KR101288360B1 - 3중레벨방식 주사유닛 및 이를 구비한 컬러 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

3중레벨방식 주사유닛 및 이를 구비한 컬러 화상형성장치가 개시된다. 상기 3중레벨방식 주사유닛은, 감광체의 길이방향을 따라 상기 감광체와 소정의 거리를 두고 설치되는 미세전극들로 구성된 제1전극부; 및 상기 제1전극부와는 절연체로 절연되며 상기 제1전극부를 감싸고 있는 제2전극부;를 포함한다. 상기 컬러 화상형성장치는, 대전기에 의해 표면이 균일하게 대전되는 감광체; 및 상기 감광체 상에 양과 음의 코로나 방전을 행하여 정전잠상을 형성시키는 3중레벨방식 주사유닛;을 포함한다.

화상형성장치, 프린터, trilevel, 3중레벨, 전위, 주사장치

Description

3중레벨방식 주사유닛 및 이를 구비한 컬러 화상형성장치{Trilevel Process Scanning Unit and Color Image Forming Apparatus Having the Same}

도 1은 종래의 전자사진방식 컬러 화상형성장치에 대한 구성도,

도 2는 도 1의 레이저 스캐닝 유닛에 대한 개략 구성도,

도 3은 본 발명의 3중레벨 방식 주사유닛에 대한 사시도,

도 4는 도 3의 회로도,

도 5는 일반적인 3중레벨방식에 의한 정전잠상 형성개념을 설명하기 위한 감광드럼 표면 전위 변화 그래프,

도 6은 본 발명의 3중레벨방식 주사유닛에 의한 감광드럼의 전위 변화 그래프이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1: 제1전극부 2: 제2전극부

2a: 실드(shield) 2b: 그리드(grid)

2c: 절연체 11: 감광드럼

12: 대전기 20: 레이저 스캐닝 유닛

본 발명은 컬러 화상형성장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 양(+)과 음(-)의 코로나 방전을 동시에 사용하여 감광체 위에 정전잠상을 형성할 수 있는 주사유닛 및 이를 구비한 컬러 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식 컬러 화상형성장치, 예컨대 컬러 레이저 프린터(10)에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 감광체인 감광드럼(optical photographic drum, 11)을 대전기(12)가 대전시키면, 레이저 스캐닝 유닛(laser scanning unit; 이하 단지 `LSU'라고도 한다, 20)이 빛(photon)을 주사하여 감광드럼(11) 표면에 정전잠상(electrostatic latent image)을 형성시킨다.

구체적으로 대전기(12)에서는 대전롤러 또는 코로나 방전을 통하여 감광드럼(11)을 대전시키면, 감광드럼(11)은 일정한 양의 전하를 가진다. 전하의 극성은 토너의 극성과 같으며, 크기는 대략 -500V에서 -900V 사이의 값을 가진다. 일정한 크기의 전하를 가지는 감광드럼(11)에 레이저를 이용하여 원하는 부분, 즉 이미지 부분에 빛을 조사하여 그 부분만 전하의 크기를 감소시킨다. 이러한 전하의 차이에 의해 감광드럼 상에 형성된 이미지가 곧 정전잠상이다.

LSU(20)는 레이저에서 발생된 빛을 감광드럼(11) 상의 원하는 위치에 조사하여 그 조사된 부위의 전하량을 주위의 전하량과 다르게 함으로써 정전잠상을 만드는 장치이다. 전형적인 LSU(20)에 대한 개략 구성이 도 2에 도시되어 있다.

도면을 참조하면, LSU(20)는 데이터에 따라 레이저 빔을 낼 수 있는 광원(21), 레이저 빔의 입출력을 조절하는 모듈레이터(modulator, 22) 및 레이저 빔을 감광드럼(11) 상에 주사시켜주는 회전다면경(rotating polygon mirror, 23) 등으로 구성된다. 회전다면경(23)은 데이터 처리속도에 따라 다르지만, 대체로 수만 rpm으로 회전하게 된다. 도시하지는 않았으나, 광학적으로 좀 더 정밀성을 얻기 위해서 다면경 다음에 렌즈를 추가하는 경우도 있다.

