KR102010229B1 - 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

화상형성장치는, 상 담지체; 현상제 담지체; 도전성의 규제 부재; 및 적어도 현상 동작시에, 상기 현상제 담지체의 표면의 현상제의 극성과 같은 극성의 바이어스를 상기 규제 부재에 인가하는 바이어스 인가부를 구비한다. 현상제 상이 전사된 후에 상기 상 담지체의 표면에 잔류한 현상제는, 상기 현상제 담지체에 의해 회수된다. 상기 현상 동작시 이외의 기간에 상기 현상제 담지체가 구동하는 타이밍에, 상기 규제 부재와 상기 현상제 담지체간의 전위차를 제로로 하거나, 또는, 상기 현상제의 극성과 반대의 극성 측을 향해 상기 현상제 담지체에 인가된 전압과는 다른 전압이 상기 규제 부재에 인가된다.

Description

화상형성장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은, 화상형성장치에 관한 것이다.

종래, 화상형성장치에는, 클리너 없는 시스템(토너 리사이클링 시스템)이 일부의 경우에는 이용되었다. 이 구성에서는, 전사 롤러가 감광체 드럼으로부터의 토너 상을 기록재에 전사한 후에, 감광체 드럼의 표면에 남은 전사 잔류 토너를 제거하기만 하는 클리닝 장치를 배제(생략)할 수 있다. 대신에, 현상 장치가 "동시 현상 및 클리닝"으로 감광체 드럼의 전사 잔류 토너를 제거하고 그 현상 장치에 그 전사 잔류 토너를 회수하고 나서, 그 회수된 토너를 재이용한다. 동시 현상 및 클리닝은, 감광체 드럼의 표면의 전사 잔류 토너를, 다음 단계 이후의 현상시에 흐림 제거(fog-removing) 바이어스(현상 장치에 인가된 직류 전압과 감광체 드럼의 표면전위간의 전위차인 흐림 제거 전위차Ｖｂａｃｋ)에 의해 회수하는 방법이다. 이 방법에 의하면, 쓸모가 없어진(잔류) 토너를 없앨 수 있고, 메인티넌스를 위한 번거로운 조작의 정도를 감소시키는 것이 가능하다. 또한, 클리닝 장치를 없애고, 스페이스면의 이점도 크고, 화상형성장치의 장치본체를 대폭 소형화할 수 있다.

그렇지만, 이러한 구성의 경우에, 토너를 리사이클 하기 때문에, 기록재의 가루 등이 현상 장치를 오염시켜 화상 결함을 일으킬 가능성이 있었다. 즉, 가루 등이 현상 슬리브와 규제 블레이드와의 사이에 끼여서, 균일한 토너층이 흐트러지게 하여 줄무늬 형상의 화상결함이 생길 가능성이 있었다.

클리너 없는 시스템이 적용된 현상 장치의 일 방식으로서, 1성분 자성 접촉 현상 방식이 제안되어 있다(일본특허 제4785407호). 이러한 방식의 현상 장치에서는, 자계발생 수단을 내포하는 현상 슬리브(현상제 담지체)의 표면에, 자성 현상제(자성 토너)를 담지시키고 나서, 감광체 드럼의 표면에 접촉시킨다. 이러한 현상 장치에 의하면, 자성 토너가 자력을 갖지 않는 기록재의 가루보다도 우선적으로 공급된다. 그 때문에, 비자성 접촉 현상 방법을 사용한 종래의 클리너 없는 시스템과 비교하여, 기록재의 가루로 인한 화상 폐해가 발생하기 어렵다.

또한, 규제 부재에 바이어스(규제 블레이드 바이어스)가 인가되어서 토너에 전하가 부여되는 방법이 알려져 있다. 규제 부재는, 도전부재와, 그 도전부재에 직류 바이어스를 인가하는 전압인가수단을 구비하고, 상기 도전부재에는, 현상 슬리브의 표면의 토너의 극성과 동극성의 규제 블레이드 바이어스가 전위차가 발생하도록 인가된다.

이 때문에, 감광체 드럼과 전사 롤러나 대전 롤러 각각과의 사이에서, 문질러져 손상을 받아서 마찰전기 대전성이 저하한 전사 잔류 토너가 섞이는 토너라도, 그 토너에의 전하부여가 촉진되어, 규제 부재를 통과한 후의 현상 슬리브 표면의 토너의 대전성이 향상한다. 그리고, 지속적 사용에 의한 토너 열화로 인해 생긴 흐림의 악화가 억제된다.

그렇지만, 기록재에 대한 인쇄 매수가 증가하면, 현상 용기의 내부에 축적된 기록재의 가루의 양이 계속해서 증가해, 현상 용기의 내부의 토너에 대한 가루의 양이 극단적으로 많은 상태로 형성될 수 있다. 이 상태에서, 고 인쇄 비율로 인쇄하면, 토너와 함께 기록재의 가루가 현상 슬리브에 공급된다. 이 경우에, 규제 블레이드 바이어스를 인가할 때도, 기록재의 가루가 토너의 극성과 반대극성의 대전특성을 가지는 경우에, 규제 블레이드 바이어스에 의해, 규제 부재와 현상 슬리브 사이의 닙(nip) 부분에 끼여, 토너층이 흐트러진다.

본 발명의 주요 목적은, 클리너 없는 시스템이 적용되고, 또한, 규제 부재에 바이어스 인가하는 구성에 있어서, 기록재의 가루가 규제 부재와 현상제 담지체의 사이에 끼여서 토너층이 흐트러지는 현상을 억제 가능한, 화상형성장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 일 측면에서는, 잠상이 형성되는 상 담지체(image bearing member); 현상제를 담지하면서 상기 잠상을 현상하는 현상제 담지체; 상기 현상제 담지체에 접촉해서 상기 현상제의 층 두께를 규제하는 도전성의 규제 부재; 및 적어도 현상 동작시에, 상기 현상제 담지체의 표면의 현상제의 극성과 같은 극성의 바이어스를 상기 규제 부재에 인가하는 바이어스 인가 수단을 구비하고, 상기 상 담지체에 형성된 현상제 상(image)이 전사된 후에 상기 상 담지체의 표면에 잔류한 현상제를 상기 현상제 담지체에 의해 회수하고, 상기 현상 동작시 이외의 기간에 상기 현상제 담지체가 구동하는 타이밍에, 상기 규제 부재와 상기 현상제 담지체간의 전위차를 제로로 하거나, 또는, 상기 현상제의 극성과 반대의 극성 측을 향해 상기 현상제 담지체에 인가된 전압과는 다른 전압을 상기 규제 부재에 인가하는, 화상형성장치를 제공한다.

