KR20030057300A - 현상 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

현상 장치는 화상 담지 부재 상에 형성된 정전기 화상을 현상제로 현상하기 위하여 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 부재와, 현상제 이송 부재 상에 이송된 현상제의 양을 조절하기 위한 현상제 조절 부재와, 현상제 이송 부재와 현상제 조절 부재 사이의 전위차를 제어하여 전위차가 현상 작동에서 보다 현상제 이송 부재가 현상제를 이송할 때 비현상 작동의 적어도 일부에서 더 커지도록 하는 제어 수단을 포함한다.

Description

현상 장치 및 화상 형성 장치 {DEVELOPING APPARATUS AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 전자사진 또는 정전 기록 방법을 이용하는 복사기, 프린터 등의 화상 형성 장치에 관한 것이다. 이것은 또한 현상 장치 등을 이용하는 화상 형성 장치에 적합한 현상 장치에 관한 것이다.
종래에, 전자사진 또는 정전 기록 방법을 이용하는 전자사진과 같은, 도18에서 도시된 구조를 갖는 장치가 공지되어 있다. 도18은 기본 구조를 도시하기 위해, 종래 기술에 따른 화상 형성 장치의 실시예의 개략도이다.
화상 형성 장치의 경우에, 광전도성 드럼(100)은 화상 담지 부재로서 이용된다. 광전도성 드럼(100)은 예를 들어, 알루미늄으로 형성된 실린더형 기판, 및 실린더형 기판의 외주면 상에 피막된 (예를 들어, 유기 광전도성 층)광전도성 층을 포함한다. 이는 회전식으로 구동된다. 광전도성 드럼(100) 주위에 배치된 것은 광전도성 드럼(100)의 회전 방향으로 순서대로 열거하면, 대전 롤러(101), 도시되지 않은 레이저 비임 타입 주사 광 시스템, 현상 수단으로서 현상 장치(102), 전사 롤러(111) 및 세척기(109)이다.
광전도성 드럼(100)의 외주면이 대전 롤러(101)에 의해 균일하게 대전된 후, 도시되지 않은 광 시스템으로부터 주사 방식으로 투영된 레이저 광의 비임에 노출된다. 결과적으로, 정전 잠상은 광전도성 드럼(100)의 외주면 상에 형성된다. 정전 잠상은 현상 장치에서 토너(현상기)를 이용하여 가시화(현상)된다.
전사 매체(P)의 한 경우인 기록 매체는 도시되지 않은 시트 공급 개구를 통과해 화상 형성 장치의 주 조립체로 공급되고, 상술된 광전도성 드럼(100)의 외주면 영역으로 가시 화상(토너 화상)의 형성과 동시에 이송되며, 전사 롤러(111)는 가시 화상(토너 화상)이 전사 매체(P) 상으로 전사될 때 서로 사실상 접촉한다. 따라서, 전사 매체(P) 상의 화상은 정착 장치(110)에 의해 전사 매체(P)에 융착된다.
현상 장치(102)는 현상제 담지 부재로서 현상 롤러(108)와, 현상 롤러(103)에 대해 비자기성 단일 구성요소 토너(고유 극성에서 음)를 공급하기 위한 공급 롤러(105)와, 공급 롤러(105)의 인접부에 대한 용기 내에 토너를 운반하기 위한 교반 부재(106)와, 현상 롤러(103)의 외주면 상에 토너의 양을 조정하기 위한 현상제 양 조절 부재로서 현상 블레이드(104) 등을 포함한다.
현상 롤러(103)가 광전도성 드럼(100)과 접촉하여 위치되므로, 이는 탄성 물질로 형성된다. 현상 블레이드(104)는 현상 롤러(103)의 외주면에 대해 적은 양의 접촉 압력을 발생하는, 일편의 얇은 스프링 금속판의 탄성을 이용하여, 현상 롤러(103)의 외주면과 접촉하여 위치된다.
광전도성 드럼(100) 상에 현상 롤러(103)로부터 토너를 전사시키기 위해, 현상 롤러(103)가 소정의 전위 레벨로 대전되도록 현상 바이어스는 현상 바이어스 전력 공급원(107)으로부터 현상 롤러(103)로 공급된다. 게다가, 토너의 탄성 대전을 안정화하기 위해, 블레이드 바이어스 전력 공급원(108)은 현상 블레이드(104)와 접속되고, 블레이드 바이어스는 현상 블레이드(104)가 소정의 전위 레벨에 대전되도록 현상 블레이드(104)로 인가된다(일본 공개 특허 출원 05-011599). 예를 들어, 현상 바이어스(107)와 전위가 일치하는 것 및 현상 바이어스(107)와 전위가 상이한 것 등 다양한 블레이드 바이어스 전력 공급원(108)이 있다.
상술된 바와 같이, (이하에서 종래 화상 형성 장치에 관해 언급될 수 있는)종래 기술에 따른 화상 형성 장치의 경우에, 고정된 DC 바이어스 또는 AC 바이어스는 토너가 피막되는 방식 등, 전기 대전에 관해 토너를 안정화하려는 시도에서 현상 블레이드(104)로 인가된다.
그러나, 종래 화상 장치의 경우에, 토너가 산란하는 것을 방지하고, 역전 토너가 현상 블레이드 상에서 고화되는 것을 방지하며, 또한 토너가 현상 블레이드로 그 자체를 융착하는 것을 방지하는 동안 토너 피막을 안정화하는 것은 어렵다.
예를 들어, 화상 형성 작동이 종래 화상 형성 장치 중의 하나를 이용하여 수행될 때, 다음 문제는 관찰될 수 있다.
먼저, 현상 바이어스 전력 공급원(107)의 전위가 블레이드 바이어스 전력 공급원(108)의 전위와 동일하게 될 때, 대략 1,000 부를 형성하고 난 후, 화상 형성 장치는 불규칙한 밀도로 화상을 형성하기 시작했으며, 특히, 원하지 않는 수직 줄무늬를 갖는 화상이 그 망판 영역을 가로질러 줄무늬를 긋는다. 화상의 수직 줄무늬와 유사한 줄무늬는 현상 롤러(103)의 회전 방향에 대해, 현상 블레이드(104)에 관해서 바로 하류측 상의, 현상 롤러(103)의 외주면의 일부에서 또한 발견된다.
토너 응집체가 현상 블레이드(104)의 영역(a, 현상 롤러(103)의 회전 방향에 대해서, 현상 블레이드(104) 및 현상 롤러(103) 사이의 접촉 영역의 하류 가장자리에 인접한 영역)에 융착된다. 명백하게, 위치가 현상 블레이드(104)에 융착된 토너 응집체의 위치와 상응하게, 토너 층에서 토너 입자는 응집체에 의해 차단된다. 결과적으로, 현상 롤러(103)의 외주면 상에 토너층은 더 얇고, 토너 응집체를 갖는 현상 블레이드(104)의 영역에 대한 위치에 상응하는 영역을 가로지르며, 따라서 화상은 원하지 않는 수직 줄무늬의 형태로 변칙적인 밀도를 갖는 효과가 있다.
상술된 문제점의 원인은 토너 입자가 현상 블레이드에 대해 응집체로 융착될 때 공정을 도시하기 위한 개략도인 도19를 참조하여 기술될 것이다. 기준 코드(T)에 의해 디자인된 것은 비자기성의 단일 구성요소 토너 입자가 음으로 대전된다. 현상제는 토너 입자(T)의 혼합 및 보조 입자로서 외부 첨가 입자(G1)이다.
현상 롤러(103)의 외주면 상에 담지된 토너 입자는 음으로 대전된 입자이다. 일반적 환경에서, 현상 블레이드(104)가 지나간 후, 현상 롤러(103)의 외주면 상의 토너 층의 전위는 (트렉 코포레이션 리미티드(Treck Co., Ltd.)의 전위차계 모델 1334 표면에 측정된) 대략 -20 V 내지 -50 V의 범위 내에 있다. 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이의 접촉 영역에서, 현상 블레이드(104)의 표면은 토너 입자에 의해 일정하게 마찰된다. 따라서, 외부 첨가 입자는 현상 블레이드(104)의 표면에 여전히 부착될 수 없다.
그러나, 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이의 접촉 영역의 하류측면 상의(도면에서 영역(a)), 토너 층 및 현상 블레이드(104)의 표면 사이의 거리는 전위 경도를 생성하여 점차 증가한다.
즉, 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104)가 비록 여전히 동일한 전위이더라도, 현상 롤러(103) 상의 토너 층에서 음으로 대전된 토너 입자의 전위로 인해, 현상 롤러(103)의 외주면 상의 토너 층의 표면부는 현상 블레이드(104)보다 음 전위가 더 크게 된다.
따라서, 토너 층의 표면부에서 음으로 대전된 외부 첨가 입자(G1)는 층으로부터 이격되고, 현상 블레이드(104)의 표면 영역(a)에 부착한다. 현상 블레이드(104)의 표면 영역(a)에 부착한 외부 첨가 입자(G1)의 양은 화상 형성 장치의 가중 이용이 증가함에 따라 점차 증가하고, 현상 블레이드(104)의 표면의 외관상 거칠기가 실질적으로 증가한다.
그 후, 현상 블레이드(104)의 거친면은 토너층에 의해 마찰된다. 결과적으로, 토너 층에서 토너 입자의 일부는 마찰열에 의해 현상 블레이드(104)의 표면에 대해 응집체로 융착된다. 이것은 현상 블레이드(104)의 표면에 대해 토너 입자의 응집체에서 융착을 지지하는 이론이다.
일본 공개 특허 출원 제05-011599호에서 개시된 종래 화상 형성 장치의 경우에, 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이의 대략 100 V의 전위차를 발생하하고, -300 V의 전압은 현상 바이어스 전력 공급원(107)으로부터 현상 롤러(103)로 일정하게 공급되고, -400 V의 전압은 블레이드 바이어스 전력 공급원(108)으로부터 현상 블레이드(104)로 공급된다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가 입자(G1)는 토너 층이 갖는 전기적 대전에도 불구하고, 토너 표면으로부터 이격하지 않는다.
그러나, 전위차가 일분 공개 특허 출원 제05-011599호에서 개시된 바와 같이 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이에 제공될 때, 다음 문제가 발생한다.
예를 들어, 대략 1,500 카피를 형성한 후에, 화상 형성 장치는 고체 영역을 가로질러 낮은 밀도 및/또는 원하지 않는 수직 줄무늬를 만드는 카피를 형성하기 시작한다. 이러한 문제점은 현상 롤러(103)의 회전 방향에 대하여, 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이의 접촉 영역의 바로 하류측면 상에, 현상 롤러(103)의 외주면 부분에 또한 발생한다.
현상 블레이드(104)의 시각적 실험은, 비록 융착되지 않더라도, 토너 입자가 현상 블레이드(104) 및 형상 롤러(103) 사이의 접촉 영역의 상류 가장자리에 인접한 영역) 영역(b)의 전체에 부착된 것이 드러난 문제점의 원인을 찾도록 수행되지만, 공기 브러쉬 등의 이용과 이격하여 송풍하는 것이 불가능하도록 충분히 빠르게 부착된다. 토너 입자는 현상 블레이드(104)의 영역(b)에 부착된 토너 입자의 응집체에 의해 막힌다. 따라서, 토너 층은 응집체에 대한 위치에 상응하는 영역 상에서 더 얇아지고, 따라서 화상은 수직 줄무늬의 형태로 밀도 변칙이 생기는 효과가 발생한다.
다음으로, 도19에 관하여, 현상 롤러(103, -300 V) 및 현상 블레이드(104, -400 V)의 전위 변화의 효과는 구체적으로 기술된다.
공급 롤러(105)에 의해 마찰전기의 대전이 주어진 토너 입자가 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이의 접촉 영역의 상부 가장자리에 인접한 영역(영역(b)의 인접부)에 도착함에 따라, 토너 층에서 역전 토너 입자(양으로 대전된 토너 입자)는 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이의 전위차로 인해 현상 블레이드(104)의 표면 영역(b)으로 유인된다. 현상 롤러(103) 및 현상 블레이드(104) 사이의 전위차가 커질수록, 역전 토너 입자 및 현상 블레이드(104)의 표면 사이의 유인이 커진다. 따라서, 현상 블레이드(104)에 대한 토너 입자의 원하지 않는 고체 부착에 관하여, 영역(b)이 최악이다.
영역(b)에 고화하여 부착된 토너 입자의 양이 증가함에 따라, 현상 롤러(103)의 회전에 의해 영역(b)의 방향으로 이동된 토너 입자는 현상 블레이드(104)의 영역(b)에 부착된 토너 입자에 의해 막힌다. 결과적으로, 현상 블레이드(104)의 영역(b)에 부착된 토너 입자의 응집체에 대한 위치에 상응하는 영역을 가로질러, 현상 롤러(103)의 외주면 상의 토너 층은 더 얇아지고, 화상이 고체 영역을 가로질러 낮은 밀도인 효과를 발생한다. 게다가, 현상 블레이드(104)의 영역(b)에 부착된 토너 입자에 의한 양이 길이 방향에 관하여 균등하지 않으므로, 고체 영역의 밀도에서 감소뿐만 아니라, 원하지 않는 수직 줄무늬를 발생한다.
이러한 문제는 고유 극성에서 음인 외부 첨가제(G1)(이하 음의 외부 첨가제로서 언급됨)에 더하여 고유 극성에서 양인 외부 첨가제(G2)가 보조 미립자 첨가제로서 토너 안으로 혼합될 때 특히 현저하게 된다. 고유 극성에서 양인 외부 첨가제 입자(G2)(이하 양의 외부 첨가제로서 언급됨)는 토너의 전기 대전을 안정화시키고 토너의 안정화 등을 조절하기 위해 토너 입자의 혼합물과 고유 극성에서 음인 외부 첨가제에 종종 첨가된다. 고유 극성에서 양인 외부 첨가제 입자(G2)는 전술한 역 토너 입자와 동일한 유형으로 이동한다. 따라서, 그들은 역 토너 입자와 마찬가지로 영역(b), 현상 롤러(103)와 현상 블레이드(104) 사이의 접촉 영역 근처의 현상 블레이드(104)의 부분, 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(104)의 자유 단부 측면 상에 부착되고, 고상 영역을 가로질러 밀도가 낮은 화상의 형성에 원인이되고, 및/또는 원하지 않은 수직 줄무늬를 갖는다.
더욱이, 토너층의 표면 전위 레벨은 화상 형성 장치가 작동되는 환경의 조건에 영향을 받고, 즉 습도가 증가함에 따라 증가하고 습도가 감소함에 따라 감소한다. 따라서, 현상 블레이드(104)에 인가된 전압은 정확하게 제어되어야 한다.
일본 공개 공보 특허 출원 제58-153972호에 개시된 바와 같이 AC 바이어스가 현상 블레이드(104)에 계속해서 인가될 때 토너 클라우드(cloud)가 AC 바이어스에 의해 영역(a), 즉 현상 롤러(103)와 현상 블레이드(104) 사이의 접촉 영역의 바로 하류 측면 상의 영역에서 발생된다. 토너 클라우드의 발생은 토너 입자의 무익한 분산을 가져오고, 장치 내부를 오염시킨다. 또한, AC 바이어스가 현상 블레이드(104)에 인가될 때 현상 롤러(103)와 현상 블레이드(104) 사이의 접촉때문에 "발작 소음(attack noises)"이 AC 바이어스에 의해 발생된다.
