KR100972688B1

KR100972688B1 - 현상 장치 및 이것을 구비한 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR100972688B1
Application number: KR1020080061261A
Authority: KR
Inventors: 다께시 가와무라; 신야 야마모또
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2007-06-29
Filing date: 2008-06-27
Publication date: 2010-07-27
Also published as: EP2009513A3; CN101819395B; EP2009513A2; US7991315B2; CN101819395A; EP2009513B1; US20090003884A1; CN101334614A; JP2009009035A; KR20090003109A

Abstract

본 발명은, 개방부를 갖고 현상제를 수용하는 현상제 용기와, 상기 개방부에서 현상제를 운반하는 현상제 담지 부재와, 현상제를 현상 담지 부재에 공급하기 위한 것으로 현상제 담지 부재와 접촉하고 발포층의 표면을 갖는 회전가능 현상제 공급 부재와, 상기 현상제 담지 부재와 현상제 공급 부재 사이의 정전 용량을 검출하는 현상제 공급 부재를 포함하는 현상 장치에 관한 것으로, 상기 현상제 공급 부재의 표면 통기량(L, 리터/분)은 1.8 ≤ L을 만족시킨다.

현상 장치, 화상 형성 장치, 현상제, 발포층, 정전 용량, 검출기, 표면 통기량

Description

현상 장치 및 이것을 구비한 화상 형성 장치 {DEVELOPING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 현상제 담지 부재와 현상제 담지 부재에 현상제를 공급하는 회전 가능한 현상제 공급 부재를 구비하는 현상 장치 및 이러한 현상 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것이다. 상기 현상 장치는 프린터 또는 복사기와 같은 전자사진 장치에 사용될 수 있다.

도14에 도시된 장치는 전자사진 장치와 같은 화상 형성 장치에 사용된 현상 장치에서 현상제의 잔류량(이하, 토너라 칭함)을 검출하기 위한 장치로써 공지되어 있다. 상기 장치를 보다 상세하게 설명한다. 현상 용기(71)에 수용된 현상제인 자성 1성분 현상제(자성 토너)는 토너 공급 부재(72)에 의해 현상 챔버(73)에 공급된다. 현상 챔버(73)에서, 회전 자석(74)과 합체하여 도14의 화살표로 나타낸 방향으로 회전하는 슬리브(75)는 감광 드럼(76)과 대면하게 구비된다. 현상 챔버(73)로 공급되는 토너로 슬리브(75)의 표면을 코팅하기 위해, 탄성 블레이드(77)가 구비된다. 슬리브(75) 및 감광 드럼(76)은 50 ㎛ 내지 500 ㎛ 간격으로 서로로부터 이격되고, 슬리브(75)의 표면은 탄성 블레이드(77)에 의해 상기 간격보다 적 은 두께의 토너로 코팅된다. 슬리브(75)에는 현상 바이어스 전원(101)에 의해 직류 전압에 교류 전압을 중첩시켜 생성된 현상 바이어스가 인가되어 소위 점핑 현상이 슬리브(75)와 감광 드럼(76) 사이에서 나타난다.

상기 설명한 현상 장치(70)에서의 토너 잔류량 검출 방법을 설명한다. 스테인레스 강철로 제조된 금속 바아로 형성된 안테나(78)가 슬리브(75)와 평행하게 구비된다. 직류 전압에 교류 전압을 부가함으로써 생성된 현상 바이어스가 슬리브(75)에 인가될 때, 슬리브(75)와 안테나(78) 사이의 정전 용량에 의존하는 전압이 안테나(78)에 의해 유도된다. 따라서, 토너가 충분하게 잔류되기 때문에 슬리브(75)와 안테나(78) 사이의 공간이 토너로 충전되는 상태와 토너가 고갈되었기 때문에 상기 공간이 토너로 충전되지 못하는 상태에서, 슬리브(75)와 안테나(78) 사이의 정전 용량에서는 차이가 있다. 따라서, 안테나(78)에 의해 유도된 전압은 상기 경우 모두에서 차이가 있다. 안테나(78)에 의해 유도된 전압은 검출기(102)에 의해 검출된다.

일반적으로, 비자성 1성분 현상제(비자성 토너)가 사용되는 현상 장치에서, 현상 챔버(73)는 코팅 부재를 구비한다. 상기 설명한 바와 같이 비자성 토너를 사용하여 현상 장치에 인가되는 정전 용량에서의 변동을 이용하면서 토너 잔류량 검출 방법이 실행되는 경우, 안테나가 구비된 공간은 코팅 부재로 인해 감소된다. 결국, 토너 공급이 방해되는 문제점이 발생한다.

상기 설명한 문제점을 해결하기 위해, 도15에 도시된 바와 같이 토너를 슬리브에 공급하기 위한 공급 부재를 사용하는 방법이 공지되었다. 공급 부재(80)는 도전성 금속 지지 부재(79) 주위에 주연방향으로 구비된 우레탄 스펀지로 형성된다. 또한, 슬리브(75)가 공급 부재에 의해 토너로 코팅될 때 교류 전류가 인가되어 발생되는 유도 전압으로 토너 잔류량을 검출하는 방법이 제시되었고, 상기 전압은 현상제량에 대응하는 도전성 지지 부재(79)에 유도된다.(일본 특허 출원 공개 평04-234777호 참조)

한편, 통기량이 10 내지 40 cc/㎠/sec.인 발포층을 갖는 일본 특허 출원 평11-288161호에 개시된 공급 부재로 인용된 공급 부재의 발포층 구조에 의해 훌륭한 화질을 실현시키기 위해 토너의 열화를 방지한다. 그러나, 상기 언급한 문헌에서, 토너 잔류량 검출에 대한 설명은 발견할 수 없다.

상기 설명한 화상 형성 장치에 구비된 현상제의 잔류량을 검출하기 위한 장치에서는 다음의 문제점이 있다.

도14에 도시된 바와 같이 안테나가 사용되는 토너 잔류량 검출기에는 토너 잔류량을 검출하기 위한 안테나를 구비할 필요가 있어, 공간과 비용 측면에서 불리하게 된다. 또한, 안테나는 토너 잔류량의 정확한 검출을 크게 방해한다. 이것은 안테나와 슬리브 사이에 존재하는 토너량이 감소되지 않는 한 토너의 잔류랑이 검출될 수 없기 때문이다. 특히, 토너가 용기 내에 충분히 충전되고 현상 장치는 미사용된 것일 경우와, 안테나와 슬리브 사이에 존재하는 토너량이 토너가 다소 소모되더라도 미사용 상태에서와 동일한 경우 각각에서 동일한 출력값이 얻어진다. 이러한 문제점을 해결하기 위해, 용기에 다른 안테나를 제공할 필요가 있다.

한편, 일본 특허 출원 공개 평04-234777호에 개시된 현상제 잔류량 검출기에서는 전용 안테나를 생략할 수 있어 공간 및 비용 측면에서의 단점을 해결할 수 있다. 그러나, 검출 정확성은 여전히 불충분하다.

본 발명의 목적은 현상 용기에서의 정전 용량을 검출하기 위한 전용 안테나를 생략하면서 공간 및 비용 면에서 이점을 갖는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상 용기에서의 정전 용량을 검출하도록 현상제를 현상제 담지 부재에 공급하는 데 현상제 공급 부재가 사용되는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현상 용기에서의 정전 용량을 정확하게 검출할 수 있는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현상 용기에서의 현상제의 잔류량과는 상관없이 현상제량에 대한 검출 정확도가 개선된 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 특징은 첨부한 도면과 관련지어 이루어진 이하의 실시예 설명으로부터 자명해질 수 있다.

