KR20150060586A - 현상 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

개시된 현상 장치는 현상제를 제1 방향, 제2 방향으로 각각 운반하는 제1, 제2 오거와, 제1 오거에서 제2 오거로 현상제를 전달하는 개구부와, 제1 오거에 의해 운반된 현상제를 배출시키며 개구부의 제1방향측에 위치되는 배출부와, 제1 오거와 제2 오거 중 적어도 어느 하나에 설치되어 제1, 제2오거에 의하여 순환되는 현상제를 체류시키는 체류 수단을 구비한다.

Description

현상 장치 및 화상 형성 장치{Developing device and image forming apparatus}

트리클(trickle) 현상 방식을 채용한 현상 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것으로, 특히 토너 및 캐리어를 포함하는 현상제를 순환 반송로에서 순환시켜 현상하는 현상 장치 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자 사진 방식을 이용한 화상 형성 장치는 균일하게 대전된 감광체 드럼의 외주면에 정전 잠상을 형성하고, 이 정전 잠상을 토너로 가시화하므로써 화상을 형성하는 장치이다. 토너 및 캐리어를 포함하는 2성분 현상제를 이용하여 현상하는 화상 형성 장치에서는 현상 장치 내에 설치된 교반 수단에 의해 토너와 캐리어의 비율이 균일해지도록 혼합 교반된다. 또한, 현상제의 장수명화를 위해 토너 보급시에 새로운 캐리어를 혼합하여 현상제 수용실 내로 보급하고, 오래된 현상제를 현상제 수용실 내의 현상제의 용적 상승에 따라 오버플로우시켜 현상제 배출구로부터 배출하는 트리클 현상 방식이 채용된다.

(특허문헌 1) JP2001-265098 A

(특허문헌 2) JP2008-250290 A

(특허문헌 3) JP2010-79116 A

(특허문헌 4) JP2013-25123 A

배출되는 현상제의 양을 제어하기 위하여는 현상제 배출구 주변에 안정적인 현상제 체류를 형성할 필요가 있으나, 체류 공간은 장치의 대형화를 초래할 수 있다.

또한, 화상 형성 장치 분야에서는 제조 비용을 억제하고 간소한 구성을 구비한 현상 장치의 실현이 요구되고 있다. 그러나 현상 장치 내부의 현상제의 양은 화상 형성 장치의 설치 환경, 현상제의 재료, 화상 형성 장치의 처리 속도 등에 따라 변동되기 쉽다. 특히, 최근에는 화상 형성 장치의 고속화가 진행되고 있으므로, 현상제의 양의 변동이 더 커지기 쉽다. 따라서 현상 장치 내부의 현상제의 양을 안정시키는 것도 요구되고 있다.

대형화와 제조 비용의 상승을 억제하면서 현상제의 양을 안정시킬 수 있는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

프로세스 스피드에 변동이 있는 경우라도, 안정적인 현상제의 양을 유지할 수 있는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

현상제의 비산에 의한 현상제의 감소를 억제하여 현상제의 양을 안정시키고, 화상 형성 장치의 고속화에도 대응할 수 있는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

일 측면에 따른 현상 장치는, 현상제를 제1 방향으로 운반하는 제1 오거; 상기 제1 오거에 평행하게 연장되고, 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 상기 현상제를 운반하는 제2 오거; 상기 제1 오거에서 상기 제2 오거로 상기 현상제를 전달하는 개구부; 상기 제1 오거에 의해 운반된 상기 현상제를 배출시키며, 상기 개구부의 상기 제1방향측에 위치되는 배출부; 상기 제1 오거와 상기 제2 오거 중 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 제1, 제2오거에 의하여 순환되는 현상제를 체류시키는 체류 수단;을 구비한다.

상기 체류 수단은 상기 개구부 부근에 현상제를 체류시킨다.

상기 체류 수단은 상기 제2 오거의 상기 개구부에 대향되는 위치에 마련되어 상기 개구부를 통하여 상기 제2 오거로 전달되는 현상제를 상기 개구부 주변에 체류시키는 제1 체류 수단을 포함할 수 있다.

상기 체류 수단은 상기 제2 오거에 상기 제2 방향을 기준으로 하여 상기 제1 체류 수단의 하류측에 설치되어 상기 제2 오거에 의하여 운반되는 현상제를 체류시키는 제2 체류 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 제2 체류 수단의 현상제 체류 능력은 상기 제1 체류 수단의 현상제 체류 능력보다 낮을 수 있다.

상기 제2 체류 수단은 상기 제1 체류 수단으로부터 상기 제2 오거의 나선 날개의 피치의 1.5배 이내의 위치에 위치될 수 있다.

상기 제1, 제2 체류 수단 각각은 상기 제1 오거의 회전축으로부터 축선 방향 및 반경 방향으로 연장된 패들, 상기 제1 오거의 나선 날개보다 작은 피치를 가지는 나선 날개, 상기 제1 오거의 회전축의 직경보다 큰 직경을 갖는 확경부 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 제1 오거의 상기 배출부와 상기 개구부 사이에 대응되는 위치에는 상기 제1 방향으로 이송되는 현상제를 역류시키는 역이송부가 마련될 수 있다.

상기 제1 오거의 회전 중심과 상기 제2 오거의 회전 중심을 연결하는 직선과 수평면이 이루는 각도를 θ라 하면, 45°≤θ≤90°를 만족할 수 있다.

상기 배출부는 상기 현상제를 수용하는 현상제 수용실의 상기 제1 오거에 대향되는 벽면에 마련된 현상제 배출구를 포함하며, 상기 현상제 배출구는 상기 벽면 중 상기 제1 오거가 회전될 때에 중력 방향의 하방에서 상방을 향해 이동하는 측에 마련되며, 상기 현상제 배출구 하단부는 상기 제1 오거의 회전축의 회전 중심보다 중력 방향의 상측에 위치될 수 있다.

상기 제1 오거는 상기 회전축의 외주면에 나선형으로 설치된 운반 블레이드를 포함하며, 상기 제1 오거의 상기 현상제 배출구에 대향되는 위치의 상기 운반 블레이드의 날개 수가 다른 영역보다 많을 수 있다.

상기 체류 수단은 상기 제1 오거의 상기 현상제 배출구에 대향되는 위치에 상기 회전축의 축선 방향으로 서로 다른 위치에 마련되는 복수의 패들 부재를 포함할 수 있다.

상기 복수의 패들 부재는 상기 제1 오거가 회전될 때에 상기 현상제에 힘을 가하여 상기 현상제 배출구로 배출시킬 수 있다.

복수의 상기 패들 부재는 중 적어도 하나는 상기 회전축의 중심으로부터의 높이가 다를 수 있다.

상기 복수의 패들 부재는 상기 회전축의 회전 방향으로 서로 같은 위치에 위치될 수 있다.

상기 제1 오거는, 상기 배출부와 상기 개구부 사이에 대응되는 위치에 마련되어 상기 제1 방향으로 이송되는 현상제를 역류시키는 제1 역이송부; 상기 제1 역이송부의 상기 제1방향측에 위치되어 현상제를 상기 제1 방향으로 운반하는 배출 이송부; 및 상기 제1 역이송부와 상기 배출 이송부 사이에 위치되어 상기 현상제를 역류시키는 제2 역이송부;를 구비할 수 있다.

상기 제1 역이송부에 의한 상기 현상제의 운반량을 V1, 상기 제2 역이송부에 의한 상기 현상제의 운반량을 V2라 할 때, V1＞V2를 만족할 수 있다.

상기 배출 이송부에 의한 상기 현상제의 운반량을 V3라 할 때, V2＜V3를 만족할 수 있다.

상기 제1 오거의 회전 속도는 400rpm 이상일 수 있다.

일 측면에 따른 화상 형성 장치는 전술한 현상 장치를 구비한다.

전술한 장치에 따르면 장치의 대형화를 억제함과 동시에 제조 비용의 상승을 억제하면서 현상제의 양을 안정시킬 수 있다.

전술한 장치에 따르면, 현상 장치의 프로세스 스피드에 변동이 있는 경우라도, 안정적인 현상제의 양을 유지할 수 있다.

전술한 장치에 따르면, 현상제의 비산에 의한 현상제의 감소를 억제하여 현상제의 양을 안정시키고, 화상 형성 장치의 고속화에도 대응할 수 있다.

도 1은 본 발명의 제1 실시 형태에 따른 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치의 개략 구성도다.
도 2는 도 1의 화상 형성 장치의 현상 장치를 나타내는 측면도이다.
도 3은 도 2의 현상 장치 내부의 2개의 오거를 나타내는 도면이다.
도 4는 도 3의 2개의 오거의 현상제 배출부의 근방을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 애드믹스 오거(admix auger)를 나타내는 측면도이다.
도 6은 단부간의 거리와 현상제의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 7은 패들의 높이와 현상제의 배출 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 8은 토너의 보급량과 현상제의 배출 속도의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 9는 제2 패들의 높이와 현상제의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 10은 제1 패들로부터 제2 패들까지의 거리와 현상제의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 11은 2개의 오거의 위치와 현상제의 양과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 12는 제2 실시 형태에 있어서의 현상제 배출부 근방을 나타내는 단면도이다.
도 13은 제3 실시 형태에 있어서의 현상제 배출부 근방을 나타내는 단면도이다.
도 14는 제4 실시 형태에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 15는 도 14의 현상 유닛을 나타내는 연직방향의 단면도이다.
도 16은 도 14의 현상 유닛의 트리클 배출구 주위를 나타내는 사시도이다.
도 17은 트리클 배출구 주위의 연직방향 단면도이다.
도 18은 현상 유닛에 설치된 제1 교반 반송 부재를 나타내는 도면이다.
도 19는 제1 패들 주위의 연직방향 단면도로서, (a)는 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 느린 경우의 현상제의 상태를 나타내며, (b)는 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 빠른 경우의 현상제의 상태를 나타낸다.
도 20은 현상제에 가해지는 힘을 나타내는 모식도로서, (a)는 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 느린 경우, (b)는 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 빠른 경우를 나타낸다.
도 21은 제2 패들 주위의 연직방향 단면도로서,(a)는 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 느린 경우의 현상제의 상태를 나타내며, (b)는 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 빠른 경우의 현상제의 상태를 나타낸다.
도 22는 트리클 배출구에서 배출되는 현상제의 배출 속도를 패들 높이를 바꾸어 측정한 결과를 나타낸 그래프이다.
도 23은 제1 교반 반송 부재의 회전 속도를 바꾼 경우의 현상제 수용실 내의 현상제의 양을 측정한 결과를 나타내는 표이다.
도 24는 제5 실시 형태에 따른 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치의 개략 구성도이다.
도 25는 도 24의 화상 형성 장치의 현상 장치를 나타내는 측면도이다.
도 26은 도 25의 현상 장치 내부의 오거를 나타내는 단면도이다.
도 27은 도 25의 현상 장치 내부의 오거를 나타내는 다른 단면도이다.
도 28은 도 25의 현상 장치 내부의 현상제의 흐름을 나타내는 도면이다.
도 29는 도 26에서 도시한 오거의 하나를 나타내는 사시도이다.
도 30은 현상제의 양과 배출량과의 관계를 나타내는 그래프이다.
도 31은 과잉 배출량의 비교에 대해 설명하는 그래프이다.
도 32는 제6 실시 형태의 현상 장치의 오거를 나타내는 사시도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 설명하기로 한다.

(제1 실시 형태)

본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(1)는 마젠타, 옐로우, 시안, 블랙의 각 색을 이용하여 칼라 화상을 형성하는 장치이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 화상 형성 장치(1)는 용지(P)를 이송시키는 기록 매체 이송 유닛(10), 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(20), 토너상을 용지(P)에 2차 전사하는 전사 유닛(30), 둘레면에 화상이 형성되는 정전 잠상 담지체인 감광체 드럼(40), 및 토너상을 용지(P)에 정착시키는 정착 유닛(50)을 구비한다.

기록 매체 이송 유닛(10)은 화상이 형성되는 기록 매체로서의 용지(P)를 수용함과 동시에, 용지(P)를 이송 경로(R1)로 이송시킨다. 용지(P)는 카셋트(K)에 적층되어 수용된다. 기록 매체 이송 유닛(10)은 용지(P)에 전사될 토너상이 2차 전사 영역(R2)에 도달하는 타이밍에 맞추어 용지(P)를 이송 경로(R1)를 통해 2차 전사 영역(R2)에 도달시킨다.

현상 장치(20)는 각 색에 대응되도록 4개가 구비된다. 각 현상 장치(20)는 토너를 감광체 드럼(40)에 담지시키는 현상 롤러(21)를 구비한다. 현상 장치(20)는 토너와 캐리어를 원하는 혼합비가 되도록 조정한다. 현상 장치(20)는 토너와 캐리어를 혼합 교반하여 토너를 현상제 내에 균일하게 분산시켜 최적의 대전량을 갖는 현상제를 형성한다. 이 현상제를 현상 롤러(21)에 담지시킨다. 그리고, 현상 롤러(21)의 회전에 의해 현상제가 감광체 드럼(40)과 대향되는 영역까지 운반되면, 현상 롤러(21)에 담지된 현상제 중 토너가 감광체 드럼(40)의 둘레면 상에 형성된 정전 잠상으로 이동되어 정전 잠상이 현상된다. 또한, 현상 장치(20) 내의 현상제의 대전량을 일정하게 유지하기 위해, 토너 보급 동작시에 토너 탱크(N) 내부에 토너와 함께 충전된 캐리어를 토너와 함께 현상 장치(20)로 보급하여 현상 장치(20) 내의 열화된 현상제를 배출하는 트리클 현상 방식이 채용된다. 배출된 열화 현상제는 폐토너 회수 장치(미도시)에 수용된다.

전사 유닛(30)은 현상 장치(20)에 의하여 형성된 토너상을 용지(P)에 2차 전사하기 위하여 2차 전사 영역(R2)으로 운반한다. 전사 유닛(30)은 전사 벨트(31), 전사 벨트(31)를 현가(suspend)하는 현가 롤러(31a, 31b, 31c, 31d), 감광체 드럼(40)과의 사이에 전사 벨트(31)를 개재하는 1차 전사 롤러(32), 및 현가 롤러(31d)와의 사이에 전사 벨트(31)를 개재하는 2차 전사 롤러(33)를 구비한다.

