KR100433536B1 - 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치 - Google Patents

습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치 Download PDF

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Abstract

개시된 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치는, 메터링롤러를 거친 후, 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 감지하는 센서와; 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께에 대한 정보가 저장된 기억장치와; 현상롤러, 디포지트롤러 및 메터링롤러를 대전시키기 위해 전압을 인가하는 전원공급부와; 센서에 의해 감지된 현상제층의 두께에 대응하여 전원공급부로부터 현상롤러, 디포지트롤러 및 메터링롤러에 인가되는 전압을 제어하는 화상농도제어부:를 구비한다. 이와 같은 구성에 의하면, 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 감지하여 화상농도를 제어할 수 있기 때문에, 전사벨트상에 형성된 화상의 농도를 별도의 화상감지센서를 이용하여 측정할 수 있도록 된 종래의 방식에 비하여, 인쇄기를 단순화 할 수 있다. 그리고, 화상농도 제어를 위해 특별히 테스트 패턴을 만들 필요가 없으므로, 실시간 농도제어가 가능하며, 전사벨트 클리닝장치의 부담을 줄여줄 수 있다.

Description

습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치{Image density controlling apparatus for liquid electrophotographic printer}
본 발명은 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 허용범위 내로 유지시킴으로써 전사벨트상에 형성된 화상의 농도를 제어하는 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치에 관한 것이다.
일반적으로 전자사진방식 인쇄기는 감광매체를 대전시키고, 대전된 감광매체에 레이저빔을 주사시켜 선택적으로 노광시킴으로써 소정 패턴의 정전잠상을 형성한 후, 현상기를 이용하여 그 정전잠상을 소정 색상의 토너화상으로 현상한다.
이러한 전자사진방식 인쇄기로는 현상제로 분말상의 토너를 사용하는 건식과, 액상의 캐리어와 분말상의 토너입자가 혼합된 현상액을 현상제로 사용하는 습식이 있다. 이 두 가지 방식 중 인쇄품질의 우수성 및 유해한 토너 분진에 의한 피해를 방지할 수 있는 습식이 주로 채용되어 사용되고 있으며, 이러한 습식 전자사진방식 인쇄기의 일예가 도 1에 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 습식 전자사진방식 인쇄기는, 대전장치(170)에 의해 대전된 감광매체로서 각 색상에 대응하도록 준비된 복수의 감광드럼(140)과, 상기 각 감광드럼(140)에 레이저빔을 주사시켜 소정 패턴의 정전잠상을 형성하는 노광장치(150)와, 상기 정전잠상을 상기 각 색상별 현상액으로 현상하는 복수의 현상기(130)와, 복수의 지지롤러(111)에 의해 폐곡선 형태로 지지되어 무한궤도를 따라 순환 주행되는 전사벨트(100)와, 이 전사벨트(100) 상에 형성된 화상의 농도를 감지하고 제어하는 화상농도 제어장치를 구비한다.
상기 현상기(130)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 양전하(+)로 대전된 토너입자와 액상의 캐리어가 소정비로 혼합된 현상액이 채워져 있는 현상기통(131)과, 상기 감광드럼(140)과 대면하도록 설치된 현상롤러(132)와, 이 현상롤러(132)와의 사이에 작용하는 정전기력을 이용하여 상기 현상롤러(132) 표면에 현상제를 부착시킴으로써 현상제층(133)을 형성시키는 디포지트롤러(deposit roller;134)와, 이 디포지트롤러(134)에 의해 현상롤러(132)의 표면에 형성된 현상제층(133)의 두께를 균일하게 유지시키기 위해 현상롤러(132)와 접촉 또는 소정 갭(gap)을 유지한 채 회전하는 메터링롤러(metering roller;135)를 포함하여 구성된다. 상기 메터링롤러 대신 메터링블레이드를 사용하는 것도 가능하다.
그리고 상기 화상농도 제어장치는, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전사벨트(100)를 사이에 두고 서로 대면하도록 설치되는 것으로, 특정의 파장분포를 갖는 빛을 발생시키는 발광부(125)와, 이 발광부(125)에서 발생한 빛이 전사벨트(100)상에 형성된 화상을 투과한 빛을 감지하는 수광부(126)와, 이 수광부(126)에서 감지된 빛의 세기에 대응하여 전원공급부(122)로부터 현상롤러(132), 디포지트롤러(134) 및 메터링롤러(135)에 인가되는 현상전압을 제어하는 화상농도제어부(123)를 포함하여 구성된다.
