KR100527202B1 - 화상형성기기의 현상장치 - Google Patents

Abstract

화상형성기기의 현상장치에 관한 것으로, 감광체로 현상제를 공급하고 회수하는 작업을 이원화하여 화상품질이 향상되도록 감광체의 화상영역에 형성된 정전잠상을 현상하기 위하여 현상제를 공급하는 화상형성기기의 현상장치에 있어서, 현상제가 내장되는 현상제통; 현상제통의 하측에 설치되어 현상제를 감광체에 공급하여 정전잠상을 현상시키는 제1현상제 이송체; 제1현상제 이송체와 접하여 회전되어 현상제를 제1현상제 이송체에 공급하는 공급롤러; 제1현상제 이송체 및 공급롤러의 하측에 접하여 회전되어 감광체의 비화상영역에 현상된 현상제를 회수하는 제2현상제 이송체; 제2현상제 이송체의 일측단에 접하여 제2현상제 이송체와 결합된 현상제를 분리하는 클리닝부재;를 포함한다.

Description

화상형성기기의 현상장치 {Developer for image forming apparatus}

본 발명은 화상형성기기의 현상장치에 관한 것으로, 보다 자세히는 현상시간을 충분히 확보하고, 비화상영역에 현상제가 부착되는 백그라운드 및 현상제의 비산을 억제함으로써 현상장치 내부의 현상제 오염을 방지하고 우수한 화상을 얻을 수 있도록 한 화상형성기기의 현상장치에 관한 것이다.

일반적으로 화상형성장치는 컴퓨터나 스캐너 등으로부터 입력된 디지털신호에 따라 화상신호를 인쇄매체인 용지에 가시화상의 형태로 옮기는 장치를 지칭하며, 통상 팩시밀리, 레이저프린터, LED(Light Emitting Diode) 프린터, 디지털 복사기 및 복합기 등이 이에 포함된다.

도 1은 종래 기술에 따른 화상형성기기의 개략도로서, 전자사진 방식을 이용한 화상형성장치는 잠상이 형성되는 감광드럼(101)과, 상기 감광드럼(101)을 대전시키는 대전부(102)와, 상기 감광드럼(101)를 노광하여 잠상을 형성시키는 노광부와, 상기 감광드럼(101)의 잠상을 현상시키는 현상장치(104)와, 상기 현상된 잠상을 인쇄용지(113)로 전사시키는 전사부(109)를 포함한다.

상기 감광드럼(101)은 정전잠상이 형성되기 전 대전부(102)의 방전에 의해 표면이 전기적으로 균일하게 대전된다. 이후, 컴퓨터 혹은 스캐너로부터 화상형성기기에 입력된 디지털 신호가 레이저 스캐닝 유니트 또는 LED 어레이를 통해 광신호(103)로 변환되어 감광드럼(101)상에 정전잠상을 형성한다.

현상장치(104)의 현상제(108)는 공급롤러(106)에 의해 현상롤러(105)로 공급되고, 상기 현상롤러(105)가 회전함에 따라 감광드럼(101)과 현상롤러(105) 사이에 형성된 현상영역으로 반송된다.

이후, 감광드럼(101)이 회전하여 현상영역을 지나면서 현상롤러(105) 상에 부착된 현상제가 정전잠상으로 이동되고, 그 결과 상기 감광드럼(101)상에 가시상이 만들어진다.

다음으로, 급지부에서 공급된 인쇄용지(113)가 전사부(109)로 진입하면 정전기력에 의해 감광드럼(101)에 부착된 가시상이 인쇄용지(113)로 이동하게 된다. 상기 정전기력은 전사부(109)에 인가된 고압에 의해 공기방전으로 발생된 것이다.

이후, 인쇄용지(113)는 정착부로 이송되어 열과 압력에 의해 가시상이 인쇄용지(113)에 정착하게 된다.

이와 같이 정착된 화상은 배지롤러(112)를 거쳐 화상형성기기 밖으로 배출됨으로써 인쇄매체로의 인쇄작업이 완료된다.

한편, 현상롤러(105)의 상측에는 현상제층 규제부재(107)가 설치되어 현상롤러(105)의 토너층 두께를 일정하게 유지시킨다.

상기와 같이 작동되는 화상형성기기에 구비된 현상장치는 도 2에 도시된 바와 같이 현상롤러(105)와 감광드럼(101)이 이격되어 반대 방향으로 회전하여 현상영역(119)에서 하측 방향의 공기 흐름을 유도한다. 이때, 충분한 현상제(108)가 감광드럼(101)으로 이동하도록 현상롤러(105)의 회전속도를 감광드럼(101)보다 빠르게 한다.

