KR100690102B1 - 현상 장치, 이 현상 장치를 이용하는 프로세스 카트리지 및화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 현상제 담지체 상의 현상제 박층을 균일하게 유지하면서 현상제 박층 단부의 시일 부재 내측의 현상제 누출을 방지하여 화상 품질을 유지할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

독터 롤러 중앙부(14c)의 외경을 독터 롤러 단부(14d)의 외경보다 크게 하고, 독터 롤러 중앙부(14c)에서 양측 대칭 형상으로 하며, 독터 롤러의 외경을 나타내는 외경 곡선(CL)이 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 일반적인 수학식에 근거한 곡선인 현상 장치에 있어서, 독터 롤러(14)의 외경이 외경 곡선(CL)의 값보다 크게 되는 단부 영역(γ)을 독터 롤러 단부(14d)의 단부 시일 부재(20)의 축 방향 내측으로부터 독터 롤러 단부(14d) 방향을 향하여 마련하였다.

현상제, 현상제 담지체, 독터 롤러, 단부 시일 부재, 프로세스 카트리지

Description

현상 장치, 이 현상 장치를 이용하는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치{DEVELOPING APPARATUS, AND PROCESS CARTRIDGE AND IMAGE FORMING APPRATUS USING THE SAME}

도 1은 본 실시예에 따른 프린터의 구성 개략도.

도 2는 현상 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.

도 3은 현상 롤러에 독터 롤러를 누른 상태를 나타내는 측면도.

도 4는 현상 롤러의 단부 시일의 배치를 나타내는 단면도.

도 5는 현상 롤러의 단부 시일의 배치를 나타내는 사시도.

도 6은 단부 시일의 배치를 나타내는 현상 용기 측판의 사시도.

도 7은 현상제 규제 부재의 측면도.

도 8은 현상제 누출 상태를 나타내는 측면도.

도 9는 현상제 누출 상태를 나타내는 단면도.

도 10은 단부 영역을 구비하는 현상제 규제 부재의 측면도.

도 11은 단부 영역을 구비하는 현상제 규제 부재의 단부 확대 설명도.

도 12는 본 발명의 변형예에 따른 프로세스 카트리지의 개략 구성을 나타내는 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

　1　감광체 벨트

　3　대전 장치

　4　광 기록 유닛

　5　현상 장치

　6　중간 전사 벨트

　7　감광체 클리닝 장치

　10 현상 용기

　11 현상 롤러

　12 토너 공급 롤러

　13 토너 규제 블레이드

　14 독터 롤러

　14a 독터 롤러 탄성층

　14b 독터 롤러 축부

　14c 독터 롤러 중앙

　14d 독터 롤러 단부

　14e 독터 롤러 베어링부

　15　입구 시일

　16　독터 롤러 클리닝 블레이드

　17a, 17b, 17c　이송 패들

　18a, 18b, 18c　토너 수용기

　19　누름 부재

　20　단부 시일 부재

　40　용지 공급 카세트

　41　수동 공급 트레이

　42　이송 롤러쌍

　43　용지 전사 롤러

　44　정착 롤러

　50　캠

　51　프로세스 카트리지

본 발명은 복사기, 팩시밀리, 프린터 등 화상 형성 장치에 관한 것이고, 자세하게는 일성분 현상제를 이용하는 현상 장치, 이 현상 장치를 이용하는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래, 이와 같은 종류의 화상 형성 장치에서는 상 담지체의 표면을 균일하게 대전시킨 후, 화상 정보에 근거하여 상 담지체 표면에 광을 선택적으로 조사함으로써 상 담지체 상에 잠상을 형성한다. 이 잠상은 토너를 일성분 현상제로서 이용하는 일성분 현상 장치에 의해 현상된 후, 전사 장치에 의해 전사재에 전사된다.

상기 일성분 현상 장치는 일성분 현상제를 수용하는 수용기와, 그 수용기의 개구부(開口部)에 회전 자유롭게 지지되어 현상제를 담지 이송하는 현상제 담지체를 구비하고 있다. 그리고, 현상제 담지체에 현상제를 공급하는 현상제 공급 부재와, 현상제 담지체가 담지 이송하는 현상제를 규제하는 현상제 규제 부재를 구비하고 있다. 현상제 공급 부재에 의해 현상제 담지체 상에 공급된 현상제는 현상제 담지체와 현상제 규제 부재의 접촉부에서 소정의 층 두께로 규제되어 현상제 담지체 상에 현상제 박층을 형성함과 동시에, 현상제 규제 부재에 미끄럼 접촉됨으로써 마찰 대전된다.

이러한 현상 장치를 구비하는 화상 형성 장치에서 A3 크기 이상의 전사재를 사용 가능토록 하게 되면, 상 담지체와 함께 현상제 담지체나 현상제 규제 부재도 축 방향으로 길어지기 때문에, 부세(付勢) 부재에 의해 양단이 힘을 받아 현상제 규제 부재에 만곡이 생기게 된다. 이 만곡은 축 방향 중앙부일 수록 커진다. 현상제 규제 부재에 만곡이 생기면 현상제 규제 부재와 현상제 담지체의 접촉압이 불균일하게 되고, 특히 만곡이 큰 현상제 규제 부재의 축 방향 중앙부에서는 현상제 담지체와의 사이에 틈새가 생기게 된다. 이와 같이 틈새가 생기면, 현상제 규제 부재는 현상제 담지체 상의 현상제 층 두께를 규제하지 못하여 현상제 담지체 중앙부의 현상제 층이 두꺼워진다. 현상제 담지체 중앙부에는 틈새가 생기므로 현상제 규제 부재에 의한 마찰 대전이 이루어지기 어렵고, 더욱이 현상제 층이 두꺼워져 현상제의 양이 많아지기 때문에, 현상제 담지체 중앙부의 현상제는 대전량이 매우 낮아지게 된다. 이 대전량이 매우 낮은 현상제로 현상이 수행되면 화상이 흐려지거나 현 상제 비산을 초래하는 문제가 있었다.

