KR101639239B1

KR101639239B1 - 화상형성장치 및 그 제어방법

Info

Publication number: KR101639239B1
Application number: KR1020090102643A
Authority: KR
Inventors: 조현기; 김성대; 최봉환; 채석헌; 임성훈
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2009-10-28
Filing date: 2009-10-28
Publication date: 2016-07-13
Also published as: US20110097119A1; EP2317395B1; US20130322933A1; EP2317395B8; KR20110045896A; EP2317395A2; EP2317395A3; US8526867B2

Abstract

본 발명은 화상형성장치 및 그 제어방법을 개시한다. 본 발명은 색 어긋남의 직접적 원인인 감광드럼의 주기적 속도 변동을 억제하기 위해 감광드럼의 선속도 변동에 의해 발생하는 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 알아내고, 그 갭 변동과 모터 속도와의 관계에 따라 감광드럼의 선속도변동을 줄임으로써 색 어긋남을 최소화한다.

Description

화상형성장치 및 그 제어방법{IMAGE FORMING APPARATUS AND CONTROL METHOD THE SAME}

본 발명은 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 감광드럼의 속도 변동을 개선하여 색 어긋남(Color registration error)을 감소시키는 화상형성장치 및 그 제어방법에 관한 것이다.

일반적으로 화상형성장치는 일정한 전위로 대전된 감광드럼에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상을 소정 색상의 토너로 현상한 후에 현상된 토너화상을 용지에 전사 및 정착시켜 칼라화상을 형성하는 장치를 말한다.

화상형성장치는 CMYK(Cyan, Magenta, Yellow, blacK) 등의 여러 색상의 토너를 구비하고 있다. 각 색상의 토너들의 색상 조합에 의해 인쇄데이터의 색감을 구현하여 인쇄한다. 칼라 문서 인쇄시 흑백 인쇄와 달리 몇 가지 색을 한 면 위에 여러 번 덧칠하여 인쇄한다. 이때, 여러 가지 색을 한 면 위에 칠하는 과정에서 여러 원인에 의해 각 색을 원하는 위치에 정확하게 칠할 수 없는 문제가 발생한다. 이것을 색 어긋남 이라 한다. 이러한 색 어긋남은 색 어긋남 검출용 패턴을 시험 인쇄함으로써 확인할 수 있다.

감광드럼은 주기적인 속도 변동을 갖는다. 이는 감광드럼이 완전한 구체가 아니기 때문에 발생하는 현상으로 감광드럼의 형상 에러, 감광드럼의 정렬 및 장착 에러, 감광드럼과 연결된 기어나 커플링 등의 구조 및 작동 에러 등 여러 가지 근본적인 원인들이 있다. 이러한 감광드럼의 주기적인 속도 변동은 색 어긋남의 직접적인 원인이 된다.

따라서, 기존에는 색 어긋남을 감소시키기 위해 감광드럼의 주기적인 속도변동을 최대한 줄일 수 있도록 감광드럼의 구조 불안정을 해소하거나 이 감광드럼에 연결된 기어부재 등의 공차관리에 노력을 기울여 왔다.

하지만, 구조적 불안전성을 어느 정도 해소하더라도 감광드럼을 정속 회전시키는 데 한계가 있기 때문에 색 어긋남을 감소시키기 어려웠다.

본 발명의 일측면은 감광드럼을 회전시키는 모터의 속도를 가변시켜 감광드럼의 주기적인 속도 변동을 억제하고 색 어긋남을 감소시키는 화상형성장치 및 그 제어방법을 제공한다.

이를 위해 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하는 화상형성유닛과, 상기 감광드럼에 형성된 색 어긋남 검출용 패턴을 전사벨트에 전사하는 전사유닛과, 상기 전사벨트에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴을 감지하는 패턴감지부와, 상기 감광드럼을 회전시키기 위한 모터를 구동시키는 모터구동부와, 상기 전사벨트에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴을 감지하여 상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동을 나타내는 상기 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 확인하고, 상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동이 줄어들게 하기 위해 상기 갭 변동에 따라 상기 모터의 속도를 가변시키는 제어부를 포함한다.

또한, 상기 감광드럼의 홈 위치를 감지하는 홈 위치감지부를 포함하고, 상기 제어부는 상기 감광드럼의 홈 위치가 감지되는 시점을 기준으로 상기 감광드럼에 상기 색 어긋남 검출용 패턴이 형성되게 하는 것을 포함한다.

또한, 상기 감광드럼에는 홈 위치 검출용 돌기가 형성되어 있고, 상기 홈 위치감지부는 상기 홈 위치 검출용 돌기에 의해 상기 감광드럼의 홈 위치를 감지하는 것을 포함한다.

