KR20060044718A

KR20060044718A - 현상 장치

Info

Publication number: KR20060044718A
Application number: KR1020050024725A
Authority: KR
Inventors: 도모유끼 사까마끼
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2004-03-26
Filing date: 2005-03-25
Publication date: 2006-05-16
Also published as: EP1580619A2; EP1580619A3; US20050214001A1; KR100585906B1; EP3404489A1; JP2005283685A; CN1673886A; US7231154B2; CN100501590C

Abstract

화상 담지 드럼 상에 형성된 정전 화상을 현상하기 위한 현상 장치는, 토너와 캐리어를 포함하는 현상제를 수용하기 위한 현상 용기, 현상 용기 내에 제공된 현상제 교반 수단, 현상제 이송 슬리브로서 슬리브가 드럼에 대치되는 대치 부분으로 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 슬리브, 토너와 캐리어를 포함하는 현상제를 현상 용기 내에 공급하기 위한 공급 수단, 현상 용기로부터 현상제를 배출하기 위한 배출 수단, 현상 용기 내의 현상제 내의 토너 함량을 제어하기 위하여 공급 수단의 공급 동작을 제어하는 공급 제어 수단을 포함하며, 단위 시간당 공급 수단에 의해 공급되는 캐리어의 양과 단위 시간당 배출 수단에 의한 캐리어의 배출량 사이의 차이가 100%의 화상 밀도를 가지는 정전 화상의 현상 동안 5 (g/min) 이하가 될 때 현상 용기 내의 현상제량[A(g)]과, 단위 시간당 캐리어의 배출량이 공급 수단으로부터의 캐리어의 공급 없이 0.5 (g/min) 이하가 될 때 현상 용기 내의 현상제량[B(g)]은, 0.01 ≤ (A - B)/A ≤ 0.10을 충족시킨다.

현상 장치, 화상 밀도, 현상제, 현상 용기, 공급 수단, 배출 수단, 캐리어

Description

현상 장치{DEVELOPING APPARATUS}

도1은 일반적 구조를 도시하는, 본 발명의 제1 실시예의 화상 형성 장치의 개략도.

도2는 길이 방향에 수직인 평면에서의 현상 장치의 단면도.

도3은 길이 방향에 평행한 평면에서의 현상 장치의 단면도.

도4는 현상제 배출 속도와 현상 장치 내의 현상제량 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도5는 멈춤각을 측정하기 위한 방법을 예시하는 개략도.

도6은 현상제 용기의 구조를 도시하는, 길이 방향에 평행한 평면에서의, 현상제 용기의 단부 부분 중 하나의 확대 단면도.

도7은 현상제 출구의 위치, 현상제량 및 현상제량의 변화 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도8은 본 발명의 다른 실시예의 현상 장치의 현상제 출구의 확대도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 감광 드럼

4 : 현상 장치

22 : 현상제 용기

23 : 현상 챔버

24 : 교반 챔버

25, 26 : 이송 스크류

28 : 현상 슬리브

JP 2-21591 A

본 발명은 전자사진 기록 방법, 정전 기록 방법 등을 사용하여 화상 담지 부재상에 형성된 정전 잠상을 현상함으로써 가시 화상을 형성하기 위한 현상 장치에 관련한다. 특히, 이는 주로 토너 및 캐리어를 포함하는 2-성분 현상제를 사용하는 현상 장치에 관련한다.

전자사진 또는 정전 기록 방법을 사용하는 화상 형성 장치, 특히, 완전-컬러 화상, 다색 화상 등을 형성하는 컬러 화상 형상 장치의 분야에서, 전자사진 기록 방법의 사용과 함께, 컬러 생성 및 컬러 혼합의 견지에서, 거의 모든 현상 장치가 2-성분 현상제를 사용하고 있다.

2-성분 현상제를 사용하는 현상 방법은 공지되어 있는 바와 같이, 하기와 같다. 즉, 캐리어와 토너 사이의 마찰에 의해 토너가 전기적으로 대전되고, 정전 대전된 토너를 잠상에 정전 부착함으로써 가시 화상이 형성된다. 매우 내구적이고 색상이 변하지 않는 만족스러운 화상을 형성하기 위하여, 토너가 적절한 양의 마찰전기(triboelectricity)[이하, 단순히 트리보(tribo)라 지칭함]를 일정하게 부여받는 것을 보증하는 것이 필수적이며, 토너가 적절한 양의 트리보를 일정하게 부여받는 것을 보증하기 위해, 캐리어는 토너를 마찰 대전하기 위한 그 기능에 관하여 내구적이고 안정하여야만 한다.

그러나, 사실상, 하기의 이유 때문에, 토너를 마찰 대전하기 위한 그 기능에 관하여 캐리어의 성능은 점진적으로 감소한다. 즉, 토너는 현상 공정에 의해 점진적으로 소비되는 반면에, 캐리어는 소비되지 않으며, 현상 장치 내에 잔류한다. 시간의 경과와 함께(캐리어가 사용중인 시간의 누적 길이가 증가할 때), 사용중에 현상제가 교반될 때 캐리어 입자의 표면에 부착하게 되는 외부적 첨가제 및/또는 토너에 의해 캐리어 입자의 표면이 오염된다. 결과적으로, 캐리어는 토너에 트리보를 제공하기 위한 그 기능이 감소된다. 따라서, 토너는 적절한 양의 트리보를 제공받지 못한다. 토너가 적절한 양의 트리보를 제공받지 못할 때, 토너가 산란하는 문제 및/또는 흐린 화상이 형성되는 문제 등의 문제가 발생한다.

상술된 문제점을 처리하기 위한 수단, 즉, 열화된 현상제, 즉, 내용 연수가 만료된 현상제가 화상 형성에 사용되는 것을 방지하기 위한 수단에 대하여, 정규 정비 동안, 현상 장치 내의 현상제를 새로운 보급 현상제로 교체하는 것이 정비공 등의 일반적인 관례이다. 그러나, 이 방법은 현상제의 내용 연수의 길이가 서비스 간격의 길이를 결정하는 주요한 요인 중 하나가 되는 자체적인 문제점을 갖는다.

정비공의 업무부하, 비용 및 또한, 화상 형성 장치의 가동중단 시간의 길이 의 견지에서, 정비 간격은 가능한 긴 것이 바람직하다. 따라서, 보다 긴 내용 연수를 가지는 현상제 및 현상제 열화를 방지하기 위한 공정을 개발하기 위해 다량의 시간 및 노력이 소비되어 왔다. 그러나, 현 시점에서, 현상제의 내용 연수의 길이는 복사 매수가 30,000 - 50,000 매 정도인 것이 현실이다.

따라서, 소위 적하 현상형의 현상 장치, 즉, 현상 장치 내의 현상제가 토너 대전 성능이 열화하는 것을 방지하도록 현상제를 보충할 수 있는 현상 장치가 제안되어 왔다. 이 유형의 현상 장치의 동작에 대하여, 현상 장치는 현상제 또는 캐리어를 현상 장치에 보충하는 장치를 구비하며, 현상제 또는 캐리어의 추가로부터 초래하는 현상제 초과량은 현상 장치의 벽 중 하나에 제공된(예를 들어, 일본 특공평2-21591호) 현상제 출구를 통해 현상제가 오버플로우(overflow)할 수 있게 함으로써 회수된다.

달리 말해서, 이 유형의 현상 장치에서 열화된 현상제는 장치에 새로운 보급 현상제 또는 캐리어를 공급하는 공정와 현상제를 배출하는 공정의 지속적인 반복을 통해 새로운 보급 현상제, 즉, 토너와 캐리어의 혼합물에 의해 점진적으로 교체된다. 따라서, 현상 장치 내의 현상제는 특성, 즉, 토너 대전 성능이 안정하게 유지되며, 따라서, 저화질의 화상의 형성의 요인이 되는 것을 방지한다. 따라서, 이 구조적 배열체의 사용은 현상 장치에서 현상 장치 내의 현상제가 정비공 등에 의해 전체적으로 교체되는 빈도수를 감소, 즉, 현상제 교체 간격의 길이를 연장시킬 수 있게 하거나, 심지어 정비공 등이 정규 정비 동안 현상제 내의 현상제를 새로운 보급 현상제로 교체할 필요성을 제거할 수 있게 한다.

열화된 캐리어를 새로운 보급 캐리어로 교체하기 위해 적하 현상 방법에 사용되는 방법에 대하여, 현상 장치에 캐리어만을 공급하는 메카니즘을 가지는 현상 장치가 제안되어 있다. 그러나, 가장 널리 사용되는 방법은 현상 장치에 토너를 공급할 때, 소정 간격으로 또는 지속적으로, 보충 현상제, 즉, 토너와 캐리어의 혼합물을 순수 토너 대신 현상 장치에 보충함으로써 열화된 캐리어를 새로운 보급 캐리어로 교체하는 방법이다. 이 방법은 현상 장치가 캐리어 공급 메카니즘, 즉, 부가적인 메카니즘을 구비할 필요가 없어지게 하며, 따라서, 비용 및 공간의 견지에서 유리하다.

그러나, 이 구조적 배열체는 하기의 문제점을 갖는다.

즉, 통상적으로, 현상 장치에 보충되는 토너의 양은 화상이 형성되는 토너 밀도에 관하여 화상 형성 장치를 안정하게 유지하도록 제어된다. 따라서, 현상 장치에 공급되는 토너의 양은 토너 소비량에 따라, 달리 말하면, 사본이 만들어지는 원본의 화상 밀도에 따라 변한다. 따라서, 현상 장치에 상술된 보충 현상제, 즉, 토너와 캐리어의 혼합물을 공급하는 적하 현상 방법을 사용하는 현상 장치의 경우에, 현상 장치에 공급되는 캐리어의 양도 지속적으로 변한다.

적하 현상 방법을 사용하는 현상 장치가 현상 장치에 보충되는 새로운 보급 현상제량과 같은 양만큼 열화된 현상제가 현상 장치로부터 신속히 회수되도록 구성되는 경우에, 현상 장치 내의 현상제량은 안정하게 남아있다. 그러나, 종래 기술에 따른 적하 현상 방법을 사용하는 현상 장치의 경우에, 현상제 초과량이 배출되는데 현저한 길이의 시간을 소요한다. 따라서, 현상 장치에 대량의 보충 현상제가 공급될 때, 현상제 초과량이 배출되는 속도는 보충 현상제가 공급되는 속도로 바로 유지될 수 없으며, 현상 장치 내의 현상제량이 증가되게 한다. 따라서, 현상 장치는 내부의 현상제량을 안정화할 수 없다. 현상 장치 내의 현상제량이 증가함에 따라, 현상 장치 내의 현상제의 본체는 그 상부면의 위치가 변한다. 그러나, 화상 품질이 안정하도록 현상 장치(화상 형성 장치)를 유지하기 위하여, 하기의 이유 때문에, 현상 장치 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치를 안정화할 필요가 있다. 즉, 현상 장치 내의 현상제의 본체의 상부면이 상승 또는 하강하는 경우에, 현상 장치(화상 형성 장치)는 토너가 받는 트리보의 양이 비균일해지기 쉬워 화상 밀도가 비균일해지며, 그 이유는 상승시, 새로이 공급된 현상제가 충분히 교반되지 못하며, 하강시, 현상 장치 내의 현상제가 토너 밀도가 증가하기 때문이다.