비자기성 단일 구성요소 토너를 사용한 종래의 화상 형성 장치의 경우에, 토너는 때때로 현상 장치로부터 누출되고 기록 매체면을 오염시킨다. 특히, 블레이드 바이어스 전력 공급원과 현상 바이어스 전력 공급원이 전위에서 동일하게 되는 종래 장치의 경우에, 토너 누출의 표시가 현저하였다. 더욱이, 비자기성 단일 구성요소 토너, 구형도가 높은 입자의 사용은 도트 재생산성에서 우수한 화상 형성을 가져올 수 있지만 높은 토너 유동성때문에 더욱 빈번한 토너 누출을 가져왔다.
이러한 토너 누출은 다음의 이유때문에 발생한다고 여겨진다.
토너 입자는 토너 입자와 현상 롤러(103) 사이의 물리적인 인력 및 토너 입자의 전기 대전때문에 현상 롤러(103) 상에 생겨 그 곳에 부착되어 유지된다. 따라서, 토너 입자가 전기 대전 양에서 균일하지 않을 때, 즉, 토너층이 더 작은 양의 전기 대전을 갖는 토너 입자와 더 큰 양의 전기 대전을 갖는 토너 입자를 함유할 때 더 작은 양의 전기 대전을 갖는 토너 입자는 더 큰 양의 전기 대전을 갖는 토너 입자만큼 현상 롤러(103)에 단단히 유지되지 않고, 따라서 그들은 누출한다.
더 작은 양의 전기 대전을 갖는 누출된 토너 입자의 상세한 설명은 누출된 토너 입자가 역 토너 입자, 즉 양으로 대전된 토너 입자와 보통의 토너 입자, 즉, 음으로 대전된 토너 입자의 응집체라는 것을 나타낸다.
본 발명의 주요 목적은 현상제가 현상제 조절 부재에 고상으로 부착되거나 융착되지 않는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 현상제가 현상제 담지 부재 상에 생긴 양이 일정하게 유지되는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 현상제가 화상 형성동안 누출되지 않는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 오랜 시간동안 불충분한 밀도 및 원하지 않는 수직 줄무늬가 없는 화상을 신뢰성있게 형성할 수 있는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 이러한 및 다른 목적, 특징 및 장점은 첨부 도면과 함께 취해서 본 발명의 양호한 실시예의 다음의 설명을 고려할 때 더욱 명백할 것이다.
도1은 본 발명의 제1 실시예에서 화상 형성 순서의 블록도.
도2는 본 발명의 제1 실시예에서 화상 형성 장치의 개략도.
도3은 롤러의 표면 저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도4는 롤러의 벌크 저항을 측정하는 방법을 설명하기 위한 도면.
도5는 본 발명의 제2 실시예에서 화상 형성 장치의 개략도.
도6은 본 발명의 제2 실시예에서 화상 형성 순서의 블록도.
도7은 본 발명의 제2 실시예에서 형상 카트리지의 개략 단면도.
도8은 본 발명의 제3 실시예에서 화상 형성 장치의 개략도.
도9는 본 발명의 제3 실시예에서 현상 블레이드 회복 작동의 순서도.
도10은 본 발명의 제4 실시예에서 화상 형성 순서의 블록도.
도11은 본 발명의 제4 실시예에서 화상 형성 장치의 개략도.
도12는 본 발명의 제4 실시예에서 화상 형성 장치의 변경된 버전의 개략도.
도13은 본 발명의 제5 실시예에서 화상 형성 순서의 블록도.
도14는 본 발명의 제6 실시예에서 화상 형성 장치의 개략도.
도15는 본 발명의 제6 실시예에서 현상 카트리지의 개략 단면도.
도16은 본 발명의 제6 실시예에서 화상 형성 순서의 블록도.
도17은 현상 롤러 상의 토너층의 결점을 설명하기 위한 개략도.
도18은 종래 기술에 따른 전형적 화상 형성 장치의 개략도.
도19는 종래 기술에 따른 현상 장치의 현상 블레이드로 토너 입자의 융착을 설명하기 위한 개략도.
도20은 본 발명의 제8 실시예에서 화상 형성 순서의 블록도.
도21은 본 발명의 제9 실시예에서 화상 형성 순서의 블록도.
도22는 본 발명의 제10 실시예에서 전압 감쇠 지연 회로의 블록도.
도23은 본 발명의 제11 실시예에서 전압 감쇠 지연 회로의 블록도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1:감광 드럼
5:전사 롤러
6:세척 수단
7:정착 장치
8:현상 롤러
9:현상 블레이드
22:현상 장치
24:중간 전사 부재
41:블레이드 바이어스 접촉부
47:전압 감쇠 지연 수단
이하, 본 발명에 따른 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지의 양호한 실시예는 첨부된 도면을 참고하여 상세히 설명된다.
종래 화상 형성 장치의 경우에, 토너층 및 그 내의 토너 입자들은 고정된 DC 바이어스 또는 AC 바이어스의 인가에 의해 토너 입자에 부과된 전기 대전과 같은 그 특성치에서 안정화된다. 그러나, 종래의 화상 형성 장치는 내부의 토너 입자가 분산되는 것을 방지하고, 역 토너 입자가 현상 블레이드에 고상으로 부착되는 것을 방지하고, 또한 그 내부의 토너 입자가 현상 블레이드에 융착되는 것을 방지하지만, 토너 코팅을 안정화시키는 것이 어렵다.
이 실시예는 현상 롤러(현상제 담지 부재)가 화상 형성 기간(현상 기간)동안 회전되고, 현상 롤러 및 현상 블레이드(현상제 조절 부재)가 대략 동일 전위에서 유지되지만, 반면에 적어도 일부의 비화상 형성 기간(비현상 기간), 즉 화상이 형성되지 않는 기간동안 (화상이 현상되지 않는 동안) 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전위차가 제공되도록 제어가 실행된다는 점에서 특징이 있다. 다시 말해, 현상 블레이드에 부착된 외부 첨가 입자가 비화상 형성 기간동안 제거되고, 현상 블레이드는 비화상 형성 기간동안 회복된다.
적어도 일부의 비화상 형성 기간동안 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 소정 양의 전위차를 생성할 때 현상 블레이드의 전위는 극성에서 현상제와 동일한 측면에 현상 롤러와 현상 블레이드를 유지시키면서 현상 블레이드의 전위를 증가시킴으로써 현상 롤러의 전위보다 더 크게 형성되도록 제어가 실행되는 것이 바람직하다. 이것은 다음의 이유 때문이다. 즉, 토너 입자와 동일한 극성인 외부 첨가제는 토너 입자와 극성에서 반대인 외부 첨가제가 토너 안에 혼합되는 양보다 더 큰 양만큼 토너 안에 혼합된다. 따라서, 토너 입자와 동일한 극성의 외부 첨가제가 현상 블레이드에 부착될 확률은 토너 입자와 반대 극성의 외부 첨가제가 현상 블레이드에 부착될 확률보다 더 크다. 그러나, 토너 입자와 반대 극성의 외부 첨가제가 현상 블레이드에 부착될 확률이 토너 입자와 동일 극성의 외부 첨가제가 현상 블레이드에 부착될 확률보다 더 클 때, 토너 입자와 반대 극성이고 전위가 더 큰 전압이 인가될 수 있다.
여기서, "화상 형성 기간"은 현상 수단이 잠상을 시각적 화상으로 현상하는 기간을 의미하고, 이것은 전사 매체의 화상 형성 영역(가장자리를 제외한 영역) 위로 전사되고, "비화상 형성 기간"은 현상 롤러가 회전되더라도 잠상이 현상되지 않는 화상 형성 기간 이외의 임의의 기간, 예를 들어, 기록 매체의 가장자리 부분이 현상 단계(이 기간동안, 시각적 화상이 형성되지 않음)를 통과하는 기간, 화상 담지 부재가 실제 화상 형성 공정 시작 전에 예비적으로 회전되는 기간, 화상 담지 부재가 실제 화상 형성 공정의 완료 후에 즉시 예비적으로 회전되는 기간, 다중 복사의 실행동안 연속적인 두 개의 전사 매체들 사이의 시간적 간격(시트 간격), 화상 담지 부재가 전력 공급원이 켜진 후에 즉시 예비적으로 많은 시간 회전되는 예비 회전 기간 등을 의미한다.
다시 말해서, 본 실시예에서, 토너 입자가 현상 블레이드에 견고하게 부착되거나 또는 융착되는 것을 방지하기 위해, 현상 롤러 및 현상 블레이드가 전위에서대략적으로 동일한 화상 형성 기간 중에 현상 블레이드(도19에서의 a 영역)에 부착된 음압식으로 대전된 외부 첨가 입자는 비화상 형성 기간들 중 하나 중에서 현상 블레이드를 재생시키기 위해 현상 블레이드로부터 현상 롤러로 전사된다.
특히, 이러한 현상 블레이드 재생 작동을 설명하기 위해, 비화상 형성 기간들 즉, 화상의 나머지 부분과 균등한 전사 매체의 부분이 현상 스테이션 동안 이동되는 기간, 실제 화상 형성 공정 전에 화상 담지 부재가 예비적으로 회전되는 예비 선-회전 기간, 실제 화상 형성 공정의 완료 후 화상 담지 부재가 예비적으로 회전되는 예비 후-회전 기간, 시트 간격 기간 등들 중 어느 한 기간에서 예로써, -300 V의 전압이 현상 롤러에 인가되고, 화상 형성 중에 현상 블레이드에 부착된 음전위로 대전된 외부 첨가 입자를 현상 롤러로 복귀시키기 위해, -300 V보다 큰 전압(예로써, -400 V 내지 -900 V 범위 내의 전압)은 단기간에 현상 블레이드에 인가된다.
상기 설명한 공정을 사용함으로써, 현상 롤러 및 현상 블레이드가 전위적으로 대략 동일한 화상 형성 기간 중에 현상 블레이드에 부착된 외부 첨가 입자는 현상 블레이드에 축적되지 않는다. 이러한 현상 블레이드에 외부 첨가 입자가 축적되지 않으면서, 현상 블레이드의 명백한 표면의 거칠기는 외부 첨가 입자에 의해 증가되지 않는다. 따라서, 상기 토너 입자는 현상 블레이드에 의해 포획되지 않는다. 따라서, 상기 토너 입자는 현상 블레이드에 융착되지 않는다.(도19의 a 영역)
본 실시예에서, 상기 블레이드 바이어스와 현상 바이어스 사이의 전위차를 의미하는 "전위가 대략 동일한(approximately equal in potential)"은 ±60 V이하이다. 예로써, 현상 바이어스가 - 300 V일 때 현상 블레이드의 전위는 -240 V이하일 경우, 현상 블레이드를 지나는 토너의 양은 실질적으로 감소하여 화상 밀도의 만족스러운 수준을 달성하기 힘들다. 반대로, 현상 바이어스가 - 300 V일 때 현상 블레이드 바이어스가 -360 V 이상일 경우, 이후에 설명한 것처럼 양전위로 대전된 외부 첨가 입자를 현상 블레이드에 부착시키기 용이하며, 이것은 양전위로 대전된 외부 첨가 입자가 접촉 영역에 대한 현상 블레이드의 자유 에지 측면에서 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 접촉 영역의 인접부에서 현상 블레이드의 부분에 부착하기 때문에, 토너 입자가 접촉 영역에 유입하는 것을 막고, 접촉 영역에서의 토너 입자의 방지는 수직 줄무늬 형상의 밀도 변형으로부터 화상이 손상될 수 있다.
또한, 현상 블레이드 재생 공정은 비화상 형성 기간들 중 하나에서 단기간에 수행된다. 따라서, 역전식 토너 입자 및/또는 양전위로 대전된 외부 첨가 입자가 현상 블레이드의 자유 에지 측면(도19에서의 b영역)에 부착될 경우에도, 현상 바이어스는 상기 입자를 현상 롤러로 복귀시켜, 현상 블레이드에 축적되는 것을 방지하고, 따라서 저화상 밀도, 바람직하지 못한 수직 줄무늬 등과 같은 화상의 단점을 방지한다.
이러한 실시예에서, 비화상 형성 기간들 중 어느 하나 중에 전위차가 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 제공되는 동안 현상 롤러는 회전한다는 점이 특히 중요하다. 이것은 다음의 이유 때문이다. 즉, 현상 롤러가 회전되지 않는 동안 전위차가 제공될 경우, 때때로 양전위로 대전된 외부 첨가 입자가 다시 현상 블레이드에 부착된다. 현상 롤러가 회전되는 동안, 현상 롤러로 복귀하는 양전위로 대전된 외부 첨가 입자는 이러한 현상 롤러의 회전에 의해 현상 롤러와 현상 블레이드사이의 접촉 영역의 하류 경계면(도19에서 a 영역)으로부터 멀리 이동되어 현상 블레이드에 다시 부착되는 것을 방지한다.
비화상 형성 기간중 현상 롤러와 현상 롤러 사이에 구비된 전위차는 다음의 이유를 위해 60 V 내지 500 V의 범위로 되는 것이 바람직하다. 전위차가 60 V이하일 경우, 전위차가 현상 롤러 상에서 현상 블레이드에 부착된 음전위로 대전된 외부 첨가 입자를 전사시키기 불가능하며, 다시 말해서, 상기 전위차는 현상 블레이드에 토너 입자가 융착되는 것을 방지할 수 없다. 이와 달리, 상기 전위차가 500 V이상일 경우, 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전기적 대전을 트리거하며, 또는 이것은 현상 블레이드와 현상 롤러 사이에 흐르는 전류를 증가시켜 보다 높은 용량의 전력 공급원을 필요로 한다.
또한, 본 실시예에서, 두 개 이상의 미립자 보조 첨가제는 토너용 미립자 보조 첨가제로써 사용될 수 있다. 특히, 이러한 미립자 보조 첨가제를 토너에 첨가하기 때문에 토너에 부착된 두 개 이상의 미립자 보조 첨가제들 중 하나는 현상 롤러의 회전과 협조하여 본래의 극성으로 토너에 대향(양극)인 것이 바람직하며, 음극으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 블레이드에 첨가한다.
화상 분석 장치를 사용하여 측정된 토너 입자의 형상 인자(SF-1, SF-2)의 값은 각각 다음의 이유로 인해 100 내지 160 및 100 내지 160의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 즉, 이러한 범위 내에 있을 경우, 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 마찰력은 그렇지 않은 경우보다 실질적으로 작아서 보다 작은 마찰열을 발생시키며, 따라서 토너 입자가 현상 블레이드에 융착될 가능성을 감소시킨다.
