KR20120069519A - 현상 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

현상 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치가 개시된다. 개시된 현상 장치는 캐리어와 토너로 이루어진 현상제를 수용하는 하우징과, 하우징에 회전 가능하게 설치된 원통형의 현상 슬리브와, 끝단면이 현상 슬리브의 외주면에 대해 소정 간격을 두고 위치하도록 하우징에 설치된 층규제 부재를 구비하고, 층규제 부재는 기재가 되는 비자성체층과, 캐리어에 의한 토너의 대전을 보조하는 수지층과, 현상제의 균일화를 규제하는 자성체층을 적층한 구조를 가짐으로써, 층규제 부재의 동작시에도 진직도를 유지함과 동시에 자성체와 비자성체와의 단차나 들뜸의 우려 없이 간단한 공정으로 제조할 수 있다.

Description

현상 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치{Developing device and electrophotograpohic image forming apparatus employing the same}

본 개시는 현상 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전자 사진 방식에 의하여 2성분 현상제를 사용하여 정전잠상을 가시화하는 현상 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래부터 정전잠상을 담지한 잠상 담지체에 토너와 캐리어로 이루어진 2성분 현상제를 반송하여 현상제 담지체에서 현상을 하는 현상 장치가 있다. 이와 같은 현상 장치에는 현상제 담지체상의 현상제량을 규제하는 층규제 부재가 설치되어 있는데, 이러한 층규제 부재는 비자성체의 기재에 자성체를 용접이나 비스 등으로 붙임으로써 형성되는 경우가 많다(예를 들면 일본특허공개 2000-98738호 공보를 참조).

여기에서 층규제 부재는 현상제 담지체 표면의 현상제의 박층을 어떻게 안정적으로 형성할지를 기준으로 하여 개발되어 있으며, 층규제 부재를 형성할 때에는 현상제 담지체위에 안정적인 층두께를 유지할 수 있도록 층규제 부재의 진직도나 자성체와 비자성체와의 단차나 들뜸 등의 정도가 엄격하게 규정되어 있다. 한편 전술한 것처럼 층규제 부재를 비자성체의 기재에 자성체를 용접이나 나사 등으로 붙임으로써 형성한 경우 용접 왜곡이나 조임 왜곡 등이 원인이 되어 높은 진직도를 실현하기 어렵다는 것이 종래부터 문제로서 언급되었다.

이와 같은 문제, 즉 비자성체에 자성체를 용접 등으로 붙이는 기술에 의하여 발생하는 층규제 부재의 진직도 저하 문제를 개선하기 위하여 기재가 되는 비자성체로서 열가소성 수지를 사용하여 자성체를 인서트 성형하거나, 비자성체의 끝단에 자성체(페라이트 미립자)를 함유한 코팅제에 의하여 마스킹한 영역만을 코팅함으로써 비자성체와 자성체를 일체화시킨 층규제 부재를 형성하는 것이 제안되었다(예를 들면 일본특허공개 2006-184451호 공보를 참조). 일본특허공개 2006-184451호에서는 인서트 성형 또는 코팅에 의하여 비자성체와 자성체를 일체적으로 연관시킴으로써 진직도의 개선을 꾀할 수 있다고 기재되어 있다.

(특허무헌 1) 일본특허공개 2000-98738호 공보 2001.10.09 일본특허공개 2006-184451호 공보 2006.07.13

그러나 전술한 일본특허공개 2006-184451호에서는, 비자성체로서 열가소성 수지를 사용하기 때문에 정적인(층규제 부재가 동작하지 않는 상태에서의) 진직도는 개선할 수 있지만 현상제 담지체상의 현상제층의 두께를 규제할 때에 비자성체로서 사용한 수지의 강도 부족에 의하여 층규제 부재의 휨이 발생한다는 문제가 있었다. 그리고 이 층규제 부재의 휨에 의하여 현상제층의 층두께가 불균일해져 형성된 화상에서의 화상 농도의 얼룩 등도 유발되었다.

또한 일본특허공개 2006-184451호에는, 비자성체의 기재에 대하여 현상 롤러의 대향부에 마스킹하여 자성체를 코팅한 것도 언급되는데, 마스킹 등에 의하여 제조 공정수가 대폭 증가하고, 나아가 코팅제의 경시적 열화에 의하여 현상제의 층두께 유지성이 저하되거나 비자성체에서 박리된 코팅제가 현상제에 혼입되어 화상 형성시에 누설에 의한 화질 결함 등이 발생한다는 문제가 있었다.

본 발명은 상기 문제를 감안하여 이루어진 것으로서, 층규제 부재의 동작시에도 진직도를 유지함과 동시에 자성체와 비자성체와의 단차나 들뜸의 우려 없이 간단한 공정으로 제조할 수 있는 현상 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 한 측면에 따르면, 캐리어와 토너로 이루어진 현상제를 수용하는 하우징과, 상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 원통형의 현상 슬리브와, 끝단면이 상기 현상 슬리브의 외주면에 대하여 소정 간격을 두고 위치하도록 상기 하우징에 설치된 층규제 부재를 구비하고, 상기 층규제 부재는 기재가 되는 비자성체층과, 상기 캐리어에 의한 상기 토너의 대전을 보조하는 수지층과, 상기 현상제의 균일화를 규제하는 자성체층을 적층한 구조를 가진 현상 장치가 제공된다.

