KR20070076385A

KR20070076385A - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20070076385A
Application number: KR1020060100261A
Authority: KR
Inventors: 요시히사 기타노
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-01-18
Filing date: 2006-10-16
Publication date: 2007-07-24
Also published as: KR100844066B1; CN100507742C; US20070166066A1; JP4993060B2; JP2007192993A; US7756431B2; CN101004575A

Abstract

본 발명은 감광체의 수명 장기화를 실현하고, 또한 출력 화상에서의 화상 품질을 유지하는 화상 형성 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

화상 형성 장치(10)는 감광체(58)와, 직류 전압에 교류 전압을 중첩시킨 바이어스 전압을 인가하여 상기 감광체를 대전시키는 대전 장치(60)와, 대전 장치(60)에 의해 적용되는 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 제어 장치(52)와, 감광체(58)와 대전 장치(60) 사이에 발생하는 방전 전하량을 검지하는 전류계(94)를 갖는다. 제어 장치(52)는 전류계(94)에 의해 검지되는 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점을 포함하는 소정의 범위 내로 되도록 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어한다.

감광체, 대전 장치, 전류계, 전하 수송층

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMATION APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 나타낸 측면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 수단을 나타낸 종단면도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 감광체 및 대전 장치의 구성을 나타낸 모식도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 감광체의 대전(帶電)에 관한 것으로서, (a)는 교류 전압(Vpp)과 감광체 표면 전위(Vs)의 관계를 나타낸 그래프, (b)는 교류 전압(Vpp)과 방전 전하량 Q의 관계를 나타낸 그래프.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 감광체의 대전에 관한 것으로서, 온도 및 습도(溫濕度) 변화에서의 교류 전압(Vpp)과 방전 전하량 Q의 관계를 나타낸 그래프.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대전 장치에서의 교류 전압(Vpp)의 초기 설정 처리를 설명한 플로차트.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 대전 장치에 의한 대전 제어 처리를 설명한 플로차트.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 감광체 대전에서의 교류 전압(Vpp)과 방전 전하량 Q의 관계를 나타낸 것으로서, (a)는 방전 전하량 Q의 3점 사이의 변화량(Δ q)이 소정값 이하인 일례를 나타낸 그래프, (b)는 방전 전하량 Q의 3점 사이의 변화량(Δq)이 소정값 이상인 일례를 나타낸 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 화상 형성 장치 52 : 제어 장치

58 : 감광체 60 : 대전 장치

86 : 전하 수송층 94 : 전류계

본 발명은 프린터, 복사기 또는 팩시밀리 등의 화상 형성 장치에 관한 것이다.

이러한 화상 형성 장치에 있어서, 감광체에 균일한 대전(帶電)을 부여하기 위해 직류 전압에 교류 전압을 중첩시킨 바이어스 전압을 인가하는 대전 장치가 널리 사용되고 있다. 이 바이어스 전압에서의 교류 전압을 감광체 표면 전위가 포화점 이하로 되는 값까지 저하시키면, 상기 감광체의 대전 불균일에 의한 화상 결함(defect)(화상 결여, 색 변화 등)이 발생하여, 출력 화상에서의 품질이 저하되는 것이 알려져 있다. 그래서, 감광체에 인가하는 바이어스 전압을 제어하여, 상기 감광체의 대전 불균일을 방지하는 기술이 알려져 있다(예를 들어 특허문헌 1). 또한, 상담지체와 대전 부재 사이를 흐르는 전류값과 미리 설정되는 전류값의 차분(差分)이 소정의 값으로 되도록 교류 전원의 출력을 제어함으로써, 방전 전류량의 변동을 억제하는 기술도 알려져 있다(특허문헌 2).

[특허문헌 1] 일본국 공개특허2004-333789호 공보

[특허문헌 2] 일본국 공개특허2002-072633호 공보

한편, 감광체 표층에 높은 경도(硬度)의 재질을 사용하여 감광체 표면의 마모를 억제하여, 상기 감광체를 수명 장기화하는 기술도 알려져 있다. 그러나, 감광체 표면의 마모가 억제되면, 상기 감광체 표면에 방전 생성물이 퇴적되고, 이 방전 생성물에 의한 화상 결함(화상 결여, 색 변화 등)이 발생하는 문제가 있었다. 이 방전 생성물의 발생을 억제하기 위해서는, 감광체에 인가하는 교류 전압을 저하시킬 필요가 있지만, 상술한 바와 같이 상기 교류 전압을 감광체 표면 전위의 포화점 이하로 되는 값까지 저하시키면 대전 불균일에 의한 화상 결함이 발생한다. 상술한 모든 종래 기술에 있어서, 대전 불균일과 방전 생성물 발생의 양쪽을 억제하는 것은 곤란했다.

