JP4266787B2 - Charging voltage control circuit and image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、像担持体の帯電を行なう画像形成装置及び、その帯電電圧制御回路に関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus that charges an image carrier and a charging voltage control circuit thereof.
電子写真方式により画像を記録する電子写真方式の画像形成装置では、周知のようにドラム型の電子写真感光体(以下、感光ドラム)を有し、画像形成に際して、その表面を所定の電位に均一に帯電処理している。この帯電処理では、細いコロナ放電ワイヤに高電圧を印加して発生するコロナを感光ドラム表面に作用させて帯電させる非接触帯電であるコロナ帯電が一般的であった。 As is well known, an electrophotographic image forming apparatus that records an image by an electrophotographic method has a drum-type electrophotographic photosensitive member (hereinafter referred to as a photosensitive drum), and the surface thereof is made uniform at a predetermined potential during image formation. Is charged. In this charging process, corona charging, which is non-contact charging in which a corona generated by applying a high voltage to a thin corona discharge wire is applied to the surface of the photosensitive drum and charged, is generally used.
これに対して近年は、低圧プロセス、低オゾン発生量、低コストなどの点から有利な接触帯電方式が主流となりつつある。この接触帯電方式は、例えばローラ帯電部材(以下、帯電ローラ)を感光ドラムの表面に当接させ、この帯電ローラに電圧を印加して感光ドラムを帯電する方式である。接触帯電方式で感光体表面に所望の電位Vdを得るために、帯電ローラにはVd+Vth(帯電部材に直流電圧を印加した時の被帯電体への放電開始電圧(帯電開始電圧))という直流電圧が印加される。 On the other hand, in recent years, a contact charging method which is advantageous from the viewpoint of a low pressure process, a low ozone generation amount, a low cost and the like is becoming mainstream. In this contact charging method, for example, a roller charging member (hereinafter referred to as a charging roller) is brought into contact with the surface of the photosensitive drum, and a voltage is applied to the charging roller to charge the photosensitive drum. In order to obtain a desired potential Vd on the surface of the photosensitive member by the contact charging method, the charging roller has a DC voltage Vd + Vth (a discharge starting voltage (charging starting voltage) to the charged body when a DC voltage is applied to the charging member). Is applied.
また、更なる帯電の均一化を図るために特許文献1に開示するように、所望の電位Vdに相当する直流電圧に、Vthの2倍以上のピーク間電圧を持つ交流電圧成分(AC電圧成分)を重畳した電圧(交番電圧・脈流電圧・振動電圧;時間とともに電圧値が周期的に変化する電圧)を接触帯電部材に印加する「AC帯電方式」が用いられる。
AC帯電方式では、交流電圧を印加してプラス側、マイナス側への放電を交互に起こすことで帯電を均一にすることができる。例えば、直流電圧を印加したときの被帯電体の放電開始電圧(帯電開始電圧)の2倍以上のピーク間(peak to peak)電圧を有する交流電圧と、直流電圧(直流オフセットバイアス)とを重畳した交流電圧(振動電圧)を印加することにより、被帯電体である帯電ローラをほぼ均一に帯電できることが知られている。ここで、この帯電ローラに、正弦波の交流電圧を印加すると、帯電ローラと感光ドラム間の抵抗性負荷に流れる抵抗負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の容量性負荷に流れる容量負荷電流と、帯電ローラと感光ドラム間の放電電流とが流れ、これらが合計された電流が帯電ローラに流れることになる。この際、帯電ローラを安定して帯電するためには、放電電流量を所定値以上にすると良いことが経験的に分かっている。
Further, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-228867, in order to achieve further uniform charge, an AC voltage component (AC voltage component) having a peak-to-peak voltage that is at least twice Vth as a DC voltage corresponding to a desired potential Vd. ) Is applied to the contact charging member (an AC charging method) in which a voltage (an alternating voltage, a pulsating voltage, an oscillating voltage; a voltage whose voltage value changes periodically with time) is used.
In the AC charging method, charging can be made uniform by alternately applying positive voltage and causing discharge to the positive side and the negative side. For example, an AC voltage having a peak-to-peak voltage more than twice the discharge start voltage (charging start voltage) of the object to be charged when a DC voltage is applied, and a DC voltage (DC offset bias) are superimposed. It is known that a charging roller as a member to be charged can be charged almost uniformly by applying the alternating voltage (vibration voltage). Here, when a sinusoidal AC voltage is applied to the charging roller, a resistive load current that flows through a resistive load between the charging roller and the photosensitive drum, and a capacitive load current that flows through a capacitive load between the charging roller and the photosensitive drum, The discharge current between the charging roller and the photosensitive drum flows, and the sum of these flows to the charging roller. At this time, in order to stably charge the charging roller, it has been empirically known that the discharge current amount should be a predetermined value or more.
図10は、帯電ローラに帯電交流電圧(Vc)を印加した場合に帯電ローラに流れる帯電電流(Ic)の特性を表した図である。尚、電圧Vcは交流電圧のピーク電圧値、電流Icは交流電流の実効値で表している。なお、交流電圧のピーク電圧値とは、交流電圧のピーク間電圧値の1/2の電圧値を意味するものとする。 FIG. 10 is a graph showing the characteristics of the charging current (Ic) flowing through the charging roller when the charging AC voltage (Vc) is applied to the charging roller. The voltage Vc is expressed as a peak voltage value of the AC voltage, and the current Ic is expressed as an effective value of the AC current. The peak voltage value of the AC voltage means a voltage value that is ½ of the peak voltage value of the AC voltage.
図において、帯電交流電圧(Vc)の振幅(ピーク電圧値)を徐々に上昇させると、これに伴って帯電電流(Ic)が流れる。ここで帯電交流電圧(Vc)が所定電圧(Vth)以下では、帯電交流電圧の振幅と帯電電流とは略比例している。これは、抵抗負荷電流と容量負荷電流は電圧振幅に比例し、且つ電圧振幅(ピーク電圧)が小さいために放電現象が発生せず、放電電流が流れないためである。そして更に帯電交流電圧(Vc)の振幅を大きくしていくと所定電圧(Vth)で放電現象が始まり、帯電交流電圧と帯電電流(Ic)の関係も比例しなくなり、放電電流(Is)分だけ帯電電流(Ic)が大きくなる。安定した帯電を得るためには、この放電電流(Is)が所定値以上となるように、帯電電圧(Vt)を設定すればよい。 In the figure, when the amplitude (peak voltage value) of the charging AC voltage (Vc) is gradually increased, the charging current (Ic) flows accordingly. Here, when the charging AC voltage (Vc) is equal to or lower than the predetermined voltage (Vth), the amplitude of the charging AC voltage is substantially proportional to the charging current. This is because the resistance load current and the capacitive load current are proportional to the voltage amplitude and the voltage amplitude (peak voltage) is small, so that no discharge phenomenon occurs and no discharge current flows. If the amplitude of the charging AC voltage (Vc) is further increased, the discharge phenomenon starts at the predetermined voltage (Vth), and the relationship between the charging AC voltage and the charging current (Ic) is not proportional, and only the discharge current (Is). The charging current (Ic) increases. In order to obtain stable charging, the charging voltage (Vt) may be set so that the discharge current (Is) becomes a predetermined value or more.
しかしながら、感光ドラムへの放電電流(Is)が増えた場合、感光ドラム削れ等の感光ドラム劣化を促進するとともに、放電生成物による高温高湿環境での画像流れ等の異常画像が発生する場合があった。このため、安定した帯電が得られ、かつ前記問題を解決するためには、必要最小限の帯電交流電圧を印加することにより、プラス側、マイナス側へ交互に起こす放電を最小限にする必要がある。 However, when the discharge current (Is) to the photosensitive drum increases, the photosensitive drum may be deteriorated such as scraping of the photosensitive drum, and an abnormal image such as image flow in a high-temperature and high-humidity environment may occur due to the discharge product. there were. For this reason, in order to obtain stable charging and to solve the above problems, it is necessary to minimize the discharge that occurs alternately between the positive side and the negative side by applying the minimum necessary charging AC voltage. is there.
