KR19980079930A - 충전 장치, 충전 방법, 카트리지 및 화상 형성 장치 - Google Patents

충전 장치, 충전 방법, 카트리지 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

충전 장치는 피충전 부재를 충전시키기 위해 전압이 인가될 수 있는 충전 부재를 포함한다. 충전 부재는 상기 피충전 부재와 함께 닙(nip)을 형성하기 위한 신축성 부재와 상기 닙 내에 전기도전성 입자를 포함하되, 상기 신축성 부재는 상기 닙에서 상기 신축성 부재와 상기 피충전 부재 간의 원주 속도차로 이동된다.

Description

충전 장치, 충전 방법, 카트리지 및 화상 형성 장치
본 발명은 화상 베어링 부재와 같은 물체를 충전하는데 전기적으로 도전되는 입자를 이용하는 충전 장치 및 충전 방법에 관한 것이다. 또한 본 발명은 충전 장치 및 충전 방법과 호환되는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
본 발명 이전에는, 화상 형성 장치, 예를 들어, 전자 사진 장치(복사기, 프린터 등) 또는 정전기 기록 장치에서 선정된 극성과 선정된 전위 레벨로 전자 사진 감광성 부재 또는 정전기 절연 기록 매체와 같은 화상 베어링 부재(피충전 물체)를 (방전을 포함해서)충전하기 위한 충전 장치로서 코로나형 충전기(코로나 방전 장치)가 널리 이용되어 왔다.
코로나형 충전 장치는 비콘택트형 충전 장치로서, 와이어 전극과 같은 코로나 방전 전극 및 코로나 방전 전극을 둘러싸는 차폐 전극을 포함한다. 코로나형 충전 장치의 코로나 방전 개구는 화상 베어링 부재 즉, 피충전 물체와 마주하도록 배치되어 있다. 사용시에, 화상 베어링 부재의 표면은 코로나 방전 전극과 차폐 전극 사이에 고전압이 인가될 때 발생되는 방전 전류(코로나 소나기)에 노출되므로써 선정된 전위 레벨로 충전된다.
최근에는, 속도가 낮거나 중간 정도인 화상 형성 장치에서 화상 베어링 부재 즉, 피충전 물체를 충전하기 위한 충전 장치로서 콘택트형 충전 장치를 이용하는 것이 제안되어 왔는데, 그 이유는 콘택트형 충전 장치가 오존 생성량이 적으며 저전력을 소비한다는 등의 점에서 코로나형 충전 장치에 비해 장점을 갖고 있기 때문이다. 또한, 그러한 콘택트형 충전 장치는 실제로 사용되어 왔다.
콘택트형 충전 장치를 이용하여 화상 베어링 부재와 같은 물체를 충전하기 위해서는, 콘택트형 충전 장치의 전기도전성 충전 부재(콘택트형 충전 부재, 콘택트형 충전 장치 등)를 피충전 물체와 콘택트되게 배치하고, 피충전 물체의 표면이 선정된 극성 및 선정된 전위 레벨로 충전되도록 선정된 레벨의 전기 바이어스(전하 바이어스)를 이러한 콘택트형 충전 부재에 인가해야 한다. 충전 부재로는 다양한 형태, 예를 들어, 로울러형(충전 로울러), 모피 브러쉬형, 자기 브러쉬형, 블레이드형 등이 이용될 수 있다.
실제로, 콘택트형 충전 부재로 물체를 전기적으로 충전할 때는 두 유형의 충전 메카니즘(충전 메카니즘 또는 충전 원리: (1)전기 전하를 방전하는 메카니즘 및 (2)전하를 주입하는 메카니즘)이 작용한다. 그래서, 콘택트형 충전 장치 또는 방법 각각의 특성은 물체를 충전하는데 있어서 작용하는 두 메카니즘 중에서 보다 중요한 메카니즘인 충전 메카니즘에 의해서 결정된다.
(1) 전기 방전 기반의 충전 메카니즘
이러한 충전 메카니즘은 피충전 물체의 표면이 콘택트형 충전 부재와 피충전 물체 간의 극 미세 갭을 가로질러 발생하는 전기 방전에 의해서 충전되는 충전 메카니즘이다.
충전 메카니즘을 기반으로 한 전기 방전의 경우에는, 콘택트형 충전 부재와 피충전 물체 간에 전기 방전이 발생하기 전에 콘택트형 충전 부재에 인가된 전하 바이어스에 의해 임계 전압이 초과되야만 하기 때문에, 전기 방전 기반의 충전 메카니즘을 통해서 물체를 충전하기 위해서는 물체가 충전되는 전위 레벨 보다 높은 전압을 콘택트형 충전 부재에 인가해야할 필요가 있다. 그래서, 원칙적으로, 전기 방전 기반의 충전 메카니즘이 작용할 때 전기 방전에 의한 부산물, 즉 오존 이온과 같은 액티브 이온이 발생하는 것을 피할 수 없다. 실제로, 콘택트형 충전 장치가 앞서 언급한 바와 같이 부분적으로 전기 전하 방전 메카니즘을 통해서 물체를 충전할 지라도 콘택트형 충전 장치는 이온화된 오존과 같은 액티브 이온에 의한 문제를 완전히 해소할 수 없다.
(2) 직접 전하 주입 메카니즘
이는 콘택트형 충전 부재를 이용해서 전기 전하를 피충전 물체에 직접 주입하므로써 피충전 물체의 표면이 충전되는 메카니즘이다. 이러한 이유로 이 메카니즘을 직접 충전 메카니즘 또는 전하 주입 메카니즘이라 부른다. 보다 상세히 말하면, 중간 전기 저항을 갖고 있는 콘택트형 충전 부재는 전기 방전에 의존함이 없이, 즉 원칙적으로 전기 방전을 이용함이 없이 전기 전하가 피충전 물체의 표면 부분에 직접 주입되게 피충전 물체의 표면과 콘택트하도록 배치된다. 그러므로, 콘택트형 충전 부재에 인가된 전압이 방전 개시 전압 보다 낮을 지라도, 피충전 물체는 콘택트형 충전 부재에 인가된 전압의 레벨과 실질적으로 동일한 전압 레벨로 충전될 수 있다.
이러한 직접 주입 충전 메카니즘은 오존 생성을 수반하지 않기 때문에 전기 방전의 부산물에 의해 발생하는 문제를 일으키지 않는다. 그러나, 물체를 직접 충전하는 이러한 충전 메카니즘의 경우에, 콘택트형 충전 부재와 피충전 물체간의 콘택트 상태는 물체를 충전하는 방식에 상당한 영향을 준다. 그래서, 이러한 직접 주입 충전 메카니즘은 고밀도 재료로 구성된 콘택트형 충전 부재를 포함하여야만 하며, 피충전 물체의 표면상의 소정 포인트가 충전 부재의 넓은 영역과 콘택트되도록 충전 부재와 피충전 물체 간의 큰 속도 차를 제공하는 구조로 이루어져야만 한다.
A) 충전 로울러를 구비한 충전 장치
콘택트형 충전 장치의 경우에, 로울러 충전 시스템, 즉 콘택트형 충전 부재로서 전기도전성의 로울러(충전 로울러)를 이용하는 충전 시스템은 안전성이 높기 때문에 널리 이용된다.
이러한 로울러 충전 시스템 내의 충전 메카니즘으로는 전기 전하를 방전하는 앞서 언급한 (1) 충전 메카니즘이 널리 이용된다.
충전 로울러는 상당한 전기 전도도 또는 중간 레벨의 전기 저항을 갖고 있는 고무 또는 거품 재료로 형성된다. 어떤 충전 로울러에 있어서는, 고무 또는 거품 재료가 특정의 특징을 얻기 위하여 층으로 이루어진다.
충전 로울러와 피충전 물체(이하, 감광성 부재라 함) 간의 안정된 콘택트를 위하여, 탄성이 있어서 충전 로울러와 감광성 부재 간의 마찰 저항을 증가시키는 충전 로울러가 제공된다. 또한 많은 경우에 있어, 충전 로울러는 감광성 드럼의 회전에 의해서 회전되거나 또는 감광성 드럼의 속도와 약간 다른 속도로 개별적으로 구동된다. 결과적으로, 절대 충전 성능이 떨어지고 충전 로울러와 감광성 드럼 간의 콘택트 상태가 바람직하지 않게 되며, 이질적인 물질이 충전 로울러 및/또는 감광성 부재에 부착되는 문제가 발생한다. 본 발명 이전에는, 로울러 충전 부재가 물체를 충전하는 널리 이용되는 충전 메카니즘은 전기 전하를 방전하는 충전 메카니즘이었다. 그러므로, 콘택트형 충전 장치를 이용할 지라도 감광성 부재의 불균일한 충전을 완전히 방지하는 것이 불가능하다.
도 5은 콘택트형 충전시의 효율에 대한 예를 보여주는 그래프이다. 이 그래프에서, 횡좌표는 콘택트형 충전 부재에 인가된 바이어스를 나타내고, 종축은 콘택트형 충전 부재에 인가된 바이어스의 전압 값에 대응하는 전위 레벨을 나타낸다. 로울러에 의한 충전의 특성은 문자 A로 지정된 라인으로 표현된다. 이 라인을 따라서, 물체를 충전하는데 충전 로울러를 이용할 때 물체의 충전은 대략 -500 V의 방전 임계 값 위의 전압 범위에서 이루어진다. 그러므로, 일반적으로 충전 로울러를 이용하여 물체를 -500 V의 전위 레벨로 충전하기 위해서는, 감광성 드럼의 전위가 소망의 전위 레벨에 수렴하도록 충전 로울러와 피충전 물체 간의 전위 레벨차가 전기 방전 임계 값 보다 큰 값으로 유지되게 -1,000 V의 DC 전압이 충전 로울러에 인가되거나 또는 -500 V의 DC 전압 이외에도 1,200 V의 피크-투-피크 전압을 갖는 AC 전압이 충전 로울러에 인가된다.
보다 구체적으로 말하면, 감광성 부재에 대해서 충전 로울러를 압착하므로써 25 ㎛ 두께의 유기 감광성 층을 갖고 있는 감광성 드럼을 충전하기 위해서는, 대략 640V 또는 그 이상의 전압 값을 갖고 있는 전하 바이어스가 충전 로울러에 인가되야만 한다. 전하 바이어스의 값이 대략 640 V 또는 그 이상일 때 감광성 부재의 표면에서의 전위 레벨은 충전 로울러에 인가된 전압 레벨에 비례하며, 전위 레벨과 충전 로울러에 인가된 전압간의 관계는 선형이다. 이 임계 전압은 충전 개시 전압 Vth으로서 정의된다.
다른 말로, 감광성 부재의 표면을 전자 사진에 필요한 전위 레벨 Vd로 충전시키기 위해서는, 감광성 부재에 충전될 전압 레벨 보다 큰 DC 전압 (Vd+Vth)이 필요하다. 이후에는 물체를 충전시키는데 단지 DC 전압만이 콘택트형 충전 부재에 인가되는 앞서 언급한 충전 방식을 DC 충전 방식이라 부르기로 한다.
그러나, 본 발명 이전에는, DC 충전 방식을 이용하더라도 콘택트형 충전 부재의 저항값이 대기등의 변화에 기인해서 변하며 또한 감광성 부재가 깎여나감에 따라서 임계 전압 Vth가 변하기 때문에 감광성 부재의 전위 레벨을 정확하게 목표 레벨이 되게하기는 어렵다. 앞서 설명한 문제점에 대한 대응책으로서, 일본 공개 특허 출원 제149,669/1988은 감광성 부재를 보다 균일하게 충전하기 위하여 앞서 언급한 문제를 다루는 발명을 기술하고 있다. 이 발명에 따르면, 소망의 전위 레벨 Vd와 동등한 DC 성분 및 임계 전압 Vth의 두배인 피크-투-피크 전압을 갖는 AC 성분으로 구성된 합성 전압이 콘택트형 충전 부재에 인가되는 AC 충전 방식이 이용된다, 이 발명은 교류 전류의 평균 실효치를 이용하도록 되어 있다. 이 발명에 따르면, 피충전 물체의 전위는 동작 환경과 같은 외부 인자에 의해 영향 받음이 없이 Vd, 즉 AC 전압의 피크의 중간에 수렴하게 된다.
그러나, 앞서 언급한 발명에서 콘택트형 충전 장치의 경우일 지라도, 주요한 충전 메카니즘은 콘택트형 충전 부재로부터 감광성 부재로의 전기 방전을 이용하는 충전 메카니즘이다. 그러므로, 앞서 설명한 바와 같이, 콘택트형 충전 부재에 인가된 전압은 감광성 부재에 충전될 전압 레벨보다 큰 전압 레벨을 가져야만 한다. 그러므로, 단지 작은 양일지라도 오존이 발생하게 된다.
더욱이, Ac 전류의 평균 실효치에 기인해서 물체가 균일하게 충전되도록 Ac 전류를 이용할때, Ac 전압에 관련된 문제가 특히 두드러지게 나타난다. 예를들어, 보다 많은 오존이 발생하고; AC 전압의 전계에 의해서 발생된 콘택트형 충전 부재와 감광성 드럼의 바이브레이션 때문에 생기는 잡음이 증가하고; 전기 방전에 의해서 발생되는 감광성 부재 표면의 열화가 증가한다. 이들은 종래의 문제점에 부가적인 것이다.
B) 모피 브러쉬를 이용하는 충전 장치
이러한 충전 장치의 경우에 있어서, 전기도전성 섬유로 구성된 브러쉬 부분을 갖고 있는 충전 부재(모피 브러쉬형 충전 부재)가 콘택트형 충전 부재로서 이용된다. 전기도전성 섬유로 구성된 브러쉬 부분은 피충전 물체로서 감광성 부재와 콘택트하도록 배치되고, 감광성 부재의 원주면을 선정된 극성과 선정된 전위 레벨로 충전하기 위하여 선정된 전하 바이어스를 충전 부재에 인가한다.
또한, 모피 브러쉬를 이용하는 충전 장치의 경우에 있어서, 널리 이용되는 충전 메카니즘은 전기 방전 기반의 충전 메카니즘이다.
두 종류, 즉 고정형 및 로울러형의 모피 브러쉬형 충전 장치가 공지되어 있다. 고정형의 경우에는, 중간 전기 저항을 갖고 있는 섬유를 기초 천(foundation cloth)으로 짜서 파일(Pile)을 형성하고 이 파일의 한 조각을 전극에 부착한다. 회전형의 경우에, 파일은 금속 코어의 둘레를 에워싼다. 섬유 밀도의 관점에서, 100 fiber/cm2의 밀도를 갖고 있는 파일은 비교적 쉽게 얻을 수 있지만, 100 fiber/cm2의 밀도는 전하 주입으로 물체를 만족스럽게 충전할 수 있는 콘택트 상태를 형성하기에는 충분치 않다. 더욱이, 감광성 부재를 전하 주입으로 만족스럽게 균일 충전시키기 위해서는 기계적인 구조를 이용해서는 얻기가 거의 불가능한 속도차가 감광성 드럼과 로울러형 모피 브러쉬 사이에 설정되야만한다. 그러므로, 모피 브러쉬형 충전 장치는 실용적인 것이 못된다.
