JP6614871B2 - Image forming apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、シート等の記録媒体上に画像を形成する機能を備えた、例えば、複写機、プリンタ、あるいは、ファクシミリ装置などの画像形成装置に関する。 The present invention relates to an image forming apparatus having a function of forming an image on a recording medium such as a sheet, such as a copying machine, a printer, or a facsimile machine.
電子写真方式の画像形成装置に使用される消耗品は、使用頻度に伴い、いずれは交換すべき寿命に達する。トナーカートリッジであれば供給すべきトナーが容器内になくなったとき、現像ユニットであれば現像剤が耐久劣化したとき、ドラムユニットであれば、ドラムが劣化し、画像不良が発生しうる状況になったとき、廃トナー容器であれば容器内が廃トナーでいっぱいになったとき、等が該当する。画像形成装置では、上記の消耗品が寿命に到達した場合、そのことを検知してユーザに交換を促す構成をもつことが一般的である。 Consumables used in an electrophotographic image forming apparatus eventually reach the lifetime to be replaced with the frequency of use. In the case of the toner cartridge, when the toner to be supplied is exhausted in the container, in the case of the development unit, when the durability of the developer is deteriorated, in the case of the drum unit, the drum is deteriorated and an image defect may occur. In the case of a waste toner container, the case where the container is filled with waste toner is applicable. In general, an image forming apparatus has a configuration in which when a consumable item reaches the end of its life, it is detected and the user is prompted to replace it.
その構成の一つとして、消耗品が新品であるか旧品であるかを識別するための新旧検知機構を設けることが挙げられる。新旧検知機構を設けて消耗品の寿命を検知する方法として、消耗品側に電気的なメモリを持たせて、それに情報を書き込むことが考えられる。しかし、半導体メモリは非常に高価であることから消耗品自体が高価となり、ランニングコストが増大するという問題点がある。 One of the configurations is to provide a new / old detection mechanism for identifying whether a consumable is a new product or an old product. As a method of providing a new and old detection mechanism to detect the life of a consumable, it is conceivable to provide an electric memory on the consumable and write information on it. However, since the semiconductor memory is very expensive, there is a problem that the consumables are expensive and the running cost is increased.
この問題点に対し、新旧検知機構に半導体メモリ等の高価な部材を用いることなく、比較的安価な構成の新旧検知機構を用いた画像形成装置が開示されている(特許文献1参照。)。 In order to solve this problem, there has been disclosed an image forming apparatus using an old and new detection mechanism having a relatively inexpensive configuration without using an expensive member such as a semiconductor memory in the old and new detection mechanism (see Patent Document 1).
特に、ドラムユニットや現像ユニットに関しては、ユーザー交換か、サービスマン交換かに関わらず、初期のドラムユニットであることを本体に情報を与えて、ドラムユニットの固体バラツキを吸収するために、ドラムユニットの初期画像濃度の初期状態や、ドラムの膜厚などの初期状態を検知する、いわゆるドラムユニットのイニシャライズ動作が必須となってくる。すなわち、ドラムユニットのパーツを担っているドラムには、膜厚の固体バラツキがあるため、初期の膜厚を検出し、その膜厚に合わせた制御を実施して行く必要があり、また帯電ローラには、抵抗の固体バラツキなどがあるため、初期の画像濃度を検出し、その画像濃度に合わせた制御を実施して行く必要がある。 In particular, for drum units and development units, the initial image density of the drum unit is used to absorb the solid variation of the drum unit by giving information to the main unit that it is the initial drum unit, regardless of whether the user or the service person is replaced. The initial operation of the drum unit, which detects the initial state of the drum and the initial state such as the film thickness of the drum, is essential. In other words, the drum that carries the parts of the drum unit has a solid variation in film thickness, so it is necessary to detect the initial film thickness and perform control according to the film thickness. Since there is a solid variation in resistance, it is necessary to detect the initial image density and perform control in accordance with the image density.
さらに、感光体ドラムクリーニング部材などには、初期設置時には、全くトナーが供給されていないため、その状態で使用すると、ドラムとクリーニング部材との間の滑り性がなくなり、いわゆるブレード鳴きやブレード捲れといったシステムとして致命的な症状が発生してしまう。従って、初期設置時には、クリーニング部材に強制的にトナーを供給する手段などが取られている。 Further, since the toner is not supplied to the photosensitive drum cleaning member at the time of initial installation, the slippage between the drum and the cleaning member is lost when used in this state, and so-called blade squealing or blade swell A fatal symptom occurs as a system. Accordingly, means for forcibly supplying toner to the cleaning member is taken at the time of initial installation.
電子写真方式の画像形成装置には、感光体が設けられており、画像形成を行う際には、感光体の表面を所定の電位に均一に帯電させる帯電処理が行われる。この帯電処理には、例えば、帯電ローラを感光体の表面に当接させ、この帯電ローラに電圧を印加して感光体の表面を帯電させる接触帯電方式が用いられる。接触帯電方式においては、感光体の表面を所望の電位Vdに帯電させるために、帯電ローラには、電圧値Vd+Vthの直流電圧が印加される。 An electrophotographic image forming apparatus is provided with a photoconductor, and when image formation is performed, a charging process is performed to uniformly charge the surface of the photoconductor to a predetermined potential. For this charging process, for example, a contact charging method is used in which a charging roller is brought into contact with the surface of the photosensitive member and a voltage is applied to the charging roller to charge the surface of the photosensitive member. In the contact charging method, a DC voltage having a voltage value Vd + Vth is applied to the charging roller in order to charge the surface of the photoreceptor to a desired potential Vd.
ここで、電圧値Vthは、帯電ローラに直流電圧を印加したときの被帯電体である感光体への放電開始電圧である。また、感光体に対する帯電の均一化をさらに図るために、AC帯電方式と呼ばれる帯電方式が用いられる。このAC帯電方式は、所望の電位Vdに相当する電圧値の直流電圧に、電圧値Vthの2倍以上のピークツーピーク電圧値(p−p電圧値)を有する交流電圧を重畳した帯電電圧を帯電ローラに印加する方式である。このAC帯電方式の場合、上記交流電圧を重畳することにより、プラス側、マイナス側への放電が交互に起こり、感光体の表面を均一に帯電させることができる。 Here, the voltage value Vth is a discharge start voltage to the photosensitive member that is a member to be charged when a DC voltage is applied to the charging roller. Further, a charging method called an AC charging method is used in order to further uniform the charge on the photosensitive member. In this AC charging method, a charging voltage obtained by superimposing an AC voltage having a peak-to-peak voltage value (pp voltage value) twice or more of the voltage value Vth on a DC voltage having a voltage value corresponding to a desired potential Vd is applied. This is a method of applying to the charging roller. In the case of this AC charging method, by superimposing the AC voltage, discharge to the plus side and minus side occurs alternately, and the surface of the photoreceptor can be uniformly charged.
AC帯電方式において、交流電圧の電圧値Vcと帯電ローラに流れる交流電圧の電流値Icの関係は、常に一定ではなく、感光体の感光層の膜厚、帯電ローラの長期通電による劣化の度合い、環境温度などにより変化する。例えば、帯電ローラの長時間の使用により、そのインピーダンスが上昇すると、同じ電圧値Vcに対して、帯電ローラに流れる交流電圧の電流値Icは小さくなる。また、低温低湿環境(L/L)下においては、材料が乾燥して抵抗値が上昇し、放電し難くなるため、均一な帯電を得るために、交流電圧の電圧値Vc(振幅)を大きくする必要がある。 In the AC charging method, the relationship between the voltage value Vc of the AC voltage and the current value Ic of the AC voltage flowing through the charging roller is not always constant, the thickness of the photosensitive layer of the photoconductor, the degree of deterioration due to long-term energization of the charging roller, It varies depending on the environmental temperature. For example, when the impedance of the charging roller increases due to the long-term use of the charging roller, the current value Ic of the AC voltage flowing through the charging roller becomes small with respect to the same voltage value Vc. In a low-temperature and low-humidity environment (L / L), the material dries and the resistance value increases, making it difficult to discharge. Therefore, in order to obtain uniform charging, the voltage value Vc (amplitude) of the AC voltage is increased. There is a need to.
逆に高温高湿環境(H/H)下においては、材料が吸湿し抵抗値が低下するため、同じ電圧値Vcに対して、帯電ローラと感光体間で、必要以上の放電を起こすことになる。 そこで、長期に亘り、高品質な画像を安定して供給するためには、過剰放電を起こさず、均一な帯電を行うことができるように、帯電ローラに印加する交流電圧の電圧値および帯電ローラに流れる交流電圧の電流値を制御する必要がある。 帯電ローラと感光体の放電により、感光体が削られるなどして感光体の劣化が促進され、また、放電生成物による高温高湿環境での画像流れなどの異常画像が発生する。 On the contrary, in a high temperature and high humidity environment (H / H), the material absorbs moisture and the resistance value decreases, so that the same voltage value Vc causes more discharge than necessary between the charging roller and the photoreceptor. Become. Therefore, in order to stably supply a high-quality image over a long period of time, the voltage value of the AC voltage applied to the charging roller and the charging roller so that uniform charging can be performed without causing excessive discharge. It is necessary to control the current value of the AC voltage flowing through the. The discharge of the charging roller and the photosensitive member accelerates the deterioration of the photosensitive member by scraping the photosensitive member, and an abnormal image such as an image flow in a high-temperature and high-humidity environment due to a discharge product is generated.
そこで、クリーニングブレードで感光体表面をクリーニングすると共に、ごくわずかに感光体表面を削り取ることで、放電生成物による画像流れを防止している。このように、感光体は、帯電時の放電およびクリーニングの過程で削られ、使用が進むに連れて感光体の感光層の膜厚が薄くなっていく。そこで、この感光体の感光層膜厚を、感光体を帯電する際に流れる直流電流を測定することで検知し、感光体の寿命を判定したり、画像形成条件を変更する技術が提案されている。 Therefore, the surface of the photoconductor is cleaned with a cleaning blade and the surface of the photoconductor is scraped off very slightly to prevent an image flow due to a discharge product. As described above, the photoconductor is scraped in the process of discharging and cleaning at the time of charging, and as the use proceeds, the film thickness of the photoconductive layer of the photoconductor becomes thinner. Therefore, a technique has been proposed in which the photosensitive layer thickness of the photoconductor is detected by measuring a direct current flowing when the photoconductor is charged to determine the life of the photoconductor or change the image forming conditions. Yes.
感光層の膜厚が薄くなると、感光体表面の静電容量が増加し、感光体が除電された状態から所定の帯電電位に帯電させるために必要な直流電流が大きくなるため、直流電流を測定すれば膜厚の減少度合いが検知できる。ドラムカートリッジの交換時期の現象としては、前述の感光体ドラムの削れによるスジやムラといった画像不良が多いため、直流電流から膜圧の減少度合いを検知し、感光体ドラムの寿命の到達時期を予測し、ディスプレイ上に表示するなどのシステムが実装されている。実装されているものとしては、帯電ローラから感光体ドラムに流れる直流電流成分のみを検出し、感光体ドラムの膜厚を判断しているものが多いが、交流電流も感光体ドラムの膜厚によって、電流が変化することは知られており、交流電流を検知することによっても、同様に感光体ドラムの膜厚の変化を予測することは可能である。 As the photosensitive layer thickness decreases, the capacitance on the surface of the photoconductor increases, and the DC current required to charge the photoconductor from the neutralized state to the specified charging potential increases. By doing so, the degree of film thickness reduction can be detected. As the phenomenon of drum cartridge replacement time, there are many image defects such as streaks and unevenness due to the above-mentioned photoconductor drum scraping, so the degree of decrease in film pressure is detected from DC current and the time when the life of the photoconductor drum is reached is predicted. In addition, a system for displaying on a display is implemented. As for what is mounted, only the direct current component flowing from the charging roller to the photosensitive drum is detected and the film thickness of the photosensitive drum is judged, but the alternating current also depends on the thickness of the photosensitive drum. It is known that the current changes, and it is possible to similarly predict the change in the film thickness of the photosensitive drum by detecting an alternating current.
また、感光体ドラムの膜厚の変化を正確に予測するためには、感光体ドラムの初期の状態からの直流電流の相対変化を検出する方式が望ましいとされている。なぜならば、検出された直流電流から単純に感光体ドラムの膜厚を予測する方法では、直流電流を検出している間の本体の置かれている環境や、帯電ローラの抵抗バラツキなどを考慮しておらず、感光体ドラムの削れ量を絶対評価してしまうため、本体の置かれている環境が想定の環境ではなかった場合や帯電ローラの抵抗の高いものや低いものがランダムにドラムカートリッジに組まれていた場合は、帯電ローラから感光体ドラムに流れる電流量は非常に振れやすく、感光体ドラムの膜厚を誤検知してしまうことが多い。 Further, in order to accurately predict the change in the film thickness of the photosensitive drum, a method of detecting a relative change in DC current from the initial state of the photosensitive drum is desirable. This is because the method of simply predicting the film thickness of the photosensitive drum from the detected direct current takes into account the environment in which the main body is placed during the detection of the direct current and the resistance variation of the charging roller. Therefore, if the environment where the main unit is placed is not the expected environment, or if the charging roller has high or low resistance, the drum cartridge will be randomly selected. When assembled, the amount of current flowing from the charging roller to the photosensitive drum is very likely to fluctuate, and the film thickness of the photosensitive drum is often erroneously detected.
従って、ドラムカートリッジ初期の帯電ローラから感光体ドラムに流れる直流電流量を検出し、その初期電流値を基準として、初期電流値からの差分電流に応じて、感光体ドラムの膜厚変化を算出する方法がのぞましい。前述の本体の置かれている環境要因や帯電ローラの抵抗バラツキ要因などの誤検知要因を極めて抑制することが可能となる。 Therefore, a method of detecting the amount of direct current flowing from the charging roller in the initial stage of the drum cartridge to the photosensitive drum and calculating the change in film thickness of the photosensitive drum according to the difference current from the initial current value with reference to the initial current value. Is not good. It is possible to greatly suppress the false detection factors such as the environmental factors where the main body is placed and the resistance variation factors of the charging roller.
