KR101879912B1 - 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

초기 상태에서의 대전 성능의 변동이 작을 것이 요구되고 있다. 대전 부재가 신품일 경우, 화상 형성 장치는 대전 부재의 표면에 현상제 또는 윤활제가 부착되는 방식으로 현상제 또는 윤활제를 공급하는 공급 동작을 화상 형성 이전에 행한다.

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 전자사진 감광체 또는 정전 기록 유전체 등의 상 담지체가 미리 정해진 극성 및 미리 정해진 전위로 대전되는 공정을 포함하는 화상 형성 프로세스를 사용함으로써 화상 형성을 행하는 복사기, 프린터 등의 화상 형성 장치에 관한 것이다.
종래, 전자사진 방식을 사용하는 화상 형성 장치는 프로세스 카트리지 방식을 종종 채용한다. 이러한 화상 형성 장치는 화상 형성 장치의 장치 본체에 대하여 탈착가능 카트리지를 포함한다. 카트리지는 회전가능한 감광체와, 감광체에 작용하는 프로세스 유닛을 포함하여 일체적으로 형성된다.
이러한 프로세스 카트리지 방식을 사용하면 유저가 장치의 유지 보수 작업을 할 수 있게 되어, 서비스맨에 의한 유지 보수 작업의 필요성을 제거한다. 이것은 조작성을 상당히 향상시킬 수 있다. 따라서, 이러한 프로세스 카트리지 방식은 전자사진 화상 형성 장치에서 널리 사용되고 있다.
전자사진 방식을 채용하는 레이저 빔 프린터 및 복사기 등의 화상 형성 장치에서는, 먼저 대전 롤러에 의해 균일하게 대전된 감광체가 화상 정보에 대응하는 광(예를 들면, 레이저 광)으로 조사되어 정전 잠상을 형성한다. 그 후, 현상 장치는 현상제(토너)를 공급해서 현상된 상(토너 상)으로서 정전 잠상을 가시화한다. 감광체로부터 종이 등의 기록재에 현상된 상이 전사되어, 기록재 상에 화상이 형성되어 출력된다.
이러한 전사 방식을 채용하는 화상 형성 장치는, 기록재에 전사되지 않고 감광체에 잔존하는 잔류 전사 현상제를 감광체의 표면으로부터 제거하는 클리너(클리닝 장치)를 포함할 수도 있다. 이러한 경우, 잔류 전사 현상제는 폐 현상제로서 취급된다. 그러나, 환경 보호 측면으로부터, 폐 현상제는 생성되지 않는 것이 바람직하다. 따라서, 클리너를 사용하지 않고 현상 장치가 "현상 동시 클리닝(development and cleaning at the same time)"을 행하는 화상 형성 장치가 존재한다. 보다 구체적으로, 현상된 상이 감광체로부터 전사된 후에, 현상 장치는 감광체의 표면으로부터 잔류 전사 현상제를 제거한다. 현상 장치는 잔류 전사 현상제를 회수하고, 회수된 현상제를 재사용한다. 즉, 화상 형성 장치는 현상제 리사이클 프로세스를 채용한다.
본 명세서에서 사용된 "현상 동시 클리닝"이라는 용어는, 감광체 상에 잔류하는 현상제를, 다음 또는 후속 현상 공정이 행해지는 때에 잔류 토너 회수 바이어스를 사용하여 기록재에 전사시키지 않고서 회수하는 방법을 나타낸다. 보다 구체적으로, 이 방법은 현상 장치에 인가되는 직류 전압과 감광체의 표면 전위 간의 전위차인 포깅 방지 전위차(fogging prevention potential difference)을 이용한다. 이 방법에 따르면, 현상 장치는 잔류 전사 형상제를 회수하고, 회수된 잔류 전사 현상태를 다음 또는 후속 현상 공정에서 재사용한다. 이것은, 폐 현상제를 없애고, 유지 보수 작업을 절감한다. 또한, 현상 장치에 의해 잔류 전사 현상제가 회수되는 소위 클리너리스(cleanerless) 화상 형성 장치는 사이즈에 있어서도 이점을 가진다. 보다 구체적으로, 화상 형성 장치를 클리닝 장치를 구비할 필요가 없기 때문에, 화상 형성 장치의 사이즈를 상당히 감소시킬 수 있다는 이점이 있다.
접촉형 대전 부재(대전 롤러)를 사용하는 화상 형성 장치에서는, 상 담지체에 접촉하는 대전 부재가 상 담지체의 표면으로부터 잔류 현상제를 픽업할 수도 있다. 이것은 잔류 현상제가 대전 부재의 표면에 부착되게 할 수 있다. 결과적으로, 인자가 반복적으로 행해지는 경우(내구성), 대전 부재에의 현상제의 부착량에 기인해서 대전성이 저하될 가능성이 있다.
특히, 클리너리스 화상 형성 장치가 화상을 형성하는 때에, 접촉형 대전 부재와 상 담지체의 사이의 접촉부인 대전 닙부에는 잔류 전사 현상제가 들어가기 쉽다. 이것은, 접촉형 대전 부재의 표면에 현상제가 부착되게 한다. 현상제가 접촉형 대전 부재 상에 존재하는 경우에는, 현상제 부착량에 따라 상 담지체의 대전 전위가 변한다. 이러한 현상은 하프톤 화상 농도의 변동으로서 나타날 수 있다.
