KR19990086779A - 현상장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 감광 드럼에 형성된 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하기 위한 현상 장치에 관한 것으로서, 특히 자력을 띄고 있는 현상 롤러에 의해서 토너가 공급되고 얇은 현상제 층을 형성하기 위해 사용하는 현상제 층 규제부재인 닥터 블레이드에 현상제 이동방지 경사면과 현상제 담지턱을 설치하여 현상하도록 함으로써 현상실내의 현상제 흐름(flow)이 발생하여 현상제가 토너공급부로 이탈하고 화상 인쇄시 부분적인 토너 농도 불균일이 발생하여 이로 인해 화상품질이 저하하는 것을 방지한 현상 장치에 관한 것이다.

이를 위한 본 발명은, 화상을 형성하는 감광드럼, 현상롤러, 상기 현상롤러상의 현상제 층의 높이를 규제하는 닥터 블레이드를 포함하여 상기 감광드럼에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 현상하는 현상장치에 있어서, 상기 현상롤러에 인접하여 현상제의 이동을 방지하는 현상제 이동방지 수단과, 현상제를 일시저장하여 담고 있는 현상제 담지턱 수단을 설치하고, 상기 현상롤러의 내부에 설치되는 마그네트 롤러는 불연속적인 편으로 된 블록 마그네트로 된 것을 특징으로 한다.

Description

현상장치

본 발명은 감광 드럼에 형성된 정전 잠상을 토너 화상으로 현상하기 위한 현상 장치에 관한 것으로서, 특히 자력을 띄고 있는 현상 롤러에 의해서 토너가 공급되고 얇은 현상제 층을 형성하기 위해 사용하는 현상제 층 규제부재인 닥터 블레이드에 현상제 이동방지 경사면과 현상제 담지턱을 설치하여 현상하도록 함으로써 현상실내의 현상제 흐름(flow)이 발생하여 현상제가 토너공급부로 이탈하고 화상 인쇄시 부분적인 토너 농도 불균일이 발생하여 이로 인해 화상품질이 저하하는 것을 방지한 현상 장치에 관한 것이다.

종래기술에 의한 전자사진 인쇄방식의 현상장치에 있어서, 현상제로는 비자성 토너와 캐리어를 혼합한 이성분 현상제가 사용되었고, 최근에는 자성 토너와 캐리어를 혼합한 신이성분 현상제도 사용되고 있다. 이성분 현상제나 신이성분 현상제는 현상방식으로 일반적인 자기 브러쉬(magnetic brush) 현상법을 사용한다. 이 경우 토너와 캐리어를 서로 교반하여 마찰 대전시킴으로써 토너는 "-"로, 캐리어는 "+"로 대전된다. "-"로 대전된 토너는 현상롤러 내부의 마그네트 롤러(magnet roller)의 자력에 의해 캐리어와 함께 브러쉬 형상을 형성하고 현상롤러의 회전에 의해 반송되어 감광드럼의 정전잠상을 현상한다. 이때, 현상제 층 높이를 규제하기 위한 수단으로 닥터 블레이드(doctor blade)를 현상롤러 위에 두어 일정 높이를 유지하게 한다.

상기와 같은 현상장치에서 안정된 고화질을 얻기 위해서는 현상롤러상의 토너 농도(단위면적당 토너와 캐리어의 혼합비율, 또는 단위면적당 토너 부착량을 의미함)를 현상롤러의 축방향으로 균일하게 유지시키는 것이 중요하다. 이를 위해서는 현상실내의 체적에 적당량의 현상제가 저장되어 있어야 하고 토너 소모없이 현상롤러가 공회전할 때, 현상제가 현상실 외부로 이탈됨이 없어야 한다. 또한, 다양한 화상영역에 따라 부분적으로 토너가 소모되었을 때, 토너 공급부로부터 현상실쪽으로 반송되어 온 토너를 소모된 부분으로만 소모된 만큼 현상실로 공급하고 소모되지 않은 부분은 토너 공급부의 토너가 반송되더라도 현상실내로 공급되지 않도록 현상실, 토너 공급부, 그리고 그 경계면에서의 토너반송 메카니즘을 구성해야 한다.

