KR20000029276A - 현상 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 수직 방향으로 현상 용기의 개구부측 상에서 검출 부재와 접하는 접선이 제1 접선이고, 수직 방향으로 개구부의 대향측 상에서 제1 교반 부재의 회전 궤적과 접하는 접선이 제2 접선이라 가정할 때, 제1 접선이 제2 접선보다 개구부측에 더 가깝게 위치하고, 격벽 부재의 하단이 제1 접선과 제2 접선 사이에 제공되는 현상 장치에 관한 것이다.

Description

현상 장치{DEVELOPING APPARATUS}

본 발명은 전자 사진 장치와 같은 화상 형성 장치에 적용 가능한 현상 장치에 관한 것이다.

도 9는 현상 장치를 가진 종래의 화상 형성 장치의 일례를 도시하고 있다. 도 9는 화상 형성 장치의 개략적인 구조를 나타내는 수직 단면도이며, 도면을 참조하여 종래의 화상 형성 장치의 아웃트라인에 대하여 설명한다.

감광 드럼(화상 담지 부재)(111)는 감광 드럼(111)의 표면이 대전 롤러(대전 장치)(103)에 의해서 균일하게 대전된 후에, 노광장치(102)에 의해서 노광되어 감광 드럼(111)의 표면에 정전 잠상을 형성하도록 화살표 R1으로 표시된 방향으로 회전 가능하게 구동된다. 정전 잠상은 현상 장치(208)에 의해서 토너상으로 현상된다. 감광 드럼(111) 상의 토너상은 이송 롤러(이송 장치)(110)에 의해서 전사 부재(114)에 전사된다. 용지 급송 카세트(117)에서 수용되어 있는 전사 부재(114)는 용지 급송 롤러(116) 등에 의해서 공급된다. 이송되지 않고 토너상이 전사되어 있는 감광 드럼 표면에 남아있는 토너는 연속 화상 형성을 위해서 세정 장치(112)의 세정 블레이드(113)에 의해서 제거된다. 한편, 전사 부재(114)로 전사된 토너상은 고착 장치(115)에 의해서 전사 부재(114)의 표면에 고착되고, 그 후에 화상 형성 장치 본체(101)의 외부로 배지된다. 이상의 동작으로 화상의 형성이 완료된다.

도 10은 종래의 현상 장치의 일례를 나타내고 있다. 도 10은 도 9에 도시된 현상 장치(208)의 확대도이다. 도면을 참조하여 종래의 현상 장치의 아우트라인에 대하여 설명한다.

도면에 도시된 현상 장치(208)는 하나의 자성 토너를 사용하는 현상 장치로 구성된다. 현상 슬리이브(현상 담지 부재)(105)는 알루미늄 또는 스테인레스 스틸로 이루어진 파이프로 구성되어 화살표 R2로 표시된 방향으로 회전 가능하게 지지된 비-자기 슬리이브로 구성된다. 현상 슬리이브(105)의 내측에는 교대로 형성된 다수의 N-자극(poles) 및 S-자극(poles)을 가진 자석(106)이 고정적으로 배치된다. 현상 슬리이브(105)의 표면은 소망의 토너량이 운반될 수 있도록 적절한 표면 거칠기를 제공하도록 가공 처리된다. 현상 슬리이브(105)의 표면은 소정의 압력하에서 탄성 블레이드(현상제 조절 부재)(107a)의 단부와 대면하고 있다. 탄성 블레이드(107a)는 예를 들면, 우레탄, 고무, 실리콘 고무 등으로 제조되며, 탄성 블레이드(107a)의 단부는 지지판(107b)에 고정된다. 자석(106)의 자력에 의해서 현상 슬리이브(105)의 표면으로 끌려진 토너(109)에는 토너(109)를 담지하여 이것을 현상 슬리이브 위로 운반함으로써 발생된 마찰 전하와, 토너(109)가 탄성 블레이드(107a)에 의해서 적절한 량으로 조절되는 때에 현상 슬리이브(105)와 탄성 블레이드(107a) 간의 슬라이딩 마찰에 의해서 야기된 마찰 전하에 의해서 적절한 전하량이 공급된다. 이어서, 토너(109)는 현상 영역으로 운반된다.

또한, 현상 장치(208)는 도 15에 도시된 바와 같이 롤러(209)가 현상 슬리이브(105)의 양 단부에 배치되고, 현상 슬리이브(105)의 표면과 감광 드럼(111)의 표면 사이에 소정의 간극이 제공되도록 롤러(209)가 감광 드럼(111)과 대면하는 방식으로 설계된다. 현상 슬리이브 기어(212)는 현상 슬리이브(105)가 감광 드럼(111)과 일체로된 감광 드럼 기어(211)로부터 현상 슬리이브 기어(212)로 전달되는 구동력에 의해서 회전 가능하게 구동되도록 현상 슬리이브(105)의 일 단부에 고정된다.

이상과 같이 구성된 현상 장치(208)에서의 잔류 토너량을 검출하는 수단으로서, 현재 까지 a. c. 현상 바이어스 공급 전원(118)에 의해서 유도된 전류의 변화량을 현상 슬리이브(105)와 병렬로 배치된 안테나 부재(108)에 의해서 검출하는 기술이 공지되어 있는데, 이 기술에 따르면, 도 10에 도시된 현상 슬리이브와 안테나 간의 토너의 양의 변화를 수반하는 임피이던스의 변화를 이용하여 토너의 잔류량을 산출하는 것이다. (이하, 유도 전류 검출 수단이라고 한다.) 현상 바이어스를 공급하기 위한 전원은 상술한 a. c. 현상 바이어스 공급 전원(118) 뿐만아니라 d. c. 현상 바이어스 공급 전원(119)을 포함한다. 이것에 의해서 a. c. 전압 및 d. c. 전압이 서로 중첩된 현상 바이어스가 상술한 현상 슬리이브(105)에 제공된다.

유도 전류 검출 수단은 도 10에서 각 부재(120) 내지 부재(123)으로 구성되어 있다. 참조 번호(120)는 어떤한 토너도 존재하지 않는 상태의 정전 용량과 동일한 정전 용량을 가진 커패시터를 나타낸다. 커패시터(120)의 정전 용량 및 안테나 부재(108)에 의해서 검출된 정전 용량은 이들이 다이오드(121) 또는 (122)를 통과한 후에 서로 비교되어 토너가 존재하는 지의 여부를 판단한다.

토너의 잔류량을 검출하는 경우에, 현상 용기(104)를 길이 방향으로 내부에 배치한 안테나 부재(108)가 토너의 움직임을 방지할 수 있다. 특히, 토너벽이 현상 용기(104)의 하부와 안테나 부재(108) 간에 형성될 수 있으므로 현상 슬리이브(105)으로의 토너의 공급이 토너가 풀리는 동안 원할하게 이루어 지도록 교반 부재(130)가 안테나 부재(108)의 하부에 배치된 방법이 종래의 방식으로 적용된다.

교반 부재(130)로서 도 11에 도시된 크랭크형 바 부재가 사용되는데, 이는 그의 양 단부를 회전 중심으로 하여 화살표 R3로 표시된 방향으로 회전된다. 이것은 종래의 방법이다.

또한, 교반 부재(7)는 토너를 현상 용기(104) 내로 풀고 토너를 교반 부재(130)로 전달하도록 배치된다. 교반 부재(7)는 도 12에 도시된 교반 부재(130)에서와 같이 크랭크형 바 부재로 형성되며, 이는 그의 양 단부를 회전 중심으로 하여 도 10에 화살표 R4로 표시된 방향으로 회전된다. 일반적으로, 교반 부재(130) 및 교반 부재(7)를 회전시키는 구동력은 예를 들면 기어 트레인을 통해서 적절한 회전 속도로 상술한 현상 슬리이브 기어(212)(도 15 참조)로부터 전달된 구동력을 감속시킴으로써 얻어진다.

그러나, 예를 들면, 레이저 빔에 의해서 노광이 행해지는 디지탈 시스템의 화상 형성 장치에서는 하나의 도트의 재현성을 향상시키기 위해서 토너의 직경을 감소시키면, 상기한 방식으로 구성된 현상 장치(208)가 동작하기 시작한 후 얼마 동안 화상의 농도를 저하시키는 경향이 있다.

