KR100863709B1

KR100863709B1 - 현상유니트 및 이를 채용한 화상형성장치

Info

Publication number: KR100863709B1
Application number: KR1020060116084A
Authority: KR
Inventors: 김학겸; 한철영; 조해석
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2006-11-22
Filing date: 2006-11-22
Publication date: 2008-10-16
Anticipated expiration: 2026-11-22
Also published as: KR20080046524A; US7925194B2; US20080118280A1

Abstract

대전 및 노광에 의해 정전잠상이 형성되는 감광매체를 구비한 화상형성장치에 장착되어, 감광매체에 토너를 공급하여 화상을 형성하는 현상유니트가 개시되어 있다.

이 개시된 현상유니트는, 토너가 채워지는 하우징과; 감광매체에 토너를 공급하는 현상롤러; 및 하우징에 결합되며 이중으로 벤딩되어 현상롤러에 형성되는 토너층을 규제하는 규제 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

현상유니트 및 이를 채용한 화상형성장치{Developing unit and image forming apparatus using the same}

도 1은 종래의 일성분 방식의 화상형성장치에 적용되는 현상유니트를 보인 개략적인 부분단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현상유니트를 보인 개략적인 단면도.

도 3은 규제각 θ₂와 각 φ의 변화에 따른 규제 블레이드의 배치 모습을 보인 도면.

도 4는 규제각 θ₂와 각 φ의 변화에 따른 M/A 값의 변화를 3차원 그래프로 보인 도면.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

10 : 감광매체 21 : 하우징

23 : 현상롤러 25 : 공급롤러

30 : 규제 블레이드 31 : 결합단

35 : 자유단 36 : 제1벤딩부

36a : 선단부 38 : 제2벤딩부

110 : 캐비넷 120 : 감광매체

125 : 광주사유니트 127 : 전사유니트

130 : 현상유니트 150 : 정착유니트

본 발명은 전자사진방식 화상형성장치에 토너를 공급하고 현상에 기여하는 현상유니트 및 이를 채용한 화상형성장치에 관한 것으로서, 상세하게는 공급되는 토너층을 규제하는 규제 블레이드의 구조가 개선된 현상유니트 및 이를 채용한 화상형성장치에 관한 것이다.

일반적으로 전자사진방식 화상형성장치는 소정 전위로 대전된 감광매체에 광을 주사하여 정전잠상을 형성하고, 소정 색상의 토너로 현상한 후 이를 기록재에 전사 및 정착시켜 화상을 인쇄하는 장치이다.

이 전자사진방식 화상형성장치는 토너에 따라 습식과 건식으로 구분되며, 이중 건식 화상형성장치는 캐리어 사용 유무에 따라 이성분 방식과 일성분 방식으로 구분된다. 이성분 방식은 분말상의 캐리어와 토너가 혼합된 이성분 현상제를 이용하는 방식이고, 일성분 방식은 캐리어 없이 토너만으로 구성된 토너를 이용하는 방식이다.

상기 화상형성장치는 대전 및 노광에 의해 정전잠상이 형성되는 감광매체와, 상기 감광매체에 토너를 공급하여 화상을 형성하는 현상유니트를 포함한다.

도 1은 종래의 일성분 방식의 화상형성장치에 적용되는 현상유니트를 보인 개략적인 부분단면도이다.

도면을 참조하면, 종래의 현상유니트는 소정 색상의 토너가 채워지는 하우징(3)과, 감광매체(1)에 토너를 공급하는 현상롤러(5) 및 공급롤러(7)와, 상기 현상롤러(5)에 형성되는 토너층을 규제하는 규제 블레이드(9)를 포함한다.

상기 공급롤러(7)는 상기 현상롤러(5)에 접촉되는 것으로, 현상롤러(5)의 회전방향과 같은 방향으로 회전한다. 따라서, 하우징(3) 내의 토너()는 현상롤러(5)와 공급롤러(7) 사이에 형성된 닙(nip)에서 마찰 대전되고, 현상롤러(5)와 공급롤러(7)에 인가된 바이어스 전압의 전위치에 의해 현상롤러(5)에 공급된다.

상기 현상롤러(5)는 상기 감광매체에 마주한 채로 회전 가능하게 상기 하우징(3)에 설치되는 것으로, 상기 감광매체(1)에 토너를 공급하며 감광매체(1)와의 전위차에 의해 감광매체(1) 표면의 정전잠상 부분에 화상을 현상한다.

상기 규제 블레이드(9)는 상기 현상롤러(5)에 접촉되어, 현상롤러(5) 표면에 공급된 토너가 이루는 토너층이 소정 두께가 되도록 한다. 이를 위하여, 상기 규제 블레이드(9)는 외부 압력에 따라 그 휨 정도를 달리하는 자유단(9a)과, 이 자유단(9a)을 상기 하우징(3)에 고정하는 고정단(9c)으로 구성된다.

