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KR20120079732A - 토너농도센서를 구비하는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치 - Google Patents

토너농도센서를 구비하는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치 Download PDF

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KR20120079732A
KR20120079732A KR1020110001088A KR20110001088A KR20120079732A KR 20120079732 A KR20120079732 A KR 20120079732A KR 1020110001088 A KR1020110001088 A KR 1020110001088A KR 20110001088 A KR20110001088 A KR 20110001088A KR 20120079732 A KR20120079732 A KR 20120079732A
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KR
South Korea
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developer
stirrer
measuring groove
toner
axial direction
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020110001088A
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English (en)
Inventor
권기환
다쯔히로 오오쯔까
권순철
하동우
Original Assignee
삼성전자주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 삼성전자주식회사 filed Critical 삼성전자주식회사
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Priority to US13/067,663 priority patent/US20120170948A1/en
Priority to EP11173434A priority patent/EP2474865A2/en
Publication of KR20120079732A publication Critical patent/KR20120079732A/ko
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Abstract

개시된 현상기는, 토너와 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 사용하는 현상기로서, 정전용량방식에 의하여 수용부 내의 현상제 중의 토너농도를 검출하기 위한 토너농도 센서를 구비한다. 토너농도 센서는, 수용부를 형성하는 하우징에 결합되는 프레임과, 교반기에 의하여 운반되는 현상제가 유입될 수 있도록 프레임에 하우징의 내측면에 대하여 오목하게 형성되는 측정홈과, 측정홈에 배치되는 한 쌍의 대향전극을 포함한다.

Description

토너농도센서를 구비하는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치{Developing device having toner concentration sensor and image forming apparatus using the same}
토너와 자성 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 채용하는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치가 개시된다.
전자사진 화상형성장치는 화상정보에 대응되어 변조된 광을 감광체에 조사하여 감광체의 표면에 정전잠상을 형성하고, 이 정전잠상에 토너를 공급하여 가시적인 토너화상으로 현상시키고, 이 토너화상을 기록매체에 전사하여 정착시킴으로써 기록매체에 화상을 인쇄한다.
전자사진 화상형성장치의 화상형성방식은 토너로 된 일성분 현상제를 사용하는 일성분 현상방식과, 토너와 캐리어가 혼합된 이성분 현상제를 사용하고 이 중에서 토너만을 감광체로 현상시키는 이성분 현상방식으로 구분될 수 있다.
본 발명은 현상기 내의 토너 농도를 신뢰성 있게 검출할 수 있는 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 현상기는, 현상롤러와, 토너와 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 수용하는 수용부와, 상기 현상제를 상기 현상롤러로 공급하는 교반기를 포함하는 현상기로서, 정전용량방식에 의하여 상기 수용부 내의 현상제 중의 토너농도를 검출하기 위한 것으로서, 상기 수용부를 형성하는 하우징에 결합되는 프레임과, 상기 교반기에 의하여 운반되는 현상제가 유입될 수 있도록 상기 프레임에 상기 하우징의 내측면에 대하여 오목하게 형성되는 측정홈과, 상기 측정홈에 배치되는 한 쌍의 대향전극을 포함하는 토너농도 센서;를 포함한다.
상기 교반기는 회전축과, 상기 회전축에 마련되는 나선형 교반 날개를 구비하고, 상기 현상제를 축방향으로 운반하며, 상기 한 쌍의 대향전극은 상기 축방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 측정홈은 상기 축방향과 교차되는 단면이 오목한 곡면 형태일 수 있다. 상기 측정홈의 상기 교반기의 회전방향의 상류측과 하류측에는 하향 경사진 제1경사면과 상향 경사진 제2경사면이 각각 마련될 수 있다.
상기 교반기는 회전축과, 상기 회전축에 마련되는 나선형 교반 날개를 구비하고, 상기 현상제를 축방향으로 운반하며, 상기 한 쌍의 대향전극은 상기 축방향과 교차되는 방향으로 서로 이격되게 배치될 수 있다. 상기 측정홈의 상기 교반기의 회전방향의 상류측과 하류측에는 하향 경사진 제1경사면과 상향 경사진 제2경사면이 각각 마련될 수 있다. 상기 측정홈의 상기 교반기에 의한 현상제의 운반 방향의 상류측과 하류측에는 하향 경사진 인입 경사면과 상향 경사진 배출 경사면이 각각 마련될 수 있다.
상기 현상기는, 상기 교반기의 일 회전 동안에 적어도 1회 상기 측정홈 내의 현상제의 제거하는 제1클리닝 부재;를 더 구비할 수 있다. 상기 제1클리닝 부재는, 상기 교반기의 회전축에 마련되어 상기 교반기가 회전됨에 따라 상기 측정홈의 현상제를 쓸어내는 클리닝 블레이드를 포함할 수 있다. 상기 제1클리닝 부재는, 상기 교반기의 회전축에 마련되어 상기 교반기가 회전됨에 따라 자기력에 의하여 상기 측정홈의 현상제를 제거하는 자성부재를 포함할 수 있다. 상기 현상기는, 상기 교반기의 회전방향으로 기준으로 하여 상기 측정홈의 상류측에 위치되어, 상기 자성부재에 부착된 현상제와 충돌하여 상기 자성부재로부터 현상제를 제거하는 제2클리닝부재;를 더 구비할 수 있다.
