KR20080058261A

KR20080058261A - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20080058261A
Application number: KR1020070134857A
Authority: KR
Inventors: 다까유끼 가또; 히로유끼 마쯔모또
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-12-21
Filing date: 2007-12-21
Publication date: 2008-06-25
Also published as: JP2013041308A; US20080152400A1; JP5340473B2; CN101206445B; EP1936443A1; JP5142689B2; KR100921029B1; US7769330B2; EP1936443B1; JP2008176298A; CN101206445A

Abstract

화상 형성 장치는 화상 형성 유닛, 화상 담지 벨트, 상기 화상 담지 벨트를 지지하기 위한 제1 롤러, 상기 화상 담지 벨트를 지지 및 구동하기 위해 상기 제1 롤러보다 낮은 장소에서 제1 롤러로부터 수평 방향으로 이격 배치되는 제2 롤러로서 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이에서 화상 담지 벨트가 경사지는 제2 롤러, 상기 화상 담지 벨트를 지지하기 위해 상기 제2 롤러 위에 배치하는 제3 롤러로서 제2 롤러와 제3 롤러 사이에 형성되는 화상 담지 벨트의 평면이 대략 수직한 제3 롤러, 제2 롤러와 제3 롤러 사이에서 화상 담지 벨트를 따라서 기록재를 이송하도록 구성된 이송 경로 및 화상 담지 벨트 상의 토너 상을 이송 경로로 이송된 기록재 상에 전사하도록 구성된 전사 유닛을 포함한다.

화상 형성 유닛, 토너 상, 화상 담지 벨트, 롤러, 이송 경로, 전사 유닛

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 토너 상을 담지한 채로 회전하는 벨트를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 벨트를 안정적으로 회전시킬 수 있는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

토너 상을 담지한 채로 회전하는 벨트를 구비하는 종래의 화상 형성 장치가 도3에 도시되어 있다. 최근에는, 복수의 감광체 드럼이 각각의 색상에 대해 한 줄씩 배열되는 전자사진 시스템을 사용하는 복수-칼라 및 풀-칼라 화상 형성 장치가 존재한다. 더욱이, 각각의 감광 부재 드럼에 형성되는 각 색상의 토너 상이 중간 전사 벨트에 순서대로 중첩되어 칼라 화상을 형성하는 인-라인(in-line) 형태의 화상 형성 장치가 존재한다.

도3은 중간 전사 벨트(또는 중간 전사 유닛)를 구비하는, 인-라인 형태의 종래 전자사진 시스템을 사용하는 풀-칼라 화상 형성 장치(또는 풀-칼라 프린터)의 일 예의 개략 도시도이다. 더욱이, 상기 화상 형성 장치는 네 개의 화상 형성 유닛(또는 화상 형성 스테이션), 즉 황색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1Y), 적색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1M), 청색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1C) 및 흑색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1Bk)을 구비한다. 이들 네 개의 화상 형성 유닛은 일정한 간격으로 한 줄로 배열된다.

화상 형성 장치(1Y, 1M, 1C, 1Bk)에는 상 담지체(image carrier)로서 드럼 형태의 전자사진 감광 부재(이하 감광체 드럼으로 지칭함)(2a, 2b, 2c, 2d)가 각각 배치된다. 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d) 주위에는 일차 대전기(primary charger)(3a, 3b, 3c, 3d), 현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d), 전사 유닛으로서 작용하는 전사 롤러(5a, 5b, 5c, 5d) 및 드럼 클리닝 장치(6a, 6b, 6c, 6d)가 각각 배치된다. 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)와 현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d) 사이의 공간 아래에는 레이저 노광 장치(7)가 각각 배치된다. 현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d)는 황색 토너, 적색 토너, 청색 토너 및 흑색 토너를 각각 수용한다.

감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)은, 그 외주면이 유기 감광재 층으로 코팅되는 알루미늄 실린더로 구성된 음전하로 대전된 유기 감광체(OPC: organic photo conductor)이다. 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)은 구동 장치(도시되지 않음)에 의해 화살표 방향으로(도3에 도시된 시계 방향으로) 소정 공정 속도로 회전된다.

일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)는 일차 대전 유닛이다. 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)의 표면을 대전 바이어스 전원(도시되지 않음)에 의해 인가되는 대전 바이어스에 의해 마이너스 극성으로 균일하게 대전한다.

현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d)는 토너를 수용하며, 각각의 칼라 토너를 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)의 각각에 형성된 정전 잠상에 도포한다. 정전 잠상은 토너 상으로서 현상(가시화)된다.

일차 전사 유닛인 전사 롤러(5a, 5b, 5c, 5d)는 일차 전사 부분(32a, 32b, 32c, 32d)에서 각각 중간 전사 벨트(8)를 통해서 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)과 접촉한다.

드럼 클리닝 장치(6a, 6b, 6c, 6d)는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)에 각각 잔존하는 일차 전사 토너를 제거 및 수집하는 클리닝 블레이드를 구비한다.