여기서, 토너층이 대략 1.5층 정도의 균일 두께가 되도록 하기 위하여, 상기 현상롤러(5)와 접촉되는 상기 자유단(9a)의 선단부(9b)에 작용하는 선단 압력이 소정 값 이상을 유지할 것이 요구된다. 한편, 상기 선단 압력은 자유단(9a)이 이루는 면과, 상기 자유단(9a)의 선단부(9b)가 상기 현상롤러(5)에 접촉되는 위치에서 상기 현상롤러(5)의 외경에 접하는 접선 사이의 규제각 θ₁의 변화에 영향을 받는다. 즉, 동일 조건 하에서는 규제각 θ₁의 값이 클수록, 작은 선단압력으로 현상롤러(5)에 형성되는 토너층의 두께를 규제할 수 있다.

한편, 선단압력을 낮추기 위하여, 규제각 θ₁의 값을 크게 하는 경우는 상기 하우징(3)의 높이 H가 커지게 된다. 그러므로, 도 1에 도시된 바와 같은 구조의 현상유니트를 각 칼라별로 복수개 마련하고, 이들 각각을 드럼 형태의 감광매체(1)의 일 측에 장착한 구조의 멀티 패스 방식의 칼라 화상형성장치를 구성하는 경우, 전체 현상유니트의 높이가 높아지게 된다. 그러므로, 화상형성장치의 전체 높이가 높아지고, 드럼 형태의 감광매체(1)를 채용한 경우, 감광드럼의 직경을 키워야 하고, 그렇지 않은 경우 벨트 형태의 감광매체(1)를 채용하여야 하는 문제점이 있다.

한편, 전체 크기의 소형화를 위하여 상기한 규제각 θ₁가 대략 24°가 되도록 상기 규제 블레이드(9)를 설치한 경우, 상기 현상롤러(5)와 접촉되는 상기 자유단(9a)의 선단부(9b)에 작용하는 선단압력이 일정 값 이상 예컨대, 50 gf/cm 이상 유지되어야 토너층이 균일 두께가 되도록 할 수 있다.

하지만, 상기한 바와 같이 규제 블레이드의 선단압력을 50 gf/cm 이상 유지하는 경우, 토너에 과도한 스트레스가 가해지게 된다. 따라서, 토너를 구성하는 외첨제의 이탈이나 함몰 등의 토너 열화가 초래되어, 상기 감광매체에 현상되는 화상이 열화될 수 있다. 또한, 높은 선단압력에 의하여 현상롤러(5)가 마모되어 그 수 명이 단축되는 문제점이 있다.

그리고, 상기한 규제각 θ₁을 대략 24°정도의 작은 각을 유지하면서 상기 규제 블레이드의 선단압력을 줄이는 경우, 현상롤러(5) 상의 토너층이 불균일하게 된다. 이에 따라, 감광매체(1)에 공급되는 토너가 소정 영역에서 불충분하게 대전되어 상기 감광매체 상의 원하지 않는 위치에 토너가 현상되는 문제점이 있다.

본 발명은 상기한 바와 같은 점들을 고려하여 안출된 것으로서, 하우징의 높이를 낮추면서도, 규제각을 높여 상대적으로 작은 선단압력으로 균일한 토너층을 형성할 수 있도록 된 구조의 현상유니트 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 화상형성장치에 장착되는 현상유니트에 있어서,

토너가 채워지는 하우징과; 상기 화상형성장치의 감광매체에 상기 토너를 공급하도록 상기 하우징에 설치되는 현상롤러; 및 상기 하우징에 결합되며, 이중으로 벤딩되어 상기 현상롤러에 형성되는 토너층을 규제하는 규제 블레이드;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 규제 블레이드는 상기 하우징에 결합되는 결합단과; 상기 결합단에 대해 이중으로 벤딩되어, 그 선단부가 상기 현상롤러에 접촉되는 자유단을 포함한다. 그리고, 상기 자유단은 상기 현상롤러에 접촉되는 선단부를 가지는 제1벤딩부와; 상기 제1벤딩부와 상기 결합단 사이에 형성된 제2벤딩부를 포함한다. 또한, 상기 제1벤딩부는 상기 제2벤딩부의 벤딩방향에 대해 역방향으로 벤딩된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 선단부는 상기 현상롤러의 회전시 트레일링 되도록, 상기 현상롤러의 회전방향에 대하여 순방향으로 설치된 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 규제 블레이드는 그 중심이 상기 현상롤러의 중심축 상부에 위치되며, 상기 자유단의 선단부쪽 벤딩된 면에 접하는 접선과, 상기 자유단의 선단부가 상기 현상롤러에 접촉하는 위치에서 상기 현상롤러의 외경에 접하는 접선 사이의 각도를 θ₂라 할 때, 각도 θ₂는 하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 한다.

