KR0130735B1

KR0130735B1 - 발진 전압이 공급되는 현상제 운송 부재를 갖는 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR0130735B1
Application number: KR1019940005558A
Authority: KR
Inventors: 가쯔히사 켐모치; 시게루 오오끼; 히로유끼 스즈끼
Original assignee: 미따라이 하지메; 캐논가부시끼가이샤
Priority date: 1993-03-19
Filing date: 1994-03-19
Publication date: 1998-04-08
Also published as: US5424812A; ES2111849T3; DE69408183T2; CN1036296C; JP3423348B2; JPH06274042A; EP0616267A1; EP0616267B1; US5610696A; CN1097877A; DE69408183D1; KR940021263A

Abstract

화상 형상 장치가 정전기 잠상을 베어링하기 위한 화상 베어링 부재, 토너입자들을 포함하는 현상제를 운송하기 위한 현상제 운송 부재, 상기 현상제 운송 부재에 특정 주파수를 갖는 발전 전압을 인가하기 위한 전압 인가 수단을 포함하고, ｜Vpp-2Vcont｜/16Vf²d²/｜Q｜를 만족하며, 여기에서, Vpp(V)는 발진 전압의 피크 대 피크 전압, Vf(Hz)는 발진 전압의 주파수, Vcont(V) 는 최대 화상 밀도가 제공될 때, 발전 전압의 DC 성분 전압과 상기 화상 베어링 부재상의 화상 부분의 전위 사이의 전위차, Q(c/kg)은 토너 입자들의 평균 마찰전기 전하량 및 d(m)은 상기 화상 베어링 부재와 상기 현상제 운송 부재 사이의 갭인 화상 형성 장치가 제공된다.

Description

발진 전압이 공급되는 현상제 운송 부재를 갖는 화상 형성 장치

제1도는 본 발명의 실시예에 따르는 화상 형성 장치와 함께 사용가능한 2개의 성분 현상제를 사용한 현상 장치의 단면도.

제2도는 본 발명의 실시예에 따르는 화상 형성 장치와 함께 사용가능한 1개의 무-자기 성분 현상제를 사용한 현상 장치의 단면도.

제3도는 본 발명과 함께 사용가능한 디지탈형 전자사진 복사 장치의 단면도.

제4도는 제3도의 복사 장치에 사용된 레이저 주사기.

제5도는 고체 화상 부분 및 고광 부분 및 고광 부분의 표면 전위의 그래프.

제6도는 종래의 현상 바이어스 조건 및 본 발명의 바이어스 조건으로 아날로 그 잠상 형성시 Vcont 및 화상 밀도의 그래프.

제7도는 2개의 성분 현상제의 마찰전기 전하량을 측정하기 위한 장치의 사시도.

제8도는 2개의 성분 현상제의 경우에서 토너에 인가된 힘.

제9도는 본 발명의 실시예에 따르는 현상 바이어스 전압의 파형.

제10도는 1개의 무-자기 성분 현상제의 경우에서 토너에 인가된 힘.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 김광 드럼 3, 7 : 대전기

4 : 현상 장치 5 : 세척기

11 : 현상 슬리브 12 : 자기 롤러

13, 14 : 교반 스크루 14 : 조절날

16 : 현상제 용기 100 : 레이저 주사기

101 : 광 신호 발생기 103 : 콜레메이터 렌즈

104 : 회전가능 다각 거울

본 발명은 복사기, 프린터등과 같은 화상 형성 장치에 관한 것으로, 특히 정전기적인 잠상이 레이저 비임의 선택적인 작용에 의해 감광 부재상에 형성되는 화상 형성 장치에 관한 것이다. 최근에, 디지탈 화상 형성이 전색 화상이나 계통적인 배열에 대한 요구의 결과로 복사기나 프린터 분야에서 주목되고 있다. 예를 들어, 잠상 베어링 부재가 레이저 비임으로 주사되는 레이저 비임 프린터가 널리 사용되어 왔고, 소정의 화상은 레이저 비임의 선택적인 작용에 의해 감광 드럼 형태 등의 잠상 베어링 부재에 형성된다.

이같은 레이저 비임 프린터의 전형적인 사용은 문자나 그랙픽 등의 2진 레벨 기록용이다. 이같은 경우, 점, 문자나 그래픽 등의 기록이 반색조 레벨 기록을 요구하지 않으므로, 프린터의 구조가 간단해진다. 한편, 색조를 형성할 수 있는 프린터는 2진 레벨 형으로 상을 그린다. 떨림 방법, 밀도 패턴 방법등을 사용한 이같은 프린터가 공지되어 있다. 그러나, 공지된대로, 고 해상도 화상은 떨림 방법이나 밀도 패턴 방법등을 사용하여 얻어질 수 없다.

이 상황하에서, 고 기록 밀도의 감소 없이 각 픽셀에 대해 반색조 레벨 도트가 형성되는 것이 최근에 제안되었다. 이는 화상 신호에 따라 레이저 비임의 펄스폭을 변조(PWM)시키는 것에 의해 실행된다. 이 방법을 사용하면, 고 해상도 및 높은 색조 재생 화상이 만들어 질 수 있다. 그러나, 이같은 장치에 있어서 0.3 이하의 반사 밀도를 가지는 반색조 영역에서 거칠기나 백색 줄무늬가 화상에 나타난다. 이 결점들은 문자의 경우에는 그다지 현저하지 않으나 사진 화상등의 경우 저밀도 영역에서는 매우 현저하다. 거칠기의 원인에 대한 연구가 이루어졌다. 2개의 성분 현상제를 사용하는 경우:

고광 부분 잠상이 잠상 도트들에 의해 형성될 때, 감광 부재상의 잠상은 만일 미시적으로 본다면 아날로그 잠상과 같은 넓은 화상이 아니라 다소 국부적인 화상이다. 만일 밀도가 감소되면, 제5도에 도시된 대로, 최대 콘트라스트 전위 VO의 점진적인 감소 결과를 갖는 감광 부재의 막 두께의 영향 때문에 잠상은 흐릿해진다. 예를 들어, 만일 약 0.2의 반사 화상 밀도를 가지는 화상을 재생하고자 하면, 잠상의 전위 VO는 약 150-200V이다. 역-현상의 경우에는, 무-화상 부분의 표면 전위는 흐린 배경을 피하기 위해 현상 바이러스 전압의 DC 성분보다 100-200V 높으므로, 전압 VO가 150-250V일 때 현상 바이어스의 DC 성분과의 정위차 Vcont는 약 0-100V이다. 0-100V의 Vcont는 토너 입자들이 비안정 상태에 놓여 있음을 의미한다. 즉, 토너 입자들이 감광 부재나 현상 슬리브(sleeve) 상으로 피착될 수 있다. 이러한 이유로, 잠상이 2개의 성분 현상제에 의해 현상될 때, 자기 브러서(brush)의 접촉 상태는 현상 효율에 상당한 영향을 미치고, 그러므로 화상 거칠기가 자기 브러시의 비균일성에 대응하는 도트등의 오류에 기인하여 발생한다.

1개의 무-자기 성분 현상제의 경우:

2개의 성분 현상제가 사용되는 대신 1개의 무-자기 성분 현상제가 사용될 때도 유사한 상황이 발생한다. 높은 잠상이 약 0-100V의 콘트라스트 전위 차 Vcont를 가질 때 (토너 입자들은 비안정이다). 현상 폴러상의 토너 도포 상태는 현상 효율에 상당한 영향을 미치고, 현상 롤러의 토너 도포의 비균일성에 대응하는 도트등의 오류에 기인하여 백색 줄무늬 및 화상 거칠기가 발생한다.

1개의 무-자기 성분 현상제를 사용한 현상 장치에서, 흐린 배경(감광 드럼상의 비-화상 지역에로의 토너 피착)은 정상적인 사용 상태에서도 쉽게 발생한다. 이는 종래의 1개의 무-자기 성분 현상제의 결점중의 하나이다.

따라서, 본 발명의 주요 목적은 흐린 배경없이 고밀도 고체 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 고광 지역에서의 부분적인 화상 오류를 방지하는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 한 특징에 따라서, 정전기적인 잠상을 베어링하기 위한 화상 베어링 부재, 토너 입자를 포함한 현상제를 운송하기 현상제 부재, 현상제 운송 부재에 특정 주파수를 가진 발진 전압을 인가하기 위한 전압 인가 수단으로 이루어진 화상 형성 장치가 제공되고

｜Vpp-2Vcont｜/16Vf²d²/｜Q｜

가 만족된다. 여기에서 Vpp(V) 는 발진 전압의 피크 대 피크 전압이고, Vf(Hz)는 발진 전압의 주파수이고, Vcont(V)는 발진 전압의 최대 화상 밀도가 제공될 때 DC성분의 전압과 화상 베어링 부재상의 화상 부분의 사이의 전위차이고, Q(c/kg)는 토너 입자들의 평균 마찰전기 전하량이며 d(m)은 화상 베어링 부재와 현상제 운송 부재 사이의 갭이다.

본 발명의 이들 및 다른 목적들, 특징 그리고 장점들은 첨부 도면과 관련하여 얻어진 본 발명의 양호한 실시예들의 다음의 기술을 고찰하면 보다 명백해 질 것이다.

제3도를 참조하면, 본 발명의 한 실시예에 따르는 화상 형성 장치가 도시된다. 원본 지지 플래튼(10)상에, 원본(G)는 자면을 밑으로 하여 배치된다. 그 다음에, 복사 스위치가 복사 동작을 개시하기 위해 눌려진다. 원본(G)는 조사되고 원본 조사 램프, 짧은 초점 렌즈 배열 및 CCD 센서를 일체로 갖는 장치(9)에 의해 주사된다.

장치(9)에서, 원본으로부터 반사된 광은 짧은 초점 렌즈 배열에 의해 상으로 만들어지고 CCD 센서상으로 입사된다. CCD 센서는 광 수신부, 전송부 및 출력부로 이루어진다. CCD 소자의 광 수신부는 광 신호를 전기 신호로 변환시키고, 그 다음 전송부에 의해 클럭펄스와 동기로 출력부로 전송된다. 출력부에서, 전하 신호는, 증폭되고 임피던스는 감소된 전압 신호로 변환되어 출력된다. 이와같이 발생된 아날로그 신호는 공지된 화상 프로세싱 동작을 받게 되고, 프린터로 전송되는 디지탈 신호로 변환된다.

프린터에서, 정전기적인 잠상이 화상 신호에 응답하여 형성된다. 전자사진 감광 드럼(1)의 형태로 잠상 베어링 부재는 중심축 둘레에서 특정 주변 속도로 회전되고, 대전기(3)에 의해 양극 또는 음극으로 균일하게 대전된다. 다음으로, 감광 드럼(1)의 균일하게 대전된 표면은 감광 드럼(1)상에 정전기적인 잠상이 원화상에 대응하여 점진적으로 형성될 수 있도록 레이저 주사기(100)을 통해 화상신호에 따라 변조된 레이저 비임으로 주사된다.

제4도를 참조하면, 레이저 주사기(100)의 구조가 도식적으로 도시된다. 레이저 비임이 레이저 주사기(100)에 의해 편향될 때, 고체 레이저 요소(102)는 제공된 화상 신호에 기초하여 광 신호 발생기(101)에 의해 특정 타이밍으로 작동되거나 작동되지 않는다. 고체 레이저 요소(102)로부터 방출된 레이저 비임은 콜리미이터(collimator) 렌즈(103)에 의해 평행 비임으로 변환되고, b 방향으로 회전하는 회전가능 다각 거울(104)에 의해 C 방향으로 편향되며, f-θ 렌즈 그룹(105a, 105b 및 105c)에 의해 감광 드럼의 주사될 표면(106)상에 스폿(spot)으로써 상이 만들어 진다. 레이저 비임 주사에 의해, 화상의 1개 주사선에 대응하는 노출 분포가 감광 드럼(1)의 표면(106)상에 제공된다. 표면(106)은 주사 방향과 수직인 방향으로 특정거리까지 두루마리 모양으로 말리고 이에 의해 화상 신호에 대응하는 노출분포가 주사될 표면(106)상에 제공된다.