이에 본 발명자 등은 일본 특허 공개 공보 2002-99144호에서 현상제 규제 부재를 현상제 담지체에 대하여 균일하게 접촉시키기 위하여, 축 방향의 중앙부 외경이 양단부의 외경보다 크게 되도록 상기 중앙을 중심으로 양측 대칭 형상으로 하는 현상제 규제 부재를 구비하는 현상 장치를 제안하였다. 이것에 의해 만곡이 크게 되는 중앙부일 수록 현상제 규제 부재의 외경이 크게 되어 현상제 담지체에 대한 현상제 규제 부재의 접촉압이 외경이 균일한 현상제 규제 부재를 이용한 것보다 균일하게 되므로, 현상제 박층도 보다 균일하게 형성할 수 있게 되었다.

그러나, 상기 특허 공개 공보 2002-99144호의 현상 장치에서는 아래와 같은 문제가 발생하였다. 현상제 규제 부재에 의해 현상제 담지체로부터 긁어낸 현상제는 중앙으로부터 양단부를 향하여 흐르는 경향이 있고, 이 현상제의 흐름은 현상제 담지체의 현상제 박층 폭을 규정하는 단부 시일부에 의해 규제됨으로써 정지한다. 그 때문에, 이 시일 부재 내측 근처에서는 현상제로 인하여 중앙부에 비하여 아주 큰 분압이 발생한다. 그리고, 현상제 박층 단부의 시일 부재 내측 근처에서는 현상제 규제 부재의 접촉압으로서는 현상제 담지체 표면 이동 방향으로 이동하고자 하는 현상제의 흐름을 억제할 수 없게 된다. 그러면 박층화되지 않은 현상제가 현상제 담지체와 현상제 규제 부재의 접촉부를 빠져나가게 된다. 빠져나간 현상제는 현상제 담지체의 회전에 따라 수용기의 개구부로부터 비산되어 현상제 누출이 발생하 게 된다. 이 현상 누출이 발생하면, 수용기로부터 누출된 현상제가 화상 형성 장치 내부를 더럽히고, 상 담지체나 색이 상이한 현상제 담지체에 현상제가 부착하게 되면 화상 품질 저하를 초래시키게 된다.

본 발명은 이상의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 현상제 담지체 상에서 현상제 박층을 균일하게 유지하면서 현상제 박층 단부의 시일 부재 내측에서 현상제가 현상제 담지체와 현상제 규제 부재의 접촉부를 빠져나가 수용기 외측에 누출되는 현상제 누출 발생을 방지함으로써 화상 품질을 유지할 수 있는 현상 장치, 이 현상 장치를 이용하는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 개구부를 구비하는, 현상제를 수용하기 위한 현상 용기와, 상기 개구부로부터 일부 노출되고 상기 현상 용기 외측의 상 담지체와 대향하도록 배치되어 상기 현상제를 담지 이송하는 현상제 담지체와, 단부가 눌리워짐으로써 상기 현상제 담지체의 표면에 접촉하여 상기 현상제 담지체가 담지 이송하는 상기 현상제의 양을 규제하는 현상제 규제 부재와, 상기 현상제 담지체의 단부로부터 상기 현상 용기 외측으로 현상제가 누출되는 것을 막도록 상기 현상제 담지체의 축 방향 단부의 표면에 미끄럼 접촉하는 단부 시일 부재를 구비한 현상 장치로서, 화상 보증 영역을 포함한 중앙 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 만곡에 따라 상기 축 방향 중앙에 가까울 수록 상기 현상제 규제 부재의 외 경이 커지는 형상으로 하고, 상기 중앙 영역 외측의 축 방향 단부 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 외경이 만곡에 따른 형상의 외경보다 크게 되는 형상으로 하며, 상기 중앙 영역과 상기 단부 영역의 경계는 상기 단부 시일 부재보다 더욱 축 방향 중앙 쪽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치를 제공한다.

또한, 상기 중앙 영역에서의 외경은 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 일반식에 근거하여 변화하며, 상기 단부 영역에서의 외경은 상기 일반식에 근거하여 구해지는 외경보다 더 큰 값인 것을 특징으로 하는 현상 장치를 제공한다.

또한, 상기 축 방향 단부 영역에서의 상기 현상제 규제 부재의 외경을 ΦC로 하고, 상기 중앙 영역과 상기 단부 영역 경계의 외경을 ΦB로 하며, 상기 중앙 영역의 최대 외경과 상기 ΦB의 차이를 dΦ로 할 때, 상기 ΦC - ΦB의 절대치는 dΦ/10 이내인 것을 특징으로 하는 현상 장치를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 잠상을 담지하는 상 담지체와, 상기 상 담지체에 잠상을 형성하는 노광 장치와, 상기 상 담지체 상의 잠상을 현상하는 현상 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 현상 장치는 개구부를 구비하는, 현상제를 수용하기 위한 현상 용기와, 상기 개구부로부터 일부 노출되고 상기 현상 용기 외측의 상 담지체와 대향하도록 배치되어 상기 현상제를 담지 이송하는 현상제 담지체와, 단부가 눌리워짐으로써 상기 현상제 담지체의 표면에 접촉하여 상기 현상제 담지체가 담지 이송하는 상기 현상제의 양을 규제하는 현상제 규제 부재와,

