KR100886980B1 - 현상 장치와 프로세스 카트리지 및 이들을 구비한 화상형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 간이한 구성에 의해, 후미 견인, 선단 견인을 방지하고 양호한 현상이 가능한 현상 장치를 제공한다. 현상 장치(1)의 자계 발생 수단(3)이 형성하는 자극중, 주 자극(S1) 근방의 자기 흡인력의 극대치(F0)가, 주 자극(S1)의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 현상제 담지체(2)의 회전 방향에서의 하류측, 예를 들면 주 자극(S1)의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 적어도 8°이상, 현상제 담지체 회전방향 하류측에 위치하고, 또한 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이 좁고 피크적인, 예를 들어 54°이하의 분포로 한다.

현상제 담지체, 자계 발생 수단, 자기 흡인력, 법선방향 자속 밀도, 현상제 규제 부재

Description

현상 장치와 프로세스 카트리지 및 이들을 구비한 화상 형성 장치{DEVELOPING DEVICE AND PROCESS CARTRIDGE AND IMAGE FORMING DEVICE PROVIDED WITH THEM}

본 발명은, 복사기나 프린터 등의 전자사진 방식 또는 정전기록 방식의 화상 형성 장치에 사용되는 현상 장치와 프로세스 카트리지 및 이들을 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자사진 방식을 사용한 화상 형성 장치에서는, 상 담지체 상에 형성한 정전 잠상을 현상 장치에 의해 현상하여 가시화하고 있지만, 그 현상 장치로서, 토너를 사용한 현상 장치가 널리 실용화되어 있다. LED 및 LBP 프린터 등과 같이 최근의 화상 형성 장치는, 보다 고해상도를 갖는 장치로 되었지만, 그에 수반하여, 보다 고해상도, 고정세(高精細)의 현상 방식이 요구되고 있다.

고화질화를 실현하기 위해서는, 현상 장치의 현상 용기 내에 수용되어 있는 토너(현상제)를 충분히 대전할 필요가 있다. 현상 슬리브 상의 토너의 Q/M[Q/M: 단위중량(g)당 토너의 전하량(μQ)]가 낮으면, 토너의 비산 및 토너 코트 양 W가 증가할 수 있으므로, 현상 시의 토너 입자가 커져버리고, 화상 후단에서 입자가 떨어져「후미 견인」이 발생하여 화상을 악화시키기 때문이다. 이 때문에 종래부터, 예를 들면 탄성체로 이루어지는 현상 블레이드(현상제 규제 부재)를 높은 압력으로 현상 슬리브(현상제 담지체)에 접촉시킴으로써 현상 슬리브 상의 토너 코트 양 W[W: 현상 슬리브 표면 1㎠당 토너 코트 중량(mg)]를 적게 하는 것과 동시에, 현상 슬리브 상의 토너에 높은 Q/M을 부여하도록 한 탄성 현상 블레이드법에 의한 박층 현상 장치가 개발되어 있다.

그러나, 탄성체로 이루어지는 현상 블레이드를 높은 압력으로 현상 슬리브에 접촉시켜 현상 슬리브 상의 토너에 높은 Q/M을 부여한 경우에는, 역극성으로 대전하는 토너도 많이 발생하고, 화상의 선단에 불필요한 토너가 현상되어 버리는「선단 견인」이 발생하는 문제가 있다. 추가로, Q/M을 높게 하여 토너 코트 양을 감소해도, 전사시의 종이와 감광 드럼 사이의 원주 속도 차이에 의해 입자가 붕괴되어 버리고, 후미 견인이 발생되는 문제도 있다.

한편, 상술한 현상 슬리브(현상제 담지체)의 내부에는, 토너(현상제)를 유지, 반송하기 위한 마그넷 롤러(자계 발생 수단)가 고정 상태에서 배치되어 있지만, 예를 들어 하기의 특허문헌1에 개시된 현상 장치에서는, 마그넷 롤러에 설치된 복수개의 자극중 주 자극을 현상 영역에 대응한 위치에 배치함으로써 양호한 현상 작용을 얻도록 구성한 것이며, 자속 밀도 및 그 분포 이외에 자기적인 흡인력을 설정함으로써 고화질화를 도모하도록 하고 있다.

즉 하기의 특허문헌1은, 마그넷 롤러의 자기 흡인력중 극대치(F0)를 현상 극(S1)의 피크보다 현상 슬리브 회전방향 하류에 설정하고, 또한 극소치(F2)를 상기 현상 극(S1)의 피크 위치 근방에 설정하는 것이지만, 그 경우의 자기 흡인력 분 포에 있어서는, 현상 극(S1)에 인접하는 N1극, N2극이 영향을 줄 수 있게 되고, 각 자극 사이가 대략 90°가깝게 개방된 위치로 되지 않을 수 없으며, 따라서 어느 정도 제한된 자속 밀도 분포에 밖에 적용할 수 없다는 문제가 있다.

