KR0151323B1 - 충전 수단용 자성 입자, 및 그를 포함하는 전자 사진 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형상 방법 - Google Patents

충전 수단용 자성 입자, 및 그를 포함하는 전자 사진 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형상 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 인가 전압에 의해 전자 사진 감광 부재를 충전시키기 위하여 전자 사진 감광 부재와 접촉 배치된 충전 수단에 용이되는 하기 일반식(1)로 나타내어지는 페라이트 성분의 입자로서 제공되는 자성 입자에 관한 것이다.
식 중, A는 Li2O MnO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, B는 A와는 다른 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, X, Y 및 Z는 몰비를 나타내는 숫자로서, 각각 0.2X0.95, 0.01Y0.5, X+Y≤1 및 0≤Z0.79를 만족시키는 값이다.
본 발명의 자성 입자는 감광 부재의 오염 또는 핀홀로의 누출 등의 문제를 일으킴이 없이 특히 주입 충전에 있어서 우수한 충전 성능을 가진다.

Description

충전 수단용 자성 입자, 및 그를 포함하는 전자 사진 장치, 프로세스 카트리지 및 화성 형성 방법
제1도는 본 발명의 화상 형성 장치의 일례를 나타낸 개략도.
제2도는 본 발명에 적합하게 사용되는 자성 입자의 체적 저항률 측정 장치의 개략도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 감광 부재 2 : 충전 부재
2a : 자성 브러쉬 2b : 자성 브러쉬 지지 슬리브
2c : 자성 로울러 3 : 레이저광
4 : 현상 수단 6 : 보통지
7 : 세정 수단 9,10 : 전극
11 : 절연 물질 12 : 전류계
13 : 전압계 15 : 자성 입자
16 : 안내 링 21 : 전력 공급부
본 발명은 전자 사진 감강 부재를 충전시키기 위한 충전 수단용 자성 입자, 및 이 충전 수단을 사용한 전자 사진 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 방법에 관한 것이다.
종래, 다수의 전자 사진 기술이 알려져 왔다. 이러한 기술에서는, 충전 수단 및 화상 방향 노출 수단에 의해 광전도성 물질로 이루어진 감광 부재 위에 정전 감상을 형성한 후, 이 잠상을 토너로 현상해서 가시화하고, 얻어진 토너 화상을, 필요에 따라 종이와 같은 전사 수용 재료 위로 전사시킨 후, 가열, 가압 및 가열과 가압 등에 의해 정착시켜서 복사물 또는 인쇄물을 얻는다. 전사되지 않고 감광 부재 위에 남아 있는 잔류 토너는 세정 단계에서 제거한다. 이 단계들이 반복 수행된다.
최근, 다양한 유기 광전도성 물질이 전자 사진 감광 부재용 광전도성 물질로서 개발되어 왔고, 이러한 결과로 전하 발생층과 전하 수송층이 적극되어 포함된 기능분리형 감광 부재가 시판되어, 복사기, 프린터 팩시밀리 등에 장착되고 있다. 이러한 전자 사진 장치에서는 충전 수단으로서 코로나 방전 수단이 통상적으로 이용되지만, 이 경우, 다량의 오존이 발생해서 오존을 제거하기 위한 필터가 필요하게 되고 이로 인해 장치의 크기가 커지고 작동 비용이 증가한다는 등의 문제가 발생한다. 이러한 문제를 해결하기 위한기술적인 해결책으로서, 불레이드 상의 로울러와 같은 충전 수단을 감광 부재 표면에 인접시켜서 파셴 법칙(Paschen's law)에 따라 방전이 일어나는 접촉부 근처에 좁은 갭을 형성하는 것을 포함하여 오존 발생을 최소화하는 충전 방법이 개발되었다. 그 중에서도, 충전 안정성을 고려한다면 충전 수단으로서 충전 로울러를 사용하는 충전 시스템을 이용하는 것이 바람직하다.
이때, 충전은 특정 한계치를 초과하는 전압을 인가함으로써 개시되도록 충전부재로부터 전하 수용 부재로 방전시킴으로써 수행된다. 예를 들면, 유기 광전도체를 포함하는 약 25㎛두께의 감광층을 갖는 감광 부재에 충전 로울러가 인접하는 경우, 감광 부재의 표면 전위는 약 640V이상의 전압을 인가함으로써 증가하기 시작한 후, 인가 전기장에 선형 비례하여 기울기 1로 증가한다. 이하, 한계 전압이란 충전 개시 전압(Vth)로 정의한다. 다시 말해서, 감광 부재 위의 표면 전위 Vd를 얻기 위해서는 충전 로울러에 Vd+Vth라는 큰 직류(DC)전압이 인가되어야 한다.
또한, 충전 로울러의 비저항은 환경 조건의 변화에 따라 달라질 수 있으므로, 감광 부재의 전위를 목적하는 수치로 조절하기 어려웠다.
이러한 이유 때문에, 보다 더 균일 한충전을 달성하기 위해, 일본국 특허 출원 공개 제63-149669호에는 목적하는 Vd에 대응하는 DC 전압에 2×Vth이상의 P-P(peak-to-peak)전압을 갖는 AC 전압을 중첩시킴으로써 얻어지는 전압을 충전 로울러에 인가하는 DC+AC 충전 시스템을 사용하는 것이 제안되어 있다. 이것의 목적은 AC 전압의 전위 평활 작용을 이용하려는 것이고, 전하 수용 부재의 전위는 외부 조건변화에 의해 영향을 덜 받는 AC 전압의 중심값 Vd에 수렴된다.
충전 부재로부터 감광 부재 또는 전하 수용 부재로의 방전을 이용하는 충전 메카니즘을 기초로 하는 충전 방법(접촉 또는 근접 충전법)에서는 감강 부재의 필요표면 전위를 초과하는 충전 전압을 가할 필요가 있다. 또한, C 전기장을 인가한 결과, 충전 부재 및 감광 부재이 진동이 발생하고, 이 진동에 따른 소음(이하, AC충전소음이라 부름)이 발생하며, 방전으로 인한 감광 부재 표면의 열화가 가속되는 등의 새로운 문제가 발생하였다.
다른 한편, 일본국 특허 출원 공개 제61-57958호에는 전기전도성 미립자를 사용하여 전기 전도성 보호막을 갖는 감광 부재를 충전시키는 화상 형성 방법이 기재되어 있다. 이 문헌에는, 비 저항 107-1013ohm.cm의 반도체 보호막을 갖는 감광 부재를 1010ohm.cm이하의 비저항을 갖는 전기전도성 입자를 사용하여 감광층내로의 전하 주입을 일으킴이 없이 불규칙성 없이 균일하게 충전시킴으로써 양호한 화상 재현을 달성할 수 있다는 것이 기재되어 있다. 이 방법에 따르면, AC 충전시에 문제가 되었던 진동 및 소음 발생을 방지할 수 있지만, 충전 효율이 낮다. 또한, 감광 부재 위에 전사 잔류 토너가 충전 부재인 전도성 입자에 의해 긁히기 때문에 토너가 충전 부재에 부착되고, 이로 인해 충전 성능이 변화되기 쉽다.
또한, 전하의 직접 주입에 의해 감광 부재를 충전시키는 것이 필요하였다.