감광 드럼상에 이렇게 형성된 정전기적인 잠상은 현상 장치(4)에 의해 토너 화상으로 가시화된다. 제1도를 참조하면, 토너 입자들과 자기 입자들을 포함하는 2개의 성분 현상제를 사용한 예적인 화상 형성 장치(4)에 관해 기술될 것이다. 현상 장치(4)는 현상 슬리브(11)이 감광 드럼(1)에 대면하도록 회전적으로 지지된 개구를 가지는 현상제 용기(16)을 포함한다. 현상 슬리브(11)내에, 다수의 자극을 갖는 자기롤러(12)의 형태로 자계 발생 수단이 고정적으로 배치된다. 현상제 용기(16)내에, 현상 슬리브 표면상에 현상제의 얇은 층을 형성하기 위해 교반 스크루(13 및 14)와 조절날 (15)가 배치된다. 현상 슬리브(11)에 발진 전압을 인가하기 위한 전압원이 V로 표시되어 있다. 여기에서, 상기된 현상 장치(4)를 사용하여 2개의 성분 자기 브러시를 통해정전기적인 잠상을 가시화하기 위한 현상제의 순환 시스템 및 현상 공정에 관해 기술될 것이다.

현상 슬리브(11)의 회전으로, 자기 롤러 (12)의 자극 (N2)에 의해 감겨진 현상 제(19)는 자극(N2)부에서 자극(N1)부로 운반되는 과정에서 현상 슬리브(11)의 표면과 본질적으로 수직으로 연장된 조절날(15)에 의해 조절되고, 현상 슬리브(11)상에 얇은 층으로 형성된다. 얇은 층 형태의 현상제는 주 현상 자극(S1)으로 운반되고 자력에 의해 체인(chain)이 형성된다. 체인 형태의 현상제는 정전기적인 잠상을 현상하는데 사용된다. 그 다음에, 현상 슬리브(11)상의 현상제는 자극(N3 및 N2 )에 의해 제공되는 반발 자계에 의해 현상제 용기(16)으로 되돌아 간다. 감광 드럼(1)상에 형성된 정전기적인 잠상은 2개의 성분 현상제를 사용하여 현상 장치(4)에 의해 가시화 될 수 있다. 그러나, 현상제로 1개의 무-자기 성분 현상제를 사용한 현상 장치에 의해서도 가시화 될 수 있다.

제2도를 참조하면, 현상제로 1개의 무-자기 성분 현상제를 사용한 예적인 현상 장치(4)가 도시된다. 상기된 2개의 성분 현상제를 사용하는 현상 장치와 비교할 때, 제2도의 현상 장치는 현상 장치의 소형화라는 견지에서 장점을 기지므로, 전체 화상 형성 장치의 소형화에도 장점을 갖는다. 다른 현상 장치에 있어서, 1개의 자기 성분 현상제가 현상제로서 사용된다. 자기 현상제는 자기 특성을 얻을 수 있는 자기 재료를 포함하는 것이 요구되므로 전송 용지상의 토너 화상의 나쁜 화상 고정이 발생하고 칼라 재생성은 재료(일반적으로 자기 재료는 흑색)가 현상제 입자내에 포함되기 때문에 2개 성분 현상제 보다 나빠진다.

제2도를 참조하면, 현상 장치(4)는 무-자기 토너 입자들을 포함한 무-자기 1개 성분 현상제를 포함한 현상제 용기(16)로 이루어진다. 이 용기(16)은 감광 드럼(1)에 대면하도록 회전적으로 지지된 현상제 운송 부재인 현상 롤러가 있는 개구를 가진다. 이 현상 롤러(11)은 무-자기 슬리브(알루미늄, 스테인레스 강등)의 형태이다. 이러한 실시예에서, 현상 롤러(11)은 도시되지 않은 구동원에 의해 a 방향으로 회전된다. 현상 롤러(11)의 표면은 토너를 운송할 수 있도록 2-5㎛의 비평활도를 갖는다. 무-지기 토너(12)는 현상제 용기(16)의 하부에 인접하여, 즉 현상 롤러(11)의 아래에 유지되고, 감기 롤러(14)에 의해 현상 롤러(11)로 제공된다. 감기 롤러(14)는 현상 동작후 현상 롤러(11)상의 토너 및 현상제 용기내의 토너(19)를 교반하는데도 효율적이다. 이렇제 현상 롤러상에 감긴 토너는 마찰전기로 대전되는 동안 고무 날(15)의 단부에 의해 조절되고 현상 롤러(11)상에 인가된다. 이렇게 인가된 토너는 중첩된 교류 전압 및 DC 전압 형태의 현상 바이어스에 의해 현상 롤러(11)로부터 감광 드럼(1)로 운반된다. 감광 드럼(1)상에 이렇게 형성된 토너 화상은 제3도에 도시된 바와 같이, 전송 대전기(7)에 의해 전송 재료상에 정전기적으로 전송된다. 그 다음에, 전송재료는 분리 대전기(8)에 의해 정전기적으로 분리되고 화상 고정 장치(6)으로 공곱되어 전송 재료는 열-고정 동작을 받게 된다. 이렇게 프린트가 행해진다.

토너 화상의 전송후 감광 드럼(1)의 표면은 잔류 토너나 다른 오염이 제거될수 있도록 세척기(5)에 의해 세척된다. 그 다음. 감광 부재는 화상 형성 동작에 반복적으로 사용가능하다. 제1도를 참조하여 2개의 성분 현상제를 사용한 제1 실시예에 관해 기술될 것이다.