중간 전사 벨트(8)는 이차 전사 대향 롤러(10), 지지 롤러(9) 및 인장 롤러(11) 주위로 연장된다. 중간 전사 벨트(8)는 이차 전사 대향 롤러(10)에 대한 구동 입력에 의해 화살표 A방향(도3에서 반시계 방향)으로 회전된다. 따라서, 일차 전사 부분(32a, 32b, 32c, 32d)과 대면하는 중간 전사 벨트(8)의 표면은 구동력이 입력되는 이차 전사 대향 롤러(10)에 의해 견인된다. 따라서, 중간 전사 벨트(8)는 일차 전사를 안정적으로 수행할 수 있다.

중간 전사 벨트(8)는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름, 또는 폴리비닐리덴-불화물 수지 필름과 같은 유전성(dielectric) 수지에 의해 형성된다. 이차 전사 대향 롤러(10)는 중간 전사 벨트(8)를 통해서 이차 전사 롤러(12)와 접촉된다. 또한, 중간 전사 벨트(8) 상에 잔존하는 이차 전사 토너를 제거 및 수집하는 벨트 클리닝 장치(13)가 인장 롤러(11) 근처에서 무단 중간 전사 벨트(8) 외부에 배치된다.

더욱이, 정착 롤러(16a)와 가압 롤러(16b)를 구비하는 정착 장치(16)가 전사 재료(P)의 이송 방향에 대해 이차 전사 부분(34)의 하류에 그리고 이차 전사 부분(34) 위에 배치된다. 따라서, 전사 재료(P)를 이송하기 위한 대략 수직한 이송 경로가 형성된다.

레이저 노광 장치(7)는, 레이저 노광 장치(7)에 입력되는 화상 정보의 시계열(time-series) 전기 디지털 픽셀 신호에 따라 변조되는 레이저 빔을 방출하는 레이저 방출 유닛을 구비한다. 레이저 노광 장치(7)는 또한 폴리곤(polygon) 렌즈와 반사 미러를 구비한다. 레이저 노광 장치(7)는 화상 정보에 따라 각 색상의 잠상을 형성하기 위해, 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)에 의해 대전되는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)을 노광시킨다.

전술한 화상 형성 장치에 의한 화상 형성 작업에 대해 후술한다.

화상 형성 작업을 시작하기 위한 신호가 발생되면, 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)는 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1Bk) 내에서 소정의 공정 속도로 회전하는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)을 각각 마이너스 극성으로 균일하게 대전시킨다.

레이저 노광 장치(7) 내의 레이저 다이오드는 외부 입력되는 색분리된 화상 신호에 기초하여 레이저 빔을 방출한다. 따라서, 방출된 레이저 빔은 각 색상에 대응하는 잠상을 폴리곤 렌즈 및 반사 미러를 거쳐서 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d) 상에 형성한다.

감광체 드럼(2a)의 대전 극성(즉, 마이너스 극성)과 동일한 극성의 현상 바이어스가 현상 장치(4a)에 인가된다. 현상 장치(4a)는 이후 감광체 드럼(2a) 상에 형성된 잠상에 황색 토너를 도포한다. 따라서 정전 잠상이 토너 상으로서 가시화된다. 토너의 극성과 반대되는 극성, 즉 플러스 극성의 일차 전사 바이어스가 전사 롤러(5a)에 인가된다. 전사 롤러(5a)는 이후 일차적으로, 감광체 드럼(2a) 상 에 형성된 황색 토너 상을 감광체 드럼(2a)과 전사 롤러(5a) 사이의 일차 전사 부분(32a)에서 회전하는 중간 전사 벨트(8) 상에 전사한다. 황색 토너 상이 전사되는 중간 전사 벨트(8)는 화상 형성 유닛(1M)을 향하여 이동된다.

화상 형성 유닛(1M)에서는, 전술한 황색 토너 상과 마찬가지로 감광체 드럼(2b) 상에 형성된 적색 토너 상이 일차 전사 부분(32b)에서 중간 전사 벨트(8)에 전사된다. 적색 토너 상은 중간 전사 벨트(8) 상의 황색 토너 상에 중첩된다.

또한, 화상 형성 유닛(1C, 1Bk)에서는 감광체 드럼(2c, 2d) 상에 청색 및 흑색 토너 상이 형성된다. 이후 청색 및 흑색 토너 상은 마찬가지로, 일차 전사 부분(32c, 32d)에서 각각 중간 전사 벨트(8) 상에 전사된 황색 및 적색 토너 상에 순차로 중첩된다. 이렇게 해서 풀-칼라 토너 상이 중간 전사 벨트(8) 상에 형성된다.

드럼 클리닝 장치(6a, 6b, 6c, 6d) 각각의 클리닝 블레이드는 각각의 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d) 상에 잔존하는 일차 전사 토너를 제거 및 수집한다.

전사 재료(P)는 시트 카세트(17) 또는 수동 급지 트레이(20)로부터 선택된다. 레지스트레이션(registration) 롤러(19)는 이후 전사 재료(P)를 이송 경로(18)를 거쳐서 이차 전사 대향 롤러(10)와 이차 전사 롤러(12) 사이의 이차 전사 부분(34)으로 이송시킨다. 전사 재료(P)는, 중간 전사 벨트(8) 상의 풀-칼라 토너 상의 선단이 이차 전사 부분(34)으로 이동하는 타이밍과 동기적으로 이차 전사 부분(34)으로 이송된다.