전사 벨트(31)는 현가 롤러(31a, 31b, 31c, 31d)에 의해 순환 이동하는 무단상의 벨트이다. 1차 전사 롤러(32)는 전사 벨트(31)의 내주측으로부터 감광체 드럼(40)을 가압하도록 설치된다. 2차 전사 롤러(33)는 전사 벨트(31)의 외주측으로부터 현가 롤러(31d)를 가압하도록 설치된다.

감광체 드럼(40)은 각 색에 대응되도록 4개가 구비된다. 각 감광체 드럼(40)은 전사 벨트(31)의 이동 방향을 따라 배치된다. 감광체 드럼(40)의 둘레에는 현상 장치(20), 대전 롤러(41), 노광 유닛(42), 및 클리닝 유닛(43)이 배치된다.

대전 롤러(41)는 감광체 드럼(40)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시킨다. 노광 유닛(42)은 대전 롤러(41)에 의해 대전된 감광체 드럼(40)의 표면을 용지(P)에 형성될 화상 정보에 따라 노광한다. 이에 따라, 감광체 드럼(40)의 표면 중 노광 유닛(42)에 의해 노광된 부분의 전위가 변화되어 정전 잠상이 형성된다. 4개의 현상 장치(20)는 각각의 현상 장치(20)에 대응되는 토너 탱크(N)로부터 공급된 토너를 이용하여 감광체 드럼(40)에 형성된 정전 잠상을 현상하여 토너상을 생성한다. 각 토너 탱크(N) 내에는 각각 마젠타, 옐로우, 시안 및 블랙의 토너 및 캐리어가 충전되어 있다. 클리닝 유닛(43)은 1차 전사 후에 감광체 드럼(40) 상에 잔존하는 토너를 회수한다.

정착 유닛(50)은 전사 벨트(31)로부터 용지(P)로 2차 전사된 토너상을 용지(P)에 부착시켜 정착시킨다. 정착 유닛(50)은 용지(P)를 가열하는 가열 롤러(51), 및 가열 롤러(51)를 가압하는 가압 롤러(52)를 구비한다. 가열 롤러(51) 및 가압 롤러(52)는 원통형상일 수 있다. 가열 롤러(51)의 내부에는 할로겐 램프 등의 열원이 설치될 수 있다. 가열 롤러(51)와 가압 롤러(52) 사이에는 접촉 영역인 정착 닙부가 형성되고, 정착 닙부로 용지(P)를 통과시킴으로써, 토너상을 용지(P)에 용융, 정착시킨다.

또한, 화상 형성 장치(1)는 정착 유닛(50)에 의해 토너상이 정착된 용지(P)를 장치 외부로 배출하기 위한 배출 롤러(61, 62)를 구비한다.

이어서, 화상 형성 장치(1)의 동작에 대해 설명하기로 한다. 화상 형성 장치(1)에 피기록 화상의 화상 신호가 입력되면, 화상 형성 장치(1)의 제어부(미도시)는 대전 롤러(41)를 이용하여 감광체 드럼(40)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시키고, 노광 유닛(42)을 이용하여 감광체 드럼(40)의 표면에 수신한 화상 신호에 따라 레이저광을 조사하여 정전 잠상을 형성한다.

현상 장치(20)는 정전 잠상을 현상하여 토너상을 형성한다. 이와 같이 형성된 토너상은 감광체 드럼(40)과 전사 벨트(31)가 대향된 영역에서 감광체 드럼(40)으로부터 전사 벨트(31)로 1차 전사된다. 전사 벨트(31)에는 4개의 감광체 드럼(40)으로부터 전사된 토너상이 차례로 적층되어 하나의 적층 토너상이 형성된다. 그리고, 적층 토너상은 현가 롤러(31d)와 2차 전사 롤러(33)가 대향된 2차 전사 영역에서 기록 매체 이송 유닛(10)으로부터 이송된 용지(P)로 2차 전사된다.

적층 토너상이 2차 전사된 용지(P)는 정착 유닛(50)으로 이송된다. 용지(P)를 가열 롤러(51)와 가압 롤러(52) 사이에 열 및 압력을 가하면서 통과시킴으로써, 적층 토너상을 용지(P)에 용융, 정착시킨다. 그 후, 용지(P)는 배출 롤러(61, 62)에 의해 화상 형성 장치(1)의 외부로 배출된다.

여기서, 현상 장치(20)에 대해 더 상세하게 설명하기로 한다.

본 실시예의 현상 장치(20)는 2 성분 현상 방식을 이용하여 현상을 수행한다. 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 토너 탱크(N) 내부에 수용된 토너와 캐리어를 포함하는 현상제는 현상제 보급부(24)를 통하여 현상 장치(20)로 보급되고, 열화 현상제는 오버플로우 방식에 의하여 현상제 배출부(25)를 통하여 현상 장치(20)의 외부로 배출된다. 현상 장치(20)는 상술한 현상 롤러(21) 외에 현상 롤러(21)에 현상제를 공급하는 서플라이 오거(제1 오거)(22)와 서플라이 오거(22)에 평행하게 연장되고, 서플라이 오거(22)의 비스듬하게 하방에 배치된 애드믹스 오거(제2 오거)(23)를 구비한다. 서플라이 오거(22)의 회전 중심(O1)과 애드믹스 오거(23)의 회전 중심(O2)을 연결하는 직선(L)과 수평면(H1)이 이루는 각도를 θ라 하면, 45°≤θ≤90°를 만족한다. 현상제 보급부(24)는 애드믹스 오거(23)의 일단부에 설치되고, 현상제 배출부(25)는 서플라이 오거(22)의 일단부에 설치된다.

서플라이 오거(22)는 현상 롤러(21)에 현상제를 공급하기 위한 오거이다. 서플라이 오거(22)는 회전축(22A)과, 회전축(22A)으로부터 나선형으로 돌출된 나선 날개(22B)를 구비한다. 서플라이 오거(22)는 현상제 보급부(24)로부터 보급된 현상 장치(20) 내부의 현상제를 제1 방향(D1)으로 운반한다. 여기서, 제1 방향(D1)이란 서플라이 오거(22)의 축선 방향으로서, 나선 날개(22B)에 대해 현상제 배출부(25)가 설치되는 방향이다. 구동 장치(미도시)에 의해 회전축(22A)이 회전되면, 나선 날개(22B)가 제1 방향(D1)으로 이동하므로, 이 나선 날개(22B)에 의해 현상제가 제1 방향(D1)으로 운반된다.

애드믹스 오거(23)는 회전축(23A)과, 회전축(23A)으로부터 나선형으로 돌출되는 나선 날개(돌출부)(23B)를 구비한다. 애드믹스 오거(23)는 현상제 보급부(24)로부터 보급된 현상 장치(20) 내부의 현상제를 제2 방향(D2)으로 운반한다. 즉, 구동 장치(미도시)에 의하여 회전축(23A)이 회전되면, 나선 날개(23B)가 제2 방향(D2)으로 이동하므로, 이 나선 날개(23B)에 의해 현상제가 제2 방향(D2)으로 운반된다. 또한 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)의 반대 방향이다.

서플라이 오거(22) 및 애드믹스 오거(23)의 제1 방향(D1)측 단부에는 서플라이 오거(22)로부터 애드믹스 오거(23)로 현상제를 전달하기 위한 제1 개구부(26)가 마련된다. 서플라이 오거(22) 및 애드믹스 오거(23)의 제2 방향(D2)측 단부에는 애드믹스 오거(23)로부터 서플라이 오거(22)로 현상제를 전달하기 위한 제2 개구부(36)가 마련된다.

서플라이 오거(22)는 제1 개구부(26) 보다 제1 방향(D1)측에 위치되어 제1 방향(D1)으로 이동하는 현상제를 역류시키는 역나선 날개(역이송부)(22C)를 구비한다. 이 역나선 날개(22C)는 서플라이 오거(22)의 회전축(22A)이 회전하면 제2 방향(D2)으로 이동한다. 현상제 배출부(25)는 역나선 날개(22C) 보다 제1 방향(D1)측에 위치된다. 역나선 날개(22C)의 직경은 나선 날개(22B)의 직경과 거의 동일하지만, 역나선 날개(22C)의 피치는 나선 날개(22B)의 피치보다 짧다. 여기서, 피치는 각 축선 방향의 나선 날개의 배치 간격(T)를 나타낸다.

역나선 날개(22C)의 제1 방향(D1)측에는 회전축(22A)의 회전시에 제1 방향(D1)으로 이동하는 나선 날개(22D, 22E), 및 회전축(22A)의 회전시에 제2 방향(D2)으로 이동하는 역나선 날개(22F)가 설치된다. 나선 날개(22D)의 피치는 역나선 날개(22C)의 피치와 동일한 정도지만, 나선 날개(22D)의 직경은 역나선 날개(22C)의 직경보다 작다. 나선 날개(22E)의 피치는 나선 날개(22D)의 피치와 동일한 정도지만, 나선 날개(22E)의 직경은 나선 날개(22D)의 직경보다 작다.

이와 같이, 역나선 날개(22C)의 제1 방향(D1)측에 나선 날개(22D, 22E)가 설치되어 있으므로, 역나선 날개(22C)를 넘어온 현상제는 나선 날개(22D, 22E)에 의해 현상제 배출부(25)로 운반되어 현상 장치(20)의 외부로 배출된다. 또한 역나선 날개(22F)는 현상제 배출부(25)를 기준으로 하여 나선 날개(22E)의 반대측에 위치된다. 역나선 날개(22F)의 피치 및 직경은 나선 날개(22E)의 피치 및 직경과 동일한 정도이다.

또한, 애드믹스 오거(23)는 제1 개구부(26) 보다 제1 방향(D1)측에 위치되어 회전축(23A)의 회전에 수반되어 제2 방향(D2)으로 이동하는 나선 날개(23C)를 구비한다. 이 나선 날개(23C)에 의해 현상제 보급부(24)로부터 보급된 현상제는 제2 방향(D2)으로 운반된다. 또한 나선 날개(23C)의 직경 및 피치는 제1 개구부(26) 보다 제2 방향(D2)측에 설치된 나선 날개(23B)의 직경 및 피치보다 작다. 따라서, 현상제 보급부(24)로부터 보급된 현상제는 나선 날개(23C)에 의해 운반된 후, 나선 날개(23B)에 의해 더 고속으로 운반된다.

도 4에 도시한 바와 같이, 애드믹스 오거(23)는 제1 개구부(26)와 대면된 위치에 위치되는 제1 패들(제1 체류 수단)(27)을 구비한다. 제1 패들(27)은 서플라이 오거(22)로부터 애드믹스 오거(23)로 이동하려고 하는 현상제를 제1 개구부(26)에 대향되는 위치에 체류시킨다. 제1 패들(27)은 상기와 같이 현상제를 체류시킴으로써, 현상제 배출부(25)로 배출시키는 현상제의 양을 제어할 수 있다.

도 4 및 도 5에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)은 애드믹스 오거(23)의 축선 방향으로 인접하는 2개의 나선 날개(23B)에 걸쳐 있다. 제1 패들(27)의 회전축(23A)에 대한 높이는 나선 날개(23B)의 회전축(23A)에 대한 높이와 거의 동일하다. 제1 패들(27)은 애드믹스 오거(23)의 축선 방향 및 직경 방향으로 연장된 판상이다. 제1 패들(27)의 제1 방향(D1)측의 단부(27A)의 위치는 제1 개구부(26)의 제1 방향(D1)측 단부(26A)의 위치와 거의 동일하다.

애드믹스 오거(23)는 제1 패들(27)보다 제2 방향(D2)측에 위치되는 제2 패들(제2 체류 수단)(28)을 더 구비할 수 있다. 제2 패들(28)은 제1 패들(27)의 배치 위치에 대해 1.5 피치(540°위상차를 갖는 위치)만큼 제2 방향(D2)측에 위치된다. 제2 패들(28)은 현상제의 운반 경로 상 제1 개구부(26)의 하류측에 현상제를 체류시킨다. 제2 패들(28)은 애드믹스 오거(23)의 축선 방향으로 인접한 2개의 나선 날개(23B)를 연결하며, 제1 패들(27)과 같은 판상이다.

또한, 제2 패들(28)의 회전축(23A)에 대한 높이는 제1 패들(27)의 회전축(23A)에 대한 높이보다 낮다. 따라서, 제2 패들(28)에 의한 현상제의 체류 능력은 제1 패들(27)에 의한 현상제의 체류 능력보다 낮다. 제2 패들(28)의 체류 능력을 제1 패들(27)의 체류 능력보다 낮추는 방법은 패들의 회전축에 대한 높이를 낮추는데 한정되지 않는다. 즉, 회전축의 직경을 작게 하거나, 나선 날개의 피치를 길게 하는 방법으로도 체류 능력을 낮출 수 있다.

애드믹스 오거(23)는 제2 패들(28)보다 제2 방향(D2)측에 위치되어 현상제의 교반을 촉진하기 위한 교반부(29)를 더 구비할 수 있다. 교반부(29)는 애드믹스 오거(23)의 축선 방향에 인접한 2개의 나선 날개(23B) 사이에서 회전축(23A)으로부터 직사각형 형상으로 돌출된 판상이다. 교반부(29)를 구비함으로써, 애드믹스 오거(23)에 의하여 운반되는 현상제가 충분히 교반될 수 있다.

전술한 바와 같이, 현상 장치(20), 및 현상 장치(20)를 구비한 화상 형성 장치(1)에서는 애드믹스 오거(23)의 제1 개구부(26)에 대향되는 위치에 제1 패들(27)이 설치되고, 애드믹스 오거(23)의 제1 패들(27)보다 제2 방향(D2)측의 위치에 제2 패들(28)이 설치된다. 따라서, 서플라이 오거(22)로부터 제1 개구부(26)를 통해 대량의 현상제가 이동해 왔을 때, 제1 패들(27)에 의해 현상제가 서플라이 오거(22)측으로 리프팅되므로, 대량의 현상제가 애드믹스 오거(23)측으로 유입되지 않게 할 수 있다.

