放電電流を制御することが可能である。
【００１２】
これらの方法は、ドラム寿命延命および良好な帯電性の確保に大きな効果を上げている。
【００１３】
他にも、特許文献４には、プロセスカートリッジにプロセスカートリッジ使用量検知／記憶手段を搭載し、また、交流ピーク間電圧には２種類以上の定電圧出力を設けて、プロセスカートリッジ使用量に応じて感光ドラムの膜厚を予測し、交流ピーク間電圧を段階的に下げる方式が提案されている。
【００１４】
交流成分を定電圧制御した場合、帯電バイアス電源は１つの昇圧トランス（電圧昇圧手段）で交流と直流の重畳バイアスを出力できるため、定電流制御の場合に比べて電源回路構成を大幅に簡素化でき、コスト面、また電源回路の省スペース化の観点からメリットが大きい。
【特許文献１】
特開昭６３−１４９６６９号公報
【特許文献２】
特公平０６−０９３１５０号公報
【特許文献３】
特開２００１−２０１９２０号公報
【特許文献４】
特開平０９−１９０１４３号公報
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
少なくとも感光ドラム及び接触帯電手段を含み、画像形成装置から着脱可能としたプロセスカートリッジ方式を採用する場合、使用する画像形成装置本体を途中で交換して使用することも珍しくない。このとき、プロセスカートリッジと本体のいかなる組み合わせでも帯電不良が起こらないようにし、なおかつ大きなバイアスがかかりすぎないようにする必要がある。
【００１６】
この要求に対しては、前記特許文献２のような交流成分の定電流制御方式や、前記特許文献３のような放電量算出方式を採用すれば良い。
【００１７】
しかし、これらの方法では、図１５の（ａ）のように、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣで交流と直流の重畳電圧を出力しようとすると、交流ピーク間電圧が低下する高温多湿、耐久後半などの条件下において、コンデンサを十分にチャージしきれなくなり、所望の直流電圧を得ることができない。これによって、感光ドラムへの帯電が良好に行なわれず、帯電不良が発生するなどの弊害が発生する。
【００１８】
ここで図１５の（ａ）の回路をいま少し説明すると、交流成分を定電圧制御した場合、直流電圧は交流出力用の昇圧トランスＴ−ＡＣ（電圧昇圧手段）からダイオードＤを介して、直流電圧作成用のコンデンサＣをつなぎ、該コンデンサＣをピークチャージさせることによって作成することが可能であるため、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣのみで交流と直流の重畳バイアスを出力することが可能である。
【００１９】
上記方法を用いた場合、１個の電圧昇圧手段Ｔ−ＡＣで交流と直流の重畳電圧を出力することには限界があり、安定した帯電バイアス電圧を得るためには、直流電源Ｔ−ＤＣと交流電源Ｔ−ＡＣを切り分け、図１５の（ｂ）に示されるように、直流用と交流用の２個の電圧昇圧手段を搭載する必要がある。
【００２０】
しかしながら、電圧昇圧手段は帯電発生回路の中でも高価な上に大型であるため、特に小型、低コスト画像形成装置においては、電源回路の省スペース化、低コスト化の観点から、電圧昇圧手段１個で安定した帯電バイアス電圧を出力することが望ましいが、本体のバイアスのばらつき、帯電部材のインピーダンス、感光ドラムの膜厚等の影響を受けやすい点が課題となっていた。
【００２１】
また、前記特許文献４に記載の方法では、帯電バイアス発生回路を電圧昇圧手段１個で構成することができるので、電源回路の省スペース化、コストの点でメリットは大きい。しかしながら、この方式は、所定のタイミング（感光体使用量）に到達したときに電圧切替（交流ピーク間電圧ダウン）を行うため、帯電バイアス発生回路の電源公差などによって、例えば、交流ピーク間電圧出力が公差下限のときは放電量が適正であるのに電圧切替が行われ放電量不足となって帯電不良が発生する場合があり、さらに、交流ピーク間電圧出力が公差上限のときは放電量が過多の状態であるのに所定タイミングまで電圧切替が行われず、感光ドラムの摩耗削れが促進されることが考えられ、放電制御の精度の点で前記の定電流制御よりも劣っていた。これらは、帯電装置の抵抗値や帯電バイアス発生回路の電源公差などを小さくすれば解決できる問題であるが、歩留まりの観点から公差を小さくすることは好ましくない。
【００２２】
そこで、本発明の目的は、コストアップ、スペース拡大を抑えつつ、いかなるプロセスカートリッジと画像形成装置本体との組み合わせでも、帯電不良が発生せず、かつ、放電量が大きくなりすぎない適正な帯電バイアスを精度良く印加できる、帯電バイアス電圧制御方法、帯電バイアス電源回路、および画像形成装置を提供することにある。
【００２３】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下記の構成を特徴とする帯電バイアス電圧制御方法、帯電バイアス電源回路、および画像形成装置である。
【００２４】
（１）少なくとも、回転可能な潜像担持体と、該潜像担持体に接触する帯電手段と、前記帯電手段に１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳バイアス電圧を出力可能な帯電バイアス電源回路と、帯電バイアス電圧印加時に前記潜像担持体に流れる交流電流を検出可能な帯電交流電流検出手段とを有し、
前記帯電バイアス電源回路は、２種類以上の交流ピーク間電圧を段階的に出力可能な交流発振出力を有し、帯電バイアス電圧印加時に前記帯電交流電流検出手段によって検出された帯電交流電流が、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出した時のバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス電圧として使用する画像形成装置において、
前記交流発振出力は、前記画像形成装置の電源投入時の初期回転時の一部で、複数の交流ピーク間電圧を段階的に切り替えて発振し、そのときに前記潜像担持体に流れる帯電交流電流を検知し、その値が帯電交流ピーク間電圧選択閾値以上で、かつ、最小の電流値を検出したバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス交流電圧に決定することを特徴とする帯電バイアス電圧制御方法。
【００２５】
（２）段階的に印加される複数の交流ピーク間電圧は、その各々が前記潜像担持体が１回転する時間以上印加されること、を特徴とする（１）に記載の帯電バイアス電圧制御方法。
【００２６】
（３）少なくとも、回転可能な潜像担持体と、該潜像担持体に接触する帯電手段と、前記帯電手段に１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳バイアス電圧を出力可能な帯電バイアス電源回路と、帯電バイアス電圧印加時に前記潜像担持体に流れる交流電流を検出可能な帯電交流電流検出手段とを有し、
前記帯電バイアス電源回路は、２種類以上の交流ピーク間電圧を段階的に出力可能な交流発振出力を有し、帯電バイアス電圧印加時に前記帯電交流電流検出手段によって検出された帯電交流電流が、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出した時のバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス電圧として使用する画像形成装置において、
印加される複数の交流ピーク間電圧ＶｐｐをそれぞれＶｐｐ−１、Ｖｐｐ−２、・・・、Ｖｐｐ−ｎ（Ｖｐｐ−１＞Ｖｐｐ−２＞・・・＞Ｖｐｐ−ｎ＞・・・）としたときの画像形成時の帯電バイアス電圧がＶｐｐ−ｎのとき、非画像形成時の少なくとも一部で、画像形成時の帯電バイアス電圧よりも一段階低い電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）を印加して交流電流を検出し、この検出された電流値が帯電交流ピーク間電圧閾値以上となった場合に、帯電バイアス電圧をＶｐｐ−（ｎ＋１）に切り替えること、を特徴とする帯電バイアス電圧制御方法。
【００２７】
（４）非画像形成時の一部で印加される画像形成時よりも一段階低い帯電バイアス電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）は、前記潜像担持体が１回転する時間以上印加されること、を特徴とする（３）に記載の帯電バイアス電圧制御方法。
【００２８】
（５）非画像形成時の一部で印加される画像形成時よりも一段階低い帯電バイアス電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）は、画像形成直前の前回転工程の一部で印加されること、を特徴とする（３）に記載の帯電バイアス電圧制御方法。
【００２９】
（６）前記（１）ないし（５）のいずれかに記載の帯電バイアス電圧制御方法を用いた帯電バイアス電源回路を有することを特徴とした画像形成装置。
【００３０】
（７）出力可能な最小の交流ピーク間電圧Ｖｐｐ−ｍｉｎと設定される直流電圧Ｖｄｃとの間の関係が、Ｖｐｐ−ｍｉｎ≧２×｜Ｖｄｃ｜であることを特徴とする、（１）ないし（５）のいずれかに記載の帯電バイアス電圧制御方法を用いた帯電バイアス電源回路。
【００３１】
（８）出力可能な最大の交流ピーク間電圧Ｖｐｐ−ｍａｘを印加したときに検出される交流電流値Ｉａｃ−ｍａｘと帯電交流ピーク間電圧閾値電流Ｉａｃ−０との関係が、Ｉａｃ−ｍａｘ≧Ｉａｃ−０であることを特徴とする、（１）ないし（５）のいずれかに記載の帯電バイアス電圧制御方法を用いた帯電バイアス電源回路。
【００３２】
（９）前記（７）、または（８）に記載の帯電バイアス電源回路を有することを特徴とした画像形成装置。
【００３３】
＜作用＞
潜像担持体と接触帯電手段に複数の定電圧の帯電バイアスを切り替えながら印加した際に、両者に流れる帯電交流電流を検知することで、画像形成装置本体の帯電バイアス交流電圧や潜像担持体の膜厚、帯電手段のインピーダンスなどがばらついていたとしても、適正な帯電バイアス交流電圧を決定することができるので、帯電不良が起こらずかつ潜像担持体へのダメージを低減させることができる。
【００３４】
また、段階的に印加される複数の帯電交流ピーク間電圧は、潜像担持体が１回転する時間以上印加されるので、帯電交流電流検知と帯電バイアス電圧切り替えをより精度良く行うことが可能である。
【００３５】
さらに、画像形成装置の電源回路において、電圧昇圧手段は１つで済むため、電源回路の大幅なコストアップや、スペース拡大も抑制できる。
【００３６】
【発明の実施の形態】
＜第１実施例＞
本実施例の特徴は、少なくとも、１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳電圧を出力し、２種類以上の交流ピーク間電圧を出力可能な交流発振出力を有する帯電バイアス発生回路と、帯電バイアス電圧印加時に潜像担持体に流れる交流電流Ｉａｃを検知する交流電流検知手段とを有し、該帯電バイアス電源回路は２種類以上の交流ピーク間電圧を段階的に出力できる交流発振出力を有し、交流ピーク間電圧選択制御閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出したバイアス電圧を帯電バイアス電圧として使用する画像形成装置において、
電源投入時の初期回転中に、複数の交流ピーク間電圧を高い側から段階的に印加し、その印加時間は、各々のピーク間電圧ごとに潜像担持体が１回転以上していること、
また、帯電交流電流検出手段で検出された交流電流は、エンジンコントローラ内で平均値処理されたのち帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値と比較されること、
を特徴としている。
【００３７】
（１）画像形成装置の構成と動作の概略
図５は本実施例の画像形成装置の概略構成図である。本実施例の画像形成装置は、電子写真方式、プロセスカートリッジ着脱方式のレーザプリンタである。
【００３８】
２は潜像担持体としての回転ドラム型の電子写真感光体（感光ドラム）である。本例の感光ドラム２は負帯電性の有機感光体であり、不図示の駆動用モータによって矢印の時計方向に所定の周速度で回転駆動される。
【００３９】
感光ドラム２はその回転過程で帯電装置によって負の所定電位に一様に帯電処理を受ける。本例において帯電装置は帯電部材として帯電ローラ３を用いた接触帯電装置である。
【００４０】
帯電ローラ３は、両端部を軸受け３−ａにより回転自在に保持されるとともに、加圧バネ３−ｂなどの押圧手段によって、感光ドラム２の中心方向へ押圧され、感光ドラム２に対して従動回転する。帯電ローラ３に対しては、帯電バイアス電源１から、加圧バネ３−ｂ、導電性軸受け３−ａを介してバイアス電圧が印加される。帯電バイアス電圧には、放電開始電圧の２倍以上のピーク間電圧（Ｖｐｐ）を有する交流電圧に、所望のドラム上電位Ｖｄに相当する直流電圧Ｖｄｃを重畳印加する方式が用いられている。この帯電方法は、直流電圧に交流電圧を重畳印加することによって、感光ドラム上の局所的な電位ムラを解消し、感光ドラム上を直流印加電圧Ｖｄｃに等しい電位Ｖｄに均一帯電することを狙いとしている。
【００４１】
次いで、露光装置４による像露光を受ける。露光装置４は、均一帯電された感光ドラム２に静電潜像を形成するものであり、本例では、半導体レーザスキャナを用いた。露光装置４は、画像形成装置内のホスト装置（不図示）から送られてくる画像信号に対応して変調されたレーザ光Ｌを出力して、後述するプロセスカートリッジＣの露光窓部ａを通して感光ドラム２の均一帯電面を走査露光（像露光）する。感光ドラム表面は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ることによって、画像情報に応じた静電潜像が順次形成される。
【００４２】
次いで、その静電潜像は反転現像装置５により現像されてトナー像として顕像化される。現像装置５は、感光ドラム２上の静電潜像を現像剤たるトナー５−ａで現像することによって、静電潜像を可視化（反転現像）するものであり、本例では、ジャンピング現像方式を用いた。この方式では、不図示の現像バイアス電源から現像スリーブ５−ｃに対して交流と直流を重畳した現像バイアス電圧を印加することによって、現像剤層厚規制部材５−ｂと現像スリーブ５−ｃの接触箇所で摩擦帯電により負極性に帯電されたトナー５−ａを感光ドラム表面の静電潜像に反転現像する。
【００４３】
その感光ドラム面のトナー像が不図示の給紙部から給送された紙等の記録媒体（転写材）７に対して転写装置６にて転写される。本例では転写ローラ６を用いた接触転写装置である。転写ローラ６は感光ドラム２に対して感光ドラム中心方向に不図示の押圧バネなどの付勢手段によって押圧されている。転写材７が搬送されて転写工程が開始されると、不図示の転写バイアス電源から転写ローラ６に対して正極性の転写バイアス電圧が印加され、負極性に帯電している感光ドラム２上のトナーは転写材７上に転写される。
【００４４】
トナー像の転写を受けた転写材は感光ドラム面から分離されて定着装置８へ導入されてトナー像の定着処理を受けて画像形成装置本体外へ排出される。定着装置８は、転写材７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に定着するものである。
【００４５】
