KR100532114B1

KR100532114B1 - 현상장치 및 이를 이용한 전자사진방식 화상형성장치

Info

Publication number: KR100532114B1
Application number: KR10-2004-0003807A
Authority: KR
Inventors: 김순남
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-01-19
Filing date: 2004-01-19
Publication date: 2005-11-29
Also published as: CN100504640C; US20050158084A1; KR20050076018A; CN1645266A

Abstract

현상제 이송체의 도전성 탄성체의 개선된 접촉식으로 화상을 현상하는 현상장치 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치가 개시되어 있다.

이 개시된 현상장치는 입사된 주사 빔에 의해 외주면에 정전잠상이 형성되는 감광매체에 대해 접촉현상방식으로 비자성 일성분 현상제를 현상하는 것으로, 내부에 현상제가 수용되는 하우징과; 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 샤프트와, 이 샤프트의 외주를 감싸는 것으로 감광매체에 접촉되는 도전성 탄성체를 구비하여, 하우징 내부에 수용된 현상제를 감광매체에 이송시키는 현상제 이송체;를 포함하며, 도전성 탄성체의 두께 D₂는 2 mm 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 개시된 화상형성장치는, 캐비넷와; 입사된 주사 빔에 의해 외주면에 정전잠상이 형성되는 감광매체와; 감광매체에 정전잠상이 형성되도록 빔을 주사하는 광 주사 유니트와; 캐비넷 내부에 결합 설치되는 것으로 내부에 현상제가 수용되는 하우징과, 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 샤프트와 이 샤프트 외주에 2mm 이하의 두께로 형성된 도전성 탄성체를 구비하여 하우징 내부에 수용된 현상제를 감광매체에 이송시키는 현상제 이송체를 포함하는 현상장치와; 현상장치에서 형성된 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

현상장치 및 이를 이용한 전자사진방식 화상형성장치{Developing apparatus and electrophotographic image forming apparatus using the same}

본 발명은 접촉식으로 화상을 현상하는 현상장치 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 현상제 이송체의 도전성 탄성체의 개선된 현상장치 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 레이저 프린터, 팩시밀리, 디지털 복사기 등의 전자사진방식 화상형성장치는 소정 전위로 대전된 감광매체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 소정 색상의 토너로 현상한 후 이를 용지에 전사 및 정착시켜 화상을 인쇄하는 장치이다.

도 1은 종래의 전자사진방식 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도이고, 도 2 및 도 3은 종래의 현상롤러를 보인 사시도와 단면도를 각각 나타낸 것이다.

도면을 참조하면, 전자사진방식 화상형성장치는 캐비넷(10)과, 이 캐비넷(10) 내부에 마련되는 대전기(11), 감광드럼(13), 광 주사 유니트(15), 현상장치(20), 전사롤러(17) 및 정착롤러(19)를 포함한다.

상기 감광드럼(13)은 상기 대전기(11)를 통하여 소정 전위로 대전되고, 상기 광 주사 유니트(15)에서 주사된 광빔(L)에 감응하여 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전잠상을 형성한다.

상기 현상장치(20)는 콘테이너(25) 내부에 현상제(T)를 수용하고 있으며, 이 현상제(T)를 공급롤러(25)와 현상롤러(21)를 통하여, 정전잠상이 형성된 감광드럼(13)에 공급하여 화상을 형성시킨다. 이때, 현상롤러(21)의 외주에는 공급되는 현상제의 용량을 규제하는 규제 블레이드(26)가 마련되어 있다.

상기한 바와 같이, 감광드럼(13)에 형성된 화상은 감광드럼(13)과 전사롤러(17) 사이로 급지되는 인쇄 용지(S)에 전사되며, 정착롤러(18)를 통하여 인쇄용지(S)에 정착된다.

상기 현상롤러(21)는 프레임에 회전 가능하게 설치되는 샤프트(22)와 이 샤프트(22)의 외주에 마련되는 도전성 탄성체(23)를 포함한다. 이 현상롤러(21)는 전자사진방식에 의해 공급되는 현상제를 감광드럼(13)에 형성된 정전잠상으로 이송하기 위하여 전원 공급부를 통하여 직류 전압이 인가된다.