도 13은 토너의 평균(중심) 입경의 차이에 관한 초기 화상 농도 추이를 나타내는 그래프이다. 비록 평균 입경이 6 및 8㎛인 경우들에 있어서 초기 농도가 낮지만, 평균 입경이 더 작은 경우, 즉 초기의 낮은 농도에 있어서는 6㎛가 더욱 현저하다. 평균 입경이 8㎛ 또는 그 이상인 경우에서의 초기의 낮은 농도에서의 레벨은 1.4 또는 그 이상으로 아무런 문제가 없다. 한편, 평균 입경이 8㎛미만인 토너가 사용되는 경우에서는 초기의 낮은 농도의 레벨이 소망의 레벨로 향상되어야 하는 레벨 이하로 떨어짐이 발견되었다.

본 발명의 발명자들의 연구에 따르면, 농도를 저하시키는 원인은 도 16에 도시된 바와 같이 토너 중에 입경이 비교적 작은 미분량과 솔리드 이미지(모두 블랙)의 초기 농도 간에 상관이 있기 때문이며(농도 측정을 위해서 Macbeth Co 에서 제조된 macbeth 반사형 농도계가 사용되었다), 농도는 미분량이 감소하면 더욱 저하된다는 사실이 입증되었다. 토너의 미립자는 마찰 전기에 있어서 정상적인 토너와는 상당히 다르다. 초기 단계에서는 현상 장치가 동작을 개시한 단계에서 현상 장치(208) 내의 정상적인 토너 보다 상대적으로 작은 입자가 현상 슬리이브(105)의 부근에 모이는 경향이 있으며, 그 결과 현상 슬리이브(105)상에 코트된(coated) 토너의 마찰 전기 분배가 확대되고(broadened)(모든 토너에 대하여 현상을 위한 최적의 마찰 전기를 가진 토너의 비가 감소됨), 현상 능력이 저감된다는 사실이 입증되었다.

입경이 작은 토너의 존재로 인하여 어떤 문제가 발생됨으로, 토너의 평균 입경이 작을 때에 상기와 같은 현상이 현저하게 발생될 수 있다. 게다가, 이러한 현상은 토너 소모가 작은 패턴이 연속적으로 프린트될 때에(예를 들면, 블랭크 카피(모두 화이트)가 연속적으로 프린트된 직후의 솔리드 이미지가 더욱 저하됨) 더욱 현저하게 나타남을 발견하였다. 이것은 현상 슬리이브(105)의 부근에서의 미분량이 토너 소모가 감소될 때에 더욱 증가하기 때문이다.

도 14a는 크랭크형 교반 부재(130)를 사용하는 종래의 현상 장치(208)내의 토너의 움직임을 나타내는 도면이다. 이 도면에서, 현상 용기(104)의 측면으로부터의 새로운 토너의 공급은 2가지 방식으로 행해지는데, 즉 화살표 4로 표시한 교반 부재(130) 아래의 공간을 통해서 새로운 토너가 지나가도록 행해지는 방법과, 도 14b에 도시한 화살표 5로 표시한 토너의 자체 중량 작용으로 인하여 교반 부재(130)과 안테나 부재(108)사이의 공간으로 새로운 토너가 흐르도록 행해지는 방법이 있다. 현상 슬리이브(105)의 부근에서 화살표 4 및 5로 표시한 방향으로 흐른 토너는 현상 슬리이브(105)의 내측의 자석(106)의 자력에 의해서 끌어 당겨진다. 그 후에, 토너는 탄성 블레이드(107)에 의해서 현상 블레이드 상에 코트된다. 현상 슬레이브(105)상에 코트되지 않은 토너는 화살표 2 또는 화살표 3으로 표시된 방향으로 순환된다. 토너의 순환은 토너에의 마찰 전기의 공급에 기여한다.

본 발명의 발명자들의 연구에 따르면, 교반 부재(130)의 회전 동안 공간이 확대될 때에 교반 부재(130)와 안테나 부재(108)사이로 흘러들어간 토너의 양은 교반 부재(130)의 회전에 따라서 회전 진행 방향으로 밀려들어간 토너의 양보다 휠씬 많다는 것이 발견되었다. 또한, 현상 장치(208)의 상술한 구조에서와 같이 안테나 부재(108)를 가진 구조에서는 크랭크형 교반 부재(130)와 안테나 부재(108)간의 공간속으로의 토너의 흐름이 현상 슬리이브(105)의 측면을 향하여 토너의 공급을 최적화하도록 제어되는 구조를 필요로 한다는 것이 입증되었다.

상술한 문제를 해소하기 위한 수단으로서, 먼저 토너의 입경이 일정해야 한다는 것이 제안되어 있다 (제조동안 미입자측이 차단되었다). 그러나, 토너를 제조하는 시간의 면에서 효율이 상당히 저하하여, 비용이 많이 들어 이러한 수단은 실현될 수 없다.

또한, 일본 특허 제2682003에는 현상 장치 내의 토너 함유(수납) 탱크 내의 현상 슬리이브의 측에서, 현상 장치의 내부 하부측에 격벽 부재가 배치되고, 교반 부재에 의해서 토너를 공급하기 위한 공급 챔버가 격벽 부재와 현상 슬리이브 간에 배치된 토너 수납 탱크 내의 셀 내에 배치되고, 이러한 방식에 의해서 셀내의 토너가 일정한 입경을 가진 토너를 안정적으로 공급하기 위해서 우선적으로 현상 동안 사용되는 것이 제안되어 있다. 그러나, 하부측면으로부터 벽을 넘는데 필요한 토너 운반력이 요구됨으로, 교반 구조에 대한 성능의 요건이 엄격함으로 비용이 증가한다. 또한, 현상 용기의 중량의 중심이 현상 슬리이브의 회전 중심위에 위치하는 시스템에 있어서, 도 14a 및 도 14b에서의 화살표 4 및 5로부터의 토너의 유입이 억제될 수 있다. 그러나, 회전 토크가 작고 염가인 교반 부재가 교반 부재로서 사용되는 경우에, 또는 교반 부재의 설비없이 토너의 자체 중량 낙하만에 인하여 토너의 공급이 행해지는 경우에, 상술한 셀로의 토너의 절대 공급량이 부족하고 현상 슬리이브로의 토너의 공급이 안정적으로 되지 못하여 현상 용기 내에 다량의 토너가 존재한다고 해도 블랭크 스트립이 화상에 발생될 가능성이 있다.

또한, 일본 특허 공개 공보 제10-104943호에는 토너층 조절 부재와 동일한 정도로 토너층 조절 부재의 바로 근처에 현상 챔버의 상부벽부로부터 아래로 격벽이 돌출되어 있는 것이 제안되어 있다. 그러나, 이 구조에서도 도 14b의 화살표 5로 표시된 방향에서의 토너의 유입이 억제될 수 있으므로 초기의 농도가 저하되는 것을 방지하는 것이 가능하다.

본 발명은 상술한 환경하에서 이루어진 것이며, 본 발명의 목적은 현상제 담지 부재로의 과도한 현상제의 공급에 의해서 발생되는 초기 화상의 저 농도를 방지하는 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상제 담지 부재로의 현상제의 부족 공급량에 의해서 발생되는 블랭크 스트립 화상을 방지하는 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현상제의 양을 검출하는 검출 부재와 검출 부재 아래에 위치한 교반 부재의 부근에 현상제가 낙하하는 것을 방지하는 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 첨부하는 도면에 따른 다음의 설명으로부터 자명하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 현상 장치를 나타내는 수직 단면도.

도 2는 제1 실시예에 따른 현상 장치에서 격벽 부재의 선단부의 위치를 설명하는 도면.

도 3은 제1 실시예에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 수직 단면도.

도 4a는 격벽 부재의 선단부가 제1 실시예의 도 2의 위치 "a"에 있는 경우에 토너의 흐름을 설명하기 위한 도면.

도 4b는 격벽 부재의 선단부가 제1 실시예의 도 2의 위치 "b"에 있는 경우에 토너의 흐름을 설명하기 위한 도면.

