KR20120019303A - 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

개시된 현상기는, 토너가 수용되는 토너 저장부와, 토너 저장부로부터 공급된 토너가 수용되며 토너를 감광체로 공급하기 위한 현상롤러가 설치된 현상부와, 현상부에 설치되어 서로 대면되어 회전되면서 토너를 현상롤러로 토너를 공급하는 공급롤러와 보조공급롤러를 포함한다. 상호 대면된 영역에서 공급롤러와 보조공급롤러의 표면 사이의 거리는 ±1.0mm 이하이다.

Description

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

화상형성장치에 착탈가능한 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치에 관한 것이다.

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.

전자사진방식 화상형성장치는 현상제가 수용된 현상기를 구비한다. 일성분 현상기에는 현상제로서 토너가 수용되며, 이성분 현상기에는 현상제로서 토너와 캐리어가 수용된다. 현상기는 내부에 수용된 현상제가 모두 소비된 경우에는 화상형성장치로부터 탈거되고, 새로운 현상기가 화상형성장치에 장착된다.

본 발명은 현상기 내에서 토너를 현상롤러로 효과적으로 공급할 수 있는 현상기 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 일 측면에 따른 현상기는, 토너가 수용되는 토너 저장부; 상기 토너 저장부로부터 공급된 토너가 수용되며, 토너를 감광체로 공급하기 위한 현상롤러가 설치된 현상부; 상기 현상부에 설치되며, 서로 대면되어 회전되면서 토너를 상기 현상롤러로 토너를 공급하는 공급롤러와 보조공급롤러;를 포함하며, 상호 대면된 영역에서 상기 공급롤러와 보조공급롤러의 중심 사이의 거리를 D, 공급롤러의 반경을 R1, 보조공급롤러의 반경을 R2라 하면, ｜D - (R1 + R2)｜≤ 1.0mm 이다.

상기 보조공급롤러는 상기 공급롤러의 아래에 위치되며, 상기 현상롤러의 회전방향을 기준으로 하여 상기 공급롤러보다 하류측에 배치될 수 있다.

상기 보조공급롤러의 중심은 상기 공급롤러의 중심을 지나는 연직선과 상기 현상롤러의 중심을 지자는 연직선 사이에 위치될 수 있다.

상기 공급롤러와 상기 보조공급롤러는 상호 대면된 영역에서 그 표면이 동일한 방향으로 진행되도록 회전되며, 상기 공급롤러와 상기 현상롤러는 상호 대면된 영역에서 그 표면이 반대방향으로 진행되도록 회전될 수 있다.

상기 보조공급롤러의 회전선속도는 상기 공급롤러의 회전선속도의 50~90%일 수 있다.

상기 현상기는, 상기 공급롤러와 상기 보조공급롤러의 회전축에 각각 삽입되는 제1, 제2기어를 포함하며, 상기 제1, 제2기어는 서로 직접 맞물릴 수 있다. 상기 제2기어의 잇수는 상기 제1기어의 잇수보다 많을 수 있다.

상기 현상기는, 상기 현상롤러의 회전방향을 기준으로 하여 상기 보조공급롤러의 하류측에 위치되어 상기 현상롤러의 표면에 부착된 토너의 양을 규제하는 규제부재;를 더 구비할 수 있다.

상기 토너 저장부는 상기 현상부의 측부에 위치될 수 있다.

상기 토너 저장부는 상기 현상부의 아래에 위치될 수 있다. 상기 현상기는, 상기 토너 저장부와 상기 현상부를 구분하며, 상기 토너 저장부로부터 상기 현상부로 공급되는 토너의 통로를 형성하는 것으로서, 상기 공급롤러의 최하측 만곡부보다 아래에 위치되는 개구부가 마련된 격벽; 상기 토너 저장부에 위치되어 상기 개구부를 통하여 토너를 상기 현상부로 공급하는 토너공급부재;를 포함할 수 있다.

본 발명의 일 측면에 따른 화상형성장치는, 감광체; 상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 노광기; 상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서, 상술한 현상기; 기록매체에 전사된 상기 토너화상을 정착시키는 정착기;를 포함한다.