일본 특허 공개 제2002-207353호는 대전성의 변동을 감소시키면서, 대전 전위를 안정화시키는 방법에 대해 논의한다. 상기 방법에 따르면, 신품인 대전 부재에 대전 촉진제와 현상제가 미리 혼합되어 도포된다. 이것은, 장치의 사용이 초기 상태일 때에, 대전성의 변동을 감소시키고, 대전 전위를 안정화시킨다.
그러나, 그러한 방법에서는, 대전 부재의 생산 시에 혼합제가 도포될 필요가 있다. 이것은 생산성을 저하시킬 수 있다. 또한, 도포된 혼합제가, 예를 들어 수송 중의 진동에 의해 화상 형성 장치나 장치 본체 내부에 떨어질 수도 있다.
따라서, 화상 형성 장치의 생산 시에 미리 혼합제를 도포하지 않고서 초기 상태에서 대전성의 변동을 감소시킬 것이 요구되고 있다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 화상 형성 장치는 현상제 상을 담지하도록 구성된 상 담지체와, 상기 상 담지체에 접촉하도록 구성된 대전 부재와, 상기 현상제 상을 전사하도록 구성된 전사 유닛과, 현상제 상을 형성하기 위해서 상기 상 담지체에 미리 정해진 극성을 갖는 현상제를 공급하고, 상기 현상제 상이 전사된 후에 상기 상 담지체 상에 잔류한 현상제를 회수하도록 구성된 현상 유닛을 포함하고, 상기 대전 부재가 신품일 경우, 상기 미리 정해진 극성과 상이한 극성을 갖는 현상제 또는 윤활제가 상기 대전 부재의 표면에 부착되는 방식으로 상기 현상제 또는 상기 윤활제를 공급하는 공급 동작이 화상 형성 동작에 앞서 행해진다. 상기 대전 부재가 신품일 경우, 상기 미리 정해진 극성과 상이한 극성을 갖는 현상제 또는 윤활제가 상기 대전 부재의 표면에 부착되도록 상기 현상제 또는 상기 윤활제를 공급하는 공급 동작이 화상 형성 동작에 앞서 행해진다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부 도면을 참조하여 아래의 실시예의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 실시예 1에 따른 시퀀스를 나타내는 시퀀스도.
도 2는 실시예 1에 따른 화상 형성 장치를 도시하는 도면.
도 3은 실시예 1에 따른 화상 형성 장치의 일부를 도시하는 확대도.
도 4는 대전 부재에의 현상제의 부착량과 상 담지체의 대전 전위 간의 관계를 도시하는 도면.
도 5는 실시예 1에 따른 시퀀스가 행해지지 않은 경우의 하프톤 화상 농도와 인쇄 매수 간의 관계를 도시하는 도면.
도 6a는 화상 형성 동작 이전에 행해지는 현상제 공급 동작을 도시하는 도면, 도 6b는 화상 형성을 도시하는 도면.
도 7은 복수의 상 담지체를 포함하는 화상 형성 장치를 도시하는 개략도.
도 8은 실시예 1에 따른 시퀀스가 다른 부재 또는 유닛의 바이어스를 변화시킴으로써 행해지는 경우의 바이어스 관계를 도시하는 도면.
도 9a는 실시예 3에 따른 화상 형성 동작 이전에 행해지는 현상제 공급 동작을 도시하는 도면, 도 9b는 실시예 3에 따른 화상 형성 동작을 도시하는 도면.
도 10은 실시예 3에 따른 시퀀스가 행해지는 경우의 바이어스 관계를 도시하는 도면.
이하에, 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시예, 특징부 및 측면을 상세하게 설명한다. 실시예에 기재되어 있는 구성 부품의 치수, 재질, 형상 및 상대 배치는 본 발명이 적용되는 장치의 구성 및 각종 조건에 따라 적절히 선택되어야 한다. 따라서, 본 발명의 범위는 이하의 실시예에 한정되지 않는다.
(화상 형성 장치와 클리너리스에서의 상 제작 과정)
도 2는 본 발명의 실시예 1에 따른 화상 형성 장치인 프린터(100)의 개략 구성을 도시하는 도면이다. 도 2에 도시된 도면은 통상적으로 설치된 상태에서 상 담지체의 축선 방향을 따라 보았을 때의 단면도이다. 도 2에서, 상하 방향은 수직 방향을 나타내고, 좌우 방향은 수평 방향을 나타낸다.
본 실시예에서, 프린터(100)는 상 담지체인 감광 드럼(1)과 대전 부재인 대전 롤러(2)를 포함한다. 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2)는 상 담지체 유닛을 형성한다. 또한, 프린터(100)는 현상 장치(현상 유닛)(4)를 포함한다. 현상 장치(4)는 현상제 담지체인 현상 슬리브(현상 롤러)와, 현상제가 수용된 현상 프레임체를 적어도 포함한다. 현상 장치(4)는 프린터(100)의 장치 본체에 착탈가능하다. 그러나, 구성은 이것에 한정되지 않는다. 상 담지체 유닛은 프린터(100)의 본체에 착탈가능하여도 된다. 또한, 상 담지체 유닛과 현상 유닛이 일체로 형성되어 프로세스 카트리지가 되어도 된다. 프로세스 카트리지도 프린터(100)의 본체에 대하여 착탈가능하여도 된다.
이하에 화상 형성 동작에 대해서 도 2 및 도 3을 참조해서 설명한다.