상기 측정홈은 상기 교반기의 연직 하방에 위치될 수 있다. 상기 측정홈의 상기 교반기의 축방향과 교차되는 방향의 폭은 상기 교반 날개의 직경 이하일 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 현상기는, 토너와 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 수용하는 수용부; 상기 수용부에 설치되어 회전되면서 그 축방향으로 상기 현상제를 운반하는 교반기; 정전용량방식에 의하여 상기 수용부 내의 현상제 중의 토너농도를 검출하기 위한 것으로서, 상기 교반기의 연직 하방에 상기 수용부를 형성하는 하우징의 내측면에 대하여 오목하게 형성되는 측정홈과, 상기 측정홈에 상기 축방향과 상기 축방향과 교차되는 방향 중 어느 한 방향으로 서로 대향되게 배치되는 한 쌍의 대향전극을 포함하는 토너농도 센서; 상기 교반기의 일 회전 동안에 적어도 1회 상기 측정홈 내의 현상제의 제거하는 제1클리닝 부재;를 포함한다.
상기 제1클리닝 부재는, 상기 교반기의 회전축에 마련되어 상기 교반기가 회전됨에 따라 자기력에 의하여 상기 측정홈의 현상제를 제거하는 자성부재를 포함할 수 있다. 상기 현상기는, 상기 교반기의 회전방향으로 기준으로 하여 상기 측정홈의 상류측에 위치되어, 상기 자성부재에 부착된 현상제와 충돌하여 상기 자성부재로부터 현상제를 제거하는 제2클리닝부재;를 더 구비할 수 있다. 상기 한 쌍의 대향전극은 상기 축방향과 교차되는 방향으로 서로 대향되게 배치되며, 상기 측정홈의 상기 축방향의 상류측과 하류측에는 상기 측정홈의 바닥면을 향하여 하향 경사진 인입 경사면과 상기 바닥면으로부터 상향 경사진 배출 경사면이 각각 마련될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치는, 정전잠상이 형성되는 감광체; 상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서, 상술한 현상기;를 포함한다.
상술한 본 발명의 현상기 및 이를 채용한 화상형성장치의 실시예들에 따르면, 오목한 측정홈을 구비하는 정전용량방식의 토너농도 센서를 채용하여, 측정 영역의 위치, 교반기에 의한 현상제 운반 성능의 뷸균일, 수용부 내의 현상제의 양에 영향을 받지 않고 정확하게 토너농도를 측정할 수 있다. 또한, 측정홈 내의 현상제가 정체되지 않고 교체되도록 함으로써 토너농도 측정의 정확성을 향상시킬 수 있다. 이에 의하여, 화상형성장치의 인쇄품질의 균일성을 향상시킬 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 화상형성장치의 일 실시예의 구성도.
도 2는 도 1에 도시된 화상형성장치에 의한 현상과정을 도시한 도면.
도 3은 토너농도 센서의 일 실시예의 분해 사시도.
도 4는 토너농도 측정을 위한 회로도의 일 예를 도시한 도면.
도 5는 정전용량식 토너농도 센서의 출력전압과 토너농도와의 관계를 도시한 그래프.
도 6는 교반날개 사이에 토너농도 센서의 측정 영역이 위치된 경우를 도시한 도면.
도 7은 교반날개가 토너농도 센서의 측정영역에 위치된 경우를 도시한 도면.
도 8은 토너농도 센서의 측정영역에 공간이 형성된 경우를 도시한 도면.
도 9는 블레이드를 이용하여 측정홈의 현상제를 제거하는 모습을 도시한 도면.
도 10은 자성부재를 이용하여 측정홈의 현상제를 제거하는 모습을 도시한 도면.
도 11과 도 12는 대향전극의 변형예들을 도시한 도면들.
도 13은 교반기의 축방향으로 긴 측정홈을 구비하는 토너농도 센서를 도시한 사시도.
도 14은 도 13의 X-X' 단면도.
도 15는 도 13의 Y-Y' 단면도.
이하, 도면들 참조하면서 본 발명에 따른 현상기 및 화상형성장치의 실시예들에 관하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 화상형성장치의 일 실시예를 간략히 도시한 구성도이다. 본 실시예의 화상형성장치는 현상제로서 토너와 자성 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 채용하는 단색 화상형성장치이다. 토너의 색상은 예를 들어 블랙색상이다.
감광드럼(10)은 정전잠상이 형성되는 감광체의 일 예로서, 원통형 금속 파이프의 외주에 광도전성을 가지는 감광층이 형성된 것이다. 감광드럼(10) 대신에 순환주행되는 벨트의 외면에 감광층이 형성된 감광벨트가 채용될 수도 있다.
대전롤러(40)는 감광드럼(10)의 표면을 균일한 대전 전위로 대전시키기 위한 대전기의 일 예이다. 대전롤러(40)에는 대전 바이어스(Vc)가 인가된다. 대전롤러(40) 대신에 코로나 방전을 이용하는 코로나 대전기가 채용될 수도 있다.