이와 같이 본 발명의 일 측면에 따른 층규제 부재는 수지층을 가지고 있기 때문에 층규제 부재의 동작시의 진직도를 유지할 수 있을 뿐만 아니라 수지층에 캐리어에 의한 토너의 대전 보조 기능을 부여할 수 있다. 따라서 대전 레벨이 낮은 토너의 비산량을 줄일 수 있다.

상기 현상 장치에서 상기 수지층은 상기 캐리어의 표면을 피복하는 코팅 재료와 같은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 이와 같이 수지층이 캐리어의 코팅 재료와 같은 재료로 이루어짐으로써 캐리어와 같은 정도의 대전량을 토너에 부여할 수 있다.

상기 현상 장치에서 상기 수지층은 상기 층규제 부재를 구성하는 층들 중에서 상기 현상제 반송 방향의 최상류측에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 수지층이 현상제 반송 방향의 최상류측에 위치함으로써 수지층과 토너와의 접촉 면적이 넓어지기 때문에 보다 많은 대전량을 토너에 부여할 수 있다.

상기 현상 장치에서 상기 층규제 부재는 상기 현상제 반송 방향의 하류측에서부터 상기 비자성체층, 상기 자성체층, 상기 수지층의 순서대로 적층된 3층 구조를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 층규제 부재가 현상제 반송 방향의 하류측에서 비자성체층, 자성체층, 수지층의 순서대로 적층된 3층 구조를 가짐으로써 수지층과 토너와의 접촉 면적이 넓어짐과 동시에 층규제 부재 형성시의 프레스 가공의 가공성을 더욱 향상시킬 수 있다.

상기 현상 장치에서 상기 수지층은 상기 캐리어의 평균 입경 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 이와 같이 수지층이 캐리어의 평균 입경 이상의 두께를 가짐으로써 수지층에 의한 캐리어로의 대전 부여를 더욱 확실하게 할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 전술한 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치가 제공된다.

개시된 실시예들에 의하면, 비자성체층과 자성체층과 수지층을 접착하고 프레스 가공하여 층규제 부재를 형성함으로써 층규제 부재의 동작시에도 진직도를 용이하게 유지함과 동시에 자성체와 비자성체와의 단차나 들뜸의 우려 없이 간단한 공정으로 제조할 수 있는 현상 장치 및 이것을 구비한 화상 형성 장치를 제공할 수 있다. 또한 개시된 실시예들에 의하면, 수지층에 현상제의 대전을 보조하는 기능을 부여할 수도 있다. 이에 따라서, 개시된 실시예들에 따르는 층규제 부재가 설치된 현상 장치 및 이것을 구비한 화상 형성 장치에 의하면, 현상제층의 층두께를 안정적으로 유지함과 동시에 대전이 부족한 토너가 현상 장치내에서 비산됨에 따른 장치내 오염이나 바램 등의 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성을 도시한다.
도 2는 도 1의 화상 형성 장치에 채용되는 현상 유닛의 구성을 도시한다.
도 3a는 도 2의 현상 유닛에서의 층규제 부재의 일 예를 도시한다.
도 3b는 도 2의 현상 유닛에서의 층규제 부재의 다른 예를 도시한다.
도 3c는 도 2의 현상 유닛에서의 층규제 부재의 또 다른 예를 도시한다.
도 4는 도 2의 현상 유닛에서의 수지층 두께에 대한 현상제의 대전량 변화의 일례를 도시한다.
도 4는 도 2의 현상 유닛에서의 토너/캐리어 혼합비와 토너 비산량과의 관계를 도시한 그래프이다.

이하 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 아울러 본 명세서 및 도면에서 실질적으로 동일한 기능 구성을 가진 구성 요소에 대해서는 동일 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다. 한편, 도면에서 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.

먼저 도 1을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 현상 장치로서 현상 유닛(100)을 구비한 화상 형성 장치(1)의 개략 구성 및 동작에 대해서 설명하기로 한다. 도 1은 본 발명의 일 실시예에 따르는 현상 유닛(100)을 구비한 화상 형성 장치(1)의 개략 구성을 도시한다.

현상 유닛(100)은, 예를 들면 도 1에 도시된 탠덤 방식의 화상 형성 장치에 설치할 수 있다. 화상 형성 장치(1)는, 도 1에 도시한 것처럼 케이스(5) 안에 설치된, 기록 매체 반송 유닛(10)과, 중간 전사체로서 전사 벨트(20)를 구비한 전사 유닛과, 정전잠상을 담지하는 감광체 드럼(30)과, 감광체 드럼(30)위에 형성된 정전잠상을 현상하는 현상 유닛(100)과, 정착 유닛(40)을 포함한다.

기록 매체 반송 유닛(10)은 최종적으로 화상이 형성되는 기록 매체(P)를 수용함과 동시에 기록 매체(P)를 기록 매체 반송로상에 반송한다. 기록 매체(P)는 예를 들면 용지로서, 카셋트에 적층되어 수용된다. 기록 매체 반송 유닛(10)은 기록 매체(P)에 전사되는 토너상이 형성되어 2차 전사 영역에 도달하는 타이밍으로 기록 매체(P)를 2차 전사 영역에 도달시킨다.