또한, 적어도 현상 수단이 화상 형성 장치의 주 조립체에 제거식으로 장착 가능한 프로세스 카트리지의 일부로써 구성되는 것이 바람직하다. 그러나, 현상 수단은 이산 현상 카트리지의 형상일 수 있거나 또는 현상 수단에 첨가하여 화상 담지 부재, 대전 수단, 세척 수단 등을 일체식으로 구비한 프로세스 카트리지의 일부로 형성될 수 있다. 이러한 구조적 배치들 중 하나를 구비함으로써, 다양한 화상 형성 장치 유지 작동 예로써, 화상 형성 장치의 토너 재충전을 위한 작동, 만기된 수명과 관련되어 작동자에게 요구되는 노동량을 감소할 수 있어 신뢰할 만한 만족스러운 화상 출력에 대한 작동을 간단화시킬 수 잇다.
(실시예1)
도1 내지 도4를 참조하여, 본 발명에 따른 현상 장치 및 화상 형성 장치의 제1 실시예를 설명한다.
우선, 도2를 참조하여 본 실시예에서의 화상 형성 장치를 설명한다. 본 실시예에서의 화상 형성 장치는 역전식 현상 방법 즉, 토너 입자를 화상 담지 부재의 노출부에 부착시킴으로써 잠상을 시각화하는 현상 방법을 사용한다. 특히, 이것은 화상 담지 부재와 접촉하여 음전위로 대저된 단일 구성요소 토너 입자를 담지하는 현상 담지 부재를 위치시킴으로써 잠상이 현상되는 화상 형성 장치이다.
도2에서, 도면 번호 1은 화상 담지 부재로써 화살표(x)에 의해 표시된 방향으로 회전가능한 감광 드럼을 나타낸다. 감광 드럼(1)이 회전될 때, 그 주연면을 가로질러 주 대전 장치로써 대전 롤러(2)에 의해 음극에 균일하게 대전된다. 감광 드럼(1)이 더 회전될 때, 감광 드럼(1)의 주연면에 음전위이고 균일하게 대전된 부분의 많은 지점이 노출 장치(3)에 의해 선택적으로 노출된다. 결국, 각각의 노출 지점의 전기 대전을 약화시켜, 감광 드럼(1)의 주연면에 정전 잠상에 영향을 준다.
현상 장치를 나타내는 도면부호 4는 정전 잠상을 시각화하기 위해 정전 잠상의 노출지점 상에 현상제로써 미립자 토너를 전사시키기 위한 현상수단이다. 현상 장치에 의해 사용된 토너는 비자기 단일 구성요소 토너이다. 본 실시예에서 채용된 현상 방법은 토너 입자를 감광 드럼(1)의 주연면의 균일하게 대전된 부분의 노출부 상에 토너 입자를 전사시키는 소위 역전식 현상 방법이다.
토너 입자가 감광 드럼(1) 상에 전사된 후, 토너 입자는 전사 대전 장치로써 전사 롤러(5)에 의해 일편의 전사 매체(P)의 상에 전사된다. 전사되지 않은 감광 드럼(1) 상에 잔류하는 토너 입자는 세척 수단(6)에 의해 감광 드럼(1)으로부터 제고된다.
전사 매체(P)상의 토너 입자는 정착 장치(7)에 의해 전사 매체(P)에 열적으로 융착된다. 결국, 영구 화상이 전사 매체(P)에 형성된다.
현상 장치(4)는 현상 롤러(8)와, 현상 롤러(8)에 토너를 공급하는 공급 롤러(12)와, 현상제 조절 부재로써 현상 블레이드(9)와, 공급 롤러(12)에 토너를 이송시키기 위한 교반 부재(13)를 포함한다.
현상 롤러(8)는 구동 장치로서의 모터(15)에 의해 화살표(y)로 표시된 방향으로 회전가능하다. 현상 롤러(8)가 수행하는 현상 공정은 감광 드럼(1)의 주연면과 접촉되게 위치된 소위 접촉 현상 공정이다. 따라서, 현상 롤러(8)는 탄성인 고무와 같은 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 약 -300 V의 전압은 현상 바이어스전력 공급원(10)으로부터 현상 롤러(8)에 제공된다. 현상 롤러(8)의 토너 입자는 감광 드럼(1) 상의 노출 지점들 사이의 전위차에 의해 감광 드럼(1)의 노출 지점 상에 전사되고, 상기 전압은 현상 바이어스 전력 공급원(10)으로부터 현상 롤러(8)로 공급된다.
현상 블레이드(9)는 얇은 금속판의 일편으로 형성되고, 현상 블레이드(9)의 탄성을 이용하여 현상 롤러(8)에 접촉되어 유지된다. 얇은 금속판, 스테인레스 강, 인청동 등의 재료가 사용될 수 있다. 이러한 실시예에서, 인청동의 0.1 ㎜의 편이 사용된다. 현상 롤러(8)의 토너층은 현상 블레이드(9)에 의해 마찰되어 두께를 조절하면서 소정의 마찰전기 대전된다. 블레이드 바이어스가 블레이드 바이어스 전력 공급원(11)으로부터 현상 블레이드(9)로 공급된다.
본 실시예에서, 금속판의 일편은 현상 블레이드(9)용 금속으로써 사용된다. 그러나, 이것은 현상 블레이드(9)용 금속의 선택이 금속판으로 제한된다는 것을 의미하지는 않는다. 예로써, 현상 블레이드(9)는 얇은 금속판의 일편과, 금속판에 부착된 도전성 고무의 칩 또는 금속판에 코팅된 도전성 물질층 등을 포함할 수 있다.
이후, 본 실시예를 특정하는 현상 롤러(8) 등을 설명한다.
(현상 롤러의 구조)
현상 롤러(8)는 소위 탄성 현상 롤러 즉, 금속 코어 및 탄성층을 갖는 현상 롤러이다. 본 실시예에서의 현상 롤러(8)는 8 ㎜의 직경을 갖는 스테인레스 강 코어와, 탄소 입자가 분산된 고체 부타디엔 고무로 형성된 약 4 ㎜ 두께의 제1 층(기부층)을 포함한다.
현상 롤러(8)는 또한 구형 수지 입자이고 약 20 ㎛ 내지 60 ㎛ 범위 내에 있는 직경을 갖는 니트릴(nitirile) 고무로 형성된 약 10 ㎛ 두께의 제1 층(중간층)을 포함한다.
이는 또한 제2 층 상에 형성된 제3 층(표면층)을 포함한다. 표면층은 탄소에 의해 전기 저항이 조절된 우레탄 고무로 형성되고, 대략 10 ㎛의 두께를 가진다. 수지성 물질로 형성된 표면층은 토너 입자가 이에 마찰될 때 토너 입자를 대전하기 위한 것이다. 그러므로, 소정의 극성으로 토너 입자를 대전할 수 있는 그러한 수지성 물질은 표면층, 즉, 제3 층을 위한 재료로서 양호하다.
(현상 롤러용 재료)
현상 롤러의 기부 및 중간층을 위한 재료에 대해서, 이전에 기입한 고무에 추가적으로 실리콘 고무, 부틸 고무, 천연 고무, 아크릴 고무, EPDM(에틸렌-프로필렌 코폴리머), 상기 고무들의 혼합체 등과 같은 통상의 고무가 사용될 수 있다.
바람직한 전기 저항을 가지는 재료는 탄소 수지 입자, 금속 입자, 이온성 도체 입자 등을 이러한 고무 중 하나 내에 분산시킴으로써 실현된다. 이온성 도체 입자는 과염화 리튬, 4기 암모늄염 등과 같은 이온성 도체를 바인더 내에 분산시킴으로써 만들어질 수 있다.
고유 극성이 음인 토너가 사용될 때, 표면층을 위한 수지성 바인더용으로 양호한 재료는 우레탄 수지, 실리콘 수지, 폴리 아미드 수지 등이다. 고유 극성이 양인 토너가 사용될 때, 양호한 재료는 불화 수지 등이다. 바람직한 전기 저항을가지는 표면층 재료는 전술된 탄소 수지 입자, 금속 입자, 이온 도체 입자 등을 전술된 수지성 재료중 하나 내에 분산시킴으로써 얻어질 수 있다.
본 실시예의 현상 롤러(8)는 3개 층을 가진다. 그렇지만, 이것은 현상 롤러 구조체의 선택이 본 실시예의 구조체로 한정되야 하는 것을 의미하지 않는다. 또한, 현상 롤러(8)에 바람직한 정도의 표면 거칠기를 제공하기 위해, 구형 입자가 중간층용 재료 내에 분산된다. 그렇지만, 기부층의 표면 거칠기가 현상 롤러(8)에 바람직한 정도의 거칠기를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 그러한 경우에, 단 2 개의 층만 필요하다.
(현상 롤러의 전기 저항)
현상 롤러의 전기 저항 값에 대해서, 이후에 설명될 표면 저항 및 체적 저항(현상 롤러의 두께 방향으로의 저항)은 이하의 범위 내에 있는 것이 바람직하다.
표면 저항은 2×103Ω 내지 8×1014Ω, 양호하게는 5×104Ω 내지 1×1012Ω의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 만일, 단지 2×103Ω이라면, 마찰 전기 전하를 토너 입자에 주는 것은 어려운 반면에, 8×1014Ω만큼이라면, 선-회전 동안 광전도성 드럼(1) 상에 형성된 화상의 패턴을 반영하는 바람직하지 않은 패턴(고스트), 즉, 예외적인 밀도가 현상 롤러에 의해 토너 입자로 주어진 마찰 전기 전하로 인한 잔류 전하에 의해 형성될 수 있다.
체적 저항은 2×104Ω 내지 5×108Ω의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 만약 단지 2×104Ω라면, 보다 큰 전류 용량을 필요로 하는 실질적으로 보다 많은 양의 전류가 탄성층을 통해 흐르는 반면에, 만일 5×108Ω만큼이라면, 현상 동안에 흐르는 전기 흐름은 방해받을 수 있다.
(현상 롤러 저항을 측정하기 위한 방법)
(1) 롤러의 표면 저항을 측정하기 위한 방법
도3을 참조하여, 롤러의 표면 저항을 측정하기 위한 방법이 설명될 것이다. 도면에서, 참고 코드 63은 그 표면 저항이 측정되는 물체, 롤러를 나타낸다. 롤러(63)는 스테인레스강 등으로 형성된 전기적으로 전도성 금속성 코어(62), 금속성 코어(62)의 주연면 상에 형성된 탄성층(61), 및 표면층(60)을 포함한다. 단일층, 즉, 탄성층만을 포함하는 롤러의 경우에, 탄성층(61)은 표면층(60)을 포함한다.
전극 조립체(64)는 이후에 설명될, 전압을 인가하기 위한 전극(64a, 64c)과, 측정 전극(64b)을 포함한다. 각 전극은 두께가 5 mm이고, 전극의 중앙부를 통해 원통형으로 절단된 원통형 홀을 가진다. 원통형 홀의 내부 표면은 그 표면 저항이 측정되는 롤러 또는 물체의 주연면과 접촉하게 위치된다. 또한 3 개의 전극은 5 mm 간격으로 배치된다.
참조 코드 65로 지시된 것은 전력 공급원(Ein1), 저항기(Ro1), 및전압계(Eout1)를 포함하는 측정 회로이다. 본 실시예에서, 전력 공급원(Ein1)의 전압 출력은 100 V(DC)이다. 저항(Ro1)은 100 Ω 내지 10 MΩ의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 저항(Ro1)은 약한 전류를 측정하기 위한 것이다. 그러므로, 그 저항 값은 롤러의 표면 저항, 즉, 측정될 물성치의 102내지 104배 보다 작지 않는 것이 바람직하다. 예컨대, 롤러의 표면 저항이 대략 1×108Ω일 때, 저항기(Ro1)의 양호한 저항 값은 100 kΩ이다.
롤러의 표면 저항(Rs)의 값은 이하의 수학식으로부터 계산된다.
Rs = 2 ×(Ein1/Eout1/Ro1) (Ω)
측정 회로의 경우에, 전극(64a, 64b) 사이의 저항과, 전극(64c, 64b) 사이의 저항은 평행하게 측정된다. 그러므로, 서로로부터 5 mm 이격된 두 지점 사이의 표면 저항의 실제 값은 측정 회로에 의해 얻어진 값의 2 배이다. 따라서, 측정 회로에 의해 얻어진 저항값은 인자 "2"가 곱해진다.
본 실시예에서, 전압계(Eout1)는 전압 인가의 개시로부터 10초 후에 판독된다.
(2) 롤러의 체적 저항 측정을 위한 방법
도4를 참조하여, 롤러의 체적 저항을 측정하기 위한 방법이 설명된다. 도면에서, 참조 코드 63은 그 표면 저항이 측정되는 물체, 롤러를 나타낸다. 롤러(63)는 스테인레스강 등으로 형성된 전기적으로 전도성 금속성 코어(62), 금속성 코어(62)의 주연면 상에 형성된 탄성층(61), 및 표면층(60)을 포함한다. 단일층, 즉, 탄성층만을 포함하는 롤러의 경우에, 탄성층(61)은 표면층(60)을 포함한다.
참조 코드 66으로 지시된 것은 화살표에 의해 지시된 방향으로 대략 48 mm/sec의 원주 속도로 회전하는 30 mm의 직경을 가지는 원통형 스테인레스강 부재이다. 여기서, 롤러(63)는 원통형 부재(66)의 회전에 의해 회전된다. 롤러의 길이 방향 단부에는 롤러(66)가 이론적으로 들어가는 길이를 50 ㎛로 조절하기 위해 한 쌍의 링(69)이 하나씩 끼워진다(롤러와 원통형 부재 사이의 접촉 영역을 균일하게 만들기 위해서임). 링(69)의 쌍은 원통형이며, 그 외부 직경은 롤러의 것 보다 100 ㎛ 만큼 작다.
참조 코드 67로 지시된 것은 롤러(63)의 양 길이 방향 단부(금속성 코어(62)의 길이 방향 단부)에 인가되는 하중의 소정량이다. 보다 구체적으로, 500 g의 하중이 금속성 코어(62)의 각 길이 방향 단부에 가해지고, 다시 말해서, 롤러(63)는 총 1 kg의 하중에 의해 원통형 부재 상으로 가압된다.
참조 코드 68은 전력 공급원(Ein2), 저항기(Ro2), 및 전압계(Eout2)를 포함하는 측정 회로를 나타낸다. 본 실시예에서, 전력 공급원(Ein2)의 전압 출력은 300 V(DC)이다. 저항(Ro2)의 값은 100 Ω 내지 10 MΩ의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 저항(Ro2)은 약한 전류를 측정하기 위한 것이다. 그러므로, 그 저항값은 롤러의 체적 저항, 즉, 측정될 물성치의 102내지 104배 보다 작지 않는 것이 바람직하다. 예컨대, 롤러의 체적 저항이 대략 1×106Ω일 때, 저항기(Ro2)의 양호한 저항값은 1 kΩ이다.
롤러의 체적 저항(Rb)의 값은 이하의 수학식으로부터 계산된다.
Rb = Ein2/Eout2/Ro2(Ω)
본 실시예에서, 전압계(Eout2)는 전압 인가의 개시로부터 10초 후에 판독된다.
