KR100334303B1 - 전자사진 감광체 및 이를 이용한 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

화상 흐름의 발생을 방지하면서 감광체의 표면의 마모에 기인한 스트리크 화상의 발생을 방지할 수 있는 감광체가 제공되고, 클리닝 블레이드로 러빙(rubbing)되어 감광체의 표면으로부터 얻어지는 박리된 입자의 평균 입경은 9.0 ㎛ 이하이다.

Description

전자사진 감광체 및 이를 이용한 화상 형성 장치 {Electrophotographic Photosensitive Member and Image Forming Apparatus Using The Same}
본 발명은 전자사진법을 이용한 화상 형성 장치 및 화상 형성 장치에 제공되는 전자사진 감광체에 관한 것이다.
우선, 전자사진 화상 형성 장치의 구성은 도 2를 참고로하여 설명한다.
전자사진법의 화상 형성 장치의 구성을 분류하면 화상 형성 장치에는 대전 수단, 전자사진 감광 부재로서 화상 담지체, 잠상 형성 수단 (대전 수단 및 노광 수단을 포함), 현상 수단, 전사 수단, 클리닝 수단, 정착 수단 등이 포함된다.
대전 수단으로서 대전 롤러(3)은 금속 샤프트 상의 스폰지층을 설치하고 스폰지층을 수지층으로 피복시키므로써 제작된다. 대전 롤러(3)은 대전 롤러(3)의 금속 샤프트의 양단을 압축하므로써 감광 드럼 (화상 담지체)에 접촉되고, 이것에 의해 대전 롤러(3)은 감광 드럼(2)의 회전에 의해 화살표 A1에 의해 표시되는 방향으로 회전식으로 구동될 수 있다.
AC (교류) 전압을 인가하기 위한 대전 바이어스 전원 (도시되지 않음)은 대전 롤러(3)에 연결되어, 감광 드럼(2)의 표면은 소정의 전위로 대전될 수 있다.
AC 접촉형의 대전 수단은, 오존 발생이 종래의 코로나 대전 수단과 비교할 때 매우 적은 잇점을 갖는다. 또한, 감광 드럼(2)의 대전 전위는 안정화되어 고화질을 얻을 수 있기 때문에, 최근에 AC 접촉형의 대전 수단이 대전 수단으로서 주로 사용되고 있다.
감광 드럼(2)는 화살표 A2로 표시되는 방향으로 회전된다. 감광 드럼(2)의 표면이 대전 롤러(3)에 의해 대전된 후, 화상 정보에 상응하는 레이저빔은 노광 수단 (잠상 형성 장치)(4)에 의해 감광 드럼(2) 상에 조사되고, 이것에 의해 감광 드럼(2) 상에 정전 잠상을 형성한다.
화상의 해상도는 노광 수단(4)의 레이저빔의 스폿 직경 및 주사 속도에 의해 결정된다. 현재, 전자사진 화상 형성 장치의 해상도는 주로 600 dpi이지만, 더 높은 해상도가 요구되고 있다.
현상 수단에는 감광 드럼(2) 상의 정전 잠상을 가시화하기 위한 현상제(5), 현상제(5)를 함유하는 현상제 용기(6), 현상제(5)를 담지하기 위한 현상 슬리브 (현상제 담지체)(7), 현상 슬리브(7) 상의 현상제층의 두께를 조절하고 소정의 대전을 부여하기 위한 현상제층 두께 조절 부재(8)가 포함된다.
현상 슬리브(7)은 감광 드럼(2)와 소정의 간격을 두고 설치되고 화살표 A3으로 표시되는 방향으로 회전된다. 감광 드럼(2) 상에 형성된 정전 잠상은, 현상 바이어스 전원 (도시되지 않음)으로부터의 DC (직류) 전압에 AC (교류) 전압을 겹치게 하여 얻어진 바이어스를 현상 슬리브(7)에 인가하므로써 현상된다.
전사 롤러(9)는 금속 샤프트 상의 스폰지층을 설치하므로써 제작된다. 전사 바이어스 전원 (도시되지 않음)은 전사 롤러(9)에 연결되고 전사 롤러(9)는 감광 드럼(2)에 접촉하게 된다.
전사 롤러(9)는 화살표 A4에 의해 표시되는 방향으로 감광 드럼(2)의 외주 속도 보다 큰 외주 속도로 회전된다. 이 배열에서, 감광 드럼(2) 상에 현상된 현화상은 전사재(10)에 전사된다. 종래의 코로나 전사계와는 달리, 전사 롤러(9)는 오존을 거의 발생시키지 않고 전사재 운송 성능이 우수하기 때문에, 전사 롤러는 최근에 광범위하게 사용된다.