<조건식 1>

40°≤ θ₂ ≤ 60°

본 발명에 따른 현상유니트는 상기 현상롤러에 접촉된 채로 회전 가능하게 상기 하우징 내에 설치되는 것으로, 상기 토너를 상기 현상롤러에 부착시키는 공급롤러를 더 포함할 수 있다. 그리고, 상기 자유단의 선단부가 상기 현상롤러에 접촉하는 위치와 상기 현상롤러의 중심을 잇는 선분과, 상기 현상롤러의 중심과 상기 공급롤러의 중심을 잇는 선분이 이루는 각도를 φ라 할 때, 각도 φ는 하기의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 한다.

<조건식 2>

30°≤ φ ≤ 90°

또한, 상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 화상형성장치는,

대전 및 노광에 의해 정전잠상이 형성되는 감광매체와; 상기 감광매체에 토너를 공급하여 화상을 형성하는 것으로, 상기한 구성을 가지는 현상유니트와; 상기 현상유니트에서 형성된 화상을 기록재에 전사하는 전사유니트와; 상기 기록재에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 현상유니트 및 이를 채용한 화상형성장치를 상세히 설명하기로 한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 현상유니트를 보인 개략적인 부분단면도이다.

도면을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 현상유니트는 소정 색상의 토너(T)가 채워지는 하우징(21)과, 이 하우징(21)에 설치된 현상롤러(23) 및 규제 블레이드(30)를 포함하여 구성된다.

상기 현상롤러(23)는 그 일부면이 상기 하우징(21) 외부로 노출된 채로 회전 가능하게 상기 하우징(21)에 설치된다. 이 현상롤러(23)는 감광매체(10)에 토너(T)를 공급하며 전위차에 의해 화상을 현상한다.

상기 규제 블레이드(30)는 상기 현상롤러(23)에서 감광매체(10)에 전달되는 토너 공급량을 조절한다. 또한, 규제 블레이드(30)는 하우징(21) 내부에 채워진 토너(T)가 상기 현상롤러(23)가 설치된 부분을 통하여 외부로 유출되는 것을 방지한다.

이를 위하여, 상기 규제 블레이드(30)는 상기 하우징(21)에 결합되는 결합단(31)과, 이 결합단(31)에 대해 이중으로 벤딩되며 그 선단부(36a)가 상기 현상롤러(23)에 접촉되는 자유단(35)을 구비한다. 상기 자유단(35)은 외부 압력에 따라 그 휨 정도를 달리하는 것으로, 상기 현상롤러(23)에 접촉되는 선단부(36a)를 가지 는 제1벤딩부(36)와, 상기 제1벤딩부(36)와 상기 결합단(31) 사이에 형성된 제2벤딩부(38)를 포함한다. 이와 같이, 제1 및 제2벤딩부(36)(38)를 포함하여 이중으로 벤딩함으로써, 하우징(21)의 높이를 낮추면서도 제1벤딩부(36)와 현상롤러(23) 사이에 형성되는 규제각 θ₂를 크게 할 수 있다. 따라서, 상기 선단부(36a)의 선단압력을 낮추면서도 현상롤러(23)에 토너층(L)이 균일하게 형성되도록 할 수 있다.

상기 규제 블레이드(30)의 배치를 보다 구체적으로 살펴보면, 상기 결합단(31)의 위치가 상기 현상롤러(23)의 중심축 보다 상부 일측에 위치된다. 그리고, 상기 자유단(35)의 선단부(36a)가 상기 현상롤러(23)의 회전시 트레일링(trailing) 되도록, 상기 규제 블레이드(30)가 도 2에 도시된 바와 같이 상기 현상롤러(23)의 회전 방향에 대하여 순방향으로 설치된다. 따라서, 상기 현상롤러(23)의 회전 구동시, 상기 규제 블레이드(30)의 뒤집힘 현상을 방지할 수 있다.

상기 자유단(35)은 그 선단압력이 도 1에 도시된 종래의 규제 블레이드의 선단압력에 비하여 상대적으로 낮은 선단압력인 대략 45 [gf/cm] 이하의 값을 유지하면서도, 토너층(L)이 균일하게 형성되도록 규제하기 위해서는 규제각 θ₂가 수학식 1의 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

40 ≤ θ₂ ≤ 60 [°]

여기서, 규제각 θ₂는 상기 제1벤딩부(36)의 선단부(36a)쪽 벤딩된 면에 접하는 접선(C)과, 상기 선단부(36a)가 상기 현상롤러(23)에 접촉하는 위치(A)에서 상기 현상롤러(23)의 외경에 접하는 접선(D)이 이루는 사잇각을 말한다.

