KR101896052B1

KR101896052B1 - 현상기 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치

Info

Publication number: KR101896052B1
Application number: KR1020120041146A
Authority: KR
Inventors: 미츠루 오이카와; 이상돈; 전종필
Original assignee: 에이치피프린팅코리아 주식회사
Priority date: 2012-04-19
Filing date: 2012-04-19
Publication date: 2018-09-06
Also published as: US20130279945A1; EP2653929B1; US9223245B2; EP2653929A2; CN103376702A; KR20130118167A; EP2653929A3; CN103376702B

Abstract

개시된 현상기는 토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기로서, 현상부재의 외주와 사이에 제1규제간격을 형성하는 제1규제부를 구비하는 제1규제부재와, 현상부재의 회전방향을 기준으로 하여 제1규제부재의 상류측에 위치되고 현상부재의 외주와의 사이에 제2규제간격을 형성하는 제2규재부를 구비하는 제2규제부재를 포함한다. 제2규제간격은 현상부재의 길이방향의 중앙부와 양단부가 서로 다르다.

Description

현상기 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치{developing device and electrophotographic image forming apparatus using the same}

토너와 자성 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 채용하는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치가 개시된다.

전자사진 화상형성장치는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광체에 조사하여 감광체의 표면에 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상에 토너를 공급하여 가시적인 토너화상으로 현상시키고, 이 토너화상을 기록매체에 전사하여 정착시킴으로써 기록매체에 화상을 인쇄한다.

전자사진 화상형성장치의 화상형성방식은 토너로 된 일성분 현상제를 사용하는 일성분 현상방식과, 토너와 캐리어가 혼합된 이성분 현상제를 사용하고 이 중에서 토너만을 감광체로 현상시키는 이성분 현상방식으로 구분될 수 있다.

이성분 현상방식 화상형성장치에서는, 현상롤러의 외주에 부착된 현상제는 현상롤러의 외주로부터 소정 거리 이격되게 배치되는 제1규제부재에 의하여 그 두께가 규제된다. 좋은 화질의 인쇄화상을 얻기 위하여는 현상롤러와 감광체가 대면된 현상영역으로 공급되는 현상제 층의 두께가 균일하여야 한다. 현상제 층의 두께가 불균일하면 화상농도 얼룩, 토너의 비산 등의 문제가 발생될 수 있다.

본 발명은 현상부재의 길이 방향으로 균일한 현상제 층을 형성함으로써 양호한 화상 품질을 구현할 수 있는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 현상기는, 토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기로서, 현상제를 그 외주에 부착시켜 토너를 상기 상담지체에 공급하는 현상부재; 상기 현상부재의 외주와 사이에 제1규제간격을 형성하는 제1규제부를 구비하는 제1규제부재; 상기 현상부재의 회전방향을 기준으로 하여 상기 제1규제부재의 상류측에 위치되고 상기 현상부재의 외주와의 사이에 제2규제간격을 형성하는 제2규재부를 구비하는 제2규제부재;를 포함하며, 상기 제2규제간격은 상기 현상부재의 길이방향의 중앙부와 양단부가 서로 다르다.

상기 제2규제간격은 양단부가 중앙부보다 작을 수 있다.

상기 제1규제부와 상기 제2규제부는 상기 현상부재의 동일한 자극과 대향되게 배치될 수 있다.

상기 제2규제간격은 상기 제1규제간격보다 클 수 있다.

상기 제2규제간격의 상기 중앙부와 상기 양단부의 차이는 1mm 이하일 수 있다.

상기 제2규제간격은 양단부에서 0.5 ~ 2.0mm 일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 현상기는, 토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기로서, 현상제를 그 외주에 부착시켜 토너를 상기 상담지체에 공급하는 현상부재; 상기 현상부재의 외주와 사이에 제1규제간격을 형성하는 제1규제부; 상기 현상부재의 회전방향을 기준으로 하여 상기 제1규제부의 상류측에 위치되어 상기 현상부재의 길이방향으로 양단부와 중앙부에 서로 다른 현상제 압력을 형성하는 제2규제부;를 포함한다.

상기 제2규제부는 상기 중앙부보다 상기 양단부에서 더 높은 현상제 압력을 형성할 수 있다. 상기 제2규제부는 상기 현상부재의 외주와 제2규제간격을 형성하며, 상기 제2규제간격은 간격은 양단부가 중앙부보다 작을 수 있다. 상기 제2규제간격의 상기 중앙부와 상기 양단부의 차이는 1mm 이하일 수 있다. 상기 제2규제간격은 양단부에서 0.5 ~ 2.0mm 일 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 전자사진방식 화상형성장치는 토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 전자사진방식 화상형성장치로서, 정전잠상이 형성되는 상담지체; 상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서, 상술한 현상기;를 포함한다.