도 4c는 격벽 부재의 선단부가 제1 실시예의 도 2의 위치 "c"에 있는 경우에 토너의 흐름을 설명하기 위한 도면.

도 4d는 격벽 부재의 선단부가 제1 실시예의 도 2의 위치 "d"에 있는 경우에 토너의 흐름을 설명하기 위한 도면.

도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 프로세스 카트리지를 나타내는 수직 단면도.

도 6은 프로세스 카트리지가 부착된 화상 형성 장치를 나타내는 수직 단면도.

도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 현상 장치를 나타내는 수직 단면도.

도 8은 제3 실시예에서 도 7의 화살표 A로 표시된 방향에서 본 격벽 부재를 나타내는 도면.

도 9는 종래의 화상 형성 장치를 나타내는 수직 단면도.

도 10은 종래의 현상 장치를 나타내는 수직 단면도.

도 11은 제2의 교반 부재의 구성을 길이 방향에서 나타낸 도면.

도 12는 제1의 교반 부재의 구성을 길이 방향에서 나타낸 도면.

도 13은 토너의 서로 다른 평균 입경에 대하여 용지의 매수와 농도 간의 관계를 나타내는 그래프.

도 14a는 종래의 현상 장치 내에서의 토너의 흐름을 나타내는 도면.

도 14b는 종래의 현상 장치 내에서의 토너의 흐름을 나타내는 도면.

도 15는 감광 드럼과 현상 슬리이브 간의 관계를 나타내는 도면.

도 16은 토너의 미분량과 솔리드 이미지(solid image)의 농도 간의 관계를 나타내는 도면.

도 17은 격벽 부재의 선단부의 높이의 차이에 대하여 솔리드 이미지의 농도, 미분량 및 페이딩의 차이를 설명하기 위한 테이블.

도 18은 격벽 부재의 선단부의 높이가 그의 중심부 및 단부에서 변화된 경우에 솔리드 이미지의 농도와, 미분량과 페이딩의 차이를 설명하기 위한 테이블.

도 19는 다른 교반 부재의 일례를 나타내는 전면도.

도 20a는 대량의 토너가 현상 용기 내에 존재하는 경우에 교반 부재의 동작을 나타내는 도면.

도 20b는 소량의 토너가 현상 용기 내에 존재하는 경우에 교반 부재의 동작을 나타내는 도면.

도 21은 격벽 부재의 선단부의 높이의 차이에 대하여 솔리드 이미지의 농도와, 미분량과 페이딩의 차이를 설명하기 위한 테이블.

＜도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명＞

1 : 격벽 부재

1a : 선단부

8 : 현상 장치

104 : 현상 용기

105 : 현상 슬리이브

106 : 자석

107a : 탄성 블레이드

107b : 지지판

108 : 안테나 부재

109 : 토너

130 : 교반 부재

이제부터, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세히 설명한다.

(제1 실시예)

도 1은 본 발명에 따른 현상 장치의 일례를 도시하고 있다. 도 1은 현상 장치의 개략적인 구조를 나타내는 길이 방향 단면도이다. 도 3은 본 발명에 따른 현상 장치를 가진 화상 형성 장치의 일례를 나타내고 있다. 도 3은 화상 형성 장치의 개략적인 구조를 나타내는 길이 방향 단면도이다.

먼저, 도 3을 참조하여, 화상 형성 장치의 전반에 대하여 설명한다. 그 후에, 도 1을 참조하여 고착 장치에 대하여 상세히 설명한다.

도 3에 도시된 화상 형성 장치는 프린터 엔진으로서 화상 형성 장치의 본체(101) (이하, 간단히 "장치 본체"라 한다.)를 포함한다.

드럼형 전자 사진 감광 부재(이하, 감광 부재라 한다)(111)가 화상 담지 부재로서 장치 본체(101)의 내부에 배치된다. 감광 부재(111)는 도 15에 도시된 바와 같이 그 일단부에서 길이 방향(축 방향)으로 감광 드럼 기어(211)에 고정된다. 감광 드럼(111)은 구동 수단(도시 생략)으로부터 감광 드럼 기어(211)로 구동력이 전달되는 동안 축을 중심으로 하여 도 3에 도시된 화살표 R1으로 표시된 방향으로 소정의 처리 속도(주변 속도)로 회전 구동된다.

감광 드럼(111)의 표면은 대전 장치로서의 대전 롤러(103)에 의해서 대전된다. 대전 롤러(103)는 감광 드럼(111)의 표면과 접촉하여 배치되며 화살표 R1으로 표시된 방향으로의 감광 드럼(111)의 회전에 의해서 화살표 R5로 표시된 방향으로 구동된다. 예를 들면, a. c. 전압 및 d. c. 전압이 서로 중첩되는 대전 바이어스가 대전 바이어스 인가 전원(도시 생략)에 의해서 대전 롤러(103)에 인가된다. 결국, 감광 드럼(111)의 표면이 소정의 양극 및 소정의 음극으로 균일하게 대전된다.

변화된 감광 드럼(111)의 표면에는 노광장치(102)에 의해서 정전 잠상이 형성된다. 노광 장치(102)는 레이저 스캐너(102a), 다각형 미러(도시 생략), 반사 렌즈(102b) 등을 포함한다. 노광 장치(102)는 화상 형성의 기초하에 레이저 빔을 감광 드럼(111)의 표면에 조사하고, 감광 드럼(111)의 조사된 부분으로부터 전하를 제거하여 정전 잠상을 형성한다.

본 발명에 따른 현상 장치(8)에 의해서 감광 드럼(111)의 표면에 형성된 정전 잠상에 토너가 부착되어 토너상으로서 현상된다. 이하 현상 장치(8)에 대하여 상세히 설명한다.

감광 드럼(111)의 표면에 형성된 토너상은 이송 장치로서의 이송 롤러(110)에 의해서 전사 부재(114) 상에 전사된다. 이송 롤러(110)는 이송 닙(nip)부를 구성하도록 감광 드럼(111)의 표면과 압접되어 화살표 R1으로 표시된 방향으로 감광 부재(111)가 회전함에 따라서 화살표 R6으로 표시된 방향으로 회전된다. 이송 닙 부재는 전사 부재(114)를 집어 나른다. 전사 부재(114)는 용지 급송 카세트(117)에 수납되며 감광 드럼(111)상의 토너상에 동기하여 용지 급송 롤러(116), 정합 롤러(도시 생략) 등에 의해서 이송 닙 부재로 공급된다. 감광 드럼(111)상의 토너상의 극성과 반대의 극성을 가진 전사 바이어스는, 전사 부재(114)가 이송됨과 동시에 전사 바이어스 인가 전원(도시 생략)에 의해서 이송 롤러(110)에 인가되며, 그 결과로서 감광 드럼(111)상의 토너상이 전사 부재(114)상에 전사된다.

토너상이 전사 부재(114)상으로 전사된 후에 감광 드럼(111)의 표면에 잔류되어 있는 토너는 세정 장치(112)로서의 세정 블레이드(113)에 의해서 제거된다. 이렇게 하여, 감광 드럼은 연속 화상 형성을 위하여 준비한다.

한편, 토너상이 전사된 전사 부재(114)는 고착 장치(115)로 전달되어 고착 롤러(115a) 및 가압 롤러(115b)에 의해서 열적가압되어, 전사 부재(114)의 표면에 토너상이 고착된다.

토너상이 고착된 전사 부재(114)는 장치 본체(101)의 외부로 배지되어 화상 형성을 완료한다.

이어서, 주로 도 1을 참조하면서 적절히 도 10 내지 도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 현상 장치(8)에 대하여 상세히 설명한다.

이들 도면에 도시된 현상 장치(8)는 하나의 자성 토너를 사용한 현상 장치로 구성되며 토너를 내부에 수납하는 현상 용기(104)를 포함한다. 현상 용기(104)는 현상 슬리이브(105)가 현상제 담지 부재로서 배치되는 경우에 그의 전면측과 하부에 개구부(104a)를 갖는다. 다음의 설명은 감광 드럼(111)에 대향하는 현상 장치(8)의 한측이 전면측(도 1의 좌측)이고, 감광 드럼(111)으로부터 멀리 떨어져 있는 그의 다른측이 배면측(도 1의 우측)인 경우에 대한 것이다.