感光体ドラムの膜厚を検出している製品においては、前述のようにドラムカートリッジが新品の未使用状態であることを本体に認識させ、感光体ドラム膜厚や帯電ローラ抵抗の固体バラツキ合わせたイニシャライズ動作、いわゆる前記ドラムに流れる直流電流の初期状態の情報取得、あるいは、画像濃度の初期状態の情報取得、ドラムカートリッジの使用状況を示すカウンター値のリセット、初期の感光体ドラムクリーニングへのトナー供給モードの実施などを行う必要があるが、前記のように、ドラムカートリッジが未使用状態であることを本体に認識されるためには、コストに影響のする新旧検知部材をドラムカートリッジに搭載する、あるいは、ユーザー、およびサービスマンが、未使用のドラムカートリッジ投入後に、本体に未使用である旨の情報を直接入力するなどの作業が実施されているのが現状である。 For products that detect the film thickness of the photosensitive drum, as described above, the main body recognizes that the drum cartridge is new and unused, and matches the variations in the photosensitive drum film thickness and charging roller resistance. Initialization operation, so-called acquisition of information on the initial state of the DC current flowing through the drum, or acquisition of information on the initial state of image density, reset of the counter value indicating the usage status of the drum cartridge, supply of toner to the initial photosensitive drum cleaning It is necessary to perform the mode, etc., but as described above, in order to recognize that the drum cartridge is unused, the old and new detection members that affect the cost are mounted on the drum cartridge. Or, after the unused drum cartridge is inserted by the user and service person, it is not used in the main unit. Tasks such as inputting information of a certain effect directly at present, have been implemented.
新旧検知部材のようなものを搭載せずに、未使用のドラムカートリッジが搭載された際に自動でイニシャライズ動作が開始されることが求められている。 There is a demand for an initialization operation to be automatically started when an unused drum cartridge is mounted without mounting an old or new detection member.
本発明に係る画像形成装置は、像担持体と、前記像担持体を帯電する帯電部材と、前記帯電部材により帯電処理された前記像担持体を露光して静電像を形成する露光手段と、前記像担持体に形成された静電像をトナーで現像する現像手段と、現像されたトナー像を中間転写体に転写する転写手段と、前記帯電部材と前記像担持体間に流れる直流電流を検知する帯電電流検出手段と、前記中間転写体上に形成されたトナーパッチ画像の濃度を検出する濃度検出手段と、前記像担持体の使用量をカウントするカウント手段と、を有する画像形成装置において、前記帯電電流検出手段による検出電流量と前回の検出電流量の差分が所定電流量より小さい場合は前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出電流量の差分が所定電流量以上の場合には前記濃度検出手段による前記トナーパッチ画像の検出濃度と前回の検出濃度とを比較し、前記検出濃度の差分が所定濃度よりも小さい場合には前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出濃度の差分が所定濃度以上の場合には前記カウント手段はカウントをリセットすることを特徴とする。 An image forming apparatus according to the present invention includes an image carrier, a charging member that charges the image carrier, and an exposure unit that exposes the image carrier charged by the charging member to form an electrostatic image. Developing means for developing the electrostatic image formed on the image carrier with toner, transfer means for transferring the developed toner image to the intermediate transfer body, and a direct current flowing between the charging member and the image carrier An image forming apparatus comprising: a charging current detecting unit that detects the density of the toner patch image; a density detecting unit that detects a density of a toner patch image formed on the intermediate transfer member; and a counting unit that counts the usage amount of the image carrier. When the difference between the detected current amount by the charging current detecting means and the previous detected current amount is smaller than a predetermined current amount, the count of the counting means is maintained, and when the detected current amount difference is equal to or larger than the predetermined current amount. The detected density of the toner patch image by the density detecting means is compared with the previous detected density, and if the detected density difference is smaller than a predetermined density, the count of the counting means is maintained, and the detected density difference When the value is equal to or higher than a predetermined concentration, the counting means resets the count.
本発明は、従来ドラムカートリッジの新旧を判断するために搭載していた新旧検知部材がなくても、精度よく、ドラムカートリッジの新旧を判断できる方法を提案している。新旧検知の方法としては、従来実施されているドラム膜厚検知制御をそのまま使用しているだけなので、ドラムの劣化なども全く低下することなく、実施できる。 The present invention proposes a method capable of accurately determining whether a drum cartridge is new or old without using a new / old detection member that has been mounted to determine whether a drum cartridge is new or old. As a new and old detection method, the conventional drum film thickness detection control is simply used as it is, so that the deterioration of the drum can be carried out without any deterioration.
以下、本発明に係る画像形成装置を図面に基づいて更に詳しく説明する。
図11は本発明に係る画像形成装置の一例の概略構成を示す縦断面図である。同図に示す画像形成装置は、トナー支持材であるエンドレズベルト型の中間転写材(以下、中間転写ベルトと記す)の移動方向に沿って4個の画像形成ユニットをタンデム配設した4色フルカラーの画像形成装置である。
Hereinafter, the image forming apparatus according to the present invention will be described in more detail with reference to the drawings.
FIG. 11 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of an example of an image forming apparatus according to the present invention. The image forming apparatus shown in FIG. 1 has four colors in which four image forming units are arranged in tandem along the moving direction of an end-lease belt type intermediate transfer material (hereinafter referred to as an intermediate transfer belt) that is a toner support material. This is a full-color image forming apparatus.
画像出力部1Pは大別して、画像形成部10(4つのステーションa、b、c、dが並設されており、その構成は同一である。)、給紙ユニット20、中間転写ユニット30、定着ユニット40及び制御ユニット(不図示)から構成される。さらに、個々のユニットについて詳しく説明する。像担持体としての感光ドラム11a、11b、11c、11dがその中心で軸支され、矢印方向に回転駆動される。感光ドラム11a〜11dの外周面に対向してその回転方向に一次帯電器12a、12b、12c、12d、レーザスキャナユニット13a、13b、13c、13d、現像装置14a、14b、14c、14dが配置されている。 The image output unit 1P is roughly divided into an image forming unit 10 (four stations a, b, c, and d are arranged in parallel, and the configuration is the same), a paper feeding unit 20, an intermediate transfer unit 30, a fixing unit. It consists of a unit 40 and a control unit (not shown). Further, each unit will be described in detail. Photosensitive drums 11a, 11b, 11c, and 11d as image carriers are pivotally supported at their centers and are driven to rotate in the direction of the arrow. The primary chargers 12a, 12b, 12c, and 12d, the laser scanner units 13a, 13b, 13c, and 13d, and the developing devices 14a, 14b, 14c, and 14d are arranged in the rotation direction facing the outer peripheral surfaces of the photosensitive drums 11a to 11d. ing.
一次帯電ローラ12a〜12dにおいて感光ドラム11a〜11dの表面に均一な帯電量の電荷を与える。次いでレーザスキャナユニット13a〜13dにより、記録画像信号に応じて変調したレーザービームなどの光線を感光ドラム11a〜11d上に露光させることによって、そこに静電潜像を形成する。レーザスキャナユニットの動作についての詳細は後述する。 The primary charging rollers 12a to 12d give a uniform charge amount to the surfaces of the photosensitive drums 11a to 11d. Next, the laser scanner units 13a to 13d expose the photosensitive drums 11a to 11d with light beams such as laser beams modulated according to the recording image signal, thereby forming electrostatic latent images thereon. Details of the operation of the laser scanner unit will be described later.
さらに、イエロー、シアン、マゼンタ、ブラックといった4色の現像剤(以下、これをトナーと呼ぶ)をそれぞれ収納した現像装置14a〜14dによって上記静電潜像を顕像化する。顕像化された可視画像を中間転写体に転写する画像転写領域N1a、N1b、N1c、N1dの下流側では、クリーニング装置15a、15b、15c、15dにより転写材に転写されずに像坦持体11a〜11d上に残されたトナーを掻き落として像坦持体の清掃を行う。 Further, the electrostatic latent images are visualized by developing devices 14a to 14d each containing developer of four colors such as yellow, cyan, magenta and black (hereinafter referred to as toner). On the downstream side of the image transfer regions N1a, N1b, N1c, and N1d where the visualized visible image is transferred to the intermediate transfer member, the image carrier is not transferred to the transfer material by the cleaning devices 15a, 15b, 15c, and 15d. The image carrier is cleaned by scraping off the toner remaining on 11a to 11d.
以上に示したプロセスにより、各現像剤による画像形成が順次行われる。像坦持体11a〜11dとしては、負極性のOPC感光ドラムを用いた。具体的には感光体層としてアゾ顔料をCGL層(キャリア発生層)とし、その上にヒドラゾンと樹脂を混合したものをCTL層(キャリア輸送層)として29μmの厚さに積層した負極性有機半導体層(OPC層)としている。 By the process described above, image formation by each developer is sequentially performed. As the image carriers 11a to 11d, negative OPC photosensitive drums were used. Specifically, a negative organic semiconductor in which an azo pigment is used as a CGL layer (carrier generation layer) as a photoreceptor layer, and a mixture of hydrazone and resin is laminated thereon to a thickness of 29 μm as a CTL layer (carrier transport layer). Layer (OPC layer).
次に、クリーニング装置15a、15b、15c、15dについて説明すると、 クリーニング装置としては、カウンターブレード方式を用い、 クリーニンク゛フ゛レート゛の自由長としては、8mmである。クリーニングブレードはウレタンを主体とした弾性ブレードで、像坦持体に対して、線圧 約35g/cmの押圧で当接されている。 Next, the cleaning devices 15a, 15b, 15c and 15d will be described. As the cleaning device, a counter blade method is used, and the free length of the cleaning blade is 8 mm. The cleaning blade is an elastic blade mainly composed of urethane, and is brought into contact with the image carrier with a pressure of about 35 g / cm.
給紙ユニット20は,記録材Pを収納するためのカセット21a・bおよび手差しトレイ27、カセット内もしくは手差しトレイより記録材Pを一枚ずつ送り出すためのピックアップローラ22a・bおよび26、各ピックアップローラから送り出された記録材Pをレジストローラまで搬送するための給紙ローラ対23及び給紙ガイド24、そして画像形成部の画像形成タイミングに合わせて記録材Pを二次転写領域Teへ送り出すためのレジストローラ25a、25bから成る。 The sheet feeding unit 20 includes cassettes 21a and 21b and a manual feed tray 27 for storing the recording material P, pickup rollers 22a and b and 26 for feeding the recording material P one by one in the cassette or from the manual feed tray, and each pickup roller. A pair of paper feed rollers 23 and a paper feed guide 24 for conveying the recording material P sent out from the recording roller to the registration rollers, and for feeding the recording material P to the secondary transfer region Te in accordance with the image forming timing of the image forming unit. It consists of registration rollers 25a and 25b.
中間転写ユニット30について詳細に説明する。中間転写ベルト31(その材料として例えば、PET[ポリエチレンテレフタレート]やPVdF[ポリフッ化ビニリデン]などが用いられる)は、中間転写ベルト31に駆動を伝達する駆動ローラ32、ばね(不図示)の付勢によって中間転写ベルト31に適度な張力を与えるテンションローラ33、ベルトを挟んで二次転写領域Teに対向する従動ローラ34に巻回させる。これらのうち駆動ローラ32とテンションローラ33の間に一次転写平面Aが形成される。 The intermediate transfer unit 30 will be described in detail. The intermediate transfer belt 31 (for example, PET [polyethylene terephthalate] or PVdF [polyvinylidene fluoride] is used as its material) is energized by a drive roller 32 that transmits driving to the intermediate transfer belt 31 and a spring (not shown). As a result, the intermediate transfer belt 31 is wound around a tension roller 33 that applies an appropriate tension, and a driven roller 34 that faces the secondary transfer region Te across the belt. Among these, a primary transfer plane A is formed between the driving roller 32 and the tension roller 33.
駆動ローラ32は金属ローラの表面に数mm厚のゴム(ウレタンまたはクロロプレン)をコーティングしてベルトとのスリップを防いでいる。駆動ローラ32はパルスモータ(不図示)によって回転駆動される。像坦持体11a〜11dと中間転写ベルト31が対向する一次転写領域Ta〜Tdには、中間転写ベルト31の裏に一次転写ローラ35a〜35dが配置されている。従動ローラ34に対向して二次転写ローラ36が配置され、中間転写ベルト31とのニップによって二次転写領域Teを形成する。二次転写ローラ36は中間転写体に対して適度な圧力で加圧されている。 The drive roller 32 is coated with rubber (urethane or chloroprene) having a thickness of several millimeters on the surface of the metal roller to prevent slippage with the belt. The drive roller 32 is rotationally driven by a pulse motor (not shown). Primary transfer rollers 35 a to 35 d are arranged behind the intermediate transfer belt 31 in the primary transfer regions Ta to Td where the image carriers 11 a to 11 d and the intermediate transfer belt 31 face each other. A secondary transfer roller 36 is disposed so as to face the driven roller 34, and a secondary transfer region Te is formed by a nip with the intermediate transfer belt 31. The secondary transfer roller 36 is pressed with an appropriate pressure against the intermediate transfer member.
また、中間転写ベルト上、二次転写領域Teの下流には中間転写ベルト31の画像形成面をクリーニングするためのブラシローラ(不図示)、および回収トナーを収納する廃トナーボックス(不図示)が設けられている。また中間転写ベルト上には2次転写残トナーを清掃するクリーニング装置100が設けられている。定着ユニット40は、内部にハロゲンヒーターなどの熱源を備えた定着ローラ41aとそのローラに加圧される41b(このローラにも熱源を備える場合もある)、及び上記ローラ対のニップ部へ転写材Pを導くためのガイド43、また、上記ローラ対から排出されてきた転写材Pをさらに装置外部に導き出すための内排紙ローラ44、外排紙ローラ45などから成る。 A brush roller (not shown) for cleaning the image forming surface of the intermediate transfer belt 31 and a waste toner box (not shown) for storing collected toner are disposed on the intermediate transfer belt and downstream of the secondary transfer region Te. Is provided. A cleaning device 100 for cleaning the secondary transfer residual toner is provided on the intermediate transfer belt. The fixing unit 40 includes a fixing roller 41a having a heat source such as a halogen heater inside, a pressure roller 41b to which the roller is pressed (this roller may also have a heat source), and a transfer material to the nip portion of the roller pair. A guide 43 for guiding P, and an inner discharge roller 44 and an outer discharge roller 45 for further guiding the transfer material P discharged from the roller pair to the outside of the apparatus.
制御ユニットは、上記各ユニット内の機構の動作を制御するための制御基板やモータドライブ基板(不図示)などから成る。また、温湿度センサ50は、装置内で熱源となる定着ユニット40などの影響を受けずに装置周囲の環境温度、湿度が正確に測定できるよう図示した位置に配置されており、この温湿度センサ出力に基づいて様々な制御が行われる。ところで、カラー用トナーの特性としては、重量平均粒径が5〜8μmであることが、良好な画像を形成する上で好ましい。 The control unit includes a control board and a motor drive board (not shown) for controlling the operation of the mechanism in each unit. Further, the temperature / humidity sensor 50 is disposed at the illustrated position so that the environmental temperature and humidity around the apparatus can be accurately measured without being affected by the fixing unit 40 serving as a heat source in the apparatus. Various controls are performed based on the output. By the way, as a characteristic of the color toner, a weight average particle diameter of 5 to 8 μm is preferable for forming a good image.
