KR100561429B1

KR100561429B1 - 현상기의 전압 공급장치

Info

Publication number: KR100561429B1
Application number: KR1020040037534A
Authority: KR
Inventors: 김민선
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-25
Filing date: 2004-05-25
Publication date: 2006-03-17
Also published as: KR20050112441A; EP1610187A2; JP2005338846A; US20050264959A1; CN1702569A

Abstract

현상기의 전압 공급장치가 개시된다. 현상기의 전압 공급장치는 적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 제1 직류전압과 제1 교류전압을 중첩시킨 메인고압으로부터 현상제 공급롤러에 인가하기 위한 제1 서브고압을 생성하는 제1 서브고압 생성부; 적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 상기 메인 고압으로부터 현상롤러에 인가하기 위한 제2 서브고압을 생성하는 제2 서브고압 생성부; 상기 제1 서브고압 생성부와 상기 현상제 공급롤러 간의 제1 서브고압 인가접점과 접지 사이에 연결되는 제1 전류안정화부; 및 상기 제2 서브고압 생성부와 상기 현상롤러 간의 제2 서브고압 인가접점과 접지 사이에 연결되는 제2 전류안정화부로 이루어진다.

Description

현상기의 전압 공급장치{Apparatus for supplying high voltage for use in development equipment}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 현상기의 전압 공급장치를 나타낸 블럭도,

도 2는 도 1에 있어서 서브고압 유니트의 세부적인 구성을 나타낸 회로도,

도 3a 내지 3c는 도 2에 있어서 메인고압과 제1 및 제2 서브고압을 나타낸 파형도, 및

도 4는 도 2에 있어서 제너전류를 안정화시키기 위한 저항값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 도면이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

110 ... 메인고압 유니트 130 ... 절환유니트

150 ... 서브고압 유니트 210 ... 제1 서브고압 생성부

230 ... 제2 서브고압 생성부 250 ... 제1 전류안정화부

270 ... 제2 전류안정화부

본 발명은 전자사진방식 칼라 화상형성장치에 관한 것으로서, 특히 칼라인쇄 혹은 복사를 위해 복수의 칼라별 현상기에 부하의 변동에 상관없이 안정적으로 직류전압과 교류전압이 중첩된 고압을 공급하기 위한 장치에 관한 것이다.

비접촉방식 칼라 화상형성장치는 현상롤러가 감광체 드럼에 대해 접촉하거나 이격되지 않고, 일정한 현상갭 예를 들면 0.2 mm를 유지하도록 배치된 고정식 현상기들을 구비한다. 고정식 현상기를 사용함으로써, 현상시 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 현상제를 각각 수용한 현상기를 교환하기 위해 편심캠, 캠 구동모터 및 전자클러치를 사용하는 접촉방식에서 야기되는 여러가지 문제점을 해소할 수 있다. 이와 같은 비접촉방식 화상형성장치에 있어서 현상기의 전압공급장치는 현상롤러를 위한 고압 및 현상제 공급롤러를 위한 고압을 제공하는 고압 공급원, 고정식 현상기의 고정 접점단자, 및 고압 공급원의 각 출력고압과 각각의 현상기의 고정 접점단자를 연결하는 접속 인쇄회로기판(Printing Circuit Board: PCB)를 구비한다.

이러한 고정식 현상기를 사용하는 비접촉방식 칼라 화상형성장치는 현상기가 감광체에 대하여 접촉하거나 이격되지 않음으로써, 접촉충격 등에 의한 화상품질 저하 및 감광체 수명저하 문제가 개선되고, 현상기의 전압공급장치가 접속 PCB를 사용함으로써, 복잡한 와이어 하네스를 사용하는 고압구간을 최소화하는 잇점이 있다. 그러나, 고압공급원에서 전압을 공급하는 와이어 하네스의 구성과 접속 PCB 내에 패턴된 연결선 및 고압을 절환하는 고압 절환접점의 구성이 여전히 복잡하여, 현상시 현상기가 교환될 때 고압 노이즈가 발생하고, 고압접점 절환의 신뢰성이 떨어지는 문제점이 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 칼라인쇄 혹은 복사를 위해 고압 공급원으로 부터 공급되는 하나의 메인고압을 제너 다이오드를 사용하여 다른 전압레벨을 갖는 적어도 두개 이상의 서브고압으로 생성하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 복수의 현상기에 부하의 변동에 상관없이 안정적으로 직류전압과 교류전압이 중첩된 고압을 공급하기 위한 장치를 제공하는데 있다.

