KR20180052092A - 유닛, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 - Google Patents

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슈헤이 가와사키
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Abstract

본 발명의 유닛은 현상제를 반송하는 반송 부재와, 현상제를 수납하고 반송 부재를 수납하는 제1 챔버, 제2 챔버, 제1 챔버와 제2 챔버를 연결하고 현상제가 통과되는 제1 개구 및 반송 부재의 회전 축선의 방향에 직교하는 직교 방향으로 프레임의 외부와 제2 챔버의 내부를 연결하는 제2 개구를 포함하는 프레임과, 공기가 제2 개구를 통과할 수 있게 하고 현상제가 제2 개구를 통과하는 것을 제한하며 프레임에 고정된 필터를 포함하고, 프레임은 유닛이 장치 본체에 장착된 상태에서 장치 본체에 대해 변위 가능하고, 필터는 프레임의 변위에 의해 장치 본체에 대해 변위된다.

Description

유닛, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치{UNIT, PROCESS CARTRIDGE AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 전자사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.
프로세스 카트리지 형 화상 형성 장치(예컨대, 복사기, 인쇄기)로서, 복수의 유닛 예컨대, 감광 드럼을 포함하는 감광 부재 유닛, 현상 수단을 포함하는 현상 유닛 및 토너(현상제)를 공급하는 토너 유닛으로 분리되는 구성이 공지되어 있다. 이러한 유닛들 중에서, 화상 형성 장치 내의 현상 유닛(현상 장치)은 일반적으로 현상제 용기, 현상제 용기의 현상 개구에 배치되는 현상제 담지 부재인 현상 롤러 및 토너의 층 두께를 제어하기 위해 상기 현상 롤러를 향해 연장하는 현상 블레이드를 포함한다. 종방향으로 현상 개구의 다른 에지 상에는, 현상 개구 및 현상 롤러와의 간극을 통한 현상제 용기 내측에서의 토너 누설을 방지하기 위해 현상 롤러를 향해 연장하는 시트 부재가 설치된다. 또한, 종방향으로 현상 개구의 양 단부에는, 현상 롤러, 현상 블레이드 및 시트 부재와의 간극을 충진하기 위한 시일 부재가 설치된다.
그러한 현상 유닛에서, 내압은 다양한 인자에 의해 상승될 수 있다. 이러한 경우, 토너는 시트 부재 및 토너를 밀봉하는 시일 부재를 통해 더욱 쉽게 누설되는데, 이는 현상 유닛의 내부와 외부 사이의 압력 차이 때문이다. 현상 유닛 내부의 압력을 감소시킴으로써 토너 누설을 방지하기 위해, 현상 프레임 내의 필터 부재 및 탈기 개구를 배치하는 구성이 제안되었다(일본 특허 제5751779호 및 일본 특허 제4790676호 참조).
상술된 현상 유닛에서는, FPOT(first-print-out-time)를 중시하여 현상 롤러가 설치되는 현상 챔버가 토너 수납 부재 상에 배치되고 시트형 토너 반송 부재가 토너 저장 부재 내에 회전 가능하게 설치되는 구성의 일 예가 개시된다. 이러한 구성에서, 토너 반송 부재는 토너와 함께 토너 수납 챔버 내에 존재하는 공기를 반송할 수 있으며, 현상 챔버의 내압을 상당히 상승시킬 수 있다. 또한, 최근에는 프린터가 더욱 길어진 수명과 함께 더욱 빨라지게 됨으로써, 현상 챔버에 더 많은 토너를 공급하는 것이 요구되며, 이를 위해 토너 반송 부재의 회전 속도의 증가 및 반송 유닛의 두께의 증가가 요구된다. 이는 현상 챔버의 내압을 더욱 증가시키고, 경접촉 상태(light contact)의 시트 부재 및 간극을 쉽게 발생시키는 구성을 갖는 단부 시일 부재를 통한 토너의 누설을 유발한다. 또한, 프린터가 장시간 동안 특정 위치에서 사용되는 경우, 토너는 토너가 공급될 때 필터 부재와 직접 접촉할 수 있거나 또는 현상 토너 또는 토너 공급 롤러의 구동에 의해 들어올려 지는 토너가 필터 부재에 부착될 수 있어, 필터 부재가 막히게 된다. 이는 필터 부재의 탈기 성능을 저하시킬 수 있으며, 현상 챔버의 내압을 억제하는 효과를 저하시킬 수 있다.
본 발명의 일 목적은 현상제가 수납되는 유닛의 내압 상승을 억제하는 기술을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 유닛은 화상 형성 장치의 장치 본체로부터 탈착 가능하게 구성되는 유닛이다.
상기 유닛은:
현상제를 반송하기 위한 반송 부재로서, 변형 가능하고, 회전되어 변형으로부터 해제될 때 현상제를 반송하는, 반송 부재와,
현상제를 수납하는 프레임으로서,
상기 반송 부재를 수납하는 제1 챔버와,
제2 챔버와,
상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버를 연결하는 제1 개구로서, 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 반송된 현상제가 통과되는, 제1 개구와,
상기 반송 부재의 회전 축선의 방향에 직교하는 직교 방향으로 상기 프레임의 외부와 상기 제2 챔버의 내부를 연결하는 제2 개구를 포함하는, 프레임과,
공기가 상기 제2 개구를 통과할 수 있게 하고, 현상제가 상기 제2 개구를 통과하는 것을 제한하며, 상기 프레임에 고정되는, 필터를 포함하고,
상기 프레임은 상기 유닛이 상기 장치 본체에 장착된 상태에서 상기 장치 본체에 대해 변위 가능하고,
상기 필터는 상기 프레임의 변위에 의해 상기 장치 본체에 대해 변위된다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치의 장치 본체로부터 탈착 가능하게 구성된 프로세스 카트리지이며,
상기 프로세스 카트리지는:
현상제 담지 부재를 포함하는 제1 유닛으로 사용되는 유닛과,
화상 담지 부재를 포함하는 제2 유닛을 포함하고,
상기 제1 유닛과 상기 제2 유닛의 상대 위치는, 상기 현상제 담지 부재와 상기 화상 담지 부재가 접촉 또는 이격될 수 있도록 변경 가능하다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 화상 형성 장치는:
화상 담지 부재를 포함하는 장치 본체와,
현상제 담지 부재를 포함하고 장치 본체로부터 탈착 가능한 유닛과,
상기 현상제 담지 부재가, 상기 현상제 담지 부재가 상기 화상 담지 부재와 접촉하는 접촉 상태 또는 상기 현상제 담지 부재가 상기 화상 담지 부재로부터 이격되는 이격 상태가 될 수 있도록 상기 장치 본체의 내부에서 상기 유닛을 변위시키는 접촉/이격 기구를 포함하는, 화상 형성 장치이다.
본 발명의 다른 특징부는 첨부된 도면을 참조하여 예시적 실시형태의 후속하는 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지의 개략적 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지의 사시도이다.
도 4a 내지 도 4d는 본 발명에 따른 현상 유닛의 사시도 및 단면도이다.
도 5a 내지 도 5e는 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6b는 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 사시도이다.
도 7a 및 도 7b는 본 발명에 따른 필터 부재의 상태를 도시하는 단면도이다.
도 8a 내지 도 8c는 본 발명에 다른 탈기 개구 및 필터의 배열의 예를 도시하는 도면이다.
이하에서, 본 발명의 실시형태(실시예)의 설명이 도면을 참조하여 제공될 것이다. 하지만, 이러한 실시형태에 기술된 구성부품의 크기, 재료, 형상, 그들의 상대적 배열 등은 본 발명에 적용되는 장치의 구성, 다양한 조건 등에 따라 적절하게 변경될 수 있다. 따라서, 실시형태에 기술된 구성부품의 크기, 재료, 형상, 그들의 상대적 배열 등은 본 발명의 범주를 후속하는 실시형태에 제한하기 위해 의도된 것은 아니다.
실시예 1
본 발명은, 현상 유닛, 감광 부재 유닛("클리닝 유닛"으로도 지칭됨), 프로세스 카트리지 등이 장치 본체로부터 탈착 가능한 전자사진 화상 형성 장치에 적용될 수 있다. 여기서, 전자사진 화상 형성 장치(이하 "화상 형성 장치"로도 지칭됨)는 전자사진 화상 형성 시스템을 이용하여 기록 재료(기록 매체) 상에 화상을 형성한다. 화상 형성 장치의 예는 복사기, 프린터(예컨대, 레이저 프린터, LED 프린터), 팩시밀리 기계, 워드프로세서 및 이들의 복합기(다기능 프린터)를 포함한다. 상기 장치 본체는 상기 유닛 및 카트리지를 제외한 화상 형성 장치의 구성 요소를 지칭한다.
