KR20070006449A - 복수의 현상기를 구비하는 화상형성장치 및 현상기 전압 제어방법 - Google Patents

복수의 현상기를 구비하는 화상형성장치 및 현상기 전압 제어방법 Download PDF

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Abstract

화상형성장치가 개시된다. 개시된 화상형성장치는 원 패스 현상 시, 서로 다른 극성 및 색상의 토너들을 이용하여 복수의 정전잠상을 현상하여, 적어도 투 패스 현상으로 칼라화상을 완성하는 복수의 현상기와 감광매체에 3 레벨전위를 형성하는 노광유닛을 구비하는 화상형성장치에 있어서,
원 패스 현상 시 동작하는 두 개의 현상기 중 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전위를 현상전위(Vd), 회수전위(Vc) 및 적어도 하나의 중간전위(Vn)로 나누고, 중간전위(Vn)를 각각 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간에 선택적으로 인가함으로써, 회수전위(Vc) 인가시간 또는 현상전위(Vd) 인가시간을 변화시키지 않고, 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간을 제어한다.

Description

화상형성장치{Image forming apparatus}
도 1은 종래의 비접촉현상방식에서 현상롤러에 현상전압을 주기적으로 인가하는 일례를 도시한 그래프,
도 2는 본 발명에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도,
도 3은 두 개의 현상기에 인가되는 현상인가전압을 제어하기 위한 구성도,
도 4는 첫 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 분포를 도시한 그래프,
도 5는 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 일분포를 도시한 그래프,
도 6은 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 다른 분포를 도시한 그래프,
도 7은 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 또 다른 분포를 도시한 그래프,
도 8은 현상전압과 이미지농도와의 관계를 도시한 그래프.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100.....감광매체 110.....현상기
111.....현상롤러 101.....대전장치
102.....전자전제전유닛 103.....대전유닛
104.....감광드럼클리닝유닛 105.....대전전제전유닛
112,113....현상전압 114.....제어부
120.....노광유닛 124.....제어부
130.....중간전사유닛 150.....전사롤러
160.....정착기 170.....배지기
Vn......중간전위 Vo......표면전위
Vth.....현상문턱전위 Vw......비잠상전위
VL......잠상전위
본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 현상기의 현상전압을 제어하여 교차오염을 방지하는 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자사진방식을 이용한 칼라화상형성장치는 원하는 화상에 대응하는 디지털화상신호를 받아 레이저스캐닝유닛(LSU)과 같은 노광유닛에 의하여 감광매체에 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상을 토너를 이용하여 토너화상으로 현상하고, 이 토너화상을 기록매체에 전사시키고 토너화상에 열과 압력을 가하여 기록매체에 융착시킴으로써 원하는 칼라화상을 형성하는 장치이다.
컬러화상형성장치에 사용되는 토너의 색상은 옐로우(Y;yellow), 마젠타(M;magenta), 시안(C;cyan) 및 블랙(K;black) 이다. 따라서 칼라화상형성장치는 4 가지 색상의 토너를 정전잠상에 부착시키기 위해 4개의 현상기가 필요하다.
칼라화상을 형성하는 방식에는 각각 4개의 노광기와 감광매체를 구비하는 싱글패스(single-pass)방식과 하나의 노광기와 감광체를 구비하는 멀티패스(multi-pass)방식이 있다.
싱글패스(single-pass)방식의 칼라화상형성장치는 칼라인쇄 시 및 흑백인쇄 시에 소요되는 시간이 동일하므로 고속 칼라화상형성장치에 주로 사용된다. 하지만, 4개의 노광기와 4개의 감광체를 구비하여야 하므로 소형화가 어렵고 가격이 비싸다.
멀티패스(multi-pass)방식의 칼라화상형성장치는 하나의 감광매체와 하나의 노광기를 구비하고 각 색상에 대해 노광, 현상 및 전사를 반복하여 중간전사매체 상에 중첩시킴으로써 칼라토너화상을 형성하고 이를 용지로 전사 및 정착시킨다. 이러한 멀티패스방식의 칼라화상형성장치는 싱글패스방식에 비하여 칼라인쇄속도가 느리며, 칼라정렬이 어렵다.
현상기에서 감광매체로 극성을 띠는 토너를 전사시키기 위해서, 각 현상기에 수백 내지 수천볼트 이상의 현상전압을 인가한다.