次に帯電ローラ12の構成について説明する。帯電ローラ12中層と呼ばれる電気抵抗調整層と、現像剤などの汚染から保護するために表面層の2層で形成されている。
電気抵抗調整層は、高分子型イオン導電材料が分散された熱可塑性樹脂組成物により形成されている。電気抵抗調整層の体積固有抵抗は、好ましくは、10-6〜10-9Ωcmである。10-9Ωcmを越えると、帯電能力や転写能力が不足してしまい、また、10-6Ωcmよりも体積固有抵抗が低いと、感光体ドラム11全体への電流集中によるリークが生じてしまう。
Next, the configuration of the charging roller 12 will be described. It is formed of two layers of an electric resistance adjusting layer called a middle layer of the charging roller 12 and a surface layer in order to protect it from contamination such as a developer.
The electrical resistance adjusting layer is formed of a thermoplastic resin composition in which a polymer type ion conductive material is dispersed. The volume resistivity of the electric resistance adjusting layer is preferably 10 −6 to 10 −9 Ωcm. If it exceeds 10 −9 Ωcm, charging ability and transfer ability are insufficient, and if the volume resistivity is lower than 10 −6 Ωcm, leakage due to current concentration on the entire photosensitive drum 11 occurs.
電気抵抗調整層は、好ましくは、ポリプロピレン(PP)、ポリメタクリル酸メチル(PMMA)、ポリスチレン(PS)、及び、それらの共重合体(AS,ABS)、ポリアミド、ポリカーボーネート(PC)等の熱可塑性樹脂で構成される。これらの熱可塑性樹脂に分散させる高分子型イオン導電材料としては、ポリエーテルエステルアミド成分を含有する高分子化合物が好ましい。ポリエーテルエステルアミドはイオン導電性の高分子材料であり、マトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散、固定化される。 The electrical resistance adjusting layer is preferably made of polypropylene (PP), polymethyl methacrylate (PMMA), polystyrene (PS), and their copolymers (AS, ABS), polyamide, polycarbonate (PC), etc. It is composed of a thermoplastic resin. As the polymer type ion conductive material dispersed in these thermoplastic resins, a polymer compound containing a polyether ester amide component is preferable. Polyether ester amide is an ion conductive polymer material, and is uniformly dispersed and immobilized at a molecular level in a matrix polymer.
したがって、金属酸化物、カーボンブラック等の電子伝導系導電剤を分散した組成物に見られるような分散不良に伴う抵抗値のばらつきが生じない。また、帯電ローラ12として、高い印加電圧を掛ける際には、電子伝導系導電剤の場合、局所的に電気の流れやすい経路が形成さるので、像担持体11へのリーク電流が発生し、帯電ローラ12の場合、異常画像である白・黒ポチ画像が発生する。ポリエーテルエステルアミドは、高分子材料であるため、ブリードアウトが生じ難い。配合量については、抵抗値を所望の値にする必要があることから、熱可塑性樹脂が20〜70重量%、高分子型イオン導電剤が80〜20重量%とする必要がある。 Therefore, there is no variation in resistance value due to poor dispersion as seen in a composition in which an electron conductive conductive agent such as metal oxide or carbon black is dispersed. In addition, when a high applied voltage is applied as the charging roller 12, in the case of an electron conductive conductive agent, a path through which electricity easily flows is formed, so that a leakage current to the image carrier 11 is generated and charging is performed. In the case of the roller 12, a white / black spot image that is an abnormal image is generated. Since polyether ester amide is a polymer material, bleeding out hardly occurs. About a compounding quantity, since it is necessary to make resistance value into a desired value, it is necessary to make a thermoplastic resin into 20 to 70 weight% and a polymeric ion conductive agent to 80 to 20 weight%.
さらに、抵抗値を調整するために、電解質(塩類)を添加することも可能である。塩類としては、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム等のアルカリ金属塩、リチウムビスイミド、リチウムトリスメチド等のリチウムイミド塩、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩が挙げられる。導電剤は物性を損なわない範囲で、単独若しくは、複数をブレンドして用いても構わない。 Furthermore, an electrolyte (salt) can be added to adjust the resistance value. Examples of salts include alkali metal salts such as sodium perchlorate and lithium perchlorate, lithium imide salts such as lithium bisimide and lithium trismethide, ethyltriphenylphosphonium / tetrafluoroborate, tetraphenylphosphonium / bromide and the like. Grade phosphonium salts. The conductive agent may be used alone or in combination as long as the physical properties are not impaired.
導電材料をマトリックスポリマー中に分子レベルで均一に分散させるためには、相溶化剤を添加することにより、帯電材料におけるミクロ分散が可能になるので、相溶化剤を適宜使用しても構わない。相溶化剤としては、反応基であるグリシジルメタクリレート基を有するものが挙げられる。その他、物性を損なわない範囲において、酸化防止剤等の添加剤を使用しても構わない。樹脂組成物の製造方法に関しては特に制限はなく、各材料を混合し二軸混練機、ニーダー等で溶融混練することによって、容易に製造できる。 In order to uniformly disperse the conductive material in the matrix polymer at the molecular level, by adding a compatibilizing agent, micro-dispersion in the charging material becomes possible. Therefore, a compatibilizing agent may be appropriately used. Examples of the compatibilizing agent include those having a glycidyl methacrylate group which is a reactive group. In addition, an additive such as an antioxidant may be used as long as the physical properties are not impaired. There is no restriction | limiting in particular regarding the manufacturing method of a resin composition, It can manufacture easily by mixing each material, melt-kneading with a biaxial kneader, a kneader, etc.
また、電気抵抗調整層としての導電性支持体(芯金)上への形成は、押出成形や射出成形等の手段で導電性支持体に前記、導電性樹脂組成物を被覆することによって、容易に行うことができる。 Moreover, the formation on the conductive support (core metal) as the electric resistance adjusting layer can be easily performed by coating the conductive resin composition on the conductive support by means of extrusion molding or injection molding. Can be done.
本実施例においては、表面層の体積固有抵抗は、電気抵抗調整層の体積固有抵抗より大きくしている。このように、表面層の体積固有抵抗を電気抵抗調整層の体積固有抵抗より大きくしていると、像担持体11の欠陥部への電圧集中及び異常放電の発生を防止することができる。ただし、表面層の電気抵抗値を高くしすぎると帯電能力が不足してしまうので、表面層と電気抵抗調整層との電気抵抗値の差を103 Ωcm以下にすることが好ましい。表面層を形成する材料としては、フッ素系樹脂、シリコーン系樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂等が非粘着性に優れ、クリーニング性の面で好ましい。 In this embodiment, the volume resistivity of the surface layer is made larger than the volume resistivity of the electric resistance adjusting layer. As described above, when the volume resistivity of the surface layer is larger than the volume resistivity of the electric resistance adjusting layer, it is possible to prevent voltage concentration at the defective portion of the image carrier 11 and occurrence of abnormal discharge. However, if the electric resistance value of the surface layer is too high, the charging ability will be insufficient, and therefore the difference in electric resistance value between the surface layer and the electric resistance adjusting layer is preferably 10 3 Ωcm or less. As a material for forming the surface layer, a fluorine-based resin, a silicone-based resin, a polyamide resin, a polyester resin, and the like are excellent in non-adhesiveness and are preferable in terms of cleaning properties.
また、表面層の電気抵抗調整層上への形成は、前記表面層の構成材料を有機溶媒に溶解して塗料を作製し、スプレー塗装、ディッピング、ロールコート等の種々のコーティング方法で行う。その膜厚は、好ましくは、10〜30μmである。 Further, the surface layer is formed on the electric resistance adjusting layer by dissolving the constituent material of the surface layer in an organic solvent to prepare a coating material, and performing various coating methods such as spray coating, dipping and roll coating. The film thickness is preferably 10 to 30 μm.
表面層材料は、一液性、二液性どちらも使用可能であるが、硬化剤を併用する二液性塗料にすることにより、耐環境性、非粘着性、離型性を高めることができる。2液性塗料の場合、塗膜を加熱することにより、樹脂を架橋・硬化させる方法が一般的である。しかしながら、電気抵抗調整層は、熱可塑性樹脂で構成されているので、高い温度で加熱することができない。2液性塗料としては、分子中に水酸基を有する主剤及び、水酸基と架橋反応を起こす、イソシアネート系樹脂を用いることが有効である。イソシアネート系樹脂を用いることにより、100℃以下の比較的低温で架橋・硬化反応が起こる。 The surface layer material can be either one-component or two-component, but it can improve environmental resistance, non-adhesiveness, and releasability by using a two-component paint that also uses a curing agent. . In the case of a two-component paint, a method of crosslinking and curing the resin by heating the coating film is common. However, since the electrical resistance adjusting layer is made of a thermoplastic resin, it cannot be heated at a high temperature. As the two-component paint, it is effective to use a main component having a hydroxyl group in the molecule and an isocyanate resin that causes a crosslinking reaction with the hydroxyl group. By using an isocyanate resin, a crosslinking / curing reaction occurs at a relatively low temperature of 100 ° C. or lower.
トナーの非粘着性から検討を進めた結果、シリコーン系樹脂でトナーの非粘着性が高い樹脂であることを確認し、特に、分子中にアクリル骨格を有するアクリルシリコーン樹脂が良好である。 As a result of investigations from the non-adhesiveness of the toner, it was confirmed that the resin is a silicone-based resin having a high non-adhesiveness of the toner, and an acrylic silicone resin having an acrylic skeleton in the molecule is particularly good.
帯電部材(帯電ローラ)12は、電気特性(電気抵抗値)が重要であるので、表面層を導電性にする必要がある。表面層を導電性にする方法には、表面層を構成する樹脂材料中に導電剤を分散する方法がある。このような導電剤は、特に、制約を受けるものではないが、例えば、ケッチェンブラックEC、アセチレンブラック等の導電性カーボン、SAF、ISAF、HAF、FEF、GPF、SRF、FT、MT等のゴム用カーボン、酸化処理等を施したカラー用カーボン、熱分解カーボン、インジウムドープ酸化スズ(ITO)、酸化スズ、酸化チタン、酸化亜鉛、銅、銀、ゲルマニウム等の金属、及び、金属酸化物、ポリアニリン、ポリピロール、ポリアセチレン等の導電性ポリマー等を挙げることができる。 The charging member (charging roller) 12 has an important electrical characteristic (electrical resistance value), so the surface layer needs to be conductive. As a method for making the surface layer conductive, there is a method of dispersing a conductive agent in a resin material constituting the surface layer. Such a conductive agent is not particularly limited. For example, conductive carbon such as ketjen black EC and acetylene black, rubber such as SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT, and MT. Carbon, color carbon with oxidation treatment, pyrolytic carbon, indium-doped tin oxide (ITO), tin oxide, titanium oxide, zinc oxide, copper, silver, germanium and other metals, and metal oxides, polyaniline , Conductive polymers such as polypyrrole and polyacetylene.
また、導電性付与材として、イオン導電性物質もあり、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸カルシウム、塩化リチウム等の無機イオン性導電物質、更に、エチルトリフェニルホスホニウム・テトラフルオロボレート、テトラフェニルホスホニウム・ブロマイド等の四級ホスホニウム塩、変性脂肪酸ジメチルアンモニウムエトサルファート、ステアリン酸アンモニウムアセテート、ラウリルアンモニウムアセテート等の有機イオン性導電性物質がある。 In addition, there are ionic conductive materials as conductivity imparting materials, inorganic ionic conductive materials such as sodium perchlorate, lithium perchlorate, calcium perchlorate, lithium chloride, and further ethyltriphenylphosphonium tetrafluoroborate And organic ionic conductive substances such as quaternary phosphonium salts such as tetraphenylphosphonium bromide, modified fatty acid dimethylammonium ethosulphate, ammonium stearate acetate, and laurylammonium acetate.
帯電装置12a、像坦持体11a、及び像坦持体クリーニング部15aは、一体のカートリッジとして存在しており、カートリッジを交換することによって、帯電装置12a、像坦持体11a、及び像坦持体クリーニング部15aを消耗品として一括で交換できる仕組みとなっている。カートリッジの形態はサービスマンが交換するものからユーザー自ら交換できるものまで様々であるが、本実施例で使用するカートリッジは、ユーザーが自ら交換できる仕組みとなっている。交換の手順等は、本体に設置されているディスプレイ上に表示される仕組みである。 The charging device 12a, the image carrier 11a, and the image carrier cleaning unit 15a exist as an integral cartridge. By replacing the cartridge, the charging device 12a, the image carrier 11a, and the image carrier The body cleaning unit 15a can be replaced as a consumable at once. There are various types of cartridges, from those that can be replaced by service personnel to those that can be replaced by the user, but the cartridge used in this embodiment has a mechanism that can be replaced by the user. The exchange procedure is a mechanism displayed on a display installed in the main body.
前述のように本画像形成装置は、現像剤支持材であるエンドレズベルト型の中間転写材の移動方向に沿って4個の画像形成ユニットをタンデム配設した4色フルカラーの画像形成装置であるが、画像形成部10a、10b、10c、10dは、それぞれイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックを指している。イエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの順で中間転写ベルト上に画像形成を行っている。 As described above, this image forming apparatus is a four-color full-color image forming apparatus in which four image forming units are arranged in tandem along the moving direction of an end-lease belt type intermediate transfer material that is a developer support material. However, the image forming units 10a, 10b, 10c, and 10d indicate yellow, magenta, cyan, and black, respectively. Images are formed on the intermediate transfer belt in the order of yellow, magenta, cyan, and black.
図2に示すように、11a、11b、11cは、イエロー、マゼンタ、シアンの像坦持体であるが、それぞれ支持体Aの上に、下引き層B、電荷発生層C、電荷輸送層Dの順で積層構成された有機感光体である。 As shown in FIG. 2, 11a, 11b, and 11c are yellow, magenta, and cyan image carriers, respectively, but an undercoat layer B, a charge generation layer C, and a charge transport layer D are formed on the support A, respectively. The organic photoconductors are laminated in the order of.
電子写真感光体の支持体Aとしては、導電性を示すものであって硬度の測定に影響を与えない範囲内のものであれば、特に制限なく使用することができる。例えばアルミニウム、銅、クロム、ニッケル、亜鉛およびステンレスなどの金属や合金をドラム状に成形したものなどが使用できる。 The support A of the electrophotographic photosensitive member can be used without particular limitation as long as it has conductivity and does not affect the measurement of hardness. For example, a metal or alloy such as aluminum, copper, chromium, nickel, zinc and stainless steel formed into a drum shape can be used.