전자 사진 화상 형성 장치
본 발명의 일 실시예에 따른 전자 사진 화상 형성 장치(화상 형성 장치)의 구성이 도 1 내지 도 3을 참조하여 기술될 것이다. 도 1은 프로세스 카트리지(7)의 개략적 단면도이다. 도 2는 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)의 개략적 단면도이다. 도 3은 화상 형성 장치(100)의 장치 본체에 설치되는 프로세스 카트리지(7)의 상태를 도시하는 사시도이다. 화상 형성 장치(100)는, 각각 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(K) 색상을 갖는 화상을 형성하기 위한 제1, 제2, 제3 및 제4 화상 형성 유닛(SY, SM, SC 및 SK)인 복수의 화상 형성 유닛을 갖는다. 본 실시예에서, 제1 내지 제4 화상 형성 유닛의 구성 및 동작은, 형성될 화상의 색상이 상이한 것을 제외하면 본질적으로 동일하다. 따라서, 아래에서는 구별이 필요하지 않다면 Y, M, C 및 K를 제외한 상태에서 화상 형성 유닛이 기술된다.
화상 형성 장치(100)는 화상 담지 부재로서 4개의 감광 드럼(1)(1Y, 1M, 1C, 1K)을 갖는다. 감광 드럼(1)은 도 1에 도시된 바와 같이 화살표(A) 방향으로 회전한다. 감광 드럼(1) 주위에는 대전 롤러(2) 및 스캐너 유닛(노광 장치)(3)이 배치된다. 여기서 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)의 표면을 균일하게 대전하기 위한 대전 유닛이다. 스캐너 유닛(3)은 화상 형성에 기초하여 레이저를 조사함으로써 감광 드럼(1) 상에 정전 화상(정전 잠상)을 형성하는 노광 유닛이다. 감광 드럼(1) 주위에는, 현상 장치(이하, "현상 유닛"으로 지칭됨(4)(4Y, 4M, 4C 4K) 및 클리닝 유닛인 클리닝 블레이드(6)(6Y, 6M, 6C, 6K)가 배치된다. 감광 드럼(1) 상의 토너 화상(현상제 화상)을 기록 재료(12)에 전사하기 위한, 중간 전사 부재인 중간 전사 벨트(5)가 4개의 감광 드럼(1)과 대면하도록 배치된다. 감광 드럼(1), 대전 롤러(2) 및 클리닝 블레이드(6)가 제거된 현상제 수납부(이하, "폐토너 수납부"로 지칭됨)(14a)(14aY, 14aM, 14aC, 14aK)를 갖는 감광 부재 유닛(13)(13Y, 13M, 13C, 13K)를 구성한다. 폐토너 수납부(14a) 내에, 토너 화상이 기록 재료(12)로 전사된 후 감광 드럼(1) 상에 잔류되고 클리닝 블레이드(6)에 의해 감광 드럼(1)으로부터 제거된 비전사 토너(폐토너)가 수납된다.
현상 유닛(4)은 감광 드럼(1) 상에, 토너(현상제)를 담지하기 위한 현상제 담지 부재인 현상제 롤러(22)를 접촉시킴으로써 접촉 현상을 수행한다. 토너에 대해서는, 비자성 1 성분 현상제가 수납된다. 현상 유닛(4) 및 감광 부재 유닛(13)은 프로세스 카트리지(7)에 일체화된다. 프로세스 카트리지(7)는, 화상 형성 장치(100)의 본체 내에 배치된 삽입 유닛, 예컨대 삽입 안내부 및 위치설정 부재(설명 생략)를 통해 화상 형성 장치(100)의 본체로부터 탈착될 수 있다. 본 실시예에서, 프로세스 카트리지(7)는, 감광 드럼(1)의 축선 방향인, 도 3의 화살표(G) 방향으로 화상 형성 장치(100)의 본체에 삽입될 수 있다. 각 색상을 위한 프로세스 카트리지(7)의 형상은 동일하고, 각 색상을 위한 프로세스 카트리지(7) 내에 각각의 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(K) 색상의 토너(T)(TY, TM, TC, TK)가 개별적으로 수납된다.
중간 전사 벨트(5)는 감광 드럼(1) 모두와 접촉하고 도 2의 화살표(B) 방향으로 회전한다. 중간 전사 벨트(5)는 복수의 지지 부재(드라이버 롤러(26), 2차 전사 대향 롤러(29) 및 종동 롤러(28)) 주위에 권취된다. 1차 전사 유닛인 4개의 1차 전사 롤러(8)(8Y, 8M, 8C, 8K)는 각각의 감광 드럼(1)과 대면하도록 중간 전사 벨트(5)의 내부 표면측 상에 병설된다. 2차 전사 유닛인 또한, 2차 전사 롤러(9)는 2차 전사 대향 롤러(29)와 대면하는 위치에서 중간 전사 벨트(5)의 외부 표면측 상에 배치된다.
프로세스 카트리지
본 실시예의 프로세스 카트리지(7)의 일반적인 구성이 도 1을 참조하여 기술될 것이다. 현상 유닛(4)은 현상 유닛(4) 내에서 다양한 구성 요소를 지지하는 현상 프레임(18)을 갖는다. 현상 유닛(4)에 내에서, 현상제 담지 부재인 현상 롤러(22)는 감광 드럼(1)과 접촉하여 도 1의 화살표(D) 방향으로 회전하도록 배치된다. 종방향(회전 축선 방향)으로 현상 롤러(22)의 양 단부는 베어링을 통해 현상 프레임(18)에 의해 회전 가능하게 지지된다. 현상 프레임(18)은, 현상제 수납부로서 현상제 수납 챔버(이하, "토너 수납 챔버"로 지칭됨)(제1 챔버)(18a), 현상 챔버(제2 챔버)(18b), 및 현상제 공급 개구(제1 개구)(이하, "토너 공급 개구"로 지칭됨)(18c)를 포함한다. 현상 챔버(18b) 내에, 현상 롤러(22)가 배치된다. 현상제 공급 개구(18c)는 토너 수납 챔버(18a) 및 현상 챔버(18b)를 연결한다. 현상제 공급 개구(18c)는, 토너 수납 챔버(18a) 및 현상 챔버(18b)를 분리하는 구획부(도 1의 구획부(18m)에 형성된다. 본 실시예에서, 현상 챔버(18b)는 토너 수납 챔버(18a) 상에 위치된다. 현상 챔버(18b) 내에는, 토너 공급 롤러(20), 즉 현상 롤러(22)와 접촉하고 화살표(E) 방향으로 회전하는 공급 부재, 및 현상 블레이드(21), 즉 현상 롤러(22) 상의 토너 층을 제어하기 위한 현상제 제어 부재가 배치된다. 현상 블레이드(21)는 도 1에 도시된 바와 같이 현상 롤러(22)의 표면과 접촉한다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 현상 롤러(22) 및 토너 공급 롤러(20)는 회전하여, 현상 롤러(22) 및 토너 공급 롤러(20)의 표면은 상호 접촉부에서 동일한 방향으로 이동한다. 즉, 현상 롤러(22)의 회전 축선 또는 토너 공급 롤러(20)의 회전 축선을 따르는 방향으로부터 조망되었을 때, 현상 롤러(22)의 회전 방향 및 토너 공급 롤러(20)의 회전 방향은 서로 반대가 된다.
현상 프레임(18)의 토너 수납 챔버(18a) 내에서, 수납된 토너(T)를 교반하고, 토너가 토너 공급 개구(18c)를 통해 현상 챔버(18b) 내로 유동할 수 있게 하고, 토너를 토너 공급 롤러(20)로 반송하는 교반 부재(반송 부재)(23)가 배치된다. 교반 부재(23)는 현상 롤러(22)의 회전 축선과 평행하게 배치되는 회전 샤프트(23a), 및 일 단부가 회전 샤프트(23a) 내에 설치되고 토너를 교반 및 반송하는 가요성 시트 부재인 교반 시트(23b)를 포함한다. 즉, 교반 부재(23)의 회전 축선의 방향 및 교반 시트(23b)의 회전 축선은 현상 롤러(22)의 회전 축선의 방향과 평행하고, 회전 샤프트(23a)의 중심은 교반 부재(23) 및 교반 시트(23b)의 회전 축선이다.
감광 부재 유닛(13)은 감광 부재 유닛(13) 내의 다양한 구성 요소를 지지하기 위한 프레임인 클리닝 프레임(14)을 포함한다. 클리닝 프레임(14)에는, 감광 드럼(1)이 베어링 부재를 통해 도 1의 화살표(A) 방향으로 회전하도록 설치된다. 또한, 클리닝 프레임(14)에는, 대전 롤러 베어링(15)이 대전 롤러(2)의 회전 중심 및 감광 드럼(1)의 회전 중심을 통과하는 선을 따라 설치된다. 여기서, 대전 롤러 베어링(15)은 도 1의 화살표(C) 방향으로 이동 가능하게 설치된다. 대전 롤러(2)는 대전 롤러 베어링(15) 상에 회전 가능하게 설치된다. 대전 롤러 베어링(15)은, 대전 롤러(2)를 감광 드럼(1)에 대해 압박하도록 가압 유닛(biasing unit)인 대전 롤러 압박 스프링(16)에 의해 편위된다. 1차 전사 후 감광 드럼(1)의 표면 상에 잔류하는 비전사 토너(폐토너)를 제공하기 위한 탄성 부재(6a) 및 탄성 부재를 지지하기 위한 지지 부재(6b)는 클리닝 블레이드(6)에 일체화된다. 클리닝 블레이드(6)에 의해 감광 드럼(1)의 표면으로부터 제거된 폐토너는 클리닝 블레이드(6) 및 클리닝 프레임(14)에 의해 형성된 공간으로 중력 방향으로 낙하하여 폐토너 수납부(14a)에 수납된다.