여기서, 수학식 1을 만족하도록 규제각 θ₂의 값을 설정한 경우는 수학식 2의 조건을 함께 만족하는 범위 내에서 상기 규제 블레이드(30)의 선단 압력이 40 [gf/mm] 이하에서도 단위 면적당 토너 무게(M/A)가 0.45 내지 0.7 [㎎/㎠]을 유지하고, 상온 상습 환경에서 토너의 단위 무게당 대전량(Q/M)이 -10 내지 -23 [μC/g] 을 유지하는 것이 가능하다.

한편, 상기 각 θ₂가 하한값 이하가 되면, 선단 압력이 지나치게 낮아지게 되면서 M/A값이 증가된다. 따라서, 상기 규제 블레이드(30)를 통한 토너층(L)의 규제가 약화되어 균일한 토너층(L) 형성이 곤란하게 된다. 그리고, 상기 각 θ₂가 상한값을 벗어나는 경우, M/A 값이 높아져 규제 블레이드(30)를 통하여 토너층(L)의 규제가 용이한 반면, 규제 블레이드(30)의 선단 압력이 높아지게 되어, 토너에 과도한 스트레스가 가해지는 등의 문제점이 초래된다. 그리고, 후술하는 공급롤러(25)가 현상롤러(23)에 대하여 보다 더 하향 배치됨에 따라 하우징(21)의 전체 높이가 높아지는 문제점이 초래된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 현상유니트는 하우징(21) 내에 설치되어, 상기 현상롤러(23)에 접촉된 채로 회전되면서 토너(T)를 공급하는 공급롤러(25)를 더 포함할 수 있다. 상기 공급롤러(25)는 그 외부면에 토너(T)가 쉽게 부착되고, 상기 현상롤러(23)와의 접촉 닙(nip) 폭을 크게 가질 수 있도록 스펀지 등으로 구성된다.

상기 공급롤러(25)는 상기 토너(T)를 상기 현상롤러(23)에 부착시킴과 아울러, 토너의 공급 플로우가 원활히 이루어지도록 한다. 이와 같이 토너 공급이 원활이 진행되도록 하기 위하여 공급롤러(25)에는 전원 공급기(미도시)로부터 소정 전위의 바이어스 전원이 인가된다. 이 바이어스 전원의 인가에 의하여 공급되는 토너가 소정 전위로 대전되게 된다. 또한, 공급롤러(25)는 현상후 상기 현상롤러(25)에 잔류하는 토너(T)를 클리닝한다.

이를 위하여 상기 공급롤러(25)는 그 회전 방향과, 상기 규제 블레이드(30)와의 관계에서 그 배치 위치가 설정이 중요하다.

즉, 상기 공급롤러(25)는 상기 현상롤러(23)와 동일한 회전 방향으로 즉, 도 2에 있어서 반시계 방향으로 회전한다. 따라서, 현상롤러(23)와 접촉되는 부분에서, 현상롤러(23)와 공급롤러(25)가 서로 반대로 회전됨으로써, 공급 토너를 마찰 대전시킴과 아울러, 감광매체(10)에 공급후 현상롤러(23)에 잔류하는 토너를 클리닝하는 기능을 효과적으로 수행할 수 있다.

상기 공급롤러(25)의 배치를 살펴보면, 상기 현상롤러(23)에 접촉되는 상기 규제 블레이드(30)의 위치 A와 상기 현상롤러(23)의 중심 O을 잇는 선분 OA와, 상기 현상롤러(23)의 중심 O과 상기 공급롤러(25)의 중심 B를 잇는 선분 OB이 이루는 각도를 φ라 할 때, 이 φ는 하기의 수학식 2를 만족한다.

30 ≤ φ ≤ 90 [°]

여기서, 수학식 2를 만족하도록 각 φ의 값을 설정한 경우는 수학식 1의 조 건을 함께 만족하는 범위 내에서 종래기술에 비하여 상대적으로 낮은 선단압력을 유지하면서도, 토너층(L)의 두께를 결정짓는 M/A 값과 Q/M 값이 상기한 소정 범위의 값을 만족하도록 함과 아울러, 하우징(21)의 높이를 대략 16 [mm] 이내로 낮출 수 있도록 하는데 있다.

상기한 수학식 1 및 2의 조건 범위는 다음과 같은 테스트 결과로부터 도출 된 것이다.

