KR100677587B1 - 화상전사유닛 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치 - Google Patents

화상전사유닛 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치 Download PDF

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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은, 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체; 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트; 및, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는, 하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 화상전사유닛 및, 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치를 제공한다.

Description

화상전사유닛 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치{Image transferring unit and electrophotographic image forming apparatus with the same}
도 1은 종래의 화상전사유닛의 일부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치를 도시한 단면도이다.
도 3은 용지 진행방향의 역방향으로 감광매체보다 더 진행한 위치에 전사롤러가 위치한 본 발명의 화상전사유닛을 도시한 단면도이다.
도 4는 도 3의 화상전사유닛과 대비되는, 용지 진행방향의 순방향으로 감광매체보다 더 진행한 위치에 전사롤러가 위치한 화상전사유닛을 도시한 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 일부분을 확대 도시한 단면도로서, 전사특성의 차이가 발생되는 이유를 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 전사롤러의 위치에 따른 전사특성의 차이를 확인하기 위한 테스트에 사용된 화상전사유닛의 단면 기하(幾何)를 설명하는 도면이다.
도 8은 광농도 계측기(Optical Density Meter)를 이용하여 측정된 역방향 전사 정도의 차이를 도시한 그래프이다.
도 9는 양호한 전사특성을 나타내는 전사벨트 영역을 표시한 그래프이다.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100 ...전자사진방식 화상형성장치 110 ...현상기
114 ...감광매체 125 ...광주사기
130 ...정착기 140 ...화상전사유닛
141 ...전사벨트 150 ...전사롤러
본 발명은 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 감광매체로부터 용지로 전사되는 토너 화상의 전사 품질이 향상되는 화상전사유닛, 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전자사진방식 화상형성장치란, 예컨데 레이저 프린터, 디지털 복사기 등과 같이, 소정 전위로 대전된 감광매체에 광을 주사하여 그 외주면에 정전잠상을 형성하고, 상기 정전잠상에 현상제(developing agent)인 토너를 투입하여 가시(可視)화상으로 현상한 후 이를 용지에 전사 및 정착시켜 화상을 인쇄하는 장치를 말한다.
도 1은 종래의 화상전사유닛의 일부분을 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1을 참조하면, 종래의 화상전사유닛(10)은 감광매체(11)와, 한 쌍의 롤러(미도시)에 의해 지지되어 순환 주행하는 전사벨트(13)와, 상기 전사벨트(13)를 사이에 개재하고 상기 감광매체(11)의 맞은편에 배치된 전사롤러(15)를 구비한다. 상기 전사벨트(13)는 정전기유도에 의해 대전된 용지(P)를 표면에 부착하여 아래에서 위로 이송한다. 상기 전사롤러(15)는 전사벨트(13)와 감광매체(11) 사이에 전사닙(N)을 형성되도록 상기 전사벨트(13)를 감광매체(11) 측으로 밀착한다.
상기 종래의 화상전사유닛(10)은 아래에서 위로 향하는 용지(P)의 진행방향에 대해 감광매체(11)의 회전중심에서 전사롤러(15)의 회전중심을 향하는 가상의 직선(L)이 직교하고 있다. 이에 따라 전사닙(N)이 충분히 확보되지 못하여 토너 화상의 전사 품질이 나빠진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 넓은 전사닙을 확보함과 동시에 역방향 전사가 억제될 수 있도록 구조가 개선된 화상전사유닛 및 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치를 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.
상기한 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은, 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체; 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트; 및, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는, 하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 화상전사유닛을 제공한다.
바람직하게는, 상기 화상전사유닛에서 감광매체의 회전중심에서 전사벨트의 진행방향에 대해 수직하게 연장된 제1 가상선과, 상기 감광매체의 회전중심에서 전사롤러의 회전중심으로 연장된 제2 가상선 사이의 각도 Φ는 0도 내지 16도일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화상전사유닛에서 전사벨트의 표면저항(ρs)은 9.0 내지 13.5 Log[Ω/□]일 수 있다.
바람직하게는, 전사벨트의 체적저항(ρv)은 9.0 내지 12.3 Log[Ω㎝]일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화상전사유닛은 서로 다른 색상의 토너 화상이 형성되는 복수 개의 감광매체에 대응하여, 상기 감광매체와 동수(同數)의 전사롤러를 구비할 수 있다.