프린터(100)가 화상 형성 동작을 개시하면, 상 담지체로서의 감광 드럼(1)은 구동 모터에 의해 도 2에 도시된 화살표로 나타난 방향으로 원주 속도 150mm/sec로 회전 구동된다.
프린터(100)는 감광 드럼(1)의 표면을 대전하는 대전 부재로서의 대전 롤러(2)를 사용한다. 이하에 설명하는 화상 형성 동작 이전에 프린터(100)는 대전 전위를 안정화시키는 처리를 행한다.
대전 롤러(2)는 도 3에 도시된 대전 전원(2a)으로부터 미리 정해진 타이밍에 -1500V의 전압(Vpri)을 받아서, 감광 드럼(1)의 표면은 -800V로 균일하게 대전된다.
노광 장치로서의 레이저 노광 유닛(3)은 화상 데이터에 따라 대전된 감광 드럼(1)에 레이저 빔을 조사한다. 감광 드럼(1)은 주주사 방향(감광체 회전축 방향) 및 부주사 방향(감광체 표면이동 방향)으로 레이저 빔을 반복적으로 조사한다. 이에 의해 감광 드럼(1) 상에 정전 잠상을 형성한다.
현상 유닛으로서의 현상 장치(4)는 프린터(100)의 장치 본체에 탈착가능하게 배치된다. 현상 장치(4)는 수명이 다하면 신품으로 교환될 수 있다. 현상 장치(4)는 도 3에 도시된 현상 바이어스 전원(4a)으로부터 현상 바이어스(Vdc) -500V가 인가된 현상 슬리브(41)를 사용하여 감광 드럼(1) 상에 형성된 정전 잠상을 현상할 수 있다.
이하에서 현상 장치(4)에 대해서 설명한다. 현상 슬리브(41)는 현상 장치(4)에 의해 회전가능하게 지지되고, 감광 드럼(1)에 대하여 원주 속도 140%로 회전 구동된다. 현상 슬리브(41)는 중공의 알루미늄관과, 중공의 관 주위에 형성된 도전성 탄성 고무층으로 형성된다. 도전성 탄성 고무층은 현상제를 반송하기 위해서 표면 거칠기 Ra 1.0μm 내지 2.0μm를 가진다. 현상 슬리브(41)는 자석인 마그네트 롤러(43)를 포함한다. 마그네트 롤러(43)는 현상 슬리브(41)에 고정된다. 현상 장치(4)에서, 교반 부재(44)는 현상제로서의 자성 1성분 블랙 현상제(음의 대전 특성) T를 교반한다. 이러한 교반에 의해 현상 장치(4) 내부의 마그네트 롤러(43)의 자력에 의해 현상제가 현상 슬리브(41)의 표면에 공급된다. 현상 슬리브(41)의 표면에 공급된 현상제는, 현상제 층의 두께를 규제하는 규제 부재인 현상 블레이드(42)를 통과한다. 현상 블레이드(42)를 통과하면, 현상제는 균일한 박층으로 규제되고, 음의 극성으로 마찰 대전된다. 그 후, 현상제는 현상제가 감광 드럼(1)과 접촉하는 현상 위치로 반송되어, 감광 드럼(1) 상의 정전 잠상을 현상한다.
감광 드럼(1) 상의 현상된 상(즉, 가시화된 상)은 전사 유닛인 전사 롤러(5)의 접촉부에 더 반송되고, 현상된 상과 동기화되어 반송되는 기록재 R 상에 전사된다. 전사 롤러(5)와 감광 드럼(1)의 사이에는 도 3에 도시된 전원(5a)에 의해 전사 바이어스가 인가된다.
현상된 상이 전사된 기록재 R은 정착 장치(7)에 반송된다. 정착 장치(7)에서, 현상된 상이 전사된 기록재 R에는 열 및 압력이 가해져서 전사된 현상제 상을 기록재 R 상에 정착시킨다.
한편, 현상된 상이 전사된 후에, 기록재 R 상에 전사되지 않고 감광 드럼(1) 상에 남은 잔류 전사 현상제는 대전 롤러(2)를 향해서 반송된다. 이때, 대전 롤러(2)에는 감광 드럼(1)을 대전하기 위한 전압(-1500V)이 인가되고 있다. 잔류 전사 현상제가 닙부 근방에 반송되면, 감광 드럼(1)과 대부분의 잔류 전사 현상제는 대전 롤러(2)로부터의 전하의 방전에 의해 음으로 대전된다. 그 결과, 대부분의 잔류 전사 현상제는 강제적으로 음으로 대전되기 때문에, 대전 롤러(2)와 음으로 대전된 감광 드럼(1)의 사이에 전계가 존재한다. 이러한 전계는, 잔류 전사 현상제가 대전 롤러(2)에 부착되지 않고 대전 롤러(2)를 통과할 수 있게 한다. 상술한 바와 같이, 대부분의 현상제는 대전 롤러(2)로부터의 전하의 방전에 의해 음의 극성으로 대전되지만, 소량의 현상제는 음의 극성으로 대전되지 않는다. 그러한 현상제가 대전 롤러(2)에 부착될 수도 있다. 이러한 현상제의 부착을 억제하기 위해서, 기어가 감광 드럼(1)에 대하여 원주 속도 110%로 대전 롤러(2)를 감광 드럼(1)과 동일한 방향으로 회전시켜서, 대전 롤러(2)가 감광 드럼(1)보다 더 빠른 원주 속도로 회전 구동된다. 이러한 방식으로, 현상제가 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 간의 마찰에 의해 음으로 대전되고, 전계에 의해 감광 드럼(1)으로 되돌려진다. 대전 부재인 대전 롤러(2)의 원주 속도는 110% 내지 140%로 설정되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 대전 롤러(2)로부터의 전하의 방전 및 원주 속도차에 의해 발생하는 마찰에 의한 현상제의 음의 대전에 의해, 대전 롤러(2)에의 현상제의 부착량이 통상적으로 감소된다.
