KR100283871B1

KR100283871B1 - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR100283871B1
Application number: KR1019980051389A
Authority: KR
Inventors: 이찌로 가와하라
Original assignee: 가네꼬 히사시; 닛본 덴기 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-11-28
Filing date: 1998-11-27
Publication date: 2001-03-02
Also published as: JPH11160995A; US5953557A; JP2978865B2; KR19990045664A

Abstract

화상 형성 장치는 인쇄 횟수의 증가에 따라서 현상 롤러 상의 토너의 대전량이 저하되는 현상을 효과적으로 억제하여 잠상 운반체에 대한 토너의 공급을 안정화시켜 장기간 동안 양호한 인쇄 상태를 유지할 수 있다. 화상 형성 장치는 잠상 운반체, 잠상 운반체 상에 형성된 잠상에 토너를 공급하는 현상 롤러, 토너를 공급하고 현상 롤러를 접촉하는 토너 공급 롤러, 현상 롤러 상의 토너 양과 토너 대전량을 억제하고 현상 롤러와 접촉하는 박막 형성 부재, 및 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 바이어스를 공급하기 위한 전원 수단을 포함하고, 전압 Vsr 및 전류 Isr 간의 관계가 |Vsr|/a + |Isr|/b =1 (여기서 a 및 b는 전원 특성의 상수임)을 만족시킨다.

Description

화상 형성 장치

본 발명은 총체적으로 프린터, 팩시밀리 등 전자 사진식 프로세스를 사용하는 화상 형성 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 잠상 운반체에 대한 토너의 공급을 장기간 동안 안정된 상태로 유지할 수 있는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래의 화상 형성 장치는 감광체 드럼(잠상 운반체), 현상기 및 전원을 갖는다. 현상기는 감광체 드럼에 토너를 공급하는 현상 롤러, 이 현상 롤러에 토너를 공급하는 토너 공급 롤러 및 현상 롤러에 대한 토너 부착량과 대전량을 억제하기 위해서 현상 롤러에 공급된 토너의 박막층을 형성하는 박막 형성 부재를 포함한다. 전원으로부터의 바이어스 전압과 전류가 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가된다. 반면에, 정전압은 현상 롤러의 회전축(rotary shaft)에 인가된다.

감광체 드럼 상에 잠상을 토너를 사용하여 현상할 때, 토너 공급 롤러와 현상 롤러의 이동 접점을 갖는 회전에 의해 현상 롤러에 공급된 토너는, 박막 형성 부재에 의해 균일한 박막으로 형성된다. 이때에, 토너는 토너 공급 롤러와 현상 롤러 사이의 마찰과 박막 형성 부재와 현상 롤러 사이의 마찰에 의해 대전되고, 그 다음에 감광체 드럼으로 공급된다.

도 8은 종래 화상 형성 장치에서 대전 바이어스 특성을 도시한 그래프이다. 도 8에 도시된 그래프의 사선 영역은 인쇄(사진 인쇄)가 양호한 영역 A를 나타낸다. 파형선에 의해 도시된 그래프는 정전압 제어가 -600V에서 실행된 경우의 제1 종래 예이다. 이 종래예에서는, 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 -600V의 정전압을 공급함으로써, 현상 롤러 상에서 토너의 대전량의 변동이 줄어들 수 있고, 이와 관련해서, 인쇄에 수반되어 나타나는 현상 롤러 상에서의 토너의 대전량의 저하가 억제될 수 있다. 일반적으로, 정전압의 값으로서, 현상 롤러에 인가된 정전압 Vb와 같은 값 또는 상기 정전압 Vb보다 큰 값이 사용된다.

반면에, 일점선으로 도시된 그래프는 제2 종래예를 나타내고, 특개평 제 9-106172호 공보에 기재된 바와 같이, 정전류가 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가되는 형식의 화상 형성 장치의 특성을 나타낸다. 제2 종례예에서는, 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 3[㎂]의 정전류를 공급함으로써, 제1 종래예의 것과 유사한 효과가 얻어질 수 있다.

제1 및 제2 종래예에서, 사용 한계로서의 수명에 근접한 현상기의 임피던스 특성은 사용 개시 직후의 신품 상태의 경우보다 더 높게 상승된다.