본 발명의 다른 측면에서는, 잠상이 형성되는 상 담지체; 현상제를 담지하면서 상기 잠상을 현상하는 현상제 담지체; 상기 현상제 담지체에 접촉해서 상기 현상제의 층 두께를 규제하는 도전성의 규제 부재; 적어도 현상 동작시에, 상기 현상제 담지체에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가 수단; 및 상기 규제 부재와 상기 현상제 담지체간의 전위차를 제공하는 제너 다이오드를 구비하고, 상기 상 담지체에 형성된 현상제 상이 전사된 후에 상기 상 담지체의 표면에 잔류한 현상제를 상기 현상제 담지체에 의해 회수하고, 상기 현상 동작시 이외의 기간에 상기 현상제 담지체가 구동하는 타이밍에, 상기 제너 다이오드에 의해 상기 규제 부재와 상기 현상제 담지체간의 상기 전위차를 제로로 하는, 화상형성장치를 제공한다.

본 발명의 또 다른 특징들은, 첨부도면을 참조하여 이하의 실시예들의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 실시예 1에 따른 화상형성장치의 구조를 나타내는 단면도다.
도 2에서, (a)는, 현상 장치의 단면도, (b)는, 규제 블레이드와 현상 슬리브의 접속 상황을 나타내는 블록도다.
도 3에서, (a) 내지 (c)는, 규제 블레이드가 현상 슬리브의 표면의 토너의 층 두께를 규제하는 위치에서, 기록재의 가루가 끼이는 현상을 나타내는 단면도다.
도 4는 전 회전(pre-rotation), 현상 동작 및 후 회전(post-rotation)시에, 현상 슬리브의 구동, 현상 바이어스 및 규제 블레이드 바이어스의 타이밍 차트다.
도 5는 실시예 2에서 규제 블레이드와 현상 슬리브간의 전위차의 형성 방법을 나타내는 개략도다.

이하, 도면을 참조하여, 본 발명을 실시하기 위한 실시예들을 특정 실시예에 근거해서 예시적으로 상세히 설명한다. 단, 아래의 실시예에 개시된 구성부품의 치수, 재질, 형상, 상대 배치 등은, 본 발명이 적용되는 장치의 구성과 각종 조건에 따라 적절하게 변경되기 때문에, 특히 특정되지 않으면 본 발명의 범위를 이에 한정하려는 것이 아니다. 또한, 실시예 1의 구성부품과 같은 실시예 2의 구성부품은, 동일한 참조부호나 기호로 나타내어지고, 실시예 1에 따라 설명하겠다.

도 1은, 본 발명의 실시예 1에 따른 화상형성장치(100)의 구조를 나타내는 개략적 단면도다. 본 실시예에서는, 화상형성장치(100)로서, 전사식 전자 사진 프로세스를 이용하는 모노크롬 레이저 프린터에 대해서 설명한다. 화상형성장치(100)는 장치본체 100A를 구비한다.

장치본체 100A의 내부에는, 상 담지체로서의 감광체 드럼(1), 대전수단으로서의 대전 롤러(2), 노광 수단으로서의 스캐너 유닛(4), 현상 장치(3), 전사부재로서의 전사 롤러(5), 정착 장치(6)를 구비하고 있다. 또한, 본 실시예에서의 화상형성장치(100)는, 감광체 드럼(1), 대전 롤러(2), 현상 장치(3)등을 카트리지에 조립하여 준비된 프로세스 카트리지를 상기 장치본체 100A에 탈착가능하게 장착 가능한 구성을 갖는다.

본 실시예의 감광체 드럼은, 외경 24mm의 부극성 대전성 ＯＰＣ감광체다. 이 감광체 드럼(1)은, 화살표R1 방향으로 주변속도(=프로세스 속도, 인자 속도) 167mm/sec로 회전가능하게 설치되어 있다.

대전 롤러(2)는, 감광체 드럼(1)의 표면을 전기적으로 대전시킨다. 대전 롤러(2)는, 도전성의 탄성 롤러이며, 심금(core metal)(2a)과, 그 심금(2a)을 덮는 도전성 탄성층(2b)을 구비한다. 대전 롤러(2)는, 감광체 드럼(1)에 소정의 압력으로 압접된다. 감광체 드럼(1)의 표면 중, 대전 롤러(2)에 압접되는 부분은 대전부c이다.

화상형성장치(100)는, 대전 롤러(2)에 대전 바이어스를 인가하는 대전 전압원을 구비한다. 대전 전압원은, 대전 롤러(2)의 심금(2a)에 직류 전압을 인가한다. 이 인가된 직류 전압은, 감광체 드럼(1)의 표면전위와 대전 롤러(2)의 전위간의 전위차가, 방전 시작 전압이상이 되도록 설정되고, 구체적으로는 대전 바이어스로서 -1300V의 직류 전압이 대전 전압원으로부터 인가되어 있다. 이때, 상기 대전 롤러(2)는, 감광체 드럼(1)의 표면 전위(암부전위)는 -700V로 균일하게 대전되어 있다.

스캐너 유닛(4)은, 레이저 다이오드, 폴리곤 미러 등을 구비한다. 이 스캐너 유닛(4)은, 목표 화상정보의 시계열 전기 디지털 화소신호에 대응해서 강도 변조된 레이저 광L을 출력하고, 레이저 광L로 대전된 감광체 드럼(1)의 표면을 주사 노광한다. 레이저 광L에 의해 감광체 드럼(1)의 표면을 전체면 노광했을 경우, 감광체 드럼(1)의 표면전위가 -150V가 되도록, 스캐너 유닛(4)의 레이저 파워가 조정된다.

