KR0156451B1 - 충전 디바이스 및 이미지 형성 장치 - Google Patents

Abstract

충전될 부재를 충전하기 위한 충전 디바이스가 충전될 상기 부재를 충전하기 위해 전압의 인가될 수 있고, 충전될 상기 부재에 접촉할 수 있는 자분의 자기 브러시 및 상기 자분을 지지하기 위한 지지 수단을 갖고 있는 충전 부재를 포함하되, 상기 자분은 상기 자분에 1-1000(V)가 인가되는 경우에 1×10⁴-1×10⁷(Ω)의 저항값을 갖고 있다.

Description

충전 디바이스 및 이미지 형성 장치

제1도는 실시예 1에 따른 이미지 형성 장치의 개략도.

제2도는 감광성 부재의 종단 확대도 및 실시예 1에 따른 전하 주입 원리를 도시한 도면.

제3도는 자분(magnetic particle)의 인가 전압 대 저항값의 그래프.

제4도는 자분의 저항을 측정하는 방법을 도시한 도면.

제5도는 자기 브러시(magnetic brush)의 회전 진동수(rotational frequency) 대 충전 포그(charging fog)의 그래프.

제6도는 실시예 2에 따른 이미지 형성 장치의 개략도.

제7도는 충전 시간 대 감광성 부재 전위의 그래프.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 감광성 부재 2 : 정전 자기 브러시(접촉 충전 부재)

3 : 현상 디바이스 3a : 비자기 현상 슬리브

3b : 자석 4 : 전달 롤러

5 : 열 고정형 고정 디바이스 6 : 청정 디바이스

20 : 프로세스 카트리지 21 : 회전가능 비자기 충전 슬리브

22 : 고정 자석 롤러 23 : 자분

S1 : 충전 바이어스 인가 전압원 S2 : 현상 바이어스 전압원

S3 : 전달 바이어스 인가 전압원

본 발명은 감광성 부재 또는 유전체 부재와 같이 충전될 부재에 접촉가능한 충전 부재를 갖고 있는 충전 디바이스에 관한 것이다. 이 충전 디바이스는 복사기 또는 프린터와 같은 이미지 형성 장치 및 이 장치와 분리가능한 프로세스 카트리지에 유용하다.

전자 사진 장치용 충전 디바이스에 대하여는 코로나 충전형이 주로 사용되는데, 이것은 와이어 및 실드를 포함하고 있다. 그러나, 최근 접촉 충전형의 환경 문제로 인해 그 사용이 증가하는데, 그 이유는 오존 발생이 더 적기 때문이다. 접촉 충전용에 사용되는 충전 부재들 중 하나의 부재로는 자기 브러시가 공지되어 있다.

자기 브러시 충전형에 의해, 충전될 부재와 충전 부재 사이의 접촉 기회가 증가 될 수 있어서 충전될 부재로서 감광성 부재와 상기 감광성 부재에 전하를 주입시키는 충전 부재 사이의 접촉부를 통해 전류가 흐르는 주입 충전형에 적합하다.

그러나, 자분으로서 자철광이 사용되는 경우에, 저항값의 전압 종속 특성은 다음과 같은 문제점을 발생한다.

자철광의 자분의 자기 브러시의 저항값이 100V DC 전압이 인가되는 경우 핀홀 누설(leakage)이 발생하지 않는 1×10⁴Ω 이상이더라도, 누설이 감광성 부재의 핀홀에서 발생할 때까지 충전시의 인가 전압(예를 들면 -700V)에 의해 자기 브러시의 저항이 낮아지고, 그 결과 횡 라인은 횡 라인으로서의 이미지 상에 종방향으로 연장하는 충전 힙(charging hip) 형태가 된다.

한편, 자분의 저항이 충전 결함이 100V 인가시에 발생하지 않는 1×10⁷Ω 이하이더라도, 자기 브러시의 저항값은 실제 충전 동작 동안 변화하여 결과적으로 충전 결함이 발생한다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 충전의 불균일성이 향상되고 충전될 부재 표면의 핀홀을 통한 누설이 방지되는 충전 디바이스 및 이미지 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 충전 파워가 향상되는 충전 디바이스 및 이미지 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조하여 명백해진다.

첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 설명하겠다.

[실시예 1]

제1도는 본 발명의 실시예에 따른 충전 디바이스를 갖고 있는 이미지 형성 장치의 한 예로서 전자 사진형 레이저 빔 프린터를 도시하고 있다. 그 구성 및 동작을 간단히 설명하겠다.

이미지 형성 장치는 이미지 베어링 부재(image bearing member)로서 드럼형 전자 사진 감광성 부재(이하 감광성 부재;1)를 포함하고 있다. 감광성 부재(1)은 직경이 30mm이고, 100mm/sec의 처리 속도(주변 속도)에서 화살표 R1 방향으로 회전되는 OPC 감광성 부재이다.

감광성 부재(1)에는 접촉 충전 부재로서 도전성 자기 브러시가 접촉된다. 도전성 자기 브러시(2)는 회전 가능한 비자기 충전 슬리브(21) 내에 있는 고정 자석 롤러(22)를 갖고 있고, 자분(23)은 자석(22)의 자력에 의해 비자기 충전 슬리브(21) 상에서 이송된다. 충전 부재(2)에는 -700V의 DC 충전 바이어스가 충전 바이어스 인가 전압원 S1로부터 인가되어서 감광성 부재(1)의 표면은 약 -700V로 상당히 균일하게 충전된다.

이렇게 충전된 감광성 부재(1)의 표면(1a)는 의도된 이미지 정보에 대응하는 시간 열의 디지탈 픽셀 신호에 따라 변조된 세기를 갖는 레이저 빔에 노출되고 스캔되어 정전 잠상이 형성된다. 레이저 빔은 레이저 다이오드, 다면경 등을 포함하는 도시되지 않은 레이저 빔 스캐너로부터 투사된다. 정전 잠상은 자기 성분 절연성 토너를 부가 사용함으로써 토너 이미지로 현상된다. 현상 디바이스(3)은 자석(3b)를 포함하는 직경이 16mm인 비자기 현상 슬리브(3a)를 갖고 있다. 네거티브 토너가 현상 슬리브(3a) 상에 도포된다. 300 미크론의 고정 갭이 그들 사이에 유지되는 동안 현상 디바이스(3)은 감광성 부재(1)과 동일한 주변 속도로 회전된다. 현상 슬리브(3a)에는 현상 바이어스 전압원 S2로부터의 현상 바이어스 전압이 인가된다. 이 전압은 현상 슬리브(3a)와 감광성 부재(1) 사이에서 점핑 현상(jumping development)을 수행하도록 1800Hz의 주파수 및 1600V의 피크 투 피크 전압을 갖는 장방형 AC 전압으로 바이어스된 -500V의 DC 전압이다.

한편, 기록 재료로서의 전달재 P는 소정의 타이밍에서 도시되지 않은 용지 공급부로부터 압압-접촉 닙부(전달부) T로 공급된다. 압압-접촉 닙부(전달부) T는 소정 압력에서 감광성 부재(1)에 압압 접촉된 10⁶-10⁹Ω(접촉 전달 수단)의 중간 저항을 갖는 전달 롤러(4)와 감광성 부재(1) 사이에 형성된다. 전달 롤러(4)에는 전달 바이어스 인가 전압원 S3으로부터의 소정의 전달 바이어스 전압이 인가된다.

본 실시예의 전달 롤러(4)는 5×10⁸Ω의 롤러 저항값을 갖고, +2000V의 DC 전압이 전달 롤러(4)에 인가된다.

전달부 T로 유입되는 전달재 P는 닙에 의해 전진되고, 토너 이미지는 압력 및 정전력에 의해 전달재 P상에 전달된다.