예를 들면, 문헌[Japan Hardcopy 92 Annual Paper Collection, p.287, Contact Charging Performance by Using Electroconductive Roller (in Japanese)]에는 충전 로울러, 충전 섬유 브러쉬 또는 충전 자성 브러쉬와 같은 접촉 충전 부재에 전압을 인가함으로써 감광 부재의 표면에 전하를 트랩 수준으로 주입시키는 수위 주입 충전 방법이 보고되어 있다. 이 방법에 따르면, 암소에서 절연된 감광부재를 전압이 공급된 낮은 비저항을 갖는 충전 부재에 의해 주입 충전시키기 때문에, 이 방법은 반드시 충전 부재가 충분히 낮은 비저항을 가져야 하고, 전기전도성 부여 물질(예: 전도성 충전제)이 표면에 충분히 노출되어야 한다. 따라서, 상기 보고서에는 충전 부재가 고습 환경에서 충분히 낮은 비저항을 갖는 이온 전도성 충전 부재 또는 알루미늄 호일로 이루어지는 것이 바람직하다고 기재되어 있다. 본 발명자들의 연구에 따르면, 감광부재에 충분히 전하를 주입할 수 있는 충전 부재는 1×103ohm.cm이하의 비저항을 가질 수 있으며, 그를 초과하는 경우에는 인가전압과 충전 전위 사이에 차이가 생기시 시작하므로, 충전 전위의 안전성이 손상되기 쉽다.
그러나, 낮은 비저항을 갖는 이러한 충전 부재가 실제로 사용되는 경우, 감광 부재 표면에 형성된 홈 또는 핀홀 안으로 지나치게 많은 양의 누출 전류가 흐르기 쉬우므로, 인접하는 확대된 핀홀에 불충분한 충전이 일어난다거나 충전 부재의 전도성이 파괴되는 등의 심각한 난제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 충전 부재에 1×104ohm.cm이상의 비저항을 제공하는 것이 필요하다. 그러나, 이러한 수준의 비저항에서는 감광 부재로의 전하 주입 성능이 저하되어서, 효과적인 충전이 달성될 수 없다. 이것은 모순되는 것이다.
따라서, 접촉형 충전 소자 또는 이러한 충전 소자를 사용하는 화상 형성 방법이 갖는 상기 문제의 해결이 요구되고 있다. 더 구체적으로 말하자면, 비저항이 낮은 충전 부재를 사용하지 않고는 달성될 수 없었던 전하 주입에 의한 양호한 충전 성능을 만족시킴과 동시에 이러한 낮은 비저항을 갖는 충전 부재를 사용하고서는 달성될 수 없었던 전하 수용 부재 위에서의 핀홀로의 누출 방지를 만족시키는 것이 필요하였다.
또한, 전하 수용 부재와 접촉하는 충전 부재를 사용하는 화상 형성 방법에서, 충전 부재는(토너 용용 점착에 의해)오염되어 충전 실패를 일으키고 그 결과 화상에 걸함을 발생시키기 쉽고, 따라서 성공적인 화상 형상 성능에 문제를 일으킨다. 또한, 전하 수용 부재에 전하를 직접 주입하는 방법에서, 다수의 시이트에 화상 형성이 가능하게 하기 위해서는, 충전 실패를 일으키는 충전 부재의 오염 방지가 행동되어야 할 절박한 문제이다.
본 발명의 목적은 오염되기가 쉽지 않고 장기간 동안 양호한 충전 성능을 유지할 수 있는 충전 수단용 자성 입자를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 양호한 주입 충전 성능을 가질 수 있는 충전 수단용 자성입자를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 인가 전압에 의해 전자 사진 감광 부재를 충전시키기 위하여 전자 사진 감광 부재와 접촉 배치된 충전 수단에 사용되는 하기 일반식(1)로 나타내어지는 페라이트로 이루어지는 자성입자가 제공된다.
식 중, A는 Li2O MnO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, B는 A와는 다른 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, X,Y 및 Z는 물비를 나타내는 숫자로서 각각 0.2X0.95, 0.01Y0.5, X+Y≤ 1 및 0≤Z0.79를 만족시키는 값이다.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 전자 사진 감광 부재와, 이 감광 부재에 대향하는 위치에 충전 수단, 화상 방향 노출 수단 및 현상 수단이 순차적으로 배치되어 이루어지고, 상기 충전 수단은 수용된 전압에 의해 감광 부재를 충전시키도록 감광 부재와 접촉 가능하게 배치되어 상기 자성 입자로 이루어진 충전 부재를 포함하는 것인 전자 사진 장치가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 전자 사진 감광 부재 및 충전 수단과 현상 수단 및 세정 수단으로부터 선택되는 1종 이사의 부재가 배치되어 이루어고, 상기 충전 수단은 수용된 전압에 의해 감광 부재를 충전시키도록 감광 부재와 접촉 가능하게 배치되며 상기 자성 입자로 이루어진 충전 부재를 포함하는 것이고, 상기 전자 사진 감광 부재 및 충전 수단과, 현상 수단 및 세정 수단으로부터 선택된 1종 이상의 부재는 일체적으로 지지되어 전자 사진 장치 본체에 탈착가능하게 장착될 수 있는 카트리지를 형성하는 것인 프로세스 카트리지가 제공된다.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 감광 부재와 접촉 배치되며 상기 자성 입자로 이루어진 충전 부재에 전압을 인가함으로써 전자 사진 감광 부재를 충전시키는 단계; 충전된 감광 부재를 화상 방향으로 노출시켜서 감광 부재 위에 정전 화상을 형성하는 단계; 및 정전 화상을 현상하는 단계를 포함하는 화상 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 상기 목적 다른 목적, 특징 및 잇점은 후술하는 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 태양을 고찰함으로써 명백해질 것이다.
제1도는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 일례의 개략도이다. 제1도에 도시한 본 발명의 화상 형성 장치의 실시 태양인 전자사진 프린터는 화살표 방향으로 회전하는 전자 사진 감광 부재(감광 드럼)를 포함하며, 또한 감광 부재(1)을 둘러싸도록 감광 부재(1)에 대향하는 위치에 충전 부재(2), 화상 방향 노출 수단(3), 현상 수단(4), 전사 수단 및 세정 수단(7)을 순차적으로 배치하여 포함한다.
더 구체적으로 기술하겠지만, 비람직한 실시 태양에서 감광 부재(1)은 표면층으로서 전하 주입층을 갖고 있다.
충전 부재(2)는 비자성 슬리브(2b)내에 봉입된 자성 러울러(2c)에 의한 자기장의 작용하에 정립(正立)되는 자성 브러쉬 또 는이어(ear)로 성형된 자성 입자(2a)를 포함하며, 전력 공급부(21)로부터 전압을 공급받는다.
더욱 구체적으로, 본 발명에서 자성 입자는 슬리브(2b)상에서 이어 모양으로 정립해서 전체로서 자성 브러쉬(2a)를 형성하는데, 이리하여 충전 부재(2)에 공급된 전압에 의해 감광 부재(1)을 접촉 충전시키게 된다. 따라서, 자성 입자는 비교적 강한 자기 특성을 가져야 한다. 그런데, 그러한 자성 입자를 그대로 사용하는 경우에는, 얻어진 자기 브러쉬에 충전 부재를 위한 바람직한 범위의 체적 저항률이 용이하게 제공되지 않기 때문에 거의 체적 저항률은 자성 입자의 감소 및 조성비의 변화에 의해 조정될 수 있다.
이러한 점을 고려하여, 본 발명에 따른 자성 입자를 구성하는 페라이트 성분은 하기 일반식(1)로 나타내어지는 변형된 조성을 갖는다.
식 중, A는 Li2O MnO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, B는 A와는 다른 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, X,Y 및 Z는 물비를 나타내는 숫자로서 각각 0.2X0.95, 0.01Y0.5, X+Y≤ 1 및 0≤Z0.79를 만족시키는 값이다.
상기 관점에서 보아 금속 산화물 성분 B는 Na2O, K2O, CaO, Sro, Al2O3, Sio2및 Bi2O3로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 금속 산화물 성분으로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 금속 산화물 성분 B는다소 앙정한 양이온을 제공하는 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속의 산화물인 것이 바람직하다. 이를 테면 Na2O, K2O, CaO 및 S rO로 이루어진 군 중에서 선택된 1종 이상의 금속 산화물 성분을 사용하는 것이 바람직하다. 그 이유는 완전히 명확하지 않으나, 다음과 같은 것을 고려할 수 있다. 즉, 스피넬(spinel)구조의 페라이트를 제공하기 위해서는 금속양이온이 적절한 이온 반경을 갖는 것이 중요하다. 이러한 이유 때문에, 고용체형태의 Na, K, Ca 및 Sr의 산화물을 함유하 는페라이트가 우수한 성능을 나타내는 자성 입자를 제공하리라고 예측된다.