현상 장치(3)는, 제1프레임 3A로 구성된 현상실(301)과, 제2프레임 3B로 구성된 수용실(300)을 구비한다. 현상실(301)에는, 현상제 담지체로서의 현상 슬리브(31)와, 규제 부재로서의 규제 블레이드(33)가 설치된다. 수용실(300)에는 자성 현상제로서의 자성 토너t가 수용되어 있다. 현상 장치(3)의 구조의 상세에 대해서는 후술한다.

자성 토너t는, 현상 슬리브(31)에 내포된 자계발생 수단인 마그넷 롤러(32)의 자력에 의해 현상 슬리브(31)의 표면에 끌어 당겨진다. 자성 토너t는 특정한 정도로 마찰 전기적으로 대전된다. 자성 토너t는, 현상 바이어스 인가 전압원에 의해 현상 슬리브(31)와 감광체 드럼(1)과의 사이에 인가된 현상 바이어스에 의해 현상부에 있어서 감광체 드럼(1) 위의 정전상(electrostatic image)을 가시화한다. 본 실시예에 있어서, 현상 바이어스는 -350V에 설정되어 있다. 현상부a는, 감광체 드럼(1)의 표면 중 현상 슬리브(31)에 대향하는 영역이며, 현상 슬리브(31)에 의해 자성 현상제가 공급되는 영역이다.

접촉 전사수단으로서, 중저항(medium resistance)의 전사 롤러(5)가 제공된다. 감광체 드럼(1)의 표면 중, 전사 롤러(5)에 압접된 부분이 전사부b이다. 본 실시예의 전사 롤러(5)는, 심금(5a)과, 그 심금(5a)을 덮는 중저항 발포층(5b)으로 구성되고, 롤러 저항값이 5x10⁸Ω이었다. +2.0kV의 전압을 심금(5a)에 인가하고, 감광체 드럼(1) 위에 형성된 현상제 상으로서의 토너 상의 기록재P(예를 들면, 종이)에의 전사를 행했다.

정착 장치(6)는, 전사부b를 통과해서 토너 상이 전사된 기록재P를 가열 및 가압하고, 그 토너 상을 기록재P에 정착시킨다. 그 후, 토너 상이 정착된 기록재P는 장치본체 100A의 외부에 배출된다.

<화상형성 프로세스>

도 1을 참조하여 화상형성 프로세스의 개요에 대해서 설명한다. 우선, 프린트 신호가 장치본체 100A의 콘트롤러(50)에 입력되면, 화상형성장치(100)는 화상형성 동작을 시작한다. 그리고, 소정의 타이밍에서, 각 구동부가 움직이기 시작해 전압이 인가된다. 회전 구동된 감광체 드럼(1)은, 대전 롤러(2)에 의해 균일하게 전기적으로 대전된다. 균일하게 대전된 감광체 드럼(1)은, 스캐너 유닛(4)으로부터 방출된 레이저 광L에 의해 노광되어, 그 감광체 드럼(1)의 표면에 정전상이 형성된다. 그 후, 이 정전상은, 현상 슬리브(31)에 의해 토너(현상제)가 공급되어서, 토너 상(현상제 상)으로서 가시화된다.

한편, 기록재P는, 카세트(70)로부터 분리되어 급송되고, 감광체 드럼(1)에의 토너 상의 형성 타이밍과 동기하여 전사부b에 보내진다. 이렇게 해서, 가시화된 감광체 드럼(1) 위의 토너 상은, 전사 롤러(5)의 작용에 의해 기록재P에 전사된다. 토너 상이 전사된 기록재P는, 정착 장치(6)에 급송된다. 기록재Ｐ 위의 (미정착의) 토너 상은, 열과 압력에 의해 기록재P에 영구적으로 정착된다. 그 후, 기록재P는 배출 롤러(7)등에 의해 장치본체 100A의 외부에 배지된다.

<클리너 없는 시스템>

클리너 없는 시스템에 대해서 구체적으로 설명한다. 본 실시예에서는, 전사되지 않고 감광체 드럼(1) 위에 잔류하는 전사 잔류 토너를 감광체 드럼(1)으로부터 제거하는 클리닝 부재를 설치하지 않은, 소위 클리너 없는 시스템을 채용하고 있다.

전사단계 후에 감광체 드럼(1) 위에 잔류하는 전사 잔류 토너는, 접촉 대전부c 앞의 공극부에 있어서의 방전에 의해 감광체 드럼(1)의 경우와 마찬가지로, 부극성으로 대전된다. 이때, 감광체 드럼(1)의 표면은, -700V로 대전된다. 부극성으로 대전된 전사 잔류 토너는, 대전부c에 있어서 전위차 표면(감광체 드럼(1)의 표면전위=-700V, 대전 롤러전위=-1300V)에 근거하여, 대전 롤러(2)에는 부착되지 않고 그 대전부c를 통과한다.

대전부c를 통과한 전사 잔류 토너는, 감광체 드럼(1)의 표면 중 레이저 광L이 조사되는 레이저 조사 위치d에 도달한다. 전사 잔류 토너는, 스캐너 유닛(4)의 레이저 광L을 차폐할 정도로 많지 않기 때문에, 감광체 드럼(1) 위의 정전상을 형성하는 단계에 영향을 주지 않는다. 레이저 조사 위치d를 통과한 토너 중, 비노광부(레이저 조사를 받지 않고 있는 감광체 드럼(1) 표면)에 위치된 토너는, 현상부a에 있어서, 정전력에 의해 현상 슬리브(31)에 회수된다. 이러한 토너는, 현상 슬리브(31)를 거쳐 현상 장치(3)에 의해 회수된다.

한편, 레이저 조사 위치d를 통과한 토너 중, 노광부(레이저 조사를 받은 감광체 드럼(1) 표면)에 위치된 토너는, 그 정전력에 의해 회수되지 않고 감광체 드럼(1) 위에 계속해서 존재한다. 그러나, 그 토너의 일부는, 현상 슬리브(31)와 감광체 드럼(1)간의 주변 속도차로 인해 물리적인 힘으로 회수되는 경우도 있다. 이러한 토너도 현상 슬리브(31)를 거쳐 현상 장치(3)에 의해 회수된다. 이렇게 하여, 기록재P에 전사되지 않고 감광체 드럼(1) 위에 잔류하는 전사 잔류 토너는, 노광부의 토너를 제외하고 대부분 현상 장치(3)에 회수된다. 현상 장치(3)에 회수된 토너는, 현상 장치(3)내에 잔류하는 토너와 혼합되고 나서 재사용된다.