下引き層Bは感光層の接着性改良、塗工性改良、支持体の保護、支持体上の欠陥の被覆、支持体からの電荷注入性改良、または感光層の電気的破壊に対する保護などのために形成される。下引き層Bの材料としては、ポリビニルアルコール、ポリ−N−ビニルイミダゾール、ポリエチレンオキシド、エチルセルロース、エチレン−アクリル酸共重合体、カゼイン、ポリアミド、N−メトキシメチル化6ナイロン、共重合ナイロン、にかわおよびゼラチンなどを用いることができる。これらを適当な溶剤に溶解し、支持体上に塗布する。その際、下引き層Bの膜厚としては0.1〜2μmが好ましい。 The undercoat layer B is used for improving the adhesion of the photosensitive layer, improving the coating property, protecting the support, coating defects on the support, improving the charge injection from the support, or protecting the photosensitive layer from electrical breakdown. Formed for. Materials for the undercoat layer B include polyvinyl alcohol, poly-N-vinylimidazole, polyethylene oxide, ethyl cellulose, ethylene-acrylic acid copolymer, casein, polyamide, N-methoxymethylated 6 nylon, copolymer nylon, glue and Gelatin or the like can be used. These are dissolved in a suitable solvent and coated on a support. At that time, the thickness of the undercoat layer B is preferably 0.1 to 2 μm.
次に下引き層Bの上に感光層を形成する。電荷発生層Cと電荷輸送層Dとを機能分離し積層させた積層型感光層を形成する場合には、下引き層B上に電荷発生層C、電荷輸送層Dの順で積層する。 Next, a photosensitive layer is formed on the undercoat layer B. In the case of forming a laminated photosensitive layer in which the charge generation layer C and the charge transport layer D are functionally separated and laminated, the charge generation layer C and the charge transport layer D are laminated on the undercoat layer B in this order.
ここで、電荷発生層Cに用いる電荷発生物質としては、セレン−テルル、ピリリウム、チアピリリウム系染料、また各種の中心金属および結晶系、より具体的には例えばα、β、γ、εおよびX型などの結晶型を有するフタロシアニン化合物、アントアントロン顔料、ジベンズピレンキノン顔料、ピラントロン顔料、トリスアゾ顔料、ジスアゾ顔料、モノアゾ顔料、インジゴ顔料、キナクリドン顔料、非対称キノシアニン顔料、キノシアニンおよび特開昭54−143645号公報に記載のアモルファスシリコーンなどが挙げられる。本実施例中では、高画質を実現するために感度を高くできるフタロシアニン化合物を用いた電荷発生層を用いた。 Here, as the charge generation material used for the charge generation layer C, selenium-tellurium, pyrylium, thiapyrylium dyes, various central metals and crystal systems, more specifically, for example, α, β, γ, ε, and X type Phthalocyanine compounds having a crystal form such as, anthanthrone pigments, dibenzpyrenequinone pigments, pyranthrone pigments, trisazo pigments, disazo pigments, monoazo pigments, indigo pigments, quinacridone pigments, asymmetric quinocyanine pigments, quinocyanine and JP-A No. 54-143645 Examples thereof include amorphous silicones described in the publication. In this example, a charge generation layer using a phthalocyanine compound capable of increasing sensitivity to achieve high image quality was used.
この積層型感光体の場合、電荷発生層Cは上記電荷発生物質を0.3〜4倍量の結着樹脂および溶剤とともにホモジナイザー、超音波分散、ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、アトライターおよびロールミルなどの方法を用いて分散させ、該分散液を下引き層上に塗布し乾燥させることにより形成させるか、または上記電荷発生物質の単独組成からなる膜を蒸着法などを用いることにより下引き層B上に形成させる。電荷発生層Cの膜厚は5μm以下であることが好ましく、特に0.1〜2μmの範囲であることが好ましい。 In the case of this laminated type photoreceptor, the charge generation layer C comprises the above charge generation material in a 0.3 to 4 times amount of binder resin and solvent, homogenizer, ultrasonic dispersion, ball mill, vibration ball mill, sand mill, attritor, roll mill, etc. And the dispersion is applied on the undercoat layer and dried, or a film composed of a single composition of the charge generating material is used for the undercoat layer B by vapor deposition or the like. Form on top. The film thickness of the charge generation layer C is preferably 5 μm or less, and particularly preferably in the range of 0.1 to 2 μm.
上記結着樹脂としては、スチレン、酢酸ビニル、塩化ビニル、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、フッ化ビニリデン、トリフルオロエチレン、などのビニル化合物の重合体および共重合体、ポリビニルアルコール、ポリビニルアセタール、ポリビニルブチラール、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリスルホン、ポリフェニレンオキサイド、ポリウレタン、セルロース樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ケイ素樹脂、エポキシ樹脂などを用いることができる。 Examples of the binder resin include polymers and copolymers of vinyl compounds such as styrene, vinyl acetate, vinyl chloride, acrylic acid ester, methacrylic acid ester, vinylidene fluoride, trifluoroethylene, polyvinyl alcohol, polyvinyl acetal, polyvinyl Butyral, polycarbonate, polyester, polysulfone, polyphenylene oxide, polyurethane, cellulose resin, phenol resin, melamine resin, silicon resin, epoxy resin, and the like can be used.
次に、電荷輸送層Dは以下のようにして形成する。適当な電荷輸送物質、例えばポリ−N−ビニルカルバゾール、ポリスチリルアントラセンなどの複素環や縮合多環芳香族を有する高分子化合物や、ピラゾリン、イミダゾール、オキサゾール、トリアゾール、カルバゾールなどの複素環化合物、トリフェニルメタンなどのトリアリールアルカン誘導体、トリフェニルアミンなどのトリアリールアミン誘導体、フェニレンジアミン誘導体、N−フェニルカルバゾール誘導体、スチルベン誘導体、ヒドラゾン誘導体などの低分子化合物などを適当な結着樹脂(上述した電荷発生層の箇所で説明したのと同様な樹脂が適用できる)とともに溶剤に分散/溶解し、該溶液を上述の公知の方法を用いて電荷発生層C上に塗布し乾燥させることにより形成する。 Next, the charge transport layer D is formed as follows. Suitable charge transport materials, for example, heterocyclic compounds such as poly-N-vinylcarbazole and polystyrylanthracene, polymer compounds having condensed polycyclic aromatics, heterocyclic compounds such as pyrazoline, imidazole, oxazole, triazole and carbazole, Low molecular weight compounds such as triarylalkane derivatives such as phenylmethane, triarylamine derivatives such as triphenylamine, phenylenediamine derivatives, N-phenylcarbazole derivatives, stilbene derivatives, hydrazone derivatives, etc. A resin similar to that described for the generation layer can be applied) and dispersed / dissolved in a solvent, and the solution is applied onto the charge generation layer C and dried using the above-mentioned known method.
この場合の電荷輸送物質と結着樹脂の比率は、両者の全重量を100とした場合に電荷輸送物質の重量は20〜100であると好ましく、より好ましくは30〜100である。電荷輸送物質の量がそれ以下であると、電荷輸送能が低下し、感度低下および残留電位の上昇などの問題が生ずる。保護層が形成された積層型感光体における電荷輸送層Dの膜厚は1〜50μmが好ましく、より好ましくは3〜30μmである。本実施例としては、電荷輸送層Dは29μmの膜厚の感光体を用いた。 In this case, the ratio of the charge transport material to the binder resin is preferably 20 to 100, more preferably 30 to 100, when the total weight of both is 100. If the amount of the charge transporting material is less than that, the charge transporting ability is lowered, and problems such as a decrease in sensitivity and an increase in residual potential occur. The thickness of the charge transport layer D in the multilayer photoreceptor having the protective layer is preferably 1 to 50 μm, more preferably 3 to 30 μm. In this embodiment, the charge transport layer D is a photoreceptor having a thickness of 29 μm.
続いて、本実施例の帯電バイアスの印加系のブロック回路について説明する。図4は本実施例で用いている帯電ローラ12に対する帯電バイアス印加系のブロック回路図である。
電源S1から直流電圧に周波数fの交流電圧を重畳した所定の振動電圧(バイアス電圧Vdc+Vac)が芯金を介して帯電ローラ12に印加されることで、回転する感光体ドラム11の周面が所定の電位に帯電処理される。帯電ローラ12に対する電圧印加手段である電源S1は、直流(DC)電源101と交流(AC)電源102を有している。
Next, the block circuit of the charging bias application system of this embodiment will be described. FIG. 4 is a block circuit diagram of a charging bias application system for the charging roller 12 used in this embodiment.
A predetermined vibration voltage (bias voltage Vdc + Vac) obtained by superimposing an AC voltage having a frequency f on a DC voltage from the power source S1 is applied to the charging roller 12 via a cored bar, whereby the peripheral surface of the rotating photosensitive drum 11 is predetermined. Is charged to a potential of. A power supply S1 that is a voltage application means for the charging roller 12 includes a direct current (DC) power supply 101 and an alternating current (AC) power supply 102.
103は制御回路であり、上記電源S1のDC電源101とAC電源102をオン・オフ制御して帯電ローラ12に直流電圧と交流電圧のどちらか、若しくはその両方の重畳電圧を印加するように制御する機能と、DC電源101から帯電ローラ12に印加する直流電圧値と、AC電源102から帯電ローラ12に印加する交流電圧のピーク間電圧値を制御する機能を有する。104は感光体11を介して帯電ローラ12に流れる交流電流値を測定する手段としての交流電流値測定回路である。この回路104から上記の制御回路103に測定された交流電流値情報が入力する。 Reference numeral 103 denotes a control circuit which controls the DC power source 101 and the AC power source 102 of the power source S1 to be turned on and off so as to apply a DC voltage, an AC voltage, or a superimposed voltage of both to the charging roller 12. And a function of controlling the DC voltage value applied to the charging roller 12 from the DC power supply 1001 and the peak-to-peak voltage value of the AC voltage applied from the AC power supply 102 to the charging roller 12. Reference numeral 104 denotes an alternating current value measuring circuit as means for measuring the alternating current value flowing through the charging roller 12 via the photosensitive member 11. The AC current value information measured from the circuit 10 4 is input to the control circuit 10 3.
50はプリンタが設置されている環境を検知する手段としての環境センサーである。この環境センサー50から上記の制御回路103に検知された環境情報が入力する。制御回路103に入力される環境情報は、温度情報と相対湿度情報である。制御回路103は、入力された温湿度情報から絶対水分量を算出し、算出した絶対水分量に基づいて、帯電高圧条件の設定、現像高圧条件の設定、転写高圧条件の設定等の変更を行う。帯電高圧条件の変更は、直接画像形成中の帯電高圧条件を変更する場合と、後述の画像形成中に印加する帯電交流ピーク電圧を決めるための制御に使用する制御条件を変更する場合が存在する。 Reference numeral 50 denotes an environmental sensor as a means for detecting the environment where the printer is installed. The detected environmental information is input from the environmental sensor 50 to the control circuit 103. The environmental information input to the control circuit 103 is temperature information and relative humidity information. The control circuit 103 calculates the absolute moisture amount from the input temperature and humidity information, and changes the setting of the charging high-pressure condition, the setting of the development high-pressure condition, the setting of the transfer high-pressure condition, and the like based on the calculated absolute moisture amount. . The charging high-voltage conditions can be changed by changing the charging high-voltage conditions during direct image formation or by changing the control conditions used for the control for determining the charging AC peak voltage applied during image formation, which will be described later. .
本体の置かれている条件下に、適した帯電条件を決定する必要がある場合は、後者の画像形成中に印加する帯電交流ピーク電圧を決めるための制御に使用する制御条件を変更した方が好ましい。そして、制御回路103は交流電流値測定回路104から入力の交流電流値情報、更には環境センサー50から入力の環境情報から、印字工程の帯電工程における帯電ローラ12に対する印加交流電圧の適切なピーク間電圧値の演算・決定プログラムを実行する機能を有する。続いて、本実施例中にも記載されている放電電流量を一定にするための一般的な交流電圧の制御方法について説明する。 If it is necessary to determine a suitable charging condition under the condition where the main body is placed, it is better to change the control condition used for the control to determine the charging AC peak voltage applied during the latter image formation. preferable. Then, the control circuit 103 uses the AC current value information input from the AC current value measurement circuit 104, and also the environmental information input from the environmental sensor 50, to the appropriate peak interval of the AC voltage applied to the charging roller 12 in the charging process of the printing process. It has a function of executing a voltage value calculation / determination program. Next, a general AC voltage control method for making the discharge current amount described in this embodiment constant will be described.
従来から、種々の検討により、以下の定義により数値化した放電電流量が実際のAC放電の量を代用的に示し、感光体ドラムの削れ、画像流れ、帯電均一性と強い相関関係があることが見出されている。 Conventionally, the amount of discharge current quantified according to the following definition has been substituted for the actual amount of AC discharge, and has a strong correlation with the photoconductor drum scraping, image flow, and charging uniformity. Has been found.
すなわち図3に示すように、ピーク間電圧Vppに対して交流電流Iacは帯電開始電圧Vth×2(V)未満(未放電領域)で線形の関係にあり、それ以上から放電領域に入るにつれ徐々に電流の増加方向にずれる。放電の発生しない真空中での同様の実験においては直線が保たれたため、これが、放電に関与している電流の増分△Iacであると考える。 That is, as shown in FIG. 3, the alternating current Iac is in a linear relationship with respect to the peak-to-peak voltage Vpp, less than the charging start voltage Vth × 2 (V) (undischarged region), and gradually increases from that point toward the discharge region. In the direction of increasing current. In a similar experiment in a vacuum where no discharge occurs, a straight line is maintained, so this is considered to be the increment ΔIac of the current involved in the discharge.
よって、放電開始電圧Vth×2(V)未満のピーク間電圧Vppに対して電流Iacの比をαとしたとき、放電による電流以外の、接触部へ流れる電流(以下、ニップ電流)などの交流電流はα・Vppとなり、放電開始電圧Vth×2(V)以上の電圧印加時に測定されるIacと、このα・Vppの差分、
△Iac=Iac−α・Vpp・・・式1
から△Iacを放電の量を代用的に示す放電電流量と定義する。
Therefore, when the ratio of the current Iac to the peak-to-peak voltage Vpp less than the discharge start voltage Vth × 2 (V) is α, AC current such as current flowing to the contact portion (hereinafter referred to as nip current) other than current due to discharge The current becomes α · Vpp, and the difference between Iac measured when a voltage higher than the discharge start voltage Vth × 2 (V) is applied, and this α · Vpp,
ΔIac = Iac−α · Vpp Equation 1
To ΔIac is defined as a discharge current amount that indicates the amount of discharge instead.