상기 기술적 과제들을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 현상기의 고압공급장치는 적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 제1 직류전압과 제1 교류전압을 중첩시킨 메인고압으로부터 현상제 공급롤러에 인가하기 위한 제1 서브고압을 생성하는 제1 서브고압 생성부; 적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 상기 메인 고압으로부터 현상롤러에 인가하기 위한 제2 서브고압을 생성하는 제2 서브고압 생성부; 상기 제1 서브고압 생성부와 상기 현상제 공급롤러 간의 제1 서브고압 인가접점과 접지 사이에 연결되는 제1 전류안정화부; 및 상기 제2 서브고압 생성부와 상기 현상롤러 간의 제2 서브고압 인가접점과 접지 사이에 연결되는 제2 전류안정화부를 포함한다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명에 따른 현상기의 고압공급장치는 제1 직류전압과 제1 교류전압을 중첩시킨 메인고압을 생성하는 메인고압 유니트; 칼라별 현상기 중 하나로 제공하기 위하여 상기 메인고압을 소정의 현상 타이 밍에 따라서 절환하는 절환 유니트; 및 상기 절환유니트로부터 제공되는 메인고압으로부터 부하의 변동에 상관없이 안정된 제1 및 제2 서브고압을 생성하여 각각 현상제 공급롤러와 현상롤러로 공급하는 복수개의 서브고압 유니트를 포함한다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 현상기의 전압 공급장치는 바람직하게로는 비접촉방식 칼라 화상형성장치에 적용된다. 비접촉방식 칼라 화상형성장치는 현상롤러가 감광체 드럼에 대해 접촉하거나 이격되지 않고, 일정한 현상갭 예를 들면 0.2 mm를 유지하도록 고정된 고정식 현상기들을 구비한다. 전계가 현상갭에 반비례하여 감소하는 고정식 현상기들을 이용하여 칼라 레이저 프린터에서 현상을 수행하기 위해서, 본 발명에서는 직류전압에 교류전압을 중첩한 고압을 현상제 공급롤러 및 현상롤러에 공급함으로써 토너를 현상롤러로부터 감광체 드럼으로 이동시키게 된다. 즉, 교류전압을 인가하였을때 토너의 이동방향은 현상벡터(즉, 현상바이어스의 DC성분-감광체 드럼 표면의 전위)에 따라서 결정되므로 마이너스(-) 토너를 사용하는 경우 현상벡터가 마이너스이면 현상롤러의 토너는 감광체 드럼으로 이동하고, 현상벡터가 플러스이면 현상롤러의 토너는 이동하지 않는다.

도 1은 본 발명에 따른 현상기의 고압 전원장치의 구성을 나타내는 블럭도로서, 메인고압 유니트(110), 절환유니트(130) 및 서브고압 유니트(150)로 이루어진다. 여기서, 서브고압 유니트(150)는 절환유니트(130)에 존재하는 고압출력접점의 수와 칼라별 현상기(161,163,165,167)에 존재하는 고압인가접점의 수를 감소시키기 위하여 칼라별 현상기(161,163,165,167) 내에 위치하는 것이 바람직하다.

도 1을 참조하면, 메인고압 유니트(110)는 제1 직류전압과 제1 교류전압을 중첩시켜 메인고압을 생성한다. 메인고압을 구성하는 제1 직류전압과 제1 교류전압의 적정 범위는 현상롤러(180)에서 필요로 하는 제1 서브고압과 현상제 공급롤러(190)에서 필요로 하는 제2 서브고압을 메인고압으로부터 생성할 수 있도록 설정한다. 메인고압 유니트(110)에서 생성된 메인고압은 고압출력접점(T1)과 고압인가접점(T2) 사이의 와이어링 하네스를 통해 절환유니트(130)로 제공된다.

절환유니트(130)는 고압인가접점(T3)과 고압출력접점(T4)을 포함하는 솔레노이드(120)로 이루어지며, 메인고압으로부터 생성되는 서브고압을 각 칼라별 현상기에 공급할 수 있도록 소정의 현상 타이밍에 따라서 고압인가접점(T2)으로부터 제공되는 메인고압을 선택적으로 절환하여 고압출력접점(T5)과 고압인가접점(T6) 사이의 와이어링 하네스를 통해 칼라별 현상기(161,163,165,167)로 제공한다. 릴레이의 일예로서 솔레노이드를 들었으나, 여기에 한정되지는 않는다.