전사 공정이 종료된 후, 전사되지 않은 잔존 현상제(13)은 감광 드럼(2) 상에 잔류한다. 드럼(2) 상에 잔류하는 잔존 현상제(13)은 클리닝 수단의 클리닝 블레이드의 말단으로 드럼(2)를 러빙하므로써 감광 드럼(2)로부터 박리되고, 박리된 현상제는 클리닝 용기(14)에 수거된다.
클리닝 블레이드(11)의 감광 드럼(2)에 대한 접촉압은 클리닝력과 클리닝 블레이드에서의 작업 및(또는) 감광 드럼(2)의 회전 토크에서의 증대 사이의 균형을 고려하여 결정된다. 이러한 블레이드형 클리닝법은 간단한 제작 및 우수한 클리닝력을 갖기 때문에 최근에 클리닝 수단으로 주로 사용된다.
정착 수단(12)는, 전사재(10) 상에 형성된 미정착 화상을 가압, 가열하여, 전사재(10) 상의 현상제(13)을 용융시키므로써 전사재(10) 상에 반영구적으로 보존가능한 출력 화상을 형성하도록 작용한다.
정착 수단(12)에는 정착에 필요한 온도로 제어되는 가열 롤러(12a), 및 가열 롤러(12a)에 대해 소정의 인접폭을 가지고 가해지는 가압 롤러(12b)가 주로 포함된다. 일반적으로, 화상 형성에서, 가열 롤러(12a)는 150 내지 200 ℃의 고온으로 조절된다.
이 방법으로, 일련의 화상 형성이 종료된다.
최근에, 이러한 전자사진 화상 형성 장치가 광범위하게 사용되고 있다. 이에 따라, 각종 전사재는 여러 환경 조건하에 사용되기 때문에, 이러한 조건들하에 안정한 화상을 제공할 수 있는 화상 형성 장치가 강하게 요구되고 있다.
그러나, 실제 이러한 화상 형성 장치는 고온/고습 환경 조건하에 사용되는 경우, 화상 흐름과 관련한 문제가 일어날 수 있다.
이 현상은, 첨가제로 주로 사용되는 활석을 포함하는 전사재(10)가 사용되는 경우 일어나고, 일부 경우 화상은 완전히 손실될 수 있다. 이 현상은 확실하게 피해져야 하는 문제들 중 하나이다.
화상 흐름을 발생하는 메카니즘은 하기와 같은 것으로 생각된다. 먼저, 전사재(10)에 포함된 활석이 감광체의 표면에 부착된다. 이어서, 대전 수단으로부터 발생되는 오존의 존재하에, 코어로서의 활석 주위에 형성되는 산화물이 습기와 합쳐지고 (고습도로 인함), 이것에 의해 감광체의 표면 상에 저 저항물을 형성한다. 감광체의 표면 상에 형성된 정전 잠상은 저 저항물에 의해 흐트러진다.
화상 흐름을 억제하기 위한 여러 시도가 행해졌다. 예를 들어, 일본 특허출원 공개 제87-160458호 (1987)에 개시되어 있는 바와 같이, 상이한 분자량을 갖는 2종류의 폴리카르보네이트 수지가 감광체의 표면을 구성하는 결착제 수지로 사용되고 감광체의 표면이 적당하게 마모되는 방법이 있다. 이 방법은 감광체의 표면으로부터 저 저항물 (화상 흐름을 일으킴)을 효과적으로 제거하는 것을 목적으로 하고 큰 효과를 얻었다.
그러나, 화상 흐름을 효과적으로 억제하는 상기 방법이 대전 롤러, 전사 롤러 및 클리닝 블레이드를 갖는 화상 형성 장치에 도입되는 경우, 감광체의 감광층은 감광층 및 클리닝 블레이드 사이의 인접면에서 불균일하게 마모되어, 스트리크 흠결 화상 (이하 '스트리크 화상'으로 언급됨)이 감광체의 회전 방향을 따라 형성되는 문제를 일으킬 수 있다.
이 문제는 문자 화상 보다 그림 화상에서 더 현저해지고, 고해상도의 화상 형성 장치에서 더 현저해진다. 따라서, 종래 기술에서 화상 흐름에 관한 문제를 해결하면서 스트리크 화상의 발생을 방지하는 것은 매우 어려웠다.
본 발명은 상기 종래의 결점을 제거하는 것을 그 목적으로 하며, 본 발명의 목적은 화상 흐름의 발생을 방지하면서, 감광 드럼 표면의 마모에 기인하는 스트리크 화상의 발생을 억제할 수 있는 화상 담지체 (전자사진 감광체)를 제공하여, 각종 환경 조건하에 고품질의 화상 형성을 행할 수 있게 하는 것이다.
도 1(a)는 담지체의 평균 박리된 입경 및 박리된 양과 스트리크 화상의 발생 사이의 관계를 나타낸 도표.
