KR100877031B1

KR100877031B1 - 현상 장치

Info

Publication number: KR100877031B1
Application number: KR1020070051938A
Authority: KR
Inventors: 고이찌로 다까시마; 야스유끼 이시이; 유우이찌로오 히라따; 도모노리 마쯔나가
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2006-05-30
Filing date: 2007-05-29
Publication date: 2009-01-09
Also published as: US7664442B2; US20070280745A1; KR20070115674A; CN101082799B; CN101082799A

Abstract

본 발명에 따르면 현상 장치가 제공된다. 현상 장치는, 현상제를 담지하고, 상 담지체에 형성된 정전 화상을 현상제로 현상하는 현상제 담지체와, 현상제 담지체로 현상제를 공급하는 동시에, 현상제 담지체로부터 현상제를 제거하기 위해, 현상제 담지체와 이격되어 설치된 현상제 공급 및 제거 부재와, 현상제 담지체와 현상제 공급 및 제거 부재 사이에서 전계를 형성하는 전계 형성 장치를 포함하며, 상기 현상제 공급 및 제거 부재는 도전 부재와, 상기 현상제 공급 및 제거 부재의 표면에 설치된 절연 부재를 구비하고, 상기 현상제 공급 및 제거 부재로부터 상기 현상제 담지체로 현상제를 공급하는 위치에 있어서, 상기 현상제 담지체의 이동 방향은 상기 현상제 공급 및 제거 부재의 이동 방향과는 반대 방향이며, 상기 전계는, 진동 전계이며, 상기 도전 부재의 직류 전위는 상기 현상제 담지체의 직류 전위와 동일하거나, 또는 상기 도전 부재의 직류 전위는 상기 현상제 담지체의 직류 전위에 대해 현상제의 정규의 대전 극성과는 반대측인, 진동 전계이다.

현상 장치, 전계, 현상제 담지체, 도전 부재, 절연 부재

Description

현상 장치 {DEVELOPING APPARATUS}

도1은 본 발명에 관한 화상 형성 장치의 일 실시예를 설명하는 개략도.

도2는 본 발명에 관한 현상 장치의 일 실시예를 설명하는 개략도.

도3은 본 발명에 따른 현상 장치 내의 현상제의 움직임을 설명하는 도면.

도4는 실험예에 있어서의 현상 장치 내의 현상제의 움직임을 설명하는 도면.

도5는 본 발명에 관한 현상 장치의 다른 실시예를 설명하는 개략도.

도6은 종래예를 설명하는 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

20 : 화상 형성 장치

20A : 화상 형성 장치 본체

21 : 감광 드럼

22 : 대전 장치

23 : 노광 장치

24, 50 : 현상 장치

25 : 전사 롤러

26 : 전사재

27 : 클리닝 장치

28 : 폐토너 용기

29 : 정착 장치

31, 51 : 현상 용기

32 : 토너

33 : 현상 롤러

33A : 코어

33B : 탄성층

34 : 절연 코팅 전극 롤러

35 : 현상 블레이드

38 : 지지 판금

39, 40, 55 : 전원

52 : 현상 슬리브

53 : 탄성 블레이드

[문헌 1] 일본 특허 출원 공개 소63-106768호 공보

본 발명은, 상 담지체(image bearing member) 위에 형성된 정전 화상을 현상제로 현상하여 가시 상(visible image), 즉 토너 상으로 현상하기 위한 현상 장치 에 관한 것이다. 현상 장치는, 예를 들어 복사기, 프린터, 혹은 팩시밀리 장치 등의 전자 사진 방식의 화상 형성 장치 등에 이용할 수 있다.

종래의 현상 장치에는, 상 담지체 위에 형성된 정전 잠상을 가시화하기 위해 현상제를 반송하는 현상제 담지체(developer carrying member)에, 현상제를 공급하는 현상제 공급 부재를 갖고 있는 것이 있다.

또한, 정전 잠상을 가시화한 후에, 그 이력으로서 현상제가 현상제 담지체 위에 잔류하고 있지만, 종래의 현상 장치에는 이 잔류 현상제를 제거하는 현상제 제거 부재를 갖고 있는 것이 있다.

전술한 현상제 공급 부재가, 혹은 현상제 제거 부재가 현상제 담지체와 접촉하고 있는 경우, 화상 형성 동작을 다수회 반복하면 현상제로의 부하가 많아짐으로써, 현상제의 열화가 더 진행되어 화상 불량이 발생하게 된다.

그래서, 다른 종래 기술에 따르면, 현상제로의 부하 경감을 위해, 현상제 공급 부재와 현상제 제거 부재를 현상제 담지체와 비접촉으로 배치하고 있는 것이 알려져 있다(일본 특허 출원 공개 소63-106768호 공보).

도6에서, 이러한 구성의 종래 현상 장치의 일예가 도시되어 있다. 도6은 상 담지체로서의 드럼 형상의 전자 사진 감광체(이하,"감광 드럼"이라 함)(110)와 현상 장치(111)의 단면을 도시한다.

본 예에서, 현상 장치(111)에는 감광 드럼(110) 위의 정전 잠상을 가시화하기 위해 자성 단일-성분 토너(mono-component toner)(112)를 반송하는 현상제 담지체로서의 현상 롤러(113)가 설치되어 있다. 현상 롤러(113) 위의 가시화에 기여하지 않은 잔류 토너를 제거하기 위해, 회전하는 전극(114)이 비접촉으로 배치되어 있고, 이 전극(114)에는 직류 전위를 중첩한 교류 전위가 인가되어 있다. 그리고, 전극(114) 표면의 토너(112)를 제거하기 위해 전극(114)에는, 긁어내기 부재(115)가 접촉되어 있다.

또한, 현상 롤러(113)에 토너(112)를 공급하는 공급 부재(116)가 현상 롤러(113) 근방에 배치되어 있다. 공급 부재(116)의 교반에 의한 효과, 및 현상 롤러(113)를 구성하고 있는 자성 고무층(113A)의 자력(magnetic force)에 의해, 토너(112)가 공급된다.

그러나, 전술한 종래 예에서는, 현상제의 공급과 제거를, 공급 부재(116)와 현상제 제거 부재(전극)(114)의 2개 부품에 의해 행하고 있기 때문에, 현상 장치가 대형화되어 있다.

또한, 한편으로는 비자성 현상제를 사용한 현상 장치에 있어서는 자력을 이용할 수 없기 때문에, 현상제 담지체로의 현상제의 공급이 불충분하다.

또한, 현상제가 현상 롤러로부터 만족스럽게 제거될 수 없는 경우에는, 종종 이전의 화상의 이력이 남게 된다. 이러한 이력은 현상 고스트(development ghost)라 일컬어진다.

본 발명의 목적은, 현상 장치 내의 현상제로의 부하를 경감한 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 현상제 담지체로 현상제를 안정적으로 공급할 수 있 는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 현상제 담지체로부터 현상제의 제거를 양호하게 행할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 현상제 담지체로의 현상제의 공급과 현상제 담지체로부터의 현상제의 제거를 공통의 부재로 행할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은, 소형화할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가의 목적 및 특징으로 하는 부분은 첨부 도면을 참조하면서 이하의 상세한 설명을 읽음으로써 한층 명백해질 것이다.

이하, 본 발명에 관한 현상 장치를 도면에 의거하여 더욱 상세하게 설명한다. 단, 본 실시 형태에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상, 그들의 상대 배치 등은, 발명이 적용되는 장치의 구성이나 각종 조건에 의해 적절하게 변경되어야 하는 것이다. 본 발명의 범위를 이하의 실시 형태에 한정하는 취지의 것은 아니다.

제1 실시예

도1은 본 발명에 관한 현상 장치를 적용한 화상 형성 장치의 개략 단면도이다. 도2는 현상 장치의 개략 단면도이다.

우선, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의한 화상 형성 동작에 대해 설명한다.

