KR100605169B1

KR100605169B1 - 화상형성장치 및 이를 이용한 현상제 공급방법

Info

Publication number: KR100605169B1
Application number: KR1020040057774A
Authority: KR
Inventors: 최정재
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-07-23
Filing date: 2004-07-23
Publication date: 2006-07-28
Also published as: US7536119B2; US20060018673A1; KR20060008101A

Abstract

화상형성장치의 현상장치가 개시된다. 개시된 본 발명에 의한 화상형성장치는 내부체적에 대해 일정 공간점유율을 가지도록 현상제를 수용하며, 화상형성장치 본체에 장착되는 현상카트리지; 현상카트리지에 연결되어 현상제를 공급하는 현상제 공급부; 현상카트리지내의 현상제의 양을 감지하는 감지센서; 및 감지센서가 감지한 현상제 양에 따라 현상제 공급부에서 현상제 공급량을 조절하여 현상카트리지 내의 현상제를 일정 공간점유율로 유지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이상과 같은 본 발명에 의하면, 인쇄중에 현상카트리지에 공급되는 현상제가 일정 범위 내의 공간점유율을 유지하도록 제어되기 때문에, 현상영역에서 현상제의 농도 균일성을 확보 할 수 있다.

화상형성장치, 이성분 현상제, 현상장치, 대전효율, 분산효율

Description

화상형성장치 및 이를 이용한 현상제 공급방법{Image forming apparatus and toner supply method thereof}

도 1은 종래 기술에 의한 화상형성장치의 현상장치 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 2는 본 발명에 의한 화상형성장치의 현상장치 구조를 개략적으로 나타낸 단면도,

도 3은 토너와 캐리어로 구성된 현상제의 개념도,

도 4는 본 발명에 의한 화상형성장치의 현상제 공급방법을 나타낸 흐름도,

도 5는 본 발명에 의한 현상장치의 교반 스크류와 현상제 혼합롤러 부분만을 발췌하여 간략하게 나타낸 도면,

도 6 내지 도 8은 시료 A 내지 시료 C의 현상제 공간점유율에 따른 현상제 교반효율을 나타낸 그래프, 그리고,

도 9은 시료 A 내지 시료 C의 현상제 공간점유율에 따른 현상제 대전 변화량을 나타낸 그래프이다.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

101; 현상제 102; 캐리어

103; 토너 110; 현상카트리지

111; 교반 스크류 112; 현상제 혼합롤러

113; 현상롤러 114; 현상 슬리브

115; 고정자석 120; 현상제 공급부

121; 카트리지 본체 122; 이송체

123; 구동모터 130; 감지센서

140; 제어부 141; 메모리부

본 발명은 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로, 전자사진방식 화상형성장치는 감광체에 형성된 정전잠상을 현상제를 이용하여 가시화상으로 현상한 후 인쇄매체에 전사하여 인쇄를 행하는 기기이다. 이 경우 현상제는 통상적으로 비자성의 일성분 현상제나 자성을 갖는 이성분 현상제 등이 사용된다.

이성분 현상제는 토너(toner)와 캐리어(carrier)가 소정의 비율로 혼합된 것으로서, 캐리어는 자력을 갖는 현상 슬리브의 자력에 의해 현상 슬리브의 표면에 브러쉬 형상으로 부착되고, 토너는 상기 캐리어의 주위에 정전기력에 의해 흡착되게 된다.

도 1에 이러한 이성분 현상제를 사용하는 화상형성장치의 현상장치의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도가 도시되어 있다.

도면을 참조하면, 현상장치(10)는 하우징(11), 현상롤러(13), 현상제 혼합롤러(17), 현상제 교반 스크류(18) 및 자석바(19)를 포함한다.

하우징(11)은 상기 현상롤러(13), 현상제 혼합롤러(17) 및 현상제 교반 스크류(18)를 내장하며, 감광체(20)와 마주보는 곳에 하우징 개방부(11a)를 형성하여 상기 현상롤러(13)가 상기 감광체(20)와 대면될 수 있도록 한다.

