KR20050073117A

KR20050073117A - 화상형성기기의 현상장치

Info

Publication number: KR20050073117A
Application number: KR1020040001308A
Authority: KR
Inventors: 전남곤
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-01-08
Filing date: 2004-01-08
Publication date: 2005-07-13

Abstract

화상형성기기의 현상장치를 제공한다. 제공된 화상형성기기의 현상장치는 회전하면서 그 표면에 정전잠상을 형성하는 감광체와, 이 감광체에 맞물려 회전하며 감광체 상에 형성된 정전잠상이 가시화되도록 감광체 측으로 토너를 이송하는 현상롤러와, 현상롤러로 이송되는 토너의 양을 규제하도록 현상롤러에 접촉되는 규제블레이드를 포함하되, 상기 현상롤러에 접촉되는 규제블레이드의 에지부는 0.2mm∼0.4mm 사이의 반지름 값을 갖는 곡률로 벤딩된 것을 특징으로 한다.

Description

화상형성기기의 현상장치{Develope apparatus of image forming equipment}

본 발명은 화상형성기기에 관한 것으로, 보다 상세하게는 정전잠상이 형성되는 감광체 측으로 토너(Toner)가 공급될 시 공급되는 토너층을 정밀하게 규제할 수 있는 화상형성기기의 현상장치에 관한 것이다.

일반적으로 프린터(Printer)와 복사기 및 팩시밀리(Facsimile) 등과 같은 화상형성기기에는 소정 레이저빔(Laser beam)에 의해 감광체(Drum) 상에 결상되는 정전잠상을 가시적인 화상으로 변환시켜주는 현상장치가 구비되고 있다.

이와 같은 현상장치는 감광체 상에 토너와 같은 현상제를 공급해줌으로써 정전잠상을 가시적인 화상으로 변환시키게 된다.

이러한 현상장치의 일예로는 레이저빔에 의해 정전잠상이 형성되고 일정속력으로 회전되는 감광체와, 감광체 측으로 토너를 이송시켜주는 공급롤러(Roller)와, 공급롤러와 감광체 사이에 개재되며 정전잠상이 가시화되도록 공급롤러에 의해 이송되는 토너를 감광체 상으로 공급하는 현상롤러 및, 현상롤러에 접촉되도록 설치되며 현상롤러를 통해 감광체로 공급되는 토너의 양을 규제해주는 규제블레이드(Blade) 등을 포함하는 현상카트리지(Cartridge)가 있다.

따라서, 종래 화상형성기기의 현상장치는 소정 레이저빔에 의해 감광체 상에 정전잠상이 형성될 시, 공급롤러와 현상롤러 등을 이용하여 토너를 감광체 측으로 공급함으로써 정전잠상을 가시화시키게 되는 것이다.

한편, 이와 같은 현상장치에 있어서, 공급되는 토너의 양은 현상롤러로 공급되는 토너의 층(두께)을 규제하는 규제블레이드에 의해 규제되는데, 이때, 공급되는 토너 양에 따라 화상의 화질 및 토너의 사용효율 등이 큰 영향을 받기 때문에 공급되는 토너의 양은 매우 정밀하게 규제되어야 한다.

이하, 현상롤러의 토너층을 규제하는 규제블레이드의 일예로 1성분비자성체의 토너를 공급하는 현상장치에 구비되어 토너층을 규제하는 규제블레이드에 대해 도 1과 도 2를 참조하여 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

종래 규제블레이드(180)는 박막의 스틸(Steel)재질로 형성되되 일단은 상측의 브라켓(Bracket,200)에 고정되도록 설치되어 있고 타단은 현상롤러(150)에 접촉되도록 설치되어 있으며, 현상롤러(150)의 토너층을 규제하는 역할 및, 규제블레이드(180)를 통과하는 토너의 대전량을 높여주는 역할을 한다. 이때, 현상롤러(150)와 접촉되는 규제블레이드(180)의 에지부 형상은 현상롤러(150)와의 원활한 접촉을 위해 일정한 반지름 값(R)을 갖는 곡률로 직각벤딩(Bending)되어 있다.

한편, 이러한 규제블레이드(180)가 현상롤러(150)의 토너층(토너량)을 규제하기 위해서는 현상롤러(150)에 일정한 압력(이하, '선압'이라 칭함)을 가해야 하는데, 이때의 선압을 계산하는 식은 아래의 수학식 1과 같다.