전달된 토너 이미지를 갖는 전달재 P는 드럼의 표면과 분리되고 열 고정형 고정 디바이스(5)에 유입되는데 토너 이미지는 전달재 P 상에 고정된다. 전달재 P는 최종적으로 프린트 또는 복사와 같이 외부로 방출된다.

한편, 감광성 부재(1)는 토너 이미지가 그로부터 전달된 후 청정 디바이스(6)에 의해 청정되어서 다음 이미지의 형성 동작을 준비하도록 잔류 토너 또는 피착 오염물이 제거된다.

이 실시예의 이미지 형성 장치는 카트리지형이다. 총 4개의 프로세스 수단, 즉 감광성 부재(1), 접촉 충전 부재(2), 현상 디바이스(3) 및 청정 디바이스(6)을 포함하는 프로세스 카트리지(20)은 이미지 형성 장치의 메인 어셈블리에 분리가능하게 장착할 수 있다. 그러나, 본 발명은 비카트리지형의 이미지 형성 장치에 응용할 수 있다.

제2도를 참조하여, 감광성 부재(1)에 대하여 설명하겠다.

감광성 부재(1)은 네거티브 충전 특성이 있고 30mm 직경의 알루미늄의 도전성 베이스(14)를 포함하고, 이는 하부로부터 제1 내지 제5 기능층을 갖는다.

베이스 상의 제1층은 알루미늄 드럼 베이스의 결함을 스무드하게 하고 레이저 노출 빔의 반사에 기인한 모아레(moire)를 방지하는 기능을 하는 전도성 프라이머층이다.

제2층은 포지티브 전하 주입층인제, 이는 알루미늄 드럼 베이스로부터 주입되는 포지티브 전하를 감광성 부재 표면 상에 인가되는 네거티브 전하를 중성화하는 것을 방지하는 기능을 한다. 제2층은 두께가 약 1미크론인 중간 저항층이다. 그 저항은 AMILAN(일본국 토레이 가부시끼가이샤로부터 구득가능한 폴리아미드 수지 재료의 상표명) 수지 재료 및 메톡시메틸 나일론에 의해 조정된다.

제3층은 두께가 약 0.3미크론이고 수지재에 분산된 디스아조 안료(disazo pigment)의 전압 발생층이다. 제3층이 레이저에 노출되는 경우에 한 쌍의 포지티브 및 네거티브 전하를 발생한다.

제4층은 폴리카보네이트 수지재에 분산된 히드라존의 전하 전달층이고 P형 반도체이다. 그러므로, 감광성 부재 표면 상의 네거티브 전하는 상기 층을 통해 이동할 수 없고 전하 발생층에서 발생된 포지티브 전하만을 감광성 부재 표면으로 전달할 수 있다.

제5층을 표면 전하 주입층으로서의 전하 주입층이고 광 경화 아크릴 수지재에 분산된 SnO₂초미립자의 도포층이다. 특히, SnO₂입자의 저항보다 낮은 안티몬으로 도프된 약 0.03미크론의 입자 크기를 갖는 SnO₂입자는 70wt%의 양으로 수지재에 분산된다. 이렇게 제공된 도료 액체는 딥핑에 의해 전하 주입층으로서 약 2미크론의 두께로 도포된다. 이렇게 함으로써, 감광성 부재 표면의 체적 저항률은 전하 전달층 만의 경우에 1×10¹⁵Ω·cm로부터 1×10¹²Ω·cm로 낮아진다. 전하 주입층의 체적 저항률은 1×10¹⁹-1×10¹⁵Ω·cm인 것이 양호하다. 체적 저항률은 100V의 전압으로 시트형 샘플을 이용하여 측정되고, RESISTIVITY CELL 16008A가 접속되는 YHP로부터 구득가능한 HIGH RESISTANCE METER 4329A를 이용하여 측정된다.

제2도를 참조하여 충전 디바이스를 설명하겠다.

