KR100288615B1

KR100288615B1 - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR100288615B1
Application number: KR1019980058933A
Authority: KR
Inventors: 아쯔시 다께다; 후미떼루 고미; 고우이찌 하시모또; 요시유끼 고미야
Original assignee: 미다라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-12-25
Filing date: 1998-12-26
Publication date: 2001-05-02
Also published as: EP0926569A3; CN1154022C; EP0926569A2; US6215967B1; EP1653297A2; KR19990063504A; EP0926569B1; EP1653297A3; CN1229936A

Abstract

화상 형성 장치는 화상 보유 부재 및 화상 보유 부재를 대전시키기 위해 화상 보유 부재에 접촉 가능한 대전 부재를 포함하며, 화상 영역이 될 상기 화상 보유 부재의 영역에 대한 상기 대전 부재의 대전 동작을 개시하기 전의 기간 및 상기 화상 영역에 대한 대전 동작을 완료한 후의 기간 중에서 적어도 하나의 기간 내에 클리닝 동작이 가능하고, 상기 클리닝 동작의 클리닝 조건이 적어도 하나의 작업에서의 연속 화상 형성 동작의 수에 따라서 변한다.

Description

화상 형성 장치

본 발명은 전자 사진 복사기 및 전자 사진 프린터와 같이, 화상 보유 부재와 접촉 배치될 수 있고 화상 보유 부재를 대전시키기 위하여 전압이 인가되는 대전 부재를 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

도 2는 종래의 전사형 화상 형성 장치(복사기, 프린터, 팩시밀리 등)의 개략적인 수직 단면도로서, 그의 일반적인 구조를 나타낸다.

참조 번호 101은 화상 보유 부재인 전자 사진 감광 부재(이하, 감광 드럼)를 나타내는데, 이 드럼은 회전 드럼의 형태이며, 화살표로 표시된 반시계 방향으로 소정의 원주 속도로 회전 구동된다.

각각의 화상 형성 싸이클에 있어서, 감광 드럼(101)은 화상 형성을 위해 대전되기 이전에 그 전체 원주면이 예비 노광 장치(102)로부터의 광에 노광된다. 이 프로세스는 감광 드럼이 이전의 화상 형성 싸이클 동안에 얻었을 수 있는 전기 메모리를 소거하기 위해 수행된다. 그 다음, 감광 드럼(101)은 대전 프로세스를 거치게 되는데, 여기서 감광 드럼은 대전 수단인 코로나 방식 대전 장치(103)에 의해 소정의 극성 및 전위 레벨로 균일하게 대전된다. 그 다음, 대전된 감광 드럼(101)은 도시되지 않은 노광 수단(감광 드럼(101) 위로 원본 화상을 투사하기 위한 수단, 화상 형성 데이타로 변조된 스캐닝 레이저 빔을 투사하기 위한 수단 등)으로부터의 화상 형성 광 빔(L)에 노광되어, 정전 잠상, 즉 상기 화상 형성 광 빔(L)에 의해 감광 드럼(101)의 균일 대전된 원주면으로부터 전하가 선택적으로 제거되거나 전위 레벨이 감소함에 따라 형성되는 잠재 패턴이 형성된다. 이렇게 형성된 정전 잠상은 현상 수단인 토너 방식 현상 장치(104)에 의해 토너 화상으로 현상된다.

한편, 기록 매체인 전사 매체 P(전사 용지) 한 장이 도시되지 않은 종이 공급 장치에 의해 적절한 타이밍에 화상 형성 장치 안으로 감광 드럼(101)과 코로나 방식 대전 장치(105) 사이로 공급된다. 전사 매체(P)는 감광 드럼(101)과 코로나 방식 대전 장치(105) 사이를 통과함에 따라 감광 드럼(101)에 면하지 않은 측면이 토너의 전위와 반대인 극성으로 대전된다. 결과적으로, 감광 드럼(101) 상의 토너 화상은 전사 매체(P) 상의 감광 드럼(101)에 면하지 않은 측면에 정전기적으로 전사된다.

그 다음, 전사 매체(P)는 코로나 방식 대전 장치(106)에 의해 회전 감광 드럼(101)의 원주면으로부터 정전기적으로 분리되어, 도시되지 않은 고착 장치 안으로 들어가게 되는데, 여기서 토너 화상이 전사 매체(P)상에 고착된다. 그 다음, 최종적으로 토너 화상이 고착된 전사 매체(P)가 복사본 또는 인쇄물로서 화상 형성 장치로부터 출력된다.

2 칼라 이상의 화상을 출력하는 화상 형성 장치의 경우, 화상 형성 장치는 복수의 화상 형성 스테이션을 구비하는데, 각각의 스테이션은 그 자신의 처리 장치를 구비하며, 각 스테이션은 전용 전사 매체 이송 부재에 의해 이송되고 있는 전사 매체 상에 특정 칼라의 토너 화상을 적층하기 위하여 전사 매체의 이송과 동시에 구동한다. 2개 이상의 특정 칼라 토너 화상이 전사 매체 상에 피착된 후, 전사 매체는 전사 매체 이송 부재로부터 분리되어 고착 장치 안으로 들어가게 되는데, 여기서 토너 화상이 전사 매체에 고착된다. 이후, 2개 이상의 고착 토너 화상을 가진 전사 매체가 화상 형성 장치로부터 멀티칼라 또는 풀칼라 복사본 또는 인쇄물로서 출력된다.

전사 매체 위로 토너 화상이 전사된 후, 감광 드럼(101)의 원주면은 클리닝 장치(107)(클리너)에 의해 클리닝됨에 따라, 감광 드럼(101)의 원주면 상에 남아 있던 토너가 제거되어 감광 드럼(101)은 다음의 화상 형성 싸이클에 사용될 수 있게 된다.

화상 보유 부재인 감광 부재, 및 전술한 화상 형성 프로세스, 즉 대전, 노광, 현상, 전사, 고착, 클리닝 등의 프로세스를 실시하기 위한 수단을 위한 다양한 구조가 있다. 또한, 다양한 화상 형성 시스템이 있다.

예컨대, 오랫동안 대전 수단(108)으로 널리 사용되어 온 코로나 방식 대전 장치가 있다. 코로나 방식 대전 장치는 접촉 없이 감광 드럼의 바로 옆에 배치되며, 감광 드럼의 원주면은 대전 장치로부터 방전된 코로나에 노출되어, 감광 드럼의 원주면이 소정의 극성 및 전위 레벨로 대전된다.

그러나, 최근에는 접촉형 대전 장치가 개발되어 왔으며, 이들 중 약간은 코로나 방식 대전 장치에 비해 오존 생성량이 적고 전력 소모가 적다는 이유로 실질적으로 사용되어 왔다. 접촉형 대전 장치의 경우, 감광 드럼의 원주면은 감광 드럼의 원주면과 접촉 배치된 접촉형 대전 부재에 전압을 인가함으로서 소정의 극성 및 전위 레벨로 대전된다.

다양한 접촉형 대전 부재가 있지만, 신뢰성 차원에서 자기 브러시 방식의 대전 부재가 선호되고 있다. 자기 브러시 방식 대전 부재는 자기적으로 브러시 형태로 한정된 자기 입자들로 이루어진 자기 브러시부를 포함한다. 감광 드럼을 대전하는 데 있어서, 이 자기 브러시부는 감광 드럼의 원주면과 접촉하도록 배치된다.

보다 상세하게는, 자기 브러시 방식 대전 부재의 자기 브러시부는 자석, 또는 자석이 내부에 배치된 슬리브의 원주면 상에 직접 자기적으로 브러시 형태로 한정된 도전성 자기 입자들로 이루어진다. 감광 드럼을 대전시키기 위하여, 정지 또는 회전하는 자기 브러시 방식 대전 부재의 자기 브러시부가 원주면과 접촉하도록 배치되고 감광 드럼에 전압이 인가된다.

바람직한 접촉형 대전 부재로 사용되어 온 다른 접촉형 대전 부재, 예컨대 도전성 섬유의 스탠드로 이루어진 브러시(털 브러시 방식 대전 부재), 도전성 고무로 이루어진 롤러(대전 롤러) 등이 있다.

이러한 접촉형 대전 부재는 유기 감광 드럼, 또는 표면층(전하 주입층)이 도전성 입자가 분산된 재료로 구성로 구성되어 있는 대전 대상체, 또는 비정질 실리콘 계열의 감광 부재를 대전하는 데 매우 효과적인데, 그 이유는 이러한 조합이 감광 부재의 원주면을 접촉형 대전 부재에 인가된 바이어스의 DC 성분의 전위 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로 대전할 수 있게 하기 때문이다(일본 특허 출원 1994-3921 참조).

전술한 바와 같은 대전 방법은 ″전하 주입″이라 한다. 이러한 대전 방법(대전 대상체에 전하를 직접 주입하는 방법)은 코로나 방식 대전 장치가 사용하는 방전에 의존하지 않기 때문에, 오존을 생성하지 않으며, 또한 전력 소모량이 감소된다. 따라서 이 방법은 많은 관심을 끌고 있다.

한편, 대전, 노광, 현상, 전사, 고착 및 클리닝 수단 또는 장치와 같은 전술한 처리 수단 또는 장치가 크기면에서 감소함에 따라 화상 형성 장치의 크기가 감소해 왔다. 그러나, 이러한 수단 및 장치의 크기 감소에 의해 달성할 수 있는 화상 형성 장치의 전체 크기 감소면에서 일정한 한계가 있다.

전술한 바와 같이, 화상 전사 후 감광 드럼(101) 상에 잔류하는 토너(잔여 토너 입자)는 클리너(10)에 의해 폐기 토너 입자로서 회수되는데, 이는 환경 보호 및 다른 이유에서 생성되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 소위 ″무클리닝 방식의 시스템″에 기초한 일군의 화상 형성 장치가 출현하였다. 이들은 전술한 클리너(107)를 구비하고 있지 않으며, 감광 드럼(101) 상의 잔여 토너 입자들은 잠상이 현상됨과 동시에 현상 장치(104)에 의해 제거, 즉 회수되어 다시 사용될 수 있게 된다.

이러한 동시 현상-클리닝 방법은 화상 전사 후 감광 드럼(101) 상에 잔류하는 소량의 토너를 다음 화상 형성 싸이클 동안의 포그(fog) 제거 바이어스(현상 장치에 인가된 DC 전압의 레벨과 감광 드럼(101)의 표면 전위의 레벨간의 차 Vback)에 의해 회수하는 방법이다. 이 방법에 따르면, 잔류 토너는 현상 장치(104)에 의해 회수되어 다음 화상 형성 싸이클에 사용된다. 즉, 폐기 토너가 생성되지 않으며, 폐기 토너에 관련한 유지 보수가 필요 없게 된다. 무클리닝 방식은 공간면에서 또 다른 큰 장점을 제공하게 되어 화상 형성 장치는 크기가 크게 감소할 수 있다.

접촉형 대전 장치는 자체의 문제점이 있다. 예컨대, 대전 대상체와 접촉 배치된 접촉형 대전 부재는 대전 대상체 상의 오염물 또는 전술한 물질을 끌어들인다. 즉, 접촉형 대전 부재는 쉽게 오염된다. 오염량이 일정 레벨을 초과하는 경우, 대전 장치는 성능이 저하되어, 대전 대상체를 원하는 전위 레벨로 대전할 수 없게 되거나, 대전 대상체를 불균일하게 대전시키게 된다.

또한, 감광 부재와 같은 화상 보유 부재를 대전하기 위한 수단인 접촉형 대전 장치와, 화상 전사 후 화상 보유 부재상에 잔류하는 토너를 클리닝하기 위한 전용 클리너를 사용하는 화상 형성 장치의 경우에도, 토너 입자들, 및 현상기 안에 들어 있는 실리카 같은 소위 외부 첨가제가 클리너 곁을 지난다. 이러한 입자의 양은 적지만, 화상 형성 싸이클이 반복됨에 따라 화상 보유 부재의 이동에 의해 접촉형 대전 부재로 연속적으로 운반되어 접촉형 대전 부재에 달라붙거나 혼합된다. 즉, 전술한 전용 클리너를 구비한 화상 형성 장치의 경우에도, 접촉형 대전 부재가 오염될 수 있다.