転写材分離後の感光ドラム面はクリーニング装置９により転写残トナーを掻き取られて清掃され、繰り返して作像に供される。本例のクリーニング装置９はクリーニングブレードを用いたものである。クリーニングブレードは、転写工程時に感光ドラム２から転写材７に転写し切れなかった転写残トナーを回収するものであり、一定の圧力で感光ドラム２に当接し転写残トナーを回収することによって感光ドラム表面を清掃する。クリーニング工程終了後、感光ドラム表面は再び帯電工程に入る。
【００４６】
画像形成装置は、上記の手段を用い、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。
【００４７】
本例のプロセスカートリッジＣは、潜像担持体としての感光ドラム２と、感光ドラム２に対する接触帯電部材としての帯電ローラ３と、現像装置５と、クリーニング装置９の４つのプロセス機器を内包させてプロセスカートリッジとしてある。
【００４８】
プロセスカートリッジＣは画像形成装置本体２０のカートリッジドア（本体ドア）２１を開閉して画像形成装置本体２０に対して着脱される。装着はカートリッジドア２１を開いて画像形成装置本体２０内にプロセスカートリッジＣを所定の要領にて挿入装着してカートリッジドア２１を閉じ込むことでなされる。プロセスカートリッジＣは画像形成装置本体２０に対して所定に装着されることで画像形成装置本体２０側と機械的・電気的に連結した状態になる。
【００４９】
プロセスカートリッジＣの画像形成装置本体２０からの取り外しはカートリッジドア２１を開いて画像形成装置本体２０内のプロセスカートリッジＣを所定に引き抜くことでなされる。プロセスカートリッジＣは抜き外された状態時にはドラムカバー（不図示）が閉じ位置に移動していて感光ドラム１０の露出下面を隠蔽防護している。また露光窓部ａもシャッタ板（不図示）で閉じ状態に保持されている。ドラムカバーとシャッタ板はプロセスカートリッジＣが画像形成装置本体２０内に装着された状態においてはそれぞれ開き位置に移動して保持される。
【００５０】
ここで、プロセスカートリッジとは、帯電手段、現像手段またはクリーニング手段と電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化し、このカートリッジを画像形成装置本体に対して着脱可能とするものである。及び帯電手段、現像手段、クリーニング手段の少なくとも一つと電子写真感光体とを一体的にカートリッジ化して画像形成装置本体に着脱可能とするものである。更に、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て装置本体に対して着脱可能とするものをいう。
【００５１】
（２）プリンタ動作シーケンス
図６を用いて本実施例におけるプリンタ動作シーケンスの概略を説明する。
【００５２】
まず、着脱可能なプロセスカートリッジＣを画像形成装置本体２０に装着して、カートリッジドア２１が閉じられた状態で、画像形成装置内の電源がオンになると前多回転工程が始まる。この工程では、メインモータが感光ドラムを回転駆動させている間に、プロセスカートリッジの有り無し検知、転写ローラのクリーニングなどが行なわれる。本実施例ではこの工程中に帯電バイアスを決定するシーケンスを盛り込んでいるのが特徴である。その詳細は後述する。
【００５３】
前多回転が終了すると、画像形成装置は待機（スタンバイ）状態に入る。不図示のホストコンピュータなどの出力手段から画像情報が画像形成装置に送られると、メインモータは画像形成本体を駆動し前回転工程に入る。前回転工程に於いては、諸プロセス機器の印字準備動作が行なわれ、主として、感光ドラム上の予備帯電、レーザスキャナの立ち上げ、転写プリントバイアスの決定、定着装置の温度調節などが行なわれる。
【００５４】
前回転工程が終了すると、印字工程が開始される。印字工程では、所定タイミングで転写材の給紙、感光ドラム上の像露光、現像などが行なわれる。
【００５５】
印字工程が終了すると、次のプリント信号がある場合、次の転写材が到達するまでの間の紙間工程に入り、次の印字動作を待つ。
【００５６】
また、印字動作終了後に、次のプリント信号がない場合は、画像形成装置は後回転工程に入る。後回転工程では、感光ドラム表面の除電や、転写ローラに付着したトナーを感光ドラムへ吐き出す（転写ローラのクリーニング）などの工程が行われている。
【００５７】
後回転工程が終了すると、画像形成装置は、再び待機（スタンバイ）状態となり、次のプリント信号を待つ。
【００５８】
（３）帯電バイアス作成方法と適正帯電バイアスの決定
３−１）帯電バイアス電源回路
本例で用いた帯電バイアス電源回路１をついて、図７を用いて概念的に説明する。
【００５９】
本例では、帯電バイアス電源回路１は、交流発振出力から異なる４種類の交流ピーク間電圧ＶｐｐであるＶｐｐ−１、Ｖｐｐ−２、Ｖｐｐ−３、Ｖｐｐ−４を出力できる（Ｖｐｐ−１＞Ｖｐｐ−２＞Ｖｐｐ−３＞Ｖｐｐ−４）。交流発振出力からの交流ピーク間電圧Ｖｐｐ−１〜Ｖｐｐ−４の出力はエンジンコントローラにより制御されることで選択的になされる。
【００６０】
まず、交流発振出力から出力された出力電圧は、増幅回路で増幅され、オペアンプ、抵抗、コンデンサなどからなる正弦電圧変換回路で正弦変換された後、コンデンサＣ１を介して直流成分をゼロにカットされ、電圧昇圧手段たる昇圧トランスＴ１に入力される。昇圧トランスＴ１に入力された電圧は、トランスの巻き数に応じた正弦電圧に昇圧される。
【００６１】
他方、コンデンサＣ２には、前記の昇圧された正弦電圧が整流回路Ｄ１で整流された後、ピークチャージされる。これによって、ある一定の直流電圧Ｖｄｃ１が発生する。さらに、直流発振出力からは、印字濃度になどによって決まる出力電圧が出力され、整流回路で整流された後、一定電圧ＶａとしてオペアンプＩＣ１のマイナス入力端子に入力される。また、同時にオペアンプＩＣ１のプラス入力端子には昇圧トランスＴ１の一方の端子電圧を抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２で分圧された電圧Ｖｂが入力され、両者（ＶａとＶｂ）の値が等しくなるようにトランジスタＱ１を駆動する。これによって、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ２には電流が流れ電圧降下が生じ、直流電圧Ｖｄｃ２が発生する。
【００６２】
以上に説明した直流電圧Ｖｄｃ１、Ｖｄｃ２を足し合わせて所望の直流電圧が得られる。この直流電圧が、交流電圧昇圧手段Ｔ１の２次側で前述した交流電圧と重畳され、プロセスカートリッジＣ内の帯電ローラ３に印加される。
【００６３】
なお、本方式では、交流電圧昇圧手段Ｔ１を用いて直流電圧を作製しているので、直流電圧は交流ピーク間電圧Ｖｐｐに対して従属の関係にある。つまり、所望の直流電圧Ｖｄｃを得るためには、交流電圧昇圧手段Ｔ１によってコンデンサＣ２に一定水準の電荷をチャージさせる必要があり、図８に示されるように、所望の直流電圧Ｖｄｃ’を得るためには、交流ピーク間電圧Ｖｐｐは、２×｜Ｖｄｃ’｜以上でなければならない。交流ピーク間電圧Ｖｐｐが２×｜Ｖｄｃ’｜よりも小さい領域では、コンデンサＣ２は十分にチャージしきれないため所望の直流電圧Ｖｄｃを得ることができないので、ドラム上電位Ｖｄを所望の値に帯電させることができなくなり、良好な画像を得ることができない。
【００６４】
他方、コンデンサＣ２の静電容量を大きくすれば電荷チャージ量を多くしてＶｄｃを大きくとれる方向だが、コンデンサＣ２に電荷がチャージされる時間が長くなり、帯電波形が安定化するのに要する時間が長くなるため、感光ドラム表面電位Ｖｄにムラが生じる場合がある。
【００６５】
ゆえに、本例においては、交流ピーク間電圧Ｖｐｐの出力できる範囲の最小値Ｖｐｐ−ｍｉｎが、所望の直流電圧Ｖｄｃに対してＶｐｐ−ｍｉｎ≧２×｜Ｖｄｃ｜なる関係が成り立つように設定している。
【００６６】
３−２）適正帯電バイアス電圧の決定方法
本例における交流電流検知から帯電バイアス決定の手順を説明する。図７において、帯電ローラ３に帯電バイアス電圧が印加されると、交流電流Ｉａｃは帯電ローラ３、感光ドラム２を経て高圧電源回路ＧＮＤに流れる。このとき、交流電流検知手段２８は、この交流電流を、抵抗、コンデンサなどからなる不図示のフィルタ回路で帯電周波数に等しい周波数をもった交流電流のみを０．０１〜１０ｍｓｅｃ程度の周期でサンプリングし、これを電圧変換してエンジンコントローラへ入力する。一定周期でサンプリングされた入力電圧Ｖｋは、エンジンコントローラ内で平均値処理される。平均値処理が施されるのは、エンジンコントローラによる交流電流検知をより精度良く行うためであり、後述される感光ドラムの回転周期で変動する入力電圧の平均化や、感光ドラム上に例えばピンホールなどの欠陥があって検出される交流電流値に異常があった場合にも、平均化処理を行うことによって、より真の値に近い電流検出を行うことができる。
【００６７】
平均値処理された入力電圧Ｖｋ−ａｖｅは、エンジンコントローラ内の比較手段によってあらかじめ設定されている帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値Ｖ０と比較される。なお、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値Ｖ０は、帯電ムラが生じることのない最小の交流ピーク間電圧に対する出力電圧であり、その値は、均一な帯電を行うことのできる必要最小の電流値Ｉａｃ−０（＝帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値電流）を基準にして決定される。なお、Ｉａｃ−０の値は、機器のプロセススピードや帯電周波数、帯電ローラ３、感光ドラム２の構成材料によって異なるため、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値Ｖ０も、その都度適した設定にすると良い。
【００６８】
図２において、画像形成装置本体に対するカートリッジ装着の際に開閉を行うドアが閉じられ、かつ、画像形成本体の電源がオンになると、メインモータが回転開始され前多回転工程が始まる。
【００６９】
画像形成装置本体のエンジンコントローラは、はじめに印加可能な最も高いピーク間電圧Ｖｐｐ−１を印加して、帯電交流電流検知電圧Ｖ１を検出する。このＶ１は、カートリッジ有り無しの基準交流電流値Ｉａｃ−ｘに対する検知電圧Ｖｘと比較され、Ｖ１＜Ｖｘの場合には、ユーザに『カートリッジなし』が報知される。また、『カートリッジあり（Ｖ１≧Ｖｘ）』の場合、印加可能な最大の帯電バイアス電圧Ｖｐｐ−１を印加した際の検出電圧値Ｖ１は、いかなる使用状況においても、Ｖ１≧Ｖ０となるように設定しておく。これによって、どのような状況下でも帯電不良が起こることはない。
【００７０】
続いて、２番目に高い電圧であるＶｐｐ−２を印加して検知電圧Ｖ２を得る。このとき、図１の（ａ）に示されるようにＶ２＜Ｖ０であれば、Ｖｐｐ−１を帯電バイアス電圧として選択する。また、Ｖ２≧Ｖ０であれば、３番目に高い電圧であるＶｐｐ−３を印加して検知電圧Ｖ３を得る。図１の（ｂ）に示されるように、Ｖ３の値がＶ３＜Ｖ０であれば、Ｖｐｐ−２を帯電バイアス電圧として選択する。また、Ｖ３≧Ｖ０であれば、４番目に高い電圧であるＶｐｐ−４を印加して検知電圧Ｖ４を得る。図１の（ｃ）に示されるように、Ｖ４＜Ｖ０であれば、Ｖｐｐ−３が画像形成時の帯電バイアスとして選択され、図１の（ｄ）に示されるようにＶ４≧０なら、Ｖｐｐ−４を画像形成時の帯電バイアス電圧として選択する。
【００７１】
このとき、印加されたバイアス電圧（Ｖｐｐ−１、Ｖｐｐ−２、Ｖｐｐ−３、Ｖｐｐ−４）の印加時間Ｔは、各々ついて、それぞれ潜像担持体が１回転以上する時間であることが望ましい。感光ドラムは、それ自身の塗膜の塗工ムラや、偏芯回転などによる削れムラなどにより、周方向の膜厚ムラが発生する場合があり周方向でインピーダンスが若干変化する。これによって、同じバイアス電圧を印加した場合でも、図３に示されるように、流れる交流電流Ｉａｃが感光ドラムの回転周期で変わるため、精度良く電流検出を行うためには、感光ドラムが１回転以上するまでバイアス電圧を印加して、流れる交流電流Ｉａｃをサンプリングし精度向上をはかる。
【００７２】
ただし、バイアス電圧の印加時間が長すぎると、潜像担持体表面の削れ量が増大するなどの問題が生じるので、あまり長くしすぎてはならない。
【００７３】
エンジンコントローラは、交流発振出力からの交流出力電圧として、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値Ｖ０以上で、かつ、最小となる交流出力電圧を選択し、画像形成時の帯電バイアスとして選択する。
【００７４】
（４）評価
本発明の効果を明確化するために、以下の実験を行った。
【００７５】
＜実験１＞
常温常湿環境（２５℃、相対湿度５０％）において、本発明の帯電制御を用いて１枚間欠耐久試験を行い、以下の項目を調べた。
【００７６】
１．感光ドラムに流れる交流電流
２．感光ドラムの寿命
３．画像（べた白、２ドット３スペース横線ハーフトーン）
※画像は、初期から５００枚毎と、帯電交流ピーク間電圧切り替えが行われた地点で採取した。
【００７７】
＜条件（実施例１）＞
環境：常温常湿環境（室温２５℃、相対湿度５０％）
画像形成本体プロセススピード：１３０（ｍｍ／ｓｅｃ）
画像形成本体解像度：６００（ｄｐｉ）
帯電バイアス電圧：４段階の定電圧、２０００Ｖ、１８５０Ｖ、１７００Ｖ、１５５０Ｖ
帯電交流周波数ｆ：９００（Ｈｚ）
帯電交流ピーク間電圧閾値電流Ｉａｃ−０：６８０μＡ
エンジンコントローラ
・帯電交流電流検出手段からの電圧サンプリング周期：１ｍｓｅｃ
・サンプリング長さ：０．６８ｓｅｃ（＝感光ドラム１周分）
・電圧サンプルの演算処理：平均値処理
感光ドラム直径φ：２８（ｍｍ）
感光ドラム表面層平均分子量Ｍ：１５０００
感光ドラム初期表面層膜厚：２５（μｍ）
クリーニングブレードの感光ドラムに対する当接圧：４０（ｇｆ／ｃｍ）
評価モード：１枚間欠耐久。
【００７８】
＜条件（比較例１：検出時間が感光ドラム１周以下）＞
エンジンコントローラ
・帯電交流電流検出手段からの電圧サンプリング周期：１ｍｓｅｃ
・サンプリング長さ：０．３４ｓｅｃ（＝感光ドラム０．５周分）
・電圧サンプルの演算処理：平均値処理
※エンジンコントローラ以外の諸条件は、実施例１と同じ。
【００７９】
＜条件（比較例２：電圧サンプルの演算処理をせず、サンプル内の最大値を使用）＞
エンジンコントローラ
・帯電交流電流検出手段からの電圧サンプリング周期：１ｍｓｅｃ
・サンプリング長さ：０．６８ｓｅｃ（＝感光ドラム１周分）
・電圧サンプルの演算処理：電圧サンプルの演算処理をせず、全サンプル内の最大値を検出電圧として使用
※エンジンコントローラ以外の諸条件は、実施例１、比較例１と同じ。
【００８０】
＜条件（比較例３：電圧サンプルの演算処理をせず、サンプル内の最大値を使用）＞
エンジンコントローラ
・帯電交流電流検出手段からの電圧サンプリング周期：１ｍｓｅｃ
・サンプリング長さ：０．６８ｓｅｃ（＝感光ドラム１周分）
・電圧サンプルの演算処理：電圧サンプルの演算処理をせず、全サンプル内の最小値を検出電圧として使用。
【００８１】
※エンジンコントローラ以外の諸条件は、実施例１、比較例１、２と同じ。
【００８２】
＜結果（実施例１）＞