본 발명에 따라, 현상제 담지 부재에 현상제를 공급하기 위한 현상제 공급 부재를 현상 용기에서의 정전 용량을 검출하기 위해 적용함으로써, 현상 용기의 정전 용량을 검출하기 위한 안테나를 구비할 필요가 없어져, 공간 및 비용면에서 이점이 있다. 또한, 토너의 공급을 방해하지 않으면서 안정적이고 정확한 검출을 수행할 수 있어 현상제량 검출에서의 정확성이 개선된다.

이하, 본 발명의 현상 장치를 도면을 참조하여 설명한다.

도1은 본 발명에 따른 현상 장치의 일예를 도시한 단면도이다.

현상 장치는 현상 용기(3), 현상제 담지 부재(1), 현상제 공급 부재(2) 및 현상제 규제 부재(5)를 포함한다. 도1에서, 현상 용기(3)는 비자성 1성분 현상제인 토너(T)를 현상제로써 포함한다. 현상제 담지 부재인 현상 롤러(1)는 현상 용기(3)에 의해 회전가능하게 지지되도록 현상 용기(3)의 개방부에 배치된다. 또한, 현상 용기(3)는 현상 롤러(1)에 토너(T)를 공급하기 위해 현상 롤러(1)와 접촉하면서 회전하는 현상제 공급 부재인 공급 롤러(2)를 포함하며, 현상 롤러(1)에 공급되는 토너(T)가 얇은 층으로 형성되도록 규제하기 위해 일단부가 현상 롤러(1)와 접촉하여 유지되는 현상제 규제 부재(5)를 포함한다. 이하 설명하는 바와 같이, 현상제 공급 부재는 현상 용기의 현상제 잔류량을 검출하기 위한 검출 부재로써의 기능도 한다.

음으로 대전된 비자성 1성분 토너(T)가 현상제로써 사용된다. 현상 시, 토너(T)는 마찰 전기식으로 음으로 대전된다. 토너의 응집도는 15%이다.

토너의 응집도는 다음과 같이 측정되었다.

측정 장치로는 디지털 진동 계량기[쇼와 소끼 코포레이션(SHOWA SOKKI CORPORATION)에서 제조한 디지털 진동 계량 모델 1332]를 갖는 [호소까와 미크론 리미티드(HOSOKAWA MICRON LTD.)에서 제조한] 분말 테스터가 사용된다.

측정 방법에서, 390 메시(mesh), 200 메시 및 100 메시가 작아지는 순서대로 진동 테이블에 적층 즉, 100 메시가 최상부에 놓이도록 390 메시, 200 메시, 100 메시 순서로 적층된다.

정확하게 중량이 5g인 견본(토너)은 100 메시에 놓여 디지털 진동 계량기의 변위값은 0.60 mm(피크 대 피크)로 조정되고, 진동은 15초 동안 인가된다. 그 후, 각 체(sieve)에 잔류하는 견본의 질량은 이하의 식으로부터 응집도를 얻도록 측정된다.

상기 측정 샘플은 23 ℃ 및 60 %RH의 환경에서 24시간 동안 미리 놓여져있었다. 측정은 23 ℃ 및 60 %RH의 환경하에서 이루어진다.

응집 정도 (%) = (100 메시에 잔류하는 견본 질량/5g) X 100 + (200 메시에 잔류하는 견본 질량/5g) X 60 + (390 메시에 잔류하는 견본 질량/5g) X 20.

현상 장치(4)에서, 현상 용기(3)의 개방부는 토너(T)의 자중이 개방부에 배치된 공급 롤러(2) 및 현상 롤러(1)에 인가되도록 하향 구비된다. 이러한 배치는 현상제가 공급 롤러(2)로 용이하게 유입되게 하고, 현상 용기 내의 현상제 잔류량을 고정확도로 검출할 수 있게 한다.

현상 롤러(1)에는 도전성 지지 부재(1a) 주위에 구비되는 도전제가 함유된 반도전성 탄성 고무층(1b)이 제공되고, 도1의 화살표(A)로 나타낸 방향으로 회전된다. 특히, 현상 롤러(1)는 6 mm의 외경을 갖는 도전성 지지 부재인 코어 금속 전극(1a)을 포함하며, 현상 롤러(1)에는 도전제를 함유하는 반도전성 실리콘 고무층(1b)이 코어 금속 전극(1a) 주위에 구비된다. 또한, 실리콘 고무층(1b)의 표면층은 현상 롤러(1)의 전체 외경이 12 mm가 되도록 20 ㎛의 두께를 갖는 아크릴·우레탄계 고무층(1c)으로 코팅된다. 본 실시예의 현상 롤러(1)는 1 X 10⁶ (Ω)의 저항을 갖는다.

여기서, 현상 롤러의 저항의 측정 방법을 설명한다.

현상 롤러(1)는 30 mm의 직경을 갖는 알루미늄 슬리브와 9.8 N의 접촉 하중으로 접촉된다. 알루미늄 슬리브의 회전에 따라, 현상 롤러(1)는 60 rpm으로 알루미늄 슬리브에 대해 회전된다. 이후, 현상 롤러(1)는 -50 V의 직류 전압이 인가된다. 이후, 접지 측에 제공된 10 ㏀의 저항기 각 단부에서 검출된 전압차를 계산함으로써, 전류가 산출되어 현상 롤러(1)의 저항이 계산된다.

현상 롤러(1)가 1 x 10⁹ (Ω)보다 큰 저항을 가질 때, 현상 롤러의 표면에 발생된 현상 바이어스의 전압값은 감소되어 현상 영역의 직류 전계가 감소됨에 따라 현상 효율이 저하된다는 것을 알 수 있다. 결국, 화상 농도가 저하된다는 문제가 발생한다. 따라서, 현상 롤러(1)를 1 x 10⁹ (Ω) 이하의 저항을 갖도록 설정하는 것이 바람직하다.

현상제 공급 롤러 부재 및 현상제 검출 부재인 공급 롤러(2)는 도전성 지지 부재(2a)와, 도전성 지지 부재에 의해 지지된 발포층(2b)을 포함한다. 특히, 공급 롤러(2)는 5 mm의 외경을 갖고 도전성 지지 부재인 코어 금속 전극(2a)을 포함하고, 도1의 화살표(B)로 나타낸 방향으로 회전되고, 코어 금속 전극(2a) 주위에는 서로 상호 접속된 셀로 형성된 개방 셀 발포체(개방 셀)으로 구성된 발포층인 우레탄 발포층(2b)이 제공된다. 우레탄 발포층(2b)를 구비하는 공급 롤러(2)의 전체 외경은 13 mm이다. 우레탄의 표면층이 개방 셀 발포체로 형성될 때, 대량의 토너가 공급 롤러로 유입 가능하다. 결국, 토너 잔류량 검출의 정확도를 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예의 공급 롤러(2)는 1 x 10⁹ (Ω)의 저항을 갖는다.

여기서, 공급 롤러의 저항 측정 방법을 설명한다.

공급 롤러(2)는 이하 설명하는 바와 같이 1.5 mm의 침입량을 갖도록 30 mm의 직경을 갖는 알루미늄 슬리브와 접촉된다. 알루미늄 슬리브의 회전에 따라, 공급 롤러(2)는 30 rpm으로 알루미늄 슬리브에 대해 구동된다. 이후, 현상 롤러(1)에는 -50 V의 직류 전압이 인가된다. 이후, 접지 측에 제공된 10 ㏀의 저항기의 각 단부에서 검출된 전압차를 계산하여 전류를 산출함으로써 공급 롤러(2)의 저항이 계산된다.

공급 롤러(2)는 50 ㎛ 내지 1000 ㎛의 평균 표면 셀 직경을 갖도록 설정된다.

여기서, 셀 직경은 발포체 셀의 임의 단면의 평균 직경을 의미한다. 최대 발포체 셀의 영역은 임의 단면의 확대 화상을 기초로 측정된 뒤, 측정된 영역은 완전한 원의 대응 직경으로 환산된다. 이러한 방식으로, 최대 셀 직경이 산출된다. 셀 직경은 최대 셀 직경의 절반 이하인 직경을 갖는 발포체 셀을 노이즈로서 삭제 한 후 실행되는 나머지 각각의 셀의 영역의 유사 변환에 의해 얻어진 평균값이다.

