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JP2022082352A - Image forming device, control method of image forming device, and program - Google Patents

Image forming device, control method of image forming device, and program Download PDF

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JP2022082352A JP2020193848A JP2020193848A JP2022082352A JP 2022082352 A JP2022082352 A JP 2022082352A JP 2020193848 A JP2020193848 A JP 2020193848A JP 2020193848 A JP2020193848 A JP 2020193848A JP 2022082352 A JP2022082352 A JP 2022082352A
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Abstract

【課題】パッシェン放電を用いたDC帯電方式における従来の放電開始電圧と感光体の膜厚の検知方法では、環境変動や耐久変動による感光ドラムの帯電前電位の変動に応じて、大きな誤差が生じるという課題があった。【解決手段】本発明では、Vth検知シーケンスにおいて、帯電時の印加電圧Vc(n)と除電電流Id(n)を2セット以上取得することで、放電開始電圧Vthと感光ドラムの誘電体層の厚みdを算出する。これにより、より適切な感光ドラムへの印加電圧や、より精度の高い感光体の寿命を取得することのできる画像形成装置を提供することが可能となる。【選択図】図5Kind Code: A1 In a conventional method for detecting discharge start voltage and film thickness of a photoreceptor in a DC charging method using Paschen discharge, a large error occurs according to changes in the pre-charging potential of the photoreceptor drum due to environmental changes and endurance fluctuations. There was a problem. In the present invention, in a Vth detection sequence, by acquiring two or more sets of applied voltage Vc(n) during charging and discharging current Id(n), discharge start voltage Vth and dielectric layer of photosensitive drum are detected. Calculate the thickness d. As a result, it is possible to provide an image forming apparatus capable of obtaining a more appropriate voltage applied to the photosensitive drum and a more accurate life of the photosensitive member. [Selection drawing] Fig. 5

Description

本発明は、電子写真方式や静電記録方式を用いた複写機、プリンタ、ファクシミリ装置などの画像形成装置、画像形成装置の制御方法、及びプログラムに関するものである。 The present invention relates to an image forming apparatus such as a copier, a printer, and a facsimile apparatus using an electrophotographic method or an electrostatic recording method, a control method of the image forming apparatus, and a program.

従来、例えば電子写真方式を用いた画像形成装置において、像担持体としての感光体を帯電させる方式として、感光体に接触、または非常に狭いギャップ(数十~数百μm以下)で非接触近接させた帯電部材に電圧を印加するパッシェン放電方式がある。帯電部材としては、ローラ状の帯電ローラが用いられることが多い。帯電ローラは、例えば、導電性支持体の外周に導電性弾性体層が設けられ、該導電性弾性体層の表面に導電性の表層が被覆された構成とされる。 Conventionally, in an image forming apparatus using, for example, an electrophotographic method, as a method of charging a photoconductor as an image carrier, the photoconductor is in contact with the photoconductor or in a non-contact proximity with a very narrow gap (several tens to several hundreds of μm or less). There is a Paschen discharge method in which a voltage is applied to the charged member. As the charging member, a roller-shaped charging roller is often used. The charging roller has, for example, a configuration in which a conductive elastic body layer is provided on the outer periphery of the conductive support, and the surface of the conductive elastic body layer is covered with a conductive surface layer.

パッシェン放電方式では、感光体と帯電部材との間の微小空隙において発生する放電(パッシェン放電)によって感光体の表面が帯電させられる。パッシェン放電方式には、帯電部材に直流電圧と交流電圧とを重畳した電圧を印加する「AC帯電方式」と、帯電部材に直流電圧のみを印加する「DC帯電方式」とがある。DC帯電方式は、AC電源が不要であるため、小型化、構成の簡易化、低コスト化に有利である。但し、DC帯電方式は、AC帯電と異なり、感光ドラムの電位収束効果がないため、帯電部材に同じ電圧を印加し続けると感光体の膜厚の減少と共にドラム表面電位が徐々に上昇するという課題がある。このドラム表面電位の変動による、かぶり等の問題の発生を未然に防ぐために、プリント枚数に応じて帯電部材に印加するDC電圧を制御する必要がある。 In the Paschen discharge method, the surface of the photoconductor is charged by a discharge (Paschen discharge) generated in a minute gap between the photoconductor and the charging member. The pasture discharge method includes an "AC charging method" in which a voltage obtained by superimposing a DC voltage and an AC voltage on a charging member is applied, and a "DC charging method" in which only a DC voltage is applied to the charging member. Since the DC charging method does not require an AC power supply, it is advantageous in terms of miniaturization, simplification of configuration, and cost reduction. However, unlike AC charging, the DC charging method does not have the potential convergence effect of the photosensitive drum, so if the same voltage is continuously applied to the charging member, the problem is that the drum surface potential gradually increases as the film thickness of the photoconductor decreases. There is. It is necessary to control the DC voltage applied to the charging member according to the number of prints in order to prevent the occurrence of problems such as fog due to the fluctuation of the drum surface potential.

このように、DC帯電方式においてはドラム電位の変化が感光体の膜厚に依存することから、感光体の膜厚を検知または予測する様々な手段が提案されている。例えば、特許文献1には、パッシェン放電方式に特有の方法として、感光ドラムの感光体層(誘電層)の膜厚を検知することができる方法が提案されている。パッシェン放電においては、帯電部材に印加する電圧がある閾値(以下、「放電開始電圧」と呼ぶ)を超えてから放電開始し電流が流れる特性がある。この放電開始電圧は感光体の静電容量成分の分担電圧に応じていることから、帯電部材に印加する電圧と、感光体に流れる電流値を検知することができれば、放電開始電圧と感光体の膜厚を得ることができると説明されている。
特許文献1を要約すると、非画像形成時の膜厚検知シーケンス時に帯電部材へ印加する電圧をVc1、Vc2、帯電部材から感光体に流れるDC電流をId1、Id2とした時に、感光体層の膜厚d =α・(Vc2-Vc1)/(Id2-Id1)と表せる。ここで、αは感光体の誘電率、感光体の帯電幅、感光体の回転速度(いわゆる、プロセススピード)等で決まる既知の定値であることから、感光体の膜厚dを導くことが可能であると説明されている。
As described above, in the DC charging method, since the change in the drum potential depends on the film thickness of the photoconductor, various means for detecting or predicting the film thickness of the photoconductor have been proposed. For example, Patent Document 1 proposes a method capable of detecting the film thickness of the photoconductor layer (dielectric layer) of the photosensitive drum as a method peculiar to the Paschen discharge method. Paschen discharge has the characteristic that the voltage applied to the charging member exceeds a certain threshold value (hereinafter referred to as "discharge start voltage"), the discharge starts, and a current flows. Since this discharge start voltage depends on the shared voltage of the capacitance component of the photoconductor, if the voltage applied to the charging member and the current value flowing through the photoconductor can be detected, the discharge start voltage and the photoconductor can be detected. It is explained that the film thickness can be obtained.
To summarize Patent Document 1, when the voltage applied to the charging member during the film thickness detection sequence during non-image formation is Vc1 and Vc2, and the DC current flowing from the charging member to the photoconductor is Id1 and Id2, the film of the photoconductor layer is formed. It can be expressed as thickness d = α · (Vc2-Vc1) / (Id2-Id1). Here, since α is a known fixed value determined by the permittivity of the photoconductor, the charge width of the photoconductor, the rotation speed of the photoconductor (so-called process speed), etc., it is possible to derive the film thickness d of the photoconductor. It is explained that.

特開平5-223513号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 5-223513

しかしながら、本発明者が特許文献1に従って検討したところ、感光ドラム上の帯電前の残留電位(帯電前電位)に応じて、感光体の膜厚検知結果の値に誤差が生じることが判明した。本発明者の検討によれば、帯電前電位は画像形成装置の温湿度環境や感光体の露光履歴など様々な因子により変化するため、完全な予測は困難であり、帯電前電位の予測しえない変動分が感光体の膜厚の計算値誤差として含まれることが判明した。また、感光体の膜厚から計算したドラム表面電位の値にも誤差が含まれてしまうことが判明した。 However, as a result of the study by the present inventor in accordance with Patent Document 1, it has been found that an error occurs in the value of the film thickness detection result of the photoconductor depending on the residual potential before charging (pre-charging potential) on the photosensitive drum. According to the study of the present inventor, since the precharge potential changes depending on various factors such as the temperature and humidity environment of the image forming apparatus and the exposure history of the photoconductor, it is difficult to completely predict the precharge potential. It was found that no fluctuation was included as the calculated value error of the film thickness of the photoconductor. It was also found that the value of the drum surface potential calculated from the film thickness of the photoconductor also contained an error.

そこで、本発明の目的は、パッシェン放電を用いたDC帯電方式の画像形成装置において、感光体の帯電前電位に依存することなく、感光体の放電開始電圧をより高精度に取得することである。 Therefore, an object of the present invention is to obtain the discharge start voltage of the photoconductor with higher accuracy in a DC charging type image forming apparatus using Paschen discharge, without depending on the precharge potential of the photoconductor. ..

本発明は、感光体と、前記感光体に対してパッシェン放電により帯電処理を行う帯電部材と、前記帯電部材に対して直流電圧を印加する電圧印加手段と、前記感光体から前記帯電部材に流れる直流電流を測定する電流検知手段と、前記感光体に対して露光を行って潜像を形成する露光手段と、前記感光体に形成された潜像に対してトナー像を形成する現像手段と、前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、を有する画像形成装置において、前記電圧印加手段は、第1の工程において、前記帯電部材から前記感光体への放電が開始する電圧である放電開始電圧を超える第1の帯電電圧及び第2の帯電電圧を、前記感光体を帯電させるために前記感光体へ印加し、前記電圧印加手段は、さらに、第2の工程において、前記放電開始電圧をより低い除電電圧を、前記感光体を除電するために前記感光体へ印加し、前記電流検知手段は、前記第1の工程において前記第1の帯電電圧が印加された後に前記第2の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第1の直流電流と、前記第1の工程において前記第2の帯電電圧が印加された後に前記第2の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第2の直流電流を測定し、前記第1の帯電電圧と前記第1の直流電流との第1のセット、及び、前記第2の帯電電圧と前記第2の直流電流との第2のセットとに基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出することを特徴とする。 The present invention comprises a photosensitive member, a charging member that performs a charging process on the photosensitive member by a passage discharge, a voltage applying means for applying a DC voltage to the charging member, and a current flowing from the photosensitive member to the charging member. A current detecting means for measuring a DC current, an exposure means for exposing the photosensitive member to form a latent image, and a developing means for forming a toner image on the latent image formed on the photosensitive member. In the image forming apparatus having the transfer means for transferring the toner image to the transfer material, the voltage application means is the voltage at which the discharge from the charging member to the photoconductor starts in the first step. A first charging voltage and a second charging voltage exceeding the voltage are applied to the photoconductor in order to charge the photoconductor, and the voltage applying means further applies the discharge start voltage in the second step. A lower static elimination voltage is applied to the photoconductor in order to eliminate static electricity from the photoconductor, and the current detecting means is used in the second step after the first charging voltage is applied in the first step. The first DC current flowing from the photoconductor to the charging member in the portion to which the static elimination voltage is applied, and the static elimination in the second step after the second charging voltage is applied in the first step. The second DC current flowing from the photoconductor to the charging member in the portion to which the voltage is applied is measured, and the first set of the first charging voltage and the first DC current, and the second. It is characterized in that the discharge start voltage is calculated again based on the second set of the charging voltage and the second DC current.

本発明によれば、より高精度に感光体の放電開始電圧を取得可能な画像形成装置を提供することができる。これにより、より適切な感光体への印加電圧や、より精度の高い感光体の寿命を算出することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image forming apparatus capable of acquiring the discharge start voltage of the photoconductor with higher accuracy. This makes it possible to calculate a more appropriate voltage applied to the photoconductor and a more accurate life of the photoconductor.

画像形成装置の断面図Sectional view of image forming apparatus 画像形成部の断面図Cross-sectional view of the image forming part 画像形成装置を制御する制御回路Control circuit that controls the image forming device 画像形成動作のメインフローチャートMain flowchart of image formation operation Vth検知シーケンスのフローチャート(実施例1)Flowchart of Vth detection sequence (Example 1) 印加電圧Vcとドラム表面電位Vdの時間推移(実施例1)Time transition of applied voltage Vc and drum surface potential Vd (Example 1) 感光ドラムから流れるDC電流Idの時間推移(実施例1)Time transition of DC current Id flowing from the photosensitive drum (Example 1) 放電開始電圧Vth1を求める方法を説明する図The figure explaining the method of obtaining the discharge start voltage Vth1. ドラム表面電位Vd/DC電流Idの誤差を説明する図The figure explaining the error of the drum surface potential Vd / DC current Id Vth検知シーケンスのフローチャート(実施例2)Flowchart of Vth detection sequence (Example 2) 印加電圧Vcとドラム表面電位Vdの時間推移(実施例2)Time transition of applied voltage Vc and drum surface potential Vd (Example 2) 感光ドラムから流れるDC電流Idの時間推移(実施例2)Time transition of DC current Id flowing from the photosensitive drum (Example 2) Vth検知シーケンスのフローチャート(実施例3)Flowchart of Vth detection sequence (Example 3) 印加電圧Vcとドラム表面電位Vdの時間推移(実施例3)Time transition of applied voltage Vc and drum surface potential Vd (Example 3) 感光ドラムから流れるDC電流Idの時間推移(実施例3)Time transition of DC current Id flowing from the photosensitive drum (Example 3) 図15の部分拡大図Partially enlarged view of FIG.

以下に、図面を参照して、本発明を実施するための実施例について説明する。
但し、以下に説明する各実施例はあくまで例示であり、本発明の範囲をそれらに限定する趣旨のものではない。また、以下の実施例で説明されている特徴の組み合わせのすべてが本発明の解決手段に必須のものとは限らない。
Hereinafter, examples for carrying out the present invention will be described with reference to the drawings.
However, the examples described below are merely examples, and are not intended to limit the scope of the present invention to them. Also, not all combinations of features described in the following examples are essential to the solution of the present invention.

