KR100465218B1 - 화상형성장치의 현상장치 - Google Patents

Abstract

현상롤러에서 역극성 토너를 제어할 수 있는 화상형성장치의 현상장치가 개시된다. 본 발명에 의한 현상장치는 감광드럼과 토너층 규제블레이드 사이에 위치하여, 현상롤러와 접촉 회전하며, 현상롤러에서 토너와 반대의 극성으로 대전된 역극성 토너를 제거하는 역극성 토너 홀딩롤러; 및 현상롤러와 역극성 토너 홀딩롤러에 토너와 같은 극성의 전원을 인가하되, 인쇄 시에는 역극성 토너 홀딩롤러에 절대값이 더 큰 전원이 인가되도록 제어하는 전원제어부를 포함한다. 이러한 현상장치는 비자성 비접촉 1성분 현상방식 화상형성장치의 현상롤러 상에서 역극성 토너를 제거하여 백그라운드화상이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Description

화상형성장치의 현상장치{Developing apparatus for Image forming apparatus}

본 발명은 복사기, 프린터, 팩시밀리 등과 같은 화상형성장치에 관한 것으로, 특히 역극성 토너를 제거할 수 있는 화상형성장치의 현상장치에 관한 것이다.

전자사진 현상방식은 복사기, 레이저 빔 프린터, LPH (LED Print Head) 프린터, 일반 용지 팩시밀리 등과 같은 화상형성장치에 널리 채용되고 있다. 이러한 전자사진 현상방식에 따른 현상 프로세스는 대전, 노광, 현상, 전사, 클리닝, 정착과정 등으로 이루어진다.

전자사진 현상방식은 그 현상방식에 따라 2성분 현상방식, 자성 1성분 현상방식, 비자성 1성분 현상방식 등으로 나눌 수 있다. 비자성 1성분 현상방식은 비자성 1성분 토너를 사용하여 화상을 형성하는 것으로, 전자사진 현상방식을 채용한 화상형성장치의 현상장치를 도시한 도 1을 참조하여 비자성 비접촉식 1성분 현상방식에 대하여 상세히 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이 비자성 1성분 토너(이하 '토너'라 함)는 토너호퍼 안에 충진된다. 토너호퍼 안에는 토너(80)를 공급하는 에지테이터(90)가 구비되어 있다. 상기 에지테이터(90)는 주모터인 엔진구동모터(도시하지 않았음)에 의하여 회전하여 토너호퍼 안의 토너(80)를 공급한다. 이때 상기 토너호퍼 안의 토너는 에지테이터(90)의 회전에 의하여 현상롤러(20) 및 공급롤러(30)가 설치된 현상실로 배출된다.

이와 같이 배출된 토너(80)는 공급롤러(30)로 이송된다. 공급롤러(30)는 도전성 고무롤러로서 전원을 인가 받아 토너(80)를 일정 극성으로 대전함과 동시에, 엔진구동모터에 의하여 회전하여 토너(80)를 현상롤러(20)에 공급한다.

현상롤러(20)는 도전성 고무롤러로서 전원을 인가 받아 일정 전위를 띠고 있다. 또한, 현상롤러(20)와 공급롤러(30)간의 인가된 전위차에 의해 토너는 현상롤러(20)로 이송되어 현상롤러(20)의 표면에 부착된다.

현상롤러(20)에 부착된 토너는 토너층 규제블레이드(50)에 의하여 그 부착량과 부착층이 규제된다. 이때 토너층 규제블레이드(50)는 도전성 고무 블레이드로 전원을 제공받아 상기 토너의 부착량과 부착층을 규제함과 동시에 토너를 일정 극성으로 추가 대전한다.

한편 감광드럼(10)은 대전롤러(60)에 의하여 일정한 극성의 전위로 대전된다. 일정한 극성으로 대전된 감광드럼(10)상에 노광장치(미도시)가 형성할 화상에 대응하는 광을 주사하여 정전잠상을 형성한다. 여기서 광이 주사된 감광드럼(10)의 영역은 광광드럼(10)의 광도전성 특성에 의해 방전되어 전위를 상실하게 되고, 광이 주사되지 않은 영역은 일정 극성의 대전전위를 그대로 유지하게 된다.

감광드럼(10)과 현상롤러(20)가 맞닿음에 따라, 현상롤러(20)에 부착되어 있는 일정 극성의 대전량을 갖는 토너는 현상롤러(20)와 감광드럼(10)사이의 전위차에 의해 감광드럼(10) 상의 주사영역으로 이송되다. 이에 따라 정전잠상이 가시화되고 이를 현상이라 한다.