현상롤러(105)에 부착한 현상제는 현상롤러(105)와 감광드럼(101)의 정전잠상과의 정전기적 전위차에 의해 정전잠상으로 이송되는데 이때 현상영역(119)을 통과하게 된다.

그런데, 대향하고 있는 상기 현상롤러(105)와 감광드럼(101)은 원형이고 회전하기 때문에 현상롤러(105)와 감광드럼(101) 사이의 일정 간격에 형성된 현상영역(119)에서의 현상이 아주 짧은 시간에 이루어지게 된다. 그리고, 하나의 현상롤러(105)상에 짧은 시간동안 전위가 교차되어 현상제(108)가 현상롤러(105)에서 감광드럼(101)으로 이송과 회수를 반복하게 됨으로써 현상 효율성이 떨어지게 된다. 그 결과 현상롤러(105)와 감광드럼(101) 사이에 백그라운드 및 현상제의 비산이 발생한다.

또한, 노즐 형상의 현상영역(119)을 현상롤러(105)와 감광드럼(101)이 반대 방향으로 회전하게 되면 상기 현상영역(119)에는 a방향의 공기 흐름이 형성되고, 급지장치에 의해 이송된 인쇄용지(113)가 전사부(109)로 진입하는 과정에서 현상장치(104)와 인쇄용지(113) 사이에 b방향의 공기 흐름이 형성된다. 따라서 정전기력에 의해 현상영역(119)을 통과하여 정전잠상으로 이동하는 미세한 현상제 입자는 상기와 같이 형성된 공기 흐름(a,b)에 의해 교란되고 특히 대전량이 불충분한 현상제 입자의 경우는 정전기력에 비해 공기 흐름의 영향이 더 커져 정전잠상으로 이동하지 않고 감광드럼(101)의 비화상영역으로 달라 붙거나 공기 흐름을 따라 화상형성장치 내부로 비산되어 장치 내부를 오염시킨다. 그리고, 인쇄용지(113')를 전사부(109)에서 정착부(130)로 안내하는 용지가이드(151)를 오염시켜서 용지가이드(151)에 접촉하는 인쇄용지(113')의 선단이 오염되는 등의 문제가 발생한다.

이와 같이 한 개의 현상롤러(105)로써 감광드럼(101)으로 현상제(108)의 이송 및 감광드럼(101)에서 현상롤러(105)로 회수를 담당하게 할 경우에는 현상제가 현상영역(119)을 왕복하면서 가시화상을 만드는 과정 중 현상성을 높이면 비화상 부분의 현상성도 높아지고, 비화상 부분의 현상을 줄이면 가시화상의 현상성도 떨어지는 현상이 발생한다.

전술한 현상제의 비산 문제를 해결하기 위해 종래에 제안된 것으로는 팬(Fan)을 사용하여 현상영역에서 발생한 공기 흐름과 반대 방향으로 강제대류를 발생시켜 흡/배기덕트를 통하여 현상영역을 통과시킴으로써 비산된 현상제를 현상장치 외부에 설치한 필터로 이동시켜 집진한다.

그러나, 이와 같은 방식은 팬, 흡/배기덕트 및 필터 등의 별도의 장치를 필요로 하여 화상형성기기의 구조가 복잡해지고, 제작시간 및 제작비를 증가시키는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 제안된 것으로서, 본 발명의 목적은 화상형성장치의 충분한 현상시간 확보와 현상작용을 이원화(현상 및 비화상부의 현상제 회수)하여 현상성을 극대화 할 수 있는 화상형성기기의 현상장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고속 인쇄에서도 현상제 비산으로 인한 오염을 방지하고 화상품질을 향상시킬 수 있으며, 현상장치의 소형화 및 저가격화를 실현할 수 있는 화상형성기기의 현상장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,

감광체의 화상영역에 형성된 정전잠상을 현상하기 위하여 현상제를 공급하는 화상형성기기의 현상장치에 있어서, 상기 현상제가 내장되는 현상제통; 상기 현상제통의 하측에 설치되어 상기 현상제를 상기 감광체에 공급하여 정전잠상을 현상시키는 제1현상제 이송체; 상기 제1현상제 이송체와 접하여 회전되어 상기 현상제를 상기 제1현상제 이송체에 공급하는 공급롤러; 상기 제1현상제 이송체 및 공급롤러의 하측에 접하여 회전되어 상기 감광체의 비화상영역에 현상된 현상제를 회수하는 제2현상제 이송체; 상기 제2현상제 이송체의 일측단에 접하여 상기 제2현상제 이송체와 결합된 현상제를 분리하는 클리닝부재;를 포함한다.