본 발명에서, X,Y 및 Z가 조건 0.2X0.95, 0.01Y0.5 및 X+Y≤1을 만족시키지 않는 경우에는 자성 입자의 저비항을 조절하기 어렵다. 자성 입자의 소결을 통한 생산성의 측면에서 YZ인 것이 또한 바람직하다. 본 발명에 따른 자성 입자로 이루어진 충전 부재(자성 브러쉬)는 바람직하게는 1×104내지 1×1011ohm의 저항을 갖는 것이 바람직하다. 저이 1×104ohm미만인 경우에는 감광 부재에 핀홀이 생기기 쉽다. 저항이 1×1011ohm보다 크면, 효과적인 충전을 방해하기 쉽다. 저항을 상술한 범위 내로 조절하기 위해서는, 본 발명에 따른 자성 입자의 체적 저항률이 1×104내지 1×1011ohm.cm범위인 것이 바람직하다.
특히, 감광부재(1)에 전하를 주입하기 위한 충전 부재(자성 브러쉬)(2)를 구성하는 자성 입자를 사용하는 경우, 충전 부재(2)는 또한 감광 부재(1)의 전하 주입층내에 전하를 만족스럽게 주입하는 기능 및 감광 부재중에 형성된 핀홀과 같은 결함에 충전 전류가 집중함으로써 유발되는 감광 부재 및 충전 부재의 전도성 파괴를 방지하는 기능을 동시에 만족시켜야 한다. 따라서, 충전 부재는 바람직하게는 1×104내지 1×109ohm, 특히 1×104-1×107ohm의 저항을 갖는 것이 바람직할 수 있다. 저항이 1×104ohm미만인 경우에는, 핀홀로의 누출이 발생하기 쉽다. 저항이 1×109ohm을 초과하는 경우에는, 만족스러운 충전이 방해받기 쉽다. 충전 부재(2)에 상술한 범위의 저항을 제공하기 위해서, 충전 부재를 구성하는 자성 입자는 1×104내지 1×109ohm.cm, 바람직하게는 10×104내지 1×107ohm.cm의 체적 저항율을 가져야 한다.
또한, 주입 충전 이외의 접촉 충전의 경우, 충전 부재는 바람직하게는 1×106내지 1×1011ohm의 저항을 가질 수 있고, 따라서 자성 입자는 바람직하게는 1×106내지 1×1011ohm.cm의 체적 저항률을 가질 수 있다.
본 발명에서는, 체적 저항률 등을 조절하기 위해서 자성 입자를 전기전도성입자, 예를 들면 전기전도성 금속 산화물 입자 또는 카본 블랙을 함유하는 수지층 또는 전기전도성 또는 반도성 금속 산화물과 같은 무기물층으로, 이를테면 자성입자의 0.5내지 20 중량%의 코팅량으로 표면 코팅시키는 것이 바람직하다.
또한, 본 명서에서 기술된 자성 입자의 체적 저항률의 값은 하기 방식으로 측정된 값을 기준으로 한다.
제2도에 도시한 것과 같은 셀 A를 사용한다. 단면적 S(=2㎠)을 갖고 절연재료(11)을 통해 가이드 링(16)에 지지된 셀 A중에 자성 입자(15)를 놓고, 주 전극(9) 및 상부 전극(19)를 그 사이에 10kg의 하중 하에 두께 d(=1mm)로 자성 입자(15)가 삽입되도록 배치시킨다. 이러한 상태에서, 전압계(13)으로 측정하여 정전압 공급원(14)로부터 100V의 전압을 인가하고, 샘플 자성 입자(15)를 통과한 전류를 23℃ 및 상대 습도 65%의 환경하에 전류계(12)의 의해 측정한다.
본 발명에 따른 자성 입자는 입자 표면의 오염에 기인하는 충전 성능 저하를 방지한다는 관점이러서 평균 입자 크기 및 모드(mode)입자 크기(피크 입자 크기( 모두가 5내지 100㎛인 것이 바람직하다. 이와 같이 비교적 작은 입자 크기는 자성 입자의 비표면적을 증가시키는데 효과적이어서, 고밀도 자성 브러쉬를 제공하고 자성 입자의 이동을 촉진시킴으로써 심지어 표면이 부분적으로 오염되었을 경우에도 안정한 충전 성능을 제공하게 된다.
더욱 구체적으로, 충전 부재로서 철 분말, 페라이트 분말 또는 자철광과 같은 철 산화물의 분말과 같은 자성 입자로 구성된 충전용 자성 브러쉬를 사용하는 경우, 충전 부재의 저항을 1×104내지 1×109ohm.cm의 범위로 조정할 수 있으나, 이를 테면 연속적인 화상 형상 후 세정되지 않고 감광 부재에 남아 있는 잔류 토너의 긁힘 때문에 충전 부재 상에 토너의 용융 점착이 발생하기 쉽다. 이와는 대조적으로, 미소 입자 크기의 자성 입자를 사용하는 경우, 토너 용융 점착(폐 토너)의 나쁜 효과가 비표면적의 증가 및 자성 브러쉬의 밀도 증가에 의해 경감될 수 있으나, 자성 입자의 유동성이 열등해지고 자성 입자의 이동이 어려워져서 자성입자를 장기간 사용할 때에는 바람직하지 못하다. 이러한 이유로 하여, 본 발명에서는 안정한 충전 성능을 갖도록 하기 위해 충전 성능이 우수하고 입자 크기가 5 내지 100㎛로서 비교적 작은 특정 금속 산화물 조성을 갖는 자성 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 평균 입자 크기가 10내지 50㎛인 것이 또한 바람직하다. 즉, 전체적으로 자성 입자의 체적 저항률은 상술한 범위내에 존재하고, 특정 금속 산화물 조성을 갖는 페라이트를 사용함으로써, 자성 입자 상에서 토너 용융 점착이 발생하는 경우에도 충전 성능이 열화가 방지될 수 있도록 한다. 자성 입자의 평균 입자 크기가 5㎛미만인 경우에는, 감광 부재 상에 자성 브러쉬가 부착되기 쉬우며, 자성 입자의 평균 입자 크기가 100㎛를 초과하는 경우에는, 슬리브 상의 자성 브러쉬의 정립된 이어의 밀도 증가가 어려워져 감광 부재의 충전 성능을 저하시키는 경향이 있다.
또한, 평균 입자 크기는 광학 현미경 또는 주사 전자 현미경을 통해 관찰하여 무작위로 선택된 100개의 입자들의 수평 방향의 최대 축 길이의 평균으로서 결정할 수 있다.
또한, 입자 크기 분포에서의 모드(피크) 입자 크기는 로그자로 32부분으로 나눈 0.05 내지 200㎛범위에서 레이저 회절형 입자 크기 분포 측정기(HEROS, Nippon Denshi K.K.에서 시판)를 사용하여 측정하여 결정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 자성 입자는 우수한 충전 성능을 갖는 자성 브러쉬를 형성하기 위해서는 487.9kA/m(5,000에르스텟)의 외부 자기장 하에서 측정하여 40A㎡/kg(emu/g)이상의 포화 자화도 Os를 갖는 것이 바람직할 수 있다. 자기 특성은 진동형 자기계 (VSM-3S-15, Torei Kogyo K.K.에서 시판)를 사용하여 측정한 값을 기준으로 한다.
