KR0174600B1 - 폐토너 절감을 위한 감광드럼 전위 조절장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야 : 전자사진 현상방식 레이저 빔 프린터에 관한 것이다.

2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 과제 : 폐토너의 양을 감소시켜 토너 사용효율을 증가시킬 수 있는 감광드럼 대전전위 조절장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

3. 발명의 해결방법의 요지 : 대전부에 인가되는 대전전압을 화상영역 및 비화상영역에 따라 각각 다르게 공급하여 비화상영역에서는 감광드럼과 현상부사이에 존재하는 전위차를 매우 낮도록 대전전압을 공급하여 역대전되는 토너의 양을 대폭 줄여주고, 화상영역에서는 현상동작에 필요한 전위차를 갖도록 대전전압을 인가하여 정상적인 현상이 이루어지도록 함으로서 감광드럼상에 역대전되어 결국 폐토너로 방출되어지는 토너의 양을 감소시킨다.

4. 발명의 중요한 용도 : 화상기록장치의 감광드럼 대전전위조절에 유용히 사용할 수 있다.

Description

폐토너 절감을 위한 감광드럼 대전전위 조절장치 및 방법.

제1도는 일반적인 전자사진 현상방식 레이저 빔 프린터의 개략적인 엔진 메카니즘 구성도.

제2도는 감광드럼과 용지의 접촉관계를 보이는 단면도.

제3도는 종래 기술에 따른 현상바이어스 특성을 나타낸 전압특성도.

제4도는 본 발명에 따른 감광드럼 대전전위 조절을 위한 대전전위 조절장치 블럭 구성도.

제5도는 본 발명에 따른 감광드럼 전위 조절에 의한 전압특성도.

본 발명은 전자사진 현상방식 레이저 빔 프린터에 관한 것으로, 특히 프린트동작시 발생되는 폐토너를 감소시키기 위한 감광드럼 대전전위 조절장치 및 방법에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진 현상방식은 복사기뿐만 아니라 프린터, 팩시밀리 등에서 비디오신호에 따른 화상을 출력하기 위해 널리 사용되고 있는 방식이다. 대표적인 전자사진 현상방식 프린터의 예로서 레이저 빔 프린터가 있다. 장기 레이저 빔 프린터는 대전⇒노광⇒현상⇒전사⇒정착⇒배지라는 일련의 전자사진 프로세스를 통해 용지상에 소정의 화상을 형성시킨다.

이하 전자사진 현상방식을 사용하는 레이저 빔 프린터의 엔진 구성도를 참조하여 전자사진 프로세스과정을 상세하게 살펴보기로 한다.