본 실시예에 있어서, 화상 형성 장치(20)는 상 담지체로서의 드럼 형상의 전 자 사진 감광체, 즉 감광 드럼(21)을 구비한다. 감광 드럼(21)은 화살표 A 방향으로 회전 가능하게 지지되어 있다. 감광 드럼(21)의 주변에는, 대전 장치(22), 노광 장치(23), 현상 장치(24)가 배치되어 있다.

우선, 감광 드럼(21)은 대전 장치(22)에 의해 균일하게 대전되고, 그 후 본 실시예에서 노광 장치(23)인 레이저 광학 장치로부터의 레이저광(23L)에 의해 노광되어, 감광 드럼(21)의 표면에 정전 잠상이 형성된다.

이 정전 잠상을, 감광 드럼(21)에 대향 배치된 현상 장치(24)에 의해 현상하고, 토너 상으로서 가시화한다. 또한, 본 실시예에서, 현상 장치(24)는 카트리지로서 화상 형성 장치 본체(20A)에 대해 제거 가능하다.

가시화된 감광 드럼(21) 위의 토너 상은, 전사 장치인 전사 롤러(25)에 의해 기록 매체인 전사재(26)에 전사된다.

전사되지 않고 감광 드럼(21) 위에 잔존한 전사 잔류 토너는, 클리닝 장치(27)에 설치한 클리닝 부재인 클리닝 블레이드(27a)에 의해 긁어내어져, 폐토너 용기(waste toner container)(28)에 수납된다. 클리닝된 감광 드럼(21)은, 상기 동작을 반복하여 화상 형성을 행한다.

한편, 토너 상이 전사된 전사재(26)는, 정착 장치(29)에 의해 토너 상이 영구 정착된 후, 기기 밖으로 배지(排紙)된다.

이제, 도2를 참조하여 현상 장치(24)에 대해 더 설명한다.

본 실시예에서, 현상 장치(24)는 현상제로서 마이너스 대전성의 비자성 단일-성분 토너(32)를 수용하는 현상 용기(31)를 구비하고 있다. 현상 장치(24)는, 현 상 용기(31) 내의 길이 방향(도2의 지면에 직교하는 방향)으로 연장되는 개구부에 위치한 현상제 담지체로서의 현상 롤러(33)이며, 감광 드럼(21)과 대향 배치된 현상 롤러(33)를 구비한다. 현상 롤러(33)는, 감광 드럼(21) 위의 정전 잠상을 현상제로 현상하고, 가시화한다. 본 실시예에서, 탄성층(33B)이 코어 바아(33A) 위에 형성되도록 현상 롤러(33)가 구성된다. 현상 롤러(33)의 상세한 구성은 후술한다.

감광 드럼(21)은, 알루미늄 실린더를 기체(base)로 하고, 그 주위에 소정 두께의 감광층을 도포 시공한 강성체이다. 감광 드럼(21)은, 화상 형성시에 있어서 대전 장치(22)에 의해 대전 전위(Vd) = - 500 V로 균일 대전되어 있고, 화상 신호에 따라서 레이저광(23L)에 의해 노광된 부분이 Vl = - 100 V가 된다. 현상 롤러(33)의 코어 바아(33A)에는 전원(40)으로부터 직류 전위(Vdc) = - 300 V가, 현상 바이어스로서 인가되고, 정전 잠상의 Vl부는, 마이너스 대전성 토너로 반전 현상된다.

탄성을 갖는 현상 롤러(33)는, 상기 개구부에서 도2에 도시하는 우측 대략 반주(semicircle portion)를 현상 용기(31) 안쪽으로 돌출되고, 좌측 대략 반주면을 현상 용기(31)로부터 노출시켜 설치된다. 이 현상 용기(31)로부터 노출된 면은, 현상 장치(24)의 좌측에 위치하는 감광 드럼(21)에 소정의 침입량이 되도록 압박, 접촉하도록 설치된다. 본 실시예에 있어서는, 감광 드럼(21)에 대해 현상 롤러(33)는 50 ㎛의 침입량으로 접촉한다. 또한, 침입량이라 함은, 가령 감광 드럼(21)을 떼어낸 경우의 현상 롤러(33)의 표면의 위치와, 감광 드럼(21)을 설치한 경우의 현상 롤러(33)의 표면의 위치와의 거리이다.

현상 롤러(33)는, 도2에서 화살표 B 방향으로 회전 구동된다. 그 표면은, 토너(32)와의 미끄럼 마찰 확률을 높이고, 또한 토너(32)의 반송을 양호하게 행하기 위해 적절한 요철을 갖고 있다.

본 실시예에서, 현상 롤러(33)는 코어 바아(33A) 위에, 탄성층(33B)으로서 우레탄 고무를 베이스층으로 하고 아크릴·우레탄계 고무를 표면에 코팅한 2층 구성의 탄성층(33B)이 된다. 또한, 표면 거칠기는, Ra로 0.6 내지 1.3 ㎛이며, 저항은 10⁴ 내지 10⁷ Ω이었다.

여기서, 저항의 측정 방법을 설명한다.

현상 롤러(33)를, 감광 드럼(21)과 동등한 직경의 알루미늄 슬리브에, 접촉 하중 500 gf로 접촉시킨다. 이 알루미늄 슬리브를, 또한 감광 드럼(21)과 동등한 원주 속도(circumferential speed)로 회전시킨다.

본 실시예에 있어서, 감광 드럼(21)은 원주 속도 90 mm/초로 회전하고, 직경은 30 mm이며, 현상 롤러(33)는 감광 드럼(21)보다도 빠른 원주 속도 120 mm/초로 회전하고, 직경은 20 mm이다.

다음에, 현상 롤러(33)에, 본 실시예에 있어서의 현상 바이어스와 동등한 - 300 V의 직류 전위를 인가한다. 그 때, 접지측에 10 ㏀의 저항을 마련하고, 그 양단의 전위를 측정함으로써 현상 롤러(33)에 흐르는 전류를 산출하여, 현상 롤러(33)의 저항을 산출한다.

본 실시예에 있어서, 단일-성분 현상제로서의 마이너스 대전성의 비자성 토 너(32)에는, 고화질화를 도모하기 위해 소입경화를 달성하고, 또한 전사 효율을 향상시키기 위해 대략 구형 토너를 이용하고 있다. 구체적으로는, 토너의 형상 계수로서, SF-1이 100 내지 180이고, SF-2가 100 내지 140인 것을 이용하였다.

이 SF-1, SF-2는, 히다찌 세이사꾸쇼 FE-SEM(S-800)을 이용하여, 토너 상을 무작위로 100개 샘플링하고, 그들 화상 정보를, 인터페이스를 통해 니레꼬사제 화상 해석 장치(Luzex3)에 도입하여 해석을 행하고, 하기 식으로부터 산출하여 얻어진 값을 정의하고 있다.

SF - 1 = {(MXLNG)²/ AREA} × (π / 4) × 100

SF - 2 = {(PERI)²/ AREA} × (1 / 4π) × 100

(여기서, MXLNG : 절대 최대 길이, AREA : 토너 투영 면적, PERI : 둘레 길이)

이 토너의 형상 계수 SF-1은 구형 정도를 나타내고, 100으로부터 커짐에 따라 구형으로부터 서서히 부정형(irregularly shaped)이 된다. SF-2는 요철 정도를 나타내고, 100으로부터 커짐에 따라 토너 표면의 요철이 현저해진다.

토너의 제조 방법으로서는, 토너가 상기 형상 계수의 범위 내가 되면, 임의의 방법을 채용할 수 있다. 예를 들어, 종래의 분쇄 토너 표면을 열적·기계적 스트레스에 의해 소성 구형화 처리하는 것도 가능하다. 또한, 현탁 중합법에 의해 직접 토너를 제조하는 방법이나, 단량체에는 가용으로 얻어지는 중합체가 불용의 수계 유기 용매를 이용하여, 직접 토너를 생성하는 분산 중합 방법도 가능하다. 또는, 수용성 극성 중합 개시제 존재하에서 직접 중합하여 토너를 생성하는 소프 프리(soap-free) 중합 방법으로 대표되는 유화 중합법 등을 이용하는 것도 가능하다.