본 발명에서, 본 발명에 따른 자성 입자를 구성하는 페라이트 성분은 바람직하게는 수산화물, 산화물, 황화물 또는 지방족 산 화합물 형태의 다른 금속 성분을 3중량%이하의 양으로 함유할 수 있다. 페라이트 성분의 일반식(1)에서 X+Y1은 페라이트 성분이 바람직하게는 3중량%이하의 양으로 그러한 다른 임의 성분을 함유하는 경우를 의미한다.
이하, 감광 부재의 바람직한 실시 태양이 기술될 것이며, 여기서 하기 층들은 바람직하게는 후술하는 순서로 포함될 수 있다.
일반적으로, 전기전도성 지지체로는 알루미늄 또는 스테인레스강과 같은 금속, 알루미늄 합금 또는 산화인듐-산화주석 합금 층으로 코팅된 플라스틱, 전기전도성 입자가 함침된 종이 또는 플라스틱 시트, 또는 실린더 또는 시트 형태의 전기전도성 종합체를 포함하는 플라스틱을 포함할 수 있는 것이 사용된다.
전기전도성 지지체 위에는, 감광층의 부착 및 도포성을 개선시키고 지지체를 보호하고 지지체 상의 결함을 덮어 감추고 지지체로부터의 전하 주입을 개선시키고 감광층을 전기적 파손으로부터 보호하기 위해, 하도층을 배치시킬 수 있다. 하도층은 폴리비닐 알콜, 폴리-N비닐이미다졸, 폴리에틸렌 옥사이드, 에틸 셀룰로오스, 메틸 셀룰로오스, 니트로셀룰로오스, 에틸렌-아크릴산 공중합체, 폴리비닐 부티랄, 페놀계 수지, 카세인, 폴리아미드, 나일론 공중합체, 아교, 젤라틴, 폴리우레탄 또는 산화 알루미늄을 포함할 수 있다. 그 두께는 통상 약 0.1 내지 3㎛ 일 수 있다.
전하 발생층은 전하 발생 물질을 포함할 수 있는데, 그 예로는 유기 물질,(예: 아조 안료, 프탈로시아닌 안료, 인디고 안료, 페릴렌 안료, 플라시클릭 퀴논 안료, 피릴류염, 티오피릴류염, 및 트레페닐메탄 염료), 및 무기 물질(예: 적절한 결합제수지막 또는 그의 증착막 중에 분산된 형태의 셀렌늄 및 비정질 규소)을 들 수 있다. 결합제수지는 각종 수지중에서 선택될 수 있는데, 그 예로는 폴리카르 보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리저렇닐 부티랄 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴계 수지, 메타크릴계 수지, 페놀계 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지, 및 비닐 아세테이트 수지를 들 수 있다. 결합제수지는 전하 발생층의 80 중량%이하, 바람직하게는 0 내지 40 중량 %이하의 양으로 함유할 수 있다. 전하 발생층은 바람직하게는 5㎛이하, 더욱 바람직하게는 0.05내지 2㎛의 두께를 지닐 수 있다.
전하 수송층은 전하 발생층으로부터 전하 캐리어를 수용하고 이 캐리어를 전기장 하에서 수송하는 기능을 갖는다. 전하 수송층은 전하 수송 물질을 임의로는 결합제수지와 함께 적절한 용매중에 용해시킴으로써 코팅액을 형셩하고 이 코팅액을 도포함으로써 형성될 수 있다. 두께는 통상 0.5내지 40㎛일 수 있다. 전하수송 물질의 예로는 주쇄 또는 측쇄 중에 비페닐렌, 안트라센, 피렌 또는 페난트렌과 같은 구조를 갖는 다환식 방향족, 화합물, 인돌 카르보졸, 옥사디아졸 및 피라졸린과 같은 질소 함류 환식 화합물, 히드라존 스티릴 화합물, 셀렌, 셀렌-텔루륨, 비정질 규소 및 황화카드뮴을 들 수 있다.
전화 수송 물질을 용해 또는 분산시키기 위한 결합제수지의 예로는 수지, 예를 들면 폴리카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 아크릴 수지 및 폴리아미드 수지; 및 유기 광전도성 중합체, 예를 들면 폴리-N-비닐카르보졸 및 폴리비닐안트라센이 있다.
본 발명의 자성 입자가 주입 충전에 이용되는 경우에는전하 주입층을 지지층(즉, 표면층)으로부터 가장 바깥쪽에 위치하는 층으로서 갖는 감광 부재를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 전하 주입층은 충분한 충전 성능을 가지고 화상흐름을 피하기 위해서는 체적 저항률이 1×108-1×1015ohm.cm인 것이 좋다. 특히, 체적 저항률은 화상 흐름을 피하기 위해서는 1×1010-1×1015ohm.cm이고, 환경 변화를 고려해서는 1×1012-1×1015ohm.cm인 것이 더 바람직하다. 체적 저항률이 1×108ohm.cm미만이면, 고습 환경하에서 표면에 전하 캐리어가 보유되지 않아서, 화상 흐름을 일으키기 쉽다. 한편, 체적 저항률이 1×1015ohm.cm보다 크면, 전하가 충전 부재로부터 충분히 주입되어 보유될 수 없으므로, 충전 실패를 일으키기 쉽다. 감광 부재 표묜에 기능층을 배치함으로써, 충전 부재로부터 주입된 전하가 거기에 보유되고, 또한 노광시에 전하가 감광 부재의 지지체로 흘러서 잔류 전위를 감소시킬 수 있다. 게다가, 본 발명에 따른 충전 부재 및 감광 부재를 사용함으로써, 충전 초기 전압 Vth를 저하시킬 수 있고, 감광 부재 충전 전위가 충전 부재에 인가된 전압의 약 90%이상이 되는 값으로 수렴될 수 있다.
예를 들면, 통상의 충전 조건(예: 100내지 2000V의 DC 전압 및 1000mm/분 이하의 프로세스 속도)하에서, 전하 주입층을 갖는 감광 부재를 충전 부재에 인가된 전압의 80%이상, 바람직하게는 90% 이상이 되는 전위가 되도록 충전시키는 주입 충전이 가능해진다. 이것은, 방전을 기초로 한 통상의 접촉 충전의 경우에 700V의 DC 전압을 인가했을 때 예를 들면 30%(즉, 약 200V의 전위)가 충전된다는 점을 고려하면 상당히 큰 수치이다.
본 명세서에 기재된 전하 주입층의 체적 저항률값은 표면층 형성 물질의 체적 저항률을 측정할 때 사용되는 하기 방법으로 측정된 값을 기준으로 한다. 즉, 전도성막(Au)이 부착된 PET막 위에 전하 주입층을 형성하고 23℃ 및 상대습도(RH) 65%의 환경 하에서 100V의 전압을 인가하여 체적 저항을 측정 장치(414B pAMATER, Hewlett-Packard Co. 제품)로 체적 저항률을 측정한다.
전하 주입층은 금속 증착층과 같은 무기층으로서 형성되거나, 또는 전기 전도성 입자가 분산된 수지층으로서 형성될 수 있다. 이러한 무기층은 증착에 의해 형성되고, 전도성 입자가 분산된 수지층은 침지, 분무, 로울러 코팅 또는 비임 코팅과 같은 적당한 코팅법에 의해 형성될 수 있다. 또한, 전하 주입층은 절연 결합제수지와 이온 전도도가 높은 투광성 수지와의 혼합물 또는 공중합체로, 또는 중간 수준의 비저항을 갖는 광전도성 수지 단독으로 형성될 수 있다. 전도성 입자가 분산된 수지층을 구성하기 위해서는 전기 전도성 입자를 결합제수지의 2내지 190 중량 %의 양으로 첨가하는 것이 바람직하다. 전도성 입자를 결합제수지의 2 중량%미만의 양으로 첨가하면, 목적하는 체적 저항률을 쉽게 얻을 수가 없고, 190 중량%를 초과하면, 전하 주입층은 막 강도가 낮아지게 되고, 따라서 긁힘에 의해 닳기가 시워지므로, 감광 부재의 수명이 단축된다.