도 1은 종래의 비접촉현상방식에서 현상롤러에 현상전압을 주기적으로 인가하는 일례를 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 음극성을 띄는 음토너를 예를 들어 설명한다. 감광매체는 대전장치에 의하여 -700V인 표면전위(Vo)로 대전되어 있으며, 화상이 형성되는 부분 (즉, 토너가 부착되는 부분)은 노광유닛에 의하여 노광되어 -100V인 화상전위(VL)로 떨어진다.
음극성을 띠는 음토너를 감광매체에 부착시키기 위하여, 현상롤러에 -1200V인 현상전압(Vd)을 인가한다. 음토너는 현상롤러의 현상전압(Vd)과의 반발력에 의하여 점핑하여 현상롤러로부터 감광매체로 이동된다.
이때, 현상롤러의 현상전압(Vd)과 감광매체의 화상전위(VL)사이의 전위차가 현상전압(Vd)과 표면전위(Vo)사이의 전위차보다 크기 때문에 음토너는 화상전위(VL)로 대전된 노광부에만 이동되어 부착된다. 그런데, 음토너 중에서 전기이동도가 큰 일부토너들은 표면전위(Vo)로 대전된 비노광부에도 부착될 수 있다. 비노광부에 부착된 토너는 원하지 않는 화상으로 오염에 해당되므로 이를 제거할 필요가 있다.
일반적으로, 비접촉현상방식에서는 현상전압과 회수전압이 교대로 인가되는 형태의 파형을 사용하는데, 이는 현상전압만 직류로 인가하는 경우에 현상제의 균일한 부착이 힘들기 때문에 현상제의 반복적인 운동을 통해 화상의 균일성을 확보하기 위해서이다.
현상롤러에 +300V인 회수전압(VC)을 인가하면, 노광부에 부착된 음토너는 회수전압(VC)과 화상전위(VL)사이의 전위차가 문턱전위(Vth)보다 작으면 현상롤러 쪽으로 이동하지 않지만, 비노광부에 부착된 음토너는 회수전압(VC)과 표면전위(Vo)사이의 전위차(1000V)가 커서 현상롤러 쪽으로 이동된다. 결과적으로, 현상롤러에 현 상전압과 회수전압을 소정 듀티비(duty ratio)로 교대로 인가함으로써 비노광부에는 토너가 부착되지 않게 된다.
이러한, 종래의 교류전압인가방식에서는, 현상전압과 회수전압이 인가되는 총시간(t0)이 일정하므로, 현상전압과 회수전압 중하나를 증가시키면 나머지 전압이 감소하기 때문에 현상조건의 자유로운 제어가 힘들다. 실험적으로는 주파수를 일정이상 높일 시 토너의 과도한 기계적 피로에 의해 수명이 감소하는 것으로 알려져 있다.
한편, 감광매체에 3레벨의 전위를 대전시키고, 서로 다른 극성의 토너를 동시에 현상시키는 전위분할현상법에서도, 비화상영역에 토너가 부착되는 오염현상이 발생된다. 즉, 양극성을 띠는 제1토너가 부착된 감광매체에 음의 제2토너를 현상시키기 위하여 현상전압을 인가하였을 때, 양극성을 띠는 제1토너의 일부가 현상롤러로 이동하거나 음의 제 2토너의 현상과정에서 반대극성을 띄는 양의 제 2토너가 이미 부착된 제1토너 위에 부착되면서 오염이 발생된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안한 것으로, 토너의 이동이 일어나지 않는 중간전위를 인가하여 서로 다른 극성 및 색상을 가지는 토너가 교차 오염되는 것을 방지할 수 있는 화상형성장치를 제공함에 그 목적이 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 교류전압인가방식의 현상법에서 현상조건의 자유로운 제거가 가능하게 하는데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명인 화상형성장치는 원 패스 현상 시, 서로 다른 극성 및 색상의 토너들을 이용하여 복수의 정전잠상을 현상하여, 적어도 투 패스 현상으로 칼라화상을 완성하는 복수의 현상기와 감광매체에 3 레벨전위를 형성하는 노광유닛을 구비하는 화상형성장치에 있어서,
원 패스 현상 시 동작하는 두 개의 현상기 중 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전위를 현상전위(Vd), 회수전위(Vc) 및 적어도 하나의 중간전위(Vn)로 나누고,
중간전위(Vn)를 각각 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간에 선택적으로 인가함으로써, 회수전위(Vc) 인가시간 또는 현상전위(Vd) 인가시간을 변화시키지 않고, 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간을 제어한다.
본 발명에 따르면, 중간전위를 Vn, 감광매체의 표면전위를 Vo, 현상문턱전위를 Vth 라 할 때, Vo - Vth 〈 Vn 〈 Vo + Vth 인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한다.
