KR100363167B1 - 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛 - Google Patents

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Abstract

개시된 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛은, 스퀴지롤러와 소정 갭을 유지하도록 설치되는 클리닝롤러와, 스퀴지롤러에 전압을 인가하는 제1전압인가부와, 클리닝롤러에 스퀴지롤러 보다 낮은 전압을 인가하는 제2전압인가부를 구비하여서, 스퀴지롤러에 묻은 토너입자가 전압차에 의해 갭에 형성되는 현상액막을 통해 클리닝롤러로 옮겨가도록 구성된다. 이와 같은 구성에 의하면, 스퀴지롤러에 묻은 토너 입자가 전기적 힘으로 제거되기 때문에, 감광벨트에 현상된 화상이 스퀴지롤러에 의해 오염되는 현상을 방지할 수 있다.

Description

습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛{Image transfer unit for liquid electrophotographic printer}
본 발명은 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛에 관한 것으로서, 특히 스퀴지롤러의 표면을 클리닝할 수 있도록 구조가 개선된 습식 전자사진방식 프린터의현상유닛에 관한 것이다.
예컨대 칼라 레이저 프린터와 같은 습식 전자사진방식 프린터에 있어서는, 도 1에 도시된 바와 같이 레이저 스캐너(30)의 광주사에 의해 감광벨트(1)에 형성된 정전잠상을 소정 색상의 화상으로 현상하기 위한 현상유닛(10)이 구비되어 있다. 이 현상유닛(10)은, 감광벨트(1)와의 사이에 현상액으로 충전되는 150㎛ 정도의 현상갭(G)을 형성하여 상기 정전잠상을 현상시키는 현상롤러(11)와, 상기 현상롤러(11) 후단에 설치되어 감광벨트(1)를 압착함으로써 현상에 기여하지 못한 잉여분의 현상액을 짜내는 스퀴지(squeegee)롤러(12)와, 상기 현상롤러(11)의 외주면 일부를 감싸도록 설치되어 현상액탱크(20)로부터 펌핑되는 현상액이 현상갭(G)에 지속적으로 공급되도록 가이드하는 매니폴더(15) 등을 포함하여 구성된다. 참조부호 13은 현상롤러(11)의 외주면을 타고 흘러내리는 현상액이 현상갭(G)으로 다시 돌아가지 못하도록 털어내는 브러쉬롤러를 나타낸다. 참조부호 16도 이와 같은 기능을 수행하기 위해 현상롤러(11)에 접촉되도록 설치된 블레이드를 나타낸다. 참조부호 14는 스퀴지롤러(12)용 블레이드인데, 현상 시에는 스퀴지롤러(12)로부터 떨어져 있다가, 현상 종료 후 드립-라인(drip-line) 제거 모드 시 즉, 스퀴지롤러(12)를 감광벨트(1)의 주행방향과 역방향으로 회전시켜서 현상롤러(11)와의 사이에 맺혀있는 현상액을 털어내는 모드 시에 스퀴지롤러(12)에 접촉되어 사용된다. 그리고 참조부호 11a와 12a는 현상백업롤러와 스퀴지백업롤러를 나타낸다.
상기 구성에 있어서 현상이 진행될 때에는, 상기 감광벨트(1)에 +600볼트 정도의 전압이 걸리고, 그 중 레이저스캐너(30)의 광주사에 의해 정전잠상이 형성된 부위는 +100볼트 정도로 전압이 떨어진다. 그리고, 상기 현상롤러(11)에는 약 +400볼트 정도의 전압이 인가된다. 현상액의 용제 속에 분산된 토너입자는 +전하를 띄고 있기 때문에, 이 현상갭(G)에 충전된 현상액 중의 토너 입자는 상대적으로 전압이 낮은 정전잠상에 달라붙게 된다. 즉, 정전잠상이 현상되는 것이다. 그리고 잉여분의 현상액은 스퀴지롤러(12)에 의해 제거된다.