모피 브러쉬형 충전 부재에 인가된 DC 전압과 모피 브러쉬에 인가된 DC 전압에 의해 감광성 부재가 충전될 전위 레벨 간의 관계는 도 5에 라인 B로 표현된 특성을 보여주고 있다. 이 그래프로 부터 알수 있듯이, 모피 브러쉬가 고정형이든 또는 로울러형이든간에 모피 브러쉬를 포함하는 콘택트형 충전 장치의 경우에 있어서는, 감광성 부재는 감광성 부재용의 바람직한 전위 레벨 보다 큰 전압 레벨의 전하 바이어스를 무피 브러쉬에 인가하므로써 개시되는 전기 방전을 통해서 주로 충전된다.
(C) 자기 브러쉬형 충전 장치
이러한 형의 충전 장치는 콘택트형 충전 부재로서 자기 브러쉬 부분(자기 브러쉬 기반의 충전 장치)을 포함한다. 자기 브러쉬는 자기 로울러 등에 의해서 브러쉬의 형태로 자기적으로 구속되어 있는 전기도전성 자기 입자로 구성된다. 이러한 자기 브러쉬 부분은 피충전 물체로서 감광성 부재와 콘택트되도록 배치되고, 감광성 부재의 원주면을 선정된 극성과 선정된 전위 레벨로 충전하기 위하여 선정된 전하 바이어스를 자기 브러쉬에 인가한다.
이러한 자기 브러쉬형 충전 장치의 경우에 있어서, 널리 이용되는 충전 메카니즘은 전하 주입 메카니즘(2)이다.
자기 브러쉬 부분을 위한 재료로는 직경이 5 - 50 ㎛ 범위인 전기도전성 자기 입자가 이용된다. 감광성 드럼과 자기 브러쉬 간의 주변 속도의 차를 충분하게 하므로써, 감광성 부재는 전하 주입을 통해서 균일하게 충전될 수 있다.
자기 브러쉬형 충전 장치의 경우에 있어서, 감광성 부재는 도 5에 라인 C로 도시된 바와 같이, 콘택트형 충전 부재에 인가된 바이어스의 전압 레벨과 실질적으로 같은 전위 레벨로 충전된다.
그러나, 자기 브러쉬형 충전 장치 또한 문제점을 안고 있다. 예를들어, 구조가 복잡하다. 또한, 자기 브러쉬 부분을 구성하는 전기도전성 자기 입자는 자기 브러쉬로 부터 분리되어 감광성 부재에 부착된다.
일본 특허 공개 출원 제3,921/1994호는 콘택트형 충전 방식을 기술하고 있으며. 이 방식에 따르면, 감광성 부재는 전기 전하를 그의 전하 주입가능한 표면층 내로, 보다 구체적으로는 전하 주입가능한 표면 층 내의 트랩(traps) 또는 전기적 도전 입자내로 전기 전하를 주입하므로써 충전된다. 이 방법은 전기 방전에 의존하지 않기 때문에, 감광성 부재를 선정된 전위 레벨로 충전하는데 필요한 전압 레벨은 감광성 부재가 충전될 전위 레벨과 실질적으로 같으며 또한 오존이 발생하지 않는다. 더욱이, AC 전압이 인가되지 않기 때문에 AC 전압의 인가에 따른 잡음이 생기지 않는다. 다른 말로, 자기 브러쉬형 충전 시스템은 오존을 발생하지 않으며 로울러형 충전 시스템에 비해 전력 소모가 적으므로 로울러형 충전 시스템에 비해서 헐씬 우수한 시스템이라 할 수 있다.
(D) 토너 재활용 프로세스(무클리너 시스템)
전송형 화상 형성 장치에 있어서, 화상 전송 후에 감광성 부재(화상 베어링 부재)의 원주면에 유지되는 토너는 클리너(클리닝 장치)에 의해서 제거되므로 토너를 낭비하게 된다. 자명한 이유 뿐만 아니라 환경 보호를 위해서도, 토너가 낭비되지 않게 하는 것이 바람직하다. 그래서, 토너를 재활용할 수 있는 화상 형성 장치가 개발되어 왔다. 그러한 화상 형성 장치에 있어서는, 클리너가 필요없고, 화상 전송 후에 감광성 부재상에 남아있는 토너는 현상 장치에 의해서 감광성 드럼으로 부터 제거되고; 감광성 부재상의 잔여 토너는 감광성 드럼상에 잠상이 현상 장치에 의해서 현상됨과 동시에 현상 장치에 의해서 회복된 다음 현상용으로 재이용된다.
좀더 구체적으로 살펴보면, 화상 전송후에 감광성 부재상에 남아있는 토너는 다음의 화상 전송 동안에 포그 제거 바이어스(fog removal bias; 현상 장치에 인가된 DC 전압의 레벨과 감광성 드럼의 표면 전위의 레벨간의 전압 레벨 차 Vback)에 의해서 회복된다. 이러한 클리닝 방식에 따르면, 잔여 토너는 현상 장치에 의해서 회복되어 다음의 화상 현상용으로 이용되므로 토너가 낭비되는 일이 발생하지 않는다. 그러므로, 유지에 필요한 노동력이 감소된다. 더욱이, 클리너가 필요 없기 대문에 화상 형성 장치를 실질적으로 소형으로 제작할 수 있다.
(E) 전기적 도전 분말에 의한 콘택트형 충전 부재의 코팅
일본 공개 특허 출원 제103,878/1991호는 피충전 물체의 표면이 균일하게 충전되도록 피충전 물체의 표면과 콘택트하게되는 표면상에, 콘택트형 충전 부재를 전기도전성 분말로 코팅하는 구조와 같은 콘택트형 충전 장치를 기술하고 있다. 이러한 충전 장치에 있어서의 콘택트형 충전 부재는 피충전 물체의 회전에 의해서 회전되고, 이 충전 장치에 의해서 발생된 오존량은 SUKOROTRON과 같은 코로나형 충전 장치에 의해서 발생된 오존량 보다는 현저하게 작다. 그러나, 이러한 충전 장치의 경우라도, 물체를 충전하는 원리는 앞서 언급한 충전 로울러로 물체를 충전하는 원리와 동일하다; 다른 말로, 물체는 전기 방전에 의해서 충전된다. 더욱이, 이러한 충전 장치에 있어서는 또한, 피충전 물체가 균일하게 확실히 충전되도록 하기 위하여 DC 성분과 AC 성분으로 구성된 합성 전압이 콘택트형 충전 부재에 인가된다. 그러므로, 전기 방전에 기인한 오존 생성량이 비교적 크게된다. 그래서, 이러한 콘택트형 충전 장치 또한 문제를 일으키기 쉽다; 예를들어, 이러한 충전 장치가 연장된 기간동안 이용될 때, 특히 이러한 충전 장치가 연장된 기간동안 무클리너 화상 형성 장치에 이용될 때 화상이 오존 생성물에 의해서 영향을 받아서 마치 화상이 흐르는 것 같이 나타난다.
본 발명 이전의 기술들에 관하여 앞서 설명한 바와 같이, 충전 로울러 또는 모피 브러쉬와 같은 콘택트형 충전 부재를 포함하는 간단한 구조의 콘택트형 충전 장치를 이용하여 물체를 직접 충전하는 것은 어렵다. 또한 그러한 충전 장치를 이용하는 화상 형성 장치의 경우에 있어서도, 감광성 부재가 불충분하게 충전되는 경향이 있어서 화상이 뿌연하게 나타나거나(반전 현상 동안에, 토너가 백색으로 남아있어야할 영역에 부착된다) 또는 감광성 부재가 불균일하게 충전되는 경향이 있어서 화상이 연속적이지 않고 불규칙하게 나타난다.
피충전 물체의 표면과 콘택트하게되는 표면상에서 콘택트형 충전 부재가 전기도전성 분말로 코팅되어 있고, 콘택트형 충전 부재가 광감성 부재의 회전에 의해서 회전되며, 감광성 부재가 주로 전기 방전에 의해서 충전되는 구조의 콘택트형 충전 장치에 있어서는, 오존 생성물이 누적되기 쉽고, 화상이 누적된 오존 생성물에 의해 영향을 받아서 충전 장치가 연장된 기간 동안, 특히 충전 장치가 연장된 기간 동안 무클리너 화상 형성 장치에 이용될 때 마치 흐르는 것 같이 나타난다.
더욱이, 무클리너 화상 형성 장치에 있어서, 잔여 토너로 인해 감광성 부재가 충전될 부분에서 만족스럽지 않게 충전되는 문제가 있다.
더욱이, 미국 특허 제5,432,037호는 현상제가 충전 로울러에 부착된다 할 지라도 충전 동작이 간섭 받지 안도록 전기도전성 입자를 현상제에 혼합하는 방법을 기술하고 있다. 그러나, 이 경우에도 또한 광감성 부재는 전기 방전을 통해서 먼저 충전되므로, 앞서 설명한 것과 것과 유사한 문제가 생긴다.
따라서 본발명의 첫째 목적은 충전 로울러, 섬유 브러쉬 등과 같은 간단한 충전 부재만을 이용하여 물체를 균일하게 충전시킬 수 있으며 오랜 기간동안 신뢰할 수 있는 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 오존 발생이 없이 물체가 충전될 수 있도록 충전 부재에 인가된 전압이 감소되는 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 값싼 충전 부재로 전하를 물체내에 주입하는 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 오존 생성물에 기인한 문제가 생기지 않는 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 충전 잡음을 발생시키지 않는 콘택트형 충전 장치 및 충전 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 장점들은 첨부된 도면을 참조하여 설명된 다음의 양호한 실시예로 부터 명백하게 이해할 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예인 콘택트형 충전 장치에 대한 일반전인 구조의 단면도.
도 2은 본 발명의 제2 실시예인 콘택트형 충전 장치에 대한 일반전인 구조의 단면도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에서 감광성 부재의 표면부의 개략적인 부분으로, 최외층으로서 이온 주입층을 갖는 적층 구조를 도시한 도면.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에서 화상 형성 장치의 개략적인 부분으로, 장치의 일반적인 구조를 도시한 도면.
도 5는 충전 부재에 인가된 전압과 충전된 물체에 의해 도달된 전위 레벨 간의 관계를 도시한 그래프.
도 6은 본 발명의 제5 실시예에서 화상 형성 장치의 개략적인 부분으로, 장치의 일반적인 구조를 도시한 도면.
도 7은 충전 로울러와 그 인접한 것의 확대 부분도.
도 8은 고정 마찰의 계수를 측정하기 위한 방법을 도시한 개략적인 도면.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1 : 감광성 부재
2 : 충전 로울러
3 : 충전 촉진 입자
4 : 입자 코팅 부재
6 : 현상 장치
7 : 전송 로울러
8 : 고정 장치
9 : 프로세스 카트리지
10 : 가이드
실시예 1 (도 1)
도 1은 본 발명에 따른 콘택트형 충전 장치의 예의 개략적인 부분이고, 장치의 일반적인 구조를 도시한다.
참조 도면에서 1은 피충전 물체, 2는 피충전 물체와 콘택트하여 놓인 콘택트형 충전 부재, 3은 전기적으로 전기도전성 입자를 나타내고, 참조 도면에서 4는 전기적으로 전기도전성 입자를 공급하기 위한 수단을 나타낸다.
(1) 피충전 물체(1)
본 실시예에서, 피충전 물체(1)는 전자 사진식 감광성 부재로서 설명된다. 이 감광성 부재(1)는 원형이고 유기 광도전체 층(음으로 충전가능한 감광성 부재)을 포함한다. 30㎜의 직경을 갖고 50㎜/s의 일정한 원주 속도로, 화살표 표시로 가리켜진 시계 방향으로 회전해서 구동된다.
(2) 콘택트형 충전 부재(2)
본 실시예에서, 콘택트형 충전 부재(2)는 전기적으로 전기도전성 탄성 로울러(이하에, 충전 로울러)로 구성된다.
충전 로울러(2)는 금속 코어(2a)와, 금속 코어(2a)의 원주면 상에 놓인 고무 또는 거품 재료와 같은 탄성 재료의 층(2b)으로 구성된다. 탄성층(2b)은 중간 저항을 갖는다.
중간 저항층(2b)은 유기(예를 들어, 우레탄), 전기적으로 전기도전성 입자(예를 들어, 카본 블랙), 유황 약품, 거품 약품 등으로 구성되고, 금속 코어(2)를 따라 로울러를 형성하기 위해 금속 코어(2a)의 원주면 상에 놓인다. 금속 코어(2a) 상에 놓인 후, 매체 저항층(2b)의 표면은 필요할 경우 연마되어, 충전 로울러(2), 다시 말해서 직경 12㎜와 길이 250㎜로 측정되는 전기적으로 전기도전성 탄성 로울러를 얻는다.
본 실시예에서, 측정된 충전 로울러(2)의 전기 저항은 100㏀이었다. 보다 상세하게, 충전 로울러(2)의 저항은 다음의 방법으로 측정되었다. 충전 로울러(2)는 직경 30㎜를 갖는 알루미늄 드럼과 콘택트하여 배치되어, 그 결과 충전 로울러(2)의 금속 코어(2a)는 전체 로드가 1㎏이 되었고, 이 때 충전 로울러(2)의 저항은 금속 코어(2a)와 알루미늄 드럼 간에 100V를 인가하면서 측정되었다.
본 실시예에서, 전기적으로 전기도전성 탄성 로울러인 충전 로울러(2)가 전극으로서의 역할을 한다는 것이 중요하다. 다시 말해서, 충전 로울러(2)는 충전 로울러(2)와 피충전 물체 간에 콘택트의 원하는 상태를 생성할 수 있어야 하고, 또한 그 전기 저항은 이동체를 충전하기 위해 충분히 낮은 것이 바람직하다. 한편으로, 전압이 피충전 물체의 결함 부분, 예를 들어 핀 홀을 통해, 단지 이러한 결함이 존재하는 경우, 누설할 수 없게 하는 것이 바람직하다. 따라서, 피충전 물체가 전자 사진식 감광성 부재일 경우, 충전 로울러(2)의 전기 저항은 만족스러운 충전 성능과 누설 저항이 실현되도록 104-10 7Ω의 범위 내인 것이 바람직하다.
충전 로울러(2)의 경도인 경우, 너무 낮으면, 충전 로울러(2)의 형상은 너무 불안정하여 충전 로울러(2)와 피충전 물체 간에 콘택트의 바람직한 상태를 유지하지 못하게 된다. 너무 높은 경우, 충전 로울러(2)는 그 자신과 피충전 물체 간에 바람직한 충전 닙(nip)을 형성하지 못하고, 또한 충전 닙 내에서 충전 로울러(2)와 피충전 물체 간에 콘택트의 상태는 극미세 수준면에서 나쁘게 된다. 따라서, 충전 로울러(2)에 대한 바람직한 경도 범위는 ASKER_C 스케일로 25°- 50°이다.
충전 로울러(2)용 재료는 상술된 탄성 거품 재료로 제한되지는 않는다. 상술된 재료에 부가하여, EPDM, 우레탄, NBR, 실리콘 고무, IR 등 및 동일한 재료의 거품화를 사용할 수 있으며, 여기서 카본 블랙 또는 금속 산화물 입자와 같은 전기적으로 전기도전성 입자가 살포되었다. 재료의 저항이 전기적으로 전기도전성 입자의 살포 대신에, 이온 전기도전성 재료를 사용하여 조절될 수 있다는 것을 여기서 알아야 한다.
