KR100618345B1 - 현상유닛 및 이를 구비한 습식화상형성장치 - Google Patents

현상유닛 및 이를 구비한 습식화상형성장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 현상롤러에 균일한 토너층을 형성할 수 있는 습식화상형성장치의 현상유닛에 관한 것이다. 본 발명에 의한 현상유닛은 액체 현상제가 담긴 현상제통과, 액체 현상제의 수면 아래에 회전 가능하게 현상제통에 설치된 디포지트롤러와, 디포지트롤러의 상측으로 액체 현상제에 그 일부가 잠겨 회전 가능하게 설치된 현상롤러와, 현상롤러의 일측으로 액체 현상제의 수면 위에 회전 가능하게 설치된 미터링롤러를 포함하며, 액체 현상제의 수위는 현상롤러의 회전중심과 현상롤러의 외주면이 미터링롤러의 아래에서 액체 현상제의 수면과 만나는 제1교점을 연결하는 제1직선과 현상롤러의 회전중심과 디포지트롤러의 회전중심을 연결하는 제2직선의 사이각(A)이 20도 이상이 되도록 제어된다.
현상롤러, 디포지트롤러, 액체 현상제의 수위, 토너층, 현상유닛

Description

현상유닛 및 이를 구비한 습식화상형성장치{Development unit and wet image forming apparatus having the same}
도 1은 종래기술에 의한 습식화상형성장치의 현상유닛을 개략적으로 나타낸 도면,
도 2는 본 발명에 의한 습식화상형성장치의 현상유닛을 개략적으로 나타낸 도면,
도 3은 도 2의 현상유닛에서 현상제통에 담긴 액체 현상제의 수위를 설명하기 위한 도면,
도 4는 현상롤러에 작용하는 전기장의 세기를 나타낸 도면,
도 5는 본 발명에 의한 현상유닛을 구비한 습식화상형성장치의 일예를 개략적으로 나타낸 도면이다.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*
50; 감광드럼 60; 전사유닛
70; 급지유닛 80; 정착유닛
100; 현상유닛 110; 현상롤러
112; 현상 전원부 120; 디포지트롤러
122; 디포지트 전원부 130; 미터링롤러
132; 미터링 전원부 132; 클리닝롤러
140; 현상제통 150; 현상제 공급유닛
151; 펌프 152; 현상제 카트리지
160; 센서 170; 수위 제어부
L; 액체 현상제 L1; 액체 현상제의 수면
P; 인쇄매체 T; 토너층
본 발명은 화상형성장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 액체 현상제를 사용하는 현상유닛과 그 현상유닛을 구비한 습식화상형성장치에 관한 것이다.
일반적으로, 습식화상형성장치는 고체상의 토너와 액체상의 현상 캐리어로 구성된 액체 현상제를 사용하여 인쇄를 하는 장치를 말한다. 특히, 전자사진방식의 습식화상형성장치는 노광유닛으로부터 출사되는 레이저빔을 이용하여 감광드럼에 소정의 정전잠상을 형성하고, 감광드럼 상의 정전잠상을 현상유닛에 의해 공급되는 토너로 가시화상으로 현상한다. 감광드럼 상에 현상된 화상은 전사유닛에 의해 인쇄매체로 전사된 후, 정착유닛에 의해 인쇄매체에 정착됨으로써 인쇄가 완료된다.
도 1에는 전자사진방식 습식화상형성장치의 현상유닛의 일예가 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, 현상유닛(1)은 현상롤러(10)와, 디포지트롤러(20)와, 미터링롤러(30)와, 현상제통(40) 및 현상제 공급구(42)를 포함한다.
현상롤러(10)는 감광드럼(50)과 접하며 회전하도록 설치되며, 토너를 감광드럼(50)으로 공급한다. 디포지트롤러(20)는 현상롤러(10)의 하측에 회전 가능하게 설치되며, 현상제 공급구(42)로부터 공급되는 액체 현상제(L)로부터 토너가 현상롤러(10)에 부착되어 토너층을 형성하도록 한다. 미터링롤러(30)는 현상롤러(10)의 일측에 설치되며, 현상롤러(10)에 부착된 토너층의 높이를 일정하게 규제하고 과잉된 액체상의 현상 캐리어를 제거한다. 현상제통(40)은 현상롤러(10)의 하측에 설치되며 현상제 공급구(42)에 의해 현상롤러(10)로 공급되고 낙하하는 액체 현상제(L)를 수납한다. 현상제통(40)의 하부에는 수납된 액체 현상제(L)를 배출하는 현상제 배출구(43)가 마련된다. 또한, 현상롤러(10)의 일측에는 감광드럼(50)으로 이송되고 현상롤러(10)에 잔류하는 토너를 제거하는 클리닝롤러(32)가 설치된다.
감광드럼(50)의 주위에는 현상유닛(1) 외에 감광드럼(50)의 표면을 일정 전압으로 대전시키는 대전기(51)와, 감광드럼(50)에 형성된 화상을 인쇄매체로 전사하는 전사유닛(60)과, 전사유닛(60)에 의해 인쇄매체로 전사된 후 감광드럼(50)에 잔류하는 토너를 제거하는 클리닝 블레이드(53) 및 감광드럼(50)에 잔류하는 전압을 제거하는 제전기(51)가 설치된다.