상술한 본 발명에 따른 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치에 따르면 토너 저장부의 현상부에 대한 위치에 무관하게 토너를 균일하게 효과적으로 현상롤러로 운반할 수 있다. 또한, 토너 저장부와 현상부 사이에서 토너를 순환시킬 수 있으므로 토너 저장부와 현상부 내에서의 토너 정체를 방지할 수 있다. 따라서, 균일한 화상 품질을 확보할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화상형성장치의 일 실시예의 구성도.
도 2는 본 발명에 따른 현상기의 일 실시예의 구성도.
도 3은 토너공급부재의 일 실시예의 사시도.
도 4는 토너공급부재의 다른 실시예의 사시도.
도 5는 보조공급롤러의 다른 실시예의 사시도.
도 6은 공급롤러와 보조공급롤러를 회전시키기 위한 기어 연결구조의 일 예를 도시한 부분 사시도.
도 7은 도 2에 도시된 현상기의 일 실시예에 따른 토너의 순환 과정을 도시한 도면.
도 8은 보조공급롤러와 공급롤러 사이의 간격을 보여주는 도면.
도 9는 보조공급롤러와 공급롤러 사이의 간격이 과도하게 큰 경우의 토너의 거동을 보여주는 도면.
도 10은 본 발명에 따른 현상기의 다른 실시예의 구성도.

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

도 1은 본 발명에 따른 화상형성장치의 일 실시예의 구성도이며, 도 2는 도 1에 도시된 화상형성장치에 채용된 현상기의 일 실시예의 구성도이다. 본 실시예의 화상형성장치는 각각 시안(C: cyan), 마젠타(M: magenta), 옐로우(Y: yellow), 블랙(K: black) 색상의 토너가 수용된 4개의 현상기(100)를 채용하여 칼라화상을 형성하는 칼라 화상형성장치이다. 도 1에 도시된 칼라 화상형성장치는 텐덤(Tandem)방식 칼라화상형성장치라 불린다. 이하에서, 시안(C: cyan), 마젠타(M: magenta), 옐로우(Y: yellow), 블랙(K: black)의 화상형성을 위하여 사용되는 부재는 그 참조부호 뒤에 각각 C, M, Y, K를 붙여서 표시한다.

도 1을 보면, 중간전사벨트(300), 노광기(200), 4개의 현상기(100), 4개의 중간전사롤러(310), 최종전사롤러(320), 정착기(500)가 도시되어 있다.

중간전사벨트(300)는 토너 화상이 기록매체(P)로 최종적으로 전사되기 전에 일시적으로 전사되는 중간전사매체로서, 지지롤러(301)(302)에 지지되어 순환주행된다. 4개의 현상기(100)는 각각 대전롤러(2)와 감광드럼(1)과 현상 롤러(3)를 구비한다. 감광드럼(1)은 정전잠상이 형성되는 감광체의 일 예이다. 감광드럼(1)은 원통형 금속 파이프의 외주에 광도전성을 가지는 감광층이 형성된 것일 수 있다. 대전롤러(2)는 감광드럼(1)의 표면을 균일한 전위로 대전시키기 위한 대전기의 일 예이다. 대전롤러(2) 대신에 코로나 대전기가 채용될 수도 있다. 노광기(200)는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광드럼(1)에 조사하여 정전잠상을 형성한다. 노광기(200)로서는 주주사방향으로 배열된 복수의 발광 다이오드(LED)를 화상정보에 따라 LED를 선택적으로 발광시키는 LED 방식 노광기가 채용될 수 있다. 또, 노광기(200)로서 레이저 다이오드로부터 조사되는 광을 광편향기를 이용하여 주주사방향으로 편향시켜 감광드럼(1)에 주사하는 LSU(laser scanning unit)가 채용될 수 있다. 현상 롤러(3)는 현상기(100) 내에 수용된 토너를 감광드럼(1)에 형성된 정전잠상에 부착시켜 토너화상을 형성한다.

4개의 현상기(100)는 감광드럼(1)이 중간전사벨트(300)의 아랫면(303)에 대향되게 배치된다. 감광드럼(1)은 중간전사벨트(300)의 아랫면(303)과 접촉될 수 있다. 중간전사롤러(310)는 감광드럼(1)에 형성된 토너화상을 중간전사벨트(300)로 전사하기 위한 중간전사기의 일 예이다. 4개의 중간전사롤러(310)는 중간전사벨트(300)의 아랫면(303)을 사이에 두고 각각 4개의 감광드럼(1)과 대면되게 위치된다. 4개의 중간전사롤러(310)에는 감광드럼(1)에 형성된 토너화상을 중간전사벨트(300)로 전사하기 위한 중간전사바이어스전압이 인가될 수 있다. 중간전사롤러(310) 대신에 코로나 전사기가 채용될 수도 있다.