그런데 현상이 반복되다 보면, 상기 스퀴지롤러(12)에 현상액 중의 토너입자가 묻어나는 현상이 발생될 수 있다. 스퀴지롤러(12)는 잉여분의 현상액을 짜냄과 동시에 현상된 화상을 압착하여 필름화시키는 역할도 겸하고 있는데, 이때 현상된 화상 중 일부 토너 입자가 스퀴지롤러(12)에 묻어나는 경우가 있다. 이렇게 되면 스퀴지롤러(12)에 묻은 토너 입자가 감광벨트(1)의 다음 화상에 다시 전이되어 이후의 화상들을 계속 오염시킬 위험이 있다. 특히 칼라 레이저 프린터와 같이 칼라 색상을 현상하여 인쇄하는 경우에는 4가지의 색상을 4개의 현상유닛에서 순차적으로 현상하여 하나의 칼라 화상으로 만들기 때문에, 만일 이 중에 스퀴지롤러(12)에 묻은 토너 입자가 혼입되면 원하는 색상의 화상을 구현할 수가 없다. 예를 들어서, 4개의 현상유닛이 옐로우, 시안, 마젠타, 블랙의 4가지 색상을 순차적으로 현상하게 구성되어 있는 경우, 첫번째 옐로우 현상유닛에서 현상된 토너화상이 두번째 시안 현상유닛의 스퀴지롤러를 지날 때의 상황을 생각해볼 수 있다. 이때 감광벨트(1)에 현상된 시안 색상의 토너 입자가 그 시안 현상유닛의 스퀴지롤러에 압착되면서 묻어나는 즉, 역 전이되는 경우가 발생될 수 있는데, 이것이 뒤이어 옐로우 현상유닛을 통과하여 오는 화상위에 찍혀서 화상을 오염시킬 수가 있다. 이것은 스퀴지롤러의 원주길이에 맞춰서 감광벨트의 화상면에 반복적으로 나타나게 되며, 이를 스퀴지옵셋(squeegee offset) 현상이라고도 한다.
이러한 스퀴지옵셋 현상의 진행상황을 도 2 내지 도 4에 개략적으로 도시하였다. 즉, 도 2에 도시된 바와 같이 시안 현상유닛과 그 이전의 옐로우 현상유닛에서 현상된 토너 화상(C)(Y)이 상기 시안 현상유닛의 스퀴지롤러(12)에 진입되는 경우, 먼저 도 3과 같이 시안 색상의 화상(C)이 스퀴지롤러(12)에 압착된다. 이때 화상 중의 일부 토너(C')가 스퀴지롤러(12)에 역 전이되며, 이것이 도 4와 같이 다음의 옐로우 화상(Y) 위에 그대로 찍혀버리는 것이다. 이러한 현상은, 4개의 현상유닛 중 후속화상으로 갈 수록 더 심해지는데, 그것은 앞선 현상유닛에서의 스퀴지 옵셋 현상이 계속 중첩되며 진행되기 때문이다. 따라서 이러한 현상은 고화질의 화상을 형성하는데 장애요인이 될 뿐 아니라 후속 현상유닛의 현상액을 점차 오염시키는 문제도 유발시킨다.
이를 해결하기 위해 스퀴지롤러(12) 표면을 마찰 접촉에 의한 기계적인 힘만으로 클리닝하도록 하는 수단을 채용할 수 있는데, 그렇게 되면 스퀴지롤러의 회전시 부하가 크게 증가된다. 스퀴지롤러(12)는 감광벨트(1)의 구동력에 종동되기 때문에, 스퀴지롤러(12)가 제대로 회전되지 못하면 화상을 문질러버리는 현상이 발생할 수 있어서 바람직하지 않다. 그렇다고 표면에너지가 낮은 즉, 마찰력이 작은 재질로 스퀴지롤러(12)를 구성할 경우에는 스퀴지롤러(12)와 감광벨트(1) 사이에 슬립이 발생되어 마찬가지로 화상을 문질러버리는 현상이 발생될 수 있다.
따라서 스퀴지롤러(12)의 표면에 역 전이된 토너 입자를 효과적으로 처리할 수 있는 대책이 요구되고 있다.