예를 들면 근년과 같이, 용지 반송로(搬送路)를 종래에 많이 보인 수평 패스로부터, 용지를 수직 방향으로 반송하는 종패스 구성으로 하여 저가격화, 공간 감소화를 도모한 화상 형성 장치는, 그 종패스 구성에 수반하여 감광 드럼이 상방으로 이동하고, 현상 극(S1)과 현상 블레이드가 접근하는 구성으로 되어 있으며, 상술했듯이 S1극-N1극을 대략 90°로 유지시키도록 하면, 현상 블레이드 닙부에 N1극 피크 위치가 배치되어 버린다. 결국, 현상 블레이드 닙부에 N1극 피크 위치가 배치되는 것으로 하면, 현상 슬리브 상의 토너 코트가 불균일해지고 농도 불균일을 발생시킬 우려가 있기 때문에, 닙부로부터 30°정도는 이격되도록 N1극을 어긋나게 하는 것이 바람직하지만, N1극을 S1극 측에 30°어긋나게 한 경우에는, S1극에 너무 가까워 N1극에 대해 충분한 자력을 착자(着磁)시킬 수 없게 된다.

특허문헌1: 특허 공고 공보 H07-066215

따라서, 본 발명은 마그넷 롤러의 각 자극 배치가 대략 90°로 될 수 없는 박층 현상계 현상 장치에 있어서, 후미 견인 및 선단 견인의 쌍방을 방지하여 화질 향상을 도모할 수 있게 한 현상 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해 본 출원에 따른 제 1 발명에 의하면, 상기 목적은, 정전 잠상 담지체에 대향하여 배치되고, 현상제를 담지하여 회전하는 현상제 담지체와, 그 현상제 담지체의 내부에 고정 배치되어 현상 영역에 위치하는 주 자극을 포함하는 복수개의 자극을 갖는 자계 발생 수단을 가지며, 상기 자계 발생 수단의 주 자극은, 상기 정전 잠상 담지체와 현상제 담지체의 근접 위치 근방에 법선방향 자속 밀도의 피크를 갖는 동시에, 그 자계 발생 수단에 의해 현상제 담지체 상에 법선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력과 접선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력의 합력인 자기 흡인력을 발생시키도록 구성된 현상 장치에 있어서, 상기 자기 흡인력(F)의 극대치(F0)가, 상기 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 상기 현상제 담지체의 회전방향에서의 하류측에 위치하고, 또한 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭(半値幅)이, 상기 주 자극에서의 법선방향 자속 밀도의 반값폭보다 작아지는 착자 패턴이 상기 자계 발생 수단에 실시됨으로써 달성된다.

또한, 본 출원에 따른 제 2 발명에 의하면, 상기 목적은, 현상제가, 중량 평균 입경이 3.0-7.2㎛, MI값이 3-30g/10min이며, 상기 현상제 담지체 상에 층형성되는 현상제 양W[W: 현상제 담지체 표면 1㎠당 토너 코트 중량(mg)]가, 0.6≤W≤1.5이도록 구성되거나, 혹은 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)가, 상기 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도, 상기 현상제 담지체의 회전방향에서 적어도 8°이상 하류측에 위치하고, 또한 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이 54°이하의 범위 내의 분포를 갖거나, 혹은 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 90%폭이 20°이하로 설정되어 있음으로써 달성된다.

또한, 본 출원에 따른 제 3 발명에 의하면, 상기 목적은, 정전 잠상 담지체, 대전 장치, 전사 장치, 클리너 중 어느 하나 또는 둘 이상과, 현상 장치가, 화상 형성 장치 본체로부터 착탈가능하게 수용되는 케이스 내에 배치시켜 구성되고, 상기 현상 장치는, 회전가능한 현상제 담지체와, 현상제 담지체의 내부에 고정 배치되며 현상 영역에 위치하는 주 자극을 포함하는 복수개의 자극을 갖는 자계 발생 수단과, 현상제 담지체에 접촉하는 현상제 규제 부재와, 상기 현상제 담지체에 공급되는 현상제를 수용하는 현상 용기를 가지며, 상기 현상제는 중량 평균 입경이 3.0-7.2㎛, MI값이 3-30g/10min이고, 현상제 담지체 상에 층형성되는 현상제 양W[W: 현상제 담지체 표면 1㎠당 토너 코트 중량(mg)]가, 0.6≤W≤1.5인 프로세스 카트리지이며, 상기 주 자극은, 상기 정전 잠상 담지체와 상기 현상제 담지체의 근접 위치에서 법선방향의 자속 밀도의 피크를 갖는 동시에, 상기 자계 발생 수단에 의해 상기 현상제 담지체 상에 법선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력과 접선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력의 합력인 자기 흡인력을 발생시키고, 또한 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)는 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 적어도 8°이상 상기 현상제 담지체 회전방향 하류측에 위치하며, 또한 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이 54°이하의 분포를 가짐으로써 달성된다.