최종전사롤러(320)는 중간전사벨트(300) 상의 토너화상을 기록매체(P)로 전사시키기 위한 최종전사기의 일 예이다. 최종전사롤러(320)에는 중간전사벨트(300) 상의 토너화상을 기록매체(P)로 전사시키기 위한 최종전사바이어스전압이 인가될 수 있다. 최종전사롤러(320) 대신에 코로나 전사기가 채용될 수도 있다. 정착기(500)는 기록매체(P)에 전사된 토너화상에 열과 압력을 가하여 정착시킨다.

상술한 구성에 따른 칼라 화상형성과정을 간략하게 설명한다.

우선, 블랙(K)색상의 화상정보에 따라 노광기(200)는 대전롤러(2K)에 의하여 균일한 전위로 대전된 감광드럼(1K)에 광을 조사하여 정전잠상을 형성시킨다. 현상기(100K)의 현상롤러(3K)에 현상바이어스가 인가되면 현상기(100K)에 수용된 블랙토너는 정전잠상으로 부착된다. 중간전사롤러(310K)에 인가되는 중간전사바이어스전압에 의하여 감광드럼(1K)에 현상된 블랙토너화상은 중간전사벨트(300)로 전사된다. 동일한 과정에 의하여 시안, 마젠타, 옐로우 색상의 토너화상도 중간전사벨트(300)로 전사되어 중간전사벨트(300) 상에는 칼라토너화상이 형성된다. 칼라토너화상은 최종전사롤러(320)에 인가되는 최종전사바이어스전압에 의하여 기록매체(P)로 전사되며, 정착기(500)에 의하여 기록매체에 정착된다.

정착기(500)에 의하여 발생되는 열은 감광드럼(1), 현상기(100) 내부에 수용된 토너, 및 노광기(200)에 영향을 줄 수 있다. 상술한 배치에 따른 화상형성장치는 정착기(500)와 현상기(100) 및 노광기(200) 사이에 중간전사벨트(300)가 개재되어 있으므로, 현상기(100), 감광드럼(1), 노광기(200)가 정착기(500)의 열에 의하여 영향을 덜 받도록 할 수 있다.

현상기(100)에 수용된 토너의 용량을 늘이기 위하여는 현상기(100)의 내부 용적을 늘여야 한다. 현상기(100)를 횡방향으로 늘이는 경우에는 화상형성장치의 폭(W)이 커져서 화상형성장치의 투영면적(footprint)가 커진다. 따라서, 화상형성장치의 투영면적을 증가시키지 않고 현상기(100)의 토너 용량을 키우기 위하여는 현상기(100)를 종방향, 즉 아래쪽으로 늘일 수 있다. 이 경우에, 현상기(100) 내의 토너는 중력방향의 역방향으로 운반되어 현상 롤러(3)로 공급되어야 한다.

도 2에는 도 1에 도시된 현상기(100)의 상세한 구성도가 개시되어 있다. 도 2를 보면, 클리닝 롤러(7)는 대전롤러(2)의 외주에 부착되는 이물질을 제거하는 대전롤러 클리닝 부재의 일 예이다. 참조부호 6은 대전 전에 감광드럼(1)의 표면으로부터 잔류토너 및 이물질을 제거하기 위한 클리닝 부재를 표시한다. 클리닝 부재(7)는 예를 들어 그 선단이 감광드럼(1)의 표면에 접촉되는 클리닝 블레이드일 수 있다. 감광드럼(1)으로부터 제거된 잔류토너 및 이물질은 폐토너 수용부(10)에 수용될 수 있다.

현상 롤러(3)는 감광드럼(1)과 대면되게 위치된다. 접촉현상방식을 채용하는 경우, 현상 롤러(3)는 감광드럼(1)과 접촉되어 회전될 수 있다. 비접촉 현상방식을 채용하는 경우 현상 롤러(3)는 감광드럼(1)과 이격되게 배치된다. 현상 롤러(3)와 감광드럼(1) 사이의 간격은 수십 내지 수백 미크론 정도로 설정될 수 있다. 공급 롤러(4)는 현상 롤러(3)의 표면으로 토너를 공급한다.

