JP2000206765A

JP2000206765A - 印刷装置

Info

Publication number: JP2000206765A
Application number: JP11011429A
Authority: JP
Inventors: Akito Onishi; 明人大西
Original assignee: Oki Data Corp
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1999-01-20
Filing date: 1999-01-20
Publication date: 2000-07-28
Anticipated expiration: 2019-01-20
Also published as: JP4183149B2

Abstract

(57)【要約】【解決手段】帯電開始電圧測定部２０は、印刷開始前
に、感光ドラムに可変電圧を印加して、帯電電流が流れ
始める電位を測定する。これが感光ドラムの帯電開始電
圧である。この帯電開始電圧と基準状態における帯電開
始電圧とを比較して、適切な帯電電源３の印加電圧を選
択する。【効果】帯電開始電圧に応じて帯電ローラの印加電圧
を調整するので、様々な環境条件下で感光ドラムを常に
一定の電位に帯電できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電子写真方式の印
刷装置に係わり、特に帯電電位の安定化を図った印刷装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真方式の印刷装置は、印刷速度や
画質等の点で他の方式に比べて有利な点が多く、広くプ
リンタや複写機として利用されている。この方式では、
感光ドラムを一定の電位に帯電させ、露光装置により感
光ドラム上に静電潜像を形成し、静電潜像を現像器によ
って現像してトナー像を形成し、そのトナー像を用紙上
に転写することによって印刷を行う。感光ドラムを帯電
するために、感光ドラムには帯電ローラを圧接し、帯電
ローラを通じて一定の直流電圧を印加する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記のよう
な従来の技術には、次のような解決すべき課題があっ
た。感光ドラムの電位は、印刷中様々に変化する。感光
ドラムを露光する直前に、帯電ローラによって感光ドラ
ムを一定電位に帯電させるが、様々な環境上の原因によ
って感光ドラムの帯電電位が変動することがある。例え
ば、低温低湿の環境では、帯電電位がやや高めになり、
高温高湿時には帯電電位がやや低めになる。こうした変
動があると、印刷画像の濃度にばらつきが生じたり、本
来白地部分であるべき箇所にトナーが付着する、いわゆ
るかぶり現象が生じる原因となっていた。

【０００４】また、トナーの帯電特性や帯電ローラと感
光ドラムとの間の電位差等の影響によって、感光ドラム
上のトナーが帯電ローラ側に移って帯電ローラ外周面に
付着することがある。この場合には、帯電開始電圧が低
くなり、感光ドラムの帯電電位が標準値よりも高くなっ
てしまうという問題があった。

【０００５】また、こうして帯電ローラ外周面に付着し
たトナーが機械的な圧力を受けて潰れ、帯電ローラ外周
面に膜を形成する、フィルミング現象が発生することが
ある。この場合には、帯電開始電圧が大きくなり、ドラ
ムの帯電電位が標準よりも低くなってしまう。

【０００６】また、帯電ローラと感光ドラムの接点で
は、トナーの大量付着を防止するために一定の周速差が
与えられ、スリップを生じさせている。この場合、両者
の摩擦によって摩擦帯電が生じる。これも、帯電開始電
圧の変動原因となる。これは、帯電ローラの材質によっ
て様々に変化する。

【０００７】以上のように、様々な原因で帯電開始電圧
が変動すると、感光ドラムの帯電電位を一定に保つこと
ができず、印刷画質を低下させる原因になっていた。ま
た、こうした問題を解決するために帯電ローラの材質改
善等を図ると、帯電ローラのコストアップにつながる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は以上の点を解決
するため次の構成を採用する。〈構成１〉感光ドラムと、この感光ドラムを帯電する帯
電ローラとを備え、上記帯電ローラの帯電開始電圧を測
定する帯電開始電圧測定部と、上記帯電開始電圧に応じ
し選択された上記帯電ローラの印加電圧を、上記感光ド
ラムに印加して帯電を開始する帯電電源とを備えたこと
を特徴とする印刷装置。

【０００９】〈構成２〉構成１に記載の印刷装置におい
て、帯電開始電圧測定部は、除電後の感光ドラムに帯電
ローラから可変電圧を印加して、帯電電流が流れる状態
と流れない状態の境界の電圧を求めることにより、上記
帯電ローラの帯電開始電圧を測定することを特徴とする
印刷装置。