현상 슬리이브(105)는 알루미늄 혹은 스테인레스 스틸로 이루어진 파이프로 구성된 비-자기 슬리이브로 구성되며, 화살표 R2로 표시된 방향에서 현상 용기(104)에 의해서 회전 가능하게 지지된다. 현상 슬리이브(105)는 도 15를 참조로하여 설명된 바와 같이 그 길이 방향(축 방향)에서 그의 양 단부상에서 롤러(209)에 고정된다. 이들 롤러(209)는 현상 슬리이브(105)와 감광 드럼(111)의 표면 간의 소정의 갭(간극)을 보장하도록 감광 드럼(111)과 대면하고 있다. 현상 슬리이브(105)의 일 단부 부분은 상술한 감광 드럼 기어(211)로부터 구동력이 전달되는 현상 슬리이브 기어(212)에 고정됨으로, 화살표 R2로 표시된 방향으로 현상 슬리이브(105)를 회전 구동시킨다. 현상 슬리이브(105)의 표면은 현상 슬리이브가 소망의 토너량을 담지하여 운반할 수 있도록 적절한 표면 거칠기를 제공하도록 가공 처리된다. 또한, 자석(106)은 현상 슬리이브(105)의 내측에 배치된다.

자석(106)은 원통형이며, 복수의 N-극 및 S-극이 교대로 주위 방향으로 배치된다. 자석(106)은 현상 슬리이브(105)의 내부에 고정적으로 배치되며, 현상 슬리이브(105)는 화살표 R2로 표시한 방향으로 회전한다.

상술한 현상 슬리이브(105)의 표면은 현상제 조절 부재로서 기능하는 탄성 블레이드(107a)와 대면하고 있다. 탄성 블레이드(107a)는 우레탄 고무, 실리콘 고무 등으로 이루어진 판으로 형성되어 있다. 탄성 블레이드(107a)는 지지판(107b)상에 고정된 선단부를 가지며, 탄성 블레이드(107a)가 탄성적으로 변형되도록 소정의 압력하에 현상 슬리이브(105)의 표면과 대면된 선단부를 갖는다. 탄성 블레이드(107a)는 상술한 자석(16)의 자력으로 인하여 현상 슬리이브(105)의 표면상으로 끌려진 토너(109)의 층의 두께를 조절하도록 설계된다. 현상 슬리브(105)의 표면 상에 생겨난 토너는 화살표 R2로 가리켜진 방향으로의 현상 슬리브(105)의 회전을 통해 토너를 운반함으로써 유발되는 마찰 전하 및 토너의 층 두께가 탄성 블레이드(107a)에 의해 조절될 때 현상 슬리브(105) 및 탄성 블레이드(107a) 간의 마찰에 의해 유발된 마찰 전하에 기인한 전하의 적절량이 공급된다. 다음 토너는 감광 드럼(111)의 표면에 대향하는 현상 영역으로 운반된다. 이러한 상황에서, ac 전압 및 dc 전압이 ac 현상 바이어스 공급 전원(118) 및 dc 현상 바이어스 공급 전원(119)에 의해 서로 겹쳐지는 현상 바이어스는 도 10에 도시된 바와 같이 슬라이더블 콘택(slidable contact)을 통해 현상 슬리브(105)에 인가된다. 상기 동작으로, 현상 슬리브(105)의 토너는 감광 드럼(111)으로 흐른 다음 현상 영역에서의 정전기 잠상으로 정전기적으로 고정되어, 토너 이미지로서의 정전기 잠상을 현상한다.

이렇게 구성된 현상 장치에서의 토너 잔여량을 검출하기 위한 수단으로서, 도 10을 참조하여 기술된 바와 같이, ac 현상 바이어스 공급 전원(118)에 의해 안테나 부재(108)로 유도된 전류의 변화가 현상 슬리브 및 안테나 간의 토너량에서의 변화에 의해 수반되는 임피던스의 변화를 이용하여, 현상 슬리브(105)와 병렬로 배치된 안테나 부재(108)에 의해 검출되어, 토너의 잔여량을 추정한다. 유도 전류 검출 수단은 각 부재(120 내지 123)로 구성되어 있다. 참조 번호 120은 토너가 존재하지 않는 상태에서의 정전 용량과 같은 정전 용량을 갖는 커패시터를 나타낸다. 커패시터(120)의 정전 용량 및 안테나 부재(108)에 의해 검출된 정전 용량은 각각 다이오드(121 및 122)를 통과한 후 비교기(123)에 의해 서로 비교되어, 토너 존재 유무를 판단한다.

토너의 잔여량을 검출하는 경우에, 현상 용기(104)의 내부에 종방향으로 배치된 안테나 부재(108)가 토너의 이동을 방지할 수 있다. 특히, 현상 용기(104)의 하부 및 안테나 부재(108) 간에 토너 벽이 형성되어야 하기 때문에, 토너가 언레블되는 동안 현상 슬리브(105)로의 토너의 공급이 유연해지도록 제2 교반 부재(130 ; a second agitating member)가 안테나 부재(108)의 하부에 배치된다.

제2 교반 부재(130)로서, 도 11에 도시된 바와 같은 크랭크-형 바 부재(crank-shaped bar member)가 사용되는데, 이것은 회전 중심으로서 단부 모두를 갖는 도 1에 도시된 화살표 R3로 표시된 방향으로 회전된다. 또한, 제1 교반 부재(7)는 현상 용기(104) 내에 토너를 언레블하고 토너를 교반 부재(130)로 전달하도록 배치된다. 제1 교반 부재(7)는 도 12에 도시된 제2 교반 부재(130)에서와 같이 크랭크-형 바 부재로 형성되고, 이는 회전 중심으로서 단부 모두를 갖는 도 1의 화살표 R4로 표시된 방향으로 회전된다. 일반적으로, 제1 교반 부재(130) 및 제2 교반 부재(7)를 회전시키는 구동력이 예를 들어 상기 기술된 현상 슬리브 기어(212)(도 15에 언급됨)로부터 전달되는 구동력을 기어 트레인을 통해 적절한 회전 속도로 저하시킴으로써 얻어진다.

이어서, 본 실시예에 따른 현상 장치(8)의 구조 부재의 하나의 예가 구체적 수값을 사용하여 보다 구체적으로 설명된다.

현상 슬리브(105)는 직경이 16mm인 비자성 알루미늄 슬리브로 형성된다. 현상 슬리브(105)의 표면은 토너를 운반하고 토너에 마찰 전기를 제공하기 위해 전기적으로 도전성 입자를 갖는 수지층으로 코팅되고, 표면 거칠기가 JIS 표준의 Ra당 평균 0.4 내지 3.5 ㎛인 방식으로 형성된다. 본 실시예에서, 표면 거칠기의 평균은 Ra당 0.95 ㎛이다.

자석(106)으로서, N-극 및 S-극이 주변 방향으로 교대로 배치된 4개의 극 자석 롤이 사용되고 현상 슬리브(105)의 내부에 고정되어 배치된다.

탄성 블레이드(107a)로서, JIS 경도의 약 40도 정도의 실리콘 러버가 20 내지 40 gf/cm(형상 슬리브(105)의 종방향으로 1cm당 인접 부하)의 인접력으로 현상 슬리브(105)의 표면에 대항해 인접될 수 있다.

사용되는 토너는 하나의 자기-부품 토너이다. 부품들로서, 바인딩 수지로서 스티렌 n-부틸계 아크릴 공중합체의 100 중량비, 자성 입자(80)의 80 중량비, 모노-아즈 철 혼합물에 대해 부하 전기 조절제의 2 비율, 왁스로서 저-몰-중량 폴리프로필렌(low-molar-weight polypropylene)의 3 비율에 대해 140도에서 열처리되는 2축 압출기에 의해 용융되어 혼합된다. 냉각된 혼합물은 햄머 제분기로 거칠게 제분되고, 거칠게 제분된 생성물은 제트 제분기로 미세하게 제분된다. 다음, 이렇게 해서 얻어진 미세하게 제분된 생성물은 5,0 ㎛ 중량 평균 직경을 갖는 분리 입자를 얻기 위해 에어-분리된다. 5.0 ㎛ 중량 평균 직경을 갖는 분리된 생성물은 현상제를 얻기 위해 헨셀(henshell) 혼합기로 히드로포빅 실리카 미세 입자의 1.0 중량비와 혼합된다. 다음, 중량 평균 입자 직경이 3.5에서 7.0 ㎛ 까지 범위(주로 6 ㎛)의 입자가 사용된다. 상기 토너가 상기 구조 방식의 현상 장치(8)에 사용되는 경우, 현상 슬리브(105)에 코팅되는 토너의 양은 약 0.5 내지 2.0 mg/cm₂이다.