{여기서, W:선압, E:재질의 탄성계수, t:재질의 두께, δ:블레이드의 누름량(휨량), L:블레이드의 자유장(길이)를 지칭한 것이다}

이때, 선압(W)이 높으면 현상롤러(150) 상의 토너량이 줄어들고 선압(W)이 낮으면 토너량이 늘어나는 바, 현상롤러(150) 상의 토너를 줄이기 위해서는 규제블레이드(180)의 재질두께(t)를 두껍게 하거나 규제블레이드(180)의 누름량(δ)을 많이하거나 규제블레이드(180)의 자유장(L)을 짧게하면 되는 것이다. 그리고, 반대로 현상롤러(150) 상에 토너를 늘리기 위해서는 규제블레이드(180)의 재질두께(t)를 얇게 하거나 규제블레이드(180)의 누름량(δ)을 작게하거나 규제블레이드(180)의 자유장(L)을 길게하면 되는 것이다.

그러나, 이와 같은 방법만으로는 현상롤러(150)의 토너층을 조절하는데 한계가 있게된다. 왜냐하면, 토너는 토너의 제작방법에 따라 전혀 다른 특성을 갖기 때문이다.

구체적으로 설명하면, 토너는 토너의 제작방법에 따라 분쇄형 토너와 중합형 토너로 나누어진다. 분쇄형 토너는 토너를 하나의 덩어리로 만든 다음 이를 기계로 잘게 부수어 미세가루를 만드는 방식으로 제조한 토너이며, 중합형 토너는 화학적인 융합방식을 이용하여 미세가루를 한 알갱이씩 제조하는 방식으로 제조한 토너이다. 따라서, 토너 알갱이의 형상을 살펴보면, 분쇄형 토너는 모가 나있고 울퉁불퉁한 감자형상으로 되어 있으며, 중합형 토너는 둥근 공모양으로 되어 있다.

이에 중합형 토너는 둥근 공모양으로 되어 있어 마찰이 작고 물처럼 유동성이 좋기 때문에 규제블레이드(180)의 미세압력조절로 토너층을 쉽게 조정가능하지만, 분쇄형 토너는 토너끼리의 마찰이 많고 유동성이 좋지 않기 때문에 규제블레이드(180)의 미세압력조절로는 토너층의 조절이 힘들어지게 되는 문제점이 있다. 따라서, 규제블레이드(180)의 압력을 많이 조절하기도 하지만, 이 경우 토너층의 변화가 너무 극심해지는 현상이 발생하여 토너층의 미세조정이 아주 어려울 뿐만 아니라 현상롤러(150)의 토오크(Torque)가 올라가고 장기간 방치시 현상롤러(150)와의 접촉부에 흔적이 남게되는 문제점이 발생된다. 도면 중 미설명 부호 130은 감광체를 지칭한 것이다.

따라서, 본 발명은 이와 같은 문제점을 감안한 것으로서, 본 발명의 목적은 현상롤러의 토너층을 조절하기 위해 규제블레이드의 압력은 그대로 둔 상태로 현상롤러의 조도(거칠기)와 현상롤러에 접촉되는 규제블레이드의 에지부 곡률반경을 정밀하게 세분화함으로써 토너층을 규제할 수 있는 화상형성기기의 현상장치를 제공하는데 있다.

이와 같은 목적을 구현하기 위한 본 발명 화상형성기기의 현상장치는 회전하면서 그 표면에 정전잠상을 형성하는 감광체와, 이 감광체에 맞물려 회전하며 감광체 상에 형성된 정전잠상이 가시화되도록 감광체 측으로 토너를 이송하는 현상롤러와, 현상롤러로 이송되는 토너의 양을 규제하도록 현상롤러에 접촉되는 규제블레이드를 포함하되, 상기 현상롤러에 접촉되는 규제블레이드의 에지부(Edge part)는 0.2mm∼0.4mm 사이의 반지름 값을 갖는 곡률로 벤딩된 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 현상롤러의 저항은 5㏁ 이하로 형성됨이 바람직하며, 상기 현상롤러의 원주방향 조도는 1.5㎛∼4.0㎛ 사이로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 현상롤러의 선속도가 100mm/sec 이상일 시, 상기 현상롤러의 원주방향 조도는 1.5㎛∼3.5㎛ 사이로 형성되고, 상기 규제블레이드의 곡률 반지름 값은 0.25mm∼0.35mm 사이로 형성됨이 바람직하다.

