KR100544472B1 - 전자사진방식 화상형성장치의 정착 시스템 - Google Patents

전자사진방식 화상형성장치의 정착 시스템 Download PDF

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Abstract

전자사진방식 화상형성장치의 정착 시스템이 개시된다. 정착롤러 및 가열롤러의 열과 압력을 이용하여 기록용지에 전사된 현상제를 정착시키는 정착유닛을 구비한 화상형성장치의 정착 시스템은, 정착롤러와 접지단 사이에 접속되어, 정착롤러의 표면전위를 소정전위로 일정하게 유지시키는 정전압부와, 정착롤러와 접지단 사이에 접속된 스위칭부 및 용지가 정착유닛을 통과하여 외부로 배출되는 시점마다 스위칭부를 턴-온 시켜 정착롤러의 표면에 형성된 전하를 방전시키는 제어부를 구비한다. 이에 의해, 정착롤러에 오염을 방지할 수 있으므로 인쇄화질을 향상시킬 수 있다.
정착유닛, 정착롤러, 방전, 스위칭부

Description

전자사진방식 화상형성장치의 정착 시스템{Fusing system of electrophotograpic image forming apparatus}
도 1은 종래 전자사진방식을 채용한 화상형성장치의 정착 시스템을 개략적으로 도시한 도면,
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 개략적인 구성을 도시한 도면,
도 3은 도 2에 도시된 전자사진방식을 채용한 화상형성장치의 정착 시스템을 개략적으로 도시한 도면, 그리고,
도 4는 도 3에 도시된 정착 시스템의 제어방법을 설명하기 위해 도시한 타이밍도 이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
120 : 급지센서 130 : 대전유닛
140 : 현상유닛 150 : LSU
160 : 전사유닛 170 : 정착유닛
172 : 정착롤러 174 : 가압롤러
175 : 배지센서 180 : 배지롤러
185 : 정전압부 190 : 스위칭부
195 : 제어부
본 발명은 전자사진방식 화상형성장치의 정착 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 기록용지에 현상된 화상을 정착시키는 정착유닛의 오염을 방지하기 위한 전자사진방식을 화상형성장치의 정착 시스템에 관한 것이다.
전자사진방식을 채용한 화상형성장치의 예로는 복사기, 레이저 빔 프린터(Laser Beam Printer : LBP), LED(Light Emitting Diode) 프린터, 및 일반용지(Plain paper) 팩시밀리 등을 들 수 있다.
일반적인 전자사진방식을 채용한 화상형성장치는, 대전롤러를 회전시켜 감광드럼의 표면을 대전시키는 대전과정, 대전된 감광드럼에 레이저 스캐닝 유닛(Laser Scanning Unit : LSU)을 통해 광을 주사하여 정전잠상(Electro-static latent image)을 형성하는 노광과정, 감광드럼의 표면에 형성된 정전잠상을 현상제로 현상하는 현상과정, 감광드럼에 형성된 가시상을 전사롤러를 통해 기록용지 전사하는 전사과정, 및 기록용지에 전사된 현상제를 소정의 열과 압력으로 가열 및 가압하여 기록용지 상에 융착 시키는 정착과정 등을 통해 인쇄작업을 수행한다.
도 1은 종래 전자사진방식을 채용한 화상형성장치의 정착 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 종래 정착 시스템은 정착유닛(10), 써미스터(16), 전원공 급부(20), 및 제어부(30)를 구비한다.
정착유닛(10)은 내부에 가열원으로 채용된 히터램프(12a)를 구비한 정착롤러(12)와, 상기 정착롤러(12)와 접촉하여 회전되며, 기록용지에 전사된 화상을 가압하여 정착시키는 가압롤러(14)로 구성된다. 여기서, 정착롤러(12)는 전원공급부(20)로부터 공급되는 전원에 의해 발열되는 히터램프(12a)에 의해 가열된다.
따라서, 전사과정을 통해 기록용지에 형성된 가시상은 정착롤러(12)와 가압롤러(14) 사이를 통과하면서 소정의 열과 압력에 의해 가압 및 가열된다.
써미스터(16)는 정착롤러(12)의 외측에 설치되어, 히터램프(12a)에 의해 가열되는 정착롤러(12)의 표면온도를 감지한다. 써미스터(16)는 정착롤러(12)의 표면온도를 감지하여 제어부(30)로 전송한다.
