KR100197472B1 - 화상형성장치용 현상장치 - Google Patents

Abstract

화상형성장치에 사용되고 토너와 자기담체로 구성되는 현상제를 이용하는 종류의 현상장치에 있어서, 토너 호퍼가 내부에 저장된 토너를 보충하기 위한 개구부를 갖는다.

현상제는 현상슬리이브상에 얇은 층을 형성하도록 칼날로써 조정된다.

칼날로써 문질러 반반하게된 현상제는 저장챔버내로 도입되어 그 내부압력과 중력에 의해 호퍼의 개구부를 향해 이동한다.

호퍼로부터 토너를 취한 현상제는 슬리이브의 표면을 따라 칼날을 향해 회귀한다. 칼날에 의해 조절된 슬리이브상의 현상제는 슬리이브의 화상담체와 면하는 현상위치까지 이송된다.

현상제내에 함유된 토너는 자기토너이다.

현상제의 토너농도가 상한선에 도달했을 때 현상제 저장챔버내에는 공간 또는 갭이 존재한다.

Description

화상형성장치용 현상장치

제1도는 본 발명에 의한 현상장치의 실시예 1를 나타내는 개략 단면도.

제2도는 본 발명에 의한 현상장치의 실시예 2를 나타내는 개략 단면도.

제3a-3c도는 제2도 현상장치에서 토너가 이송체내에 보충되는 과정을 보여주는 개략 단면도.

제4도 및 5도는 각각 제2도 실시예의 변형을 보여주는 단면도.

제6a도는 제2도실시예의 다른 변형에 관한 복사기에서 복사횟수와 토너 농도간의 관계를 보여주는 그래프.

제7도는 현상제에 함유된 담체의 량과 현상슬리이브상에 퇴적된 현상제의 최소토너농도간의 관계를 보여주는 그래프.

제8도는 본 발명의 실시예 3를 보여주는 개략 단면도.

제9a-9c도는 제8도에 도시된 실시예 3에서 토너가 이송체내에로 취해지는 과정을 보여주는 개략 단면도.

제10도는 본 발명의 실시예 3에서 현상제 저장챔버내에 있는 현상제에 함유된 자기 담체의 량과 토너농도의 상한선과의 관계를 나타내는 그래프.

제11도는 본 발명의 실시예 3에서 현상제 저장 챔버내에 있는 현상제의 토너 농도의 상한선과 복사횟수사이의 관계를 보여주는 그래프.

제12도는 본 발명의 실시예 3의 변형을 나타내는 개략 단면도.

제13도는 본 발명의 실시예 4의 변형을 나타내는 개략 단면도.

제14도는 현상제에 함유된 담체의 량과 토너 농도의 상한선과의 관계를 보여주는 그래프.

제15a 및 15b도는 담체 커버비를 측정하기 위한 방정식을 도출하는데 사용된 평면 근사모델을 보여주는 도면.

제16a 및 16b도 각각은 토너커버비가 100%일때와 169%인 경우에 담체상에 토너가 침작됨을 보여주는 도면.

제17도는 본 발명의 실시예 5를 보여주는 개략 단면도.

제18도는 본 발명의 실시예 5의 변형을 보여주는 개략 단면도.

제19a-19c도는 본 발명의 실시예 5에 포함된 센서의 특정배열을 보여주는 도면.

제20 및 21도는 각각 본 발명의 실시예 5의 번형을 보여주는 개략 단면도.

제22도는 본 발명의 실시예 6를 보여주는 개략 단면도.

제23a-23c도는 본 발명의 실시예 6의 현상장치에 토너가 적재되는 과정을 보여주는 도식도.

제24도는 본 발명의 실시예 6에서 복사횟수와 토너 농도사이의 관계를 보여주는 그래프.

제25도는 본 발명의 실시예 6의 변형을 보여주는 개략 단면도.

제26도는 본 발명의 실시예 6를 보여주는 개략 단면도.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 드럼 2 : 케이싱

3 : 현상제 3a : 토너

4 : 슬리브 5 : 자장발생 수단

6 : 닥터 브레이드 7 : 카노피

8 : 토너 저장챔버 9,12 : 교반기

10 : 현상제 저장챔버 11 : 현상제 보유챔버

본 발명은 복사기, 팩시밀리, 프린터 및 이와 유사한 화상형성장치에 사용되는 현상장치에 관한 것이다.

보다 상세히는, 본 발명은 내부에 자장을 발생하는 수단을 갖는 현상제 이송체를 가짐으로써 그 현상제 이송체가 토너와 자기담체혼합물을 화산담체에 면하는 위치까지 운반하게 함으로써 화상담체상에 형성된 잠상을 현상하는 형태의 현상장치에 관한 것이다.

일반적으로 화상형성장치에 포함된 화상담체상에 형성된 정전잠상은 토너, 즉 단일-성분계 현상제, 혹은 토너와 자기담체의 혼합물로된 2-성분계 현상제에 의해 현상된다.

토너와 담체 혼합물로된 2-성분계 현상제에서는, 토너입자와 비교적 큰 자기 담체 입자와의 사이에 작용하는 마찰로 인하여 그 자기 담체입자의 표면에 미세한 토너입자가 정전기적으로 부착된다.

현상제가 잠상에 접근할 때 잠상에 의해 형성된 전장으로 인하여 토너에 작용하는 인력이 토너와 자기 담체사이를 결합하는 힘보다 크게된다.

그결과 토너는 정전잠상으로 이동되고 이에따라 잠상이 상응하는 토너상으로 바뀌게 되는 것이다.

상기 혼합물은 필요에 따라 새로운 토너를 보충하면서 반복적으로 사용된다.

비용 및 크기를 줄이기 위하여 상기 현상을 수행하는 현상장치에는 현상제 이송체, 예를들어 현상슬리이브, 부근에 현상제 저장챔버가 제공될 수 있다. 그리하여 슬리이브상에 쌓인 현상제가 이동하는 동안 토너를 끌어들이게 된다.

그러나, 이같은 종류에 있어서는, 현상제의 토너농도를 일정범위내로 유지하도록 제어를 수행하는 경우 토너농도가 과도하게 증가하여 배경오염을 일으키거나 토너가 비산되는등의 여러 가지 문제점이 있는 것이다. 어떤 경우에서도, 토너농도를 일정하게 유지하지 못하면 안정된 화상농도를 얻을 수 없는 것이다.

현상제의 토너농도를 일정하게 유지하기 위하여 토너보충부재와 토너농도센서를 이용하는 형태의 현상장치가 제안된바 있었다.

이같은 형태의 현상장치는 안정한 화상밀도를 얻을 수 있게는 하나, 토너보충부재와 기타 부가적인 설비를 인하여 장치자체가 커지고 복합하게 되는 것이다.

이같은 견지에서, 토너보충기구나 토너농도센서에 의존하지 않고 토너농도를 일정하게 유지할 수 있는 현상장치가 일본 특허공개공보 번호 3-174175등에 개시되어 있다.

예를들어, 이같은 현상장치는 중력에 의해 토너 용기로부터 이송된 자기토너를 일시적으로 유지하는 현상제 저장부를 갖는다.

토너는 이 현상제 저장부로부터 혼합부로 보충되어 앞서 저장되어 있는 자기 담체와 혼합되게 된다.

롤러형태로 되어 있는 현상제 이송체는 이 토너와 담체의 혼합물을 그 혼합부로부터 이송로를 통해 운반하게 된다.

상기 담체는 토너용기와 분리되어 있기 때문에, 이는 토너용기를 향해 확산됨이 없이 현상제 이송체부근에 유지된다.

이에따라 토너가 현상제 이송체부근으로 안정되게 이송된다는 사실과 함께 현상제 이송체상의 현상제의 토너농도와 담체량을 일정하게 유지할 수 있게 되는 것이다.

예를들어 일본 특허공고 5-67233에는 다음 구조를 갖는 현상장치가 개시되어 있다. 케이싱내에서, 자기 담체가 내부에 고정자석을 장착한 현상제 이송체표면에 층을 형성한다. 토너는 상기 케이싱내에 포함된 토너보충부에 저장되어 있다.

현상제 이송체가 회전하면 그 상부에 형성된 층의 담체가 이동하면서 토너 보충부에서 토너를 끌어당기게 된다.

그결과물인 토너와 담체의 혼합물은 조절부재에 의해 두께가 조절되고 현상위치로 이동하게 된다.

상기 자석은 상기 토너보충부에 면하는 자극을 갖고 있지 않으며, 이 자석은 현상제 이송체의 회전방향으로 토너보충부의 하부위치, 조절부재의 상부에 자극을 갖는다.

상기 현상제 이송체에는 스크린부재가 면하고 있으며, 스크린부재는 상기 보충부의 하부 위치에서 상기 조절부재의 상부위치까지 신장하고 있다.

이 범위에서, 상기 자극의 자장이 미치게 된다.

스크린맴버는 스크린 벰버와 현상제 이송체사이에 담체로 채워진 영역을 형성한다.

현상제의 토너농도와 이에 대한 현상제의 체적이 증대됨에 따라 상기 영역내에 있는 현상제의 패킹비율이 증대하고 현상제의 이동이 느려지게 된다.

그결과 이영역에 있는 현상제는 조절부재로부터 멀리 이동하는 현상제를 제외하고는 거의 이동하지 않는다.

반대로, 토너가 소비됨에 따라 현상제의 체적이 감소되면 상기 영역내의 패킹비율이 감소되고 이에 따라 현상제의 이동이 촉진된다.

결과적으로, 현상제는 쉽게 내부에 토너를 취할 수 있게 된다.

현상제의 토너농도가 다시 증대하면, 그 영역내의 현상제는 다시 이동을 할수 없게 되고 내부에 토너를 취할수 없게 된다.

일본 특허출원 번호 6-295800에는 다음과 같이 구성된 현상장치가 개시되어 있다.

내부에 저장발생수단을 갖는 현상제이송체가 회전하여 상부에 쌓여진 현상제를 이송하는 동안 조절부재가 현상제의 량을 조절한다.

현상제의 순환을 위한 현상제 저장부는 현상제 이송체가 회전하는 방향으로 조절부재의 상부에 위치한다.

토너 저장부는 그 현상제 저장부의 상부에 위치하고, 토너를 보충하기 위한 개구부를 갖추고 있다.

현상제는 현상제 이송체에 의해 조절부재를 거쳐 현상위치까지 이송된다.

조절부재에 의해 제거된 현상제는 현상제 저장부로 도입되어 중력에 의해 개구부를 향해 이동되게 된다.

한상제의 이부분이 내부에 토너를 취한후, 현상제 이송체의 표면을 따라 조절부재로 향해 회귀된다. 이장치는 각각이 특정 대전능력을 갖는 자기담체와 함께 작동된다. 이장치는 일본특허공보 5-67233에 언급된 토너보충기구와 토너농도센서에 의존하지 않고 현상제의 토너농도를 자동으로 제어할 수가 있다. 또한 이장치에 의하면 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제를 효율적으로 이송시키기 위하여 현상제 저장부에 순환동안 토너가 충분히 대전될 수 있게 된다.

또한 일본 특허공개 공보번호 55-98773은 2성분계 현상제로 작동가능하고 현상제 이송체의 축의 반대끝단들 상에서 자유롭게 회전가능한 롤러를 포함하는 현상장치에 대하여 개시하고 있다.

현상제 이송체는 그 롤러를 통해 화상형성장치에 포함된 화상담체에 대하여 밀려지며 이에따라 현상제 이송체와 화상담체사이의 갭이 조절된다. 이같은 종류의 현상장치에서는 화상담체의 원형도에 관계없이 상기 갭을 일정하게 유지하는 것이 가능한 것이다.

상기 공고번호 5-67233에 개시된 장치는 다음과 같은 문제점이 있다.

담체가 채워진 영역내에 존재하는 현상제가 비교적 많은 양인 경우 현상제는 조절부재와 현상제 이송체 사이의 갭을 통해 이동하는 현상제를 제외하고는 거의 이동하지 않는다. 이상태에서, 비교적 다량의 토너를 소비하는 화상이 형성될 때 현상에 관계하는 현상제에 토너를 보충하기가 어려운 것이다. 더욱이, 장치내에 필요이상의 담체가 배치되어 있는 경우는 토너농도가 극히 저하되게 되는 것이다. 결국, 화상밀도가 적을 때라도 토너를 취할 수 있는 현상제의 흐름이 일어나지 않는 것이다.

토너가 보다 더 소비됨에 따라, 토너 농도는 거의 0중량%로 되게 되어 필요한 화상밀도를 얻을 수 없게 되는 것이다. 따라서 상기 영역에서의 현상제의 이동을 촉진하기 위하여는 장치내에 비교적 적은량의 현상제를 배치하는 것이 바람직한 것이다. 그러나 현상제의 량이 지나치게 적을때는 토너농도가 국부적으로 증대되고 그결과 토너의 대전이 잘되지 않아 토너가 배경을 오염시키고 비산되게 된다.

상기 현상장치는 2-성분계 현상제를 이용하는 통상의 장치만큼의 현상제량을 적재할 수 없는 것이다. 이같이하여 상기 장치를 현상제 이송체의 표면을 고속으로 이동시키게 하는 고속기에 적용할 때에는 토너를 일본특허출원 번호 6-295800에서의 장치에서도 마찬가지인 것이다.

장치에 다량의 현상제를 적재하지 못하는 경우 현상제의 수명이 아주 짧은 현상기를 사용할 수 있는 화상형성장치(예를들어 약 수천장의 프린트)로 그 적용이 제한되는 것이다. 다른 결점으르는 예를들어 현상제를 자주 교체하거나 전체장치를 교체할 수 있도록 현상제교체시간을 검출할 수 있는 계수수단을 사용하여야 한다는 것이다.

한편, 현상제의 수명이 끝나기 전이라도, 토너가 소비되면 충분한 량의 토너를 현상제내로 보충할 수가 없는 것이다. 현상장치에 다량의 현상제를 적재할 수 없는 경우는 토너농도가 저하하는 즉시 결과물인 화상에 영향을 끼치게 된다.

예를들어 토너농도가 특정수준이하로 저하하는 경우, 자기담체입자는 자기들끼리 보다 자주 접촉하게 되고 그결과 그들의 피막이나 코팅물이 과도하게 마모되게 된다. 이에 따라 그 담체가 토너를 대전하는 능력이 크게 감소된다. 이역시 앞서 언급된 문제를 야기하는 것이다. 나아가 각 담체입자의 코어의 저항이 피막(coating)보다 낮아지기 때문에, 피막의 두께가 감소함에 따라 입자의 저항이 감소되고, 화상담체에 입자가 침착되는 문제를 일으킨다.

더욱이 화상 담체상에 담체가 침착되는 경우 현상제내에 남아있는 자기담체, 즉 현상제의 량이 모자라게 된다. 이로인해 화상의 부분삭제, 크리닝 브레이드의 칼날파손 및 화상담체와 정착롤러에 대한 손상발생등 여러 가지 문제점이 일어나는 것이다.

현상장치내에 배치되는 현상제는 제조라인에서 토너와 담체가 혼합될 때 대전되는 토너를 갖는다. 그러나, 통상 현상제는 오랜기간동안 사용되지 않은채 있기 때문에 일반적인 현상조건하의 대전체와 비교할 때 자기방전으로 인하여 토너의 대전량이 크게 감소된다. 그리하여 일본공고 번호 5-67233호 개시된 현상장치에 현상제가 배치된 직후 토너는 저전하수준으로 인하여 쉽게 현상될 수 있어 화상담체에 대량으로 부착되기 쉬운 것이다.

상기 공고 5-67233에 개시된 장치에서는, 현상제 이송체의 표면에 인접한 담체층이 서로 완전히 불연속인 가동층과 정지층으로 분리된다.

상기 가동층은 현상제 이송체와 인접하여 그 현상제 이송체의 회전에 따라 이동한다. 한편 상기 정지층은 상기 가동층을 덮고 있으며 정지하고 있는 것처럼 보인다. 상기 현상제는 상기 정지층의 이동을 기초로 제어된 량으로 개구부를 통해 토너를 취하기 때문에, 정지층을 한정하는 것이 어려운 것이다. 이같이 하여 장치는 특정입자크기를 갖는 자기담체와 특정토너농도에서만 조작가능하며; 즉, 요구되는 화상질을 제어할 수 있도록 토너농도를 설정하기가 어려운 것이다.

더욱이, 현상제는 가동층과 정지층사이에서 전혀 상호교환되지 않기 때문에 가동층의 담체가 자주 토너를 운반한다. 이로인해 토너가 소비되고 담체입자의 피막이 손상을 받으며 결과적으로 현상제의 수명을 단축시키는 것이다. 나아가 상기 공고번호 5-67233에 제안된 장치에서는, 토너가 대량으로 소비될 때, 예를들어 원고의 면적비 즉 전체원고에 대한 화상의 비율이 클 때, 토너공급이 모자라게 되기 쉬운 것이다.

이어서, 최소량의 토너를 필요로 하는 종류의 화상이 형성될 때 현상제가 충분한량의 토너를 취하더라도 토너가 배경을 오염시키거나 비산되기 쉬운 것이다. 더욱이 앞서의 장치에 배치된 현상제의 량은 담체의 입자크기에 따라 결정된다. 이와같이 현상제의 량과 현상제 이송체의 표면속도가 증대될 때에는 토너농도를 제어하거나 토너상에 충분한 전하를 대전시키는 것이 불가능한 것이다.

그결과, 원하는 토너농도를 자유롭게 선택할 수가 없게 된다.

또한 상기 공개공보3-174175에 개시된 장치에서는, 현상제의 토너농도가 담체와 토너의 입자크기 및 비중에 좌우되기 때문에, 담체와 토너의 특정입자크기에 부합하는 토너 농도만이 사용가능한 것이다.