노광기(50)는 대전된 감광드럼(10)의 표면에 화상정보에 대응되는 광을 조사하여 정전잠상을 형성한다. 노광기(50)로서, 예를 들면 레이저 다이오드로부터 조사되는 광을 폴리 곤미러를 이용하여 주주사방향으로 편향시켜 감광드럼(10)에 주사하는 LSU(laser scanning unit)가 채용될 수 있다.
현상기(100)는 그 내부에 수용된 토너를 감광드럼(10)에 형성된 정전잠상에 공급하여 감광드럼(10)의 표면에 가시적인 토너화상을 형성한다. 현상롤러(1)는 감광드럼(10)과 대면되게 위치된다. 현상롤러(1)는 감광드럼(10)과 현상갭만큼 이격되게 위치될 수 있다. 현상갭은 수십 내지 수백 미크론 정도로 설정될 수 있다. 도 2를 참조하면, 현상롤러(1)는 회전되는 슬리브(11)와, 슬리브(11) 내부에 설치되는 마그넷(12)을 구비할 수 있다. 마그넷(12)의 자기력에 의하여 캐리어는 현상롤러(1)의 외주에 부착되고 토너는 정전기력에 의하여 캐리어에 부착된다. 그러면, 도 2에 도시된 바와 같이 현상롤러(1)의 외주에는 캐리어와 토너로 된 현상제층이 형성된다. 규제부재(2)는 현상제층의 두께를 일정한 두께로 규제한다. 규제부재(2)와 현상롤러(1) 사이의 간격은 예를 들면 0.3 ~ 1.5mm 정도로 할 수 있다. 수용부(4)에는 현상제가 수용된다. 교반기(3)는 현상제를 현상롤러(1)로 공급한다. 또, 교반기(3)는 토너와 캐리어를 교반하여 토너를 마찰대전시킨다. 토너는 부대전 또는 정대전될 수 있다. 도 1에는 두 개의 교반기(3)가 도시되어 있으나, 이에 의한 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 수용부(4)에는 하나의 교반기(3) 또는 셋 이상의 교반기(3)가 설치될 수도 있다.
토너공급부(5)에는 수용부(4)로 공급될 토너가 수용된다. 토너공급부(5)로부터 수용부(4)로의 토너의 공급은 토너공급수단(6)에 의하여 단속될 수 있다. 토너공급수단(6)은 예를 들어 토너공급부(5)와 수용부(4) 사이에 설치되는 셔터일 수 있다. 또, 토너공급수단(6)은 예를 들면 토너공급부(5)로부터 수용부(4)로 토너를 이송시키는 오거 등의 이송수단일 수도 있다. 토너공급부(5)는 현상기(100)와 일체일 수 있으며, 현상기(100)와 별도의 유닛으로 현상기(100)에 장착될 수도 있다.
전사롤러(60)에는 전사 바이어스(Vt)가 인가된다. 전사 바이어스(Vt)에 의하여 감광드럼(10)과 전사롤러(60) 사이에 형성되는 전사전계에 의하여 감광드럼(10)의 표면에 현상된 토너화상이 기록매체(P)로 전사된다. 전사롤러(60) 대신에 코로나 방전을 이용하는 코로나 전사기가 채용될 수도 있다.
기록매체(P)에 전사된 토너화상은 정전기적 힘에 의하여 기록매체(P)에 부착되어 있다. 정착기(80)는 열과 압력을 가하여 토너화상을 기록매체(P)에 정착시킨다.
전원공급부(30)는 현상롤러(1), 대전롤러(40), 전사롤러(60)에 현상 바이어스(Vd), 대전 바이어스(Vc), 전사 바이어스(Vt)를 각각 공급한다.
대전롤러(40)에 대전 바이어스(Vc)가 인가되면, 감광드럼(10)이 표면은 균일한 전위로 대전된다. 노광기(50)는 화상정보에 대응되는 광을 감광드럼(10)의 표면에 조사하여 정전잠상을 형성한다. 현상롤러(1)에 현상 바이어스(Vd)가 인가되어 현상롤러(1)과 감광드럼(10) 사이에 현상전계가 형성되면, 현상롤러(1)의 표면에 형성된 현상제층으로부터 토너가 감광드럼(10)의 표면으로 이동되어 정전잠상을 현상시킨다. 감광드럼(10)의 표면에는 토너화상이 형성된다. 도시되지 않은 급지수단으로부터 기록매체(P)가 감광드럼(10)과 전사롤러(60)가 대면된 영역으로 공급된다. 전사 바이어스(Vt)에 의하여 형성되는 전사전계에 의하여 토너화상은 감광드럼(10)의 표면으로부터 기록매체(P)로 이동되어 부착된다. 기록매체(P)가 정착기(80)를 통과하면, 열과 압력에 의하여 토너화상이 기록매체(P)에 정착됨으로써 화상인쇄가 완료된다. 클리닝 블레이드(70)는 감광드럼(10)의 표면에 접촉되어, 전사 후에 감광드럼(10)의 표면에 잔류되는 토너를 제거한다.
