KR20160115021A - 현상기 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기가 개시된다. 현상기는, 토너와 캐리어가 혼합되는 내부 공간을 형성하는 현상 프레임과, 현상제를 그 외주에 부착시키며 현상제 중에서 토너를 상기 상담지체에 공급하는 현상롤러와, 내부 공간에 설치되어 토너와 캐리어를 현상롤러의 축방향과 나란한 방향으로 운반, 혼합하는 교반기를 포함한다. 현상 프레임의 바닥면에 오목하게 단차진 다수의 오목부가 축방향으로 배열된다.

Description

현상기 및 이를 채용한 전자사진방식 화상형성장치{Developing device and electrophotographic image forming apparatus using the same}

토너와 자성 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 채용하는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치가 개시된다.

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.

전자사진 화상형성장치의 화상형성방식은 토너로 된 일성분 현상제를 사용하는 일성분 현상방식과, 토너와 캐리어가 혼합된 이성분 현상제를 사용하고 이 중에서 토너만을 감광체로 현상시키는 이성분 현상방식으로 구분될 수 있다.

이성분 현상방식에서는, 토너가 캐리어와 혼합되어 마찰 대전된다. 대전된 토너는 캐리어에 정전기력에 의하여 부착된다. 캐리어는 현상롤러에 자기력에 의하여 부착된다. 현상롤러와 감광체 사이에 인가되는 현상 바이어스 전압에 의하여 토너가 캐리어로부터 분리되어 감광체의 화상영역에 부착되어 정전잠상이 가시적인 토너화상으로 현상된다. 토너의 대전량이 부족하면, 현상 과정에서 토너가 비산되어 화상형성장치 내부를 오염시키거나 감광체의 비화상영역에 부착되는 배경부(background) 오염이 발생될 수 있다.

토너와 캐리어를 충분히 혼합, 교반할 수 있는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공한다.

일 측면에 따른 현상기는, 토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기로서, 토너와 캐리어가 혼합되는 내부 공간을 형성하는 현상 프레임; 현상제를 그 외주에 부착시키며, 현상제 중에서 토너를 상기 상담지체에 공급하는 현상롤러; 상기 내부 공간에 설치되어 상기 토너와 캐리어를 상기 현상롤러의 축방향과 나란한 방향으로 운반, 혼합하는 교반기;를 포함하며, 상기 현상 프레임의 바닥면에는 오목하게 단차진 다수의 오목부가 상기 축방향으로 배열된다.

상기 교반기는 상기 현상 롤러와 나란한 회전축과 상기 회전축의 외주에 마련된 나선 날개를 구비하여, 회전되면서 상기 토너와 캐리어를 운반하면서 혼합하며, 상기 회전축에는 토너와 캐리어를 회전 방향으로 혼합하는 다수의 패들이 마련될 수 있다.

상기 다수의 패들은 상기 회전축 방향으로 배열될 수 있다.

상기 다수의 패들은 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 작은 제1패들을 포함할 수 있다.

상기 다수의 패들은 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 큰 제2패들을 포함할 수 있다. 상기 제2패들은 상기 오목부에 대응되는 위치에 마련될 수 있다.

상기 다수의 패들은 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 작은 제1패들과, 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 큰 제2패들을 포함할 수 있다. 상기 제1패들과 상기 제2패들은 상기 회전축 방향으로 교대로 배열될 수 있다.

상기 내부 공간은, 상기 현상롤러가 설치된 현상실과, 상기 현상실과 나란하고 상기 축방향의 양단부에서 상기 현상실과 연통된 교반실을 포함하며, 상기 교반기는, 상기 교반실과 상기 현상실에 각각 배치되는 제1, 제2교반기를 포함하며, 상기 오목부는 상기 현상실과 상기 교반실 중 적어도 하나의 바닥면에 마련될 수 있다.

상기 내부 공간은, 상기 현상롤러가 설치된 현상실과, 상기 현상실과 나란하고 상기 축방향의 양단부에서 상기 현상실과 연통된 교반실을 포함하며, 상기 교반기는, 상기 교반실과 상기 현상에 각각 배치되는 제1, 제2교반기를 포함하며, 상기 오목부는 상기 교반실의 바닥면에 마련될 수 있다.

상기 제1교반기는 상기 현상 롤러와 나란한 회전축과 상기 회전축의 외주에 마련된 나선 날개를 구비하여, 회전되면서 상기 토너와 캐리어를 운반하면서 혼합하며, 상기 회전축에는 상기 회전축 방향으로 배열되어 토너와 캐리어를 회전 방향으로 혼합하는 다수의 패들이 마련될 수 있다.

상기 다수의 패들의 최외곽 반경은 상기 나선 날개의 반경보다 크며, 상기 다수의 패들은 상기 오목부에 대응되는 위치에 마련될 수 있다.

일 측면에 따른 전자사진방식 화상형성장치는, 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 전자사진방식 화상형성장치로서, 정전잠상이 형성되는 상담지체; 상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서 전술한 현상기;를 포함한다.