또한, 본 발명은 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 광을 주사하는 광주사기; 및, 상기 광주사기의 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체와, 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트와, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는, 하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치를 제공한다.
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바람직하게는, 상기 화상전사유닛에서 감광매체의 회전중심에서 전사벨트의 진행방향에 대해 수직하게 연장된 제1 가상선과, 상기 감광매체의 회전중심에서 전사롤러의 회전중심으로 연장된 제2 가상선 사이의 각도 Φ는 0도 내지 16도일 수 있다.
바람직하게는, 상기 화상전사유닛에서 전사벨트의 표면저항(ρs)은 9.0 내지 13.5 Log[Ω/□]일 수 있다.
바람직하게는, 전사벨트의 체적저항(ρv)은 9.0 내지 12.3 Log[Ω㎝]일 수 있다.
바람직하게는, 상기 전자사진방식 화상형성장치는 서로 다른 색상의 토너 화상이 형성되는 복수 개의 감광매체와, 상기 복수 개의 감광매체에 대응하여 감광매체와 동수(同數)의 전사롤러를 구비할 수 있다.
바람직하게는, 상기 화상전사유닛 및 전자사진방식 화상형성장치에서 상기 전사벨트는 용지를 표면에 부착하여 이송하며, 상기 전사롤러는 용지 진행방향의 역방향으로 감광매체보다 더 진행하여 위치할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 화상전사유닛과, 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치를 상세하게 설명한다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치를 도시한 단면도이고, 도 3은 용지 진행방향의 역방향으로 감광매체보다 더 진행한 위치에 전사롤러가 위치한 본 발명의 화상전사유닛을 도시한 단면도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치(100)는 서로 다른 색상의 가시화상이 용지에 순차적으로 전사되어 이들이 중첩되어 용지(P)에 칼라 화상이 직접 형성되는 직접전사방식 칼라화상형성장치이다. 상기 전자사진방식 칼라화상형성장치(100)는 케이스(101) 내부에 4개의 현상기(110Y, 110M, 110C, 110K), 4개의 광주사기(125Y, 125M, 125C, 125K), 전사벨트 (141)를 포함하는 화상전사유닛(140), 및 정착기(130)를 구비한다. 또한, 용지(P)가 적재되는 급지카세트(127), 상기 급지카세트(127)로부터 용지를 낱장씩 픽업하는 픽업롤러(128), 상기 픽업된 용지를 이송하는 이송롤러(129), 및 화상이 인쇄된 용지를 케이스(101) 밖으로 배출하는 배지롤러(132)를 구비한다.
상기 현상기(110)는 현상제인 토너가 소모되면 새 것으로 교환되는 카트리지 타입으로, 도 2에 도시된 실시예에서는 칼라화상의 인쇄를 위해 서로 다른 색상의 토너, 예를 들면 옐로우(yellow;Y), 마젠타(magenta;M), 시안(cyan;C), 블랙(black;K) 색상의 토너가 각각 수용된 4개의 현상기(110Y, 110M, 110C, 110K)가 구비된다.
상기 케이스(101) 일측면의 도어(102)를 열면 화상전사유닛(140)이 상기 도어(102)의 열림과 연계되어 횡으로 배열되므로, 토너가 소진된 현상기들(110Y, 110M, 110C, 110K)을 교환할 수 있다.
본 실시예에서 광주사기(125Y, 125M, 125C, 125K)는 상기 4개의 현상기(110Y, 110M, 110C, 110K)에 대응하여 4개가 구비된다. 각 광주사기(125Y, 125M, 125C, 125K)는 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 화상정보에 대응되는 광을 각 현상기 하우징(111Y, 111M, 111C, 111K) 내부에 장착된 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)로 주사한다. 상기 광주사기(125Y, 125M, 125C, 125K)로는 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 LSU(laser scanning unit)가 채용될 수 있다.
각 현상기들(110Y, 110M, 110C, 110K)은 하우징(111Y, 111M, 111C, 111K) 내부에 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K), 및 현상롤러(115Y, 115M, 115C, 115K)를 구비한다. 상기 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)는 화상의 전사를 위해, 화상 인쇄시에 전사벨트(141)와 마주보는 외주면의 일부가 하우징(111Y, 111M, 111C, 111K)의 외부에 노출된다. 또한, 상기 현상기들(110Y, 110M, 110C, 110K)은 대전롤러(119Y, 119M, 119C, 119K)를 각각 구비한다. 상기 대전롤러(119Y, 119M, 119C, 119K)에는 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)의 외주를 균일한 전위로 대전시키기 위하여 대전바이어스가 인가된다.