또한, 상기 색 어긋남 검출용 패턴의 길이는 상기 감광드럼의 원주길이의 정 수배인 것을 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 모터 속도 변동에 따라 상기 모터의 속도를 가변하는 중에 상기 감광드럼의 홈 위치가 감지되면 오차 누적을 방지하기 위해 상기 모터의 속도 가변을 리셋한 후 재시작하는 것을 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동에 의한 갭 변동을 확인하는 것은 전원 온이나 오프 후, 상기 감광드럼이 포함된 현상기의 교체나 재장착 후, 일정 매수의 인쇄 후 중 적어도 한 시점에 이루어지는 것을 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 갭 변동을 확인한 후 상기 갭 변동에 대응하는 사인함수 형태의 모터 속도 함수를 계산하고, 상기 모터 속도 함수에 따라 상기 모터의 속도를 가변시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 모터 속도 함수의 위상을 상기 감광드럼의 회전주기의 1/8 이내로 제한한 것을 포함한다.

또한, 상기 감광드럼은 상기 색 어긋남 검출용 패턴이 칼라별로 각각 형성되는 복수의 감광드럼으로 이루어지고, 상기 모터는 상기 복수의 감광드럼을 회전시키는 복수의 모터로 이루어지고, 상기 제어부는 상기 복수의 감광드럼을 개별적으로 회전시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 제어부는 상기 복수의 감광드럼에 형성된 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴에 대한 ACR 작업을 완료한 후에 상기 전사벨트에 상기 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴들이 중첩 전사된 칼라 화상에 대한 ACR 작업을 수행하는 것을 더 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 제어방법은 감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하고, 상기 감광드럼에 형성된 색 어긋남 검출용 패턴을 전사벨트에 전사하고, 상기 전사벨트에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴을 감지하고, 상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동을 나타내는 상기 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 확인하고, 상기 갭 변동에 따라 상기 모터의 속도를 가변시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하는 것은 상기 모터가 정속 구동되는 동안 이루어지는 것을 포함한다.

또한, 상기 감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하는 것은 상기 감광드럼의 홈 위치가 감지되는 시점을 기준으로 이루어지는 것을 포함한다.

또한, 상기 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 차이로부터 갭 변동을 확인하는 것은 상기 갭 차이를 모델 피팅함으로써 상기 갭 변동을 추정하는 것을 포함한다.

또한, 상기 갭 변동에 따라 상기 모터의 속도를 가변하는 것은 상기 갭 변동으로부터 상기 감광드럼의 선속도함수를 계산하고, 상기 감광드럼의 선속도함수로부터 상기 모터 속도함수를 계산하고, 상기 모터 속도 함수에 따라 상기 모터의 속도를 가변하는 것을 포함한다.

또한, 상기 갭 변동이 사인 함수인 경우, 상기 감광드럼의 선속도함수는 다음의 식 [1]인 것을 포함한다.

감광드럼 선속도함수 = Vo + ωAcos(ωt+θ) -----식 [1]

(여기서, Vo는 감광드럼 평균속도, A는 변동크기, ω는 각속도(2πf), f는 속도변동주파수, θ는 위상이다.)

또한, 상기 모터 속도함수는 다음의 식 [2]인 것을 포함한다.

모터 속도함수 = Vm + ωAVm/Vo * sin(ωt+θm) ----- 식 [2]

(여기서 Vm는 감광드럼에 평균속도를 제공하는 모터 속도, Vo는 감광드럼 평균속도, A는 변동크기, ω는 각속도(2πf), f는 속도변동주파수, θm은 모터 속도 위상이다.)

또한, 상기 모터 속도 함수의 위상(θm)은 상기 감광드럼의 회전주기의 1/8 이내인 것을 포함한다.

또한, 상기 감광드럼은 상기 색 어긋남 검출용 패턴이 칼라별로 각각 형성되는 복수의 감광드럼으로 이루어지고, 상기 모터는 상기 복수의 감광드럼을 회전시키는 복수의 모터로 이루어지고, 상기 복수의 감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성할 때 상기 복수의 감광드럼을 개별적으로 회전시키는 것을 포함한다.

또한, 상기 복수의 감광드럼에 형성된 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴에 대한 ACR 작업을 완료한 후에 상기 전사벨트에 상기 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴들이 중첩 전사된 칼라 화상에 대한 ACR 작업을 수행하는 것을 더 포함한다.

이상에서 설명한 본 발명의 실시예에 따르면, 색 어긋남의 직접적 원인인 감광드럼의 주기적 속도 변동을 억제하기 위해 감광드럼의 선속도 변동에 의해 발생하는 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 정확히 알아내고, 그 갭 변동과 모터 속도와의 관계에 따라 감광드럼의 선속도 변동을 줄이는 감광드럼에 형성된 화상에 대한 자동칼라정렬(Auto Color Registration ; ACR) 작업을 수행함으로써 색 어긋남을 최소화할 수 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성을 나타내고 있다.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 급지유닛(100), 화상형성유닛(110k,110m,110c,110y), 전사유닛(120) 및 정착유닛(130)을 구비한다.

급지유닛(100)은 용지 등의 기록매체(S)를 급지하는 것으로, 급지카세트에 적재된 기록매체(S)는 픽업롤러(112)에 의해 픽업되어 이송된다.

화상형성유닛(110k,110m,110c,110y)은 급지유닛(100) 상부에 배치되고, 기록매체(S)에 소정의 칼라, 즉 각각 블랙(K), 마젠타(M), 시안(C), 옐로(Y)의 현상제 화상을 형성한다.