또한, 본 출원에 따른 제 4 발명에 의하면, 상기 목적은, 자기 흡인력의 극대치(F0)의 90%폭이 20°이하로 설정됨으로써 달성된다.

또한, 본 출원에 따른 제 5 발명에 의하면, 상기 목적은, 상술한 각 발명의 어느 하나에서의 현상 장치 또는 프로세스 카트리지를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치에 의해 달성된다.

이상과 같이, 본 출원에 따른 제 1, 제 2, 제 4 또는 제 5 발명에 의하면, 현상 장치의 자계 발생 수단이 형성되는 자극중, 주극 근방의 자기 흡인력의 극대치(F0)가, 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 상기 현상제 담지체의 회전 방향에서의 하류측, 예를 들면 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 적어도 8°이상, 현상제 담지체 회전방향 하류측에 위치하고, 또한 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이 좁고 피크적인, 예를 들면 54°이하의 분포로 함으로써, 후미 견인, 선단 견인을 방지하여 양호한 현상을 행할 수 있다.

또한, 본 출원에 따른 제 3, 제 4 또는 제 5 발명에 의하면, 정전 잠상 담지체, 대전 장치, 전사 장치, 클리너중 어느 하나 또는 둘 이상과 현상 장치를 케이스 내에 배치시켜 일체화하고, 케이스를 화상 형성 장치 본체로부터 착탈가능한 구성으로 한 프로세스 카트리지에 있어서, 카트리지 내의 현상 장치에 사용되고 있는 자계 발생 수단에, 상기 제 1, 2의 발명에 사용된 자계 발생 수단을 사용함으로써, 제 1, 2의 발명에 의한, 후미 견인, 선단 견인을 방지하여 양호한 현상을 행할 수 있다는 효과가 얻어지는 동시에, 이들 구성 부품을 용이하게 교환하는 것이 가능해지며, 화상 형성 장치의 유지보수성을 향상시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 현상 장치의 단면 개략도이다.

도 2는 마그넷 롤러에서의 자속 밀도 패턴과 자기 흡인력 패턴의 관계를 나타낸 설명도이다.

도 3은 종래의 마그넷 롤러의 법선방향 자속 밀도와 자기 흡인력을 도시하는 설명도이다.

도 4는 본 실시예 1의 마그넷 롤러의 법선방향 자속 밀도와 자기 흡인력을 도시하는 설명도이다.

도 5는 본 실시예 2의 마그넷 롤러의 법선방향 자속 밀도와 자기 흡인력을 도시하는 설명도이다.

도 6은 비교예 1의 마그넷 롤러의 법선방향 자속 밀도와 자기 흡인력을 도시하는 설명도이다.

도 7은 비교예 2의 마그넷 롤러의 법선방향 자속 밀도와 자기 흡인력을 도시하는 설명도이다.

도 8은 도 2에 도시한 본 발명의 제 1 실시예에서의 마그넷 롤러의 자기 흡인력 패턴을 추출하여 도시한 설명도이다.

도 9는 제 3 실시예에 의한 프로세스 카트리지를 도시하는 단면 개략도이다.

<부호의 설명>

1: 현상 장치

2: 현상 슬리브(현상제 담지체)

3: 마그넷 롤러(자계 발생 수단)

4: 현상 블레이드(현상제 규제 부재)

5: 현상 호퍼

6: T교반봉

7: D교반봉

8: 토너 잔량 검지 부재

11: 감광 드럼(정전 잠상 담지체)

20: 프로세스 카트리지

21: 대전 장치

24: 클리닝 장치

이하, 본 발명의 실시예를 도면에 기초하여 상세히 설명한다. 본 명세서에 첨부된 도면에서, 기호 "Br"은 법선 방향 자속 밀도를 의미하고, 기호 "F"는 자기 흡입력의 극대치를 의미한다. 또한, 도면에서 "실시예 1Br" 및 "실시예 1F"는 각각 실시예 1에서의 법선 방향 자속 밀도와 자기 흡인력의 극대치를 의미하고, "실시예 2Br" 및 "실시예 2F"는 실시예 2에서의 법선 방향 자속 밀도와 자기 흡인력의 극대치를 의미한다. 또한, 이와 유사하게 "비교예 1Br" 및 "비교예 1F"는 각각 비교예 1에서의 법선 방향 자속 밀도와 자기 흡인력의 극대치를 의미하고, "비교예 2Br" 및 "비교예 2F"는 비교예 2에서의 법선 방향 자속 밀도와 자기 흡인력의 극대치를 의미한다.

도 1에 도시된 본 발명에 따른 제 1 실시예에서의 현상 장치(1)는, 예를 들면 레이저 프린터 등의 화상 형성 장치에 사용되는 것이며, 정전 잠상 담지체로서의 감광 드럼(11)의 표면에 형성되는 정전 잠상을 현상하는 기능을 구비한 것이다.