일본 공개공보 55-98773에 제안된 장치는 다음과 같은 문제점을 갖고 있다. 현상제 이송체 주위로부터 날려온 토너로 인해 롤러가 유민하게 회전할 수 없는 경우 롤러와 화상담체사이의 마찰이 발생하여 이들을 마모시키는 문제점이 발생된다. 각롤러의 외경을 변경시 현상제 이송체와 화상담체사이의 갭을 일정하게 유지하는 것이 불가능하게 된다.

그결과, 처음에 현상바이어스 및 기타 조건을 현상에 적합하게 설정하였다하더라도 불량화상이 생성되는 것이다. 또한 화상담체와 현상제 이송체는 측에 수직인 단면으로 볼 때 항상 정확히 원형을 이루는 것은 아니며, 이역시 화상담체와 현상제 이송체사이의 갭을 변경시키는 것이다.

일본특허공개공보 63-4282는 제1 및 제2토너조절부재를 구비한 현상장치에 대하여 기술하고 있다. 제2조절부재는 현상제 챔버와 토너챔버를 수직방향으로 부분한다. 이 제2조절부재는 제1조절부재의 자유단의 신장지점위나 현상제 이송체측면에 위치한다. 이 공개공보에는 2개의 조절부재에 의해 이루어진 통로가 현상제 이송체에 대한 초기 현상제의 공급에 할당되어 있는 현상장치가 개시되어 있다.

상기 초기 현상제가 공급되는 공간이 상기 통로위에 설해져 있다. 그러나 이같은 장치에서는 현상제 챔버내에 저장된 현상제가 현상제 이송체의 축방향으로 현상제 이송체상에 균일하게 배치되어 있지 않는 경우 토너가 그 현상제 이송체의 축을 따라 불균일한 분포로 현상제에 공급되는 문제점이 있는 것이다. 그결과 국부적 밀도부족과 배경오염을 포함한 불규칙한 화상밀도분포를 나타낼뿐만 아니라, 과도하게 밀도가 높은 부위로부터 토너가 비산하게 된다.

현상제를 현상제 이송체의 축방향으로 균일하게 배치하기 위하여는 조작자가 직접 복잡한 절차를 수행하여야 하는 것이다. 보다 상세히 설명하면, 조작자는 자력이 미치지 않는 영역내에 머무르고 있는 현상제를 앞뒤로 이동시키거나 혹은 현상제 이송체의 회전방향으로 이동시켜 현상제를 축방향으로 평평하게 하여야하는 것이다. 이어서 조작자는 현상제를 자석이 미치는 영역으로 떨어뜨린 다음 현상제 이송체를 회전시켜야 하는 것이다.

통상적으로 제조공장에서는 불균일한 현상을 방지하기 위하여 현상제를 현상제 이송체상에 축방향으로 균일하게 배치하나, 이같은 현상장치가 장착된 화상형성장치를 사용지점까지 운반하는 과정에 충격등에 의해 현상제가 낙하하여 현상제 이송체의 축방향으로 국부적으로 진하게 된다. 이로인하여 불균일한 현상이 되는 것이다.

상기 현상장치가 사용자나 조작자로 하여금 현상제를 그 현상제 저장부로 유입하도록 하는 종류의 것이라면, 현상제를 그 저장부내에 천천히 유입하지 않으면 현상제가 케이싱의 바닥으로 낙하하거나 현상제 이송체의 축방향으로 국부적으로 진하게 되기가 쉬운 것이다. 따라서 불균일한 현상을 막기 위하여 이같은 방법으로 현상제를 저장하는 것은 극히 어려운 것이다.

일본 특허공개 공보 3-144471에 개시된 바와같이, 토너농도의 차이를 없애기 위해서는 현상장치를 처음사용하기 전에 현상제를 통상의 량의 약 1.3배 이상의 량으로 현상제 저장부에 충진시킬 수 있다. 이같은 구성에서는 이송도중 현상제가 현상제 이송체로부터 낙하하거나 국부적으로 진해지는 것을 방지할 수 있기 때문에 불균일한 현상의 원인이 되는 화상 밀도의 차이를 없앨 수 있는 것이다.

그러나 이같은 구성에 있어서는 조작도중에 필요한 량보다 많은 량의 현상제가 현상제 저장부에 남게 된다. 이상태에서, 현상으로 토너가 계속소비되면 현상제 이송체상에 쌓인 현상제의 체적이 토너소비로 인해 감소되고, 이로인하여 장치를 실제 사용하기 전에 현상제 이송체위에 자기적으로 침착되지 않고 케이싱의 바닥에 떨어진 현상제가 다시 현상제 이송체상에 침착될 우려가 있다.

이로인해 현상제 이송체 상의 현상제가 토너를 필요한 량에 부합되는 량으로 취할 수 없게 되어 그결과 불균일한 현상으로 이어지는 것이다. 필요한 농도의 현상제가 현상제 저장부에 저장되어 있다하더라도 그 저장부내에 현상제 이송체상에 침착되지 않은 현상제가 과량으로 존재하면 필요이상의 자기입자가 현상제내에 존재하게 될 것이다. 따라서 저장부의 농도와는 다른 토너농도를 갖는 현상제에 의해 잠상이 현상될 우려가 있는 것이다.

이에 본 발명의 목적은 2성분계 현상제를 사용하고, 고속 화상 형성장치에 적용되더라도 충분히 토너를 대전시킬 수 있는 현상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 2성분계 현상제를 사용하고, 현상제 저장 챔버내의 현상제에 밀도를 포함하여 정확한 조건을 부여함으로써, 화상밀도가 저하하는 것을 방지하고, 토너전하량이 모자라 화상밀도가 증대되는 것을 방지하고, 배경이 오염되는 것을 방지할 뿐만 아니라 토너가 주위에 비산되는 것을 방지할 수 있는 현상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 2성분계 현상제를 사용하고 현상제의 토너 농도를 담체의 입자크기에 관계없이 필요한 상한선에서 자동으로 조절할 수 있는 현상장치를 제공하는 것이다. 또다른 본 발명의 목적은 2성분계 현상제를 사용하고 담체 커버링비율이 100%이하인 조건에서 토너농도의 상한선을 결정함으로써 토너와 담체의 입자크기변화에 관계없이 안정된 화상을 부여하는 현상장치에 관한 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 2성분계 현상제를 사용하고 화상담체와 현상제 담체사이의 갭을 일정하게 유지함으로써 바라는 화상을 얻을 수 있게 하는 현상장치를 제공하는 것이다.

또다른 본 발명의 목적은 2성분계 현상제를 사용하고 조작자가 복잡한 조작에 의존하지 않고 내부의 현상제를 원하는 균일한 조건으로 설정할 수 있게 하는 현상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 2성분계 현상제를 사용하고 정확한 량의 현상제를 현상제 이송체의 축방향으로 균일한 분포로 쉽게 퇴적시킬 수 있는 현상장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면, 현상장치가 토너와 자기 담체로 이루어진 현상제를 이송하고 그 위에 퇴적시키기 위한 현상제 이송체를 갖는다. 상기 현상제 이송체에는 자장발생부재가 장착된다. 조절부재는 현상제 이송체에 의해 이송되는 현상제의 량을 조절한다. 현상제 저장 챔버는 조절부재에 의해 제거된 현상제의 일부를 임시로 저장한다.

토너 저장 챔버는 현상제 이송체가 현상제를 이송하는 방향으로 상부 측면에 있는 현상제 저장 챔버와 면하고, 내부에 저장된 토너가 현상제 이송체상에 퇴적된 현상 및 현상제 저장 챔버내에 존재하는 현상제와 접촉하는 개구부를 갖는다.

조절부재에 의해 제거된 현상제는 그 내부압력과 중력으로 인해 현상제 저장 챔버의 개구부를 향해 이동한다.

토너 저장 챔버로부터 나온 토너를 취한 현상제는 현상제 이송체의 표면을 따라 조절부재를 향해 이송된다. 조절부재에 의해 일정량으로 조절된 현상제는 현상제 이송체가 화상담체와 면하는 현상위치까지 이송된다.

바람직한 실시예에 있어서, 조절부재에 할당되고 현상제 저장 챔버와 근접한 조절위치와 개구부사이의 본질적으로 중간부위로부터 개구부까지의 영역에서, 상기 현상제는 JIS Z2504(금속파우더 겉보기 밀도시험)으로 측정시 그 곁보기 밀도이하의 평균밀도를 갖는다. 다른 바람직한 실시예에 있어서, 현상제 저장 챔버내에 배치된 현상제는, 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제내에 토너가 안정되게 함유되게 하는 상한선인 포화토너 농도이하의 토너농도를 갖는다.

또다른 바람직한 실시예에 있어서, 현상제 저장 챔버내에 배치된 현상제는 JIS Z2504에 의한 담체의 겉보기 밀도를 기준으로 측정시 담체가 현상제 저장부만을 채울 수 있는 량이하의 담체농도를 갖는다.

이하, 본 발명을 첨부된 도면에 의거하여 보다 상세하게 설명한다.

[실시예 1]

제1도에 도시한 바와같이, 본 발명의 현상장치는 케이싱 2을 갖춘다. 상기 케이싱 2은 광전도성드럼으로서 실시되는 화상담체 1의 일측에 위치한다. 상기 케이싱 2은 드럼 1에 접한 개구부를 갖춘다. 현상 슬리브 또는 현상제담체 4는 케이싱에 장착되고, 개구부를 경유하여 외측으로 부분적으로 노출된다. 자성토너와 자성담체를 구성하는 현상제는 슬리브 4의 표면에 부착된다. 자장을 발생하는 수단인 실린더형 자석부재 5는 슬리브 4내에 위치하여 고정되고, 고정식자성의 그룹을 구성한다. 닥터 브레이드인 조절부재 6가 슬리브 4상에 부착된 현상제의 양을 조절한다.

상기 케이싱 2는 그 내측에 상기 슬리브 4를 수용하는 슬리브 챔버와, 닥터 블레이드 6에 의해서 제거된 현상제를 저장하는 현상제 저장 챔버 10, 현상제 보유 챔버 11 및 슬리브 4상에 부착되는 현상제내로 유입되는 새로운 토너 3a를 저장하는 토너 호퍼 8를 갖는다. 교반기 12,9는 현상제 보유 챔버 11와 토너 호퍼 또는 토너 저장 챔버 8에 각각 위치된다. 상기 챔버 11는 그 안에서 임시적으로 현상제를 보유하기 위하여 사용된다. 특히, 자석 부재 13는 슬리브 4로부터 현상제를 분리하기 위하여 상기 챔버 11 개구부의 모서리상에 장착된다. 챔버 11에 수용되는 상기 현상제의 일부분은 교반기 12에 의해 상기 챔버 11에 존재하는 상기 현상제와 혼합한후에, 상기 슬리브 4로 복귀된다. 결과적으로 상기 슬리브 4상에 주로 부착되는 상기 현상제의 손실은 현상제의 수명이 연장되도록 최소화되는 것이다. 특히, 이는 고속기계장치에 효과적이다. 또 다른 자석부재 14는 그위에 현상제를 보유함으로서 차폐영역을 형성하고, 이것에 의해서 호퍼 8로부터 상기 챔버 11내로 상기 토너가 떨어지는 것을 방지하는 것이다.

상기 호퍼 8는 상기 슬리브 4가 현상제를 이송하는 방향으로 챔버 10의 상측에서 토너 저장 챔버 10에 인접한다. 상기 호퍼 8는 슬리브 4상에 부착되고 제1토너층을 형성하는 현상제와, 상기 챔버 10에 존재하고 제2현상제층을 형성하는 현상제에 접촉하는 개구부 8a를 갖추고 있다. 교반기 9는 개구부 8a를 통하여 새로운 토너 3a를 현상제내로 채우는 동안에 회전된다. 이는 상기 슬리브 4상에 현상제가 개구부 8a에 마주하는 토너 충진위치에서 작동된다.

상기 슬리브 4는 비자성 재료로 구성되는 중공의 실린더이고, 상기 드럼 1의 축에 평행한 축상에 양측의 단부를 회전가능하도록 장착한다. 도시하지 않은 구동부는 제1도의 화살표방향으로 상기 슬리브 4를 회전시킨다. 물론 상기 슬리브 4는 복수개의 로울러에 걸치는 무한궤도형 광전도성 벨트로 교체될 수 있다.

상기 슬리브 4내에 고정되는 상기 자석 부재 5는 상기 슬리브 4의 표면을 N1과 N2의 N극으로, S1과 S2의 S극으로 자성화할 수 있는 4개의 자석을 갖춘다. 상기 N1극을 갖는 자석은 현상제 3-2와 더불어 닥터 브레이드 6로 상기 슬리브 4상의 현상제 3-1를 이송한다. 상기 S1극을 갖는 자석은 상기 슬리브 3-1가 드럼 1에 마주하는 현상위치 쪽으로 상기 닥터 6로서 긁어 제거된 상기 현상제 3-1를 이송한다. 상기 N2극을 갖는 자석은 현상위치에서 현상제 3-1를 이송한다. 또한, 상기 S2극을 갖는 자석은 현상위치로부터 토너 충진위치 쪽으로 현상제 3-1를 이송한다. 물론, 상기 자석부재 5의 N극과 S극은 상호 교체될 수 있다.

조작상, 상기 슬리브 4가 회전하는 동안 주로 상기 슬리브 4상에 첫번째 층을 형성하는 현상제 3-1는 닥터 브레이드 6에 의해서 현상제의 양이 조절되어 현상위치쪽으로 이송된다. 상기 현상위치에서 상기 현상제는 상기 드럼 1에 정전기적으로 형성된 잠상을 현상한다. 두번째 층을 형성하고, 상기 닥터 6에 의해 제거되는 현상제 3-2는 상기 챔버 10내에서 자체 내부 압력과 중량 때문에, 상기 슬리브 4로부터 멀리 떨어진 위치에서 개구부 8a쪽으로 이동한다. 상기 현상제 3-2의 체적은 현상제의 토너 농도에 따라 다양하다. 특히, 토너의 농도가 높을 때, 높은 비율로 현상영역으로 이송되는 상기 슬리브 4상의 현상제 3-1가 새로운 토너에 접촉하는 영역은 감소된다. 결과적으로 현상제 3-1에 수용되는 토너의 양은 감소된다. 반대로 상기 토너의 농도가 낮을 때, 상기 영역은 보다 많은 양에 토너가 상기 현상제 3-1에 수용되는 결과에 따라서 증가되는 것이다. 이러한 방법으로 상기 현상제 3-1의 토너 농도가 선정범위에서 유지되는 것이다. 상술한 구성에서, 본 발명은 재래식 토너 충진 메카니즘 또는 토너 농도 센서의 필요없이, 현상제의 토너 농도를 자동적으로 제어할 수 있는 것이다.

상기 현상제 3-1에 공급되는 토너는 담체와의 사이에서 마찰작용하기 때문에 대전되면서 현상위치 쪽으로 이송된다. 한편, 두번째 층을 형성하는 상기 현상제 3-2는 상기 챔버 11내에서 회전되어, 마찰에 의해서 대전되는 토너를 갖는다.

현상제를 구성하고, 본 실시예에 적용할 수 있는 상기 토너와 담체를 보다 상세히 설명한다.

상술한 실시예에서는, 적어도 접착 수지와 자성재료를 포함하고 종래의 방법으로 생산되는 토너가 사용된다. 예를 들면, 상기 토너는 접착 수지, 자성 재료 및 유색 첨가제와 극성조절 첨가제의 혼합물을 가열 롤장치에 의해 응용, 혼합하고, 냉각하여 고형화한 후에 분쇄하여 이를 분류함으로서 제조되는 것이다. 상기 토너는 상기 4종류의 구성물와 더불어 원하는 첨가제를 포함할 수 있다.

상기 접착 수지에 대해 종래의 물질을 사용할 수 있다. 예를 들면, 상기 수지는 폴리스틸렌 중합체, 폴리-p-스틸렌, 폴리비닐 톨루엔 혹은 유사 스틸렌 및 이들의 치환체; 스틸렌-p-클로로스틸렌 공중합체, 스틸렌-폴리프로필렌 공중합체, 스틸렌-비닐 톨루엔 공중합체, 스틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 스틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 스틸렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스틸렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스틸렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체, 에틸렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체, 스틸렌-a 메틸 클로로메타크릴레이트 공중합체, 스틸렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스틸렌-비닐 메틸 에테르 공중합체, 스틸렌-비닐 메틸 케톤 공중합체, 스틸렌-부타디엔 공중합체, 스틸렌-이소프렌 공중합체, 스틸렌-말레산 공중합체, 스틸렌-말레산 에스테르, 혹은 유사 스틸렌 공중합체; 혹은 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 에폭시 수지, 페널 수지, 지방족 혹은 지방족 탄화수소 수지, 방향족 오일 수지, 파라핀 클로라이드 혹은 파라핀 왁스를 단독으로 혹은 이들의 결합물을 포함할수 있다. 특히, 폴리에스터 수지가 사용될 때, 비닐크로라이드 메트에 묶는 것에 저항하는 현상제를 얻을 수 있고, 가열롤에 대하여 열저항 오프셋(offset)에서 바람직하다.

상기 자성 물질은 자철광(magnetite), 적철광, 페라이트와 산화철, 철, 코발트, 니켈을 포함하는 금속체;와 알루미늄, 코발트, 동, 납, 마그네슘, 틴, 징크, 안티몬, 베릴륨, 비스몬, 카드늄, 칼슘, 마그네시, 셀레늄, 티타늄, 텅스텐 및 바듐과 이들의 혼합물을 포함하는 합금으로부터 얻어질 수 있다. 이러한 페로마그네틱 물질은 대략 0.1㎛의 평균 입자 크기를 갖고; 토너내에서 이들은 각각 수지의 100중량부에 대해 20 내지 300 중량부(parts by weight)를 갖고, 바람직하게는 30 내지 200중량부를 갖는다.