이제, 중량 평균 입자 직경에 대해 설명된다.

(Coulter Electronic, Inc사에서 제조된) 콜터 카운터 TA-II형이 측정 장치로 사용되고, 제1-등급 나트륨 염화물의 전해물이 NaCl 수용액의 1%를 조절하는데 사용된다. 측정 방법으로서, 표면 활성제의 0.1 내지 0.5 ml가 상기 기술된 전해질 수용액의 100 내지 150ml에 분산제로서 첨가되고, 측정될 샘플의 2 내지 20ml가 더 첨가된다. 샘플이 부유되는 전해질은 초음파 분산 유닛에 의해 분산 처리된다. 다음, 입자 크기의 분포는 100㎛의 개구를 사용하여, 상기 기술된 콜터 카운터에 의한 기준으로서 입자의 수로 측정된다. 그 결과로서, 중량 평균 입자 직경이 구해진다.

또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 현상 용기(104)는 현상 슬리브(105)의 회전 중심(105a)에 대해 수직 상방향으로 기울어져 위치한다. 이러한 장치로, 현상 용기(104)에서의 토너의 중심(G)[현상 용기(104)가 토너로 채워지는 초기 단계의 중심]은 현상 슬리브(105)에 대해 수직 상방향으로 기울어져 위치한다. 그 결과로서, 토너가 현상 슬리브(105) 부근에서 용이하게 운반되고, 교반 부재(7)의 토크가 감소될 수 있도록 그래버티가 효과적으로 이용된다. 따라서, 본 실시예에서 사용되는 간단한 구조로도, 토너가 충분히 운반될 수 있다. 만약 현상 슬리브(105)의 회전 중심(105a)에 대해 현상 용기(104)에서의 토너의 그레버티(G) 각이 기준으로서의 수평선에 대해 5 내지 70도이면, 토너는 현상 슬리브(105) 부근에서 운반될 수 있다. 본 실시예에서, 그레버티(G)는 현상 슬리브(105)의 회전 중심(105a)에 대해 40도로 상방향 기울어져 위치한다.

만약 상기 기술된 각도가 50도 이상이면, 현상 용기(104)의 하부 표면 상의 토너가 자중에 의해 쉽게 낙하되기 때문에, 현상 용기(104)에서의 교반 부재(7)가 항상 필요한 것은 아니다.

현상 슬리브(105)에 인가되는 현상 바이어스로서, 예를 들어, 감광 드럼(111) 및 현상 슬리브(105) 간의 갭이 300㎛로 가정하면, -550V의 dc 전압, 1500V의 구형파 Vpp와 2200 Hz의 ac 전압이 현상 슬리브(105)에 인가된다.

감광 드럼(111)의 표면은 충전 롤러(103)에 의해 암부 전위 V_p=-650V로 충전된 이후, 노출부의 전위, 즉 광부 전위 V_L이 레이저 노광에 의해 -150V로 설정된다. 이러한 동작으로, 상기 네가티브 토너는 감광 드럼(111)의 표면으로부터 광부 전위 V_L의 부분에 고정되는데, 즉 소위 반전 현상이 수행된다.

이어서, 본 실시예에 의해 특정되는 초기 저농도를 방지하기 위한 수단이 상세히 설명된다.

본 실시예에서, 현상 용기(104)의 상부로부터 실질적으로 하부로 연장하는 격벽 부재는 대량의 토너가 토너의 자중(self-weight) 작용으로 인하여 안테나 부재(108) 및 교반 부재(130) 간의 스페이스로 흐르는 것을 방지하기 위해 현상 용기 내의 현상 슬리브(105) 상에 배치된다. 이는 본 실시예의 중요한 특징이다.

상술한 바와 같이, 도 14b에 도시된 화살표 R5를 향하여 토너가 유입됨에 의해 초기 저농도가 유발되고, 이는 안테나 부재(108) 및 교반 부재(130)의 상부로부터 토너를 낙하시킴으로써 주로 발생한다. 이러한 상황하에서, 도 2에 도시된 현상 장치(8)에서, 토너가 떨어지는 것을 방지하기 위해, 현상 부재(105)측(현상 용기의 개구부측) 상의 안테나 부재(108)와 콘택하여 수직적으로 이끌리는 접선(제1 접선)(C1)와 현상 슬리브(105)측의 반대측 상에 교반 부재(105)의 회전 위치에 콘택하여 수직적으로 이끌리는 접선(제2 접선)(C2) 사이에 개재되는 영역(X) 내에 격벽 부재(1)의 선단부(1a)가 위치한다. 또한, 토너가 영역(X) 내의 상부로부터 낙하되는 것을 방지하기 위해, 격벽 부재(1)는 현상 용기(104)에 접속된다. 격벽 부재(1)의 상단은 영역(X) 이내 보다는 현상 용기(104)의 개구부 부근에 위치하는 것이 바람직하다. 다시 말해서, 격벽 부재(1)는 수직 방향에 대해 기울어진 것이 바람직하다.

이어서, 격벽 부재(1)가 위치하고, 격벽 부재(1)의 최적 구조를 설계하는 하나의 예인 현상 장치(8)에 대해 연구하는 결과를 설명한다.

격벽 부재(1)의 높이가 다양하게 변화하는 동안, 즉 격벽 부재(1)의 하부 선단부(1a)의 위치가 위치 (a), (b), (c) 및 (d)로 변화하는 동안, 각 위치에서의 초기 농도와 같은 현상 장치(8)의 현상 특징은 기준으로서 격벽 부재(1)를 갖지 않는 종래 현상 장치(208)와 비교된다.

본 실험에서, 격벽 부재(1)의 제공에 대해 가정되는 역 영향인 현상 부재(105)로의 토너의 공급 부족에 의해 유발된 초기 저농도 및 페이딩 발생(이미지의 공백 스트립)에 대한 격벽 부재(1)의 높이의 영향이 주목된다.

이하, 상세한 실험 내용이 기술된다.

[실험 1]

실험 조건

실험 환경 : 온도 23℃, 습도 60%

화상 형성 장치(감광 드럼(111))의 처리 속도 : 80 mm/sec

안테나 부재(108)의 직경 : 2.0 mm

안테나 부재(108)의 하부 및 교반 부재(130)의 회전 중심 간의 거리 : 6.0 mm

교반 부재(130)의 회전 위치 직경 : 6.5 mm

교반 부재(130)의 회전 속도 : 35 rpm

격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 위치(a) : 영역(X) 외부의 현상 슬리브(105)로부터의 접선(C2)보다 먼 위치

격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 위치(b) : 영역(X) 내부의 접선(C2)에 가까운 위치

격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 위치(c) : 영역(X) 내부의 접선(C1)에 가까운 위치

격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 위치(d) : 영역(X) 외부의 현상 부재(105)로의 접선(C1)보다 먼 위치

(실험 방법)

1. 격벽 부재(1)의 하부 선단부의 높이가 변화하는 동안, 블랭크 카피 이미지는 현상 부재(8)의 각 위치에 있는 10개의 시트로 우선 출력된다. 이는 현상 부재(105) 부근의 미세 입자량이 농도를 현저하게 낮추도록 증가된다.

2. 촬상이 이미지 농도를 측정하도록 하나의 시트에 출력된다. 이는 초기 저농도에 대한 효과를 확인하고자 하는 것이다. 농도의 측정은 (Macbeth Co사로부터 제조된) Macbeth 반사 농도계로 행해진다.