잔류 전사 현상제는 대전 롤러(2)를 통과한 후에 감광 드럼(1)의 회전에 수반하여 현상 위치로 반송된다. 이 상태에서, 비화상 형성부에서는 감광 드럼(1)의 표면 상의 암부 전위(Vd)가 -800V이고, 현상 바이어스(Vdc)가 -500V로, 비화상 형성부의 전위차(Vback)는 -300V이다. 따라서, 잔류 전사 현상제는 현상 슬리브(41)에 부착되고, 현상 장치(4) 내에 회수된다. 이것을 "현상 동시 클리닝"이라고 한다. 그러나, 현상과 클리닝이 엄밀하게 동시에 행해질 필요는 없다. 화상 형성부에서는 감광 드럼(1)의 표면 상의 명부 전위(V1) -100V와 현상 바이어스(Vdc) -500V에 의해 발생하는 전계가 존재하므로 현상 슬리브(41)에는 현상제가 부착되지 않는다. 그러나, 화상 형성 영역에는 화상이 형성되므로, 현상제는 감광 드럼(1) 상에 잔류하여 나중에 전사된다. 이와 같은 공정을 반복해서 화상 형성 동작을 실행한다.
본 실시예에서는, 화상 형성 동작은 통상의 화상 형성 동작에서 행해지는 전회전 및 후회전 등의 회전 동작을 포함한다.
대전 부재에의 현상제의 부착량에 따라, 상 담지체인 감광 드럼의 전위가 영향을 받을 수 있다. 신품의 대전 부재에의 현상제의 부착량이 증가하면, 도 4에 도시한 바와 같이 감광 드럼의 표면 상의 암부 전위(Vd)가 증가한다. 대전 부재에의 현상제의 부착량이 2g/m2 이상이 되면, 대전성이 안정화되어, 상 담지체인 감광 드럼의 전위가 안정화된다. 그 후, 대전 부재에의 현상제의 부착량이 더 증가하더라도, 감광 드럼의 전위는 일정한 레벨로 유지된다. 예를 들어, 대전 부재에의 현상제의 부착량이 2g/m2 이상 3g/m2 이하이면, 감광 드럼의 전위의 증가량이 일정하다. 이것은 감광 드럼의 전위가 안정적인 것을 나타낸다. 또한, 대전 부재에의 현상제의 부착량이 더 증가하면, 감광 드럼의 전위의 증가량이 완만하게 줄어들기 시작한다. 한편, 아무것도 부착되어 있지 않은 신품의 대전 부재에 현상제가 부착되면, 현상 바이어스(Vdc)로부터의 전위차 Vback가 커진다. 이것은 하프톤 화상 농도의 변동을 야기한다. 도 5에 도시된 바와 같은 종래예의 경우, 초기 상태로부터 하프톤 화상 농도가 서서히 감소되어, 인쇄 매수가 20에 도달할 때에 일정한 값이 되었다.
상기에 설명한 대전 부재인 대전 롤러의 구동 구성에서는, 특히 초기 상태(신품)의 대전 롤러에 개재하는 입자가 존재하지 않는다. 따라서, 감광 드럼에 대한 마찰 저항이 높아서, 구동 토크가 커진다. 그 결과, 대전 부재를 안정적으로 구동하기 위해서는 장치 본체의 구동 모터가 고전력 모터로 변경될 필요가 있다. 이러한 변경은 비용을 더 상승시킨다.
(본 실시예의 구성)
본 실시예에서는, 화상 형성 동작 전에 신품의 대전 부재에 일정량의 현상제가 부착하도록 시퀀스를 행한다. 이러한 시퀀스에 의해, 드럼 전위(Vd)가 적절하게 제어된다. 여기에서는, 이러한 시퀀스를 대전 부재에 현상제가 부착되는 방식으로 현상제가 공급되는 공급 동작이라고도 부른다. 또한, 시퀀스는 CPU(central processing unit) 등의 신호 처리 유닛에 의해 행해진다.
본 실시예에서는, 프린터(100)의 장치 본체 및 대전 장치가 각각 기억 유닛으로 기능하는 메모리(45a) 및 메모리(45b)를 각각 포함한다. 데이터 및 정보는 필요할 때에 이들 메모리(45a, 45b)에 대하여 기입 및 판독될 수 있다. 비휘발성 메모리는, 프린터(100)의 전원이 커져있을 때에도 데이터를 기억해 둘 수 있다. 본 실시예에서는, 휘발성 메모리(45b)는 대전 장치의 인쇄 매수를 대전 장치의 이력 정보로서 기억하고, 메모리(45a)는 프린터(100)가 전원이 켜지거나 스탠바이 상태일 때에 로 대전 장치의 이력 정보를 기억한다. 이러한 이력 정보에 기초하여, 대전 장치 또는 대전 부재의 상태가 판단된다. 예를 들어, 인쇄 매수가 0이면, 대전 장치 또는 대전 부재는 신품이라고 판단된다.
본 실시예에 따른 시퀀스를 도 1을 참조하여 설명한다.