상기 현상롤러(115Y, 115M, 115C, 115K)는 그 외주에 토너를 부착시켜 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)로 공급한다. 상기 현상롤러(115Y, 115M, 115C, 115K)에는 토너를 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)로 공급하기 위한 현상바이어스가 인가된다. 또한, 도시되진 않았으나, 상기 하우징(111Y, 111M, 111C, 111K) 내부에는 토너를 현상롤러(115Y, 115M, 115C, 115K)로 공급하는 공급롤러, 현상롤러(115Y, 115M, 115C, 115K)에 부착된 토너의 양을 규제하는 닥터블레이드, 하우징(111Y, 111M, 111C, 111K) 내부에 수용된 토너를 굳지않게 교반하며 상기 공급롤러 측으로 이송하는 교반기가 더 구비된다. 본 실시예의 현상기(110Y, 110M, 110C, 110K)는 광주사기(125Y, 125M, 125C, 125K)에 의하여 주사된 광이 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)에 주사될 수 있도록 통로를 형성하는 개구(112Y, 112M, 112C, 112K)를 구비한다.
화상전사유닛(140)은 상기 4개의 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)를 포함한다. 그리고, 구동롤러인 제1 롤러(143)와, 상기 제1 롤러(143)의 아래에 평행하게 배열된 종동롤러인 제2 롤러(145)와, 상기 제1 롤러(143) 및 제2 롤러(145)에 감겨 순환주행하는 전사벨트(141)와, 상기 제1 롤러(143)와 제2 롤러(145) 사이에 배치되는 4개의 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K)을 구비한다. 또한, 상기 전사벨트(141)를 보조적으로 지지하는 보조지지롤러(147, 148)을 구비한다. 상기 4개의 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K)는 전사벨트(141)를 사이에 개재하고 4개의 감광매체(114Y, 114M, 114M, 114K)의 맞은편에 각각 배치된다. 상기 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K)에는 전사바이어스가 인가된다.
또한, 상기 화상전사유닛(140)은 전사벨트(141)를 사이에 개재하고 상기 제2 롤러(145)의 맞은편에 배치된 용지흡착롤러(152)를 구비한다. 상기 용지흡착롤러(152)는 급지카세트(127)에서 픽업되어 상향 이송되는 용지(P)를 정전기 유도에 의해 대전시켜 그 용지(P)가 전사벨트(141)의 표면에 흡착되도록 한다.
이하, 상술한 바와 같은 전자사진방식 화상형성장치(100)의 칼라 화상 형성과정을 설명한다.
각 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)는 대전롤러(119Y, 119M, 119C, 119K)에 인가된 대전바이어스에 의하여 균일한 전위로 대전된다. 4개의 광주사기(125Y, 125M, 125C, 125K)는 각각 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 화상정보에 대응되는 광을 개구(112Y, 112M, 112C, 112K)를 통하여 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)로 주사하며, 이에 의해 상기 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)의 외주면에는 정전잠상이 형성된다. 현상롤러(115Y, 115M, 115C, 115K)에는 현상바이어스가 인가된다. 그러면 토너가 현상롤러(115Y, 115M, 115C, 115K)에서 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)의 외주면으로 이동하여 각 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K) 외주면에는 각각 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 가시(可 視) 토너 화상이 현상된다.
한편, 용지(P)는 픽업롤러(128)에 의해 급지카세트(127)로부터 픽업되고, 이송롤러(129)에 의하여 급지된다. 용지흡착롤러(152)에 소정의 전압이 인가되면 상향 급지되는 용지(P)가 정전기 유도에 의해 대전되어 전사벨트(141)의 표면에 부착되고, 전사벨트(141)의 주행선속도와 동일한 속도로 이송된다. 전사벨트(141)에 부착되어 이송되는 용지의 선단은, 가장 아래에 위치한 감광매체(114Y)의 외주면에 형성된 옐로우(Y) 색상의 가시화상의 선단이 전사롤러(150Y) 및 전사벨트(141)와 대면되어 형성된 전사닙(N1_Y, 도 3 참조)으로 도달되는 시점에 맞추어 상기 전사닙(N1_Y)에 도달된다. 이때, 전사롤러(150Y)에 전사바이어스가 인가되면 감광매체(114Y)에 형성된 토너 화상이 용지(P)로 전사된다. 계속하여 용지(P)가 이송됨에 따라 다른 감광매체(114M, 114C, 114K) 외주면에 형성된 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K) 색상의 토너 화상은 순차적으로 용지(P)에 중첩 전사되어, 용지(P)에는 칼라 화상이 형성된다. 정착기(130)는 용지에 형성된 칼라 화상에 열과 압력을 가하여 용지에 정착시킨다. 정착이 완료된 용지는 배지롤러(132)에 의하여 케이스(101) 밖으로 배출된다.
