KR20090003107A - 현상 장치 - Google Patents

Abstract

현상 장치는 개구부를 구비하고 현상제를 수용하는 현상 용기, 개구부에서 현상제를 담지하는 현상제 담지체, 현상제 담지체와의 사이에서 정전 용량을 검지하며 현상제량을 검지하는 검지 부재 및 현상 용기를 현상제 담지체에 의한 현상 동작을 행하는 제1 위치와 현상 동작을 행하지 않는 제2 위치 사이에서 이동시키는 힘을 수용하는 힘 수용부를 포함하며, 정전 용량은 제2 위치에 있어서 검지 가능하고, 검지 부재는 현상제 담지체로 현상제를 공급하는 회전 가능한 현상제 공급 부재이며, 이 현상제 공급 부재는 현상제가 내부로 진입 가능한 발포층을 구비한다.

현상 장치, 현상 용기, 검지 부재, 발포층, 힘 수용부

Description

현상 장치 {DEVELOPING APPARATUS}

본 발명은 현상제를 담지하는 현상제 담지체 및 현상제 담지체와 검지 부재 사이에서 정전 용량을 검지함으로써 현상제량을 검지하는 검지 부재를 구비한 현상 장치에 관한 것이다. 이러한 현상 장치는 바람직하게 프린터 또는 복사기와 같은 전자 사진 장치인 화상 형성 장치에 사용될 수 있다.

전자 사진 장치와 같은 화상 형성 장치에 이용되는 현상 장치에 수용되어 있는 현상제(이하, 토너라 함)의 잔량을 검출하는 방법으로서, 정전 용량 검지 방식의 토너 잔량 검지 방법이 제안되어 있다.

예를 들어, 일본 특허 출원 공개 제2002-244414호는 현상 바이어스 전원(105)이 현상 바이어스인 직류(DC) 바이어스를 주기적으로 턴 온/오프(ON/OFF)시킴으로써 발생되는 교류(AC) 전압을 현상제 담지체인 현상 롤러(109)에 인가하는, 도14에 도시된 접촉 현상 방식을 이용한 현상 장치를 개시한다.

현상제량을 검지하는 검지 부재인 안테나(78)에 유도된 전압이 현상 바이어스를 턴 온/오프시킴으로써 형성되는 교번 전계에 기초하여 측정됨으로써, 안테나(78)와 현상 롤러(109) 사이의 토너량이 검지될 수 있다. 즉, 안테나(78)와 현 상 롤러(109) 사이의 공간이 토너로 채워진 상태인지 또는 토너가 소비되어 공간을 채우고 있지 않은 상태인지 여부가 검출기(102)를 사용하여 판단된다.

토너 잔량의 검출이 수행될 때에는, 감광 드럼과 현상 롤러 사이의 정전 용량의 영향을 배제하기 위해 현상 롤러를 감광 드럼으로부터 분리시키는 것이 바람직하다. 이러한 장치에 있어서는, 현상 장치가 요동 중심(106)을 중심으로 하여 도14에 도시된 접리(接離) 스프링(107)과 접리 캠(108)을 이용하여 요동할 수 있으므로, 탄성을 갖는 현상 롤러(109)는 감광 드럼과 접리가 이루어질 수 있다.

한편, 점핑 현상을 이용한 현상 장치에서는, 교번 전계인 현상 바이어스가 현상제 담지체인 현상 슬리브에 인가되는, 정전 용량에 있어서의 변화를 이용함으로써 토너 잔량을 검출하는 단계를 포함하는 방법이 제안되어 있다.

특히, 비자성 1성분 현상제인 토너를 이용한 현상기에 있어서는, 현상실(73)에는 현상 슬리브에 현상제를 공급하는 공급 부재를 제공하는 것이 일반적이다. 정전 용량의 변화를 이용함으로써 토너 잔량을 검출하는 방법이 비자성 1성분 현상제를 이용한 현상기에 적용되는 경우, 몇몇 문제가 발생한다. 예를 들면, 공급 부재가 있기 때문에, 안테나를 수용할 공간이 제한되고, 토너 잔량 검출 능력이 저하될 수도 있고, 토너가 원활하게 반송되는 것이 차단될 수도 있다.

따라서, 도15에 도시(일본 특허 출원 공개 평04-234777호에 개시)된 바와 같이, 공급 부재(80)가 금속의 도전성 지지체(79) 및 금속의 도전성 지지체(79)의 원 주면 상에 배치된 우레탄 스펀지로 이루어지고, 슬리브(75)에 토너를 공급할 때 슬리브(75)에 교번 전계가 인가되는 종래의 구조가 있다. 이에 의해, 도전성 지지 체(79) 상에 현상제의 양에 따른 전압이 유도되어, 유도 전압에 기초하여 현상제의 잔량이 검출될 수 있다.

이러한 점핑 현상에 있어서는, 현상제 담지체인 현상 슬리브는 감광 드럼과 그 사이에 소정의 갭을 갖고 대향된다. 따라서 도14에 도시된 바와 같이 현상 장치가 접리 가능할 필요는 없다.

일본 특허 출원 공개 제2002-244414호는 비자성 1성분 접촉 현상 장치의 현상 바이어스가 직류 바이어스로 되어 이것을 주기적으로 턴 온/오프시키고, 이와 같이 하여 발생된 교번 전계가 토너 잔량을 검출하는데 사용되는 구조를 개시한다.

비자성 1성분 현상제를 이용한 현상 장치에 있어서, 현상실(23)에는 공급 부재(79)를 제공할 필요가 있다. 이로 인해, 몇몇 문제가 존재한다. 예를 들면, 안테나(78)를 수용할 공간이 제한되므로, 토너 잔량 검출 능력이 저하될 수도 있고, 또는 토너가 원활하게 반송되는 것이 차단될 수도 있다. 즉, 현상제량을 검지하는 부재로서 전용의 안테나(78)를 제공하는 것은 공간적 및 비용적 견지에서 이롭지 못하다.

또한, 화상 불량을 발생시키지 않고 현상 바이어스인 직류 바이어스를 주기적으로 턴 온/오프시키는 것을 목적으로 하여, 도14에 도시된 바와 같이 각 화상의 인자(印字)마다 인자와 인자의 사이[소위, 지간(紙間)]에서 현상 롤러는 감광 드럼으로부터 이격된다.

그러나, 화상 형성 기간 동안 현상 롤러가 감광 드럼과 접촉하였을 때의 현상 롤러와 안테나 사이에 존재하는 토너의 자세는 지간 기간 동안 현상 롤러가 감 광 드럼으로부터 이격되었을 때의 현상 롤러와 안테나 사이에 존재하는 토너의 자세와 다르다. 이와 같이, 접촉 이격 동작이 현상 장치의 다른 자세로서 수행되기 때문에, 현상 롤러와 안테나 사이에 존재하는 토너량이 변화하며, 이는 전압 출력이 변화하여 전압 출력이 안정될 때까지 소정 시간이 걸린다는 문제를 야기한다. 이와 같이, 종래 구조에 따르면, 현상제량이 다른 현상 장치의 자세로서 검지된다. 따라서, 검지 정밀도가 안정될 수 없고, 정확한 검지를 행하는 것이 어렵게 된다.