전하 주입층은 결합제수지, 예를 들면 폴리에스테르, 폴리카르보네이트, 아크릴 수지, 에폭시 수지, 페놀 수지, 및 이 수지들의 경화제로 이루어질 수 있다. 이들은 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 또한, 다량의 전기 전도성 입자를 분산시키는 경우에는, 분산된 전기 전도성 입자와 반응성인 노모머 또는 올리고머를 사용하고, 감광 부재 표면 위에 도포한 후 도포된 수지를 빛 또는 열에 노출시켜 경화시키는 것이 바람직하다. 또한, 감광층이 비정질 규소로 이루어지는 경우에는 SIC로 이루어진 전하 주입층을 배치하는 것이 바람직하다.
전하 주입층의 결합제수지 중에 분산된 전기 전도성 입자는 예를 들면 금속 또는 금속 산화물로 이루어질 수 있다. 산화아연, 산화티탄, 산화주석, 산화안티몬, 산화인듐, 산하비스무스, 산화주석으로 코팅된 산화티탄, 티탄으로 코팅된 산화인듐, 안티몬으로 코팅된 산화주석 및 산화지르코늄의 초미립자를 사용하는 것이 바람직하다. 이들은 단독으로 사용하거나 또는 2종 이상을 병용할 수 있다. 전하 주입층에 입자를 분산시키는 경우에는, 분산된 입자에서 입사광의 산란을 피하기 위해서 입자 크기가 그 층에 입사하는광의 파장보다 더 작아야 나타났다. 따라서, 보호층에 분산되는 전기 전도성 입자 및 다른 입자(존재하는 경우)의 크기는 0.5㎛이하인 것이 바람직하다.
전하 주입층은 추가로 윤활성 입자를 포함하는 것이 바람직한데, 이렇게 하면 감광 부재와 충전 부재 사이의 마칠이 감소됨으로써 충전시에 감광 부재와 충전 부재 사이의 접촉(충전)닙이 확대되고, 따라서 충전 성능이 개선된다. 윤활성 분발은 임계 표면 장력이 낮은 불소 함유 수지, 실리콘 수지 또는 폴리올레핀 수지로 이루어지는 것이 바람직하다. 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)수지가 더 바람직하다. 이 경우, 윤활성 분말은 결합제수지의 2내지 50중량%, 바람직하게는 5내지 40 중량%의 양으로 첨가되는 것이 바람직하다. 윤활성 분말의 양이 결합제수지의 2중량%보다 적으면, 윤활제가 불충분하여 충전 성능의 개선이 불충분해진다. 한편, 50 중량%를 넘으면, 감광 부재의 화상 해상능 및 감도가 현저하게 저하된다.
전하 주입층의 두께는 바람직하게는 0.1 내지 10㎛, 특히 1내지 7㎛이다.
이하, 사용되는 부재의 구조 및 재료를 예시하기 위한 몇 가지 제조예를 든다.
[토너 제조예]
상기 성분들은 헨쉘 믹서로 혼합하고 130℃에서 압출 세트를 통해 용융 혼련시켰다. 냉각시킨 후 용융 혼련된 생성물을 커팅(cutting)밀로 조대 분쇄하고, 제트 기류를 사용하여 제트 밀로 미세 분쇄하고, 압축 공기식(pneumatical)븐류에 의해 중량 평균 입자 크기가 7㎛인 흑색 분말(자성 토너 입자)를 얻었다. 흑색 분말 100 중량부에 실리콘 오일로 소수화된(즉, 소수성이 부여된)실리카 1.2중량부를 혼합하여 얻은 혼합물을 헨쉘 믹서에서 혼합하여 자송 토너를 얻었다.
[감광 부재 제조예 1]
하기 5개의 층을 직경 30mm의 알루미늄 실린더 주위에 배치시킴으로써 음전하로 충전될 수 있는 OPC형 감광 부재를 제조하였다.
제1층은 알루미늄 실린더 상의 결함을 평활하게 하고 레이저 노광의 반사로 인한 물결 무늬의 발생을 막기 위한 두께 약 20㎛의 전기전도성 입자 분산 수지층(전기전도층)이다.
제2층은 알루미늄 지지체로부터의 양전하 주입이 감광 부재 표면에 가해진 음전하의 감소를 발생시키는 것을 방지하기 위한 양전하 주입 방지층(하도층)이고, 6-66-610-12-나일론과 메톡시메틸화 나일론으로 약 106ohm.cm의 중간 수준의 비저항을 갖는 두께 1㎛의 층으로서 형성된다.
제3층은 레이저광에 노출되었을 때 양전화와 음전하를 발생시키는 역할을 하며, 수지에 분산주었 디아조 안료를 포함하는 두께 약 0.3㎛의 전하 발생층이다.
제4층은 p형 반도체를 형성하기 위해, 폴리카르보네이트 수지에 분산된 히드라존을 포함하는 두께 약 25㎛의 전하 수송층이다. 따라서, 감광 부재 표면 위에 형성된 음전하는 이 층을 통과해 이동할 수 없으므로, 전하 발생층에서 생성된 양전하만이 감광 부재 표면으로 수송된다.
제5층은 광경화가능한 아크릴 수지 100 중량부, 산소 부족 또는 결핍 형태의 낮은비저항을 갖는 직경 약 0.03㎛의 SnO2입자 160 중량부, 접촉 시간을 연장하기 위한 직경 0.25㎛의 테트라플루오로에틸렌 수지 입자 30 중량부, 및 분산제1.2 중량%를 포함하는 전하 주입층이다.
전하 주입층은 상기 물질들을 함유하는 액체를 분무 코팅하여 두께 약 3㎛로 형성된다.
그 결과 감광 부재 표면층의 체적 저항률은 전하 수송층 단독의 경우에 5×1015ohm.cm인 것에 비하여 5×1012ohm.cm로 낮아졌다.
[감광 부재 제조예 2]
제5층을 테트라플루오로에틸렌 수지 입자와 분산제를 사용하지 않고 제조한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 감광 부재를 재조하였다.
그 결과, 감광 부재 표면층의 체적 저항률은 2×1012ohm.cm로 낮아졌다.
[감광 부재 제조예 3[
제5층을 직경 약 0.03㎛의 SnO2입자 300중량부를 광경화가능한 아크릴 수지 100 중량부에 분산시켜서 제조한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 감광 부재를 제조하였다.
표면층의 체적 저항률은 4×107ohm.cm이었다.
[감광 부재 제조예 4]
제5층을 배치하지 않은 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 감광부재를 제조하였다.
[자성 입자 제조예 1]
수소 분위기 하의 환원에 의해 4×106ohm.cm로 조절된 체적 저항률은 갖는 평균 입자 크기 20㎛의 Mn-Sr 페라이트 입자 함유 자성 입자 (일반식(1)에서, X=0.7, Y=0.26, Z=0.00, A:MnO, B:SrO)를 충전 부재로 사용하였다.
더욱 구체적으로, 페라이트 입자의 제조를 위해 각 금속 산화물 출발 물질을 평량 및 혼합하고, 혼합된 분말을 약 900℃에서 소성시킨 후 분쇄하여 평균 입자크기 약 2.0㎛(공기 투과법에 의해 측정)의 페라이트 입자를 제조하였다. 이어서, 분새된 분말을 PVA(폴리비닐 알콜)를 0.5 내지 5.0중량%의 양으로 함유하는 PVA 수용액과 혼합하여 확대된 크기의 입자를 형성하였다. 이어서, 확대된 입자를 1100내지 1300℃에서 소성시키고, 붕해해서, 소정의 입자 크기를 갖는 입자로 분류하였다.