본 실시예에서는, 전사 잔류 토너를 대전 롤러(2)에 부착되게 하지 않고 대전부c를 통과시키기 위해서, 이하의 두개의 구성을 채용한다.

첫째는, 도 1에 도시한 바와 같이, 감광체 드럼(1)의 회전 방향에 대하여 전사 롤러(5)와 대전 롤러(2)의 사이에 광제전(photo-discharging) 부재(8)를 설치한 것이다. 광제전 부재(8)는, 대전부c에서 안정한 방전을 행하기 위해서 전사부b를 통과한 후의 감광체 드럼(1)의 표면전위를 광제전(제거)한다. 이 광제전 부재(8)에 의해, 대전전의 감광체 드럼(1)의 전위를 전체 길이 영역에서 -150V정도로 해두어, 대전시에 균일한 방전을 실시할 수 있어, 전사 잔류 토너를 균일하게 부극성으로 대전할 수 있다. 그 결과, 전사 잔류 토너는 대전부c를 통과한다.

둘째는, 대전 롤러(2)를 감광체 드럼(1)과 소정의 주변 속도차로 회전시키는 것이다. 상술한 바와 같이, 방전에 의해 대부분의 토너가 부극성으로 대전되지만, 부극성으로 완전히 대전되지 않은 토너가 남아있고, 이 토너가 대전부c에서 대전 롤러(2)에 부착되는 경우가 있다. 이 때문에, 대전 롤러(2)와 감광체 드럼(1)을 상기 소정의 주변 속도차로 회전시킴으로써, 대전 롤러(2)와 감광체 드럼(1) 사이에서 미끄러져서, 이러한 토너를 부극성으로 대전시킬 수 있다.

그 결과, 대전 롤러(2)에의 토너의 부착을 억제하는 효과가 이루어진다. 본 실시예에서는, 대전 롤러의 심금(2a)에는 대전 롤러 기어가 설치되어 있고, 대전 롤러 기어는 감광체 드럼(1)의 단부에 설치된 드럼 기어와 맞물려 있다. 따라서, 감광체 드럼(1)의 회전 구동에 의해, 대전 롤러(2)도 회전 구동된다. 대전 롤러(2)의 표면의 주변 속도는, 감광체 드럼(1)의 표면의 주변 속도에 대하여 115%가 되도록 설정된다.

<현상 장치>

도 2에서, (a)는, 현상 장치(3)의 단면도다. 이 도 2의 (a)를 참조하여, 클리너 없는 시스템을 이용하는 화상형성장치(100)의 과제를 해결하기 위한 현상 장치(3)에 대해서 설명한다.

현상 장치(3)는, 현상 용기(500)를 구비한다. 현상 용기(500)는, 내부에 토너를 수용하는 수용실(300)과, 현상 슬리브(31)를 구비하는 현상실(301)을 가진다. 현상 용기(500)는, 잠상이 형성되는 상 담지체로서 감광체 드럼(1)에 형성된 현상제 상이 전사된 후에, 감광체 드럼(1)의 표면에 잔류한 토너t를 회수하기도 한다. 현상 슬리브(31)에 의해 토너t가 회수된다.

현상제 담지체로서의 현상 슬리브(31)는, 현상제로서의 토너t를 담지해서 잠상을 현상하는 부재다. 현상 슬리브(31)는, 알루미늄이나 스테인리스 스틸의 파이프로 형성된 지지부로서의 비자성 슬리브의 외주 표면에 두께 약 500μm의 도전성 탄성층을 형성한 것이다. 현상 슬리브(31)는, 현상실(301)에 의해 화살표R2 방향으로 회전가능하게 지지되어 있다. 현상 슬리브(31)는, 외경이 11mm, 표면 거칠기 Ｒａ(JIS)에서 통상, 평균 1.5∼4.5μm가 되도록 형성되어 있다.

현상 슬리브(31)는 감광체 드럼(1)에 접촉하도록 감광체 드럼(1)을 향해 가압되어 있다. 현상 슬리브(31)는, 그 길이 방향(축방향)의 양단부에, 침입량 규제 롤러들이 구비되어 있다. 이들의 롤러들은 감광체 드럼(1)에 접촉되어서, 현상 슬리브(31)의 표면과 감광체 드럼(1)의 표면 사이의 침입량은 소정의 값으로 설정된다.

현상 슬리브(31)의 한쪽의 단부에는, 현상 슬리브 기어가 고정되어 있고, 이 현상 슬리브 기어에 장치본체 100A의 구동원으로부터 복수의 기어를 거쳐 구동력이 전달되어, 현상 슬리브(31)가 회전 구동된다. 현상 슬리브(31)는, 감광체 드럼(1)의 표면 주변 속도의 140%인 표면 주변 속도의 속도차를 갖고서 정상 방향으로 회전한다. 현상 슬리브(31)의 표면은, 현상 슬리브(31)가 원하는 양으로 토너를 담지하여 반송할 수 있도록, 적절한 표면 거칠기를 갖는다.

현상 슬리브(31)의 내측에는, 마그넷 롤러(32)가 배치된다. 마그넷 롤러(32)로서는, 원통형상으로, 원주방향에 대해 N극과 S극이 교대로 배치된 4극 마그넷 롤러를 사용했다. 4극은, 감광체 드럼(1)에 대향하는 현상극, 규제 블레이드(33)에 대향하는 규제극, 현상실(301)의 토너를 현상 슬리브(31)에 공급하기 위한 공급극, 및 토너 누설 방지 시트S의 대향부에 배치된 누설 방지극으로 이루어진다. 각각의 극의 자속밀도는, 가장 강한 규제 극의 70ｍＴ, 그 밖의 극의 약 50ｍＴ다. 마그넷 롤러(32)는, 현상 슬리브(31)가 화살표R2 방향으로 회전하는 것과는 달리, 현상 슬리브(31)의 내측에 고정적으로 배치되어 있다.