도 3을 참조하면, 상기 화상전사유닛(140)의 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K)는 대응하는 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)보다 전사벨트(141)의 진행방향의 상류에, 다시 말하면 대응하는 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)보다 용지(P)의 진행방향인 Y방향의 역방향으로 더 진행하여 위치한다. 구체적으로, 상기 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K)의 회전중심(151Y, 151M, 151C, 151K)은 대응하는 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)의 회전중심(115Y, 115M, 115C, 115K)보다 아래에 위치한다. 또한, 상기 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)의 외주면과 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K)의 외주면 사이는 전사벨트(141)의 두께만큼 이격된다. 이로 인해, 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K)에 의해 지지되는 전사벨트(141)는 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)의 외주면 굴곡을 따라 밀착되어, 종래(도 1 참조)의 경우보다 더 확대된 전사닙(N1_Y, N1_M, N1_C, N1_K)이 확보된다. 한편, 상기 화상전사유닛(140)은 토너 화상의 전사후에 전사바이어스에 의해 대전된 전사벨트(141)를 제전하는 제전수단(153Y, 153M, 153C, 153K)을 전사롤러(150Y, 150M, 150C, 150K) 위에 하나씩 구비한다.
도 4는 도 3의 화상전사유닛과 대비되는, 용지 진행방향의 순방향으로 감광매체보다 더 진행한 위치에 전사롤러가 위치한 화상전사유닛을 도시한 단면도이고, 도 5 및 도 6은 도 3 및 도 4의 일부분을 확대 도시한 단면도로서, 전사특성의 차이가 발생되는 이유를 설명하기 위한 도면이다.
확대된 전사닙을 확보하는 것만을 발명의 목적으로 한다면, 도 4에 도시된 바와 같이 전사롤러(150Y , 150M , 150C , 150K )가 대응하는 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)보다 용지(P)의 진행방향인 Y방향으로 더 진행하여 위치하는 화상전사유닛(140 )을 고려할 수도 있다. 도 4와 같이 상기 전사롤러(150Y , 150M , 150C , 150K )의 회전중심(151Y , 151M , 151C , 151K )이 대응하는 감광매체(114Y, 114M, 114C, 114K)의 회전중심(115Y, 115M, 115C, 115K)보다 위에 위치하면, 도 3과 마찬가지로 종래(도 1 참조)의 경우보다 더 확대된 전사닙(N2_Y, N2_M, N2_C, N2_K)이 확보될 수 있다. 그러나, 도 4와 같은 형태의 화상전사유닛(140 )은 본원의 특허청구범위에서 배제되며, 그 근거는 다음과 같다.
도 5를 참조하면, 용지(P)는 Y방향으로 아래에서 위로 진행하고 전사롤러(150K)의 회전중심(151K)은 감광매체(114K)의 회전중심(115K)보다 아래에 위치한다. 전사 과정중에 전사롤러(150K)에 가해진 전사바이어스에 의해 전사벨트(141)에는 전사 전계(electric field)가 형성되고, 특히 전사닙(N1_K)의 시작 지점 이전부터 전사닙(N1_K)의 끝 지점까지의 영역(E1)에 전사 전계가 강하게 형성된다. 전사닙(N1_K)에서의 압력과 전사 전계 영역(E1)에서의 정전력에 의해 감광매체(114K) 외주면의 토너(T)가 용지(P)로 원활히 전사되고, 용지(P)와 감광매체(114K)는 전사닙(N1_K)을 지난 지점(A1)에서 분리된다.