[자성 입자 제조예 2]
금속 산화물 출발 물질을 달리한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로, 평균 입자 크기가 30㎛이고, 체적 저항률이 3×106ohm.cm인 Mn-Na페라이트 입자 함유 충전 부재용 자성 입자(일반식(1)에서 X=0.7, Y=0.22, Z=0.08, A:MnO, B:Na2O)를 제조하였다.
[자성 입자 제조예 3]
금속 산화물 출발 물질을 달리한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 평균 입자 크기가 40㎛이고 체적 저항률이 3×106ohm.cm인 Mn-K페라이트 입자 함유 충전 부재용 자성 입자(일반식(1)에서 X=0.7, Y=0.24, Z=0.06, A:MnO, B:K2O)를 제조하였다.
[자성 입자 제조예 4]
금속 산화물 출발 물질을 달리한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로, 평균 입자 크기가 60㎛이고 체적 저항률이 9×105ohm.cm인 Mn-Mg 페라이트 입자 함유 충전 부재용 자성 입자(일반식(1)에서 X=0.7, Y=0.3, Z=0, A:MnO 및 MgO)를 제조하였다.
[자성 입자 제조예 5]
금속 산화물 출발 물질을 달리한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 평균 입자 크기가 55㎛이고 체적 저항률이 5×106ohm.cm인 Mn-Li-Bi페라이트 입자 함유 충전 부재용 자성 입자(일반식(1)에서 X=0.7, Y=0.28, Z=0.02, A:MnO 및 Li2O, B:Bi2O3)를 제조하였다.
[지성 입자 제조예 6]
금속 산화물 출발 물질을 달리한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 평균 입자 크기가 40㎛이고 체적 저항률이 6×106ohm.cm인 Mn-Ca페라이트 입자 함유 충전 부재용 자성 입자(일반식1)에서 X=0.7, Y=0.25, Z=.05, A:Mno, B:Cao)를 제조하였다.
[자성 입자 제조예7]
금속 산화물 출발 물질을 달리한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 평균 입자 크기가 60㎛이고 체적 저항률이 5×109ohm.cm인 Ba페라이트 입자 함유 충전 부재용 자성 입자 (일반식(1)에서 X=0.7, Y=0, Z=0.3, B:BaO)를 제조하였다.
[자성 입자 제조예 8]
금속 산화물 출발 물질을 달리한 것을 제외하고는 제조예 1에서와 동일한 방법으로 평균 입자 크기가 60㎛이고 체적 저항률이 4×103ohm.cm인 자찰광 입자 함유 충전 부재용 자성 입자 (일반식(1)에서 X=0.7, Y=0, Z=0.3, B:Fe2O3)를 제조하였다.
[자성 입자 제조예 9]
수소 환원 처리를 생략한 것을 제외하고는 제조예 6에서와 동일한 방법으로, 평균 입자 크기가 40㎛이고 체적 저항률 2×108ohm.cm인 Mn-Ca 페라이트 입자 함유 충전 부재용 입자를 제조하였다.
[자성 입자 제조예 10]
스트레이트(straight) 실리콘 수지 1 중량부와 전기전도성 카본 블랙 0.050중량부를 크실렌 16 중량부에 용해 또는 분산시키고, 이 혼합물을 페인트 진탕기에서 2시간 동안 분산시켰다. 코팅층은 상술한 전하 주입층에서의 측정 방법과 유사한 방법으로 측정된 체적 저항률이 8×106ohm.cm인 표면층을 제공하였다.
이어서, 상기 코팅액을 오까다 세이사뀨쇼 가부시끼가이샤의 유동층형 도포 장치 스피라코터(SPIRACOATER)'를 사용하여 제조예 1에서 제조한 수소 환원에 의한 Mn-Sr 페라이트 입자 200 중량부에 도포한 후 건조하여 120℃에서 더 가열하여 체적 저항률 7×106ohm.cm의 코팅된 자성 입자를 제조하였다.
상기 제조예에서 제조된 모든 자성 입자는 외부 자기장 487.9kA/m(5000 에르스텟)하에서 포화 자화도 δ2가 45A㎡/kg(emu/g)이상이었다.
[실시예]
상술한 바와 같은 감광 부재 및 접촉 충전 부재는 다음과 같은 원리에 따라 충전시키는데 사용할 수 있다. 본 발명에 따르면, 중간 수준의 저항을 갖는 충전 부재는 중간 수준의 표면 비저항을 갖는 감광 부재의 표면에 전하를 주입시키는데 사용된다. 이 실시 태양에서는 전하를 감광 부재의 투랩 전위 수준으로 주입시키는 것이 아니라, 감광 부재를 전체적으로 충전시킬 수 있도록 전하 주입층의 전도성 입자를 충전시키도록 주입한다.
더욱 구체적으로, 전하는 유전층으로서 작용하는 전하 수송층, 및 2개의 전극 판으로서 작용하는 알루미늄 지지체와 전하 주입층의 전기전도성 입자층에 의해 기능적으로 형성된 미소(minute)축전기에 저장된다. 이 경우, 전기전도성 입자들은 전기적으로 서로 독립되어 있고, 각각 미소 부유 전극을 구성한다. 그 결과, 감광 부태 표면은 거시적으로 균일하게 충전된 것처럼 보이지만, 실제로는 상당히 많은 충전된 전기전도성 입자들이 감광 부재 표면을 덮고 있다. 따라서, 각 전기전도성 입자들이 전기적으로 독립되기 때문에, 레이저 주사로 화상 방향 노출을 수행할 때 정전 잠상이 보유될 수 있다.
특정예로서, 제1도에 도시한 바와 같은 전자사진 프린터는 감광 부재 제조예1에 따라 제조된 감광 부재(1) 및 자성 입자 제조예 1에 따라 제조된 자성 입자(2a)를 포함하는 충전 부재(2)를 사용하여 구성하고, 23℃ 및 상대 습도 65%의 환경하에 프로세스 속도 24mm/초로 연속 화상을 형서으하그런데 데에 사용하였다.
더욱 구체적으로 충전 부재(2)는 비자성 슬리브(2b) 내부에 있는 자성 로울러(2c)에 의해 인가된 자기장 하에서 슬리브(2b) 상에 형성된 정립된 이어를 갖는자성 브러쉬를 형성하는 자성 입자 제조예 1에 따라 제조된 자성 입자(2a)로 이루어졌다. 감광 부재(1)과 약 5mm 너비의 접촉 닙을 형성하는 자성 브러쉬를 형성하기 위해 자성 입자(2a)를 먼저 두께 약 1mm로 도포하였다. 자성 입자를 갖는 슬리브 (2b)를 먼저 감광 부재(1)로부터 약 500㎛의 간격으로 배치하였다. 자성 로울러(2c)를 슬리브(2b) 내부에 이동이 불가능하도록 고정시키고, 슬리브 표면을 감광 부재(1)의 주변 속도의 2배가 되는 속도로 감광 부재(1)의 회전 방향과 반대 방향으로 움직히게 하여, 감광 부재(1)과 자성 브러쉬(2a)사이에 균일하게 접촉이 이루어지도록 하였다.
한편, 자성 브러쉬와 감성 부재 사이에 주변 속도의 차이가 없을 경우, 자성 브러쉬 자체는 물리적복원력이 결여되기 때문에 원주 또는 축 이탈로 자성 브러쉬가 밀려날 때에는 자성 브러쉬가 적합한 닙을 유지할 수 없게 되고 그 결과 충전 실패를 일으킨다. 이러한 이유로, 자성 브러쉬는 항상 그 새 표면에서 감광 부재를 미는 것이 바람직하다. 따라서, 이 실시예에서는 자성 브러쉬를 갖는 슬리브(2b)가 감광 부재(1)의 2배 속도로 역방향으로 회전하였다.
화상 형성은 하기와 같은 방법으로 수행하였다.