【００１０】〈構成３〉構成２に記載の印刷装置におい
て、帯電開始電圧を測定前に、感光ドラムを露光して除
電する露光用ヘッドを備えたことを特徴とする印刷装
置。

【００１１】〈構成４〉構成１に記載の印刷装置におい
て、帯電電源は、基準状態における帯電開始電圧をＶｔ
ｈ０とし、帯電開始電圧測定部の測定した帯電開始電圧
をＶｔｈとし、基準状態における印加電圧を基準印加電
圧をＶ０としたとき、演算式Ｖｃｈ＝Ｖ０＋（Ｖｔｈ０
−Ｖｔｈ）により求めた印加電圧Ｖｃｈを選択すること
を特徴とする印刷装置。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を具体
例を用いて説明する。〈具体例〉図１は、本発明による印刷装置のブロック図
である。この装置は、帯電ローラ１によって図示しない
感光ドラムを帯電させる。帯電ローラ１には、帯電電源
３が接続され、帯電電源制御回路１２により帯電電圧が
制御される構成となっている。帯電電源３と帯電ローラ
１との間には、帯電電流を測定するための検出抵抗１３
が挿入されている。なお、帯電電圧決定のための後で説
明する演算処理は、電源用ＣＰＵ１４により実行され
て、帯電電源制御回路１２が制御される構成となってい
る。

【００１３】また、本発明において新たに設けられた帯
電開始電圧測定部２０には、一対のＡ／Ｄコンバータ１
５とコンパレータ１６とが設けられている。これらによ
って、検出抵抗１３の両端の電圧をディジタル信号に変
換し、電源用ＣＰＵ１４に供給する構成となっている。
検出抵抗１３の両端の電圧からその電位差を求めれば、
帯電電流の換算ができる。この演算も、電源用ＣＰＵ１
４が行うように構成されている。

【００１４】また、現像ローラ７には現像電源１８が接
続され、現像電源制御回路１７によって現像電圧が制御
される構成となっている。転写ローラには転写電源２４
が接続され、転写電源制御回路１９によって転写電圧が
制御される構成となっている。

【００１５】更に、感光ドラムを露光するためのＬＥＤ
ヘッド５には、ＬＥＤヘッド制御回路２１が接続されて
印刷用の画像データが供給されるように構成されてい
る。なお、このＬＥＤヘッド５は、後で説明するよう
に、帯電開始電圧を測定前に、感光ドラムを露光して除
電する露光用ヘッドとして利用する。印刷装置全体は、
メインＣＰＵ２２によって制御され、メインスイッチ２
３はその電源スイッチである。

【００１６】図２には、上記のような印刷装置のプリン
トエンジン機構図を示す。図に示すように、この電子写
真式印刷装置のプリントエンジンには、図に示すような
機構が設けられる。中央には、感光ドラム４が配置され
ている。感光ドラム４の外周には、ＬＥＤヘッド５、現
像ローラ７、転写ローラ９、クリーニングローラ１１及
び帯電ローラ１が順に配置されている。

【００１７】現像ローラ７には、現像ブレード６が接す
るように配置され、トナー８を現像ローラ７の表面に薄
く付着させるように機能している。用紙１０は、感光ド
ラム４と転写ローラ９の間に搬送される。帯電ローラ１
には、図１に示した帯電電源３が接続されている。

【００１８】また、帯電ローラ１の外周には、補助ロー
ラ２が外接するように回転支持されている。この補助ロ
ーラ２には、帯電電源３から同電位の電圧が供給されて
いる。このプリントエンジンの印刷時の動作は従来装置
と同様である。即ち、感光ドラム４が帯電ローラ１によ
って一定の電位に帯電されると、ＬＥＤヘッド５によっ
て感光ドラム４が露光され、印刷用の画像データに対応
する静電潜像が形成される。この静電潜像は、現像ロー
ラ７によって現像され、感光ドラム４の外周面にトナー
８が付着して、トナー像が形成される。このトナー像
は、転写ローラ９と感光ドラム４との間で用紙１０に転
写される。用紙１０は、図示しない定着器によって定着
処理される。

【００１９】クリーニングローラ１１は、転写処理後の
残留トナーを感光ドラム４から除去するために設けられ
ている。こうしたクリーニング処理の後、帯電ローラ１
が感光ドラム４に一定の帯電電流を供給して帯電処理を
行う。なお、トナーの帯電特性やその他の原因で、クリ
ーニング後も感光ドラム外周面にトナーが付着したまま
帯電ローラ１と接触する。これにより、そのトナーが帯
電ローラ１の外周面に付着して、既に説明したような弊
害をもたらす。

