KR0133045B1 - 화상 형성 장치용 화상전사 장치 - Google Patents

화상 형성 장치용 화상전사 장치

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다까노 사또시
마쯔다 이따루
하라사와 유꼬
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켄지 히루마
가부시끼가이샤 리 코
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Abstract

본 발명의 화상 전사장치는 화상형성 장치내에 갖춰지고, 용지가 감광체에 감기는 현상과, 전사벨트로 부터 불완전하게 분리되는 현상을 확실하게 방지할 수 있다. 전사바이어스력과 방전 작동은 환경의 변화에 기인한 전사 벨트와 용지의 저항 변화가 상기 감광체로 흐르는 전류의 변화로 전환되지 못하도록 함으로써 벨트 상에 부착된 전하를 효과적으로 분산시킨다. 상기 장치를 구성하는 여러가지 부재는 서로에 대하여 방전 효과가 가장 효과적으로 얻어질 수 있고, 여하한 구성 부품에서도 전사 바이어스력이 유전 차단 현상을 발생시키지 않도록 위치된다.

Description

화상형성장치용 화상전사 장치
제1도는 본발명에 따른 화상전사 장치의 전체구조를 도시한 단면도.
제2도는 본발명에 따라서 화상을 전사시키기 위한 작동을 설명하는 단면도.
제3도는 본발명의 실시예에 갖춰진 전사 벨트의 단면도.
제4도는 정전기적으로 토너를 전사시키기 위하여 용지와 전사벨트 상에 부착되는 전하와 함께 본발명의 실시예에 갖춰진 감광체상에 부착되는 토너를 도시한 단면도.
제5도는 본발명의 실시예에 갖춰진 피동로울러, 편향지지 로울러 및 접촉 플레이트의 위치 관계를 도시한 단면도.
제6도는 제5도에 도시된 접촉 플레이트의 수정된 형상을 도시한 단면도.
제7도는 제5도에 도시된 접촉 플레이트의 또다른 특정 형상을 도시한 단면도
제8도는 전사벨트로 흐르는 전류와 접지로 흐르는 전류사이의 편차를 유지시키기 위한 특정 구성을 도시한 단면도.
제9도는 제8도에 관련된 개략적인 블럭 다이어 그램.
제10도는 서로 다른 전사벨트 및 제8도에 도시된 구성에 관하여 전류, 전압 및 화상밀도사이의 관계를 도시한 그래프도.
제11도는 서로 다른 용지와 제8도에 도시된 구성에 관하여 전류, 전압 및 화상밀도사이의 관계를 도시한 그래프도.
제12도는 서로다른 환경과 제8도에 도시된 구성에 관하여 전류, 전압 및 화상 밀도사이의 관계를 도시한 그래프도.
제13도는 제8도의 구성에서 수정된 부분을 도시한 단면도.
제14도는 제13도에 관련된 개략적인 블럭다이어그램이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
2 : 드럼 3 : 피동로울러
5 : 벨트 9 : 레지스터로울러
12 : 접촉플레이트 14 : 조기전사 방전램프
16 : 소제장치 16A : 블레이드(blade)
17 : 제2접촉 플레이트 18 : 제3접촉 플레이트
20, 21, 22 : 브러쉬(Brush) 23 : 전사벨트
26 : 전원 29 : 레버(lever)
31 : 솔레노이드(solenoid) 37 : 제어기
B : 파지부(a nip portion) s : 용지(sheet)
본발명은 복사기, 프린터 또는 이와 유사한 전자사진 화상 형성장치에 사용되는 화상전자장치에 관한 것으로, 보다 상세히는 용지를 이송시키고, 이를 정전기적으로 전사벨트에 부착시키는 동안 화상 담지체로 부터 전사벨트에 화상을 전사시키는 방식의 화상 전사 장치에서 용지에 대한 전사바이어스부(a transfer bias section)와 방전부(a discharge section) 사이의 위치관계 및, 상기 전사바이어스부를 제어하는 장치에 관한 것이다. 일반적으로, 화상형성장치에서 화상 담지체 또는 감광체상에 형성되는 토너 화상을 전사 벨트상에서 이동되는 용지에 정전기적으로 전사시키고, 상기 전사벨트에는 토너화상에 대하여 반대극성의 전자계를 인가시키는 방식의 화상 전사장치를 사용하는 것은 일반화된 기술이다.
이러한 방식의 장치는 통상적으로 상기 전사벨트에 전사바이어스력을 가해주는 장치를 포함하고 있다, 예를들면, 전극부재가 고장력의 전원에 연결되고, 화상 전사 위치에서 벨트의 후방에 접촉 유지된다. 이와같은 구성은 전적으로 코로나 대전기에 의존하는 구성보다 유익하게 되는바, 이는 유해한 오존(ozone)을 발생시키지도 않고, 저전압에서 작동가능하기 때문이다.
감광체로 부터 용지로 토너화상을 전사시킬 뿐만 아니라 상기 언급한 바이어스 장치를 갖춘 구조는 전사바이어스에 의하여 용지상에 극성 전하를 부착시켜 용지가 정전기적으로 벨트에 부착되도록 한다. 따라서, 벨트가 이동되는 동안, 상기 벨트에 의해서 용지가 이동가능하고, 정전기적 부착력에 의해서 벨트로 부터 분리된다.
그러나, 상기 용지가 정전기적으로 벨트에 부착될때, 상기 용지는 화상 전사후 벨트로 부터 분리되어야만 한다. 용지분리를 위해서는, 1010Ω.cm 내지 1013Ω.cm의 저항을 갖춘 전사벨트가 사용가능하고, 벨트의 이동예정 방향에 대하여 화상 전사위치의 하류측에 방전부재가 위치되어 벨트의 전하를 분산시키는 기술이 일본 특허공개 공보 제83762/1988에 일례로서 제시되어 있다. 상기 방전부재는 용지의 전하를 감소시키거나 제거함으로서 용지의 분리를 쉽게 한다. 벨트의 방전과 관련하여 일본특허 공개공보 제96838/1978에는 일례로서, 108Ω.cm 내지 1013Ω.cm의 저항값을 가진 전사벨트를 사용하여 다수개의 감광체로부터 벨트상의 용지에 연속적으로 화상을 전사하는 경우, 벨트가 다음 부재에 마주하기 전에 용지가 감광체로부터 분리됨에 따른 방전 현상에 의하여 부착된 벨트의 전하를 분산시키는 구성이 제안되어 있다.