현상롤러(13)는 현상 슬리브(14)와 고정자석(15)으로 이루어진다. 현상 슬리브(14)는 중공의 원통형으로 하우징(11)에 회전 가능하도록 설치되며, 대향하여 설치되어 있는 감광체(20)와 마주보는 현상영역(A)으로 현상제(1)를 이송한다. 고정자석(15)은 현상 슬리브(14)의 내측에 설치되며, 다수 개의 조각으로 이루어진 원통형의 형상을 갖고 있다. 이 고정자석(15)은 현상영역(A)과 마주하는 곳에 N1 자극이 위치하고, 도면상에서 반시계방향으로 차례로 S1, N2, N3, S2 자극이 위치하도록 형성되어 있다. 또한, 현상 슬리브(14)의 일 측에는 소정의 간격으로 이격되게 현상제 블레이드(16)가 설치되어 있어, 현상 슬리브(14)에 부착된 현상제의 두께를 소정 높이로 규제한다.

현상제 혼합롤러(17)는 현상 슬리브(14)의 후방에 설치되며, 현상제(1)를 구성하는 이성분 즉, 토너와 캐리어가 균일하게 섞이도록 교반하며, 마찰에 의해 현상제(1)가 대전되어 정전기력을 갖도록 한다.

현상제 교반 스크류(18)는 현상제 혼합롤러(17)의 후방에 설치되며, 현상제(1)를 상기 현상제 혼합롤러(17)로 공급한다.

자석바(19)는 하우징 개방부(11a)의 상하단의 외측에 설치되며, 현상영역(A) 에서 비산 되는 현상제를 흡착한다.

상기와 같은 구성을 갖는 현상장치(10)의 작용에 대해 설명하면 다음과 같다.

상기 하우징(11)에 공급된 현상제(1)는 현상제 교반 스크류(18)에 의해 현상제 혼합롤러(17)로 공급되어 토너와 캐리어가 균일하게 섞인다. 교반된 현상제(1)는 현상 슬리브(14) 내측에 설치된 고정자석(15)의 자력에 의해 현상 슬리브(14)에 부착되어 자기 브러쉬 형상을 이루게 된다. 현상 슬리브(14)가 회전하면, 현상 슬리브(14)에 부착된 현상제는 현상제 블레이드(16)를 통과하면서 소정의 두께로 박층화된다.

현상 슬리브(14)가 회전을 계속하여 현상영역(A)에 위치하면, 상기 현상 슬리브(14) 표면에 박층화된 현상제는 감광체(20)의 정전잠상의 정전기 작용에 의해 감광체(20)로 이동하여 정전잠상을 현상하게 된다. 이 때, 대전이 불충분한 현상제는 정전잠상을 현상하지 못하고 비산될 수 있다. 이 경우, 비산된 현상제는 상기 자석바(19)가 흡착하여 현상장치(10) 외부로 배출되는 것을 방지한다.

하지만, 이와 같이 자석바(19)를 통해 현상제 비산을 방지하는 것은 한계가 있기 때문에, 이러한 현상제 비산을 억제하기 위해서는 현상제(1)의 대전량을 적정 수준으로 유지하는 것이 필요하다. 특히 고속인쇄를 지원하기 위해서는 단위 시간당의 현상제 소비량이 증대되기 대문에 급속히 현상제(1)를 보급하는 것과 동시에 짧은 시간에 현상제(1)를 충분히 혼합, 교반하여 공급된 현상제(1)가 전반적으로 균일한 대전량을 가지도록 마찰대전 되어야만 한다. 그런데, 현상제(1)가 과잉 공 급되거나 너무 적은량이 공급될 경우에는 현상에 필요한 만큼 공급된 현상제(1)를 대전시키지 못해 화상품질이 악화되거나, 현상제 비산 등이 발생될 수 있다는 문제점이 있다. 따라서, 인쇄 중에 최적의 화상을 유지할 수 있는 현상제 공급량을 확인하여, 이 값을 초기 설정값으로 가지는 화상형성장치의 개발이 요구되고 있다.

본 발명은 상기와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로, 현상영역에서 현상제의 농도 균일성을 확보할 수 있는 현상제 공급량을 실험적으로 구하고, 이를 초기 설정값으로 가지는 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 화상형성장치는 내부체적에 대해 일정 공간점유율을 가지도록 현상제를 수용하며, 화상형성장치 본체에 장착되는 현상카트리지; 상기 현상카트리지에 연결되어 현상제를 공급하는 현상제 공급부; 상기 감지센서가 감지한 현상제 양에 따라 상기 현상제 공급부에서 현상제 공급량을 조절하여 상기 현상카트리지 내의 현상제를 일정 공간점유율로 유지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 바람직한 실시예에 의하면, 상기 현상카트리지는 상기 현상제 공급부에서 공급된 현상제를 교반하도록 회전가능하게 설치된 교반 스크류; 상기 현상제 교반 스크류의 일측에 설치되며, 상기 현상제 교반 스크류와 함께 상기 현상제를 교반하는 현상제 혼합롤러; 및 상기 현상제를 감광체에 현상하는 현상롤러;가 설치되는 것이 좋다.