도 1을 보면, 현상기(100)에는 수용부(4)에 수용된 현상제 중의 토너의 농도를 측정하는 토너농도 센서(200)가 마련된다. 균일한 화상농도를 구현하기 위하여는 수용부(4)내의 토너의 농도가 일정하게 유지될 필요가 있다. 토너농도는 수용부(4)에 존재하는 현상제의 양에 대한 토너의 양의 비율을 의미한다. 토너농도를 소망하는 범위로 유지하기 위하여 제어부(90)는 토너농도 센서(200)의 검출값에 기반하여 토너공급수단(6)을 제어하여 토너공급부(5)로부터 수용부(4)로 공급되는 토너의 양을 조절할 수 있다. 즉, 토너농도가 낮은 경우에는 토너공급수단(6)을 제어하여 토너공급부(5)로부터 수용부(4)로 토너를 공급할 수 있다.
토너농도센서(200)로서 정전용량방식센서가 채용된다. 정전용량식 센서는 캐패시터(capacitor)의 정전용량이 대향되는 두 판 사이의 간격과 이 간격에 존재하는 물질의 유전율에 의존된다는 점을 이용하는 센서이다.
도 3을 보면, 교반기(3)로서 나선형 교반 날개(31)와 회전축(32)을 구비하는 오거(auger)가 채용된다. 토너농도 센서(200)는 교반기(3)의 아래쪽에 위치된다. 토너농도 센서(200)는 측정홈(220)이 마련된 전기 절연성 프레임(210)과, 측정홈(220)에 마련되는 도전성 대향전극(231)(232)을 구비한다. 도전성 대향전극(231)(232)은 교반기(3)의 축방향(A)으로 서로 이격되게 배치된다. 측정홈(220)은 수용부(4)를 형성하는 하우징(101)의 내측면(102)에 대하여 오목한 형태이다. 즉, 측정홈(220)의 바닥면(221)은 하우징(101)의 내측면(102)보다 아래쪽에 위치된다. 교반기(3)가 화살표시(B)방향으로 회전되면, 현상제는 교반기(3)의 축방향(A)으로 운반되면서, 측정홈(220)으로 들어간다. 캐리어와 토너는 유전율이 서로 다르다. 그러므로, 대향 전극(231)(232) 사이에 존재하는 캐리어와 토너의 양에 따라서 캐패시터로 모델링되는 토너농도센서(200)의 정전용량이 달라지게 되며, 이를 이용하여 현상제 중의 토너의 농도를 측정할 수 있다.
도 4에는 토너농도 센서(200)를 이용하여 토너농도를 측정하기 위한 측정 회로의 일 예가 도시되어 있다. 도 4를 보면, 교류전압을 인가하는 측정전원(310), 감도조절용 캐패시터(320), 및 측정저항(330)이 도시되어 있다. 토너농도 센서(200)는 정전용량이 CTC인 캐패시터로 표시된다. 증폭기(340)는 측정저항(330)에 걸리는 전압을 증폭시킨다. 측정전원(310)의 전압을 Vi, 토너농도 센서(200)의 정전용량을 CTC, 감도조절용 캐패시터(320)의 정전용량을 C1, 측정저항(330)을 R1, 증폭기(340)의 이득(gain)을 GAMP이라 하면, 출력전압 Vm은 아래의 식으로부터 구할 수 있다.
Figure pat00001
토너와 캐리어는 그 유전율이 서로 다르므로, 토너농도 센서(200)의 정전용량 CTC는 측정홈(220) 내의 토너와 캐리어의 양에 따라 달라진다. 따라서, 출력전압 Vm으로부터 토너의 농도를 알 수 있다. 토너농도 센서(200)의 프레임(210)에는 상술한 측정회로가 구성된 회로기판(미도시)이 마련되어, 출력전압 Vm을 화상형성장치의 제어부(90)로 전달할 수 있다. 물론, 상술한 측정 회로는 제어부(90)를 구성하는 인쇄회로기판에 마련될 수도 있다.
도 5에는 토너농도별로 출력전압 Vm을 확인한 실험예가 도시되어 있다. 실험조건은 아래와 같다.
대향전극(231)(232)의 크기: 10mm × 5mm
대향전극(231)(232) 사이의 간격: 2mm
측정전원(310)의 전압 Vi: 50V, 10kHz
증폭기(340)의 이득 : GAMP = 30
감도 조절용 캐패시터(320)의 정전용량 C1 : 100pF
측정 저항의 저항값 R1 : 5MΩ
도 5에서 토너의 농도에 따라 출력전압 Vm이 거의 선형적으로 변한다는 것을 알 수 있다. 감도조절용 캐패시터(320)의 정전용량을 C1을 증가시키면 토너농도의 변화에 대한 출력전압 Vm의 감도를 증가시킬 수 있다. 또, 대향전극(231)(232) 사이의 간격을 좁게 할수록 토너농도의 변화에 대한 출력전압 Vm의 감도를 증가시킬 수 있다. 즉, 도 5에서 직선(L)의 기울기를 더 크게 할 수 있다.
