KR0168951B1

KR0168951B1 - 화상형성장치용 현상장치

Info

Publication number: KR0168951B1
Application number: KR1019950011703A
Authority: KR
Inventors: 수기야마 토시히로; 유아사 카추히로; 엔도 수이치; 마추마에 이와오; 타나카 요시아키; 호소가와 히로시; 우노 무기지로; 사이토 히로시; 타케나카 에이지; 야마나카 테추오; 무라카미 에이사쿠; 코마추바라 사토루
Original assignee: 켄지 히루마; 가부시끼 가이샤 리코
Priority date: 1994-05-12
Filing date: 1995-05-12
Publication date: 1999-03-20
Also published as: US6033818A; US5845183A; EP0682296B1; CN1350207A; KR950033727A; EP0682296A3; CN1224865C; EP0682296A2; US5625438A; DE69535743D1; CN1099055C; US5625441A; DE69535743T2; US5708942A; CN1144920A

Abstract

본 발영에 따른 화상형성 장치내의 현상장치는 토너 또는 단일성분 방식의 현상제로서 작동가능하고, 경질의 제1 현상 로울러와, 연질의 제2 현상로울러를 갖는다. 제1 로울러의 외주면에는 가는 자극(N-S)이 다수개 형성된다. 제2 로울러는 제1로울러로 부터 정전기적으로 이송된 토너를 화상담체로 이송시킨다. 상기 장치는 토너입자가 예상 극성에 반대된 극성으로 대전됨에 따른 토너화상의 열화를 방지한다.상기 토너는 제1 로울러상에 균일하고 얇은 층을 형성하고, 균일하게 대전된다. 이같은 방식의 현상장치에 사용되는 토너도 제공된다.

Description

화상형성장치용 현상장치

제1도는 종래기술에 따라 연질(soft)의 현상로울러를 사용한 현상장치의 단면도.

제2도는 종래기술에 따라서 경질(hard)의 현상 로울러를 사용한 현상장치의 단면도.

제3도는 종래기술에 따라서 연질의 현상로울러와 경질의 현상로울러 모두를 사용한 현상장치의 단면도.

제4도는 제3도에 도시된 현상장치내에서 토너가 이동되는 방식을 도시한 단면도.

제5도는 제3도에 도시된 장치가 갖춰진 화상형성장치의 단면도.

제6도는 본발명의 실시예 1에 따른 현상장치의 부분 사시도.

제7도는 제6도의 측면도.

제8도는 토너가 블레이드를 형상로울러로 부터 밀어서 블레이드와 로울러 사이의 접촉 압력이 20gf 이하 일때 발생하기 쉬운 상태를 도시한 단면도.

제9도는 토너가 불규칙한 두께로 부착되고, 접촉압력이 360gf 이상일때 발생하기 쉬운 현상 로울러의 특정 표면 상태를 도시한 구성도.

제10도는 블레이드의 모서리가 연마(ground)되는 경우와, 연마 되지 않는 경우에 관하여 블레이드 돌출길이와 로울러상에 부착된 토너량과의 상관관계를 도시한 그라프도.

제11도는 본발명의 실시예 2에 따른 토너 이동을 도시한 단면도.

제12도는 본발명의 실시예 2에서 토너가 양(量)적으로 조절되는 방식을 도시한 설명도.

제13도는 본발명의 실시예 2에서 제2 현상로울러상의 토너량이 변화하는 방식을 도시한 그라프도.

제14도는 본발명의 실시예 2에서 변형구조를 도시한 단면도.

제15도는 제2로울러상의 토너량과, 2개의 로울러의 접촉횟수사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제16도는 2개의 로울러가 서로 맞물려서 전방측으로 회전될때 발생하는 토너랑 조절 작동을 도시한 단면도.

제17도는 화상밀도와 토너량 사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제18도는 토너량과 2개의 로울러의 접촉 횟수사이의 상관 관계를 도시한 그라프도.

제19도는 토너량과 맞물림량(the amount of bite) 사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제20도는 구동토크와 맞물림량 사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제21도는 구동토크와 제2로울러와 경도(hardness)사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제22도는 본발명의 실시예 2에 적합하고, 23℃, 50% 상대습도 대기(RH atmosphere)하에서 결정된 현상 감마특성(a development gamma characteristic)을 도시한 그라프도.

제23도는 30,000회의 반복 복사 작동을 한 후에 조사된 현상감마 특성을 도시한 그라프도.

제24도는 5℃, 25% 상대습도 대기에서 측정된 현상 감마특성을 도시한 그라프도.

제25도는 35℃, 85% 상대습도 대기에서 측정된 현상 감마특성을 도시한 그라프도.

제26도는 이송될 토너량을 조절하는 방식을 도시한 설명도.

제27도는 단위시간(a unit time)과 단위면적(a unit area)당 제1 로울러에 의해서 이송될 토너량과, 제2 로울러에 의해서 이송될 토너량사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제28도는 및 29도는 종래의 현상장치를 도시한 부분 단면도.

제30도는 벨트로서 구현된 제2 이송수단을 갖는 종래의 현상장치 단면도.

제31도는 본발명의 제 4실시예에 특히 적합하고 자화피치(a magnetizing pitch)와 자기력(a magnetic force) 사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제32도는 자화피차와, 토너층내에서 발견된 불균일부분 사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제33도는 자기력과 제1 로울러상의 토너량사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제34도는 본 발명의 실시예 5를 도시한 단면도.

제35도는 토너의 체적 저항값(volume resistivity)과 배경 오염한도(the allowance of background contamination)사이의 상관관계를 도시하고, 본발명의 제6실시예를 나타내는 그라프도.

제36도는 본발명의 실시예 6에 특히 적합하고 토너의 평균 입자크기와 모서리 재생능력 계수(the edge reproducibility rank) 사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제37도는 본발명의 실시예 6에 특히 적합하고 토너의 자기 분말함유량(magnetic powder content)과 제1 로울러상의 토너 부착량(toner deposition)사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제38도는 자기분말함유량과 토너화상밀도 사이의 상관관계를 도시한 그라프도.

제39a도 및 39b도는 각각 자기 분말이 단일 토너입자상태로 분산되어 있는 특정상태를 도시한 설명도.

제40도는 자기분말의 평균 입자 크기와 배경오염의 관계를 도시한 그라프도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 드럼(Drum) 12 : 호퍼(Hopper)

16 : 연질현상로울러 18 : 블레이드(Blade)

36 : 제1 현상로울러 38 : 제2 현상로울러

40 : 토너조절수단 42 : 동력원

44 : 바이어스 동력원 46 : 대전기

48 : 광학기입장치 50 : 화상전송유니트

52 : 장착유니트 56 : 소제 블레이드

58 : 방전기 60 : 카세트

62 : 픽업 로울러(a pick-up roller) 64 : 등록로울러 쌍

본발명은 화상형성 장치용 현상장치에 관한 것으로, 특히 경질(hard)의 제1 현성로울러 또는 그외주면에 미세한 N-S자극(poles)을 형성한 제1 이송수단과, 연질(soft)의 제2 현상로울러 또는 정전기적으로 제1 로울러에서 화상담체(an image carrier)로 토너 또는 단일 성분타입의 현상제를 이송시키기 위한 제2 이송수단을 구비한 현상장치에 관한 것이다.

일반적으로, 복사기, 팩시밀리 장치. 레이저 프린터 또는 이와 유사한 전자사진식화상형성장치에서는, 현상장치가 단일 성분 방식의 현상제 또는 토너 및, 2성분방식의 현상제 또는 토너와, 담체 혼합물 중의 어느하나를 갖고서 사용가능하다.

오직 토너만을 사용하는 장치는 토너와 담체 혼합물을 사용하는 장치에 비해서 소형화 및 근본적으로 보수 유지가 불필요한 구조에 적합하다.

그러나, 토너를 사용하는 장치에서의 문제점은 토너를 필요한 극성(a desired polarity)으로 균일하게 대전(charge) 시키는 것이 어려운 점이다.

필요한 극성의 반대극성으로 대전된 토너입자는 토너화상의 배경을 오염시키고, 화상을 열화시킨다(deteridate).

이러한 문제점을 해소하기 위하여 상기와 같은 방식의 현상제의 잇점을 최대한으로 이용한 여러가지 기술이 제안되어 있다.

토너를 사용하는 현상장치는 토너이송수단으로서 연질의(soft) 현상로울러를 갖출 수 있다. 그러나 상기 연질의 로울러는 크리프 (a creep)(영구 압축변형)가 형성되기 쉽고, 광전도성 요소, 또는 화상담체와, 블레이드(a blade)등에 균일하게 접촉하기 어렵다. 이는 블레이드가 로울러상에 균일하고 얇은 토너층을 형성하지 못하도록 한다. 상기 연질의 현상로울러는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 경질의 현상로울러로 대체될 수 있다. 상기 연질의 로울러는 광도전성 벨트로 구현된 화상담체와 습관적으로 결합될 수 있다.

그러므로, 상기 연질의 로울러는 구동로울러와 기어등을 포함하는 구동장치에 의존하지 않고서는 실용화될수 없다.

또한 벨트는 불균일한 장력 분포로 인하여 편심(offset)되기 때문에 이러한 편심에 대응하기 위한 보조기구가 마련되어야만 한다.

또한, 종래의 장치는 현상로울러가 연질이거나 경질이거나, 반대극성으로 대전되는 토너를 제거할수 없음으로서 배경오염이 초래되는 것이었다.

상기와 같은 관점에서, 경질의 제1 현상로울러와 연질의 제2 현상로울러 모두를 갖는 현상장치가 제안되었다.

상기 제1 로울러 또는 제 1이송수단은 그외주면 상에 자극(magnetic poles)들이 형성되어 그 위에 토너들을 자기적으로 부착시킨다.

상기 토너들은 제1 로울러에서 제2 로울러 또는 제2 이송수단으로 정전기적으로 이송된다.

제2 로울러는 회전되어 토너를 화상담체가 위치된 현상위치로 이송한다.

상기 장치는 2개의 로울러로서 반대극성의 토너가 현상위치에 도달하는 것을 방지할 수 있다.

특히, 토너는 통상적으로 제1 로울러와 블레이드 사이를 통과할때 마찰에 의해서 대전된다. 토너를 균일하게 대전시키기 위해서는 단위면적당 제1 로울러상의 토너 부착량을 제한하는 것이 필요하다.

제1 로울러상에 토너 제한량 보다 많은량이 부착되고 이송된다면, 이는 대전되지 않은 입자, 대전단락(short charge)된 입자 및, 반대극성의 입자량을 증가시키게 된다.

상기와 같은 종래의 장치는 대전되지 않은 토너와 반대극성의 토너는 차단할 수 있을 지라도, 대전단락된 토너가 현상위치에 도착하는 것은 방지할수 없다.

상기와 같은 대전단락된 토너에 의해서 잠상(a latent image)이 현상되면, 토너화상은 원하는 화상밀도 또는 원하는 밀도비율(density ratio)을 유지할수 없게 된다.