이 도면에 참조 번호(2)는 감광성 부재(1)에 접촉되는 접촉 충전 부재로서의 도전성 자기 브러시이고, 16mm의 외부 직경을 갖는 비자기 도전성 슬리브(21), 자석 롤러(22) 및 상기 충전 슬리브(21) 상의 자분(23)을 포함하고 있다. 자석 롤러(22)는 고정되고 충전 슬리브(21)은 회전가능하다. 자석에 의해 제공되는 자속 밀도는 충전 슬리브(21)의 표면에서 800×10^-4T(테슬러)이다. 자분(23)은 두께 1mm 및 폭 220mm로 충전 슬리브(21) 상에 도포되어 약 5mm폭의 감광성 부재에 충전 닙을 형성한다. 슬리브(21)에는 충전 바이어스 인가 전압원 S1로부터 -700V의 DC 충전 바이어스 전압이 인가되어 감광성 부재(1)의 표면(1a)가 -700V로 상당히 균일하게 충전된다.

제5도는 충전 슬리브(21)의 회전 진동수와 역 현상에서의 충전 파워를 나타내는 충전에 기인한 이미지 포그 사이의 관계를 나타내고 있다. 전하가 감광성 부재에 충분히 주입되지 않는 경우에 충전 결함의 증가에 따라 포그가 증가하고, 전하가 균일하게 주입되는 경우에 감소한다. 가로 좌표 상의 회전 진동수의 포지티브 값은 감광성 부재(1)과 동일 방향의 회전(접촉부에서의 주변 운동)을 의미하고 네거티브 값은 역방향을 의미한다. 여기에서 알 수 있는 바와 같이, 포그량은 회전 방향에 의해 감소될 수 있다. 역방향의 경우에, 충전 닙을 이탈하는 자분(23)이 충전 슬리브(21) 주위에서 1회전하는 동안 차지-업 상태로부터 방전되기 때문에 양호한 방전 특성이 제공된 다음 자분(23)이 감광성 부재(1)에 접촉된다. 그러나, 동일 방향의 경우에, 자분(23)이 감광성 부재(1)의 표면에 접촉된 후, 자분이 표면을 순차적으로 덮어 상당히 차지-업된 자분(23)이 충전 닙의 배출구에 인접한 감광성 부재(1)에 접촉된다. 이 때문에, 충전 특성은 역방향 만큼 좋은 것은 없다.

포그를 방지하기 충분한 충전 특성을 제공하기 위해, 294rpm(주변 속도 200mm/sec) 이상의 회전 진동수가 동일 방향의 경우에 양호하나, 반대 방향의 경우에는 충전 슬리브(21)이 저속에서 회전하는 경우에 충분하다. 그래프에서 0rpm의 회전 진동수의 특정 점에서 브러시는 정지 상태이고 충전 특성은 차지-업에 의해 열화된다.

그러므로, 슬리브(21)의 회전 속도가 동일할 때, 감광성 부재의 표면 이동에 대해 동일 방향의 경우보다 역방향의 경우에 보다 작은 포그의 충전 특성이 제공된다.

접촉 충전 부재(2)가 감광성 부재(1)을 충전하는 경우에 충전 원리에 대하여 설명하겠다.

중간 저항을 갖는 접촉 충전 부재(2)에 의해 중간 표면 저항을 갖는 감광성 부재 표면에 전하 주입이 행해지도록 하는 주입 충전형이 있다. 전하가 감광성 부재의 표면의 트랙 전위의 물질에 주입되지 않도록 하는 본 실시예의 주입 충전형이나 전하 주입층의 도전형 입자가 충전된다.