しかし実際には、感光ドラムへの印加電圧と放電量の関係は常に一定ではなく、感光ドラムの感光体層や誘電体層の膜厚、帯電部材や空気の環境変動等により変化する。低温低湿環境(以下、L/L環境)では、材料が乾燥して抵抗値が上昇し放電しにくくなるため、均一な帯電を得るためには一定値以上のピーク間電圧が必要となる。また、このL/L環境において均一な帯電が得られる最低の帯電交流電圧を印加しても、高温高湿環境(H/H)の場合には、逆に材料が吸湿して抵抗値が低下するため必要以上の放電が発生することになる。この結果、放電量が増加して、画像不良の発生、トナー融着の発生、感光ドラムの表面の劣化による感光ドラム削れ、短命化などの問題が起こる。 However, in practice, the relationship between the voltage applied to the photosensitive drum and the amount of discharge is not always constant, and changes depending on the film thickness of the photosensitive layer and dielectric layer of the photosensitive drum, the environmental variation of the charging member and air, and the like. In a low-temperature and low-humidity environment (hereinafter referred to as L / L environment), the material dries and the resistance value rises, making it difficult to discharge. Therefore, a peak-to-peak voltage greater than a certain value is required to obtain uniform charging. In addition, even in the case of a high temperature and high humidity environment (H / H), the material absorbs moisture and the resistance value decreases even when the lowest charging AC voltage that provides uniform charging in this L / L environment is applied. Therefore, more discharge than necessary is generated. As a result, the amount of discharge increases, causing problems such as image defects, toner fusion, photosensitive drum scraping due to deterioration of the surface of the photosensitive drum, and shortening of life.
このような放電量の変化は、前述の環境変動による原因の他に、帯電部材の製造ばらつきや汚れによる抵抗値変動、耐久による感光ドラムの静電容量変動、画像形成装置本体の高電圧発生装置の特性ばらつきなどでも発生することが判っている。 Such a change in the discharge amount is caused by the above-described environmental fluctuations, as well as fluctuations in the charging member manufacturing resistance and dirt, resistance value fluctuations due to the durability, photosensitive drum electrostatic capacity fluctuations due to durability, and the high voltage generation device of the image forming apparatus main body. It has been found that this can occur even when there are variations in characteristics.
このような放電量の変化を抑制するために、特許文献1の「放電電流制御方式」は、帯電部材に印加する交流電圧を可変な構成とし、交流電圧のピーク電圧が放電現象が開始する電圧(Vth)以下での電圧範囲と、Vth以上の電圧範囲において、それぞれ交流電圧−交流電流特性を検出し、その検出した2つの特性ラインから最適な放電量となる交流電圧値を算出し、帯電部材に印加する交流電圧のピーク電圧の電圧レベルを決定している。
In order to suppress such a change in the discharge amount, the “discharge current control method” of
図10において、丸印で示したA,B,C,D点は、それぞれ検出を行うポイントを示している。放電現象が開始する電圧(Vth)以下の電圧でA,Bの2点をサンプルすることで、放電電流が発生しない領域の帯電交流電圧(Vc)と帯電電流(Ic)の特性LINE-Aが測定される。同様に、放電後のC,Dの2点をサンプルすることで、放電電流が発生する領域における帯電交流電圧(Vc)と帯電電流(Ic)の特性LINE-Bが測定される。このような方法で得られた2つの特性ラインの関係から放電電流値を所定値とするための帯電交流電圧値を算出し、これに応じて帯電交流電圧を制御することで放電量の変動を抑制する制御を行っている。 In FIG. 10, points A, B, C, and D indicated by circles indicate points to be detected. By sampling two points A and B at a voltage equal to or lower than the voltage (Vth) at which the discharge phenomenon starts, the characteristic LINE-A of the charging AC voltage (Vc) and charging current (Ic) in the region where no discharge current is generated can be obtained. Measured. Similarly, by sampling two points C and D after discharge, the characteristic LINE-B of the charging AC voltage (Vc) and the charging current (Ic) in the region where the discharge current is generated is measured. The charging AC voltage value for setting the discharge current value to a predetermined value is calculated from the relationship between the two characteristic lines obtained by such a method, and the fluctuation of the discharge amount is controlled by controlling the charging AC voltage accordingly. Control to suppress is performed.
図11は、従来の放電電流制御方式の画像形成装置において、前述したサンプリングを実行するタイミングを示す図である。 FIG. 11 is a diagram illustrating the timing at which the above-described sampling is performed in a conventional discharge current control type image forming apparatus.
装置本体のメイン電源がオンされると、定着装置を駆動し定着装置を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行し、その後にスタンバイ状態となる。次に、プリント開始の命令を外部パーソナルコンピュータ等の外部装置から受けると、所定の印刷準備段階である前回転工程を実行し、その後に一連の電子写真プロセスによって記録紙にプリント動作を行うプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行後、2枚目以降のプリント工程に移る。そして最後の記録紙のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。前述のA,B及びC,D点のサンプリングは前回転工程で実行され、その結果に基づいて帯電交流高圧レベルを設定した後にプリント工程に移行する。このようにサンプリングをプリント工程以外のタイミングで行うことで、サンプリング実行中に出力される放電開始電圧(Vth)以下の帯電電圧によって発生する異常画像の発生といった不具合を防止できる。
しかしながら、従来の放電電流制御方式では、複数枚数の記録紙を連続してプリント処理する「連続プリントモード」を行った場合、プリント動作中に放電電流の値が変動してしまう問題があった。この問題は、連続プリントモードでのプリント動作中に感光ドラム周辺で温度上昇が発生し、帯電ローラへの印加電圧と放電電流の関係が変化した場合に起こる。即ち、図10に示す特性ラインLINE-AとLINE-Bがプリント動作中に変動し、プリント開始時に行ったサンプル結果に応じて設定する帯電交流電圧を印加しても所望の放電電流に制御できなくなるのである。この問題に対しては、連続プリントモード時に所定間隔でプリント動作を一定期間停止し、帯電交流電圧のピーク電圧を放電開始電圧(Vth)以下に下げてサンプリングを再度実行し、放電電流が最適となるように帯電電圧出力を再設定する方法が考えられる。しかしながら、この場合には画像形成装置のプリント速度が低下してしまうことから有効な対策とはならなかった。 However, the conventional discharge current control method has a problem that the value of the discharge current fluctuates during the printing operation when the “continuous print mode” in which a plurality of recording sheets are continuously printed is performed. This problem occurs when the temperature rises around the photosensitive drum during the printing operation in the continuous print mode, and the relationship between the voltage applied to the charging roller and the discharge current changes. That is, the characteristic lines LINE-A and LINE-B shown in FIG. 10 fluctuate during the printing operation, and it is possible to control to the desired discharge current even when a charging AC voltage set according to the sample result performed at the start of printing is applied. It will disappear. To solve this problem, the print operation is stopped at a predetermined interval in the continuous print mode for a certain period, the peak voltage of the charging AC voltage is lowered to the discharge start voltage (Vth) or less, and the sampling is performed again. A method of resetting the charging voltage output can be considered. However, in this case, since the printing speed of the image forming apparatus decreases, it has not been an effective measure.
本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に拘わらずに、高精度で所定の放電量を生じさせて均一な帯電行う帯電電圧制御回路とその制御方法及び画像形成装置を提供する。 The present invention has been made in view of the above problems, and is a charging voltage control circuit that generates a predetermined amount of discharge with high accuracy and performs uniform charging regardless of environmental fluctuations and variations in characteristics of the charging member during manufacturing. And a control method thereof and an image forming apparatus.
本発明に関わる画像形成装置は以下のような構成を備える。 An image forming apparatus according to the present invention has the following configuration.
像担持体を帯電し、当該像担持体に形成された画像を記録媒体に転写して画像を形成する画像形成装置であって、
交流電圧を生成する交流電圧生成手段と、
前記交流電圧生成手段からの交流電圧が印加される帯電部材と、
前記交流電圧生成手段から前記帯電部材に電流を供給する経路に制御値に応じた定電流が流れるよう前記交流電圧生成手段を制御する制御手段と、
前記経路に容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される交流電圧のピーク電圧に応じた情報を出力する第1の出力手段と、
前記経路に前記容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される交流電圧の変化に応じた情報を出力する第2の出力手段とを有し、
前記制御手段は、前記交流電圧生成手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を生成した際の前記第1の出力手段及び前記第2の出力手段の出力結果に基づいて、画像形成する際の前記制御値を決定することを特徴とする。
An image forming apparatus for charging an image carrier and transferring an image formed on the image carrier to a recording medium to form an image.