또한, 공급 롤러(2)로는 1.8 (리터/분) 이상의 표면 통기량을 갖는 것이 사용된다.

본 실시예의 공급 롤러(2)의 “표면 통기량”을 상세히 설명한다.

명세서에서, “통기량”은 공급 롤러 내외측으로의 토너의 출입이 원활하게 행해져서 공급 롤러의 내측과 외측이 서로 평형 상태로 설정되도록 규정된다. 공기와 혼합됨으로써 분말 및 과립 재료로 형성된 토너의 출입은 공급 롤러의 “표면층”을 통해 행해지므로, “표면층을 통과하는 공기의 통기량” 자체를 규정하는 것이 중요하다.

도2는 “표면 통기량” 측정 방법을 도시한다.

우선, 도3에 도시된 바와 같이 본 실시예의 공급 롤러(2)는 측정 지그(18)로 삽입된다. 도3의 측정 지그(18)는 각각 10 mm의 직경의 관통 구멍들을 갖는 중공 실린더를 구비함으로써 형성되고, 관통 구멍의 중심축과 실린더 축은 서로 수직이다. 중공 실린더는 측정되는 공급 롤러의 외경보다 1mm만큼 작은 내경을 갖는다. 이것은 측정되는 공급 롤러와 측정 지그(18)의 실린더의 내면 사이의 갭이 제거되어야 하기 때문이다. 본 실시예의 공급 롤러(2)는 13 mm의 외경을 갖고, 측정 지그(18)는 12 mm의 내경을 갖는다.

도4에 도시된 바와 같이, 공급 롤러(2)가 삽입되는 측정 지그(18)는 통기 홀더(19)에 부착된다. 통기 홀더(19)는 감압 펌프(20)와 연통하는 통기 튜브(21)를 부착시키기 위한 연결 파이프(19b)를 중공 실린더(19a)의 측면에 연결함으로써 이 루어지는 T형 외형으로 형성되고, 연결 파이프(19b)가 연결되는 부분의 대향측은 크게 절단된다. 연결 파이프(19b)의 내경은 측정 지그(18)의 관통 구멍보다 크게 설정된다. 본 실시예의 연결 파이프(19b)는 12 mm의 내경을 갖는다. 통기 홀더(19)의 중공 실린더(19a)의 내경은 사실상 측정 지그(18)의 외경과 동일한 크기이며, 측정 지그(18)는 중공 실린더(19a)에 삽입될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 측정 장치는, 측정 지그(18)의 관통 구멍 중 하나가 중공 실린더(19a)에 형성된 절단부에 전체적으로 노출되고 다른 관통 구멍은 사실상 반대로 연결 파이프(19b)의 내경과 대면하도록 설정된다.

도2에 도시된 바와 같이, 통기 홀더(19)의 중공 실린더(19a)의 좌우측에는, 각각이 중공 실린더(19a)에 연결되고 단부가 폐쇄된 아크릴 파이프(22a, 22b)가 각각 구비된다. 측정 지그(18)의 좌우로부터 돌출되는 공급 롤러(2)는 아크릴 파이프(22a, 22b)에 수용된다.

통기 튜브(21)의 중간에는 유량계(23, 다이에이 가가꾸 세이끼 메뉴팩춰링 컴패니에서 제조된 KZ형 통기량 테스터) 및 차압 조정 밸브(24)가 구비된다.

통기 튜브(21) 내의 공기가 감압 펌프(20)에 의해 배출될 때, 측정 지그(18), 통기 홀더(19), 통기 튜브(21) 및 아크릴 파이프(22a, 22b)는 공기가 측정 지그(18)의 노출된 관통 구멍을 제외한 구멍으로부터 유입되지 않도록 테이프 또는 그리스로 밀봉된다.

“표면 통기량”은 다음과 같이 측정된다. 우선, 도2의 측정 장치에서, 공급 롤러(2)가 제공되지 않는 상태로 감압 펌프(20)를 작동시켜, 유량계(23)는 10.8 (리터/분)로 측정값을 안정적으로 나타내도록 차압 조정 밸브(24)를 사용하여 조정된다. 그 후, 상기 설명한 바와 같이 측정되는 공급 롤러(2)가 주의깊게 밀봉되게 구비된다. 동일한 배기 조건 하에서, 유량계(23)의 측정값은 “표면 통기량”으로써 측정된다. 당연한 것으로써, 유량계(23)의 측정값이 충분하게 안정한 시점에서 “표면 통기량”을 취한다.

공급 롤러(2)를 통과하는 공기 유동은 측정 지그(18)의 노출된 관통 구멍에 제공되는 우레탄 발포층(2b)의 표면 일부를 통해 유입된다. 이후, 우레탄 발포층(2b)을 통과하는 공기 유동은 측정 지그(18)의 다른 관통 구멍에 제공되는 우레탄 발포층(2b)의 표면의 다른 부분을 통해서 유출된다.

대다수 경우, 공급 롤러(2)의 우레탄 발포층(2b)의 표면의 특성은 일반적으로 우레탄 발포층(2b)의 내측과 상이하다. 예로써, 공급 롤러(2)가 다이에서 발포체 형성되는 경우, 상기 표면의 셀의 개방율은 셀 내측과 상이한 표피층이 종종 우레탄 발포층(2b)의 표면에 나타난다. 또한, 우레탄 발포층(2b)의 표면은 단순히 원통형 표면으로 형성되는 대신 요철부가 구비될 수도 있다. 몇몇의 경우, 우레탄 발포층(2b) 내외로 출입하는 토너 입자 유체는 표면의 조건에 영향받는다. 예로써, JIS-L1096에 따라 실행된 벌크 통기량의 측정만으로, 토너의 이동은 정확하게 관측되지 않을 수 있다. 즉, 본 실시예의 공급 롤러의 통기량은 JIS-L1096에 의해 규정된 통기량에 따라 규정될 수 없다. 따라서, 본 실시예의 공급 롤러에서는 상기와 설명한 바와 같이 우레탄 발포층(2b)의 표면을 통해 내외로 유동되는 공기의 통기량 측정법이 적용되어, 이로써 얻어진 값은 분말 및 입자 재료로 형성된 토너 의 평형 상태(또는, 그것에 가까운 상태)가 규정되었는 지에 대한 주요 파라미터로써 사용된다. 즉, 본 발명의 발명자는 이러한 파라미터가 중요하다는 점을 발견하였다.

현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)는 도1의 화살표(A, B)의 방향으로 각각 회전된다. 회전 중심들 사이의 거리는 11 mm로 설정된다. 우레탄 발포층(2b)의 경도는 실리콘 고무층(1b)과 아크릴 우레탄 고무층(1c)보다 충분히 낮아, 우레탄 발포층(2b)은 최대 1.5 mm로 변형되어 현상 롤러(1)의 표면과 접촉되어 유지된다. 최대 변형량은 우레탄 발포층(2b)이 현상 롤러(1)와 접촉 유지되지 않는 경우 우레탄 발포층(2b)의 표면의 위치와, 우레탄 발포층(2b)이 정상 사용 상태에서 변형되도록 현상 롤러(2)와 접촉 유지되는 경우 우레탄 발포층(2b) 표면의 위치 사이의 최대 거리를 측정함으로써 얻어진다. 최대 변형량은 공급 롤러(2)에 대한 현상 롤러(1)의 침입량이라 부른다.