특히, 제2도에 도시된 바와 같이, 미세 캐패시터가 유전체 부재로서의 전하 전달층(11) 및 알루미늄 베이스(14)로 이루어지고, 전극 플레이트로서 전하 주입층(13)내의 도전성 입자(12)가 접촉 충전 부재(2)에 의해 충전된다. 도전성 입자(12)는 서로 전기적으로 독립하여 일종의 미세 부동 전극이 형성된다. 거시적으로, 감광성 부재 표면은 균일하게 충전 또는 방전되는 것처럼 보이나, 실제로 많은 미세 충전된 SnO₂가 감광성 부재 표면을 피복한다. 그러므로, 이미지 노출이 행해질 때, SnO₂입자가 전기적으로 독립하기 때문에 정전 잠상이 유지될 수 있다. 예를 들어 자기 브러시(23)을 구성하는 자분에 대하여는 수지재와 입자로 형성된 자철광과 같은 자기 분말 부재의 혼합물, 또는 저항값 제어용 도전성 카본 등과 혼합된 다른 혼합물; 소결된 자철광 또는 페라이트, 또는 저항값 제어용 탈산화 또는 산화된 것이 고려된다.

상기 자분들은 저항 조정 피복재(예를 들어, 페놀 수지 내에 분산된 카본)으로 피복되거나 또는 저항값을 적당한 레벨로 조정하도록 금속으로 플레이트된다.

자분(23s)의 저항값에 대하여는 저항값이 상당히 높은 경우에, 전하는 감광성 부재(1)에 균일하게 주입되지 않아서 결과적으로 미세 충전 결함으로 인한 포그 이미지가 발생한다. 이와 반대로 저항값이 상당히 낮은 경우에, 감광성 부재 표면이 핀홀을 갖는 경우에, 전류가 핀홀에 집중되어 결과적으로 전압 강하가 발생하므로 감광성 부재 표면이 충전되지 않는다. 이것이 발생하면, 닙형 충전 형태로 충전 결함이 이미지 상에서 나타낸다. 보통, 자분(23)의 저항값은 하나 또는 두 인가 전압(1-100V)로 측정되나, 자분(23)의 저항값은 제3도의 그래프에 도시된 바와 같이 인가전압에 따라 변화된다.

핀홀 누설은 충전 부재에 대한 높이에 따라 저항값에 의해 결정된다. 특히, 감광성 부재의 핀홀이 닙부에 나타나는 경우에, 감광성 부재 기저층의 접지와 자분에 인가되는 전압의 차이는 핀홀부에서의 자분에 인가된다. 그러므로, 이 때 과전류가 흐르지 않는 것이 양호하다. 이것을 달성하기 위해, 충전 부재에 인가되는 최대 인가 전압 Vmax(V)에서 자분의 저항값은 바람직하게도 1×10⁴Ω 이상이다. 자분의 저항값은 1×10⁴Ω 미만인 경우에 Vmax(V)에 의해 누설이 발생한다.

한편, 충전 결함은 저전압 인가시 저항값에 의해 결정된다. 제7도에 도시된 바와 같이, 주입 충전형에서는 감광성 부재와 충전 부재 사이에서 접촉 개시로부터의 접촉 시간의 경과에 따라 감광성 부재의 전위(Vd)가 충전 부재에 대한 인가 전압에 접근한다. 특히, 개시부에서의 감광성 부재 전위는 0V이면, t=0일 때 Vd=0 및 Vdc=-700V이므로 실제로 자분에 인가되는 전압(Vdc-Vd)는 -700V이다. 이때, 충전 특성은 700V의 인가시 자분의 저항에 의해 결정된다. 다음 타이밍(t=t1)에서, Vd=-500V, 및 Vdc=-700V이어서 자분 양단의 실제 전압은 -200V이다, 이때, -200V 인가시 자분의 저항은 충전 특성을 결정한다. 그러므로, 자분에 걸린 전압은 감소하여 감광성 부재 전위(Vd) 대 충전 부재 인가 전압(Vdc)에 근접한다. 자분의 전류 저항은 충전 특성에 결정적이다. 1V의 전압 인가시 자분의 저항이 1×10⁷Ω 이상인 경우에, 소정 기간 내에 전하를 자분으로부터 감광성 부재로 전달하는 것은 불가능하다. 그러므로, 충전 결함이 발생한다. 이 점에서, 자분의 저항은 1×10⁷Ω 이하인 것이 양호하다. 이 주입 충전형에 있어서 중요한 점들 중 하나는, 저전압 측에서의 저항값이다. 종래의 접촉 충전 부재에서는 방전이 작은 갭에서 발생되어 감광성 부재를 충전시키므로 감광성 부재와 충전 부재 사이의 전위차는 방전 임계치 보다 높도록 요구되고 이러한 저전압에서의 저항값은 문제가 되지 않는다.