또한, 토너가 잠상 위에 사전에 설정된량 보다 많이 부착되면, 용지로 이동되어 정착 유니트에서 정착(fixed)되는 과정에서 녹아서 용지의 힌색 배경으로 흘러서 화상을 손상시키게 된다.

단위면적당 토너량이 화상의 열화를 방지하면서 토너를 균일하게 대전시키기 위하여 제1로울러상에서 제한된다고 가정한다.

그러면, 드럼에 형성된 잠상으로 이송될수 있는 토너량 또한 제한된다.

그러므로, 화상 역시 충분한 밀도를 갖지 못하기 쉽다.

이러한 상태를 해결하기 위하여, 제2 로울러가 드럼의 선단속도(peripheral speed) 보다 2내지 3배의 선단속도로서 회전될 수 있다.

이는 단위면적당 제2 로울러 상에 부착되는 토너량을 성공적으로 증가시키게 된다.

그러나, 만일 제2 로울러의 선단속도가 드럼의 선단속도 보다 과도하게 높으면, 드럼에 도착된 토너상에 작용하는 소제력(a scavenging force)이 증가되어 화상의 선단모서리를 더럽히고(blur), 화상의 후단 모서리에 토너를 집중시킨다.

또한, 토너의 고착(adhesion)또는 깨짐(smash)이 마찰열에 의해서 발생하거나, 토너가 현상위치에서 마찰에 의하여 대전되기 쉬운 것이다.

상기 설명한 바와같이, 비록 제2 로울러가 최대 화상밀도를 얻기에 충분한 드럼상의 토너량을 유지하기 위하여 드럼 보다 빠른 선단속도로 회전될 수 있지만, 제2 로울러의 선단속도는 특정범위내에서 제한되어야만 한다.

그러므로, 드럼상의 토너 부착량과 제1 로울러상의 토너 부착량을 서로에 대하여 적절하게 균형을 유지시킴으로서 결정하는 것이 일반화되어 있다.

본발명의 목적은 토너 또는 단일성분 방식의 현상제 입자가 반대의 극성으로 대전됨에 따른 화상의 열화와 불균일한 밀도 분포를 해소할 수 있는 화상형성장치용 현상장치를 제공함에 있다.

본발명의 다른 목적은 경질의 제1 이송로울러와 연질의 제2 이송로울러를 갖추고, 제1 로울러 상에는 얇은 토너층을 균일하게 형성하며, 상기 토너에는 균일한 전하(a constant charge)를 부착할 수 있는 화상형성장치용 현상장치를 제공함에 있다.

본 발명의 또다른 목적은, 경질의 제1 이송로울러와 연질의 제2 이송로울러를 갖는 현상장치에 사용되기 위한 토너 또는 단일성분 방식의 현상제를 제공함에 있다.

본발명에 따르면, 화상담체상에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 현상하기위한 화상형성장치용 현상장치는, 부착된 토너를 이송시키기 위한 제1 이송부재, 상기 제1 이송수단에 접촉하고, 제1 이송수단 상의 토너를 조절하여 마찰에 의해서 토너를 대전시키면서 얇은 토너층을 형성하기 위한 조절부재(a regulating member) 및, 상기 제1 이송부재와 화상담체에 접촉하고 제1 이송부재로 부터 토너를 받아서 화상담체의 잠상위에 토너를 부착시키도록 하여주는 제2 이송부재를 포함한다.

상기 조절부재와 제1 이송부재는 20gf 이상 360gf 이하의 압력하에서 서로 접촉한다.

상기 조절부재와 제1 이송부재는 0gf 이상 360gf 이하의 입력하에서 서로 접촉할 수 있다. 이러한 경우, 상기 조절부재는 적어도 -0.1㎜ 만큼 제1 이송수단에 맞물린다.

또한, 본발명에 따르면, 화상담체에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 형성하기 위한 화상형성장치용 현상장치는, 부착된 토너를 이송하기 위한 제1 이송부재, 상기 제1 이송부재에 부착된 토너량을 조절부재 및, 상기 제1 이송부재로 부터 회전하는 동안 토너를 받는 제2 이송부재를 포함한다.

상기 제1 및 제2 이송부재는 적어도 화상형성작동 도중에 서로에 대하여 접촉한다.

상기 제1 및 제2 이송수단은 서로에 대하여 반대 방향으로 회전될 수 있다. 이러한 경우, 제1 및 제2 이송수단은 적어도 화상형성 작동동안 서로 맞물린다.

또한, 본발명에 따르면, 광전도성 드럼에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 현상하기 위한 화상 형성장치용 현상장치는 외주면에 가는(fine) N-S 자극들을 형성하고 그위에 자기적으로 부착된 토너를 이송시키기 위한 경질의 제1 현상로울러와, 상기 제1 현상로울러에 접속하고 상기 제1 현상로울러에 의해서 이송된 토너량을 조절하고 마찰에 의해서 제1 현상로울러와의 사이를 통과하는 토너를 대전시키는 블레이드, 상기 제1 현상로울러 보다는 연질의 재료로 이루어지고, 제1 현상로울러에 접촉하며, 제1 현상로울러에 의해서 이송된 적절한 전하의 토너를 정전기적으로 끌어당기고, 광전도성 드럼으로 토너를 이송시키는 제2 현상로울러 및, 상기 제1 및 제2 현상로울러중의 어느하나에 특정 바이어스 전압을 각각 인가하기 위한 2개의 바이어스 전원을 포함한다. 상기 블레이드와 제1 현상로울러 사이에서 작용하는 접촉 압력과, 모서리부가 상기 제1 현상로울러에 접촉하는 일정지점으로 부터 블레이드의 모서리 돌출길이는 제1 현상로울러에 의해서 단위시간 및 단위면적당 0.2mg/㎠ 이상 0.7mg/㎠ 이하의 량으로 토너가 이송될 수 있도록 선택된다.

그리고, 본발명에 따르면, 부착된 토너를 이송하기 위한 제1 이송부재, 상기 제1 이송부재 상에 부착된 토너를 조절하여 마찰에 의해서 대전시키면서 얇은 토너층을 형성하는 조절부재및, 대전된 토너를 제1 이송부재에 접촉하는 위치에서 부착시키는 제2 이송부재를 갖는 화상형성 장치용 현상장치에 사용되는 토너가 10⁸Ω㎝이상의 체적 저항값(a volume resistivity)을 갖는다.

상기 토너는 12 ㎛ 이하의 평균입자크기를 갖출수 있다.

상기 토너는 각각의 입자내에 20중량% 이상 60중량% 이하의 함량으로 분산된 자기분말을 포함할수 있다.

또한, 상기 토너는 각각의 입자내에 1 ㎛ 이하의 평균입자크기를 갖는 자기분말을 포함할 수 있다.

이하, 본발명을 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

본발명의 보다 나은 이해를 위하여, 제1도에 도시된 바와같이 연질 현상로울러를 사용하는 일반적인 현상장치에 대한 참조부호를 간단히 설명한다.

도시된 바와같이, 통상 10으로 나타낸 현상장치는 새토너(T)를 저장하는 호퍼(12), 토너 공급로울러(14), 연질현상로울러(16), 상기 로울러(16)에 접촉하는 블레이드(18), 및 고압 동력원(20)을 가진다.

상기 공급로울러(14)는 토너(T)를 호퍼(12)에서 현상로울러(16)로 운반한다.

상기 토너(T)는 로울러(14)와 (16) 사이에 작용하는 마찰에 의해 대전된다.

바이어스(a bias)가 동력원(20)으로 부터 로울러(16)에 가해진다.

따라서, Tc로 표시된 대전토너가 로울러(16)상에 정전기에 의해 부착된다.

상기 로울러(16)는 로울러(16)가 광전도성 드럼(1)으로 이루어진 화상담체와 접촉하는 집음부(a nip portion)로 토너(Tc)를 운반한다.

상기 드럼(1)은 장치(10)에 장착된 화상형성장치에 포함된다.

상기 블레이드(18)는 토너(Tc)를 로울러(16)에 의해 운반되도록 하여 균일한 얇은 토너층을 형성하도록 한다.

상기 드럼(1)은 경질재질로 이루어지기 때문에, 상기 집음부는 연질 현상로울러(16)에 의해 형성된다.

집음부에서, 상기 토너(Tc)는 로울러(16)로 부터 드럼(1)으로 전송되어 상기 드럼(1) 상에서 정전기적으로 형성된 잠상을 현상한다.

상기 현상장치(10)는 후술하는 바와같은, 아직까지 해결되지 못한 여러문제점을 가진다.

상기 현상로울러(6)는 연질이기 때문에, 블레이드(18)가 로울러(16)상에 균일한 얇은 토너층을 형성하기 곤란하다.

상기 연질로울러(16)는 크리프(영구압축변형)로 부터 방치되기 쉽다.

상기 크리프는 로울러(16)가 블레이드(18)와 드럼(1)에 균일하게 접촉하는 것을 방해하여 결함있는 현상의 원인이 된다.

토너를 균일하게 대전하는 것이 어렵기 때문에, 예상극성의 반대극성으로 대전된 토너가 나타나고, 예컨데 화상배경상에 나타나는 얼룩의 원인이 된다.

제2도는 경질 현상로울러를 사용하는 다른 일반적인 현상장치를 보인다.

도시한 바와 같이, 10A로 나타낸 현상장치는 제1도의 연질 현상로울러(16) 대신에 경질현상로울러(16a)를 가진다.

공급로울러(14)에 의해 호퍼(12)로 부터 공급된 토너(T)는 현상로울러(16a)의 자화된 표면상에 부착된다.

상기 토너(T)는 그와 블레이드(18) 사이의 마찰에 의해 대전되어, 토너(T)의 두께와 그 입자사이의 마찰을 조절한다.

상기 대전토너(Tc )는 로울러(16a)에 의하여 그 로울러(16a)가 광전도성 벨트(1a)에 접촉하는 집음부로 운반된다.

상기 로울러(16a)는 경질 재질로 이루어지기 때문에, 상기 집음부는 벨트(1a)에 의해 형성된다.

상기 대전토너(Tc)는 제1도에 도시된 것과 동일한 방법으로 벨트(1a)로 운반된다.

그러나, 상기 현상장치(10A)는 벨트(1a)를 구동하기 위하여, 구동로울러와 기어를 포함하는 구동기구가 필요하다.

상기 구동기구는 장치(10A)의 단가를 상승시킨다.

상기 벨트(1a)는 불규칙한 장력 분포 또는 그와 유사한 원인에 의해 편심(offset)되기가 쉽기 때문에, 편심된 상태에서 복사를 위한 외부 기구가 필요하다.

게다가 상기 장치(10A)도 역시 반대극성으로 대전된 토너로 부터 방치된다.