종래기술에 의한 현상장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명하면 다음과 같다. 도 1은 종래기술에 의한 현상장치의 단면도이고, 도 2는 현상장치의 정면도이다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 부재번호 1은 현상 하우징, 2는 화상이 맺히는 감광드럼, 3은 페라이트(ferrite) 혹은 마그네타이트(magnetite)를 주성분으로 하고 입자직경이 40 ∼ 100 μm 인 자성입자로 된 현상제, 4는 입자직경이 10 ∼ 20 μm 인 자성토너, 5는 현상제(3)를 반송하는 현상롤러, 5'는 현상롤러의 축, 6은 현상롤러(5)내에 고정된 마그네트 롤러(magnet roller)로서 교번 마그네트(N1,S1,N2,S2,N3,S3)로 이루어진다.

그리고, 7은 현상제(3)의 층 두께를 규제하는 닥터 블레이드(doctor blade), 8은 자성토너(4)를 현상롤러(5)측으로 공급하는 토너공급롤러이다. 9는 현상제 잔류부(T)에 설치된 현상제 이동방지리브로서, 현상하우징(1)내에 설치된 현상 프레임(10)에 나사(11)로 체결되어 있다. 상기한 현상제 이동방지리브(9)는 현상제(3)가 현상롤러(5)의 축(5'; 도 2) 방향으로 이동하는 것을 규제하는 것으로, 상기 축(5') 방향에 피치(pitch)를 갖고 연이어 다수개로 형성된 빗살모양으로 되어 있다.

도 3은 종래기술에 의한 현상장치의 다른 실시예를 나타낸 것으로서, 현상제 이동방지리브(12)가 닥터 블레이드(7)의 배면에 일체형으로 돌출되어 형성된 것 이외에는 도 2의 경우와 같다.

그런데, 상술한 종래기술에 의한 현상제 이동방지리브(9)(12)는, 현상장치의 구동으로 인한 진동이나 현상장치 전체의 기울어짐, 혹은 토너공급롤러(8)에 의해 반송된 자성토너(4)의 압력으로 인해 현상제(3)가 현상롤러(5)의 축방향으로 단순히 거리이동하는 것을 방지하기 위해 설치한 것에 불과하다.

따라서, 상술한 바와 같은 종래기술에 의하면, 토너 소모없이 현상롤러(5)가 공회전할 때 기계적인 진동이나 장치의 기울어짐 등에 대해서는 현상제(3)의 현상롤러(5) 축방향 이동을 방지하는 것으로 보이나, 실제 화상인쇄시에는 닥터 블레이드(7)를 전후로 현상제(캐리어)의 인입량과 토출량에 큰 차이가 있기 때문에 현상실 내부에 토출되지 못한 현상제(캐리어)의 격렬한 흐름(flow)이 발생한다. 이러한 토출되지 못한 현상제가 현상제 이동방지리브(9)(12)를 따라 흘러 내려 이로 인해 현상실과 토너공급부의 경계면에서 부분적으로 현상제는 이탈되고 토너가 공급되는 현상이 발생하게 되어 현상롤러상의 토너농도가 불균일하게 되는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 현상실내의 현상제 흐름으로 인해 현상제가 토너공급부로 이탈하는 것을 방지하고, 토너가 소모되지 않은 부분으로 토너공급부의 토너가 공급되어 토너 농도가 불균일하게 되는 것을 방지함으로써 고품질의 화상을 얻을 수 있도록 한 현상장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