본 발명은 감광체의 수명 장기화를 실현하고, 또한 출력 화상에서의 화상 품질을 유지하는 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 화상 형성 장치는, 감광체와, 직류 전압에 교류 전압을 중첩시킨 바이어스 전압을 인가하여 상기 감광체를 대전시키는 대전 수단과, 상기 대전 수단에 의해 적용되는 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 제어 수단을 가지며, 상기 제어 수단은, 상기 감광체와 상기 대전 수단 사이에 발생하는 방전 전하량을 검지하는 검지 수단을 갖고, 상기 검지 수단에 의해 검지된 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점을 포함하는 소정의 범위 내로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 특징으로 한다. 따라서, 대전 불균일이 실질적으로 발생하지 않는 하한(下限)으로부터 방전 생성물이 실질적으로 발생하지 않는 상한(上限)의 범위에서 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽이 제어되기 때문에, 높은 경도를 갖는 감광체를 사용하여도, 대전 불균일과 방전 생성물의 발생이 억제됨으로써, 감광체의 수명 장기화를 실현하고, 또한 출력 화상에서의 화상 품질을 유지할 수 있다. 또한, 여기서 대전 불균일이 실질적으로 발생하지 않는다는 것은, 화상 품질상 허용할 수 있는 대전 불균일은 발생할 수도 있지만, 화상 품질상 허용할 수 없는 이상의 대전 불균일은 발생하지 않는 것을 의미한다. 또한, 방전 생성물이 실질적으로 발생하지 않는다는 것은, 화상 품질상 허용할 수 있는 방전 생성물(방전 생성물에 의한 화상 결함)은 발생할 수도 있지만, 화상 품질상 허용할 수 없는 이상의 방전 생성물은 발생하지 않는 것을 의미한다.

바람직하게는, 상기 제어 수단은, 상기 검지 수단에 의해 검지된 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점 이상, 또한 소정 전하량 이하로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어한다. 따라서, 높은 경도를 갖는 감광체를 사용하여도, 대전 불균일과 방전 생성물의 발생이 억제된다.

바람직하게는, 상기 제어 수단은, 상기 검지 수단에 의해 검지된 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점으로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전 류 중 적어도 한쪽을 제어한다. 따라서, 높은 경도를 갖는 감광체를 사용하여도, 대전 불균일과 방전 생성물의 발생이 억제된다.

바람직하게는, 상기 제어 수단은, 방전 전하량 변화에서의 특이점에서의 교류 전류 및 교류 전압 중 적어도 한쪽에 소정의 값을 곱한 값으로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어한다. 따라서, 대전 불량에 의한 백색 점 형상의 화상 결함을 방지할 수 있다.

상기 제어 수단은, 방전 전하량 변화에서의 특이점에서의 교류 전류 및 교류 전압 중 적어도 한쪽에 소정의 값을 더한 값으로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어한다. 따라서, 대전 불량에 의한 백색 점 형상의 화상 결함을 방지할 수 있다.

바람직하게는, 상기 검지 수단은, 상기 감광체와 상기 대전 수단 사이에 흐르는 교류 전류의 플러스 측에 발생하는 방전 전하량을 검지한다.

바람직하게는, 상기 감광체는 1000회전당 마모량이 20㎚ 이하이다. 따라서, 감광체의 수명 장기화가 실현된다.

바람직하게는, 상기 감광체는 적어도 전하 수송층을 갖고, 이 전하 수송층의 두께가 25㎛ 이하이다. 따라서, 대전 불량에 의한 백색 점 형상의 화상 결함을 방지할 수 있다.

다음으로, 본 발명의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1에 있어서, 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치(10)가 도시되어 있다. 이 화상 형성 장치(10)는 화상 형성 장치 본체(12)를 갖고, 이 화상 형성 장 치 본체(12) 내에 중간 전사 벨트(14)가 배치되어 있다. 이 중간 전사 벨트(14)에 대하여 예를 들어 4개의 화상 형성 수단(16)이 병렬 배치되어 있고, 화상 형성 장치(10)는 소위 탠덤 방식(tandem type)으로 되어 있다. 화상 형성 수단(16)은 각각 황색, 자홍색, 청록색, 흑색의 각색 토너상을 중간 벨트(14) 위에 형성한다.

화상 형성 장치 본체(12)의 하부에는 시트 공급 장치(18)가 설치되어 있다. 시트 공급 장치(18)는 시트가 적재(積載)되는 시트 공급 카세트(20)와, 이 시트 공급 카세트(20)에 적재된 시트를 픽업하는 픽업 롤(pickup roll)(22)과, 시트를 분류하면서 송출(送出)하는 공급 롤(feed roll)(24) 및 지연 롤(retard roll)(26)을 갖는다. 시트 공급 카세트(20)는 화상 형성 장치 본체(12)에 대하여 착탈(着脫) 가능하게 설치되어 있고, 보통지, OHP 시트 등의 피(被)전사체로서의 시트가 적재 수납되어 있다.