규제부재(5)는 현상 롤러(3)와 감광드럼(1)이 대면된 현상 영역(D)으로 공급되는 토너의 양을 규제한다. 예를 들어, 규제부재(5)는 현상 롤러(3)의 외주면에 탄력적으로 접촉되는 규제 블레이드일 수 있다.

본 실시예의 현상기(100)는 현상부(30)와 토너 저장부(20)를 구비한다. 현상부(30)는 토너 저장부(20)의 위쪽에 위치된다. 토너 저장부(20)에는 토너가 수용되며, 수용된 토너를 현상부(30)로 공급하기 위한 토너공급부재(9)가 설치된다. 현상부(30)와 토너 저장부(20)는 격벽(40)에 의하여 상하방향으로 구분된다.

현상부(30)에는 현상 롤러(3)와 공급 롤러(4)가 설치된다. 공급 롤러(4)는 현상 롤러(3)와 접촉되거나 또는 현상 롤러(3)로부터 간격을 두고 이격되게 위치되어 회전된다. 공급 롤러(4)는 현상부(30)에 수용된 토너를 현상 롤러(3)로 공급한다.

격벽(40)에는 토너 저장부(20)로부터 현상부(30)로 토너가 공급될 수 있도록 통로를 형성하는 개구부(50)가 마련된다. 개구부(50)가 공급 롤러(4)의 하측 만곡부보다 위쪽에 위치되기 위하여는 도 2에서 현상부(30)의 우측 외벽(31)이 우측으로 연장되어야 한다. 그러면, 현상기(100)의 폭이 커져서 전체적으로 화상형성장치의 투영면적이 커지게 된다. 화상형성장치의 투영면적의 증가를 최소화하기 위하여, 개구부(50)는 공급 롤러(4)의 하측 만곡부보다 아래쪽에 위치된다. 또, 개구부(50)는 적어도 일부가 공급롤러의 연직 투영 영역과 중첩된다.

토너공급부재(9)는 회전축(91)과 이에 마련된 탄성을 갖는 날개부(94)를 포함할 수 있다. 토너공급부재(9)가 회전되면, 날개부(94)는 토너 저장부(20)를 형성하는 벽체와 탄력적으로 접촉되어 토너를 개구부(50)를 통하여 현상부(30)로 운반한다. 토너 저장부(20) 내의 토너 사용율을 높이기 위하여, 날개부(94)는 그 회전반경(9R)이 회전축(91)과 토너 수용부(20) 및 격벽(40) 사이의 가장 먼 거리보다 크다. 또 이에 따르면 날개부(94)의 단부가 개구부(50)를 통하여 현상부(30) 내부에까지 들어가기 때문에 토너를 효과적으로 현상부(30)로 운반할 수 있다. 도 3을 참조하면, 날개부(94)는 몸체(92)와, 몸체(92)로부터 회전방향으로 예각(A)을 이루며 꺽여진 제1굴절부(93)를 포함할 수 있다. 몸체(92)와 제1굴절부(93)가 오목한 수용공간을 형성함으로써 토너를 더 효과적으로 현상부(30)로 운반할 수 있다. 또, 도 4를 참조하면, 몸체(92)로부터 회전방향으로 연장된 제2굴절부(95)가 마련된다. 제2굴절부(95)는 제1굴절부(93)로부터 연장될 수도 있다. 제2굴절부(95)는 제1굴절부(93)와 함께 토너를 운반하기 위한 오목한 공간을 형성하므로, 토너를 더 효과적으로 현상부(30)로 운반할 수 있다. 상술한 구성에 의하여, 토너공급부재(9)가 회전됨에 따라 날개부(94)는 토너 저장부(20)를 형성하는 벽체에 탄력적으로 접촉되면서 토너를 운반하여 개구부(50)를 통하여 현상부(30)로 공급할 수 있다.

상술한 구성에 의하여, 현상부(30)로 공급된 토너는 공급 롤러(4)에 의하여 현상 롤러(3)로 공급되어 현상 롤러(3)의 표면에 부착될 수 있다. 공급 롤러(4)는 현상 롤러(3)의 회전방향과 동일한 방향으로 회전될 수 있다. 즉, 공급 롤러(4)와 현상 롤러(3)가 상호 대면된 영역(E)에서 공급 롤러(4)의 표면과 현상 롤러(3)의 표면은 서로 반대방향으로 이동된다. 이에 따르면, 현상 롤러(3)의 회전방향을 기준으로 하여 영역(E)의 상류에서는 현상 영역(D)을 통과한 후 현상 롤러(3)의 표면에 잔류되는 토너는 공급 롤러(4)에 의하여 제거되고, 영역(E)에서 새로운 토너가 현상 롤러(3)의 표면에 부착될 수 있다.