직류 전압-700v가 인가된 충전 부재(2)를 감광 부재(1) 주위를 회전하도록 하면서 충전 부재의 자성 브러쉬(2a)를 감광 부재(1)과 법촉시킴으로써 감광 부재(1)를 표면 충전시켰다. 이어서, 노출 위치에서, 충전된 감광 부재(1)을 다각형 거울을 이용하여 주어진 화상 신호를 기준으로 세기가 조절되는 레이저 다이오우드로부터의 화상 방향 주사 레이저광(3)에 노출시켰다. 이로써 감광 부재(1)위에 정전 잠상이 형성되었다.
이어서, 감광 부재(1) 위에 형성된 정전 잠상을 자석이 봉입된 직경 16mm의 비자승 슬리브(4) 위에 도포된 상기 토너 제조예에서 제조된 1성분 자성 절연 토너로 역전(reverse)현상하였다. 슬리브(4)는 현상 위치에서 감광 부재로부터 고정 간격 300㎛이 유지되도록 배치되며 주변 속도와 동일한 속도로 회전하였다. 슬리브(4)에 p-p전압 1600V 및 주파수 1800Hz의 직각 교류 전압과 중첩된 -500V의 직류 바이어스 전압을 인가하여 슬리브와 감광 부재 사이에 점핑(jumping)현상이 일어나게 하였다.
이어서, 이렇게 하여 현상된 토너 화상을 5×108ohm중간 저항 갖고 +2000V의 직류 전압이 인가된 전사 로울러(5)를 사용하여 보통지(6)으로 전사시켰다.
이어서, 전사된 토너 화상을 갖는 보통지 사이트(6)은 고온 정착 로울러(8) 사이로 통과되어 토너 화상이 보통지 시이트 위에 정착되고, 정착 화상을 갖는 시이트가 장치 밖으로 배출되었다. 이어서, 보통지(6)으로 전사되지 않고 감광 부재(1)위에 남은 잔류 토너는 세정 블래이드(7)에 의해 감광 부재 표면으로부터 제거되고, 세정된 감광 부재 표면은 후속 화상 형성 사이클을 위해 준비된다.
또한, 본 발명에서는 상기에 언급한 감광 부재(1), 충전 부재(2), 슬리브(4)를 포함하는 현상 수단 및 세정 수단(7) 중 다수의 부재가 일체가 되도록 지지되어 복사기, 레이저 비임 프린터 및 팩시밀리 장치와 같은 전자사진 장치 본체에 탈착가능하게 정착될 수 있는 프로세스 카트리지를 형성한다. 예를 들어, 충전 수단(2), 현상 수단(4) 및 세정 수단(7) 중 적어도 하나가 감광 부재(1)과 함께 일체적으로 지지되어, 장치 본체에 제공된 가이드 레일과 같은 안내 수단의 도움으로 장치 본체에 부착 및 탈착 가능한 카트리지를 형성할 수 있다. 추가로, 상기에 언급된 구조 및 공정 조건은 단지 예로서 설명된 것이며, 본 발명의 범주 내에서 변형될 수 있는 것임을 이해해야 한다.
이 특정 실시예에서, 상술한 구조의 프린터를 사용하여 화상 형성을 수행한 결과, 표면 전위가 처음에 0V였던 감광 부재(1)은 슬리브(2b)에 인가된 직류 전압 -700V 하에 자성 브러쉬와 접촉 닙을 1회 통과함으로써 -680V으로 충전됨으로써 양호한 충전 성능을 나타내었다. 이때 감광 부재 위에 핀홀이 생기더라도 전류 누출은 일어나지 않았다. 또한, 자성 브러쉬(2a)를 구성하는 자성 입자의 부착이 일어나지 않음으로써 양호한 베타 흑색 화상 및 베타 백색 화상을 얻을 수 있었다. 또한, 1000장을 연속 화상 형성한 후에도, 충전 성능이 처음 단계에서와 유사하였고, 따라서 양호한 베타 흑색 화상 및 베타 백색 화상을 얻을 수 있었다. 화상 평가는 육안으로 하였다.
또한, 역전 현상에서는 전사 층전 극성이 감광 부재 상의 표면 전위 극성과 반대이므로 감광 부재 상의 전위 히스토리가 후속 사이클의 충전 성능에 영향을 미친다. 이러한 현상을 평가하기 위해서, 이 실시예에서는 약 94mm(직경이 30mm인 감광 부재의 한 주변의 길이에 대응함) 폭의 베타 흑색 화상(절대값으로서 낮은 전위를 가짐)과 이어서 베타 백색 화상(절대값으로서 높은 전위를 가짐)을 포함하는 A4크기의 종방향 원상(origina Image)을 베타 백색 화상 중의 포그(fog)에 대해 평가하였다.(충전 고스트(chargin ghost)평가). 충전 고스트 평가에서는, 역전 현상 방법에 따라 베타 흑색 화상에 이은 베타 백색 화상은 충전 부재가 양호한 충전 성능을 갖지 않는한, 베타 백색 화상을 제공하기 위한 전위의 불충분한 증가에 기인하는 포크를 수반하기 쉽다. 그러나, 이 실시예에서는 베타 흑색 화상 및 베타 백색화상을 포함하는 상술한 원상을 연속 재생하는 동안 포크가 발생하지 않았다.
[실시예 2]
자성 입자 제조예 2에서 제조한 자성 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 회상 형옆 및 평가를 수행하였다. 1000장의 연속 화상 형성을 수행한 결과, 충전 성능은 처음 단계와 유사하였고, 따라서 양호한 베타흑색화상 및 베타 백색 화상을 얻을 수 있었다.
[실시예 3]
자성 입자 제조예 3에서 제조한 자성 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 회상 형성 및 평가를 수행하였다. 1000장의 연속 화상 형성을 수행한 결과, 충전 성능은 처음 단계와 유사하였고, 따라서 양호한 베타흑색화상 및 베타 백색 화상을 얻을 수 있었다.
[실시예 4 및 5]
각각 자성 입자 제조예 4 및 제5에서 제조한 자성 입자를 사용하고 감광 부재 제조예 2에서 제조한 감광 부재를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상 형성 및 평가를 수행하였다. 1000장의 연속 화상 형성을 수행한 결과, 양호한 베타 흑색 화상 및 베타 백색 화상을 얻을 수 있었으나, 베타 백색 화상은 충전 고스트 평가에서 접촉 닙의 감소로 인한 약간의 충전 부족 때문에 발생한 실용상 문제가 되지 않는 수준의 약간의 포크를 수반하였다.
[실시예 6]
자성 입자 제조예 6에서 제조한 자성 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상 형성 및 평가를 수행하였다. 1000장의 연속 화상 형평을 수행한 결과, 성능은 처음 단계에서 양호하였으나, 베타 백색 화상은 약간 충전 불충분으로 인해 충전 고스트 평가에서 실용상 문제가 되지 않는 수준의 약간의 포크를 수반하였다.
[실시예 7]
자성 입자 제조예 9에서 제조한 자성 입자와 감광 부재 제조예 4에서 제조한 감광 부재를 사용하고 인가 전압을 -1250V로 한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상 형성 및 평가를 수행함으로써, 처음 단계에서부터 1000장의 연속 화상을 형성한 후까지 양보한 베타 흑색 화상 및 베타 백색 화상을 얻을 수 있었다.
[실시예 8]
자벙 입자 제조예 10에서 제조한 자성 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상 형성 및 평가를 수행하였다. 1000장의 연속 화상 형성을 수행한 결과, 충전 성능은 더음 단계에서와 유사하였고, 따라서 양호한 베타 흑색 화상 및 베다 백색 화상을 얻을 수 있었다.
[비교예 1]
자성 입자 제조예 7에서 제조한 자성 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상 형성 및 평가를 수행하였다. 그 결과, 처음 단계에서부터 충전 실패로 인한 불량한 화상이 얻어졌다.(베타 백색 화상이 포그를 수반하였음).