이와 같이 현상이 이루어지기 위해서는 반듯이 토너가 일정 극성으로 균일하게 대전되어야 한다. 그러나 실제 토너의 대전량 분포를 살펴보면 완전히 일정 극성을 띠는 것은 아니다. 즉 토너 안에는 소량의 역극성 토너가 포함되어 있다.

역극성 토너는 현상 시 감광드럼(10) 상의 비주사 영역으로 이송되어, 백그라운드(Background) 화상으로 나타나 화질을 저하시킨다. 역극성 토너는 토너의 마찰대전시에 상대적으로 생성되거나, 이와 달리 다수의 롤러나 블레이드 등과 토너가 기계적으로 마찰함에 따라 토너로부터 떨어져 나간 외첨제들이 역극성 토너로 작용하기도 한다.

역극성 토너는 백그라운드 화상의 생성뿐만 아니라, 도트의 재현성이나 화상의 세밀도 등도 떨어뜨려 전반적인 화상의 품질을 급격히 저하시키는 문제점이 있다.

또한, 역극성 토너의 발생을 억제하기 위해서는 현상롤러(20) 상에 토너의 박층화가 요구되나, 박층시(부착량이 0.8이하 시) 토너의 내구성이 급격히 저하되어 화상품질의 수명내 유지가 어렵다. 또한, 상기 토너 박층 형성 시 현상성 저하가 발생하고, 화상 농도를 확보하는 것이 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 현상직전에 현상롤러에 부착된 역극성 토너를 제거할 수 있는 화상형성장치의 현상장치를 제공하는 것이다.

도 1은 종래의 현상장치를 나타낸 도면,

도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 현상장치를 나타낸 도면,

도 3 및 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 현상장치에서 역극성 토너의 이동을 나타낸 개략도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호 설명*

10 : 감광드럼 20 : 현상롤러

30 : 공급롤러 40 , 110 : 전원부

50 : 토너층 규제블레이드 60 : 대전롤러

70 : 클리닝 블레이드 80 : 토너

100 : 역극성 토너 홀딩롤러

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치의 현상장치는 토너가 충진되는 토너호퍼와, 상기 토너호퍼의 단부에 회전 가능하게 설치되어 공급롤러 및 토너층 규제블레이드와 접촉 회전하며 대전된 토너를 감광드럼으로 이송하는 현상롤러를 구비하여 감광드럼의 정전잠상을 토너로 현상하는 현상장치에 있어서,감광드럼과 토너층 규제블레이드 사이의 현상롤러 일측에 장착되어 회전하며, 현상롤러에서 토너의 반대 극성으로 대전된 역극성 토너를 제거하는 역극성 토너 홀딩롤러; 현상롤러와 역극성 토너 홀딩롤러에 전원을 인가하는 전원부; 및 역극성 토너 홀딩롤러와 현상롤러에 토너와 동일한 극성의 전압을 인가하되, 인쇄시에는 역극성 토너 홀딩롤러에 절대값이 더 큰 전압을 인가하도록 전원부를 제어하는 전원제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

여기서, 역극성 토너 홀딩롤러에 적층된 토너의 회수를 위하여 인쇄 전/후 소정 시간에는 현상롤러에 역극성 토너 홀딩롤러보다 절대값이 더 큰 전압을 인가하는 것이 바람직하다.

이와 같이 역극성 토너 홀딩롤러와 현상롤러에 토너와 같은 극성의 전원을 인가하되, 인쇄 시에는 역극성 토너 홀딩롤러에 절대값이 더 큰 전원을 인가하면, 역극성 토너가 현상롤러에서 역극성 토너 홀딩롤러로 이동하게 된다. 또한, 인쇄 전/후 소정시간 동안 현상롤러에 절대값이 더 큰 전원을 인가하면, 역극성 토너 홀딩롤러에 축적된 토너가 회수되어 토너 층을 일정하게 유지할 수 있게 된다. 따라서, 역극성 토너의 비산을 방지하고 대전 안정성을 확보하여 현상롤러의 회전 주기에 따라 인쇄시 고스트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이하에서는 도면을 참조하여 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명이 적용된 화상형성장치의 현상장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 2 에 도시된 바와 같이 화상형성장치의 현상장치는 토너호퍼, 감광드럼(10), 현상롤러(20), 대전롤러(60), 공급롤러(30), 토너층 규제블레이드(50), 에지테이터(90), 역극성 토너 홀딩롤러(100), 및 전원제어부(미도시)를 포함한다