이하, 상기와 같은 현상유닛을 구비한 습식화상형성장치가 인쇄를 수행하는 과정을 설명한다.
인쇄명령이 수신되면, 습식화상형성장치의 노광유닛(미도시)이 인쇄 데이터에 대응되는 레이저빔(55)을 주사하여 대전기(51)에 의해 소정 전압으로 대전되어 있는 감광드럼(50)의 표면에 정전잠상을 형성한다. 이때, 정전잠상이 형성된 부분 은 감광드럼(50)의 다른 부위보다 전압이 낮아지게 된다. 감광드럼(50)의 회전에 의해 감광드럼(50) 상에 형성된 정전잠상 부분이 소정 전압으로 인가된 현상롤러(10)와 접하는 위치로 오게 된다. 그러면, 현상롤러(10)의 표면에 부착되어 있던 토너층의 토너입자가 전기력을 받아 감광드럼(50)으로 이송되어 정전잠상을 현상하게 된다.
여기서, 현상롤러(10)에 의해 액체 현상제(L)의 토너가 감광드럼(50)으로 공급되는 과정을 설명하면 다음과 같다.
현상제 공급구(42)로부터 분출되는 액체 현상제(L)는 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20) 사이의 간격(gap)(11)으로 공급된다. 이때, 현상제 공급구(42)는 액체 현상제 카트리지(미도시)와 연결되어 있으며, 펌프(미도시)에 의해 소정의 액체 현상제(L)가 분출된다. 액체 현상제(L)는 양(+)전하로 대전된 토너입자가 액체상의 현상 캐리어에 일정 농도 섞여 있다. 현상롤러(10)에는 소정의 양(+)전압이 인가되고 디포지트롤러(20)에는 현상롤러(10)보다 높은 전압이 인가된다. 보통 디포지트롤러(20)에 인가되는 전압은 현상롤러(10)보다 200~500V 정도 높도록 설정된다. 따라서, 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20) 사이의 간격(11)에 채워진 액체 현상제(L) 중의 토너입자는 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20)의 전위차에 의해 현상롤러(10) 쪽으로 전기력을 받아 현상롤러(10)로 이동하여 현상롤러(10)의 표면에 토너층을 형성하게 된다. 이때, 액체상의 현상 캐리어의 일부는 토너입자와 함께 현상롤러(10)로 이송된다. 현상롤러(10)에 부착된 토너층은 현상롤러(10)의 회전에 의해 현상롤러(10)와 접촉하고 있는 미터링롤러(30)를 거치게 된다. 그러면, 미터 링롤러(30)에 의해 토너입자와 함께 현상롤러(10)로 이송되었던 과잉 현상 캐리어가 제거되고 적절한 양의 현상 캐리어를 포함하는 토너층이 감광드럼(50) 쪽으로 이송되어 상술한 바와 같이 감광드럼(50) 상의 정전잠상을 현상하게 된다.
감광드럼(50) 상에 현상된 화상은 전사유닛(60)에 의해 인쇄매체로 전사되고, 인쇄매체로 전사된 화상은 정착유닛(미도시)을 거치면서 인쇄매체에 정착되게 된다. 정착이 완료된 인쇄매체가 습식화상형성장치의 외부로 배출됨으로써 인쇄가 완료된다.
그런데, 상기와 같이 현상제 공급구(42)에 의해 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20) 사이로 직접 액체 현상제(L)를 공급하는 방식은 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20)가 이루는 간격(11)에 채워지는 액체 현상제(L)의 양이 제한된다는 문제점이 있다. 즉, 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20)가 이루는 간격(11)의 입구(11a)에는 액체 현상제(L)가 충분히 채워지나 간격(11)의 출구(11b)에는 액체 현상제(L)가 충분히 채워지지 않는다. 따라서, 현상롤러(10)에 입혀지는 토너층의 대부분은 간격(11)의 입구(11a)에서만 형성된다. 이는 간격(11)에서의 전기력은 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20)의 회전중심을 잇는 선에 대해 대칭으로 형성되지만 간격(11)의 출구(11b)에는 충분한 액체 현상제(L)가 없으므로 출구(11b)에서 현상롤러(10)로 이송되는 토너의 양은 적기 때문이다.
이와 같이 현상롤러(10)와 디포지트롤러(20) 사이의 간격(11)의 입구(11a)와 출구(11b)에서 현상롤러(10)로 이송되는 토너의 양이 상이한 경우에도, 인쇄속도가 느릴 때에는 별 문제가 생기지 않는다. 그러나, 인쇄속도가 빨라지게 되면, 현상롤 러(10)에 적정량의 토너층을 균일하게 형성하는 것이 곤란하게 된다는 문제점이 있다. 이처럼 현상롤러에 형성된 토너층이 균일하지 않으면, 화상농도가 균일한 품질 좋은 인쇄물을 얻을 수 없게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 감안하여 안출한 것으로서, 현상롤러 상에 토너를 균일하게 부착시킬 수 있는 습식화상형성장치의 현상유닛을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 현상롤러에 토너를 균일하게 부착시킬 수 있는 현상유닛으로 화상을 현상함으로써 화상농도가 균일한 인쇄물을 얻을 수 있는 습식화상형성장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 본 발명의 목적은, 액체 현상제가 현상롤러와 디포지트롤러 사이의 간격을 완전히 채울 수 있도록 현상제통에 담긴 액체 현상제의 량을 제어하는 현상유닛을 제공함으로써 달성된다. 이때, 액체 현상제의 수위는 현상롤러의 회전중심과 현상롤러의 외주면이 미터링롤러의 아래에서 액체 현상제의 수면과 만나는 점을 연결하는 제1직선과 현상롤러의 회전중심과 디포지트롤러의 회전중심을 연결하는 제2직선의 사이각이 20도 이상되도록 정한다.