図４に、本実施例を用いた場合の実験結果を示す。図４の（ａ）に、感光ドラムに流れた帯電交流電流の耐久推移を示す。この図において、使用枚数３０００枚、５０００枚のところで帯電交流電流が低下しているが、これは、この枚数のところで帯電交流ピーク間電圧が切り替わっていることを示す。この図に示されるように、本実施例の構成を用いると、耐久を通して帯電不良が発生しない帯電交流ピーク間電圧閾値以上で、かつ、できるだけ小さい値をほぼ一定に推移しており、非常に良好な帯電制御が行われていることが分かる。また、第４図（ｂ）に、実施例１における感光ドラムの寿命、および、画像採取（べた白、ハーフトーン画像）の結果を示す。実験の結果、感光ドラムの寿命は７５００枚であり、採取した画像にも帯電不良などの異常がなく非常に良好な制御を行うことができた。
【００８３】
＜結果（比較例１：交流電流サンプリングの検出時間が感光ドラム１回転以下）＞
図４の（ａ）において、本構成においては、使用枚数２５００枚、４３００枚の地点で帯電交流ピーク間電圧の電圧切り替えが行われており、帯電交流電流の耐久推移も必要最小電流以上であり問題ないようにみえる。ところが、本構成においては、切り替えが行われた２５００枚、４３００枚地点でべた白画像に黒ポチ状の帯電不良が発生した。これは、帯電交流ピーク間電圧切り替えのタイミングが早すぎたことによって発生した問題である。
【００８４】
耐久が進むと感光ドラムは僅かながら偏芯回転する場合があり、このような場合には、感光ドラムは周方向で均一に磨耗せず削れが多い部分と少ない部分が出てくる。これによって、第３図で示したように、周方向で流れる帯電交流電流が変わってくるため、検出電圧も感光ドラム周期で変わってくる。
【００８５】
本例においてこのような帯電不良が発生したのは、電流検知のサンプリング長さに問題がある。これは、感光ドラムの周方向で帯電交流電流が比較的多く流れている部分で電流検知が行われ、その値が帯電交流ピーク間電圧閾値を越えたので切り替えの判断をして電圧切り替えを行ったが、実際には感光ドラムの全周にわたって帯電交流ピーク間電圧閾値以上の電流が流れてはおらず、感光ドラム上の帯電交流電流が流れにくい部分で帯電不良が発生したものと考えられる。
【００８６】
ゆえに、本比較例からは、感光ドラム１周分以上電流検知を行うことが必要であるということが明らかとなった。
【００８７】
＜結果（比較例２：電圧サンプルの演算処理をせず、サンプル内の最大値を使用）＞
図４の（ａ）において、本構成においては、使用枚数２０００枚、３８００枚の地点で帯電交流ピーク間電圧の電圧切り替えが行われており、帯電交流電流の耐久推移も必要最小電流以上であり問題ないようにみえる。ところが、図４の（ｂ）に示されるように、本構成においては、切り替えが行われた２０００枚、２５００枚、３８００枚、４０００枚枚地点でべた白画像、ハーフトーン画像に黒ポチ状の帯電不良が発生した。これについても、比較例１と同様に、帯電交流ピーク間電圧切り替えのタイミングが早すぎたことによって発生した問題である。
【００８８】
本例においてこのような帯電不良が発生したのは、電流検知のサンプリングにおいて、採取されたサンプルの最大値を電圧サンプルとして用いたためである。これは、感光ドラムの周方向で帯電交流電流が最も多く流れている部分で電流検知が行われていることになり、その値をもとに帯電交流ピーク間電圧の切り替え判断を行っても、比較例１と同じように、実際には感光ドラムの全周にわたって帯電交流ピーク間電圧閾値以上の電流が流れてはおらず、感光ドラム上の帯電交流電流が流れにくい部分で帯電不良が発生したものと考えられる。
【００８９】
＜結果（比較例３：電圧サンプルの演算処理をせず、サンプル内の最小値を使用）
図４の（ａ）において、本構成においては、使用枚数４０００枚、５８００枚の地点で帯電交流ピーク間電圧の電圧切り替えが行われており、帯電交流電流の耐久推移も帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値電流以上であるため、問題がないようにみえる。実際のところ、本比較例は図４の（ｂ）に示されるように画像は問題ないが、６３００枚という比較的早い段階で感光ドラムの寿命を迎えた。
【００９０】
本例において感光ドラムの寿命が短くなってしまったのは、電流検知のサンプリングにおいて、採取されたサンプルの最小値を電圧サンプルとして用いたためである。電流検知のための帯電交流ピーク間電圧印加直後は、画像形成装置本体の個体差により、帯電交流電流が不安定になっている場合がある。また、各種の電気的ノイズが検出電圧に加わってくる可能性もあり、最小値をホールドしてその値を採用すると、帯電交流ピーク間電圧の切り替えタイミングが遅れたり、必要以上に大きな帯電交流ピーク間電圧が選択されてしまうため、感光ドラム上に不必要に大きい放電をかけてしまうため感光ドラムの寿命が短くなる。
【００９１】
比較例２、３からは、本制御をより精度良く行うために、採取された電圧サンプルを平均処理した後、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値Ｖ０との比較を行うことが必要であるということが明らかとなった。
【００９２】
以上に説明の説明から、本実施例の特徴である、
・電源投入時の初期回転中に、複数の交流ピーク間電圧を高い側から段階的に印加し、その印加時間は、各々のピーク間電圧ごとに潜像担持体が１回転以上していること、また、帯電交流電流検出手段で検出された交流電流は、エンジンコントローラ内で平均値処理されたのち必要最小電圧値と比較されること、を実施することによって、本帯電制御をより精度良く行えることが明らかとなった。
【００９３】
＜第２実施例＞
第１実施例では、前多回転工程中に複数のピーク間電圧を高い側から印加し、画像形成時の帯電バイアス電圧を選択するという例を示したが、本実施例の特徴は、前多回転工程中に、複数の交流ピーク間電圧を低い側から段階的に印加し、その印加時間は、各々のピーク間電圧ごとに潜像担持体が１回転以上していることである。
【００９４】
以下に本出願に係る第２実施例を示すが、画像形成装置概略、プリンタ動作シーケンス、帯電バイアス電源回路は第１実施例と同じであるため説明は割愛する。
【００９５】
（１）適正帯電バイアス電圧の決定方法
本例における交流電流検知から帯電バイアス決定の手順を説明する。図９において、画像形成装置本体に対するカートリッジ装着の際に開閉を行うドアが閉じられ、かつ、画像形成装置本体の電源がオンになったことを検知すると、画像形成装置本体のエンジンコントローラは、はじめに印加可能な最も低いピーク間電圧Ｖｐｐ−４を印加する。交流電流検知手段は、このときに流れる電流値Ｉａｃ−４を検出電圧Ｖ４に変換し、エンジンコントローラへフィードバックする。図１０の（ａ）に示されるように、Ｖ４≧Ｖ０のとき、Ｖｐｐ−４を画像形成時の帯電バイアス電圧に決定し、これで帯電バイアス電圧の印加を終了する。また、Ｖ４＜Ｖ０のときは、２番目に低いＶｐｐ−３を印加して検出電圧Ｖ３を得る。エンジンコントローラ内の比較手段はＶ３とＶ０の比較を行い、図１０の（ｂ）に示されるように、Ｖ３≧Ｖ０であれば、Ｖｐｐ−３を帯電バイアス電圧として用い、帯電バイアス電圧印加を終了する。Ｖ３＜Ｖ０のときは、３番目に低いＶｐｐ−２を印加し検出電圧Ｖ２を得て、図１０の（ｃ）に示されるようにＶ２≧Ｖ０のときはＶｐｐ−２を帯電バイアス電圧として決定し、図１０の（ｄ）に示されるようにＶ２＜Ｖ０のときは、Ｖｐｐ−１を帯電バイアス電圧として決定する。
【００９６】
以上で、画像形成時のバイアス電圧決定のための帯電バイアス電圧の印加が終了する。
【００９７】
本実施例では、画像形成時の帯電バイアス決定のためのバイアス電圧印加をピーク間電圧の値が低い側から行っており、また、必要最小電圧値Ｖ０以上の値を検出した段階でバイアス電圧の印加をやめている。これらは、感光ドラムをより削れにくくし、感光ドラムを長寿命化する効果がある。帯電バイアス電圧を低い側から印加することによって、感光ドラムに対するダメージを低減することができるので、感光ドラムは削れにくくなる。また、必要最小電圧値Ｖ０を越えるものが存在した時点で帯電バイアス電圧印加をやめているので、必要以上に帯電バイアス電圧を印加することなく、感光ドラムの削れ量を低減し、感光ドラムの長寿命化が望める。
【００９８】
また、このとき、印加されたバイアス電圧（Ｖｐｐ−１、Ｖｐｐ−２、Ｖｐｐ−３、Ｖｐｐ−４）の印加時間Ｔは、各々ついて、それぞれ潜像担持体が１回転以上する時間であることが望ましい。感光ドラムは、それ自身の塗膜の塗工ムラや、偏芯回転などによる削れムラなどにより、周方向の膜厚ムラが発生する場合があり周方向でインピーダンスが若干変化する。これによって、同じバイアス電圧を印加した場合でも、第３図に示されるように、流れる交流電流Ｉａｃが感光ドラムの回転周期で変わるため、精度良く電流検出を行うためには、感光ドラムが１回転以上するまでバイアス電圧を印加して、流れる交流電流Ｉａｃをサンプリングし精度向上をはかる。
【００９９】
ただし、バイアス電圧の印加時間Ｔが長すぎると、潜像担持体表面の削れ量が増大するなどの問題が生じるので、あまり長くしすぎてはならない。
【０１００】
＜第３実施例＞
本実施例では、画像形成時の帯電バイアス電圧をＶｐｐ−ｎとしたとき、非画像形成時の一部で、Ｖｐｐ−ｎよりも一段階低い電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）を感光ドラムが１回転する時間以上印加して電流検知を行い、帯電バイアスの選択を行う。
【０１０１】
これは、画像形成装置本体の電源投入時初期回転が入らない状態（画像形成装置本体電源がオンのまま放置される状態）においても、交流電流を逐次検知して、常時適正なバイアス電圧の選択を行うことを目的としている。
【０１０２】
交流ピーク間電圧Ｖｐｐを一定電圧で制御すると、使用に伴い感光ドラム表面が削られることによって、感光ドラムに流れる電流Ｉａｃは増加していくから、それに伴う交流電圧は段階的に小さくなっていく。例えば、第１３図で示されるように、使用初期から使用枚数Ａ枚までは、最も高い電圧Ｖｐｐ−１を印加するが、Ａ枚を過ぎるとＶｐｐ−１よりも小さな電圧であるＶｐｐ−２に切り替わり、Ｂ枚を過ぎるとＶｐｐ−２よりも一段階小さな電圧であるＶｐｐ−３に切り替わっていく。このように、画像形成時に使用されるバイアス電圧Ｖｐｐ−ｎは感光ドラムが削られ、ある枚数に達すると必ず一段階小さいＶｐｐ−（ｎ＋１）に切り替わる。
【０１０３】
そこで、本例では、非画像形成時の一部で、電源投入時に第１実施例のような方法で決定された画像形成時のバイアス電圧Ｖｐｐ−ｎよりも一段階低いバイアス電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）を印加し、このときに検出された検出電圧Ｖｎ＋１が帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値Ｖ０を越えた場合、画像形成時のバイアス電圧を今まで選択されていたＶｐｐ−ｎからＶｐｐ−（ｎ＋１）に切り替えるところが本実施例の特徴である。
【０１０４】
本実施例における帯電バイアス電圧決定の手順を図１１、図１２を用いて説明する。まず、電源投入時には、第１実施例と同様の方法で画像形成時の帯電プリントバイアスＶｐｐ−ｎを決定する。
【０１０５】
プリント中においては、非画像形成時のすべて、もしくは、一部で一段階下の電圧であるＶｐｐ−（ｎ＋１）を印加するが、前述したように、精度良く電流検知を行うためには、その印加時間Ｔが感光ドラム１回転分以上であると良く、さらに、サンプリングされた検出電圧値は、平均値処理されると良い。
【０１０６】
また、一段階低いＶｐｐ−（ｎ＋１）が印加されるタイミングは基本的には非画像形成時であればどこで印加されても良いが、好ましくは前回転工程中であると良い。画像形成直前の前回転工程中にこの電圧を印加して電流検知を行えれば、バイアス電圧の切り替えタイミングを最も精度良く判定できるためである。
【０１０７】
この方式を用いると、非画像形成時の一部で、画像形成時のプリントバイアスよりも小さなバイアス電圧を印加することになるので、より放電量を小さく抑えることができ、感光体の磨耗削れを低減できるという効果も加わる。
【０１０８】
＜その他＞
１）接触帯電部材３の形態はローラ体に限られるものではなく、エンドレスベルト体等とすることもできる。また接触帯電部材は帯電ローラの他に、ファーブラシ、フェルト、布などの形状・材質のものも使用可能である。また、これらを積層し、より適切な弾性（可撓性）と導電性を得ることも可能である。帯電ブレードや磁気ブラシ帯電部材等にすることもできる。
【０１０９】
２）静電潜像形成のための露光手段としては、実施形態例の様にデジタル的な潜像を形成するレーザ走査露光手段４に限定されるものではなく、通常のアナログ的な画像露光やＬＥＤなどの他の発光素子でも構わないし、蛍光燈等の発光素子と液晶シャッタ等の組み合わせによるものなど、画像情報に対応した静電潜像を形成できるものであるなら構わない。
【０１１０】
３）潜像担持体２は静電記録誘電体等であっても良い。この場合は、該誘電体面を所定の極性・電位に一様に一次帯電した後、除電針ヘッド、電子銃等の除電手段で選択的に除電して目的の静電潜像を書き込み形成する。
【０１１１】
４）現像装置５は実施例は反転現像装置であるが、現像装置の構成について特に限定するものではない。正規現像装置であってもよい。
【０１１２】
一般的に、静電潜像の現像方法は、非磁性トナーについてはこれをブレード等でスリーブ等の現像剤担持搬送部材上にコーティングし、磁性トナーについてはこれを現像剤担持搬送部材上に磁気力によってコーティングして搬送して像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分非接触現像）と、上記のように現像剤担持搬送部材上にコーティングしたトナーを像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（１成分接触現像）と、トナー粒子に対して磁性のキャリアを混合したものを現像剤（２成分現像剤）として用いて磁気力によって搬送して像担持体に対して接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分接触現像）と、上記の２成分現像剤を像担持体に対して非接触状態で適用し静電潜像を現像する方法（２成分非接触現像）との４種類に大別される。
【０１１３】
５）転写手段６はローラ転写に限られず、ベルト転写、コロナ転写などにすることもできる。転写ドラムや転写ベルト等の中間転写体（中間被転写部材）などを用いて、単色画像ばかりでなく、多重転写等により多色やフルカラー画像を形成する画像形成装置であってもよい。
【０１１４】
６）帯電部材３や現像剤担持部材５−ｃに印加するバイアスの交番電圧成分（ＡＣ成分、周期的に電圧値が変化する電圧）の波形としては、正弦波、矩形波、三角波等適宜使用可能である。直流電源を周期的にオン／オフすることによって形成された矩形波であってもよい。
【０１１５】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明においては、１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳バイアスを出力する帯電バイアス電源回路であって、該帯電バイアス電源回路は少なくとも２種類以上の交流ピーク間電圧を出力できる交流発振出力と、帯電バイアス印加時に感光体に流れる交流電流を検知する帯電交流電流検知手段と、を有し、該帯電バイアス電源回路は、電源投入時、もしくは、非画像形成時の少なくとも一部で複数の交流ピーク間電圧を印加して感光ドラムに流れる帯電交流電流を検出し、この値が、帯電交流ピーク間電圧閾値電流以上で、かつ、最小の電流値となるバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス電圧として使用することを特徴とした帯電バイアス電圧制御方法を用いることによって、帯電交流電流を適正に制御することと帯電電源回路の省スペース化、低コスト化を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例を説明するフローチャート