도 2를 보면, 현상부(30)에는 보조공급롤러(8)가 설치될 수 있다. 보조공급롤러(8)는 공급롤러(4)의 아래에 위치된다. 즉, 보조공급롤러(8)는 격벽(40)과 공급 롤러(4) 사이에 위치되어 공급 롤러(4)와 현상 롤러(3)가 대면된 영역(E)으로 토너를 공급한다. 보조공급롤러(8)는 현상 롤러(3)의 회전방향을 기준으로 하여 공급 롤러(4)보다 하류측에 위치된다. 보조공급롤러(8)의 회전중심(83)은 현상 롤러(3)의 중심을 지나는 연직선(L2)과 공급 롤러(4)의 중심을 지나는 연직선(L2)의 사이에 위치된다. 이 때, 개구부(50)는 보조공급롤러(8)의 연직 투영 영역과 중첩되지 않는다. 그렇지 않으면 개구부(50)를 통하여 토너가 현상부(30)로부터 토너 저장부(20)로 떨어지기 때문에 보조공급롤러(8)의 토너 공급 성능을 저하시킬 수 있다.

토너공급부재(9)의 회전주기에 따라 토너 저장부(20)로부터 현상부(30)로 토어가 공급된다. 토너공급부재(9)의 날개부(94)가 개구부(50)를 통하여 토너를 현상부(30)로 밀어넣는 때에는 영역(E)에 토너 압력이 형성되고, 날개부(94)가 개구부(50)로부터 벗어나면 영역(E)의 토너 압력이 낮아질 수 있다. 그러면, 충분한 양의 토너가 현상 롤러(3)에 부착되지 않을 수 있다. 보조공급롤러(8)는 영역(E) 내에 토너 압력을 형성함으로써, 현상 롤러(3)로 충분한 양의 토너가 공급될 수 있도록 한다.

보조공급롤러(8)는 도 5에 도시된 바와 같이, 금속 재질, 플라스틱 재질의 롤러 형상일 수 있다. 보조공급롤러(8)가 회전축(81)과 롤러부(82)를 구비하는 경우에, 롤러부(82)는 플라스틱, 금속, 또는 고무재질일 수 있다. 또, 롤러부(82)는 스펀지와 같은 다공질 구조일 수 있다. 또, 롤러부(82)의 표면에는 표면 거칠기가 형성될 수 있다.

보조공급롤러(8)는 공급 롤러(4)와 반대 방향으로 회전된다. 즉, 공급 롤러(4)와 대면된 영역에서 보조공급롤러(8)의 표면의 이동 방향은 공급 롤러(4)의 표면의 이동방향과 동일하다. 이와 같은 구성에 의하면, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전력이 이들이 상호 대면된 영역을 통과하는 토너의 운반력으로 효과적으로 작용할 수 있다.

보조공급롤러(8)가 공급 롤러(4)와 반대 방향으로 회전되도록 하기 위하여, 도 6에 도시된 바와 같이, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전축에 각각 제1, 제2기어(4G)(8G)를 결합하고, 제1, 제2기어(4G)(8G)가 직접 맞물리도록 할 수 있다. 만일 보조공급롤러(8)가 공급 롤러(4)와 동일한 방향으로 회전되는 경우에는 상호 대면된 영역에서 회전력이 토너의 운반력으로 유효하게 전달되지 않을 뿐 아니라 제1, 제2기어(4G)(8G) 사이에 홀수개의 아이들 기어가 배치되어야 한다. 따라서, 기어가 차지하는 공간이 커져서 현상기(100)의 소형화에 불리하다.