한편, 도15에 도시된 바와 같이, 현상제 공급 부재는 비자성 1성분 현상제를 이용하여 현상 슬리브가 감광 드럼으로부터 이격되어 있는 비접촉 현상 방식으로, 현상제량을 검지하는 부재로서 이용되고 있다. 이와 같은 현상제 공급 부재를 이용한 현상제량 검출 방법을 접촉 현상 장치에 적용시켜 보았다. 구체적으로는, 직류 성분에 교류 성분을 중첩한 현상 바이어스가 현상 바이어스 전원(101)으로부터 현상 롤러에 인가되어서, 우레탄 스펀지로 이루어지는 공급 부재의 도전성 금속 지지체에 유도되는 전압을 측정하였다.

그런데, 직류 성분에 교류 성분을 중첩한 현상 바이어스가 비자성 1성분 현상제를 이용한 접촉 현상 장치에 있어서의 현상 롤러에 인가된 경우, 흐림(fog)이라 불리는 백지부 오염이 발생하였다. 또한, 현상 롤러가 감광 드럼과 접촉하는 경우, 이들 사이에 타격 진동이 발생되어 불쾌한 타격음을 발생시켰다.

또한, 도14에서도 설명된 바와 같이, 감광 드럼이 현상 롤러와 접촉한 상태에서 현상제량이 검출되는 경우, 감광 드럼과 현상 롤러 사이에 발생하는 정전 용량의 영향에 의해 현상제의 양을 정밀도 좋게 검지하는 것이 어려웠다.

본 발명의 목적은 현상 용기 내에서 정전 용량을 검지하기 위한 전용의 안테나를 필요로 하지 않고 공간 및 비용면에서 유리한 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상 용기 내에서 정전 용량을 검지하기 위해 현상제 담지체로 현상제를 공급하는 현상제 공급 부재가 이용되는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상 용기 내에서 정전 용량의 검지를 정확하게 행하는 것이 가능한 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상 장치의 자세가 변화한 경우에 있어서도 현상제량의 검지를 정확하게 행할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상제량의 변동에 상관없이 높은 현상 용기 내의 현상제량의 검지 정밀도를 가지는 현상 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 현상 장치는 개구부를 구비하고 현상제를 수용하는 현상 용기, 상기 개구부에서 현상제를 담지하는 현상제 담지체, 상기 현상제 담지체와의 사이에서 정전 용량을 검지하는 것이 가능하며, 현상제량을 검지하는 검지 부재, 상기 현상 용기를, 상기 현상제 담지체에 의한 현상 동작을 행하는 제1 위치와, 현상 동작을 행하지 않는 제2 위치로 이동 가능하게 하는 힘을 수용하는 힘 수용부를 갖는 현상 장치로서, 상기 정전 용량은 상기 제2 위치에 있어서 검지 가능하고, 상기 검 지 부재는 상기 현상제 담지체로 현상제를 공급하는 회전 가능한 현상제 공급 부재로, 이 현상제 공급 부재는 현상제가 내부로 진입 가능한 발포층을 구비한다.

본 발명에 따르면, 현상 용기 내에서 정전 용량을 검지하기 위한 전용의 안테나를 설치하는 일 없이 공간, 비용면에서 유리한 현상 장치가 제공된다.

본 발명의 추가의 목적 및 특징으로 하는 바는 첨부 도면을 참조하면서 이하의 상세한 설명으로부터 명백해질 것이다.

이하에 도면을 예시하여, 본 발명에 따른 현상 장치가 설명될 것이다.

도1은 본 발명을 적용한 현상 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.

현상 장치는 현상 용기(3), 현상제 담지체(1), 현상제 공급 부재(현상제량 검지 부재)(2) 및 현상제 규제 부재(5)를 구비한다. 도1에 있어서, 부호 3은 비자성 1성분 현상제인 토너(T)를 수용하는 현상 용기를 나타낸다. 현상제 담지체인 현상 롤러(1)는 현상 용기(3)의 개구부에 배치되고, 회전 가능한 방식으로 현상 용기(3)에 의해 지지된다. 또한, 현상 용기(3)에는 현상 롤러(1)에 접촉하여 회전하여 현상 롤러(1)에 토너(T)를 공급하는 현상제 공급 부재로서의 공급 롤러(2) 및 일단부가 현상 롤러(1)에 접촉하여 현상 롤러(1)에 공급된 토너(T)를 박층으로 규제하는 규제 부재(5)가 제공된다. 후술하는 바와 같이, 현상제 공급 부재는 현상 용기 내의 현상제량을 검지하는 검지 부재로서도 기능한다.

현상제로서, 마이너스 대전성을 가지는 비자성 1성분 토너(T)가 이용된다. 토너(T)는 현상 시에는 마이너스 극성으로 마찰 대전되고, 토너의 응집도는 15 ％이다.

토너의 응집도에 대해서는 이하와 같이 측정되었다.

측정 장치로서는, 디지털 진동계(DEGITAL VIBLATION METER MODEL 1332 SHOWA SOKKI CORPORATION제)를 갖는 파우더 테스터(호소가와 미크론사제)가 이용되었다.

토너가 측정되는 경우, 390 메쉬의 체(sieve), 200 메쉬의 체 및 100 메쉬의 체가 개방도가 증가하는 순으로 배열되었고, 즉 100 메쉬인 체가 최상층이 되도록 390 메쉬의 체, 200 메쉬의 체 및 100 메쉬의 체가 체 순으로 포개어 진동대에 세팅되었다.

이 세팅한 100 메쉬의 체에 정확하게 칭량한 시료(토너) 5 g이 가해졌다. 디지털 진동계에 의해 검지되는 변위의 값이 0.60 ㎜(peak-to-peak)로 되도록 조정되고, 15초간 진동을 가하였다. 그 후, 각 체 상에 남은 시료의 중량이 측정되고 하기 식에 기초하여 응집도가 얻어졌다.

측정될 샘플은 각각 사전에 23 ℃의 온도 및 60 ％ 상대 습도 환경하에 있어서 24시간 방치한 것이며, 측정은 23 ℃의 온도 및 60 ％ 상대 습도 환경하에서 행하여 졌다.

응집도(％) = (100 메쉬 체 상의 잔류 시료 질량/5 g) × 100

+ (200 메쉬 체 상의 잔류 시료 질량/5 g) × 60

+ (390 메쉬 체 상의 잔류 시료 질량/5 g) × 20

현상 장치(4)와 관련하여, 현상 용기(3)의 개구부가 아래에 배치되어, 토 너(T)의 자중이 개구부에 배치된 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)에 가해지도록 하였다. 이러한 배치로 하는 것은 공급 롤러(2) 내로 현상제가 들어가는 것을 쉽게 하여, 현상 용기 내의 현상제의 양을 정밀도 좋게 검지하는 데 바람직하다.

현상 롤러(1)는 도전성 지지체(1a) 및 도전성 지지체(1a)의 주위에 도전제가 배합된 반도전성 탄성 고무층(1b)을 포함하고, 도1에 도시된 화살표 A에 의해 표시된 방향으로 회전된다. 현상 롤러(1)는 도전성 지지체인 외경 6(㎜)의 코어 금속 전극(1a)을 갖고, 도전제가 배합된 반도전성 실리콘 고무층(1b)이 코어 금속 전극(1a)의 주위에 배치된다. 또한, 실리콘 고무층(1b)의 표층에는 대략 20(㎛) 정도의 아크릴 우레탄계 고무층(1c)이 코팅되고, 현상 롤러(5) 전체의 외경은 12(㎜)이다.

또한, 본 발명의 실시예에 있어서의 현상 롤러(1)의 저항은 1 × 10⁶(Ω)이다.

여기서, 현상 롤러의 저항의 측정 방법이 설명된다.

