KR20020017180A - 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치 - Google Patents

Abstract

개시된 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치는, 감광매체의 폭방향으로 배치되는 복수의 도전성 전극과, 각 전극의 전기적 상태를 제어하는 제어부를 구비하여서, 제어부에 의해 선택된 전극과 감광매체 표면 전하의 전기작용으로 국부적인 전하의 변화를 발생시키도록 구성된다. 이와 같은 구성의 정전잠상 형성장치는, 기존의 레이저 스캐너와 같이 복잡한 광학부품들을 사용하지 않고도 원하는 정전잠상을 신속하고 간단하게 형성시킬 수 있다.

Description

전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치{A latent electrostatic image forming apparatus for electrophotographic printing device}

본 발명은 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치에 관한 것으로서, 특히 광을 사용하지 않고 통전과 방전현상을 이용하여 정전잠상을 형성할 수 있도록 된 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식 인쇄기는, 도 1에 도시된 바와 같이, 감광매체인 감광드럼(1)의 표면을 소정 전위로 대전시키는 대전기(2)와, 대전된 감광드럼(1)의 표면에 광을 주사함으로써 인쇄하고자 하는 이미지에 대응되는 정전잠상(latent electrostatic image)을 형성시키는 레이저 스캐너(3)와, 그 정전잠상을 가시적인 토너 화상으로 현상하는 현상기(4)와, 현상된 화상을 용지(8)에 전사하는 전사기(5) 및, 전사 후 감광드럼(1)에 남아있는 정전잠상과 토너의 잔류분을 제거하기 위한 소거램프(6) 및 클리너(7)를 구비하고 있다.

이중에서, 상기 대전기(2)와 레이저 스캐너(3)에 의한 정전잠상 형성 메카니즘을 개략적으로 살펴보면 다음과 같다.

우선, 상기 감광드럼(1)은, 도 2a에 도시된 바와 같이, 통상 알루미늄과 같은 도전성 지지체(1a) 위에 광도전체(1b)가 형성된 2층 구조를 가지며, 상기 지지체(1a)는 소정 접지라인을 통해 접지되어 있다. 상기 광도전체(1b)는 평상시 전하가 충전되더라도 상기 지지체(1a) 측으로 전하가 이동할 수 없을 정도로 저항이 크지만, 빛을 받게 되면 그 노광된 부위는 저항이 낮아져서 전하가 이동하게 되는 특성을 가지고 있다.

이와 같은 감광드럼(1)을 대전기(2)가 대전시키게 되면, 도 2b에 도시된 바와 같이 광도전체(1b) 표면에 전하가 충전된다. 이때 충전되는 전하의 극성은 광도전체의 재질에 따라 달라지지만, 여기서는 + 전하인 경우를 예시한다. 이렇게 + 전하가 충전되면 지지체(1a)를 통해 접지된 측은 상대적으로 - 전위가 되지만, 상기 광도전체(1b)의 저항 때문에 전위차가 있어도 전하는 이동할 수 없다.

이 상태에서 도 2c에 도시된 바와 같이 광도전체(1b) 표면에 레이저 스캐너(3)로부터 광이 조사되면, 그 광이 조사된 부위에 열이 발생하면서 저항이 낮아지게 되며, 이에 따라 그 광조사 부위에 있어서는 표면에 충전되어 있던 전하가 지지체(1a)를 경유하여 접지라인으로 흘러나가게 된다. 결국, 레이저 스캐너(3)의 광이 조사되지 않은 부분은 대전된 전위를 그대로 유지하지만, 광이 조사된 부분은 도 3과 같이 전위가 떨어지게 된다. 이와 같이 전위가 떨어진 부분이, 이후 현상기(4)에서 토너가 달라붙게 될 정전잠상이 되는 것이다.

그런데, 이와 같이 레이저광을 조사하여 정전잠상을 형성하는 레이저 스캐너(3)는, 도 4에 도시된 바와 같이 그 내부에 다수의 광학부품을 구비한 상당히 복잡한 구성의 장치이다. 즉, 이 레이저 스캐너(3)에는 광원(3a)을 비롯하여, 콜리메이팅렌즈(3b), 슬릿(3c), 실린드리컬렌즈(3d), 폴리곤미러(3e),f-θ렌즈(3f), 반사경(3g) 등, 감광드럼(1)의 폭방향으로 광을 주사하기 위한 광학부품들이 광경로를 따라 정확하게 정렬되어 있어야 한다. 따라서, 이와 같은 많은 부품들을 장착하고 있기 때문에, 장치를 소형화하기 어려우며 가격도 비싸지는 단점이 있다. 또한, 상기 부품들을 광경로상의 정확한 위치에 정렬시켜야 하기 때문에, 조립 작업의 부담이 커지게 된다. 그리고, 상기 폴리곤미러(3e)는 10000rpm 이상의 고속으로 회전하면서 광원(3a)에서 출사된 광을 감광드럼(1)의 폭방향으로 주사시키기 때문에, 회전시의 소음이 상당히 심하며, 전력 소모도 많아지게 된다.