본 발명에 따른 현상기 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치에 따르면, 제1규제부의 상류측에 양단부의 현상제 압력과 밀도를 중앙부보다 높게 형성하는 제2규제부를 배치함으로써 현상부재의 길이 방향으로 균일한 두께의 현상제 층을 형성할 수 있으며, 현상영역에서의 현상제 충전율을 형상시켜 토너 비산의 위험을 줄일 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예에 적용된 현상기의 일 실시예의 구성도.
도 3은 도 2에 도시된 현상기의 일 실시예의 제2영역의 상세도.
도 4는 제1규제간격의 불균일성을 보여주는 도면.
도 5는 제1규제간격의 불균일성에 의한 DMA의 불균일성을 보여주는 그래프.
도 6은 DMA측정 위치의 일 예를 보여주는 도면.
도 7은 제2규제간격을 변화시키면서 DMA를 측정한 결과를 도시한 그래프.
도 8은 제2규제간격을 상세히 도시한 도면.
도 9는 양단부의 제2규제간격을 변화시키면서 DMA를 측정한 결과를 도시한 그래프.
도 10은 도 9에 도시된 그래프에서 중앙부의 DMA를 "0"으로 하고, 양단부의 제2규제간격을 변화시키면서 양단부에서의 DMA의 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프.
도 11은 제2규제부재의 일 실시예를 도시한 도면.

이하, 도면들 참조하면서 본 발명에 따른 현상기 및 전자사진방식 화상형성장치의 실시예들에 관하여 설명한다.

도 1은 본 발명에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예를 간략히 도시한 구성도이다. 본 실시예의 화상형성장치는 현상제로서 토너와 자성 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 채용하는 단색 화상형성장치이다. 토너의 색상은 예를 들어 블랙색상이다.

감광드럼(10)은 정전잠상이 형성되는 상담지체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주에 광도전성을 가지는 감광층이 형성된 것이다. 감광드럼(10) 대신에 순환주행되는 벨트의 외면에 감광층이 형성된 감광벨트가 채용될 수도 있다.

대전기(40)는 감광드럼(10)의 표면을 균일한 대전 전위로 대전시킨다. 대전기(40)는 예를 들어 평판 전극(41)과 와이어 전극(42) 사이에 바이어스 전압을 인가하여 코로나 방전을 일으킴으로써 감광드럼(1)의 표면을 대전시키는 코로나 대전기일 수 있다. 균일한 대전을 위하여 그리드 전극(43)이 더 채용될 수도 있다. 대전기(40)로서는 감광드럼(10)에 접촉되어 회전되고 대전 바이어스 전압이 인가되는 대전롤러(미도시)가 채용될 수도 있다.

노광기(50)는 대전된 감광드럼(10)의 표면에 화상정보에 대응되는 광을 조사하여 정전잠상을 형성한다. 노광기(50)로서, 예를 들면 레이저 다이오드로부터 조사되는 광을 폴리 곤미러를 이용하여 주주사방향으로 편향시켜 감광드럼(10)에 주사하는 LSU(laser scanning unit)가 채용될 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

현상기(100)에는 현상제가 수용된다. 현상기(100)는 현상제 중에서 토너를 감광드럼(10)에 형성된 정전잠상에 공급하여 감광드럼(10)의 표면에 가시적인 토너화상을 형성한다.

전사롤러(60)는 감광드럼(10)에 형성된 토너화상을 용지로 전사시키는 전사기의 일 예이다. 전사롤러(60)는 감광드럼(10)과 대면되어 전사닙을 형성하며, 전사롤러(60)에는 전사 바이어스 전압이 인가된다. 전사 바이어스 전압에 의하여 감광드럼(10)과 전사롤러(60) 사이에 형성되는 전사전계에 의하여 감광드럼(10)의 표면에 현상된 토너화상이 기록매체(P)로 전사된다. 전사롤러(60) 대신에 코로나 방전을 이용하는 코로나 전사기가 채용될 수도 있다. 전사 후에 감광드럼(10)의 표면에 잔류되는 토너는 클리닝 블레이드(70)에 의하여 제거된다.