본 발명의 다른 측면에서, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 액체 현상제가 담긴 현상제통; 상기 액체 현상제의 수면 아래에 회전 가능하게 상기 현상제통에 설치된 디포지트롤러; 상기 디포지트롤러의 상측으로 상기 액체 현상제에 그 일부가 잠겨 회전 가능하게 설치된 현상롤러; 상기 현상롤러의 일측으로 상기 액체 현상제의 수면 위에 회전 가능하게 설치된 미터링롤러;를 포함하며, 상기 액체 현상제의 수위는, 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 현상롤러의 외주면이 상기 미터링롤러의 아래에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제1교점을 연결하는 제1직선과 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 디포지트롤러의 회전중심을 연결하는 제2직선의 사이각(A)이 20도 이상이 되도록 유지되는 현상유닛을 제공함으로써 달성된다.
또한, 상기 액체 현상제의 수위는, 상기 제1직선과 제2직선의 사이각(A)이 40도 이하가 되도록 유지되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 현상롤러는, 그 외주면이 상기 미터링롤러의 반대측에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제2교점과 상기 현상롤러의 회전중심을 연결하는 제3직선이 상기 제2직선과 이루는 각(B)이 20도 이상이 되도록 설치된다.
또한, 본 발명에 의한 현상유닛은 액체 현상제의 수위를 검출하는 센서; 상기 현상제통과 연통되며, 상기 액체 현상제를 공급/회수하는 현상제 공급유닛; 및 상기 센서의 신호에 따라 상기 현상제 공급유닛을 제어함으로써, 상기 액체 현상제의 수위를 일정하게 유지하는 수위 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 상기와 같은 본 발명의 목적은, 정전잠상이 형성되는 감광드럼; 상기 정전잠상을 가시화상으로 현상하는 현상유닛; 및 상기 감광드럼에 형성된 가시화상을 인쇄매체로 전사하는 전사유닛;을 포함하며, 상기 현상유닛은, 액체 현상제가 담긴 현상제통과, 상기 액체 현상제의 수면 아래에 회전 가능하게 상기 현상제통에 설치된 디포지트롤러와, 상기 감광드럼과 접하며 상기 디 포지트롤러의 상측으로 상기 액체 현상제에 그 일부가 잠겨 회전 가능하게 설치된 현상롤러와, 상기 현상롤러의 일측으로 상기 액체 현상제의 수면 위에 회전 가능하게 설치된 미터링롤러와, 상기 현상제통에 설치되며 상기 액체 현상제의 수위를 검출하는 센서와, 상기 현상제통으로 상기 액체 현상제를 공급/회수하는 현상제 공급유닛, 및 상기 액체 현상제의 수위가 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 현상롤러의 외주면이 상기 미터링롤러의 아래에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제1교점을 연결하는 제1직선과 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 디포지트롤러의 회전중심을 연결하는 제2직선의 사이각(A)이 20도 이상이 되도록 상기 센서의 신호에 따라 상기 현상제 공급유닛을 제어하는 수위 제어부를 포함하는 습식화상형성장치를 제공함으로써 달성된다.
또한, 상기 액체 현상제의 수위는, 상기 제1직선과 제2직선의 사이각(A)이 40도 이하가 되도록 유지되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 현상롤러는, 그 외주면이 상기 미터링롤러의 반대측에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제2교점과 상기 현상롤러의 회전중심을 연결하는 제3직선이 상기 제2직선과 이루는 각(B)이 20도 이상이 되도록 설치된다.
또한, 상기 현상유닛은 상기 디포지트롤러에 전압을 인가하는 디포지트 전원부; 및 상기 현상롤러에 전압을 인가하는 현상 전원부;를 더 포함하며, 상기 디포지트롤러에 인가되는 전압은 상기 현상롤러에 인가되는 전압보다 200~500V 높으며, 상기 현상롤러에 인가되는 전압은 500~600V인 것이 바람직하다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 의한 습식화상형성장치의 현상유닛 에 대하여 상세히 설명한다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 습식화상형성장치의 현상유닛(100)은 현상제통(140), 디포지트롤러(120), 현상롤러(110), 미터링롤러(130) 및 현상제 공급유닛(150)을 포함한다.
현상제통(140)은 액체 현상제(L)가 일정량 담기며, 현상제 유입구(141)와 현상제 배출구(143)를 통해 현상제 공급유닛(150)와 연통되어 있다. 따라서, 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)는 일정한 농도와 일정한 수위를 유지하고 있다. 여기서, 액체 현상제(L)는 고체상의 토너와 토너를 용해하는 액체상의 현상 캐리어로 구성된다.