본 발명에 따르면, 중간전위를 Vn, 감광매체의 표면전위를 Vo 라 할 때,
Vn = Vo 인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한다.
본 발명에 따르면, 중간전위를 Vn, 감광매체의 비잠상전위를 Vw, 현상문턱전위를 Vth 라 할 때, Vw - Vth 〈 Vn 〈 Vw + Vth 인 관계를 만족한다.
본 발명에 따르면, 중간전위를 Vn, 감광매체의 비잠상전위를 Vw 라 할 때,
Vn = Vw 인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한다.
본 발명에 따르면, 제1중간전위를 Vn1, 제2중간전위를 Vn2라 할 때,
Vn=Vn1=Vn2 인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 비접촉현상방식을 이용하여 정전잠상을 현상하는 화상형성장치에 있어서,
각 현상기에 인가되는 현상인가전위를 현상전위(Vd), 회수전위(Vc) 및 적어도 하나의 중간전위(Vn)로 나누고,
중간전위(Vn)를 각각 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간에 선택적으로 인가함으로써, 회수전위(Vc) 인가시간 또는 현상전위(Vd) 인가시간을 변화시키지 않고 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간을 제어한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 2는 본 발명에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 도시한 구성도이고, 도 3은 두 개의 현상기에 인가되는 현상인가전압을 제어하기 위한 구성도이고, 도 4는 첫 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 분포를 도시한 그래프이고, 도 5는 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 일분포를 도시한 그래프이고, 도 6은 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 다른 분포를 도시한 그래프이고, 도 7은 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전압의 또 다른 분포를 도시한 그래프이고, 도 8은 현상전압과 이미지농도와의 관계를 도시한 그래프이다.
도 1을 참조하면, 화상형성장치는 감광매체(100), 복수의 현상기(110), 노광유닛(120), 중간전사유닛(130), 급지카세트(140), 전사롤러(150), 정착기(160) 및 배지기(170)를 구비한다.
상기 감광매체(100)는 원통형상의 금속제 드럼의 외주에 광도전성층이 형성된 감광드럼이다. 이하 감광드럼이라 한다.
상기 감광드럼(100)의 주위에는 대전장치(101), 전사전제전유닛(102), 대전유닛(103), 감광드럼클리닝유닛(104) 및 대전전제전유닛(105)이 설치되어 있다.
상기 대전장치(101)는 상기 감광드럼(100)을 균일한 전위로 대전시키는 것으로, 대전롤러 또는 코로나대전기(corona charger)로 이루어질 수 있다. 상기 대전장치(101)는 상기 감광드럼(100)의 외주면과 접촉 또는 비접촉 상태로 회전하면서 전하를 공급하여 상기 감광드럼(100)의 외주면이 균일한 전위를 가지도록 한다.
상기 전사전제전장치(pre-transfer eraser,102)는 상기 감광드럼(100)상의 토너화상을 상기 전사벨트(131)로 전사시키기 전에 상기 감광드럼(100)상의 토너화상이 형성된 부분 이외의 부분(비화상영역)의 전하를 제거한다. 상기 전사전제전장치(102)는 선택적으로 사용될 수 있다.
상기 대전유닛(103)은 상기 감광드럼(100)에 현상되는 토너화상을 상기 중간전사유닛(130)으로 전사시키기 위하여 서로 다른 극성 및 색상을 가지는 토너를 동일한 극성으로 동일화시키기 위하여 대전시키는 장치이다.
상기 감광드럼클리닝유닛(104)은 상기 감광드럼(100)으로부터 상기 중간전사유닛(130)으로 토너화상이 전사되지 않고, 상기 감광드럼(100)에 잔류하는 화상을 제거하는 것으로, 클리닝블레이드(cleaning blade)인 것이 바람직하다.
상기 대전전제전유닛(pre-charger eraser)은 상기 감광드럼(100)상에 토너화 상을 형성하기 전에 상기 감광드럼(100)의 전 표면의 전하를 제거한다.
상기 복수의 현상기(110)는 각각 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M) 및 블랙(K) 색상의 고체분말상의 토너를 각각 수용하고 상기 감광드럼(100)에 대면하여 회전방향으로 순차적으로 배치되어 있다. 상기 복수의 현상기(110)는 각각 상기 감광드럼(100)에 형성된 정전잠상에 토너를 공급하여 정전잠상을 토너화상으로 형성시키는 현상롤러(111)를 구비한다. 상기 복수의 현상기(100)는 상기 현상롤러(111)가 상기 감광드럼(110)의 외주면과 현상갭(Dg)만큼 이격되도록 설치된 비접촉현상방법을 이용한다. 이 현상갭(Dg)은 수십 내지 수백 미크론(㎛)정도인 것이 바람직하다.