최근 컬러 화상형성장치의 출력속도가 증가함에 따라 LSU(20)의 데이타 처리속도를 증가시킬 필요가 있다. 이를 위해서는 다면경(23)의 속도는 더 빨라져야 하며, 광학 설계는 더 정밀해져야 한다. 그러나 다면경(23)의 속도 증가는 소음 증가를 유발할 뿐만 아니라 진동을 유발해 화상에 주기적인 띠모양의 화상 오염을 유발시킨다. 그리고, 정밀한 광학설계를 위해서는 LSU에 사용하는 각 부품, 예컨대 렌즈, 미러 및 모터 등의 정밀도 또한 향상되어야 한다. 특히 3중레벨방식(tri-level process)의 경우 두 가지 색의 토너를 하나의 감광드럼에 현상시키기 위해서 노광전위 뿐만 아니라 표면전위도 화상영역으로 사용하기 때문에, 현재 일반적으로 사용되고 있는 LSU의 빔 크기를 이용해서는 1×1 잠상 전위를 형성할 수 없다는 문제점이 있다. 그리고 1×1 잠상 전위를 형성하기 위해서는 빔 크기를 50㎛ 이하로 줄이면 비화상 영역으로 사용해야 할 중간전위가 불안정해질 수 있다는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로, 그 목적은 종래의 레이저 스캐닝 유닛을 사용하지 않고, 양(+)과 음(-)의 코로나 방전을 동시에 사용하는 3중레벨방식을 이용하여 감광체 상에 정전잠상을 형성할 수 있는 주사유닛을 제공함에 있다.

본 발명의 다른 목적은 그러한 주사유닛을 구비한 컬러 화상형성장치를 제공함에 있다.

상기 목적 달성을 위하여 본 발명에 따른 3중레벨방식 주사유닛은, 감광체의 길이방향을 따라 상기 감광체와 소정의 거리를 두고 배치되는 미세전극들로 구성된 제1전극부; 및 상기 제1전극부와 절연체로 절연되며 상기 제1전극부를 감싸고 있는 제2전극부;를 포함한다.

상기 제1전극부는 직경이 수 ㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하의 전극 물질로 이루어지며, 그 비저항값은 10^-3Ω㎝ 이하인 것이 바람직하다.

상기 제2전극부는 상기 제1전극부와는 절연체에 의해 절연되는 실드(shield); 및 상기 실드의 개구부에 설치되는 그리드(grid)로 구성되는 것이 바람직하다.

또한 본 발명의 컬러 화상형성장치는, 대전기에 의해 표면이 균일하게 대전되는 감광체; 및 상기 감광체 상에 양과 음의 코로나 방전을 행하여 정전잠상을 형성시키는 3중레벨방식 주사유닛;을 포함한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 3중레벨방식 주사유닛에 대하여 상세히 설명한다.

도 3는 본 발명의 3중레벨 방식 주사유닛에 대한 사시도이고, 도 4는 도 3의 회로도를 도시하고 있다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 3중레벨방식 주사유닛은, 제1전극부(1) 및 제2전극부(2)를 포함한다.

상기 제1전극부(1)는 감광체, 예컨대 감광드럼(11)의 길이방향을 따라 상기 감광 드럼(11)과 소정의 거리를 두고 설치되는 미세전극들로 구성된다. 제1전극부(1)는 직경이 수 ㎛ 이하, 바람직하게는 1㎛ 이하의 전극 물질로 이루어지며, 그 비저항값은 10^-3Ω㎝ 이하인 것이 바람직하다.

상기 제1전극부의 미세전극들은 도 4에 도시된 바와 같이, 독립적으로 전압이 인가될 수 있으며, 상기 미세전극들로 인하여 코로나 방전에 의해 형성된 이온들이 감광체 상의 작은 면적에 대해서만 잠상전위를 바꿀 수 있게 된다. 즉 제1전극부(1)는 서브 마이크로(sub-micro) 크기의 물질을 전극으로 사용하여 `+' (도 4b) 또는 `-' (도 4a) 코로나 방전을 형성함으로써, 감광드럼(11) 상의 국부적인 부분의 잠상 전위를 원하는 크기로 제어한다. 이것을 통하여 감광드럼(11) 상에 3중레벨의 잠상 전위를 형성시키고, 한 개의 감광드럼(11) 상에 `+' 또는 `-' 토너를 현상시킨다.

상기 제2전극부(2)는 실드(shield, 2a)와 그리드(grid, 2b)로 구성된다. 상기 실드(2a)는 제1전극부(1)와는 절연체(2c)로 절연되며 제1전극부(1)를 감싸고 있다. 상기 절연체는 전극물질과 접지(groud) 사이를 절연시키기 위한 것으로, 알루미나 또는 마이카 등과 같이 절연성이 우수한 물질을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 그리드(2b)는 실드의 개구부에 설치되며, 코로나 방전을 일으키게 된다.

또한 본 발명의 컬러 화상형성장치는, 상기한 3중레벨방식 주사유닛을 포함한다. 상기 주사유닛은 레이저 스캐닝 유닛과 대체되어 감광드럼(11)의 주변에 설치된다. 상기 감광체에는 3중레벨방식 주사유닛의 앞서 대전기(12)가 설치된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 3중레벨방식의 주사유닛의 작용효과에 대하여 상세히 설명한다.