통상, 토너 입자, 실리카 입자 등의 전기 저항은 대전 부재의 저항에 비해 상당히 높다. 따라서, 토너 입자, 실리카 입자 등이 일정 레벨을 초과하는 양으로 접촉형 대전 부재에 달라붙거나 혼합되는 경우, 즉 접촉형 대전 부재의 오염이 포화 상태가 된 경우, 접촉형 대전 부재의 전기 저항은 일정 부분 또는 전체가 증가하게 되어, 접촉형 대전 부재가 화상 보유 부재를 원하는 전위 레벨로 대전시키지 못하게 하거나, 접촉형 대전 부재가 화상 보유 부재를 불균일하게 대전시키게 하여, 화상 형성 장치가 열악한 화상을 생성하게 한다.

토너 입자에 의한 접촉형 대전 부재의 오염, 및 그에 따른 열악한 화상의 형성은 전술한 무클리닝 화상 형성 장치, 즉 화상 전사 후 화상 보유 부재 상에 남아 있는 토너를 제거하기 위한 전용 클리너를 구비하지 않은 화상 형성 장치의 경우에 특히 두드러진다.

이것은 다음과 같은 원인 때문이다. 즉, 무클리닝 화상 형성 장치의 경우, 화상 전사 후 화상 보유 부재 상에 남아 있는 토너는 화상 보유 부재의 연속 이동에 의해 접촉형 대전 부재로 직접 이동하여 그에 달라붙거나 혼합된다. 따라서, 접촉형 대전 부재는 빠르게 그리고 과다하게 토너에 의해 오염된다.

또한, 최근에 각종 사무실 등에 도입된 복사기 및 프린터의 수가 증가함에 따라, 고효율의 화상 형성 장치, 즉 인쇄 동작 외의 동작에 극도로 적은 시간을 소모하는 화상 형성 장치에 대한 요구가 있어 왔다. 이것은 각각의 작업(화상 형성 장치의 시동으로부터 최종적인 화상 형성 후속 프로세스의 종료시까지의 절차)이 요구하는 인쇄 수가 작을 때에는 실제의 인쇄 동작 외의 동작에 소모되는 시간이 실제 인쇄에 소모되는 시간보다 상대적으로 길어 다소 비합리적이기 때문이다.

이것은 2 칼라 이상의 화상을 출력할 수 있는 화상 형성 장치의 경우에도 사실이다.

본 발명의 주 목적은 실제적인 화상 형성 동작 이외의 동작에 소모되는 시간을 가능한 한 많이 줄일 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 대전 부재 오염의 원인이 되는 대전 실패 또는 불균일한 대전이 발생하지 않는 화상 형성 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 대전 부재가 장기간 동안 최대 대전 성능을 유지하는 화상 형성 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 대전 부재가 클리닝되는 조건을 작업 길이에 따라 변경할 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 상기 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부된 도면과 관련하여 아래에 설명되는 본 발명의 바람직한 실시예의 설명을 고려할 때 더 명백하게 될 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 화상 형성 장치의 수직 단면도로서, 화상 형성 장치의 전반적인 구조를 나타내는 도면.

도 2는 감광 부재의 원주 부분의 개략도로서, 원주 부분의 적층 구조를 나타내는 도면.

도 3은 화상 형성 부재의 자기 브러시 방식 대전 장치부의 전반적인 구조와, 대전 장치부를 위한 제어 시스템의 회로도를 나타내는 개략도.

도 4는 화상 형성 장치의 현상 장치부의 수직 단면도로서, 현상 장치부의 전반적인 구조를 나타내는 도면.

도 5는 자기 브러시 방식 대전 장치에 3개의 다른 전압이 인가될 때, 자기 브러시 방식 대전 장치의 자기 브러시 안에 혼합되는 토너의 양과, 감광 부재의 원주면이 대전되는 전위 레벨간에 발생하는 관계를 나타내는 그래프.

도 6은 자기 브러시 방식 대전 장치에 3개의 다른 전압이 인가될 때, 자기 브러시 방식 대전 장치의 자기 브러시에 혼합되는 토너의 양의 변화를 나타내는 그래프.

도 7은 화상 형성 데이타의 누적량과 자기 브러시 방식 대전 장치에 혼합되는 토너의 양 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 8은 자기 브러시 방식 대전 장치에 혼합되는 토너의 양과, 대전 장치를 클리닝하는 데 필요한 시간의 양 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 9는 본 발명의 한 실시예의 풀칼라 화상 형성 장치의 수직 단면도로서, 전반적인 장치 구조를 나타내는 도면.

도 10은 작업 길이와, 예비 회전 클리닝에 허용되는 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 11은 작업 길이와, 화상 형성 후 회전 클리닝에 허용되는 시간 사이의 관계를 나타내는 그래프.

도 12는 종래의 화상 형성 장치의 개략적인 수직 단면도로서, 전반적인 장치 구조를 나타내는 도면.

〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉

1 : 감광 드럼

2 : 대전 수단

3 : 레이저 스캐너

4 : 현상 장치

5 : 종이 공급 카세트

6 : 벨트형 전사 장치

제1 실시예(도 1-4)

(1) 화상 형성 장치의 전반적인 구조(도 1)

도 1은 본 발명의 제1 실시예의 화상 형성 장치의 수직 단면도로서, 화상 형성 장치의 전반적인 구조를 나타내는 도면이다. 본 실시예의 화상 형성 장치는 전사형 전자 사진 화상 형성 프로세스를 이용하는 레이저 빔 프린터이다.

참조 부호 A 및 B는 각각 레이저 빔 프린터, 및 레이저 빔 프린터 위에 장착된 화상 스캐너를 나타낸다.

a) 스캐너(B)

화상 스캐너(B)와 관련하여, 참조 번호 31은 장치의 상부에 배치된 고정 원본 배치 유리 플래튼을 나타낸다. 복사 동작에서, 원본은 유리 플래튼(31) 상에 배치된다. 보다 상세하게는, 원본은 복사될 화상이 아래를 향하도록 유리 플래튼(31)의 상부 표면 상에 배치되며, 도시되지 않은 원본 가압판으로 덮인다.

참조 번호 32는 원본을 조명하기 위한 램프(32a), 단초점을 가진 렌즈 어레이(32b), CCD 센서(32a) 등을 포함하는 스캐너 유닛을 나타낸다. 도시되지 않은 복사 버튼이 눌리면, 유닛(32)은 유리 플래튼(31)의 좌측 모서리의 실선으로 표시된 홈 위치로부터 유리 플래튼(31)의 바닥측을 따라 우측으로 이동하여 소정의 위치에 도달한 후, 시작점, 즉 실선으로 표시된 홈 위치를 향해 뒤로 이동하게 된다.

유닛(32)이 반환점을 향해 이동하는 동안, 원본 배치 유리 플래튼(31) 상에 배치된 원본(G)의 하향면 또는 화상 보유면은 원본 조명 램프(32a)에 의해 조명되는 동안 유닛(32)에 의해 플래튼(31)의 좌측 모서리로부터 시작하여 우측으로 스캐닝된다. 화상 보유면이 스캐닝될 때, 화상 보유면에 의해 반사된 광은 단초점을 가진 렌즈 어레이(32b)에 의해 CCD 센서(32c) 안으로 집광된다.

CCD 센서(32c)는 수광부, 전사부 및 출력부로 구성되어 있다. CCD 센서(32c)의 수광부에 의해 광 형태의 신호가 수신되어 전위 형태의 신호로 변환된다. 그 다음, 전위 형태로 형성된 신호는 전사부에 의해 클럭 펄스에 동기하여 출력부로 연속 전사된다. 출력부는 전위 형태의 신호를 전압 형태의 신호로 변환하고, 증폭하며, 임피던스를 감소시켜 출력한다. 이렇게 얻어진 아날로그 신호는 공지된 화상 처리 루틴을 통해 디지탈 신호로 변환된 다음, 프린터(A)로 전송된다. 스캐닝되는 화상이 멀티칼라 화상인 경우, 화상은 필터가 다른 CCD들을 사용하여 주 칼라 화상으로 분리되는 것이 바람직하다. 즉, 원본(G)에 관한 화상 정보는 스캐너(B)에 의해 판독되어, 스캐너(B)에 의해 연속적인 디지탈 전기 신호(화상 형성 신호)의 형태로 출력된다.

b) 프린터(A)

하나의 화상 형성 수단을 사용하여 단색 화상이 형성되거나, 2개 이상의 화상 형성 수단을 사용하여 멀티칼라 화상이 형성되든지 간에, 화상 형성 수단의 각 유닛에 의해 사용되는 화상 형성 프로세스는 기본적으로 다른 유닛의 화상 형성 수단에 의해 사용되는 것과 동일하다. 따라서, 화상 형성 장치의 구조 및 동작은 단색 화상 형성 장치를 참조하여 설명된다.

프린터(A)에서, 참조 번호 1은 회전 드럼 형태의 화상 보유 부재인 전자 사진 감광 부재(드럼)를 나타낸다. 본 실시예의 감광 드럼(1)은 전하 주입층을 구비하는데, 이 층은 음으로 대전될 수 있는 유기 광전도 재료로 이루어지며 감광 드럼(1)의 상부층을 구성한다. 이 감광 부재(1)는 2절에서 후술된다.

감광 드럼(1)은 본 실시예에서 100 mm/sec 인 소정의 원주면 속도로 중심축에 대해 화살표로 표시된 반시계 방향으로 회전 구동된다. 감광 드럼이 회전 구동될 때, 그 원주면은 대전 수단(2)에 의해 음 전위 레벨로 균일하게 대전된다.

본 실시예에서 대전 수단(2)은 자기 브러시를 사용하는 접촉형 대전 장치이다. 이 대전 장치(2)는 3절에서 상세히 후술된다.

균일하게 대전된 회전 감광 드럼(1)의 원주면은 스캐너(B) 측에서 프린터(A) 측으로 전송된 화상 형성 신호로 변조되어 레이저 스캐너(3)로부터 출력된 스캐닝 레이저 빔(L)에 노광된다. 결과적으로, 화상 스캐너(B)에 의해 원본(G)으로부터 광전기적으로 판독된 화상 형성 데이타를 반영하는 정전 잠상이 화상의 한 단부로부터 시작하여 감광 드럼(1)의 원주면 상에 점진적으로 형성된다.

레이저 스캐너(3)는 발광 신호 조명 신호 생성기, 고체 레이저 소자, 시준 렌즈 시스템, 회전 다각 미러 등으로 이루어진다.