【００２０】ここで、本発明の印刷装置は、帯電ローラ
による帯電処理を開始する前に、図１の帯電開始電圧測
定部２０によって帯電ローラ１の帯電開始電圧を測定す
る。この帯電開始電圧測定のために、図１に示した検出
抵抗１３が使用される。

【００２１】図３は、上記のような印刷装置の動作フロ
ーチャートである。また、図４は、印刷装置の動作タイ
ミングチャートである。この２つの図を参照しながら、
上記の装置の動作を説明する。まず、ステップＳ１にお
いて、図１に示したメインスイッチ２３をオンする（図
４（ａ）時刻ｔ１）。次のステップＳ２で、メインＣＰ
Ｕ２２は、図示しないメインモータをオンし、ステップ
Ｓ３において、図２に示した感光ドラム４の回転を開始
させる。なお、これらの動作は連動しているので、時刻
ｔ１に同時に開始する。

【００２２】更に、これに連動して時刻ｔ１に、（ｃ）
に示したように、図１に示した帯電電源３をオンし、帯
電ローラ１に所定の帯電電圧を印加する。このタイミン
グもメインスイッチと連動させる。時刻ｔ１から時刻ｔ
２までの時間は、感光ドラム４の全周面を帯電電源３に
より帯電させるために、少なくとも感光ドラム４が１周
回転するだけの時間とする。その後時刻ｔ２のタイミン
グで、ステップＳ５において、（ｂ）に示したように図
２に示したＬＥＤヘッド５をオンして、感光ドラム４の
全面を露光する処理を開始する。

【００２３】こうして、図２に示す感光ドラム４がＬＥ
Ｄヘッド５によって全面露光され、感光ドラム４の表面
電位が０ボルトになるように調整される。

【００２４】次に、ステップＳ６において、現像電源１
８（図１）をオンする。そのオンタイミングは、図４
（ｄ）に示すように、時刻ｔ３である。時刻ｔ２から時
刻ｔ３までの時間Ｔ５は、感光ドラム４のＬＥＤヘッド
５により露光された部分が現像ローラ７に達するまでの
時間に設定しておく。時刻ｔ３以後は現像ローラ７をプ
ラス電位にする。露光されて表面電位が０ボルトになっ
た感光ドラム４の上に現像ローラ７からトナーが移動す
るのを防止するためである。また、図４（ｅ）に示す転
写電圧も、マイナスの所定電圧に保持しておく。

【００２５】次のステップＳ７では、帯電開始電圧の測
定を行う。この測定は、図４の時刻ｔ４からｔ５の間の
時間Ｔ３で行われる。また、時刻ｔ３から時刻ｔ４まで
の時間Ｔ２は、時刻ｔ２に感光ドラム４がＬＥＤヘッド
によって露光された部分が帯電ローラ１に達するまでの
時間である。時間Ｔ３は、帯電開始電圧Ｖｔｈを検出す
るための時間である。なお、この時間Ｔ３の間は、帯電
電源３の印加電圧を少しずつ下げていくように変化させ
る。測定方法の詳細は後で説明する。

【００２６】帯電開始電圧の測定が終了すると、時刻ｔ
５のタイミングで、ステップＳ８において、帯電電源３
をオフし、ＬＥＤヘッド５をオフする。そして、測定さ
れた帯電開始電圧に応じた印加電圧を計算し、時刻ｔ６
に、その印加電圧を帯電電源３から帯電ローラ１に供給
し、帯電を開始する。時間Ｔ４は、この計算と印加電圧
の選択に要する時間である。

【００２７】即ち、ステップＳ９で、印加電圧を計算
し、ステップＳ１０で、帯電電源をオンする。そして、
ステップＳ１１の時刻ｔ７で、現像電源をオフし、帯電
に続いて印刷処理等が実行される。時間Ｔ６は、帯電ロ
ーラによって帯電された感光ドラム４の部分が現像ロー
ラ７に達するまでの時間である。なお、図１に示したメ
インＣＰＵ２２は、図２に示した転写ローラ９ととも
に、図２に示したクリーニングローラ１１にも上記帯電
開始電圧測定中、支障のないような電圧を供給するよう
制御している。

