KR19990044995A

KR19990044995A - 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR19990044995A
Application number: KR1019980047101A
Authority: KR
Inventors: 고우이찌 하시모또; 아쯔시 다께다; 후미떼루 고미; 요시유끼 고미야
Original assignee: 미따라이 하지메; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1997-11-04
Filing date: 1998-11-04
Publication date: 1999-06-25
Also published as: EP0915387A3; EP0915387B9; EP0915387A2; DE69833473T2; EP0915387B1; JP3220670B2; CN1495554A; CN1216834A; JPH11143329A; CN1138184C; US6064837A; KR100282828B1; DE69833473D1

Abstract

화상을 보유하기 위한 화상 보유 부재(image bearing member), 화상 보유 부재에 접촉하여 화상 보유 부재를 대전시킬 수 있는 자기 브러시를 포함하며 전압이 인가되는 대전 수단, 및 대전 수단의 대전 극성과 동일한 극성의 토너를 이용하여, 대전 수단의 대전 동작에 의해 화상 보유 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상 위치에서 현상하기 위한 현상 수단 -상기 현상 수단은 상기 화상 보유 부재로부터 잔류 토너를 제거할 수 있음- 을 포함하며, 대전 수단에 AC 전압 및 DC 전압이 중첩된 형태의 진동 전압 인가시, 대전 수단에 의해 대전된 상기 화상 보유 부재의 영역이 상기 현상 위치에 있을 때, 현상 수단은 현상 동작을 중지하는 화상 형성 장치가 제공된다.

Description

화상 형성 장치

본 발명은 복사기, 프린터, 또는 팩시밀리 같은 화상 형성 장치에 관한 것이다. 더 상세하게는, 화상 형성 장치의 화상 보유 부재(image bearing member)와 접촉하여 배치될 수 있는 자기 브러시를 채용하는 대전 장치가 장착된 화상 형성 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 종래의 화상 형성 장치에서는 코로나 기반 대전 장치가 전기 사진 광감지 부재, 정전 기록 가능 유전체 부재 등과 같은 화상 보유 부재를 대전시키기 위한 부재로서 사용된다.

또한, 최근에는 접촉형 대전 장치가 실용화되었는데, 이는 오존을 적게 발생시키고, 전력 소모가 낮다는 등의 장점 때문이다. 이러한 접촉형 대전 장치는 전압이 인가되는 대전 수단을 화상 보유 장치와 접촉하여 배치시킴으로써, 화상 보유 부재, 즉 대전될 부재를 대전시키는 시스템을 채용한다. 이러한 장치들 중에서, 도전성 로울러를 사용하는 로울러 기반 대전 시스템을 채용하는 장치들이 신뢰도가 높기 때문에 선호되어 왔다.

그러나, 로울러 기반 대전 시스템의 경우, 화상 보유 부재는 대전 수단에서 화상 보유 장치로의 전기적 방전에 의해 대전된다. 그러므로, 화상 보유 부재가 수용하는 전기적 전하의 전위 레벨이 주변 환경의 변화에 따라 변한다는 문제점을 가진다.

따라서, 이러한 문제점을 해결하기 위한 노력이 있어 왔다. 예를 들어, 일본 특허 출원 제 66150/1993호 등은 주변 환경의 변화에 대해 상대적으로 내성을 가지는 대전 시스템을 개시하는데, 이에 따르면 도전성의 접촉형 대전 수단에 전압을 인가하여 전기적 전하들을 화상 보유 부재의 주변 표면 상에 존재하는 트랩에 주입시킴으로써 화상 보유 부재를 대전시킨다. 이러한 전하 주입 시스템은 주변 환경의 변화에 대해 상대적으로 무관하며 전기적 방전에도 의존하지 않는다. 그러므로, 화상 보유 부재를 대전시키기 위해 인가되는 전압의 전위 레벨이 화상 보유 부재가 대전될 전위 레벨 정도로만 높으면 되고, 화상 보유 부재의 수명을 감소시키는 오존을 발생시키지 않는다는 이점을 가진다.

도전성 접촉형 대전 수단으로는, 모피 브러시, 자기 브러시 등의 목록을 꼽을 수 있다. 그러나, 모피 브러시는 사용 회수가 증가하거나 또는 장시간 사용되지 않고 방치된 경우, 모피 브러시의 낱개의 털들이 망가져서 대전 성능이 저하된다는 문제점을 가지는 반면, 자기 브러시는 그러한 문제점을 가지지 않기 때문에 모피 브러시보다는 대전 성능면에서 보다 신뢰성이 있다.

도 11을 참조하면, 자기 브러시 기반 대전 장치의 슬리브(101) 상에 생성된 도전성 자기 입자(102)(하기에서, "자기 입자"로 칭함)를 광감지 부재(100)에 접촉하여 배치시킴으로써 드럼 형태의 건식 사진 광감지 부재(100)가 대전되는 화상 형성 장치에 있어서, 슬리브(101), 자기 입자(102), 및 광감지 부재(100) 사이에 형성된 전기 회로는 도 11에 도시된 저항기(R)와 콘덴서(C)로 구성된 직렬 전기 회로와 등가이다. 자기 입자에 기초하는 이상적인 전하 주입 공정에 있어서, 광감지 부재(100)의 주변 표면 상의 주어진 한 점이 자기 입자(102)에 접촉하여 있는 동안, 광감지 부재(100)의 주변 표면 상의 주어진 한 점에서의 전기 전위는 콘덴서(C)의 충전 시 인가된 전압의 전위 레벨과 실질적으로 동일한 레벨로까지 증가한다.

최근, 소형화 및 단순화, 그리고 폐기 토너 발생 방지 즉, 환경적인 관심 덕분에, 클리너가 없는 시스템이 실용화되었으며, 이는 화상 전사 후, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상에 잔류하는 토너 입자를 현상 장치에 의해 재생한다. 그러나, 자기 브러시 기반 대전 장치가 클리너 없는 화상 형성 장치 내의 대전 장치로서 사용되는 경우, 자기 입자로 이루어진 자기 브러시에 토너 입자가 혼합되어 자기 브러시의 전기적 저항을 점차로 증가시킨다. 더 상세하게는, 클리너 없는 화상 형성 장치에서, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상에 잔류하는 토너 입자는 자기 브러시 기반 대전 장치에 의해 일시적으로 재생되어, 선행 화상 형성 사이클에 의해 광감지 드럼(1)에 남겨진 화상 패턴을 소거한다. 결과적으로, 대전 장치의 저항은 증가한다.

결과적으로, 대전 닙(charging nip) 내에서는, 충분한 양의 전기적 전하가 자기 브러시로부터 광감지 드럼(1)으로 전달되지 않고, 그 결과 대전 닙을 통과한 후 광감지 드럼(1)의 주변 표면의 전위 레벨은 인가된 전압의 전위 레벨보다 낮아진다. (하기에서, 광감지 드럼(1)의 표면과 인가된 전압 간의 전위 레벨 차이는 "ΔV"로 언급한다.)

광감지 드럼(1)의 표면 전위 레벨을 검출하기 위한 수단 및 현상 바이어스를 제어하기 위한 수단이 없으면 광감지 드럼(1)의 표면 전위 레벨을 감소하기 때문에, 토너 입자는 광감지 드럼(1) 중 잠상의 백그라운드 부분에 대응하는 부분 즉, 포그가 발생하는 부분에 고착된다. 또한, 전술한 전위 레벨 차 ΔV가 큰 경우, 자기 입자는 광감지 드럼(1)의 주변 표면에 고착되어, 광감지 드럼(10)이 충분하게 대전되지 못하게 한다.

반면에, 자기 입자와의 접촉에 의해 자기 브러시에 혼합된 토너 입자에 광감지 드럼(1)의 표면 전위와 동일한 극성의 마찰 전하가 제공됨에 따라, 그들은 전술한 전위 레벨 차 ΔV에 의해 자기 브러시에서 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상으로 방출되고, 그 다음 현상 장치에 의해 재생된다. 더 상세하게는, 도 12를 참고하면, 화상 형성 장치는 현상 장치에 인가되는 DC 바이어스의 전위 레벨 Vdc가 광감지 드럼(1)의 표면 전위 레벨(대전 광감지 드럼(1) 내에 인가된 DC 바이어스 전위 레벨)에 비해 충분히 낮아서, 대전 장치(자기 브러시 기반 대전 장치)가 토너 입자를 방출하도록 구성된다. 자기 브러시에서 광감지 드럼(1)의 주변 표면으로 방출된 토너 입자는, 잠상의 어두운 부분에 대응하는 광감지 드럼(1)의 주변 표면 부분과 현상 장치에 인가되는 DC 전압 간의 전위 레벨 차 및 기계적 접촉에 의해 현상 장치 내로 재생된다.

