KR100790677B1

KR100790677B1 - 화상 형성 장치 및 전원 장치

Info

Publication number: KR100790677B1
Application number: KR1020060006403A
Authority: KR
Inventors: 도오루 사이또; 마사히로 스즈끼; 오사무 나가사끼; 고이찌 스즈끼
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-08-01
Filing date: 2006-01-20
Publication date: 2008-01-02
Also published as: KR20070015840A

Abstract

본 화상 형성 장치는 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치를 포함한다. 또한, 상기 전원 장치는 플러스 출력 전압 발생 회로 및 마이너스 출력 전압 발생 회로를 포함한다. 상기 플러스 출력 전압 발생 회로 및 상기 마이너스 출력 전압 발생 회로의 각각은 압전 트랜스포머, 압전 트랜스포머 구동 회로, 출력 전압 검출 회로, 및 상기 출력 전압 검출 회로로부터의 신호와 출력 전압을 설정하기 위한 출력 전압 설정 신호를 이용하여, 상기 압전 트랜스포머 구동 회로를 제어하는 제어 신호를 출력하기 위한 구동 제어 회로를 포함한다. 상기 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 출력 극성이 절환될 때에, 플러스 출력 전압 발생 회로 및 마이너스 출력 전압 발생 회로는 동시에 ON 된다.

압전 트랜스포머, 전원 장치, 화상 형성 장치, 극성 절환

Description

화상 형성 장치 및 전원 장치{IMAGE FORMING APPARATUS AND POWER SUPPLY}

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 출력 제어의 설명도.

도 2는 종래의 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 회로도의 일례를 도시하는 도면.

도 3은 제1 실시예에 따른 컬러 레이저 프린터의 블록도.

도 4는 제1 실시예에 따른 압전 트랜스포머식 고압 전원의 블록도.

도 5는 압전 트랜스포머의 구동 주파수에 대한 출력 전압의 특성을 나타내는 도면.

도 6은 본 발명의 제1 실시예에 따른 마이너스→ 플러스로의 출력 전압의 절환을 설명하는 도면.

도 7은 종래의 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 출력 제어 설명도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

101: 압전 트랜스포머

108: 보호 저항

109: OP 앰프

112: 인덕터

202: 고압 전원부

220: 오프-회로부

500: 흡착 롤러

본 발명은, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에 사용되는 극성이 절환가능한 전원 장치에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 이 전원 장치를 이용한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자 사진 방식의 화상 형성 장치에서, 전사부의 화상 형성을 위해 직류 바이어스를 공급하는 고압 전원 장치가 소형화·경량화 됨에 따라, 화상 형성 장치도 소형화·경량화되고 있다. 이 때문에, 상기 고압 전원 장치에 통상적으로 이용되는 트랜스포머로서, 권선식 전자기 트랜스포머(electromagnetic winding transformer)가, 박형이며 경량인 고출력 압전 트랜스포머로 대체되고 있다. 세라믹을 소재로 한 압전 트랜스포머를 이용함으로써, 전자기 트랜스포머 이상의 효율로 고전압을 생성하는 일이 가능해진다. 또한, 1차측 권선과 2차측 권선 간의 결합에 관계없이, 1차측 전극과 2차측 전극 사이의 거리를 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 특별히 절연을 위한 몰드 가공의 필요성이 없어져, 소형·경량의 고압 전원 장치를 제공할 수 있다.

이하, 도 2를 참조하여, 정부(正負) 양극성을 출력하는 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 회로 구성의 일례를 설명한다. 도 2는 화상 형성 장치 내의 전사재(transfer medium)를 대전시켜, 전사재를 반송 벨트에 흡착시키기 위한 흡착 수단(attracting means)에 사용되는 고압 전원 장치의 회로를 나타낸다. 이 고압 전원 장치는 정부 극성을 출력하기 위한 고압 전원 장치의 일례이다.

상기 회로는 주로, 정극성의 출력 전압을 발생시키는 정전압 회로부와 부극성의 출력 전압을 발생시키는 부전압 회로부를 포함한다. 기본적으로, 부전압 회로부는 정전압 회로부와 유사하다. 전압 출력단의 다이오드 정류부의 다이오드 극성을 역으로 함으로써, 부극성 회로부는 부극성 전압을 발생시키고 있다.

또한, 정전압 회로부에는 오프-회로부(220)가 설치되어, 저항(123,124)에 의해 분압된 전압과 정전압 설정 신호 Vcont_+를 비교기(comparator)(122)에서 비교하여 트랜지스터(121)를 이용해서 인덕터(112)로의 24V의 전원 공급을 온 오프하도록 하고 있다. 노이즈의 영향을 고려하여, 저항(123,124)에 의해 분압된 전압은 0.5 V 정도로 설정되어 있다. 정전압 설정 신호 Vcont_+가 0.5 V 이하인 경우, 인덕터(12)로의 전원 공급은 오프된다. 즉, 부전압이 출력되고 마이너스 출력 검출 신호 Vsns가 정전압 회로부의 OP 앰프에 입력되는 경우에는, 압전 트랜스포머(101)로의 전원 공급이 정지하게 된다.