도 1(b)는 담지체의 평균 박리된 입경 및 박리된 양과 화상 흐름과의 관계를 나타낸 도표.
도 2는 담지체를 갖는 화상 형성 장치의 구성을 나타낸 단면도.
도 3a는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 담지체의 구성을 나타낸 단면도.
도 3b는 사용된 폴리카르보네이트 수지의 반복 단위를 나타낸 도면.
도 4는 공회전 시험을 나타낸 개념도.
도 5는 제1 실시태양 및 비교예 1 내지 7의 시험 결과를 나타낸 표.
도 6은 스트리크 화상을 발생하는 메카니즘을 나타낸 개념도.
도 7은 본 발명의 제2 실시태양에 따른 프로세스 카트리지의 구성을 나타낸 단면도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1: 화상 형성 장치 2: 감광 드럼 (화상 담지체)
3: 대전 수단 4: 노광 수단
5: 현상제 6: 현상제 용기
7: 현상 슬리브 8: 현상제층 두께 규제 부재
9: 전사 롤러 10: 전사재
11: 클리닝 블레이드 (클리닝부재) 12: 정착 수단
13: 잔류 현상제 14: 클리닝 용기
16: 제지의 지분
상기 목적을 달성하기 위해, 전자사진 감광체가 현상제에 의해 가시화된 현화상을 담지하고, 적어도 클리닝 블레이드에 의해 접촉한 화상 담지체가 러빙(rubbing)되어, 화상 담지체 표면으로부터 얻어지는 박리된 입자의 평균 입경은 9.0 ㎛ 이하인 전자사진 감광체를 제공한다.
또한, 감광체의 표면으로부터의 박리된 양은, 감광체의 길이 방향의 단위폭 2.8 x 102㎜에 대해 감광체와 접촉한 부재에 대한 감광체의 주행 거리 1.0 X 106㎜ 당 16 ㎎ 이상일 수 있다.
또한, 감광체 부재의 표면층은 주로 전하 수송 물질, 점도 평균 분자량이 상이한 복수 종류의 수지로 이루어지는 조성물, 및 불소계 수지 분체를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 불소계 수지 분체는 감광체의 표면층을 구성하는 물질의 1 내지 10 중량%인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 화상 형성 장치는 정전 잠상을 담지하기 위한 상기한 감광체, 감광체 주위에 배치되고 전자사진 프로세스 수단을 구성하고 감광체 상에 정전 잠상을 형성하기 위해 도입된 잠상 형성 수단, 감광체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하기 위한 현상 수단, 및 감광체 상의 현화상을 전사재에 전사하기 위한 전사 수단을 포함한다.
또한, 감광체 및 감광체 주위에 배치된 하나 이상의 전자사진 프로세스 수단이 장치의 본체에서 탈착가능한 프로세스 카트리지에 일체적으로 구비되는 것이 바람직하다.
<제1 실시태양>
본 발명의 제1 실시태양은 도 3a를 참고로하여 설명될 것이다. 도 3a는 제1 실시태양에 사용되는 감광 드럼 (화상 담지체)의 구성을 나타낸 단면도이다. 부수적으로, 감광 드럼(2)를 갖는 화상 형성 장치의 구성은 도 2에 나타낸 바와 동일하고, 그의 중복되는 설명은 생략할 것이다.
감광 드럼(2)는, 직경 24 ㎜의 알루미늄 중공 실린더로 이루어진 기재(2a) 상에 하도층(2b), 전하 발생층(2c) 및 전하 수송층(2d)을 순차적으로 적층시키므로써 구성된다.
하도층(2b)는 전하 발생층(2c)에 접착성을 개선하고, 도포성을 개선하며, 기재(2a)를 보호하고, 기재(2a) 상의 흠결 피복시키고 기재(2a)로부터의 전하 주입성을 개선하고 감광층의 전기적 파괴에 대해 보호하기 위해 제공된다.
하도층(2b)의 물질로서 폴리비닐알콜, 폴리에틸렌 옥시드, 에틸 셀룰로스 및 메틸 셀룰로스를 사용하는 것은 알려져있다. 이들 물질은 각각의 적절한 용매에 용해시키고 기재에 피복된다. 하도층의 두께는 약 0.2 내지 2.0 ㎛이다.
전하 발생층(2c)는, 전하 발생 안료를 0.5 내지 4배 (중량)의 결착제 수지 및 용제와 균질화기, 초음파 또는 볼 밀로 적절하게 분산시키고 피복시킨 다음, 건조시키므로써 제공된다. 전하 발생층의 두께는 약 0.1 내지 1.0 ㎛이다.
전하 수송층(2d)는 전하 수송 물질, 폴리카르보네이트 수지 I과 폴리카르보네이트 수지 II의 배합 화합물, 및 불소계 수지 분체를 용매에 용해시킨 다음, 용액을 전하 발생층 상에 도포하므로써 형성된다.