AC voltage generating means for generating AC voltage;
A charging member to which an AC voltage from the AC voltage generating means is applied;
Control means for controlling the AC voltage generation means so that a constant current according to a control value flows through a path for supplying current from the AC voltage generation means to the charging member;
First output means connected to the path via a capacitive member and outputting information according to a peak voltage of an alternating voltage applied to the charging member;
A second output unit connected to the path via the capacitive member and outputting information according to a change in an AC voltage applied to the charging member;
Wherein, the output result of the first output means and said second output means when said AC voltage generating means generates the said AC voltage as a discharge start voltage higher than a peak voltage of said image bearing member Based on this, the control value at the time of image formation is determined.
本発明に係る帯電電圧制御回路は以下のような構成を備える。 The charging voltage control circuit according to the present invention has the following configuration.
像担持体を帯電するための帯電部材に供給する帯電電圧を制御する帯電電圧制御回路であって、
電圧トランスの一次側に入力する一次交流電圧を生成する電圧生成回路と、
前記一次交流電圧に応じて前記電圧トランスの二次側に生成される電流が制御信号に応じた定電流となるよう、前記電圧生成回路により生成される一次交流電圧を制御する制御回路と、
前記電圧トランスの二次側に発生する電流を前記帯電部材に供給する経路に容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される二次交流電圧のピーク電圧に応じた情報を出力する第1の出力回路と、
前記経路に前記容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される二次交流電圧の微分値に応じた情報を出力する第2の出力回路とを有し、
前記制御回路は、前記電圧生成回路が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記二次交流電圧とした際の前記第1の出力回路及び前記第2の出力回路の出力結果に基づいて、画像形成する際の前記制御値を決定することを特徴とする。
A charging voltage control circuit for controlling a charging voltage supplied to a charging member for charging the image carrier,
A voltage generation circuit for generating a primary AC voltage to be input to the primary side of the voltage transformer;
A control circuit for controlling the primary AC voltage generated by the voltage generation circuit so that the current generated on the secondary side of the voltage transformer according to the primary AC voltage becomes a constant current according to a control signal;
Which is connected to a current generated in the secondary side of the voltage transformer via a capacitive member in a path for supplying to the charging member, and outputs the information corresponding to the peak voltage of the secondary AC voltage applied to the charging member A first output circuit;
Are connected via the capacitive element to said path, and a second output circuit for outputting information corresponding to the differential value of the secondary AC voltage applied to the charging member,
The control circuit, the output of the first output circuit and the second output circuit when the previous SL voltage generating circuit is a secondary alternating voltage as a discharge start voltage higher than a peak voltage of said image bearing member Based on the result, the control value for image formation is determined.
本発明によれば、前記帯電部材に電流を供給する経路に容量性部材を介して接続され、帯電部材に印加される交流電圧のピーク電圧に応じた情報を出力する第1の出力手段と、経路に容量性部材を介して接続され、帯電部材に印加される交流電圧の変化に応じた情報を出力する第2の出力手段とを有し、制御手段は、交流電圧生成手段が像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる交流電圧した際の第1の出力手段及び第2の出力手段の出力結果に基づいて、画像形成する際の前記制御値を決定するので、環境条件や製造による帯電部材の特性ばらつき等に拘わらず、定量の放電を高精度で生じさせて帯電させる画像形成装置を提供することができる。 According to the present invention, the first output means is connected to the path for supplying current to the charging member via the capacitive member, and outputs information corresponding to the peak voltage of the AC voltage applied to the charging member; A second output unit connected to the path via a capacitive member and outputting information corresponding to a change in the AC voltage applied to the charging member. Since the control value at the time of image formation is determined based on the output results of the first output means and the second output means when an AC voltage having a peak voltage equal to or higher than the discharge start voltage is set, environmental conditions and manufacturing It is possible to provide an image forming apparatus in which a constant amount of discharge is generated with high accuracy regardless of variations in characteristics of the charging member due to the charging.
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施の形態を詳しく説明する。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施の形態に係るレーザビームプリンタ(電子写真方式の画像形成装置)100の構成図である。 FIG. 1 is a configuration diagram of a laser beam printer (electrophotographic image forming apparatus) 100 according to an embodiment of the present invention.
レーザプリンタ100は、記録紙Pを収納するデッキ101を有し、このデッキ101の記録紙Pの有無を検知するデッキ紙有無センサ102、デッキ101内の記録紙Pのサイズを検知する紙サイズ検知センサ103、デッキ101から記録紙Pを繰り出すピックアップローラ104、ピックアップローラ104によって繰り出された記録紙Pを搬送するデッキ給紙ローラ105、このデッキ給紙ローラ105と対をなし、記録紙Pの重送を防止するためのリタードローラ106が設けられている。そして、デッキ給紙ローラ105の下流には、デッキ101と、後述する両面反転部からの給紙搬送状態を検知する給紙センサ107、更に下流へと記録紙Pを搬送するための給紙搬送ローラ108、記録紙Pを同期搬送するレジストローラ対109、レジストローラ対109への記録紙Pの搬送状態を検知するレジ前センサ110が配設されている。
The
また、レジストローラ対109の下流には、後述するレーザスキャナ部111からのレーザ光に基づいて感光ドラム1上にトナー像を形成するプロセスカートリッジ112と、感光ドラム1上に形成されたトナー像を記録紙P上に転写するためのローラ部材113(以後、転写ローラ)、記録紙P上の電荷を除去し感光ドラム1からの分離を促進するための放電部材114(以後、除電針)が配設されている。更に、除電針114の下流には搬送ガイド115、記録紙P上に転写されたトナー像を熱定着するために内部に加熱用のハロゲンヒータ116を備えた定着ローラ117と加圧ローラ118対を有する定着部が設けられている。そして、この定着部からの搬送状態を検知する定着排紙センサ119、定着部から搬送されてきた記録紙Pを排紙部、又は両面反転部に行き先を切り替えるための両面フラッパ120が配設されており、排紙部側の下流には排紙部の紙搬送状態を検知する排紙センサ121、記録紙を排紙する排紙ローラ対122が配設されている。
Further, downstream of the
一方、記録紙Pの両面に印刷するために片面印刷終了後の記録紙Pを表裏反転させ、再度画像形成部へと給紙するための両面反転部側には、正逆転によって記録紙Pをスイッチバックさせる反転ローラ対123、反転ローラ対123への紙搬送状態を検知する反転センサ124、記録紙Pの横方向位置を合わせるための横方向レジスト部(不図示)から記録紙Pを搬送するためのDカットローラ125、両面反転部の記録紙Pの搬送状態を検知する両面センサ126、両面反転部から給紙部へと記録紙Pを搬送するための両面搬送ローラ対127が配設されている。