디포지트롤러(120)는 액체 현상제(L)의 수면(L1) 아래에 완전히 잠긴 상태로 회전 가능하도록 현상제통(140)에 설치된다. 디포지트롤러(120)는 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 토너를 현상롤러(110)의 표면에 부착시켜 토너층(T)을 형성시키는 것으로서, 전기력에 의해 토너를 현상롤러(110)로 이송시키기 위해 일정 전압이 인가된다. 이를 위해서, 통상 디포지트롤러(120)에는 현상롤러(110)에 인가되는 전압보다 200~500V 정도 높은 전압이 인가되도록 설정한다. 따라서, 디포지트롤러(120)에는 소정 전압을 인가하는 디포지트 전원부(122)가 연결되어 있다.
미터링롤러(130)는 현상롤러(120)에 과잉으로 부착된 액체상의 현상 캐리어를 제거하여 현상롤러(110)에 부착된 토너층이 일정 농도범위 내에 있도록 규제하기 위한 것으로서, 현상롤러(110)의 일측에 현상롤러(110)와 접촉하며 회전할 수 있도록 설치된다. 이때, 미터링롤러(130)는 액체 현상제(L)와 직접 접촉하지 않도 록 액체 현상제(L)의 수면(L1) 위에 설치된다. 또한, 미터링롤러(130)에는 통상 현상롤러(110)에 인가되는 전압보다 200~400V 정도 높은 전압이 인가된다. 따라서, 미터링롤러(130)에는 소정 전압을 인가하는 미터링 전원부(132)가 연결되어 있다. 이때, 미터링롤러(130)를 통과한 후 현상롤러(110)에 형성된 토너층(T)은 그 농도가 약 20~30% 범위에 있고, 토너입자의 단위면적당 질량은 180~220㎍/㎠ 정도가 되도록 설정하는 것이 바람직하다.
현상롤러(110)는 디포지트롤러(120)에 의해 표면에 부착된 토너를 이송하여 감광드럼(50)에 형성된 정전잠상을 현상하는 것으로, 디포지트롤러(120)의 상측에 회전 가능하며 디포지트롤러(120)와 일정한 간격(gap)을 두고 마주보는 부분이 일부 액체 현상제(L)에 잠기도록 설치된다. 즉, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120)가 이루는 간격은 액체 현상제(L)에 완전히 잠기도록 현상롤러(110)가 설치된다.
이때, 현상롤러(110)에 부착되는 토너의 량이 일정하게 유지되도록 하기 위해서는, 현상롤러(110)가 액체 현상제(L)에 잠기는 깊이가 일정하도록 설치하고 인쇄중에 액체 현상제(L)의 수위가 일정하게 유지되도록 하여야 한다. 현상롤러(110)가 액체 현상제의 수면(L1) 아래에 잠기는 깊이, 즉 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 수위를 현상롤러(110)의 회전중심을 기준으로 각도로 설명하면 다음과 같다. 현상롤러(110)가 액체 현상제(L)에 잠기면, 도 3에 도시된 바와 같이 현상롤러(110)의 외주면(110a)과 액체 현상제의 수면(L1)은 2곳(P1,P2)에서 교차하게 된다. 여기서, 현상롤러(110)의 외주면(110a)이 미터링롤러(130)의 아래에서 액체 현상제의 수면(L1)과 만나는 점(도 3에서 현상롤러 중심에서 우측에 있는 교점)을 제 1교점(P1)이라 하고, 현상롤러(110)의 외주면(110a)이 미터링롤러(130)의 반대측에서 액체 현상제의 수면(L1)과 만나는 점(도 3에서 현상롤러 중심에서 좌측에 있는 교점)을 제2교점(P2)이라 한다. 이때, 현상롤러(110)는 제1교점(P1)과 현상롤러(110)의 회전중심을 연결하는 제1직선(S1)이 현상롤러(110)의 회전중심과 디포지트롤러(120)의 회전중심을 연결하는 제2직선(S2)과 이루는 각(A)이 20도 이상이 되도록 설치한다. 즉, 제1직선(S1)과 제2직선(S2)의 사이각(A)이 20도 이상 되도록 현상롤러(110)의 일부가 액체 현상제(L)에 잠긴 상태로 현상롤러(110)를 설치하거나, 액체 현상제(L)의 수위를 조절한다. 그러나, 제1직선(S1)과 제2직선(S2)의 사이각(A)은 40도 이하가 되도록 액체 현상제(L)의 수위를 조절하는 것이 바람직하다. 현상롤러(110)가 너무 많이 액체 현상제(L)에 잠겨 있게 되면, 현상롤러(110)에 부착된 토너층(T)이 액체 현상제(L)에 의해 씻겨 내려갈 우려가 있고, 미터링롤러(130)로 인입되는 과잉 현상 캐리어의 양도 증가하게 되어 미터링롤러(130)를 통과한 후에 현상롤러(110) 상의 토너층(T)의 농도가 저하될 우려가 있기 때문이다.