현상 챔버의 시일 구성
현상 챔버(18b)의 구성은 도 1 및 도 4a 내지 도 4d를 참조하여 기술될 것이다. 도 4a는 본 실시예의 현상 유닛(4)의 개략적 사시도이다. 도 4b는 도 4a의 상태로부터 베어링 유닛(26) 및 현상 롤러(22)가 제거되었을 때의 현상 유닛(4)의 사시도이다. 도 4c는 도 4b로부터 탄성 시트(24), 현상 블레이드(21) 및 단부 시일 부재(25)가 제거되었을 때의 상태인 현상 유닛(4)의 사시도이다. 도 4d는 도 4b의 상태인 현상 유닛(4)의 개략적 단면도이다.
도 4c 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 현상 챔버(18b)는 상위 에지부(18h), 하위 에지부(18j) 및 양 측부(18k)를 포함한다. 현상 개구(18d)에는, 토너를 담지하는 현상 롤러(22)가 베어링 유닛(26)을 통해 회전 가능하게 설치되어, 현상 롤러(22)의 일부는 현상 개구(18d)를 통해 현상 프레임(18) 외부에 노출된다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 현상 롤러(22) 상의 토너 층 두께를 제어하기 위해 현상 롤러(22)의 표면을 행해 연장하는 현상 블레이드(21)는 현상 개구(18d)의 하위 에지부(18j) 상에 설치된다. 한편, 탄성 시트(24)(밀봉 시트에 대응함)는 현상 개구(18d)의 상위 에지부(18h) 상에 설치된다. 즉, 상위 에지부(18h)는, 탄성 시트(24)가 고정되는 피고정부이다. 탄성 시트(24)의 베이스부는 현상 프레임(18)에 설치되고, 탄성 시트(24)의 팁부는 현상 롤러(22)와 접촉하여, 현상 유닛(4)으로부터의 누설을 방지한다.
여기서, 도 4c에 도시된 바와 같이, 현상 롤러(22)의 회전 축선의 방향으로 현상 개구(18d)의 길이는 현상 롤러(22)의 회전 축선의 방향에 직교하는 방향으로의 현상 개구(18d)의 길이보다 크다. 즉, 현상 개구(18d)의 종방향은 현상 롤러(22)의 회전 축선의 방향과 동일하다. 현상 개구(18d)의 횡방향은 현상 롤러(22)의 회전 축선의 방향에 직교하는 방향과 동일하다. 상위 에지부(18h) 및 하위 에지부(18j)는 현상 개구(18d)의 종방향을 따라 연장하는 에지부이다. 양 측 에지부(18k)는 종방향으로 현상 개구(18d)의 단부 부분에 대응한다. 그리고, 양 측 에지부(18k)는 현상 개구(18d)의 횡방향을 따라 연장하는 에지부이다.
단부 시일 부재(25)는 개별적으로 현상 개구(18d)의 양 측 에지부(18k) 상에 배치되어, 현상 프레임(18), 현상 롤러(22), 현상 블레이드(21) 및 탄성 시트(24)와의 각 간극을 밀봉한다. 단부 시일 부재(25)는, 단부 시일 부재(25)가 현상 유닛(4)에 설치될 때 현상 롤러(22)의 주연 표면, 현상 블레이드(21)의 후방 표면 및 탄성 시트(24)의 후방 표면과 압접하는 가요성 부재이다. 그로 인해, 현상 유닛(4)은 현상 롤러(22)의 축방향으로 밀봉된다. 즉, 도 4a 내지도 4d에 도시된 바와 같이, 현상 개구(18d)의 종방향으로, 탄성 시트(24)는 일 단부 상에 배치된 단부 시일 부재(25)의 내부 단부 부분과 타 단부 상에 배치된 단부 시일 부재(25)의 내부 단부 부분 사이의 영역 내에서 현상 롤러(22)와 접촉한다. 탄성 시트(24) 및 단부 시일 부재(25) 양자 모두는 현상 프레임(18)과 현상 롤러(22) 사이의 영역을 통해 현상제 누설을 방지하는 밀봉 부재의 기능을 갖는다.
토너를 반송하는 구성
현상 챔버(18b)로 토너 수납 챔버(18a) 내부의 토너를 반송하기 위한 구성이 도 1 및 도 5a 내지 도 5e를 참조하여 기술될 것이다. 도 5a 내지 도 5e는 프로세스 카트리지(7)의 개략적 단면도이다.
반송 유닛인 교반 시트(23b)는 토너 수납 챔버(18a)의 내벽 표면과 접촉하고, 현상제 반송 부재인 교반 부재(23)는 교반 시트(23b)가 만곡된 상태에서 100 rpm으로 회전한다. 토너 수납 챔버(18a)는, 교반 시트(23b)가 만곡된 상태로부터 해제되는 해제 위치(18e)를 갖는다. 교반 시트(23b)가 해제 위치(18e)를 통과할 때, 교반 시트(23b)는 교반 시트(23b)가 만곡된 상태로부터 해제될 때 생성되는 힘에 의해 교반 시트(23b) 상에 올려진 토너를 위로 튀겨 올려지고, 토너 공급 개구(18c)를 통해 현상 챔버(18b) 내부에서 토너 공급 롤러(20)로 토너를 반송한다. 즉, 교반 시트(23b)는 변형 가능하고, 이러한 변형이 해제됨으로써 토너를 반송한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 교반 시트(23b)의 팁부, 회전 샤프트(23a) 및 토너 공급 개구(18c)는 교반 시트(23b)의 회전 축선에 직교하는 방향으로 다음의 관계를 만족하도록 배치된다. 교반 시트(23b)의 길이는, 토너 수납 챔버(18a)의 저부(18f) 상의 토너도 교반 및 반송될 수 있도록 설정된다. 즉 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 샤프트(23a)의 중심으로부터 교반 시트(23b)의 팁부까지의 길이(W0)는 회전 샤프트(23a)의 중심으로부터 토너 수납 챔버(18a)의 저부(18f)까지의 거리(W1)와 관련하여, W0 > W1를 만족한다. 또한, 현상 챔버(18b)로 토너를 안정적으로 반송하기 위해, 길이(W0)는 회전 샤프트(23a)의 중심으로부터 토너 공급 개구(18c)의 하위 단부까지의 길이(W2)에 대한 관계가 W0 > W2를 만족하도록 설정된다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 비변형 상태에서의 교반 시트(23b)의 팁과 교반 시트(23b)의 회전 축선 사이의 거리는 상기 개구(18c)와 교반 시트(23b)의 회전 축선 사이의 최단 거리보다 길다. 교반 부재(23)가 완전히 1회전 하는 동안의 토너 및 교반 시트(23b)의 상태가 도 5a 내지 도 5e를 참조로 기술될 것이다.
도 5a는, 교반 시트(23b)가 퇴적된 토너의 상위 표면(계면)을 누르기 시작할 때의 토너의 상태를 도시한다. 이후, 교반 시트(23b)는 도 5a 내지 도 5e의 화살표(F) 방향으로 회전한다. 도 5b의 위상에 도달한 교반 시트(23b)는 토너를 들어올려 반송한다. 이후, 교반 시트(23b)는 화살표(F) 방향으로 회전하고, 교반 부재(23b)는 도 5c에 도시된 바와 같이 해제 위치(18e)의 위상에 도달한다. 반송 중의 토너가 교반 시트(23b) 상에 놓이고, 교반 시트(23b)가 상기 해제 위치(18e)를 통과한 직후, 교반 시트(23b)는 만곡된 상태로부터 해제되고, 토너는 토너 공급 개구(18c)를 향해 위로 튀겨 올려진다(flipped up). 이후, 도 5d에 도시된 바와 같이, 교반 시트(23b)는 만곡된 상태로부터 해제된 상태로 복귀하는 힘을 이용하여 토너를 토너 공급 개구(18c)로 반송하고, 현상 챔버(18b) 내로 토너를 압입하도록 토너 공급 개구(18c)와 충돌한다. 이후, 교반 시트(23b)는 화살표(F) 방향으로 회전하고, 다시 도 5a의 교반 시트(23b)의 위상에 진입한다. 교반 시트(23b)는 화살표(F) 방향으로 연속적으로 회전하고, 교반 시트(23b) 상의 토너는 교반 시트(23b)가 해제 위치(18e)의 위상을 통과할 때마다 위로 튀겨 올려져서, 토너는 토너 공급 개구(18c)를 통해 현상 챔버(18b)에 성공적으로 반송된다. 즉, 현상 개구(18d)는 토너 수납 챔버(18a) 및 현상 챔버(18b)를 연결하는 개구여서, 반송 중의 토너가 토너 수납 챔버(18a)로부터 현상 챔버(18b)까지 통과할 수 있다.