상기 현상제 공간점유율은 상기 현상카트리지의 총 내부 체적에서 상기 교반 스크류, 현상제 혼합롤러, 및 현상롤러의 체적을 제외한 공간을 상기 현상카트리지에 공급된 현상제가 차지하고 있는 공간의 비인 것이 바람직하다.

상기 현상제는 상기 토너의 캐리어에 대한 체적비가 0.1 ~ 1.2% 및/또는 상기 캐리어의 피복률이 30 ~ 62%인 이성분 현상제로 구비되는 것이 좋다.

상기 감지센서는 상기 현상카트리지 내의 현상제의 투자율(透磁率)을 측정하여 이를 전기신호로 출력하는 것이 바람직하다.

상기 현상제 공급부는 현상제가 수용되는 카트리지 본체; 상기 카트리지 본체에 회동 가능하게 설치되어 상기 현상제를 상기 현상카트리지에 공급하는 적어도 하나의 이송체; 및 상기 이송체를 구동하며, 상기 제어부에 의해 동작이 제어되는 구동모터;를 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명의 제 1 실시예로서, 상기 현상제는 지름(R)이 50㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 5㎛인 토너의 체적비는 0.1%인 이성분 현상제이고, 상기 현상제 교반 스크류의 직경은 10㎜이고, 현상제 혼합롤러의 직경은 35㎜인 것이 좋다.

본 발명의 제 2 실시예로서, 상기 현상제는 지름(R)이 65㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 7.5㎛인 토너의 체적비는 0.1%인 이성분 현상제이고, 상기 현상제 교반 스크류의 직경은 10㎜이고, 현상제 혼합롤러의 직경은 35㎜인 것이 좋다.

본 발명의 제 3 실시예로서, 상기 현상제는 지름(R)이 35㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 8㎛인 토너의 체적비는 0.2%인 이성분 현상제이고, 상기 현상제 교반 스크류의 직경은 7.5㎜이고, 현상제 혼합롤러의 직경은 20㎜인 것이 좋다.

본 발명의 제 4 실시예로서, 상기 현상제는 지름(R)이 35㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 8㎛인 토너의 체적비는 0.2%인 이성분 현상제이고, 현상제 혼합롤러의 직경은 20㎜인 것이 좋다.

본 발명에 의한 화상형성장치의 현상제 공급방법은 현상카트리지 내부로 현상제를 공급하는 단계; 상기 현상카트리지 내의 현상제를 소모하는 단계; 상기 현상카트리지 내의 현상제 양을 상기 현상카트리지 내의 체적에 대해 일정 공간점유율을 유지하도록 상기 현상제의 공급량을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으으로 한다.

상기 제어하는 단계는 상기 현상카트리지의 체적에 대한 상기 현상제의 공간점유율에 대한 기준값을 설정하는 단계; 상기 현상카트리지 내에 수용된 현상제의 공간점유율을 측정하는 단계; 공간점유율의 측정값과 상기 기준값을 비교하는 단계; 상기 공간점유율이 상기 기준값 이하일 경우, 상기 현상제 공급량을 증가시키는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제어하는 단계는 상기 현상카트리지의 체적에 대한 상기 현상제의 공간점유율에 대한 기준값을 설정하는 단계; 상기 현상카트리지 내에 수용된 현상제의 공간점유율을 측정하는 단계; 공간점유율의 측정값과 상기 기준값을 비교하는 단계; 상기 공간점유율이 상기 기준값 이상일 경우, 상기 현상제 공급량을 줄이는 단계;를 포함하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 현상제는 자성 캐리어와 토너가 일정 비율로 혼합된 이성분 현상제로서, 상기 측정하는 단계는 투자율 감지센서를 이용하여 상기 현상카트리지 내의 현상제에 대한 투자율을 검출하는 단계; 상기 검출된 투자율을 상기 현상카트리지의 내부 체적에 대한 공간점유율로 환산하는 단계;를 포함하는 것이 좋다.

이 때, 상기 기준값 설정단계에서는 하한값(L)과 상한값(H)을 설정하는 것이 바람직 한데, 상기 하한값(L)은 55% 이고, 상기 상한값(H)은 65%인 것이 바람직하다.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 화상형성장치의 현상장치를 첨부된 도면과 함께 설명한다.

