KR950011879B1 - 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

화상형성장치

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따라 구성된 프린터의 구조를 도시하는 종단면도.

제2도는 제1도의 프린터에 적용되는 이온류 저에헤드의 부분절개 사시도.

제3도는 본 발명의 제2실시예를 도시하는 종단면도.

제4도는 본 발명의 제3실시예를 도시하는 종단면도.

제5도는 본 발명의 제4실시예에 적용되는 멀티스타일러스(multistylus) 헤드의 평면도.

제6도는 본 발명의 제4실시예에 적용되는 것으로서 그 위에 정전잠상이 형성된 상태의 무단필름을 도시하는 종단면도.

제7도는 본 발명의 제4실시예에 따라 구성된 프린터의 구성을 도시하는 종단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 무단필름 2 : 반송기구

4 : 히터 5 : 이온류제어헤드

6 : 현상장치 7 : 압력롤러

8 : 전하제거장치 9 : 기록매체

21 : 구동롤러 22 : 텐션롤러

51 : 이온발생기 52 : 이온류제어판

62 : 슬리이브 71 : 주전극

72 : 보조전극 73 : 구조재료

75 : 유전체층 76 : 도전체층

77 : 베이스층 100 : 헤드

본 발명은 물체 위의 정전잠상(latent electrostatic image)을 대전된 토너입자로 현상한 후 기록지에 전사하여 화상을 형성하는 화상형성장치에 관한 것이다.

종래의 화상형성장치에 있어서는 광전동성을 가진 감광체가 균일하게 대전되고 선택적으로 노출되어 정전잠상이 감광체 위에 형성된다. 상기 정전잠상을 대전된 토너입자로 현상하여 감광체 위에 토너화상을 형성하고, 이 토너화상을 정전기적으로 종이와 같은 기록매체에 전사한 후 이 기록매체를 압력롤러와 히터롤러로 구성된 정착장치(定着裝置)에 통과시켜 토너화상이 기록매체 위에 형성된다.

또 다른 종래의 화상형성장치에 있어서는 유전체드럼을 이용하여 노광공정을 거치지 않고 정전잠상기록헤드로서 공지된 이온류제어헤드에 의해 직접 정전잠상을 형성한 후 현상을 행한 유전체드럼 위에 토너화상을 형성하고 압력롤러를 사용하여 기록매체에 전사와 동시에 토너화상이 압력정착된다("이미징(inraging)" 파트 2,209쪽, 전사사진학회편 참조).

감광체드럼을 사용하는 화상형성장치는 노광장치에서 감광체드럼표면까지 소정의 광로길이를 필요로 한다. 또, 전사공정과 정착공정이 분리되어있기 때문에 각각의 공정마다 전사장치와 정착장치를 설치하여야 한다. 또한, 열에 의해 감광체드럼의 성능이 저하될 가능성이 있기 때문에 정착장치와 감광체드럼을 근접하여 배치하기 어렵다. 상기와 같은 두가지 이유 때문에 화상형성장치의 전체 크기를 소형화하기 어렵다.

또한, 100%의 전사효율을 얻기 어렵기 때문에 감광체드럼 위에 잔존하는 토너를 회수하여 저장하기 위한 크리너 및 폐토너용기를 설치할 필요가 있다.

이온류 제어해드를 사용하는 화상형성장치에서는 화소(pixel)인 도트(dot)를 형성하는 개구를 갖춘 기록전극이 지그재그 형상으로 배치되고 유전체드럼이 일정한 곡률을 가진다. 이 2가지 사실은 모든 도트의 크기 및 형상을 균일하게 형성하기 어렵게 한다. 또한, 압력정착을 이용하기 때문에 기록매체에 자연스럽지 못한 광택이 발생한다.

