KR100739763B1 - 하이브리드방식 화상형성장치 - Google Patents

하이브리드방식 화상형성장치 Download PDF

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Abstract

개시된 하이브리드방식 화상형성장치는, 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 하이브리드방식 화상형성장치로서, 정전잠상이 형성되는 감광체와, 그 외주에 토너와 캐리어로 된 자기브러쉬를 형성하는 자기롤러와 이 자기롤러 및 감광체와 비접촉 상태로 설치되어 자기브러쉬로부터 공급된 토너로 정전잠상을 현상시키는 현상롤러를 구비하는 현상기를 포함하며, 현상제의 저항율은 109Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 한다.

Description

하이브리드방식 화상형성장치{Hybride type electrophotographic image forming apparatus}
도 1은 본 발명에 따른 현상장치의 일 실시예의 구성도.
도 2는 현상제의 저항율과 현상롤러에의 토너층 형성효율과의 관계를 도시한 그래프.
도 3은 현상제의 저항을 측정하기 위한 장치의 일 예를 도시한 도면.
도 4는 도 3에 도시된 측정장치의 등가전기회로도.
도 5는 도 4의 등가회로도의 전압의 시간응답특성을 도시한 그래프.
도 6은 대전시간과 토너대전량의 관계를 도시한 그래프.
도 7은 캐리어의 저항율과 토너의 대전시간과의 관계를 도시한 그래프.
도 8은 캐리어의 저항을 측정하기 위한 장치의 구성도.
도 9a는 현상롤러로의 토너공급량을 늘이기 위한 현상기의 일 예를 도시한 구성도,
도 9b는 도 9a에 도시된 현상기의 공급영역에서의 자기력의 세기를 도시한 도면.
도 9c는 도 9a에 도시된 현상기의 작용을 설명하는 도면.
도 10a는 현상롤러로의 토너공급량을 늘이기 위한 현상기의 일 변형예를 도 시한 구성도,
도 10b는 도 10a에 도시된 현상기의 작용을 설명하는 도면.
도 1a는 현상롤러로의 토너공급량을 늘이기 위한 현상기의 다른 예를 도시한 구성도,
도 1b는 도 1a에 도시된 현상기의 작용을 설명하는 도면.
도 12은 싱글패스방식 다색현상장치의 일 실시예의 구성도.
도 13은　트레레벨노광방식의 원리를 설명하는 도면.
도 14는 멀티패스방식 다색현상장치의 일 실시예의 구성도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
10, 11, 12......감광체 20, 21, 22......대전기
30, 31, 32......노광기 40, 41, 42, 43, 44......현상기
50, 51, 52......전사전 대전기 60......중간전사벨트
61, 62......제1전사롤러 63......제2전사롤러
70, 71, 72......클리닝부재 80......정착기
P......용지 421......토너호퍼
422......와이어 423......자기코어
424......슬리브 425......현상롤러
426......자기롤러 427, 428......교반부재
429......현상제규제부재
전자사진방식 현상장치에 관한 것으로서, 특히 하이브리드 현상방식을 채용한 화상형성장치에 관한 것이다.
전자사진방식을 이용한 복사기, 프린터, 팩시밀리, 복합기 등의 화상형성장치의 현상방식으로는, 토너와 자성 캐리어를 사용하는 이성분 현상방식, 절연토너나 도전성토너를 사용하는 일성분 현상방식, 자성캐리어와 비자성토너가 혼합된 이성분 현상제를 사용하며 현상롤러 상에 대전된 토너 만을 부착시켜 정전잠상으로 비상시켜 정전잠상을 현상하는 하이브리드 현상방식 등이 있다.
이성분 현상방식은, 토너의 대전성이 우수하고 장수명화가 가능하며 동시에 균일한 베타화상을 구현할 수 있는 등의 이점이 있다. 반면에, 현상장치가 크고 복잡하게 되며, 토너의 비산, 캐리어의 잠상에의 부착 등의 결점이 있다.
일성분 현상방식은 현상장치가 콤팩트하고 도트 재현성에 뛰어나지만, 토너가 감광체의 배경부에 부착되는 배경부 오염(background fog)이 발생된다는 문제가 있다. 원인은, 현상롤러에 역극성으로 대전된 토너가 많기 때문이다. 이성분 현상방식에 의하면, 토너와 캐리어를 혼합하여 교반시켜 토너를 대전시키기 때문에 역극성 토너가 발생될 가능성이 적다. 하지만, 일성분 현상방식의 경우에는 현상롤러 상에 토너를 부착시킨 후에 규제블레이드와 토너를 마찰시켜 토너를 대전시키기 때문에 토너를 충분히 대전시킬 수가 없어서 역극성토너가 발생될 가능성이 많다. 호소카와 미클론 주식회사제의 입자 대전량 분포 측정장치인 E-Spart　Analyzer를 사 용하여 토너의 대전량을 조사한 결과, 개수기준으로 10％에서 25％정도의 역극성 토너가 존재하였다.
하이브리드 현상방식에 의하면, 캐리어와 토너를 혼합하여 교반시켜 토너를 대전시킨다. 자기롤러 상에 캐리어와 토너로 된 자기브러쉬를 형성한다. 자기롤러와 현상롤러 사이에는 토너를 자기브러쉬로부터 현상롤러로 이동시키기 위한 바이어스가 인가된다. 이 바이어스에 의하여 적절한 대전극성을 가진 토너만이 자기브러쉬로부터 현상롤러로 이동되며, 역극성으로 대전된 토너는 현상롤러로 잘 이동되지 않는다. 따라서, 배경부 오염 문제의 개선이 가능하다. 또, 토너만이 감광체와 현상롤러가 대면된 현상영역으로 공급되기 때문에 캐리어의 잠상에의 부착이나 토너의 비산을 줄일 수 있다. 즉, 하이브리드 현상방식은 이성분 현상방식과 일성분 현상방식의 장점을 취한 현상방식이다. 하지만, 하이브리드 현상방식은 현상고스트라는 문제를 안고 있다. 현상롤러 상의 토너는 감광체와 대면된 현상영역을 통과하면서 감광체로 이동된다. 그 다음에 현상롤러에는 충분한 양의 토너가 공급되어 현상롤러 상에 균일한 토너층이 형성되어야 한다. 만일 토너층이 균일하지 않으면, 감광체 상에 현상된 화상에는 현상롤러의 회전주기로 이전 현상의 잔상이 발생된다. 이를 현상고스트라 한다.