한편, 이와 같은 레이저 스캐너의 문제점을 해결하기 위한 방안으로서, LED(light-emitting diode)를 이용한 정전잠상 형성장치가 제안된 바 있다. 이것은 감광드럼(1)의 상방에 그 폭방향을 따라 픽셀 단위마다 LED를 설치하고, 각 LED를 on/off 제어하면서 상기 대전된 감광드럼(1)에 LED 광조사에 의한 정전잠상을 형성하는 것이다. 그러나, 이와 같은 LED 방식의 정전잠상 형성장치는, 상기 레이저 스캐너에서와 같은 복잡한 광학부품은 생략할 수 있으나, 픽셀 단위로 설치된 LED가 모두 동일한 광량을 유지해야만 정확한 정전잠상이 형성되므로, 각 LED 마다 광량제어칩을 설치해야 하는 부담이 있다. 또한, LED 한 개만 불량이어도 전체를 사용할 수 없기 때문에 상대적으로 고장의 확률이 높고, 교체에 따른 비용부담도 크다.

그러므로, 이러한 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 정전잠상 형성장치가 요구되고 있다.

본 발명은 상기의 필요성을 감안하여 창출된 것으로서, 광조사가 아닌 새로운 방식을 채용하여, 보다 간소화된 구조로 정전잠상을 형성할 수 있도록 개선된 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래의 정전잠상 형성장치인 레이저 스캐너가 채용된 전자사진방식 인쇄기의 구성을 보인 도면,

도 2a 내지 도 2c는 레이저 스캐너에 의한 정전잠상 형성 과정을 도시한 도면,

도 3은 레이저 스캐너의 광조사에 의한 전위차 발생 상황을 도시한 그래프,

도 4는 레이저 스캐너의 내부 구조를 개략적으로 도시한 도면,

도 5는 본 발명의 제1실시예에 따른 정전잠상 형성장치를 도시한 도면,

도 6은 도 5에 도시된 정전잠상 형성장치의 원리를 설명하기 위해 도시한 도면,

도 7은 본 발명의 제2실시예에 따른 정전잠상 형성장치를 도시한 도면,

도 8은 도 7에 도시된 정전잠상 형성장치 중 홀더의 저면을 도시한 도면,

도 9는 도 7에 도시된 정전잠상 형성장치의 원리를 설명하기 위해 도시한 도면.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

100,200...감광드럼 110,210...홀더

120,220...전극 130,230...제어부

140,240...탄성편 150,250...프레임

211...공기집속부

상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명의 정전잠상 형성장치는, 표면에 전하가 충전된 감광매체에 국부적인 전하 감소를 유도하여 정전잠상을 형성시키는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치에 있어서, 상기 감광매체의 폭방향으로 배치되는 복수의 도전성 전극과, 상기 각 전극의 전기적 상태를 제어하는 제어부를 구비하여, 상기 제어부에 의해 선택된 전극과 상기 감광매체 표면 전하의 전기작용으로 국부적인 전하 감소를 발생시키도록 된 것을 특징으로 한다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 정전잠상 형성장치는 광조사 대신에 전극을 이용한 통전 또는 방전 메카니즘으로 정전잠상을 형성하는 것을 기본 원리로 한다.

도 5 및 도 6은 그중에서 통전 메카니즘을 이용하는 본 발명의 제1실시예에 따른 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치를 나타낸다.

도면을 참조하면, 대전기(미도시)에 의해 표면에 + 전하가 충전되는 감광드럼(100)의 상방에 홀더(110)가 설치되며, 이 홀더(110)에는 감광드럼(100)의 폭방향을 따라 픽셀 단위로 유연한(flexible) 도전성 전극(120)이 설치되어 있다. 각 전극(120)은 일단부가 상기 감광드럼(100)의 표면에 접촉되며, 제어부(130)를 경유하는 접지라인을 통해 선택적으로 접지된다. 상기 제어부(130)는 상기 각 전극(120)과 접지라인을 연결 또는 분리시키는 일종의 스위칭 제어를 수행하는 것으로, 이 제어부(130)에 의해 선택되는 전극(120)들만 접지상태가 된다. 참조부호 140은 상기 홀더(110)를 프레임(150)에 대해 지지하는 탄성편을 나타낸다.