그 현상 장치(1)의 내부에는, 상술한 정전 잠상 담지체인 감광 드럼(11)에 대향하여 배치되는 현상제 담지체로서의 현상 슬리브(2)가 배치되어 있으며, 그 현상 슬리브(2)내에, 자계 발생 수단으로서의 마그넷 롤러(3)가 고정 상태로 배치되어 있다. 이 현상 슬리브(2)의 표면에는, 현상제 양을 규제하는 현상제 양 규제 부재로서의 현상 블레이드(4)가 소정 위치에 접촉하도록 배치되어 있는 동시에, 정전 잠상을 가시화하는 자성 현상제로서의 토너(도시 생략)가, 현상 용기인 현상 호퍼(5)의 토너 보급구(5a)로부터 적절한 양만큼 투입되어 수용되어 있다.

본 실시예에서의 자성 현상제에는, 예를 들어 다음과 같은 마이너스 대전성 자성 1성분 토너가 사용된다. 즉, 결착(結着) 수지로서 스티렌n-부틸아크릴레이트 공중합체 100중량부에, 자성체 입자 80중량부, 모노아조계 철 착체의 마이너스전하 제어제 2부, 왁스로서 저분자량 폴리프로필렌 3부를 140℃로 가열된 2축 압출기로 용융 혼련하고, 냉각한 혼련물을 해머밀로 조분쇄(粗粉碎)하며, 조분쇄물을 제트밀로 미분쇄(微粉碎)하고, 얻어진 미분쇄물을 풍력 분급하여, 중량평균직경 5.0㎛의 분급 분말을 얻은 후, 평균 입경 5.0㎛의 분급품에 소수성 실리카 미분체 1.0중량부를 헨셸 믹서로 혼합하여 얻어진 것 등이 채용된다.

또한, 그 토너의 정착성의 지표인 멜트 인덱스(MI)는, 예를 들면 20g/10min으로 되어 있다. 멜트 인덱스(MI)의 측정은, JISK7210에 기재된 장치(열가소성 플라스틱의 유동 시험 방법에 사용되는 장치)를 사용하여 이루어지고, 그 때의 측정 조건은 예를 들면 하기와 같다.

측정온도:125℃, 하중:5kg, 시료 충진량:5-10g으로 하여, 수동 절취법으로 측정하며, 그 때의 측정치를 10분치(分値)로 환산한다. 또한, 토너의 평균입경의 측정에는 코르타 멀티사이저 Ⅱ형(코르타사 제품)을 사용하여, 토너의 체적 분포로부터 중량 기준의 중량 평균 입경 D4(㎛)를 구하는 것으로 한다. 또한, 본 실시예의 현상 장치의 토너로서는, MI 3-30g/10min, 중량 평균 입경 3.0-7.2㎛의 범위의 것을 사용할 수 있다.

또한, 상술한 감광 드럼(11)과 대향하여 배치되어 있는 현상 슬리브(2)는, 예를 들면 φ16.0의 비자성 알루미 슬리브의 표면을 도전성 입자가 함유된 수지층으로 코팅한 표면조도Ra=1.0㎛의 슬리브가 사용되고 있고, 시계방향과 역방향으로 회전하여 감광 드럼(11) 방향으로 토너를 반송할 수 있게 되어 있다. 현상 슬리브(2)와 감광 드럼(11)은 그 양자의 간격이 최근접 위치에서 300㎛인 갭을 유지하 여 대향하게 되어 있다. 또한, 현상 슬리브(2) 내에 고정 배치되어 있는 마그넷 롤러(3)는 적어도 현상 슬리브(2)의 N1극, S2극, N2극, S1극의 위치의 4개소에 각각 자계를 형성할 수 있게 되어 있다. 이 자계의 배치 관계에 대해서는 후술한다.

추가로, 상기 현상 슬리브(2)에 접촉되어 현상제 양을 규제하는 현상 블레이드(4)는, 예를 들면 경도JISA 40°의 실리콘 고무로 형성되어 있으며, 현상 블레이드(4)의 단부가 현상 슬리브(2)의 소정 위치의 표면에 접촉되게 되어 있고, 현상 블레이드(4)의 위치보다 현상 슬리브의 회전방향 하류측 표면에 균일한 두께의 토너층을 형성할 수 있게 되어 있다.

이 때, 상기 현상 블레이드(4)가 현상 슬리브(2)에 접촉할 때의 접촉력P[P: 현상 슬리브 종방향 단위길이(1cm)당 접촉 하중(gf)]는 약30gf/cm로 하였다. 또한, 현상 슬리브(2)와 현상 블레이드(4)의 접촉폭(닙)은 1.0mm로 하고, 접촉부의 현상 슬리브(2)의 회전방향에 대해 최상류 위치로부터 현상 블레이드 자유단까지의 거리는 2.0mm로 하였다. 이러한 조건에서의 현상 슬리브(2) 상의 현상제 양(토너코트 양)W는 약1.30(mg/㎠)으로 되었다.