화상형성유닛(110k,110m,110c,110y)은 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)를 구비한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)는 전사유닛(120)의 중간전사벨트(122)에 대향하여 좌측에서 우측으로 소정의 간격을 두고 수평으로 배치되어 있다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)는 전사유닛(120)의 제1, 제2, 제3, 및 제4 전사롤러(121k,121m,121c,121y)에 의해 중간전사벨트(122)와 일정 압력으로 접촉하여 닙을 형성하도록 배치되고, 모터로부터 동력을 전달받는 기어부재에 의해 시계반대방향으로 회전된다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)의 주위에는 각각 제1, 제2, 제3, 및 제4 대전기(112k,112m,112c,112y), 제1, 제2, 제3, 및 제4 레이저 스캐닝부(113k,113m,113c,113y), 및 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상기(114k,114m,114c,114y) 등이 배치되어 있다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 대전기(112k,112m,112c,112y)는 각각 대전 롤러로 구성된다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 대전기(112k,112m,112c,112y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)의 표면과 접촉한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 대전기(112k,112m,112c,112y)는 소정의 대전 바이어스 전압을 인가받아 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)의 표면에 소정의 대전전위, 예를 들면 현상제가 (-)극성일 경우 약 -600V의 대전전위를 형성한다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 레이저 스캐닝부(113k,113m,113c,113y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 대전부(112k,112m,112c,112y)에 의해 대전된 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)의 표면에 컴퓨터, 스캐너 등으로부터 입력되는 화상신호에 따라 레이저 빔을 조사하여, 대전전위 보다 낮은 소정의 전위, 예를 들면 약 -50V의 저전위부를 갖는 정전잠상을 형성한다. 이러한 제1, 제2, 제3, 및 제4 레이저 스캐닝부(113k,113m,113c,113y)의 구성은 일반적으로 공지된 구성과 동일하므로, 상세한 설명은 생략한다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 현상기(114k,114m,114c,114y)는 정전잠상이 형성된 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)의 표면에 상응하는 칼라의 현상제를 부착시켜 가시적인 현상제 화상으로 현상한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 현 상기(114k,114m,114c,114y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y), 및 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(1116k,116m,116c,116y)를 구비한다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)와 맞물려 회전하면서 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)의 정전잠상에 현상제를 부착하여 현상한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)의 표면에 인접하게 배치되고, 감광체(111k,111m,111c,111y)를 구동하는 기어부재에 연결된 동력전달기어에 의해 시계방향으로 회전한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y) 보다 100-400V 낮은 소정의 현상 바이어스 전압, 예를 들면 -250V의 전압이 인가된다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y)와의 전위차를 이용하여 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y)로 현상제를 공급한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y)의 일측면 하부와 접촉하여 닙을 형성하도록 배치된다. 블랙(K), 마젠타(M), 시안(C) 및 옐로(Y)의 현상제는 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y)와 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k, 115m, 115c, 115y) 사이의 하부 공간으로 이송된다.

또한, 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k,115m,115c,115y) 보다 100-400V 높은 소정의 현상제공급 바이어스 전압, 예를 들면 -500V의 전압이 인가된다. 따라서, 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y)와 현상롤러(115k,115m,115c,115y) 사이의 하부 공간으로 이송된 현상제는 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y)에 의해 전하를 주입받아 전하를 띄게 되면서 상대적으로 전위가 낮은 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k, 115m, 115c, 115y)에 부착되어 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상제 공급롤러(116k,116m,116c,116y)와 제1, 제2, 제3, 및 제4 현상롤러(115k 115m,115c,115y) 사이의 닙으로 이동된다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 클리닝부(117k,117m,117c,117y)는 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)가 1주기 회전 후 그 표면에 잔류된 폐현상제를 클리닝한다.

전사유닛(120)은 제1, 제2, 제3, 및 제4 전사롤러(121k,121m,121c,121y), 중간전사벨트(122), 그리고, 최종 전사롤러(125)를 구비한다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)에 형성된 현상제 화상은 제1, 제2, 제3, 및 제4 전사롤러(121k,121m,121c,121y)에 의해 중간전사벨트(122)로 전사되고, 이 중간전사벨트(122)의 화상은 급지유닛(100)으로부터 공급되어 최종 전사롤러(125)와 중간전사벨트(122) 사이를 통과하는 기록매체(S)에 전사된다.

중간전사벨트(122)는 좌측 방향에서 우측 방향으로 서로 이간하여 배치된 구 동 롤러(123) 및 중간전사벨트(122) 내면에 접하는 지지롤러(124)에 감겨 마련되고, 제1 현상기(114k)에서 제4 현상기(114y)로 향하는 방향으로 주행하도록 마련되어 있다.

제1, 제2, 제3, 및 제4 전사롤러(121k,121m,121c,121y)는 중간전사벨트(122)에 소정의 전사 바이어스 전압을 인가하는 전사 전압 인가부재로서, 각각, 중간전사벨트(122)의 내측에서 중간전사벨트(122)를 제1, 제2, 제3, 및 제4 감광체(111k,111m,111c,111y)에 대하여 일정압력으로 가압하도록 배치되어 있다. 제1, 제2, 제3, 및 제4 전사롤러(121k,121m,121c,121y)는 소정의 전사 바이어스 전압이 인가된다.