사용으로부터 초래되는 캐리어의 열화 및/또는 환경의 변화로부터 초래하는 트리보의 양의 변화에 기인하여 현상제의 밀도가 장치 내에서 변하기 때문에, 현상 장치 내의 현상제의 본체의 상부면은 수직 방향에 관하여 위치가 때때로 변하는 것이 일반적이다. 비교하여 보면, 원본 또는 목표 화상의 화상 밀도의 상술한 변화에 기인할 수 있는, 현상 장치 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치의 변화는 사용 또는 환경의 변화로 인해 현상제에 발생하는 변화로부터 초래하는 변화에 기인하는 상부면의 위치 변화보다 급격하다. 따라서, 원본 또는 목표 화상의 밀도의 변화에 기인할 수 있는, 현상 장치 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치의 변화에 기인할 수 있는 화상 결손은 매우 현저하다.

이 문제는 컬러 화상 형성 장치가 화상 밀도에서 보다 높으므로, 그 현상 장 치에 공급되는 보충 현상제량에서 보다 크기 때문에, 컬러 화상 형성 장치에 보다 큰 손상을 준다. 따라서, 컬러 화상 형성 장치의 경우에, 현상 장치가 내부의 현상제량을 안정하게 유지하도록, 현상 장치에 공급되는 보충 현상제량과 동일한 양만큼 현상 장치로부터 열화된 현상제를 신속히 회수하는 것이 보다 중요하다.

본 발명의 발명자는 상술한 환경을 고려하면서, 상술된 문제점을 해결하기 위해 많은 수의 연구 및 실험을 수행하였다. 결과적으로, 본 발명자는 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 현상 장치 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치에 관하여 현상 장치를 안정화하는 것이 필요하며, 현상 장치는 현상 장치 및 현상 장치에 공급되는 보충 현상제를 현상 장치 내의 현상제량과 현상 장치 내의 현상제량의 변화 사이에 소정의 관계가 유지되도록 제어함으로써 내부의 현상제의 본체의 상부면의 위치에 관하여 현상 장치가 안정화될 필요가 있다는 결론에 도달하였다. 본 발명은 본 발명의 발명자에 의해 이루어진 새로운 발견에 기초한다.

본 발명의 주 목적은 현상 장치가 보충 현상제, 즉 토너와 캐리어의 혼합물을 공급받는 동안, 열화된 현상제가 배출되는 종래 기술에 따른 현상 방법을 사용하지만, 새롭게 공급된 현상제가 충분히 교반되지 않거나 혹은 현상 장치 내의 현상제의 본체와 비균일하게 혼합되는 문제점이 없어서, 항상 고화질의 화상을 산출하는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 태양에 따라, 화상 담지 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상하기 위한 현상 장치가 제공되며, 상기 현상 장치는 토너와 캐리어를 포함하는 현상 제를 수용하기 위한 현상 용기, 상기 현상 용기 내에 제공된 현상제 교반 수단, 현상제 이송 부재로서 상기 현상제 이송 부재가 상기 화상 담지 부재에 대치되는 대치 부분으로 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 부재, 토너와 캐리어를 포함하는 현상제를 상기 현상 용기 내에 공급하기 위한 공급 수단, 상기 현상 용기로부터 현상제를 배출하기 위한 배출 수단, 상기 현상 용기 내의 현상제 내의 토너 함량을 제어하기 위하여 상기 공급 수단의 공급 동작을 제어하는 공급 제어 수단을 포함하고, 단위 시간당 상기 공급 수단에 의해 공급되는 캐리어의 양과 단위 시간당 상기 배출 수단에 의한 캐리어의 배출량 사이의 차이가 100%의 화상 밀도를 가지는 정전 화상의 현상 동안 5 (g/min) 이하가 될 때 상기 현상 용기 내의 현상제량[A(g)]과, 단위 시간당 캐리어의 배출량이 상기 공급 수단으로부터의 캐리어의 공급 없이 0.5 (g/min) 이하가 될 때 상기 현상 용기 내의 현상제량[B(g)]은, 0.01 ≤ (A - B)/A ≤ 0.10을 충족시킨다.

첨부 도면과 연계하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 하기의 상세한 설명을 고려할 때, 이들 및 본 발명의 다른 목적, 특징 및 장점을 명백히 알 수 있을 것이다.

이하, 본 발명에 따른 화상 형성 장치를 첨부 도면을 참조로 설명한다.

(실시예 1)

도1은 일반적 구조를 도시하는, 본 발명이 적용될 수 있는 화상 형성 장치의 일 예로서, 전자사진의 완전-컬러 화상 형성 장치의 개략도이다.

본 실시예의 화상 형성 장치는 4개 화상 형성부(P)(Pa, Pb, Pc 및 Pd)를 갖는다. 각 화상 형성부(Pa - Pd)는 드럼 형태의 감광 드럼, 즉, 화상 담지 부재로서의 전자사진 감광 부재를 가지며, 이는 화살표로 표시된 방향(반시계 방향)으로 회전한다. 각 화상 형성부(P)는 화상 형성 수단을 가지며, 이 화상 형성 수단은 대전 장치(2)(2a, 2b, 2c 및 2d), 도면에서, 감광 드럼(1) 위에 배치된 노광 수단으로서의 레이저 빔 스캐너(3)(3a, 3b, 3c 및 3d), 현상 장치(4)(4a, 4b, 4c 및 4d), 전사 롤러(6)(6a, 6b, 6c 및 6d), 세정 수단(19)(19a, 19b, 19c 및 19d) 등을 갖는다. 이들 구성요소는 감광 드럼(1)을 둘러싸는 방식으로 감광 드럼(1)의 주연면의 인접부에 배치된다.

4개 화상 형성부(Pa, Pb, Pc 및 Pd)는 구조가 동일하다. 달리 말해서, 화상 형성부(Pa, Pb, Pc 및 Pd)의 감광 드럼(1a, 1b, 1c 및 1d) 각각은 구조가 동일하다. 따라서, 감광 드럼(1a, 1b, 1c 및 1d)은 포괄적인 용어로 감광 드럼(1)이라 지칭될 것이다. 유사하게, 대전 장치(2a, 2b, 2c 및 2d), 레이저 빔 스캐너(3a, 3b, 3c 및 3d), 현상 장치(4a, 4b, 4c 및 4d), 전사 롤러(6a, 6b, 6c 및 6d), 세정 수단(19a, 19b, 19c 및 19d) 등, 화상 형성부(Pa, Pb, Pc 및 Pd)의 화상 형성 수단 각각은 구조가 동일하다. 따라서, 대전 장치(2a, 2b, 2c 및 2d), 레이저 빔 스캐너(3a, 3b, 3c 및 3d), 현상 장치(4a, 4b, 4c 및 4d), 전사 롤러(6a, 6b, 6c 및 6d), 세정 수단(19a, 19b, 19c 및 19d) 등, 화상 형성부(Pa, Pb, Pc 및 Pd)의 화상 형성 수단은 각각 포괄적인 용어로 대전 장치(2), 레이저 빔 스캐너(3), 현상 장치(4), 전사 롤러(6) 및 세정 수단(19)으로 지칭될 것이다.

다음에, 전술된 바와 같이 구성된 화상 형성 장치의 화상 형성 순서를 설명한다.

먼저, 감광 드럼(1)이 대전 장치(2)에 의해 균일하게 대전된다. 감광 드럼(1)은 화살표로 표시된 시계 방향으로 273 mm/sec의 처리 속도(주연 속도)로 회전된다.

상술된 바와 같이 균일하게 대전된 이후, 감광 드럼(1)은 반도체 레이저를 내부적으로 보유하는 상술된 레이저 빔 스캐너(3)로부터, 비디오 신호로 변조되면서 투사된 레이저광의 빔에 의해 스캐닝된다. 반도체 레이저는 CCD 같은 광전 트랜스듀서를 가지는 원본 판독 장치에 의해 출력된 화상 형성 데이터로 변조된 비디오 신호에 의해 제어되며, 레이저 광의 빔을 출력한다.

대전 장치(2)에 의해 균일하게 대전된 감광 드럼(1)의 주연면이 상술된 바와 같이 스캐닝될 때, 감광 드럼(1)의 주연면의 다수의 지점은 전위 레벨이 변한다. 결과적으로, 정전 잠상이 감광 드럼(1)의 주연면상에 형성된다. 이 정전 잠상은 역으로 가시 화상, 즉, 토너로 형성된 화상(이하, 토너 화상이라 지칭될 것이다)으로 현상된다.

본 실시예에서, 현상 장치(4)는 현상제로서, 토너와 캐리어의 혼합물을 사용하는, 접촉식의 2-성분 현상법을 사용한다.

상술된 화상 형성 순서는 화상 형성부(Pa, Pb, Pc 및 Pd) 각각에 의해 수행된다. 결과적으로, 감광 드럼(1a, 1b, 1c 및 1d)상에 각각 황색, 마젠타, 시안 및 흑색 토너로 4개 화상이 형성된다.

본 실시예에서, 화상 형성 장치는 벨트 형태인 간헐 전사 부재(5)(간헐 전사 벨트)를 구비하며, 이는 화상 형성부(Pa, Pb, Pc 및 Pd) 아래에 위치되어 있다. 간헐 전사 벨트(5)는 롤러(51, 52 및 53)를 둘러싸 그들에 의해 현수되며, 화살표로 표시된 방향으로 회전 가능하다.

감광 드럼(1)(1a, 1b, 1c 및 1d) 상의 토너 화상은 각각 1차 전사 수단으로서의 전사 롤러(6)(6a, 6b, 6c 및 6d)에 의해 간헐 전사 부재로서의 간헐 전사 벨트(5) 상으로 일시적으로 전사된다. 결과적으로, 4개 토너 화상, 즉, 황색, 마젠타, 시안 및 흑색 토너 화상이 간헐 전사 벨트(5) 상에 층으로 침착되어, 간헐 전사 벨트(5) 상의 완전-컬러 화상을 형성한다. 감광 드럼(1) 상에 남아있는 토너, 즉, 간헐 전사 벨트(5) 상으로 전사되지 않은 토너에 대하여, 이는 세정 수단(19)에 의해 회수된다.

간헐 전사 벨트(5) 상의 완전-컬러 화상은 종잇장 같은 기록 매체(S) 상으로 전사된다. 보다 구체적으로, 전사 매체(S)는 급송 롤러(13)에 의해 시트 급송 카세트(12) 외부로 인출되고, 시트 안내부(11)를 따라 화상 전사부로 이송된다. 그후, 기록 매체(S)가 화상 전사부를 통해 이송될 때, 2차 전사 수단으로서의 2차 전사 롤러(10)의 기능에 의해 기록 매체(S) 상으로 완전-컬러 화상이 전사된다. 간헐 전사 벨트(5)의 표면상에 남아있는 토너, 즉, 기록 매체(S) 상으로 전사되지 않은 토너는 간헐 전사 벨트(5)를 세정하기 위한 세정 수단(18)에 의해 회수된다.

토너 화상이 그 위에 전사된 전사 매체(S)에 대하여, 이는 정착 장치(15)(열 롤러형의 정착 장치)로 보내지고, 정착 장치에서 토너 화상이 기록 매체(S)에 정착 된다. 그 후, 기록 매체(S)는 전달 트레이(17)로 배출된다.