상기 극성조절첨가제는 또한 모노아조 염색제, 니트로휴민산 및 이들의 염, 코발트, 크롬, 철등으로 이루어진 금속 복합체 및, 살리실산, 나프트엔 산 및, 디카복실산의 그밖의 복합아미노 화합물, 4가 암모늄 화합물 및 유기 염색제로 이루어진 그밖의 금속 복합 아미노 화합물을 포함하는 통상의 물질중 한가지로 이루어질 수 있다. 상기 극성조절제는 첨가제 또는 첨가제들의 존재유무에 관계하지 않고, 분산방법을 포함하는 생산방법에 따르는 량으로 소비된다. 바람직하게는 0.1 내지 20중량부의 극성조절제가 100중량부의 접착수지에 사용되는 것이다. 0.1중량부보다 작은 내용물은 최종 전하량이 작기 때문에 실제적이지 못하다. 20중량부 이상의 내용물은 토너상에 과도한 전하량을 부착시키고; 상기 토너와 담체사이의 견인력이 현상제의 유동성과 화상품질을 낮춘다.

필요시 유색제(coloring agaent)가 상기 토너에 첨가되어진다. 전형적인 유색제는 검정제(black agent), 시안제(cyan agent), 마젠타제(magent agent), 노랑제(yellow agent)이다. 상기 검정제는 카본블랙, 아닐린 블랙, 노 블랙(furnace black) 및 램프블랙등을 포함한다. 시안제는 푸탈로시아닌 블루, 에틸렌 블루, 메틸렌 블루, 빅토리아 블루, 메틸 비올렛, 아닐린 블루 및 울트라마린 블루등을 포함한다. 마젠타제는 로다마인 6G 레이크, 다이메틸 퀴나크리돈, 와창레드, 로즈벤게일, 로다민 B 및 알리자린 레이크등을 포함한다. 노랑제는 크롬엘로우, 벤지딘 엘로우, 한사엘로우, 몰리브데움 오렌지, 퀴노린 엘로우 및 타트라진등을 포함한다.

상기 토너에 첨가되는 첨가제는 테프론, 아연 스테아레이트와 또다른 윤활제, 셀륨산, 지코니늄산, 실리콘, 티타늄산화물, 알루미늄산화물, 실리콘 카보네이트와 또다른 연마제, 코로이달 실리카, 알루미늄산화물과 또 다른 유동제 안티케이킹제, 카본블랙과, 틴산화물과 또다른 전도제, 낮은 분자량의 폴리오레핀과 또다른 고착 증진제를 포함한다. 상기 유동제중에서 코로이달 실리카가 바람직하다. 담체 표면을 마모시키는 연마제중, 알루미늄 산화물 및 실리콘 카보네이트가 바람직하다.

상기 담체의 코어(cores)로는 예를들면, 철, 코발트, 니켈 혹은 유사 강자성체 금속, 마그네타이트, 헤마타이트, 페라이트 혹은 유사합금 내지 화합물, 혹은 이들의 화합물을 사용한다.

내구력을 증진시키기 위해 담체 입자자의 표면을 수지로 덮는 것이 바람직하다. 이와같은 목적으로 사용하는 수지로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염소화 폴리에틸렌, 클로로황산화(chlorosulfonated) 폴리에틸렌 및 그밖의 폴리올레핀 수지; 폴리스틸렌, 아크릴(다시 말해서, 폴리메틸메타크릴레이트), 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 클로라이드, 폴리비닐 카르바졸, 폴리비닐 에테르, 폴리비닐케톤 및 다른 폴리비닐리덴 수지; 비닐 클로라이드-비닐 아세테이트 공중합체; 스틸렌-아크릴산 공중합체; 유기실리산 커플링(organicsilixane coupling)을 갖는 실리콘 수지 및 이들의 변성 인자(다시말해, 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 폴리우레탄으로부터 유도된); 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리비닐 플로라이드, 폴리비닐리덴 플로라이드, 폴리클로로트리플루오로에틸렌 및 그밖의 퓨린-함유 수지; 폴리아미드; 폴리에스테르;폴리우레탄, 폴리카보네이트;우레아-포름알데히드 수지 및 다른 아미노 수지, 및 에폭시 수지를 들 수 있다. 이들중, 실리콘 수지 및 이들의 변성 인자 및 플루오린-함유 수지가 바람직하고, 특히 실리콘 수지 및 이들의 변성인자가 바람직하다.

상기 실리콘 수지는 보통의 실리콘 수지로 된 그룹으로부터 선택할 수 있다. 전형적인 실리콘 수지는 유기실옥산 커플링(organosiloxane coupling)을 단독으로 갖는 직선형 실리콘이며 알키드, 폴리에스테르, 에폭시, 우레탄 등으로 변성된 실리콘 수지를 다음 조성식에 나타내었다.

여기서, R₁은 1-4개의 탄소 원자를 갖는 히드록시기 혹은 알킬기 혹은 페닐기이고, R₂및 R₃는 1-4개의 탄소 원자를 갖는 하이드겐기, 혹은 알콕시기, 페닐기 혹은 페녹시기이거나 혹은 2-4개의 탄소원자를 갖는 알케닐옥시기, 히드록시기, 카복실기, 에틸렌옥사이드기 혹은 글리시딜기, 내지 다음 조정식으로 표현된다.

여기서, R₄및 R₅는 1-4개의 탄소 원자를 갖는 히드록시기, 카복실기, 알킬기이고, 1-4개의 탄소 원자를 갖는 알콕시기, 2-4개 탄소 원자를 갖는 알케닐기, 2-4개의 탄소 원자를 갖는 알케닐옥시기, 페닐기 혹은 페녹시기이고, k, l, m, n, o 및 p는 1을 제외한 양의 정수이다.

상기 치환제는 예를 들면, 아미노산, 히드록시기, 카복실기, 메르캅토기, 알킬기, 페닐기, 에틸렌 옥사이드기, 글리시딜기 및 할로겐 원자를 갖는다.

상기 담체를 덮은 층에 부피 저항력을 조절하기 위해 전도제를 표함할 수 있다. 상기 전도제는 철, 금, 구리 및 다른 금속을 포함하는, 약간의 통상 인자, 페라이트 및 마그네타이트의 산화물 및 카본 블랙 및 다른 안료를 말한다. 이들중, 카본 블랙군에 속하는 노(furnace)블랙 및 아세틸렌 블랙의 혼합물을 제조하여 사용하는 경우, 전도성 분말을 소량 사용하여 효과적인 전도 조절이 가능하고 더욱이, 층으로 덮인 담체의 마모-방지성을 높일 수 있다. 상기 전도 입자 크기가 약 0.01 내지 10㎛인 것이 바람직하고 피복 수지 100중량부 당 2내지 30중량부, 바람직하게는 5 내지 20중량부가 첨가되어야 한다.

나아가, 상기 담체로 덮인 층은 전도제를 분산시키고 이 입자들의 결합을 증진하기 위하여 실란 케플링제, 티타늄 커플링제 혹은 유사 커플링제를 포함할 수 있다. 실란 커플링제는 다음 조성식으로 나타나는 화합물이다.

여기서, X는 가수분해기, 다시말해서 클로로기, 알콕시기, 아세톡시기, 알킬아미노기 혹은 프로페녹시기이고, Y는 유기 기질에 반응하는 유기 작용기, 예를들면, 비닐기, 메타크릴기, 에폭시기, 글리시덱시기, 아미노기 내지 메르캅토기이고 R은 1내지 20개의 탄소 원자를 갖는 알킬기 혹은 알킬렌기이다.

음극성으로 대전되는 현상제가 필요할 때, 실란 커플링제중, Y에 하나의 아미노기가 치환된 것이 바람직하다. 양극성으로 대전되는 현상제가 필요할 때, Y에 에폭시기가 치환된 에폭시 실란 커플링제가 바람직하다.

상기 담체를 덮는 층은 분산, 침전 및 유사한 기술로서 코어 입자의 표면에 코팅 용액을 적용함으로써 형성되어진다. 상기 층은 0.1 내지 20㎛의 두께가 바람직하다.

구체적으로 상기 현상제의 토너 대 담체 비율은 10:90과 50:50사이가 바람직하다. 상기와 같은 현상제가 사용될 때, 담체의 토너 보유율과 첫번째 현상제 층의 토너 농도를 증가하는 것이 가능하다. 상기 현상제는 고속 기계의 현상조건하에서 바람직한 화상밀도와 얇은 선 재생능력을 수행할 수 있다.

상기 토너는 8.0×10⁴A/m의 자장에서 15 내지 30A.m²/Kg의 포화 자성을 갖는 것이 바람직하다. 이러한 종류의 토너는 용이하게 상기 현상제에 수용된다. 이는 많은 토너를 소비하는 화상이 지속적으로 생산될 때에도, 바람직한 화상밀도가 얻어진다. 또한 상기 토너는 현상 슬리브상에 자기적으로 제한되어 슬리브가 회전하는 동안, 배경에 부착하거나 날라가는 것을 방지한다.

상기 담체는 절대평가치에서 10 내지 80μC/g의 범위내에서 전하량을 부착하는 것이 바람직하다. 또한 상기 담체는 상기 토너대 담체의 중량비율이 10:90 내지 50:50일 때, 절대치에서 5μ/C/g 이상의 전하량의 변동을 허락하지 않는다. 상기와 같은 담체로서 토너를 다량 소비하는 화상이 지속적으로 생산될 때에도, 높은 화상 밀도가 충분하게 유지하는 것이 가능하다.

상기 담체는 각각 10⁸내지 10¹⁶Ωcm, 바람직하게는 10⁹내지 10¹⁴Ωcm의 체적저항범위를 갖는다. 이러한 담체를 사용하는 경우, 상기 현상제의 저항은 현상위치에서 낮아진다. 결과적으로 모서리 영향이 없는 바람직한 실체 화상이 얻어질 수 있는 것이다.

8.0×10⁴A/m의 자장에서 상기 담체는 30A.m²/kg의 범위에서 존재하는 포화 자성을 각각 갖는 것이 바람직하다. 이러한 종류의 담체가 사용될 때, 현상위치에서 현상슬리브상에 현상제를 유지하는 힘이 증가하고, 현상제가 화상담체상에 부착되는 것을 방지한다. 특히, 상기 담체가 8.0×10⁴A/m의 자장에서 80 내지 110A.m²/kg의 사이에 포화자성을 갖는 미립 자성입자가 접착수지에서 분산되는 접착담체로서 실시되어지면, 부드러운 자석 브러쉬가 바람직한 방식으로서 슬리브에 형성되어 반색조(halftone)를 재생할 수 있다.

상기 담체는 30 내지 70㎛의 평균 입자크기의 중량을 갖는다. 이는 현상위치에서 현상에 기여하는 첫번째 층의 담체의 토너농도, 즉, 첫번째 층의 토너농도를 증가시킨다. 이는 고속기계의 현상조건하에서 높은 화상밀도와 양호한 미세선 재생을 보장한다.

상기 실시예에 적용할 수 있는 토너와 담체의 실험예와 이들의 혼합물 또는 현상제로서 수행한 실험결과를 다음과 같이 기술한다.

[토너 1]

표 1에 기술한 구성물을 가지는 혼합물이 120℃의 가열률에 의해 녹여지고, 반죽되고, 고형화되기 위하여 냉각되며, 제트 분쇄기(a jet mill)에 의해 분쇄된 후에, 16㎛의 평균입자크기를 갖는 토너입자 a를 제조하기 위하여 분류되었다. 상기 토너는 8.0×10⁴A/m의 자장에서 16A.m²/kg의 포화 자성을 갖었다.

[토너 2]

토너 1의 공정은 이하 표 2에 기술한 혼합물의 사용을 제외하고 반복되어 자성토너 b를 생산하였다. 상기 토너는 8.0×10 A/m의 자장에서 20A.m /kg의 포화 자성을 갖었다.

[토너 3]

토너 2의 공정은 8㎛의 평균 입자 크기를 갖는 토너 입자 c를 제조하기 위하여 반복되었다. 상기 토너는 8.0×10 A/m의 자장에서 21A.m /kg의 포화 자성을 갖었다.

[토너 4]

토너 2의 공정은 10㎛의 평균 입자크기를 갖는 모체 입자를 제조하기 위하여 반복되었다. 상기 모체입자 99.5중량부와 니폰 에어로젤사로부터 입수가능한 R-972 미립 실리카(silica)입자 0.5중량부가 5㎛의 평균 입자크기를 갖는 자성토너 d를 제조하기 위하여 믹서에 의해서 혼합되었다. 상기 토너는 8.0×10 A/m의 자장에서 22A.m /kg의 포화 자성을 갖었다.

[토너 5]

표 3에 기술한 성분을 갖는 혼합물이 120℃의 가열률에 의해 녹여지고, 반죽되고, 고형화되기 위하여 냉각되며, 제트 분쇄기에 의해 분쇄된 후에, 7㎛의 평균 입자 크기를 갖는 모체입자를 제조하기 위하여 분류되었다. 상기 모체 입자의 99.5중량부와 미립 실리카분자(R-972)의 0.5중량부는 7㎛의 평균 입자크기를 갖는 자성토너 e를 제조하기 위하여 믹서기에 의해서 혼합되었다. 상기 토너는 8.0×10 A/m의 자장에서 21A.m /kg의 포화 자성을 갖었다.

[토너 6]

표 4에 기술한 구성물을 갖는 혼합물은 120℃의 가열롤에 의해 녹여지고, 반죽되고, 고형화되기 위하여 냉각되며, 제트 분쇄기에 의해 분쇄된 후에, 7㎛의 평균 입자크기를 갖는 모체입자를 제조하기 위하여 분류되었다. 상기 모체 입자의 99.5중량부와 미립 실리카분자(R-972)의 0.5중량부는 7㎛의 평균 입자크기를 갖는 자성토너 f를 제조하기 위하여 믹서기에 의해서 혼합되었다. 상기 토너는 8.0×10 A/m의 자장에서 0A.m /kg의 포화 자성을 갖었다.

[담체 1]

100중량부 마그네 타이트가 습식공정에 의해서 제조되었고, 2중량부의 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)과 60중량부의 물은 자철광 슬러리(slurry)를 준비하기 위하여 12시간동안 볼(ball)분쇄기로서 혼합되었다. 상기 슬러리는 84㎛의 평균입자크기를 갖는 구형입자를 제조하기 위하여 분사 건조기에 의해 분사되어졌다. 상기 입자는 니티로젠(nitrogen)대기에서 3시간동안 1000℃로 가열된 후에, 코어입자 1을 얻기 위하여 냉각되었다. 아래 표 5에 기술된 성분을 갖는 혼합물은 코팅 액체 1을 준비하기 위한 호모믹서기(homomixer)에 의해서 20분 동안 분산되었다.

상기 코팅 용액 1이 유체 베드형 코팅 장치의 사용에 의해 1000중량부의 토너 입자1의 표면을 코팅하도록 되어, 실리콘 수지를 코팅한 담체 A를 제조하였다. 상기 담체 A는 평균입자 크기 87㎛와, 65Am /kg의 포화자성을 갖었다.

[담체 2]

100중량부 자철광은 습식공정에 의해서 제조되었고, 2중량부의 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)과 60중량부의 물은 자철광 슬러리(slurry)를 준비하기 위하여 12시간동안 볼(ball)분쇄기로서 혼합되었다. 상기 슬러리는 60㎛의 평균입자크기를 갖는 구형입자를 제조하기 위하여 분사 건조기에 의해 분사되어졌다. 상기 입자는 니티로젠(nitrogen)대기에서 3시간동안 1000℃로 가열된 후에, 코어입자 2을 얻기 위하여 냉각되었다. 담체 1에서 처럼 동일한 코팅용액이 유체 베드형 코팅 장치의 사용에 의해 코어 입자 2의 1000중량부 표면을 코팅하도록 되어, 실리콘 수지를 코팅한 담체 B를 제조하였다. 상기 담체 B는 63㎛의 평균입자크기와, 66Am /kg의 포화자성을 갖었다.

[담체 3]

담체 1와 유사한 코팅 용액이 유체 베드형 코팅 장치의 사용에 의해 정련 페라이트(ferrite)(파우더 테크사로부터 입수가능한 TEFV 200/300)의 1000중량부 표면을 코팅되도록 하였으며, 담체 C를 제조하였다. 상기 담체 C는 50㎛의 평균 입자크기와 79A.m /kg의 포화자성을 갖었다.

[담체 4]

담체 1와 유사한 코팅 용액이 유체 베드형 코팅 장치의 사용에 의해 페라이트(ferrite)(파우더 테크사로부터 입수가능한 F0150)의 1000중량부 표면을 코팅되도록 하였으며, 담체 D를 제조하였다. 상기 담체 D는 78㎛의 평균 입자크기와 55A.m /kg의 포화자성을 갖었다.

[담체 5]

아래 표 6에 기술한 혼합물은 담체 E를 제조하기 위하여 녹여지고, 반죽되며, 분쇄되어져 분류되었다. 상기 담체 E는 53㎛의 평균 입자크기와 55A.m /kg의 포화자성을 갖었다.