최종 전사롤러(125)는 중간전사벨트(122)와 대면하도록 설치된다. 최종 전사롤러(125)는 중간전사벨트(122)에 현상제 화상이 전사되는 동안에는 중간전사벨트(122)로부터 이격되어 있다가, 중간전사벨트(122)에 현상제 화상이 완전히 전사되면 중간전사벨트(122)와 소정 압력으로 접촉된다. 최종 전사롤러(125)에는 중간전사벨트(122)에 전사된 현상제 화상을 기록매체(S)로 전사시키기 위해 소정의 전사 바이어스 전압이 인가된다.

정착유닛(130)은 기록매체(S)에 전사된 현상제 화상을 정착하는 것으로, 가열롤러(131)와 가압롤러(132)를 구비한다. 가열롤러(131)는 고온의 열에 의해 현상제 화상을 기록매체(S)에 정착하도록 내부에 히터를 설치하고 있다.

가압롤러(132)는 기록매체(S)를 가압하도록 탄성가압부재에 의해 가열롤러(131)에 대해 가압되도록 설치된다.

도 2를 참조하면, 화상형성장치의 감광드럼(111)은 일단부에 구동기어(111a)가 설치되어 있다.

구동기어(111a)에는 감광드럼(111)을 회전시키는 구동력을 제공하는 모터(140)가 기어부재(150)를 개재하여 설치된다.

감광드럼(111)과 모터(140)와 연결된 기어부재(140)에 의해 모터(140)의 구동력이 감광드럼(111)에 전달되어 감광드럼(111)이 회전을 하게 된다.

구동기어(111a)에는 감광드럼(111)의 홈 위치를 나타내는 홈 위치 검출용 돌기(111b)가 형성되어 있다. 홈 위치 검출용 돌기(111b)는 원호 형상으로 이루어진다.

도 3에 도시된 바와 같이, 감광드럼(111)은 주기적인 속도 변동을 갖는다. 이러한 감광드럼(111)의 속도 변동은 중간전사벨트(122)에 전사되는 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 발생시키는 데, 일반적으로 주기적 속도 변동이라는 특성 때문에 이러한 갭 변동은 사인 곡선 형태를 나타낸다.

감광드럼(111)의 속도 변동과 이 속도 변동에 의해 발생하는 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동의 관계를 알아보기 위해 갭 변동을 사인 함수로 다음과 같이 표현할 수 있다.

갭 변동 = Asin(ωt+θ) ----- 식 [1]

여기서 A는 변동크기, ω는 각속도(2πf), f는 속도변동 주파수, θ는 위상이다.

위의 갭 변동은 감광드럼(111)의 선속 변동에 의해 발생하므로 감광드 럼(111)의 선속도는 다음과 같이 나타낼 수 있다.

감광드럼 선속도 = Vo + ωAcos(ωt+θ) ----- 식 [2]

여기서 Vo는 감광드럼 평균속도이다.

따라서 감광드럼 선속도 변동크기(Av)는 ωA이므로 위치변동 크기는 다음과 같이 얻을 수 있다.

위치변동 크기(A) = Av/ω = Av/(2πf) ----- 식 [3]

도 4에 도시된 바와 같이, 위 관계식으로부터 갭 변동은 속도 변동의 크기에 비례하고 그 변동주파수에 반비례함을 알 수 있다. 즉, 감광드럼(111)의 속도 변동이 크거나 그 속도 변동의 주파수가 작을수록 갭 변동량이 증가한다. 그러므로 갭 변동을 개선하기 위해서는 감광드럼(111)의 속도 변동을 완화시켜야 한다.

도 5에 도시된 바와 같이, 일반적으로 모터(140)가 일정한 회전력을 제공하더라도 여러 전달과정을 거쳐 에러 메카니즘(Error Mechanism)이 생성되고 최종 결과인 색 어긋남이라는 결함을 갖게 된다. 반대로 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동과 모터(140)의 속도와의 관계를 안다면 적절한 모터 속도 가변 제어를 통해 갭 변동을 개선할 수 있다.

따라서, 본 발명의 실시예에서는 색 어긋남의 직접적 원인인 회전체 고유의 주기적 속도 변동을 억제하기 위해 감광드럼(111)의 선속도변동에 의해 발생하는 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 알아낼 필요가 있다. 이를 바탕으로 갭 변동과 모터 속도와의 관계를 찾아 감광드럼(111)의 선속도변동을 완화시킴으로써 색 어긋남을 감소시킨다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 제어블록을 나타낸다.

도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 전반적인 제어를 수행하는 제어부(160)와, 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)의 홈 위치를 감지하는 4개의 홈 위치감지부(170k,170m,170c,170y)와, 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)에 의해 중간전사벨트(122)에 전사되는 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 감지하는 1개의 패턴감지부(180)와, 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)에 대응하는 각 모터(140k,140m,140c,140y)를 개별적으로 구동하는 모터구동부(190)을 구비한다.