도 7을 참조하면, 토너공급부재(9)에 의하여 토너 저장부(20)로부터 현상부(30)로 공급된 토너는 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4) 사이를 통하여 영역(E)로 운반되어 영역(E)에서 토너 압력을 형성한다. 과도하게 공급된 토너는 보조공급롤러(8)와 격벽(40) 사이의 간격을 통하여 영역(E)로부터 배출된다. 또 영역(E)의 상류측에서 공급 롤러(4)에 의하여 현상 롤러(3)로부터 제거된 토너는 공급 롤러(4)와 외벽(31) 사이의 간격을 통하여 배출된다. 배출된 토너는 개구부(50)를 통하여 토너 저장부(20)로 낙하된다. 따라서, 영역(E)에서는 항상 적절한 토너 압력이 유지되며, 영역(E)로부터 배출되는 토너는 토너 저장부(20)의 토너와 혼합되어 다시 현상부(30)로 공급된다. 이와 같이 토너가 순환됨으로써 토너는 중력방향의 역방향으로 효과적으로 현상 롤러(3)로 공급될 수 있다. 따라서, 현상기(100)의 중력 방향의 확장이 가능하여 폭방향의 치수를 키우지 않고 현상기(100)의 토너 수용량을 늘일 수 있다. 다시 말하면, 화상형성장치의 투영 면적(footprint)을 줄일 수 있다. 또한, 현상 롤러(3)로 균일하게 안정적으로 토너를 공급할 수 있으므로, 화상 품질의 균일성을 확보할 수 있다.

보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)는 상호 접촉되거나 또는 상호 이격되어 회전될 수 있다. 토너 저장부(20)로부터 현상부(30)로 운반된 토너는 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 회전력에 의하여 이들이 상호 대면된 영역을 통과하여 영역(E)으로 공급된다. 즉, 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 회전력이 미분체인 토너에 운동에너지를 전달하여 그 운동에너지로 인하여 토너가 영역(E)로 공급된다. 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)가 대면되어 회전되면서 토너를 영역(E)로 안정적이고 균일하게 운반하기 위하여는 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4) 사이의 간격이 규제될 필요가 있다. 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 이격거리가 너무 멀어지면 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 회전력이 토너의 운반력으로 유효하게 작용되지 않아서 토너의 유동성 및 공급성이 저하될 수 있다. 또, 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4) 사이의 접촉량이 너무 많으면 회전부하가 지나치게 커질 수 있다.

도 8을 참조하면, 상호 대면된 영역에서 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 중심 사이의 거리를 D, 공급롤러의 반경을 R1, 보조공급롤러의 반경을 R2라 하면, 조건식 1을 만족하는 경우에 양호한 토너공급성을 얻을 수 있다.

<조건식 1>

｜D - (R1 + R2)｜≤ 1.0mm

즉, 상호 대면된 영역에서 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면 사이의 거리가 ±1.0mm 이하인 경우에 양호한 토너공급성을 얻을 수 있다. 여기서, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면 사이의 거리가 양(+)의 값인 경우에는 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면이 서로 이격된 것을 의미하며, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면 사이의 거리가 음(-)의 값인 경우에는 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면이 서로 접촉/중첩된 것을 의미한다. 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면이 이격 거리가 1.0mm 보다 크면, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전력이 토너의 운반력으로 유효하게 작용되지 않는다. 그러면, 현상 롤러(3)로 공급되는 토너의 양이 불충분하여 인쇄된 화상농도가 저하되거나, 불균일하게 될 수 있다. 또, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면의 중첩량이 1.0mm 보다 크게 되면, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전부하가 과도해질 수 있으며, 토너의 운반성 또한 저하될 수 있다. 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)가 접촉/중첩되어 회전되는 경우에는 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8) 중 적어도 하나는 예를 들어 고무, 발포고무, 스펀지 등의 탄성재료로 된 표면을 가질 수 있다.

표 1은 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면 사이의 간격을 변화시키면서 인쇄된 화상의 품질을 조사한 결과이며, 이 결과는 조건식 1을 만족하는 경우에 충분한 양의 토너가 균일하게 현상 롤러(3)로 공급되어 균일하고 양호한 화상품질이 얻어질 수 있음을 보여준다.

	실험1	실험2	실험3	실험4
공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 표면 사이의 간격(mm)	1.1	0.8	0.6	0.25
화상 품질	불량	양호	우수	우수

토너 공급성은 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 회전 속도에 영향을 받을 수 있다. 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전선속도비를 약 50 ~ 90%로 하는 경우에 양호한 토너공급성을 얻을 수 있다.

보조공급롤러(8)의 회전선속도가 너무 빠르면, 도 9에 도시된 바와 같이 개구부(50)를 통하여 현상부(30)로 공급된 토너가 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)가 대면된 영역을 통과한 후에 격벽(40)과 보조공급롤러(8) 사이를 통하여 영역(E)로부터 빠져나가려는 경향이 강해지기 때문에 영역(E)로의 토너 공급성이 저하될 수 있다. 보조공급롤러(8)의 회전선속도가 너무 느리면, 개구부(50)를 통하여 현상부(30)로 공급된 토너가 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)가 대면된 영역을 통과한 후에 영역(E)로 운반되는 운반력이 약해져서 영역(E)로의 토너 공급성이 저하될 수 있다.