본 발명은 상기와 같은 관점에서 이루어진 것으로서, 그 목적은 모든 도트의 크기 및 형상을 균일하게 형성할 수 있고, 전사 후 잔존하는 토너 및 기록매체에 자연스럽지 못한 광택이 발생하지 않고 전사 및 정착이 동시에 이루어지며, 전술된 광로길이를 확보하기 위한 공간, 크리너 및 폐토너용기를 설치할 필요가 없는 소형의 화상형성장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 화상형성장치는 내열성 및 유전성을 가지며 정전잠상이 형성된 얇은 무단필름, 상기 무단필름을 반송하는 반송기구, 상기 무단필름의 외측에 배치되고 상기 무단필름에 정전잠상을 기록하는 정전잠상기록헤드, 상기 무단필름의 외측에 배치되고 대전된 토너입자를 무단필름에 근접 또는 접촉시켜 상기 정전잠상을 형성하는 현상장치, 상기 무단필름의 내측에 배치된 배면전극 및 히터, 무단필름을 개재하여 상기 히터와 대향하는 압력롤러, 상기 무단필름의 외측에 배치되고 정전잠상을 방전하는 방전장치로 구성된다.

본 발명의 화상형성장치는 또한 박막의 도전체층의 표신에 내열성을 가진 박막의 유전체층을 피복하여 정전잠상을 담은 박막의 무단필름, 이 무단필름을 반송하는 반송기구, 상기 무단필름의 외측에 배치되고 대전된 토너입자를 필름에 가까이 접근시키거나 접촉시켜 정전잠상을 현상하는 현상장치, 상기 무단필름의 내측에 배치된 히터와 이 히터와 무단필름을 개재하여 대향하는 압력롤러 및 상기 무단필름의 외측에 배치되어 정전잠상의 전하를 제거하는 전하제거장치로 구성된다.

다음에, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 첨부도면에 따라 설명한다.

제1도는 본 발명의 제1실시예에 따라 구성된 프린터의 구조를 도시하는 종단면도이다. 유전성을 가지고 그 위에 정전잠상이 형성되는 얇은 무단필름(1)은 도시하지 않은 구동원에 접속된 구동롤러(21)와 텐션롤러(22)로 구성된 반송기구(2)에 의해 지지되어 화살표"a"방향으로 회전된다. 또 무단필름(1)의 내측에는 배면전극(3) 및 히터(4)가 배치되어 있다. 무단필름(1)의 외측에는 배면전극(3)과 대향하는 정전잠상기록헤드로서의 이온류제어헤드(5), 텐션롤러(22)에 대향하는 현상장치(6), 히터(4)에 대향하는 압력롤러(7), 구동롤러(21)에 대향하는 전하제거장치(8)가 순차적으로 배치된다. 이온류제어헤드(5)에 의해 무단필름(1)위에 선택적으로 이온이 조사되어 정전잠상이 형성된다. 상기 정전잠상은 현상장치(6)에 의해 토너 입자로 가시화된다. 즉, 무단필름(1)위에 토너화상이 형성된다. 토너화상은 무단필름(1)을 개재하여 히터(4)에 의해 가열용융되는 동시에 종이와 같은 기록매체를 개재하여 압력롤러(7)에 의해 가압되어 전사정착(轉寫定着)이 행해진다. 이와같은 전사장착이 행해진 후 전하제거장치(8)에 의해 무단필름(1)의 표면전하가 제거된다.

정전잠상을 가진 무단필름(1)은 베이스층과 표면층으로된 2개의 층으로 구성된다. 베이스층은 안정적인 반송을 위해 높은 온도에서도 치수변화가 작고 높은 탄성을 가진 두께20㎛의 폴리아미드막이며, 표면층은 토너용융시 뛰어난 이 형성(離型性 : mold release characteristrcs)을 나타내는 실리콘수지 또는 불소수지로 만들어지며 두께 10㎛로 코팅된다. 이와같은 베이스층과 표층으로 무단필름(1)이 구성되어 있어 이온류제어헤드에 의해 조사된 이온이 이 필름 상에 유지될 수 있다. 무단필름(1)중 이온 피조사부분(被照射部分)은 배면전극(3)의 전위를 기준으로 하여 다음 공정인 현상공정에서 현상되기에 충분한 수십볼트 내지 수백볼트의 표면전위를 유지할 수 있다.