기록매체(P)에 전사된 토너화상은 정전기적 힘에 의하여 기록매체(P)에 부착되어 있다. 정착기(80)는 열과 압력을 가하여 토너화상을 기록매체(P)에 정착시킨다.

도 2를 참조하면, 현상기(100) 내부에 수용된 현상제는 제1, 제2교반기(3)(4)에 의하여 교반되어 이송된다. 교반과정에서 토너와 캐리어가 마찰되어 토너가 대전된다. 현상기(100)는 제1교반기(3)가 설치된 제1영역(110)과 제2교반기(4)와 현상롤러(1)가 설치된 제2영역(120)으로 구분될 수 있다. 제1영역(110)과 제2영역(120)은 현상롤러(1)의 길이방향으로 가로지르는 격벽(130)에 의하여 서로 구분된다. 격벽(130)의 길이방향, 즉 현상롤러(1)의 길이방향의 양단부에는 개구(미도시)가 각각 마련된다. 제1영역(110)과 제2영역(120)은 개구(미도시)에 의하여 서로 연결된다. 제1, 제2교반기(3)(4)는 예를 들어 현상롤러(1)의 길이방향으로 연장된 축과 이 축의 외주에 형성된 나선형 날개를 구비하는 오거(auger)일 수 있다. 제1교반기(3)가 회전되면 제1영역(110) 내부의 현상제는 제1교반기(3)의 축방향으로 운반되어 격벽(130)의 일단부 근처에 마련된 개구(미도시)를 통과하여 제2영역(120)으로 운반된다. 제2영역(120)에서 현상제는 제2교반기(4)에 의하여 제2교반기(4)의 축방향, 즉 제1교반기(3)에 의한 운반방향과 반대방향으로 운반되며, 격벽(130)의 타단부 근처에 마련된 개구(미도시)를 통하여 통하여 제1영역(110)으로 운반된다. 이에 의하여, 현상제는 제1영역(110)과 제2영역(120)을 따라 순환되며, 순환과정에서 제2영역(120)에 위치된 현상롤러(1)로 공급된다.

현상롤러(1)로부터 감광드럼(10)으로 토너가 현상됨에 따라 제1, 제2영역(120) 내의 토너의 양이 줄어든다. 현상기(100) 내에는 현상제 중의 토너 농도를 검출하는 토너농도센서(미도시)가 마련될 수 있다. 토너농도센서는 예를 들어 제1영역(110)에 마련될 수 있다. 토너 농도는 현상제의 총중량에 대한 토너의 중량의 비로 표시될 수 있다. 토너농도센서는 예를 들어, 캐리어에 의한 자기력의 세기를 측정하여 토너 농도를 간접적으로 검출하는 자기센서일 수 있다. 토너농도센서의 검출영역에 캐리어가 상대적으로 많고 토너가 적으면 자기센서에 의하여 검출되는 자기장의 세기가 커지지며, 반대로 검출영역에 토너가 상대적으로 많으면 자기센서에 의하여 검출되는 자기장의 세기가 작아진다. 자기센서는 검출되는 자기장의 세기와 토너농도와의 관계를 이용하여 토너농도센서를 검출할 수 있다. 다른 예로서, 토너농도센서는 캐리어와 토너의 유전율의 차이를 이용하여 토너농도를 검출하는 정전용량센서일 수도 있다. 토너농도센서에 의하여 검출된 토너 농도가 표준 토너 농도에 미달되는 경우에는 현상기(100) 내부로 토너가 보충될 수 있다. 토너는 예를 들어 도시되지 않은 토너용기로부터 제2영역(120)으로 보충될 수 있다. 이와 같은 작용에 의하여 현상기(100) 내의 토너 농도가 일정하게 유지될 수 있다. 토너용기(미도시)는 현상기(100)와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 토너용기(미도시)는 현상기(100)와는 독립적일 수 있으며, 개별적으로 교체될 수도 있다. 표준토너농도는 예를 들어 약 7% 정도로 설정될 수 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.