본 발명은 상기의 점을 감안하여 창출된 것으로서, 스퀴지롤러의 표면에 묻은 현상액의 토너입자를 효과적으로 제거할 수 있도록 개선된 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛을 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 현상유닛을 개략적으로 보인 도면,
도 2 내지 도 4는 스퀴지 옵셋 현상을 설명하기 위해 도시한 도면,
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 현상유닛을 도시한 도면,
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 현상유닛을 도시한 도면,
도 7은 본 발명에 채용된 클리닝롤러의 역크라운 형상을 보인 도면.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
110...현상롤러 120...스퀴지롤러
130...브러쉬롤러 140...블레이드
150...매니폴더 170...클리닝롤러
191...제1전압인가부 192...제2전압인가부
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현상유닛은, 감광벨트와의 사이에 현상액이 충전되는 현상갭을 형성하여 그 감광벨트에 형성된 정전잠상을 현상시키는 현상롤러와, 상기 현상롤러 후단에 설치되어 감광벨트를 압착함으로써 잉여분의 현상액을 짜내는 스퀴지롤러 및, 상기 스퀴지롤러의 표면에 묻은 현상액의 토너 입자를 전기적인 힘으로 제거하는 클리닝수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서 상기 클리닝수단은, 상기 스퀴지롤러와 소정 갭을 유지하도록 설치되는 클리닝롤러와, 상기 스퀴지롤러에 전압을 인가하는 제1전압인가부와, 상기 클리닝롤러에 상기 스퀴지롤러 보다 낮은 전압을 인가하는 제2전압인가부를 구비하여서, 상기 스퀴지롤러에 묻은 토너입자가 전압차에 의해 상기 갭에 형성되는 현상액막을 통해 클리닝롤러로 옮겨가도록 구성되는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 현상유닛을 나타낸다.
먼저, 현상유닛(100)에는 감광벨트(1)에 형성된 정전잠상을 현상하기 위한 현상롤러(110)와, 현상된 화상 중 잉여분의 현상액을 짜내기 위한 스퀴지롤러(120)가 설치되어 있다. 상기 감광벨트(1)에는 약 + 600볼트의 전압이 가해지고 있으며, 그 중 레이저 스캐너(30)의 광주사에 의해 정전잠상이 형성된 부위는 + 100볼트 정도로 전압이 떨어진다. 그리고 현상롤러(110)에는 + 400볼트 정도의 전압이 인가되고 있어서, 현상갭(G) 중의 대전된 토너입자가 전압차에 의해 정전잠상에 달라붙으며 그 정전잠상을 현상하게 된다. 상기 스퀴지롤러(120)는 현상롤러(110) 후단에서 감광벨트(1)를 압착하여 잉여분의 현상액을 짜냄과 동시에 현상된 화상을 필름화한다. 참조부호 111과 121은 현상백업롤러와 스퀴지백업롤러를 각각 나타낸다.
본 발명의 특징은 상기 스퀴지롤러(120)의 표면을 전기적인 힘으로 클리닝하여 토너입자를 제거할 수 있는 클리닝수단을 구비한 점이다. 이를 위해 먼저 상기 스퀴지롤러(120)는 그 표층부가 쇼어(shore)경도 50∼60이고, 전기저항율(electrical resistivity)이 106∼ 108Ω㎝ 인 폴리우레탄 고무로 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 되면 스퀴지롤러(120)가 고무의 탄력에 의해 스퀴지백업롤러(121)와의 사이에서 감광벨트(1)를 탄력적으로 가압할 수 있으며, 또한 부도체가 아니므로 전압이 인가되면 전류를 통할 수도 있다. 전압을 인가하는 이유는 상기와 같이 전기적인 힘으로 토너를 제거하기 위한 것으로 상세한 메카니즘은 후술하기로 한다. 그리고 상기 클리닝수단은, 이 스퀴지롤러(120)와 약 150㎛ 정도의 갭(G')을 유지하도록 설치되는 클리닝롤러(170)와, 상기 스퀴지롤러(120)에전압을 인가하는 제1전압인가부(191)와, 상기 클리닝롤러(170)에 전압을 인가하는 제2전압인가부(192) 등을 포함하여 구성된다. 