상기 노광유닛(120)은 상기 감광드럼(110)의 하방에 설치되어 있으며, 균일한 전위로 대전된 상기 감광드럼(110)에 광을 주사하여 정전잠상을 형성한다.
상기 중간전사유닛(130)은 전사벨트(131)와, 전사벨트(131)를 지지하고 회전시키는 복수의 지지롤러(132)(133)(134)(135)(136)를 포함한다. 상기 지지롤러(132)와 지지롤러(133) 사이의 구간에서 전사벨트(131)는 감광드럼(100)과 대면되어 있어, 토너화상이 상기 감광드럼(100)으로부터 전사벨트(131)로 전사된다.
또한, 상기 중간전사유닛(130)은 토너화상이 용지(S)로 전사된 후에 전사벨트(131)상에 잔류되는 폐토너를 제거하기 위하여, 상기 전사벨트(131)의 표면에 접촉되어 폐토너를 긁어내리는 클리닝수단(137)을 구비한다. 상기 클리닝수단(133)은 클리닝블레이드(cleaning blade)인 것이 바람직하다. 상기 지지롤러(136)는 상기 전사벨트(131)를 사이에 두고 상기 전사롤러(150)에 대면하도록 배치되어 있다.
상기 전사벨트(131)의 주행 선속도는 상기 감광드럼(100)의 회전 선속도와 동일한 것이 바람직하다. 상기 전사벨트(131)의 길이는 칼라토너화상이 최종적으로 수용되는 용지(S)의 길이와 같거나 적어도 그보다 길어야 한다.
상기 전사롤러(150)는 상기 전사벨트(131)와 대면되도록 설치되어, 상기 전사벨트(131)에 칼라토너화상이 상기 감광드럼(100)으로부터 전사되는 동안에는 상기 전사벨트(131)로부터 이격되어 있다가, 상기 전사벨트(131)에 칼라토너화상이 완전히 형성되면 상기 전사벨트(131)와 소정 압력으로 접촉하여 칼라토너화상을 용지(S)에 전사시킨다.
상기 정착기(160)는 열을 발생하는 히팅롤러(161)와 상기 히팅롤러(161)와 소정 압력으로 대면하여 회전하면서 용지(S)를 상기 히팅롤러(161)쪽으로 가압하는 가압롤러(162)를 구비하여, 칼라토너화상에 열과 압력을 가하여 용지(S)에 융착시킨다. 상기 가압롤러(162)대신에 히팅롤러를 사용할 수도 있다.
상기 배지기(170)는 한쌍의 롤러를 구비하여 칼라토너화상이 융착된 용지(S)를 외부로 배출한다. 상기 배지기(170)로부터 배출된 용지(S)는 용지적재대(180)에 적재된다.
상기 카세트(140)는 용지(S)를 적재하고 본체에 착탈 가능하게 설치되며, 그 상측에는 용지(S)를 낱장 씩 픽업하기 위한 픽업롤러(142)가 각각 마련되어 있다.
도면부호 20은 용지(S)의 양면에 화상을 인쇄하기 위하여 일면에 화상이 형성된 용지(S)를 반송시키는 듀플렉스(duplex)이송부를 나타낸다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 화상형성장치는 2패스방식, 3패스방식 및 4패스방식 등 복수의 인쇄모드를 선택할 수 있기 때문에, 사용자는 인쇄속도 및 화상품질을 고려하여 상기한 복수의 인쇄모드 중에서 원하는 모드를 선택할 수 있다.
예를 들어, 4패스방식(4 pass type)은 일반적인 화상형성장치에 적용되는 것으로, 4개의 색상의 토너를 이용하여 순차적으로 정전잠상을 단색으로 현상하고, 각 토너화상을 상기 전사벨트(131)에 중첩 전사하여 칼라화상을 형성하는 방식으로 높은 화상품질을 원하는 경우에 선택할 수 있는 방식이다.
2패스방식(2 pass type)은 한번의 현상 시, 서로 다른 극성과 색상을 가지는 토너를 이용하여 감광매체에 형성된 복수의 정전잠상을 현상함으로써, 2번의 현상만에 원하는 칼라화상을 형성하는 방식으로, 4패스방식에 비하여 인쇄속도를 2배까지 향상시킬 수 있는 방식이다.