(画像形成装置の各部の説明)
<実施例1>
1-1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
図1は、本実施例の画像形成装置100の模式的な断面図である。画像形成装置100は、電子写真方式を用いてフルカラー画像を形成することができる、中間転写方式を採用したタンデム型(インライン方式)の複写機、プリンタ、ファクシミリ装置の機能を備えた複合機である。画像形成装置100は、接触帯電方式、特に、DC帯電方式を採用しており、最大A3サイズの転写材Pに画像を形成することができる。
画像形成装置100は、それぞれ、イエロー(Y)、マゼンタ(M)、シアン(C)、ブラック(K)の画像を形成する、第1、第2、第3、第4の複数の画像形成部SY、SM、SC、SKを有する。なお、以下では、各画像形成部SY、SM、SC、SKにおいて同一又は対応する機能あるいは構成を有する要素については、いずれかの色用の要素であることを表す符号(Y、M、C、K)を省略して総括的に説明することがある。
(Explanation of each part of the image forming apparatus)
<Example 1>
1-1. Overall Configuration and Operation of the Image Forming Device FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of the image forming apparatus 100 of the present embodiment. The image forming apparatus 100 is a multifunction device having the functions of a tandem type (in-line method) copying machine, a printer, and a facsimile machine that employ an intermediate transfer method and can form a full-color image using an electrophotographic method. .. The image forming apparatus 100 employs a contact charging method, particularly a DC charging method, and can form an image on a transfer material P having a maximum size of A3.
The image forming apparatus 100 forms a plurality of first, second, third, and fourth image forming units that form yellow (Y), magenta (M), cyan (C), and black (K) images, respectively. It has SY, SM, SC, and SK. In the following, the reference numerals (Y, M, C,) indicating that the elements having the same or corresponding functions or configurations in each image forming unit SY, SM, SC, SK are elements for any of the colors. K) may be omitted for general explanation.

図2は、1つの画像形成部Sを示す模式的な断面図である。本実施例では、画像形成部Sは、後述する感光ドラム1、帯電ローラ2、露光装置3、現像装置4、一次転写ローラ5、ドラムクリーニング装置6などから構成される。
画像形成装置100は、像担持体としての回転可能なドラム型(円筒形)の感光体である感光ドラム1を有する。感光ドラム1は、駆動手段としての不図示の駆動モータによって図中矢印R1方向に所定の周速度(プロセススピード)で回転駆動される。本実施例では、感光ドラム1は、負帯電性のドラム状の有機感光体であり、アルミニウムなどの導電性材料で構成された基体上に感光層(OPC層)が形成されている。
回転する感光ドラム1の表面は、帯電手段としてのローラ型の帯電部材である帯電ローラ2によって、所定の極性(本実施例では負極性)の所定の電位に一様に帯電処理される。帯電工程時に、帯電ローラ2には、電圧印加手段である高圧電源E1から、直流成分のみからなるDC電圧(帯電バイアスまたは帯電電圧ともいう)Vcが印加される。感光ドラム1の表面の帯電処理は、感光ドラム1と帯電ローラ2との接触部Nに対し、感光ドラム1の回転方向の上流側又は下流側の少なくとも一方の感光ドラム1と帯電ローラ2との間の微小空隙において発生するパッシェン放電によって行われる。帯電処理された感光ドラム1の表面は、露光手段(静電像形成手段)としての露光装置3によって走査露光され、感光ドラム1上に静電像(静電潜像)が形成される。本実施例では、露光装置3は、半導体レーザーを用いたレーザービームスキャナである。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing one image forming unit S. In this embodiment, the image forming unit S is composed of a photosensitive drum 1, a charging roller 2, an exposure device 3, a developing device 4, a primary transfer roller 5, a drum cleaning device 6, and the like, which will be described later.
The image forming apparatus 100 has a photosensitive drum 1 which is a rotatable drum-shaped (cylindrical) photoconductor as an image carrier. The photosensitive drum 1 is rotationally driven at a predetermined peripheral speed (process speed) in the direction of arrow R1 in the figure by a drive motor (not shown) as a drive means. In this embodiment, the photosensitive drum 1 is a negatively charged drum-shaped organic photosensitive member, and a photosensitive layer (OPC layer) is formed on a substrate made of a conductive material such as aluminum.
The surface of the rotating photosensitive drum 1 is uniformly charged to a predetermined potential having a predetermined polarity (negative electrode property in this embodiment) by a charging roller 2, which is a roller-type charging member as a charging means. During the charging step, a DC voltage (also referred to as charging bias or charging voltage) Vc consisting of only a DC component is applied to the charging roller 2 from the high voltage power supply E1 which is a voltage applying means. In the charging treatment on the surface of the photosensitive drum 1, at least one of the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 on the upstream side or the downstream side in the rotation direction of the photosensitive drum 1 with respect to the contact portion N between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2. It is carried out by the Paschen discharge generated in the minute gap between them. The surface of the charged photosensitive drum 1 is scanned and exposed by an exposure device 3 as an exposure means (electrostatic image forming means), and an electrostatic image (electrostatic latent image) is formed on the photosensitive drum 1. In this embodiment, the exposure apparatus 3 is a laser beam scanner using a semiconductor laser.

感光ドラム1上に形成された静電像は、現像手段としての現像装置4によって現像剤を用いて現像(可視化)され、感光ドラム1上にトナー像が形成される。本実施例では、一様に帯電処理された後に露光されることで、電位の絶対値が低下した感光ドラム1上の露光部に、感光ドラム1の帯電極性(本実施例では負極性)と同極性に帯電したトナーが付着する。つまり、本実施例では、現像時のトナーの帯電極性であるトナーの正規の帯電極性は負極性である。
本実施例では、現像装置4は、現像剤としてトナー(非磁性トナー粒子)とキャリア(磁性キャリア粒子)とを備えた二成分現像剤を用いる。現像装置4は、現像剤4eを収容する現像容器4aと、現像容器4aの開口部から一部が外部に露出するように現像容器4aに回転可能に設けられた、非磁性の中空円筒部材で形成された現像スリーブ4bと、を有する。現像スリーブ4bの内部(中空部)には、マグネットローラ4cが現像容器4aに対し固定されて配置されている。また、現像容器4aには、現像スリーブ4bと対向するように規制ブレード4dが設けられている。また、現像容器4a内には2つの攪拌部材(攪拌スクリュー)4fが設けられている。現像容器4aには、トナーホッパー4gから適宜トナーが補給される。
The electrostatic image formed on the photosensitive drum 1 is developed (visualized) by a developing device 4 as a developing means using a developing agent, and a toner image is formed on the photosensitive drum 1. In this embodiment, the charging polarity of the photosensitive drum 1 (negative electrode property in this embodiment) is applied to the exposed portion on the photosensitive drum 1 in which the absolute value of the potential is lowered by being exposed after being uniformly charged. Toner charged with the same polarity adheres. That is, in this embodiment, the normal charging polarity of the toner, which is the charging polarity of the toner at the time of development, is the negative electrode property.
In this embodiment, the developing apparatus 4 uses a two-component developer having a toner (non-magnetic toner particles) and a carrier (magnetic carrier particles) as a developing agent. The developing apparatus 4 is a developing container 4a for accommodating the developing agent 4e, and a non-magnetic hollow cylindrical member rotatably provided in the developing container 4a so that a part of the developing container 4a is exposed to the outside from the opening of the developing container 4a. It has a developed sleeve 4b formed. Inside the developing sleeve 4b (hollow portion), a magnet roller 4c is fixedly arranged with respect to the developing container 4a. Further, the developing container 4a is provided with a regulating blade 4d so as to face the developing sleeve 4b. Further, two stirring members (stirring screws) 4f are provided in the developing container 4a. Toner is appropriately replenished from the toner hopper 4g to the developing container 4a.

マグネットローラ4cの磁力により現像スリーブ4b上に担持された現像剤4eは、現像スリーブ4bの回転に伴って規制ブレード4dによって量が規制された後に、感光ドラム1との対向部(現像部)に搬送される。現像部に搬送された現像スリーブ4b上の現像剤4eは、マグネットローラ4cの磁力によって穂立ちして磁気ブラシ(磁気穂)を形成し、感光ドラム1の表面に接触又は近接させられる。また、現像工程時に、現像スリーブ4bには、現像電源(高圧電源回路)E2から、現像電圧(現像バイアス)として直流電圧(DC成分)と交流電圧(AC成分)とが重畳された振動電圧が印加される。これにより、感光ドラム1上の静電像に応じて、現像スリーブ4b上の磁気ブラシから感光ドラム1上にトナーが移動して、感光ドラム1上にトナー像が形成される。 The amount of the developer 4e supported on the developing sleeve 4b by the magnetic force of the magnet roller 4c is regulated by the regulating blade 4d as the developing sleeve 4b rotates, and then on the facing portion (developing portion) with the photosensitive drum 1. Be transported. The developer 4e on the developing sleeve 4b conveyed to the developing unit stands up by the magnetic force of the magnet roller 4c to form a magnetic brush (magnetic spike), and is brought into contact with or close to the surface of the photosensitive drum 1. Further, during the development process, the development sleeve 4b receives a vibration voltage in which a DC voltage (DC component) and an AC voltage (AC component) are superimposed as a development voltage (development bias) from the development power supply (high voltage power supply circuit) E2. Applied. As a result, the toner moves from the magnetic brush on the developing sleeve 4b onto the photosensitive drum 1 according to the electrostatic image on the photosensitive drum 1, and the toner image is formed on the photosensitive drum 1.

本実施例では、帯電ローラ2により帯電処理されて形成される感光ドラム1の表面電位(暗部電位)が-700V、露光装置3により露光されて形成される感光ドラム1の表面電位(明部電位)が-300Vとなるように、帯電量、露光量が調整される。また、本実施例では、現像電圧の直流成分は-550Vに設定されている。また、本実施例では、感光ドラム1のプロセススピードは120mm/secであり、感光ドラム1上の感光ドラム1の回転軸線方向の帯電処理幅は320mmである。また、本実施例では、トナーの帯電量は約-40μC/g、画像ベタ部の感光ドラム1上でのトナー量は約0.4mg/cmに設定されている。 In this embodiment, the surface potential (dark area potential) of the photosensitive drum 1 formed by being charged by the charging roller 2 is −700 V, and the surface potential (bright area potential) of the photosensitive drum 1 formed by being exposed by the exposure apparatus 3 is −700 V. ) Is -300V, and the charging amount and the exposure amount are adjusted. Further, in this embodiment, the DC component of the developing voltage is set to −550V. Further, in this embodiment, the process speed of the photosensitive drum 1 is 120 mm / sec, and the charge processing width of the photosensitive drum 1 on the photosensitive drum 1 in the rotation axis direction is 320 mm. Further, in this embodiment, the charge amount of the toner is set to about −40 μC / g, and the amount of toner on the photosensitive drum 1 of the solid image portion is set to about 0.4 mg / cm 2 .

各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kと対向して、中間転写体としての無端状のベルトで構成された中間転写ベルト7が配置されている。中間転写ベルト7は、複数の張架ローラとしての駆動ローラ71、テンションローラ72及び二次転写対向ローラ73に掛け渡されて所定の張力で張架されている。中間転写ベルト7は、駆動ローラ71が回転駆動されることで、図中矢印R2方向に感光ドラム1の周速度と略同一の周速度で回転(周回移動)する。
中間転写ベルト7の内周面側には、各感光ドラム1Y、1M、1C、1Kに対応して、一次転写手段としてのローラ型の一次転写部材である一次転写ローラ5Y、5M、5C、5Kが配置されている。一次転写ローラ5は、中間転写ベルト7を介して感光ドラム1に向けて押圧され、感光ドラム1と中間転写ベルト7とが接触する一次転写部(一次転写ニップ)T1を形成する。
An intermediate transfer belt 7 composed of an endless belt as an intermediate transfer body is arranged so as to face each of the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K. The intermediate transfer belt 7 is hung on a drive roller 71, a tension roller 72, and a secondary transfer facing roller 73 as a plurality of tension rollers, and is tensioned with a predetermined tension. The intermediate transfer belt 7 is rotationally driven by the drive roller 71 to rotate (rotate) in the direction of arrow R2 in the figure at a peripheral speed substantially equal to the peripheral speed of the photosensitive drum 1.
On the inner peripheral surface side of the intermediate transfer belt 7, the primary transfer rollers 5Y, 5M, 5C, and 5K, which are roller-type primary transfer members as the primary transfer means, correspond to the photosensitive drums 1Y, 1M, 1C, and 1K. Is placed. The primary transfer roller 5 is pressed toward the photosensitive drum 1 via the intermediate transfer belt 7 to form a primary transfer portion (primary transfer nip) T1 in which the photosensitive drum 1 and the intermediate transfer belt 7 come into contact with each other.

上述のように感光ドラム1上に形成されたトナー像は、一次転写部T1において、一次転写ローラ5の作用によって中間転写ベルト7上に一次転写される。一次転写工程時に、一次転写ローラ5には、一次転写電源(高圧電源回路)E3から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である一次転写電圧(一次転写バイアス)が印加される。例えば、フルカラー画像の形成時には、各感光ドラム1上に形成されたイエロー、マゼンタ、シアン、ブラックの各色のトナー像が、中間転写ベルト7上に重ね合わされるようにして順次転写される。 The toner image formed on the photosensitive drum 1 as described above is primarily transferred onto the intermediate transfer belt 7 by the action of the primary transfer roller 5 in the primary transfer unit T1. During the primary transfer step, a primary transfer voltage (primary transfer bias), which is a DC voltage opposite to the normal charging polarity of the toner, is applied to the primary transfer roller 5 from the primary transfer power supply (high voltage power supply circuit) E3. .. For example, at the time of forming a full-color image, the toner images of each color of yellow, magenta, cyan, and black formed on each photosensitive drum 1 are sequentially transferred so as to be superimposed on the intermediate transfer belt 7.