도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명에 의한 화상형성장치의 현상장치는 현상카트리지(110), 현상제 공급부(120), 감지센서(130) 및 제어부(140)를 포함한다.

상기 현상카트리지(110) 내부에는 현상제(101)가 일정 공간점유율을 가지도록 공급되며, 교반 스크류(111), 현상제 혼합롤러(112), 현상롤러(113)가 회전 가능하게 설치된다.

상기 교반 스크류(111)는 상기 현상제 공급부(120)에서 공급된 현상제(101)를 상기 현상카트리지(110) 내부에서 교반한다. 이 때, 상기 현상제(101)는 도 3에 도시된 바와 같이, 캐리어(102)에 다수개의 토너(103)가 부착되는 이성분 현상제로 구비되는데, 상기 토너(103)와 캐리어(102)의 체적비가 0.1 ~ 1.2% 사이의 값을 가지며, 상기 현상제(101)의 피복률은 30 ~ 62% 사이의 값을 가지도록 구비되는 것이 바람직하다. 상기 피복률은 아래와 같이 구할 수 있다.

피복률[%] = {토너의 개수 × 토너의 단면적 / 캐리어의 표면적}×100

상기 현상제 혼합롤러(112)는 상기 교반 스크류(111)의 일측에 설치되며, 상기 교반 스크류(111)에 의해 교반되는 상기 현상제(101)가 균일하게 섞일 수 있도록 상기 교반 스크류(111)의 이송방향과 반대 방향으로 상기 현상제(101)를 이송한다. 상기 현상제 혼합롤러(112)의 외주면에는 복수의 현상제 공급주걱(112a)이 돌출 형성되어 교반된 현상제를 상기 현상롤러(113)에 공급한다.

상기 현상롤러(113)는 현상 슬리브(114)와 고정자석(115)을 포함한다.

상기 현상 슬리브(114)는 상기 현상제 혼합롤러(112)의 일측 상방에 회전 가능하도록 설치되며, 도 2의 반시계방향 즉, 감광체(20)의 회전 방향에 대해 순방향으로 회전하여 상기 현상제 혼합롤러(112)에 의해 혼합된 상기 현상제(101)를 상기 감광체(20) 사이에 형성되는 현상영역(A)으로 운반한다.

상기 고정자석(115)은 상기 현상 슬리브의 내측에 상기 현상영역(A)으로부터 반시계방향으로 N1, S1, N2, N3, S2의 자극을 갖도록 설치되며, 상기 현상제(101)를 상기 현상 슬리브(114)에 부착하여 상기 현상영역(A)으로 운반시킨다.

한편, 상기 현상카트리지(110)에 공급된 현상제(101)가 차지하는 공간점유율은 상기 현상카트리지(110)의 총 내부 체적에서 상기 교반 스크류(111), 현상제 혼 합롤러(112) 및 현상유닛(130)의 체적을 제외한 공간에 대한 상기 현상카트리지(110)에 공급된 현상제(101)가 차지하는 공간의 비를 백분율로 나타낸 것을 말한다. 바람직하게는 상기 현상제 공간점유율은 55 ~ 65% 사이의 값으로 초기설정 되어 인쇄중에 이 공간점유율을 유지하는 것이 바람직하다. 상기 공간점유율의 계산방법은 뒤에 자세히 설명한다.

상기 현상제 공급부(120)는 카트리지 본체(121), 이송체(122) 및 구동모터(123)를 포함한다. 상기 카트리지 본체(121) 내부에는 현상제(101)가 수용된다. 그리고, 상기 이송체(122)는 상기 카트리지 본체(121)에 회동 가능하게 설치되어 상기 현상제(101)를 상기 현상카트리지(110)에 공급한다. 상기 구동모터(123)는 상기 이송체(122)를 구동하며, 상기 제어부(140)에 의해 동작이 제어된다.

상기 감지센서(130)는 자기센서로서, 상기 현상카트리지(110)에 공급된 현상제(101)의 자성의 변화를 의미하는 투자율(透磁率)을 측정하여, 상기 제어부(140)에 전달한다.