회전 감광 드럼의 원주면은 다음의 방법으로 레이저 스캐너(3)로부터 투사된 스캐닝 레이저 빔(L)에 노광된다. 먼저, 화상 형성 신호가 발광 생성기 안으로 입력되는데, 여기서는 화상 형성 신호로 변조된 발광 신호가 생성된다. 그 다음, 화상 형성 신호로 변조된 발광 신호에 의해 고체 레이저가 소정의 주파수 턴 온/오프되어 고체 레이저 스캐너(3)로부터 화상 형성 신호로 변조된 레이저 빔(L)이 방출된다. 그 다음, 고체 레이저로부터 방출된 레이저 빔(L)의 플럭스가 시준 렌즈 시스템에 의해 실질적으로 평행하게 된다. 그 다음, 레이저 빔은 화살표로 표시된 반시계 방향으로 고속 회전하는 다각 미러에 의해 반사된다. 그 결과, 레이저 빔(L)은 f-θ 렌즈군에 의해 감광 드럼(1)의 원주면 상에 한 점으로 집광되면서 스캐닝 운동을 한다. 즉, 감광 드럼(1)의 원주면은 화상 형성 신호로 변조된 레이저 빔(L)에 의해 그 회전 방향에 수직한 방향으로 1회 스캐닝된다. 결과적으로, 레이저 스캐너(3)의 단일 스캐닝에 상당하는 잠상의 일부가 감광 드럼(1)의 원주면 상에 형성된다. 그 다음, 레이저 스캐너(3)가 다음 스캐닝을 시작하기 전에 감광 드럼(1)이 소정의 각도로 회전하여 레이저 빔(L)의 스캐닝 방향에 수직한 방향으로 소정 거리만큼 감광 드럼(1)의 원주면이 스크롤된다. 레이저 빔(L)에 의한 스캐닝과 감광 드럼(1)의 원주면의 스크롤링의 조합이 연속적으로 수행되어 화상 형성 신호에 따라 감광 드럼(1)의 원주면을 가로지르는 전위 레벨을 연속적으로 변화시킨다. 즉, 감광 드럼(1)의 원주면 상에 정전 잠상이 형성된다.

그 다음, 회전 감광 드럼(1)의 원주면 상에 형성된 정전 잠상은 현상 장치(4)에 의해 토너 화상으로 연속 현상된다. 이 실시예에서, 정전 잠상은 토너 화상으로 역으로 현상된다. 이 실시예의 현상 장치(4)는 2개의 부품으로 구성된 현상기와 접촉형 현상 방법을 사용하는 현상 장치이다. 이 현상 장치(4)는 4절에서 상세히 후술된다.

한편, 종이 공급 카세트(5)에 저장된 기록 매체인 전사 매체(P)의 종이들은 종이 공급 롤러(5a)에 의해 하나씩 프린터(A) 안으로 공급된다. 프린터(A)에서, 전사 매체(P)가 이미 제어된 타이밍으로 레지스트레이션 롤러(5b)에 의해 전송 스테이션(T)으로 공급된다. 전송 스테이션(T)은 광감 드럼(1)에 의해 형성된 접촉 닙(contact nip) 및 전송 수단인 벨트형 전사 장치(6)로 구성된다.

전송 스테이션(T)에서, 토너 화상은 전사 장치(6)의 벨트에 의해 형성된 루프의 내측면에 위치한 전송 전하 블레이드(6d)에 의해, 연속적으로 그리고 전기적으로 전사 매체(P)의 표면에 전사된다. 이 전사 장치(6)는 이후의 섹션 6에서 자세히 설명될 것이다.

전송 스테이션(T)을 통해 지나가는 동안 토너 화상을 받은 후, 전사 매체(P)는 메인 엔드에서 시작하여 감광 드럼(1)의 표면으로부터 점차적으로 분리되어, 전사 장치(7)에 의해 고정장치(8)에 전송된다. 이 고정 장치(8)에서 토너 화상은 전사 매체(P)에 의해 열적으로 고정되고, 토너 화상이 고정된 전사 매체(P)는 화상 형성 장치로부터 카피 또는 프린터로서 출력된다.

이 발명은 클리너가 없는 화상 형성 장치 즉, 감광 드럼(1)의 주요한 대전을 하기에 앞서, 토너 화상을 전송한 후 감광 드럼(1)의 외부 표면을 클리닝하기 위한 클리너를 구비하지 않은 화상 형성 장치와 관련하여 설명된다. 그러나, 본원 발명은 또한 감광 드럼(1)의 주요한 대전을 하기에 앞서, 토너 화상을 전사한 후 남아있는 토너를 클리닝하기 위한 클리너를 갖추고 있는 화상 형성 장치에도 적용할 수 있다.

토너 화상을 전사 매체(P)에 전송한 후, 확실히 많은 양의 토너가 감광 드럼(1)의 외부 표면에 남는다. 이 남아있는 토너는 양의 극성을 가진 토너 입자들과 음의 극성을 가진 토너 입자들을 포함한다. 토너 입자들의 극성에서의 차이는 토너 화상이 기록 매체 P위에 전송될 때 일어나는 전기적인 방전에 기인하다. 다른 극성들을 가지는 토너 입자들의 혼합물로 구성된 남아 있는 토너가 자기 브러시 방식 대전 장치(20) 즉, 접촉형 대전 장치에 도달하면, 그 안에서 양의 극성을 가지는 토너입자들은 자기 브러시 방식 대전 장치(20)의 자기 브러시 부분(23)안으로 복구되고, 그것에 의해 마찰 전기적으로 또는 다른 과정으로, 음의 극성으로 대전되어서 그 때 감광 드럼(1)위로 방출된다. 모든 입자들이 이 부분에서 음의 극성으로 대전되어 있는 여분의 토너는 현상 장치(4)의 현상 스테이션(m)에 전송된다. 이런 입자들은 현상 스테이션(m)안에서, 정전 잠상이 현상 장치(4)에 의해 현상되는 동안에 전계를 제거하는 안개에 의해 현상 장치(4)안으로 복구된다. 자기 브러시 방식 대전 장치(20)에 의해, 여분의 토너 복구 효율을 향상시키기 위해, 교류 전압을 자기 브러시 방식 대전 장치(20)에 대전된 직류 전압에 중첩시킨다. 다수의 사본을 계속해서 만들어 내기 위한 화상 형성 작동을 할 때, 여분의 토너는 감광 드럼(1)을 대전하는 대전 장치(20)에 도달한다. 그래서, 감광 드럼(1)의 외부 표면의 여분의 토너 전송 부분이 여분의 토너를 가진 채 대전이 되고, 레이저 빔(L)에 노출된다. 말하자면, 정전 잠상은, 여분의 토너가 남아 있는 부위를 가로질러, 감광 드럼(1)위에 형성된다. 그때, 감광 드럼(1)의 잠상 전송 부분이 현상 스테이션(m)에 들어간다. 토너가 화상 현상 전계에 의해 화상 현상 슬리브로부터 잠상의 광영역(light areas)에 붙어 있는 동안, 여분의 토너는 전계를 제거하는 안개에 의해 현상 슬리브 위로 전송된다. 다시 말하면, 감광 드럼(1)은 여분의 토너를 잠상이 현상되는 동일한 시간과 위치에서 제거한다.

상기의 설명에서 분명해진 것처럼, 음의 극성의 여분의 토너 입자들은 자기 브러시 방식 대전 장치에 의해 복구되지 않고, 현상 장치(4)에 의해 기록된다. 그러나, 음의 극성을 가지는 여분의 토너 입자들 중에서, 충분히 높은 전위 레벨을 가진 것들은 현상 장치(4)에 의해 복구되지 않고, 전송 스테이션(T)으로 반송된다. 그리고 그것들은 전송 스테이션(T) 안에서 전사 매체(P)로 전사되어 때때로 가시적인 화상 결함들처럼 보인다. 이러한 문제를 방지하기 위해서, 이 실시예에서는 화상 형성 장치에 예비적인 대전 부재(10, 제2 접촉형 대전 부재)를 제공하고 있다. 이 부재는 전기적으로 도전 섬유(10000/인치의 스트렌드 밀도; 5×10⁶Ω의 저항값 임)로 형성된 브러시로 구성되어 있고, 감광 드럼(1, 제1 접촉형 대전 부재)의 회전 방향에 대해 자기 브러시 방식 대전 장치(20)의 상향의 한 지점에 위치하고, 또한 감광 드럼(1), (자기 브러시 방식 대전 장치(20)와 전송 스테이션(T)사이의 지점)의 회전 방향에 대해 전송 스테이션(T)의 하향의 한 지점에 위치한다. 예비 대전 부재(10)는 이론적인 연장 길이가 거의 3 mm이고, 그 자신과 감광 드럼(1)의 표면 사이의 접촉 닙(contact nip)을 형성한다. 감광 드럼(1)의 회전 방향에 대한 접촉 닙의 너비는 거의 3 mm이다.

이 보조 대전 부재(10), 또는 제2 접촉형 대전 부재에, 전기적 전원 소스(S4)로부터 500V의 전압이 인가된다. 이 500V 전압의 극성은 자기 브러시 방식 대전 장치(20)에 인가되는 직류 전압의 극성과 반대이다.

상기에서 설명된 배열에 따르면, 상당히 많은 양의 음의 전하를 가진 여분의 토너 입자들이 그들의 전하를 제거하거나, 또는 양의 극성으로 대전시키는 이 보조 부재(10)에 의해 포획된다. 그 때, 그것들은 감광 드럼(1) 위로 반송되고 자기 브러시 방식 대전기(20) 또는 현상 장치(4)에 의해 복구된다. 보조 대전 부재(10)의 존재에 의해서, 토너 화상이 전송된 후, 감광 드럼(1)의 위에 남아있는 모든 토너 입자들의 극성은 양이 된다. 그러므로 여분의 토너 입자들은 대전 장치(20)에 의해 한 번 복구된다. 결과적으로, 앞서의 화상 형성 사이클에서 형성된 화상 패턴이 이후의 화상 형성 사이클에 의해 형성된 화상에 나타나는 것을 방지할 수 있다.

(2) 감광 드럼(1) (도 2)

이 실시예에서 감광 드럼(1) (감광 부재), 또는 화상 보유 부재로서, 통상의 유기 감광 구조가 제공될 수 있다. 또한, Cds, Si, Se와 같은 무기 반도체 위에 위치한 감광 부재도 제공될 수 있다. 그러나, 표면층이 10⁹내지 10¹⁴Ω 범위의 용적 저항률을 가진 유기 감광 부재, 감광 부재에 기초한 비정형 실리콘 등은 다른 것들에 비해 더 바람직하다. 이는 그들이 전하들이 직접 주입되게 하고, 오존 발생을 일으키며, 전력 소비를 줄이는데 더 효과적이기 때문이다. 더욱이, 그들은 다른 것들에 비해 더 효율적으로 대전된다.

이 실시예에서, 감광 드럼(1)은 제일 상층을 구성하는 전하 주입층이 제공된다. 이는 음의 극성으로 대전 가능한 감광 부재이다. 이는 지름 30 mm의 드럼 형태의 알루미늄층(이하에서는 알루미늄 층이라함)과 그 위에 순서대로 놓여있는 제1 층 내지 제5 층으로 구성되어 있다. 이 5 개의 층에 대해서는 후술하기로 한다. 도 2는 감광 드럼(1)의 외부표면의 수직 단면으로서, 이 부분의 박편 부재를 도시하고 있다.

제1 층(12): 알루미늄층의 외부 표면을 부드럽게 하기 위해 제공되어있는 20 ㎛ 두께의 도전층.

제2 층(13): 알루미늄층(11)에서부터 주입되는 양의 전하가 감광 드럼(1)의 최외각층에 주어진 음의 전하를 소거시키는 것을 방지하기 위한 역할을 수행하는 1 ㎛ 두께의 양의 전하 주입방지층, 이 층의 전기적 저항은 아밀란 수지(amilan resin)와 methoxy-methyl-nylon을 사용하여 거의 1×10⁶Ω의 매질 저항으로 조정되어 있다.

제3 층(14): 디아조(diazo) 그룹 색소체가 그 속에서 확산되는 수지로 구성되어 있어서, 빛에 노출되면 양과 음의 전하 쌍들을 생성시키는 거의 0.3 ㎛ 두께의 전하 발생 층.

제4 층(15): P-타입의 반도체로 구성된 전하 전송층으로서, 말하자면, 그 속에서 하이드로존(hydrazone)이 확산되어 있어, 감광 드럼(1)의 표면층에 주어진 음의 전하가 안쪽으로 이동하는 것을 방지하고, 반면에 전하 발생층(14)에서 발생된 양의 전하가 감광 드럼(1)의 표면으로 전달되도록 한다.