토너를 수용하는 현상 호퍼(5)내, 및 상기 현상 슬리브(2)의 근방에는, 회전식의 T교반봉(6)과 D교반봉(7)이 설치되고, 이들 양 교반봉(6, 7)에 의해 현상 호퍼(5)내 및 현상 슬리브(2) 근방의 토너를 교반하는 동시에, 현상 호퍼(5)내의 토너를 현상 슬리브(2) 방향으로 공급하는 구성으로 되어 있다. 또한, 상기 현상 슬리브(2) 근방에는, 토너 잔량 검지용의 도전성 검지부재(8)가 설치되어 있으며, 토너의 잔량을 검지하여 적절한 시기에 토너를 보충할 수 있게 되어 있다.

그리고, 상술한 현상 호퍼(5)내의 1성분 자성 토너는, T교반봉(6)과 D교반봉(7)으로 현상 슬리브(2) 부근으로 이송된 후, 마그넷 롤러(3)가 형성하는 자계 작용으로 현상 슬리브(2)에 공급되며, 현상 슬리브(2)의 회전(시계방향과 반대로의 회전)과 동시에 감광 드럼(11) 방향으로 반송된다. 그 후, 현상 슬리브(2)와 현상 블레이드(4)의 접촉부에서 전하부여와 층두께 규제를 받고 현상 슬리브(2)와 감광 드럼(11)에 의해 형성되는 현상 영역으로 반송된다.

또한, 이러한 구성의 현상 장치에 의해 감광 드럼(11)의 표면의 정전 잠상을 현상할 때에는, 현상 슬리브(2)에, 직류에 교류를 중첩한 교호 전압을 바이어스 전원(도시되지 않음)으로부터 인가하고, 현상 슬리브(2)와 감광 드럼(11) 사이에 현상 전계를 형성하며, 그 전계에 의해 정전 잠상의 현상을 행한다. 이 때 현상 슬리브(2)에는, 직류 전압(Vdc=-500V)에 AC(구형파Vpp=1600V, f=2400Hz)를 중첩한 현상 바이어스를 인가한다. 또한, 감광 드럼(11)은, 도시를 생략한 대전 장치에 의해 대전 전위 Vd=-700V로 균일 대전되고, 그 후, 화상 신호에 따른 레이저로 노광되어 감광 드럼(11)의 표면에 정전 잠상이 형성된다(즉, 노광된 부분이 V1=-150V로 된다). 노광된 V1부를 현상 장치에 의해 마이너스 대전성 토너로 반전 현상함으로써 정전 잠상이 현상된다.

여기에서, 상술한 마그넷 롤러(3)는, 이 마그넷 롤러(3)에 의해 현상 슬리브(2) 상에 법선방향의 자속 밀도에 기초하는 흡인력과 접선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력의 합력인 자기 흡인력을 발생시키도록 구성되어 있으며, 특히 주 자극(S1)은, 현상 슬리브(2)와 감광 드럼(11)의 최근접 위치 근방에서 법선방향 자속 밀도의 피크를 갖도록 배치되어 있다.

이 마그넷 롤러(3)의 자기 흡인력 패턴은, 예를 들면 도 2에 도시하듯이 되어있다. 즉 도 2에서, 본 발명의 실시예 1에서의 마그넷 롤러(3)의 법선방향 자속 밀도 패턴을 굵은 실선으로 도시하고, 자기 흡인력 패턴을 가는 실선으로 도시하고 있다. 또한, 종래의 마그넷 롤러의 법선방향 자속 밀도 패턴을 굵은 파선으로 도시하고, 자기 흡인력 패턴을 가는 파선으로 도시하고 있다. 또한 도 8에는, 본 발명의 실시예 1에서의 자기 흡인력 패턴만을 추출하여 표시하고 있다.

이 도 2 및 도 8에서 알 수 있듯이, 본 실시예 1에서 사용한 마그넷 롤러(3)에서는, 종래의 마그넷 롤러와 비교하여, 자기 흡인력의 극대치(F0)가, 주 자극(S1)의 피크 각도 위치보다도, 화살표로 도시한 현상 슬리브 회전방향 하류측에 위치하고 있으며, 피크적인 파형 형상을 갖고 있다. 그리고, 자기 흡인력의 극소치(F2)가, 주 자극(S1)의 피크 각도 중심 근방에 존재하지 않도록 구성되어 있다.

보다 구체적으로는, 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)가, 주 자극(S1)의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다 적어도 8°이상 하류측에 위치하고, 또한 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이 54°이하의 피크적인 분포를 갖고 있는 동시에, 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 90%폭이 20°이하로 설정되어 있다. 또한, 상술한 자기 흡인력의 반값폭은, 50%폭이어도 좋고, 법선 방향에서 피크치의 절반(50%)의 값으로 되어 있는 위치에서의 중심 각도에 의해 표시되고 있다. 따라서 90%폭으로 한 경우에는, 법선 방향에서 피크치의 90%의 값으로 되어 있는 위치에서의 중심각으로 된다.