상기 제어부(140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 소정의 메모리부(141)와 연결되어, 상기 메모리부(141)에 저장된 기준값을 통해 상기 현상카트리지(110)에 공급되는 현상제(101)가 일정 범위의 공간점유율을 유지할 수 있도록 제어한다. 상기 메모리부(141)에는 초기 설정값으로, 현상카트리지(110)의 체적과 같은 장치의 물리적인 정보와, 현상제의 물성치 등이 저장된다. 그리고, 상기 제어부(140)는 상기 감지센서(130)에 의해 측정된 투자율을 통해 상기 현상카트리지(110)에 공급된 현상제(101)의 양을 계산하여 상기 감지센서(130)가 감지한 시점의 상기 현상카트리 지 내부에 수용된 현상제의 공간점유율을 계산한다. 그리고, 계산된 공간점유율을 기준치와 비교하여, 계산된 공간점유율이 일정 수준을 유지할 수 있도록 상기 현상카트리지(110)에 공급되는 현상제(101)의 양을 조절한다. 이 과정은 이하에서 설명하는 현상제 공급방법에서 자세히 설명한다.

이하 도 2 내지 도 4를 참고하여, 본 발명에 의한 화상형성장치의 현상제 공급방법을 설명한다.

본 발명에 의한 현상카트리지(110)는 공급되는 현상제(101)의 공간점유율이 일정 값을 가지도록 초기설정되고, 이 값이 소정의 메모리부(141)에 저장된다. 바람직하게는 상기 공간점유율이 55 ~ 65% 사이의 값을 가지도록 설정된다. 인쇄가 시작되면, 상기 현상카트리지(110)에는 인쇄에 의해 소모된 현상제(101)와 대응되는 양의 현상제(101)가 상기 현상제 공급부(120)로 부터 공급된다(S110 단계).

이와 같이 현상제(101)가 보충되면, 상기 감지센서(130)에서 상기 현상카트리지(110) 내부의 현상제(101)의 투자율을 감지하여 이를 상기 제어부(140)에 전달한다. 투자율은 자기유도용량 또는 자기투과율이라고도 하는 것으로, 자기장의 영향을 받아 자화할 때에 생기는 자기력선속밀도(磁氣力線束密度)와 자기장의 진공 중에서의 세기의 비를 말한다. 즉, 발생된 자기장이 얼마나 방해를 받지 않고 전달되는지 확인할 수 있는 방법으로, 현상제(101)의 양이 많아지면, 투자율이 떨어지고 현상제(101)의 양이 줄어들면, 투자율이 상승하게 된다. 상기 제어부(140)에는 메모리부(141)에 현상제(101)가 현상카트리지(110) 내부에서 차지하고 있는 현상제의 양에 따른 투자율이 저장되어 있기 때문에, 제어부(140)는 상기 감지센서(130)가 감지한 투자율을 저장되어 있는 투자율 데이터와 비교하여, 현상카트리지(110) 내부의 현상제(101)의 공급된 현상제의 양이 어느 정도 되는지 알 수 있다(120 단계).

한편, 상기 메모리부(141)에는 초기 설정값으로 현상제의 기준 공간점유율과 현상카트리지(110)의 내부 체적에서 상기 교반 스크류(111), 현상제 혼합롤러(112) 및 현상롤러(113)의 체적을 뺀 현상제의 최대 공급가능 체적이 저장된다. 상기 제어부(140)는 상기 메모리부(141)에 입력된 최대 공급가능 체적과 상기 S120 단계에서 계산된 현상제(101)의 양을 체적으로 환산하여, 현 시점에서의 공간점유율을 계산한다. 상기 공간점유율은 현상제(101)가 차지하고 있는 체적을 최대 공급가능 체적으로 나눈 값을 백분율로 나타낸 것이다(S130 단계).

상기 S130 단계에서 공간점유율이 계산되면, 상기 제어부(140)는 계산된 공간점유율을 상기 메모리부(141)에 저장된 기준 공간점유율과 비교한다. 바람직하게는 상기 현상제 공간점유율은 상한치(H)로 65%를 넘지 않는 것이 좋으며, 하한치(L)로 55% 이상이 되도록 설정되는 것이 좋다. 따라서, 우선 계산된 현상제 공간점유율이 상기 하한치(L) 이상인지의 여부를 확인하여, 하한치(L) 미만일 경우에는 다음 인쇄단계에서 현상카트리지(110)에 추가적으로 현상제(101)를 더 공급한다(S140 단계).

상기 S140 단계에서 계산된 현상제 공간점유율이 상기 하한치(L) 이상일 경우에는 이 값이 상한치(H) 보다 크지 않은지 비교한다(S150 단계).