제어부(30)는 써미스터(16)에 의해 감지된 정착롤러(12)의 표면온도에 기초하여 히터램프(12a)에 대한 전원 공급을 제어한다. 즉, 제어부(30)는 써미스터(16)에 의해 감지된 온도를 기 설정된 기준온도와 비교하여 히터램프(12a)에 대한 전원 공급을 제어한다.
상기와 같은 정착과정시, 기록용지에 전사된 화상이 정착롤러(12)에 부착되는 정착 오프셋(Offset)이 발생할 수 있다. 따라서, 정착 오프셋이 발생되는 것을 방지하기 위하여 정착롤러(12)의 표면을 현상제와 동일 극성을 갖는 물질로 표면 처리하여 정착롤러(12)의 표면에 동일 극성 전하의 현상제가 부착되지 않도록 하고 있다.
그러나, 정착유닛(10)으로 진입되는 기록용지에 전사된 현상제가 모두 음(-) 전위를 갖는 정규 현상제만 존재하는 것이 아니라, 양(+)의 전위를 갖는 역극성 현상제도 일부 존재할 수 있다. 이는 현상유닛에서의 비정상적인 마찰대전, 반대 극성을 갖는 전사유닛과의 마찰대전, 또는 기록용지나 일부 부품과의 비의도적인 마찰대전에 의해 현상제의 극성이 변할 수 있기 때문이다. 이러한 역극성 현상제는 정착과정시 정착롤러(12)의 표면으로 이동되어 정착롤러(12)의 오염원인이 된다. 역극성 현상제가 정착롤러(12)의 표면에 부착되는 경우, 역극성 현상제로 인한 화상이 기록용지에 나타나게 됨으로써 인쇄화질이 저하되는 문제점이 있다.
또한, 정착롤러(12)에 부착된 역극성 현상제나 이물질 등이 정착온도로 인해 열화 되거나 경화되면서 정착롤러(12)를 마모시켜 정착성을 저하시킬 수 있으며, 정착부(12)의 수명을 단축시키게 되는 문제점이 발생한다. 또한, 정착롤러(12)의 오염으로 인해 기록용지가 정착롤러(12) 상에 달라붙게 되어 아코디언 잼(Accordion Jam) 현상이 발생될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 소정 주기로 정착롤러의 표면에 형성된 전하를 방전시켜 정착롤러의 오염을 방지할 수 있도록 한 화상형성장치의 정착 시스템을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한, 본 발명에 따른 감광매체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 레이저 스캐닝 유닛과, 상기 정전잠상을 현상제로 현상하는 현상유닛과, 상기 현상제로 현상된 이미지를 공급되는 용지에 전사시키는 전사유닛과, 상기 용지에 전사된 현상제를 정착롤러 및 가압롤러를 이용하여 정착시키는 정착유닛을 구비하는 화상형성장치에 있어서, 상기 정착롤러와 접지단 사이에 접속되어, 상기 정착롤러의 표면전위를 소정전위로 일정하게 유지시키는 정전압부; 상기 정착롤러와 상기 접지단 사이에 접속된 스위칭부; 및 소정 시점마다 상기 스위칭부를 턴-온 시켜 상기 정착롤러의 표면에 형성된 전하를 방전시키는 제어부를 구비한다.
여기서, 상기 소정 시점은 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하여 외부로 배출되는 시점을 의미한다.
바람직하게는, 상기 용지의 배지 유무를 검출하는 배지센서를 더 구비한다.
이때, 상기 제어부는 상기 배지센서의 검출결과신호에 기초하여 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하는 시점을 판단하고, 판단된 상기 시점부터 소정시간 동안 상기 스위칭부가 턴-온 되도록 처리한다.
또한, 상기 용기의 급지 여부를 검출하는 급지센서를 더 구비하며, 상기 제어부는 상기 급지센서의 검출결과신호에 기초하여 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하는 시점을 판단하고, 판단된 상기 시점부터 소정시간 동안 상기 스위칭부가 턴-온 되도록 처리한다.
한편, 상기 제어부는 상기 용지의 픽업시점, 상기 레이저 스캐닝 유닛의 광 주사 시점, 상기 현상유닛의 현상시점 및 상기 전사유닛의 전사시점 중 어느 하나의 시점에 기초하여 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하는 시점을 판단하고, 판단된 상기 시점부터 소정시간 동안 상기 스위칭부가 턴-온 되도록 처리한다.
이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 개략적인 구성을 도시한 도면이다.