또한, 상기 규제블레이드의 에지부 벤딩각도는 80°∼100°사이로 형성됨이 바람직하다.

그리고, 상기 에지부의 벤딩 후 규제블레이드의 짧은 쪽 폭은 1mm∼3mm 사이로 형성됨이 바람직하다.

이하, 도 3과 도 4를 참조하여 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치(10)의 바람직한 일실시예를 구체적으로 설명하면 다음과 같다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 현상장치(10)는 레이저스캐닝유니트(Laser scanning unit,40)로부터 주사되는 레이저빔이 통과되도록 상측에 레이저빔유입구가 마련되며 하측에는 감광체(13)가 하측으로 노출되어 전사롤러(16)에 구름접촉되도록 감광체노출구가 마련되고 일측면에는 토너저장실(12)이 마련된 장치하우징(Housing,11)과, 장치하우징(11)에 구비되며 레이저스캐닝유니트(40)에서 주사되는 레이저빔에 의해 그 표면에 정전잠상이 형성되고 일정속력으로 회전되는 감광체(13)와, 장치하우징(11)의 내측 중 토너저장실(12)에 설치되며 토너(30)를 교반시켜주는 교반기(19)와, 장치하우징(11)의 내측 중 교반기(19)의 하측에 설치되며 교반기(19)에 의해 교반된 토너(30)를 감광체(13) 측으로 이송시켜주는 공급롤러(17)와, 장치하우징(11)의 내측 중 공급롤러(17)와 감광체(13) 사이에 개재되며 감광체(13) 상에 형성된 정전잠상이 가시화되도록 공급롤러(17)에 의해 공급되는 토너(30)를 감광체(13) 측으로 이송하는 현상롤러(15) 및, 얇은 판으로 이루어지며 공급롤러(17)에서 현상롤러(15)로 이송되는 토너(30)의 양을 규제하도록 현상롤러(15)에 접촉하게 설치된 규제블레이드(18)로 구성된다.

여기서, 본 발명의 핵심부분은 토너의 양을 규제하도록 설치된 현상롤러(15)와 이에 접촉되는 규제블레이드(18)인 바, 이하에서는 도 2와 도 3을 참조하여 현상롤러(15)와 규제블레이드(18)에 대해 보다 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 이때, 본 발명에서는 1성분비자성체이며 분쇄형 토너(30)를 사용하고 감광체(13)의 크리닝장치가 없는 현상장치(10)에 사용되는 현상롤러(15) 및 이에 접촉되는 규제블레이드(18)를 일실시예로 들어 설명하기로 한다.

먼저, 현상롤러(15)에 대해 설명하면, 현상롤러(15)의 표면조도는 일반적으로 원주방향의 조도를 말하고 평균조도 Ra값으로 규정하게 되는데, 토너층을 정밀하게 규제하기 위한 본 발명 현상롤러(15)의 평균조도(Ra)는 약 1.5㎛∼4.0㎛로 형성됨이 바람직하다. 이와 같은 이유는 통상 Ra값이 1.5㎛이하일 경우 연마하기가 난이하여 가공비가 비싸지게 되며, Ra값이 4.0㎛이상일 경우에는 화상에 현상롤러(15)의 연마무늬가 보일 우려가 있기 때문이다.

그리고, 통상적으로 동일조건에서 표면조도가 낮으면 토너(30)가 마찰되어 대전되는 양이 적으므로 현상롤러(15)의 토너층이 낮아지게 되며, 표면조도가 높으면 마찰되는 대전량이 높아져서 토너층도 높아지게 되는 바, 본 발명 현상롤러(15)의 평균조도는 앞에서 설명한 바와 같이 약 1.5㎛ 이상에서 4.0㎛ 이내로 형성됨이 바람직하다.

또한, 토너층의 규제에 있어서는 현상롤러(15)의 표면조도 외에도 현상롤러(15)의 연마방향이 매우 중요하다. 이와 같은 이유는 연마 후 연마무늬의 방향이 도 3에 도시한 바와 같이 되어야 토너층이 균일하게 유지되기 때문이다. 따라서, 본 발명에 따른 현상롤러(15)는 연마시 현상롤러(15)의 회전방향이 현상장치(10) 내에서 현상롤러(15)가 회전하는 방향과 동일한 방향으로 연마됨이 바람직하다.