비교결과 현상제 공간점유율이 상기 상한치(H) 보다 클 경우에는 다음 인쇄단계에서 현상카트리지(110)에 공급되는 현상제(101)의 양을 줄이거나, 더이상 현상제(101)를 공급하지 않는다(S160 단계)

상기 제어부(140)는 상기 S140 내지 S160 단계에서 상기 현상카트리지(110)에 공급되는 현상제의 양을 조절하기 위해, 상기 현상제 공급부(120)의 구동모터 (123)를 제어하는 것이 바람직하다.

이하에서는 본 발명에 의한 현상카트리제에 상기 현상제(101)가 55 ~ 65% 사이의 공간점유율을 가질 경우, 최적의 현상제 분포 균일성과, 교반효율 및 대전효율을 가지는 것을 아래의 조건에서 수행한 실험을 통해 증명한다. 교반효율이란, 캐리어와 토너로 구성된 현상제(101)가 얼마나 잘 섞일 수 있는지를 측정한 것이다. 시료 A는 토너 지름(r)이 5㎛, 캐리어 지름(R)이 50㎛, 캐리어에 대한 토너의 체적비는 0.1%인 현상제이고, 시료 B는 토너 지름(r)이 7.5㎛, 캐리어의 지름(R)이 65㎛, 캐리어에 대한 토너의 체적비는 0.15%인 현상제이고, 시료 C는 토너 지름(r)이 8㎛, 캐리어의 지름(R)이 35㎛, 캐리어에 대한 토너의 체적비는 0.2%인 현상제이다.

도 5는 본 발명에 의한 현상장치의 교반 스크류(111)와 현상제 혼합롤러(112) 부분만을 발췌하여 간략하게 나타낸 도면이다. 도시된 바와 같이, 현상제(101)는 교반 스크류(111)에 의해 도시된 화살표 방향으로 진행된다. 그리고, 상기 현상제 혼합롤러(112)는 교반된 현상제(101)가 일측 벽면에 몰리지않도록, 상기 현상제(101)를 상기 교반 스크류(111)와 반대 방향으로 이송하여, 상기 현상카트리지(110) 내부에서 현상제(101)가 순환될 수 있도록 한다. 각 위치에서의 현상제(101)의 물리적 성질을 비교하기 위해 도 5에 도시된 바와 같이, a, b, c로 측정위치를 표시하였다.

실험결과는 아래의 표 1 내지 3에 나타낸 바와 같다. 표에서 ○는 현상제의 균일성이 좋은 상태를 나타내며, ×는 나쁜 상태를, △는 보통상태를 의미한다. 실험은 상기 a, b, c 위치에서의 상기 시료 A 내지 시료 C의 현상제 공간점유율을 40%에서 5% 단위로 증가시키면서 현상제(101)가 교반 스크류(111) 및 현상제 혼합 롤러(112)에 의해 균일한 분포를 가지는 지의 여부를 확인한 것이다.

위치	[%]	a	b	c
Sample A 현상제 공간점유율	40	X	X	X
	45	X	X	X
	50	△	△	X
	55	△	○	○
	60	△	○	○
	65	○	○	○
	70	○	X	X
	75	△	X	X

위치	[%]	a	b	c
Sample B 현상제 공간점유율	40	X	X	X
	45	X	X	X
	50	X	X	X
	55	△	○	○
	60	△	○	○
	65	○	△	○
	70	△	X	△
	75	X	X	X

위치	[%]	a	b	c
Sample C 현상제 공간점유율	40	X	X	X
	45	X	X	X
	50	X	X	X
	55	△	○	△
	60	△	○	○
	65	○	○	△
	70	△	X	△
	75	X	X	X

실험결과, 현상제 공간점유율이 55 ~ 65% 사이의 값을 가질 때, 현상카트리지(110) 내부에 공급된 현상제(101)가 뭉치지 않고 균일한 분포로 분산될 수 있음을 확인할 수 있었다.

또한, 상기한 물성치를 가지는 시료 A 내지 시료 C를 사용하여, 각각의 시료에서 혼합롤러(120)의 직경을 20㎜, 25㎜, 35㎜로, 교반 스크류(111)를 5㎜, 7.5㎜, 10㎜로 변화시키면서 교반효율을 측정하는 실험을 수행한 결과를 도 5 내지 도 7에 도시하였다. 이 실험은 현상제 공간점유율의 변화에 따른 현상제의 교반효율을 측정하기 위한 것으로, 현상제 공간점유율을 30%로 부터 75% 까지 5% 단위로 증가 시켜 교반효율을 측정한 것이다.