제1도는 전자사진 현상방식 레이저 빔 프린터의 엔진 메카니즘 구성도를 개략적으로 보인 것이다. 제1도와 같은 프린터의 보다 상세한 구성은 1991년 3월 26일자로 발행된 미합중국 특허번호 5,002,266호의 첨부도면 제1도 및 상세한 설명란의 제1컬럼 내지 제6컬럼에 상세히 개시되어 있다. 제1도에 도시한 프린터는 본체(10A)와 커버(10B)로 나누어지는 하우징(housing)(10)으로 되어 있으며, 커터(l0B)는 본체(10A)로부터 개폐시킬 수 있도록 되어 있다. 제1도에서 대전부(14)는 감광드럼(12)에 균일한 전하를 형성케 한다. 레이저 스캐너 유니트(16)는 이미지 데이타에 따른 레이저빔(L)을 발생하여 레이저 반사경(18)을 거쳐 감광드럼(12)을 노광시킴으로써 감광드럼(12)에 정전잠상을 형성시킨다. 현상유니트(20)는 감광드럼(12)에 형성된 정전잠상에 현상제를 전달한다. 픽업 롤러(28)는 용지카셋트(26)에 적재된 용지(S)를 픽업하여 이송시킨다. 여기서 픽업 롤러(28)는 급지 롤러라고도 한다. 이송 롤러(30a,30b)는 픽업 롤러(28)에 의해 이송되는 용지를 레지스터 롤러(30a,30b)로 이송한다. 레지스터 롤러(30a,30b)는 픽업 롤러(28)및 이송 롤러(30a,30b)에 의해 이송된 용지를 정렬한다. 전사부(22)는 감광드럼(12)에 형성된 현상제를 용지에 전사시킨다. 클리닝부(Cleaning)(24)는 전사후 감광드럼(12)에 부착되어 있는 폐토너 및 정전잠상을 제거한다. 이송벨트(34)는 전사부(22)로부터 용지를 정착 롤러(36a,36b)로 이송한다. 정착 롤러(36a,36b)는 용지에 전사된 현상제를 용지에 정착시킨다. 배지 롤러(38a,38b)는 정착이 완료된 용지를 프린터 밖으로 배출시킨다. 또한 통상적으로 프린터에서는 프린터의 각 부의 동작상태 또는 용지의 이송상태 등을 감지하기 위한 센서가 설치된다. 이에따라 제1도에서 프린터의 각 부의 동작상태 또는 용지의 이송상태 등을 감지하기 위한 제1-제4센서(S1-S4)가 설치되는 것을 나타내었다. 본체(10A)의 내부에 장착되는 용지카셋트(26)의 선단면에 대향하는 위치에 설치된 제1센서(S1)는 용지카셋트(26)의 탈착상태를 감지한다. 이송 롤러(30a,30b)와 레지스터 롤러(32a,32b) 사이에 용지의 이송 경로상에 설치된 제2센서(S2)는 용지카셋트(26)로부터 레지스터 롤러(32a,32b)로 이송되는 용지의 이송상태를 감지하며, 배지 롤러(38a,38b)의 후단에 용지의 배출 경로상에 설치된 제3센서(S3)는 배지 롤러(38a,38b)로부터 용지의 배지상태를 감지하며, 본체(10A)의 일측면과 대향하는 커버(10B)의 일측면에 설치된 제4센서(S4)는 커버(10B)의 개폐상태를 감지한다.

상술한 엔진 메카니즘을 갖는 종래 레이저 빔 프린터는 센트(SET)가 구동되기 시작하면서 대전부(14)가 온(ON)되어 감광드럼(12)상에 동일한 전위가 유지되도록 하였다. 이러한 경우 발생하는 문제점은 용지가 픽-업(PICK-VP)되어 용지의 선단이 감광드럼(12)에 닿기 직전까지와 용지의 후단이 감광드럼(12)으로부터 이탈된 다음부터 프린트가 완전히 끝나 셋트가 완전히 정지할 때까지의 구간에서도 계속적으로 감광드럼(12)과 현상 슬리브(sleeve)가 구동된다는 것이다.

이하 감광드럼(12)과 용지(S)의 접촉관계를 나타낸 제2도 및 종래 레이저 빔 프린터의 노광전위, 현상전위, 대전전위에 따른 전압특성도를 나타낸 제3도를 참조하여 상술한 레이저 빔 프린터의 문제점을 설명하기로 한다.

제2도는 감광드럼(12)과 용지(S)의 접촉관계를 보이는 단면으로서, 한장의 용지(S)가 픽업되어 배지될 때까지의 상태를 나타낸 도면이다. 제2도를 참조하면, 용지카세트(26)에 담겨져 있는 용지(S)는 프린팅동작 개시에 따라 A1영역을 통하여 감광드럼(12)과 접촉되는 A2영역으로 이송되면서 전사가 이루어지고, 전사가 완료된 이후 감광드럼(12)과 접촉이 끝나고 A3단계에서 정착단계를 거쳐 배지된다. 이하에서는 설명의 편의상 노광이 개시되어 감광드럼(12)과 용지(S)가 서로 접촉하는 영역 A2를 화상영역이라 명하고, 노광이 이루어지지 않는 영역 A1 및 영역 A3 부분을 비화상영역이라 명하기로 한다.

제3도는 노광전위, 현상전위, 대전전위에 따른 전압특성도를 나타낸 것이다. 제3도에서 프린트동작이 개시되는 시간 t1에서 대전부(14)는 음전압으로 대전되며 그에따라 감광드럼(12)의 표면상에는 음전하가 대전되어 약 -600[V]의 음전위를 갖게 된다. 이때 현상부(20)에는 -450[V]의 음전위가 공급되고 있으며 용지(S)가 픽업되는 시점에서 두 모터가 구동됨에 따라 상기 감광드럼(12) 및 현상부(20)는 서로 반대방향으로 회전하게 된다. 현상부(20)의 회전에 따라 토너가 상기 감광드럼(12)상에 정전잠상으로 형성되기 시작한다. 그 결과, 노광부(16)를 통과하면서 감광드럼(12)상에서 노광된 부위, 즉 정전잠상이 형성된 부위는 -50[V]를 갖게 된다.

