KR100657447B1

KR100657447B1 - 현상 장치

Info

Publication number: KR100657447B1
Application number: KR1020040044765A
Authority: KR
Inventors: 가와무라다께시; 나까가와껜
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2003-06-17
Filing date: 2004-06-17
Publication date: 2006-12-14
Also published as: US7415230B2; EP1489466A3; EP1489466B1; CN1573602A; KR20040111086A; EP1489466A2; CN1573602B; US20050008401A1

Abstract

현상 장치는 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재가 서로 대향하는 부분에서 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재 사이에 진동 전계를 생성하여 상기 화상 담지 부재 상에 형성된 정전 잠상을 현상하기 위해 현상제 운반 부재에서 화상 담지 부재로 비상하는 현상제를 운반하도록 화상 담지 부재에 대향하여 배치된 현상제 운반 부재와, 대향하는 부분에서 현상제가 비상하는 영역을 조절하기 위한 비상 현상제 조절 부재를 포함한다. 비상 현상제 조절 부재는 현상제 운반 부재에 의해 운반된 현상제로부터 이격되어 배치되고, 비상 현상제 조절 부재는 절연 부재이거나 전기적으로 부동하는 부재이다.

감광 드럼, 현상 롤러, 판형 부재, 진동 전계, 현상제

Description

현상 장치{DEVELOPING APPARATUS}

도1은 본 발명의 실시예에 따른 현상 장치의 구조의 예시를 도시하는 도면.

도2는 본 발명의 제1 실시예의 현상 구역 및 그 인접부를 도시하는 확대도.

도3은 본 발명의 현상 구역의 정의를 도시하는 도면.

도4는 본 발명의 실시예에서 하류 집중을 도시하기 위한 샘플 화상의 도면.

도5는 하류 집중의 정도를 수치값으로 전환하여 도시하는 그래프.

도6은 본 발명의 실시예에서의 현상 구역을 도시하기 위한 모델도.

도7은 본 발명의 실시예에서의 N/L 비율과 하류 집중 레벨 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도8은 본 발명의 실시예에서의 N/L 비율과 샘플 화상 농도 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도9는 본 발명의 제1 실시예와 비교예 1에서 비상하는 현상제를 제어하는 부재의 자유 단부와 감광 드럼 상에 토너의 전착량 사이의 관계를 도시하는 그래프.

도10 내지 13은 각각 본 발명의 다른 실시예에서의 현상 구역 및 그 인접부를 도시하는 확대도.

도14는 종래의 전자사진 장치의 구조를 도시하는 개략도.

도15는 하류 집중 화상을 도시하는 도면.

도16은 본 발명의 실시예에 따른 현상 장치를 도시하는 단면도.

도17은 본 발명의 실시예에 따른 현상 장치를 도시하는 사시도.

도18, 도19, 도21 및 도22는 각각 본 발명의 실시예에 따른 현상 장치를 도시하는 단면도.

도20은 비교 실시예에 따른 현상 장치를 도시하는 단면도.

도23은 본 발명에 사용된 프로세스 카트리지를 도시하는 단면도.

도24, 도25, 도27 및 도28은 각각 본 발명의 실시예의 현상 구역 및 그 인접부에서의 구조 부재를 도시하는 정면도.

도26은 본 발명의 실시예의 현상 구역 및 그 인접부에서의 구조 부재를 도시하는 측면도.

도29 및 도30은 각각 본 발명의 실시예의 현상 구역 및 그 인접부에서의 구조 부재를 도시하는 정면도.

도31은 본 발명의 실시예의 현상 구역 및 그 인접부에서의 구조 부재를 도시하는 정면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 감광 드럼

2 : 현상 롤러

4 : 토너량 조절 부재

5 : 비상 현상제 제어 부재

6 : 토너 교반 부재

8 : 토너 용기

10 : 비상 제어판

43 : 세척 블레이드

91 : 전극

100 : 현상 장치

본 발명은 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재가 서로 대향하는 대향 부분에서 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재 사이에 진동 전계가 생성되어, 현상을 수행하도록 현상제를 현상제 운반 부재에서 화상 담지 부재로 비상시키는 현상 장치에 관한 것이다. 상기 현상 장치는 비자성 단일 성분 현상제를 사용하기에 적절하고, 바람직하게는 전자사진 체계 또는 정전기 기록 체계를 사용하는 화상 형성 장치에 사용된다.

도14에 도시된 바와 같이 전자사진 프로세스를 사용하는 레이저 빔 프린터 또는 복사기와 같은 화상 형성 장치는 종래 기술에서 제안되었다. 이러한 화상 형성 장치의 기본 작동이 이하에 설명될 것이다.

통상 화상 담지 부재로 드럼 형태를 갖는 전자사진 감광 부재(11)(이하, "감광 드럼"이라 한다)는 1차 대전기(12)에 의해 전기적으로 균일하게 충전된다. 그 후에, 감광 드럼(11)은 외부 장치로부터 입력된 화상 정보에 상응하는 정전 잠상을 형성하도록 노광 장치(13)에 의해 광을 조사하도록 구성된다. 이러한 감광 드럼(11) 상의 정전 잠상은 가시적 화상, 즉 토너 화상을 제공하도록 현상 장치(60)에 의해 1차 대전기(12)부터 인가된 전압의 현상제와 동일한 마찰 전기의 극성을 갖는 현상제(이하, "토너"라 한다)로 현상된다. 토너 화상은 전사 대전기(14)에 의해 전사 재료(Q) 상에 전사된다. 전사 재료(Q)는 감광 드럼(11)으로부터 분리되어 토너 화상이 영구적인 화상을 제공하도록 정착되는 정착 장치로 이송된다. 전사 대전기(14)에 의해 감광 드럼(11) 상에 전사되지 않아서 감광 드럼(11) 상에 잔류하는 토너(T; 현상제)는 후속하는 화상 형성 프로세스 상태가 되도록 세척 장치(15)에 의해 제거된다.

토너(T)는 옐로우, 마젠타 시안 및 블랙의 컬러 토너들 중 임의의 하나의 컬러를 포함하는, 음으로 대전될 수 있는 비자성 단일 성분 토너이다. 교반 부재로서, 각각 판형 부재 또는 다양한 형태로 형성된 스크류를 포함하는 제1 토너 교반 부재(64) 및 제2 토너 교반 부재(65)가 존재하여, 도14에 표시된 화살표 방향으로 회전된다. 교반 부재는 현상제 운반 수단으로서 토너(T)를 토너 수용부에서 현상 롤러(61)를 향해 공급한다. 교반 부재의 개수는 2개로 한정되지 않으며, 교반 부재가 다양한 현상 장치의 구조에 상응하여 토너를 현상제 용기의 단부 부분에서 현상제 운반 부재의 부근으로 이송할 수만 있다면 적절하게 변할 수 있다.

도14에서, 현상제 용기 격벽(66)은 현상 롤러(61) 부근에 배치된 현상제 공급/긁음 롤러(62) 상에 항상 소정량의 토너를 공급하기 위해 최적화된 높이를 갖는다.

비자성 단일 성분 현상 방법에서, 토너를 자기력에 의해 공급하는 것은 불가능하기 때문에, 우레탄 스펀지로 제조된 현상제 공급/긁음 롤러(62)가 현상 롤러(61)에 대향하여 접촉된다. 현상제 공급/긁음 롤러(62)는 이들 사이의 닙부에서 현상 롤러(61)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전되어, 현상 롤러(61) 상에 토너(T)를 공급하고, 동시에 광전도성 드럼에 대향하는 위치를 지난 후에는 현상되지 않은 토너(T)를 현상 롤러(61) 상에서 긁어낸다.

현상 롤러(61) 상에서, 토너량 조절 부재인 조절 블레이드(63)는 얇은 토너층을 형성하도록 현상 롤러(61)에 접촉하여 토너량을 조절하고, 따라서 현상 구역(광전도성 드럼에 대향하는 위치)으로 이송되는 토너량을 결정한다. 현상 구역으로 이송된 토너량은, 예컨대 현상 롤러(61)에 접촉하는 조절 블레이드(63)의 접촉 길이 또는 접촉 압력에 의해 결정된다.

조절 블레이드(63)는, 예컨대 수백 ㎛의 두께를 갖는 인청동 또는 스테인레스 강의 얇은 금속판 상에 접합되거나 용접된다. 조절 블레이드(63)는 얇은 금속의 탄성에 의해 현상 롤러(61)에 대향하여 균일하게 접촉하는 팁 블레이드이다. 조절 블레이드(63)의 접촉 상태는 재료, 두께, 얇은 금속판이 현상 롤러의 가상 형상에 인입하는 깊이인 인입량 및 얇은 금속판의 설정 각도에 의해 결정된다.

또한, 현상 롤러(61)는 현상 구역(70) 내에 소정의 간극(이하, "SD 간극"이라 한다)을 갖는 감광 드럼(11) 표면에 대향되어, 바이어스 전압을 인가함으로써 진동 전계를 생성한다.

전술한 구조에서, 소정의 대전량 및 소정의 층 두께를 갖고 현상 롤러 표면 상에 전착된 상태로 현상 구역(70) 내에 이송된 토너(T)는 전술한 교번 전계가 인가되는 상태 하에서 감광 드럼(11)과 현상 롤러(61) 사이의 왕복 운동에 의해 감광 드럼 상에 정전 잠상을 가시화시킨다.

진동 전계에 의해 현상을 수행하는 현상 장치에서, "하류 집중"이라 하는 화상 결함이 일어나는 문제점이 공지되어 있다. 하류 집중 문제를 해결하기 위해, 일본 특허 출원 공개 평8-22185호가 제안되었다.

이하, 도15를 참조하여 하류 집중 현상을 설명한다.

도15는 종방향에서 관측된 현상제 롤러(61)와 현상제 드럼(11)의 모델도이다.

하류 집중은 도15의 H로 표시된 바와 같이 많은 양의 토너가 화상의 말단부에 집중되는 현상이다. 이러한 화상이 형성되면, 완성된 화상의 농도가 더 짙어지는 화상 결함이 발생한다.

도15에 도시된 바와 같이, 감광 드럼(11)과 현상 롤러(61) 사이에 AC 바이어스 전압을 인가하면, 통형 전계가 발생한다. 감광 드럼(11)과 현상 롤러(61) 사이의 간극에서, 토너는 전계에 의해 현상 롤러 표면으로부터 두 개의 방향 중 하나의 방향으로 수직하게 이동하게 된다. 현상 롤러는 만곡면을 가져서, 가장 인접한 부분으로부터 가장 인접한 부분을 제외한 부분에 있는 감광 드럼으로 이격되는 방향으로의 가속 작용에 의해 토너가 이동하게 된다. 토너가 감광 드럼의 부근에 오게 되어 전계의 방향이 변화되면, 토너는 가장 인접한 부분으로부터 더욱 이격되는 방향으로 이동되도록 감광 드럼 표면에 수직하는 방향으로 더욱 가속된다. 이러한 토너의 궤적은 도15에 도시된다. 다시 말하면, 전기는 토너 상에 작용하여 감광 드럼과 현상 롤러 사이의 간극의 가장 인접한 부분으로부터 상류에 위치된 토너를 더욱 상류측을 향하여 이동시키고 가장 인접한 부분으로부터 하류에 위치된 토너를 더욱 하류측으로 이동시킨다.

현상 롤러 표면에 전착된 토너는 전계에 의해 생성된 힘의 전기 라인을 따라 감광 드럼(11)과 현상 롤러(61) 사이를 왕복하여, 토너가 감광 드럼(11)과 현상 롤러(61) 사이에 가장 인접한 위치(S)에 대해 외부로 이동된다. 다시 말하면, AC 바이어스 전압이 인가되면, 토너(T)는 항상 현상 구역 외부를 향하는 방향으로 이동되는 속도의 성분을 갖는다.

다음에, 감광 드럼(11) 및 현상 롤러(61)가 도15에 표시된 화살표의 방향으로 회전될 경우, 즉 실제 현상이 수행될 경우가 설명될 것이다. 도면에서, 전위가 -100 V인 위치는 잠상 부분(토너가 전착된 명부전위), 즉 토너 화상 형성 영역을 나타낸다. 반면, 전위가 -500 V인 위치는 기준 전위 부분(토너가 전착되지 않은 암부전위), 즉 토너 화상이 형성되지 않은 영역을 나타낸다. 잠상 부분이 현상 구역에 도달하면, 현상 롤러 상의 토너는 잠상 부분 상에 전착되지만, 비상하는 토너(T1)가 위에서 설명한 바와 같이 현상 영역의 외부로 이동하는 속도 성분을 가지기 때문에 일부 토너는 잠상부의 상류측으로 이동된다. 또한, 전위가 -100 V 내지 -500 V 사이의 경계에서, -500 V의 위치에서 -100 V의 위치를 향하는 방향의 전계가 생성되고, 이로 인해 잠상 부분의 상류측을 향해 이동하는 토너(T1)가 경계에서 멈춰진다. 이러한 이유로, 잠상 부분의 후방 단부 부분에서의 토너량은 하류 부분 및 중심 부분에서의 토너량에 비해 증가된다. 결국, 토너의 하류 집중부(H), 즉 토너량이 화상 후방 단부 부분에서 증가하는 부분이 생성된다.

위에서 설명한, 하류 집중 화상을 감소시키기 위한 일본 특허 출원 공개 평8-22185호는 감광 드럼과 현상 롤러 사이에 배치된 판형 전극 부재를 사용하는 방법을 채용한다. 그러나, 이러한 방법은 하류 집중을 방지하기에 충분치 않다. 특히, 비자성 단일 성분 현상제를 사용하는 현상 장치에서는 몇몇 경우에 하류 집중 현상이 일어나게 된다.

또한, 일본 특허 출원 공개 평0-30089호 및 일본 특허 출원 공개 평8-95373호 또한 판형 전극 부재가 현상제의 이동을 제어할 목적으로 현상 구역에 제공되는 구조를 개시하고 있다.