전사 유닛은 후술하는 현상 유닛(100)에 의하여 형성된 토너상을 기록 매체(P)에 2차 전사하는 2차 전사 영역으로 반송한다. 전사 유닛은 전사 벨트(20)와, 전사 벨트(20)를 현가하는 서스펜션 롤러(20a, 20b, 20c, 20d)와, 감광체 드럼(30)과 함께 전사 벨트(20)를 협지하는 1차 전사 롤러(22)와, 서스펜션 롤러(20d)와 함께 전사 벨트(20)를 협지하는 2차 전사 롤러(24)로 이루어진다.

전사 벨트(20)는 서스펜션 롤러(20a, 20b, 20c, 20d)에 의하여 순환 이동되는 무단형 벨트이다. 1차 전사 롤러(22)는 전사 벨트(20)의 내주측에서 감광체 드럼(30)을 압압하도록 설치된다. 한편 2차 전사 롤러(24)는 전사 벨트(20)의 외주측에서 서스펜션 롤러(20d)를 압압하도록 설치된다. 도 1에는 도시되지 않았으나, 전사 유닛은 전사 벨트(20)에 부착된 토너를 제거하는 벨트 클리닝 장치 등을 더 구비해도 좋다.

감광체 드럼(30)은 외주면에 화상이 형성되는 정전잠상 담지체로서, 예를 들면 OPC(Organic Photo Conductor)로 이루어질 수 있다. 본 실시예에서의 화상 형성 장치(1)는 컬러 화상을 형성 가능한 장치로서, 예를 들면 마젠타, 옐로우, 시안, 블랙의 각 색에 대응하여 4개의 감광체 드럼(30)이 전사 벨트(20)의 회전 방향을 따라 설치되어 있다. 각 감광체 드럼(30)의 주위에는, 도 1에 도시된 바와 같이 대전 롤러(32)와, 노광 유닛(34)과, 현상 유닛(100)과, 클리닝 유닛(38)이 설치되어 있다.

대전 롤러(32)는 감광체 드럼(30)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전한다. 노광 유닛(34)은 대전 롤러(32)에 의하여 대전된 감광체 드럼(30)의 표면을 형성하고자 하는 화상에 따라 노광한다. 이로써 감광체 드럼(30)의 표면 중 노광 유닛(34)에 의하여 노광된 부분의 전위가 변화되어 정전잠상이 형성된다. 현상 유닛(100)은 토너 탱크(36: 36M, 36Y, 36C, 36B)으로부터 공급된 토너로 감광체 드럼(30)에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너상을 생성한다. 현상 유닛(100)의 상세한 구성에 대해서는 후술하기로 한다.

클리닝 유닛(38)은 감광체 드럼(30)위에 형성된 토너상이 전사 벨트(20)에 1차 전사된 후에 감광체 드럼(30)상에 잔존하는 토너를 회수한다. 클리닝 유닛(38)으로서는, 예를 들면 클리닝 블레이드를 설치하고 감광체 드럼(30)의 외주면에 클리닝 블레이드를 접하게 함으로써 감광체 드럼(30)위의 잔류 토너를 털어내도록 할 수 있다. 아울러 감광체 드럼(30) 주위에는 감광체 드럼(30)의 회전 방향으로 클리닝 유닛(38)과 대전 롤러(32) 사이에 감광체 드럼(30)의 전위를 리셋하는 제전 램프(미도시)를 배치할 수도 있다.

정착 유닛(40)은 전사 벨트(20)에서 기록 매체(P)로 2차 전사된 토너상을 기록 매체(P)에 부착시켜 정착시킨다. 정착 유닛(40)은, 예를 들면 가열 롤러(42)와 가압 롤러(44)를 포함할 수 있다. 가열 롤러(42)는 회전축 주위로 회전 가능한 원통형 부재이며, 그 내부에는 예를 들면 할로겐 램프 등의 열원이 설치되어 있다. 가압 롤러(44)는 회전축 주위로 회전 가능한 원통형 부재로서, 가열 롤러(42)를 가압하도록 설치된다. 가열 롤러(42) 및 가압 롤러(44)의 외주면에는, 예를 들면 실리콘 고무 등의 내열 탄성층이 설치된다. 정착 유닛(40)은 가열 롤러(42)와 가압 롤러(44)와의 접촉 영역인 정착 닙부에 기록 매체(P)를 통과시킴으로써 토너상을 기록 매체에 용융 정착시킨다.

또한 화상 형성 장치(1)에는 정착 유닛(40)에 의하여 토너상이 정착된 기록 매체를 장치 외부에 배출하기 위한 배출 롤러(52, 54)가 설치되어 있을 수 있다.

다음으로, 본 실시예에 따르는 화상 형성 장치(1)의 동작을 설명하기로 한다.

상기와 같은 화상 형성 장치(1)는 우선 화상 형성 장치(1)가 조작되면 피기록 화상의 화상 신호가 제어부(미도시)에 송신된다. 이어서 제어부는 대전 롤러(32)에 의하여 감광체 드럼(30)의 표면을 소정 전위로 균일하게 대전시킨 후 수신한 화상 신호에 기초하여 노광 유닛(34)으로 감광체 드럼(30)의 표면에 레이저광을 조사하여 정전잠상을 형성한다.