제5 층(16): 전기적 절연 결합으로 구성된 코팅된 전하 주입층으로서, 그 안에서 도전 입자들(16a), 말하자면 거의 0.03 ㎛의 지름을 가지는 SnO₂의 미세 입자들이 확산되어 있다. 특히, 제어된 양의 도전률이 되도록 수지의 저항률을 줄이기 위해, 전기적으로 절연인 내용물인 안티몬(antimony)으로 70 중량% 비로 전기적으로 절연인 수지가 도핑되어 있다.

상기에서 설명되어진 대로 준비한 액체는 디핑(dipping), 스프레잉(spraying), 롤러-페인팅(roller-painting), 빔-페인팅(beam-painting) 또는, 다른 코팅 방법들에 의해 거의 3.0 ㎛ 두께로 제4 층 위에 코팅된다.

전하 주입 층(표면 층)의 용적 저항률은 10¹²Ω.cm 이다. 용적 저항률을 상기에서 설명한대로 제어하는 것은 전하가 감광 드럼(1)에 직접 주입되고 그 결과로 높은 품질의 화상을 만들어 낼 수 있어, 효율성을 향상시킬 수 있다. 감광 물질은 유기 광도체일 필요는 없다. 그것은 a-Si일 수도 있어, 감광 드럼(1)의 내구성을 향상시킨다.

감광 드럼(1)의 표면층의 용적 저항률은 아래와 같은 방법으로 얻어진 값이다. 말하자면, 금속 전극의 두 부분을 200 ㎛ 거리를 두고 위치시켜서, 두 전극 사이에 표면층을 형성하기 위해 준비된 액체를 흘리므로, 두 전극 사이의 표면층 사이에 동일한 막 형성된다. 그때, 23 ℃와 50 % RH 상태에서 두 전극 사이에 100V 의 전압을 가하는 동안에, 두 전극 사이에 형성된 막의 용적 저항률이 측정된다.

(3) 대전 장치(2) (도 3)

이 실시예에서 대전 장치(2)는 자기 브러시를 제공하는 접촉형 대전 장치로 구성되어 있다. 도 3은 대전 장치(2)의 일반적인 구조를 도시한 도면이다. 도면 부호(20)는 접촉형 대전 장치를 나타내고 있어, 이는 자기 브러시를 구성하며, 그것의 자기 브러시가 감광 드럼(1)에 밀착되도록 하기 위해 감광 드럼(1)에 근접하게 위치되어 있다.

이 실시예에서의 대전 장치(20)에 배치된 자기 브러시는 회전 스리브형이다. 말하자면, 그것은 자기 롤러(21), 슬리브(22), 자기 브러시(23)로 구성되어 있다. 자기 롤러(21)는 비회전식으로 제공된다. 슬리브(22)는 비자기적이고 외부 지름이 16 mm이다. 이는 자기 롤러(21) 주위에 회전하도록 조정되어있다 (전극으로 사용되는, 비자성 도체인 슬리브임). 자기 브러시(23)는 슬리브(22)의 안에서 자기 롤러(21)의 자력에 의해 슬리브(22)의 외부 표면에 위치한, 도전인 자성 물질들로 구성되어 있다.

대전 장치(20)에 기초한 자기 브러시는 감광 드럼(1)에 근접하게 위치하고 있어서, 그들의 표면들이 서로 평행하고, 자기 브러시(23)는 자기 드럼(1)의 표면에 접촉하고 있으며, 감광 드럼(1)의 회전 방향의 관점에서 광드럼(1)에 대항한 자기 브러시(23)에 의해 형성된 접촉 닙(n, 대전 스테이션)의 너비가 거의 5 mm가 된다.

자기 브러시(23)를 형성하기 위한 바람직한 자기 입자들에 관해서는, 그들이 평균 입자 지름이 10 내지 100 ㎛이고, 포화 자화가 20 내지 250 emu/cm³이고, 전기적 저항이 1×10²내지 1×10¹⁰Ω.cm인 자기 입자들이다. 더욱, 감광 드럼(1)이 핀 구멍들, 말하자면 전기적 절연 관점에서 결함들을 가질 수도 있는 점을 고려하면, 전기적 저항이 많아야 1×10⁶Ω.cm인 자기 입자들을 제공하는 것이 바람직하다. 그러나, 대전 장치(20)의 대전 능력을 향상시키기 위해서, 자기 입자들의 전기적 저항은 가능한 작을수록 바람직한다. 그래서, 이 실시예에서 평균 입자 지름이 25 ㎛이고, 200 emu/cm³이며, 5×10⁶Ω.cm인 자기 입자들이 제공된다.

자기 입자들의 저항 값은 다음과 같은 방법으로 얻어진다. 말하자면, 자기 입자 2 g을 기저 사이즈가 228 mm²인 금속 셀에 둔다. 그리고, 6.6 kg/cm²의 압력과 100 V의 전압을 가하는 동안, 그 셀에 있는 자기 입자들의 전기적 저항을 측정한다.

자기 입자들의 평균 입자 지름은 현미경을 사용하여 측정한, 최대 수평 핵 길이(maximum horizontal cord length)로 나타낸다. 특히, 적어도 300 개의 자기 입자들을 무작위로 골라서, 현미경을 사용하여 그들의 수평 핵 길이들을 실제 측정한다. 그 때, 그들의 측정값들의 수학적 평균치가 얻어진다.

자기 입자들의 자기 특성들을 측정하기 위해 사용되는 장치에 대해서, 자동 자화 B-H 특성 기록 장치 BHH-50(라켄 전자주식회사의 제품임)이 사용될 수도 있다. 측정을 위해서, 내부 지름이 6.5 mm이고, 높이가 10mm인 실린더형 컨테이너에 자기 입자들을 채워넣고, 입자들이 컨테이너 안에서 움직이지 못하도록 거의 2 kg의 무게로 밀봉한다.

자기 브러시를 위하여 자기 입자들로 사용되는 여러 가지 자기 입자들이 있다. 예를 들어, 자기가 자기 물질들로 그 안에서 확산되는 수지로 형성된 입자들이 있다. 그리고, 수지의 전기적 저항을 조절하기 위해서, 말하자면 수지를 도전성이면서 전기적 저항을 조절하기 위해 산화되거나 감소된 표면을 가진 페라이트(ferrite) 같은 순수 자화 물질들, 전기적 저항을 조절하기 위해 수지를 가지고 코팅된 표면을 가지는 페라이트같은 순수 자화 물질들로 만들기 위해 카본 블랙(carbon black)이 확산된다. 이 실시예에서 그들의 전기적 저항을 조절하기 위해 산화되거나 감소된 표면을 가진 페라이트 입자들이 사용된다.

자기 브러시 방식 대전 장치(20)의 비자기 슬리브(22)는 화살표시로 지적되는 반시계 방향으로 회전해서, 대전 스테이션(n)에서의 그것의 회전 방향은 감광 드럼(1)과 반대 방향이다. 감광 드럼(1)은 100 mm/sec의 속도로 회전함에 반해, 그것은 거의 150 mm/sec의 속도로 회전한다.

비자기 스리브(22)에 이미 결정된 전하 바이어스를 전하 바이어스 공급 전력 소스(S1)로부터 인가한다.

이 실시예에서, 화상 형성을 위한 감광 드럼(1)을 대전하기 위해서, 교류전압과 직류전압으로 구성된 오실레이션하는 결합 전압을 비자기 슬리브(22)에 가한다. 직류전압의 레벨은 -550V로 일정하게 유지되고, 교류 전압은 주파수 1 kHz의 정현파와 같은 파형이다. 피크 대 피크 전압(peak-to-peak voltage)은 700V 이다.

비자기 슬리브(22)가 회전할 때, 자기 브러시(23)는 대전 스테이션(n)에 있는 감광 드럼(1)의 외부 표면을 스치면서, 동일한 방향으로 회전한다. 대전 스테이션에서, 자기 브러시(23)가 감광 드럼(1)의 표면을 스칠 때 전하가 자기 브러시(23)로부터 감광 드럼(1)의 표면층으로 들어간다. 말하자면 자기 브러시(23)의 형태로 결집된 자기 입자들이다. 다시 말해서, 감광 드럼(1)의 표면층은 감광 드럼(1)과 대전 장치 사이의 직접 접촉을 통해, 이미 결정된 극성과 전위 레벨로 일정하게 대전된다.

상술된 대로, 이 실시예의 감광 드럼(1)에 그것의 표면층으로 전하 주입층(16)을 제공한다. 그러므로, 그것은 전기 전하가 주입될 수 있다. 다시 말해서, 이미 결정된 전하 바이어스 전압이 비자기 슬리브(22)에 가해질 때, 브러시(23)의 형태로 결집된 자기 입자들로부터 감광 드럼(1)의 표면에 전기 전하가 주어진다. 결과적으로, 감광 드럼(1)의 표면은 전하 바이어스 전압과 같은 전위 레벨로 대전된다. 비자기 슬리브(22)의 회전 속도가 높을수록, 감광 드럼(1)은 더 고르게 대전된다.

도면 부호(26 내지 28)는 자기 브러시 방식 대전 장치(20) 또는 접촉형 대전 부재에 가해지는 전압 값을 변화시키는 바이어스 제어 시스템의 일부를 나타낸다. 이러한 부분들은 섹션 6에서 상세히 후술하겠다.

(4) 현상 장치(4) (도 4)

본원 발명과 호환성이 있는 정전기적 잠상을 토너를 사용하여 현상하는 방법은 일반적으로 후술할 4 개의 주요한 그룹 a 내지 d로 구분될 수 있다.

a. 토너의 코팅된 표면과 감광 드럼(1)사이의 간격은 유지되는 동안에, 블레이드 등을 사용하여 현상 슬리브 위에 코팅된 비자기 토너 또는 슬리브 위에 자기적으로 코팅된 자기 토너를 가지고 정전기적 잠상을 현상한다(단일 콤포넌트 현상기에 기초한 비접촉 현상임).

b. 토너의 코팅된 표면이 감광 드럼(1)과 접촉을 하고 있는 동안에, 비자기 토너 또는, 방법 a에서와 동일한 방법으로 코팅된 자기 토너를 사용하여 현상한다 (단일 콤포넌트 현상기에 기초한 접촉 현상).

c.현상 슬리브 위에 자기적으로 운송된 현상기 층의 표면이 감광 드럼(1)과 접촉을 하고 있는 동안에, 자기 운반자를 가지고 토너를 믹싱해서 구성되어 있고, 자력에 의해 현상 스리브의 표면에 위치한 현상기를 가지고,정전기적 잠상을 현상한다(2 개의 콤포넌트 현상기에 기초한 접촉 현상).

d. 현상기 층의 표면과 감광 드럼(1)의 간격을 유지하는 동안에, 방법 c에서의 현상기와 동일한 방법으로 전송된 현상기를 가지고, 정전기적 잠상을 현상한다 (2 개의 콤포넌트 현상기에 기초한 비접촉 현상).

위에서 나열한 4 개의 현상방법 중에서, 화상 질과 안정도를 고려해서, 방법 c 즉 2 개의 콤포넌트 현상기를 사용한 접촉형 현상 방법이 널리 사용된다.

도 4는 이 실시예에서 현상장치(4)의 수직 단면이다. 그것은 현상 장치(4)의 일반적인 구조를 도시하고 있다. 이 실시예에서 현상 장치는 현상기로 비자기 토너와 자기 운반자의 혼합물을 사용하는 접촉형 현상 장치로 구성되어 있다. 화상 형성 작용에서, 현상 장치(4)는 자력에 의해 현상기 전송 부재의 표면 위의 층(자기 브러시 층)에 이 혼합물 또는 현상기를 보유하고, 이를 현상 스테이션으로 전송한다. 정전기적 잠상을 토너 화상으로 현상하기 위해 감광 드럼(1)의 표면에 접촉한 채 혼합물을 이 현상 스테이션 안에 위치시킨다.