제2도는 이온류제어헤드(5)의 부분절개도사시도이다. 이온류제어헤드(5)는 이온발생기(51)와 발생한 이온은 무단필름(1) 위에 축적되는 상태를 제어하는 이온류제어판(52)으로 구성된다. 이온류제어판(52)은 구멍(56)이 지그재그 형태로 배치된 절연성기판(53)의 양면에 전극(54)(55)이 장착된 구조로서, 여기서 구멍(56)의 개수는 기록도트의 개수와 동일하다. 또, 이온류제어판(52)은 0.3 내지 1.5mm의 미소간극을 가지고 무단필름(1)과 평행하게 배치된다. 즉, 바로아래에 배치된 무단필름(1)이 이온류제어판(52)에 대해 곡률을 가지고 있지 않기 때문에 각각 서로 다른 구멍(56)들로부터 발사되는 이온유속(flux)에 의해 무단필름(1)에 투영된 상은 구멍(56)의 위치에 관계없이 모두 동일하게 된다.

이온류제어헤드(5)에 의해 무단필름 상에 기록된 정전잠상은 현상장치(0)에 의해 현상된다. 무단필름(1)을 사이에 두고 현상장치(6)와 대향하는 텐션롤러(22)는 그 표면이 금속 등의 도전성재질로 제조되며, 무단필름(1)을 반송하는 동시에 현상시에 배신전극으로서의 기능도 가지고 있다. 이온류제어헤드(5)와 대향하는 배면전극(3), 그리고 텐션룰러(22)는 등전위로 접속되어 있다. 현상장치(6)에는 착색제를 포함하는 수지성 분말의 토너(61)가 저장되며, 이 토너 중 소정량이 자기적 형태 또는 정전기적 형태로 슬리이브(62)에 부착되어 반송되면서 무단필름(1) 부근에 배치되거나 이 무단필름(1)과 접하게 된다. 슬리이브(62)에는 소정의 전압이 인가되어 있어 무단필름(1) 표면과 슬리이브(62) 사이에는 전계가 발생하며, 이 전계에 따라 토너가 무단필름(1)에 부착하여 토너화상(63)이 형성된다.

토너화상(63)은 무단필름(1)을 개재하여 히터(4)에 의해 가열용융되고, 이와동시에 기록매체(9)를 개재하여 압력롤러(7)위에 압축된다. 기록매체(9)는 압력롤러(7)에 의해 무단필름(1)과 함께 상대속도없이 반송된다. 가열용융된 토너화상은 당접한 기록매체(9)의 수지와 결합하고, 또 수지들 사이의 공간에 압입되어 기록매체(9)와 토너화상(63) 사이에 접착력이 발생한다.

또, 무단필름(1)의 표층은 전술한 바와같이 실리콘수지 또는 불소수지로 형성되어 이형성이 높다. 따라서, 무단필름(1)의 가열영역과 가열용융된 토너화상(63)과의 계면화학적인 접착력이 토너의 응집력 및 상기 기록매체(9)와 토너화상(63)과의 접착력 보다 작다. 따라서, 가열용융된 토너화상(63)은 무단필름(1)상에 남아있지 않고 전부 기록매체(9)위로 전이한다. 기록매체(9)위의 토너화상(63)은 기록매체(9)의 섬유사이의 공간에 떨어지지 않게 압입되어 있기 때문에 토너화상(63)은 히터(4)의 열적 영향을 받는 범위를 벗어나서 토너화상(63)의 온도가 저하하면 토너화상(63)이 고화하여 기록매체(9)상에 고정된다. 이와같은 방법으로 무단필름(1)에서 기록매체(9)로 토너화상(63)이 모두 전사정착(轉寫定着)된다.

일반적으로, 종래에 정전잠상 담지체로서 사용되는 감광체는 열을 받으면 그 특성이 저하한다. 이때문에 전착장치 등 가열장치는 감광체에 근접하여 배치할 수 없다. 그러나, 본 발명에서는 정전잠상 담지체로서 감광체가 아니고 내열성을 가진 유전성필름(1)을 이용하고 있다. 따라서, 정전잠상담지체를 직접가열하여 전사 및 정착을 동시에 행할 수 있다.