中間転写ベルト7の外周面側において、二次転写対向ローラ73と対向する位置には、二次転写手段としてのローラ型の二次転写部材である二次転写ローラ8が配置されている。二次転写ローラ8は、中間転写ベルト7を介して二次転写対向ローラ73に向けて押圧され、中間転写ベルト7と二次転写ローラ8とが接触する二次転写部(二次転写ニップ)T2を形成する。
上述のように中間転写ベルト7上に形成されたトナー像は、二次転写部T2において、二次転写ローラ8の作用によって、中間転写ベルト7と二次転写ローラ8とに挟持されて搬送される記録用紙などの転写材(シート、記録材)Pに二次転写される。二次転写工程時に、二次転写ローラ8には、二次転写電源(高圧電源回路)E4から、トナーの正規の帯電極性とは逆極性の直流電圧である二次転写電圧(二次転写バイアス)が印加される。
転写材Pは、不図示の給送装置によって1枚ずつ送り出されてレジストローラ対9まで搬送され、レジストローラ対9によって中間転写ベルト7上のトナー像とタイミングが合わされて二次転写部T2へと供給される。また、トナー像が転写された転写材Pは、定着手段としての定着装置10に搬送され、定着装置10によって加熱及び加圧されることでトナー像が定着(溶融固着)される。その後、転写材Pは、画像形成装置100の外部に出力される。
On the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 7, a secondary transfer roller 8 which is a roller type secondary transfer member as a secondary transfer means is arranged at a position facing the secondary transfer facing roller 73. The secondary transfer roller 8 is pressed toward the secondary transfer facing roller 73 via the intermediate transfer belt 7, and the secondary transfer portion (secondary transfer nip) in which the intermediate transfer belt 7 and the secondary transfer roller 8 come into contact with each other. Form T2.
The toner image formed on the intermediate transfer belt 7 as described above is sandwiched and conveyed between the intermediate transfer belt 7 and the secondary transfer roller 8 by the action of the secondary transfer roller 8 in the secondary transfer unit T2. It is secondarily transferred to a transfer material (sheet, recording material) P such as recording paper. During the secondary transfer step, the secondary transfer roller 8 receives a secondary transfer voltage (secondary transfer bias) from the secondary transfer power supply (high voltage power supply circuit) E4, which is a DC voltage opposite to the normal charging polarity of the toner. ) Is applied.
The transfer material P is sent out one by one by a feeding device (not shown) and conveyed to the resist roller pair 9, and the resist roller pair 9 matches the timing with the toner image on the intermediate transfer belt 7 to the secondary transfer unit T2. Is supplied. Further, the transfer material P to which the toner image is transferred is conveyed to the fixing device 10 as a fixing means, and the toner image is fixed (melted and fixed) by being heated and pressed by the fixing device 10. After that, the transfer material P is output to the outside of the image forming apparatus 100.

一方、一次転写時に感光ドラム1上に残留したトナー(一次転写残トナー)は、感光体クリーニング手段としてのドラムクリーニング装置6によって感光ドラム1上から除去されて回収される。ドラムクリーニング装置6は、クリーニング部材としてのクリーニングブレード6aと、クリーニング容器6bと、を有する。ドラムクリーニング装置6は、感光ドラム1に当接して配置されたクリーニングブレード6aによって、回転する感光ドラム1の表面を摺擦する。これによって、感光ドラム1上の一次転写残トナーは感光ドラム1上から掻き取られてクリーニング容器6b内に収容される。
また、中間転写ベルト7の外周面側において、駆動ローラ71と対向する位置に、中間転写体クリーニング手段としてのベルトクリーニング装置74が配置されている。二次転写工程時に中間転写ベルト7上に残留したトナー(二次転写残トナー)は、ベルトクリーニング装置74によって中間転写ベルト7上から除去されて回収される。
本実施例では、各画像形成部SY、SM、SC、SKにおいて、感光ドラム1と、帯電ローラ2と、ドラムクリーニング装置6とは、一体的に画像形成装置100に対して着脱可能なドラムカートリッジ(ドラムCRG)110を構成している。
On the other hand, the toner remaining on the photosensitive drum 1 during the primary transfer (primary transfer residual toner) is removed from the photosensitive drum 1 by the drum cleaning device 6 as a photoconductor cleaning means and recovered. The drum cleaning device 6 has a cleaning blade 6a as a cleaning member and a cleaning container 6b. The drum cleaning device 6 rubs the surface of the rotating photosensitive drum 1 with a cleaning blade 6a arranged in contact with the photosensitive drum 1. As a result, the primary transfer residual toner on the photosensitive drum 1 is scraped off from the photosensitive drum 1 and stored in the cleaning container 6b.
Further, on the outer peripheral surface side of the intermediate transfer belt 7, a belt cleaning device 74 as an intermediate transfer body cleaning means is arranged at a position facing the drive roller 71. The toner remaining on the intermediate transfer belt 7 during the secondary transfer step (secondary transfer residual toner) is removed from the intermediate transfer belt 7 by the belt cleaning device 74 and recovered.
In this embodiment, in each image forming unit SY, SM, SC, SK, the photosensitive drum 1, the charging roller 2, and the drum cleaning device 6 are integrally detachable from the image forming device 100. (Drum CRG) 110 constitutes.

ここで、図3を用いて、帯電ローラ2から感光ドラム1へ流れる電流の検知手段である電流検知回路103を含む、画像形成装置100を制御する回路の全体図について説明する。
CPU101は、画像形成装置100全体を制御しており、内部メモリ102、高圧電源E1、電流検知回路103、外部メモリ104と電気回路的に接続されている。外部メモリ104は、ドラムCRG110に保持されている不揮発メモリであり、画像形成装置100とは独立してドラムCRG110自体が感光ドラム1や帯電ローラ2に関する情報を保持する機能を有する。
高圧電源E1と帯電ローラ2とは、不図示の給電接点により電気的に接続されている。電流検知回路103は、不図示の参照抵抗とオペアンプから構成され、高圧電源E1から各画像形成部の帯電ローラ2Y、2M、2C、2Kへ流れる直流電流(DC電流)を検知し、その値を電気信号に変換してCPU101に転送する。
Here, with reference to FIG. 3, an overall view of a circuit for controlling the image forming apparatus 100, including a current detecting circuit 103 which is a means for detecting a current flowing from the charging roller 2 to the photosensitive drum 1, will be described.
The CPU 101 controls the entire image forming apparatus 100, and is electrically connected to the internal memory 102, the high-voltage power supply E1, the current detection circuit 103, and the external memory 104. The external memory 104 is a non-volatile memory held in the drum CRG 110, and the drum CRG 110 itself has a function of holding information about the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 independently of the image forming apparatus 100.
The high-voltage power supply E1 and the charging roller 2 are electrically connected by a feeding contact (not shown). The current detection circuit 103 is composed of a reference resistor and an operational amplifier (not shown), detects a direct current (DC current) flowing from the high voltage power supply E1 to the charging rollers 2Y, 2M, 2C, and 2K of each image forming unit, and determines the value. It is converted into an electric signal and transferred to the CPU 101.

1-2.課題と解決手段の概要
次に、DC帯電方式を採用した従来技術における課題について説明する。
ドラムカートリッジの寿命は感光体の膜厚に依存することが多いため、感光体の膜厚を検知または予測する様々な手段が提案されている。このうち、パッシェン放電方式に特有の方法として、特許文献1に開示されているように、感光体の膜厚を検知することができる方法が知られている。パッシェン放電においては、帯電部材に印加する電圧がある閾値(前述の「放電開始電圧」)を超えてから放電が開始し、電流が流れる特性がある。この放電開始電圧は感光体の静電容量成分の分担電圧に応じていることから、帯電部材に印加する電圧と、感光体に流れる電流値を検知することができれば、感光体の静電容量を導き、最終的に感光体の膜厚を得ることができると説明されている。
1-2. Outline of Problems and Solutions Next, problems in the prior art that employs the DC charging method will be described.
Since the life of the drum cartridge often depends on the film thickness of the photoconductor, various means for detecting or predicting the film thickness of the photoconductor have been proposed. Among these, as a method peculiar to the Paschen discharge method, a method capable of detecting the film thickness of the photoconductor is known as disclosed in Patent Document 1. In Paschen discharge, there is a characteristic that the discharge starts after the voltage applied to the charging member exceeds a certain threshold value (the above-mentioned "discharge start voltage"), and a current flows. Since this discharge start voltage depends on the shared voltage of the capacitance component of the photoconductor, if the voltage applied to the charging member and the current value flowing through the photoconductor can be detected, the capacitance of the photoconductor can be determined. It is explained that the film thickness of the photoconductor can be finally obtained.

より詳しく説明すると、帯電ローラ2への印加電圧をVc、感光ドラム1の表面電位(ドラム表面電位)をVd、放電開始電圧をVthとすると、以下のような関係式になる。 More specifically, when the voltage applied to the charging roller 2 is Vc, the surface potential of the photosensitive drum 1 (drum surface potential) is Vd, and the discharge start voltage is Vth, the following relational expression is obtained.

Figure 2022082352000002
Figure 2022082352000002

次に、感光ドラム1と帯電ローラ2の間の空気層の厚みをz[μm]、感光ドラム1の誘電層の厚みをd[μm]、感光ドラム1の比誘電率をk、感光ドラム1と帯電ローラ2の間の空気層に掛かる分担電圧をVgap[V]とすると、以下のような関係式になる。 Next, the thickness of the air layer between the photosensitive drum 1 and the charging roller 2 is z [μm], the thickness of the dielectric layer of the photosensitive drum 1 is d [μm], the relative permittivity of the photosensitive drum 1 is k, and the photosensitive drum 1 is used. Assuming that the shared voltage applied to the air layer between the charging roller 2 and the charging roller 2 is Vgap [V], the following relational expression is obtained.

Figure 2022082352000003
Figure 2022082352000003

また、タウンゼントの実験式から、一気圧の大気での火花開始電圧Vsは、下記の式(3)のようになる。 Further, from the empirical formula of Townsend, the spark starting voltage Vs in the atmosphere of one atmosphere is as shown in the following formula (3).

Figure 2022082352000004
Figure 2022082352000004

ここで、Vgap=Vsの場合に帯電ローラ2から感光ドラム1に対して放電が開始し、かつ、その時の印加電圧Vcは放電開始電圧Vthに等しいことから、式(2)と式(3)より、放電開始電圧Vthは下記の式(4)のようになる。 Here, when Vgap = Vs, discharge starts from the charging roller 2 to the photosensitive drum 1, and the applied voltage Vc at that time is equal to the discharge start voltage Vth, so that equations (2) and (3) are used. Therefore, the discharge start voltage Vth is as shown in the following equation (4).

Figure 2022082352000005
Figure 2022082352000005

式(4)をzについて解くと、下記の式(5)のようになる。 Solving equation (4) for z yields equation (5) below.

Figure 2022082352000006
Figure 2022082352000006

放電開始時において、式(5)における空気層の厚みzはただ一つの解をもつことから、2次方程式 ax+bx+c=0における重解条件 b-4ac=0より、下記の式(6)のようになる。 Since the thickness z of the air layer in the equation (5) has only one solution at the start of discharge, the following equation (6) is derived from the multiple solution condition b 2 -4ac = 0 in the quadratic equation ax 2 + bx + c = 0. )become that way.

Figure 2022082352000007
Figure 2022082352000007

式(6)を放電開始電圧Vthについて解くと、下記の式(7)のようになる。 Solving the equation (6) with respect to the discharge start voltage Vth gives the following equation (7).

Figure 2022082352000008
Figure 2022082352000008

ここで、感光ドラム1の誘電層の比誘電率kは材質で決まる値であり、本実施例で用いられる感光ドラム1の有機感光層においてはk=3の値が適正であることが分かっている。すなわち、放電開始電圧Vthが判明していれば、式(7)を用いて感光ドラム1の誘電体層の膜厚dを得ることができる。
また、式(1)で示したように、放電開始電圧Vthは印加電圧Vcとドラム表面電位Vdより求めることができるが、本実施例のように、ドラム表面電位計を有さない画像形成装置においては、ドラム表面電位Vdを直接測定して求めることはできない。
Here, it was found that the relative permittivity k of the dielectric layer of the photosensitive drum 1 is a value determined by the material, and the value of k = 3 is appropriate for the organic photosensitive layer of the photosensitive drum 1 used in this embodiment. There is. That is, if the discharge start voltage Vth is known, the film thickness d of the dielectric layer of the photosensitive drum 1 can be obtained by using the equation (7).
Further, as shown in the equation (1), the discharge start voltage Vth can be obtained from the applied voltage Vc and the drum surface potential Vd, but as in this embodiment, the image forming apparatus does not have a drum surface electrometer. In, the drum surface potential Vd cannot be directly measured and obtained.

そこで、帯電ローラ2から感光ドラム1に流れるDC電流をId[μA]とし、感光ドラム1のプロセススピードをVp[mm/s]、帯電幅W[mm]、誘電層の比誘電率をk、真空の誘電率ε0とした場合、静電容量の式Q=CVを変形することにより、以下の式(8)が得られる。 Therefore, the DC current flowing from the charging roller 2 to the photosensitive drum 1 is Id [μA], the process speed of the photosensitive drum 1 is Vp [mm / s], the charging width W [mm], and the relative permittivity of the dielectric layer is k. When the dielectric constant of the vacuum is ε0, the following equation (8) can be obtained by modifying the capacitance equation Q = CV.

Figure 2022082352000009
Figure 2022082352000009

式(1)と式(8)より、帯電ローラ2への印加電圧Vcと、その時のDC電流Idの組み合わせを2セット以上得ることができれば、2つの未知数である感光ドラム1の膜厚dと放電開始電圧Vthを得ることが理論上はできると説明されている。 If two or more sets of the combination of the voltage Vc applied to the charging roller 2 and the DC current Id at that time can be obtained from the equations (1) and (8), the film thickness d of the photosensitive drum 1 which is two unknowns can be obtained. It is explained that it is theoretically possible to obtain the discharge start voltage Vth.

しかしながら、本発明者が検討したところ、特許文献1に従った場合でも、DC帯電方式において感光体上の帯電前の残留電位に応じて、ドラムの膜厚検知結果の値に差が生じることが判明した。
すなわち、感光ドラム1の帯電前電位をV0とし、帯電後の電位をVdとした場合に、式(8)の正しい関係式は、以下のようになる。
However, as examined by the present inventor, even when according to Patent Document 1, the value of the film thickness detection result of the drum may differ depending on the residual potential before charging on the photoconductor in the DC charging method. found.
That is, when the potential before charging of the photosensitive drum 1 is V0 and the potential after charging is Vd, the correct relational expression of the equation (8) is as follows.

Figure 2022082352000010
である。すなわち、式(1)に示されるように、ドラム表面電位Vdは帯電前電位V0によらず印加電圧Vcと放電開始電圧Vthによって決定されるのに対し、その時に流れる電流Idは帯電前電位V0に依存するため、I-V特性にズレが生じるのである。
そこで、式(1)と式(9)を感光体の膜厚dに対して解くと、下記の式(10)のようになる。
Figure 2022082352000010
Is. That is, as shown in the equation (1), the drum surface potential Vd is determined by the applied voltage Vc and the discharge start voltage Vth regardless of the precharge potential V0, whereas the current Id flowing at that time is the precharge potential V0. Because it depends on the voltage, the IV characteristics are deviated.
Therefore, when the equations (1) and (9) are solved with respect to the film thickness d of the photoconductor, the following equation (10) is obtained.