도면 부호(41)는 현상 컨테이너를 가리키고, 도면 부호(42)는 현상 운반자로서의 현상 슬리브를, 도면 부호(43)은 현상 슬리브(42) 안에 정전기적으로 위치하고 있는 자계를 공급하기 위한 수단으로서 자기 롤러를, 도면 부호(44)는 현상기의 얇은 층을 현상 슬리브(42)의 표면 위에 형성하기 위해 블레이드(45)를 조정하는 현상기 층 두께를, 도면 부호(45)는 현상기를 흔들고 운송하기 위한 스크류를 가리킨다. 그리고, 도면 부호(46)는 두 개의 요소 즉, 전송 입자들로서 비자기 토너 입자들(t)과 자기 입자들(c)을 혼합하여 구성되어 현상기 컨테이너(41)에 위치한 현상기를 의미한다.

감광 드럼(1)과의 가장 가까운 거리가 현상 동작 동안에 적어도 거의500 ㎛가 되도록 하기 위해 현상 스리브(42)가 위치한다. 다시 말해서, 자기 현상기의 박막층(46a) 또는, 현상 슬리브(42)의 표면에 전송된 자기 현상기로 형성된 브러시가, 감광 드럼(1)의 표면과 접촉한 채 유지되도록 하기 위해 현상 스리브(42)가 설치된다. 현상 공간(스테이션)은 자기 현상기의 박막층(46a)과 감광 드럼(1)의 표면사이에 접촉에 의해 형성된 닙(m)으로 구성된다.

현상 슬리브(42)는 그 안에 정전기적으로 위치하고 있는 자기 롤러(43)의 주변을 화살표로 나타내어진 반시계 방향으로, 미리 결정된 속도로 회전한다. 그것이 회전할 때, 현상 컨테이너(41) 안에 자기 롤러(43)의 자력에 의해 현상 슬리브(42)의 표면에 현상기의 박막(46) 또는 자기 브러시가 형성된다. 그렇게 형성된 자기 브러시, 또는 현상기의 박막(46)은 그것의 두께를 조정해서, 현상기의 얇고 평평한 층이 되기 위해 현상 컨테이너(41)의 외부로 전송되고, 현상 스테이션으로 전송되어 그 안에서 감광 드럼(1)의 표면과 접촉하게 된다. 그 후, 슬리브(42)의 연속적 회전에 의해 현상 컨테이너(41)로 반송된다.

특히, 현상 슬리브(42)가 회전할 때, 현상기(46)는 자기 롤러(43)의 자극 N3에 의해 현상 스리브(41)의 표면 위에 처음으로 픽업된다. 그 후, 자극 S1의 것과 대응되는 위치와 자극 N1의 것과 대응되는 위치 사이에서, 현상기 층(46)은 감광 드럼(1)의 표면에 수직이 되게 위치한 레귤레이터 블레이드(44)에 의해 두께를 조정해서 현상기의 얇고 평평한 층(46a)이 된다. 그때, 현상 스테이션 안에 있는 자극 S1 또는 주요한 현상 극의 것에 대응되는 위치에서, 자기 현상기 입자들은 블룸 팁(broom tip)의 형태로 집결된다. 브룸 팁(broom tip) 형태의 현상액 입자 응집은 감광 드럼(1) 상의 정전 잠상을 토너 화상으로 현상한다. 그 후에, 현상 슬리브(42) 상의 현상액은, 자기극(N3 및 N2)에 의해 형성된 반발 자기장에 의해 다시 현상 컨테이너(41)로 되돌려진다.

현상 슬리브(42)와 드럼 형태인 감광 드럼(1)의 전기적 도전성 베이스 사이에는, 현상 바이어스 인가 전원 장치(S2)로부터 현상 바이어스 즉, DC 전압과 AC 전압으로 구성된 합성 전압이 인가된다.

본 실시예에서, 잠상을 현상하기 위해 인가되는 DC 전압은 -400V이고, 잠상을 현상하기 위해 인가되는 AC 전압은 피크피크 전압 Vpp로 1500V이고, 주파수는 3000㎐이다. 현상 스테이션에서 현상 바이어스가 인가되면, 현상 슬리브(42) 상의 자기 현상액의 박층(46a) 내의 토너 입자(t) 또는 브러시는 정전 잠상을 반사하는 방식으로 감광 드럼(1)의 주변 표면에 고착된다. 다시 말해, 정전 잠상은 토너 화상으로 현상된다.

일반적으로, 두 가지 성분으로 이루어진 현상액을 이용하는 현상 방법의 경우에, 교류 전압의 인가는, 비록 화상을 흐리게 하는 경향을 가질 위험성이 있긴 하지만, 현상 효율을 증가시키고, 따라서 화상 품질을 향상시킨다. 그러므로, 현상 장치(4)에 인가되는 DC 전압의 레벨과 감광 드럼(1)의 표면층에 주어지는 전하의 전위 레벨간에 일정량의 차이를 제공하여 흐릿한 화상이 생성되지 않도록 하는 것이 일반적이다.

포그(fog) 발생을 방지하기 위한 전위 레벨 간의 이러한 차이는 ″포그 제거 전위(Vback)″라고 칭한다. 이러한 전위 레벨 차의 존재로 인해, 화상 현상 기간 동안, 현상액이 없을 것을 필요 조건으로 하는 감광 드럼(1)의 주변 표면의 영역에 토너가 고착하는 것이 방지된다.

정전 잠상을 현상하는 데 토너가 소비됨에 따라, 현상액 컨테이너 내의 현상액(46)의 토너 밀도(토너 대 캐리어의 비)는 점차 감소한다. 이것은 설명되지 않은 검출 수단에 의해 검출된다. 토너 밀도가 선정된 최저의 허용 가능 밀도까지 감소하면, 토너 공급부(47)로부터 현상액 컨테이너(41) 내의 현상액(46)에 토너(t)가 공급되어, 현상액 컨테이너(41) 내의 현상액(46)의 토너 밀도는 항상 선정된 허용 가능한 수준으로 유지된다.

본 실시예에서 사용되는 현상액(46)은 아래의 두 가지 성분을 6:94의 비율로 혼합함으로써 형성된다.

토너 입자(t) : 평균 입자 직경이 6㎛이고, 네가티브로 대전된 토너 입자와 평균 직경이 20㎚인 산화 티탄 입자(무게의 1%)의 혼합물.

캐리어(c) : 205emu/㎤의 포화 자기화를 가지고 평균 입자 직경이 35㎛인 자기 캐리어.

체적 측정의 평균 입자 직경은 다음과 같은 방법에 의해 측정된다.

측정 장치로서, 콜터 카운터 TA-11(Coulter counter, Coulter Co., Ltd.)이 사용되고, 여기에 수치 평균 분포 및 체적 평균 분포를 출력하는 인터 페이스(Nikkaki Co., Ltd.) 및 개인용 컴퓨터 CX-1(Canon Inc.)이 접속된다. 전해질로는, 1종 염화 나트륨의 1% 수용액이 준비된다.

이러한 염화 나트륨의 수용액 100-150㎖에, 0.1-5㎖의 계면 활성제(알킬벤젠 술폰산이 바람직함)가 분산제(dispersant)로서 첨가되고, 0.5-50㎎의 시험재가 첨가된다.

시험재가 떠 있는 전해질은 초음속 분산기로 약 1-3분 동안 처리된다. 그 다음, 크기가 2-40㎛의 범위에 있는 입자들의 입자 크기 분포가 100㎛ 개구로 고정된 상기의 콜터 카운터 TA-II로 측정되고, 체적 분포가 얻어진다. 이렇게 얻은 체적 분포로부터, 시험재의 체적 평균 입자 직경이 얻어진다.

(5) 전사 장치(6) (도 1)

전술한 바와 같이, 본 실시예의 전사 장치는 전사 벨트형이다. 참조 기호(6a)는, 구동기 롤러(6b)와 폴로어 롤러(follower roller; 6c) 사이에 연장되고, 그들이 서로 만나는 감광 드럼(1)의 주변 표면과 동일한 방향으로 감광 드럼(1)의 원주 속도와 실질적으로 동일한 속도로 회전 구동되는 엔드리스 전사 벨트를 나타낸다. 참조 기호(6d)는 전사 벨트(6a)의 루프 내에 배치된 전송 전하 블레이드(transfer charge blade)를 나타낸다. 전송 전하 블레이드(6d)는, 벨트 루프의 상단면에서 감광 드럼(1) 상에 전사 벨트(6a)를 누름으로써 전사 벨트 및 감광 드럼(1)이 전송 닙(T)을 형성하게 한다. 전사 바이어스가 전송 전하 블레이드(6d)에 인가되면, 전사 매체(P)는 바닥면으로부터 토너 전하의 극성과 반대의 극성으로 대전된다. 결과적으로, 전사 매체(P)가 전송 스테이션(T)을 통과하는 동안, 감광 드럼(1) 상의 토너 화상은, 전사 매체(P)의 리딩 에지부터 시작하여 전사 매체(P)의 상부면 상에 정전기적으로 전송된다.

본 실시예에서, 벨트(6a)는 75㎛ 두께의 폴리이미드막으로 형성된다.

벨트(6a)용 재료는 폴리이미드 수지만으로 제한될 필요는 없다. 폴리에틸렌테레프탈레이트 수지, 폴리플루오르비닐리덴 수지, 폴리에틸렌나프탈레인 수지, 폴리에테르 에테르 케톤 수지, 폴리에테르술폰 수지 및 폴리우레탄 수지 등의 플라스틱 재료 또는 불화 고무 및 실리콘 고무 등의 고무도 바람직한 결과를 낼 수 있다. 벨트 두께도 반드시 75㎛일 필요는 없다. 25-2000㎛의 범위 내, 바람직하게는 50-150㎛의 범위 내이면 상관없다.

전송 전하 블레이드(6d)의 저항은 1×10⁵- 1×10⁷Ω이고, 두께는 2㎜이며, 길이는 306㎜이다. 토너 화상을 전송하기 위해, 포지티브 극성의 바이어스가 이 전송 전하 블레이드(6d)에 인가되는 한편, 전원 장치는 블레이드를 통하는 전류가 15㎂로 유지되도록 제어된다.

(6) 접촉형 대전 부재에 인가되는 바이어스의 제어

대전 부재

전술한 바와 같이, 접촉형 대전 장치의 경우에는, 접촉형 대전 부재가 대전될 물체와 접촉하여 배치되므로, 오염 물질 또는 외부 물질에 의해 오염되기 쉬우며, 이들은 대전될 물체로부터 접촉형 대전 부재에 달라붙게 된다. 오염 진척도가 허용 가능한 수준을 넘어서면, 접촉형 대전 부재는 대전 성능을 상실하게 된다. 예를 들어, 물체를 원하는 전위 레벨로 대전하는 데 실패할 수 있으며, 또는 대전될 물체를 불균일하게 대전시킬 수 있다.

일반적으로, 접촉형 대전 장치를 채용하는 화상 형성 장치에, 화상 전송 후에 화상 보유 부재 상에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 전용 클리닝 장치가 장착된 경우에도, 그 클리닝 장치가 토너 입자, 현상액 내에 함유된 실리카와 같은 외부 첨가제 등 즉, 오염 물질을 감광 드럼(1)의 주위 표면으로부터 완전히 제거하는 것은 불가능하다. 즉, 소량의 오염 물질이 클리닝 장치를 통과하여, 화상 보유 부재의 회전에 의해 접촉형 대전 부재에 도달함으로써, 접촉형 대전 부재에 고착되거나 또는 혼합되어 접촉형 대전 부재를 오염시킨다. 이러한 과정은 계속되어, 화상 형성 사이클이 반복됨에 따라 접촉형 대전 부재의 오염을 점차적으로 증가시킨다.