도 1은 종래기술에 의한 현상장치의 측단면도,

도 2는 종래기술에 의한 현상장치의 정면도,

도 3은 종래기술의 다른 실시예의 측단면도,

도 4는 본 발명에 따른 현상장치의 측단면도,

도 5는 본 발명 현상장치의 현상롤러 부위를 상세하게 도시한 상세 단면도,

도 6a 내지 도 6c는 본 발명 현상장치의 작용에 의한 현상제 흐름을 도시한 단면도,

도 7은 본 발명에 적용된 마그네트 롤러의 특성곡선을 도시한 것으로서,

(a)는 법선력 특성곡선,

(b)는 접선력 특성곡선,

(c)는 본 발명에 적용한 마그네트 롤러의 구조도,

도 8은 본 발명의 마그네트 롤러와 대비되는 종래기술에 의한 마그네트 롤러의 일실시예에 의한 특성곡선을 도시한 것으로서,

(a)는 법선력 특성곡선,

(b)는 접선력 특성곡선,

(c)는 분할 원통편으로 된 자극을 연속적으로 극간 간격없이 배치한 종래 마그네트 롤러의 구조도.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1 : 현상하우징 2 : 감광드럼 3 : 현상제

4 : 토너 5 : 현상롤러 6 : 마그네트 롤러

7 : 닥터 블레이드 8 : 토너 공급롤러 9 : 현상제 이동방지 경사면

10 : 현상제 담지턱 11 : 현상실 12 : 토너 공급부

21 : 현상 커버 22 : 호퍼 롤러 23 : 블로커(blocker)

24 : 블록 마그네트 25 : 경계면 26 : 호퍼(hopper)

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 현상장치는,

화상을 형성하는 감광드럼, 현상롤러, 상기 현상롤러상의 현상제 층의 높이를 규제하는 닥터 블레이드를 포함하여 상기 감광드럼에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 현상하는 현상장치에 있어서,

상기 현상롤러에 인접하여 현상제의 이동을 방지하는 현상제 이동방지 수단과, 현상제를 일시저장하는 현상제 담지수단을 설치하고,

상기 현상롤러의 내부에 설치되는 마그네트 롤러는 불연속적인 편으로 된 블록 마그네트로 된 점에 그 특징이 있다.

이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 현상장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 설명의 편의를 위하여 종래기술에서 사용하였던 구성부재와 동일한 작용을 하는 구성부재에 대해서는 같은 도면부호를 사용한다.

도 4는 본 발명의 일실시예를 나타내는 현상장치의 단면도이고, 도 5는 현상실을 중심으로 한 본 발명 현상장치의 상세도이며, 도 6은 현상실내에서의 현상제 흐름을 나타낸 도면이고, 도 7은 본 발명 현상장치에 적용된 마그네트 롤러의 자력특성 곡선과 닥터 블레이드의 설치 위치 및 현상실과 토너 공급부 경계면의 설치 위치를 보여주는 도면이다.

도 5의 현상제 이동방지 경사면(9)은 본 발명의 주요한 특징으로서, 닥터 블레이드(7)를 통과하지 못하고 쌓이는 현상제(3)가 토너 공급부(12)로 이동하지 못하게 방지하고 현상실(11) 상부에 축적되는 현상제 밀도를 높이기 위해 도시된 바와 같이 경사면을 갖는다. 부재번호 10으로 도시된 현상제 담지턱은 현상실 상부에 축적된 밀도 높은 현상제(3)가 경계면(25)으로 이탈되지 않게 현상제(3)를 담고 있도록 현상제 이동방지 경사면(9)의 단부에 일체로 형성된다. 현상제 이동방지 경사면(9)과 현상제 담지턱(10)은 닥터 블레이드(7)에 설치된다.

도 4 및 도 5에 있어서, 부재번호 11로 도시된 것은 현상실이고, 12는 토너 공급부, 26은 호퍼(hopper)부이다. 토너 공급부(12)와 호퍼부(26)는 현상커버(21)와 현상 하우징(1)의 홈에 의해 고정되어 있는 블로커(blocker; 23)에 의해 구분된다. 이 블로커(23)는 현상장치 전체의 기울임 등에 의해 다량의 토너가 현상실(11)에 압력을 가하는 것을 방지하기 위해 설치된다. 호퍼부(26) 내에는 호퍼롤러(22)가 있어 도시된 화살표 방향으로 회전하면서 토너를 블로커(23)를 통해 토너 공급부(12)로 반송하고, 토너 공급부(12)내에는 토너 공급롤러(8)가 있어 반송되어 온 토너를 도시된 화살표 방향으로 회전하면서 현상실(11) 쪽으로 공급한다.