제3도는 또다른 일반적인 현상장치를 보이며, 경질현상로울러와 연질현상 로울러 모두를 가지고, 토너와 담체 혼합물과는 구별되는, 단지 토너만을 사용한다.

도시된 바와같이, 30으로 나타낸 현상장치는 새토너(T)를 저장하는 호퍼(32), 공급로울러(34), 고무자석등으로 된 경질의 제1 현상로울러 또는 현상수단(36), 연질표면을 가지며 제1 로울러(36)와 광전도성 드럼(1)에 접촉하는 제2 현상로울러 또는 현상수단(38), 상기 제2 로울러(36)에 접촉하는 블레이드 또는 토너조절수단(40), 토너운반을 위한 동력원(42), 및 현상을 위한 바이어스 동력원 HV(44)를 가진다.

상기 토너(T)는 대전되는 동안에 제1 로울러(36)상에 얇은 층을 형성한다.

상기 대전토너(T)는 상기 제1 로울러(36)에 의해 그 로울러(36)가 제2 로울러(38)와 접촉하는 집음부로 운반된다.

상기 집음부는 제2 로울러(38)의 탄성변형에 의해 이루어진다.

바이어스 전압(F1 (V))이 동력원(42)으로 부터 제1 로울러(36)에 가해져 상기 토너(T)가 로울러(36)로 부터 로울러(38)로 운반되도록 한다.

마찬가지로, 바이어스 전압(F2(V))이 동력원(42)으로 부터 현상용 제2 로울러(38)로 가해진다.

상기 로울러(36)로 부터 로울러(38)에로의 토너(T)운반은 상기 바이어스 전압(F1)과 (F2)가 하기 조건의 어느 하나를 만족할 때 나타난다.

(ⅰ) 토너(T)가 음으로 대전되고 음-대-양(negative-to-positive)현상이 실행될 때 F1F20;

(ⅱ) 토너(T)가 음으로 대전되고 양-대-양 현상이 실행될 때 0F1F2;

(ⅲ) 토너(T)가 양으로 대전되고 음-대-양 현상이 실행될 때 0F2F1; 및

(Ⅳ) 토너(T)가 양으로 대전되고 양-대-양 현상이 실행될 때 F2F10

상기 제2 로울러(38)에 전송된 토너(Tc)는 상기 로울러(38)의 탄성변형에 의해 로울러(38)와 드럼(1) 사이에 형성된, 집음부 또는 현상위치로 운반된다.

이 위치에서, 상기 토너(Tc)는 로울러(38)로 부터 드럼(1)에 전송되어 상기 드럼(1) 상에 형성된 잠상을 현상한다.

제4도는 음으로 대전되고 음-대-양 현상이 실행될 때 나타나는 토너(T)의 전송을 설명한다.

도시된 바와같이, 토너(Tc)는, 주로 음의 극성으로 대전되어, 제1 로울러(36) 상에, 그리고 제2 로울러(38)상에 부착된다.

반대 극성으로 대전되고 로울러(36)상으로 부착된 토너(T+)는 로울러(38)에 전송되지 않는다.

이는 배경오염과 그밖의 결함을 성공적으로 제거한다.

상기 현상장치(30)를 갖춘 복사기 또는 그와 유사한 화상형성장치가 제5도에 도시된다.

도시된 바와같이, 상기 장치는 대전기(46), 광학기입 장치(48), 화상전송유니트(50), 정착유니트(a fixing unit)(52), 출측 로울러쌍(54), 소제 블레이드(56), 방전기(58), 용지(P)를 적재한 카세트(60), 픽업로울러(a pick-up roller)(62), 및 등록로울러쌍(a registration roller pair)(64)을 가진다.

드럼(1)은 도면상에 화살표로 나타낸 바와같이 반시계 방향으로 회전가능하다.

상기 대전기(46)는 드럼(1)의 표면을 균일하게 대전한다.

상기 드럼(1)의 대전표면은 드럼(1)의 회전에 기인하여 연속적으로 이동된다.

상기 기입장치(48)는 드럼(1)의 대전표면을 화상과 같이 감광시켜 잠상을 정전기적으로 형성한다.

상기 드럼(1)이 더 회전됨으로서, 상기 현상장치(30)는 토너로서 잠상을 현상하고 그에 부합하는 토너화상을 드럼(1) 상에 형성한다.

1장의 용지(p)가 카세트(60)로 부터 미리 결정된 시간에 픽업로울러(62)와 등록로울러쌍(64)을 통해 화상전송유니트(50)로 운반된다.

결과적으로 토너화상이 전송유니트(50)에 의해 드럼(1)으로 부터 용지(p)에 전송된다.

상기 토너 화상이 정착 유니트(52)에 의해 용지(P)상에 정착된 후에, 상기 용지(P)는 출측 로울러쌍(54)에 의해 장치의 외부로 추출된다.

상기 화상 전송후에, 드럼(1) 상에 잔류하는 토너는 소제 유니트(56)에 의해 제거되고, 그 드럼(1) 상에 잔류하는 전하는 방전기(58)에 의해 방산된다.

결과적으로, 상기 드럼(1)의 표면전위는 0으로 복귀된다.

이러한 일련의 과정은 요구되는 복사장수를 마련하기 위하여 반복되어진다.

2개의 현상로울러(36)과 (38)을 가지는 제3도의 현상장치(30)는 저렴한 가격으로 토너가 서로 반대극성으로 대전되는 것을 방지할 수 있다.

그러나, 상기 토너가 제1 로울러(36)로 부터 제2 로울러(38)를 경유하여 드럼(1)으로 운반되어지기 때문에, 드럼(1) 상에서의 잠상의 현상이 로울러(36)상에서의 토너층의 두께와 전하분포에 의해 너무 극단적으로 영향을 받는다(is critically affected).

본발명에 따른 현상장치의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 실시예는 제3도 내지 제5도에 도시된 바와같이, 2개의 현상로울러, 음으로 대전될 수 있는 토너, 및 음-대-양 현상이 사용되고, 이에 한정하지는 않는다.

본 실시예에서, 제3도 내지 제5도에 도시된 요소와 같거나 유사한 구성 요소는 동일 참조부호로 나타내고 그에 대한 상세한 설명은 중복을 피하기로 한다.

[실시예 1]

제6도에 도시된 바와같이, 현상장치는 블레이드(40)를 가지며 유일한 구성인 제1현상로울러(36)에 접촉되도록 상기 블레이드(40)를 유지한다.

상기 블레이드(40)는 폭 또는 길이 방향의 길이 b, 두께, h, 및 블레이드(40)의 자유단으로 부터 그 블레이드(40)가 로울러(36)에 접촉하는 점까지 측정한 돌출길이 d를 가진다.

ℓ로 나타낸 것은 블레이드(40)의 타측 고정단으로 부터 그 블레이드(40)가 로울러(36)에 접촉하는 점까지 측정한 자유길이(a free length)이다.

제7도에 도시된 바와같이, 상기 블레이드(40)는 그 블레이드(40)의 연속된 위치와 상기 로울러(36)에 접촉하는 동일 위치와의 사이의 변위에 부합하는 양(amount)(υ)에 의해 그 로울러(36)에 맞물린다.

상기 로울러(36)에 작용하는 블레이드(40)의 압력은 토너를 로울러(36)상에 균일하게 대전된 얇은 층으로 형성시키도록 하는 주요 인자의 하나이다.

실험에서는, 제8도에 나타낸 바와같이, 20gf 보다 낮은 접촉 압력은 많은 양의 토너가 블레이드(40)의 짧은 위치에서 룰러(36)로 운반되어지도록 하여 그 블레이드(40)가 로울러(36)로 부터 멀리 떨어져 있게 함을 보였다. 이는 토너가 얇은 층으로 형성되는 것을 방지하고, 따라서 로울러(36) 상에서의 단위면적당 토너의 양과 토너분포의 불규칙성을 심하게 하였다.

나아가, 토너에 부가된 전하의 양이 감소되었다.

상기 접촉압력이 360gf 보다 크면, 상기 토너는 로울러(36)상에 연속적으로 필름을 형성하고, 블레이드(40)에 점착되었다.

결과적으로, 상기 로울러(36)상의 토너층은, 제9도에 도시된 바와같이, 그 두께에 있어서 대단히 불규칙하였다. 따라서, 접촉압력을 P로 하면, 20gf ≤ P ≤ 360gf 가 만족된다.

나아가, 상기 접촉 압력(P)은 다음과 같이 표현된다 :

P = (E. B. h³. υ)/(4 . ℓ³) 식(1)

여기에서, E는 블레이드(40)로서 사용되는 부재의 영계수(Young's modulus)이다.

이는 b, h, υ 및 ℓ이 20gf ≤ P ≤ 360gf 의 관계를 만족하도록 선택되어질때 안정된 토너층이 가능함을 나타낸다.

상기 로울러(36)와 블레이드(40)가 자석로울러와 자석부재로서 각각 이루어진다고 가정하자. 그러면, 상기 로울러(36)는 상기 블레이드(40)를 자력으로 끌어당기기 때문에, 접촉 압력(P)이 0일지라도 토너를 조절하는 접촉압력이 얻어진다.

예컨데, 로울러(36)의 플럭스밀도(flux density)가 280G이고 상기 블레이드(40)가 스테인레스강(SUS)으로 만들어질때, 맞물림량(the amount of bite)(υ)이 -0.1㎜ 이상이라면 상기 토너는 적당하게 대전되어 얇은 층을 형성할 것이다.

또한, 접촉 압력이 360gf 보다 크면 로울러(36) 상의 토너층 두께는 대단히 불규칙하게 된다.

실험은 다음관계가 만족되어질때 화상의 결함이 나타나지 않음을 보였다.

0gf ≤ P ≤ 360gf

V ≥-0.1㎜

따라서, 상기 2개의 관계를 만족하도록 식(1)의 인자를 선택하면, 로울러(36)상에 안정된 토너층을 형성하는 것이 가능하다.

상기 블레이드(40)의 단부는 필요하다면, 연마되어도 좋다. 상기 블레이드(40)가 연마된 단부를 가질때, 그래프의 기울기는, 제10도에 도시된 바와같이, 감소하고, 로울러(36)상의 토너량은 균일함을 알 수 있었다.

특히, 상기 블레이드(40)의 단부가 연마되어질때, 로울러(36) 상의 토너의 두께 변화는 블레이드(40)의 돌출길이(d)에 관련하여 감소한다.

게다가, 상기 연마된 단부는 파형 단부(an undulant edge)와 비교하여, 노화의 원인이 되는 마모에 대하여 로울러(36)상의 토너두께를 감소시킨다.

결과적으로, 안정된 토너층이 높은 신뢰도로서 이루어진다.

상술한 바와같이, 본 실시예는 로울러(36)상에 작용하는 블레이드(40)의 접촉 압력이 20gf ≤ P ≤ 360gf 에 있도록 제한한다. 이러한 조건에서, 균일하게 대전된 토너가 로울러(36)상에 얇은 층을 연속적으로 형성토록 하여, 결함화상을 제거한다.