3패스방식(3 pass type)은 2패스방식을 변형시킨 것으로, 첫 번째 패스 때 공급되는 서로 다른 극성과 색상을 가지는 토너를 두 번째 패스에서도 다시 공급하고, 세 번째 패스 때에는 첫 번째 패스와는 다른 색상을 가지는 토너들을 공급하여 3패스만에 칼라화상을 형성할 수 있는 방식이다. 이러한 3패스방식은 4패스방식에 비하여 인쇄속도를 30 퍼센트 이상 향상시키면서, 2패스방식에 보다 화상품질을 향상시킬 수 있는 방식이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 2패스방식에서, 한번의 현상 시 두 개의 현상기로부터 서로 다른 극성과 색상을 가진 토너들을 이용하여 감광매체에 형성된 복수의 정전잠상을 현상하기 위하여 각 현상기의 현상전압을 제어하기 위한 구성이 도시되 어 있다.
상기 감광드럼(100)에는 상기 노광유닛(120)에 의하여 3레벨전위가 형성되어 있다. 상기 3레벨전위는 표면전위(Vo), 비잠상전위(Vw) 및 잠상전위(VL)이다. 표면전위(Vo)는 상기 대전장치(101)에 의하여 상기 감광드럼(100)의 표면에 형성된 전위로 비노광부분이며, 비잠상전위(Vw)는 상기 노광유닛(120)에 의하여 노광은 되지만 화상이 형성되지 않은 부분이며, 잠상전위(VL)는 상기 노광유닛(120)에 의하여 노광되어 화상이 형성되는 부분이다. 이들 사이의 대소관계는
Figure 112005037123780-PAT00001
을 만족하는 것이 바람직하다. 따라서, 상기 감광드럼(100)은 상기 노광유닛(120)에 의하여 3레벨전위로 대전되어 있다.
양극성(+)을 띠는 옐로우(Y)색상의 토너를 수용하고 있는 현상기(110Y)와 음극성(-)을 띠는 시안(C)색상의 토너를 수용하고 있는 현상기(110C)가 상기 감광드럼(100)의 회전방향으로 따라 순차적으로 배치되어 있다. 상기 현상기(100Y)와 현상기(100C)는 각각 전원(112)(113)에 연결되어 있으며, 상기 현상기(100Y)와 현상기(100C)의 현상전압을 제어하기 위한 제어부(114)가 상기 전원(112)(113)에 연결되어 있다.
상기 감광드럼(100)이 3레벨전위로 대전되어 있는 상태에서, 상기 현상기(100Y)로부터 양극성(+)을 띠는 옐로우색상 토너를 상기 감광드럼(100)으로 이동시키기 위하여, 상기 제어부(114)는 상기 현상기(100Y)에 현상인가전압을 인가한다. 여기서, 현상인가전압은 현상전위(Vd)과 회수전위(Vc)로 이루어져 있으며, 현상전위(Vd)와 회수전위(Vc)가 상기 현상롤러(110Y)에 교대로 인가된다. 이때, 양극성(+)을 띠는 토너는 도 1에서 도시된 음극성(-)을 띠는 토너와는 반대로 회수전위(Vc)에서 비노광부(표면전위(Vo))로 현상이 일어나고, 현상전위(Vd)에서 회수가 일어난다.
이때, 현상전위(Vd)가 인가되는 시간을 t1 이라 하고, 회수전위(Vc)가 인가되는 시간을 t2 라하고, 현상전위(Vd)와 회수전압(Vc)가 인가되는 총시간을 to라 하면, to=t1+t2이며, t1이 t2보다 길다.
회수전위(Vc)가 인가되면서 양극성(+)을 띠는 옐로우색상 토너는 정전원리에 의한 정전기력의 차이에 의하여 표면전위(Vo)로 대전된 비노광부에 부착된다.
현상전위(Vd)가 인가되면서 비노광부 이외의 부분에 부착될 수 있는 토너들이 상기 현상롤러(110Y)에 다시 부착되어 회수된다.
따라서, 상기 감광드럼(100)은 상기 현상기(100Y)를 통과하면서, 양극성(+)을 띠는 옐로우(yellow)색상 토너가 비노광부에 부착되어 정전잠상이 현상된다.
다음으로, 상기 현상기(100C)로부터 음극성(-)을 띠는 시안(Cyan)색상 토너를 상기 감광드럼(100)으로 이동시키기 위하여, 상기 제어부(114)는 상기 현상기(100C)에 현상인가전압을 인가한다. 여기서, 현상인가전압은 현상전위(Vd), 적어도 하나의 중간전위(Vn) 및 회수전위(Vc)로 이루어져 있다.