또한, 제1 패들(27)에 의해 리프팅된 현상제는 서플라이 오거(22)에 의하여 제1 방향(D1)으로 역나선 날개(22C)를 넘어서 이동될 수 있으므로, 현상제의 대량 유입시에 현상제의 효율적인 배출이 가능하다. 또한, 제1 패들(27)의 제2 방향(D2)측에는 제2 패들(28)이 설치되어 있고, 이 제2 패들(28)에 의해 애드믹스 오거(23)에 의한 현상제의 이동량을 규제할 수 있다. 이와 같이, 제1 패들(27) 및 제2 패들(28)에 의해 2단계의 규제를 행하고, 역나선 날개(22C) 주변에 현상제를 체류시킬 수 있으므로, 장치의 대형화 및 제조 비용의 상승을 수반하지 않고도 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양을 안정화시킬 수 있다. 구체적으로, 제1 패들(27)로 현상제 배출부(25)에 의한 현상제의 배출 속도를 제어할 수 있고, 제2 패들(28)로 현상 장치(20) 내부로 공급되는 현상제의 양을 제어할 수 있게 된다.

또한, 제1 패들(27)의 제1 방향(D1)측 단부(27A)의 위치는 제1 개구부(26)의 제1 방향(D1)측 단부(26A)의 위치와 거의 동일하다. 여기서, 애드믹스 오거(23)의 축선 방향의 제1 패들(27)의 위치를 제1 개구부(26)보다 제1 방향(D1)측으로 하면 장치의 대형화를 초래할 가능성이 있다. 또한, 애드믹스 오거(23)의 축선 방향의 제1 패들(27)의 위치를 제1 개구부(26)보다 제2 방향(D2)측으로 하면, 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양이 애드믹스 오거(23)의 회전 속도에 의존하기 쉬우므로, 현상제의 양이 불안정해질 수 있다.

구체적으로, 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)의 단부(27A) 위치를 제1 개구부(26)의 단부(26A)보다 제2 방향(D2)측(마이너스측)으로 하면, 프로세스 스피드의 변화에 따라 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양이 쉽게 변동되는 경향이 있다. 도 6의 횡축은 제1 패들(27)의 단부(27A)와 제1 개구부(26)의 단부(26A)와의 위치 관계를 나타낸다. 횡축을 따라 왼쪽으로 이동될수록 제1 패들(27)의 단부(27A)가 제1 개구부(26)의 단부(26A)로부터 제2 방향(D2)측으로 더 이격되게 위치되는 것을 의미한다. 도 6에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)의 단부(27A)와 제1 개구부(26)의 단부(26A)를 축선 방향으로 거의 동일한 위치에 위치시킴으로써(도 6의 횡축의 대략 "0" 에 해당되는 위치), 현상제의 양을 안정화시킬 수 있다.

또한, 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)은 애드믹스 오거(23)의 회전축(23A)으로부터 나선형으로 돌출되는 나선 날개(23B) 사이에 애드믹스 오거(23)의 축선 방향으로 연장되어 있고, 회전축(23A)에 대한 제1 패들(27)의 높이는 회전축(23A)에 대한 나선 날개(23B)의 높이와 거의 동일하다. 여기서, 만일 제1 개구부(26)의 하부에 설치되는 제1 패들(27)의 높이를 바꾸는 경우, 제1 패들(27)의 높이에 따라 역나선 날개(22C) 주변에 체류하는 현상제의 양이 바뀌므로, 역나선 날개(22C)를 넘어 현상제 배출부(25)를 통하여 배출되는 현상제의 배출 속도를 제어할 수 있게 된다.

그러나, 예컨대, 제1 패들(27)의 높이를 나선 날개(23B)의 높이 보다 높게 하면, 역나선 날개(22C) 주변에 체류하는 현상제의 양이 과잉이 되므로, 현상제의 배출 속도가 너무 빨라져 현상제가 과잉 배출된다. 여기서, 제1 패들(27)의 높이를 나선 날개(23B)의 높이와 거의 같게 하면, 현상제가 과잉 배출되는 사태를 억제하여, 현상 장치(20) 내부의 현상제 양의 저하에 따라 발생하는 문제를 방지할 수 있어 화상 형성 장치(1)의 장수명화에 기여한다.

구체적으로, 도 7의 그래프에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)의 높이를 5mm로 고정한 때의 제2 패들(28)의 높이(횡축)와 현상제의 배출 속도(종축)와의 관계를 S1, 및 제2 패들(28)의 높이를 4.5mm로 고정한 때의 제1 패들(27)의 높이(횡축)와 현상제의 배출 속도(종축)와의 관계를 S2라 하면, 관계 S2와 같이, 제1 패들(27)의 높이를 변동시켰을 때가 현상제의 배출 속도에 큰 영향을 준다.

한편, 관계 S1과 같이, 제2 패들(28)의 높이를 변동시키더라도, 제2 패들(28)은 제1 개구부(26)에 대향되어 있지 않으므로, 현상제의 배출 속도에 대한 영향은 작다. 따라서, 예컨대, 제1 패들(27)의 높이를 나선 날개(23B)와 같은 높이인 5.0mm에서 나선 날개(23B)보다 낮은 4.5mm로 하면, 관계 S2로부터 알 수 있는 바와 같이, 현상제의 배출 속도가 급격히 저하된다. 따라서, 제1 패들(27)의 높이는 나선 날개(23B)의 높이와 동등 이상으로 할 수 있다.

도 8은 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양을 안정 현상제의 양(예컨대, 250g)으로부터 10g 줄인 상태로 하고, 이 상태에서 현상제 보급부(24)를 통하여 토너 보급을 7초간 연속으로 실시하고, 그 후 30초간 서플라이 오거(22) 및 애드믹스 오거(23)를 회전시켰을 때의 현상제의 배출 속도를 나타낸다. 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)의 높이를 나선 날개(23B)의 높이 보다 크게 하여 제1 패들(27)을 나선 날개(23B)로부터 돌출시키면, 토너의 보급량에 대한 현상제의 배출 속도가 더욱 증가하여 과잉 배출이 된다. 따라서, 제1 패들(27)의 높이는 나선 날개(23B)의 높이와 거의 같게 할 수 있다.

도 9에 도시한 바와 같이, 제2 패들(28)의 높이는 현상 장치(20) 내부의 안정 현상제의 양과 큰 관계를 가지고 있음을 알 수 있다. 이는 제2 패들(28)이 갖는 현상제의 유량 제어 효과가 관계되어 있는 것으로 생각된다. 트리클 현상 방식을 채용한 현상 장치(20)에서는 현상제의 양의 변동에 따라 오거 마크나 센싱 불량이라는 문제가 발생하기 쉬우므로, 제2 패들(28)의 높이에 따라 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양을 제어하는 것이 중요하다.

또한, 애드믹스 오거(23)의 회전축(23A)으로부터 나선형으로 돌출되는 나선 날개(23B)는 애드믹스 오거(23)의 축선 방향을 따라 일정한 간격(T)(피치)을 두고 설치되고, 제2 패들(28)은 제1 패들(27)의 배치 위치에 대해 상기 간격(T)의 1.5배의 위치에 배치된다. 이와 같이 제2 패들(28)과 제1 패들(27)과의 거리를 간격(T)의 1.5배로 함으로써, 적당한 양의 현상제를 배출시킬 수 있다. 또한, 제2 패들(28)을 배치함으로써, 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양의 애드믹스 오거(23)의 회전 속도에 대한 의존성을 낮추어, 현상제의 양을 안정시킬 수 있다.

구체적으로, 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)로부터 제2 패들(28)까지의 거리를 1.5 피치 이내(상기 간격(T)의 1.5배 이내)로 함으로써, 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양을 허용 범위 내(예를 들어, 약 230g 이상 270g 이하의 범위 내)로 할 수 있다. 예컨대, 제1 패들(27)에서 제2 패들(28)까지의 거리를 0.5 피치 이상 1.5 피치 이하로 할 수 있다. 또한 도 10에 도시한 바와 같이, 제1 패들(27)에서 제2 패들(28)까지의 거리가 길어질수록, 현상제의 양의 애드믹스 오거(23)의 회전 속도에 대한 의존성이 커지므로, 제1 패들(27)에서 제2 패들(28)까지의 거리를 짧게 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 2에 도시한 바와 같이, 서플라이 오거(22)의 회전 중심(O1)과 애드믹스 오거(23)의 회전 중심(O2)을 연결하는 직선(L)과 수평면(H1)이 이루는 각도(θ)가 45°≤θ≤90°의 관계를 만족한다. 여기서, 만일 직선(L)과 수평면(H1)의 각도(θ)가 45° 미만이면, 제1 패들(27)에 의해 현상제가 체류하기 쉬워지므로, 제1 패들(27)에 의해 현상제가 다량 배출되는 경우가 있다. 또한, 직선(L)과 수평면(H1)간의 각도(θ)가 45° 이상, 90° 이하인 경우에는, 현상제의 배출량이 적정해지므로, 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양을 안정화시킬 수 있다.

도 11은 서플라이 오거(22)와 애드믹스 오거(23)와의 배치 각도를 나타내는 상기 각도(θ)와 현상 장치(20) 내부의 현상제의 양과의 관계를 나타낸다. 도 11에 도시한 바와 같이, 각도(θ)가 45°≤θ≤90°인 경우에는 현상제의 양을 허용 범위 내(예를 들어, 약 230g 이상 270g 이하의 범위 내)로 할 수 있다. 그러나, 각도(θ)가 45° 미만이면, 현상제가 제1 패들(27)에 의해 다량으로 배출되므로, 현상제의 양이 감소하고, 현상제의 양이 허용 범위를 밑돌게 된다. 따라서, 현상제의 양을 적정량 유지하기 위해 각도(θ)를 45°≤θ≤90°로 할 수 있다.

(제2 실시 형태)

도 12에 도시한 바와 같이, 제2 실시 형태에 따른 현상 장치(70)는 제1 체류 수단 및 제2 체류 수단의 구성이 제1 실시 형태와 다르다. 제1 실시 형태에서는 제1 체류 수단으로서 판상의 제1 패들(27)이 채용된다. 제2 실시 형태에서는 제1 패들(27) 대신에 피치가 나선 날개(23B)보다 작은 나선 날개(77)가 채용된다. 나선 날개(77)의 피치는, 예컨대, 나선 날개(23B)의 피치의 1/2~1/3로 할 수 있다. 또한, 제1 실시 형태에 있어서, 제2 패들(28)의 배치 위치는 제1 패들(27)의 배치 위치에 대해 1.5 피치만큼(540° 위상차를 갖는 위치) 제2 방향(D2)측으로 되어 있다. 제2 실시 형태에서 제2 체류 수단(제2패들(28))의 배치 위치는 제1 체류 수단(나선 날개(77))에 대해 1.0 피치만큼(360° 위상차를 갖는 위치) 제2 방향(D2)측으로 되어 있다.

제2 실시 형태와 같이, 제1 체류 수단으로서 나선 날개(77)를 이용한 경우라 하더라도 현상제가 서플라이 오거(22)측으로 리프팅되므로, 대량의 현상제가 애드믹스 오거(23)측으로 유입되지 않게 할 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제2 실시 형태에서는 제1 체류 수단으로서 나선 날개(77)를 이용하고 있으므로, 나선 날개의 피치를 변경하므로써, 현상제의 배출량을 조정할 수 있다.

(제3 실시 형태)

도 13에 도시한 바와 같이, 제3 실시 형태에 따른 현상 장치(80)는 제1 체류 수단의 구성이 제1 실시 형태와 다르다. 제3 실시 형태에서는 제1 실시 형태의 제1 패들(27) 대신에 회전축(23A)의 직경이 확대된 확경부(87)가 채용된다. 확경부(87)의 직경은, 예컨대, 회전축(23A)의 직경의 1.4배로 할 수 있다. 제3 실시 형태와 같이, 제1 체류 수단으로서 확경부(87)를 이용한 경우라 하더라도 현상제가 서플라이 오거(22)측으로 리프팅되므로, 대량의 현상제가 애드믹스 오거(23)측으로 유입되지 않게 할 수 있다. 따라서, 제1 실시 형태와 같은 효과를 얻을 수 있다. 또한, 제3 실시 형태에서는, 제1 체류 수단으로서 확경부(87)를 이용하고 있으므로, 확경부(87)의 직경을 변경함으로써, 현상제의 배출량을 조정할 수 있게 된다.

이상, 상술한 제1~제3 실시 형태에 있어서, 예컨대, 서플라이 오거(22)는 나선 날개(22B, 22D, 22E) 및 역나선 날개(22C, 22F)를 구비하였지만, 각 날개의 위치나 크기 등 서플라이 오거의 구성은 적당히 변경 가능하다.

또한, 전술한 실시예들의 애드믹스 오거(23)는 교반부(29)를 구비하지만, 교반부(29)는 생략될 수도 있다. 또한, 전술한 실시예들의 애드믹스 오거(23)는 서로 크기가 다른 나선 날개(23B, 23C)를 구비하지만, 애드믹스 오거(23)의 구조는 이에 한정되지 않으며, 적절히 변경될 수 있다.

또한, 현상제 보급부(24)는 애드믹스 오거(23)의 일단부에 설치되어 있고, 현상제 배출부(25)는 서플라이 오거(22)의 일단부에 설치되어 있지만, 현상제 보급부 및 현상제 배출부의 배치 위치도 상기 실시 형태에 한정되지 않고 적절히 변경 가능하다.

(제4 실시 형태)

이어서, 제4 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(101)에 대해 설명하기로 한다.

(화상 형성 장치의 전체 구성)

도 14에 도시한 바와 같이, 화상 형성 장치(101)는 기록 매체 이송 유닛(110), 전사 유닛(120), 감광체 드럼(130), 4개의 현상 유닛(현상 장치)(200), 및 정착 유닛(140)을 포함한다.

기록 매체 이송 유닛(110)은 최종적으로 화상이 형성되는 기록 매체로서의 용지(P)를 수용함과 동시에, 용지(P)를 기록 매체 이송로로 이송시킨다. 용지(P)는 카셋트에 적층 수용된다. 기록 매체 이송 유닛(110)은 용지(P)에 전사될 토너상이 2차 전사 영역(R)에 도달하는 타이밍에 맞추어 용지(P)를 2차 전사 영역(R)에 도달시킨다.