본 실시예에 있어서는, 상압하에서의, 또는 가압하에서의 현탁 중합 방법을 이용하였다. 또한, 모노머로서 스티렌과 n-부틸아크릴레이트, 하전 제어제로서 살리실산 금속 화합물, 극성 레진으로서 포화 폴리에스테르를 이용하고, 또한 착색제를 첨가하여, 중량 평균 입경 5 내지 7 ㎛의 마이너스 대전성 토너를 제조하였다.

토너의 중량 평균 입경의 측정에는, 콜터 카운터 TAII형 혹은 콜터 멀티사이저(콜터사제)를 이용하였다. 전해액은, 1급 염화나트륨을 이용하여, 1 ％ NaCl 수용액을 조제하였다.

이 전해 수용액 100 내지 150 ㎖ 중에, 분산제로서 계면 활성제, 바람직하게는 알킬벤젠술폰산염을 0.1 내지 5 ㎖ 첨가하고, 또한 측정 시료를 2 내지 20 ㎎ 첨가한다. 시료를 혼탁한 전해액은, 초음파 분산기로 약 1 내지 3분간 분산 처리된다. 전술한 측정 장치에 의해 100 ㎛의 애퍼쳐(aperture)를 이용하여, 2 ㎛ 이상의 토너의 체적, 개수를 측정하여, 체적 분포와 개수 분포를 산출하고, 체적 분포로부터 중량 기준의 중량 평균 입경(D4)을 구하였다.

그 후, 유동성 부여제로서, 소수성 실리카를 1.5 wt ％ 외첨하였다(extraneously added). 외첨량은 당연히 이에 한정되는 것은 아니다. 토너 표면을 외첨제에 의해 피막함으로써 마이너스성 대전 성능의 향상을 달성하였고, 토너 사이에 미소한 간극을 마련하는 것에 의한 유동성의 향상을 달성하였다.

본 실시예에서, 현상 장치(24)는 현상 롤러(33)의 상방에 위치하여, 탄성을 갖는 현상제 규제 부재로서의 현상 블레이드(35)가 배치된다. 현상 블레이드(35)는, 현상 롤러(33) 상에 담지된 현상제의 층의 두께를 규제한다. 현상 블레이드(35)는, 현상 용기에 고정되는 지지 판금(38)에 지지되어 있다. 현상 블레이드의(35)의 접촉 방향으로서는, 현상 롤러(33)에 대한 현상 블레이드(35)의 접촉부보다도 블레이드(35)의 자유단이, 현상 롤러(33)의 회전 방향에 있어서 상류에 위치하는, 카운터 방향으로 되어 있다.

현상 블레이드(35)의 지지 판금(38)에의 지지 방법은, 나사 등에 의한 체결 부착, 혹은 용접 등, 임의의 방법을 채용할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 현상 블레이드(35) 및 지지 판금(38)은, 현상 롤러(33)와 동일 전위가다. 따라서 감광 드럼(31) 위의 정전 잠상이 현상될 때에는, 현상 바이어스와 동일한 전위가 인가되게 된다.

현상 블레이드(35)의 재질은 SUS이지만, 탄성을 갖는 것이면 인청동(燐靑銅) 등의 금속, 혹은 실리콘, 우레탄 등의 고무재, 혹은 PET 등의 수지라도 상관없다. 또한, 현상 블레이드(35)에 인가하는 바이어스는, 현상 바이어스와 동일 전위가 아니어도 좋고, 현상 롤러(33) 위의 토너(32)를 규제하기 위해 적합한 바이어스를 선택해도 좋다.

현상 롤러(33)의, 도2에서 우측 경사 하방에는, 현상 롤러(33)로 현상제를 공급하는 동시에 현상 롤러(33)로부터 현상제를 제거하는 현상제 공급 및 제거 부재로서의 절연 코팅 전극 롤러(34)가 배치되어 있다. 절연 코팅 전극 롤러(34)의 구성에 대해서는, 후술한다.

절연 코팅 전극 롤러(34)는, 현상 롤러(33)와는 비접촉으로 배치되어 있다. 이 전극 절연 코팅 전극 롤러(34)와 현상 롤러(33)가 대향 배치된 위치(영역)가, 후술하는 현상제 공급, 제거 위치(영역)(TS)를 형성한다. 즉, 전극 롤러(34)는 현상제 공급, 제거 영역(TS)에 있어서, 현상 롤러(33)와 이격되어 설치된다. 현상제 공급, 제거 영역(TS)에 있어서의 현상 롤러(33)와 절연 코팅 전극 롤러(34)의 최소 갭(S)의 크기는, 후술하는 바와 같이 현상 롤러(33)와 절연 코팅 전극 롤러(34) 사이에 인가하는 소요 전위에 의해 형성되는 최대 전계 강도에 의해 정해진다. 갭(S)은, 10 내지 400 ㎛로 하는 것이 좋고, 본 실시예(제1, 제3, 제4, 제9, 제10 실험예)에서는 150 ㎛로 하였다.

더 설명하면, 절연 코팅 전극 롤러(34)는, 회전 가능하게 지지되고, 현상 롤러(33)의 회전 방향(B 방향, 즉 반시계 방향)과 동일 방향(C 방향, 즉 반시계 방향)으로 회전 구동된다. 즉, 현상제 공급, 제거 위치(TS)에 있어서, 현상 롤러(34)의 이동 방향(토너 반송 방향)은, 절연 코팅 전극 롤러(34)의 이동 방향(토너 반송 방향)과 반대 방향이 된다. 본 실시예에서는, 절연 코팅 전극 롤러(34)는 회전 방향(C)으로, 원주 속도 80 mm/초의 속도로 회전 구동된다.

절연 코팅 전극 롤러(34)에는, 본 실시예(제1, 제11, 제12 실험예)에서는, 화상 형성 장치의 본체에 설치된 전원(39)으로부터 + 2.0 ㎸의 직류 전위에, 4 ㎸pp, 주파수 400 Hz의 사인파(sine wave) 교류 전위를 중첩한 바이어스를 인가하였다. 이에 의해, 현상제 공급, 제거 영역(TS)에서, 현상 롤러(33)와 절연 코팅 전극 롤러(34) 사이에 진동 전계가 형성된다.

절연 코팅 전극 롤러(34)는, 도전 부재인 도전성 재료(34A)의 표면에 절연 부재인 절연성 재료(34B)를 적층하여 구성된다. 본 실시예에서는, 절연 코팅 전극 롤러(34)는 직경 11.5 mm의 SUS제 코어 바아(34A)의 표면에 두께 100 ㎛의 폴리카보네이트 수지(34B)를 적층한 것이다.

이후에, 상기 절연 코팅 전극 롤러(34)의 배치와 구성과, 인가 전위를 결정하는 데 이른 근거에 대해 설명한다.

이상과 같은 구성의 현상 장치(24)에 있어서, 현상 동작시에는 도2에 도시한 바와 같이 현상 용기(31) 내의 토너(32)는, 절연 코팅 전극 롤러(34)가 화살표 C 방향으로 회전함으로써, 절연 코팅 전극 롤러(34)에 담지되어 현상 롤러(33) 근방으로, 즉 현상제 공급, 제거 영역(TS)으로 운반된다.

절연 코팅 전극 롤러(34) 위에 담지되어 있는 토너(32)는, 현상 롤러(33)와 절연 코팅 전극 롤러(34)의 갭(S)의 위치, 즉 현상제 공급, 제거 영역(TS)에 있어서, 전원(39)으로부터 인가되는 교류 전위로 발생된 진동 전계에 의해 현상 롤러(33)로 반송(공급)된다. 그때, 토너(32)는 현상 롤러(33)에 의해 마찰 대전되어, 현상 롤러(33) 위에 부착된다.