보다 특정한 예에 대하여 설명하겠다. 상이한 저항을 갖는 자분 A-D에 대하여 상술한 이미지 형성 장치를 이용하여 이미지 형성 동작이 수행된다. 제3도는 여러 전압들에서의 자분 A-D의 저항값을 나타내고 있다. 그 결과가 표 1에 나타나 있다. 충전 특성에 대하여, G는 표면이 충전 닙을 일단 통과한 후의 감광성 부재 전위가 약 -700V인 것을 의미한다.

샘플 A에 대하여, 저항은 700V 인가시 낮으므로 누설이 핀홀에서 발생되었다. 샘플 B에서 700V의 충전 레벨을 갖는 핀홀에서 누설이 없는 양호한 충전 특성이 나타났다. 샘플 C에서는 1V 인가시의 저항은 너무 높아서 700V까지의 차징 업이 불가능했다. 샘플 D에서는 1V 인가시 저항은 너무 높아서 700V까지의 충전은 불가능했고 700V 인가시의 저항은 너무 낮아서 핀홀에서 누설이 발생되었다.

이 실시예에서, 감광성 부재 표면의 전위가 닙을 통과한 후 충전 부재에 대한 인가 전압과 거의 동일하다는 것은 양호하다.

충전 부재에 의해 충전된 감광성 부재의 전위는 양호하게도 인가 전압의 94% 이상이다. 인가 전압이 700V일 때, 목표 표면 전위는 양호하게도 658V 이상이다.

샘플 A는 자철광이고, 샘플 B는 구리 아연 페라이트이며, 샘플 C는 산화 구리 아연 페라이트이고, 샘플 D는 샘플 A의 산화 자철광이다. 페라이트(MO-FeO)와 자철광(FeO-FeO)는 구조에서 서로 유사하다. 그러나, 대부분의 페라이트 물질은 고저항인 반면 자철광의 경우에 전자 전달은 Fe 와 Fe 사이에서 아주 자유로와서 제3도에서 A로 도시된 저항 특성이 나타나 있다. 또한, 페라이트의 경우에 Fe 이외의 금속 이온이 Fe 의 이온화된 전위(30.651eV) 보다 낮은(예를 들어, Al=28.447 및 Sc=24.76eV) 경우에, Fe 를 갖는 전자 전달이 허용되므로 제3도에 A로 도시된 저항 특성이 나타난다는 것이 예측된다. 이 때문에, 페라이트 내의 이온 이외에 금속의 제3이온화 전위가 철의 제3이온화 전위보다 높은 경우에, 저항값이 제3도에 B로 도시된 바와 같이 인가 전압 1-1000V에서 1×10 -1×10 Ω인 저항 특성을 나타내고 있다. 이것은 충전 특성을 향상하고 드럼 핀홀 누설이 방지하는데 효과적이다.

자분(23)의 저항값은 다음 방식으로 측정된다. 제4도에 도시된 바와 같이, 자분(23)의 2g는 전압을 인가할 수 있는 금속 셀(7;하부 영역 227mm )로 교체된 후 6.6kg/cm 로 압압되고 DC 전압이 전압원 S4로부터 인가된다. 전극은 도면 번호(9)로 표시된다.

제3도에서 저항 특성 B를 갖는 구리 아연 페라이트의 자분(23)을 사용하는 자기 브러시(2)가 형성되고 이미지 형성 장치를 이용하여 이미지 평가가 이루어진다. 감광성 부재(1)이 핀홀을 갖더라도 누설이 발생되지 않고 충전 결함없는 양호한 이미지가 발생되는 것이 확인되었다.