전사 유닛(120)은 현상 유닛(200)에 의해 형성된 토너상을 용지(P)로 2차 전사하기 위하여 2차 전사 영역(R)으로 운반한다. 전사 유닛(120)은 전사 벨트(121), 전사 벨트(121)를 현가하는 현가 롤러(121a, 121b, 121c, 121d), 감광체 드럼(130)의 사이에 전사 벨트(121)를 개재하는 1차 전사 롤러(122), 및 현가 롤러(121d)와의 사이에 전사 벨트(121)를 개재하는 2차 전사 롤러(124)를 포함한다.

전사 벨트(121)는 현가 롤러(121a, 121b, 121c, 121d)에 의해 순환 이동되는 무단상의 벨트이다. 1차 전사 롤러(122)는 전사 벨트(121)의 내주측으로부터 감광체 드럼(130)을 가압한다. 2차 전사 롤러(124)는 전사 벨트(121)의 외주측으로부터 현가 롤러(121d)를 가압한다. 전사 유닛(120)은 2차 전사 후에 전사 벨트(121)에 잔류되는 토너를 제거하는 벨트 클리닝 장치 등을 더 구비할 수 있다.

감광체 드럼(130)은 둘레면에 화상이 형성되는 정전 잠상 담지체로서, 예컨대, OPC(Organic　Photo Conductor)를 포함할 수 있다. 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(101)는 칼라 화상을 형성 가능한 장치로서, 예컨대, 마젠타, 옐로우, 시안, 블랙의 각 색에 대응하여 4개의 감광체 드럼(130)이 전사 벨트(121)의 이동 방향을 따라 설치되어 있다. 각 감광체 드럼(130)의 둘레 상에는, 도 14에 도시한 바와 같이, 대전 롤러(132), 노광 유닛(134), 현상 유닛(200), 및 클리닝 유닛(138)이 각각 설치되어 있다.

대전 롤러(132)는 감광체 드럼(130)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시킨다. 노광 유닛(134)은 대전 롤러(132)에 의해 대전된 감광체 드럼(130)의 표면을 용지(P)에 형성할 화상에 따라 노광한다. 이에 따라, 감광체 드럼(130)의 표면 중 노광 유닛(134)에 의해 노광된 부분의 전위가 변화되어 정전 잠상이 형성된다. 4개의 현상 유닛(200)은 각 현상 유닛(200)에 대응 설치된 토너 탱크(136)로부터 공급된 토너를 이용하여 감광체 드럼(130)에 형성된 정전 잠상을 현상하여 토너상을 생성한다. 4개의 토너 탱크(136) 내에는 각각 마젠타, 옐로우, 시안, 및 블랙의 토너와 캐리어가 혼합된 보급용 현상제가 충전되어 있다.

클리닝 유닛(138)은 감광체 드럼(130) 상에 형성된 토너상이 전사 벨트(121)로 1차 전사된 후에 감광체 드럼(130) 상에 잔존하는 토너를 회수한다. 클리닝 유닛(138)으로서, 예컨대, 감광체 드럼(130)의 둘레면에 클리닝 블레이드를 접촉시키므로써 감광체 드럼(130) 상의 잔존 토너를 제거하는 방식이 채용될 수 있다. 또한 감광체 드럼(130)의 둘레 상에는 감광체 드럼(130)의 회전 방향을 기준으로 하여 클리닝 유닛(138)과 대전 롤러(132) 사이에 감광체 드럼(130)의 전위를 리셋하는 제전 램프가 배치될 수도 있다.

정착 유닛(140)은 전사 벨트(121)로부터 용지(P)로 2차 전사된 토너상을 용지(P)에 부착시켜 정착시킨다. 정착 유닛(140)은, 예컨대, 가열 롤러(142)와 가압 롤러(144)를 포함한다. 가열 롤러(142)는 회전축 둘레로 회전 가능한 원통형의 부재로서, 그 내부에는, 예컨대, 할로겐 램프 등의 열원이 설치된다. 가압 롤러(144)는 회전축 둘레로 회전 가능한 원통형의 부재로서, 가열 롤러(142)를 가압하도록 설치된다. 가열 롤러(142) 및 가압 롤러(144)의 외주면에는, 예컨대, 실리콘 고무 등의 내열 탄성층이 마련될 수 있다. 가열 롤러(142)와 가압 롤러(144)와의 접촉 영역인 정착 닙부에 용지(P)를 통과시킴으로써, 토너상을 용지(P)로 용융, 정착시킨다.

또한, 화상 형성 장치(101)는 정착 유닛(140)에 의해 토너상이 정착된 용지(P)를 장치 외부로 배출하기 위한 배출 롤러(152, 154)를 구비한다.

이어서, 화상 형성 장치(101)의 동작에 대해 설명하기로 한다. 화상 형성 장치(101)에 피기록 화상의 화상 신호가 입력되면, 화상 형성 장치(101)의 제어부(미도시)는 대전 롤러(132)로 감광체 드럼(130)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시킨 후, 노광 유닛(134)을 이용하여 감광체 드럼(130)의 표면에 수신한 화상 신호에 따라 레이저광을 조사하여 정전 잠상을 형성한다.

한편, 현상 유닛(200)은 토너와 캐리어를 원하는 혼합비가 되도록 조정한다. 현상 장치(200)는 토너와 캐리어를 혼합 교반하여 토너를 현상제 내에 균일하게 분산시켜 최적의 대전량을 부여한 현상제를 형성한다. 이 현상제를 현상 롤러(210)에 담지시킨다. 그리고, 현상 롤러(210)의 회전에 의해 현상제가 감광체 드럼(130)에 대향되는 영역까지 운반되면, 현상 롤러(210)에 담지된 현상제 중 토너가 감광체 드럼(130)의 둘레면 상에 형성된 정전 잠상으로 이동되고, 정전 잠상이 현상된다. 이와 같이 형성된 토너상은 감광체 드럼(130)과 전사 벨트(121)가 대향되는 영역에서 감광체 드럼(130)으로부터 전사 벨트(121)로 1차 전사된다. 전사 벨트(121)에는 4개의 감광체 드럼(130) 상에 형성된 토너상이 차례로 적층되고, 하나의 적층 토너상이 형성된다. 그리고, 적층 토너상은 현가 롤러(121d)와 2차 전사 롤러(124)가 대향되는 2차 전사 영역에서 기록 매체 이송 유닛(110)으로부터 이송된 용지(P)에 2차 전사된다.

적층 토너상이 2차 전사된 용지(P)는 정착 유닛(140)으로 이송된다. 용지(P)를 가열 롤러(142)와 가압 롤러(144) 사이에서 열 및 압력을 가하면서 통과시킴으로써, 적층 토너상을 용지(P)에 용융 정착시킨다. 그 후, 용지(P)는 배출 롤러(152, 154)에 의해 화상 형성 장치(101)의 외부로 배출된다. 한편, 벨트 클리닝 장치가 구비된 경우, 적층 토너상이 용지(P)에 2차 전사된 후, 전사 벨트(121)에 잔존하는 토너는 벨트 클리닝 장치에 의해 제거된다.

(현상 유닛의 구성)

도 15에 도시한 바와 같이, 현상 유닛(200)은 현상 롤러(210), 제1 교반 반송 부재(제1 오거)(220), 및 제2 교반 반송 부재(230)(제2 오거)를 구비한다. 현상 롤러(210), 제1 교반 반송 부재(220) 및 제2 교반 반송 부재(230)는 현상 유닛(200)의 케이스(205)에 의해 형성되는 현상제 수용실(260) 내에 설치되어 있다.

현상 롤러(210)는 감광체 드럼(130)의 둘레면 상에 형성된 정전 잠상에 대해 토너를 공급하는 현상제 담지체이다. 현상 롤러(210)는, 예컨대, 현상 슬리브(214), 및 현상 슬리브(214)의 내부에 배치된 마그넷(212)을 포함한다. 현상 슬리브(214)는 비자성의 금속으로 형성된 통상의 부재이다. 본 실시예의 현상 롤러(210)에서는, 현상 슬리브(214)만 회전하고, 현상 슬리브(214) 내에 배치된 마그넷(212)은 현상 유닛(200)의 케이스(205)에 고정된다.

마그넷(212)은 복수의 자극을 구비한다. 예컨대, 마그넷(212)의 감광체 드럼(130)에 대향되는 영역(즉, 감광체 드럼(130)에 형성된 정전 잠상을 현상하는 현상 영역)으로부터 제1 교반 반송 부재(220)와 대향되는 위치까지는 현상제를 현상 슬리브(214) 상에서 자기력에 의해 운반하기 위해 다른 자극이 교대로 배치되어 있다. 또한, 현상 영역에서는 현상제의 자기 브러쉬의 브리슬(bristle)을 세우고, 그 자기 브러쉬를 감광체 드럼(130)의 정전 잠상에 접촉 또는 근접시키기 위해 현상 영역에 극 위치 또는 극간이 배치되어 있다. 한편, 현상 롤러(210)가 제1 교반 반송 부재(220)와 대응되는 위치에는 동극성의 자극이 둘레 방향으로 인접 배치되어 있다. 이 동극성의 자극에 의해 극간에서는 상기 현상 슬리브(214)의 회전 방향에 대한 접선 방향 및 법선 방향의 자력이 작아진다. 이 때문에, 현상제는 현상 슬리브(214)의 회전에 따라 현상 롤러(210)와 제1 교반 반송 부재(220)가 대향되는 위치에서 현상 슬리브(214)로부터 박리된다.

또한, 현상 롤러(210)의 현상 슬리브(214)와 감광체 드럼(130)이 대향되는 위치를 기준으로 현상 슬리브(214)의 회전 방향 상류 측에는 층두께 규제 부재(250)가 설치되어 있다. 층두께 규제 부재(250)는 현상 슬리브(214)의 둘레면 상에 부착한 현상제를 균일한 두께의 층으로 균일화하는 부재로서, 예컨대, 금속제의 블레이드가 채용될 수 있다.

제1 교반 반송 부재(220) 및 제2 교반 반송 부재(230)는 현상제 수용실(260) 내에서 현상제를 구성하는 자성체의 캐리어와 비자성체의 토너를 교반하여 캐리어와 토너를 마찰 대전시킨다.

제1 교반 반송 부재(220)는 현상 롤러(210)에 대해서 대략 연직 방향 하부측에 현상 롤러(210)와 대향 배치되며, 혼합 교반된 현상제를 현상 롤러(210)로 공급한다. 제1 교반 반송 부재(220)는 제1 지지축(회전축)(222)과 제1 운반 블레이드(224)를 포함한다(도 18 참조). 제1 지지축(222)은 케이스(205)에 베어링을 통해 회전 가능하게 지지된다. 제1 운반 블레이드(224)는 제1 지지축(222)의 외주면에 설치되고, 제1 지지축(222)의 길이 방향을 따라 배치된 나선형 경사면을 갖는다. 제1 교반 반송 부재(220)는 예를 들어 현상제를 제1 방향(도 18: D1)으로 운반한다.

제2 교반 반송 부재(230)는 제1 교반 반송 부재(220)에 대해 대략 연직 방향 하부측에 배치된다. 제2 교반 반송 부재(230)는 현상제를 혼합 교반하여 현상제를 충분히 대전시키는 역할을 담당하며, 대전한 현상제를 제1 교반 반송 부재(220)로 공급한다. 제2 교반 반송 부재(230)는 제1 교반 반송 부재(220)와 마찬가지로, 제2 지지축(232)과 제2 운반 블레이드(234)를 구비한다. 제2 지지축(232)은 케이스(205)에 베어링을 통해 회전 가능하게 지지된다. 제2 운반 블레이드(234)는 제2 지지축(232)의 외주면에 설치되고, 제2 지지축(232)의 길이 방향을 따라 배치된 나선형의 경사면을 갖는다. 제2 교반 반송 부재(230)는 예를 들어 현상제를 제1 방향(도 18: D1)의 반대 방향인 제2 방향(도 18: D2)으로 운반한다.

제1 교반 반송 부재(220)와 제2 교반 반송 부재(230)는 제1 지지축(222)과 제2 지지축(232)이 대략 평행이 되도록 나란히 배치되어 있다. 제1 교반 반송 부재(220)와 제2 교반 반송 부재(230) 사이에는 격벽(206)이 설치된다. 격벽(206)은 제1 교반 반송 부재(220)와 제2 교반 반송 부재(230)가 각 교반 반송 부재(220, 230)의 양단에서 연통되도록 설치된다.

제2 교반 반송 부재(230)에 의해 교반되면서 운반된 현상제는 제1 교반 반송 부재(220)에 의해 교반, 운반되면서 현상 롤러(210)의 둘레면으로 이동된다. 제2 교반 반송 부재(230) 근방에는 현상제 수용실(260) 내의 토너 농도를 검출하기 위한 토너 농도 센서(미도시)가 설치된다. 현상제 수용실(260) 내의 토너 농도가 저하되면, 토너 탱크(136)로부터 현상제 공급부(240)(도 14 참조)를 통해 현상제 수용실(260) 내에 보급용 현상제가 공급된다.

본 실시 형태의 현상 유닛(200)은 인쇄 동작에 의해 열화된 현상제를 현상제 수용실(260) 내의 현상제 용적의 변동을 이용하여 케이스(205)에 설치된 트리클 배출구(현상제 배출구)(280)(도 16 및 도 17 참조)로 오버플로우시켜 현상제 수용실(260) 내로부터 현상제를 배출하는 트리클 배출 방식을 채용하고 있다. 이하, 현상제 수용실(260)로부터 트리클 배출구(280)를 통해 현상제가 배출되는 구성에 대해 설명하기로 한다.