상술한 현상기 및 전자사진방식 화상형성장치의 실시예들에 따르면, 현상기 내에서 토너와 캐리어를 충분히 혼합, 교반할 수 있다.

도 1은 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예의 구성도이다.
도 2는 현상기의 일 실시예의 평면도이다.
도 3은 현상롤러의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 B-B' 단면도이다.
도 5는 현상기의 일 실시예의 평면도이다.
도 6은 도 5의 D-D' 단면도이다.
도 7은 현상기의 일 실시예의 평면도이다.
도 8은 도 5의 E-E' 단면도이다.
도 9는 도 7에 도시된 실시예에 따른 혼합, 대전 효과를 시험한 결과를 보여주는 그래프이다.
도 10은 패들의 다양한 예를 보여주는 도면이다.

이하, 도면들 참조하면서 현상기 및 전자사진방식 화상형성장치의 실시예들에 관하여 설명한다.

도 1은 전자사진방식 화상형성장치의 일 실시예를 간략히 도시한 구성도이다. 본 실시예의 화상형성장치는 토너와 자성 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 채용하는 단색 화상형성장치이다. 토너의 색상은 예를 들어 블랙색상이다.

감광드럼(1)은 정전잠상이 형성되는 상담지체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주에 광도전성을 가지는 감광층이 형성된 것이다. 감광드럼(1) 대신에 순환주행되는 벨트의 외면에 감광층이 형성된 감광벨트가 채용될 수도 있다.

대전롤러(2)는 감광드럼(1)의 표면을 균일한 대전 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 대전롤러(2)는 감광드럼(1)에 접촉되어 회전되며, 대전롤러(2)에는 대전 바이어스 전압이 인가된다. 대전기로서, 평판 전극과 와이어 전극 사이에 바이어스 전압을 인가하여 코로나 방전을 일으킴으로써 감광드럼(1)의 표면을 대전시키는 코로나 대전기가 채용될 수도 있다. 참조부호 8은 대전롤러(2)의 표면의 이물질을 제거하는 클리닝 롤러이다.

노광기(3)는 대전된 감광드럼(1)의 표면에 화상정보에 대응되는 광을 조사하여 정전잠상을 형성한다. 노광기(3)로서, 예를 들면 레이저 다이오드로부터 조사되는 광을 폴리곤 미러를 이용하여 주주사방향으로 편향시켜 감광드럼(1)에 주사하는 LSU(laser scanning unit)가 채용될 수 있다. 또한, 노광기(3)로서 화상정보에 대응되어 온(ON)/오프(OFF) 구동되는 다수의 발광소자, 예를 들어 LED(light emitting diode)가 주주사방향으로 배열된 바(bar) 형태의 노광기가 채용될 수도 있다.

현상기(100)는 토너와 캐리어를 혼합, 교반하며, 토너를 감광드럼(1)에 형성된 정전잠상에 공급하여 감광드럼(1)의 표면에 가시적인 토너화상을 형성한다. 현상기(100)는 토너와 캐리어를 포함하는 현상제를 감광드럼(1)과 대면된 현상 영역(9)으로 운반하는 현상롤러(10)를 포함한다. 토너는 정전기력에 의하여 캐리어에 부착되며, 캐리어는 자기력에 의하여 현상롤러(10)의 표면에 부착된다. 이에 의하여 현상롤러(10)의 표면에는 현상제 층이 형성된다. 현상 롤러(10)는 감광드럼(1)과 대면되게 위치된다. 현상롤러(10)는 감광드럼(1)과 현상 갭만큼 이격되게 위치될 수 있다. 현상 갭은 현상영역(9)에서 감광드럼(1)의 외주면과 현상롤러(10)의 외주면과의 간격을 말한다. 현상갭은 수십 내지 수백 미크론 정도로 설정될 수 있다. 현상롤러(10)는 감광드럼(1)과 현상 갭만큼 이격되게 위치된다. 현상롤러(10)와 감광드럼(1) 사이에 인가되는 현상 바이어스 전압에 의하여 토너는 현상롤러(10)로부터 감광드럼(1)으로 이동되며, 감광드럼(1)의 표면에 가시적인 토너화상을 형성한다. 현상기(100) 내의 토너가 소비되면, 토너 용기(200)로부터 토너 공급구(102)를 통하여 현상기(100)로 토너가 공급된다.

전사롤러(4)는 감광드럼(1)에 형성된 토너화상을 용지로 전사시키는 전사기의 일 예이다. 전사롤러(4)는 감광드럼(1)과 대면되어 전사닙을 형성하며, 전사롤러(4)에는 전사 바이어스 전압이 인가된다. 전사 바이어스 전압에 의하여 감광드럼(1)과 전사롤러(4) 사이에 형성되는 전사전계에 의하여 감광드럼(1)의 표면에 현상된 토너화상이 기록매체(P)로 전사된다. 전사롤러(4) 대신에 코로나 방전을 이용하는 코로나 전사기가 채용될 수도 있다.