상기 샤프트(22)는 SUS이고, 그 외부에 마련된 도전성 탄성체(23)는 소정 저항을 가지는 고무 재질로 되어 있다. 이 도전성 탄성체(23)의 두께 D₁는 3mm 내지 6mm로 형성되어 있다.

상기한 바와 같이 구성된 종래의 현상장치에서 상기 현상롤러(21)를 통하여 이송되는 현상제(T)는 상기 규제 블레이드(26)와 현상롤러(21) 사이를 통과하면서 일정 두께의 현상제층을 형성한다.

여기서, 상기 현상장치(20)는 감광드럼(13)과 현상제(T)가 수용되는 콘테이너(27)와 더불어 일체형 카트리지로 구성되어 있으며, 내부에 수용된 현상제(T)가 모두 소모시 교환 사용된다. 이 현상장치(20) 내부에는 현상에 기여한 후 잔류하는 폐토너(W)가 수용되는 폐토너 수용부(29)가 마련되어 있다.

또한, 이 화상형성장치는 제1 및 제2급지 카세트(31)(35)를 통하여 급지된 용지(S)에 대해 화상을 인쇄하는 것으로, 용지(S)의 급지경로(41)와 배지경로(45)를 가진다. 여기서, 급지경로(41) 상에는 용지(S)를 한 장씩 픽업하는 픽업롤러(32)(36)와, 이 픽업된 용지(S)의 공급을 가이드 하는 피드롤러(33) 및, 급지되는 용지(S)의 소망하는 위치에 화상을 현상하기 위한 레지스트레이션 롤러(42)를 포함한다. 배지경로(45) 상에는 상기 정착롤러(19)와, 다수의 배지롤러(47)가 마련되어 있다.

따라서, 상기 제1 및 제2급지 카세트(31)(35)에서 공급되고 상기 급지경로(41)를 통하여 급지된 인쇄 용지(S)에는 상기 감광드럼(13)에서 형성된 화상이 전사롤러(17)를 통하여 전사되고, 정착롤러(19)를 통하여 정착된다. 이와 같이, 인쇄가 완료된 용지는 배지 경로(45)를 통하여, 캐비넷(10) 상부에 마련된 적재부(50)에 적재된다.

한편, 상기한 바와 같이 현상장치 및 화상형성장치를 구성한 경우에 있어서, 상기 현상롤러의 도전성 탄성체 두께 D₁이 3mm 내지 6mm로 형성되어 있으므로 주변 온도 변화에 따른 외경 변화폭이 커지게 되는 문제점이 있다. 즉, 주변 온도가 높으면 도전성 탄성체의 두께가 증가하여 현상롤러의 외경이 커지고, 반대로 주변 온도가 낮아지면 현상롤러의 외경이 작아지게 된다. 그러므로, 현상롤러와 감광드럼 사이의 접촉 현상 닙이 큰 폭으로 가변되게 된다

따라서, 고온고습의 환경에서 사용 시, 현상 닙이 증가함으로 인하여 감광드럼과 현상롤러 사이에 위치된 현상제에 소망하는 압력 보다 큰 압력이 가해지고, 규제 블레이드의 자유단부의 휨량이 커지며, 공급롤러와 현상롤러 사이의 닙도 증가된다. 그 결과 현상제가 스트레스를 받아 각 현상제의 표면에 존재하는 외첨제가 그 내부로 박히거나, 떨어져 나가 화상농도 저하 및 현상제 수명 단축을 초래하는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 단점을 감안하여 안출된 것으로서, 현상롤러의 도전성 탄성체 구조를 변경하여 주변 온도 변화에 따른 영향을 줄여 화상농도 저하 및 현상제 수명 단축을 방지할 수 있도록 된 현상장치 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 입사된 주사 빔에 의해 외주면에 정전잠상이 형성되는 감광매체에 대해 접촉현상방식으로 비자성 일성분 현상제를 현상하는 현상장치에 있어서, 내부에 현상제가 수용되는 하우징과; 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 샤프트와, 이 샤프트의 외주를 감싸는 것으로 상기 감광매체에 접촉되는 도전성 탄성체를 구비하여, 상기 하우징 내부에 수용된 현상제를 상기 감광매체에 이송시키는 현상제 이송체;를 포함하며, 상기 도전성 탄성체의 두께 D₂는 2 mm 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치는, 캐비넷와; 입사된 주사 빔에 의해 외주면에 정전잠상이 형성되는 감광매체와; 상기 감광매체에 정전잠상이 형성되도록 빔을 주사하는 광 주사 유니트와; 상기 캐비넷 내부에 결합 설치되는 것으로 내부에 현상제가 수용되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 샤프트와 이 샤프트 외주에 2mm 이하의 두께로 형성된 도전성 탄성체를 구비하여 상기 하우징 내부에 수용된 현상제를 상기 감광매체에 이송시키는 현상제 이송체를 포함하는 현상장치와; 상기 현상장치에서 형성된 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현상장치 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치는 캐비넷(110)과, 이 캐비넷(110) 내부에 마련되는 감광매체(113), 광 주사 유니트(115), 현상장치(120) 및 전사롤러(117)를 포함한다.