한편, 전사 바이어스력이 일정한 상수(constant)로 유지되면, 감광체로 흐르는 전류는 온도, 습도 및 그밖의 환경조건의 변화에 의해서 전사벨트측에서 설정되는 상기 바이어스력에 따라서 변화한다. 예를들면, 고온 및 고습도의 환경에서는, 벨트와 용지가 수분을 흡수하여 그들 저항값을 낮추기 때문에 과도한 전류가 감광체로 흐르는 경향이 있다. 이러한 현상은 감광체에 부착된 전하를 증가시키고, 용지가 감광체에 종종 감기는 현상을 초래한다. 이와 반대의 환경하에서는, 토너화상의 전사작동에 결함이 초래된다. 이러한 관점에서, 고장력(high-Tension) 전원의 출력 전류를 제어하는 제어장치를 갖추고, 상기 제어장치에는 일본 특허 공개 공보 제231274/1991에 예로서 제시된 것과 같이 벨트를 지지하는 로울러가 연결되는 제어회로를 사용할 수도 있다.
상기 제어 회로는 벨트를 통한 지지로울러에 의하여 전원의 출력전류를 검지하고, 상기 지지로울러를 통해 흐르는 피드백 전류에 따라서 출력 전류를 제어한다. 이같은 제어회로를 사용하면, 드럼으로 흐르는 전류를 일정하게 유지시키는 것이 가능함으로서 드럼 주위에 용지가 감기는 것과, 화상 전사 작동의 결함을 방지할 수 있는 것이다.
그러나, 벨트와 관련된 전기적 특성만을 단순히 선택한다는 것은 상기 전사 바이어스력 또는 방전작동이 상기 설명한 바와같이 설정되어야만 하기 때문에 만족할만한 성과는 거둘수 없는 것이다. 특히, 실제 설계 단계에서는 화상전사 장치의 각각의 구성부재들을 서로에 대하여 적절히 위치시키고, 각각 적절한 재료를 선택함에 의해서 용지의 감김현상이나, 화상 전사작동의 결함 및 불완전한 용지 분리 현상등을 제거시킴이 필요하게 된다.
더욱더, 벨트를 통한 용지의 표면전위를 제어하기 위해서는, 환경의 변환 뿐만 아니라, 그밖의 변화 요인, 즉, 벨트 생산 라인에 따른 벨트 품질의 불균일성과 화상 크기에 각각 기인하는 저항 변화에 따라서 발생하는 표면전위의 변화등이 반드시 고려되어야만 한다. 이와같은 변화 요인이 무시되면, 화상전사에 필요한 전자계를 설정하는 전하량이 변화하게 된다.
이것은 화상의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 용지 분리작동의 결함을 심화시키게 되는 것이다.
상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 본발명은, 용지가 감광체에 감지거나 전사벨트로 부터 불완전하게 분리되는 현상을 확실히 방지할 수 있는 화상형성 장치용 화상 전사 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본발명은, 유전재료로 이루어지며, 화상담지체와 접촉하며 화상담지체와의 사이에 파지부(nip portion)(B)가 형성되어 있는 이동무한 전사벨트; 상기 전사벨트를 이동가능하게 지지하는 지지대; 피동로울러와 구동로울러를 통해 전사벨트의 하류측에 위치되고, 전사벨트에 전사 전압을 인가하여 상기 화상담지체상의 토너상을 전사벨트로 전사시키기 위해 상기 전사벨트와 직접 접촉하는 접촉전극; 및 상기 접촉전극에 연결된 전원;을 포함하여 이루어지는, 상부에 토너화상이 형성되는 화상담지체를 갖는 화상형성장치용 화상전사장치에 있어서, 상기 파지부(B)와 상기 접촉전극 사이의 거리를 L2라 하고, 상기 전원으로부터 상기 접촉전극으로 인가되는 전압을 V0라 하면, 상기 거리 L2는 하기 수식을 만족하도록 선택되는 화상형성장치용 화상 전사장치를 마련함에 의한다.
L2 ≥ a ·｜V0｜
단, a는 1.0(mm/KV)
이하, 본발명을 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.
제1도에는 본발명에 따른 화상 형성장치용 화상 전사장치가 참조부호 1로서 도시되어 있다. 상기 장치 (1)는 한쌍의 로울러(3)(4)를 통과하는 전사벨트(5)를 갖추고 있다. 감광드럼(2)상에 화상이 형성되어 벨트(5)에 의해 이송되는 용지(5)상에 전사된다. 특히, 로울러 또는 구동로울러로서 참조부호(4)가 회전되면, 벨트(5)는 드럼과 마주하는 위치에서 용지를 이동시키도록(제1도에서 화살표 방향) 작동된다. 제3도에 도시된 바와같이, 벨트(5)는 2층 구조, 즉, 외측 또는 표면층과 내층을 갖추고 있다. 상기 표면층은 벨트(5)의 표면에서 측정하는 경우 1 x 109Ω 또는 1 x 1012Ω의 전기저항을 갖는다. 또한 내층은 8 x 106Ω 내지 8 x 108Ω의 표면저항과 5 x 108Ω.cm 내지 5 x 1010Ω.cm의 체적 저항을 갖는다. 상기 로울러(3)(4)는 지지대(6)에 의해 회전가능토록 지지된다. 상기 지지대(6)는 용지 공급방향에 대한 전사 위치의 하류측에 위치되는 구동로울러(4)를 지지하는 위치를 중심으로 각회전가능하게 된다. 조작 보오드(Control Board)(7A)에 의해 작동되는 솔레노이드(7)는 벨트(5)의 전사위치측과 인접하는 지지대(6)의 측면을 작동시키게 된다. 특히, 레버(8)가 솔레노이드(7)에 연결되어 지지대(6)가 드럼(2)에 접촉하거나 분리되도록 이동시킨다.