상기 현상제 담지체의 단부로부터 상기 현상 용기 외측으로 현상제가 누출되 는 것을 막도록 상기 현상제 담지체의 축 방향 단부의 표면에 미끄럼 접촉하는 단부 시일 부재를 구비한 현상 장치로서, 화상 보증 영역을 포함한 중앙 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 만곡에 따라 상기 축 방향 중앙에 가까울 수록 상기 현상제 규제 부재의 외경이 커지는 형상으로 하고, 상기 중앙 영역 외측의 축 방향 단부 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 외경이 만곡에 따른 형상의 외경보다 크게 되는 형상으로 하며, 상기 중앙 영역과 상기 단부 영역의 경계는 상기 단부 시일 부재보다 더욱 축 방향 중앙 쪽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 중앙 영역에서의 외경은 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 일반식에 근거하여 변화하며, 상기 단부 영역에서의 외경은 상기 일반식에 근거하여 구해지는 외경보다 더 큰 값인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 축 방향 단부 영역에서의 상기 현상제 규제 부재의 외경을 φC로 하고, 상기 중앙 영역과 상기 단부 영역 경계의 외경을 ΦB로 하며, 상기 중앙 영역의 최대 외경과 상기 ΦB의 차이를 dΦ로 할 때, 상기 ΦC - ΦB의 절대치는 dΦ/10 이내인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 상 담지체, 대전 장치, 노광 장치 또는 클리닝 장치 중 적어도 어느 하나와 현상 장치를 일체로 지지하여 화상 형성 장치 본체에 착탈 자유로운 프로세스 카트리지에 있어서, 상기 현상 장치는 개구부를 구비하는, 현상제를 수용하기 위한 현상 용기와, 상기 개구부로부터 일부 노출되고 상기 현상 용기 외측의 상 담지체와 대향하도록 배치되어 상기 현상제를 담지 이송하는 현상제 담지체와, 단부가 눌리워짐으로써 상기 현상제 담지체의 표면에 접촉하여 상기 현상제 담지체가 담지 이송하는 상기 현상제의 양을 규제하는 현상제 규제 부재와, 상기 현상제 담지체의 단부로부터 상기 현상 용기 외측으로 현상제가 누출되는 것을 막도록 상기 현상제 담지체의 축 방향 단부의 표면에 미끄럼 접촉하는 단부 시일 부재를 구비한 현상 장치로서, 화상 보증 영역을 포함한 중앙 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 만곡에 따라 상기 축 방향 중앙에 가까울 수록 상기 현상제 규제 부재의 외경이 커지는 형상으로 하고, 상기 중앙 영역 외측의 축 방향 단부 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 외경이 만곡에 따른 형상의 외경보다 크게 되는 형상으로 하며, 상기 중앙 영역과 상기 단부 영역의 경계는 상기 단부 시일 부재보다 더욱 축 방향 중앙 쪽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 중앙 영역에서의 외경은 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 일반식에 근거하여 변화하며, 상기 단부 영역에서의 외경은 상기 일반식에 근거하여 구해지는 외경보다 더 큰 값인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 축 방향 단부 영역에서의 상기 현상제 규제 부재의 외경을 φC로 하고, 상기 중앙 영역과 상기 단부 영역 경계의 외경을 ΦB로 하며, 상기 중앙 영역의 최대 외경과 상기 ΦB의 차이를 dΦ로 할 때, 상기 ΦC - ΦB의 절대치는 dΦ/10 이내인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

본 발명에 따른 현상 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에 의하면, 현상제 규제 부재의 단부 영역에서의 외경을 현상제 규제 부재의 만곡에 따른 형상의 외경보다 크게 함으로써, 단부 영역 시일 부재 내측에서의 현상제 담지체와 현상제 규제 부재의 접촉압을 종래보다 크게 할 수 있다. 이것에 의해, 시일 부재 근처에서 중앙부에 비하여 아주 큰 현상제 분압이 발생하여도 현상제 담지체에 대한 현상제 규제 부재의 접촉압에 의해 현상제가 접촉부를 빠져나가는 것을 억제할 수 있게 된다.

실시예

이하, 본 발명을 화상 형성 장치인 프린터 등 복사기에 적용한 일 실시예에 대하여 설명한다.

도 1은 본 실시예에 따른 프린터의 구성 개략도를 나타내는 정면도이다. 이 프린터는 복수개의 지지 롤러에 씌워진 상 담지체로서의 감광체 벨트(1)를 구비하고 있다. 감광체 벨트(1)는 도면 중의 화살표 A로 나타낸 시계 바늘 방향으로 회전 구동되고, 그 주위에는 대전 장치(3), 광 기록 유닛(4), 4조의 현상 장치(5BK, 5C, 5M, 5Y), 중간 전사체로서의 중간 전사 벨트(6), 감광체 클리닝 장치(7) 등이 배치되어 있다. 감광체 벨트(1)의 표면에는 유기 감광층이 형성되어 있다.

이 프린터의 화상 형성 동작(프린트 동작)에 대하여 설명하면, 우선 대전 장치(3)에 고전압이 인가됨으로써 감광체 벨트(1)가 균일하게 대전된다. 그리고, 도시하지 않는 화상 신호 처리부에서는 컬러 화상 정보, 예컨대 외부의 컴퓨터로부터 전송되어 오는 4종류의 컬러 화상 신호가 광 기록 신호로 변환된 후 노광 장치인 광 기록 유닛(4)으로 전송된다. 광 기록 유닛(4)에서는 상기 광 기록 신호에 근거하여 도시하지 않는 광원으로서의 레이저가 조사되고, 폴리건 미러, f/θ 렌즈 및 반사 미러를 통하여 블랙(Bk), 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y)의 화상 신호에 대응한 광 기록을 수행하여 감광체 벨트(1) 상에 정전 잠상이 형성된다. 이 감광체 벨트(1) 상의 정전 잠상은 그 잠상과는 역극성의 전하로 대전된 현상제로서의 각 색 토너를 각각 구비하는 현상 장치(5BK, 5C, 5M, 5Y)에 의해 각 색별로 현상된다. 이것에 의해 감광체 벨트(1) 상에는 각 색의 토너상이 형성된다.