전사 후에 감광드럼(1)의 표면에 잔류되는 토너는 클리닝 블레이드(클리닝 수단: 6)에 의하여 제거된다. 감광드럼(1)의 회전방향을 기준으로 하여 클리닝 블레이드(6)의 상류측에는 감광드럼(1) 상의 잔류 전위를 제거하는 제전기(5)가 배치될 수 있다. 제전기(5)는 예를 들어, 감광드럼(1)의 표면에 광을 조사할 수 있다.

기록매체(P)에 전사된 토너화상은 정전기적 힘에 의하여 기록매체(P)에 부착된다. 정착기(7)는 열과 압력을 가하여 토너화상을 기록매체(P)에 정착시킨다.

상술한 구성에 의한 화상형성과정을 간략하게 설명한다. 대전기(2)에 대전 바이어스 전압이 인가되면, 감광드럼(1)이 표면은 균일한 전위로 대전된다. 노광기(3)는 화상정보에 대응되는 광을 감광드럼(1)의 표면에 조사하여 정전잠상을 형성한다. 현상롤러(10)에 현상 바이어스 전압이 인가되어 현상롤러(10)와 감광드럼(1) 사이에 현상 전계가 형성되면, 현상롤러(10)의 표면에 형성된 현상제 층으로부터 토너가 감광드럼(1)의 표면으로 이동되어 정전잠상을 현상시키며, 이에 의하여 감광드럼(1)의 표면에 토너화상이 형성된다. 도시되지 않은 급지수단으로부터 기록매체(P)가 감광드럼(1)과 전사롤러(4)가 대면된 전사닙로 공급된다. 전사 바이어스 전압에 의하여 형성되는 전사전계에 의하여 토너화상은 감광드럼(1)의 표면으로부터 기록매체(P)로 이동되어 부착된다. 기록매체(P)가 정착기(7)를 통과하면, 열과 압력에 의하여 토너화상이 기록매체(P)에 정착되어 화상인쇄가 완료된다. 클리닝 블레이드(6)는 감광드럼(1)의 표면에 접촉되어, 전사 후에 감광드럼(1)의 표면에 잔류되는 토너를 제거한다.

이하, 현상기(100)의 구성을 상세하게 설명한다.

도 2는 현상기(100)의 일 실시예의 평면도이다. 도 1과 도 2를 참조하면, 토너와 캐리어는 현상기(100)의 내부 공간을 따라 현상롤러(10)의 축방향으로 운반되면서 서로 혼합된다. 이 과정에서 토너가 마찰대전된다. 현상제는 현상롤러(10)의 표면에 부착되며, 그 중 토너가 감광드럼(1)으로 운반된다. 내부 공간에는 현상제를 혼합, 교반시키면서 현상롤러(10)의 축방향과 나란한 방향으로 운반하는 하나 이상의 교반기가 설치된다.

현상기(100)의 내부 공간은 서로 나란한 교반실(110)과 현상실(120)로 구분될 수 있다. 예를 들어, 현상 프레임(105)에 의하여 교반실(110)과 현상실(120)이 정의될 수 있다. 교반실(110)에는 제1교반기(20)가 설치된다. 현상실(120)에는 현상롤러(10)와 제2교반기(30)가 설치된다. 도 2에서는 교반실(110)과 현상실(120)을 덮는 덮개(101)가 생략되어 있다.

교반실(110)과 현상실(120)은 현상 롤러(10)의 축방향으로 연장된 격벽(130)에 의하여 서로 구분된다. 격벽(130)의 길이방향, 즉 현상 롤러(10)의 축방향의 양단부에는 개구(131)(132)가 각각 마련된다. 교반실(110)과 현상실(120)은 개구(131)(132)에 의하여 서로 연결된다. 제1, 제2교반기(20)(30)는 예를 들어 현상 롤러(10)의 축방향으로 연장된 축과 이 축의 외주에 형성된 나선형 날개를 구비하는 오거(auger)일 수 있다. 제1교반기(20)가 회전되면 교반실(110) 내부의 현상제는 제1교반기(20)에 의하여 축방향(제1방향(A1))으로 운반되며, 격벽(130)의 일단부 근처에 마련된 개구(131)를 통하여 현상실(120)로 운반된다. 현상실(120)에서 현상제는 제2교반기(30)에 의하여 축방향(제2방향(A2)), 즉 제1교반기(20)에 의한 운반방향과 반대방향으로 운반되며, 격벽(130)의 타단부 근처에 마련된 개구(132)를 통하여 교반실(110)로 운반된다. 이에 의하여, 현상제는 교반실(110)과 현상실(120)을 따라 순환되며, 순환과정에서 현상실(120)에 위치된 현상 롤러(10)로 공급된다.