본 발명은 현상고스트를 방지할 수 있도록 개선된 하이브리드방식 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또, 본 발명은 배경부 오염을 방지할 수 있도록 개선된 하이브리드방식 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다. 또, 본 발 명은 트리레벨노광방식을 채용하여 고품질의 안정적인 현상이 가능한 하이브리드방식 다색화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드방식 화상형성장치는, 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 하이브리드방식 화상형성장치로서, 정전잠상이 형성되는 감광체; 그 외주에 토너와 캐리어로 된 자기브러쉬를 형성하는 자기롤러와, 상기 자기롤러 및 상기 감광체와 비접촉 상태로 설치되어 상기 자기브러쉬로부터 공급된 토너로 상기 정전잠상을 현상시키는 현상롤러를 구비하는 현상기;를 포함하며, 상기 현상제의 저항율은 109Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 캐리어의 저항률은 108Ω㎝ 이하이다.
일 실시예로서, 상기 자기롤러는 회전되는 슬리브와, 상기 자기브러쉬를 형성시키기 위한 다수의 자극을 구비하며 상기 슬리브 내에 배치되는 자기코어를 포함하며, 상기 다수의 자극은 상기 자기롤러와 상기 현상롤러가 대면된 공급영역에 대향되는 동일한 극성을 가지는 한 쌍의 자극을 포함한다. 상기 공급영역에서 상기 슬리브와 상기 현상롤러의 표면의 이동방향은 동일하다. 현상기는 상기 공급영역에 설치되어 상기 자기브러쉬와 충돌되는 충돌부재;를 더 구비한다.
일 실시예로서, 상기 자기롤러는 회전되는 슬리브와, 상기 자기브러쉬를 형성시키기 위한 다수의 자극을 구비하며 상기 슬리브 내에 배치되어 회전되는 자기코어를 포함한다. 상기 자기코어는 상기 슬리브의 회전방향과 반대방향으로 회전된 다. 상기 현상롤러와 상기 자기롤러가 대면된 공급영역에서 상기 슬리브와 상기 현상롤러의 표면의 이동방향은 동일하다.
일 실시예로서, 상기 자기롤러와 상기 현상롤러의 사이에는 맥동 전계를 발생시키는 바이어스가 인가된다.
일 실시예로서, 상기 화상형성장치는, 하나 이상의 상기 감광체; 상기 감광체를 대전시키는 하나 이상의 대전기; 상기 감광체에 광을 주사하는 하나 이상의 노광기; 서로 다른 색상의 토너가 수용된 다수의 상기 현상기;를 더 구비하여, 칼라인쇄가 가능한 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
일 실시예로서, 상기 화상형성장치는, 상기 감광체와, 상기 감광체를 대전시키는 대전기와, 상기 감광체를 트리레벨방식으로 노광시키는 노광기와, 제1, 제2색상의 토너가 각각 수용된 두 개의 상기 현상기를 구비하는 제1화상형성유닛; 상기 감광체와, 상기 감광체를 대전시키는 대전기와, 상기 감광체를 트리레벨방식으로 노광시키는 노광기와, 제3, 제4색상의 토너가 각각 수용된 두 개의 상기 현상기를 구비하는 제2화상형성유닛; 상기 제1, 제2화상형성유닛으로부터 토너화상이 전사되는 중간전사체;를 포함하여, 싱글패스방식으로 칼라화상을 인쇄한다.
일 실시예로서, 상기 화상형성장치는, 상기 감광체를 대전시키는 대전기; 상기 감광체를 트리레벨방식으로 노광시키는 노광기; 제1, 제2, 제3, 제4색상의 토너가 각각 수용된 네 개의 상기 현상기를 구비하여, 2패스방식에 의하여 칼라화상을 인쇄한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 하이브리드방식 화상형성장치는, 토 너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 하이브리드방식 화상형성장치로서, 정전잠상이 형성되는 감광체; 그 외주에 토너와 캐리어로 된 자기브러쉬를 형성하는 자기롤러; 상기 자기롤러 및 상기 감광체와 비접촉 상태로 설치되어 상기 자기브러쉬로부터 공급된 토너로 상기 정전잠상을 현상시키는 현상롤러;를 포함하며, 상기 자기롤러는, 상기 자기롤러는 회전되는 슬리브와, 상기 자기브러쉬를 형성시키기 위한 다수의 자극을 구비하며 상기 슬리브 내에 배치되는 자기코어를 포함하며, 상기 다수의 자극은 상기 자기롤러와 상기 현상롤러가 대면된 공급영역에 대향되는 동일한 극성을 가지는 한 쌍의 자극을 포함한다.
상기 공급영역에서 상기 슬리브와 상기 현상롤러의 표면의 이동방향은 동일하다. 상기 현상기는 상기 공급영역에 설치되어 상기 자기브러쉬와 충돌되는 와이어;를 더 구비한다. 상기 캐리어의 저항률은 108Ω㎝ 이하이다. 상기 자기롤러와 상기 현상롤러의 사이에는 맥동 전계를 발생시키는 바이어스가 인가된다.
이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명은, 자기롤러의 표면에 토너와 캐리어로 된 자기브러쉬를 형성하고, 이 자기브러쉬로부터 토너만을 현상롤러로 공급하고, 이 토너를 감광체로 이동시켜 감광체 상의 정전잠상을 현상시키는 하이브리드방식(또는 터치다운(touchdown)방식)현상장치에 관한 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 하이브리드방식 현상장치의 일 실시예의 구성도이다. 도 1을 보면, 현상장치는, 감광체(10), 대전기(20), 노광기(30), 현상기(40), 전사기(35), 정착기(80), 클리닝부재(70)를 구비한다. 대전기(20)와 노광기(30)는 감광체(10)에 정전잠상을 형성하기 위한 것이다. 대전기(20)로서는 코로나 방전기 또는 대전롤러가 채용될 수 있다. 노광기(30)로서는 레이저광을 조사하는 LSU(laser scanning unit)이 채용될 수 있다.
현상기(40)는 현상롤러(425), 자기롤러(426), 교반부재(427)(428), 현상제규제부재(429) 및 토너가 수용된 토너호퍼(421)를 구비한다. 현상롤러(425)는 감광체(10) 및 자기롤러(426)와 비접촉 상태로 배치된다. 복합전원(510)과 직류전원(511)은 현상롤러(425)로부터 감광체(10)로 토너를 이동시키기 위한 현상바이어스와 자기롤러(426)으로부터 현상롤러(425)로 토너를 이동시키기 위한 공급바이어스를 각각 제공한다. 비접촉 현상방식을 채용하는 경우에, 현상롤러(425)와 감광체(10) 사이의 간격(현상갭)은 150 ~ 400㎛ 정도, 바람직하게는 200 ~ 300㎛ 정도이다. 현상갭이 150㎛ 보다 좁으면 배경부 오염의 원인이 되며, 400㎛ 보다 넓으면 토너를 감광체(10)로 이동시키기가 곤란하여 충분한 화상농도를 얻기 어렵다. 자기롤러(426)는 회전되는 슬리브(424)와, 슬리브(424) 내에 설치되어 자기브러쉬를 형성시키기 위한 자기력을 제공하는 자기코어(423)를 구비한다. 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 간격은 대략 0.3mm 내지 0.7mm 정도이다. 현상롤러(425) 상에 형성되는 토너층은 0.5~1.0㎎/㎠ 정도인 것이 바람직하다. 이를 위하여 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이의 간격은 0.2mm 내지 0.5 mm정도인 것이 바람직하며, 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이의 평균 전위차는 50 V에서 200 V정도, 토너의 대전량 을 10 내지 20μC／g, 자기롤러(426)와 현상롤러(425)의 속도비를 0.5~2.0의 사이로 조정하면 좋다.