3. 블랭크 스트립 이미지가 10개의 시트에 다시 출력된 후, 현상 슬리브(105) 상의 토너 샘플이 추출되고, 토너에서의 미세 입자량이 측정된다. 이는 저농도를 직접 유발하는 미세 입자량을 기초로 하여 영향이 판단되기 때문이다. 토너의 입자 직경 측정은 (Coulter Electronics, Inc사로부터 제조된) 콜터 멀티라이저(Coulter multilizer)를 이용하여 3.2 ㎛ 이하의 직경을 갖는 입자가 미세 입자로서 판단되어 모든 입자 대비 미세 입자의 비율이 계산되는 것이다. 이러한 실험에 적용된 토너에서, 제조시 직경이 3.2 ㎛ 이하의 미세 입자의 내용물은 13%이다.

4. 이후, 촬상은 페이딩의 발생 존재/부재 및 샘플로부터의 페이딩의 정도를 판단하도록 30개의 시트로 출력된다.

상기 기술된 실험의 결과가 도 17에 예시되어 있다.

도면으로부터 명백한 바와 같이, 격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 각 위치와 농도의 관계는 위치 (a) 및 (b) 모두에서의 영향이 크고 실질적으로는 서로 동일하다. 또한, 위치 (a) 및 (b)에서의 현상 슬리브(105) 상의 미세 입자량은 제조시 미세 입자의 내용물의 약 13%에 가깝다. 위치(c)에서, 비록 농도가 미세 입자량이 증가하는 만큼 다소 낮아지지만, 효과가 있다. 위치(d)에서, 미세 입자의 농도 및 양은 참고 자료의 것과 동일하며, 초기 저 농도에서의 개선은 얻을 수 없다.

격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 각 위치 및 페이딩 간의 관계는 페이딩이 위치 (a)에서 발생하지만, 위치 (b), (c) 및 (d)에서는 일어나지 않는다는 것이다.

이어서, 각 위치 (a), (b), (c) 및 (d)에서의 토너의 순환에 대해 관찰된다.

도 4a에 도시된 바와 같이, 위치(a)에서의 토너의 순환은 격벽 부재(1)로부터 현상 슬리브(105)측을 향해 규정된 스페이스(310)에서 화살표 301, 302 및 303의 순으로 토너가 순환하는 대순환, 스페이스(310)로부터 스페이스(311)를 향해 토너가 흐르는 소순환(305)으로 이루어진다. 또한, 위치(a)에서의 격벽 부재(1)의 선단부(1a)가 접선(C2)에 대해 현상 용기(104)의 후면(도 2의 광측)에 위치하기 때문에, 도 14b에서의 화살표(5)로 가리켜진 바와 같이 안테나 부재(108) 및 교반 부재(130) 간의 스페이스로 토너가 흐르는 것이 방지된다. 그 결과로서, 현상 슬리브(105) 상의 미세 입자량이 증가되는 것이 방지됨을 알게 된다. 그러나, 교반 부재(7)측에서의 스페이스(311)를 스페이스(310)에 연결하는 격벽 부재(1)의 개구 영역이 작기 때문에, 토너는 교반 부재(7)로부터 화살표(304) 방향의 교반 부재(130)를 향해 충분히 운반되지 않으며, 그 결과로서 촬상을 연속적으로 프린팅할 때의 토너의 공급이 시간에 맞지 않아, 페이딩을 발생시킴을 알 수 있다.

페이딩을 방지하기 위해서, 교반 부재(7)로부터 교반 부재(130)를 향해 충분한 토너를 순차적으로 공급할 필요가 있다. 이를 달성하기 위해, 토너는 교반 부재(130)의 회전 위치 내에서 운반되어야 한다. 격벽 부재(1)의 선단부(1a)가 교반 부재(130)의 회전 위치의 접선(C2)에 대해 적어도 현상 슬리브(105)측 상에 위치하면, 토너를 교반 부재(7)에서 교반 부재(130)까지 운반할 수 있다고 여겨진다. 다시 말해, 위치(a)에서 페이딩이 발생하는 이유는 격벽 부재(1)의 선단부(1a)가 교반 부재(7)에서 교반 부재(130)까지 공급된 토너의 양을 감소시키는 이유, 즉 격벽 부재(1)의 선단부(1a)가 접선(C2)에 대해 현상 용기의 배면에 위치하기 때문이다.

도 4b에 도시된 바와 같이, 위치(b)에서의 토너의 순환은 화살표(301)로부터 화살표(302)를 향해 토너가 순환하고 이후 스페이스(310) 내의 교반 부재(130)측으로 흐르는 화살표(303)로 가리켜진 흐름, 및 스페이스(311)를 향해 토너가 흐르는 화살표(305)로 가리켜진 다른 흐름으로 구성된다. 또한, 위치(b)에서의 격벽 부재(1)의 선단부(1a)가 영역(X) 내에 있고, 도 14b의 화살표(5)로 가리켜진 바와 같이 안테나 부재(108) 및 교반 부재(130) 간의 스페이스로 토너의 흐름이 급격이 억제된다. 이러한 이유로, 토너는 위치(a)와 유사하게 위치(b)에 요구될 때 스페이스(311)로부터 더 많이 공급되지 않기 때문에, 현상 슬리브(105) 상의 미세 입자량의 증가가 방지됨을 알 수 있다. 게다가, 격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 위치는 접선(C2)에 대해 현상 슬리브(105)의 측상에 존재하기 때문에, 스페이스(311)에서 스페이스(310)까지의 화살표(304) 방향으로 토너가 충분히 공급되고, 촬상이 연속적으로 프린팅되는 동안에도 현상 슬리브로 토너가 충분히 공급될 수 있다.

위치(C)에서의 토너의 순환은 도 4c에 도시되어 있다. 이 위치에서, 토너는 위치(b)와 비교될 때 상부로부터 낙하되기 쉽다. 또한, 안테나 부재(108) 및 격벽 부재(1) 간의 간격이 길게 되어 있으므로, 토너가 스페이스(310)로부터 스페이스(311)를 향해 순환하는 화살표(303)로 가리켜진 흐름 또는 화살표(305)로 가리켜진 흐름이 위치(b)에서의 것보다 분산되고 약화된다. 그 결과로서, 토너의 유입을 억제하는 효과가 약화되고, 현상 슬리브(105) 상의 미세 입자량이 위치(b)에서의 것보다 다소 증가되도록 스페이스(311)로부터의 토너의 공급이 다소 증가된다.

위치(d)에서의 토너의 순환이 도 4d에 도시되어 있다. 이러한 위치에서, 토너는 위치(c)에서보다 더 떨어지기 때문에, 화살표(5)로 가리켜진 바와 같이 안테나 부재(108) 및 교반 부재(130) 간의 스페이스로의 토너 흐름은 증가되고, 토너 유입 억제 효과를 제공하는 화살표(305 및 303)로 가리켜진 흐름이 더 약화되며, 화살표(5)로 가리켜진 바와 같이 안테나 부재(108) 및 교반 부재(130) 간의 스페이스로의 토너 흐름은 증가한다. 그 결과로서, 스페이스(311)로부터의 토너의 공급은 증가되고, 현상 슬리브(105) 상의 미세 입자량 또한 증가됨을 알 수 있다.

그러나, 위치(d)에서, 토너는 스페이스(311)에서 스페이스(310)까지의 화살표(304)의 방향으로 충분히 공급되고, 촬상 연속 프린팅에서도, 토너는 현상 슬리브(1050 상으로 충분히 공급될 수 있음을 알 수 있다.

상기 연구 결과에 기초하여, 현상 장치는 격벽 부재(1)가 현상 용기(104)의 상부에서 하부로 위치하고 격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 위치가 접선(C1) 및 접선(C2) 간에 개재된 영역(X) 내에 배열되는 방식으로 아무 문제없이 구성될 수 있다. 그 결과로서, 토너의 많은 양이 안테나 부재(108) 및 교반 부재(130) 간의 스페이스로 흐르는 것을 방지할 수 있고, 현상 슬리브(105) 상의 미세 입자량이 증가하는 것이 방지될 수 있으며, 초기 저 농도가 개성되고, 토너는 현상 슬리브(105)에 충분히 공급된다.