(현상 롤러의 표면 거칠기)
현상 롤러(8)의 이상적인 표면 거칠기는 다른 인자 외에, 토너의 입자 직경에 의존한다. 그렇지만, 일반적으로, 10 지점 평균 거칠기(Rz)에서 3 ㎛ 내지 15 ㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 채용된 토너의 입자 직경이 평균 부피 직경에서 6 ㎛일 때, 현상 롤러(8)의 표면의 10 지점 평균 거칠기(Rz)는 5 ㎛ 내지 12 ㎛의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 토너 입자 직경이 6 ㎛ 보다 작을 때, 현상 롤러(8)의 표면의 10 지점 평균 거칠기(Rz)는 상기 범위 내의 값보다 약간 작게 하는 것이 바람직하다. 만약 현상 롤러(8)의 표면의 10 지점 평균 거칠기(Rz)가 3 ㎛보다 크지 않다면, 현상 롤러(8)가 효과적으로 토너를 운반하는 것이 어려워 밀도의 부족을 초래하는 반면에, 만약 15 ㎛보다 작지 않다면, 현상 롤러(8)가 토너를 충분히 대전하는 것이 어려워 소위 포그(fog), 즉, 토너 입자가 비화상부,즉, 광전도성 드럼(1)의 비노출 지점에 정착되는 현상을 초래한다.
"10 지점 평균 거칠기(Rz)"의 정의로서, JISB0601에서의 정의가 채택된다. 현상 롤러의 표면의 10 지점 평균 거칠기(Rz)를 측정하기 위한 수단으로서, 표면 거칠기 게이지 SE-30H(고사까 겐뀨소 Co., Ltd)가 사용되었다.
(고무의 경도)
현상 롤러의 고무의 경도를 측정하기 위한 수단으로서, 고무 경도 게이지(에스커 C로 스케일됨)(고사까 겐뀨소 Co., Ltd)가 사용되었다. 현상 롤러용 재료로서 고무의 경도는 35°내지 65°(에스커 C 스케일)의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 만약, 65°(에스커 C)보다 작지 않다면, 토너 입자는 토너 입자와 현상 롤러 사이의 마찰에 의해 용융되어서, 현상 블레이드 및/또는 현상 롤러에 융착된다. 그러므로, 고무의 경도가 65°보다 작지 않은 것은 바람직하지 않다. 또한, 현상 롤러용 재료로서 고무의 경도가 65°보다 작지 않다면, 현상 롤러(8)와 광전도성 드럼91)사이의 접촉 상태가 불안정하게 될 수 있다. 한편, 만약 30°보다 크지 않다면, 그러한 고무로 형성된 탄성층을 포함하는 롤러는 영구 변형할 수 있어서, 현상 롤러로서는 부적절하다. 보다 양호하게, 현상 롤러용 재료로서 고무의 경도는 35° 내지 55°의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 현상 롤러용 탄성층용 재료로서 그 경도가 상기 범위(상대적으로 낮은)내에 있는 고무를 사용하는 것은 토너 입자가 과다한 양의 응력 상태에 있지 않으면서 토너 입자를 마찰 대전하는 것을 가능하게 한다.
(현상 롤러를 제조하기 위한 방법)
다음에, 본 실시예에 따라 현상 롤러를 제조하기 위한 방법의 예가 설명될 것이다.
먼저, 탄소 수지 입자 등이 분산된 고무로 형성된 고형 고무 시트의 조각을 금속성 코어에 접착하고, 또한, 고무 시트와 금속성 코어 사이의 만족스러운 전기적 연결을 체결하기 위해, 전기적 전도성 접착제가 현상 롤러의 금속성 코어 상에 코팅된다. 그후, 고형 고무 시트의 조각이 금속성 코어의 주연면 둘레로 둘러진다. 그후, 금속성 코어 및 이에 접착된 고형 고무 시트의 조합체가 금속성 주형 내에 위치된다. 다음에, 상기 조합체를 내장하는 금속성 주형은 프레스 내에 위치되고, 고형 고무 시트는 열과 압력의 인가에 의해 경화된다. 그후, 롤러의 주연면, 즉, 경화된 고형 고무층의 주연면은 고형 탄성층으로써 롤러를 마무리 가공하기 위해 연마된다. 중간 및 표면층은 롤러 코팅, 분무, 디핑 등의 방법에 의해 고형 탄성층의 주연면 상에 재료를 층상으로 코팅함으로써 형성될 수 있다. 이온성 도체층이 코팅된 두께는 3 ㎛ 내지 50 ㎛의 범위 내에 잇는 것이 바람직하다. 만약 3 ㎛보다 크지 않다면, 이온성 도체층은 광전도성 드럼(91)에 의해 마찰되면서 깎여 나갈 수도 있는 반면에, 만약 50 ㎛보다 작지 않다면, 이온성 도체층용 재료는 바람직한 두께를 실현하기 위해 반복적으로 코팅되어야 해서, 제조의 관점으로부터 이온성 도체층을 50 ㎛ 보다 작지 않은 두께로 형성하는 것을 비실용적으로 만든다.
[현상 블레이드]
현상 블레이드의 접촉 압력은 대략 15 g/cm 내지 45 g/cm의 범위에 놓이는것이 바람직하다. 상기 압력이 15 g/cm 이하인 경우라면, 토너는 적절하게 대전되지 못해, 화상 품질을 감소시키는 "안개"의 형성을 초래한다. 반면에, 압력이 45 g/cm이상이 되면, 토너 내에 혼합된 외부 첨가 입자는 현상 블레이드로부터 압력에 의해 토너 입자로부터 벗겨질 수 있으며, 대전가능성의 관점에서 토너의 열화를 초래한다.
현상 블레이드는 금속성 재료로 형성된다. 그러나, 현상 블레이드가 토너 입자를 대전하는 효율성을 개선하기 위해서는, 수지성 물질 등으로 피복될 수 있다. 수지성 물질에 대해, 토너 입자가 대전된 극성이 음일 때, 폴리아미드 수지가 바람직한 반면에, 토너가 대전된 극성이 양일 때, 불소화된 수지 등이 이용된다.
현상 블레이드의 선형 하중은 하기의 방법을 이용하여 측정된다. 물리적인 치수로 100 mm(길이) x 15 mm(폭) x 30 ㎛(두께)인 스테인레스 스틸 박판의 일부분이 판의 일편이 빠져나올 판으로 준비되며, 물리적인 치수로 180 mm(길이) x 30 mm(폭) x 30 ㎛(두께)인 스테인레스 스틸 박판의 다른 부분이 핀치 판으로 제조된다. 핀치 판은 반으로 접히며, 빠져나올 판은 핀치 판의 두 반분 사이에 삽입되며, 빠져나올 판을 고정하는 핀치 판은 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9) 사이에 삽입된다. 이러한 상태에서, 빠져나올 판은 빠져나온 판에 부착된 스프링 스케일을 당김으로써 일정 속도에서 빠져 나오는 반면에, 상기 판은 일정 속도에서 빠져 나와, 스프링 스케일(측정 단위:g)은 판독된다. 이때, 판독 수치는 g/cm의 단위에서 측정된 선형 하중을 얻도록 1.5로 분할된다.
(현상 롤러와 광전도성 드럼 사이의 접촉 압력)
현상 블레이드와 현상 롤러 사이의 선형 하중과 동일한 방식으로 선형 하중 단위에서 측정된 현상 롤러(8)와 광전도성 드럼(1) 사이의 접촉 압력은 하기의 이유에 대해 20 g/cm 내지 120 g/cm의 범위내에 놓이는 것이 바람직하다. 현상 롤러(8)와 광전도성 드럼(1) 사이의 선형 하중이 20 g/cm 이하가 되면, 현상 롤러(8)와 광전도성 드럼(1) 사이의 접촉 상태는 불안정하게 된다. 반면에, 하중이 120 g/cm이상이 되면, 토너 내에 산란된 외부 첨가 입자는 토너 입자의 표면으로부터 벗겨질 수 있다. 외부 첨가 입자가 벗겨짐에 따라, 토너 입자는 대전가능성이 점감되어, 현상 블레이드(9)에 의해 대전되는 효율이 감소된다.
현상 롤러(8)의 회전 구동, 현상 바이어스 전력 공급원(10) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(11)의 전압 수치를 제어하는 제어 회로(제어 수단)이 도면부호 14로 지시되어 있다.
도1은 두 개의 인쇄가 연속적으로 출력되는 본 실시예에서 화상 형성 장치의 작동 순서를 도시한 도표이다.
도1을 참조하면, 광전도성 드럼과 현상 롤러의 회전을 나타내는 굵은 선이 상승된 높이에 놓여져 있을 때, 광전도성 드럼(1) 및 현상 롤러(8)는 회전 구동됨을 의미한다.
본 실시예에서, 광전도성 드럼(1) 및 현상 롤러(8)는 항상 서로 접촉한다. 따라서, 광전도성 드럼(1)이 회전하는 동안에, 현상 롤러(8)는 항상 회전한다. 그러나, 광전도성 드럼의 주변부 표면과 현상 롤러 사이에 소정량의 간극이 유지되는 소위 비접촉식 현상 방법을 이용하는 장치인 경우에, 또는 접촉 현상 방법을 이용하나 광전도성 드럼 및 현상 롤러가 서로 분리가능한 경우에, 광전도성 드럼(1) 및 현상 롤러(8)는 항상 함께 회전한다.
도1을 참조하면, 화상 형성 장치가 도시되지 않은 개인 컴퓨터 등에 의해 화상을 출력하도록 요청됨에 따라, 광전도성 드럼(1) 및 현상 롤러(8)는 회전 구동을 개시한다. 광전도성 드럼(1)과 현상 롤러(8)가 회전을 개시하자 마자, 현상 바이어스 전력 공급원(10) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(11)으로부터 대략 -300V에서 실질적으로 동일한 전위를 갖는 현상 바이어스 및 블레이드 바이어스가 인가된다. 현상 롤러(8) 등이 회전을 개시한 직후 기간은 화상 형성 장치 장치에서 다양한 부품이 화상 형성을 준비하는 기간이며, 즉, 화상이 형성되지 않는 기간(비현상 기간)이다.
화상 형성 기간(현상 기간)은 전사 매체(P)의 표면을 가로질러 토너 화상을 형성하기 위한 다양한 공정들 중의 임의의 공정에 대응하는 주기를 지칭한다. 비화상 형성 기간(비현상 기간)은 현상 롤러가 회전하는 화상 현상 기간이 아닌 임의의 주기를 지칭한다. 예를 들어, 이는 광전도성 드럼(1)의 예비 전후 회전 기간, 두 개의 연속적으로 출력되는 프린트 사이의 간격에 대응하는 소위 "시트 간격"을 지칭한다.
광전도성 드럼(1)의 예비 선-회전이 개시된 이후에, 대략 -300V의 전압이 현상 바이어스 전력 공급원(10), 블레이드 바이어스 전력 공급원(11)으로부터 인가되며, 대략 -600V의 전압이 블레이드 바이어스 전력 공급원(11)에 단시간동안 인가되며, 이 실시예에서는 100 msec이다.
-600V 및 -300V의 전압은 현상 블레이드(9) 및 현상 롤러(8)에 각각 인가되며, 비화상 형성 주기 즉, 기록 매체(P) 상에 화상이 전압 인가에 의해 영향을 받지 않는 주기이다. 이러한 전압 인가로, 현상 롤러 상에 현상 블레이드로부터 음으로 대전된 입자(토너 입자 및 외부 첨가 입자)를 전사하도록 하는 전위차는 현상 블레이드(9)과 현상 롤러(80 사이에 제공된다. 그 결과, 현상 롤러가 회전을 개시한 직후 현상 블레이드(9)에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자(접촉 영역에 대해 현상 블레이드의 고정된 모서리 측면 상에, 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드 영역: 도19의 영역(a))는 현상 롤러(8) 상에 전사된다.
현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 각각에 -600V 및 -300V의 전압이 짧게 인가된 이후에, 현상 바이어스 전력 공급원(10) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(11)의 전위는 대략 -300V에서 동일하게 취급된다. 이때, 제1 전사 매체(P) 상에서 화상 형성이 개시된다.
(화상 형성 기간)
화상 형성 기간중에, 현상 롤러(8) 및 현상 블레이드(9)는 대략 동일한 전위로 유지된다. 따라서, 현상 롤러(8)가 회전함에 따라, 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 접촉 영역으로부터 현상 롤러(8)의 회전 및 토너층의 전하에 의해 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(9)의 고정된 모서리 측면 상에서, 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(9)의 부분으로 이동된다. 그러나, 역 토너 입자(양으로 대전된 토너 입자), 양으로 대전된 외부 첨가 입자등은 현상블레이드(9)에 부착되지 않는다.
제1 전사 매체(P)상에 화상 형성이 종료됨에 따라, 소위 "시트 간격" 즉, 진행되는 화상 형성 공정 과 다음의 공정 사이의 간격이 개시된다. 이러한 시트 간격중에, -600V의 전압이 예비 선-회전 주기에서와 같이 100 msec의 주기동안 현상 블레이드(9)에 인가된다. 그 결과, 제1 전사 매체(P) 상에서 화상 령성 중에 현상 블레이드(9)의 접촉 영역 부분으로부터 현상 블레이드(9)의 접촉 영역 부분으로부터 현상 블레이드(9)의 고정된 모서리 측면에 이동된 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 블레이드(9)에 인가된 -600V의 전압에 의해 발생된 바이어스에 의해 현상 롤러(8) 상으로 전사된다. 이러한 공정은 현상 롤러(8)가 회전하는 동안 발생한다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가 입자가 현상 롤러(8) 상에서 전사되면, 입자들이 현상 블레이드(9)로 복원될 기회가 없다.
다음으로, 제2 전사 매체(P) 상에 화상 형성은 제1 전사 매체(P)와 동일한 방식으로 수행된다. 이러한 화상 형성중에, 음전화된 외부 첨가 입자들은 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(9)의 자유 모서리 측면 상의 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(9)의 일부분으로 이동되며, 전술한 바와 같이 축적된다.
제2 전사 매체(P)상의 화상 형성이 종료됨에 따라, 다음 인쇄의 형성에 대한 예비 후-회전 기간이 개시된다.
이러한 예비 후-회전 기간중에, -600V의 전압이 예비 선-회전 기간에서와 같이 100msec의 기간동안 현상 블레이드(9), 및 시트 간격에 인가된다. 그 결과,제2 전사 매체(P) 상의 화상 형성 중에 접촉 영역으로부터 현상 블레이드(9)의 고정된 모서리 측면으로 이동된 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 블레이드(9)에 인가된 -600V의 전압에 의해 발생된 바이어스에 의해 현상 롤러(8) 상으로 전사된다. 이로한 공정은 현상 롤러(8)가 회전하는 동안 발생한다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가 입자가 현상 롤러(8) 상에서 전사되는 경우에, 입자들이 현상 블레이드(9)로 복원될 기회가 없다.
이때, 현상 롤러(8)와 광전도성 드럼(1)의 회전은 후-회전 공정이 완료된 이후에 중지된다.