용매는 시클로헥산과 같은 케톤류, 메틸 아세테이트 또는 에틸 아세테이트와같은 에스테르류, THF와 같은 에테르류 및 클로로벤젠 또는 클로로포름과 같은 염소 기재 탄화수소류일 수 있다.
예시한 실시태양에서, 전하 수송층(2d)는 (1) 전하 수송 물질, (2) 40 중량부로 포함되는 점도 평균 분자량 5000의 폴리카르보네이트 수지 I 및 점도 평균 분자량 20,000의 폴리카르보네이트 II, 및 (3) 전하 수송층(2d)를 구성하는 물질의 총중량에 대해 2.0 중량부로 포함되는 불소계 수지 분체로 구성된다.
전하 수송 물질은 트리알릴 아민 기재 화합물, 히드라존 화합물 또는 스틸벤 화합물일 수 있다.
예시한 실시태양에서 사용되는 폴리카르보네이트 수지에는 도 3b에서의 화학식로 표시되는 1 또는 3종의 반복 단위를 갖는 선형 중합체가 포함된다.
부가적으로, 화학식에서, R12 및 R13은 각각 수소 원자, 및 알킬기 또는 방향족기이다. 또한, R12 및 R13은 결합된 탄소 원자와 함께 고리 구조를 형성할 수 있다. X1, X2, X3 및 X4는 수소 원자, 할로겐 원자 및 알킬기 또는 아릴기를 나타낸다.
예시한 실시태양에서, 테플론 수지가 불소계 수지 분체로서 사용된다. 평균 입경이 0.01 내지 10 ㎛인 것이 바람직하지만, 예시한 실시태양에서는 평균 입경 0.2 ㎛이 사용된다.
일반적으로 수지의 강도 (내마모성 및 경도)는 분자량이 증가됨에 따라 증가되지만, 분자량이 특정값에 도달하거나 특정값을 초과하는 경우 강도는 분자량이 더 증가되어도 증가되지 않고 일정값을 유지한다.
한편, 분자량이 감소됨에 따라, 강도는 점차적으로 감소되며, 분자량이 특정 값 이하에 도달하는 경우 강도는 급속히 감소된다. 폴리카르보네이트 수지의 경우, 강도는 분자량이 15,000 내지 20,000인 경우 급속히 감소된다. 따라서, 저분자량의 수지의 특정량을 포함하므로써 적절한 마모성이 유지될 수 있다.
예시한 실시태양에서, 폴리카르보네이트 I 및 폴리카르보네이트 II 사이의 배합 화합물 비율은 바람직하게는, 점도 평균 분자량 15,000 이하의 폴리카르보네이트 수지 I이 배합 화합물에 대해 30 내지 95 중량부로 포함되도록 선택된다.
폴리카르보네이트 수지 I이 30 중량부 미만인 경우 적절한 마모성이 얻어지지 않아 상기 효과를 달성할 수 없다. 반대로, 폴리카르보네이트 수지 I이 95 중량부를 초과하는 경우, 과도한 마모성 및 점도의 감소와 관련된 문제를 일으킬 것이다.
폴리카르보네이트 수지 I의 분자량은 바람직하게는 강도의 급속한 감소를 일으키는 15,000 이하이다.
또한, 테플론 수지 입자의 함량은 전하 수송층(2d)를 구성하는 물질의 총중량에 대해 1 중량부 이하인 경우, 감광체(2)의 마모를 억제하는 충분한 효과가 얻어질 수 없다. 한편, 이러한 함량이 10 중량부 이상인 경우 충분한 마모량이 얻어지지 않아 화상 흐름을 악화시킨다. 따라서, 테플론 수지 입자의 함량은 1 내지 10 중량부인 것이 바람직하다. 예시한 실시태양에서는 5.0 중량부가 선택된다.
본 발명의 효과를 확인하기 위한 실험은 상기 기재한 바와 같은 감광 드럼(2)를 도입한 도 2와 연관되어 설명되는 화상 형성 장치를 사용하여 수행한다.
부수적으로, 본 발명은 클리닝 블레이드(11)의 당접압이 20 내지 80 gf/㎝인 경우에 적용될 수 있지만, 예시된 실시태양에서는 클리닝 블레이드(11)의 당접압은 40 gf/㎝로 선택된다.