이때, 도 5d에 도시된 바와 같이, 토너 수납 챔버(18a)로부터 반송된 토너는 토너 공급 개구(18c)를 통과하고, 토너 공급 롤러(20) 위를 지나, 현상 개구(18d)를 향해 반송된다(도 5d의 화살표(H) 방향). 또한, 현상 개구(18d)로부터 반송된 토너는 공급 롤러(20)와 현상 롤러(22) 사이의 접촉부로 반송되고, 토너의 일부는 현상 롤러(22)에 공급된다. 현상 롤러(22)로 공급되지 않은 토너는, 현상 롤러(22) 및 토너 공급 롤러(20)의 회전에 의해, 현상 챔버(18b) 내의 현상 블레이드(21), 현상 롤러(22), 토너 공급 롤러(20) 및 토너 공급 개구(18c)의 하위 단부에 의해 둘러싸인 영역(J)으로 반송된다. 도 5e에 도시된 바와 같이, 충분한 양의 토너가 현상 챔버(18b)에 공급될 때, 영역(J)은 토너로 충진되고, 잉여 토너는 토너 공급 롤러(20)의 회전에 의해 토너 공급 개구(18c)를 통해 토너 수납 챔버(18a)로 복귀한다(도 5e의 화살표(K) 방향).
회전 샤프트(23a)로부터 토너 공급 개구(18c)의 하위 단부까지의 길이(W2)에 대해, 회전 샤프트(23a)로부터 교반 시트(23b)의 팁까지의 길이(W0)는 W0 > W2가 되도록 설정되는데, 이는 이때 교반 시트가 구획벽(18m) 내 토너 공급 개구(18c)가 형성된 부분과 충돌한다는 것을 의미한다.
탈기 개구 및 필터 부재의 구성
본 실시예에서는, 현상 챔버(18b) 내부의 압력 증가로 인한 토너 누설이 탈기 개구(제2 개구)(18g) 및 필터 부재(이하, "필터"로 지칭됨)(27)를 배치함으로써 효과적으로 억제된다. 상술된 바와 같이, 본 실시예의 구성에서는, 교반 부재(23)가 100 rpm으로 회전한다(분당 100회 회전한다). 이는 고속 처리 속도가 요구되기 때문이다(종래에는 약 75 rpm). 본 실시예와 같이, 교반 속도가 종래 기술보다 빠른 구성의 경우에, 프레임(18) 내부의 압력은 교반 부재(23)의 회전에 의해 후비게 증가될 수 있으며, 이러한 내압이 높은 경우, 토너는 쉽게 비산되고 상술된 바와 같이 토너 누설이 우려된다. 따라서, 압력의 증가는 탈기 개구(18g) 및 필터(27)를 배치함으로써 억제되어야 한다. 압력의 증가를 억제하기 위한 그러한 기구는 교반 부재(23)의 회전 속도가 80 rpm 이상일 때 요구된다는 것이 공지되어 있다. 탈기 개구(18g) 및 필터(27)는 도 1 및 도 6a 및 6b를 참조하여 기술될 것이다. 도 6a는 프로세스 카트리지(7)의 사시도이며, 도 6b는 필터(27)가 제거된 상태에서의 프로세스 카트리지(7)의 사시도이다.
도 1 및 도 6a 및 6b에 도시된 바와 같이, 탈기 개구(18g)는 현상 챔버(18b)를 구성하는 표면이며, 현상 유닛(4)의 종방향으로 연장하여 현상 유닛(4)의 외부와 연결된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 탈기 개구(18g)는, 교반 시트(23b)의 회전 축선에 직교하는 단면 방향(교반 시트(23b)의 회전 축선의 방향에 대해 직교 방향)으로, 현상 챔버(18b)의 내부를 현상 프레임(18) 외부와 연결한다. 또한, 탈기 개구(18g)는, 현상 롤러(22)의 일 단부로부터 타 단부까지 연장하도록, 현상 유닛(4)의 종방향으로 긴 폭이 넓은 직사각형 영역이다. 즉, 교반 시트(23b)의 회전 축선 내의 탈기 개구(18g)는 교반 시트(23b)의 회전 축선 방향에 직교하는 방향(현상 유닛(4)의 횡방향)으로 탈기 개구(18g)의 길이보다 길다. 예컨대, 도 1 및 도 4d에 도시된 바와 같이, 탈기 개구(18g) 및 개구(18c)는 교반 부재(23)의 회전 축선에 대해 직교 방향으로 교반 부재(23)의 단일 단면과 교차하도록 구성된다. 예컨대, 도 1에 도시된 바와 같이, 교반 부재(23)의 회전 축선에 직교하는 단면을 조망할 때 직사각형 가상 영역이 탈기 개구(18g), 개구(18c) 및 탈기 개구(18g)와 개구(18c)의 단부들을 연결하는 2개의 가상 선(L1, L2)에 의해 형성되도록, 탈기 개구(18g) 및 개구(18c)는 서로 대면한다. 즉, 탈기 개구(18g) 및 개구(18c)는 탈기 개구(18g)의 개구 에지를 포함하는 가상 표면 영역에 직교하는 방향 또는 개구(18c)의 개구 에지를 포함하는 가상 표면 영역에 직교하는 방향으로부터 조망될 때, 탈기 개구(18g)의 적어도 일부는 개구(18c)의 적어도 일부와 중첩된다. 이는, 탈기 개구(18g)의 범위 및 개구(18c)의 범위가 회전 샤프트(23a)의 상기 축선 방향(종방향)으로 서로에 대해 적어도 부분적으로 중첩되는 것을 의미한다. 상술된 바와 같이, 교반 시트(23b)의 회전 축선의 방향에 대한 직교 방향으로, 탈기 개구(18g)는 현상 챔버(18b) 내부와 현상 프레임(18)을 연결한다(도 1). 이 방향으로 탈기 개구(18g)를 배치함으로써, 교반 시트(23b)에 의해 유발되는 현상 챔버(18b) 내부의 압력의 변화가 효과적으로 감소될 수 있다.
탈기 개구(18g)는 적어도 일 방향으로 배치되면 충분하고, 탈기 개구(18g)의 영역이 커질수록 압력을 릴리즈하는 효과가 향상된다. 본 실시예에서, 탈기 개구(18g)는 프레임 내의 충분한 강성 및 높은 탈기 효과를 얻기 위해 2개의 위치에 배치된다.
도 4a 내지 도 4d 및 도 6a에 도시된 바와 같이, 탈기 개구(18g)는 본 실시예에서 2개의 위치에 배치된다. 이 경우, 탈기 개구(18g)는 현상 개구(18d)의 종방향으로 현상 개구(18d)의 중심에 배치되지 않는다. 즉, 상기 종방향으로, 각각의 탈기 개구(18g)는 현상 개구(18d)의 중심 위치로부터 시프트된 위치에 각각 배치된다. 그 결과, 현상 개구(18d)의 종방향으로, 현상 개구(18d)의 중심 위치는 탈기 개구(18g)의 연결 벽(18n)의 위치와 중첩한다.
현상 개구(18d)에 가장 근접한 벽 표면인 연결 벽(18n)에 탈기 개구(18g)를 배치함으로써, 압력은 현상 개구(18d) 부근 영역에서 효과적으로 감소될 수 있다. 또한, 현상 프레임(18)(특히 연결 벽(18n)의 강성이 상기 종방향으로 주심 영역에서 향상될 수 있다.
또한, 도 4a 내지 도 4d 및 도 5a 내지 도 5e에 도시된 바와 같이, 볼록부(18p)가 탈기 개구(18g) 주위에 배치된다. 그로 인해, 현상 프레임(18)의 강성은 탈기 개구(18g) 주위 영역에서 향상될 수 있다. 본 실시예에서, 볼록부(18p)는 각각 탈기 개구(18g)의 횡방향으로 그리고 종방향을 따라 연장한다. 각각의 볼록부(18p)는 두 탈기 개구(18g) 모두에 대해 배치된다. 볼록부(18p)는 탈기 개구(18g)를 가로지르도록 개구(18c)의 긴 측의 중심에서 횡방향으로 연장하는 부분을 가질 수 있다.
또한, 도 1에 도시된 바와 같이, 회전 샤프트(23c)에 직교하는 방향으로 탈기 개구(18g)의 일 단부와 개구(18c)의 일 단부를 연결하는 선이 제1 선(L1)인 것으로 상정된다. 또한, 탈기 개구(18g)의 타 단부와 개구(18c)의 타 단부를 연결하는 선은 제2 선(L2)인 것으로 상정된다. 이 경우, 제1 선(L1)과 제2 선(L2) 사이의 영역은 개구(18c)를 통과하는 공기가 탈기 개구(18g)에 도달하기 위한 경로로부터 가장 짧은 경로를 포함하는 영역이다. 도 1에 도시된 구성에서, 공급 롤러(20)의 적어도 일부는 제1 선(L1)과 제2 선(L2) 사이의 영역 외부에 위치된다. 그 결과, 제1 선(L1)과 제2 선(L2) 사이의 영역이 공급 롤러(20)에 의해 감소되는 것을 방지할 수 있다. 복수의 탈기 개구(18g)를 배치하는 경우에, 모든 탈기 개구(18g)를 상술된 바와 같이 배치할 필요는 없다. 즉, 단지 일부의 탈기 개구(18g) 및 공급 롤러(20)가 상술된 위치 관계를 만족할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 연결 벽(18n)은 피고정부(상위 에지부(18h))에 연결된다. 연결 벽(18n)은, 탄성 시트(24)의 연장 방향과 교차하도록, 직교 방향(현상 롤러(22)의 회전 축선 또는 교반 시트(23b)의 회전 축선의 방향에 직교하는 방향)으로 연장한다. 연결 벽(18n)은 탄성 시트(24)의 두께 방향으로 피고정부(상위 에지부(18h))를 지지하는 벽 표면으로 간주될 수 있다. 본 실시예에서, 탈기 개구(18g)는 현상 프레임(18)의 상위 표면(접촉 벽(18n)) 상에 배치된다. 이 경우, 현상 챔버(18b) 내부의 영역(J)은 항상 토너로 충진되고, 탈기 개구(18g)는 영역(J)을 구성하지 않는 표면 상에 배치되어야 한다.