그 후, 토너(32)는 현상 롤러의 화살표 B 방향의 회전에 수반하여, 현상 블레이드(35)의 압접하(under a contact pressure)로 보내지고, 여기서 적정한 트리보(마찰 대전량)를 받는 동시에 현상 롤러(33) 위에 박층 형성된다. 즉, 현상 롤러(33) 위의 토너는, 현상 블레이드(35)에 의해 두께가 규제되는 동시에, 적정한 대전량이 된다. 본 실시예에 있어서는, 현상 블레이드(35) 통과 후의 토너는, 양호한 대전 전하량으로서 - 100 내지 - 20 μC/g, 양호한 토너 코팅량으로서 0.25 내지 1.0 mg/㎠, 토너 층 두께로 7 내지 20 ㎛가 얻어지도록 설정하였다. 본 실시예에 있어서, 토너의 정규의 대전 극성, 즉 통상의 현상에 이용되는 토너의 대전 극성은 마이너스 대전 극성이다.

현상 롤러(33) 위에 박층 형성된 토너층은, 균일하게 감광 드럼(21)과의 대향부인 현상부(TD)로 반송된다. 이 현상부(TD)에 있어서, 현상 롤러(33) 위에 박층 형성된 토너층은, 현상 롤러(33)와 감광 드럼(21)의 양자간에 전원(40)에 의해 인가된 현상 바이어스에 의해, 감광 드럼(21) 위의 정전 잠상에 토너 상으로서 현상된다. 본 실시예에 있어서, 현상 롤러(33)는 감광 드럼(21)에 접촉하여 설치된다. 현상 바이어스로서는 교류 전위 없음의 직류 전위가 이용된다. 결국, 현상 롤러(33)와 전극 롤러(34) 사이에 형성되는 진동 전계는, 전원(39)과 전원(40)에 의해 형성된다. 즉, 전원(39)과 전원(40)은 전계 형성 장치이다.

현상부(TD)에 있어서 소비되지 않은 현상 롤러(33) 위의 미현상 토너는, 현상 롤러(33)의 회전(B)과 함께 현상 롤러(33)의 하부로부터 현상 용기(31) 내로 이송, 회수된다.

이 회수된 현상 롤러(33) 위의 미현상 토너는, 전극 롤러(34)와 현상 롤러(33)가 갭(S)에 의해 대향된 현상제 공급, 제거 영역(TS)에 있어서, 전극 롤러(34)에 인가되는 진동 전위의 작용에 의해 현상 롤러(33) 표면으로부터 제거된다. 이 진동 전위에 있어서, 직류 전위과 교류 전위의 중첩 전위이다. 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위(직류 전압)는, 현상 롤러(33)에 인가되는 직류 전위(직류 전압)와 동일하게 설정된다. 또는, 진동 전위에 있어서, 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위(직류 전압)는, 현상 롤러(33)에 인가되는 직류 전위(직류 전압)에 대해 토너의 정규의 대전 극성과는 반대측으로 설정된다. 즉, 진동 전위의 직류 전위는, 현상 바이어스의 직류 전위에 대해 토너(32)의 정규의 대전 극성과는 반대 극성측, 즉 현상 바이어스 - 300 V에 대해 플러스측이다. 또한, 진동 전위, 즉 중첩 전위는, 교류 전원을 이용하지 않고 직류 전원만의 출력치의 절환을 반복함으로써 형성해도 되는 것은 물론이다.

또한, 본 실시예에서,「현상 롤러에 인가되는 직류 전위에 대해, 토너(현상제)의 정규의 대전 극성과는 반대 극성측의 전위」이라 함은, 현상제의 대전 극성과 동일한 극성으로 현상 롤러에 인가되는 직류 전위보다도 절대치가 작은 값의 전위(동일 전위를 포함함), 및 현상제의 대전 극성과 반대 극성의 전위를 나타내는 전위를 의미하는 것으로 한다.

따라서, 본 실시예에서는 현상 바이어스, 즉 현상 롤러에 인가되는 직류 전위가 - 300 V이므로, 전극 롤러에 인가되는 전위는 - 300 V 내지 0 V까지, 및 0 V보다 큰 전위로 설정되는 것이 좋다.

현상 롤러(33) 표면으로부터 제거된 토너의 대부분은, 절연 코팅 전극 롤러(34)의 회전에 수반하여 반송되어 다시 현상 롤러(33)로 공급되고 전술한 작용을 반복한다.

[표1]

표1의 화상 평가에 있어서, 첫 번째로는 절연 코팅 전극 롤러(34)의 배치와 구성과 전원(39)에 의한 인가 전위를 변화시켰을 때의 빈틈없는 흑색 추종성(A4 세로 사이즈 종이 위에 인쇄 가능 영역 전역을 최대 농도로 인쇄하여 토너 공급 능력을 평가)을 평가하였다. 또한, 화상 평가에 있어서, 두 번째로는 현상 고스트(20 밀리미터 평방의 최대 농도 패치를 인쇄한 후 하프톤 화상을 인쇄하여 패치의 인쇄 이력의 유무에 의해, 토너 제거 능력을 평가)를 평가하였다.

표1의 화상 평가에 있어서, ○○는 화상으로서 매우 양호 레벨, ○는 화상으로서 양호 레벨, △는 화상으로서 허용 레벨, ×는 NG 레벨이다.

표1에 있어서, 인가 전위 구성이라 함은 전극 롤러(34)에 인가되는 전위를 나타내고 있다. 실시예인 제1 실험예는, 화상 평가는 매우 양호하다.

비교예인 제2 실험예와 실시예인 제3, 제4 실험예는, 제1 실험예에 대해 직류 전위가 다르다. 즉, 제2, 제3, 제4 실험예는 전극 롤러에 인가하는 직류 전위를, 현상 롤러(33)에 인가하고 있는 현상 바이어스와 동일 전위(- 300 V)로 하여, 절연 코팅 전극 롤러(34)에 인가하는 교류 전위를 변화시켰다. 그 결과, 전극 롤러(34)의 코어 바아(34A)와 현상 롤러(33) 사이의 최대 전계를 제3, 제4 실험예와 같이 8.0 ×10⁶ V/m 이상으로 함으로써 빈틈없는 흑색 추종성과 현상 고스트가 양호해졌다. 또한, 제4 실험예와 같이 최대 전계를 더욱 크게 하면, 빈틈없는 흑색 추종성은 더욱 향상되지만, 현상 고스트는 변화하지 않는 것을 알 수 있었다. 제2 실험예에서는, 절연 코팅 전극 롤러(34)에 인가하는 교류 전위는 0이고, 화상 평가는 NG 레벨이었다.

상기 절연 코팅 전극 롤러(34)와 현상 롤러(33) 사이에 진동 전계를 발생시킴으로써, 화상이 양호해지는 이유는 다음 실험에서 판명되었다.

현상 장치(24)의 길이 방향 단부를 투명한 아크릴판으로 구성함으로써 토너 공급부 부근의 가시화를 행하였다.

그 결과, 상기 진동 전계를 발생시킴으로써 도3에 도시한 바와 같이 전극 롤러(34)에 의해 반송된 토너(32A)는, 그 움직임(D)이 현상제 공급, 제거 영역(TS)에서, 즉 토너 공급부(F)에 발생된 전계에 의해 방해된다. 또한 진동 전계에 의해, 토너(32A)가 현상 롤러(33)에 담지되어 가는 움직임(E)이 관찰되었다. 이것은, 토너 공급부(F)에서 일시 체류한 토너(32A)는, 현상 롤러(33)와 마찰 대전을 일으켜, 경상력(image force, 鏡像力)에 의해 현상 롤러(33) 위에 담지되어 있다고 생각된다.