그런데, 상기 용지(P)와 감광매체(114K)가 분리되는 지점(A1)이 전사 전계 영역(E1)의 외부에 위치하여 상기 지점(A1)에서 전사 전계의 교란이 심하지 않으므로, 역방향 전사(reverse transfer) 정도가 크지 않다. 여기서 역방향 전사란, 감광매체(114K)에서 용지(P)로 토너(T)가 전사되는 순방향 전사(forward transfer)에 대비되는 개념으로, 용지(P)에 이미 전사된 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 색상의 토너가 용지(P)로부터 감광매체(114K)로 전사되는 것을 의미한다. 이에 따라, 도 3과 같은 본 발명의 화상전사유닛(140)은 순방향 전사가 원활하고, 역방향 전사는 적어서 전사 품질의 향상을 기대할 수 있다.
한편, 도 6을 참조하면, 용지(P)는 Y방향으로 아래에서 위로 진행하고 전사롤러(150K )의 회전중심(151K )은 감광매체(114K)의 회전중심(115K)보다 위에 위치한다. 전사 과정중에 전사롤러(150K )에 가해진 전사바이어스에 의해 전사벨트 (141)에는 전사닙(N2_K)의 시작 지점부터 전사닙(N2_K)의 끝 지점 이후까지의 영역(E2)에 강한 전사 전계가 형성된다. 전사닙(N2_K)에서의 압력과 전사 전계 영역(E2)에서의 정전력에 의해 감광매체(114K) 외주면의 토너(T)의 순방향 전사는 원활하며, 용지(P)와 감광매체(114K)는 전사닙(N2_K)을 지난 지점(A2)에서 분리된다.
그런데, 도 6의 경우에는 상기 용지(P)와 감광매체(114K)가 분리되는 지점(A2)이 전사 전계 영역(E2)의 내부에 위치하여 상기 지점(A2)에서 전사 전계의 교란이 심하므로, 역방향 전사 정도가 크다. 따라서, 도 4에 도시된 화상전사유닛(140)은 순방향 전사는 원활하나, 역방향 전사 정도가 심하여 전사 품질의 향상을 기대할 수 없다.
본원의 발명자는 상술한 본원 발명의 근거를 뒷받침하기 위한 테스트를 실시하였는 바, 도 7은 전사롤러의 위치에 따른 전사특성의 차이를 확인하기 위한 테스트에 사용된 화상전사유닛의 단면 기하(幾何)를 설명하는 도면이고, 도 8은 광농도 계측기(Optical Density Meter)를 이용하여 측정된 역방향 전사 정도의 차이를 도시한 그래프이고, 도 9는 양호한 전사특성을 나타내는 전사벨트 영역을 표시한 그래프이다.
도 7에 도시된 바와 같이 감광매체(114)의 반경을 o, 전사롤러(150)의 반경을 t, 전사벨트(141)의 두께를 b, 용지(P)의 두께를 p라 하면, 실험에 사용된 화상전사유닛에서 o는 12㎜, t는 7㎜, b는 120㎛, p는 80㎛로 고정되었다. 한편, 상기 전사롤러(150)는 감광매체(114)의 회전중심(115)을 그 중심으로 하고, 상기 회전중심(115)에서 전사롤러(150)의 회전중심(151)까지의 거리를 반경으로 하는 동심원 (C)을 따라 위치 변동 가능하게 마련된다. s는 전사롤러(150)의 수직 변위량으로 감광매체(114)의 회전중심(115)에 수평한 제1 가상선(L1)으로부터 전사롤러(150)의 회전중심(151) 위치까지의 수직 거리로 정의되며, 상승방향이 양(+)의 방향이다. Φ는 전사롤러(150)의 변위각으로 상기 제1 가상선(L1)과, 감광매체(114)의 회전중심(115)에서 전사롤러(150)의 회전중심(151)으로 연장된 제2 가상선(L2) 사이의 각도로 정의되며, 반시계방향이 양(+)의 방향이다.
도 8의 그래프로부터 전사롤러(150)의 전사 전압을 변화시킬 때, 상기 테스트용 화상전사유닛의 역방향 전사 정도를 알 수 있다. 역방향 전사 정도는 광농도(Optical Density) 측정을 통해 가늠할 수 있다. 상기 광농도 측정의 방법은 다음과 같다. 먼저, 토너 화상의 전사 과정을 강제로 종료시키고, 전사닙을 지나 용지(P)와 분리된 감광매체(114)의 외주면에 부착되어 있는 토너를 테이핑(taping)하여 분리한다. 다음으로, 토너가 점착된 상기 테이프에 광을 주사하여 그 광의 반사 정도로부터 광농도를 측정한다.