현상 롤러(10)로부터 감광드럼(1)으로 토너가 현상됨에 따라 교반실(110)과 현상실(120) 내의 토너의 양이 줄어든다. 현상기(100) 내에는 현상제 중의 토너 농도를 검출하는 토너농도센서(140)가 마련될 수 있다. 토너농도센서(140)는 예를 들어 교반실(110)에 마련될 수 있다. 토너 농도는 현상제의 총중량에 대한 토너의 중량의 비로 표시될 수 있다. 토너농도센서(140)는 예를 들어, 캐리어에 의한 자기력의 세기를 측정하여 토너 농도를 간접적으로 검출하는 자기센서일 수 있다. 토너농도센서(140)의 검출영역에 캐리어가 상대적으로 많고 토너가 적으면 토너농도센서(140)에 의하여 검출되는 자기장의 세기가 커지지며, 반대로 검출영역에 토너가 상대적으로 많으면 토너농도센서(140)에 의하여 검출되는 자기장의 세기가 작아진다. 토너농도센서(140)는 검출되는 자기장의 세기와 토너농도와의 관계를 이용하여 토너농도를 검출할 수 있다. 다른 예로서, 토너농도센서(140)는 캐리어와 토너의 유전율의 차이를 이용하여 토너농도를 검출하는 정전용량센서일 수도 있다. 토너농도센서(140)에 의하여 검출된 토너 농도가 표준 토너 농도에 미달되는 경우에는 현상기(100) 내부로 토너가 보충될 수 있다. 토너는 토너용기(200)로부터 토너 공급구(102)를 통하여 교반실(110)로 보충될 수 있다. 이와 같은 작용에 의하여 현상기(100) 내의 토너 농도가 일정하게 유지될 수 있다. 토너용기(200)는 현상기(100)와 일체로 형성될 수 있다. 또한, 토너용기(200)는 현상기(100)와는 독립적으로 교체될 수 있다.

도 3은 현상롤러(10)의 일 예를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 현상 롤러(10)는 회전되는 슬리브(11)와, 슬리브(11) 내부에 설치되는 마그넷(자극부재: 12)을 구비할 수 있다. 슬리브(11)와 감광드럼(1)의 회전방향은 반대방향일 수 있다. 즉, 슬리브(11)와 감광드럼(1)이 대면된 영역에서 두 부재의 표면의 이동방향은 동일한 방향일 수 있다. 다만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 슬리브(11)와 감광드럼(1)의 회전방향은 동일할 수도 있다. 마그넷(12)은 회전되지 않을 수 있다. 마그넷(12)은 복수의 자극을 구비할 수 있다. 복수의 자극은 예를 들어, 감광드럼(1)과 대향된 주극(S1)과, 주극(S1)으로부터 슬리브(11)의 회전방향으로 배열된 이송극(N1), 분리극(S2), 수취극(S3), 규제극(N2)을 포함할 수 있다.

현상실(120)로 운반된 현상제 중에서 캐리어는 수취극(S3)의 자기력에 의하여 현상 롤러(10)의 외주에 부착되고 토너는 정전기력에 의하여 캐리어에 부착된다. 그러면, 현상 롤러(10)의 외주에는 캐리어와 토너로 된 현상제층이 형성된다.

규제부재(90)는 현상 영역(9)으로 공급되는 현상제 층의 두께를 일정한 두께로 규제한다. 규제부재(90)는 규제극(N2)과 대향된다. 수취극(S3)의 자기력에 의하여 슬리브(11)의 외주에 형성된 현상제층은 슬리브(11)가 회전됨에 따라 규제극(N2)으로 이송된다. 현상제층은 규제부재(90)에 의하여 그 두께가 규제되며, 규제부재(90)에 의하여 차단되어 현상롤러(10)로부터 분리된 현상제는 가이드부재(70)에 의하여 안내되어 현상실(120)로 회수된다. 일정한 두께로 규제된 현상제층은 슬리브(11)가 회전됨에 따라 현상영역(9)에 위치된 주극(S1)으로 운반된다. 현상영역(9)에서, 슬리브(11)에 인가되는 현상 바이어스 전압에 의하여 슬리브(11)의 표면에 형성된 현상제층으로부터 토너가 현상 갭을 가로질러 감광드럼(1)의 표면에 형성된 정전잠상에 부착된다. 현상영역(9)을 통과한 후에 슬리브(11)의 외주에 잔류되는 현상제는 이송극(N1)을 거쳐 분리극(S2)으로 운반된다. 분리극(S2)에서 현상제는 인접하는 수취극(S3)과의 자기 반발력에 의하여 슬리브(11)의 외주로부터 분리되어 현상실(120)로 낙하된다. 이와 같은 순환 구조에 의하여, 새로운 토너가 현상 영역(9)으로 공급된다.