도 5에 도시되어 있는 본 발명에 적용된 마그네트 롤러(6)는 편으로 만든 블록 마그네트(24) 6개(N1,S1,N2,S2,N3,S3)를 불연속적으로 일정각도 (α,β,γ,ε,δ) 로 배치하였고, 그 특성곡선은 도 7에 나타내 보인 바와 같다.

도 5의 현상제 담지턱 높이(g1)는 0.7∼2mm, 현상제 담지턱 폭(g2)은 2∼3mm 정도로 하였고, 블록 마그네트 N1과 블록 마그네트 S1,N2,S2,N3,S3의 각 배치각도는 α=35°∼45°, β=80°∼90°, γ=145°∼155°, ε=215°∼225°, δ=295°∼305° 정도로 설정하였다.

닥터 블레이드(7)는 도 7에 도시한 바와 같이 S1 자극과 N2 자극 사이에서 법선력은 최소이고 접선력은 최대인 지점에 설치하였고 현상실(11)과 토너 공급부 경계면(25)은 N2와 S2 자극 사이에서 법선력은 최소이고 접선력은 최대인 영역에 형성하였다.

도 7에 본 발명에 사용한 마그네트 롤러(6)의 구조와 자력 특성곡선을 나타내 보였고, 도 8에 본 발명에 사용한 마그네트 롤러(6)의 특징과 작용을 검증하기 위해 종래기술에 의한 다른 구조의 마그네트 롤러를 나타내 보였다. 도시된 바와 같이 본 발명에 사용한 마그네트 롤러(6)는 사각편으로 된 블록 마그네트(24)를 자극간에 간격을 두고 불연속적으로 배치하였고 이 때문에 자력특성곡선의 법선력을 보면 자극과 자극간이 2차원 곡선이 아니고 변곡점을 갖는 3차원 곡선의 특징을 갖는다. 이것은 접선력에서 보다 확실하게 나타나는데, 특히 자극간의 배치간격이 큰 N2 ~ S2, S2 ~ N3, N3 ~ S3 사이에서 4차원 곡선의 특징이 뚜렸하다. 반면에 도 8의 마그네트 롤러는 분할 원통편으로 된 자극을 극간 간격없이 연속으로 붙여서 만든 것으로 이 경우 자력특성 곡선의 법선력은 자극과 자극사이에서 대체적으로 2차원 곡선을 나타내고 접선력에 있어서도 동일하다.

상술한 바와 같이 구성되고 동작하는 본 발명에 따른 현상장치의 작용을 부언하여 설명하면 다음과 같다.

도 6은 본 발명의 상세도로서 현상실(11) 내에서의 현상제(3) 흐름을 나타낸 것이다.

도 6a을 참조하면, 현상롤러(5)를 실선방향으로 회전시키면서 현상롤러(5)에 현상제(3)를 소량씩 공급하면, 현상롤러(5) 내부의 마그네트 롤러(6)의 자력에 의해 현상제(3)가 현상롤러(5)에 도포된다. 도포된 현상제(3)는 현상롤러(5)가 회전함에 따라 현상실(11)로 반송되고 현상롤러(5)에 일정간격을 두고 설치한 닥터 블레이드(7)에 의해 현상제 층의 높이가 규제되면서 닥터 블레이드(7)를 통과한다. 이때, 닥터 블레이드(7)를 전후로 인입량(In)과 토출량(Io)이 크게 차이(In >> Io)가 나기 때문에 닥터 블레이드(7)를 통과하지 못한 현상제(3)가 밀려나와 현상제 이동방지 경사면(9)을 따라 현상제(3) 흐름이 발생한다.