부수적으로, 비록 본 실시예에서, 드럼 형태의 통상적인 유기 감광 부재인 감광 드럼(1)이 화상 담지 부재로서 사용되지만, 비정질 실리콘 등에 기반한 감광 부재 같은 무기 감광 부재가 명백히 화상 담지 부재로서 사용될 수 있다. 또한, 벨트 형태의 감광 부재를 사용하는 것이 가능하다.

대전 방법, 전사 방법, 세정 방법 및 전사 방법에 대하여, 이들도 전술된 것들에 제한될 필요가 없다.

다음에, 도2 및 도3을 참조하여, 현상 장치(4)의 동작을 설명한다. 도2 및 도3은 본 실시예의 현상 장치(4)의 단면도이다.

본 실시예의 현상 장치(4)는 주로 토너 및 캐리어로 구성된 2-성분 현상제가 저장되어 있는 현상제 용기(22)를 가진다. 현상 장치(4)는 또한 현상제 담지 부재로서의 현상 슬리브(28) 및 현상 슬리브(28)의 주연면 상에 담지된 현상제로 형성된 자성 브러시를 규제하기 위한 트리밍 부재(29)를 갖는다. 현상 슬리브(28) 및 트리밍 부재(29)는 현상제 용기(22) 내에 배치된다.

본 실시예에서, 현상제 용기(22)의 내부 공간은 격벽(27)에 의해 수평으로 현상 챔버(23), 즉 상부 챔버, 및 교반 챔버(24), 즉 하부 챔버로 분할된다. 도2를 참조하면, 격벽은 현상제 용기(22)의 하나의 길이방향 단부로부터 나머지로 연장하며, 격벽(27)과 현상제 용기(22)의 대응 단부벽 사이에는 현상제 용기(22)의 각 길이방향 단부에 소정의 갭이 존재한다. 현상제는 현상 챔버(23)와 교반 챔버(24)에 저장된다.

현상 챔버(23) 및 교반 챔버(24) 내에는 현상제를 교반하면서 이송하기 위한 수단으로서 제1 및 제2 이송 스크류(25, 26)가 각각 배치된다. 제1 이송 스크류(25)는 현상 슬리브(28)의 축방향에 대략 평행하게, 현상 챔버(23)의 저부 내에 배치된다. 이는 회전에 의해, 현상 슬리브(28)의 축선에 평행한 일 방향으로 현상 챔버(23) 내의 현상제를 이송한다. 제2 이송 스크류(26)는 이송 스크류(26)에 대략 평행하게 교반 챔버(24)의 저부 내에 배치된다. 이는 현상 챔버(23) 내의 현상제가 이송 스크류(25)에 의해 이송되는 방향에 대향한 방향으로 교반 챔버(24) 내에서 현상제를 이송한다. 상술한 바와 같이, 제1 및 제2 이송 스크류(25, 26)가 현상제를 이송하는 상태에서, 현상제 용기(22) 내의 현상제는 현상제 용기(22)의 대응 단부벽과 격벽(27)의 길이방향 단부 사이에 존재하는 상술된 갭(11, 12)(즉, 현상제 통로)을 통해 현상 챔버(23)와 교반 부재(24) 사이에서 하나씩 순환된다.

본 실시예에서, 현상 챔버(23) 및 교반 챔버(24)는 수직방향으로 적층되어 있다. 그러나, 본 발명은 또한 본 실시예의 현상제 용기(22)와는 현상 챔버(23)와 교반 챔버(24)의 배치가 다른 현상 장치, 예로서, 현상 챔버(23)와 교반 챔버(24)가 측방향으로 나란히 배치되어 있는, 널리 사용되어온 현상 장치에도 적용 가능하다.

또한, 본 실시예에서, 현상제 용기(22)는 현상제 영역(감광 드럼(1)이 존재하는)에 대면하는 개구(구멍)를 구비한다. 현상 슬리브(28)는 현상제 용기(22)에 회전가능하게 부착되어 이 개구를 통해 현상제 용기(22)로부터 감광 드럼(1)을 향해 부분적으로 노출된다.

현상 슬리브(28) 및 감광 드럼(1)의 직경은 각각 20mm 및 80mm이며, 현상 슬리브(28) 상의 현상제의 층이 현상부로 이송될 때, 감광 드럼(1)의 주연면과 접촉하는 현상 슬리브(28)의 주연면 상에 현상제의 층을 배치함으로써, 감광 드럼(1)의 주연면상의 잠상이 현상될 수 있도록, 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(28)의 주연면 사이의 최소 거리는 약 40㎛으로 설정된다. 현상 슬리브(28)는 알루미늄 및 스테인리스 강 같은 비자성 물질로 형성된다. 이는 자기장 발생 수단으로서의 자성 롤(28m)을 내부에 보유하며, 이는 자성 롤(28m)의 중공부 내에 회전 불가하게 배치되어 있다. 이 자성 롤(28m)은 현상부 내의 감광 드럼(1)의 부분에 대면하는 현상 폴(S2), 자성 브러시 트리밍 부재(29)에 대면하는 자극(S1), 자극들(S1, S2) 사이에 배치된 자극(N1) 및 현상 챔버(23) 및 교반 챔버(24)와 각각 대면하는 자극(N2, N3)을 갖는다.

현상 공정이 수행되는 동안, 현상 슬리브(28)는 화살표로 표시된 방향(반시계 방향)으로 회전된다. 현상 슬리브(28)가 회전될 때, 현상 챔버(23) 내의 2-성분 현상제는 현상 슬리브(28)의 주연면 상에 담지되고, 상술된 자성 브러시 트리밍 부재(29)로 전달되며, 자성 브러시 트리밍 부재에 의해 현상 슬리브(28)의 주연면상의 2-성분 현상제의 본체는 그 두께가 규제된다. 그 후, 두께가 균일한 2-성분 현상제의 본체는 현상 슬리브(28)의 회전에 의해 현상 영역으로 이송되며, 현상 영역에서, 현상 슬리브(28)와 감광 드럼(1)의 주연면 사이의 거리는 가장 작다. 결과적으로, 현상 슬리브(28)의 주연면 상의 2-성분 현상제는 감광 드럼(1)의 주연면상의 정전 잠상의 패턴으로 감광 드럼(1)의 주연면에 공급되며, 잠상이 현상된다. 이 잠상 현상 공정 동안, 현상 효율, 즉, 현상제가 잠상의 패턴으로 감광 드럼(1)의 주연면 상으로 전달되는 효율을 향상시키기 위해, DC 전압과 AC 전압의 조합인, 현상 바이어스가 전원으로부터 현상 슬리브(28)에 인가된다. 본 실시예에서, 현상 바이어스는 -500V의 DC 전압과, 정점간 전압이 1,800V이고 주파수가 12kHz인 Ac 전압의 조합이다. 그러나, DC 전압의 전압값 및 AC 전압의 파형은 상술된 것들에 제한될 필요는 없다.

2-성분 현상제로 형성된 자성 브러시에 기초한 현상 방법에서, 일반적으로, AC 전압의 인가는 현상 효율을 상승시켜 화상 형성 장치의 화상 품질을 향상시킨다. 다른 한편, 이는 화상 형성 장치가 흐린 화상을 형성하게 하기 쉽다. 따라서, 흐린 이미지의 형성을 방지하기 위해서, 현상 슬리브(28)에 인가되는 DC 전압의 전위 레벨은 감광 드럼(1)이 대전되는 전위 레벨(즉, 공백 영역의 전위 레벨)과는 다르게 형성된다.

전술된 트리밍 부재로서의 조절 블레이드(29)는 비자성부(29a)와 자성부(29b)로 구성된다. 비자성부(29a)는 단편의 알루미늄 판 등으로 형성되고, 현상 슬리브(28)의 축방향에 평행한 방향, 즉 길이방향으로 연장된다. 자성부(29b)는 철 물질 등으로 형성되고, 비자성부(29a)와 동일한 방향으로 연장된다. 조절 블레이드(29)는 현상 슬리브(28)의 회전 방향에 대하여 감광 드럼(1)의 상류에 배치된다. 현상제의 캐리어 및 토너는 트리밍 부재(29)의 모서리와 현상 슬리브(28)의 주연면 사이의 갭을 통해 현상 영역으로 보내진다. 현상제가 현상 영역으로 이송되는 양은 조절 블레이드(29)와 현상 슬리브(28)의 주연면 사이의 갭 내의 양에 의 해 조절된다. 다시 말해, 현상 슬리브(28)의 주연면 상에 담지된 현상제의 본체(자성 브러시)가 트리밍 부재(29)에 의해 트리밍되는 양을 조절함으로써 현상제가 현상 영역으로 이송되는 양이 조절된다. 본 실시예에서, 현상제가 현상 슬리브(28)의 주연면 상에 도포되는 단위 면적당 양은 조절 블레이드(29)에 의해 30 mg/㎠로 조절된다.

조절 블레이드(29)와 현상 슬리브(28) 사이의 갭은 200 내지 1,000 ㎛, 바람직하게는 400 내지 700 ㎛의 범위의 수치로 설정되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서 이는 600 ㎛로 설정된다.

현상 장치(4)의 현상 슬리브(28)와 감광 드럼(1)은 그 주연면이 현상 영역 내에서 동일한 방향으로 가동되는 방향으로 구동된다. 감광 드럼(1)에 대한 현상 슬리브(28)의 주연 속도의 비에 대하여, 이는 1.75로 설정된다. 이는 0 내지 3.0, 바람직하게는 0.5 내지 2.0의 범위 내의 수치로 설정되는 한 1.75로 설정될 필요는 없다. 그 비가 클수록, 현상 효율도 높아진다. 하지만, 소정의 수치보다 클 때 토너 분산 및/또는 현상제가 빨리 열화되는 문제점들이 발생한다. 따라서, 상기 언급된 범위 내의 수치로 설정되는 것이 바람직하다.

다음으로는, 본 실시예에서 사용되는 주로 토너와 캐리어를 포함하는 2-성분 현상제가 설명된다.

토너는 주로 접착 수지 및 착색제를 함유한다. 필요하다면, 첨가제를 포함하는 착색 수지의 입자 및 코로이달 실리카의 미세 입자와 같은 외부 첨부물을 갖는 착색 입자가 현상제에 첨가된다. 본 실시예에 사용된 토너는 폴리에스테르 등 으로 형성된 수지성 토너이고, 체적 평균 입자 직경이 4 ㎛ 이상 10 ㎛이하, 바람직하게는 8 ㎛이하인 것이 바람직하다.

캐리어에 대한 재료와 관련하여서는, 그 표면이 산화된 철 입자, 그 표면이 산화되지 않은 철 입자, 니켈, 코발트, 망간, 크롬, 희토류 금속, 앞선 금속들의 합금 또는 산화철이 바람직하다. 자성 입자를 제조하는 방법은 선택적이다. 캐리어의 중량 평균 입자 직경은 20 내지 60 ㎛, 바람직하게는 30 내지 50 ㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 캐리어는 저항률이 10⁷ohm.cm 이상, 바람직하게는 10⁸ohm.cm 이상이 바람직하다. 본 실시예에서, 10⁸ohm.cm의 저항률을 갖는 캐리어가 사용된다.