상기 감광매체(113)는 상기 캐비넷(110) 내부 즉, 현상장치(120)의 하우징(124) 내부에 회전 가능하게 설치된다. 이 감광매체(113)는 대전기(111)를 통하여 소정 전위로 대전되고, 상기 광 주사 유니트(115)에서 주사된 광빔(L)에 감응하여 인쇄하고자 하는 화상에 대응되는 정전잠상이 형성된다. 이 감광매체(113)는 도시된 바와 같은 롤러 구조 뿐만 아니라 벨트 구조를 가질 수 있다.

상기 광 주사 유니트(115)는 소정 전위로 대전된 상기 감광매체(113)에 주주사방향으로 광(L)을 주사하여 소망하는 화상에 대응되는 정전잠상이 형성되도록 한다. 이 광 주사 유니트(115)는 레이저 빔을 조사하는 광원(미도시)과, 이 광원에서 조사된 빔을 편향시키는 빔편향기를 포함한다. 여기서, 상기 빔 편향기는 도시된 바와 같은 구조의 회전다면경(116) 또는 홀로그램 디스크(미도시)를 채용할 수 있다.

상기 현상장치(120)는 하우징(124)과, 이 하우징(124) 내부에 마련된 현상제 이송체(121)를 포함한다. 또한, 현상장치(120)는 콘테이너(127) 내부에 현상제(T)를 수용하고 있으며, 이 현상제(T)를 공급롤러(125)와 현상제 이송체(121)를 통하여 정전잠상이 형성된 감광매체(113)에 공급한다.

도 4 및 도 5를 참조하면, 상기한 현상제 이송체(121)는 상기 하우징(124) 내부에 회전 가능하게 설치된 샤프트(122)와, 이 샤프트(122)의 외주를 감싸는 것으로 상기 감광매체(113)에 접촉되는 도전성 탄성체(123)를 포함한다. 여기서, 상기 현상제 이송체(121)에는 직류 전압이 인가된다. 이에 따라, 전자사진방식에 의해 현상제(T)를 감광매체(113)에 형성된 정전잠상에 공급하여 상기 감광매체(113)에 화상을 형성할 수 있다. 이 현상제 이송체(121)는 상기 감광매체(113)에 대향되게 배치되는 것으로, 대략 0.2 내지 4mm 정도의 일정한 현상 닙(Nip)을 유지한 채로 상호 동일 방향으로 회전한다.

상기 샤프트(122)는 양단이 프레임(미도시)에 설치되어 회전시 휨이 발생되지 않도록, 소정 강성을 유지하는 SUS 재질로 되어 있다. 상기 도전성 탄성체(123)는 상온에서 탄성을 가지는 재질로 구성된다. 이 도전성 탄성체(123)의 구성예로는 에틸렌(ethylene)-프로필렌(propylene)-디엔(diene)-메틸렌(methylene)(이하, EDPM 이라함) 고무, 히드린(hydrin) 및 도전성 폴리머를 혼합한 재료와, 이에 첨가된 카본 블랙으로 이루어진 재질을 들 수 있다. 보다 바람직하게는 카본 블랙을 제외한 혼합 재료의 재료비는 EDPM 고무 70%, 히드린 15%, 도전성 폴리머 15%로 이루어진다.