또한, 화상의 블랭크 스트립이 발생할 때까지 격벽 부재(1)의 선단부(1a)가 위치(b)에 있는 현상 장치(8)를 사용하여 프린팅 테스트를 행하는 결과로서, 현상 용기(104) 내의 토너가 완전히 소모될 때까지 프린팅이 고농도에서 수행된다. 또한, 화상의 블랭크 스트립 또는 화상의 결손을 유발하는 페이딩과 같은 임의의 역효과의 발생이 없이 우수한 화상이 안정하게 얻어질 수 있다.

본 실시예는 격벽 부재(1)의 최적 구조가 얻어지는 하나의 실시예를 보여주고, 본 발명이 본 실시예에 제한되지 않고 또 다른 현상 시스템에 적합한 격벽 부재를 제공할 수 있다.

이어서, 교반 부재(7)의 다른 예가 도 19 및 20을 참조하여 설명된다.

본 실시예에서, 도 19, 20a 및 20b에 도시된 바와 같이, 교반 부재(7)는 현상 슬리브(105)의 회전 중심과 평행한 회전 중심을 갖는 고정 막대(7a), 및 고정 막대(7a)에 고정된 베이스 단부(A) 및 프리 단부로 된 선단부(B)를 포함하는 탄성 시트(현상 운반 부재)(7b)로 이루어져 있다. 교반 부재(7) 이외의 구조는 상기 기술된 것과 같다.

본 실시예에서, 격벽 부재(1)는 현상 용기(104) 내의 현상 슬리브(105) 측의 현상 용기(104)의 상부로부터 하부로 경사져서 위치한다. 초기 단계에서 토너의 양의 많을 때, 토너의 운반 성능을 약화시키는 격벽 부재(1) 및 제1 교반 부재(7)의 공동 효과로 인해 현상 슬리브(105) 부근으로 대량의 토너가 흐르는 것을 방지한다. 이는 본 실시예의 중요한 특징이다.

사용되는 교반 부재(7)의 탄성 시트(7b)가 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트 ; polyethylene terephthalate)로 이루어지고 100 ㎛의 두께를 가지고, 회전 위치 궤도의 직경이 35.0mm이고, 교반 부재(7)의 회전 속도가 10 rpm이며, 상기 기술된 실험 조건 및 실험 방법에서 실험이 수행된다고 가정한다. 실험 결과는 도 21에 예시되어 있다.

도면으로부터 명백한 바와 같이, 격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 각 위치 및 농도는 관계는 위치 (a) 및 (b) 모두에서의 영향이 크다는 것과 실질적으로 서로 동일하다는 것이다. 또한, 위치 (a) 및 (b)에서의 현상 슬리브(105) 상의 미세 입자량은 제조시 미세 입자량 내용물의 약 13%에 가깝다. 위치(c)에서, 미세 입자량이 증가하는 것만큼 농도가 감소하지만, 효과는 있다. 위치(d)에서, 미세 입자의 농도 및 양 모두는 기준에 가깝지만, 교반 부재(7)의 동작으로 인해 기준(격벽 부재가 없는 상태)의 것보다 레벨이 더 높다.

격벽 부재(1)의 선단부(1a)의 각 위치 및 페이딩의 관계는 페이딩이 위치(a)에서 발생하지만, 위치 (b), (c) 및 (d)에서는 페이딩이 발생하지 않는다는 것이다.

이어서, 교반 부재(7)의 동작 및 효과가 더 상세히 설명된다.

[교반 부재(7)의 동작 및 효과]

도 19는 교반 부재(7)의 세부 사항을 도시하는 도면이다. 도면을 참조하면, 탄성 시트(7b)의 베이스 단부(A)가 고정체(교반 지지 부재)(7a)로 형성된 고정 막대로 고정되고 중심으로 고정 막대(7a)의 축에 제공된 회전축으로 회전하도록 구성된다.

도 20a 및 20b는 교반 부재(7)의 동작을 설명하기 위한 도면이다. 도 20a는 토너의 많은 양이 초기 상태시 현상 용기(104)로 유입되기 때문에, 현상 슬리브(105) 측을 향하는 토너의 공급이 억제되도록 현상 용기(104)의 토너로부터의 부하로 인한 회전 방향에 대해 탄성 시트(7b)는 뒤쪽으로 커브되는 모습을 도시한다. 반면에, 도 20b는 토너로부터의 부하가 토너가 감소하는 상태에서 감소하기 때문에, 탄성 시트(7b)는 실질적으로 원래 상태로 돌아감으로써, 현상 용기(104)의 하부 상의 토너를 운반할 수 있는 모습을 도시한다.

비록 초기 농도 상승 효과가 탄성 시트로 사용되는 PET의 두께가 얇을 때 높지만, 사용의 최종 단계시 화상의 블랭크 스트립이 발생하고 토너의 잔여량이 증가하는 역효과가 발생한다. 전체 성능의 관점으로부터, PET의 두께가 100㎛인 것이 가장 적절하다.

상기 설명은 교반 부재(7)의 탄성 시트(7b)의 물질로서 PET가 이용되는 실시예에 대해 설명되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 동일한 탄성 특성을 제공하도록 단지 선택된 두께를 갖는 다른 물질이 이용되더라도 실질적으로 동일 효과를 얻을 수 있다.

(제2 실시예)

본 실시예의 특징은 상기 제1 실시예에서 설명된 현상 장치가 광전 드럼, 세정 장치, 및 대전 롤러(대전 장치)와 함께 통합 카트리지 용기 내에 배치되어 프로세스 카트리지를 구성하며, 이 프로세스 카트리지는 본체에 분리 가능하게 부착된다는 점에 있다.

도 5는 프로세스 카트리지 PC가 화상 형성 장치의 주 본체(101)에 설치된 형태를 도시한 수직 단면도이다. 이 도면들에서, 상술한 제1 실시예에서 설명된 바와 동일한 구조물들은 동일한 참조 부호로 표시되어 있으며, 이에 대한 중복 설명은 생략한다.

본 실시예에서는, 현상 장치(8), 감광 드럼(111), 세정 장치(112), 및 대전 롤러 (대전 장치)(103)가 통합 카트리지 용기(6)에 의해 함께 합체되어 프로세스 카트리지 PC를 구성한다. 프로세스 카트리지 PC는 현상 장치(8)가 모든 토너(109)를 소비했을 때, 다른 장치들, 즉 감광 트럼(11), 대전 롤러(103), 및 세정 장치(112)도 실질적으로 동시에 그들의 수명을 마치도록 설계된다. 따라서, 화상이 항상 토너가 프로세스 카트리지 PC 내에 존재하는 기간 내에서 안정하게 얻어질 수 있으며, 이 장치들이 통합형으로 이루어지기 때문에, 이들 장치들이 손쉽게 신품으로 교체될 수 있다는 면에서 유리하다.

만일 상술한 제1 실시예에서 격벽 부재(1)가 현상 장치(8)에서 프로세스 카트리지 PC 내의 적절한 높이에 배치된다면, 프로세스 카트리지 PC의 고유의 장점에 더하여 초기 단계에서 안정한 농도가 얻어지는 장점이 있다.

상술한 설명은 주로 감광 드럼(111), 대전 롤러(103), 현상 장치(8), 및 세정 장치(112)로 구성된 각각의 처리 장비들이 카트리지 용기(6) 내에 설치된 프로세스 카트리지 PC의 예에 대한 것이다. 본 발명에 따른 프로세스 카트리지는 이러한 구조로 제한되지 않으며, 적어도 화상 담지 부재의 역할을 하는 감광 트럼(11)와 현상 장치(8)가 제공되면 충분하다. 도 19, 20a, 및 20b에 도시된 교반 부재가 또한 사용될 수 있음은 당연하다.

(제3 실시예)

본 실시예의 특징은 현상 장치 자체가 개시로부터 그 길이 방향의 중심부에 비해 그 단부들에서 얇아지는 경향이 있도록 구성된 경우에, 초기 저 농도를 제거하기 위한 효과적인 수단으로서, 현상 용기의 상부 상에 배치된 격벽 부재의 높이가 단부들과 그 길이 방향의 중심부 사이에서 변화하고, 길이 방향의 농도를 균일하게 하도록 중심부에서보다 비교적 낮은 단부들 상에서의 농도가 높게 된다는 면에 있다.