여기서, 상기 제1현상제 이송체는 상기 감광체와 반대방향으로 회전되고, 상기 제2현상제 이송체는 상기 감광체와 같은 방향으로 회전되어 현상제가 현상영역에서 보다 오래 잔류할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제1현상제 이송체, 제2현상제 이송체 및 공급롤러에 각각 전원공급부가 연결되어 전압의 절대값 평균(Vave)이 Vave(공급롤러) > Vave(제1현상제 이송체) > Vave(제2현상제 이송체)가 되도록 하여 현상제가 전압차에 의해 원활히 이동되도록 하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제2현상제 이송체의 표면 조도는 현상제의 이송을 원활히 하고 전압을 균일하게 형성시키기 위해 1∼10 ㎛로 하는 것이 바람직하다.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 의한 화상형성기기의 현상장치의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 3은 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치를 도시한 개략도이다.

도면을 참조하면, 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치는 잠상이 형성되는 감광드럼(1)과, 상기 감광드럼(1)을 대전시키는 대전부(2)와, 상기 감광드럼(1)에 현상제(8)를 공급하는 제1현상제 이송체(5)와, 상기 제1현상제 이송체(5)에 상기 현상제(8)를 공급하는 공급롤러(6)와, 상기 감광드럼(1)의 비화상영역에 현상된 현상제를 회수하는 제2현상제 이송체(4)를 포함한다.

상기 현상장치에는 현상제(8)가 내측에 저장된 현상제통(14)이 구비되어 있다. 여기서, 상기 현상제통(14)의 하측에는 상기 현상제(8)를 이송하는 호퍼(15)가 설치되고, 상기 호퍼(15)의 전방에는 상기 호퍼(15)로부터 현상제(8)를 전달받아 제1현상제 이송체(5)로 공급하는 공급롤러(6)가 설치된다.

상기 제1현상제 이송체(5)는 상기 공급롤러(6)와 접하여 있고, 전방에 설치된 감광드럼(1)과는 이격 설치되어 현상영역(19)을 형성한다. 그리고, 상기 제1현상제 이송체(5)의 일측은 상기 제1현상제 이송체(5)에 도포된 현상제층의 두께를 일정하게 하는 현상제층 규제부재(7)와 접하여 있다.

상기 제2현상제 이송체(4)는 상기 제1현상제 이송체(5) 및 공급롤러(6)의 하측에 접하게 설치되고, 상기 감광드럼(1)과는 이격 설치된다. 상기 제1현상제 이송체(5)와 제2현상제 이송체(4)는 상기 제2현상제 이송체(4)에 압력을 가하여 접촉되어 동일한 속도로 회전된다. 또한, 상기 제2현상제 이송체(4)의 일측은 상기 감광드럼(1)의 비화상영역에서 회수된 현상제(8)를 상기 제2현상제 이송체(4)에서 분리시키는 클리닝부재(17)와 접하여 있다.

여기서, 제1현상제 이송체(5)는 상기 감광드럼(1)과 반대방향으로 회전되고, 제2현상제 이송체(4)는 상기 감광드럼(1)과 같은 방향으로 회전된다. 이때, 충분한 현상제가 감광드럼(1)으로 이동하도록 제1현상제 이송체(5)의 회전속도를 감광드럼(1)보다 약 1.2 ∼ 1.6배 정도 빠르게 한다.

상기와 같이 현상제 이송체(4, 5)와 감광드럼(1)이 회전하면 현상영역(19)에서는 하측 방향의 공기흐름이 유도되고, 상기 현상영역(19)의 하부에서는 상측 방향의 공기흐름이 유도된다.

상기 현상제 이송체(4, 5)의 양단에는 상기 감광드럼(1)과 현상제 이송체(4, 5)가 현상영역(19)에서 약 150㎛∼300㎛ 정도로 일정 간격이 유지되도록 디스크 형상의 스페이서(미도시)를 설치된다.

여기서, 상기 현상제(8)는 바인더 수지로 폴리에스터(Polyester) 수지를 사용하는 1성분 비자성 현상제를 사용할 수 있다.

또한, 상기 현상제 이송체(4, 10)는 도전성 고무롤러 또는 원통형 알루미늄 롤러를 샌드브라스트(Sand Blast) 처리 후 니켈(Ni)도금한 것을 사용할 수 있다. 현상제층 규제부재(7)와 클리닝부재(17)는 탄성력을 갖는 두께 0.06∼1.0mm인 스테인리스 박판을 'L'자로 절곡하여 이를 스틸 강판에 레이저 용접하여 구성하는데, 장착시 현상제 이송체(4, 5)와의 마찰에 의해 스테인리스 박판이 변형되고 이때 발생되는 탄성력이 현상제 이송체(4, 5)에 작용하여 일정한 선압(Line Force)으로 상기 현상제 이송체(4, 5)를 가압시킨다.