【００２８】図５には、帯電開始電圧測定方法の説明図
を示す。図のグラフの縦軸は、図１に示した検出抵抗１
３の抵抗値とこれに流れる帯電電流の積を示す。この値
を検出抵抗の電圧降下である。Ｐは帯電開始電圧の測定
を始める際の電圧降下である。図の左側には、帯電電源
３の印加電圧を示す。図１に示した検出抵抗１３は、帯
電ローラ１の帯電性能に影響がないように、帯電ローラ
１の電気抵抗より十分に小さい１〜１００キロオーム程
度の値に選定しておく。この検出抵抗１３を流れる帯電
電流はその両端の端子電圧に変換されて、既に説明した
要領で電源用ＣＰＵ１４に送り込まれる。

【００２９】電源用ＣＰＵ１４は、帯電ローラ１の印加
電圧を−１３５０ボルトから次第に０ボルトに近付くよ
うに変化させる。このとき、検出抵抗１３の電圧降下
は、図５示すように次第に減少する。帯電電源３の印加
電圧がＶｔｈのタイミングで帯電電流が０マイクロアン
ペアとなる。このときの印加電圧Ｖｔｈは即ち帯電開始
電圧である。このような測定は、帯電電流が流れる状態
と流れない状態の境界の電圧を求めればよい。従って、
帯電電流が流れない状態から印加電圧を変化させ、帯電
電流が流れ始めるときの印加電圧を帯電開始電圧として
測定しても良い。

【００３０】次に、電源用ＣＰＵ１４の動作について説
明する。電源用ＣＰＵ１４は、検出した帯電開始電圧Ｖ
ｔｈと予め設定しておいた基準状態における基準帯電開
始電圧Ｖｔｈ０との差を計算する。この差は、帯電ロー
ラ１へのトナーの付着やその他の環境条件の変化によっ
て生じるものである。基準帯電開始電圧を、例えば−５
５０ボルトとすれば、帯電電源３の基準状態における印
加電圧をＶ０として、実際に帯電ローラ１に供給すべき
印加電圧Ｖｃｈは次の式により求めることができる。Ｖｃｈ＝Ｖ０＋（Ｖｔｈ０−Ｖｔｈ）＝−１３５０ボル
ト＋（−５５０−Ｖｔｈ）

【００３１】実際には、このＶｔｈは例えば−５５０ボ
ルト±１００ボルト程度の範囲で変動する。従って、帯
電ローラ１に供給すべき印加電圧Ｖｃｈには、例えば−
１２５０ボルト〜−１４５０ボルトの範囲の値が選択さ
れる。このような帯電開始電圧に応じた印加電圧Ｖｃｈ
を帯電ローラ１に供給することによって、常に目的とす
る−８００ボルトに感光ドラムを帯電させることが可能
になる。なお、このように、帯電ローラの印加電圧によ
って、感光ドラムの帯電電位が制御できるのは、帯電ロ
ーラと感光ドラムとが接しながら一定の速度で感光ドラ
ムを回転させるため、感光ドラムを帯電させるための時
間は印加電圧に関わらず一定のためである。従って、単
位時間当たりに流れる帯電電流を制御すれば感光ドラム
の帯電電位が調整できる。

【００３２】図６〜図９には、上記の方法を実施したこ
とによる効果を説明するためのグラフを示した。図６
は、感光ドラム電位の湿度変化説明図である。図の縦軸
は感光ドラム電位Ｖｄを示し、横軸は帯電ローラの印加
電圧を示す。基準となる湿度下で、印加電圧Ｖ０で帯電
を行うと、感光ドラムの電位が−８００ボルトとなる。
ところが、環境湿度が低い場合には、帯電開始電圧Ｖｔ
ｈｌが基準となる帯電開始電圧Ｖｔｈ０よりも高くな
る。環境湿度が高い場合には、帯電開始電圧Ｖｔｈｈが
基準となる帯電開始電圧Ｖｔｈ０よりも低くなる。ここ
で、前回と同様に、印加電圧Ｖ０で帯電を行うと、感光
ドラムの電位が−８００ボルト以上あるいは以下になっ
てしまう。従って、環境湿度が低い場合にはより高い印
加電圧を選択し、環境湿度が高い場合には、より低い印
加電圧を選択する。