레지스터 로울러(9)의 형태로 이루어지는 용지 이송수단은 드럼(2) 상에 형성되는 화상과 동기하여 용지(s)를 드럼(2)측으로 밀어준다.
용지(s)의 선단부가 드럼(2)에 도달하는 경우, 지지대(6)는 드럼(2)을 향해 이동된다. 그결과, 벨트(5)는 드럼(2)과 접촉하여 제2도의 파지부(B)를 형성하며, 이는 용지(s)를 드럼(2)과 접촉시켜 주면서 이송시킨다. 상기 실시예에서, 로울러(4)보다 드럼(2)측에 인접한 로울러(3)는 상대적으로 높은 전기 용량을 갖춘 금속 또는 이와 유사한 전도성 재료로 제작되는 피동로울러로서 이루어진다. 상기 전도성 피동 로울러(3)는 부유상태(a floating state)로 지지되어 대전에 기인한 방전현상을 제거한다. 상기 구조에서, 로울러(3)에 가해지는 전하는 상기 언급된 전기특성을 갖는 벨트(5)를 통해 분산된다. 상기 로울러(3)의 표면은 축방향으로 경사가 형성되어 벨트(5)가 편심(off set) 되는 것을 방지한다. 구동로울러(4)는 절연재료로 제작되고, 이는 용지(s)가 벨트(5)로 부터 분리되는 경우 발생하는 방전의 원인인 적은 량의 전하이동도 방지하기 위함이며, 이후에 보다 상세히 설명한다. 예를들면, 로울러(4)는 상기 목적을 위해서 절연 EP 고무 또는 클로로프렌 고무등으로 제조되는바, 이는 동시에 로울러(4)가 벨트(5)에 가해주는 집음력(gripping force)을 향상시켜 주기도 한다.
편향 로울러(10)는 벨트(5)의 이동방향에 대하여 피동로울러(4)의 하류측에 위치되고, 벨트(5)의 내측면과 접촉된다. 고장력의 전원(11)과 연결되어 편향로울러(10)는 벨트(5)에 상기 드럼(2)의 토너와는 반대 극성의 전하를 가해주기 위한 접촉전극을 구성한다. 접촉 플레이트(12)는 편향로울러(10)의 하류측에 위치되고, 벨트(5)의 용지 이송 표면과 일치하는 벨트(5)의 반대측 이동부중의 어느하나를 통하여 용지(s)에 대향하는 방식으로 위치된다. 상기 접촉 플레이트(12)는 피드백 전류(a feedback current)로서 벨트(5)를 통해 흐르는 전류를 검출한다. 편향로울러(10)로 부터 공급되는 전류는 접촉 플레이트(12)의 출력에 대응하여 제어된다. 전사제어부(13)는 접촉 플레이트(12)와 연결되어 검지 전류에 기초하여 편향 로울러(10)로 가해지는 전류치를 설정한다. 전사제어부(13)는 고장력(high-Tension) 전원(11)에도 접속된다.
실제 작동에서, 레지스터 로울러(9)로 부터 용지(s)가 공급되는 경우, 지지대(6)와 벨트(5)는 드럼(2)을 향해 회전이동된다. 그리고, 벨트(5)는 드럼(2)과의 사이에서 제2도에 도시된 바와같이 파지부(B)를 형성한다. 상기 파지부(B)는 용지 이송방향으로 4mm 내지 8mm의 크기를 형성한다. 한편, 드럼(2)은 대전되는 표면, 예를들면 -800V의 대전표면을 갖추어 제4도에 도시된 바와같이 그 표면에 토너를 정전기적으로 부착시킨다. 드럼(2)의 상기 표면이 파지부(B)에 도달하기전에, 상기 표면 전위는 조기 전사 방전 램프(14)에 의해 낮아지게 되고, 제4도에 도시된 바와같이 전하의 크기는 원의 직경으로 표시되며; 상기 램프(14)에 의해 낮아진 전하는 보다 적은 크기의 원으로 표시되어 있다. 상기파지부(B)에서는, 드럼(2)상의 토너가 편향 로울러(10)의 바이어스력(the bias)에 의해서 용지(s)에 전사된다. 상기 실시예에서, 편향 로울러(10)에 -1.5kV 내지 -2.0kV의 전압이 가해짐으로서 벨트(5)의 전위는 파지부(B)에서 측정한 경우, -1.3kV 내지 -1.8kV를 유지하게 된다.
상기 파지부(B)에서 벨트(5)의 전위는 다음의 이유에 따라서 선택된다. 제1도 및 제2도에서 전원(11)의 출력 전류가 I1, 접촉플레이트(12)로 부터 벨트(5)를 통해 접지되는 피드백 전류가 I2라고 가정하면, 전류 I1는 하기식을 만족하도록 제어된다.
여기서 IOUT는 상수(constant)이다. 이는 용지(B)의 표면전위(Vp)를 안정화시키는데 유효하며, 온도, 습도 및 대기조건과, 벨트(5) 품질의 분균일성과는 무관하게 전사효율에서의 변화를 제거시키게 된다. 더욱더, 전류 IOUT가 벨트(5)와 용지(s)를 통해 드럼(2)으로 흐른다는 점을 고려함으로써 용지(s)의 표면전위(Vp)의 증감에 기인하여 드럼(2)으로 쉽게 흐르는 전류의 변화에 영향을 받음으로서 발생하는 용지 분리 현상과 화상 전사능력의 변화등을 방지할 수 있게 된다.
상기 설명한 바와같이, 파지부(B)에서 벨트(5)의 전위는 용지(s)의 표면 전위(Vp)를 얻도록 설정되어 있다. 이와 관련하여 양호한 화상 전사작동은 IOUT가 35μA + μA 일 경우, 달성된다.