규제 부재로서의 규제 블레이드(33)는, 현상 슬리브(31)에 접촉해서 토너t의 층 두께를 규제하는 도전성 부재다. 규제 블레이드(33)는, 그 자유단부가 현상 슬리브(31)의 회전 방향R2에 대하여 상류측을 향하도록, 그 자유단부에서 현상 슬리브(31)에 소정의 압력으로 접촉되어 있다(카운터 접촉). 이 때문에, 마그넷 롤러(32)의 자력에 의해 현상 슬리브(31)의 표면에 끌어 당겨진 토너를 박층에 규제함과 동시에, 마찰 대전에 의해 토너를 부극성으로 대전하고 있다. 또한, 본 실시예에서는, 흐림 억제를 목적으로서, 현상 슬리브(31)와 규제 블레이드(33)와의 사이에 전위차를 제공하여서 토너의 대전성을 향상시킨다.

규제부e에서 전하 부여된 토너는, 감광체 드럼(1)의 표면에 대향하는 현상부a에 반송된다. 현상부a에 있어서, 감광체 드럼(1)의 표면의 전위와 현상 슬리브(31)의 전위간의 전위차에 의해, 현상 슬리브(31) 위의 토너가, 정전적으로, 감광체 드럼(1)의 표면에 형성된 정전 상(image)에 부착된다. 이렇게 하여, 그 정전 상을 토너 상으로서 현상한다.

규제 블레이드(33)는, 예를 들면 두께 100μｍ정도의 지지 부재와, 그 지지 부재의 자유단에 부착된 수지층을 구비한다. 그 지지 부재는 탄성부재이며, 그의 기단부가 지지용 금속판에 고정된다. 수지층의 재료로서 도전성 수지재를 사용하고, 그 수지층은, 자유단측과 기단측에는 평면 위에 형성된 스트레이트부를 포함한다. 스트레이트부 사이의 중간부분에는, 현상 슬리브(31)를 향해 돌출하는 돌출부를 가진다. 그 돌출부는 현상 슬리브(31)의 표면에 소정의 압력으로 접촉되어 있다. 이 접촉력(압력)은 약 20ｇｆ/ｃｍ∼40ｇｆ/ｃｍ(현상 슬리브(31)의 길이 방향에 대하여 1cm당 접촉 하중)이다.

본 실시예에서는, 지지 부재의 재료로서 ＳＵＳ를 사용하고 있지만, 인 청동이나 알루미늄 합금도 사용해도 좋다. 상기 지지 부재는, 그 수지재가 도전성을 가지면 고경도의 수지재를 사용하여 제작해도 좋다. 본 실시예에서는, 수지층은 지지 부재에 도전성의 폴리우레탄을 코팅해서 제작되었다. 그 밖의 재료로서는, 폴리아미드, 폴리아미드 엘라스토머, 폴리에스테르, 폴리에스테르 엘라스토머, 폴리에스테르 테레프탈레이트, 실리콘 고무, 실리콘 수지, 및 멜라민 수지는, 단독으로, 또는, 2개 이상의 종의 조합으로 사용되어도 좋다. 또한, 수지층의 형상에 관해서도, 현상 슬리브(31)를 향해 돌출하는 형상을 사용하지만, 어떤 형상도 사용하여도 좋고, 그 수지층도 생략하여도 좋다.

도 2에서, (b)는, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31) 각각의 접속 상황을 나타내는 블록도다. 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)에 바이어스를 인가하는 수단은 서로 독립적이다.

규제 블레이드(33)에는, 규제 인가 수단으로서의 규제(바이어스) 전압원(52)이 접속되어 있다. 이 규제 전압원(52)으로부터 규제 블레이드(33)에 소정의 직류 전압인 규제 전압(규제 바이어스)가 인가 가능하다. 또한, 규제 전압원(52)은, 현상 동작시에, 현상 슬리브(31)의 표면의 토너t의 전하극성과 같은 극성의 바이어스를 규제 블레이드(33)에 인가한다.

현상 슬리브(31)에는, 현상 바이어스 인가수단으로서의 현상 (바이어스) 전압원(53)이 접속되어 있다. 이 현상 전압원(53)으로부터, 현상 슬리브(31)에, 소정의 직류 전압인 현상 전압(현상 바이어스)이 인가 가능하다. 또한, 현상 전압원(53)은, 전 회전이나 현상 동작시에, 현상 슬리브(31)에 그 바이어스를 인가한다.

상기로부터, 실시예 1에서는, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차를 조정할 경우에는, 규제 전압원(52)과 현상 전압원(53)이 그 바이어스를 인가한다.

구체적으로는, 규제 블레이드(33)에 대하여 -650V가 인가된다. 상술한 바와 같이, 현상 슬리브(31)에는 -350V가 인가되어 있다. 이때, 현상 슬리브(31)와 규제 블레이드(33)와의 사이의 전위차에 따라, 규제 블레이드(33)로부터 현상 슬리브(31)를 향해서 전하가 이동한다. 그 때문에, 규제 블레이드(33)로부터 흐르는 전하가 현상 슬리브(31) 위의 토너 코팅에 주입되어, 토너의 부극성의 대전성이 강화된다.

반송 부재(34)는, 수용실(300)내에서 회전가능하게 설치되어 있고, 수용실(300)내의 토너를 흩어줄 뿐만 아니라, 현상실(301)에 그 토너를 반송하기도 한다. 반송 부재(34)는, 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 수지재료로 형성된 백업 부재에 구비된 축(shaft) 막대부재(34a)와 ＰＰＳ필름 시트(34b)로 구성되어 있다. 반송 부재(34)는, 그 양단부를 회전 중심으로 해서 도 2의 (a)의 화살표R4 방향으로 회전한다. 반송 부재(34)를 회전시키기 위한 구동력은, 전술한 현상 슬리브 기어의 회전속도로부터 기어 열을 사용하여 적당한 회전속도로 회전속도의 저하를 이용하여 얻어지는 것이 일반적이다.