중간전위(Vn)는 토너의 현상 또는 회수에 영향을 미치지 않는 전위로, 한 주기 동안 중간전위(Vn)가 인가되는 시간을 변경하면 단위시간 동안의 총 현상시간에 대비하여 현상시간 또는 회수시간을 보다 세밀하게 제어할 수 있다.
도 8을 참조하면, 토너가 현상롤러로부터 감광드럼에 이동되기 위해서는 이동되기 위한 최소전위인 현상문턱전위(Vth)이상의 현상전압이 인가되어야 한다. 문턱전위(Vth)이하의 현상전압에서는 토너가 현상롤러로부터 감광드럼으로 이동되지 않는다. 그러므로, 중간전위(Vn)는 현상문턱전위(Vth) 또는 비잠상전위(Vw)와의 관계를 통하여 결정지을 수 있다.
여기서, 일반적으로 현상전압이 인가되는 시간이 회수전압이 인가되는 시간보다 짧은 것이 통상 사용되고 있다. 이는 통상의 토너특성에 의해 현상전압이 과다하면 화상부 및 비화상부에 모두 토너가 이동하여 오염된 이미지가 형성되는 것을 실험적으로 알 수 있기 때문이다.
일 성분방식의 토너를 마찰 대전시키는 통상의 현상시스템에서, 전기적으로 역극성을 띄는 토너가 마찰대전과정에서 필연적으로 일정량 발생된다. 이러한 역극성을 띄는 토너는 다른 색상의 토너로 현상된 부분에 이동되어 화상오염을 일으키는 원인이 된다. 그러므로, 이러한 화상오염의 원인인 역극성토너의 이동을 줄이기 위하여, 음의 극성을 가지는 토너의 경우 역극성 토너측면에서는 현상전압인 회수전압 인가시간을 줄임으로써 제어할 수 있다.
그런데, 종래 기술구성에서, 회수전압 인가시간을 줄이면, 현상전압 인가시간이 늘어나게 되어 원하는 이미지를 얻을 수 있도록 현상전압을 제어하기가 어려우므로, 토너의 이동에 영향을 미치지 않는 적어도 하나의 중간전위(Vn)를 도입함으로써 상대적으로 회수전압인가시간을 줄이는 것이다. 이때, 현상전압과 회수전 압이 인가되는 총시간은 일정하다.
또한, 종래 기술 구성에서, 역극성토너가 최소화된 경우라도 필요이상의 토너현상을 방지하여 토너소모량을 줄이고자 하는 경우에, 현상전압 인가시간을 줄이면 회수전압 인가시간이 늘어나 이중의 현상량 조절효과로 인해 화상의 농도저하가 발생할 수 있다. 이 경우 중간전위를 현상전압 인가시간에 도입하여 현상전압 인가시간만 독립적으로 줄일 수 있다.
이하에서는, 회수전압(Vc)인가시간에 중간전압(Vn)을 인가하여 회수전압(Vc)이 인가되는 순시간을 제어하는 방법에 대하여 설명한다. 따라서, 현상전압(Vd) 인가시간에 중간전압(Vn)을 인가하여 현상전압(Vd)이 인가되는 순시간을 제어하는 방법은 회수전압(Vc) 인가시간을 일정하게 고정시키고 현상전압(Vd) 인가시간에 중간전압(Vn)을 인가함으로써 상대적으로 현상전압(Vd)이 인가되는 순시간을 줄이는 것으로, 이는 회수전압(Vc) 인가시간에 중간전압(Vn)을 인가하여 회수전압(Vc)이 인가되는 순시간을 제어하는 방법과 동일하게 중간전압(Vn)을 적용하여 이룰 수 있으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
도 5를 참조하면, 현상전위(Vd)가 인가되는 시간을 t3 라하고, 회수전위(Vc)가 인가되는 총시간을 t4라하며, 현상전위와 회수전위가 각각 인가되는 총시간을 to라 하면, to = t3 + t4 이고, t3＜t4를 만족하는 것이 바람직하다. 여기서, to는 도 4에 도시된 t1과 t2를 합친 총시간과 동일한 시간이다.
이때, t4는 중간전위(Vn)가 인가되는 시간 t5와 회수전위(Vc)가 인가되는 순시간 t6을 합친 시간이다. 따라서, 회수전위가 인가되는 총시간 t4가 일정하면, 현 상전위(Vc)가 인가되는 순시간 t6은 중간전위(Vn)가 인가되는 시간 t5만큼 상대적으로 줄어들게 된다.