부전압 회로부는, 정전압 회로부의 구성과 부분적으로 유사한 구성을 갖고 있다. 부전압 회로부의 구성에 있어서 유사 부분은 정전압 회로부의 참조 번호에 " ' "를 붙인 참조 부호를 이용하고 있다. 이하, 정전압 회로부에 대해서만 설명한다. 상기 정전압 회로부는 고압 압전 트랜스포머(압전 세라믹 트랜스포머)(101) 를 포함한다. 압전 트랜스포머(101)로부터의 출력은 다이오드(102,103) 및 고압 커패시터(104)에 의해 정전압으로 정류되고 평활화(smooth) 된다. 이 출력은 회로의 부하인 흡착 롤러(500)(도 3의 참조)로 공급된다. 출력 전압 검출 회로(206)에서, 출력 전압은 저항(105,106,107)에 의해 분압된다. 이 분압된 전압은 보호 저항(108)을 통하여 OP 앰프(109)의 비반전(non inverting) 입력 단자("+" 단자)에 입력된다.

여기서, 출력 전압 검출 회로(206)는, 저항(105,106,107)과 커패시터(115)를 도 2와 같이 구성함으로써, 필터 회로로서 기능한다. 따라서, 저항과 커패시터의 부품 상수에 의해 결정되는 회로 시상수에 따라 출력 전압 검출 신호 Vsns가 OP 앰프(109)에 입력된다. 한편, OP 앰프의 반전 입력 단자("-" 단자)에는 저항(114)을 통하여 DC 컨트롤러(201)로부터 아날로그 신호인 고압 전원의 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+가 입력된다. 여기서, OP 앰프(109), 저항(114), 및 커패시터(113)는, 도 2와 같이 구성함으로써, 적분 회로로서 기능한다. 이 적분 회로는, 저항과 커패시터의 부품 상수에 의해 결정되는 적분 시상수를 갖는다. 또한, OP 앰프(109)의 출력단은 전압 제어 발진기(VCO)(110)에 접속되어 있다. VCO(111)의 출력단이 인덕터(112)에 접속된 트랜지스터(111)를 제어함으로써, 압전 트랜스포머의 1차측에 전원을 공급한다.

일반적으로, 도 5에 나타낸 바와 같이, 압전 트랜스포머는 주파수와 관련하여, 공진 주파수 f₀에서 출력 전압이 최대로 되는 산(mountain) 모양의 출력 특성을 갖는다. 따라서, 구동 주파수를 변화시킴으로써, 출력 전압의 가변 제어가 가능하다. 예를 들면, 구동 주파수를 상기 공진 주파수 f₀보다 충분히 높은 주파수로부터 낮은 주파수(상기 공진 주파수 f₀보다는 높은 주파수)로 변화시킴으로써, 압전 트랜스포머의 출력 전압을 증가시킬 수 있다. 이러한 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치는, 예컨대 일본 특허공개공보 No.11-206113호에 개시되어 있다.

상기 종래예를 정극성 출력 및 부극성 출력이 필요한 고압 전원 장치에 적용하려고 하는 경우, 다음과 같은 문제점이 발생한다.

일반적으로, 흡착 수단으로 출력이 공급될 경우, 전사재가 흡착 수단을 통과하는 순간, 정극성 출력이 인가된다. 한편, 흡착 수단을 통해 용지가 통과하지 않는 동안(즉, 용지간 갭), 토너가 흡착 수단인 흡착 롤러 표면에 부착하여 오염되는 것을 방지하기 위해, 토너와 동일한 극성인 부극성 출력이 인가된다. 따라서, 용지 통과 상태→ 용지간 갭→ 용지 통과 상태로 변함에 따라, 흡착 바이어스 출력은 플러스→ 마이너스→ 플러스로 변화될 것이 요구된다. 화상 형성 장치의 일례로서 프로세스 스피드가 120 mm/sec 정도로 A4 사이즈 용지를 매분 21매 프린트를 행하는 경우, 연속 프린트 시의 종이 간격 시간으로서 400 msec가 된다.

다음, 도 2 및 도 7을 참조하여, 플러스/마이너스 출력 스위칭 제어의 일례를 설명한다.

도 2에 나타낸 회로에 있어서, 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont+ 의 수신을 위한 입력단의 적분 회로 상수로서, 저항(114)을 1 MΩ, 커패시터(113)를 4700 pF로 설정한다. 상기 회로는, 5 V의 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+ 에 따라, 플러스 출력 전압값으로서 +1.1KV DC를 출력한다. 다음, 상기 회로는 상기 출력을 -500V DC의 마이너스 출력으로 절환한 후, 다시 1.1KV DC의 플러스 출력으로 절환한다. 이하, 이 절환의 제어를 설명한다.