이차 전사 롤러(12)에는 토너의 극성과 반대되는 극성, 즉 플러스 극성의 이 차 전사 바이어스가 인가된다. 이차 전사 롤러(12)는 풀-칼라 토너 상을 전사 재료(P) 상에 이차적으로 일괄 전사한다.

풀-칼라 토너 상이 형성되는 전사 재료(P)는 정착 장치(16)로 이송된다. 풀-칼라 토너 상은 정착 롤러(16a)와 가압 롤러(16b) 사이의 정착 닙(nip)부에 의해 가열 및 가압된다. 이후, 토너 상은 전사 재료(P)의 표면에 가열-융합된다. 방출 롤러(21)가 전사 재료(P)를 화상 형성 장치의 윗면 상의 방출 트레이(22) 상으로 방출하고, 일련의 화상 형성 작업이 종료된다. 벨트 클리닝 장치(13)는 중간 전사 벨트(8) 상에 잔존하는 이차 전사 토너를 제거 및 수집한다.

도4는 이차 전사 부분(34) 주위 영역의 확대 구조를 도시한다. 전술했듯이, 레지스트레이션 롤러(19)에 의해 이송되는 전사 재료(P)는 도4에 이점 쇄선으로 도시되는 경로를 통해서 이차 전사 부분(34)으로 진입된다. 풀-칼라 토너 상을 담지하는 중간 전사 벨트(8)와 전사 재료(P)는 도4에 도시하듯이 전사 재료(P)가 이차 전사 부분(34)에 도달하기 직전에 상호 각도α 이격된다. 전사 재료(P)가 이차 전사 부분(34)에서 중간 전사 벨트(8)에 급속히 근접하기 때문에, 방전 현상으로 인해 화상 결함이 발생할 수 있다. 이러한 화상 결함을 방지하기 위해, 최근의 화상 형성 장치에서는, 도5에 도시하듯이 중간 전사 벨트(8)에 대한 이차 전사 부분(34)의 상류에 종동 지지 롤러(9)가 추가로 배치된다. 따라서 이차 전사 대향 롤러(10)와 종동 지지 롤러(9)에 의해 이차 전사 평면(8c)이 형성되고, 전사 재료(P)는 이차 전사 평면(8c)을 따라서 이송된다.

전사 재료(P)를 이차 전사 평면(8c)을 따라서 이송시킴으로써, 이차 전사 부 분(34)에 진입하는 전사 재료(P)의 방향과 토너 상을 담지한 중간 전사 벨트(8)의 이동 방향이 상호 대략 매치될 수 있다. 그 결과, 이차 전사 부분(34) 직전의 전술한 방전 효과가 감소될 수 있으며, 화상 결함이 방지될 수 있다. 이 구성에서, 중간 전사 벨트(8)는 이차 전사 대향 롤러(10), 종동 지지 롤러(9) 및 인장 롤러(11)의 주위로 연장된다. 중간 전사 벨트(8)는 이차 전사 대향 롤러(10)에의 구동 입력에 의해 화살표 A의 방향(즉, 도5에서 반시계 방향)으로 회전된다.

그러나, 고화질에 대한 최근의 요구를 충족시키려면 중간 전사 벨트(8)의 안정적인 회전이 요구된다. 따라서, 이차 전사 대향 롤러(10)에서 중간 전사 벨트(8)로의 마찰 전달을 증대시키기 위해 이차 전사 대향 롤러(10) 주위에서의 중간 전사 벨트(8)의 래핑(wrapping) 각도가 증가될 필요가 있다.

그러나, 중간 전사 벨트(8)에 대한 이차 전사 부분(34)의 상류에 종동 지지 롤러(9)가 추가될 때는, 도5에 도시하듯이, 이차 전사 대향 롤러(10) 주위의 중간 전사 벨트(8)의 래핑 각도가 작아진다.

이러한 문제를 해결하기 위해, 이하의 두 가지 해결책이 존재한다:

1. 장치 본체에 대해 이차 전사 평면(8c)을 수직 위치로부터 일정 각도로 경사시키는 방법.

2. 이차 전사 대향 롤러(10)의 직경을 증대시키는 방법.

그러나, 이들 방법의 각각에는 새로운 문제가 제기된다.

첫번째 방법에서는, 이차 전사 평면(8c)이 장치 본체에 대해 수직 위치로부터 일정 각도 경사진다. 따라서, 이차 전사 부분(34) 및 정착 장치(16)를 통한 레지스트레이션 롤러(19)에서 방출 롤러(21)로의 전사 재료 이송 경로가 크게 영향을 받는다. 이러한 경우, 이송되는 전사 재료(P)는 도5에 도시하듯이 이차 전사 부분(34)으로부터 우측으로 방출된다. 전사 재료(P)는 이후 도5에 도시하듯이 정착 장치(16)에 의해 좌측으로 구부러지며, 방출 롤러(21)로 이송된다. 이차 전사 부분(34)을 통과한 직후의 전사 재료(P)의 형태는 전사 재료(P)에 형성되는 비정착 토너 상에 영향을 주기 때문에, 전사 재료(P)의 형태는 안정적일 필요가 있다.

