KR100968695B1 - 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법 - Google Patents

화상 형성 장치 및 화상 형성 방법 Download PDF

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Abstract

전자사진 프로세스에 따라, 상 담지체로서 기능하는 감광 드럼(114) 위에 정전 잠상을 형성하고, 복수의 색의 토너들을 사용하여 화상을 현상하고, 토너 상을 기록 매체(121) 위에 전사하는 화상 형성 장치(100)로서, 복수의 색의 토너들 각각의 토너 소비량을 검출하는 토너 소비량 검출부, 검출된 각각의 색의 토너 소비량에 기초하여, 교정될 색을 결정하는 결정부, 상 담지체로서 기능하는 감광 드럼(114) 위의 미리 결정된 위치에 패치를 생성하여 미리 결정된 색의 패치의 농도를 검출하는 패치 센서(126), 및 검출된 패치 농도에 기초하여, 결정부에 의해 결정된 색의 기록 농도를 조정하는 조정부를 포함한다.
Figure R1020080084582
상 담지체, 감광 드럼, 정전 잠상, 패치

Description

화상 형성 장치 및 화상 형성 방법{IMAGE FORMING APPARATUS AND IMAGE FORMING METHOD}
본 발명은 감광 드럼(photosensitive drum) 등의 상 담지체(image carrier)를 갖는 화상 형성 장치에 관한 것이다.
복수의 색의 컬러 토너들을 사용하는 컬러 복사기 등의 전자사진방식(electrophotographic)의 화상 형성 장치는 원하는 계조(tone) 특성들을 얻기 위하여 화상 신호를 엔진 특성들에 적합한 신호값으로 변환하는 룩업 테이블(lookup table)을 갖는다. 컬러 복사기에서, 이러한 룩업 테이블은 옐로우(yellow), 마젠타(magenta), 시안(cyan) 및 블랙(black)의 각각의 색으로 설치되며, 각각의 색의 색 성분을 최적화하여 원하는 풀-컬러(full-color) 화상을 출력할 수 있도록 제어가 행해진다. 그러나, 전자사진방식의 시스템에서, 화상 형성 조건들이 변화하지 않는 경우에도, 주위 환경들, 사용 상황 등에 따라 그 특성들이 쉽게 변화한다. 따라서, 안정된 색조(tint)를 갖는 화상들을 계속해서 출력하는 것이 어렵다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 기록 용지 등의 전사재(transfer material) 또는 감광 드럼 등의 상 담지체 위에 형성된 토너 상(toner image)의 농도를 검출하고, 원하는 계조 특성들을 얻도록 획득된 정보에 기초하여 화상 형성 조건들을 제어하 는 기술이 사용가능하다. 예를 들어, 일본특허공개번호 2005-157100호 공보(문헌 1) 및 2003-337455호 공보(문헌 2)에는 룩업 테이블을 보정하는 기술과 정전 잠상(electrostatic latent image)이 형성되는 감광 드럼의 대전 조건 또는 현상 조건을 변경하는 기술이 개시되어 있다.
그러나, 종래의 화상 형성 장치에서는, 감광 드럼 등의 상 담지체 위에 형성될 패치들은 고유하게 정해지기 때문에, 보정될 필요가 없는 안정한 토너 컬러에 대한 패치가 또한 형성되어, 토너를 지나치게 소비한다. 또한, 교정(calibration)은 추가의 시간을 필요로 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 교정에 필요한 시간을 단축하고 토너 소비량을 줄이는 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 상 담지체 위에 정전 잠상을 형성하고, 복수의 색의 토너들을 사용하여 화상을 현상하고, 전자사진 프로세스에 따라 기록 매체 위에 토너 상을 전사하는 화상 형성 장치가 제공되며, 상기 화상 형성 장치는: 복수의 색의 토너들 각각의 토너 소비량을 검출하기 위한 토너 소비량 검출 수단; 검출된 각각의 색의 토너 소비량에 기초하여, 교정될 색을 결정하기 위한 결정 수단; 상 담지체 위의 미리 결정된 위치에 패치를 생성하여 결정된 색의 패치의 농도를 검출하기 위한 패치 농도 검출 수단; 및 검출된 패치 농도에 기초하여, 결정 수단 에 의해 결정된 색의 기록 농도를 조정하기 위한 조정 수단을 포함한다.