한편 현상 유닛(100)에서는 토너와 캐리어를 혼합 교반하여 충분히 대전시킨 후 현상 롤러(110)에 현상제를 담지시킨다. 그리고 현상 롤러(120)의 회전에 의하여 현상제가 감광체 드럼(30)과 대향하는 영역까지 반송되면 현상 롤러(120)에 담지된 현상제 중의 토너가 감광체 드럼(30)의 외주면위에 형성된 정전잠상으로 이동하여 정전잠상을 현상한다. 이렇게 해서 형성된 토너상은 감광체 드럼(30)과 전사 벨트(20)가 대향하는 영역에서 감광체 드럼(30)으로부터 전사 벨트(20)로 1차 전사된다. 전사 벨트(20)에는 4개의 감광체 드럼(30)위에 형성된 토너상이 차례대로 적층되어 하나의 적층 토너상이 형성된다. 그리고 적층 토너상은 서스펜션 롤러(20d)와 2차 전사 롤러(24)가 접촉하는 영역에서 기록 매체 반송 유닛(10)으로부터 반송된 기록 매체(P)에 2차 전사된다.

적층 토너상이 2차 전사된 기록 매체(P)는 정착 유닛(40)에 반송된다. 기록 매체(P)를 가열 롤러(42)와 가압 롤러(44) 사이에서 열 및 압력을 가하면서 통과시킴으로써 적층 토너상이 기록 매체에 용융 정착된다. 그 후 기록 매체(P)는 배출 롤러(52, 54)에 의하여 화상 형성 장치(1)의 외부로 배출된다. 한편 전사 벨트(20)는 벨트 클리닝 장치를 구비할 경우 적층 토너상이 기록 매체(P)에 2차 전사된 후 전사 벨트(20)에 잔존하는 토너가 벨트 클리닝 장치에 의하여 제거된다.

아울러 도 1에 도시한 탠덤 방식의 화상 형성 장치(1)는 본 실시예에 관한 현상 유닛(100)을 사용한 화상 형성 장치의 일례로서, 본 실시예에 관한 현상 유닛(100)은 여러가지 방식의 화상 형성 장치에 적용할 수 있다.

이상, 본 실시예에 따르는 현상 유닛(100)을 구비한 화상 형성 장치(1)의 개략 구성에 대해서 설명하였다.

본 실시예에 따른 현상 유닛(100)은 규제 부재의 동작시에도 진직도를 용이하게 유지함과 동시에 현상제의 대전을 보조하는 기능을 가진 층규제 부재(160)를 구비하는 것을 특징으로 한다. 이하, 도 2, 도 3a, 도 3b 및 도 3c에 기초하여 본 실시예에 따른 현상 유닛(100)의 구성 및 층규제 부재(160)의 구성에 대해서 설명하기로 한다. 도 2는 본 실시예에 따른 현상 유닛(100)의 구성을 도시한 설명도이다. 도 3a, 도 3b 및 도 3c는 본 실시예에 따른 층규제 부재(160)의 구성예를 도시한 설명도이다.

본 실시예에 따른 현상 유닛(100)은, 도 2에 도시된 것처럼 하우징(110)과, 현상 롤러(120)와, 제1 교반 반송 부재(130)와, 제2 교반 반송 부재(140)와, (이하, 제1 교반 반송 부재(130)와 제2 교반 반송 부재(140)를 합하여 교반 반송부라고 칭하는 경우도 있다.) 층규제 부재(160)를 구비한다.

하우징(110)은 토너와 캐리어로 이루어진 현상제(2성분 현상제)를 수용하는 케이스로서, 그 내부에 후술하는 현상 롤러(120), 제1 교반 반송 부재(130), 제2 교반 반송 부재(140), 층규제 부재(160) 등이 설치되어 있다.

현상 롤러(120)는 감광체 드럼(30)의 외주면위에 형성된 정전잠상에 대하여 토너를 공급하는 현상제 담지체이다. 현상 롤러(120)는 현상 슬리브(123)와, 현상 슬리브(123)의 내부에 배치된 마그넷(121)으로 이루어진다. 현상 슬리브(123)는 하우징(110)에 회전 가능하게 설치된 비자성 금속으로 이루어진 원통형 부재이다. 현상 롤러(120)에서는 현상 슬리브(123)만 회전하고 현상 슬리브(123)안에 배치된 마그넷(121)은 하우징(110)에 고정되어 있다. 또 현상 롤러(120)에는 현상 바이어스를 인가하는 현상 바이어스 인가부(미도시)가 설치되어 있다.