토너(80)는 토너호퍼에 저장된다. 토너호퍼 내에는 에지테이터(90)가 설치되어 토너(80)를 공급한다. 공급롤러(30)는 토너호퍼의 토너 출구에 설치되고, 현상롤러(20)와 서로 접촉 회전한다. 토너(80)는 공급롤러(30)와 현상롤러(20)의 회전속도 차에 의해 마찰 대전되고, 현상롤러(20) 상에 공급된다. 토너층 규제블레이드(50)는 현상롤러(20)에 접촉하여 현상롤러(20)에 부착된 토너(80)의 부착량 및 대전량이 균일하게 유지되도록 한다. 현상롤러(20)가 토너층 규제블레이드(50)에 접촉 회전하면서 토너(80)가 재차 대전된다.

감광드럼(10)은 대전롤러(60)에 의해 표면이 소정의 전위로 대전되고, 레이저 다이오드 등과 같은 광원에 의해 노광되어 정전잠상이 형성된다. 현상롤러(20)로부터 토너(80)가 이송되면 정전잠상에 토너(80)가 부착되어 현상된다. 도면부호 70은 클리닝 블레이드를 나타낸 것으로 전사 후, 감광체 상의 잔류 토너를 제거한다.

역극성 토너 홀딩롤러(100)는 토너층 규제블레이드(50)와 감광드럼(10) 사이의 현상롤러(20) 일측에 설치된다. 역극성 토너 홀딩롤러(100)는 현상롤러(20)와 접촉하여 회전하거나, 소정 갭을 가지도록 설치되어 비접촉 회전할 수 있다. 역극성 토너 홀딩롤러(100)는 전원제어부(120)의 제어에 따라 전원부(110)로부터 전원을 인가 받아 대전된다. 인가되는 전압의 크기에 따라 역극성 토너를 이동시킨다. 역극성 토너 홀딩롤러(100)는 NBR, 하이드린 실리콘, 폴리우레탄, EPDM 등과 같은 반도전성 고무를 재질로 한다. 역극성 토너 홀딩롤러(100)의 저항은 5 × 10E9Ω 이하인 것이 바람직하다. 역극성 토너 홀딩롤러(100)의 회전속도는 현상롤러(20)의선속도와 같거나 빠르다. 역극성 토너 홀딩롤러(100)와 현상롤러(20)의 선속도 비는 1.0 ~ 1.6 이내가 바람직하다.

전원제어부(120)는 역극성 토너 홀딩롤러(100)과 현상롤러(20)에 인가되는 전원을 제어한다.

이하에 도 3 및, 도 4를 참조하여 본 발명에 의한 현상장치의 동작관계를 설명한다. 도면에서는 토너를 -극 으로 대전시킨 실시예를 나타낸 것으로 + 극으로 대전시킨 경우에도 적용 가능하다. 도 3 및 도 4는 전원제어부(120)의 제어에 의해 전원부(110)와 전원부(40)에서 인가되는 전원에 따라 역극성(+) 토너의 이동을 나타낸 개략도이다. 전원제어부(120)는 역극성 토너 홀딩롤러(100)와 현상롤러(20)에 대전된 토너와 같은 극성(-)의 전원이 인가되도록 전원부(110, 40)를 제어한다.

도 3은 인쇄시에 역극성 토너가 현상롤러(20)에서 역극성 토너 홀딩롤러(100) 측으로 이동하는 상태를 나타낸 도면이다. 인쇄시에 전원부(110)에서 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 인가되는 전압(Vhr)의 절대값은 전원부(40)에서 현상롤러(20)에 인가되는 전압(Vd)의 절대값 보다 큰 값이 인가되는 것이 바람직하다(|Vhr| > |Vd|).

도시된 바와 같이, 인쇄 시에는 현상롤러(20)에서 역극성(+) 토너를 제거하기 위하여 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 절대값이 더 큰 (-) 극성 전압이 인가되어 현상롤러(20)와 접촉, 회전하게 되면 역극성(+) 토너에 인력이 작용하여 현상롤러(20)에서 역극성 토너 홀딩롤러(100) 쪽으로 이동한다.

전원부(40)는 현상롤러(20)에 교류전압과 직류전압을 중첩하여 인가할 수 있다. 현상롤러(20)에 교류전압과 직류전압이 중첩하여 인가되는 경우, 현상롤러(20)에서 역극성 토너를 제거할 때, 적어도 직류 전압 성분의 절대값보다 큰 값을 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 인가하면 도 3에 도시된 바와 같이 역극성(+) 토너가 역극성 토너 홀딩롤러(100)측으로 이동한다.