이러한 구성에 관하여 본원 발명자는, 하기의 표 1에 도시하듯이, 본 실시예의 마그넷과 종래의 마그넷을 사용했을 때의, 후미 견인, 선단 견인의 관찰을 행하였다. 즉 하기 표 1에, 도 2 내지 도 7에 도시하는 자기 흡인력 패턴을 달리했을 때의 자기 흡인력(F)의 각도, 피크치, 반값폭의 값과, 후미 견인 지수, 선단 견인 발생(Vback)과의 관계를 도시한다.

마그넷 롤러	자기 흡인력 F0 각도 (S1극 피크각도로부터 몇도 하류)	자기 흡인력 F0	자기 흡인력 F0 반값폭	후미 견인 지수	선단 견인 발생 Vback[V]
종래 마그넷	0° S1극 피크와 동일	1.13nN	66°	35.5	-160
실시예 1	8°하류	2.05nN	41°	9.7	-215
실시예 2	9°하류	1.70nN	54°	15.2	-210
비교예 1	6°상류	1.67nN	49°	41.8	-175
비교예 2	1°상류	1.67nN	103°	46.7	-205

이 때의 후미 견인 지수는, 후미 견인의 면적을 측정하여 면적에 따른 계수를 곱하여 구한 것이며, 지수가 클수록 후미 견인이 나쁘고 적을수록 후미 견인이 좋다. 또한, 선단 견인 발생(Vback)은, 선단 견인이 발생하기 시작하는 콘트라스트이며, 마이너스 수치가 커질수록 래티튜드가 넓게 취해지게 된다. 또한, 자기 흡인력 반값폭은 자기 흡인력선의 최대치에서의 현상 슬리브 상의 점과, 자기 흡인력의 극대치(F0)의 1/2의 값으로 되는 2점을 연결하는 선이 이루는 각(앙각)의 값으로 도시하였다.

상기 표 1과 도 4 및 도 8에서 명백하듯이, 본 발명의 실시예 1에서의 마그넷 롤러는, 주 자극(S1) 근방의 자기 흡인력의 극대치(F0)가, 주 자극(S1)의 피크 각도로부터 8°만큼 하류측에 위치되어 있으며, 반값폭도 41°, 90%폭에서 12°로 좁고 피크적인 파형 형상을 하고 있다. 그리고, 그 후미 견인 지수는 9.7로, 종래의 마그넷 보다도 크게 개선되어 있다. 또한 선단 견인 발생(Vback)도 55V 래티튜드가 넓어져있다.

이에 대해, 비교예 1에서의 마그넷 롤러는, 자기 흡인력의 극대치(F0)가 S1극 피크 각도로부터 6°상류에 위치하고 있으며, 반값폭도 49°로 피크적인 파형 형상이지만, 후미 견인 지수가 41.8로 나쁜 결과로 되었다. 선단 견인 발생(Vback)은 15V의 래티튜드 만큼 향상되었다. 이 결과로부터 판단하듯이, 자기 흡인력(F)을 상류에 설정하면 화질이 악화되고, 선단 견인 래티튜드도 별로 개선되지 않은 것이 판단되었다.

또한, 비교예 2의 마그넷 롤러는, 자기 흡인력의 극대치(F0)가 S1극 피크 각도로부터 1°상류에 위치하고 있으며, 반값폭은 103°로 넓게 브로드한 파형 형상을 하고 있다. 종래의 마그넷 롤러와 비교하면 후미 견인 지수는 대폭 악화되어 있다. 그러나, 선단 견인 래티튜드는 45V 넓게 되어 있다. 이 결과로부터 판단하듯이, 자기 흡인력(F)의 반값폭을 넓게 브로드한 파형 형상을 취하면, 선단 견인 래티튜드는 확대되지만, 후미 견인은 악화되는 것이 판단된다.

추가로, 본 발명에 따른 실시예 2는, 상술한 표 1 및 도 5에서 명백해지듯이, 실시예 1의 자기 흡인력 파형에 비하면 반값폭이 54°, 90%폭에서 17°로 약간 넓고, 브로드 파형으로 되어있지만, 자기 흡인력(F)의 위치가 9°하류 설정으로 되어 있다. 실시예 1의 마그넷 롤러만큼은 아니지만, 후미 견인 지수는 15.2, 선단 견인 발생(Vback)도 -210V로 넓게 취해지는 것이 판단된다.

이러한 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2의 결과로부터, 자기 흡인력(F0)은 S1극 피크 각도보다 적어도 8°이상 하류에 설정하고, 자기 흡인력(F)의 반값폭은 54°이하로 설정하도록 마그넷 롤러를 설정하면, 후미 견인, 선단 견인 공히 만족하는 양호한 마그넷 롤러가 얻어진다. 또한, 상기 결과로부터 판단하듯이, 극소 자기 흡인력(F2)은 반드시 S1극 피크 각도 근방에 위치할 필요는 없다.