도 5는 감광 드럼(1)의 주위 표면의 전위 레벨과, 자기 브러시의 자기 입자에 대한 접촉형 대전 부재인 자기 브러시 방식 대전 장치(20)의 자기 입자에 혼합되어 있는 토너 입자의 무게비 간의 관계를 나타내는 그래프이다. 전위 레벨은 세로축에 플로팅되고, 자기 입자에 대한 토너 입자의 무게비는 가로축에 플로팅된다. 직선은 -550V의 DC 전압과 700V의 피크-피크 전압의 AC 전압으로 이루어진 혼합 전압이 인가될 때의 관계를 나타내고, 점선은 -550V의 DC 전압과 400V의 피크-피크 전압의 AC 전압으로 이루어진 혼합 전압이 인가될 때의 관계를 나타내며, 파선은 -550V의 DC 전압만이 인가될 때의 관계를 나타낸다. 그래프로부터 명백하듯이, AC 전압의 피크-피크 전압 Vpp가 클수록, 자기 입자에 대한 허용 가능한 토너 입자의 무게 비도 증가한다. 감광 드럼(1)의 주위 표면에서의 전하의 전위 레벨 내의 허용 가능한 강하량에 관해서는, 현상액의 특성, 분위기 및 화상 처리 방법의 선택 등에 따라 변한다. 그러나, 감광 드럼(1)의 주위 표면의 전위 레벨에 특정 강하량이 있으며, 이 강하량을 초과하면 토너는 감광 드럼(1)의 주위 표면 중 고착될 것으로 예상되지 않은 곳 즉, 본래의 백색 영역에까지 고착하게 되며, 다시 말해 포그가 발생한다.

도 6은 자기 입자에 혼합된 채로 남아있는 토너 입자의 자기 입자에 대한 무게비(0.5wt% 및 1.0wt%)와 클리닝 시간간의 관계를 나타내는 그래프이다. 그래프에서, 파선은 자기 브러시 방식 대전 장치에 인가된 AC 바이어스의 피크-피크 전압 Vpp가 400V 및 700V인 경우를 각각 나타낸다.

화상 형성을 위한 감광 드럼(1)의 대전 처리가 중단되고 (예를 들어, 감광 드럼(1)의 화상 형성 후 회전 동안), 감광 드럼(1)의 주위 표면 중 화상의 트레일링 엔드(trailing end)에 대응하는 부분이 대전 장치의 위치를 통과한 후, 대전 장치에 인가되는 전압의 피크-피크 전압(Vpp)은 400V로 감소되어, 자기 브러시 방식 대전 장치가 자기 브러시로부터 감광 드럼(1) 상으로 토너를 방출하게 한다. 대전 장치에 인가되는 AC 전압의 피크-피크 전압(Vpp)의 레벨을 감광 드럼(1)이 화상 형성을 위해 대전되는 때(감광 드럼이 화상에 대응하는 영역에 대해 대전될 때)의 레벨에 비해 감소시킴으로써, 자기 브러시 방식 대전 장치 내에 잔류하는 토너의 양이 감소되는 효과가 증가될 수 있기 때문이다.

″화상에 대응하는 영역″은 감광 드럼(1)의 주위 표면 중 선택적인 화상 형성 데이터에 따라 화상 형성이 가능한 부분(노출없이 토너로 덮힌 화상 영역을 생성하는 부분)을 의미한다.

피크-피크 전압 Vpp를 감소시킴으로써 대전 장치 내의 토너가 보다 높은 효율로 방출될 수 있는 이유는 다음과 같다. 대전 장치 내에서, 토너의 극성은 잠상을 현상할 준비가 된 토너의 극성과 동일해진다. 또한, 도 5를 참조로 설명된 바와 같이, 대전 장치에 인가되는 AC 전압의 피크-피크 전압 Vpp가 작을수록, 감광 드럼(1)이 대전되는 전위 레벨이 커지기 때문에, 자기 브러시로부터 감광 드럼(1) 상으로 토너를 방출하는 전기장의 크기는 커진다. 또한, 자기 브러시의 자기 입자와 혼합되는 토너의 양이 증가할수록, 자기 입자와 혼합되어 있는 토너가 변화되는 양도 증가한다. 본 실시예의 경우에서도, 화상 형성 후 회전 기간 동안 대전 장치에 인가되는 AC 전압의 피크-피크 전압(Vpp)을 감소시키는 것 즉, 대전 장치에 DC 전압만을 인가하는 것이 가능하다. 그러나, 자기 브러시의 자기 입자에 혼합되어 있는 토너의 양이 클수록, 감광 드럼(1)이 대전되는 전위 레벨을 낮아지기 때문에, 감광 드럼(1)이 현상 스테이션에서 포그가 생성되는 전위 레벨 이하로 대전될 가능성이 높아진다. 그러므로, 자기 브러시 방식 대전 장치에 인가되는 DC 전압, 또는 현상 장치에 인가되는 DC 전압도 변경되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 실시예에서, 화상 형성 후 회전 동안 자기 브러시 방식 대전 장치에 인가되는 AC 전압의 피크-피크 전압 Vpp는 400V로 설정된다.

도 7은 자기 브러시 방식 대전 장치의 자기 입자에 혼합된 토너의 자기 입자에 대한 무게비와 화상 형성 장치의 토너 소비에 대응하는 화상 형성 데이터의 누적량의 관계를 도시하는 그래프이다. 전자는 세로축에 플로팅되고, 후자는 가로축에 플로팅된다. 도 7은 자기 브러시 방식 대전 장치를 포함하는 상술한 클리닝 시퀀스가 실행되지 않은 경우를 나타내는 것임에 유의한다. 화상 형성 데이터의 누적량이 측정되는 단위에 대해서는, A4 사이즈 종이의 전체 영역을 최대 밀도로 정확히 덮기에 충분한 특정량의 화상 형성 데이터가 화상 형성 데이터의 한 단위로 정의된다. 도 7로부터 명확한 바와 같이, 자기 브러시 방식 대전 장치 내에 혼합된 토너의 양과 화상 형성 데이터의 누적량 간에는 일정한 상관 관계가 있다. 도 5에 도시된 바와 같이, 자기 브러시 방식 대전 장치에 인가되는 AC 전압의 피크-피크 전압 Vpp는 700V였고, 감광 드럼(1)이 대전되는 전위 레벨을 허용 가능한 범위 내로 유지하는 동시에 자기 브러시 방식 대전 장치의 자기 입자에 혼합되도록 허용되는 토너의 최대량은 무게비로 1%였다 (감광 드럼(1)의 대전된 전위 레벨이 -490V-토너가 자기 입자에 혼합되지 않았을 때 감광 드럼(1)이 대전되는 -550V에 비해 60V 낮음-일 때의 토너의 무게비). 또한, 도 7로부터 명백한 바와 같이, 토너가 자기 브러시 방식 대전 장치의 자기 입자와 무게로 1% 이상 혼합되지 않게 하는 화상 형성 데이터의 누적량은 300이다. 또한, 도 7 및 도 8로부터 명백한 바와 같이, 자기 입자와 혼합되는 토너의 양이 무게로 1%인 경우, 자기 브러시 내의 토너량은 10초의 클리닝 시간 내에 충분히 제거될 수 있다. 도 8은 화상 형성 데이터와 자기 입자 내에 혼합되어 있는 토너의 양을 충분히 제거하는 데 필요한 클리닝 타임(초) 간의 관계를 나타내는 것이다.

화상 형성 데이터의 누적량은 다음과 같은 방법으로 얻어질 수 있다. 스캐너(B)로부터 출력된 디지탈 신호를 누산하고, 신호가 프린터로 전송되기 전에 A4 사이즈 종이의 전체 영역을 최대 밀도로 정확히 덮기에 충분한 화상 형성 데이터의 특정량에 대한 화상 형성 데이터의 누적량의 비를 계산하고, 그 계산된 비를 도시되지 않은 프린터의 CPU -화상 형성 데이터의 양을 누산함- 에 전달한다. 프린터에 화상 형성 데이터를 저장하기 위한 수단이 제공된 경우, 화상 형성을 위해 처리된 신호는 일시적으로 이 화상 형성 데이터 저장 수단 내에 저장되고, 화상 형성 데이터의 카운팅 및 누산은 프린터 측의 CPU에 의해 수행될 수 있다. 칼라 프린터의 경우, 원본 화상을 분할함으로써 얻어진 각각의 원색 화상으로부터의 디지탈 신호는 누산되고, 화상 형성 데이터의 누산량이 각각의 칼라 현상 스테이션에 대해 누산된다.

토너 소비량을 누산하기 위한 수단에 대해서는, 스캐너(B)로부터의 디지탈 신호에 의존하는 전술한 방법을 사용하는 대신에, 현상액 컨테이너 내의 토너의 양을 광학적으로 검출하는 방법, 컨테이너 내의 자기력 변화를 검출함으로써 현상액 컨테이너 내의 토너량을 판정하는 방법, 감광 드럼(1)의 주위 표면 상에 형성된 토너 패치를 검출하고 그 검출 결과로부터 토너 소비의 누적량을 판정하는 방법, 및 상기 방법들 중 한 방법에 의해 출력된 신호에 기초하여 현상액 컨테이너에 토너의 신선한 공급이 제공되게 하는 토너 공급 신호에 기초하여 토너 소비의 누적량을 판정하는 방법 중 하나가 채용될 수 있다.

화상이 형성되지 않는 기간 동안, 감광 드럼(1)의 주위 표면 중 저전위 부분에 토너가 고착되는 것을 방지하기 위해, 감광 드럼(1)의 대전이 중단되는 타이밍 (감광 드럼(1)에 인가되는 전압이 중단되는 타이밍)은 현상 스테이션 내에서의 현상 처리가 중단될 때까지 (즉, 현상액 캐리어의 회전이 중단될 때까지, 현상 바이어스의 개시가 중단될 때까지 등) 감광 드럼(1)의 주위 표면에 전하가 적절한 전위 레벨로 제공되도록 설정되는 것이 바람직하다. 그러나, 대전 장치로의 전압 인가는 화상이 형성되어 있는 전사 매체가 화상 형성 장치로부터 방출되기 전에 중단되는 것이 바람직하다. 본 실시예에서, 감광 드럼(1)의 대전은 전사 매체가 화상 형성 장치로부터 방출되기 약 1초 전에 중단될 수 있다. 따라서, 프린터 동작을 종료하기 전에, 감광 드럼(1)이 자기 브러시 방식 대전 장치를 클리닝하기 위해 약 1초 동안 회전하는 경우에도, 프린팅 시간의 전체 길이에는 실질적인 의미에서 아무런 영향도 미치지 않는다. 그러므로, 대전 장치를 클리닝하기 위한 시간은 1 내지 10 프린트 작업 길이에 대해서 1초, 11 내지 50 프린트에 대해서 2초, 51 내지 100 프린트에 대해서 3초, 그리고 401 프린트까지는 50 프린트 당 추가의 1초가 부가되도록 설정된다. 그리고, 401 프린트 이상에서는 10초로 설정된다.

상기의 프린트 카운트는 단일의 외부 화상 형성 개시 신호가 화상 형성 장치 내에 입력된 후 계속적으로 프린팅되는 카피의 수를 의미한다. 작업 길이는 실질적인 프린팅 동작에 소비되는 시간을 의미한다. 따라서, 클리닝에 허용되는 시간이 길수록, 두 작업간의 대기 시간도 길어진다. 그러나, 본 실시예에서, 연속적으로 생성된 프린트의 수가 증가함에 따라 클리닝 시간도 증가하도록 배열된다. 그러므로, 카피 당 클리닝 시간을 훨씬 증가하지는 않는다.