전술한 전위 레벨 차 ΔV의 크기는 광감지 드럼(1)에 인가된 바이어스에 의존하고, 대전 바이어스가 DC 전압만으로 구성되어 있을 때보다는 AC 전압과 DC 전압으로 구성되어 있을 때 더 커지는 것으로 공지되어 있다. 이는 AC 전압이 인가되지 않을 때보다 AC 전압이 인가될 때, 자기 브러시 내의 자기 입자의 이동이 용이하기 때문인 것으로 생각된다. 즉, AC 전압의 인가는 자기 입자와 광감지 드럼(1) 간의 접촉 빈도를 증가시키고, 또한 자기 입자는 자기 입자가 속한 전기장이 강해질수록 자기 입자의 전기적 저항이 약해지는 특성을 가진다. 그러므로, AC 전압이 인가되면, 자기 입자는 보다 용이하게 대전된다. 자기 입자의 이러한 특성은 E.P. 제 766,146호에 개시되는 방법에서 사용된다. 이러한 방법에 따라, 화상이 형성되는 주기 동안에는 AC 전압 및 DC 전압으로 구성되는 혼합 바이어스가 인가되고, 토너 입자가 방출되는 주기 (예를 들어, 시트 간격 또는 화상 형성 후 회전 주기 등의 화상이 형성되지 않는 주기) 동안에는 DC 전압으로만 구성되는 바이어스가 인가되는 방식으로 두 개의 다른 바이어스를 사용함으로써, 대전 장치 내의 토너 밀도는 낮게 유지된다. 이러한 경우, 혼합 전압을 완전히 턴 오프하는 대신에, 토너 방출 주기 동안 AC 전압 및 DC 전압으로 구성되는 혼합 바이어스의 진폭을 단순히 감소시킴으로써 토너 입자를 방출시키는 것이 가능하다. 또한, 이러한 경우에서, 대전 공정 및 형상 공정의 종료를 설정하는 타이밍은 매우 중요한 역할을 하며, 특히 장치가 화상 형성 후 회전 주기 동안 토너 입자를 방출하도록 구성되는 경우에 특히 중요하다.

더 상세하게는, 광감지 드럼(1)을 대전시키기 위해 인가되는 충전 바이어스의 상태가 오프인 시점에 대응하는 광감지 드럼(1)의 주변 표면 부분이 현상 스테이션을 통과하기 전에, 현상 바이어스가 턴 오프되는 경우 및/또는 현상 슬리브의 회전이 정지되는 경우, 대전 장치로부터 방출된 모든 토너 입자가 현상 장치에 의해 재생되지는 못하며, 그 결과 화상 전사를 위한 대전 장치 (코로나 기반 대전 장치, 로울러 기반 대전 장치 등) 및/또는 전달 벨트가 재생되지 못한 토너 입자에 의해 오염된다. 결과적으로, 화상은 비적절하게 전사되고/되거나 저장 매체의 배면이 손상된다.

반면에, 광감지 드럼(1)을 대전시키기 위해 인가되는 대전 바이어스의 상태가 턴 오프인 시점에 대응하는 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상의 라인이 현상 스테이션을 통과하기 전에, 현상 바이어스가 턴 오프되는 경우 및/또는 현상 슬리브의 회전이 정지되는 경우, 현상 스테이션에는 토너 입자를 현상 장치에서 광감지 드럼으로 전달시키는 전기장이 발생하며, 그 결과 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 대전 바이어스가 턴 오프되는 시점에 대응하는 라인과 현상 바이어스가 턴 오프되는 시점에 대응하는 라인 사이의 영역 상에 다량의 토너 입자가 고착된다. 결과적으로, 화상은 부적절하게 전사되고, 저장 매체의 배면이 손상된다. 게다가, 광감지 드럼(1)의 주변 표면에 고착된 이러한 다량의 토너 입자는 대전 장치 내로 혼합되어, 대전 성능을 급격히 저하시킨다.

따라서, 화상 형성 장치는 대전 바이어스가 턴 오프되는 시점에 대응하는 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상의 라인이 현상 바이어스가 턴 오프되는 시점에 대응하는 라인과 정확하게 일치하도록 구성되어야만 한다. 그러나, 실제에 있어서, 바이어스 전원이 개시되는 데 소요되는 시간, 모터가 개시되는 데 소요되는 시간, 클러치 응답 시간, 광감지 드럼(1)의 원주 속도 등에 변동이 있기 때문에, 두 개의 라인이 항상 일치하도록 하는 것은 어렵다.

대전 바이어스의 DC 성분의 전위 레벨 및 현상 바이어스의 전위 레벨을 점차적으로 감소시킴으로써, 현상 스테이션 내에 포그의 발생 및 자기 입자의 고착을 방지한 후, 화상 형성 사이클을 종료하는 것이 가능하다. 그러나, 이러한 방법은 각각의 화상 형성 사이클을 종료하는 데 지나치게 많은 시간이 소요되기 때문에, 종이 걸림이 발생할 때 화상 형성 장치를 느리게 정지시킨다는 문제점을 가진다.

본 발명의 주 목적은 현상 처리가 종료된 후 화상 보유 부재의 주변 표면 상에 잔류하는 토너 입자의 양이 지극히 적은 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 자기 브러시 기반 대전 장치에서 화상 보유 부재로 전사된 토너 입자의 양의 지극히 적은 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상 처리의 종료시 현상 스테이션 내에 있을 화상 보유 부재의 영역이 대전 수단보다 먼저 대전되는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 현상 처리의 종료시 현상 스테이션 내에 있을 화상 보유 부재의 영역 상에 잔류하는 토너 입자의 양이 매우 적은 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 이러한 목적들 및 다른 목적들은 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 아래의 상세한 설명을 숙지함으로써 보다 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 형성 장치의 일반적인 구조를 도시하는 부분 개략도.

도 2는 본 발명의 제1 실시예에 따른 화상 형성 장치의 자기 브러시 기반 대전 장치의 일반적인 구조를 도시하는 부분 개략도.

도 3은 자기 입자의 저항을 측정하기 위한 장치의 개략도.

도 4는 광감지 드럼과 그 드럼에 인접한 소자 간의 위치 관계를 도시하는 개략적 단면도.

도 5는 제1 실시예에서의 화상 형성 후 회전 순서를 나타내는 그래프.

도 6은 제1 실시예에서의 회전 순서와 비교되는 화상 형성 후 회전 순서를 도시하는 그래프.

도 7은 제2 실시예에서의 화상 형성 후 회전 순서를 도시하는 그래프.

도 8은 제2 실시예에서의 회전 순서와 비교되는 화상 형성 후 회전 순서를 도시하는 그래프.

도 9는 제3 실시예에서의 화상 형성 후 회전 순서를 도시하는 그래프.

도 10은 제3 실시예에서의 회전 순서와 비교되는 화상 형성 후 회전 순서를 도시하는 그래프.

도 11은 자기 브러시 기반 대전 장치 및 광감지 드럼으로 구성되며 선행 회로와 등가인 전기 회로를 도시하는 개략도.

도 12는 토너 입자가 자기 브러시 기반 대전 장치로부터 방출되어 현상 장치에 의해 재생되는 원리를 도시하는 도면.

도 13은 본 발명에 따른 광감지 드럼의 표면 부분의 확대 단면도.

도 14는 본 발명의 제3 실시예에 따른 화상 형성 장치의 일반적인 구조를 도시하는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 광감지 드럼

2 : 슬리브

3 : 현상 장치

4 : 전사 장치

5 : 고정 장치

6 : 예비 노광 램프

13 : 자기 입자

36 : 도전성 브러시

이제, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조로 상세히 설명될 것이다.

제1 실시예

도 1은 본 실시예의 화상 형성 장치의 개략도로서, 그 일반적인 구조를 도시한다. 본 실시예에서의 화상 형성 장치는 화상 보유 부재를 대전시키기 위한 수단으로서 자기 브러시 기반 대전 장치를 채용하고, 클리너 없는 장치 즉, 종래의 화상 형성 장치에서는 통상적으로 광감지 드럼에 인접하여 화상 전사 스테이션의 하측 및/또는 대전 스테이션의 상측에 배치되던 전용 클리너가 장착되지 않은 장치이다.