토너 공급구(102)를 통하여 교반실(110)로 공급된 토너는 제1교반기(20)에 의하여 교반실(110) 내의 현상제와 혼합, 교반된다. 이 과정에서 토너는 캐리어와 마찰되어 대전된다. 토너의 대전량은 화상 품질에 영향을 미친다. 토너의 대전량이 불충분하면, 현상 갭을 가로질러 현상롤러(10)로부터 감광드럼(1)으로 현상될 때에 토너가 정점 잠상의 비화상부에 부착되어 배경부 오염이 발생될 수 있다. 또한, 토너가 화상형성장치 내부로 비산되어 화상형성장치 내부를 오염시킬 수 있다. 따라서, 토너를 충분히 대전시킬 수 있는 방안이 요구되며, 이하에서는 토너를 충분히 대전시키기 위한 실시예들을 설명한다.

<제1실시예>

도 4는 도 2의 B-B' 단면도이다. 도 2와 도 4를 참조하면, 교반실(110)에는 제1교반기(20)가 설치된다. 제1교반기(20)는 현상제를 축방향으로 운반한다. 예를 들어, 제1교반기(20)는 현상롤러(10)의 축방향으로 연장된 회전축(21)과, 회전축(21)의 외주에 형성된 나선형 날개(22)를 구비할 수 있다. 교반실(110)의 바닥면(111)은 회전축(21)과 동심을 이루는 반원통면일 수 있다. 교반실(110)의 바닥면(111)에는 그로부터 오목하게 단차진 다수의 오목부(112)가 마련된다. 즉, 다수의 오목부(111)는 현상 프레임(105)의 바닥면으로부터 오목하게 단차지게 형성된다. 다수의 오목부(112)는 회전축(21)의 방향으로 배열된다. 이와 같은 구성에 의하면, 제1교반기(20)에 의하여 운반되는 현상제가 도 4에 화살표시 C1으로 표시한 바와 같이 바닥면(111)과 오목부(112)를 따라 그 높이가 변하면서 운반된다. 이 과정에서 캐리어와 토너의 이동속도가 줄어들고 이동 경로는 늘어나게 된다. 또한, 서로 단차진 바닥면(111)과 오목부(112)를 반복적으로 통과하면서 토너와 캐리어가 회전축(21) 방향으로 뒤섞여서 혼합 효율이 높아진다. 따라서, 따라서, 토너와 캐리어가 혼합되어 마찰되는 시간이 늘어나고 토너와 캐리어와의 마찰이 활발하게 발생되어 토너가 충분히 대전될 수 있다.

전술한 구조는 현상실(120)에도 적용될 수 있다. 도 4에서 괄호 안에 병기된 참조부호를 참조하면, 현상실(120)에는 제2교반기(30)가 설치된다. 제2교반기(30)는 현상제를 축방향으로 운반한다. 예를 들어, 제2교반기(30)는 현상롤러(10)의 축방향으로 연장된 회전축(31)과, 회전축(31)의 외주에 형성된 나선형 날개(32)를 구비할 수 있다. 현상실(120)의 바닥면(121)은 회전축(31)과 동심을 이루는 반원통면일 수 있다. 현상실(120)의 바닥면(121), 즉 현상 프레임(105)의 바닥면에는 그로부터 오목하게 단차진 다수의 오목부(122)가 마련된다. 다수의 오목부(122)는 회전축(31)의 방향으로 배열된다. 이와 같은 구성에 의하면, 제2교반기(30)에 의하여 운반되는 현상제가 도 4에 화살표시 C2로 표시한 바와 같이 바닥면(121)과 오목부(122)를 따라 그 높이가 변하면서 운반된다. 이 과정에서 캐리어와 토너의 이동속도가 줄어들고 이동 경로는 늘어나게 되며, 서로 단차진 바닥면(121)과 오목부(122)를 반복적으로 통과하면서 토너와 캐리어가 회전축(31) 방향으로 뒤섞여서 혼합 효율이 높아진다. 따라서, 토너와 캐리어가 혼합되어 마찰되는 시간이 늘어나고 토너와 캐리어와의 마찰이 활발하게 발생되어 토너가 충분히 대전될 수 있다.

제1, 제2교반기(20)(30)에 의하여 토너와 캐리어는 축방향으로 운반되면서 혼합, 교반된다. 토너와 캐러어의 혼합, 교반 효율을 향상시키기 위하여 토너와 캐리어를 제1, 제2교반기(20)(30)의 회전 방향으로 혼합하는 방안이 고려될 수 있다.

<제2실시예>

도 5는 현상기(100)의 일 실시예의 평면도이며, 도 6은 도 5의 D-D' 단면도이다. 도 5와 도 6에 도시된 실시예는 제1교반기(20)의 회전축(21)에 토너와 캐리어를 반경 방향으로 휘젓는 패들(23)이 마련된 점에서 도 2 및 도 4에 도시된 실시예와 차이가 있다. 패들(23)은 회전축(21)으로부터 반경 방향으로 연장되며, 축방향으로 길이를 갖는다. 다수의 패들(23)이 축방향으로 배열될 수 있다. 패들(23)의 최외곽의 반경(R_{P1 -1})은 나선 날개(22)의 반경(R_w1)보다 작거나 그와 같을 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 토너와 캐리어를 회전 방향으로 휘저어 토너와 캐리어를 효과적으로 혼합, 및 마찰 대전시킬 수 있다.