상기 구성에 있어서 정전잠상을 형성할 때에는, 일단 대전기가 회전주행하는 감광드럼(100)을 소정 전위로 대전시켜서 그 표면에 + 전하를 균일하게 충전시킨다. 이 상태에서 정전잠상의 형성은, 상기 제어부(130)가 원하는 전극(120)들을 접지시킴에 따라 그 전극(120)들과 접촉된 감광드럼(100) 표면의 전하가 접지라인으로 흘러나감으로써 이루어진다. 즉, 종래에는 광조사에 의해 국부적인 전하의 감소를 유도하여 정전잠상을 형성하였으나, 본 실시예에서는 전극(120)을 통해 전하가 접지라인으로 빠져나감으로써 국부적인 전하의 감소가 일어나게 하는 것이다. 도 6은 이와 같이 선택적인 접지에 의해 감광드럼(100)의 표면 전하가 국부적으로 감소하는 원리를 개략적으로 도시한 것이다. 이에 따라, 감광드럼(100)의 폭방향을 따라서 배열된 전극들(120)중 상기 제어부(130)에 의해 접지된 것들과 접지되지 않은 것들과의 사이에 전위차가 형성되며 그것이 정전잠상이 되는 것이다.

따라서, 기존의 레이저 스캐너와 같이 복잡한 광학부품들을 사용하지 않고도 원하는 정전잠상을 간단히 형성시킬 수 있으며, 또한 상기와 같이 선택적으로 접지되는 전극들이 감광드럼(100)의 전폭에 걸쳐서 동시에 정전잠상을 만들어 나가기 때문에, 기존의 레이저 스캐너처럼 광을 감광드럼(100)의 폭방향 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 스캔해나가는 것에 비해 작업속도를 상당히 향상시킬 수 있다.

다음으로, 도 7 및 도 8은 본 발명에서 방전 메카니즘을 이용하는 제2실시예의 정전잠상 형성장치를 나타낸다.

도시된 바와 같이 본 실시예에서도, 표면에 + 전하가 충전되는 감광드럼(200)의 상방에 홀더(210)가 설치되며, 이 홀더(210)에는 감광드럼(200)의 폭방향을 따라 픽셀단위로 도전성 전극(220)이 설치되어 있다. 그러나 각 전극(220)은 상기 감광드럼(200)의 표면에 접촉되지 않고 소정 간격 이격된 상태를 유지한다. 이와 같이 전극(220)을 감광드럼(200) 표면에서 이격시키는 데에는 몇 가지 방식이 고려될 수 있다. 하나는 홀더(210)만 감광드럼(200)에 닿도록 하고 전극(220)은 감광드럼(200) 표면에 접촉되지 않도록 홀더(210)의 높은 쪽에 설치하는 것이고, 다른 하나는 홀더(210)와 전극(220) 모두를 감광드럼(200)에서 이격시키는 것이다. 이중에서 전자와 같이 홀더(210)가 회전하는 감광드럼(200)의 표면에 계속해서 접촉하고 있으면 감광드럼(200)에 마찰에 의한 손상이 발생될 수가 있으므로, 후자와 같이 홀더(210)도 감광드럼(200)에서 이격시켜 놓는 쪽이 더 바람직하다. 그런데, 상기 전극(220)과 감광드럼(200) 표면 사이의 이격된 간격은, 상기와 같이 픽셀단위로 설치되는 전극(220)간의 간격 보다는 작아야지만 인접 전극(220)에 의한 상호 간섭을 받지 않을 수 있다. 그러기 위해서는 홀더(210)가 감광드럼(200)에서 이격되는 간격이 수십 ㎛ 정도에 불과하게 되는데, 이것을 기계적인 가공과 조립으로 맞추기는 상당히 어렵다. 따라서 가장 효과적인 방식은, 홀더(210)를 감광드럼(220)의 표면에 접촉되도록 프레임(250)에 설치된 탄성편(240)으로 지지하고 있다가, 감광드럼(200)이 회전함에 따라 발생되는 에어 베어링의 효과로 부상하게 하는 것이다. 본 실시예는 이와 같이 에어 베어링의 효과로 홀더(210)를 부상시키는 방식을 선택하여 예시한다. 이를 위해 상기 홀더(210)의 저면에는 도 8과 같이 감광드럼(200) 회전시 발생되는 공기의 흐름을 점차 집속시킬 수 있는 공기집속부(211)가 형성된다. 이 공기집속부(211) 사이로 통과되는 공기는 점차 좁아지는 통로를 따라 이동하면서 양력을 발생시키게 된다. 다음으로, 본 실시예의 제어부(230)는 상기 감광드럼(200) 표면에 충전된 전하와 반대 극성인 - 전압을 상기 각 전극(220)에 선택적으로 걸어준다. 즉, 이 제어부(230)에 의해 선택되는 전극(220)들에는 - 전압이 걸리게 되고, 그렇지 않은 전극에는 전압이 걸리지 않는다.