On the other hand, the recording paper P after one-sided printing is reversed in order to print on both sides of the recording paper P, and the recording paper P is fed to the double-side reversing part side for feeding again to the image forming part by forward / reverse rotation. The recording paper P is transported from a
またスキャナ部111は、後述外部装置(ホストコンピュータ)128から送出される画像信号に基づいて変調されたレーザ光を発光するレーザユニット129、レーザユニット129からのレーザ光を感光ドラム1上に走査するためのポリゴンミラー130とスキャナモータ131、結像レンズ群132、及び折り返しミラー133を備えている。そして、プロセスカートリッジ112は公知の電子写真プロセスに必要な感光ドラム1、帯電部材である帯電ローラ2と現像ローラ134、トナー収容容器135等を具備しており、レーザビームプリンタ100に対して着脱可能に構成されている。また、図中3は高電圧電源部であり、後述する帯電高電圧回路の他に、現像ローラ134、転写ローラ113、除電針114に所望の電圧を給電する高電圧回路を有している。136はメインモータで、各部に動力を供給している。
The
更に、4はレーザプリンタ100を制御するプリンタ制御部であり、RAM5a,ROM5b、タイマ5c、デジタル入出力ポート(以下、I/Oポート)5d、アナログ−デジタル変換入力ポート(以下A/Dポートと記す)5e、デジタル−アナログ出力ポート(以下、D/Aポート)5f等を具備したMPU(マイクロコンピュータ)5、及び各種入出力制御回路(不図示)等で構成されている。尚、プリンタ制御部4は、インターフェース138を介してパーソナルコンピュータ等の外部装置128に接続されている。
図2は、本発明の実施の形態に係るレーザビームプリンタ100の帯電バイアス生成回路を説明するブロック図で、この回路はプリンタ制御部4に設けられており、前述の図1と共通する部分は同じ記号で示している。
FIG. 2 is a block diagram for explaining a charging bias generation circuit of the
この帯電バイアス生成回路は、直流高電圧に交流高電圧が重畳された帯電電圧を生成して出力端子299より出力する。MPU5のI/Oポート5dからクロックパルス(PRICLK)が出力されると、プルアップ抵抗260、ベース抵抗238を介してトランジスタ239がスイッチング動作し、プルアップ抵抗237と、ダイオード240を介して接続されているオペアンプ265の出力に応じた振幅のクロックパルスに増幅される。この振幅が大きいと、後述する高電圧トランス204に入力される正弦波の駆動電圧振幅(ピーク電圧)も大きくなり、その結果、高電圧である交流電圧のピーク電圧も大きくなる。
The charging bias generation circuit generates a charging voltage in which an AC high voltage is superimposed on a DC high voltage and outputs the charging voltage from the
クロックパルスは、コンデンサ224を介し、抵抗218,219,222,223,225,226,229,230〜234、コンデンサ216,220,227,228,233と、オペアンプ217,221によって構成されるフィルタ回路235に入力され、このフィルタ回路235から、+12Vを中心とした正弦波が出力される。そしてこの出力は、プッシュプルの高電圧トランスドライブ回路205によって電力増幅され、コンデンサ210を介して高電圧トランス204の一次巻線に入力される。これにより、高電圧トランス204の二次巻線側に正弦波の交流高電圧が発生する。また、高電圧トランス204の二次側の一方は、直流高電圧発生回路247に接続されおり、ここから出力される直流の高電圧に交流高電圧が重畳された高電圧バイアスが出力保護抵抗203を介して出力端子299より出力される。この出力端子299から帯電ローラ2に高電圧の帯電電圧バイアスが印加される。
The clock pulse passes through the
次に、帯電バイアス生成回路の交流出力電流(It)の検知について説明する。 Next, detection of the AC output current (It) of the charging bias generation circuit will be described.
ここでは高電圧トランス204の2次側巻線の電流を検出することによって、出力端子299より出力される交流出力電流(It)に応じた高電圧トランスドライブ回路205への入力電圧を発生するフィードバック制御を行っている。前述の高電圧トランスドライブ回路205を駆動することで発生した交流出力電流(It)はコンデンサ248を通過し、矢印A方向の半波はダイオード250、矢印B方向の半波はダイオード249を介してそれぞれ流れる。ダイオード250を通過した矢印A方向の半波は、オペアンプ265、抵抗256,258、コンデンサ254で構成された積分回路によって直流電圧に変換される。この場合、オペアンプ265の負入力端子の電圧(Vn)は、式(1)で表される。
Here, by detecting the current of the secondary winding of the
Vn=Rs×Imean ...式(1)
ここで、Imeanは帯電交流電流(It)の半波の平均値、Rsは抵抗257の抵抗値である。
Vn = Rs × Imean (1)
Here, Imean is an average value of a half wave of the charging alternating current (It), and Rs is a resistance value of the
一方、オペアンプ265の正入力端子には、MPU5のD/Aポート5fから出力される電流制御信号(PRICNT)が入力される。この電流制御信号(PRICNT)は、高電圧トランス204に入力される正弦波の駆動電圧振幅、即ち、交流出力電流(It)の振幅レベルを設定する信号であり、0Vから5Vまでの間で変化する、デジタル値PRICNTに対応するアナログ信号である。ここで、オペアンプ265の負入力端子の電圧(Vn)が電流制御信号(PRICNT)よりも小さい場合はオペアンプ265の出力が大きくなり、逆に、負入力端子の電圧(V1)が電流制御信号(PRICNT)よりも大きい場合はオペアンプ265の出力が小さくなる。
On the other hand, the current control signal (PRICNT) output from the D /
前述した様に、オペアンプ265の出力が大きくなると、フィルタ回路235に入力されるクロックパルスの振幅が大きくなり交流高電圧ピーク電圧は大きくなる。このような構成とすることで、交流高電圧(帯電電圧)の振幅レベルが制御され、その結果、交流出力電流(It)が電流制御信号(PRICNT)に応じた所定の一定電流値となるように制御される。即ち、電流制御信号(PRICNT)に応じた定電流制御が行われる。帯電交流電流の制御値は下記式の特性となる。
As described above, when the output of the
Imean=PRICNT/Rs ...式(2)
また、オペアンプ265の正入力端子にはトランジスタ260も接続されている。このトランジスタ260は、MPU5のI/Oポート5dから出力された信号(PRION)によって駆動される。このPRION信号をハイレベルにしてトランジスタ260をオンさせることにより、オペアンプ265の正入力端子の電位をロウレベルに落として帯電交流電圧の出力をオフにすることができる。
Imean = PRICNT / Rs (2)
A
次に、帯電バイアス生成回路の電圧検出部について説明する。この帯電バイアス生成回路においては、電圧検出回路A、電圧検出回路Bの2つの電圧検出回路がある。
(A)電圧検出回路A
電圧検出回路Aは、帯電交流電圧のピーク電圧値を検出する回路である。
Next, the voltage detection unit of the charging bias generation circuit will be described. In this charging bias generation circuit, there are two voltage detection circuits, a voltage detection circuit A and a voltage detection circuit B.
(A) Voltage detection circuit A
The voltage detection circuit A is a circuit that detects the peak voltage value of the charging AC voltage.
図3は、帯電交流電圧の波形と電圧検出回路Aによって検出されるピーク電圧値との関係を示す図であり、横軸は時間を、縦軸は帯電交流電圧Vpを表すものである。 FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the waveform of the charging AC voltage and the peak voltage value detected by the voltage detection circuit A, in which the horizontal axis represents time and the vertical axis represents the charging AC voltage Vp.
3000は、帯電交流電圧の波形が正弦波の場合を示している。この場合は、電圧Vp1が電圧検出回路Aによって検出される。一方、3001は、交流電圧波形のピーク部で歪みが発生した場合の波形を示している。破線は正弦波である波形3000の波形を示しており、ピークとなる部分で歪みが生じ、ピーク電圧がVp1よりΔhだけ低下したVp2となっている。電圧検出回路Aは、この電圧値Vp2の値を検出する。
3000 indicates a case where the waveform of the charging AC voltage is a sine wave. In this case, the voltage Vp1 is detected by the voltage detection circuit A. On the other hand,
次に、電圧検出回路Aの動作について説明する。 Next, the operation of the voltage detection circuit A will be described.
ピーク電圧の検出は、帯電電圧出力端子299と同電位のラインに接続されたコンデンサ271を流れる電流を検出することで行なう。このコンデンサ271には、帯電交流電圧の電圧レベルに応じた交流電流が流れ、この電流はダイオード276と289で分流される。ここで矢印Dの方向の半波電流はダイオード276を流れ、矢印C方向の半波電流はダイオード289を介して流れる。
The peak voltage is detected by detecting the current flowing through the
矢印Dの方向の半波電流は、オペアンプ281、抵抗282,283、コンデンサ288で構成された積分回路に入力されて直流電圧に変換される。こうして電圧変換された直流電圧に対応するピーク電圧検出信号(PRIVS)が、MPU5のA/Dポート5eに入力される。このピーク電圧検出信号(PRIVS)のレベルは式(3)で表わせる。
The half-wave current in the direction of arrow D is input to an integrating circuit composed of an
PRIVS=C271×f×R283×2×Vp ...式(3)
ここで、C271はコンデンサ271の静電容量値、fは帯電交流出力の周波数、R283は抵抗283の抵抗値、Vpは帯電交流電圧のピーク電圧値(図3のVp1に相当)である。
(B)電圧検出回路B
電圧検出回路Bは、帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧値(図3のVp2に相当)を検出する回路である。
PRIVS = C271 × f × R283 × 2 × Vp (3)
Here, C271 is the capacitance value of the
(B) Voltage detection circuit B
The voltage detection circuit B is a circuit that detects a peak voltage value (corresponding to Vp2 in FIG. 3) of the differential waveform of the charging AC voltage waveform.