현상롤러(1)는 감광드럼(10)의 표면으로 토너를 공급하는 현상부재이다. 현상롤러(1)는 감광드럼(10)과 대면되게 위치된다. 현상롤러(1)는 감광드럼(10)과 현상갭만큼 이격되게 위치될 수 있다. 현상갭은 현상영역에서 감광드럼(10)의 외주면과 현상롤러(1)의 외주면과의 간격을 말한다. 현상갭은 수십 내지 수백 미크론 정도로 설정될 수 있다. 도 3을 참조하면, 일 예로서, 현상롤러(1)는 회전되는 슬리브(11)와, 슬리브(11) 내부에 설치되는 마그넷(12)을 구비할 수 있다. 마그넷(12)은 회전되지 않을 수 있다. 슬리브(11)와 감광드럼(10)의 회전방향은 반대방향일 수 있다. 즉, 슬리브(11)와 감광드럼(10)이 대면된 영역에서 두 부재의 표면의 이동방향은 동일한 방향일 수 있다. 다만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 슬리브(11)와 감광드럼(10)의 회전방향은 동일할 수도 있다.

제2영역(120)에서, 마그넷(12)의 자기력에 의하여 캐리어는 현상롤러(1)의 외주에 부착되고 토너는 정전기력에 의하여 캐리어에 부착된다. 그러면, 현상롤러(1)의 외주에는 캐리어와 토너로 된 현상제층이 형성된다. 제1규제부재(2)는 현상제 층의 두께를 일정한 두께로 규제한다. 제1규제부재(2)는 일반적으로 닥터 블레이드(doctor blade)로 지칭된다. 제1규제부재(2)는 현상롤러(1)의 외주 사이의 간격, 즉 제1규제간격(DG: doctor gap)을 형성하는 제1규제부(21)를 구비한다. 제1규제간격(DG)은 예를 들면 0.3 ~ 1.5mm 정도의 범위에서 설정될 수 있다.

마그넷(12)은 복수의 자극을 구비할 수 있다. 복수의 자극은 예를 들어, 감광드럼(10)과 대향된 주극(S1)과, 주극(S1)으로부터 슬리브(11)의 회전방향으로 배열된 반송극(N1), 분리극(S2), 수취극(S3), 규제극(N2)을 포함할 수 있다. 제2교반기(4)에 의하여 반송되는 제2영역(120)의 현상제는 수취극(S3)의 자기력에 의하여 슬리브(11)의 외주에 흡착된다. 상세하게 설명하면, 수취극(S3)의 자기력에 의하여 슬리브(11)의 외주에 캐리어가 부착되며, 토너는 정전기력에 의하여 캐리어에 부착된다. 이에 의하여 슬리브(11)의 외주에 현상제 층이 형성된다. 슬리브(11)가 회전됨에 따라 현상제 층은 규제극(N2), 주극(S1), 반송극(N1), 분리극(S2)으로 차례로 운반된다. 분리극(S2)에서 현상제는 슬리브(11)로부터 분리되어 제2영역(120)으로 회수되어, 제1, 제2교반기(3)(4)에 의하여 제1영역(110), 및 제2영역(120)으로 순환된다.

이하에서, 현상제의 순환 과정을 이를 상세하게 설명한다. 수취극(S3)의 자기력에 의하여 슬리브(11)의 외주에 형성된 현상제 층은 슬리브(11)가 회전됨에 따라 현상제는 규제극(N2)으로 반송된다. 제1규제부재(2)는 규제극(N2)에 대향되게 위치된다. 슬리브(11)가 회전됨에 따라 현상제 층은 제1규제간격(DG)을 통과하면서 그 두께가 규제되어, 일정한 두께의 현상제 층이 제1규제간격(DG)을 통과하고 나머지는 제1규제부재(2)에 의하여 차단되어 제2영역(120)으로 회수된다. 일정한 두께로 규제된 현상제 층은 슬리브(11)가 회전됨에 따라 주극(S1)으로 운반된다. 주극(S1)은 슬리브(11)와 감광드럼(10)이 대면된 현상영역에 위치된다. 현상영역에서, 슬리브(11)에 인가되는 현상 바이어스 전압에 의하여 슬리브(11)의 표면에 형성된 현상제 층으로부터 토너가 현상갭을 가로질러 감광드럼(10)의 표면에 형성된 정전잠상으로 이동되어 부착된다. 현상영역을 통과한 후에 슬리브(11)의 외주에 잔류되는 현상제 층은 반송극(N1)을 거쳐 분리극(S2)으로 운반되며, 분리극(S2)에서 슬리브(11)의 외주로부터 분리되어 제2영역(120)으로 회수된다.