전술한 구조는 현상실(120)에도 적용될 수 있다. 도 6에서 괄호 안에 병기된 참조부호를 참조하면, 제2교반기(30)의 회전축(31)에 토너와 캐리어를 반경 방향으로 휘젓는 패들(33)이 마련된다. 패들(33)은 회전축(31)으로부터 반경 방향으로 연장되며, 축방향으로 길이를 갖는다. 다수의 패들(33)이 축방향으로 배열될 수 있다. 패들(33)의 최외곽의 반경(R_{P1 -2})은 나선 날개(32)의 반경(R_w2)보다 작거나 그와 같을 수 있다. 이와 같은 구성에 따르면, 토너와 캐리어를 회전 방향으로 휘저어 토너와 캐리어를 효과적으로 혼합, 및 마찰 대전시킬 수 있다.

<제3실시예>

도 7은 현상기(100)의 일 실시예의 평면도이며, 도 8은 도 5의 E-E' 단면도이다. 도 7과 도 8에 도시된 실시예는 제1교반기(20)의 회전축(21)에 나선 날개(22)보다 반경 방향으로 더 돌출되어 토너와 캐리어를 반경 방향으로 휘젓는 패들(24)이 더 마련된 점에서 도 5 및 도 6에 도시된 실시예와 차이가 있다. 패들(24)은 회전축(21)으로부터 반경 방향으로 연장되며, 축방향으로 길이를 갖는다. 다수의 패들(24)이 축방향으로 배열될 수 있다. 패들(24)은 오목부(112)와 대응되는 위치에 마련된다. 패들(제1패들)(23)과 패들(제2패들)(24)은 회전축(21) 방향으로 서로 교대로 배치될 수 있다. 패들(24)의 최외곽의 반경(R_{P2 -1})은 나선 날개(22)의 반경(R_w1)보다 크다. 이와 같은 구성에 따르면, 오목부(112) 내의 토너와 캐리어를 회전 방향으로 휘저어 토너와 캐리어를 효과적으로 혼합, 및 마찰 대전시킬 수 있다.

패들(24)의 최외곽의 반경(R_{P2 -1})과 나선 날개(22)의 반경(R_w1)의 차이가 클수록 회전방향의 혼합 성능이 향상된다. 예를 들어, 패들(24)의 최외곽의 반경(R_{P2 -1})과 나선 날개(22)의 반경(R_w1)의 차이를 약 2mm 이내로 하여, 교반기(20) 및 현상기(100)의 크기의 증가를 초래하지 않고 혼합 성능을 향상시킬 수 있다. 다만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 교반기(20) 및 현상기(100)의 크기, 혼합 성능 등을 고려하여 패들(24)의 최외곽의 반경(R_{P2 -1})과 나선 날개(22)의 반경(R_w1)의 차이가 2mm 이상으로 할 수도 있다.

나선 날개(22)의 반경(R_w1)과 회전축(21)을 기준으로 한 바닥면(111)의 반경(R_{F1 -1})의 차이는 약 1~2mm 정도일 수 있으나, 이는 일 예이며 이 수치범위에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 패들(24)의 최외곽의 반경(R_{P2 -1})과 회전축(21)을 기준으로 한 오목부(112)의 반경(R_{F2 -1})의 차이는 나선 날개(22)의 반경(R_w1)과 회전축(21)을 기준으로 한 바닥면(111)의 반경(R_{F1 -1})의 차이와 동일할 수 있으나 반드시 그럴 필요는 없다. 패들(24)의 최외곽의 반경(R_{P2 -1})과 회전축(21)을 기준으로 한 오목부(112)의 반경(R_{F2 -1})의 차이는 약 1~2mm 정도일 수 있으나, 이는 일 예이며 이 수치범위에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 패들(24)의 최외곽의 반경(R_{P2 -1})은 회전축(21)을 기준으로 한 바닥면(111)의 반경(R_{F1 -1})보다 작을 수 있으며, 클 수도 있다.

도 7과 도 8은 패들(23)(24)이 모두 적용된 경우의 실시예이나, 패들(23)이 생략되고 패들(24)만이 적용될 수도 있다.

전술한 구조는 현상실(120)에도 적용될 수 있다. 도 8에서 괄호 안에 병기된 참조부호를 참조하면, 제2교반기(30)의 회전축(31)에 나선 날개(32)보다 반경 방향으로 더 돌출되어 토너와 캐리어를 반경 방향으로 휘젓는 패들(34)이 마련된다. 패들(34)은 회전축(31)으로부터 반경 방향으로 연장되며, 축방향으로 길이를 갖는다. 다수의 패들(34)이 축방향으로 배열될 수 있다. 패들(34)은 오목부(122)와 대응되는 위치에 마련된다. 패들(제1패들)(33)과 패들(제2패들)(34)은 회전축(31) 방향으로 서로 교대로 배치될 수 있다. 패들(34)의 최외곽의 반경(R_{P2 -2})은 나선 날개(32)의 반경(R_w2)보다 크다. 이와 같은 구성에 따르면, 오목부(122) 내의 토너와 캐리어를 회전 방향으로 휘저어 토너와 캐리어를 효과적으로 혼합, 및 마찰 대전시킬 수 있다.