도 9는 전위차와 토너의 분무의 상관 관계를 도시한 그래프이다. 도 9에서, 토너의 분무값이 더 적을 수록 양호한 화상을 얻기 위한 토너의 분무된 부분(오염)이 더 적어짐을 나타낸다. 토너 공급 롤러와 박막 형성 부재에 인가된 전압 Vsr과 현상 롤러를 위해 인가된 전압 Vb 사이의 전위차 |Vsr - Vb|가 더 적어질 수록, 토너의 대전량이 저하되어 백지 부분 내에 백색 분무 부착 토너를 빈번히 발생시키거나 또는 인쇄질을 떨어뜨린다는 것을 그래프로부터 알 수 있다. 도 10은 전류값과 토너의 분무의 상대적인 관계를 도시한 그래프이다. 이 그래프로부터, 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가된 전류 Isr가 더 적어질 때, 토너의 대전량이 저하되어, 전위차의 경우와 유사하게 백지 부분에서의 백색 분무 부착 토너를 빈번히 발생시킨다.

상기에서와 같이, 전압 Vsr 또는 전류 Isr가 증가될 때, 현상 롤러에 대한 인가된 전압 Vb이 영향을 받아 인가된 전압 Vb, 전압 Vsr 또는 전류 Isr는 항상 파형의 교란을 일으켜 일정할 수 없다. 이 때문에, 현상 롤러 상에 토너를 균일하게 부착하도록 토너를 대전시키는 것이 곤란해진다.

도 11은 전압 Vsr 및 전류 Isr의 곱과 Isr 진폭값의 상관 관계를 도시한 그래프이다. 도 11에서, 파형의 교란은 Isr 전류 파형의 진폭값 △으로 표시되고 전압(Vsr)과 전류 Isr의 곱은 절대값 Wsr[mW]으로 간주된다. 그래프로부터, 진폭값 △이 절대값 Wsr의 증가에 따라 증가하는 경향이 있다는 것을 알 수 있다.

예를 들어, 현상기가 도 8의 제1 종례예에서 현상기 임피던스 특성을 가질 때, -400[V]의 전압을 인가함으로써 양호한 인쇄 상태를 얻기 위해서는, 3.0[㎂] 이상의 전류 Isr을 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가할 필요가 있다.

여기서, 일 예로서, 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가될 전압 Vb과 전류 Isr의 곱으로서 절대값 Wsr이 2.5[mW] 이하인 경우에 대한 논의가 제안될 것이다. 예를 들어, 도 8에 도시된 제1 종례예에서, 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가될 바이어스가 -600[V]의 정전압으로 제어된다. 그러므로, 사용의 초기(신품)에는 약 4.0[㎂]의 전류 Isr가 필요하고, 사용의 말기(수명이 다함)에는 약 2.3[㎂]의 전류 Isr가 필요하다. 이 경우에, 절대값 Wsr[mW]이 초기 및 말기 모두에서 2.5[mW]를 초과하지 않는 한편, 전류 Isr는 말기에서 3.0[㎂] 미만이 된다. 즉, 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가될 전류 Isr는 인쇄 횟수의 증가에 따라 적어지기 때문에, 현상 롤러 상의 토너의 대전량의 저하를 억제하기가 매우 곤란하다. 결과적으로, 점 선명도는 1/2-톤 망의 분해능이 저하되거나 또는 문자를 두껍게 함으로써 인쇄질을 떨어뜨리게 열화될 수 있다. 반면에, 토너가 부착되지 않아야 하는 백지 부분이 될 부분에 토너를 부착하는 토너 분사 현상의 열화가 또한 발생된다.

반면에, 도 8에 도해된 제2 종례예에서 현상기가 현상기 임피던스 특성을 갖는 경우에, 3.0[㎂]의 전류 Isr를 인가함으로써 양호한 인쇄 상태를 얻기 위해서, 초기에 약 -550[V]의 전압 Vsr과 말기에 약 -650[V]의 전압 Vsr을 일반적으로 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가할 필요가 있다. 이 경우에, 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 공급된 전압 Vsr은 인쇄 횟수의 증가에 따라서 커지게 되어 상술한 바와 유사하게 결함을 일으킬 수 있다.

본 발명의 목적은 인쇄 횟수의 증가에 따라서 현상 롤러 상의 토너의 대전량의 저하를 효과적으로 억제할 수 있고, 잠상 운반체에 대한 토너의 공급을 안정화시키고 장기간에 걸쳐 양호한 인쇄 상태를 유지할 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 제1 특징에 따르면, 화상 형성 장치는,

잠상 운반체,

상기 잠상 운반체 상에 형성된 잠상에 토너를 공급하는 현상 롤러,

상기 현상 롤러에 접촉하면서 상기 토너를 공급하는 토너 공급 롤러,

상기 현상 롤러와 접촉하면서 상기 현상 롤러 상의 토너 양과 토너 대전량을 억제하는 박막 형성 부재, 및

전압 Vsr 및 전류 Isr의 관계가

〈수학식〉

|Vsr|/a + |Isr|/b = 1

을 만족하는 방법으로 상기 토너 공급 롤러 및 상기 박막 형성 부재에 바이어스를 인가하기 위한 전원 수단

을 포함하고, 여기서 a 및 b는 전원 특성의 상수이다.