현상 롤러(1)는 접촉 하중 9.8 N으로 직경 30 ㎜인 알루미늄 슬리브에 접촉하도록 설정된다. 알루미늄 슬리브가 회전됨으로써, 현상 롤러(1)는 60 rpm으로 알루미늄 슬리브에 대해 종동 회전된다. 다음에, -50 V의 직류 전압이 현상 롤러(1)에 인가된다. 이러한 경우, 10 ㏀의 저항이 접지측에 배치되어 저항을 가로지르는 전압이 측정된다. 이에 의해, 전류가 산출되어, 현상 롤러(1)의 저항이 산출된다.

또한, 현상 롤러(1)의 체적 저항이 1 × 10⁹(Ω)보다도 크면, 현상 롤러의 표면에서의 현상 바이어스의 전압치가 낮아져 현상 영역의 직류 전계가 감소된다. 결과적으로, 현상 효율이 저하되고, 이는 화상 농도가 저하되는 문제를 야기한다. 따라서, 현상 롤러(1)의 저항을 1 × 10⁹(Ω) 이하로 설정하는 것이 바람직하다.

현상제 공급 부재이며 또한 현상제량 검지 부재로서의 공급 롤러(2)는 도전성 지지체 및 도전성 지지체에 의해 지지되는 발포층을 구비한다. 구체적으로는, 기포끼리가 서로 이어져 있는 연속 기포체[연포(連泡)]로 구성되는 발포층인 발포 우레탄층(2b)이 도전성 지지체인 외경 5(㎜)의 코어 금속 전극(2a)의 주위에 배치된다. 공급 롤러(2)는 도1에 도시된 바와 같이 화살표 B 방향으로 회전된다. 발포 우레탄층(2b)을 포함한 공급 롤러(2) 전체의 외경은 13(㎜)이다. 표층의 우레탄이 연속 기포체로 이루어지기 때문에, 다량의 토너가 공급 롤러 내부로 진입할 수 있다. 따라서, 후술될 토너량 검지 성능이 향상될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 있어서의 공급 롤러(2)의 저항은 1 × 10⁹(Ω)이다.

여기서, 공급 롤러의 저항의 측정 방법이 설명된다.

공급 롤러(2)는 후술되는 침입량이 1.5 ㎜로 되도록 직경 30 ㎜인 알루미늄 슬리브에 접촉하도록 구성된다. 이러한 알루미늄 슬리브가 회전되는 경우, 공급 롤러(2)는 30 rpm으로 알루미늄 슬리브에 대해 종동 회전된다. 다음에, 현상 롤러(1)에 -50 V의 직류 전압이 인가된다. 이러한 경우, 접지측에 10 ㏀의 저항이 배치되어, 저항을 가로지르는 전압이 측정된다. 이에 의해, 전류가 산출되어 공급 롤러(2)의 저항이 산출된다.

공급 롤러(2)의 표면 셀 직경은 50 ㎛ 내지 1000 ㎛가 되도록 선택된다.

여기서, 셀 직경은 임의 단면에서의 발포 셀의 평균 직경을 의미한다. 임의 단면의 확대 화상으로부터 최대인 발포 셀의 면적이 측정되고, 이 면적으로부터 진원(眞圓) 상당 직경이 산출되어 최대 셀 직경을 얻는다. 최대 셀 직경의 1/2 이하인 발포 셀이 노이즈로서 삭제되고, 남은 셀 면적으로부터 개별 셀 직경도 산출된다. 셀 직경의 평균치가 결정된다.

공급 롤러(2)의 표면 통기량은 1.8(리터/분) 이상인 것으로 선택된다.

본 발명의 실시예에 따른 공급 롤러(2)의 "표면 통기량"이 상세하게 설명될 것이다.

본 실시예에서는, 공급 롤러 내외측에서의 토너의 배출·흡입이 원활하게 행해져, 공급 롤러 내외측 사이의 평형 상태가 달성될 수 있도록 "통기량"이 특정된다. 공기와 혼합되어 가루 유체로 바뀐 토너의 배출 및 흡입은 공급 롤러의 "표층면"을 통해 행해지는 것이므로, "표층면을 통과하는 통기량"을 직접 규정하는 것이 중요하다.

도2는 "표면 통기량"의 측정 방법을 도시하는 도면이다.

우선, 본 발명의 실시예의 공급 롤러(2)가 도3에 도시된 바와 같이 측정 지그(18)에 삽입된다. 도3에 도시된 측정 지그(18)는 측면에 직경 10(㎜)인 관통 구멍이 형성된 중공 원통체이고, 관통 구멍의 중심축이 원통축과 직교한다. 중공 원 통체의 내경은 측정되는 공급 롤러의 외경보다도 1 ㎜ 작다. 따라서, 측정 지그(18)의 원통체 내면과 측정되는 공급 롤러의 사이의 간극이 제거된다. 본 발명의 실시예의 공급 롤러(2)는 외경 13(㎜)이므로, 측정 지그(18)의 내경은 12(㎜)이다.

공급 롤러(2)가 삽입된 측정 지그(18)는 도4에 도시하는 바와 같은 통기 홀더(19)에 부착된다. 통기 홀더(19)는 중공 원통체(19a) 및 감압 펌프(20)로 통하는 통기관(21)을 부착하기 위한 연결 튜브(19b)를 포함하고, 연결 튜브(19b)는 중공 원통체(19a)의 측면에 연결되어 T자형을 형성한다. 연결 튜브(19b)에 연결된 부분의 반대측인 중공 원통체(19a) 부분은 크게 절결되어 있다. 연결 튜브(19b)의 내경은 측정 지그(18)의 관통 구멍보다도 커지도록 선택된다. 본 발명의 실시예에서는, 연결 튜브(19b)의 내경이 12(㎜)가 되도록 선택된다. 통기 홀더(19)의 중공 원통체(19a)의 내경은 측정 지그(18)의 외경과 거의 동일하여, 측정 지그(18)가 중공 원통체(19a)에 삽입될 수 있다. 도2에 도시된 바와 같이, 측정 지그(18)의 관통 구멍 중 하나는 중공 원통체(19a)의 절결 부분에 전부 노출되고, 다른 관통 구멍은 연결 튜브(19b)의 내경에 실질적으로 대향된다.

도2에 도시된 바와 같이, 일단부를 폐색한 아크릴 튜브(22a, 22b)는 통기 홀더(19)의 중공 원통체(19a)의 좌우에 배치되어 중공 원통체(19a)에 연결된다. 좌우 방향 양 단부에서 측정 지그(18)로부터 돌출하는 공급 롤러(6)는 아크릴 튜브(22a, 22b) 내에 수납된다.

유량계(23)(KZ형 통기량 측정기 : 다이에이 가가꾸세이끼 세이사꾸쇼) 및 차 압 제어 밸브(24)는 통기관(21) 내에 배치된다.

감압 펌프(20)가 통기관(21) 내부측을 배기시킬 때에 노출되어 있는 측정 지그(18)의 관통 구멍만으로 공기가 유입하도록, 측정 지그(18), 통기 홀더(19), 통기관(21) 및 아크릴 튜브(22a, 22b)의 연결 부분은 테이프나 그리스에 의해 밀봉된다.

"표면 통기량"의 측정은 이하와 같이 수행된다. 우선, 도2에 도시된 바와 같이, 공급 롤러(2)가 배치되지 않은 상태에서 감압 펌프(20)가 작동된다. 이어서, 차압 제어 밸브(24)는 유량계(23)의 측정치가 안정되어 10.8(리터/분)로 되도록 조절된다. 이후, 측정될 공급 롤러(2)가 배치되어, 전술된 밀봉이 신중하게 수행된다. 이어서, 전술된 바와 동일한 배기 조건 하에서 유량계(23)의 측정치가 "표면 통기량"으로서 측정된다. 당연히 "표면 통기량"은 유량계(23)의 측정치가 충분히 안정된 시점에 측정된다.