상술한 구성의 토너농도 센서(200)에 따르면, 출력전압 Vm의 안정성이 우수하다. 다시 말하면, 토너농도 센서(200)의 출력전압 Vm은 측정홈(220) 내부의 토너와 캐리어의 양에만 영향을 받으며, 하우징(101)의 내측면(102)과 교반기(3) 사이의 영역에 존재하는 토너와 캐리어에는 영향을 받지 않는다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 두 개의 교반 날개(31) 사이에 토너농도 센서(200)의 측정 영역(103)이 위치되는 경우, 도 7에 도시된 바와 같이 교반 날개(31)가 토너농도 센서(200)의 측정 영역(103)에 위치되는 경우, 및 도 8에 도시된 바와 같이 수용부(4) 내의 현상제의 양이 부족하거나 교반기(3)에 의한 현상제의 운반 상태가 교반기(3)의 축방향(A)으로 불균일하여 측정 영역(103)에 빈 공간(104)이 있는 경우에도 출력전압 Vm은 측정홈(200) 내의 토너와 캐리어의 양에만 영향을 받으므로 정확하게 토너의 농도를 검출할 수 있다.
토너농도 센서(200)로서 종래의 자기센서를 이용하는 방안을 고려할 수 있다. 수용부(4)에는 토너와 자성 캐리어가 혼합되어 있는데, 자기센서를 이용하여 캐리어의 양을 측정하면 간접적으로 토너의 농도를 알 수 있다. 즉, 자기센서의 센싱영역에 토너의 양이 많으면 상대적으로 자성 캐리어의 양이 적으므로 자기센서의 출력이 낮아진다. 반대로, 자기센서의 센싱영역에 토너의 양이 적으면 상대적으로 자성 캐리어의 양이 많아지므로 자기센서의 출력이 높아진다. 그런데, 자기센서는 수용부(4) 내에서 현상제를 교반하는 교반기(3)의 상태에 따라서 그 측정값에 오차가 생길 수 있다. 예를 들어, 도 6에 도시된 바와 같이 교반 날개(31) 사이에 측정 영역(103)이 위치되는 경우에는 측정 영역(103)에 캐리어가 많이 모여서 상대적으로 토너농도가 낮게 측정될 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이 교반 날개(31)가 측정 영역(103) 내에 위치되는 경우에는 측정 영역(103)에 캐리어가 적게 모여서 상대적으로 토너농도가 높게 측정될 수 있다. 또, 예를 들어, 도 8에 도시된 바와 교반기(3)에 의한 현상제의 운반성능이 불균일하여 측정 영역(103)에 빈 공간(104)이 있는 경우에는 상대적으로 토너농도가 높게 측정될 수 있다.또, 경시변화에 의하여 자성 캐리어의 성능이 부분적으로 열화된 경우에도 수용부(4)의 토너농도측정에 오류가 생길 수 있다.
그러나, 정전용량방식의 토너농도 센서(200)에 따르면, 상술한 바와 같이 출력전압 Vm이 측정홈(220) 내의 토너와 캐리어의 양에만 영향을 받으므로 교반기(3)에 의한 현상제 운반 성능의 불균일, 교반기(3)의 축방향(A)으로의 토너농도 센서(200)의 위치, 측정 영역(103)과 교반 날개(31)의 배치 상태 등의 요인에 영향을 받지 않고 정확하게 토너의 농도를 검출할 수 있다.
본 실시예에 따르면, 교반기(3)가 회전됨에 따라 교반기(3)의 축방향(A)으로 운반되는 현상제에 의하여 측정홈(220) 내의 현상제가 밀려서 제거되고 측정홈(220) 내에는 새로운 현상제가 유입된다. 따라서, 측정홈(220) 내에 현상제가 정체되지 않고 지속적으로 새로운 현상제로 교체되므로, 토너농도 센서(200)의 출력전압이 수용부(4) 내의 토너의 농도를 정확하게 대표할 수 있다.
본 실시예의 현상기(100)는 교반기(3)가 회전됨에 따라서 측정홈(220) 내의 현상제를 제거하기 위한 제1클리닝부재를 구비할 수 있다. 제1클리닝부재는 교반기(3)가 1회전되는 동안에 적어도 1회 측정홈(220) 내의 현상제를 제거한다. 도 9를 참조하면, 제1클리닝부재는 교반기(3)의 회전축(32)에 마련되는 클리닝 블레이드(34)를 포함할 수 있다. 클리닝 블레이드(34)의 교반기(3)의 축방향(A)의 폭은 측정홈(220)의 교반기(3)의 축방향(A)의 폭에 대응된다. 클리닝 블레이드(34)가 원활하게 측정홈(220)으로 진입하기 위하여, 클리닝 블레이드(34)의 폭은 측정홈(220)의 폭보다 작을 수 있다. 교반기(3)가 회전됨에 따라 클리닝 블레이드(34)는 측정홈(220) 내의 현상제를 쓸어 측정홈(220) 밖으로 제거한다. 이에 수반하여, 교반기(3)에 의하여 축방향(A)으로 운반되는 새로운 현상제가 다시 측정홈(220)으로 유입된다. 따라서, 측정홈(220) 내의 현상제는 교반기(3)의 회전주기에 따라 새로운 현상제로 교체되므로, 안정적으로 수용부(4) 내의 토너농도를 측정할 수 있다. 클리닝 블레이드(34)는 유연한 필름, 고무 일 수 있다. 제1클리닝부재로서, 클리닝 블레이드(34) 대신에 브러쉬(미도시)가 채용될 수도 있다. 도 9에는 하나의 클리닝 블레이드(34) 만이 도시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 복수의 클리닝 블레이드(34)가 교반기(3)의 회전축(32)에 설치될 수도 있다.