한편, 도 9에 도시된 본 발명의 제 3 실시예는, 화상 형성 장치 본체에 대해 착탈가능하게 수용할 수 있는 프로세스 카트리지(20)내에 현상 장치를 배치한 것이며, 전술한 감광 드럼(11)과, 그 감광 드럼(11)에 작용하는 프로세스 수단으로서의 대전 장치(21), 클리닝 장치(24), 클리닝된 현상제를 수납하는 폐토너 용기(23) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합한 것과, 전술한 제 1 또는 제 2 실시예에 기재한 현상 장치의 각각을 프로세스 카트리지(20) 내에 배치한 구성으로 되어 있다.

보다 구체적으로는, 화상 형성 장치 내에 착탈가능하게 수용되는 프로세스 카트리지(20)는, 화상 형성 장치 내에 수용가능한 케이스 내의 개구부 부근에, 감광 드럼(11)이 배치되고, 그 감광 드럼(11)과 대향하는 위치에, 상기 감광 드럼(11) 상의 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(1)가 배치되어 있다. 현상 장치(1)는, 상술한 실시예 1과 마찬가지로, 상기 감광 드럼(11)과 대향하는 위치에 현상 슬리브(2)가 배치되고, 현상 슬리브(2)의 표면에 그 단부가 접촉하도록 현상 블레이드(4)가 배치되어 있는 동시에, 현상 슬리브(2) 부근에 토너를 공급할 수 있도록 현상 호퍼(5)가 배치되어 있다.

또한, 상기 감광 드럼(11)의 현상 장치 측과는 반대측의 케이스 내에는, 클리닝 블레이드(22)를 갖는 클리닝 장치(24)가 배치되며, 전사 공정 후에 감광 드럼(11)의 표면에 부착하고 있는 잔류 토너를 클리닝 블레이드(22)로 긁어내서 클리닝 장치(24)의 폐토너 용기(23)에 수용할 수 있게 되어 있다. 또한, 현상 슬리브(2)보다도 감광 드럼(11)의 회전 방향 상류측에서 클리닝 장치(24)보다도 자기앞쪽의 케이스 내에, 감광 드럼(11)을 대전시키는 대전 장치(21)가 배치되어 프로세스 카트리지(20)가 구성되어 있다. 또한, 프로세스 카트리지의 케이스 내에는, 감광 드럼(11), 대전 장치(21), 클리닝 장치(24), 폐토너 용기(23) 중 어느 하나 또는 둘 이상을 조합하고, 그것에 현상 장치를 조합하여 수용하도록 해도 상관없다.

또한, 상술한 현상 슬리브(2)의 내부에는, 제 1 실시예에 사용된 것과 동일한 마그넷 롤러(3)가 고정 배치되어 있으며, 마그넷 롤러(3)에 의해 현상 슬리브(2)의 표면에, 각각 N1극, S1극, N2극, S2극이 제 1 실시예와 동일 위치 관계로 형성할 수 있게 되어 있는 동시에, 자기 흡인력(F)의 각도와 반값폭의 값이 제 1 실시예와 동일한 값으로 되도록 되어 있다. 또한, 마그넷 롤러는 제 2 실시예에 사용된 것을 사용할 수도 있다.

상기 구성의 프로세스 카트리지(20)는, 화상 형성 장치의 소정 위치에 세트되고, 소정 프로세스로 화상 형성을 행할 수 있으며, 카트리지 내의 토너의 소비 및 부재의 소모에 의해 수명이 다하면 새로운 프로세스 카트리지로 교환함으로써 계속해서 고화질 화상 형성을 행할 수 있다.

이렇게 해서, 현상 슬리브(2) 및 현상 블레이드(4) 등을 갖는 현상 장치, 감광 드럼(11), 대전 장치(21), 클리닝 장치(24)를, 화상 형성 장치 내에 수용가능한 케이스 내에 배치하여 일체형 프로세스 카트리지로 함으로써, 제 1, 2 실시예에서 설명한, 후미 견인, 선단 견인을 방지하고, 양호한 화상 형성이 이루어질 수 있다는 효과가 얻어지는 것에 추가해서, 카트리지 내의 각 구성부품의 교환 및 폐토너 처리를 토너로 주위를 더럽히지 않고 용이하게 행할 수 있게 된다. 따라서, 화상 형성 장치의 유지보수성이 현저히 향상되는 동시에, 카트리지를 교환함으로써 전자사진 방식의 중요한 구성부품이 신품으로 교환되기 때문에, 항상 고품질 화상을 용이하게 보존할 수 있다.

이상, 본 발명자에 의해 이루어진 발명의 실시예를 구체적으로 설명했지만, 본 발명은, 상기 실시예에 한정되지 않으며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 다양하게 변형가능한 것은 말할 필요도 없다.