상기 언급된 -1.3kV 내지 -1.8kV의 벨트(5)전위와 관련하여 용지(s)의 표면전위는 때때로, 여러가지 환경, 용지의 종류 및/또는 벨트(5) 저항의 변화등에 따라서 상기 범위를 초과할수도 있음을 알 수 있다. 드럼(2)으로 부터 용지(S)로 화상이 전사될때, 용지(s) 또한 대전된다. 따라서, 용지(5)는 벨트(5) 상에 정전기적으로 부착될 수 있고, 따라서 벨트(5)의 정전하(true charge)와 용지(s)의 극성 전하사이의 상관관계에 따라서 드럼(2)으로 부터 분리된다. 이러한 작동은 드럼(2)의 대전전위(-800V)에 관련한 전사 바이어스력(-3KV 보다 높음)의 크기에 따라서 증진될 수 있고, 정전기적 상관 관계와는 무관한 드럼(2)의 곡률을 이용하는 용지의 탄성력에 의해서 증진될 수 있다.
그러나, 상기 설명한 전위에 따른 정전기적 부착력은 만일 습도가 매우 높은 환경에서는 드럼(2)으로 전류가 매우 쉽게 흘러서 용지(s)의 분리를 방해할 수 있기 때문에 만족할 만한 것은 못된다.
이러한 관점에서, 제2도에는 벨트(5)의 표면층에 상대적으로 높은 저항이 제공되어 파지부(B)에서 벨트(5)로 부터 용지(s)로 정전하(the true charge)의 이동을 지연시키고, 드럼(2)으로의 전류 흐름을 지연시키도록 되어 있다. 또한, 편향 로울러(10)가 용지 이동방향에서 파지부(B)의 하류 측에 위치된다. 이러한 구조에서는 용지(s)와 드럼(2)의 정전기적 부착현상을 제거시킬 수 있다.
상기 정전하의 이동을 지연시킨다는 것은 용지(s)가 파지부(B)에 도달하기 전에 용지(s)에 전하가 부착되는 현상이 방지된다는 것을 의미한다. 따라서, 용지(s)는 드럼(2)에 감기거나, 드럼(2)으로 부터 불완전하게 분리되는 것이 방지된다.
또한, 벨트(5)는 환경의 변화에 거의 반응하지 않는 저항의 재료로서 구성됨이 바람직하다. 예를들면, 벨트(5)가 낮은 습도특성을 갖춘 고무, 클로로프렌 또는 이와유사한 재료로 이루어지는 탄성 벨트로서 제조되는 경우, 보다 안정한 저항능력이 예를들면 우레탄 고무보다 바람직하게 얻어질 수 있다. 드럼(2)으로 흐르는 전류 IOUT는 무조건적으로 선택되지 않는다.
예를들면, 상기 전류 IOUT는 토너의 전위가 디지탈 시스템에서와 같이 낮은 경우, 감소될 수 있다. 이와는 반대로, 조기전사 방전 램프가 사용되지 않는 경우, 전류 IOUT는 드럼(2)의 표면 전위의 증가와 더불어서 증가될수 있다.
파지부(B)를 통과한 용지(s)는 벨트(5)에 의해 이송된다.
이송동안, 용지(s)와 벨트(5) 사이의 정전기적 부착현상은 감소되거나 또는 접촉 플레이트(12)에 의해 영향을 받는 방전 현상에 의해 제거된다. 이순간, 용지(s)에 가해졌던 전하의 감소비율 또는 속도는 용지(s)의 저항력과 정전용량에 따른다. 특히, 용지의 저항이 R이고, 정전용량이 C라고 가정하면, 상기 비율은 하기 식으로 표면된다.
따라서, 용지(s)가 OHP 판으로 이루어지거나, 또는 높은 습도에 따라서 저항이 증가되는 경우, 부착된 전하가 감소하기 위해서는 상당한 시간이 필요하게 된다. 상기 용지(s)는 구동로울러(4)의 곡률에 의해서 벨트(5)로 부터 분리된다.
이러한 목적으로, 구동로울러(4)에는 16mm 이하의 직경을 갖추게 된다. 여러가지 실험들은 상기 구동로울러가 사용되는 경우, 고품질 45K 용지(강도: 수평 21(㎤/100))가 분리가능하다. 드럼(2)으로 부터 용지(s)에 화상 전사가 이루어지고, 용지(s)가 분리된 후, 솔레노이드(7)는 작동되지 않음으로서 지지대(6)가 드럼(2)로 부터 분리된다. 그리고, 벨트(5)의 표면은 소제 블레이드(16A)를 갖춘 소제 장치(16)에 의해 청소된다. 상기 소제 블레이드(16A)는 벨트(5)의 표면을 긁어서 드럼(2)의 배경으로 부터 벨트로 이송된 토너와, 전사 작동없이 벨트(5)주위로 낙하된 토너등을 제거하고, 용지(s)로부터 분리된 용지 이물질도 함께 청소하게 된다. 블레이드(16A)에 의해 긁혀지는 벨트(5)에는 마찰 저항의 증가에 기인한 토오크의 증가현상을 제거하고, 블레이드(16A)의 변형을 방지하기에 충분한 저마찰계수의 재료가 제공된다. 특히, 상기 실시예에서는, 벨트(5)의 표면에 플루오린(Fluorine)(비닐리딘 폴리플루오라이드, Vinylidene polyfluoride)이 피복되어 있다. 상기 블레이드(16A)에 의해 벨트(5)로 부터 제거된 토너와 용지 이물질은 코일(16B)에 의해 미도시된 소제용 토너 수집기내에 수집된다.
상기 설명된 바와같이 용지(s)의 표면 전위를 설정하는데 필요한 여러가지 부재들은 아래와 같은 위치와 서로 관련이 있다.
먼저, 전류 IOUT가 상수라고 가정하면, 편향 로울러(10)로 가해지는 전류 I1의 변화가 식(1)에서 표시된 바와같이 전원(11)의 출력 전압(V0)을 변화시킨다. 또한, 출력전압(V0)가 최대값 Vmax를 갖출 경우라고 가정하면, 출력전압(V0)이 편향로울러(10)로 가해지는 동안 피동로울러(3)로 부터 파지부(B)까지의 거리는 L1이다. 그리고, 상기 거리 L1은 다음 관계를 만족시키기 위해 선택된다.