현상기(40)에는 토너와 캐리어가 혼합된 현상제가 들어가 있다. 토너와 캐리어는 교반부재(427)(428)의 회전에 의해서 교반되어 서로 마찰된다. 이에 의하여 토너가 대전된다. 일반적으로 토너의 대전량이 포화치에 이르려면 시간이 걸린다. 새로운(대전되지 않은) 토너가 토너호퍼(421)로부터 현상기(40)로 공급되면, 교반부재(427)(428)에 의하여 교반되면서 자기롤러(426)에 도달된다. 그 동안에 토너가 충분히 대전될 수 있도록 토너나 캐리어의 재료의 조성을 최적화하거나 교반부재(427)(428)의 구조나 회전수 등의 조건을 조정함으로써 최종적으로 현상롤러(425)상에 포화상태로 대전된 토너층을 형성할 수 있다. 현상제규제부재(429)는 자기롤러(426)에 형성된 자기브러쉬를 균일하게 규제한다. 공급바이어스에 의하여 토너만이 자기브러쉬로부터 분리되어 현상롤러(425)로 이동된다.
상기와 같은 구성에 의하여, 대전기(20)는 감광체(10)의 표면을 균일한 전위로 대전시킨다. 노광기(30)는 화상정보에 대응되는 광을 감광체(10)에 조사한다. 이에 의하여 감광체(10)의 표면에는 전위가 서로 다른 화상부와 비화상부로 된 정전잠상이 형성된다. 현상롤러(425)와 자기롤러(426)가 대면된 공급영역에서 토너는 자기롤러(426)에 인가되는 공급바이어스에 의하여 자기 브러쉬로부터 분리되어 현상롤러(425)로 공급된다. 현상롤러(425)의 외주에는 균일한 토너층이 형성된다. 현상롤러(425)에 형성된 토너층이 감광체(10)와 현상롤러(425)가 대면된 현상영역을 통과하는 동안에, 현상바이어스에 의하여 토너가 현상롤러(425) 상의 토너층으로부 터 분리되어 화상부에 부착된다. 이에 의하여 감광체(10) 상에는 가시적인 토너화상이 형성된다. 토너화상은 전사기(35)에 의하여 제공되는 전사전계에 의하여 기록매체(P)로 전사된다. 정착기(80)는 열과 압력에 의하여 토너화상을 기록매체(P)에 정착시킨다. 클리닝부재(70)는 감광체(10)의 표면에 잔류되는 토너를 제거한다.
현상고스트 문제를 해결하기 위해서, 현상영역을 통과한 후에 현상롤러 상의 잔류토너를 회수하여 현상롤러로부터 이전에 현상되는 화상의 잔상을 제거하는 방안이 종래로부터 고안되어 왔다. 그 예로서, 회수용 자기롤러를 이용하여 현상롤러 상의 토너를 회수하는 방안, 현상롤러와 자기롤러 사이의 전계의 방향을 바꾸어 현상롤러로부터 자기롤러로 토너를 회수하는 방안, 현상롤러와 자기롤러를 동일한 방향(두 롤러가 대면된 영역에서 두 롤러의 표면의 이동방향이 반대가 되는 방향)으로 회전시켜 자기브러쉬를 이용하여 현상롤러 상의 토너를 회수하는 방안 등이 있었다.
하지만, 회수용 자기롤러를 이용하는 방안은 현상장치의 대형화를 수반한다. 또, 현상롤러와 자기롤러 사이의 전계의 방향을 바꾸는 방안은 최적의 현상조건을 만들기 위한 바이어스와 최적의 회수조건을 만들기 위한 바이어스가 서로 양립되기 어렵고, 전원공급장치의 가격이 상승하는 문제가 있다. 또, 캐리어는 토너와 대전극성이 반대인데, 토너를 현상롤러로부터 자기롤러로 회수하는 바이어스에 의하여 캐리어, 특히 입경이 작은 캐리어가 현상롤러로 이동되고, 이 캐리어가 다시 감광체의 배경부에 부착될 가능성이 있다. 캐리어는 전기저항이 토너에 비해 낮기 때문에, 감광체 상에 현상된 화상을 용지 또는 중간전사매체로 전사할 때에 전하누설 에 의하여 전사불량 및 화상의 농도얼룩을 야기할 수 있다.
본 발명은 현상롤러(425) 상에 충분한 양의 토너를 공급하여 균일한 토너층을 형성함으로써 상기한 문제점들을 야기하지 않고 현상고스트를 방지하기 위한 것이다.
균일한 토너층을 형성하기 위하여는 자기브러쉬가 공급영역을 통과하는 시간보다 짧은 시간 내에 충분한 양의 토너가 자기브러쉬로부터 현상롤러(425)로 공급되어야 한다. 이를 위하여, 현상제의 도전성과 자기롤러(426)로부터 현상롤러(425)로의 토너의 이동율과의 관계를 검토하였다. 공급영역에서는 전하를 띠는 토너가 자기브러쉬로부터 현상롤러(425)로 이동된다. 현상제의 저항률(resistivity)이 109Ω㎝ 이하가 되면, 토너의 이동량은 그 이동에 의하여 현상롤러(425)의 표면에 형성된 토너층의 전위가 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전위차와 같아지는 양만큼이 된다. 이 때에, 토너가 이동되는데 소요되는 시간은 자기 브러쉬가 공급영역을 통과하는데 소요되는 시간보다 짧아서, 토너가 매우 신속하게 이동된다. 따라서, 현상영역으로 충분한 양의 토너가 공급될 수 있어서, 매우 효과적으로 현상고스트를 방지할 수 있다. 또, 고농도 화상을 연속적으로 인쇄하는 경우에도 인쇄화상의 농도얼룩을 방지할 수 있다.
공급영역에서 현상롤러(425)와 자기롤러(426)의 표면의 이동 방향이 같고 그 이동속도가 0.3 m/s, 현상롤러(425)와 자기롤러(426)의 간격이 0.5 mm, 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이의 직류 전위차가 100 V, 토너의 대전량이 13μC/g인 경우에, 현상제의 저항율과 자기롤러(426)로부터 현상롤러(425)로의 토너의 이동율의 관계를 조사한 결과가 도 2의 그래프에 도시되어 있다. 100%의 토너이동률은 토너이동률이 포화된 상태를 의미한다. 도 2에서 95％을 기준으로 한 이유는, 5％정도의 토너이동률의 차이는 최종적으로 인쇄된 화상으로부터 인식할 수 없을 정도의 차이가 되기 때문이다.