충전 로울러(2)는 피충전 물체로서 감광성 부재(1)와 콘택트하여 놓이며, 선정된 콘택트 압력으로 그 자체 탄성에 대해 가압된다. 도 2에서, 참조 문자 n는 감광성 부재(1)와 충전 로울러(2), 다시 말해서 충전 닙 간에 콘택트 닙을 가리킨다. 이 충전 닙의 폭은 3㎜이다. 본 실시예에서, 충전 로울러(2)는 대략 80 rpm으로 화살표 표시에 의해 가리켜진 시계 방향으로 회전해서 구동되어, 그 결과 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1)의 원주면은 충전 닙 n에서 반대 방향으로 동일한 속도로 이동한다. 다시 말해서, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1)는 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2)의 표면과 피충전 물체로서 감광성 부재(1)의 표면 간에 원주 속도차가 존재하도록 구동된다.
-700V의 DC 전압이 전하 바이어스 인가 전원 S1으로부터 전하 바이어스로서 충전 로울러(2)의 금속 코어(2a)에 인가된다.
(3) 전기적으로 전기도전성 입자
충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 닙 내에 있는 전기적으로 전기도전성 입자(3)는 충전 처리를 촉진시키는 입자이다. 이하에, 이들 입자들은 충전 촉진 입자(charge facilitator particles)라 불리운다 충전 촉진 입자(3)의 재료, 입자 직경, 독특한 특성 등인 경우, 다음이 바람직하다.
본 실시예에서, 전기적으로 전기도전성 아연 산화물 입자가 충전 촉진 입자로서 사용된다. 주요 입자를 접착하여 형성된 2차 입자를 포함한 입자의 평균 입자 직경은 3㎛이고, 그 특정 비저항은 106Ω·㎝이다.
충전 촉진 입자(3)용 재료인 경우, 많은 다른 전기적으로 전기도전성 입자, 예를 들어 상술된 아연 산화물 이외에 금속 산화물과, 전기적으로 전기도전성 입자와 유기 재료의 혼합물이 사용가능한다.
충전 촉진 입자(3)의 특정 저항은 전기 충전이 충전 촉진 입자(3)를 통해 부여되거나 또는 수용되기 때문에, 1012Ω·㎝, 바람직하게 1010Ω·㎝인 것이 바람직하다.
충전 촉진 입자(3)의 특정 저항은 태블릿팅(tableting) 방법을 사용하여 얻어진다. 다시 말해서, 우선 바닥 면적이 2.26㎠인 실린더를 제조한다. 다음에, 0.5g의 재료 샘플이 최상부 전극과 바닥 전극 간에 실린더 내에 놓이고, 재료의 저항은 15㎏의 압력으로 최상부 전극과 바닥 전극 간에 재료를 압축하면서 최상부와 바닥 전극 간에 100V를 인가하므로써 측정된다. 그 후, 샘플 재료의 특정 비저항은 정규화를 통한 측정의 결과로부터 계산된다.
물체를 균일하게 충전하기 위해, 충전 촉진 입자(3)의 평균 직경은 50㎛ 정도인 것이 바람직하다. 그러나 충전 촉진 입자(3)의 안정도를 고려하여, 하한치는 10㎚이다. 충전 촉진 입자(3)가 미립자 형태인 경우, 미립자의 직경은 충전 촉진물 미립자의 평균 직경으로서 정의된다.
충전 촉진물 미립자의 직경은 다음의 방법에 근거하여 결정된다. 우선, 100 이상의 미립자가 광학 또는 전자 현미경을 사용하여 포착되고, 수평 방향으로의 그들의 최대 커드(chord) 길이가 측정된다. 다음에, 체적 입자 분포는 측정의 결과로부터 계산된다. 이 분산에 근거하여, 50% 평균 미립자 직경은 충전 촉진물 미립의 평균 미립자 직경으로서 사용되도록 계산된다. 충전 촉진 입자가 비자성인 것이 바람직하다는 것을 여기서 알아야 한다.
상술된 바와 같이, 충전 촉진 입자(3)는 2차 상태, 다시 말해서 미립자 상태뿐만 아니라 주요 상태, 다시 말해서 분말 상태에 있다. 어느 상태도 문제를 생성하지는 않는다. 충전 촉진물의 상태가 충전 촉진물로서 역할을 할 수 있는 한, 충전 촉진물이 분말 상태이거나 또는 미립자 상태인가는 문제되지 않는다.
(4) 전기적으로 전기도전성 입자(4)를 공급하기 위한 수단(충전 촉진 입자를 코팅하기 위한 수단)
본 실시예에서, 충전 닙 n, 다시 말해서 피충전 물체로서 감광성 부재(1)와 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2) 간에 콘택트 닙에 충전 촉진 입자(3)를 놓기 위해 감광성 부재(1)의 표면에 충전 촉진 입자(3)를 공급하기 위한 수단(4)이 감광성 부재(1)의 회전 방향에 관하여, 충전 닙 n의 상류측 상에 살포된다.
본 실시예에서 충전 촉진 입자 공급 수단(4)은 조정기 블레이드(regulator blade)로 구성된다. 이 조정기 블레이드(4)는 충전 촉진 입자(3)가 감광성 부재(1)와 조정기 블레이드(4)의 원주면에 의해 형성된 공간에 보유되도록 감광성 부재(1)와 콘택트하여 놓이고, 동시에 이 공간에 보유된 충전 촉진 입자(3)는 감광성 부재(1)의 원주면 상에 코팅된다.
보다 상세하게, 감광성 부재(1)가 회전됨에 따라, 충전 촉진 입자(3)는 선정된 비율(㎍/㎟)로 감광성 부재(1)의 원주면 상에 코팅되고, 충전 닙 n으로 운반된다. 다시 말해서, 감광성 부재(1)가 회전됨에 따라, 충전 닙 n은 선정된 일정한 비율로 충전 촉진 입자(3)가 공급된다. 따라서, 충전 촉진 입자(3)의 선정된 양은 항상 충전 닙 n 내에 있다.
콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2)는 충전 로울러(2)와 피충전 물체로서 감광성 부재(1) 간에 원주 속도차가 있도록 회전된다. 따라서, 본 실시예에서 충전 로울러(2)는 충전 닙 n, 다시 말해서 탄성 재료로 형성된 충전 로울러와 감광성 부재(1) 간에 콘택트 닙에서 변형되고 그에 근접하며, 감광성 부재의 회전에 따르는 더 많은 충전 로울러는 충전 로울러(2)의 원주면에 접착하고 있는 충전 촉진 입자(3)가 감광성 부재(1) 상에서 이동하게 되는 것이 더 쉽다. 따라서, 장치를 계속 사용함에 따라, 충전 로울러(2)의 원주면 상에 충전 촉진 입자(3)의 양은 점차 감소한다. 이는 충전 촉진 입자 공급 수단(4)이 충전 촉진 입자(3)가 선정된 일정한 비율로 감광성 부재(1)의 원주면 상에 코팅되도록 구성되고, 충전 닙 n, 다시 말해서 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 콘택트 닙에 운반되기 때문이다.
충전 닙 n에서 감광성 부재(1)와 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2) 간에 충전 촉진 입자(3)의 양이 매우 작으면, 충전 촉진 입자(3)로부터의 윤활 효과는 불충분하다. 그 결과, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간의 마찰은 비교적 커지는데, 이는 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1)가 그들 간에 원주 속도차를 유지하면서 회전하기 어렵게 한다. 다시 말해서, 그들을 구동시키는데 너무 많은 토크를 필요로 한다. 또한, 그들이 생성한 마찰에 대해 힘차게 회전되면, 그 원주면이 깎인다. 더우기, 매우 소량의 충전 촉진 입자(3)는 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 콘택트의 상태를 충분히 개선시키지 못하여, 장치의 충전 성능은 충분히 개선되지 않는다. 한편으로, 충전 촉진 입자(3)의 양이 매우 크면, 너무 많은 충전 촉진 입자(3)가 충전 로울러(2)로부터 멀리 떨어지는데, 이는 때때로 화상 형성에 치명적인 영향을 미친다.
시험에 따르면, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간의 충전 촉진 입자(3)의 양은 103입자/㎟ 정도인 것이 바람직하다. 103입자/㎟ 미만이면, 윤활 효과, 및 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 콘택트의 상태가 충분히 개선되지 않아, 충전 성능은 기대한 만큼 개선되지는 않는다.
더 바람직한 양은 5x103- 5x105입자/㎟의 범위이다. 충전 촉진 입자(3)의 양이 5x105입자/㎟를 초과하면, 충전 로울러(2)로부터 분리하여 감광성 부재(1)로 이동하는 충전 촉진 입자(3)의 양은 증가하여, 이로 인해 감광성 부재(1)가 그들 자신의 충전 촉진 입자(3)의 전송에 상관없이 불충분하게 노출되지 못하게 한다. 5x105입자/㎟ 아래이면, 감광성 부재(1)로부터 분리된 충전 촉진 입자(3)의 양은 알맞게 되어, 이로 인해 충전 촉진 입자(3)의 악영향이 최소화된다. 상술된 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 충전 촉진 입자(3)의 양을 더 바람직한 범위로 유지하면서 감광성 부재(1) 상에서 이동되는 충전 촉진 입자(3)의 양이 측정되었을 경우, 102-105입자/㎠의 범위 내에 있었는데, 이는 화상 형성에 악영향을 미치지 않고 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 놓일 수 있는 충전 촉진 입자(3)의 바람직한 양이 105입자/㎠인 것을 입증한다.
다음으로, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 충전 촉진 입자(3)의 양, 및 감광성 부재(1) 상에 충전 촉진 입자(3)의 양을 측정하는데 사용되는 방법이 설명될 것이다. 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 충전 촉진 입자(3)의 양이 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 충전 닙 n에서 직접 측정되는 것이 바람직하다. 그러나, 감광성 부재(1) 상에 이미 있는 대부분의 충전 촉진 입자(3)는 감광성 부재(1)의 회전 방향에 반대 방향으로, 감광성 부재(1)와 콘택트하여 회전하는 충전 로울러(2)에 의해 벗겨져, 충전 닙 n이 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 충전 촉진 입자의 실제 양으로 대체되기 직전에 충전 촉진 입자를 측정하였다. 보다 상세하게, 감광성 부재(1)와 충전 로울러(2)의 회전은 멈추고, 감광성 부재(1)와 충전 로울러(2)의 원주면은 전하 바이어스를 인가하지 않고 비디오-현미경(올림퍼스 제품: OVM1000N) 및 디지털 스필 레코더(델티스 제품: SR-3100)에 의해 촬영된다. 충전 로울러(2)의 원주면을 촬영할 시, 충전 로울러(2)가 감광성 부재(1)에 대해 가압된 동일한 조건하에서 슬라이드 유리 조각에 대해 가압되고, 충전 로울러(2)와 슬라이드 유리 간에 콘택트 영역에 약 10 스폿이 1000 배율의 대물 렌즈로 촬영되었다. 이와 같이 얻어진 디지털 화상은 선정된 임계치를 사용하여 디지털로 처리된다. 다음에, 입자가 존재되는 셀의 수는 지정된 화상 처리 소프트웨어를 사용하여 계산된다. 감광성 부재(1) 상에 충전 촉진 입자의 양인 경우, 감광성 부재(1)의 원주면은 동일한 비디오-현미경을 사용하여 촬영된 다음, 얻어진 화상이 동일한 방법으로 처리되어 감광성 부재(1) 상에 충전 촉진 입자수를 얻는다.
충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 충전 촉진 입자는 조정기 블레이드의 설정을 변경하므로써 조정된다.
(5) 감광성 부재(1)의 충전
상술된 바와 같이, 감광성 부재(1)는 충전 닙 n, 다시 말해서 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2)의 원주면과 피충전 물체로서 감광성 부재(1) 간에 충전 촉진 입자(3)의 존재로 충전된다.
따라서, 충전 로울러(2)는 충전 닙 n에서 그 자신과 감광성 부재(1) 간에 원주 속도차를 유지하면서, 충전 촉진 입자(3)를 통해 전기적 조건으로 감광성 부재(1)와 바람직하게 콘택트하도록 허용된다. 다시 말해서, 충전 촉진 입자(3)는 충전 닙 n, 다시 말해서 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 콘택트 닙에 존재하며, 감광성 부재(1)의 원주면을 마찰하여, 이로 인해 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 간에 어떠한 갭도 남기지 않는다. 따라서, 전하는 실제로 직접 감광성 부재(1)로 주입되며, 충전 촉진 입자(3)의 존재는 충전 로울러(2)를 사용하여 감광성 부재(1)를 충전할 시 우세한 직접 충전 메카니즘(충전 주입)을 부여한다.
결과적으로, 본 발명 이전에는 실현이 불가능했던 하이 레벨의 충전 효율이 실현될 수 있으며, 감광성 부재(1)는 충전 로울러(2)에 인가된 전압의 레벨과 실질적으로 동일한 전위 레벨로 충전된다. 본 실시예에서, 감광성 부재(1)는 충전 로울러(2)에 인가된 -700V의 DC 전압과 실질적으로 동일한 -680V의 전위 레벨로 충전된다.
상술로부터 증명되듯이, 본 발명의 제1 실시예에 따르면, 비록 비교적 간단한 구조인 충전 로울러가 콘택트형 충전 부재로서 사용되더라도, 피충전 물체로서 감광성 부재(1)를 필요한 전위 레벨로 충전하기 위해 충전 로울러(2)에 인가된 전하 바이어스의 전압 레벨은 감광성 부재(1)에 필요한 전위 레벨과 등가하도록 해야만 하며, 전기적 방전에 좌우되지 않는 안전하고 신뢰성있는 충전 메카니즘을 실현할 수 있게 한다. 다시 말해서, 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러와 같은 간단한 충전 부재만 사용하는 내구 콘택트형 충전 장치를 제공할 수 있으며, 비교적 낮은 전압을 필요로 하고, 오존을 생성하지 않는 직접 충전 처리 또는 전하 주입을 통해 물체를 균일하게 충전할 수 있다.
실시예 2 (도 2)
도 2는 본 발명에 따른 콘택트형 충전 장치의 또 다른 예의 개략적인 부분이고, 장치의 일반적인 구조를 도시한다.
이 실시예는 충전 촉진 입자 공급 수단(4)이 피충전 물체로서 감광성 부재(1)의 측 상에 놓이는 것 대신에 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2)의 측 상에 놓이는 것을 제외하면, 제1 실시예에서 설명된 콘택트형 충전 장치와 유사하다. 이 콘택트형 충전 장치의 다른 구조적인 특징은 제1 실시예에서 설명된 콘택트형 충전 장치의 특징과 유사하여, 그 설명은 생략될 것이다.
또한 본 실시예에서, 충전 촉진 입자 공급 수단(4)은 조정기 블레이드로 구성된다. 조정기 블레이드(4)는 충전 촉진 입자(3)가 충전 로울러(2)와 조정기 블레이드(4)에 의해 형성된 공간 내에 보유되도록 충전 로울러(2)와 콘택트하여 놓인다.
충전 로울러(2)가 회전됨에 따라, 충전 촉진 입자(3)는 선정된 비율(㎍/㎠)로 충전 로울러(2)의 원주면 상에 코팅된 다음, 충전 닙 n으로 운반되며, 충전 닙 n은 선정된 비율로 충전 촉진 입자(3)가 공급되어, 그 결과 그들은 항상 충전 닙 n 간에 존재된다.
또한 본 실시예에서, 제1 실시예에서와 같이, 충전 닙 n에서 충전 촉진 입자(3)의 존재는 충전 로울러(2)에 의해 감광성 부재(1)를 충전할 시에 우세한 직접 충전 메카니즘(전하 주입)을 부여한다.
충전 촉진 입자 공급 수단(4)이 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2)의 측 상에 배치되는 본 실시예에서의 구조와 유사한 구조가 충전 촉진 입자(3)가 피충전 물체로서 감광성 부재(1) 부근에 배치될 성분의 수를 증가시키지 않고 코팅될 수 있기 때문에 장치의 크기를 감소시키는 효과가 있다.