본 실시예에 있어서, 그 토너로서 부 대전성의 자성 1성분 토너를 사용한다. 이 토너는, 결착수지(스틸렌-n-부틸 아크릴레이트 공중합체) 100중량부에, 자성체 입자 80중량부를 주성분으로서 함유하고 나서, 왁스 등을 내포하여서 제작되고, 평균 입경은 7.5μm이다. 외첨제로서, 실리카 미분체를 1.2중량부를 사용한다. 이러한 토너를, 상술한 구성의 현상 장치(3)에 사용했을 경우, 현상 슬리브(31) 위의 토너 코팅량은 약 0.4mg/ｃｍ²∼0.9mg/ｃｍ²정도가 된다.

이러한 클리너 없는 시스템에 있어서, 특히, 본 실시예와 같이 감광체 드럼(1)으로부터 용지(기록재 P)에 토너 상을 직접 전사하는 구성에 있어서는, 용지로부터 나온 지분(paper powder) 등이 감광체 드럼(1)의 표면에 부착되고, 그 지분이 현상 장치(3)에 의해 회수될 경우가 있다. 현상 장치(3)에 회수된 지분이, 규제부e에 있어서, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이에 끼이면, 현상 슬리브(31) 위의 토너 코팅을 흩트린다. 여기에서, 규제부e는 규제 블레이드(33)가 현상 슬리브(31)에 접촉하는 부분(접촉부)이다.

클리너 없는 시스템 구성에 있어서는, 인쇄마다, 상기 지분이 현상 용기(500)에 들어가서, 인쇄 매수와 비례하여 현상 용기(500)안의 지분량은 증대한다. 특히, 카트리지 수명 후반에 있어서는, 현상 용기(500)안의 토너량이 적고, 지분량이 많은 상태가 된다. 한층 더, 고 인쇄비율 화상을 인쇄하는 경우에, 토너가 소비되어 있기 때문에 현상 슬리브(31) 위의 토너량이 적어진다. 그 때문에, 대부분의 토너가 현상 슬리브(31)에 공급되는 공급될 뿐만 아니라, 지분도 현상 슬리브(31)에 공급되기 쉽다. 그 결과, 고 인쇄 비율 화상을 인쇄한 후에, 상기 지분이 규제부e에 끼이기 쉬운 상태가 되어, 지분으로 인한 화상 폐해가 발생하기 쉽다.

<지분 대책 구성>

도 3에서, (a) 내지 (c)는, 규제 블레이드(33)가 현상 슬리브(31)의 표면의 토너의 층 두께를 규제하는 위치에서, 기록재P의 가루가 끼이는 현상을 나타내는 단면도다. 도 3의 (a)에 도시된 것처럼, 반송 부재(34)(도 2의 (a))에 의해 현상 슬리브(31)의 표면에 반송된 토너t와 가루P'가 규제부e쪽에 공급된다. 이때, 기록재P의 가루P'의 대부분은 정극성에 대전되어 있다.

도 3의 (b)에 도시된 것처럼, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위관계(규제 바이어스: -650V, 현상 슬리브 바이어스: -350V)에 의해 화살표A 방향의 힘이 가해진다. 그리고, 기록재P의 가루P'는, 규제 블레이드(33)측에 끌어당겨져 끼여, 그 가루P'가 토너t의 층을 흩트렸었다. 이것을 피하기 위해서, 도 3의 (c)에 도시된 것처럼, 기록재P의 가루P'가 끼이지 않게 하는 구성을 검토할 필요가 있다.

도 4는, 전 회전, 현상 동작 및 후 회전시에 현상 슬리브(31)의 구동, 현상 바이어스, 및 규제 블레이드(33)의 바이어스의 타이밍 차트다. 화상형성의 상기 전 회전시에, 현상 슬리브(31)의 구동이 ＯＦＦ로부터 ＯＮ으로 변경되어, 현상 바이어스가 0V로부터 -350V로 변경되어 인가된 상태에 놓이고, 규제 블레이드(33)에 인가된 규제 바이어스가 0V로부터 -350V로 변경되어 인가된 상태에 놓인다. 즉, 이때에, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차는, 현상 동작시의 전위차인 650V보다도 작은 0V로 설정되어 있다.

이 상태는 현상 슬리브(31)의 회전 주기인 약 0.15초간 유지하고, 그 후에 시퀀스는 현상 동작으로 이행한다. 시퀀스가 현상 동작으로 이행하는 타이밍에서, 규제 블레이드(33)에 인가된 바이어스는 -350V로부터 -650V로 전환될 수 있다.

상기 전 회전시에, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이에 인가된 전위차가 없어져(제거되어), 정전 흡착력이 약하다(즉, 화살표A 방향의 힘이 도 3의 (b)에 도시된 현상 동작시의 것보다 약하다). 그 때문에, 규제부e에서 끼여 있었던 기록재P의 가루P'를 규제부e를 통과시킬 수 있고, 흐트러진 토너t의 코팅을 회복시킨다.

실시예 1에서는, 지분 문제의 대책 시퀀스의 실행 타이밍은, 인쇄 매수가 토너량이 적고 지분량이 많은 카트리지 일드(yield)(카트리지 수명)의 90%에 대응한 프린트 매수 이상인, 화상형성의 상기 전 회전시에 실시하고 있다. 본 실시예의 카트리지 일드는 5000매이기 때문에, 4500매 이상(이후)의 인쇄 매수의 타이밍에서 상기 대책 시퀀스가 실시된다. 인쇄 매수는, 카트리지에 설치된 콘트롤러(50)의 미도시된 메모리에 기억되어 있다.

지분 문제의 대책 시퀀스를 필요한 타이밍에만 행하는 것에 의해, 다운타임의 삭감, 현상 슬리브(31)의 주행거리의 삭감에 의한 현상 슬리브(31)등의 기능 부재나 토너의 열화를 억제하는 것이 가능해진다. 상기와 같은 구성을 이용함으로써, 지분에 의해 생긴 현상 슬리브(31) 위의 토너 코팅 상태의 흐트러짐을 억제하는 것이 가능하다.