서브고압 유니트(150)는 절환유니트(130)로부터 고압인가접점(T6)에 제공되는 메인고압으로부터 부하의 변동에 상관없이 안정된 제1 및 제2 서브고압을 생성하여 각각 현상제 공급롤러(170)와 현상롤러(180)로 제공한다.

상기한 구성에 따르면, 칼라별 현상기(161,163,165,167)내에서 메인고압 유니트(110)로부터 공급되는 하나의 메인고압으로부터 적어도 두개 이상의 서브고압을 생성함으로써, 메인고압 유니트(110)에서부터 칼라별 현상기(161,163,165,167) 까지 전압을 공급하는 데 필요한 고압 와이어 하네스, 패턴 연결선 및 고압절환 접점의 수를 대폭적으로 감소시킬 수 있다.

도 2는 도 1에 있어서 서브고압 유니트(150)의 세부적인 구성을 나타내는 회로도로서, 제1 서브고압 생성부(210), 제2 서브고압 생성부(230), 제1 전류안정화부(250) 및 제2 전류안정화부(270)로 이루어진다. 서브고압 유니트(150)의 동작에 대해서는 도 3a 내지 도 3c에 도시된 파형도와 결부시켜 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 먼저 도 3a와 같이 제1 직류전압(Vm_dc)와 제1 교류전압(Vm_pp)이 중첩된 메인고압이 제1 및 제2 서브고압 생성부(210,230)로 인가된다.

제1 서브고압 생성부(210)는 직렬연결된 적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 일실시예에서는 역방향인 제1 및 제2 제너 다이오드(ZD1, ZD2)를 포함한다. 여기서, 제1 및 제2 제너 다이오드(ZD1, ZD2)는 모두 제너전압이 200 V인 것을 예로 든다. 제1 및 제2 제너 다이오드(ZD1, ZD2)는 제1 교류전압(V_{m_pp})에 대하여 양의 방향으로 400 V 클리핑시킨다. 그 결과, 제1 서브고압 생성부(210)는 도 3b와 같이 제1 서브직류전압(V_{s1_dc})와 제1 서브교류전압(V_{s1_pp})이 중첩된 제1 서브고압을 생성하여 현상제 공급롤러(170)로 제공한다. 제1 서브직류전압(V_{s1_dc})은 제1 직류전압(V_{m_dc})에 비하여 200 V 감소하고, 제1 서브교류전압(V_{s1_pp})은 제1 교류전압(V_{m_pp})에 비하여 400 Vpp 감소된다.

제2 서브고압 생성부(230)는 직렬연결된 적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 일실시예에서는 역방향인 제3 제너 다이오드(ZD3)와 순방향인 제4 및 제5 제너 다이오드(ZD4, ZD5)를 포함한다. 여기서, 제3 제너 다이오드(ZD3)는 제너전압이 100 V, 제4 및 제5 제너 다이오드(ZD4, ZD5)는 각각 제너전압이 100 V, 200 V인 것을 예로 든다. 제3 제너 다이오드(ZD3)는 제1 교류전압(V_{m_pp})에 대하여 양의 방향으로 100 V, 제4 및 제5 제너 다이오드(ZD4, ZD5)는 제1 교류전압(V_{m_pp})에 대하여 음의 방향으로 300 V 클리핑시킨다. 그 결과, 제2 서브고압 생성부(230)는 도 3c와 같이 제2 서브직류전압(V_{s2_dc})와 제2 서브교류전압(V_{s2_pp})이 중첩된 제2 서브고압을 생성하여 현상롤러(180)로 제공한다. 제2 서브직류전압(V_{s2_dc})은 제1 직류전압(V_{m_dc})에 비하여 100 V 증가하고, 제2 서브교류전압(V_{s2_pp})은 제1 교류전압(V_{m_pp})에 비하여 400 Vpp 감소된다.

이와 같이, 현상롤러에 공급되는 제2 서브고압은 통상 현상제 공급롤러에 공급되는 제1 서브고압에 비하여 통상 100 내지 400 V 높게 설정되는데, 여기서는 제1 서브고압이 제2 서브고압에 비하여 직류전압에서 300 V 차이가 나도록 하고, 교류전압은 동일하도록 설계한 것이다.