최근들어, 광범위한 전사 재료가 화상 형성 장치에 사용되고 있으며, 60g/㎡ 미만 내지 300g/㎡ 이하의 평량(坪量:grammage)을 갖는 얇은 것부터 두꺼운 것 까지의 각종 전사 재료에 화상이 형성된다. 전술한 만곡(bend)이 너무 크면, 이차 전사 부분(34)으로부터 방출된 직후의 전사 재료(P)의 형태는 안정적으로 유지될 수 없다. 따라서, 화상 형성 장치가 이러한 각종 형태의 전사 재료를 수용할 때 문제가 생긴다.

한편, 두번째 방법에서 이차 전사 대향 롤러(10)의 직경이 증가되면, 전사 재료(P)는 이차 전사 대향 롤러(10)의 주위에 감길 수 있다. 즉, 전술했듯이, 중간 전사 벨트(8) 상의 토너 상은 이차 전사 부분(34)에 이차 전사 바이어스를 인가함으로써 전사 재료(P) 상에 전사된다. 따라서, 전사 재료(P)는 발생된 정전력에 의해 중간 전사 벨트(8)에 흡착된다. 이차 전사 롤러(10)의 직경이 너무 크면, 전사 재료(P)의 강성으로 인해 전사 재료(P)를 이차 전사 롤러(10)로부터 분리하기 어렵다. 그 결과, 전사 재료(P)는 이차 전사 대향 롤러(10) 주위에 감길 수 있다.

따라서, 거의 수직한 이차 전사 평면을 형성하기 위해 이차 전사 부분(34)의 상류에 추가 롤러를 배치함으로써 전사 재료(P)의 전사능력은 향상될 수 있지만, 이차 전사 대향 롤러(10)로부터 중간 전사 벨트(8)로의 마찰 전달은 불충분해진다.

본 발명의 일 태양에 따르면, 화상 형성 장치는, 토너 상을 형성하도록 구성된 화상 형성 유닛, 상기 화상 형성 유닛에 의해 그 위에 토너 상이 형성될 수 있도록 구성된 화상 담지 벨트, 상기 화상 담지 벨트를 지지하도록 구성된 제1 롤러, 상기 제1 롤러보다 낮은 장소에서 제1 롤러로부터 수평 방향으로 이격 배치되며, 상기 화상 담지 벨트를 지지하면서 구동하도록 구성된 제2 롤러로서 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이에서 경사지는 화상 담지 벨트 상에 토너 상이 형성되는 제2 롤러, 상기 제2 롤러 위에 배치되고 상기 화상 담지 벨트를 지지하도록 구성된 제3 롤러로서 제2 롤러와 제3 롤러 사이에 형성되는 화상 담지 벨트의 평면이 대략 수직한 제3 롤러, 상기 제2 롤러와 제3 롤러 사이에서 화상 담지 벨트를 따라서 기록재를 이송하도록 구성된 이송 경로 및 제3 롤러와의 사이에 전기장을 형성하고 화상 담지 벨트 상의 토너 상을 이송 경로로 이송된 기록재 상에 전사하도록 구성된 전사 유닛을 포함한다.

본 발명을 구체화하는 화상 형성 장치는, 이차 전사 평면을 형성하기 위해 이차 전사 부분의 상류에 롤러가 배치되는 구성에서 중간 전사 벨트를 안정적으로 회전시킬 수 있다.

본 발명의 추가적인 특징 및 장점은 첨부도면을 참조한 후술하는 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

본 명세서에 포함되어 그 일부를 구성하는 첨부도면은 본 발명의 예시적인 실시예, 특징 및 태양을 설명과 더불어 도시하며, 본 발명의 원리를 설명하는 작용을 한다.

본 발명의 각종 예시적인 실시예, 특징 및 태양에 대해 첨부도면을 참조하여 후술할 것이다.

도1은 인라인 형태의 전자사진 시스템을 사용하는 풀칼라 화상 형성 장치(또는 풀칼라 프린터)의 일 예의 구성을 도시한다. 풀칼라 화상 형성 장치는 중간 전사 벨트(또는 화상 담지 벨트)를 구비한다.

화상 형성 장치는 황색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1Y), 적색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1M), 청색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1C) 및 흑색 화상을 형성하기 위한 화상 형성 유닛(1Bk)을 구비한다. 이들 네 개의 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1Bk)은 일정한 간격으로 한 줄로 배열된다.

화상 형성 장치(1Y, 1M, 1C, 1Bk)에는 상 담지체로서 드럼 형태의 전자사진 감광 부재(이하 감광체 드럼으로 지칭함)(2a, 2b, 2c, 2d)가 각각 배치된다. 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d) 주위에는 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d), 현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d), 전사 유닛으로서 작용하는 전사 롤러(5a, 5b, 5c, 5d) 및 드럼 클리 닝 장치(6a, 6b, 6c, 6d)가 각각 배치된다. 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)와 현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d) 사이의 공간 아래에는 각각 레이저 노광 장치(7)가 배치된다.