【図２】第１実施例を説明する帯電印加シーケンスチャート
【図３】帯電交流電流が感光ドラムの回転周期で変動する様子を説明する図
【図４】第１実施例、比較例１〜３の評価結果を示す図
【図５】第１実施例の画像形成装置を説明する図
【図６】第１実施例のプリンタ動作シーケンスを説明する図
【図７】第１実施例の帯電バイアス電源回路を説明する図
【図８】帯電交流定電圧制御系において、交流ピーク間電圧の値と出力可能な直流電圧の関係を示した図
【図９】第２実施例を説明するフローチャート
【図１０】第２実施例を説明する帯電印加シーケンスチャート
【図１１】第３実施例を説明するフローチャート
【図１２】第３実施例を説明する帯電印加シーケンスチャート
【図１３】帯電交流定電圧制御系において、感光ドラム使用量と感光ドラムを流れる交流電流の関係を説明する図
【図１４】従来の画像形成装置を説明する図
【図１５】従来の帯電バイアス電源回路を概念的に説明する図
【符号の説明】
１・・帯電バイアス電源回路、２・・感光ドラム（潜像担持体）、３・・接触帯電手段、４・・露光手段、５・・現像手段、６・・転写手段、７・・記録媒体（転写材）、８・・定着手段、９・・クリーニング手段、Ｃ・・プロセスカートリッジ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a charging bias voltage control method, a charging bias power supply circuit, and an image forming apparatus in an image forming apparatus such as a printer or a copying machine.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art At present, image forming apparatuses employing an electrophotographic system represented by a laser beam printer and a copying machine have been widely used.
[0003]
FIG. 14 shows a schematic configuration of an example of a general image forming apparatus. The image forming apparatus of this example is an electrophotographic copying machine or printer. Reference numeral 10 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (hereinafter, referred to as a photosensitive drum) as a latent image carrier, which is rotationally driven at a predetermined peripheral speed in a clockwise direction indicated by an arrow. The photosensitive drum 10 undergoes a uniform charging process of a predetermined polarity and potential by a charging device 11 during its rotation process, and then undergoes image exposure by an exposure device 12. As a result, an electrostatic latent image is formed on the surface of the photosensitive drum. Next, the electrostatic latent image is developed by the developing device 13 to be visualized as a toner image. The toner image on the photosensitive drum surface is transferred by a transfer device 15 onto a recording medium 14 such as paper fed from a paper feeding unit (not shown). The recording medium to which the toner image has been transferred is separated from the surface of the photosensitive drum, introduced into the fixing device 16, subjected to the fixing process of the toner image, and discharged as an image formed product. After the recording medium is separated, the surface of the photosensitive drum is scraped off by the cleaning device 17 to remove residual toner, and is repeatedly used for image formation.
[0004]
The image forming apparatus performs image formation by repeating the steps of charging, exposing, developing, transferring, fixing, and cleaning using the above-described means.
[0005]
As the charging device 11, a contact charging system in which a charging member such as a roller type or a blade type is brought into contact with the surface of the photosensitive drum and a voltage is applied to the contact charging member to charge the surface of the photosensitive drum is widely used. In particular, a contact charging system using a roller-type charging member (charging roller) can perform stable charging over a long period of time.
[0006]
A charging bias voltage is applied from a charging bias applying unit (not shown) to the charging roller 11 as a contact charging member. The charging bias voltage may be only a DC voltage. However, as shown in Patent Document 1, a DC voltage Vdc corresponding to a desired dark potential Vd on the photosensitive drum has a peak more than twice the discharge starting voltage when the DC voltage is applied. A bias voltage in which an AC voltage having an intermediate voltage (Vpp) is superimposed is used.
[0007]
This charging method is excellent in uniformly charging the photosensitive drum. By superimposing an AC voltage on a DC voltage, local potential unevenness on the photosensitive drum is eliminated, and the charging potential on the photosensitive drum surface is reduced. Vd uniformly converges to the DC applied voltage value Vdc.
[0008]
However, in this method, the amount of electric discharge to the photosensitive drum is increased as compared with the case where only the DC component is applied as the charging bias voltage, so that the surface deterioration such as the abrasion of the photosensitive drum surface due to wear with the cleaning device is easily promoted. In order to cope with this, it is necessary to suppress the AC peak-to-peak voltage Vpp of the charging bias voltage as small as possible to prevent the charging roller from excessively discharging the photosensitive drum.
[0009]
The relationship between the AC peak-to-peak voltage Vpp and the discharge amount described above is not always constant because it varies depending on the thickness of the photosensitive layer on the surface of the photosensitive drum, the use environment, and the like. For example, even if the same peak-to-peak voltage is applied to the charging roller, the discharge amount is small because the impedance of the charging roller increases in a low-temperature and low-humidity environment, and the discharge amount is large in a high-temperature and high-humidity environment where the impedance decreases. Further, even if the use environment is the same, if the surface of the photoreceptor is worn away due to use, the impedance is reduced as compared with the initial use, so that the discharge amount increases.
[0010]
In order to avoid this problem, Patent Document 2 proposes a method of controlling an AC component with a constant current. In this method, the AC current Iac flowing through the photoconductor is detected and controlled so as to be constant. When this method is used, the AC current Iac between an AC peak and an environmental change due to environmental fluctuations or abrasion of the photosensitive drum is reduced. Since the voltage changes freely, the amount of discharge can always be kept substantially constant irrespective of environmental changes and the thickness of the photosensitive drum.
[0011]
Further, Patent Document 3 discloses that an AC current Iac flowing through a photoconductor when an AC peak-to-peak voltage Vpp between a discharge region and a non-discharge region is applied to a charging device during non-image formation, and discharge is performed based on a relationship between the two. There has also been proposed a method of calculating an amount of current and applying an AC voltage capable of obtaining an appropriate amount of discharge as a charging bias during image formation. In this method, since the discharge current is controlled more directly, it is possible to control the discharge current with higher accuracy than the conventional constant current control.