이 도전성 탄성체(123)의 두께 D₂는 2mm 이하로 된 것이 바람직하다. 이와 같이 두께 D₂를 종래의 도전성 탄성체에 비하여 얇게 형성함으로써, 주변 온도의 변화에 따른 외경 변화폭을 줄일 수 있어서, 현상 닙의 가변을 최소화 할 수 있다. 여기서, 두께 D₂는 하기의 표 1에 나타낸 바와 같은 실험 결과를 토대로 얻어진 값이다.

표 1은 샤프트의 외주에 두께가 각각 1mm, 2mm, 2.5mm, 3mm, 4mm, 5mm 인 도전성 탄성체를 형성하여 전체 외경이 대략 19.8 mm인 현상제 이송체 시료를 준비한 다음, 이 준비된 시료를 50℃/50% RH 챔버에 10시간 동안 보관 한 후, 1분 이내에 각각의 외경 변화를 측정하여 비교한 결과를 나타낸 것이다. 이 측정값은 각 샤프트에 대해 10군데에서의 측정값의 평균이다.

도전성 탄성체의 두께[mm]	1	2	2.5	3	4	5
측정 전 외경[mm]	19.800	19.799	19.791	19.795	19.799	19.797
측정 후 외경[mm]	19.831	19.853	19.855	19.875	19.894	19.916
외경 증가량[㎛]	31	54	64	80	95	119

상기한 표 1을 살펴보면, 도전성 탄성체의 두께가 두꺼워 질수록 고온에서 외경의 변화가 비례하여 커짐을 알 수 있다. 그러므로, 상기한 바와 같이 도전성 탄성체의 두께 D₂를 2mm 이내로 형성하는 경우는 현상제 이송체(121)과 공급롤러(125) 사이의 역회전에 따른 마찰열로 주변 온도가 상승시에도 도전성 탄성체(123)의 두께 변화가 54㎛ 이하를 유지함으로써 현상 닙의 변화를 줄일 수 있다.

이때, 현상제 이송체(121)의 외주에는 공급되는 현상제의 용량을 규제하는 규제 블레이드(126)가 더 구비된 것이 바람직하다. 이 규제 블레이드(126)는 그 단부가 도전성 탄성체(123)의 외주에 접촉되도록 상기 하우징(124) 내부에 고정 형성되는 것으로, 현상제 이송체(121)를 통하여 감광매체(113)로 이송되는 현상제의 량을 규제한다.

또한, 현상장치(120)의 내부에는 현상에 기여한 후 잔류하는 폐토너(W)가 수용되는 폐토너 수용부(129)가 마련되어 있다.

한편, 상기 캐비넷(100)은 화상형성장치의 외형을 이루는 것으로, 그 외부에 인쇄된 매체가 적재되는 적재부(150)가 마련되어 있다. 또한, 캐비넷(100)에는 급지될 인쇄매체가 적재되는 제1 및 제2급지 카세트(131)(135)가 착탈 가능하게 장착된다.

이 화상형성장치는 상기 제1 및 제2급지 카세트(131)(135)를 통하여 급지된 용지(S)에 대해 화상을 인쇄하는 것으로, 용지(S)의 급지경로(141)와 배지경로(145)를 가진다. 여기서, 급지경로(141) 상에는 용지(S)를 한 장씩 픽업하는 픽업롤러(132)(136)와, 이 픽업된 용지(S)의 공급을 가이드 하는 피드롤러(133) 및, 급지되는 용지(S)의 소망하는 위치에 화상을 현상하기 위한 레지스트레이션 롤러(142)를 포함한다. 배지경로(145) 상에는 상기 정착롤러(119)와, 다수의 배지롤러(147)가 마련되어 있다.

따라서, 상기 제1 및 제2급지 카세트(131)(135)에서 공급되고 상기 급지경로(141)를 통하여 급지된 인쇄 용지(S)에는 상기 감광매체(113)에서 형성된 화상이 전사유니트(117)를 통하여 전사되고, 정착롤러(119)를 통하여 정착된다. 이와 같이, 인쇄가 완료된 용지는 배지 경로(145)를 통하여, 캐비넷(110) 상부에 마련된 적재부(150)에 적재된다.