공정 S101에서, 화상 형성 장치인 프린터(100)는 전원이 켜져 있거나 스탠바이 상태이다. 공정 S102에서, CPU는 대전 장치의 메모리(45b)를 판독하여 대전 장치 또는 대전 부재의 사용 이력 정보(이하, 대전 이력이라고 한다)가 0(0매)인지 여부를 판단한다. 즉, CPU는 대전 장치 또는 대전 부재가 신품인지 여부를 판단한다. 대전 이력이 0을 나타내지 않으면(공정 S102에서 아니오), 시퀀스는 공정 S104로 진행한다. 공정 S104에서, 프린터(100)는 스탠바이 상태로 된다. 대전 이력이 0을 나타내는 경우(공정 S102에서 예), CPU는 대전 부재가 신품이라고 판단하고, 시퀀스는 공정 S103으로 진행한다. 공정 S103에서, CPU는 대전 부재인 대전 롤러(2)에 현상제를 일정량 부착시키는 시퀀스를 행한다. 그 후, 공정 S104에서, 프린터(100)는 스탠바이 상태로 되어, 통상의 화상 형성 동작을 행한다.
공정 S103에서 행해지는 시퀀스에 대해서 상세하게 설명한다. 본 실시예에서는, 현상 바이어스(Vdc)가 -300V로 설정되는데, 이것은 통상의 화상 형성 동작 시(-500V)보다 절대값으로 비교하면 낮다. 즉, Vback이 화상 형성 동작 시로부터 -500V 증가해서 대전 부재를 구동함으로써 시퀀스를 실행한다(도 6a). 시퀀스에서, 대전 부재는 10초간 구동된다. 이에 의해, 화상 형성 동작이 행해지기 전에, 통상의 화상 형성 시보다 다량의 포깅 현상제가 대전 부재에 부착된다(도 6a). 여기서, 포깅 현상제는 감광 드럼(1) 상의 정전 상(또는 정전 잠상)을 현상해서 현상된 상을 형성하는 데에 사용되는 현상제의 극성과 상이한 극성으로 대전된 현상제이다. 현상제 상을 형성하기 위한 미리 정해진 극성의 현상제를 통상적으로 대전(본 실시예에서는 음으로 대전)하는 것으로 가정하면, 포깅 현상제는 역대전(본 실시예에서는 양으로 대전)되어, 보다 효율적으로 대전 부재에 부착되는 특성을 가진다. 또한, 본 실시예에서는, 현상 시와는 상이한 극성을 갖는 입자를 대전 부재에 부착시켜, 대전 부재 표면에 상이한 극성의 입자의 양이 증가한다.
시퀀스를 10초간 행하면, 감광 드럼(1), 대전 롤러(2) 및 현상 롤러가 각각 24회, 58회, 61회 회전한다.
이러한 시퀀스는 아래의 조건에서 행해진다. 프로세스 속도는 150mm/s이고, 감광 드럼(1)의 직경 Φ가 20mm이고, 대전 부재인 대전 롤러(2)의 직경 Φ가 9mm이고, 현상제제 담지체인 현상 롤러의 직경 Φ가 11mm이다. 대전 부재인 대전 롤러와 현상제 담지체인 현상 롤러는 감광 드럼(1)의 원주 속도에 대하여 각각 110% 및 140%의 원주 속도로 회전 구동된다.
표 1은 하프톤 화상 농도(HT 농도라고도 한다)의 변화, 부착량 및 인쇄 매수의 관계를 나타낸다.
표 1에서, 실시예 1-1은 전술한 시퀀스를 행한 경우를 나타내며, 종례예는 본 실시예의 시퀀스를 행하지 않은 경우를 나타낸다. 즉, 종례예에서는, 화상 형성 동작 전에 공급 동작을 행하지 않고, 통상의 화상 형성 동작을 행하였다. 또한, 표 1에서, 실시예 1-2는 시퀀스를 행할 때의 현상 바이어스(Vdc)를 -500V로 설정한 경우를 나타낸다. 즉, 통상의 화상 형성 동작 시와 같이 Vback을 -300V로 설정하고, 노광 처리를 행하지 않고 대전 부재 및 감광 드럼(1) 등의 구성요소를 구동시켰다.
Figure 112015056758304-pat00001
종래예에서는, 하프톤 화상 농도가 안정될 때까지 프린터가 20매 정도를 인쇄할 필요가 있었다. 반면에, 실시예 1-1에서는 하프톤 화상 농도가 초기 상태부터 안정적이었다. 실시예 1-2와 같은 전위 설정에서도, 10매 인쇄했을 때에 드럼 전위가 안정적으로 되었는데, 이것은 종례예보다 더 빨랐다. 이와 같이, 실시예 1-1 및 1-2 각각은, 대전 부재에 적당량의 토너를 부착하면 초기 상태에서의 대전성의 변동을 감소시키고, 종래예와 비교하여 대전성을 안정시켰다. 또한, 실시예 1-1에서는, 출력 화상이 안정화될 뿐만 아니라, 구동 토크도 저감되었다. 이것은 현상제가 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 간의 접촉부에서 윤활제로서 기능했기 때문이라고 생각된다.