실시예 3 (도 3)
이 실시예는 감광성 부재(1) 또는 피충전 물체의 표면 저항이 감광성 부재(1)가 더 균일하고 신뢰성있게 충전되도록 조정되는 것을 제외하면, 제1 또는 제2 실시예와 유사하다. 보다 상세하게, 피충전 물체로서 감광성 부재(1)의 원주면은 감광성 부재(1)의 표면 저항을 조정하기 위해 전하 주입층으로 피복되어, 그 결과 감광성 부재(1)는 더 균일하고 신뢰성있게 충전된다.
도 3은 본 실시예에서 사용된 전하 주입층으로 제공된 감광성 부재(1)의 일부의 확대된 개략적인 부분으로, 감광성 부재(1)의 적층 구조를 도시한다. 본 실시예에서, 감광성 부재(1)는 통상의 감광성 부재의 원주면 상에 전하 주입층(16)을 코팅하므로써 형성되는데, 이는 알루미늄 드럼(11)(기재) 및 다양한 층, 즉 하부코팅층(12), 양전하 주입 방지층(13), 전하 생성층(14), 및 전하 이동층(15)으로 구성되는데, 이는 바닥부터 이 순서로 알루미늄 드럼(11) 상에 코팅된다. 전하 주입층(16)은 충전가능성면에서 감광성 부재(1)를 개선시키기 위해 코팅된다.
전하 주입층(16)은 바인더, 전기적으로 전기도전성 입자(16a)(전기적으로 전기도전성 필러), 윤활제, 중합 개시제 등으로 구성된다. 바인더는 광치유가능한 아크릴 수지이고, 전기적으로 전기도전성 입자(16a)는 SnO2인 극미의 입자(직경 0.03㎛)이다. 윤활제는 테트라불화에틸렌(테플론)이다. 필러, 윤활제, 중합 개시제 등은 바인더에 혼합해서 살포된다. 다음에, 혼합물은 통상의 감광성 부재 상에 코팅되고, 광치유된다.
전하 주입층(16)의 가장 중요한 특성은 그의 전기 저항이다. 물체로 직접 전하를 주입하므로써 물체를 충전하기 위한 방법인 경우, 물체가 충전되는 효율은 피충전 물체의 측 상에 전기 저항을 감소시키므로써 개선된다. 더우기, 피충전 물체가 화상 베어링 부재(감광성 부재)이며, 정전 잠상은 시간의 특정 길이에 잔류되어야 한다. 따라서, 전하 주입층(16)의 용적 비저항을 위한 적절한 범위는 1x109- 1x1014(Ω·㎝)이다.
비록 감광성 부재가 본 실시예에서 설명된 것과 같은 전하 주입층(16)이 부족하더라도, 본 실시예에서의 전하 주입층(16)에 의해 생성된 효과와 등가한 효과는 전하 이동층(15)이, 예를 들어 상술된 범위 내에 있으면 생성될 수 있다.
더우기, 본 실시예에서 설명된 효과와 유사한 효과는 감광성 부재, 대략 1013(Ω·㎝)의 용적 비저항을 갖는 표면층에 근거하여 비정질 실리콘에 의해 얻어질 수 있다.
실시예 4 (도 4)
본 실시예에서, 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 예가 설명될 것이다. 도 4는 이러한 화상 형성 장치의 개략도로서 본 장치의 일반 구성을 설명한다.
본 실시예의 화상 형성 장치는 전송형 전자 사진 공정, 교체 가능한 프로세스 카트리지, 및 토너 회수 공정(무 클리너 시스템)을 이용하는 레이저빔 프린터(기록 장치)이다.
본 화상 형성 장치가 무 클리너 화상 형성 장치, 즉, 클리닝 장치를 갖지 않는 화상 형성 장치인 경우에도, 화상 베어링 부재를 직접 충전할 수 있는데, 즉 본 발명에 따른 콘택트형 충전 부재를 화상 베이렁 부재를 충전하기 위한 수단으로서 사용하기 때문에 화상 베어링 부재 내로 전하를 주입할 수 있다.
(1) 일반 구조
참조 도면에서 1은 직경이 30㎜인 회전 드럼형 전자 사진 감광성 부재인 화상 베어링 부재를 나타낸다. 이것은 음으로 대전 가능한 유기 광도전체층을 포함하며, 선정된 원주 속도(진행 속도 PS)로 화살표로 나타낸 시계 방향으로 회전 구동되는데, 이 속도는 본 실시예에서는 50㎜/sec 또는 100㎜/sec이다.
참조 도면에서 2는 감광성 부재(1)를 충전하기 위한 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러를 나타내고 있다. 본 실시예에서의 콘택트형 충전 장치는 제2 실시예에서 설명된 것과 동일하다. 다시 말해, 충전 촉진 입자 공급 수단(4)은 충전 로울러(2)의 측면에 배치된다. 이 충전 로울러(2)는 화살표로 나타낸 시계 방향으로 회전 구동되어, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(2)의 원주면이 충전 닙 n에서 반대 방향으로 이동하게 한다. 즉, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1)는 충전 로울러(2)의 표면과 감광성 부재(1)의 표면 사이에 원주 속도차가 존재하도록 구동된다. 충전 로울러(2)의 금속 코어(2a)에는 DC 전압 -700V가 전하 바이어스 인가 전원 S1으로부터 인가된다.
따라서, 제2 실시예에서 설명한 바와 같이, 충전 촉진 입자(3)는 충전 촉진 입자 공급 수단(4)에 의해 충전 로울러(2)의 원주면 상에 코팅되어, 충전 로울러(2)에 의해 충전 닙 n으로 운반되어, 이로써 반대 방향으로 이동하고 있는 감광성 부재(1)와 충전 로울러(2)의 원주면 사이가 일정하게 존재하며, 두 원주면들 사이에 원주 속도차를 생성한다. 따라서, 감광성 부재(1)는 직접 충전 메카니즘(전하 주입)을 통해 주로 충전 로울러(2)에 의해 충전된다. 그 결과, 감광성 부재(1)는 충전 로울러(2)에 인가되는 전하 바이어스의 전압 레벨과 거의 동일한 전위 레벨로 균일하게 충전된다.
참조 도면에서 5는 레이저 다이오드, 다각형 미러, 등을 포함하는 레이저 빔 스캐너(노출 디바이스)를 나타낸다. 이 레이저 빔 스캐너는 레이저광 L의 주사빔을 출력하고, 이 빔의 강도는 목표 화상의 광학 정보를 디지트화하여 발생된 직렬 디지털 전기 신호로 변조되며, 이 빔은 감광성 부재(1)의 균일 충전 원주면을 주사 또는 노출시킨다. 결과적으로, 목표 화상의 광학 정보에 대응하는 정전 잠상은 원통형 감광성 부재(1)의 원주면 상에 형성된다.
참조 도면에서 6은 현상 장치를 나타낸다. 원통형 감광성 부재(1)의 원주면 상의 정전 잠상은 이 현상 장치에 의해 토너 화상으로 현상된다. 이 현상 장치(6)는 현상기 이송 부재로서, 자기 로울러(6a)를 내장하는 비자기 현상 슬리브(6b)를 이용하는 비콘택트-반전형 장치이다. 단일 소자의 현상기 또는 두 소자의 현상기를 이용할 수 있다. 참조 문자 a로 나타낸 위치, 즉 감광성 부재(1)의 원주면과 현상 슬리브(6b)의 원주면이 서로 가장 근접하는 위치가 현상국이 된다. 참조 영수자 S2는 현상 바이어스를 현상 슬리브(6b)에 인가하는 전원을 나타낸다.
참조 도면에서 7은 감광성 부재(1)의 원주면에 대해 소정의 압력으로 가압되는 지점에 전송 닙 b를 형성하는 전송 로울러를 나타낸다. 설명하지 않은 시트 공급부로부터 이송되는, 기록 매체의 시트 또는 전송 시트 P는 선정된 전압 레벨을 갖는 전송 바이어스가 전원 S3으로부터 전송 로울러(7)에 인가되고 있는 동안 전송 닙 b 내로 공급되게 된다. 결과적으로, 감광성 부재(1) 측 상의 토너 화상은 전송 닙 b으로 공급된 전송 시트 P의 표면 상에서 일 단에서 다른 단으로 순차적으로 전송된다.
참조 도면에서 8은 고정 장치를 나타내고 있다. 전송 닙 b 내에 공급되어 감광성 부재(1) 측으로부터 전송된 토너 화상을 수신한 후, 전송 시트 P가 원통형 감광성 부재(1)의 원주면으로부터 분리된 다음에, 고정 장치(8) 내로 인도되고, 여기에서 토너 화상은 전송 시트 P에 영구 고정되어 프린트 또는 복사물을 완성하게 된다.
본 실시예에서의 프린터는 무클리너형으로 되어 있다. 따라서, 잔여의 토너 또는 토너 화상이 전송 시트 P 상에 전송된 후에 원통형 감광성 부재(1)의 원주면 상에 잔류하는 토너는 클리너로 제거되지 않고, 대신에 충전 로울러(2)의 위치, 또는 충전 닙의 위치로 운반된다. 충전 닙에서는, 잔여의 토너가 존재하는 감광성 부재(1)의 원주면이 충전되게 된다. 다음에, 감광성 부재(1)가 더욱 회전함에 따라, 감광성 부재(1)의 원주면 상에 잠상이 형성되는데, 이 감광성 부재는 충전된 후에 여전히 잔여의 토너를 운반하고 있다. 감광성 부재(1)가 더욱 회전함에 따라 잔여의 토너는 현상국 a로 운반되고, 여기에서 잔여의 토너는 정전 잠상이 현상되는 동시에 현상 장치에 의해 제거(회수)된다. 다시 말해, 감광성 부재(1)의 암 영역으로부터 현상 슬리브(6b)로 잔여의 토너를 전송하는 클리닝 전계가 형성되는 것과 동시에, 현상 슬리브(6b)로부터 토너를 감광성 부재(1)의 광 영역에 부착시키는 전계가 형성된다.
참조 도면에서 9는 프린터의 주요 조립으로 교체 가능하게 설비되는 프로세스 카트리지를 나타내고 있다. 본 실시예에서의 프린터는 감광성 부재(1) 및 세개의 처리 디바이스: 감광성 부재(1), 충전 촉진 입자 공급 수단(4)을 포함하는 충전 로울러(2), 및 현상 장치(6)를 포함한다. 감광성 부재(1) 및 세 개의 디바이스는 프린터의 주요 조립으로 착탈 가능하게 설비되는 카트리지에 일체로 설치된다. 프로세스 카트리지에 설치된 처리 디바이스를 일체로 설치하는 것은 감광성 부재(1)와 적어도 하나의 처리 디바이스가 포함되는 한, 상술한 것에 제한되지 않는다. 참조 도면에서 10은 프로세스 카트리지가 설비 또는 제거될 때 프로세스 카트리지를 인도하며, 설비 후 프로세스 카트리지를 고정하는 가이드를 나타낸다.
충전 촉진 입자(3)는 무색 및 투명, 또는 사실상 무색 및 투명한 입자인 것이 바람직하므로 이들이 감광성 부재(1)가 잠상을 형성하기 위해 노출되는 공정을 촉진하는 데에 사용될 때 방해물이 되지 않는다. 이것은 충전 촉진 입자(3)가 기록 시트 P 상에서 감광성 부재(1)로부터 전송한다는 사실을 고려 할 때 다소 중요하게 된다. 또한, 감광성 부재(1)가 노출되는 동안 노출 빔이 충전 촉진 입자에 의해 산란되지 않도록 하기 위해서는, 충전 촉진 입자의 크기는 픽쳐 소자 크기 보다 더 작아야 한다.
전송 닙 b에서는, 감광성 부재(1) 상의 토너 화상이 영향을 받는데, 즉 전송 바이어스에 의해 전송 시트 P를 향해 인력이 작용하여, 전송 시트 P 상에서 집단적으로 전송되지만, 감광성 부재(1) 상의 충전 촉진 입자(3)는 전기적으로 전기도전성이기 때문에 전송 시트 P 상에서 집단적으로 전송되지 않고, 이들에 실질적으로 부착되어 있는 감광성 부재(1)의 원주면 상에 유지된다. 더구나, 실질적으로 부착되어 있는 감광성 부재(1)의 원주면 상에 잔류하고 있는 충전 촉진 입자(3)의 존재는 토너 화상이 감광성 부재(1) 측으로부터 전송 시트 P 측으로 전송되는 효율을 증진하는데 효과적이다.
(2) 본 발명과 종래 기술 간의 비교
본 발명의 우수한 시험 결과를 비교 기술의 결과와 함께 표 1에서 요약한다.
구조 고스트 평가PS=50 PS=100㎜/sec ㎜/sec
비교예 입자 공급 없음 NG NG
실시예 1 감광성 부재(1) 상의 입자 G F
실시예 2 충전 롤러(2) 상의 입자 G F
실시예 3 감광성 부재의 최외층의 저항 조절 G G
실시예 4 무클리너, 충전 롤러(2) 상의 입자 F F
비교 샘플에서는, 도 4에서 설명한 프린터와 동일한 프린터가 사용되고, 충전 로울러(3)의 표면은 미리 충전 촉진 입자(3)로 코팅되지만, 화상 형성 동작 동안 부가의 충전 촉진 입자(3)가 공급되지 않는다.
충전 성능의 평가는 두 개의 다른 프린팅 속도(처리 속도 PS): 50㎜/sec 및 100㎜/sec를 사용하여 생성된 최종 복사물의 고스트면에서 이루어졌다. 두 형태의 고스트: 노출식 고스트 및 전송 잔류식 고스트가 있다. 노출식 고스트는 충전 장치의 성능이 충분하지 않을 때 전송 시트 P 상에 생성된 원치 않는 화상을 말한다. 더욱 상세하게 말하면, 충전 장치의 성능이 충분하지 않으면, 감광성 부재(1)의 사전 회전 동안 형성된 잠상에 대응하는 감광성 부재(1) 영역이 감광성 부재(1)의 다음 회전 동안에 충분히 충전되지 않기 때문에, 원치 않는 토너 화상 또는 고스트로 현상되는 것을 말한다. 잔류식 토너 고스트는 잔류 토너로서 형성되는데, 이 잔류 토너는 감광성 부재(1) 상에 잔류하여, 감광성 부재(1)가 충분히 충전되지 않게 한다. 이것은 무클리너 장치가 감광성 부재(1) 상에서 잔류의 토너로 남아 있기 쉽기 때문에, 화상 형성 장치가 무클리너형으로 되어 있을 때 발생하기 쉽다. 이 시험에서는, 두 고스트가 다음 기준에 따라 함께 평가되었다.
NG: 고스트 패턴은 백색 영역에서 눈에 보인다.
F: 고스트 패턴은 백색 영역에서 눈에 보이지 않지만, 중간 색조의 영역에서는 눈에 보인다.
G: 백색 영역 또는 중간 색조의 영역에서 어떠한 고스트 패턴도 보이지 않는다.
또한, 고스트의 평가는 A4 크기의 용지를 긴 쪽을 용지 공급 방향에 수직으로 놓고 공급하여 100개의 복사물을 프린팅한 후에 행하였다.
충전 촉진 입자(3)가 각각 감광성 부재(1)와 충전 로울러(2) 상에서 이들을 코팅하므로써 충전 닙 n에 공급된 실시예 1 및 2의 경우, 실질적으로 만족스러운 충전 성능이 두 속도로 실현되었다.