この放電電流量は一定電圧または一定電流での制御下で帯電を行った場合、環境、耐久を進めるにつれ変化する。これはピーク間電圧と放電電流量の関係、交流電流値と放電電流量との関係が変動しているからである。AC定電流制御方式では、帯電部材から被帯電体に流れる総電流で制御している。 The amount of discharge current changes as the environment and durability are increased when charging is performed under the control of a constant voltage or a constant current. This is because the relationship between the peak-to-peak voltage and the discharge current amount and the relationship between the alternating current value and the discharge current amount are fluctuating. In the AC constant current control method, control is performed with the total current flowing from the charging member to the member to be charged.
この総電流量とは、上記のように、ニップ電流α・Vppと非接触部で放電することで流れる放電電流量△Iacの和になっており、定電流制御では実際に被帯電体を帯電させるのに必要な電流である放電電流だけでなく、ニップ電流も含めた形で制御されている。そのため、実際に、放電電流量は制御できていない。定電流制御において同じ電流値で制御していても、帯電部材の材質の環境変動によって、ニップ電流が多くなれば当然放電電流量は減り、ニップ電流が減れば放電電流量は増えるため、AC定電流制御方式でも放電電流量の増減を抑制することは不可能であり、長寿命を目指したとき、感光体ドラムの削れと帯電均一性の両立を実現することは困難であった。 As described above, the total current amount is the sum of the nip current α · Vpp and the discharge current amount ΔIac that flows by discharging at the non-contact portion. In constant current control, the charged object is actually charged. In addition to the discharge current, which is the current required for the control, the nip current is controlled. For this reason, the amount of discharge current cannot actually be controlled. Even if the constant current control is performed with the same current value, the discharge current amount naturally decreases as the nip current increases due to the environmental variation of the charging member material, and the discharge current amount increases as the nip current decreases. Even with the current control method, it is impossible to suppress the increase / decrease in the amount of discharge current, and it has been difficult to realize both the shading of the photosensitive drum and the charging uniformity when aiming for a long life.
従って、本件実施例では、印字準備回転動作時ごとに、印字工程時に所定の放電電流量Dを得るために必要なピーク間電圧を算出し、印字工程中には求めたピーク間電圧を定電圧制御しながら帯電ローラ12に印加し、さらに連続印字モード時には印字工程中の交流電流値と、紙間工程時に帯電ローラ12に未放電領域であるピーク間電圧(Vpp)を印加した時の交流電流を測定し、次の印字工程時に印加するピーク間電圧を補正する方式を取っている。 Therefore, in this embodiment, the peak-to-peak voltage necessary for obtaining the predetermined discharge current amount D during the printing process is calculated every printing preparation rotation operation, and the obtained peak-to-peak voltage is set to a constant voltage during the printing process. The AC current is applied to the charging roller 12 while being controlled, and when the AC current value during the printing process is applied in the continuous printing mode and the peak-to-peak voltage (Vpp), which is an undischarged area, is applied to the charging roller 12 during the paper-to-paper process. Is used to correct the peak-to-peak voltage applied during the next printing process.
それによって、帯電ローラ12の製造ばらつきや材質の環境変動に起因する抵抗値のふれや、本体装置の高圧ばらつきを吸収するだけでなく、連続印字による帯電ローラ12の抵抗値変動に対しても一枚ごとに補正を入れることで、確実に所望の放電電流量で制御すること可能となっている。前述のような制御方法を以後、放電電流量制御と呼ぶ。 This not only absorbs fluctuations in resistance values due to manufacturing variations of the charging roller 12 and environmental variations of the materials and high-pressure variations in the main unit, but also counters fluctuations in the resistance values of the charging roller 12 due to continuous printing. By making correction for each sheet, it is possible to reliably control with a desired discharge current amount. The control method as described above is hereinafter referred to as discharge current amount control.
本実施例においては、前述の放電電流制御によって、帯電ローラに印加する帯電AC設定を決定し、帯電不良画像であるハーフトーンムラや、砂地、カブリといった画像の発生を防止できる範囲で、極力帯電ローラからの放電量を小さくできる設定の範囲で帯電AC電圧の設定を決定し、画像流れの発生を防止している。 In this embodiment, charging AC setting to be applied to the charging roller is determined by the above-described discharge current control, and charging is performed as much as possible within a range in which halftone unevenness that is a poorly charged image, sand, fog, and the like can be prevented. The setting of the charging AC voltage is determined within a setting range in which the discharge amount from the roller can be reduced, thereby preventing the occurrence of image flow.
また、画像流れは、取り分け絶対水分量を多い環境で発生するため、本実施例では、前述の機内温湿度センサーによって、本体の内部の絶対水分量を算出し、前記絶対水分量に応じて、前述放電電流制御中の放電電流量の設定を変更している。 In addition, since the image flow occurs in an environment where the amount of absolute moisture is particularly large, in this embodiment, the above-mentioned in-machine temperature / humidity sensor calculates the absolute amount of moisture inside the main body, and according to the absolute amount of moisture, The setting of the discharge current amount during the discharge current control is changed.
つまり、絶対水分量の多い環境においては、画像流れが発生しやすいが、帯電不良は発生しづらいため、放電電流量の設定を著しく小さく設定している。しかしながら、前述のように適正な放電電流量の制御を行っていても、前記低Duty画像による画像形成が連続した場合や、メイン電源ON時のスリープからの復帰時の前多回転制御時は、前記クリーニングブレードに供給される現像剤中の研磨剤の供給量が少なくなり、感光体ドラムに対して付着した放電生成物の除去能力が低下するため、画像流れが発生しやすい状況となる。 In other words, in an environment with a large amount of absolute moisture, image flow is likely to occur, but charging failure is unlikely to occur, so the discharge current amount is set to be extremely small. However, even when the appropriate amount of discharge current is controlled as described above, when image formation with the low-duty image continues, or when the multi-rotation control is performed before returning from sleep when the main power is turned on, Since the supply amount of the abrasive in the developer supplied to the cleaning blade is reduced, and the ability to remove the discharge products adhering to the photosensitive drum is lowered, the image flow is likely to occur.
また、本発明の前提となる感光体ドラムの膜厚検知制御について説明する。図4のように、感光体ドラム11とアースとの間に、感光体ドラム11の膜厚を検出するための寿命検出手段として、感光体ドラム11に接触させて帯電バイアスとして直流バイアスと交流バイアスの重畳電圧を印加した帯電ローラ12から感光体ドラム11に流れる直流電流を測定するための抵抗Rと、交流電流をバイパスするコンデンサとよりなる直流電流値測定回路104を設けており、前記抵抗Rの端子間電圧を制御回路103で測定させ、その測定値に基づいて感光体ドラム11の感光層の現在膜厚を制御回路103で検知させ、制御回路103で感光体ドラム11の現状の膜厚を判断させるよう構成している。 The film thickness detection control of the photosensitive drum, which is a premise of the present invention, will be described. As shown in FIG. 4, as a life detecting means for detecting the film thickness of the photosensitive drum 11 between the photosensitive drum 11 and the ground, a DC bias and an AC bias are used as charging biases by contacting the photosensitive drum 11. A resistance R for measuring a direct current flowing from the charging roller 12 to which the superposed voltage is applied to the photosensitive drum 11 and a capacitor bypassing the alternating current are provided, and the resistance R is provided. Is measured by the control circuit 103, the current film thickness of the photosensitive layer of the photosensitive drum 11 is detected by the control circuit 103 based on the measured value, and the current film thickness of the photosensitive drum 11 is detected by the control circuit 103. It is configured to make a judgment.
図5は帯電電位を一定として感光体ドラム11の膜厚が変化した時の感光ドラム11に流れる直流電流の変化を示したグラフである。
図5からわかるように、感光層の膜厚が減少するにつれて感光体ドラム11に流れる直流電流は増加している。一般的には、前記ドラムの膜厚検知手段は、感光体ドラム11の寿命を算出するのに利用されている。すなわち、感光体ドラム11の膜厚変化を測定することで、感光体ドラム11を含むカートリッジの画像不良に至るまでの限界を予測している。
FIG. 5 is a graph showing changes in the direct current flowing through the photosensitive drum 11 when the film thickness of the photosensitive drum 11 changes with the charging potential kept constant.
As can be seen from FIG. 5, the direct current flowing through the photosensitive drum 11 increases as the photosensitive layer thickness decreases. Generally, the drum thickness detecting means is used to calculate the life of the photosensitive drum 11. That is, by measuring the change in film thickness of the photosensitive drum 11, the limit until the image defect of the cartridge including the photosensitive drum 11 is predicted.
ただし、図5のような、感光体ドラム11の厚さと直流電流値との関係は、感光体ドラム11の材質や画像形成装置の感光体ドラムの回転スピード等によって異なる。 However, the relationship between the thickness of the photosensitive drum 11 and the DC current value as shown in FIG. 5 differs depending on the material of the photosensitive drum 11, the rotational speed of the photosensitive drum of the image forming apparatus, and the like.
本実施例では、感光体ドラムの膜厚を検知する手段として、感光体ドラム11とアースとの間に前記寿命検出手段としての直流電流検知回路103を設ける場合を述べたが、これに限らず、帯電ローラ12と帯電バイアス印加電源S1との間、若しくは帯電バイアス印加電源S1とアースとの間に前述した直流電流検知回路103を設けても良い。 In the present embodiment, as a means for detecting the film thickness of the photosensitive drum, the case where the DC current detection circuit 103 as the lifetime detecting means is provided between the photosensitive drum 11 and the ground has been described. The aforementioned DC current detection circuit 103 may be provided between the charging roller 12 and the charging bias application power source S1 or between the charging bias application power source S1 and the ground.
ここで、本実施例に関わる感光体ドラムの膜厚変化を予測の精度を上げるために行っている初期の基準電流からの差分電流を求めることによって、算出する感光体ドラム膜厚予測制御について、詳細を説明する。 Here, with respect to the photosensitive drum film thickness prediction control to be calculated by obtaining a differential current from the initial reference current, which is performed in order to increase the prediction accuracy of the film thickness change of the photosensitive drum according to the present embodiment, Details will be described.
従来の方法は、図6のフローチャートと制御回路図、図12に示されるように、本体CPU201が、帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流電圧印加手段203によって、帯電ローラ12に対して、直流電圧、及び交流電圧の印加を命令し、印加した際の帯電ローラ12から感光体ドラム11に流れる直流電流量を直流電流検知手段210によって検出し、検出した直流電流量を基に、図5のような直流電流と感光体ドラムの膜厚の関係から、現状の感光体ドラムの膜厚を予測し、予測した膜厚に応じて、画像制御やドラムカートリッジの寿命予測を行ってきた。 In the conventional method, as shown in the flowchart and the control circuit diagram of FIG. 6 and FIG. 12, the main body CPU 201 applies a direct current to the charging roller 12 by the charging DC high voltage applying means 205 and the charging AC voltage applying means 203. The application of the voltage and the AC voltage is instructed, and the DC current amount flowing from the charging roller 12 to the photosensitive drum 11 at the time of application is detected by the DC current detecting means 210. Based on the detected DC current amount, as shown in FIG. Based on the relationship between the direct current and the film thickness of the photosensitive drum, the current film thickness of the photosensitive drum is predicted, and image control and life prediction of the drum cartridge have been performed according to the predicted film thickness.
本実施例においては、感光体ドラムの膜厚をより正確に予測するために、下記のように、感光体ドラムの初期状態において、基準電流を検出し、基準電流からの差分電流によって、感光体ドラムの膜厚を予測する制御を行っている。従来の感光体ドラム膜厚検知制御に関して、さらに詳細に図7と図12を用いて説明すると、図7のフローチャートに示されるように、感光体ドラムの膜厚検知制御が実行される(A1)と、本体CPU201が、感光体ドラムが所定のドラム電位になるように帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流高圧印加手段206に帯電ローラ12に高圧を印加させる(A2)。 In this embodiment, in order to more accurately predict the film thickness of the photosensitive drum, the reference current is detected in the initial state of the photosensitive drum as described below, and the photosensitive member is detected based on the difference current from the reference current. Control is performed to predict the film thickness of the drum. The conventional photosensitive drum film thickness detection control will be described in more detail with reference to FIGS. 7 and 12. As shown in the flowchart of FIG. 7, the photosensitive drum film thickness detection control is executed (A1). Then, the main body CPU 201 causes the charging DC high voltage applying means 205 and the charging AC high voltage applying means 206 to apply a high voltage to the charging roller 12 so that the photosensitive drum has a predetermined drum potential (A2).
続いて、帯電直流電流検知手段210によって、帯電ローラ12から感光体ドラム11に流れる直流電流量を検出する(A3)。直流電流を検出した後、CPUは、ドラムカートリッジが未使用の初期状態であるか、使用中のものであるかを判断する(A4)。ドラムカートリッジが未使用であるか否かの判断方法が、本発明の特徴であるが、従来一般的には、ドラムカートリッジの使用、未使用を検出する方法は、2つの方法が存在する。 Subsequently, the amount of direct current flowing from the charging roller 12 to the photosensitive drum 11 is detected by the charging direct current detecting means 210 (A3). After detecting the direct current, the CPU determines whether the drum cartridge is in an unused initial state or in use (A4). A method for determining whether or not a drum cartridge is unused is a feature of the present invention. Conventionally, there are generally two methods for detecting whether or not a drum cartridge is used.
1つ目は、サービスマンが操作部上に存在する本ドラムカートリッジに初期のイニシャライズ動作を促すスイッチを押すことによって、本体CPUは、本ドラムカートリッジが初期状態であることを認識する方法がある。また、2つ目は、ドラムカートリッジ側面に新旧を判断するフューズを備えておき、本体内にドラムカートリッジが入った状態で、メイン電源をONにすると、前記フューズが切れる仕組みになっており、本体CPUは、フューズが切れたタイミングをドラムカートリッジの初期状態であると認識する方法である。既にフューズが事前に切れている場合は、使用中のドラムカートリッジだと判断するのが一般的である。 First, there is a method in which the main body CPU recognizes that the drum cartridge is in an initial state by pressing a switch for prompting an initial initialization operation on the drum cartridge present on the operation unit. Also, the second is equipped with a fuse on the side of the drum cartridge to determine whether it is new or old.When the main power is turned on with the drum cartridge in the main body, the fuse is blown off. The CPU recognizes the timing when the fuse is blown as the initial state of the drum cartridge. When the fuse is already blown in advance, it is generally determined that the drum cartridge is in use.