홈 위치감지부(170k,170m,170c,170y)는 광센서로 이루어지며, 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)에 연결된 구동기어(111a)의 일측에 홈 위치 검출용 돌기(111b_k,111b_m,111b_c,111b_y)의 위치를 감지하여 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)의 홈 위치를 감지한다.

패턴감지부(180)는 CTD(Color Toner Density) 센서를 구비한다. 패턴감지부(160)는 중간전사벨트(122)에 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)별로 전사된 색 어긋남 검출용 패턴(P)에 적외선을 조사하고, 색 어긋남 검출용 패턴(P) 혹은 비패턴 영역으로부터 반사되는 반사광의 세기를 감지한다.

제어부(160)는 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)별로 해당 레이저 스캐닝부(113k)(113m)(113c)(113y)를 통해 해당 감광드럼(111k)(111m)(111c)(111y)에 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 형성하고, 해당 감광드럼(111k)(111m)(111c)(111y)에 형 성된 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 중간전사벨트(122)에 전사한다.

그리고, 제어부(160)는 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)별로 중간전사벨트(122)에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 감지하고, 해당 감광드럼(111k)(111m)(111c)(111y)의 주기적인 속도 변동을 나타내는 색 어긋남 검출용 패턴(P)의 갭 변동을 확인한다.

그런 후 제어부(160)는 해당 감광드럼(111k)(111m)(111c)(111y)의 주기적인 속도 변동이 줄어들게 하기 위해 갭 변동에 따라 해당 모터(140k)(140m)(140c)(140y)의 속도를 가변시킨다.

이때, 제어부(160)는 감광드럼(111)의 선속도변동에 의해 발생하는 갭 변동을 확인하고, 이를 이용하여 색 어긋남을 개선하기 위해 감광드럼(111)의 속도를 가변시키는 것을 각각의 모터(140k,140m,140c,140y)를 개별 구동하여 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)마다 순차적으로 수행한다.

도 7에 도시된 바와 같이, 감광드럼 속도변동에 의해 발생하는 갭 변동을 파악하기 위해 중간전사벨트(122)에 전사되는 색 어긋남 검출용 패턴(P)은 다수의 막대모양의 패턴(P1 내지 P25)으로 이루어진다. 각 막대모양의 패턴은 동일한 두께로 이루어지며, 동일한 거리의 갭(d)을 갖도록 설계되어 있다.

색 어긋남 검출용 패턴의 길이는 감광드럼의 원주길이의 정수배에 해당하는 길이를 갖는다. 이는 안정된 데이터 확보와 에러 피팅(Error Fitting) 정확도를 높이는데 효과적이다.

제어부(160)는 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)에 대해서 각각 블랙(K), 마젠타(M), 시안(C), 옐로우(Y) 패턴을 형성하여 중간전사벨트(122)에 전사되게 한다.

또한, 제어부(160)는 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)별로 각 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 1회 이상 반복해서 중간전사벨트(122)에 전사하도록 한다. 이는 보다 정확한 데이터 검출과 돌발적인 측정값을 제거하기 위함이다. 또한, 제어부(ㅇ160)는 각 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 1회 이상 반복 전사를 할 때 감광드럼(111k,111m,111c,111y)의 홈 위치를 기준으로 동일 시간에 감광드럼(111k,111m,111c,111y)에 각 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 형성하게 한다. 후술하겠지만, 제어부(160)는 각 감광드럼(111k,111m,111c,111y)의 주기적인 선속 변동에 의한 갭 변동을 사인함수로 피팅하여 갭 변동함수를 알아내고, 이 갭 변동함수를 이용하여 각 모터 속도 함수를 찾아내어 각 모터(140k,140m,140c,140y)의 속도를 가변시킴으로써 감광드럼(111k,111m,111c,111y)의 속도 변동을 억제할 수 있어 색 어긋남을 대폭 감소시킨다.

이하에서는 설명의 편의상 한 개의 감광드럼(111)에 대하여 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 알아내고, 이 갭 변동을 바탕으로 감광드럼의 속도 변동을 줄이는 모터 속도 변동을 찾아내고, 이 모터 속도 변동에 따라 모터(140)의 속도를 가변시키는 것에 대하여 설명한다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치에서 감광드럼에 형성된 화상에 대한 ACR 작업을 나타낸다.

도 8을 살펴보면, 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치는 모터를 정속 구 동하는 과정(200), 감광드럼(111)의 홈 위치가 감지되었는지를 확인하는 과정(201), 감광드럼(111)에 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 형성하는 과정(202), 감광드럼(111)에 형성된 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 중간전사벨트(122)에 전사하는 과정(203), 중간전사벨트(122)에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 감지하는 과정(204), 상기한 200 내지 205이 소정횟수 이상 이루어졌는지를 판단하는 과정(205), 소정횟수 이상인 경우, 색 어긋남 검출용 패턴(P)에서 막대모양의 패턴 간격인 갭 차이(△d)를 계산하는 과정(206), 계산된 색 어긋남 검출용 패턴(P)의 갭 차이(△d)들을 사인함수로 근사화하는 피팅 모델을 이용하여 피팅하는 과정(207), 피팅 과정을 통해 갭 변동함수의 진폭과 위상을 추정하는 과정(208), 추정된 갭 변동함수의 진폭과 위상을 이용하여 감광드럼(111)의 선속을 계산하는 과정(209), 계산된 감광드럼(111)의 선속을 이용하여 모터 속도를 계산하는 과정(210), 계산된 모터 속도를 이용하여 모터(140)의 속도를 가변하는 과정(211)을 수행함으로써 감광드럼(111)의 속도 변동이 억제되고, 그 결과 색 어긋남이 대폭 감소하게 된다.