도 3은 현상제의 저항을 측정하기 위한 장치의 일 예를 도시한 도면이다. 도 6을 보면, 현상제의 저항을 측정하기 위하여 측정용저항(저항값 Rx)(501), 고압전원(502), 전압계(503), 전류계(504), 현상롤러(425) 상의 토너를 제거하는 블레이드(505), 제거한 토너가 수용되는 용기(506)가 도시되어 있다. 자기롤러(426) 상에 형성된 자기 브러쉬(500)를 현상롤러(425)에 접촉시키면서, 고압전원(502)로부터 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이에 직류전압을 인가한다. 예를 들면, 마이너스로 대전된 토너를 이용하는 경우에는 고압전원(502)으로부터 -100V정도의 전압을 인가한다. 현상제 중의 토너는 현상롤러(425)로 이동되며, 현상롤러(425)의 표면에 토너층이 형성된다. 이 토너층을 블레이드(505)로 제거한다. 이와 같이 토너의 이동과 토너층의 제거를 반복하면, 현상롤러(425)로 이동되는 토너의 전하량에 상당하는 전류가 전류계(504)에 의하여 측정된다. 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이에 인가되는 전압은 전압계(503)에 의하여 측정된다. 측정된 전류와 전압으로부터 현상제의 저항을 구할 수 있다. 현상제의 저항률은, 현상제의 저항에 자기롤러(426) 상의 현상제(자기브러쉬)가 현상롤러(425)에 접촉되는 면적(자기롤러(426)의 착자 길이와 자기브러쉬의 니프폭의 곱)을 곱하고, 이를 다시 자기롤러(426)와 현 상롤러(425)의 간격으로 나누면 얻어진다.
도 4는 도 3에 도시된 현상제 저항 측정장치의 등가전기회로도이다. 도 5는 도 4의 등가회로도의 전압(Vd)의 시간응답특성도이다. 도 4와 도 5를 참조하여 현상제의 저항율을 구하는 방법과 저저항률을 가지는 현상제가 유효한 이유를 설명한다.
현상제는 도 4의 등가회로도에서 정전용량(Cd)과 저항(Rd)의 병렬회로로 표시된다. 고압전원(502)으로부터 전압(E1)이 인가되었을 때, 전압계(503)에 의하여 측정되는 전압(Vd)의 응답파형을 구할 수 있다. 이 응답파형의 포화전압(Vsat)과 전압(E1), 측정용저항(501)의 저항값(Rx)으로부터 현상제의 저항(Rd)이 구해질 수 있다. 또, 응답파형의 초기의 기울기로부터 시정수(tc)를 얻을 수 있다. 아래의 수학식<1>을 이용하여 상기한 값들이 계산될 수 있다.
수학식<1>
Vd = E1×{Rd/(Rx + Rd)}×[1 - exp{-t/(Rd×Cd)}]
Id = (E1 - Vd)/Rx
Vsat = E1×Rd/(Rd + Rx)
Rd = Rx/(E1/Vsat - 1)
Cd = tc/Rd
현상영역에서 현상롤러(425)의 표면에 형성된 토너층으로부터 토너가 감광체(10)로 현상된다. 그 후에 다시 현상롤러(425)의 표면이 공급영역에 도달되면 자기 브러쉬로부터 토너가 현상롤러(425)의 표면으로 이동되어 원래의 토너층으로 회복 된다. 이 과정은 도 4의 등가회로도에서 전압(E1)을 인가했을 경우의 응답과 같다. 포화전압(Vsat)은 도 2에 도시된 그래프에서 토너의 이동률이 포화가 된 것을 의미한다. 도 5에서, 포화전압(Vsat)의 95%가 되는데 소요되는 시간은 시정수(tc)의 3배 정도의 시간이다. 즉, 시정수(tc)의 3배 정도의 시간내에 현상롤러(425)의 표면의 토너층은 95% 상태로 회복된다. 실제로, 토너층이 95％ 정도까지 회복하면 현상고스트를 방지할 수 있다. 즉, 5% 정도의 회복율의 차이에 의한 화상농도의 차이는 최종적으로 인쇄된 화상으로부터 인식할 수 없을 정도의 차이이다. 따라서, 현상롤러(425)의 표면이 자기 브러쉬에 접촉되고나서 다시 떨어질 때까지의 시간(즉, 현상롤러(425)의 표면이 공급영역을 통과하는 시간)보다 시정수(tc)의 3배에 해당되는 시간이 더 짧게 되도록 현상제의 저항(Rd)을 결정하면 된다. 이에 근거하여 현상제의 저항율을 구하면, 거의 109Ω㎝가 된다.
캐리어와 토너의 조성을 조절함으로써 109Ω㎝ 이하의 현상제 저항률을 실현할 수 있다. 현상제의 저항은, 캐리어의 전기저항과 토너의 유동성 및 토녀의 대전량 등에 따라서 변한다. 현상제의 저항률이 109Ω㎝ 이하의 현상제를 얻기 위해서는 상술한 요소(parameter)들을 변경하면서 현상제를 제조하고 토너의 대전량의 변화시키면서 제조된 현상제의 저항을 측정하여 적절한 조합을 찾는 과정을 반복한다. 현상제의 저항을 크게 지배하는 요소는 캐리어의 전기저항이다. 캐리어의 전기저항은 캐리어의 심재의 저항값이나 표면 코팅재에의 도전제의 첨가량 등을 변화시킴으로써 조절할 수 있다. 사용할 수 있는 캐리어의 심재로서는, 페라이트, 마그네타 이트, 철분 등이 있다.
다음으로 토너의 초기대전에 대하여 검토하다. 현상기(40) 내의 토너가 소비되어 토너의 양이 줄어 들면, 새로운 토너가 보충된다. 이 보충된 토너는 대전되지 않은 상태이기 때문에 신속하게 대전시킬 필요가 있다. 대전이 지연되면 약대전의 토너가 현상에 사용되어 배경부 오염과 토너비산의 원인이 된다. 토너를 신속하게 대전시키기 위한 한 방안으로서 저저항의 캐리어를 사용하는 방안이 있다.
새로 보충된 토너가 현상롤러(425)에 도달될 때까지의 시간(공급시간)동안에 토너는 배경부 오염 등의 문제가 발생되지 않을 정도의 대전량으로 대전되어야 한다. 예를 들면, 도 1에 도시된 교반부재(427)(428)를 이용한 현상장치에서 현상롤러(425)의 선속도 0.3m／s, 현상롤러(425)의 길이를 A4용지의 세로길이에 대응되도록 하였을 때에 공급시간을 30초 정도로 설계할 수 있다. 이 경우에 새로 보충된 토너를 적절히 대전시키기 위하여 소요되는 시간(기준대전시간)은 30초 이내가 되면 된다.