여기서, a는 1.0(mm/kv)이다. 또한, 상기 파지부(B)에서 편향 로울러(10) 까지의 거리가 L2라고 가정하면, 상기 거리(L2)는 아래의 관계를 만족시키기 위해 결정된다.:
여기서, a는 1.0(mm/kv) 이다. 상기 거리(L1)와 (L2)가 상기와 같이 선택된 이유는 다음과 같다. 상기 벨트(5)가 시간 상수(τ)를 갖는 유전체(a dielectric body)라고 가정하면, 출력 전압(V0)이 높은 상태에서 편향 로울러(10)가 드럼(2)에 다가갈때, 즉, 드럼(2)의 하부 위치에 도달하는, 드럼(2)에 갖춰진 전도체에서는 유전방전(dielectric breakdown)이 발생할 가능성이 높아지게 된다. 따라서 상기 거리(L1)와 (L2)는 이와같은 문제점을 효과적으로 제거하게 된다.
특히, L1= L2= 1mm 이고 V0= -3 KV라고 가정하면, 편향로울러(10)로 부터 드럼(2)으로 흐르는 누설현상이 상기 틈새를 넘어서 발생된다. 예를들면, 상기 누설현상은 벨트(5) 상에 존재할 수도 있는 미소구멍 및 상대적으로 얇은 부분에서 발생한다. 이러한 누설현상은 이것이 발생하는 부분을 파손시켜 즉, 벨트(5)와 드럼(2)의 표면에 미소기공물 형성시킨다. 결과적으로, 화상 전사에 사용되는 전자계를 형성하는 전원이 사용되지 않게 되며, 따라서 전자계는 형성되지 않고, 화상전사 작동에 결함을 발생시킨다. 더욱더, 상기 누설현상에 기인한 스파크 방전은 안전측면에서 매우 바람직하지 못한 것이다. 또한, 이러한 현상은 부유상태로 고정되는 피동로울러(3)에도 적용된다.
상기 설명한 이유에서, 본발명의 실시예는 Vmax를 -3KV와 L1과 L2를 각각 8mm 와 6mm로 선택한다. 상기 수치 a는 출력전압 V0와 더불어서 변화가능하고 2 이상임을 알 수 있다. 편향로울러(10)로 부터 접촉 플레이트(12) 까지의 거리를 L3라고 가정하면, 상기 거리 L3는 거리 L2에 대하여 아래의 관계를 갖는다.
L3≥ L2
이러한 이유는, 효과적으로 IOUT를 얻기 위하여, 거리(L3) 즉, 단위 면적당 벨트(5)의 저항은 IOUTI2의 관계에 따라서 I1을 분포시키기에 충분할 정도로 커야만 하기 때문이다. 특히, 피드백 전류 I2가 제로(0)라고 가정하면, 즉, 접촉 플레이트(12)가 없는 경우, I1는 IOUT와 동일하게 되어 100% 효율을 제공하게 된다. 그러나, 벨트(5)의 전체 표면은 출력 전압(V0)와 동일한 전위를 정확하게 갖출수 있기 때문에, 전자 교란이 상기 로울러가 벨트(5)에 접촉하는 지점에서 발생하여 제어시스템의 고장을 초래할 것이다.
그러므로, I1= IOUT+ I2의 상관관계가 상기 언급된 I1- I2= IOUT의 관계로 부터 얻어지는 것이다.
상기 설명으로 부터, 전원의 전류(I1)는 IOUT와 I2의 합계로 부터 결정되고, 화상전사 목적을 가능한 한 효과적으로 달성하기 위해서는 I2가 상기 전원을 사용하기 위하여 가능한한 작아야 함을 알 수 있다. 한편, 벨트(5)의 저항이 동일 수준으로 유지되는 경우, 전류 분포는 거리(L2)와(L3)에 반비례한다. 따라서 L3≥ L2의 관계는 가능한한 길게 유지되어야 한다. L3L2와 관련된 임의의 실험이 실행되었을때, 전원의 용량과, 화상전사 작동은 짧은 것으로 판명되었다. 더욱더, 전원은 일체형으로 이루어지기 때문에 그용량, 즉, 수용공간은 일정한 제한치 이상으로는 증가될수 없다. 이러한 관점에서, 벨트(5)의 전위를 제어하는 접촉 플레이트(12)와 상기 언급된 위치 관계는 서로 불가결한 관계를 이룬다.
제5도에 도시된 바와같이, 제2접촉 플레이트(17)는 용지 이동방향에서 접촉 플레이트(12)의 하류측에 위치가능하다. 이러한 경우, 접촉 플레이트(12)와 (17)는 일정거리(L4) 만큼 떨어져서 시간 상수 τ = C · R 를 갖는 벨트(5)의 방전 작동을 확실하게 한다.
상기 거리(L4)는 벨트(5)의 처리속도 ν에 따르고, 아래의 관계를 만족시키도록 선택된다.
τ ≤ L4/ν
이러한 경우, τ는 벨트(5)가 제1접촉 플레이트(12)로 부터 분리되었을 때의 시간으로 부터 계산하는 경우, 벨트가 방전되는데에 필요한 시간 주기를 나타낸다. 특히, 벨트(5)로 부터의 용지의 분리 작동을 고려하여 벨트(5)를 확실하게 방전시키는 것이 필요하다. 벨트(5)가 제2접촉 플레이트(17)로 부터 분리될때 확실하게 방전되지 않는 경우, 접촉 플레이트(17)로 부터의 거리와 분리 위치를 초과하는 벨트(5)의 방전은 벨트(5)의 시간상수에 단지 의존하게 된다. 따라서, 벨트(5)의 시간 상수에 의존하는 방전 작동이 단지 상기 벨트(5)가 접촉 플레이트(17)로 부터 분리 이동한 때에 종료되면, 상기 벨트(5)는 완전하게 방전 될 것이다.
이와같은 관계는 벨트(5)의 선속도(처리속도)를 고려하는 경우에도 매우 바람직스러운 것이다.
제5도에 도시된 바와같이, 제3접촉 플레이트(18)는 용지(s)를 이송하기 위한 상부 이동부에 대향하는 벨트(5)의 하부 이동부 내측면에 접촉하여 고정될 수 있다. 상기 접촉 플레이트(18)는 그밖의 접촉 플레이트(12)(17)와 동일한 기능을 수행한다.