첨부 도면들을 참조하여 이하의 예시적인 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 특징들은 명확해질 것이다.
이하, 첨부 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 자세하게 설명한다.
[시스템 구성]
도 1은 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)의 시스템 구성을 도시하는 기능 블록도이다. 화상 형성 장치(100)는 상 담지체 위에 정전 잠상을 형성하고, 복수의 색의 토너들을 사용하여 화상을 현상하고, 전자사진 프로세스에 따라 기록 매체 위에 토너 상을 전사한다.
먼저, 화상 형성 장치(100)는 결상 렌즈(imaging lens)를 통해 원고(document page)(101)를 CCD(102)로부터 화상으로서 판독한다. CCD(102)는 화상을 다수의 화소들로 분해하고, 각각의 화소의 농도에 대응하는 광전 변환 신호(아날로그 화상 신호)를 발생한다. 획득된 아날로그 화상 신호는 증폭기(103)에 의해 소정의 레벨로 증폭되고, 아날로그/디지털 변환기(A/D 변환기)(104)에 의해, 예를 들어, 8-비트(256-톤) 디지털 화상 신호로 변환된다.
다음으로, 디지털 화상 신호는 γ 변환기(본 실시예에서, 256 바이트의 데이터를 포함하고 룩업 테이블에 기초하여 농도 변환을 실행하는 변환기)(105)로 공급된다. γ 변환 후에, 디지털 화상 신호는 디지털/아날로그 변환기(D/A 변환 기)(106)에 입력된다. D/A 변환기(106)에서, 디지털 화상 신호는 아날로그 화상 신호로 다시 변환되고, 비교기(107)의 두개의 입력부들 중 한쪽에 입력된다.
삼각파 발생 회로(108)로부터 발생된, 소정의 주기를 갖는 삼각파 신호는 비교기(107)의 다른쪽 입력부에 입력된다. D/A 변환기(106)에 의해 변환된 아날로그 화상 신호는 이 삼각파 신호와 비교되고 펄스 폭 변조(pulse width modulation)가 행해진다. 펄스 폭 변조가 행해진 이진 화상 신호는 레이저 구동 회로(109)에 입력되고, 레이저 다이오드(110)의 발광 유무를 제어하는 온/오프(ON/OFF) 제어 신호로서 사용된다.
레이저 다이오드(110)로부터 방출된 레이저 광은 주지의 폴리곤 미러(polygon mirror)(111)에 의해 주주사 방향으로 주사되고, fθ 렌즈(112) 및 반사 미러(reflection mirror)(113)를 통과하여, 화살표 X로 표시된 방향으로 회전하는 상 담지체로서 기능하는 감광 드럼(114) 위에 조사되어, 정전 잠상을 형성한다.
한편, 감광 드럼(114)은 노광기(115)에 의해 균일하게 전하가 제거되고, 다음으로 1차 대전기(116)에 의해 균일하게 대전된다(예를 들어, 음으로 대전됨). 그 후에, 레이저 다이오드(110)로부터 방출된 레이저 광이 감광 드럼(114)에 인가되어, 화상 신호에 대응하는 정전 잠상을 형성한다.
이 정전 잠상은 현상기(117)에 의해 가시적인 화상(토너 상)으로 현상된다. 이 경우, 정전 잠상의 형성 조건에 대응하는 DC 바이어스 컴포넌트와 현상 효율을 향상시키기 위한 AC 바이어스 컴포넌트가 중첩되어 현상기(117)에 인가된다.