화상 형성 장치 본체(12)의 일단(一端) 부근(도면 중의 좌단(左端) 부근)에는 시트 공급로(28)가 대략 연직(鉛直) 방향을 따라 설치되어 있다. 이 시트 공급로(28)에는 반송 롤(29), 레지스트 롤(30), 2차 전사 롤(32), 정착 장치(34) 및 배출 롤(36)이 설치되어 있다. 레지스트 롤(30)은 시트 공급로(28)에 송출된 시트를 1차 정지시키고, 적절한 타이밍으로 2차 전사 롤(32)에 보낸다. 정착 장치(34)는 가열 롤(34a)과 가압 롤(34b)로 이루어지고, 가열 롤(34a)과 가압 롤(34b) 사이를 통과하는 시트에 열과 압력을 가함으로써 시트에 토너상을 정착시키게 되어 있다.

화상 형성 장치 본체(12)의 상부에는 배출 트레이부(38)가 설치되어 있다. 상술한 배출 롤(36)에 의해 배출 트레이부(38)에 토너상이 정착된 시트가 배출되 고, 이 배출 트레이부(38)에 적층된다. 따라서, 시트 공급 카세트(20)의 시트는 C자 형상의 패스(pass)를 통과하여 배출 트레이부(38)에 차례로 배출된다.

화상 형성 장치 본체(12)의 타단(他端) 측(도면 중의 우단(右端) 측)에는 예를 들어 4개의 토너 보틀(40)이 설치되어 있다. 상기 토너 보틀(40)은 황색, 자홍색, 청록색, 흑색의 각 토너가 수용되고, 토너 공급로(도시 생략)를 통하여 화상 형성 수단(16)에 토너를 공급하게 되어 있다.

중간 전사 벨트(14)는 복수의 반송 롤(42)에 지지되고, 상술한 화상 형성 수단(16)이 설치되어 있는 벨트 면은 수평 방향에 대하여 경사져 있다. 반송 롤(42) 중 하나가 2차 전사 롤(32)의 백업 롤(backup roll)을 구성한다. 또한, 중간 전사 벨트(14)의 상단(上端) 근방에는 중간 벨트용 청소 장치(44)가 배치되고, 반송 롤(42) 중 다른 하나가 상기 청소 장치(44)의 백업 롤을 구성한다. 또한, 중간 전사 벨트(14)의 상부에는 텐션 롤(tension roll)(46)이 배치되고, 이 텐션 롤(46)에 의해 중간 전사 벨트(14)에 대하여 적당한 텐션을 부여한다.

화상 형성 수단(16)은 중간 전사 벨트(14)의 일면(一面)에 설치된 화상 형성 유닛(48)과, 중간 전사 벨트(14)의 이면(裏面)에 설치된 1차 전사 롤(50)로 구성되어 있다. 화상 형성 유닛(48)은 화상 형성 장치 본체(12)에 대하여 착탈 가능하며, 우선 하방으로 이동시킨 후, 도면 중의 앞쪽 방향으로 인출할 수 있게 되어 있다.

또한, 화상 형성 장치 본체(12) 내에는 제어 장치(52)가 배열 설치되어 있어, 화상 형성 장치 본체(12) 내의 각 장치의 제어를 행하게 되어 있다.

도 2에 있어서, 화상 형성 수단(16)의 상세가 도시되어 있다. 화상 형성 유닛(48)은, 유닛 본체(56)를 갖고, 상기 유닛 본체(56)에 중간 전사 벨트(14)에 대치(對峙)하는 감광체(58)와, 이 감광체(58)를 대전시키는, 예를 들어 롤로 구성된 대전 장치(60)와, 예를 들어 LED(light emitting diode: 발광 다이오드)로 구성되고, 감광체(58) 위에 광을 조사하여 잠상(潛像)을 형성하는 노광 장치(62)와, 이 노광 장치(62)에 의해 형성된 감광체(58) 위의 잠상을 토너에 의해 현상하는 현상 장치(64)와, 전사 후에 감광체(58) 위에 남은 토너를 청소하는 청소 장치(66)가 수납되어 있다.

현상 장치(64)는 예를 들어 2성분 방식으로서, 토너와 캐리어로 이루어지는 현상제가 사용되고, 예를 들어 수평 방향으로 평행하게 배치된 2개의 오거(auger)(70, 72)와, 배출측 오거(72)의 경사 상부에 배치된 현상 롤(74)을 가지며, 현상제를 오거(70, 72)에 의해 교반(攪拌)하여 현상 롤(74)에 공급한다. 현상 롤(74)에서는 캐리어에 의한 자기(磁氣) 브러시가 형성되고, 이 자기 브러시에 의해 캐리어에 부착된 토너를 반송하여 감광체(58) 위의 잠상을 토너에 의해 현상한다.