[담체 6]

습식공정으로 제조되는 자철광 100중량부는 2중량부의 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol)과 60중량부의 물이 자철광 슬러리(slurry)를 준비하기 위하여 12시간동안 볼(ball)분쇄기로서 혼합되었다. 상기 슬러리는 31㎛의 평균입자크기를 갖는 구형입자를 제조하기 위하여 분사 건조기에 의해 분사되어졌다. 상기 입자는 질소(nitrogen)대기에서 3시간동안 1000℃로 가열된 후에, 코어입자 3을 얻기 위하여 냉각되었다. 아래 표 7에 기술한 혼합물은 코팅용액 2을 준비하기 위해 호머믹서기로서 20분동안 분산되었다. 상기 코팅용액 2은 유체 베드형 코팅 장치의 사용에 의해 코어 입자 3의 1000중량부 표면을 코팅되도록 하였으며, 실리콘 수지를 코팅한 담체 F를 제조하였다. 상기 담체 F는 34㎛의 평균 입자크기와, 69Am /kg의 포화자성을 갖었다.

표 8은 상술한 토너와 담체들의 혼합에 의해 제조된 현상제, 1-1, 1-2, 1-3,...,103인 본 발명의 실시예 1-10를 나타내고 있다. 상기 현상제중에서 제1도의 구성을 갖는 현상장치는 리코사로부터 제조되는 제품명 FT2200 복사기에 각각 장착되고, 화상을 형성하기 위하여 작동되었다. 최종 화상은 화상밀도, 담체현상의 존재 여부, 반색조 재생능력, 화상밀도 제어력에 의해서 평가되었다.

예를 들면, 보기 1에서 토너 a의 11중량부, 25중량부 및 100중량부는 상이한 3가지의 현상제 1-1, 1-2 및 1-3을 준비하기 위해 볼 분쇄기로서 100중량부의 담체 B에 혼합되었다. 상기 현상제 1-1, 1-2 및 1-3는 각각 19μC/g의 전하, 13μC/g의 전하 및 11μC/g의 전하를 부착하도록 측정되었다. 상기 3가지의 현상제중에서 20wt%의 토너농도를 갖는 현상제를 사용하는 제1도에서의 현상장치가 상기 FT2200복사기에 장착되어 화상을 형상하도록 작동된 후에, 상기 요소에 의해서 평가되었다.

표 8에 도시한 비교 예 1은 대조를 위한 실행된 테스트 결과의 대표적인 예이다. 특히, 토너 6의 비자성 토너 f의 11중량부, 25중량부 및, 100중량부는 3가지의 상이한 현상제 11-1, 11-2 및 11-3을 준비하기 위한 볼 분쇄기로서 담체 B의 100중량부에 각각 혼합되었다. 상기 현상제 11-1, 11-2 및 11-3는 각각 μC/g의 전하, 1μC/g의 전하 및 0μC/g의 전하를 부착하도록 측정되었다. 상기 평가는 20wt%의 토너농도를 갖는 현상제 11-2에 의해서 수행되었다.

특히, 표 8은 전하량, 화상밀도, 배경오염, 담체현상의 존재여부, 반색조 재생능력 및, 화상밀도 제어력에 의해서 예 1-10과 비교 예 1를 실시한 평가결과를 나타낸다.

표 8에서 각각 이중원, 원, 삼각형 및 크로스(X)는 '우수', '양호', '보통', 및 '불량'을 각각 부여한다. 예 1-10는 모든 평가 요소에서 양호 또는 우수함을 보여주고 있음을 알 수 있는 것이다.

[실시예 2]

제2도는 본 발명의 다른 실시예를 도시한다. 도시된 바와같이, 케이싱 2은 드럼 1의 일측에 위치되고, 상기 드럼 1에 마주하는 개구부가 형성된다. 슬리브 4가 케이싱 2내에 위치되고, 부분적으로 상기 케이싱 2의 개구부를 통하여 외측으로 노출된다. 자성 토너와 자성담체로 이루어진 현상제는 슬리브 4의 표면상에 부착된다. 자석 부재 5가 슬리브 4에 고정되고, 고정식 자석 그룹(group)을 갖게된다. 닥터블레이드 6는 슬리브 4상에 부착된 현상제의 량을 조절한다. 호퍼 8는 보충될 새로운 토너를 저장한다. 본 실시예에서는 카노피(canopy), 또는 현상제 저장 부재 7가 슬리브 4의 회전 방향에 대하여 닥터 블레이드 6를 선행한다.

상기 카노피 7은 닥터 블레이드 6에 의해서 제거된 현상제 3가 일시적으로 저장되는 현상제 저장 챔버 10을 형성한다. 자석부재 5는 상기 챔버 10가 닥터 블레이드 6에 연결되는 지점을 마주하는 자극(a pole) 5을 갖추며, 미도시된 그 밖의 자극들도 갖추고 있다. 교반기 또는 교반부재 9가 호퍼 8의 개구부 8a에 인접하는 공간에 위치된다. 상기 교반기 9는 토너 3a를 교반시키면서 상기 개구부 8a로 향하여 이동시킨다.

자극 5a은 자석부재의 필수적인 특징이며 카노피 7내에 갖춰진 돌기 또는 연장부에 마주하도록 위치된다. 상기 자극 5a의 자력은 챔버 10내에서 현상제 3의 이동에 중력이 충분히 작용하도록, 그렇지만 카노피 7에 포함되고 개구부 8a에 인접하는 모서리부 7a상에는 거의 작용하지 않도록 선택된다. 이러한 자력분배를 설정하도록, 상기 자극 5a의 각도는 슬리브 4상의 자속밀도가 50mT 내지 80mT이고, 상기 자극 5a이 카노피의 연장부를 마주하는 지점에 관련하여 슬리브 4의 축 P을 중심으로 ±10도를 초과하여 측정되는 경우, 폭의 반부분이 20도 내지 60도로 유지되도록 선택된다. 그리고, 상기 담체의 포화 자속밀도는 50Am /kg 내지 90Am /kg (50emu/g 내지 90emu/g)로 되고, 상기 슬리브 4와 카노피 7의 내측벽사이의 최대거리가 10mm 또는 그 이상으로 되도록 선택된다.

슬리브 4의 축 P에서 카노피 7의 모서리 7a를 향하는 선 PQ 및, 상기 축 P으로부터 닥터 블레이드 6의 측면을 따라서 연장하는 선 PR 및, 상기 선 PQ와 PR사이의 각도를 2개로 분할하는 선 PS를 가정한다. 그리고, 상기 선 PS와 PQ의 슬리브 4방향으로의 각각 연장에 의해서 일정공간이 제한되고, 상기 슬리브 4의 표면 및, 카노피 7가 슬리브 4에 마주하는 평면이 일정 체적 V을 갖는다고 가정한다. 그리고, 상기 체적 V에서 실제로 배출된 현상제가 W이고, 상기 현상제 3의 시밀도(apparent density)가 JIS Z2504(금속분말 시밀도시험)규격으로 측정될 때 pD라고 가정한다. 그리고, 상기 실시예에서는 현상 제3의체적 V와 중량 W을 결정하는 카노피 7의 구조가 상기 중량 W이 체적 V과 시밀도 pD의 곱보다 적도록 선택된다.

상기 구조에서는 현상제 3는 화살표로 지시된 방향으로 슬리브 4에 의해서 이송되면서 닥터 블레이드 6에 의해서 얇은 막을 형성하도록 조절된다. 상기 현상제 3의 얇은 막은 상기 슬리브 4가 화살표로 도시된 방향으로 회전하는 드럼 1에 마주하는 현상위치에 도달된다. 그 결과, 상기 현상제의 토너는 드럼 1에 형성된 잠상으로 이동되어 그것을 현상한다. 상기 드럼 1으로 이동되지 않고서 슬리브 4상에 남아있는 현상제 3는 슬리브 4에 의해서 개구부 8a로 이송된다.

현상제 3가 개구부 8a를 통하여 새 토너 3a에 담겨진 후, 상기 챔버 10으로 복귀된다. 새 토너와 섞인 현상제는 닥터 블레이드 6에 의해서 증가된 내부압력을 유지하기 때문에, 현상제 3내에 포함된 토너는 대전된다. 이러한 방식으로, 상기 슬리브 4상에 부착된 현상제 3내의 토너는 닥터 블레이드 6에 접촉하는 현상제 3의 내부압력에 기인하여 대전된다. 이는 현상제 3를 대전시키고 또는 교반시키기 위하여 패들, 나사부재 또는 이와 유사한 것들과 같은 복잡한 기계장치를 불필요하게 한다.

슬리브 4로부터 닥터 블레이드 6에 의하여 제거된 현상제 3는 챔버 10내에서 부분적으로 그 자체의 내부 압력과 중력에 의하여 개구부 8a측으로 이동한다. 상기 개구부 8로 이동된 현상제 3의 이러한 부분은 상기 슬리브 4상에서 배출되는 현상제의 이동에 기인하여 블레이드 6측으로 선회하여, 즉 챔버 10내로 복귀된다.

제3a-3c도는 다른 색상의 토너가 챔버 10내에서 회전되는 현상제 3내에 유입되는 방식을 도시하고 있다. 이는 200 프레임/초의 속도로 그리고, 이 보다 10배 빠른 속도로 작용되는 고속 비디오 카메라를 통하여 확대 측면도로서 관측되었다. 도시된 바와 같이, 챔버 10내의 그리고, 하류측으로 이동된, 즉 닥터 블레이드 6측으로 이동된 현상제는 중력과 자석부재 5에 의해서 형성된 자속에 기인하여 슬리브 4상부의 카노피 7를 향하여 부분적으로 이동되는 것이다. 그 결과 상기 현상제 3의 이러한 부분이 챔버 10내에서 회전되는 것이다.

제3a도에 도시된 바와 같이, 호퍼 8로부터 나온 새 토너는 2개의 흐름 a와 b가 서로 결합되는 지점 c에 근접하여 현상제 3내에 유입된다. 이 순간, 현상제의 이동층은 슬리브 4의 표면에 인접하여 대략 100mm/초의 속도로서 이동한다. 상기 챔버 10내에 잔류하는 현상제 층은 상기 챔버 10내에 충분한 공간이 형성되기 때문에 대략 10mm/초의 속도로 회전된다.

제3b도에 도시된 바와 같이, 현상제 3의 토너농도(concentration)는 연속적으로 증가하여 현상제 3의 이동층이 확장하도록 하는 것이다. 그 다음, 상기 지점 C이 슬리브 4의 표면으로부터 연속적으로 이동한다. 동시에, 슬리브 4의 표면에 근접하여 방향 a으로 흐르는 현상제는 속도가 감소된다. 그 결과, 상기 현상제 3는 슬리브 4에 인접하여 대략 65mm/초의 속도로 이동하고, 상기 챔버 10내에 잔류하는 층은 대략 5mm/초의 속도로서 회전한다.

제3c도에 도시된 바와 같이, 현상제 3로 보충된 토너량, 즉 현상제 3의 토너농도가 더욱 증가하면, 현상제 3의 체적도 더욱 증가한다. 이는 연속적으로 현상제 3의 유동성을 저하시킨다. 상기 현상제의 이동층이 연속적으로 확장하기 때문에, 상기 지점 C는 연속적으로 카노피 7의 모서리 7a에 도달한다. 그 결과, 상기 새 토너는 현상제 3내로 더 이상 유입되지 못한다. 이때, 상기 챔버 10내에 잔류하는 현상제층은 대략 1mm/초의 속도로서 회전한다. 그러나, 상기 챔버 10내의 잔류층은 토너농도가 다른부분보다 높은 그런 지점에서 아직 헐거운 부분을 갖는다. 상기 잔류층의 이러한 부분은 그 속도가 매우 낮다하더라도 연속적으로 회전되고; 현상제내로의 토너분산과 대전이 이루어진다.

상기 토너는 챔버 10내의 현상제의 토너농도가 감소할 때까지 반복적인 현상으로서 소모되며, 그에 따라서 현상제 3의 체적이 감소된다. 그 결과, 제3a도에 도시된 조건이 재설정되어 토너가 현상제의 내부로 유입되도록 하는 것이다.

상기 설명한 바와 같이, 챔버 10내의 현상제 3체적은 토너가 현상제 3내로 유입되는 조건에 따라서 변화하여 자동적으로 토너농도를 조절하는 것이다. 따라서, 상기 현상제 3의 토너농도는 거의 일정한 범위로 유지된다. 이는 토너농도 검지센서와 토너보급부재등을 포함하는 복잡한 토너농도 제어기구등을 불필요하게 한다.

상기 현상제 3로 보급된 토너 3a와, 현상제 3내에서 분산된 대전토너는 챔버 10내에서 회전하면서 현상위치로 이송된다.

상기 설명한 바와 같이, 본 본실시예에서는 많은 량의 대전토너가 현상에 사용된다. 비록 새 토너가 호퍼 8로부터 많은 량 현상제내로 보급되는 때에도, 토너는 챔버 10내에서 회전되면서 현상제 3내부로 분산된다. 이러한 토너와 상기 챔버 10내에서 이미 대전된 토너는 현상위치로 이송된다. 따라서, 본 실시예는 적게 대전된 토너가 일본특허 공개공보 제5-67233호에 관련하여 이미 설명한 바와 같이 배경을 오염시킨다던가, 또는 비산된다던가 하는 문제점이 발생하지 않는다.

또한, 본 실시예는 챔버 10내의 현상제와 슬리브 4상의 현상제가 상기 공개공보 5-67233호의 것보다 빠른 속도로 서로 대체하도록 하여준다. 임의의 현상제 량에 대하여, 상기 실시예는 상기 공보 5-67233호의 것보다 현상제 3의 담체를 덮고 있는 막의 제거와 토너 소비량을 감소시킨다. 그 결과, 상기 실시예는 대전부족에 기인하는 토너 비산과 배경오염 및, 현상제의 전기저항 감소에 기인하는 배경오염과 담체부착등과 같은 문제점을 감소시키는 것이다. 따라서, 상기 실시예가 공보 5-97233호의 것보다 현상제의 사용수명의 관점에서 현저히 양호한 것이다.

제4도에 도시된 바와 같이, 상기 현상제 3가 거의 없고, 카노피 7의 내측면에 접촉하지 않는 곳에 위치된 간격 15이 슬리브 4의 표면과 카노피 7의 표면사이의 거리가 최대로 되는 지점에 바람직하게 형성되어야만 한다. 이러한 경우, 현상제 3는 챔버 10의 내에서 확실하게 회전할 것이다. 상기 간격 15을 형성하기 위한 슬리브 4와 카노피 7사이의 거리는 자극 5a에 의하여 형성된 자장의 세기에 의존하며; 이는 자장의 강도가 약할수록 상기 거리는 짧게 되는 것이다.

제5도에 도시된 바와 같이, 필터 16가 카노피 7에 형성된 에어 벤트내에 장착가능하다. 상기 에어 벤트는 챔버 10내에 공기의 압력이 상승되는 것을 방지한다. 그 결과, 현상위치에 도달한 현상제내에 공기 압력은 제2도와 제4도에 도시된 구성의 것보다 낮음으로서 토너에 기인한 기계내부의 오염을 감소시킨다.

상기 실시예에서는, 현상제의 평균밀도가 JIS Z2504에 기초한 시밀도보다 상기 닥터 블레이드 6와 개구부8a사이의 거의 중간 지점으로부터 상기 개구부 8a까지의 범위에 걸쳐서 상기 설명한 바와 같이 적도록 선택되는 것이다. 다르게는 또는 부가적으로, 챔버 10내의 현상제의 토너농도는 토너가 슬리브 4상의 현상제내에 안정적으로 함유되도록 하는 상한치인 포화토너농도보다 적도록 선택가능하다. 제6a-6c도는 각각 토너농도 TC의 편차와, 토너상에 부착된 전하 Q/M의 편차 및, 현상을 위한 토너 부착량 M/A의 편차를 각각 나타낸다. 제6a-6c도에서, 점과 십자기호(X)는 각각 토너농도가 상기 포화토너농도보다 낮은 경우와, 상기 포화토너농도보다 낮지 않은 경우를 각각 나타낸다.

제6a-6c도에서 도시한 바와 같이, 챔버 10내에 위치된 현상제의 토너농도가 포화농도보다 낮은 경우에는, 안정된 상태에서와 같은 동일한 전하량이 현상제의 설정후에 바로 도달된다. 이는 화상밀도가 전하부족에 기인하여 증가되는 것을 방지하는 것이다. 챔버 10내에 설정된 현상제의 토너농도는 포화농도의 20% 또는 그 이상이 바람직하다. 예를들면, 20WT%의 포화토너농도를 제공하는 현상제가 사용되면, 4% 또는 그 이상의 토너농도를 바람직하게는 10WT% 내지 15WT%의 토너농도를 갖추어야 한다. 이러한 조건에서는, 슬리브 4상의 현상제의 토너농도는 그것이 설정된 후 선정된 하한치 이하로 낮아지는 것이 방지됨으로서 드럼 1은 담체의 부착이 방지되는 것이다.

상기 실시예에서는, 닥터 블레이드 10에 할당되고, 상기 챔버 10에 인접하는 조절위치와 개구부 8a 사이의 거의 중간부분으로부터 상기 개구부까지의 범위에서, 현상제는 상기 설명한 바와 같이 시밀도와 동일하거나 또는 그 보다 적은 평균밀도를 갖는다.

상기와 다르게는 또는 부가적으로는, 현상제 3가 체적 V을 갖는 챔버 10내에서 상기 담체가 시밀도(pC)에 기초하여 상기 챔버 10를 단독으로 충진시키는 때에 JIS Z2504에 의해서 측정된 담체량(M=pCV)과 동일한 량 또는 그 보다 적은 량만큼 설정될 수 있다. 그리고, 담체 (5WT% 내지 20WT%)의 일부가 슬리브 4상에 부착되고, 다른 담체는 챔버 10상에 충진되며, 토너를 유입할 것을 준비함으로서 화상밀도 부족이 방지된다. 챔버 10내에 설정된 현상제 3가 상기 담체가 챔버 10를 단독으로 충진시키는 량과 동일량의 담체를 포함하는 경우에는, 토너 농도는 제7도에서 E로서 표시된 바와 같이, 현저하게 저하된다. 그결과, 비록 화상밀도가 낮아도, 개구부 8a를 통하여 토너를 유입시키기 위한 현상제 3의 흐름은 상기 챔버 10가 현상제 3로 충진되어 있기 때문에 발생하지 않는다. 그리고, 토너소비가 이루어지면, 토너농도는 0WT%로 낮아질 가능성이 있는 것이다.