또, 여기에서 기록매체(9)는 압력롤러(7)와 무단필름(1) 사이에 끼여서 반송되기 때문에 막대형상의 할로겐램프를 가지고 회전하는 히터롤러를 히터(4)에 이용하지 않아도 된다.

본 실시예에 있어서 단열성 수지의 히터(4)에 지지된 세라믹발열체(42)를 직접 무단필름(1)에 접촉시켜서 토너화상(63)을 가열용융시키고 있다. 세라믹 발열체(42)를 이용하는 방식은 히터롤러를 이용하는 방식과 비교하여 열용량이 낮기 때문에 히터(4)를 소정온도로 상승시키기 위한 예열시간의 단축, 화상형성장치 전체의 소비전력의 감소가 도모된다.

또, 종래 도전성 토너는 현상이 용이하지만 보통종이에 정전기적으로 전사를 행하기 곤란하기 때문에 고저항 종이 등의 특수종이 만이 기록매체로서 허용될 수 있었다. 본 실시예에 있어서는 전사시에 정전기력을 이용하지 않기 때문에 도전성 토너를 사용해도 보통종이를 사용할 수 있다.

또, 일반적으로 열을 이용하지 않고 압력만으로 정착을 행하는 경우에는 큰 선형압력하중을 필요로하고 그 때문에 기록매체에 부자연스러운 광택이 발생하고 있지만, 본 실시예에 있어서는 가열용융을 하면서 전사정착을 동시에 행하기 때문에 기록매체에 상기와 같은 부자연스러운 광택이 발생하지 않는다.

전하제거장치(8)는 구동롤러(21)의 대향부분에 배치된 도전성고무롤러(81)이다.

구동롤러(21)의 표면도 텐션롤러(22)의 표면과 동일하게 도전성 재질로 만들어지며, 동일한 전위를 가진 배면전극(3)에 접속된다. 텐션롤러(22)표면이 전위를 기준전위로 하여 주파수 400 내지 2000Hz, 진폭 300 내지 1000V의 교류전압이 5 내지 400V의 직류전압에 중첩하여 도전성고무롤러(81)에 인가되고 무단필름(1)의 표면전위가 초기화된다. 또, 도전성 고무롤러 표면에 얇은 절연층을 피복하여 전하제거장치로 사용할 수 도 있다.

제3도는 본 발명의 제2실시예를 도시하는 종단면도이다. 구동롤러(21)와 텐션롤러(22)의 주위에 배면전극으로도 작용하는 도전성고무벨트(31)가 감기며, 또 롤러들의 주위에 감긴 고무벨트 위에 정전잠상을 가진 무단필름(1)이 덮힌다. 또 제1실시예에서는 현상장치(6)의 대향위치에는 텐션롤러(22)가, 전하제거장치(8)의 대향위치에는 구동롤러(21)가 있지만, 본 실시예에서는 구동롤러(21)와 텐션롤러(22)의 위치가 제1실시예와 반대로 되어 있다. 구동롤러(21)에 의해 화살표"b" 방향으로 배면전극이기도한 도전성고무벨트(31)가 반송된다. 이때 도전성고무벨트(31)는 이온류제어헤드(5)에 대면한 구역에서 긴장되므로 텐션롤러(22)와 구동롤러(21) 사이에서 무단필름(1)은 도전성고무벨트(31)와 밀착하여 반송되고, 이온류제어헤드(5)의 이온류제어판(52)과 무단필름(1)과의 미소간극이 안정하게 확보된다.

도전성고무벨트(31)는 무단필름(1)을 반송하는 기능을 갖는 동시에 정전잠상을 형성할 경우 현상시 및 전하제거시에 배면전극으로서의 기능도 가진다. 따라서, 구동롤러(천) 및 텐션롤러 표면에 도전성 재질을 사용할 필요가 없다. 기타 나머지 구성 및 동작은 제1실시예와 실질적으로 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다.