더우기, 감광성 부재(1)의 표면층의 전기 저항이 제3 실시예에서 설명한 대로 조절되는 경우, 충전 성능은 감광성 부재(1)가 프린팅 속도 100㎜/sec일 때에도 충분히 충전될 수 있도록 향상되었다.
또한, 제4 실시예에서 설명한 것과 같은 무클리너 장치의 경우에서도, 실질적으로 만족스러운 충전 성능을 두 속도로 모두 실현하였다.
또한, 상술한 어느 경우에서나, 화상은 유동 형상을 갖지 않았다. 유동 형상인 경우, 다음의 방법으로 고온-고습의 상태에서 발생하기 쉽다. 오존 생성물 등이 감광성 부재(1)의 원주면에 부착하기 때문에, 감광성 부재(1)의 표면층의 전기 저항이 감소하는데, 이는 잠상이 오염되게 하고, 이 오염된 잠상은 현상되면서 유동 형상을 갖는 화상을 생성한다.
실시예 5 (도 6 내지 도 8)
또한 본 실시예에서, 본 발명에 따른 화상 형성 장치를 설명한다. 이전의 실시예에서는, 현상 장치가 감광성 부재를 클리닝하기 위한 장치로서 이중 기능을 행하는 한편, 본 실시예에서는, 클리닝 블레이드가 감광성 부재를 클린하는데 사용된다. 도 6은 본 발명에 따른 콘택트형 충전 장치를 이용하는 화상 형성 장치의 개략도이다.
본 실시예에서 화상 형성 장치는 전송형 전자 사진 프로세스, 교체 가능한 프로세스 카트리지, 및 직접 충전 메카니즘을 이용하는 레이저 빔 프린터(기록 장치)이다.
(1) 일반 구조
참조 도면에서 1은 직경이 30㎜인 회전 드럼형 전자 사진 감광성 부재인 화상 베어링 부재를 나타낸다. 이것은 음으로 대전 가능한 유기 광도전체층을 포함하며, 50㎜/sec의 처리 속도(원주 속도)로 화살표로 나타낸 시계 방향으로 회전 구동된다.
참조 도면에서 2는 감광성 부재(1)를 충전하기 위한 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러를 나타낸다. 참조 도면에서 4는 입자(3)로 충전 로울러(2)를 코팅하는 부재를 나타낸다. 충전 로울러(2), 입자(3), 입자 코팅 부재(4), 및 직접 충전의 원리가 문단 (2)에서 상세히 설명될 것이다.
충전 로울러(2)는 감광성 부재(1) 상에 그 자신의 탄성에 저항하여 가압되어, 5㎜의 폭을 갖는 닙 n(충전 닙)을 형성한다. 화살표로 나타낸 시계 방향으로 80rpm의 회전력으로 회전 구동되어, 충전 로울러(2) 및 감광성 부재(1)의 원주면이 충전 닙 n에서 반대 방향으로 이동하게 된다. 충전 로울러(2)에는 DC 전압 -700V가 전하 바이어스 인가 전원 S1으로부터 인가된다. 결과적으로 감광성 부재(1)의 원주면이 직접 충전 메카니즘을 통해 전위 레벨 -680V로 균일하게 충전되는데, 이 레벨은 충전 로울러(2)에 인가된 전하 바이어스의 전압 레벨과 실질적으로 동일한 것이다.
참조 도면에서 5는 레이저 다이오드, 다각형 미러 등을 포함하는 레이저 빔 스캐너(노출 디바이스)가 나타나 있다. 이 레이저 빔 스캐너는 레이저광 L의 주사빔을 출력하고, 이 빔의 광도는 목표 화상의 광학 정보를 디지트화하여 발생된 직렬 디지털 전기 신호로 변조되며, 이 빔은 감광성 부재(1)의 균일 충전된 원주면을 주사 또는 노출시킨다. 결과적으로, 목표 화상의 광학 정보에 대응하는 정전 잠상은 원통형 감광성 부재(1)의 원주면 상에 형성된다.
참조 도면에서 6은 현상 장치를 나타낸다. 원통형 감광성 부재(1)의 원주면 상의 정전 잠상은 이 현상 장치에 의해 토너 화상으로 현상된다. 이 현상 장치(6)는 단일 소자의 유전체 토너(음대전 토너)를 이용하는 반전형 장치이다. 참조 도면에서 6a는 자석(6b)를 내장하고 있는 비자기 현상 슬리브를 나타내고 있다. 이 현상 슬리브(6a)의 직경은 16㎜이다. 음대전 토너는 이 현상 슬리브(6a) 상에 코팅된다. 현상 슬리브(6a)의 원주면과 감광성 부재(1) 사이의 거리는 300㎛로 고정된다. 현상 슬리브(6a)는 감광성 부재(1)와 동일한 속도로 회전되고, 현상 바이어스는 현상 바이어스 인가 전원 S2로부터 현상 슬리브(6a)에 인가된다. 참조 문자 a는 현상국, 즉 감광성 부재(1)의 원주면과 현상 슬리브(6a)의 원주면이 서로 가장 근접하는 위치를 나타낸다. 현상 바이어스, -500V의 DC 전압, 및 1,800Hz의 주파수를 갖는 AC 전압에 대해서는, 1,600Hz의 피크-투-피크 전압 및 장방형 파형이 중첩되게 인가되어 토너가 현상 슬리브(6a)로부터 감광성 부재(1)로 점프하게 한다.
참조 도면에서 7은 중간 전기 저항을 갖는 전송 로울러이다. 감광성 부재(1)의 원주면에 대해 선정된 압력이 가압되는 지점에 전송 닙 b를 형성한다. 설명하지 않은 시트 공급부로부터 이송되는, 기록 매체의 시트 또는 전송 시트 P는 선정된 전압 레벨을 갖는 전송 바이어스가 전원 S3으로부터 전송 로울러(7)에 인가되고 있는 동안 전송 닙 b 내로 공급되게 된다. 결과적으로, 감광성 부재(1) 측상의 토너 화상은 전송 닙 b로 공급되는 전송 시트 P의 표면 상에서 일 단에서 다른 단으로 순차적으로 전송된다. 본 실시예에서는, 전송 로울러(7)의 전기 저항은 5×108Ω이고, 토너 화상은 +2,000V의 DC 전압을 전송 로울러(7)에 인가하여 전송된다. 화상 전송 동안에, 전송 시트 P는 전송 닙 b로 인도되고, 감광성 부재(1)의 원주면 상에 형성 및 고정되는 토너 화상은 전송 시트 P가 전송 로울러(7)와 감광성 부재(1)에 의해 핀치되고 있는 전송 닙 b를 통해 이송되는 동안, 정전력 및 닙 압력에 의해 전송 시트 P의 상부측 상에서 화상의 일 단에서 다른 단으로 순차적으로 전송된다.
참조 도면에서 8은 고정 장치를 나타내고 있다. 전송 닙 b 내로 공급되고 감광성 부재(1) 측으로부터 전송되는 토너 화상을 수신한 후에, 전송 시트 P는 원통형 감광성 부재(1)의 원주면으로부터 분리된 다음에, 토너 화상이 전송 시트 P에 영구 고정되는 고정 장치(8) 내로 인도된다. 그 후에, 전송 시트 P는 프린트 또는 복사물로서 이 장치에서 방전된다.
참조 도면에서 9는 클리닝 장치(클리너)를 나타낸다. 토너 화상이 전송 시트 P 상에서 전송된 후에, 감광성 부재의 원주면은 이 클리닝 장치에 의해 클린되고; 감광성 부재의 원주면 상의 잔류 토너와 같은 오염물이 클리닝 장치의 클리닝 블레이드에 의해 제거된다. 다음에, 이 표면은 다음 화상 형성 사이클에 사용된다.
본 실시예에서의 프린터는 카트리지형 장치이다. 이 프린터에서 이용되는 카트리지인 경우, 감광성 부재(1), 및 세 개의 처리 디바이스: 입자(3) 및 입자 코팅 부재(4)를 포함하는 충전 로울러(2), 현상 장치(6), 및 클리닝 장치가 카트리지에 일체로 배치됨으로써 이들은 한번에 모두 프린터 내에 설치할 수 있으며 또한 한번에 모두 프린터로부터 제거될 수 있다. 카트리지 내에 배치된 처리 장치의 결합은 상술한 것에 제한되지 않고 선택적이다. 참조 도면에서 10은 프로세스 카트리지 PC를 인도 및 고정하는 부재를 나타낸다. 본 발명과 호환되는 화상 형성 장치 형태는 카트리지 형태에 제한되는 것은 아니다.
(2) 충전 로울러(2), 입자(3), 및 입자 코팅 부재(4)
도 7 및 도 8은 프린터에서의 충전 로울러(2) 및 그 인접부의 확대 개략도이다. 본 실시예에서의 콘택트형 충전 장치의 경우, 감광성 부재(1)와 충전 로울러(2) 사이의 마찰 계수는 탄성 재료로 구성되는 충전 로울러(2) 상에 입자(3)를 코팅하므로써 감소되므로, 충전 로울러가 감광성 부재(1)의 원주면과 균일하게 콘택트할 수 있게 된다.
a) 충전 로울러(2)
본 실시예에서의 충전 로울러(2)는 거품 탄성 재료, 즉 탄소 입자가 전기 저항을 조절하도록 분산되어 있는 EPDM으로 구성된 로울러로 구성되어 있다. 더욱 상세하게 말하면, 6㎜의 직경을 갖는 금속 코어(2a)와, 상술한 거품 탄성 재료로 금속 코어(2a)의 원주면을 3㎜의 두께로 코팅하여 형성된 탄성층(2b)을 포함한다. 이것은 외부 직경이 12㎜이고, 길이가 250㎜이다.
충전 로울러(2)의 강도는 ASKER-C 스케일로 30이다. 충전 로울러(2)의 원주면은 거품 재료의 연마된 베어(bear) 표면으로 구성된다.
이 충전 로울러(2)의 원주면은 충전 로울러(2)의 길이단 각각에 500g의 스프링 로드를 인가하므로써 발생된 콘택트 압력으로 감광성 부재(1)의 원주면과 콘택트하여 배치되며, 5㎜ 폭의 닙을 형성한다.
이런 구성으로, 충전 로울러(2)의 원주면이 현미경 관찰 수준으로 감광성 부재(1)의 원주면과 균일하게 콘택트되게 된다. 결과적으로, 원하는 전하 주입이 가능하게 된다.
충전 로울러(2)의 금속 코어(2a)에는 -700V의 DC 전압이 이전에 설명한 바와 같이 전하 바이어스 인가 전원 S1으로부터 전하 바이어스로서 인가된다.
충전 메카니즘에 관하여, 본 발명의 종래 기술에 따른 고체 로울러는, 로울러의 강도가 너무 강해 전하 주입을 위해 충분한 시간을 확보할 만큼 충분히 넓은 닙을 형성할 수 없기 때문에, 본 실시예에서의 화상 형성 장치의 충전 메카니즘 일부로서 바람직하지 않다. 또한, 전기 방전에 주로 의존하는 본 발명의 종래 기술에 근거한 콘택트형 충전 메카니즘의 경우, 감광성 부재의 원주면은 콘택트 닙의 전방 및 후방 에지 각각에서 갭에 전기 방전을 야기하여 충전되므로, 고체 충전 로울러가 사용되어도 문제가 없다. 그러나, 본 실시예에서 콘택트형 충전 메카니즘의 경우, 고체 충전 로울러가 전하 주입에 사용되면, 충전 시간 부족, 전하 불균일성 등과 같은 문제가 발생하게 된다.
본 실시예에서 충전 로울러(2)의 전기 저항은 100V가 인가될 때 1×1016Ω가 된다 (이것은 30㎜의 직경을 갖는 금속 드럼에 대해 가압되어 5㎜의 폭을 갖는 닙을 형성하는 충전 로울러(2)에 인가될 때 흐르는 전류의 값에서 변환된다). 충전 로울러(2)의 전기 저항은 적어도 104Ω이고 많아야 107Ω인 것이 바람직하다. 이것은 다음의 이유에 의한 것이다. 즉, 감광성 부재(1) 내의 핀 홀과 같은 결함이 발생하게 되면, 과도 전류가 이들 결합 스폿을 통해 흐르게 되어, 감광성 부재(1)가 충전 닙 n에서 불충분하게 충전되게 되고, 이러한 과도한 전류 흐름의 발생을 방지하기 위헤서는, 충전 로울러(2)의 전기 저항이 104Ω 정도이어야 하는 반면, 충분한 양의 전하가 감광성 부재(1)의 표면층으로 주입되게 하기 위해서는, 충전 로울러(2)의 전기 저항이 107Ω 정도이어야 한다.
충전 로울러(2)의 강도에 대해서는, 이것이 너무 작으면, 충전 로울러(2)의 형상은 불안정하게 되고, 이것은 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 콘택트 상태를 불안정하게 만드는 한편, 충전 로울러(2)의 강도가 너무 크면 적당한 크기의 하전 닙을 형성하는 것이 어려울 뿐만 아니라, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 콘택트 상태가 현미경 관찰 수준에서 볼 때 열악하게 된다. 따라서, 충전 로울러(2)의 강도에 대한 바람직한 범위는 ASKER-C 스케일로 25 내지 50이다.
충전 로울러(2)용 재료는 거품 탄성 재료에 제한되지 않는다. 예를 들어, 상술한 재료에 부가하여, EPDM, 우레탄, NBR, 실리콘 러버 또는 IR과 같은 탄성 재료로 이루어진 화합물 탄성 재료 및 전기 저항을 조절할 수 있는 카본 블랙 또는 탄성 재료에 분산된 금속 산화물과 같은 전기 전기도전성 재료도 또한 유용하다. 전기 저항은 전기도전성 재료를 전기적으로 분산시키는 대신에, 이온 전기도전성 재료를 이용하여 조절할 수도 있다.
본 실시예에서, 감광성 부재(1)는 전기 방전을 사용하지 않고 직접 전하 주입 처리를 통해 충전되므로, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 접촉 상태가 최적화되어야 하며, 즉, 충전 로울러(2)와 감광성 사이의 갭이 가능한 한 제거되어야 한다. 이러한 조건을 실현하기 위해서, 충전 로울러(2)는 콘택트 닙에서의 방향으로 80 rpm으로 회전되며 충전 로울러(2)의 원주면은 감광성 부재(1)의 이동 방향과 대향 방향으로 이동한다(대향 회전). 회전수는 80 rpm으로 제한되지는 않는다. 즉, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 충전 닙 n 의 크기, 처리 비율(감광성 부재(1)의 원주 속도) 등과 같은 인수가 변하는 경우 충전 로울러(2)의 최적의 회전수가 변화된다.
b) 입자(3)
본 실시예에서, 입자(3)는 콘택트형 충전 장치로서의 충전 로울러(2)와 피충전 물체로서의 감광성 부재(1) 사이의 마찰을 감소시키는 윤활 효과(마찰 저감 효과) 및 충전 촉진 효과를 발생하는데 사용된다. 이하, 입자(3)는 충전 촉진 입자라 칭하기로 한다. 충전 촉진 입자(3)는 충전 촉진 기능과 관련된 재료, 입자 직경, 특성 등의 면에서 다음의 조건을 만족시킬 것이 요구된다.
본 실시예에서, 전기도전성 아연 산화물 입자는 충전 촉진 입자로서 사용되며 106Ω·㎝의 특정 비저항 및 2차 미립자를 포함하는 3 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는다.