[실시예 3]

제8도에 도시된 바와 같이, 케이싱 2은 광전도성 드럼 1의 일측에 위치되고 상기 드럼 1에 마주하는 개구부가 형성된다. 현상슬리브 4가 케이싱 2내에 위치되고, 부분적으로상기 개구부를 통하여 외측으로 노출된다. 자성 토너와 자성담체로 이루어진 현상제는 슬리브 4의 표면상에 부착된다. 자석 부재 5가 슬리브 4내에 고정되고, 고정식 자석 그룹을 갖게된다. 닥터블레이드 6는 슬리브 4상에 부착된 현상제의 량을 조절한다. 호퍼 8는 보충될 새로운 토너를 저장한다. 카노피 7가 슬리브 4의 회전 방향에 대하여 닥터 블레이드 6를 선행하고, 상기 슬리브 4의 상부에 존재하는 현상제를 수용하기 위한 공간을 형성한다.

모서리 부 7a가 카노피 7로부터 외측으로 연장하고 슬리브 4와는 선정된 거리만큼 떨어져 배치된다. 챔버 10는 상기 모서리 부 7a와 슬리브 4사이에 형성되어 닥터 블레이드 6에 의해서 제거된 현상제를 수용한다. 자석 5의 자극 5a이 상기 챔버 10에 마주하도록 위치된다. 상기 구성의 나머지 부분은 제2도에 도시된 실시예와 동일한 것이다.

상기 구조에서, 현상제 3는 화살표로 지시된 방향으로 슬리브 4에 의해서 이송되면서 닥터 블레이드 6에 의해서 얇은 막을 형성하도록 조절된다. 상기 현상제 3의 얇은 막은 상기 슬리브 4가 화살표로 도시된 방향으로 회전하는 드럼 1에 마주하는 현상위치에 도달된다. 그 결과, 상기 현상제의 토너는 드럼 1에 형성된 잠상으로 이동되어 그것을 현상한다. 상기 드럼 1으로 이동되지 않고서 슬리브 4상에 남아있는 현상제 3는 슬리브 4에 의해서 개구부 8a로 이송된다.

교반기 9에 의해서 개구부 8a를 통하여 호퍼 8로부터 배출된 새 토너 3a는 이후에 상세힌 설명되는 바와 같이, 슬리브 4를 빠져나가는 현상제와 챔버 10를 빠져나가는 현상제사이의 경계에서 현상제내로 유입된다. 새 토너와 섞인 현상제 3는 닥터 브레이드 6에 의해서 증가된 내부압력을 유지하기 때문에, 현상제 3내에 포함된 토너는 대전된다. 이러한 방식으로, 상기 슬리브 4상에 부착된 현상제 3내의 토너는 닥터 블레이드 6에 접촉하는 현상제 3의 내부압력에 기인하여 대전된다. 이는 현상제 3를 대전시키고 또는 교반시키기 위하여 패들, 나사부재 또는 이와 유사한 것들과 같은 복잡한 기계장치를 불필요하게 한다.

슬리브 4로부터 닥터 블레이드 6에 의하여 제거된 현상제 3는 챔버 10내에서 부분적으로 그 자체의 내부 압력과 중력에 의하여 개구부 8a측으로이동한다. 상기 개구부 8로 이동된 현상제 3의 이러한 부분은 상기 슬리브 4상에서 배출되는 현상제의 이동에 기인하여 블레이드 6측으로 선회하여, 즉 챔버 10내로 복귀된다.

제9a-9c도는 다른 색상의 토너가 챔버 10내에서 회전되는 현상제 3내로 유입되는 방식을 도시하고 있다. 이는 200프레임/초의 속도로 그리고, 이 보다 10배 빠른 속도로 작동되는 고속 비디오 카메라를 통하여 확대 측면도로서 관측되었다. 도시된 바와 같이, 챔버 10내의 그리고, 하류측으로 이동된, 즉 닥터 블레이드 6측으로 이동된 현상제는 슬리브 4상부의 카노피 7를 향하여 부분적으로 이동되는 것이다. 그 결과 상기 현상제 3의 이러한 부분이 챔버 10내에서 회전되는 것이다.

제9a도에 도시된 바와 같이, 호퍼 8로부터 나온 새토너는 2개의 흐름 a와 b가 서로 결합되는 지점 c에 근접하여 현상제 3내에 유입된다. 이순간, 현상제는 슬리브 4의 표면에 인접하여 대략 100mm/초의 속도로서 이동한다. 상기 챔버 10내에 잔류하는 현상제 3층은 상기 챔버 10내에 충분한 공간이 형성되기 때문에 대략 10mm/초의 속도로 회전된다.

제9b도에 도시된 바와 같이, 현상제 3의 토너 농도(concentration)가 연속적으로 증가하여 현상제 3의 이동층이 확장하도록 하는 것이다. 그 다음, 상기 지점 C이 슬리브 4의 표면으로부터 연속적으로 이동한다. 동시에, 슬리브 4의 표면에 근접하여 방향 a으로 흐르는 현상제는 속도가 감소된다. 그 결과, 상기 현상제 3는 슬리브 4에 인접하여 대략 65mm/초의 속도로 이동하고, 상기 챔버 10내에 잔류하는 층은 대략 5m/초의 속도로서 최전한다.

제9c도에 도시된 바와 같이, 현상제 3로 유입된 토너량, 즉 현상제 3의 토너 농도가 더욱 증가하면, 현상제 3의 체적도 더욱 증가한다. 이는 챔버 10내의 여유공간을 감소시킴으로서 연속적으로 현상제 3의 유동성을 저하시킨다. 상기 현상제의 이동층이 연속적으로 확장하기 때문에, 상기 지점 C은 연속적으로 카노피 7의 내주면에 도달한다. 그 결과, 상기 새 토너는 현상제 3내로 더 이상 유입되지 못한다. 이때, 상기 챔버 10내에 잔류하는 현상제층은 대략 1mm/초의 속도로서 회전한다. 그러나, 상기 챔버 10내의 잔류층은 토너농도가 다른부분보다 높은 그런 지점에서 아직 헐거운 부분을 갖는다. 상기 잔류층의 이러한 부분은 그 속도가 매우 낮다하더라도 연속적으로 회전되고; 현상제내로의 토너분산과 대전이 이루어진다. 상기 토너는 챔버 10내의 현상제의 토너농도가 감소할 때까지 반복적인 현상으로서 소모되며, 그에 따라서 현상제 3의 체적이 감소된다. 그 결과, 제9a도에 도시된 조건이 재설정되어 토너가 현상제의 내부로 유입되도록 하는 것이다.

상기 현상제 3로 유입된 토너 3a뿐만이 아니라, 현상제 3내에서 분산된 대전토너는 챔버 10내에서 회전하면서 현상위치로 이송된다. 그러므로, 많은 량의 대전토너가 현상에 사용된다. 비록 새 토너가 호퍼 8로부터 많은 량만큼 현상제내로 보급되는 때에도, 토너는 챔버 10내에서 회전되면서 현상제 3내부로 분산된다. 이러한 토너와 상기 챔버 10내에서 이미 대전된 토너는 현상위치로 이송된다. 따라서, 본 실시예는 적게 대전돈 토너가 일본특허 공개공보 제5-67233호에 관련하여 이미 설명한 바와 같이 배경을 오염시킨다던가, 또는 비산된다던가 하는 문제점이 발생하지 않는다.

현상제 3의 토너농도가 감소하면, 현상제 3의 체적이 감소하고 상기 개구부 8a를 막지 않는다. 결과적으로, 토너는 선정된 량만큼 슬리브 4상의 현상제내로 보급되어 선정치 이상으로 현상제 3의 토너농도를 유지시킨다. 이러한 방식으로, 토너농도의 상한치가 제어된다. 이는 토너농도검출센서 및 토너 보급부재와 같은 것을 포함하는 복잡한 토너농도 제어기구등을 불필요하게 한다.

제10도는 본 실시예에서 유용한 챔버 10내에 저장된 현상제의 담체량과 상기 담체내로 유입되는 토너량의 상한치사이의 상관관계를 도시한다. 제10도에서는 선 a이 상기 담체가 50㎛의 입자크기를 갖춘 경우를 도시하고, 선 b은 60㎛의 입자크기를 갖춘 경우를 도시한다. 곡선 a와 b가 나타내는 바와 같이, 현상제의 내부로 유입되는 토너의 량은 담체의 입자크기에 따르고, 원하는 토너농도는 챔버 10내에 저장되는 담체량에 기초하여 얻어지는 것이다. 특히, 60㎛의 입자크기를 갖춘 담체가 사용되고, 토너농도의 상한치가 20WT%로 조절된다고 가정한다. 그러면, 챔버 10내에 사전에 80g의 담체를 저장하는 것을 충족할 것이다.

제11도는 토너농도와 복사수사이의 상관관계를 도시하고, 이는 상기 실시예가 50㎛의 입자크기를 갖춘 담체로서 10,000회의 연속적인 현상을 실행하였을 때의 상태에서 측정되었다. 상기 실시예는 토너농도의 조정을 위하여 교반수단이나 또는 이와 유사한 특수수단등에 의존하지 않고서 항상 거의 20WT%로 자동으로 조절함을 알 수 있을 것이다.

상기 설명한 바와 같이, 현상제는 챔버 10내에서 회전하기 때문에, 종래의 장치에서와 같이 슬리브 4에 인접하는 현상제 층만이 빈번하게 현상작동에 기여하는 작동이 방지되는 것이다. 그러므로, 현상제의 수명이 연장된다. 상기 챔버 10내의 현상제는 균일한 토너농도를 갖추기 때문에 결과적으로 얻어지는 화상 품질은 매우 안정된다. 또한, 상기 현상제가 챔버 10내에서 회전하는 때에 토너는 충분히 대전되기 때문에 상기 실시예는 많은 량의 현상제가 필요로 하는 고속 작도엥 충분히 적용되는 것이다.

제12도에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 카노피 7는 닥터 블레이드 6의 자유단부에서 하향으로 연장되는 모서리부 7a를 바람직하게 갖는다. 이러한 구조에서, 블레이드 6에 의해서 슬리브 4로부터 제거된 현상제 3가 카노피의 모서리부 7a로 복귀되는 때에도, 상기 모서리 부 7a가 이를 수용하여 자석 5의 힘이 작용하는 범위내에 그것을 확실하게 제한시킨다.

제12도에는 자극 P3을 갖는 자석 5a이 슬리브 4의 회전방향으로 개구부 8a의 상류측에 위치된다. 상기 자석 5a은 슬리브 4상에 형성된 자석브러쉬가 상기 케이싱 2을 충분히 압압하여 접촉할 수 있도록 큰 자속밀도를 바람직하게 갖추어야만 한다. 이러한 자석 브러쉬는 슬리브 4와 케이싱 2사이의 공간을 충진하고, 상기 개구부 8a를 통하여 상류측으로 토너가 낙하하거나 비산되는 것을 확실하게 방지한다. 상기 실시예에서는 7.5㎛의 입자크기를 갖춘 토너와, 50㎛ 또는 60㎛의 입자크기를 갖춘 마그네 타이트 담체로 이루어진 것이 사용된다. 비록 비자성 토너가 자성토너와 동일한 방식으로 작동하더라도, 자성토너는 비자성토너보다 유익한 바, 이는 그 작용이 자석부재 5의 작용력 범위에 제한되는, 즉 최소한의 토너만이 비산될 수 있다는 점에서이다. 자성토너에 대하여, 실시예 1에 사용된 것이 또한 사용될 수 있다.

[실시예 4]

제13도에는 본 발명의 실시예 4가 도시되어 있다. 도시된 바와 같이, 상기 케이싱 2은 광전도성 드럼 1의 일측에 위치되고 상기 드럼 1에 마주하는 개구부가 형성된다. 현상슬리브 4가 케이싱 2내에 위치되고, 부분적으로 상기 개구부를 통하여 외측으로 노출된다. 자성 토너와 자성담체로 이루어진 현상제는 슬리브 4의 표면상에 부착된다. 자석 부재 5가 슬리브 4내에 고정되고, 고정식 자석 그룹을 갖게 된다. 닥터블레이드 6는 슬리브 4상에 부착된 현상제의 량을 조절한다. 호퍼 8는 보충될 새로운 토너를 저장한다. 카노피 7가 슬리브 4의 회전 방향에 대하여 닥터 블레이드 6를 선행하고, 상기 슬리브 4의 상부에 존재하는 현상제를 수용하기 위한 공간을 형성한다.

모서리 부 7a가 카노피 7로부터 외측으로 연장하고 슬리브 4와는 선정된 거리만큼 떨어져 배치된다. 챔버 10는 상기 모서리 부 7a와 슬리브 4사이에 형성되어 닥터 블레이드 6에 의해서 제거된 현상제를 수용한다. 자석 5의 자극 5a이 상기 챔버 10에 마주하도록 위치된다. 상기 교반기 9는 개구부 8a에 인접하는 공간내에 배치된다.

상기 구조에서, 현상제 3는 화살표로 지시된 방향으로 슬리브 4에 의해서 이송되면서 닥터 블레이드 6에 의해서 얇은 막을 형성하도록 조절된다. 상기 현상제 3의 얇은 막은 상기 슬리브 4가 화살표로 도시된 방향으로 회전하는 드럼 1에 마주하는 현상위치에 도달된다. 그 결과, 상기 현상제의 토너는 드럼 1에 현성된 잠상으로 이동되어 그것을 현상한다. 상기 드럼 1으로 이동되지 않고서 슬리브 4상에 남아있는 현상제 3는 슬리브 4에 의해서 개구부 8a로 이송된다.

교반기 9에 의해서 개구부 8a를 통하여 호퍼 8로부터 배출된 새 토너 3a는 슬리브 4를 빠져나가는 현상제와 챔버 10를 빠져나가는 현상제사이의 경계에서 현상제내로 유입된다. 새 토너와 섞인 현상제 3가 닥터 블레이드 6에 의해서 증가된 내부압력을유지하기 때문에, 현상제 3내에 포함된 토너는 대전된다. 이러한 방식으로, 상기 슬리브 4상에 부착된 현상제 3내의 토너는 닥터 블레이드 6에 접촉하는 현상제 3의 내부압력에 기인하여 대전된다. 이는 현상제 3를 대전시키고 또는 교반시키기 위하여 패들, 나사부재 또는 이와 유사한 것들과 같은 복잡한 기계장치를 불필요하게 한다.

닥터 블레이드 6에 의하여 제거된 현상제 3는 챔버 10내에서 부분적으로 그 자체의 내부 압력과 중력에 의하여 개구부 8a측으로 이동한다. 상기 개구부 8로 이동된 현상제 3는 상기 슬리브 4회전에 기인하여 닥터 블레이드 6측으로 선회된다.

제14도는 챔버 10내에 설정된 담체량과 토너농도 TC의 상한치사이의 상관관계를 도시한다. 제14도에서는 선 a이 상기 담체가 50㎛의 입자크기를 갖춘 경우를 도시하고, 선 b은 60㎛의 입자크기를 갖춘 경우를 도시한다. 제14도가 나타내는 바와 같이, 동일한 담체량이 챔버 10내에 설정된다 하더라도, 토너 농도는 담체의 입자크기에 의존한다. 따라서, 담체의 입자크기를 고려하여 토너농도의 상한치를 결정하는 방식이 요구된다.

일련의 연구와 실험은 상기에서 언급한 담체포위비율(carrier covering ratio)이 100%이하로 감소하는 토너농도가 상한치로서 결정된다면, 배경오염이 없고 부분 삭제가 없는 화상이 얻어질 수 있다는 것을 보여 주었다. 담체포위비율 Tn을 얻기 위하여 아래의 수식이 사용된다.

단일 토너입자에 의해서 점유된 영역이이기 때문에, 그리고 단일 담체의 표면영역이 4π(R +r)²이기 때문에 상기 담체포위비율 Tn은 아래의 식으로 표시된다.

토너농도(WT%)는 (토너중량)/(토너중량+담체중량)×100으로서 얻어진다.

제15a도와 15b도에 도시된 바와 같이, 보편성(universality)을 위하여, 담체입자 3b와 토너 입자 3a가 각각 구형이고, n의 토너입자들이 단일층으로 단일 담체입자의 표면을 완전하게 덮을 때에 상기 담체포위비율이 100%라고 가정한다. 단일 담체입자의 표면을 완전하게 덮는 n의 토너입자들이 토너의 제한수(a limit number)로서 놓는다. 상기 포위비율이 과거에 제안된 바와 같은 평면 추정(planar approximation) 또는 구(spherical) 추정방식으로 계산될 수 있지만, 본 실시예는 토너 반경과 담체 반경사이의 실제 비율의 실질적인 범위내에서 평면추정방식을 사용한다.

특히 제15a도에 도시된 바와 같이, 토너 입자 3a와 담체 입자 3b가 각각 반경 r과 R을 각각 갖는다고 가정한다. 제15b도에 도시된 바와 같이, 반경(r+R)을 갖는 구의 표면적은 거의 단일 점유면적인 평행사변형 ABCD의 영역으로 나누어져서 토너의 제한치 N를 생성한다. 다음, N은 아래의 식으로구해진다.

상기 추정식에서, Rr의 조건이 필수적이며, 이는 담체 3b의 표면이 토너 3a로부터 보여지는 평면으로 간주되도록 하여줌을 알 수 있다.