本体CPUは、本ドラムカートリッジが初期状態であると判断した場合は、前述で検出した帯電ローラ12から感光体ドラム11に流れる直流電流量を初期基準電流αとしてメモリ202に記憶する(A5)。この場合は、感光体ドラム膜厚検知制御を終了する(A10)。一方ドラムカートリッジが使用中のものであると場合には、前述で検出した帯電ローラ12から感光体ドラム11に流れる直流電流量をβとして、メモリ202に記憶する(A6)。 When determining that the drum cartridge is in the initial state, the main body CPU stores the amount of direct current flowing from the charging roller 12 detected above to the photosensitive drum 11 in the memory 202 as the initial reference current α (A5). In this case, the photosensitive drum film thickness detection control is terminated (A10). On the other hand, if the drum cartridge is in use, the amount of direct current flowing from the charging roller 12 detected above to the photosensitive drum 11 is stored in the memory 202 as β (A6).
続いて、本体CPU201は、ドラムカートリッジが初期状態である際にメモリ202に記憶しておいた初期基準電流αと前記検出した直流電流量βとの差分電流γを算出する(A7)。ここで、本実施例に関係する初期基準電流αと前記検出した直流電流量βとの差分電流γの関係を図10に示す。本体CPU201は、図10の算出した差分電流γと感光体ドラムの膜厚の関係から、本ドラムカートリッジの感光体ドラム膜厚を予測する(A8)。本体CPUは、予測した感光体ドラムの膜厚に応じて、画像制御条件にフィードバックし、レーザー露光手段204、帯電直流高圧印加手段205、帯電交流電圧印加手段203、現像高圧印加手段206、及び1次転写高圧印加手段208などの設定を変更する。 Subsequently, the main body CPU 201 calculates a differential current γ between the initial reference current α stored in the memory 202 and the detected DC current amount β when the drum cartridge is in the initial state (A7). Here, FIG. 10 shows the relationship of the differential current γ between the initial reference current α related to the present embodiment and the detected DC current amount β. The main body CPU 201 predicts the photosensitive drum film thickness of the drum cartridge from the relationship between the calculated differential current γ and the photosensitive drum film thickness in FIG. 10 (A8). The main body CPU feeds back to the image control conditions according to the predicted film thickness of the photosensitive drum, laser exposure means 204, charging DC high voltage application means 205, charging AC voltage application means 203, development high voltage application means 206, and 1 The setting of the next transfer high voltage applying means 208 and the like is changed.
一般的には、感光体ドラムの膜厚が減少すると、現像性は良化するため、帯電直流高圧や、レーザー光量などによって決まる感光体ドラム上の明電位と暗電位の差分、いわゆる潜像コントラストを小さくする方向が望ましく、そのため、帯電直流高圧手段やレーザー露光手段の条件を変更することが多い。また、帯電交流電圧は、感光体ドラムの膜厚に応じて小さくすることが望ましく、変更しないままであると、過電流となって、感光体ドラムの摩耗、傷の発生を促進することになりかねない。1次転写高圧に関しても、同じく、感光体ドラムの膜厚に応じて、小さくすることが好ましい。 Generally, as the film thickness of the photosensitive drum decreases, the developability improves, so the difference between the light and dark potentials on the photosensitive drum, which is determined by the charging DC high voltage, the amount of laser light, etc., so-called latent image contrast. Therefore, it is desirable to change the conditions of the charging direct current high voltage means and the laser exposure means. In addition, it is desirable to reduce the charging AC voltage according to the film thickness of the photosensitive drum. If the charging AC voltage is not changed, an overcurrent is generated, which promotes the wear and scratches of the photosensitive drum. It might be. Similarly, the primary transfer high pressure is preferably reduced according to the film thickness of the photosensitive drum.
続いて、本実施例に関わる感光体ドラム膜厚検知制御に関して、図8のシーケンスチャートを用いて、制御詳細について説明する。図8のシーケンスチャートが示すように、感光体ドラム膜厚制御は、メイン電源ON後の準備段階の制御(いわゆる前多回転制御)後や、所定枚数あるいは、所定ドラム回転数などに達した場合に紙間に割り込んで制御するが入ることが一般的で、生産性などの観点から、メイン電源時の前多回転後のみ制御を行うものや、前述の所定枚数や所定ドラム回転数の間隔を大きくして、制御があまり頻繁に入らないようにする工夫がなされている。 Next, with respect to the photosensitive drum film thickness detection control according to the present embodiment, details of the control will be described using the sequence chart of FIG. As shown in the sequence chart of FIG. 8, the photosensitive drum film thickness control is performed after the control in the preparation stage after the main power is turned on (so-called pre-multi-rotation control), or when the predetermined number of drums or the predetermined number of drum rotations is reached. In general, the control is performed by intervening between the sheets, and from the viewpoint of productivity, the control is performed only after the previous multiple rotations at the time of the main power supply. It has been devised to make it larger so that control does not enter too often.
本実施例では、感光体ドラム膜厚検知制御はメイン電源ON後の前多回転制御後、及び通紙枚数1000枚に1回毎の割り込みで制御が行われるように設定している。本体CPU201は、前多回転制御、及び通紙枚数1000枚後において、帯電直流高圧205、帯電交流高圧203、現像高圧206、1次転写高圧208はそれぞれ順番にOFFしていく。全ての高圧がOFFされた後に、1次転写高圧208、帯電直流高圧205と帯電交流電圧203、現像高圧206の順に高圧が印加される。 In this embodiment, the photosensitive drum film thickness detection control is set so that the control is performed after the pre-multi-rotation control after the main power is turned on and by interruption every 1000 sheets. The main body CPU 201 sequentially turns off the charging DC high voltage 205, the charging AC high voltage 203, the development high voltage 206, and the primary transfer high voltage 208 after the pre-multi-rotation control and 1000 sheets passed. After all the high voltages are turned off, the primary transfer high voltage 208, the charging DC high voltage 205, the charging AC voltage 203, and the development high voltage 206 are applied in this order.
帯電直流高圧205と帯電交流電圧203は重畳されてはじめて、所定のドラム電位に保持することが可能なため、帯電直流高圧205と帯電交流電圧203はほぼ同時のタイミングで印加されるのが望ましい。前述のように感光体ドラム電位を安定化させるためには、帯電交流電圧203は、帯電直流電圧201の約2倍以上に設定することが望ましく、2倍以上の設定を決めるために、定期的に放電電流制御などを行っている場合が多い。また、感光体ドラム膜厚検知時の帯電直流高圧205は、通常の作像条件とは異なる条件で設定するのが一般的である。 Only when the charging DC high voltage 205 and the charging AC voltage 203 are superimposed can be held at a predetermined drum potential, it is desirable that the charging DC high voltage 205 and the charging AC voltage 203 are applied at substantially the same timing. As described above, in order to stabilize the photosensitive drum potential, it is desirable to set the charging AC voltage 203 to about twice or more of the charging DC voltage 201. In many cases, discharge current control is performed. Further, the charging DC high voltage 205 at the time of detecting the photosensitive drum film thickness is generally set under conditions different from normal image forming conditions.
通常作像時の帯電直流高圧205の設定は、画像濃度制御などで決定した条件によって決定されるため、環境、使用枚数などによって、ランダムに変化する。しかしながら、感光ドラム膜厚検知時には、前述のように直流電流の基準電流αとその時々の直流電流βの差分電流γを算出する必要があるため、基準電流αと直流電流βは感光体ドラムの電位条件は同じにしておかなければならない。つまり、感光体ドラム電位が変化すると、直流電流βは大きく変化してしまうため、感光体ドラムの電位を一定にして制御するためには、帯電直流電圧205は一定の値にしておかなければならない。 Since the setting of the charging DC high voltage 205 at the time of normal image formation is determined by conditions determined by image density control or the like, it changes randomly depending on the environment, the number of sheets used, and the like. However, when the photosensitive drum film thickness is detected, it is necessary to calculate the difference current γ between the DC current reference current α and the DC current β at that time, as described above. Therefore, the reference current α and the DC current β The potential conditions must be the same. That is, when the photosensitive drum potential changes, the direct current β greatly changes. Therefore, in order to control the photosensitive drum with a constant potential, the charging DC voltage 205 must be kept constant. .
また、本実施例では、前露光除電手段を有しており、前露光除電手段は制御中ONとしている。前露光除電手段は、発光の強いものを選択し、充分に感光体ドラム電位を除電できるように設定している。一般的には10〜50μWが好ましいとされているが、本実施例では、30μWに設定している。前露光除電手段で除電を行わない場合は、1次転写部を通過後のドラム電位が除電されておらず、1次転写高圧の条件や、環境条件によって、1次転写部を通過後のドラム電位が振れてしまうため、安定した直流電流の検出ができなくなる。 Further, in this embodiment, a pre-exposure neutralization unit is provided, and the pre-exposure neutralization unit is ON during control. The pre-exposure neutralizing means is selected so that it emits light sufficiently and the photosensitive drum potential can be sufficiently eliminated. In general, 10 to 50 μW is preferable, but in this embodiment, it is set to 30 μW. If the pre-exposure means does not perform static elimination, the drum potential after passing through the primary transfer section is not neutralized, and the drum after passing through the primary transfer section depends on the primary transfer high-pressure conditions and environmental conditions. Since the potential fluctuates, a stable DC current cannot be detected.
感光体ドラム電位は除電され、0Vにキャンセルされるくらいまで、前露光を発光させることで直流電流は安定化する。本実施例においては、現像高圧206は、帯電直流高圧205、及び帯電交流高圧203とほぼ同時に印加しているが、これは、感光体ドラム電位と現像電位の電位差を作像時と同じ一定の電位差に保つ目的である。感光体ドラム電位と現像電位の電位差、いわゆるVbackが大きくなり過ぎると、現像剤内のキャリアが感光体ドラムに付着してしまう、いわゆるキャリア付着が発生してしまう。但し、本実施例と異なり現像高圧206を印加しない状態でも、現像スリーブの回転駆動をストップさせていれば、キャリ着は防げるため、この方法を用いても良い。 The DC current is stabilized by emitting pre-exposure until the photosensitive drum potential is neutralized and canceled to 0V. In this embodiment, the development high voltage 206 is applied almost simultaneously with the charging DC high voltage 205 and the charging AC high voltage 203. This is because the potential difference between the photosensitive drum potential and the development potential is the same as that at the time of image formation. The purpose is to keep the potential difference. If the potential difference between the photosensitive drum potential and the developing potential, so-called Vback, becomes too large, the carrier in the developer adheres to the photosensitive drum, so-called carrier adhesion occurs. However, unlike the present embodiment, this method may be used because carry-off can be prevented if rotation of the developing sleeve is stopped even when the development high voltage 206 is not applied.
(実施例1)
図1の制御フローを用いて、本発明の感光体ドラム膜厚検知制御によってドラムカートリッジの使用状況を未使用か否かの判断をする方法について説明する。
図1のフローチャートに示されるように、感光体ドラムの膜厚検知制御が実行される(B1)と、本体CPU201が、感光体ドラムが所定のドラム電位になるように帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流高圧印加手段206に帯電ローラ12に高圧を印加させ、帯電直流電流検知手段210によって、帯電ローラ12から感光体ドラム11に流れる直流電流量β(μA)を検出する(B2)。
Example 1
With reference to the control flow of FIG. 1, a method for determining whether or not the usage status of the drum cartridge is unused by the photosensitive drum film thickness detection control of the present invention will be described.
As shown in the flowchart of FIG. 1, when the photosensitive drum film thickness detection control is executed (B1), the main body CPU 201 causes the charging direct current high voltage applying means 205 to set the photosensitive drum at a predetermined drum potential. The charging AC high voltage applying means 206 applies a high voltage to the charging roller 12, and the charging DC current detecting means 210 detects the DC current amount β (μA) flowing from the charging roller 12 to the photosensitive drum 11 (B2).
CPUは、前回の膜厚検知制御時に検出した直流電流値α(μA)と、B2で検出した直流電流量β(μA)から、その差分である差分電流値γ=α-βを算出する(B3)。前記γの値がγ≧20の場合は、膜厚検知制御を終了(B4)した後、ドラムカートリッジが未使用の状態の新品が投入されたと判断し、初期設置時のカウンタをリセットする(B5)。新品カートリッジが投入された際にリセットすべきカウンタとしては、前回のドラムカートリッジ交換からのドラム回転時間積算値、帯電高圧印加時間積算値、通紙枚数積算値などであり、これらは、全てリセットして、今回のドラムカートリッジの投入時期から新たな積算を開始することが望ましい。通紙枚数は、紙のサイズに左右されるため、A4サイズ換算などで積算することが一般的である。 The CPU calculates a difference current value γ = α−β which is a difference between the direct current value α (μA) detected at the previous film thickness detection control and the direct current amount β (μA) detected at B2 (B3 ). When the value of γ is γ ≧ 20, after the film thickness detection control is finished (B4), it is determined that a new drum cartridge is unused, and the initial installation counter is reset (B5 ). Counters that should be reset when a new cartridge is inserted include the drum rotation time integrated value, the charging high voltage application time integrated value, the sheet passing number integrated value, etc. since the previous drum cartridge replacement. Therefore, it is desirable to start a new integration from the current timing of inserting the drum cartridge. Since the number of sheets to be passed depends on the size of the paper, it is generally integrated by A4 size conversion.
また、前記γの値がγ≧20の場合は、調整用制御の実施、特殊モードの実行が実施される(B6)。調整用制御として、実施すべきは、画像濃度に関連する制御であるトナーパッチ濃度制御や、色ズレ補正制御、ドラム膜厚検知制御の初期電流値の更新などである。トナーパッチ制御としては、デジタルで作像したパッチ画像を中間転写ベルト上に転移させ、中間転写ベルト上に作像したパッチの濃度を検出し、帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定などに反映させて濃度を適正に調整する画像濃度制御や、現像器内のトナー、キャリアの比率、いわゆるT/D比を調整する現像濃度制御などが存在する。 If the value of γ is γ ≧ 20, adjustment control and special mode are executed (B6). As the adjustment control, toner patch density control, which is control related to image density, color shift correction control, update of initial current value of drum film thickness detection control, and the like should be performed. For toner patch control, a digitally created patch image is transferred onto the intermediate transfer belt, the density of the patch formed on the intermediate transfer belt is detected, charging potential setting, development potential setting, transfer potential setting, laser There are image density control that appropriately adjusts the density by reflecting it in power settings and the like, and development density control that adjusts the ratio of toner and carrier in the developing device, so-called T / D ratio.