도 3은 규제각 θ₂와 각 φ의 변화에 따른 규제 블레이드의 배치 모습을 보인 도면이고, 도 4는 도 3과 같이 규제 블레이드의 배치 모습을 바꾸면서 측정한 규제각 θ₂와 각 φ의 변화에 따른 M/A 값의 변화를 3차원 그래프로 보인 도면이다.

도 4에 있어서, 채색된 부분은 M/A 값이 0.45 내지 0.7 범위의 값을 나타낸 것이다. 또한, 표 1은 각 φ을 20° 내지 100°범위 내에서 10°내지 20°단위로 바꾼 상태에서, 규제각 θ₂를 20°내지 80°범위 내에서 10°단위로 변경하면서, 측정된 선단압력 F, M/A 및 Q/M의 값을 나타낸 것이다.

상기한 실험에 사용된 규제 블레이드(30)는 도 3에 도시된 바와 같은 두 번 벤딩된 단면 형상을 가지는 0.07 [mm] 두께의 스테인레스 강판이다. 이 실험용 규제 블레이드(30)를 하우징 대신 냉연압연 강판으로 된 브라켓(22)에 레이저 스폿 용접하여, 상기한 범위의 각 φ와 규제각 θ₂를 설정하였다.

그리고 실험에 사용된 토너(미도시)는 중심 입경이 8[㎛]인 폴리에스테르 기반의 분말 토너이고, 현상롤러(23)는 니트릴로 부타디엔(Nitrilo Butadiane) 고무 이며, 공급롤러(25)는 나이론 모피 브러쉬이다.

샘플번호	Φ [˚]	θ₂ [˚]	F [gf/cm]	M/A [mg/cm²]	Q/M [μC/g]	샘플번호	Φ [˚]	θ₂ [˚]	F [gf/cm]	M/A [mg/cm²]	Q/M [μC/g]
#1	20	20	24	0.83	-5	#26	60	60	38	0.47	-23
#2	20	30	26	0.80	-5	#27	60	70	42	0.42	-27
#3	20	40	28	0.78	-5	#28	60	80	45	0.39	-30
#4	20	50	29	0.75	-5	#29	80	20	32	0.76	-7
#5	20	60	29	0.74	-6	#30	80	30	34	0.72	-9
#6	20	70	30	0.73	-7	#31	80	40	35	0.60	-19
#7	20	80	30	0.71	-8	#32	80	50	39	0.57	-21
#8	30	20	29	0.74	-6	#33	80	60	42	0.45	-25
#9	30	30	30	0.73	-7	#34	80	70	44	0.40	-29
#10	30	40	33	0.64	-15	#35	80	80	46	0.37	-32
#11	30	50	35	0.61	-17	#36	90	20	35	0.75	-6
#12	30	60	39	0.49	-21	#37	90	30	36	0.73	-8
#13	30	70	32	0.44	-25	#38	90	40	38	0.59	-20
#14	30	80	43	0.41	-28	#39	90	50	42	0.56	-22
#15	40	20	30	0.73	-7	#40	90	60	44	0.45	-25
#16	40	30	31	0.72	-8	#41	90	70	46	0.39	-30
#17	40	40	34	0.63	-16	#42	90	80	47	0.36	-33
#18	40	50	36	0.60	-18	#43	100	20	38	0.46	-24
#19	40	60	38	0.48	-22	#44	100	30	39	0.43	-27
#20	40	70	41	0.43	-26	#45	100	40	41	0.38	-31
#21	40	80	44	0.40	-29	#46	100	50	43	0.35	-34
#22	60	20	31	0.72	-8	#47	100	60	46	0.32	-35
#23	60	30	31.5	0.71	-9	#48	100	70	48	0.30	-36
#24	60	40	33	0.62	-17	#49	100	80	49	0.28	-38
#25	60	50	34	0.59	-19

표 1에 있어서, 현상롤러 표면에 형성된 토너층의 두께를 나타내는 단위 면적당 토너 무게(M/A)가 현상에 필요한 조건인 0.45 내지 0.7 [㎎/㎠]을 만족함과 아울러, 토너의 단위 무게당 대전량(Q/M)이 -10 내지 -23 [μC/g] 범위의 값을 만족하는 규제각 θ₂와 각 φ 각각은 수학식 1 및 2의 조건 내의 값임을 알 수 있다.

여기서, 상기한 M/A 값을 0.45 내지 0.7 [㎎/㎠]으로 설정한 이유는 상용화된 비자성 1성분 토너를 사용하는 경우에 있어서, 현상롤러(23) 상의 토너층(L)이 1.3 내지 2층 두께로 형성되는 경우의 환산 값이다.