한편, 규제블레이드(18)는 그 일측단부가 장치하우징(11)에 결합된 브라켓(20)에 고정되도록 설치되고 그 타측단부는 현상롤러(15)에 접촉되도록 설치된다. 이때, 현상롤러(15)와 접촉되는 규제블레이드(18)의 에지부(21) 형상은 현상롤러(15)와의 원활한 접촉을 위해 소정 반지름 값(R)을 갖는 곡률로 벤딩된다. 예를 들면, 에지부(21)는 80°∼100°사이로 벤딩됨이 바람직하다. 그리고, 에지부(21)의 벤딩 후 규제블레이드(18)의 짧은 쪽 폭(W)은 1mm∼3mm사이로 형성됨이 바람직하다.

여기서, 규제블레이드(18)의 에지부(21) 곡률반경(R)은 약 0.2mm ∼0.4mm로 형성됨이 바람직하다. 이와 같은 이유는 규제블레이드(18)의 에지부(21) 곡률반경(R)이 0.2mm 이하일 경우 벤딩가공이 난이하며, 규제블레이드(18)의 에지부(21) 곡률반경(R)이 0.4mm 이상일 경우에는 토너(30)의 규제가 잘 되지 않아 균일한 토너층을 얻기가 힘들기 때문이다.

그리고, 통상적으로 규제블레이드(18)의 R값이 작으면 토너층이 낮아지게 되고 규제블레이드(18)의 R값이 크면 토너층이 높아지게 되기 때문에 본 발명 규제블레이드(18)의 곡률반경 R값은 앞에서 설명한 바와 같이 약 0.2mm ∼0.4mm로 형성됨이 바람직하다.

한편, 규제블레이드(18)의 R값에 따른 토너층의 값을 알기위해 실험한 결과 아래와 같은 데이타(Data)를 얻게 되었다. 여기서, 토너층은 단위면적당 토너(30)의 무게(M/A)로 나타냈으며, 이때의 현상롤러(15)의 조건은 조도 Ra=0.2㎛, 저항 2㏁, 외경 14mm, 회전 선속도 150mm/sec로 유지하였다.

규제블레이드 R값(mm)	0.20	0.25	0.3	0.35	0.4
토너층 M/A(mg/㎠)	0.34	0.45	0.52	0.66	0.82

실험 데이타를 참고하면, 규제블레이드(18)의 R값은 토너층에 비례한다는 것을 알 수 있다. 이에, 사용자는 인쇄작업에 적합한 적정 토너층의 범위를 먼저 정한 다음 이 토너층의 범위에 따라 규제블레이드(18)의 R값을 형성함이 바람직하다.

또한, 현상롤러(15)의 조도에 따른 토너층의 양(M/A값)을 알기위해 실험한 결과 아래와 같은 데이타를 얻게 되었다. 이때의 규제블레이드(18) R값은 0.3mm이고, 현상롤러(15)는 저항 2㏁, 외경 14mm, 회전 선속도 150mm/sec로 유지하였다.

현상롤러 조도(㎛)	1.5	2.0	2.5	3.0	3.5
토너층 M/A(mg/㎠)	0.47	0.52	0.63	0.71	0.78

실험 데이타를 참고하면, 현상롤러(15)의 조도는 토너층에 비례한다는 것을 알 수 있다. 이에, 사용자는 인쇄작업에 적합한 적정 토너층의 범위를 정한 다음 이 토너층의 범위에 따라 현상롤러(15)의 조도를 형성함이 바람직하다.