도 8을 참조하면, s를 -1.0mm(Φ로 환산하면 +2.99도)로 설정하고 블랙(K) 토너 화상의 현상을 담당하는 감광매체(114, 도 7 참조)에 역방향 전사되어 잔존한 시안(C) 색상 토너의 광농도를 측정하여 플로팅(plotting)한 것이 (1)번 그래프이고, s를 0.0㎜(Φ로 환산하면 0도)로 설정하고 광농도를 측정하여 플로팅한 것이 (2)번 그래프이며, (3), (4)번 그래프는 s를 1.0㎜(Φ로는 -2.99도), 1.5㎜(Φ로는 -4.48도)로 설정하고 광농도를 측정하여 플로팅한 것이다. 상기 도 8을 통하여, 전사롤러(150, 도 7 참조)를 용지 진행방향(Y 방향)의 역방향으로 감광매체(114)보다 더 진행하여 위치시킨 (1)번 그래프만이 넓은 전사 전압 범위에서 0.1 내지 0.25의 양호한 광농도를 유지하고 있고, 전사롤러(150)를 용지 진행방향(Y 방향)으로 감광매체(114)보다 더 진행하여 위치시킨 (3), (4)번 그래프는 전사 전압이 1000V 이상인 구역에서 0.35 이상의 광농도를 나타내어 역방향 전사 정도가 심함을 알 수 있다.
s를 보다 넓은 범위로 변위시키면서 순방향 전사와 역방향 전사 정도를 측정한 결과가 표 1에 기재되어 있다.
s Φ 순방향 전사 (Forward Transfer) 역방향 전사 (Reverse Transfer)
+2.0 -5.98 양호 불량
+1.5 -4.48 양호 불량
+1.0 -2.99 양호 불량
+0.5 -1.49 양호 불량
0 0.00 보통 보통
-0.5 +1.49 양호 양호
-1.0 +2.99 양호 양호
-1.5 +4.48 양호 양호
-2.0 +5.98 양호 양호
-3.0 +8.99 양호 양호
-4.0 +12.02 양호 양호
-5.0 +15.09 양호 양호
상기 표 1로부터, Φ가 양(+)일 때 순방향 전사와 역방향 전사가 모두 양호하여 실질적인 전사 품질의 향상을 기대할 수 있으며, 특히 Φ가 0 내지 16도가 바람직한 각도임을 알 수 있다. Φ가 +16도보다 크면 전사닙 주변에서 전사벨트(141, 도 7 참조)의 굴곡이 심하여 용지(P)의 선단이 전사벨트(141)와 분리될 수 있다. 그러나, 전사벨트(141)의 굴곡 부분에 용지(P)를 안내할 수 있는 가이드 플레이트나 롤러를 추가한다면 Φ가 +16도 보다 커져도 잼(jam)의 우려없이 전사 품질의 향상을 기대할 수 있을 것이다.
화상전사유닛의 전사특성은 전사벨트(141, 도 7 참조)의 물성, 특히 표면저항(ρs)과 체적저항(ρs)에 따라서 달라질 수 있으며, 이를 확인하기 위하여 테스트한 결과가 도 9에 도시되어 있다. 전사벨트(141)의 표면저항(ρs)과 체적저항(ρv)은 대체로 비례 관계에 있다. 도 9에서 사각형 i 내부영역은 Φ가 양(+)일 때 양호한 전사특성을 나타내는 전사벨트(141)의 표면저항(ρs) 및 체적저항(ρv)이 분포된 영역이며, 사각형 ii 내부영역은 Φ가 음(-)일 때 양호한 전사 특성을 나타내는 전사벨트(141)의 표면저항(ρs) 및 체적저항(ρv)이 분포된 영역이다. 전사벨트(141)의 표면저항(ρs) 및 체적저항(ρv)이 사각형 i, ii의 좌측 및 하측 경계보다 작으면 전사벨트(141)의 대전이 어려워 전사 특성이 불량하다. 또한, 전사벨트(141)의 표면저항(ρs) 및 체적저항(ρv)이 사각형 i, ii의 우측 및 상측 경계보다 크면 작으면 전사 후 제전이 어려워 전사 특성이 불량하다.