충전 촉진 입자(3)는 아연 산화물로 형성된 입자들로 구성될 필요는 없다. 예를 들어, 입자들은 아연 산화물 이외의 전기적으로 전기도전성 무기물로 형성된 입자 또는 그러한 물질 및 유기물의 혼합물로 형성된 입자로 구성될 수도 있다.
충전 촉진 입자(3)의 전기 저항이 상당히 커지면, 그것은 충전 로울러(2)의 충전 촉진 기능을 방해하므로, 감광성 부재(1)가 부적절하게 변하게 된다. 그러므로, 저항은 최대한 1012Ω·㎝이며, 바람직하게는 최대한 1010Ω·㎝이며, 더욱 바람직하게는 최대한 108Ω·㎝이다.
충전 촉진 입자(3)의 특정 저항은 태블릿팅 방법을 사용하여 얻어진다. 즉, 먼저 하부 영역 크기가 2.26 ㎠로 측정된 실린더가 제조된다. 그 후, 0.5g 의 재료 샘플이 상부 전극과 하부 전극 사이의 실린더 내에 배치되며, 15 kg의 압력으로 상부 전극과 하부 전극 사이의 재료를 압축하면서 상부 전극과 하부 전극 사이에 100 V를 인가함으로써 재료의 저항이 측정된다. 그 후, 샘플 재료의 특정 비저항은 정규화를 통한 측정 결과로부터 계산된다.
물체를 균일하게 충전시키기 위해, 충전 촉진 입자(3)의 평균 직경은 50 ㎛ 정도인 것이 바람직하다. 그러나, 충전 촉진 입자(3)의 안정성을 고려하여 10 ㎚가 하한치이다. 충전 촉진 입자(3)가 미립자 형태인 경우, 미립자의 직경은 충전 촉진 미립자의 평균 직경으로서 정의된다.
충전 촉진 입자의 직경은 다음의 방법에 근거하여 결정된다. 먼저, 광학 및 전자 현미경을 사용하여 100 이상의 미립자는 추출되며, 수평 방향으로의 최대 커드 길이가 측정된다. 그 후, 측정 결과로부터 체적 입자 분포가 계산된다. 이러한 분포에 근거하여, 50 % 평균 미립자 직경이 계산되어 충전 촉진 입자의 평균 미립자 직경으로서 사용된다.
상술된 바와 같이, 충전 촉진 입자(3)는 2차 상태, 즉 미립자 상태뿐만 아니라 1차 상태, 즉 분말 상태이다. 어떠한 상태에도 문제가 생기지는 않는다. 충전 촉진제가 분말 상태이든 미립자 상태이든, 충전 촉진제의 상태는 그것이 충전 촉진제로서 역할을 하는 한, 문제가 되지는 않는다.
c) 입자 코팅 부재(4)
본 실시예에서, 충전 닙 n, 즉 피충전 물체로서 감광성 부재(1)와 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2) 사이의 콘택트 닙에 충전 촉진 입자를 놓기 위해, 충전 로울러(2)의 표면에 충전 촉진 입자(3)를 공급하기 위한 수단(4)이 사용된다. 본 실시예에서의 충전 촉진 입자 공급 수단(4)은 조정기 블레이드로 구성된다. 이러한 조정기 블레이드(4)는 충전 로울러(2)의 원주면과 조정기 블레이드(4)에 의해 형성된 공간 내에 충전 촉진 입자(3)가 보유되도록 충전 로울러(2)와 콘택트하여 배치되는 동시에, 이 공간에 보유된 충전 촉진 입자(3)가 충전 로울러(2)의 원주면 상에 코팅된다.
보다 상세하게, 충전 로울러(2)가 회전됨에 따라, 충전 촉진 입자(3)는 선정된 비율로 충전 로울러(2)의 원주면 상에 코팅되며 충전 닙 n으로 운반된다. 즉, 충전 로울러(2)가 회전됨에 따라, 충전 닙 n에 선정된 일정 비율로 충전 촉진 입자(3)가 제공된다. 따라서, 소정량의 충전 촉진 입자(3)가 항상 충전 닙 n 내에 존재한다.
d) 감광성 부재(1)의 충전
따라서, 본 실시예에서, 감광성 부재(1)는 충전 로울러(2) 상의 원주면 상에 코팅된 충전 촉진 입자(3)가 충전 닙 n, 즉 피충전 물체로서 감광성 부재(1)와 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러(2) 사이의 콘택트 닙에 존재하는 조건하에서 콘택트형 충전 처리를 통해 충전된다.
충전 닙 n, 즉 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 인터페이스 내에 충전 촉진 입자(3)가 존재하면 다음과 같은 바람직한 효과를 발생한다: 충전 로울러(2)의 원주면과 감광성 부재(1)의 원주면 사이의 기계적 마찰은 그 사이의 인터페이스에서 감소되어 충전 로울러(2)를 회전하는데 필요한 토크를 감소시켜, 이로 인해 충전 로울러(2) 자체와 감광성 부재(1) 사이에 선정된 원주 속도차를 유지하도록 하면서 감광성 부재(1)와 콘택트하여 충전 로울러(2)가 유지될 수 있으며, 동시에 갭의 존재면에 있어서 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 콘택트 상태는 충전 로울러(2)의 원주면과 감광성 부재(1) 사이의 인터페이스에 존재하는 충전 촉진 입자(3)가 콘택트 닙 내의 양 면들 사이의 갭을 채우기 때문에 더욱 바람직하다. 즉, 충전 촉진 입자(3)는 충전 닙 n, 즉 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 콘택트 닙에 존재하고, 감광성 부재(1)의 원주면을 마찰하므로 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이에는 어떠한 갭도 남기지 않는다. 따라서, 감광성 부재(1) 내로 전하가 실제로 직접 주입되며, 충전 촉진 입자(3)의 존재는 충전 로울러(2)를 사용하여 감광성 부재(1)을 충전할 경우 널리 사용되는 직접 충전 메카니즘(전하 주입)을 두드러지게 한다.
결과적으로, 본 발명의 이전에는 실현 불가능했던 하이 레벨의 충전 효율이 얻어질 수 있으며, 감광성 부재(1)는 충전 로울러(2)에 인가된 -700 V의 DC 전압과 실질적으로 동일한 -680 V의 전위 레벨로 충전된다.
상기 설명으로부터 분명히 알 수 있는 바와 같이, 본 발명의 본 실시예에 따르면, 비교적 간단한 구조를 갖는 충전 로울러가 콘택트형 충전 부재로 사용되더라도, 감광성 부재(1)를 필요한 전위 레벨로 충전하기 위해 충전 로울러(2)에 인가된 전하 바이어스의 전압 레벨은 감광성 부재(1)에 필요한 전위 레벨과 동일해야만 하므로, 전기적 방전에 영향을 받지 않는 안전하고 신뢰성있는 충전 메카니즘을 실현할 수 있다. 즉, 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러와 같은 간단한 충전 부재만을 사용하며 직접 충전 처리 또는 비교적 저전압이 필요하고 오존을 발생하지 않는 전하 주입을 통해 물체를 균일하게 충전할 수 있는 내구성 콘택트형 충전 장치를 제공할 수 있다.
더우기, 본 발명에 따르면, 화상 베어링 부재를 균일하게 충전할 수 있으며 오존 생성 및/또는 불충분한 충전을 추적할 수 있는 문제점을 발생하지 않고 구조가 간단하며 제조 비용이 적은 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 생성할 수 있다.
(3) 정적 마찰의 계수
다음의 표 2는 충전 촉진 입자(3)가 충전 로울러(2) 상에 코팅되는 비율을 변화시켜 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 마찰을 변화시키면서 본 발명에 따른 화상 형성 장치에 의해 생성된 화상의 시험 결과를 보여준다.
양 정적 마찰 계수 회전 균일성
0 (㎍/㎠)0.10.5110 3.72.81.71.31.2 비회전불균일 회전회전균일 회전균일 회전 -NGFGE
NG : 불량
F : 보통
G : 양호
E : 우수함
1. 충전 촉진 입자(3)가 전혀 코팅되지 않는 경우, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 마찰이 매우 커져, 감광성 부재(1)에 관하여 원주 속도차를 유지하면서 충전 로울러(2)를 실질적으로 회전 구동시킬 수 없게 된다.
2. 코팅 비율이 0.1 ㎍/㎠인 경우, 충전 로울러(2)는 회전가능하지만 부드럽지는 않다. 더우기, 충전 촉진 입자(3)는 충전 로울러(2) 상에 균일하게 코팅되지 않는다.
3. 코팅 비율이 적어도 0.5 ㎍/㎠인 경우, 충전 로울러(2)는 실질적으로 부드럽게 회전가능하다.
따라서, 충전 로울러(2)의 충전 성능은 충전 촉진 입자(3)가 충전 로울러(2) 상에 코팅되는 비율을 적어도 0.5 ㎍/㎠인 비율에서 변화시키면서 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 충전 닙 n 의 길이 방향으로 10 ㎜당 정전 마찰 계수에 관하여 평가되었다. 다음과 같은 결과가 밝혀졌다: 정전 마찰 계수가 최대한 2.5인 경우, 감광성 부재(1)는 적절히 균일하게 충전될 수 있으며, 정전 마찰 계수가 최대한 1.5인 경우, 감광성 부재(1)은 균일성면에서 보다 바람직하게 충전될 수 있었다.
주로 전기적 방전에 영향을 받는 종래의 충전 롤러계 충전 메카니즘의 경우, 충전 로울러는 감광성 부재와 콘택트하여 회전되므로 충전 로울러와 감광성 부재 사이의 약간의 마찰이 존재하는 한 충전 로울러가 부드럽게 회전하지는 않는다. 본 발명에 따른 충전 메카니즘의 경우, 충전 로울러(2)를 구동시키는 전력은 감광성 부재(1)의 원주면 이외의 매체를 통해 제공되므로, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 마찰이 종래의 충전 메카니즘 경우만큼 크지 않은 경우에도, 충전 로울러(2)는 부드럽게 회전하여 감광성 부재(1)을 마찰시킨다.
그러나, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 마찰이 극히 작은 경우, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 콘택트 상태는 만족스럽지 않다. 즉, 거시적 레벨에서 충전 로울러(2)는 감광성 부재(1)와 완전히 콘택트되지만, 극미 레벨에서는 서로 콘택트되지 않은 콘택트 닙에 많은 스폿들이 존재한다. 그러므로, 임의의 레벨의 정적 마찰이 필요한데, 즉 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 정적 마찰의 계수가 0.1 정도인 것이 바람직하다.
이런 점에서, 상술된 정적 마찰을 측정하기 위한 방법을 기술하기로 한다. 도 8을 참조하면, 비회전적으로 설정된 충전 로울러(2)의 원주면은 감광성 부재(1) 상에 코팅된 약품과 동일한 약품으로 코팅된 20 ㎜ 폭의 PET(폴리에틸렌 테레프탈아이트: polyethylene terephthalate) 테이프로 외주의 1/4이 피복된다. 테이프의 한 단은 중량이 100g인 웨이트(weight)(22)에 부착되며, 다른 단은 디지털 힘 측정기(SHINPO KOGYO사 제품)에 부착된다. 그 후, 충전 로울러(2)가 180 rpm의 원주 속도로 회전되면서 디지털 힘 측정기를 이용하여 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이에서 동작하는 정적 마찰력이 측정되며 측정기 상에 표시되는 수는 웨이트(22)의 중량으로 배분된다. 그 후, 이렇게 얻어진 값은 충전 닙의 폭으로 10 ㎜ 마다의 값, 즉 감광성 부재(1)와 충전 로울러(2) 사이의 정적 마찰의 계수로 변환된다.
본 발명 이전에, 충전 로울러(2) 및 감광성 부재(1)의 원주 속도가 다른 콘택트형 충전 장치는 다음과 같은 문제점이 있었다: 충전 로울러(2)는 전혀 회전되지 않는다; 충전 로울러(2)가 회전될 때 충전 로울러(2)의 표면이 깎이며; 충전 로울러(2)의 회전은 불규칙적이며; 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 콘택트 상태는 안정적이지 않다. 그러나, 본 실시예에서, 충전 촉진 입자(3)가 충전 로울러(2)의 원주면 상에 코팅되고 코팅된 충전 촉진 입자(3)는 충전 로울러(2)와 감광성 부재(2) 사이의 마찰을 감소시켜, 충전 로울러(2)를 회전시키는데 필요한 토크를 감소시킨다. 그러므로, 상술된 문제점이 제거되어, 감광성 부재(1)을 균일하게 충전할 수 있다.
(4) 기타
충전 촉진 입자(3)로 충전 로울러(2)를 코팅하는 수단에 대한 선택은 본 실시예에서 기술된 수단(4)에 한정될 필요는 없으며 선택적이다. 예를 들어, 충전 촉진 입자(3)로 충전 로울러(2)를 코팅하기 위한 수단은 충전 촉진 입자(3)가 주입된 거품 재료 또는 모피 브러쉬가 충전 로울러(2)와 콘택트하여 배치될 수도 있다.
또한, 충전 촉진 입자(3)로 감광성 부재(2)의 원주면을 코팅하기 위한 수단이 클리닝 장치(9)와 충전 로울러(2) 사이에 배치될 수도 있다.
충전 촉진 입자(3)는 감광성 부재(1)가 노출되어 잠상을 형성하는 처리를 용이하게 하는데 사용되는 경우 방해되지 않도록 무색이며 투명하거나 사실상 무색이며 투명한 입자인 것이 바람직하다. 이것은 충전 촉진 입자(3)가 감광성 부재(1)로부터 기록 시트 P로 전송될 수도 있다는 점을 고려하여 더 중요하다. 더우기, 감광성 부재(1)가 노출되면서 충전 촉진 입자에 의해 노광이 산란되는 것을 방지하기 위해, 충전 촉진 입자의 크기는 픽쳐 소자 크기보다 작아야 한다.
전송 닙 b에서, 감광성 부재(1) 상의 토너 화상은 영향을 받는데, 즉 전송 바이어스에 의해 전송 시트 P쪽으로 당겨지며 전송 시트 P 상에서 적극적으로 전송되지만, 감광성 부재(1) 상의 충전 촉진 입자(3)는 전송 시트 P 상에서 적극적으로 전송되지 않고 감광성 부재(1)의 원주면 상에 남으며, 이들은 전기적으로 전기도전성이기 때문에 실제로 거기에 부착된다. 또한, 감광성 부재(1)의 원주면 상에 남아 실질적으로 부착되어 있는 충전 촉진 입자(3)가 존재하면 토너 화상이 감광성 부재(1)측으로부터 전송 시트 P측으로 전송되는 효율이 향상되는 효과가 있다.
이러한 장치가 실용화되면, 충전 닙 n 내의 충전 촉진 입자(3)의 양은 충전 촉진 입자(3)가 감광성 부재(1)에 부착됨에 따라 점차 감소되어, 클리닝 장치(9)에 의해 제거된다. 따라서, 충전 촉진 입자 코팅 수단(4)은 충전 로울러(2)의 원주면 또는 감광성 부재(1)를 충전 촉진 입자(3)로 일정 비율로 코팅하도록 설계되어, 소정량의 충전 촉진 입자(3)가 충전 닙 n 내에 항상 존재한다.
감광성 부재(1), 즉 피충전 물체를 둘러싸는 디바이스의 수를 증가시키지 않고 충전 촉진 입자(3)가 코팅될 수 있기 때문에, 충전 촉진 입자 코팅 수단(4)이 콘택트형 충전 부재로서 충전 로울러의 측면 상에 배치되는 콘택트형 충전 장치의 설계는 장치의 크기를 감소시키는데 효과적이다.