먼저, 대전롤러를 구비한 대전기를 사용하여 감광드럼을 -450V로 대전시키면서, 암실에서 제1전극부에 가해지는 전압의 극성에 따른 감광드럼의 잠상전위를 측정하였다. 이때, 감광드럼의 잠상전위는 TREK사에서 제작한 비접촉식 표면 전위계와 Agilent사의 오실로스코프(oscilloscope)를 이용하여 측정하였다.

감광드럼은 일본 미츠비시 케이컬에서 만든 u1.5g6H2_21이었으며, (-) 코로나 방전을 위해서 제1전극에 -3.5kV를 인가하였고, (+) 코로나 방전을 위해서는 제1전극에 +3.5kV를 인가하였다. 또한 (-) 코로나일 때는 실드 및 그리드에 -900V를 인가해 주고, (+) 코로나일 때는 실드 및 그리드에 +100V를 인가해 주었으며, 제1전극, 실드 및 그리드에 전압 인가는 TREK사에서 제작한 고전압 공급기(high voltage supplier)를 이용하였다. 도 5는 상기 대전장치에 의한 감광드럼 표면 전위 변화 그래프이다.

도 5에 도시된 바와 같이, (-) 코로나를 사용하였을 경우, 감광드럼의 표면전위가 -900V가 되며, (+) 코로나를 사용하였을 경우, 감광드럼의 표면전위가 +100V가 되었다. 이것은 (+) 및 (-) 코로나를 동시에 사용할 경우 3중레벨의 잠상 전위를 형성시킬 수 있음을 보여주는 것이다.

한편, 본 발명에 따른 3중레벨방식의 주사유닛에서 홀수 번째에 있는 미세 전극에는 (-) 전압을, 그리고 짝수 번째에 있는 미세 전극에는 (+) 전압을 인가함으로써 1×1 잠상전위를 형성하였다. 도 6은 그러한 감광드럼 표면 전위 변화 그래프이다.

도 6에 도시된 바와 같이, (+) 및 (-) 코로나를 동시에 사용함으로써 두 가지 색을 나란히 현상할 때 필요한 1×1 잠상전위가 쉽게 얻어짐을 알 수 있었다.

이상과 같이, 본 발명에 따른 대전장치에 의하면, LSU를 사용하지 않고도, 두 가지 색을 나란히 현상할 때 필요한 1×1 잠상전위를 쉽게 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 3중레벨방식 주사유닛에 따르면, 노광장치로 기존의 LSU를 사용하지 않고도, LSU를 사용하여 발생할 수 있는 지터(jitter) 및 LSU 고스트(ghost) 또는 좌우 농도 편차 등과 같은 화상 불량 요인을 제거할 수 있다.

또한 본 발명의 주사유닛에 의하면, 두 가지 색을 나란히 현상할 때 필요한 1×1 잠상전위를 쉽게 얻을 수 있기 때문에, 레이저 프린터, 팩시밀리, 복사기 등의 다양한 전자사진방식 화상형성장치에 적용할 수 있다.

이상에서, 본 발명의 특정한 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였다. 그러나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구의 범위에서 청구하는 본 발명의 요지와 사상을 벗어남이 없이 당해 발명에 속하는 기술분 야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 수정과 변형실시가 가능할 것이다.

Claims (5)

1. 화상형성장치의 감광체에 정전잠상을 형성하는 것으로서,

   상기 감광체의 길이방향을 따라 상기 감광체와 일정 거리를 두고 일렬로 배치되는 미세전극들로 구성된 제1전극부; 및

   상기 제1전극부가 설치되는 절연체를 포함하며, 상기 제1전극부를 감싸고 있는 제2전극부;를 포함하며,

   상기 제2전극부는,

   상기 제1전극부가 설치된 상기 절연체의 양측면으로부터 상기 감광체를 향해 연장되어 상기 제1전극부를 감싸도록 형성되며 상기 감광체와 일정 거리 떨어진 실드(shield); 및

   상기 실드의 개구부에 설치되는 그리드(grid)를 포함하는 것을 특징으로 하는 3중레벨방식 주사유닛.
2. 제1항에 있어서,

   상기 제1전극부는 1㎛ 이하의 직경을 가지는 다수의 전극들로 구성된 것을 특징으로 하는 3중레벨방식 주사유닛.
3. 삭제
4. 삭제
5. 대전기에 의해 표면이 균일하게 대전되는 감광체; 및

   상기 감광체 상에 양과 음의 코로나 방전을 행하여 정전잠상을 형성하는 상기 제1항 내지 제2항 중의 어느 한 항의 3중레벨방식 주사유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는 컬러 화상형성장치.

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