도 4는 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 축적된 역극성(+) 토너를 재회수하기 위하여 현상롤러(20)에 절대값이 더 큰 전압이 인가된 것을 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이 역극성(+) 토너가 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 축적되면 역극성(+) 토너를 현상롤러(20) 측으로 재회수하여야 일정한 토너 박층을 형성할 수 있게 된다. 현상롤러(20)에 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 인가되는 전압보다 절대값이 큰 전압을 인가하면 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 축적된 역극성(+) 토너는 현상롤러(20) 측으로 이동하게 된다.

역극성 토너 홀딩롤러(100)에 축적된 역극성(+) 토너를 효과적으로 재회수 하기 위하여 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 인가되는 전압(Vhr)은 |Vhr| < |Vd|이 되어야 하며, '0' 또는 -100V 정도로 최소화하는 것이 바람직하다.

현상롤러(20)에 직류전원과 교류전원을 중첩하여 인가하는 경우에는 역극성 토너 홀딩롤러(100)상의 역극성 토너를 재회수하기 위한 구간에 한하여, 교류 전압을 '0' 또는 최소화하는 것이 바람직하다.

역극성 토너 홀딩롤러(100)와 현상롤러(20)에 인가되는 전압의 실시예는 다음과 같다.

먼저, 인쇄시 현상롤러(20)에서 역극성 토너를 제거할 때의 실시예이다. 토너의 평균대전량이 -15μC/g일 경우, 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 -800V(Vhr) 의 전압을 인가하면 현상롤러(20)에는 -400V(Vb)의 전압을 인가하는 것이 바람직하다. 현상롤러에 직류전압과 교류전압을 중첩하여 인가할 경우에는, 역극성토너홀딩롤러(100)에 -1000V(Vhr)의 전압을 인가하고 현상롤러(20)에는 직류성분 전압을 -200V, 교류성분 전압은 1.7kV, 진동수 1.8 kHz 인 것이 바람직하다.

역극성 토너 홀딩롤러(100)에서 축적된 역극성 토너를 회수할 때의 실시예는 다음과 같다. 마찬가지로 토너의 평균대전량이 -15μC/g일 경우, 현상롤러(20)에는 -600V(Vb)의 전압을 인가하고, 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 '0' 또는 -100V(Vhr) 의 전압을 인가한다. |Vhr| < |Vb| 의 전압조건이 이루어지도록 하고, 특히 역극성 토너의 완전회수를 위해서는 Vhr을 '0' 또는 최소화 하는 것이 바람직하다. 현상롤러(20)에 직류전압과 교류전압을 중첩하여 인가할 경우에도 역극성 토너 홀딩롤러(100)에는 '0' 또는 -100V의 전압을 인가하고, 현상롤러에는 직류성분 전압을 -600V인가하고, 교류성분을 0으로 한다. 특히 직류와 교류를 중첩하여 인가할 경우에는 역극성 토너의 회수율을 향상시키기 위해서 역극성 토너 홀딩롤러상의 토너를 회수하기 위한 구간에 한하여 교류전압을 '0' 또는 최소화 하는 것이 바람직하다.

인쇄 시에는 도 3 과 같이 현상롤러(20)에서 역극성(+) 토너를 제거하여 역극성(+) 토너가 현상롤러(20)에서 감광드럼(10)으로 이동하여 백그라운드 화상이 생성되는 것을 방지한다. 인쇄 전/후나 워밍업시에는 도 4와 같이 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 축적된 역극성(+) 토너를 현상롤러(20)로 재회수되도록 한다. 또한,역극성(+) 토너는 다시 모여 공급롤러(30)와 토너 규제블레이드(50)를 재 통과하며 대전되도록 할 수 있다.

역극성 토너 홀딩롤러(100) 상에 역극성 토너가 일정량 이하가 되도록 하여야 토너의 박층화가 실현될 수 있다. 이를 위해서, 화상형성장치의 워밍업 구간 또는 인쇄 시작 전/후 또는 인쇄 시 용지 사이 구간 등에서 축적된 역극성 토너의 재회수가 이루어 지도록 한다.

상기 구간에서 일정 주기로 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 절대값이 더 큰 전압을 인가하는 시간과, 현상롤러(20)에 절대값이 더 큰 전압이 인가되는 시간을 일정 주기로 반복하면 현상롤러(20)에서 역극성 토너를 제거하고, 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 축적된 역극성 토너가 적절히 재회수할 수 있게 된다. 각 인가 시간은 최소한 토너 홀딩롤러(100)의 1주기 이상 동안 인가한다.