현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d)는 황색 토너, 적색 토너, 청색 토너 및 흑색 토너를 각각 수용한다.

감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)은, 그 외주면이 유기 감광재 층으로 코팅되는 알루미늄 실린더로 구성된 음전하로 대전된 유기 감광체(OPC)이다. 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)은 구동 장치(도시되지 않음)에 의해 화살표 방향으로(도1에 도시된 시계 방향으로) 소정 공정 속도로 회전된다.

일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)의 표면을 대전 바이어스 전원(도시되지 않음)에 의해 인가되는 대전 바이어스에 의해 마이너스 극성으로 균일하게 대전한다.

현상 장치(4a, 4b, 4c, 4d)는 토너를 수용하며, 각각의 칼라 토너를 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)의 각각에 형성된 정전 잠상에 도포한다. 이렇게 해서 정전 잠상은 토너 상으로서 현상(가시화)된다.

전사 롤러(5a, 5b, 5c, 5d)는 일차 전사 부분(32a, 32b, 32c, 32d)에서 각각 중간 전사 벨트(8)를 통해서 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)과 접촉한다. 드럼 클리닝 장치(6a, 6b, 6c, 6d)는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)에 각각 잔존하는 일차 전사 토너를 제거 및 수집하는 클리닝 블레이드를 구비한다.

중간 전사 벨트(8)는 이차 전사 대향 롤러(제3 롤러)(10), 구동 롤러(제2 롤 러)(59) 및 인장 롤러(제1 롤러)(11) 주위로 연장된다. 따라서, 중간 전사 벨트(8)는 구동 롤러(59)에 대한 구동 입력에 의해 화살표 A방향(도1에서 시계 방향)으로 회전된다. 중간 전사 벨트(8)는 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지 필름, 또는 폴리비닐리덴-불화물 수지 필름과 같은 유전성 수지에 의해 형성된다. 이차 전사 대향 롤러(10)는 이차 전사 부분(34)에서 중간 전사 벨트(8)를 통해서 이차 전사 롤러(12)와 접촉된다. 또한, 중간 전사 벨트(8) 상에 잔존하는 이차 전사 토너를 제거 및 수집하는 벨트 클리닝 장치(13)가 인장 롤러(11) 근처에서 무단 중간 전사 벨트(8) 외부에 배치된다.

레이저 노광 장치(7)는, 레이저 노광 장치(7)에 입력되는 화상 정보의 시계열 전기 디지털 픽셀 신호에 따라 변조되는 레이저 빔을 방출하는 레이저 방출 유닛을 구비한다. 레이저 노광 장치(7)는 또한 폴리곤 렌즈와 반사 미러를 구비한다. 레이저 노광 장치(7)는 화상 정보에 따라 각 색상의 잠상을 형성하기 위해, 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)에 의해 대전되는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)을 노광시킨다.

화상 형성 작업을 시작하기 위한 신호가 발생되면, 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1Bk) 내에서 소정의 공정 속도로 회전하는 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)은 각각 일차 대전기(3a, 3b, 3c, 3d)에 의해 마이너스 극성으로 균일하게 대전된다.

감광체 드럼(2a)의 대전 극성(즉, 마이너스 극성)과 동일한 극성의 현상 바이어스가 현상 장치(4a)에 인가된다. 현상 장치(4a)는 이후 감광체 드럼(2a) 상에 형성된 잠상에 황색 토너를 도포한다. 따라서 정전 잠상이 토너 상으로서 가시화된다. 토너의 극성과 반대되는 극성, 즉 플러스 극성의 일차 전사 바이어스가 전사 롤러(5a)에 인가된다. 전사 롤러(5a)는 이후 일차적으로, 감광체 드럼(2a) 상에 형성된 황색 토너 상을 감광체 드럼(2a)과 전사 롤러(5a) 사이의 일차 전사 부분(32a)에서 회전하는 중간 전사 벨트(8) 상에 전사한다. 황색 토너 상이 전사되는 중간 전사 벨트(8)는 화상 형성 유닛(1M)을 향하여 이동된다.

또한, 화상 형성 유닛(1C, 1Bk)에서는 감광체 드럼(2c, 2d) 상에 청색 및 흑색 토너 상이 형성된다. 이후 청색 및 흑색 토너 상은 마찬가지로, 일차 전사 부분(32c, 32d)에서 각각 중간 전사 벨트(8) 상에 전사된 황색 및 적색 토너 상에 순 차로 중첩된다. 이렇게 해서 풀-칼라 토너 상이 중간 전사 벨트(8) 상에 형성된다.

드럼 클리닝 장치(6a, 6b, 6c, 6d) 각각에서의 클리닝 블레이드는 각각의 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d) 상에 잔존하는 일차 전사 토너를 제거 및 수집한다.

전사 재료(또는 기록재)(P)는 시트 카세트(17) 또는 수동 급지 트레이(20)로부터 선택된다. 레지스트레이션 롤러(19)는 이후 전사 재료(P)를 이송 경로(18)를 거쳐서 이차 전사 대향 롤러(10)와 이차 전사 롤러(12) 사이의 이차 전사 부분(34)으로 이송시킨다. 전사 재료(P)는, 중간 전사 벨트(8) 상의 풀-칼라 토너 상의 선단이 이차 전사 부분(34)으로 이동되는 타이밍과 동기적으로 이차 전사 부분(34)으로 이송된다.