또한, 현상롤러(110)는 제2교점(P2)과 현상롤러(110)의 회전중심을 연결하는 제3직선(S3)이 제2직선(S2)과 이루는 각(B)이 20도 이상되도록 설치된다. 이때, 디포지트롤러(120)가 현상롤러(110)의 직하방에 위치하거나 도 3에 도시된 바와 같이 현상롤러(110)의 직하방에서 우측에 위치한 경우에는 제1직선(S1)과 제2직선(S2)의 사이각(A)이 20~40도의 범위에 있으면, 제2직선(S2)과 제3직선(S3)의 사이각(B)은 항상 20도 이상이 된다.
도 4는 현상롤러(110)의 회전중심과 디포지트롤러(120)의 회전중심을 연결하 는 직선, 즉 제2직선(S2)을 기준으로 현상롤러(110)에 작용하는 전기장의 세기를 나타내는 그래프이다. 이때, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120) 사이의 간격은 250㎛이고, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120)에 각각 인가되는 전압간의 전위차는 250V이다. 또, 도 4에서 그래프①은 현상롤러(110)의 직경이 16mm이고 디포지트롤러(120)의 직경이 8mm인 경우에 현상롤러(110)에 작용하는 전기장의 세기를 나타낸 그래프이고, 그래프②는 현상롤러(110)의 직경과 디포지트롤러(120)의 직경이 모두 16mm인 경우에 현상롤러(110)에 작용하는 전기장의 세기를 나타낸 그래프이고, 그래프③은 현상롤러(110)의 직경과 디포지트롤러(120)의 직경이 모두 30mm인 경우에 현상롤러(110)에 작용하는 전기장의 세기를 나타낸다. 도 4에서 알 수 있는 바와 같이 현상롤러(110)에 작용하는 전기장의 세기는 제2직선(S2)을 기준으로 대칭으로 분포하며, 제2직선(S2)으로부터의 각도가 40도를 넘으면 현상롤러(110)에 작용하는 전기장의 세기가 매우 작아짐을 알 수 있다. 또한, 제2직선(S2)으로부터의 각도가 20도 이내인 영역에 작용하는 전기장의 세기는 크나, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120)의 직경 변화에 따라 전기장의 세기가 크게 변하는 것을 알 수 있다. 그러나, 제2직선(S2)으로부터 각도가 20~40도의 범위에서 현상롤러(110)에 작용하는 전기장의 세기는 그 크기가 적절하며, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120)의 직경이 변화하여도 전기장의 세기는 크게 변화하지 않는 것을 알 수 있다. 즉, 액체 현상제(L)의 수위가 이 범위에서 변화하면, 액체 현상제(L)의 수위 변화에 따르는 현상롤러(110)의 토너 부착량의 변화도 작다. 따라서, 제1직선(S1)과 제2직선(S2)의 사이각(A)이 20~40도 범위에 있도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 현상롤러(110)에는 소정의 전압, 약 500~600V의 전압이 인가된다. 이 전압에 의해 디포지트롤러(120)에 의해 현상롤러(110)에 부착된 토너는 현상롤러(110)와 접촉하며 회전하는 감광드럼(50)으로 이송된다. 따라서, 현상롤러(110)는 소정 전압을 인가하는 현상 전원부(112)와 연결되어 있다. 또한, 현상롤러(110)의 일측에는 감광드럼(50)으로 이송되고 현상롤러(110)에 잔류하는 토너를 제거하는 클리닝롤러(132)가 설치된다.
현상제 공급유닛(150)은 현상제통(140)과 연통되며, 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)가 일정한 수위를 유지하도록 액체 현상제(L)를 공급하거나 회수한다. 현상제 공급유닛(150)은 액체 현상제(L)가 적재되는 현상제 카트리지(152), 현상제 카트리지(152)로부터 현상제통(140)으로 액체 현상제(L)를 공급하는 펌프(151), 및 현상제통(140)과 현상제 카트리지(152)를 연통시키는 현상제 공급배관(154)과 현상제 회수배관(155)을 포함한다. 현상제 회수배관(155)에는 현상제통(140)의 액체 현상제(L)를 선택적으로 현상제 카트리지(152)로 되돌릴 수 있도록 밸브와 같은 배관차단부재(153)나 펌프를 설치하는 것이 바람직하다.
또한, 현상유닛(100)은 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 수위를 검출하기 위한 센서(160)와 센서(160)의 신호에 따라 현상제 공급유닛(150)을 제어하여 현상제통(140)의 액체 현상제(L)의 수위를 일정하게 유지하는 수위 제어부(170)를 더 포함한다. 센서(160)는 액체 현상제(L)의 수위를 측정할 수 있는 것이면 어떤 종류의 센서라도 사용될 수 있다. 수위 제어부(170)는 센서(160)의 신호에 의해 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 수위가 설정된 값보다 낮아진 것을 감지하 면, 현상제 공급유닛(150)의 펌프(151)를 동작시켜 현상제 카트리지(152)의 액체 현상제(L)를 현상제통(140)으로 공급하여 액체 현상제(L)의 수위가 설정값에 도달되도록 한다. 반대로 센서(160)의 신호에 의해 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 수위가 설정된 값 이상인 것을 감지하면, 수위 제어부(170)는 배관차단부재(153)를 동작시켜 현상제통(140)의 액체 현상제(L)를 현상제 카트리지(152)로 회수한다.