이러한 현상은, 토너 공급부(F)에 교류 전위를 인가함으로써 현저하게 발생되는 현상이며, 표1에 있어서 비교예인 제5, 제6 실험예와 같이 교류 전위가 0이고 직류 전위만으로는, 절연 코팅 전극 롤러 코어 바아(34A)와 현상 롤러(33) 사이의 최대 전계를 8.0 × 10⁶ V/m 이상으로 해도 도3에 도시한 바와 같은 토너의 움직임(E)은 일어나지 않고, 화상 평가에 있어서도 개선이 보여지지 않았다. 즉, 제5, 제6 실험예는 NG 레벨이다.

표1에서 비교예인 제7 실험예에 있어서는, 절연 코팅(34B)을 실시하지 않은 전극 롤러(34)를 이용하고 있다. 그 결과, 전극 롤러에 절연 코팅 처리를 행하고 있지 않으므로, 현상 롤러(33)에 전류가 누설되어 버려 현상 롤러(33) 위의 토너 코팅 불량이 발생하였다. 즉, NG 레벨이다.

이상으로부터, 보다 적합한 최대 전계를 얻기 위해서는, 절연 코팅(34B)에 의한 내압성이 필요한 것을 알 수 있었다.

이상으로부터, 종래의 현상 장치에 있어서는, 현상 롤러와 전극 사이의 누설을 피하기 위해 저전위 구성을 취하고 있어, 도3에서 나타낸 토너의 움직임은 종래의 현상 장치에 있어서 발생하지 않는다고 생각된다.

다음에, 토너 공급부(F)에 직류 전위를 중첩시킨 교류 전위를 인가함으로써 화상의 개선을 시도하였다.

실시예인 제1, 제3, 제9, 제10 실험예와 비교예인 제8 실험예는, 교류 전위는 동일하고, 교류 전위에 대해 중첩시키는 직류 전위가 다르다. 직류 전위는, 제8, 제9, 제10, 제1 실험예의 순서에 따라서 커지도록, - 2300 V, 200 V, 1700 V, 2000 V로 하였다. 이 결과, 제8 실험예와 같이 절연 코팅 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위가, 현상 바이어스의 직류 전위에 대해 토너(32)의 정규의 대전 극성과 동일 극성측이면, 화상 개선은 되지 않았다. 즉, 제8 실험예는 NG 레벨이다.

한편, 제9, 제10, 제1 실험예와 같이 절연 코팅 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위가, 현상 바이어스의 직류 전위에 대해 토너(32)의 정규의 대전 극성과 반대 극성측이면, 제3 실험예와 비교하여 화상이 개선되어 있다.

이것은, 제1, 제9, 제10 실험예는, 절연 코팅 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위가 현상 바이어스의 직류 전위에 대해, 토너의 정규의 대전 극성과 반대 극성측인 것으로, 도3의 토너(32B)를 제거하는 움직임(G)이 제3 실험예보다도 현저하게 행해지기 때문이다. 따라서, 현상 고스트의 발생이 없다. 게다가, 절연 코팅 전극 롤러(34)에 회수된 토너는 다시, 어느 정도 대전된 토너로서 토너 공급되므로 빈틈없는 흑색 추종성도 개선되어 있다.

한편, 실시예인 제11, 제12 실험예는, 제1 실험예에 대해 절연 코팅 전극 롤러(34)에 인가되는 전위는 동일하지만, 제1 실험예에 대해 절연 코팅 전극 롤러(34)의 코어 바아(34A)의 직경을 변화시켰다. 따라서, 제1, 제11, 제12 실험예는, 현상 롤러(33)와 전극 롤러(34)의 거리가 다르다. 그 결과, 제11, 제12 실험예는 인가 전위가 제1 실험예와 바뀌지 않음에도 불구하고, 빈틈없는 흑색 추종성, 현상 고스트의 화상 평가는, 각각 양호 레벨, 허용 레벨이 되고, 매우 양호 레벨까지는 도달하지 않았다. 이 결과로부터, 빈틈없는 흑색 추종성, 현상 고스트에 영향을 미치고 있는 것은, 절연 코팅 전극 롤러(34)에의 인가 전위의 값 자체가 아닌, 현상 롤러(33)와 절연 코팅 전극 롤러 코어 바아(34A) 사이의 최대 전계인 것을 알 수 있었다.

이상으로부터, 전극 롤러(34)의 직류 전위가 현상 롤러의 직류 전위에 대해 토너의 정규의 대전 극성과 반대 극성측이며, 전극 롤러와 현상 롤러의 최대 전계가 1.0 × 10⁷ V/m 이상이면, 빈틈없는 흑색 추종성, 현상 고스트가 양호해진다(제1, 제9, 제10, 제11 실험예). 또한, 최대 전계가 1.6 × 10⁷ V/m 이상이면, 빈틈없는 흑색 추종성, 현상 고스트가 최적화된다(제1, 제10 실험예).

또한, 제10, 제1 실험예와 같이, 전극 롤러에 인가되는 진동 전위가, 현상 롤러에 인가되는 직류 전위에 대해, 항상 토너의 정규의 대전 극성과 반대 극성측의 전위가면, 매우 양호 레벨이 되어 최적의 화상이 얻어졌다. 즉, 제10, 제1 실험예에 있어서, 전극 롤러에 교류 전위가 인가되어 있지만, 전극 롤러와 현상 롤러 사이에 교번하는 전계는 형성되지 않는 전위로 설정되어 있다.

또한, 전극 롤러(34)와 현상 롤러(33)가 접촉하면, 현상 롤러(33) 위에 토너(32)가 고착되어 버리므로, 절연 코팅 전극 롤러(34)와 현상 롤러(33)는 10 ㎛ 이 상 떨어뜨리는 것이 좋다.

또한, 절연 코팅 전극 롤러(34)의 회전 방향에 대해서도 실험을 행하였다.

비교예인 제13 실험예는 제1 실험예와 인가 전위 구성은 동일하며, 전극 롤러(34)의 회전을 정지시킨 것이다. 결과는, 도3의 토너 공급 위치(F)에 절연 코팅 전극 롤러(34)에 의한 토너 반송(D)이 없어, 빈틈없는 흑색 추종성이 나쁘다. 즉, 화상 평가는 NG 레벨이다.

비교예인 제14 실험예는, 제1 실험예와 인가 전위 구성은 동일하며, 도4에 도시한 바와 같이 전극 롤러와 현상 롤러의 대향부에 있어서, 절연 코팅 전극 롤러(34)의 회전을 현상 롤러(33)와 반대 방향(H)으로 한 것이다. 결과는, 도4와 같이 현상 롤러 회전에 대해, 우선 토너 공급(I)이 행해지고, 그 후 토너 공급 위치 하류에서, 현상 바이어스에 대해 토너와 반대 극성측의 진동 전위에 의해 토너 제거(J)가 행해지므로, 빈틈없는 흑색 추종성이 나쁘다. 즉 NG 레벨이다.

다음에, 본 실시예에 이용하고 있는 교류 전위의 주파수를 검토하였다. 교류 전위의 주파수에는 다음 특징이 있는 것을 알 수 있었다. 하나는, 주파수가 300 Hz 이하이면 현상 롤러 위에 주파수에 따른 토너 코팅 불균일이 발생하고, 다른 하나는, 주파수가 300 Hz 이상이면 전계의 변화에 대해 토너를 추종할 수 없어, 도3에서 나타낸 토너의 움직임이 작아지고, 빈틈없는 흑색 추종성이 악화되는 것이다. 이 현상은, 현상 롤러의 원주 속도에 따라서 변화하여, 다음 관계로 하면 이 현상이 개선되는 것을 알 수 있었다.

2.5 < f / d < 25 식1

여기서, 식1 중의 d는 현상 롤러의 원주 속도(mm/초), f는 교류 전위의 주파수(Hz)를 나타낸다. f / d가 2.5 이하이면, 상술한 토너 코팅 불균일이 발생하기 쉽다. f / d가 25 이상이면, 현상 롤러 위로의 토너의 공급이 불안정해져, 화상의 빈틈없는 흑색이 토너 부족으로 되기 쉽다. 따라서, 본 실시예에서는 교류 전위의 주파수를 400 Hz로 설정하였다.