마그넷(121)은 복수의 자극을 가지고 있으며, 예를 들면 감광체 드럼(30)에 대향하는 영역, 즉 감광체 드럼(30)에 형성된 정전잠상을 현상하는 영역까지 및 현상 영역에서 제1 교반 반송 부재(130)와 대향하는 위치까지는, 다른 자극을 번갈아 배치하여 설치할 수 있다. 이것은 현상제를 현상 슬리브(123)위로 자기력에 의하여 반송하기 위함이다. 또 현상 영역에서는 현상제의 자기 브러시의 털을 일으켜 해당 자기 브러시를 감광체 드럼(30)의 정전잠상에 접촉 또는 근접시키기 위해서, 현상 영역에 자극이나 극간을 배치할 수도 있다. 한편 현상 롤러(120)가 제1 교반 반송 부재(130)와 대응하는 위치에는 동일 극성의 자극을 둘레 방향으로 인접하도록 배치한다. 이 동일 극성의 자극에 의하여 극간에서는 해당 현상 슬리브(123)의 회전 방향에 대한 접선 방향 및 법선 방향의 자력이 작아진다. 따라서 현상제는 현상 슬리브(123)의 회전에 따라 현상 롤러(120)와 제1 교반 반송 부재(130)가 대향하는 위치에서 현상 슬리브(123)로부터 박리된다.

교반 반송부는 현상제를 구성하는 자성체의 캐리어와 비자성체 또는 약자성체의 토너를 교반하여 캐리어와 토너를 대전시키는 영역이다. 교반 반송부는 제1 교반 반송 부재(130)와 제2 교반 반송 부재(140)를 구비한다.

제1 교반 반송 부재(130)는 현상 롤러(120)와 대략 수직 방향으로 대향하여 배치되어 있으며 혼합 교반된 현상제를 현상 롤러(120)에 공급한다. 제1 교반 반송 부재(130)는 제1 지지축(131)과, 제1 교반 날개(133)로 이루어진다. 제1 지지축(131)은 하우징(110)의 내벽에 베어링을 사이에 두고 회전 가능하게 설치된다. 제1 교반 날개(133)는 제1 지지축(131)의 외주면에 설치되고, 제1 지지축(131)의 길이 방향으로 배치된 나선형의 경사면으로 이루어진다.

제2 교반 반송 부재(140)는 현상제를 혼합 교반하여 현상제를 충분히 대전시키는 역할을 담당하고 있으며 대전된 현상제를 제1 교반 반송 부재(130)에 반송한다. 제2 교반 반송 부재(140)는 제1 교반 반송 부재(130)와 마찬가지로 제2 지지축(141)과 제2 교반 날개(143)로 이루어진다. 제2 지지축(141)은 하우징(110)의 내벽에 베어링을 사이에 두고 회전 가능하게 설치된다. 제2 교반 날개(143)는 제2 지지축(141)의 외주면에 설치되고, 제2 지지축(143)의 길이 방향으로 배치된 나선형의 경사면으로 이루어진다.

제1 교반 반송 부재(130)와 제2 교반 반송 부재(140)는 제1 지지축(131)과 제2 지지축(141)이 대략 평행이 되도록, 예를 들면 대략 수평 방향(현상 롤러(120)와 제1 교반 반송 부재(130)가 인접한 방향에 대하여 대략 직교하는 방향)으로 나란히 배치된다. 제1 교반 반송 부재(130)와 제2 교반 반송 부재(140) 사이에는 경계벽(102)(도 1을 참조)이 설치되어 있다. 경계벽(102)은 제1 교반 반송 부재(130)와 제2 교반 반송 부재(140)가 각 교반 반송 부재의 양단에서 연통하도록 설치되어 있다.

제2 교반 반송 부재(140)에 의하여 교반하면서 반송된 현상제는 제1 교반 반송 부재(130)에 의해 교반, 반송되면서 현상 롤러(120)의 외주면으로 이행한다. 제2 교반 반송 부재(140)에는 토너 농도를 검출하기 위한 토너 농도 센서(미도시)가 설치되어 있으며, 반송로내의 토너 농도가 저하되면 토너 탱크(36)에서 현상제 공급부(150)를 통하여 반송로내로 현상제가 공급된다.

층규제 부재(160)는 현상 롤러(120)의 현상 슬리브(123)와 감광체 드럼(30)이 대향하는 위치를 기준으로 하여 현상 슬리브(123)의 회전 방향의 상류측에, 그 끝단면이 현상 슬리브(123)의 외주면에 대하여 소정 간격을 두고 위치하도록 하우징(110)에 설치되어 있다. 층규제 부재(160)는 현상 슬리브(123)의 외주면위에 부착된 현상제를 균일한 두께의 층으로 고르게 하는, 즉 현상제의 균일화를 규제하는 역할을 가지고, 기재가 되는 비자성체층과, 수지층과, 현상제의 균일화를 규제하는 자성체층을 적층한 구조를 갖는다. 본 실시예에 따른 현상 유닛(100)은, 층규제 부재(160)가 그 동작시에도 진직도를 용이하게 유지함과 동시에 현상제의 대전을 보조하는 기능을 갖는 것을 특징으로 하는데, 그를 위한 구성을 이하에서 상세히 설명하기로 한다.

도 3a, 도 3b 및 도 3c에 도시한 것처럼 층규제 부재(160)는, 기재가 되는 비자성체층(161)과, 현상제의 균일화를 규제하는 자성체층(163)과, 캐리어에 의한 토너의 대전을 보조하는 수지층(165)을 적층한 구조를 가진다. 전술한 것처럼 층규제 부재(160)는 그 끝단면이 현상 슬리브(123)의 외주면에 대하여 소정 간격을 두고 위치되어 있는데, 이 소정 간격은, 현상 슬리브(123)의 외주면위의 현상제층을 원하는 층두께로 할 수 있는 간격으로서, 현상 조건에 따라 적절히 설정할 수 있다.