제1 실시예

감광 드럼(1)(잠상 베어링 부재)은 80mm의 외경을 갖고, 현상 장치(4)의 현상제 용기(16)의 내부는 분할벽(17)에 의해 현상 챔버(제1 챔버)(RI) 및 교반 챔버(제1 챔버)(R2)로 분할된다. 교반 챔버(R2)위의 토너 용기(R3)은 그들 사이의 분할 벽(17)로 형성된다. 현상제(19)는 현상 챔버(R1) 및 챔버(R2)내에 포함된다. 토너 용기(R3)내에, 공급용 토너(무-자기 토너)(18)이 포호함된다. 토너 함유 챔버(R3)는 공급 개구(20)를 구비하고, 토너(18)은 토너의 소모에 대응하여, 공급 개구(20)을 통해 교반 챔보(R2)내로 공급된다. 현상 챔버(R1)내에, 회전에 의해 현상제 챔보(R1)내의 현상제(19)를 현상 슬리브(11)의 길이 방향으로 운반으로 피딩 스크루(13)이 제공된다. 유사하게, 운반 스쿠루(14)는 회전에 의해 현상 슬리브(11)의 길이 방향으로 공급 개구(20)을 통해 교반 챔버(R2)에 공급되는 토너를 운반하기 위해 함유 챔버(R2)내에 제공된다.

본 실시예에 사용된 현상제(19)는 무-자기 토너 및 자기 입자(캐리어 입자들)를 포함한 2개 성분 현상제이다. 무-자기 토너와 자기 입자들의 혼합 비율은 무-자기 토너의 무게가 약 5 %가 되는 것이 만족스럽다. 여기서, 무-자기 토너입자들은 약 8㎛의 평균 입자 크기를 갖는다, 자기 입자들은 수지(resin)물질로 코팅된 페라이트 입자들(60 emu/g의 최대 자화)이다. 무게 평균 입자 크기는 50 ㎛이다. 입자들은 10⁸Ωcm 또는 그 이상의 전기 저항을 갖는다. 자기 입자들의 자기 투과율은 약 5.0이다.

현상제 용기(16)은 감광 드럼(1)에 밀접한 위치에 개구를 갖는다. 현상 슬리브(11)은 개구를 통해 노출되고, 현상 슬리브(11)은 감광 드럼(1)로부터 500㎛ 이격되어 배치된다. 무-자기 물질의 현상 슬리브(11)의 외경은 32 mm이고, 280mm/sec의 주변 속도로 회전된다.

현상 슬리브(11)내에 고정적으로 배치된 자기 롤러(자석 12)형태인 자계 발생 수단은 하향으로 배치된 현상 자극(S1), 자극(N3) 및 현상제(19)를 운송하기 위한 자극(N2, S2 및 N1)을 갖는다. 자석(12)는 현상 자극(S1)이 감광 드럼(1)과 대면하도록 현상 슬리브(11)내에 배치된다. 자극(S1)은 현상 슬리브(11)과 감광 드럼(1)사이의 현상 영역에 자계를 형성하게 한다. 자계는 자기 브러시를 형상하도록 기능한다.

조절날(15)는 현상 슬리브(11) 위에 배치되고, 현상 슬리브(11)상의 현상제(19) 층의 두께를 조절하는 기능을 한다. 이것은 알루미늄, SUS316 등과 간은 무-자기 물질로 이루어진다. 현상 블래이드(15)와 현상 슬리브(11) 사이의 갭은 본 실시예에서는 800㎛이다. 사용된 토너는 예를 들어, 하나는 약 2.0 × 10^-2C/kg의 마찰전기 전하량을 갖고, 다른 하나는 3.0 × 10^-2C/kg의 마찰전기 전하량을 갖는 2종류이다. 토너(2성분 현상제)의 마찰전기 전하량을 측정하는 방법이 제7도를 참조하여 기술될 것이다. 전하량 측정 장치는 하부에 500개의 메쉬로 구성된 도전성 스크린(43)을 갖는 금속으로 이루어진 측정 용기(32)를 구비한다. 마찰전기 전하량의 측정을 받을 2성분 현상제는 50 - 100 ml의 용량을 갖는 플리에틸렌 빈으로 공급되고, 현상 제 중 0.5 - 1.5 g은 측정 용기(42)로 들어가고, 용기는 캡(44)로 덮힌다. 전측정 용기(42)의 무게는 Wl(kg)이다. 측정 용기(42)는 측정 용기(42)와 접촉하는 최소한의 부분이 절연된 흡입기(41)상에 배치된다. 토너는 흡입구를 통해 흡입되고, 제어 밸브(36)은 진공 게이지(45)의 250 mmAg를 제공하기 위해 활성화된다. 이러한 상태로서, 흡입 동작은 양호하게는 2분 동안의 충분한 시간 주기동안 지속되어서, 토너 수지 물질을 제거한다. 전위차는 측정 용기(42)와 접지 사이의 캐패시터[용량 C(F)](48)와 직렬로 접속된 전위차계(49)에 의해 측정된다. 이것이 리드는 V이다. 흡입 동작 후, 측정 용기(42)의 전체 무게가 측정된다 W2(kg). 토너의 마찰전기 전하량은 다음과 같이 계산된다.

토너의 마찰전기 전하량(C/kg) =C × V × 10^-3/(W1-W2)

본 실시예에서는, 약 0.2의 화상 밀도를 갖는 고광 반색조 화상 및 고체 화상이 생성되고, 방정식은 고광 반색조 화상 및 고체 화상의 밀도의 평탄함에 기초하여 만들어진다. 정전기적 잠상 형성 조건은 다음과 같다.

감광 드럼(1)은 고광 반색조 화상이 생성될 때 대전기(3)에 의해 650V로 균일하게 대전되고, PWM 노출(펄스 폭 변조)은 약 450 V로 표면 전위를 감소시키기 위해 반도체 레이저로 수행된다. 반면, 고체 화상이 형성될 때, 표면 전위는 약 100V(Vcont =400V)로 감소된다. 후속적으로, 현상 단계가 기술될 것이다.