상술한 구성에 의한 화상형성과정을 간략하게 설명한다. 대전기(40)에 대전 바이어스 전압이 인가되면, 감광드럼(10)이 표면은 균일한 전위로 대전된다. 노광기(50)는 화상정보에 대응되는 광을 감광드럼(10)의 표면에 조사하여 정전잠상을 형성한다. 현상롤러(1)에 현상 바이어스 전압이 인가되어 현상롤러(1)과 감광드럼(10) 사이에 현상 전계가 형성되면, 현상롤러(1)의 표면에 형성된 현상제 층으로부터 토너가 감광드럼(10)의 표면으로 이동되어 정전잠상을 현상시킨다. 감광드럼(10)의 표면에는 토너화상이 형성된다. 도시되지 않은 급지수단으로부터 기록매체(P)가 감광드럼(10)과 전사롤러(60)가 대면된 전사닙로 공급된다. 전사 바이어스 전압에 의하여 형성되는 전사전계에 의하여 토너화상은 감광드럼(10)의 표면으로부터 기록매체(P)로 이동되어 부착된다. 기록매체(P)가 정착기(80)를 통과하면, 열과 압력에 의하여 토너화상이 기록매체(P)에 정착됨으로써 화상인쇄가 완료된다. 클리닝 블레이드(70)는 감광드럼(10)의 표면에 접촉되어, 전사 후에 감광드럼(10)의 표면에 잔류되는 토너를 제거한다.

좋은 품질의 인쇄화상을 얻기 위하여는 제1규제간격(DG)을 통과하여 현상영역으로 공급되는 현상제 층의 두께가 현상롤러(1)의 길이방향으로 일정하여야 한다.

일반적으로 제1규제부재(2)는 규제극(N2)와 대향되고, 현상롤러(1)와 제1규제간격(DG)을 유지하도록 배치된다. 이를 위하여, 도 4에 도시된 바와 같이 현상롤러(1)의 중앙부 또는 양단부에 갭 게이지(gap gauge)를 위치시키고, 제1규제부재(2)의 양단부에 체결부재, 예를 들어 스크류(screw)를 체결한다. 스크류를 체결할 때의 회전력에 의하여 제1규제부재(2)의 양단부는 아래쪽으로 향하는 힘을 받게 된다. 이에 의하여 제1규제부재(2)는 도 4에 점선으로 도시된 바와 같이 변형되어 제1규제간격(DG)이 현상롤러(1)의 길이방향을 기준으로 하여 양단부가 중앙부보다 작아진다. 그러면, 현상롤러(1)의 양단부의 현상제 층의 두께가 중앙부보다 작아지며, 인쇄된 화상의 양단부의 농도가 중앙부의 농도보다 낮아져서 농도 얼룩이 발생될 수 있다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 제1규제부재(2)의 휨을 고려하여 중앙부와 양단부에서의 제1규제간격(DG)이 동일하게 되도록 제1규제부재(2)의 양단부의 형상을 변경하거나 현상롤러(1) 엄밀하게는 슬리브(11)의 외주면의 형상을 양단부와 중앙부가 단차지도록 변경할 수 있다. 그러나, 휨량을 고려하여 제1규제부재(2)의 양단부의 형상 또는 슬리브(11)의 외주면의 형상을 정밀하게 변경하는 것이 결코 용이하지 않으며, 부품 가공 비용 증가를 초래할 수 있다.

도 2 및 도 3을 참조하면, 본 발명은 현상롤러(1)의 회전방향을 기준으로 하여 제1규제부재(2)의 상류측에 제2규제부재(5)를 배치함으로써 상기한 문제점을 해결한다. 제2규제부재(5)는 제1규제부재(2)와 마찬가지로 규제극(N2)과 대향되고, 현상롤러(1)의 외주와의 사이에 제2규제간격(G)을 형성하는 제2규제부(51)를 구비한다. 제2규제부재(5)는 제1규제부재(2)의 상류측에서 제1규제간격(DG)의 불균일을 보완하기 위한 현상제 압력분포와 밀도분포를 형성함으로써, 제1규제간격(DG)을 통과한 후에 현상롤러(1)의 외주에 균일한 현상제 층이 형성되도록 한다.

현상 영역에서의 현상제 층의 두께는 현상롤러(1)의 외주의 단위면적당의 현상제 무게, 즉 DMA(developer mass per area)로 표시할 수 있다. 양호한 품질의 인쇄화상을 얻기 위하여, 예를 들어 제1규제간격(DG)은 약 0.25~0.7mm 정도로 함으로써 DMA를 약 20~90mg/cm² 정도로 조정할 수 있다. 그러나, 전술한 바와 같이 제1규제부재(2)에 의하여 형성되는 제1규제간격(DG)이 중앙부보다 양단부가 작아지게 되며, 이에 의하여 DMA는 현상롤러(1)의 중앙부보다 양단부가 작아지게 된다.