공급 롤러(2)를 통과하는 공기류는 측정 지그(18)의 노출되어 있는 관통 구멍에 배치되는 발포 우레탄층(2b)의 표면으로부터 유입하고, 발포 우레탄층(2b)의 내부를 통과한다. 이어서, 측정 지그(18)의 다른 관통 구멍에 배치되는 발포 우레탄층(2b)의 표면으로부터 유출된다.

공급 롤러(2)의 발포 우레탄층(2b)의 표면은 일반적으로 발포 우레탄층(2b)의 내부와 상이한 경우가 많다. 예를 들어, 공급 롤러(2)가 형(型) 내 발포 형성된 경우에는, 표면의 셀의 개구율이 내부와 상이한 스킨층이 표면에 나타날 수도 있다. 또한, 표면을 단순한 원통면으로서 형성하지 않고, 의도적으로 요철을 형성 한 다른 형태의 발포 우레탄층(2b)이 존재한다. 발포 우레탄층(2b)의 내외를 출입하는 토너 파우더 유체는 표면의 상태에 영향을 받을 수가 있어, JIS-L1096과 같은 벌크 통기량의 측정만으로는 그 거동을 포착하기 어렵다. 따라서, 본 발명의 실시예에서는 전술된 토너 파우더 유체의 평형 상태(혹은 그에 가까운 상태)를 출현시키는 주요한 파라미터로서 이용되는, 전술된 바와 같은 발포 우레탄층(2b)의 표면으로부터 유입·유출되는 공기류를 측정하는 통기량 측정법을 채용한다. 즉, 본 발명자는 이러한 파라미터가 중요한 것을 발견하였다.

현상 롤러(1)는 도1에 도시된 바와 같이 화살표 A로 표시된 방향으로, 공급 롤러(2)는 도1에 도시된 바와 같이 화살표 B로 표시된 방향으로 각각 회전된다. 회전 중심 사이의 거리는 11(㎜)가 되도록 선택된다. 전술된 발포 우레탄층(2b)의 경도는 실리콘 고무층(1b)과 아크릴·우레탄계 고무층(1c)보다도 충분히 부드럽다. 이로 인해, 현상 롤러(1)의 표면은 발포 우레탄층(2b)을 최대 1.5(㎜)로 변형시킨 상태에서 발포 우레탄층(2b)에 접촉된다. 최대 변형량은 발포 우레탄층(2b)이 현상 롤러(1)에 접촉되지 않은 경우의 발포 우레탄층(2b)의 표면의 위치와, 통상 사용시로서 발포 우레탄층(2b)이 현상 롤러(1)에 접촉되어 변형된 경우의 발포 우레탄층(2b)의 표면의 위치 사이의 최대 거리이다. 이러한 최대 변형량을 공급 롤러(2)에 대한 현상 롤러(1)의 침입량이라 한다.

현상 롤러(1)의 회전 속도는 130(rpm)이고, 공급 롤러(2)의 회전 속도는 100(rpm)이다. 현상 롤러(1)와 공급 롤러(2)가 회전하는 경우, 발포 우레탄층(2b)은 현상 롤러(1)와 접촉하는 접촉부에서 변형된다. 이러한 경우, 공급 롤러(2)의 발포 우레탄층(2b)의 표층 혹은 내부에 보유된 토너(T)는 발포 우레탄층(2b)이 변형되는 경우 발포 우레탄층(2b)의 표층으로부터 배출되고, 토너(T) 일부가 현상 롤러(1)의 표면으로 전이된다. 현상 롤러(1)의 표면으로 전이된 토너(T)는 접촉부에 대해 현상 롤러(1)의 회전 방향 하류에 배치된 현상제 규제 부재인 규제 블레이드(5)에 의해 현상 롤러(1) 상에서 균일하도록 규제된다. 전술된 과정에서, 토너(T)는 현상 롤러(1)와 공급 롤러(2) 사이의 접촉부 혹은 현상 롤러(1)와 규제 블레이드(5) 사이의 규제부에서 미끄럼 마찰됨으로써, 토너(T)는 원하는 마찰 대전 전하(본 예에서는 마이너스 전하)를 획득한다. 또한, 현상 롤러(1)와 공급 롤러(2)가 도1에 도시된 바와 같은 현상 롤러(1)와 공급 롤러(2)의 접촉부에서 역방향으로 회전되기 때문에, 현상 롤러(1) 상의 현상 잔류 토너는 공급 롤러(2)에 의해 벗겨 내어져 제거된다. 발포 우레탄층(2b)이 현상 롤러(1)와의 접촉부를 통과하여 현상 롤러(1)의 압박에 의한 변형으로부터 자유롭게 되면, 토너는 발포 우레탄층(2b) 내로 흡입된다.

다음에, 도5a, 도5b 및 도5c를 이용하여, 화상 형성 장치에 부착되었을 때 본 발명의 실시예에 따른 현상 장치의 동작이 설명될 것이다. 도5a는 본 발명을 적용한 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치(10)의 개략 단면도이다.

도5a에 있어서, 화상 담지체로서의 감광 드럼(11)은 화살표 E에 의해 표시된 방향으로 회전한다. 우선, 감광 드럼(11)은 대전 장치인 대전 롤러(12)에 의해 일정하게 마이너스 전위로 대전된다. 그 후, 노광 수단인 레이저 광학 장치(13)로부터의 레이저광이 감광 드럼(11)을 노광하여, 그 표면에 정전 잠상이 형성된다.

이러한 정전 잠상은 현상 장치(4)에 의해 현상되어, 토너 이미지로서 가시화된다. 본 실시예에서는, 토너는 감광 드럼의 노광된 부분에 부착되어 반전 현상된다.

가시화된 감광 드럼(11) 상의 토너 이미지는 전사 롤러(14)에 의해 전사재로서의 기록 매체(15) 상에 전사된다. 전사되지 않고 감광 드럼(11) 상에 잔존한 잔류 토너는 클리닝 부재인 클리닝 블레이드(17)에 의해 긁어내어져 폐(廢) 토너 용기(18)에 수납된다. 클리닝된 감광 드럼(1)은 전술된 작용을 반복하여 화상 형성을 행한다. 한편, 기록 매체(6) 상에 전사된 토너 이미지는 정착 장치(16)에 의해 영구 정착되어 기기 밖으로 배지(排紙)된다.

본 실시예에 있어서, 현상 장치(4)는 감광 드럼(11), 대전 롤러(12), 클리닝 블레이드(17) 및 폐 토너 용기(18)와 함께 일체로 포함하는 카트리지(20)로서 배치된다. 카트리지(20)는 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능하게 장착된다. 사용자는 화상 형성 장치 상부의 창을 도5a중 화살표 G에 의해 표시된 방향으로 개방하고, 화상 형성 장치 내부의 가이드(21)를 따라 도5a 중 화살표 H에 의해 표시된 방향으로 인출할 수 있다.

본 발명의 실시예에 있어서는, 대전 롤러(12)에 -1000 V의 직류 전압이 인가되어 감광 드럼(11) 표면이 약 -500 V로 대전된다. 이 전위를 암부(暗部) 전위(Vd)라 한다. 감광 드럼의 전위(Vd)가 안정될 때까지의 소정의 시간 동안, 현상 장치(4)는 도5c에 도시된 바와 같이 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)으로부터 이격된 상태에서 유지된다. 이격 캠(42)은 화상 형성 장치의 본체에 부착되고, 화상 형성 장치의 본체에 제공된 구동 수단 및 구동 전달 수단(도시하지 않음)에 의해 회전될 수 있다. 이러한 경우, 이격 캠(42)이 이격 위치 B에 있음으로써 현상 장치(4) 배면의 소정 위치를 압박한다. 예를 들어, 감광 드럼(11) 전회전 기간이나 후회전 동안, 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)으로부터 이격된 상태가 유지된다.

