KR20030030861A - 전자 사진 프린터 - Google Patents

Abstract

감광체 드럼 표면의 감광체막이 마모되더라도 표면 전위를 일정하게 유지할 수 있는 전자 사진 프린터를 제공한다. 대전용 전원(3), 대전 롤러(1), 감광체 드럼(2), 제전수단(11), 대전 전류 관측 수단(4), 연산ㆍ제어 수단(12), 및 기억 수단(13)을 갖는 전자 사진 프린터에 있어서, 연산ㆍ제어 수단이, 초기 동작시, 제전 수단을 오프시킨 상태에서, 감광체 드럼을 복수회 회전시키고, 대전용 전원으로부터 감광체 드럼의 표면 전위(-Vsf)로서 얻고 싶은 전압을 대전 전압(-Vmc)으로서 발생시키며, 대전 전류(Imc)를 감광체 드럼이 복수회 회전하는 동안에 적산하여 기억 수단에 저장하고, 인쇄시에는 제전 수단을 온시킨 상태에서 감광체 드럼을 회전시키고, 대전 전류가 기억 수단에 저장된 값과 동일하게 되도록 대전용 전원으로부터 출력되는 대전 전압을 제어하도록 하였다.

Description

전자 사진 프린터{Electrophotographic printer}

본 발명은 전자 사진 프린터에 관한 것으로서, 특히 최초의 인쇄 프로세스시에서 전자 사진 프린터 내의 감광체 드럼을 대전시키는 장치에 관한 것이다.

전자 사진 프린터의 인쇄 프로세스에 있어서는 먼저 감광체 드럼의 표면에 전하를 보내어 대전시키는데, 인쇄되는 사진의 화질을 향상시키기 위해서는 대전후의 감광체 드럼의 표면 전위를 일정하게 할 필요가 있다.

감광체 드럼의 표면 전위를 일정하게 하는 데에는, 표면 전위를 측정하기 위한 표면 전위 센서를 설치하고 이 표면 전위 센서의 검출 결과에 따라 감광체 드럼의 표면으로 보내 주는 전하의 분량을 제어하는 것을 생각할 수 있다. 그러나, 표면 전위 센서는 일반적으로 고가이며 고급 기종에만 채용할 수 있는 것이다.

따라서, 종래에는 감광체 드럼의 표면을 대전시키기 위한 대전 전류를 일정하게 하는 제어를 행하였다. 이 제어에 의하면, 대전 전류 즉 전하를 감광체 드럼의 표면으로 보내 주는 대전 롤러의 저항이 온도나 습도의 영향을 받아 변화하더라도 표면 전위를 일정하게 유지할 수 있다.

그런데 도 5에 도시한 바와 같이, 감광체 드럼의 표면의 감광체막이 마모되고 감광체막의 두께가 감소하면 감광체막의 정전 용량이 증가한다. 이 때, 대전 전류를 일정하게 하면 감광체 드럼의 표면 전위는 저하되고, 표면 전위를 일정하게 유지할 수 없다.

본 발명은 상기 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로, 감광체 드럼 표면의 감광체막이 마모되더라도 표면 전위를 일정하게 유지할 수 있는 전자 사진 프린터를 제공하는 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 사진 프린터의 구성을 나타내는 도면이다.

도 2는 인쇄 프로세스시에 최초로 감광체 드럼(2)의 표면을 대전시키는 계(系)를 등가 회로로 치환한 회로도이다.

도 3은 시간이 경과함에 따라 대전 전류(Imc)가 감소하는 양상을 나타내는 그래프이다.

도 4는 누설 전류가 존재하는 경우에 전류 총합을 산출하는 방법을 나타내는 그래프이다.