도 5에는 제1규제간격(DG)의 불균일에 기인하는 DMA의 변화를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 제2규제간격(G)는 중앙부와 양단부에서 동일하다. 측정 조건은 아래와 같다.

- 제1규제간격: 0.6mm(중앙부), 0.55mm(양단부)

- 제2규제간격: 2.2mm(중앙부와 양단부 동일)

- 온도 및 습도: 23℃, 40%

- 프로세스 속도: 141 mm/sec(28ppm/A4)

- 현상롤러 외경: 18.2mm

- 감광드럼 외경: 30mm

- 현상롤러와 감광드럼의 선속도비: 1.4

- 토너 평균 직경: 6.7㎛

- 캐리어 평균 직경: 38㎛

- 현상제 양: 345g

- 토너 농도: 약 7%

- 현상제 평균 대전량: 60μC/g

- 현상갭: 0.40~0.45mm

대전량은 전계비상식 대전량 측정장치(DIT주식회사)를 이용하여 인가전압 2.8kV, 2000rpm, 전압인가시간 30초의 조건에서 측정된 값이다. DMA는 도 6에 도시된 바와 같이 현상롤러(1)의 중앙부, 중앙부로부터 양단부쪽으로 60mm 지점 및 120mm 지점에서 5×40mm 영역의 현상제를 흡착하여 정밀 천칭으로 측정한 값이다. DMA의 측정값은 3회 측정 평균값이다.

도 5를 참조하면, 제2규제간격(G)이 중앙부와 양단부에서 동일한 경우에는 제1규제간격(DG)의 불균일로 인하여 양단부의 DMA는 중앙부의 DMA보다 작음을 알 수 있다.

도 7은 제2규제간격(G)을 변경하면서 현상롤러(1) 양단부 부근에서의 DAM를 측정한 결과를 도시한 그래프이다. 도 7을 참조하면, 양단부에서의 제1규제간격(DG)을 0.55mm로 설정하고, 제2규제간격(G)을 1.2mm, 1.5mm, 1.8mm, 2.2mm로 변경한 경우, 현상롤러(1) 양단부 부근에서의 DAM는 점차 줄어든다는 것을 알 수 있다. 즉 제2규제간격(G)이 작아질수록 DMA는 증가하고, 제2규제간격(G)이 커질수록 DMA가 감소된다. 이는 제2규제간격(G)이 작을수록 제2규제간격(G)에서 현상제의 집중 현상이 발생되어 제1규제간격(DG) 부근의 현상제 압력과 밀도가 증가되고, 이 상태로 현상제가 제1규제간격(DG)을 통과하기 때문이다.

제2규제간격(G)와 제1규제간격(DG)을 차례로 통과한 후에 현상영역에서의 현상제 충전율(PD: packing density)를 측정한 결과가 아래 표 1에 개시되어 있다.

		제2규제간격=1.5mm	제2규제간격=2.2mm
토너 농도(Tc)	%	7.0	7.0
DMA	mg/㎠	629	57
토너 진밀도(Dt)	mg/cm³	1100	1100
캐리어 진밀도(Dc)	mg/cm³	4400	4400
제1규제간격	cm	0.055	0.055
충전율(PD)	%	31.5	28.5

충전율은 아래의 식으로 계산된다.

제2규제간격(G)이 1.5mm인 경우에는 2.2mm인 경우에 비하여 현상제의 충전율이 거의 10% 정도 향상된 것을 알 수 있다. 충전율이 높다는 것은 현상영역 내에서 현상제의 압력과 밀도가 높다는 것을 의미한다. 다른 말로 하면, 충전율이 높다는 것은 현상영역 내에서 현상제가 차지하는 공간이 많다는 것을 의미하며, 이는 공기가 차지하는 공간이 충전율이 낮을 경우에 비하여 상대적으로 작다는 의미이다. 공기가 차지하는 공간을 줄임으로써 토너 비산 가능성도 낮출 수 있다.

상술한 실험으로부터 제2규제간격(G)을 조정함으로써 양단부에서의 DMA를 조절할 수 있다는 것을 알 수 있다. 즉, 제2규제간격(G)을 중앙부와 양단부에서 다르게 설정함으로써 제1규제간격(DG)의 불균일에 의한 DMA의 불균일을 해소할 수 있다.