도 2를 참조하면, 전자사진방식을 채용한 화상형성장치(100)는 감광드럼(105), 대전유닛(130), 레이저 스캐닝 유닛(150), 현상유닛(140), 전사유닛(160), 정착유닛(170), 및 배지롤러(180)를 구비한다.
감광드럼(105)은 대전유닛(130)에 인가되는 대전전압(예컨대, -1400[V])에 의해 대전된다.
레이저 스캐닝 유닛(Laser Scanning Unit : LSU)(150)은 대전전압에 의해 대략 -800[V]의 부(-)의 전위로 균일하게 대전된 감광드럼(105)의 표면에 인쇄데이터에 대응되는 레이저 광을 주사한다. 이에 의해, 감광드럼(105)의 표면에는 정전잠상(Electro-static latent image)이 형성된다.
그리고, 감광드럼(105)의 표면에 형성된 정전잠상은 현상유닛(140)으로부터 공급되는 현상제에 의해 현상됨으로써 가사상으로 전환된다. 즉, 현상제 공급기(142)로부터 공급되는 현상제는 현상롤러(144)에 의해 마찰대전 되어 현상영역으로 이동되며, 현상영역으로 이동된 현상제는 감광드럼(105)의 노광 전위와 현상롤러(144)의 현상전위 사이의 전위차에 의해 감광드럼(105) 상의 노광영역으로 이동되어 부착됨으로써 현상된다.
한편, 픽업롤러(115)에 의해 급지되는 기록용지(P)는 LSU(150)의 광 주사 시점에 맞추어 전사유닛(160)으로 이송된다. 급지센서(120)는 급지카세트(110)에 적 재된 기록용지(P)의 급지 여부를 검출하고, 이송롤러(125)는 픽업롤러(115)에 의해 급지된 기록용지(P)를 용지이송경로(100a)를 따라 이송시킨다.
현상과정을 통해 감광드럼(105)에 부착된 현상제는 전사유닛(160)에 의해 이송되는 기록용지(P) 상에 전사된다. 이때, 기록용지(P)는 정전기력에 의해 감광드럼(105)에 밀착된다. 분리기(165)는 감광드럼(105)에 밀착된 기록용지(P)를 분리시킨다.
기록용지(P)에 전사된 현상제는 정착유닛(170)의 정착롤러(172)와 가압롤러(174) 사이를 통과하면서 기록용지(P) 상에 정착된 후, 배지롤러(180)에 의해 외부로 배출됨으로써 원하는 화상에 대한 인쇄작업이 완료된다.
도 3는 도 2에 도시된 전자사진방식을 채용한 화상형성장치의 정착 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 정착 시스템은 정착유닛(170), 정전압부(185), 스위칭부(190) 및 제어부(195)로 구성된다.
정착유닛(170)은 정착롤러(172)와 가압롤러(174)로 구성된다.
정착롤러(172)는 2층 또는 3층의 복층 구조를 가지며, 내부에는 가열원으로 채용된 히터램프(172a)를 구비하고 있다. 이러한 히터램프(172a)로는 할로겐 램프가 적용될 수 있다. 그리고, 정착롤러(172)는 전원공급부(미도시)로부터 공급되는 교류전원에 의해 발열되는 히터램프(172a)에 의해 가열된다. 통상, 정착롤러(172)의 표면은 현상제와 동일 극성을 전하를 띌 수 있는 물질로 표면 처리되어 있다. 예를 들면, 현상제가 음(-)의 전하를 띄는 경우, 정착롤러(172)의 표면은 음(-)의 전하를 띄도록 표면처리하고, 현상제가 양(+)의 전하를 띄는 경우, 정착롤러(172)의 표면은 양(+)의 전하를 띄도록 표면 처리한다. 본 실시 예에서는 현상제가 음(-)의 전하를 띄는 경우를 예로 들어 설명하기로 한다.
가압롤러(174)는 정착롤러(172)와 접촉회전되며, 기록용지(P)를 정착롤러(172)에 밀착시키는 역할을 수행한다. 가압롤러(174)는 스프링장치(미도시)에 의해 탄력적으로 지지되어, 정착롤러(172)와 가압롤러(174) 사이를 통과하는 기록용지(P)를 정착롤러(172)에 대해 소정의 압력으로 가압한다.