본 발명에 따른 화상 형성 장치에서, 화상 형성시 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재에 인가되는 전압 Vsr 및 전류 Isr는 사용의 초기에서부터 말기까지의 기간동안 |Vsr|/a + |Isr|/b =1 의 관계를 유지하면서 인가된 바이어스 특성에 있어서 양호한 인쇄질을 얻기 위한 영역 내를 통하여 변화된다. 이것으로, 현상 롤러 상의 토너의 대전량의 저하가 효과적으로 억제될 수 있어 잠상 운반체에 대한 토너의 공급을 안정화시킨다.

여기서, 전원 수단은, 일정한 전원 Vb가 현상 롤러에 인가될 때, 전원 특성의 상수 a가 조건 a 〉 |Vb|를 만족하고, 상수 b가 조건 b 〉 3을 만족하는 전원을 공급할 수 있다. 이 경우에, 상수 a 및 b의 값을 적절하게 설정함으로써, 토너의 대전량 저하를 억제하는 효과가 더 강화될 수 있다.

보다 바람직하게, 전원 수단은 전원 특성의 상수 a 및 b 중 적어도 하나를 조절할 수 있는 조절 수단을 포함할 수 있다. 이 경우에, 토너의 대전량의 저하의 효과가 적절하게 조절될 수 있기 때문에, 1/2-톤 농도, 단일 흑색 농도 등의 조절이 가능할 수 있다.

바람직하게, 전원 수단은 토너 공급 롤러 및 박막 형성 부재 사이에 삽입된 정전압 전원 및 가변 저항, 및 정전압 전원을 포함할 수 있고, 조절 수단은 가변 저항을 포함할 수 있다. 이 경우에, 조절 수단은 아주 간단하게 구성될 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제1 실시예의 정단면도.

도 2는 화상 형성 장치의 제1 실시예에서 바이어스 특성을 도시한 그래프.

도 3은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제2 실시예의 정단면도.

도 4는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제3 실시예의 정단면도.

도 5는 화상 형성 장치의 제3 실시예에서 바이어스 특성을 도시한 그래프.

도 6은 감광성 드럼의 총 회전수 및 가변 저항의 저항값의 상관 관계를 도시한 그래프.

도 7은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제4 실시예의 정단면도.

도 8은 종래 인가 바이어스 특성을 도시한 그래프.

도 9는 전위차 및 토너 분무의 상관 관계를 도시한 그래프.

도 10은 전류값 및 토너 분무의 상관 관계를 도시한 그래프.

도 11은 전압값과 전류값의 곱의 절대값과 전류 파형의 진폭값의 상관 관계를 도시한 그래프.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

101 : 감광체 드럼

102 : 현상 롤러

103 : 공급 롤러

104 :박막 형성 부재

106 : 현상기

301 : 전원부

301a : 정전압 전원

301b : 고정 저항

301c : 가변 저항

Z : 출력 단자

본 발명은 이하 주어진 상세한 설명과 본 발명의 바람직한 실시예의 첨부한 도면으로부터 완전히 알 수 있을 것이다. 이들은 본 발명을 한정하는 것이 아니고, 단지 설명과 이해를 위한 것이다.

본 발명은 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 관하여 이하 상세히 논의될 것이다. 다음의 설명에서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해서 다수의 특정한 상세한 설명이 언급될 것이다. 그러나, 본 발명이 특정한 상세한 설명없이 실시될 수 있다는 것이 당업자에게 분명할 것이다. 다른 경우에는, 본 발명을 불필요하게 불명료하게 할 수 있는 공지된 구조는 상세히 도시하지 않았다.

도 1은 본 발명에 따르는 화상 형성 장치의 제1 실시예의 정단면도이다. 화상 형성 장치의 제1 실시예는 일 방향으로 회전하는 감광체 드럼(잠상 운반체)(101), 상기 감광체 드럼(101)의 표면을 대전하는 대전기(121), 도시되지 않은 노광 장치, 토너 회수부(122), 현상기(106) 및 전원부(301)를 포함한다.