이상으로부터, 절연 코팅 전극 롤러(34)의 회전 방향은, 현상 롤러(33)와 동일 방향인 것, 즉 절연 코팅 전극 롤러(34)와 현상 롤러(33)가 대향한 현상제 공급, 제거 영역(TS)에 있어서 현상 롤러(33)와는 반대 방향인 것이 최적인 것을 알 수 있었다.

또한, 절연 코팅 전극 롤러(34)의 코어는, 본 실시예에 있어서 SUS제인 것을 사용하고 있지만, 도전제를 분산시킨 수지, 혹은 고무라도 좋고, 도전성인 것으로 전극으로서 기능하면 좋다. 절연 코팅 재료도, 절연성을 갖고 있으면 좋고, 또한 원하는 최대 전계에 대해 내압성이 있으면 좋다. 재료로서는, 본 실시예에서는, 폴리카보네이트 수지를 사용하였지만, 그 밖에도 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리이미드, 우레탄, 페놀 등의 수지라도 좋고, 혹은 불소 수지 등의 내압성이 큰 수지, 혹은 실리콘 고무 등의 고무재, 혹은 알루마이트 등의 절연성 무기 화합물이라도 좋다.

또한, 본 실시예에서는 현상제 공급·제거 부재(34)로서 롤러 형상의 절연 코팅 전극 롤러(34)를 사용하였지만, 도전성 무단 벨트의 표면을 절연 코팅 처리한 것이라도 좋다. 그 경우에는 토너 공급 위치 부근에서 최대 전계가 본 실시예에 언급한 관계에 있으면 좋다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 본 발명의 현상 장치를, 화상 형성 장치 본체(20A)에 착탈 가능한 현상 카트리지에 적용한 경우에 대해 설명하였지만, 화상 형성 장치 본체 내에 고정되고, 토너만을 보급(補給)하는 구성의 현상 장치에 적용해도 좋다. 또한, 도1에서, 상기 현상 장치(24)와 감광 드럼(21), 클리닝 장치(27) 및 대전 장치(22)를 일체로 형성하여 화상 형성 장치 본체(20A)에 대해 착탈 가능하게 한 프로세스 카트리지에 적용해도 좋다.

이상으로부터, 본 실시예에 따르면, 절연 코팅한 전극 롤러를 현상 롤러 근방에 간극을 두고 배치하고, 절연 코팅 전극 롤러와 현상 롤러를 동일 방향으로 회전시키고, 절연 코팅 전극 롤러와 현상 롤러 사이에 진동 전계를 형성함으로써, 또한 특히 교류 전위를 전극 롤러에 인가하면, 현상 롤러에의 토너의 공급과 제거가, 토너가 자성, 비자성에 한정되지 않고, 절연 코팅 전극 롤러 1부품으로 행할 수 있어, 현상 장치의 소형화, 회전 구동 토크의 저감, 토너에의 저부하의 효과가 얻어진다.

또한, 전극 롤러에 인가되는 직류 전위와 현상 롤러에 인가되는 직류 전위를 동일하게 하는 동시에, 전극 롤러 코어와 현상 롤러의 사이의 최대 전계를 8.0 × 10⁶ V/m 이하로 하면, 화상 평가를 허용 레벨로 할 수 있다.

또한, 전극 롤러에 인가되는 직류 전위가, 현상 롤러에 인가되는 직류 전위에 대해 토너의 정규의 대전 극성과 반대 극성측으로 설정되어 있다. 이에 의해, 전극 롤러 코어와 현상 롤러의 사이의 최대 전계를 1.0 × 10⁷ V/m 이상으로 하면, 빈틈없는 흑색 추종성과 현상 고스트가 양호해져 화상 평가를 양호 레벨로 할 수 있다.

또한, 전극 롤러와 현상 롤러의 사이의 최대 전계를 1.6 × 10⁷ V/m 이상으로 하면, 빈틈없는 흑색 추종성과 현상 고스트가 최적화되어 화상 평가를 매우 양호 레벨로 할 수 있다.

제2 실시예

본 실시예는, 제1 실시예에 대해 절연 코팅 전극 롤러에 인가되는 교류 전위 사양이 바뀐 것으로, 그 밖의 구성은 제1 실시예와 동일하다. 또한, 본 실시예에 있어서, 전극 롤러에 인가되는 직류 전위는, 현상 롤러에 인가되는 직류 전위(- 300 V)에 대해, 토너의 정규의 대전 극성과 반대측이도록 설정된다. 본 실시예(제15, 제19, 제20 실험예)에서는, 도2에 도시되는 절연 코팅 전극 롤러(34)에는, 화상 형성 장치의 전원(39)으로부터 + 1.5 ㎸의 직류 전위에 직사각형파(square wave)의 교류 전위 3 kVpp, 주파수 400 Hz를 중첩한 바이어스를 인가하였다. 제16, 제17, 제18 실험예의 실시예에 있어서는, 전극 롤러에 인가되는 직류 전위, 교류 전위의 피크간 전위를 각각 변화시켰다. 이에 의해, 제1 실시예와 마찬가지로 현상제 공급, 제거 영역(TS)에서, 현상 롤러(33)와 절연 코팅 전극 롤러(34) 사이에 진동 전계가 형성되어, 현상 롤러 위에 적합한 토너 코팅이 얻어져 있다.

[표2]

표2는, 본 실시예의 특징인 교류 전위에 직사각형파 형상의 교류 전위를 이용하였을 때에, 표1과 마찬가지로 절연 코팅 전극 롤러(34)의 배치와 구성과 전원(39)에 의한 인가 전위를 변화시켰을 때의 빈틈없는 흑색 추종성과 현상 고스트를 화상 평가하여 정리한 것이다.

제15 실험예는, 화상 평가는 매우 양호 레벨이다. 제16, 제17, 제18 실험예는 제15 실험예에 대해, 직사각형파를 이용한 교류 전위과 직류 전위를 변화시키고, 전극 롤러 코어와 현상 롤러 사이의 최대 전계와 화상 평가 랭크를 정리한 것이다.

제19, 제20 실험예는, 제15 실험예에 대해 전극 롤러에 인가되는 직류 전위, 교류 전위를 바꾸는 일 없이, 전극 롤러와 현상 롤러의 갭을 바꾼 것이다.

표2에 나타낸 바와 같이, 제15 내지 제20 실험예에 따르면, 상기 최대 전계를 6.0 × 10⁶ V/m 이상으로 함으로써, 화상 평가를 허용 레벨로 할 수 있다. 또 한, 제15, 제17, 제18, 제19 실험예에 따르면, 상기 최대 전계를 8.0 × 10⁶ V/m 이상으로 함으로써, 화상 평가를 양호 레벨로 할 수 있다. 또한, 제15, 제18 실험예에 따르면, 상기 최대 전계를 1.0 × 10⁷ V/m 이상으로 함으로써, 화상 평가를 매우 양호 레벨로 할 수 있다.

이 결과로부터, 제1 실시예에 비해 화상 평가 랭크를 양호하게 하기 위해 필요한 전극 롤러 코어·현상 롤러간 최대 전계가 작아져 있는 것을 알 수 있다. 즉, 교류 전위의 파형을 사인파로부터 직사각형파로 바꿈으로써 전극 롤러 코어 바아(34A)와 현상 롤러(33)의 사이에서는, 보다 급격한 전계 변화가 얻어지므로 토너의 공급과 제거가 효과적으로 행해진다. 결과적으로 전극 롤러에 인가되는 교류 전위과 직류 전위를 작게 할 수 있다.