실험결과, 도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 시료 A와 시료 B의 현상제 교반효율은 현상제 공간점유율이 55 ~ 65% 사이의 값을 가질 때, 가장 우수하게 나타나고 있다. 이 경우, 상기 혼합롤러(120)의 직경은 35㎜, 교반 스크류(111)의 직경은 10㎜일 때, 가장 우수한 현상제 교반효율(90% 이상)을 나타냄을 알 수 있다.

도 8은 시료 C의 현상제 교반효율을 측정한 결과를 표로 나타낸 것으로, 앞서 실험한 바와 같이 현상제 공간점유율이 55 ~ 65% 사이의 값을 가질 때, 현상제 교반효율이 가장 우수함을 보여준다. 이 경우, 상기 혼합롤러(120)의 직경은 20㎜, 교반 스크류(111)의 직경은 7.5㎜일 때, 가장 우수한 현상제 교반효율(90% 이상)을 나타냄을 알 수 있다.

도 9는 시료 A 내지 시료 C를 상기 현상제 공간점유율을 30%로 부터 75% 까지 5% 단위로 증가 시켜 현상제 대전 변화량을 측정한 실험결과를 도시한 것이다. 이 실험에서 상기 현상제 혼합롤러(112)의 직경은 20㎜로 구비되 것이 좋다. 실험 결과, 도시된 바와 같이 현상제 공간점유율이 55 ~ 65% 사이의 값을 가질 때, 각각의 시료들이 적정 대전량에 근접하는 값을 나타내고 있다. 특히, 가장 대전량이 우수한 것은 지름(R)이 35㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 8㎛인 토너의 체적비는 0.2%를 가지는 현상제인 시료 C임을 알 수 있었다.

이상의 실험에서 확인한 바와 같이 현상카트리지(110)에 공급되는 현상제(101)의 공간점유율이 55 ~ 65% 사이의 값을 가지도록 초기설정하고, 인쇄중에 이 공간점유율을 일정하게 유지할 경우, 상기 현상카트리지(110)에 공급된 현상제(101)의 분산효율, 교반효율 및 대전효율을 향상시킬 수 있다.

이상과 같은 본 발명에 의하면, 인쇄중에 현상카트리지에 공급되는 현상제가 일정 범위 내의 공간점유율을 유지하도록 제어되기 때문에, 현상영역에서 현상제의 농도 균일성을 확보 할 수 있다.

이상, 본 발명을 본 발명의 원리를 예시하기 위한 바람직한 실시예와 관련하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 그와 같이 도시되고 설명된 그대로의 구성 및 작용으로 한정되는 것이 아니다. 즉, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 첨부된 특허청구범위의 사상 및 범주를 일탈함이 없이 본 발명에 대한 다수의 변경 및 수정이 가능하다는 것을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 그러한 모든 적절한 변경 및 수정과 균등물들도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주되어야 할 것이다.

Claims

내부체적에 대해 일정 공간점유율을 가지도록 현상제를 수용하며, 화상형성장치 본체에 장착되는 현상카트리지;

상기 현상카트리지에 연결되어 현상제를 공급하는 현상제 공급부;

상기 현상카트리지내의 현상제의 양을 감지하는 감지센서; 및

상기 감지센서가 감지한 현상제 양에 따라 상기 현상제 공급부에서 현상제 공급량을 조절하여 상기 현상카트리지 내의 현상제를 일정 공간점유율로 유지시키는 제어부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 1 항에 있어서, 상기 현상카트리지는,

상기 현상제 공급부에서 공급된 현상제를 교반하도록 회전 가능하게 설치된 교반 스크류;

상기 현상제 교반 스크류의 일측에 설치되며, 상기 현상제 교반 스크류와 함께 상기 현상제를 교반하는 현상제 혼합롤러; 및

상기 현상제를 감광체에 현상하는 현상롤러;가 설치된 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 2 항에 있어서, 상기 현상제 공간점유율은,

상기 현상카트리지의 총 내부 체적에서 상기 교반 스크류, 현상제 혼합롤러, 및 현상롤러의 체적을 제외한 공간을 상기 현상카트리지에 공급된 현상제가 차지하고 있는 공간의 비인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 3 항에 있어서,