감광체 벨트(1)와 중간 전사 벨트(6)의 접촉부에서는 중간 전사 벨트(6)에 토너와 역극성의 전하를 인가함으로써 감광체 벨트(1) 상의 토너상이 중간 전사 벨트(6) 상으로 전사된다. 이 토너상의 형성 및 전사 동작을 4회 반복함으로써 중간 전사 벨트(6) 상에 4색 중첩의 컬러 토너상이 형성된다. 이 중간 전사 벨트(6) 상의 컬러 토너상은 용지 공급 카세트(40) 또는 수동 공급 트레이(41)로부터 이송 롤러쌍(42)에 의해 이송되어 오는 기록재로서의 전사지에 2차 전사 부재로서의 용지 전사 롤러(43)에 의해 전사된다. 컬러 토너상이 전사된 전사지는 정착 롤러쌍(44)으로 이루어지는 정착부로 이송되어 상기 토너상이 용융 정착된다.

다음에, 본 실시예에 따른 현상 장치에 대하여 설명한다. 본 실시예에 따른 현상 장치(5BK, 5C, 5M, 5Y)는 수용하는 토너의 색이 상이할 뿐 구성, 동작은 모두 동일한 양태인 것이다. 따라서, 아래에 현상 장치(5BK, 5C, 5M, 5Y)는 BK, C, M, Y 부호를 생략하여 단지 현상 장치(5)로 설명한다.

도 2는 현상 장치(5)의 개략 구성을 나타내는 단면도이다. 현상 장치(5)의 측단부(도면중 좌측)에는 독립 회전이 가능한 캠(50)이 접촉되어 있다. 이 캠(50)에 의해 비현상 시에는 현상 장치(5)가 상기 감광체 벨트(1)로부터 이탈하고, 현상 직전에는 현상 롤러(11)가 감광체 벨트(1)에 접촉하는 현상 위치까지 이동하는 접이(接離) 동작을 실시하도록 구성되어 있다. 예컨대 블랙의 정전 잠상이 감광체 벨트(1)에 형성되어 있을 때, 현상 장치(5)의 뒷부분에 위치하고 있는 캠이 회전 구동하여 현상 장치(5)가 감광체 벨트(1) 측으로 밀리어 현상 롤러(11)가 감광체 벨트(1)에 접촉하는 현상 위치까지 이동한다.

현상 장치(5)는 현상제로서 비자성 일성분 토너(이하, 토너라 함)를 이용하는 일성분 현상 방식의 현상 장치이다. 현상 장치(5)는 감광체 벨트(1)를 향한 개구부(開口部)를 구비하는 현상 용기(10), 현상제 담지체로서의 현상 롤러(11), 상기 현상 롤러(11) 상에 토너를 공급하는 현상제 공급 부재로서의 토너 공급 롤러(12)를 구비하고 있다. 또, 현상 용기(10) 내의 토너 수용부(18a, 18b, 18c)에 수용되어 있는 토너를 토너 공급 롤러(12) 측으로 송출하는 이송 패들(17a, 17b, 17c)을 구비하고 있다. 또한, 현상 롤러(11) 상에 접촉하여 현상 롤러에 담지된 토너의 층 두께를 규제함으로써 소정의 층 두께를 구비한 토너층을 형성하기 위한 현상제층 규제 부재로서의 독터 롤러(14)를 구비하고 있다.

현상 롤러(11)는 심봉 표면에 화상 형성 영역 폭보다 넓은 폭의 수지 코팅이 실시된 수지 코팅부를 구비한 것이다. 이 수지 코팅된 현상 롤러(11)는 수지와 토너의 마찰에 의해 발생하는 정전기 유지력으로 토너를 담지 이송함으로써 고내구성을 얻을 수 있다는 장점이 있다. 코팅하는 수지 재료로서는 감광체 벨트(1) 등의 잠상 담지체에 대하여 오염성이 없는 것이 선택된다. 구체적으로는 요소 수지, 멜라민 수지, 알키드 수지, 페놀 변성,실리콘 변성 등의 변성 알키드 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지, 불소 수지, 페놀 수지, 폴리아미드 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 말레산 수지 등을 예시할 수 있다. 성막성, 밀착성의 관점으로부터 특히 요소 수지, 멜라민 수지, 아크릴 수지 등이 많이 이용된다.

이러한 구성의 현상 롤러(11)는 도 2에 나타낸 바와 같이 현상 용기(10) 개구부로부터 일부가 노출되어 있다. 그리고, 현상 시에는 소정의 선속으로 도면 중 화살표로 나타낸 역시계 바늘 방향으로 회전하여 토너를 현상 롤러(11) 상에 담지하고 감광체 벨트(1)와의 접촉부인 현상 위치로 이송하여 감광체 벨트(1) 상에 형성된 정전 잠상을 현상한다.

토너 공급 롤러(12)는 현상 롤러(11)에 소정의 압력으로 접촉되고, 그 표면부는 발포 폴리우레탄으로 구성되어 있다. 토너 공급 롤러(12)에는 토너 규제 블레이드(13)가 접촉되어 현상 롤러(11)에 공급하는 토너의 양을 규제하도록 구성되어 있다. 각 이송 패들(17a, 17b, 17c)은 화살표로 나타낸 역시계 바늘 방향으로 회전 가능토록 설치되어 있고, 이 회전에 따라 토너를 공급 롤러(12) 측으로 송출한다. 각 이송 패들(17a, 17b, 17c)의 재질로서는 예컨대 폴리프로필렌 등 유연하고 탄성을 구비하는 것을 이용할 수 있으며 그 탄성을 이용하여 현상 용기(10)의 내벽과 밀착한 상태로 회전시켜 확실하게 토너를 이송한다.