즉, M/A 값이 상한값을 벗어나면, Q/M 값이 낮아져 현상롤러에서 감광매체로의 토너 현상과, 감광매체에서 인쇄매체 또는 중간 전사체로의 토너 화상 전사를 제어하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 인쇄메체 상에서 화상 이외의 위치에 토너가 이동하는 발생되는 백그라운드 현상에 의하여 화상의 질을 저하된다.

그리고, M/A 값이 상기한 범위의 하한값을 벗어나면 Q/M 값이 높아진다.

따라서, 감광매체와 현상롤러 사이에 현상값을 가지는 비접촉 현상방식의 경우, 현상갭에서 방전이 일어나기 쉽다. 그러므로, 방전 개시 전계 이하에서 전계를 형성해야 하므로, 전계가 낮아 충분한 숫자의 토너 입자가 감광매체 쪽으로 이동하지 않게 되어 감광매체 상의 적정 현상 농도를 얻을 수 없다. 이와 같은 현상은 저온 저습 환경에 현상유니트가 놓일 때 더 문제될 수 있다. 즉, 저온 저습 환경에서 Q/M 값이 더욱 상승되므로, 감광매체 상의 목표 농도를 얻는 것이 더 어려워진다.

또한, 현상롤러와 감광매체가 접촉하는 접촉 현상방식의 경우, 현상롤러와 감광매체 사이에서 방전은 일어나지 않지만, M/A 값이 낮아 원하는 농도를 얻기 위해서는 강한 전계를 인가해야 한다. 한편, 강한 전계 하에서 감광매체 상에서는 목표 농도를 얻었다 할지라도 전사 과정에서 방전이 발생되어 결과적으로 인쇄매체에 전사된 화상은 충분한 농도를 얻을 수 없다.

그러므로, 본 발명의 실시예에 따른 현상유니트와 같이 수학식 1 및 2의 조건을 만족하도록 규제 블레이드와, 공급롤러를 배치함으로써, M/A 값의 범위를 0.45 내지 0.7 [㎎/㎠]으로 유지함과 아울러, Q/M 값의 범위를 -10 내지 -23 [μC/g]으로 유지할 수 있다. 또한, 이중 벤딩 구조의 규제 블레이드를 사용함으로써, 수학식 1의 규제각 조건을 만족하면서도, 하우징 높이를 낮출 수 있다.

상기한 실시예는 하나의 현상유니트를 예로 들어 설명하였지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 멀티 패스 방식의 화상형성장치에 함께 채용되는 복수의 현상유니트 각각에도 함께 적용될 수 있다.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전자사진방식 화상형성장치를 보인 개략적인 단면도이다.

도면을 참조하면, 전자사진방식 화상형성장치는 캐비넷(110)과, 이 캐비넷(110) 내부에 마련되는 감광매체(120), 광주사유니트(125), 전사유니트(127), 현상유니트(130) 및 정착유니트(150)를 포함한다.

상기 감광매체(120)는 대전롤러(123)에 의하여 대전되며, 상기 광주사유니트(125)에서 주사된 빔에 의하여 노광되어 정전잠상이 형성되는 매체이다. 상기 감광매체(120)는 도시된 바와 같이, 원통형상의 금속제 드럼과, 그 외주에 형성된 광도전성층을 구비한 감광드럼으로 구성된다.

상기 대전롤러(123)는 감광매체(120)를 균일한 전위로 대전시키는 대전기의 일 예이다. 이 대전롤러(123)는 상기 감광매체(120)와 접촉 또는 비접촉 상태로 회전하면서 전하를 공급하여 상기 감광매체(120)의 광도전성층이 균일한 전위를 가지도록 한다. 여기서, 상기 대전롤러(123) 대신에 코로나 대전기(미도시)를 사용하는 것도 가능하다.

상기 광주사유니트(125)는 상기 감광매체(120)의 하방에 설치되는 것으로, 균일한 전위로 대전된 상기 감광매체(120)에 광을 주사하여 화상 정보에 해당하는 정전잠상을 형성한다.

상기 현상유니트(130)는 각 칼라별로 구분되는 제1 내지 제4현상유니트(130C)(130M)(130Y)(130K)를 포함한다. 상기 제1 내지 제4현상유니트(130C)(130M)(130Y) (130K) 각각에는 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y) 및 블랙(K) 색상의 고체 분말 상의 토너가 각각 수용된다. 상기 제1 내지 제4현상유니트(130C)(130M)(130Y)(130K) 각각은 감광매체(120)에 토너를 공급하여 감광매체(120)에 형성된 정전잠상에 대해 토너 화상을 형성시키는 현상롤러(135)를 포함한다. 여기서, 현상롤러(135)와 감광매체(120) 사이에는 수 십 내지 수 백 미크론 정도의 현상 갭이 형성되어 비접촉식으로 현상한다. 상기 제1 내지 제4현상유니트(130C)(130M)(130Y)(130K)를 통하여, 상기 감광매체(120)에 현상을 함에 있어서, 상기 감광매체(120)의 일 회전시 마다 하나의 색상에 대응되는 현상유니트의 현상롤러(135) 만이 현상에 기여한다.