각각의 과정을 좀더 자세히 살펴보면, 각 감광드럼(111)의 홈 위치를 기준으로 일정한 시간에 색 어긋남 검출용 패턴(P)이 감광드럼(111)에 화상 형성된 후 중간전사벨트(122)에 전사되면 패턴감지부(180)에 의해 색 어긋남 패턴(P)이 감지된다. 이를 각 감광드럼(111)별로 소정 횟수(일예로 4회) 반복 수행하는데 반복할 때마다 색 어긋남 패턴(P)의 화상 형성은 홈 위치를 기준으로 동일한 시점에 이루어진다. 이는 동일한 시점에 이루어지지 않으면 매회 다른 갭 변동 위상을 초래할 수 있기 때문이다.

색 어긋남 검출용 패턴(P)이 동일한 두께와 간격을 갖는 막대모양의 패턴들로 이루어졌기 때문에 색 어긋남 검출용 패턴(P)가 주기적으로 속도 변동되는 감광드럼(111)에 화상 형성되면 동일한 간격의 패턴은 속도 변동에 따라 그 간격들이 변하게 된다. 그 간격변동은 패턴감지부(180)를 이용하여 감지할 수 있다. 이렇게 해서 얻어진 갭 차이들은 사인 함수로 피팅되어 최종적으로 갭 변동함수로 나타낸다. 도 9와 같이, 갭 차이는 감지된 패턴 간격에서 원래 패턴 간격을 빼서 얻는다.

사인함수(Asin(ωx/Vo + θ)을 이용하여 막대모양의 패턴 간격인 갭 차이를 피팅한다. 각각의 감지된 데이터로부터 계산된 갭 차이(△d)와 Asin(ωx/Vo + θ)의 차이를 제곱하여 더한 총값(Sum of Squared Error)이 최소가 되도록 만드는 A와 θ를 각각의 주어진 범위 0≤A≤ [(Max(△d)-Min(△d))/2]와 0≤θ≤2π에서 찾으면 도 10과 같이, 최적의 피팅을 얻을 수 있다.

위의 피팅 과정에서 얻은 4개의 θ 중 최대값과 최소값의 차이가 90도 이하인 경우에만 이 4개 θ의 평균값을 구하고 4개의 A중 최대값 2개를 선택하여 평균한다. 이때의 값을 최종적인 갭 변동함수의 크기와 위상으로 인식한다.

다음으로 갭 변동을 알았으면, 이 갭 변동을 완화하기 위해 모터 속도와의 관계를 찾아야 한다. 색 어긋남 검출용 패턴(P)으로부터 얻은 갭 변동은 도 10과 같이, 주기적인 변동 형태를 나타나기 때문에 Asin(ωt+θ)의 사인함수로 표현할 수 있다.

위의 갭 변동은 감광드럼(111)의 선속변동에 의해 발생하므로 OPC 선속변동 은 다음과 같이 표현될 수 있다.

OPC 선속 = Vo + ωAcos(ωt+θ)------- 식 [4]

여기서 Vo는 감광드럼의 평균속도이다.

마지막으로 제어의 대상인 모터 속도는 다음과 같이 쓸 수 있다.

모터 속도 = Vm + ωAVm/Vo * sin(ωt+θm)------ 식 [5]

여기서 Vm는 감광드럼에 평균속도를 제공하는 모터 속도, θm은 모터 속도 위상이다.

따라서 갭 변동의 크기를 알면 모터 속도 변동의 크기를 예측할 수 있고, 갭 변동의 주파수와 모터 속도 변동의 주파수가 동일하다는 점을 알 수 있다.

갭 변동의 위상(θ)과 모터 속도 위상(θm)의 관계는 다음과 같다.

모터 속도 위상 = 갭 변동 위상(θ) + 270도------ 식 [6]

따라서 식 [6]을 식 [5]에 대입하면, 모터 속도는 다음과 같다.

모터 속도 = Vm + ωAVm/Vo * sin(ωt+θ+270도)------ 식 [7]

여기서 모터 제어의 기준시점은 감광드럼의 홈 위치가 감지되는 시점이다.

이때, 모터 제어에 입력되는 모터 속도 위상의 범위는 다음과 같다.

θ+ 225도 ≤ θm ≤ θ + 315도

여기서, θm은 일예로, 감광드럼 회전주기의 1/8 이내이다.

일반적으로 모터 제어 시점과 색 어긋남 검출용 패턴(P)의 화상형성시점은 차이가 있다. 즉 모터 제어는 감광드럼의 홈 위치를 기준으로 매번 제어하지만 색 어긋남 검출용 패턴(P)은 홈 위치 시점을 기준으로 일정시간 이후에 화상형성이 시 작된다. 만일 색 어긋남 검출용 패턴(P)의 화상형성이 홈 위치를 기준으로 일정 지연각(Φ) 후 시작된다면 모터 속도는 다음과 같이 표현할 수 있다.