청소 장치(66)는 클리닝 롤(76)과 클리닝 브러시(78)를 갖는다. 클리닝 롤(76)은 감광체(58)에 접촉하는 동시에, 회전 가능하게 설치되어 있고, 클리닝 브러시(78)는 감광체(58)에 접촉하도록 클리닝 롤(76)보다도 감광체(58)의 회전 방향 상류(上流) 측에 배치되어 있다. 클리닝 브러시(78)는 감광체(58) 표면에 부착된 잔류 토너를 상기 클리닝 브러시(78)에 흡착(吸着)시키거나, 상기 클리닝 브러시(78)의 회전 방향 하류(下流) 측으로 긁어내어 제거한다. 클리닝 롤(76)은 클리닝 브러시(78)에 의해 제거되지 않고 감광체(58) 표면에 잔류된 토너를 흡착시켜 감광체(58)로부터 제거한다.

또한, 화상 형성 유닛 본체(56)에 감광체(58)의 주변 환경을 검출하는 검출 수단으로서의 환경 센서(68)가 설치되어 있다. 이 환경 센서(68)는 제어 장치(52)(도 1에 나타냄)와 접속되어 있고, 감광체(58) 주변의 온도 및 습도를 검출하여 검출 결과를 제어 장치(52)에 출력하게 되어 있다.

상기 구성에 있어서, 중간 전사 벨트(14)와 감광체(58)가 동기(同期)하여 서로 반대 방향으로 회전하고, 대전 장치(60)에 의해 감광체(58) 표면이 대전되며, 노광 장치(62)에 의해 잠상이 형성된다. 이 노광 장치(62)에 의해 형성된 감광체(58) 위의 잠상은 현상 장치(64)에 의해 현상된다. 이 현상 장치(64)에 의해 현상된 토너상은 1차 전사 롤(50)에 의해 중간 전사 벨트(14)에 전사된다. 각 화상 형성 수단(16)에 의해 형성된 각색의 토너상은 중간 전사 벨트(14)가 이동하는 것에 따라 중첩된다.

한편, 시트 공급 장치(18)의 시트 공급 카세트(20)에 적층된 시트는 픽업 롤(22), 공급 롤(24), 지연 롤(26) 등에 의해 1매씩 시트 공급로(28)에 송출된다. 이 시트 공급로(28)에 송출된 시트는 레지스트 롤(30)에 맞닿아 일시 정지되고, 적절한 타이밍으로 2차 전사 롤(32)에 보낸다. 그리고, 이 2차 전사 롤(32)에 의해 중간 전사 벨트(14)의 토너상이 시트에 전사된다. 토너상이 전사된 시트는 다시 정착 장치(34)에 보내지고, 열과 압력에 의해 시트에 토너상이 정착된다. 이 정착 장치(34)에 의해 토너상이 정착된 시트는 배출 롤(36)에 의해 배출 트레이부(38)에 배출된다.

다음으로, 감광체(58) 및 대전 장치(60)에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3은 감광체(58) 및 대전 장치(60)의 구성을 모식적으로 나타낸 도면이다.

감광체(58)는 기능 분리 타입의 적층형으로 되어 있고, 예를 들어 알루미늄으로 이루어지는 드럼 기체(基體)(80) 위에 예를 들어 4개의 층이 적층되어 있다. 중간층(82)은 드럼 기체(80) 위에 적층되고, 도전(導電)을 비롯하여 다양한 기능으로 사용된다. 전하 발생층(84)은 중간층(82) 위에 예를 들어 막 두께 1㎛ 이하의 박층(薄層)으로 적층되어 있고, 예를 들어 수지 바인더(binder) 중에 안료(顔料) 미립자의 상태로 전하 발생 재료를 분산시킨 층이다. 전하 수송층(86)은 예를 들어 15∼25㎛의 막 두께로 전하 발생층(84) 위에 적층되어 있고, 전하 수송 재료를 수지 바인더 중에 분산 용해시킨 층이다. 또한, 감광체(58) 표층에 높은 경도의 재질을 사용할 경우는, 대전 불량에 의한 백색 점 형상의 화상 결함이 발생하는 경우가 있기 때문에, 전하 발생층(84)이 25㎛ 이하의 막 두께로 되도록 하는 것이 바람직하다.

표면 보호층(표층)(88)은 예를 들어 3∼5㎛의 막 두께로 전하 수송층(86) 위에 적층되어 있으며, 높은 경도를 갖는 재질 예를 들어 a-SiN:H막, Si을 함유하지 않는 a-C:H막이나 a-C:H:F막 등이 사용되고, 1000회전(1K사이클)당 마모량이 20㎚ 이하로 되는 내마모성을 갖는다. 이와 같이, 전하 수송층(86)에 높은 경도의 재질을 사용하면, 감광체(58) 표층의 마모가 억제되고, 상기 감광체(58) 표면에 방전 생성물이 퇴적되는 경우가 있지만, 이 방전 생성물을 억제하는 방법은 후술한다.