이때 토너는 마찰대전되어 부(-)의 성질을 갖게 된다. 그후 감광드럼(12)의 노광된 부위가 현상부(20)를 통과하면서 상기 감광드럼(12)표면에서 노광된 부위와 현상부(20)간의 전위차에 의해 토우너가 노광된 부위에만 부착됨으로서 화상이 현상된다. 상기 감광드럼(12)상에 현상된 토너는 전사부(22)에서 용지에 전사되어 진다. 시간 t3에서 용지의 후단부에 노광이 종료됨에 따라 감광드럼(12)은 다시 대전부(14)에 의해 -600[V]의 음전위로 회복되고, 용지가 배지되는 시간 t4에서 상기 대전부(14)의 동작이 종료됨에 따라 감광드럼(12)은 기준전위로 설정된다. 시간 tl∼t4구간에서 전사부(22)를 통과한 감광드럼(12)상의 정전잠상은 클리닝부(24)에서 지워지고 감광드럼(12)에 묻어 있는 토너는 폐토너로서 회수된다. 그러나 제3도에 도시한 시간 t1∼t2(Al영역) 및 t3∼t4(A2영역 )구간은 노광이 일어나지 않으면서 감광드럼(12) 및 현상부(20)가 각각 -600[V] 및 -450[V]로 대전되어 있는 비화상영역임에도 불구하고 상기 구간에서는 역극성 토우너, 즉 양대전된 정(+)의 성질을 갖는 토우너가 감광드럼(12)에 부착됨에 따라 상기 감광드럼(12)에 부착된 역극성토너가 클리닝부(24)를 통해 폐토너로 방출된다. 그에 따라 폐토너의 양이 증가하고 단위토너량 당 실제 프린팅에 사용되는 토너의 비율이 감소되므로 비효율적이며, 폐토너의 양이 증가함에 따라 빈번한 토너교체가 필요할 뿐만 아니라 폐토너 회수용기가 커야 하므로 최근의 경박단소한 제품화경향에 불리한 문제점이 있었다. 또한 대전방식을 코로나방전이 아닌 접촉대전방식, 즉 도전성 롤러(ROLLER)를 사용하는 대전방식에 있어서 논-클리닝(NON-CLEANING)방식을 채용할 경우 비화상영역(A1,A3)의 토너에 의해 대전 롤러의 오염을 가중시키는 문제를 야기시키고 있다.

따라서 본 발명의 목적은 폐토너의 양을 감소시켜 토너사용 효율을 증가시킬 수 있는 레이저 빔 프린터의 감광드럼 대전전위 조절장치 및 그 방법을 제공함에 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 경박단소한 폐토너 회수용기를 갖는 레이저 빔 프린터의 감광드럼 대전전위 조절장치 및 그 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 트랜스를 이용하여 화상영역과 비화상영역에 따라 각각 다르게 대전전압을 공급한다. 즉 비화상영역에서의 대전전위를 낮추어 현상슬리브로부터 감광드럼으로 토너가 가장 적게 이동할 수 있도록 대전전압을 공급하는 것을 특징으로 한다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 동작예를 상세히 설명한다.