도 9로부터 Φ가 양(+)일 때의 전사벨트 영역(사각형 i)이 Φ가 음(-)일 때의 전사벨트 영역(사각형 ii)보다 넓어, 화상전사유닛을 설계함에 있어 전사벨트(141) 선택의 폭이 넓어짐을 알음을 알 수 있다. 또한, 바람직하게는 표면저항(ρs)이 9.0 내지 13.5 Log[Ω/□]인 전사벨트(141), 또는 체적저항(ρv)이 9.0 내지 12.3 Log[Ω㎝]인 전사벨트(141)가 선택될 수 있음을 알 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능함을 이해할 수 있을 것이다. 예컨데, 본 발명의 개념은 토너화상이 감광매체로부터 전사벨트로 전사되고, 전사벨트로부터 다시 용지로 전사되는 소위 '중간전사방식'의 전자사진방식 화상형성장치에도 적용될 수 있다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
본 발명의 화상전사유닛과 이를 구비한 전자사진방식 화상형성장치는 순방향 전사 뿐만 아니라 역방향 전사 정도도 양호하여 전체적인 전사 특성이 향상되며, 인쇄화상의 품질도 개선된다.
또한, 전사벨트의 설계 마진(margin)이 넓어져 저비용으로 신뢰성있는 전자사진방식 화상형성장치를 구현할 수 있다.

Claims (12)

  1. 삭제
  2. 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체; 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트; 및, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    감광매체의 회전중심에서 전사벨트의 진행방향에 대해 수직하게 연장된 제1 가상선과, 상기 감광매체의 회전중심에서 전사롤러의 회전중심으로 연장된 제2 가상선 사이의 각도 Φ가 0도 내지 16도인 것을 특징으로 하는 화상전사유닛.
  3. 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체; 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트; 및, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    전사벨트의 표면저항(ρs)은 9.0 내지 13.5 Log[Ω/□] 인 것을 특징으로 하는 화상전사유닛.
  4. 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체; 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트; 및, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    전사벨트의 체적저항(ρv)은 9.0 내지 12.3 Log[Ω㎝] 인 것을 특징으로 하는 화상전사유닛.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 광을 주사하는 광주사기; 및,
    상기 광주사기의 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체와, 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트와, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    감광매체의 회전중심에서 전사벨트의 진행방향에 대해 수직하게 연장된 제1 가상선과, 상기 감광매체의 회전중심에서 전사롤러의 회전중심으로 연장된 제2 가상선 사이의 각도 Φ가 0도 내지 16도인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  8. 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 광을 주사하는 광주사기; 및,
    상기 광주사기의 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체와, 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트와, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    전사벨트의 표면저항(ρs)은 9.0 내지 13.5 Log[Ω/□] 인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  9. 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 광을 주사하는 광주사기; 및,
    상기 광주사기의 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체와, 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트와, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    전사벨트의 체적저항(ρv)은 9.0 내지 12.3 Log[Ω㎝] 인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  10. 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 광을 주사하는 광주사기; 및,
    상기 광주사기의 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체와, 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트와, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    서로 다른 색상의 토너 화상이 형성되는 복수 개의 감광매체와, 상기 복수 개의 감광매체에 대응하여 감광매체와 동수(同數)의 전사롤러를 구비한 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  11. 광주사에 의해 정전잠상이 형성되고 상기 정전잠상에 투입된 토너에 의해 토너화상이 형성되는 감광매체; 적어도 한 쌍의 롤러에 감겨 순환주행하며 상기 감광매체와 전사닙을 형성하는 전사벨트; 및, 상기 감광매체의 토너화상을 상기 전사벨트 측으로 전사시키기 위해 전사바이어스가 인가되는 전사롤러;를 구비하고, 상기 전사롤러는,
    하나의 감광매체에 대해 하나의 전사롤러가 구비되고, 상기 감광매체와의 사이에 전사벨트를 두고 상기 감광매체를 가압하도록 배치되며, 상기 감광매체보다 상기 전사벨트의 진행방향의 상류에 위치하며,
    상기 전사벨트는 용지를 표면에 부착하여 이송하며,
    상기 전사롤러는 용지 진행방향의 역방향으로 감광매체보다 더 진행하여 위치한 것을 특징으로 하는 화상전사유닛.
  12. 삭제
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