표 2는 공급 롤러(4)의 회전선속도에 대한 보조공급롤러(8)의 회전선속도의 비를 변화시키면서 화상품질을 조사한 결과이다. 이 결과는 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전선속도비를 약 50 ~ 90%일 때에 충분한 양의 토너가 균일하게 현상 롤러(3)로 공급되어 균일하고 양호한 화상품질이 얻어질 수 있음을 보여준다.

	실험1	실험2	실험3	실험4	실험5
공급롤러와 보조공급롤러의 회전선속도비	140%	100%	85%	50%	0%
화상 품질	불량	양호	우수	우수	불량

보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 회전선속도비는 제1, 제2기어(4G)(8G)의 잇수를 조절함으로써 조절될 수 있다. 즉, 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 회전선속도비를 감안하여 제2기어(8G)의 잇수를 제1기어(4G)의 잇수보다 많게 할 수 있다. 이 경우에, 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)의 중심 사이의 거리를 감안하여 기어의 모듈(module)을 조절할 수 있다.

상술한 실시예에서는 토너 저장부(20)가 현상부(30)의 아래에 배치되는 예에 관하여 설명하였으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도 10에 도시된 바와 같이, 토너 저장부(20)는 현상부(30)의 측부에 배치될 수도 있다. 토너 저장부(20)에는 토너를 현상부(30)로 공급하기 위한 하나 이상의 토너공급부재(21)가 마련될 수 있다. 토너공급부재(21)는 나선형 날개를 가진 오거(auger)일 수 있으며, 회전축에 탄성 날개부가 결합된 형태일 수도 있다.

보조공급롤러(8)는 현상기(100)의 하부벽(41)과 공급 롤러(4) 사이에 위치되어 공급 롤러(4)와 현상 롤러(3)가 대면된 영역(E)으로 토너를 공급한다. 보조공급롤러(8)는 현상 롤러(3)의 회전방향을 기준으로 하여 공급 롤러(4)보다 하류측에 위치된다. 보조공급롤러(8)의 회전중심(83)은 현상 롤러(3)의 중심을 지나는 연직선(L2)과 공급 롤러(4)의 중심을 지나는 연직선(L2)의 사이에 위치된다.

보조공급롤러(8)는 영역(E) 내에 토너 압력을 형성함으로써, 토너공급부재(21)의 회전주기에 의존되지 않고 현상 롤러(3)로 충분한 양의 토너가 공급될 수 있도록 한다.

공급 롤러(4)와 대면된 영역에서 보조공급롤러(8)의 표면의 이동 방향은 공급 롤러(4)의 표면의 이동방향과 동일하므로, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전력이 이들이 상호 대면된 영역을 통과하는 토너의 운반력으로 효과적으로 작용할 수 있다.

토너공급부재(21)에 의하여 토너 저장부(20)로부터 현상부(30)로 공급된 토너는 보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4) 사이를 통하여 영역(E)로 운반되어 영역(E)에서 토너 압력을 형성한다. 과도하게 공급된 토너는 보조공급롤러(8)와 격벽(40) 사이의 간격을 통하여 영역(E)로부터 배출된다. 또 영역(E)의 상류측에서 공급 롤러(4)에 의하여 현상 롤러(3)로부터 제거된 토너는 공급 롤러(4)와 외벽(31) 사이의 간격을 통하여 배출된다. 따라서, 영역(E)에서는 항상 적절한 토너 압력이 유지되며, 영역(E)로부터 배출되는 토너는 토너 저장부(20)의 토너와 혼합되어 다시 현상부(30)로 공급된다.