나아가, 상기 접촉 압력이 0gf≤P≤360gf 의 범위에서 유지되고, 맞물림량이 υ≥-0.1㎜의 범위에서 유지될때, 균일하게 대전된 토너가 로울러(36)상에 얇은 층을 역시 연속적으로 형성할 수 있다. 게다가, 상기 블레이드(40)의 단부가 연마될때, 로울러(36) 상에서의 토너의 두께 변화가 블레이드(40)의 돌출길이(d)에 관련하고, 수명에 관계되는 마모에 대하여 감소한다. 이는 현상의 신뢰성을 향상시킨다.

[실시예 2]

제3도의 현상장치(30)에 있어서, 토너(Tc)를 제1 로울러(36)로 부터 제2 로울러(38)로 이동시키는 전기장이 형성된다. 따라서, 토너의 양은 로울러(38)상에 한정되지 않는다면 증가하는 경향이다.

이점에서, 본실시예는 2개의 로울러(36)과 (38)이 서로 접촉하도록 하는 토너의 양을 한정한다.

특히, 상기 제1 로울러(36)는 고무자석으로 이루어졌고, 제2 로울러(38)는 스폰지로울러로 이루어지고 표면이 전도성 페인트로 코팅된 고무튜브로 덮여졌다. (지터(jitter)를 고려한 최소직경부에서) 상기 2개의 로울러(36)과 (38)이 동일 평면에 접촉하여 유지하는 동안 토너가 공급되었다. 이 조건에서, 상기 로울러(36)과(38)이 선속비 (A linear velocity ratio) 3 (로울러(36)) : 1(로울러(38))로 전방방향(제 11도의 실선 화살표 방향)으로 회전되었을때, 토너량은 로울러(36)상에 약 0.3㎎/㎠으로 또한 로울러(38)상에 약 1.4㎎/㎠으로 포화되었다.

반면에, 상기 로울러(36)과 (38)이 역회전(로울러(38))이 제11도의 점선화살표로 나타낸 방향으로 회전)할때, 선속비 3 : -1에서, 토너량은 로울러(36)상에 약0.3㎎/㎠으로 또한 로울러(38)상에 약1.1㎎/㎠으로 포화(saturated)되었다.

상기 로울러(36)과 (38)이 상기한 조건으로 서로 접촉하면, 토너가 그사이를 통과할때 맞물림부에서 미세한 변형이 발생한다.

제12도에서, 점선은 로울러(36)과 (38)의 원래 위치를 나타낸다.

결과적으로 토너량이 조절된다.

제13도는 제2로울러(38)상에서의 토너량 변화를 보인다.

이는 로울러(38) 상의 토너량이, 만약 상기 로울러(36)과 (38)이 접촉한 상태로 유지된다면, 그들이 얼마나 많은 시간 접촉하는지에 종속되어질지라도, 쉽게 조절될 수 있음을 보인다.

물론, 상기 로울러(38)상의 토너량은, 로울러(36)과 (38)이 서로 접촉하지 않고, 즉 그들이 임의의 간격으로 떨어져 위치할지라도, 조절될 수 있다.

이경우에, 적절한 토너량(약 1㎎/㎠ 내지 1.2㎎/㎠인)이 만족되기 위한 필수조건은, 그 간격이(각 토너층의 두께 : 각 수십 미크롱(micron)정도로) 매우 작게 유지되어야 한다.

그러나, 그러한 간격은 (축사이의 공차, 로울러의 지터등에 의한)치수공차로 인해 형성하기 어렵기 때문에, 토너량에서의 불규칙성이 악화된다.

물론, 그 간격을 유지하는 것은 기술적으로 어렵고 제작 단가를 상승시킬 것이다.

상기한 관점에서, 제14도에 도시된 바와같이, 본 실시예는 상기 로울러(36)과 (38)이 집음부에서 서로 다른 방향으로 이동하고 서로에 대하여 가볍게 맞물리도록 변형된다. 이 구성은 토너(T)가 집음부를 통해 통과하기 어렵게 한다. 이 상태에서, 토너(T)가 로울러(36)로 부터 로울러(38)로 전송될때, 로울러(38)상의 토너량은 단순히 로울러(36)상의 토너량과 선속비에 의해 결정된다. 게다가, 드럼(1)이 위치되는 장소인, 현상위치를 통해 통과된 토너(T)는 되돌려져 로울러(36)에 의해 수집된다.

결과적으로, 로울러(38)상의 토너는 일정량에서 유지될 뿐만 아니라, 상기 로울러(36)가 회전되는 매회마다 새로 공급된다.

따라서, 로울러(36)과 (38)의 반복적인 접촉에 기인한 로울러(38)상에서의 토너량의 변화는 감소된다. 이는 잔상이 최소로 되도록 한다.

제15도는 로울러(38)상의 토너량과 상기 로울러(36)과 (38)의 접촉회수사이의 관계를 보인다. 이 관계는 상기 변형예에 대하여, 상기 로울러(36)과 (38)이 각각 직경 16㎝ 와 20㎝를 가지고 애스커(asker)(C)의 항목으로 약 50도(degree)인 경도를 가졌을 때, 이들이 서로 0.4㎜로 맞물려 있는 동안에 선속비 3 : -1에서 회전되었을 때, 및 로울러(38)상의 토너량이 약 0.3㎎/㎠ 이었을때를 보인다. 도시된 바와같이, 로울러(38)상의 토너량은 로울러(36)과 (38)의 접촉횟수에 관계없이 약 0.9㎎/㎠이었다.

비교를 위하여, 제16도에 도시된 바와같이 로울러(36)과 (38)이 서로에 맞물리는 동안에 정회전된다고 가정한다.

그러면, 집음부를 통해 통과될 수 있는 토너량은 로울러(36)과 (38)의 접촉조건과 선속비에 의존하여 변화한다.

그러나, 화상 형성동안에, 토너(T)는 주로 로울러(36)로 부터 로울러(38)로 이동하고, 후자로 부터 전자로는 거의 이동하지 않는다.

게다가, 토너(T)는 제16도에 도시된 바와같이 집음부(A)에서 축적되기 쉽다.

본 변형예에서, 상기 잇점은 단지 로울러(36)과 (38)이 서로 맞물릴때 얻어진다.

상기 로울러(36)과 (38)이 0.5㎜ 보다 더 맞물릴 때, 거의 어떤 토너(T)도 집음부를 통해 통과하지 못하는, 즉 로울러(36)과 (38)의 스트리핑 효과(Stripping effect)가 향상되는 것을 실험에 의해 알았다. 그러나, 맞물림량에서의 증가는 스트리핑 효과를 비례적으로 향상시키지는 않고; 게다가, 이는 로울러(36)과 (38)의 변형을 증가시키고 크리프(creep)가 나타나는 원인이 되기 쉽다.

상기 크리프는 로울러 (36)과 (38)의 재질, 직경, 및 맞물림량 뿐만 아니라 그들을 둘러쌓는 주변조건에 의해 종속된다.

크리프 시험(35℃, 85% 상대습도 대기상태에서 30일 동안의)은 맞물림량이 2㎜ 보다 작으면 로울러(36)과 (38)의 크리프가 화질에 대한 허용범위에 놓이고, 맞물림량이 1.5㎜ 보다 작은 것이 바람직함을 보였다. 경도에 대해서는 경질과 연질 조합이 주어진 맞물림량에 대한 연질과 연질 조합 보다 스트리핑 효과에서 보다 바람직하였다.

만약, 상기 제2 로울러(38)가 연질이면, 경질드럼(1)과 접촉한 상테에서 효과적인 현상이 가능하다.

자석토너를 사용할때, 상기 로울러(38)는 자석로울러로 이루어진다.

그러나, 현상의 현재 단계에서, 연질 자석로울러가 경질 자석로울러 보다 더 값비싸다.

따라서, 로울러(38)를 로울러(36) 보다 더 연하게 만드는 것이 더 효과적이고 후자를 전자에 맞물리게 하는 원인이 된다.

애스커(C)에 있어서 약 99도의 경도를 가지는 로울러(36)와 약 35도 내지 70도의 경도를 가지는 로울러(38)로 시험하였을때, 로울러(36)과 (38)이 0.3㎜ 보다 더 맞물리면 거의 어떤 토너도 집음부를 통해 통과되지 않았다. 이는 스트리핑 효과가 그러한 작은 맞물림량에 불구하고 현저함을 의미한다.

그러나, 맞물림량의 증가는 스트리핑 효과를 비례적으로 향상시키지 않는다 ; 게다가, 그것은 전술한 바와같은 로울러(36)과 (38)의 변형을 증가시키고 전술한 바와같이, 크리프가 나타나도록 하는 원인이 되기 쉽다.

또한, 상기 크리프는 로울러(36)과 (38)의 재질, 직경 및 맞물림량 뿐만 아니라 그들을 둘러쌓는 주변 조건에 의존한다. 크리프 시험은(35℃, 85% 상대습도 대기상태에서 30일간 실시된), 맞물림 량이 1.3㎜ 보다 작으면, 로울러(36)과 (38)의 크리프가 화질에 대한 허용범위에 놓이고, 그 맞물림량이 1.3㎜ 보다 작은 것이 바람직함을 보였다.

낮은 경도가 바람직한데, 이는 요구구동토크(required drive torque)를 감소시키는 동안에, 허용 맞물림량의 범위를 확장시켜 자유조정범위를 확대시킨다.

제17도는 제2 로울러(38)와 화상밀도와의 관계를 보인다. 도시된 바와같이, 로울러(38)상의 토너량이 Mo보다 작은 범위에서는 , 화상 밀도가 토너량의 증가와 함께 증가된다.

그러므로, 로울러(38) 상의 토너량이 변화할 때 화상밀도가 변화하는 것을 막기 위하여는, 토너량이 포화밀도를 만족할 수 있는 범위내에서 선택되는 것이 필요하다.

그러나, 토너량은 가능한한 작아야 하며, 이는 토너량에서의 증가는 토너소모량의 증가로 직접 이어지기 때문이다.

이들 조건을 동시에 만족하기 위하여는, 로울러(38)상의 토너량(m/a)을 M₁(상기 실시예에서는 Mo=M₁)≤ m/a ≤ M₂의 범위로 한정하는 것이 필요하다.

한편, 드럼(1)이 회전하는 동안, 로울러(36)(38)는 화상형성이 진행중인지 아닌지와는 무관하게 서로 일정하게 접촉하여 회전된다.

제18도에 도시된 바와같이, 로울러(38)상의 토너량(m/a)은 로울러(36)(38)의 접촉횟수와, 맞물림량(the amount of bite)에 의해서 영향을 받는다.

특히, 상기토너량(m/a)은 포화될때까지 접촉횟수의 증가에 따라서 증가한다.

그러나, 맞물림량이 적으면 상기 토너랑(m./a)이 포화하기에 필요한 접촉횟수가 증가한다.