전술한 바와 같이, 클리닝 시간의 길이는 작업 길이(연속적으로 프린팅되는 카피의 수)에 기초하여 판정된다. 도 8에 도시된 필요한 시간 길이는 클리닝 타임에 필요한 길이는 작업 당 누적 화상 형성 데이터에 기초하여 계산된다. 대전 장치를 클리닝하는 데 필요한 시간의 길이가 클리닝을 위해 설정된 길이 내에 있는 경우, 대전 장치를 클리닝하기 위한 동작은, 화상 형성을 위한 감광 드럼(1)의 대전이 중단된 후, 대전 장치를 클리닝하는 데 필요한 시간 동안만 수행된다. 그러나, 대전 장치를 클리닝하는 데 필요한 시간의 길이가 클리닝을 위해 설정된 시간의 길이를 초과하는 경우, 클리닝 동작은 클리닝에 설정된 시간 동안 수행되고, 클리닝에 필요한 시간과 설정된 시간간의 차이는 후속 작업 후에 대전 장치를 클리닝하는 데 필요한 시간에 가산되고, 또는 후속 작업을 위해 계산된 누적 화상 데이터의 양이 선행 작업으로부터 이전된 클리닝에 필요한 시간의 길이와 동등한 양만큼 증가한다.

그러나, 단일 작업 내의 각각의 카피에 대한 화상 형성 데이터의 누적량이 300 유니트를 초과하는 경우, 카피가 연속적으로 제조될 것으로 예상되는 바와 달리, 대전 장치의 클리닝 동작은 후속 전사 매체 상에 화상이 형성되기 10초 전에 수행된다. 이러한 절차는 감광 드럼(1)이 포그가 발생하는 레벨보다 낮은 전위 레벨로 대전되는 것을 방지한다. 이러한 경우에서, 화상 형성 데이터의 누적량이 저장되는 메모리는 단일의 작업 시퀀스 동안 클리닝 동작이 수행될 때마다 0으로 재설정된다.

또한, 단일 작업 동안, 화상 형성 데이터의 누적량이 300 단위를 초과하는 경우, 클리닝 동작은 작업 내에서 연속적으로 프린팅된 카피의 수와 무관하게 작업 종료 후 선정된 실질적인 시간 동안 수행되어, 대전 장치 내의 토너가 실질적인 양만큼 감소하게 한다.

상기에서, 작업의 최종 카피에 대한 프린팅 사이클 후 (화상 형성을 위한 감광 드럼(1)의 대전이 종료된 후) 자기 브러시 방식 대전 장치의 클리닝이 수행되는 시퀀스에 대해 설명했다. 그러나, 선행 작업과 관련된 클리닝 시퀀스가 후속 프린팅 작업이 개시되기 직전에 (화상 형성을 위한 감광 드럼(1)의 대전이 개시되기 직전에 즉, 감광 드럼(1)의 주위 표면 중 화상이 형성될 부분이 대전 지점을 통과한 직후) 수행되도록 배열되거나 또는 대전 장치가 감광 드럼(1) 중 전사 매체 중 하나와 그 다음 매에 간의 간격 사이에 대응하는 부분 (감광 드럼(1) 중 화상이 형성될 영역)을 향하는 동안 클리닝 동작 수행되도록 배열될 수 있다.

도 1은 감광 드럼(1) 상에 형성된 화상이 전사 매체 상으로 직접 전송되는 화상 형성 장치의 일례를 도시한다. 그러나, 감광 드럼(1) 상에 형성되는 화상은 우선 중간 전송 부재 상으로 전송된 후, 그 중간 전송 부재에서 전사 매체 상으로 전송될 수 있다.

다음으로, 클리닝 시퀀스가 풀-칼라 화상 형성 장치의 4개의 화상 형성 스테이션 내에서 수행되는 실시예가 설명될 것이다.

도 9는 본 실시예의 풀 칼라 화상 형성 장치의 수직 단면으로서, 본 장치의 일반적인 구조를 도시한다. 참조 문자 10Y, 10M, 10C 및 10K는 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙 화상을 각각 나타낸다. 각 스테이션에는 자신만의 감광성 부재 및 이 감광성 부재상에 화상을 형성하기 위한 처리 장치가 구비되어 있고, 도 1에서 설명한 화상 형성 장치에서 수행된 것과 같은 동일한 화상 형성 동작을 수행한다. 각 스테이션의 감광성 부재상에 형성된 토너 화상은 전사 벨트에 의해 이송되는 전사 매체상으로 한 층씩 전송된다. 전체의 색 화상이 형성되면, 복수의 스테이션은 인접한 두 개의 스테이션 간의 물리적 거리에 비례하는 간격으로, 순차 활성화되어 그들 자신의 화상 형성 동작을 수행한다. 따라서, 하나의 스테이션이 화상 형성 동작을 위해 트리거되는 시점에서 다음 스테이션이 화상 형성을 위해 트리거되는 시점의 시간 길이, 또는 전체의 색상 화상 형성 동작이 종료하는 시점에서 전사 매체의 방전이 종료하는 시점까지의 시간 길이는 인접한 두 개의 스테이션 간의 거리에 비례한다. 이 실시예에서, 전사 매체가 인접한 두 개의 스테이션 간의 거리를 이동하는데 걸리는 시간은 1초이다. 제1 스테이션, 또는 옐로우 화상 스테이션 10Y는 전체의 색상 화상 형성 장치가 전체 색상의 화상 형성을 위해 트리거된 1초 후에 화상 형성을 위해 트리거되고, 전사 매체의 방전은 제4 스테이션, 또는 블랙 화상 스테이션 10K의 화상 형성이 종료한 1초 후에 종료한다. 따라서, 순수한 의미의 화상 형성의 견지에서 보았을 때 각 스테이션에는 실제의 전체의 색상 화상 형성 개시 직전 1초 및 실제의 전체의 색상 화상 형성의 종료 직후 1초를 포함하여 5초가 아이들 시간으로서 이용 가능하다.

도 10은 다음 작업의 첫 번째 카피를 위한 화상 형성 사이클을 개시하기 전(화상 형성을 위한 감광 드럼(1)의 대전 개시 전)에 자기 브러시 방식 대전 장치를 바로 클리닝하도록 허용된 시간의 길이(전치 화상 형성 회전 동안)를 도시한다. 상술한 바와 같은 이유로, 스테이션의 순서 번호가 높이짐에 따라, 클리닝에 허용되는 시간이 길어진다. 도 11은 단일 작업시에 마지막 전사 매체 상으로 화상 전송을 종료한 직후(화상 형성을 위한 감광 드럼(1)의 대전이 종료한 후)에 자기 브러시 방식 대전 장치를 클리닝하는데 허용된 시간 길이(화상 형성 회전 후의 기간)을 도시한다. 또한, 상술한 바와 같은 이유로, 스테이션의 순서 번호가 낮을수록, 클리닝에 허용되는 시간의 길이가 길어진다. 도 10 및 도 11에서, 작업 길이는 하나의 외부 프린팅 개시 신호가 화상 형성 장치에 입력됨에 따라 연속적으로 프린트될 카피의 수를 의미한다. 작업 길이는 실제의 프린팅 동작을 위해 소비되는 시간의 길이이다. 따라서, 클리닝을 위해 허용되는 시간이 길어질수록, 두 개의 작업 간의 대기 시간이 길어진다. 그러나, 이 실시예에서는, 연속으로 프린트되는 카피의 수가 증가함에 따라 클리닝 시간이 증가하도록 구성되어 있다. 따라서, 카피당 클리닝 시간은 그렇게 많이 증가하지 않는다.

상술한 바와 같이, 클리닝 시간의 길이는 작업 길이(연속적으로 프린트되는 카피의 수)에 기초하여 결정된다. 도 8에 도시된 필요한 클리닝 시간의 길이는, 작업당 누적 화상 형성 데이터에 기초하여, 각 스테이션에 대해 계산된다. 화상 형성 회전 이전 동안 클리닝을 위해 허용된 시간 길이(화상 형성을 위해 감광성 부재의 대전 개시 직전에 대전 장치를 클리닝하도록 허용된 시간 길이), 및 화상 형성 회전 이후 동안 클리닝을 위해 허용된 시간 길이(화상 형성을 위해 감광성 부재의 대전 직후에 대전 장치를 클리닝하도록 허용된 시간 길이)는 도 10 및 도 11로부터 결정된다. 이 실시예에서, 화상 형성후 회전 동안 수행되는 클리닝에 높은 우선 순위가 제공되고 화상 형성후 회전 동안 발생하는 클리닝 시간의 부족함이 화상 형성 이전의 회전 동안 보상된다. 환언하면, 최대량의 누적 화상 형성 데이터를 갖는 스테이션을 제외하고, 최대량의 누적 데이터를 갖는 스테이션의 업스트림측 상의 스테이션의 경우, 화상 형전 이후 회전 동안 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간 길이는 인접한 두 개의 스테이션간의 간격에 비례하는 길이만큼 증가되는 반면, 화상 형성 이전의 회전 동안 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간 길이는 인접한 두 개의 스테이션 간의 간격에 비례하는 길이만큼 감소된다. 최대량의 누적 데이터를 갖는 스테이션의 다운스트림측 상의 스테이션의 경우, 화상 형성 이후의 회전 동안 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간 길이는 인접한 두개의 스테이션 간의 간격에 비례하는 길이만큼 감소되는 반면, 화상 형성 이전의 회전 동안 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간 길이는 인접한 두 개의 스테이션 간의 간격에 비례하는 길이만큼 증가한다. 그러나, 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간의 조정된 길이가 작업 길이가 제로(0)일 때 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간 길이로서 도 10 및 도 11에 도시된 시간 길이보다 짧으면, 클리닝 동작은 작업 길이가 제로일 때 클리닝을 위해 허용된 시간 길이와 동일한 길이 동안 수행된다.

대전 장치를 클리닝하기 위해 필요한 시간 길이가 클리닝을 위해 설정된 길이 내에 있으면, 대전 장치를 클리닝하기 위한 동작은 그 시간 길이 동안만 수행된다. 그러나, 대전 장치를 클리닝하기 위해 필요한 시간 길이가 클리닝을 위해 설정된 시간 길이를 초과하면, 클리닝 동작은 클리닝을 위해 설정된 시간 길이의 기간 동안만 수행되고, 클리닝을 위해 필요한 시간 길이와 설정된 시간 길이간의 차는 다음의 작업 이후에 대전 장치를 클리닝하기 위해 필요한 시간 길이에 부가되도록 넘겨지고, 다음의 작업을 위해 계산된 누적 화상 형성 데이터의 양은 클리닝을 위한 시간 길이와 동일한 양만큼 증가되고, 이는 선행 작업으로부터 넘겨진것이다. 그러나, 단일 작업 내의 각 카피에 대한 화상 형성 데이터의 누적량이 300 유니트를 초과하면, 대전 장치를 위한 클리닝 동작은 카피사 연속적으로 이루어져야한다는 사실에도 불구하고, 다음의 전사 매체 상에 화상이 형성되기 전에 10초 동안 수행된다. 이 절차는 감광 드럼(1)이 포크가 발생하는 레벨보다 아래의 전위 레벨로 대전되는 것을 방지한다. 이 경우, 화상 형성 데이터의 누적량이 저장되는 메모리는 단일 작업 시퀀스 동안 클리닝 동작이 수행될 때마다 제로로 재설정된다.

또한, 화상 형성 데이터의 누적량이 단일 작업 동안 30 유니트를 초과하면, 클리닝 동작은 작업에서 연속으로 프린트되는 카피의 수에 관계없이, 작업의 종료 후에 선정된 실질적 시간 길이(10초보다 더 김) 동안 수행될 수 있어서, 대전 장치 내의 토너는 실질적인 양만큼 감소된다. 도한, 이 실시예에서, 대전 장치를 클리닝하기 위해 최장 시간을 필요로 하는 스테이션을 제외한 스테이션을 위해 허용된 시간 길이가 대전 장치를 클리닝하기 위해 최장의 시간을 필요로 하는 시간 길이에 기초하여 결정된다. 그러나, 이러한 구성은 모든 스테이션에서 대전 장치를 클리닝하기 위한 동작이 설정된 시간 길이 내에 행해지도록 이루어질 수 있다. 또한, 단색 모드, 또는 특정 색상을 필요로 하는 모드에서, 클리닝 동작은 화상 형성 처리가 수행되지 않는 스테이션에서 수행될 필요가 있다. 상술한 절차가 단독으로 또는 적당한 조합으로 수행되는 경우, 감광 드럼은 포그가 발생하는 레벨 아래의 전위 레벨로 대전되는 것이 방지된다.