실시예 1에서는, 지분 문제의 대책 시퀀스의 타이밍은, 인쇄 매수로 결정했지만, 이것에 한정되지 않고, 지분량이 특정량 이상이거나, 혹은, 카트리지내의 토너 잔량이 특정량 이하인, 카트리지의 수명 후반에 실시되는 것이 바람직하다. 예를 들면, 토너 잔량이 소정량(30%)이하가 된 타이밍 이후에서 지분 문제의 대책 시퀀스를 실행해도 좋다. 또한, 전술한 것처럼, 고 인쇄비율 화상을 인쇄한 후에 지분으로 인한 폐해가 발생하기 쉬우므로, 예를 들면 상기 인쇄 비율이 30%를 초과하는 화상을 인쇄한 후만 대책 시퀀스가 실행되어도 좋다.

실시예 1에서는, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차를 0으로 하고, 즉 이들 부재의 전위가 같지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 정극성의 지분이 규제 블레이드(33)에 끌어 당겨지는 힘이 약해지는 이들 부재간의 전위관계이면 좋다. 예를 들면, 규제 바이어스와 현상 바이어스간의 대소 관계를 유지한 채, 그 전위차도 작게 해도 좋다. 구체적으로는, -500V의 규제 바이어스와 -350V의 현상 바이어스도 사용하여도 좋다. 상기로부터, 콘트롤러(50)는, 현상 동작이외의, 현상 슬리브(31)가 구동되는 타이밍의 현상시에, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차를 현상 동작시의 전위차보다도 낮은 전위차로 설정한다고 말할 수 있다.

또한, 규제 바이어스와 현상 바이어스의 대소 관계를 역전시켜도 좋다. 예를 들면, 규제 바이어스 -150V와 현상 바이어스 -350V도 사용하여도 된다. 이것은, 현상 슬리브(31)의 표면의 토너t의 전하 극성과 반대극성의 전압을 규제 블레이드(33)에 인가하는 것이라고 말할 수 있다. 이것은, 도 3의 (b)에서, 화살표A 방향과 역방향으로 기록재P의 가루P'에 대하여 힘을 인가하는 것을 의미한다. 또한, 현상 슬리브(31)의 표면의 토너t의 전하 극성과 반대극성의 전압의 규제 블레이드(33)에의 인가는, 상술한 경우에서, 규제 블레이드(33)에 +300V 등의 정 바이어스를 인가하는 경우뿐만 아니라, 현상 슬리브(31)에 인가된 -350V의 현상 바이어스에 대해 정(positive)인 -150V의 바이어스를 인가하는 경우도 포함한다.

실시예 1에서는, 지분 문제의 대책 시퀀스의 실행 시간을, 현상 슬리브(31)의 회전 주기인 약 0.15초로 하고 있다. 그러나, 상기 실행 시간이, 규제 블레이드(33)에 인가된 바이어스 전환의 응답 시간과 현상 슬리브(31)가 규제 블레이드(33)의 규제부e를 통과하는 시간의 합 이상일 때, 이 실행 시간은 이것에 한정되지 않는다.

구체적으로, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차를 현상 동작시의 전위차보다 작게 하는 시간, 또는, 현상 슬리브(31)의 표면의 토너t의 전하 극성과 반대극성의 전압을 규제 블레이드(33)에 인가하는 시간은, 이하의 시간인 것이 바람직하기도 하다. 즉, 그 시간은, 규제 전압원(52)이 전환신호를 수신한 후 응답하는 응답 시간과, 그 응답 시간 직전에 현상 슬리브(31)의 소정의 위치가, 현상 슬리브(31)와 규제 블레이드(33)간의 접촉 위치의 앞으로부터 접촉 위치의 뒤로 이동하는데 요하는 이동 소요시간과의 합 이상인 것이 바람직하기도 하다.

실시예 1에서는, 지분 문제의 대책 시퀀스는, 화상형성의 전 회전시에 실시하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 상기 대책 시퀀스는, 현상 동작시 이외의 주기에서 실시되면 좋다. 예를 들면, 상기 대책 시퀀스는 연속 인쇄의 용지(시트)간격 동안, 또는 화상형성의 후 회전동안에 실시되어도 좋다.

따라서, 전술한 현상 동작시 이외의 주기는, 현상 동작 전에 상기 현상제 담지체를 회전시키는 전 회전, 및, 현상 동작 후에 상기 현상제 담지체를 회전시키는 후 회전 중, 적어도 한쪽을 포함하면 좋다. 또한, 현상 동작시 이외의 주기가 상기 전 회전일 경우에는, 규제 전압원(52)으로부터 규제 블레이드(33)에 대하여 인가된 전압을, 0V로부터, 현상 동작시보다도 절대치가 작은 전압으로 설정한다(도 4). 현상 동작시 이외의 주기가 상기 후 회전일 경우에는, 규제 전압원(52)으로부터 규제 블레이드(33)에 인가된 전압은, 현상 동작시에 인가된 전압으로부터 현상 동작시에 인가된 전압보다도 절대치가 작은 전압으로 설정된다(도 4에는 미도시됨).

실시예 1에서는, 자성접촉 현상 방식을 채용한 화상형성장치(100)에 있어서, 지분 문제의 대책 시퀀스의 실행에 의하여, 지분 기인의 폐해(문제)를 해결하는 일례를 기재하고 있다. 그러나, 클리너 없는 시스템을 채용하고, 또 현상 동작시에 규제 블레이드(33)에 토너의 전하극성과 같은 극성의 바이어스를 인가한 화상형성장치(100)가 사용되면, 접촉 현상 방식이외의 방식에서도 동일한 효과를 기대할 수 있다. 예를 들면, 화상형성장치가 비자성 접촉 현상 방식을 채용하는 경우도, 동일한 효과를 기대할 수 있다.

실시예 1에서는, 기록재P로서 종이를 사용하기 때문에, 지분으로 인해 생긴 과제에 대해서 설명하지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것이 아니다. 예를 들면, 기록재P로서 플라스틱 시트 등을 사용하는 경우에 발생하는 분말 등의 이물질로 인해 발생하는 과제에 대하여도 본 발명의 구성을 채용함으로써 효과를 얻을 수 있다.