상기와 같이 구성된 현상유닛의 작용에 대하여 첨부된 도 2 및 도 3을 참조하여 상세하게 설명한다.
현상제통(140)에는 액체 현상제(L)가 일정 수위까지 담겨 있다. 액체 현상제(L)의 수위는 센서(160)에 의해 검출되어 수위 제어부(170)로 전송된다. 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 수위는 현상롤러(110)의 회전중심과 현상롤러(110)의 외주면(110a)이 미터링롤러(130)의 하측에서 액체 현상제의 수면(L1)과 만나는 점, 즉 제1교점(P1)을 연결하는 제1직선(S1)과 현상롤러(110)의 회전중심과 디포지트롤러(120)의 회전중심을 연결하는 제2직선(S2)이 이루는 각(A)이 20~40도의 범위에 있도록 설정된다. 따라서, 디포지트롤러(120)와 현상롤러(110) 사이의 간격(gap)은 액체 현상제(L)에 완전히 잠긴 상태이다. 이때, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120) 각각에는 현상 전원부(112)와 디포지트 전원부(122)에 의해 소정 전압이 인가되어 있다. 본 실시예의 경우에는 현상롤러(110)에는 500~600V의 전압이 인가되어 있고, 디포지트롤러(120)에는 현상롤러(110)보다 250V 높은 전압이 인가되어 있다. 또한, 액체 현상제(L)의 토너입자는 양(+) 전하로 대전되어 있다. 따라서, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120) 사이의 간격에 있는 액체 현상제(L) 중의 토너입자는 전기력에 의해 현상롤러(110)의 표면에 부착되어 토너층(T)을 형성하게 된다. 이때, 토너를 용해하는 액체상의 현상 캐리어의 일부도 현상롤러(110)로 이송된다. 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120)가 회전함에 따라, 현상롤러(110)에는 연속적으로 토너층(T)이 형성되게 된다. 이때, 현상롤러(110)와 디포지트롤러(120) 사이의 간격은 액체 현상제(L)에 잠긴 상태이고 간격의 입구와 출구에는 동일한 세기의 전기력이 작용하므로 현상롤러(110)의 표면(110a)에는 균일한 양의 토너입자가 부착되게 된다. 현상롤러(110)가 계속 회전하면, 현상롤러(110)에 부착되어 토너층(T)을 형성하는 토너입자와 현상 캐리어가 미터링롤러(130)로 진입하게 된다. 그러면, 미터링롤러(130)에 의해 현상롤러(110)에 과잉으로 부착된 현상 캐리어는 제거된다. 본 실시예의 경우 미터링롤러(130)를 지난 후의 현상롤러 표면(110a)의 토너층(T) 농도는 약 20~30%가 되고, 토너입자의 단위면적당 질량은 180~220㎍/㎠ 정도이다.
현상롤러(110)와 접촉하며 회전하고 있는 감광드럼(50)에는 노광유닛(미도시)에서 출사된 레이저빔(55)에 의해 정전잠상이 형성되어 있다. 따라서, 현상롤러(110)의 회전에 의해 토너층(T)이 형성된 현상롤러(110) 부분이 정전잠상과 대응되는 위치에 오면, 현상롤러(110)와 감광드럼(50) 사이에 작용하는 전기장의 작용에 의해 토너층(T)의 토너입자가 정전잠상으로 이송되어 정전잠상이 가시화상으로 현상되게 된다. 현상롤러(110)에 의해 공급된 토너에 의해 가시화상으로 현상된 화상은 전사유닛(60)을 통해 인쇄매체로 전사된 후 정착유닛(미도시)을 거치면서 정착 되어 인쇄가 완료된다.
계속된 인쇄로 현상제통(140)의 액체 현상제(L)의 수위가 낮아지면, 센서(160)가 이를 검출하여 수위 제어부(170)로 신호를 전송한다. 그러면, 수위 제어부(170)는 현상제 공급유닛(150)을 동작시켜 현상제통(140)으로 액체 현상제(L)를 공급하여 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 수위가 상술한 값의 범위에 있도록 제어한다.
다음으로, 상기와 같은 본 발명에 의한 현상유닛을 구비한 습식화상형성장치의 일실시예에 대하여 설명한다.
도 5를 참조하면, 본 발명에 의한 습식화상형성장치(200)는 정전잠상이 형성되는 감광드럼(50)과, 정전잠상을 가시화상으로 현상하는 현상유닛(100) 및 감광드럼(50)에 형성된 가시화상을 인쇄매체(P)로 전사하는 전사유닛(60)을 포함한다. 또한, 소정량의 인쇄매체(P)를 적재하여 한장씩 공급하는 급지유닛(70) 및 인쇄매체(P)에 전사된 화상을 정착시키는 정착유닛(80)을 더 포함한다. 본 실시예에 의한 습식화상형성장치(200)는 칼라화상을 형성할 수 있도록 각각 블랙(Black), 마젠타(Magenta), 시안(Cyan), 옐로우(Yellow)의 화상을 형성하는 4개의 감광드럼(50)과 현상유닛(100)을 포함한다.