현상기(106)는 현상 롤러(102), 비자성 단일 성분의 토너 T를 수용하는 토너 수용 케이스(105), 상기 토너 수용 케이스(105) 내의 토너 T를 현상 롤러(102)에 공급하는 토너 공급 롤러(103), 및 박막 형성 부재(104)를 포함한다. 상기 현상 롤러(102)는 감광체 드럼(101)과 접촉하면서 감광체 드럼(101) 내에 형성된 잠상에 토너 T를 공급한다. 상기 박막 형성 부재(104)는 상기 현상 롤러(102) 상에 공급된 토너 T의 균일한 박막을 형성한다. 그것에 관련하여, 토너 부착량 및 대전량이 현상 롤러(102) 상에서 억제된다.

전원부(301)는 정전압원(301a) 및 고정 저항(301b)을 갖고, 출력 단자 z를 경유하여 토너 공급 롤러(103) 및 박막 형성 부재(104)에 연결되어 바이어스 전압 및 전류를 토너 공급 롤러(103) 및 박막 형성 부재(104)에 인가한다. 일 방향으로 회전하여 휘저으면서 토너 공급 롤러에 토너(T)를 공급하기 위해서, 토너 수용 케이스(105) 내에, 교반 부재(stirring member)(105a)가 배치된다.

현상 롤러(102)는 박막 형성 부재(104)와 감광체 드럼(101) 사이의 접촉압(contact pressure)을 고려하여 경도(hardness)가 JIS-A 표준에 따라 약 25 내지 60 범위를 갖는 탄성재료로 형성된다. 탄성 재료는 박막 형성 부재(104), 감광체 드럼(101) 및 토너 공급 롤러(103) 간의 저 저항에 기인한 누출 또는 고 저항에 기인하여 일어난 현상 효율의 열화를 고려하여 선택된다. 이를 실현하기 위해서, 현상 롤러(102)의 표면 및 회전축(102a)간의 저항값을 약 10⁴내지 10⁸[Ω] 정도로 설정할 수 있는 실리콘, 우레탄 등이 현상 롤러(102)의 탄성 재료로서 사용된다. 회전 롤러(102a)에는, 약 -250 내지 -500[V] 정도의 일정한 바이어스가 인가된다.

토너 공급 롤러(103)는, 10³내지 10¹⁰[Ω] 정도의 전기 저항값을 갖는 도전성 스폰지, 절연성 스폰지 등을 함유하는 실리콘, 우레탄 등의 다공질 탄성 재료로 형성된다.

박막 형성 부재(104)는 스테인레스, 인청동 등의 금속 박판 스프링 부재, 및 금속 박판에 도전성이 제공된 실리콘, 우레탄 등의 탄성 부재를 접착시킴으로써 준비된 재료로 형성된다. 현상 롤러(102)는 균일한 접촉압으로 압력이 가해진다. 접촉압은 약 1 내지 15[gf/mm] 정도가 바람직하다. 박막 형성 부재(104)는 하나에 한정되지 않고 복수개일 수 있다.

화상 형성 장치의 도시된 실시예에서, 토너 공급 롤러(103) 및 박막 형성 부재(104)에 바이어스를 인가하는 출력 단자 Z에 대해, 바이어스 전압 Vsr 및 전류 Isr는 다음 수학식 1

|Vsr|/a + |Isr|/b = 1

(여기서, a 및 b는 전원 특성의 상수임)

을 만족하는 전원 특성을 사용하도록 전원부(301)에 인가된다.

다음에, 화상 형성 장치의 도시된 실시예의 동작이 논의될 것이다. 대전기(121)로부터의 대전에 의해 대전된 감광체 드럼(101)의 표면상에서, 잠상이 노광 장치에 의해 형성된다. 그 다음에, 토너 T가 현상 롤러(102)에 의해 감광체 드럼(101)에 공급된다. 이 때, 현상 롤러(102)에 공급된 토너 T는 박막 형성 부재에 의해 균일한 박막이 되도록 형성된다. 현상 롤러(102)와 토너 공급 롤러(103)의 마찰, 및 현상 롤러(102)와 박막 형성 부재(104)의 마찰에 따라, 현상 롤러(102) 상의 토너 T가 대전된다. 현상 돌러 상의 대전된 박막형 토너 T가 감광체 드럼(101)과 접촉하여 감광체 드럼(101) 상에 잠상을 현상한다.