[0012]
These methods have a great effect on extending the life of the drum and ensuring good chargeability.
[0013]
In addition, in Patent Document 4, a process cartridge use amount detection / storage unit is mounted on a process cartridge, and two or more types of constant voltage outputs are provided for an AC peak-to-peak voltage so that the process cartridge can be used in accordance with the use amount. A method has been proposed in which the thickness of the photosensitive drum is predicted by using the method, and the AC peak-to-peak voltage is reduced stepwise.
[0014]
When the AC component is controlled at a constant voltage, the charging bias power supply can output a superimposed bias of AC and DC with a single step-up transformer (voltage boosting means), greatly simplifying the power supply circuit configuration compared to the case of constant current control. This is advantageous from the viewpoint of cost and space saving of the power supply circuit.
[Patent Document 1]
JP-A-63-149669
[Patent Document 2]
Japanese Patent Publication No. 06-093150
[Patent Document 3]
JP 2001-201920 A
[Patent Document 4]
JP 09-190143 A
[0015]
[Problems to be solved by the invention]
When a process cartridge system including at least a photosensitive drum and a contact charging unit and being detachable from an image forming apparatus is adopted, it is not unusual to replace an image forming apparatus main body to be used halfway. At this time, it is necessary to prevent charging failure from occurring in any combination of the process cartridge and the main body, and also to prevent an excessively large bias from being applied.
[0016]
To meet this requirement, a constant current control method for an AC component as described in Patent Document 2 or a discharge amount calculation method as described in Patent Document 3 may be employed.
[0017]
However, in these methods, as shown in FIG. 15A, when a single voltage boosting unit T-AC outputs a superimposed voltage of AC and DC, the AC peak-to-peak voltage decreases, and the temperature and humidity increase. Under conditions such as the latter half, the capacitor cannot be fully charged, and a desired DC voltage cannot be obtained. As a result, the photosensitive drum is not properly charged, and adverse effects such as poor charging occur.
[0018]
Here, the circuit of FIG. 15A will be briefly described. When the AC component is controlled at a constant voltage, a DC voltage is supplied from a step-up transformer T-AC (voltage step-up means) for AC output via a diode D to a DC voltage. Since it is possible to connect the capacitor C for voltage generation and charge the capacitor C by peak charging, it is possible to output a superimposed bias of AC and DC with only one voltage booster T-AC. It is.
[0019]
When the above method is used, there is a limit in outputting a superimposed voltage of AC and DC with one voltage booster T-AC, and in order to obtain a stable charging bias voltage, a DC power supply T-DC is required. It is necessary to separate the AC power supply T-AC and mount two voltage boosters for DC and AC as shown in FIG. 15B.
[0020]
However, since the voltage boosting means is expensive and large in the charge generation circuit, particularly in a small-sized and low-cost image forming apparatus, one voltage boosting means is required from the viewpoint of space saving and cost reduction of the power supply circuit. It is desirable to output a stable charging bias voltage by using the method described above, but there has been a problem in that it is easily affected by variations in the bias of the main body, the impedance of the charging member, the thickness of the photosensitive drum, and the like.
[0021]
Further, in the method described in Patent Document 4, since the charging bias generation circuit can be constituted by one voltage booster, there are great advantages in terms of space saving and cost of the power supply circuit. However, in this method, voltage switching (AC peak-to-peak voltage down) is performed when a predetermined timing (photoconductor usage amount) is reached, and therefore, for example, the AC peak-to-peak voltage output depends on the power supply tolerance of the charging bias generation circuit. When the discharge amount is lower than the tolerance, the voltage may be switched and the discharge amount may be insufficient, resulting in insufficient charging, although the discharge amount is appropriate. It is conceivable that the voltage is not switched until a predetermined timing in spite of the excessive state, and the wear and abrasion of the photosensitive drum is accelerated, and the accuracy of the discharge control is inferior to that of the constant current control. These problems can be solved by reducing the resistance value of the charging device and the power supply tolerance of the charging bias generation circuit, but it is not preferable to reduce the tolerance from the viewpoint of yield.
[0022]
Therefore, an object of the present invention is to provide a proper charging bias that does not cause charging failure and that the discharge amount is not excessively large in any combination of the process cartridge and the image forming apparatus main body while suppressing cost increase and space expansion. To provide a charging bias voltage control method, a charging bias power supply circuit, and an image forming apparatus that can apply the voltage accurately.
[0023]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a charging bias voltage control method, a charging bias power supply circuit, and an image forming apparatus having the following configurations.
[0024]
(1) At least a rotatable latent image carrier, a charging unit in contact with the latent image carrier, and a charging bias capable of outputting a superimposed bias voltage of AC and DC by one voltage boosting unit to the charging unit. A power supply circuit, having charging AC current detection means capable of detecting an AC current flowing through the latent image carrier when a charging bias voltage is applied,
The charging bias power supply circuit has an AC oscillation output capable of outputting two or more types of AC peak-to-peak voltages in a stepwise manner, and the charging AC current detected by the charging AC current detecting means when a charging bias voltage is applied is charged. In the image forming apparatus using the bias voltage when the minimum current value is detected as the charging bias voltage at the time of image formation, which is equal to or higher than the AC peak-to-peak voltage selection control threshold current,
The AC oscillation output oscillates by switching a plurality of AC peak-to-peak voltages stepwise during part of the initial rotation when the image forming apparatus is turned on, and at that time, the charged AC flowing through the latent image carrier. Charging bias voltage control characterized by detecting a current, determining a bias voltage having a value equal to or higher than a charging AC peak-to-peak voltage selection threshold and detecting a minimum current value as a charging bias AC voltage during image formation. Method.
[0025]
(2) The charging bias voltage control according to (1), wherein each of the plurality of AC peak-to-peak voltages applied stepwise is applied for a time equal to or longer than one rotation of the latent image carrier. Method.
[0026]
(3) At least a rotatable latent image carrier, a charging unit in contact with the latent image carrier, and a charging bias capable of outputting a superimposed AC and DC bias voltage to the charging unit by a single voltage booster. A power supply circuit, having charging AC current detection means capable of detecting an AC current flowing through the latent image carrier when a charging bias voltage is applied,
The charging bias power supply circuit has an AC oscillation output capable of outputting two or more types of AC peak-to-peak voltages in a stepwise manner, and the charging AC current detected by the charging AC current detecting means when a charging bias voltage is applied is charged. In the image forming apparatus using the bias voltage when the minimum current value is detected as the charging bias voltage at the time of image formation, which is equal to or higher than the AC peak-to-peak voltage selection control threshold current,
.., Vpp-n (Vpp-1>Vpp-2>...>Vpp-n>...) When the charging bias voltage at the time of image formation is Vpp-n, a voltage Vpp- (n + 1), which is one step lower than the charging bias voltage at the time of image formation, is applied at least in part during non-image formation, and an AC current is applied. A charging bias voltage is switched to Vpp- (n + 1) when the detected current value is equal to or higher than a charging AC peak-to-peak voltage threshold value.
[0027]
(4) The charging bias voltage Vpp- (n + 1), which is one step lower than that during image formation and applied during part of non-image formation, is applied for a period of time during which the latent image carrier makes one rotation. The charging bias voltage control method according to (3).
[0028]
(5) The charging bias voltage Vpp- (n + 1), which is one step lower than during image formation and is applied during part of non-image formation, is applied during part of a pre-rotation step immediately before image formation. The charging bias voltage control method according to (3).
[0029]
(6) An image forming apparatus comprising a charging bias power supply circuit using the charging bias voltage control method according to any one of (1) to (5).
[0030]
(7) The relationship between the minimum AC peak-to-peak voltage Vpp-min that can be output and the set DC voltage Vdc is Vpp-min ≧ 2 × | Vdc |, (1) to (1) to A charging bias power supply circuit using the charging bias voltage control method according to any one of (5).
[0031]
(8) The relationship between the AC current value Iac-max detected when the maximum outputtable AC peak-to-peak voltage Vpp-max is applied and the charging AC peak-to-peak voltage threshold current Iac-0 is expressed as Iac-max ≧ Iac. A charging bias power supply circuit using the charging bias voltage control method according to any one of (1) to (5), wherein the charging bias voltage control method is −0.
[0032]
(9) An image forming apparatus comprising the charging bias power supply circuit according to (7) or (8).
[0033]
<Operation>
When a plurality of constant-voltage charging biases are applied to the latent image carrier and the contact charging means while switching, the charging AC current flowing through both is detected, and the charging bias AC voltage of the image forming apparatus main body and the latent image carrier are detected. Even if the film thickness and the impedance of the charging means vary, an appropriate charging bias AC voltage can be determined, so that charging failure does not occur and damage to the latent image carrier can be reduced.
[0034]
In addition, since a plurality of charging AC peak-to-peak voltages applied in a stepwise manner are applied for a period of time equal to or longer than one rotation of the latent image carrier, charging AC current detection and charging bias voltage switching can be performed more accurately. is there.
[0035]
Further, in the power supply circuit of the image forming apparatus, only one voltage boosting unit is required, so that the cost of the power supply circuit can be significantly increased and the space can be prevented from being increased.
[0036]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
<First embodiment>
This embodiment is characterized in that at least one voltage booster outputs a superimposed voltage of AC and DC, and a charging bias generating circuit having an AC oscillation output capable of outputting two or more types of AC peak-to-peak voltages; AC charging means for detecting an AC current Iac flowing through the latent image carrier when a bias voltage is applied, and the charging bias power supply circuit has an AC oscillation output capable of outputting two or more types of AC peak-to-peak voltages in a stepwise manner. An image forming apparatus that uses a bias voltage, which is equal to or more than the AC peak-to-peak voltage selection control threshold current, and detects a minimum current value as a charging bias voltage,
During the initial rotation when the power is turned on, a plurality of AC peak-to-peak voltages are applied in a stepwise manner from a high side, and the application time is such that the latent image carrier makes one or more rotations for each peak-to-peak voltage.
Further, the AC current detected by the charging AC current detecting means is subjected to an average value processing in the engine controller and then compared with a charging AC peak-to-peak voltage selection control threshold value.
It is characterized by.
[0037]
(1) Outline of configuration and operation of image forming apparatus
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of the image forming apparatus of the present embodiment. The image forming apparatus of this embodiment is a laser printer of an electrophotographic type and a process cartridge detachable type.
[0038]
Reference numeral 2 denotes a rotating drum type electrophotographic photosensitive member (photosensitive drum) as a latent image carrier. The photosensitive drum 2 of this example is a negatively chargeable organic photosensitive member, and is driven to rotate at a predetermined peripheral speed in a clockwise direction indicated by an arrow by a driving motor (not shown).
[0039]
The photosensitive drum 2 is uniformly charged to a predetermined negative potential by a charging device during the rotation process. In this embodiment, the charging device is a contact charging device using a charging roller 3 as a charging member.
[0040]
The charging roller 3 has both ends rotatably held by bearings 3-a, and is pressed toward the center of the photosensitive drum 2 by pressing means such as a pressure spring 3-b, and is driven by the photosensitive drum 2. Rotate. A bias voltage is applied to the charging roller 3 from the charging bias power supply 1 via a pressure spring 3-b and a conductive bearing 3-a. As the charging bias voltage, a method is used in which a DC voltage Vdc corresponding to a desired on-drum potential Vd is superimposed and applied to an AC voltage having a peak-to-peak voltage (Vpp) which is twice or more the discharge starting voltage. This charging method aims at eliminating local potential unevenness on the photosensitive drum by superimposing and applying an AC voltage on a DC voltage, and uniformly charging the photosensitive drum to a potential Vd equal to the DC applied voltage Vdc. I have.
[0041]
Next, the image is exposed by the exposure device 4. The exposure device 4 forms an electrostatic latent image on the uniformly charged photosensitive drum 2, and in this embodiment, a semiconductor laser scanner is used. The exposure device 4 outputs a laser beam L modulated in response to an image signal sent from a host device (not shown) in the image forming apparatus, and exposes the light through an exposure window a of a process cartridge C described later. The uniformly charged surface of the drum 2 is subjected to scanning exposure (image exposure). Since the absolute value of the potential at the exposed portion becomes lower than the absolute value of the charged potential on the surface of the photosensitive drum, an electrostatic latent image corresponding to image information is sequentially formed.
[0042]
Next, the electrostatic latent image is developed by the reversal developing device 5 to be visualized as a toner image. The developing device 5 visualizes the electrostatic latent image (reversal development) by developing the electrostatic latent image on the photosensitive drum 2 with the toner 5-a as a developer. In this example, a jumping development method Was used. In this method, a developing bias voltage in which AC and DC are superimposed is applied to a developing sleeve 5-c from a developing bias power supply (not shown), so that the developer layer thickness regulating member 5-b and the developing sleeve 5-c are connected. The toner 5-a charged to the negative polarity by frictional charging at the contact point is reversely developed into an electrostatic latent image on the surface of the photosensitive drum.