なお、微分波形とは帯電交流電圧波形の変化に応じた波形であり、交流電圧波形の振動中心の電圧となる時点において変化が最大又は最小となる波形である。従がって、交流電圧波形がピーク電圧となるときに微分波形は変化がない状態となる。 The differential waveform is a waveform corresponding to a change in the charging AC voltage waveform, and is a waveform whose change is maximum or minimum at the time when the AC voltage waveform becomes the vibration center voltage. Therefore, when the AC voltage waveform becomes the peak voltage, the differential waveform is not changed.
図3の3002は、交流電圧波形3001の微分波形を示している。図3においては交流電圧波形3000、3001が振動中心の電圧となる時刻T1において微分波形3002はピーク電圧(Vp1)となっており、交流電圧波形3000、3001がピーク電圧(Vp1又はVp2)となる時刻T2において微分波形3002は変化がない振動中心の電圧となっている。また、破線部は正弦波3000の形状を示す。波形3001で歪みが発生しているピーク付近の領域では、微分波形3002も正弦波から歪んだ形状となっている。一方、3001で歪みが発生していない位相の領域では、微分波形3002は正弦波の形状に一致しており、そのピーク値は波形3001のピーク値と同じVp1となっている。即ち、電圧検出回路Bは、歪みが発生した帯電交流電圧波形のピーク電圧値(Vp2)に対して歪み量Δhを加算した電圧Vp1を検出して出力する。
300 in FIG. 3 shows a differential waveform of the
次に、この電圧検出回路Bの動作を説明する。 Next, the operation of the voltage detection circuit B will be described.
帯電出力電圧は、コンデンサ271と抵抗273によって分圧されて低い電圧レベルに変換される。コンデンサ271と抵抗273との間にはダイオード289が接続されているため、オペアンプ286の正入力には半波の交流波形が入力される。ここで、コンデンサ271のインピーダンスは、抵抗273のインピーダンスよりも十分に大きく設定されている。即ち、オペアンプ286の正極入力部には、帯電交流電圧の微分波形が分圧された交流波形の半波波形が発生する。この微分された波形は更に、オペアンプ286、オペアンプ280、ダイオード272,279、コンデンサ284、抵抗285,298,299で構成されたピーク電圧検出回路によって、オペアンプ281の負極入力端子に発生した交流波形のピーク値に応じた直流電圧に変換され、微分電圧検出信号(PRIDVS)として、MPU5のA/Dポート5eに入力される。微分電圧検出信号(PRIDVS)のレベルは下記式で表せる。
The charging output voltage is divided by the
PRIDVS=C271×f×R273×π×2×Vd ...式(4)
ここで、C271はコンデンサ271の静電容量値、fは帯電交流電圧出力の周波数、R273は抵抗273の抵抗値、πは円周率、Vdは帯電交流電圧の微分値のピーク電圧である。
PRIDVS = C271 × f × R273 × π × 2 × Vd (4)
Here, C271 is the capacitance value of the
これら式(3)と式(4)とから、ピーク電圧検出信号(PRIVS)と微分電圧検出信号(PRIDVS)はいずれもコンデンサ271の静電容量値に対し比例関係にある。即ち、コンデンサ271の静電容量値が環境条件等によって変動した場合でも、両信号間の相対値は一定となることがわかる。
From these formulas (3) and (4), the peak voltage detection signal (PRIVS) and the differential voltage detection signal (PRIDVS) are both proportional to the capacitance value of the
次に本実施の形態1に係る放電電流の検出方法について説明する。本実施の形態1に係る画像形成装置においては、帯電交流電圧のピーク値と、帯電交流電圧の微分値のピーク値とを検出し、これに基づいて放電電流値を算出することを特徴とする。 Next, a discharge current detection method according to the first embodiment will be described. In the image forming apparatus according to the first embodiment, the peak value of the charging AC voltage and the peak value of the differential value of the charging AC voltage are detected, and the discharge current value is calculated based on the detected peak value. .
図5(A)は、帯電ローラ2に印加する帯電交流電圧のピーク値及び帯電交流電圧の微分ピーク値と帯電交流電流値(Ic)との関係を示す図である。
FIG. 5A is a diagram showing the relationship between the peak value of the charging AC voltage applied to the charging
帯電ローラ2に帯電交流電圧を印加することで帯電電流(Ic)が流れる。この帯電交流電圧が放電開始電圧(Vth)以下の領域(非放電発生領域)では、帯電交流電圧の上昇に比例して帯電交流電流が直線的(比例して)に上昇する。この非放電発生領域では、帯電ローラ2と感光ドラム1との間の抵抗性負荷と容量性負荷に応じたニップ電流のみが流れる。
A charging current (Ic) flows by applying a charging AC voltage to the charging
次に更に帯電交流電圧が上昇して放電開始電圧(Vth)を超える領域(放電発生領域)に達すると、帯電ローラ2と感光ドラム1との間で放電が起こり、前述のニップ電流に放電電流が加算された帯電電流(Ic)が流れる。前述の非放電発生領域では、帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値は比例していたが、この放電発生領域では、帯電交流電圧のピーク値は、図5(A)のラインLINE-Aに沿った値となり、帯電交流電圧微分のピーク値は、同じ図5(A)のラインLINE-Bに沿った値となり、2つの特性に差が発生する。
Next, when the charging AC voltage further rises and reaches a region (discharge generation region) exceeding the discharge start voltage (Vth), a discharge occurs between the charging
これら2つの特性ラインLINE-AとLINE-Bとで示すように、特性に差が生じる原因について図6を参照して説明する。 The cause of the difference in characteristics as indicated by these two characteristic lines LINE-A and LINE-B will be described with reference to FIG.
図6は、帯電交流電圧を放電開始電(Vth)より高い電圧Va1としたときの帯電交流電圧波形を示す図で、交流波形のピーク付近で波形の歪みが発生している。 FIG. 6 is a diagram showing a charging AC voltage waveform when the charging AC voltage is set to a voltage Va1 higher than the discharge starting voltage (Vth), and the waveform distortion occurs near the peak of the AC waveform.
この波形歪みは、放電発生によって高圧トランス204の出力に歪みが生じるために発生する。帯電交流電圧が放電開始電圧(Vh)を超えると、交流電圧のピーク付近のタイミングで放電が発生して放電電流が流れる。この放電電流は急激な立ち上がりで瞬間的に流れる。このため帯電交流電圧を生成する高圧トランス204に放電電流が流れると、トランス204のリーケージインダクタンスの働きで高圧トランス204の出力端子間で電圧降下が発生し、出力電圧の波形に歪みが生じるのである。このとき、帯電交流電圧のピーク値はVa1となる。一方、帯電交流電圧の微分値のピーク値は、電圧Va1に対して歪み量が加算された電圧Vb1となる。この結果、特性ラインLINE-AとLINE-Bとでは異なる特性になる。
This waveform distortion occurs because the output of the high-
図5(A)に示すように、ラインLINE-Aは、放電開始電圧(Vh)を境に不連続な特性を示している。これに対して、ラインLINE-Bは、帯電交流電圧の微分値のピーク値に対し直線的に変化する特性となる。これは高圧トランス204の動作特性により、高圧トランス204の出力電力は放電の有無に関係なく一定で動作するためである。
As shown in FIG. 5A, the line LINE-A shows discontinuous characteristics with the discharge start voltage (Vh) as a boundary. On the other hand, the line LINE-B has a characteristic that changes linearly with respect to the peak value of the differential value of the charging AC voltage. This is because, due to the operating characteristics of the high-
これらラインLINE-AとLINE-Bとで示す関係から、放電電流値を算出することができる。帯電交流電圧のピーク値(Vp)、帯電交流電圧の微分ピーク値(Vd)、帯電電流(Ic)の場合、放電電流値(Is)は式(5)で表される。 From the relationship indicated by these lines LINE-A and LINE-B, the discharge current value can be calculated. In the case of the charging AC voltage peak value (Vp), the charging AC voltage differential peak value (Vd), and the charging current (Ic), the discharge current value (Is) is expressed by Equation (5).