<실시예 1>
표준 환경 조건 (온도 25 ℃, 상대 습도 60 %)하에 도 4에 나타낸 바와 같이 감광 드럼(2)에 대하여 대전 롤러(3) (대전 바이어스 = 1.800 Vpp, 대전 주파수 = 400 Hz) 및 클리닝 블레이드(11) (당접압 = 40 gf/㎝)에 인접시키고 현상하지 않으면서 감광 드럼(2)의 회전 속도 50 ㎜/초에서 공회전 실험을 30시간 동안 수행하였다. 부수적으로, 상기 실험에서 감광 드럼(2)의 총 주행 거리는 5.4 x 106㎜이고, 대조로서 감광 드럼(2)의 길이 방향으로 단위 폭 2.8 x 102㎜를 이용함으로써 클리닝 용기(14) 내에 축적된 감광층의 박리된 입자를 모으고, 입도 분포 및 박리된 중량을 측정하였다 (상이한 길이를 갖는 감광 드럼에 대하여 박리된 중량은 길이 방향에서의 단위 폭에 비례하여 증가하거나 또는 감소함).
부수적으로, 입경의 측정은 쿨터(Coulter) K.K.에 의해 제조된 쿨터 멀티애널라이저(Coulter Multianalyzer)를 사용하여 수행하였다. 또한, 박리된 입자가 구형을 갖는 것으로 가정하므로써 박리된 입자의 박리된 갯수 n을 측정 결과를 기초로 하여 계산하였다. 계산을 하기 수학식을 사용함으로써 수행하였다.
n = x / ((4πr3/3) x ρ)
상기 식 중, x는 전체 박리된 양이고, r은 평균 입경이고, ρ는 평균 입경과 동일한 직경을 갖는 하나의 입자의 질량이다.
<실시예 2>
표준 환경 조건 (온도 25 ℃, 상대 습도 60 %)하에 간헐 내구 실험을 5000매에 대해 수행하였다.
상기 경우 스트리크 화상 발생의 유무를 평가하였고, 감광 드럼(2)의 박리된 필름 두께 및 내구 실험 후의 감광 드럼(2)의 표면의 10점 평균 조도 Rz를 측정하였다.
감광 드럼(2)의 필름 두께를 내구 실험 전후에 피셔 인스트루먼트(Fischer Instruments) K.K.에 의해 제조된 퍼마스코프(Permascope)로 측정하였고, 사이의 차이를 감광 드럼(2)의 박리된 필름 두께로서 정의하였다. 10점 평균 조도 Rz는 JIS 표면 조도 BO601을 기준으로 하여 측정 길이 2.5 ㎜로 측정하였다.
<실시예 3>
고온 및 고습 환경 조건 (온도 30 ℃, 상대 습도 85 %)하에 인자율(印字率) 2.5 %의 화상으로 5000매에 대해 연속 내구 실험을 수행하였고, 화상 흐름을 평가하였다. 첨가제로서 활석을 포함하는 전사재(10)을 사용하였다.
<결과>
실시예 1 내지 3의 실험 결과를 도 5에 나타내었다. 실시예 1에서 감광 드럼(2)의 박리된 입자의 평균 입도는 7.3 ㎛이고, 박리된 양은 99 ㎎이었다. 부수적으로, 박리된 갯수는 후술된다.
또한, 실시예 2에서 스트리크 흠결은 화상 상에 전혀 발생하지 않았고 양호한 화상을 얻을 수 있었다. 실험 3에서 5000매에 대해 화상 흐름은 전혀 발생하지 않았고 양호한 화상을 얻을 수 있었다.
상기 실험 결과로부터 예시된 실시태양에 따른 감광 드럼(2)가 사용되는 경우 스트리크 화상 및 화상 흐름 모두가 방지될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
이어서, 본 발명의 효과를 명백히 하기 위하여 비교예를 수행하였다. 실험 조건은 제1 실험의 것과 동일하였다. 하기 비교예에 관하여 상기 기재된 실시예 1 내지 3을 수행하였다. 실험 결과는 도 5를 참고로 하여 설명한다.
<비교예 1>
(1) 감광 드럼
테플론 수지를 포함하지 않는 재료를 전하 수송층(2d)로서 사용하였다. 전하 수송층의 코팅 두께는 25 ㎛였다. 다른 조건은 제1 실시태양과 동일하였다.
(2) 클리닝 블레이드의 당접압
제1의 실시태양과 유사하게 당접압 40 gf/㎝를 선택하였다.
<비교예 2 내지 7>
(1) 감광 드럼
전하 수송층(2d)로서 테플론 수지 1.0 내지 20 중량부를 포함하는 재료를 사용하였다. 개별적인 중량부는 도 5에 나타내었다. 다른 조건은 제1의 실시태양과 동일하였다.
(2) 클리닝 블레이드의 당접압
비교예 2 내지 6에서 당접압 40 gf/㎝를 선택하고 비교예 7에 대해서만 당접압 80 gf/㎝를 선택하였다.
<비교예 8 및 9>
(1) 감광 드럼
전하 수송층을 위한 결착 수지로서 점도 평균 분자량 2000의 폴리카르보네이트 수지만을 사용하였다.
(2) 클리닝 블레이드의 당접압
비교 실시에 8에서 당접압 40 gf/㎝를 선택하고 비교예 9에서는 당접압 80 gf/㎝를 선택하였다.