[0043]
The toner image on the surface of the photosensitive drum is transferred by a transfer device 6 to a recording medium (transfer material) 7 such as paper fed from a paper supply unit (not shown). In this embodiment, a contact transfer device using the transfer roller 6 is used. The transfer roller 6 is pressed against the photosensitive drum 2 toward the center of the photosensitive drum 2 by a biasing means such as a pressing spring (not shown). When the transfer material 7 is conveyed and the transfer process is started, a transfer bias voltage of a positive polarity is applied to the transfer roller 6 from a transfer bias power supply (not shown), and a negatively charged photosensitive drum 2 on the photosensitive drum 2 is charged. The toner is transferred onto the transfer material 7.
[0044]
The transfer material to which the toner image has been transferred is separated from the photosensitive drum surface, introduced into the fixing device 8, subjected to the fixing process of the toner image, and discharged out of the image forming apparatus main body. The fixing device 8 fixes the toner image transferred onto the transfer material 7 to a permanent image by using a means such as heat or pressure.
[0045]
After the transfer material is separated, the surface of the photosensitive drum is cleaned by scraping off the transfer residual toner by the cleaning device 9, and is repeatedly used for image formation. The cleaning device 9 of this example uses a cleaning blade. The cleaning blade collects the transfer residual toner that has not been completely transferred from the photosensitive drum 2 to the transfer material 7 during the transfer process. The cleaning blade contacts the photosensitive drum 2 at a constant pressure to collect the transfer residual toner. Clean surfaces. After the cleaning step, the surface of the photosensitive drum enters the charging step again.
[0046]
The image forming apparatus forms an image by repeating the steps of charging, exposing, developing, transferring, fixing and cleaning using the above-described means.
[0047]
The process cartridge C of this embodiment includes four process devices including a photosensitive drum 2 as a latent image carrier, a charging roller 3 as a contact charging member for the photosensitive drum 2, a developing device 5, and a cleaning device 9. As a process cartridge.
[0048]
The process cartridge C opens and closes a cartridge door (body door) 21 of the image forming apparatus main body 20, and is attached to and detached from the image forming apparatus main body 20. The mounting is performed by opening the cartridge door 21, inserting and mounting the process cartridge C into the image forming apparatus main body 20 in a predetermined manner, and closing the cartridge door 21. The process cartridge C is mechanically and electrically connected to the image forming apparatus main body 20 by being mounted in the image forming apparatus main body 20 in a predetermined manner.
[0049]
Removal of the process cartridge C from the image forming apparatus main body 20 is performed by opening the cartridge door 21 and pulling out the process cartridge C in the image forming apparatus main body 20 in a predetermined manner. When the process cartridge C is removed, the drum cover (not shown) is moved to the closed position to conceal and protect the exposed lower surface of the photosensitive drum 10. The exposure window a is also held closed by a shutter plate (not shown). When the process cartridge C is mounted in the image forming apparatus main body 20, the drum cover and the shutter plate are moved to and held at the respective open positions.
[0050]
Here, the process cartridge is a unit in which a charging unit, a developing unit or a cleaning unit and an electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge, and the cartridge is detachably mountable to an image forming apparatus main body. In addition, at least one of the charging unit, the developing unit, and the cleaning unit and the electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge so that the cartridge can be attached to and detached from the image forming apparatus main body. Further, it means that at least the developing means and the electrophotographic photosensitive member are integrally formed into a cartridge so as to be detachable from the apparatus body.
[0051]
(2) Printer operation sequence
An outline of a printer operation sequence in this embodiment will be described with reference to FIG.
[0052]
First, when the detachable process cartridge C is mounted on the image forming apparatus main body 20 and the power supply in the image forming apparatus is turned on with the cartridge door 21 closed, the pre-multi-rotation process starts. In this step, while the main motor is rotating the photosensitive drum, detection of the presence or absence of the process cartridge, cleaning of the transfer roller, and the like are performed. This embodiment is characterized in that a sequence for determining the charging bias is included in this step. The details will be described later.
[0053]
When the pre-multiple rotation is completed, the image forming apparatus enters a standby state. When image information is sent from an output unit such as a host computer (not shown) to the image forming apparatus, the main motor drives the image forming main body and enters a pre-rotation step. In the pre-rotation step, a printing preparation operation of various process devices is performed. Mainly, pre-charging on the photosensitive drum, startup of the laser scanner, determination of the transfer print bias, temperature adjustment of the fixing device, and the like are performed.
[0054]
When the pre-rotation step is completed, the printing step is started. In the printing process, feeding of a transfer material, image exposure on a photosensitive drum, development, and the like are performed at a predetermined timing.
[0055]
When the printing process is completed, if there is a next print signal, the process enters a paper interval process until the next transfer material arrives, and waits for the next printing operation.
[0056]
After the printing operation, if there is no next print signal, the image forming apparatus enters a post-rotation step. In the post-rotation process, processes such as charge elimination on the surface of the photosensitive drum and discharge of toner attached to the transfer roller to the photosensitive drum (cleaning of the transfer roller) are performed.
[0057]
When the post-rotation process is completed, the image forming apparatus returns to the standby state, and waits for the next print signal.
[0058]
(3) Method of preparing charging bias and determination of proper charging bias
3-1) Charging bias power supply circuit
The charging bias power supply circuit 1 used in this example will be conceptually described with reference to FIG.
[0059]
In this example, the charging bias power supply circuit 1 can output four different AC peak-to-peak voltages Vpp-1, Vpp-2, Vpp-3, and Vpp-4 from the AC oscillation output (Vpp-1> Vpp). -2>Vpp-3> Vpp-4). The output of the AC peak-to-peak voltages Vpp-1 to Vpp-4 from the AC oscillation output is selectively performed by being controlled by the engine controller.
[0060]
First, the output voltage output from the AC oscillation output is amplified by an amplifier circuit, converted into a sine voltage by a sine voltage conversion circuit including an operational amplifier, a resistor, a capacitor, and the like, and then the DC component is cut to zero via a capacitor C1. Is input to a step-up transformer T1 as a voltage step-up unit. The voltage input to the boost transformer T1 is boosted to a sine voltage corresponding to the number of turns of the transformer.
[0061]
On the other hand, the boosted sine voltage is rectified by the rectifier circuit D1 and then charged to the capacitor C2 with a peak. As a result, a certain DC voltage Vdc1 is generated. Further, from the DC oscillation output, an output voltage determined by the print density or the like is output, rectified by a rectifier circuit, and then input as a constant voltage Va to the minus input terminal of the operational amplifier IC1. At the same time, a voltage Vb obtained by dividing one terminal voltage of the step-up transformer T1 by the resistors R1 and R2 is input to the plus input terminal of the operational amplifier IC1, and the transistors are set so that the values of both (Va and Vb) become equal. Drive Q1. As a result, a current flows through the resistors R1 and R2, causing a voltage drop, and a DC voltage Vdc2 is generated.
[0062]
A desired DC voltage is obtained by adding the DC voltages Vdc1 and Vdc2 described above. This DC voltage is superimposed on the above-described AC voltage on the secondary side of the AC voltage boosting means T1 and is applied to the charging roller 3 in the process cartridge C.
[0063]
In this system, since the DC voltage is produced using the AC voltage boosting means T1, the DC voltage is dependent on the AC peak-to-peak voltage Vpp. That is, in order to obtain the desired DC voltage Vdc, it is necessary to charge the capacitor C2 with a certain level of charge by the AC voltage boosting means T1, and as shown in FIG. 8, to obtain the desired DC voltage Vdc '. In this case, the AC peak-to-peak voltage Vpp must be equal to or higher than 2 × | Vdc ′ |. In a region where the AC peak-to-peak voltage Vpp is smaller than 2 × | Vdc ′ |, since the capacitor C2 cannot be charged sufficiently, a desired DC voltage Vdc cannot be obtained, and the potential Vd on the drum is charged to a desired value. And a good image cannot be obtained.
[0064]
On the other hand, if the capacitance of the capacitor C2 is increased, the amount of charge can be increased to increase Vdc. However, the time required for the capacitor C2 to be charged becomes longer, and the time required for the charging waveform to stabilize is increased. Since the length becomes longer, the photosensitive drum surface potential Vd may become uneven.
[0065]
Therefore, in this example, the minimum value Vpp-min of the range in which the AC peak-to-peak voltage Vpp can be output is set such that the relationship of Vpp-min ≧ 2 × | Vdc | is satisfied with respect to the desired DC voltage Vdc. I have.
[0066]
3-2) Method for determining proper charging bias voltage
A procedure for determining the charging bias from the detection of the alternating current in this example will be described. 7, when a charging bias voltage is applied to the charging roller 3, the AC current Iac flows through the charging roller 3 and the photosensitive drum 2 to the high-voltage power supply circuit GND. At this time, the AC current detecting means 28 samples this AC current with a filter circuit (not shown) composed of a resistor, a capacitor, and the like, at a period of about 0.01 to 10 msec only for an AC current having a frequency equal to the charging frequency. This is converted into a voltage and input to the engine controller. The input voltage Vk sampled at a constant cycle is averaged in the engine controller. The averaging process is performed in order to more accurately detect the AC current by the engine controller. The averaging process is performed to average the input voltage that varies with the rotation cycle of the photosensitive drum, which will be described later. Even if there is an abnormality in the detected AC current value due to a defect such as the above, by performing the averaging process, it is possible to perform current detection closer to the true value.
[0067]
The average-processed input voltage Vk-ave is compared with a charging AC peak-to-peak voltage selection control threshold V0 preset by comparison means in the engine controller. The charging AC peak-to-peak voltage selection control threshold V0 is an output voltage corresponding to a minimum AC peak-to-peak voltage at which charging unevenness does not occur, and its value is a minimum necessary current value Iac capable of performing uniform charging. It is determined based on −0 (= charge AC peak-to-peak voltage selection control threshold current). Since the value of Iac-0 varies depending on the process speed and charging frequency of the device, and the constituent materials of the charging roller 3 and the photosensitive drum 2, the charging AC peak-to-peak voltage selection control threshold V0 may be set to an appropriate value each time. .
[0068]
In FIG. 2, when the door that opens and closes when the cartridge is mounted on the image forming apparatus main body is closed and the power of the image forming main body is turned on, the main motor starts rotating and the pre-multi-rotation process starts.
[0069]
The engine controller of the main body of the image forming apparatus first detects the charging AC current detection voltage V1 by applying the highest peak-to-peak voltage Vpp-1 that can be applied. This V1 is compared with the detection voltage Vx for the reference AC current value Iac-x with or without a cartridge, and when V1 <Vx, the user is notified of "no cartridge". In the case of “with cartridge (V1 ≧ Vx)”, the detection voltage value V1 when the maximum applicable bias voltage Vpp-1 is applied is set so that V1 ≧ V0 in any use condition. Keep it. As a result, poor charging does not occur under any circumstances.
[0070]
Subsequently, the detection voltage V2 is obtained by applying the second highest voltage Vpp-2. At this time, if V2 <V0 as shown in FIG. 1A, Vpp-1 is selected as the charging bias voltage. If V2 ≧ V0, the detection voltage V3 is obtained by applying the third highest voltage Vpp-3. As shown in FIG. 1B, if the value of V3 is V3 <V0, Vpp-2 is selected as the charging bias voltage. If V3 ≧ V0, the detection voltage V4 is obtained by applying the fourth highest voltage Vpp-4. As shown in FIG. 1C, if V4 <V0, Vpp-3 is selected as the charging bias during image formation, and if V4 ≧ 0 as shown in FIG. -4 is selected as the charging bias voltage during image formation.
[0071]
At this time, the application time T of the applied bias voltage (Vpp-1, Vpp-2, Vpp-3, Vpp-4) is desirably a time during which the latent image carrier makes one rotation or more. . The photosensitive drum may have uneven film thickness in the circumferential direction due to coating unevenness of its own coating film or shaving unevenness due to eccentric rotation and the like, and the impedance slightly changes in the circumferential direction. As a result, even when the same bias voltage is applied, as shown in FIG. 3, the alternating current Iac flowing varies with the rotation period of the photosensitive drum. Until the bias voltage is applied, the alternating current Iac flowing is sampled to improve the accuracy.
[0072]
However, if the application time of the bias voltage is too long, a problem such as an increase in the amount of scraping of the surface of the latent image carrier occurs, so that it should not be too long.
[0073]
The engine controller selects, as the AC output voltage from the AC oscillation output, the AC output voltage that is equal to or more than the charging AC peak-to-peak voltage selection control threshold V0 and is the minimum, and selects the charging output bias during image formation.
[0074]
(4) Evaluation
The following experiment was performed to clarify the effect of the present invention.
[0075]
<Experiment 1>
In a normal temperature and normal humidity environment (25 ° C., relative humidity 50%), one sheet intermittent durability test was performed using the charge control of the present invention, and the following items were examined.
[0076]
1. AC current flowing through the photosensitive drum
2. Life of photosensitive drum
3. Image (solid white, 2 dot 3 space horizontal line halftone)
* Images were taken every 500 sheets from the beginning and at the point where the charging AC peak-to-peak voltage switching was performed.