위에서 언급한 3개의 일본 출원 공개 공보에서는, 예컨대 고온/다습과 같은 환경에서 판형 전극 부재의 표면 저항이 낮아지는 몇몇 경우에, 현상제 운반 부재로 인가된 바이어스 전압이 잠상 담지 부재로 누설된다.

본 발명의 목적은 간단한 프로세스를 통해 제공되고, 환경 적응성이 뛰어나며, 그 작동 수명까지 안정적으로 사용되는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 화상 말단부에서 화상 농도가 증가되는 화상 결함이 발생하는 것을 감소시킬 수 있는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 현상제 조절 부재의 표면을 따라 화상 담지 부재로 누설되는 전류를 억제할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적, 특징 및 장점과 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 취해진 본 발명의 양호한 실시예의 설명을 따라 고려하면 더욱 명확해질 것이다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명한다.

(제1 실시예)

본 발명에 따른 현상 장치는 도1에 도시된다.

도1에 도시된 현상 장치(100)는 비자성 단일 성분 비접촉 현상 형태의 현상 기구를 포함한다.

화상 형성 장치를 위한 현상 장치 이외의 구조 부재에 대하여는, 도14에 도시된 화상 형성 장치를 위한 부재를 적용할 수 있으므로 이에 대한 설명은 생략한다.

이후에, 현상 장치(100)를 상세히 설명한다.

도1에서, 화상 형성 장치에는 화상 담지 부재로서 감광 드럼, 현상제 운반 부재로서 현상 롤러(2; 현상 슬리브), 현상제 공급 부재로서 현상제 공급/긁음 롤러(3), 토너량 조절 부재(4), 현상제가 이동하게 되는 영역을 조절하는 비상 현상제 조절 부재로서 비상 현상제 제어 부재(5), 비자성 단일 성분 현상제로서 토너(T) 및 판형 토너 교반 부재(6)가 존재한다.

감광 드럼(1)으로는, 직경이 30 ㎜이고 유기 광전도체(OPC)와 같은 감광 재료를 갖는 알루미늄 소관의 표면을 코팅하여 준비된 부재가 사용된다. 현상 롤러(2)로는, 직경이 16 ㎜이고 내부에 살포된 그라파이트 및 탄소를 함유하는 석탄산 수지 용액을 갖는 알루미늄 소관의 표면을 분무 코팅하여 준비된 부재가 사용된다. 현상 롤러(2)의 양 단부에 SD(슬리브-드럼) 롤러가 배치되어 300 ㎛의 SD 간극을 유지하도록 감광 드럼(1) 표면에 대향하여 접촉된다. 현상제 공급/긁음 롤러(3)로는, 금속 코어의 5 ㎛ 직경의 외주 표면에 4.5 ㎜ 두께의 우레탄 발포체를 형성하여 준비된 부재가 사용된다. 토너량 조절 부재(4)로는, 0.1 ㎜ 두께의 인청동판이 사용된다.

현상 장치(100)의 작동을 설명한다.

토너(T)는 음으로 대전 가능한 비자성 단일 성분 토너이다. 토너 교반 부재(6)는 도1에 도시된 화살표의 방향으로 회전할 수 있도록 배치되어, 토너 수용부에서 현상 롤러(2)를 향해 토너(T)를 공급한다. 상기 도면에서, 도면 부호 7은 현상 롤러(2)의 인접부에 위치된 현상제 공급/긁음 롤러(3) 상에 항상 소정량의 토너를 공급하도록 최적화된 높이를 갖는 현상제 용기 격벽을 나타낸다.

현상제 공급/긁음 롤러는 현상 롤러(2)에 대향하여 접촉하고, 이들 사이의 닙부에서 현상 롤러(61)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전되어, 이에 의해 토너(T)를 현상 롤러(2) 상에 공급하고 동시에 감광 드럼(1)에 대향하는 위치를 지난 후에도 현상되지 않고 현상 롤러(2) 상에 잔류하는 토너를 긁어낸다.

토너량 조절 부재로서 현상 롤러(2)에 대향하는 조절 블레이드(4)는 얇은 토너층을 형성하도록 현상 롤러(2)에 접촉하여 현상 롤러 상의 토너량을 조절하고, 따라서 현상 구역으로 이송된 토너량을 결정하고 동시에 토너를 전기적으로 대전시 킨다.

위의 구조에서, 현상 구역으로 이송되어 소정의 대전량과 소정의 두께를 갖고 현상 롤러 표면 상에 전착된 상태에 있는 토너는 현상 롤러에 인가된 현상 바이어스 전압의 작용 하에서 현상 롤러와 감광 드럼 사이의 왕복 운동에 의해 감광 드럼 표면 상에 형성된 정전 잠상을 가시화한다. 현상 바이어스 전압으로는, DC 전압과 바이어스되거나 중첩된 AC 전압을 포함하고 감광 드럼과 현상 롤러 사이에 진동 전계를 생성하도록 설정된 전압이 사용된다. 특히, 현상 바이어스 전압은 최대값(Vmax)이 감광 드럼의 암부전위(비화상부)보다 크고, 최소값(Vmin)이 감광 드럼의 명부전위(화상부)보다 작도록 설정된다.

현상 롤러(100)를 위한 다양한 설정 조건을 설명한다.

감광 드럼(1)은 도1에 도시된 (드럼 내부의) 화살표의 방향으로 회전되고, 현상 롤러(2)는 도1에 도시된 (롤러 내부의) 화살표의 방향으로 회전된다. 현상 바이어스 전압으로는, -260 V의 DC 바이어스 전압과 함께 바이어스된 AC 바이어스 전압(마루 대 마루 전압: 2 kV, AC 주파수 = 3 kHz)을 포함하는 전압이 사용된다. 현상 롤러의 표면층으로 균일한 얇은 토너층을 제공하기 위해, 토너(량) 조절 부재(4)는 현상 롤러(2)의 회전 방향과 반대 방향으로 30 gf/㎝의 선형 압력으로 현상 롤러(2)에 대향하여 가압된다.

도2를 참조하여 비상 현상제 제어 부재(5)를 설명한다.

도2는 본 실시예의 현상 장치의 현상 구역과 그 인접부를 도시하는 확대도이다. 비상 현상제 제어 부재(5)는 그 자유 단부가 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 회전 중심을 연결하는 라인의 인접부에 인입하여 현상제의 이동을 제어하도록 배치된다. 본 실시예에서, 비상 현상제 제어 부재(5)는 감광 드럼(1) 뿐만 아니라 현상 롤러(2)에 대하여 비접촉 방식으로 배치된다. 또한, 비상 현상제 제어 부재(5)는 현상 롤러(2) 상에서 운반된 현상제와 접촉하지 않도록 배치된다. 비상 현상제 제어 부재(5)는, 예컨대 절연 수지 시트이다.

본 명세서에서, 현상 구역은 이하의 방식으로 결정되고 측정된다.

전술된 현상 장치에서, 토너가 현상 롤러(2) 상에서 이동하기에 충분한 AC 바이어스 전압은 전기적으로 대전된 토너가 현상 롤러 표면 상에 전착되고 감광 드럼(1)과 현상제 롤러(2) 모두가 정지된 상태에서 현상 롤러(2)에 인가된다. 이러한 AC 바이어스 전압은 일반적인 현상 시에 현상 롤러(2)에 인가된 현상 바이어스 전압일 수 있고, 중실 블랙(전체 블랙) 화상이 감광 드럼(1) 상에 형성될 때 맥베스 농도에 대하여 3,6 ㎝(1.4 in)의 화상 농도를 제공하도록 설정된다.

이 때, 주위의 구역과 비교하여 더 얇은 토너층이 형성되거나 토너층이 형성되지 않는 토너가 더 적은 구역과, 토너가 더 적은 구역에 인접하고 더 두꺼운 토너층이 형성되는 토너가 더 많은 구역이 있다. 이러한 상태를 도시하는 모델도가 도3에 도시된다. 도3에서, a 와 b 사이, 그리고 c 와 d 사이의 구역은 토너가 더 많은 구역이고, b 와 c 사이는 토너가 더 적은 구역이다. 본 명세서에서, a 와 d 사이의 구역은 "현상 구역"이라 한다. 현상 구역은 현상 롤러 상에서 40 μC/g의 토너의 평균 대전량, 현상 롤러 상에서 0.5 mg/㎠의 단위 면적당 토너 전착량 및 1 대기압/20℃(온도)/60 %RH(습도)의 환경에서 1초의 AC 바이어스 전압 인가 시간을 포함하는 조건 하에서, 측정을 통해 결정된다.

현상 구역의 폭(a 와 d 사이의 길이)은 감광 드럼(1)과 현상 롤러(2)의 직경, SD 간극, 온도와 습도 그리고 대기압과 같은 환경 조건, 현상 바이어스 전압, 토너의 대전량 및 현상 롤러 상의 토너의 전착량에 따라 변한다.

실험에 따르면, 감광 드럼의 직경이 30 ㎜, 현상 롤러의 직경이 16 ㎜, SD 간극이 300㎛, 토너의 평균 전하량이 40 μC/g, 그리고 (현상 롤러 상에서) 단위 면적당 토너 전착량이 0.5 mg/㎠인 조건 하에서 환경(1 대기압, 20 ℃, 60 %RH)에서의 현상 롤러와 감광 드럼 사이에 AC 바이어스 전압(주파수: 2500 Hz, 마루 대 마루 전압: 2000 V)이 1초 동안 인가된다면, 현상 구역(폭)은 4 ㎜이다.

본 실시예에서 비상 현상제 제어 부재(5)의 설정 위치를 설명한다.

우선, 하류 집중 화상 및 이를 평가하는 방법을 설명한다.

하류 집중 현상은 감광 드럼 상의 잠상의 전위차가 커질 때 두드러진다. 예컨대, 중실 블랙 화상과 이에 수반되는 중실 화이트 화상을 포함하는 화상의 경우에 두드러진다. 도4는 본 발명의 효과를 평가하기 위해 사용된 화상 패턴의 일부이다. X 좌표는 감광 드럼의 회전축 방향(종방향)을 나타내고, Y 좌표는 감광 드럼의 회전 방향(전사 재료의 이동 방향)을 나타낸다.

이러한 화상 패턴은 중실 블랙 화상(길이: 30 ㎜, 폭: 20 ㎜이고, 중실 화이트 화상이 수반된다)을 포함하는 화상을 포함한다. 이러한 화상은 화상 스캐너 시스템을 통해 개인 컴퓨터(PC)로 스캐닝되고, 화상 농도는 0 내지 255 사이의 숫자 데이터(농도 레벨)로 전환된다. 도5는 Y 좌표에 대한 샘플 화상의 농도 분포를 도 시한다.

다음에, 하류 집중부에서의 화상 농도를 수치로 전환하는 방법이 설명된다.

도5를 참조하여, Yb 에서 Yc 까지의 범위에서의 농도 레벨은 Ya 에서 Yb 까지의 범위에서의 농도 레벨보다 크다. 다시 말하면, Yb 에서 Yc 까지의 범위가 하류 집중 영역이다. 도5의 빗금친 부분은 하류 집중부의 농도 레벨의 전체값이고, 1 ㎜당 농도 레벨 변화는 하류 집중 레벨로 결정된다. 도5에 도시된 하류 집중 데이터의 경우에, Yb 와 Yc 사이의 하류 집중 영역의 값은 4(㎜)이고, 농도 레벨의 전체값(도5의 빗금친 부분)은 160이다. 따라서, 하류 집중 레벨은 160/4 = 40이다.

실험에 따르면, 하류 집중 레벨이 20 이하이면, 눈으로 관찰된 하류 집중 현상은 두드러지지 않는다. 본 발명에서, 20 이하의 하류 집중 레벨을 제공하는 화상은 우수한 화상이다.

도6은 본 실시예에서의 현상 구역 및 그 인접부를 도시하는 확대도이다. 지점(a)에서 지점(d)까지의 범위는 현상 구역이고, 그 길이를 L이라 한다. 비상 현상제 제어 부재의 자유 단부의 위치에서 지점(d)까지의 범위는 비상 현상제 제어 부재(5)의 현상 구역 인입량이다. 즉, 현상 구역의 상부 단부 부분에서 감광 드럼(1)의 이동 방향으로 비상 현상제 제어 부재(5)의 자유 단부까지의 길이를 N이라 한다. 도6에서, 비상 현상제 제어 부재(5)는 감광 드럼(1)과 현상제 롤러(2) 상의 토너(T) 모두에 접촉하지 않도록 배치된다.

도7은 N/L의 값(비율)이 변화함에 따른 하류 집중 레벨의 진행을 도시한다. 도7에 도시된 바와 같이, N/L 비율이 0.1 이상일 때 하류 집중 레벨이 20 이하가 되며, 따라서 우수한 화상을 제공한다.

도8은 N/L 비율이 변화함에 따른 중실 블랙 화상의 화상 농도의 진행을 도시한다. 화상 농도는 맥베스 농도계("맥베스 시리즈 1200")를 사용하여 측정된다. 도8에 도시된 바와 같이, N/L 비율이 0.9를 초과하면, 완성된 화상 농도는 낮아진다. 다시 말하면, 비상 현상제 제어 부재(5)가 0.1 ≤N/L ≤0.9의 관계를 만족하도록 배치함으로서 하류 집중을 최소화시킬 수 있다.

하류 집중 레벨이 10 이하(도7에서 N/L 비율이 0.3 이상)일 때, 하류 집중은 눈으로 관측되지 않는다. 또한, 중실 화상 농도(맥베스 농도)가 1.4 이상(N/L 비율이 0.6 이하)일 때, 낮은 온도/ 낮은 습도 환경과 같이 토너가 이동하기 어려운 환경에서도 우수한 화상을 얻을 수 있다. 따라서, 비상 현상제 제어 부재(5)가 0.3 ≤N/L ≤0.6의 관계를 만족하도록 배치되는 것이 바람직하다.

이하에서는, 비교예 1에 기초하여 본 발명의 효과를 설명한다.