자분(23)의 재료가 구리 아연 페라이트로 제한되지 않으나 1-1000V의 전압 인가시 저항값이 1×10 -1×10 Ω인 경우에 수지재 캐리어는 유용하다. 그 때, 양호한 이미지가 제공될 수 있다. 페라이트의 경우, 그 재료가 구리 아연 페라이트로 제한되지는 않는다. 상술한 바와 같이, 이가 금속 이온의 제3이온화 전위는 철 이온의 제3이온화 전위보다 높은데, 그 이유는 저항값이 1-1000V의 전압 인가시 1×10 -1×10 Ω이기 때문이다. 특히, 구리 및 아연 이외에 니켈, 망간, 마그네슘 등이 유용하다. 제조시 안정성 및 코스트 면에서 구리 아연 페라이트가 바람직하다. 1-1000V의 전압 인가시 1×10 -1×10 Ω의 저항값이 자분(23)의 표면을 처리함으로써 제공될 수 있어 저항을 감소시킨다.

[실시예 2]

이 실시예에서는 이미지 형성 후 비전달된 토너가 충전부에 의해 임시로 모아져 현상 영역에서 제거되어 청정 동작만을 수행하는 청정 디바이스가 사용되지 않는다. 이 실시예는 이러한 이미지 형성 장치에 적용할 수 있다. 이 실시예에 사용된 이미지 형성 장치가 제6도에 도시되어 있다. 이 실시예는 충전 부재에 AC 바이어스된 DC 전압이 제공되고 청정 디바이스가 사용되지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하다.

비전달된 토너를 자기 브러시 차저로 수집하고 토너의 전하 극성을 정규 극성과 같게 하기 위해 충전부에 AC 인가되는데, 전하 극성은 동일한 토너 입자 중에서의 마찰 또는 감광성 부재와의 마찰에 의해 같지 않다. 이렇게 함으로써, 전류 토너는 현상 영역으로의 수집을 용이하게 하기 위해 자기 브러시로부터 배출된다.

이 실시예에서는 충전 부재에 인가되는 인가 전압은 -700V이고 AC 성분은 800V의 Vpp(피크 투 피크 전압) 및 1kHz의 주파수이고, 장방형 파형의 형태로 50%의 듀티비를 갖는 AC이다.

AC 바이어스 DC 형태의 전압의 경우의 핀홀 누설은 충전 부재에 최대 전압을 인가함으로써 결정된다. 이 실시예에서, -1100V 인가시((-700)+(-400))의 자분의 저항을 알 수 있다. 반면, 충전 특성은, 충전 닙을 일단 통과한 직후, 인가 전압의 DC 전압과 감광성 부재 표면의 평균 전위 사이의 전압 차에 의해 결정된다. 이 실시예에서, DC 전위로 충전 수행되어 1V 전압 인가시 자분의 저항값을 알 수 있다. 이 실시예에 사용된 자분은 실시예 1의 B에서와 같이 1100V 인가시 3×10 Ω의 저항 및 1V 인가시 8×10 Ω의 저항을 갖는다. 그러므로, 감광성 부재가 핀홀 및 한 경로가 8×10 Ω인 직후에 감광성 부재의 평균 전위를 갖고 있더라도 전류가 누설되지 않는다. 만족스러운 충전 특성이 이루어질 수 있다.

그러므로, AC가 DC와 중첩되는 경우에도 핀홀에서 누설이 발생하지 않고 자분의 저항값이 1V의 인가 전압과 최대값 사이에서 1×10 -1×10 Ω인 경우에 충전 특성은 만족스럽다. 따라서, 만족스런 이미지가 청정 디바이스 없이 이미지 형성 장치에서 제공될 수 있다.

본 발명은 본 명세서에 기술된 구성에 관하여 기술하였지만, 이것으로 한정되는 것이 아니고 다음의 특허 청구의 범위 내에서 여러 가지로 변형 또는 변경할 수 있다.