도 5는 감광체 드럼 표면의 감광체막이 마모되어 감광체막의 두께가 감소되는 양상을 나타내는 표이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1......대전 롤러

2......감광체 드럼

3......대전용 고압 전원(대전용 전원)

4......대전 전류 관측 수단

5......레이저 스캐너 유닛

6......현상기

7......현상용 고압 전원

8......전사 롤러

9......전사용 고압 전원

10......클리너

11......제전수단

12......CPU(연산ㆍ제어 수단)

13......메모리(기억 수단)

-Vsf...... 표면 전위

-Vmc...... 대전 전압

Imc......대전 전류

Vtr......전사 전압

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 전자 사진 프린터는, 가변 대전 전압을 발생 가능한 정전기용 전원과, 이 대전용 전원이 발생한 대전 전압이 인가되는 대전 롤러와, 이 대전 롤러에 의해 대전되는 감광체 드럼과, 대전된 감광체드럼을 제전하는 제전 수단과, 상기 대전용 전원과 대전 롤러 사이를 흐르는 대전 전류의 값을 검출하는 대전 전류 관측 수단과, 상기 대전용 전원이 발생하는 대전 전압, 감광체 드럼의 회전 온ㆍ오프, 제전 수단의 온ㆍ오프를 제어하고, 또한 대전 전류 관측 수단이 검출된 대전 전류값을 입력하는 연산ㆍ제어 수단과, 이 연산ㆍ제어 수단에 접속된 기억 수단을 갖는 전자 사진 프린터에 있어서, 상기 연산ㆍ제어 수단은, 전자 사진 프린터의 초기 동작시, 제전 수단을 오프시킨 상태에서, 감광체 드럼을 복수회 회전시키고, 대전용 전원으로부터 감광체 드럼의 표면 전위로서 얻고 싶은 전압을 대전 전압으로서 발생시키며, 또한 대전 전류 관측 수단이 검출한 대전 전류를 감광체 드럼이 복수회 회전하는 동안에 적산하고, 그 적산 결과를 기억 수단에 저장하며, 실제 인쇄시에는, 제전 수단을 온시킨 상태에서 감광체 드럼을 회전시키고, 대전 전류 관측 수단에서 검출되는 대전 전류가 기억 수단에 저장된 값과 같은 값이 되도록 대전용 전원으로부터 출력되는 대전 전압을 제어하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전자 사진 프린터는, 상기 연산ㆍ제어 수단은, 상기 적산 결과로부터, 진정한 대전 전류에 대하여 오차 전류값을 뺀 값을 기억 수단으로 저장하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명의 전자 사진 프린터는, 상기 연산ㆍ제어 수단은, 전자 사진 프린터의 초기 동작시, 감광체 드럼을 2회전시키고, 대전용 전원으로부터, 감광체 드럼의 표면 전위로서 얻고 싶은 전압을, 대전 전압으로서 발생시키고, 또한 감광체 드럼의 제1회전시에 대전 전류 관측 수단이 검출한 제1의 대전 전류값과, 2회전시에 대전 전류 관측 수단이 검출한 제2의 대전 전류값과의 비에 따른 값을 기억 수단에 저장하는 것을 특징으로 한다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 전자 사진 프린터의 구성을 나타내는 도면이다. 대전 롤러(1)는 최초의 인쇄 프로세스시에 감광체 드럼(2)의 표면을 대전시킨다. 이 때문에, 대전 롤러(1)에는 대전을 위한 전하 즉 대전 전류(Imc)를 공급하는 대전용 고압 전원(3)이 접속되고, 또한 대전용 고압 전원(3)과 접지 전위와의 사이에는, 대전 전류(Imc)를 검출하는 대전 전류 관측 수단(4)이 접속되어 있다. 또한 이 대전 전류 관측 수단(4)은 대전 롤러(1)와 대전용 고압 전원(3)과의 사이에 접속해도 된다.

레이저 스캐너 유닛(5)은 대전된 감광체 드럼(2)의 표면에 레이저를 조사하여 부분적으로 감광체 드럼(2)의 표면 전위를 떨어뜨림으로써 감광체 드럼(2)의 표면에 정전잠상을 형성한다. 현상기(6)는 현상용 고압 전원(7)으로부터 공급되는 전하에 의해 대전된 토너를 감광체 드럼(2) 표면의 레이저가 조사된 부분에 현상시킨다. 즉 레이저가 조사된 부분에는 전하가 없기 때문에, 그 부분에만 전하간의 반발이 일어나지 않아 대전된 토너가 현상된다.