현상 롤러(1)는 130 rpm의 회전 속도로 회전하고, 공급 롤러(2)는 100 rpm의 회전 속도로 회전한다. 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 회전에 따라, 우레탄 발포층(2b)은 접촉부에서 현상 롤러(1)에 의해 변형된다. 이러한 경우, 현상 롤러(2)의 우레탄 발포층(2b)의 표면층 또는 내측에 수용된 토너(T)는 우레탄 발포층(2b)의 변형에 의해 우레탄 발포층(2b)의 표면층을 통해 배출되어 배출 토너(T)의 일부는 현상 롤러(1)의 표면으로 전송된다. 현상 롤러(1)의 표면으로 전송된 토너(T)는 현상 롤러(1)와 접촉하면서 현상 롤러(1)의 회전 방향에서 접촉부에 대해 하류에 구비된 현상제 규제 부재인 규제 블레이드(5)에 의해 현상 롤러(1) 상에 서 균일하게 규제된다. 상기 설명한 프로세스에서, 토너(T)는 현상 롤러(1)와 공급 롤러(2) 사이의 접촉부 또는 현상 롤러(1)와 규제 블레이드(5) 사이의 규제부에서 마찰됨으로써 마찰 대전 전하(본 실시예에서 음전하)를 얻는다. 또한, 도1에 도시된 바와 같이, 현상 롤러(1)에 잔류하는 토너는 현상 롤러(1)와 공급 롤러(2) 사이의 접촉부에서 서로 대향 방향으로 회전함으로써 공급 롤러(2)에 의해 접촉부에서 긁혀 제거된다. 현상 롤러(1)에 의해 발생된 우레탄 발포층(2b)의 변형이 접촉부를 통과한 후 해제될 때, 토너는 우레탄 발포층(2b)에 흡수된다.

이후, 도5a, 도5b 및 도5c를 참조하여, 화상 형성 장치에 본 실시예의 현상 장치를 장착하는 경우 실행되는 동작을 설명한다. 도5a는 본 발명에 따른 현상 장치를 구비하는 화상 형성 장치(10)를 도시한 단면도이다.

도5a는 화살표(E)로 나타낸 방향으로 회전되는 화상 담지 부재인 감광 드럼(11)을 도시한다. 우선, 감광 드럼(11)은 대전 롤러(12)에 의해 균일하게 음으로 대전된다. 그 후, 감광 드럼(11)은 노광 수단인 레이저 광학 장치(13)로부터 방사된 레이저 빔에 의해 노광되어 정전 잠상이 그 표면에 형성된다.

정전 잠상은 토너 화상으로서 가시화되도록 현상 장치(4)에 의해 현상된다. 본 실시예에서, 토너는 감광 드럼(11)의 노광부에 부착되어 반전 현상된다.

감광 드럼(11)에 가시화된 토너 화상은 전사 롤러(14)에 의해 전사 부재인 기록재(15)에 전사된다. 감광 드럼(11)에 잔류하는 비전사 토너는 폐토너 용기(18)에 수용되도록 클리닝 부재인 클리닝 블레이드(17)에 의해 긁혀 제거된다. 클리닝된 감광 드럼(11)은 화상을 형성하도록 상술한 동작을 반복한다. 한편, 토 너 화상이 전사되는 기록재(15)는, 토너 화상이 정착 장치(16)에 의해 영구적으로 정착된 후, 화상 형성 장치 외부로 배출된다.

본 실시예에서, 현상 장치(4)는 감광 드럼(11), 대전 롤러(12), 클리닝 블레이드(17) 및 폐토너 용기(18)와 일체로 구성된 카트리지(20)로써 제공된다. 카트리지(20)는 도5a의 화살표(G)로 나타낸 방향으로 개폐 윈도우를 개방함으로써 도5a의 화살표(H)로 나타낸 방향으로 사용자에 의해 가이드(21)를 따라 인출된다. 이러한 방식으로, 카트리지(20)는 화상 형성 장치의 본체로부터 탈거될 수 있다.

본 실시예에서, - 1000 V의 직류 전압은 대전 롤러(12)에 인가되어 감광 드럼(11)의 표면은 약 - 500 V로 대전된다. 이들 사이의 전위는 암전위(dark potential, Vd)로써 언급된다. 감광 드럼(11)의 전위(Vd)가 안정하게 될 때까지의 소정 시간 동안, 도5c에 도시된 바와 같이 현상 장치(4)는 감광 드럼(11) 및 현상 롤러(1)가 서로로부터 이격된 상태로 유지된다. 이격 캠(42)은 화상 형성 장치의 본체에 구비된 구동 유닛 및 구동 전달 유닛(도시 생략)에 의해 회전되도록 화상 형성 장치의 본체에 제공된다. 이격된 위치(B)에서, 이격 캠(42)은 현상 장치(4)의 후방면 상의 소정의 위치를 가압한다. 결국, 회전 이전 기간 및 회전 이후 기간에서 감광 드럼(11) 및 현상 롤러(1)가 서로로부터 이격된 상태로 이격 캠(42)이 유지되는 상태가 실현된다.

현상 장치는 현상 동작이 현상 롤러에 의해 실행되는 제1 위치와 현상 동작이 실행되지 않는 제2 위치 사이에서 현상 용기가 이동 가능하게 하는 힘을 수용하기 위한 힘 수용부(43)를 포함한다. 힘 수용부(43)는 카트리지의 현상 장치(4)의 후방면 상의 소정 위치에 구비된다. 힘 수용부(43)는 이격 캠(42)이 접촉된 상태로 회전될 때 요구되는 표면 미끄러짐과, 본 실시예에서 최대의 힘이 인가되는 이격 상태에서도 변형되지 않는 경도와 같은 성능을 갖는다.

이격 캠(42)의 회전 동작에 의해, 이격 캠(42)의 캠 표면이 카트리지의 힘 수용부(43)를 가압하여, 현상 장치(4)는 현상 장치(4)와 폐토너 용기(18) 사이에 구비된 가압 스프링(41)의 반력을 이기도록 회전축인 요동 중심(40)을 중심으로 회전된다. 현상 장치(4)의 요동에 따라, 현상 롤러(1)는 감광 드럼(11)에 대해 접촉 위치(도5b)로부터 이격 위치(도5c)로 이동된다.

현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)과 접촉하여 유지되는 자세의 현상 장치의 위치는 제1 위치(현상 위치)로써 언급하고, 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)으로부터 이격된 자세의 현상 장치의 위치는 제2 위치(비현상 위치)로써 언급한다. 당연히, 현상 동작은 제2 위치에서 실행되지 않는다.

감광 드럼(11)의 전위(Vd)가 안정화된 후, 감광 드럼(11)은 노광 수단인 레이저 광학 장치(13)로부터 방사된 레이저 빔에 의해 노광된다. 결국, 정전 잠상은 감광 드럼(11)의 표면에 형성된다. 노광부의 표면 전위는 약 - 100V이다. 이 전위를 명전위(light potential, Vl)라 부른다. 또한, 소정의 타이밍에서, 구동 유닛 및 구동 전달 유닛(도시 생략)은 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 회전 구동을 개시함으로써, 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)는 이후의 정전 잠상의 현상을 위해 준비된다. 현상 전에, 현상 장치는 제2 위치로부터 제1 위치로 이동되었다. 따라서, 현상 장치의 제1 위치는 감광 드럼(11)에 형성된 정전 잠상을 현상하도록 현상 롤러(1) 및 감광 드럼(11)이 서로 접촉되는 위치이다.

예로써, 도5b에 도시된 바와 같이, 이격 캠(42)은 현상 장치가 이격 위치(비현상 위치, A)에 위치되도록 화상 형성 장치의 본체에 구비된 구동 수단에 의해 회전된다. 이격 위치(A)에서, 현상 장치의 후방면 상의 힘 수용부(43)의 힘은 해제된다. 따라서, 현상 장치(4)와 폐토너 용기(18) 사이에 구비된 가압 스프링(41)의 힘으로, 현상 장치(4)는 회전축인 요동 중심(40)을 중심으로 회전되어 감광 드럼(11)은 현상 롤러(1)와 접촉하게 된다.(도5b) 이때, 현상 롤러(1)는 소정의 타이밍에서 현상 바이어스로써 - 300 V의 직류 전압이 인가된다.