제4도는 화상영역(A2)과 비화상영역(A1,A3)에 따라 감광드럼(12)의 대전전위를 가변시키기 위한 감광드럼 대전전위 조절장치의 구성을 나타낸 블럭도이다. 제4도에서 상기 감광드럼 대전전위 조절장치는 대전전압의 인가를 지정하는 제어신호에 대응하여 구동신호를 출력하는 대전전압 구동부(40)와, 노광부(16)의 동작을 알리는 노광감지신호의 수신여부에 따라 노광시에는 제1대전전압 공급부(44)를 선택하는 제1대전전압 선택신호를 출력하고 비노광시에는 제2대전전압 공급부(48)를 선택하는 제2대전전압 선택신호를 출력하는 대전전압 조절부(46)와, 상기 대전전압 구동부(40)로부터 출력되는 구동신호에 응답하여 대전부(14)로 -600[V]의 대전전압을 출력하는 제1대전전압 공급부(44)와, 상기 대전전압 구동부(40)로부터 출력되는 구동신호에 응답하여 대전부(14)로 -500[V]의 대전전압을 출력하는 제2대전전압 공급부(48)와, 상기 대전전압 조절부(46)로부터 출력되는 선택신호가 제1대전전압 선택신호일 경우에는 상기 대전전압 구동부(40)로부터 출력되는 구동신호를 제1대전전압 공급부(44)로 전달하는 반면 상기 선택신호가 제2대전전압 선택신호일 경우에는 상기 대전전압 구동부(40)로부터 출력되는 구동신호를 제2대전전압 공급부(48)로 전달하는 구동선택부(42)로 구성되어 진다. 따라서 제4도에 도시된 감광드럼 대전전위 조절장치는 대전전압을 공급하라는 명령이 레이저 빔 프린터의 엔진 컨트롤러(도시하지 않았음)로부터 있을 경우 노광감지신호에 따라 -500[V] 혹은 -600[V]의 대전전압을 대전부(14)에 공급한다.

제5도는 본 발명에 따른 감광드럼 대전전위 조절에 의한 전압특성도를 나타낸 것이다.

이하 제1도, 제4도 및 제5도를 참조하여 본 발명에 따른 프린트동작을 살펴보기로 한다. 제5도를 참조하면, 프린트동작이 개시되는 시간 t1에서는 노광이 개시되기 이전이므로 제4도의 대전전압 조절부(46)는 대전전압 구동부(40)로 출력되는 구동신호가 제2대전전압 공급부(48)에 전달되도록 구동선택부(42)를 스위칭한다. 따라서 대전부(14)에는 -500[V]의 음전위가 공급되며 그에 따라 감광드럼(12)의 표면상에는 음전하가 대전되어 약 -500[V]의 음전위를 갖게 된다. 그 결과 감광드럼(12)과 현상부(20)사이의 전위차는 50[V]가 되어 종래 레이저 빔 프린터의 감광드럼과 현상부 사이의 전위차 100[V]보다 낮은 전위차를 유지하므로 역대전되는 토너의 양을 대폭 감소시키게 된다. 이후 시간 t2시점부터 t3시점까지는 노광부(16)에서 레이저 빔을 조사함으로서 출력데이타를 감광드럼(12)상에 정전 잠상을 형성시킨다. 이때 제4도를 참조하면, 노광이 개시됨에 따라 대전전압 조절부(46)는 대전전압 구동부(40)로부터 출력되는 구동신호가 제1대전전압 공급부(44)에 전달되도록 구동선택부(42)를 스위칭한다. 그에따라 대전부(14)에는 -600[V]의 대전전압이 공급된다. 그 결과로 감광드럼(12)과 현상부(20) 사이의 전위차는 현상에 충분한 150[V]의 전위차가 유지된다. 상기 감광드럼(12)과 현상부(20)의 접촉면으로 공급되는 토너는 마찰대전되어 (-)성질을 갖게 된다. 노광부(16)를 통과하면서 감광드럼(12)상에서 노광된 부위 즉 정전잠상이 형성된 부위는 -50[V]의 전위차를 갖게 된다. 그후 감광드럼(12)의 노광된 부위가 현상부(20)를 통과하면서 노광된 부위의 -50[V]와 현상부(20)의 전위 -450[V]사이의 전위차에 의해 토너가 노광된 부위에만 부착됨으로서 현상이 이루어진다. 이후 t3시점에서 용지(S)의 후단부에서 노광이 종료됨에 따라 제4도에 도시된 바와 같이 대전전압 조절부(46)는 대전전압 구동부(40)에서 출력되는 구동 신호가 제2대전전압 공급부(48)에 전달되도록 구동선택부(42)를 스위칭한다. 이에 따라 대전부(14)에는 다시 -500[V]의 음전위가 공급된다. 따라서 감광드럼(12)과 현상부(20) 사이의 전위차는 다시 50[V]를 유지하게 됨에 따라 역대전되어 감광드럼(12)에 부착되는 토너의 양은 대폭 감소된다. 이후에는 프린트가 종료되어 용지(S)가 배지되는 시간 t4에서 상기 대전부(14)의 동작이 종료됨에 따라 감광드럼(12)은 기준전위로 설정된다. 시간 t1∼t4시점에서 전사부(22)를 통과한 감광드럼(12)상의 정전잠상은 클리닝부(24)에서 지워지고 감광드림(12)에 부착되어 있는 토너는 폐토너로서 회수된다. 따라서 제5도에 도시된 시간 t1∼t2 및 t3∼t4시점, 즉 비화상영역(A1,A3)에서는 감광드럼(12)과 현상부(20) 사이의 전위차를 줄여줌에 따라 감광드럼(12)에 부착되는 역극성 토너의 양을 대폭감소시킨다. 그 결과 폐토너의 양은 대폭 줄어든다.