제1규제간격(DG)은 중앙부에 비하여 양단부가 작은 경향이 있으므로, 도 8에 도시된 바와 같이 제2규제간격(G)을 중앙부가 양단부보다 더 크게 하여, 양단부에서의 현상제 압력과 밀도를 중앙부보다 크게 할 수 있다. 즉, 중앙부에서의 제2규제간격을 G2, 양단부에서의 제2규제간격을 G1, G3라 하면, G2>G1, G2>G3를 만족할 수 있다. G1과 G3는 같을 수 있으며, 다를 수도 있다.

도 9에는 아래 표 2에 기재된 바와 같이 G1, G2, G3를 변화시키면서 현상영역에서의 DMA를 조사한 결과를 도시한 그래프이다. 제1규제간격(DG)은 중앙부가 0.6mm, 양단부가 0.55mm 이다. 시험1은 제2규제간격(G)이 중앙부와 양단부에서 동일한 경우, 즉 G1=G2=G3인 경우이다.

	G1(mm)	G2(mm)	G3(mm)
시험1	2.2	2.2	2.2
시험2	1.5	2.2	1.5
시험3	1.2	2.2	1.2

도 9를 보면, 중앙부의 DMA는 시험1>시험2>시험3 인 것을 알 수 있다. 이는, 양단부에서의 제2규제간격(G1, G3)가 작아질수록 양단부에서의 현상제 압력과 밀도가 높아져서 상대적으로 중앙부에서의 현상제 압력과 밀도가 낮아졌기 때문이다. 도 10에는 중앙부의 DMA를 "0"으로 하고 양단부의 DMA 변화량을 표시한 그래프이다. 도 10을 보면, 시험1에 비하여 시험2 및 시험3의 경우에 양단부의 DMA가 증가하여 중앙부와 양단부의 DMA의 차이가 줄어든 것을 확인할 수 있다.

상술한 시험은 프로세스 속도를 141mm/sec로 한 결과이나, 프로세스 속도를 90mm/sec, 167mm/sec로 변경하여 시험한 경우에도 동일한 결과를 얻을 수 있다.

도 8을 참조하면, 간격 G2를 갖는 제2규제부(51)의 중앙부의 길이(L1)는 사용가능한 최소 인쇄용지의 폭을 고려하여 그보다 크게 설정될 수 있다. 예를 들어 규격 용지 중에서 사용가능한 최소용지가 A5용지(148×210mm) 또는 인보이스(invoice) 용지(5.5×8.5 inch)인 경우 중앙부의 길이(L1)은 약 160mm로 설정될 수 있다.

제2규제간격(G1, G2, G3)이 제1규제간격(DG)보다 작으면 현상제 층 규제 작용이 제2규제간격(G1, G2, G3)에서 일어나서 제1규제간격(DG)이 의미가 없어지므로 제2규제간격(G1, G2, G3)은 제1규제간격(DG)보다 크다. 또한 G1, G3와 G2와의 차이는 1mm 이내로 할 수 있다. G1, G3와 G2와의 차이가 1mm 이상으로 커지면 양단부와 중앙부의 현상제 압력 및 밀도의 차이가 커져서 인쇄된 화상의 중앙부와 양단부에서 화상농도 차이가 발생될 수 있다.

G1, G3는 0.5 ~ 2.0mm 정도로 설정될 수 있다. G1, G3가 0.5mm 보다 작으면 현상제 압력이 지나치게 높아져서 현상롤러(1)의 구동부하 증가와 현상제 성능저하의 원인이 될 수 있다. 또 G1, G3가 2.0mm 보다 커지면 G2가 너무 커져서 중앙부에서의 현상제 압력과 밀도가 너무 낮아지고, 제2교반기(4)에 의하여 제2영역(120)에서 운반되는 현상제의 운반방향으로의 현상제 양의 불균일성의 영향을 받아 인쇄된 화상이 경사진 패턴의 화상농도 차이, 소위 오거 마크(auger mark)가 발생될 수 있다.

중앙부와 양단부의 경계영역(53)에서 현상제 압력과 밀도가 급격하게 변화하면 인쇄화상의 중앙부와 양단부의 경계영역(53)에 해당되는 부분에 화상농도 얼룩이 발생될 수 있다. 그러므로, 도 8에 도시된 바와 같이, 경계영역(53)에서의 제2규제간격은 G2에서 G1, G3로 서서히 부드럽게 변하는 것이 바람직하다.