Is=Ic×(Vd−Vp)/Vd ...式(5)
更に式(5)と式(3)及び式(4)から、放電電流は式(6)で算出できる。
Is = Ic × (Vd−Vp) / Vd (5)
Furthermore, the discharge current can be calculated by the equation (6) from the equations (5), (3), and (4).
Is=Ic×(1−π×R273/R283×PRIVS/PRIDVS) ...式(6)
本実施の形態1に係る画像形成装置では、帯電交流電圧ピーク値(Vp)を電圧検出回路Aで検出し、帯電交流電圧微分ピーク値(Vd)を電圧検出回路Bで検出し、帯電電流(Ic)をオペアンプ265、ダイオード249,250、コンデンサ248,256などで構成される定電流制御回路にPRICNTにより設定して放電電流値を算出する。
Is = Ic × (1−π × R273 / R283 × PRIVS / PRIDVS) Equation (6)
In the image forming apparatus according to the first embodiment, the charging AC voltage peak value (Vp) is detected by the voltage detection circuit A, the charging AC voltage differential peak value (Vd) is detected by the voltage detection circuit B, and the charging current ( Ic) is set by PRICNT in a constant current control circuit composed of an
図5(B)及び(C)は、図5(A)に対応するPRIVS及びPRIVDSの検出特性を示す図である。 5B and 5C are diagrams showing the detection characteristics of PRIVS and PRIVDS corresponding to FIG.
帯電交流電流(Ic)がIc1の場合、図5(A)において帯電交流電圧ピーク値はVa1であり、PRIVS信号はPRIVS(1)となる(図5(B))。また図5(A)において、帯電交流電圧の微分ピーク値はVb1であり、このときのPRIDVS信号はPRIDVS(1)となる(図5(C))。MPU5で検出した、これらPRIDS及びPRIDVSのレベルから、式(6)を用いて放電電流(Is)を算出することができる。尚、式(6)から明らかなように、放電電流(Is)の算出値にコンデンサ271の容量値は関係しない。即ち、本実施の形態1に係る放電電流の算出に際しては、温度変化等によってコンデンサ271の特性が変化した場合でも放電電流Isを正確に算出することができる。
When the charging AC current (Ic) is Ic1, the charging AC voltage peak value is Va1 in FIG. 5A, and the PRIVS signal is PRIVS (1) (FIG. 5B). In FIG. 5A, the differential peak value of the charging AC voltage is Vb1, and the PRIDVS signal at this time is PRIDVS (1) (FIG. 5C). From the PRIDS and PRIDVS levels detected by the
次に、本実施の形態1に係る画像形成装置のプリント動作時における一連の帯電高圧制御処理手順について説明する。 Next, a series of charging high voltage control processing procedures during the printing operation of the image forming apparatus according to the first embodiment will be described.
図4は、本実施の形態に係る画像形成装置のプリント動作時のシーケンスを表した図である。 FIG. 4 is a diagram showing a sequence during the printing operation of the image forming apparatus according to the present embodiment.
このレーザビームプリンタ100のメイン電源がオンされると、定着部を駆動して定着ローラ117のヒータ116を所定温度まで立ち上げる等の一連の処理を行う前多回転工程を実行し、その後にスタンバイ状態となる。次にプリント開始の命令がパーソナルコンピュータ等の外部装置128から入力されると、所定の印刷準備段階である前回転工程を実行し、その後、一連の電子写真プロセスによって記録紙に印刷するプリント工程に入る。ここで、複数枚のプリント動作を行うモードの場合には、次の記録紙に対してのプリント動作を行うまでの紙間工程で所定の処理を実行した後、2枚目以降のプリント工程に移る。こうして最後の記録紙のプリント工程が終了すると、後回転工程の後、再びスタンバイ状態に戻る。
When the main power source of the
本実施の形態に係る画像形成装置においては、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において、帯電交流電圧レベルを決定する処理を連続的に実行し、その結果に基づいてリアルタイムで帯電交流電圧レベルを制御する。 In the image forming apparatus according to the present embodiment, the process of determining the charging AC voltage level is continuously executed in the pre-rotation process period, the printing process, and the paper-to-paper process, and the charging AC voltage is real-time based on the result. Control the level.
図7は、本実施の形態1に係る画像形成装置におけるプリント動作時の帯電高圧の一連の制御処理を説明するフローチャートで、この処理を実行するプログラムはROM5bに記憶されており、MPU5の制御の下に実行される。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a series of charging high voltage control processing during a printing operation in the image forming apparatus according to the first embodiment. A program for executing this processing is stored in the
プリント動作が開始されると、まずステップS1で、放電電流の制御値(Is(cnt))を設定する。この制御値(Is(cnt))は予め本体のROM5bに格納された値を用いて設定する。次にステップS2に進み、帯電電流の定電流制御レベルの初期値設定をするためのPRICNTを設定してD/Aポート5fの出力電圧を設定する。この設定値は、画像形成装置されたROM5bに記憶されている。次にステップS3に進み、前回転中の所定タイミングで、帯電DCバイアスを駆動し、更にステップS4で、帯電交流バイアス駆動信号(PRION)をロウレベルに切り替える。これによりトランジスタ260がオフされてオペアンプ265から帯電交流バイアスが出力される。続いて、ステップS5〜ステップS7で、放電電流を測定する。
When the printing operation is started, first, in step S1, a discharge current control value (Is (cnt)) is set. This control value (Is (cnt)) is set using a value stored in advance in the
ここではまずステップS5で、電圧検出回路Aの検出値(PRIVS)を読み込み、次にステップS6で、電圧検出回路Bによる検出値(PRIDVS)を読み込む。そしてステップS7で、ステップS5,S6で読み込んだPRIVS,PRDVSの値に基づいて、前述の式(6)により放電電流値(Is)を算出する。 Here, first, the detection value (PRIVS) of the voltage detection circuit A is read in step S5, and then the detection value (PRIDVS) of the voltage detection circuit B is read in step S6. In step S7, based on the PRIVS and PRDVS values read in steps S5 and S6, the discharge current value (Is) is calculated by the above-described equation (6).
次にステップS8に進み、ステップS7で算出した放電電流値(Is)とステップS1で設定した設定値(Is(cnt))とを比較し、放電電流値(Is)が設定値(Is(cnt))よりも大きい場合はステップS9に進み、帯電電流の定電流制御レベルを設定するPRICNTを所定量(ここでは「1」)小さくして、D/Aポート5fから対応する電圧を出力する。これにより、帯電交流電圧のレベルが小さくなるように制御される。
In step S8, the discharge current value (Is) calculated in step S7 is compared with the set value (Is (cnt)) set in step S1, and the discharge current value (Is) is set to the set value (Is (cnt). If greater than)), the process proceeds to step S9, where PRICNT for setting the constant current control level of the charging current is reduced by a predetermined amount (here, “1”), and the corresponding voltage is output from the D /
一方、ステップS8で、放電電流値(Is)が制御値(Is(cnt))より小さい場合はステップS10に進み、帯電電流の定電流制御レベルを設定するPRICNTを所定量(ここでは「1」)大きくして、D/Aポート5fから対応する電圧を出力する。これにより帯電交流出力のレベルが大きくなるように制御される。続いてステップS11で、プリント終了か否かを判断し、プリントが継続される場合はステップS5に戻り、同様の処理が繰り返される。このような繰り返し処理を行なうことで、放電電流値(Is)が所望のレベル(Is(cnt))となるように帯電交流電圧の出力が制御される。
On the other hand, if the discharge current value (Is) is smaller than the control value (Is (cnt)) in step S8, the process proceeds to step S10, and PRICNT for setting the constant current control level of the charging current is set to a predetermined amount (here, “1”). ) Increase and output the corresponding voltage from the D /
一方、ステップS11で、プリント終了の場合はステップS12に進み、帯電交流バイアス駆動信号(PRION)をハイレベルに切り替えてトランジスタ260をオンさせて帯電交流バイアスを停止し、次にステップS13で、帯電DCバイアスを停止して一連の処理を完了する。上記一連の処理は、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において連続的に実行されるため、放電電流値が常に所望の値となるようにリアルタイムで帯電交流高圧レベルが制御される。
On the other hand, if printing is completed in step S11, the process proceeds to step S12, the charging AC bias drive signal (PRION) is switched to a high level to turn on the
以上説明したように本実施の形態に係る帯電電圧制御によれば、帯電電圧出力部に1つのコンデンサを設け、そのコンデンサに流れる電流を測定することで帯電交流電圧ピーク値を検出し、そのコンデンサと直列に接続された抵抗に発生する電圧を測定することで帯電交流電圧微分ピーク値を検出する。そして、検出した帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値とから放電電流を算出し、その放電電流が所望の値となるように帯電交流レベル制御する。 As described above, according to the charging voltage control according to the present embodiment, the charging AC voltage peak value is detected by providing one capacitor in the charging voltage output unit and measuring the current flowing through the capacitor. The AC voltage differential peak value is detected by measuring the voltage generated in a resistor connected in series with the AC. Then, a discharge current is calculated from the detected charging AC voltage peak value and charging AC voltage differential peak value, and charging AC level control is performed so that the discharging current becomes a desired value.