본 실시예에서는, 현상 바이어스(Vdc)는 큰 Vback을 갖도록 변경된다. 그러나, 대전 부재에 인가되는 대전 바이어스(Vpri) 또는 전사 부재에 인가시키는 전사 바이어스를 변경시켜도 된다. 또한, 규제 부재인 현상 블레이드(42)에 전압(블레이드 바이어스)을 인가해서 포깅 현상제를 대전 부재에 부착시켜도 된다. 또한, 복수의 바이어스를 변화시켜, 현상제 공급 동작의 시퀀스를 실행해도 된다. 예를 들어, 현상 바이어스와 블레이드 바이어스를 동시에 변화시켜서 포깅 현상제를 효율적으로 대전 부재에 부착시켜도 된다.
즉, 현상제 담지체, 대전 부재, 전사 유닛, 규제 부재 중 어느 하나에서는, 현상제를 대전 부재에 부착시키기 위해서 화상 형성 동작 시에 인가되는 전압이 현상제 공급 동작 시에 인가되는 전압과 상이한 것이 바람직하다. 예를 들어, 도 8에 도시한 바와 같이, 바이어스를 설정하면, 포깅 현상제가 신품의 대전 부재에 부착된다. 도 8에 도시된 예시적인 표에서 "b"의 경우, 규제 부재인 현상 블레이드의 블레이드 바이어스를 변화시켜도 된다. 현상 블레이드의 바이어스가 현상 롤러(현상 유닛)의 바이어스에 접근하면, 포깅 현상제가 발생하기 쉽다. "b"의 경우, 현상 블레이드와 현상 롤러의 바이어스가 동일한 전위가 되어, 포깅 현상제가 발생한다. 또한, "c"의 경우에 나타난 바와 같이, 현상 롤러의 바이어스를 -100V로 변경할 수도 있다. 이 경우, 전위차(ΔV)는 -300V이며, 이것은 도 8에 나타난 "a"의 경우의 화상 형성 시와 동일하다. 그러나, Vback이 커지면 포깅 현상제가 발생할 가능성이 증가하기 때문에, "c"의 경우에 포깅 토너가 발생하기 쉬워진다.
실시예 1-2에서 설명한 바와 같이, 현상제 담지체, 대전 부재 및 규제 부재에 화상 형성 동작 시에 사용된 것과 동일한 전압(바이어스)을 인가해도 된다. 이 경우, 대전 롤러가 노광 처리를 행하지 않고 구동되면, 일정한 양의 포깅 현상제가 대전 롤러에 부착된다. 따라서, 일정한 효과가 얻어진다.
또한, 본 실시예에서는 현상제가 대전 부재에 효율적으로 부착되도록 포깅 현상제를 대전 부재에 공급한다. 그러나, 통상의 화상 형성 시에 사용되는 현상제(통상적으로 대전 현상제)가 사용될 수도 있다. 이러한 경우, 시퀀스 시간을 연장시키고, 대전 바이어스(Vpri)를 드럼 전위(Vd)보다 낮게 감소시킴으로써, 유사한 효과를 얻을 수 있다. 여기서, 전사 유닛인 전사 롤러에 전압을 인가하지 않거나, 감광 드럼으로부터 전사 롤러를 이격시켜 두는 것이 바람직하다. 본 실시예에서는, 화상 형성 장치인 프린터(100)는 현상제 담지체인 현상 롤러와, 상 담지체인 감광 드럼이 서로 접촉하고, 서로 이격하게 하는 접촉 이격 기구를 포함한다. 그로 인해, 프린터(100)가 신품인 경우, 현상 롤러와 감광 드럼은 서로 접촉하지 않는다. 본 실시예에 따른 시퀀스는 현상 롤러와 감광 드럼이 서로 접촉한 후에 개시한다. 그러나, 본 실시예는 이것에 한정되지 않는다. 본 실시예는 현상 롤러와 상 담지체가 초기 상태부터 서로 접촉하는 장치에도 적용될 수 있다.
또한, 현상 롤러 및 현상 블레이드에는 초기 구동 토크를 감소시키기 위해서 현상제 이외의 윤활제가 도포되는 경우도 있다. 도포제는 현상제 이외에 토스펄(TOSPEARL) 및 페놀 수지를 포함한다. 본 실시예에서는 현상제를 공급하는 동작을 설명하였다. 그러나, 본 실시예는 현상제 공급 동작에 한정되지 않는다. 본 실시예는 앞서 설명한 도포제를 공급하는 동작에도 적용될 수 있다. 그러한 경우, 유사한 효과가 얻어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서는 신품의 대전 유닛을 검지하기 위한 검지 유닛을 포함하는 구성을 사용하여 설명하였다. 그러나, 화상 형성 장치가 그러한 검지 유닛을 포함하지 않을 경우에는, 화상 형성 장치가 장치 본체의 도어 개폐에 기초하여 대전 유닛이 교환되었는지 여부를 판정할 수도 있다. 대전 장치가 교환되었다고 화상 형성 장치가 판정한 경우, 상기 설명한 시퀀스가 행해진다.
실시예 2에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는, 상기 실시예 1-1과 유사한 시퀀스 시간이 환경에 따라 최적화된다.
또한, 본 실시예에서는, 대전 장치에 설치된 기억 유닛으로서 기능하는 메모리(45b)가 인쇄 매수에 관한 정보뿐만 아니라, 사용 환경으로서 온도 및 습도 정보를 기억한다. 일반적으로, 대전 부재에의 현상제의 부착 속도는 고온, 고습 환경에서 낮아진다. 따라서, 그러한 환경에서는 하프톤 화상 농도를 안정화시키는 데에 필요한 시퀀스 시간을 길게 할 필요가 있다.