상기 제1전압인가부(191)는 스퀴지롤러(120)에 + 400∼+ 450볼트의 전압을 인가하며, 상기 제2전압인가부(192)는 클리닝롤러(170)에 상기 스퀴지롤러(120)에 비해 상대적으로 낮은 전압인 예컨대 -1kV ∼ -1.5kV의 전압을 인가한다. 즉, 전기적인 힘이 스퀴지롤러(120)에서 클리닝롤러(170)를 향해 형성되도록 전압차를 만드는 것이다. 이때 상기 스퀴지롤러(120)는 + 600볼트로 대전된 감광벨트(1) 보다는 낮은 전위를 형성해야 감광벨트(1)로의 역전사가 일어나지 않으므로 현상롤러(110)와 유사한 + 400∼+ 450볼트의 전압을 인가한다. 그리고, 효과적인 클리닝을 위한 상기 스퀴지롤러(120)와 클리닝롤러(170)의 전압차 ΔV는, ΔV = (d2×Vp)/(μ×w)의 계산식으로부터 산출할 수 있는데, 여기서 d는 스퀴지롤러(120)와 클리닝롤러(170)의 갭(G') 150㎛, Vp는 현상작업 시 감광벨트(1)의 주행속도 81.3mm/sec, μ는 현상액 중 토너입자의 유동성(mobility) 4×10-4㎟/Vsec, w는 갭(G')에 형성되는 현상액막의 폭(W) 5mm 를 나타낸다. 상기 계산식은 다음의 과정을 통해 도출되었다. 먼저 클리닝롤러(170)의 전압 E는 (ΔV/d) * (1+Rs/Rn)으로 나타낼 수 있다. Rs는 스퀴지롤러(120)의 저항값이고, Rn은 현상액막의 저항이다. 그런데, Rs/Rn은 극히 적은 값이기 때문에 E≒ΔV/d로 표현할 수 있다. 그리고 효과적인 클리닝이 이루어지기 위해서는 현상액막을 통해 클리닝롤러(170) 측으로 토너 입자가 이동하는 시간이 프로세스 속도 즉, 감광벨트(1)가 움직이면서 스퀴지롤러(120)가 종동되어현상액막 폭(W)이 돌아가는 시간보다는 작은 것이 바람직하다. 이를 식으로 표현하면 d/V < w/Vp가 된다. V는 입자의 이동속도로서 μE로 대체할 수 있다. 이를 정리하면 E = ΔV/d > d×Vp/μ×w가 되어 결국, ΔV = (d2×Vp)/(μ×w)의 계산식이 도출된다.
이 계산식에 상기한 값들을 대입하면, ΔV가 약 1.5kV로 산출된다. 따라서 상기 스퀴지롤러(120)에 + 400∼450V의 전압이 인가되므로, 클리닝롤러(170)에는 - 1kV ∼ -1.5kV의 전압을 인가하여 전압차를 1.5kV 정도로 유지해주는 것이 클리닝에 효과적이다. 그리고 적어도 1kV 이상은 유지해야 클리닝이 제대로 수행된다.
이와 같은 전압차에 의해 상기 갭(G')에서는 +로 대전된 입자를 스퀴지롤러(120)로부터 클리닝롤러(170)로 보내려는 전기적인 힘이 형성된다. 현상액의 토너입자는 + 전하를 띄고 있기 때문에, 스퀴지롤러(120) 표면에 묻더라도 상기와 같은 전기적 힘에 의해 클리닝롤러(170) 쪽으로 옮겨가게 되는 것이다. 그리고 클리닝롤러(170)로 옮겨온 토너입자는 그 클리닝롤러(170)의 표면을 훑어내는 브러쉬롤러(130) 및 블레이드(180)에 의해 떨어져 나가게 된다. 여기서 상기 브러쉬롤러(130)는 클리닝롤러(170) 뿐 아니라 상기 현상롤러(110)의 클리닝도 겸하도록 배치되어 있다. 그리고 클리닝롤러(170)는 현상롤러(110)와 일정 거리를 유지하여 두 롤러에 걸리는 전압에 의해 스파크가 생기지 않도록 주의해야 한다. 참조부호 140은 드립-라인을 제거할 때 스퀴지롤러(120)에 밀착되는 블레이드를 나타낸다.
상기 구성에 있어서 현상작업이 개시되면, 현상액탱크(20)로부터매니폴더(150)를 통해 상기 현상갭(G)으로 현상액이 공급되고, 감광벨트(1)에 형성된 정전잠상은 이 현상갭(G)을 통과하면서 상기 대전된 토너입자에 의해 소정 색상의 화상으로 현상된다. 그리고 현상에 기여하지 못한 잉여분의 현상액은 스퀴지롤러(120)에 의해 제거된다. 이때 스퀴지롤러(120) 표면에 묻은 토너입자는 상기 스퀴지롤러(120)와 클리닝롤러(170) 간의 전압차에 의해 상기 갭(G')에 형성된 현상액막을 통해 클리닝롤러(170) 쪽으로 옮겨간다. 그리고 브러쉬롤러(130)와 블레이드(180)에 의해 클리닝롤러(170) 표면에서 제거된다. 따라서 스퀴지롤러(120)에 토너입자가 묻어나더라도 그 즉시 상기 클리닝롤러(170)로 옮겨가 제거되기 때문에, 그것이 감광벨트(1)에 현상된 화상을 오염시키는 일은 발생하지 않게 된다.