또한, 본 실시예에 있어서는, 본 발명의 현상 장치를 화상 형성 장치 본체(20A)에 착탈 가능한 현상 카트리지에 적용한 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 화상 형성 장치 본체 내에 고정되고, 토너만을 보급하는 구성의 현상 장치에 적용해도 좋다. 또한, 도1에서, 상기 현상 장치(24)와 감광 드럼(21), 클리닝 장치(27) 및 대전 장치(22)를 일체로 형성하고 화상 형성 장치 본체(20A)에 대해 착탈 가능하게 한 프로세스 카트리지에 적용해도 좋다.

이상으로부터, 본 실시예에서는 제1 실시예에서 얻어지는 효과에 더하여, 교류 전위에 직사각형파를 이용함으로써 보다 저전위로 토너의 공급과 제거를 행할 수 있다.

제3 실시예

도5에, 본 발명에 관한 현상 장치의 다른 실시예를 도시한다. 본 실시예에 있어서, 현상 장치(50)는 제1 실시예에서 설명한 화상 형성 장치에 적용할 수 있는 것으로, 제1 실시예에서 설명한 화상 형성 장치의 설명을 원용한다. 본 실시예의 현상 장치(50)도 또한, 그 전체 구성 및 기능은, 제1 실시예 및 제2 실시예의 현상 장치(24)와 동일하므로, 동일한 구성 및 기능을 하는 부재에는 동일한 참조 번호를 부여하여 재설명은 생략하고, 주로 본 실시예의 특징부에 대해 이하에 설명한다.

도5에 있어서, 본 실시예의 현상 장치(50)는 1성분 현상제로서 비자성 토너(32)를 수용한 현상 용기(51)와, 현상 용기(5l) 내의 길이 방향으로 연장되는 개구부에 위치하고 감광 드럼(21)과 대향 설치된 현상제 담지체로서의 현상 슬리브(52)를 구비한다. 현상 장치(50)는 감광 드럼(21) 위의 정전 잠상을 현상하여 가시화한다.

현상 슬리브(52)는 상기 개구부에서 도면에 나타내는 우측 대략 반주면을 현상 용기(51) 내에 돌입하고, 좌측 대략 반주면을 현상 용기(51) 밖으로 노출하여 횡설(橫設)되어 있다. 이 현상 용기(51) 밖으로 노출된 면은, 현상 장치(50)의 도면 중 좌측에 위치하는 현상부(TD)에서, 감광 드럼(21)에 근소한 미소 간격을 갖고 대향하고 있다. 즉, 현상시에는 현상 슬리브(52)에 담지된 토너는 감광 드럼으로 비상함으로써 현상 동작이 행해진다.

현상 슬리브(52)는 화살표 K 방향으로 회전 구동되고, 또한 그 표면은 토너(32)와의 미끄럼 마찰 확률을 높이고, 또한 토너(32)의 반송을 양호하게 행하기 위 한 적절한 요철을 갖고 있다.

본 실시예에서, 현상 슬리브(52)는 직경 16 mm의 알루미늄제 슬리브 표면에 글래스 비즈(#600)에 의한 정형 블라스트 처리를 실시하여, 표면 거칠기(Rz)가 약 3 ㎛가 된 것을 이용한다. 현상 슬리브(52)는 감광 드럼(21)과의 간극이 300 ㎛가 되도록 대향하고, 감광 드럼(21)의 원주 속도 50 mm/초에 대해 약간 빠르게 한 원주 속도 80 mm/초로 회전시켰다.

현상 슬리브(52)의 상방 위치에는, 슬리브(52)에 담지된 토너의 층의 두께를 규제하기 위해, 탄성 블레이드(53)가 접촉되어 있다. 탄성 블레이드(53)는 우레탄, 실리콘 등의 고무 재료나, 스프링 탄성을 갖는 SUS 또는 인청동의 금속 박판을 기체로 하고, 현상 슬리브(52)에의 접촉면측에 고무 재료를 접착한 것 등으로 이루어진다. 탄성 블레이드(53)는 블레이드 지지 판금(54)에 지지되고, 자유단측의 선단 근방을 현상 슬리브(52)의 외주면에 면 접촉으로 접촉하도록 설치되어 있다. 현상 슬리브(52)에 대한 탄성 블레이드(53)의 접촉 방향으로서는, 접촉부에 대해 선단측이 현상 슬리브(52)의 회전 방향 상류측에 위치하는, 소위 카운터 방향으로 되어 있다.

본 실시예의 탄성 블레이드(53)는, 두께 1.0 mm의 판 형상의 우레탄 고무를 블레이드 지지 판금(54)에 접착한 구성으로 되어 있다.

토너(32)는 비자성 1성분 현상제이며, 전술한 제1 실시예와 동일한 토너이다.

본 실시예에 있어서, 현상 슬리브(52)에 인가되는 현상 바이어스는 직류 전위 - 300 V에 직사각형파의 교류 전위(Vpp) 2.2 ㎸, 주파수 1.8 kHz를 중첩하였다.

이 현상부(TD)에 있어서, 현상 슬리브(52) 위에 박층 형성된 토너층은, 도5에 도시한 바와 같이 전원(60)에 의해 현상 슬리브(52)와 감광 드럼(21)의 양자간에 직류를 중첩한 교류 전위에 의해, 감광 드럼(21) 위의 정전 잠상에 토너 상으로서 현상된다.

현상 슬리브(52)의 하방에는, 현상 슬리브(52)와의 갭(S)이 150 ㎛가 되도록 절연 코팅 전극 롤러(34)가 배치되어 있다. 절연 코팅 전극 롤러(34)는 회전 가능하게 지지되고, 현상 슬리브(52)와 동일 방향(L)으로 원주 속도 60 mm/초의 속도로 회전 구동한다.

절연 코팅 전극 롤러(34)에는 화상 형성 장치의 전원(55)으로부터 표3에 나타낸 직류 전위를 인가하고 있다. 절연 코팅 전극 롤러(34)의 구성은, 직경 11.5 mm의 SUS제 코어 바아(도전 부재)(34A)의 표면에 두께 100 ㎛의 우레탄 수지(절연 부재)(34B)를 적층한 것이다.

또한, 본 실시예에 있어서도 제1 실시예와 제2 실시예와 동일한 현상 슬리브(52) 위로의 토너 공급 방법, 및 현상 슬리브(52) 위로부터의 토너 제거 방법을 채용하고 있고, 중복되는 점을 생략한다. 본 실시예에서, 제1, 제2 실시예와는 다른 절연 코팅 전극 롤러(34)에 대한 인가 전위 구성에 대해 설명한다.

[표3]

표3은 절연 코팅 전극 롤러(34)의 배치와 구성과 인가 전위를 변화시켰을 때의 빈틈없는 흑색 추종성과 현상 고스트를 화상 평가하여 정리한 것이다.

본 실시예인 제21, 제22, 제23, 제24 실험예에 있어서, 전극 롤러에 인가되는 직류 전위는, 현상 슬리브에 인가되는 직류 전위에 대해 토너의 정규의 대전 극성과는 반대 극성측이 되도록 설정된다. 임의의 제21, 제22, 제23, 제24 실험예에 있어서, 전극 롤러에 인가되는 직류 전위는 각각 다르다. 또한, 전극 롤러에는 교류 전위는 인가되어 있지 않다. 그러나, 현상 슬리브에는 교류 전위가 인가되어 있으므로, 현상 슬리브와 전극 롤러 사이에 진동 전계가 형성된다. 따라서, 제21 내지 제24 실험예에 있어서, 전극 롤러의 코어와 현상 롤러 사이의 최대 전계도 각각 다르다.

상술한 바와 같이, 본 실시예에서는 교류 전위를 이용한 현상 방식이기 때문에, 이미 현상 슬리브(52)와 절연 코팅 전극 롤러(34)의 사이에 적절한 교류 전위가 얻어져 있다. 따라서, 전극 롤러(34)에 교류 전위를 인가하지 않아도, 직류 전위를 인가하는 것만으로 화상이 양호해지는 결과가 얻어진다. 여기서, 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위는, 현상 슬리브(52)에 인가되는 직류 전위에 대해 토너의 정규의 대전 극성과는 반대 극성측이다.