상기 현상제 공간점유율은 55 ~ 65% 사이의 값을 가지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 2 항에 있어서, 상기 현상제는,

상기 토너의 캐리어에 대한 체적비가 0.1 ~ 1.2%인 이성분 현상제인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 2 항에 있어서, 상기 현상제는,

상기 캐리어의 피복률이 30 ~ 62%인 이성분 현상제인 것을 특징으로 하는 화 상형성장치.
제 1 항에 있어서, 상기 감지센서는,

상기 현상카트리지 내의 현상제의 투자율(透磁率)을 측정하여 이를 전기신호로 출력하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 1 항에 있어서, 상기 현상제 공급부는,

현상제가 수용되는 카트리지 본체;

상기 카트리지 본체에 회동 가능하게 설치되어 상기 현상제를 상기 현상카트리지에 공급하는 적어도 하나의 이송체; 및

상기 이송체를 구동하며, 상기 제어부에 의해 동작이 제어되는 구동모터;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 2 항에 있어서, 상기 현상제는,

지름(R)이 50㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 5㎛인 토너의 체적비는 0.1%인 이성분 현상제이고,

상기 현상제 교반 스크류의 직경은 10㎜이고, 현상제 혼합롤러의 직경은 35㎜인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 2 항에 있어서, 상기 현상제는,

지름(R)이 65㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 7.5㎛인 토너의 체적비는 0.15%인 이성분 현상제이고,

상기 현상제 교반 스크류의 직경은 10㎜이고, 현상제 혼합롤러의 직경은 35㎜인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 2 항에 있어서, 상기 현상제는,

지름(R)이 35㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 8㎛인 토너의 체적비는 0.2%인 이성분 현상제이고,

상기 현상제 교반 스크류의 직경은 7.5㎜이고, 현상제 혼합롤러의 직경은 20㎜인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 2 항에 있어서, 상기 현상제는,

지름(R)이 35㎛인 캐리어에 대한 지름(r)이 8㎛인 토너의 체적비는 0.2%인 이성분 현상제이고,

상기 현상제 혼합롤러의 직경은 20㎜인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
현상카트리지 내부로 현상제를 공급하는 단계;

상기 현상카트리지 내의 현상제를 소모하는 단계;

상기 현상카트리지 내의 현상제 양을 상기 현상카트리지 내의 체적에 대해 일정 공간점유율을 유지하도록 상기 현상제의 공급량을 제어하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 현상제 공급방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,

상기 현상카트리지의 체적에 대한 상기 현상제의 공간점유율에 대한 기준값을 설정하는 단계;

상기 현상카트리지 내에 수용된 현상제의 공간점유율을 측정하는 단계;

공간점유율의 측정값과 상기 기준값을 비교하는 단계;

상기 공간점유율이 상기 기준값 이하일 경우, 상기 현상제 공급량을 증가시키는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 현상제 공급방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,

상기 현상카트리지의 체적에 대한 상기 현상제의 공간점유율에 대한 기준값을 설정하는 단계;

상기 현상카트리지 내에 수용된 현상제의 공간점유율을 측정하는 단계;

공간점유율의 측정값과 상기 기준값을 비교하는 단계;

상기 공간점유율이 상기 기준값 이상일 경우, 상기 현상제 공급량을 줄이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 현상제 공급방법.
제 13 항에 있어서, 상기 제어하는 단계는,

상기 현상카트리지의 체적에 대한 상기 현상제의 공간점유율에 대한 기준값 을 설정하는 단계;

상기 현상카트리지 내에 수용된 현상제의 공간점유율을 측정하는 단계;

공간점유율의 측정값과 상기 기준값을 비교하는 단계;

상기 공간점유율이 상기 기준값 이상일 경우, 상기 현상제 공급량을 줄이는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 현상제 공급방법.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 현상제는 자성 캐리어와 토너가 일정 비율로 혼합된 이성분 현상제로서,

상기 측정하는 단계는 투자율 감지센서를 이용하여 상기 현상카트리지 내의 현상제에 대한 투자율을 검출하는 단계;

상기 검출된 투자율을 상기 현상카트리지의 내부 체적에 대한 공간점유율로 환산하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 현상제 공급방법.
제 14 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 기준값 설정단계에서는 하한값(L)과 상한값(H)을 설정하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치의 현상제 공급방법.
제 18 항에 있어서,

상기 하한값(L)은 55% 이고, 상기 상한값(H)은 65%인 것을 특징으로 하는 화 상형성장치의 현상제 공급방법.