독터 롤러(14)는 심봉과, 수지 코팅이 이루어진 우레탄 고무, 히드린 고무 등의 탄성층을 구비하는 것이다. 독터 롤러(14)는 현상 롤러(11) 표면에 접촉하여 현상 롤러(11) 상의 토너를 소정의 층 두께로 규제함과 동시에, 토너에 미끄럼 접촉함으로써 토너를 마찰 대전한다. 또, 독터 롤러(14)에는 독터 롤러 클리닝 블레이드(16)가 접촉되어 현상 롤러(11)와 접촉되는 독터 롤러(14)의 표면을 클리닝하도록 구성되어 있다.

도 3은 현상 롤러(11)와 독터 롤러(14)의 측면도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 누름 부재(19)가 베어링부(14e)를 통하여 독터 롤러(14)의 양단 축부(14b)를 지지하고, 이 누름 부재(19)에 의해 독터 롤러(14)를 현상 롤러(11)에 대하여 누르고 있다. 이와 같이 누름 부재(19)에 의해 독터 롤러(14)를 현상 롤러(11)에 대하여 누름으로써, 습도 등 환경 변동에 따른 현상 롤러(11)와 독터 롤러(14)의 접촉 상태 변화를 방지할 수 있다.

또, 현상 롤러(11)와 현상 용기(10)의 틈새로부터 토너가 누출되는 것을 방지하기 위하여 현상 용기(10) 내면에는 도 2에 나타낸 바와 같이, 현상 롤러(11) 표면에 선단이 접촉하도록 연장된 입구 시일 부재로서의 입구 시일(15)이 설치되어 있다.

또, 현상 롤러(11) 축 방향 단부와 현상 용기(10)의 틈새로부터 토너가 누출되는 것을 방지하기 위하여 도 4 내지 도 6에 나타낸 바와 같이, 현상 용기(10)의 측판에 현상 롤러(11)의 표면에 미끄럼 접촉하는 단부 시일 부재(20)가 설치되어 있다. 도 4는 현상 롤러(11)의 단부 시일(20)의 배치를 나타내는 단면도이고, 도 5는 그 사시도이며, 도 6은 단부 시일(20)의 배치를 나타내는 현상 용기(10) 측판의 사시도이다.

다음에, 독터 롤러(14)의 축 방향의 형상에 대하여 설명한다. 축 방향의 어느 위치에서도 독터 롤러(14)의 외경이 동일하고 균일한 형상이면, 독터 롤러(14)에 가해지는 하중에 의해 독터 롤러(14)에 만곡이 생긴다. 만곡이 생기면 독터 롤러(14)와 현상 롤러(11)의 접촉압이 축 방향의 위치에 따라 불균일하게 된다. 접촉압이 불균일하게 되면, 현상 롤러(11) 상의 토너층 층압도 불균일하게 되므로, 토너층의 층 두께가 너무 두꺼운 부분에서는 토너 대전량의 부분적인 저하가 초래된다.

본 실시예에서는 독터 롤러(14)와 현상 롤러(11)의 접촉압을 보다 균일하게 하기 위하여, 도 7에 나타낸 바와 같이 독터 롤러(14)의 축 방향 중앙부의 외경을 양단부의 외경보다 크게 하고 중앙부에서 양측 대칭되는 형상으로 하고 있다.

이 때, 독터 롤러(14)의 만곡량을 일반적인 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 모델로 계산하면,

w = q*L⁴/(24 EI)*(x/L)*(1－2*(x/L) ²＋(x/L) ³)으로 된다.

여기서, w는 위치 x에서의 만곡량, q는 전체 하중을 독터 롤러(14)의 길이로 나눈 값, L는 독터 롤러(14)의 길이, E는 축(14b)의 신장 탄성률, I는 단면 2차 모멘트로 π*d⁴/64이고, 여기서 d는 축(14b)의 직경이다.

상기 수학식으로부터 w는 x에 대한 4차 함수로 된다. 따라서, 독터 롤러(14)의 외경(φ)을 그 축 방향으로 상술한 4차 함수에 근거한 곡선으로 변화하도록 하면, 다른 함수를 이용한 곡선에 비하여 이론상으로 독터 롤러(14)를 현상 롤러(11) 에 대하여 더 한층 균일하게 누를 수 있다. 이것에 의해 현상 롤러(11) 상의 토너층을 균일하게 함과 동시에, 토너의 대전량을 일정하게 함으로써 대전량의 부분적인 저하를 방지할 수 있어 화상 품질의 향상을 도모할 수 있다. 이 때의 4차 함수에 근거한 곡선에 따른 독터 롤러(14) 외경의 축 방향의 형상을 나타내는 외경 곡선을 도면 중 CL로 나타낸다. 도 7에서는 그 차이를 쉽게 알 수 있도록 독터 롤러 중앙(14c)과 독터 롤러 단부(14d)의 외경 차이를 크게 나타내고 있지만, 실제 외경 차이는 50~수백 ㎛이다.