이러한 화상 형성 장치에는 화살표 a로 표시된 방향으로 회전하는 드럼 형태의 건식 광감지 부재(1)(하기에서, "광감지 드럼"으로 칭함)가 장착된다. 또한, 자기 브러시 기반 대전 장치(2), 정전 잠상을 형성하기 위한 수단으로서의 노광 장치(도시되지 않음), 현상 장치(3), 전사 장치(4), 고정 장치(5), 및 광감지 드럼(1) 부근에 배치된 노광 수단으로서의 예비 노광 램프(6)가 장착된다.

본 실시예에서의 광감지 드럼(1)은 네가티브로 대전 가능한 유기 광도전체로 구성된다. 도 13에 도시된 바와 같이, 광감지 드럼(1)은 외경이 30㎜인 한 장의 알루미늄 드럼인 베이스 부재(1a) 및 5개의 기능층으로 구성된다. 광감지 드럼(1)은 150㎜/s의 속도(원주 속도)에서 화살표 a의 방향으로 회전 구동된다.

제1층(1b)은 약 20㎛ 두께의 언더코팅된 도전층으로, 베이스 드럼(1a) 상에 코팅되어 베이스 드럼(1a)의 결함을 수정하고, 노광 장치(도시되지 않음)로부터 방사된 레이저 빔(L)의 반사에 의해 야기되는 무와레 효과(moire effect)의 발생을 방지한다. 제2층(1c)은 포지티브 전하 주입 방지층으로, 포지티브 전하가 알루미늄 베이스 부재로부터 주입되는 것을 방지하고, 광감지 드럼(1)의 주변 표면에 주어진 네가티브 전하를 제거하는 역할을 한다. 이것은 약 1㎛ 두께이고, 수지(아밀란) 및 메톡실 나일론으로 구성된다. 이것의 전기 저항은 약 10⁶ohm·cm.로 조절되어 있다. 이것은 전술한 레이저 빔(L)에 노광될 때 한 쌍의 네가티브 및 포지티브 전하를 생성한다. 제4층(1e)은 히드라존이 확산된 폴리카보네이트 수지로 구성되는 전하 전달층이다. 즉, 제4층(1e)은 P형 반도체로 구성된다.

그러므로, 전하 보유층(1d)에 보유되는 포지티브 전하는 광감지 드럼(1)의 주변 표면에 전달되는 것이 허용되는 반면, 광감지 드럼(1)의 주변 표면에 주어진 네가티브 전하는 제4층(1e)을 통과하는 것이 허용되지 않는다. 제5층(1f)은 전하 주입층으로 약 3㎛ 두께이다. 이것은 바인더로서의 광경화 아크릴 수지 및 영역 내에 분산된 도전 입자(1g)로 구성된다. 본 실시예에서, 도전성 입자(1g)는 전기 저항을 감소시키기 위해 안티몬과 함께 주입된 산화 주석의 초미립자이다. 그들은 직경이 0.3㎛이고, 광 투과성이다. 바인더에 대한 산화 주석 입자의 중량비는 70%이다. 이러한 제5층(1f) 또는 전하 주입층(1f)의 전기 저항은 광감지 드럼(1)이 충분히 대전되고, 소위 유동 화상 효과(flowing image effect)가 방지될 수 있도록 1×10¹⁰~1×10¹⁴ohm·cm의 범위에 있는 것이 바람직하다. 본 실시예에서의 광감지 드럼(1)의 실질 체저항은 1×10¹¹ohm·cm였으며, 이는 High Resistance Meter 4329A(요꼬가와-휴렛 팩커드) 및 High Resistance Meter 4329A에 접속된 Resistivity Cell 16008A(요꼬가와 휴렛 팩커드)를 이용한 전하 주입층의 샘플 시트를 측정함으로써 얻어진 결과이다.

도 2를 참조하면, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)는 대전 장치 쉘(10), 자기 로울러(11), 슬리브(12), 도전성 자기 입자(13), 및 조절날(14)을 구비한다. 자기 로울러(11)는 고정되어 배치된다. 슬리브(12)는 비자기성 재료(예를 들어 스테인리스 스틸)로 형성되며, 자기 로울러(11) 부근에서 회전하도록 고정된다. 자기 입자(13)는 슬리브(12)의 주변 표면 상에 보유되고, 전기 전하를 광감지 드럼(1)에 주입하기 위해 광감지 드럼(1)에 접촉된다. 조절날(14)은 비자기성 재료(예를 들어 스테인리스 스틸)로 형성된다. 조절날(14)은 슬리브(12)의 주변 표면 상에 형성되는 자기 입자(13) 층의 두께를 조절한다.

슬리브(12)는 225㎜/sec의 원주 속도에서 광감지 드럼(1)과 같은 방향으로 회전한다. 조절날(14)은 조절날(14)의 팁과 슬리브(12)의 주변 표면 간의 간격이 900㎛가 되도록 배치된다.

자기 로울러(11)는 약 900 gauss의 자기 유도력을 가진 N극이 광감지 드럼(1)의 회전 방향 기준으로, 슬리브(12)와 광감지 드럼(1) 간의 거리가 가장 짧은 지점으로부터 10도 상측에 배치된다. 이 주극은 슬리브(12)와 광감지 드럼(1) 간의 거리가 가장 짧은 지점으로부터의 각 θ가 20도 상측 내지 10도 하측의 범위, 바람직하게는 광감지 드럼(1)의 회전 방향을 기준으로 상위 0 내지 15도의 범위 내에 있도록 배치되는 것이 바람직하다. 각 θ가 하측으로 전술한 범위를 벗어나는 경우, 자기 입자(13)는 주극 위치로 이끌려서 자기 입자(13)가 대전 닙의 하측에 모이게 하는 반면에, 각 θ가 상측으로 전술한 범위를 벗어나는 경우, 대전 닙을 통해 전사된 후 자기 입자가 전사되는 효율이 낮아져서 자기 입자(13)가 모이게 한다.

또한, 대전 닙에 대응하는 자기 극이 존재하지 않는 경우, 자기 입자(13)를 슬리브(12) 측으로 미는 힘은 약해지고, 이는 명백히 자기 입자(13)가 광감지 드럼(1)에 고착되는 것을 허용하는 경향이 있다. 전술한 대전 닙은, 광감지 드럼(1)이 대전된 때 자기 입자(13)가 광감지 드럼(1)과 접촉하는 영역을 의미함에 주의하자.

슬리브(12) 및 조절날(14)에는, 대전 바이어스 전원(15)으로부터의 대전 바이어스(DC 전압 및 AC 전압으로 이루어진 혼합 전압)가 인가된다. 대전 바이어스의 DC 성분의 전위 레벨은 광감지 드럼(1)의 필요한 표면 전위 레벨과 동일하게 설정된다. (본 실시예에서는 -700V)

대전 바이어스의 AC 성분의 피크 대 피크 전압(Vpp)은 100 - 2000V의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 300-1200V의 범위 내에 있으면 더욱 바람직하다. 피크 대 피크 전압(Vpp)이 100V 이하인 경우, AC 성분의 효과는 전하가 광감지 드럼(1) 상에 제공되는 균일도 및 광감지 드럼(1) 상의 전기적 대전의 개시를 향상시키는 측면에서 볼 때 근소한 것인 반면, 2000V 이상인 경우, 전술한 자기 입자(13)의 수집 및/또는 광감지 드럼(1)으로의 자기 입자(13)의 고착은 악화된다. AC 성분의 주파수에 관하여, 100-500㎐의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 더 바람직하게는 500-2000㎐ 범위 내에 있는 것이 좋다. 100㎐ 이하인 경우, 광감지 드럼(1)으로의 자기 입자(13)의 고착은 악화되며, 또한 광감지 드럼(1)이 대전되는 균일도 및 광감지 드럼(1)의 전기적 대전의 개시를 향상시키는 측면에서 볼 때, AC 성분의 효과는 근소한 것이다. 5000㎐ 이상인 경우에도, 광감지 드럼(1)이 대전되는 균일도 및 광감지 드럼(1) 상의 대전의 개시를 향상시키는 측면에서 볼 때, AC 성분의 효과는 근소한 것이다. AC 전압의 파형은 직각파, 삼각파, 사인파 등인 것이 바람직하다. AC 성분은 DC 전원의 출력을 주기적으로 변경시킴으로써 구성될 수 있다.