정전 잠상의 현상 완료 후, 즉, 감광 드럼(11)의 회전 이후에, 이격 캠(42)은 이격 위치(B)까지 다시 회전된다. 따라서, 이격 캠(42)은 현상 장치(4)의 후방면의 힘 수용부(43)를 가압하여, 현상 장치(4)는 현상 장치(4)와 폐토너 용기(18) 사이에 구비된 가압 스프링의 반력을 극복하도록 회전축인 요동 중심(40)을 중심으로 회전된다. 결국, 현상 롤러(1)는 감광 드럼(11)으로부터 이격된다. 즉, 현상 장치(4)는 제2 위치까지 다시 이동된다.

동시에, 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 회전 구동은 현상 롤러(1)에 현상 바이어스의 인가를 멈추도록 정지된다.

본 실시예에서, 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)으로부터 이격되는 제2 위치(도5c)에서, 현상 롤러와 공급 롤러 사이의 정전 용량은 검출 가능하여, 현상 장치(4)의 토너 잔류량이 검출된다.

도6 및 도7을 참조하여, 정전 용량의 변화를 이용하는 본 실시예의 토너 잔 류량 검출 방법에 대해 설명한다.

도6은 본 실시예의 현상 장치(4)가 화상 형성 장치(10)에 구비된 상태를 도시하고, 현상 롤러(1)의 코어 금속 전극(1a)과 전기 접속되고 현상 장치에 부착된 접점 전극(25)을 도시한다. 접점 전극(25)에 대응하는 접점 전극(26)은 화상 형성 장치(10)의 본체의 측면에 구비되고, 화상 형성 장치(10)의 본체에 구비된 정전 용량 검출기인 검출기(29)에 접속된다. 마찬가지로, 공급 롤러(2)의 코어 금속 전극(2a)에 전기 접속되고 현상 장치에 부착된 접점 전극(27)과, 화상 형성 장치(10)의 본체의 측면에 구비된 접점 전극(27)에 대응하는 접점 전극(28)이 제공된다. 접점 전극(28)은 화상 형성 장치(10)의 본체에 구비된 검출용 교류 바이어스 전원(30)에 접속된다. 상기 설명한 바와 같이, 접점 전극(25, 27)은 카트리지에 제공되고, 접점 전극(26, 28)은 화상 형성 장치의 본체에 제공된다. 현상 장치(4)가 화상 형성 장치(10)의 소정 위치에 제공된 상태에서, 현상 롤러(1)와 감광 드럼(11)이 서로 접촉되는 제1 위치와 현상 롤러(1)와 감광 드럼(11)이 서로로부터 이격되는 제2 위치 모두에서 접점 전극(25, 26)은 서로 전기 접속되고, 접점 전극(27, 28)은 서로 전기 접속된다.

즉, 현상 장치(4)가 제1 위치와 제2 위치 사이에서 요동될 때에도, 접점 전극(25, 26)은 서로 접촉하여 유지되고, 접점 전극(27, 28)도 서로 접촉하여 유지된다. 정상의 현상 동작에서, 현상 장치는 제1 위치에 위치되고, 전극(25)은 전극(26)을 통해 현상 바이어스(직류 전압)가 인가된다. 이러한 경우, 전극(27)은 전극(28)을 통한 현상 바이어스만큼 큰 전압이 인가된다. 즉, 현상 동작 시, 전 극(25, 27)은 전위가 동일하여, 현상 롤러와 공급 롤러 사이에 전계가 형성되지 않는다. 이러한 방식으로, 현상 동작 중에, 정전 용량 검출기(29)용 전원 및 교류 바이어스 전원(30)은 현상 바이어스 전원(직류 전원)으로 절환된다.

이후, 도7에 도시된 바와 같이, 비현상 동작 시, 현상 장치는 제2 위치에 위치된다. 본 실시예에서, 공급 롤러(2)의 도전성 코어 금속 전극(2a)은 현상 장치(4)에 대한 토너 잔류량 검출을 실행하도록 바이어스 전원으로부터 토너 잔류량 검출용 바이어스가 인가된다. 토너 잔류량 검출용 바이어스는 50 kHz의 주파수와 200 V의 Vpp를 갖는 교류 바이어스이다.

현상 롤러(1)의 코어 금속 전극(1a)에서, 전압은 토너 잔류량 검출용 바이어스에 의해 유도되고, 전압은 검출기(29)에 의해 검출된다.

현상 동작이 실행되지 않는 제2 위치에서 즉, 감광 드럼(11)과 현상 롤러(1)가 서로로부터 이격된 상태에서, 현상 동작은 실행되지 않는다. 특히, 예로써 화상 형성 처리되지 않은 시트들 사이에서 실행되는 장치의 동작 중에, 화상 형성 완료 후 화상 형성 장치의 외부로 기록재(15)가 배출되는 중에 실행되는 장치의 동작(소위, 회전 이후) 등과 같은 경우가 실현된다. 당연히, 현상 장치가 화상 형성 전에 감광 드럼의 회전 이전 동작 중에 제2 위치에 위치될 수 있다.

이러한 경우, 감광 드럼(11)과 현상 롤러(1)가 제2 위치에서 서로로부터 이격되기 때문에, 토너 잔류량 검출용 바이어스로써 교류 바이어스를 인가할 때에도 감광 드럼(11)에 포그(Fog)라고 불리우는 백지부의 얼룩이 발생되지 않는다. 또한, 감광 드럼(11)과 현상 롤러(1)가 서로로부터 이격되기 때문에, 감광 드럼과 현 상 롤러가 접촉하는 중간부를 서로 두드려 발생되는 진동으로 인한 불쾌한 타격 소음이 발행되지 않는다.

토너 잔류량 검출용으로 사용되는 교류 바이어스가 공급 롤러(2)의 도전성 코어 금속 전극(2a)으로부터 인가되고 현상 롤러(1)는 정전 용량 검출용 안테나로써 사용될 때, 현상 챔버에 다른 전용 안테나가 구비된 구조에서 발생되는 토너 공급 방해가 방지될 수 있다.

도5b 및 도5c에 도시된 바와 같이, 감광 드럼(11) 및 현상 롤러(1)의 접촉 동작으로부터 이격 동작까지 즉, 현상 동작이 실행되는 제1 위치로부터 현상 동작이 실행되지 않는 제2 위치까지, 현상 장치(4)의 자세는 변하게 되어 토너는 그에 따라 이동된다.

이러한 경우, 본 실시예의 현상 장치(4)에서, 교류 바이어스는 공급 롤러(2)의 도전성 코어 금속 전극(2a)으로부터 토너 잔류량 검출을 위해 인가되고, 현상 롤러(1)는 정전 용량 검출용 안테나로써 사용된다. 이러한 방식으로, 공급 롤러(2)에 함유된 토너의 정전 용량의 변화가 측정된다. 따라서, 현상 장치(4)의 자세의 거동과 접촉 및 이격 동작과 관련된 토너(T)의 이동에 의해서도 공급 롤러(2)에 함유된 토너의 잔류량 즉, 현상 롤러(1)와 안테나(공급 롤러) 사이에 존재하는 토너의 잔류량은 변화되지 않는다. 따라서, 안테나에 의해 유도된 전압의 출력은 변하지 않는다. 즉, 공급 롤러(2)는 토너가 유입되는 발포층을 포함하기 때문에, 발포층에 함유된 토너는 현상 장치의 자세의 변화에도 움직이기 어렵다. 결국, 전압 출력은 변하지 않는다.