독터 롤러(14)에 의해 현상 롤러(11)로부터 긁어낸 토너는 독터 롤러 중앙(14c)으로부터 독터 롤러 단부(14d)를 향하여 흐르는 경향이 있다. 그리고, 그 토너의 흐름은 현상 롤러(11)의 토너 박층 폭을 규정하는 단부 시일 부재(20)에 규제되어 정지된다. 이 때의 독터 롤러 단부(14d) 부근의 설명도를 도 8에 나타낸다. 단부 시일 부재(20) 근처 영역(α)에서는 흘러 온 토너에 의해 독터 롤러(14) 상의 다른 영역에 비하여 아주 큰 분압이 발생한다. 그리고, 도면에 나타낸 바와 같이, 토너 박층(TL) 단부, 바꾸어 말하면 단부 시일 부재(20) 내측 단부에서는 현상 롤러(11)에 대한 독터 롤러(14)의 접촉압으로는 현상제 롤러(11)의 표면 이동 방향으로 이동하고자 하는 토너의 흐름을 억제할 수 없어 토너 누출(TO)이 발생하게 된다. 토너 누출(TO)은 도 9에 나타낸 바와 같이, 토너가 독터 롤러(14)에 의해 토너 흐름이 제지되는 영역(A)으로부터 현상 롤러(11)와 독터 롤러(14)의 접촉부를 빠져나가 현상 롤러(11)의 회전 방향 하류측으로부터 현상 용기(10) 외측으로 누출되는 것이다. 이와 같이, 토너 누출(TO)이 발생하면, 화상 형성 장치 내부가 더러워지고 감광체 벨트(1)나 다른 색의 현상 장치 내부 등을 오염시켜 화상 품질의 저하를 초래하게 된다.

이에, 본 실시예에서는 도 10에 나타낸 바와 같이, 만곡량을 구하는 일반식에 근거한 곡선인 외경 곡선(CL)보다 외경이 크게 되는 단부 영역(γ)을 단부 시일 부재(20) 내측으로부터 독터 롤러 단부(14d)에 걸쳐 마련한다. 여기서, 독터 롤러(14)는 축 방향으로 단부 영역(γ)과, 외경 곡선(CL)에 따라 독터 롤러(14)의 외경을 결정하는 중앙 영역인 영역(β)으로 구분할 수 있다. 그리고, 영역(β)과 단부 영역(γ)의 경계선을 변곡점(CP)으로 하였다. 도면과 같이, 단부 영역(γ)에서 외경을 점선으로 나타낸 외경 곡선(CL)보다 크게 하면서 변곡점(CP)의 위치를 토너 박층(TL) 형성 영역의 단부 내측에 마련하고 있다. 이것에 의해 단부 시일 부재(20) 근처의 독터 롤러 접촉압을 중앙 영역(β)에서의 접촉압보다 크게 하여 토너 박층(TL) 단부에서의 토너 누출을 방지한다. 즉, 단부 영역(γ)을 도 10의 영역(C)로부터 영역(B)에 걸쳐 마련함으로써 도 8의 영역(α)에서 현상 롤러(11)에 대한 독터 롤러(14)의 접촉압을 중앙 영역(β)에서의 접촉압보다 크게 할 수 있어 영역(α)에서의 토너 누출(TO) 발생을 방지할 수 있다. 또, 변곡점(CP)이 단부 시일 영역 내에 있는 경우, 즉, 단부 영역(γ)이 영역(B)에만 있는 경우에는 단부 시일 부재(20)의 내측 근처의 접촉압을 높일 수 없기 때문에, 토너 누출(TO)의 발생을 방지할 수 없다.

또, 변곡점(CP)은 형성되는 화상 품질을 보증하는 최대 폭인 화상 보증 영역(D)의 양단부(도 10중 영역(C)와의 경계)보다 더 외측에 마련하도록 한다. 화상 보 증 영역(D) 내에서는 축 방향의 농도 편차 등을 발생시키지 않도록 접촉압을 가능한 한 균일하게 할 필요가 있다. 그 때문에, 변곡점(CP)은 화상 보증 영역(D) 외에 구성하는 것이 바람직하다. 변곡점(CP)보다 더 외측은 단부 영역(γ)이고, 변곡점(CP)의 내측보다 접촉압이 커지기 때문에, 토너 박층(TL)은 영역(α)(도 8 참조)에서 화상 보증 영역(D)에 비하여 얇게 된다. 이것에 의해, 화상 보증 영역(D)에서의 토너 박층(TL)의 균일화를 실현함과 동시에, 단부 시일부 근처에서 토너 누출이 발생하는 것을 방지할 수 있게 된다.

여기서, 본 실시예의 독터 롤러(14)에 대한 실시 조건을 아래와 같이 나타낸다.

독터 롤러 직경： φ14(고무 층：1 mm)

롤러 최대 외경(중앙부)과 변곡점 외경의 차이：240 ㎛

단부 시일로부터 변곡점까지의 거리：2 mm(*독터 롤러 단부로부터 7 mm)

단부 시일과 독터 롤러의 겹침 량：5mm

독터 롤러 단부와 변곡점의 외경 차이：0

독터 롤러의 축 방향 길이：320mm

화상 보증 영역 폭：300mm

도 11에 나타낸 바와 같이, 변곡점(CP)에서의 독터 롤러(14)의 외경을 φB로 하고, 독터 롤러 단부(14d)에서의 외경을 φC로 하며, 상기 독터 롤러 단부(14d)와 변곡점(CP)의 외경 차이(ΦC－ΦB)가 취할 수 있는 범위를 실험에 의해 검토하였다. 이 때 독터 롤러 단부(14d)의 외경(φC)은 단부 영역(γ)에서의 외경의 최대치 이다. 본 발명자 등이 실험을 거듭한 결과, 변곡점으로부터 단부까지의 외경 차이를 ±20 ㎛로 함으로써, 화상 보증 영역에서의 화상 흐림 발생과 단부 시일부 근처에서의 토너 누출을 방지할 수 있게 된다는 것이 판명되었다. 여기서, －20 ㎛ 이하에서는 토너 누출이 발생하고, ＋20 ㎛ 이상의 경우에는 중앙부 접촉압이 저하함으로 인한 화상 흐림이 발생하게 된다.