본 실시예에서, 대전 바이어스의 AC 성분의 피크 대 피크 전압(Vpp)은 화상 형성 동안 700V로 유지되고, 자기 입자(13)에 혼합된 토너 입자가 방출되는 동안에는 0V로 유지된다. 즉, 화상 영역에 대응하는 광감지 드럼(1)의 영역이 대전 스테이션에 있는 동안, -700V의 DC 전압 및 700V의 피크 대 피크 전압을 가지는 AC 전압으로 구성된 대전 바이어스가 인가되어, 인가된 DC 전압(-700V)과 광감지 드럼(1)이 대전될 전압 간의 전위 레벨 차 ΔV를 최소화한다. 반면에, 비화상 영역에 대응하는 광감지 드럼(1)의 영역 -예를 들어, 시트 간격에 대응하는 영역, 잠상의 백그라운드 부분에 대응하는 영역, 또는 화상 형성 후 회전에 대응하는 영역-이 대전 스테이션에 있는 동안에는, (AC 전압 없이) DC 전압(-700V)으로만 이루어진 대전 바이어스가 인가되어 전위 레벨 차 ΔV를 증가시킴으로써, 대전 장치에 혼합된 토너 입자가 광감지 드럼(1) 상으로 방출되게 한다. 대전 장치에 혼합된 토너 입자는 자기 브러시에 의해 네가티브 극성으로 마찰 전기적으로 대전되며, 그 결과 전위 레벨 차 ΔV에 의해 생성된 전기장의 기능에 의해 광감지 드럼(1) 상으로 방출된다.

본 실시예에서의 자기 입자(13)는 소결된 강자성 재료를 환원시킴으로써 얻어진 기질로 형성된다. 그러나, 수지와 강자성 재료를 혼합함으로써 얻어진 기질로 형성된 입자, 수지, 강자성 재료 및 도전성 탄소 등과 같은 전기 저항 조절기를 혼합함으로써 얻어진 기질로 형성된 입자, 및 표면 처리가 더해진다는 것을 제외하고는 선행 입자들과 실질적으로 동일한 입자들이 여기에 유사하게 사용될 수 있다. 자기 입자(13)는, 전하를 광감지 드럼(1)의 표층 내의 트랩에 양호하게 주입할 수 있고, 전류가 광감지 드럼(1) 상의 핀홀과 같은 결함에 수렴되어 자기 입자(13) 및 광감지 드럼(1)을 파손하는 것을 방지하는 역할을 할 수 있어야만 한다.

따라서, 자기 입자(13)의 전기 저항값은 1×10⁴- 1×10⁹ohm의 범위 내에 있는 것이 좋고, 1×10⁴- 1×10⁷ohm의 범위 내에 있는 것이 더 바람직하며, 1×10⁴- 1×10⁹ohm의 범위 내에 있으면 더욱 바람직하다. 자기 입자(13)의 전기 저항이 1×10⁴ohm 이하인 경우에는 핀홀 누설이 발생할 가능성이 있으며, 반면에 1×10⁹ohm을 초과하는 경우에는 전기적 전하가 양호하게 주입되지 못할 수 있다. 자기 입자(13)의 체저항값을 전술한 범위 내로 조절하기 위해, 자기 입자(13)의 체저항값은 1×10⁴- 1×10⁹ohm·cm.의 범위 내에 있는 것이 바람직하며, 1×10⁴- 1×10⁷ohm·cm의 범위 내에 있으면 더욱 바람직하다. 본 실시예에서는 1×10⁶의 체저항값을 가지는 자기 입자(13)가 사용된다.

도 3에 도시된 측정 장치를 이용하여 자기 입자(13)의 체저항값을 측정했다. 자기 입자(13)의 체저항값 측정에 있어서, 자기 입자(13)는 셀(20)에 채워지고, 주전극(21) 및 상부 전극(22)은 셀(20) 내에 채워진 자기 입자(13)에 접촉된다. 그 다음, 전압이 주 전극(21) 및 상부 전극(22) 간에 인가되고, 두 전극 사이를 흐르는 전류가 측정된다. 그 다음, 그 결과 얻어진 전류값으로부터 자기 입자(13)의 체저항값이 계산된다.

더 상세하게는, 본 실시예에서의 자기 입자(13)의 체저항값 측정에 있어서, 자기 입자(13)가 셀(20)에 채워질 때의 주변 상황은 온도가 23℃였고, 습기는 65%였다. 셀(20) 내에 채워진 자기 입자(13)와 전극(21 또는 22) 간의 접촉 영역의 크기 (S)는 2㎠였다. 셀(20) 내의 자기 입자(13) 층의 두께(d)는 1㎜였다. 상부 전극(22) 상에 배치되는 하중은 10㎏였고, 두 전극 간에 인가되는 전압은 100V였다. 동일한 도면에서, 참조 번호(23a 및 23b)는 절연체, 참조 번호(24)는 유도 링, 참조 번호(25)는 전류계, 참조 번호(26)는 전압계, 참조 번호(27)는 전압 안정화기를 각각 지시한다.

자기 입자(13)의 표면 오염에 의해 대전 성능이 저하되는 것을 방지하려는 관점에서, 자기 입자(13)의 평균 입자 직경을 측정함으로써 얻어지는 입자 크기 분포 곡선의 피크는 5-100㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

본 실시예의 현상 장치(3)는 두 가지 성분으로 이루어지는 현색제(T)를 사용하는 접촉형 현상 장치이다. 현상 장치(3)에는 내부에 자기 로울러(도시되지 않음)가 고정 배치되어 있고, 자유롭게 회전 가능한 현상 슬리브(30)가 장착된다. 현상 슬리브(30)가 회전하면, 현색제 콘테이너(31) 내에 포함된 현색제(T)는 현상 슬리브(30)의 주변 표면 상의 박막에 코팅된 후, 현상 스테이션으로 운반된다.

현색제(T)는 평균 직경이 8㎛이고 네가티브로 대전 가능한 비자기성 토너 입자 및 평균 직경이 50㎛이고 포지티브로 대전 가능한 자기성 운반 입자의 두 가지 성분으로 구성된다. 자기 운반자에 대한 토너 밀도는 5wt %이다. 본 실시예의 토너는 중합 반응에 의해 제조된다.

현상 슬리브(30)에는, 현상 바이어스 전원(32)으로부터 현상 바이어스가 인가된다. 현상 바이어스는 예를 들어 -400V인 DC 전압과 예를 들어 피크 대 피크 전압이 2000V이고 주파수가 2000㎐인 AC 전원으로 구성되는 혼합 전압이다.

본 실시예의 전사 장치(4)는 전사 바이어스 전원(33)이 접속된 코로나 기반 대전 장치이다. 전사 장치(4)는 코로나 기반 대전 장치 대신에 접촉형 대전 장치일 수 있다. 예를 들어, 전사 장치(4)는 대전 브러시, 도전 브러시 또는 전사 벨트 중의 하나와 전술한 부재들에 대향하여 배치된 도전성 브러시, 도전성 로울러 중 하나와의 조합일 수 있다.

예비 노광 램프(6)는, 광감지 드럼(1)의 회전 방향을 기준으로, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 뒤와 전사 장치(4)의 앞에 광감지 드럼(1)을 따라 배치된다. 광감지 드럼(1)의 주변 표면은 예비 노광 램프(6)로부터의 광에 노광된다. 노광 바이어스 전원(34)이 예비 노광 램프(6)에 접속된다.

대전 바이어스 전원(15), 현상 바이어스(32), 전사 바이어스 전원(33), 및 노광 바이어스 전원(34)를 턴 온 또는 턴 오프하기 위한 타이밍 즉, 적절한 바이어스들을 턴 온 또는 턴 오프하기 위한 타이밍은 제어 장치(35)(CPU)에 의해 제어된다.

다음으로, 전술한 화상 형성 장치의 화상 형성 동작이 설명될 것이다.

화상 형성에 있어서, 광감지 드럼(1)은 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 화살표 a의 방향으로 회전 구동되고, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)에 의해 약 -700V의 전위 레벨로 대전된다. 그 다음, 화상 신호로 변조된 레이저 노광 빔(L)이 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상에 방사된다. 결과적으로, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 레이저 빔(L)에 노광된 부분의 전위 레벨은 하강하여, 정전 잠상을 형성한다. 그러면, 네가티브로 대전된 토너 입자들이 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 레이저 빔(L)에 노광된 부분에 고착되어, 정전 잠상이 현상 장치(3)에 의해 역상으로 현상된다. 본 실시예의 화상 형성 장치는 광감지 드럼의 주변 표면이 대전될 전위 레벨과 현상 바이어스의 DC 성분 간의 전위 레벨 차가 200V 이하일 때는 포그가 발생하고, 차이가 350V 이상일 때는 현색제 운반자가 광감지 드럼(1)에 고착되는 특성을 나타내었다. 그러므로, 본 실시예에서, 현상 바이어스의 DC 성분의 전위 레벨은 -400V로 설정되었다.

광감지 드럼(1) 상의 토너 화상은 시트 공급 카세트(7)로부터 추출된 한 장의 종이와 같은 전사 재료(P)에 전사되고, 한 쌍의 시트 공급 로울러(8)에 의해 전사 장치(4)(코로나 기반 전사 장치)에 전사된다.