모터 속도 = Vm + ωAVm/Vo * sin(ωt+θ+270도-Φ)------- 식 [8]

여기서 Φ=360도*△t/T, △t는 홈 위치를 기준으로 화상형성시작까지의 지연시간, T는 감광드럼의 회전주기이다.

위의 과정을 통하여 모터 속도를 얻었으면, 모터 제어는 홈 위치를 기준으로 시작한다. 이때, 홈 위치가 감지될 때마다 모터 제어를 리셋하여 다시 재시작한다. 즉, 홈 위치에서 제어를 시작하면, 감광드럼(111)의 제어가 끝날 때까지 시간 t가 순차적으로 증가시키지 않고, 매 회전마다 홈 위치에 도달하면 시간 t를 0으로 입력하여 감광드럼(111)의 회전주기 단위로 제어를 리셋한다. 이는 감광드럼(111)이 회전할 때마다 발생하는 극소한 오차(모터에 입력된 주파수와 실제 감광드럼의 주파수가 완전히 동일하지 않음으로 인해 생김)가 점점 누적이 되어 일정시간 후에는 오히려 갭 변동을 증폭시킬 우려가 있기 때문이다.

한편, 상기한 갭 변동을 알아내어 모터 속도 가변시켜 감광드럼의 속도 변동을 억제하는 감광드럼에 형성된 화상에 대한 ACR 작업은 현상유닛 또는 현상기 구동 유닛을 교체하거나 재장착할 때, 혹은 전원 온이나 오프할 때 일정 매수의 인쇄를 했을 때 수행한다.

감광드럼에 형성된 화상에 대한 ACR 작업을 완료한 후에는 중간전사벨트(122)에 중첩된 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴(P)들간의 위치를 보정하기 위한 ACR 작업을 수행한다. 이때의 ACR 작업은 중간전사벨트(122)에 중첩 전사된 각 칼 라별 색 어긋남 검출용 패턴(P)을 패턴감지부(180)를 통해 감지하여 화상 정렬에 문제가 있는 경우 보정하는 작업을 의미한다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 감광드럼과 모터의 연결 구조를 보인 도면이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치에서 모터의 정속 회전시 감광드럼의 속도 변동을 나타낸 그래프이다.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치에서 감광드럼의 속도 변동과 색 어긋남 검출용 패턴의 위치 변동의 관계를 나타낸 그래프이다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치에서 감광드럼의 속도 변동에 의해 발생하는 위치 변동을 억제하는 개념을 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 제어블록도이다.

도 7은 도 6에서 감광드럼의 속도 변동으로 인한 위치 변동을 검출하기 위한 색 어긋남 검출용 패턴을 나타낸 도면이다.

도 8은 본 발명의 실시예에 따른 화상형성장치의 개략적인 제어방법을 나타낸 제어흐름도이다.

도 9는 도 8에서 패턴 간격차이를 나타낸 그래프이다.

도 10은 도 8에서 패턴 간격차이를 피팅한 그래프이다.

*도면의 주요 기능에 대한 부호의 설명*

111 : 감광드럼 122 : 중간전사벨트

160 : 제어부 170 : 홈 위치감지부

180 : 패턴감지부 190 : 모터구동부

Claims

감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하는 화상형성유닛;

상기 감광드럼에 형성된 색 어긋남 검출용 패턴을 전사벨트에 전사하는 전사유닛;

상기 전사벨트에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴을 감지하는 패턴감지부;

상기 감광드럼을 회전시키기 위한 모터를 구동시키는 모터구동부;

상기 감광드럼의 홈 위치를 감지하는 홈 위치감지부; 및

상기 전사벨트에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴을 감지하여 상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동을 나타내는 상기 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 확인하고, 상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동이 줄어들게 하기 위해 상기 갭 변동에 따라 상기 모터의 속도를 가변시키는 제어부를 포함하되,

상기 제어부는, 상기 색 어긋남 검출용 패턴을 복수 회수로 반복하여 형성하되, 각각마다 상기 감광드럼의 홈 위치가 감지되는 시점을 기준으로 동일한 시점에 상기 감광드럼에 상기 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하는 화상형성장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 감광드럼에는 홈 위치 검출용 돌기가 형성되어 있고,

상기 홈 위치감지부는 상기 홈 위치 검출용 돌기에 의해 상기 감광드럼의 홈 위치를 감지하는 것을 포함하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 색 어긋남 검출용 패턴의 길이는 상기 감광드럼의 원주길이의 정수 배인 것을 포함하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 모터 속도 변동에 따라 상기 모터의 속도를 가변하는 중에 상기 감광드럼의 홈 위치가 감지되면 오차 누적을 방지하기 위해 상기 모터의 속도 가변을 리셋한 후 재시작하는 것을 포함하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동에 의한 갭 변동을 확인하는 것은 전원 온이나 오프 후, 상기 감광드럼이 포함된 현상기의 교체나 재장착 후, 일정 매수의 인쇄 후 중 적어도 한 시점에 이루어지는 것을 포함하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 제어부는 상기 갭 변동을 확인한 후 상기 갭 변동에 대응하는 사인함수 형태의 모터 속도 함수를 계산하고, 상기 모터 속도 함수에 따라 상기 모터의 속도를 가변시키는 것을 포함하는 화상형성장치.
제7항에 있어서,