또한, 정전 용량 잔류량 검출이 본 실시예의 비자성 1성분 현상 장치(4)에서 실행될 때, 즉 현상 롤러(1)와 감광 드럼(11)이 서로로부터 이격된 상태에서, 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 회전 구동은 정지된다.

현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 구동이 정지될 때, 현상 롤러(1)로의 토너 공급 및 미현상 토너의 긁음은 중단되어, 공급 롤러(2)에 함유된 토너량은 토너 잔류량 검출 중간에서 고정된다. 결국, 토너 잔류량 검출의 정확성이 강화될 수 있다.

도8은 본 실시예의 토너 잔류량 검출을 도시하는 플로우 챠트이다. 토너 잔류량 검출은 다음과 같은 타이밍에서 실행된다. 화상 형성 동작 완료 후, 현상 장치는 제1 위치로부터 제2 위치로 이동되어, 감광 드럼(11)으로부터 현상 롤러(1)의 이격 동작이 실행된다. 이후, 현상 롤러(1)와 공급 롤러(2)의 구동은 정지된다. 그 후, 토너 잔류량 검출용 바이어스는 토너 잔류량을 검출하도록 인가된다.

도9는 본 실시예의 현상 장치(4)에 충전된 토너(T)가 점차로 감소되는 경우, 정전 용량 검출기(29)의 출력값을 나타내는 삼각점 및 실선을 도시한다. 본 실시에서, 공급 롤러의 표면 통기량(L)은 3.0(리터/분)이다. 이러한 측정은 23 ℃와 60 %Rh의 환경에서 실행된다. 도9에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 현상 장치의 구조에서, 현상 장치(4)에서의 토너(T)의 잔류량 및 정전 용량 검출기(29)의 출력값은 비교적 선형 라인으로 표시한 바와 같이 양호한 상관성으로 변화된다. 토너량 표시와 관련하여, 기준값은 정전 용량 검출기(29)의 출력값과 비교되도록 설정된다. 토너는 출력값이 기준값보다 작은 경우 고갈된 것으로 판단된다. 토너가 고갈된 것으로 판단될 때, “토너 없음”과 같은 경고 메시지가 화상 형성 장치 본체 또는 화상 형성 장치에 접속된 컴퓨터 등의 디스플레이에 디스플레이될 수 있거나 화상 형성 장치의 화상 형성 동작이 중단될 수 있다. 또한, 착탈가능 프로세스 카트리지가 화상 형성 장치의 본체에 사용되는 경우, 카트리지의 교체 타이밍은 화상 형성 장치의 본체에 의해 공지될 수 있다. 또한, 도9에 도시된 바와 같이, 정전 용량 검출기(29)의 출력값 및 토너 잔류량은 서로 상관성이 있기 때문에, 현상 장치(4)의 토너(T)의 잔류량이 소정량에 도달하는 타이밍에서 “토너 적음”과 같은 경고 메시지가 디스플레이될 수 있다. 또한, 복수의 기준값이 설정될 때, 토너 잔류량에 대한 정보의 일부로 복수의 경고 메시지를 디스플레이할 수 있다. 예로써, 사용되는 토너의 현재 잔류량은 현상 용기에 수용된 신규한 토너량을 100 %로 간주하여 단계적으로 퍼센트로 디스플레이되면 좋다.

공급 롤러의 발포층의 발포비를 변화시키고 표면 통기량이 서로 상이한 실시예의 몇몇의 공급 롤러를 준비한 후 [공급 롤러의 표면 통기량이 3.0(리터/분)]인 본 발명의 제1 실시예의 출력값과 토너량 사이에서 비교가 이루어지며, 공급 롤러는 본 발명의 제1 실시예에서와 동일한 구조를 갖는 현상 장치에 합체된다.

본 발명의 제2 실시예에서와 같이, 도9는 1.8(리터/분)의 표면 통기량의 우레탄 발포층을 갖는 공급 롤러가 사용되는 현상 장치에서와 동일한 조건 하에서 실행되는 측정으로 얻어진 출력값을 나타내는 사각점 및 파선을 도시한다.

제1 비교예에서와 같이, 도9는 1.5 (리터/분)의 표면 통기량의 우레탄 발포층을 갖는 공급 롤러가 사용되는 현상 장치에서와 동일한 조건 하에서 실행되는 측 정으로 얻어진 출력값을 나타내는 원점 및 쇄선을 도시한다.

제2 비교예에서와 같이, 도9는 0.8 (리터/분)의 표면 통기량의 우레탄 발포층을 갖는 공급 롤러가 사용되는 현상 장치에서와 동일한 조건 하에서 실행되는 측정으로 얻어진 출력값을 나타내는 세선과 x점을 도시한다.

제1 및 제2 실시예들 사이 그리고 제1 및 제2 비교예들 사이에서의 비교는 다음과 같다. 출력값에서의 변화는 토너(T)가 초기 사용 상태로부터 절반만큼 소모될 때까지 제1 및 제2 비교예에서 발견될 수 없고, 출력값은 대량의 토너(T)가 소모될 때까지 변화되지 않는다.

도10은 제1 실시예의 현상 장치(4)에서의 토너(T)의 잔류량과 이 경우 공급 롤러(2)에 함유된 토너량을 나타내는 플롯을 도시한다. 도10은 상이한 토너 잔류량으로 정전 용량의 측정이 이루어진 후 실행되는 공급 롤러(2)에 함유된 토너(T)량의 측정으로 얻어진 결과를 도시하고, 토너(T)는 도9에 도시된 측정 결과에서와 동일한 조건 하에서 소모되었다.(미사용 상태와 사용 상태 사이에서의 공급 롤러(2)의 중량차가 산출된다.) 도10은 비교적 선형 라인으로 표시한 바와 같은 양호한 상관성을 유지하면서 공급 롤러에 함유된 토너량 및 현상 장치에서의 토너 잔류량이 변화되는 점을 입증한다. 즉, 현상 용기의 토너량은 검출기(29)를 사용함으로써 실행되는 정전 용량의 측정으로 정확하게 판정될 수 있다는 점을 알 수 있다.

관련예가 기술되어 있는 일본 특허 출원 공개 평11-288161호에 개시된 공급 롤러의 통기량은 0.3 내지 1.3 (리터/분)으로 판정되었다. 또한, 일본 특허 출원 공개 평04-234777호에 개시된 토너 잔류량 검출기에서는 일본 특허 출원 공개 평11-288161호에 기술된 우레탄 스폰지로 형성된 공급 부재가 사용되었다. 이후, 정전 용량 변화를 사용하는 토너 잔류량 검출법을 적용시켰다. 토너량 측정만이 검출기를 사용하여 실행될 때, 충분한 양의 토너가 토너 용기에 잔류할 때 검출기의 출력에서의 변화가 불안정하기 때문에 토너량을 정확하게 검출하기 어렵다. 또한, 토너 잔류량이 감소될 때까지 검출을 실행하는 것은 어렵고, 토너 부족으로 인해 몇몇의 경우 옅은 농도(light density)라 불리우는 화상 결함이 발행된다.

본 실시예의 측정 결과로써, 제1 실시예의 현상 장치(4)의 정전 용량 출력값 및 그에 대응하는 공급 롤러(2)에 함유된 토너량을 나타내는 도11에 도시된 플롯이 얻어진다. 도11은 사실상 선형 라인으로 표시한 바와 같이 현저하게 양호한 상관성을 유지하면서 공급 롤러에 함유된 토너량과 현상 장치의 정전 용량 출력값이 상관성이 있다는 것을 도시한다. 이것은 본 실시예의 구조로 공급 롤러(2)의 정전 용량의 변화를 적절하게 측정할 수 있다는 점을 입증한다. 즉, 도10 및 도11은 검출기(29)를 사용하여 정전 용량 측정이 실행됨으로써 공급 롤러에 함유된 토너량과 현상 용기에 수용된 토너량을 정확하게 판정할 수 있다는 점을 도시한다.