전원(121)은 토너의 극성과 반대되는 극성, 즉 플러스 극성의 이차 전사 바이어스를 이차 전사 롤러(12)에 인가한다. 이차 전사 롤러(12)는 이후 풀-칼라 토너 상을 전사 재료(P) 상에 이차적으로 일괄 전사한다. 이차 전사 중에 이차 전사 대향 롤러(10)와 이차 전사 롤러(12) 사이에는 전기장이 형성되며, 따라서 전기장으로부터 발생되는 정전력에 의해 토너 상이 전사 재료(P)에 전사된다.

전사 재료(P)는 구동 롤러(59)와 이차 전사 대향 롤러(10)에 의해 형성되는 이차 전사 평면(8c)을 따라서 레지스트레이션 롤러(19)로부터 이차 전사 부분(34)으로 이송된다. 따라서, 전사 재료(P)가 이차 전사 부분(34)에 진입하기 직전에 발생하는 방전 현상에 의해 발생할 수 있는 화상 결함이 방지되거나 감소될 수 있다. 더욱이, 이차 전사 평면(8c)은 구동 롤러(59)의 바로 하류에(즉, 중간 전사 벨트(8)의 느슨한 측에) 형성된다. 그러나, 이차 전사 롤러(12)에 구동력이 입력되기 때문에, 이차 전사 롤러(12)는 중간 전사 벨트(8)와 독자적으로 회전한다. 따라서, 이차 전사 평면(8c)은 동역학적으로 안정한 평면을 형성할 수 있다.

풀-칼라 토너 상이 형성되는 전사 재료(P)는 이후 정착 장치(16)로 이송된다. 풀-칼라 토너 상은 정착 롤러(16a)와 가압 롤러(16b) 사이의 정착 닙부에 의해 가열 및 가압된다. 이후, 토너 상은 전사 재료(P)의 표면에 가열-융합된다. 전사 재료(P)는 이후 방전 롤러(21)에 의해 화상 형성 장치의 윗면 상의 방출 트레이(22)로 방출되며, 일련의 화상 형성 작업이 종료된다. 벨트 클리닝 장치(13)는 중간 전사 벨트(8) 상에 잔존하는 이차 전사 토너를 제거 및 수집한다.

더욱이, 본 예시적 실시예에서는, 수평 방향으로 이완부에 일차 전사 평면(8b)이 형성된다. 또한, 구동 롤러(59)는 인장 롤러(11)보다 낮은 장소에 위치한다. 그 결과, 구동 롤러(59) 주위의 중간 전사 벨트(8)의 래핑 각도(β)가 증가하며, 따라서 중간 전사 벨트(8)의 회전이 안정화된다.

또한, 화상 형성 장치는 높이 및 폭 방향으로 크기 감소될 수 있다. 즉, 화상 형성 유닛(1Bk)의 일차 전사 부분(32d)은 화상 형성 유닛(1Y)의 일차 전사 부분(32a) 보다 낮은 장소에 위치한다. 따라서, 일차 전사 평면(8b)을 경사시킴으로써 감광체 드럼(2d)과 시트 카세트(17) 사이의 거리가 단축될 수 있다. 따라서, 이차 전사 부분(34)이 상대적으로 낮은 곳에 위치하므로, 전사 재료(P)를 이차 전사 부분(34) 및 정착 장치(16)를 거쳐서 시트 카세트(17)로부터 방출 롤러(21)로 이송하기 위한 전체 거리가 단축된다. 그 결과, 화상 형성 장치는 적어도 카세 트(17)에서 방출 롤러(21)까지의 전사 재료 경로를 포함하는 영역에서 높이 방향으로 크기 감소될 수 있다. 또한, 그 주위로 중간 전사 벨트(8)가 연장되는 인장 롤러(11)의 위치는 화상 형성 장치의 맨왼쪽 단부에 있게 된다. 일차 전사 평면(8b)을 경사시킴으로써, 인장 롤러(11)는 상대적으로 우측으로 이동하며, 따라서 화상 형성 장치의 폭이 감소될 수 있다. 그러나, 일차 전사 평면(8b)이 과도하게 경사지면, 인장 롤러(11)가 화상 형성 장치의 높이를 한정하므로, 좌측에서의 화상 형성 장치의 높이가 증가할 것이다. 따라서, 일차 전사 평면을 10도 내지 25도 만큼 경사시키는 것이 유용하다.

이차 전사 부분(34)에서의 전사 재료(P)의 선단의 이송에 대해 후술한다. 이차 전송 부분(34)에서, 중간 전사 벨트(8) 상의 토너 상은 이차 전사 바이어스의 인가에 의해 전사 재료로 전사된다. 그러나, 상기 공정에 의해 발생되는 정전력은 전사 재료(P)를 중간 전사 벨트(8) 쪽으로 흡인한다. 따라서, 전사 재료(P)는 이차 전사 대향 롤러(10) 주위에 감길 수 있다. 이 문제를 해결하기 위해, 도1에 도시된 구성에서, 이차 전사 대향 롤러(10)의 외경은 곡률이 증가하도록 충분히 작다. 따라서, 전사 재료(P)는 중간 전사 벨트(8)로부터 항상 분리될 수 있다.