이 실시예에서, 클리닝 시퀀스는 감광성 부재의 화상 형성 이후의 회전 뿐만 아니라, 감광성 부재의 화상 형성 이전의 회전 동안에도 수행될 수 있다. 그러나, 클리닝 시퀀스는 감광성 두럼의 화상 형성 이후의 회전 동안에만 수행될 수 있다.

후자의 경우, 도 11에 도시된 바와 같이, 스테이션의 위치가 다운스트림으로 갈 수록, 대전 장치를 클리닝하기 위해 스테이션에 이용가능한 시간은 짧아진다. 도 11에 도시된 클리닝을 위해 이용 가능한 시간 길이에 대한 도 8에 도시된 클리닝을 위해 필요한 시간 길이의 비율(클리닝을 위해 필요한 시간 길이/클리닝을 위해 이용 가능한 시간 길이)은 클리닝을 위해 최장의 시간을 필요로 하는 스테이션을 결정하도록 각 스테이션에 대해 계산된 다음, 상술한 비율에서 최고값을 갖는 스테이션에 허용된 클리닝 시간의 길이가 선행 예와 같이 결정된다.

최장 비율을 갖는 스테이션을 제외한 스테이션들의 경우, 환언하면, 최고 비율을 갖는 스테이션의 업스트림측 상의 스테이션들의 경우, 화상 형성 이후의 회전 동안 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간 길이는 인접한 두 개의 스테이션들 간의 간격에 비례하는 길이만큼 증가되는 반면, 최고 비율을 갖는 스테이션의 다운스트림측 상의 스테이션들의 경우, 화상 형성 이후의 회전 동안 대전 장치를 클리닝하기 위해 허용된 시간 길이는 인접한 두 개의 스테이션들 간의 간격에 비례하는 길이만큼 감소된다. 환언하면, 이 실시예는 선행 실시예와 동일한 방식으로 수행될 수 있다.

이 실시예에서, 클리닝 시퀀스는 감광 드럼의 화상 형성 이전의 회전 동안 수행되지 않고, 따라서, 첫 번째 카피를 프린트하기 위해 소비되는 시간이 짧아진다.

도 9는 감광 드럼 상에 형성된 화상이 종이와 같은 전사 매체 상으로 직접 전송되는 완전한 색상 화상 형성 장치를 설명한다. 그러나, 감광성 부재 상에 형성된 화상은 중간 전송 부재 상으로 전송될 수 있고, 그 다음 중간 전송 부재로부터 전사 매체상으로 전송될 수 있다.

본 발명은 여기서 개시된 구조를 참조하여 설명하였지만, 이는 상술한 상세 설명에 제한되는 것이 아니고 다음의 특허 청구 범위의 범주 및 향상 목적 내에서 변형 또는 변화를 커버할 수 있는 것으로 의도되는 것이다.

본 발명에 따르면 실제적인 화상 형성 동작 이외의 동작에 소모되는 시간을 가능한 한 많이 줄일 수 있고, 대전 부재 오염의 원인이 되는 대전 실패 또는 불균일한 대전이 발생하지 않으며, 대전 부재가 장기간 동안 최대 대전 성능을 유지하는 화상 형성 장치가 제공된다.

Claims

화상 형성 장치에 있어서,

화상 보유(image bearing) 부재; 및

상기 화상 보유 부재를 대전시키기 위해 상기 화상 보유 부재에 접촉 가능한 대전 부재를 포함하며,

화상 영역이 될 상기 화상 보유 부재의 영역에 대한 상기 대전 부재의 대전 동작을 개시하기 전의 기간 및 상기 화상 영역에 대한 대전 동작을 완료한 후의 기간 중에서 적어도 하나의 기간 내에 클리닝 동작이 가능하고,

상기 클리닝 동작의 클리닝 조건이 적어도 하나의 작업에서의 연속 화상 형성 동작의 수에 따라서 변하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 클리닝 조건은 클리닝 동작 기간을 포함하는 화상 형성 장치.
제2항에 있어서, 상기 클리닝 동작 기간은 하나의 작업에서의 연속 화상 형성 동작의 수에 따라 증가하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 대전 부재는 상기 화상 영역을 대전시킬 때에는 AC-바이어스 DC 전압을 공급받고, 상기 클리닝 동작 동안에는, 상기 화상 영역을 대전시킬 때보다 작은 피크-피크 전압을 갖는 AC-바이어스 DC 전압, 또는 AC 전압이 없는 DC 전압을 공급받는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 대전 부재에 의해 대전된 상기 화상 보유 부재 상의 화상 정보에 따라 정전 화상을 형성하는 정전 잠상 형성 수단을 더 포함하고, 상기 클리닝 조건은 화상 정보의 통합치(integration)에 따라서 변하는 화상 형성 장치.
제5항에 있어서, 상기 클리닝 동작이 허용된 허용 가능한 클리닝 기간은 하나의 작업에서의 연속 화상 형성 동작들의 수에 따라 결정되고, 필요한 클리닝 기간은 상기 화상 정보의 통합치에 따라 결정되며, 상기 필요한 클리닝 기간이 상기 허용 가능한 클리닝 기간 보다 짧은 경우, 상기 클리닝 동작은 상기 필요한 클리닝 기간 동안 수행되고, 상기 필요한 클리닝 기간이 상기 허용 가능한 클리닝 기간보다 짧지 않는 경우에는, 상기 클리닝 동작은 허용 가능한 클리닝 기간 동안 수행되며, 상기 클리닝의 부족분은 다음 작업의 상기 화상 정보의 통합치에 부가되는 화상 형성 장치.
제6항에 있어서, 상기 필요한 클리닝 기간이 상기 허용 가능한 클리닝 기간보다 길고, 상기 부족분 또는 화상 정보의 통합치가 선정된 레벨보다 큰 경우, 상기 클리닝 동작은 상기 연속 화상 형성 동작의 수에 관계없이 선정된 기간 동안 수행되는 화상 형성 장치.
제5항에 있어서, 상기 화상 정보의 통합치가 하나의 작업의 동작 중에 선정된 레벨에 도달하면, 상기 클리닝 동작은 상기 화상 형성 동작의 수에 관계없이 작업 중에 선정된 기간 동안 수행되는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상 보유 부재 상에 형성된 정전 화상을 토너로 현상하는 현상 수단을 더 포함하고, 상기 화상 형성 장치는 상기 대전 부재가 상기 화상 보유 부재를 대전시키기 전과 상기 토너 화상이 전사 물질 상으로 전사된 후에는 상기 화상 보유 부재를 클리닝하기 위한 클리너를 구비하지 않으며, 상기 현상 수단은 상기 화상 보유 부재로부터 잔여의 토너를 제거할 수 있는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 클리닝 동작은 상기 대전 부재에 대해서 수행될 때, 상기 토너는 상기 대전 부재로부터 상기 화상 보유 부재까지 이동되는 화상 형성 장치.
제10항에 있어서, 상기 대전 부재는 상기 화상 보유 부재에 접촉 가능한 자기 브러시를 구비하고 있는 화상 형성 장치.
화상 형성 장치에 있어서,

화상 보유 부재, 및 이 화상 보유 부재를 대전시키기 위해 상기 화상 보유 부재에 접촉 가능한 대전 부재를 각각 포함하는 복수의 화상 형성 스테이션; 및

상기 화상 형성 스테이션들 각각에 대해, 화상 정보에 따라서 상기 대전 부재에 의해 대전된 상기 화상 보유 부재 상에 정전 화상을 형성하는 정전 화상 형성 수단을 포함하며,

화상 영역이 될 상기 화상 보유 부재의 영역에 대한 상기 대전 부재의 대전 동작 개시 이전의 기간 및 상기 화상 영역에 대한 상기 대전 동작의 완료 후의 기간 중에서 적어도 하나의 기간에 클리닝 동작이 가능하고,

상기 클리닝 동작의 클리닝 조건은 상기 화상 형성 스테이션들 중의 하나의 스테이션의 토너 소비에 관한 파라미터의 통합치에 따라 변하는 화상 형성 장치.
제12항에 있어서, 상기 파라미터는 상기 화상 형성 스테이션들 각각에서의 화상 정보의 통합치를 포함하는 화상 형성 장치.
제13항에 있어서, 상기 화상 형성 스테이션들 각각에서의 상기 대전 부재에 대한 클리닝 기간 및 클리닝 타이밍은 상기 화상 형성 스테이션들의 통합치들의 최대치에 따라서 결정되는 화상 형성 장치.
제13항에 있어서, 상기 클리닝 조건은 적어도 하나의 작업에서의 연속 화상 형성 동작의 수에 따라 변화 가능한 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 클리닝 조건은 클리닝 기간인 화상 형성 장치.
제16항에 있어서, 상기 클리닝 동작이 허용되는 허용 가능한 클리닝 기간은 상기 연속 화상 형성 동작의 수에 따라서 증가하는 화상 형성 장치.
제13항에 있어서, 상기 대전 부재는 상기 화상 영역을 대전시킬 때에는 AC-바이어스 DC 전압을 공급받고, 상기 클리닝 동작 중에는, 상기 화상 영역을 대전시킬 때보다 작은 피크-피크 전압을 갖는 AC-바이어스 DC 전압, 또는 AC 전압이 없는 DC 전압을 공급받는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 클리닝 동작이 허용되는 허용 가능한 클리닝 기간은 하나의 작업에서의 연속 화상 형성 동작의 수에 따라 결정되고, 필요한 클리닝 기간은 상기 화상 정보의 통합치에 따라서 결정되며, 상기 필요한 클리닝 기간이 상기 허용 가능한 클리닝 기간보다 짧은 경우, 상기 클리닝 동작은 필요한 클리닝 기간 동안 수행되고, 상기 필요한 클리닝 기간이 상기 허용 가능한 클리닝 기간보다 짧지 않은 경우에는, 상기 클리닝 동작은 허용 가능한 클리닝 기간 동안 수행되고, 상기 클리닝의 부족분은 다음 작업의 화상 정보의 통합치에 부가되는 화상 형성 장치.
제19항에 있어서, 상기 필요한 클리닝 기간이 상기 허용 가능한 클리닝 기간보다 길고, 상기 부족분 또는 화상 정보의 통합치가 선정된 레벨보다 큰 경우, 상기 클리닝 동작은 상기 연속 화상 형성 동작의 수에 관계없이 선정된 기간 동안 수행되는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 화상 정보의 통합치가 하나의 작업의 동작 중에 선정된 레벨에 도달하면, 상기 클리닝 동작은 상기 화상 형성 동작의 수에 관계없이 상기 작업 중에 선정된 기간 동안 수행되는 화상 형성 장치.
제12항에 있어서, 상기 화상 보유 부재 상에 형성된 정전 화상을 토너로 현상하는 현상 수단을 더 포함하고, 상기 화상 형성 장치는 상기 대전 부재가 상기 화상 보유 부재를 대전시키기 전과 상기 토너 화상이 전사 물질 상으로 전사된 후에는 상기 화상 보유 부재를 클리닝하는 클리너를 구비하지 않으며, 상기 현상 수단은 상기 화상 보유 부재로부터 잔여의 토너를 제거할 수 있는 화상 형성 장치.
제12항에 있어서, 상기 클리닝 동작이 상기 대전 부재에 대해 수행될 때, 상기 토너는 상기 대전 부재로부터 상기 화상 보유 부재로 이동되는 화상 형성 장치.
제23항에 있어서, 상기 대전 부재는 상기 화상 보유 부재에 접촉 가능한 자기 브러시를 구비하고 있는 화상 형성 장치.