도 7에 있어서, 횡축은 시간, 종축은 전압을 나타낸다. 플러스/마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont를 하단에 나타내었다. 출력 신호 Vout는 상단에 나타내었다.

우선, 플러스 출력 설정 신호 Vcont_+ 를 오프하여 플러스 출력 전압을 일단 0V로 오프한다. 다음, 마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont_- 를 ON 시켜 마이너스의 프리 바이어스 전압을 300 msec 인가한다. 다음, 마이너스 타겟 전압 -500 V를 출력한다. 다음, 마이너스 출력을 플러스 출력으로 절환하기 위해, 마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont_- 를 오프하여, 마이너스 출력 전압을 0V로 오프시킨다. 다음, 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+ 를 온하고, 플러스의 프리 바이어스 전압을 300 msec 인가한다. 플러스 타겟 전압 +1.1 KV를 출력한다. 이와 같이, 종래의 절환 제어에서는, 도 7에 나타낸 바와 같이, 다음과 같이 제어가 행해진다: 플러스 전압 출력→ 플러스 출력 오프→ 0 V 출력→ 마이너스 프리 바이어스 인가→ 마이너스 전압 출력→ 마이너스 출력 오프→ 0 V→ 플러스 프리 바이어스 인가→ 플러스 전압 출력의 순으로 행해진다. 즉, 출력이 일단 0V가 되도록 출력을 오프한다. 그 후, 프리 바이어스 전압을 인가하여, 다음 출력을 상승시킨다. 이 제어를 행하기 위해, 프리 바이어스는 300 msec을 인가하여 스위칭 시간은 1000 msec가 요구된다. 상대적으로 이렇게 긴 시간은 용지 간격 시간 내에 절환 제어를 불가능하게 한다.

본 발명의 제1 양태에 따르면, 클레임 1 내지 5에서 특정되는 바와 같은 전원 장치가 제공된다. 본 발명의 제2 양태에 따르면, 클레임 6 내지 8에 특정된 바와 같은 화상 형성 장치가 제공된다.

본 발명은, 출력 전압을 단시간에서 플러스에서 마이너스로, 또한 마이너스에서 플러스로 극성 절환 가능한 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치 및 이를 사용한 화상 형성 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치는, 플러스 출력 전압 발생 회로 및 마이너스 출력 전압 발생 회로를 포함한다. 플러스 출력 전압 발생 회로 및 마이너스 출력 전압 발생 회로의 각각은 압전 트랜스포머, 압전 트랜스포머 구동 회로, 출력 전압 검출 회로, 및 상기 출력 전압 검출 회로로부터의 신호와 출력 전압을 설정하기 위한 출력 전압 설정 신호에 기초하여 상기 압전 트랜스포머 구동 회로를 제어하기 위한 제어 신호를 출력하는 구동 제어 회로를 포함한다. 상기 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 출력 극성을 절환할 때, 플러스 출력 전압 발생 회로 및 마이너스 출력 전압 발생 회로를 동시에 ON 한다. 본 발명의 일 실시예에 따르면, 간이한 방법으로 출력 전압의 극성 절환을 단시간에서 행할 수 있는 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치를 이용한 화상 형성 장치의 제공이 가능하게 된다.

상기 화상 형성 장치는 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 타겟 출력 전압치에 따라, 플러스 출력 전압 발생 회로 및 마이너스 출력 전압 발생 회로를 동시에 ON 시키는 시간을 변경할 수 있다. 이에 의해, 상기 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치의 출력값의 크기에 상관없이 출력 전압의 극성을 단시간에 변경할 수 있다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 화상 형성 장치의 동작 환경(온도 또는 습도)에 따라, 플러스 출력 전압 발생 회로 및 마이너스 출력 전압 발생 회로를 동시에 ON 하는 시간을 변경할 수 있다. 이에 의해, 화상 형성 장치의 동작 환경(온도 또는 습도)에 상관없이, 압전 트랜스포머식 고압 전원의 출력 전압의 극성 전환을 단시간에 행하는 것이 가능하게 된다.

본 발명의 다른 특징들은 첨부하는 도면을 참조하여 설명되는 다음의 실시예들로부터 명백해질 것이다.

<실시예>

이하, 첨부 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 바람직한 실시예를 상술한다.

(실시예1)

우선, 본 발명의 제1 실시예를 설명한다.

도 3은 본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 일례인 컬러 레이저 프린터의 블록도이다. 레이저 프린터(401)는 기록지(recording paper sheet)(32)(전사재)를 수납하는 데크(402), 데크(402) 내의 기록지(32)의 유무를 검지하기 위한 데크 용지 유무 검출 센서(403), 데크(402)로부터 기록지(32)를 픽업하기 위한 픽업 롤러(404), 상기 픽업 롤러(404)에 의해 픽업된 기록지(32)를 급지하기 위한 데크 급지 롤러(405), 및 상기 데크 급지 롤러(405)와 협동하여 기록지(32)의 다중 급송을 방지하기 위한 지연 롤러(406)를 포함한다.