대전 장치(60)는 직류 전원(90), 교류 전원(92) 및 대전 롤(96)을 갖는다. 직류 전원(90)은 대전 바이어스 전원의 직류 성분으로서 직류 전압을 생성한다. 교류 전원(92)은 제어 장치(52)의 제어에 따라 교류 성분의 전압(교류 전압(Vpp: peak to peak voltage))을 생성하고, 생성된 교류 전압(Vpp)을 직류 전원(90)에 의해 생성된 직류 성분의 전압(직류 전압)에 중첩시켜 대전 바이어스 전압으로 한다. 대전 롤(96)은 감광체(58)에 접촉하고 있으며, 직류 전원(90) 및 교류 전원(92)에 의해 생성된 대전 바이어스 전압을 이용하여 감광체(58) 표면을 대전시킨다.

제어 장치(52)는 검지 수단으로서의 전류계(94), 방전 전하량 산출부(98) 및 전압 제어부(100)를 갖는다. 전류계(94)는 감광체(58)와 대전 장치(60) 사이를 흐르는 교류 성분의 전류값(교류 전류(Iac))을 검출하고, 방전 전하 산출부(98)에 출력한다. 방전 전하 산출부(98)는 교류 전류(Iac)에 의거하여 방전 전하량 Q를 산출하고, 산출 결과를 전압 제어부(100)에 출력한다. 전압 제어부(100)는 방전 전하 산출부(98)로부터 출력되는 방전 전하량 Q와, 환경 센서(68)로부터 출력되는 온도 및 습도 값에 의거하여 교류 전압(Vpp)을 제어한다.

도 4의 (a)는 교류 전압(Vpp)과 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 관계를 나타낸 것이다.

도 4의 (a)에 나타낸 바와 같이, 교류 전압(Vpp)을 증가시키면, 감광체(58)의 표면 전위(Vs)는 선형(線形)으로 증가하고, 그 후 포화되는 특성이 있다. 교류 전압(Vpp)이 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점 이하(도 4의 (a)의 △로 나타낸 영역)인 경우에는 감광체(58)(도 3에 나타냄) 표면에 대전 불균일이 발생하기 쉽 다. 또한, 교류 전압(Vpp)이 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점 이상일지라도, 소정값을 초과하면(도 4의 (a)의 ×로 나타낸 영역으로 되면), 방전 생성물이 발생하여 감광체(58) 표면에 방전 생성물이 퇴적된다. 따라서, 대전 불균일이 실질적으로 발생하지 않는 하한으로부터 방전 생성물이 실질적으로 발생하지 않는 상한의 범위, 즉, 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점 이상의 소정 범위 내(도 4의 (a)의 ○로 나타낸 영역)에서 교류 전압(Vpp)을 제어할 필요가 있다.

또한, 이 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점은 화상 형성 장치 본체(12) 내의 온도 및 습도에 따라 변화되는 특성도 있다. 예를 들어 도 5에 나타낸 포화점 A는 온도 30℃, 습도 80%일 때의 교류 전압(Vpp)과 방전 전하량 Q의 관계를 나타내고, 포화점 B는 온도 1O℃, 습도 10%일 때의 교류 전압(Vpp)과 방전 전하량 Q의 관계를 나타낸다. 즉, 포화점은 고온 고습 시에 교류 전압(Vpp)이 낮은 쪽(도 4의 (a)의 좌측 방향)으로 이동하고, 저온 저습 시에 교류 전압(Vpp)이 높은 쪽(도 4의 (a)의 우측 방향)으로 이동한다.

도 4의 (b)는 교류 전압(Vpp)과 방전 전하량 Q의 관계를 나타낸 것이다.

도 4의 (b)에 나타낸 바와 같이, 교류 전압(Vpp)을 증가시킨 경유, 소정 전압을 초과하면 방전 현상이 발생하고, 대전 롤(96)(도 3에 나타냄)과 감광체(58) 사이에 펄스적인 방전 전류가 흐른다. 이 방전 전류는 대전 롤(96)과 감광체(58) 사이에 흐르는 교류 전류(Iac)의 플러스 측(도 4의 (b)의 상측: 곡선 S1)과 마이너스 측(도 4의 (b)의 하측: 곡선 S2)의 양쪽에 발생한다. 이 때의 플러스 측의 방전 전하량(방전 전류) Q의 변화(도 4의 곡선 S1)는, 상술한 도 4의 (a)와 대비하 면, 감광체(58)의 표면 전위(Vs)가 포화점 이하(예를 들어 도 4의 (b)의 △로 나타낸 영역)에서는 방전 전하량 Q가 0(μC/sec) 근방을 유지하고, 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점 부근(도 4의 (b)의 ○로 나타낸 영역)에서 소정 전압(도 4의 (b)의 특이점 b)으로부터 상승하며, 교류 전압(Vpp)을 더 증가시키면(도 4의 (b)의 ×로 나타낸 영역) 상승을 지속하는 특성이 있다. 여기서 특이점이라는 것은, 어느 성질이 유지되지 않게 되는 점이며, 본 예에서는 방전 전하량 Q가 0(μC/sec) 근방을 유지하지 않게 되는 점, 즉, 대전 롤(96)과 감광체(58) 사이에 방전 전류(방전 전하량 Q)가 흐르기 시작하는 점을 의미한다.