(비교예 1)

본 실시예의 현상 장치는 일본 특허 출원 공개 평8-22185호에 개시된, 전압이 제어 전극판(비상 현상제 제어 부재)의 전극부에 인가되는 이중 성분 현상제를 사용하는 현상제 장치이다. AC 전압과 함께 바이어스된 DC 성분을 포함하는 바이어스 전압은 현상 슬리브에 인가되고, DC 성분만을 포함하는 바이어스 전압은 전극 부분에 인가된다. 이렇게 함으로써, 제1 진동 전계가 전극 부분과 현상 슬리브 사이에 생성되고, 제2 진동 전계가 감광 드럼과 현상 슬리브 사이에 생성된다. 본 비교예의 현상 장치 및 다른 부재의 구조 및 작동에 대한 설명은 생략한다.

도9는 감광 드럼 상의 중실 블랙 화상의 토너 전착량과 비교예 1의 (이중 성분 현상제를 사용하는) 현상 장치 내의 제어 전극판의 자유 단부 위치 사이의 관계와, 감광 드럼 상의 중실 블랙 화상의 토너 전착량과 제1 실시예의 (단일 성분 현상제를 사용하는) 현상 장치 내의 비상 현상제 제어 부재의 자유 단부 위치 사이의 관계를 도시한다. 도면에서, "중심"은 감광 드럼과 현상 롤러 사이가 가장 인접한 위치를 의미한다. 횡좌표 상의 양(+)의 측면은 가장 인접한 위치로부터 감광 드럼 회전 방향으로 상류측이고, 음(-)의 측면은 가장 인접한 위치로부터 감광 드럼 회전 방향으로 하류측이다.

도9에 도시된 바와 같이, 비교예 1에서 중심 전극판의 자유 단부 위치가 중심으로부터 약 +3 ㎜일 때 토너 전착량은 감소하기 시작하고, 토너 전착량이 약 20% 내지 약 30% 정도 더 감소되는 범위가 하류 집중이 충분히 낮은 범위이다. 이 때, 제어 전극판의 자유 단부의 대응하는 전위 범위는 중심으로부터 ±1 내의 범위이다. 반면, 본 발명(예시 1)에서는, 하류 집중이 충분히 낮은 범위는 토너 전착량이 대체로 감소하지 않는 위치(중심으로부터 +3 ㎜)에서 시작한다. 또한, (비상 현상제 제어 부재의) 자유 단부 위치가 중심으로부터 약 -1 ㎜인 위치부터 토너 전착량이 감소하기 시작한다.

비교예 1에서는 전극 부재와 현상 롤러 사이에서 진동 전계가 생성된다. 이러한 이유로, 토너는 제어 전극판의 측표면 상에 전착되어 감광 드럼을 대면하므로, 감광 드럼 상에 전착된 토너량을 감소시키기 위해 제어 전극판의 자유 단부 위 치가 중심 부근에 인입한 이후에만 하류 집중 화상이 감소될 수 있다. 반면, 본 발명의 제1 실시예에서는 하류 집중 부분을 형성하는 토너가 억제되므로, 감광 드럼 상에 전착된 토너량이 변하지 않는 구역에서도 하류 집중을 충분히 낮출 수 있다.

또한, 비교예 1에서는 전압이 전극에 인가되기 때문에 대기압이 낮은 경우에 감광 드럼과 현상 롤러 사이에서 전극 부재를 통해 방전 현상이 일어나기 쉬우며, 이에 의해 화상 결함이 일어나게 된다. 특히, 대기압이 70 kPa인 경우에, 누설 전계는 3.2 V/㎛이다. 반면, 제1 실시예에서는 대기압이 70 kPa인 경우의 누설 전계는 5.5 V/㎛이다.

또한, 비상 현상제 제어 부재가 전압이 인가된 전극을 구비하는 구조는 강한 정전기력이 전극과 현상 롤러 사이에 인가되는 상태로 위치되어, 비상 현상제 제어 부제와 현상 노이즈의 진동을 증가시킨다. 결국, 비교예 1의 구조에서 현상 롤러 또는 감광 드럼에 접촉하는 비상 현상제 제어 부재의 부분에서 지터(jitter)가 발생하기 쉽다. 지터가 발생되면, 현상제는 감광 드럼에 대향하는 비상 현상제 제어 부재의 표면 상으로 이동되어, 바람직하지 않게 하류 집중 화상 방지 효과를 감소시킨다. 이러한 이유로, 본 발명의 제1 실시예에서는, 비상 현상제 제어 부재가 절연 재료로 구성되고 전극을 구비하지 않거나, 전압이 인가되지 않는 전극이 구비되는, 즉 전극이 전기적인 부동 상태(floating state)로(즉, 전기적으로 절연되도록) 위치되는 것이 바람직하다. 비상 현상제 제어 부재에 전극이 구비되더라도, 전극은 적어도 현상 상태에서는 전기적인 부동 상태에 위치된다.

(제2 실시예)

도10은 본 실시예의 현상 장치의 개략적인 구조도를 도시한다.

구조 및 작동에 대하여는, 제1 실시예에 사용된 것과 동일한 부재 또는 수단이 동일한 도면 부호 또는 기호로 표시하였으며, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.

제2 실시예의 특징으로서, 비상 현상제 제어 부재(51)는 탄성 시트이고, 현상 구역 내의 현상 롤러(2) 상에서 토너 접촉층과 접촉하지 않도록 배치된다. 또한, 비상 현상제 제어 수단(51)은 현상 구역 내에서 감광 드럼(1)과 접촉한다.

비상 현상제 제어 부재(51)는 300 ㎛의 SD 간극에 정확하게 삽입되어야 한다. 본 실시예에서, 가압되어 감광 드럼(1)과 접촉하게 되는 비상 현상제 제어 부재(51)로 탄성 시트가 사용되어, 비상 현상제 제어 부재(51)의 자유 단부 부분을 원하는 위치에 정확하게 설정할 수 있다.

(비교예 2)

도11은 본 비교예의 현상 구역 및 그 인접부의 확대도이다. 도11에 도시된 바와 같이, 비상 현상제 제어 부재(52)의 자유 단부는 현상 롤러(2) 상에 전착된 토너(T)와 접촉하지만 감광 드럼(1)과는 접촉하지 않으며, 이것을 제외하면 제1 실시예와 유사하다.

비교예 2에서, 비상 현상제 제어 부재(52)는 현상 구역 내의 현상 롤러 상의 토너층과 접촉하여, 제1 및 제2 실시예의 경우와 비교할 때 현상 롤러 상의 토너 코팅 상태를 교란시키기 쉽다. 특히, 단일 성분 현상제 체계에서는 토너 코팅 상 태를 교란하는 것은 토너 코팅 상태가 악화되는 화상 결함을 야기시킨다. 또한, 화상 형성 작동이 반복적으로 수행될 때, 이동하는 토너는 감광 드럼과 대면하는 비상 현상제 제어 부재(52)의 측표면 상으로 이동된다. 그 후에, 이동된 토너는 감광 드럼(1)과 비상 현상제 제어 부재(52) 사이에서 교환되어, 제1 및 제2 실시예의 경우와 비교할 때 하류 집중 화상이 발생하기 쉽다. 또한, 몇몇 경우에, 토너가 감광 드럼(1) 상의 잠상 영역 이외의 영역에 전착되는 농무(fog)라고 하는 화상 결함이 발생하기 쉽다.

반면, 제1 및 제2 실시예의 현상 장치는 현상 롤러(2) 상에서 토너층에 접촉하지 않도록 배치된 비상 현상제 제어 부재를 포함하여, 비교예 2와 비교할 때 전술된 화상 결함을 일으키지 않고 하류 집중을 방지할 수 있다.

(제3 실시예)

도12는 본 실시예의 현상 장치의 개략적인 구조도를 도시한다.

구조 및 작동에 대하여, 제1 실시예에 사용된 것과 동일한 부재 또는 수단은 동일한 도면 부호 또는 신호로 표시하였으며, 따라서 이에 대한 설명은 생략한다.

제2 실시예의 특징으로서, 비상 현상제 제어 부재(52)는 감광 드럼(1) 내에 위치된 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 회전 중심을 연결하는 라인(P) 상의 지점(A)을 향해 배치된다. 이렇게 함으로써, 비상 현상제 제어 부재(53)는 감광 드럼(1) 표면에 대향하여 가압된다. 본 실시예에서, 비상 현상제 제어 부재(52)로서, 500 ㎛ 두께의 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름를 포함하는 전기 시트 부재가 사용된다.

본 실시예의 효과를 설명한다.

비상 현상제 제어 부재(52)는 300 ㎛의 SD 간극 내에 정확하게 삽입되어야 한다. 본 실시예에서, 비상 현상제 제어 부재(52)는 탄성 시트 부재를 사용함으로써 감광 드럼(1)에 대향하여 가압되고, 이는 비상 현상제 제어 부재(53)의 자유 단부 부분을 소정의 위치에 정확하게 설정하는 것을 가능케 한다.

또한, 감광 드럼(1)과 비상 현상제 제어 부재(53) 사이의 접촉에 의해 토너가 감광 드럼(1)에 대면하는 비상 현상제 제어 부재(53)의 표면 상에 전착되는 것을 방지한다. 결국, 현상 작동이 반복적으로 수행될 때에도 하류 집중 화상은 발생하지 않는다.

또한, 비상 현상제 제어 부재(53)로 절연 부재를 사용함으로써, 방전 현상에 의해 화상 결함을 일으키는 전압은 대기압이 낮은 환경에서도 비상 현상제 제어 부재가 사용되지 않는 경우의 전압과 대체로 동일하다.

(제4 실시예)

도13은 본 실시예의 현상 장치의 개략적인 구조도를 도시한다.

제4 실시예의 특징으로서, 전극(91), 전극을 둘러싸는 절연 부재 및 전기 전도성 부재를 포함하는 판형 비상 현상제 제어 부재(54)는 전극이 전기적으로 접속되지 않는 전기적인 부동 방식으로 배치되는 조건으로 현상 구역 내에 삽입되어 배치된다.

본 실시예에서, 제1 실시예와 동일한 효과를 얻을 수 있다.

이후에, 전극에 전압이 인가되는 것을 제외하고는 제4 실시예와 동일한 구조를 갖는 현상 장치의 경우를 비교예 3으로 설명한다.

(비교예 3)

본 비교예에서, DC 바이어스 전압은 제4 실시예의 현상 장치 내의 전극(91)에 인가되며, 이를 제외하고는 제4 실시예와 동일하다.

DC 바이어스 전압이 전극 부재(91)에 인가되는 경우에, 전극(91)과 현상 롤러(2) 사이에 진동 전계가 생성되며, 이에 의해 비상 현상제 제어 부재(54) 자체가 정착되거나 정착될 것이고, 전기 굴곡 진동을 생성한다. 이러한 진동에 의해, 비상 현상제 제어 부재(54)의 자유 단부가 감광 드럼 및 현상 롤러에 접촉하게 된다. 감광 드럼에 대향하여 위치된 비상 현상제 제어 부재(54)의 대향 표면과 현상 롤러 사이에 생성된 전계에 의해 비상 현상제 제어 부재(54)의 자유 단부가 현상 롤러 상의 토너에 접촉하거나 인접하는 상태에서, 현상 롤러 상의 토너는 비상 현상제 제어 부재(54)의 대향 표면 상에 능동적으로 전착된다. 그 후에, 전착된 토너는 비상 현상제 제어 부재(54)와 감광 드럼(1) 사이에 생성된 전계의 작동에 의해 하류 집중 화상을 형성한다.

여기서, 비상 현상제 제어 부재의 진동을 설명한다.

단일 성분 현상제를 채용한 현상 장치를 사용하는 경우에, 이중 성분 현상제를 채용하는 현상 장치와는 다르게 현상 영역 내에 운반체 사슬(chain)등이 생성되지 않는다. 이러한 이유로, 비접촉 방식으로 현상을 수행하는 경우에 단일 성분 현상 체계에서 충분한 농도를 보장하도록 SD 간극이 바람직하게는 200 내지 400 ㎛ 의 범위로 더욱 좁게 설정되는 것이 바람직하다. 또한, 전술한 이유로, 비상 현상제 제어 부재가 현상 롤러 상의 토너층에 접촉하지 않고 삽입된 경우에는 비상 현상제 제어 부재의 적절한 두께는 SD 간극에 대응하여 10 ㎛ 내지 300 ㎛이다. 그러한 비상 현상제 제어 부재가 사용되어 SD 간극의 진동 전계 내에 삽입된 경우에, 비상 현상제 제어 부제 자체는 진동하기 쉽다.

제4 실시예에서, 비상 현상제 제어 부재가 절연 부재 또는 전극을 포함하는 경우라도, 전극 부분이 전기적으로 부동 상태인 경우에는 진동 전계에 의해 비상 현상제 제어 부재가 진동되어도 비상 현상제 제어 부재와 현상 롤러 사이에 전계가 없다. 이러한 이유로, 토너는 비상 현상제 제어 부재의 상부 표면 상에 조금 이동되어 전착된다. 따라서, 연속적인 현상 작동에서도 하류 집중 화상을 방지할 수 있다.

전술된 실시예에서, 비상 현상제 제어 부재는 각각은 이를 지지하기 위한 지지부가 상부 부분에 위치되고, 자유 단부는 중력 방향으로 하부 위치에 위치되도록 지지된다. 다시 말하면, 비상 현상제 제어 부재는 중력 방향으로 떨어지도록 배치되고, 이러한 배치가 바람직하다. 이렇게 함으로써, 현상 롤러와 감광 드럼 사이의 간극 내에서의 공기 유동이 제한되고, 따라서 공기 흐름이 감소된다. 따라서, 현상 롤러 및 감광 드럼의 회전 방향으로의 공기 흐름에 의해 상류측에서 하류측으로 운반된 현상제의 양이 감소될 수 있어서, 현상제의 비산을 감소시킨다.

다음에, 본 발명에 따른 현상 장치의 다름 실시예를 설명한다.

도16은 본 발명의 현상 장치 및 화상 형성 장치를 도시하는 단면도이다.