이와 같은 종래의 화상농도 제어장치에 있어서는, 그 표면에 화상이 형성된 전사벨트(100)가 계속 이동하여 상기 발광부(125)를 지나면, 그 발광부(125)와 전사벨트(100)를 사이에 두고 대면하고 있는 수광부(126)가 전사벨트(100)상에 형성된 화상을 투과한 빛을 감지하여, 그 정보를 화상농도제어부(123)에 제공한다. 여기서, 전사벨트(100)상에 형성된 화상의 토너량이 많으면 수광부(125)에서 감지하는 빛의 세기가 작아지고, 반대로 토너량이 적으면 수광부(126)에서 감지하는 빛의 세기가 커지게 된다. 따라서, 화상농도제어부(123)는 수광부(126)에서 전달되는 빛의 세기에 대한 정보를 해석하여 적정한 화상농도가 유지될 수 있도록, 전원공급부(122)로부터 현상롤러(132), 디포지트롤러(134) 및 메터링롤러(135)에 인가되는 현상전압을 제어하게 된다.
그런데, 종래의 화상농도 제어장치에 있어서는, 전사벨트(100)상의 화상농도를 감지하기 위해, 전사벨트(100)의 일정부위가 빛이 통과할 수 있도록 투명하게 제작되어야 하는데, 이 때문에 전사벨트(100)의 제작비용이 많이 든다
또한, 전사벨트(100)상에 형성된 화상의 농도를 검출하기 위하여 소정의 테스트 패턴(test pattern)을 현상하여야 하는데, 이는 실제 인쇄하고자 하는 화상과는 무관하므로, 이러한 테스트 패턴에 대해서는 기록용지(S)로 전사되지 못하도록 장치가 구성되어야 한다. 따라서, 인쇄기의 구성이 복잡해지며, 특히 이러한 테스트 패턴에 대해 전사벨트(100)상에 형성된 화상은 기록용지(S)로 전사되지 않으므로, 전사벨트(100)를 클리닝(cleaning)하는 전사벨트 클리닝장치(160)의 부담이 커지게 되는 단점이 있다.
본 발명은 상기의 문제점을 감안하여 창출된 것으로서, 현상롤러에 부착된현상제층의 두께를 허용범위 내로 유지시킴으로써 전사벨트상에 형성된 화상의 농도가 적정범위 내로 제어되도록, 그 구조를 개선시킨 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
도 1은 종래의 화상농도 제어장치가 채용된 습식 전자사진방식 인쇄기를 개략적으로 도시한 구성도,
도 2는 도 1에 도시된 현상기를 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상농도 제어장치를 개략적으로 도시한 구성도,
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100...전사벨트 121...센서
122...전원공급부 123...화상농도제어부
124...기억장치 130...현상기
131...현상기통 132...현상롤러
133...현상제층 134...디포지트롤러
135...메터링롤러 136...교체신호발생기
140...감광드럼 150...노광장치
160...전사벨트 클리닝장치 170...대전장치
S...기록용지
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치는, 선택적으로 노광됨으로써 그 표면에 정전잠상이 형성되는 감광매체와; 상기 감광매체와 대면하도록 설치된 현상롤러와, 상기 현상롤러와의 사이에 작용하는 정전기력을 이용하여 상기 현상롤러의 표면에 현상제를 부착시켜 현상제층을 형성시키는 디포지트롤러와, 상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 균일하게 유지시키기 위해 상기 현상롤러와 접촉 또는 소정의 갭을 유지하면서 회전하는 메터링롤러를 구비한 현상기;를 포함하는 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도를 제어하는 것으로, 상기 메터링롤러를 거친 후, 상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 감지하는 센서와; 상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께에 대한 정보가 저장된 기억장치와; 상기 현상롤러, 디포지트롤러 및 메터링롤러를 대전시키기 위해 전압을 인가하는 전원공급부와; 상기 센서에 의해 감지된 현상제층의 두께에 대응하여 상기 전원공급부로부터 상기 현상롤러, 디포지트롤러 및 메터링롤러에 인가되는 전압을 제어하는 화상농도제어부:를 구비한다.
여기서, 상기 화상농도 제어장치는, 상기 메터링롤러를 거친 후, 상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께가 상기 기억장치에 저장된 정보인 현상제층 두께의 최소 허용한계 미만일 때, 현상기에 현상액을 공급하는 잉크카트리지의 교체정보를제공하는 교체신호발생기를 더 구비하는 것이 바람직하다.