단일 담체입자와 단일 토너입자들은 각각 4πR3pc/3과 4πR3pt/3로 얻어진 중량을 갖는다. 그러므로, 현상제의 토너농도 C(WT%)는 아래와 같이 토너의 수 n로서 표시될 수 있다.

여기서 r은 토너입자(㎛)의 반경이고, pt는 토너의 참비중(g/cm³)이며, pc는 담체의 참비중(g/cm³)이다.

상기 수식(5)와(7)에서 n을 소거시킴으로서 아래의 수식을 얻는다.

제16a도는 현상제의 토너농도가 100%의 담체포위비율에 일치하는 때에 토너 3a가 담체상에 어떻게 부착하는지를 도시한 스케치도면이다. 도시된 바와 같이, 상기 토너 3a는 아무런 간극없이 상기 담체상에 부착된다.

제16b도에 도시된 바와 같이, 상기 포위비율이 169%일 때, 토너 3a는 여러층으로 담체를 덮는다. 이러한 방식으로 상기 포위비율이 100% 또는 그 이상인 경우, 토너 3a는 실험에서 측정된 바와 같이 담체의 표면을 완전하게 덮는다.

이제, 담체포위비율이 100% 또는 그 이상의 현상제가 챔버 10로 유입될 때, 그 입자는 반복적으로 서로 마찰된다. 토너는 담체와의 사이에서 작용하는 마찰에 의해서 대전된다. 그러나, 상기 담체의 포위비율이 100% 또는 그 이상이면, 토너는 담체가 외부로 노출되지 않기 때문에 담체상에서 노출하는 토너를 덮는다. 그 결과, 토너입자들 사이에서 작용하는 마찰은 그 들중의 일부를 정극성(psitive polarity)으로 대전시키고, 나머지 것들을 역극성(negative polarity)으로 대전시킨다. 상기 토너와 담체사이에서 작용하는 마찰이 토너상에 역전하를 부착시킨다고 가정한다. 그러면, 상기 마찰에 의해서 정극성으로 대전된 토너입자들은 잠상위에 부착되지 못하여 배경을 오염시킨다.

상기 설명한 바와 같이, 상기 실시예는 담체포위비율이 100%를 초과하지 않고서 토너농도의 상한치로 되는 토너농도를 결정하는 것이다. 상기 현상제는 챔버 10내에서 상기 상한치를 실현하는 담체 량으로서 설정되어 배경오염을 포함하는 결함을 방지시킨다.

또한 제13도에 도시된 바와 같이, 판 스프링 17이 케이싱 2에 부착되어 드럼 1으로 향하여 현상장치를 편향시키게 된다. 그 결과, 드럼 1과 슬리브 4사이의 간격은 판 스프링 17에 의해서 조절된다. 또한, 캠 18이 판 스프링 17을 압압한다. 상기 캠 18이 스프링 17을 통하여 화살표에 의하여 지시되는 방향으로 현상장치를 압압하면, 블레이드 6에 의해서 두께 GD로 조절된 층내에서 현상제를 이송시키는 슬리브 7는 드럼 1의 표면에 압압된다. 그러므로, 현상을 위한 간격 GP은 현상제 3의 두께 GD에 의해서 자동으로 제어된다.

우리는 슬리브 4상의 현상제 3가 담체와 토너로 구성되는 경우, 토너농도의 상한치가 수식(2) 또는 (5)에서의 담체포위비율이 60% 내지 100%사이에서 설정되도록 결정된다면 바람직한 화상이 얻어질 수 있다는 것을 발견하였다. 만일 현상제가 이러한 범위에서 사용된다면, 담체가 드럼 1의 표면을 긁거나 손상시키는 확률이 상기 담체포위비율이 60%보다 낮은 경우에 비교하여 감소되는 것이다. 상기 드럼 1에 가해지는 손상은 실화상(a solid image)의 부분적인 삭제와 그 밖의 여러 가지 결합을 유발할 수 있는 것이다. 그리고, 배경오염이 상기 포위비율이 100% 또는 그 이상인 경우에 비교하여 감소되는 것이다.

예를 들면, 포위 비율이 100%인 경우, 토너는 단일층으로서 단일 담체의 표면을 덮는다. 그러므로, 슬리브 4상의 현상제가 드럼 1에 압압되는 경우에도, 담체는 드럼 1에 직접 접촉하거나 드럼을 손상시키지 않는다. 여러 가지 실험들은 상기 포위 비율이 60% 또는 그 이상일 때, 담체가 드럼 1을 손상시키는 확률이 극히 낮음을 보여 주었다. 자성담체에 대하여, 철 분말 또는 페라이트-기초 마그네 타이트로 이루어진 것이 사용된다. 상기 담체의 구조는 부정형(amorphous)이거나 구형일 수 있다. 실험을 위하여, 5.2g/cm³의 비중을 갖고, 50㎛의 입자크기를 갖춘 자성담체와, 1.84g/cm³의 비중을 갖고, 7.5㎛의 입자크기를 갖춘 자성담체가 사용되었다.

일반적으로, 자성토너가 사용되는 경우, 60% 또는 그 이상의 담체포위비율은 토너상에 부착되는 전하량을 감소시키고, 최종적으로는 토너가 비산되거나 배경을 오염시키는 것을 방지하는 것이다. 이러한 문제점을 방지하기 위해서는 담체포위비율이 25% 또는 그 이하로 바람직하게 유지되어야 한다는 것은 일반적으로 허용된다. 그러나, 자성 토너는 고정식 자석 부재 5의 자극 작용력으로 인하여 슬리브 4를 향하여 이끌린다. 그러므로, 상기 토너의 전하가 포위비율이 증가에 기인하여 감소되는 경우에도, 토너는 비자성 토너에 비하여 거의 비산하지 않고, 배경을 오염시키지 않는 것이다.

[실시예 5]

제17도는 실시예 2와 유사한 그러나, 호퍼 8내에 잔류하는 토너량에 반응하는 센서 20가 호퍼 8의 벽에 장착되는 점이 다른 본 발명의 실시예 5를 도시한다. 그리고, 이러한 실시예는 챔버 10내의 현상제 작동에 관하여 실시예 2와 동일하다. 상기 센서 20는 토너에 접촉하여 호퍼 8내에 잔류하는 토너량을 검지하고, 이는 상대적으로 값싼 피에조 전기식 발진기(piezoelectric Ocillator)로서 이루어질 수 있다. 상기 센서 20는 담체와 토너가 서로 접촉하는 최상단의 레벨보다 다소 높은 레벨에 위치된다. 이러한 위치에서 센서 20는 현상제 3내로 충분히 유입될 수 있을 때에도 호퍼 8내의 토너량이 다 떨어졌는지를 결정할 수 있는 것이다.

상기 챔버 10내의 토너는 실시예 2와 관련하여 설명한 바와 같이 내부에서 회전된다. 이는 현상제를 회전시키지 않는 종래의 구조에 비교하여 현상제 3의 오염을 방지시킨다. 그리고, 호퍼 8에서 토너가 다 떨어지는 경우에도, 상기 현상제는 종래의 장치에서사용되는 현상제에 비교하여 아직 사용가능한 것이다.

호퍼 8내의 토너 3a 상부가 센서 20의 레벨로 하향되면, 센서 20는 이를 검지하여 호퍼 8내의 토너 잔량이 다 떨어졌는지를 결정한다. 상기 센서 20는 토너가 현상제 3에 접촉하는 경계면의 최상부에서 토너가 존재하는 상태에서 잔류량을 검지한다. 그러므로, 토너의 잔량이 검지레벨에 도달하는 경우에도, 상기 센서 20는 토너가 현상제 3내로 확실하게 보급될수 있는 상태에서 이를 검지한다. 상기 호퍼 8내의 토너가 센서 20에 의하여 검지되는 바와 같이 다 떨어지면, 표시수단(미도시)은 작업자가 호퍼 8내로 새로운 토너를 보급하도록 지시한다. 이는 화상품질이 극단적으로 열화되는 것을 방지하고, 드럼 1상에 담체가 부착되는 것을 방지한다. 작업자에 의해서 호퍼 8로 보급된 토너는 현상제가 교체없이 연속적으로 사용되는 허용가능한 특성을 유지하도록 하여준다.

상기 설명한 바와 같이, 현상제 3는 호퍼 8내의 토너가 완전충진레벨에서 소모레벨까지 소비되는 경우에도 허용가능한 특성을 갖는다. 상기 실시예는 센서 20가 토너고갈이라고 검지하는 레벨에서 토너가 호퍼 8내로 확실하게 보급되도록 하여준다. 그러므로, 현상제 3는 연속적으로 사용된다. 그리고, 화상밀도의 감소와 드럼 1상의 담체의 부착이 방지된다.

제18도에 도시된 바와 같이, 호퍼 8의 벽상에 장착된 센서 20는 광학센서 21로서 대체될 수 있다. 제18도에는, 투명부재가 토너 고갈레벨에 일치하는 호퍼 8의 일부분을 구성한다. 광학센서 21는 호퍼 8의 외측에 위치되어 토너에 접촉하지 않고서도 투명부재를 톤하여 토너 3a를 검지하게 된다. 특히, 종래의 값싼 센서가 호퍼 8로부터 떨어진 현상장치의 몸체상에 장착가능하다. 이는 장치의 구성을 단순화하고, 콘넥터용 전선연결을 생략함에 따른 장치의 비용을 절감시킨다.

제19a-19c도는 각각 광학센서 21의 특정구조를 도시한다. 제19a도는 센서 21가 전송방식이고, 서로 마주하는 광방출장치 21a와 광검지장치 21b로 이루어진다. 차폐부재 22가 상기 장치 21a로부터의 광을 차단하여 제어출력을 생성한다. 제19b도에는 센서 21가 반복반사방식으로 이루어지고, 반복반사기 23를 통하여 빛을 왕복시킴으로서; 검지되는 물체 22가 광학통로를 차단함으로서 제어출력을 생성한다. 기본적으로, 반복방식의 센서 21는 전송방식의 센서 21와 같이, 광학연결작동의 차단여부를 검지한다. 제19c도에는 센서 21가 확산반사방식으로 이루어지고, 물체 22자체의 표면으로 부터의 반사에 기초하여 동작한다.

제20도는 교반기 9가 제17도의 것보다 높게 위치되는 변형구조를 도시한다. 도시된 바와 같이, 센서 20는 적어도 상기 교반기 9의 회전위치 하부가 토너가 존재하는 부분내에 위치되도록 고정된다. 이 또한 상기 유익한 효과를 달성한다. 그리고, 센서 20가 호퍼 8내의 토너 잔량이 다 떨어졌다는 것을 결정하기 전일지라도, 상기 토너는 교반기 9의 회전을 통하여 슬리브 4로 확실하게 공급될 수 있는 것이다.

제21도에 도시된 바와 같이, 상기 실시에는 토너용기 24로서 이와 유사하게 사용가능하다. 이러한 경우, 센서 20는 토너용기 24에 형성된 토너출구 24a보다 낮은 레벨에, 그렇지만 토너와 담체가 서로 접촉하는 가장 높은 위치보다는 다소 높은 위치에 있어야만 한다. 이러한 구조에서 상기 센서 20가 호퍼 8내에 토너가 고갈되었다는 것을 결정하는 때에도, 토너가 용기 24의 출구 24a를 통하여 호퍼로 공급될 수 있는 것이다. 이는 작업자가 호퍼 8내로의 빈번한 토너 보충을 하지 않아도 되도록 하여 준다. 또한, 상기 용기 24는 현상장치의 몸체로부터 밀착가능함으로서 교체하기 쉬운 것이다.

[실시예 6]

제22도는 이하의 사항을 제외하고 실시예 2와 유사한 본 발명의 제6실시에를 되시한다. 제23a-23c도는 본 실시예의 현상장치가 현상제로서 장입되는 방식을 도시한다. 첫째로, 제23a도에 도시된 바와 같이, 원하는 토너농도(실시예에서는 20WT%)를 갖는 현상제 3가 토너호퍼 8가 공간 10내에 그리고, 그밖의 공간에 슬리브 4가 그 자력을 수반하지 못하는 정도로 추정되는 량만큼 장입된다. 상기 슬리브 4는 손이나, 복사기 몸체, 또는 장치의 몸체내에 수용된 독립적인 구동수단에 의해서 회전된다.

현상제가 자석 로울러 5에 의하여 슬리브 4측으로 이끌리는 범위에 도달되면, 챔버 10는 연속적으로 현상제 3로 충진된다. 슬리브 4가 그 자력으로서 현상제 3를 유지하지 못하는 때에, 현상제 3는 교반기 9의 회전에도 불구하고 슬리브 4측으로 견인되지 못한다. 이는 현상제 3가 교반기 9에 접촉하지 못한다는 사실과 더불어 현상제 3가 슬리브 4의 축방향으로 이동되어 균일하게 분포되도록 하여준다. 특히, 현상제 3가 슬리브 4로 하여금 자력에 의하여 유지할 수 있는 량보다 많은 량을 적어도 최조에 장입되었다고 가정한다. 그러면, 현상제 3가 슬리브 4의 축방향으로 다소 불균일하게 장입되는 경우에도, 상기 과정은 슬리브 4가 자력에 의해서 유지할 수 있는 량으로 축방향으로 거의 균일하게 분배되도록 하여준다.

현상제 3의 임의의 최초 토너농도에 대하여, 현상제 3가 상기의 방향으로 균일하게 분배된다면, 토너농도가 슬리브 4의 축방향으로 동일하게 유지되는 경향이 있다. 이는 토너농도의 불균일한 분포를 방지하는 것이다.

제23b도에 도시된 바와 같이, 슬리브 4가 자력으로서 수반하지 못하는 현상제 3의 부분은 교반기 9의 회전중심내에 잔류되는 것이 방지된다. 특히, 과도한 현상제 3는 상기 회전중심의 하부가 도달하지 못하는 호퍼 8의 하부에 잔류하게 된다. 예를 들면, 셔터가 개구부 8a에 위치되어 현상제가 챔버 10에서 역으로 호퍼 8로 흐르는 것을 방지하려는 경우, 현상장치는 전체적으로 뒤집혀질 수 있다. 그러면, 상기 부분에 잔류하는 현상제 3는 중력에 의하여 낙하하여 제거된다. 현상제 3가 슬리브 4의 축방향으로 균일하게 배분된 후, 토너는 제23c도에 도시된 바와 같이, 호퍼 8내로 유입된다.

제24도는 현상제가 상기와 같이 최초로 장입된 후, 이루어진 복사수와 현상제 3의 토너농도와의 상관관계를 도시한다. 상기 관계는 슬리브 4가 자력에 의해서 유지할 수 있는 최대 현상제 량 Wmax(g/cm), 즉 단위길이당 축방향이 최대량을 변화시킴으로서 결정되었던 것이다. 이러한 경우, 현상제의 최대량 Wmax이 슬리브 4상에 자력에 의해서 부착된후, 토너가 호퍼 8내에서 밀봉된다. 그리고, 현상장치가 복사기내에 장착된다. 제24도에서는, 십자형으로 표시된 곡선과, 원형으로 표시된 곡선 및, 삼각형으로 표시된 곡선등이 각각 Wmax가 2.5g/cm인 경우, 3.0g/cm인 경우, 3.5g/cm인 경우를 도시한다.

제24도가 도시하는 바와 같이, 현상제의 최초 장입 토너농도는 반복현상에도 불구하고 거의 유지된다. 현상제가 Wmax보다 적은 량만큼 장입되면, 토너농도는 최초로 장입된 토너농도 보다 높은 수준에서 안정된다. 이와는 반대로, 현상제가 Wmax보다 많은 량만큼 장입되면, 그리고 슬리브 4의 자력에 의해서 유지될 수 없는 과도한 현상제가 교반기 9의 회전범위내에 존재하면, 토너 농도는 최초로 장입된 토너농도 보다 낮은 수준에서 안정된다. 따라서, 최초로 장입된 토너농도가 정상적인 현상작동동안 설정된 평균토너농도의 ±30%이라면, 현상제의 최초 장입후 바로 현상된 화상은 정상적인 또는 안정된 상태에서 현상된 화상에 필적할만 한 것이다.

슬리브 4내에 위치된 자석의 자장분포와 현상제의 자기특성은 각각 선정된 범위내에서 조절되어 현상제 3가 슬리브 4상에 자력으로서 유지될 수 있는 량을 상대적으로 안정화시킬 수 있는 것이다. 상기 실시예에서는 자석 로울러 5에 의해서 슬리브 4상에 형성된 자기장의 자속밀도는 80mT 내지 100mT로서 선택된다. 예를들면, 만일 자화강도(magnetizing strength)가 +10%내로 제어되고, 자성배열이 ±3도내로 제어되며, 현상제의 침투성이 ±10%내로 제어된다면, 대략 ±5%범위내에서 슬리브 4상에 자기적으로 유지되는 현상제 량의 불균일을 조절하는 것이 가능한 것이다. 이러한 관점에서, 현상제는 호퍼 8를 통하여 현상장치내로 슬리브 4상에 자기적으로 유지될 수 있는 제한량의 평균량 Zmax(g)으로 장입된다. 이어서, 슬리브 4와 교반기 9는 손으로 회전되어 현상제가 슬리브 4의 축을 따라서 몇회의 연속적인 적,후 이동을 하도록 하는 것이다. 그 결과, 현상제는 균일한 상태로 슬리브 4상에 쉽게 장착된다. 특히, 이러한 실시예는 상대적으로 적은 현상제량과 현상제로 구동시키기 위한 경사핀이나 스크류부재등이 없기 때문에 중량이 가벼워서 손으로 쉽게 동작된다.