본 실시예에서 사용되는 토너의 체적 평균 입자 직경은 하기의 장치 및 방법을 사용하여 측정된다. 측정 장치로서, 코울터 카운터(Coulter Counter) T-Ⅱ[코울터 가부시끼가이샤(Coulter Co., Ltd.)의 제품]와, 수 평균 분포 및 체적 평균 분포를 출력하기 위한 인터페이스[니까끼 가이샤(Nikkaki Co.)의 제품]이 사용된다. 전해질 용액으로서, 제1 염화나트륨의 1% 수용액이 사용된다.

측정 방법은 아래와 같다. 상기 설명된 전해질 수용액의 100 내지 150 ml에 대하여, 분산제로서 0.1 ml의 계면 활성제, 바람직하게는 알킬-벤젠-술폰산염이 첨가되고, 이 혼합물에 대하여 시험 샘플의 0.5 내지 50 mg이 첨가된다.

이 후, 시험 샘플이 현수되는 전해질 수용액은 시험 샘플을 분산시키도록 대략 1 내지 3분 동안 초음파 분산 장치 내에 위치된다. 이 후, 그 크기가 2 내지 40 ㎛의 범위에 있는 토너 입자의 입자 크기 분포가 100 ㎛ 개구와 끼워진 상기 설명된 코울터 카운터 TA-Ⅱ을 사용하여 측정되고, 체적 평균 분포가 얻어진다. 이 후, 체적 평균 입자 직경은 상기 설명된 공정을 통해 얻어진 체적 평균 분포로부터 얻어진다.

본 실시예의 캐리어의 저항률은 하기의 방법을 사용하여 측정된다. 샘플은 0.4 cm의 전극 간극을 갖는 샌드위치 타입의 셀 내에 위치되며, 회로를 통해 흐르는 전류량으로부터 캐리어의 저항률을 얻기 위하여, 전극들 중 하나에 1kg 중량이 가해지면서 2개의 전극들 사이에 전압 E(V/cm)이 인가된다.

다음으로, 도2 및 도3을 참조하여 현상 장치에 현상제를 보충하는 방법이 설명된다.

현상 장치(4)에는 현상 장치(4)에 보충 현상제, 즉 토너와 캐리어의 혼합물을 보충하는 호퍼(31)가 제공된다. 호퍼(31)는 현상 장치(4)의 상부에 위치된다. 토너 공급 수단으로 구성되는 호퍼(31)에는 호퍼(31)의 저부 내에 배치되는 스크류의 형태인 이송 부재(32)가 제공된다. 이송 부재(32)의 일단부는 현상 장치(4)의 전방 단부 근처에 위치되는 현상제 용기(23)의 현상제 입구(30)로 연장된다.

현상 장치(4)의 현상제 용기(22)는 화상을 형성하는 동안 소비된 토너의 양과 동일한 양만큼 토너가 보충된다. 구체적으로는, 이송 부재(32)가 회전될 때, 보충 현상제는 현상제 용기(22)의 현상제 입구(30)로 이송되고, 이 후 그 자체의 중량으로 인해 현상제 출구를 통해 현상제가 현상제 용기(22) 내로 낙하되어, 현상제 용기(22)에 토너가 보충된다.

보충 현상제가 현상제 용기(22)에 공급되는 양은 구동 수단(333)[예를 들어, 모터 등]에 의해 구동되는 이송 부재(32)[스크류]의 회전수를 제어함으로써 대체적으로 제어될 수 있고, 이 회전수는 미도시된 보충 현상제량 제어 수단(34)에 의해 제어된다. 현상제가 현상제 용기(22)로 배출되는 양을 제어하는 방법에 대해서는 선택적이다. 즉, 이는 공지된 다양한 방법들, 예를 들어 2-성분의 현상제의 토너 밀도가 광학적으로 또는 자기적으로 검출되는 방법, 감광 드럼(1)의 주연면 상에 형성된 기준 잠상을 현상함으로써 형성된 토너 화상의 밀도가 검출되는 방법 등으로부터 선택될 수도 있다.

다음으로, 도2 및 도3을 참조하여 현상제를 배출시키는 본 실시예의 방법이 설명된다.

현상 장치(4)에는 현상 장치(4)의 벽들 중 하나에 있는 현상제 배출 수단으로서의 현상제 출구(40)가 제공된다. 열화된 현상제는 현상제 출구(40)를 통해 화살표로 표시된 방향으로 배출된다. 현상 장치(4)를 토너로 보충하도록 현상 장치(4)를 보충 현상제로 보충하는 공정의 실행으로 인해 현상 장치(4) 내의 현상제량이 증가될 때, 현상제 용기(22) 내의 현상제는 배출, 즉 증가량에 비례하는 양만큼 현상제 출구(40)를 통해 오버플로우(overflow) 되도록 허용된다. 배출된 현상제는 이송 수단으로서의 회수 스크류(41)에 의해 회수된 현상제를 위한 미도시된 저장소로 이송된다.

현상제 출구(40)의 위치설정과 관련하여서는, 현상제 출구(40)는 신규 공급된 보충 현상제가 곧바로 배출되지 않도록 현상제 용기(22)의 현상제 입구(30)의 상류에 위치된다. 적하 현상 방법(trickle developing method)의 장점을 고려하여, 보충 현상제의 신규 공급은 곧바로 배출되는 것을 방지하는 것이 바람직하다. 하지만, 보충 현상제의 신규 공급이 곧바로 배출되는 것을 방지하는 것은, 보충 현상제가 공급되는 양과 동일한 양만큼 현상제 용기(22) 내의 현상제가 신속하게 배출되는 것을 어렵게 하고, 이는 해결할 문제점에 대한 본 명세서의 선행하는 섹션에서 설명된 문제점들을 종종 야기한다.

현상제 내의 캐리어가 배출되는 양과 현상제 용기 내의 현상제량 사이의 관계가 설명된다.

도4는 현상제 용기 내의 현상제량의 변화와, 실제 측정되는 열화된 현상제가 배출되는 속도의 변화 사이의 관계를 개략적으로 도시하는 그래프이다.

여기서, 배출 속도는 현상제가 단위 시간당 배출되는 양을 의미한다. 하지만, 현상 장치가 간헐적으로 구동될 때 배출 속도는 현상 장치가 구동되는 동안 현상제가 단위 시간당 배출되는 양을 의미한다.

도4의 그래프를 통해 다음이 명확해진다. 즉, 현상제 용기 내의 현상제량이 B 이하일 때, 현상제 출구(40)를 통해 현상 장치(4)로부터 실질적으로 현상제가 배출되지 않는다. 따라서, 배출 속도, 즉 현상제 배출량은 실질적으로 제로이다. 이때, 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면은 현상제 출구(40)의 저부 모서리와 대략적으로 일치하여서 현상제가 실질적으로 배출되지 않는다고 생각될 수도 있다.

현상제 용기(22) 내의 현상제량이 상기와 같을 때 현상제 용기에 보충 현상 제가 공급된다고 간주된다. 현상제 용기(22)에 보충 현상제가 공급될 때, 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면은 현상제 용기(22)의 현상제 출구(40)의 저부 모서리보다 높게 된다. 결과적으로, 현상제는 현상제 출구(40)를 통해 오버플로우 된다(이는 소정 속도로 배출된다). 현상 장치(4) 내의 현상제의 초과량이 클수록, 배출 속도가 커진다. 다시 말해, 배출 속도는 현상제 용기(22) 내의 현상제의 초과량의 함수(C1)이다.

보충 현상제가 신속하게 배출되는 조건에 대하여, 이는 현상제 용기(22) 내의 현상제량이 도4의 그래프의 점선(C2)에 의해 표시된 수치와 동일한 상태이다. 현상제 용기(22)가 이러한 상태(C2 상태)에 있을 때, 현상제가 현상 장치(4)로부터 배출되는 속도는 실질적으로 제로이다. 다시 말해, 현상 장치(4) 내의 현상제량이 안정인 상태, 즉 현상제 용기(22) 내의 현상제량이 소정량만큼 증가될 경우, 현상제는 현상제 용기(22) 내의 현상제가 증가되는 양만큼 곧바로 배출되는 상태, 즉 현상제 용기(22) 내의 현상제량이 소정량만큼 증가될 경우 배출 속도가 극소량으로 증가되는 상태에 있게 된다. 다시 말해, 이 상태는 실질적으로 수직인 라인(C2)으로 표시될 수 있다.

하지만, 현실적으로는 현상제 용기(22) 내의 현상제의 전체 초과량이 순간적으로 오버플로우되는 것(배출되는 것)은 불가능하다. 다시 말해, 배출 속도는 유한치를 취하면서 도4의 그래프의 실선(C1)으로 표시되는 현상제 용기(22) 내의 현상제의 초과량의 함수가 된다. 상기 설명 외에, 현상제가 배출되는 속도가 빠를수록 현상제 용기(22) 내의 현상제량의 변동이 작다는 것을 그래프로부터 알 수 있 다.

다음으로, 도4의 그래프를 참조하여 캐리어가 공급되는 양과 현상제 용기(22) 내의 현상제량 사이의 관계가 설명된다.

보충 현상제가 공급되는 속도가 열화된 현상제가 배출되는 속도와 일치할 때, 현상제 용기(22) 내의 현상제량이 안정화된다. 정확하게 말하면, 현상 장치(4)로부터 배출되는 현상제와 보충 현상제의 신규 공급은 그 내부의 캐리어의 비율이 일치하지 않으므로, 현상제 용기(22) 내의 현상제량은 캐리어가 공급되는 속도가 캐리어가 배출되는 속도와 동일할 때만 대략 안정화된다. 이는 하기 이유로 인함이다. 즉, 현상 장치(4) 내의 현상제량은 안정적으로 유지되는 수치 이상으로 증가될 경우, 현상제가 배출되는 속도가 증가하여서, 현상제가 현상제 용기(22)로부터 배출되는 속도가 보충 현상제가 공급되는 속도, 즉 캐리어가 공급되는 속도보다 빠르게 된다. 결과적으로, 현상제 용기(22)의 양은 안정적으로 유지되는 수치로 복귀한다. 현상제 용기(22) 내의 현상제량이 감소되면, 이는 상기 설명된 동일한 이유로 회복된다. 다시 말해, 현상제 용기 내의 현상제량은 캐리어가 배출되는 속도가 현상 장치에 캐리어가 공급되는 속도와 동일한 정도일 때만 안정적으로 유지된다.

상기 설명으로부터 명확한 바와 같이, 현상 장치(4) 내의 현상제량이 최대가 되는 것은 캐리어가 공급되는 속도가 가장 빠를 때이다. 이 조건은 형성될 화상의 화상 밀도가 100%, 즉 솔리드 화상이 형성될 때의 조건과 일치한다. 화상 밀도가 100%라는 것은 토너 소비량이 가장 높을 때를 의미한다. 하지만, 토너 소비량이 가장 높다는 것은 토너가 공급되는 상태를 의미하므로, 캐리어가 공급되는 양은 가장 높으며, 이는 본 실시예에서 현상 장치(4)에 토너 및 캐리어의 혼합물이 보충되기 때문이다.