제6도에 도시된 바와같이, 접촉 플레이트(12)(17) 및(18)는 필요한 경우, 금속판으로 제조되는 단일 접촉부재(19)로서 이루어질 수 있다.
또한, 제7도에 도시된 바와같이, 접촉 플레이트(12)(17) 및(18)는 접촉 저항을 감소시키기 위하여 전도체의 브러쉬(20)(21)(22)로서 각각 구성될 수도 있다.
참고적으로 제8도 내지 제14도에는 전사 벨트의 저항 변화와 용지 특성의 변화등에 기인한 여러가지 원인으로 인하여 감광체(photo conductive element)로 흐르는 전류의 변화를 방지하는 특정 구성이 제시되어 있다.
제8도에는, 감광드럼, 또는 화상담지체(20)가 회전 가능토록 갖춰져 있다. 드럼(20)의 주위에는 상기 드럼(20)을 방전시키는 방전기와, 상기 드럼(20)을 대전시키는 대전기, 광원에 의해 드럼(20)상에 정전잠상을 형성시키는 노출부, 드럼(20)과 그밖의 일반적인 처리 유니트를 청소하는 소제 유니트등이 위치될 수 있다. 전사벨트(23)는 드럼(20)하부에 위치되어 전도성의 구동로울러(21)와 전도성의 피동로울러(22)를 통과한다. 벨트(23)의 상부 이동부는 후방으로부터 전도성 로울러(24)(25)에 의해 지지된다. 상기 구동로울러(21)는 미도시된 모터에 연결되어 화살표 방향으로 회전된다. 상기 로울러(21)(24)는 전원(26)에 연결되어 벨트(23)에 접촉하는 접촉 전극봉의 역할을 수행한다. 상기 로울러 또는 접촉 전극봉(24)은 예정된 용지의 이동방향에 대하여 드럼(20)과 벨트(23) 사이의 파지부 하류측에 위치된다. 특히, 상기 로울러(24)는 용지가 제1도에 도시된 바와같이 드럼(20)과 마주하는 위치에 도달하기전에 상기 용지로 전하가 주입되지 않도록 위치된다. 이러한 구성은 드럼(20) 주위에 용지가 감기는 현상을 효과적으로 방지한다.
그밖의 로울러(22)(25)는 접지된다. 상기 벨트(23)는 106Ω 내지 1012Ω 특히, 9 내지 9.4 x 107Ω의 저항을 가진 유전재료로 이루어진다.
상기 벨트(23)는 선택적으로 레버(29)와 솔레노이드(31)를 갖춘 기구 장치(27)에 의해서 드럼(20)에 접촉되거나 분리된다. 레버(29)의 하단부는 솔레노이드(31)로 부터 돌출한 플린저(30)에 회전가능토록 연결된다. 레버(29)는 상단부에서 벨트(23)를 지지하며, 축(28)을 중심으로 회전가능하다. 용지 안내부(33)는 레지스터로울러, 또는 용지 이송수단(22)으로 부터 구동로울러(21)를 항해 연장된다. 소제 블레이드(34)는 상부 개방형 소제용 토너 수집용기(35)내에 위치되고, 벨트(23)를 통해서 피동로울러(22)에 지지되어 벨트(23)상에 존재하는 토너를 제거한다.
제9도에 도시된 바와같이, 전류 I1가 전원(26)으로 부터 구동 로울러 또는 접촉 전극(21)및 (24)을 통해 벨트(23)로 공급되고, 전류(I2)가 벨트(23)로 부터 로울러(22)(25)를 통해 접지되도록 흐른다고 가정한다. 제어부(38)는 차감수단(36)과 전류제어 수단(37)을 포함한다. 상기 차감수단(36)은 전류(I1)로 부터 전류(I2)를 차감한다. 제어기(37)는 전원(26)으로 부터 로울러(21)(24)로 흐르는 전류를 제어하여 차감수단(36)에 의해 생성된 잔류 전류랑이 일정 상수, 즉, 30 μA로 잔류하도록 하여준다.
실제 작동에서, 미도시된 용지는 레지스터로울러(32)의 집음부에서 정지하게 되고, 드럼(20)의 회전과 동시에 상기 드럼(20)과 벨트(23) 사이로 진입된다. 이순간, 솔레노이드(31)은 구동되어 레버(29)가 벨트(23)를 드럼(20)에 접촉시키게 된다.
제9도에는, 전원(26)으로 부터 전류가 로울러(21)(24)를 통해 유전체의 벨트(23)로 공급되는 동안, 벨트(23)는 로울러(21)에 의해서 회전 구동되어 용지를 좌측으로 이동시킨다. 상기 벨트(23)가 상기에서 언급한 바와같이 9 내지 9.4 x 107Ω의 저항을 갖고 있기 때문에, 상기 전류는 접지 부분으로 즉각적으로 흐르지는 않게 된다. 따라서, 화상 전사에 요구되는 전하는 드럼(20)에 인접하여 벨트(23) 상에 부착될 수 있는 것이다. 또한, 상기 전류 제어수단(37)은 벨트(23)로 전류를 제어하여 상기 벨트(23)로 흐르는 전류 I1와 접지로 흐르는 전류 I2사이의 편차를 상술한 바와같이 상수로 유지시킨다. 이는 비록 벨트(23)의 저항이 변화될 수 있을 지라도, 벨트(23)로 부터 드럼(20)으로 흐르는 전류는 일정하게 유지되어 차례차례, 드럼(20)과 벨트(23)사이에서 화상전사에 필요한 전하를 거의 일정하게 유지시키게 된다. 결과적으로, 전사된 화상의 품질은 크게 향상된다.
제10도 내지 12도는 상기 설명된 작동을 보충하는 실험레이터를 보여주고 있다. 상기에서, 가로좌표와 세로좌표는 각각 전류 I1와 I2및, 화상밀도와 함께 벨트(23)에 가해지는 전압 사이의 편차를 지시한다. 특히, 제10도에서는 점선과 실선은 각각 측정저항을 갖춘 벨트(A)(B)로 부터 얻어지는 데이터를 나타낸다.