이 교류 전압(Vpp)에 대한 방전 전하량 Q의 변화에서의 특성을 이용하여, 대전 불균일이 실질적으로 발생하지 않는 하한으로부터 방전 생성물이 실질적으로 발생하지 않는 상한의 범위에서 교류 전압(Vpp)을 제어한다. 구체적으로는, 방전 전하량 Q가 특이점 b를 포함하는 소정의 참조 범위(예를 들어 도 4의 (b)의 Qb∼Qa)로 되는 전압 설정 범위(예를 들어 도 4에 나타냄) 내에 있도록 교류 전압(Vpp)을 제어한다.

방전 전하량 Q에서의 참조 범위는 다음과 같이 정할 수 있다. 교류 전압(Vpp)의 변화에 대한 방전 전하량 Q의 변화(도 4의 (b)의 곡선 S1)에서, 방전 전하량 Q가 특이점 b(도 4의 Qb) 이상 소정 전하량(도 4의 Qa) 이하인 것을 참조 범위로 한다.

또는, 교류 전압(Vpp)을 증가시킨 경우의 방전 전하량 Q의 변화량을 차례로 참조하여, 방전 전하량 Q의 변화량에 변화가 생긴 점, 즉, 특이점 b(도 4의 Qb)를 기준으로 하여 일정 영역을 참조 범위로 할 수도 있고, 또한 특이점 b 그 자체를 참조 범위로 할 수도 있다.

한편, 분위기의 온도가 낮을 경우는, 방전 생성물에 의한 화상 결함은 발생하지 않는다. 그러나, 특히 감광체의 전하 수송층이 25㎛ 이상의 두께를 갖고, 인가하는 교류 전류·전압이 방전 전하량의 특이점 부근인 경우, 대전 불량에 의한 백색 점 형상의 화질 결함이 발생한다. 따라서, 인가하는 교류 전류·전압을 방전 전하량 Q의 특이점에서의 교류 전류·전압에 소정의 값을 곱한 교류 전류·전압으로 되도록 제어한다. 또는, 인가하는 교류 전류·전압을 방전 전하량 Q의 특이점에서의 교류 전류·전압에 소정의 값을 더한 교류 전류·전압으로 되도록 제어한다. 교류 전류·전압에 곱하는 값 또는 더하는 값은 백색 점 발생 상황으로부터 경험적으로 결정하고, 이들 값을 화상 형성 장치 본체(12)의 기억 장치(도시 생략) 또는 화상 형성 유닛 본체(56) 내의 메모리(도시 생략)에 기억시켜 둔다.

다음으로, 제어 장치(52)에서의 교류 전압(Vpp)의 설정 방법에 대해서 설명한다.

도 6은 초기 설정 처리(S10)를 설명하는 플로차트이다. 이 초기 설정 처리(S10)는 통상의 인쇄 처리보다 전에 실행된다.

도 6에 나타낸 바와 같이, 스텝 S100에서, 제어 장치(52)는, 환경 센서(68)로부터 출력되는 온도 및 습도 값에 의거하여, 개시 전압(Vpp(s))을 설정한다(예를 들어 온도 30° 및 습도 80%의 조건에서의 개시 전압(Vpp(s))은 1100V).

이와 같이, 환경 센서(68)의 출력값으로부터 개시 전압(Vpp(s))을 설정함으 로써, 후술하는 초기 전압(Vpp(i)) 설정까지의 시간(대기 시간)이 단축되어, 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점이 화상 형성 장치 본체(12) 내의 온도 및 습도에 따라 변화되고 있는 경우일지라도 최적의 개시 전압(Vpp(s))을 설정할 수 있다.

스텝 S105에서, 제어 장치(52)는 개시 전압(Vpp(i))을 소정 전압(예를 들어 5V) 증가시키고, 이 때의 전류계(94)에 의해 출력되는 교류 전류(Iac)를 참조하여, 방전 전하 산출부(98)에 의해 방전 전하량 Q를 산출한다.