토너 화상이 전사되는 전사 재료(P)는 컨베이어 벨트(도시되지 않음)에 의해 토너 화상이 열적으로 전사 재료(P) 상에 고정되는 고정 장치(5)(열 로울러 기반 고정 장치)로 운반된다. 그 다음, 전사 재료(P)는 방전된다.

반면에, 잔류 토너 입자 즉, 전사되지 못하고 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상에 잔류하는 토너 입자는 자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 자기 브러시에 의해 일시적으로 재생된다. 그들은 일시적으로 자기 입자(13)에 혼합된다. 또한, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상의 주어진 한 점이 대전 스테이션에 들어가기 전에, 이 점의 전위 레벨은 전사 장치(4)와 자기 브러시 기반 대전 장치(2) 사이에 배치된 전술한 예비 노광 램프(6)에 의해 약 0V로 감소된다. 예비 노광 램프(6)를 사용하는 대신에, 도전성 브러시를 사용하여 동일한 결과를 얻을 수 있다. 도전성 브러시의 경우, 브러시는 광감지 드럼(1)에 접촉하여 배치되고, AC 바이어스, 광감지 드럼(1)의 표면 전위에 반대되는 극성을 가지는 DC 바이어스, 또는 광감지 드럼(1)의 표면 전위에 반대되는 극성을 가지는 DC 바이어스와 AC 바이어스로 이루어진 혼합 바이어스가 브러시에 공급된다.

잔류 토너 입자가 대전 장치(2)에 의해 재생되는 것과 동시에, 광감지 드럼(1)은 대전 장치(2)에 의해 대전된다. 대전 장치(2)에 의해 재생되는 토너 입자의 양이 증가함에 따라 즉, 대전 장치(2) 내의 자기 입자에 혼합된 토너 입자의 양이 증가함에 따라, 전술한 전위 레벨 차 ΔV는 AC 전압과 DC 전압의 혼합 전압이 인가되는 경우에도 증가한다. 결과적으로, 토너 입자는 대전 장치(2)에서 광감지 드럼(1) 상으로 점차적으로 방출된다. 그러나, 전술한 바와 같이, DC 전압만이 인가되는 경우보다 AC 전압과 DC 전압으로 이루어진 혼합 전압이 인가되는 경우에 전위 레벨 차 ΔV가 작다. 따라서, 대전 장치(2)로부터 방출되어 광감지 드럼(1) 상에 잔류하는 적은 양의 토너 입자를 가지고 광감지 드럼(1)이 노광되며, 정전 잠상이 그 위에 형성된다. 현상 스테이션에서, 현상 슬리브(30) 상의 토너 입자가 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 정전 잠상의 밝은 부분에 대응하는 영역에 고착되게 하는 전기장이 형성됨과 동시에, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 정전 잠상의 어두운 부분에 대응하는 영역 상의 토너 입자가 현상 슬리브(30)에 의해 재생되게 하는 전기장이 생성된다. 즉, 현상 장치(3)는 현상 동작과 클리닝 동작을 동시에 수행한다.

도 4는 광감지 드럼(1)에 인접하여 배치된 자기 브러시 기반 대전 장치(2), 현상 장치(3), 전사 장치(4), 및 예비 노광 램프(6)의 위치 즉, 전술한 화상 형성 동작 동안의 그들의 위치를 도시하는 도면이다. 또한 이 도면은 그들 간의 거리도 도시한다. 본 실시예에서, 광감지 드럼(1)의 주변 표면을 따르는 광감지 드럼(1)의 회전 방향으로, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)에서 현상 장치(3)까지의 거리(L1)는 40㎜이고, 광감지 드럼(1)의 주변 표면을 따르는 광감지 드럼(1)의 회전 방향으로, 예비 노광 램프(6)에서 현상 장치(3)까지의 거리(L2)는 50㎜이다. 광감지 드럼(1)의 회전 방향으로 광감지 드럼(1)의 주변 표면을 따라, 전사 장치(4)에서 현상 장치(3)까지의 거리(L3)는 75㎜이다. 광감지 드럼(1)의 회전 속도는 150㎜/sec이다. 그러므로, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상의 주어진 한 점이 거리(L1, L2 및 L3)를 이동하는 데 소요되는 시간은 각각 267㎳, 333㎳, 500㎳ 이다.

자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 슬리브(2)가 잔류 토너 입자가 1wt.%로 혼합된 자기 입자(13)를 보유하는 본 실시예의 화상 형성 장치에서, 광감지 드럼(1)은 각각의 화상 형성 사이클의 완료 후에 회전한다. 도 5는 본 실시예의 화상 형성 후 회전 순서를 도시하는 그래프이고, 도 6은 비교상의 후-회전 순서를 도시하는 그래프이다.

도 5를 참조하면, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 화상 영역이 될 영역의 대전이 종료됨과 동시에, 대전 바이어스의 AC 성분의 상태는 온에서 오프로 전환되고, 그 결과 자기 입자(13)에 혼합된 토너 입자(잔류 토너 입자)를 방출하기 시작한다. 그 다음, AC 성분의 상태는 다시 오프에서 온으로 전환된다. AC 성분의 상태가 오프에서 온으로 변하는 이러한 지점이 도면에서 기준 시점(0㎳)이다. 전술한 바와 같이, 광감지 드럼(1)의 주변 표면의 주어진 한 점이 대전 스테이션과 현상 스테이션 사이의 거리(L1)를 이동하는 데에는 267㎳가 소요되며, 따라서 제어 장치(35)(CPU)는 현상 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되기 전에 대전 바이어스의 DC 성분이 100㎳로 감소되는 방식으로 대전 바이어스 전원(15) 및 현상 바이어스 전원(32)을 제어한다. 따라서, 대전 바이어스의 DC 성분의 전위 레벨은 300㎳ 내에 700V에서 0V로 감소되어, 자기 입자(13)가 광감지 드럼(1)에 고착되는 것을 방지한다.

즉, 도 5에 도시된 후-회전 순서의 경우, 대전 바이어스의 AC 성분의 상태는 현상 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되기 전에 300㎳ 내에 온으로 다시 전환된다. 따라서, 현상 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되기보다 100㎳ 앞서 오프로 전환된다. 도 5의 경사진 라인 A는 광감지 드럼(1)의 주변 표면의 주어진 한 점이 대전 지점에 있게 되는 때의 점과 광감지 드럼(1)의 주변 표면의 주어진 동일한 점이 현상 지점에 있게 되는 때의 점을 연결하는 라인이다.

AC 성분이 턴 오프된 대전 전압이 인가되는 동안 즉, 대전 바이어스의 DC 성분만 인가되는 동안, 토너 입자는 광감지 드럼(1) 상으로 방출된다. 그러나, 토너 입자가 방출된 광감지 드럼(1)의 영역이 현상 스테이션에 있는 동안, 현상 바이어스의 상태는 온이고, 따라서 광감지 드럼(1) 중 현상 스테이션에 있는 영역 상의 토너 입자는 현상 장치 내에서 재생된다. 반면에, 대전 바이어스의 AC 및 DC 성분이 모두 대전 장치에 인가되는 동안, 토너 입자는 대전 장치로부터 거의 방출되지 않는다. 그러므로, AC 및 DC 성분의 상태가 모두 온인 동안 대전 스테이션을 통과하는 광감지 드럼(1)의 주변 표면의 영역 상에는 토너 입자가 거의 잔류하지 않는다.

또한, 대전 바이어스의 상태가 오프인 동안 대전 스테이션을 통과하는 광감지 드럼(1)의 영역 즉, 대전되지 않은 광감지 드럼(1)의 주변 표면의 영역이 현상 스테이션에 도달할 때, 현상 바이어스의 상태는 온에서 오프로 전환될 것이며, 따라서 현상 슬리브로부터의 토너 입자가 현상 스테이션에 있는 광감지 드럼(1)에 고착되게 하는 전기장이 현상 스테이션에 존재할 것이다. 따라서, 현상 장치로부터의 토너 입자는 현상 바이어스의 상태가 온에서 오프로 변할 때 현상 스테이션에 인접하는 광감지 드럼(1)의 영역 상에 잔류하는 것을 방지할 수 있다.

제어 장치(35)(CPU)는 예비 노광 바이어스 전원(34)에 의해 예비 노광 램프(6)에 인가되는 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점이 현상 바이어스가 온에서 오프로 전환되는 시점보다 적어도 L2/V 밀리세컨드 앞서도록 제어를 수행한다. 전술한 바와 같이, 참조 기호(L2)는 광감지 드럼(1)의 회전 방향으로 광감지 드럼(1)의 주변 표면을 따라 예비 노광 램프(6)에서 현상 장치(3)까지의 거리를 나타내고, 참조 기호(V)는 광감지 드럼(1)의 원주 속도(150㎜/sec)를 나타낸다.