제11도는 전류(I1)(I2)와 전압 및 화상 밀도 사이의 편차에 대한 상관관계를 나타낸다. 실선과 점선은 각각 특정한 전도 특성을 갖춘 얇은 용지와 두꺼운 용지에 관계가 있다. 제12도는 새로 다른 환경에 대한 전류(I1)(I2)과 전압 및 화상밀도 사이의 편차에 관련한 상관 관계를 나타낸다. 실선과 점선은 각각 고온 및 고습도의 환경과 저온 및 저습도의 환경에 관련된다.
피동로울러(22)에는 상기 설명한 바와같이 14mm 내지 16mm와 동일한 직경이 형성된다. 따라서, 드럼(20)으로 부터 전사된 영상을 탐지하고 벨트(23)에 의해 이동되는 용지는 그자체의 탄성력으로 인해 벨트(23)로 부터 분리되고, 좌측으로 구동배출된다. 상기 벨트(23)로 부터의 용지의 분리작동은 상기 용지가 드럼(20)으로 부터 분리 이동하는 경우, 벨트(23)상의 전하가 벨트(23)의 전도성으로 인하여 분산되기 때문에 더욱더 향상된다. 상기 용지가 드럼(20)의 파지부로 부터 분리 이동할때, 솔레노이드(31)는 구동되지 않음으로써 레버(29)를 하향시키게 되고, 결과적으로 벨트(23)는 드럼(20)으로 부터 이동되어 드럼(20)을 파손으로 부터 보호하게 된다.
만일 필요한 경우, 전원(27)으로 부터 공급될 수 있는 특정범위의 전압이 설정될수도 있고, 상기 전압의 변화를 검지하는 수단이 제공될수도 있다. 그리고, 상기 전압이 특정 범위로 발생할때에는 미도시된 경고수단이 경고음을 발생시킬 수도 있다.
특히, 전원(26)과 이와 연결된 부재 사이를 제외한 위치에서 누설현상(a leak)이 발생하거나, 또는 상기 전류가 벨트(23)로 흐르지 못하게 되는 경우, 상기 검지 수단은 이와같은 발생을 검지하여 경고수단으로 하여금 경고음을 발생시키도록 할수도 있다.
제13도는 벨트(23)를 대전시키기 위하여 코로나 대전기(42)를 사용하는 구조를 제안하고 있다. 도시된 바와같이 벨트(23)는 피동 로울러(40)에 의해 구동된다. 로울러(41)는 드럼(20)의 근방에서 벨트(23)를 지지한다. 상기 로울러(40)(41)는 전도성 재료로 이루어지고, 피동로울러(22)와 로울러(25)와 함께 접지된다. 코로나 대전기(42)는 드럼(20)의 바로 아래에서 벨트(23)의 내측면과 마주하고, 도선과 케이싱(43)을 갖추고 있다. 상기 도선은 전원(26)으로 연결되고, 케이싱(43)은 접지된다.
제14도에 도시된 바와같이, 전류 I1가 전원(26)으로 부터 코로나 대전기(42)의 도선으로 공급되고, 상기 케이싱(43)으로 부터 접지로 흐르는 전류와, 벨트(23)로 부터 로울러(22)(25)(40) 및(41)를 통해 접지로 흐르는 전류의 합산지가 I2라고 가정한다. 제어부(38)는 I1으로 부터 I2를 차감하기 위하여 차감수단(36)을 갖추고, 전원(26)으로 부터 코로나 대전기(42)로 흐르는 전류를 제어하여 잔여전류가 상수(30μA)로 유지되는 전류 제어수단(37)을 갖춘다.
실제 작동에서, 드럼(20)과 벨트(23)에 의해 용지가 이동되는 경우, 코로나 대전기(42)는 벨트(23)를 향하여 방전하여 벨트(23)상에 전하를 부착시킨다. 이순간, 상기 벨트(23)는 9 내지 9.8 x 107Ω의 저항을 갖추기 때문에, 상기 전하는 접지로 즉각적으로 방출되지 않게 된다.
따라서, 화상 전사에 필요한 전하는 드럼(20)에 인접하여 벨트(23)상에 부착될 수 있다. 더욱더, 전류제어수단(37)은 전원(26)으로부터 코로나 대전기(42)로 흐르는 전류를 제어하여 대전기(42)의 도선으로 흐르는 전류(I1)와, 케이싱(43)과 벨트(23)로부터 접지로 흐르는 전류(I2)사이의 편차가 항상 일정하게 된다. 이는, 비록 벨트(23)의 저항이 변화가능하더라도, 벨트(23)로 부터 드럼(20)상에 부착되는 전하는 일정하게 유지되어 차례로 상기 드럼(20)과 벨트(23) 사이에서 화상전사에 필요한 전하를 실질적으로 일정하게 유지시킨다. 결과적으로, 전사되는 화상의 품질은 매우 크게 향상된다.
상기 설명된 작동은 제10도 내지 12도에 도시된 데이터들에 의해서도 증명된다. 상기 실시예에서는, 제10도 내지 12도에 도시된 전압과 전류가 서로 유사하게 코로나 대전기(32)에 가해 질수 있다. 이러한 효과를 고려하면, 상기 실시예는 앞서 언급한 실시예와 차이가 있다.
요약하면, 본발명은 화상 전사장치를 구성하는 부재들의 재료에 관해서 뿐만 아니라, 부재사이의 위치관계를 결정하는 것에 관해서도 지침(Guide)을 제공하며, 이러한 지침에 따라서 상기 부재등을 위치시키게 된다. 따라서, 용지의 표면전위를 설정하기 위한 전사 바이어스가 가해질때 감광체와 전사 벨트의 유전차단 현상(dielectric breakdown)과, 전기 제어 회로내의 교란현상(noise)등이 제거된다. 또한, 전사 바이어스와 방전 작동은 용지가 감광체 주위에 감기는 현상과 전사벨트로 부터 불완전하게 분리되는 것을 방지하여 효과적인 기능을 발휘하게 된다.
본발명에 따르면, 전류제어수단이 전원으로 부터 접촉전극으로의 전류를 제어하여 전사벨트로 부터 감광체로 흐르는 전류가 일정하게 유지된다, 따라서, 실제 화상전사에 필요한 전하는 비록, 환경, 용지특성, 전사벨트의 저항 및 화상 영역등을 포함하는 여러가지 함수들이 변화할지라도 감광체와 전사 벨트 사이에서는 일정하게 유지된다.