현상 장치는 현상 롤러에 의한 현상 동작을 행하는 제1 위치와, 현상 동작을 행하지 않는 제2 위치 사이에서 현상 용기를 이동시키는 힘을 받는 힘 수용부(43)를 구비한다. 힘 수용부(43)는 카트리지의 현상 장치(4) 배면의 상기 소정 위치에 제공된다. 힘 수용부(43)는 이격 캠(42)과의 접촉 회전을 위해 필요한 표면 미끄럼 성능 및 본 발명의 실시예에 있어서 가장 큰 힘이 가해진 상태인 이격 상태에 있어서도 변형에 저항하는 경도를 갖고 있다.

이격 캠(42)이 회전하는 경우, 캠(42)의 캠면이 카트리지의 힘 수용부(43)를 가압하여, 현상 장치(4)는 요동 중심(40)을 중심으로 회전하여 현상 장치(4)와 폐 토너 용기(18) 사이에 배치된 압박 스프링(41)의 반력을 이겨낸다. 현상 장치(4)가 요동하면, 현상 롤러(1)는 감광 드럼(11)에 대해 접촉 위치(도5b)로부터 이격 위치(도5c)로 이동된다.

현상 롤러(1)를 감광 드럼(11)에 접촉시킨 상태로 하는 현상 장치의 자세 위치를 제1 위치(현상 위치)라 하고, 현상 롤러(1)를 감광 드럼(11)으로부터 이격시킨 상태로 하는 현상 장치의 자세 위치를 제2 위치(비현상 위치)라 한다. 이 제2 위치에서는 현상 장치는 현상 동작을 행하지 않는다.

감광 드럼의 전위(Vd)가 안정된 이후, 감광 드럼(11)은 노광 수단인 레이저 광학 장치(13)로부터의 레이저광에 의해 노광되어, 그 표면에 정전 잠상이 형성된다. 노광된 부위의 표면 전위는 약 -100 V로 된다. 이 전위를 명부(明部) 전위(V1)라 한다. 또한, 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)는 소정의 타이밍을 갖고 화상 형성 장치의 본체에 제공된 구동 수단 및 구동 전달 수단(도시하지 않음)에 의해 회전을 개시하여, 정전 잠상의 현상 공정에 대비한다. 현상 공정 전에 있어서, 현상 장치는 제2 위치로부터 제1 위치로 이동되어 있다. 따라서, 현상 장치의 제1 위치는 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)에 접촉하여 감광 드럼(11) 상에 형성된 정전 잠상을 현상하는 위치이다.

예를 들어, 이격 캠(42)은 화상 형성 장치의 본체에 제공된 구동 수단으로 하여금 현상 장치를 도5b에 도시된 바와 같이 이격 위치(비현상 위치)(A)가 되게 하도록 회전된다. 이격 위치(A)에 있어서는 현상 장치 배면의 힘 수용부(43)를 압박하고 있었던 힘은 해제된다. 따라서, 현상 장치(4)와 폐 토너 용기(18) 사이에 배치된 압박 스프링(41)의 힘은 현상 장치(4)를 구동시켜 요동 중심(40)을 회전축으로 하여 회전하여 현상 롤러(1)는 감광 드럼(11)과 접촉하게 된다(도5c). 이러한 경우, 현상 롤러(1)에는 소정의 타이밍을 갖고 현상 바이어스로서 -300 V의 직류 전압이 인가된다.

현상 장치의 제1 위치는 이와 같이 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)에 접촉하여 감광 드럼(11) 상에 형성된 정전 잠상이 현상되는 위치이다.

정전 잠상의 현상이 종료된 후, 즉 감광 드럼(11)의 후회전 중에, 이격 캠(42)은 다시 이격 위치(B)로 회전한다. 이에 의해, 이격 캠(42)은 현상 장치(4) 배면의 힘 수용부(43)를 압박하여, 현상 장치(4)는 요동 중심(40)을 회전축으로 하여 회전한다. 압박력은 현상 장치(4)와 폐 토너 용기(18) 사이에 배치된 압박 스프링(41)의 반력을 이겨내어, 현상 롤러(1)는 감광 드럼(11)으로부터 이격된다. 즉, 현상 장치(4)는 다시 제2 위치로 이동된다.

동시에, 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 회전 구동이 정지되어, 현상 롤러(1)의 현상 바이어스의 인가가 정지된다.

본 발명의 실시예에 있어서는, 현상 롤러와 공급 롤러 사이에서의 정전 용량은 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)으로부터 이격된 제2 위치(도5c)에서 검지될 수 있어서, 현상 장치(4)의 토너 잔량이 검지될 수 있다.

도6 및 도7을 참조하여, 본 실시예에 따른 정전 용량의 변화를 이용한 토너 잔량 검출 방법이 설명된다.

도6은 본 발명의 실시예의 현상 장치(4)가 화상 형성 장치(10) 내에 배치되어 있는 상태를 도시한다. 현상 장치의 접점 전극(25)은 현상 롤러(1)의 코어 금속 전극(1a)과 전기적으로 도통된다. 화상 형성 장치(10) 본체는 접점 전극(25)에 대응하는 접점 전극(26)을 가지고, 접점 전극(26)은 화상 형성 장치(10)의 본체 내부의 정전 용량 검출 장치인 검출기(29)에 전기적으로 접속되어 있다. 마찬가지로, 현상 장치는 공급 롤러(2)의 코어 금속 전극(2a)과 전기적으로 도통된 접점 전극(27)을 가지며, 화상 형성 장치(10)의 본체는 접점 전극(27)과 대응하는 접점 전극(28)을 가진다. 접점 전극(28)은 화상 형성 장치(10)의 본체 내부의 검출용 교류 바이어스 전원(30)에 전기적으로 연결되어 있다. 이와 같이, 접점 전극(25, 27)은 카트리지에 제공되며, 접점 전극(26, 28)은 화상 형성 장치의 본체에 제공된다. 현상 장치(4)가 화상 형성 장치(10) 내의 소정 위치에 배치되어 있는 상태에 있어서, 제1 위치 및 제2 위치의 양쪽의 위치에서, 접점 전극(25, 26) 및 접점 전극(27, 28)은 전기적으로 서로 도통되어 있다.

즉, 현상 장치(4)가 제1 위치와 제2 위치 사이에서 요동하는 경우에도, 접점 전극(25)과 접점 전극(26) 및 접점 전극(27)과 접점 전극(28)은 서로 접촉한 상태로 유지된다. 통상의 현상 동작시에는, 현상 장치는 제1 위치에 있고, 현상 바이어스(직류 전압)가 전극(26)을 통해 전극(25)으로 인가된다. 이 경우, 현상 바이어스와 동일한 전압이 전극(28)을 통해 전극(27)으로 인가된다. 따라서, 현상 동작시에 있어서는 전극(25)과 전극(27)은 동일 전위를 가지므로, 현상 롤러와 공급 롤러 사이에 전계는 형성되지 않는다. 이와 같이, 현상 동작시에 있어서는 정전 용량 검출 장치(29) 및 교류 바이어스 전원(30)은 현상 바이어스 전원에 연결되도록 절환되어 있다.