제1도에 도시된 현상 장치(4)에 의해, 현상 슬리브(11)은 자극(N2)에 인접한 위치에서 현상제(19)를 운송하고, 현상 슬리브(11)의 회전에 의해 현상제(19)는 현상 영역으로 공급된다.현상제(19)가 현상 영역의 근처에 도달할 때, 현상제(19)의 자기 입자들은 현상제(19)의 자기브러쉬를 형성하기 위해 현상 슬리브(11)로부터 독립인 자극(S1)의 자력에 의해 체인을 형성한다. 자기 브러쉬의 자유단(free end)은 감광 드럼(1)의 표면을 문지른다. 현상 슬리브(11)과 감광 드럼(1) 사이에 AC 바이어스된 DC 전압으로 이루어진 전압을 가함으로써, 자기 브러쉬상의 토너는 감광 드럼(1)의 잠상 부분에 피착된다. 본 실시예에서는, 교류 전압의 진폭 Vpp가 2000V로 고정되고, 주파수 Vf는 상술된 잠상 현성 조건으로 약 2.0 × 10^-2C/kg의 마찰전기 전하량을 갖는 토너 및 약 3.0 × 10^-2C/kg의 마찰전기 전하량을 갖는 토너용으로 대전된다. 생성된 화상이 평가된다. 결과적으로, 아래의 표1에서 도시된 바와 같이, 고체 화상의 고밀도 및 고광 영역의 재생은 모두 A B일 때에만 만족되었다.

여기서, A B의 의미가 기술될 것이다. 제8도는 현상 슬리브 (11)상의 하나늬 토너 입자에 가해진 힘을 도시한다. 도면에서, q는 전하량, m은 질량, a는가속도, V는 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(11) 사이의 전위차, d는 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(11) 상이의 갭이다.

교류 전압이 각 주기에서 1/(2Vf)(초)동안 현상 슬리브(11)로부터 토너에 인가된다. 이 시간 동안 토너가 이동할 수 있는 거리 X는

이다. 토너가 현상 슬리브(11)로부터 감광 드럼(1)을 향하여 이동할 수 있는 거리 x는

이다.

한편, 토너가 감광 드럼(1)로부터 현상 슬리브(11)을 향하여 이동할 수 있는 거리 x는

이다.

만일 제거 전압의 1 주기동안 이동가능한 거리 x-가 토너가 감광 드럼(1)로 부터 현상 슬리브(11)로 되돌아 갈수 있을 만큼 충분하지 못하면, x+x-가 만족되어 토너가 감광 드럼(1)을 향해 왕복운동한다. 이것은 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(11) 사이의 갭(d)보다 작은 거리 x-에 의해 아래와 같이 만족된다.

만일 현상 동작이 이 조건하에서 수행된다면, 비록 전압이 150-250V일지라도 오류 도트가 발생하지 않는다. 감광 드럼(1)에 인접한 왕복운동의 반복에 의해, 토너 입자들은 잠상 부분에 집중되므로 각각의 도트들이 충실하게 재생되고, 그러므로 자기 브러시 체인들과의 접촉 상태에 따라 비-균일성이 없는 균일한 반색조 화상이 재생될 수 있다. 비-화상 부분에서, 표면 전위는 흐림을 제저하기 위해 본 실이예에서와 같은 현상 바이러스 DC 성분보다 정상적으로 약간 높다. 이러한 이유로, 비-화상 부분에서, 방정식 (2) 및 (3)에서의 Vcont는 (-) 이고 그러므로 X+ X-가 만족된다. 그러므로, 토너 입자들은 현상 슬리브를 향해 왕복운동하게 되어 흐림이 거의 형성되지 않는다.

제2 실시예

제1 실시예에서, 약 8㎛의 평균 입자 크기를 무-자기 토너 및 수지 재료들과 함께 피복되고 50㎛의 무게 평균 입자 크기를 갖는 페라이트 입자들(60emu/g 최대 자화)인 자기 입자들이 사용되었다. 이것들은 5:95의 무게비로 혼합된다. 본 실시예에서, 부-자기 토너의 평균 입자 크기는 약 5㎛이고, 자기 입자들은 수지 재료들과 함께 피복되고 30㎛의 무게 평균 입자 크기를 갖는 페라이트 입자들(60 emu/g의 최대 자화)이다, 이것들은 4.5:95.5의 부게비로 혼합된다. 2개의 마찰전기 전하량 즉, 약 2.0×10^-2및 3.0×10^-2C/kg이 제1 실시예에서와 같이 외부 첨가 재료들의 양을 변화시키는 것에 의해 준비된다. 본 실시예에서와 같이 외부 첨가 재료들의 양을 변화시키는 것에 의해 준비된다. 본 실시예의 실혐은 현상제를 제외하고는 제1 실시예에서와 동일한 조건하에서 수행되었다. 제1 실시예와 유사하게, 계산 값들은 약 0.2의 화상 밀도를 갖는 고광 반색조 화상의 평활도 및 고체 화상의 밀도에 기초하여 평가되었다. 결과로, 제1 실시예와 유사하게, AB일때만 고체 화상에서의 높은 화상 밀도와 고광 부분의 만족한 재생이 모두 만족됨이 표2로부터 이해될 것이다. 고광 부분에 주목하면, 보다 작은 크기의 토너 입자를 사용한 결과 평탄 화상이 생성될 수 있었다.