또한, 레이저 프린터(401)는, 데크급지 롤러(405)의 하류에 모두 배치되어 있는, 기록지(32)를 동기 반송하는(synchronously feeding) 레지스트 롤러쌍(407) 및 상기 기록지(32)의 반송 상태를 검지하는 등록전(pre-registeration) 센서(408)를 더 포함한다. 레지스트 롤러쌍(407)의 하류에는 정전 흡착 반송 전사 벨트(이하, "ETB" 라고 한다)(409)가 배치되어 있다. 상기 ETB 상에는, 전사재인 기록지(32)를 ETB(409) 상에 정전 흡착시키기 위해 기록지(32)를 대전시키기 위한 흡착 수단으로서 흡착 롤러(500)가 배치되어 있다. 상기 ETB 상에는, 4색(옐로우 Y, 마젠타 M, 시안 C, 블랙 B)에 대한 프로세스 카트리지 410Y, 410M, 410C, 410B 와 스캐너 유닛 420Y, 420M, 420C, 420B를 포함하는 화상 형성부에 의해 형성된 화상이 순차적으로 서로 겹쳐져 컬러 화상이 형성되고, 기록지(32) 상에 전사된 후 반송된다. 이하, 4색에 대해 공통되는 설명에서는, 참조 부호의 첨자 "Y", "M", "C","B" 를 생략한다(예컨대, 프로세스 카트리지(410)).

ETB(409)의 하류에는, 자신의 내부에 히터(432)를 갖는 정착 부재로서의 정착 슬리브(433), 가압 수단으로서 기능하는 가압 롤러(434), 및 정착 슬리브로부터의 기록지(32)를 반송하기 위한 정착 배지 롤러쌍(435)을 포함하는, 기록지(32)상 에 전사된 토너 상(image)을 정착하기 위한 정착부가 배치되어 있으며, 또한 정착부로부터의 반송 상태를 검지하기 위한 정착 배지 센서(436)가 배치되어 있다. 상기 각 스캐너 유닛(420)은, 비디오 컨트롤러(440)로부터 송출되는 화상 신호에 의해 변조된 레이저광을 발광하는 레이저 유닛(421), 상기 레이저광을 각 감광 드럼(305) 상에 주사하기 위한 폴리곤 미러(polygon mirror)(422), 스캐너 모터(423), 및 결상 렌즈군(focusing lens group)(424)을 포함한다.

상기 각 프로세스 카트리지(410)는 공지의 전자 사진 프로세스로 알려진 감광 드럼(305), 대전 롤러(303), 현상 롤러(302), 및 토너 저장 용기(411)를 포함한다. 이 프로세스 카트리지(410)는 레이저 프린터(401)에 대해 착탈 가능하게 구성되어 있다. 상기 비디오 컨트롤러(440)는, 퍼스널 컴퓨터 등의 외부 장치(441)로부터 송출되는 화상 데이터를 수취하면, 상기 화상 데이터를 비트맵 데이터에 전개하여, 화상 형성용 화상 신호를 생성한다. 레이저 프린터(401)를 제어하기 위해, 레이저 프린터의 제어부(201)는 RAM(207a), ROM(207b), 타이머(207c), 디지털 입출력 포트(207d), D/A 포트(207e), 및 A/D 포트(207f)를 구비한 MPU(마이크로컴퓨터)(207), 및 각종 입/출력 제어 회로(도시 생략)를 포함한다.

고압 전원부(202)는 각 프로세스 카트리지에 대응하는 대전 고압 전원(도시 생략), 현상 고압 전원(도시 생략)과, 각 전사 롤러(430)에 대응하는 고압 출력이가능한 전사 고압 전원(도시 생략), 흡착 수단용 흡착 고압 전원을 포함한다.

본 실시예에서는, 정부의 극성을 절환하기 위한 고압 전원의 일례로서, 또한 흡착 수단용 고압 전원의 일례로서, 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치를 채용하고 있다.

이하, 도 4에 나타낸 블록도를 참조하여, 본 실시예에 따른 압전 트랜스포머식 고압 전원 구성을 설명한다. 본 실시예에 따른 고압 전원 구성은 정전압 회로부 및 부전압 회로부를 포함한다.

정전압 회로부 및 부전압 회로부는, 회로 구성적으로 유사한 부분이 많기 때문에, 이하, 정전압 회로부에 대해서만 설명한다.

제어 유닛으로 기능하는 DC 컨트롤러(201)에 탑재된 MPU(마이크로컴퓨터)(207)의 D/A 포트(207e)로부터 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+가 출력된다. 이 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+ 는 OP 앰프를 포함하는 적분 회로(비교 회로)(203)에 입력된다. 마찬가지로, MPU(207)의 D/A 포트(207e')로부터 마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont_-가 출력된다. 이 마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont_- 는 OP 앰프를 포함하는 적분 회로(비교 회로)(203')에 입력된다.