또한, 각각이 제 1실시예의 공급 롤러에서 보다 큰 통기량을 갖는 몇몇 공급 롤러를 준비한 후, 제1 실시예의 현상 장치와 동일한 구조를 갖는 현상 장치를 사용함으로써 얻어진 출력 결과와 제1 실시예의 출력 결과 사이에서 비교가 이루어진다. 이와 같이 얻어진 결과를 도12에 도시한다. 제1 실시예의 출력 결과는 삼각점 및 실선으로 표시한다. 제3 실시예에서와 같이, 도12는 3.9 (리터/분)의 표면 통기량의 우레탄 발포층을 갖는 공급 롤러가 사용되는 현상 장치에서와 동일한 조건 하에서 실행된 측정으로 얻어진 출력값을 나타내는 사각점 및 파선을 도시한다. 또한, 제4 실시예에서와 같이, 도12는 5.0 (리터/분)의 표면 통기량의 우레탄 발포층을 갖는 공급 롤러가 사용되는 현상 장치에서와 동일한 조건 하에서 실행된 측정으로 얻어진 출력값을 나타내는 원점과 이점 쇄선을 도시한다.

도12에 도시된 바와 같이, 정전 용량 검출기의 출력값의 절대값은 통기량의 증가에 비례하여 증가된다. 그러나, 현상 장치의 토너량에 따른 변화량은 3 내지 5(리터/분)의 통기량을 갖는 공급 롤러(2)들 사이에서 동일하다. 다시 말해서, 1.8(리터/분) 이상의 통기량을 갖는 공급 롤러에서, 검출되는 정전 용량의 출력값과 현상 용기의 토너량은 서로 상관성이 좋으므로, 토너 잔류량 검출에서의 정확성이 향상된다. 또한, 통기량이 클 때, 공급 롤러의 강도는 공급 롤러의 발포층의 셀부의 증가로 인해 감소된다. 결국, 공급 롤러의 발포층은 파손되기 쉽다. 파손을 방지하기 위해, 5.0 (리터/분) 이하의 통기량으로 설정되는 것이 바람직하다. 특히, 3.0 ≤ L ≤ 5.0을 만족하도록 통기량(L)을 설정하는 것이 바람직하다.

상기 설명한 바와 같이, 공급 롤러의 통기량을 적절하게 설정함으로써 공급 롤러에 함유된 토너량은 증가되고, 공급 롤러에 함유된 토너량은 현상 용기에 수용된 토너량이 감소됨에 따라 감소된다.(도10 참조) 또한, 현상 롤러와 공급 롤러 사이의 정전 용량의 출력값은 공급 롤러의 토너량이 감소함에 따라 감소하게 된다.(도11 참조) 따라서, 현상 용기에 수용된 토너량의 판정 시, 현상 롤러와 공급 롤러 사이의 정전 용량의 출력값을 측정하는 것이 효과적이다.(도12 참조) 공급 롤러에 함유된 토너량을 증가시키기 위해, 공급 롤러의 발포층의 표면에 형성된 셀의 평균 직경은 토너의 평균 입자 직경(예로써, 평균 중량 입자 직경)보다 크도록 설정되는 것이 바람직하다.

토너의 일부는 공급 롤러가 현상 롤러와 접촉하기 시작할 때 발생되는 변형의 시작 시 공급 롤러로부터 배출되고, 공급 롤러가 현상 롤러와 접촉하지 않게 될 때 발생되는 변형으로부터의 회복 시에 공급 롤러에 흡수된다. 이러한 방식으로, 토너는 공급 롤러로 출입된다. 공급 롤러의 토너량은 현상 용기의 토너량이 변화하지 않고 유지되는 동안 사실상 평형 상태로 유지된다. 공급 롤러의 토너량의 보다 정확한 판정을 위해 정전 용량의 출력값을 정확하게 측정하도록, 상기 설명한 바와 같이 토너가 공급 롤러로의 출입을 허용하지 않도록 공급 롤러의 회전을 정지시키는 것이 바람직하다.

도10에 도시된 현상 장치의 토너의 잔류량과 공급 롤러에 함유된 토너량 사이의 상관성은 토너(T)의 응집도에 따라 달라진다. 토너는 낮은 응집도에서 보다 용이하게 공급 롤러로 출입되어 현상 장치의 토너 잔류량과 공급 롤러에 함유된 토너량 사이의 상관성은 개선될 수 있다. 본 실시예의 화상 형성 장치(10)에서, 화상 형성 동작은 현상 장치의 토너(T)가 충분하게 소모된 후 현상 용기에 잔류하는 토너(T)의 응집도를 측정하도록 실행된다. 응집도는 30 %로 측정되었다. 일반적으로, 토너(T)의 응집도는 현상 용기의 토너(T)의 소모가 커짐에 따라 높아지는 경향이 있다. 따라서, 화상 형성 동작 전에 현상 장치의 토너(T)의 응집도는 30 %보다 작다고 추정된다.

다시 말해서, 본 발명의 특징인 토너가 평형 상태로 공급 롤러에 출입하는 조건을 어떠한 문제점도 없이 달성하는 데 30 % 보다 낮은 응집도를 갖는 토너가 사용될 수 있다.

공급 롤러에 함유된 토너량과 토너 용기의 토너량은 서로 상관성을 갖는다. 따라서, 도10에 도시된 현상 장치의 토너 잔류량과 공급 롤러에 함유된 토너량 사이의 상관성은 토너 용기의 토너의 자중이 공급 롤러에 직접 인가되는 범위에서 높다. 따라서, 본 실시예에서와 같이, 공급 롤러가 토너 용기의 개방부에 배치된 구조로 토너 잔류량 검출에서의 정확성을 개선시킬 수 있다.

본 실시예의 화상 형성 장치(10)는 토너 잔류량 검출용 바이어스가 현상 롤러(1)에서 유도된 전압을 검출하기 위한 검출기 및 공급 롤러(2)에 인가되는 구조를 갖는다. 그러나, 토너 잔류량 검출용 바이어스가 공급 롤러(2)에서 유도된 전압을 검출하기 위한 검출기 및 현상 롤러(1)에 인가되는 구조에서도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(다른 실시예)

다른 도면을 참조하여, 다른 적절한 실시예의 현상 장치를 설명한다. 이하 실시예에서 설명하는 부품 및 동작은 제1 실시예에서와 동일하므로, 동일한 참조 부호로 나타내며, 설명은 생략한다.

도13은 본 발명의 화상 형성 장치의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.

현상 장치(4)가 구성된 도13의 현상 카트리지는 화상 형성 장치의 상부에 구비된 개방식 윈도우가 도13의 화살표(G)로 나타낸 방향으로 개방된 후 도13의 화살 표(H)로 나타낸 방향으로 사용자에 의해 인출됨으로써 화상 형성 장치에 구비된 가이드(21)를 따라 화상 형성 장치의 본체로부터 탈거될 수 있다.

상기 설명한 구조의 현상 장치에서도, 제1 실시예에서 설명한 프로세스 카트리지의 현상 장치의 구성부가 적용될 수 있고, 제1 실시예에서와 동일한 효과를 얻을 수 있다. 즉, 화상 형성 장치의 본체에 착탈 가능한 카트리지는 감광 드럼을 구비한 제1 실시예에서 설명한 프로세스 카트리지 또는 본 실시예에서 설명한 현상 카트리지일 수 있다.

본 발명을 일예의 실시예를 참조하여 설명하였지만, 본 발명은 개시한 실시예로 제한되는 것은 아니라는 점을 알아야 한다. 첨부한 청구범위의 범위는 이러한 변경계, 균등 구조 및 기능 모두를 포함할 수 있도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

도1은 본 발명에 따른 현상 장치의 일예를 도시한 단면도.