도2는 이차 전사 부분(34) 주위 영역의 확대도이다. 일차 전사 평면(8b)은 전술했듯이 구동 롤러(59) 주위의 중간 전사 벨트(8)의 래핑 각도(β)를 증가시키기 위해 각도(θ)로 배치된다. 각도(θ)는 10도 내지 25도로 설정될 수 있다. 구동 롤러(59) 주위의 중간 전사 벨트(8)의 래핑 각도(β)는 마찰 전달을 고려하여, 90도 이상으로 설정되거나, 또는 120도 이상으로 설정될 수 있다. 따라서, 일차 전사 평면(8b)과 이차 전사 평면(8c) 사이의 각도(t)는 90도 이하로 설정되거나, 60도 이하로 설정될 수 있다. 본 예시적인 실시예에서, 일차 전사 평면(8b)이 경사지는 각도(θ)는 15도로 설정되고 래핑 각도(β)는 100도로 설정되며, 따라서 이차 전사 평면(8c)의 각도(γ)는 5도로 설정된다. 전술했듯이, 이차 전사 평면(8c)은 화상 형성 장치의 본체에 대해 대략 수직하게 형성될 수 있다. "대략 수직하다"는 것은 전사 재료(P)가 안정적으로 이송될 수 있는 범위 또는 수직 방향에 대해 ±15도의 각도(γ) 범위를 지칭한다.

이차 전사 부분(34) 직후의 전사 재료(P)의 형태가 전사 재료(P)에 형성되는 정착되지 않은 토너 상에 영향을 미치므로, 전사 재료(P)는 안정적인 형태일 것이 요구된다. 본 예시적인 실시예에서, 이차 전사 평면(8c)은 대략 수직한 방향으로 형성된다. 따라서, 레지스트레이션 롤러(19)에서 정착 장치(16)까지 이차 전사 부분(34)을 거친 대략 직선적인 전사 이송 경로가 형성될 수 있다. 그 결과, 이차 전사 부분(34) 직후의 전사 재료(P)의 형태는 다양한 두께의 전사 재료에 대해 쉽게 안정화될 수 있으며, 따라서 고화질로 이어진다. 더욱이, 이송 경로가 대략 직선적이기 때문에, 고 강성의 두꺼운 전사 재료(P)의 후단이 이차 전사 부분(34)을 통과하는 경우에도 전사 재료(P)의 후단에 큰 힘이 작용하지 않는다. 따라서, 상 왜곡이 방지되거나 감소될 수 있다.

또한, 화상 형성 유닛(화상 형성 스테이션)(1Y, 1M, 1C, 1Bk)은 구동 롤러(59)의 직경과 중간 전사 벨트(8)의 두께의 합에 π를 곱하여 얻어지는 길이의 정수배에 해당하는 간격으로 배치된다. 이러한 세팅의 이유는 다음과 같다. 구동 롤러(59)의 외경의 변동(fluctuation)은 구동 롤러(59)에 있어서 일 회전 주기의 회전 불균일성을 초래하며, 중간 전사 벨트(8)의 회전 속도에 변동을 발생시킨다. 중간 전사 벨트(8)의 회전 속도의 변동(즉, 일차 전송 평면(8b)의 이동 속도의 변동)은 칼라 부정합(color misregistration)을 초래한다. 즉, 칼라 토너 화상이 일차 전사 부분(32a, 32b, 32c, 32d)에 의해 중간 전사 벨트(8)에 중첩될 때 칼라 토너 화상의 부정합이 발생한다.

이러한 칼라 부정합은 구동 롤러(59)의 일 회전 중에 중간 전사 벨트(8)가 이동하는 거리를 일차 전사 부분(32a, 32b, 32c, 32d) 간의 간격과 매치시킴으로써 상쇄될 수 있다. 따라서, 본 예시적인 실시예에서, 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1Bk) 간의 간격은 구동 롤러(59)의 직경과 중간 전사 벨트(8)의 두께의 합에 π를 곱하여 얻어지는 길이의 정수배와 동일하게 설정된다. 그 결과, 칼라 화상이 일차 전사 부분(32a, 32b, 32c, 32d)에 중첩될 때 발생되는 칼라 화상의 부정합(칼라 부정합)은 중간 전사 벨트(8)의 회전 속도가 전술했듯이 변동할 때에도 크지 않다.

고생산성 및 고화질의 화상 형성 장치에 대한 요망은 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1Bk)의 점유 체적 증대를 초래할 수 있으며, 따라서 화상 형성 유닛 사이의 간격을 증대시킬 수 있다. 이러한 경우에, 구동 롤러(59)의 외경은 상기 결과를 달성하기 위해 증가될 수 있다. 따라서, 설정을 행할 때 고도의 자유도가 실현될 수 있다. 화상 형성 유닛 사이의 간격은 중간 전사 벨트(8)의 이동 방향에서 보았을 때 감광체 드럼(2a, 2b, 2c, 2d)이 중간 전사 벨트(8)와 접촉하는 영역의 중심부 사이의 간격에 해당된다.