감광드럼(50)의 주위에는 현상유닛(100)과 전사유닛(60) 외에 감광드럼(50)의 표면을 일정 전압으로 대전시키는 대전기(51)와, 감광드럼(50)에 소정의 정전잠상을 형성하는 레이저빔(55)을 출사하는 노광유닛(미도시)과, 전사유닛(60)에 의해 인쇄매체(P)로 전사된 후 감광드럼(50)에 잔류하는 토너를 제거하는 클리닝 블레이 드(53) 및 감광드럼(50)에 잔류하는 전압을 제거하는 제전기(52)가 설치된다(도 2 참조).
현상유닛(100)은 소정량의 액체 현상제(L)가 담기는 현상제통(140), 액체 현상제(L)의 토너를 현상롤러(110)에 부착시키는 디포지트롤러(120), 토너를 감광드럼(50)으로 이송하는 현상롤러(110), 현상롤러(110)의 표면에 부착된 토너와 현상 캐리어를 규제하는 미터링롤러(130) 및 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 량을 일정하게 조절하는 현상제 공급유닛(150) 등을 포함한다. 이와 같은 구성요소들은 상술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 이때, 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)는 액체 현상제의 수면(L1)이 현상롤러(110)의 외주면(110a)과 교차하는 점(P1)을 현상롤러(110)의 회전중심과 연결한 제1직선(S1)이 현상롤러(110)의 회전중심과 디포지트롤러(120)의 회전중심을 연결한 제2직선(S2)과 이루는 각이 20~40도 범위에 있도록 수위 제어부(170)에 의해 그 수위가 제어된다.
전사유닛(60)은 감광드럼(50)에 형성된 가시화상을 인쇄매체(P)로 전사하는 것으로서, 다양한 방식이 사용된다. 예를 들면, 전사롤러를 사용하여 감광드럼(50)으로부터 인쇄매체(P)로 직접 화상을 전사하는 방식과 중간전사벨트를 사용하여 감광드럼(50)의 화상을 중간전사벨트로 전사한 후 다시 인쇄매체(P)로 전사하는 방식 등이 있다. 본 실시예에 의한 습식화상형성장치(200)는 중간전사벨트(61)를 사용한다. 본 실시예의 전사유닛(60)은 무한궤도운동을 하며 4개의 감광드럼(50)으로부터 화상이 순차적으로 전사/중첩되는 중간전사벨트(61), 감광드럼(50)의 화상이 중간전사벨트(61)로 전사되도록 하는 4개의 전사백업롤러(62), 중간전사벨트(61)에 형 성된 칼라화상을 인쇄매체(P)로 전사하는 전사롤러(65)를 포함한다. 전사백업롤러(62)에는 -700~-1000V의 전압이 인가된다. 중간전사벨트(61)와 전사롤러(65)의 사이로는 급지유닛(70)으로부터 이송된 인쇄매체(P)가 인입된다.
상기와 같이 구성된 습식화상형성장치의 작용에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다.
미도시된 습식화상형성장치의 제어부가 인쇄명령을 수신하면, 대전기(51)를 동작시켜 감광드럼(50)의 표면을 약 900~1000V로 대전시킨다. 이어서, 제어부는 인쇄 데이터에 대응되는 레이저빔을 감광드럼(50)으로 출사하도록 노광유닛(미도시)을 제어한다. 그러면, 레이저빔에 의해 노광된 감광드럼(50)의 부위는 전위가 100V 정도로 저하된 정전잠상을 형성한다. 감광드럼(50)에 정전잠상이 형성되는 동안에 현상롤러(110)의 표면에는 디포지트롤러(120)와 미터링롤러(130)에 의해 토너층이 형성되어 감광드럼(50)과 접촉하는 위치로 이송된다. 여기서, 현상롤러(110)에 토너층이 형성되는 과정에 대한 설명은 상술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 감광드럼(50)이 회전하여 정전잠상이 현상롤러(110)와 접촉하는 위치로 오면, 현상롤러(110)에 부착되어 있던 토너입자는 현상롤러(110)와 감광드럼(50) 사이에서 작용하는 전기력에 의해 감광드럼(50)으로 이동하여 정전잠상을 현상한다. 이때, 정전잠상의 전위가 감광드럼(50)의 다른 부분의 전위보다 낮기 때문에 현상롤러(110)로부터 이동되는 토너입자는 정전잠상에만 부착되게 된다. 감광드럼(50)의 정전잠상을 현상한 토너입자는 -700~-1000V의 전압이 인가된 전사백업롤러(62)에 의해 중간전사벨트(61)로 전사된다. 중간전사벨트(61)가 무한궤도운동을 함에 따라 4개의 감광드럼(50)에 형성된 특정 색의 토너화상이 중간전사벨트(61)로 중첩적으로 전사되어 칼라화상을 형성한다. 중간전사벨트(61)에 형성된 칼라화상은 전사롤러(65)에 의해 급지유닛(70)으로부터 이송된 인쇄매체(P)로 전사된다. 인쇄매체(P)로 전사된 칼라화상은 정착유닛(80)을 지나며 인쇄매체(P)에 정착된 후 화상형성장치(200)의 외부로 배출된다.