도 3 및 도 10을 참조하면, 제1클리닝부재는 교반기(3)의 회전축(32)에 마련되는 자성부재(36)를 포함할 수 있다. 예를 들어 자성부재(36)는 교반기(3)의 회전축(32)으로부터 돌출된 리브(33)에 설치될 수 있다. 자성부재(36)의 위치는 토너농도 센서(200)의 측정홈(220)에 대응되는 위치이다. 자성부재(36)의 교반기(3)의 축방향(A)의 폭은 측정홈(220)의 교반기(3)의 축방향(A)의 폭에 대응된다. 교반기(3)가 회전됨에 따라 자성부재(36)는 측정홈(220)과 대향된다. 측정홈(220) 내부의 캐리어가 자기력에 의하여 자성부재(36)에 부착되고 토너는 캐리어에 부착되어 측정홈(220) 밖으로 배출된다. 이에 수반하여, 교반기(3)에 의하여 축방향(A)으로 운반되는 새로운 현상제가 다시 측정홈(220)으로 유입된다. 따라서, 측정홈(220) 내의 현상제는 교반기(3)의 회전주기에 따라 새로운 현상제로 교체되므로, 안정적으로 수용부(4) 내의 토너농도를 측정할 수 있다. 도 10에는 하나의 자성부재(36) 만이 도시되어 있으나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니며, 필요에 따라서 복수의 자성부재(36)가 교반기(3)의 회전축(32)에 설치될 수도 있다.
또, 도 10에 도시된 바와 같이, 자성부재(36)에 의한 측정홈(220) 내의 현상제 제거 성능을 향상시키기 위하여, 자성부재(36)가 측정홈(220)에 도달되기 전에 자성부재(36)에 부착된 현상제를 제거하기 위한 제2클리닝부재(240)가 마련될 수 있다. 제2클리닝부재(240)는 토너농도 센서(200)의 프레임(210)에 설치될 수 있다. 제2클리닝부재(240)는 교반기(3)의 회전방향(B)을 기준으로 하여 측정홈(220)의 상류측에 위치된다. 자성부재(36)에 부착된 캐리어와 토너는 측정홈(220)에 도달되기 전에 제2클리닝부재(240)에 부딪혀 자성부재(36)로부터 이탈된다. 제2클리닝부재(240)는 프레임(210)으로부터 돌출된 형태로서 프레임(210)과 일체로 형성될 수 있다. 또, 제2클리닝부재(240)는 고무, 플라스틱 필름 등으로 형성된 유연한 블레이드로서 프레임(210)에 결합될 수 있다. 도면으로 도시되지는 않았지만, 제2클리닝부재(240)는 하우징(101)에 설치될 수도 있다.
제1클리닝 부재를 이용하여 의하여 측정홈(220)으로부터 현상제를 용이하게 제거하기 위하여, 도 9에 도시된 바와 같이, 측정홈(220)의 바닥면(221)은 교반기(3)의 축방향(A)과 교차되는 방향으로 굴곡진 곡면형태일 수 있다. 또한, 도 10에 도시된 바와 같이 측정홈(220)의 바닥면(221)이 평면이고, 교반기(3)의 회전방향을 기준으로 하여 측정홈(220)의 상류측과 하류측에 각각 하향 경사진 제1경사면(222)과 경사진 제2경사면(223)이 마련될 수 있다. 제1, 제2경사면(222)(223)은 평면일 수 있으며, 곡면일 수도 있다.
대향전극(231)(232)의 형태는 도 3, 도 9, 및 도 10에 도시된 예에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 11에 도시된 바와 같이 대향전극(231)이 U자 형상으로 구부러진 대향전극(232) 사이에 배치될 수 있다. 또, 도 12에 도시된 바와 같이, U자 형상의 대향전극(231)이 W자 형상의 대향전극(232) 사이에 배치될 수도 있다. 이외에도 다양한 형태의 대향 전극(231)(232)이 채용될 수 있다.
도 3, 도 9, 및 도 10에서는 측정홈(220)이 교반기(3)의 축방향(A)과 교차되는 방향으로 긴 형태이다. 측정홈(220)은 교반기(3)의 연직하방에 위치되고, 교반기(3)의 회전영역, 즉 교반기(3)의 교반 날개(31)의 직경(D) 범위 내에 위치된다. 이러한 배치는 측정홈(220)으로 원활하게 현상제를 공급하고 또 측정홈(220)으로부터 용이하게 현상제를 제거하기에 유리하다. 또한, 수용부(4)에 현상제가 적게 남아있을 때에도 정확하게 토너농도를 측정하는데 유리하다.