다음에 도7에 도시된 바와 같이, 비현상 동작시에는 현상 장치는 제2 위치가 된다. 본 발명의 실시예에 있어서는, 바이어스 전원(30)은 공급 롤러(2)의 도전성 코어 금속(2a)에 토너 잔량 검지용 바이어스를 인가하여, 현상 장치(4) 내의 토너 잔량이 검지된다. 토너 잔량 검지용 바이어스로서는, 주파수가 50 ㎑이고 피크간 전압(Vpp) = 200 V인 교류 바이어스가 이용된다.

코어 금속(2a)에 인가된 토너 잔량 검지용 바이어스에 의해 전압이 현상 롤러(1)의 도전성 코어(1a)에 유도되고, 이 전압은 검출기(29)에서 검출된다.

현상 동작을 행하지 않는 제2 위치, 즉 감광 드럼(11)이 현상 롤러(1)로부터 이격된 상태는 비현상 동작에 대응한다. 구체적으로, 이러한 상태는, 예를 들어 화상 형성이 없는 지간 혹은 화상 형성 공정이 종료되고 기록 매체(15)가 화상 형성 장치로부터 밖으로 배지되는 기간 동안에 있어서의 장치 동작(소위 후회전 동작)에 의해 실현 가능하다. 물론, 화상 형성 전의 드럼 전회전 동작 중에 현상 장치를 제2 위치로 하는 것도 가능하다.

이러한 경우, 제2 위치에 있어서 감광 드럼(11)이 현상 롤러(1)로부터 이격되어 있으므로, 토너 잔량 검지용 바이어스로서 교류 바이어스가 인가되는 경우에도 흐림이라 불리는 백지부 오염이 나타나지 않는다. 또한, 감광 드럼(11)이 현상 롤러(1)로부터 이격되어 있으므로, 현상 롤러와 감광 드럼이 서로 접촉하는 경우 현상 롤러와 감광 드럼 사이의 두드림 진동에 기인한 불쾌한 타격 노이즈가 발생되지 않는다.

토너 잔량 검지를 목적으로 한 교류 바이어스가 공급 롤러(2)의 도전성 금속 코어(2a)로부터 정전 용량 검지용 안테나로서 이용되는 현상 롤러(1)로 인가되기 때문에, 현상실 내에 별도로 전용 안테나를 설치하는 구성에서 발생할 수도 있는 토너의 반송 저해의 발생을 방지하는 것이 가능하다.

현상 장치(4)의 자세는 도5b 및 도5c에 도시된 바와 같이 감광 드럼(11)과 현상 롤러(1) 사이의 접촉 이격 동작, 즉 현상 동작을 행하는 제1 위치와 현상 동작을 행하지 않는 제2 위치 사이에서 당연히 변화된다. 그 결과, 토너도 움직이게 된다.

이러한 경우, 토너 잔량 검지를 위한 교류 바이어스가 공급 롤러(2)의 도전성 코어 금속(2a)으로부터 본 실시예의 현상 장치(4)에 있어서 정전 용량 검지용 안테나로서 이용되는 현상 롤러(1)로 인가되어, 공급 롤러(2)에 포함되는 토너의 정전 용량 변화가 측정된다. 따라서, 현상 장치(4)의 자세 및 토너(T)가 접촉 이격 동작에 수반되어 움직이는 경우에도 공급 롤러(2)에 포함되는 토너량은 변화되지 않는다. 즉, 현상 롤러(1)와 안테나(공급 롤러) 사이의 토너량은 변화되지 않아, 안테나에 유도되는 전압 출력이 변화되지 않는다. 따라서, 공급 롤러(2)가 토너가 내부에 진입 가능한 발포층을 구비하기 때문에, 현상 장치의 자세가 변하는 경우에도, 발포층 내의 토너는 좀처럼 움직이지 않는다. 그 결과, 전압 출력이 변화하지 않는다.

덧붙여, 본 실시예 따른 비자성 1성분 접촉 현상 장치(4)에 있어서, 잔류 토너의 정전 용량 검지 동안, 즉 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)으로부터 이격되어 있는 상태에 있어서는 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 구동은 정지된다.

현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 구동이 정지되는 경우, 현상 롤러(1)로의 토너 공급 동작 및 미현상 토너 제거 동작이 중단되고, 공급 롤러(2)에 포함되는 토너량은 토너 잔량 검지 중에 일정하게 되어, 토너 잔량 검지 정밀도가 향상되는 결과를 낳는다.

도8은 본 발명의 실시예에 따른 토너 잔량 검지의 흐름도를 나타낸다. 토너 잔량 검지 타이밍과 관련하여, 화상 형성 동작 종료 후, 현상 장치는 제1 위치로부터 제2 위치로 이동한다. 이어서, 현상 롤러(1)가 감광 드럼(11)으로부터 이격되 고, 현상 롤러(1) 및 공급 롤러(2)의 구동은 정지된다. 그 후, 토너 잔량 검지용 바이어스가 인가되어 토너 잔량 검지가 수행된다.

도9에 있어서, 삼각점과 실선은 토너(T)가 본 발명의 실시예의 현상 장치(4)에 충전되고, 서서히 소모되는 경우의 정전 용량 검출 장치(29)의 출력값을 나타낸다. 본 발명의 실시예에 있어서, 공급 롤러의 표면 통기량 L은 3.0(리터/분)이다. 측정 온도 습도 환경은 23 ℃ 및 60 ％ Rh이다. 도9에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예의 현상기의 구성에 따르면 현상 장치(4) 내의 토너(T)의 잔량 및 정전 용량 검출 장치(29)의 출력값은 그 변화에 있어서 비교적 리니어(선형)로 좋은 상관을 가진다. 토너량의 표시에 있어서는, 기준값은 정전 용량 검출 장치(29)의 출력값이 기준값과 비교되도록 설정된다. 정전 용량 검출 장치(29)의 출력값이 기준값 미만인 경우, 그 상태가 토너 없음으로 판단한다. 토너 없음이라고 판단된 경우는, 화상 형성 장치의 본체나 화상 형성 장치에 접속된 컴퓨터 등에서 "토너 없음"을 알리는 경고가 표시될 수도 있고, 또는 화상 형성 장치의 화상 형성 동작이 중지될 수도 있다. 또한, 착탈 가능한 프로세스 카트리지가 화상 형성 장치의 본체에 대해 사용되는 경우에는, 화상 형성 장치의 본체에 의해 카트리지의 교환 시기를 알리는 것이 가능하다. 또한, 도9에 도시된 바와 같이, 토너량과 정전 용량 검출 장치(29)의 출력값 사이에는 상관 관계가 있으므로, 현상 장치(4) 내의 토너(T)의 원하는 토너 잔량에서 "토너 잔량 적음"을 알리는 경고를 표시하는 것이 가능하다. 또한, 복수의 기준값이 토너 잔량에 대해 다양한 레벨의 경고를 표시하도록 설정될 수도 있다. 예를 들어, 신제품인 현상 용기의 토너량을 100 ％로 하 는 경우, 토너가 소모되는 동안 현재의 토너 잔량이 단계적으로 ％로 표시될 수도 있다.

예를 들어, 공급 롤러의 발포층의 발포율을 변경함으로써, 본 발명의 제1 예에 따른 표면 통기량이 상이한 공급 롤러가 몇 개 만들어졌다. 이어서, 각각의 공급 롤러는 제1 예와 동일한 구성을 가지는 현상 장치에 내장되어, 제1 예[공급 롤러의 표면 통기량이 3.0(리터/분)]의 출력 결과와 비교되었다.