Figure 2022082352000011
Figure 2022082352000011

これを分かりやすく示したグラフが図9である。図9において、縦軸は、ドラム表面電位Vd=-700Vに帯電した場合に、ドラム表面電位Vdを帯電ローラ2に流れるDC電流Idで割った値、横軸は、感光ドラム1の誘電体層の厚みを示している。感光体のプロセススピードは120mm/sec、帯電器の幅は320mm、感光体の誘電体の比誘電率は3である。帯電前電位V0が0Vの場合の結果が実線、帯電前電位V0が-100Vの場合の結果が破線で示されている。
帯電前電位V0が環境変動や耐久変動により0Vから-100Vの間で変動する場合、膜厚dも図9の実線と破線の間で変動する。図9の例では、その検知誤差は約14%あることが分かる。本発明者の検討結果では、帯電前電位V0は、画像形成装置の温湿度環境や感光体の露光履歴など様々な因子により変化するため、完全な予測は困難であり、帯電前電位V0の振れ分だけ膜厚dに誤差が含まれてしまうことが判明した。また、放電開始電圧Vthにも誤差が含まれてしまうため、そこから計算されるドラム表面電位Vdの値にも誤差が含まれることが判明した。
FIG. 9 is a graph showing this in an easy-to-understand manner. In FIG. 9, the vertical axis is the value obtained by dividing the drum surface potential Vd by the DC current Id flowing through the charging roller 2 when the drum surface potential Vd = −700 V, and the horizontal axis is the dielectric layer of the photosensitive drum 1. Shows the thickness of. The process speed of the photoconductor is 120 mm / sec, the width of the charger is 320 mm, and the relative permittivity of the dielectric of the photoconductor is 3. The result when the pre-charging potential V0 is 0V is shown by a solid line, and the result when the pre-charging potential V0 is −100V is shown by a broken line.
When the precharge potential V0 fluctuates between 0V and −100V due to environmental fluctuations and durability fluctuations, the film thickness d also fluctuates between the solid line and the broken line in FIG. In the example of FIG. 9, it can be seen that the detection error is about 14%. According to the results of the study by the present inventor, the precharge potential V0 changes depending on various factors such as the temperature and humidity environment of the image forming apparatus and the exposure history of the photoconductor, so that it is difficult to completely predict it, and the fluctuation of the precharge potential V0 It was found that the film thickness d contained an error by the amount. Further, since the discharge start voltage Vth also includes an error, it was found that the value of the drum surface potential Vd calculated from the error also includes an error.

そこで、本実施例は、パッシェン放電を用いたDC帯電方式において、感光体の残留電位(帯電前電位)V0の変動に依存せずに、所望のドラム表面電位にするために必要な印加電圧と、より高精度な感光体の膜厚が取得可能な方法を提供することを目的とする。
具体的には、非画像形成時において、帯電ローラ2に放電開始電圧Vthを超える電圧Vc(より具体的には、Vc>2Vth)を印加して、感光ドラム1上に放電開始電圧Vthを超えるドラム表面電位Vdを形成する帯電処理を行う。次に、感光ドラム1上に形成されたドラム表面電位Vdを帯電ローラ2により除電処理を行い、その時に感光ドラム1から帯電ローラ2に流れるDC電流Idを検知する。このようにして、帯電時の印加電圧Vcと除電時のDC電流Idの組み合わせを複数得るシーケンス(以下、「Vth検知シーケンス」と呼ぶ)を行う。これにより、感光ドラム1の残留電位(帯電前電位)の変化に依存せずに、放電開始電圧Vth及び感光ドラム1の膜厚dを得ることができる。この原理を幾つかの式を用いて以下に説明する。
Therefore, in this embodiment, in the DC charging method using Paschen discharge, the applied voltage required to obtain a desired drum surface potential without depending on the fluctuation of the residual potential (pre-charging potential) V0 of the photoconductor. , It is an object of the present invention to provide a method capable of obtaining a more accurate film thickness of a photoconductor.
Specifically, at the time of non-image formation, a voltage Vc (more specifically, Vc> 2Vth) exceeding the discharge start voltage Vth is applied to the charging roller 2 to exceed the discharge start voltage Vth on the photosensitive drum 1. A charging process is performed to form the drum surface potential Vd. Next, the drum surface potential Vd formed on the photosensitive drum 1 is statically eliminated by the charging roller 2, and the DC current Id flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2 is detected at that time. In this way, a sequence for obtaining a plurality of combinations of the applied voltage Vc at the time of charging and the DC current Id at the time of static elimination (hereinafter, referred to as “Vth detection sequence”) is performed. As a result, the discharge start voltage Vth and the film thickness d of the photosensitive drum 1 can be obtained independently of the change in the residual potential (pre-charging potential) of the photosensitive drum 1. This principle will be explained below using several equations.

Vth検知シーケンスは、非画像形成時に行われ、帯電ローラ2による帯電工程と除電工程を1セットとして構成される。そして、帯電工程において、異なる高圧印加を最大でN回行う。ここで、n回目の帯電工程での帯電ローラ2への印加電圧をVc(n)とすると、式(1)より、下記の式(11)のようになる。 The Vth detection sequence is performed at the time of non-image formation, and is composed of a charging process by the charging roller 2 and a static elimination process as one set. Then, in the charging step, different high voltages are applied up to N times. Here, assuming that the voltage applied to the charging roller 2 in the nth charging step is Vc (n), the following equation (11) is obtained from the equation (1).

Figure 2022082352000012
Figure 2022082352000012

但し、Vc(n)は、仮の放電開始電圧Vth0の2倍を超える値に設定する。
ここで、仮の放電開始電圧Vth0は、Vth検知シーケンスを一度も行っていない状態では真の放電開始電圧Vth1が未知数であることから、初期の感光ドラム1の膜厚の量産時の公差振れの最大値を式(7)に代入して計算した数値を用いることが望ましい。Vth検知シーケンスを一度でも行った後は、前回のVth検知シーケンスにおいて得られた真の放電開始電圧Vth1を仮の放電開始電圧Vth0として使用する。
However, Vc (n) is set to a value more than twice the temporary discharge start voltage Vth0.
Here, as for the temporary discharge start voltage Vth0, since the true discharge start voltage Vth1 is unknown in a state where the Vth detection sequence has never been performed, the tolerance fluctuation of the film thickness of the initial photosensitive drum 1 at the time of mass production is large. It is desirable to use the numerical value calculated by substituting the maximum value into the equation (7). After performing the Vth detection sequence even once, the true discharge start voltage Vth1 obtained in the previous Vth detection sequence is used as the temporary discharge start voltage Vth0.

本実施例においては、感光ドラム1の量産品の膜厚公差の最大値が23μmであることから、式(7)により計算した結果、仮の放電開始電圧Vth0を約620Vと設定した。また、ドラム表面電位が高いほど除電時のDC電流Idが増えることから、安定的に測定するためには高圧出力の範囲内でドラム表面電位が高い方が好ましく、Vc(n)は少なくともVth0の2.1倍以上が好ましい。そこで、本実施例では、Vc(1)=-1300VとVc(2)=-1400Vとしてメモリに保持した。なお、Vc(n)のデータは、画像形成装置100の内部メモリ102に保持しても良いし、ドラムCRG110に備えられた外部メモリ104に保持しても良い。 In this embodiment, since the maximum value of the film thickness tolerance of the mass-produced product of the photosensitive drum 1 is 23 μm, the temporary discharge start voltage Vth0 is set to about 620V as a result of calculation by the equation (7). Further, since the DC current Id at the time of static elimination increases as the drum surface potential increases, it is preferable that the drum surface potential is high within the range of high voltage output for stable measurement, and Vc (n) is at least Vth0. 2.1 times or more is preferable. Therefore, in this embodiment, Vc (1) = -1300V and Vc (2) = -1400V are held in the memory. The data of Vc (n) may be held in the internal memory 102 of the image forming apparatus 100, or may be held in the external memory 104 provided in the drum CRG 110.

また、測定点数を増やして精度を更に向上させたい場合は、例えば、Vc(1)=-1300V、Vc(2)=-1400V、Vc(3)=-1500V、・・・のように、複数の電圧データをメモリ内に保持しておけばよい。また、メモリに直接Vc(n)を保持する方法以外にも、最初のVth検知シーケンス以降、得られた真の放電開始電圧Vth1を用いて、その都度、Vc(n)を算出するといった手段を採ることもできる。この場合は、例えば、仮の放電開始電圧Vth0を外部メモリ104に保持し、また、N個の2を超える係数β(2.1、2.2、・・・など)を内部メモリ102に保持しておいて、次のVth検知シーケンス時にVc(n)=β×Vth0で算出しても良い。この手段の利点は、主に外部メモリ104の容量を削減できる点にある。 If you want to increase the number of measurement points to further improve the accuracy, for example, Vc (1) = -1300V, Vc (2) = -1400V, Vc (3) = -1500V, and so on. The voltage data of is stored in the memory. Further, in addition to the method of directly holding Vc (n) in the memory, a means such as calculating Vc (n) each time using the true discharge start voltage Vth1 obtained after the first Vth detection sequence is used. You can also take it. In this case, for example, the temporary discharge start voltage Vth0 is held in the external memory 104, and N coefficients β (2.1, 2.2, ..., Etc.) exceeding 2 are held in the internal memory 102. Then, it may be calculated by Vc (n) = β × Vth0 at the next Vth detection sequence. The advantage of this means is that the capacity of the external memory 104 can be mainly reduced.

本実施例では、帯電ローラ2にVc(1)の帯電バイアスを印加してから感光ドラム1が少なくとも1回転した後(Vth検知シーケンスの帯電工程が終了した後)、帯電ローラ2への印加電圧を放電開始電圧より低い値であるVdis(n)に設定する。これにより、ドラム表面電位Vdは、帯電ローラ2によって除電され、Vth+Vdis(n)に収束する(Vth検知シーケンスが終了する)。
ここで、Vthシーケンスの除電工程中において感光ドラム1から帯電ローラ2に流れるDC電流(除電電流)をId(n)とすると、下記の式(12)のように表すことができる。
In this embodiment, the voltage applied to the charging roller 2 after the charging bias of Vc (1) is applied to the charging roller 2 and then the photosensitive drum 1 makes at least one rotation (after the charging step of the Vth detection sequence is completed). Is set to Vdis (n), which is a value lower than the discharge start voltage. As a result, the drum surface potential Vd is statically eliminated by the charging roller 2 and converges to Vth + Vdis (n) (the Vth detection sequence ends).
Here, assuming that the DC current (static elimination current) flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2 during the static elimination step of the Vth sequence is Id (n), it can be expressed as the following equation (12).

Figure 2022082352000013
Figure 2022082352000013

これは、感光ドラム1のドラム表面電位Vdが除電により放電開始電圧Vth+Vdis(n)に収束し、除電されたドラム表面電位Vdは電流に変換されることを意味している。また、帯電高圧がマイナス極性であるため、帯電工程時はDC電流Idとしてマイナスの電流が流れるが、除電工程時は感光ドラム1から帯電ローラ2に電流が流れるため、見かけ上はプラスの電流が流れる。 This means that the drum surface potential Vd of the photosensitive drum 1 converges to the discharge start voltage Vth + Vdis (n) by static elimination, and the statically eliminated drum surface potential Vd is converted into a current. Further, since the charging high voltage has a negative polarity, a negative current flows as a DC current Id during the charging process, but a positive current apparently flows from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2 during the static elimination process. It flows.

除電工程において帯電ローラ2に印加する電位Vdis(n)(除電電圧ともいう)は、原理上は正負いずれの値も取り得る。但し、感光ドラム1の正規の電位(本実施例の場合は、マイナス側)の逆(同、プラス側)の電圧を印加するには、帯電ローラ2の高圧電源を正負両極対応にする必要があるため、コストが増加し、感光ドラム1にドラムメモリと呼ばれる履歴が発生することもある。このため、感光ドラム1に逆電圧を印加することは、基本的には好ましくない。また、マイナスの電圧を印加すると、感光ドラム1の電位を除電しにくくなるため、これもあまり好ましくない。そこで、本実施例では、これ以降、感光ドラム1の除電には帯電ローラ2に印加する除電電圧を0Vとすることとし、Vdis(n)=0Vとして説明する。 In principle, the potential Vdis (n) (also referred to as static elimination voltage) applied to the charging roller 2 in the static elimination step can take either a positive or negative value. However, in order to apply the opposite (same, plus side) voltage of the normal potential of the photosensitive drum 1 (in the case of this embodiment, the minus side), it is necessary to make the high voltage power supply of the charging roller 2 compatible with both positive and negative poles. Therefore, the cost increases, and a history called a drum memory may be generated in the photosensitive drum 1. Therefore, it is basically not preferable to apply a reverse voltage to the photosensitive drum 1. Further, when a negative voltage is applied, it becomes difficult to eliminate the potential of the photosensitive drum 1, which is also not very preferable. Therefore, in the present embodiment, the static elimination voltage applied to the charging roller 2 will be 0V for static elimination of the photosensitive drum 1, and Vdis (n) = 0V will be described.

式(11)と式(12)とを組み合わせ、Vdis(n)=0を代入して整理すると、放電開始電圧Vthは以下のように表すことができる。 When the equation (11) and the equation (12) are combined and Vdis (n) = 0 is substituted and arranged, the discharge start voltage Vth can be expressed as follows.

Figure 2022082352000014
Figure 2022082352000014

ここで、式(13)中、k、ε0、Vp、Wは既知の値であり、所定の設定値Vc(n)を用いてVth検知シーケンスを行うことでId(n)を得ることができるため、完全な未知数はVthとdの2つである。よって、Vc(n)とId(n)のセットが少なくとも2つ以上求められれば、残り2つの未知数である放電開始電圧Vth及び感光ドラム1の膜厚dを得ることができる。また、Vc(n)とId(n)が3セット以上ある場合は、後述する最小二乗法により、より測定誤差の少ない放電開始電圧Vth及び感光ドラム1の膜厚dの値を得ることができる。 Here, k, ε0, Vp, and W in the equation (13) are known values, and Id (n) can be obtained by performing a Vth detection sequence using a predetermined set value Vc (n). Therefore, there are two complete unknowns, Vth and d. Therefore, if at least two sets of Vc (n) and Id (n) are obtained, the remaining two unknowns, the discharge start voltage Vth and the film thickness d of the photosensitive drum 1, can be obtained. When there are three or more sets of Vc (n) and Id (n), the discharge start voltage Vth and the film thickness d of the photosensitive drum 1 with less measurement error can be obtained by the least squares method described later. ..