전사 롤러(8)는 감광체 드럼(2)의 표면으로부터 인쇄 매체인 용지 상으로 토너를 전사한다. 이를 위해, 전사 롤러(8)는 전사 전압(Vtr)을 발생하는 전사용 고압 전원(9)과 접속되어 있고, 이 전사 전압(Vtr)에 의해 감광체 드럼(2)의 표면으로부터 용지 상으로 대전된 토너를 끌어 당긴다.

클리너(10)는 토너가 용지상으로 전사된 후에 감광체 드럼(2)의 표면에 남은토너를 제거한다. 제전 수단(11)은 감광체 드럼(2) 표면의 전하를 제거한다.

CPU(연산ㆍ제어 수단, 12)는 대전용 고압 전원(3), 레이저 스캐너 유닛(5), 현상용 고압 전원(7), 전사용 고압 전원(9), 클리너(10) 및 제전 수단(11)을 제어한다. 또한 CPU(12)에는 메모리(기억 수단, 13)가 접속되어 있다.

대전용 고압 전원(3)의 출력 전압인 대전 전압(-Vmc) 및 전사용 고압 전원(9)의 출력 전압인 전사 전압(Vtr)은 CPU(12)로부터의 지령에 따라 가변된다. CPU(12)는 대전 전류 관측 수단(4)이 검출한 대전 전류(Imc)에 따라 후술하는 연산을 행하고, 대전용 고압 전원(3)을 제어하여 대전 전압(-Vmc)을 변화시킨다. 대전 전압(-Vmc)이 변화함으로써 대전 전류(Imc)가 변화된다. 또한 도시하지는 않았지만, CPU(12)는 감광체 드럼(2)의 회전의 온, 오프를 제어한다.

도 2는 인쇄 프로세스시에 최초로 감광체 드럼(2)의 표면을 대전시키는 계(系)를 등가 회로로 바꾼 회로도이다. 대전 롤러(1)는 저항(R)으로, 감광체 드럼(2)은 콘덴서(C)로 치환되어 있다.

도 2 및 도 1을 참조하여, 전자 사진 프린터의 전원 턴온된 직후의 워밍업시 등에 행해지는 초기 동작을 설명하기로 한다. 또한 이하의 설명에 있어서는, 감광체 드럼(2)은 항상 회전하고 있는 것으로 한다. 우선 도 1에 도시한 제전 수단(11)이 CPU(12)로부터의 지령에 의해 온되고, 감광체 드럼(2)의 표면상의 전하가 제거된다. 이는, 도 2에 있어서는, 감광체 드럼(2)을 의미하는 콘덴서(C)에 충전된 전하가 방전되어 제로가 되는 것을 의미한다.

이어서 제전 수단(11)이 오프되고, 대전용 고압 전원(3)으로부터 대전롤러(1)를 통하여 감광체 드럼(2)의 표면에 전하가 보내지고, 감광체 드럼(2)의 표면이 대전된다. 즉, 대전 전압(-Vmc)을 발생하는 대전용 고압 전원(3)에 의해 대전 전류(Imc)가 흐른다. 이 때의 대전 전압(-Vmc)은, 감광체 드럼(2)의 표면 전위를 -Vsf 라 하고 방전 개시 전압을 Vth 라 하면, -Vsf-Vth 인 목표값으로 설정한다. 이 Imc는, 도 2의 회로에서는 C 의 충전이 완료됨에 따라 감소되어 버리고, 연속값으로는 되지 않는 듯이 보이지만, 실제로는 드럼이 회전하여, 도 2의 C가 계속적으로 절환되어 가기 때문에 연속된 전류가 된다. 본 설명에서는, 동작 설명을 쉽게 하기 위하여, 도 2의 등가 회로에 근사하여 설명을 행하기로 한다.