반면에, 현상 장치(4) 내의 현상제량이 최소가 되는 것은 화상 밀도가 0%일 때이다. 즉, 현상 장치(4) 내의 현상제량은 화상 밀도가 100%일 때의 수치와 화상 밀도가 0%일 때의 수치 사이에서 변화한다.

상기 설명으로부터 이해되는 바와 같이, 현상 장치(4) 내의 현상제량은 화상 밀도가 100%일 때, 즉 캐리어가 공급되는 양이 최대가 될 때 최대량(A)에 도달하고, 이는 화상 밀도가 0% 일 때, 즉 캐리어가 공급되는 양이 실질적으로 제로일 때 최소량(B)으로 감소된다. 따라서, 현상 장치(4) 내의 현상제량의 변동량은 A - B이다.

(A - B)의 변동량이 작을 수록, 현상제 용기(22) 내의 현상제량은 더 안정화되고 토너의 트리보량의 변화가 적게 된다. 하지만, 트리보 변동 및 화상 밀도 변동에 대한 척도로서 (A - B)/A, 즉 현상 장치 내의 현상제량에 대한 현상제량의 변동량의 비가 (A - B)의 변동량보다 더 적절하다는 것이 본 발명의 발명자에 의한 연구에 의해 발견되었다.

본 발명이 관심을 갖는 문제점인 트리보량의 변동은 현상제 용기(22) 내의 현상제량의 변동에 의한 것보다 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치의 변화에 의해 더 영향을 받는다. 이는 현상제 용기(22) 내의 현상제량이 아무리 많이 변화될지라도 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면이 위치에 있어서 변화가 없는 한 불충분한 교반에 기인한 트리보량 변동이 발생하지 않는다는 것을 의미하며, 반면에 현상제 용기(22) 내의 현상제량이 많이 변화하지 않는다 할지라도 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면이 위치에 있어서 실질적으로 변화하는 한 불충분한 교반에 기인한 트리보량 변동이 발생한다는 것을 의미한다.

따라서, 트리보량 변동 및 화상 밀도 변동에 대한 척도로서는, 현상제 용기(22) 내의 현상제량의 변동보다는 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치에 있어서의 변화를 사용하는 것이 더 좋다. 현상제 용기(22)의 (A - B)의 변동량의 비와 비교하여, [(A-B)/A], 즉 현상제 용기(22)의 현상제량에 대한 현상제 용기(22)의 현상제량 변동의 양의 비는 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치에서의 변화를 더 잘 반영하며 트리보량 변화에 대한 보다 좋은 척도가 된다.

본 발명의 발명자에 의해 행해진 연구에 따르면, (A - B)/A는 다음과 같은 부등식을 만족시킬 필요가 있다:

0.01 - (A - B)/A - 0.10.

다시 말해, 현상제 용기(22) 내의 현상제량 및 현상제 용기(22)의 현상제 출구의 저부 모서리의 높이는 (A - B)/A의 수치가 0.01 내지 0.10, 바람직하게는 0.01 내지 0.09, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.08의 범위 내에 있도록 설정될 필요가 있다. 이 수치가 0.10 이상이면, 현상제 용기(22) 내의 현상제의 본체의 상부면의 위치에 있어서의 변화가 더 커지고, 이는 현상제 용기(22) 내의 공급된 보 충 현상제의 불만족스러운 교반으로 인해 토너 및 캐리어 분포에 대하여 불균일하게 되는 문제점을 낳는다. 따라서, 화상 형성 장치가 결함이 있는 화상을 형성할 가능성이 있다.

반면에, (A - B)/A의 수치가 0.01 이하이면, 다음과 같은 문제점들이 발생한다.

(A - B)/A의 수치를 더 작게 하기 위해서는 공급된 보충 현상제가 현상제 출구(40)를 통해 신속하게 배출될 필요가 있다. 공급된 보충 현상제가 현상제 출구(40)를 통해 신속하게 배출되도록 하기 위해서는 현상제 입구(30)와 현상제 출구(40) 사이의 거리가 짧게 될 필요가 있다. 하지만, 이 거리가 소정치보다 짧으면, 신규 공급된 보충 현상제는 열화된 현상제, 즉 배출되어야 하는 현상제 대신에 신속하게 배출된다. 이는 본 발명을 특징짓는 적하 현상 방법의 장점들을 무효화시킨다.

상기 관점으로부터, 현상제 출구(40)의 위치는 현상제 이송 방향에 대하여 현상제 입구(30)의 위치의 상류에 있는 것이 바람직하다. 여기서, 이 기술은 현상제 이송 방향과 반대 방향으로 측정된, 현상제 용기(22)의 현상제 입구(30)와 현상제 출구(40) 사이의 거리가 현상제 이송 방향과 동일한 방향으로 측정된, 현상제 용기(22)의 현상제 입구(30)와 현상제 출구(40) 사이의 거리보다 짧다는 것을 의미한다. 현상제 이송 방향과 반대인 방향으로 측정된, 현상제 용기(22)의 현상제 입구(30)와 현상제 출구(40) 사이의 거리는 가능한 한 짧은 것이 바람직하다.

상기 설명된 바와 같이, 현상제 이송 방향에 대하여 현상제 출구(40)로부터 현상제 입구(30)까지의 거리는 가능한 한 길게 되는 것이 바람직하다. 따라서, 공급된 보충 현상제가 배출되는 속도에는 제한이 있다. 따라서, 소정치 이하로 현상제 용기(22) 내의 (A - B)의 변동량을 유지시키는 것은 불가능하다.

반면에, 현상제 이송 방향에 대하여 현상제 입구(30)로부터 현상제 출구(40)까지의 거리가 상당할지라도, 현상제 용기(22) 내의 현상제의 초과량은 현상제의 유동성을 향상시킴으로써 비교적 신속하게 배출될 수 있다. 하지만, 현상제의 초과량을 실질적으로 순간적으로 배출하기 위해서는, 현상제 유동성이 액체의 유동성 근방까지 높여져야 한다. 그러나, 액체의 유동성 근방까지 현상제 유동성을 높이면 토너가 현상 장치(4)의 현상제 밀봉부를 통해 누출 및/또는 분산되는 다른 문제점이 야기하게 된다. 이는 소정치 이하로 현상제 용기(22)의 (A - B)의 변동량을 유지시키는 것을 실질적으로 불가능하게 한다. 현상제 유동성은 이후에 설명되는 다음의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

멈춤각(angle of repose)에 대하여 현상제 유동성을 평가하기 위해, 현상 장치(4) 내의 현상제의 멈춤각은 20°내지 70°, 바람직하게는 30°내지 60°, 더 바람직하게는 35°내지 50°의 범위에 있을 필요가 있다.

멈춤각이 20°미만일 때, 현상제는 유동성이 너무 높게 된다. 따라서, 토너의 누출 및/또는 분산과 같은 문제점들이 발생한다. 반면에, 멈춤각이 70°보다 클 때는 현상제의 유동성이 너무 낮게 된다. 따라서, 현상제는 효율적으로 배출되지 못하거나 혹은 공급된 보충 토너가 만족스럽게 교반되지 못하여서 본 발명이 해결하고자 하는 문제점들을 해결할 수 없게 된다.

또한, 보충 현상제의 유동성이 특정 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 멈춤각에 대하여는 10°내지 70°의 범위에 있는 것이 바람직하다. 보충 현상제의 멈춤각이 10°이하이면, 현상제 용기(22) 내의 이미 존재하는 현상제의 본체의 상부면 상에서 신규 공급된 보충 현상제가 미끄러져 충분히 교반되지 않는 현상이 발생한다. 반면에, 멈춤각이 70°보다 크게 되면 신규 공급된 보충 현상제가 현상 장치(4) 내의 현상제와 충분하게 혼합되지 못하여서 교반이 이루어지지 않게 된다. 다시 말해, 이러한 문제점의 견지로부터, 보충 현상제의 유동성이 특정 수치 미만으로 유지되는 것은 수용 불가능하다.

또한, 도5를 참조하면 현상제의 멈춤각은 현상제(D)가 낙하할 때 형성되는 원뿔형 덩어리의 저부의 각도, 즉 도면에서의 각도(θ)를 의미한다. 현상제(D)의 멈춤각이 이 각도(θ) 이하이면, 현상제(D)가 하향으로 활주하는 것이 발생하지 않는다. 잘 알려진 바와 같이, 유동성이 높은 현상제는 멈춤각이 작고, 반면에 유동성이 낮은 현상제는 멈춤각이 크다.

현상제의 멈춤각은 예를 들어 다음의 방법을 이용하여 측정될 수 있다.

파우더 테스터[호소까와 미크론 가부시끼가이샤(Hosokawa Micron Co., Ltd.)의 모델 PT-N]의 진동표는 눈 크기가 246 ㎛인 체에 맞춰져 있다. 그 다음에, 250 cc의 테스트 샘플이 체에 위치되고, 180초 동안 진동된다. 그 다음에, 멈춤각 측정 표에 형성된 토너 더미의 멈춤각은 각도 측정 아암을 이용하여 측정된다.

(A - B)/A의 값은 현상제 용기(22)의 (A - B)의 변동량을 감소시킴으로써 감 소될 수 있고, 현상제 용기(22)의 (A - B)의 변동량은 입구(30) 및/또는 출구(40)의 위치를 조절함으로써 또는 현상제의 유동성을 제어함으로써 감소될 수 있다. 그러나, 현상 장치(4) 내의 현상제량을 증가시키는 것은 (A - B)/A의 분모를 증가시키기 때문에, 현상 장치(4) 내의 현상제량을 증가시킴으로써 감소될 수 있다. 이는 다량의 현상제가 현상 장치(4) 내에 있을 때, 현상 장치(4)에서 현상제 본체의 상부면의 위치 변화가 작을 뿐 아니라 현상 장치(4)의 토너량의 변화에 의한 것보다 많이 변화되지 않는다는 것(크게 영향을 미치지 않음)을 의미한다.

그러나, 현상 장치(4) 내의 현상제량의 증가는 다음의 문제를 야기한다. 즉, 초기 비용에 추가될 뿐만 아니라 소정량의 열화된 현상제가 현상 장치(4)에 공급되는 보충 현상제의 신규 공급에 의해 교체되더라도, 현상 장치(4) 내에 다량의 현상제의 존재는 적하 현상 방법의 장점을 충분히 구현하기 어렵게 한다. 보충 현상제의 증가된 캐리어 비율은 열화된 현상제가 교체되는 효율을 상승시킨다. 그러나, 이는 가동 비용의 견지에서 바람직하지 않은 캐리어의 소모량을 증가시킨다. 또한, 보충 현상제에서 캐리어 비율의 상승은 캐리어가 현상 장치(4)로 공급되는 양을 증가시키고, 캐리어가 현상 장치(4)로 공급되는 양의 증가는 현상 장치(4) 내에서 현상제량이 변동하는 양을 증가시키는 문제를 야기한다.

전술한 견지에서, 현상 장치(4)에서 토너를 포함하는 현상제량은 100 내지 2,000 g, 바람직하게는, 100 내지 1,500 g, 보다 바람직하게는 100 내지 1,000 g의 범위 내에서 유지될 필요가 있다. 상한은 전술한 이유에 의해 결정된다. 하한으로서는, 현상 장치(4)의 현상제량이 특정치보다 작으면 현상 장치(4)에 보충 현상 제가 공급되는 양에 의해 토너 밀도가 영향을 받기 쉽다는 사실에 의해 결정된다.