제4도는 본 발명의 제3실시예를 도시하는 종단면도이다. 본 실시예에서 사용되는 정전잠상을 가진 무단필름(1)은 전가인쇄방법에 의해 제조된 것으로서 두께 30㎛의 구리 또는 니켈로된 무단필름에 실리콘수지 또는 불소수지를 20㎛의 두께로 코팅한 것이다. 따라서, 정전잠상형성시 추가로 배면전극을 만들 필요가 없다. 또, 전하제거장치의 대향위치에 구동롤러(21), 현상장치의 대향위치에 텐션롤러(22)가 설치되어 있지만 상기 2개의 롤러표면 중 그 어느 것도 도전성 재질로 만들 필요가 없다.

본 실시예의 기타 구조 및 동작은 제1실시예와 실질적으로 동일하므로 더이상의 설명은 생략한다.

제5도 내지 제7도는 본 발명의 제4실시예를 도시한다. 제5도는 제4실시예에서 사용되는 정전잠상기록헤드로서의 멀티스타일러스헤드(100)의 평면도를 도시한다. 멀티스타일러스헤드(100)에서 주전극(71) 및 보조전극(72)이 유전성을 가진 구조 재료(73)에 끼워지며, 그 형태는 주전극(71)이 단일 직선상에 일정한 간격을 가지고 배치되고 보조전극(72)이 2개의 직선 상에 일정한 간격으로 배치되는 구조이다. 보조전극(72)은 소신의 간격으로 평행하게 주전극(71)의 양측에 배치된다. 주전극(71), 보조전극(72) 및 구조재료(73)의 각 단부면은 동일 평면내에 존재한다. 제6도는 본 발명의 제4실시예에 적용되는 것으로서, 정전잠상이 형성된 무단필름(1)의 단면도를 도시한다. 무단필름(1)은 유전체층(75), 도전체층(70) 및 베이스층(77)으로 구성된다. 베이스층(77)의 한쪽 측면은 낮은 저항성(표면저항 10⁴-10¹⁰Ω)을 가진 도전체층(76)의 한쪽 측면과 접합되며, 도전체층(76)의 다른쪽 측면을 유전제층(75)의 한쪽 측면과 접합된다. 유전성을 가진 인자(74)는 유전체층(75)의 다른쪽 측면에 부착된다. 제7도에서 정전잠상을 가진 무단필름(1)은 그 베이스층(77)이 내측에 위치하여 구동롤러(21), 텐션롤러(22) 및 히터(4)에 접촉하게 된다. 또한, 멀티스타일러스헤드(100)는 제5도에 도시한 단면이 아래로 향할 수 있도록 배치되고 헤드(100)가 층(75)의 표면과 접촉할 수 있도록 무단필름(1)의 유전체층(72)의 표면과 맞추어진다. 본 실시예의 나머지 구조 및 동작은 제1실시예와 실질적으로 동일하므로 더이상의 설명은 생략한다.

정전잠상은 가령 "전압일치 방법, 매트릭스 앤드 등"(헤드 카피테크놀로지, 일본 산업 테크놀로지센터 발행, 1981)에서 개시된 공지기술을 이용하여 형성된다. 현상은 소정의 전압을 슬리이브(62)로 인가함으로써 수행된다. 베이스층(77)이 도전성을 가질 때 슬리이브(62)로 인가되는 전압은 베이스층이 유전성을 가질 때 슬리이브(62)로 인가되는 전압과 다르다. 물론 전압은 베이스층이 유전성을 가질 때 슬리이브로 인가되는 전압이 베이스층이 도전성을 가질 때 슬리이브로 인가되는 전압 보다 크도록 선택한다. 본 실시예의 나머지 구조 및 동작은 실질적으로 동일하므로 더 이상의 설명은 생략한다.

본 발명의 제4실시예에서는 동일 평면제어를 가진 멀티스타일러스헤드가 사용되지만 단일면 제어 또는 이중면 제어를 가진 멀티스타일러스헤드가 사용될 수 있다(정전기학회편, 9, 4페이지 246-256, 1986 " 정전기록지의 특성", 도꾸로 야수다 발표).