화상 형성 장치는 화상 담지 부재로서, 광전도성 재료로 코팅된 금속 실린더를 포함하는 감광 드럼(1)을 포함한다. 도시되지 않은 잠상 형성 수단에 의해 감광 드럼(1) 상에 정전 잠상 화상이 형성된다. 현상 장치는 감광 드럼(1)에 대향하게 배치된다. 현상 장치는 현상제로서 토너(T)를 수용하는 현상제 용기(8)를 포함한다. 본 실시예에서, 토너(T)는 음으로 대전 가능한 비자성 단일 성분 토너이고, 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙 등의 착색제를 포함하는 염료 또는 안료를 포함한다.

토너 용기(8)에서, 예컨대 다양한 형태의 판형 부재 또는 스크린을 포함하는 토너 교반 부재(15)는 도16의 화살표로 표시된 방향으로 회전되고, 이에 의해 현상제 용기(8) 내의 토너(T)는 현상제 운반 수단인 현상 롤러(2)를 향해 공급된다. 따라서, 토너 교반 부재는 토너 공급 통로를 생성한다. 교반 부재가 현상제 용기의 단부 부분으로부터 현상 롤러로 토너를 공급하는 토너 공급 통로를 생성할 수만 있다면, 교반 부재의 개수는 한정되지 않는다. 긁음/공급 롤러(3)는 접촉 또는 비접촉 방식으로 현상 롤러(2)에 대향하여 배치된다. 상기 긁음/공급 롤러(3)는 롤러(3)와 현상 롤러(2) 사이의 회전 속도의 차이를 생성하도록 회전 구동되어, 현상 롤러(2)에 적절한 양의 토너를 공급하고, 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 대향하는 위치를 통과한 후에도 현상되지 않은 현상 롤러(2) 상의 토너를 긁어내는 기능을 한다. 긁음/공급 롤러(3)의 회전 방향은 특정하게 한정되지는 않지만, 토너의 공급 및 긁음의 수행 관점에서 현상 롤러(2)의 회전 방향과 동일한 것이 바람직할 것이다.

토너량 조절 부재로서 조절 블레이드(4)는 현상 롤러(2)에 대하여 접촉되고, 이에 의해 얇은 토너층을 형성하도록 현상 롤러(2) 상의 토너를 조절한다. 조절 블레이드(4)는 현상 구역(감광 드럼(1)에 대향하는 위치)으로 운반된 토너량을 결정하여 토너와 조절 블레이드 사이의 마찰력을 사용하여 전기적으로 토너를 대전시키는 기능을 갖는다. 조절 블레이드(4)는 예컨대, 인청동, 스테인레스 강과 등의 (약 수 백 ㎛ 두께) 얇은 금속판을 포함한다. 토너를 마찰 전기식으로 균일하게 대전시키기 위해, 폴리아미드 엘라스토머 등의 얇은 필름이 현상 롤러(2)에 대하여 접촉된 조절 블레이드의 접촉 표면 상에 적층될 수 있다. 얇은 금속판은 자유 단부 부분에서 접착 또는 일체 형상에 의해 형성된 우레탄 수지 또는 실리콘 수지의 상부를 가질 수 있다. 얇은 금속판의 탄성에 의해, 조절 블레이드(4)는 현상 롤러(2)에 대해 균일하게 접촉된다.

감광 드럼(1)과 현상 롤러(2) 사이의 대향 부분의 부근의 현상 구역으로 이송된 토너의 대전량 및 토너량은 현상 롤러(2)에 접촉하는 조절 블레이드(4)의 접촉 압력 및 접촉 길이 등에 의해 결정된다. 접촉 압력은 얇은 금속판의 재료, 두께 및 굴곡량 및 조절 블레이드(4)와 현상 롤러(2) 사이의 접촉 각도에 의해 결정된다. 현상 롤러(2)에서 이송된 토너의 단위 표면적당 토너량은 각각의 인자들을 적절하게 설정하여 약 0.3 내지 1.0 ㎎/㎠의 범위로 제어된다.

현상 롤러(2)에서 감광 드럼(1)의 회전 방향으로의 하류에 배치된 현상 조오(39)는 현상 롤러(2)를 둘러싸는 보호 부재이고, 또한 화상 형성 시에 현상 부분으로부터 비산된 토너를 수집하는 기능도 한다.

감광 드럼(1)은 도16의 화살표에 의해 내부에 표시된 회전 방향으로 도시되 지 않은 구동 수단에 의해 회전 구동된다. 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(2)는 이들 사이의 소정의 간극(SD 간극)과 비접촉 상태로 유지된다. 현상 롤러(2) 상의 토너는 감광 드럼(1) 상의 정전 잠상 화상 위에 전착되도록 SD 간극을 지나 비상하게 된다. 토너가 비상하게 하기 위해, DC 전압 및 AC 전압을 포함하는 중첩 전압이 현상 롤러(2)에 인가되고, 따라서 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 교류 전계를 생성한다.

현상 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에, 현상제의 비상 구역을 조절함으로서 토너를 조절하는 판형 비상 현상제 조절 부재인 비상 제어판(10)이 배치된다. 비상 제어판(10)용 재료는 전기적 저항이 높은 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 절연 특성이 뛰어난 것이다. 그러한 재료는 104 ohm.㎝ 이상의 체적 저항을 갖고, 바람직하게는 109 ohm.㎝ 이상의 체적 저항을 갖는다. 바람직하게는, 비상 제어판(10)은 가요성을 가지며, 10 내지 500 ㎛의 두께를 갖는, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, PVC(폴리비닐 클로라이드), 아크릴 수지 또는 스티렌-비닐 아세테이트 공중합체와 같은 중합체 재료의 시트로 형성될 수 있다.

특히, 비상 제어판(10)은 바람직하게는 연성과, 자유 단부가 시트 상태에서 하나의 손가락으로 가압하여도 쉽게 굴곡되고 압력이 해제되면 쉽게 원래 위치로 복귀하는 탄성을 갖는다. 더욱 바람직하게는, 비상 제어판이 가요성을 가지기 위해 40 ㎛ 이상의 두께를 갖는다. 또한, 더욱 바람직하게는, 비상 제어판(10)이 전술한 연성을 가지기 위해 300 ㎛ 이하의 두께를 갖는다. 전술한 재료에 추가하여, 비상 제어판으로서 다양한 공업 플라스틱으로부터 선택되고, 시트 형태로 형성될 수 있는 플라스틱 재료가 적절하게 사용된다. 그러나, 전술한 가요성을 유지하기 위해, 수지 또는 플라스틱에 강화제로 사용되는 유리 섬유 등의 충전재가 바람직하게는 최소 요구량으로 사용되거나 생략될 수 있다. 바람직하게는, 전기 절연 시트 또는 전기 부동 시트가 비상 제어판(10)으로 사용될 수 있다. 다시 말하면, 비상 제어판(10)과 감광 드럼(1) 사이에, 그리고 비상 제어판(10)과 현상 롤러(2) 사이에 전계가 생성되지 않는 것이 바람직하다.

비상 제어판(10)은 일단부가 현상 용기(8)에 고정된 고정 단부를 가지며, 타단부는 자유 단부이다. 비상 제어판(10)은 고정 단부로부터 굴곡되어 자유 단부측에서 감광 드럼(1)에 대해 접촉하도록 배치된다. 비상 제어판(10)은 현상 롤러(2)의 표면(형상)과 유사한 이송면을 갖도록 굴곡 형상으로 배치된다. 또한, 비상 제어판(10)은 현상 롤러(2)로부터 이격되지 않고 현상 롤러(2)로부터 소정 간격을 유지한다.

비상 제어판(10)의 자유 단부는 대체로 교류 전계에 의해 토너가 비상하는 현상 구역 내에 배치되고, 이에 의해 감광 드럼(1)의 이동 방향으로 현상 구역의 상류측에서 토너의 비상을 물리적으로 저지하여 토너 비상 구역을 형성한다.

전술한 비상 제어판(10)을 사용함으로서, (더 많은 토너의 양이 존재하는) 화상의 말단에서 토너를 감소시킬 수 있다.

비상 제어판(10)은 (감광 드럼(1)과 현상 롤러(2) 사이의) 가장 인접한 부분으로부터 상류측 상에 현상되는 토너의 양을 감소시킴으로서 토너의 하류 집중을 방지하도록 사용된다. 토너의 하류 집중을 방지하기 위해, 감광 드럼 표면에 대향 하는 비상 제어판 표면 상으로 이동하여 전착되는 토너의 양을 감소시키도록 비상 제어판(10)이 감광 드럼(1)에 대해 접촉하는 것이 바람직하다.

도17은 비상 제어판(10)의 사시도이다. 감광 드럼(1)은 화살표의 방향으로 회전되고, 현상 롤러(2)는 감광 드럼(1)에 대향하여 배치된다. 금속 코어(2a)는 현상 롤러(2)의 중심(축)위치와 동축으로 연장되고, 화살표의 방향으로 회전 구동된다. 금속 코어(2)는 도시되지 않은 가압 수단에 의해 감광 드럼(1)과 현상 롤러(2) 사이의 간극을 유지하는 간극 유지 수단을 통하여 감광 드럼(1)에 대해 가압되거나, 감광 드럼(1)측으로부터의 가압력을 수용한다. 금속 코어(2a)의 (현상 롤러(2)에 인접한) 각각의 단부는 활주 성능이 우수하고 압축 변형이 비교적 작은 활주 가능한 폴리아세틸 수지 유기 중합체 재료로 구성된 간극 유지 롤러(11)와 회전 가능하게 결합된다. 간극 유지 롤러(11)는 현상 롤러(2)보다 큰 외경을 가지며, 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 일정한 거리를 유지하는 가압력으로 감광 드럼(1)에 대해 가압된다. 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(2)가 서로 대향하는 간극 내에서, 비상 제어판(10)이 감광 드럼 회전 방향으로 상류측으로부터 삽입된다. 전체 현상 구역에서 비상 제어판(10)의 효과를 이루기 위해, 감광 드럼(1)의 축방향으로의 비상 제어판(10)의 자유 단부의 길이는 정전 잠상 화상이 형성되는 감광 드럼(1)의 폭보다 긴 것이 바람직하다.

또한, 전술한 바와 같이, 비상 제어판의 자유 단부가 감광 드럼에 대해 접촉할 때가 감광 드럼으로부터 이격된 경우보다 토너의 하류 집중을 효과적으로 방지한다. 일본 특허 출원 공개 평8-95373호는 판형 제어 전극 부재를 직선 방식으로 감광 드럼에 대해 접촉시키는 방법을 개시한다. 그러나, 이러한 방법은 이후에 설명되는 바와 같이 몇몇 경우에 현상 롤러와 제어 전극 부재 사이의 가장 인접한 거리가 SD(슬리브-드럼) (현상 롤러와 감광 드럼 사이의)간극보다 현저하게 작다. 특히, 고온-다습 환경에서, 제어 전극 부재의 표면 저항은 주위 습도와 제어 전극 부재의 흡습 특성에 따라 낮아질 수 있다. 감광 드럼과 현상 롤러 사이에 생성된 진동 전계 전압의 진폭은 보통 SD 간극에서 전기 방전(전류 누설)이 일어나지 않도록 파센의 법칙에 의해 공지된 방출 한계 전위차보다 더 작게 설정되고, 또한 SD 간극에서 현상제가 충분히 비상할 수 있는 전위차로 설정된다.

그러나, 현상 롤러와 제어 전극 부재 사이의 가장 인접한 거리는 SD 간극 보다 현저히 작아서, SD 간극에서 전류 누설이 일어나기 쉽고, 따라서 몇몇 경우에 전류가 제어 전극 부재의 표면을 따라 감광 드럼을 통과하는 전기 방전(크리핑 방전; creeping discharge)을 발생시킨다. 이러한 이유로, 전류 누설은 비상 제어판이 현상 롤러 또는 감광 드럼에 접촉하는 경우에 일어나기 쉽다. 또한, 비상 제어판이 감광 드럼과 접촉하지 않는 경우에, 비상 제어판에 의한 제어는 덜 효과적이다. 결국, 전술한 현상제 하류 집중 방지 효과는 감소된다.

비상 제어판은 감광 드럼에 대해 접촉되도록 굴곡되어, 비상 제어판과 현상 롤러 사이의 가장 인접한 거리를 증가시킬 수 있다. 결국, 전술한 누설은 방지될 수 있다. 본 발명은 이러한 발견에 기초하여 달성되었다.

이후에는, 전술한 화상 형성 장치에서의 비상 제어판의 자유 단부 및 그 인접부의 특정 구조를 실시예들에 기초하여 설명한다.

(제5 실시예)

도18은 전술한 화상 형성 장치의 본 실시예에 따른 현상 장치를 도시하는 비상 제어판의 자유 단부 및 그 인접부의 확대 단부도이다.

도18을 참조하면, 감광 드럼(1)은 감광 물질로 코팅된 알루미늄을 포함한다. 현상 롤러(5)는 (감광 드럼(1)에 인접한 표면에서) 16 ㎜의 외경을 갖고, 양 단부 부분에서 10 ㎜의 직경을 갖는 금속 코어부를 포함하는 금속 롤러를 포함한다. 금속 롤러의 표면은 거친 입자로 카본 블랙 입자를 포함하는 페놀 수지로 코팅된다. 코팅 필름은 페놀 수지 코팅 필름 이외에, 통상의 접촉 현상용 현상 롤러의 표면층으로 사용된 표면 코팅된 층일 수 있다. 예컨대, 표면 코팅된 층은 표면 거칠기를 조절하는 다양한 거친 입자, 다양한 대전 제어제 등을 실리콘 수지(고무), NBR(니트릴-부타디엔 고무), 하이드린계 수지(고무), 나일론 수지, 우레탄 수지(고무), 플루오르 코팅 수지 등과 같은 결합 수지 또는 고무에 분포시킴으로써 준비될 수 있다. 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(2)는 점선으로 표시된 간극 (SD 간극) 유지 롤러(13)에 의해 300 ㎛의 간극으로 비접촉 상태로 유지된다. 감광 드럼과 현상 롤러(2) 사이의 간극이 감광 드럼(1)과 현상 롤러(2) 사이에 비상 제어판(10)이 개재되어 더 좁아질 때, 바람직하지 않은 줄무늬 화상이 발생하게 된다.