이러한 토너 상은 전사 대전기(122)의 동작에 의해 두개의 롤러들(118 및 119) 사이에 확장되어 화살표 Y로 표시된 방향으로 계속 구동되는 벨트 형상의 전사재 담지체(전사 벨트)(120) 위에 보유된 전사재(121)에 전사된다. 화상은 정착기(123)를 통해 전사재(121) 위에 정착되고, 전사재(121)는 본체의 외부로 배출된다.
감광 드럼(114) 위의 잔류 토너는 클리너(cleaner)(124)에 의해 긁어 떨어뜨려져서(scrap) 회수된다. 전사재가 분리된 후에, 전사 벨트(120)의 주위에서 전사재(121)가 정착기(123)로 인도되는 위치의 하부에 설치된 클리너(125)(예를 들어, 블레이드(blade) 등)에 의해 전사 벨트(120) 위의 잔류 토너는 긁어 떨어뜨려진다.
도 1에는 단일의 화상 형성 스테이션(station) 만이 도시되고 설명된다. 색 화상을 형성하는 화상 형성 장치(감광 드럼(114), 노광기(115), 1차 대전기(116), 현상기(117) 등을 포함함)를 사용하는 경우, 예를 들어, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 각각의 색들에 대응하는 화상 형성 스테이션들은 다음과 같이 배열될 수 있다. 예를 들어, 화상 형성 스테이션들은 전사재의 이동 방향에 따라 전사 벨트(120) 위에 순차적으로 배열될 수 있고, 또는 감광 드럼(114)의 주변을 따라 각각의 색들에 대한 현상기들(117)이 배열될 수 있다. 대안적으로, 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 각각의 색들에 대한 현상기들(117)은 회전가능한 하우징(housing)에 배열될 수 있다. 이러한 배열에 의해, 원하는 현상기(117)를 감광 드럼(114)에 대향시켜, 원하는 색을 현상할 수 있다.
또한, 패치 농도를 검출하는 패치 센서(126)(농도 검출 수단)는, 감광 드럼(114)이 전사 벨트(120)와 감광 드럼(114)의 회전 방향으로 대향하는 감광 드 럼(114)의 표면 위의 위치에 설치된다. 패치 센서(126)는 감광 드럼(114) 위에 현상된 농도 검출용 토너 상(패치)의 농도를 검출한다. 패치 화상 농도를 일정하게 유지하도록, 현상기(117)의 현상재의 농도, 즉, 토너량을 제어한다. 이러한 배열에 의해, 잠상의 현상에 의해 변화된 현상기(117)의 토너 농도를 보정할 수 있다.
도 2는 패치 센서(126)의 일례를 도시하는 개략적인 단면도이다. 패치 센서(126)는 광원(201), 광원(201)으로부터 패치에 방출되고, 그것의 반사된 광을 수광하는 농도 검출용 수광소자(202), 광원(201)으로부터의 광량을 일정하게 유지하도록 광원(201)으로부터 광을 직접 수광하는 광량 조정용 수광소자(203)를 포함한다. 예를 들어, LED 등을 광원(201)으로 사용할 수 있다.
더 구체적으로, 패치 센서(126)는 농도 제어용 화상 신호에 의해 형성된 정전 잠상을 현상하여 얻어진 패치 형상의 농도 검출용 가시(visible) 화상(이하, 패치로 지칭됨)의 현상 농도를 검출하고, 보정 농도 신호를 산출한다. 산출된 보정 농도 신호에 기초하여, γ 변환기(105)를 갖는 룩업 테이블은 새로 작성되거나, 또는 보정되어 원하는 계조 특성들을 유지한다.
이러한 일련의 동작들은 제어 처리를 실행하는 CPU, 제어 프로그램을 저장하는 ROM, 및 프로그램 또는 데이터를 일시적으로 저장하는 RAM을 포함하는 제어기에 의해 제어된다.