<비교예 1 내지 7의 실험 결과>
결과를 도 5에 나타내었다. 실시예 1에서 감광 드럼(2)의 박리된 입자의 박리된 중량, 평균 입도 및 박리된 갯수비 (제1 실시태양의 박리된 갯수를 100으로 전환하는 경우 얻어진 값)는 모두 테플론 수지의 함량이 증가함에 따라 감소하는 것으로 밝혀졌다.
실험 2에서 테플론 수지 1.0 중량부 이하를 갖는 감광 수지(2)(비교예 1 및 2)의 경우에 스트리크 화상이 발생하였고, 테플론 수지 2.0 중량부 이상을 갖는 감광 수지(비교예 3 내지 6)의 경우 스트리크 화상이 발생하지 않았다.
반면에, 실험 3에서 테플론 수지 2.0 중량부 이하를 갖는 감광 수지(2) (비교예 1 내지 3)의 경우 5000매에 대해 화상 흐름이 전혀 발생하지 않았고, 테플론 수지 10.0 중량부를 갖는 감광 수지(비교예 4)의 경우에 단지 약간의 화상 흐름 (문자가 약간 흐려지는 정도)이 발생하였다. 그러나, 테플론 수지 15.0 중량부 이상을 갖는 감광 수지의 경우 (비교예 5 및 6) 화상으로부터 완전히 문자를 잃게 하는 가장 불량한 화상 흐름이 발생하였다.
또한, 제1의 실시태양과 동일한 감광 드럼(2)가 사용되고 클리닝 블레이드(11)의 당접압이 증가된 비교예 7의 경우 스트리크 화상 및 화상 흐름은 발생하지 않았다.
<비교예 8 및 9의 실험 결과>
결과를 도 5에 나타내었다. 실시예 1의 결과, 비교예 8에서는 감광 드럼(2)의 박리된 입자의 평균 입도는 12.1 ㎛였고, 박리된 입자의 박리된 중량은 95 ㎎이었고, 박리된 갯수비는 31(소량)이었다. 또한, 비교예 8과 동일한 감광 드럼(2)가 사용되고 클리닝 블레이드(11)의 당접압이 증가된 비교예 9에서는, 박리된 중량 및 박리된 갯수비가 비교예 8과 비교하여 모두 증가되었으나, 박리된 갯수비는 제1 실시태양의 값의 약 1/2이었다.
또한, 실험 2에 관하여 비교예 8에서는 5000매에 대해 스트리크 화상이 발생하지 않았으나 비교예 9에서는 약간의 스트리크 화상이 발생하였다.
한편, 실험 3의 결과, 비교예 8에서는 화상 흐름이 내구 실험의 초기 단계(약 200매)에서 발생하였다. 또한 비교예 9에서는 화상 흐름이 약 2000매에서 발생하였다.
상기 결과를 고려할 때 스트리크 화상 및 화상 흐름의 발생의 빈도는 도 5 및 도 1a 및 도 1b를 참고로 하여 설명될 것이다. 도 1a는 도 5에 나타낸 결과에서 스트리크 화상의 발생 및 박리된 입자의 상태 사이의 관계를 나타낸 도표이고, 도 1b는 화상 흐름의 발생 및 박리된 입자의 상태 사이의 관계를 나타낸 도표이다. 스트리크 화상 및 화상 유도의 발생의 빈도는 감광 드럼(2)의 박리된 입자의 상태 [박리된 입경 및 박리된 중량 (박리된 양)]에 의해 결정되었다.
즉, 스트리크 화상 및 화상 흐름을 동시에 제거하기 위하여, (1) 스트리크 화상의 발생을 방지하기 위하여 박리된 입자의 평균 입경을 가능한 한 작게 감소시키고, (2) 화상 흐름의 발생을 방지하기 위하여 박리된 입자의 박리된 중량은 가능한 한 많이 증가시키는 조절이 요구되었다.
도 5의 결과로부터 명백한 바와 같이 박리된 입자의 입경이 작지 않고 박리된 양이 많지 않다면 스트리크 화상 또는 화상 흐름은 발생할 것이다.
이제는 박리된 입자의 입경 및 박리된 양과 스트리크 화상 및 화상 흐름의 관계에 대해 설명한다.
<스트리크 화상에 대한 영향>
먼저, 스트리크 화상을 발생시키는 메카니즘을 도 6을 참고로 하여 설명한다.
전사재(10)의 표면 상에 존재하는 지분(16)을 감광 드럼(2) 및 전사 롤러(9) 사이의 닙(nip) 일부(17) 내에서 감광 드럼(2)의 표면과 접촉되었다.