제2 예로서, 도9 중에 사각점과 파선은 표면 통기량이 1.8(리터/분)인 발포 우레탄층을 갖는 공급 롤러를 구비한 현상 장치를 사용하여 동일한 조건 하에서 측정된 출력값을 나타낸다.

제1 비교예로서, 도9 중에 둥근 점과 파선은 표면 통기량이 1.5(리터/분)인 발포 우레탄층을 갖는 공급 롤러를 구비한 현상 장치를 사용하여 동일한 조건 하에서 측정된 출력값을 나타낸다.

제2 비교예로서, 도9 중에 ×점과 가는 실선은 표면 통기량이 0.8(리터/분)인 발포 우레탄층을 갖는 공급 롤러를 구비한 현상 장치를 사용하여 동일한 조건 하에서 측정된 출력값을 나타낸다.

본 발명의 제1 및 제2 실시예를 비교예들과 비교하면, 출력값이 사용 초기부터 절반 이상의 토너(T)가 소비될 때까지 제1 및 제2 비교예에서는 변화가 거의 없고, 토너(T)의 양이 상당히 적어진 후 출력 변화가 나타나게 된다.

도10은 제1 예의 현상 장치(4) 내 토너(T) 잔량과 공급 롤러(2) 내 함유 토너량 사이의 관계를 나타낸다. 도10에 그려진 관계와 관련하여, 토너(T)는 도9와 동일 조건에서 소모되었다. 상이한 토너 잔량에 대한 정전 용량 값을 측정한 후, 공급 롤러(2)가 취출되어 공급 롤러(2)에 포함된 토너(T)의 양이 측정되었다[사용 전의 공급 롤러(2)의 중량과의 차이가 판정됨]. 도10에 도시된 바와 같이, 현상 장치 내 토너 잔량과 공급 롤러 내 함유 토너량은 그 변화에 있어서 비교적 리니어(선형)로 좋은 상관을 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 정전 용량이 검출 장치(29)에 의해 측정되는 경우, 현상 용기 내 토너량이 높은 정밀도로 판단될 수 있다.

일본 특허 출원 공개 평11-288161호에 기술된 공급 롤러의 통기량이 본 발명의 실시예에 따른 방법으로 측정되었고, 측정 결과는 0.3 내지 1.3(리터/분)이었다.

전술된 측정과 관련하여, 제1 예에 따른 현상 장치(4)의 정전 용량 출력값과 공급 롤러(2) 내 함유 토너량 사이의 관계가 도11에 도시된 바와 같이 그려졌다. 도11에 도시된 바와 같이, 현상 장치의 정전 용량 출력값과 공급 롤러 내 함유 토너량은 거의 선형으로 매우 좋은 상관 관계를 가진다. 이것은, 본 발명의 실시예의 구성이 공급 롤러(2) 내의 정전 용량 변화를 정확하게 측정할 수 있음을 나타내고 있다. 즉, 도10 및 도11로부터, 정전 용량이 검출 장치(29)에 의해 측정되는 경우, 공급 롤러 내 함유 토너량, 현상 용기 내 함유 토너량이 높은 정밀도로 판단될 수 있음을 알 수 있다.

또한, 본 발명의 제1 실시예의 공급 롤러보다도 통기량이 높은 공급 롤러가 몇 개 만들어져, 제1 예와 동일한 구성을 가지는 현상 장치를 이용하여 제1 예의 출력 결과와 비교되었다. 그 비교 결과가 도12에 도시된다. 제1 예의 출력 결과 는 삼각점과 실선으로 도시된다. 제3 예로서, 도12 중에 사각점과 파선은 표면 통기량이 3.9(리터/분)인 발포 우레탄층을 갖는 공급 롤러를 구비한 현상 장치를 이용하여 동일한 조건에서 측정하였을 때의 출력값을 나타낸다. 제4 예로서, 도12 중에 둥근 점과 파선은 표면 통기량이 5.0(리터/분)인 발포 우레탄층을 갖는 공급 롤러를 구비한 현상 장치를 이용하여 동일한 조건에서 측정하였을 때의 출력값을 나타낸다.

도12에 도시된 바와 같이, 통기량을 크게 하는 것에 따라서 정전 용량 검지 출력값의 절대값은 증가한다. 그러나, 현상 장치 내 토너량에 대응하는 변화는 통기량 3 내지 5(리터/분)인 공급 롤러(2)에 대해서는 유사하다. 즉, 공급 롤러가 1.8(리터/분) 이상의 통기량을 가지면, 검지되는 정전 용량 출력값과 현상 용기 내의 토너량은 양호한 상관 관계를 가져서, 잔류 토너량의 검지 정밀도가 향상될 수 있다. 또한, 통기량이 크면, 공급 롤러의 발포층의 중공 부분이 증가하여 공급 롤러의 강도가 작아진다. 그 결과, 공급 롤러의 발포층이 쉽게 찢어질 수 있다. 이러한 상태를 방지하기 위해서는, 통기량 값을 5.0(리터/분) 이하로 선택하는 것이 바람직하다. 특히, 통기량 L이 3.0 ≤ L ≤ 5.0의 식을 충족시키는 것이 바람직하다.

전술된 바와 같이, 공급 롤러의 통기량이 적절하게 선택되는 경우, 공급 롤러 내에 포함되는 토너량은 증가한다. 공급 롤러 내에 포함되는 토너량은 현상 용기 내에 수용되어 있는 토너량의 감소에 따라서 감소한다(도10 참조). 또한, 현상 롤러와 공급 롤러 사이의 정전 용량의 출력값은 공급 롤러 내의 토너량의 감소에 따라서 감소해 간다(도11 참조). 따라서, 현상 용기 내에 수용되어 있는 토너량을 판단하기 위해서는, 현상 롤러와 공급 롤러 사이의 정전 용량의 출력값을 측정하는 것이 효과적이다(도12 참조). 공급 롤러 내에 포함되는 토너량을 증가시키기 위해서는, 공급 롤러의 발포층의 표면 상의 평균 셀 직경을, 토너의 평균 입경(예를 들어, 중량 평균 입경)보다도 크게 하는 것이 바람직하다.

공급 롤러 내의 토너는 공급 롤러가 현상 롤러에 접촉하기 시작할 때에 공급 롤러가 변형되기 시작하여 일부 토출됨에 주목하여야 한다. 공급 롤러가 현상 롤러에 접촉 종료될 때에, 공급 롤러의 변형이 원래로 되돌아가 토너의 일부가 흡입된다. 이와 같이, 공급 롤러에 대해 토너가 출입한다. 공급 롤러 내의 토너량은 현상 용기 내의 토너량이 바뀌지 않으면 대체로 평형 상태로 유지된다. 공급 롤러 내의 토너량을 보다 정확하게 판단하도록 정전 용량의 출력값을 높은 정밀도로 측정하기 위해서는, 전술한 바와 같이 공급 롤러 내로의 토너가 출입하지 않도록 공급 롤러의 회전을 정지시킨 상태로 측정하는 것이 바람직하다.