여기서, 대전시간의 측정방법에 대해 설명한다. 토너와 캐리어를 혼합하기 위한 현상제용기로서 100 cc의 용기를 사용한다. 대전량 측정장치로서는 Trek사의 210HS-2A형 흡인식 대전량측정장치를 사용한다. 혼합 장치로서는 볼-밀(ball-mill)혼합장치를 사용한다. 예를 들면 입경 50㎛의 캐리어와 입경 8㎛의 토너를 혼합하는 경우를 설명한다. 먼저 옆으로 눕힌 용기에 캐리어 50g을 치우치지 않게 넣고 토너 4g을 캐리어 위에 치우치지 않게 분산시킨다. 볼-밀혼합장치의 회전속도는, 용기가 매분 30 회전하도록 조정하여 캐리어와 토너를 교반시킨다. 10초, 20초, 30 초, 1분, 2분이 경과될 때에 혼합을 중지하고 현상제를 채취하여 흡인식 대전량 측정장치를 이용해 토너의 대전량을 측정한다. 토너의 대전량과 대전시간의 관계의 그래프는 도 6과 같은 형태가 된다.
새로 보충된 토너가 현상롤러(425)에 도달될 때까지의 시간동안에 토너 대전량이 어느 정도가 되면 좋은가는 새로 보충되는 토너의 대전량이 현상롤러(425)로 공급되는 전체 토너의 대전량에 미치는 영향을 고려하여 결정된다. 실제로 자기롤러(426)의 자기 브러쉬로부터 현상롤러(425)로 이동하는 토너의 양은 자기 브러쉬 중의 토너량의 10％정도이다. 따라서, 자기 브러쉬 중의 토너량의 10％정도의 토너가 자기브러쉬로 지속적으로 보충된다. 자기브러쉬에 포함된 전체 토너량 중에서 5% 정도는 다소 약대전되더라도 최종적으로 인쇄된 화상으로부터 회질의 차이를 인식할 수 없을 정도이다. 따라서, 지속적으로 자기브러쉬로 보충되는 10% 분량의 토너는 포화 대전량이 되는 대전시간의 반 정도의 시간 동안만 교반시키면 된다고 볼 수 있다. 그러면 그 10%의 토너 중에서 약 절반 정도는 포화 대전량까지 대전되고 나머지 절반 정도는 포화 대전량의 반 정도까지 대전된다고 예상된다. 따라서, 기준대전시간은 토너의 대전량이 포화가 되는 시간의 반으로 설정할 수 있다. 실제로 동일한 대전시간 동안에 현상기(40) 내에서의 교반에 의한 토너의 대전량과 상술한 토너대전량 측정장치에서의 교반에 의한 토너의 대전량은 다소 다를 수 있기 때문에 반복적인 실험에 의하여 실제의 현상기에 적용될 수 있는 기준대전시간을 정한다.
수 종의 토너와 캐리어를 이용하여 캐리어 저항률과 기준대전시간 사이의 관 계를 조사한 결과, 캐리어 저항을 낮게 하면 기준대전시간도 짧아지며, 대체로 도 7에 도시된 바와 같은 그래프를 얻을 수 있었다. 상술한 실험결과로부터 대체로 캐리어의 저항률이 108Ω㎝ 이하가 되는 것이 바람직하다는 결론을 얻을 수 있다. 실제로는, 캐리어의 종류에 따라서는 저항율이 108Ω㎝ 이하 이더라도 적절한 기준대전시간을 얻을 수 없는 경우도 있다. 하지만, 도 7에 도시된 그래프는 실제 사용될 수 있는 다수의 토너와 캐리어를 각각 조합하여 실제로 캐리어의 저항률이 낮아질수록 기준대전시간이 짧아지는 조합을 찾아내어 그 관계를 표시한 것이기 때문에, 도 7에 도시된 그래프는 배경부 오염과 토너비산을 방지하기 위하여 새로이 보충되는 토너를 신속하게 대전시킬 수 있는 적절한 캐리어와 토너의 조합을 찾는데에 유용한 가이드가 될 수 있다.
도 8을 참조하여 캐리어의 저항률을 측정하는 방법에 대해 설명한다. 캐리어(600)를 측정용 전극(601)과 (602) 사이에 위치시키고 고압전원(607)을 이용하여 전극(601)(602)에 고전압을 인가한다. 전극(602)에 흐르는 전류를 전류계(606)로 측정한다. 전압과 전류의 관계로부터 저항값을 구한다. 이 때, 측정용 전극(602)의 주위에 절연체(604)와 가이드전극(603)을 설치한다. 이 구조에 의하여 캐리어를 수납하는 용기(605)의 내벽면을 통하여 흐르는 전류의 영향을 제거하여 올바른 저항값을 얻을 수 있다. 구해진 저항값에 측정전극(602)의 면적을 곱하고 곱한 값을 캐리어의 두께(d)로 나누는 것이 캐리어의 저항률이 된다. 전극(601)에 의하여 캐리어에 가해지는 힘은 0.1kg／㎠가 되도록 한다. 캐리어에 인가되는 전기장의 세기는 103KV/m가 되도록 인가전압과 두께(d)를 조절한다.
자기롤러(426)로부터 현상롤러(425)로의 토너의 이동률을 높이기 위하여, 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이에 직류와 교류가 혼합된 형태의 공급바이어스를 인가하여 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전계가 시간적으로 변동되도록 할 수 있다. 전계가 시간적으로 변동되는 전계로서 교번전계와 맥동전계가 있다. 교번전계는 전계의 방향과 강도가 모두 시간적으로 변하는 전계를 말한다. 예를 들어, 자기롤러(426)와 현상롤러(425)의 직류전위차가 100V라면 교류전압의 피크-투-피크(peak-to-peak)전압을 300V가 되도록 선정한다. 그러면, 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전위차는 -50~250V가 되어, 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전계는 그 방향가 강도가 시간적으로 변하는 교번전계가 된다. 본 발명에 사용되는 현상제는 저항률이 109Ω㎝ 이하로서 매우 작기 때문에 진폭이 큰 교류전압을 인가하면 순간적으로 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전위차가 커져서 과도한 전류가 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이에 흐르게 된다. 과도한 전류는 전원장치에 이상을 초래할 수 있다. 따라서, 교류전압은 과도한 전류가 흐르지 않는 조건으로 설정할 필요가 있다. 이러한 조건을 만족하기 위하여, 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전계가 그 방향은 변하지 않고 강도만이 변화하는 맥동전계가 되도록 교류전압의 진폭을 선정하는 것이 바람직하다. 예를 들어 자기롤러(426)와 현상롤러(425)의 직류전위차가 100V라면 교류전압의 피크-투-피크(peak-to-peak)전압을 180V가 되도록 선정한다. 그러면, 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전위 차는 10~190V가 되어, 자기롤러(426)와 현상롤러(425) 사이의 전계는 그 방향은 변하지 않고 강도만이 변하는 맥동전계가 된다. 맥동전계에 의하여 토너의 현상롤러(425)로의 이동률을 향상시킬 수 있다.