[화상 형성 처리의 일반적인 동작 절차]
도 3은 실시예에 따른 화상 형성 처리의 동작 절차를 예시하는 흐름도이다. 먼저, 복수의 색의 각각의 토너들의 토너 소비량들, 즉, ΔC(시안 소비량), ΔM(마 젠타 소비량), ΔY(옐로우 소비량), 및 ΔK(블랙 소비량)가 검출된다(단계 S301). 다음에, 검출된 각각의 색의 토너 소비량에 기초하여 교정될 색이 결정되고(단계 S302), 단계 S302에서 결정된 색의 패치가 감광 드럼(상 담지체) 위의 미리 결정된 위치에 생성된다(단계 S303). 단계 S301부터 단계 S303까지의 상세한 처리는 이후에 기술된다는 점에 유의한다.
패치 센서(126)는 단계 S303에서 형성된 패치의 농도를 검출한다(패치 농도 검출)(단계 S304). 그 후에, 단계 S302에서 결정된 모든 색의 패치 농도들이 검출되었는지의 여부가 판정된다(단계 S305). 단계 S305에서 아니오(NO)인 경우, 처리는 단계 S303으로 돌아가고, 임의의 남은 패치들이 순차적으로 생성된다. 한편, 단계 S305에서 예(YES)인 경우, 검출된 패치 농도에 기초하여 단계 S302에서 결정된 색의 기록 농도가 조정된다(단계 S306). 더 구체적으로, 보정 농도 신호가 산출된 후에, 산출된 보정 농도 신호에 기초하여, γ 변환기(105)가 보유하는 룩업 테이블이 새롭게 작성된다.
[토너 소비량 검출 처리(단계 S301)]
먼저, 입력된 화상을 해석하여 화상 데이터에 포함되는 각각의 토너 컬러들의 도트 수(dot counts)(Dc(시안), Dm(마젠타), Dy(옐로우), 및 Dk(블랙))을 산출한다. 이들은, 예를 들어, A/D 변환기(104)에 의해 화상 신호를 변환하여 얻어진 디지털 신호의 화소들의 출력 레벨들을 누적하여 산출될 수 있다. 그 후에, 산출된 각각의 토너 컬러들의 도트 수는 RAM 등에 저장된다.
각각의 화상에 포함되는 도트 수 Dc, Dm, Dy, 및 Dk에 상수 Cc, Cm, Cy, 및 Ck를 각각 곱하고, 얻어진 값을 (n-1)번째의 토너 소비량에 가산한다. 즉, n번째의 토너 소비량들 ΔCn , ΔMn, ΔYn, 및 ΔKn은 이하에 주어진 식들에 의해 산출된다.
ΔCn = ΔCn -1 + Cc × Dc
ΔMn = ΔMn -1 + Cm × Dm
ΔYn = ΔYn -1 + Cy × Dy
ΔKn = ΔKn -1 + Ck × Dk
상수들 Cc, Cm, Cy, 및 Ck는 화상 해석에 의해 산출될 수 있다는 점에 유의한다. (n-1)번째의 토너 소비량들 ΔCn -1, ΔMn -1, ΔYn -1, 및 ΔKn -1은 RAM 등에 저장된다고 가정한다. 또한, 대응하는 색이 교정대상으로 결정된 경우, 각각의 토너 소비량들 ΔC, ΔM, ΔY, ΔK는 이하에 설명될 패치 결정 처리에 의하여 0으로 리셋(reset)된다는 점에 유의한다.
본 실시예에서, 각각의 상수들 Cc, Cm, Cy, 및 Ck는 각각의 토너에 대하여 결정될 수 있고, 입력된 화상에 기초하여 매회 변경될 수 있다. 즉, 토너 소비량은 입력된 화상의 농도에 기초하여 검출될 수 있다. 예를 들어, 그라데이션(gradation)과 같이 계조를 중시하는 그래픽스(graphics) 화상의 경우에는, 상수들이 커진다. 반대로, 사진 표현을 중시하는 풍경 화상과 같은 화상의 경우에는, 상수들이 작아진다. 이러한 구성으로 인해, 교정 빈도 또는 시안 등의 안정성이 중시되는 색을 제어할 수 있다. 또한 상수를 도트 당 평균 토너 소비량으로서 단순하게 산출할 수 있다.