도10에 나타낸 현상 장치 내 토너 잔량과 공급 롤러 내 함유 토너량의 상관 관계는 토너(T)의 응집도에 의존한다. 응집도가 낮을수록, 공급 롤러로의 토너의 출입은 용이하게 된다. 따라서, 현상 장치 내 토너 잔량과 공급 롤러 내 함유 토너량 사이의 상관 관계가 향상된다. 본 발명의 실시예의 화상 형성 장치(10)에 있어서, 화상 형성 동작이 수행되었다. 이어서, 현상 장치 내의 토너(T)가 충분히 소비된 상태에서 현상 용기 내에 남겨진 토너(T)의 응집도가 측정되었다. 측정 결과는 30 ％였다. 일반적으로, 현상 용기 내의 토너(T)가 더 자주 소모됨에 따라 토너(T)의 응집도가 높아지는 경향이 있다. 따라서, 화상 형성 동작이 수행되기 전에 있어서 현상 장치 내 토너(T)의 응집도는 30 ％보다도 낮다고 추측할 수 있다.

환언하면, 토너가 30 ％ 이하의 응집도를 갖는 경우, 본 발명의 특징인 공급 롤러로의 토너 출입의 평형 상태를 구현하는 데 있어서 아무런 문제 없이 토너가 사용될 수 있다.

공급 롤러 내 함유 토너량은 토너 용기 내의 토너량과 상관 관계를 갖는다. 따라서, 토너 용기 내의 토너의 자중이 그대로 공급 롤러에 가해지는 경우, 도10에 도시된 현상 장치 내 토너 잔량과 공급 롤러 내 함유 토너량 사이의 상관성은 높아진다. 그로 인해, 공급 롤러가 본 발명의 실시예와 같이 토너 용기 내의 개구부에 배치되는 경우, 토너 잔류 검지의 정밀도가 향상될 수 있다.

전술된 예의 화상 형성 장치(10)는 공급 롤러(2)에 토너 잔량 검지 바이어스가 인가되어, 현상 롤러(1)에 유도되는 전압이 배치된 검출기에 의해 검출되는 구성을 가진다. 그러나, 현상 롤러(1)에 토너 잔량 검지 바이어스를 인가되어, 공급 롤러(2)에 유도되는 전압이 배치된 검출기에 의해 검출되는 다른 구성을 채택하여도, 동일한 효과가 획득되는 것이 가능하다.

(다른 예)

또한, 첨부 도면을 참조하여, 현상 장치의 다른 예시적인 실시예가 설명될 것이다. 그러나, 이하의 실시예의 구성 부품 및 동작은 제1 예와 동일하며, 동일 도면 부호에 대해서는 그 설명을 생략한다.

도13은 본 발명을 적용한 다른 예의 화상 형성 장치의 개략 단면도이다.

도13의 현상 장치(4)로 이루어지는 현상 카트리지는 화상 형성 장치의 본체에 착탈 가능하게 장착된다. 사용자는 화상 형성 장치의 상부의 창을 도13 중 화살표 G에 의해 표시된 방향으로 개방하고, 화상 형성 장치 내부의 가이드(21)를 따라 도13 중 화살표 H에 의해 표시된 방향으로 인출할 수 있다.

이러한 구조를 가지는 현상 장치는 제1 예에서 설명된 프로세스 카트리지의 현상 장치 구성부를 채택할 수 있고, 제1 예와 동일한 효과가 획득될 수 있다. 즉, 화상 형성 장치의 본체에 착탈 가능한 카트리지는 본 예에서 기술되는 현상 카트리지일 수도 있고, 제1 예에서 기술된 감광 드럼을 구비하는 프로세스 카트리지일 수도 있다.

본 발명에 따르면, 현상 용기 내에서 정전 용량을 검지하기 위해 현상제 담지체로 현상제를 공급하는 현상제 공급 부재도 이용된다. 따라서, 현상 용기 내에서 정전 용량을 검지하기 위한 전용 안테나를 제공할 필요가 없어 공간 및 비용을 절약하는데 유리하다. 또한, 현상제의 반송이 차단되지 않으면서 정확한 검지가 안정적으로 수행될 수 있어서, 현상제량의 검지 정밀도가 향상될 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 현상 장치의 자세가 변화된 경우에 있어서도 현상제량이 정확하게 검지될 수 있다.

본 발명이 예시적인 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 다음의 청구범위의 범위는 모든 변형 및 등가 구조 기능을 모두 포함하도록 가장 넓게 해석되어야 한다.

도1은 본 발명을 적용한 현상 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도.

도2는 "표면 통기량"의 측정 방법을 도시하는 도면.

도3은 통기량 측정에 이용하는 지그(fixture)를 도시하는 도면.

도4는 통기량 측정에 이용하는 통기 홀더를 도시하는 도면.

도5a는 본 발명을 적용한 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치의 개략 단면도.

도5b는 현상 장치의 접촉 상태를 도시하는 도면.

도5c는 현상 장치의 이격 상태를 도시하는 도면.

도6은 화상 형성 장치와 현상 장치의 블록도.

도7은 본 발명의 실시예의 검출 장치의 블록도.

도8은 본 발명의 실시예에 따른 토너 잔량 검지의 프로세스를 나타내는 흐름도.

도9는 현상 장치 내의 토너량과 정전 용량 검출기의 출력 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도10은 현상 장치 내의 토너량과 공급 롤러 내 함유 토너량 사이의 관계를 나타내는 도면.

도11은 공급 롤러 내 함유 토너량과 정전 용량 검출기의 출력 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도12는 현상 장치 내의 토너량과 정전 용량 검출기의 출력 사이의 관계를 나 타내는 그래프.

도13은 본 발명을 적용한 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치의 다른 개략 단면도.

도14는 종래의 현상 장치를 도시하는 개략 구성도.

도15는 종래의 현상 장치를 도시하는 다른 개략 구성도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 현상 롤러

2 : 공급 롤러

3 : 현상 용기

4 : 현상 장치

5 : 규제 부재

10 : 화상 형성 장치

11 : 감광 드럼

12 : 대전 롤러

13 : 레이저 광학 장치

14 : 전사 롤러

15 : 기록 매체

17 : 클리닝 블레이드

19 : 통기 홀더

21 : 통기관

23 : 유량계

25, 26, 27, 28 : 접점 전극

29 : 정전 용량 검출 장치

41 : 압박 스프링

43 : 힘 수용부

Claims (8)

1. 개구부를 구비하고 현상제를 수용하는 현상 용기와,

   상기 개구부에서 현상제를 담지하는 현상제 담지체와,

   상기 현상제 담지체와의 사이에서 정전 용량을 검지하며, 현상제량을 검지하는 검지 부재와,

   현상 동작이 상기 현상제 담지체에 의해 수행되는 제1 위치와 현상 동작이 수행되지 않는 제2 위치 사이에서 상기 현상 용기를 이동시키는 힘을 수용하는 힘 수용부를 포함하고,

   상기 정전 용량은 상기 제2 위치에서 검지 가능하고,

   상기 검지 부재는 상기 현상제 담지체로 현상제를 공급하는 회전 가능한 현상제 공급 부재이며, 상기 현상제 공급 부재는 현상제가 내부로 진입 가능한 발포층을 구비하는 현상 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 현상제 공급 부재의 표면 통기량 L(리터/분)이 1.8 ≤ L인 현상 장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 현상제 공급 부재의 표면 통기량 L(리터/분)이 L ≤ 5.0인 현상 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 정전 용량은 상기 현상제 담지체가 정지하고 있는 경우 검지되는 현상 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 발포층은 연속 기포체인 현상 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 현상제 담지체는 상기 현상 용기가 상기 제1 위치에 있는 경우 화상 담지체와 접촉하게 되고, 상기 현상제 담지체는 상기 현상 용기가 제2 위치에 있는 경우 상기 화상 담지체로부터 이격되는 현상 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 현상제 공급 부재는 상기 현상제 담지체에 접촉하여 배치되는 현상 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 현상 장치는 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능한 카트리지에 제공되는 현상 장치.

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