SD 간극에서의 변화의 관점에서, SD 간극은 바람직하게는 비상 제어판이 감광 드럼과 현상 롤러 사이에 개재되지 않도록 10 ㎛ 이상이다. 적절한 강성을 제공하는 40 ㎛ 이상의 시트 두께를 고려하면, SD 간극은 50 ㎛ 이상인 것이 더욱 바람직할 수 있다. 또한, SD 간극이 과도하게 넓어지면, 토너의 비상이 어려워진다. 결국, 현상 성능이 떨어지고, 현상 장치의 기능이 수행되지 않는다. 따라서, SD 간극은 바람직하게는 1 ㎜ 이하이다. 특히, 비자성 단일 성분 현상 체계에서는, 현상제 사슬이 형성되지 않아서, 현상제 층의 두께가 더욱 얇아지고 비상 거리는 더욱 길어진다. 따라서, SD 간극은 50 ㎛ 이하인 것이 더욱 바람직할 것이다.

비상 제어판(10)이 감광 드럼(1)의 회전 방향에서 상류측으로부터 삽입된다면, 비상 제어판(10)의 효과는 현상 롤러(2)의 회전 방향과 상관없다. 본 실시예에서, 감광 드럼(1)은 도18에 표시된 화살표의 방향으로 회전되고, 현상 롤러(2)는 이들 사이의 대향 부분의 인접부에서 감광 드럼(1)과 동일한 방향으로 이동하도록 회전된다.

비상 제어판(10)은 감광 드럼(1)과 현상 롤러(2) 사이의 대향 부분에서 간극 내로 삽입되어, 비상 제어판(10)의 자유 단부가 도18의 위치(26)에서 감광 드럼(1)에 대해 접촉한다. 비상 제어판(10)의 타단부는 현상제 용기와 일체로 배치된 기부(34) 상에 고정된다.

파단선(27)은 감광 드럼(1)이 제거될 때의 비상 제어판(10)의 위치를 나타내며, 대체로 직선이다. 이러한 상태에서, 비상 제어판(10)은 (감광 드럼이 존재한다고 가정했을 때) 자유 단부가 감광 드럼에 인입하여 현상 롤러에 접촉하지 않도록 배치된다. 화살표(19)로 표시된, 파단선(27)과 감광 드럼(1) 사이의 가장 인접한 거리는 SD 간극(300 ㎛)보다 큰 900 ㎛로 설정된다.

감광 드럼(1)이 장착될 경우, 비상 제어판(10)은 기부(34) 상의 고정 단부측으로부터 굴곡되어, 자유 단부의 에지에서 감광 드럼에 대해 접촉하도록 배치된다. 비상 제어판의 자유 단부가 에지에서 감광 드럼에 대해 접촉되는지 여부의 결정은 감광 드럼(1)과 동일한 형상을 갖고 높은 빛 투과율을 갖는 유리 또는 플라스틱 소재 드럼이 장착되어 관측을 통해 이루어지며, 비상 제어판의 자유 단부의 접촉 상태는 선 접촉 상태이거나 면 접촉 상태이다. 필요에 따라, 물과 같은 약간의 액체가 접촉 부분에 인가된다. 표면 장력에 의해 액체로 충전된 공간이 접촉 지점의 양 측면에 존재할 경우, 접촉 상태는 면 접촉 상태로 결정된다. 공간이 접촉 지점의 일단부에만 존재하는 경우, 접촉 상태는 에지 접촉 상태로 결정된다. 감광 드럼과 비상 제어판의 자유 단부 사이에서의 에지 접촉을 보장하기 위해, 예컨대 비상 제어판의 자유 길이를 변화시켜 자유 단부 위치를 조절한다.

비상 제어판(10)의 자유 단부의 접촉 위치(25)는 대체로 현상 구역(17) 내에 있다. 현상 구역은, 예컨대 이하와 같이 결정될 수 있다.

우선, 현상 장치(1)가 약 1분 동안 작동되고, 충전된 토너가 현상 롤러 상에 운반된 상태에서 정지된다. 비상 제어판이 제거되고 감광 드럼과 현상 롤러의 회전이 정지된 상태에서, 통상적인 현상 중에 인가되는 교류 전계가 약 10초 동안 인가된 후에 바이어스 전압의 인가가 종결된다. 우수한 재현성으로 현상 구역을 측정하기 위해 교류 전계가 종결되었을 때 감광 드럼을 향하는 토너의 이동 방향으로의 전계가 최종 종결된다. 결국, 현상 구역 내의 현상 롤러 상의 토너는 강제 제거되고, 따라서 현상 롤러에 토너가 거의 전착되지 않은 구역이 생성된다. 이러한 구역, 즉 상류 단부(15)와 하류 단부(16) 사이의 토너 결핍 구역(17)이 생성된다.

그 후에, 비상 제어판 및 투명한 드럼이 장착되고, 비상 제어판 자유 단부 위치와 토너 결핍 구역 사이의 상대 위치 관계를 눈으로 관측하여, 감광 드럼으로부터 관측될 때 비상 제어판의 자유 단부 부분이 현상 구역 내에 위치되도록 시트 위치를 설정한다. 현상 구역은 통상 SD 간극 또는 비상 제어판의 두께보다 확실히 넓은 약 1 내지 4 ㎜이며, 따라서 눈으로 관측된 앵글, 투명 드럼의 굴절 지수 등에 크게 영향받지 않으면서 현상 구역 내의 자유 단부 위치를 설정할 수 있다. 본 실시예에서, 비상 제어판의 자유 단부는 현상 구역의 거의 중심 위치에 배치한다. 본 실시예에서, 전술한 비상 제어판은 도16에 도시된 현상 장치에 장착된다. 비상 제어판은 8.1 ㎜의 자유 길이를 갖는 50 ㎛ 두께의 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)로 형성되고, 자유 단부는 약 4 ㎜의 폭(길이)을 갖는 현상 구역 내에 배치된다. 감광 드럼은 30 ㎜의 외경을 갖고, -500 V의 표면 전위를 갖도록 전기적으로 대전된다. 정전 잠상 부분은 -80 V 내지 -500 V의 전위를 갖는다. 현상 롤러는 16 ㎜의 직경을 갖는다. 현상 롤러와 감광 드럼 사이의 300 ㎛의 간극은 SD 간극 유지 롤러에 의해 유지된다.

현상 롤러에는 (-260 V의 평균 전압(DC 성분), 3 kHz의 주파수, 1.8 kVpp의 진폭(마루 대 마루 전압), 50%의 듀티를 갖는) 장방형파가 인가된다. 현상 롤러로 운반된 토너량은 0.4 ㎎/㎠이고, 대전량은 20 내지 30 μC/㎎이다. 위의 운반량 및 대전량은 이하와 같이 계산된다. 감광 드럼이 없는 상태에서 현상 장치가 30초 동안 작동하여 정지되고, 그 후에 현상 롤러 상의 토너 코팅층의 중량, 토너 코팅층의 대전량 및 흡입 영역을 측정하기 위해 현상 구역 인접부에서 현상 롤러 상의 토너가 흡입된다. 운반량은 중량을 영역으로 나누어 결정되고, 대전량은 대전량을 중량으로 나누어 결정된다.

또한, 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4 가지 컬러 토너는 본 실시예에 따라 각각 네 개의 현상 장치에 대전되고, 현상 장치는 화상 형성 장치에 장착된다. 화상 형성 장치가 (35℃의 온도, 80% RH의 습도, 1000 kPa의 대기 압력의) 환경에서 5000 시트에 화상을 형성하려 할 때, 우선 2500 시트 상에 인쇄를 수행하고, 20 시간 동안 중단된 후에 나머지 2500 시트가 수행되는 방식으로 수행된다. 화상에 대한 문제는 특별히 발생하지 않았다. 또한, 위의 환경에서, 현상 롤러에 인가된 AC 전압의 진폭이 2.8 kVpp로 증가되는 시점에서, 전류 누설이 발생하여 스폿형 화상 결함을 일으켰다.

(제6 실시예)

도19는 전술한 화상 형성 장치의 본 실시예의 현상 장치를 도시하기 위한, 비상 제어판(10)의 자유 단부 및 그 인접부의 확대 단면도이다. 비상 제어판(10)은 30 중량%의 유리 섬유를 포함하는 나일론 6 수지를 압출 성형하여 150 ㎛의 두께로 형성되어, 자유 단부 위치가 현상 구역에서 상류 단부(15)와 하류 단부(16)에 의해 형성된 구역(17)에 위치하도록 배치된다. 본 실시예에서, 비상 제어판(10)의 자유 단부 위치는 현상 구역의 거의 중심 부분에 위치된다. 비상 제어판(10)은 그 단부 부분에서 감광 드럼(1)에 접촉한다. 접촉 상태의 확인은 제1 실시예와 동일한 방식으로 수행된다.

SD 간극 유지 롤러(13)는 화살표(22)에 의해 표시된 감광 드럼(1)과 현상 롤러(2) 사이의 간극을 300 ㎛로 유지한다. 비상 제어판(10)의 표면과 현상 롤러(2) 사이의 가장 인접한 거리는 50 ㎛이다.

감광 드럼(1)은 화살표의 방향으로 회전되고, 비상 제어판(10)은 상류측에서부터 감광 드럼 회전 방향으로 현상 구역 내에 대체로 (도면 상의) 상향하는 선형으로 삽입된다. 비상 제어판(10)은 그 (고정) 단부에서 기부(34) 상에 고정된다.

감광 드럼(1)은 제5 실시예와 유사하게 30 ㎜의 외경을 가지며, -500 V의 표면 전위를 갖도록 전기적으로 대전된다. 또한, 정전 잠상 부분은 -80 V 내지 -500 V의 전위를 갖는다. 현상 롤러(2)에는 (-260 V의 평균 전압(DC 성분), 3 kHz의 주파수, 1.8 kVpp의 진폭(마루 대 마루 전압), 50%의 듀티를 갖는) 장방형파가 인가된다. 현상 롤러(2)로 운반된 토너량은 0.4 ㎎/㎠이고, 대전량은 20 내지 30 μC/㎎이다. 이러한 (운반 및 대전) 양은 제5 실시예에서와 같은 방식으로 측정된다.

또한, 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4 가지 컬러 토너는 본 실시예에 따라 각각 4 개의 현상 장치에서 대전되고, 현상 장치는 화상 형성 장치에 장착된다. 화상 형성 장치가 (35℃의 온도, 80% RH의 습도, 1000 kPa의 대기 압력의) 환경에서 5000 시트에 화상을 형성하려 할 때, 우선 2500 시트 상에 인쇄를 수행하고, 20 시간 동안 중단된 후에 나머지 2500 시트가 수행되는 방식으로 수행되며, 중단 직후의 100 시트를 인쇄할 때 전류 누설이 일어났다. 이 때, 스폿형 화상 결함 및 줄무늬 화상이 발생하였다. 또한, 위의 환경에서, 현상 롤러(2)에 인가된 AC 전압의 진폭이 2 kVpp로 증가되는 시점에서 누설이 끊임없이 발생하여 스폿형 화상 결함을 야기시켰다.

(비교예 4)

도20은 전술한 화상 형성 장치의 본 비교예의 현상 장치를 도시하기 위한, 비상 제어판(10)의 자유 단부 및 그 인접부의 확대 단부도이다. 본 비교예의 현상 장치의 구조는 비접촉 단일 성분 현상 장치로 구성되지만 전극이 생략되고, 판형 비상 제어판의 자유 단부 위치로 구성된 일본 특허 출원 공개 평8-30089 및 평8-22185에 개시된 구조이다. 비상 제어판(10)은 200 ㎛ 두께의 유리 에폭시 기판을 포함하고 자유 단부가 현상 구역의 상류 단부(15)와 하류 단부(16)에 의해 형성된 구역(17)에 위치된다. 비상 제어판(10)은 감광 드럼(1)과 접촉하지 않지만 면 접촉 방식으로 위치(29)에서 현상 롤러(2)와 접촉하도록 배치된다.

비상 제어판(10)의 자유 단부와 감광 드럼(1) 사이의 거리는 50 ㎛로 설정된다.

감광 드럼(1)은 화살표의 방향으로 회전되고, 비상 제어판(10)은 상류측으로부터 감광 드럼 회전 방향으로 현상 구역 내에 (도면 상의) 대체로 상향 선형으로 삽입된다. 비상 제어판(10)은 그 (고정) 단부에서 기부(34) 상에 고정된다.

또한, 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4 가지 컬러 토너는 본 실시예에 따 라 각각 4 개의 현상 장치에서 대전되고, 현상 장치는 화상 형성 장치에 장착된다. 화상 형성 장치가 (35℃의 온도, 80% RH의 습도, 1000 kPa의 대기 압력의) 환경에서 5000 시트에 화상을 형성하려 할 때, 우선 2500 시트 상에 인쇄를 수행하고, 20 시간 동안 중단된 후에 나머지 2500 시트가 수행되는 방식으로 수행되며, 중단 직후의 100 시트를 인쇄할 때 전류 누설이 일어났다. 이 때, 스폿형 화상 결함 및 줄무늬 화상이 발생하였다. 또한, 위의 환경에서, 현상 롤러(2)에 인가된 AC 전압의 진폭이 1.9 kVpp로 증가되는 시점에서 누설이 끊임없이 발생하여 스폿형 화상 결함을 야기시켰다.

(제7 실시예)

도21은 전술한 화상 형성 장치의 본 비교예의 현상 장치를 도시하기 위한, 비상 제어판(10)의 자유 단부 및 그 인접부의 확대 단부도이다. 비상 제어판(10)은 50 ㎛ 두께의 PET 시트를 포함하고, 자유 단부가 현상 구역(17) 내에 위치하도록 배치된다.

파단선(21)은 감광 드럼(1)이 제거된 경우의 비상 제어판(10)의 위치를 나타내며, 대체로 직선이다. 이러한 상태에서, 비상 제어판(10)은 자유 단부가 (감광 드럼이 존재한다고 가정했을 때) 감광 드럼으로 인입하고, 현상 롤러에는 접촉하지 않도록 배치된다. 화살표(35)로 표시된, 파단선(21)과 감광 드럼(1) 사이의 가장 인접한 거리는 (300 ㎛인) SD 간극보다 넓은 1.2 ㎜로 설정된다.