지분(16)을 클리닝 블레이드(11) 및 감광 드럼(2) 사이에서 핀칭되었다. 지분(16)이 핀칭되는 위치에서 불균일한 마모(연마)가 발생하기 때문에 감광 드럼(2)의 부분은 이의 주변 방향을 따라서 스크레칭되었다. 따라서, 상응하는 위치에서스트리크 형상의 흠결 화상이 발생하였다.
상기 현상은, AC 바이어스가 인가되는 접촉형의 상기 기재된 대전 수단이 사용되는 경우 일어나기 쉬운데, 그 이유는 대전 롤러(3)에 AC 바이어스가 인가될 때 감광 드럼(2)의 표면이 약해지기 때문이다.
상기 기재된 전사 롤러(5)가 사용되는 경우 감광 드럼(2)에 대한 전사재(10)에 가압하는 힘은 코로나 전사에 비하여 강하였다. 따라서, 전사재(10)의 지분(16)이 감광 드럼(2)에 접착하기 쉬우므로 감광 드럼(2)의 불균일한 연마가 발생하기 쉽다.
따라서, 박리된 입자의 입경이 큰 경우 감광 드럼(2) 및 클리닝 블레이드(11) 사이에 지분(16)이 핀칭되는 위치에 상응하여 발생된 스크레치의 깊이는 커지게 되고, 이에 따라 박리된 반점이 감광층에 발생하여 내구 실험 후의 감광 드럼(2)의 표면 조도 Rz는 커지게 되었다. 상기 현상은 감광 드럼(2)의 불균일한 연마가 커지는 내구 실험의 후단계에서 현저해지고, 박리된 양이 증가하는 경우 스트리크 화상이 나타났다.
한편, 박리된 입자의 입경이 작아지는 경우, 감광 드럼(2)의 표면 상에 발생된 스크레치의 깊이는 작아지기 때문에 내구 실험 후의 감광 드럼(2)의 표면 조도 Rz는 감소될 수 있다.
또한, 도 5에 나타낸 비교예 7의 결과로부터 명백한 바와 같이, 박리된 입자의 입경은 작기 때문에 감광층의 박리된 양이 증가할지라도 스트리크 화상의 발생은 억제될 수 있다.
본 발명자의 조사에 따라 도 1a에 나타낸 바와 같이 박리된 입자의 평균 박리된 입경이 9.0 ㎛ 이하로 조절되는 경우, 박리된 양이 증가할 지라도 스트리크 화상의 발생은 방지될 수 있다.
<화상 흐름에 대한 영향>
이제는, 실시예 1의 결과에 기초하여 감광 드럼(2)의 박리 및 화상 흐름의 관계를 도 5 및 1b를 참고로 하여 설명한다.
화상 흐름에 관한 문제점은 표면에 부착된 저 저항 물질을 클리닝 블레이드(11)에 의해 박리(연마)함으로써 제거될 수 있다. 따라서, 기본적으로 화상 흐름을 방지하기 위하여 감광 드럼(2)의 감광층의 박리된 양이 많을수록 양호해졌다.
그러나, 제1 실시태양 및 비교예 9에서 감광 드럼(2)의 박리된 양에 관하여 박리된 양이 비교예 9에서 많은 사실에도 불구하고 화상 흐름이 제1 실시태양에서 발생하지 않는 반면, 악화된 화상 흐름이 비교예 9에서 발생하였다. 상기 사실은 실시예 1에서 감광 드럼(2)의 감광층의 박리된 갯수를 비교함으로써 설명할 수 있다.
또한, 화상 흐름의 발생의 유무는 감광층의 박리된 갯수와 연관되었다. 예를 들면, 제1 실시태양에서와 같이 박리된 입자의 입경이 작고 전체 박리된 중량이 적을 경우에도 감광층의 박리된 갯수가 많은 경우 감광 드럼(2)의 감광층의 표면이 완전히 연마되고 저 저항 물질은 완전히 박리되고, 이에 따라 화상 흐름의 발생을 방지될 수 있다.
한편, 비교예 9에서와 같이 박리된 입자의 입경이 큰 경우 전체 박리된 중량은 크지만 박리된 갯수는 작기 때문에 감광 드럼(2)의 표면은 그의 길이 방향으로 불균일하게 연마되어 반점을 형성하며, 저 저항 물질은 완전히 박리될 수 없다. 그 결과, 화상 흐름이 발생하였다. 이 이유때문에, 박리된 중량이 많은 경우에도 화상 흐름은 방지될 수 없다.
본 발명자들의 조사에 따르면, 도 1b에 나타낸 바와 같이, 박리된 입자의 입경이 9.0 ㎛ 이하인 경우 실시예 1과 같은 공회전 실험을 수행하는 경우 박리된 중량이 16 ㎎ 이상으로 조절되는 한 화상 흐름이 방지될 수 있는 것으로 밝혀졌다.