このような構成とすることで、放電発生領域内での放電電流の検出が可能となり、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において放電電流値を常に最適に制御することができる。これにより、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等に拘わらず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。 By adopting such a configuration, it becomes possible to detect the discharge current in the discharge generation region, and it is possible to always optimally control the discharge current value in the pre-rotation process period, the printing process, and the inter-paper process. This makes it possible to achieve uniform charging without causing problems such as deterioration of the photosensitive drum and image defects, regardless of fluctuations in the environment or characteristics of the charging member during manufacturing.
更には、環境変化によってコンデンサの容量が変動した場合でも、帯電交流電圧のピーク値と帯電交流電圧の微分ピーク値の相対関係は変動しないことから、環境変動が発生した場合でも正確な放電電流の制御が実現でき、安定した帯電制御を行うことが可能となる。 Furthermore, even if the capacitance of the capacitor fluctuates due to environmental changes, the relative relationship between the peak value of the charging AC voltage and the differential peak value of the charging AC voltage does not fluctuate. Control can be realized and stable charging control can be performed.
次に本発明の実施の形態2について説明する。本実施の形態2に係る画像形成装置の基本構成は前述の実施の形態1と同じであり、帯電出力回路内の電圧検出回路A及び電圧検出回路Bの構成のみが異なる。 Next, a second embodiment of the present invention will be described. The basic configuration of the image forming apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment described above, and only the configurations of the voltage detection circuit A and the voltage detection circuit B in the charging output circuit are different.
図8は、本発明の実施の形態2に係る帯電制御回路の構成を示す図で、前述の実施の形態1に係る図2の構成と共通する部分は同じ記号で示し、その説明を省略する。
(A)電圧検出回路A
電圧検出回路Aは、実施の形態1と同様に、帯電交流電圧のピーク値を検出する。このピーク値の検出は、帯電電圧出力端子299と同電位のラインに接続されたコンデンサ271に流れる電流を測定することで行なう。このコンデンサ271には、帯電交流電圧のレベルに応じた交流電流が流れ、ダイオード801と802で分流される。矢印Dの方向の半波電流はダイオード802を流れ、矢印C方向の半波電流はダイオード801を介して流れる。矢印Cの方向の半波電流は、オペアンプ281、抵抗282,283、コンデンサ288で構成された積分回路に入力され、直流電圧に変換される。この電圧変換された信号は、ピーク電圧検出信号(PRIVS)としてMPU5のA/Dポート5eに入力される。
FIG. 8 is a diagram showing the configuration of the charging control circuit according to the second embodiment of the present invention. Portions common to the configuration of FIG. 2 according to the above-described first embodiment are denoted by the same symbols, and description thereof is omitted. .
(A) Voltage detection circuit A
The voltage detection circuit A detects the peak value of the charging AC voltage as in the first embodiment. This peak value is detected by measuring the current flowing through the
このピーク電圧検出信号のレベルは下記式で表せる。 The level of the peak voltage detection signal can be expressed by the following equation.
PRIVS=Vt2−C271×f×R283×2×Vp ...式(7)
ここでC271はコンデンサ271の静電容量値、fは帯電交流出力の周波数、R283は抵抗283の抵抗値、Vpは帯電交流出力のピーク電圧値である。また、Vt2はオペアンプ281の正入力端子の電圧である。この電圧Vt2は、5V電源を抵抗804と805で分圧した値に設定される。
(B)電圧検出回路B
電圧検出回路Bは、前述の実施の形態1と同様に帯電交流電圧波形の微分波形のピーク電圧値を検出する。
PRIVS = Vt2−C271 × f × R283 × 2 × Vp (7)
Here, C271 is the capacitance value of the
(B) Voltage detection circuit B
The voltage detection circuit B detects the peak voltage value of the differential waveform of the charging AC voltage waveform as in the first embodiment.
帯電出力電圧は、コンデンサ271と抵抗803によって分圧される。この抵抗803の一端はオペアンプ281の負極入力端子に接続されている。オペアンプ281の正極入力端子は、前述の電圧Vt2に保持されていることから、オペアンプ286の正極入力端子には、直流電圧(Vt2)と、分圧された半波の交流波形が加算された電圧が印加される。またコンデンサ271のインピーダンスは、抵抗803のインピーダンスよりも十分に大きく設定されているので、オペアンプ286の正極入力部には、帯電交流電圧の微分値に相当する交流波形の半波波形と直流電圧レベル(Vt2)が加算された電圧が発生する。この微分された波形は更に、オペアンプ286,280、ダイオード272,279、コンデンサ284、抵抗285,298,299で構成されたピーク電圧検出回路によって、微分された交流波形のピーク値に応じた直流電圧に変換され、微分電圧検出信号(PRIDVS)として、MPU5のA/Dポート5eに入力される。この微分電圧検出信号(PRIDVS)のレベルは式(8)で表せる。
The charging output voltage is divided by the
PRIDVS=C271×f×R803×π×2×Vd×Vt2 ...式(8)
ここでC271はコンデンサ271の静電容量値、fは帯電交流出力の周波数、R283は抵抗283の抵抗値、πは円周率、Vdは帯電交流電圧の微分値のピーク電圧である。
PRIDVS = C271 × f × R803 × π × 2 × Vd × Vt2 (8)
Here, C271 is the capacitance value of the
図9(A)は、帯電ローラ2に印加する帯電交流電圧ピーク値及び帯電交流電圧微分ピーク値と帯電交流電流値(Ic)との関係を説明する図である。
FIG. 9A is a diagram for explaining the relationship between the charging AC voltage peak value and charging AC voltage differential peak value applied to the charging
また図9(B)及び(C)は、図9(A)に対応するPRIVS信号及びPRIVDS信号の検出特性を示している。帯電交流電流(Ic)がIc1の場合、帯電交流電圧のピーク値はVa1,PRIVS信号はPRIVS(1)となる。MPU5で検出したPRIDS信号及びPRIDVS信号のレベルから、式(9)を用いて放電電流(I)を算出する。
FIGS. 9B and 9C show the detection characteristics of the PRIVS signal and PRIVDS signal corresponding to FIG. 9A. When the charging AC current (Ic) is Ic1, the peak value of the charging AC voltage is Va1, and the PRIVS signal is PRIVS (1). From the levels of the PRIDS signal and the PRIDVS signal detected by the
この式(9)は式(5、式(7)及び式(8)から算出している。 This equation (9) is calculated from the equation (5, equation (7) and equation (8).
I=I×{1−π×(Vt2−PRIVS)/(PRIDVS−Vt2)×R803/R283} ...式(9)
本実施の形態2に係る画像形成装置のプリント動作時における帯電高圧の一連の制御方法は、前述の実施の形態1と同じであり、放電電流の算出のみ前記方法で行なう。
I = I * {1-π * (Vt2-PRIVS) / (PRIDVS-Vt2) * R803 / R283} (9)
The series of charging high voltage control methods during the printing operation of the image forming apparatus according to the second embodiment is the same as in the first embodiment, and only the calculation of the discharge current is performed by the above method.