토너 소비량은 입력된 화상의 크기에 기초하여 검출될 수 있다. 즉, 입력된 화상들의 형성 수는 RAM에 저장될 수 있고, 상수들 Cc, Cm, Cy, 및 Ck는 출력 화상들의 수에 기초하여 산출될 수 있다. 또한, 각각의 토너 현상기들(117)에 광학 센서를 설치하고 토너 소비량을 광학적으로 검출함으로써 토너 소비량이 검출될 수 있다.
[패치 결정 처리(단계 S302)]
먼저, 전술된 토너 소비량 산출 처리에 의해 산출된 토너 소비량들 ΔC, ΔM, ΔY, ΔK가 미리 설정된 각각의 토너 임계값들 Lc, Lm, Ly, Lk보다 큰 값인지의 여부를 판정한다.
각각의 토너의 임계값은 소정의 값이 될 수 있거나, 또는 입력된 화상에 따라 변경되는 값이 될 수 있다. 예를 들어, 그라데이션과 같은 계조가 중시되는 그래픽스 화상의 경우에는, 특정한 컬러 토너의 임계값은 감소될 수 있다.
토너 소비량이 대응하는 토너 임계값보다 크다고 판정된 경우, 그 토너를 포함하는 패치는 교정대상으로 결정된다. 결정되는 패치는 그 대상이 되는 토너를 임의의 농도에서 출력하여 얻어진다.
이러한 처리에서, 작은 토너 소비량 ΔC, ΔM, ΔY, 또는 ΔK를 갖는 색은 현상 동작을 수행한 누적 시간이 대체로 짧기 때문에, 특성들의 변화가 비교적 작 은 것으로 고려될 수 있다. 이러한 이유로, 단계 S301에서 검출된 토너 소비량이 임계값보다 크다고 판정된 색은 교정될 색으로 결정된다. 한편, 단계 S301에서 검출된 토너 소비량이 임계값 이하로 판정된 색은 교정되지 않을 색으로 결정된다.
따라서, 단계 S302에서, 상이한 계조들을 갖는 복수의 색의 패치들은 교정될 색들로서 결정되거나, 혹은 교정되지 않을 색들로서 결정될 수 있다.
[패치 형성 처리(단계 S303)]
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 패치 형성 처리의 동작 절차를 개략적으로 도시하는 도면들이다. 도 4에 도시된 바와 같이, 출력 화상의 크기가 작은 경우, 패치 형성 영역은 감광 드럼(114)의 단부(end portion)의 영역(114a)에 확보될 수 있다. 따라서, 감광 드럼 위에 화상과 패치를 합성하여 동시에 형성할 수 있다. 형성된 영역에서, 화상 부분은 기록 용지 등의 전사재 상에 전사되고, 패치 부분은 패치 센서에 의해 농도가 검출된 후에 클리너에 의해 지워진다.
도 5에 도시된 바와 같이, 출력 화상의 크기가 큰 경우, 패치 형성 영역은 감광 드럼 위에 형성된 화상 영역들 사이의 영역(114b)에 확보되고, 패치는 이 영역에 형성된다. 형성된 영역에서, 화상 부분은 기록 용지 등의 전사재 상에 전사되고, 패치 부분은 패치 센서에 의해 농도가 검출된 후에 클리너에 의해 지워진다.
따라서, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 단계 S303에서의 미리 결정된 위치는 기록될 화상에 기초한 정전 잠상의 형성 영역 외부에 존재하는 영역을 의미하며, 외부에서 입력된다.
전술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 임의의 양 또는 그 이상의 양으로 소비된 색의 토너에 대해서만 패치가 형성되기 때문에, 교정에 필요한 시간을 단축할 수 있고, 교정에 필요한 토너 소비량을 줄일 수 있다. 또한, 화상 형성 및 교정은 동시에 수행될 수 있기 때문에, 교정 시간이 더 단축될 수 있다.