또한, 탈기 개구(18g)가 배치되는 벽 표면은 일 측이 현상 챔버(18b)의 내부 벽을 형성하고, 타 측이 현상 프레임(18)의 외부 벽의 일부를 형성하는 벽 표면이다. 도 1에 도시된 바와 같이, 탈기 개구(18g)의 크기는 그러한 벽 표면들 중에 가장 큰 벽 표면 상에 탈기 개구(18g)를 배치함으로써 증가될 수 있다.
탈기 개구(18g)는 토너 반송 경로(도 5d의 화살표(H)) 상의 현상 개구(18d)의 상류 측에 배치된다. 따라서, 토너 수납 챔버(18a)로부터 반송된 공기는, 토너 누설이 더욱 용이하게 발생하는 현상 개구(18d)에 도달하기 전에 탈기 개구(18g)로부터 배출된다. 따라서, 현상 챔버(18b) 내부의 압력이 효과적으로 감소될 수 있으며, 토너 누설이 억제될 수 있다. 또한, 탈기 개구(18g)는 양 단부 모두에 근접한 영역에서 현상 챔버(18b) 내에 배치된다. 따라서, 현상 개구(18d)의 단부 부분에 배치된 단부 시일 부재(25)를 향한 압력 증가가 효과적으로 억제될 수 있으며, 토너 누설이 제어될 수 있다.
도 6b에 도시된 바와 같이, 필터(27)는 탈기 개구(18g)를 덮도록 배치되고, 현상 유닛(4) 내부의 토너 누설(토너의 탈기 개구(18g) 통과)을 방지하고 현상 유닛(4) 내부에서 공기가 통과하는 것을 허용하는 재료로 구성된다. 즉, 필터(27)는 공기가 탈기 개구(18g)를 통과하는 것을 허용하고 토너가 통과하는 것은 규제한다. 도 6a 및 도 6b에 도시된 바와 같이, 필터(27)는 필터(27)가 고정되는 표면의 법선 방향으로 조망할 때 탈기 개구(18g)보다 크다. 필터(27)의 재료는 높은 통기성을 갖는 것이 바람직하다. 통기성이 높을수록, 탈기 효과가 더욱 향상되며, 더 높은 내압 감소 효과가 얻어질 수 있다. 이는 토너 누설을 방지하는 더 큰 효과가 얻어질 수 있다는 것을 의미한다.
본 실시예에서, 필터(27)는 현상 프레임(18)의 벽 표면 외부로부터 현상 프레임(18)에 용착된다. 필터(27)를 현상 프레임(18)에 고정하는 방법은 용착에 제한되지 않으며, 양면 테이프, 접착제 등일 수도 있다. 필터(27)는 현상 유닛(4) 내부로부터 고정될 수 있다. 필터(27)는 현상 프레임(18)과 일체화, 예컨대 현상 유닛 내에서 인서트 몰딩될 수도 있다. 필터(27)는 공기가 통과할 수 있으며 탈기 개구(18g)를 통한 토너 누설이 방지될 수 있다면 어떠한 방법으로도 고정될 수 있다.
필터(27)의 수는 하나 이상이며, 특정한 수로 제한되지 않는다. 본 실시예에서, 2개의 필터(27)가 2개의 탈기 개구(18g)를 덮는다. 여기서 탈기 개구(18g)의 수 및 필터(27)의 수는 동일할 필요가 없으며, 예컨대 하나의 필터(27)가 복수의 탈기 개구(18g)를 덮을 수 있다. 즉, 탈기 개구(18g) 및 필터(27)는 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이 배치될 수 있다. 도 8a 내지 도 8c는 본 실시예에 따른 탈기 개구(18g) 및 필터(27)의 위치의 예를 도시한다. 도 8a 내지 도 8c는 탈기 개구(18g), 필터(27), 개구(18c) 및 현상 개구(18d)가 교반 시트(23b)의 회전 축선 방향에 직교하는 방향으로 조망될 때의 개략도를 도시한다. 화살표(P)는 교반 시트(23b)의 회전 축선 방향을 나타낸다. 도 8a 내지 도 8c에서, 탈기 개구(18g), 필터(27), 개구(18c) 및 현상 개구(18d) 이외의 부분은 생략된다.
도 8a에 도시된 바와 같이, 종방향으로 현상 개구(18d)의 중심에서 이격된 현상 개구(18d)의 일 영역 및 타 영역은 각각 단일 탈기 개구(18g)를 가질 수 있다(각각의 탈기 개구(18g)가 대략 각 영역의 전체 영역을 개별적으로 덮는다). 탈기 개구(18g)의 형상은 도시된 직사각형에 제한되지 않으며, 둥근 모서리를 갖는 직사각형 및 타원형과 같은 다양하고 상이한 형상일 수도 있다.
도 8b에 도시된 바와 같이, 복수의 탈기 개구(18g)는 각각 상술된 일 영역 및 타 영역에서 종방향으로 나란히 배치될 수 있다(도 8a의 각 탈기 개구(18g)는 종방향으로 분할된다). 각 영역에 배치된 탈기 개구(18g)의 수는 도 8b에 도시된 수에 제한되지 않으며, 각각 2개 또는 3개를 초과할 수도 있다. 각 탈기 개구(18g)의 형상 및 크기는 도 8b에 도시된 바와 같이 동일 형상 및 크기일 수 있거나 서로 다를 수 있다. 여기서, 각 탈기 개구(18g) 내에서, 종방향(교반 시트(23b)의 회전 축선 방향)으로의 길이는 종방향에 직교하는 횡방향(현상 유닛(4)의 횡방향)으로의 길이보다 길거나 짧을 수 있다. 즉, 종방향으로 각 영역에서의 각 탈기 개구(18g)의 길이를 더한 총 길이가 횡방향으로 각 탈기 개구(18g)의 길이보다 길기만 하면 된다.
또한, 도 8c에 도시된 바와 같이, 복수의 탈기 개구(18g)는 현상 개구(18d)의 각 영역에 대해 횡방향으로 나란히 배치될 수 있다. 횡방향으로 배치된 탈기 개구(18g)의 수는 도 8c에 도시된 수에 제한되지 않으며 3개 이상일 수 있다. 횡방향으로 배치된 각 행의 탈기 개구(18g)의 수, 그 형상 및 크기, 및 그 배열은, 탈기 개구(18g)의 수가 행 사이에서 상이하고 탈기 개구(18g)의 형상 및 크기가 서로 상이하며 상부 및 저부 행 내의 탈기 개구(18g)가 교호식으로 배치되는 도 8c에 도시된 구성에 제한되지 않는다. 즉, 탈기 개구(18g)는, 탈기 개구(18g)의 동일한 수, 동일한 형상 및 동일한 크기가 각 행에 배치 및 배열되는 격자로 배치될 수 있다.
본 실시예에서, 필터의 재료는 포집성 및 통기성 모두를 얻기 위해, 평균 세공 직경이 5 ㎛의 부직포이다.
화상 형성 프로세스
화상이 형성될 때, 감광 드럼(1)(φ30의 완전원)이 화살표(A) 방향으로 300 rpm으로 초기 회전된다. 이후, 감광 드럼(1)의 표면은 대전 롤러(2)에 의해 균일하게 대전된다. 대전 롤러(2)는 φ20 전도성 고무 롤러이며, 감광 드럼(1)에 대해 롤러부를 가압하여 구동 및 회전되고, 사전에 결정된 DC 전압이 감광 드럼(1)에 대한 대전 단계에서 대전 롤러(2)의 코어 금속에 인가된다. 그 결과, 균일한 암부 전위(dark electric potential)(Vd)가 형성된다.
화상 데이터에 대응하여 발광되는, 스캐너 유닛(3)으로부터의 레이저 광의 스폿 패턴은 감광 드럼(1)을 노광하고, 노광된 부분에서 상기 표면 상의 전하는 캐리어 발생 유닛으로부터 캐리어에 의해 소실되고, 전하가 저하된다. 그 결과, 사전에 결정된 명부 전위(light electric potential)(Vl)의 정전 잠상이 감광 드럼(1)의 노광된 부분에 형성되고, 사전에 결정된 암부 전위(Vd)의 정전 잠상은 감광 드럼(1) 상의 노광되지 않은 부분에 형성된다. 본 실시예에서, Vd = - 500 V이고 Vl = - 100 V로 상정된다.