감광 드럼(1)이 장착된 경우에, 비상 제어판(10)은 기부(34) 상의 고정 단부측으로부터 굴곡되고, 표면에서 감광 드럼에 대해 접촉하도록 배치된다. 감광 드 럼이 장착된 경우에, 비상 제어판과 현상 롤러 사이의 가장 인접한 부분은 현상 구역 및 감광 드럼에 대한 비상 제어판의 접촉 부분의 인접부에 배치된다.

표면 접촉의 결정은 제5 실시예와 동일한 방식으로 수행된다. 비상 제어판의 각도 및 인입 깊이는 적은 양의 액체가 접촉 부분에 인가되어 액체의 표면 장력 때문에 액체로 충전된 공간이 접촉 부분의 양 측면에서 생성되도록 조절된다.

또한, 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4 가지 컬러 토너는 본 실시예에 따라 각각 4 개의 현상 장치에서 대전되고, 현상 장치는 화상 형성 장치에 장착된다. 화상 형성 장치가 (35℃의 온도, 80% RH의 습도, 1000 kPa의 대기 압력의) 환경에서 5000 시트에 화상을 형성하려 할 때, 우선 2500 시트 상에 인쇄를 수행하고, 20 시간 동안 중단된 후에 나머지 2500 시트가 수행되는 방식으로 수행되며, 화상에 대한 문제는 발생하지 않았다. 또한, 위의 환경에서, 현상 롤러(2)에 인가된 AC 전압의 진폭이 2.9 kVpp로 증가되는 시점에서 누설이 끊임없이 발생하여 스폿형 화상 결함을 야기시켰다.

(제8 실시예)

도22는 전술한 화상 형성 장치의 본 비교예의 현상 장치를 도시하기 위한, 비상 제어판(10)의 자유 단부 및 그 인접부의 확대 단부도이다. 비상 제어판(10)은 100 ㎛ 두께의 PET 시트를 포함하고, 자유 단부가 현상 구역(17) 내에 위치하도록 배치된다.

파단선(12)은 감광 드럼(1)이 제거된 경우의 비상 제어판(10)의 위치를 나타내며, 대체로 직선이다. 이러한 상태에서, 비상 제어판(10)은 자유 단부가 (감광 드럼이 존재한다고 가정했을 때) 감광 드럼으로 인입하고, 현상 롤러에는 접촉하지 않도록 배치된다. 화살표(36)로 표시된, 파단선(12)과 감광 드럼(1) 사이의 가장 인접한 거리는 (300 ㎛인) SD 간극보다 넓은 3 ㎜로 설정된다.

감광 드럼(1)이 장착된 경우에, 비상 제어판(10)은 기부(34) 상의 고정 단부측으로부터 굴곡되고, 표면에서 감광 드럼에 대해 접촉하도록 배치된다. 이 때, 비상 제어판은 SD 간극 유지 롤러의 외주에 의해 형성된 라인(13)과 교차하지 않도록 배치된다. 감광 드럼이 장착된 경우에, 비상 제어판과 현상 롤러 사이의 가장 인접한 부분은 현상 구역 및 비상 제어판과 현상 롤러 사이에 배치된다. 이들 사이의 가장 인접한 거리는 약 350 ㎛이다.

또한, 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4 가지 컬러 토너는 본 실시예에 따라 각각 4 개의 현상 장치에서 대전되고, 현상 장치는 화상 형성 장치에 장착된다. 화상 형성 장치가 (35℃의 온도, 80% RH의 습도, 1000 kPa의 대기 압력의) 환경에서 5000 시트에 화상을 형성하려 할 때, 우선 2500 시트 상에 인쇄를 수행하고, 20 시간 동안 중단된 후에 나머지 2500 시트가 수행되는 방식으로 수행되며, 화상에 대한 문제는 발생하지 않았다. 또한, 위의 환경에서, 현상 롤러(2)에 인가된 AC 전압의 진폭이 3.0 kVpp로 증가되는 시점에서 누설이 끊임없이 발생하여 스폿형 화상 결함을 야기시켰다.

(비교예 5)

본 비교예에 따른 현상 장치는 비상 제어판 및 기부가 제거된 것을 제외하고는 제5 실시예의 현상 장치와 동일한 구조를 갖는다.

감광 드럼(1)은 제5 실시예와 유사하게 30 ㎜의 외경을 가지며, -500 V의 표면 전위를 갖도록 전기적으로 대전된다. 또한, 정전 잠상 부분은 -80 V 내지 -500 V의 전위를 갖는다. 현상 롤러(2)에는 (-260 V의 평균 전압(DC 성분), 3 kHz의 주파수, 1.8 kVpp의 진폭(마루 대 마루 전압), 50%의 듀티를 갖는) 장방형파가 인가된다. 현상 롤러(2)로 운반된 토너량은 0.4 ㎎/㎠이고, 대전량은 20 내지 30 μC/ ㎎이다. 이러한 (운반 및 대전) 양은 제5 실시예에서와 같은 방식으로 측정된다.

또한, 시안, 마젠타, 옐로우 및 블랙의 4 가지 컬러 토너는 본 실시예에 따라 각각 4 개의 현상 장치에서 대전되고, 현상 장치는 화상 형성 장치에 장착된다. 화상 형성 장치가 (35℃의 온도, 80% RH의 습도, 1000 kPa의 대기 압력의) 환경에서 5000 시트에 화상을 형성하려 할 때, 우선 2500 시트 상에 인쇄를 수행하고, 20 시간 동안 중단된 후에 나머지 2500 시트가 수행되는 방식으로 수행되며, 스폿형 화상 결함은 일어나지 않지만 중실 화상의 말단부에서 토너의 하류 집중이 발생한다. 또한, 위의 환경에서, 현상 롤러(2)에 인가된 AC 전압의 진폭이 3.0 kVpp로 증가되는 시점에서 누설이 끊임없이 발생하여 스폿형 화상 결함을 야기시켰다.

도23은 전술한 제5 내지 제8 실시예 중 어느 한 실시예에 따른 현상 장치를 포함하는 프로세스 카트리지를 도시하기 위한 단면도이다. 도23을 참조하면, 대전 롤러(42)는 감광 드럼(1)에 대해 접촉하고 감광 드럼(1)의 회전에 의해 회전된다. 대전 롤러(42)는 화상 형성 시점에서 감광 드럼(1)을 균일하게 전기적으로 대전시키는 기능을 갖는다.

세척 블레이드(43)는 화상 형성 시점에서 감광 드럼 상의 과도한 현상제를 긁어내는 기능을 갖는다. 긁어내진 폐토너는 이송 수단(31)에 의해 폐토너 용기에 수용된다. 스쿠핑 시트(30; scooping sheet)는 폐토너 용기(44)에서 폐토너가 누출되지 않도록 폐토너 용기(44)를 밀봉하기 위해 감광 드럼과 가볍게 접촉한다. 셔터(33)는 지지부인 힌지(32)를 기초로 하여 개방될 수 있고, 프로세스 카트리지가 화상 형성 장치로부터 제거되는 시점에 폐쇄됨으로서 감광 드럼을 보호하는 기 능을 갖는다.

다른 부재들은 제5 내지 제8 실시예의 부재들과 유사하므로 상세한 설명은 생략한다. 전술한 바와 같이, 비상 제어판을 포함하는 화상 형성부는 프로세스 카트리지를 제공하도록 일체로 지지되어, 현상제를 보충하고 폐토너를 새로운 토너로 교체하는 것을 용이하게 하며 사용자에 의한 유지 보수가 간단해질 수 있다. 또한, 현상 장치를 장기간 사용함에 따라 비상 제어판이 오염되는 경우에도 사용자의 손은 오염되지 않으며, 프로세스 카트리지는 주기적으로 교체되어야 하는 다른 부품들과 함께 일체로 교체될 수 있으므로 유지 보수 성능이 우수하다.

전술된 제5 내지 제8 실시예의 결과를 표1에 요약하였다.

(주해)

*1: "화상"은 스폿형 화상 결함을 나타낸다. "예"는 5000 시트 상에 화상을 형성하는 동안 그러한 화상 결함이 발생하였음을 나타내고, "아니오"는 5000 시트 상에 화상을 형성하는 동안 그러한 화상 결함이 발생하지 않았음을 나타낸다.

*2: "누설"은 끊임없이 전류 누설이 발생하는 전압, 즉 AC 전압 진폭이 고온/다습 환경에서 증가될 때 끊임없는 스폿형 화상 결함을 발생시키는 진폭의 전압을 나타낸다. 전압값이 더 크면 전류 누설을 발생시키는 시간 주기가 길어지므로 바람직하다.

*3: "DC"는 토너의 하류 집중을 나타내며, "o"는 토너의 하류 집중이 없거나 약하게 발생하여 허용 가능하고 "x"는 토너의 하류 집중이 허용될 수 없는 정도임을 나타낸다.

*4: "거리 1"은 감광 드럼이 없을 때 제어판과 현상 롤러 사이의 가장 인접한 거리를 나타낸다. "거리 2"는 전기적으로 가장 인접한 거리, 즉 감광 드럼이 장착된 상태에서 비상 제어판의 전체 표면이 전기적인 전도성이 우수하다는 가정 하에서 현상 롤러와 감광 드럼 사이의 절연 거리가 가장 인접한 거리를 나타낸다. 제5 내지 제8 실시예 모두에서, 가요성 비상 제어판이 사용되어 현상 롤러의 표면 형상과 상응하는 볼록한 방향으로 감광 드럼에 대해 굴곡되고(즉, 두 개의 국부적인 원의 곡률의 중심 모두가 곡선들 중 하나에 의해 분리된 두 개의 영역에서 동일한 측면 상에 위치된다), 현상 롤러 및 비상 제어판의 접촉 위치는 대체로 현상 구역 내에 위치된다. 이렇게 함으로써, 비상 제어판과 현상제 운반 부재(현상 롤러) 사이의 거리는 종래의 현상 장치보다 길게 이루어질 수 있다. 결국, 전류 누설 방지 효과를 얻을 수 있다.

본 발명에서, 비상 제어판의 굴곡 방향은 현상 롤러 표면에 상응하여 볼록한 방향으로 설정되며, 이로 인해 현상 롤러의 주연을 따라 현상 롤러와 비상 제어판 사이의 공간이 보장될 수 있다.

비상 제어판이 현상 롤러와 접촉할 때, 비상 제어판의 표면을 따르는 전류 누설이 발생하기 쉽고, 이에 부가하여 현상 롤러 상에 불규칙적인 토너 코팅의 결과로 바람직하지 않은 줄무늬형 화상 결함이 발생한다. 비접촉 현상에서, (50 ㎛ 내지 약 1㎜의) SD 간극은 (약 3 내지 100 ㎜의) 현상 롤러 직경과 비교하여 더 작으므로, 삽입(인입) 각도가 과도하게 클 경우에 비상 제어판은 현상 롤러에 대해 쉽게 접촉된다. 이러한 이유로, 비상 제어판의 자유 단부는 60도 이상, 그리고 비상 제어판 및 감광 드럼의 가장 인접한 지점을 연결하는 라인에 대해 120도 이하의 삽입 각도로 삽입되는 것이 바람직하다. 비상 제어판의 삽입 방향은 대체로 가장 인접한 지점을 연결한 라인에 수직한 것이 더욱 바람직하다. 비상 제어판과 감광 드럼의 접촉 위치가 실제 현상 구역으로 설정함으로써, 비상 제어판의 인입(삽입) 각도는 비상 제어판의 자유 단부가 현상 롤러에 인접하는 것을 방지하도록 더 작게 이루어진다.

제5 실시예에서, 비상 제어판으로 가요성 부재가 사용되고, 화상 담지 부재(감광 드럼)가 없을 때 판형 부재(비상 제어판)와 현상제 운반 부재(현상 롤러) 사이의 가장 인접한 거리는 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리보다 더 크다. 이러한 구조를 사용함으로써, 제6 실시예 및 비교예 4의 경우와 비교할 때 가장 인접한 거리(2)로 감소하는 것을 방지할 수 있다. 현상 구역의 외부에서는 판형 부재와 현상제 운반 부재 사이의 전기적 거리를 증가시킬 수 있 다. 결국, 고온/다습 환경에서 비상 제어판의 표면 저항이 감소되기 때문에 판형 부재(비상 제어판)의 표면을 따라 발생하는 전류 누설을 방지할 수 있다.

이는 비상 제어판이 제6 실시예 및 비교예 4에서의 선형 상태로 사용되기 때문에 비상 제어판과 현상 롤러 사이의 가장 인접한 거리(2)는 사용된 비상 제어판의 두께와는 상관없이 (SD 간극 및 비상 제어판의 두께보다) 더 작아진다. 반면, 제6 실시예 및 비교예 4의 가장 인접한 거리와 비교할 때, 제5 실시예에서의 가장 인접한 거리는 가장 인접한 거리(2)를 증가시키도록 이동된다. 굴곡 상태에서 비상 제어판의 대략적인 곡률 반경은 전류 누설을 방지하기 위해 현상 롤러의 곡률 반경보다 큰 것이 바람직하다.

제7 실시예에서, 판형 부재는 표면에서 화상 담지 부재에 대해 접촉하도록 굴곡된다. 이러한 감광 드럼에 대한 비상 제어판의 표면 접촉에 의해, 누설 전류는 비상 제어판의 자유 단부 주위로 이동되는 통로를 통해 감광 드럼에 도달하여야 하므로, 비상 제어판을 따르는 거리는 증가된다. 이러한 이유로, 비상 제어판의 표면 저항이 감광 드럼의 표면 저항과 동일할 때, 전류 누설이 발생하는 전압을 증가시킬 수 있다. 결국, 누설 방지 효과가 더욱 강화된다.