상술한 바와 같이 현상 롤러(102) 상의 토너 T의 대전량의 저하 및 변동을 제한하기 위해서, 바이어스가 토너 공급 롤러(103) 및 박막 형성 부재(104)에 인가된다. 종래 기술의 관점에서 논의된 바와 같이, 도 9 내지 도 11에 도시된 특성들을 고려함으로써, 도 2에 도시된 바와 같이 인쇄질이 높은 영역 A가 얻어질 수 있다. 영역 A 이외에서는, 현상 롤러(102) 상의 토너 T의 대전이 양호하게 실행될 수 없어 1/2-톤 망, 농도의 변동, 백지 부분의 토너의 분무, 문자의 굵기 등의 열화를 일으킨다.

도 2는 토너 공급 롤러(103) 및 박막 형성 재료에 대한 전압 및 전류의 인가된 바이어스 특성을 도시한 그래프이다. 도 2에서, 사선 영역 A는 도 8의 영역 A와 동일한 범위를 나타내고 전압 Vsr 및 전류 Isr의 절대값 Wsr이 2.5[mW] 이하가 되도록 설정된다.

바이어스 전압 Vsr[V] 및 전류 Isr[㎂]는 현상기(106) 사용의 초기 상태(신품)에서 말기 상태(수명이 다함)로 변화된다. 도시된 실시예에서, 전원 특성의 상수 a 및 b는 사용의 초기 및 말기에서 바이어스 전압 Vsr 및 전류 Isr이 현상기 임피던스 특성 커브와 교차할 수 있도록 설정된다. 이것으로, 전술한 수학식 1로 표현된 조건을 만족시키는 토너 공급 롤러(103) 및 박막 형성 부재(104)에 인가된 바이어스 특성과 전술한 현상기 임피던스 특성간의 최적의 관계를 유지하는 것이 가능해진다. 도 2에 도시된 실시예에서, 전원 특성의 상수 a 및 b는 각각 a = 800 및 b = 16으로 설정된다. 또한, 현상 롤러(102)에 인가된 일정한 바이어스 Vb는 -400[V]로 설정된다.

전술한 수학식 1을 만족시키는 바이어스 특성 및 현상기 임피던스 특성간의 최적의 관계를 유지함으로써, 현상 롤러(102) 상의 토너의 대전 상태가 균일하게 유지될 수 있다. 그러므로, 인쇄에 수반되어 나타나는 현상 롤러(102) 상의 토너의 대전량의 저하를 제한하는 것이 가능해진다. 또한, 점 선명도의 열화, 농도의 변동 또는 백지 부분의 토너의 분무, 문자의 굵기 등의 문제를 해결하는 것이 가능해진다. 그러므로, 고 인쇄질이 사용의 초기에서 사용의 말기까지 유지될 수 있다.

전술한 수학식 1을 만족시키는 바이어스 특성을 얻기 위해서, 정전압 a[V]를 출력하는 정전압 전원(301a) 및 a/b[㏁]의 저항값을 갖는 고정 저항(301b)이 전원부(301) 내에 배치된다. 이 경우에, 정 전압 전원(301a)의 전압값 a[V] 및 고정 저항(301b)의 저항값 a/b[㏁]의 변동을 가능케 하는 구성을 사용함으로써, |Vsr|/a + |Isr|/b = 1의 전원 특성 내의 상수 a 및 b가 소정의 값으로 설정될 수 있다.

도 3은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제2 실시예의 정단면도이다. 도시된 실시예에서, 전원부(301)의 구성은 제1 실시예의 구성과 구별된다. 다른 구성은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 제1 실시예에 있는 전원부(301) 내에 배치된 고정 저항(310b)은 전원부(301) 밖에 위치한 현상기(106) 내에 배열된다. 상술한 바와 같이 구성된 도시된 실시예에서도, 제1 실시예와 유사한 효과가 얻어질 수 있다.

〈제1 실시예〉

아래에, 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 바람직한 실시예가 도 1, 2 및 9 내지 11을 참조하여 논의될 것이다. 화상 형성 장치의 도시된 실시예가 프로세스 속도 90[mm/sec]로 설정된다. 현상 롤러(102)는 10⁵내지 10⁷[Ω]의 전기 저항값, 5 내지 19[㎛]의 표면 거침 Rz, 및 JIS-A에서 45° 내지 55°의 고무 경도를 갖는 우레탄 고무로 형성된다. 정전압 바이어스 Vb로, -400[V]가 인가된다. 토너 공급 롤러(103)는 도전성 발포 우레탄 재료로 형성된다. 박막 형성 부재(104)는 첨단(tip end)에 휨 가공(bending process)을 제공하고 0.1[mm]의 두께를 갖는 스테인레스 스프링 부재로 형성되고 5 내지 15[gf/mm]의 접촉압으로 현상 롤러(102)와 접촉한다. 토너 T는 폴리에스테르 수지계 재료로 구성되어 10¹⁰내지 10¹⁵[Ω·cm] 정도의 체적 고정 저항값을 갖는다.

