KR101445640B1 - 대전장치 및 이를 이용한 화상형성장치 - Google Patents

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Abstract

대전장치가 개시된다. 본 대전장치는, 감광매체의 표면을 대전시키는 대전롤러, 대전롤러의 중심 및 표면 사이에 전위차를 형성하는 전원부, 및, 대전롤러 표면의 리플을 감쇄시키는 저항부를 포함한다. 이에 따라, 별도의 전원장치 없이 대전장치의 안정성을 확보할 수 있다.
화상형성장치, 대전장치, 도전성부재

Description

대전장치 및 이를 이용한 화상형성장치{Charging device and image forming apparatus using it}
본 발명은 대전장치 및 화상형성장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 저항을 이용하여, 대전 전위의 안정을 확보할 수 있는 대전장치 및 이를 이용한 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로, 화상형성장치는 인쇄원리에 따라 도트 인쇄방식, 잉크젯 인쇄방식, 및 레이저 인쇄방식 화상형성장치로 구분된다. 이러한 화상형성장치 중, 레이저 화상형성장치는 도트 및 잉크젯 인쇄방식 화상형성장치에 비해 인쇄속도가 빠르고 인쇄품질이 우수하다. 이로 인해, 최근에는 레이저 인쇄방식 화상형성장치의 사용이 증가하고 있다.
레이저 인쇄방식 화상형성장치의 인쇄동작은 대전(charge), 노광(exposure), 현상(development), 전사(transferring), 및 정착(fusing)단계로 구분된다. 이러한 화상형성장치에 따른 화상형성방법을 살펴보면, 먼저 감광매체(Organic Photo Conductive unit: OPC)의 표면이 (-)전하로 대전 된 후, 감광매체의 표면에 레이저 주사 유닛(Laser Scanning Unit: LSU)을 통해 주사된 레이저 빔에 의해 정전잠 상(latent image)이 형성된다. 다음으로, 감광매체의 표면에 형성된 정전 잠상에 토너가 접착되어 가시적인 화상이 형성된 후, 감광매체의 표면에 접착된 토너가 인쇄 용지에 부착되는 전사동작이 수행된다. 그리고 열과 압력으로 인쇄용지에 부착된 토너가 인쇄용지에 정착됨으로써 인쇄동작이 완료된다.
이러한 인쇄동작의 대전과정은, 코로나 방전을 이용하여 감광매체 표면을 (-) 전하로 대전시킨다. 구체적으로 감광매체가 레이저 빔의 주사 직전, 즉 감광매체의 회전방향을 기준으로 노광 영역 전단에, 근접하게 위치한 대전롤러의 방전 대전전압을 통해, (-) 전하로 대전된다. 그러나 이러한 대전과정에 있어서, 코로나 방전만을 이용하여 대전하는 경우, 전위되는 전압이 일정하지 못하여 리플이 발생한다. 그리고 이러한 대전전위의 리플은 화상에 결함을 유발한다는 문제점이 있었다.
도 1은 종래 기술의 대전롤러의 대전전압의 변화를 나타내는 파형도이다.
도 1을 참조하면, 감광매체 표면에 (-) 600V 전위를 대전시키고자 할 때 종래의 대전장치는 약 20~30V의 전위차를 갖는 리플이 발생하였다. 이와 같은 대전 전위의 리플은 고속 인쇄시나, 고화질 화상 인쇄시 화질에 영향을 주는 원인이 된다.
종래에는 이와 같은 화상 결함을 방지하기 위하여 별도의 AC 전원을 인가하여 감광매체에 인가되는 표면 전위가 일정하도록 하였다. 그러나 이러한 경우, 대전 전위의 리플 현상은 개선되는 반면, 별도의 고압 AC 전원을 사용하여야 한다는 문제점이 있다. 또한, 최근 소형화 추세에 있는 화상형성장치에 있어 별도의 부가 적인 전원장치가 추가되면, 설계의 자유도가 크게 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은, 저항을 이용하여 대전 전위의 안전성을 증가시킴으로써, 별도의 부가적인 전원장치 없이 안정적인 전원 공급이 가능한 대전장치 및 이를 이용한 화상형성장치를 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 대전장치는, 감광매체의 표면을 대전시키는 대전롤러, 상기 대전롤러의 중심 및 표면 사이에 전위차를 형성하는 전원부, 및, 상기 대전롤러 표면의 리플을 감쇄시키는 저항부를 포함한다.
이 경우, 상기 저항부는, 상기 대전롤러와 병렬 연결되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전원부는, 상기 대전롤러의 표면에 접촉하는 도전성 부재 및 상기 대전롤러의 중심축과 양단이 연결된 전압원인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일실시 예에 따른 대전장치는 상기 대전롤러 표면을 클리닝 하는 클리닝롤러, 및, 상기 대전롤러의 회전방향을 기준으로 상기 클리닝롤러의 후단에서 상기 대전롤러 표면에 접하는 도전성부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 전위차는 600V 정도인 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치는, 감광매체, 및, 상기 감광매체를 대전시키기 위한 대전롤러의 중심 및 표면 사이의 전 위차를 형성하며, 상기 대전롤러의 리플을 감쇄시키는 대전장치를 포함한다.
이 경우, 상기 대전장치는, 상기 대전롤러와 병렬 연결되는 저항부를 포함하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 대전장치는, 상기 대전롤러의 표면에 접촉하는 도전성 부재 및 상기 대전롤러의 중심축과 양단이 연결된 전압원인 것이 바람직하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치는, 상기 대전롤러 표면을 클리닝 하는 클리닝롤러, 및, 상기 대전롤러의 회전방향을 기준으로 상기 클리닝 롤러의 후단에서 상기 대전롤러 표면에 접하는 도전성부재를 더 포함하는 것이 바람직하다.
한편, 상기 전위차는 600V 정도인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 대전장치에 의하면, 대전장치에 저항을 이용하여 대전 전위의 안정성을 증가시킴으로써, 별도의 부가적인 전원장치 없이 감광매체에 안정적인 대전 전위 공급할 수 있어, 양호한 화상품질을 얻을 수 있다.
또한, 안전적인 대전전위가 공급되어, 고속 인쇄시나 고화질 인쇄시 양호한 화상품질을 얻을 수 있는 화상형성장치를 구현할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대전장치의 일 예를 나타내는 블록도이다.
도 2를 참조하면, 대전장치(200)는 대전롤러(210), 전원부(220) 및 저항부(230)를 포함한다.