전술한 3가지 견지로부터, 즉, 현상제 입구(30)와 현상제 출구(40)의 위치, 현상제의 유동성 및 현상 장치(4) 내의 현상제량은 현상 장치(4)의 (A - B)/A를 감소시키는데 반드시 필요한 것은 아니다. 즉, 이는 0.01 이상을 요구한다.

실시예 1 내지 6, 및 비교 샘플 1 내지 5

다음에, 본 발명의 실시예는 비교 샘플과 비교하여 상세히 설명된다. 그러나, 본 발명의 다음의 실시예들은 본 발명의 범주를 제한하는 것을 의도하지 않는다.

현상제(토너 및 캐리어의 혼합물)의 최대량(A), 현상제(토너 및 캐리어의 혼합물)의 최소량(B)은 다음의 방법을 이용하여 측정된다. 환경 등의 변화로 인한 명백한 밀도에서의 현상제의 변동에 따라 현상 장치(4) 내의 현상제의 최적량이 변동된다. 따라서, 다음의 방법이 온도와 습도가 안정적인 환경에서 수행되어야 한다. 다음의 실시예에서, 현상제량을 측정하기 위한 방법이 23.5 ℃의 온도와 50 %의 습도의 환경에서 수행된다.

(최대 현상제량: A)

현상 장치(4)에 캐리어가 공급되는 양이 현상 장치로부터 배출되는 캐리어의 양과 사실상 동일하게 될 때까지, 보충 현상제가 공급됨으로써 현상 장치(4)에 토너가 공급되는 양이 현상 장치(4) 내의 토너가 현상에 의해 소모되는 양과 동일하도록 현상 장치(4)에 보충 현상제가 반복적으로 공급되어, 100%의 화상 밀도를 갖는 화상이 현상되는 공정이 반복된다. 그 다음에, 현상 장치(4)의 현상제량이 측 정된다. 여기서, “화상 밀도”는 전체 화상에 대해 화상에서 토너로 커버된 면적의 총합의 비를 의미한다. 예를 들어, 디지털 화상의 경우에, 화상 밀도는 디지털 화상의 총 화소수에 대한 디지털 화상의 토너로 커버된 화소수의 총합의 비를 의미한다. 따라서, 100%의 화상 밀도를 갖는 화상은 소위 한결같은 화상(solid image)을 의미한다. 또한, (이후에 간단히 캐리어 공급 속도라고 지칭되는) “캐리어가 공급되는 양”과 (이후에 캐리어 배출 속도라고 지칭되는) “캐리어가 배출되는 양”은 시간의 단위 길이(분) 당 현상 장치(4)로 캐리어가 공급되거나 또는 이로부터 배출되는 그램(g) 량을 의미한다. 본 발명의 발명자에 의한 연구에 따라, 캐리어 공급 및 배출 속도 사이의 차이가 5 g/min 이하의 값으로 안착되는 것으로 추정할 수 있고, 이들 두 값은 실질적으로 동일하게 된다. 캐리어 공급 속도와 캐리어 배출 속도의 측정에서 에러를 최소화하기 위해, 캐리어 공급 속도와 캐리어 배출 속도를 수 회 측정함으로써 얻어진 평균값이 캐리어 공급 속도와 캐리어 배출 속도로서 각각 적용되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 캐리어 공급 속도와 캐리어 배출 속도는 화상 형성 장치가 A4 1,000 매의 복사 형성과 동일한 누적 시간 동안 사용된 후에 실질적으로 동일하게 되고, 이때 현상 장치(4) 내의 현상제량이 측정된다. 부수적으로, 보충 현상제가 비교적 낮은 캐리어 비율을 가지면, 현상 장치(4)의 현상제량에 대해서 최대값에 도달하기 위한 상당한 시간이 필요할 것이다. 따라서, 보충 현상제의 캐리어 비율이 10% 이하일 때, 전술한 현상 공정은 2,000 매의 복사를 형성하는 것에 상응하는 시간만큼 반복되고, 현상제의 캐리어 비율이 5 % 이하일 때, 3,000 매의 복사를 형성하는 것에 상응하는 시간만큼 반복된다. 전술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 캐리어 공급 속도와 캐리어 배출 속도가 실질적으로 동일하게 될 때까지 만들어지는 복사 매수는 장치 구조에 영향을 받는다. 따라서, 전술한 현상 공정의 시간의 길이는 연속되어야 하고 장치 구조에 따라 설정될 수 있다.

소정의 복사 매수를 형성하기 위한 전술한 현상 공정을 반복한 후에, 현상 장치(4)의 현상제량은 50 매의 복사를 형성하기 위한 길이에 상응하는 간격으로 반복적으로 측정된다. 본 실시예에서, 현상 장치 내의 현상제량은 5번 측정되고, 5번의 측정으로부터 얻어진 평균값은 최대 현상제량(A)으로서 적용된다.

(최소 현상제량: B)

현상제 배출 속도, 즉 현상제가 현상제 출구(40)를 통해 배출되는 비율은 현상 장치(4)에 보충 현상제를 공급하지 않고 현상 공정을 반복하면서 측정된다. 그 다음에, 현상제 배출 속도의 값, 즉 비율이 사실상 0으로 감소하는 것으로 측정된 현상제가 현상제 출구(40)를 통해 배출되는 비율은 최소 현상제량(B)의 값으로써 이용된다. 그러나, 현상제 배출 속도가 완전히 0으로 감소하기 위한 충분한 시간이 필요하다. 따라서, 현상제 배출 속도가 0.5 g/min으로 감소할 때까지 측정된 현상 장치(4)의 현상제량의 값은 최소 현상제량(B)의 값으로 이용된다. 간단한 계산에서, 현상제 배출 속도가 0.5 g/min일 때, 시간당 배출되는 현상제량은 대략 30g이다. 그러나, 사실상 현상제가 배출됨에 따라 현상제 배출 속도가 감소되는 관계를 갖는다. 따라서, 시간당 배출되는 현상제의 실제량은 대략 많아야 10g일 것이다. 이러한 값 부근에서의 변동은 무시될 수 있다. 따라서, 현상제가 현상제 출구를 통해 배출되는 속도는 화상 밀도가 0%인 현상 공정이 반복되면서 반복적으로 측정된다. 그 다음에, 연속적으로 측정되는 5번의 현상제 배출 속도의 평균값이 0.5 g/min 이하로 된 직후에 측정된 현상제량의 값은 최소량(B)으로서 이용된다. 반대로, 화상 밀도가 0%인 현상 공정을 수행할 때, 0.5 g/min 이하의 속도로 현상제를 배출할 수 있는 현상 장치가 이용되어야 한다.

현상 장치는 다음의 방식으로 (A - B)/A로 조절된다.

전술한 설명으로부터, 캐리어 배출 속도와 캐리어 공급 속도가 현상 장치(4)의 (A - B)의 변동량의 변화에 관련이 있음이 명백하게 된다. 따라서, 현상 장치는 캐리어 배출 속도, 캐리어 공급 속도 및 현상 장치의 현상제의 최대량(A) 중 적어도 하나를 제어함으로써 (A - B)/A로 제어될 수 있다.

예를 들어, 현상제 배출 속도 및 현상 장치 내의 현상제량은 다음과 같이 조절될 수 있다.

본 실시예의 현상제 출구(40)는 다음의 이유 때문에 현상제 이송 방향으로 현상 장치(4)의 현상 챔버의 하류부에 위치된다.

현상 챔버(23)의 저부벽의 최하류부는 교반 챔버(24)로의 현상제 통로로써 개구(12)를 구비한다. 개구(12)의 인접부에서, 현상 챔버(23)의 저부면에 대한 현상제 본체의 높이는 제로이다. 달리 말하면, 현상 챔버(23)의 하류부에서 현상제 본체의 상부면은 경사져 있다. 다음에, 현상 챔버(23)의 현상제 본체의 상부면이 경사진 현상 챔버의 일부에 현상제 출구(40)를 위치시킴으로써, 현상제 배출 속도와 현상 장치의 현상제량이 동시에 조절될 수 있는 방법이 설명될 것이다.

도6은 현상제 출구(40)의 위치를 설명하기 위한 도면이고, 현상제 출구(40)가 현상제 이송 방향으로 현상 장치(4)의 현상 챔버(23)의 하류부에 위치된 설정을 도시한다. 도6에서, 현상 장치(4)의 현상제 본체의 상부면(E)은 굵은 실선으로 개략적으로 도시되고, 상부면(E)이 경사진 것을 도시한다. 또한, 도6은 10 mm의 수직 치수와 10 mm의 수평 치수를 갖는 현상제 출구(40)의 저부 모서리의 위치가 수직 방향으로 이송 스크류(25)의 축선과 일치하는 구조적 배열을 도시한다. 본 발명의 설명의 다음 부분에서, 도6에 도시된 현상제 출구(40)의 위치는 기준 위치로서 이용될 수 있다. 이송 스크류(25)의 축선과 평행한 방향은 x축으로 나타내어지고, 현상제 출구(40)의 다른 모서리에 평행한 방향은 y축으로 나타내어진다.

도7에서, 전술한 기준 위치로부터 x 및 y 축에 평행한 방향으로 현상제 출구(40)의 위치를 변화시킴으로써 얻어지는 (A - B)/A의 값이 도표로 나타내진다. 이하의 내용은 이들 측정의 결과로부터 명백하다.

(A - B)는 상향(y축의 +방향)으로 현상제 출구(40)의 위치를 이동시킴으로써 감소될 수 있고, 역방향, 즉 하향(y축의 -방향)으로 현상제 출구(40)의 위치를 이동시킴으로써 증가될 수 있다. 이는 다음의 이유 때문이다.

수직 방향에 대해 스크류 샤프트에 인접하게 현상제 출구(40)를 위치시키는 것은 현상제가 스크류(25)의 나선형 블레이드의 힘에 의해 배출되기 쉽도록 한다. 따라서, 현상제 출구(40)가 스크류 샤프트에 인접하게 있을 때, 현상제의 배출은 현상 장치의 현상제량이 충분히 감소된 후에도 계속되어 (A - B)의 변동량이 증가하도록 한다. 한편, 현상제 출구(40)의 저부 모서리의 위치를 스크류 샤프트의 인 접부로부터 수직 방향에 대해 상향(y축의 +방향)으로 이동시키는 것은 현상제 출구(40)와 스크류(25)의 나선 블레이드 사이의 거리를 증가시키고, 따라서 현상제에 인가되는 힘의 양을 감소시킨다. 따라서, 현상 장치(4)의 현상제량이 감소함에 따라, 현상제는 배출을 중단하고, (A - B)의 변동의 감소를 야기한다.

한편, x축에 평행한 방향으로 현상제 출구(40)를 이동시키는 것은 수직 방향에 대해 현상제 출구(40)와 이송 스크류(25)의 위치 관계에 영향을 미치지 않기 때문에, (A - B)의 변동에 영향을 미치지 않는다.

(A - B)가 수직 방향(y축에 평행한 방향)에 대해 현상제 출구(40)의 위치를 조절하여 현상제 배출 속도를 제어함으로써 조절될 수 있고, 또한, 현상제 출구(40)를 위치 설정하여 그 저부 모서리가 (A - B)의 변동을 감소시키는데 효율적인 스크류의 축선보다 높게 위치될 수 있다는 것이 전술한 설명으로부터 명백하다.