감광체 드럼(2) 표면의 대전이 진행되면 즉 도 2에서 콘덴서 C로의 충전이 진행되면, 감광체 드럼(2)의 표면 전위 -Vsf 가 -(Vmc-Vth) 에 접근하여 대전 전류(Imc)가 감소해 간다. 감광체 드럼(2)의 표면 전위 -Vsf 가 -(Vmc-Vth) 와 동일하게 되면, 대전 전류(Imc)는 제로가 된다.

도 3은 시간이 경과함에 따라 대전 전류(Imc)가 감소하는 양상을 나타내는 그래프이다. 대전 전류(Imc)는 대전 전류 관측 수단(4)에 의해 검출된다. 그리고 이 그래프에 있어서의 사선을 뺀 부분의 면적 즉 대전 전류(Imc)가 제로가 될 때 까지 흐른 전류의 총합이 CPU(12)에 의해 산출된다.

그리고, 실제 인쇄시에는 제전 수단(11)이 온 되고, 상기 초기 동작에서 산출된 전류의 총합이 감광체 드럼(2)이 1회전하는 동안에 흐르도록, 대전 전류(Imc)가 정해진다. 구체적으로는, CPU(12)가 대전 전류 관측 수단(4)이 검출하는 대전 전류(Imc)를 보면서, 대전용 고압 전원(3)이 출력되는 대전 전압(-Vmc)을 제어한다. 도 3에 도시한 예에서는, 실제 인쇄시 대전 전류 Imc 는 다음 수학식 1과 같이 된다.

Imc = Imc1 + Imc2 + Imc3 + Imc4 + Imc5 + Imc6 + …

그러면, 감광체 드럼(2)이 1회전하는 동안에, 감광체 드럼(2)의 표면의 대전(콘덴서 C 로의 충전)에 의해 원하는 표면 전위를 얻을 수 있다.

단 실제로는, 감광체 드럼(2) 자체 또는 감광체 드럼(2)이나 대전 롤러(1)의 표면에 부착되는 수분 등에 의한 누설 전류가 존재하는 경우가 있다. 이러한 경우의 초기 동작에 있어서는 영원히 대전 전류(Imc)가 제로가 되지 않고, 또한 누설 전류의 적산에 의해 전류 총합의 오차가 증가하게 된다.

도 4는, 전술한 누설 전류가 존재하는 경우의 전류 총합의 산출 방법을 나타내는 그래프이다. 이러한 경우에는, 대전 전류(Imc)가 감소하지 않게 된 시점에서, 감광체 드럼(2)으로의 대전(콘덴서 C 로의 충전)을 종료시키고, 또한 전류 총합의 산출에 있어서 중복 가산된 누설 전류를 공제하게 하면 된다. 도 4에 도시한 예에서는 감광체 드럼(2)의 제6회전시와 제7회전시의 대전 전류가 Imc6 로 동일하므로, 이 시점에서 감광체 드럼(2)으로의 대전(콘덴서 C 로의 충전)을 종료시킨다. 또한 전류의 총합 즉 실제 인쇄시의 대전 전류 Imc를 다음 수학식 2와 같이 계산하여 중복 가산된 누설 전류를 공제한 값으로 하면 된다.

Imc = Imc1 + Imc2 + Imc3 + Imc4 + Imc5 - ( Imc6 ×4 )