これらは、ドラムカートリッジが新品になり、感光体ドラムの膜厚が急激に厚い初期状態にリセットされた場合や、帯電ローラの表面の汚染状態が急激に変化し、抵抗が急激に低い初期状態にリセットされた場合は、新品のドラムカートリッジが投入される前の帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定のままであると画像濃度が大きく変動してしまうため、ドラムカートリッジ交換時に、前記画像制御や現像濃度制御を実施することは極めて重要である。 These may be the case when the drum cartridge is new and the photosensitive drum film thickness is suddenly reset to the initial state, or the charging roller surface contamination state changes abruptly and the resistance is drastically reduced to the initial state. If reset, the image density will fluctuate greatly if the charging potential setting, development potential setting, transfer potential setting, and laser power setting before the new drum cartridge is inserted. It is extremely important to carry out the image control and the development density control.
また、色ズレ補正に関しても、新品のドラムに変化し、ドラムの膜厚が厚くなった場合には、ドラムの外径が変化するため、色ズレ等に影響を及ぼす可能性があるため、色ズレ補正制御を実施することが望ましい。 As for color misregistration correction, when the drum changes to a new drum and the drum film thickness increases, the outer diameter of the drum changes, which may affect color misregistration. It is desirable to implement the deviation correction control.
ドラム膜厚検知制御に関しては、前回のドラムの初期状態の際に設定された初期電流値のままであると、ドラム膜厚の固体バラツキ分の電流値の振れを吸収できないため、正確な膜厚検知が出来なくなってしまう恐れがある。従って、ドラムが新品になった場合は、再度初期電流値をリセットし、記憶し直すことが望ましい。 Regarding drum film thickness detection control, if the initial current value set at the initial state of the previous drum is maintained, fluctuations in the current value corresponding to the solid variation of the drum film thickness cannot be absorbed. There is a risk that detection will not be possible. Therefore, when the drum becomes new, it is desirable to reset the initial current value again and store it again.
特殊モードとして、実施すべきであるのは、トナー供給モードの実施である。前述のように、初期のドラムカートリッジの感光体ドラムクリーニング部材には、トナーが全く供給されていないため、初期のドラムカートリッジでは、ブレード鳴きやブレード捲れなどの現象が発生しやすい。従って、トナーをブレードに供給するモードの実施が好ましい。 What should be implemented as the special mode is implementation of the toner supply mode. As described above, since no toner is supplied to the photosensitive drum cleaning member of the initial drum cartridge, the initial drum cartridge is likely to cause a phenomenon such as blade squealing or blade wobbling. Therefore, it is preferable to implement a mode in which toner is supplied to the blade.
前記γの値がγ<20の場合は、CPUは、ドラムカートリッジが新品に交換されたような形跡がないと判断し、通常動作通り、膜厚検知制御を実施し、終了させる(B7)。続いて、通常作像動作を開始する(B8)。 If the value of γ is γ <20, the CPU determines that there is no evidence that the drum cartridge has been replaced with a new one, performs the film thickness detection control as normal, and terminates (B7). Subsequently, the normal image forming operation is started (B8).
未使用のドラムカートリッジを本体内に投入し、しばらく使用した後、再度未使用のドラムカートリッジを本体内に投入した際の帯電ローラからドラムに流れる直流電流値の模式図を図9に示す。ドラムカートリッジが新品に変わった際に大きく直流電流値が変化していることが分かる。 FIG. 9 shows a schematic diagram of a direct current value flowing from the charging roller to the drum when an unused drum cartridge is inserted into the main body, used for a while, and then an unused drum cartridge is again inserted into the main body. It can be seen that the DC current value greatly changes when the drum cartridge is changed to a new one.
もちろん、本実施例中では、前回の膜厚検知制御時に検出した直流電流値α、B2で検出した直流電流量βの差分である差分電流値γの値は、20μA以上であるか否かで新品カートリッジが投入された否かを判断したが、ドラムの膜厚や材質、及び帯電ローラの種類などによっても図5のようにドラム膜厚変化と直流電流の変化の関係は変わってしまうため、それぞれの構成で新品カートリッジが投入されたか否かの判断を行うしきい値を決める必要がある。本実施例中の構成では、新品カートリッジが投入されたか否かの判断を行うしきい値は15〜30μAが適切であったが、新品ドラムカートリッジであることを確実に判断するために、20μAとした。 Of course, in this embodiment, the value of the difference current value γ, which is the difference between the DC current value α detected at the previous film thickness detection control and the DC current amount β detected by B2, is 20 μA or more, and it is new. Although it was determined whether or not the cartridge was inserted, the relationship between the drum film thickness change and the DC current change also varies depending on the film thickness and material of the drum and the type of the charging roller as shown in FIG. It is necessary to determine a threshold value for determining whether or not a new cartridge has been inserted in the above configuration. In the configuration of the present embodiment, the threshold value for determining whether or not a new cartridge has been inserted is appropriately 15 to 30 μA, but in order to reliably determine that it is a new drum cartridge, 20 μA is used. did.
前述のように、ドラム膜厚検知制御時に検出可能な帯電ローラからドラムに流れる直流電流値の変化量から本体内にドラムカートリッジが未使用状態の新品が投入れされたか否かの判断ができるようになり、ドラムカートリッジに特殊なヒューズなどの新旧検知部材を付加しなくとも、ドラムカートリッジの新旧を自動的に判別し、初期に必要なカウンタリセットや制御、特別モードなどを実施することが可能となった。 As described above, it is possible to determine whether or not a new drum cartridge has been inserted into the main body from the amount of change in the DC current value flowing from the charging roller to the drum that can be detected during drum film thickness detection control. Therefore, it is possible to automatically determine whether a drum cartridge is new or old without adding a new fuse or new detection member such as a special fuse to the drum cartridge, and to perform necessary counter reset, control, special mode, etc. became.
(実施例2)
ここで、本件に関わるパッチ検ATRによるトナー濃度制御について説明しておく。図12の回路図のように、本実施形態に係る画像形成装置のCPU201は、連続画像形成中、先行する画像の潜像の後端とその後に形成される画像潜像の先端とに挟まれた非画像領域(以下、画像間とする)にトナーパッチの静電潜像(パッチ潜像)を形成する。そのパッチ潜像をトナーで現像することでトナー濃度を制御するためのトナーパッチ(トナーパターン)を形成させる。
(Example 2)
Here, the toner density control by the patch detection ATR related to the present case will be described. As shown in the circuit diagram of FIG. 12, the CPU 201 of the image forming apparatus according to the present embodiment is sandwiched between the trailing edge of the latent image of the preceding image and the leading edge of the latent image formed thereafter during continuous image formation. In addition, an electrostatic latent image (patch latent image) of the toner patch is formed in the non-image area (hereinafter referred to as “between images”). The patch latent image is developed with toner to form a toner patch (toner pattern) for controlling the toner density.
プリンタ制御部には、予め定められた濃度のトナーパッチが形成されるようにトナーパッチ信号を発生するトナーパッチ信号発生回路(パターンジェネレータ)212が設けられている。このパターンジェネレータ212からのトナーパッチ信号を、パルス幅変調回路213に供給し、上記の予め定められた濃度に対するパルス幅を有するレーザ駆動パルスを発生させる。このレーザ駆動パルスを、レーザスキャナの半導体レーザに供給し、半導体レーザをそのパルス幅に対応する時間だけ発光させて、感光ドラム11を走査露光する。 The printer control unit is provided with a toner patch signal generation circuit (pattern generator) 212 that generates a toner patch signal so that a toner patch having a predetermined density is formed. The toner patch signal from the pattern generator 212 is supplied to the pulse width modulation circuit 213 to generate a laser driving pulse having a pulse width corresponding to the above-described predetermined density. The laser driving pulse is supplied to the semiconductor laser of the laser scanner, and the semiconductor laser is caused to emit light for a time corresponding to the pulse width, and the photosensitive drum 11 is scanned and exposed.
これによって、上記の予め定められた濃度に対するパッチ潜像が感光ドラム11に形成される。次いで、このパッチ潜像は、現像装置14により現像され、且つ中間転写ベルト30上に転写されて、中間転写ベルト30上にトナーパッチが形成される。トナーパッチの濃度が所定濃度よりも高い場合、CPU201はトナー濃度が高いと判定し、トナーの供給量を減少させ、トナー濃度が低い場合、CPU201はトナー濃度が低いと判定し、トナーの供給量を増加させる。以上が一般的パッチ検ATRである。 As a result, a patch latent image corresponding to the predetermined density is formed on the photosensitive drum 11. Next, the patch latent image is developed by the developing device 14 and transferred onto the intermediate transfer belt 30 to form a toner patch on the intermediate transfer belt 30. When the density of the toner patch is higher than the predetermined density, the CPU 201 determines that the toner density is high and decreases the toner supply amount. When the toner density is low, the CPU 201 determines that the toner density is low and the toner supply amount. Increase. The above is the general patch detection ATR.
図13の制御回路図のように、中間転写ベルト30上に形成されるトナーパッチからの反射光量は、画像濃度センサ77で測定される。画像濃度センサ77は、LED等の発光素子を備える発光部と、フォトダイオード(PD)等の受光素子を備える受光部とを有する。画像濃度センサ77は、感光ドラム11上の「画像間」に形成されたトナーパッチが画像濃度センサ77の下を通過するタイミングを見計らって、上記反射光量を測定する。この測定結果に係る信号は、CPU201に入力される。その後、CPU201は、所望の一定濃度(反射光量)が得られると推定される補給トナー量の補正量(後述)を求める。 As shown in the control circuit diagram of FIG. 13, the amount of reflected light from the toner patch formed on the intermediate transfer belt 30 is measured by the image density sensor 77. The image density sensor 77 includes a light emitting unit including a light emitting element such as an LED, and a light receiving unit including a light receiving element such as a photodiode (PD). The image density sensor 77 measures the amount of reflected light at the timing when the toner patch formed between “images” on the photosensitive drum 11 passes under the image density sensor 77. A signal related to the measurement result is input to the CPU 201. Thereafter, the CPU 201 obtains a correction amount (described later) of the replenishment toner amount estimated to obtain a desired constant density (amount of reflected light).
以下、更に詳しく説明すると、画像濃度センサ77に入力される感光ドラム11からの反射光(近赤外光)は、電気信号に変換される。0〜5Vの電気信号は、制御部に設けられるA/D変換回路78により、8ビットのデジタル信号に変換される。そして、このデジタル信号は、制御部に設けられる濃度変換回路79によって濃度情報に変換される。 In more detail below, the reflected light (near infrared light) from the photosensitive drum 11 input to the image density sensor 77 is converted into an electrical signal. The electric signal of 0 to 5V is converted into an 8-bit digital signal by an A / D conversion circuit 78 provided in the control unit. The digital signal is converted into density information by a density conversion circuit 79 provided in the control unit.
図14は感光ドラム1上に形成したトナーパッチの濃度を各色の面積階調により段階的に変えた時の、画像濃度センサ77の出力と出力画像の濃度との関係を示す図である。尚、トナーが感光ドラム11に付着していない状態の画像濃度センサ77の出力を5V、つまり255レベルに設定する。 FIG. 14 is a diagram showing the relationship between the output of the image density sensor 77 and the density of the output image when the density of the toner patch formed on the photosensitive drum 1 is changed stepwise by the area gradation of each color. Note that the output of the image density sensor 77 in a state where the toner is not attached to the photosensitive drum 11 is set to 5 V, that is, 255 level.
図14に示されるように、各トナーによる面積被覆率が大きくなり、画像濃度が大きくなるに従い画像濃度センサ77の出力が小さくなる。このような画像濃度センサ77の特性に基づき、画像濃度センサ77の出力から濃度信号に変換する各色専用のテーブル79aを予め用意する。このテーブル79aは、濃度変換回路79の記憶部に記憶されている。これにより、濃度変換回路79は、各色とも、精度よく画像濃度を読み取ることができる。濃度変換回路79は、濃度情報をCPU102へと出力する。 As shown in FIG. 14, the area coverage by each toner increases, and the output of the image density sensor 77 decreases as the image density increases. Based on the characteristics of the image density sensor 77, a table 79a dedicated to each color for converting the output of the image density sensor 77 into a density signal is prepared in advance. The table 79a is stored in the storage unit of the density conversion circuit 79. Thereby, the density conversion circuit 79 can accurately read the image density for each color. The density conversion circuit 79 outputs the density information to the CPU 102.
パッチ検ATR方式によるトナー濃度制御によってトナーパッチの濃度信号は255レベルのうちで128レベル(濃度で0.8)になるように設定されている。そのため、トナーパッチの濃度は0.8になるはずである。しかしながら、画像形成装置の画像特性は常に変化を起こす可能性がある。そのため、画像濃度センサ77によるトナーパッチの濃度の測定結果が常に0.8になるわけではない。例えば、画像形成装置の電源をオンにした直後のトナー帯電量が低下した状態でトナーパッチを形成すると、そのトナーパッチは0.8よりも高い濃度で形成される(例えば0.9)。 The toner patch density signal is set to 128 levels out of 255 levels (density 0.8) by toner density control by the patch detection ATR method. Therefore, the toner patch density should be 0.8. However, the image characteristics of the image forming apparatus may always change. Therefore, the measurement result of the toner patch density by the image density sensor 77 is not always 0.8. For example, when a toner patch is formed in a state where the toner charge amount immediately after the power supply of the image forming apparatus is turned on, the toner patch is formed at a density higher than 0.8 (for example, 0.9).
一方、湿度の変化などによりトナー帯電量が上昇したトナーパッチを形成すると、湿度の変化の仕方によってトナーパッチは0.8よりも低い濃度で形成される(例えば、0.7)。従って、CPU102は、初期設定時に得られたトナーパッチの基準濃度信号(所定濃度0.8)と、測定結果(トナーパッチの濃度)とのずれΔD(上記であれば±0.1)に基づき、現像装置14内に供給するトナー量を制御する。これにより、ある程度のリップルは有するものの、現像装置14内のトナー濃度は良好な一定の濃度推移が得られる。これがパッチATR制御である。 On the other hand, when a toner patch having an increased toner charge amount due to a change in humidity or the like is formed, the toner patch is formed at a density lower than 0.8 (for example, 0.7) depending on how the humidity changes. Therefore, the CPU 102 is based on the difference ΔD (± 0.1 in the above case) between the reference density signal (predetermined density 0.8) of the toner patch obtained at the initial setting and the measurement result (toner patch density). The amount of toner supplied into the developing device 14 is controlled. As a result, although there is a certain amount of ripple, the toner density in the developing device 14 has a good and constant density transition. This is patch ATR control.