전술한 바와 같이, 본 실시시예에 따라, 현상 블레이드(9)는 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 사이의 접촉 영역으로부터, 비화상 형성 주기중에 매우 짧은 시간동안 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 사이에서 소정의 전위차를 제공함으로서, 현상 롤러(8)에 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(9)의 고정된 모서리 측면 상에서 접촉 영역에 인접하여 현상 블레이드(9)의 영역으로 이동된 음으로 대전된 외부 첨가 입자를 복원함으로써 회복된다. 따라서, 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 사이의 접촉 영역으로부터, 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(9)의 고정된 모서리 측면 상에서, 접촉 영역의 경계부에 인접하여 현상 블레이드(9)의 영역으로 이동된 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 축적되지 않는다. 따라서, 토너 입자는 현상 블레이드(9)에 융착되지 않는다.
비화상 형성 주기 중에 매우 짧은 주기동안 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9) 사이에 소정의 전위차가 제공되는 이유는 다음과 같다. -600V의 전압이 현상 블레이드에 인가되고 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8)가 대략 동일한 전위 레벨에 놓여져 있다면, 토너가 현상 블레이드(9)에 의해 조절되는 현상 롤러(8)의 주변부 표면 상에 잔류된 양은 급변하며, 화상 밀도가 뚜렷하게 상이한 허상 경계부를 갖는 화상의 형성을 초래한다.
모든 비화상 형성 주기 중에, 짧은 순간동안 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 사이에 전위차가 제공되는 것은 필요하지 않다. 예를 들어, 예비 선-회전 주기중에만 전위차가 제공되며, 예비 후-회전 주기 즉, 전위차가 제공될 때 선택적이다.
본 실시예에서, 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 사이에 전위차가 제공되는 단시간은 100msec로 설정된다. 그러나, 현상 블레이드(9)가 적절하게 회복되도록 하기 위해 5msec가 필요하다 하더라도, 100msec로 제한되어질 필요는 없다. 전압 인가 시간의 길이의 상한은 제한되지 않는다.
그러나, 전압 인가 시간의 증가는 인쇄 속도의 감소를 야기한다. 따라서, 적당한 상한은 수초이다.
게다가, 본 실시예에서, 주어진 비화상 형성 기간동안 짧게 -600V의 전압이 인가되는 횟수는 단 한번이다. 그러나, 하나로 제한하는 것을 불필요하다. 달리 말하면, 예를 들어 예비 준비회전 동안 전위차가 두 번 이상 제공될 수 있다.
(토너)
본 실시예에서, 단일 구성 요소 토너가 화상 형성 장치에 적합하기 위해서는, 주어진 토너 입자의 단면적이 전도 전자 현미경(transmission electronmicroscope)을 사용하여 검사할 때, 토너 입자는 접합 수지 내로 완전히 확산되지 않고, 구면형 또는 원추형 아일랜드(island) 형상으로 단편으로 소산되어 남아있는 왁스로 보인다.
각각의 토너 입자 내의 왁스는 전술한 방식으로 단편으로 소산되고, 즉, 각각의 토너 입자 내의 왁스는 접합 수지에 의해 단편으로 둘러싸이고, 토너 입자의 저하가 줄어들고, 또한 화상 형성 장치의 오염이 적어진다. 따라서, 토너는 긴 시간동안 안정적으로 대전성을 유지하고, 도트 복사성이 우수한 화상을 형성하는 것을 가능하게 한다. 게다가, 토너가 가열될 때, 왁스는 더 효율적으로 그의 임무를 수행하도록 한다. 따라서, 토너는 저온 정착성과 오프셋 저항성의 측면에서 우수하다.
토너 입자의 단면을 시각적으로 검사하기 위한 실용적인 방법은 다음과 같다. 우선, 토너 입자는 상온에서 경화되는 에폭시 수지 내에 균등하게 소산되고 혼합물은 40℃의 분위기 내에서 에폭시 수지가 경화되도록 2일 동안 놓여진다. 다음에, 경화된 혼합물은 트리루테늄 사산화물(triruthenium tetroxide)로, 필요시에는 트리루테늄 사산화물과 트리오스뮴 사산화물의 조합으로 착색된다. 다음에, 경화되고 착색된 혼합물로부터 얇은 섹션이 표본편으로써 마이크로톰(microtome)을 사용하여 절단된다. 다음에, 이들 섹션은 토너 입자의 내부 상태를 검사하기 위해 전도 전자 현미경(TEM)을 사용하여 관찰된다.
토너 입자의 왁스부와 수지부 사이의 대비를 개선하기 위해, 즉, 두 개의 구성 요소 사이의 결정도의 작은 차이에 기초한 토너 입자의 쉘부는 트리루테늄 사산화물을 사용하는 착색 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 토너 입자 단면의 전술한 검사를 통해, 본 실시예의 토너 입자의 구조는 토너 입자의 수지부에 형성된 쉘에 의해 둘러싸여지는 것이 관찰되었다.
본 실시예에서 토너용 재료로서 사용된 왁스는 온도가 증가할 때, 차별 주사 열량계(differential scanning calorimeter)의 사용으로 얻어진 열 흡수 곡선의 최고 정점이 40℃ 내지 130℃의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 토너용 왁스로써, 온도가 상기 온도 범위 내에 있을 때 열 흡수도가 최고인 이러한 왁스를 사용하여, 비교적 저온에서 토너 화상이 정착되는 것이 가능하게 하고, 또한 토너 입자의 해제성을 개선시킨다.
왁스가 전술한 열 흡수 곡선의 최고 정점에 상응하는 온도가 40℃이하이면, 왁스는 점착성이 약해진다. 따라서, 이러한 왁스가 토너 입자의 왁스부용의 재료로써 사용되면, 결과 토너 입자는 고온 오프셋 저항성이 열화되고, 또한 과도하게 광택을 갖는다. 한편, 왁스가 전술한 열 흡수 곡선의 최고 정점에 상응하는 온도가 130℃ 이상이면, 토너 입자의 왁스부용의 재료로써 이러한 왁스를 사용하는 것은 더 높은 정착 온도를 필요로 하고, 또한 정착될 때 토너 화상의 표면을 적절하게 평탄화하기 어려워진다. 따라서, 이러한 왁스는 토너 입자의 왁스부용 재료, 특히 색상 토너 입자는 제2 색상을 실현하도록 혼합되기에 용융이 충분히 빠르지 않기 때문에 색상 토너 입자의 왁스부용 재료로써 바람직하지 않다. 게다가, 열 흡수 곡선의 최고 정점에 상응하는 온도가 높은 왁스가 토너 입자용 재료로서 사용되면, 중합 반응 방법에 의해 토너를 제조할 때, 즉 중합 반응에 의해 매체(물)에서 미립자화 토너를 직접 형성할 때, 매체(물) 내에서 침전되는 문제점을 발생시킨다. 이는 이러한 왁스의 사용이 바람직하지 않은 다른 이유이다.
열 흡수 곡선의 최고 정점에 상응하는 온도를 찾아내기 위해 본 실시예에 사용된 방법은 "ASTMD3418-8"에 따른 것이고, 이는 다음과 같다. 본 측정의 지시에 따라, 예를 들어, 퍼킨 엘머사(Perkin-Elmer Co., Ltd.)의 제품인 DSC-7이 사용된다. 기기의 온도 센서에 의해 검출된 온도는 인듐과 아연의 용윰점을 참조하여 보정되고, 기기의 열량계에 의해 검출된 열량은 인듐 융해 잠열량을 참조하여 보정된다. 표본이 위치하는 용기로써, 알루미늄 팬이 사용된다. 비교용으로, 열 이력 현상을 조사하기 위해, 비어있는 다른 알루미늄 팬이 가열되고 냉각된다. 온도가 10 ℃/분의 비율로 상승할 때 열 흡수가 측정된다.
본 실시예에 적합한 토너용 재료로써 사용가능한 왁스의 실용적인 선택으로, 파라핀 왁스, 폴리올레핀 왁스, 피셔-트롭치 왁스(Fischer-Tropch wax), 아미드 왁스, 고지방산, 에스테르 왁스, 유도물 또는 전술한 왁스들의 그래프트/블록 합성물(graft/block compound) 등이 있다.
본 실시예에 적합한 토너용으로, 토너는 화상 분석 장치에 의해 측정된 형상 인자 SF-1의 값이 100 내지 160, 양호하게는 100 내지 140의 범위 내에 있는 것이 바람직하고, 또한 형상 인자 SF-2의 값이 100 내지 140, 양호하게는 100 내지 120의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 게다가, (SF-1)/(SF-2)의 값이 0.1 이하인 것이 바람직하다. 전술한 상태가 모두 충족될 때, 다양한 특성의 측면에서 바람직한 토너뿐만 아니라 화상 분석 장치에 더 적합하게 된다.
전술한 형상 인자 SF-1 및 SF-2는 다음 방식으로 얻어진 계수이다. 히타치사(Hitachi, Ltd.)의 제품인 500배의 배율을 갖는 현미경 FE-SEM(S-800)을 사용하여 토너 화상으로부터 100개의 토너 입자가 무작위로 선택되고, 그 화상 데이터는 인터페이스를 통해 그를 분석하도록 나이코어사(Nicore Co., Ltd.)의 제품인 화상 분석 장치(Luzex 3)로 공급된다. 다음에, 형상 인자 SF-1 및 SF-2는 다음의 공식을 사용하여 계산된다.
SF-1 = {(MXLNG)2/AREA} x (π/4) x 100
SF-2 = {(PERI)2/AREA} x (1/4π) x 100
AREA: 토너 화상의 투사 영역
XLNG: 최대 흡수 길이
PERI: 외주 길이
형상 인자 SF-1은 구면형으로부터 한정되지 않은 인자까지의 범위인 토너 입자의 둥그런 정도를 도시한다. 형상 인자 SF-2는 토너 입자의 표면 거칠기의 정도를 도시하고, SF-2의 값이 커지면, 토너 입자의 표면이 거칠어진다.
형상 인자 SF-1의 값이 160 이상이면, 토너 입자는 다른 것에 비해 구름 저항이 작고, 큰 토오크가 요구된다. 게다가, 마찰이 커지고 따라서 마찰열이 커진다. 따라서, 열에 의해 손쉽게 저하되기 쉽다.
토너 화상의 전사 효율의 측면에서, 토너 입자의 형상 인자 SF-2는 100 내지 140의 범위 내인 것이 바람직하고, (SF-2)/(SF-1)의 값은 1.0 이하인 것이 바람직하다. 토너의 형상 인자 SF-2가 140 이상이고, 또한 (SF-2)/(SF-1)의 값이 1.0 이상이면, 토너의 토너 입자는 그 표면에 걸쳐 매끈하지 않고, 다른 것보다 그 표면에 걸쳐 거칠기가 크고, 따라서 전사 매체(P)와 같은 전사 매체 상에 감광 드럼(1)의 외주면으로부터 전사되는 효율이 낮아지기 쉽다.
형상 인자 SF-1 및 SF-2가 각각 160 및 140 이하인 토너는 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 사이에 제공되는 전위차로써 현상 블레이드(9)로부터 더 쉽게 분리된다. 따라서, 이러한 토너를 사용하는 것은 토너가 현상 블레이드에 결합되는 현상을 방지하는 데 특히 효과적이다.
게다가, 본 실시예에서 사용되는 양호한 토너로서의 토너용으로, 토너 입자는 소정의 전하 대전량이 주어질 수 있도록 하기 위해 외부 첨가제로 코팅되는 것이 바람직하다.
이러한 의미에서, 토너 입자의 표면이 외부 첨가제로 코팅되는 비율은 5％ 내지 99％, 양호하게는 10％ 내지 99％인 것이 바람직하다.
토너 입자 표면의 외부 첨가제 적용 범위 비율은 다음 방법을 사용하여 측정된다. 히다치사(Hitachi, Ltd.)의 제품인 현미경 FE-SEM(S-800)을 사용하여 토너 화상으로부터 100개의 토너 입자가 무작위로 선택되고, 이들 데이터는 인터페이스를 통해 이를 분석하도록 나이코어사(Nicore Co., Ltd.)의 제품인 화상 분석 장치(Luzex 3)로 공급된다. 분석을 통해 얻어진 데이터는 2진수 데이터로 변환된다. 토너 입자 표면과 외부 첨가제이 상이한 밝기를 갖기 때문에, 외부 첨가제로 덮여지는 부분의 영역(SG)과 각각의 토너의 (외부 첨가제에 덮여지는 부분을 포함하는) 전체 영역(ST)은 분리식으로 얻어지고, 외부 첨가제 적용 범위 비율은 다음공식을 사용하여 계산된다.
외부 첨가제 적용 범위 비율(％) = (SG/ST) x 100
본 실시예에서 양호하게 사용되는 외부 첨가제용으로, 평균 무게의 외부 첨가제의 입자 직경은 추가되어지는 토너보다 1/10 이하인 것이 바람직하다. 여기서, 외부 첨가제의 입자 직경은 전자 현미경을 사용하여 토너 입자 표면의 시각적인 관찰을 통해 얻어지는 외부 첨가제의 평균 입자 직경을 의미한다. 외부 첨가제의 선택에서, 다음이 가능하다.
금속 산화물(산화 알루미늄, 산화 티타늄, 티탄산염 스트론튬, 산화 세륨, 산화 마그네슘, 산화 크롬, 산화 주석, 산화 아연 등), 질화물(질화 규소 등), 탄화물(탄화 규소), 금속염(황산 칼슘, 황산 바륨, 탄산 칼슘 등), 지방산 금속염(스테아르산 아연, 스테아르산 칼슘 등), 카본 블랙, 실리카 등이다.
본 실시예에서, 보조 입자가 토너(100부분 무게)에 첨가되는데 이는, 토너 무게 100 부분에 대해 고유 대전 극성이 음극인 외부 첨가제로서 1 부분 무게의 실리카가 첨가되고, 토너 무게 100 부분에 대해 고유 대전 극성이 양극인 외부 첨가제로서 0.1 부분 무게의 티타늄 산화물이 첨가된다. 양극 외부 첨가제의 첨가는 토너의 유동성을 조절하는데 효과적이고, 또한 토너에 주어진 전기 대전량을 안정화하는 데에도 효과적이다. 종래의 화상 형성 장치의 경우에, 양극 외부 첨가제은 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 접촉 영역에 인접해서 현상 블레이드(9)의 일부, 접촉 영역에 대해 현상 롤러(9)의 자유 에지측에 접착되고, 따라서 사용할 수 없게 된다. 그러나, 본 실시예에서, 현상 블레이드(9)의 자유 에지측에 접착된 양극으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 롤러(8)와 토너 입자로부터의 마찰에 의해 박리되어, 화상 형성 프로세스에 영향을 미치는 것이 방지된다.
토너 100 부분 당 첨가된 하나 이상의 전술한 외부 첨가제의 무게 비율량은 0.01 중량％ 내지 10 중량％, 양호하게는 0.05 중량％ 내지 5 중량％의 범위 내에 있는 것이 바람직하다. 이러한 외부 첨가제은 단독으로 또는 이의 조합으로 사용될 수 있다. 이들은 탈수되는 것이 바람직하다.
단일 구성 요소 현상제에 첨가된 외부 첨가제의 무게 비율량이 0.01 부분 이하이면, 단일 구성 요소 현상제는 실질적으로 유동성, 전사 효율, 현상 효율이 저하되어 소위 토너 분산(toner scatteration), 즉 토너 화상의 인접부에 분산된 토너 입자에 의해 오염되는 현상인 밀도 부조화를 초래한다.