상기한 바와 같이 구성된 본 발명에 따른 현상장치 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치는 현상제 이송체를 구성하는 도전성 탄성체의 두께를 2mm 이하로 설정함으로써, 주변의 온도 변화에 따른 현상제 이송체의 외경 변화를 줄일 수 있다. 이에 따라 현상제 이송체와 감광매체 사이의 현상 닙 변화를 줄일 수 있다.

따라서, 단부가 상기 도전성 탄성체에 접촉되도록 설치된 규제 블레이드 자유단의 휨량이 변화되는 것을 방지하여, 공급되는 현상제에 가해지는 스트레스를 줄일 수 있다.

또한, 현상 닙 변화를 줄임으로써, 고온 고습 환경에서의 형성되는 화상의 열화를 방지할 수 있고, 저온 저습 환경에서 화상의 누락을 방지할 수 있다는 이점이 있다.

도 1은 종래의 전자사진방식 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도.

도 2는 종래의 현상롤러를 보인 개략적인 사시도

도 3은 종래의 현상롤러를 보인 부분 단면도.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도.

도 5는 본 발명에 따른 현상롤러를 보인 부분 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

100...캐비넷 111...대전기

113...감광매체 115...광 주사 유니트

117...전사 유니트 119...정착롤러

120...현상장치 121...현상제 이송체

122...샤프트 123...도전성 탄성체

124...하우징 125...공급롤러

127...콘테이너 150...적재부

Claims

입사된 주사 빔에 의해 외주면에 정전잠상이 형성되는 감광매체에 대해 접촉현상방식으로 비자성 일성분 현상제를 현상하는 현상장치에 있어서,

내부에 현상제가 수용되는 하우징과;

상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 샤프트와, 이 샤프트의 외주를 감싸는 것으로 상기 감광매체에 접촉되는 도전성 탄성체를 구비하여, 상기 하우징 내부에 수용된 현상제를 상기 감광매체에 이송시키는 현상제 이송체;를 포함하며,

상기 도전성 탄성체의 두께 D₂는 2 mm 이하인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제1항에 있어서, 상기 도전성 탄성체는,

에틸렌-프로필렌-디엔-메틸렌(EPDM) 고무, 히드린 및 도전성 폴리머를 혼합한 재료와, 이에 첨가된 카본 블랙으로 이루어져 상온에서 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 현상장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

단부가 상기 도전성 탄성체에 접촉되도록 상기 하우징 내부에 마련되는 것으로, 상기 현상제 이송체를 통하여 상기 감광매체로 이송되는 현상제의 량을 규제하는 규제 블레이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장치.
캐비넷와;

입사된 주사 빔에 의해 외주면에 정전잠상이 형성되는 감광매체와;

상기 감광매체에 정전잠상이 형성되도록 빔을 주사하는 광 주사 유니트와;

상기 캐비넷 내부에 결합 설치되는 것으로 내부에 현상제가 수용되는 하우징과, 상기 하우징 내부에 회전 가능하게 설치된 샤프트와 이 샤프트 외주에 2mm 이하의 두께로 형성된 도전성 탄성체를 구비하여 상기 하우징 내부에 수용된 현상제를 상기 감광매체에 이송시키는 현상제 이송체를 포함하는 현상장치와;

상기 현상장치에서 형성된 화상을 인쇄매체에 전사하는 전사 유니트;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
제4항에 있어서, 상기 도전성 탄성체는,

에틸렌-프로필렌-디엔-메틸렌(EPDM) 고무, 히드린 및 도전성 폴리머를 혼합한 재료와, 이에 첨가된 카본 블랙으로 이루어져 상온에서 탄성을 가지는 것을 특징으로 하는 현상장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,

단부가 상기 도전성 탄성체에 접촉되도록 상기 하우징 내부에 마련 되는 것으로, 상기 현상제 이송체를 통하여 상기 감광매체로 이송되는 현상제의 량을 규제하는 규제 블레이드;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상장치.