또한, 1회 접촉시의 토너량(m/a)과, 포화시의 토너량(m/a) 사이의 차이는 증가한다.

중요부분이 흑색으로 점유된 화상이 현상되면, 로울러(38)상의 토너는 로울러(36)(38)가 단지 1회 서로 접촉한 결과로서 상당량 소모된다.

이에 대조적으로, 흰색의 화상부분이 연속할때에는 로울러(38)상의 토너가 소모되지 않기 때문에 접촉횟수는 증가한다.

따라서, 화상밀도를 일정하게 유지시키기 위하여, 1회 접촉(a single contact) 시의 토너량(m/a)과 포화시의 토너량(m/a) 모두는 상기 관계 M1 ≤ m/a ≤ M2를 만족하여야만 한다.

제19도는 1회 및 포화접촉시의 토너량(m/a)과, 로울러(36)(38)의 맞물림 량(t)사이의 상관관계를 나타낸다.

도시된 바와같이, 맞물림량(t)이 증가하면, 단일 접촉시의 토너량(m/a)이 증가하고, t1 에서 포화한다.

이에 반하여, 포화시에는 맞물림량(t)의 증가에 따라서 토너량(m/a)은 연속적으로 감소하며 t2 에서 포화한다.

상기 포화량은 거의 일정상수(Mo)로 유지된다. 로울러(38)에서는, 상기 관계식 M1 ≤ m/a ≤ M2 가 상기 설명한 바와같이 만족되어야만 한다.

그러므로, 단일 접촉에 대해서는 t ≥ t3 조건, 포화접촉에 대해서는 t ≥ t4 조건 모두를 만족하여야 한다.

제19도에는 t1 ≥ t2 ≥ t3 ≥ t4 의 특정관계식이 도시되어 있고, 상기 관계식은 예를들면 현상용 바이어스에 따라서 변화할 것이다.

그리고, 단일접촉 및 포화접촉에 필요한 조건 모두를 만족시키는 관계식은 t ≥ to(to = t3 제19도 참조)로 결정된다.

상기 로울러(36)(38)는 회전방향 및 속도의 차이로 인하여 서로에 대하여 미끄러진다.

그 결과, 제20도에 도시된 바와같이 맞물림량에서의 증가는 로울러(36)(38)를 구동시키는데 필요한 토크(torque)의 증가를 초래한다.

그리고, 제21도에 도시된 바와같이, 임의의 맞물림량에 대하여 필요한 토크는 로울러(38)의 경도(herdness) 증가에 따라서 증가한다.

필요한 토크의 증가는 큰 용량의 모터를 필요로 하여 장치의 가격을 증가시킨다. 제21도에 도시된 바와같이 허용 토크(To) 보다 낮은 토크를 유지하기 위해서는, 고무경도는 Ho 보다 적어야 한다.

상기 고무경도는 JIS-A에 규정된 바와같이 60도(degree) 보다 낮은 것이어야 함이 실험에 의해서 판명되었다.

상기한 바와같이, 본 실시예는 로울러(36)(38)를 접촉상태로 유지시키고, 토너량을 사전에 설정된 량으로 탄성변형에 의해서 형성된 간격(a gap)에 의하여 제어한다.

그러므로, 토너 또는 단일성분 방식의 현상제라도 균일하게 대전될 수 있다. 이는 반대극성의 토너를 감소시킴으로서 안정된 화상형성을 보장한다.

로울러(36)(38)가 반대방향으로 회전하면, 이들은 서로 맞물려서 집음부(a nip portion)을 통과하여 토너가 지나가는 것을 어렵게 한다.

이러한 상태에서는, 이송되는 토너량이 단지 선속도 비율(a linear velocity ratio)에 근거하여 결정됨으로서 토너량이 안정된다.

그리고, 로울러(36)(38)가 서로 맞물릴때 로울러(38)를 드럼(1)과의 관계 및 가격(cost)등을 고려하여 상대적으로 연질의 재료로서 구성함이 바람직하다.

그리고, 상기 로울러(38)는 JIS-A 에 규정된 바와같은 60도 이하의 고무경도로 제공된다.

이는 구동되는 로울러(38)에 필요한 토크를 성공적으로 감소시킨다.

[실시예 3]

본 실시예는 로울러(36)(38)에 의해서 이동되는 토너량에 관계하고, 상기 설명된 바이어스 전압(F1)(F2) 사이의 관계식(i)을 채택한다. 제3도 및 제4도에 관련하여, 단위시간 및 단위면적당 로울러(36)(38) 사이를 통과하는 토너량(T)이 변화되면, 단위시간 및 단위면적당 드럼(1)상에 형성된 최대전위의 잠상에 부착하는 토너량(T)은 증가한다. 23℃, 50% 상대습도 대기하에서, 로울러(38)가 단위시간당 1.4㎎/㎠ f 량으로 토너를 이송하고, 단위시간 및 단위 면적당 로울러(36)에 의해서 이송되는 토너량이 변화된다고 가정한다. 제22도는 이와같은 조건에서 결정된 현상 감마 특성(a development gamma characteristic)을 도시한다. 특히, 드럼(1)상에 부착된 정전전위(electrostatic potential)가 Vo이고, 드럼(38)의 표면전위가 Vm 이며, 토너(T)가 드럼(1)상의 최대전위의 잠상으로 Mt g/(㎠ .t)량으로 이동된다고 가정한다. 그러면, 제22도에 도시된 특성은 상기 차이(Vo-Vm)와 토너량 Mt g/(㎠.t)의 관계에 관련하게 된다. 제22도에서 특성곡선10,20,30,40 이 각각 로울러(38)에 의해서 이송되는 토너량(mt2)이 0.7㎎/㎠, 0.5㎎/㎠, 0.3㎎/㎠ 및 0.2㎎/㎠ 일때 결정된다.

상기 량(mt1)이 0.2㎎/㎠ 보다 낮게 감소할 때, 토너(T)는 부서지거나, 고착하기 쉽고; 그것이 0.7㎎/㎠ 보다 크게 증가하면, 토너(T)는 충분하게 대전될 수 없다. 그러므로, 토너량(mt1)은 0.2㎎/㎠ 이상 0.7㎎/㎠ 이하임이 바람직하다.

제22도에 도시된 특성곡선은 노화(aging)와 주변상태의 조건에 따라서 변화한다. 제23도는 복사 작동이 30,000회 반복된 후의 특성곡선(11-41)을 도시한다. 또한 제24도 및 25도는 각각 5℃, 25% 상대습도 대기에서 얻어진 특성곡선(12-42)과, 35℃, 85% 상대습도 대기에서 얻어진 특성곡선(13-43)을 도시한다.

상기에서 드럼(1)상의 최대 전위의 잠상으로 이동된 토너량(T)은 노화에 기인한 열화(deterioration)가 진행하고, 또한 온도와 습도가 증가함에 따라서 연속적으로 증가함을 알 수 있다. 그러나, 단위시간 및 단위 면적당 로울러(36)에 의해서 이동된 토너량이 0.7㎎/㎠ 보다 적을 경우에만, 최대 전위의 잠상으로 이동된 량(Mt)이 1.5㎎/㎠ 미만으로 남는다. 이는 용지로 이동된 토너(T)가 힌색의 배경으로 녹아서 흐르는 것을 방지한다.

로울러(36)에 할당된 토너량(mt1)을 조절하기 위하여, 스테인레스 스틸(Stainless steel)로 이루어지고 로울러(36)에 작용하는 블레이드(40)의 접촉압력과 접촉위치가 조절된다. 특히 제26도에 도시된 바와같이, 블레이드(40)는 로울러(36)에 단순히 접촉하는 위치로 부터 일정량(Fc) 만큼 로울러(36)에 대하여 압압된다. 동시에, 블레이드(40)는 모서리(40a)가 로울러(36)에 접촉하는 지점(Co)으로 부터 거리(Lv)만큼 돌출한다.

실제로, 거리(Lv)는 음수값(negative)이고, 도시한 방향의 거리에 일치한다. 블레이드(40)가 일정량(Fc) 만큼 로울러(36)측으로 밀리어지면, 블레이드(40)는 베이스 단부측을 향하여 접촉점(Co)을 접촉점(C1)으로 이동시킨다.

블레이드(40)의 수치(Fc)와 (Lv)는 로울러(36)에 의한 토너이송량(mt1)을 측정하기 위하여 변경되었다.

mt1=0.2㎎/㎠ 인 경우의 거리(Lv)와, mt1 =0.7㎎/㎠ 인 경우의 거리(Lv)는 각각 -0.5㎜ 와 -1.1㎜로 측정되었다. 상기 수치(Fc)는 예외없이 0.9㎜ 이었다.

전위차(Vo-Vm)는 최대전위의 잠상으로 이동되는 토너량(Mt)이 상기 전위차에 대하여 거의 일정하게 유지되는 포화범위내에 존재하도록 선택된다.

제23도 및 25도에 도시된 바람직하지 못한 조건중에서 제25도에 도시된 조건을 가정하고, 그때 온도가 35℃ 및 습도가 85% 상대습도임을 가정한다.

이러한 조건에서, 로울러(36)(38)에 의한 토너이송량(mt1)과 (mt)가 각각 0.2mg/㎠과 1.4㎎/㎠ 일때에는 토너량(Mt)은 1.1㎎/㎠의 최대값을 갖는다.

그러나, 실제 이송비율은 64중량%이기 때문에 토너는 용지로 0.7㎎/㎠ 양만큼 이동된다. 상기와 같은 토너량을 이송하는 용지가 장착될 때, 화상은 거의 1.3과 동일한 화상밀도(DI)를 갖는 것으로 측정되었다.

이러한 밀도(DI)는 용지상의 최대밀도에 요구되는 값(a value)고 거의 동일하고, 상기 설정치들은 임의의 조건하에서 보다 낮은 한계치를 주는 것이다.

한편, 제2 로울러(38)의 선단속도(V2)에 대한 제1 로울러의 선단속도(V1)비율과 바이어스 전압(F1)(F2)의 차이(Vd)가 일정하게 유지된다고 가정한다. 그러면, 로울러(38)에 할당된 토너량(mt2)은 로울러(36)에 할당된 토너량(mt1)에 비례하여 항상 증가하는 함수이다.

제27도는 변수(parameters) 로서 속도비 V1/V2 와 전압차이(Vd)를 이용함으로서 토너량(mt1)(mt2) 사이의 상관관계를 도시하고 있다. 곡선 Tij(i,j=1,2,3)에서는 지수(index)(i)가 (Vo-Vm)을 나타내고; (Vo-Vm)이 400V 일때 그값은 1 이고, (Vo-Vm)이 300V 일때 2이며, (Vo-Vm)이 200V 일때 3 이다. 이와 유사하게 지수(j)는 V1/V2 값을 나타내며, V2/V2 가 2 일때 그 값은 1이고, V1/V2 가 3일때 2이며, V1/V2가 5일때 그 값은 3이다. 따라서, m/s ≤1.4를 유지하는 한 그 값들은 비례한다. 토너량(mt2)이 1.4 이면 이는 화상이 로울러(38)로 부터 최대전위의 잠상으로 이동되어 정착 유니트에 의해서 정착될때 토너(T)가 화상을 훼손시키는 것을 방지하는 하한값(lower limits)인 것이다.