다음은 현상 장치의 단부들이 중심부에 비해 얇아지기 쉬운 경우이다.

A3 사이즈 용지, LDR 용지 등을 인쇄할 수 있는 현상 슬리브(105), 감광 드럼(111) 등이 길이 방향으로 연장되어 있는 현상 장치에서, 현상 슬리브(150)와 감광 드럼(111) 사이의 소정의 갭이 단부들에서보다 그 중심부에서 더 짧은 경우가 있다. 즉, 도 15를 참조하면, 롤러(209)가 현상 슬리브(105)의 양 단부들 상에서 감광 드럼(111)과 접촉하기 때문에, 현상 장치의 무게가 그 양 단부에서 지지된다. 이러한 이유로 인해, 현상 슬리브(105)와 감광 드럼(11) 간의 간격이 현상 슬리브(105)의 단부들에 비해 좁아지게 됨으로써, 지지되지 않은 현상 슬리브(105)는 감광 드럼(111)의 측면을 향해 밀리게 된다. 그러므로, 현상 슬리브(105)의 단부들은 그 중심부에 비해 현상 바이어스의 인가에 의해 생성되는 전기장의 세기가 작아지되록 설정되며, 단부들과 중심부 간의 전기장 세기의 차이는 현상 특성이 낮은 초기 단계에서 두드러지게 나타난다.

도 7은 본 실시예의 특징을 나타내는 현상 장치(408)를 도시하고 있다. 도면을 참조하면, 상기 종래의 예 그리고 제1 및 제2 실시예와 구조가 동일한 구성 요소는 동일한 참조 기호로 표시되어 있으며, 이에 대한 종복 설명은 생략할 것이다.

도 8은 도 7에서 화살표 A로 표시된 격벽 부재(2)를 도시하고 있다. 도 8을 참조하면, 격벽 부재(2)의 높이, 즉 격벽 부재(2)의 선단(2a)의 위치는 그 길이 방향에서 차이가 있다. 다음에, 격벽 부재(2)가 현상 장치(408)에 배치된 상태에서, 그 단부들에서의 격벽 부재(2)의 선단(2a)은 도 2에서 위치 (b)에 배열되어 있으며, 중심부에서의 격벽 부재(2)의 선단(2a)은 도 2의 위치 (c)에 배열되어 있다.

격벽 부재(2)가 배치된 현상 장치(408)에서, 제1 실시예와 동일한 실험이 수행되었다. 본 실시예의 연구에서, 솔리드 이미지의 농도가 길이 방향에서의 현상 슬리브(105)의 단부 및 중심부인 2 부분에 대응하는 위치들에서 측정되었다.

그 결과는 도 18에 도시되어 있다.

도 18을 참조하면, 제1 실시예에서와 같이 초기 단계에서 현상 슬리브(105)의 단부에서 충분한 고농도의 화상이 얻어질 수 있다. 또한, 중심부에서의 농도 상승 효과가 단부들에서 만큼 높지 않다해도 감광 드럼과 중심부에서의 현상 슬리브(105) 간의 간격이 단부들에서보다 가깝기만 하면 현상 슬리브(105)의 중심부가 농도 면에서 유리하다. 이러한 이유로 인해, 격벽 부재(2)의 길이 방향에서의 화상 농도는 균일해질 수 있다. 중심부와 단부들 사이의 농도차가 여전히 큰 시스템에서는, 격벽 부재(2)의 단부들과 중심부 간의 높이차가 더 증가될 수 있다. 또한, 격벽 부재는 단부들에만 제공되고 농도는 단부들에서만 높게 되어 농도가 길이 방향에서 균일해질 수 있다. 또한, 단부들에서의 격벽 부재의 높이는 본 실시예에서의 위치로 제한되지 않으며, 현상 장치에 격벽 부재가 제공되기 전에 현상 장치의 선능에 따라 적절한 위치에 있을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 격벽 부재(2)의 높이가 길이 방향에서 중심부와 단부들 간에 다르게 될 수 있기 때문에, 초기 단계에서 격벽 부재(2)의 단부들과 중심부에서 적절히 높게 될 수 있어, 격벽 부재(2)의 길이 방햐에서 화상의 농도를 균일하게 하는 것이 가능해진다.

본 발명에 따르면, 현상제 담지 부재로의 과도한 현상제의 공급에 의해서 발생되는 초기 화상의 저 농도를 방지하고, 현상제 담지 부재로의 현상제의 부족 공급량에 의해서 발생되는 블랭크 스트립 화상을 방지하며, 현상제의 양을 검출하는 검출 부재와 검출 부재 아래에 위치한 교반 부재의 부근에 현상제가 낙하하는 것을 방지할 수 있는 현상 장치가 제공된다.

Claims (12)

1. 현상 장치(developing apparatus)에 있어서,

   개구부를 가지며 그 내부에 현상제를 수납하기 위한 현상 용기;

   상기 개구부에 회전 가능하게 배치되며 현상제를 담지(bearing) 및 운반하기 위한 현상제 담지 부재;

   상기 현상 용기 내의 현상제의 양을 검출하기 위하여 상기 현상 용기 내의 상기 현상제 담지 부재의 길이 방향을 따라 연장하며, 상기 현상제 담지 부재의 회전 중심 위에 배치되는 검출 부재;

   상기 검출 부재 아래에 회전 가능하게 배치되며 상기 현상제를 교반(agitating)하기 위한 제1 교반 부재;

   상기 현상제 담지 부재로부터 상기 제1 교반 부재보다 멀리 배치되며 상기 현상제를 교반하기 위한 제2 교반 부재; 및

   상기 현상 용기의 상측 및 내측 부분으로부터 아래로 연장하는 격벽 부재

   를 포함하며,

   수직 방향으로 상기 개구부측 상에서 상기 검출 부재와 접하는 접선이 제1 접선이고, 수직 방향으로 상기 개구부의 대향측 상에서 상기 제1 교반 부재의 회전 궤적과 접하는 접선이 제2 접선이라 가정할 때, 상기 제1 접선은 상기 제2 접선보다 상기 개구부에 더 가깝게 위치하고, 상기 격벽 부재의 하단이 상기 제1 접선과 상기 제2 접선 사이에 제공되는 현상 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 격벽 부재는 상기 수직 방향에 대하여 경사지게 배치되는 현상 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 격벽 부재의 상단은 상기 제1 접선보다 상기 개구부에 더 가깝게 배치되는 현상 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 격벽 부재의 하단의 중심부는 상기 현상제 담지 부재의 길이 방향에서 그 양 단부 상에 배치되는 현상 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 제2 교반 부재는 회전 가능하고, 상기 제2 교반 부재의 회전 중심은 상기 검출 부재 위에 배치되는 현상 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 제2 교반 부재는 유연성 있는 부재(flexible member)를 포함하며 현상제의 양이 작아짐에 따라 휘는 양(flexion amount)이 더 작아지는 형상 장치.
7. 상기 제2 교반 부재는 강체 바(rigid bar), 및 상기 강체 바에 의해 지지되는 탄성 시트를 포함하는 현상 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 검출 부재는 상기 검출 부재와 상기 현상제 담지 수단 사이의 정전 용량의 변화를 검출하는 현상 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 현상제의 중량 평균 입경은 7 ㎛ 이하인 현상 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 현상제는 1 성분 자기 현상제(one-component magnetic developer)를 포함하고 상기 현상 장치는 상기 현상제 담지 부재의 내측에 배치되며 상기 현상제가 자력에 의해 상기 현상제 담지 부재 상에 담지되도록 하기 위한 자장 생성 수단을 더 포함하는 현상 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 현상 용기가 현상제로 채워질 때 상기 현상제의 무게 중심이 상기 현상제 담지 부재의 회전 중심 위에 위치하는 현상 장치.
12. 제1항에 있어서, 상기 현상 장치는 화상을 담지하기 위한 화상 담지 부재와 함께 화상 형성 장치의 본체에 탈착 가능한 프로세스 카트리지(process cartridge)를 구성하는 현상 장치.