인가 주기를 조정하여 역극성 토너 홀딩롤러(100)에 역극성 토너 축적량을 일정하게 유지할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 화상형성장치에 따르면, 비자성 비접촉 현상방식에서 토너 박층을 형성시킴으로써 고해상도를 유지할 수 있으며 백그라운드 화상이 발생하여 화질이 저하되는 것을 방지할 수 있다.

또한, 역극성 토너의 제어를 통해 토너의 비산에 의한 화상 오염 및 화상형성장치 내의 오염을 방지하고, 현상 층의 변화에 따른 화상 품질이 안정화되어 현상기의 수명을 연장시킬 수 있게 된다.

그리고, 현상롤러 상의 현상영역에서 안정적인 대전량 분포를 유지할 수 있게 되고 대전 안전성이 확보됨으로써 현상롤러 주기 고스트가 발생하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (13)

1. 토너가 충진되는 토너호퍼와, 상기 토너호퍼의 단부에 회전 가능하게 설치되어 공급롤러 및 토너층 규제블레이드와 접촉 회전하며 대전된 토너를 감광드럼으로 이송하는 현상롤러를 구비하여 상기 감광드럼의 정전잠상을 토너로 현상하는 현상장치에 있어서,

   상기 감광드럼과 상기 토너층 규제블레이드 사이의 상기 현상롤러 일측에 위치하여, 회전하며, 상기 현상롤러에서 상기 토너의 반대 극성으로 대전된 역극성 토너를 제거하는 역극성 토너 홀딩롤러;

   상기 현상롤러와 상기 역극성 토너 홀딩롤러에 전원을 인가하는 전원부; 및

   상기 역극성 토너 홀딩롤러와 상기 현상롤러에 상기 토너와 동일한 극성의 전압을 인가하되, 인쇄시에는 상기 역극성 토너 홀딩롤러에 절대값이 더 큰 전압을 인가하도록 상기 전원부를 제어하고, 상기 역극성 토너 홀딩롤러에 축적된 역극성 토너를 회수할 때에는 상기 역극성 토너 홀딩롤러에 인가되는 전압의 절대값이, 상기 현상롤러에 인가되는 전압의 절대값보다 작도록 상기 전원부를 제어하는 전원제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
2. 삭제
3. 제 1항에 있어서, 상기 전원제어부는,

   상기 현상롤러에 직류전압과 교류전압이 중첩하여 인가되도록 상기 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
4. 제 3항에 있어서, 상기 전원제어부는,

   상기 역극성 토너 홀딩롤러에 축적된 상기 역극성 토너를 회수할 때, 상기 현상롤러에 인가되는 교류 전압의 레벨이 '0'이 되도록 상기 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
5. 제 1항에 있어서, 상기 전원제어부는,

   상기 화상형성장치의 인쇄 구동 시작 전 소정 시간동안과, 인쇄 구동 후 소정 시간동안에는 상기 역극성 토너 홀딩롤러에 인가되는 전압의 절대값이, 상기 현상롤러에 인가되는 전압의 절대값보다 작도록 상기 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
6. 제 1항에 있어서, 상기 전원제어부는,

   상기 화상형성장치의 인쇄 구동 중이 아닌 경우 상기 역극성 토너 홀딩롤러에 인가되는 전압의 절대값이 상기 현상롤러에 인가되는 전압의 절대값보다 큰 구간과 작은 구간을 소정 주기로 반복하도록 상기 전원부를 제어하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 소정 주기는 상기 역극성 토너 홀딩롤러의 1회전 주기 이상인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 역극성 토너 홀딩롤러는 그 저항이 5 × 10E9 Ω이하인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 역극성 토너 홀딩롤러의 재질은 반 도전성 고무인 것을 특징으로 하는전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 역극성 토너 홀딩롤러의 재질은 NBR, 하이드린 실리콘, 폴리우레탄, EPDM 중에서 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 역극성 토너 홀딩롤러의 선속도는 상기 현상롤러의 선속도보다 같거나 빠른 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 역극성 토너 홀딩롤러는 상기 현상롤러에 접촉해서 회전하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.
13. 제 1항에 있어서,

    상기 역극성 토너 홀딩롤러와 상기 현상롤러는 소정의 갭을 가지도록 위치하여 비접촉 회전하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치의 현상장치.