스텝 S110에서, 제어 장치(52)는, 스텝 S105에서 참조된 방전 전하량 Q의 변화량(ΔQ)이 소정값 이하인지의 여부를 판정하여, 소정값 이하인 경우는 스텝 S115의 처리로 이행(移行)하고, 그 이외의 경우는 다시 스텝 S105의 처리로 이행한다. 여기서, 방전 전하량 Q의 변화량(ΔQ)은 소정 전압(예를 들어 5V) 증가시킨 전후에서의 방전 전하량 Q의 차이다.

스텝 S115에서, 제어 장치(52)는 스텝 S105에서 참조된 직류 전류의 변동폭(ΔIdc)에 대응하는 교류 전압(Vpp)을 초기 전압(Vpp(i))으로 설정한다.

이와 같이, 제어 장치(52)는, 스텝 S105∼스텝 S110의 처리를 소정 횟수 반복함으로써, 교류 전압(Vpp)을 개시 전압(Vpp(s))으로부터 소정의 전압(예를 들어 5V)씩 증가시켜, 후술하는 대전 제어 처리(S20)에 사용되는 초기 전압(Vpp(i))을 설정한다.

도 7은 대전 제어 처리(S20)를 설명하는 플로차트이다. 이 대전 제어 처리(S20)는 통상의 인쇄 처리 시에 실행된다.

도 7에 나타낸 바와 같이, 스텝 S200에서, 제어 장치(52)는 상술한 초기 설 정 처리(S10)에 의해 설정된 초기 전압(Vpp(i))을 중심으로 소정 전압(예를 들어 플러스 측으로 5V, 마이너스 측으로 5V) 변화시키고, 이 때의 전류계(94)에 의해 출력되는 교류 전류(Iac)에 의해 산출되는 각각의 방전 전하량 Q를 참조한다.

스텝 S205에서, 제어 장치(52)는 상술한 스텝 S200에서 사용한 각각의 소정 전압(예를 들어 플러스 측으로 5V, 마이너스 측으로 5V)을 중심으로 예를 들어 소정의 3점 사이의 방전 전하량 Q를 참조하고, 상기 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)을 구한다. 도 8에 나타낸 바와 같이, 이 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)은 소정의 3점 사이의 위치에 따라 특이점 b를 기준으로 하여 값이 변화되는 것이다.

스텝 S210에서, 제어 장치(52)는 상술한 스텝 S200에서 교류 전압(Vpp)을 플러스 측으로 변화(예를 들어 +5V)시켰을 때의 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이상(예를 들어 도 8의 (b))이며, 또한 교류 전압(Vpp)을 마이너스 측으로 변화(예를 들어 -5V)시켰을 때의 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이하(예를 들어 도 8의 (a))인 경우에는 스텝 S215의 처리로 이행하고, 그 이외의 경우는 스텝 S225의 처리로 이행한다.

스텝 S215에서, 제어 장치(52)는 상술한 초기 전압(Vpp(i))을 설정 전압(Vpp(c))으로 한다. 즉, 제어 장치(52)는 교류 전압(Vpp)을 플러스 측으로 변화(예를 들어 +5V)시켰을 때의 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이상이며, 교류 전압(Vpp)을 마이너스 측으로 변화(예를 들어 -5V)시켰을 때의 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이하이기 때문 에, 초기 전압(Vpp(i))이 전압 설정 범위 내(도 4의 (b)에 나타냄)의 특이점 b 근방에 있다고 판단하여, 교류 전압(Vpp)의 설정을 변경하지 않는다.

스텝 S225에서, 제어 장치(52)는 상술한 스텝 S200에서 교류 전압(Vpp)을 플러스 측으로 변화(예를 들어 +5V)시켰을 때의 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이상(예를 들어 도 8의 (b))이며, 또한 교류 전압(Vpp)을 마이너스 측으로 변화(예를 들어 -5)시켰을 때의 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이상(예를 들어 도 8의 (b))인 경우에는 스텝 S230의 처리로 이행하고, 그 이외의 경우는 스텝 S225의 처리로 이행한다.

스텝 S230에서, 제어 장치(52)는 상술한 초기 전압(Vpp(i))에 소정 전압(예를 들어 10V)을 감산(減算)한 전압값을 설정 전압(Vpp(c))으로 한다. 즉, 제어 장치(52)는 초기 전압(Vpp(i))을 중심으로 소정 전압(예를 들어 플러스 측으로 5V, 마이너스 측으로 5V) 변화시켜도 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이상(도 8의 (b)인 경우에는, 초기 전압(Vpp(i))이 전압 설정 범위 내(도 4의 (b)에 나타냄)의 상한값 근방에 있다고 판단하여, 교류 전압(Vpp)의 설정값을 감소시킨다.