제3 실시예

본 실시예는 무-자기 토너의 평균 입자 크기가 약 8㎛이고, 자기 입자들이 수지 재료들과 함께 피복되고 30㎛의 무게 평균 입자 크기를 갖는 페라이트 입자들(60 emu/g의 최대 자화)이며 이것들이 7:93의 무게비로 혼합된다는 것이 제1 실시예와 다르다. 2개의 전기마찰 전하량 즉, 약 2.0 x 10및 3.0 x 10c/kg이 외부 첨가 재료들의 양을 변화시키는 것에 의해 준비된다. 본 실시예에서, 토너 함유량 비율은 제1 실시예에 비해 증가될 수 있고, 현상 효율이 향상되므로, 전압 Vcont는 350V이다. 다시 말해, 1차 대전 전위는 600V이고, 전압 Vdc(현상 바이어스 전압의 DC 성분)는 450V이다. 이 조건을 제외하면, 제1 실시예에서와 동일한 조건들이 사용되었다. 제1 실시예와 유사하게, 약 0.2의 화상 밀도를 갖는 높은 광 반색조 화상의 평활도 및 고체 화상의 화상 밀도에 기초하여 평가되었다. 결과로, 재1 실시예와 유사하게, AB가 만족될때만, 고체 화상에서의 높은 화상 밀도와 고광 부분의 만족한 재생이 모두 만족됨이 표3으로부터 이해될 것이다. 현상 슬리브상에 존재하는 토너의 양이 증가되므로, 현상제 체인의 접촉 비-균일성이 거의 발생되지 않아 보다 평탄한 화상이 고장 부분에서 만들어 질 수 있다.

제4 실시예

제1 실시예 ∼ 제3 실시예에서, 교류 전압과 중첩되는 DC 전압 형태로 전압이 현상 슬리브(11)과 감광 드럼(1) 사이에 인가되어, 자기 브러시 상의 토너가 전송되고 감광 드럼(1)의 잠상 부분에 피착된다. 본 실시예에서, 간헐적인 교류 전압과 증첩된 전압이 인가되어, 자기 브러시 상의 토너는 전송되고 감광 드럼(1)의 잠상 부분상에 피착된다. 현상제로서, 제1 실시예에서와 유사하게, 무-자기 토너의 평균 입자 크기는 8㎛이고, 자기 입자들은 수지 재료와 함께 피복되고 50㎛의 평균 입자 크기를 갖는 페라이트 입자들(60 emu/g의 최대 자화)이다. 이것들은 5:95의 부게비로 혼합된다.

본 실시예에서, DC 전압은 500V이고, 간혈적으로 인가되는 교류 전압의 진폭Vpp는 200V로 고정되며, 주파수 Vf 는 변한다. 토너의 마찰 전하량은 약 2.0 × 10C/kg 및 3.0 × 10c/kg이다. 이들 잠상 형성 조건으로 생성된 화상들이 평가된다. 교류 전류가 인가되지 않는 시간 주기는 제9a도에 도시된대로 교류 전압의 각각의 1 주기의 대해 1 주기이다.

결과로서, 아래의 표4로부터 이해되듯이, AB가 만족될때만, 고체 화상의 높은 화상 밀도와 고광 화상의 만족한 재생이 모두 만족된다.

AB의 의미가 제1 실시예를 고려하여 제8도와 관련해 기술될 것이다. 본실시예에서, 만일 현상 동작이 상기 방정식 (1)-(4)에 의해 정의된 조건하에서 수행된다면, 토너는 전압 VO가 약 150-250V일 때, 교류 전압의 1주기 동안 현상 슬리브와 감광 드럼 사이를 충분히 왕복운동 할 수 없다. 또한, 교류 전압이 중단될 때, DC 성분은 잠상 전위에 대응하는 토너 양을 감광 드럼으로 끌어 당기는 기능을 하게 되어, 도트 오류 결함이 피해질 수 있다. 이같은 현상은 제1 실시예에서와 같이 교류 전압이 연속적으로 인가될때보다 현저하다. 왕복운동의 간헐적인 반복에 의해, 토너는 잠상 부분상에 집중되므로 각각의 도트들이 자기 브러시와의 접촉 상태에 기인하는 비-균일성이 없이 충실하게 반색조 화상으로 재생된다. 이렇게 생성된 화상은 제1 실시예에 따라 생성된 화상보다 우수하다. 비-화상 부분에서, 표면 전위는 흐림을 제거하기 위해 본 실시예에서와 같은 현상 바이어스 전압의 DC 성분보다 정상적으로 약간 높다. 이러한 이유로, 비화상 부분에서, 방정식 (2) 및 (3)에서의 Vcont는 - 이고 그러므로 X+ X-가 만족된다. 또한, 교류 전압이 중단되어, DC 성분이 토너를 현상 리브 쪽으로 끌어 당기는 기능을 하게 되어, 토너 입자들은 슬리브 쪽으로 편향되므로 흐림이 더욱 감소된다. 본 실시예에서, 인가되는 교류 전압이 제9a도에 도시되지만 본 발명이 이것에 국한되지는 않는다. 예를 들어, 제9b도에 도시된대로, 2주기 동안 인가되고 다음 5주기동안 중지되는 인가 또는 제9c도에 도시된대로 1주기는 인가되고 다음10주기 동안 증가되는 인가도 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 직사각형 파형이 사용되었지만 삼각 파형이나 사인 파형등으로 대체될 수 있다. 가장 적합한 적용은 복사 속도나 현상 조건들에 따라서 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 적당하게 선택될 수 있다. 바이어스 인가 주기와 비인가 주기의 비는 1:(1/2) - 1:15가 바람직하다.

제5 실시예

제4 실시예와 대조하여, 본 실시예에서는, 무-자기 토너의 평균 입자 크기는 약 5㎛이고, 자기 입자들은 수지 재료들과 함께 피복된 30㎛의 무게 평균 입자 크기를 갖는 페라이트 입자들(60 emu/g의 최대 자화)이다. 이것들은 4.5:95.5의 무게비로 혼합된다. 제4 실시예에서와 유사하게, 마찰전기 전하량 즉, 약 2.0 × 10및 3.0 × 10C/kg이 사용된다. 이들 마찰전기 전하량 의 차이는 외부 첨가 재료들의 양을 변화시키는 것에 제공된다. 제1 실시예와 유사하게, 약 0.2의 화상 밀도를 갖는 고장 반색조 화상의 평활도 및 고체 화상의 밀도에 기초하여 평가되었다. 결과로, 제4 실시예와 유사하게, AB가 만족될때만, 고체 화상에서의 높은 화상 밀도와 부분의 만족한 재생이 모두 만족됨이 표4로부터 이해될 것이다. 특히 고광 부분에서, 토너 입자 크기의 감소 때문에 제4 실시예 보다 평탄한 화상이 생성될 수 있다.