続いて、図15の制御フローを用いて、本発明の感光体ドラム膜厚検知制御によってドラムカートリッジの使用状況を未使用か否かの判断をする方法について説明する。
本実施例中の構成では、新品カートリッジが投入されたか否かの判断を行うしきい値は15〜30μAが適切であり、実施例1では、新品ドラムカートリッジであることを確実に判断するために、20μAとしたが、15μAや、30μAでも判断可能である。しかし、しきい値が小さすぎると、帯電ローラに異物が介在し、瞬間的に低い電流が流れてしまった場合など検出を誤検知してしまう可能性もある。
Next, a method for determining whether or not the drum cartridge is used by the photosensitive drum film thickness detection control of the present invention will be described using the control flow of FIG.
In the configuration in the present embodiment, the threshold value for determining whether or not a new cartridge has been inserted is appropriately 15 to 30 μA. In the first embodiment, in order to reliably determine that the cartridge is a new drum cartridge. 20 μA, but 15 μA or 30 μA can also be determined. However, if the threshold value is too small, there is a possibility that detection may be erroneously detected, for example, when a foreign object exists in the charging roller and a low current flows instantaneously.
また、しきい値が大きすぎると、帯電ローラから感光体ドラムにドラムポチなどによるリーク等が発生した場合も検出して誤検知する可能性はゼロではない。従って、本実施例では、判断のしきい値を15μAとして、誤検知の可能性を最大限までなくすために、トナーパッチ濃度によるダブルチェックの手法を用いた。 If the threshold value is too large, the possibility of erroneous detection by detecting even when leakage from the charging roller to the photosensitive drum due to drum spots or the like occurs is not zero. Therefore, in this embodiment, the determination threshold is set to 15 μA, and the double check method based on the toner patch density is used in order to minimize the possibility of erroneous detection.
図15のフローチャートに示されるように、感光体ドラムの膜厚検知制御が実行される(C1)と、本体CPU201が、感光体ドラムが所定のドラム電位になるように帯電直流高圧印加手段205、及び帯電交流高圧印加手段206に帯電ローラ12に高圧を印加させ、帯電直流電流検知手段210によって、帯電ローラ12から感光体ドラム11に流れる直流電流量β(μA)を検出する(C2)。 As shown in the flowchart of FIG. 15, when the photosensitive drum film thickness detection control is executed (C1), the main body CPU 201 sets the charging DC high voltage applying means 205 so that the photosensitive drum has a predetermined drum potential. The charging AC high voltage applying means 206 applies a high voltage to the charging roller 12, and the charging DC current detecting means 210 detects the DC current amount β (μA) flowing from the charging roller 12 to the photosensitive drum 11 (C2).
CPUは、前回の膜厚検知制御時に検出した直流電流値α(μA)と、C2で検出した直流電流量β(μA)から、その差分である差分電流値γ=α-βを算出する(C3)。前記γの値がγ≧15の場合は、膜厚検知制御を終了(C4)した後、さらに、前述のようにパッチATR制御方法と同様の方法で、中間転写ベルト30上に、パッチトナー像を形成し、形成したパッチトナー像の濃度を画像濃度センサ77で検出する。 The CPU calculates a difference current value γ = α−β which is a difference between the direct current value α (μA) detected at the previous film thickness detection control and the direct current amount β (μA) detected at C2 (C3 ). When the value of γ is γ ≧ 15, after the film thickness detection control is finished (C4), the patch toner image is further transferred onto the intermediate transfer belt 30 by the same method as the patch ATR control method as described above. And the density of the formed patch toner image is detected by the image density sensor 77.
図14の画像濃度センサ77の出力と出力画像の濃度との関係から、今回検出したトナーパッチの濃度を検出し、検出結果をY(0〜255)としてCPU102に記憶する。CPUは、前回のトナーパッチ濃度の検出結果X(0〜255)と、今回検出したトナーパッチ濃度検出結果Yとの関係を算出する。具体的には、前回のトナー濃度検出結果Xと今回のトナー濃度検出結果Yの差分であるW=X-Yの値を算出し、W≧20であれば、ドラムカートリッジが未使用の状態の新品が投入されたと判断し、初期設置時のカウンタをリセットする(C6)。 The density of the toner patch detected this time is detected from the relationship between the output of the image density sensor 77 in FIG. 14 and the density of the output image, and the detection result is stored in the CPU 102 as Y (0 to 255). The CPU calculates the relationship between the previous toner patch density detection result X (0 to 255) and the currently detected toner patch density detection result Y. Specifically, the value of W = XY, which is the difference between the previous toner density detection result X and the current toner density detection result Y, is calculated. If W ≧ 20, a new drum cartridge is unused. It is judged that it has been turned on, and the counter at the time of initial installation is reset (C6).
ドラムは露光による劣化が進むと、電荷発生層の感度が鈍くなり、同じレーザー光量で露光しても、潜像コントラストが取れなくなってくるのが一般的である。つまりは、ドラムが使用により劣化が進むと、同じ作像条件で作像したトナーパッチの濃度であっても低くなってきてしまう。しかしながら、本実施例のように、新品のドラムカートリッジ投入された場合は、ドラムの劣化がリセットされるため、前記のように同じ作像条件で、作成したトナーパッチ濃度であっても、濃度は一気に高くなる。 As the deterioration of the drum progresses due to exposure, the sensitivity of the charge generation layer becomes dull, and it is common that the latent image contrast cannot be obtained even when exposed with the same amount of laser light. In other words, when the deterioration of the drum progresses due to use of the drum, the density of the toner patch imaged under the same image forming conditions is lowered. However, as in this embodiment, when a new drum cartridge is inserted, the deterioration of the drum is reset, so even if the toner patch density is created under the same imaging conditions as described above, the density is It becomes high at a stretch.
従って、本実施例のように前回のトナー濃度検出結果Xと今回のトナー濃度検出結果Yの差分であるW=X-Yの値を算出していれば、その差分により、差分が大きければ、未使用の新品のドラムカートリッジが投入されたということを検出できることになる。新品カートリッジが投入された際にリセットすべきカウンタとしては、前回のドラムカートリッジ交換からのドラム回転時間積算値、帯電高圧印加時間積算値、通紙枚数積算値などであり、これらは、全てリセットして、今回のドラムカートリッジの投入時期から新たな積算を開始することが望ましい。通紙枚数は、紙のサイズに左右されるため、A4サイズ換算などで積算することが一般的である。 Therefore, if the value of W = XY, which is the difference between the previous toner density detection result X and the current toner density detection result Y, is calculated as in this embodiment, if the difference is large due to the difference, unused It can be detected that a new drum cartridge is inserted. Counters that should be reset when a new cartridge is inserted include the drum rotation time integrated value, the charging high voltage application time integrated value, the sheet passing number integrated value, etc. since the previous drum cartridge replacement. Therefore, it is desirable to start a new integration from the current timing of inserting the drum cartridge. Since the number of sheets to be passed depends on the size of the paper, it is generally integrated by A4 size conversion.
また、前記γの値がγ≧15の場合は、調整用制御の実施、特殊モードの実行が実施される(C7)。調整用制御として、実施すべきは、画像濃度に関連する制御であるトナーパッチ濃度制御や、色ズレ補正制御、ドラム膜厚検知制御の初期電流値の更新などである。 When the value of γ is γ ≧ 15, the adjustment control is executed and the special mode is executed (C7). As the adjustment control, toner patch density control, which is control related to image density, color shift correction control, update of initial current value of drum film thickness detection control, and the like should be performed.
本実施例では、トナーパッチ制御は、図15の制御フロー中に実行しているので、再度実施する必要はない。検出したパッチ濃度から、帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定などに反映させて濃度を適正に調整し、現像器内のトナー、キャリアの比率、いわゆるT/D比を調整することが望ましい。 In this embodiment, the toner patch control is executed during the control flow of FIG. The detected patch density is reflected in the charging potential setting, development potential setting, transfer potential setting, laser power setting, etc., and the density is adjusted appropriately to adjust the toner / carrier ratio in the developer, the so-called T / D ratio. It is desirable to do.
これらは、ドラムカートリッジが新品になり、感光体ドラムの膜厚が急激に厚い初期状態にリセットされた場合や、帯電ローラの表面の汚染状態が急激に変化し、抵抗が急激に低い初期状態にリセットされた場合は、新品のドラムカートリッジが投入される前の帯電電位設定や現像電位設定、転写電位設定、レーザーパワー設定のままであると画像濃度が大きく変動してしまうため、ドラムカートリッジ交換時に、前記画像制御や現像濃度制御を実施することは極めて重要である。 These may be the case when the drum cartridge is new and the photosensitive drum film thickness is suddenly reset to the initial state, or the charging roller surface contamination state changes abruptly and the resistance is drastically reduced to the initial state. If reset, the image density will fluctuate greatly if the charging potential setting, development potential setting, transfer potential setting, and laser power setting before the new drum cartridge is inserted. It is extremely important to carry out the image control and the development density control.
また、色ズレ補正に関しても、新品のドラムに変化し、ドラムの膜厚が厚くなった場合には、ドラムの外径が変化するため、色ズレ等に影響を及ぼす可能性があるため、色ズレ補正制御を実施することが望ましい。 As for color misregistration correction, when the drum changes to a new drum and the drum film thickness increases, the outer diameter of the drum changes, which may affect color misregistration. It is desirable to implement the deviation correction control.
ドラム膜厚検知制御に関しては、前回のドラムの初期状態の際に設定された初期電流値のままであると、ドラム膜厚の固体バラツキ分の電流値の振れを吸収できないため、正確な膜厚検知が出来なくなってしまう恐れがある。従って、ドラムが新品になった場合は、再度初期電流値をリセットし、記憶し直すことが望ましい。 Regarding drum film thickness detection control, if the initial current value set at the initial state of the previous drum is maintained, fluctuations in the current value corresponding to the solid variation of the drum film thickness cannot be absorbed. There is a risk that detection will not be possible. Therefore, when the drum becomes new, it is desirable to reset the initial current value again and store it again.
特殊モードとして、実施すべきであるのは、トナー供給モードの実施である。前述のように、初期のドラムカートリッジの感光体ドラムクリーニング部材には、トナーが全く供給されていないため、初期のドラムカートリッジでは、ブレード鳴きやブレード捲れなどの現象が発生しやすい。従って、トナーをブレードに供給するモードの実施が好ましい。 What should be implemented as the special mode is implementation of the toner supply mode. As described above, since no toner is supplied to the photosensitive drum cleaning member of the initial drum cartridge, the initial drum cartridge is likely to cause a phenomenon such as blade squealing or blade wobbling. Therefore, it is preferable to implement a mode in which toner is supplied to the blade.
また、W<20の場合は、ドラムカートリッジが未使用の新品が投入されたわけではなく、差分電流値γ=α-βを算出に不備があったと判断し、カウンタリセットや、初期設置時の制御の実施や特殊モードの実施は行なわず、膜厚検知を終了する(C8)。 If W <20, it is determined that there was a deficiency in the calculation of the differential current value γ = α-β, because a new unused drum cartridge was not inserted. No film thickness detection is performed (C8).
実施例1同様に、前記γの値がγ<15の場合は、CPUは、ドラムカートリッジが新品に交換されたような形跡がないと判断し、通常動作通り、膜厚検知制御を実施し、終了させる(C8)。続いて、通常作像動作を開始する(C9)。 Similarly to Example 1, when the value of γ is γ <15, the CPU determines that there is no evidence that the drum cartridge has been replaced with a new one, and performs film thickness detection control as normal, End (C8). Subsequently, the normal image forming operation is started (C9).
前述のように、ドラム膜厚検知制御時に検出可能な帯電ローラからドラムに流れる直流電流値の変化量から本体内にドラムカートリッジが未使用状態の新品が投入れされたか否かの判断ができるようになり、ドラムカートリッジに特殊なヒューズなどの新旧検知部材を付加しなくとも、ドラムカートリッジの新旧を自動的に判別し、初期に必要なカウンタリセットや制御、特別モードなどを実施することが可能となった。且つ、実施例2においては、トナーパッチ濃度を測定し、その濃度の変化を検出することで、ドラムカートリッジが本当に新品に変更されたのか否かの判断の精度を高めるダブルチェックの実施を可能としている。 As described above, it is possible to determine whether or not a new drum cartridge has been inserted into the main body from the amount of change in the DC current value flowing from the charging roller to the drum that can be detected during drum film thickness detection control. Therefore, it is possible to automatically determine whether a drum cartridge is new or old without adding a new fuse or new detection member such as a special fuse to the drum cartridge, and to perform necessary counter reset, control, special mode, etc. became. In the second embodiment, the toner patch density is measured and a change in the density is detected, thereby enabling a double check to be performed to improve the accuracy of determining whether or not the drum cartridge has been changed to a new one. Yes.
205 帯電直流高圧印加手段、206 帯電交流高圧印加手段、12 帯電ローラ、
210 帯電直流電流検知手段、11 感光体ドラム
205 charging DC high voltage applying means, 206 charging AC high voltage applying means, 12 charging roller,
210 Charging DC current detection means, 11 photosensitive drum
Claims (2)
前記帯電電流検出手段による検出電流量と前回の検出電流量の差分が所定電流量より小さい場合は前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出電流量の差分が所定電流量以上の場合には前記濃度検出手段による前記トナーパッチ画像の検出濃度と前回の検出濃度とを比較し、前記検出濃度の差分が所定濃度よりも小さい場合には前記カウント手段のカウントを維持し、前記検出濃度の差分が所定濃度以上の場合には前記カウント手段はカウントをリセットすることを特徴とする画像形成装置。 An image carrier, a charging member that charges the image carrier, an exposure unit that exposes the image carrier charged by the charging member to form an electrostatic image, and an image carrier formed on the image carrier. Developing means for developing the electrostatic image with toner, transfer means for transferring the developed toner image to the intermediate transfer member, charging current detection means for detecting a direct current flowing between the charging member and the image carrier, In an image forming apparatus comprising: a density detecting unit that detects a density of a toner patch image formed on the intermediate transfer member; and a counting unit that counts the amount of use of the image carrier .
When the difference between the detected current amount detected by the charging current detecting means and the previous detected current amount is smaller than the predetermined current amount, the count of the counting means is maintained, and when the detected current amount difference is equal to or larger than the predetermined current amount, The detected density of the toner patch image by the density detecting means is compared with the previous detected density, and when the detected density difference is smaller than a predetermined density, the count of the counting means is maintained, and the detected density difference is The image forming apparatus according to claim 1, wherein the count unit resets the count when the density is equal to or higher than a predetermined density.
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