한편, 상기 제1 및 제2 서브고압 생성부(210,230)를 구성하는 제너 다이오드의 수와 연결방향은 여기에 한정되지 않으며, 메인고압을 이루는 제1 직류전압 및 제1 교류전압의 크기, 현상제 공급롤러 및 현상롤러에서 필요로 하는 제1 및 제2 서브고압의 크기에 따라서 다양한 변형이 가능하다.

제1 전류안정화부(250)는 적어도 하나 이상의 저항으로 이루어지며, 현상제 공급롤러 저항, 토너저항이나 현상롤러 저항 등을 포함하여 이루어지는 부하저항에 대하여 병렬로 연결된다. 제2 전류안정화부(270)는 적어도 하나 이상의 저항으로 이루어지며, 현상제 공급롤러 저항, 토너저항이나 현상롤러 저항 등을 포함하여 이루어지는 부하저항에 대하여 병렬로 연결된다. 제1 및 제2 전류안정화부(250,270)는 현상제 공급롤러 저항 및/또는 현상롤러 저항이 변동하거나 접지단이 변동함에 따라서 부하저항이 가변하더라도 제너 다이오드의 레귤레이션을 가능하게 하는 소정 범위의 제너전류가 제너 다이오드를 통해 흐르도록 하는 역할을 한다. 그 결과, 레귤레이션이 이루어지지 않아 정격전압 이상의 고압이 현상제 공급롤러 및 현상롤러에 인가됨에 따라서 감광체 드럼에 형성되는 정전잠상이 훼손되어 인쇄품질이 저하되거나 현상롤러로부터 감광체 드럼으로 방전이 발생할 수 있는 상황을 미연에 방지할 수 있게 된다.

도 4는 도 2에 있어서 제너전류를 안정화시키기 위하여 제1 및 제2 전류안정화부(250,270)를 구성하는 저항의 값을 산출하는 방법을 설명하기 위한 것이다.

도 4를 참조하면, 제1 서브고압 생성부(210)를 구성하는 제너다이오드를 통해 흐르는 제너전류를 i_z1 및 제2 서브고압 생성부(230)를 구성하는 제너다이오드를 통해 흐르는 제너전류를 i_z2라 한다. 한편, R_L1은 현상제 공급롤러 저항, R _L2는 토너 저항, R_L3는 현상롤러 저항, C_L1은 현상롤러와 감광체 드럼 간의 일정 갭에 의해 생 성되는 캐패시턴스, R_L4는 감광체 드럼의 저항을 각각 나타낸다. 여기서, R_L1내지 R_L4와 C_L1의 결합 임피던스는 부하저항(R_L)을 나타내며, 토너의 특성이 변하거나 노화 현상 또는 접지단의 변동에 따라서 가변될 수 있다.

제1 전류안정화부(250)를 구성하며, 부하저항(R_L)과 병렬로 접속되는 제1 저항(R_s1)의 값은 제1 서브고압 생성부(210)를 구성하는 제너다이오드의 최소 제너전류(i_{z1_min})와 메인고압의 제1 교류전압(V_{m_pp})값에 의해 결정된다. 최소 제너전류(i_{z1_min})는 제너 다이오드가 레귤레이션을 정상적으로 수행하기 위하여 필요로 하는 가장 낮은 전류값으로서 부품 사양서로부터 얻을 수 있다. 예를 들어, 최소 제너전류(i_{z1_min})가 1 mA 이고, 제1 교류전압(V_{m_pp})이 2 KV 인 경우 제1 저항(R _s1)의 값은 2 M 오옴이 된다. 이에 따르면, 부하저항(R_L)이 가변하더라도 제1 저항(R_s1)과 부하저항(R_L)의 병렬저항값인 전체 부하저항(R_t)의 값은 제1 저항(R_s1)의 값, 즉 2 M 오옴보다 작은 값이 되므로 제너다이오드를 통해 최소 제너전류(i_{z1_min})보다 큰 값의 전류가 흐르게 된다.

한편, 제2 전류안정화부(270)를 구성하는 제2 저항(R_s2)의 값 또한 제2서브고압 생성부(230)를 구성하는 제너 다이오드의 최소 제너전류(i_{z2_min})와 메인고압의 제1 교류전압(V_{m_pp})값에 의해 결정된다.