このような制御を行なうことで、実施の形態1と同様の効果を得ることができる。 By performing such control, the same effect as in the first embodiment can be obtained.
以上説明したように本実施の形態2係る帯電高圧制御によれば、帯電電圧出力部に1つのコンデンサを設け、そのコンデンサに流れる電流を測定することで帯電交流電圧のピーク値を検出し、そのコンデンサと直列に接続された抵抗に発生する電圧を測定することで帯電交流電圧微分ピーク値を検出する。そして、その検出した帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値から放電電流を算出し、放電電流が所望の値となるように帯電交流レベル制御する。 As described above, according to the charging high voltage control according to the second embodiment, the charging voltage output unit is provided with one capacitor, and the peak value of the charging AC voltage is detected by measuring the current flowing through the capacitor. The charging AC voltage differential peak value is detected by measuring the voltage generated in the resistor connected in series with the capacitor. Then, a discharge current is calculated from the detected charging AC voltage peak value and charging AC voltage differential peak value, and charging AC level control is performed so that the discharging current becomes a desired value.
このような構成とすることで、放電発生領域内での放電電流の検出が可能となり、前回転工程期間、プリント工程及び紙間工程において放電電流値を常に最適に制御することができ、環境変動や製造時による帯電部材の特性ばらつき等にかかわらず、感光ドラムの劣化、画像不良等の問題を起こすことなく均一な帯電を達成することが可能となる。 With such a configuration, it becomes possible to detect the discharge current in the discharge generation region, and the discharge current value can always be optimally controlled in the pre-rotation process period, the printing process, and the paper-to-paper process. It is possible to achieve uniform charging without causing problems such as deterioration of the photosensitive drum and image defects regardless of variations in the characteristics of the charging member at the time of manufacture.
更には、環境変化によってコンデンサの容量が変動した場合でも帯電交流電圧ピーク値と帯電交流電圧微分ピーク値の相対関係は変動しないことから、環境変動が発生した場合でも正確な放電電流の制御が実現でき、均一な帯電を達成することが可能となる。 Furthermore, even if the capacitance of the capacitor fluctuates due to environmental changes, the relative relationship between the charging AC voltage peak value and the charging AC voltage differential peak value does not change, so accurate discharge current control can be achieved even when environmental fluctuations occur. And uniform charging can be achieved.
[他の実施の形態]
本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムをコンピュータ又はCPUに供給し、そのコンピュータ又はCPUが該供給されたプログラムを読出して実行することによって、その目的を達成することができる。
[Other embodiments]
The present invention achieves its object by supplying a software program for realizing the functions of the above-described embodiments to a computer or CPU, and the computer or CPU reads and executes the supplied program. it can.
この場合、上記プログラムは、該プログラムを記録した記憶媒体から直接に供給されるか、又はインターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることにより供給される。 In this case, the program is supplied directly from a storage medium storing the program, or downloaded from another computer or database (not shown) connected to the Internet, a commercial network, a local area network, or the like. Supplied by
上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラムコード、OS(オペレーティングシステム)に供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。 The form of the program may be in the form of object code, program code executed by an interpreter, script data supplied to an OS (operating system), and the like.
また本発明は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記憶した記憶媒体をコンピュータ又はCPUに供給し、そのコンピュータ又はCPUが記憶媒体に記憶されたプログラムを読出して実行することによっても達成することができる。 Further, the present invention supplies a computer or CPU with a storage medium storing a software program for realizing the functions of the above-described embodiments, and the computer or CPU reads and executes the program stored in the storage medium. Can also be achieved.
この場合、格納媒体から読出されたプログラムコード自体が上述した各実施の形態の機能を実現すると共に、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成する。 In this case, the program code itself read from the storage medium realizes the functions of the above-described embodiments, and the storage medium storing the program code constitutes the present invention.
プログラムコードを記憶する記憶媒体としては、例えば、ROM、RAM、NV−RAM、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク(登録商標)、光磁気ディスク、CD−ROM、MO、CD−R、CD−RW、DVD−ROM、DVD−RAM、DVD−RW、DVD+RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード等がある。 As a storage medium for storing the program code, for example, ROM, RAM, NV-RAM, floppy (registered trademark) disk, hard disk, optical disk (registered trademark), magneto-optical disk, CD-ROM, MO, CD-R, CD -RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD + RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, etc.
上述した実施の形態の機能は、コンピュータから読出されたプログラムコードを実行することによるばかりでなく、コンピュータ上で稼動するOS等がプログラムコードの指示に基づいて実際の処理の一部又は全部を行うことによっても実現することができる。 The function of the above-described embodiment is not only by executing the program code read from the computer, but the OS or the like running on the computer performs part or all of the actual processing based on the instruction of the program code. Can also be realized.
Claims (11)
交流電圧を生成する交流電圧生成手段と、
前記交流電圧生成手段からの交流電圧が印加される帯電部材と、
前記交流電圧生成手段から前記帯電部材に電流を供給する経路に制御値に応じた定電流が流れるよう前記交流電圧生成手段を制御する制御手段と、
前記経路に容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される交流電圧のピーク電圧に応じた情報を出力する第1の出力手段と、
前記経路に前記容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される交流電圧の変化に応じた情報を出力する第2の出力手段とを有し、
前記制御手段は、前記交流電圧生成手段が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記交流電圧を生成した際の前記第1の出力手段及び前記第2の出力手段の出力結果に基づいて、画像形成する際の前記制御値を決定することを特徴とする画像形成装置。 An image forming apparatus for charging an image carrier and transferring an image formed on the image carrier to a recording medium to form an image.
AC voltage generating means for generating AC voltage;
A charging member to which an AC voltage from the AC voltage generating means is applied;
Control means for controlling the AC voltage generation means so that a constant current according to a control value flows through a path for supplying current from the AC voltage generation means to the charging member;
First output means connected to the path via a capacitive member and outputting information according to a peak voltage of an alternating voltage applied to the charging member;
A second output unit connected to the path via the capacitive member and outputting information according to a change in an AC voltage applied to the charging member;
Wherein, the output result of the first output means and said second output means when said AC voltage generating means generates the said AC voltage as a discharge start voltage higher than a peak voltage of said image bearing member An image forming apparatus characterized in that the control value for image formation is determined based on the control value.
電圧トランスの一次側に入力する一次交流電圧を生成する電圧生成回路と、
前記一次交流電圧に応じて前記電圧トランスの二次側に生成される電流が制御信号に応じた定電流となるよう、前記電圧生成回路により生成される一次交流電圧を制御する制御回路と、
前記電圧トランスの二次側に発生する電流を前記帯電部材に供給する経路に容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される二次交流電圧のピーク電圧に応じた情報を出力する第1の出力回路と、
前記経路に前記容量性部材を介して接続され、前記帯電部材に印加される二次交流電圧の微分値に応じた情報を出力する第2の出力回路とを有し、
前記制御回路は、前記電圧生成回路が前記像担持体の放電開始電圧以上のピーク電圧となる前記二次交流電圧とした際の前記第1の出力回路及び前記第2の出力回路の出力結果に基づいて、画像形成する際の前記制御値を決定することを特徴とする帯電電圧制御回路。 A charging voltage control circuit for controlling a charging voltage supplied to a charging member for charging the image carrier,
A voltage generation circuit for generating a primary AC voltage to be input to the primary side of the voltage transformer;
A control circuit for controlling the primary AC voltage generated by the voltage generation circuit so that the current generated on the secondary side of the voltage transformer according to the primary AC voltage becomes a constant current according to a control signal;
Which is connected to a current generated in the secondary side of the voltage transformer via a capacitive member in a path for supplying to the charging member, and outputs the information corresponding to the peak voltage of the secondary AC voltage applied to the charging member A first output circuit;
Are connected via the capacitive element to said path, and a second output circuit for outputting information corresponding to the differential value of the secondary AC voltage applied to the charging member,
The control circuit, the output of the first output circuit and the second output circuit when the previous SL voltage generating circuit is a secondary alternating voltage as a discharge start voltage higher than a peak voltage of said image bearing member A charging voltage control circuit, wherein the control value for image formation is determined based on a result.
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