감광 드럼(1) 상에 형성된 정전 잠상은, 현상 유닛(4)이 현상 롤러(22)까지 반송한 토너와 접촉하여 현상되고, 토너 화상이 된다. 여기서, Vdc = - 300 V가 현상 롤러(22)에 인가되어, ΔV = 200 V인 부 전위와의 전위차가 생성되고, 현상 롤러(22)가 150%의 주속차(peripheral speed difference)로 감광 드럼에 대해 종동 방향으로 회전함에 따라 토너 화상이 형성된다.
본 실시예에서 사용된 토너는 사용하지 않은 상태에서 5% 내지 40%의 응집도 및 8 ㎛의 평균 입경을 갖는다. 그 전체 수명에 대한 토너의 유동성을 보장하기 위해, 이 응집도를 갖는 토너를 사용하는 것이 바람직하다. 토너의 응집도는 아래와 같이 측정되었다.
측정 장치에 대해, 디지털 진동계(Showa Sokki Corporation에서 제조된 Digital Vibration Meter Model 1332)를 포함하는 분말 시험기(Hosokawa Micro Corporation 제조)가 사용되었다. 측정 방법으로서, 진동 테이블 위에 390 메시, 200 메시 및 100 메시 체가 체 눈(sieve opening)이 작은 순서로, 즉 100 메시 체가 상부에 놓이도록 390 메시, 200 메시 및 100 메시 체 순서로 적층된다. 이후, 정확하게 측정된 5 g의 견본(토너)이 상술된 바와 같이 설정된 100 메시 체에 배치되고, 디지털 진동계의 변위 값은 0.60 mm(피크 대 피크)로 조정되었으며, 진동은 15초 동안 가해졌다. 이후, 각 체 상에 잔류하고 있는 견본의 질량이 측정되었으며, 응집도가 후속하는 식에 기초하여 얻어졌다.
여기서 사용된 측정 견본은 미리 23℃ 60% RH 환경 하에서 24시간 동안 방치되었으며, 측정은 이 23℃ 60% RH 환경 하에서 수행되었다.
응집도(%) = (100 메시 체 상에 잔류하는 견본의 질량 / 5 g) X 100 + (200 메시 체 상에 잔류하는 견본의 질량 / 5 g) X 60 + (390 메시 체 상에 잔류하는 견본의 질량 / 5 g) X 20
감광 드럼(1) 상에 형성된 토너 화상은 1차 전사 롤러(8)의 기능에 의해 중간 전사 벨트(5) 상에 전사된다(1차 전사). 여기서 1차 전사 롤러(8)는 감광 드럼(1)으로부터 부극으로 대전된 토너를 중간 전사 벨트(5) 상으로 전사하기 위해 전사 전압 Vtr = + 1 kV로 설정된다.
전색 화상(full color image)이 형성될 때, 상술된 처리가 제1 내지 제4 화상 형성 유닛(SY, SM, SC, SK)에 의해 순차적으로 수행되고, 각 색상의 토너 화상은 1차 전사에서 중간 전사 벨트(5) 상에 순차적으로 중첩된다. 이후, 중간 전사 벨트(5)의 이동과 동기하여, 기록 재료(12)가 2차 전사 유닛으로 반송된다. 이후, 기록 재료(12)를 거쳐 중간 전사 벨트(5)와 접촉 상태인 2차 전사 롤러(9)의 기능에 의해, 중간 전사 벨트(5) 상의 4색 토너 화상이 2차 전사로서 기록 재료(12) 상에 일괄 전사된다. 토너 화상이 전사된 기록 재료(12)는 정착 유닛인 정착 장치(10)로 반송된다. 토너 화상은 기록 재료(12)에 열과 압력을 가하는 정착 장치(10)에 의해 기록 재료(12)에 정착되고, 기록 재료(12)는 60 ppm 속도로 배출된다.
1차 전사 단계 후 감광 드럼(1) 상에 잔류하는 1차 비전사 토너는 클리닝 블레이드(6)에 의해 제거된다. 2차 전사 단계 후 중간 전사 벨트(5)에 잔류하는 2차 비전사 토너는 중간 전사 벨트 클리닝 장치(11)에 의해 제거된다. 제거된 비전사 토너(폐토너)는 화상 형성 장치(100)의 폐토너 상자(도시 생략)로 배출된다. 화상 형성 장치(100)는 또한 원하는 단일의 또는 (전체가 아닌) 일부의 화상 형성 유닛만을 이용하여 단일 색 또는 다중-색 화상을 형성할 수 있다.
본 실시예의 특징
본 실시예의 특징은 도 7a 및 도 7b를 참조하여 기술될 것이다. 도 7a는 화상이 형성될 때(현상 접촉 시간)의 필터 위치의 개략적 확대도이고, 도 7b는 화상이 형성되지 않은 때(현상 이격 시간)의 필터 위치의 개략적 확대도이다. 프로세스 카트리지(7)는 현상 롤러(22) 및 감광 드럼(1)이 접촉/이격 상태일 수 있으며 현상 유닛(4)(제1 유닛) 및 감광 부재 유닛(13)(제2 유닛)의 상대 위치가 변경될 수 있도록 구성된다. 현상 유닛(4)(현상 프레임(18)은, 피가압 유닛(18i)이 화상 형성 장치(100) 내에 배치되는 현상 접촉/이격 기구의 가압 유닛(80)에 의해 가압되는 지에 따라 현상 접촉/이격 지지점(17) 주위를 회전하고 위치(감광 부재 유닛(13)에 대한 각도)를 변경한다. 따라서, 현상 유닛(4)은 감광 부재 유닛(13)에 대한 위치: 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(22)가 접촉 상태인 접촉 상태(접촉 위치 또는 제2 위치에 대응함) 또는 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(22)가 이격된 이격 상태(이격된 위치 또는 제1 위치에 대응함) 중 어느 하나를 취한다. 이로 인해, 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(22)의 현상 이격이 가능해진다. 이 방식으로, 현상 유닛(4)은 접촉 위치와 이격 위치 사이에서 이동할 수 있다(접촉 위치는 장치 본체에 대해 변위될 수 있다). 현상 프레임(18)의 제2 위치는 현상 롤러(22) 및 감광 드럼(1)이 간극을 갖도록 근접하여 이격되는 위치일 수 있다. 즉, 본 실시예의 현상 유닛(4)은, 현상 프레임(18)의 제1 위치에서 감광 드럼(1)과 현상 롤러(22) 사이의 거리가 현상 프레임(18)의 제2 위치에서 감광 드럼(1)과 현상 롤러(22) 사이의 거리보다 더 길도록 구성된다.
피가압 유닛(18i)이 가압 유닛(80)에 의해 가압(압박)되면, 감광 부재 유닛(13)에 대한 현상 유닛(4)의 위치는 지지점인 사전에 결정된 회전 샤프트에서 현상 접촉/이격 지지점(17)과 함께 변경(회전)되고, 현상 롤러(22)는 감광 드럼(1)으로부터 분리된다. 즉, 본 실시예에서, 현상 프레임(18)은 지지점(17) 주위를 회전한다. 본 실시예에서, 현상 이격 양은 10 mm이고, 필터(27)가 배치된 상위 표면(필터 설치 표면에 대응함)은 이격 상태에서 수평이된다. 이는, 현상 프레임(18)의 내부(현상제 수납부)에 노출되는 필터(27)의 노출면(현상 수납 유닛 측 상의 필터(27)의 표면) 역시 수평이거나 수평에 근접한 각도 상태라는 것을 의미한다. 즉, 현상 롤러(22)가 감광 드럼(1)으로부터 이격된 상태에서, 수평면과 노출면 사이의 각도(협각측 상의 각도)는 0° 또는 0°에 근접한다.
현상 접촉/이격 기구에 의해 피가압 유닛(18i)에 가해진 압력이 감소되거나 영이 될 때, 현상 유닛(4)은 현상 접촉/이격 지지점(17) 주위를 회전하고 가압 부재(biasing member)인 현상 접촉 스프링(18l)의 탄성력(가압력)에 의해 감광 부재 유닛(13)에 대해 변위된다. 따라서, 현상 롤러(22) 및 감광 드럼(1)이 접촉한다. 즉, 현상 유닛(4)의 현상 프레임(18)에서, 클리닝 프레임(14)에 대한 현상 프레임(18)의 위치를 이격 위치로부터 접촉 위치로 변화시키는 가압력이 항상 가해진다. 이 경우, 상위 표면은 수평 방향에 대해 30°가 된다. 이는, 현상 프레임(18)의 내부에 노출되는 필터(27)의 표면 역시 30° 또는 30°에 더 근접한 각도를 갖는다는 것을 의미한다. 즉, 현상 롤러(22)가 감광 드럼(1)과 접촉된 상태에서, 수평면과 노출면 사이의 각도(협각측 상의 각도)는 30° 또는 30°에 근접한다.