적분 회로(비교 회로)(203)로부터의 출력은 전압 제어 발진 회로(VCO)(110)를 통해 주파수로 변환된다. 변환된 주파수는 스위칭 회로(204)를 제어하며, 이에 의해, 압전 트랜스포머(압전 세라믹 트랜스포머)(101)가 동작하여, 압전 트랜스포머(101)의 주파수 특성 및 승압비에 따른 전압을 출력한다. 예를 들면, 도 4에 나타낸 바와 같이, 트랜스포머로부터의 출력은 정류 회로(205)에 의해 정전압으로 정류되고 평활화된다. 고압 출력 Vout이 부하(예컨대, 흡착 롤러(500))에 공급된다. 동시에, 정류된 전압은 검출 회로(206)를 통하여 비교 회로(203)로 귀환된다. 출력 전압 검출 신호 Vsns의 극성이 출력 전압 설정 신호 Vcont_-와 동일하도록, 비 교 회로(203)는 그 출력을 제어한다.

다음, 도 2를 참조하여, 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치에 대해 설명한다. OP 앰프(109)의 반전 입력 단자(- 단자)에는, 직렬 저항(114) 및 커패시터(113)를 통하여 DC 컨트롤러(201)로부터 고압 전원의 출력 전압 설정 신호 Vcont_+가 입력된다. 한편, 출력 전압 검출 회로(206)에서, 출력 전압 Vout은, 저항(105,106,107)에 의해 분압된다. 이 분압 출력은, 커패시터(115) 및 보호 저항(108)을 통하여 OP 앰프(109)의 비반전 입력 단자(+ 단자)에 출력 전압 검출 신호 Vsns로서 출력된다. OP 앰프(109)의 출력단은 전압 제어 발진기(VCO)(110)에 접속되어 있다. 이 전압 제어 발진기(110)의 출력단은 트랜지스터(111)의 베이스에 접속된다. 트랜지스터(111)의 콜렉터는 인덕터(112)를 통하여 전원(+24V)에 접속되어 있는 동시에, 압전 트랜스포머(101)의 1차측 두 전극 중 한 쪽에 접속된다. 압전 트랜스포머(101)의 출력은 다이오드(102,103) 및 고압 커패시터(104)에 의해 정전압으로 정류되고 평활화된다. 그 후, 상기 출력은, 부하인 흡착 롤러(500)에 공급된다.

도 5는 압전 트랜스포머(101)의 구동 주파수에 대한 출력 전압의 특성을 나타낸다. 도 5에서 알 수 있는 바와 같이, 공진 주파수 f₀에서 출력 전압이 최대로 되어, 주파수에 의한 출력 전압의 제어가 가능하게 된다. 도 5에 있어서, 구동 주파수 fx에서 규정(stipulated) 출력 전압 Edc가 출력된다. 입력 전압이 증가함에 따라, 전압 제어 발진기(VCO)(110)는 출력 주파수를 상승시킨다. 또한, 입력 전압 이 감소함에 따라, 전압 제어 발진기(VCO)(110)는 출력 주파수를 하강시킨다. 이 조건 하에서, 만약, 출력 전압 Vout이 상기 규정 출력 전압 Edc에 대응하는 전압보다 조금 더 상승하게 되는 경우, 저항(105)을 통하여 OP 앰프(109)의 비반전 입력 단자(+ 단자)에 인가된 입력 전압 Vsns가 상승하고, 이에 따라, OP 앰프(109)의 출력 단자의 전압이 상승한다. 즉, 전압 제어 발진기(110)에 인가된 입력 전압이 상승하기 때문에, 압전 트랜스포머(101)의 구동 주파수도 증가한다. 따라서, 압전 트랜스포머(101)는 구동 주파수 fx보다 조금 높은 주파수로 구동된다. 이 증가된 구동 주파수는 압전 트랜스포머(101)의 출력 전압을 하강시킨다. 그 결과, 출력 전압 Vout을 하강시키도록 제어가 행해진다. 즉, 이 회로는 부귀환 제어 회로로서 기능한다.

한편, 출력 전압 Vout이 규정 출력 전압 Edc보다 조금 더 내려가면, OP 앰프(109)에 인가된 입력 전압 Vsns도 내려가고, 이에 따라, OP 앰프(109)의 출력 전압은 내려간다. 즉, 전압 제어 발진기(110)의 출력 주파수가 내려 가기 때문에, 압전 트랜스포머(101)가 출력 전압 Vout을 높이도록 압전 트랜스포머(101)가 구동된다. 이에 따라, OP 앰프(109)의 반전 입력 단자("-" 단자)에 입력된 DC 컨트롤러(201)로부터의 출력 전압 설정 신호 Vcont의 전압(설정 전압: 이하, 이 설정 전압도 Vcont로 나타낸다)에 의해 결정되는 전압 Edc와 동일하도록, 일정한 출력 전압 제어가 행해진다.