상기 현상유니트(130) 각각은 하우징, 현상롤러, 공급롤러 및 규제 블레이드를 포함하여 구성되는 것으로, 상기 규제 블레이드의 구조 및 배치와, 상기 공급롤러의 배치는 상기한 수학식 1 및 2의 조건을 만족하도록 배치된다. 따라서, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1 내지 제4현상유니트(130C)(130M)(130Y)(130K)를 채용한 경우에 있어서, 규제각을 크게 하여, 규제 블레이드의 선단압력을 낮추면서도, 각 현상유니트의 하우징 높이를 대략 16 [mm]로 관리할 수 있다. 따라서, 감광매체(120)를 포함한 전체 구성을 콤팩트화 할 수 있다. 상기 현상유니트(130) 각각의 구성은 도 2를 참조하여 설명된 본 발명의 실시예에 따른 현상유니트의 구성과 실질상 동일하므로, 그 자세한 설명은 생략하기로 한다.

전사유니트(127)는 상기 감광매체(120)에 현상된 화상을 전사 받고, 이를 기록재(P)에 전사한다. 이 전사유니트(127)에는 상기 감광매체(120)에 순차적으로 형성되는 각 색상의 토너 화상이 순차적으로 전사되어 중첩됨으로써 칼라 화상이 형성된다.

또한, 상기한 화상형성장치는 제1 및 제2클리닝 유니트(141)(143), 제전램프(147), 전원 공급기(149), 급지 유니트(160)를 포함한다.

제1클리닝 유니트(141)는 토너 화상이 전사벨트(127)로 전사된 후 상기 감광매체(120)의 외주면에 잔류하는 폐토너를 제거한다. 제2클리닝 유니트(143)는 전사벨트(127)에 전사된 화상이 기록재로 2차 전사된 후에 상기 전사벨트(127)에 잔류하는 폐토너를 제거한다.

상기 제전램프(147)는 대전 전에 감광매체(120)의 외주면에 잔류하는 전하를 제거한다. 즉, 이 제전램프(147)는 감광매체(120)의 외주면에 소정 광량의 빛을 조사하여 감광매체(120)의 표면에 잔류하는 전하를 제거한다.

상기 전원 공급기(129)는 현상 바이어스 전원, 현상 방지 바이어스 전원, 제1 및 제2전사 바이어스 전원 및, 대전 바이어스 전원을 제공한다. 여기서, 현상 바이어스 전원은 상기 제1 내지 제4현상유니트(130C)(130M)(130Y)(130K) 각각으로부터 상기 감광매체(120)로 토너를 현상시키기 위한 것이다. 그리고, 현상 방지 바이어스 전원은 현상에 기여하는 특정 색상 이외의 현상유니트로부터 상기 감광매체(120)로 토너가 현상되는 것을 방지하기 위한 것이다.

제1전사 바이어스 전원은 감광매체(120)으로부터 전사벨트(127)로 토너 화상을 전사하는데 이용되는 전원이고, 제2전사 바이어스 전원은 전사벨트(127)로부터 기록재(P)로 토너 화상을 전사하는데 이용되는 전원이다. 그리고, 대전 바이어스 전원은 상기 대전롤러(123)에 인가되는 전원이다.

상기 정착유니트(150)는 상기 기록재(P)에 전사된 토너 화상을 정착시키는 것으로, 상호 소정의 압력으로 맞물려 회전되도록 된 한 쌍의 정착롤러(151)(153)를 포함한다. 이 한 쌍의 정착롤러(151)(153) 중 적어도 어느 하나의 정착롤러에는 가열원(미도시)이 마련되어 있다. 따라서, 화상을 전사받은 기록재(P)가 상기 정착유니트(150)를 통과하면서 열과 압력에 의하여 토너 화상이 기록재(P)에 정착됨으로서, 화상의 인쇄가 완료된다.

급지 유니트(160)는 공급될 기록재(P)가 적재되는 공간으로서, 이 급지 유니트(160)를 통하여 급지된 기록재(P)는 용지이송 유니트(170)를 통하여 상기 전사벨트(127)와 가압롤러(129) 사이의 경로로 이송된다. 그리고, 화상이 인쇄된 용지는 배출롤러(179)를 통하여 캐비넷(110) 외부로 배출된다.