비자성체층(161)은 기재가 되는 비자성체의 금속판으로서, 층규제 부재(160)의 강성을 유지하는 기능을 가진다. 비자성체층(161)의 재질로서는, 비자성체라면 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들면 알루미늄재나 SUS재의 300번대 등을 사용할 수 있다. 또 비자성체층(161)은 그 강성을 유지하는 기능을 실현하기 위하여 자성체층(163)보다 두껍게 형성되어 현상 롤러(120)의 회전 방향의 하류측에 배치된다.

자성체층(163)은 비자성체층(161)에 대하여 현상 롤러(120)의 회전 방향의 상류측에 배치된 자성체의 판으로서, 현상제의 균일화를 규제하는 기능을 가진다. 자성체층(163)의 재질로서는, 자성체라면 특별히 한정은 되지 않지만, 예를 들면 SUS 430 등 SUS재의 400번대를 사용할 수 있다.

수지층(165)은 토너와 접촉하여 토너를 마찰 대전시킴으로써 캐리어에 의한 토너의 대전을 보조하는 기능을 가지며, 본 실시예에 따른 층규제 부재(160)의 특징적인 구성이다. 일반적으로 2성분 현상제를 사용할 경우 캐리어에 의한 대전만으로는, 토너의 대전 레벨이 낮은 경우가 많다. 따라서 충분히 대전되지 않은 토너가 현상 슬리브(123)의 외주면위에 도달하지 않고 현상 유닛(100)안을 비산하여 장치내의 오염이나 바램 등의 현상을 일으키는 경우가 있다. 이에 반해 본 실시예에 따른 층규제 부재(160)에서는, 수지층(165)에 캐리어에 의한 토너의 대전을 보조하는 기능을 부여함으로써 대전 레벨이 낮은 토너의 수를 줄여 토너의 비산을 억제하였다.

이 수지층(165)은, 캐리어와 동등한 대전성을 토너에 부여하기 위하여 현상제의 캐리어 표면을 피복하는 코팅 재료와 같은 재료로 이루어지는 것이 바람직하다. 캐리어의 코팅 재료로서는, 일반적으로는 아크릴 수지, 스티렌 수지, 스티렌-아크릴 수지 공중합체, 실리콘 수지 등이 사용되는데, 본 실시예에 따른 현상제에서는 토너에 대전성을 부여할 수 있는 것이라면 특별히 한정은 되지 않으며 다른 수지를 사용해도 좋다.

또 수지층(165)은 캐리어에 의한 토너의 대전을 보조하는 기능을 더욱 충분히 발휘시키기 위하여 현상제의 캐리어의 평균 입경 이상의 두께를 갖는 것이 바람직하다. 수지층(165)의 두께가 캐리어의 평균 입경보다도 크면 토너에 충분한 대전성을 부여할 수 있다. 한편 수지층(165) 두께의 상한은 특별히 규정하지 않았으나 수지층(165)의 두께가 지나치게 두꺼우면 층규제 부재(160) 전체의 두께도 커짐에 따라 층규제 부재(160)를 형성할 때의 프레스 가공의 가공성이 저하될 가능성이 있기 때문에 이 점을 고려하여 수지층(165)의 두께를 설정하는 것이 바람직하다. 아울러 본 실시예에서의 캐리어의 평균 입경은 1차 입자의 수평균 직경으로서, 레이저 회절법에 의하여 측정된 값이다.

본 실시예에 따른 층규제 부재(160)는 전술한 비자성체층(161), 자성체층(163) 및 수지층(165)을 에폭시 수지계의 접착제 등을 사용하여 접착하여 적층시켜 복수층을 가진 판형의 복합 재료로 형성한 후에 프레스 가공하여 원하는 형상으로 만듦으로써 형성된다. 이와 같이 각 층을 접착하여 복합 재료를 형성한 후에 프레스 가공을 하여 층규제 부재(160)를 형성함으로써 비자성체와 자성체간의 단차나 들뜸의 우려 없이 층규제 부재(160)의 진직도를 용이하게 향상시킬 수 있다. 또 복합 재료는 각 층을 접착제에 의해 접착시키기 때문에 종래 사용된 용접 등과는 달리 비자성체층(161)이나 자성체층(163)을 구성하는 금속과, 수지층(165)을 구성하는 수지와의 접합이 가능해지므로 층규제 부재(160)의 수지층(165)에 현상제의 대전 보조 기능을 부여할 수 있게 된다. 이와 같이 본 실시예에 따른 층규제 부재(160)에 의하면, 진직도의 유지는 물론 현상제의 대전 보조 기능도 아울러 부여할 수 있다. 아울러 층규제 부재(160)는 그 강도를 확보하기 위해 통상 대략 L자 형상으로 가공되는데, 본 실시예에서는 적층한 복합 재료를 단순히 프레스 가공하는 것만으로도 용이하게 원하는 형상으로 가공할 수 있다.

또 층규제 부재(160)에서의 비자성체층(161), 자성체층(163), 수지층(165)의 배치 순서는, 현상 롤러(120)의 회전 방향의 최하류측, 바꿔 말하면 현상제 반송 방향의 최하류측에 기재가 되는 비자성체층(161)을 배치하는 것을 제외하면 특별히 규정하지는 않는다.