이하에서는, 자기롤러(426)로부터 현상롤러(425)로의 토너의 공급량을 늘이기 위한 다른 방안에 관하여 검토한다.
도 9a를 보면, 슬리브(424) 내부에 자기브러쉬를 형성하기 위한 자기코어(423)가 고정적으로 배치되어 있다. 자기코어(423)는 다수의 극으로 분극되어 있는데, 공급영역에 대향되는 영역에는 극성이 동일한 한 쌍의 자극(S1)(S2)이 배치된다. 자기력의 세기는 도 9b에 도시된 바와 같이 한 쌍의 자극(S1)(S2) 사이에서 급격이 작아진다. 자극(S1)에 의하여 형성된 자기브러쉬는 슬리브(424)가 회전됨에 따라 한 쌍의 자극(S1)(S2) 사이에 도달되면 도 9c에 도시된 바와 같이 급격히 붕괴된다. 그런 다음에 자극(S2)에 도달되면 자기브러쉬가 다시 형성된다. 이 때, 한 쌍의 자극(S1)(S2) 사이에서 붕괴된 자기브러쉬는 매우 빠른 속도로 자극(S2)를 향하여 이동되며, 자극(S2)에 의하여 자기브러쉬가 다시 형성될 때에 그 속도가 급격히 감소된다. 이 충격에 의하여 캐리어에 부착되어 있던 토너가 캐리어로부터 분리되며, 공급바이어스에 의하여 현상롤러(425)로 이동된다. 이와 같은 구성에 의하면, 공급영역에서 토너는 공급바이어스에 의하여 형성되는 전기적인 힘과 자기브러쉬의 붕괴와 재생성과정에서 발생되는 기계적인 충격에 의하여 캐리어로부터 분리되기 때문에 매우 많은 양의 토너를 자기브러쉬로부터 분리하여 현상롤러(425)로 이동시킬 수 있다. 따라서, 감광체(10)와 현상롤러(425)가 대면된 현상영역에서 소 비된 토너의 양 이상의 충분한 양의 토너를 현상롤러(425)로 다시 공급할 수 있기 때문에 현상고스트를 방지할 수 있다.
도 10a에 도시된 바와 같이, 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이에 와이어(충돌부재)(422)가 설치될 수 있다. 그러면, 도 10b에 도시된 바와 같이 자극(S1)(S2) 사이에서 붕괴된 자기브러쉬가 와이어(422)와 충돌되므로 토너가 캐리어로부터 더 용이하게 분리될 수 있다. 와이어(422)로서는 텅스텐이나 스텐레스 등의 고장력의 금속이 이용된다. 와이어(422)의 직경은 0.05 mm에서 0.20 mm 정도가 적절하며, 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이의 간격을 고려하여 적절히 선정하면 된다. 예를 들면, 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이의 간격이 0.3 mm인 경우에는 0.05 mm를 선택한다. 이와 같은 구성에 의하면, 토너가 자기브러쉬로부터 더 잘 분리되므로 현상롤러(425)로 많은 양의 토너를 공급할 필요가 있는 경우, 예를 들면, 고속 인쇄나 고농도 인쇄를 할 경우에 현상고스트와 화상농도얼룩을 방지하는데 매우 효과적이다. 충돌부재는 외이어(422)에 한정되는 것이 아니며 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이에 설치되어 자기브러쉬와 충돌할 수 있는 것이라면 메쉬형태 등 어떠한 것이라도 무방하다.
도 11a을 보면, 슬리브(424) 내부에 설치된 자기코어(423)가 회전된다. 자기코어(423)는 N극과 S극이 번갈아 위치되도록 분극되어 있다. 도 11b를 보면, 슬리브(424)는 반시계방향으로 회전되고, 자기코어(423)는 시계방향으로 회전된다. 공급영역의 상류을 보면, 슬리브(424)의 표면으로부터 E-D-C-B-A의 순서로 캐리어가 부착되어 있다. 자기코어(423)가 회전되므로 공급영역에서는 자기력의 방향이 변한 다. 공급영역의 하류측에서는 슬리브(424)의 표면으로부터 A-B-C-D-E의 순서로 캐리어가 부착되어 있다. 이와 같이, 자기코어(423)를 회전시켜 공급영역의 자기력의 방향으로 변화시키면 도 11b의 화살표시로 도시된 바와 같이 자기브러쉬가 뒤집어지면서 자기브러쉬를 형성하는 거의 모든 토너가 현상롤러(425)에 접근되어 현상롤러(425)로 이동되는 토너의 양이 증가된다. 이에 의하여 현상롤러(425)로 충분한 양의 토너를 공급하여 균일한 토너층을 형성할 수 있다.
이와 같은 자기코어(423)의 자극의 배치와 자기코어(423)를 회전시키는 실시예에 더하여 현상제의 저항률과 캐리어의 저항률을 상술한 바와 같이 조정할 수도 있다. 또, 공급바이어스로서 현상롤러(425)와 자기롤러(426) 사이에 상술한 바와 같은 맥동전계를 발생시키는 바이어스가 인가될 수도 있다.
상술한 현상장치는 칼라현상장치에 적용될 수 있다. 도 12는 싱글패스방식 다색현상장치의 일 예를 도시한 구성도이다. 본 실시예의 다색현상쇄장치는 트리-레벨노광방식을 이용하는 두 개의 화상형성유닛을 구비한다. 하나는, 감광체(11), 대전롤러(21), 노광기(31), 현상기(41)(43), 전사전 대전기(51), 클리너(71)을 구비하며, 또 하나는 감광체(12), 대전롤러(22), 노광기(32), 현상기(42)(44), 전사전 대전기(52), 클리너(72)를 구비한다. 현상기(41)(42)(43)(44)로서는 도 1, 도 9a, 도 10a, 도 11a에 도시된 현상기가 채용될 수 있다.
트리레벨노광방식은 노광기(31)(32)를 이용하여 감광체(11)(12)에 광을 조사할 때에, 노광기(31)(32)의 노광파워를 오프(off)와 미들파워(middle power)와 풀파워(full power)의 3 단계로 조절하여 한 번의 노광에 의하여 각 감광체(11)(12) 상에 고전위부(VH), 중전위부(VM), 저전위부(VL)의 3개의 전위부를 형성하는 노광방식을 말한다. 고전위부(VH)와 저전위부(VL)에는 대전극성이 다른 토너가 각각 현상된다.