계속적인 현상제(3) 공급에 의해 현상실(11) 내부로 반송되는 현상제(3)는 현상제 이동방지 경사면(9)을 따라 흘러내리는 현상제(3) 흐름과 충돌이 일어나면서 반송되는 현상제 층의 높이가 점차 높아진다. 즉, 도 6b에 도시된 바와 같이 N2 블록 마그네트와 현상제 담지턱(10)으로 둘러쌓인 현상실(11) 상부의 현상제 밀도가 점차적으로 높아지고, S2 블록 마그네트와 현상 하우징(1)으로 둘러쌓인 현상실(11) 하부의 현상제 층의 높이가 점차 높아지면서 현상실(11) 상부의 현상제와 충돌을 일으킨다.

상기와 같이 해서 높아지던 현상제 층의 높이는 현상제 이동방지 경사면(9)을 따라 흘러내리는 현상제 흐름을, 현상제 담지턱(10)으로 현상롤러(5) 쪽으로 방향을 바꿔 놓기 때문에 더 이상 밀려나와 토너 공급부(12)로 이탈하지 않고 현상실(11)과 토너 공급부(12)와의 경계면(25)에서 정체된다. 즉, 이 경계면(25)에서 현상제(3)의 이동속도는 "0"을 유지한다. 따라서, 토너 공급부(12)에서 토너(4)를 아무리 공급하여도 현상제의 이동속도가 "0"이기 때문에 토너(4)는 현상실(11) 내부로 유입되지 않는다.

상기한 내용은 현상롤러(5)가 공회전할 경우를 설명한 것이며, 화상 인쇄시는 감광드럼(2)에 맺힌 정전잠상을 현상하기 위해 토너가 소모되면, 그 양만큼 현상실(11)내의 현상제의 체적이 줄어들게 되고, 줄어든 현상제의 체적을 토너 공급부(12)의 토너(4)가 보충하게 된다. 즉, 토너소모와 공급 메카니즘을 경계면(25)에 현상제 정체구간(속도가 제로인 구간)을 형성시켜 이를 활용함으로써 구현하였다.

그러나, 인쇄하고자 하는 화상영역이 현상롤러(5)의 축(5' 도 2)방향의 전체길이를 사용하는 것이 아니고 일부분만을 사용하는 화상인 경우는 토너(4) 소모에 의해 현상실(11) 체적이 줄어든 부분이 현상롤러(5) 축방향 전체가 아니고 일부분이기 때문에 그 부분에 해당하는 경계면(25)을 통한 토너(4) 공급 뿐만 아니라 현상실(11) 자체내에서의 축방향 유동에 의해 보충될 수 있다. 이렇게 되면, 인쇄화상의 종류에 따라 축방향 농도 불균일을 발생시켜 화질을 저하시키는데, 이와 같은 현상은 도 8에 도시한 종래기술에 의한 마그네트 롤러(6)의 사용에 의해 기인하는 현상이다.

따라서, 본 발명은 도 7과 같은 구조의 블록 마그네트 롤러(6)를 사용하여 상기와 같은 문제를 극복하는데, 이는 블록 마그네트 롤러(6)의 다음과 같은 작용에 의해 기인한다. 즉, 현상실(11) 내에 위치한 마그네트 롤러(6)의 블록 마그네트(24), 예를 들면 N2와 S2 자극을 불연속으로 배치하면, N2와 S2 자극간의 접선력에 변곡점이 생기고, 이 변곡점에서 자속의 접선력이 최대로 되어 토너가 소모된 영역의 현상실 내에 토너가 원활하게 공급됨으로써 화질의 저하가 방지된다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 현상장치는, 현상제 이동방지 경사면(9)에 현상제 담지턱(10)을 형성하여 닥터 블레이드(7)를 전후로 인입량과 토출량의 차이에 의해 발생한 현상제 흐름을 현상롤러(5) 쪽으로 방향을 바꿔 현상제(3)가 토너 공급부(12)로 이탈하지 않고 현상실(11)과 토너 공급부(12)와의 경계면(25)에서 정체하게끔 함으로써 토너 공급부(12)에서 토너(4)를 아무리 공급하여도 토너(4)가 현상실(11) 내부로 유입되지 않게 하고, 또한 토너 소모와 공급 메카니즘을 경계면(25)에 현상제 정체 구간(속도가 제로인 구간)을 형성시켜 이를 활용함으로써 고품질의 화상을 얻을 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