(트리클 배출구)

도 16에 도시한 바와 같이, 현상 유닛(200)의 케이스(205)는 그 일단에 위치되어, 제1 교반 반송 부재(220)의 제1 지지축(222)의 일단, 및 제2 교반 반송 부재(230)의 제2 지지축(232)의 일단을 지지하는 보급 배출구 형성부(205a)를 구비한다. 현상 유닛(200)의 일단에서 제1 교반 반송 부재(220) 및 제2 교반 반송 부재(230)는 현상 롤러(210)보다 돌출되어 있다. 보급 배출구 형성부(205a)는 현상 롤러(210)보다 돌출되는 제1 교반 반송 부재(220) 및 제2 교반 반송 부재(230)의 일단 부분을 둘러싼다. 즉, 현상 유닛(200)의 일단에서는 케이스(205) 중 보급 배출구 형성부(205a)의 내면에 의해 현상제 수용실(260)이 형성된다.

보급 배출구 형성부(205a)의 상부에는 현상제 공급부(240)가 접속되는 현상제 공급구(204a)가 마련된다. 또한, 보급 배출구 형성부(205a)의 상부에는 현상제 공급구(204a)보다 현상제의 반송 방향의 상류측 위치에 트리클 배출구(280)가 마련된다. 트리클 배출구(280)는 현상제 수용실(260)과 보급 배출구 형성부(205a)의 외부와 연통되고, 상술한 바와 같이, 현상제 수용실(260) 내의 현상제를 오버플로우 방식에 의해 배출 가능하다.

본 실시 형태에서는 트리클 배출구(280)로부터 배출된 현상제는 트리클 배출구(280)의 연직 방향 하부측의 소정의 위치에 설치된 폐현상제 수용부(300)로 운반된다. 이 때문에, 보급 배출구 형성부(205a)의 외면에는 트리클 배출구(280)로부터 배출된 현상제를 폐현상제 수용부(300)로 운송하기 위한 운반 경로를 형성하는 커버(290)(도 19(a) 등 참조)가 설치된다. 도 16에서는 트리클 배출구(280)를 도시하기 위해 커버(290)가 생략되어 있다. 트리클 배출구(280)로부터 배출된 현상제는 커버(290)와 보급 배출구 형성부(205a)의 외면과의 사이를 지나 폐현상제 수용부(300)의 상부에 설치된 개구부(300a)를 통하여 폐현상제 수용부(300) 내로 운반된다.

또한, 도 17에 도시한 바와 같이, 트리클 배출구(280)는 현상제 수용실(260)을 형성하는 보급 배출구 형성부(205a)의 벽면(W) 중 제1 교반 반송 부재(220)의 제1 지지축(222)이 회전하였을 때 제1 운반 블레이드(224)가 중력 방향의 하부측으로부터 상방측을 향해 이동하는 측의 위치에 설치된다. 또한 벽면(W)은 제1 교반 반송 부재(220)를 둘러싸도록 제1 교반 반송 부재(220)의 외형을 따르는 통형상이다. 또한, 도 17에서 제1 교반 반송 부재(220)는 제1 지지축(222)을 회전축으로 하여 시계 방향으로 회전하고 있다. 트리클 배출구(280)의 하단부는 제1 지지축(222)의 회전 중심을 통과하는 수평선(H2) 보다 중력 방향의 상측에 위치된다.

(제1 교반 반송 부재의 구성)

이어서, 제1 교반 반송 부재(220)의 구성의 상세에 대해 설명하기로 한다. 도 18에 도시한 바와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)의 트리클 배출구(280)와 대향되는 부위에는 추가 운반 블레이드(226)가 설치된다. 추가 운반 블레이드(226)는 제1 지지축(222)의 외주면에 설치되고, 제1 운반 블레이드(224)와 같은 방향으로 경사진 나선형의 경사면을 갖는다. 이에 따라, 제1 교반 반송 부재(220)의 트리클 배출구(280)에 대향되는 부위는 다른 부위보다 운반 블레이드의 날개수가 많게 된다. 즉, 제1 교반 반송 부재(220)의 트리클 배출구(280)에 대향되는 부위는 다른 부위보다 운반 블레이드의 피치가 작다. 또한 도 18에서는 좌측에서 우측(트리클 배출구(280)로부터 현상제 공급구(204a)로 향하는 방향)을 향해 현상제가 반송된다.

또한, 제1 교반 반송 부재(220)의 트리클 배출구(280)에 대향되는 위치에는 제1 패들(패들 부재)(271) 및 제2 패들(패들 부재)(272)이 설치된다. 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)은 각각 제1 지지축(222)의 축방향으로 운반 블레이드 사이에 설치된다. 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)은 제1 지지축(222)의 축방향으로 서로 다른 위치에 설치된다. 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)은 제1 지지축(222)의 회전 방향에서 서로 같은 위치에 설치된다.

더 상세하게는, 제1 패들(271)은 추가 운반 블레이드(226)와 추가 운반 블레이드(226)로부터 현상제의 흐름 방향의 상류측(도 18에서 좌측)에 위치하는 제1 운반 블레이드(224)와의 사이에 설치된다. 제1 패들(271)은 제1 지지축(222)의 법선 방향을 따라 배치된 판상 부재이다. 제1 패들(271)의 양측단이 제1 운반 블레이드(224) 및 추가 운반 블레이드(226)에 각각 접속되고, 제1 패들(271)의 제1 지지축(222)측의 단부가 제1 지지축(222)의 외주면에 접속된다. 제1 패들(271)의 높이, 즉, 제1 패들(271)의 제1 지지축(222)의 중심으로부터의 높이는 제1 운반 블레이드(224)의 제1 지지축(222)의 중심으로부터의 높이와 동일하다.

제2 패들(272)은 추가 운반 블레이드(226)와 추가 운반 블레이드(226)로부터 현상제의 흐름 방향의 하류측(도 18의 우측)에 위치하는 제1 운반 블레이드(224)와의 사이에 설치된다. 제2 패들(272)은 제1 지지축(222)의 법선 방향을 따라 배치된 판상 부재이다. 제2 패들(272)의 양측단이 제1 운반 블레이드(224) 및 추가 운반 블레이드(226)에 각각 접속되고, 제2 패들(272)의 제1 지지축(222)측 단부가 제1 지지축(222)의 외주면에 접속된다. 제2 패들(272)의 높이, 즉, 제2 패들(272)의 제1 지지축(222)의 중심으로부터의 높이는 제1 패들(271)의 제1 지지축(222)의 중심으로부터의 높이보다 낮다.

(트리클 배출구로부터의 현상제의 배출)

이어서, 트리클 배출구(280)로부터 현상제가 배출되는 구성에 대해 설명하기로 한다. 여기서는 제1 패들(271)에 의한 현상제의 배출 특성과 제2 패들(272)에 의한 현상제의 배출 특성이 서로 다르다. 이하에서는 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 「빠른 경우」와 「느린 경우」에 있어서 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)의 현상제의 배출 특성에 대해 설명하기로 한다. 여기서, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도는 화상 형성 장치(101)의 프로세스 스피드가 빨라짐에 따라 빨라진다. 또한, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우란, 일예로서 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우에 비해 3배 정도, 프로세스 스피드가 빠른 것으로 한다.

우선, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 「느린 경우」의 제1 패들(271) 주위의 현상제에 대해 설명하기로 한다. 도 19(a)에 도시한 바와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)가 회전하면, 제1 패들(271)에 의해 현상제(G)에 힘이 가해진다. 현상제(G)는 제1 패들(271)에 의해 힘이 가해질 때, 원심력에 의해 서서히 제1 지지축(222)으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 제1 패들(271)의 높이가 높고, 제1 패들(271)의 선단과 벽면(W)의 간극이 작기 때문에, 현상제(G)는 제1 패들(271)에 의해 힘이 가해질 때에, 원심력에 의해 트리클 배출구(280)로부터 현상제 수용실(260) 밖으로 배출된다.

여기서, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우, 현상제(G)에 가해지는 힘의 상세에 대해 설명하기로 한다. 도 20(a)에 도시한 바와 같이, 제1 패들(271)의 선단부가 트리클 배출구(280)의 하단부 근방에 위치된 경우, 현상제(G)에는 제1 패들(271)에 의한 추진력이 가해진다. 현상제(G)가 제1 패들(271)에 의해 힘이 가해진 경우, 현상제(G)는 벽면(W)에 의해 이동 방향이 규제되면서 벽면(W)을 따라 이동한다. 이 때문에, 현상제(G)에 가해지는 제1 패들(271)의 추진력의 방향은 제1 패들(271)의 회전에 의해 형성되는 원의 접선 방향이 된다. 이 때의 현상제(G)의 관성 모멘트는 「mr²ω²/2」로 나타낼 수 있다. 여기서, 「m」은 현상제(G)의 무게, 「r」은 제1 지지축(222)의 회전 중심으로부터의 길이, 「ω」는 각속도이다. 또한, 현상제(G)에는 추진력에 이외에 원심력과 중력이 가해진다. 원심력은 「mrω²」로 나타낼 수 있다. 따라서, 현상제(G)에는 제1 패들(271)에 의한 추진력과, 원심력과, 중력의 합계의 힘(F1)(힘의 방향도 고려한 힘)이 가해지게 된다. 도 20(a)에 도시한 예의 경우, 현상제(G)에는 제1 패들(271)측으로 힘이 가해지고, 제1 패들(271) 상에 쌓인 현상제(G)가 원심력에 의해 트리클 배출구(280)를 향해 이동하고, 트리클 배출구(280)를 통해 배출된다.

이어서, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 「빠른 경우」의 제1 패들(271) 주위의 현상제에 대해 설명하기로 한다. 도 19(b)에 도시한 바와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)가 회전하면, 제1 패들(271)에 의해 현상제(G)에 힘이 가해진다. 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠르기 때문에, 현상제(G)에는 제1 패들(271)에 의해 큰 추진력이 가해진다. 이에 따라, 벽면(W)에 트리클 배출구(280)가 설치되어 있더라도, 현상제(G)가 트리클 배출구(280)를 통하여 배출되지 않고, 트리클 배출구(280)를 뛰어 넘어 이동한다. 이 때문에, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우에는, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우에 비해, 트리클 배출구(280)를 통하여 배출되는 현상제(G)의 양이 적어진다.

여기서, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우, 현상제(G)에 가해지는 힘에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 도 20(b)에 도시한 바와 같이, 제1 패들(271)의 선단부가 트리클 배출구(280)의 하단부 근방에 위치한 경우, 상술한 바와 같이, 현상제(G)에는 제1 패들(271)에 의한 추진력, 원심력, 및 중력이 가해진다. 따라서, 현상제(G)에는 제1 패들(271)에 의한 추진력, 원심력, 및 중력의 합계의 힘(F2)(힘의 방향도 고려한 힘)이 가해진다. 도 20(b)에 도시한 예의 경우, 현상제(G)에는 제2 패들(272)의 회전에 의하여 형성되는 원의 접선 방향에 가까운 방향의 힘(힘F2)이 가해진다. 이 때문에, 제1 패들(271)이 회전될 때, 현상제(G)가 벽면(W)을 따라 이동하면서, 트리클 배출구(280)가 설치되어 있는 부위에서는 현상제(G)가 트리클 배출구(280)을 뛰어 넘어 이동된다. 또한, 트리클 배출구(280)가 제1 지지축(222)의 회전 중심보다 상측에 위치하므로, 현상제(G)가 트리클 배출구(280)의 하단부 근방의 벽면(W)을 따라서 이동 방향이 규제되면서 이동된다. 따라서, 현상제(G)가 내측으로 되돌려지는 효과가 생겨서 현상제(G)가 트리클 배출구(280)로부터 배출되는 것이 억제된다.

이어서, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 「느린 경우」의 제2 패들(272) 주위의 현상제에 대해 설명하기로 한다. 도 21(a)에 도시한 바와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)가 회전하면, 제2 패들(272)에 의해 현상제(G)에 힘이 가해진다. 여기서, 제2 패들(272)은 제1 패들(271)에 비해 높이가 낮다. 제2 패들(272)과 같이 패들의 높이가 낮아지면, 상술한 관성 모멘트는 「r」의 2승으로 작용하여 작아지므로, 현상제에 추진력보다 원심력이 상대적으로 강하게 작용된다. 이 때문에, 현상제(G)는 제1 지지축(222)으로부터 멀어지는 방향으로 이동하기 쉽다. 그러나, 벽면(W)과 제2 패들(272)의 선단부 사이의 간극이 크기 때문에, 현상제(G)가 하부측으로 낙하한다. 이에 따라, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우, 제2 패들(272)에 의해 현상제(G)에 힘이 가해지더라도, 현상제(G)는 트리클 배출구(280)를 통해 배출되지 않거나 배출량이 적다.

이어서, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 「빠른 경우」의 제2 패들(272) 주위의 현상제에 대해 설명하기로 한다. 도 21(b)에 도시한 바와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)가 회전하면, 제2 패들(272)에 의해 현상제(G)에 힘이 가해진다. 상술한 바와 같이, 패들의 높이가 낮아지면, 추진력보다 원심력이 상대적으로 강하게 작용한다. 또한, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠르기 때문에, 도 21(a)에 도시한 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우에 비해 큰 원심력이 현상제(G)에 작용한다. 이에 따라, 현상제(G)는 제2 패들(272)에 의해 힘이 가해질 때, 원심력에 의해 트리클 배출구(280)까지 날아가 트리클 배출구(280)를 통해 배출된다.

이어서, 트리클 배출구(280)로부터 배출되는 현상제(G)의 배출 속도를 제1 지지축(222)에 장착하는 패들의 높이를 바꾸어 측정한 결과에 대해 설명하기로 한다. 예컨대, 도 22에서 흑색 마름모꼴(◆)로 나타낸 그래프와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우, 패들의 높이가 0mm에서 3.5mm까지는 트리클 배출구(280)로부터 현상제(G)가 거의 배출되지 않았다. 패들의 높이가 3.5mm 보다 높아짐에 따라, 트리클 배출구(280)로부터 배출되는 현상제(G)의 양이 증가된다. 한편, 도 22에서 검은 사각형(■)으로 나타낸 그래프와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우, 패들 높이가 2mm가 될 때까지는 현상제(G)가 거의 배출되지 않았지만, 패들의 높이가 2mm를 넘으면 트리클 배출구(280)로부터 배출되는 현상제(G)의 배출 속도가 급격하게 증가된다. 패들의 높이가 3mm 부근에서 현상제(G)의 배출 속도가 최대가 되고, 패들의 높이가 3mm를 넘은 후에는 현상제(G)의 배출 속도가 급격하게 저하된다.