우선, 감광체(11), 대전롤러(21), 노광기(31), 현상기(41)(43), 전사전 대전기(51), 클리너(71)을 구비하는 화상형성유닛에 대하여 설명한다. 대전기(21)로 감광체(11)의 표면을 대전시킨다. 예를 들어, 감광체(11)를 부대전시키는 경우에는 고전위부(VH)의 전위가 -900V가 되도록 대전시킨다.
다음으로, 노광기(31)으로 인쇄하고자 하는 색상에 따라 노광파워를 3 단계로 바꾸면서 감광체(11)를 노광한다. 도 13에 도시된 바와 같이, 감광체(11)를 부대전하는 경우에는 정극성으로 대전된 토너는 고전위부(VH)에 현상된다. 화상신호가 정극성 칼라를 인쇄하는 신호(정극성 칼라데이터에서 "0")인 경우에는 노광파워는 오프가 되어 감광체(11) 상의 해당위치는 고전위부(VH)가 된다. 한편, 부극성으로 대전된 토너는 저전위부(VL)에 현상된다. 화상신호가 부극성 칼라를 인쇄하는 신호(부극성 칼라데이터에서 "0")인 경우에는 노광파워는 풀파워가 되고, 감광체(11) 상의 해당위치는 저전위부(VL)(예를 들어 전위가 -30V이다.)가 된다. 화상신호가 흰색 이미지인 경우에는 노광파워는 미들파워가 되며, 감광체(11)상의 해당위치의 전위는 고전위부(VH)와 저전위부(VL) 사이의 중전위부(VM)(예를 들면 전위가 -450V이다.)가 된다.
다음으로, 현상기(41)를 이용하여 부극성 토너(412)를 현상한다. 이 경우에, 현상기(41)에는 저전위부(VL)의 전위(212)와 중전위부(VM)의 전위(213)의 사이의 전위(222)를 갖는 현상바이어스가 인가된다. 저전위부(VL)에는 부극성 토너(412)가 현상된다. 현상기(43)를 이용하여 정극성 토너(411)를 현상한다. 현상기(43)에는 고전위부(VH)의 전위(211)와 중전위부(VM) 전위(213)의 사이의 전위(221)를 갖는 현상바이어스가 인가된다. 고전위부(VH)에는 정극성 토너(411)이 현상된다.
다음으로, 전사전 대전기(51)를 이용하여 감광체(11) 상에 현상된 정극성과 부극성의 토너(411)(412)를 어느 한 쪽 극성으로 바꾼다. 예를 들면, 전사전 대전기(51)로 정극성 코로나를 조사하여 부극성 토너(412)의 극성을 정극성으로 바꿀 수 있다. 감광체(11)에 형성된 2색의 토너화상은 제1전사롤러(61)에 인가되는 부극성 전압에 의하여 중간전사벨트(60)으로 전사된다.
감광체(12), 대전롤러(22), 노광기(32), 현상기(42)(44), 전사전 대전기(52), 클리너(72)를 구비하는 화상형성유닛에 의하여도 상술한 바와 동일한 과정이 수행되며, 감광체(12)에 형성된 2색의 토너화상은 제1전사롤러(62)에 인가되는 부극성 전압에 의하여 중간전사벨트(60)으로 전사된다.
중간전사벨트(60)에는 4색 토너화상이 형성된다. 이 4색 토너화상을 제2전사롤러(63)를 이용하여 카세트(90)로부터 공급되는 용지(P)에 전사하고, 정착기(80)로 용지에 정착시킴으로써 4색 화상을 인쇄할 수 있다. 4색이 각각 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow), 블랙(Black)이라면 풀칼라(full color)화상을 얻을 수 있다. 감광체(11)(12) 상에 잔류되는 토너는 클리닝부재(71)(72)에 의하여 제거된다.
감광체의 전위를 3 분할하는 트리-레벨 방식은 대부분의 레이저 프린터에서 사용되고 있는 2분할방식(화상부와 비화상부로 분할하는 방식)에 비하여 하나의 색상을 현상하기 위하여 사용할 수 있는 전위의 범위가 약 반 정도 밖에 안된다. 또, 감광체의 대전특성은 환경조건(온도, 습도 등)나 지속적인 사용에 따라 수반되는 열화(경시열화)에 의해서 변화한다. 이 때문에 같은 노광파워로 감광체를 노광하더라도 감광체의 표면전위가 변한다. 고전위부(VH)나 저전위부(VL)의 전위가 변한 경우에는 현상되는 토너의 양이 변하여 인쇄농도가 달라진다. 중전위부(VM)의 전위가 변한 경우에는 토너가, 현상되어서는 안되는, 배경부(background)에 현상되어 벼경부 오염이 발생된다. 특히 중전위부(VM)의 변동이 커서, 트리-레벨방식을 사용하기 위하여는 전위를 안정적으로 제어할 필요가 있다.
때문에, 트리-레벨방식을 사용하는 전자사진장치에서는, 노광 후의 표면전위를 표면전위센서(831)(832)로 검출하고, 대전기(21)(22)나 노광기(31)(32)를 제어하여 전위를 안정적으로 유지하는 방식을 취하고 있다. 상술한 바와 같은 방식에 의하여 감광체를 한 번 노광시켜 2색 화상을 인쇄할 수 있다. 따라서, 하나의 노광기로 2색 인쇄가 가능하기 때문에 이 방식을 이용함으로써 제품의 소형화와 저가격화를 기대할 수 있다.
도 14는 트리-레벨방식을 적용한 멀티패스방식 다색현상장치의 일예를 도시한 것이다. 도시된 현상장치는 감광체(10)와, 그 주위에 배치되는 4개의 현상기(41)(42)(43)(44)와, 중간전사벨트(60)을 구비한다. 먼저, 현상기(41)(42)로 최초의 2색토너화상을 감광체(10) 상에 현상하고 이 토너화상의 극성을 전사전 대전기(50)를 이용하여 적절한 극성으로 바꾼 후에 중간전사벨트(60)로 전사한다. 다음으 로, 현상기(43)(44)를 이용하여 2색 토너화상을 감광체(10)에 현상하고 이를 동일한 방법으로 중간전사벨트(60)로 전사한다. 이에 의하여 중간전사벨트(60) 상에는 4색 토너화상이 형성된다. 이것을 제2전사롤러(63)로 용지(P)에 전사하고 정착기(80)로 정착함으로써 4색 화상을 인쇄할 수 있다. 4색이 각각 시안(Cyan), 마젠타(Magenta), 옐로우(Yellow), 블랙(Black)이라면 풀칼라(full color)화상을 얻을 수 있다.