외경 차이(φC－φB)의 허용 범위는 독터 롤러가 쉽게 만곡되는지의 여부에 관계된다고 생각된다. 만곡에 따라 최대 외경을 취하는 독터 롤러 중앙과 변곡점의 외경 차이를 dφ로 하였을 때, 본 실시예에서는

dφ = 240 ㎛, φC－φB = ±20 ㎛

이므로, 일반적으로는 φC－φB = ±dΦ／10 이내로 하는 것이 적절하다고 생각된다. 또, φC－φB = ±dΦ／20 이내로 함으로써 토너 누출이나 화상 흐림의 발생을 보다 확실하게 방지할 수 있다.

이상, 본 실시예에 의하면, 독터 롤러 중앙(14c)의 외경을 독터 롤러 단부(14d)의 외경보다 크게 하고, 독터 롤러 중앙(14c)에서 양측 대칭 형상으로 한다. 이 때, 외경의 형상은 독터 롤러(14)의 만곡에 따라 현상 롤러(11)에 접촉할 수 있도록, 독터 롤러 중앙(14c)에서 정점을 취하는 4차 함수의 외경 곡선(CL)으로 한다. 이와 같이, 독터 롤러(14)의 외경을 만곡에 따라 취함으로써, 현상 롤러(11)에 대한 독터 롤러(14)의 접촉압이 축 방향으로 균일하게 되어 균일한 토너 박층(TL)을 형성할 수 있다. 또, 독터 롤러(14)는 단부 시일 부재(20)의 내측으로부터 독터 롤러(14)의 단부 방향을 향하여 외경 곡선(CL)보다 외경이 크게 되는 단부 영역( γ)을 마련하고 있다. 이것에 의해 단부 시일 부재(20)의 내측 근처 영역(α)에서의 현상 롤러(11)에 대한 독터 롤러(14)의 접촉압을 중앙 영역(β)에서의 접촉압보다 크게 할 수 있어 토너 박층(TL) 단부인 영역(α)에서의 토너 누출을 방지할 수 있게 된다.

또, 접촉압이 다른 영역보다 크게 되는 단부 영역(γ)을 화상 보증 영역(D)의 외측에 마련함으로써 화상 보증 영역(D) 내에서는 접촉압을 균일하게 유지할 수 있어 균일한 토너 박층(TL)을 형성할 수 있다.

또, 외경 곡선(CL)을 일반적인 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 4차 함수의 곡선으로 하고 있다. 이것에 의해 다른 함수의 곡선을 이용하는 것보다 충실하게 독터 롤러(14)의 만곡에 따를 수 있어 보다 균일한 접촉압을 이룰 수 있으므로 보다 균일한 두께의 토너 박층(TL)을 형성할 수 있다.

또, 독터 롤러 단부(14d)의 외경(φC)이 독터 롤러 중앙(14d)과 변곡점(CP)의 외경 차이(dφ)와 변곡점(CP)의 외경(φB)에 대하여, φC－φB = ±dΦ／10이 되도록 한다. 이것에 의해 단부 영역(γ)에서의 외경이 너무 큼으로 인한 화상 흐림 발생이나, 단부 영역(γ)에서의 외경이 너무 작음으로 인한 현상제 누출 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 외경 곡선(CL)으로서 일반적인 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 4차 함수를 적용하였지만, 만곡에 따른 형상의 외경으로서는 이것에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 2차 함수, 원호 등 상기 일본 특허 공개 공보 2002-99144호에 기재되어 있는 독터 롤러와 현상 롤러의 접촉압이 축 방 향으로 균일하게 되는 형상으로 단부에 다른 영역보다 접촉압이 크게 되는 단부 영역을 마련함으로써 본 발명을 적용할 수 있다.

［변형예］

본 실시예에서는 하나의 감광체 벨트(1)에 대하여, 복수개의 현상 롤러(11)가 접촉하는 구성으로 하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다. 도 12는 변형예로서 하나의 현상 롤러에 대하여 감광체 롤러를 1개씩 마련한 화상 형성부의 개략도이다. 이 변형예에서는 감광체 롤러(101)와 대전 부재(31), 클리닝 부재(71) 및 현상 장치(52)를 일체로 지지하여 프로세스 카트리지(51)로 하고 있다. 이와 같이 감광체, 대전 수단, 현상 수단 및 클리닝 수단 등 구성 요소 중, 복수개를 프로세스 카트리지로서 일체로 결합하여 구성하고, 이 프로세스 카트리지를 복사기나 프린터 등 화상 형성 장치 본체에 대하여 착탈 가능하게 구성한다.

이것에 의해 본 실시예에서 적용한 독터 롤러를 구비하는 현상 장치를 이용함으로써 화상 보증 영역에서의 토너 박층의 균일화를 실현하면서 토너 오점이 없는 양호한 화상 품질을 유지할 수 있다. 또한 화상 형성 수단의 보수, 교환을 용이하게 하는 프로세스 카트리지를 제공할 수 있다.

본 발명에 의하면, 시일 부재 내측 근처의 현상제 규제 부재에서 현상제가 누출되는 것을 억제함으로써 현상제가 수용기 외측에 누출하는 현상제 누출 발생을 방지하여 화상 품질을 유지할 수 있다는 뛰어난 효과를 얻을 수 있다.