반면에, 토너 내에서의 외부 첨가제의 중량이 10 부분 이상인 경우에, 상당한 양의 외부 첨가제이 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(8)에 부착되어서, 토너 입자가 대전되는 효율의 감소 및/또는 토너 화상의 훼손이 발생한다.
전술된 바와 같이, 이러한 실시예에 따라서, 실제 화상 형성 주기 동안, 즉 현상 롤러가 회전하는 동안, 현상 롤러(8) 및 현상 블레이드(9)는 전위가 사실상 동일하게 유지되고, 반면에, 화상이 형성되지 않는 주기 중 적어도 일부 기간 동안, 현상 롤러(8) 및 현상 블레이드(9)를 극성에 있어서 현상제와 동일한 측에 유지시키면서 현상 롤러(8)의 전위를 증가시켜 현상 롤러(8)보다 현상 롤러(9)의 전위를 더 크게 함으로써 전위차가 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9) 사이에 제공된다. 따라서, 토너 입자가 현상 블레이드(9)에 부착되어 유지, 축적 및/또는 접합되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 화상 밀도 편차로부터 훼손되는 화상 및 원하지 않는 수직 줄무늬가 형성되지 않는다.
(실시예 2)
이하에서는, 도5 내지 도7을 참조하여, 본 발명의 제2 실시예가 설명될 것이다. 제1 실시예의 것과 유사한 본 실시예의 구성요소는 대응되는 것에 주어진 것과 동일한 도면 부호가 주어지고, 그 설명은 생략된다.
도5는 이러한 실시예에서의 화상 형성 장치의 개략도이다. 이러한 화상 형성 장치는 대략 화상 담지 부재로서의 광전도성 드럼(1), 대전 수단으로서의 대전 롤러(2), 화상 형성 정보를 잠상화시키기 위한 노출 장치(3), 광전도성 드럼(1) 상의 정전 잠상을 가시 화상으로 현상하기 위한 현상 장치(22) 및 중간 전사 부재(24)를 포함하는 색상 화상 형성 장치이다.
현상 장치(22)는 현상 카트리지 지지 부재로서 로터리(22x), 노란 색상 성분 현상 카트리지(22a), 마젠타 색상 성분 현상 카트리지(22b), 시안 색상 성분 현상 카트리지(22c) 및 블랙 색상 성분 현상 카트리지(22d)를 포함한다.
이러한 실시예에서의 화상 형성 장치는 전자사진 색상 화상 형성 장치이다. 이는 의도하는 화상을 도시되지 않은 개인용 컴퓨터, 워크 스테이션 등으로부터 전송된 화상 형성 데이터에 기초하여 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(Bk)의 4개의 색상 성분으로 분리시키고, 원래의 데이터로부터 분리되어 도출된 4개의 세트의 화상 형성 데이터에 기초하여, 4개의 색상 성분에 대응하는 4개의 색상 토너 화상을 순차적으로 형성한다. 이러한 색상 토너 화상은 중간 전사 부재(24) 상의층에 전사되고, 이어서 전체 색상 화상을 얻기 위해 일편의 종이와 같은 전사 매체(기록 매체) 상에 모두 동시에 전사된다. 이러한 실시예에서의 화상 형성 장치는 소위 로터리형 칼라 프린터, 즉 로터리(22x) 및 복수의 현상 수단 즉, 로터리(22x) 내에 장착되는 현상 카트리지(22a, 22b, 22c, 22d)를 포함하는 현상 장치를 채용하는 칼라 프린터이다.
도5를 참조하면, 화상 형성 장치는 화상 담지 부재로서 유기 감광 드럼(1)을 포함한다. 화상 형성 작동이 시작되면, 감광 드럼(1)은 화살표(a)에 의해 표시되는 방향으로 회전식으로 구동된다. 이러한 감광 드럼(1)의 원주면은 접촉 대전 수단으로서 대전 롤러(2)의 금속 코어에 바이어스를 적용시킴으로써 소정의 전위 레벨 즉, 어두운 영역 전위 레벨로 균일하게 대전된다. 그 후, 균일하게 대전된 감광 드럼(1)의 원주면은 제1 색상 성분 또는 옐로우(Y) 색상 성분에 대한 화상 형성 데이터에 따라 턴온 및 턴오프되면서 노출 장치(3)로부터 투사되는 스캐닝 레이저 비임에 노출된다. 그 결과, 광전도성 드럼(1)의 원주면의 노출되는 지점은 전위 레벨이 감소(밝은 영역 전위)되고, 제1 정전 잠상을 형성한다.
전술된 프로세스를 통해 형성된 정전 잠상은 현상 장치(22)의 로터리(22x) 내에 장착되는 현상 수단(현상 카트리지) 중 하나에 의해 가시 화상으로 현상된다. 로터리(22x)는 제1 색상의 토너로서 옐로우(Y) 토너를 내장하는 제1 현상 카트리지(22a), 제2 색상의 토너로서 마젠타(M) 토너를 내장하는 제2 현상 카트리지(22b), 제3 색상의 토너로서 시안(C) 토너를 내장하는 제3 현상 카트리지(22c) 및 제4 색상의 토너로서 블랙(Bk) 토너를 내장하는 제4 현상 카트리지(22d)를 일체식으로 보유하도록 구성된다. 이는 특정 현상 카트리지를 카트리지가 광전도성 드럼(1)과 대향하는 현상 스테이션으로 이동시키도록 [화살표(r)에 의해 표시되는 방향으로] 회전된다.
현상 카트리지가 감광 드럼(1)과 대향하는 현상 스테이션 내의 현상 카트리지(22a, 22b, 22c, 22d)의 현상제 담지 부재로서의 현상 롤러 상에서 소정의 두께를 가지는 토너 층이 존재한다. 현상제 담지 부재로서의 현상 롤러가 모터(23)에 의해 회전식으로 구동됨에 따라, 소정의 바이어스가 현상 롤러의 금속 코어에 적용된다. 그 결과, 광전도성 드럼(1) 상의 정전 잠상은 현상된다. 각각의 현상 카트리지(22a, 22b, 22c, 22d)는 분리되어서, 마모되었을 때 다른 것으로부터 독립적으로 대체될 수 있다.
먼저, 전술된 제1 정전 잠상은 제1 색상의 토너로서 Y 토너를 내장하는 제1 현상 카트리지(22a)에 의해 가시 화상으로 현상된다. 현상 방법이 접촉식 또는 비접촉식인지는 중요하지 않다. 이러한 실시예에 있어서, 노출에 의해 광전도성 드럼(1) 상에 형성된 정전 잠상은 비자기성 단일 성분 토너 및 접촉 현상 방법의 조합 사용으로 가역적으로 현상된다.
제1 색상의 제1 토너 화상 즉 제1 가시화 화상은 광전도성 드럼(1)과 중간 전사 부재(24) 사이의 전사 매체 닙핑(nipping)부인 제1 전사 스테이션 내의 제2 화상 담지 부재로서 중간 전사 부재(24)의 표면 상에서 정전식으로 전사(주 전사)된다. 중간 전사 부재(24)는 기판으로서의 실린더, 실린더의 원주면 상에 코팅된 전기적으로 전도성인 탄성층 및 전기적으로 전도성인 탄성층 상에 코팅된 표면 층을 포함한다.
중간 전사 부재(24)의 원주는 화상 형성 장치를 통해 통과할 수 있는 가장 큰 일편의 전사 매체의 길이보다 크다. 중간 전사 부재(24)는 소정량의 압력의 적용하에서 광전도성 드럼 상에서 가압되어 유지되고, 광전도성 드럼(1)의 회전 방향과 반대 방향[도5에서 화살표(s)에 의해 표시되는 방향]으로 광전도성 드럼(1)의 속도와 사실상 동일한 원주 속도로 회전식으로 구동된다.[접촉 영역에 있어서, 광전도성 드럼(1)의 원주면 및 중간 전사 부재(24)의 원주면은 동일한 방향으로 이동]
중간 전사 부재(24)의 실린더 부분에 있어서, 토너의 극성과 반대인 전압(주 전사 전압)이 적용된다. 그 결과, 광전도성 드럼(1)의 원주면 상의 토너 화상은 중간 전사 부재(24)의 표면 상에서 정전식으로 전사(주 전사)된다.
반면에, 주 전사의 완료 후에 광전도성 드럼(1)의 원주면 상에 잔류하는 토너 입자는 광전도성 드럼(1)이 다음 잠상 형성 회전을 준비하도록 세척 수단(6)에 의해 제거된다.
이어서, 전술된 옐로우 화상 형성 프로세스와 유사한 화상 형성 프로세스가 연속적으로 반복된다. 그 결과, M 토너의 사용으로 현상되는 제2 색상의 토너 화상, C 토너의 사용으로 현상되는 제3 색상의 토너 화상 및 Bk 토너의 사용으로 현상되는 제4 색상의 토너 화상이 중간 전사 부재(24)의 표면 상의 층에 순차적으로 전사되어서, 전체 색상 토너 화상을 형성한다.
따라서, 중간 전사 부재(24)의 원주면으로부터 멀리 떨어져 유지되는 전사벨트(18)는 소정의 압력의 적용하에서 중간 전사 부재(24)의 원주면 상에서 가압되어 회전식으로 구동된다. 전사 벨트(18)에 의해 형성되는 루프 내부에 전사 롤러(17)가 배치된다. 전사 롤러(17)에 있어서, 토너의 극성과 극성이 반대인 전압(부 전사 바이어스)이 가해진다. 그 결과, 중간 전사 부재(24)의 표면 상에 층지어진 모든 색상 토너 화상은 소정 시기에 반송되는 전사 매체(P)의 표면 상에서 모두 동시에 전사된다. 이어서, 전사 매체(P)는 전체 색상 화상 즉 4개의 색상 토너 화상의 조합이 전사 매체(P)에 정착되어 영구 전체 색상 화상을 형성하는 정착 장치(7)로 이송된다. 그 후, 전사 매체(P)는 의도된 전체 색상 화상의 전체 색상 인쇄로서 화상 형성 장치로부터 배출된다.
제2 전사 이후에 중간 전사 부재(24)의 원주면 상에 잔류하는 토너 입자는 소정의 시기에 중간 전사 부재(24)의 원주면과 접촉하여 위치된 중간 전사 부재 세척 장치(16)에 의해 제거된다.
도7은 이러한 실시예의 현상 수단으로서 각기 Y, M, C 및 Bk 토너를 내장하는 현상 카트리지(22a, 22b, 22c, 22d)의 개략 단면도이다. 이는 현상 카트리지의 구조를 도시하기 위한 것이다. 이러한 현상 카트리지(22a, 22b, 22c, 22d)는 도5에 도시된 화상 형성 장치의 일예와 같이 도시되지 않은 카트리지 교환 커버를 개폐시킴으로써 회전식 칼라 프린터 내부에 제거 가능하게 장착될 수 있도록 구성된다. 로터리가 도5에 도시된 상태인 경우에, 즉, 스페이스에 장착된 시안 색상 현상 카트리지(22c)가 카트리지 제거 위치에 있을 때, 시안 색상 현상 카트리지(22c)는 화살표(D)에 의해 표시된 방향으로 대각 방향의 상향으로 제거될 수 있다.
도5에 도시된 로터리식 칼라 프린터의 경우에 있어서, 각각의 현상 카트리지는 대응하는 카트리지 장착 스페이스가 카트리지 제거 위치(장착 위치)에 있을 때 화상 형성 장치 주 조립체에 장착되거나 주 조립체로부터 제거되어야만 한다. 따라서, 옐로우, 마젠타 또는 블랙 색상 현상 카트리지(22a, 22b 또는 22d) 즉, 시안 색상 현상 카트리지(22c)를 제외한 카트리지를 대체하기 위해서, 로터리(22x)는 대응하는 카트리지 장착 스페이스가 카트리지 제거 위치[도5의 카트리지(22c)의 위치]에 오도록 회전되어야만 한다.
이하에서 현상 카트리지에 대한 설명을 단순화하기 위해서, Y 토너를 내장하는 현상 카트리지(22a) 만이 설명된다. 다른 색상 토너를 내장하는 현상 카트리지(22b, 22c, 22d)의 설명은 현상 카트리지(22a)의 것과 사실상 동일하다.
이러한 실시예에서 현상 카트리지(22a)는 도7에 도시된 바와 같이 현상제로서 비자기성 단일 성분 Y 토너가 내장되는 가역성 현상 수단이다.
이러한 현상 카트리지(22a)는 도면에서 화살표(e)에 의해 표시된 방향으로 광전도성 드럼(1)의 원주면과 접촉하여 회전됨에 따라 광전도성 드럼(1)의 원주면 상에서 잠상을 현상하는 현상 롤러(8a) , 현상 롤러(8a)에 토너를 공급하도록 화살표(f)에 의해 표시된 방향으로 회전되는 토너 공급 수단으로서의 공급 롤러(12a), 현상 롤러(8a) 상의 토너가 전기적 대전되는 양뿐만 아니라 토너가 현상 롤러(8a) 상에 잔류되게 하는 양을 조절하기 위한 현상제 조절 부재로서의 현상 블레이드(9a) 및 토너를 교반시킴과 동시에 공급 롤러(12a)에 토너를 공급시키기 위한 교반 부재(13a) 등을 포함한다.
도6을 참조하면, 프린터가 도시되지 않은 퍼스널 컴퓨터 등에 의해 화상을 출력하도록 요청되면, 광전도성 드럼(1)은 회전하기 시작하고, 회전 기기는 회전 기기의 회전 축 주위를 공전하는 식으로 제1 컬러용 현상 롤러(22a)를 현상 카트리지(22a)가 광전도성 드럼과 대향하게 되는 현상 스테이션으로 이동시키도록 회전된다.
제1 컬러(옐로우)용 현상 카트리지(22a)가 광전도성 드럼(1)과 대향되는 현상 스테이션 내에 위치 설정됨에 따라 현상 롤러(8a)는 예비적으로 회전되기 시작하고 동시에 제어 섹션(제어 수단)의 제어 하에서 전압 인가 수단으로서 블레이드 바이어스 전력 공급원(20) 및 현상 바이어스 전력 공급원(19)으로부터 현상 롤러(8a) 및 현상 블레이드(9a)로 전압이 공급되기 시작한다. 현상 바이어스 전력 공급원(19)으로부터 현상 롤러(8a)로 인가되는 전압은 약 -300 V의 직류 전압이고, 현상 블레이드(9a)로 인가되는 전압은 -600 V의 피크 대 피크 전압과 톱니 파형을 갖는 교류 전압이다. 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 톱니 파형을 갖는 전압이 2 파형 사이클과 동일한 기간 동안 인가된다. 각각의 파장 사이클의 길이는 90 msec이다.
전사 매체(P) 상의 토너 화상이 현상 롤러(8a) 및 현상 블레이드(9a)에 인가된 전압에 의해 영향을 받지 않는 화상 비형성 주기 동안, -600 V의 피크 대 피크 전압과 톱니 파형을 갖는 전압 및 -300 V의 직류 전압이 현상 블레이드(9a) 및 현상 롤러(8a)에 각각 인가된다. 다시 말해, 현상 블레이드(9a)로부터 현상 롤러(8a)로 음으로 대전된 입자들(토너 입자 및 외부 첨가 입자들)을 전사할 수 있는 전위차가 제공된다. 그 결과, 현상 롤러(8a)가 회전하기 시작한 직후 현상 블레이드(9a)에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자들은 현상 롤러(8a) 상으로 전사된다.