제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우는, 화상 형성 장치(101)의 프로세스 스피드(인쇄 속도)가 일예로 300mm/초인 것으로 한다. 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우는, 화상 형성 장치(101)의 프로세스 스피드가, 일예로 100mm/초인 것으로 한다.

이와 같이, 제1 교반 반송 부재(220)를 빠르게 회전시킨 경우와, 느리게 회전시킨 경우, 현상제(G)의 배출 속도가 최대가 되는 패들 높이가 다르다. 즉, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우, 패들 높이가 높은 쪽이 현상제(G)의 배출 속도가 빨라진다. 한편, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우에 배출 속도가 증가하는 패들 높이 보다 낮은 패들 높이에서 현상제(G)의 배출 속도가 최대가 된다.

제1 패들(271)의 높이를 4.5mm, 및 제2 패들(272)의 높이를 3mm로 하고, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도를 바꾼 경우, 현상제 수용실(260) 내의 현상제의 양(안정 현상제 중량)의 측정 결과에 대해 도 23을 이용하여 설명하기로 한다. 도 23에서, 현상제 수용실(260) 내의 목표 현상제의 양은 220g이다. 현상 장치(200)의 각 구성요소가 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 빠른 경우(프로세스 피드가 빠른 경우：일예로서 300mm/초), 현상제 수용실(260) 내의 현상제의 양이 220g이 되도록 설정된 경우, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도가 느린 경우(프로세스 스피드가 느린 경우：일예로서 100mm/초)에는 현상제의 양이 245g가 된다.

한편, 추가 운반 블레이드(226), 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)이 설치되지 않은 제1 교반 반송 부재와 패들만을 이용하여 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 빠른 경우의 현상제의 양이 220g이 되도록 설정한 경우, 제1 교반 반송 부재의 회전 속도가 느린 경우에는 현상제의 양이 280g이 된다. 이와 같이, 제1 패들(271) 등을 설치함으로써 제1 교반 반송 부재(220)의 회전수가 느린 경우라 하더라도, 220g의 목표 현상제의 양에 대해 제1 패들(271) 등을 설치하지 않은 경우에 비해 35g의 개선 효과를 얻을 수 있었다.

본 실시 형태의 현상 유닛(200)에서는 제1 교반 반송 부재(220)의 트리클 배출구(280)에 대향되는 위치에 추가 운반 블레이드(226)를 설치하여 운반 블레이드의 날개 수를 증가시킨다. 이에 의하여, 제1 교반 반송 부재(220)의 축방향의 길이를 길게 하지 않고도, 트리클 배출구(280)에 대향되는 위치에 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)을 설치할 수 있다. 또한, 트리클 배출구(280)에 대향되는 위치에 복수의 패들을 설치할 수 있으므로, 트리클 배출구(280)에 대향되는 위치에 현상제의 배출 특성이 서로 다른 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)을 설치할 수 있다. 즉, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도마다 현상제의 배출량이 다른 패들을 복수개 설치할 수 있다. 이에 따라, 화상 형성 장치(101)의 프로세스 스피드가 변화되어 제1 교반 반송 부재(220)의 회전수가 변동되더라도, 트리클 배출구(280)로부터 원하는 양의 현상제를 배출시킬 수 있다. 따라서, 현상 유닛(200)의 프로세스 스피드에 변동이 있는 경우라도, 현상제 수용실(260)내에서 안정적인 현상제의 양을 유지할 수 있다.

또한, 화상 형성 장치(101)의 프로세스 스피드에 의존하여 제1 교반 반송 부재(220)에 의한 현상제의 반송 불균일도 변동되기 쉽다. 제1 교반 반송 부재(220) 중 추가 운반 블레이드(226)가 설치된 부분으로 반송 불균일이 있는 현상제가 반송되어 온 경우, 반송 불균일이 있는 현상제를 많은 운반 블레이드에서 받게 된다. 이에 따라, 운반 블레이드의 날개 수가 많은 영역에서는 반송 날개 사이에 서로 다른 복수의 현상제의 높이 상태가 형성된다. 이 경우, 제1 교반 반송 부재(220)의 제1 지지축(222)의 축방향으로 서로 다른 위치에 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)를 설치할 수 있으므로, 현상제의 복수의 높이 상태에 각각 대응하여 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)을 설치할 수 있다. 따라서, 반송 불균일이 변동되는 경우라도, 현상제 수용실(260) 내에서 안정적인 현상제의 양을 유지할 수 있다.

트리클 배출구(280)는 제1 교반 반송 부재(220)가 회전될 때에 제1 운반 블레이드(224)가 중력 방향의 하부측으로부터 상방측을 향해 이동하는 측의 현상제 수용실(260)의 벽면(W)에 설치되어 있다. 예컨대, 제1 운반 블레이드(224)가 중력 방향의 상방측으로부터 하부측을 향해 이동되는 측의 벽면(W)에 트리클 배출구(280)가 설치된 경우, 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)의 회전에 의하지 않고, 중력 낙하의 영향을 많이 받아 트리클 배출구(280)를 통하여 현상제가 배출된다. 이 때문에, 제1 운반 블레이드(224)가 중력 방향의 하부측으로부터 상방측을 향해 이동하는 측의 벽면(W)에 트리클 배출구(280)를 설치함으로써, 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)의 회전의 영향으로 현상제를 배출할 수 있다. 즉, 현상제의 배출을 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)에 의해 효과적으로 제어할 수 있다.

제1 패들(271)과 제2 패들(272)을 서로 다른 높이로 함으로써, 패들 주변으로 운반되는 현상제에 가해지는 원심력, 및 추진력(패들의 회전 방향의 힘)을 바꿀 수 있다. 따라서, 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)의 높이를 서로 바꿈으로써, 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도마다 원하는 배출 성능을 갖는 패들을 용이하게 설정할 수 있다.

제1 패들(271)과 제2 패들(272)을 제1 지지축(222)의 회전 방향으로 서로 같은 위치에 설치함으로써, 다른 높이의 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)에 대해 현상제의 체류량을 동일하게 할 수 있다. 이에 따라, 원하는 배출 성능을 얻기 위한 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)의 높이 설정이 용이해진다.

트리클 배출구(280)의 하단부는 제1 지지축(222)의 회전 중심보다 중력 방향의 상측에 위치된다. 예컨대, 트리클 배출구(280)의 하단부가 제1 지지축(222)의 회전 중심보다 중력 방향의 하측에 위치하는 경우, 현상제의 용적의 상승이나 제1 교반 반송 부재(220)에 의해 반송된 현상제의 중력 낙하의 영향으로 트리클 배출구(280)를 통하여 현상제가 배출되기 쉽다. 이 때문에, 트리클 배출구(280)의 하단부를 제1 지지축(222)의 회전 중심보다 중력 방향의 상측에 위치시켜, 현상제의 용적의 상승이나 현상제의 중력 낙하가 아닌, 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)의 회전의 영향에 의해 현상제를 배출할 수 있다. 즉, 현상제의 배출을 제1 패들(271) 및 제2 패들(272)에 의해 효과적으로 제어할 수 있다.

상술한 제4 실시 형태에서, 예컨대, 제1 패들(271)의 제1 지지축(222)측의 단부가 제1 지지축(222)의 외주면에 접속되어 있지만, 제1 패들(271)과 제1 지지축(222)의 외주면 사이에 간극이 있을 수도 있다. 제2 패들(272)에 대해서도 마찬가지로 제1 지지축(222)의 외주면과 제2 패들(272) 사이에 간극이 있을 수도 있다.

제1 패들(271) 및 제2 패들(272)의 판면에 구멍이 형성될 수 있다. 이 경우, 트리클 배출구(280)를 통하여 배출되는 현상제(G)의 양을 제1 패들(271) 등의 판면에 설치된 구멍에 의해 조정할 수 있다.

또한, 제4 실시 형태에서는 제1 교반 반송 부재(220)의 트리클 배출구(280)에 대향되는 위치에 2개의 패들(제1 패들(271) 및 제2 패들(272))이 설치되지만, 운반 블레이드의 날개 수를 더 많이 형성하여 제1 지지축(222)의 축방향으로 3개 이상의 패들을 설치할 수도 있다. 이 경우에는 제1 교반 반송 부재(220)의 회전 속도에 따라 더욱 정밀하게 현상제(G)의 배출량을 제어할 수 있다.

또한, 제4 실시 형태에서는 제1 교반 반송 부재(220)의 트리클 배출구(280)에 대향되는 위치에 추가 운반 블레이드(226)를 설치하여 운반 블레이드의 날개 수를 많게 하는 방식이 채용되나, 제1 운반 블레이드(224)의 간격(제1 지지축(222)의 축방향의 간격)을 좁게 함으로써, 트리클 배출구(280)에 대향되는 부위에 날개 수를 많이 형성할 수도 있다.

또한 도 14에 도시한 텐덤 방식의 화상 형성 장치(101)는 제4 실시 형태에 따른 현상 유닛(200)을 사용한 화상 형성 장치의 일예로서, 제4 실시 형태에 따른 현상 유닛(200)은 다양한 방식의 화상 형성 장치에 적용할 수 있다. 또한, 현상 유닛(200)의 구성에 대해서도 제4 실시 형태에서 도시한 예에 한정되지 않고, 트리클 배출 방식이 채용된 다양한 방식의 현상 유닛에 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 제4 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(101)는 상술한 제1~제3 실시 형태 중 어느 하나의 특징을 구비할 수도 있고, 제1~제3 실시 형태 중 어떤 특징도 구비하지 않을 수 있다.

(제5 실시 형태)

도 24에 도시한 바와 같이, 제5 실시 형태에 따른 화상 형성 장치(401)는 마젠타, 옐로우, 시안, 블랙의 각 색을 이용하여 칼라 화상을 형성하는 장치이다. 화상 형성 장치(401)는 용지(P)를 반송하는 기록 매체 이송 유닛(410), 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(420), 토너상을 용지(P)에 2차 전사하는 전사 유닛(430), 둘레면에 화상이 형성되는 정전 잠상 담지체인 감광체 드럼(440), 및 토너상을 용지(P)에 정착시키는 정착 유닛(450)을 구비하고 있다.

기록 매체 이송 유닛(410)은 화상이 형성될 기록 매체로서의 용지(P)를 이송 경로(R1)로 이송한다. 용지(P)는 카셋트(K)에 적층 수용된다. 기록 매체 이송 유닛(410)은 용지(P)에 전사될 토너상이 2차 전사 영역(R2)에 도달하는 타이밍에 맞추어 용지(P)를 반송 경로(R1)를 통해 2차 전사 영역(R2)에 도달시킨다.

현상 장치(420)는 각 색에 대응되게 4개 구비된다. 각 현상 장치(420)는 토너를 감광체 드럼(440)에 담지시키는 현상 롤러(421)를 구비한다. 현상 장치(420)는 토너와 캐리어를 원하는 혼합비가 되도록 조정한다. 현상 장치(420)는 토너와 캐리어를 혼합 교반하여 토너를 현상제 내에 균일하게 분산시켜 최적의 대전량을 부여한 현상제를 형성한다. 이 현상제를 현상 롤러(421)에 담지시킨다. 그리고, 현상 롤러(421)의 회전에 의해 현상제가 감광체 드럼(440)에 대향되는 영역까지 운반되면, 현상 롤러(421)에 담지된 현상제 중 토너가 감광체 드럼(440)의 둘레면 상에 형성된 정전 잠상으로 이동하고, 정전 잠상이 현상된다. 또한, 현상 장치(420) 내의 현상제의 대전량을 일정하게 유지하기 위해, 열화된 현상제를 배출하고, 배출한 양 만큼의 신선한 현상제를 보급하는 현상 방식이 채용된다. 열화된 현상제는 폐토너 회수 장치(미도시)에 수용된다.

전사 유닛(430)은 현상 장치(420)에 의하여 형성된 토너상을 용지(P)로 2차 전사하기 위하여 2차 전사 영역(R2)으로 운반한다. 전사 유닛(430)은 전사 벨트(431), 전사 벨트(431)를 현가하는 현가 롤러(431a, 431b, 431c, 431d), 감광체 드럼(440)과의 사이에 전사 벨트(431)를 개재하는 1차 전사 롤러(432), 및 현가 롤러(431d)와의 사이에 전사 벨트(431)를 개재하는 2차 전사 롤러(433)를 구비한다.

전사 벨트(431)는 현가 롤러(431a, 431b, 431c, 431d)에 의해 순환 이동하는 무단상의 벨트이다. 1차 전사 롤러(432)는 전사 벨트(431)의 내주측으로부터 감광체 드럼(440)을 가압하도록 설치된다. 2차 전사 롤러(433)는 전사 벨트(431)의 외주측으로부터 현가 롤러(431d)를 가압하도록 설치된다.

감광체 드럼(440)은 각 색에 대응되도록 4개가 구비된다. 각 감광체 드럼(440)은 전사 벨트(431)의 이동 방향을 따라 설치된다. 감광체 드럼(440)의 둘레 상에는 현상 장치(420), 대전 롤러(441), 노광 유닛(442), 및 클리닝 유닛(443)이 설치된다.

대전 롤러(441)는 감광체 드럼(440)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시킨다. 노광 유닛(442)은 대전 롤러(441)에 의해 대전된 감광체 드럼(440)의 표면을 용지(P)에 형성될 화상정보에 따라 노광한다. 이에 따라, 감광체 드럼(440)의 표면 중 노광 유닛(442)에 의해 노광된 부분의 전위가 변화되어 정전 잠상이 형성된다. 4개의 현상 장치(420)는 각각의 현상 장치(420)에 대향 설치된 토너 탱크(N)로부터 공급된 토너를 이용하여 감광체 드럼(440)에 형성된 정전 잠상을 현상하고, 토너상을 생성한다. 각 토너 탱크(N) 내에는 각각 마젠타, 옐로우, 시안 및 블랙의 토너가 충전되어 있다. 클리닝 유닛(443)은 감광체 드럼(440) 상에 형성된 토너상이 전사 벨트(431)로 1차 전사된 후에 감광체 드럼(440) 상에 잔존하는 토너를 회수한다.