상기 대전부(2)는 상기 감광드럼(1)의 표면전위가 약 -600∼-700V 범위 내에서 일정한 전위를 유지하도록 전압을 인가하는 것으로서, 상기 감광드럼(1)에 접촉 설치된다. 상기 대전부(2)는 도전성 고무롤러로 구성할 수 있다.

상기 감광드럼(1)의 하측에는 전사부(9)가 접촉 설치된다. 상기 전사부(9)는 도전성 스폰지 롤러로 구성할 수 있으며, 상기 감광드럼(1)에 현상된 현상제(8)를 인쇄용지(13)로 전사시키기 위해 고전압을 인가한다.

도 4는 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치에 구비된 전원공급부의 구성도로서, 도면을 참조하면 전원공급부는 A,B,C로 구성된다.

전원공급부 A,B,C는 현상제 이송체(4, 5) 및 현상제층 규제부재(7)에 전압을 인가하여 현상영역(19)에서의 현상제 왕복운동을 발생시키는 역할을 하는 것으로, 전원공급부 A는 제2현상제 이송체(4)와 연결되고, 전원공급부 B는 공급롤러(6)와, 전원공급부 C는 제1현상제 이송체(5) 및 현상제층 규제부재(7)와 연결된다. 이때, 전원공급부 A,B,C는 사용환경 및 조건에 따라 가변 제어할 수 있다.

각 전원공급부에는 Vpp(Peak to Peak Voltage)가 1.0∼2.0 kV이고, 주파수(f)가 1.5∼5.0 kHz이며, Duty Ratio가 25∼50%인 사각파형(Rectangular)이 되도록 DC전압에 AC전압이 중첩된 전원을 인가한다. 그러나, 전원공급부 A,B,C는 현상성에 따라 각각 다른 조건의 전원을 공급할 수도 있다.

도 5는 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치에 공급되는 전압을 도시한 그래프이다. 도면에서 (a)는 공급롤러, (b)는 제1현상제 이송체, (c)는 제2현상체 이송체의 전압을 표시한 것이다.

전압의 절대값 평균을 Vave라고 정의하면

이다.

도면을 참조하면, 인가되는 전압의 절대값 평균(Vave)의 크기는 공급롤러(a), 제1현상제 이송체(b), 제2현상제 이송체(c)의 순서이다(Vave(공급롤러) > Vave(제1현상제 이송체) > Vave(제2현상제 이송체)).

이와 같이 전압을 걸어주면 현상제(8)가 공급롤러(6)에서 제1현상제 이송체(5)를 거쳐 감광드럼(1)으로 이동된 다음, 제2현상제 이송체(4)에 의해 회수된다.

즉, 본 발명의 제2현상제 이송체(4)는 감광드럼(1)의 비화상영역 전압보다는 높고 화상영역의 전압보다는 낮게 전압이 인가되어 감광드럼(1)의 비화상영역의 현상제(8)를 제2현상제 이송체(4)로 회수하게 된다. 여기서, 상기 제2현상제 이송체(4)는 현상제(8)가 원활하게 이송되고 표면에 전압을 균일하게 형성시키기 위해 1∼10 ㎛ 정도의 표면 조도를 갖도록 가공한다.

상기와 같은 구성을 가진 본 발명의 실시예에 따른 화상형성기기의 현상장치의 동작을 살펴본다.

공급롤러(6)에 의해 제1현상제 이송체(5)로 공급된 현상제(8)는 현상제층 규제부재(7)를 통과하여 마찰대전에 의해 적정한 대전량을 갖게 되며 단위면적당 현상제 양이 일정하게 된다.

이와 같이 제1현상제 이송체(5)에 도포된 현상제(8)는 감광드럼(1)과 제1현상제 이송체(5)간의 정전기적 전위차에 의해 현상영역(19)으로 이송되고 전원공급부 C에 의해 제1현상제 이송체(5)에 인가된 사각파형의 전압에 의해 현상영역(19)을 왕복운동하면서 감광드럼(1)상의 정전잠상에 부착되어 가시화상을 형성시킨다.