본 실시예에서는, 온도 및 습도 정보를 이용함으로써 시퀀스 시간이 결정된다. 본 실시예에서 결정된 시퀀스 시간은 실시예 1-1의 시퀀스 시간보다 더 적합하다. 본 실시예에서는, 연산 유닛으로서 기능하는 CPU가 시퀀스 시간 T(초)=α×T0(초)를 결정하는데, α는 표 2에 나타난 온도 및 습도 보정 계수이며, T0은 실시예 1-1의 시퀀스 시간(즉, 실시예 1-1에 따르면 10초)이다. 그러나, 온도 및 습도 이력을 이용하는 보정 방법은 이것에 한정되는 것은 아니다.
Figure 112015056758304-pat00002
본 실시예에서는, 실온 40℃, 습도 90%에서 얻어진 화상 출력 결과를 실시예 1-1과 함께 나타낸다. 실온 40℃, 습도 90%일 경우, 온도 및 습도 보정 계수 α는 1.85가 된다. 시퀀스 시간 T(초)=1.85×10=18.5 (초)이다. 따라서, 시퀀스 시간은 18.5초이다.
Figure 112015056758304-pat00003
실시예 1-1에서는, 실온 40℃, 습도 90% 환경 하에서는 양호한 결과가 얻어지지 않았다. 화상 인쇄의 초기로부터 10매 정도가 인쇄되었을 때에, 하프톤 화상 농도가 일정한 값에서 안정적으로 된다. 한편, 본 실시예에서는 화상 인쇄의 초기로부터 화상 농도가 안정적이었다.
이와 같이, 사용 환경에 따른 시퀀스 시간의 변경은 보다 적합한 효과를 제공할 수 있다.
본 실시예에서는, 시퀀스(공급 동작) 시간이 변경된다. 또는, 공급 동작 중에 대전 부재에 인가되는 대전 바이어스 또는 현상 슬리브에 인가되는 현상 바이어스가 변경되어도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 온도 및 습도 정보에 기초하여 온도 및 습도 보정 계수를 사용해서 시퀀스 시간이 변경되었다. 그러나, 온도 정보 및 습도 정보 중 하나가 취득되어, 그 취득된 정보에 기초하여 시퀀스 시간이 산출되어도 된다. 예를 들어, 화상 형성 장치 내의 온도에 관한 정보(특히, 대전 부재 근방의 온도에 관한 정보)가 취득되어, 그 취득된 온도 정보에 기초하여 시퀀스 시간이 산출되어도 된다. 또는, 습도 정보에 기초하여 시퀀스 시간이 산출되어도 된다.
(기타)
지금까지 1개의 감광 드럼으로 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 대해서 설명했다. 그러나, 화상 형성 장치는 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 감광 드럼(1)을 포함하는 화상 형성 장치에도 각각의 실시예가 응용될 수 있다. 도 7에서, 화상 형성 장치는 감광 드럼(1)으로부터 중간 전사체인 벨트(503)에 현상제를 전사하기 위한 전사 유닛(5)을 포함한다. 또한, 화상 형성 장치는 중간 전사체에 전사된 현상제를 기록재에 전사하기 위한 2차 전사 유닛(502)을 포함한다. 또한, 화상 형성 장치는 캠으로서 기능하는 접촉 이격 기구(504)를 포함한다. 접촉 이격 기구(504)는 현상 롤러와 감광 드럼(1)이 서로 접촉하고 이격되도록 한다.
실시예 3에 따른 화상 형성 장치에 대해서 설명한다. 본 실시예에 따른 화상 형성 장치의 구성은 실시예 1의 구성과 유시하다.
실시예 1 및 2와 유사하게, 대전 롤러에 도포제를 도포하지 않는 상태에서 대전 롤러가 원조 속도로 회전 구동되는 경우, 초기 상태의 대전 부재와 상 담지체 사이에는, 그 사이의 접촉면에 현상제가 존재하지 않기 때문에, 큰 마찰이 발생한다. 대전 부재가 상 담지체에 방전하면, 방전 생성물에 의한 영향에 의해 마찰이 더 커진다. 그러한 상태에서, 대전 부재의 회전은 대전 부재의 표면층에 손상을 일으킬 수 있다.
결과적으로, 상기 설명한 공급 동작에서는, 대전 바이어스(Vpri)를 방전 개시 전압(Vth) 이하로 설정하는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로, 상 담지체로 방전되지 않는 전압이 대전 부재에 인가되는 것이 바람직하다. 본 실시예에 따라 행해지는 시퀀스를 도 9에 나타낸다. 본 실시예에서, 방전 개시 전압(Vth)은 600V이었다(Vth = 600V). 대전 바이어스(Vpri)가 -500V이면(즉, -500V≤Vth), 상 담지체는 대전되지 않는다. 따라서, 드럼 전위(Vd)=0V가 된다. 이때, 실시예 1에 따른 도 8에 도시된 각 바이어스는 예를 들어, 도 10에 도시된 "b1" 경우 및 "c1" 경우와 같이 변경될 수 있다.
여기에서 설명한 대전 부재에의 인가 바이어스는 단지 일례이다. Vpri≤Vth를 만족하면, 어떠한 바이어스로도 유사한 효과가 얻어질 수 있다.
또한, 상기 시퀀스의 동작 시간은 장치의 기동 시부터, 현상제 담지체로부터 현상제 또는 윤활제가 대전 롤러에 도달할 때까지의 시간의 지속시간보다 긴 것이 바람직하다. 그 후, 실시예 1 또는 실시예 2의 공급 동작으로 동작을 전환해도 된다.