제6 실시예

제1 실시예와 다르게, 본 실시예의 무-자기 토너의 평균 입자 크기가 약 8㎛이고, 자기 입자들은 수지재료들과 함께 피복되고 30㎛의 무게 평균 입자 크기를 갖는 페라이트 입자들(60 emu/g의 최대 자화)이다. 이것들이 7:93의 무게비로 혼합되어 현상제로 제공된다. 사용된 마찰전기 전하량은 제1 실시예에서와 같이 약 2.0 × 10및 3.0 × 10C/kg이다. 전하량 차이는 외부 첨가 재료들의 양을 변화시키는 것에 의해 제공된다.

본 실시예에서, 토너 함유량은 제4 실시예에 비해 증가된다. 그러므로, 현상 효율이 향상되고, 전압 Vcont는 350V가 선택된다. 1차 대전 전위는 600V이고, 전압 Vdc (현상 바이어스 전압의 DC 성분)는 450V이다. 다른 조건들은, 제1 실시예에서와 동일한 조건들이 사용되었다.

제1 실시예와 유사하게, 약 0.2의 화상 밀도를 갖는 고광 반색조 화상의 평활도 및 고체 화상의 화상 밀도에 기초하여 평가되었다. 결과로, 제1 실시예와 유사하게, AB가 만족될때만, 고체 화상에서의 높은 화상 밀도와 고광 부분의 만족한 재생이 모두 만족됨이 표6으로부터 이해될 것이다. 현상 슬리브상에 존재하는 토너의 양이 증가되기 때문에, 현상제 체인의 접촉 비-균일성이 거의 발생되지 않아 제5 실시예보다 평탄한 화상이 고광 부분에서 만들어 진다.

제2도에 도시한 1개 성분 현상제를 사용한 장치에 관해 기술될 것이다.

제7 실시예

본 실시예에서, 1개 무-자기 단일 성분 현상제는 약 2.0 × 10C/kg의 마찰 전기 전하량으로 대전되고, 나머지는 약 3.0 × 10C/kg으로 대전된다. 약 0.2의 화상 밀도를 갖는 고광 반색조 화상들 및 고체 화상이 생성된다. 고광 반색조 화상의 평활도 및 고체 화상의 밀도에 기초하여 평가되었다. 여기에서, 화상을 생성하기 위한 정전기적인 잠상 화상 형성은 다음과 같다. 먼저, 감광 드럼이 대전기에 의해 -650V로 균일하게 대전된다. 고광 반색조 화상이 발생될 때, 반도체 레이저를 사용한 PMW 노출(펄스폭 변조)은 표면 전위를 약 450V로 감소시키도록 수행된다. 한편, 고체 화상이 생성될 때, 표면 전윈느 약 300V(Vcont = 200V)로 감소된다. 본 실시예에서, 현상 동작은 역-현상동작이었다. 현상 과정이 기술될 것이다. 제2도에 도시된 구조를 갖는 현상 장치에 있어서, 중첩된 500V의 DC 전압 및 교류 전압 형태의 현상 바이어스 전압이 현상 롤러(11)과 감광 드럼(1) 사이에 인가 되어, 현상 롤러(11)상의 토너들은 전송되고 감광 드럼(1)의 잠상 부분에 피착된다. 본 실시예에서, 교류 전압의 진폭 Vpp는 2000V로 고정되고, 주파수 Vf는 변한다. 약 2.0 ×10C/kg 및 3.0 ×10C/kg으로 대전된 2개 현상제를 사용하는 상기된 형성 조건하에서 화상들이 생성되어 평가된다. 제7도로부터 이해되듯이, AB가 만족될때만, 고체 화상의 높은 화상 밀도와 고광 화상의 만족한 재생ATID이 모두 달성될 수 있다.

여기서, AB의 의미가 기술될 것이다. 제8도는 현상 슬리브 (11)상의 하나의 토너 입자에 가해진 힘을 도시한다. 도면에서, q는 전하량, m은 질량, a는 속도, v는 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(11) 사이의 전위차, d는 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(11) 사이의 갭이다. 교류 전압이 각 주기에서 1/(2vf)(초)동안 현상 슬리브(11)로부터 토너에 인가된다. 이 시간 토너가 이동할 수 있는 거리 x는

이다.

토너가 현상 슬리브(11)로부터 감광 드럼(1)을 향햐여 이동할 수 있는 거리 x는

이다.

한편, 토너가 감광 드럼(1)로부터 현상 슬리브(11)을 향하여 이동할 수 있는거리 x는

이다.

만일 제거 전압의 1 주기동안 이동가능한 거리 X-가 토너가 감광 드럼(1)로부터 현상 슬리브(11)로 되돌아 갈수 있을 만큼 충분하지못한면, X+ X-가 만족되어 토너가 감광 드럼(1)을 향해 왕복운동한다. 이것은 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(11) 사이의 갭(d)보다 작은 거리 X-에 의해 아래와 같이 만족된다.

만일 현상 동작이 이 조건하에서 수행된다면, 비록 전압 V0가 150-250V일지라도 오류 도트가 발생하지 않는다. 감광 드럼(1)에 인접한 왕복운동의 반복에 의해, 토너 입자들은 잠상 부분에 집중되므로 각각의 도트들이 충실하게 재생되고, 그러므로 자기 브러시 체인들과의 접촉 상태에 따라 비-균일성이 없는 균일한 반색조 화상이 재생될 수 있다. 비-화상부에서, 표면 전위는 흐림을 제거하기 위해 본 실시예에서와 같은 현상 바이어스 전압의 DC 성분보다 정상적으로 약간 높다. 이러한 이유로, 비-화상 부분에서, 방정식 (6) 및 (7)에서의 Vcont는 - 이고 그러므로 X+X-가 만족된다. 그러므로, 토너 입자들은 현상 슬리브를 향해 왕복운동하게 되어 흐림이 거의 형성되지 않는다.