1-3.画像形成装置のVth検知シーケンス
次に、図3から図7を用いて、本実施例のVth検知シーケンスについて説明する。
まず、図4に示す、画像形成動作のメインフローチャートについて説明する。図4のフローチャートに示される処理は、CPU101が内部メモリ102に記憶されているプログラムを実行することにより実現される。
1-3. Vth detection sequence of the image forming apparatus Next, the Vth detection sequence of this embodiment will be described with reference to FIGS. 3 to 7.
First, the main flowchart of the image forming operation shown in FIG. 4 will be described. The process shown in the flowchart of FIG. 4 is realized by the CPU 101 executing a program stored in the internal memory 102.

まず、S101において、CPU101は通常の画像形成動作を実行する。
通常の画像形成動作が終了後の非画像形成時に、S102において、CPU101は、Vth検知シーケンスに入るか否かの判断を行う。Vth検知シーケンスに入るか否かの判断基準としては、プリント枚数の積算カウント値や、画像形成装置の設置環境など、様々な条件の組み合わせを用いて設定することができる。これは、感光ドラム1の膜厚は長期に渡るプリント動作で少しずつ変動するので、あまり頻繁にVth検知シーケンスをすることで、待機時間が増えてユーザービリティを損なうことがないようにするためである。本実施例においては、電源動作直後の1回目のプリントジョブ終了時、またはA4プリント千枚毎のプリントジョブ終了時にVth検知シーケンスに入る。
Vth検知シーケンスに入ると判断した場合、S103に移行する。Vth検知シーケンスに入らないと判断した場合は、S107に移行する。
First, in S101, the CPU 101 executes a normal image forming operation.
At the time of non-image formation after the normal image formation operation is completed, in S102, the CPU 101 determines whether or not to enter the Vth detection sequence. The criterion for determining whether or not to enter the Vth detection sequence can be set by using a combination of various conditions such as an integrated count value of the number of prints and the installation environment of the image forming apparatus. This is because the film thickness of the photosensitive drum 1 fluctuates little by little during the printing operation over a long period of time, so by performing the Vth detection sequence too frequently, the waiting time does not increase and usability is not impaired. be. In this embodiment, the Vth detection sequence is entered at the end of the first print job immediately after the power supply operation or at the end of the print job for every 1,000 A4 prints.
If it is determined that the Vth detection sequence is entered, the process proceeds to S103. If it is determined that the Vth detection sequence is not entered, the process proceeds to S107.

S103において、CPU101は、Vth検知シーケンスに入る前に、画像形成装置100の一次転写部T1による一次転写動作を終了し、一次転写バイアスをOFFする。また、感光ドラム1に対する除電手段である露光装置3も、Vth検知シーケンスに入る前にOFFする。
なお、Vth検知シーケンス中の帯電ローラ2以外での感光ドラム1に対する除電処理は、Vth検知シーケンスの誤差要因になる。このため、最後に感光ドラム1上の除電を受けた部位が帯電ローラ2を通過した後にVth検知シーケンスに入るようにタイミングを設定することが望ましい。また、一次転写バイアスをOFFしても一次転写部T1が感光ドラム1を除電するように構成されている場合もある。この場合、一次転写部を感光ドラム1から離間させる手段や、一次転写部から感光ドラム1に対して放電しない範囲内(感光ドラム1のドラム表面電位と一次転写バイアスの電圧差がVth未満の範囲)で帯電ローラ2と同極性の電圧を印加するなどの手段を取ることが望ましい。
In S103, the CPU 101 ends the primary transfer operation by the primary transfer unit T1 of the image forming apparatus 100 and turns off the primary transfer bias before entering the Vth detection sequence. Further, the exposure apparatus 3 which is a static elimination means for the photosensitive drum 1 is also turned off before entering the Vth detection sequence.
The static elimination process for the photosensitive drum 1 other than the charging roller 2 in the Vth detection sequence causes an error in the Vth detection sequence. Therefore, it is desirable to set the timing so that the portion of the photosensitive drum 1 that has undergone static elimination finally enters the Vth detection sequence after passing through the charging roller 2. Further, even if the primary transfer bias is turned off, the primary transfer unit T1 may be configured to eliminate static electricity from the photosensitive drum 1. In this case, a means for separating the primary transfer unit from the photosensitive drum 1 or a range in which the primary transfer unit does not discharge the photosensitive drum 1 (the voltage difference between the drum surface potential of the photosensitive drum 1 and the primary transfer bias is less than Vth). ), It is desirable to take measures such as applying a voltage having the same polarity as the charging roller 2.

次に、S104においてVth検知シーケンスに入る。Vth検知シーケンスの詳細については、図5のフローチャートを用いて説明する。また、図6に、本実施例のVth検知シーケンスにおける、帯電ローラ2への印加電圧Vcと感光ドラム1の表面電位(ドラム表面電位)Vdの時間推移を示す。また、図7に、感光ドラム1から帯電ローラ2へ流れるDC電流Idの時間推移を示す。
図5のフローチャートに移行し、S111において、CPU101はメモリから最大測定回数Nを読み出す。なお、本実施例ではN=2と設定するが、より精度を求めるためにN=3以上であっても良い。また、本実施例で説明するメモリは、CPU101に接続する画像形成装置の内部メモリ102でも良いし、ドラムCRG110に付随する外部メモリ104であっても良い。
Next, the Vth detection sequence is entered in S104. The details of the Vth detection sequence will be described with reference to the flowchart of FIG. Further, FIG. 6 shows the time transition of the voltage Vc applied to the charging roller 2 and the surface potential (drum surface potential) Vd of the photosensitive drum 1 in the Vth detection sequence of this embodiment. Further, FIG. 7 shows the time transition of the DC current Id flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2.
Moving to the flowchart of FIG. 5, in S111, the CPU 101 reads the maximum number of measurements N from the memory. In this embodiment, N = 2 is set, but N = 3 or more may be set in order to obtain more accuracy. Further, the memory described in this embodiment may be the internal memory 102 of the image forming apparatus connected to the CPU 101, or the external memory 104 attached to the drum CRG 110.

次に、S112において、CPU101は現在の測定回数nを1に設定する。以下、本実施例においては、Vth検知シーケンスにおける帯電工程と除電工程の1セットを1ステップという。以下では、nステップにおける帯電工程をn-1、nステップにおける除電工程をn-2と称する。 Next, in S112, the CPU 101 sets the current number of measurements n to 1. Hereinafter, in this embodiment, one set of the charging step and the static elimination step in the Vth detection sequence is referred to as one step. Hereinafter, the charging step in the n steps is referred to as n-1, and the static elimination step in the n steps is referred to as n-2.

次に、S113において、CPU101はステップn-1の帯電工程を開始する。最初のステップは、n=1であるため、ステップ1-1の帯電工程となる。n=2の場合はステップ2-1の帯電工程となる。
n=1では、CPU101は、まず、仮の放電開始電圧Vth0=-620Vの2倍を超える値であるVc(1)=-1300Vをメモリ(内部メモリ102または外部メモリ104)から読み出す。
Next, in S113, the CPU 101 starts the charging step of step n-1. Since the first step is n = 1, it is the charging step of step 1-1. When n = 2, the charging step is step 2-1.
At n = 1, the CPU 101 first reads Vc (1) = -1300V, which is a value more than twice the temporary discharge start voltage Vth0 = −620V, from the memory (internal memory 102 or external memory 104).

次に、S114において、CPU101は、帯電ローラ2に帯電バイアスVc(1)=-1300Vを感光ドラム1の1回転分だけ印加する。その結果、感光ドラム1のドラム表面電位はVd=-720V付近に収束する。(但し、本実施例の画像形成装置100はこのドラム表面電位Vdそのものを検知することはできない。)
なお、Vth検知シーケンスの対象とする感光ドラム1は、YMCKの全ての感光ドラムでもいいし、Bkモード時の場合は感光ドラム1Kのみであってもいい。また、ステップn-1の動作時間は感光ドラム1の1回転分(本実施例においては0.785sec)であるが、例えば電位を安定させるため等の画像形成装置100の状況に応じて、感光ドラム1を複数回転させても良い。
Next, in S114, the CPU 101 applies the charging bias Vc (1) = -1300V to the charging roller 2 for one rotation of the photosensitive drum 1. As a result, the drum surface potential of the photosensitive drum 1 converges to around Vd = −720V. (However, the image forming apparatus 100 of this embodiment cannot detect the drum surface potential Vd itself.)
The photosensitive drum 1 to be the target of the Vth detection sequence may be all photosensitive drums of YMCK, or may be only the photosensitive drum 1K in the Bk mode. The operating time of step n-1 is one rotation of the photosensitive drum 1 (0.785 sec in this embodiment), but it is photosensitive depending on the situation of the image forming apparatus 100, for example, to stabilize the potential. The drum 1 may be rotated a plurality of times.

S114の帯電工程により感光ドラム1が1回転した後、S115において、CPU101はステップn-2の除電工程を開始する。最初のステップはn=1であるため、ステップ1-2であり、帯電ローラ2への印加電圧をVdis(1)=0Vに変更する(なお、本実施例においては、常にVdis(n)=0Vに設定する)。
ステップ1-1の工程で印加電圧Vc(1)=-1300Vにより-720Vに帯電されていた感光ドラム1のドラム表面電位Vdは、0Vになっている帯電ローラ2を通過した後、除電されて約570~580V付近に収束した。(但し、前述のように、本実施例の画像形成装置100はこの収束したドラム表面電位Vdそのものを検知することはできない。)
After one rotation of the photosensitive drum 1 by the charging step of S114, the CPU 101 starts the static elimination step of step n-2 in S115. Since the first step is n = 1, it is step 1-2, and the voltage applied to the charging roller 2 is changed to Vdis (1) = 0V (in this embodiment, Vdis (n) = always. Set to 0V).
The drum surface potential Vd of the photosensitive drum 1 charged to -720V by the applied voltage Vc (1) = -1300V in the step 1-1 is statically eliminated after passing through the charging roller 2 which is 0V. It converged to around 570 to 580V. (However, as described above, the image forming apparatus 100 of this embodiment cannot detect the converged drum surface potential Vd itself.)

S115の除電工程の動作中(本実施例では、感光ドラム1が1回転する0.785secの間)、S116において、CPU101は、電流検知回路103により、感光ドラム1から帯電ローラ2へ流れるDC電流Id(n)を測定する。そして、測定したDC電流Id(n)の平均値化処理を行い、メモリに格納する。
なお、本実施例のステップ1-2において、電流検知回路103が検知したDC電流の平均値はId(1)=7.2μAであった。
During the operation of the static elimination step of S115 (in this embodiment, during 0.785 sec in which the photosensitive drum 1 rotates once), in S116, the CPU 101 causes the DC current flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2 by the current detection circuit 103. Id (n) is measured. Then, the measured DC current Id (n) is averaged and stored in the memory.
In step 1-2 of this embodiment, the average value of the DC current detected by the current detection circuit 103 was Id (1) = 7.2 μA.

S116の除電工程により感光ドラム1が1回転した後、S117において、CPU101は現在の測定回数nと最大測定回数Nとを比較する。
n≧Nとなったら、S118に移行する。
n<Nである場合は、S119に移行し、nに1を加える。その後、再度S113に移行して、同様のシーケンスを行う(例えば、n=2として、ステップ2-1の帯電工程とステップ2-2の除電工程を行う)。
After one rotation of the photosensitive drum 1 by the static elimination step of S116, in S117, the CPU 101 compares the current number of measurements n with the maximum number of measurements N.
When n ≧ N, the process proceeds to S118.
If n <N, the process proceeds to S119 and 1 is added to n. After that, the process proceeds to S113 again, and the same sequence is performed (for example, when n = 2, the charging step of step 2-1 and the static elimination step of step 2-2 are performed).

例えば、ステップ2-1の帯電工程においては、CPU101は、Vc(2)=-1400Vをメモリから読み出して、感光ドラム1への帯電処理を行う。また、ステップ2-2の除電工程においては、CPU101は、帯電ローラ2への印加電圧をVdis(2)=0Vに設定して感光ドラム1の除電処理を行い、電流検知回路103により平均化されたDC電流Id(2)を検知する。本実施例では、DC電流Id(2)は、12.2μAであった。
本実施例では最大測定回数Nを2に設定しているため、ここでS113からS117までのループはここで終了する。
For example, in the charging step of step 2-1 the CPU 101 reads Vc (2) = -1400V from the memory and charges the photosensitive drum 1. Further, in the static elimination step of step 2-2, the CPU 101 sets the voltage applied to the charging roller 2 to Vdis (2) = 0V, performs static elimination processing on the photosensitive drum 1, and is averaged by the current detection circuit 103. The DC current Id (2) is detected. In this example, the DC current Id (2) was 12.2 μA.
In this embodiment, since the maximum number of measurements N is set to 2, the loop from S113 to S117 ends here.

S118において、CPU101は、Vc(1)とId(1)、及び、Vc(2)とId(2)より、改めて真の放電開始電圧Vth1及び感光ドラム1の膜厚dを以下のような計算で求める。
真の放電開始電圧Vth1は、式(13)より、Idをx軸、Vcをy軸としたxy座標上の2点から、x=0となるy切片の値となるので、以下の式(14)のとおりになる。
In S118, the CPU 101 again calculates the true discharge start voltage Vth1 and the film thickness d of the photosensitive drum 1 from Vc (1) and Id (1), and Vc (2) and Id (2) as follows. Ask for.
From equation (13), the true discharge start voltage Vth1 is the value of the y-intercept at x = 0 from two points on the xy coordinates with Id as the x-axis and Vc as the y-axis. It becomes as shown in 14).