본 발명의 화상형성장치에 의하면 정전잠상 형성헤드가 정전잠상을 가진 무단벨트의 외주평면영역에 근접 배치되고 최소 화소단위 1도트를 형성하는 개구를 가진 기록전극이 지그재그 형상으로 배치되므로 각각 서로 다른 기록전극에 의해 형성된 1도트의 정전잠상의 크기와 형상을 전부 균일하게 할 수 있는 효과가 있다.

본 발명에서는 정전화상의 담지체로서 감광체를 이용하지 않고 내열성과 유전성를 가진 무단필름을 이용함으로써 정전잠상 담지체를 직접 가열할 수 있고, 기록매체에 토너화상의 전사 및 정착을 동시에 행할 수 있는 효과를 가진다.

토너를 가열용융하면서 전사 및 정착을 동시에 행하기 때문에 전사장치와 정착 장치를 독립하여 설치하고, 또 각각의 사이에 거리를 둘 필요가 없다. 또, 잠상을 전사한 후 토너가 무단필름 상에 남아있지 않기 때문에 폐토너용기나 청소날을 설치할 필요가 없다. 또한 광로를 확보하기 위한 공간을 필요로 하지 않으므로 화상형성장치의 전체적인 크기를 소형화할 수 있다.

Claims (11)

1. 도전체층과 이 층 위에 형성된 유전체층으로 구성되어 정전잠상을 담는 무단필름(2)과, 폐쇄된 경로를 따라 상기 무단필름을 반송하는 반송기구(2)와, 상기 무단필름의 외측에 배치되어 상기 무단필름에 정전잠상을 기록하는 정전잠상기록헤드와, 상기 무단필름의 외측에 배치되어 토너입자(61)를 무단필름에 가까이 배치하거나 접촉시켜 정전잠상을 현상하는 현상장치(6)와, 상기 무단필름의 내측에 배치된 히터(4)와, 상기 무단필름이 통과하도록 이 무단필름을 개재하여 상기 히터와 대향하는 압력롤러(7)와, 상기 무단필름의 외측에 배치되어 정전잠상을 제거하는 전하제거장치(8)로 구성된 것을 특징으로하는 화상형성장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 도전체층은 일정한 두께를 갖는 동시에 이 구리와 니켈로 구성된 그룹에서 선택된 재질로 구성되고, 상기 유전체층도 일정한 두께를 갖는 동시에 실리콘 수지와 불소 플라스틱으로 구성된 그룹에서 선택된 재질로 구성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 도전체층의 두께는 약 30㎛이고, 상기 유전체층의 두께는 약 20㎛인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 기록헤드가 그 내부에 형성된 다수의 이온분사구를 가진 평면성 이온류제어판(52)으로 구성되며, 이 이온류제어판은 상기 무단필름의 평탄한 면에 근접하여 배치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 이온류 제어판과 무단필름 사이에 0.3 내지 1.5mm의 갭이 있는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 반송기구가 구동롤러(21)와 텐션롤러(22)로 구성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 현상장치(6)가 상기 텐션롤러(22)에 대향하여 무단필름의 외측에 배치된 슬리이브(62)를 포함하며, 이 슬리이브는 상기 도전체층과의 사이에서 전계를 형성할 수 있을 정도로 충분히 크게 상기 도전체층의 전위와 차이가 있는 전위를 가지고 토너입자(61)를 슬리이브로부터 상기 무단필름으로 반송하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 히터(4)가 단열수지에 의해 지지된 세라믹히터로 구성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
9. 제6항에 있어서, 상기 전하제거장치(8)가 상기 구동롤러(21)에 대향하여 배치된 도전성 고무롤러로 구성된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
10. 제9항에 있어서, DC 50 내지 400볼트에 중첩하여 전압AC 100 내지 1000볼트, 주파수 400 내지 2000Hz를 상기 도전성 고무롤러(8)에 인가하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 무단필름의 내측에 배치된 배면전극(3)을 구비하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.