화상 기록 장치 설치 시에(초기 상태), 대전 부재와 상 담지체 사이의 접촉면 상에 현상제가 존재하지 않기 때문에, 이러한 접촉형의 대전 부재에는 큰 마찰이 발생한다. 대전 부재가 상 담지체로 방전되는 경우에는, 방전 생성물에 의한 영향에 의해 마찰이 더 커진다. 이러한 상태에서, 대전 부재의 회전은 대전 부재의 표면층에 손상을 가할 수 있다.
또한, 대전 부재의 표면층이 손상되는 경우, 다른 문제점이 발생할 수도 있다. 예를 들어, 상 담지체의 대전 불량이 발생할 수도 있고, 접촉형 대전 부재의 표면에 부착하는 현상제의 양이 국소적으로 변할 수도 있다.
그러나, 본 실시예에 따른 시퀀스를 실행함으로써, 윤활제가 접촉면에 제공될 수 있어, 대전 부재의 구동 토크를 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 마찰력이 커지는 것을 감소시킬 수 있어, 방전에 의한 대전 부재의 표면층의 손상을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 초기 상태에서의 대전성의 변동을 감소시킬 수 있다.
본 발명이 실시예를 참조하여 설명되었지만, 본 발명이 개시된 실시예에 한정되지 않음을 이해하여야 한다. 아래의 청구범위의 범위는 모든 변경과, 등가 구조 및 기능을 포함하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.

Claims (13)

  1. 현상제 상을 담지하도록 구성된 상 담지체와,
    상기 상 담지체에 접촉하고, 방전에 의해 상기 상 담지체의 표면을 대전하도록 구성된 대전 부재와,
    상기 현상제 상을 전사하도록 구성된 전사 유닛과,
    현상제 상을 형성하기 위해서 미리 정해진 극성을 갖는 현상제를 상기 상 담지체에 공급하고, 상기 현상제 상이 전사된 후에 상기 상 담지체에 잔류하는 현상제를 회수하도록 구성된 현상 유닛을 포함하고,
    상기 대전 부재가 신품일 경우, 상기 상 담지체와 상기 현상 유닛 간의 전위차의 절대값을 화상 형성 동작에서의 상기 상 담지체와 상기 현상 유닛 간의 전위차의 절대값보다 크게 설정한 상태에서, 상기 대전 부재의 방전 상태를 변화시키기 위해 상기 미리 정해진 극성과 상이한 극성을 갖는 현상제 또는 윤활제가 상기 대전 부재의 표면에 부착되는 방식으로, 상기 현상제 또는 상기 윤활제를 상기 현상 유닛으로부터 공급하는 공급 동작이 화상 형성 동작 이전에 행해지는, 화상 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현상 유닛 및 상기 대전 부재 중 하나 이상에 인가되는 전압은, 상기 공급 동작 시에 인가되는 경우와, 상기 화상 형성 동작 시에 인가되는 경우 간에 상이한, 화상 형성 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 동작 시에 상기 현상 유닛에 인가되는 전압의 절대값은 상기 화상 형성 동작 시에 상기 현상 유닛에 인가되는 전압의 절대값보다 작은, 화상 형성 장치.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 현상 유닛은, 현상제를 담지하도록 구성된 현상제 담지체와, 상기 현상제 담지체에 담지된 현상제 층의 두께를 규제하도록 구성된 규제 부재를 포함하고,
    상기 공급 동작 시에 상기 규제 부재에 인가되는 전압은 상기 화상 형성 동작 시에 상기 규제 부재에 인가되는 전압과 상이한, 화상 형성 장치.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 현상 유닛은, 현상제를 담지하도록 구성된 현상제 담지체와, 상기 현상제 담지체에 담지된 현상제 층의 두께를 규제하도록 구성된 규제 부재를 포함하고,
    상기 공급 동작 시에 상기 현상제 담지체에 인가되는 전압은 상기 화상 형성 동작 시에 상기 현상제 담지체에 인가되는 전압과 상이한, 화상 형성 장치.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대전 부재의 원주 속도는 상기 상 담지체의 원주 속도보다 빠른, 화상 형성 장치.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 현상 유닛은, 현상제를 담지하도록 구성된 현상제 담지체를 포함하고,
    상기 공급 동작은, 상기 현상제 담지체가 상기 상 담지체와 접촉한 후에 행해지는, 화상 형성 장치.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 화상 형성 장치의 온도 정보 및 습도 정보 중 하나 이상이 취득되어, 상기 정보에 기초하여 상기 공급 동작의 동작 시간을 변경하는, 화상 형성 장치.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 대전 부재를 포함하는 대전 장치와, 상기 대전 부재에 대한 정보를 기억하도록 구성된 기억 유닛을 더 포함하고,
    상기 대전 부재의 사용 이력이 없을 경우, 상기 공급 동작이 행해지는, 화상 형성 장치.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 동작에서, 상기 대전 부재의 표면에 부착되는 현상제는 포깅 현상제(fogging developer)인, 화상 형성 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 공급 동작은, 상기 전사 유닛에 전압이 인가되지 않은 상태, 또는 상기 전사 유닛과 상기 상 담지체가 이격된 상태에서 행해지는, 화상 형성 장치.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 공급 동작 시에 상기 대전 부재에 인가되는 전압은 상기 상 담지체에 방전되지 않는 전압인, 화상 형성 장치.
  13. 삭제
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