[0077]
<Conditions (Example 1)>
Environment: Normal temperature and normal humidity environment (room temperature 25 ° C, relative humidity 50%)
Image forming body process speed: 130 (mm / sec)
Image forming body resolution: 600 (dpi)
Charging bias voltage: 4 levels of constant voltage, 2000V, 1850V, 1700V, 1550V
Charging AC frequency f: 900 (Hz)
Charge AC peak-to-peak voltage threshold current Iac-0: 680 μA
Engine controller
.Voltage sampling period from charging AC current detecting means: 1 msec
-Sampling length: 0.68 sec (= one rotation of photosensitive drum)
・ Calculation processing of voltage sample: average value processing
Photosensitive drum diameter φ: 28 (mm)
Photosensitive drum surface layer average molecular weight M: 15000
Photosensitive drum initial surface layer thickness: 25 (μm)
Contact pressure of the cleaning blade against the photosensitive drum: 40 (gf / cm)
Evaluation mode: One piece intermittent durability.
[0078]
<Conditions (Comparative Example 1: Detection time is less than one rotation of the photosensitive drum)>
Engine controller
.Voltage sampling period from charging AC current detecting means: 1 msec
・ Sampling length: 0.34 sec (= 0.5 rotation of photosensitive drum)
・ Calculation processing of voltage sample: average value processing
* Various conditions other than the engine controller are the same as in the first embodiment.
[0079]
<Conditions (Comparative Example 2: The maximum value in the sample is used without performing the arithmetic processing of the voltage sample)>
Engine controller
.Voltage sampling period from charging AC current detecting means: 1 msec
-Sampling length: 0.68 sec (= one rotation of photosensitive drum)
・ Voltage sample calculation processing: The maximum value in all samples is used as the detection voltage without calculating the voltage sample.
* Various conditions other than the engine controller were the same as those in Example 1 and Comparative Example 1.
[0080]
<Conditions (Comparative Example 3: The maximum value in the sample is used without calculating the voltage sample)>
Engine controller
.Voltage sampling period from charging AC current detecting means: 1 msec
-Sampling length: 0.68 sec (= one rotation of photosensitive drum)
・ Calculation processing of voltage samples: The calculation processing of voltage samples is not used, and the minimum value in all samples is used as the detection voltage.
[0081]
* Various conditions other than the engine controller are the same as those in Example 1 and Comparative Examples 1 and 2.
[0082]
<Results (Example 1)>
FIG. 4 shows an experimental result when this embodiment is used. FIG. 4A shows the endurance transition of the charging AC current flowing to the photosensitive drum. In this figure, the charging AC current decreases at the number of used sheets of 3,000 and 5,000, indicating that the charging AC peak-to-peak voltage is switched at the number of used sheets. As shown in this figure, when the configuration of this embodiment is used, the charging AC peak-to-peak voltage threshold at which charging failure does not occur throughout endurance, and the value as small as possible changes almost constant, which is very good. It can be seen that the proper charging control is performed. FIG. 4B shows the life of the photosensitive drum and the results of image collection (solid white and halftone images) in Example 1. As a result of the experiment, the life of the photosensitive drum was 7,500 sheets, and very good control could be performed without any abnormality such as charging failure in the collected image.
[0083]
<Results (Comparative Example 1: AC Current Sampling Detection Time is One Rotation or Less of Photosensitive Drum)>
In FIG. 4A, in the present configuration, the voltage of the charging AC peak-to-peak voltage is switched at the point of 2500 sheets and 4300 sheets used, and the endurance transition of the charging AC current is more than the necessary minimum current. Looks like no problem. However, in the present configuration, a black dot-like charging failure occurred in the solid white image at the 2,500 and 4300 sheets where switching was performed. This is a problem caused by the timing of switching the voltage between the charging AC peaks is too early.
[0084]
As the durability increases, the photosensitive drum may slightly rotate eccentrically. In such a case, the photosensitive drum does not wear uniformly in the circumferential direction, and a portion with a large amount of shaving and a portion with a small amount appear. As a result, as shown in FIG. 3, the charging AC current flowing in the circumferential direction changes, so that the detection voltage also changes with the period of the photosensitive drum.
[0085]
In the present example, the occurrence of such charging failure has a problem in the sampling length of current detection. This is because the current is detected in the portion where the charging AC current flows relatively in the circumferential direction of the photosensitive drum, and the value has exceeded the charging AC peak-to-peak voltage threshold. However, in reality, it is considered that a current equal to or higher than the charging AC peak voltage threshold does not flow over the entire circumference of the photosensitive drum, and charging failure occurs in a portion of the photosensitive drum where the charging AC current is difficult to flow.
[0086]
Therefore, it is clear from this comparative example that it is necessary to perform current detection for one rotation of the photosensitive drum.
[0087]
<Results (Comparative Example 2: The maximum value in the sample is used without performing the arithmetic processing of the voltage sample)>
In FIG. 4A, in the present configuration, the voltage of the charging AC peak-to-peak voltage is switched at the point of 2,000 sheets and 3,800 sheets used, and the endurance transition of the charging AC current is more than the necessary minimum current. Looks like no problem. However, as shown in FIG. 4B, in the present configuration, the solid white image and the halftone image at the switched 2000, 2500, 3800, and 4000 sheet points have black spots. Poor charging occurred. As in Comparative Example 1, this is also a problem caused by the timing of switching the charging AC peak-to-peak voltage being too early.
[0088]
In the present example, such a charging failure occurred because the maximum value of the collected samples was used as a voltage sample in the current detection sampling. This means that current detection is performed in the portion where the charging AC current flows most in the circumferential direction of the photosensitive drum, and even if the switching of the charging AC peak-to-peak voltage is determined based on the value, As in Comparative Example 1, no current exceeding the charging AC peak voltage threshold actually flowed over the entire circumference of the photosensitive drum, and charging failure occurred in a portion of the photosensitive drum where the charging AC current was difficult to flow. it is conceivable that.
[0089]
<Results (Comparative Example 3: The minimum value in the sample is used without performing the arithmetic processing of the voltage sample)
In FIG. 4A, in the present configuration, the voltage of the charging AC peak-to-peak voltage is switched at the point of 4000 sheets and 5800 sheets used. Since the current is equal to or larger than the control threshold current, it seems that there is no problem. As a matter of fact, in this comparative example, as shown in FIG. 4B, there is no problem with the image, but the life of the photosensitive drum has reached a relatively early stage of 6,300 sheets.
[0090]
The reason for shortening the life of the photosensitive drum in this example is that the minimum value of the collected samples is used as a voltage sample in the current detection sampling. Immediately after the application of the charging AC peak-to-peak voltage for current detection, the charging AC current may be unstable due to individual differences in the image forming apparatus main body. Also, various electrical noises may be added to the detection voltage.If the minimum value is held and the value is adopted, the switching timing of the voltage between the charging AC peaks is delayed or the charging AC peak is unnecessarily large. Since the inter-voltage is selected, an unnecessarily large discharge is applied to the photosensitive drum, so that the life of the photosensitive drum is shortened.
[0091]
From Comparative Examples 2 and 3, it is necessary to average the collected voltage samples and then compare with the charging AC peak-to-peak voltage selection control threshold V0 in order to perform the control more accurately. Became clear.
[0092]
From the above description, it is a feature of the present embodiment.
-During the initial rotation when the power is turned on, a plurality of AC peak-to-peak voltages are applied in a stepwise manner from the high side, and the application time is such that the latent image carrier makes one or more rotations for each peak-to-peak voltage. Further, the AC current detected by the charging AC current detecting means is averaged in the engine controller and then compared with a required minimum voltage value, so that the actual charging control can be performed with higher accuracy. It became clear.
[0093]
<Second embodiment>
In the first embodiment, an example has been described in which a plurality of peak-to-peak voltages are applied from the higher side during the previous multi-rotation step to select the charging bias voltage during image formation. During the rotation process, a plurality of AC peak-to-peak voltages are applied stepwise from a low side, and the application time is that the latent image carrier makes one or more rotations for each peak-to-peak voltage.
[0094]
A second embodiment according to the present application will be described below, but the outline of the image forming apparatus, the printer operation sequence, and the charging bias power supply circuit are the same as those in the first embodiment, and thus the description is omitted.
[0095]
(1) Method for determining proper charging bias voltage
A procedure for determining the charging bias from the detection of the alternating current in this example will be described. In FIG. 9, when it is detected that the door that opens and closes when the cartridge is mounted on the image forming apparatus main body and that the power of the image forming apparatus main body is turned on, the engine controller of the image forming apparatus main body firstly operates. The lowest applicable peak-to-peak voltage Vpp-4 is applied. The AC current detection means converts the current value Iac-4 flowing at this time into a detection voltage V4 and feeds it back to the engine controller. As shown in FIG. 10A, when V4 ≧ V0, Vpp-4 is determined as the charging bias voltage during image formation, and the application of the charging bias voltage is terminated. When V4 <V0, the second lowest Vpp-3 is applied to obtain the detection voltage V3. The comparing means in the engine controller compares V3 and V0, and if V3 ≧ V0, uses Vpp-3 as the charging bias voltage and terminates the application of the charging bias voltage, as shown in FIG. 10B. I do. When V3 <V0, the third lowest Vpp-2 is applied to obtain the detection voltage V2, and as shown in FIG. 10C, when V2 ≧ V0, Vpp-2 is determined as the charging bias voltage. When V2 <V0 as shown in FIG. 10D, Vpp-1 is determined as the charging bias voltage.
[0096]
Thus, the application of the charging bias voltage for determining the bias voltage at the time of image formation is completed.
[0097]
In the present embodiment, a bias voltage is applied from the side where the value of the peak-to-peak voltage is low to determine the charging bias at the time of image formation, and the bias voltage is applied at a stage where a value equal to or higher than the necessary minimum voltage value V0 is detected. The application is stopped. These have the effect of making the photosensitive drum more difficult to scrape and extending the life of the photosensitive drum. By applying the charging bias voltage from a lower side, damage to the photosensitive drum can be reduced, and the photosensitive drum is less likely to be scraped. Also, since the application of the charging bias voltage is stopped when there is a voltage exceeding the required minimum voltage value V0, the amount of scraping of the photosensitive drum is reduced without applying the charging bias voltage more than necessary, and the life of the photosensitive drum is extended. Can be expected.
[0098]
At this time, the application time T of the applied bias voltage (Vpp-1, Vpp-2, Vpp-3, Vpp-4) is a time for each rotation of the latent image carrier by one rotation or more. Is desirable. The photosensitive drum may have uneven film thickness in the circumferential direction due to coating unevenness of its own coating film or shaving unevenness due to eccentric rotation and the like, and the impedance slightly changes in the circumferential direction. As a result, even when the same bias voltage is applied, as shown in FIG. 3, the alternating current Iac that flows varies with the rotation cycle of the photosensitive drum. Until the above, the bias voltage is applied to sample the flowing AC current Iac to improve the accuracy.
[0099]
However, if the bias voltage application time T is too long, problems such as an increase in the amount of scraping of the surface of the latent image carrier occur. Therefore, the time should not be too long.
[0100]
<Third embodiment>
In this embodiment, when the charging bias voltage at the time of image formation is Vpp-n, the photosensitive drum makes one turn of a voltage Vpp- (n + 1) one step lower than Vpp-n during a part of non-image formation. The current is detected by applying the voltage for more than a time, and the charging bias is selected.
[0101]
This is because even when the initial rotation of the main body of the image forming apparatus is not turned on when the main body of the image forming apparatus is turned on (the state where the main body of the main body of the image forming apparatus is left on), the alternating current is sequentially detected and the proper bias voltage is always selected. The purpose is to do.
[0102]
When the AC peak-to-peak voltage Vpp is controlled at a constant voltage, the current Iac flowing through the photosensitive drum increases as the surface of the photosensitive drum is shaved during use, and the AC voltage associated with the current decreases stepwise. For example, as shown in FIG. 13, the highest voltage Vpp-1 is applied from the initial use to the number of used sheets A, but after passing A sheets, the voltage is reduced to Vpp-2 which is smaller than Vpp-1. The voltage is switched to Vpp-3, which is one step lower than Vpp-2, after passing B sheets. As described above, the bias voltage Vpp-n used at the time of image formation is switched to Vpp- (n + 1), which is lower by one step whenever the photosensitive drum reaches a certain number.
[0103]
Therefore, in this example, the bias voltage Vpp- (n + 1) which is one step lower than the bias voltage Vpp-n at the time of power-on and which is determined by the method of the first embodiment at the time of power-on is partly formed during non-image formation. ) Is applied, and when the detected voltage Vn + 1 detected at this time exceeds the charging AC peak voltage selection control threshold V0, the bias voltage at the time of image formation is changed from Vpp-n to Vpp- (n + 1) which has been selected so far. The feature of this embodiment is that it is switched to ()).
[0104]
The procedure for determining the charging bias voltage in this embodiment will be described with reference to FIGS. First, when the power is turned on, the charged print bias Vpp-n during image formation is determined in the same manner as in the first embodiment.
[0105]
During printing, Vpp- (n + 1), which is a voltage one step lower in all or part of the time of non-image formation, is applied. It is preferable that the application time T is equal to or longer than one rotation of the photosensitive drum, and that the sampled detection voltage value be averaged.