【００３３】図７には、感光ドラム電位の付着トナーに
よる変化説明図を示す。図の縦軸は感光ドラム電位Ｖｄ
を示し、横軸は帯電ローラの印加電圧を示す。例えば、
帯電ローラにトナーが付着する前は、帯電開始電圧がＶ
ｔｈ０である。このとき、印加電圧Ｖ０で帯電を行う
と、感光ドラムの電位が−８００ボルトとなる。ところ
が、帯電ローラにトナーが付着すると、帯電開始電圧が
Ｖｔｈに下がる。ここで、前回と同様に、印加電圧Ｖ０
で帯電を行うと、感光ドラムの電位が−８００ボルト以
上になってしまう。従って、図の矢印に示すように、よ
り低い印加電圧を選択する。

【００３４】図８には、感光ドラム電位の印刷枚数によ
る変化説明図を示す。印刷装置の使用開始時には、帯電
開始電圧がＶｔｈ０であったものが、２万枚程度の印刷
を行うと、帯電開始電圧がＶｔｈとなる。ここで、基準
のＶ０の印加電圧で帯電を行うと、感光ドラムの帯電電
位が−８００ボルト以下になってしまう。従って、Ｖ０
以上の印加電圧で帯電を行うようにして、感光ドラムを
−８００ボルトに帯電する。

【００３５】図９には、感光ドラム電位の帯電ローラ材
質による変化説明図を示す。この図の場合にも、トナー
付着前はＶｔｈ０という帯電開始電圧であったものが、
トナー付着後は帯電開始電圧がＶｔｈになる。従って、
印加電圧をＶ０より低い電圧とし、感光ドラムを適正な
電圧に帯電させる。

【００３６】本発明は以上の実施例に限定されない。上
記帯電ローラ１の帯電開始電圧を測定する回路は、検出
抵抗を使用する方法以外に、よく知られた電圧や電流検
出回路に置き換えることができる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明した本発明の印刷装置は、帯電
ローラの帯電開始電圧を測定する帯電開始電圧測定部
と、帯電開始電圧に応じた帯電ローラの印加電圧を選択
して、感光ドラムの帯電を開始する帯電電源を設けたの
で、環境条件が様々に変化したとしても、感光ドラムを
常に一定の電圧に帯電させることができる。これによっ
て、印刷品質を安定化させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による印刷装置のブロック図である。

【図２】プリントエンジン機構図である。

【図３】印刷装置の動作フローチャートである。

【図４】印刷装置の動作タイミングチャートである。

【図５】帯電開始電圧測定方法説明図である。

【図６】感光ドラム電位の湿度変化説明図である。

【図７】感光ドラム電位の付着トナーによる変化説明図
である。

【図８】感光ドラム電位の印刷枚数による変化説明図で
ある。

【図９】感光ドラム電位の帯電ローラ材質による変化説
明図である。

【符号の説明】

１帯電ローラ３帯電電源５ＬＥＤヘッド１３検出抵抗１４電源用ＣＰＵ２０帯電開始電圧測定部２２メインＣＰＵ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】感光ドラムと、この感光ドラムを帯電す
る帯電ローラとを備え、前記帯電ローラの帯電開始電圧を測定する帯電開始電圧
測定部と、前記帯電開始電圧に応じし選択された前記帯電ローラの
印加電圧を、前記感光ドラムに印加して帯電を開始する
帯電電源とを備えたことを特徴とする印刷装置。
【請求項２】請求項１に記載の印刷装置において、帯電開始電圧測定部は、除電後の感光ドラムに帯電ローラから可変電圧を印加し
て、帯電電流が流れる状態と流れない状態の境界の電圧
を求めることにより、前記帯電ローラの帯電開始電圧を
測定することを特徴とする印刷装置。
【請求項３】請求項２に記載の印刷装置において、帯電開始電圧を測定前に、感光ドラムを露光して除電す
る露光用ヘッドを備えたことを特徴とする印刷装置。
【請求項４】請求項１に記載の印刷装置において、帯電電源は、基準状態における帯電開始電圧をＶｔｈ０とし、帯電開
始電圧測定部の測定した帯電開始電圧をＶｔｈとし、基
準状態における印加電圧を基準印加電圧をＶ０としたと
き、演算式Ｖｃｈ＝Ｖ０＋（Ｖｔｈ０−Ｖｔｈ）により求め
た印加電圧Ｖｃｈを選択することを特徴とする印刷装
置。