이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치를 개략적으로 도시한 구성도이다. 여기서, 도 1에 도시된 참조부호와 동일한 참조부호는 동일한 기능을 하는 동일 구성요소를 나타낸다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치는, 메터링롤러(134)를 거친 후, 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133)의 두께를 감지하는 센서(121)와, 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133)의 두께에 대한 정보가 저장된 기억장치(124)와, 현상롤러(132), 디포지트롤러(134) 및 메터링롤러(135)에 전압을 인가하는 전원공급부(122)와, 센서(121)에 의해 감지된 현상제층(133)의 두께에 대응하여 전원공급부(122)로부터 현상롤러(132), 디포지트롤러(134) 및 메터링롤러(135)에 인가되는 전압을 제어하는 화상농도제어부(123)와, 메터링롤러(135)를 거친 후, 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133)의 두께가 기억장치(124)에 저장된 정보인 현상제층(133) 두께의 최소 허용한계 미만일 때, 현상기(130)에 현상액을 공급하는 잉크카트리지(미도시)의 교체정보를 제공하는 교체신호발생기(136)를 구비한다.
상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 화상농도 제어장치가 채용된 습식 전자사진방식 인쇄기의 작용을 도 1 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
우선 인쇄 명령이 떨어지면, 대전장치(170)는 감광드럼(140)을 일정 전압으로 대전시키고, 노광장치(150)는 화상신호에 따라 감광드럼(140)상의 화상영역만을 선택적으로 노광시킨다. 그러면, 감광드럼(140)상의 노광된 영역인 화상영역의 전위가 대전전위보다 감소되어 감광드럼(140)상에 소정 패턴의 정전잠상이 형성된다.
그리고 현상기(130)에서는, 현상롤러(132)에 인가되는 현상전압보다 큰 전압이 인가되며, 현상액 속에 잠겨있는 디포지트롤러(134)와 현상롤러(132)와의 사이에 작용하는 정전기력에 의해 현상액 속에 양전하(+)로 대전된 토너입자가 현상롤러(132)쪽으로 이동하여 현상롤러(132)의 표면에 현상제층(133)이 형성된다. 이때 현상롤러(132)에 부착되어 형성된 현상제층(133)은 농도가 묽은 상태이므로, 감광드럼(140)으로 직접 현상시키기에는 부족하다. 따라서, 현상롤러(132)에 형성된 현상제층(133)은 그 현상롤러(132)와 소정 갭을 유지한 채 회전하며, 현상전압보다 큰 전압이 인가되는 메터링롤러(135)에 의해 일정 이상의 농도와 균일한 두께를 갖게된다.
여기서, 현상롤러(132)에 인가되는 현상전압은 통상 감광드럼(140)의 표면전위 보다는 작고, 노광된 영역인 화상영역의 노광전위보다 크다. 따라서, 현상롤러(132)에 형성된 현상제층(133) 내의 토너입자는 쿨롱힘을 받아 감광드럼(140)쪽으로 이동하여 화상영역에 대해 현상이 이루어진다. 반대로, 상기 감광드럼(140)의 비화상영역에서는 현상롤러(132)의 전압이 감광드럼(140)의 대전전위보다 낮으므로, 현상제층(133) 내의 토너입자는 현상롤러(132)쪽으로 이동하여 감광드럼(140)상의 비화상영역에는 화상이 형성되지 않는다.
다음으로, 감광드럼(140)이 계속 회전하여 전사벨트(100)와 맞닿는 곳에 이르면, 감광드럼(140)의 화상영역에 형성된 토너화상은 표면에너지의 차이에 의해 전사벨트(100)상에 순차적으로 중첩되게 전사되어 전사벨트(100)상에 완성된 컬러 화상이 형성된다.
그리고, 카세트(미도시)에 수납된 기록용지(S)는 픽업롤러(미도시)에 의해 감광드럼(140)과 맞물려 회전하는 전사롤러(112) 측으로 공급되어 화상을 전사 받는다. 화상을 전사 받은 기록용지(S)는 정착부인 히팅롤러(미도시)와 압력롤러(미도시) 사이를 통과하면서 열과 압력을 받아 화상이 정착되어짐으로써 인쇄가 이루어진다. 이와 같이 정착이 완료된 기록용지(S)는 인쇄기의 외부로 배출됨으로써 기록용지(S) 1매에 대한 인쇄가 완료된다.
그런데, 전사벨트(100)상에 형성된 화상의 농도는 그 전사벨트(100)상에 순차적으로 중첩되게 전사되는 각 감광드럼(140)상의 토너화상이 갖는 농도에 좌우된다. 그리고, 각 감광드럼(140)상의 토너화상이 갖는 농도는 각 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133) 내에 포함된 토너입자의 단위 면적당 질량((M/A)토너입자)에 의해 좌우된다.
또한, 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133) 내에 포함된 토너입자의 단위 면적당 질량((M/A)토너입자)은, 아래의 수학식 1로부터, 메터링롤러(135)를 거친 후 현상롤러(132)에 형성된 현상제층(133)의 두께(t)에 비례함을 알 수 있다.