이때, 현상영역(19)에는 상기 제1현상제 이송체(5) 및 감광드럼(1)의 회전에 의해 하측으로 공기흐름이 유도되지만, 하측의 제2현상제 이송체(4)에 의해서는 상측으로 공기흐름이 유도된다. 그 결과, 하측으로의 공기 유동이 억제되어 현상영역(19)에서 현상제(8)의 부유시간이 길어지게 된다.

이후, 감광드럼(1)의 비화상영역에 부착된 현상제(8)는 제2현상제 이송체(4)에 의해 회수되고, 회수된 현상제(8)는 클리닝부재(17)에 의해 제2현상제 이송체(4)에서 이탈되어 현상에 재사용된다.

다음으로, 감광드럼(1)이 전사부(9)로 진입하여 정전기력에 의해 감광드럼(1)에 부착된 가시화상이 인쇄용지(13)로 이동한다.

이후, 인쇄용지(13)는 정착부(18)로 이송되어 열과 압력에 의해 전사된 가시화상이 인쇄용지(13)에 정착되어 화상형성작업이 완료된다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치는 제2현상제 이송체(4)를 추가함으로써 화상영역으로의 현상제 공급과 비화상영역에 현상된 현상제의 회수를 각각의 현상제 이송체가 담당하도록 이원화하여 화상 품질을 향상시키는 효과가 있다.

또한, 현상영역에서 발생하는 공기 유동을 억제함으로써 현상제 비산을 방지하여 장치 내부가 오염되는 것을 방지하고 인쇄매체의 비화상영역에 원하지 않는 현상제가 부착되어 안개처럼 깔리는 백그라운드를 방지하여 보다 깨끗한 화상품질을 얻을 수 있는 효과가 있다.

또한, 제2현상제 이송체를 기존의 현상영역에서 발생하는 공기의 유동과 반하는 방향의 유동이 발생되도록 회전시킴으로써 현상제가 현상영역에 부유하는 시간을 충분히 갖게 되어 현상성을 높이는 효과가 있다.

또한, 간단한 구조로서 현상성을 높이고 현상제의 비산을 방지할 수 있도록 함으로써 현상장치의 소형화 및 고속화가 가능하고 저가격의 현상장치를 제공할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 상세한 설명에서는 구체적인 실시예에 관해 설명하였으나, 본 발명의 범주에서 벗어나지 않는 한도 내에서 여러 가지 변형이 가능함은 물론이다. 그러므로, 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 안되며 후술하는 특허청구범위 뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

도 1은 종래 기술에 따른 화상형성기기의 개략도이고,

도 2는 종래 기술에 따른 화상형성기기의 현상장치를 도시한 개략도이고,

도 3은 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치를 도시한 개략도이고,

도 4는 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치에 구비된 전원공급부의 구성도이고,

도 5는 본 발명에 따른 화상형성기기의 현상장치에 공급되는 전압을 도시한 그래프이다.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 감광드럼 2 : 대전부

4 : 제2현상제 이송체 5 : 제1현상제 이송체

6 : 공급롤러 7 : 현상제층 규제부재

8 : 현상제 9 : 전사부

14 : 현상제통 15 : 호퍼

17 : 클리닝부재 18 : 정착부

19 : 현상영역

Claims (4)

1. 감광체의 화상영역에 형성된 정전잠상을 현상하기 위하여 현상제를 공급하는 화상형성기기의 현상장치에 있어서,

   상기 현상제가 내장되는 현상제통;

   상기 현상제통의 하측에 설치되어 상기 현상제를 상기 감광체에 공급하여 정전잠상을 현상시키는 제1현상제 이송체;

   상기 제1현상제 이송체와 접하여 회전되어 상기 현상제를 상기 제1현상제 이송체에 공급하는 공급롤러;

   상기 제1현상제 이송체 및 공급롤러의 하측에 접하여 회전되어 상기 감광체의 비화상영역에 현상된 현상제를 회수하는 제2현상제 이송체;

   상기 제2현상제 이송체의 일측단에 접하여 상기 제2현상제 이송체와 결합된 현상제를 분리하는 클리닝부재;를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 제1현상제 이송체는 상기 감광체와 반대방향으로 회전되고, 상기 제2현상제 이송체는 상기 감광체와 같은 방향으로 회전되는 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 제1현상제 이송체, 제2현상제 이송체 및 공급롤러에 각각 전원공급부가 연결되어 전압의 절대값 평균(Vave)이 Vave(공급롤러) > Vave(제1현상제 이송체) > Vave(제2현상제 이송체)인 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.
4. 제 2 항 또는 제 3 항에 있어서,

   상기 제2현상제 이송체의 표면 조도는 1∼10 ㎛인 것을 특징으로 하는 화상형성기기의 현상장치.