광감지 드럼(1)의 영역 중 예비 노광 램프(6)에 노광된 영역과 예비 노광 램프(6)에 노광되지 않은 영역이 동일한 조건 하에서 대전되는 경우, 광감지 드럼(1)의 예비 노광 영역은 광감지 드럼(1)의 영역 중 노광되지 않은 영역이 대전되는 전위 레벨에 비해 낮은 전위 레벨로 대전된다. 즉, 광감지 드럼(1)의 예비 노광 영역과 광감지 드럼(1)을 대전시키기 위해 인가되는 전위 레벨 간의 전위 레벨 차 ΔV는 광감지 드럼(1)의 예비 노광되지 않은 영역과 광감지 드럼(1)을 대전시키기 위해 인가되는 전압의 전위 레벨 간의 전위 레벨 차 ΔV보다 커진다. 그러므로, 대전 장치로부터 광감지 드럼(1)의 예비 노광된 영역으로 방출되는 토너 입자의 양이 광감지 드럼(1)의 예비 노광되지 않은 영역으로 방출되는 토너 입자의 양보다 많다. 따라서, 대전 장치로부터 광감지 드럼(1)의 예비 노광된 영역으로 방출된 토너 입자가 현상 장치에 의해 재생되기 위해서는, 예비 노광 램프(6)의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점이 현상 장치의 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점보다 적어도 L2/V ㎳ 이전으로 설정되는 것이 바람직하다.

반면에, 도 6에 도시된 비교되는 후-회전 시퀀스의 경우에 있어서, 각각의 화상 형성 사이클의 완료 후에, 대전 바이어스의 AC 성분은 오프 상태로 유지되는 반면에, 대전 바이어스의 DC 성분은 300㎳ 내에 700V에서 0V로 점차적으로 감소하면서 온 상태로 유지된다. 그 다음, 광감지 드럼(1)의 회전은 대전 바이어스 300의 DC 성분의 인가 후 종료된다.

실험에서, 도 5에 도시된 본 발명에 따른 후-회전 순서의 경우에 있어서, 광감지 드럼(1)의 회전이 종료된 후 광감지 드럼(1) 상에는 잔류 토너 입자가 존재하지 않은 반면에, 도 6에 도시된 비교되는 후-회전 순서의 경우에서는, 대전 장치로부터 방출되었지만 현상 장치에 의해서 재생되지는 못한 토너 입자가 광감지 드럼(1) 중 광감지 드럼(1)의 회전 방향으로 약 12㎜의 폭으로 현상 라인의 하측 영역에서 발견되었다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 후-회전 동작 순서의 경우에 있어서, DC 전압 및 AC 전압으로 이루어진 혼합 대전 바이어스의 인가에 의해 대전된 광감지 드럼(1)의 주변 표면 영역이 현상 스테이션에 있는 동안, 현상 바이어스의 인가는 중지된다. 그러므로, 각각의 화상 형성 사이클이 종결된 후, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 슬리브(12) 상에 형성된 자기 입자(13)에 혼합되어 자기 입자(13) 속에 잔류하던 모든 토너 입자는 자기 입자(13) 속에서 방출되어 현상 장치(3)에 의해 완전히 재생된다.

제2 실시예

본 실시예에서의 화상 형성 장치는, 연속적인 화상 형성 동작 동안 즉, 단일 화상 형성 개시 신호가 입력된 후 화상이 여러 장의 전사 재료 시트에 차례로 전사되는 동안, 토너 입자가 광감지 드럼(1) 중 시트 간격에 대응하는 영역으로 방출된다는 점을 제외하고는 도 1에 도시된 제1 실시예에 도시된 장치와 실질적으로 동일하다. 본 실시예의 화상 형성 장치의 구조 및 화상 형성 동작 자체는 제1 실시예의 화상 형성 장치와 동일하다. 그러므로, 그 자세한 설명은 생략하도록 한다. 도 7은 토너 입자가 방출되는 동안 종이 걸림이 발생했을 때 후-회전을 종결시키기 위한 동작 순서를 나타내기 위한 그래프이고, 도 8은 동일한 종이 걸림 상황에서 후-회전을 종결시키기 위한 비교 상의 동작 순서이다.

도 7을 참조하면, 시트 간격에 대응하는 광감지 드럼(1)의 영역 상으로 토너 입자가 방출되는 동안, 대전 바이어스의 DC 성분 및 현상 바이어스는 온 상태로 유지된다. 종이 걸림이 검출되자마자, 대전 바이어스의 AC 성분의 상태는 오프에서 온으로 전환된다. (이 시점이 도면에서의 기준 시점(0㎳)임.) 따라서, 제어 장치(35)(CPU)는, 대전 바이어스의 AC 및 DC 성분의 상태가 기준 시점 후 200㎳ 동안 전환되고, AC 성분은 턴 오프되며, DC 성분은 300㎳ 내에 전위 레벨이 0V로 감소되도록 대전 바이어스 전원(15)을 제어한다. 제어 장치(35)는, 현상 바이어스의 인가가 기준 시점 후 300㎳ 내에 중지되도록 현상 바이어스 전원(32)을 제어한다.

반면에, 도 8에 도시된 비교되는 순서의 경우에 있어서, 대전 바이어스의 DC 성분의 인가는 종이 걸림의 검출과 동시에 시작되고, 현상 바이어스의 인가는 대전 바이어스의 DC 성분의 인가와 동시에 중지된다. 종이 걸림의 검출 이후, 대전 바이어스의 AC 성분은 오프 상태로 남아 있는다. 두 순서 모두에서, 광감지 드럼(1)의 회전은 대전 바이어스의 DC 성분의 인가가 중지되는 즉시 종료된다.

실험에서, 도 7에 도시된 종이 걸림시 후-회전 동작을 종료하기 위한 순서에 있어서, 광감지 드럼(1)의 회전이 종료된 후 광감지 드럼(1) 상에서는 토너 입자가 발견되지 않은 반면에, 도 8에 도시된 종이 걸림시 후-회전 동작을 종료하기 위한 비교되는 순서의 경우에 있어서, 광감지 드럼(1)의 회전이 종료한 후, 광감지 드럼(1) 중 자기 브러시 기반 대전 장치(2)와 현상 장치 사이의 영역에, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)로부터 방출되어 현상 장치(3)에 의해 재생되지 못한 토너 입자가 잔류했다.

전술한 바와 같이, 본 발명에 따라, 여러 장의 시트가 한 장씩 공급되는 화상 형성 동작 동안, 광감지 드럼(1) 중 시트 간격에 대응하는 영역 상에 토너 입자가 방출되는 경우에서도, 방출된 모든 토너 입자는 현상 장치(3)에 의해 재생된다.

제3 실시예

본 실시예에서, 후-회전 순서는 도 1에 도시된 제1 실시예의 화상 형성 장치에 장착된 예비 노광 램프(6) 대신에, 도 14에 도시된 도전성 브러시를 사용하여 수행된다. 본 실시예의 화상 형성 장치의 다른 구조 및 화상 형성 동작 자체는 제1 실시예의 화상 형성 장치와 동일하다. 이러한 도전성 브러시(36)는 광감지 드럼(1)의 주변 표면과 접촉하여 배치되는 한 묶음의 도전성 섬유로 이루어진다. 브러시(36)에는 브러시(36)에 접속된 바이어스 인가 전원(37)으로부터의 바이어스가 인가된다.

본 실시예의 화상 형성 장치는, 잔류 토너 입자가 도전성 브러시(36)와 광감지 드럼(1)의 주변 표면 사이의 접촉 영역을 통과할 때, 포지티브 전압 즉, 광감지 드럼(1)을 대전하는 대전 장치의 극성(토너 입자가 대전되는 정상 극성)에 반대되는 극성의 전압이 전원 장치(37)에 의해 도전성 브러시(36)에 인가되어, 잔류 토너 입자를 포지티브 극성으로 대전시킨다. 포지티브 극성으로 대전되고 나면, 잔류 토너 입자는 네가티브 전압이 인가된 대전 장치에 의해 일시적으로 취해진다. 따라서, 선행 화상 형성 사이클에 의해 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상에 남겨진 토너 화상 패턴 또는 메모리는 소거되어, 선행 화상 형성 사이클로부터의 토너 화상 패턴이 후속 화상 형성 사이클에 의해 형성되는 화상 내에 나타나는 것이 방지된다. 대전 장치의 자기 입자 속에 혼합된 잔류 자기 입자에 관하여서는, 자기 입자에 의해 마찰 전기적으로 네가티브 극성으로 대전되어, 광감지 드럼(1) 상으로 방출된다.