[0106]
The timing at which Vpp- (n + 1) is reduced by one step may be basically applied at any time during non-image formation, but preferably during the pre-rotation step. This is because if current can be detected by applying this voltage during the pre-rotation process immediately before image formation, the switching timing of the bias voltage can be determined with the highest accuracy.
[0107]
When this method is used, a bias voltage smaller than the print bias at the time of image formation is applied at a part of non-image formation, so that the discharge amount can be further reduced, and abrasion of the photoconductor is reduced. The effect of reduction can be added.
[0108]
<Others>
1) The form of the contact charging member 3 is not limited to the roller body, but may be an endless belt body or the like. In addition to the charging roller, a contact charging member having a shape and material such as a fur brush, felt, and cloth can be used. It is also possible to obtain a more appropriate elasticity (flexibility) and conductivity by laminating them. It can also be a charging blade, a magnetic brush charging member, or the like.
[0109]
2) The exposure means for forming an electrostatic latent image is not limited to the laser scanning exposure means 4 for forming a digital latent image as in the embodiment, but may be a normal analog image exposure or Other light-emitting elements such as an LED may be used, and any light-emitting element such as a combination of a light-emitting element such as a fluorescent lamp and a liquid crystal shutter, which can form an electrostatic latent image corresponding to image information, may be used.
[0110]
3) The latent image carrier 2 may be an electrostatic recording dielectric or the like. In this case, after the dielectric surface is uniformly charged to a predetermined polarity and potential, the charge is selectively removed by a charge removing means such as a charge removing needle head or an electron gun to write and form a desired electrostatic latent image.
[0111]
4) The developing device 5 is a reversal developing device in the embodiment, but the configuration of the developing device is not particularly limited. A regular developing device may be used.
[0112]
In general, a method of developing an electrostatic latent image is to coat a non-magnetic toner on a developer carrying member such as a sleeve with a blade or the like, and to coat a magnetic toner on a developer carrying member such as a sleeve. A method of developing the electrostatic latent image by applying it in a non-contact state to the image carrier by coating and conveying by force (one-component non-contact development), and coating the developer carrying member as described above A method of developing an electrostatic latent image by applying toner in a contact state to an image carrier (one-component contact development), and a developer in which a magnetic carrier is mixed with toner particles (a two-component developer) A method of developing the electrostatic latent image by applying a magnetic force to the image carrier in a contact state (two-component contact development), and a method of applying the two-component developer to the image carrier. Apply in a contact state to create an electrostatic latent image It is roughly divided into four types of methods (2-component non-contact development) to the image.
[0113]
5) The transfer means 6 is not limited to roller transfer, but may be belt transfer, corona transfer, or the like. An image forming apparatus that forms not only a single-color image but also a multi-color or full-color image by multiple transfer or the like using an intermediate transfer member (intermediate transfer receiving member) such as a transfer drum or a transfer belt may be used.
[0114]
6) As a waveform of an alternating voltage component (AC component, a voltage whose voltage value changes periodically) of a bias applied to the charging member 3 or the developer carrying member 5-c, a sine wave, a rectangular wave, a triangular wave, or the like is appropriately used. It is possible. It may be a rectangular wave formed by periodically turning on / off a DC power supply.
[0115]
【The invention's effect】
As described above, in the present invention, there is provided a charging bias power supply circuit for outputting a superimposed bias of AC and DC by one voltage booster, and the charging bias power supply circuit includes at least two or more types of AC peak-to-peak voltages. Output, and a charging AC current detecting means for detecting an AC current flowing through the photoconductor when a charging bias is applied, and the charging bias power supply circuit is turned on when power is turned on or when non-image formation is performed. A charging AC current flowing through the photosensitive drum is detected by applying a plurality of AC peak-to-peak voltages at least in part, and this value is equal to or higher than the charging AC peak-to-peak voltage threshold current, and a bias voltage at which the minimum current value is obtained. Appropriate control of charging AC current by using a charging bias voltage control method characterized in that it is used as a charging bias voltage during image formation. And space saving and cost reduction of the charging power supply circuit.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a flowchart illustrating a first embodiment.
FIG. 2 is a charging application sequence chart illustrating a first embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a charging AC current fluctuates in a rotation cycle of a photosensitive drum.
FIG. 4 is a diagram showing evaluation results of the first embodiment and Comparative Examples 1 to 3.
FIG. 5 is a diagram illustrating an image forming apparatus according to a first embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a printer operation sequence according to the first embodiment.
FIG. 7 is a diagram illustrating a charging bias power supply circuit according to the first embodiment.
FIG. 8 is a diagram showing a relationship between a value of an AC peak-to-peak voltage and a DC voltage that can be output in a charging AC constant voltage control system.
FIG. 9 is a flowchart illustrating a second embodiment.
FIG. 10 is a charging application sequence chart illustrating a second embodiment.
FIG. 11 is a flowchart illustrating a third embodiment.
FIG. 12 is a charging application sequence chart illustrating a third embodiment.
FIG. 13 is a diagram illustrating the relationship between the amount of photosensitive drum used and the alternating current flowing through the photosensitive drum in the charging AC constant voltage control system.
FIG. 14 illustrates a conventional image forming apparatus.
FIG. 15 is a diagram conceptually illustrating a conventional charging bias power supply circuit.
[Explanation of symbols]
1. Charging bias power supply circuit, 2. Photosensitive drum (latent image carrier), 3. Contact charging means, 4. Exposure means, 5 Development means, 6 Transfer means, 7 Recording medium (Transfer material), 8 fixing means, 9 cleaning means, C process cartridge

Claims

少なくとも、回転可能な潜像担持体と、該潜像担持体に接触する帯電手段と、前記帯電手段に１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳バイアス電圧を出力可能な帯電バイアス電源回路と、帯電バイアス電圧印加時に前記潜像担持体に流れる交流電流を検出可能な帯電交流電流検出手段とを有し、
前記帯電バイアス電源回路は、２種類以上の交流ピーク間電圧を段階的に出力可能な交流発振出力を有し、帯電バイアス電圧印加時に前記帯電交流電流検出手段によって検出された帯電交流電流が、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出した時のバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス電圧として使用する画像形成装置において、
前記交流発振出力は、前記画像形成装置の電源投入時の初期回転時の一部で、複数の交流ピーク間電圧を段階的に切り替えて発振し、そのときに前記潜像担持体に流れる帯電交流電流を検知し、その値が帯電交流ピーク間電圧選択閾値以上で、かつ、最小の電流値を検出したバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス交流電圧に決定することを特徴とする帯電バイアス電圧制御方法。At least a rotatable latent image carrier, charging means for contacting the latent image carrier, and a charging bias power supply circuit capable of outputting a superimposed AC and DC bias voltage by a single voltage booster to the charging means. Having charging AC current detection means capable of detecting an AC current flowing through the latent image carrier when a charging bias voltage is applied,
The charging bias power supply circuit has an AC oscillation output capable of outputting two or more types of AC peak-to-peak voltages in a stepwise manner, and the charging AC current detected by the charging AC current detecting means when a charging bias voltage is applied is charged. In the image forming apparatus using the bias voltage when the minimum current value is detected as the charging bias voltage at the time of image formation, which is equal to or higher than the AC peak-to-peak voltage selection control threshold current,
The AC oscillation output oscillates by switching a plurality of AC peak-to-peak voltages stepwise during part of the initial rotation when the image forming apparatus is turned on, and at that time, the charged AC flowing through the latent image carrier. Charging bias voltage control characterized by detecting a current, determining a bias voltage having a value equal to or higher than a charging AC peak-to-peak voltage selection threshold and detecting a minimum current value as a charging bias AC voltage during image formation. Method.

段階的に印加される複数の交流ピーク間電圧は、その各々が前記潜像担持体が１回転する時間以上印加されること、を特徴とする請求項１に記載の帯電バイアス電圧制御方法。2. The charging bias voltage control method according to claim 1, wherein each of the plurality of AC peak-to-peak voltages applied stepwise is applied for a period of time during which the latent image carrier makes one rotation.

少なくとも、回転可能な潜像担持体と、該潜像担持体に接触する帯電手段と、前記帯電手段に１個の電圧昇圧手段で交流と直流の重畳バイアス電圧を出力可能な帯電バイアス電源回路と、帯電バイアス電圧印加時に前記潜像担持体に流れる交流電流を検出可能な帯電交流電流検出手段とを有し、
前記帯電バイアス電源回路は、２種類以上の交流ピーク間電圧を段階的に出力可能な交流発振出力を有し、帯電バイアス電圧印加時に前記帯電交流電流検出手段によって検出された帯電交流電流が、帯電交流ピーク間電圧選択制御閾値電流以上で、かつ、最小の電流値を検出した時のバイアス電圧を画像形成時の帯電バイアス電圧として使用する画像形成装置において、
印加される複数の交流ピーク間電圧ＶｐｐをそれぞれＶｐｐ−１、Ｖｐｐ−２、・・・、Ｖｐｐ−ｎ（Ｖｐｐ−１＞Ｖｐｐ−２＞・・・＞Ｖｐｐ−ｎ＞・・・）としたときの画像形成時の帯電バイアス電圧がＶｐｐ−ｎのとき、非画像形成時の少なくとも一部で、画像形成時の帯電バイアス電圧よりも一段階低い電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）を印加して交流電流を検出し、この検出された電流値が帯電交流ピーク間電圧閾値以上となった場合に、帯電バイアス電圧をＶｐｐ−（ｎ＋１）に切り替えること、を特徴とする帯電バイアス電圧制御方法。At least a rotatable latent image carrier, charging means for contacting the latent image carrier, and a charging bias power supply circuit capable of outputting a superimposed AC and DC bias voltage by a single voltage booster to the charging means. Having charging AC current detection means capable of detecting an AC current flowing through the latent image carrier when a charging bias voltage is applied,
The charging bias power supply circuit has an AC oscillation output capable of outputting two or more types of AC peak-to-peak voltages in a stepwise manner, and the charging AC current detected by the charging AC current detecting means when a charging bias voltage is applied is charged. In the image forming apparatus using the bias voltage when the minimum current value is detected as the charging bias voltage at the time of image formation, which is equal to or higher than the AC peak-to-peak voltage selection control threshold current,
.., Vpp-n (Vpp-1>Vpp-2>...>Vpp-n>...) When the charging bias voltage at the time of image formation is Vpp-n, a voltage Vpp- (n + 1), which is one step lower than the charging bias voltage at the time of image formation, is applied at least in part during non-image formation, and an AC current is applied. A charging bias voltage is switched to Vpp- (n + 1) when the detected current value is equal to or higher than a charging AC peak-to-peak voltage threshold value.

非画像形成時の一部で印加される画像形成時よりも一段階低い帯電バイアス電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）は、前記潜像担持体が１回転する時間以上印加されること、を特徴とする請求項３に記載の帯電バイアス電圧制御方法。The charging bias voltage Vpp- (n + 1), which is one step lower than that during image formation and applied during part of non-image formation, is applied for a period of time equal to or more than one rotation of the latent image carrier. Item 4. The charging bias voltage control method according to Item 3.

非画像形成時の一部で印加される画像形成時よりも一段階低い帯電バイアス電圧Ｖｐｐ−（ｎ＋１）は、画像形成直前の前回転工程の一部で印加されること、を特徴とする請求項３に記載の帯電バイアス電圧制御方法。The charging bias voltage Vpp- (n + 1), which is one step lower than during image formation and is applied during part of non-image formation, is applied during part of a pre-rotation step immediately before image formation. Item 4. The charging bias voltage control method according to Item 3.

請求項１ないし５のいずれかに記載の帯電バイアス電圧制御方法を用いた帯電バイアス電源回路を有することを特徴とした画像形成装置。An image forming apparatus comprising a charging bias power supply circuit using the charging bias voltage control method according to claim 1.

出力可能な最小の交流ピーク間電圧Ｖｐｐ−ｍｉｎと設定される直流電圧Ｖｄｃとの間の関係が、Ｖｐｐ−ｍｉｎ≧２×｜Ｖｄｃ｜であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の帯電バイアス電圧制御方法を用いた帯電バイアス電源回路。6. The relationship between the minimum AC peak-to-peak voltage Vpp-min that can be output and the set DC voltage Vdc is Vpp-min ≧ 2 × | Vdc |. A charging bias power supply circuit using the charging bias voltage control method according to any one of the above.

出力可能な最大の交流ピーク間電圧Ｖｐｐ−ｍａｘを印加したときに検出される交流電流値Ｉａｃ−ｍａｘと帯電交流ピーク間電圧閾値電流Ｉａｃ−０との関係が、Ｉａｃ−ｍａｘ≧Ｉａｃ−０であることを特徴とする、請求項１ないし５のいずれかに記載の帯電バイアス電圧制御方法を用いた帯電バイアス電源回路。The relationship between the AC current value Iac-max detected when the maximum AC peak-to-peak voltage Vpp-max that can be output is applied and the charging AC peak-to-peak voltage threshold current Iac-0 is Iac-max ≧ Iac-0. A charging bias power supply circuit using the charging bias voltage control method according to any one of claims 1 to 5.

請求項７、または８に記載の帯電バイアス電源回路を有することを特徴とした画像形成装置。An image forming apparatus comprising the charging bias power supply circuit according to claim 7.