이차 전사 대향 롤러(10)와 구동 롤러(59)의 외경 및 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1Bk)이 배치되는 간격은 구체적으로 이하에서 요약된다. 이차 전사 대향 롤러(10)의 외경(또는 직경)은 φA로 지칭될 것이고, 구동 롤러(59)의 외경(또는 직경)은 φB로 지칭될 것이며, 화상 형성 유닛(1Y, 1M, 1C, 1Bk)이 배치되는 간격은 L로서 지칭될 것이다.

φA(이차 전사 대향 롤러(10)의 외경)의 하한은 전사능력을 유지하기 위해 이차 전사 대향 롤러(10)와 이차 전사 롤러(12) 사이에 형성된 닙 폭에 의해 한정된다. φA의 하한은 또한 이차 전사 시의 스패터링(spattering)을 감소시키기 위한 최소 곡률에 의해 한정된다. 더욱이, φA의 상한은 전술했듯이 전사 재료(P)가 이차 전사 대향 롤러(10) 주위에 감기는 것을 방지하기 위한 최소 곡률에 의해 한정된다.

상기 조건을 고려하면, 이차 전사 대향 롤러(10)의 외경(φA)이 23mm> φA> 18mm의 조건을 충족하는 것이 유용하다. 한편, φB(구동 롤러(59)의 외경)는 전술한 마찰 전달, 화상 형상 유닛 사이의 피치 및 내력으로부터 결정되는 하중 토크에 대한 요건에 의해 한정된다. 따라서, 구동 롤러(59)의 외경(φB)은 34mm> φB> 23mm의 조건을 충족할 수 있다.

또한, φB와 φA 사이의 관계는 φB > φA로 설정된다.

본 예시적인 실시예에서는, 특히 φA = 19.5mm 이고 φB = 30.493mm이다. 또한, 중간 전사 벨트(8)의 두께는 65㎛(0.065mm)이다. 따라서, L=(30.493+0.065)×π=96.0mm이다.

본 발명을 예시적인 실시예를 참조하여 설명하였으나, 본 발명이 이 예시적인 실시예에 한정되지 않음을 알아야 한다. 후술하는 청구범위의 범위는 모든 수정예, 변형예, 등가 구조 및 기능을 망라하도록 최광의로 해석되어야 한다.

도1은 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성을 도시하는 도면.

도2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 이차 전사 부분 주위 영역의 확대 도시도.

도3은 종래의 화상 형성 장치의 구성의 도시도.

도4는 종래의 이차 전사 부분 주위 영역의 확대 도시도.

도5는 종래의 화상 형성 장치의 구성을 도시하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1Y, 1M, 1C, 1Bk: 화상 형성 유닛

2a, 2b, 2c, 2d: 감광체 드럼

3a, 3b, 3c, 3d: 일차 대전기

4a, 4b, 4c, 4d: 현상 장치

5a, 5b, 5c, 5d: 전사 롤러

6a, 6b, 6c, 6d: 드럼 클리닝 장치

7: 레이저 노광 장치

8: 중간 전사 벨트

10: 제2 전사 대향 롤러

11: 인장 롤러

12: 제2 전사 롤러

13: 벨트 클리닝 장치

16: 정착 장치

17: 시트 카세트

19: 레지스트레이션 롤러

20: 수동 급지 트레이

59: 구동 롤러

Claims

화상 형성 장치이며,

토너 상을 형성하도록 구성된 화상 형성 유닛과,

상기 화상 형성 유닛에 의해 그 위에 토너 상이 형성될 수 있도록 구성된 화상 담지 벨트와,

상기 화상 담지 벨트를 지지하도록 구성된 제1 롤러와,

상기 제1 롤러보다 낮은 장소에서 제1 롤러로부터 수평 방향으로 이격 배치되며, 상기 화상 담지 벨트를 지지하면서 구동하도록 구성된 제2 롤러로서, 상기 제1 롤러와 제2 롤러 사이에서 경사지는 화상 담지 벨트 상에 토너 상이 형성되는 제2 롤러와,

상기 제2 롤러 위에 배치되고 상기 화상 담지 벨트를 지지하도록 구성된 제3 롤러로서, 제2 롤러와 제3 롤러 사이에 형성되는 화상 담지 벨트의 평면이 수직한 제3 롤러와,

상기 제2 롤러와 제3 롤러 사이에서 화상 담지 벨트를 따라서 기록재를 이송하도록 구성된 이송 경로와,

상기 제3 롤러와의 사이에서 전기장을 형성하고 화상 담지 벨트 상의 토너 상을 이송 경로로 이송된 기록재 상에 전사하도록 구성된 전사 유닛을 포함하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 롤러의 직경이 상기 제3 롤러의 직경보다 큰 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 제3 롤러의 직경(φA) 및 상기 제2 롤러의 직경(φB)은 23mm> φA > 18mm, 및 34mm> φB > 23mm의 조건을 충족하는 화상 형성 장치.