그러므로, mt2가 0.4 일때 mt1 ≤ 0.7mg/㎠ 이 만족되어야 하기 때문에, mt1=1.7 및 mt2=1.4 또한 하한값을 제공한다. 이러한 하한값들을 상기 언급한 하한값과 조합하면,

1.4/0.7=2 ≤ mt2/mt1≤ 1.4/0.2=7

즉 2 ≤ mt2/mt1≤ 7의 관계식이 얻어진다.

드럼(1)의 선단속도(Vo)에 대한 로울러(38)의 선단속도 비율이 1.0이상 내지 1.4 이하임이 필요하다.

이하, 선단속도(V1)(V2)와 바이어스 전압(F1)(F2)를 변경시킴으로서 얻어진특정 조건들에 대하여 설명한다. 먼저, 바이어스 전압(F1)(F2)가 변화될 때 비율(V1/V2)가 2.75로 선택되었다. 상기 실시예에는 전압(F1)(F2)가 거의 서로 동일하였다. F1과 F2가 각각 -700V와 -400V 이었을 때, 즉 F2-F1=-400-(-700)=300V 이었을 때, 로울러(36) 상에 부착된 대부분의 토너(T)는 로울러(38)로 이동되었다. F1과 F2가 각각 OV와 -400V 이었을 때, 즉 F2-F1 = -400-(-0)=-400V 이었을 때 로울러(36)상에 부착된 대부분의 토너는 로울러(36)상에서 이동되었고 로울러(38)로 이동된 토너(T)는 로울러(36)로 복귀되었다. 그리고 F1과 F2가 유동상태(a floating state)에 있었을 때, 로울러(36)에 부착된 토너(T)는 로울러(38)로 이동되었고, 단지 로울러(36)에는 부분적으로 남아있었다.

로울러(36)가 로울러(38)에 맞물리기 때문에, 로울러(36)(38) 사이의 접촉압력은 로울러(36)의 경도와 로울러(38) 내로 로울러(36)가 맞물리는 량에 의해서 결정된다.

접촉압력은 토너(T)가 로울러(36)(38) 사이를 얼마나 쉽게 통과할 수 있는지를 차례로 결정한다. 토너(T)가 로울러(36)로 부터 로울러(38)로 이동되는지의 여부는 로울러(36)(38) 사이의 자기장(electric field) 위치와 강도(intensity), 접촉압력 및, 토너(T)의 부착력등에 의존한다. 로울러(36)가 역방향, 즉 로울러(38)의 운동을 따르는 방향으로 회전되었을때, F1 과 F2는 각각 -800V와 -400V 이었고, 대부분의 토너(T)는 로울러(36)로 부터 로울러(38)로 이동되었다.

상기 방식과 같이 본 실시예는 로울러(38)에 의해서 현상위치로 이동되는 토너량이 만일 속도비(V1/V2)와 전위차이(F2-F1)가 적절하게 선택된다면, 제어될 수 있도록하여 주는 것이다.

그 결과, 로울러(36)에 의해서 이동된 토너량(mt1)과 토너전하, 속도비율 V2/Vo 및 토너량(Mt)등은 각각 다른것과는 독립적으로 제어될 수 있다.

상기 설명한 바와같이, 상기 실시예에서는 블레이드(40)와 로울러(36) 사이의 접촉압력과 블레이드 모서리(40a)의 돌출길이가 로울러(36)에 의해서 이송되는 토너량(mt1)을 유지하기 위하여 0.2mg/㎠ 보다 크고 0.7mg/㎠ 보다 적도록 제어된다. 이는 상기 장치가 토너 또는 단일 성분 현상제의 사용에도 불구하고 화상을 훼손시킨다던가 또는 반대로 마련된 토너가 나타남 없이 충분한 밀도의 토너 화상을 형성할 수 있도록 하여 준다.

[실시예 4]

제2도에 관련하여, 본 발명의 실시예 4에 대하여 설명한다.

도시된 바와같이 현상장치(10A) 에서는, 벨트(1a)와 경질의 자기로울러(16a)가 서로에 대하여 접촉하면서 동일선단속도에서 회전된다. 제28도에 도시된 바와같이, 로울러(16a)의 외주면이 불균일한 피치로 자화될 때, 이와같은 불균일한 피치는 얻어진 화상태에 결함으로서 직접 나타난다.

이러한 문제점을 해소하기 위하여, 상기 로울러(16)를 3배 내지 4배의 높은 선단속도로서 이동시키고, 가능한한 자화피치를 최소화하는 것이 보편화되었다. 그러나, 자화피치(magnetizing pitch)에 관해서는, 평균 플럭스(an average flux)가 로울러(16a)의 표면상에 예를 들면, 자화시에 발생하는 자기간섭(magnetic interference)에 기인하여 형성될 수 없다. 또한, 사전에 결정된 플럭스는 얻어질 수 없다. 로울러(16a)의 선단속도가 부족한 토너보급을 보충하기 위하여 증가되면, 흑색 연속화상(a black solid image) 또는 반색조 화상(a halftone image) 및 파형(Jitter) 등을 기록할 때에 토너 편중(toner offset)을 포함하는 여러 가지 문제점들을 제기한다.

제29도는 상기 언급된 토너 편중의 원인이 되고, 로울러(16a)로 부터 벨트(1a)로 향한 토너의 보급이 과도할 때 발생하는 토너의 축적(accumulation)을 나타낸다. 특히, 토너는 흑색 연속 화상의 후단 모서리 상에 과도하게 부착한다.

제30도는 상기와 같은 문제점을 해소하기 위한 특정구조를 도시한다. 도시된 바와 같이, 콘베이어 벨트(17)는 드럼(1)과 로울러(16a) 사이에 배치된다. 이러한 종류의 구성은 그밖의 바람직하지 않은 문제점들과 함께 자화시의 자기 간섭을 제거하기 위하여 개발되었다.

그러나, 로울러(16a)의 자화피치가 5㎜ 이상일 때, 인접한 자극 사이의 거리는 너무 커서 비록 회로(circuit)가 형성될지라도 강력한 플럭스 회로를 형성할수 없다. 또한, 로울러(16a)의 인접한 자극 사이의 중간지점은 근본적으로 자기적 중립(magnetically neutral)이고, 토너를 자기적으로 지지할 수 없다. 특히, 중간지점에서의 토너입자들은 인접한 자극을 연결하는 플럭스에 기인하여 서로를 당기고 단지 중간지점만을 덮는다. 그러므로, 플럭스는 인접한 자극 사이에서 거리가 증가함에 따라 약해져서 토너가 기계적인 힘에 의해서 변형되도록 하는 것이다. 상기 조건에서는, 로을러(16a) 에서 토너가 벨트(17)에 접촉하여 벨트보다 빠른 속도로서 벨트(17)를 향하여 이동될때, 중간지점에서의 토너는 벨트(17)와의 접촉에 기인하여 위치이동된다. 결과적으로, 벨트(17)상의 토너층과, 토너 화상은 밀도가 불균일하게 된다.

제31도는 자화피치와 플럭스 밀도(테스라, tesla) 사이의 관계, 즉 제1 로울러(36)의 자기장 생성층이 임의의 량으로 자화될 때 플럭스 밀도가 변화하는 방식을 도시 한다. 도시한 바와같이, 자화피치가 1㎜ 아래로 낮아질 때 플럭스 밀도는 급격하게 감소하고, 자화량도 피치의 감소에 따라서 감소한다. 이는 부분적으로는 자화시에 인접한 자극으로 자력(magnetism)이 날라가고, 부분적으로는 자극 사이에 자기간섭이 발생하기 때문이다. 그러므로, 상기 실시예에서는, 인접한 자극 사이의 거리하한값이 대략 1㎜ 이어야 한다.

제23도는 자화피치(magnetizing pitch)와, 토너층에서 발생하는 불규칙 부분 수 사이의 상관관계를 도시한다.

도시된 바와같이, 불규칙 부분 수는 자화피치의 증가에 따라서 증가하고, 피치가 5㎜ 이상으로 증가할 때 급격하게 증가한다. 이는 제30도에 관련하여 설명한 여러 가지 문제점을 초래한다. 본 실시예에서는, 자화피치의 상한값(the upper limit)이 5㎜ 보다 적도록 선택된다.

제33도는 플럭스밀도(테스라, tesla)와 제1 로울러(36)상에 부착하는 토너량 사이의 상관관계를 나타낸다. 로울러(36)상의 토너는 균일하고 안정된 얇은 층을 형성하여야만 한다. 이는 단지 로울러(36)가 그위에 자기적으로 토너를 유지시킬 수 있는 정도(degree)에 의존한다.

제33도에 도시된 바와같이, 플럭스 밀도가 10(범위 a) 미만일때, 토너부착량은 극히 불안정하고, 급격하게 감소한다.

이는 로울러(36)의 자기견인력이 토너를 유지하기에는 충분히 강하지 못한 때문이다. 한편, 플럭스 밀도가 50(범위 b)보다 높을 때에는, 로울러(36)와 자기블레이드(40) 사이의 자기 견인력 및 접촉압력이 증가한다.

그 결과, 블레이드(40)의 제한작동(restriction)은 로울러(36)의 견인작동(attraction)을 극복하여 로울러(36)상에 부착되는 토너량을 감소시킨다. 이는 플럭스 밀도가 10 내지 50 (범위 c)로 유지되면 로울러(36)상에 토너가 안정된 상태로 부착하게 되는 것이다.

블레이드(40)는 필요한 경우, 마르텐사이트 기지재료 (martensite - based)의 스테인레스 스틸로서 이루어질 수 있다.

상기 설명한 바와같이, 로울러(36)는 1㎜ 내지 5㎜의 피치에서 자화되는 자기장생성층(magnetic field generating layer)을 갖는다. 이는 자화시에 서로 인접한 전극(electrodes) 사이에서 간섭현상을 제거시킴으로서 사전에 결정된 플럭스 밀도를 보장한다.

토너는 로울러(36)에서 로울러(38)로 균일한 토너층을 형성하도록 이동될 수 있다.

그러므로, 그 결과 얻어진 화상은 불규칙한 밀도 분포, 배경오염 및 그 밖의 결함으로 부터 벗어 날 수 있다.

또한, 로울러(36)의 자장 생성층이 사전에 결정된 토너량을 유지하도록 하여주는 자기력(magnetic force)은 특정범위에 걸쳐서 변화가능하다. 그러므로, 주변 조건 즉 장치 내부온도, 대기온도등을 포함하는 변화시에도 충분하게 복사될 수 있다. 이는 미려한 화상을 보장하면서 현상장치의 신뢰성을 향상시킨다.