도 3, 도 9, 및 도 10에서는 측정홈(220)이 교반기(3)의 축방향(A)과 교차되는 방향으로 긴 형태이나, 이에 의하여 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 도 13을 보면, 측정홈(220a)이 교반기(3)의 축방향(A)으로 형성된 토너농도 센서(200a)가 도시되어 있다. 도 14와 도 15는 도 13의 X-X' 및 Y-Y' 단면도이다.
도 13 내지 도 15를 보면, 토너농도 센서(200a)는 교반기(3)의 축방향(A)으로 길게 형성된 측정홈(220a)이 마련된 전기 절연성 프레임(210a)과, 측정홈(220a)에 마련되는 도전성 대향전극(231a)(232a)을 구비한다. 대향전극(231a)(232a)은 교반기(3)의 축방향(A)과 교차되는 방향으로 서로 이격되게 배치된다. 측정홈(220a)은 수용부(4)의 하우징(101)의 내측면(102)에 대하여 오목한 형태이다. 즉, 측정홈(220)의 바닥면(221a)은 하우징(101)의 내측면(102)보다 아래쪽에 위치된다.
도 14를 보면, 교반기(3)가 B 방향으로 회전됨에 따라 현상제는 A1 방향으로운반되어 측정홈(220a)으로 들어간다. 이때, 현상제가 용이하게 측정홈(220a)으로 입입될 수 있도록 하기 위하여, 측정홈(220a)의 현상제 운반방향(A1)의 상류측에는 바닥면(221a)을 향하여 하향 경사진 인입 경사면(224)이 마련될 수 있다. 또, 현상제가 A1방향으로 운반됨에 따라 측정홈(220a) 내의 현상제가 측정홈(220a)으로부터 용이하게 빠져나갈 수 있도록 측정홈(220a)의 현상제 운반방향(A1)의 하류측에는 바닥면(221)으로부터 상향 경사진 배출 경사면(225)이 마련될 수 있다. 이와 같은 구성에 의하여, 현상제는 교반기(3)의 운반작용에 의하여 자연스럽게 측정홈(220a)으로 인입되고 또 배출된다. 따라서, 측정홈(220a) 내에는 지속적으로 현상제의 흐름이 유지되어, 수용부(4) 내의 토너농도를 정확하게 측정할 수 있다.
도 14와 도 15를 보면, 측정홈(220a) 내의 현상제를 효과적으로 제거하기 위하여, 교반기(3)의 회전축(32)으로부터 돌출된 리브(33)에는 자기력에 의하여 측정홈(220a)의 현상제를 제거하기 위한 자성부재(36)가 설치될 수 있다. 자성부재(36)를 이용하여 측정홈(220a)으로부터 현상제를 용이하게 제거하기 위하여, 도 15에 도시된 바와 같이 측정홈(220a)의 바닥면(221a)이 평면이고, 교반기(3)의 회전방향(B)을 기준으로 하여 측정홈(220a)의 상류측과 하류측에는 각각 하향 경사진 제1경사면(222a)과 상향 경사진 제2경사면(223a)이 마련될 수 있다. 제1, 제2경사면(222a)(223a)은 평면일 수 있으며, 곡면일 수도 있다. 자성부재(36)에 의한 측정홈(220a) 내의 현상제 제거 성능을 향상시키기 위하여, 프레임(210a)에는 자성부재(36)가 측정홈(220a)에 도달되기 전에 자성부재(36)에 부착된 현상제를 제거하기 위한 제2클리닝부재(240)가 마련될 수 있다. 제2클리닝부재(240)는 교반기(3)의 회전방향을 기준으로 하여 측정홈(220a)의 상류측에 위치된다. 자성부재(36)에 부착된 캐리어와 토너는 측정홈(220a)에 도달되기 전에 제2클리닝부재(240)에 부딪혀 자성부재(36)로부터 이탈된다. 따라서, 자성부재(36)에 측정홈(220a) 내의 현상제가 부착되어 측정홈(220a)으로부터 안정적으로 제거될 수 있다.
상술한 실시예에서는 단색의 화상형성장치 및 이를 위한 화상농도조절방법에 설명하지만 본 발명의 화상형성장치 및 화상농도조절방법은 탠덤구성을 가지는 싱글패스방식 칼라현상장치, 하나의 감광체를 여러 번 현상하고 중간전사체에 순차적으로 전사하는 멀티패스방식 칼라현상장치에도 적용된다.
상기한 실시예들은 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야의 통상을 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 정해져야만 할 것이다.