현상 장치의 현상제 본체의 상부면의 위치를 조절하는 것은 현상제량(A)을 조절하는 것을 의미한다. 그러나 본 실시예에서, 현상제 출구(40)는 현상제 본체의 상부면이 경사진 현상제 용기의 일부에 위치된다. 따라서, 현상제량(A)은 수평 방향(x축과 평행한 방향)으로 현상제 출구(40)를 이동시킴으로써 변경될 수 있다. 전술한 바와 같이, 수평 방형으로 현상제 출구(40)를 이동시키는 것은 (A - B)의 값에 사실상 영향을 미치지 않고, 따라서 (A - B)와 A는 (A - B)/A를 조절하도록 서로 독립적으로 제어될 수 있다.

여기서, 현상제 본체의 상부면(E)이 경사진 현상 챔버(23)의 일부는 그 길이가 스크류(25)의 나선 블레이드의 단일 피치에 상응하는 현상 챔버(23)의 일부의 임의로 선택된 두 개의 연속적인 섹션들이 각각의 섹션들의 현상제 본체의 상부면의 평균 높이에 대해, 더 상세하게는 각각의 섹션의 현상제 본체의 상부면의 최고 지점과 최저 지점의 평균 높이에 대해 1 mm만큼 상이한 현상 챔버(23)의 일부가 되는 것이 바람직하다. 여기서, 현상제 본체의 상부면(E)은 현상제 출구(40)를 갖는 현상 챔버의 현상제의 상부면(E)을 의미한다. 현상 챔버(23)가 교반 챔버(24)의 상부에 위치된 본 실시예의 현상 장치와 같은 현상 장치의 경우에, 현상 장치(4)의 현상제 상부면(E)은 고유의 경사를 갖는다. 그러나, 현상제 본체의 상부면이 고유의 경사를 갖지 않는 현상 장치의 경우에도, 스크류(25)의 소정 부분에 리브 등을 부착함으로써, 현상제 이송 방향에 평행한 방향에 의하여, 현상제 이송 수행에서 불균일한 스크류(25)를 제조함으로써, 상부면은 쉽게 경사지게 될 수 있다.

부수적으로, 현상제 본체의 상부면이 동일 수준에 있는 현상 챔버(23)의 일부에 현상제 출구(40)가 위치되더라도, 전술한 것과 유사한 조절이 수직 방향에 대해 현상제 출구(40)의 위치를 조절하면서 현상제 출구(40)의 폭을 조절함으로써 이루어질 수 있다. 그러나, 이러한 조절 방법은 전술한 방법보다 더 어렵다. 이러한 경우에, 조절은 현상제 출구(40)의 형상을 변경함으로써 이루어질 수 있다. 명백하게, 전술한 것과 유사한 조절은 현상제 출구(40)가 현상제 본체의 상부면이 같은 수준이 아닌 현상 장치의 일부에 위치되더라도 이루어질 수 있다.

캐리어가 공급되는 속도는 다음과 같이 조절될 수 있다.

전술한 바와 같이, 캐리어 배출 속도가 가장 빠를 때 현상 장치 내의 현상제량은 가장 크다. 달리 말하면, 현상 장치 내에 현상제가 가장 많아지게 되는 것은 현상 장치에 보충 현상제가 공급됨으로써 현상 장치에 캐리어를 공급하는 속도가 가장 빠를 때이다.

보충 현상제가 공급되는 양이 일정하더라도, 보충 현상제의 캐리어 중량 비율이 변화됨에 따라 캐리어가 공급되는 양이 변화된다. 즉, 보충 현상제의 캐리어 비율을 증가시키는 것은 양(A)을 증가시키는 반면에, 보충 현상제의 캐리어 비율을 감소시키는 것은 양(A)을 감소시킨다. 최소량(B)은 보충 현상제의 캐리어 비율에 영향을 미치지 않는다. 따라서, 캐리어 비율의 상승은 (A - B)의 변동을 증가시키는 반면에, 캐리어 비율의 하강은 (A - B)의 변동을 감소시킨다.

그러나, 보충 현상제의 캐리어 비율이 (A - B)의 변동을 감소시키기 위해 감소되더라도, 적하 현상 방법의 효과는 종종 실현되지 않는다.

첫째로, 적하 현상 방법은 화상 형성을 위해 소비되는 토너를 보상하기 위해 현상 장치에 토너를 공급하면서 현상 장치에 소량의 캐리어를 점진적으로 공급함으로써 가능한 한 많이 현상제가 회복되는 현상 방법이다. 따라서, 보충 현상제가 캐리어의 비율에서 감소되고 현상 장치에 공급되는 토너량이 동일하게 잔류하면, 캐리어의 신규 공급에 의해 교체되는 현상 장치 내의 캐리어의 양은 작아지게 된다. 따라서, 적하 현상 방법의 효과는 실현되기 어렵다. 따라서, 보충 현상제의 캐리어 비율은 3 중량%(캐리어 중량/보충 현상제 중량) 이상이고, 바람직하게는 5 중량% 이상인 것이 바람직하다. 한편, 40% 이상의 캐리어 중량 비율의 증가는 (A - B)의 변동을 너무 크게 한다. 따라서, 보충 현상제의 토너에 대한 캐리어의 중량 비율은 40% 이하, 바람직하게는 30% 이하, 보다 바람직하게는 20% 이하인 것이 바람직하다. 동일한 문제를 고려하여, 캐리어 공급 속도는 25 g/min 이하, 바람직하게는 15 g/min, 보다 바람직하게는 10 g/min 이하인 것이 바람직하다. 그러나, 캐리어 공급 속도를 1 g/min 이하의 값으로 감소시키는 것은 적하 현상 방법의 효과를 실현하는 것을 어렵게 한다.

현상제 공급 속도, 즉 캐리어 공급 속도는 다음과 같이 조절될 수 있다.

현상을 위해서 화상 형성 장치에 요구되는 현상제량은 토너의 “커버력(covering power)”, 정착 장치 구조 및 이와 유사한 계수에서 두 장치들 사이의 차이 때문에 두 장치들에 의해 형성된 두 개의 화상이 일 대 일로 모두 100 %의 화상 밀도를 갖더라도 다른 화상 형성 장치에 의해 요구되는 것과 종종 상이하다. 달리 말하면, 두 장치 중 하나가 다른 것에 비해 화상 밀도가 100 %일 때 토너 소모량이 작다면, 전자는 후자에 비해 토너 보충이 요구되는 양이 작을 수 있어서 캐리어 보충이 요구되는 양은 작게 된다. 달리 말하면, 캐리어 공급 속도는 전술한 관찰에 기초하여 조절될 수 있다.

(A - B)의 변동은 화상 밀도가 100%일 때 감광 드럼(1)의 외주면에 토너가 담지되는 단위 면적당 설정량을 0.85 mg/㎠ 이하, 바람직하게는 0.7 mg/㎠ 이하의 값으로 감소시킬 수 있다. 그러나, 0.3 mg/㎠ 이하의 값으로 설정되면, 토너는 불균일하게 코팅되어 밀도에서 불균일 화상의 형성을 야기한다. 따라서, 0.3 mg/㎠ 이상, 바람직하게는 0.4 mg/㎠ 이상의 값으로 설정되는 것이 바람직하다.

후술하는 상세한 설명은 본 발명의 다양한 실시예이다.

(실시예 1)

화상은 전술한 기준 위치에 대해 x= 0 mm 및 y= 0 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같이 구성된 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 60g이고, A는 600g이다. 따라서, (A - B)/A는 0.100이다.

(실시예 2)

화상은 기준 위치에 대해 x = 0 mm 및 y = 2 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 50g이고, A는 650g이다. 따라서, (A - B)/A는 0.077이다.

(실시예 3)

화상은 기준 위치에 대해 x = -3 mm 및 y = 0 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 60g이고, A는 700g이다. 따라서, (A - B)/A는 0.086이다.

(실시예 4)

화상은 기준 위치에 대해 x = -3 mm 및 y = 2 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 50g이고, A는 600g이다. 따라서, (A - B)/A는 0.083이다.

(실시예 5)

화상은 기준 위치에 대해 x = 0 mm 및 y = 0 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 10 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 40g이고, A는 580g이다. 따라서, (A - B)/A는 0.068이다.

(실시예 6)

화상은 기준 위치에 대해 x = 0 mm 및 y = 0 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. 그러나, 현상 장치는 형상이 동일하지만, 더 크다. 따라서, A는 1,000g이고, (A - B)는 50g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.050이다.

(실시예 7)

화상은 기준 위치에 대해 x = -4 mm 및 y = 3 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 10 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. 현상 장치는 실시예 6에서와 같이 더 크다. 따라서, A는 1,500g이고, (A - B)는 20g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.013이다.

(실시예 8)

이 실시예에서의 현상 장치는 실시예 6에서의 것과 구조에서 동일하다. 그러나, 이 실시예에서의 현상제는 멈춤각이 30°인 반면에, 실시예 1 내지 7에서의 현상제의 멈춤각은 40°이다. 달리 말하면, 이 실시예에서의 현상제는 유동성이 우수하므로, 배출력에서 우수하다. 결과적으로, (A - B)는 20g이고 A는 1,000g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.020이다.

(비교 샘플 1)

화상은 기준 위치에 대해 x = 0 mm 및 y = -2 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 100g이고, A는 550g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.182이다.

(비교 샘플 2)

화상은 기준 위치에 대해 x = 2 mm 및 y = 0 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 60g이고, A는 550g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.109이다.

(비교 샘플 3)

화상은 기준 위치에 대해 x = -3 mm 및 y = -2 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 20 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 50g이고, A는 550g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.183이다.

(비교 샘플 4)

화상은 기준 위치에 대해 x = 0 mm 및 y = 0 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 40 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. (A - B)는 100g이고, A는 640g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.156이다.

(비교 샘플 5)

화상은 기준 위치에 대해 x = 0 mm 및 y = 0 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 40 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. 현상 장치는 기존의 실시예들과 형상이 동일하지만, 더 작다. 따라서, A는 300g이고, (A - B)는 40g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.200이다.

(비교 샘플 6)

화상은 기준 위치에 대해 x = -4 mm 및 y = -3 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 10 중량%의 캐리어 비율을 갖고 멈춤각이 15°이므로 유동성이 우수한 보충 현상제를 이용하여 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. 현상 장치는 실시예 6에서 사용된 것과 같이 동일하다(더 크다). 따라서, A는 1,500g이고, (A - B)는 10g이다. 그러므로, (A - B)/A는 0.007이다.

(비교 샘플 7)

화상은 기준 위치에 대해 x = -4 mm 및 y = -3 mm로 현상제 출구(40)의 위치를 설정한 도6에 도시된 바와 같은 구조의 현상 장치를 채용한 화상 형성 장치를 이용하여 형성된다. 그러나, 현상 장치는 실시예 6에서의 것과 같이 동일하므로, 더 크다. 따라서, A는 1,500g이다. 또한, 4 중량%의 캐리어 비율을 갖는 보충 현 상제가 사용된다. 그러므로, (A - B)는 10g이다. 따라서, (A - B)/A는 0.007이다.