이러한 현상은 화상 전사 품질을 크게 향상시킨다. 더욱더, 상기와같은 효과를 얻기 위한 접촉전극이 일정위치, 즉, 용지가 감광체에 도달하기 전에 전하가 용지에 주입되지 않는 위치에서 형성되기 때문에 용지로 가해지는 정전하(true charge)의 전사 작동은 지연되어 용지가 감광체에 감기어 불완전하에 분리되는 현상이 방지된다.
더욱더, 전류제어 수단은 전원으로 부터 접촉전극으로 흐르는 전류를 제어하여 전사벨트로 가해지는 전류와 접지로 가해지는 전류 사이의 편차가 항상 일정하게 유지된다.
따라서, 벨트의 저항이 변화함에도 불구하고, 실제 화상전사에 필요한 전하는 감광체와 전사 벨트 사이에서 일정하게 유지된다. 그리고, 접지로 흐르는 전류를 검지하기 위한 접촉 부재가 제공되기 때문에, 전사 벨트로 흐르는 전류와 접지로 흐르는 전류를 매우 정확하게 결정할 수 있다.
또한, 전원이 공급할 수 있는 특정 범위의 전압이 설정되어, 상기 설정 범위를 초과하는 경우 경고음을 발생시키도록 구성될 수도 있다. 이러한 구성은 화상전사 작동에 결함을 유발시키는 어떠한 전류도 상기 전사 벨트에 공급되는 현상을 확실하게 방지할 수 있는 효과가 얻어진다.

Claims (10)

  1. 유전재료로 이루어지며, 화상담지체(2)와 접촉하며 화상담지체(2)와의 사이에 파지부(nip portion)(B)가 형성되어 있는 이동무한 전사벨트(5); 상기 전사벨트(5)를 이동가능하게 지지하는 지지대; 피동로울러(3)와 구동로울러(4)를 통해 전사벨트(5)의 하류측에 위치되고, 전사벨트(5)에 전사 전압을 인가하여 상기 화상담지체(2)상의 토너상을 전사벨트(5)로 전사시키기 위해 상기 전사벨트(5)와 직접 접촉하는 접촉전극(10); 및 상기 접촉전극(10)에 연결된 전원(11);을 포함하여 이루어지는, 상부에 토너화상이 형성되는 화상담지체(2)를 갖는 화상형성장치용 화상전사장치에 있어서, 상기 파지부(B)와 상기 접촉전극(10) 사이의 거리를 L2라 하고, 상기 전원(11)으로 부터 상기 접촉전극(10)으로 인가되는 전압을 V0라 하면, 상기 거리 L2는 다음의 수식을 만족하도록 선택됨을 특징으로 하는 화상전사장치.
    L2≥ a·｜V0｜
    단, 여기서 a는 1.0(mm/KV)이다.
  2. 제1항에 있어서, 상기 지지대(6)는 상기 파지부(B)의 하류측에 위치하는 구동로울러(4)를 지지하는 위치 주위에서 각 운동되는 것을 특징으로 하는 화상 전사장치.
  3. 제1항과 제2항중 어느한 항에 있어서, 상기 피동로울러(3)는 상기 전사벨트(5)와 상기 화상담지체(2) 특히, 감광요소(2) 사이의 상기 파지부(B)의 상류측에 위치되고, 상기 구동 로울러(4)는 상기 전사벨트(5)와 상기 화상담지체(2) 사이의 상기 파지부(B)의 하류측에 위치되며; 상기 화상담지체(2)와 상기 전사벨트(5) 사이에는 용지이송을 위한 용지이송수단(9)이 제공되는 것을 특징으로 하는 화상전사장치
  4. 제1항에 있어서, 상기 접촉전극(10)은 고장력 전원(11)과 연결되고, 상기 화상담지체(2)의 특히, 감광요소(2) 부근에서 상기 전사벨트(5)에 직접 접촉함을 특징으로 하는 화상전사장치
  5. 제1항에 있어서, 상기 전사벨트(5)의 전하를 방전시키도록 상기 전사벨트(5)의 이동방향에 대하여 상기 접촉전극(10)의 하류측에 방전기(12, 17; 20, 21)이 위치되고, 상기 방전기는 제1(12;20) 및 제2(17;21) 접촉요소를 포함하며; 여기서 상기 제1 및 제2 접촉요소(12, 17;20, 21)사이의 거리를 L4라하고, 상기 전사벨트(5)가 시간 상수 τ와, 처리속도 ν를 질 때, 상기 거리 L4는 τ≤L4ν의 관계를 만족하도록 선택됨을 특징으로 하는 화상전사장치
  6. 제5항에 있어서, 상기 제1및 제2 접촉요소(12, 17)는 접촉 플레이트임을 특징으로 하는 화상전사장치
  7. 제5항과 제6항중 어느한항에 있어서, 상기 파지부(B)와 상기 접촉전극(10) 사이의 거리를 L2라하고, 상기 전극(10)과 상기 제1 및 제2 접촉 요소(12, 17; 20, 21)중 최소 하나와의 사이의 거리를 L3라 하면, 상기 거리 L3는 L3≥ L2식을 만족하도록 선택됨을 특징으로 하는 화상전사장치
  8. 제3항에 있어서, 상기 피동로울러(3)는 전기적으로 부유 상태로 유지되는 전도성 로울러를 포함함을 특징으로 하는 화상전사장치
  9. 제3항에 있어서, 상기 구동로울러(4)는 절연재료로 이루어짐을 특징으로 하는 화상전사장치
  10. 제3항에 있어서, 상기 화상담지체 특히 감광요소와 접하는 상기 피동로울러(3)와 상기 파지부(B) 사이의 거리를 L1이라하고, 상기 고장력 전원(11)에서 부터 상기 접촉전극(10)에 인가되는 전압을 V라 하면, 상기 거리 L1은 다음 식을 만족하도록 선택됨을 특징으로 하는 화상전사장치
    L1≥ a·｜V0｜
    단, 여기서 a는 1.0(mm/KV) 이다.
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