Figure 2022082352000015
Figure 2022082352000015

ここで、図8に、Vc(1)とId(1)、及び、Vc(2)とId(2)より放電開始電圧Vth1を求める方法を分かりやすく示したグラフを示す。図8のグラフは、縦軸が印加電圧Vc(n)、横軸がDC電流Idを示している。なお、感光ドラム1のプロセススピードは120mm/sec、帯電幅は320mmである。
なお、前述のように、第1の帯電工程においてVc(1)=-1300Vで帯電処理した感光ドラム1のドラム表面電位Vdを、第1の除電工程において0Vの帯電ローラ2で除電した場合の検知電流はId(1)=7.2μAであった。また、第2の帯電工程においてVc(2)=-1400Vで帯電処理した感光ドラム1のドラム表面電位Vdを、第2の除電工程において0Vの帯電ローラ2で除電した場合の検知電流はId(2)=12.2μAであった。
Here, FIG. 8 shows a graph showing in an easy-to-understand manner how to obtain the discharge start voltage Vth1 from Vc (1) and Id (1), and Vc (2) and Id (2). In the graph of FIG. 8, the vertical axis represents the applied voltage Vc (n) and the horizontal axis represents the DC current Id. The process speed of the photosensitive drum 1 is 120 mm / sec, and the charging width is 320 mm.
As described above, when the drum surface potential Vd of the photosensitive drum 1 charged with Vc (1) = -1300V in the first charging step is statically eliminated by the 0V charging roller 2 in the first static elimination step. The detected current was Id (1) = 7.2 μA. Further, the detection current when the drum surface potential Vd of the photosensitive drum 1 charged with Vc (2) = -1400V in the second charging step is statically eliminated by the 0V charging roller 2 in the second static elimination step is Id (). 2) = 12.2 μA.

式(14)より、真の放電開始電圧Vth1は、DC電流Idが0μA、すなわち除電しなくなった時の電圧の2分の1に等しいことから、図8の破線のy切片の値を2で割った値、つまり578Vが、この感光体の真の放電開始電圧Vth1であることが分かる。図8と式(14)の中には、感光ドラム1の表面電位は介在していないことから、感光ドラム1の表面電位Vdを測定する必要はない。また、帯電前電位V0も介在していないことから、帯電前電位V0による検知電流の誤差を含まずに、感光ドラム1の真の放電開始電圧Vth1を導けることが分かる。 From the equation (14), since the true discharge start voltage Vth1 is equal to the DC current Id of 0 μA, that is, one half of the voltage when the static elimination is stopped, the value of the y-intercept of the broken line in FIG. 8 is set to 2. It can be seen that the divided value, that is, 578V, is the true discharge starting voltage Vth1 of this photoconductor. Since the surface potential of the photosensitive drum 1 does not intervene in FIG. 8 and the formula (14), it is not necessary to measure the surface potential Vd of the photosensitive drum 1. Further, since the pre-charging potential V0 does not intervene, it can be seen that the true discharge start voltage Vth1 of the photosensitive drum 1 can be derived without including the error of the detection current due to the pre-charging potential V0.

また、式(7)をdに関して解くと、下記の式(15)のようになる。 Further, when the equation (7) is solved with respect to d, the following equation (15) is obtained.

Figure 2022082352000016
Figure 2022082352000016

この式(15)に、放電開始電圧Vth=-578Vと、感光体の誘電体の比誘電率であるk=3を代入することにより、感光ドラム1の膜厚d=19.8[μm]を得ることができた。
本実施例において実験に用いた感光ドラム1の実際の厚みは長手平均で20.1μmであったことから、誤差約1.5%で感光ドラム1の膜厚を得ることができることが立証できた。これは、図9で示されるような、帯電前電位V0が0~100Vの変動があった場合の膜厚誤差である約14%と比較すると一桁小さい誤差であることから、より高精度な膜厚検知方法を提供できることが確認できた。
By substituting the discharge start voltage Vth = -578V and k = 3, which is the relative permittivity of the dielectric of the photoconductor, into this equation (15), the film thickness d = 19.8 [μm] of the photosensitive drum 1. I was able to get.
Since the actual thickness of the photosensitive drum 1 used in the experiment in this example was 20.1 μm on average in length, it was proved that the film thickness of the photosensitive drum 1 could be obtained with an error of about 1.5%. .. This is more accurate because it is an order of magnitude smaller than the film thickness error of about 14% when the precharge potential V0 fluctuates from 0 to 100 V as shown in FIG. It was confirmed that a film thickness detection method can be provided.

また、本実施例における電流検知誤差は、主に電流検知回路103の電流ノイズである。このことから、Vth検知シーケンスの最大測定回数Nが2を超える場合の放電開始電圧Vthの求め方に関しては、電流検知ノイズ等の電気回路的な誤差を小さくするために、最小近似法を用いることができる。具体的には、n個のデータ(x1,y1),(x2,y2),…(xn,yn),に対して、最小近似法y=ax+bにより、xn=Id(n)、yn=Vc(n)を代入して、式(16)のようにbを求める。 Further, the current detection error in this embodiment is mainly the current noise of the current detection circuit 103. Therefore, regarding the method of obtaining the discharge start voltage Vth when the maximum number of measurements N of the Vth detection sequence exceeds 2, the minimum approximation method is used in order to reduce the error in the electric circuit such as the current detection noise. Can be done. Specifically, for n data (x1, y1), (x2, y2), ... (Xn, yn), xn = Id (n), yn = Vc by the minimum approximation method y = ax + b. Substituting (n) to obtain b as in equation (16).

Figure 2022082352000017
Figure 2022082352000017

そして、Vth=b/2として放電開始電圧Vthを求めることで、より検知誤差を小さくすることができる。
S118において、真の放電開始電圧Vth1及び感光ドラム1の膜厚dが算出されると、Vth検知シーケンスを終了し、図4のメインシーケンスに戻る。
Then, by obtaining the discharge start voltage Vth with Vth = b / 2, the detection error can be further reduced.
When the true discharge start voltage Vth1 and the film thickness d of the photosensitive drum 1 are calculated in S118, the Vth detection sequence is terminated and the process returns to the main sequence of FIG.

図4のフローチャートに戻り、S105において、CPU101は、算出した真の放電開始電圧Vth1をメモリ(内部メモリ102または外部メモリ104)に格納し、次の通常の画像形成時の帯電ローラ2への高圧制御にフィードバックする。これにより、次の通常の画像形成時から、感光ドラム1をより適切な電位で画像形成することが可能となる。また、真の放電開始電圧Vth1をドラムCRG110の外部メモリ104に格納しておくことで、仮にドラムCRG110がつけ外しされた場合であっても、正しい帯電バイアスを印加することができる。 Returning to the flowchart of FIG. 4, in S105, the CPU 101 stores the calculated true discharge start voltage Vth1 in the memory (internal memory 102 or external memory 104), and high voltage is applied to the charging roller 2 at the time of the next normal image formation. Feedback to control. This makes it possible to form an image of the photosensitive drum 1 at a more appropriate potential from the time of the next normal image formation. Further, by storing the true discharge start voltage Vth1 in the external memory 104 of the drum CRG110, the correct charging bias can be applied even if the drum CRG110 is attached or detached.

次に、S106において、CPU101はVth検知シーケンスで算出した膜厚dを画像形成装置100のドラム寿命の表示に反映させる。本実施例では、感光ドラム1の膜厚dが初期値から10μm減少した時点で、画像形成装置100に備えられた不図示のディスプレイにおいて、寿命を0%と表示させることとする。このため、初期状態で100%と表示し、-0.1μmの変化毎に1%単位でドラム寿命の数値を減少させて表示する。これにより、画像形成装置100のオペレーターやユーザーは、ドラムCRG110の交換時期をより正確に知ることができる。
S106でドラム寿命を表示したら、S107において、CPU101は画像形成装置100の残りの後回転動作(濃度調整など)を実行する。これで、図4のメインシーケンスを終了する。
Next, in S106, the CPU 101 reflects the film thickness d calculated in the Vth detection sequence on the display of the drum life of the image forming apparatus 100. In this embodiment, when the film thickness d of the photosensitive drum 1 is reduced by 10 μm from the initial value, the life is displayed as 0% on the display (not shown) provided in the image forming apparatus 100. Therefore, it is displayed as 100% in the initial state, and the numerical value of the drum life is reduced and displayed in 1% units for each change of −0.1 μm. As a result, the operator or user of the image forming apparatus 100 can know more accurately when to replace the drum CRG 110.
After displaying the drum life in S106, in S107, the CPU 101 executes the remaining post-rotation operation (density adjustment, etc.) of the image forming apparatus 100. This ends the main sequence of FIG.

以上説明したように、実施例1では、Vth検知シーケンスにおいて、感光ドラムへの帯電工程と除電工程を繰り返し複数回行い、帯電時の印加電圧Vc(n)と除電時の電流Id(n)の複数セットの組み合わせを取得する。これにより、より精度の高い放電開始電圧Vthを得ることができ、それに対応して画像形成時の印加電圧をより適切に設定することが可能となる。また、より精度の高い感光ドラムの誘電体層の厚みdを得ることができ、より正確なドラム寿命やドラムCRGの交換時期を表示可能な画像形成装置を提供することができる。 As described above, in the first embodiment, in the Vth detection sequence, the charging step and the static elimination step of the photosensitive drum are repeatedly performed a plurality of times, and the applied voltage Vc (n) at the time of charging and the current Id (n) at the time of static elimination are obtained. Get multiple sets of combinations. As a result, a more accurate discharge start voltage Vth can be obtained, and correspondingly, the applied voltage at the time of image formation can be set more appropriately. Further, it is possible to obtain a more accurate thickness d of the dielectric layer of the photosensitive drum, and to provide an image forming apparatus capable of displaying a more accurate drum life and a drum CRG replacement time.

<実施例2>
2-1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
画像形成装置100の全体的な構成及び動作は、実施例1と同様であるため、説明を割愛する。
2-2.課題と解決手段の概要
課題及び概要についても、実施例1と同様であるため、以下では、主に実施例1との差異部分であるVth検知シーケンスについて説明する。
<Example 2>
2-1. Overall configuration and operation of the image forming apparatus Since the overall configuration and operation of the image forming apparatus 100 is the same as that of the first embodiment, the description thereof will be omitted.
2-2. Outline of Problem and Solution Means Since the problem and outline are the same as in Example 1, the Vth detection sequence, which is a difference from Example 1, will be mainly described below.

実施例2では、帯電工程において、感光ドラム1が1回転する間に、感光ドラム1に印加する電圧を、仮の放電開始電圧Vth0の2倍を超える印加電圧Vc(1)からVc(n)に段階的に変化させて帯電処理を行う。実施例2においては、2段階のステップVc(1)、Vc(2)によりVthを求めるが、実施例1と同様に、測定点数を増やして精度を更に向上させたい場合は、Vc(3)、Vc(4)、…とステップ数を増やしていっても良い。 In the second embodiment, in the charging step, the voltage applied to the photosensitive drum 1 during one rotation of the photosensitive drum 1 is changed from the applied voltage Vc (1) to Vc (n), which is more than twice the temporary discharge start voltage Vth0. The charging process is performed by gradually changing the voltage. In Example 2, Vth is obtained by two-step steps Vc (1) and Vc (2), but as in Example 1, if it is desired to increase the number of measurement points and further improve the accuracy, Vc (3). , Vc (4), ... may be increased.

次に、除電工程において、感光ドラム1が次の1回転する間に、仮の放電開始電圧Vth0以下の印加電圧Vdis(n)で帯電ローラ2により感光ドラム1に除電処理を行う。そして、感光ドラム1が1回転をする間に、感光ドラム1のVc(1)が印加された部分から帯電ローラ2に流れる除電電流Id(1)と、感光ドラム1のVc(2)が印加された部分から帯電ローラ2に流れる除電電流Id(2)を求める。(なお、除電工程における帯電ローラ2への印加電圧Vdis(n)は、実施例1と同様に、0Vで行うこととする。) Next, in the static elimination step, the photosensitive drum 1 is statically eliminated by the charging roller 2 with an applied voltage Vdis (n) having a temporary discharge start voltage of Vth0 or less while the photosensitive drum 1 makes the next rotation. Then, while the photosensitive drum 1 makes one rotation, the static elimination current Id (1) flowing from the portion to which the Vc (1) of the photosensitive drum 1 is applied to the charging roller 2 and the Vc (2) of the photosensitive drum 1 are applied. The static elimination current Id (2) flowing from the charged portion to the charging roller 2 is obtained. (Note that the voltage Vdis (n) applied to the charging roller 2 in the static elimination step is 0 V, as in the first embodiment.)

これにより、感光ドラム1に高圧を印加するステップ数nによらず、Vth検知シーケンスでの感光ドラム1の回転数は、帯電工程の1回転と、除電工程の別の1回転との、2回転で終了する。このため、Vth検知シーケンスによるダウンタイムの増加や感光ドラム1の回転増による膜厚減少を最小化することができる。
上記のVth検知シーケンスにより検知されたId(1)、Id(2)及び印加電圧Vc(1)、Vc(2)を用いた放電開始電圧Vth及び感光ドラム1の膜厚dの算出方法については、実施例1と同様であるため、説明を割愛する。
As a result, regardless of the number of steps n in which the high voltage is applied to the photosensitive drum 1, the rotation speed of the photosensitive drum 1 in the Vth detection sequence is two rotations, one rotation in the charging process and another rotation in the static elimination process. It ends with. Therefore, it is possible to minimize the increase in downtime due to the Vth detection sequence and the decrease in film thickness due to the increase in rotation of the photosensitive drum 1.
Regarding the method of calculating the discharge start voltage Vth and the film thickness d of the photosensitive drum 1 using the Id (1), Id (2) and the applied voltages Vc (1) and Vc (2) detected by the above Vth detection sequence. , Since it is the same as Example 1, the explanation is omitted.