대전롤러(210)는 감광매체로 적용된 감광드럼(미도시)을 일정 전위로 대전시킨다. 구체적으로 감광드럼 표면에 대전 롤러가 부착되어 일정한 nip이 유지되어 있고, 감광드럼 표면에 대전하기 위하여 대전롤러(210)의 롤러 샤프트에 전원이 인가되고, 롤러의 바깥 표면은 도전성 고무로 되어 있다.
전원부(220)는 감광드럼을 일정한 전위로 대전시키기 위한 고전압을 발생한다. 구체적으로, 전원부(220)는 고전압을 발생하여, 대전롤러(210)의 롤러 샤프트에 DC bias 전원을 인가한다. 그리고 전원부(220)는 대전롤러 표면의 대전전위 리플을 감소하기 위하여 저항부(230) 일측에 DC bias 전원을 인가한다.
저항부(230)는 대전롤러(210) 표면의 리플을 감쇄시키기 위하여 대전롤러(210) 표면 일측에 연결된다. 구체적으로 저항부(230)는 고 저항을 갖는 저항으로 구성되며, 대전전위를 형성하는 대전롤러(210)와 병렬적으로 연결된다. 병렬적으로 연결된 저항은 대전전위에 필요한 전위값이 대전롤러(210) 표면에 형성되도록 감압한다. 구체적으로 이러한 저항부(230)의 저항은 적용되는 화상형성 시스템에 의해 결정되며 구현시에 변화되는 환경에 따라 저항이 변경될 수 있도록 가변저항으로 구현될 수도 있다.
따라서, 대전롤러(210)에 일반적으로 인가되는 방전 대전 전압뿐만 아니라 저항부(230)을 통한 주입 대전전압이 대전롤러 표면에 인가되는바, 대전롤러의 표면 전위 리플을 줄일 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대전 동작을 수행하는 화상형성장치의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 화상형성장치(1000)는 감광매체(310) 및 대전장치(300)를 포함한다.
도 3의 대전장치(300)는 도 2의 대전장치(200)에 대응되는 장치이며, 대전장치(300)는 대전롤러(320), 저항부(330), DC bias(340) 및 클리닝롤러(350)로 구성된다.
감광매체(310)는 토너의 전하와 동일한 극성을 가지도록 대전 된다.
대전롤러(320)는 감광매체로 적용된 감광매체(310)를 일정전위로 대전시킨다. 구체적으로 대전롤러(320)는 DC Bias(340) 전압을 인가받아, 감광매체(310)를 약 (-) 600V의 전압으로 대전시킨다.
저항부(330)는 저항(331) 및 도전성 부재(332)로 구성된다. 저항(331)은 전사롤러(320)의 저항값 및 감광매체(310)의 저항값을 고려하여 감광매체(310)의 대전 전위가 일정한 전위를 유지하도록 하는 계산된 저항값을 가진다.
도전성 부재(332)는 대전롤러(320)와 저항(331)을 연결한다. 구체적으로 대전롤러는 원형의 롤러형으로 구현되는바, 움직이는 대전롤러(320) 표면과 계속 접촉할 수 있도록, 브러시 등의 형태로 구현될 수 있다. 그리고 도전성부재(332)는 대전롤러(320)의 회전방향을 기준으로 클리닝롤러(340)의 후단에서 대전롤러(320) 표면에 접하도록 위치한다.
클리닝롤러(350)는 대전롤러(210)의 이물질을 제거한다. 구체적으로, 카트리 지 내에 비산되어 부유하는 현상제 또는 지분 등의 이물이 대전롤러의 표면에 붙어서 대전롤러를 오염시킨다. 이는 별도의 클리닝장치가 없는 대전롤러(320)에 잔존함으로써 감광매체(310)의 대전 불균일을 초래하여 화상 결점으로 작용한다. 이를 제거하기 위해, 클리닝롤러(340)는 대전롤러(320)의 일측에 연결되며, 대전롤러(320)의 회전방향을 기준으로 대전 작용이 끝난 대전롤러(320) 표면에 접하도록 위치한다. 이에 따라, 대전롤러(200) 표면에 잔존하는 폐 현상제는 접촉 회전하는 클리닝롤러(350)에 의해 제거된다.
도 4는 도 3의 구성을 회로적으로 모델링한 회로도이다.
도 4를 참고하면, 저항 Ropc는 감광매체의 저항값이고, Rcr은 대전롤러의 저항값이며, Rij는 본 발명에서 부가된 저항이다.
종래의 화상형성장치는 저항 Rij가 제거된 회로와 같다. 따라서 본원의 부가되는 저항 Rij는 기존의 표면 전위를 유지하여야 함으로 저항 Rij의 값은 감광매체 표면전위에 의하여 결정된다. 구체적으로 도 4를 참고하여 Rij값을 구하여 보면,
VDC = Vcr + Vij
여기서 VDC는 DC bias 전압이며, Vcr는 대전롤러에 걸리는 전위차, 즉 방전 대전 전압이며, Vij는 대전롤러 표면에 걸리는 전위, 즉 주입 대전 전압이다. 수학 식 1에서 Vcr= Icr*Rcr 이고, Vij=Iij*Rij 이므로, 이를 대입하면 다음과 같은 식을 구할 수 있다.
VDC = Icr*Rcr + Iij*Rij
여기서, 본원의 부가되는 저항 Rij는 기존의 표면 전위를 유지하여야 함으로 주입대전전압은 감광매체 표면전위와 같다(Vij = Vo = Iij*Rij), 그리고 Iij는 Vo를 일정하게 유지하기 위한 전류이므로, Iij= Constant Vij= VDC/Rij ^2이다. 따라서 식을 정리하면,
Rij = VDC/Vo
따라서, 수학식 3을 이용하여 부가되는 저항값을 계산할 수 있다.
예를 들어, DC bias가 -1200V이고 표면 전위가 -600V 로 조정되어 있는 경우, 시스템은 저항은 20M옴인 경우 표면에 걸리는 전압 Vij는 600V이여야 하므로 도전성 부재로는 표면 저항이 20 옴 이하인 브러시를 사용하여 롤러 표면에 전압을 이용할 수 있다.
따라서, 대전 DC 전압에서 대전롤러에 전원이 공급되고, 또한 동일한 DC 전원이 RIJ를 통과한 후 도전성부재를 통하여 롤러 표면에 전원을 직접 인가해 줌으 로서 감광매체 표면에 직접 연결된 대전롤러에 의한 방전대전과 롤러 표면에 인가된 전압에 의한 주입대전에 의하여 감광매체 표면의 대전 불균일이 안정화되어 대전전위의 리플이 방지가 되어 화상 결함이 줄어든다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시 예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시 예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1은 종래기술의 대전롤러의 대전전압의 변화를 나타내는 파형도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 대전장치의 일 예를 나타내는 블록도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 대전 동작을 수행하는 화상형성장치의 일 예를 나타내는 도면, 그리고,
도 4는 도 3의 구성을 회로적으로 모델링한 회로도이다.
*도면의 주요부분에 대한 간단한 설명*
200: 대전장치 210: 대전롤러
220: 전원부 230: 저항부
1000: 화상형성장치