상술된 바와 같이, 필터(27) 내에서 수평면과 노출면 사이의 각도는 접촉 상태와 이격 상태 사이에서 변경된다. 본 실시예에서, 이격 상태에서의 수평면과 노출면 사이의 각도는 접촉 상태에서의 수평면과 노출면 사이의 각도보다 작다.
이 방식으로, 현상 접촉/이격 기구를 이용하여 현상 유닛(4)의 위치를 변경함으로써, 필터(27)의 위치 역시 도 7a 및 도 7b에 도시된 바와 같이 변경될 수 있다. 구체적으로는, 도 7a에 도시된 현상 접촉 상태에서, 토너는 교반 부재(23)로부터 토너의 공급에 의해 그리고 토너 공급 롤러(20) 및 현상 롤러(22)의 회전으로 인한 토너의 비산에 의해 필터(27)의 표면 상의 오목부에 점진적으로 포집된다. 즉, 토너는 현상 프레임(18) 내부에 노출된 필터(27)의 노출면에 부착된다. 이 경우, 필터(27) 내의 개방된 무수한 필터 구멍(27a)이 막히게 되고 탈기 성능이 대폭 저하된다. 특히, 교반 부재(23)가 현상 접촉 상태에서 화살표(F) 방향으로 회전하는 경우, 교반 시트(23b)의 이동에 의해 탈기 개구(18g) 및 필터(27)가 벽 표면 상에 배치된 현상 챔버(18b)의 토너 공급 개구(18c)를 향해 공기가 공급된다. 이러한 구성으로 인해, 토너는 필터(27) 표면 상의 오목부에 쉽게 포집된다. 한편, 도 7b에 도시된 현상 이격 상태에서, 오목부에 포집된 토너는 중력으로 인해 수직 방향으로 쉽게 낙하한다. 그 결과, 필터 구멍(27a) 주위의 토너가 제거되고 탈기가 충분히 수행될 수 있다. 따라서, 탈기 성능 저하가 억제될 수 있으며, 현상 챔버(18b) 내의 압력 증가가 억제될 수 있어, 토너 누설이 제어될 수 있다.
필터(27)는, 현상 롤러(22) 및 토너 공급 롤러(20)에 비해 현상 유닛(4)의 회전 지지점(17)으로부터 더 원격의 위치에 위치되고, 접촉/이격 동작에서의 변위량이 현상 롤러(22) 등의 것보다 더 많도록 배치된다. 즉, 필터(27)와 회전 지지점(17)(회전 변위의 중심) 사이의 거리(도 1의 단면에서 개구(18g)와 중첩하는 부분의 회전 지지점(17)과 필터(27)의 우측 단부 사이의 거리와 같은 최단 거리)가 현상 롤러(22)와 회전 지지점(17) 사이의 거리(도 1의 단면에서 회전 지지점(17)과 현상 롤러(22)의 주연 표면 상의 회전 지지점(17)으로부터 가장 먼 지점 사이의 거리와 같은 최장 거리)보다 더 길도록 필터(27)가 배치된다. 따라서, 진동은 접촉/이격 동작에 의해 필터(27) 상에서 더욱 쉽게 발생될 수 있으며, 부착 토너는 더욱 효과적으로 분리될 수 있다.
본 실시예에서 현상 접촉/이격의 타이밍과 관련하여, 현상 접촉 동작은 화상 형성 전의 전 회전(prior rotation) 중에 수행되고, 현상 이격 동작은 화상 형성 후의 후 회전(post-rotation) 도중 수행된다. 즉, 현상 유닛(4)은 화상 형성 동작이 수행되는 동안에 현상 접촉 상태이다. 그리고, 현상 유닛(4)은 화상 형성 동작이 수행되지 않는 동안에 현상 이격 상태이다. 이는, 필터 설치 표면 및 필터(27)의 현상제 접촉 표면은 화상 형성 동작이 수행되지 않는 동안, 수평 상태를 유지하거나 또는 수평 상태에 근접한 각도를 유지한다. 연속 인쇄의 경우와 같이, 현상 접촉 상태가 유지되고 후 회전 동작이 장시간 동안 시작되지 않을 때, 인쇄가 매 500 인쇄마다 강제로 중단되고 후 회전이 수행된다. 이후, 인쇄 동작이 다시 재개된다. 본 실시예에서, 연속 인쇄가 매 500 인쇄마다 중단되어, 후 회전 동작이 현상 접촉/이격 동작을 수행하도록 실행되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 인쇄가 현상 장치의 구성에 따라 중단되는 인쇄의 수를 설정하는 것이 바람직하다. 또한, 본 실시예에서, 연속 인쇄가 사전에 결정된 인쇄 수마다 강제로 중단되고, 후 회전 동작이 현상 접촉/이격 동작을 수행하도록 실행되지만, 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 예컨대, 현상 장치에 대한 구동 지시가 중단되고 현상 접촉/이격 동작이 토너의 공급을 중지한 상태에서 반복되면, 토너를 분리하는 더 양호한 효과가 얻어진다.
실험
후속하는 실험은 본 실시예에 따른 토너 누설을 억제하는 효과를 확인하기 위해 수행되었다.
1. 현상 이격 양 및 필터의 각도의 최적 값
검증 내용
토너 누설을 억제하기 위한 현상 유닛의 위치 및 필터 부재의 위치(수직 방향에 대한 각도)는 본 실시예 및 비교예 1 내지 3을 이용하여 현상 이격 양을 변경하는 상태에서 검증되었다. 구체적으로, 현상 이격 양은 비교예 1에서 영이며, 비교예 2, 비교예 3 및 본 실시예에서 순차적으로 5 mm 만큼 각각 증가된다. 이러한 차이를 제외하면, 비교예 1, 비교예 2 및 비교예 3에 따른 화상 형성 장치의 일반적인 구성 및 프로세스 카트리지의 구성은 본 실시예와 동일하다.
또한, 토너 누설이 방지될 수 있는지를 판정하기 위해, 연속적인 인쇄 내구성 시험이 토너의 응집도가 낮고 필터가 쉽게 막히는 고온 및 고습윤 환경(온도: 30℃, 습도: 80%)하에서 60K 인쇄에 대해 수행되었다. 이 연속 인쇄 내구성 시험에 대해, 화상에 대한 비율이 1%인 수평 선이 기록 화상으로 인쇄되고 400 g의 토너가 충진된다. 매 10K 인쇄마다, 현상제 제어 부재 상에 포집된 누설된 토너의 존재가 시각적으로 확인되었다.
검증 결과 1
표 1은 검증 결과를 도시한다.
[표 1]
Figure pat00001
비교예 1이 우선 기술될 것이다. 비교예 1의 경우, 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(22)는 계속 접촉된 상태이며, 소량의 토너 누설이 30K 인쇄에서 관찰되었으며, 과도한 토너 누설은 40K 인쇄에서 발생되었다. 이 상태에서, 막힌 토너 및 탈기 성능이 현저하게 저하되었다.
비교예 2가 다음으로 기술될 것이다. 비교예 2에서, 소량의 토너 누설이 40K 인쇄에서 관찰되었으며, 과도한 토너 누설은 50K 인쇄에서 발생되었다. 비교예 1과 비교할 때 10K 인쇄만큼의 개선이 관찰되었다. 이는 현상 이격 양이 현상 이격에 대해 5 mm로 설정되어, 필터 부재의 각도가 비교예 1에 비해 10°만큼 수평에 더 근접하게 되고 필터의 오목부에 포집되는 더 많은 토너가 낙하하여 탈기 성능의 저하가 억제되었다. 하지만, 목표 60K 인쇄는 실행되지 않았다. 비교예 3이 다음으로 기술될 것이다. 비교예 3의 경우에, 소량의 토너 누설은 50K 인쇄에서 관찰되었으며, 과도한 토너 누설은 60K 인쇄에서 발생되었다. 이는 아마도 단지 비교예 2와 같이, 필터 부재가 현상 이격 양의 증가로 인해 더욱 편평해지고 그로 인해 필터의 오목부에 포집된 더 많은 토너가 낙하하여 탈기 성능의 저하가 억제되었기 때문일 것이다. 하지만, 이러한 구성에서도, 목표 60K 인쇄는 실행되지 않았다.
이제 본 실시예가 기술될 것이다. 본 실시예에서, 토너 누설은 60K 인쇄까지 발생되지 않았다. 이는 아마도 필터 부재가 편평해지고 그로 인해 필터의 오목부에 포집된 더 많은 토너가 낙하하여 탈기 성능의 저하가 억제되었기 때문일 것이다.
2. 현상 이격의 타이밍
검증 내용
다음으로, 토너 누설이 발생하지 않는, 현상 이격을 수행하기 위한 타이밍이 인쇄 수에 대해 확인되었다. 비교예 4에서, 현상 이격은 매 750 인쇄마다 강제로 수행되었으며, 비교예 5에서 현상 이격은 매 1000 인쇄에 강제로 수행된다. 이러한 차이를 제외하면, 비교예 4 및 비교예 5의 화상 형성 장치의 일반적 구성 및 프로세스 카트리지의 구성은 본 실시예와 동일하다.
검증 결과 2
표 2는 본 실시예 및 비교예들에서의 토너 누설의 존재를 도시한다.