도 9의 그래프로부터, 0.01 이하인 백지 부분의 공백 분무 ID 농도를 억제하기 위해서, 전위차 |Vsr-Vb|가 사용의 초기에 0[V] 이상 그리고 말기에는 약 200[V]로 설정되어야 한다는 것을 알 수 있을 것이다. 따라서, 사용의 초기 단계에서, |Vsr|은 약 400[V] 이상으로 설정되고, 사용의 말기에서, |Vsr|은 약 600[V] 이상으로 설정된다. 반면에, 도 10의 그래프로부터, 0.01 이하인 백지 부분의 공백 분무 ID 농도를 억제하기 위해서, 사용의 초기에 |Isr|은 0[㎂] 이상으로 설정되고, 사용의 말기에, |Isr|은 약 3.0[㎂] 이상으로 설정된다. 더욱이, 도 11의 그래프로부터, 전압 Vsr 및 전류 Isr의 곱의 절대치 Wsr의 증가에 따라서, 전류 Isr의 전류 파형의 진폭값 △가 증가되는 경향이 있다. 진폭값 △를 0.1[㎂] 이하로 억제하기 위해서, 절대치 Wsr이 약 2.5[mW] 이하로 설정되어야 한다는 것을 알 수 있다.

도 2의 영역 A는, 도 9 내지 도 11을 참조하여 설명된 전술한 모든 조건을 만족시킨다. 도 1의 전원부(301)가

|Vsr|/800 + |Isr|/16 = 1

을 만족시키는 전원 특성(바이어스 특성)을 가질 때, 전술한 문제들이 해결되어 사용의 초기에서 사용의 말기까지의 장기간 동안 고 인쇄질을 유지한다. 이 때, 사용 초기에 있는 현상기(106)에 대해서, -600[V]의 바이어스 전압 Vsr 및 4[㎂]의 전류 Isr이 출력 단자 Z에 공급된다. 사용 말기에 있는 현상기(106)에 대해서, -650[V]의 바이어스 전압 Vsr 및 3.0[㎂]의 전류 Isr이 출력 단자 Z에 공급된다.

제1 실시예에서, |Vsr|/800 + |Isr|/16 = 1 바이어스 특성은 도 1 및 도 3에 도시된 정전압 전원(301a)의 정전압값을 -800[V]로 설정하고 50[㏁]의 저항값 R을 갖는 고정 저항(301)을 사용함으로써 얻어질 수 있다.

〈제2 실시예〉

화상 형성 장치의 실시예에서, 프로세스 속도는 52[mm/sec]으로 설정된다. 현상 롤러(102)는 10⁵내지 10⁷[Ω]의 전기 저항, 5 내지 10[㎛]의 표면 거침 Rz, 및 JIS-A에서 45。 내지 55。의 고무 경도를 갖는 우레탄 고무로 형성된다. 정전압 바이어스 Vb로, -380[V]가 인가된다. 토너 공급 롤러(103)는 도전성 발포 우레탄 재료로 구성된다. 박막 형성 부재(104)는 첨단에 휨 가공을 제공하고 0.1[mm]의 두께를 갖는 스테인레스 스프링 부재로 구성되고 5 내지 15[gf/mm]의 접촉압으로 현상 롤러(102)와 접촉한다. 토너 T는 10¹⁰내지 10¹⁵[Ω·cm] 정도의 체적 고정 저항값을 갖는 폴리에스테르 수지계 재료로 구성된다.

상술한 설정 하에서, 특성은 제1 실시예와 유사한 수단으로 설정된다. 이 때, 전원부(301)의 전원 특성이

|Vsr|/560 + |Isr|/15.5 = 1

로 설정된다.

전원 특성은 도 1 및 도 3에 있는 정전압 전원(301)의 정전압 a를 -560[V]로 설정하고 36[㏁]의 저항값 R을 갖는 고정 저항(301b)을 사용함으로써 얻어질 수 있다.