(M/A)현상제층= (M/A)토너입자+ (M/A)캐리어
(M/A)캐리어= (1-a)·(M/A)토너입자
t = (M/A)현상제층/ ρ = [(2-a)·(M/A)토너입자] / ρ
여기서, (M/A)현상제층,(M/A)토너입자, (M/A)캐리어는 메터링롤러(135)를 거친 후, 현상롤러(132)에 형성된 현상제층, 토너입자 및 캐리어의 단위 면적당 질량을 각각 나타내고, a는 현상제층의 농도를 나타내며, ρ는 현상제층의 밀도를 나타낸다.
따라서, 센서(121)가 메터링롤러(135)를 거친 후, 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133)의 두께(t)를 감지하여 그 두께(t)에 대한 정보를 화상농도제어부(123)에 제공하면, 화상농도제어부(123)는 기억장치(124)에 저장된 현상제층(133) 두께(t)의 허용범위와 비교 연산하여 전원공급부(122)로부터 현상롤러(132), 디포지트롤러(134) 및 메터링롤러(135)에 인가되는 전압을 조정하게 된다. 결국 상기와 같은 과정을 통해, 전사벨트(100)상의 화상농도가 적정범위 내로 제어된다.
한편, 메터링롤러(135)를 거친 후, 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133)의 두께(t)가 기억장치에 저장된 정보인 현상제층(133) 두께(t)의 최소 허용한계 미만일 때, 화상농도제어부(123)는 교체신호발생기(136)로 하여금 현상기(130)에 현상액을 공급하는 잉크카트리지(미도시)의 교체신호를 발생하도록 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화상농도 제어장치에 의하면, 전사벨트(100)상에 형성된 화상의 농도를 별도의 화상감지센서를 이용하여 측정할수 있도록 된 종래의 방식에 비하여, 현상롤러(132)에 부착된 현상제층(133)의 두께만을 감지하고 허용범위 내로 유지시킴으로써, 전사벨트(100)상의 화상농도가 적정한 범위 내로 제어되므로, 그 구성을 단순화 할 수 있게 된다.
또한, 화상농도 제어를 위해 특별히 테스트 패턴을 만들 필요가 없으므로, 실시간 농도제어가 가능하며, 전사벨트 클리닝장치(160)의 부담을 줄여줄 수 있게 된다.
특히, 현상기통(131) 내의 현상제 농도가 매우 낮아져, 현상롤러(132)상에 원하는 두께의 현상제층(133)을 형성할 수 없는 경우, 추가적 장치를 구비하지 않고서도 잉크카트리지(136)의 교체정보를 사용자에게 제공할 수 있는 이점이 있다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치는, 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 감지하여 화상농도를 제어할 수 있기 때문에, 전사벨트 상에 형성된 화상의 농도를 별도의 화상감지센서를 이용하여 측정할 수 있도록 된 종래의 방식에 비하여 인쇄기를 단순화 할 수 있다. 그리고, 화상농도 제어를 위해 특별히 테스트 패턴을 만들 필요가 없으므로, 실시간 농도제어가 가능하며, 전사벨트 클리닝장치의 부담을 줄여줄 수 있다.
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 (2)

  1. 선택적으로 노광됨으로써 그 표면에 정전잠상이 형성되는 감광매체와; 상기 감광매체와 대면하도록 설치된 현상롤러와, 상기 현상롤러와의 사이에 작용하는 정전기력을 이용하여 상기 현상롤러의 표면에 현상제를 부착시켜 현상제층을 형성시키는 디포지트롤러와, 상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 균일하게 유지시키기 위해 상기 현상롤러와 접촉 또는 갭을 유지하면서 회전하는 메터링롤러를 구비한 현상기;를 포함하는 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도를 제어하는 것으로,
    상기 메터링롤러를 거친 후, 상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께를 감지하는 센서와;
    상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께에 대한 정보가 저장된 기억장치와;
    상기 현상롤러, 디포지트롤러 및 메터링롤러를 대전시키기 위해 전압을 인가하는 전원공급부와;
    상기 센서에 의해 감지된 현상제층의 두께에 대응하여 상기 전원공급부로부터 상기 현상롤러, 디포지트롤러 및 메터링롤러에 인가되는 전압을 제어하는 화상농도제어부:를 구비하는 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 메터링롤러를 거친 후, 상기 현상롤러에 부착된 현상제층의 두께가 상기 기억장치에 저장된 정보인 현상제층 두께의 최소 허용한계 미만일 때, 현상기에 현상액을 공급하는 잉크카트리지의 교체신호를 발생하는 교체신호발생기를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 습식 전자사진방식 인쇄기의 화상농도 제어장치.
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