다음, DC 컨트롤러(201)로부터 OP 앰프(109)의 반전 입력 단자("-" 단자)로 입력되는 출력 전압 설정 신호 Vcont와, 출력 전압을 검출한 후 OP 앰프(109)의 비 반전 입력 단자("+" 단자)로 입력되는 출력 전압 검출 신호 Vsns를 프로세스하는 회로에 대하여 상세히 설명한다. OP 앰프(109), 저항(114) 및 커패시터(113)를 적분 회로로서 기능하도록, 도 2와 같이 구성한다. 출력 전압의 설정 신호 Vcont에 대하여, 저항(114) 및 커패시터(113)의 부품 상수에 의해서 결정되는 시상수 Tcont 에 따라 변화하는 신호가 OP 앰프(109)에 입력된다.

저항(114)의 저항값이 증가함에 따라, 시상수 Tcont도 증가한다. 마찬가지로, 커패시터(113)의 용량이 증가할수록, 시상수 Tcont도 증가한다. 또한, 저항(105,106,107) 및 커패시터(115)는 필터 회로를 형성한다. 저항(105,106,107) 및 커패시터(115)의 부품 상수에 의해 결정되는 시상수 Tsns에 따라 변하는 출력 전압 검출 신호 Vsns가 OP 앰프(109)에 입력된다. 이 때, 저항(114) 및 커패시터(113)의 상수, 및 저항(105,106,107)과 커패시터(115)의 상수는 다음의 식을 만족하도록 결정된다: Tcont > Tsns, Tcont = R114 × C113, 및 Tsns = Rs × C115, 단, R105, R106, R107 및 R114는 저항 105,106,107 및 114의 저항을 각각 나타내고, C113 및 C115는 커패시터 113 및 115의 용량을 각각 나타내며, Rs는 R105, R106, 및 R107의 합성 저항이다. 이에 따라, 상기 회로는 발진을 방지하면서도 제어될 수 있다. 즉, 시상수 Tsns가 시상수 Tcont보다 작고 출력 전압 검출 신호 Vsns가 출력 전압 설정 신호 Vcont보다 상승이 빠르기 때문에, 피드백 제어가 정상적으로 발진없이 동작하는 것이 가능하게 된다.

이하, 압전 트랜스포머식 고압 전원에 대해 제1 실시예에 따른 회로가 채용되어 있는, 출력 전압의 정부 극성 절환 제어에 대하여 설명한다.

이하, 도 1을 참조하여, 절환 제어를 설명한다.

도 1에 있어서, 횡축은 시간을 나타내고, 종축은 전압을 나타낸다. 하단에 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+ 및 마이너스 출력 설정 신호 Vcont_- 를 나타내었다. 상단에는 출력 신호 Vout를 나타내었다.

본 실시예에 따른 화상 형성 장치는 프로세스 속도 120 mm/sec로 매분 21매의 A4 사이즈 용지를 프린트한다. 연속 프린트 시의 용지 간격 시간은 400 msec이다. 사전 등록 센서(408)는 용지의 이동 타이밍을 검지한다. 사전 등록 센서(408)(도 3)의 위치로부터 흡착 수단인 흡착 롤러의 위치까지 용지가 이동하는 데 에는 120 msec가 걸린다. 이하, 용지 간격 시간에 있어서 흡착 바이어스 출력의 정/부 극성 절환 제어에 대하여 설명한다.

본 실시예에 있어서, 흡착 바이어스의 정전압은 1.1 KV이며, 흡착 바이어스의 부전압은 -500 V 이다.

본 발명은 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 소정의 시간 동안 동시에 ON 하는 것을 특징으로 한다.

플러스에서 마이너스로의 전압 제어에 있어서, 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+를 출력 중에 사전 등록 센서(408)가 전사재의 후단을 검지하는 경우, 마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont_- 가 출력된다. 전사재의 후단이 흡착 롤러 위치에 도달하는 경우, 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+ 는 오프된다.

본 실시예에 따르면, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 동시에 ON 하는 시간 T1이 120 msec 가 되도록 하였다.

다음, 마이너스에서 플러스로의 전압 제어에 있어서, 사전 등록 센서(408)가 다음 전사재의 선단을 검지하는 경우, 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+ 가 온되고, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 동시에 온하는 시간 T2가 경과 된 후에 마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont_- 가 오프된다. 본 실시예에 따르면, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 동시에 온하는 시간 T2는 50 msec로 하고 있다.