본 실시예에서는, 현상 슬리브(52)에 인가되는 직류 전위는 - 300 V이므로, 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위는, - 300 V 내지 0 V까지, 또는 0 V 이상이다. 전극 롤러(34)에 인가되는 직류 전위는, 본 제22, 제23, 제24, 제21 실험예에서는, 각각 플러스 100, 600, 1100, 1600 V이다.

또한, 본 실시예와는 달리, 현상 방식으로 이용하고 있는 진동 전계가 작은 경우는, 절연 코팅 전극 롤러에 교류 전위를 인가하여, 상기한 최대 전계를 충족시키는 현상 슬리브(52)와 절연 코팅 전극 롤러(34)의 사이의 전계 구성으로 하면 좋다.

제21 실험예는 화상 평가는 매우 양호한 레벨이다.

결과적으로, 절연 코팅 전극 롤러(34)와 현상 슬리브(52) 사이의 최대 전계를 1.0 × 10⁷ V/m 이상으로 함으로써 빈틈없는 흑색 추종성과 현상 고스트가 최적이 되는 것을 알 수 있었다.

표3의 결과를 정리하면, 제21 내지 제24 실험예에 따르면, 상기 최대 전계를 6.0 × 10⁶V/m 이상으로 함으로써, 화상 평가를 허용 레벨로 할 수 있다. 또한, 제21, 제23, 제24 실험예에 따르면, 상기 최대 전계를 8.0 × 10⁶ V/m 이상으로 함으로써, 화상 평가를 양호 레벨로 할 수 있다. 또한, 제21, 제24 실험예에 따르 면, 상기 최대 전계를 1.0 × 10⁷ V/m 이상으로 함으로써, 화상 평가를 매우 양호 레벨로 할 수 있다.

또한, 제3 실시예(표3)에 있어서, 화상 평가의 허용 레벨, 양호 레벨, 매우 양호 레벨에 있어서의 각각의 최대 전계의 임계치는, 제2 실시예(표2)와 동일하였다. 즉, 현상 롤러에 교류 전위를 인가해도, 전극 롤러에 교류 전위를 인가해도, 현상 롤러와 전극 롤러 사이의 최대 전계가 동일하면, 화상 평가에 있어서 동일한 작용 효과가 얻어진다.

또한, 본 실시예에 있어서도 제1 실시예, 제2 실시예와 마찬가지로, 본 발명의 현상 장치를 화상 형성 장치 본체(20A)에 착탈 가능한 현상 장치로 이루어지는 카트리지에 적용한 경우에 대해 설명하였다. 그러나, 화상 형성 장치 본체 내에 고정되고, 토너만을 보급하는 구성의 현상 장치에 적용해도 좋다. 또한, 제1 실시예와 마찬가지로, 도1에서 상기 현상 장치(50)와 감광 드럼(21), 클리닝 장치(27) 및 대전 장치(22)를 일체로 형성하여 화상 형성 장치 본체(20)에 대해 착탈 가능하게 한 프로세스 카트리지에 적용해도 좋다.

이상으로부터, 본 실시예에서는 제1 실시예에서 얻어지는 효과에 더하여, 현상 바이어스로 교류 전위를 사용하고 있으므로, 절연 코팅 전극 롤러에 새롭게 교류 전위를 인가할 필요가 없으며, 비접촉 현상 방식이기 때문에 더욱 토너에의 부하 저감이 된다.

본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 발명이 기재된 예시 적인 실시예에 제한되지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이하 청구범위의 범위는 이러한 변경 및 균등한 구조 및 기능을 모두 포함하도록 최대한 넓게 해석되어야 할 것이다.

본 발명에 따르면, 현상 장치 내의 현상제에의 부하를 경감한 현상 장치를 제공할 수 있다.

또한, 현상제 담지체에 현상제를 안정적으로 공급할 수 있는 현상 장치를 제공할 수 있다.

또한, 현상제 담지체로부터 현상제의 제거를 양호하게 행할 수 있는 현상 장치를 제공할 수 있다.

또한, 현상제 담지체로의 현상제의 공급과 현상제 담지체로의 현상제의 제거를 공통의 부재로 행할 수 있는 현상 장치를 제공할 수 있다.

또한, 소형화할 수 있는 현상 장치를 제공할 수 있다.

Claims

현상제를 담지하고, 상 담지체에 형성된 정전 화상을 상기 현상제로 현상하는 현상제 담지체와,

상기 현상제 담지체에 현상제를 공급하고 상기 현상제 담지체로부터 현상제를 제거하기 위해, 상기 현상제 담지체와 이격되어 설치된 현상제 공급 및 제거 부재와,

상기 현상제 담지체에 인가되는 전위와 도전 부재에 인가되는 전위에 의해 상기 현상제 담지체와 상기 현상제 공급 및 제거 부재 사이에 전계를 형성하는 전계 형성 장치를 포함하며,

상기 현상제 공급 및 제거 부재는 도전 부재와, 상기 현상제 공급 및 제거 부재의 표면에 설치된 절연 부재를 구비하고, 상기 현상제 담지체가 상기 현상제 공급 및 제거 부재에 대향하는 위치에서, 상기 현상제 담지체의 이동 방향은 상기 현상제 공급 및 제거 부재의 이동 방향과는 반대 방향이며,

상기 전계는 진동 전계이며, 이 진동 전계에서는, 상기 도전 부재의 직류 전위가 상기 현상제 담지체의 직류 전위와 동일하거나, 또는 상기 도전 부재의 직류 전위가 상기 현상제 담지체의 직류 전위에 대해 현상제의 정규의 대전 극성과는 반대측인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상제 담지체에 인가되는 전위는 교류 전위가 없는 직류 전위인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제2항에 있어서, 상기 도전 부재의 직류 전위는 상기 현상제 담지체의 직류 전위와 동일하고, 상기 도전 부재에 인가되는 전위는 사인파형의 교류 전위로 제공되며, 상기 현상제 담지체와 상기 도전 부재 사이에 형성되는 최대 전계는 8.0 × 10⁶ V/m 이상인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제2항에 있어서, 상기 도전 부재의 직류 전위는 상기 현상제 담지체의 직류 전위에 대해 상기 현상제의 정규의 대전 극성과 반대측이며, 상기 도전 부재에 인가되는 전위는 사인파형의 교류 전위로 제공되며, 상기 현상제 담지체와 상기 도전 부재 사이에 형성되는 최대 전계는 1.0 × 10⁷ V/m 이상인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제4항에 있어서, 상기 최대 전계는 1.6 × 10⁷ V/m 이상인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제2항에 있어서, 상기 도전 부재의 직류 전위는 상기 현상제 담지체의 직류 전위에 대해 상기 현상제의 정규의 대전 극성과 반대측이며, 상기 도전 부재에 인가되는 전위는 직사각형파의 교류 전위로 제공되며, 상기 현상제 담지체와 상기 도전 부재 사이에 형성되는 최대 전계는 6.0 × 10⁶ V/m 이상인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제6항에 있어서, 상기 최대 전계는 8.0 × 10⁶ V/m 이상인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제6항에 있어서, 상기 최대 전계는 1.0 × 10⁷ V/m 이상인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상제 담지체에 인가되는 전위는 교류 전위과 직류 전위의 중첩 전위인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제9항에 있어서, 상기 도전 부재의 직류 전위는 상기 현상제 담지체의 직류 전위에 대해 상기 현상제의 정규의 대전 극성과 반대측이며, 상기 교류 전위는 직사각형파형이며, 상기 현상제 담지체와 상기 도전 부재 사이에 형성되는 최대 전계는 1.0 × 10⁷ V/m 이상인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현상제 담지체의 원주 속도를 d(mm/초), 상기 진동 전계의 주파수를 f(Hz)라 하면, 2.5 < f / d < 25를 충족시키는 것을 특징으로 하는 현상 장치.