상술한 바와 같이 본 발명은 대전부에 인가되는 대전전압을 노광시 및 비노광시에 따라 각각 다르게 공급하여 비노광시에는 감광드럼과 현상부 사이에 존재하는 전위차가 매우 낮도록 대전전압을 공급하여 역대전되는 토너의 양을 대폭 줄여주고, 노광시에는 현상동작에 필요한 전위차를 갖도록 대전전압을 인가하여 정상적인 현상이 이루어지도록 한다. 따라서 역대전되어 폐토너로 방출되어지는 토너의 양을 감소시킴으로서 토너 사용효율을 증가시킬 수 있는 잇점이 있다. 또한 논-클리닝방식에 있어서는 역극성 토너에 의한 대전 롤러의 오염을 방지할 수 있는 잇점이 있으며, 경박단소한 제품을 구현할 수 있는 잇점도 있다.

Claims (3)

1. 정전잠상이 형성되는 감광드럼과, 인가되는 대전전압에 대응하여 상기 감광드럼상에 전위를 형성시키는 대전수단과, 상기 감광드럼상에 화상데이타에 따른 정전잠상을 형성시키는 노광수단과, 상기 감광드럼상에 형성된 정전잠상에 토너를 부착시키는 현상수단을 구비하는 레이저 빔 프린터의 감광드럼 대전전위 조절방법에 있어서, 상기 감광드럼상으로 노광이 이루어지는 화상영역에서는 상기 감광드럼과 현상수단 사이의 전위차가 현상동작에 필요한 최소 전위차보다 큰 제1대전전압을 공급하는 제1과정과, 상기 감광드럼상으로 노광이 이루어지지 않는 비화상영역에서는 상기 감광드럼과 현상수단사이의 전위차에 의해 토너가 상기 감광드럼상에 부착되지 않도록 제2대전전압을 공급하는 제2과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 레이저빔 프린터의 감광드럼 대전전위 조절방법.
2. 대전전압의 인가를 지정하는 제어신호를 출력하는 제어수단과, 현상수단 및 노광수단을 구비하는 레이저 빔 프린터의 감광드럼 대전전위 조절장치에 있어서, 상기 제어신호 입력에 대응하여 구동신호를 출력하는 대전전압 구동부와, 상기 노광수단의 동작을 알리는 노광감지신호의 수신여부에 따라 서로 다른 레벨의 대전전압을 선택하기 위한 선택신호를 출력하는 대전전압 조절부와, 상기 구동신호 입력에 응답하여 서로 다른 레벨의 제1,제2대전전압을 각각 발생하여 출력하는 대전전압 공급부들과, 상기 대전전압 구동부와 대전전압 공급부들 사이에 접속되어 상기 선택신호에 의해 스위칭절환되는 구동선택부로 구성함을 특징으로 하는 레이저 빔 프린터의 감광드럼 대전전위 조절장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 및 제2대전전압중 어느 하나의 대전전압은 비노광시에 토너가 상기 감광드럼과 현상수단사이의 전위차에 의해 상기 감광드럼상에 부착되지 않도록 설정됨을 특징으로 하는 레이저 빔 프린터의 감광드럼 대전전위 조절장치.