Claims (14)

1. 충전될 부재를 충전하기 위한 충전 디바이스에 있어서, 충전될 상기 부재를 충전하기 위해 전압이 인가될 수 있는 충전 부재를 포함하되, 상기 충전 부재가 충전될 상기 부재에 접촉가능한 자분의 자기 브러시 및 상기 자분을 지지하는 지지수단을 갖고 있고, 상기 자분은 상기 자분에 1-1000(V)가 인가되는 경우에 1×10⁴-1×10⁷(Ω)의 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 충전 디바이스.
2. 제1항에 있어서, 상기 자분은 이가 금속 이온(bivalent metal ion)의 제3이온화 전위가 철 이온의 제3이온화 전위보다 높은 페라이트인 것을 특징으로 하는 충전 디바이스.
3. 이미지 베어링 부재(image bearing member); 및 상기 이미지 베어링 부재를 충전시키기 위해 전압이 인가될 수 있는 충전 부재를 포함하되, 상기 충전 부재가 상기 이미지 베어링 부재에 접촉 가능한 자분의 자기 브러시 및 상기 자분을 지지하는 지지 수단을 갖고 있고, 상기 자분은 1-1000V의 전압이 상기 자분에 인가되는 경우에 1×10⁴-1×10⁷Ω의 저항값을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 이미지 베어링 부재가 전하가 상기 자분과의 접촉에 의해 주입되는 전하 주입층을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
5. 제4항에 있어서, 상기 전하 주입층이 1×10⁹-1×10¹⁵Ω·cm의 체적 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
6. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 자분은 이가 금속 이온의 제3이온화 전위가 철 이온의 제3이온화 전위보다 높은 페라이트인 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
7. 제3항 또는 제4항에 있어서, 상기 자분의 운동 방향이, 상기 자분과 상기 이미지 베어링 부재가 서로 접촉되는 위치에서 상기 이미지 베어링 부재의 운동 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
8. 충전될 부재를 충전하기 위한 충전 디바이스에 있어서, 충전될 상기 부재를 충전하기 위해 전압이 인가될 수 있는 충전 부재를 포함하되, 상기 충전 부재가 충전될 상기 부재에 접촉가능한 자분의 자기 브러시 및 상기 자분을 지지하는 지지수단을 갖고 있고, 상기 자분은 상기 자분에 1-Vmax(V)가 인가되는 경우에 1×10⁴-1×10⁷(Ω)의 저항값을 갖고, 상기 Vmax(V)가 상기 충전 부재에 인가되는 최대값인 것을 특징으로 하는 충전 디바이스.
9. 제8항에 있어서, 상기 자분은 이가 금속 이온의 제3이온화 전위가 철 이온의 제3이온화 전위보다 높은 페라이트인 것을 특징으로 하는 충전 디바이스.
10. 이미지 베어링 부재; 및 상기 이미지 베어링 부재를 충전시키기 위해 전압이 인가될 수 있는 충전 부재를 포함하되, 상기 충전 부재가 상기 이미지 베어링 부재에 접촉 가능한 자분의 자기 브러시 및 상기 자분을 지지하는 지지 수단을 갖고 있고, 상기 자분은 1-Vmax(V)의 전압이 상기 자분에 인가되는 경우에 1×10⁴-1×10⁷Ω의 저항값을 갖고, 상기 Vmax(V)가 상기 충전 부재에 인가되는 최대값인 것을 특징으로 하는 이미지 형성 장치.
11. 제10항에 있어서, 상기 이미지 베어링 부재가, 전하가 상기 자분과의 접촉에 의해 주입되는 전하 주입층을 갖고 있는 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 전하 주입층이 1×10⁹-1×10¹⁵Ω·cm의 체적 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
13. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 자분은 이가 금속 이온의 제3이온화 전위가 철 이온의 제3이온화 전위보다 높은 페라이트인 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.
14. 제10항 또는 제11항에 있어서, 상기 자분의 운동 방향이, 상기 자분과 상기 이미지 베어링 부재가 서로 접촉되는 위치에서 상기 이미지 베어링 부재의 운동 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 이미지 형성장치.