본 발명에 의한 습식화상형성장치는 상기와 같은 인쇄의 계속으로 액체 현상제(L)가 소모되어 현상유닛(100)의 현상제통(140)에 담긴 액체 현상제(L)의 수위가 상술한 제1직선(S1)이 제2직선(S2)과 이루는 각(A)이 소정 값 이하가 되도록 낮아지면, 현상제 공급유닛(150)이 액체 현상제(L)를 공급하여 액체 현상제(L)의 수위가 일정값을 유지하도록 한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의한 현상유닛에 의하면, 현상롤러와 디포지트롤러 사이로 액체 현상제가 일정하게 공급되므로 현상롤러 상에 토너입자를 균일하게 부착시킬 수 있다.
본 발명에 의한 습식화상형성장치에 의하면, 토너입자가 균일하게 부착된 현상롤러에 의해 화상을 현상하므로 화상농도가 균일한 인쇄물을 얻을 수 있다.
본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 후술하는 청구범위에 기재된 본 발명의 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 행할 수 있는 단순한 구성요소의 치환, 부가, 삭제, 변경은 본 발명의 청구범위 기재 범위 내에 속하게 된다.

Claims (11)

  1. 액체 현상제가 담긴 현상제통;
    상기 액체 현상제의 수면 아래에 회전 가능하게 상기 현상제통에 설치된 디포지트롤러;
    상기 디포지트롤러의 상측으로 상기 액체 현상제에 그 일부가 잠겨 회전 가능하게 설치된 현상롤러;
    상기 현상롤러의 일측으로 상기 액체 현상제의 수면 위에 회전 가능하게 설치된 미터링롤러;를 포함하며,
    상기 액체 현상제의 수위는, 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 현상롤러의 외주면이 상기 미터링롤러의 아래에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제1교점을 연결하는 제1직선과 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 디포지트롤러의 회전중심을 연결하는 제2직선의 사이각(A)이 20-40도 범위가 되도록 유지되는 것을 특징으로 하는 현상유닛.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 현상롤러는,
    그 외주면이 상기 미터링롤러의 반대측에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제2교점과 상기 현상롤러의 회전중심을 연결하는 제3직선이 상기 제2직선과 이루는 각(B)이 20도 이상이 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 현상유닛.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 액체 현상제의 수위를 검출하는 센서;
    상기 현상제통과 연통되며, 상기 액체 현상제를 공급/회수하는 현상제 공급유닛; 및
    상기 센서의 신호에 따라 상기 현상제 공급유닛을 제어함으로써, 상기 액체 현상제의 수위를 일정하게 유지하는 수위 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상유닛.
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 디포지트롤러에 전압을 인가하는 디포지트 전원부; 및
    상기 현상롤러에 전압을 인가하는 현상 전원부;를 더 포함하며,
    상기 디포지트롤러에 인가되는 전압은 상기 현상롤러에 인가되는 전압보다 200~500V 높은 것을 특징으로 하는 현상유닛.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 현상 전원부가 상기 현상롤러에 인가하는 전압은 500~600V인 것을 특징으로 하는 현상유닛.
  7. 정전잠상이 형성되는 감광드럼;
    상기 정전잠상을 가시화상으로 현상하는 현상유닛; 및
    상기 감광드럼에 형성된 가시화상을 인쇄매체로 전사하는 전사유닛;을 포함하며,
    상기 현상유닛은,
    액체 현상제가 담긴 현상제통과, 상기 액체 현상제의 수면 아래에 회전 가능하게 상기 현상제통에 설치된 디포지트롤러와, 상기 감광드럼과 접하며 상기 디포지트롤러의 상측으로 상기 액체 현상제에 그 일부가 잠겨 회전 가능하게 설치된 현상롤러와, 상기 현상롤러의 일측으로 상기 액체 현상제의 수면 위에 회전 가능하게 설치된 미터링롤러와, 상기 현상제통에 설치되며 상기 액체 현상제의 수위를 검출하는 센서와, 상기 현상제통으로 상기 액체 현상제를 공급/회수하는 현상제 공급유닛, 및 상기 액체 현상제의 수위가 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 현상롤러의 외주면이 상기 미터링롤러의 아래에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제1교점을 연결하는 제1직선과 상기 현상롤러의 회전중심과 상기 디포지트롤러의 회전중심을 연결하는 제2직선의 사이각(A)이 20-40도 범위가 되도록 상기 센서의 신호에 따라 상기 현상제 공급유닛을 제어하는 수위 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식화상형성장치.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 상기 현상롤러는,
    그 외주면이 상기 미터링롤러의 반대측에서 상기 액체 현상제의 수면과 만나는 제2교점과 상기 현상롤러의 회전중심을 연결하는 제3직선이 상기 제2직선과 이루는 각(B)이 20도 이상이 되도록 설치된 것을 특징으로 하는 습식화상형성장치.
  10. 제 7 항 또는 제 9 항에 있어서,
    상기 디포지트롤러에 전압을 인가하는 디포지트 전원부; 및
    상기 현상롤러에 전압을 인가하는 현상 전원부;를 더 포함하며,
    상기 디포지트롤러에 인가되는 전압은 상기 현상롤러에 인가되는 전압보다 200~500V 높은 것을 특징으로 하는 습식화상형성장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 현상 전원부가 상기 현상롤러에 인가하는 전압은 500~600V인 것을 특징으로 하는 습식화상형성장치.
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