패들(34)의 최외곽의 반경(R_{P2 -2})과 나선 날개(32)의 반경(R_w2)의 차이가 클수록 회전방향의 혼합 성능이 향상된다. 예를 들어, 패들(34)의 최외곽의 반경(R_{P2 -2})과 나선 날개(32)의 반경(R_w2)의 차이를 약 2mm 이내로 하여, 교반기(30) 및 현상기(100)의 크기의 증가를 초래하지 않고 혼합 성능을 향상시킬 수 있다. 다만, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지는 않는다. 교반기(20) 및 현상기(100)의 크기, 혼합 성능 등을 고려하여 패들(34)의 최외곽의 반경(R_{P2 -2})과 나선 날개(32)의 반경(R_w2)의 차이가 2mm 이상으로 할 수도 있다.

나선 날개(32)의 반경(R_w2)과 회전축(31)을 기준으로 한 바닥면(121)의 반경(R_{F1 -2})의 차이는 약 1~2mm 정도일 수 있으나, 이는 일 예이며 이 수치범위에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 패들(34)의 최외곽의 반경(R_{P2 -2})과 회전축(31)을 기준으로 한 오목부(132)의 반경(R_{F2 -2})의 차이는 나선 날개(32)의 반경(R_w2)과 회전축(31)을 기준으로 한 바닥면(121)의 반경(R_{F1 -2})의 차이와 동일할 수 있으나 반드시 그럴 필요는 없다. 패들(34)의 최외곽의 반경(R_{P2 -2})과 회전축(31)을 기준으로 한 오목부(132)의 반경(R_{F2 -2})의 차이는 약 1~2mm 정도일 수 있으나, 이는 일 예이며 이 수치범위에 의하여 본 발명의 범위가 제한되는 것은 아니다. 패들(34)의 최외곽의 반경(R_{P2 -2})은 회전축(31)을 기준으로 한 바닥면(121)의 반경(R_{F1 -2})보다 작을 수 있으며, 클 수도 있다.

도 9는 도 7에 도시된 실시예에 따른 혼합, 대전 효과를 시험한 결과를 보여주는 그래프이다. 도 9에서 가로축은 혼합 시간, 세로축은 토너 농도 센서(140)의출력 전압을 나타낸다. 토너농도센서(140)의 출력 전압이 낮을 수록 토너 농도가 낮다. 가로축의 "0"은 토너 공급구(102)로 새로운 토너가 공급되는 시점이다. G1은 오목부(112)와 패들(23)(24)이 적용되지 않은 경우를 나타내며, G2는 오목부(112)와 패들(23)(24)이 적용된 경우를 나타낸다.

도 9의 G1을 보면, 토너 공급구(102)를 통하여 교반실(110)로 공급된 새로운 토너는 제1교반기(20)에 의하여 캐리어와 혼합되면서 약 10.5초 후에 토너농도센서(140)가 설치된 위치에 도달되며, 이때에 토너 농도값이 급격히 낮아진다. 이 상태에서 토너가 개구(131)를 통하여 현상실(120)로 공급되면, 토너의 절대량과 대전량이 불충분하며 배경부 오염 등의 불량이 발생될 가능성이 있다.

도 9의 G2를 보면, 토너 공급구(102)를 통하여 교반실(110)로 공급된 새로운 토너는 제1교반기(20)에 의하여 캐리어와 혼합되면서 약 13.8초 후에 토너농도센서(140)가 설치된 위치에 도달된다. 그러므로, G1에 비하여 약 3.3정도의 혼합, 교반 시간이 더 확보될 수 있으며, 토너 농도 역시 G1에 비하여 덜 낮아진 것을 알 수 있다. 이는, 오목부(112)와 패들(23)(24)에 의하여 추가적으로 확보된 시간 동안에 캐리어와 토너가 효과적으로 혼합되기 때문이다. 현상제가 교반실(110)와 현상실(120)을 1회 순환하는 시간도 약 36.5초에서 약 47.8 초로 길어지므로, 혼합, 교반 시간을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 시간의 경과에 따른 토너 농도의 변화가 적어서 안정적인 화상 품질이 구현될 수 있다.

이와 같이 오목부(112)와 패들(23)(24)을 채용함으로써 토너와 캐리어를 효과적으로 혼합할 수 있으며, 토너 역시 충분히 대전될 수 있어 토너의 대전량의 저하에 따른 화상 품질 저하의 위험을 줄일 수 있다. 또한, 장시간의 사용에 의하여 현상제의 성능이 저하된 때에도 토너를 충분히 대전시킬 수 있어 현상기(100)의 수명 기간 동안에 안정적인 화상 품질을 유지할 수 있다.