Claims (9)

1. 개구부를 구비하는, 현상제를 수용하기 위한 현상 용기와,

   상기 개구부로부터 일부 노출되고 상기 현상 용기 외측의 상 담지체와 대향하도록 배치되어 상기 현상제를 담지 이송하는 현상제 담지체와,

   단부가 눌리워짐으로써 상기 현상제 담지체의 표면에 접촉하여 상기 현상제 담지체가 담지 이송하는 상기 현상제의 양을 규제하는 현상제 규제 부재와,

   상기 현상제 담지체의 단부로부터 상기 현상 용기 외측으로 현상제가 누출되는 것을 막도록 상기 현상제 담지체의 축 방향 단부의 표면에 미끄럼 접촉하는 단부 시일 부재를 구비한 현상 장치에 있어서,

   화상 보증 영역을 포함한 중앙 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 만곡에 따라 상기 축 방향 중앙에 가까울 수록 상기 현상제 규제 부재의 외경이 커지는 형상으로 하고,

   상기 중앙 영역 외측의 축 방향 단부 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 외경이 만곡에 따른 형상의 외경보다 크게 되는 형상으로 하며,

   상기 중앙 영역과 상기 단부 영역의 경계는 상기 단부 시일 부재보다 더욱 축 방향 중앙 쪽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
2. 제1항에 있어서,

   상기 중앙 영역에서의 외경은 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하 는 일반식에 근거하여 변화하며,

   상기 단부 영역에서의 외경은 상기 일반식에 근거하여 구해지는 외경보다 더 크게 형성하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
3. 제1항에 있어서,

   상기 축 방향 단부 영역에서의 상기 현상제 규제 부재의 외경을 φC로 하고,

   상기 중앙 영역과 상기 단부 영역 경계의 외경을 φB로 하며,

   상기 중앙 영역의 최대 외경과 상기 φB의 차이를 dφ로 할 때,

   상기 φC -φB의 절대치는 dφ／10 이내인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
4. 잠상을 담지하는 상 담지체와,

   상기 상 담지체에 잠상을 형성하는 노광 장치와,

   상기 상 담지체 상의 잠상을 현상하는 현상 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

   상기 현상 장치는

   개구부를 구비하는, 현상제를 수용하기 위한 현상 용기와,

   상기 개구부로부터 일부 노출되고 상기 현상 용기 외측의 상 담지체와 대향하도록 배치되어 상기 현상제를 담지 이송하는 현상제 담지체와,

   단부가 눌리워짐으로써 상기 현상제 담지체의 표면에 접촉하여 상기 현상제 담지체가 담지 이송하는 상기 현상제의 양을 규제하는 현상제 규제 부재와,

   상기 현상제 담지체의 단부로부터 상기 현상 용기 외측으로 현상제가 누출되는 것을 막도록 상기 현상제 담지체의 축 방향 단부의 표면에 미끄럼 접촉하는 단부 시일 부재를 구비한 현상 장치로서,

   화상 보증 영역을 포함한 중앙 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 만곡에 따라 상기 축 방향 중앙에 가까울 수록 상기 현상제 규제 부재의 외경이 커지는 형상으로 하고,

   상기 중앙 영역 외측의 축 방향 단부 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 외경이 만곡에 따른 형상의 외경보다 크게 되는 형상으로 하며,

   상기 중앙 영역과 상기 단부 영역의 경계는 상기 단부 시일 부재보다 더욱 축 방향 중앙 쪽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
5. 제4항에 있어서,

   상기 중앙 영역에서의 외경은 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 일반식에 근거하여 변화하며,

   상기 단부 영역에서의 외경은 상기 일반식에 근거하여 구해지는 외경보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
6. 제4항에 있어서,

   상기 축 방향 단부 영역에서의 상기 현상제 규제 부재의 외경을 φC로 하고,

   상기 중앙 영역과 상기 단부 영역 경계의 외경을 φB로 하며,

   상기 중앙 영역의 최대 외경과 상기 φB의 차이를 dφ로 할 때,

   상기 φC - φB의 절대치는 dφ／10 이내인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
7. 상 담지체, 대전 장치, 노광 장치 또는 클리닝 장치 중 적어도 어느 하나와 현상 장치를 일체로 지지하여 화상 형성 장치 본체에 착탈 자유롭게 구성하는 프로세스 카트리지에 있어서,

   상기 현상 장치는

   개구부를 구비하는, 현상제를 수용하기 위한 현상 용기와,

   상기 개구부로부터 일부 노출되고 상기 현상 용기 외측의 상 담지체와 대향하도록 배치되어 상기 현상제를 담지 이송하는 현상제 담지체와,

   단부가 눌리워짐으로써 상기 현상제 담지체의 표면에 접촉하여 상기 현상제 담지체가 담지 이송하는 상기 현상제의 양을 규제하는 현상제 규제 부재와,

   상기 현상제 담지체의 단부로부터 상기 현상 용기 외측으로 현상제가 누출되는 것을 막도록 상기 현상제 담지체의 축 방향 단부의 표면에 미끄럼 접촉하는 단부 시일 부재를 구비한 현상 장치로서,

   화상 보증 영역을 포함한 중앙 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 만곡에 따라 상기 축 방향 중앙에 가까울 수록 상기 현상제 규제 부재의 외경이 커지는 형상으로 하고,

   상기 중앙 영역 외측의 축 방향 단부 영역에서는 상기 현상제 규제 부재의 외경이 만곡에 따른 형상의 외경보다 크게 되는 형상으로 하며,

   상기 중앙 영역과 상기 단부 영역의 경계는 상기 단부 시일 부재보다 더욱 축 방향 중앙 쪽으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
8. 제7항에 있어서,

   상기 중앙 영역에서의 외경은 균등 분포 하중의 양단 지지 빔의 만곡을 구하는 일반식에 근거하여 변화하며,

   상기 단부 영역에서의 외경은 상기 일반식에 근거하여 구해지는 외경보다 더 크게 형성되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
9. 제7항에 있어서,

   상기 축 방향 단부 영역에서의 상기 현상제 규제 부재의 외경을 φC로 하고,

   상기 중앙 영역과 상기 단부 영역 경계의 외경을 φB로 하며,

   상기 중앙 영역의 최대 외경과 상기 φB의 차이를 dφ로 할 때,

   상기 φC - φB의 절대치는 dφ／10 이내인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.

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