표1은, 화상 밀도에서의 비균일성에 의해, 전술된 본 발명의 실시예 1 내지 8 및 비교 샘플 1 내지 7을 검사하기 위해서 실행된 테스트의 결과를 아래에 제시한다. 각 테스트에서, 100%의 화상 밀도를 갖춘 화상은 화상 밀도가 0%로 설정된 A4 크기의 기록지 1,000매가 화상 형성 장치를 통해 가동된 후 형성된다. 표에서 기준 심볼의 의미는 표 아래에 제시한다.

[표1]

위의 설명 및 표1로부터 명확해질 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따라서, 현상제의 불충분한 교반 및/또는 불균일한 교반으로 발생되는 트리보 변동에 기인한 화상 밀도에서의 불균일한 화상의 형성은, 현상 장치에 캐리어가 공급되는 양, 캐리어가 현상 장치로부터 배출되는 양 및 현상 장치 내의 현상제량 중에 하나의 요 소를 조정하여, 현상 장치 내의 현상제의 최대량으로, 현상 장치 내의 현상제의 변동량의 비율을 소정 범위 내에서 유지함으로써 회피될 수 있다.

그러나, (A - B)/A가 0.01보다 작은 값으로 감소될 수 있도록 현상제의 배출력을 향상시키기 위해서 현상제의 유동성을 향상시키는 것은 이를 위한 현상제의 유동성이 너무 높아서 현상 장치 내의 현상제와 충분히 혼합되지 못하므로, 밀도에서의 불균일한 화상의 형성을 초래하게 된다. 또한 다른 문제들, 즉 화상 형성 장치에 보충 현상제를 공급하는 공정에서 화상 형성 장치가 비균일성에 의해 쉽게 영향을 받아서, 토너(현상제)가 누출되는 문제들을 야기할 수 있다.

한편, 현상 장치 내의 현상제량이 증가되는 동안 보충 현상제 내의 캐리어 비율을 감소시킴으로써 (A - B)/A가 0.1 이하의 값으로 감소되면, 화상 형성 장치는 화상 밀도에서의 비균일성에 의해 수용 가능한 레벨에서 유지한다. 하지만, 이 경우에, 현상 장치에 공급되는 새로운 보급 캐리어의 양이 현상 장치 내의 현상제의 증가된 양에도 불구하고 상대적으로 더 작다. 그러므로, 캐리어 열화를 감소시키는 적하 현상 방법의 효과는 충분히 실현되지 못해서, 열화된 캐리어가 현상 장치 내에 더 길게 존재하게 된다.

현상 장치에 공급되는 캐리어의 양이 크면서(보충 현상제 내의 캐리어 비율이 높음) 현상제량(A)이 작을 때, 현상 장치 내의 현상제 내의 열화된 캐리어는 새로운 보급 캐리어에 의해 원활하게 교체된다. 따라서, 열화된 캐리어는 현상 장치 내에 오랜 시간 유지되지 못하게 된다. 달리 말하면, (캐리어가 공급되는 양)/A이 크면 클수록, 현상 장치 내에 남아있는 캐리어의 양은 더 작게 된다. 여기서, 캐 리어가 공급되는 양이 큰 상태는 (A - B)가 큰 상태와 일치한다. 따라서, 지수 (A - B)/A와 현상 장치 내의 열화된 캐리어의 정체의 길이 사이에는 관계가 적지 않음이 명백해진다. 따라서, 배열이 임의의 값 이상으로 (A - B)/A를 유지하도록 이루어지지 않는다면, 현상 장치 내의 열화된 캐리어가 정체되는 것을 방지하는 효과가 실현될 수 없다. 즉, (A - B)/A가 0.01 이하가 되도록 배열을 하는 것이 필수적이다.

(실시예 2)

제1 실시예에서와 같이 완전-컬러 화상 형성 장치는 복수의 현상 자치를 채용한다. 따라서, 비용 감소의 견지에서 공통의 구성요소를 공유하기 위해서, 복수의 현상 장치가 구조에서 동일하고 현상제 컬러에서 다르게 이루어지는 것이 통상 실시된다. 그들이 구조에서 다르게 이루어질지라도, 서비스 요원 및/또는 사용자가 단지 개개의 현상 장치를 잘못되게 동일시하는 것을 방지하기 위해서, 또는 유사한 목적을 위하여 그들이 제공되기 때문에, 차이는 미소하다. 달리 말하면, 그들은 현상제 용기(22), 이송 스크류(25) 및 현상제 출구(40)에 대하여 구조에서 사실상 동일하다. 또한, 공통의 구성요소를 공유하기 위하여 구조에서 동일한 모든 복수의 현상 장치를 이루는 것이 불가능하게 될지라도, 많은 현상 장치(4)들이 공통의 구성요소를 가능한 공유하기 위한 실행이 흔히 사용된다.

그러나, 구조에서 동일하고 현상제 컬러에서 다른 복수의 현상 장치를 만드는 것은 때때로 다음의 문제들을 야기한다.

즉, 현상제 유동성은 현상제가 배출되는 속도, 또는 유사한 요소에 영향을 준다. 따라서, 만약 두 개의 현상 장치가 그들이 사용하는 현상제의 유동성에서 실질적으로 다르게 되면, 두 개의 장치가 그들이 사용하는 현상제의 유동성을 제외하고 동일함에도 불구하고, 두 개의 장치는 (A - B)의 변동량 및 현상제량(A)에서 아주 다르게 된다.

그러므로, 만약 완전-컬러 화상 형성 장치들 중 4개의 현상 장치가 구조에서 동일하고 완전-컬러 화상 형성 장치가 사용하는 4개의 현상제, 즉 흑색, 시안, 마젠타 및 황색 현상제가 동일하다면, 단지 흑색 현상제만이 캐리어 입자 직경에서 변동됨으로써 유동성에서 감소되고, 흑색 컬러를 위한 현상 장치만이 실질적으로 (A - B) 및 A에서 변동되며, 이는 흑색 컬러를 위한 현상 장치가 때때로 (A - B)/A의 값이 수용 가능한 범위 밖으로 벗어나는 상태로 되게 한다.

전술된 문제는 캐리어가 입자 직경에서 변화되기 때문에 현상제가 유동성에서 변동될 때뿐만 아니라, 캐리어가 코어 또는 코팅에서 변동되기 때문에 그리고/또는 토너가 입자 직경, 형태 및/또는 외부 첨가제량에서 변동되기 때문에 현상제가 유동성에서 변화될 때 발생한다.

전술된 문제에 대한 대응책에 관해서는, 모두가 현상제 출구(40)를 현상 유동성에 따른 위치에서 조정하는 것이 필수적이다.

이 경우에, 복수의 현상 장치는 그들이 현상제 출구(40)의 위치에서 다르게 되도록 개개로 이루어질 필요는 없다. 즉, 복수의 현상 장치는 동일하게 이루어질 수도 있고, 도8에 도시된 바와 같이, 현상제 출구(40)를 위치에서 조정하기 위하여, 반대로 위치된 문자 L의 형태로, 출구 크기 조정 부재(50), 및 현상제 출구 (40)만큼 상대적으로 큰 개구(40)가 제공된다. 이 방법의 채용에 있어서, 구성 요소 총수가 하나씩 증가됨에도 불구하고, 복수의 현상 장치는 구성요소에서 동일하게 이루어질 수 있다. 따라서, 문제는 큰 비용 증가를 발생시키지 않고 해결될 수 있다.

원칙적으로, 현상제 유동성에서의 변동으로 인한 양호한 범위 밖으로 벗어나는 (A - B)/A, 단지 현상 장치(34), 현상제 출구(40)의 위치에서, 모두가 조정되는 것이 필수적이다. 그러나, 어느 현상 장치도 (A - B)/A의 값의 견지에서 양호한 범위 밖으로 벗어나지 않았음에도 불구하고, 현상제 유동성에 따라 그들이 조정되는 것은 조정이 화상 밀도에서 현상 장치(화상 형성 장치)를 안정화시키기 때문에 추천된다.

또한, 현상 장치는 현상제 출구(40)의 인접부에서, 현상 챔버(23) 내의 현상제의 본체의 상부면(E)의 위치를 조정하기 위해서 이송 스크류(25)를 조절함으로써 조정될 수도 있다.

또한, 현상 용기(22) 내의 현상제량이 현상제 용기(22)를 변경함으로써 조정될 수도 있다.

다른 조정 방법에 관해서는, 보충 현상제가 내부에 캐리어 중량 비율에서 조정될 수도 있다.

또한, 전술된 조정 방법은 조합으로 채용될 수도 있다.

본 발명이 본 명세서에 개시된 구조를 참조하여 기술되었지만, 개시된 상세함에 제한되지 않으며, 본 출원은 이하의 청구범위의 범위 또는 개선의 목적 내에 서 고려될 수 있는 이러한 변경 또는 변화를 커버하도록 의도된다.

본 발명의 현상 장치는 보충 현상제, 즉 토너와 캐리어의 혼합물을 공급받는 동안 새롭게 공급된 현상제가 충분히 교반되지 않거나 혹은 현상 장치 내의 현상제의 본체와 비균일하게 혼합되는 문제점이 없어서, 항상 고화질의 화상을 산출한다.

Claims

화상 담지 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상하기 위한 현상 장치이며,

토너와 캐리어를 포함하는 현상제를 수용하기 위한 현상 용기와,

상기 현상 용기 내에 제공된 현상제 교반 수단과,

상기 화상 담지 부재에 대치되는 대치 부분으로 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 부재와,

토너와 캐리어를 포함하는 현상제를 상기 현상 용기 내에 공급하기 위한 공급 수단과,

상기 현상 용기로부터 현상제를 배출하기 위한 배출 수단과,

상기 현상 용기 내의 현상제 내의 토너 함량을 제어하기 위하여 상기 공급 수단의 공급 동작을 제어하는 공급 제어 수단을 포함하며,

단위 시간당 상기 공급 수단에 의해 공급되는 캐리어의 양과 단위 시간당 상기 배출 수단에 의한 캐리어의 배출량 사이의 차이가 100%의 화상 밀도를 가지는 정전 화상의 현상 동안 5 (g/min) 이하가 될 때 상기 현상 용기 내의 현상제량[A(g)]과,

단위 시간당 캐리어의 배출량이 상기 공급 수단으로부터의 캐리어의 공급 없이 0.5 (g/min) 이하가 될 때 상기 현상 용기 내의 현상제량[B(g)]은,

0.01 ≤ (A - B)/A ≤ 0.10을 충족시키는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상제량(B)은 0%의 화상 밀도로 결정되는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상제량[A(g)]은 100 내지 2,000 (g)인 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 수단에 의해 공급되는 보급 현상제 내의 캐리어의 중량 비율은 3 내지 40 (%)인 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 수단에 의한 단위 시간당 최대 캐리어 공급량은 1 내지 25 (g/min)인 현상 장치.
제1항에 있어서, 100%의 화상 밀도를 갖는 정전 화상이 현상될 때 단위 영역당 상기 화상 담지 부재 상의 토너량이 0.3 내지 0.8 (mg/㎠)인 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상제의 멈춤각이 20 내지 70 (°)인 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 배출 수단은 현상 용기로부터 현상제를 배출하기 위한 개구가 제공되고, 상기 개구의 위치가 조정 가능한 현상 장치.