정착 유닛(450)은 전사 벨트(431)로부터 용지(P)로 2차 전사된 토너상을 용지(P)에 부착시켜 정착시킨다. 정착 유닛(450)은 용지(P)를 가열하는 가열 롤러(451), 및 가열 롤러(451)를 가압하는 가압 롤러(452)를 구비한다. 가열 롤러(451) 및 가압 롤러(452)는 원통형상이며, 가열 롤러(451)의 내부에 할로겐 램프 등의 열원이 위치된다. 가열 롤러(451)와 가압 롤러(452) 사이에는 접촉 영역인 정착 닙부가 형성되고, 정착 닙부에 용지(P)를 통과시킴으로써, 토너상을 용지(P)에 용융 정착시킨다.

또한, 화상 형성 장치(401)에는 정착 유닛(450)에 의해 토너상이 정착된 용지(P)를 장치 외부로 배출하기 위한 배출 롤러(461, 462)를 구비한다.

이어서, 화상 형성 장치(401)의 동작에 대해 설명하기로 한다. 화상 형성 장치(401)에 피기록 화상의 화상 신호가 입력되면, 화상 형성 장치(401)의 제어부는 대전 롤러(441)를 이용하여 감광체 드럼(440)의 표면을 소정의 전위로 균일하게 대전시키고, 그 후, 노광 유닛(442)을 이용하여 감광체 드럼(440)의 표면에 수신한 화상신호에 따라 레이저광을 조사하여 정전 잠상을 형성한다.

한편, 현상 장치(420)는 정전 잠상을 현상하여 토너상을 형성한다. 이와 같이 형성된 토너상은 감광체 드럼(440)과 전사 벨트(431)가 대향된 영역에서 감광체 드럼(440)으로부터 전사 벨트(431)로 1차 전사된다. 전사 벨트(431)에는 4개의 감광체 드럼(440) 상에 형성된 토너상이 차례로 적층되어 하나의 적층 토너상이 형성된다. 그리고, 적층 토너상은 현가 롤러(431d)와 2차 전사 롤러(433)가 대향되는 2차 전사 영역(R2)에서 기록 매체 이송 유닛(410)으로부터 이송된 용지(P)로 2차 전사된다.

적층 토너상이 2차 전사된 용지(P)는 정착 유닛(450)으로 이송된다. 용지(P)를 가열 롤러(451)와 가압 롤러(452) 사이에 열 및 압력을 가하면서 통과시킴으로써, 적층 토너상을 용지(P)에 용융 정착시킨다. 그 후, 용지(P)는 배출 롤러(461, 462)에 의해 화상 형성 장치(401)의 외부로 배출된다.

여기서, 현상 장치(420)에 대해 더욱 상세히 설명하기로 한다.

현상 장치(420)는 2 성분 현상 방식을 채용한다. 도 25 및 도 28에 도시한 바와 같이, 현상 장치(420)는 토너 보급시에 새로운 캐리어가 혼입된 현상제를 현상제 보급부(424)를 통하여 현상 장치(420) 내부로 보급하고, 열화된 현상제를 오버플로우 방식을 이용하여 현상제 배출부(배출부)(425)를 통하여 현상 장치(420)의 외부로 배출하는 현상 방식을 채용한다. 현상 장치(420)는 길쭉한 형상이다. 현상 장치(420)는 상술한 현상 롤러(421) 외에 현상 롤러(421)로 현상제를 공급하는 오거(422), 및 오거(422)에 평행하게 연장되고, 오거(422)에 인접 배치된 오거(제1 오거)(423)를 구비한다.

오거(422) 및 오거(423)는 현상제를 교반하면서 운반하는 오거로서, 400 rpm 이상의 속도로 회전될 수 있다. 현상제 보급부(424)는 현상 장치(420)의 길이 방향 일단부에 설치되고, 현상제 배출부(425)는 현상 장치(420)의 길이 방향의 타단부에 설치된다. 현상제 배출부(425)는 현상 장치(420)의 제1 방향(D1)측으로 돌출된 관 모양으로 되어 있다.

도 26 및 도 27에 도시한 바와 같이, 오거(422)는 회전축(422A), 및 회전축(422A)으로부터 나선형으로 돌출되는 나선 날개(422B)를 구비한다. 오거(423)는 회전축(423A), 및 회전축(423A)으로부터 나선형으로 돌출되는 나선 날개(423B)를 구비한다. 회전축(423A)의 직경은, 예컨대, 9mm이다. 나선 날개(423B)는 현상제를 교반하면서 반송하는 스크류부로서 기능한다. 오거(422) 및 오거(423)의 제1 방향(D1)측 단부에는 제1 개구부(426)가 마련된. 여기서, 제1 방향(D1)은 오거(423)의 나선 날개(423B)로부터 제1 개구부(426)를 향한 방향을 나타낸다.

오거(423)의 제1 개구부(426)보다 제1 방향(D1)측에는 제1 방향(D1)으로 이동하는 현상제를 역류시키는 역나선 날개(제1 역이송부)(423C)가 설치된다. 역나선 날개(423C)는 현상제 배출부(425)로 들어가는 현상제를 역류시킨다. 이 역나선 날개(423C)는 오거(423)의 회전축(423A)이 회전하면 제2 방향(D2)으로 이동한다. 제2 방향(D2)은 제1 방향(D1)의 반대 방향이다. 현상제 배출부(425)는 역나선 날개(423C)보다 제1 방향(D1)측(단부측)에 설치된다. 역나선 날개(423C)의 직경은 나선 날개(423B)의 직경과 거의 동일하나, 역나선 날개(423C)의 피치는 나선 날개(423B)의 피치보다 짧다. 여기서, 피치는 각 오거의 축선 방향으로 나선 날개가 설치되는 간격을 나타낸다.

도 28에 도시한 바와 같이, 현상 장치(420)의 내부에서 현상제는 현상 장치(420)의 제2 방향(D2)측 단부에 설치된 현상제 보급부(424)를 통하여 보급된다. 현상제 보급부(424)를 통하여 보급된 현상제는 오거(423)에 의해 제1 방향(D1)으로 운반된다. 제1 방향(D1)의 단부에 위치하는 제1 개구부(426)에 도달한 현상제는 제1 개구부(426)를 통해 오거(422)측으로 이동하고, 오거(422)에 의해 현상 롤러(421)로 공급되면서 제2 방향(D2)측으로 운반된다. 제2 방향(D2)의 단부에 위치하는 제2 개구부(436)에 도달한 현상제는 제2 개구부(436)를 통해 오거(423)측으로 이동한다. 이와 같이 현상 장치(420)의 내부에서 현상제가 순환된다.

도 29에 도시한 바와 같이, 역나선 날개(423C)의 제1 방향(D1)측에는 회전축(423A)의 회전시에 제2 방향(D2)으로 이동하는 역나선 날개(423D, 423F), 및 회전축(423A)의 회전시에 제1 방향(D1)으로 이동하는 나선 날개(423E)가 설치된다. 역나선 날개(423D, 423F)와 나선 날개(423E)는 현상제 배출부(425)의 내부에 위치된다.

오거(423)에서 회전축(423A)과, 회전축(423A)으로부터 나선형으로 돌출되는 역나선 날개(돌출부)(423D)는 현상제 배출부(425)의 내부로 들어간 현상제를 역류시키는 제2 역이송부로서 기능한다. 역나선 날개(423D)는 현상제 배출부(425) 내부의 역나선 날개(423C)와 나선 날개(423E) 사이에 위치된 역나선 날개(423D)의 피치는 역나선 날개(423C)의 피치와 거의 동일하지만, 역나선 날개(423D)의 직경은 역나선 날개(423C)의 직경보다 작다. 따라서, 역나선 날개(423C)에 의한 현상제의 운반량을 V1, 역나선 날개(423D)에 의한 현상제의 운반량을 V2로 하면, V1＞V2가 된다.

나선 날개(423E)는 역나선 날개(423D)의 제1 방향(D1)측에 위치된다. 나선 날개(423E)는 현상제 배출부(425) 내부의 현상제를 제1 방향(현상제의 배출 방향)(D1)으로 운반하는 배출 이송부로서 기능한다. 나선 날개(423E)의 피치는 역나선 날개(423D)의 피치와 거의 동일하지만, 나선 날개(423E)의 직경은 역나선 날개(423D)의 직경보다 약간 크다. 오거(423)의 축선 방향으로 나선 날개(423E)가 설치되는 범위의 길이는 오거(423)의 축선 방향으로 역나선 날개(423D)가 설치되는 범위의 길이보다 길다. 따라서, 역나선 날개(423D)에 의한 현상제의 운반량을 V2, 나선 날개(423E)에 의한 현상제의 운반량을 V3라 하면, V2＜V3가 된다. 또한, 역나선 날개(423F)는 나선 날개(423E)의 제1 방향(D1)측에 위치되고, 역나선 날개(423F)의 피치 및 직경은 나선 날개(423E)의 피치 및 직경과 거의 동일하다.

오거(423)에 있어서, 예컨대, 역나선 날개(423C)의 직경은 18mm, 역나선 날개(423D)의 직경은 10.5mm, 나선 날개(423E)의 직경은 11mm로 할 수 있다. 역나선 날개(423C)의 피치, 역나선 날개(423D)의 피치 및 나선 날개(423E)의 피치는 서로 동일하며, 예컨대, 5mm로 할 수 있다. 역나선 날개(423C)는 회전축(423A)으로부터 사다리꼴 형상으로 돌출되는 단면 형상을 가지며, 예컨대, 하저측의 길이를 2.5mm, 상저측의 길이를 1.0mm로 할 수 있다. 또한, 오거(423)의 축선 방향으로 역나선 날개(423D)의 폭과 나선 날개(423E)의 폭은 동일하며, 예컨대, 1.0mm로 할 수 있다.

이상과 같이, 현상 장치(420), 및 현상 장치(420)를 구비한 화상 형성 장치(401)에서는 배출될 현상제가 들어가는 현상제 배출부(425) 내부의 역나선 날개(423C)와 나선 날개(423E) 사이에 역나선 날개(423D)가 위치된다. 따라서, 역나선 날개(423D)에 의해 현상제 배출부(425) 주변으로 비산된 현상제는 배출 방향의 반대측인 제2 방향(D2)으로 보내진다. 따라서, 필요한 현상제가 현상제 배출부(425)의 주변으로 튀어 올라 배출되는 사태를 억제할 수 있으므로, 현상 장치(420) 내부의 현상제의 양을 안정화시킬 수 있다. 따라서, 현상제의 양의 감소에 따라 발생하는 화상 불량 등의 문제를 억제할 수 있다.

또한, 역나선 날개(423D)에 의해 현상제 배출부(425) 주변으로 비산한 현상제는 제2 방향(D2)으로 보내지므로, 현상제 배출부(425) 주변에 현상제가 체류하기 어렵다. 따라서, 화상 형성 장치(401)의 고속화에 따라 오거(423)를 고속 회전시킨다 하더라도, 필요한 현상제의 배출을 막을 수 있다. 따라서, 필요한 현상제의 배출이 방지되므로, 화상 형성 장치(401)의 고속화에 대응할 수 있다.

도 30 및 도 31은 화상 형성 장치(401)가 용지(P)를 매분 60매 출력하는 경우의 본 실시 형태와 종래 기술의 현상제의 배출 특성을 나타내는 그래프이다. 도 30은 현상 장치(420) 내부의 현상제의 양(단위：g)과 현상제 배출부(425)로부터 배출되는 현상제의 배출량(단위：g/min)과의 관계를 나타내는 그래프이다. 도 30에 도시한 바와 같이, 화상 형성 장치(401)에서 현상제의 양이 380g 이하인 경우의 현상제의 배출량은 평균 0.01g/min이다. 따라서, 화상 형성 장치(401)를 장시간 동작시킨다 하더라도, 현상 장치(420) 내부의 현상제의 양을 380g 정도로 유지할 수 있다.

도 31은 현상 장치(420) 내부의 현상제의 양이 320g인 경우의 현상제의 배출량(단위：g/min)을 나타낸 그래프이다. 도 31에 도시한 바와 같이, 종래 기술에서는 배출량이 0.2g/min 정도이므로, 화상 형성 장치를 장시간 동작시키면 현상 장치 내부의 현상제의 양은 감소한다. 반면에, 본 실시 형태에서는, 필요한 현상제 배출을 방지할 수 있는 배출량인 0.02g/min 이하이다. 이와 같이 본 실시 형태에서는 종래 기술에 비해 현상제의 배출량을 약 95% 저감시킬 수 있다. 따라서, 화상 형성 장치(401)를 장시간 가동시키더라도, 현상 장치(420) 내부의 현상제의 감소가 거의 발생하지 않고, 현상제의 보급에 따라 현상제의 양을 안정화시킬 수 있다.

또한, 도 29에 도시한 바와 같이, 현상 장치(420)의 오거(423)에서는 역나선 날개(423C)에 의한 현상제의 운반량을 V1, 역나선 날개(423D)에 의한 현상제의 운반량을 V2, 나선 날개(423E)에 의한 현상제의 운반량을 V3로 하면, V1＞V2를 충족시킴과 동시에, V2＜V3를 충족시킨다. 각 나선 날개에 의한 현상제의 운반량의 관계를 상기와 같이 함으로써, 잉여 현상제의 배출을 확실하게 함과 동시에, 필요한 현상제의 배출을 억제할 수 있게 된다.

또한, 오거(423)는 회전축(423A)과 역나선 날개(423D)를 구비하므로, 필요한 현상제의 배출을 억제하고, 현상 장치(420) 내부의 현상제의 양을 안정화시킬 수 있다. 오거(423)는 400 rpm 이상의 속도로 회전될 수 있다. 이와 같이 오거(423)를 400 rpm 이상으로 고속 회전시킨 경우, 현상제의 배출을 억제하는 효과를 더욱 높일 수 있다.