[비교예 2]
자성 입자 제조예 8에서 제조한 자성 입자를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상 형성 및 평가를 수행하였다. 그 결과, 처음 단계에서부터 베타 백색 화상은 핀홀로의 누출로 인한 부분 충전 실패로 흑점을 수반하였다.
[비교예 3]
감광 부재 제조예 3에서 제조한 감광 부재를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상 형성 및 평가를 수행하였다. 그 결과, 처음 단계에서부터 베타 백색 화상은 핀홀로의 누출로 인한 부분 충전 실패로 흑점을 수반하였다.

Claims (36)

  1. 하기 일반식 (1)로 나타내어지는 페라이트 성분을 포함하는 인가 전압에 의해 전자 사진 감광 부재를 충전시키기 위하여 전자 사진 감광 부재와 접촉 배치된 충전수단용 자성 입자.
    식 중, A는 Li2O, MgO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, B는 A와 다른 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, X,Y 및 Z는 몰비를 나타내는 숫자로서, 각각 0.2X0.95, 0.01Y0.5, X+Y≤Z0.79를 만족시키는 값이다.
  2. 제1항에 있어서, A가 MnO인 자성입자.
  3. 제1항에 있어서 B는 Na2O, K2O, CaO, SrO, Al2O3, Sio2및 Bi2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 자성입자.
  4. 제3항에 있어서, B는 Na2O, K2O, CaO 및 SrO로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 자성 입자.
  5. 제4항에 있어서, Y 및 Z는 관계식 YZ를 만족시키는 것인 자성 입자.
  6. 제1항에 있어서, 상기 자성 입자는 평균 입자 크기가 5내지 100㎛인 것인 자성 입자.
  7. 제1항 또는 5항에 있어서, 상기 감광 부재는 전하 주입층을 포함하는 표면층을 갖는 것인 자성 입자.
  8. 제7항에 있어서, 상기 자성 입자는 체적 저항률 1×104내지 1×109ohm.cm인 것인 자성 입자.
  9. 제7항에 있어서, 상기 전하 주입층은 체적저항률이 1×108내지 1×1015ohm.cm인 것인 자성 입자.
  10. 전자 사진 감광 부재와, 이 감광 부재에 대향하는 위치에 충전 수단, 화상 방향 노출 수단 및 현상 수단이 순차적으로 배치되어 이루어지고, 상기 충전 수단은 수용된 전압에 의해 감광 부재를 충전시키도록 감광 부재에 접촉 가능하게 배치되며 하기 일반식(1)로 나타내어지는페라이트 성분을 포함하는 자성 입자로 이루어진 충전 부재를 포함하는 것인 전자 사진 장치.
    식 중 A는 Li2O, MnO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, B는 a와는 다른 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, X,Y 및 Z는 몰비를 나타내는 숫자로서, 각각 0.2X0.95, 0.01Y0.5, X+Y≤1 및 0≤Z,0.79를 만족시키는 값이다.
  11. 제10항에 있어서, A가 MnO인 장치.
  12. 제10항에 있어서, B는 Na2O, K2O, CaO, SrO, Al2O3, SiO2및 Bi2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 장치.
  13. 제12항에 있어서, B는 Na2O, K2O, CaO 및 SrO,로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 장치.
  14. 제13항에 있어서, Y 및 Z는 관계식 YZ를 만족시키는 것인 장치.
  15. 제10항에 있어서, 상기 자성 입자는 평균 입자 크기가 5내지 100㎛인 것인 장치.
  16. 제10항 또는 제14항에 있어서, 상기 감광 부재는 전하 주입층을 포함하는 표면층을 갖는 것인 장치.
  17. 제16항에 있어서 상기 자성 입자는 체적 저항률이 1×104내지 1×109ohm.cm인 것인 자성 입자.
  18. 제16항에 있어서, 상기 전하 주입층은 체적저항률이 1×108내지 1×1015ohm.cm인 것인 자성 입자.
  19. 전자 사진 감광 부재와, 이 감광 부재에 대향하는 위치에 충전 수단, 화상 방향 노출 수단 및 현상 수단이 순차적으로 배치되어 이루어지고, 상기 충전 수단은 수용된 전압에 의해 감광 부재를 충전시키도록 감광 부재에 접촉 가능하게 배치되며 하기 일반식(1)로 나타내어지는페라이트 성분을 포함하는 자성 입자로 이루어진 충전 부재를 포함하는 것이고, 상기 전자 사진 감광 부재 및 충전 수단과, 현상 수단 및 세정 수단으로부터 선택된 1종 이상의 부재는 일체적으로 지지되어 전자 사진 장치 본체에 탈착가능하게 장착될 수 있는 카트리지를 형성하는 것인 프로세스 카트리지.
    식 중 A는 Li2O, MnO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, B는 a와는 다른 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, X,Y 및 Z는 몰비를 나타내는 숫자로서, 각각 0.2X0.95, 0.01Y0.5, X+Y≤1 및 0≤Z,0.79를 만족시키는 값이다.
  20. 제19항에 있어서, A가 MnO인 프로세스 카트리지.
  21. 제19항에 있어서, B는 Na2O, K2O, CaO, SrO, Al2O3, SiO2및 Bi2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 프로세스 카트리지.
  22. 제21항에 있어서, B는 Na2O, K2O, CaO 및 SrO,로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 프로세스 카트리지.
  23. 제22항에 있어서, Y 및 Z는 관계식 YZ를 만족시키는 것인 프로세스 카트리지.
  24. 제19항에 있어서, 상기 자성 입자는 평균 입자 크기가 5내지 100㎛인 것인 프로세스 카트리지.
  25. 제19항 또는 제23항에 있어서, 상기 감광 부재는 전하 주입층을 포함하는 표면층을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
  26. 제25항에 있어서 상기 자성 입자는 체적 저항률이 1×104내지 1×109ohm.cm인 것인 프로세스 카트리지.
  27. 제25항에 있어서, 상기 전하 주입층은 체적저항률이 1×108내지 1×1015ohm.cm인 것인 프로세스 카트리지.
  28. 하기 일반식(1)로 나타내어지는 페라이트 성분으로 이루어지는 자성 입자를 포함하며 감광 부재와 접촉 배치된 충전 부재에 전압을 인가함으로써 전자 사진감광 부재를 충전시키는 단계; 충전된 감광 부재를 화상 방향으로 노출시켜서 감광 부재 위에 정전 화상을 형성하는 단계; 및 정전 화상을 현상하는 단계를 포함하는 화상 형성방법.
    식 중 A는 Li2O, MnO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, B는 a와는 다른 1종 이상의 금속 산화물 성분이고, X,Y 및 Z는 몰비를 나타내는 숫자로서, 각각 0.2X0.95, 0.01Y0.5, X+Y≤1 및 0≤Z,0.79를 만족시키는 값이다.
  29. 제28항에 있어서, A가 MnO인 방법.
  30. 제28항에 있어서, B는 Na2O, K2O, CaO, SrO, Al2O3, SiO2및 Bi2O3로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 방법.
  31. 제30항에 있어서, B는 Na2O, K2O, CaO 및 SrO,로 이루어지는 군으로부터 선택되는 1종 이상의 금속 산화물 성분인 것인 방법.
  32. 제31항에 있어서, Y 및 Z는 관계식 YZ를 만족시키는 것인 방법.
  33. 제28항에 있어서, 상기 자성 입자는 평균 입자 크기가 5내지 100㎛인 것인 방법.
  34. 제28항 또는 제32항에 있어서, 상기 감광 부재는 전하 주입층을 포함하는 표면층을 갖는 것인 방법.
  35. 제34항에 있어서 상기 자성 입자는 체적 저항률이 1×104내지 1×109ohm.cm인 것인 방법.
  36. 제25항에 있어서, 상기 전하 주입층은 체적저항률이 1×108내지 1×1015ohm.cm인 것인 방법.
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