또한, 본 발명에 따른 현상장치는, 현상실(11) 내에 위치한 마그네트 롤러(6)의 블록 마그네트(예를 들면, N2와 S2)의 자극을 불연속으로 배치하여 인쇄화상의 종류에 상관없이 균일한 화질을 얻을 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

더욱이, 본 발명에 따른 현상장치는, 현상롤러(5)상의 토너농도를 기존의 전기적인 신호로 감지/처리하는 센서를 이용하지 않고 구현함으로써 재료비 절감의 효과를 달성할 수 있고, 종래기술의 불완전한 화질 신뢰성을 구현하여 고화질의 현상장치를 만들 수 있도록 하는 이점을 제공한다.

한편, 상술한 바와 같은 본 발명 현상장치는 상기 실시예에 한정되지 않고 본원 발명의 정신과 범위를 이탈하지 아니하고 많은 제조변형을 가하여 실시할 수 있음은 물론이다.

Claims (11)

1. 화상을 형성하는 감광드럼, 현상롤러, 상기 현상롤러상의 현상제 층의 높이를 규제하는 닥터 블레이드를 포함하여 상기 감광드럼에 형성된 정전잠상을 토너화상으로 현상하는 현상장치에 있어서,

   상기 현상롤러에 인접하여 현상제의 이동을 방지하는 현상제 이동방지 수단과, 현상제를 일시저장하여 담고 있는 현상제 담지턱 수단을 설치하고,

   상기 현상롤러의 내부에 설치되는 마그네트 롤러는 불연속적인 편으로 된 블록 마그네트로 된 것을 특징으로 하는 현상장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 현상제 이동방지 수단은 상기 닥터 블레이드에 형성된 것을 특징으로 하는 현상장치.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 현상제 담지턱 수단은 상기 현상제 이동방지 수단의 단부에 형성된 것을 특징으로 하는 현상장치.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 현상제 담지턱 수단의 높이와 폭은 각각 0.7~2mm, 2~3mm인 것을 특징으로 하는 현상장치.
5. 제 1 항에 있어서, 상기 마그네트 롤러는 편으로 구성된 블록 마그네트 N1,S1,N2,S2,N3,S3로 구성된 것을 특징으로 하는 현상장치.
6. 제 5 항에 있어서, 상기 블록 마그네트 N1과 블록 마그네트 S1,N2,S2,N3,S3 사이의 배치각도는 각각 35°∼45°, 80°∼90°, 145°∼155°, 215°∼225°, 295°∼305° 인 것을 특징으로 하는 현상장치.
7. 제 1 항 또는 제 5 항에 있어서, 상기 닥터 블레이드는 다른 극성의 블록 마그네트 사이에서 자속의 법선력은 최소이고 자속의 접선력은 최대인 지점에 설치된 것을 특징으로 하는 현상장치.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 현상장치는,

   상기 현상장치의 현상실로 토너를 공급하는 토너 공급부와, 상기 토너 공급부로 토너를 공급하는 호퍼(hopper)부를 포함하며, 상기 토너 공급부와 상기 호퍼부사이에는 다량의 토너가 상기 토너 공급실로 유입되어 현상실에 압력을 가하는 것을 방지하는 블로커 수단이 설치된 것을 특징으로 하는 현상장치.
9. 제 8 항에 있어서, 상기 현상실과 상기 토너 공급부사이에는 경계면이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 현상장치.
10. 제 1 항, 제 5 항, 제 8 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 현상실은 다른 극성의 블록 마그네트 사이에서 자속의 법선력은 최소이고 자속의 접선력은 최대인 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 현상장치.
11. 제 1 항, 제 5 항, 제 8 항, 제 9 항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 경계면은 다른 극성의 블록 마그네트 사이에서 자속의 법선력은 최소이고 자속의 접선력은 최대인 영역에 형성된 것을 특징으로 하는 현상장치.