보조공급롤러(8)와 공급 롤러(4)는 상호 접촉되거나 또는 상호 이격되어 회전될 수 있다. 상호 대면된 영역에서 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 중심 사이의 거리를 D, 공급롤러의 반경을 R1, 보조공급롤러의 반경을 R2라 하면, 상기한 조건식 1을 만족하도록 함으로써, 양호한 토너공급성을 얻을 수 있다. 또, 공급 롤러(4)와 보조공급롤러(8)의 회전선속도비를 약 50 ~ 90%로 하는 경우에 양호한 토너공급성을 얻을 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...감광드럼 2...대전롤러
3...현상 롤러 4...공급롤로
5...규제부재 6...클리닝 부재
7...클리닝 롤러 8...보조공급롤러
4G, 8G...제1, 제2기어 9, 21...토너공급부재
10...폐토너 수용부 20...토너 저장부
30...현상부 40...격벽
41...하부벽 50...개구부
100...현상기 200...노광기
300...중간전사벨트 310...중간전사롤러
320...최종전사롤러 500...정착기

Claims (16)

1. 토너가 수용되는 토너 저장부;
   상기 토너 저장부로부터 공급된 토너가 수용되며, 토너를 감광체로 공급하기 위한 현상롤러가 설치된 현상부;
   상기 현상부에 설치되며, 서로 대면되어 회전되면서 토너를 상기 현상롤러로 토너를 공급하는 공급롤러와 보조공급롤러;를 포함하며,
   상호 대면된 영역에서 상기 공급롤러와 보조공급롤러의 중심 사이의 거리를 D, 공급롤러의 반경을 R1, 보조공급롤러의 반경을 R2라 하면,
   ｜D - (R1 + R2)｜≤ 1.0mm
   을 만족하는 현상기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 보조공급롤러는 상기 공급롤러의 아래에 위치되며, 상기 현상롤러의 회전방향을 기준으로 하여 상기 공급롤러보다 하류측에 배치되는 현상기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 보조공급롤러의 중심은 상기 공급롤러의 중심을 지나는 연직선과 상기 현상롤러의 중심을 지자는 연직선 사이에 위치되는 현상기.
4. 제1항에 있어서,
   상기 공급롤러와 상기 보조공급롤러는 상호 대면된 영역에서 그 표면이 동일한 방향으로 진행되도록 회전되며,
   상기 공급롤러와 상기 현상롤러는 상호 대면된 영역에서 그 표면이 반대방향으로 진행되도록 회전되는 현상기.
5. 제1항에 있어서,
   상기 보조공급롤러의 회전선속도는 상기 공급롤러의 회전선속도의 50~90%인 현상기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 공급롤러와 상기 보조공급롤러의 회전축에 각각 삽입되는 제1, 제2기어를 포함하며, 상기 제1, 제2기어는 서로 직접 맞물린 현상기.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제2기어의 잇수는 상기 제1기어의 잇수보다 많은 현상기.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 현상롤러의 회전방향을 기준으로 하여 상기 보조공급롤러의 하류측에 위치되어 상기 현상롤러의 표면에 부착된 토너의 양을 규제하는 규제부재;를 더 구비하는 현상기.
9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 토너 저장부는 상기 현상부의 측부에 위치되는 현상기.
10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 토너 저장부는 상기 현상부의 아래에 위치되는 현상기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 토너 저장부와 상기 현상부를 구분하며, 상기 토너 저장부로부터 상기 현상부로 공급되는 토너의 통로를 형성하는 것으로서, 상기 공급롤러의 최하측 만곡부보다 아래에 위치되는 개구부가 마련된 격벽;
    상기 토너 저장부에 위치되어 상기 개구부를 통하여 토너를 상기 현상부로 공급하는 토너공급부재;를 포함하는 현상기.
12. 감광체;
    상기 감광체에 정전잠상을 형성하는 노광기;
    상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 기재된 현상기;
    기록매체에 전사된 상기 토너화상을 정착시키는 정착기;를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 현상롤러의 회전방향을 기준으로 하여 상기 보조공급롤러의 하류측에 위치되어 상기 현상롤러의 표면에 부착된 토너의 양을 규제하는 규제부재;를 더 구비하는 전자사진방식 화상형성장치.
14. 제12항에 있어서,
    상기 토너 저장부는 상기 현상부의 측부에 위치되는 전자사진방식 화상형성장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 토너 저장부는 상기 현상부의 아래쪽에 배치되는 전자사진방식 화상형성장치.
16. 제15항에 있어서, 상기 현상기는,
    상기 토너 저장부와 상기 현상부를 구분하며, 상기 토너 저장부로부터 상기 현상부로 공급되는 토너의 통로를 형성하는 것으로서, 상기 공급롤러의 최하측 만곡부보다 아래에 위치되는 개구부가 마련된 격벽;
    상기 토너 저장부에 위치되어 상기 개구부를 통하여 토너를 상기 현상부로 공급하는 토너공급부재;를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치.

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