Claims (10)

  1. 감광매체의 표면을 대전시키는 대전롤러;
    상기 대전롤러의 중심 및 표면 사이에 전위차를 형성하는 전원부; 및
    상기 대전롤러 표면의 리플을 감쇄시키는 저항부;를 포함하며,
    상기 전원부는,
    상기 대전롤러의 중심축에 전원을 공급하면서, 상기 대전롤러의 표면에 상기 전원을 상기 저항부를 통하여 공급하는 대전장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 저항부는,
    상기 대전롤러와 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 대전장치.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 대전롤러 표면을 클리닝 하는 클리닝롤러; 및
    상기 대전롤러의 회전방향을 기준으로 상기 클리닝롤러의 후단에서 상기 대전롤러 표면에 접하는 도전성부재;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 대전장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 전위차는 600V 정도인 것을 특징으로 하는 대전장치.
  6. 감광매체; 및
    상기 감광매체를 대전시키기 위한 대전롤러의 중심 및 표면 사이의 전위차를 형성하며, 상기 대전롤러의 리플을 감쇄시키는 대전장치;를 포함하며,
    상기 대전장치는,
    상기 대전롤러의 중심축에 전원을 공급받으면서, 상기 대전롤러의 표면에 상기 전원을 저항부를 통하여 입력받는 화상형성장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 저항부는,
    상기 대전롤러와 병렬 연결되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 삭제
  9. 제 6항에 있어서,
    상기 대전롤러 표면을 클리닝 하는 클리닝롤러; 및
    상기 대전롤러의 회전방향을 기준으로 상기 클리닝 롤러의 후단에서 상기 대전롤러 표면에 접하는 도전성부재; 를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 전위차는 600V 정도인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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