상기 제어부는 상기 모터 속도 함수의 위상을 상기 감광드럼의 회전주기의 1/8 이내로 제한한 것을 포함하는 화상형성장치.
제1항에 있어서,

상기 감광드럼은 상기 색 어긋남 검출용 패턴이 칼라별로 각각 형성되는 복수의 감광드럼으로 이루어지고,

상기 모터는 상기 복수의 감광드럼을 회전시키는 복수의 모터로 이루어지고,

상기 제어부는 상기 복수의 감광드럼을 개별적으로 회전시키는 것을 포함하는 화상형성장치.
제9항에 있어서,

상기 제어부는 상기 복수의 감광드럼에 형성된 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴에 대한 ACR 작업을 완료한 후에 상기 전사벨트에 상기 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴들이 중첩 전사된 칼라 화상에 대한 ACR 작업을 수행하는 것을 더 포함하는 화상형성장치.
감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하고;

상기 감광드럼에 형성된 색 어긋남 검출용 패턴을 전사벨트에 전사하고;

상기 전사벨트에 전사된 색 어긋남 검출용 패턴을 감지하고;

상기 감광드럼의 주기적인 속도 변동을 나타내는 상기 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 변동을 확인하고;

상기 갭 변동에 따라 상기 감광드럼을 회전시키는 모터의 속도를 가변시키는 것을 포함하되,

상기 감광드럼에는 색 어긋남 검출용 패턴이 복수 회수로 반복하여 형성되고,

상기 색 어긋남 검출용 패턴이 복수 회수로 반복하여 형성되는 것은, 상기 감광드럼의 홈 위치가 감지되는 시점을 기준으로 서로 동일한 시점에 상기 감광드럼에 상기 색 어긋남 검출용 패턴을 복수 회수로 형성하는 것을 포함하는 화상형성장치의 제어방법.
제11항에 있어서,

상기 감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성하는 것은 상기 모터가 정속 구동되는 동안 이루어지는 것을 포함하는 화상형성장치의 제어방법.
삭제
제11항에 있어서,

상기 색 어긋남 검출용 패턴의 갭 차이로부터 갭 변동을 확인하는 것은 상기 갭 차이를 모델 피팅함으로써 상기 갭 변동을 추정하는 것을 포함하는 화상형성장 치의 제어방법.
제11항에 있어서,

상기 갭 변동에 따라 상기 모터의 속도를 가변하는 것은 상기 갭 변동으로부터 상기 감광드럼의 선속도함수를 계산하고, 상기 감광드럼의 선속도함수로부터 상기 모터 속도함수를 계산하고, 상기 모터 속도 함수에 따라 상기 모터의 속도를 가변하는 것을 포함하는 화상형성장치의 제어방법.
제15항에 있어서,

상기 갭 변동이 사인 함수인 경우, 상기 감광드럼의 선속도함수는 다음의 식 [1]인 것을 포함하는 화상형성장치의 제어방법.

감광드럼 선속도함수 = Vo + ωAcos(ωt+θ) -----식 [1]

(여기서, Vo는 감광드럼 평균속도, A는 변동크기, ω는 각속도(2πf), f는 속도변동주파수, θ는 위상이다.)
제16항에 있어서,

상기 모터 속도함수는 다음의 식 [2]인 것을 포함하는 화상형성장치의 제어방법.

모터 속도함수 = Vm + ωAVm/Vo * sin(ωt+θm) ----- 식 [2]

(여기서 Vm는 감광드럼에 평균속도를 제공하는 모터 속도, Vo는 감광드럼 평 균속도, A는 변동크기, ω는 각속도(2πf), f는 속도변동주파수, θm은 모터 속도 위상이다.)
제17항에 있어서,

상기 모터 속도 함수의 위상(θm)은 상기 감광드럼의 회전주기의 1/8 이내인 것을 포함하는 화상형성장치의 제어방법.
제11항에 있어서,

상기 감광드럼은 상기 색 어긋남 검출용 패턴이 칼라별로 각각 형성되는 복수의 감광드럼으로 이루어지고, 상기 모터는 상기 복수의 감광드럼을 회전시키는 복수의 모터로 이루어지고,

상기 복수의 감광드럼에 색 어긋남 검출용 패턴을 형성할 때 상기 복수의 감광드럼을 개별적으로 회전시키는 것을 포함하는 화상형성장치의 제어방법.
제19항에 있어서,

상기 복수의 감광드럼에 형성된 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴에 대한 ACR 작업을 완료한 후에 상기 전사벨트에 상기 칼라별 색 어긋남 검출용 패턴들이 중첩 전사된 칼라 화상에 대한 ACR 작업을 수행하는 것을 더 포함하는 화상형성장치의 제어방법.