1......현상롤러 11......슬리브
12......마그넷 2.....규제부재
3......교반기 31...교반날개
32...회전축 34...블레이드
36...자성부재 4......수용부
5......토너공급부 6......토너공급수단
10......감광드럼 30......전원공급부
40......대전롤러 50......노광기
60......전사롤러 70......클리닝 블레이드
80......정착기 90...제어부
100...현상기 101...하우징
200, 200a...토너농도 센서 210, 210a...프레임
220, 220a...측정홈 221, 221a...측정홈의 바닥면
231, 232, 231a, 232a...대향전극
222, 223, 222a, 223a...제1, 제2경사면
224...인입 경사면 225...배출 경사면
Vc......대전 바이어스 Vd......현상 바이어스
Vt......전사 바이어스

Claims (18)

  1. 현상롤러와, 토너와 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 수용하는 수용부와, 상기 현상제를 상기 현상롤러로 공급하는 교반기를 포함하는 현상기로서,
    정전용량방식에 의하여 상기 수용부 내의 현상제 중의 토너농도를 검출하기 위한 것으로서, 상기 수용부를 형성하는 하우징에 결합되는 프레임과, 상기 교반기에 의하여 운반되는 현상제가 유입될 수 있도록 상기 프레임에 상기 하우징의 내측면에 대하여 오목하게 형성되는 측정홈과, 상기 측정홈에 배치되는 한 쌍의 대향전극을 포함하는 토너농도 센서;를 포함하는 현상기.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 교반기는 회전축과, 상기 회전축에 마련되는 나선형 교반 날개를 구비하고, 상기 현상제를 축방향으로 운반하며,
    상기 한 쌍의 대향전극은 상기 축방향으로 서로 이격되게 배치되는 현상기.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 측정홈은 상기 축방향과 교차되는 단면이 오목한 곡면 형태인 현상기.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 측정홈의 상기 교반기의 회전방향의 상류측과 하류측에는 하향 경사진 제1경사면과 상향 경사진 제2경사면이 각각 마련된 현상기.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 교반기는 회전축과, 상기 회전축에 마련되는 나선형 교반 날개를 구비하고, 상기 현상제를 축방향으로 운반하며,
    상기 한 쌍의 대향전극은 상기 축방향과 교차되는 방향으로 서로 이격되게 배치되는 현상기.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 측정홈의 상기 교반기의 회전방향의 상류측과 하류측에는 하향 경사진 제1경사면과 상향 경사진 제2경사면이 각각 마련된 현상기.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 측정홈의 상기 교반기에 의한 현상제의 운반 방향의 상류측과 하류측에는 하향 경사진 인입 경사면과 상향 경사진 배출 경사면이 각각 마련된 현상기.
  8. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 교반기의 일 회전 동안에 적어도 1회 상기 측정홈 내의 현상제의 제거하는 제1클리닝 부재;를 포함하는 현상기.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제1클리닝 부재는, 상기 교반기의 회전축에 마련되어 상기 교반기가 회전됨에 따라 상기 측정홈의 현상제를 쓸어내는 클리닝 블레이드를 포함하는 현상기.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 제1클리닝 부재는, 상기 교반기의 회전축에 마련되어 상기 교반기가 회전됨에 따라 자기력에 의하여 상기 측정홈의 현상제를 제거하는 자성부재를 포함하는 현상기.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 교반기의 회전방향으로 기준으로 하여 상기 측정홈의 상류측에 위치되어, 상기 자성부재에 부착된 현상제와 충돌하여 상기 자성부재로부터 현상제를 제거하는 제2클리닝부재;를 더 구비하는 현상기.
  12. 제2항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 측정홈은 상기 교반기의 연직 하방에 위치되는 현상기.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 측정홈의 상기 교반기의 축방향과 교차되는 방향의 폭은 상기 교반 날개의 직경 이하인 현상기.
  14. 토너와 캐리어를 포함하는 이성분 현상제를 수용하는 수용부;
    상기 수용부에 설치되어 회전되면서 그 축방향으로 상기 현상제를 운반하는교반기;
    정전용량방식에 의하여 상기 수용부 내의 현상제 중의 토너농도를 검출하기 위한 것으로서, 상기 교반기의 연직 하방에 상기 수용부를 형성하는 하우징의 내측면에 대하여 오목하게 형성되는 측정홈과, 상기 측정홈에 상기 축방향과 상기 축방향과 교차되는 방향 중 어느 한 방향으로 서로 대향되게 배치되는 한 쌍의 대향전극을 포함하는 토너농도 센서;
    상기 교반기의 일 회전 동안에 적어도 1회 상기 측정홈 내의 현상제의 제거하는 제1클리닝 부재;를 포함하는 현상기.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제1클리닝 부재는, 상기 교반기의 회전축에 마련되어 상기 교반기가 회전됨에 따라 자기력에 의하여 상기 측정홈의 현상제를 제거하는 자성부재를 포함하는 현상기.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 교반기의 회전방향으로 기준으로 하여 상기 측정홈의 상류측에 위치되어, 상기 자성부재에 부착된 현상제와 충돌하여 상기 자성부재로부터 현상제를 제거하는 제2클리닝부재;를 더 구비하는 현상기.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 한 쌍의 대향전극은 상기 축방향과 교차되는 방향으로 서로 대향되게 배치되며,
    상기 측정홈의 상기 축방향의 상류측과 하류측에는 상기 측정홈의 바닥면을 향하여 하향 경사진 인입 경사면과 상기 바닥면으로부터 상향 경사진 배출 경사면이 각각 마련된 현상기.
  18. 정전잠상이 형성되는 감광체;
    상기 정전잠상에 토너를 공급하여 현상시키는 것으로서, 상기 제14항 내지 제17항 중 어느 한 항에 기재된 현상기;를 포함하는 화상형성장치.
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