트리레벨노광방식을 이용한 다색 화상형성장치에서는 특히 배경부 오염이 문제가 되지만, 본 발명에 따른 화상형성장치에 따르면 배경부 오염이 거의 없는 좋은 품질의 인쇄화상을 얻을 수 있다. 또, 토너를 현상롤러로부터 자기롤러로 회수하는 바이어스를 사용하지 않기 때문에 입경이 작은 캐리어가 현상롤러를 거텨 감광체의 배경부에 부착되는 일이 발생되지 않는다. 따라서, 전기저항이 낮은 캐리어로 인하여 감광체 상에 현상된 화상을 용지 또는 중간전사매체로 전사할 때에 전하누설에 의하여 전사불량이나 화상농도얼룩 문제를 해결할 수 있다.
도면으로 설명되지는 않았지만, 네 개의 감광체, 각 감광체에 비화상부와 화상부의 2레벨의 정전잠상을 형성하는 네 개의 노광기, 각 감광체에 형성된 정전잠상에 서로 다른 색상의 토너를 공급하여 현상시키는 네 개의 현상기를 구비하는 싱글패스방식 화상형성장치도 구현될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다. 또한, 하나의 감광체와, 이 감광체에 각 색상의 화상정보에 대응되는 비화상부와 화상부의 2레벨의 정전잠상을 순차적으로 형성하는 하나의 노광기, 감광체에 형성된 정전잠상에 서로 다른 색상의 토너를 순차적으로 공급하여 현상시키는 네 개의 현 상기를 구비하는 멀티패스방식 화상형성장치도 구현될 수 있음을 당업자라면 알 수 있을 것이다.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 하이브리드방식 화상형성장치에 따르면, 현상고스트, 배경부 오염이 없는 우수한 화질을 가진 소형 화상형성장치의 구현이 가능하다. 또한, 안정적인 인쇄품질을 얻을 수 있는 트리레벨노광방식을 채용한 칼라화상형성장치의 구현이 가능하다.
본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims (17)

  1. 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 하이브리드방식 화상형성장치로서,
    정전잠상이 형성되는 감광체;
    그 외주에 토너와 캐리어로 된 자기브러쉬를 형성하는 자기롤러와, 상기 자기롤러 및 상기 감광체와 비접촉 상태로 설치되어 상기 자기브러쉬로부터 공급된 토너로 상기 정전잠상을 현상시키는 현상롤러를 구비하는 현상기;를 포함하며,
    상기 현상제의 저항율은 109Ω㎝ 이하이며,
    상기 자기롤러는 회전되는 슬리브와, 상기 자기브러쉬를 형성시키기 위한 다수의 자극을 구비하며 상기 슬리브 내에 배치되는 자기코어를 포함하며,
    상기 다수의 자극은 상기 자기롤러와 상기 현상롤러가 대면된 공급영역에 대향되는 동일한 극성을 가지는 한 쌍의 자극을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 캐리어의 저항률은 108Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 공급영역에서 상기 슬리브와 상기 현상롤러의 표면의 이동방향은 동일한 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 현상기는 상기 공급영역에 설치되어 상기 자기브러쉬와 충돌되는 충돌부재;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  6. 삭제
  7. 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 하이브리드방식 화상형성장치로서,
    정전잠상이 형성되는 감광체;
    그 외주에 토너와 캐리어로 된 자기브러쉬를 형성하는 자기롤러와, 상기 자기롤러 및 상기 감광체와 비접촉 상태로 설치되어 상기 자기브러쉬로부터 공급된 토너로 상기 정전잠상을 현상시키는 현상롤러를 구비하는 현상기;를 포함하며,
    상기 현상제의 저항율은 109Ω㎝ 이하이며,
    상기 자기롤러는 회전되는 슬리브와, 상기 자기브러쉬를 형성시키기 위한 다수의 자극을 구비하며 상기 슬리브 내에 배치되어 회전되는 자기코어를 포함하며,
    상기 자기코어는 상기 슬리브의 회전방향과 반대방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 현상롤러와 상기 자기롤러가 대면된 공급영역에서 상기 슬리브와 상기 현상롤러의 표면의 이동방향은 동일한 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  9. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제7항, 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 자기롤러와 상기 현상롤러의 사이에는 맥동 전계를 발생시키는 바이어스가 인가되는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  10. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제7항, 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광체를 대전시키는 대전기;
    상기 감광체에 광을 주사하는 노광기;
    서로 다른 색상의 토너가 수용된 다수의 상기 현상기;를 더 구비하여, 칼라인쇄가 가능한 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  11. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제7항, 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광체와, 상기 감광체를 대전시키는 대전기와, 상기 감광체를 트리레벨방식으로 노광시키는 노광기와, 제1, 제2색상의 토너가 각각 수용된 두 개의 상기 현상기를 구비하는 제1화상형성유닛;
    상기 감광체와, 상기 감광체를 대전시키는 대전기와, 상기 감광체를 트리레벨방식으로 노광시키는 노광기와, 제3, 제4색상의 토너가 각각 수용된 두 개의 상기 현상기를 구비하는 제2화상형성유닛;
    상기 제1, 제2화상형성유닛으로부터 토너화상이 전사되는 중간전사체;를 포함하여, 싱글패스방식으로 칼라화상을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  12. 제1항, 제2항, 제4항, 제5항, 제7항, 또는 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 감광체를 대전시키는 대전기;
    상기 감광체를 트리레벨방식으로 노광시키는 노광기;
    제1, 제2, 제3, 제4색상의 토너가 각각 수용된 네 개의 상기 현상기를 구비하여, 2패스방식에 의하여 칼라화상을 인쇄하는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  13. 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 하이브리드방식 화상형성장치로서,
    정전잠상이 형성되는 감광체;
    그 외주에 토너와 캐리어로 된 자기브러쉬를 형성하는 자기롤러;
    상기 자기롤러 및 상기 감광체와 비접촉 상태로 설치되어 상기 자기브러쉬로부터 공급된 토너로 상기 정전잠상을 현상시키는 현상롤러;를 포함하며, 상기 자기롤러는,
    상기 자기롤러는 회전되는 슬리브와, 상기 자기브러쉬를 형성시키기 위한 다수의 자극을 구비하며 상기 슬리브 내에 배치되는 자기코어를 포함하며, 상기 다수의 자극은 상기 자기롤러와 상기 현상롤러가 대면된 공급영역에 대향되는 동일한 극성을 가지는 한 쌍의 자극을 포함하는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 공급영역에서 상기 슬리브와 상기 현상롤러의 표면의 이동방향은 동일한 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 현상기는 상기 공급영역에 설치되어 상기 자기브러쉬와 충돌되는 와이어;를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 캐리어의 저항률은 108Ω㎝ 이하인 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 자기롤러와 상기 현상롤러의 사이에는 맥동 전계를 발생시키는 바이어스가 인가되는 것을 특징으로 하는 하이브리드방식 화상형성장치.
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