상기 기재한 바와 같이 본 발명에서는 도 1a에 나타낸 바와 같은 감광체로부터의 박리된 입자의 평균 박리된 입경이 9.0 ㎛ 이하이기 때문에 스트리크 화상의 발생은 방지될 수 있다. 또한, 대전 수단 및 클리닝 수단은 감광체에 대하여 인접되고 AC 전압을 대전 수단에 인가함으로써 감광체가 대전되는 조건하에 공회전 실험이 수행되는 경우 도 1b에 나타낸 바와 같이 감광체의 감광층의 박리된 양이 주행 거리 1.0 x 106㎜ 당 16 ㎎ 이상이라면 화상 흐름의 발생은 동시에 방지될 수 있다.
또한, 본 발명에서 감광층은 약간 연마되고, 이에 따라 감광 드럼(2)의 표면층의 코팅 두께는 특별히 두꺼워질 필요가 없으므로 제조 비용을 감소할 수 있다.
<제2 실시태양>
다음으로, 본 발명의 제2 실시태양을 도 7을 참고로 하여 기재한다.
제2 실시태양은 감광 드럼(2), 클리닝 블레이드(11), 대전 롤러(3) 및 현상수단(6) (제1 실시태양에 연관되어 설명됨)이 일체적으로 도입되어 화상 형성 장치의 본체에 탈착가능한 프로세스 카트리지를 형성한다.
현상 수단(6)은 도 2에 연관되어 설명되는 바와 같이 현상제(5), 현상 슬리브(7) 및 현상제층 두께 조절 부재(8)을 포함한다.
이러한 프로세스 카트리지를 사용하므로써 제1 실시태양과 동일한 효과를 얻을 수 있을 뿐만 아니라, 보수할 필요 없고 우수한 유용성을 갖는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
부수적으로, 프로세스 카트리지 PC는 블록 BR-A 및 블록 BR-B로 분할될 수 있으며 도 7에서 점선으로 표시된다.
본 발명에 따라 스트리크 화상 및 화상 흐름의 발생은 전자사진 감광체의 표면으로부터 박리된 입자의 입경 및 박리된 양을 기준으로 하여 감광체의 표면의 특성을 측정함으로써 방지된다. 따라서, 이것에 의해 여러 환경하에 고품질 화상을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면 화상 흐름의 발생을 방지하면서, 감광 드럼 표면의 마모에 기인하는 스트리크 화상의 발생을 억제할 수 있는 화상 담지체 (전자사진 감광체)를 제공할 수 있다.

Claims (6)

  1. 현상제에 의해 가시화되는 현화상을 담지하고 적어도 클리닝 부재에 의해 러빙 (rubbing)되고, 상기 클리닝 부재의 러빙에 의해 감광체의 표면으로부터 얻어지는 박리된 입자의 평균 입경이 9.0 ㎛ 이하인 전자사진 감광체.
  2. 제1항에 있어서, 감광체의 표면으로부터 박리된 양은, 감광체의 길이 방향에서 단위폭 2.8 x 102㎜에 대해 감광체와 접촉하는 클리닝 부재에 대한 감광체의 주행 거리 1.0 X 106㎜ 당 16 ㎎ 이상인 전자사진 감광체.
  3. 제1항에 있어서, 감광체의 표면층이 전하 수송 물질, 하기 화학식의 1 또는 3종의 반복단위를 가지며 점도 평균 분자량이 5,000인 선형 폴리카르보네이트 수지 및 하기 화학식의 1 또는 3종의 반복단위를 가지며 점도 평균 분자량이 20,000인 선형 폴리카르보네이트 수지의 혼합물을 포함하는 조성물, 및 불소계 수지 분체를 포함하는 전자사진 감광체.
    (식 중, R12및 R13은 각각 수소 원자, 알킬기 또는 방향족기이거나, 그들이 결합되어 있는 탄소 원자와 함께 고리 구조를 형성할 수 있고; X1, X2, X3및 X4는 수소 원자, 할로겐 원자, 알킬기 또는 아릴기를 나타냄.)
  4. 제3항에 있어서, 상기 불소계 수지 분체가 상기 감광체의 표면층을 구성하는 물질의 1 내지 10 중량부인 전자사진 감광체.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 정전 잠상을 담지하기 위한 감광체;
    상기 감광체 주위에 배치되고 전자사진 프로세스 수단을 구성하고 상기 감광체 상에 정전 잠상을 형성하기 위한 잠상 형성 수단;
    상기 감광체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하기 위한 현상 수단; 및
    감광체 상의 가시상을 전사재에 전사하기 위한 전사 수단
    을 포함하는 화상 형성 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 감광체 및 상기 감광체 주위에 배치된 하나 이상의 상기 전자사진 프로세스 수단이 화상 형성 장치의 본체에 탈착가능한 프로세스 카트리지로서 일체적으로 형성된 화상 형성 장치.
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