예를 들면, 상술한 실시예는, 프린터 이외의 복사기 등의 다른 화상 형성 장치에 대해서도 본 발명은 마찬가지로 적용될 수 있는 것이다.

이상 설명한 본 발명에 따른 화상 형성 장치는, 프린터 등의 화상 형성 장치를 시작으로 해서, 복사기 등의 다종다양한 화상 형성 장치에 대해서 널리 적용될 수 있다.

Claims (9)

1. 정전 잠상 담지체에 대향하여 배치되고, 현상제를 담지하여 회전하는 현상제 담지체와, 그 현상제 담지체의 내부에 고정 배치되며 현상 영역에 위치하는 주 자극을 포함하는 복수개의 자극을 갖는 자계 발생 수단을 가지며,

   상기 자계 발생 수단의 주 자극은, 상기 정전 잠상 담지체와 현상제 담지체의 근접 위치 근방에 법선방향 자속 밀도의 피크를 갖는 동시에, 그 자계 발생 수단에 의해 현상제 담지체 상에 법선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력과 접선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력의 합력인 자기 흡인력을 발생시키도록 구성된 현상 장치에 있어서,

   상기 자기 흡인력(F)의 극대치(F0)가, 상기 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 상기 현상제 담지체의 회전방향에서의 하류측에 위치하고, 또한

   상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이, 상기 주 자극에서의 법선방향 자속 밀도의 반값폭보다 작아지는 착자 패턴이 상기 자계 발생 수단에 실시되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 현상제는, 중량 평균 입경이 3.0-7.2㎛, MI값이 3-30g/10min이며,

   상기 현상제 담지체 상에 층형성되는 현상제 양W[W: 현상제 담지체 표면 1㎠당 토너 코트 중량(mg)]가, 0.6≤W≤1.5이도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)가, 상기 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다 상기 현상제 담지체의 회전방향으로 8°로부터 인접한 극까지의 범위 내에서 하류측에 위치하고, 또한

   상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이 54°로부터 40°의 범위 내의 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 90%폭이 20°내지 10°사이의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
5. 정전 잠상 담지체, 대전 장치, 전사 장치, 클리너 중 어느 하나 또는 둘 이상과, 현상 장치가, 화상 형성 장치 본체로부터 착탈가능하게 수용되는 케이스 내에 배치시켜 구성되고, 상기 현상 장치는, 회전가능한 현상제 담지체와, 현상제 담지체의 내부에 고정 배치되며 현상 영역에 위치하는 주 자극을 포함하는 복수개의 자극을 갖는 자계 발생 수단과, 현상제 담지체에 접촉하는 현상제 규제 부재와, 상기 현상제 담지체에 공급되는 현상제를 수용하는 현상 용기를 구비한 프로세스 카트리지에 있어서,

   상기 현상제는, 정전 잠상 담지체에 대향하여 배치되고 현상제를 담지하여 회전하는 현상제 담지체와, 상기 현상제 담지체 내부에 고정 배치되며 현상 영역에 위치하는 주 자극을 포함하는 복수개의 자극을 갖는 자계 발생 수단을 포함하고,

   상기 자계 발생 수단의 상기 주 자극은, 상기 정전 잠상 담지체와 상기 현상제 담지체의 근접 위치 근방에 법선방향 자속 밀도의 피크를 갖는 동시에, 상기 자계 발생 수단에 의해 현상제 담지체 상에 법선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력과 접선방향 자속 밀도에 기초하는 흡인력의 합력인 자기 흡인력을 발생시키도록 구성되고,

   상기 자기 흡인력(F)의 극대치(F0)가, 상기 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다도 상기 현상제 담지체의 회전방향에서의 하류측에 위치하고, 또한 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭(半値幅)이, 상기 주 자극에서의 법선방향 자속 밀도의 반값폭보다 작아지는 착자 패턴이 상기 자계 발생 수단에 적용되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 현상제는 중량 평균 입경이 3.0-7.2㎛, MI값이 3-30g/10min이고, 현상제 담지체 상에 층형성되는 현상제 양W[W: 현상제 담지체 표면 1㎠당 토너 코트 중량(mg)]가, 0.6≤W≤1.5인 프로세스 카트리지인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
7. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서,

   상기 자기 흡인력의 극대치(F0)는 주 자극의 법선방향 자속 밀도 피크 위치보다 상기 현상제 담지체 회전방향으로 8°로부터 인접한 극까지의 범위 내에 위치 위치하며, 또한

   상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 반값폭이 54°로부터 40°범위 내의 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
8. 제 5 항 또는 제 6 항에 있어서, 상기 자기 흡인력의 극대치(F0)의 90%폭이 20°내지 10°사이의 범위로 설정되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
9. 제 1 항 또는 제 2 항 중 어느 한 항에 기재된 현상 장치, 또는 제 5 항 또는 제 6 항 중 어느 한 항에 기재된 프로세스 카트리지를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.

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