제25도는 상기 실시예의 변형구조를 도시한다. 도시된 바와 같이, 호퍼 8는 과도한 현상제를 배출시키기 위한 개구부 25를 하부에 갖는다. 셔터 26가 상기 개구부 25를 선택적으로 개폐시킨다. 현상제 3가 슬리브 4상에 유지되면, 과도한 현상제는 개구부 25를 통하여 배출된다. 특히, 셔터 26가 이중머리의 화살표방향으로 개방된 후에, 교반기 9는 회전되어 과도한 현상제를 개구부 25를 통하여 배출시킨다. 따라서, 셔터 26가 닫쳐지면, 토너가 호퍼 8로 유입된다. 이는 챔버 10로 과도한 현상제 3가 이동되는 것을 방지하여 현상제 량의 변화에 기인하는 불균일한 토너농도를 방지한다.

[실시예 7]

제26도는 이하의 사항을 제외하고 실시예 2와 유사한 본 발명의 실시예 7를 도시한다. 도시된 바와 같이, 교반기 9는 회전축과, 제26도에서 점선으로 도시된 바와 같이 회전동작의 최선단위치가 현상제에 닿지 않도록 조절된 블레이드 길이를 갖는다. 구멍 27이 케이싱 2의 하부측에 형성되는 바, 이는 자극 5a의 자력이 작용하지 않는 위치인 것이다. 슬리브 4상에 부착되지 않은 과도한 현상제는 구멍 27으로 낙하한다.

작동에서, 슬리브 4는 화살표 방향으로 회전되고, 상부에 부착된 현상제 3는 닥터 블레이드 6측으로 이동되며, 그 두께가 조절된다. 결과적으로 얇은 현상제층은 슬리브 4가 드럼 1에 마주하는 현상위치로 이동된다. 상기 현상위치에서 토너는 드럼 1에 접촉하거나 떨어지거나 하여 드럼 1상에 형성된 잠상으로 공급된다. 사용되지 않는 현상제 3는 개구부 8a로 향하여 슬리브 4에 의해서 이동된다. 교반기 8에 의해서 호퍼 8로부터 배출된 새 토너 3a는 개구부 8a를 통하여 현상제내로 유입된다. 새로운 토너 3a가 유입된 현상제는 챔버 10로 복귀된다. 현상제 3는 닥터 블레이드 6에 의해서 증가된 내부압력을 유지하기 때문에, 그 결과 토너는 마찰에 의해서 대전된다. 이러한 방식으로, 상기 슬리브 4상에 부착된 현상제 3내의 토너는 챔버 10내에 존재하는 현상제 3의 내부압력에 기인하여 대전된다. 이는 패들, 나사부재등과 같은 복잡한 교반 및 이송 기계장치를 불필요하게 한다.

슬리브 4로부터 닥터 블레이드 6에 의하여 제거된 현상제 3의 부분은 챔버 10내에서 그 자체의 내부 압력과 중력에 의하여 개구부 8a측으로 이동한다. 상기 개구부 8로 이동된 현상제 3는 자극 5a의 작용력에 의해서 슬리브 4를 향하여 이끌리게 된다. 그 결과, 상기 현상제는 슬리브 4에 의하여 닥터 블레이드 6측으로 이송되고, 챔버 10내에서 선회된다.

현상제 3내로 유입된 토너, 즉 현상제 3의 토너농도가 증가하면, 현상제 3의 체적이 증가한다. 그 결과, 현상제 3는 개구부 8a를 최대한으로 팽창시키고, 그것을 덮음으로서 토너가 슬리브 4상의 현상제 3내부로 유입되는 량을 감소시킨다. 이러한 방식으로, 현상제 3의 토너농도는 항상 선정값(a preselected value)이하로 유지된다.

역으로, 현상제 3의 토너농도가 감소하면, 현상제 3의 체적이 감소하고 개구부 8a를 열게된다. 그 결과, 토너가 현상제 3내부로 선정값(a preselected value)으로 유입되어 현상제 3의 토너농도를 선정값이상으로 항상 유지시킨다.

상기 현상장치가 첫번째로 사용되기 전에 취급되는 방식에 대하여 설명한다. 공장으로부터 소비자에게 전달된 현상장치는 제26도에 도시된 상태로 유지된다.

도시한 바와 같이, 구멍 27이 셔터 또는 밀봉 부재 28에 의해서 닫혀있다. 개구부 8a도 셔터 또는 차폐 부재 29로 밀폐되어 있다. 최초의 현상제는 챔버 10내에 저장되고, 현상작동 도중에 바람직한 현상화상이 얻어질 수 있도록 제어된 최적의 토너농도에 거의 동일한 토너농도를 갖는다. 상기 챔버 10내의 현상제의 량은 자극 5a의 작용력에 의해서 슬리브 4상에 유지될 수 있는 량보다 많은 것이다.

먼저, 슬리브 4는 최초의 현상제가 자석 로울러 5의 작용력에 의해서 슬리브 4상에 충분히 부착될 때까지 제26도의 화살표 방향으로 회전된다. 상기 슬리브 4상에 자기적으로 부착될 수 없는 과도한 현상제는 케이싱 2의 하부에 떨어진다.

다음, 셔터 28가 제26도상에서 전방측으로 당겨지고, 그 결과 케이싱 2의 하부상에 존재하는 과도한 현상제는 구멍 27으로 낙하되어 현상작동 도중에 슬리브 4상에 부착되는 것이 방지된다. 이는 현상작동 도중에 현상제 량이 변화하는 것을 방지한다. 그리고, 상기 셔터 29는 제26도 상에서 전방측으로 당겨져서 호퍼 8가 챔버 10에 연통되도록 한다. 이러한 상태로 챔버 10는 호퍼 8로부터 새 토너를 받을 준비를 하는 것이다.

케이싱 2의 외측으로 일단 당겨진 셔터 28와 29는 케이싱 2에 다시 장착되지 않는다. 그러므로 그것들은 각각 필름과 같은 밀봉부재로 이루어진다.

상기 실시예어서, 자극 5a은 슬리브 4의 축방향으로 거의 균일하게 자기력을 발생시킬 수 있도록 구성된다. 따라서, 슬리브 4가 회전되어 단지 과도한 현상제를 케이싱 2의 하부로 낙하시키기만 한다면, 현상제는 슬리브 4의 축길이에 걸쳐서 거의 균일한 두께로 슬리브 4상에 부착될 수 있다. 이는 슬리브 4의 축방향으로 최초의 현상제를 균일하게 하여주는 특별한 기계장치를 불필요하게 한다. 결과적으로, 슬리브 4상에 최초의 현상제의 국부적인 부착으로 인한 불균일한 현상이 방지되는 것이다.

상기 구멍 27은 최초의 현상제가 슬리브 4상에 균일하게 부착될 때까지 셔터 8에 의해서 폐쇄된 상태를 유지하기 때문에, 현상제가 슬리브 4상에 충분한 량만큼 부착되기 전에는 구멍 27으로부터 낙하되지 않는다.

셔터 28가 사용되면, 셔터 29는 생략되고, 호퍼 8내의 토너는 과도한 현상제가 구멍 27으로 낙하되기 전에 구멍 27으로 유입되는 것이 방지될 수 있다.

셔터 28가 생략되면, 정상적인 현상에 필요한 토너농도보다도 낮은 토너농도를 최초의 현상제에 제공하고, 이러한 현상제를 슬리브 4상에 자력으로 부착될 수 있는 량보다도 많은 량만큼 저장하는 것이 바람직하다.

만일 현상작동도중의 토너농도가 과도하게 낮으면, 사진 또는 이와 유사한 실화상을 바람직하게 재생할 수 없고, 자성담체가 드럼 1상에 부착되는 원인이 되는 것이다. 만일 현상작동 도중에 토너농도가 과도하게 높으면, 이는 현상 불균일을 초래한다. 이러한 관점에서 본 실시예는 현상과정에서 토너농도를 대략 15WT% 내지 25WT%로 제어한다.

최초의 현상제에서 필수적인 사항은 많은 자성담체가 내부에 담겨지고 자극 5a에 의해서 슬리브 4상에 확실하게 부착되는 것이다. 또 다른 필수적인 사항은 담체가 드럼 1상에 부착되지 않는다는 점이다. 이러한 요구사항을 충족시키기 위하여, 챔버 10내에 저장된 최초의 현상제는 현상용 토너농도의 1/4 내지 1/2의 토너농도를 갖는다.

이러한 조건으로, 챔버 10내에 저장되고 자극 5a에 의해서 유지될 수 있는 량을 초과하는 최초의 토너는 많은 자성담체를 포함한다. 따라서, 상기 현상제는 슬리브 4측으로 확실하게 이끌리어 유지될 수 있는 것이다. 결과적으로, 상기 슬리브 4가 화살표의 방향으로 회전되면, 구멍 27으로 낙하하는 현상제의 량은 감소된다. 그리고, 최초 현상제의 토너농도는 토너 소비후의 토너농도와 거의 동일하다. 그러므로, 셔터 29가 제거되어 호퍼 8와 챔버 10가 연통되면, 토너의 필요량이 자동 토너농도 제어성능으로 인하여 호퍼 8로부터 챔버 10로 이동된다. 따라서, 토너농도는 최적치로서 제어될 수 있다.

상기 교반기 9의 위치와, 블레이드의 길이는 회전작동의 최선단의 위치가 구멍 27으로 낙하된 현상제 또는 상기 설명한 바와 같이 슬리브 4상에 부착된 현상제 3에 겹치지 않도록 선택된다. 이는 교반기 9가 낙하된 현상제를 퍼올려서 챔버 10로 복귀시키는 것을 방지한다. 챔버 10내의 현상제는 량적으로 변화하지 않으며, 호퍼 8로 유입되지 않는다. 그리고, 슬리브 4상에 부착된 현상제 3는 교반기 9에 의해서 긁혀지는 것이 방지되어 슬리브 4상의 현상제 두께는 균일하게 유지된다.

요약하면, 본 발명은 아래와 기술한 바와 같은 여러 가지 새로운 효과를 제공한다.

(1) 자성담체와 자성 토너로 이루어진 현상제가 사용된다. 자기장 생성수단은 자성담체와 자성 토너에 작용하는 한정된 힘을 갖는 자장을 형성한다. 그 결과, 담체와 토너사이의 마찰작용이 토너를 충분히 대전시키도록 강화된다. 충분하게 대전된 토너는 상기 장치가 고속화상 형성장치에 장착되는 때에도, 현상위치로 공급된다. 이는 화상의 배경이 오염되는 것을 보호하며, 토너가 비산되는 것을 방지한다. 이러한 잇점은 종래의 비자성 토너에서는 얻을 수 없는 것이다.

(2) 현상제는 JIS Z2504에서 측정되는 바와 같이, 시밀도(apparent density)이하의 평균 밀도를 갖추며, 이는 현상제 조절부재에 할당되고 현상제 저장챔버에 인접하는 조절위치와 토너보급 개구부사이의 중간지점으로부터 상기 보급개구부의 범위에 걸쳐서 형성된다. 따라서, 이러한 범위에서 현상제는 헐거운 상태로 존재한다. 상기 챔버에서의 토너농도와 현상제의 체적이 증가하면, 현상제로의 토너보급이 종료한다. 이러한 상태에서도, 높은 토너농도를 갖는 현상제는 챔버내에서 연속적으로 회전되어 토너의 분산과 대전을 증진시킨다. 상기 토너의 소비에 기인하여 현상제로 토너가 다시 유입되면, 이러한 토너 뿐만이 아니라 현상작동동안 회전에 기인하여 분산되고 대전된 토너가 현상위치로 공급된다. 이는 토너공급의 부족에 기인하는 화상밀도의 저하와, 배경오염 및, 토너의 대전부족에 기인하는 토너의 비산을 방지한다.

(3) 상기 챔버를 형성하는 현상제 저장부재는 상기 범위에 접하는 그러나, 상기 현상제를 압압하지 않는 부분을 포함하는 표면을 갖는다. 이는 상기 범위에서 현상제의 회전을 보다 더 증진하는 것이다.

(4) 상기 현상제 저장부재는 현상제 조절부재에 할당된 조절위치로부터 일정거리 떨어진 위치에 에어 벤트를 갖춘다. 공기는 챔버내에서 공기압력이 상승되는 것을 방지하도록 상기 에어 벤트를 통하여 상기 챔버의 내부와 외부로 흐르게 된다. 이는 상기 토너가 외부로 비산되는 것을 방지한다.

(5) 상기 챔버에 장입된 현상제는 현상제 담체상에 부착된 현상제내에 토너가 안정되게 포함되도록 허락하는 상한치인 상기 포화 토너농도 이하의 낮은 토너농도를 갖는다. 따라서, 상기 현상제가 상기 챔버에 장입된 후에, 현상에 할당된 전규 전하량정도의 높은 전하량이 상기 토너상에 부착될 수 있다. 이는 상기 화상밀도가 전하부족으로 인하여 상승하는 것을 방지한다.

(6) 상기 챔버에 장입된 현상제는 20%의 포화 토너농도 또는 그 이상을 가지며, 장입후에 현상담체상에 부착되는 현상제의 토너농도는 선별된 하한치이하로 떨어지는 것이 방지된다. 이는 자성담체가 화상담체상에 부착하는 것을 방지한다.

(7) 상기 챔버에 자성담체만이 채워지고, JIS Z2504에 의해 측정된 시밀도에 근거하여 계산된 량을 가진다고 가정한다. 그러면, 상기 챔버에 장입되는 현상제는 상기 담체의 계산된 양보다 작거나 동일한 양으로 상기 자성담체를 포함한다. 이러한 조건에서 자성담체는 상기 챔버에 충분히 공급될 수 있도록 포위되어 화상이 밀도가 부족하지 않게 되는 것이다.

(8) 상기 현상담체에 의해 연속적으로 이송되는 상기 현상제의 이동층은 상기 현상제내로 보충되는 토너 때문에 체적이 다양하다. 상기 토너는 주로 이동층과 챔버사이의 경계면에 위치되고, 보충개구부에 인접한 위치에서 상기 현상제에 수용된다. 상기 이동층이 토너의 보충 때문에 확장될 때, 상기 위치는 보충이 곤란한 위치로 연속적으로 이동한다. 동시에, 상기 경계면에서 현상제의 이동속도는 떨어진다. 결과적으로 보충은 선별된 양을 초과하지 않으며, 토너농도의 상한치를 결정한다; 상기 토너농도는 그 후에 상한치를 넘지않는다. 상기 상한치는 현상제의 담체농도에 따른다. 따라서, 상기 챔버에 장입된 자성담체가 사전에 바람직한 상한치로 설정하기 위하여 선택되면, 상기 토너농도는 상기 담체의 입자크기에 관계없이 상한치로 자동적으로 조절된다. 이는 바람직한 화상밀도를 제공한다.

(9) 토너농도의 상한을 설정하는 조건에서 간격이 상기 챔버에 존재하고, 상기 챔버에서 현상제의 회전을 증진한다. 이는 상기 토너를 확실히 대전한다.

(10) 상기 현상제는 현상제 담체상의 이동층과 상기 이동층에 접촉하는 정지층사이에서 연속적으로 교환되어 상기 챔버내의 모든 현상제가 현상에 효과적으로 기여하게 된다. 이는 이동층이 현상에만 기여하는 종래의 현상장치에서 발생되는 상기 현상제의 급속한 열화를 방지한다.

(11) 상기 현상제가 현상제 저장부재에 의해 구성되는 챔버로부터 보충개구부측으로 회수될 때, 저장부재로부터 연장하는 돌기가 이를 차단한다. 따라서 상기 현상제는 자력내의 범위내에서 확실히 한정되는 것이다. 따라서, 상기 현상제는 상기 토너의 이송을 효과적으로 기여할 수 있다.

(12) 자장발생수단은 상기 현상제 담체가 현상제를 이송하는 방향으로 보충개구부의 상류측에 위치된다. 자장발생수단의 자극은 현상제가 상기 현상제 담체 아래에 위치된 케이싱의 일부분에 대해 압압하는 자석브러쉬를 형성하도록 한다. 상기 자석 브러쉬는 토너보유챔버에서 상기 토너가 현상제 담체와 케이싱사이의 간극을 통하여 상기 현상장치의 외측으로 떨어지는 것을 방지한다. 이는 토너가 비산되는 것을 확실하게 방지한다.

(13) 담체포위비율은 등식 및, 입자크기 및, 담체와 토너의 참비중의 사용에 의해 계산되어진다. 토너농도의 상한치는 100% 또는 그 이하로 상기 담체 포위비율을 결정할 수 있다. 따라서, 상기 담체와 토너의 입자크기가 변할 때, 안정적인 화상현상이 입자크기에 관계없이 항상 보장되는 것이다.

(14) 토너농도의 상한치는 입자크기, 담체 및 토너의 참비중의 고려에 의해서 선택되어진다. 상기 상한치는 상기 현상제 저장 챔버에 장입되는 현상제의 담체량을 근거로 설정될 수 있다. 따라서 상기 장치는 상기 담체와 토너의 입자크기에 알맞게 적용된다.

(15) 바이어스 수단은 화상담체쪽으로 상기 현상장치의 현상제 담체를 치우치게 한다. 결과적으로 조절부재에 의해 상기 현상제담체상에 형성된 얇고 균일한 현상제층은 상기 화상담체와 현상제 담체사이의 간극을 설정한다. 종래의 롤러와 이와 유사한 공간부재는 마모되고 상기 간극을 변화시키기 때문에 바람직하지 않다. 축방향으로 수직한 단면을 볼 때, 상기 화상담체와 현상제 담체가 정확하게 원형이 아니라고 가정하면, 상기 화상담체와 현상제 담체는 상기 공간을 변화시키면서, 방사방향으로 진동하려는 경향이 있다. 이러한 조건에서도 얇은 현상제 층의 두께는 상기 간극에서 변화를 일으키지 아니하고, 간극을 일정하게 유지한다.