스텝 S235에서, 제어 장치(52)는 상술한 초기 전압(Vpp(i))에 소정 전압(예를 들어 10V)을 가산(加算)한 전압값을 설정 전압(Vpp(c))으로 한다. 즉, 제어 장치(52)는 초기 전압(Vpp(i))을 중심으로 소정 전압(예를 들어 플러스 측으로 5V, 마이너스 측으로 5V) 변화시켜도 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)이 소정값 이하(예를 들어 도 8의 (a)인 경우에는, 초기 전압(Vpp(i))이 전압 설정 범위 내(도 4의 (b)에 나타냄)의 상한값 근방에 있다고 판단하여, 교류 전압(Vpp)의 설정값을 증가시킨다.

또한, S200에서, 초기 설정 처리(S10)에 의해 설정된 초기 전압(Vpp(i))을 중심으로 소정 전압 변화시키고 있지만, 스텝 S215, 스텝 S230 및 스텝 S235에서 설정 전압(Vpp(c))이 설정된 후는, 상기 설정 전압(Vpp(c))을 중심으로 소정 전압 변화시키고, 다시 스텝 S210 및 스텝 S225에서, 상기 설정 전압(Vpp(c))의 변화에 대응하는 소정의 3점 사이에서의 방전 전하량 Q의 변화량(Δq)과 소정값을 비교하여 판단한다.

이와 같이, 제어 장치(52)는 상술한 스텝 S200 내지 스텝 S215, 스텝 S230 및 스텝 S235의 처리를 반복하여 설정 전압(Vpp(c))이 전압 설정 범위의 특이점 b 근방에 있도록 제어한다. 따라서, 대전 불균일이 실질적으로 발생하지 않는 하한으로부터 방전 생성물이 실질적으로 발생하지 않는 상한의 범위, 즉, 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점 이상의 소정 범위 내로 되도록 교류 전압(Vpp)을 제어할 수 있다. 또한, 감광체(58)의 표면 전위(Vs)의 포화점이 화상 형성 장치 본체(12) 내의 온도 및 습도에 따라 변화되고 있는 경우일지라도 최적의 설정 전압(Vpp(c))을 결정할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점을 포함하는 소정의 범위 내에서 바이어스 전압에서의 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하도록 했기 때문에, 높은 경도를 갖는 감광체를 사용하여도, 대전 불균일과 방전 생성물의 발생을 억제할 수 있어 감광체의 수명 장기화를 실현 하고, 또한 출력 화상에서의 화상 품질을 유지할 수 있다.

또한, 본 발명은 감광체 표면 전위 측정 장치 등의 대형 장치를 필요로 하지 않고, 간단한 센서를 설치하는 구성에 의해 실현할 수 있기 때문에, 비용이 저렴하며 장치의 소형화를 실현할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 제어 장치(52)에 의한 대전 제어에 교류 전압(Vpp)을 사용했지만, 이것에 한정되지 않아, 교류 전류(Iac)를 제어할 수도 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명은 감광체 및 대전 장치가 설치된 화상 형성 장치에 이용할 수 있다.

본 발명에 의하면, 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점을 포함하는 소정의 범위 내에서 바이어스 전압에서의 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽이 제어되기 때문에, 감광체의 수명 장기화를 실현하고, 또한 출력 화상에서의 화상 품질을 유지할 수 있다.

Claims

감광체와,

직류 전압에 교류 전압을 중첩시킨 바이어스 전압을 인가하여 상기 감광체를 대전(帶電)시키는 대전 수단과,

상기 대전 수단에 의해 적용되는 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 제어 수단과,

상기 감광체와 상기 대전 수단 사이에 발생하는 방전 전하량을 검지하는 검지 수단을 갖고,

상기 제어 수단은, 상기 검지 수단에 의해 검지된 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점을 포함하는 소정의 범위 내로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 수단은, 상기 검지 수단에 의해 검지되는 방전 전하량이 상기 방전 전하량 변화에서의 특이점 이상, 또한 소정 전하량 이하로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 수단은, 상기 검지 수단에 의해 검지되는 방전 전하량이 상기 방 전 전하량 변화에서의 특이점으로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 수단은, 방전 전하량 변화에서의 특이점에서의 교류 전류 및 교류 전압 중 적어도 한쪽에 소정의 값을 곱한 값으로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 제어 수단은, 방전 전하량 변화에서의 특이점에서의 교류 전류 및 교류 전압 중 적어도 한쪽에 소정의 값을 더한 값으로 되도록 상기 교류 전압 및 교류 전류 중 적어도 한쪽을 제어하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 검지 수단은, 상기 감광체와 상기 대전 수단 사이에 흐르는 교류 전류의 플러스 측에 발생하는 방전 전하량을 검지하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 감광체는 1000회전당 마모량이 20㎚ 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 감광체는 적어도 전하 수송층을 갖고, 이 전하 수송층의 두께가 25㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.