다음으로 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛을 나타낸다.
본 실시예는 전술한 제1실시예와 거의 동일하며, 다만 상기 스퀴지롤러(120)를 위한 브러쉬롤러(131)를 추가로 설치한 점이 다르다. 즉, 본 실시예에서는 스퀴지롤러(120)에 묻은 토너입자를 제거하기 위해, 전술한 제1실시예의 전기적인 힘에 상기 브러쉬롤러(131)에 의한 기계적 힘을 더한 것이다. 따라서, 스퀴지롤러(120)에 묻은 토너 입자는 상기 브러쉬롤러(131)의 기계적인 힘에 의해 1차로 제거되고 또한 이때 토너 입자에 유동성이 부여되며, 이후 다시 상기 제1,2전압인가부(191)(192)에 의해 형성된 전기적인 힘에 의해 2차로 제거되므로, 스퀴지롤러(120) 표면을 보다 확실하게 클리닝할 수 있다. 그 외의 구성 및 동작원리는 전술한 제1실시예와 같다.
한편, 상기 클리닝롤러(170)의 형상은 도 7에 도시된 바와 같은 역크라운(negative crown) 형상으로 형성하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 스퀴지롤러(120)가 스퀴지백업롤러(121)와의 사이에서 감광벨트(1)를 압착할 때 도 4와 같이 롤러가 벤딩(bending)되는 현상이 일어나기 때문이다. 이렇게 되면 스퀴지롤러(120)와 클리닝롤러(170) 사이의 갭은 양단부가 벌어지게 되어, 중앙부와 양단부 간의 전기적인 클리닝 정도가 달라지게 된다. 따라서 도면과 같이 클리닝롤러(170)를 역크라운 형상으로 형성하면, 스퀴지롤러(120)의 벤딩에 의한 중앙부와 양단부 간의 갭 차이가 보상되어 비교적 균일한 클리닝이 수행될 수 있다.
그러므로 이와 같은 클리닝수단에 의해 스퀴지롤러(120)에 묻은 토너입자가 다음 화상을 오염시키는 현상을 방지할 수 있게 된다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛은, 스퀴지롤러에 묻은 토너 입자를 제거함으로써, 현상된 화상이 오염되는 현상을 방지하고 깨끗한 화상을 인쇄할 수 있는 이점을 가진다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims (8)

  1. 감광벨트와의 사이에 현상액이 충전되는 현상갭을 형성하여 그 감광벨트에 형성된 정전잠상을 현상시키는 현상롤러와, 상기 현상롤러 후단에 설치되어 감광벨트를 압착함으로써 잉여분의 현상액을 짜내는 스퀴지롤러 및, 상기 스퀴지롤러의 표면에 묻은 현상액의 토너 입자를 전기적인 힘으로 제거하는 클리닝수단을 포함하는 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛에 있어서,
    상기 클리닝수단은, 상기 스퀴지롤러와 소정 갭을 유지하도록 설치되는 역크라운 형상의 클리닝롤러와, 상기 스퀴지롤러에 전압을 인가하는 제1전압인가부와, 상기 클리닝롤러에 상기 스퀴지롤러 보다 낮은 전압을 인가하는 제2전압인가부를 구비하여서, 상기 스퀴지롤러에 묻은 토너입자가 전압차에 의해 상기 갭에 형성되는 현상액막을 통해 클리닝롤러로 옮겨가도록 된 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛.
  2. 삭제
  3. 제2항에 있어서,
    상기 스퀴지롤러와 클리닝롤러 간의 전압차는 적어도 1kV 이상인 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 클리닝수단은,
    일단부가 상기 클리닝롤러에 접촉되어 클리닝롤러 회전에 따라 그 표면에 붙은 토너 입자를 긁어내는 블레이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 클리닝수단은,
    상기 스퀴지롤러와 표면과 접촉되며 회전하도록 설치되어 그 표면에 붙은 토너 입자를 털어내는 브러쉬롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 클리닝수단은,
    상기 클리닝롤러와 표면과 접촉되며 회전하도록 설치되어 그 표면에 붙은 토너 입자를 털어내는 브러쉬롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 브러쉬롤러는 상기 현상롤러에도 접촉되어 회전함으로써 현상롤러의 클리닝도 겸하도록 배치된 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 프린터의 현상유닛.
  8. 삭제
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