(16) 상기 담체 포위비율은 60% 내지 100%정도로 높게 선택되어진다. 상기 현상제 담체가 바이어스 수단에 의해서 화상담체쪽으로 치우칠 때, 상기 화상담체와 담체가 서로에 대하여 접촉하는 확률은 줄어들게 된다. 이는 상기 담체 때문에 그리고, 상기 포위비율이 60%이하일 때 발생하는 상기 화상담체의 표면 손상을 방지한다.

(17) 상기 현상제 담체내에 위치된 자장발생수단은 상기 자성담체와 더불어 상기 현상제 담체측으로 자성토너를 끌어 당긴다. 따라서, 상기 토너전하량이 높은 포위비율 때문에 감소될때에도, 상기 토너는 비자성 토너에 비교하여 비산하지 않는다. 이는 배경오염을 최소화하는 것이다.

상기의 본 발명으로부터 여러 가지 변형구조가 이루어질 수 있으나 이는 모두 본 발명의 범주에 속하는 것이다.

Claims (32)

1. 토너와 자기담체로 구성되고 상부에 퇴적되는 현상제를 이송시키기 위한 현상제 이송체; 상기 현상제 이송체에 장착된 자장발생수단; 상기 현상제이송체에 의해 이송되는 현상제의 양을 조절하는 조절부재; 상기 조절부재에 의해 제거(회수)되는 현상제의 일부를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버; 및 상기 현상제 이송체가 현상제를 이송하는 방향으로 상부측에서 상기 현상제 저장챔버와 접하고, 또한 저장된 토너가 상기 현상제이송체상에 퇴적된 현상제와 상기 현상제 저장챔버내에 존재하는 현상제와 접촉하게 하는 개구부를 포함하는 토너 저장챔버;를 포함하여 구성되며, 상기 조절부재에 의해 제거된 현상제가 내부압력 및 중력에 의해 상기 현상제 저장챔버내의 개구부를 향해 이동하며, 상기 토너저장챔버로부터 토너를 취한 현상제는 상기 현상제 이송체의 표면을 따라 상기 조절부재를 향해 이송되며, 그리고, 상기 조절부재에 의해 일정량으로 조절된 현상제는 상기 현상제 이송체가 화상담체와 면하는 현상위치로 이송됨을 특징으로 하는 화상형성 장치용 현상장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 현상제내에 함유된 토너는 자기 토너를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
3. 토너와 자기담체로 구성되고 상부에 퇴적되는 현상제를 이송시키기 위한 현상제 이송체; 상기 현상제 이송체에 장착된 자장발생수단; 상기 현상제 이송체에 의해 이송되는 현상제의 양을 조절하는 조절부재; 상기 현상제 이송체의 표면에 면하고 또한 상기 조절부재에 의해 제거(회수)되는 현상제의 일부를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버를 형성하는 현상제 저장부재; 및 상기 현상제 이송체가 현상제를 이송하는 방향으로 상부측에서 상기 현상제 저장챔버와 접하고, 또한 저장된 토너가 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제와 상기 현상제 저장챔버내에 존재하는 현상제와 접촉하게 하는 개구부를 포함하는, 토너 저장챔버;를 포함하여 구성되며, 상기 토너는 상기 토너 저장챔버로부터 상기 개구부를 통해 상기 현상제내로 취해지며, 상기 조절부재에 할당되고 상기 현상제 저장챔버에 접하는 조절위치와 상기 개구부사이의 실질적으로 중간지점으로부터 상기 개구부까지의 영역에서, 상기 현상제는 JIS Z2504(금속파우더 겉보기 밀도시험)으로 측정시 현상제의 겉보기 밀도이하의 평균밀도를 가짐을 특징으로 하는 현상장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 현상제 저장부재의 표면은 상기 현상제가 스스로 압압하지 않는 부위를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
5. 제3항에 있어서, 상기 현상제 저장부재에는 공기구멍이 형성되어 있음을 특징으로 하는 현상장치.
6. 토너와 자기담체로 구성되고 상부에 퇴적되는 현상제를 이송시키기 위한 현상제 이송체; 상기 현상제 이송체에 장착된 자장 발생수단; 상기 현상제 이송체에 의해 이송되는 현상제의 양을 조절하는 조절부재; 상기 현상제 이송체의 표면에 면하고 또한 상기 조절부재에 의해 제거(회수)되는 현상제의 일부를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버를 형성하는 현상제 저장부재; 및 상기 현상제 이송체가 현상제를 이송하는 방향으로 상부측에서 상기 현상제 저장챔버와 접하고, 또한 저장된 토너가 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제와 상기 현상제 저장챔버내에 존재하는 현상제와 접촉하게 하는 개구부를 포함하는 토너 저장챔버;를 포함하여 구성되며, 상기 토너는 상기 토너 저장챔버로부터 상기 개구부를 통해 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제내로 취해지며, 상기 현상제 저장챔버내에 배치된 현상제는 상기 토너가 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제내에 안정되게 함유되게 하는 상한선인 포화토너농도이하의 토너농도를 가짐을 특징으로 하는 현상장치.
7. 제6항에 있어서, 상기 토너농도는 포화토너농도의 20%이하임을 특징으로 하는 현상장치.
8. 토너와 자기담체로 구성되고 상부에 퇴적되는 현상제를 이송시키기 위한 현상제 이송체; 상기 현상제 이송체에 장착된 자장발생수단; 상기 현상제 이송체에 의해 이송되는 현상제의 양을 조정하는 조절부재; 상기 현상제 이송체의 표면에 면하고, 또한 상기 조절부재에 의해 제거(회수)되는 현상제의 일부를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버를 형성하는, 현상제 저장부재; 및 상기 현상제 이송체가 현상제를 이송하는 방향으로 상부측에서 상기 현상제 저장챔버와 접하고, 또한 저장된 토너가 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제와 상기 현상제 저장챔버내에 존재하는 현상제와 접촉하게 하는 개구부를 포함하는 토너 저장챔버;를 포함하여 구성되며, 상기 토너는 상기 토너 저장챔버로부터 상기 개구부를 지나 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제내로 취해지며, 상기 현상제 저장챔버내에 배치된 현상제는 JIS Z2504에 의한 담체의 겉보기 밀도를 기초로 측정시 상기 담체가 상기 현상제 저장부 단독을 채우는 량이하의 담체 농도를 가짐, 특징으로 하는 현상장치.
9. 내부에 자장발생수단을 장착한 현상제 이송체를 포함하고, 상기 현상제 이송체가 그 상부에 퇴적되고 토너와 자기담체로 구성되는 현상제를 상기 현상제 이송체가 화상담체와 면하는 현상위치까지 이송시키게 함으로써 상기 화상담체상에 형성된 잠상을 현상하는 현상장치에 있어서, 상기장치는, 상기 현상제 이송체에 의해 현상위치를 향해 이송되는 현상제의 량을 조절하는 조절부재; 상기 현상제 이송체의 표면과 면하고, 또한 상기 현상제 이송체가 현상제를 이송하는 방향으로 상부측에서 상기 현상제 이송체와 접하는 현상제 저장챔버를 포함하는, 현상제저장부재; 및 상기 방향에서 상부측으로부터 상기 현상제 저장챔버와 접하고, 상기 현상제 이송체와 면하는 개구부를 포함하는 토너저장챔버;를 포함하고, 상기 개구부를 지나 토너를 취한 현상제가 토너농도의 상한선에 도달할 때 상기 현상제 저장챔버에 갭이 존재함,을 특징으로 하는 현상장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 현상제 저장부재는 상기 개구부와 접하고 상기 현상제 이송체로부터 일정거리를 두고 위치한 하향신장부를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 자장형성수단에 포함되고 상기 방향에서 개구부의 하부에 위치한 자극이 상기 현상제 이송체상의 현상제에 의해 형성된 자석브러쉬가 상기 화상담체하부에 위치한 케이싱에 대하여 스스로 압압할 정도의 자력을 발휘함을 특징으로 하는 현상장치.
12. 내부에 자장 발생수단을 장착한 현상제 이송체를 포함하고, 그 현상제 이송체가 그 상부에 퇴적되어 있으며 토너 및 자기담체로 이루어진 현상제를 상기 현상제 이송체가 화상담체와 면하는 현상위치까지 이송시키게 함으로서 상기 화상담체상에 형성된 잠상을 현상하고 상기 현상제를 상기 현상제 저장챔버로 이동하게 하여 상기 현상제 이송체의 표면과 접촉시켜 토너를 상기 현상제 이송체가 상기 현상제를 이송하는 방향으로 상부측에서 상기 현상제 저장챔버가 접하는 토너 저장챔버로부터 토너를 현상제에 보충하는 현상장치에 있어서, 상기 현상제 저장챔버내에 존재하는 현상제는 하기 방정식으로 나타낸 담체 커버링비 Tn이 100%이하가 되도록 선택된 토너농도 상한선을 가짐을 특징으로 하는 현상장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 담체 커버링비가 60%-100% 범위임을 특징으로 하는 현상장치.
14. 제12항에 있어서, 상기 상한선은 상기 현상제 저장챔버내에 배치된 현산제의 담체량에 의해 결정됨을 특징으로 하는 현상장치.
15. 내부에 자장 발생수단을 장착한 현상제 이송체를 포함하고, 또한 상기 현상제 이송체가 상부에 퇴적되어 있으며 토너 및 자기 담체로 구성되는 현상제를 상기 현상제 이송체가 화상담체와 면하는 현상위치까지 이송시킴으로써 상기 화상담체상에 형성된 잠상을 현상하고, 상기 현상제 이송체가 상기 화상담체를 향해 그리고 화상담체로부터 멀리 이동가능하도록 현상장치의 본체상에 설치되어 있거나, 혹은 상기 현상제 이송체를 갖는 현상장치가 화상 형성장치의 본체상에 탑재되어 있는 현상장치에 있어서, 상기 장치는 현상제가 상기 현상제 이송체상에서 균일한 두께를 갖는 층을 형성하게 하는 조절부재; 및 상기 현상제 이송체상에 형성된 상기 층이 상기 현상제 이송체와 상기 화상담체사이에 갭을 설정하도록 상기 현상제 이송체와 상기 현상장치중 하나를 상기 화상담체에 대하여 편향(biasing)시키는 바이어스 수단;을 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 담체 커버링비는 약 60-100%임을 특징으로 하는 현상장치.
17. 제16항에 있어서, 상기 토너는 자기토너를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
18. 토너와 자기담체로 구성되고 상부에 퇴적되는 현상제를 이송시키기 위한 현상제 이송체; 상기 현상제 이송체에 장착된 자장발생수단; 상기 현상제 이송체에 의해 이송되는 현상제의 양을 조절하는 조절부재; 상기 조절부재에 의해 제거(회수)되는 현상제의 일부를 일시적으로 저장하기 위해 예정된 용량을 갖는 현상제 저장챔버; 및 상기 현상제 이송체가 현상제를 이송하는 방향으로 상부측에서 상기 현상제 저장챔버와 접하고, 또한 저장된 토너가 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제와 상기 현상제 저장챔버내에 존재하는 현상제와 접촉하게 하는 개구부를 포함하고, 상기 토너는 상기 토너 저장챔버로부터 상기 개구부를 지나 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제로 취해지는, 토너 저장챔버; 및 상기 개구부상부에서 상기 토너 저장챔버의 일벽상에 위치하고, 상기 토너 저장챔버내에 남아있는 토너의 량을 검출하는 검출수단;을 포함하는 현상장치.
19. 제18항에 있어서, 나아가 상기 토너 저장챔버로 토너를 공급하기 위하여 상기 토너 저장챔버위에 설치된 토너용기를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
20. 제18항에 있어서, 나아가 상기 토너 저장챔버내에 설치되고 상기 토너를 상기 개구부로 향해 이송시키기 위하여 정지 축 주위로 회전가능한 이송수단을 포함하며, 상기 이송수단은 그 바닥이 상기 토너 저장챔버내에 저장된 토너와 현상제가 서로 접촉하는 경계부의 최상부에서 상기 검출수단에 대한 검출수준을 이루는 최외측 회전지점을 가짐을 특징으로 하는 현상장치.
21. 제18항에 있어서, 상기 검출수단은 상기 토너저장 챔버내에 저장된 토너와 접촉하는 센서를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
22. 제18항에 있어서, 상기 토너 저장챔버의 벽은 투명막을 포함하며, 상기 검출수단은 상기 토너와 접촉하지 않고 상기 투명막을 통해 상기 토너를 검출하는 센서를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
23. 토너와 자기담체로 구성되는 현상제를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버; 내부에 자석을 장착하고 상기 현상제 저장챔버로부터 이송된 현상제를 상부에 자기적으로 보지하고 회전동안 그 현상제를 이송하는 현상제 이송체; 및 상기 현상제 저장챔버에 연결되고, 내부에 토너를 저장하며, 그 토너는 이송되는 현상제내로 취해지는, 토너저장챔버;를 포함하여 구성되며, 상기 현상제는 상기 현상제 이송체가 자기적으로 보지할 수 있는 한계이상의 량으로 상기 현상제 저장 챔버내에 저장되며, 상기 현상제 이송체가 그 축주위로 예정된 횟수만큼 회전된 후 최초의 토너가 상기 토너저장 챔버내로 도입됨을 특징으로 하는 현상장치.
24. 토너와 자기 담체로 이루어진 현상제를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버; 내부에 자석을 장착하고 상기 현상제 저장챔버로부터 이송된 현상제를 상부에 자기적으로 보지하고 회전동안 현상제를 이송하는 현상제 이송체; 상기 현상제 저장챔버에 연결되고 내부에 토너를 저장하며, 그 토너는 현상제내로 취해지는 토너 저장챔버; 상기 토너 저장챔버로부터 상기 현상제로 토너를 공급하기 위한 회전가능 교반기; 및 상기 현상제 이송체에 의해 자기적으로 보지되지 않은 현상제의 일부를 중력방향으로 상기 교반기 하부에 상기 교반기의 최외측 회전부위(outermost locus)의 바깥쪽으로 배출하는 배출부;를 포함하는 현상장치.
25. 토너와 자기담체로 구성되는 현상제를 일시적으로 저장하는 현상제 저장 챔버; 내부에 자석을 장착하고 상기 현상제 저장챔버로부터 이송된 현상제를 상부에 자기적으로 보지하고 회전동안 그 현상제를 이송하는 현상제 이송체; 및 상기 현상제 저장챔버에 연결되고, 내부에 토너를 저장하며, 그 토너는 토너 저장챔버로부터 이송되는 현상제내로 취해지는, 토너 저장챔버;를 포함하여 구성되며, 상기 현상제 이송체가 그 회전에 의해 자기적으로 보지할 수 있는 현상제의 량과 동일한 량의 초기 현상제가 상기 현상제 저장챔버내에 보지됨을 특징으로 하는 현상장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 초기 현상제는 통상의 화상형성조건하에서 평균토너농도가 초기 현상제의 토너농도의 ±30%가 되도록 선택된 토너농도를 가짐을 특징으로 하는 현상장치.
27. 토너와 자기담체로 구성되는 현상제를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버; 내부에 자석을 장착하고 상기 현상제 저장챔버로부터 이송된 현상제를 상부에 자기적으로 보지하고 회전동안 그 현상제를 이송하는 현상제 이송체; 및 상기 현상제 저장챔버에 연결되고, 내부에 토너를 저장하며, 그 토너를 토너 저장챔버로부터 이송되는 현상제내로 취해지는, 토너저장챔버;를 포함하여 구성되며, 상기 토너 저장챔버는 그 하부에 배출부를 갖도록 형성되며, 또한 상기 현상제 이송체상에 기계적으로 보지되지 않고 상기 토너 저장챔버내에 남은 과량의 현상제는 그 과량의 토너가 상기 현상제 이송체상에 최적되지 않는 위치까지 상기 배출부를 통해 배출됨을 특징으로 하는 현상장치.
28. 토너를 저장하는 토너 저장챔버와 토너와 자기입자로 이루어진 현상제를 일시적으로 저장하는 현상제 저장챔버를 포함하는 케이싱; 상기 케이싱내에 설치되고, 화상형성장치에 포함된 화상담체와 면하며, 내부에 자장발생수단을 장착하고, 또한 상부에 현상제를 지지하며, 상기 현상제 저장챔버내의 현상제가 현상제 이송체의 외면을 따라 층을 형성하며, 상기 토너는 상기 토너 저장챔버로부터 상기 층내로 취해지며, 또한 상기 케이싱내에는 내부의 자장 발생수단의 자력에 의해 현상제 이송체가 보지할 수 있는 량이상의 현상제가 저장되어 있는, 회전가능한 현상제 이송체; 및 과량의 현상제가 상기 현상제 이송체상에 침착되지 않도록 상기 현상제 이송체상에 보지되지 않고 중력으로 인해 상기 케이싱의 저부에 떨어진 과량의 현상제를 수용하는 구멍(bore);을 포함하는 화상형성장치용 현상장치.
29. 제28항에 있어서, 나아가 상기 구멍의 개구단을 밀폐시키는 밀폐부재를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
30. 제28항에 있어서, 나아가 상기 토너 저장챔버와 상기 현상제 저장챔버를 구분하는 구획부재(partition member)를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
31. 제28항에 있어서, 나아가 상기 토너 저장챔버내에 설치되고, 또한 상기 교반기의 최외측부위가 상기 현상제 이송체상에 퇴적된 현상제나 상기 현상제 이송체로부터 떨어진 과잉의 현상제를 덮지 않도록 위치한 교반기를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
32. 제28항에 있어서, 상기 케이싱내에 최초의 도입된 현상제는 통상의 현상조건하의 토너 농도보다 낮은 토너 농도를 가짐을 특징으로 하는 현상장치.