중간전위를 Vn, 감광드럼의 비잠상전위를 Vw, 현상문턱전위를 Vth 라 할 때,
Vw - Vth 〈 Vn 〈 Vw + Vth
Vn=Vw
의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
중간전위를 Vn, 감광드럼의 표면전위를 Vo, 현상문턱전위를 Vth 라 할 때,
Vo - Vth 〈 Vn 〈 Vo + Vth
Vn=Vo
의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.
한편, 전위분할방식 현상이 아니고, 비접촉방식에 의하여 현상을 하는 경우에, 상기한 감광드럼의 비잠상전위(Vw)는 표면전위(Vo)와 동일하다. 따라서, [수학식 1]과 [수학식 2]는 [수학식 3] 및 [수학식 4]와 동일하게 된다.
도 6을 참조하면, 회수전위(Vc)가 인가되는 순시간 t6과 중간전위(Vn)가 인가되는 시간 t5 및 이들을 합친 총시간 t4는 도 5에 도시된 시간과 동일하며, 다만, 회수전위(Vc)가 인가되고 중간전위(Vn)가 인가되고 있어, 순서가 바뀌어 일을 뿐이다.
물론, 현상전위(Vd)가 인가되는 시간을 t3 라하고, 회수전위(Vc)가 인가되는 총시간을 t4라하며, 현상전위(Vd)와 회수전위(Vc)가 각각 인가되는 총시간을 to라 하면, to = t3 + t4 이고, t3＜t4를 만족하는 것이 바람직하다. 여기서, to는 도 4에 도시된 t1과 t2를 합친 총시간과 동일한 시간이다.
도 7을 참조하면, 중간전위(Vn)는 제1중간전위(Vn1)와 제2중간전위(Vn2)로 이루어져 있으며, 제1중간전위(Vn1)가 인가되는 시간을 t7, 제2중간전위(Vn2)가 인가되는 시간을 t8이라 하면, t5 = t7 + t8을 만족한다.
즉, 도 5 및 도 6에서 중간전위(Vn)가 인가되는 시간t5는 제1중간전위(Vn1)가 인가되는 시간(t7)와 제2중간전위(Vn2)가 인가되는 시간(t8)을 합친 시간과 동일하다.
회수전위(Vc)가 인가되는 순시간 t6과 중간전위(Vn)가 인가되는 시간 t5 및 이들을 합친 총시간 t4는 도 5에 도시된 시간과 동일하며, 다만, 제1중간전위(Vn1)는 회수전위(Vc)가 인가되기 전에 인가되고, 제2중간전위(Vn2)는 회순전위(Vc)가 인가된 후에 인가된다.
물론, 현상전위(Vd)가 인가되는 시간을 t3 라하고, 회수전위가 인가되는 총시간을 t4라하며, 현상전위와 회수전위가 각각 인가되는 총시간을 to라 하면, to = t3 + t4 이고, t3＜t4를 만족하는 것이 바람직하다. 여기서, to는 도 4에 도시된 t1과 t2를 합친 총시간과 동일한 시간이다.
여기서, 중간전위를 Vn, 제1중간전위를 Vn1, 제2중간전위를 Vn2 라 할 때,
Vn = Vn1 = Vn2를 만족하므로,
제1중간전위(Vn1)과 제2중간전위(Vn2)는 상기한 [수학식1]내지 [수학식 4]의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.
상기와 같은 동작을 통하여, 상기 감광드럼(100)은 상기 현상기(100C)를 통과하면서, 음극성(-)을 띠는 시안색상 토너가 노광된 잠상전위(VL)로 대전된 화상영역에 부착되어 정전잠상을 현상한다.
결국, 표면전위(Vo)로 대전된 부분은 양극성(+)을 띠는 옐로우(yellow)토너로 현상되고, 잠상전위(VL)로 대전된 화상영역은 음극성(-)을 띠는 시안(cyan)토너로 현상되며, 비잠상전위(Vw)로 대전된 비화상영역에는 화상으로 현상되지 않는다.
그리고, 서로 다른 극성 및 색상을 가지는 토너로 현상된 복수의 토너화상을 상기 감광드럼(100)으로부터 상기 전사벨트(131)로 전사는 서로 다른 극성에 의한 인력을 이용한다. 즉, 상기 전사벨트(131)에 음극성(-)전압을 인가하면, 상기 감광드럼(100)에 현상된 토너화상은 양극성(+)띠도록 한다.