제8 실시예

제7 실시예에서, 교류 전압과 중첩되는 DC 전압 형태로 전압이 현상 슬리브(11)과 감광 드럼(1) 사이에 인가되어, 자기 브러시 상의 토너가 전송되고 감광 드럼(1)의 잠상 부분에 피착된다. 본 실시예에서, 간헐적인 교류 전압과 중첩된 전압이 인가되어, 자기 브러시 상의 토너는 전송되고 감광 드럼(1)의 잠상 부분상에 피착된다. 본 실시예에서, DC 전압은 500V이고, 간혈적으로 인가되는 교류 전압의 진폭 Vpp는 200V로 고정되며, 주파수 Vf는 변한다. 토너의 마찰전기 전하량은 약 2.0× 10^-2c/kg 및 3.0x10^-2c/kg이다. 이들 잠상 형성 조건으로 생성된 화상들의 값이 구해진다. 교류 전류가 인가되지 않는 시간 주기는 제9a도에 도시된대로 교류 전압의 각각의 1 주기에 대해 1 주기이다.

결과로, 아래의 표8로부터 이해되듯이, AB가 만족될때만, 고체 화상의 높은 화상 밀도와 고광 화상의 만족한 재생이 모두 만족된다.

N : 좋지 않음(NO good)

F : 상당함 (Fair)

G : 좋음(Good)

E : 우수함 (Excellent)

AB의 의미가 제7 실시예를 고려하여 제10도와 관련해 기술될 것이다. 본실시예에서, 만일 현상 동작이 상기 방정식 (5)-(8)에 의해 정의된 조건하에서 수행된다면, 토너는 전압 VO가 약 150-250V일때, 교류 전압의 1주기 동안 현상 슬리브와 감광 드럼 사이를 충분히 왕복운동 할 수 없다. 또한, 교류 전압이 중단될 때, DC 성분은 잠상 전위에 대응하는 토너 양을 감광 드럼으로 끌어 당기는 기능을 하게 되어, 도트 오류 결함이 피해질 수 있다. 감광 드럼상의 간혈적인 발진의 반복에 의해, 토너 입자들은 잠상 부분상에 집중되므로 각각의 도트들이 충실하게 재생되고, 그러므로 현상 롤러 (11)로부터의 토너 공급이 부족한 부분에서도 균일한 반색조 화상이 생성될 수 있다. 이렇게 생성된 화상은 제7 실시예에 따라 생성된 화상보다 우수하다. 비-화상 부분에서, 표면 전위는 흐림을 제거하기 위해 본 실시예에서와 같은 현상 바이어스 전압의 DC 성분보다 정상적으로 약간 높다. 이러한 이유로, 비-화상 부분에서, 방정식 (6) 및 (7)에서의 전압 Vcont는 - 이고 그러므로X+ X-가 만족된다. 또한, 교류 전압이 중단되면, DC 성분이 토너를 현상 슬리브 쪽으로 끌러 당기는 기능을 하게 되어, 토너 입자들은 현상 슬리브 쪽으로 편향되므로 흐림이 더욱 감소된다. 본 실시예에서, 인가되는 교류 전압이 제9a도에 도시되지만 본 발명이 이것에 국한되지는 않는다. 예를 들어, 제9b도에 도시된대로, 2주기 동안 인가되고 다음 5주기동안 중지되는 인가와 제9c도에 도시된대로 1주기는 인가되고 다음 10주기 동안 증가되는 인가도 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 직사각형 파형이 사용되었지만 삼각 파형이나 사인 파형등으로 대체될 수 있다. 가장 적합한 응용은 복사 속도나 현상 조건들에 따라서 본 기술 분야에 숙련된 자들에 의해 적당하게 선택될 수 있다.

바이어스 인가 주기와 비인가 주기의 비는 1:(1/2)-1:15가 바람직하다.

본 발명이 본 명세서에 개시된 구조들을 참조하여 기술되었지만, 기술된 것에 한정되지 않고, 개선을 목적으로 또는 다음의 특혀 청구의 범위내에서 이루어질 수 있는 변형이나 변화들도 포함한다.

Claims

정전기 잠상을 베어링하기 위한 화상 베어링 부재, 토너 입자들을 포함하는 현상제를 운송하기 위한 현상제 운송 부재, 및 상기 현상제 운송 부재에 특정 주파수를 갖는 발진 전압을 인가하기 위한 전압 인가 수단을 포함하고, ｜Vpp-2Vcont｜/16Vf²d²/｜Q｜를 만족하며, 여기에서, Vpp(V)는 발진 전압의 피크전압, Vf(Hz)는 발진 전압의 주파수, Vcont(V)는 최대 화상 밀도가 제공될 때, 발진 전압의 DC 성분 전압과 상기 화상 베어링 부재상의 화상 부분의 전위 사이의 전위차, Q(C/kg)은 토너 입자들의 평균 마찰전기 전하량 및 d(m)은 상기 화상 베어링 부재와 상기 현상제 운송 부재 사이의 갭인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 토너 입자들은 무-자기 입자들인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 현상제 운송 부재는 자계 발생 수단을 포함하고, 현상제는 토너 입자들에 부가하여 자기 입자들을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 발진 전압이 DC 성분 및 DC 성분에 중첩된 AC 성분을 포함하고, AC 성분은 모든 특정 간격 동안 중첩되지 않는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 화상 부분이 상기 화상 베어링 부재의 저전위 화상 부분인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제5항에 있어서, 상기 화상 베어링 부재가 감광층을 포함하고, 화상 신호에 따라 선택적으로 온 및 오프되는 광 스포트에 노출되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 발진 전압이 직사각형 파형을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.