예를 들면 도 3a에 도시한 것처럼, 현상제 반송 방향의 최하류측에 비자성체층(161)을 배치하고, 비자성체층(161)의 현상제 반송 방향의 상류측에 수지층(165)을 배치하고, 수지층(165)의 상류측에 자성체층(163)을 배치해도 좋다. 즉, 층규제 부재(160)는 현상제 반송 방향의 하류측에서부터 상류측으로 비자성체층(161), 수지층(165), 자성체층(163)의 순서대로 적층된 3층 구조를 가질 수 있다.

또는 도 3b에 도시한 것처럼, 현상제 반송 방향의 최하류측에 비자성체층(161)을 배치하고, 비자성체층(161)의 현상제 반송 방향의 상류측에 자성체층(163)을 배치하고, 자성체층(153)의 상류측에 수지층(165)을 배치해도 좋다. 즉, 층규제 부재(160)는 현상제 반송 방향의 하류측에서부터 상류측으로 비자성체층(161), 자성체층(163), 수지층(165)의 순서대로 적층된 3층 구조를 가질 수 있다.

또는 도 3c에 도시한 것처럼, 현상제 반송 방향의 최하류측에 비자성체층(161)을 배치하고, 비자성체층(161)의 현상제 반송 방향의 상류측에 수지층(165)을 배치하고, 수지층(165)의 상류측에 자성체층(163)을 배치하며, 나아가 자성체층(163)의 상류측에 또 다른 수지층(165)을 더 배치해도 좋다. 즉, 층규제 부재(160)는 현상제 반송 방향의 하류측에서부터 비자성체층(161), 수지층(165), 자성체층(163), 및 또 다른 수지층(165)의 순서대로 적층된 4층 구조를 가질 수 있다.

이상과 같은 각 층의 배치 모두 본 실시예에 따른 층규제 부재(160)의 기능을 발휘할 수 있는데, 수지층(165)의 대전 보조 기능을 더욱 충분히 발휘시키기 위해서는, 도 3b나 도 3c에 도시한 것처럼 수지층(165)이 층규제 부재(165)를 구성하는 층들 중 현상제 반송 방향의 최상류측에 위치하는 것이 바람직하다. 이와 같이 수지층(165)이 현상제 반송 방향의 최상류측에 위치함으로써 도 3a에 도시한 배치보다도 수지층(165)과 토너의 접촉 면적이 커져 마찰 대전의 효과가 향상되기 때문이다.

또 층규제 부재(160)를 형성할 때의 프레스 가공 가공성을 고려하면, 도 3b에 도시한 것처럼 층규제 부재(160)가 현상제 반송 방향의 하류측에서 비자성체층(161), 자성체층(163), 수지층(165)의 순서대로 적층된 3층 구조를 갖는 것이 더욱 바람직하다. 도 3c에 도시한 것처럼, 층규제 부재(160)가 4층 이상의 구조이면 층규제 부재(160) 전체의 두께가 커지기 때문에 도 3b에 도시한 3층 구조의 경우와 비교하면 가공성이 약간 저하되는 경향이 있다.

종래의 층규제 부재에는 안정적인 현상 슬리브상의 현상제층의 층두께 규제만을 추구하는 경우가 많은데, 이상 설명한 본 실시예에 따른 층규제 부재(160)는 주기능인 층두께 규제의 안정성은 물론 현상제의 대전 보조 기능을 가짐으로써 대전 레벨이 낮은 토너의 현상 유닛(100) 밖으로의 토출량이나 장치내 오염을 줄일 수 있다.

이하, 도 4 및 도 5를 참조하여 본 실시예에 따른 층규제 부재(160)의 효과에 대해서 설명하기로 한다. 도 4는 수지층(165)의 두께에 대한 현상제의 대전량 변화를 도시한 그래프이다. 도 5는 토너/캐리어 혼합비(T/D)와 토너 비산량의 관계를 도시한 그래프이다.

도 4는 본 실시예에 따른 층규제 부재를 적용하여 수지층의 두께를 변경했을 때의 현상제의 대전량을 도시한 것이다. 도 4에 도시한 현상제의 대전량의 평가 방법은 이하와 같다.

초기의 T/D를 7%로 설정한 현상 유닛을 준비하고 그 현상 유닛의 토너 보급구에 토너를 1g 투입하였다. 그 후 현상 유닛을 1분 공전한 후 현상 슬리브 외주면위의 현상제를 채취하여 전계 비상식 대전량 측정 장치(DIT사제)에서 현상제의 대전량=Q/M(단위:μC/g)을 측정하였다. 상기 일련의 작업을 수지층의 두께를 변경한 층규제 부재(닥터 블레이드)를 교환하면서 반복 수행하고 플로팅한 결과, 도 4에 도시한 것처럼 종래 예의 수지층이 존재하지 않는 층규제 부재와 비교하여 수지층의 두께에 대해 비례적으로 현상제의 대전량 상승을 실현할 수 있다는 것을 알 수 있었다. 아울러 본 평가에서의 층규제 부재의 구조로서는, 도 3b에 도시한 구조와 동일한 것을 사용하였다.