현상 블레이드(9a) 및 현상 롤러(8a)로의 -600 V (톱니 파형) 및 -300 V의 개별적인 짧은 인가 후, 현상 바이어스 전력 공급원(19) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)의 전위는 약 -300 V로 대략 동일하게 되고, 제1 컬러에 대응하는 화상이 광전도성 드럼(1) 상에 형성되기 시작한다(화상 형성 주기 시작).
화상 형성 주기(현상 주기) 동안, 현상 롤러(8a) 및 현상 블레이드(9a)는 전위로 대략 동일하다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가 입자들은 토너층의 전하 및 현상 롤러(8a)의 회전에 의해 현상 롤러(8a)와 현상 블레이드(9a) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(9a)의 고정된 에지측 상의 접촉 영역의 인접부 내의 현상 블레이드(9a)의 부분으로 이동하게 된다. 그러나, 역전 토너 입자, 양으로 대전된 외부 첨가 입자들 등은 현상 블레이드(9a)에 부착되지 않는다.
제1 컬러에 대응하는 화상의 형성이 종결되면, 현상 카트리지(22a)를 위한 예비 후-회전 주기가 시작된다. 이 주기 동안, -600 V의 피크 대 피크 전압과 톱니 파형을 갖는 전압이 단일 파형 사이클에 상응하는 기간 동안 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 현상 블레이드(9a)로 인가된다. 그 결과, 화상 형성 주기 동안 옐로우 컬러 현상 카트리지(22a) 내에서 현상 블레이드(9a)에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자들은 현상 롤러(8a) 상으로 전사되고, 현상 블레이드(9a)는 회복된다.
그런 후, 현상 롤러(8a)의 회전은 정지되고, 회전 기기(22x)는 다음 컬러(마젠타)의 화상의 형성을 위해 화상 형성 장치를 준비하도록 회전된다. 회전 기기(22x)의 회전 축 주위를 공전하는 식으로 프로세스 카트리지를 이동시키기 위한 회전 기기(22x)의 회전 동안, 전압은 현상 바이어스 전력 공급원(19) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 공급되지 않는다.
제2 컬러(마젠타)용 현상 카트리지(22b)가 광전도성 드럼(1)에 대향하는 현상 스테이션으로 이동된 때, 회전 기기(22x)의 회전은 정지된다.
그런 후, 제1 컬러용 현상 카트리지(22a)의 현상 롤러(8a)의 예비 선-회전이 있었든 것처럼 현상 롤러(8b)의 예비 선-회전이 개시된다. 동시에 전압이 현상 바이어스 전력 공급원(19) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 공급되기 시작한다. 예비 선-회전 주기 동안 현상 바이어스 전력 공급원(19) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 공급되는 전압은 각각 약 -300 V의 직류과, -600 V의 피크 대 피크 전압 및 톱니 파형을 갖는 교류 전압이다. 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 톱니형 파형을 갖는 전압이 2 파장 사이클과 동일한 기간 동안 인가된다. 각각의 파장 사이클의 길이는 90 msec이다. 그 후에, 현상 롤러(8b)의 예비 선-회전은 종료되고, 제2 컬러에 대응하는 화상 형성 주기가 제1 컬러에 대한 화상 형성 주기와 마찬가지로 시작된다. 화상 형성 주기 동안, 음으로 대전된 외부 첨가 입자들은 점진적으로 현상 롤러(8b)와 현상 블레이드(9b) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(9b)의 자유 에지측 상에서 접촉 영역의 인접부 내의 현상 블레이드(9b)의 부분 상으로 이동되어, 프로세스 카트리지(22a) 내에서와 마찬가지로 그 상에 축적된다. 그런 후, 프로세스 카트리지(22a) 및 프로세스 카트리지(22b)에서 수행된 것과 유사한 공정이 프로세스 카트리지의 나머지에서 수행된다.
(제3 및 제4 컬러에 대해)
화상 형성 주기를 거치는 동안 현상 블레이드에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자들이 각 컬러에 대한 예비 선-회전 주기 동안 전술된 바와 같이 전사되기 때문에, 외부 첨가 입자들은 현상 블레이드 상에 축적되는 것이 방지된다. 따라서, 신뢰성 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이 가능하다.
제4 컬러에 대한 화상 형성이 종료됨에 따라 제4 컬러를 위한 예비적인 후-회전 주기가 시작된다. 이 주기 동안, -600 V의 피크 대 피크 전압과 톱니 파형을 갖는 전압이 단일 파형 주기에 상응하는 주기 동안 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 현상 블레이드(9a)로 인가된다. 그런 후, 현상 롤러(8d)의 회전이 정지되고 회전 기기(22x)는 회전 기기(22x)의 회전축을 주위를 프로세스 카트리지가 공전하는 방식으로 회전된다. 현상 바이어스 전력 공급원(19) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터의 전력 공급원 공급은 회전 기기(22x)의 회전 전에 정지된다.
회전 기기(22x)의 회전이 종료됨에 따라, 화상 형성 장치의 주 조립체를 위한 후-회전 주기 즉, 중간 전사 부재(24), 광전도성 드럼(1) 등이 다음 인쇄 작업을 위해 예비적으로 회전되는 주기가 개시된다. 그런 후, 광전도성 드럼(1)의 회전은 장치 주 조립체를 위한 후-회전 주기의 완료 시에 정지된다.
전술된 바와 같이, 이 실시예에 따르면, 화상이 전 컬러(full-color) 화상 형성 장치에 의해 형성될 때 현상 롤러(8)(8a 내지 8d) 및 현상 블레이드(9)(9a 내지 9d)는 화상 형성 주기 즉 현상 롤러(8)가 회전되는 주기 동안 전위에서 사실상 동일한 반면, 화상 비형성 주기의 적어도 일부분 동안 현상 롤러(8) 및 현상 블레이드(9)를 극성으로는 현상제와 동일한 측 상으로 유지시키는 동안 현상 블레이드(9)의 전위를 증가시킴에 의해 현상 블레이드(9)의 전위를 현상 롤러의 전위보다 높게 함으로써 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9) 사이에 전위차가 제공된다. 따라서, 토너 입자의 현상 블레이드(9)로의 부착, 현상 롤러(9)로의 토너 입자의 축적 및 현상 롤러(9)로의 토너 입자의 융착이 전 컬러 화상 형성 장치에서도 방지되어, 전 컬러 화상의 형성이 전술된 불충분한 밀도 및 원하지 않은 수직 줄무늬를 겪는 것을 방지하는 것을 가능하게 한다.
또한, 다양한 화상 형성 장치 요소 및 수단 중에서, 상대적으로 급속히 마모되는 토너를 포함하는 현상 수단이 화상 형성 장치의 주 조립체 내에 제거 가능하게 장착 가능한 프로세스 카트리지 내로 이동될 수 있다. 따라서 다양한 관리 작업에 관련된 조작자에게 요구되는 노동이 실질적으로 감소된다.
(실시예 3)
다음으로, 도8 및 도9를 참조하여 본 발명의 제3 실시예가 설명된다. 제1 실시예의 것과 유사한 이 실시예의 구성 요소에는 제1 실시예의 대응하는 것에 주어진 것과 동일한 참조 부호가 주어지고, 이들에 대한 설명은 여기서 제공되지 않을 것이다.
본 발명의 전술된 실시예에서, 소정의 전위차가 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에서 제공되는 주기는 화상 비형성 주기인 예비 선-회전 주기, 예비 후-회전 주기, 시트 간격 등 중 하나에 일치하였다.
그러나, 이 실시예에서는 하나 이상의 시트 간격 중에 전술된 현상 회복 순서를 수행하는 대신에, 인쇄의 누적 횟수가 계수되고 현상 블레이드를 회복시키기 위하여 매 소정 횟수의 인쇄마다 회복 순서가 수행된다.
도8을 참조하면, 참조 부호 25는 누적 계수기를 나타내고, 이는 제어 회로(14)에 의해 제어된다. 누적 계수기는 인쇄의 횟수를 계수하고, 누적 계수가 소정 횟수에 도달하면 소정 회수가 도달되었다는 신호를 제어 회로(14)로 보낸다.
도9는 이 실시예의 회복 순서의 흐름도이다.
도9를 참조하면, 단계 S1에서 화상 형성 장치는 화상 형성 요청 신호를 기다리는 대기 상태이다. 화상 형성 요청 신호가 수신되면, 광전도성 드럼(1) 및 현상 롤러(8)의 회전이 개시된다. 즉, 현상 블레이드(9) 및 현상 롤러(8)에 -600 V 및 -300 V를 각각 인가하여 현상 블레이드(9)가 회복되는 예비 선-회전 주기가 시작되고(단계 S2), 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8) 사이에 현상 블레이드(9)로부터 현상 롤러(8) 상으로 음으로 대전된 입자(토너 입자 및 외부 첨가 입자)를 전사하기에 충분히 큰 전위차를 제공한다. 따라서, 현상 블레이드[9, 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 접촉 영역에 대해 고정된 에지측 상에서 현상 블레이드(9)의 부분: 도19의 영역 a]에 부착하는 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 롤러(8)가 회전되기 시작한 직후에 현상 롤러(8) 상으로 전사된다.
현상 블레이드(9a) 및 현상 롤러(8a) 각각으로의 -600 V 및 -300 V의 짧은 인가 후에, 현상 바이어스 전력 공급원(19) 및 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)의 전압은 약 -300 V로 대략 같아지게 되고, 제1 컬러에 대응하는 화상이 광전도성 드럼(1) 상에 형성되기 시작한다(단계 S3).
(단계 S3)
이러한 화상 형성 기간 동안, 현상 롤러(8a) 및 현상 블레이드(9a)는 대략 같은 높이로 유지된다. 따라서, 현상 블레이드(9a)의 접촉 영역부에 부착되는 외부 첨가 입자들은 현상 롤러(8a)의 회전과 토너층의 전하에 의해 현상 롤러(8a)와 현상 블레이드(9a) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역에 대한 현상 블레이드(9a)의 정착된 에지측 상의 접촉 영역 인접부의 현상 블레이드(9a) 부분 상으로 옮겨지게 된다. 그러나, 역전된 토너 입자, 양으로 대전된 외부 첨가 입자 등은 현상 블레이드(9a)에 부착되지 않는다.
제1 화상이 형성되는 동안, "+1"이 누적 계수기로 더해진다(단계 S4). 그후, 누적 계수기의 계산값이 10에 도달하였는지의 여부가 결정된다(단계 S5).
누적 계수기의 계산값이 10에 도달한 것으로 결정될 경우, 현상 블레이드(9)를 재활성화시키기 위해 -600V와 -300V가 각각 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8)로 인가된다(단계 S6). 본 실시예에서, 단계 S6의 현상 블레이드(9)의 재활성화를 위해 걸리는 시간은 3초이다.
재활성화 작업의 완료 후(단계 S6), 또는 누적 계수기의 계산값이 단계 S5의10보다 작을 때, 화상 형성 장치는 프린트 요청 신호를 기다리면서 스탠드바이로 머무른다(단계 S7). 이러한 경우, 화상 형성 작업은 시트 간격 동안 현상 블레이드 재활성화 순서의 수행 없이 계속된다.
프린트 요청 신호가 더 이상 보내지지 않을 때, 예비적인 회전후 기간이 시작되고, 여기서 현상 블레이드(9)를 다시 활성화시키기 위해 -600V와 -300V가 각각 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8)로 인가된다(단계 S8).
그후, 현상 블레이드(9) 상의 음으로 대전된 외부 첨가 입자들이 현상 롤러(8) 상으로 이동된 후, 현상 롤러(8)의 회전 구동이 멈추고; 현상 바이어스 전력 공급원(10)과 블레이드 바이어스 전력 공급원(11)으로부터의 전압 인가가 멈추고; 광전도성 드럼(1)의 구동이 멈추게 된다(단계 S9).
현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8)가 간단한 이동을 위해 전위가 다르게 되는 타이밍은 매 10 프린트마다 되는 것이 필요하지는 않다. 다시 말하면, 프린트 수의 관점에서, 현상 블레이드 재활성화 간격의 길이는 선택적이고, 많은 수의 프린트가 연속적으로 출력될 때, 현상 블레이드 재활성화 순서를 위해 필요한 것은 모든 소정 수의 프린트를 위해 수행되는 것이다. 그러나, 많은 수의 프린트가 연속적으로 출력될 때, 음으로 대전된 외부 첨가 입자들이 현상 블레이드 상에 연속적으로 축적된다. 따라서, 토너 입자가 현상 블레이드(9)에 부착되는 것을 방지하기 위해, 현상 블레이드(9)는 100 프린트마다 적어도 한번은 재활성화되어야 한다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 사실상 프린트의 수가 연속적으로 출력될 때, 모든 소정 수의 프린트의 생성후 비화상 형성 기간 동안 현상블레이드(9)를 재활성화시키도록 음으로 대전된 외부 첨가 입자들이 현상 롤러(8)로 복귀하도록 하기 위해, 현상 블레이드(9)와 현상 롤러(8)는 간단한 이동을 위해 전위가 다르게 된다. 따라서, 현상 블레이드의 접촉 영역부로부터 접촉 영역에 대해 정착된 에지측 상의 현상 블레이드 부분 상으로 옮겨진 음으로 대전된 외부 첨가 입자들은 그 위에 축적되지 않고, 따라서 현상 블레이드(9)에 부착되는 것이 방지된다.
(실시예 4)
다음으로, 상술한 것과 다른 본 발명에 따른 화상 형성 장치와 프로세스 카트리지의 양호한 실시예를 상세히 기술하기로 한다.
본 실시예의 화상 형성 장치는 현상 롤러(현상제 담지 부재)와 현상 블레이드(현상제 조절 부재) 사이의 전위에 대한 관계가 화상 형성 기간, 즉 잠상이 현상되는 기간 동안에는 현상 롤러와 현상 블레이드가 대략 동일한 전위로 이루어지는 반면에, 비화상 형상 기간 동안에는 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 전위차를 제공하여 현상 블레이드에 부착하는 외부 첨가 입자들을 제거함으로써 재활성화되는 것을 특징으로 한다(재활성화 작동). 따라서, 사실상의 프린트 수가 연속적으로 출력될 때에도, 현상 블레이드에 대한 토너 입자의 부착에 기인하는 비적상적인 저밀도 및/또는 원하지 않는 수직 줄무늬와 같은 결함을 갖는 화상이 생성되지 않는다.
본 실시예의 화상 형성 장치에서, 현상 롤러를 위한 바이어스와 현상 블레이드를 위한 바이어스는 단일의 전압 인가 수단으로부터 공급된다. 또한, 본 실시예에서 화상 형성 기간 동안에는, 현상 롤러와 현상 블레이드는 수직으로 동일한 전위로 유지되고, 비화상 형성 기간 동안에는, 다른 전위로 하기 위해 인가된 전압이 다르게 된다. 그러나, 본 실시예에서, 현상 롤러와 현상 블레이드는 현상 롤러의 전위 감쇠에 대한 현상 블레이드의 전위 감쇠를 지연시키는 전압 감쇠 조절 수단에 의해 전위가 다르게 된다(지연 조절). 이는 본 실시예의 주요 특징들 중 하나이다.