자기브레이드(40)는 균일한 압력으로 로울러(36)의 자장생성층에 접촉된 상태로 유지된다. 이는 얇고 균일한 층으로 로울러(36)상의 부착을 더욱 증진시킨다. 또한, 블레이드(40)에 요구되는 위치 및 부품의 정미로는 장치의 가격이 감소되면서 완화되는 것이다.

[실시예 5]

제34도에 도시된 바와같이, 본 실시예는 바이어스 전압 F3(V)을 블레이드(40)로 인가시킴으로서 반대로 대전된 토너를 제거시킨다. 이는, 바이어스 전압(F3)이 제1 로울러(36)로 인가되는 바이어스 전압(F1) 이상이다. 도시된 바와같이 바이어스 전압(V1)과 (V3)는 각각 전원(44)과 전원(44a) 으로 부터 상기 관계로서 로울러(36)와 블레이드(40)에 인가된다. 이러한 조건에서는, 호퍼(12)로 부터 유입된 반대로 대전된 토너(T+)가 블레이드(40)에 의해서 정전기적으로 수집되고, 로울러(36)상의 토너층에 합쳐지는 것이 방지된다. 동시에 블레이드(40)의 마찰 대전에 기인한 토너(T+)는 블레이드(40)에 의해서 수집된다. 로울러(36)상의 토너층은 10내외의 마이크론(micron) 또는 그 미만의 얇은 두께로 유지됨을 알 수 있다.

상기 블레이드(40)는 로울러(36)로 부터 반대극성의 토너(T+) 일부를 수집하지 못한다. 이러한 토너(T+) 일부는 규칙적인 극성의 토너(Tc)와 함께 로울러(36)로 부터 로울러(38)로 이동하려는 경향이 있다. 그러나, 바이어스 전압(F1)(F2)이 각각 로울러(36)(38)로 인가되기 때문에, 단지 토너(Tc) 만이 전압(F1)(F2)에 의해서 생성된 전기력에 기인하여 로울러(38)로 이동된다. 토너(T+)는 로울러(36)상에 남아서 호퍼(14)내에 수집되거나 또는 블레이드(40)에 의해서 다시 마찰에 의한 적절한 극성으로 조절된다.

블레이드(40)로 인가되는 바이어스 전압(음전위)(negative potential)(F3)이 로울러(36)로 인가되는 전압(V1) 보다 클때, 전하(a charge)가 블레이드(40) 주위의 토너내로 어느 정도 주입될 수 있다. 이는 또한 바람직하지 않는 토너(T+)의 제거 작동에 기여한다.

블레이드(40)는 얇은 탄성 금속판재, 즉 스테인레스 스틸판재(예 : SUS 301-CSP 또는 420J2)로 이루어질 수 있다.

상기 설명한 바와같이, 본 실시예는 반대극성의 토너(T+)량을 감소시키고, 블레이드(40)가 이를 수집하게 한다.

그러므로, 토너(T+)의 최소량이 로울러(36)에 부착될 수 있도록 하여준다. 또한, 토너(T+)는 로울러(36)로 부터 로울러(38)로 이동되는 것이 방지된다. 이는 연속적인 2단계로서 바람직하지 않은 토너(T+)를 배제하고 높은 정밀도로서 이를 감소시킨다. 그 결과 얻어진 화상은 배경오염, 불규칙 밀도 분포 및 그 밖의 결함으로 부터 벗어나게 된다.

[실시예 6]

본 실시예는 상기 설명한 실시예중의 어느 하나에 적용가능한 토너 또는 단일 성분방식의 현상제에 관한 것이다.

제35도는 토너의 체적 저항값과 배경오염의 허용한도 사이의 상관관계를 나타낸다. 상기 배경오염은 제2 로울러(38)로 부터 로울러(38)의 전위와는 다소 다른 전위를 갖는 배경으로 이동된 토너(T)에 기인한다. 그러므로, 토너가 로울러(38)로 부터 드럼(1)으로 이동을 개시하도록 하여주는 전위차(Potential difference)가 감소할 때, 오염은 더욱 악화된다. 배경오염의 허용한도는 오염정도를 표준치 이하로 유지시키는 로울러(38)와 드럼(1) 사이의 최소 전위차로 표시된다. 특히 토너(T)의 특성에 의해서 결정된 허용한도가 충분히 크게 선택되면, 잠상은 노화에 따른 드럼(1)의 표면전위 감소에 영향을 받지 않고 배경오염을 최소한으로 유지한 상태에서 토너 화상을 생성할 수 있다.

제35도가 도시한 바와같이, 상기 허용한도는 토너(T)의 체적 저항력이 증가함에 따라서 증가한다. 오염의 실제 허용치가 V1 이라고 가정하면, 토너(T)가 10⁸Ωcm 보다 큰 체적 저항값을 갖는 경우에 값(V1) 보다 큰 허용치가 유용하다. 일반적으로, 토너(T)의 체적 저항값은 토너 입자내에 분산된 자기분말의 함유량 증가에 따라서 감소한다. 그러므로, 상기 입자내의 자기분말 함유량을 제한함으로서, 10⁸Ωcm 이상으로 체적저항값을 증가시키는 것이 가능하다. 상기 토너(T)에 의해서 현상된 토너화상은 안정되고, 선명한 배경을 제공한다.

제36도는 본 실시예의 토너(T) 평균입자 크기와, 토너 화상에 관한 모서리 재생 계수(edge reproducibility rank) 사이의 상관관계를 도시한다. 상기 모서리 재생계수는 토너화상의 모서리 재생을 나타내는 지표(index)이고; 높은 계수는 보다 선명한 토너화상을 나타낸다. 도시된 바와같이, 재생계수는 아래와 같은 이유에서 평균입자크기의 증가와 함께 감소한다. 평균입자 크기가 감소하면, 단위 면적당 토너(T)의 포장밀도(Packing density)는 로울러(38) 상에서 감소하고, 또한 토너부 착량은 불균일하게 된다. 그 결과 얻어진 토너 화상은 그 모서리와 얇은 선들이 오염된다. 재생 계수의 실제 허용치가 r 라고 가정하고, 만일 토너(T)가 12㎛ 보다 적은 평균입자 크기를 갖는다면, 값(r) 보다 큰 재생계수가 얻어질 수 있다. 이러한 종류의 토너는 선명한 모서리와 선명한 선을 갖는 화상을 제공한다.

제37도는 토너입자의 자기분말 함유량과 로울러(36)상의 토너부착량 사이의 상관관계를 도시한다. 제38도는 자기분말 함유량과 토너화상 밀도 사이의 상관관계를 도시한다.

자기분말의 함유량을 제한함으로서, 상기 설명한 바와같이 10⁸Ωcm 보다 높은 체적 저항값을 구현하는 것이 가능하다. 그러나, 자기분말의 함유량 감소는 로울러(36)상에 부착하는 토너량의 감소로 바뀌어 표현된다.

상기 로울러(36)의 자화량은 로울러(36) 상에서 토너량이 감소하는 것을 방지하도록 증가될 수 있다. 그러나 이는 일반적으로 금속으로 이루어지는 블레이드(40)상에 작용하는 로울러(36)의 자기견인력을 강화시킨다. 상기 강한 견인력은 로울러(36)와 블레이드(40) 사이의 마찰저항을 증가시킴으로서 로울러(36)를 구동하기 위한 토오크를 증가시키고, 블레이드(40)의 마모를 가속시킨다. 특히, 로울러(36)가 블레이드(40)에 대하여 반대 방향(화살표 A 방향)으로 회전되면 (제3도 참조), 이에 필요한 토크와 마모는 심화된다(aggravated). 이와같은 이유에서 로울러(36)는 단지 최소한의 필요량으로 자화되어야 한다.

제37도에 도시된 자기분말 함유량과 로울러(36)상의 토너 부착량 사이의 상관관계는 로울러(36)가 최소한의 필요량으로 자화될때 유지된다. 이는 로울러(36)상의 토너 부착량이 자기분말의 함유량 증가에 따라서 증가함을 알 수 있다. 로울러(36)상의 적정한 토너 부착량이 하한 값 t_L와 상한값 t_u을 갖는다고 가정한다. 그러면, 만일 자기분말의 함유량이 15중량% 보다 크고 60중량% 보다 적은 경우, 토너의 최적량이 로울러(36)상에 부착될 수 있다. 또한, 이같은 함량이 60중량% 보다 적을 때, 토너에는 10⁸Ωcm 보다 큰 체적 저항값이 제공될 수 있다.

상기 실시예에서는, 자기 분말이 페라이트(Ferrite)로 이루어지고, 토너(T)를 동시에 흑색으로 착색(color)한다. 그러므로, 자기분말의 함유량 변화가 토너(T)의 밀도 변화를 초래한다.

제38도는 로울러(36)상에 부착된 토너량이 t_L일 때, 토너화상밀도와 자기 분말 함유량이 유지되는 상관관계를 도시한다. 토너화상의 최소필요 밀도가 S 라고 가정하면, 잠상은 자기 분말의 함량이 20중량% 보다 클때 상기 S 보다 높은 밀도로 안정적으로 현상될 수 있다.

제39A도는 1㎛ 보다 큰 평균입자 크기를 갖는 자기분말(μ)이 분산된 토너입자(Tp)를 도시한다. 이와 유사하게 제39B도는 1㎛ 보다 적은 평균 입자크기를 갖는 자기분말(m)이 분산된 토너입자(Tp)를 도시한다. 제39A 도에 도시된 조건에서는 분말(μ)이 불규칙하게 분포되는 경향이 있다. 분말(μ)이 모이는 부분에서는, 전도(conduction)현상이 발생하여 입자(Tp)가 전하를 유지하지 못하는 결과와 함께 저항(resistance)이 현저히 감소된다. 또한, 분말(μ)의 불균일한 분포는 토너(T)의 체적 저항값을 저하시키고 배경 오염을 초래한다. 이에 대조적으로, 제39B도에 도시된 상태에서는 분말(μ)이 균일하게 분포되고, 입자(Tp)내에 균일한 저항 분포를 설정한다. 이는 입자(Tp)가 예상된 전하를 확실하게 유지할 수 있도록 하여 주고, 부가적으로 체적 저항값이 낮아지는 것을 방지한다.

제40도는 입자(Tp)내의 분말(μ) 함유량이 일정상수일때 분말(μ)의 평균입자 크기와 배경 오염의 허용한도가 유지되는 상관관계를 도시한다. 도시된 바와같이, 배경오염의 실제 허용치가 V2 이라고 가정하면, 분말의 평균입자 1㎛ 미만일 때 V2 보다 큰 허용치가 달성될 수 있다. 잠상이 각 입자내에 분말(M) 1㎛ 미만을 함유하는 토너(T)에 의해서 현상될때, 그 결과 얻어지는 토너화상은 배경오염으로 부터 벗어나게 된다.