제8 실시예에서, 판형 부재와 화상 담지 부재 사이의 접촉 부분은 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 부분으로부터 화상 담지 부재의 회전 방향으로 상류에 위치되고, 판형 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리는 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리보다 더 크다. 비교예 5와 비교하여, 비상 제어판과 감광 드럼 사이의 접촉 부분을 현상 구역의 상류측에 배치함으로서 비상 제어판과 SD 간극 유지 롤러의 외주연에 의해 형성된 라인은 서로 교차하지 않으며, 토너의 하류 집중을 방지하는 효과가 유지되고, 동시에 현상 롤러에서 감광 드럼으로의 누설이 발생하지 않는다. 결국, 비상 제어판이 없는 경우의 누설 방지 성능과 동일한 누설 방지 성능을 달성할 수 있다.

전술한 실시예에서, 비상 제어판의 자유 단부 위치는 현상 구역의 거의 중심 부분에 배치된다. 그러나, 자유 단부 위치가 현상 구역으로부터 하류측 상에 위치될 때에는 현상 구역이 비상 제어판으로 둘러싸여서, 현상될 토너량이 바람직하지 않게 감소된다. 반면, 자유 단부 위치가 현상 구역으로부터 상류측에 위치될 때에는 토너의 하류 집중을 방지하는 효과가 바람직하지 않게 감소된다.

자유 단부 부분이 현상 구역 내에 위치될 때 현상제의 하류 집중을 방지하는 효과와 현상하는 성능을 실현시킬 수 있기 때문에 자유 단부 위치는 현상 구역의 중심 부분에 한정되지 않는다. 비상 제어판의 자유 길이는 특정하게 제한되지는 않지만, 충분한 가요성을 달성하기 위해 1 ㎜ 이상이고 우수한 위치 정확성을 제공하기 위해 50 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 또한, 감광 드럼이 없을 때 비상 제어판의 자유 단부와 감광 드럼 표면 사이의 거리, 즉 (감광 드럼 내로) 비상 제어판의 인입량은 비상 제어판의 자유 단부가 진동하더라도 비상 제어판이 그 실제 표면에서 감광 드럼과 접촉할 수 있도록 바람직하게는 10 ㎛ 이상이고, 더욱 바람직하게는 100 ㎛ 이상이다. 또한, 인입량은 비상 제어판의 자유 단부의 외전을 발생시키지 않도록 (전술한 실시예에서 15 ㎜인) 현상 구역에서의 감광 드럼의 곡률 반경보다 작은 것이 바람직하다. 인입량은 줄무늬 화상을 방지하기 위해 5 ㎜ 이하인 것이 바람직하다. 비상 제어판을 지지하기 위한 기부는 위치 설정의 정확성의 관점에서 현상 장치 상에 고정되는 것이 바람직하지만, 감광 드럼 측면 또는 화상 형성 장치의 주 조립체 측면 상에 배치될 수도 있다.

전술한 실시예에서, 비자성 단일 성분 현상제를 사용하는 현상 장치가 사용된다. 그러나, 본 발명은 자성 단일 성분 현상제를 사용하는 현상 장치에 대해서도 유효하다. 또한, 본 발명은 토너 및 캐리어를 포함하는 이중 성분 현상제를 사용하는 현상 장치에 대해서도 유효하지만, SD 간극이 단일 성분 현상제를 사용하는 현상 장치의 경우보다 일반적으로 더 넓기 때문에 그 효과는 제한적이며 따라서 전술한 누설을 발생시키는 것이 용이하지 않다. 그러나, 캐리어가 더 큰 전극 효과를 가지도록 108 ohm.㎝ 이하의 체적 저항을 갖는 경우에는 문제가 되는 누설이 되기 쉽다. 따라서, 본 발명은 이러한 경우에 사용되기에 적합하다.

이중 성분 현상제를 사용하는 현상 장치에서는 캐리어가 존재하기 때문에 몇몇 경우에 전술한 방법으로 현상 롤러 상의 현상 구역을 결정하기 어렵다. 이러한 경우에, 전체 중실 블랙 화상의 인쇄는 비상 제어판이 제거된 현상 장치에 0 V의 AC 진폭이 인가된 상태에서 수행된다. 감광 드럼 및 현상 롤러의 회전이 화상 형성 중에 정지되고, 그 직후에 통상적인 현상 바이어스 전압이 수 초간 인가될 때, 전압의 인가가 종료된 이후, 토너는 감광 드럼 사에 전사된다. 감광 드럼이 제거된 후에, 비상 제어판이 장착되고, 그 후에 토너가 전착된 감광 드럼이 원래의 위치에 부드럽게 장착된다. 이러한 상태에서, 감광 드럼 상의 토너가 비상 제어판 상에 전착되도록 비상 제어판과 접촉하는 경우에, 비상 제어판은 현상 구역 내에 위치된다.

또한, 본 발명은 현상 구역 내에 토너를 안착시키도록 전극이 비상 제어판의 자유 단부의 인접부에 배치되는 현상 장치에 대해서도 효과적이다. 그러나, 전극이 비상 제어판에 제공되어 전압이 인가되는 구조에서, 강한 정전기력이 전극과 현상 롤러 사이의 공간에 작용하며, 이로 인해 비상 제어판의 진동과 함께 현상 노이즈가 크게 증가한다. 결국, 감광 드럼 또는 현상 롤러에 대한 비상 제어판의 접촉 부분에서 지터가 발생하기 쉽다. 지터가 발생할 경우에, 현상제(토너)는 감광 드럼에 대향하는 표면 상에서 이동되어 중실 화상의 말단부에서 토너의 하류 집중을 방지하는 효과가 바람직하지 않게 감소된다. 이러한 이유로, 본 발명에서는 비상 제어판에 전극이 구비되지 않거나 전압이 인가되지 않는 전극, 즉 전기적으로 부동 상태로 위치된 전극이 구비되는 것이 더욱 바람직하다. 비상 제어판이 강성 부재일 경우에, 감광 드럼과 비상 제어판 사이의 접촉 압력은 SD 간극에서의 미묘한 변동에 따라 크게 변한다. 결국, 감광 드럼이 마찰 전기로 대전되거나, 비상 제어판의 접촉 부분이 마찰 전기로 대전되어, 잠상 또는 현상된 화상이 화상 결함을 발생시키기 쉽다. 또한, 이러한 관점에서, 비상 제어판은 바람직하게는 가요성 시트이다.

(제9 실시예)

전술한 실시예에서, 비상 현상제 조절 부재의 종방향으로의 폭(길이)은 비상 현상제 조절 부재의 종방향에서의 감광 드럼의 화상 형성 영역의 폭보다 크게 설정된다. 이러한 폭 관계는 도24에 도시된다.

도24는 현상 장치의 감광 드럼(1) 측에서 관측한, 비상 현상제 조절 부재인 제어 부재(5)의 배열도이다. SD 간극 유지 롤러(21)는 SD 간극을 유지하도록 축방향으로의 현상 롤러(2)의 양 단부에 배치된다. 현상 롤러(2) 축방향으로의 제어 부재의 영역(폭), 즉 제어 부재의 종방향 길이는 감광 드럼 상에 현상 롤러(2)의 축방향에 평행한 방향으로 화상이 형성되는 화상 보장 영역인 화상 형성 영역보다 크게 설정된다. 제어 부재(5)는 자유 단부(5a)를 가지며 부분(5b)에서 지지되다.

위에서 설명한 바와 같이, 비상 현상제 조절 부재(제어 부재)의 자유 단부(5a)가 현상 롤러(2)의 주연 방향과 교차하는 방향, 즉 현상 롤러(2)의 축방향으로 현상 롤러(2)의 화상 보장 영역보다 넓은 영역을 지나 현상 구역 내에 존재하도록 제어 부재를 배치함으로써, 토너의 하류 집중 부분이 제어 부재(5)에 의해 조절된다. 결국, 토너는 감광 드럼(1)의 표면 상에 전착되지 않아서, 긴 시간 주기 동안 우수한 화상을 형성할 수 있다. 이러한 효과는 또한 현상 롤러(2)의 회전 방향으로의 상류측에 제어 부재(5)를 배치함으로써 보장된다.

(제10 실시예)

본 실시예에서는, 동일한 구조를 갖는 현상 장치에서 현상 롤러(2)의 축방향으로 비상 현상제 제어 부재(제어 부재)의 폭(길이)이 변화된 것을 제외하면, 제9 실시예에 따른 현상 장치와 동일한 조건으로 설정된다.

도25는 본 실시예에서 감광 드럼(1)측에서 관측된, 제어 부재(5)의 배열도이다. 현상 롤러(2)의 구조 및 작동은 제9 실시예의 구조 및 작동과 유사하므로, 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 현상 롤러(2)의 축방향으로의 제어 부재(5)의 길이는 현상 롤러(2)의 표면 축방향으로의 토너 코팅층의 폭보다 길게 설정된다.

몇 가지 화상 형성 조건 하에서, 현상은 화상 보장 영역보다 넓은 영역에서 수행될 수 있다. 또한, 토너 코팅층은 몇몇 경우에 현상 구역보다 넓은 영역에 배치된다. 이러한 경우에, 제어 부재(5)를 배치함으로서 토너의 하류 집중의 발생은 더욱 신뢰성 있게 방지될 수 있으며, 제어 부재는 현상 롤러(2) 상의 토너 코팅층보다 더 넓다.

(제11 실시예)

본 실시예에서는, 동일한 구조를 갖는 현상 장치에서 비상 현상제 제어 부재(5; 제어 부재)의 배열이 변화된 것을 제외하면, 제9 실시예에 따른 현상 장치와 동일한 조건으로 설정된다.

도26은 본 실시예의 현상 롤러와 감광 드럼의 회전 방향에 대하여, 현상 롤러(2) 및 감광 드럼(1)의 측면에서 관측된 현상 구역 및 그 인접부의 확대도이다. 또한, 도27은 본 실시예의 감광 드럼(1)의 측면에서 관측된 제어 부재(5)의 배열도이다. 현상 롤러(2)의 구조 및 작동은 제9 실시예와 유사하므로, 설명은 생략한다.

본 실시예에서, 제어 부재(5)의 자유 단부(에지)로부터 현상 롤러(2)의 회전 방향으로 상류 방향을 향한 길이(L)는 이하의 방식으로 에지 대 에지 길이(L)로 결정된다.

판형 부재인 제어 부재(5)에서, 자유 단부(5a)를 포함하는 제어 부재(5)의 실제 조절(제어) 부분을 결정하는 에지(5b)의 위치는 판형 제어 부재(5)의 다른 에지로 취해진다. 예컨대, 본 실시예에서, 판형 제어 부재(5)는 그 고정 단부에서 다른 부재(본 실시예에서는 현상제 용기)에 고정된다. 고정 단부와 에지(5b) 사이의 부분은 제어 부재(5)의 실제 조절 부분보다 더 짧은 종방향 길이를 갖는다. 이러한 협소부는 현상제 용기 상에 장착되는 부분, 즉 제어 부재(5)가 현상제 용기 상에 지지되는 부분이다. 이러한 제어부(5)의 협소(장착)부는 고려하지 않고, 실제 조절 부분과 장착 부분 사이의 경계부에 위치된 제어 부재(5)의 에지가 본 실시예의 에지(5b; 도27)로 취해진다. 여기서는, 에지(5b)와 (자유 단부의) 에지(5a) 사이의 거리, 즉 에지(5a)와 수직하게 교차하는 방향으로 에지(5a)에서 에지(5b)까지의 길이를 에지 대 에지 길이(L)라 한다.

제어 부재(5)가 상류측으로부터 현상 롤러(2)의 회전 방향으로 현상 구역에 인입하는 판형 부재로 고려될 경우에, 인입하는 에지는 에지(5a)이므로 에지(5b) 또한 인입 개시 프로톤으로 고려될 수 있다. 에지 대 에지 길이(L)의 방향은 제어 부재(5)를 따르며, 따라서 인입 방향은 현상 구역을 향하게 된다.

도26 및 도27에 도시된 바와 같이, 에지 대 에지 길이(L)는 제어 부재(5)의 자유 단부(5a; 에지)에 대향하는 현상 롤러(2)의 표면 상의 지점에서 현상 롤러(2) 상의 표면 토너 코팅층을 둘러싸도록 (감광 드럼(1; 화상 담지 부재)과 현상 롤러(2)의 회전 중심을 연결하는) 기준 중심 라인 세그먼트(P1)로부터 현상 롤러 회전 방향에 대향하는 방향으로 30도 이상의 각도를 제공하는 영역까지의 길이가 바람직하다. 다시 말하면, 제어 부재(5)는 감광 드럼(1)과 현상 롤러(2)의 회전 중심을 연결하는 0도의 위치를 기초로 하여, 30도 미만의 각도를 제공하는 위치로부터 현상 롤러 회전 방향에 대향하는 방향으로 30도를 초과하는 각도를 제공하는 위치까지 현상 롤러(2) 상에 운반된 현상제(토너)를 둘러싸도록 배치된다.

특히, 현상 롤러(2)의 중심으로부터의 중심 라인 세그먼트(P1)가 0도로 취해질 때, 중심 라인 세그먼트(P1)로부터 현상 롤러(2)의 회전 방향에 대향하는 방향으로 30도를 제공하는 반경 연장 방향으로의 라인 세그먼트가 P2로 취해지고, 라인 세그먼트(P2)와 제어 부재(5)가 서로 교차하는 곳은 5c로 취해지며, 자유 단부(5a)로부터 제어 부재(5)를 따르는 방향으로 에지(5b; 인입 개시 부분)까지의 에지 대 에지 길이(L)는 자유 단부(5a)로부터 위치(5c)까지의 거리보다 길게 설정된다.

에지 대 에지 길이(L)를 전술한 바와 같이 설정함으로써, 감광 드럼(1)으로 하류 집중된 토너가 이동하는 것을 오랜 기간 동안 방지할 수 있게 된다.