제1 및 제2 실시예로부터 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 전원 특성 |Vsr|/a + |Isr|/b =1 (여기서 a 및 b는 전원 특성의 상수)에서, 상수 a는 a 〉 |Vb|를 만족시키는 값으로 설정된다. 더욱이, b 〉 3 (즉 3[㎂])을 만족시키는 값으로 상수 b를 설정함으로써, 현상 롤러(102) 상의 토너의 대전량의 변동은 인쇄 횟수의 증가와 관련하여 현상 롤러(102) 상의 토너의 대전량이 저하되도록 감소될 수 있어 사용의 초기에서 사용의 말기까지의 장기간 동안 고 인쇄질이 유지된다.

도 2의 영역 A는 프로세스 속도, 현상 롤러(102), 정전압 바이어스 Vb, 토너 공급 롤러(103), 박막 형성 부재, 토너 T 등에 관련한 조건, 또는 인쇄 매수, 온도, 습도에 따라 변화한다. 그러나, 바이어스 특성의 상수 a 및 b를 변화시킴으로써, 최적의 조건이 설정될 수 있다.

도 4는 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제3 실시예의 정단면도이다. 도시된 실시예에서도, 전원부(310)의 구성이 제1 실시예의 구성과 구별되지만 다른 구성은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 도시된 실시예에서, 제1 실시예에 있는 고정 저항(301b)이 가변 저항(301c)으로서 전원부(301) 내에 배치된다. 화상 형성 장치의 도시된 실시예에서도, 제1 실시예와 유사한 효과가 얻어질 수 있다.

화상 형성 장치의 도시된 실시예에서, 가변 저항(301c)의 저항값 R을 조절함으로써, |Vsr|/a + |Isr|/b =1 (여기서 a 및 b는 전원 특성의 상수임)에서의 상수 b는 자유롭게 변화될 수 있다. 이 경우에, b는 정전압 전원(301a)의 출력 전압값 a[V]를 가변 저항값 R의 설정치로 나눔으로써 유도된 값(b = a/R)이 된다.

예를 들어, 제1 실시예의 경우를 참조하여 논의될 것이다. 제3 실시예에서, 정전압 전원(301a)의 출력 전압값이 -800V로 설정되고 가변 저항(301c)의 가변 영역이 30 내지 75[㏁] 범위로 설정된다. 여기서, 토너 공급 롤러(103) 및 박막 형성 부재(104)에 인가된 전압 Vsr 및 전류 Isr는 도 5에 도시된 ① 내지 ③의 특성을 갖는다. 도 5는 제3 실시예에서 인가된 바이어스 특성을 도시한 그래프이다. 도시된 그래프에서, ①은 가변 저항(301c)의 저항값이 30[㏁]으로 설정되는 경우이고, ②는 가변 저항(301c)의 저항값이 50[㏁]으로 설정된 경우이고, ③은 가변 저항(301c)의 저항값이 75[㏁]로 설정된 경우이다. 즉, 이들은,

① |Vsr|/800 + |Isr|/26.7 =1

② |Vsr|/800 + |Isr|/16 =1

③ |Vsr|/800 + |Isr|/10.7 =1

로 표시된다.

이상으로부터, 현상기(106)가 사용의 초기에 있을 때는 가변 저항(301c)의 저항값 R을 50 내지 75[㏁]의 범위로 설정함으로써, 현상기가 사용 말기에 있을 때는 가변 저항(301c)의 저항값 R을 30 내지 50[㏁]의 범위로 설정함으로써 문제를 해결한다는 것을 알 수 있다. 특히, 제1 실시예에서, 말기에 있는 현상기(106)의 경우에, 저항값 R이 50[㏁]으로 설정되었고, 전압 Vsr은 -650[V]로 설정되었고 전류 Isr은 3.0[㎂]으로 설정되었다. 이와 달리, 도시된 실시예에서, 저항값 R은 30[㏁]으로 설정되었고, 전압 Vsr은 -700[V]로 설정되었고 전류 Isr은 3.7[㎂]로 설정되어 전압 Vsr 및 전류 Isr 모두가 저항값 R이 50[㏁]인 경우보다 더 크게 만들었다.

여기서, 상술한 도 9 및 도 10을 참조한다. 전압 Vsr 및 전류 Isr의 증가에 따라서, 백지 부분의 공백 분무에 대한 마진(margin)이 넓어질 수 있다. 따라서, 공백 분사에 대한 마진은 저항값 R이 30[㏁]으로 설정된 경우가 저항값 R이 50[㏁]으로 설정된 경우보다 더 넓을 수 있어 상술한 문제를 해결하기 위한 보다 큰 효과를 얻을 수 있다.