요약하면, 본 실시예는 토너입자의 이동을 개시시키는 로울러(36)와 드럼(1) 사이의 충분한 전위차이를 제공한다. 그러므로, 배경오염의 허용한도는 허용값보다 큰 것으로 선택될 수 있다. 이와같은 토너에 의해서 생성된 토너화상은 배경오염으로 부터 벗어나게 된다. 또한, 토너는 로울러(38)상에 충분한 고밀도와 균일한 분포도로서 부착되어 허용치보다 높은 모서리 재생계수가 선택될 수 있다. 이러한 종류의 토너는 모서리와 가는 선(thin lines)을 선명하게 생성할 수 있다.

또한, 상기 실시예는 적정량의 토너가 로울러(36)에 부착할 수 있도록 하여주고, 토너에 적정한 흑색레벨을 제공한다.

그러므로, 토너(T)는 로울러(36)상에 안정적인 층을 형성하는 것이 가능하게 된다. 그 결과, 얻어지는 토너화상은 고품질이고 적정밀도를 유지하게 된다. 또한, 자기 분말이 각각의 토너입자내에 균일하게 분포되어 균일한 저항 분포를 설정한다. 이는 토너의 체적저항값이 저하되지 않는다는 사실과 함께 토너입자가 예상 전하를 확실하게 유지할 수 있도록 하여주고, 배경오염 허용한도를 허용치 이상으로 증가시킬 수 있도록 하여준다. 또한, 이는 결과적으로 얻어진 화상이 배경오염으로 부터 벗어날 수 있도록 하여 주는 것이다.

본 발명의 기술내용에 근거하여 당업계의 숙련된 자가 여러 가지 변형구조를 제안할 수 있지만, 이는 모두 본 발명의 범주내에 속하게 됨은 물론이다.

Claims

화상담체에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 현상하기 위한 화상 형성 장치용 현상장치에 있어서, 부착된 토너를 이송하는 제1 이송수단; 상기 제1 이송수단에 접촉하고, 제1 이송수단 상의 토너를 조절하여 마찰에 의한 상기 토너를 대전시키면서 얇은 토너층을 형성하는 조절 수단; 상기 제1 이송수단관 화상담체에 접촉하고, 상기 제1 이송수단으로 부터 토너를 받아서 상기 토너가 화상 담체의 잠상위에 부착되도록 하여 주는 제2 이송수단; 을 포함하고, 상기 조절수단과 제1 이송수단은 20gf 이상 360gf 이하의 압력하에서 서로 접촉함을 특징으로 하는 현상장치.
제1항에 있어서, 상기 조절수단은 연마모서리(aground edge)를 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
화상담체에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 현상하기 위한 화상형성장치용 현상장치에 있어서, 부착된 토너를 이송하는 제1 이송수단; 상기 제1 이송수단에 접촉하고, 제1 토너 이송수단상의 토너를 조절하여 마찰에 의해서 토너를 대전시키면서 얇은 토너층을 형성하는 조절수단; 상기 제1 이송수단과 화상담체에 접촉하고, 제1 이송수단으로 부터 토너를 받아서 상기 토너가 화상담체의 잠상위에 부착되도록 하여주는 제2 이송수단; 을 포함하고, 상기 조절수단과 제1 이송수단은 0gf 이상 360gf 이하의 압력하에서 서로 접촉하며, 상기 조절수단은 상기 제1 이송수단으로 적어도 -0.1㎜ 만큼 맞물림을 특징으로 하는 현상장치.
제3항에 있어서, 상기 조절수단은 연마모서리를 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
화상담체에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 현상하기 위한 화상형성 장치용 현상장치에 있어서, 부착된 토너를 이송하기 위한 제1 이송수단; 상기 제1 이송수단상에 부착된 토너량을 조절하는 조절수단; 및 상기 제1 이송수단의 회전과 함께 회전되어 상기 제1 이송수단으로 부터 토너를 받는 제2 이송수단; 을 포함하고, 상기 제1 및 제2 이송수단은 적어도 화상형성 작동동안 서로 접촉됨을 특징으로 하는 현상장치.
화상담체에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 현상하기 위한 화상형성장치용 현상장치에 있어서, 부착된 토너를 이송하기 위한 제1 이송수단; 상기 제1 이송수단상에 부착된 토너량을 조절하기 위한 조절수단; 및, 상기 제1 이송수단의 회전과 함께 회전되어 상기 제1 이송수단으로 부터 토너를 받는 제2 이송수단; 을 포함하고, 상기 제1 및 제2 이송수단은 서로 반대방향으로 회전되며, 상기 제1 및 제2 이송수단은 적어도 화상 형성 작동도중에 서로 맞물림을 특징으로 하는 현상장치.
제6항에 있어서, 상기 제2 이송수단은 제1 이송수단보다 낮은 경도를 갖춤을 특징으로 하는 현상 장치.
제6항에 있어서, 상기 제2 이송수단은 JIS-A 에 규정된 60도 미만의 고무경도(a rubber hardness)를 갖는 재료로서 구성됨을 특징으로 하는 현상장치.
광전도성 드럼상에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너에 의해서 현상하기 위한 화상형성장치용 현상장치에 있어서, 외주면에 가는 자극(N-S)을 형성하고, 그위에 자기적으로 부착된 토너를 이송하기 위한 경질의 제1 현상로울러; 상기 제1 현상로울러에 접촉하고, 제1 현상로울러와의 사이를 통과하는 토너를 마찰에 의해서 대전시키면서 상기 제1 현상로울러에 의해서 이송되는 토너량을 조절하는 블레이드; 상기 제1 현상로울러보다는 부드럽고, 제1 현상로울러에 접촉하며, 상기 제1 현상로울러에 의해서 이송된 적절한 전하의 토너를 정전기적으로 견인하여 광전도성 드럼을 향하여 토너를 이송시키는 제2 현상로울러; 및, 상기 제1 및 제2 현상로울러 중의 어느 하나에 특정한 바이어스 전압을 각각 인가하기 위한 2개의 바이어스 전원; 을 포함하고, 상기 블레이드와 제1 현상로울러 사이에서 작용하는 접촉압력과, 상기 제1 현상로울러에 모서리부가 접촉하는 지점으로 부터 블레이드의 모서리부가 돌출된 길이는 토너가 제1 현상로울러에 의해서 단위시간 및 단위면적당 0.2mg/㎠ 보다 크고 0.7mg/㎤ 보다 적은량(amount)으로 이송되도록 선택됨을 특징으로 하는 현상장치.
제3항에 있어서, 상기 토너는 제2 현상로울러에 의해서 0.7mg/㎠ 이상의 량으로 이송됨을 특징으로 하는 현상장치.
상기 제2 현상로울러에 의해서 이송되는 토너량에 대한 상기 제1 현상로울러에의해서 이송되는 토너량 비율은 2 이상 7 이하임을 특징으로 하는 현상장치.
화상담체 상에 정전기적으로 형성된 잠상을 현상하기 위한 화상형성장치용 현상장치에 있어서, 부착된 토너를 이송하기 위한 제1 이송수단; 상기 토너를 마찰에 의해서 대전시키면서 제1 토너이송 수단에 의해서 이송된 토너량을 조절하는 조절수단; 및, 상기 제1 이송수단에 접촉하고, 상기 제1 이송수단으로 부터 대전된 토너를 받는 제2 이송수단; 을 포함하고, 상기 제1 토너 이송수단은 1㎜ 내지 5㎜ 의 범위를 갖는 피치(a pitch)에서 자화되는 자기장 생성층을 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
제12항에 있어서, 상기 자기장 생성층은 10테스라(tesla) 내지 50 테스라에 걸친 플럭스밀도(a flux density)를 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
제12항에 있어서, 상기 조절수단은 자기부재 (a magnetic member)를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
화상담체위에 정전기적으로 형성된 잠상을 토너로서 현상하기 위한 화상 형성장치용 현상장치에 있어서, 부착된 토너를 이송시키기 위한 제1 이송수단; 상기 토너를 마찰에 의해서 대전시키면서 제1 토너이송수단에 의해서 이송된 토너량을 조절하는 조절수단; 상기 제1 이송수단과 조절수단 각각에 특정한 바이어스 전압을 인가하는 제1 바이어스 수단; 상기 제1 이송수단에 접촉하여 대전된 토너를 전기적으로 견인하여 그위에 토너가 부착되도록 하여 주는 제2 이송수단; 및 상기 제1 이송수단으로 부터 대전된 토너를 제2 이송수단으로 이동시키는 제2바이어스 수단; 을 포함하고, 상기 제1 이송수단과 조절수단으로 인가된 바이어스 전압을 각각 F1과 F3라고 하면, ｜F1｜≤｜F3｜의 상관관계가 유지됨을 특징으로 하는 현상장치.
부착된 토너를 이송시키는 제1 이송수단, 상기 토너를 마찰에 의해서 대전시키면서 상기 제1 이송수단의 토너를 조절하여 얇은 토너층을 형성하는 조절수단 및, 상기 대전된 토너가 상기 제1 이송수단에 접촉하는 위치에서 부착되도록 하여주는 제2 이송수단을 포함하는 화상형성장치용 현상장치에 사용되는 토너에 있어서, 체적저항값이 10⁸Ω㎝ 이상임을 특징으로 하는 토너.
부착된 토너를 이송시키기 위한 제1 이송수단, 상기 토너를 마찰에 의해서 대전시키면서 상기 제1 이송수단상의 토너를 조절하여 얇은 토너층을 형성하는 조절수단, 상기 대전수단 토너를 제1 이송수단과 접촉하는 위치에서 부착되도록 하여주는 제2 이송수단을 포함하는 화상형성 장치용 현상장치에 사용되는 토너에 있어서, 평균입자 크기가 12㎛ 이하임을 특징으로 하는 토너.
부착된 토너를 이송시키기 위한 제1 이송수단, 상기 토너를 마찰에 의해서 대전시키면 제1 이송수단상의 토너를 조절하여 얇은 토너층을 형성하는 조절수단 및, 상기 대전된 토너가 제1 이송수단에 접촉하는 위치에서 부착되도록 하여주는 제2 이송수단을 포함하는 화상형성장치용 현상장치에 사용되는 토너에 있어서, 각각의 입자에는 자기분말이 20중량% 이상 60중량% 이하의 함유량으로 분산됨을 특징으로 하는 토너.
부착된 토너를 이송시키기 위한 제1 이송수단, 상기 토너를 마찰에 의해서 대전시키면서 제1 이송수단 상의 토너를 조절하여 얇은 토너층을 형성하는 조절수단, 상기 대전된 토너가 제1 이송수단에 접촉하는 위치에서 그위에 부착하도록 하여 주는 제2 이송수단을 포함하는 화상형성장치용 현상장치에 사용되는 토너에 있어서, 각각의 입자내에는 평균입자크기가 1㎛ 이하인 자기분말을 포함함을 특징으로 하는 토너.