도 5는 T/D를 변경했을 때의 토너 비산량을 측정한 결과를, 본 실시예에 따른 층규제 부재를 적용한 본 발명예와, 비자성체에 자성체만을 붙인(수지층이 존재하지 않는) 층규제 부재를 적용한 종래예에서 비교한 것이다. 도 5에 도시한 토너 비산량의 평가 방법은 이하와 같다.

토너 비산량의 측정 방법은 현상 유닛 내의 현상제의 T/D를 임의의 값으로 설정하고 비산 토너 채취용 실리콘 튜브(내경Φ4mm, 외경Φ6mm)를 현상 슬리브의 회전 방향의 하류측에, 또한 현상제 반송 영역의 양단부 및 현상 유닛의 길이 방향의 중앙 위치의 3군데에 설치하고, 현상 유닛이 30초 구동했을 때의 비산 토너량을 TSI사제의 Dust Trak Model 8520(흡입량: 1.7L/min)을 사용하여 측정하였다. 상기 작업을 T/D를 변경하면서 반복 수행하여 현상 유닛의 길이 방향에 따른 3군데의 측정 위치에서의 평균 토너 비산량의 합계치를 플로팅한 결과를 도 5에 도시하였다. 아울러 본 평가에서의 층규제 부재의 구조로서는, 도 3b에 도시한 구조와 동일한 것을 사용하였다.

도 5에 도시한 것처럼, 어떠한 예에서도 T/D의 값이 커지면, 즉 토너의 배합비가 많아지면 대전량이 적어지기 때문에 토너의 비산량은 증가하였으나, 토너 대전 보조 기능을 가진 수지층이 설치된 층규제 부재를 사용한 본 발명예는 수지층이 없는 종래예와 비교하여 T/D의 증가에 대한 토너 비산량이 훨씬 줄어든 것을 알 수 있다.

이상, 도 4 및 도 5에 도시한 평가 결과로부터 알 수 있듯이 본 실시예에 따른 층규제 부재를 사용하면 층두께 규제의 안정성은 물론 토너의 비산량을 줄일 수 있기 때문에 대전 레벨이 낮은 토너의 현상 유닛(100) 밖으로의 토출량이나 장치내 오염을 줄일 수 있다.

전술한 본 발명인 현상 장치 및 이를 구비한 화상 형성 장치는 이해를 돕기 위하여 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 정해져야 할 것이다.

1: 화상 형성 장치 100: 현상 유닛(현상 장치)
110: 하우징 120: 현상 롤러
121: 마그넷 123: 현상 슬리브
130: 제1 교반 반송 부재 140: 제2 교반 반송 부재
160: 층규제 부재 161: 비자성체층
163: 자성체층 165: 수지층

Claims (11)

1. 캐리어와 토너로 이루어진 현상제를 수용하는 하우징;
   상기 하우징에 회전 가능하게 설치된 원통형의 현상 슬리브; 및
   끝단면이 상기 현상 슬리브의 외주면에 대하여 소정 간격을 두고 위치하도록 상기 하우징에 설치된 층규제 부재;를 포함하고,
   상기 층규제 부재는 기재가 되는 비자성체층과, 상기 캐리어에 의한 상기 토너의 대전을 보조하는 수지층과, 상기 현상제의 균일화를 규제하는 자성체층이 적층된 구조를 가지는 현상 장치.
2. 제1 항에 있어서, 상기 수지층이 상기 캐리어의 표면을 피복하는 코팅 재료와 같은 재료로 형성되는 현상 장치.
3. 제1 항에 있어서, 상기 비자성층이 상기 층규제 부재를 이루는 층들 중 상기 현상제 반송 방향의 최하류측에 위치하는 현상 장치.
4. 제1 항에 있어서, 상기 수지층이 상기 층규제 부재를 이루는 층들 중 상기 현상제 반송 방향의 최상류측에 위치하는 현상 장치.
5. 제1 항에 있어서, 상기 층규제 부재가 상기 현상제 반송 방향의 하류측에서부터 상기 비자성체층, 상기 자성체층, 상기 수지층의 순서대로 적층된 3층 구조를 갖는 현상 장치.
6. 제1 항에 있어서, 상기 층규제 부재가 상기 현상제 반송 방향의 하류측에서부터 상기 비자성체층, 상기 수지층, 상기 자성체층의 순서대로 적층된 3층 구조를 갖는 현상 장치.
7. 제1 항에 있어서, 상기 수지층은 제1 수지층과 제2 수지층을 포함하며, 상기 층규제 부재가 상기 현상제 반송 방향의 하류측에서부터 상기 비자성체층, 상기 제1 수지층, 상기 자성체층, 및 상기 제2 수지층의 순서대로 적층된 4층 구조를 갖는 현상 장치.
8. 제1 항에 있어서, 상기 수지층이 상기 캐리어의 평균 입경 이상의 두께를 갖는 현상 장치.
9. 제1 항에 있어서, 상기 비자성체층, 상기 자성체층 및 상기 수지층은 접착제에 의해 접착되어 적층된 현상 장치.
10. 제1 항에 있어서, 상기 비자성체층이 상기 자성체층보다 두껍게 형성된 현상 장치.
11. 제1 항 내지 제10 항 중 어느 한 항에 기재된 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치.

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