도 6은 감광체 드럼의 총 회전수와 저항값이 자동으로 조절되는 경우에 가변 저항의 저항값의 상관 관계를 도시한 그래프이다. 가변 저항(301c)의 저항값을 변화시키는 수단으로서, 사용자에 의한 수동 조절이 수행되는 수동 방법 및 도 6에 도시된 바와 같은 자동 방법이 있다.

수동 방법을 채택하는 경우, 가변 저항(301c)의 저항값 R이 수동으로 조절될 수 있기 때문에, 저항값 R의 조절에 의한 단일 흑점, 1/2-톤 농도 또는 1/2-톤 분해능을 변화시킴으로써 사용자의 기호에 적합한 농도와 톤을 조절할 수 있게된다. 반면에, 자동 방법을 채택하는 경우, 제어부(도시되지 않음)에 의해 감광체 드럼(101) 또는 현상 롤러(102)의 회전수를 검출함으로써 저항값 R이 회전수의 증가에 따라서 자동으로 조절된다. 예를 들어, 자동 방법에서, 현상기(106)가 사용 초기인 경우에는, 저항값 R이 약 75[㏁]로 설정되고, 11,000 면에 대응하는 인쇄를 실행한 후인 사용 말기의 경우에는, 저항값 R이 약 30[㏁]으로 자동 조절된다. 이것으로, 보다 큰 효과가 얻어질 수 있다.

도 7은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 제4 실시예의 정단면도이다. 도시된 실시예에서도, 전원부(301)의 구성은 제1 실시예와 구별되고, 다른 구성은 제1 실시예와 동일하다. 즉, 제1 실시예에서 전원부에 배열된 고정 저항(301b) 대신에 가변 저항(301c)이 도시된 실시예의 전원부(301) 밖의 현상기(106) 내에 배열된다. 화상 형성 장치의 이 구성에서도, 전술한 문제가 해결될 수 있어, 제1 실시예에 의해 얻어진 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 화상 형성 장치에 의해서, 인쇄 횟수의 증가에 따라 현상 롤러 상의 토너의 대전량이 저하되는 현상이 효과적으로 억제될 수 있어 잠상 운반체에 대한 토너의 공급이 지속적으로 안정화되고 장기간 동안 양호한 인쇄 상태가 유지된다.

본 발명에 따른 화상 형성 장치가 전형적인 실시예에 관해서 도시되고 기술되었다고 해도, 본 발명의 사상과 범주에 벗어나지 않고, 전술한 다양한 다른 변경, 생략 및 추가가 있을 수 있다는 것을 알아야한다. 그러므로, 본 발명의 화상 형성 장치는 상술한 특정 실시예에 한정되지 않고 첨부한 청구항에 제시된 특징을 포함하는 범주 및 동등물 내에서 구현될 수 있는 모든 가능한 실시예를 포함한다.

Claims

화상 형성 장치에 있어서,

잠상 운반체(latent image carrier body),

상기 잠상 운반체 상에 형성된 잠상에 토너를 공급하는 현상 롤러(developing roller),

상기 현상 롤러를 접촉하면서 토너를 공급하는 토너 공급 롤러,

상기 현상 롤러와 접촉하면서, 상기 현상 롤러 상의 토너 양과 토너 대전량을 억제하는 박막 형성 부재, 및

전압 Vsr과 전류 Isr의 관계가 |Vsr|/a + |Isr|/b =1 (여기서, a 및 b는 전원 특성의 상수임)을 만족시키는 방법으로 상기 토너 공급 롤러 및 상기 박막 형성 부재에 바이어스를 공급하기 위한 전원 수단

을 포함하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 전원 수단은 정전압 Vb가 상기 현상 롤러에 인가될 때, 전원 특성의 상수 a가 a 〉 |Vb|인 조건을 만족시키고 상수 b가 b 〉 3인 조건을 만족시키는 전원을 공급하는 화상 형성 장치.
제1항 또는 2항에 있어서, 상기 전원 수단이 상기 전원 특성의 상수 a 및 b 중 적어도 하나를 조절할 수 있는 조절 수단을 포함하는 화상 형성 장치.
제3항에 있어서, 상기 전원 수단이 정전압 전원 및 상기 토너 공급 롤러 및 상기 박막 형성 부재와 상기 정전압 전원의 사이에 삽입된 가변 저항을 포함하고, 상기 조절 수단은 상기 가변 저항을 포함하는 화상 형성 장치.