정전압부(185)는 정착롤러(172)와 접지단(Ground : GND) 사이에 접속되어, 정착롤러(172)의 표면전위를 기 설정된 일정 전압으로 유지시킨다. 여기서, 접지단(GND)는 전원회로에 발생되는 노이즈를 제거하기 위한 프레임 그라운드(Frame Ground : FG)와 연결될 수 있다. 본 발명에 따른 정전압부(185)는 정착롤러(172)와 가압롤러(174)가 상호 맞물려 회전할 때 두 롤러 사이의 마찰에 의해 발생되는 정전기에 의해 유기되는 전압을 기 설정된 일정 전압(예컨대, -300V)으로 유지시키는 역할을 수행한다.
스위칭부(190)는 정착롤러(172)와 접지단(GND) 사이에 접속되어 있으며, 후술할 제어부(195)의 제어 신호에 따라 온/오프 스위칭 동작을 한다.
제어부(195)는 정착롤러(172)의 표면에 부착된 현상제에 대전된 전하(+ 및 -)를 방전시키기 위해 소정 시점마다 스위칭부(190)를 턴-온 시킨다. 여기서, 소정 시점이란, 기록용지(P)가 정착유닛(170)을 통과하여 외부로 배출되는 시점을 의미한다. 다시 말하면, 소정 시점은 인쇄작업을 수행하지 않는 시점을 의미한다.
본 발명에 따른 제어부(195)는 정착유닛(170)과 배지롤러(180) 사이에 설치되어 기록용지(P)의 배지 유무를 검출하는 배지센서(175)의 검출결과신호에 기초하여 기록용지(P)가 외부로 배출되는 시점을 판단한다. 즉, 제어부(195)는 배지센서(175)가 온(on) 된 후, 오프(off)되는 시점에 기초하여 스위칭부(190)를 턴-온 시킨다. 배지센서(175)가 온 되는 시점은 기록용지(P)의 선단이 검출된 시점부터 기록용지(P)의 말단이 검출되는 시점까지를 의미한다.
도 4를 참조하여, 스위칭부(190)의 턴-온 시점을 설명하면, 제어부(195)는 배지센서(175)가 온(on)에서 오프(off)로 전환되는 시점(t1)에 대응하여 스위칭부(190)를 턴-온 시키기 위한 제어신호를 출력한다. 그러면, 스위칭부(190)는 제어부(195)의 제어신호에 따라 턴-온 된다. 스위칭부(190)가 턴-온 되면, 정착롤러(172)의 표면에 부착된 현상제에 대전된 전하는 스위칭부(190)를 통하여 접지단(GND)으로 방전된다. 이에 의해, 정착롤러(172)의 표면전위는 거의 0V(zero volt)에 가까운 초기상태가 되므로 정착롤러(172)의 표면이 오염되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 제어부(195)는 상기와 같이 배지센서(175)의 검출결과 신호를 이용하지 않고도 기록용지(P)가 정착유닛(170)을 통과하여 외부로 배출되는 시점을 예측할 수 있다.
일 예로, 제어부(195)는 급지센서(120)의 검출결과신호를 기초로 기록용지(P)가 외부로 배출되는 시점을 예측할 수 있다. 이는 화상형성장치의 엔진 메카니즘(100)을 구성하는 각 장치들의 배치위치 및 배치간격 등이 이미 정해져 있 기 때문이다. 따라서, 제어부(195)는 이러한 정보들을 이용하여 급지센서(120)를 통과한 기록용지(P)가 전사유닛(160) 및 정착유닛(170)을 통과하여 외부로 배출되는 시점을 예측할 수 있다. 제어부(195)는 급지센서(120)가 온 된 시점부터 소정시간 경과된 시점, 즉, 기록용지(P)가 정착유닛(170)을 통과하여 외부로 배출될 시점에 맞추어 스위칭부(190)를 턴-온 시키기 위한 제어신호를 스위칭부(190)로 전송한다.
상기와 같은 방법으로, 본 발명에 따른 제어부(195)는 LSU(150)의 광 주사 시점, 대전유닛(130)의 대전시점, 현상유닛(140)의 현상시점, 및 전사유닛(160)의 전사시점 중 어느 하나의 시점을 기초로 기록용지(P)가 정착유닛(170)을 통과하여 외부로 배출되는 시점을 예측하고, 예측되는 시점에 맞추어 스위칭부(190)를 턴-온 시키기 위한 제어신호를 스위칭부(190)로 전송한다.