2-3.画像形成装置のVth検知シーケンス
実施例2のVth検知シーケンスを、図10のフローチャート用いて説明する。また、図11に、実施例2のVth検知シーケンスにおける、帯電ローラ2への印加電圧Vcとドラム表面電位Vdの時間推移を示す。また、図12に、感光ドラム1から帯電ローラ2へ流れる電流値Idの時間推移を示す。なお、メインフローチャートに関しては、実施例1で説明した図4と同様であるため、説明を割愛する。
2-3. Vth detection sequence of the image forming apparatus The Vth detection sequence of the second embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Further, FIG. 11 shows the time transition of the voltage Vc applied to the charging roller 2 and the drum surface potential Vd in the Vth detection sequence of the second embodiment. Further, FIG. 12 shows the time transition of the current value Id flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2. Since the main flowchart is the same as FIG. 4 described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

S201において、CPU101はメモリから検知ステップ回数Nを読み出す。本実施例においては、N=2とし、2段階の帯電高圧設定を用いる。
次に、S202において、CPU101は帯電工程を開始する。まず、仮の放電開始電圧Vth0=-620Vの2倍を超える値であるVc(1)=-1300V、Vc(2)=-1400Vをメモリから読み出す。
次に、S203において、CPU101は、感光ドラム1が1回転する間に、帯電ローラ2に帯電バイアスVc(1)=-1300V及びVc(2)=-1400Vを印加するように高圧電源E1を段階的に制御する。
ここで、Vth検知シーケンスの対象とする感光ドラム1は、YMCKの全ての感光ドラムでも良いし、Bkモード時の場合は感光ドラム1Kのみであっても良い。なお、本実施例においては、感光ドラム1の1回転分の時間は0.785secである。
In S201, the CPU 101 reads the number of detection steps N from the memory. In this embodiment, N = 2 and a two-step charging high voltage setting is used.
Next, in S202, the CPU 101 starts the charging process. First, Vc (1) = -1300V and Vc (2) = -1400V, which are values more than twice the temporary discharge start voltage Vth0 = −620V, are read from the memory.
Next, in S203, the CPU 101 steps the high-voltage power supply E1 so as to apply the charging bias Vc (1) = -1300V and Vc (2) = -1400V to the charging roller 2 while the photosensitive drum 1 makes one rotation. Control.
Here, the photosensitive drum 1 to be the target of the Vth detection sequence may be all photosensitive drums of YMCK, or may be only the photosensitive drum 1K in the Bk mode. In this embodiment, the time for one rotation of the photosensitive drum 1 is 0.785 sec.

次に、感光ドラム1の1回転分の帯電処理の終了後、S204において、CPU101は除電工程を開始する。まず、感光ドラム1の次の1回転分、帯電ローラ2への印加電圧をVdis(1)=0に変更する。
S204の除電工程の動作中、S205において、CPU101は、電流検知回路103により、感光ドラム1から帯電ローラ2へ流れるDC電流Id(n)を測定する。ここで、除電電流Id(1)の測定は、印加電圧Vc(1)による帯電処理が行われた感光ドラム1の1回転分後(本実施例においては、0.785sec後)に行う。同様に、Id(2)の測定は、印加電圧Vc(2)による帯電処理が行われた感光ドラム1の1回転後(同じく、0.785sec後)に行う。
測定したDC電流Id(1)、Id(2)は、平均値化処理を行い、メモリに格納する。
なお、本実施例においては、DC電流はId(1)=7.2μA、Id(2)=12.2μAであった。
Next, in S204, the CPU 101 starts the static elimination step after the charging process for one rotation of the photosensitive drum 1 is completed. First, the voltage applied to the charging roller 2 is changed to Vdis (1) = 0 for the next rotation of the photosensitive drum 1.
During the operation of the static elimination step of S204, in S205, the CPU 101 measures the DC current Id (n) flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2 by the current detection circuit 103. Here, the static elimination current Id (1) is measured after one rotation of the photosensitive drum 1 that has been charged with the applied voltage Vc (1) (after 0.785 sec in this embodiment). Similarly, the measurement of Id (2) is performed after one rotation (also 0.785 sec) of the photosensitive drum 1 that has been charged with the applied voltage Vc (2).
The measured DC currents Id (1) and Id (2) are averaged and stored in a memory.
In this example, the DC current was Id (1) = 7.2 μA and Id (2) = 12.2 μA.

次に、S206において、CPU101は、Vc(1)とId(1)、及び、Vc(2)とId(2)より、真の放電開始電圧Vth1及び感光ドラム1の膜厚dを算出する。これらの算出方法は、実施例1においてS118で説明したものと同様である。 Next, in S206, the CPU 101 calculates the true discharge start voltage Vth1 and the film thickness d of the photosensitive drum 1 from Vc (1) and Id (1), and Vc (2) and Id (2). These calculation methods are the same as those described in S118 in Example 1.

以上説明したように、実施例2では、感光ドラム1の1回転中に複数段階の印加電圧Vc(n)で帯電処理を行い、それらの1回転後にそれぞれの帯電処理面に対して帯電ローラ2に流れる除電電流Id(n)を検知する。これにより、より短い動作時間で感光ドラム1の誘電体層の厚みdと、放電開始電圧Vthを得ることができる。 As described above, in the second embodiment, the charging treatment is performed with the applied voltage Vc (n) in a plurality of stages during one rotation of the photosensitive drum 1, and after one rotation, the charging roller 2 is applied to each of the charging treatment surfaces. Detects the static elimination current Id (n) flowing through. Thereby, the thickness d of the dielectric layer of the photosensitive drum 1 and the discharge start voltage Vth can be obtained in a shorter operation time.

<実施例3>
3-1.画像形成装置の全体的な構成及び動作
画像形成装置の全体的な構成及び動作は、実施例1及び実施例2と同様であるため、説明を割愛する。
3-2.課題と解決手段の概要
課題及び概要についても、実施例1及び実施例2と同様であるため、主にこれらの実施例との差異部分であるVth検知シーケンスについて説明する。
<Example 3>
3-1. Overall configuration and operation of the image forming apparatus Since the overall configuration and operation of the image forming apparatus are the same as those of the first and second embodiments, the description thereof will be omitted.
3-2. Outline of Problem and Solution Since the problem and outline are the same as those in Example 1 and Example 2, the Vth detection sequence, which is a difference from these Examples, will be mainly described.

実施例3におけるVth検知シーケンスについて説明する。
所定のタイミングtにおける帯電部材への印加電圧をVc(t)とする。まず、帯電工程として、感光ドラム1が1回転する間に、仮の放電開始電圧Vth0の2倍を超える印加電圧Vc(T1)から、Vth0の2倍未満の印加電圧Vc(T2)を連続的(スロープ状)に変化させて感光ドラム1に帯電処理を行う。
次に、除電工程として、感光ドラム1が1回転する間に、仮の放電開始電圧Vth0以下の印加電圧Vdis(t)で感光ドラム1に除電処理を行う。そして、除電工程の期間において、帯電ローラ2に流れるDC電流Id(t)が0となる(ゼロクロスする)時刻T3を求める(Id(T3)=0)。すなわち、時間tの関数である電流Id(t)について、電流Id(t)=0となる時刻T3を求める。
The Vth detection sequence in Example 3 will be described.
Let Vc (t) be the voltage applied to the charging member at a predetermined timing t. First, as a charging step, while the photosensitive drum 1 makes one rotation, an applied voltage Vc (T1) that is more than twice the temporary discharge start voltage Vth0 is continuously applied to an applied voltage Vc (T2) that is less than twice Vth0. The photosensitive drum 1 is charged by changing it to a (slope shape).
Next, as a static elimination step, the photosensitive drum 1 is subjected to static elimination processing with an applied voltage Vdis (t) having a temporary discharge start voltage of Vth0 or less while the photosensitive drum 1 makes one rotation. Then, during the period of the static elimination step, the time T3 at which the DC current Id (t) flowing through the charging roller 2 becomes 0 (zero cross) is obtained (Id (T3) = 0). That is, for the current Id (t), which is a function of the time t, the time T3 at which the current Id (t) = 0 is obtained.

ここで、感光ドラム1の1回転分に必要な時間をTdrとする。式(11)と式(12)より、真の放電開始電圧Vth1は、時刻T3からドラム1回転分前の時刻(T3-Tdr)に感光ドラム1の表面を帯電処理した際の印加電圧Vc(T3-Tdr)を用いて、以下の式(17)で表される。 Here, the time required for one rotation of the photosensitive drum 1 is Tdr. From the equations (11) and (12), the true discharge start voltage Vth1 is the applied voltage Vc (T3-Tdr) when the surface of the photosensitive drum 1 is charged at the time (T3-Tdr) one rotation before the drum from the time T3. It is expressed by the following equation (17) using T3-Tdr).

Figure 2022082352000018
Figure 2022082352000018

本実施例では、除電工程時に帯電ローラ2に印加するバイアスは常に0V(Vdis(t)=0V)であることから、真の放電開始電圧Vth1は、以下の式(18)で求めることができる。 In this embodiment, since the bias applied to the charging roller 2 during the static elimination step is always 0V (Vdis (t) = 0V), the true discharge start voltage Vth1 can be obtained by the following equation (18). ..

Figure 2022082352000019
Figure 2022082352000019

3-3.画像形成装置のVth検知シーケンス
実施例3のVth検知シーケンスを、図13のフローチャート用いて説明する。また、図14に、実施例3のVth検知シーケンスにおける、帯電ローラ2への印加電圧Vcとドラム表面電位Vdの時間推移を示す。また、図15に、感光ドラム1から帯電ローラ2へ流れる電流値Idの時間推移を、図16に、図15の部分拡大図を示す。なお、メインフローチャートに関しては、実施例1で説明した図4と同様であるため、説明を割愛する。
3-3. Vth detection sequence of the image forming apparatus The Vth detection sequence of the third embodiment will be described with reference to the flowchart of FIG. Further, FIG. 14 shows the time transition of the voltage Vc applied to the charging roller 2 and the drum surface potential Vd in the Vth detection sequence of the third embodiment. Further, FIG. 15 shows the time transition of the current value Id flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2, and FIG. 16 shows a partially enlarged view of FIG. Since the main flowchart is the same as FIG. 4 described in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

S301において、CPU101は帯電工程を開始する。まず、メモリから仮の放電開始電圧Vth0=-600V、及び、スロープ状に変化させて印加する帯電バイアスVcの始端値Vc(T1)=-1800V(=3×Vth0)と終端値Vc(T2)=-900V(=1.5×Vth0)を読み出す。 In S301, the CPU 101 starts the charging process. First, the temporary discharge start voltage Vth0 = -600V from the memory, and the start value Vc (T1) = -1800V (= 3 × Vth0) and the end value Vc (T2) of the charge bias Vc applied by changing in a slope shape. = -900V (= 1.5 x Vth0) is read out.

次に、S302において、CPU101は、感光ドラム1の1回転中に、帯電ローラ2に帯電バイアスVc(t)=-1800V~-900Vをスロープ状に変化させて印加するように高圧電源E1を制御する。
感光ドラム1のドラム表面電位Vdは、感光ドラム1の1回転の間で図14のように、-1200V~-300Vに変化するように形成された。(但し、前述のように、本実施例の画像形成装置100はこのドラム表面電位Vdそのものを検知することはできない。)なお、Vth検知シーケンスの対象とする感光ドラム1は、YMCKの全ての感光ドラムでもいいし、Bkモード時の場合は感光ドラム1Kのみであってもいい。また、帯電工程の動作時間は、感光ドラム1の1回転分(本実施例においては0.785sec)であるが、感光ドラム1の1回転分以下の時間であっても良い。
Next, in S302, the CPU 101 controls the high-voltage power supply E1 so as to apply the charging bias Vc (t) = -1800V to -900V to the charging roller 2 while changing it in a slope shape during one rotation of the photosensitive drum 1. do.
The drum surface potential Vd of the photosensitive drum 1 was formed so as to change from -1200V to -300V as shown in FIG. 14 during one rotation of the photosensitive drum 1. (However, as described above, the image forming apparatus 100 of this embodiment cannot detect the drum surface potential Vd itself.) The photosensitive drum 1 targeted for the Vth detection sequence is all photosensitive with YMCK. It may be a drum, or in the case of Bk mode, only the photosensitive drum 1K may be used. The operating time of the charging process is one rotation of the photosensitive drum 1 (0.785 sec in this embodiment), but may be one rotation or less of the photosensitive drum 1.

次に、S303において、CPU101は除電工程を開始する。まず、帯電ローラ2への印加電圧をVdis=0Vに変更する。これにより、帯電ローラ2を通過後、感光ドラム1のドラム表面電位Vdは、約570V以上に帯電された部分は約570V~580V付近に収束し、それ未満に帯電された部分はほぼそのままの電位であった。
除電工程と同時に、S304において、CPU101は、感光ドラム1の1回転分(本実施例においては0.785sec)の間に、感光ドラム1から帯電ローラ2へ流れるDC電流Id(t)を、電流検知回路103を用いて検知し、内部メモリ102に格納する。
Next, in S303, the CPU 101 starts the static elimination step. First, the voltage applied to the charging roller 2 is changed to Vdis = 0V. As a result, after passing through the charging roller 2, the drum surface potential Vd of the photosensitive drum 1 converges to about 570V to 580V in the portion charged to about 570V or higher, and the potential of the portion charged to less than that is almost the same. Met.
At the same time as the static elimination step, in S304, the CPU 101 applies the DC current Id (t) flowing from the photosensitive drum 1 to the charging roller 2 during one rotation of the photosensitive drum 1 (0.785 sec in this embodiment). It is detected by using the detection circuit 103 and stored in the internal memory 102.

次に、S305において、CPU101は、DC電流Id(t)がゼロクロスする時刻T3を求めることにより、真の放電開始電圧Vth1を求める(図15を参照)。そのための手段として、CPU101は、Id(t)の近似直線を最小二乗法により算出する(図16を参照)。直線近似を行うデータ範囲としては、除電時のId(t)が有意な値を持つ範囲を抽出する。本実施例では、DC印加電圧Vc(t)が仮の放電開始電圧Vth0の2.9倍となる時刻Ta´から、2.1倍となる時刻Tb´に感光ドラム1の1回転の時間Tdr(=ドラム外周長÷プロセススピード)を加算した時刻TaからTbの範囲を解析範囲とした。(すなわち、Vc(Ta´)=2.9×Vth0,Vc(Tb´)=2.1×Vth0)。 Next, in S305, the CPU 101 obtains the true discharge start voltage Vth1 by obtaining the time T3 at which the DC current Id (t) crosses zero (see FIG. 15). As a means for that, the CPU 101 calculates an approximate straight line of Id (t) by the method of least squares (see FIG. 16). As the data range for linear approximation, a range in which Id (t) at the time of static elimination has a significant value is extracted. In this embodiment, from the time Ta'where the DC applied voltage Vc (t) becomes 2.9 times the temporary discharge start voltage Vth0 to the time Tb' where the DC applied voltage Vc (t) becomes 2.1 times, the time Tdr for one rotation of the photosensitive drum 1. The range from time Ta to Tb, which is the sum of (= drum outer circumference length ÷ process speed), was set as the analysis range. (That is, Vc (Ta') = 2.9 x Vth0, Vc (Tb') = 2.1 x Vth0).