도 8에서는 제2규제간격(G1, G2, G3)가 단계적으로 변하는 형태의 제2규제부재(5)가 도시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, G2>G1, G2>G3의 조건을 만족하는 한, 도 8에 점선으로 도시된 바와 같은 제2규제간격(G)이 전체적으로 중앙부에서 볼록한 곡선 형상으로 변하는 것도 가능하다.

도 3을 참조하면, 제2규제부재(5)는 제2규제부(51)의 상류측에 위치되고, 현상롤러(1)의 외주와의 간격이 제2규제간격(G)보다 큰 오목부(52)를 구비한다. 오목부(52)는 제1규제부(21) 및 제2규제부(51)를 통과하지 못한 현상제가 제2영역(130)을 회수되는 회수경로를 형성한다.

도 3에는 제2규제부(51)와 오목부(52)를 구비하는 제2규제부재(5)가 개시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 도 11에 도시된 바와 같이, 제2규제부(51)로부터 평탄하게 연장된 형태의 제2규제부재(5a)로도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 제1규제간격(DG)이 양단부가 중앙부보다 좁아지더라도 제2규제부재(5)를 이용하여 양단부의 현상제 압력과 밀도를 중앙부보다 높게 함으로써 현상롤러(1) 길이 방향으로 균일한 두께의 현상제 층을 형성할 수 있으며, 현상영역에서의 현상제 충전율을 형상시켜 토너 비산의 위험을 줄일 수 있다.

상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.

1...현상롤러 11...슬리브
12...마그넷 2...제1규제부재
21...제1규제부 3...제1교반기
4...제2교반기 5...제2규제부재
51...제2규제부 52...오목부
40...대전기 60...전사롤러
80...정착기 100...현상기
110...제1영역 120...제2영역
130...격벽 DG...제1규제간격
G...제2규제간격

Claims

토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기로서,
현상제를 그 외주에 부착시켜 토너를 상기 상담지체에 공급하는 현상부재;
상기 현상부재의 외주와 사이에 제1규제간격을 형성하는 제1규제부를 구비하는 제1규제부재;
상기 현상부재의 회전방향을 기준으로 하여 상기 제1규제부재의 상류측에 위치되고 상기 현상부재의 외주와의 사이에 제2규제간격을 형성하는 제2규재부를 구비하는 제2규제부재;를 포함하며,
상기 제2규제간격은 상기 현상부재의 길이방향의 중앙부와 양단부가 서로 다르며,
상기 제2규제간격은 상기 제1규제간격보다 큰 현상기.
제1항에 있어서,
상기 제2규제간격은 양단부가 중앙부보다 작은 현상기.
제1항에 있어서,
상기 제1규제부와 상기 제2규제부는 상기 현상부재의 동일한 자극과 대향되게 배치되는 현상기.
삭제
제1항에 있어서,
상기 제2규제간격의 상기 중앙부와 상기 양단부의 차이는 1mm 이하인 현상기.
제1항에 있어서,
상기 제2규제간격은 양단부에서 0.5 ~ 2.0mm 인 현상기.
토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기로서,
현상제를 그 외주에 부착시켜 토너를 상기 상담지체에 공급하는 현상부재;
상기 현상부재의 외주와 사이에 제1규제간격을 형성하는 제1규제부;
상기 현상부재의 회전방향을 기준으로 하여 상기 제1규제부의 상류측에 위치되어 상기 현상부재의 길이방향으로 양단부와 중앙부에 서로 다른 현상제 압력을 형성하는 제2규제부;를 포함하며,
상기 제2규제부는 상기 현상부재의 외주와 제2규제간격을 형성하며,
상기 제2규제간격은 상기 제1규제간격보다 큰 현상기.
제7항에 있어서,
상기 제2규제부는 상기 중앙부보다 상기 양단부에서 더 높은 현상제 압력을 형성하는 현상기.
제8항에 있어서,
상기 제2규제간격은 양단부가 중앙부보다 작은 현상기.
제9항에 있어서,
상기 제2규제간격의 상기 중앙부와 상기 양단부의 차이는 1mm 이하인 현상기.
제10항에 있어서,
상기 제2규제간격은 양단부에서 0.5 ~ 2.0mm 인 현상기.
토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 전자사진방식 화상형성장치로서,
정전잠상이 형성되는 상담지체;
상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서, 제1항 내지 제3항 또는 제5항 내지 제11항 중 어느 한 항에 기재된 현상기;를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치.