그런데, 상기 감광드럼(100)에는 양극성(+)을 띠는 토너화상과 음극성(-)을 띠는 토너화상이 같이 존재하므로, 양극성(+)을 띠는 토너화상은 상기 감광드럼(100)으로부터 상기 전사벨트(131)로 전사될 수 있지만, 음극성(-)을 띠는 토너화상은 전사되지 못한다.
그러므로, 상기 대전유닛(103)에 양극성전압을 인가하여 코로나 방전을 발생시키고, 일정 전류가 상기 감광드럼(100)에 유입되도록 하여 서로 다른 극성을 띠 는 토너를 양극성(+)토너로 일원화시킨다. 이를 토너동일극성화라고 한다.
따라서, 상기 중간전사유닛(130)에 음극성전압을 인가하여 상기 감광드럼(100)상의 양극성(+)으로 동일화된 토너들을 상기 감광드럼(100)으로부터 상기 전사벨트(131)로 전사시킨다. 상기에서는 서로 다른 극성의 토너를 양극성(+)으로 동일화하는 것을 설명하였지만, 서로 다른 극성의 토너를 음극성(-)으로 동일화 할 수도 있다.
1패스가 완성되면, 다시 1패스와 동일한 과정들을 반복하면서 마젠타토너와 블랙토너를 감광드럼에 이동시키는 2패스를 실시한다. 2패스가 완성되면, 상기 전사벨트(131)상에는 칼라화상이 형성된다.
이 칼라화상은 상기 전사롤러(150)를 이용하여 용지(S)로 전사된 후 상기 정착기(160)를 거치면서 용지(S)에 융착되어 상기 배지기(170)를 거쳐 외부로 배지되어 칼라화상형성이 완료된다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화상형성장치는 토너의 이동에 관계하지 않은 중간전위를 인가하여 회수전위 또는 현상전위가 인가되는 시간을 독립적으로 제어함으로써 토너의 교차오염을 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해서 정해져야 할 것이 다.

Claims (10)

  1. 원 패스 현상 시, 서로 다른 극성 및 색상의 토너들을 이용하여 복수의 정전잠상을 현상하여, 적어도 투 패스 현상으로 칼라화상을 완성하는 복수의 현상기와 감광매체에 3 레벨전위를 형성하는 노광유닛을 구비하는 화상형성장치에 있어서,
    원 패스 현상 시 동작하는 두 개의 현상기 중 두 번째 현상기에 인가되는 현상인가전위를 현상전위(Vd), 회수전위(Vc) 및 적어도 하나의 중간전위(Vn)로 나누고,
    중간전위(Vn)를 각각 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간에 선택적으로 인가함으로써, 회수전위(Vc) 인가시간 또는 현상전위(Vd) 인가시간을 변화시키지 않고, 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간을 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    중간전위를 Vn, 감광매체의 표면전위를 Vo, 현상문턱전위를 Vth 라 할 때,
    Vo - Vth 〈 Vn 〈 Vo + Vth
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    중간전위를 Vn, 감광매체의 표면전위를 Vo 라 할 때,
    Vn = Vo
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    중간전위를 Vn, 감광매체의 비잠상전위를 Vw, 현상문턱전위를 Vth 라 할 때,
    Vw - Vth 〈 Vn 〈 Vw + Vth
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  5. 제 1항 또는 제 4항에 있어서,
    중간전위를 Vn, 감광매체의 비잠상전위를 Vw 라 할 때,
    Vn = Vw
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  6. 제 2항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1중간전위를 Vn1, 제2중간전위를 Vn2라 할 때,
    Vn=Vn1=Vn2
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  7. 비접촉현상방식을 이용하여 정전잠상을 현상하는 화상형성장치에 있어서,
    각 현상기에 인가되는 현상인가전위를 현상전위(Vd), 회수전위(Vc) 및 적어도 하나의 중간전위(Vn)로 나누고,
    중간전위(Vn)를 각각 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간에 선택적으로 인가함으로써, 회수전위(Vc) 인가시간 또는 현상전위(Vd) 인가시간을 변화시키지 않고, 현상전위(Vd) 인가시간 또는 회수전위(Vc) 인가시간을 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  8. 제 7항에 있어서,
    중간전위를 Vn, 감광매체의 표면전위를 Vo, 현상문턱전위를 Vth 라 할 때,
    Vo - Vth 〈 Vn 〈 Vo + Vth
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서,
    중간전위를 Vn, 감광매체의 표면전위를 Vo 라 할 때,
    Vn = Vo
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    제1중간전위를 Vn1, 제2중간전위를 Vn2라 할 때,
    Vn=Vn1=Vn2
    인 관계를 만족하도록 현상인가전위를 제어한 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
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