この範囲[Ta,Tb]におけるn個のデータ群(t1,Id1),(t2,Id2),…(tn,Idn)…に対して、一次関数(y=ax+b)の最小近似法から、
a=(nΣxy-Σx・Σy)/(nΣx-(Σx)
b=(Σx・Σy-Σxy・Σx)/(nΣx-(Σx)
であるため、Xn=tn、Yn=Idnを代入してa、bを求め、0=at+bとしてDC電流値Idがゼロクロスする時刻T3を求めることができる。
From the minimum approximation method of the linear function (y = ax + b) to n data groups (t1, Id1), (t2, Id2), ... (Tn, Idn) ... In this range [Ta, Tb].
a = (nΣxy-Σx · Σy) / ( nΣx2- (Σx) 2 )
b = (Σx2 ・ Σy-Σxy ・ Σx) / ( nΣx2- (Σx) 2 )
Therefore, a and b can be obtained by substituting Xn = tun and Yn = Idn, and the time T3 at which the DC current value Id crosses zero can be obtained with 0 = at + b.

次に、S306において、CPU101は、ゼロクロスする時刻T3のドラム1回転分前の時刻T4を得る。本実施例においては、図16で示すように、T3=2.925sと求められ、Tdr=0.785であることから、T4=T3-Tdr=2.13sと求められた。 Next, in S306, the CPU 101 obtains the time T4 one rotation before the drum at the time T3 at which the zero crosses. In this embodiment, as shown in FIG. 16, T3 = 2.925s was determined, and since Tdr = 0.785, T4 = T3-Tdr = 2.13s was determined.

次に、S307において、CPU101は、時刻T4において帯電ローラ2に印加した印加電圧Vc(T4)をメモリより読み出す。式(13)より、真の放電開始電圧Vth1はDC電流Idが0μA、すなわち除電しなくなった時の電圧の2分の1に等しい。このことから、時刻T4における印加電圧Vc(T4)を2で割った値、すなわち、図14においては、-1156V/2=-578Vがこの感光体の真の放電開始電圧Vth1であることが分かる。真の放電開始電圧Vth1が得られた後の処理に関しては、実施例1と同様であるため、説明を割愛する。 Next, in S307, the CPU 101 reads out the applied voltage Vc (T4) applied to the charging roller 2 at the time T4 from the memory. From the equation (13), the true discharge start voltage Vth1 is equal to 0 μA of the DC current Id, that is, one half of the voltage when the static elimination is stopped. From this, it can be seen that the applied voltage Vc (T4) at time T4 divided by 2, that is, in FIG. 14, -1156V / 2 = -578V is the true discharge start voltage Vth1 of this photoconductor. .. Since the processing after the true discharge start voltage Vth1 is obtained is the same as that in the first embodiment, the description thereof will be omitted.

Vth検知シーケンス終了後、CPU101は、真の放電開始電圧Vth1をメモリに格納し、次の通常の画像形成時の帯電ローラ2への高圧制御にフィードバックする。また、Vth検知シーケンス時の印加電圧Vcの始端値と終端値、及びIdの算出のために、メモリに格納された仮の放電開始電圧Vth0を使用しているが、次回以降のVth検知シーケンス時にはVth0の代わりに新たに得られたVth1を使用してもよい。 After the end of the Vth detection sequence, the CPU 101 stores the true discharge start voltage Vth1 in the memory and feeds it back to the high voltage control to the charging roller 2 at the time of the next normal image formation. Further, the temporary discharge start voltage Vth0 stored in the memory is used for calculating the start value and end value of the applied voltage Vc at the Vth detection sequence and the Id, but at the time of the next and subsequent Vth detection sequences. The newly obtained Vth1 may be used instead of Vth0.

以上説明したように、実施例3では、感光ドラム1をスロープ状に変化する電位に帯電させ、その後に除電処理を行い、帯電時の印加電圧Vc(t)と除電電流Id(t)の組み合わせを取得する。これにより、より短時間で高精度に感光ドラム1の誘電体層の厚みdと、放電開始電圧Vthを得ることができる。 As described above, in the third embodiment, the photosensitive drum 1 is charged to a potential that changes in a slope shape, and then static elimination treatment is performed, and the combination of the applied voltage Vc (t) and the static elimination current Id (t) at the time of charging is performed. To get. As a result, the thickness d of the dielectric layer of the photosensitive drum 1 and the discharge start voltage Vth can be obtained with high accuracy in a shorter time.

<その他の実施形態>
本発明は、上述の実施形態の1以上の機能を実現するプログラムを、ネットワーク又は記憶媒体を介してシステム又は装置に供給し、そのシステム又は装置のコンピュータにおける1つ以上のプロセッサがプログラムを読出し実行する処理でも実現可能である。また、1以上の機能を実現する回路(例えば、ASIC)によっても実現可能である。
また、本発明は、複数の機器から構成されるシステムに適用しても、1つの機器からなる装置に適用してもよい。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨に基づき種々の変形が可能であり、それらを本発明の範囲から除外するものではない。すなわち、上述した構成例及びその変形例を組み合わせた構成もすべて本発明に含まれるものである。
<Other embodiments>
The present invention supplies a program that realizes one or more functions of the above-described embodiment to a system or device via a network or storage medium, and one or more processors in the computer of the system or device reads and executes the program. It can also be realized by the processing to be performed. It can also be realized by a circuit (for example, ASIC) that realizes one or more functions.
Further, the present invention may be applied to a system composed of a plurality of devices or a device composed of one device.
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made based on the gist of the present invention, and these are not excluded from the scope of the present invention. That is, all the configurations in which the above-mentioned configuration example and the modification thereof are combined are included in the present invention.

1 感光ドラム
2 帯電ローラ
3 露光装置
100 画像形成装置
101 CPU
103 電流検知回路
E1 高圧電源
1 Photosensitive drum 2 Charging roller 3 Exposure device 100 Image forming device 101 CPU
103 Current detection circuit E1 High voltage power supply

Claims (14)

感光体と、
前記感光体に対してパッシェン放電により帯電処理を行う帯電部材と、
前記帯電部材に対して直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記感光体から前記帯電部材に流れる直流電流を測定する電流検知手段と、
前記感光体に対して露光を行って潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成された潜像に対してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置において、
前記電圧印加手段は、第1の工程において、前記帯電部材から前記感光体への放電が開始する電圧である放電開始電圧を超える第1の帯電電圧及び第2の帯電電圧を、前記感光体を帯電させるために前記感光体へ印加し、
前記電圧印加手段は、さらに、第2の工程において、前記放電開始電圧をより低い除電電圧を、前記感光体を除電するために前記感光体へ印加し、
前記電流検知手段は、前記第1の工程において前記第1の帯電電圧が印加された後に前記第2の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第1の直流電流と、前記第1の工程において前記第2の帯電電圧が印加された後に前記第2の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第2の直流電流を測定し、
前記第1の帯電電圧と前記第1の直流電流との第1のセット、及び、前記第2の帯電電圧と前記第2の直流電流との第2のセットとに基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出する
ことを特徴とする画像形成装置。
Photoreceptor and
A charging member that charges the photoconductor by Paschen discharge, and
A voltage applying means for applying a DC voltage to the charging member, and
A current detecting means for measuring a direct current flowing from the photoconductor to the charged member, and
An exposure means that exposes the photoconductor to form a latent image,
A developing means for forming a toner image with respect to a latent image formed on the photoconductor, and
A transfer means for transferring the toner image to the transfer material,
In an image forming apparatus having
In the first step, the voltage applying means applies a first charging voltage and a second charging voltage that exceed the discharge starting voltage, which is the voltage at which the charging member starts discharging to the photoconductor, to the photoconductor. Apply to the photoconductor to charge it,
Further, in the second step, the voltage applying means applies a static elimination voltage having a lower discharge start voltage to the photosensitive member in order to eliminate static electricity from the photosensitive member.
The current detecting means has a first flow from the photoconductor to the charging member in the portion where the static elimination voltage is applied in the second step after the first charging voltage is applied in the first step. A direct current and a second direct current flowing from the photoconductor to the charging member in the portion where the static elimination voltage is applied in the second step after the second charging voltage is applied in the first step. Measure and
The discharge start voltage is based on a first set of the first charge voltage and the first DC current and a second set of the second charge voltage and the second DC current. An image forming apparatus characterized in that the voltage is calculated again.
前記電流検知手段は、前記第2の工程において、前記第1の直流電流及び前記第2の直流電流を検知する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1, wherein the current detecting means detects the first direct current and the second direct current in the second step.
前記第1の工程及び前記第2の工程は、非画像形成時において行われる
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 1 or 2, wherein the first step and the second step are performed at the time of non-image forming.
改めて算出された前記放電開始電圧に基づいて、画像形成時において前記電圧印加手段から前記帯電部材に対して印加する直流電圧を設定する
ことを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The present invention according to any one of claims 1 to 3, wherein the DC voltage applied to the charging member from the voltage applying means at the time of image formation is set based on the newly calculated discharge start voltage. The image forming apparatus according to the description.
改めて算出された前記放電開始電圧に基づいて、前記感光体における誘電層の膜厚を算出する
ことを特徴とする請求項1乃至4のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 4, wherein the film thickness of the dielectric layer in the photoconductor is calculated based on the newly calculated discharge start voltage.
算出された前記誘電層の膜厚に基づいて、前記感光体の寿命を取得する
ことを特徴とする請求項5に記載の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 5, wherein the life of the photoconductor is acquired based on the calculated film thickness of the dielectric layer.
前記感光体の寿命を表示する表示手段を有する
ことを特徴とする請求項6に記載の画像形成装置。
The image forming apparatus according to claim 6, further comprising a display means for displaying the life of the photoconductor.
前記第1の帯電電圧及び第2の帯電電圧は、それぞれ、前記感光体が1回転する間に印加され、
前記第1の直流電流及び前記第2の直流電流は、それぞれ、前記感光体が別の1回転する間に印加される
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The first charging voltage and the second charging voltage are each applied during one rotation of the photoconductor.
The image according to any one of claims 1 to 7, wherein the first direct current and the second direct current are each applied while the photoconductor makes another rotation. Forming device.
前記第1の帯電電圧及び第2の帯電電圧は、前記感光体が1回転する間に印加され、
前記第1の直流電流及び前記第2の直流電流は、前記感光体が別の1回転する間に印加される
ことを特徴とする請求項1乃至7のいずれか1項に記載の画像形成装置。
The first charging voltage and the second charging voltage are applied while the photoconductor makes one rotation.
The image forming apparatus according to any one of claims 1 to 7, wherein the first direct current and the second direct current are applied while the photoconductor makes another rotation. ..
前記第1の帯電電圧及び第2の帯電電圧は、前記感光体が1回転する間に、前記直流電圧を段階的に変化させることにより印加される
ことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
The image according to claim 9, wherein the first charging voltage and the second charging voltage are applied by gradually changing the DC voltage during one rotation of the photoconductor. Forming device.
前記第1の帯電電圧及び第2の帯電電圧は、前記感光体が1回転する間に、前記直流電圧をスロープ状に変化させることにより印加される
ことを特徴とする請求項9に記載の画像形成装置。
The image according to claim 9, wherein the first charging voltage and the second charging voltage are applied by changing the DC voltage in a slope shape while the photoconductor makes one rotation. Forming device.
前記直流電流が0となる時間に対して前記感光体が1回転する前の時間において前記帯電部材に対して印加した前記直流電圧に基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出する
ことを特徴とする請求項11に記載の画像形成装置。
It is characterized in that the discharge start voltage is calculated again based on the DC voltage applied to the charging member in the time before the photoconductor makes one rotation with respect to the time when the DC current becomes 0. The image forming apparatus according to claim 11.
感光体と、
前記感光体に対してパッシェン放電により帯電処理を行う帯電部材と、
前記帯電部材に対して直流電圧を印加する電圧印加手段と、
前記感光体から前記帯電部材に流れる直流電流を測定する電流検知手段と、
前記感光体に対して露光を行って潜像を形成する露光手段と、
前記感光体に形成された潜像に対してトナー像を形成する現像手段と、
前記トナー像を転写材に転写する転写手段と、
を有する画像形成装置の制御方法において、
前記帯電部材から前記感光体への放電が開始する電圧である放電開始電圧を超える第1の帯電電圧及び第2の帯電電圧を、前記感光体を帯電させるために前記感光体へ印加する第1の工程と、
前記放電開始電圧をより低い除電電圧を、前記感光体を除電するために前記感光体へ印加する第2の工程と、
前記第1の工程において前記第1の帯電電圧が印加された後に前記第2の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第1の直流電流と、前記第1の工程において前記第2の帯電電圧が印加された後に前記第2の工程において前記除電電圧が印加された部分における前記感光体から前記帯電部材に流れる第2の直流電流を測定する工程と、
前記第1の帯電電圧と前記第1の直流電流との第1のセット、及び、前記第2の帯電電圧と前記第2の直流電流との第2のセットとに基づいて、前記放電開始電圧を改めて算出する工程と、を有する
ことを特徴とする画像形成装置の制御方法。
Photoreceptor and
A charging member that charges the photoconductor by Paschen discharge, and
A voltage applying means for applying a DC voltage to the charging member, and
A current detecting means for measuring a direct current flowing from the photoconductor to the charging member, and
An exposure means that exposes the photoconductor to form a latent image,
A developing means for forming a toner image with respect to a latent image formed on the photoconductor, and
A transfer means for transferring the toner image to the transfer material,
In the control method of the image forming apparatus having
A first charging voltage and a second charging voltage exceeding the discharge starting voltage, which is the voltage at which the discharge from the charging member to the photoconductor starts, are applied to the photoconductor in order to charge the photoconductor. Process and
A second step of applying a static elimination voltage having a lower discharge start voltage to the photosensitive member in order to eliminate static electricity from the photosensitive member.
The first direct current flowing from the photoconductor to the charging member in the portion where the static elimination voltage is applied in the second step after the first charging voltage is applied in the first step, and the first DC current. A step of measuring the second DC current flowing from the photoconductor to the charging member in the portion where the static elimination voltage is applied in the second step after the second charging voltage is applied in the first step.
The discharge start voltage is based on a first set of the first charge voltage and the first DC current and a second set of the second charge voltage and the second DC current. A control method for an image forming apparatus, which comprises a process of recalculating a current.
請求項13に記載の画像形成装置の制御方法をコンピュータにより実行するためのプログラム。 A program for executing the control method of the image forming apparatus according to claim 13 by a computer.
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