도 5는, 실시예 2에 있어서의 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차의 형성 방법을 도시한 개략도다. 본 실시예에서의 현상 장치의 구성은, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)에의 바이어스 인가 구성이 실시예 1과 다른 것을 제외하고 실시예 1에서의 현상 장치의 구성과 같기 때문에, 상세한 설명은 생략한다.

본 실시예에서는, 제너 다이오드(54)를 공통 전압인가 수단으로서 사용하여, 현상 슬리브(31)와 규제 블레이드(33)와의 사이에 전위차를 제공한다. 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이에, 제너 다이오드(54)가 접속된다. 현상 슬리브(31)와 제너 다이오드(54)와의 사이에, 현상 슬리브(31)에 현상 전압원(53)으로부터 바이어스를 인가할 수 있도록 현상(바이어스) 전압원(53)이 접속되어 있다. 제너 다이오드(54)는, 현상 동작시에, 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차를 제공한다. 예를 들면, 규제 블레이드(33)에 -650V가 인가되고, 현상 슬리브(31)에 -350V가 인가된다.

본 실시예에서는, 전압원을, 현상 전압원(53)이라고 불렀지만, 규제(바이어스) 전압원(52)으로서 간주하여도 된다. 달리 말하면, 실시예 1에서 2개의 전압원이 필요한 반면에, 본 실시예에서 1개의 전압원을 사용하면 좋다.

본 실시예에서의 회로 구성에 있어서는, 현상 바이어스가 출력될 때, 소정의 전위차가 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이에 제공된다. 그 때문에, 이하와 같은 지분 문제의 대책 시퀀스를 행함으로써 지분으로 인해 생긴 폐해를 억제한다.

즉, 콘트롤러(50)는, 현상 동작시 이외의, 현상 슬리브(31)가 구동되는 타이밍에, 제너 다이오드(54)에 의해 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차를 제로로 한다. 구체적으로는, 상기 전 회전시에, 약 0.15초간, 현상 바이어스를 0V로 하고 있다. 상기 전 회전시에, 현상 바이어스뿐만 아니라 규제 바이어스도 0V가 되어, 현상 슬리브(31)와 규제 블레이드(33)와의 사이의 전위차가 없어진다(제거된다). 이 결과, 규제부e에 끼인 지분을 규제부e를 통과시킬 수 있어, 상기 흐트러진 토너 코팅을 회복시킨다.

제너 다이오드(54)에 의해 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)와의 사이의 전위차를 제로로 하는 시간은, 이하의 시간이 바람직하다. 즉, 현상 전압원(53)이 전환신호를 수신하고 나서 응답하는 응답 시간과, 그 응답 시간 직전에 현상 슬리브(31)의 소정의 위치가 현상 슬리브(31)와 규제 블레이드(33)간의 접촉 위치의 앞으로부터 그 접촉 위치의 뒤로 이동하는데 요하는 이동 소요시간과의 합 이상의 시간인 것이 바람직하다.

본 실시예에서는, 현상 전압원(53)만으로 지분 문제의 대책 시퀀스를 실시하는 것이 가능하다. 이 때문에, 규제 전압원(52)과 현상 전압원(53)을 필요로 하는 실시예 1과 비교하여, 장치본체 100A의 소형화와 제품 비용의 삭감을 실현할 수 있다.

실시예 1 또는 2의 구성에 의하면, 클리너 없는 시스템이 적용되고, 또, 규제 블레이드(33)에 상기 바이어스를 인가하는 구성에서, 현상 용기(500)에 회수된 기록재P의 가루P'가 규제 블레이드(33)와 현상 슬리브(31)의 사이에 끼여서 토너층이 흐트러지는 현상이 억제될 수 있다.

본 발명을 실시예들을 참조하여 기재하였지만, 본 발명은 상기 개시된 실시예들에 한정되지 않는다는 것을 알 것이다. 아래의 청구항의 범위는, 모든 변형예, 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 폭 넓게 해석해야 한다.

Claims (5)

1. 잠상이 형성되는 상 담지체;
   현상제를 담지하고 상기 잠상을 현상하는 현상제 담지체;
   상기 현상제 담지체에 접촉해서 상기 현상제의 층 두께를 규제하는 도전성의 규제 부재; 및
   적어도 현상 동작시에, 상기 현상제 담지체의 표면에 상기 현상제의 극성과 같은 극성의 전압을 상기 도전성의 규제 부재에 인가하는 전압원;
   을 구비하고,
   상기 상 담지체에 형성된 현상제 상이 전사된 후에 상기 상 담지체의 표면에 잔류한 상기 현상제를 상기 현상제 담지체에 의해 회수하고,
   상기 현상 동작시 이외의 기간에 상기 현상제 담지체가 구동하는 시간에, 상기 도전성의 규제 부재와 상기 현상제 담지체간의 전위차를 제로로 하거나, 또는 상기 현상제의 극성과 같은 극성을 갖고 상기 현상제 담지체에 인가되는 전압보다 작은 크기를 갖거나 또는 상기 현상제의 극성과 반대의 극성을 갖는 DC전압을 상기 도전성의 규제 부재에 인가하고,
   상기 도전성의 규제 부재와 상기 현상제 담지체간의 전위차를 제로로 하거나, 또는 상기 현상제의 극성과 같은 극성을 갖고 상기 현상제 담지체에 인가되는 전압보다 작은 크기를 갖거나 또는 상기 현상제의 극성과 반대의 극성을 갖는 DC전압을 상기 도전성의 규제 부재에 인가하는 시간은, 상기 전압원이 전환신호를 수신하고 나서 응답하는 응답 시간과, 상기 응답 시간의 종료 직전에 상기 현상제 담지체의 소정의 위치가 상기 현상제 담지체와 상기 도전성의 규제 부재 사이의 접촉 위치의 앞으로부터 상기 접촉 위치의 뒤로 이동하는데 요하는 이동 소요시간과의 합 이상의 시간인, 화상형성장치.
   
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 현상 동작시 이외의 상기 기간은, 상기 현상 동작전에 상기 현상제 담지체를 회전시키는 전 회전의 기간, 및, 상기 현상 동작후에 상기 현상제 담지체를 회전시키는 후 회전의 기간 중, 적어도 한쪽을 포함하는, 화상형성장치.

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