또한, 제어부(195)는 대전유닛(130)에 대전전압을 공급/차단하는 시점, 현상유닛(140)에 현상전압을 공급/차단하는 시점, 및 전사유닛(160)에 전사전압 공급/차단하는 시점에 기초하여 스위칭부(190)의 턴-온 시점을 결정할 수 있다.
한편, 이상에서 스위칭부(190)의 턴-온 시점을 결정하기 위하여 설명한 요소들 외에, 화상형성장치(100) 내에서 화상형성 및 용지 이송에 관계되는 센서나 특정부분의 전압 공급/차단 시점을 기초로 스위칭부(190)의 턴-온 시점을 결정할 수 있음은 물론이다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 정착 시스템에서는 정착롤러(172)에 대하여 정전압부(185)와 스위칭부(190)를 병렬 연결하여, 기록용 지(P)가 정착유닛(170)을 통과할 때 발생하는 고전압은 정전압부(185)를 통해 방전시키고, 기록용지(P)가 정착유닛(170)을 통과하여 외부로 배출되는 시점에서는 스위칭부(190)를 소정 시간 동안 턴-오프 시켜 정착롤러(172)의 표면에 부착된 현상제에 대전된 전하를 방전시킴으로써 정착롤러(172)에 토너가 부착되어 오염되는 것을 방지할 수 있다.
한편, 본 실시예에서는 정착롤러(172)의 표면에 형성된 양(+) 전하 및 음(-) 전하를 모두 방전시키는 방법에 대하여 설명하였지만, 기록용지(P)에 전사된 현상제와 반대 극성의 전하(+ 또는 -)만 방전되도록 구현할 수 있음은 물론이다.
이상에서 대표적인 실시예를 통하여 본 발명에 대하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 상술한 실시예에 대하여 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 변형이 가능함을 이해할 것이다. 그러므로, 본 발명의 권리범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안 되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.
지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에 따른 화상형성장치의 정착 시스템에 의하면, 소정 주기로 정착롤러에 존재하는 전하를 방전시켜 정착 오프셋(offset)이 발생되는 것을 방지할 수 있으므로, 인쇄화질을 향상시킬 수 있다.
본 발명에 의하면, 인쇄작업을 수행하지 않는 동안 정착롤러의 표면전위를 0V에 가까운 전위로 초기화 시켜줌으로써, 정착롤러 및 가압롤러가 오염되는 것을 방지할 수 있어 기록용지의 오염 및 아코디언잼이 발생되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (5)

  1. 감광매체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하는 레이저 스캐닝 유닛과, 상기 정전잠상을 현상제로 현상하는 현상유닛과, 상기 현상제로 현상된 이미지를 공급되는 용지에 전사시키는 전사유닛과, 상기 용지에 전사된 현상제를 정착시키는 정착시스템을 구비하는 화상형성장치의 상기 정착시스템에 있어서,
    상기 용지에 전사된 현상제를 정착롤러 및 가압롤러를 이용하여 정착시키는 정착유닛;
    상기 정착롤러와 접지단 사이에 접속되어, 상기 정착롤러의 표면전위를 소정 전위로 일정하게 유지시키는 정전압부;
    상기 정착롤러와 상기 접지단 사이에 접속된 스위칭부; 및
    소정 시점마다 상기 스위칭부를 턴-온 시켜 상기 정착롤러의 표면에 형성된 전하를 방전시키는 제어부;를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 소정 시점은 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하여 외부로 배출되는 시점인 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착 시스템.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 용지의 배지 유무를 검출하는 배지센서;를 더 구비하며,
    상기 제어부는 상기 배지센서의 검출결과신호에 기초하여 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하는 시점을 판단하고, 판단된 상기 시점부터 소정시간 동안 상기 스위칭부가 턴-온 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착 시스템.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 용지의 급지 여부를 검출하는 급지센서;를 더 구비하며,
    상기 제어부는 상기 급지센서의 검출결과신호에 기초하여 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하는 시점을 판단하고, 판단된 상기 시점부터 소정시간 동안 상기 스위칭부가 턴-온 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착 시스템.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 용지의 픽업시점, 상기 레이저 스캐닝 유닛의 광 주사 시점, 상기 현상유닛의 현상시점 및 상기 전사유닛의 전사시점 중 어느 하나의 시점에 기초하여 상기 용지가 상기 정착유닛을 통과하는 시점을 판단하고, 판단된 상기 시점부터 소정시간 동안 상기 스위칭부가 턴-온 되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 정착 시스템.
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