도 9는 교반실(110) 및 제1교반기(20)에 오목부(112) 및 패들(23)(24)을 적용한 경우이나, 이 결과로부터 오목부(112) 만이 적용된 경우, 오목부(112)와 패들(23) 만이 적용된 경우, 오목부(112)와 패들(24) 만이 적용된 경우, 및 이러한 구조들이 현상실(120)과 제2교반기(30)에 적용된 경우에도 유사한 효과를 얻을 수 있다.

도 10은 패들(24)의 다양한 예를 보여준다. 도 10에서 패들(24)(34)의 예들이 도시되어 있으나, 도 10에 도시된 예들은 패들(23)(33)의 형태로서 참조될 수 있다. 오목부(112)(122), 패들(23)(33), 패들(24)(34)의 수, 위치, 크기, 형상 등은 소망하는 토너 농도와 토너 대전량을 얻을 수 있도록 적절히 선정될 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...노광기 4...전사롤러
5...제전기 6...클리닝 블레이드
7...정착기 8...클리닝 롤러
9...현상 영역 10...현상 롤러
11...슬리브 12...마그넷
20, 30...제1, 제2교반기 21, 31...회전축
22, 32...나선 날개 23, 33...패들(제1패들)
24, 34...패들(제2패들) 90...규제부재
100...현상기 105...현상 프레임
110...교반실 120...현상실
130...격벽 131.132...개구
140...토너농도센서

Claims (13)

1. 토너와 캐리어가 혼합된 현상제 중에서 토너를 상담지체에 형성된 정전잠상으로 공급하여 현상시키는 현상기로서,
   토너와 캐리어가 혼합되는 내부 공간을 형성하는 현상 프레임;
   현상제를 그 외주에 부착시키며, 현상제 중에서 토너를 상기 상담지체에 공급하는 현상롤러;
   상기 내부 공간에 설치되어 상기 토너와 캐리어를 상기 현상롤러의 축방향과 나란한 방향으로 운반, 혼합하는 교반기;를 포함하며,
   상기 현상 프레임의 바닥면에는 오목하게 단차진 다수의 오목부가 상기 축방향으로 배열된 현상기.
2. 제1항에 있어서,
   상기 교반기는 상기 현상 롤러와 나란한 회전축과 상기 회전축의 외주에 마련된 나선 날개를 구비하여, 회전되면서 상기 토너와 캐리어를 운반하면서 혼합하며,
   상기 회전축에는 토너와 캐리어를 회전 방향으로 혼합하는 다수의 패들이 마련된 현상기.
3. 제2항에 있어서,
   상기 다수의 패들은 상기 회전축 방향으로 배열된 현상기.
4. 제2항에 있어서,
   상기 다수의 패들은 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 작은 제1패들을 포함하는 현상기.
5. 제2항에 있어서,
   상기 다수의 패들은 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 큰 제2패들을 포함하는 현상기.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2패들은 상기 오목부에 대응되는 위치에 마련되는 현상기.
7. 제2항에 있어서,
   상기 다수의 패들은 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 작은 제1패들과, 그 최외곽 반경이 상기 나선 날개의 반경보다 큰 제2패들을 포함하는 현상기.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1패들과 상기 제2패들은 상기 회전축 방향으로 교대로 배열되는 현상기.
9. 제1항에 있어서,
   상기 내부 공간은, 상기 현상롤러가 설치된 현상실과, 상기 현상실과 나란하고 상기 축방향의 양단부에서 상기 현상실과 연통된 교반실을 포함하며,
   상기 교반기는, 상기 교반실과 상기 현상실에 각각 배치되는 제1, 제2교반기를 포함하며,
   상기 오목부는 상기 현상실과 상기 교반실 중 적어도 하나의 바닥면에 마련되는 현상기.
10. 제1항에 있어서,
    상기 내부 공간은, 상기 현상롤러가 설치된 현상실과, 상기 현상실과 나란하고 상기 축방향의 양단부에서 상기 현상실과 연통된 교반실을 포함하며,
    상기 교반기는, 상기 교반실과 상기 현상에 각각 배치되는 제1, 제2교반기를 포함하며,
    상기 오목부는 상기 교반실의 바닥면에 마련되는 현상기.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1교반기는 상기 현상 롤러와 나란한 회전축과 상기 회전축의 외주에 마련된 나선 날개를 구비하여, 회전되면서 상기 토너와 캐리어를 운반하면서 혼합하며,
    상기 회전축에는 상기 회전축 방향으로 배열되어 토너와 캐리어를 회전 방향으로 혼합하는 다수의 패들이 마련된 현상기.
12. 제11항에 있어서,
    상기 다수의 패들의 최외곽 반경은 상기 나선 날개의 반경보다 크며,
    상기 다수의 패들은 상기 오목부에 대응되는 위치에 마련되는 현상기.
13. 토너와 캐리어가 혼합된 현상제를 사용하는 전자사진방식 화상형성장치로서,
    정전잠상이 형성되는 상담지체;
    상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서, 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 기재된 현상기;를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치.

Images