상기 구성에 있어서 정전잠상을 형성할 때에는, 일단 대전기가 회전주행하는 감광드럼(200)을 소정 전위로 대전시켜서 그 표면에 + 전하를 균일하게 충전시킨다. 이 상태에서 정전잠상의 형성은, 상기 제어부(230)가 원하는 전극(220)들에 - 전압을 걸어줌에 따라 감광드럼(220) 표면의 전하가 그 전극(220)과의 이격된 간격 내에서 방전되어 감소됨으로써 이루어진다. 즉, 본 실시예에서는 전극(220)과 감광드럼(200) 간의 공간에서 전하가 방전됨으로써 국부적인 전하의 감소가 일어나게 하는 것이다. 도 9는 이와 같이 방전에 의해 감광드럼(200)의 표면 전하가 국부적으로 감소하는 원리를 개략적으로 도시한 것이다. 이에 따라, 감광드럼(200)의 폭방향을 따라서 배열된 전극들(220)중 상기 제어부(230)에 의해 표면 전하가 방전된 것들과 그렇지 않은 것들 사이에 전위차가 형성되며 그것이 정전잠상이 된다.

따라서, 본 실시예의 정전잠상 형성장치도, 기존의 레이저 스캐너와 같이 복잡한 광학부품들을 사용하지 않고도 원하는 정전잠상을 신속하고 간단하게 형성시킬 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치는 다음과 같은 효과를 가진다.

첫째, 복잡한 광학부품을 사용하지 않고 전극을 이용하는 간소한 구조를 채용하고 있으므로, 인쇄기 전체를 소형 경량화하는데 유리하다.

둘째, 폴리곤 미러와 같이 고속회전을 하는 부품이 없으므로 소음이 거의 없으며, 전력의 소모도 상대적으로 적다.

셋째, 감광드럼의 폭방향으로 배열된 전극들이 전폭에 걸쳐서 동시에 정전잠상을 만들어 나가기 때문에, 기존의 레이저 스캐너처럼 광을 감광드럼의 폭방향 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 스캔해나가는 것에 비해 작업속도를 상당히 향상시킬 수 있다.

넷째, 감광드럼의 폭방향으로 배열되는 전극의 수만 늘이기만 하면 대형화상도 쉽고 빠르게 형성할 수 있다.

다섯째, 본 발명은 도전성의 전극과 그 전극을 접지시키거나 - 전압을 제공하는 제어부로 구성되는 간단한 구조로 이루어져 있기 때문에, 고장이 발생될 가능성이 적으며, 고장이 나더라도 정비가 용이하다.

이와 같이 본 발명에 따른 정전잠상 형성장치는, 기존의 레이저 스캐너와 같은 복잡한 장치의 단점을 해결할 수 있는 효과를 가진다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims (6)

1. 표면에 전하가 충전된 감광매체에 국부적인 전하 변화를 유도하여 정전잠상을 형성시키는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치에 있어서,

   상기 감광매체의 폭방향으로 배치되는 복수의 도전성 전극과, 상기 각 전극의 전기적 상태를 제어하는 제어부를 구비하여,

   상기 제어부에 의해 선택된 전극과 상기 감광매체 표면 전하의 전기작용으로 국부적인 전하 변화를 발생시키도록 된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 각 전극은 상기 감광매체 상방에 설치된 홀더에 지지되어 그 일단부가 상기 감광매체의 표면에 접촉되도록 배치되며,

   상기 제어부는 상기 각 전극을 선택적으로 접지시키도록 구성되어서,

   상기 감광매체 중 상기 제어부에 의해 접지된 전극과 접촉되는 부위는 그 표면의 전하가 접지라인을 통해 흘러나감으로써 국부적인 변화를 일으키도록 된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 각 전극은 상기 감광매체 상방에 설치된 홀더에 지지되어 그 감광매체 표면으로부터 소정 간격 이격되도록 배치되며,

   상기 제어부는 상기 각 전극에 대해 상기 감광매체에 충전된 전하와 반대 극성을 선택적으로 제공하도록 구성되어서,

   상기 감광매체 중 상기 제어부에 의해 반대 극성을 띤 전극과 대향되는 부위는 그 표면의 전하가 상기 전극과의 이격된 간격에서 방전되며 국부적인 변화를 일으키도록 된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치.
4. 제3항에 있어서,

   상기 각 전극간의 간격은 상기 감광매체 표면과 전극의 이격된 간격 이상이 되도록 된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 홀더는 소정 프레임에 설치된 탄성편에 지지되어 상기 감광매체에 접촉되는 방향으로 탄성바이어스된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치.
6. 제5항에 있어서,

   상기 홀더의 감광매체와 접촉되는 면에는, 상기 감광매체의 주행에 따라 발생되는 공기의 흐름을 점차 집속시켜서 양력을 얻게 하는 공기집속부가 형성된 것을 특징으로 하는 전자사진방식 인쇄기의 정전잠상 형성장치.