[표 2]
Figure pat00002
우선, 비교예 4가 다음으로 기술될 것이다. 비교예 4의 경우, 현상 이격은 매 1000 인쇄마다 실행되고, 과도한 토너 누설은 5K 인쇄에서 발생되었다.
비교예 5가 다음으로 기술될 것이다. 비교예 5의 경우, 현상 이격은 매 750 인쇄마다 실행되고, 소량의 토너 누설이 10K 인쇄에서 관찰되었다. 그리고, 과도한 토너 누설은 20K 인쇄에서 발생되었다. 현상 이격을 매 750 인쇄마다 수행하는 것도 토너 막힘을 억제하기에 불충분하였다.
이제 본 실시예가 기술될 것이다. 본 실시예에서, 토너 누설은 60K 인쇄까지 발생되지 않았다. 이 결과를 기초로, 현상 이격은 매 500 인쇄마다 적어도 1회 실행되어야 한다.
본 실시예에 따르면, 고속 및 긴수명을 갖는 화상 형성 장치에서, 현상 이격 양은 상술된 바와 같이 15 mm로 설정되며, 현상 접촉/이격 동작은 매 500 인쇄마다 수행된다. 본 실시예에 따르면, 필터 부재(필터 부재의 제2 챔버의 표면)의 각도는 수평에 근접하게 되고, 필터의 오목부에 포집된 토너는 접촉/이격 동작에 의해 쉽게 낙하할 수 있다. 즉, 토너가 장기간의 동작으로 인해 필터 부재 내에서 막히는 경우, 현상 장치 및 필터 부재는 현상 접촉/이격 동작에 의해 충격을 받고, 그로 인해 토너가 필터 부재로부터 쉽게 이격된다. 따라서, 실험 1 및 실험 2에서 검증된 바와 같이, 필터 막힘이 억제될 수 있으며, 탈기 성능의 저하가 방지될 수 있다. 그 결과, 현상 챔버의 내압의 증가가 감소 또는 억제될 수 있으며, 현상 유닛으로부터의 토너 누설이 방지될 수 있다.
본 발명의 효과
본 발명에 따르면, 현상제가 수납된 유닛의 내압 증가가 억제될 수 있다.
본 발명은 예시적 실시형태를 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 기술된 예시적 실시형태에 제한되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 후속하는 청구항의 범주는 모든 그러한 변형 및 등가의 구조 및 기능을 포함하도록 가장 넓은 의미의 해석에 따른다.

Claims (20)

  1. 화상 형성 장치의 장치 본체로부터 탈착 가능하도록 구성된 유닛이며,
    현상제를 반송하기 위한 반송 부재로서, 변형 가능하고, 회전되어 변형으로부터 해제될 때 현상제를 반송하는, 반송 부재와,
    현상제를 수납하는 프레임으로서,
    상기 반송 부재를 수납하는 제1 챔버와,
    제2 챔버와,
    상기 제1 챔버 및 상기 제2 챔버를 연결하는 제1 개구로서, 상기 제1 챔버로부터 상기 제2 챔버로 반송되는 현상제가 통과되는, 제1 개구와,
    상기 반송 부재의 회전 축선의 방향에 직교하는 직교 방향으로 상기 프레임의 외부와 상기 제2 챔버의 내부를 연결하는 제2 개구를 포함하는, 프레임과,
    공기가 상기 제2 개구를 통과할 수 있게 하고, 현상제가 상기 제2 개구를 통과하는 것을 제한하며, 상기 프레임에 고정되는, 필터를 포함하고,
    상기 프레임은 상기 유닛이 상기 장치 본체에 장착된 상태에서 상기 장치 본체에 대해 변위 가능하고,
    상기 필터는 상기 프레임의 상기 변위에 의해 상기 장치 본체에 대해 변위되는, 유닛.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 프레임은 제1 위치와 제2 위치 사이에서 변위 가능하고,
    상기 필터는, 상기 제2 챔버의 내부에 노출되는 노출면을 가지며, 상기 제1 위치에서의 수평면과 상기 노출면 사이의 각도가 상기 제2 위치에서의 상기 수평면과 상기 노출면 사이의 각도보다 작도록 배치되는, 유닛.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 프레임 상에 회전 가능하게 설치되는 현상제 담지 부재를 더 포함하고,
    상기 현상제 담지 부재는 상기 프레임의 변위에 의해 화상 담지 부재에 대해 변위되는, 유닛.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 제1 위치에서의 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 담지 부재 사이의 거리가 상기 제2 위치에서의 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 담지 부재 사이의 거리보다 길도록 변위되는, 유닛.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 현상제 담지 부재가 상기 화상 담지 부재로부터 이격되는 이격 위치로부터 상기 현상제 담지 부재가 상기 화상 담지 부재와 접촉하는 접촉 위치로 상기 프레임을 변위시키도록, 상기 화상 담지 부재를 지지하는 제2 프레임과 상기 프레임 사이에 배치되는 가압 부재로부터 가압력을 수용하는, 유닛.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 프레임이 변위될 때, 상기 필터의 상기 변위의 양은 상기 현상제 담지 부재의 변위의 양보다 큰, 유닛.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 프레임의 변위는 상기 장치 본체의 내부에서, 미리정해진 회전축을 중심으로 하는 회전 변위이며,
    상기 필터는, 상기 필터와 상기 중심 사이의 거리가 상기 현상제 담지 부재와 상기 중심 사이의 거리보다 길도록 배치되는, 유닛.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 현상제 담지 부재는 상기 제2 챔버 내에 배치되는, 유닛.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 프레임은 상기 프레임의 외부에 상기 현상제 담지 부재의 일부를 노출시키는 제3 개구를 가지며,
    상기 제2 개구는 상기 제2 챔버 내의 현상제의 반송 경로 상에서 상기 제3 개구의 상류측에 위치되는, 유닛.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제2 개구는 상기 제1 개구, 상기 현상제 담지 부재 및 상기 제3 개구의 상방에 위치되는, 유닛.
  11. 제9항에 있어서,
    종방향으로 상기 제3 개구의 양쪽 에지부 모두에 배치되는 단부 시일과, 상기 프레임에 고정되고 상기 단부 시일들 사이에서 상기 현상제 담지 부재와 접촉하는 밀봉 시트를 더 포함하는, 유닛.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 프레임은, 상기 밀봉 시트가 고정되는 피고정부와, 상기 피고정부에 연결되고 상기 밀봉 시트가 연장되는 방향과 교차하는 방향으로 연장되는 연결 벽을 포함하고,
    상기 제2 개구는 상기 연결 벽에 배치되는, 유닛
  13. 제12항에 있어서,
    복수의 제2 개구가 상기 프레임에 배치되고,
    상기 제2 개구는 상기 종방향으로 상기 제3 개구의 중심 위치로부터 시프트된 위치에 배치되는, 유닛.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 제2 개구는 회전축의 방향으로 상기 현상제 담지 부재의 일 단부로부터 타 단부로 연장되도록 배치되는, 유닛.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 제2 챔버 내의 상기 프레임에 회전 가능하게 설치되고 상기 현상제 담지 부재와의 접촉에 의해 상기 현상제 담지 부재에 현상제를 공급하는 공급 부재를 더 포함하는, 유닛.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 제1 개구의 일 단부와 상기 제2 개구의 일 단부를 연결하는 제1 선과, 상기 제1 개구의 타 단부와 상기 제2 개구의 타 단부를 연결하는 제2 선을 상기 직교 방향으로 그렸을 때, 상기 공급 부재의 적어도 일부가 상기 제1 선과 상기 제2 선 사이의 영역 외부에 위치되는, 유닛.
  17. 제7항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 직교 방향에 있어서, 상기 회전 축선과, 변형되지 않은 상태의 상기 반송 부재의 팁 사이의 거리는 상기 제1 개구와 상기 회전 축선 사이의 최단 거리보다 긴, 유닛.
  18. 제7항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 챔버는 상기 제1 챔버의 상방에 위치되는, 유닛.
  19. 화상 형성 장치의 장치 본체로부터 탈착 가능하도록 구성된 프로세스 카트리지이며,
    현상제 담지 부재를 포함하는 제1 유닛으로 사용되는, 제1항에 따른 유닛과,
    화상 담지 부재를 포함하는 제2 유닛을 포함하고,
    상기 제1 유닛과 상기 제2 유닛의 상대 위치는, 상기 현상제 담지 부재와 상기 화상 담지 부재가 접촉 또는 이격될 수 있도록 변경 가능한, 프로세스 카트리지.
  20. 화상 형성 장치이며,
    화상 담지 부재를 포함하는 장치 본체와,
    현상제 담지 부재를 포함하고 상기 장치 본체로부터 탈착 가능한, 제1항에 따른 유닛과,
    상기 현상제 담지 부재가, 상기 현상제 담지 부재가 상기 화상 담지 부재와 접촉하는 접촉 상태 또는 상기 현상제 담지 부재가 상기 화상 담지 부재로부터 이격되는 이격 상태가 될 수 있도록, 상기 장치 본체의 내부에서 상기 유닛을 변위시키는 접촉/이격 기구를 포함하는, 화상 형성 장치.
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