상기한 바와 같이 구성된 현상유니트는 규제 블레이드의 선단압력을 40 gf/cm 이하로 낮추어, 토너에 과도한 스트레스가 가해지는 것과, 감광매체에 현상되는 화상이 열화되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 높은 선단압력에 의하여 현상롤러가 마모되는 것을 방지하여 그 수명을 연장시킬 수 있다는 이점이 있다.

그리고, 규제 블레이드를 이중 벤딩 구조로 형성함으로써, 하우징 높이를 높이지 않으면서도 규제각 θ₂을 크게 함과 아울러, 규제 블레이드와 공급롤러의 배치 각도를 최적화함으로써, 선단압력을 낮춘 경우에도 소망하는 M/A 값과, Q/M 값을 유지할 수 있다. 따라서, 토너층 불균일 현상과, 현상 및 전사 불량을 방지할 수 있다.

또한, 상기한 현상유니트를 채용한 화상형성장치는 각 현상유니트의 하우징 높이를 대략 16 [mm] 이내로 관리할 수 있으므로, 전체 구성의 콤팩트화와, 제조원가를 절감할 수 있다는 이점이 있다. 또한, 현상유니트의 배치를 최적화함으로써, 인쇄품질을 향상시킬 수 있다는 이점이 있다.

Claims

화상형성장치에 장착되는 현상유니트에 있어서,

토너가 채워지는 하우징과;

상기 화상형성장치의 감광매체에 상기 토너를 공급하도록 상기 하우징에 설치되는 현상롤러와;

상기 하우징에 결합되며, 이중으로 벤딩되어 상기 현상롤러에 형성되는 토너층을 규제하는 규제 블레이드를 포함하며,

상기 규제 블레이드는, 상기 하우징에 결합되는 결합단과; 상기 결합단에 대해 이중으로 벤딩되어, 그 선단부가 상기 현상롤러에 접촉되는 자유단을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상유니트.
삭제
제1항에 있어서, 상기 자유단은,

상기 현상롤러에 접촉되는 선단부를 가지는 제1벤딩부와;

상기 제1벤딩부와 상기 결합단 사이에 형성된 제2벤딩부를 포함하며,

상기 제2벤딩부는 상기 결합단에 대해 일차적으로 벤딩 형성되고, 상기 제1벤딩부는 상기 제2벤딩부에 대해 이차적으로 벤딩 형성된 것을 특징으로 하는 현상유니트.
제3항에 있어서,

상기 제1벤딩부는 상기 제2벤딩부의 벤딩방향에 대해 역방향으로 벤딩된 것을 특징으로 하는 현상유니트.
제1항에 있어서,

상기 선단부는 상기 현상롤러의 회전시 트레일링 되도록, 상기 현상롤러의 회전방향에 대하여 순방향으로 설치된 것을 특징으로 하는 현상유니트.
제1항에 있어서,

상기 규제 블레이드는 그 중심이 상기 현상롤러의 중심축 상부에 위치되며,

상기 자유단의 선단부쪽 벤딩된 면에 접하는 접선과, 상기 자유단의 선단부가 상기 현상롤러에 접촉하는 위치에서 상기 현상롤러의 외경에 접하는 접선 사이의 각도를 θ₂라 할 때, 각도 θ₂는 하기의 조건식 1을 만족하는 것을 특징으로 하는 현상유니트.

<조건식 1>

40°≤ θ₂ ≤ 60°
제1항에 있어서,

상기 현상롤러에 접촉된 채로 회전 가능하게 상기 하우징 내에 설치되는 것으로, 상기 토너를 상기 현상롤러에 부착시키는 공급롤러를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상유니트.
제7항에 있어서,

상기 자유단의 선단부가 상기 현상롤러에 접촉하는 위치와 상기 현상롤러의 중심을 잇는 선분과, 상기 현상롤러의 중심과 상기 공급롤러의 중심을 잇는 선분이 이루는 각도를 φ라 할 때,

각도 φ는 하기의 조건식 2를 만족하는 것을 특징으로 하는 현상유니트.

<조건식 2>

30°≤ φ ≤ 90°
제1항 또는 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 하우징의 높이는 16 [mm]인 것을 특징으로 하는 현상유니트.
화상형성장치에 있어서,

대전 및 노광에 의해 정전잠상이 형성되는 감광매체와;

상기 감광매체에 토너를 공급하여 화상을 형성하는 것으로, 제1항 또는 제3항 내지 제8항 중 어느 한 항에 따른 현상유니트와;

상기 현상유니트에서 형성된 화상을 기록재에 전사하는 전사유니트와;

상기 기록재에 전사된 화상을 정착시키는 정착유니트를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제10항에 있어서,

상기 현상유니트는 적어도 하나 이상 구비되며,

상기 현상유니트 각각의 하우징 높이는 16 [mm]인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.