도2는 “표면 통기량” 측정 방법을 도시한 도면.

도3은 통기량 측정에 사용된 지그의 도면.

도4는 통기량 측정에 사용된 통기 홀더의 도면.

도5a는 본 발명에 따른 현상 장치를 구비하는 화상 형성 장치를 도시한 단면도.

도5b는 현상 장치의 접촉 상태를 도시한 도면.

도5c는 현상 장치의 이격 상태를 도시한 도면.

도6은 화상 형성 장치 및 현상 장치를 도시한 블록도.

도7은 본 발명의 실시예의 검출기를 도시한 블록도.

도8은 본 발명의 실시예의 토너 잔류량 검출을 도시한 흐름도.

도9는 현상 장치의 토너 잔류량과 정전 용량 검출기의 출력 사이의 관계를 도시한 그래프.

도10은 현상 장치의 토너 잔류량과 공급 롤러에 수용된 토너량 사이의 관계를 도시한 그래프.

도11은 공급 롤러에 수용된 토너량과 정전 용량 검출기의 출력 사이의 관계를 도시한 그래프.

도12는 현상 장치의 토너 잔류량과 정전 용량 검출기의 출력 사이의 관계를 도시한 그래프.

도13은 본 발명에 따른 현상 장치를 포함하는 화상 형성 장치를 도시한 단면도.

도14는 종래 현상 장치의 개략 구조도.

도15는 다른 종래 현상 장치의 개략 구조도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 현상 롤러

1a : 도전성 지지 부재

1b : 반도전성 탄성 고무층

2 : 공급 롤러

2a : 도전성 지지 부재

2b : 우레탄 발포층

3 : 현상 용기

5 : 현상제 규제 부재

4 : 현상 장치

18 : 측정 지그

Claims

화상 형성 장치이며,

화상 담지 부재에 형성되는 정전 잠상을 현상제로 현상을 행하는 현상 장치 - 상기 현상 장치는 현상제를 담지하여 현상제로 정전 잠상을 현상하는 현상제 담지 부재와, 현상제가 내부에 진입 가능한 발포층을 구비하여 상기 현상제 담지 부재에 현상제를 공급하는 현상제 공급 부재를 구비하고, 상기 현상제 담지 부재는, 상기 현상제 담지 부재를 회전 가능하게 지지하는 코어 금속을 구비하고, 상기 현상제 공급 부재는 상기 현상제 공급 부재를 회전 가능하게 지지하는 코어 금속을 구비함 - 와,

상기 현상제 공급 부재의 코어 금속 또는 상기 현상제 담지 부재의 코어 금속에 교류 전압을 인가하였을 때의 상기 현상제 담지 부재의 코어 금속과 상기 현상제 공급 부재의 코어 금속 사이의 정전 용량에 관한 정보를 검지하는 검지 수단을 포함하며,

상기 현상제 공급 부재의 표면 통기량 L(리터/분)이 1.8≤L이고,

상기 표면 통기량의 측정은,

내경이 상기 현상제 공급 부재의 외경보다도 1㎜ 작고 측면에 직경 10㎜의 관통 구멍을 2개 형성한 측정 지그로서의 중공 원통체에 상기 현상제 공급 부재를 삽입하고, 상기 관통 구멍의 하나를 외기에 노출시키고, 상기 관통 구멍의 다른 한쪽을 유량계와 감압 펌프에 접속한 측정 장치를 사용하여 행해지고,

상기 현상제 공급 부재가 상기 중공 원통체에 삽입되어 있지 않은 상태에서 상기 유량계의 측정값이 10.8(리터/분)이 되는 배기 조건과 같은 배기 조건에서 상기 감압 펌프에 의해 상기 측정 장치를 배기하였을 때의 상기 유량계의 측정값을 상기 표면 통기량으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상제 공급 부재의 표면 통기량 L(리터/분)이 L≤5.0인 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 검지 수단은 상기 현상제 공급 부재의 회전이 정지하고 있을 때에, 상기 정전 용량에 관한 정보를 검지하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 검지 수단이 상기 정전 용량에 관한 정보를 검지할 때는, 상기 현상제 공급 부재의 상기 코어 금속에 상기 교류 전압을 인가하는 화상 형성 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포층은 연속 거품인 화상 형성 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현상제 공급 부재는 상기 현상제 담지 부재에 접촉하여 설치되는 화상 형성 장치.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현상제 담지 부재에 접촉하여 설치되고, 상기 현상제 담지 부재 상에 담지된 현상제를 규제하는 현상제 규제 부재를 구비하는 화상 형성 장치.
정전 용량에 관한 정보를 검지하는 검지 수단을 구비하는 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능하고, 또한 화상 담지 부재에 형성되는 정전 잠상을 현상제로 현상을 행하는 현상 장치이며,

현상제를 담지하여 현상제로 정전 잠상을 현상하는 현상제 담지 부재 - 상기 현상제 담지 부재는 상기 현상제 담지 부재를 회전 가능하게 지지하는 코어 금속을 구비함 - 와,

현상제가 내부에 진입 가능한 발포층을 구비하며 상기 현상제 담지 부재에 현상제를 공급하는 현상제 공급 부재 - 상기 현상제 공급 부재는 상기 현상제 공급 부재를 회전 가능하게 지지하는 코어 금속을 구비함 - 와,

상기 현상제 공급 부재의 상기 코어 금속 또는 상기 현상제 담지 부재의 상기 코어 금속에 교류 전압을 인가하기 위해 상기 화상 형성 장치 본체에 설치된 전원에 접속되는 제1 접점과,

상기 현상제 공급 부재의 상기 코어 금속 또는 상기 현상제 담지 부재의 상기 코어 금속에 교류 전압을 인가하였을 때에 상기 현상제 담지 부재의 상기 코어 금속과 상기 상기 현상제 공급 부재의 상기 코어 금속 사이의 상기 정전 용량에 관한 정보를 검지하는 상기 검지 수단에 접속되는 제2 접점을 포함하며,

상기 현상제 공급 부재의 표면 통기량 L(리터/분)이 1.8≤L이고,

상기 표면 통기량의 측정은,

내경이 상기 현상제 공급 부재의 외경보다도 1㎜ 작고, 측면에 직경 10㎜의 관통 구멍을 2개 형성한 측정 지그로서의 중공 원통체에 상기 현상제 공급 부재를 삽입하고, 상기 관통 구멍의 하나를 외기에 노출시키고, 상기 관통 구멍의 다른 한쪽을 유량계와 감압 펌프에 접속한 측정 장치를 사용하여 행해지고,

상기 현상제 공급 부재가 상기 중공 원통체에 삽입되어 있지 않은 상태에서 상기 유량계의 측정값이 10.8(리터/분)이 되는 배기 조건과 같은 배기 조건에서 상기 감압 펌프에 의해 상기 측정 장치를 배기하였을 때의, 상기 유량계의 측정값을 상기 표면 통기량으로 하는 현상 장치.
제8항에 있어서, 상기 현상제 공급 부재의 표면 통기량 L(리터/분)이 L≤ 5.0인 현상 장치.
제8항에 있어서, 상기 제1 접점은 상기 현상제 공급 부재의 상기 코어 금속에 상기 교류 전압을 인가하기 위해 상기 화상 형성 장치 본체에 설치된 상기 전원에 접속되는 접점인 현상 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포층은 연속 거품인 현상 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현상제 공급 부재는 상기 현상제 담지 부재에 접촉하여 설치되는 현상 장치.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 현상제 담지 부재에 접촉하여 설치되고, 상기 현상제 담지 부재 상에 담지된 현상제를 규제하는 현상제 규제 부재를 구비하는 현상 장치.
화상 형성 장치 본체에 착탈 가능한 프로세스 카트리지이며,

제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 기재된 현상 장치와, 화상 담지 부재를 일체로 하여 구비하는 프로세스 카트리지.