실시예 6
본 실시예는 피충전 물체(1)의 표면부의 전기 저항이 보다 균일하고 신뢰성있게 물체(1)를 충전하도록 조정된다는 사실을 제외하고는 실시예 5와 동일하다. 보다 상세하게, 피충전 물체로서 감광성 부재(1)의 원주면은 감광성 부재(1)의 표면 저항이 1014Ω·㎝ 이하로 조정되도록 전하 주입층으로 피복되어, 그 결과 감광성 부재(1)는 실시예 5에서보다 높은 처리 속도로 보다 균일하고 신뢰성있게 충전된다.
본 실시예에서 사용된 전하 주입층이 제공된 감광성 부재(1)의 일부의 확대 개략도이며, 감광성 부재(1)의 적층 구조를 도시한 도 3은 다시 참조하면, 본 실시예에서 감광성 부재(1)는 유기성 광도전체를 갖는 음극으로 충전가능한 감광성 부재이며, 30 ㎜ 직경의 알루미늄 실린더(알루미늄 베이스;11)로 구성된 기재 상에 하부로부터 순서대로 다음의 제1 내지 제5 기능층을 코팅함으로써 형성된다.
제1층(12): 대략 20 ㎛ 두께의 전기적으로 도전층으로 구성된 하부 코팅층이며, 알루미늄 베이스(11)의 결함을 부드럽게하고, 노출 레이저 빔의 반사에 의해 발생되는 무아레(moire)를 방지하도록 코팅된다.
제2층(13): 양의 전하 주입 방지층이며, 알루미늄 베이스(11)로부터의 양의 전하가 감광성 부재(1)의 표면부에 제공된 음의 전하를 제거하지 못하게 하는 역할을 한다. 대략 1 ㎛ 두께의 아밀란 층이며 메톡시메틸 나일론을 사용하여 전기 저항은 대략 106Ω·㎝(매체 저항)으로 조정되었다.
제3층(14): 아조 염료가 분리된 대략 3 ㎛ 두께의 수지층으로 구성된 전하 발생층이다. 이 층은 음의 전하 및 양의 전하로 구성된 전하 쌍을 발생한다.
제4층(15): 폴리카보네이트 수지에서 하이드라존을 분리함으로써 생성된 P형 반도체로 구성된 전하 전송층이다. 따라서, 감광성 부재(1)의 표면부에 제공된 음의 전하는 이 층을 통해 전송되지 못하고, 전하 발생층에서 발생된 양의 전하만이 감광성 부재(1)의 최외각층으로 전송될 수 있다.
제5층(16): 광치유성 아크릴 수지의 중량의 2 부분과 안티몬으로 도핑되므로써 전기적으로 전기도전성으로 된 SnO2입자의 중량의 5 부분을 혼합함으로써 생성된 복합물로 구성된 대략 3 ㎛ 두께의 층으로 이루어진 전하 주입층이다. SnO2입자의 평균 입자 직경은 대략 0.03㎛이다. 생성시, 복합물은 침지에 의해 감고아성 부재(1) 상에 코팅되어 경화된다. 참조 번호(16a)는 분리된 SnO2입자(전기도전성 입자 또는 전기도전성 필러)를 나타낸다.
이 층(16)의 체적 비저항은 대략 1013Ω·㎝인데, 이는 감광성 부재(1)의 원주면에 평행한 방향으로 전하가 이동되지 못하므로 최종 화상이 잠상에 의해 얼룩지는 것을 방지하지만, 층(16)의 두께 방향으로 전하의 이동은 허용되므로 화상 노광 후에 층(16)에 잔재하는 전하를 최소화시킨다.
전하 주입층(16)에 부가하여, 감광성 부재(1)의 표면부의 전기 저항은 1x1011Ω·㎝로 감소되지만, 전하 주입층(16)을 제외한 전하 전송층 만의 저항은 1x1015Ω·㎝이다.
전하 주입층(16)의 저항의 경우, 그것이 1x1010-1x1014Ω·㎝의 범위 내에 있는 한, 감광성 부재(1)는 전하 주입에 의해 충전될 수 있으나, 고온-고습 상태 또는 저온-저습 상태와 같은 악조건에서 발생되는 전기 저항 변동을 고려하면, 1x1012-1x1013Ω·㎝ 범위인 것이 바람직하다.
전하 주입층(16)을 갖는 상술된 감광성 부재(1)는 제5 실시예에서 기술된 프린터에 설치되었다(도 6). 감광성 부재(1)의 처리 속도는 200 ㎜/sec로 설정되며 충전 로울러(2)의 회전수는 320 rpm으로 설정된다(감광성 부재(1)와 충전 로울러(2) 사이의 원주 속도 비율은 일정하게 설정됨). 마찬가지로, 본 실시예에서의 화상 형성 장치는 제5 실시예에서 기술된 장치와 동일하였다. 그 후, 본 실시예에서 제조된 화상 형성 장치을 사용하여 화상이 형성되었다.
본 발명 이전의 감광성 부재의 경우, 처리 속도가 비교적 고속으로 설정된 경우, 저속 처리의 경우에서와 동일한 충전 닙이 남게되며 감광성 부재는 때때로 전하 주입 처리를 통해 만족스럽게 충전되지 못했다. 그러나, 본 실시예에서의 감광성 부재(1)는 상술된 전기 저항을 가지며, 비교적 고속 처리에도 불구하고 전하 주입 처리를 통해 균일하게 충전될 수 있다.
보다 상세하게, 충전 닙의 길이 방향으로 10 ㎜당 정적 마찰 계수는 0.9이었다. 이것은 본 발명에 따르면 처리 속도가 증가될 경우, 및 충전 로울러(2)에 대한 회전수가 또한 증가할 경우에도(충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 원주 속도 비율은 일정하게 유지됨), 충전 위치에서 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이 또는 콘택트 닙의 콘택트 상태는 균일성면에서 변화되지 않으므로, 감광성 부재(1)는 균일성면에서 바람직하게 변화된다.
본 실시예에서, 유기성 광도전체를 갖는 감광성 부재(1) 상에 전하 주입층이 최외각층으로서 배치되므로, 감광성 부재(1)는 비교적 고속 처리로 균일하게 충전된다. 그러나, 감광성 부재 구조의 선택은 본 실시예에서 기술된 것으로 한정되지는 않는다. 예를 들어, 감광성 부재(1)에 전하 주입층(16)을 제공하는 것 대신에, 전하 전송층(15)의 저항이 상술된 범위 내에 속하도록 조정될 수도 있다. 이것은 본 실시예에서와 동일한 효과를 제공한다. 또한, 표면층의 체적 비저항이 1013Ω·㎝인 비정질 실리콘계 감광성 부재의 사용으로 동일한 효과를 얻을 수 있다.
실시예 7
본 실시예에서, 충전 로울러(2)는 표면 마찰을 감소시키기 위한 처리를 겪는다.
보다 상세하게, 제1 실시예에서 기술된 충전 로울러(2)의 원주면은 윤활성 테플론(Dupont사의 불화된 수지 :PTEF)를 함유한 수지로 불균일하게 코팅되며,전기적으로 전기도전성인 카본을 사용하여 전기 저항이 조정된다. 상술된 수지로 충전 로울러(2)를 불균일하게 코팅하면 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 콘택트 상태에 악영향을 미치지 않고 충전 로울러(2)의 표면 마찰을 감소시키는 극미의 불균일성이 남게된다.
이렇게 처리된 충전 로울러(2)는 제1 실시예에서 기술된 프린터에 설치되었다(도 1). 감광성 부재(1)의 경우, 제2 실시예에서 기술된 바와 같이 조정된 감광성 부재의 표면 전기 저항이 사용되었다. 그러나, 충전 촉진 입자들은 코팅되지 않았다. 마찬가지로, 본 실시예에서 화상 형성 장치는 제1 실시예에서 기술된 장치와 동일하였다. 다음에, 이러한 장치에 의해 생성된 화상이 평가되었다.
충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이에 선정된 원주 속도차를 유지하면서 충전 로울러(2)가 부드럽게 회전되도록 상술된 마찰 감소 처리를 사용하여 충전 로울러(2)의 표면 마찰을 감소시킴으로써 바람직한 충전 성능이 실현될 수 있다는 것을 상기 평가 결과로부터 분명히 알 수 있다.
충전 로울러(2)와 감광성 부재(1) 사이의 충전 닙의 길이 방향으로 100 ㎜당 정적 마찰 계수는 1.8이었다.
본 실시예에서 기술된 구조를 사용하여, 충전 로울러(2)는, 충전 닙에 입자(충전 촉진 입자)를 공급하지 않고도, 충전 로울러(2)와 감광성 부재(1)간에 선정된 원주 속도 차이와 원하는 콘택트 상태를 유지한 채 부드럽게 회전될 수 있다. 그 결과, 바람직한 충전 작업이 이루어진다.
기타
1) 충전 부재와 피충전 물체간의 원주 속도 차
구체적으로, 충전 부재는 피충전 물체와는 독립적으로 회전되어 충전 부재와물체간에는 선정된 원주 속도 차이가 난다. 바람직하게는, 충전 닙에서의 충전 부재의 회전 방향이 충전 닙에서의 피충전 물체의 원주면이 움직이는 방향과 반대 방향이 되도록 충전 부재가 회전된다.
충전 부재와 피충전 물체의 원주면을 닙에서 동일한 방향으로 이동시킴으로써 원주 속도 차이를 내는 것이 가능하다. 그러나, 전하 주입의 효율은 충전 부재와 피충전 물체 간의 원주 속도 차이에 의존한다. 2개의 표면을 서로 반대 방향으로 움직이므로써 생성되는 원주 속도 차이와 동일한 원주 속도 차이를, 2개의 표면을 동일한 방향으로 움직이면서 생성하기 위해서는, 충전 로울러의 회전수가 2개의 표면이 서로 다른 방향으로 움직일 때와 비교할 때 다소 상당히 증가해야 한다. 여기서, 원주 속도 차이는 다음과 같이 정의된다.
원주 속도 차이(%) = {(충전 부재의 원주 속도-피충전 물체의 원주 속도)/피충전 물체의 원주 속도}×100
상기와 같은 공식에서, 충전 부재와 피충전 물체의 원주 속도값은 속도의 절대값이다.
2) 코팅 수단
피충전 물체이나 콘택트형의 충전 부재 상에 충전 촉진 입자를 코팅시키기 위한 수단은 앞선 실시예에서 기술된 수단(4)로만 제한되는 것은 아니며, 선택적인다. 예를 들어, 이러한 수단으로는 충전 촉진 입자들이 스며든 거품 부재나 모피 브러쉬 등이 피충전 물체이나 콘택트형 충전 부재와 콘택트하여 배치된 것도 해당된다.
3) 충전 로울러
콘택트형 충전 부재는 앞선 실시예에서 기술된 충전 로울러로만 제한될 필요는 없다. 상술한 충전 로울러 외에, 상술한 충전 로울러와는 재료나 모양에 있어서 다른 콘택트형 충전 로울러가 사용될 수도 있다. 또한, 이들 재료는 보다 나은 탄성과 전기 전도성을 달성하기 위해 다양하게 조합되어 사용될 수 있다.
또한, 그 표면이 탄성 섬유재로 형성된 털로 덮힌 모피 브러쉬형 충전 로울러가 사용될 수도 있다. 이와 같은 충전 로울러는 다음과 같은 방식으로 제조된다. 우선, 조절된 전기 저항을 갖는 3㎜ 길이의 탄성 섬유재(Rec of UNICHIKA 등)를 155/㎟ 밀도로 모은 다음, 이것을 직경 6㎜의 금속 코아의 표면에 피복시킨다.
4) 전하 바이어스
콘택트형 충전 부재에 인가되는 전하 바이어스 또는 현상 슬리브에 인가되는 현상 바이어스는 DC 전압과 교류 전압(AC 전압)으로 된 복합 전압일 것이다.
교류 전압의 파형은 선택적이다; 교류 파형은 싸인파, 사각파, 삼각파등일 수 있다. 또한, 교류 전류는 DC 전원을 주기적으로 턴온 또는 턴오프시킴으로써 발생되는 사각파의 교류 전류로 이루어질 수도 있다. 즉, 전하 바이어스로서 충전 부재 또는 현상 부재에 인가되는 교류 전압의 파형은 전압값이 주기적으로 변동하기만 한다면 선택적일 수 있다.
5) 노출 수단
정전 잠상을 형성하기 위해 화상 베어링 부재의 표면을 노출시키기 위한 수단은 앞선 실시예에서 기술된 디지털 노출 수단에 기초한 레이저로만 제한되는 것은 아니다. LED와 같은 발광 소자, 또는 형광 발광 소자와 액정 셔터의 조합과 같은 통상의 아날로그 노출 수단일 수 있다. 즉, 목적한 화상의 광학 정보에 대응하는 정전 잠상을 형성할 수 있기만 한다면 관계없다는 것이다.
화상 베어링 부재는 정전 기록 기능을 갖는 유전체 부재로 구성될 수 있다. 이와 같은 유전체 부재의 경우, 유전체 부재의 표면은 선정된 극성과 선정된 전위로 균일하게 충전되고(1차 충전), 그 다음, 유전체 부재의 표면에 주어진 전하는 전하 제거침 헤드나 전자총을 사용하여 선택적으로 제거되어 표면상에 목적한 화상의 잠상을 기록 또는 형성한다.
6) 기록 매체
화상 베어링 부재로부터 토너 화상이 전송되는 기록 매체는 전송 드럼과 같은 중간 전송 부재로 구성될 수 있다.
7) 토너 입자 크기를 측정하기 위한 방법
토너의 입자 크기를 측정하기 위한 방법의 예는 다음과 같다. 측정 장치는 Coulter 카운터 TA-2(Coulter사의 제품)이다. 이 장치에, 토너 입자의 평균 직경 분포와 평균 체적 분포 값이 출력되는 인터페이스(니폰 가까꾸 세이끼의 제품)가 접속되며, 퍼스널 컴퓨터(캐논 CX-1)이 접속된다. 전해질 용액은 1%의 NaCl(제1 족의 염화 나트륨) 수용액이다.
측성시에, 바람직하게는 알킬벤젠 술폰산염으로 구성되는 0.1 - 5 ㎖의 계면 활성체가 분산제로서 100 - 150㎖의 언급한 전해질 용액에 첨가된다. 그 다음, 0.5 - 50 ㎎의 토너 입자가 첨가된다.
다음으로, 토너 입자가 떠 있는 전해질 용액이 초음파 분산 장치에 의해 약 1-3분간 처리된다. 그 다음, 입자 크기가 2 - 40 ㎛인 토너 입자들의 분포가 앞서 구경이 100 ㎛로 설정된 앞서 언급한 Coulter 카운터 TA-2를 사용하여 측정되고, 토너 입자들의 체적 평균 분포가 얻어진다. 마지막으로, 앞서 얻어진 토너 입자들의 체적 평균 분포로부터 토너 입자들의 체적 평균 입자 크기가 계산된다.
본 발명이 상세한 설명에서 공개된 구조를 참조하여 기술되었지만, 이것으로만 제한되는 것은 아니며, 어떠한 변형이나 수정도 첨부된 청구 범위의 영역 내에 벗어나지 않고 당업자에 의해 이루어질 수 있다는 것을 이해해야 한다.