다음으로, 본 발명의 제2 실시예를 설명하기로 한다. 전술한 제1 실시예에서의 초기 동작에서는, 대전 전류(Imc)가 제로가 되거나, 또는 누설 전류만이 될 때 까지, 감광체 드럼(2)으로의 대전(콘덴서 C 로의 충전)을 계속하기 때문에, 초기 동작 시간이 많이 소요되는 결점이 있다. 따라서, 제2 실시예에 있어서는 초기 동작시 감광체 드럼(2)을 2회전만 시키고, 도 3에 도시한 1회전째의 대전 전류(Imc1)와 2회전째의 대전 전류(Imc2)의 비로부터 전류의 총합을 추정한다. 즉, 1회전째의 대전 전류(Imc1)와 2회전째의 대전 전류(Imc2)로부터 도 2에 나타낸 등가 회로의 시정수(CR)를 구하고, 구한 시정수(CR)를 이용하여 전류의 총합을 추정한다. 이와 같이 함으로써 초기 동작에 요구되는 시간을 단축할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 전자 사진 프린터에 의하면, 고가의 표면 전위 센서를 이용하지 않아도 감광체 드럼의 표면 전위를 원하는 일정한 값으로 할 수 있다. 이에 따라, 가격의 상승 없이 감광체 드럼의 표면 전위를 일정하게 할 수 있다. 특히 감광체 드럼의 표면이 마모되더라도 감광체 드럼의 수명 말기까지 감광체 드럼의 표면 전위를 일정하게 유지할 수 있다. 따라서 감광체 드럼의 수명 말기까지 인쇄되는 사진 등의 화질을 유지할 수 있는 전자 사진 프린터를 실현할 수 있다.

Claims (3)

1. 가변 대전 전압을 발생하는 대전용 전원과,

   상기 대전용 전원이 발생한 대전 전압이 인가되는 대전 롤러와,

   상기 대전 롤러에 의해 대전되는 감광체 드럼과,

   대전된 상기 감광체 드럼을 제전하는 제전 수단과,

   상기 대전용 전원과 상기 대전 롤러 사이를 흐르는 대전 전류의 값을 검출하는 대전 전류 관측 수단과,

   상기 대전용 전원이 발생하는 대전 전압을 제어하고, 상기 감광체 드럼의 회전 온ㆍ오프를 제어하고, 상기 제전 수단의 온ㆍ오프를 제어하고, 또한 상기 대전 전류 관측 수단에 의해 검출된 대전 전류값을 입력하는 연산ㆍ제어 수단과,

   상기 연산ㆍ제어 수단에 접속된 기억 수단을 갖는 전자 사진 프린터에 있어서,

   상기 연산ㆍ제어 수단은, 상기 전자 사진 프린터의 초기 동작시에, 상기 제전 수단을 오프시킨 상태에서, 상기 감광체 드럼을 복수회 회전시키고, 상기 대전용 전원으로부터 상기 감광체 드럼의 표면 전위로서 얻고 싶은 전압을 대전 전압으로서 발생시키며, 또한 대전 전류 관측 수단이 검출한 대전 전류를 상기 감광체 드럼이 복수회 회전하는 동안에 적산(積算)하고, 그 적산 결과를 기억 수단에 저장하며,

   실제 인쇄시에는, 상기 제전 수단을 온시킨 상태에서 상기 감광체 드럼을 회전시키고, 상기 대전 전류 관측 수단에서 검출되는 대전 전류가 기억 수단에 저장된 값과 같은 값이 되도록 상기 대전용 전원으로부터 출력되는 대전 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 프린터.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 연산ㆍ제어 수단은,

   상기 적산 결과로부터, 진정한 대전 전류에 대하여 오차 전류값을 뺀 값을 상기 기억 수단에 저장하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 프린터.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 연산ㆍ제어 수단은,

   상기 전자 사진 프린터의 초기 동작시에, 상기 감광체 드럼을 2회전시키고, 상기 대전용 전원으로부터 상기 감광체 드럼의 표면 전위로서 얻고 싶은 전압을 대전 전압으로서 발생시키고, 또한 상기 감광체 드럼의 제1회전시에 상기 대전 전류 관측 수단이 검출한 제1의 대전 전류값과, 제2회전시에 상기 대전 전류 관측 수단이 검출한 제2의 대전 전류값과의 비(比)에 따른 값을 기억 수단에 저장하는 것을 특징으로 하는 전자 사진 프린터.