이 경우, 도 6에 나타낸 바와 같이, 플러스 회로부의 출력은 마이너스 회로부의 출력과 합성되어 출력 전압 Vout 을 생성한다. 따라서, 플러스 회로부의 플러스 출력 전압의 상승 시간을 고려하여, 전사재의 선단이 흡착 롤러의 위치에 도달할 때보다 빠른 타이밍인, 전사재의 선단부가 사전 등록 센서에 도달하는 때에 플러스 출력 전압 설정 신호 Vcont_+ 가 ON 된다. 마이너스 출력 전압 설정 신호 Vcont_- 를 오프했을 때의 하강 전압 곡선을 고려하여, 전사재의 선단이 흡착 롤러의 위치에 도달할 때에 합성 출력 Vout이 타겟 플러스 출력 전압이 되도록, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 동시에 ON 하는 시간 T2를 결정하는 것으로 한다. 본 실시예에 있어서, 마이너스에서 플러스로의 출력 절환 시간은 120 msec이다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 화상 형성 장치는 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치를 포함한다. 이 고압 전원 장치는 압전 트랜스포머, 압전 트랜스포머의 구동 주파수를 발생시키는 수단, 출력 전압 설정 수단, 출력 전압 검출 수단, 및 출력 전압 검출 수단으로부터의 신호 및 출력 전압 설정 신호에 의해 출력 전압을 비교함으로써 출력 전압을 제어하는 출력 제어 수단으로 구성되는, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 포함한다. 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치가 출력 극성을 절환할 때에, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 소정 시간 동안 동시에 ON 으로 한다. 이에 따라, 출력 극성 절환시간이 감소하여, 연속 프린트 시 용지 간격 시간 내에서의 절환이 가능하게 된다.

또한, 본 실시예에서는 흡착 수단에 대한 고압 전원 장치와 관련하여 설명했지만, 전사 수단 등 다른 수단에 대한 고압 전원에 대해서도 정부 극성 절환을 행하는 경우, 본 발명에 따른 전원 장치를 적용하여, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 탠덤(tandem) 방식의 컬러 화상 형성 장치에 대해 설명했지만, 고압 바이어스를 이용한 임의의 방식의 화상 형성장치에도 본 실시예가 적용가능하다.

(제2 실시예)

이하, 본 발명의 제2 실시예에 대하여 설명한다. 여기서, 제1 실시예에서 설명되어 있는 부분에 대해서는 설명을 생략한다.

제2 실시예에 있어서는, 화상 형성 장치의 동작 환경, 즉 흡착 바이어스 전압의 타겟값에 따라, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 동시에 ON 하는 시간을 변화시킨다.

일반적으로, 최적의 흡착 바이어스 타겟 전압은 화상 형성 장치의 동작 환경에 따라 변한다.

표 1은 환경을 변화시킨 경우의 각 흡착 바이어스 타겟값의 일례를 나타낸다.

(표 1)

<동작 환경 및 타겟 전압에 따라 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스

출력 설정 수단이 동시에 ON 되는 각각의 시간 T1 및 T2의 예>

온도가 15℃ 이고 습도가 10%RH 인 저온 저습의 환경(이하, "L/L" 이라 한다)에서는, 전사재의 저항값도 크게 되고, 흡착 바이어스 타겟값도 +1.6 KV로 높아진다. 한편, 온도가 30℃ 이고 습도가 80%RH 인 고온 고습의 환경(이하, H/H 이라 한다)에서는, 흡착 바이어스 타겟값은 + 500V 로 낮아진다.

따라서, 흡착 바이어스 타깃 전압에 따라 상승 시간이 변하기 때문에, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 동시에 ON 하는 시간을 다르게 하고 있다.

본 실시예에 있어서, L/L 시에, 타깃 전압은 +1.6 KV 이며, T2 시간은 0 msec 이다. H/H 시에는 타겟 전압이 +500V 이다. 따라서, T2 시간은 100 msec 로 설정되어 있다.

본 실시예에 있어서, T1 시간은 일정하다. 그러나, 환경 및 타겟 전압에 따라 T1 시간을 최적의 값으로 변경시킬 수 있다.

T2 시간은 전사재의 선단의 흡착성에 영향을 미치기 때문에, 환경 및 타겟 전압에 따라 T2 시간을 최적의 값으로 변경한다. 그러나, T1 시간이 다소 변하더라도, 용지 간격 시간 내의 오염 방지의 효과는 실질적으로 동일하다. 따라서, 제어 흐름을 간단하게 하여 T1 시간이 일정하게 되도록 선택적 결정이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따르면, 화상 형성 장치의 동작 환경에 따라, 즉, 흡착 바이어스 전압의 타겟값에 따라, 플러스 출력 전압 설정 수단 및 마이너스 출력 전압 설정 수단을 동시에 ON 하는 시간을 변화시킴으로써, 출력 극성 절환 시간을 단축시킬 수 있으며, 이에 따라, 절환의 최적화가 이루어질 수 있다.