본 발명은 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 예시적인 실시예들에 한정되지 않는다는 점이 이해되어야 한다. 이하의 특허청구 범위의 범주는 그러한 모든 수정들 및 등가적인 구조물들 및 기능들을 포함하도록 가장 광범위한 해석을 주어야 한다.
본 명세서에 포함되고 일부분을 구성하는 첨부 도면들은, 본 발명의 실시예들을 예시하고, 상세한 설명과 함께, 본 발명의 원리들을 설명한다.
도 1은 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)의 시스템 구성을 도시하는 기능 블록도이다.
도 2는 실시예에 따른 패치 센서(126)를 도시하는 개략적인 단면도이다.
도 3은 실시예에 따른 화상 형성 처리의 동작 절차를 도시하는 흐름도이다.
도 4 및 도 5는 실시예에 따른 패치 형성 처리의 동작 절차를 개략적으로 도시하는 도면들이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
100 : 화상 형성 장치
105 : γ 변환기
109 : 레이저 구동 회로
114 : 감광 드럼
121 : 기록 매체
126 : 패치 센서

Claims (8)

  1. 전자사진 프로세스(electrophotographic process)에 따라 복수의 컬러 토너를 사용하여 컬러 화상을 형성하는 화상 형성 장치로서,
    상기 복수의 컬러 토너 각각의 토너 소비량을 검출하기 위한 토너 소비량 검출 수단;
    상기 복수의 컬러 토너 각각의 상기 검출된 토너 소비량에 기초하여, 패치를 형성할 컬러 토너를 결정하기 위한 결정 수단;
    상기 결정된 컬러 토너를 사용하여, 입력된 화상 데이터에 따라 컬러 화상을 형성하는 영역의 외부에 상기 패치를 형성하기 위한 형성 수단;
    상기 형성된 패치의 농도(density)를 검출하기 위한 패치 농도 검출 수단; 및
    상기 형성된 패치의 상기 검출된 농도에 기초하여, 기록 농도(printing density)를 조정하기 위한 조정 수단
    을 포함하고,
    상기 결정 수단은 상기 토너 소비량 검출 수단에 의해 검출된 토너 소비량이 그외의 것들보다 큰 컬러 토너를 상기 패치를 형성하기 위한 컬러 토너로서 결정하는 화상 형성 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 토너 소비량 검출 수단은 상기 입력된 화상 데이터에 기초하여 상기 토너 소비량을 검출하는 화상 형성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토너 소비량 검출 수단은 상기 입력된 화상 데이터에 의해 표시되는 입력 화상의 크기에 기초하여 상기 토너 소비량을 검출하는 화상 형성 장치.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 형성 수단은 상 담지체(image carrier) 위에 형성된 컬러 화상들 사이의 영역에 상기 패치를 형성하는 화상 형성 장치.
  8. 전자사진 프로세스에 따라 복수의 컬러 토너를 사용하여 컬러 화상을 형성하는 화상 형성 방법으로서,
    상기 복수의 컬러 토너 각각의 토너 소비량을 검출하기 위한 토너 소비량 검출 단계;
    상기 복수의 컬러 토너 각각의 상기 검출된 토너 소비량에 기초하여, 패치를 형성할 컬러 토너를 결정하기 위한 결정 단계;
    상기 결정된 컬러 토너를 사용하여, 입력된 화상 데이터에 따라 컬러 화상을 형성하는 영역의 외부에 상기 패치를 형성하기 위한 형성 단계;
    상기 형성된 패치의 농도(density)를 검출하기 위한 패치 농도 검출 단계; 및
    상기 형성된 패치의 상기 검출된 농도에 기초하여, 기록 농도(printing density)를 조정하기 위한 조정 단계
    를 포함하고,
    상기 결정 단계에서, 상기 토너 소비량 검출 단계에서 검출된 토너 소비량이 그외의 것들보다 큰 컬러 토너가 상기 패치를 형성하기 위한 컬러 토너로서 결정되는 화상 형성 방법.
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