(제6 실시 형태)

도 32에 도시한 바와 같이, 제6 실시 형태에 따른 현상 장치는 역나선 날개(423D)를 구비한 오거(423) 대신에, 나선홈(홈부)(523D)를 구비한 오거(523)를 이용한 점이 제5 실시 형태와 다르다. 나선홈(523D)은 현상제 배출부(425)의 내부에 위치된다. 오거(523)에 있어서, 회전축(423A)과, 회전축(423A)으로부터 나선형으로 파인 나선홈(523D)은 현상제 배출부(425)의 내부로 들어간 현상제를 역류시키는 제2 역이송부로서 기능한다. 나선홈(523D)의 피치는, 예컨대, 역나선 날개(423C)의 피치와 동일하거나, 약간 짧은 정도일 수 있다. 또한, 예컨대, 오거(523)의 축선 방향으로 나선홈(523D)의 폭은 1.0mm일 수 있고, 나선홈(523D)의 깊이는 0.5mm일 수 있다.

이상과 같이, 제6 실시 형태에서 오거(523)는 회전축(423A)과, 회전축(423A)에 나선형으로 파인 나선홈(523D)을 구비한다. 이 나선홈(523D)에 의해 현상제 배출부(425)의 주변으로 비산한 현상제는 제2 방향(D2)으로 보내지므로, 필요한 현상제의 배출을 억제하고, 현상 장치 내부의 현상제의 양을 안정화시킬 수 있다. 따라서, 제5 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

(제7 실시 형태)

제7 실시 형태에 따른 현상 장치는 나선홈(523D)을 구비한 오거(523) 대신에, 타원형 판부를 구비하는 오거를 이용한 점이 제6 실시 형태와 다르다. 이 타원형 판부는 회전축(423A)에서 비스듬해지도록 회전축(423A)에 배치되어 있어 예컨대, 회전축(423A)에 대해 겉과 속에 2장 설치된다. 이 오거에서는 회전축(423A)과 상기 타원형 판부가 현상제 배출부(425)의 내부로 들어간 현상제를 역류시키는 제2 역이송부로서 기능한다. 제7 실시 형태와 마찬가지로, 타원형 판부를 설치한 경우라도, 이 판부에 의해 현상제 배출부(425) 주변으로 비산한 현상제는 제2 방향(D2)으로 보내진다. 따라서, 필요한 현상제의 배출을 억제하고, 현상 장치 내부의 현상제의 양을 안정화시킬 수 있으므로, 제5 및 제6 실시 형태와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 제5~제7 실시 형태에 있어서, 예컨대, 오거(423)는 나선 날개(423B, 423E), 및 역나선 날개(423C, 423D, 423F)를 구비하지만, 오거의 각 날개의 위치나 크기 등은 적절히 변경 가능하다.

또한, 현상제 보급부(424)는 현상 장치(420)의 제2 방향(D2)측 단부에 설치되고, 현상제 배출부(425)는 현상 장치(420)의 제1 방향(D1)측 단부에 설치되지만, 현상제 보급부 및 현상제 배출부의 배치 위치는 상기 실시 형태에 한정되지 않으며 적절히 변경 가능하다.

또한, 제5~제7 실시 형태에 따른 현상 장치는 상술한 제1~제3 실시 형태 중 적어도 어느 하나의 특징을 구비할 수도 있고, 제1~제3 실시 형태의 어떠한 특징도 구비하지 않을 수 있다.

현상 장치는 폭넓은 프로세스 스피드에 대응하는 것이 요구된다. 폭넓은 프로세스 스피드에 대응하려면, 프로세스 스피드의 차이에 의해 현상제 수용실 내의 현상제의 양에 변동이 발생하는 경우가 있다. 이 때문에 트리클 배출 방식을 채용한 현상 장치에서는 현상 장치의 프로세스 스피드에 변동이 있다 하더라도, 안정적인 현상제의 양을 유지하는 것이 요구된다.

이러한 요구에 따른 현상 장치는, 현상제를 수용하는 현상제 수용실과, 회전축 및 회전축의 외주면에 나선형으로 설치된 운반 블레이드를 포함하고 현상제 수용실 내의 현상제를 반송하는 반송 부재를 구비하고, 현상제 수용실 벽면의 운반 블레이드에 대향되는 위치에 설치된 현상제 배출구를 통해 현상제 수용실 내로부터 오버플로우시켜 현상제를 배출한다. 현상제 배출구에 대향되는 위치에 설치된 운반 블레이드는 다른 부위에 설치된 운반 블레이드 보다 날개수가 많고, 현상제 배출구에 대향되는 위치에서 회전축의 축방향의 반송 날개 사이에는 회전축의 축방향에서 서로 다른 위치에 복수의 패들 부재가 설치될 수 있다.

현상제 배출구는 회전축의 회전시에 운반 블레이드가 중력 방향의 하부측으로부터 상방측을 향해 이동하는 측의 현상제 수용실의 벽면에 설치될 수 있다.

패들 부재는 운반 블레이드 사이를 연결하는 판상 부재로서, 복수의 패들 부재는 회전축의 중심으로부터의 높이가 서로 다를 수 있다.

복수의 패들 부재는 회전축의 회전 방향으로 서로 같은 위치에 설치될 수 있다.

현상제 배출구의 하단부는 회전축의 회전 중심 보다 중력 방향의 상측에 위치될 수 있다.

이와 같은 현상 장치에 의하면, 현상 장치의 프로세스 스피드에 변동이 있는 경우라도, 안정적인 현상제의 양을 유지할 수 있다.

현상제의 비산에 의한 현상제의 감소를 억제하여 현상제의 양을 안정시키고, 화상 형성 장치의 고속화에도 대응할 수 있는 현상 장치 및 화상 형성 장치가 요구된다.

이러한 요구에 따른 현상 장치는 현상제를 교반하면서 운반하는 오거와, 오거의 단부에 설치되어 현상제를 배출시키는 배출부를 구비한다. 오거는 현상제를 교반하면서 반송하는 스크류부, 배출부로 들어가는 현상제를 역류시키는 제1 역이송부, 배출부 내부의 현상제를 배출 방향으로 운반하는 배출 이송부, 및 배출부 내부의 제1 역이송부와 배출 이송부 사이에 설치되어 배출부 내부로 들어간 현상제를 역류시키는 제2 역이송부를 구비한다.

상술한 현상 장치에서 제1 역이송부에 의한 현상제의 반송량을 V1, 제2 역이송부에 의한 현상제의 반송량을 V2로 하였을 때, V1＞V2를 충족할 수 있다. 또한, 제2 역이송부에 의한 현상제의 반송량을 V2, 배출 이송부에 의한 현상제의 반송량을 V로 하였을 때, V2＜V3를 충족할 수 있다.

상술한 현상 장치에 있어서, 제2 역이송부는 회전축과 회전축으로부터 나선형으로 돌출되는 돌출부를 구비할 수 있다. 또한, 제2 역이송부는 회전축과, 회전축에서 나선형으로 파인 홈부를 구비할 수 있다. 또한, 제2 역이송부는 회전축과, 회전축 상에서 비스듬하게 회전축에 배치된 타원형 판부를 구비할 수 있다.

또한, 오거의 회전 속도는 400 rpm 이상일 수 있다.

이상, 본 발명의 현상 장치 및 화상 형성 장치는 상술한 실시 형태에 한정되지 않으며, 특허 청구의 범위에 기재된 취지를 벗어나지 않는 범위 내에서 적절히 변경 가능하다.

1, 101, 401: 화상 형성 장치 20, 70, 80, 420: 현상 장치
21, 421: 현상 롤러 22: 서플라이 오거(제1 오거)
22C: 역나선 날개(역이송부) 23: 애드믹스 오거(제2 오거)
23A: 회전축 23B: 나선 날개(돌출부)
25: 현상제 배출부(배출부) 26: 제1 개구부(개구부)
26A: 제1 개구부의 단부 27: 제1 패들(제1 체류 수단)
27A: 제1 패들의 단부 28: 제2 패들(제2 체류 수단)
36: 제2 개구부 77: 나선 날개(제1 체류 수단)
87: 확경부(제1 체류 수단) 200: 현상 유닛(현상 장치)
220: 제1 교반 반송 부재(제1 오거)
222: 제1 지지축(회전축)
224: 제1 운반 블레이드(운반 블레이드)
260: 현상제 수용실 271: 제1 패들(패들 부재)
272: 제2 패들(패들 부재) 280: 트리클 배출구(현상제 배출구)
422: 오거 423: 오거(제1 오거)
423A: 회전축 423B: 나선 날개(스크류부)
423C: 역나선 날개(제1 역이송부) 423D: 역나선 날개(제2 역이송부)
423E: 나선 날개(배출 이송부) 425: 현상제 배출부(배출부)
523: 오거(제1 오거) 523D: 나선홈(홈)
D1: 제1 방향(배출 방향) D2: 제2 방향
G: 현상제 H1: 수평면
L: 직선 O1, O2: 회전 중심
T: 간격 W: 벽면(현상제 수용실의 벽면)
θ: 각도

Claims (20)

1. 현상제를 제1 방향으로 운반하는 제1 오거;
   상기 제1 오거에 평행하게 연장되고, 상기 제1 방향의 반대 방향인 제2 방향으로 상기 현상제를 운반하는 제2 오거;
   상기 제1 오거에서 상기 제2 오거로 상기 현상제를 전달하는 개구부;
   상기 제1 오거에 의해 운반된 상기 현상제를 배출시키며, 상기 개구부의 상기 제1방향측에 위치되는 배출부;
   상기 제1 오거와 상기 제2 오거 중 적어도 어느 하나에 설치되어 상기 제1, 제2오거에 의하여 순환되는 현상제를 체류시키는 체류 수단;을 구비한 현상 장치.
2. 제1항에 있어서,
   상기 체류 수단은 상기 개구부 부근에 현상제를 체류시키는 현상 장치.
3. 제2항에 있어서,
   상기 체류 수단은 상기 제2 오거의 상기 개구부에 대향되는 위치에 마련되어 상기 개구부를 통하여 상기 제2 오거로 전달되는 현상제를 상기 개구부 주변에 체류시키는 제1 체류 수단을 포함하는 현상장치.
4. 제3항에 있어서,
   상기 체류 수단은 상기 제2 오거에 상기 제2 방향을 기준으로 하여 상기 제1 체류 수단의 하류측에 설치되어 상기 제2 오거에 의하여 운반되는 현상제를 체류시키는 제2 체류 수단을 포함하는 현상 장치.
5. 제4항에 있어서,
   상기 제2 체류 수단의 현상제 체류 능력은 상기 제1 체류 수단의 현상제 체류 능력보다 낮은 현상 장치.
6. 제5항에 있어서,
   상기 제2 체류 수단은 상기 제1 체류 수단으로부터 상기 제2 오거의 나선 날개의 피치의 1.5배 이내의 위치에 위치되는 현상 장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 제1, 제2 체류 수단은 상기 제1 오거의 회전축으로부터 축선 방향 및 반경 방향으로 연장된 패들, 상기 제1 오거의 나선 날개보다 작은 피치를 가지는 나선 날개, 상기 제1 오거의 회전축의 직경보다 큰 직경을 갖는 확경부 중 적어도 하나를 포함하는 현상 장치.
8. 제1항에 있어서,
   상기 제1 오거의 상기 배출부와 상기 개구부 사이에 대응되는 위치에는 상기 제1 방향으로 이송되는 현상제를 역류시키는 역이송부가 마련된 현상 장치.
9. 제1항에 있어서,
   상기 제1 오거의 회전 중심과 상기 제2 오거의 회전 중심을 연결하는 직선과 수평면이 이루는 각도를 θ라 하면, 45°≤θ≤90°를 만족하는 현상 장치.
10. 제1항에 있어서,
    상기 배출부는 상기 현상제를 수용하는 현상제 수용실의 상기 제1 오거에 대향되는 벽면에 마련된 현상제 배출구를 포함하며,
    상기 현상제 배출구는 상기 벽면 중 상기 제1 오거가 회전될 때에 중력 방향의 하방에서 상방을 향해 이동하는 측에 마련되며,
    상기 현상제 배출구 하단부는 상기 제1 오거의 회전축의 회전 중심보다 중력 방향의 상측에 위치되는 현상 장치.
11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 오거는 상기 회전축의 외주면에 나선형으로 설치된 운반 블레이드를 포함하며,
    상기 제1 오거의 상기 현상제 배출구에 대향되는 위치의 상기 운반 블레이드의 날개 수가 다른 영역보다 많은 현상 장치.
12. 제10항에 있어서,
    상기 체류 수단은 상기 제1 오거의 상기 현상제 배출구에 대향되는 위치에 상기 회전축의 축선 방향으로 서로 다른 위치에 마련되는 복수의 패들 부재를 포함하는 현상 장치.
13. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 패들 부재는 상기 제1 오거가 회전될 때에 상기 현상제에 힘을 가하여 상기 현상제 배출구로 배출시키는 현상 장치.
14. 제12항에 있어서,
    복수의 상기 패들 부재는 중 적어도 하나는 상기 회전축의 중심으로부터의 높이가 다른 현상 장치.
15. 제12항에 있어서,
    상기 복수의 패들 부재는 상기 회전축의 회전 방향으로 서로 같은 위치에 위치되는 현상 장치.
16. 제1항에 있어서,
    상기 제1 오거는,
    상기 배출부와 상기 개구부 사이에 대응되는 위치에 마련되어 상기 제1 방향으로 이송되는 현상제를 역류시키는 제1 역이송부;
    상기 제1 역이송부의 상기 제1방향측에 위치되어 현상제를 상기 제1 방향으로 운반하는 배출 이송부; 및
    상기 제1 역이송부와 상기 배출 이송부 사이에 위치되어 상기 현상제를 역류시키는 제2 역이송부;를 구비하는 현상 장치.
17. 제16항에 있어서,
    상기 제1 역이송부에 의한 상기 현상제의 운반량을 V1, 상기 제2 역이송부에 의한 상기 현상제의 운반량을 V2라 할 때, V1＞V2를 만족하는 현상 장치.
18. 제17항에 있어서,
    상기 배출 이송부에 의한 상기 현상제의 운반량을 V3라 할 때, V2＜V3를 만족하는 현상 장치.
19. 제16항에 있어서,
    상기 제1 오거의 회전 속도는 400rpm 이상인 현상 장치.
20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 기재된 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치.

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