본 발명의 제2 실시예에서는, 흡착 수단에 대한 고압 출력 장치와 관련하여 설명했지만, 전사 수단 등의 다른 수단에 대한 고압 출력 장치에 대해서도 정/부 극성 절환을 행하는 경우에도, 본 발명에 따른 전원 장치를 적용하여, 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서는 예시적인 실시예들에 대해 기술했지만, 본 발명은 여기 개시된 예시적 실시예에 국한되는 것은 아니다. 첨부되는 특허청구범위는 모든 변형들, 균등 구조 및 기능을 포함하는 것으로 넓게 해석되어야 한다.

본 발명에 따르면, 전원 장치의 출력값의 크기나 동작 환경(온도 또는 습도) 에 상관없이, 출력 전압의 극성 절환을 단시간에 행할 수 있는 압전 트랜스포머식 고압 전원 장치를 이용한 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims

극성이 절환가능한 전원 장치로서,

상기 전원 장치는:

압전 트랜스포머를 갖는 플러스 전압 발생 회로 및 플러스 전압 설정 신호에 따라서 상기 압전 트랜스포머를 구동하는 압전 트랜스포머 구동 회로 - 상기 플러스 전압 발생 회로는 상기 플러스 전압 설정 신호에 의해 판정된 플러스 전압을 발생시킴 -;

압전 트랜스포머를 갖는 마이너스 전압 발생 회로 및 마이너스 전압 설정 신호에 따라서 상기 압전 트랜스포머를 구동하는 압전 트랜스포머 구동 회로 - 상기 마이너스 전압 발생 회로는 상기 마이너스 전압 설정 신호에 의해 판정된 마이너스 전압을 발생시킴 -;

상기 플러스 전압 발생 회로로부터 발생된 상기 플러스 전압 및 상기 마이너스 전압 발생 회로로부터 발생된 상기 마이너스 전압을 입력하고, 상기 플러스 전압 또는 상기 마이너스 전압을 부하에 공급하는 공급 회로; 및

상기 플러스 전압 설정 신호를 상기 플러스 전압 발생 회로에, 상기 마이너스 전압 설정 신호를 상기 마이너스 전압 발생 회로에 각각 출력하는 구동 제어 회로

를 포함하고,

상기 구동 제어 회로는, 상기 부하에 공급된 전압의 극성이 절환되는 경우, 상기 플러스 전압 발생 회로 및 상기 마이너스 전압 발생 회로 둘 모두를 통전시키기 위해, 상기 플러스 전압 설정 신호 및 상기 마이너스 전압 설정 신호 둘 모두를 출력하는 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 압전 트랜스포머 구동 회로는 상기 플러스 전압 설정 신호 또는 상기 마이너스 전압 설정 신호에 따라서 판정된 구동 주파수로 상기 압전 트랜스포머를 구동시키고, 상기 압전 트랜스포머는 상기 구동 주파수에 대응하는 고전압을 출력하는 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 구동 제어 회로는, 상기 부하에 공급된 전압의 극성이 절환되는 경우, 상기 구동 제어 회로가 상기 플러스 전압 설정 신호 및 상기 마이너스 전압 설정 신호 중 하나를 출력하되, 상기 구동 제어 회로가 다른 하나를 턴오프하기 전에 출력하기 시작하는 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 공급 회로는, 상기 플러스 전압 발생 회로로부터 발생된 상기 플러스 전압과 상기 마이너스 전압 발생 회로로부터 발생된 상기 마이너스 전압을 결합하여, 그 결합된 전압을 상기 부하에 공급하는 전원 장치.
제1항에 있어서,

상기 플러스 전압 발생 회로 및 상기 마이너스 전압 발생 회로 각각은 상기 압전 트랜스포머로부터 출력된 전압을 검출하는 전압 검출 회로를 구비하며, 상기 압전 트랜스포머 구동 회로는 상기 전압 검출 회로로부터의 신호 및 상기 플러스 전압 설정 신호 또는 상기 마이너스 전압 설정 신호를 사용하여 상기 압전 트랜스포머를 구동시키는 전원 장치.
화상 형성 장치에 있어서,

전사재를 정전 흡착시키면서 전사재를 반송하기 위한 벨트 부재;

상기 전사재를 상기 벨트 부재 상에 정전 흡착시키도록 상기 전사재를 대전시키기 위한 흡착부; 및

상기 흡착부에 고전압을 인가하기 위한 제1항에 기재된 전원 장치

를 포함하는 화상 형성 장치.
제6항에 있어서,

상기 흡착부에 공급된 전압의 극성이 절환되는 경우, 상기 플러스 전압 발생 회로 및 상기 마이너스 전압 발생 회로 둘 모두가 통전되는 주기는 상기 화상 형성 장치의 동작 환경의 온도 또는 습도에 따라 변화되는 화상 형성 장치.
제6항에 있어서,

상기 흡착부에 공급된 전압의 극성이 절환되는 경우, 상기 플러스 전압 발생 회로 및 상기 마이너스 전압 발생 회로 둘 모두가 통전되는 주기는 상기 흡착부에 인가된 타겟 전압 값에 따라 변화되는 화상 형성 장치.