전술한 바와 같이, 본 실시예의 후-회전 순서에 있어서 광감지 드럼(1)은, 광감지 드럼(1)이 바이어스 -바이어스의 극성은 바이어스 인가 전원 장치(37)로부터 전술한 도전성 브러시(36)에 인가되는 대전 바이어스의 정상적인 극성에 반대됨- 를 인가함으로써 화상 형성을 위해 정상적으로 대전되는 극성에 반대되는 극성으로 대전된다. 그러므로, 대전 장치의 대전 성능이 자기 입자(13) 속에 잔류 토너 입자의 혼합으로 인해 저하되는 경우, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)에 의해 DC 전압 및 AC 전압으로 이루어진 혼합 대전 바이어스가 인가되는 경우에도 소량의 토너 입자가 방출된다. 도전성 브러시에 인가된 바이어스가 DC 전압에 더해 AC 전압으로 이루어진 혼합 바이어스인 경우 또는 AC 전압으로만 이루어진 바이어스인 경우(광감지 부재가 방전됨)에도, 상기와 동일한 결과가 예측될 수 있다.

도 9는 본 실시예의 후-회전 순서를 도시하는 그래프이며, 대전 바이어스(AC성분 및 DC 성분) 및 현상 바이어스가 턴 온 또는 턴 오프되는 시점은 제1 실시예에서와 동일하다. 또한, 본 실시예의 화상 형성 장치는, 제1 실시예에서와 같이 잔류 토너 입자가 1 wt%만큼 혼합된 자기 입자(13)가 보유될 슬리브(12)를 포함하는 자기 브러시 기반 대전 장치(2)를 탑재한다는 면에서 제1 실시예에서의 화상 형성 장치와 동일하다.

도 9를 참조하면, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 화상 형성 영역이 될 영역의 대전이 종료됨과 동시에, 자기 입자(13) 내에 혼합된 토너 입자의 방출을 개시하기 위해 대전 바이어스의 AC 성분의 인가는 중지된다. 그 후, 대전 바이어스의 AC 성분의 인가는 선정된 시점에서 다시 개시된다. 이러한 시점은 도 9에서 기준 시점(0㎳)으로 정의된다. 도전성 브러시(36)로의 바이어스 인가의 타이밍에 있어서, -200㎳, -50㎳ 및 기준 시점 후인 100㎳의 세 개의 다른 시점이 실험되었다. 도전성 브러시(36)로부터 대전 스테이션까지의 거리는 10㎜이다.

또한, 제어 장치(35)(CPU)는, 적어도 현상 바이어스가 턴 오프되기 L2/V 전에 도전성 브러시(36)로의 바이어스 인가가 중지되도록 제어를 수행한다. 이러한 경우에 있어서, 참조 기호(L2)는 광감지 드럼(1)의 회전 방향을 따라 도전성 브러시(36)로부터 현상 장치까지의 거리(50㎜)를 나타내고, 참조 기호(V)는 광감지 드럼(1)의 원주 속도(150㎜/sec)를 나타낸다. 그러므로, L2/V의 값은 333㎳이다.

화상 형성 장치가 각각의 화상 형성 사이클 후 도 9에 도시된 순서를 따라 동작된 실험에 있어서, 도전성 브러시(36)로의 바이어스 인가는 기준 시점으로부터 -200㎳ 또는 -50㎳에서 중지된 경우, 즉 도전성 브러시(36)에 인가되는 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점이 현상 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점보다 L2/V 이상 빠르도록 화상 형성 장치가 구성된 경우, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 슬리브(12) 상에 보유되는 자기 입자(13)로부터 방출된 토너 입자는 현상 장치(3)내로 완전히 재생되었다. 그러나, 도전성 브러시(36)에 인가된 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점이 기준 시점으로부터 100㎳ 후로 설정된 경우, 즉 도전성 브러시(36)에 인가되는 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점이 현상 바이어스의 상태가 온에서 오프로 전환되는 시점보다 L2/V 이하만큼 빠르도록 설정된 경우, 소량의 토너 입자가 광감지 드럼(1) 상에 잔류했다.

도전성 브러시(36)로의 바이어스가 오프 상태로 유지되는 경우와 비교할 때, 바이어스가 도전성 브러시(36)에 인가되는 경우, 광감지 드럼(1)은 방전되거나 또는 포지티브로 대전된다. 그러므로, 광감지 드럼이 대전 장치에 의해 대전되는 전위 레벨은 더 낮아진다. 따라서, 바이어스가 도전성 브러시에 인가되는 경우, 전위 레벨 차 ΔV는 더 커지고, 이는 대전 장치(2)에서 광감지 드럼(1) 상으로 방출되는 토너 입자의 양을 증가시키는 경향이 있다. 그러므로, 광감지 드럼(1) 상에 잔류하는 토너 입자의 양을 감소시키기 위해서, 도전성 브러시(36)에 인가되는 바이어스는 적어도 현상 바이어스가 턴 오프되기 L2/V 전에 턴 오프되도록 화상 형성 장치를 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 광감지 드럼(1) 중 도전성 브러시(36)에 인가되는 바이어스의 상태가 오프인 주기에 대응하는 영역이 현상 바이어스의 인가가 중지되는 현상 스테이션에 있도록 하기 때문이다.

전술한 바와 같이, 이러한 구성에 있어서도, 각각의 화상 형성 사이클 이후에 자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 슬리브(12) 상에 보유되는 자기 입자(13)로부터 방출되어 현상 장치(3)에 의해 재생되지 못하고 광감지 드럼(3) 상에 잔류하는 토너 입자는 감소될 수 있다.

제4 실시예

본 실시예의 후-회전 순서에 있어서, 도 1에 도시된 화상 형성 장치의 예비 노광 램프(6) 또는 도 14에 도시된 제3 실시예의 화상 형성 장치의 도전성 브러시(36)를 사용하는 대신에, 광감지 드럼(1)의 표면 전위 레벨은 포지티브 전압이 인가되는 도 1에 도시된 제1 실시예의 화상 형성 장치의 전사 장치(4)(전사 대전 장치)를 사용하여 리셋된다. 본 실시예에서, 다른 부분의 구성 및 화상 형성 동작 자체는 도 1에 도시된 화상 형성 장치와 동일하다.

도 10은 본 실시예의 후-회전 순서를 나타내는 그래프로서, 대전 바이어스(AC 성분 및 DC 성분)의 상태 및 현상 바이어스의 상태가 온과 오프 간에 전환되는 타이밍은 제1 실시예에서와 동일하다. 또한, 본 실시예의 화상 형성 장치에는, 제1 실시예의 화상 형성 장치와 같이, 잔류 토너가 1wt% 혼합된 자기 입자(13)가 보유되는 슬리브(12)를 포함하는 자기 브러시 기반 대전 장치(2)가 탑재된다.

도 10을 참조하면, 광감지 드럼(1)의 주변 표면 중 화상 형성 영역이 될 영역의 대전이 종료됨과 동시에, 자기 입자(13) 중에 혼합되어 있는 토너 입자(31)의 방출을 개시하기 위해, 대전 바이어스의 AC 성분 인가도 중지된다. 그 다음, 선정된 시점에서 대전 바이어스의 AC 성분의 인가가 다시 개시된다. 이러한 시점은 도 10에서 기준 시점(0㎳)으로 정의된다. 전사 장치(4)(전사 대전 장치)로의 바이어스 인가가 중지되는 시점에 관하여, -400㎳, -250㎳ 및 기준 시점 이후 100㎳의 세 개의 상이한 시점이 실험되었다. 전사 장치에서 대전 스테이션까지의 거리는 25㎜이다. 본 실시예의 화상 형성 장치는 화상 형성 동안의 전사 전류가 8-15㎂가 되도록 구성된다. 그러나, 토너 입자가 방출되는 동안, 메모리가 광감지 드럼(1)의 주변 표면 상에서 영향을 받는 것을 방지하기 위해서는, 전사 전류를 정상 전류 이하로 감소시키기 위한 제어를 수행하여야만 한다. 따라서, 본 실시예의 후-회전 순서 동안, 전사 전류를 5㎂로 하기 위한 제어가 수행된다.