그리고, 일반적으로 감광체(13)와 현상롤러(15)의 선속비가 1.1∼1.5로 현상롤러(15)가 빠르게 회전하는 바, 이때의 현상롤러(15)의 M/A는 0.3∼0.9mg/㎠ 사이를 많이 사용하게 된다. 특히, 현상롤러(15)의 회전 선속도가 70mm/sec 이상으로 빠르면 현상롤러(15)의 M/A는 높은 쪽을 선택하여 사용하게 된다. 이와 같은 이유는 1성분비자성 크리닝리스 방식에서는 현상롤러(15)의 회전속도가 빠르면서 현상롤러(15)의 M/A가 낮으면 토너가 스트레스를 빨리 받아 화질이 나빠지는 현상이 발생하기 때문이다. 따라서, 현상롤러(15)의 회전속도가 빠르면 현상롤러(15)의 M/A를 0.5∼0.8 mg/㎠ 사이 정도로 높여 토너(30)의 스트레스(Stress)를 최소화하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 현상롤러(15)의 선속도가 100mm/sec 이상일 시, 현상롤러(15)의 원주방향 조도는 1.5㎛∼3.5㎛ 사이로 형성하고, 규제블레이드(18)의 곡률 반지름 값(R)은 0.25mm∼0.35mm 사이로 형성함이 바람직하다.

그리고, 본 발명과 같이 1성분비자성의 크리닝리스(Cleaningless) 방식에서는 회전속도가 빨라질 경우 현상롤러(15)의 저항을 낮게 함이 바람직하다. 왜냐하면, 크리닝리스 방식은 감광체(13)에 남아있는 토너(30)를 현상롤러(15)로 회수해야 하는데, 현상롤러(15)의 속도가 빠르면 토너(30)가 현상롤러(15)와 감광체(13)의 전사 닙(Nip)사이로 지나가는 시간이 매우 짧아져 토너(30)를 충분히 회수하지 못하게 되는 경우가 발생되기 때문이다. 따라서, 현상롤러(15)의 저항을 낮추면 현상롤러(15)에서 토너를 잡아당기는 전기적인 힘이 커져 토너(30)가 현상롤러(15)와 감광체(13)의 전사닙사이로 지나가는 시간이 짧더라도 토너(30)를 원활하게 회수할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 현상롤러(15)의 속도가 15ppm으로 중고속기 일때에는 현상롤러(15)의 저항이 5㏁이하를 사용함이 바람직하다. 도면 중 미설명부호 50은 용지를 지칭한 것이다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치는 현상롤러의 조도와 이 현상롤러에 접촉하는 규제블레이드의 접촉부 곡률반경을 정밀하게 세분화하여 현상롤러의 토너층을 규제하기 때문에 종래와 같은 규제블레이드의 압력을 조절하지 않아도 토너층을 매우 정밀하게 규제할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 도시된 실시예를 참고로 설명하였으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 그러므로 본 발명의 범위는 첨부된 특허청구의 범위와 이와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 화상형성기기의 현상장치의 요부를 도시한 구성도,

도 2는 도 1의 A부분을 확대도시한 도면,

도 3은 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치를 도시한 구성도,

도 4는 도 3의 B부분을 확대도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10 : 현상장치 11 : 장치하우징

12 : 토너저장실 13 : 감광체

14 : 대전롤러 15 : 현상롤러

16 : 전사롤러 17 : 공급롤러

18 : 규제블레이드 19 : 교반기

Claims

회전하면서 그 표면에 정전잠상을 형성하는 감광체와, 상기 감광체와 맞물려 회전하며 상기 감광체 상에 형성된 정전잠상이 가시화되도록 상기 감광체 측으로 토너를 이송하는 현상롤러와, 상기 현상롤러로 이송되는 토너의 양을 규제하도록 상기 현상롤러에 접촉되는 규제블레이드를 포함하되,

상기 현상롤러에 접촉되는 상기 규제블레이드의 에지부는 0.2mm∼0.4mm 사이의 반지름 값을 갖는 곡률로 벤딩된 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.
제 1항에 있어서, 상기 현상롤러의 저항은 5㏁ 이하로 형성되며, 상기 현상롤러의 원주방향 조도는 1.5㎛∼4.0㎛ 사이로 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.
제 1항에 있어서, 상기 현상롤러의 선속도가 100mm/sec 이상일 시, 상기 현상롤러의 원주방향 조도는 1.5㎛∼3.5㎛ 사이로 형성되고, 상기 규제블레이드의 곡률 반지름 값은 0.25mm∼0.35mm 사이로 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.
제 1항에 있어서, 상기 규제블레이드의 에지부 벤딩각도는 80°∼100°사이로 형성된 것을 특징으로 화상형성기기의 현상장치.
제 4항에 있어서, 상기 에지부의 벤딩 후 상기 규제블레이드의 짧은 쪽 폭은 1mm∼3mm 사이로 형성된 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.