상기한 실시예는 현상제 공급롤러를 위한 제1 서브고압 및 현상롤러를 위한 제2 서브고압을 예로 들었으나, 동일한 방법을 사용하여 현상제층 규제 블레이드를 위한 제3 서브고압을 더 생성할 수 있으며, 멀티패스 방식이나 싱글패스 방식 중 임의의 방식을 사용하는 레이저 프린터에 모두 적용가능하다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 현상기내에서 복수의 제너다이오드를 이용하여 메인고압으로부터 제1 및 제2 서브고압을 생성하고, 제1 및 제2 서브고압의 출력단과 접지단 사이에 제너전류를 안정화시키기 위한 저항을 부가적으로 연결함으로써 현상기 교환시 고압 노이즈를 줄일 수 있을 뿐 아니라, 고압 점점절환의 신뢰성을 높일 수 있고, 현상제 공급롤러 저항 및/또는 현상롤러 저항의 변동이나 접지 라인의 변동으로 인하여 부하저항이 변동하더라도 제너 다이오드들이 정상적으로 레귤레이션 동작을 수행할 수 있다. 그 결과, 안정적인 제1 및 제2 서브고압이 현상제 공급롤러 및 현상롤러로 공급됨으로써 안정된 현상 동작이 이루어지게 되어 인쇄 품질을 향상시킬 수 있고, 감광체 드럼의 수명을 연장시킬 수 있다.

본 발명에 대해 상기 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명에 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.

Claims

적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 제1 직류전압과 제1 교류전압을 중첩시킨 메인고압으로부터 현상제 공급롤러에 인가하기 위한 제1 서브고압을 생성하는 제1 서브고압 생성부;

적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 상기 메인 고압으로부터 현상롤러에 인가하기 위한 제2 서브고압을 생성하는 제2 서브고압 생성부;

상기 제1 서브고압 생성부와 상기 현상제 공급롤러 간의 제1 서브고압 인가접점과 접지 사이에 연결되는 제1 전류안정화부; 및

상기 제2 서브고압 생성부와 상기 현상롤러 간의 제2 서브고압 인가접점과 접지 사이에 연결되는 제2 전류안정화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전류안정화부는 각각 적어도 하나 이상의 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제2 항에 있어서, 상기 각 저항값은 상기 제너다이오드의 정격 제너전류의 최소값과 상기 제1 교류전압값에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제1 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 서브고압 생성부와 상기 제1 및 제2 전류 안정화부는 하나의 바이어스 보드를 구성하여 상기 현상기 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제1 직류전압과 제1 교류전압을 중첩시킨 메인고압을 생성하는 메인고압 유니트;

칼라별 현상기 중 하나로 제공하기 위하여 상기 메인고압을 소정의 현상 타이밍에 따라서 절환하는 절환 유니트; 및

상기 절환유니트로부터 제공되는 메인고압으로부터 부하의 변동에 상관없이 안정된 제1 및 제2 서브고압을 생성하여 각각 현상제 공급롤러와 현상롤러로 공급하는 복수개의 서브고압 유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제5 항에 있어서, 상기 서브고압 유니트는

적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 상기 메인고압으로부터 현상제 공급롤러에 인가하기 위한 제1 서브고압을 생성하는 제1 서브고압 생성부;

적어도 하나 이상의 제너 다이오드로 이루어지며, 상기 메인 고압으로부터 현상롤러에 인가하기 위한 제2 서브고압을 생성하는 제2 서브고압 생성부;

상기 제1 서브고압 생성부와 상기 현상제 공급롤러 간의 제1 고압 인가접점과 접지단 사이에 연결되는 제1 전류안정화부; 및

상기 제2 서브고압 생성부와 상기 현상롤러 간의 제2 고압 인가접점과 접지 단 사이에 연결되는 제2 전류안정화부를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제6 항에 있어서, 상기 제1 및 제2 전류안정화부는 각각 적어도 하나 이상의 저항으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제7 항에 있어서, 상기 각 저항값은 상기 제너다이오드의 정격 제너전류의 최소값과 상기 제1 교류전압값에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.
제5 항에 있어서, 상기 각 서브고압 유니트는 하나의 바이어스 보드를 구성하여 상기 각 현상기 내에 설치되는 것을 특징으로 하는 현상기의 고압 전원장치.