또한, 제어 장치(35)(CPU)는 전사 바이어스 전원(33)에 의한 전사 장치(4)로의 바이어스의 인가가 적어도 현상 바이어스가 턴 오프되는 시점보다 L3/V만큼 빠르게 턴 오프되게 제어하도록 설정된다. 이러한 경우에서, 참조 기호(L3)는 광감지 드럼(1)의 주변 표면을 따라 광감지 드럼(1)의 회전 방향으로 전사 장치(4)로부터 현상 장치(3)까지의 거리(115㎜)를 나타내고, 참조 기호(V)는 광감지 드럼(1)의 원주 속도(150㎜/sec)를 나타낸다. 그러므로, L3/V의 값은 500㎳였다.

전술한 상황 하에서 수행된 실험에 있어서, 전사 장치(전사 대전 장치)로의 바이어스 인가가 기준 시점 이전의 -400㎳ 또는 -250㎳에 중지된 경우, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 슬리브(12) 상에 보유되는 자기 입자(13)에 혼합된 토너 입자는 각각의 화상 형성 사이클 후 현상 장치(3) 내로 완전하게 재생되었다. 그러나, 전사 장치(4)로의 바이어스 인가가 기준 시점 이후의 100㎳에서 종료된 경우, 소량의 토너 입자가 광감지 드럼(1) 상에 잔류했다.

상기의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예의 경우에 있어서도, 각각의 화상 형성 사이클 후, 자기 브러시 기반 대전 장치(2)의 슬리브(12) 상에 보유되는 자기 입자로부터 방출되었지만 현상 장치(3)에 의해 재생되지 못하고 광감지 드럼(1) 상에 잔류하는 토너 입자의 양을 감소시킬 수 있었다.

본 발명의 전술한 실시예들은 흑백 화상 형성 장치를 참조로 설명되었다. 그러나, 본 발명은 풀 컬러 화상 형성 장치에 대해서도 적용될 수 있다. 또한, 전술한 실시예들에 따르면, 대전 장치(2)에 인가되는 대전 바이어스의 AC 성분은 대전 장치(2)로부터의 토너 입자를 광감지 드럼(1) 상으로 방출하기 위해 턴 오프된다. 그러나, AC 성분을 턴 오프하는 대신에, 대전 바이어스의 AC 성분의 피크 대 피크 전압을 화상 형성 동안의 피크 대 피크 전압에 비해 감소시킴으로써도 동일한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명이 여기에 개시된 구조들을 참조로 설명되었지만, 본 발명은 개시된 상세한 설명으로만 국한되지 않으며, 이러한 응용들은 아래의 청구항들의 개선의 목적 또는 범위 내에 들 수 있는 변경 및 수정들을 모두 포함하도록 의도된 것이다.

본 발명에 따르면, 현상 처리가 종료된 후 화상 보유 부재의 주변 표면 상에 잔류하는 토너 입자의 양이 지극히 적고, 자기 브러시 기반 대전 장치에서 화상 보유 부재로 전달되는 토너 입자의 양도 지극히 적으며, 현상 처리의 종료시 현상 스테이션 내에 있을 화상 보유 부재의 영역이 대전 수단보다 먼저 대전되고, 현상 처리의 종료시 현상 스테이션 내에 있을 화상 보유 부재의 영역 상에 잔류하는 토너 입자의 양이 매우 적은 화상 형성 장치가 제공된다.

Claims

화상 형성 장치에 있어서,

화상을 보유하기 위한 화상 보유 부재(image bearing member);

전압이 인가되는 대전 수단(charging means) -상기 대전 수단은 상기 화상 보유 부재에 접촉하여 상기 화상 보유 부재를 대전시킬 수 있는 자기 브러시(magnetic brush)를 포함함-; 및

상기 대전 수단의 대전 극성과 동일한 극성의 토너를 이용하여, 상기 대전 수단의 대전 동작에 의해 상기 화상 보유 부재 상에 형성된 정전 화상(electrostatic image)을 현상 위치에 토너 화상으로 현상하기 위한 현상 수단 -상기 현상 수단은 상기 화상 보유 부재로부터 잔류 토너를 제거할 수 있음-

을 포함하며, 상기 대전 수단에 AC 전압 및 DC 전압이 중첩된 형태의 진동 전압을 인가한 때에 상기 대전 수단에 의해 대전된 상기 화상 보유 부재의 영역이여전히 상기 현상 위치에 있을 때, 상기 현상 수단이 현상 동작을 중지하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 대전 수단이 상기 화상 보유 부재의 한 영역을 화상 영역이 되도록 대전시킬 때, 상기 대전 수단에는 상기 진동 전압이 인가되는 화상 형성 장치.
제2항에 있어서, 상기 화상 보유 부재의 비화상 영역이 될 영역의 일부 중 적어도 한 영역이 상기 대전 수단의 대전 위치에 있을 때에는 상기 교류 전압이 상기 대전 수단에 인가되지 않는 화상 형성 장치.
제3항에 있어서, 화상 영역이 될 영역의 대전 완료 시 또는 대전 완료 후, 상기 교류 전압은 온 상태에서 오프 상태로 전환되는 화상 형성 장치.
제2항에 있어서, 상기 대전 수단에 인가된 상기 교류 전압의 피크 대 피크 전압은, 상기 화상 보유 부재의 비화상 영역이 될 영역의 일부 중 적어도 한 영역이 상기 대전 수단의 대전 위치에 있는 경우보다 상기 화상 보유 부재의 화상 영역이 될 영역의 일부 중 적어도 한 영역이 상기 대전 수단의 대전 위치에 있는 경우에 더 작은 화상 형성 장치.
제2항에 있어서, 상기 현상 수단의 현상 동작이 완료된 때, 상기 대전 수단이 상기 현상 위치에 있는 상기 화상 보유 부재의 한 영역을 대전시키는 동안 상기 대전 수단에 인가되는 상기 교류 전압의 피크 대 피크 전압은, 상기 대전 수단이 상기 화상 보유 부재의 한 영역을 화상 영역이 되도록 대전시키는 동안의 피크 대 피크 전압과 실질적으로 동일한 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 토너 화상을 상기 화상 보유 부재에서 전사 재료 상으로 전사시키기 위한 전사 수단(transfer means); 및

상기 화상 보유 부재를 방전시키기 위해, 상기 화상 보유 부재의 이동 방향을 기준으로, 상기 전사 수단의 하측 및 상기 대전 수단의 상측에 배치되는 방전 수단

을 더 포함하고, 상기 방전 수단의 방전 동작은 상기 현상 수단의 현상 동작의 종료보다 적어도 L2/V(sec) (여기에서 L2(㎜)는 상기 화상 보유 부재의 이동 방향을 따라 측정된 상기 방전 부재와 상기 현상 수단 간의 거리이고, V(㎜/sec)는 상기 화상 보유 부재의 원주 속도임) 전에 중지되는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 토너 화상을 상기 화상 보유 부재에서 전사 재료 상으로 전사시키기 위한 전사 수단; 및

상기 대전 수단 상에 잔류하는 잔류 토너에 상기 대전 수단의 대전 극성과 반대되는 극성의 전하를 공급하기 위해, 상기 화상 보유 부재의 이동 방향을 기준으로, 상기 전사 수단의 하측 및 상기 대전 수단의 상측에 배치되는 전하 공급 수단

을 더 포함하고, 상기 전하 공급 수단으로의 전압 인가는 상기 현상 수단의 현상 동작의 종료보다 적어도 L2/V(sec) (여기에서 L2(㎜)는 상기 화상 보유 부재의 이동 방향을 따라 측정된 상기 전하 공급 수단과 상기 현상 수단 간의 거리이고, V(㎜/sec)는 상기 화상 보유 부재의 원주 속도임) 전에 중지되는 화상 형성 장치.
제8항에 있어서, 상기 전하 공급 수단은 상기 화상 보유 부재에 접촉 가능한 도전성 브러시를 포함하고, 상기 대전 수단의 대전 극성과 반대되는 극성의 DC 전압, DC 성분없는 교류 전압, 또는 교류 및 DC 전압이 중첩된 형태인 진동 전압을 공급받는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 토너 화상을 상기 화상 보유 부재에서 전사 재료 상으로 전사시키기 위한 전사 수단을 더 포함하고, 상기 전사 수단으로의 전압 인가는 상기 현상 수단의 현상 동작 완료보다 적어도 L3/V(sec) (여기에서 L3(㎜)는 상기 화상 보유 부재의 이동 방향을 따라 측정한 상기 전사 수단과 상기 현상 부재 간의 거리이고, V(㎜/sec)는 상기 화상 보유 부재의 원주 속도임) 전에 중지되는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 화상 보유 부재는 1×10¹⁰내지 1×10¹⁴ohm·cm의 체적 저항을 가지는 표면층을 포함하는 화상 형성 장치.