충전 로울러, 섬유 브러쉬 등과 같은 간단한 충전 부재만을 이용하여 물체를 균일하게 충전시킬 수 있으며 오랜 기간동안 신뢰할 수 있다. 또한, 오존 발생이 없이 물체가 충전될 수 있도록 충전 부재에 인가된 전압이 감소되며, 값싼 충전 부재로 전하를 물체 내로 주입하고, 오존 생성물에 기인한 문제가 생기지 않는다.
더우기, 충전 잡음을 발생시키지 않는 콘택트형 충전 장치 및 충전 방법을 제공한다.

Claims (59)

  1. 충전 장치에 있어서,
    전압이 인가될 수 있으며, 피충전 부재(member to be charged)를 충전시키기 위한 충전 부재(charging member)
    를 포함하되,
    상기 충전 부재는
    상기 신축성 부재 및 닙(nip)에 있는 상기 피충전 부재의 표면들 간의 원주 속도차에 따라 이동되고, 상기 피충전 부재와 더불어 상기 닙을 형성하기 위한 신축성 부재(flexible member), 및
    상기 닙 내에 전기도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 충전 부재의 표면과 피충전 부재 간의 정적 마찰 계수는 상기 닙 내에 상기 입자가 있는 상태에서, 최대 2.5인 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 정적 마찰 계수는 적어도 0.1인 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 충전 부재에 전기도전성 입자를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 피충전 부재에 상기 전기도전성 입자를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1012ohm·cm의 체적 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  7. 제1항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1010ohm·cm의 체적 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 비자성(non-magnetic)인 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 10㎚ 이상, 20㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  10. 제1항에 있어서, 상기 충전 부재는, 상기 충전 부재 및 상기 피충전 부재의 표면들이 반대 방향으로 이동하는 방향으로 구동되는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  11. 제1항에 있어서, 상기 신축성 부재는 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  12. 제1항에 있어서, 상기 신축성 부재는 탄성 거품(foam)인 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  13. 선행하는 항들중의 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 부재는 상기 닙에 있는 상기 피충전 부재에 주입 충전(injection charging)을 수행하는 것을 특징으로 하는 충전 장치.
  14. 피충전 부재를 충전시키기 위한 충전 방법에 있어서,
    전압이 인가될 수 있으며, 신축성 부재를 갖는 충전 부재를 준비하는 단계;
    상기 신축성 부재와 상기 피충전 부재로 닙(nip)을 형성하는 단계;
    상기 닙에 전기도전성 입자를 공급하는 단계; 및
    또한, 상기 신축성 부재 및 상기 피충전 부재의 표면들 간의 속도차가 있는 속도로, 상기 전기도전성 입자가 상기 닙에 존재하는 상기 충전 부재를 이동시키는 단계
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제14항에 있어서, 상기 닙에 상기 입자들이 있는 상태에서, 상기 충전 부재 및 상기 피충전 부재의 표면들 간의 정적 마찰 계수는 최대 2.5인 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 정적 마찰 계수는 적어도 0.1인 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제14항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1012ohm·cm의 체적 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제14항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1010ohm·cm의 체적 저항률을 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제14항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 비자성인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제14항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 10㎚ 이상, 20㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제14항에 있어서, 상기 충전 부재는, 상기 충전 부재 및 상기 피충전 부재의 표면들이 반대 방향으로 이동하는 방향으로 구동되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제14항에 있어서, 상기 신축성 부재는 탄성 거품인 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제14항 내지 제22항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 부재는 상기 닙에 있는 상기 피충전 부재에 주입 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 방법.
  24. 화상 형성 장치의 메인 어셈블리(main assembly)에 대해 착탈가능하게 장착될 수 있는 프로세스 카트리지(process cartridge)에 있어서,
    화상을 띠기 위한 피충전 부재; 및
    전압이 인가될 수 있으며, 피충전 부재를 충전시키기 위한 충전 부재
    를 포함하되,
    상기 충전 부재는
    상기 신축성 부재 및 닙(nip)에 있는 상기 피충전 부재의 표면들 간의 원주 속도차에 따라 이동되고, 상기 피충전 부재를 갖는 상기 닙을 형성하기 위한 신축성 부재(flexible member), 및
    상기 닙 내의 전기도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  25. 제24항에 있어서, 상기 충전 부재의 표면과 피충전 부재 간의 정적 마찰 계수는, 상기 닙에 상기 입자가 있는 상태에서 최대 2.5인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  26. 제25항에 있어서, 상기 정적 마찰 계수는 적어도 0.1인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  27. 제24항에 있어서, 상기 충전 부재에 상기 전기도전성 입자를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  28. 제24항에 있어서, 상기 피충전 부재에 상기 전기도전성 입자를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  29. 제24항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1012ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  30. 제24항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1010ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  31. 제24항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 비자성인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  32. 제24항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 10㎚ 이상, 20㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  33. 제24항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 10㎚이상, 픽셀의 크기 이하의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  34. 제24항에 있어서, 상기 충전 부재는, 상기 충전 부재 및 상기 피충전 부재의 표면들이 반대 방향으로 이동하는 방향으로 구동되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  35. 제24항에 있어서, 상기 신축성 부재는 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  36. 제24항에 있어서, 상기 신축성 부재는 탄성 거품인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  37. 제24항 내지 제36항중 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 부재는 상기 닙에 있는 상기 피충전 부재에 주입 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  38. 제24항에 있어서, 상기 피충전 부재는 최대 1×1014ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 표면층이 제공되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  39. 제38항에 있어서, 상기 표면층은 적어도 1×109ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  40. 제39항에 있어서, 상기 피충전 부재는 상기 표면층 내부에 전자사진 감광층을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  41. 화상 형성 장치에 있어서,
    화상을 띠기 위한 피충전 부재; 및
    상기 피충전 부재 상에 화상을 형성하기 위한 수단
    을 포함하되,
    상기 화상 형성 수단은 전압이 인가될 수 있으며, 피충전 부재를 충전시키기 위한 충전 부재를 포함하고,
    상기 충전 부재는 상기 신축성 부재 및 닙(nip)에 있는 상기 피충전 부재의 표면들 간의 속도차에 따라 이동되고, 상기 피충전 부재와 더불어 상기 닙을 형성하기 위한 신축성 부재, 및
    상기 닙 내의 전기도전성 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  42. 제41항에 있어서, 상기 충전 부재의 표면과 상기 피충전 부재 간의 정적 마찰 계수는, 상기 닙에 상기 입자가 있는 상태에서, 최대 2.5인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  43. 제42항에 있어서, 상기 정적 마찰 계수는 적어도 0.1인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  44. 제41항에 있어서, 상기 충전 부재에 상기 전기도전성 입자를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  45. 제41항에 있어서, 상기 피충전 부재에 상기 전기도전성 입자를 공급하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  46. 제41항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1012ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  47. 제41항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 최대 1×1010ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  48. 제41항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 비자성인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  49. 제41항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 10㎚ 이상, 20㎛ 이하의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  50. 제41항에 있어서, 상기 전기도전성 입자는 10㎚ 이상, 픽셀의 크기 이하의 입자 크기를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  51. 제41항에 있어서, 상기 충전 부재는, 상기 충전 부재 및 상기 피충전 부재의 표면들이 반대 방향으로 이동하는 방향으로 구동되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  52. 제41항에 있어서, 상기 신축성 부재는 탄성 부재인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  53. 제41항에 있어서, 상기 신축성 부재는 탄성 거품인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  54. 제41항 내지 제53항중의 어느 한 항에 있어서, 상기 충전 부재는 상기 닙에 있는 상기 피충전 부재에 주입 충전을 수행하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  55. 제41항에 있어서, 상기 피충전 부재는 최대 1×1014ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 표면층이 제공되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  56. 제55항에 있어서, 상기 표면층은 적어도 1×109ohm·cm의 체적 저항율을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  57. 제56항에 있어서, 상기 피충전 부재는 상기 표면층 내부에 전자사진 감광층을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  58. 제41항에 있어서, 상기 화상 형성 수단은 토너를 사용하여 잠상(latent image)을 현상하기 위한 현상 수단을 포함하며, 상기 현상 수단은 상기 피충전 부재 상의 잔류 토너를 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  59. 제58항에 있어서, 상기 현상 수단은 현상 동작을 수행하면서 상기 토너를 제거할 수 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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Families Citing this family (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE69818124T2 (de) * 1997-03-05 2004-07-15 Canon K.K. Aufladungsvorrichtung, Aufladeverfahren, Kassette und Bilderzeugungsgerät
US6298205B1 (en) * 1998-09-01 2001-10-02 Canon Kabushiki Kaisha Charging apparatus which stores electrically conductive particles in granule form
JP3315653B2 (ja) * 1998-09-04 2002-08-19 キヤノン株式会社 帯電方法、帯電装置、画像形成装置、及びプロセスカートリッジ
US6337962B1 (en) * 1999-08-12 2002-01-08 Canon Kabushiki Kaisha Process cartridge and electrophotographic apparatus
EP1089132B1 (en) * 1999-09-30 2008-10-08 Canon Kabushiki Kaisha Method of producing a conducting member for an image forming apparatus
JP2001109230A (ja) 1999-10-08 2001-04-20 Canon Inc 画像形成装置
JP2001242684A (ja) 2000-03-01 2001-09-07 Canon Inc 画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP2002014523A (ja) * 2000-06-30 2002-01-18 Canon Inc 画像形成装置
JP2002023495A (ja) * 2000-07-12 2002-01-23 Canon Inc 画像形成装置
JP2002108058A (ja) 2000-10-02 2002-04-10 Canon Inc 画像形成装置
US6553199B2 (en) 2000-10-20 2003-04-22 Canon Kabushiki Kaisha Charging device, process cartridge and image forming apparatus
US6549742B1 (en) 2000-10-25 2003-04-15 Canon Kabushiki Kaisha Charging apparatus employing charging particles, and image forming apparatus employing such a charging apparatus
JP2002148838A (ja) 2000-11-15 2002-05-22 Canon Inc 画像形成装置及び画像形成方法
JP2002174944A (ja) 2000-12-08 2002-06-21 Canon Inc 画像形成装置
JP4708574B2 (ja) 2001-01-15 2011-06-22 キヤノン株式会社 画像形成装置
US6714746B2 (en) 2001-01-23 2004-03-30 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus rotationally driving image bearing member and contact electrifying member of process cartridge and process cartridge comprising image bearing member and contact electrifying member
JP3848097B2 (ja) * 2001-04-20 2006-11-22 キヤノン株式会社 帯電部材、帯電装置、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
JP2002328509A (ja) 2001-04-27 2002-11-15 Canon Inc 画像形成装置
JP2002328507A (ja) 2001-04-27 2002-11-15 Canon Inc 画像形成装置
US6947676B2 (en) * 2001-05-07 2005-09-20 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus and controlling method therefor determining state use of cartridge
JP2002333758A (ja) 2001-05-09 2002-11-22 Canon Inc 帯電装置
JP2003228237A (ja) 2002-02-01 2003-08-15 Canon Inc 画像形成装置
JP2003302812A (ja) * 2002-02-05 2003-10-24 Canon Inc 帯電装置、プロセスカートリッジ、及び画像形成装置
US6741824B2 (en) 2002-04-23 2004-05-25 Canon Kabushiki Kaisha Charging system, process cartridge and image forming apparatus
JP3854901B2 (ja) * 2002-06-20 2006-12-06 キヤノン株式会社 帯電装置及び画像形成装置
US20050038692A1 (en) * 2003-08-14 2005-02-17 Kane John Michael System and method for facilitating centralized candidate selection and monitoring subject participation in clinical trial studies
JP2005077967A (ja) * 2003-09-03 2005-03-24 Minolta Co Ltd 画像形成装置
JP2008111872A (ja) * 2006-10-27 2008-05-15 Ricoh Co Ltd 帯電組立体及びこれを用いた画像形成装置
US7965953B2 (en) * 2009-06-16 2011-06-21 Lexmark International, Inc. Electrode-based post nip field conditioning method and apparatus
JP2016004070A (ja) * 2014-06-13 2016-01-12 キヤノン株式会社 画像形成装置
EP3864467A4 (en) 2018-10-11 2022-04-27 Hewlett-Packard Development Company, L.P. CHARGE ROLLER GAP DETERMINATION

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4706320A (en) * 1985-12-04 1987-11-17 Xerox Corporation Electrostatic charging and cleaning brushes
JPS63149699A (ja) * 1986-12-15 1988-06-22 富士通株式会社 音声入出力装置
JPH0799442B2 (ja) * 1989-09-19 1995-10-25 キヤノン株式会社 接触帯電装置
JP3158491B2 (ja) * 1991-05-29 2001-04-23 ミノルタ株式会社 画像形成装置
DE69220313T2 (de) * 1991-09-27 1998-01-08 Bridgestone Corp Kontaktaufladegerät und Verfahren
JP3320756B2 (ja) 1991-11-28 2002-09-03 三菱化学株式会社 画像形成方法
JP3304379B2 (ja) 1992-02-26 2002-07-22 株式会社東芝 記録装置
JPH063921A (ja) * 1992-06-17 1994-01-14 Canon Inc 電子写真装置及びこの装置に着脱可能なプロセスカートリッジ
JPH0611948A (ja) 1992-06-26 1994-01-21 Nitto Denko Corp 電子写真機における接触帯電用電極
JP2912514B2 (ja) * 1992-07-06 1999-06-28 シャープ株式会社 接触帯電装置
JPH06250566A (ja) 1993-02-26 1994-09-09 Hitachi Metals Ltd 画像形成方法
JP3402727B2 (ja) * 1993-03-01 2003-05-06 キヤノン株式会社 帯電装置、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JPH07152222A (ja) * 1993-11-26 1995-06-16 Bridgestone Corp 帯電部材及び帯電装置
JP3429876B2 (ja) 1993-12-28 2003-07-28 株式会社リコー 電子写真装置
US5532795A (en) 1993-12-28 1996-07-02 Ricoh Company, Ltd. Method of and system for cleaning roller members
JP3103878B2 (ja) 1994-01-27 2000-10-30 鐘紡株式会社 チューブ容器搬送装置
US5579095A (en) * 1994-06-22 1996-11-26 Canon Kabushiki Kaisha Charging device
DE69525996T2 (de) * 1994-06-22 2002-09-19 Canon Kk Elektrophotographisches Gerät
JPH0862932A (ja) * 1994-08-22 1996-03-08 Mita Ind Co Ltd 感光体表面の接触帯電方法
JPH0954480A (ja) * 1995-03-06 1997-02-25 Minolta Co Ltd 帯電装置
US5754927A (en) * 1995-03-27 1998-05-19 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic charging brush having particular magnetic fields
JP3453473B2 (ja) * 1995-05-30 2003-10-06 キヤノン株式会社 発泡導電性ローラー、その製造方法及びそれを用いた電子写真装置
US5666606A (en) * 1995-06-08 1997-09-09 Canon Kabushiki Kaisha Image forming apparatus comprising contact type charging member
JPH0915935A (ja) 1995-06-30 1997-01-17 Canon Inc 画像形成装置
JPH09190046A (ja) 1996-01-08 1997-07-22 Canon Inc 画像形成装置
DE69818124T2 (de) * 1997-03-05 2004-07-15 Canon K.K. Aufladungsvorrichtung, Aufladeverfahren, Kassette und Bilderzeugungsgerät
US6081681A (en) 1997-03-05 2000-06-27 Canon Kabushiki Kaisha Charging device, charging method, process cartridge and image forming apparatus
DE69832747T2 (de) * 1997-03-05 2006-08-03 Canon K.K. Bilderzeugungsgerät

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