에지 대 에지 길이(L)가 자유 단부(5a)로부터 위치(5c)까지의 거리보다 짧은 경우에는 토너(T)가 현상 롤러(2)의 회전 방향으로의 상류측 뿐만 아니라 현상 롤러(2)의 양 단부 부분에서 현상 구역 외부로도 비상하게 된다. 또한, 현상 장치가 오랜 기간 동안 작동될 경우에, 비상하는 토너가 제어 부재(5)의 종방향 단부에서 감광 드럼(1)을 대면하는 제어 부재(5)의 표면 상에 축적되는 현상이 일어난다. 결국, 하류 집중 화상 또는 제어 부재(5)의 종방향으로 화상 단부 부분에서 불규칙적인 화상, 제어 부재(5)의 단부 부분으로부터 현상 롤러(2)의 단부 부분으로 토너가 과다한 결함 및 토너의 비산과 같은 문제가 몇몇 경우에 발생하게 된다.

따라서, 도26 및 도27에 도시된 본 실시예(제11 실시예)와 같이, 자유 단부(5a)로부터 에지(5b)까지의 에지 대 에지 길이(L)는 자유 단부(5a)로부터 위치(5c)까지의 길이보다 긴 것이 바람직하다.

에지 대 에지 길이(L)가 더 길어짐에 따라, 정확한 자유 단부 위치 설정은 더욱 어려워진다. 따라서, 에지 대 에지 길이(L)는 50 ㎜ 이하인 것이 바람직하다.

(제12 실시예)

도28은 본 실시예의 감광 드럼(1)의 측면에서 관측된, 제어 부재(5)의 배열도이다. 현상 롤러(2)의 구조 및 작동은 제9 실시예의 구조 및 작동과 유사하므로 설명은 생략한다.

도28에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 제어 부재(5)는 현상 롤러(2) 축방향에 평행한 방향으로 제어 부재(5)의 양 단부 부분만이 현상 구역 내의 현상 롤러(2)의 주연 방향으로 영역(G)을 둘러싸도록 배치된다. 현상 롤러(2) 및 감광 드럼(1)의 축방향으로의 제어 부재(5)의 중심 부분은 중심 위치로부터 현상 구역을 둘러싼다.

여기서, 현상 롤러(2) 축방향으로의 제어 부재(5)의 양 단부 부분은 현상 롤러(2)의 화상 보장 영역(외부)보다는 적어도 단부 측면에 위치된 부분으로 참조된다.

비산하는 토너는 일반적으로 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 회전에 의해 발생하는 공기 흐름의 방향으로 비산한다. 그러나, 공기 흐름은 SD 간극 유지 롤러 등에 의해 단부 부분에서 분산된다. 이러한 이유로, 단부 부분의 인접부에서의 토너는 다양한 방향으로 비산된다. 또한, 단부 부분의 인접부로부터 비산된 토너는 현상 롤러(2) 또는 감광 드럼(1)으로 다시 복귀하지 않으므로, 현상 장치(100)의 외부로 비산되기 쉽다.

따라서, 본 실시예에서와 같이, 종방향으로의 단부 부분이 토너가 비산하는 구역인 현상 구역을 둘러싸도록 비상 현상제 제어 부재(5)를 배치함으로써, 현상 롤러(2)의 단부 부분으로부터 비산하는 토너를 감소시킬 수 있다. 결국, 전술한 어려움은 완화될 수 있다.

(제13 실시예)

본 실시예에서, 동일한 구조를 갖는 현상 장치에서 비상 현상제 제어 부재(5; 제어 부재)의 배열이 변화된 것을 제외하면, 제9 실시예에 따른 현상 장치와 동일한 조건으로 설정된다.

도29는 본 실시예의 현상 구역의 단부 부분의 확대도이다. 현상 롤러(2)의 구조 및 작동은 제9 실시예의 구조 및 작동과 유사하므로, 설명은 생략한다.

도29에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 축방향으로의 제어 부재(5)의 단부 부분은 현상 롤러(2) 측면을 향해 굴곡된다.

전술한 바와 같이 제어 부재(5)를 배치함으로써, 현상 롤러(2)의 단부 부분으로부터 현상 장치의 외부를 향해 지향된 공간은 폐쇄된다. 결국, 현상 장치 외 부를 향하여 비산하는 토너가 현상 장치 외부로 빠져나가는 것이 방지된다. 이렇게 함으로써, 전술한 화상 결함은 최소화될 수 있다. 특히, 현상 장치가 비산하는 토너에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.

(제14 실시예)

도30은 본 실시예의 현상 구역의 단부 부분의 확대도이다. 현상 롤러(2)의 구조 및 작동은 제9 실시예의 구조 및 작동과 유사하므로, 설명은 생략한다.

도13에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 제어 부재(5)의 단부 부분은 현상 롤러(2)의 양 단부 부분에 배치된 SD 간극 유지 롤러(21)에 접촉하거나 인접하게 배치된다.

이렇게 함으로써, 비상 현상제 제어 부재(5)의 장착이 안정화되어, 우수한 화상을 형성하도록 오랜 기간 동안 토너의 하류 집중을 방지할 수 있다.

또한, 비산하는 토너가 현상 장치 외부로 빠져나가는 것을 방지하므로, 전술한 결점들이 극복된다. 특히, 현상 장치가 비산하는 토너에 의해 오염되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.

(제15 실시예)

본 실시예에서, 동일한 구조를 갖는 현상 장치에서 비상 현상제 제어 부재(5; 제어 부재)의 배열이 변화된 것을 제외하면, 제9 실시예에 따른 현상 장치 와 동일한 조건으로 설정된다.

도25는 본 실시예의 감광 드럼(1) 측면에서 관측된, 비상 현상제 제어 부재(5)의 배열도이다. 현상 롤러(2)의 구조 및 작동은 제9 실시예의 구조 및 작동과 유사하므로, 설명은 생략한다.

도31에 도시된 바와 같이 본 실시예에서, 비상 현상제 제어 부재(5)는 현상 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 축방향으로의 제어 부재의 폭(길이)이 현상 롤러(2)의 표면 토너 코팅층(T)의 길이보다 넓게 되도록 배치되고, 이는 자유 단부 위치로부터 라인 세그먼트(P1)로부터 현상 롤러(2)의 회전 방향의 상류 측면으로 30도 이상의 각도를 제공하는 위치(P2)까지 토너 코팅층(T)을 둘러싼다. 다시 말하면, 본 실시예의 현상 장치는 제10 실시예 및 제11 실시예의 구조를 조합한 것이다.

몇몇 화상 형성 조건 하에서, 현상이 화상 보장 영역보다 넓은 영역에서 수행되거나, 토너 코팅층이 현상 구역보다 넓은 영역으로 형성되는 경우에도, 현상 롤러(2) 상의 토너 코팅층의 폭보다 넓은 폭을 갖도록 비상 현상제 제어 부재(5)를 배치함으로써 토너의 하류 집중을 신뢰성 있게 방지할 수 있다.

하류 집중된 토너 화상은 토너가 블랙 토너인 경우 뿐만 아니라 토너가 컬러 토너인 경우에도 발생하므로 전술된 실시예에서 사용된 비상 현상제 제어 부재(5)는 단색 화상 형성 장치 뿐만 아니라 컬러 화상 형성 장치에도 채용될 수 있다. 그러나, 특히 컬러 토너가 사용되는 경우에는 하류 집중된 토너 화상이 두드러진다. 따라서, 전술한 실시예에서의 비상 현상제 제어 부재는 바람직하게 컬러 화상 형성 장치에 사용될 수 있고, 이중 성분 현상제로 현상을 수행하는 현상 장치에도 적용할 수 있다.

전술한 화상 형성 장치에 사용되는 구조 부재 또는 수단들의 치수, 재료, 형상 및 상대 위치 관계는 특별히 확인된 경우가 아니라면 특정하게 한정되지 않는다.

본 발명에 따르면 위에서 설명한 바와 같이, 환경 적응성이 우수하고 현상 장치의 작동 수명이 다할 때까지 하류 집중된 토너 화상의 문제를 안정적으로 해결할 수 있는 현상 장치를 제공할 수 있다.

특히, 비자성 단일 성분 비접촉 현상 체계에서도 유해한 화상을 발생시키지 않고 낮은 대기압 환경에서도 방전 현상을 가속화시키지 않으면서 하류 집중된 토너 화상을 방지할 수 있다. 비상 현상제 제어 부재가 압력 하에서 화상 담지 부재와 접촉한다면, 그 자유 단부가 정확하게 현상 구역에 위치되도록 비상 현상제 제어 부재를 배치할 수 있다. 또한, 비상 현상제 제어 부재가 토너로 오염되는 것을 방지할 수 있어서, 현상 작동이 반복적으로 수행되더라도 하류 집중된 토너 화상이 발생하지 않는다.

또한, 본 발명에서 비상 현상제 제어 부재는 현상제 운반 수단과 접촉하지 않게 배치되고 화상 담지 부재에 대향하여 접촉하도록 현상제 운반 부재의 표면 형상과 상응하는 볼록 방향으로 굴곡된다. 또한, 비상 현상제 제어 부재와 화상 담지 부재 사이의 접촉 부분 및 비상 현상제 제어 부재의 자유 단부는 대체로 현상 구역 내에 위치된다. 결국, 비상 현상제 제어 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가 장 인접한 거리를 증가시킬 수 있고, 현상제 운반 부재로부터 감광 드럼(화상 담지 부재)로의 전류 누설을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명에서, 비상 현상제 제어 부재와 화상 담지 부재 사이의 접촉 부분은 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 부분으로부터 화상 담지 부재의 회전 방향으로의 상류 측면 상에 위치되고, 비상 현상제 제어 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리는 화상 담지 부재와 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리보다 크다. 결국, 비상 현상제 제어 부재 내에서 전류 누설이 발생하는 것을 방지할 수 있다.

Claims

화상 담지 부재와 현상제 운반 부재가 서로 대향하는 부분에서 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이에 진동 전계를 생성하여 상기 화상 담지 부재 상에 형성된 정전 잠상을 현상하기 위해, 상기 현상제 운반 부재에서 상기 화상 담지 부재로 비상하는 현상제를 운반하도록 화상 담지 부재에 대향하여 배치된 현상제 운반 부재와,

대향하는 부분에서 현상제가 비상하는 영역을 조절하기 위한 비상 현상제 조절 부재를 포함하고,

상기 비상 현상제 조절 부재는 상기 현상제 운반 부재에 의해 운반된 현상제로부터 이격되어 배치되고, 상기 비상 현상제 조절 부재는 절연 부재이거나 전기적으로 절연된 부재인 현상 장치.
제1항에 있어서, 전기적으로 절연된 부재는 전기 전도성인 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 대향하는 부분으로부터 상기 화상 담지 부재의 이동 방향으로의 상류 측면 상의 현상제가 비상하는 영역을 조절하는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이의 현상 구역이 길이(L)를 갖고, 상기 현상 구역의 상류 단부 부분의 위치로부터 상기 화상 담지 부재의 이동 방향으로 상기 비상 현상제 조절 부재의 자유 단부까지의 길이는 N이고, 길이(L) 및 길이(N)는 이하의 관계를 만족하는 현상 장치.

0.1 ≤N/L ≤0.9
제1항에 있어서, 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이의 현상 구역이 길이(L)를 갖고, 상기 현상 구역의 상류 단부 부분의 위치로부터 상기 화상 담지 부재의 이동 방향으로 상기 비상 현상제 제어 부재의 자유 단부의 위치까지의 길이가 N일 때, 길이(L)와 길이(N)는 이하의 관계를 만족하는 현상 장치.

0.3 ≤N/L ≤0.6
제1항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 압력 하에서 상기 화상 담지 부재의 표면과 접촉하도록 배치되는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 가요성 판형 부재이고, 압력 하에서 상기 화상 담지 부재의 표면과 접촉하도록 배치되어 상기 화상 담지 부재의 표면과 동일한 형상으로 볼록하게 굴곡되는 현상 장치.
제7항에 있어서, 판형 부재는 상기 화상 담지 부재가 없을 때 판형 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리가 상기 화상 담지 부재와 상기 현 상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리보다 더 길도록 배치된 현상 장치.
제7항에 있어서, 판형 부재는 그 표면이 상기 화상 담지 부재에 대하여 접촉하도록 배치된 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 판형 부재이고, 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 부분으로부터 상기 화상 담지 부재의 이동 방향으로 상류에 위치된 접촉 부분에서 상기 화상 담지 부재에 대하여 접촉하고, 판형 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리는 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이의 가장 인접한 거리보다 긴 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 지지되는 부분으로부터 하류에 위치된 자유 단부를 갖는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 상기 비상 현상제 조절 부재의 종방향으로의 상기 화상 담지 부재의 화상 형성 구역의 폭보다 넓은 폭을 갖는 현상 장치.
제3항에 있어서, 상기 화상 담지 부재 및 상기 현상제 운반 부재는 대향 부분에서 회전 가능하고, 상기 비상 현상제 조절 부재는 상기 현상제 운반 부재의 회전 중심과 상기 화상 담지 부재의 회전 중심을 연결하는 위치를 0도라고 할 때, 상기 현상제 운반 부재 상에 운반된 현상제를 30도보다 작은 각도를 갖는 위치로부터 상기 현상제 운반 부재의 회전 방향과 반대 방향으로 30도보다 큰 각도를 갖는 위치까지 둘러싸도록 배치되는 현상 장치.
제12항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 종방향으로의 단부 부분을 가지며, 단부 부분은 종방향으로 상기 현상제 운반 부재의 현상제 운반 구역 내부와 화상 형성 구역 외부에 위치되는 현상 장치.
제12항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 종방향으로의 단부 부분을 가지며, 단부 부분은 상기 현상제 운반 부재를 향하여 굴곡된 형상을 갖는 현상 장치.
제12항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 상기 화상 담지 부재와 상기 현상제 운반 부재 사이의 간극을 일정한 값으로 유지하기 위해 부재와 접촉하거나 인접하게 위치된, 종방향으로의 단부 부분을 갖는 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 비상 현상제 조절 부재는 탄성 시트 부재인 현상 장치.
제1항에 있어서, 현상제는 비자성 단일 성분 현상제인 현상 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상 장치는 상기 현상제 운반 부재와 함께 화상 형성 장치의 주 조립체에 탈거식으로 장착 가능한 프로세스 카트리지 내에 구비되는 현상 장치.