상술한 방법의 채택으로, 비교적 고비용의 전력 공급 회로의 변압기와 이러한 변압기용 회로부가 전력 공급 회로의 비용을 감소시키도록 비교적 저렴한 지연 회로로 교체될 수 있다.
상술한 바와 같이, 이러한 화상 형상 장치의 경우, 현상 롤러와 현상 블레이드는 단일 전압 인가 수단 만의 사용으로 전위가 다르게 된다. 다시 말하면, 비정상적인 저밀도와 원하지 않는 수직 줄무늬가 생기는 화상 형성은 간단한 구조로 방지될 수 있다.
상기의 실시예들과 달리, 본 실시예는 2개의 전력 공급원을 필요로 하지 않고, 따라서 본 발명의 실제적인 사용을 위해 필요한 비용을 줄이게 된다.
본 실시예는 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 전위차를 제공함으로써 현상 블레이드를 재활성화시키기 위해, 현상 블레이드의 전위는 현상 롤러와 현상 블레이드를 극성의 관점에서 현상제와 같이 동일측 상에 유지하면서, 현상 블레이드의 전위를 증가시킴으로써 현상 롤러의 전위보다 더 크게 된다는 점에서 상기의 실시예들과 동일하다.
또한, 본 실시예에서는, 현상 블레이드 재활성화 작동이 화상 형상 기간 동안 전압 인가 수단에 의해 인가된 전압을 증가시켜 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 제공되는 전위차를 증가시킴으로써 더욱 효과적으로 이루어진다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 각각의 프린트 형성 동안, 특히 현상 롤러와 현상 블레이드가 잠상을 현상시키기 위해 실질적으로 동일한 전위로 유지되는 각각의 기간 동안, 현상 블레이드(도19의 영역 a)에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자들이 비화상 형성 기간 동안 현상 블레이드를 재활성화하기 위해 현상 롤러 상으로 이동된다. 따라서, 토너 입자는 현상 블레이드에 견고하게 부착되거나 결합되지 않는다.
본 실시예의 현상 블레이드 재활성화 순서의 경우, 화상 형성 기간 동안 현상 블레이드에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자들이 하나 이상의 비화상 형상 기간, 즉 전사 매체의 마진 부분에 대응하는 기간, 예비적인 회전 전 기간, 예비적인 회전 후 기간, 시트 간격 기간 및/또는 등의 동안에 현상 롤러에 인가되는 전압보다 전위가 더 큰 전압을 현상 블레이드로 일시적으로 인가함으로써 현상 롤러로 복귀된다. 특히, 예를 들어, 하나 이상의 비화상 형상 기간 동안 -300V가 현상 롤러로 인가될 경우, -300V 보다 전위 레벨이 더 큰 전압(예를 들어, -400V 내지 -900V의 범위)이 현상 블레이드로 일시적으로 인가된다(현상 블레이드로 인가된 전압은 순간적으로 변화된다).
여기서, "순간적으로 변화되는"은 현상제와 극성이 동일하고 화상 형성 기간 동안 인가된 전압 보다 전위가 더 큰 전압이 짧은 순간, 예를 들어, 대략 15 내지20 msec 동안에 인가되는 것을 의미한다. 이러한 전압은 20msec 보다 길게 인가될 수도 있다. 그러나, 20msec 보다 길게 전압을 인가하기 위해, 시트 간격 기간, 회전 전 기간 등은 길어져야 되고, 그 결과 처리량이 감소된다. 따라서, 이러한 전압이 인가되는 시간은 20msec 보다 길지 않는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 전압이 인가되는 시간은 15msec 보다 길지 않을 수 있다. 그러나, 이러한 전압이 인가되는 시간이 15msec 보다 길지 않을 경우, 전력 공급원 응답의 지연으로 인해 현상 블레이드의 전위가 목표 레벨에 도달하는 것이 어렵게 된다. 따라서, 15msec 보다 짧지 않도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 현상 블레이드에 부착된 외부 첨가제는 현상 블레이드 상에 축적되지 않는다. 따라서, 현상 블레이드의 외부 표면 거칠기는 외부 첨가제에 의해 증가되지 않는다. 따라서, 토너 입자는 현상 블레이드에 의해 포획되지 않는다. 따라서, 토너 입자는 현상 블레이드에 부착되지 않는다(도19의 영역 a).
또한, 이러한 현상 블레이드 재활성화 순서는 하나 이상의 비화상 형성 기간 동안 매우 짧은 순간에 일어난다. 따라서, 역전 토너 입자와 양으로 대전된 외부 첨가 입자들이 접촉 영역(도19의 영역 b)에 대한 자유 단부측 상의 접촉 영역 바로 옆의 현상 블레이드 부분에 부착된다해도, 화상 형성 기간 동안 현상 롤러로 복귀되지 않는다. 따라서, 이들은 현상 블레이드 상에 축적되지 않는다. 따라서, 이들은 원하지 않는 수직 줄무늬, 비정상적인 저밀도 등과 같은 화상 결함이 생기게 하지 않는다.
본 실시예에서 특히, 현상 롤러와 현상 블레이드가 하나 이상의 상술한 비화상 형성 기간 동안 전위차를 나타낼 때, 현상 롤러가 회전하는 것이 중요하다. 이는 다음과 같은 이유 때문이다. 현상 롤러가 회전하지 않는 동안, 현상 롤러와 현상 블레이드가 전위차를 나타낼 경우, 외부 첨가 입자들이 때때로 현상 블레이드에 다시 부착되고, 반면에 현상 롤러가 회전하는 동안에 현상 롤러와 현상 블레이드가 전위차를 나타낼 경우, 현상 롤러로 복귀된 양으로 대전된 외부 첨가 입자들이 현상 롤러의 회전에 의해 현상 롤러의 회전 방향의 관점에서 현상 블레이드와 현상 롤러 사이의 접촉 영역의 하부 에지(도19의 영역 a에 대응하는 영역)로부터 멀리 이동되어, 현상 블레이드에 다시 부착되는 것이 방지된다.
하나 이상의 전술된 비화상 형성 주기 중 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 전위차의 양은 이하의 이유에 따라 단지 60V 이상이어야 하며, 양호하게는 60V 이상 700V 이하, 보다 양호하게는 60V 이상 500V이하이어야 한다:
전위차의 양이 60V 이하일 때, 현상 블레이드에 부착된 음 대전 외부 첨가제 입자가 현상 롤러 상에 전사될 수 없으며, 60V 미만인 전위차는 현상 블레이드에 대한 토너 입자의 융착을 방지하기에 효율적이지 못하다.
또한, 전위차가 클수록 효과적이다. 따라서, 이러한 이론에서, 전위차의 양에 대한 제한은 없다. 그러나 실제로는, 누전(방전)이 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에서 발생하는 값이 실제적인 상위 제한 치이다. 그러나 이 실시예에서는, 단지 단일 전압 인가 수단이 사용되며, 전하가 대전되는 양은 크지 않다. 따라서, 700V의 전위차가 발생한 경우라도, 누전은 발생하지 않았다. 또한, 700V의 전위차는 본 발명의 목적을 달성하기에 충분하다. 전위차가 500V 이하인 것이 양호한 이유는 전위차가 500V 이상일 때, 방전이 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 용이하게 발생한다는 것이다.
또한, 이 실시예에서 둘 이상의 미립자 물질이 토너를 위한 보조 외부 첨가제로 사용될 수 있다. 보조 외부 첨가제가 형상 롤러의 회전과 협동하여 현상 블레이드에 부착되는 음 대전 외부 첨가제를 벗겨낼 수 있기 때문에, 미립자 보조 외부 첨가제 중 하나는 고유의 전하 극성이 토너에 대해 반대(토너가 음극이면 양극)인 것이 양호하다.
또한, 적어도 현상 수단은 화상 형성 장치의 주 조립체 내에 제거 가능하게 장착 가능한 카트리지(프로세스 카트리지)의 일부로 구성되는 것이 바람직하다. 이 경우, 형상 수단은 분리 현상 카트리지의 형태, 또는 현상 수단에 부가하여 화상 담지 부재, 대전 수단, 세척 수단 등을 완전하게 포함하는 프로세스 카트리지의 일부일 수 있다.
다음으로, 도10 및 도11을 참조하여, 본 발명의 제4 실시예가 설명될 것이다.
우선, 도11을 참조하여, 이 실시예의 화상 형성 장치가 설명될 것이다. 이 실시예의 화상 형성 장치는 역전 현상 방법, 즉 잠상이 토너 입자를 화상 담지 부재의 노출부에 부착하여 가시화되는 현상 방법을 사용한다. 보다 상세하게는, 이 장치는 잠상이 화상 담지 부재와 접촉하는 음 대전된 단일 구성요소 토너 입자를 담지하는 현상제 담지 부재를 배치하여 현상되는 화상 형성 장치이다.
다시 도11을 참조하면, 화살표(X)에 의해 지시된 방향으로 회전 가능한, 화상 담지 부재인 광전도성 드럼이 참조 부호 31로 나타내어진다. 광전도성 드럼(31)은 회전할 때, 주 대전 장치인 대전 롤러(32)에 의해 주연면을 가로질러 음으로 불 균일하게 대전된다. 광전도성 드럼(31)이 추가로 회전할 때, 광전도성 드럼(31)의 주연면의 음으로 불 균일하게 대전된 부분의 많은 지점들이 레이저 등을 사용하는 노출 장치(33)에 의해 선택적으로 노출된다. 그 결과, 각각의 노출된 지점의 전하는 희박해지고 광전도성 드럼(31)의 주연면 상의 정전 잠상을 초래한다.
참조 부호 34는 소위 역전형 현상 수단, 즉 정전 잠상을 가시화 하기 위해 정전 잠상의 노출부 상에 현상제로 토너를 전사하기 위한 현상 수단인 현상 장치를 나타낸다. 이 현상 장치에 의해 사용되는 토너는 비자성 단일 구성요소 토너이다. 현상 장치(34)는 화상 형성 장치의 주 조립체(H) 내에 제거 가능하게 장착 가능할 수 있어, 소모되었을 때 교체 가능하도록 구성된다.
광전도성 드럼(31) 상에 전사된 후, 토너 입자들은 전사 대전 장치인 전사 롤러(35)에 의해 일편의 전사 매체(P) 상에 전사된다. 전사되지 않고 광전도성 드럼(31) 상에 잔류되는 토너 입자들은 세척 수단(36)에 의해 광전도성 드럼(31)으로부터 제거된다.
전사 매체(P) 상의 토너 입자들은 정착 장치(37)에 의해 전사 매체(P)에 열적으로 융착된다. 그 결과, 영구 화상이 전사 매체(P) 상에 형성된다.
현상 장치(34)는 현상 롤러(38)와, 현상 롤러(38)에 토너를 공급하는 공급롤러(42)와, 현상제 조절 부재인 현상 블레이드(39)와, 공급 롤러(42)에 토너를 이송하기 위한 교반 부재(43)를 포함한다.
현상 롤러(38)는 구동 장치인 모터(45)에 의해 화살표(Y)에 의해 지시되는 방향으로 회전 가능하다. 현상 롤러(38)가 실행되는 현상 프로세스는 현상 롤러(38)가 광전도성 드럼(31)의 주연면에 접촉하여 배치되는 소위 접촉 현상 프로세스이다. 따라서, 현상 롤러(38)는 탄성을 갖는 현상 롤러(38)의 표면부를 제공하도록, 고무와 같은 재료로 형성되는 것이 바람직하다.
약 -300V의 전압이 현상 바이어스 접촉부(40)로부터 현상 롤러(38)에 공급된다. 그 결과, 광전도성 드럼(31)의 주연면의 노출부는 현상 롤러(38)의 주연면과 전위차가 생긴다. 이 전위차의 존재로, 현상 롤러(38) 상의 토너 입자들은 광전도성 드럼(31) 상에 노출 지점으로 전사된다.
현상 블레이드(39)가 일편의 얇은 금속판으로 형성되고, 현상 블레이드(39)의 탄성력을 이용하여 현상 롤러(38)에 접촉을 유지한다. 얇은 금속판을 위한 재료로써 스테인레스 강, 인청동 등이 사용될 수 있다. 이 실시예에서, 두께가 0.1mm인 일편의 얇은 인청동 판이 사용된다. 현상 롤러(38) 상의 토너의 층은 현상 블레이드(39)와 현상 롤러(38)에 의해 마찰되어 두께가 조절되면서 마찰 전하기 주어진다. 블레이드 바이어스가 블레이드 바이어스 접촉부(41)로부터 현상 블레이드(39)로 공급된다.
현상 롤러(38)의 회전 구동, 현상 바이어스 접촉부(40) 및 블레이드 바이어스 접촉부(41)에 공급되는 전압의 값 등을 제어하는 제어 회로(제어 수단)가 참조부호 44로 지시된다.
현상 바이어스 접촉부(40)와 블레이드 바이어스 접촉부(41)를 통해 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39)에 전압을 각각 공급하는 전압 인가 수단인 고전압 전력원이 참조 부호 46으로 지시된다.
고전압 전력원(46) 내에 배치되는 전압 감쇠 제어(지연) 수단이 참조 부호 47로 지시된다. 전압 감쇠 지연 수단(47)은 현상 바이어스 접촉부(40)로부터 분기되고 블레이드 바이어스 접촉부(41)에 인가된 전압의 감쇠를 지연시킨다.
이 전압 감쇠 지연 수단(47)은 다이오드(D1), 저항(R1) 및 콘덴서(C1)를 포함한다. 이 실시예에서, 저항(R1)과 콘덴서(C1)의 값은 각각 100MΩ과 2,200 pF이다.
이 실시예의 현상 롤러(38)의 전기 저항에 대해, 표면 저항은 6.8×1010Ω이며 벌크 저항은 2.8×106Ω이다.
도10은 이 실시예의 화상 형성 장치의 작동 순서도이다. 이 선도는 두 개의 인쇄물들이 연속적으로 출력되는 순서를 도시한다.
도10에서, 굵은 선의 위치(상승된 위치 또는 기부 라인)는 광전도성 드럼 및 현상 롤러의 작동을 나타낸다: 굵은 선이 상승된 위치에 있을 때, 광전도성 드럼 및 현상 롤러는 회전식으로 구동된다. 이 실시예에서, 광전도성 드럼(31) 및 현상 롤러(38)는 항상 서로에 대해 접촉을 유지한다. 따라서, 광전도성 드럼(31)이 회전할 때, 현상 롤러(38)도 회전한다. 그러나, 소정량의 갭이 광전도성 드럼(31)과현상 롤러(38) 사이에 항상 존재하는 소위 비접촉 현상 방법을 사용하는 장치의 경우나 또는 접촉 현상 방법을 사용하지만, 광전도성 드럼과 현상 롤러가 서로에 대해 분리된 경우, 광전도성 드럼(31)과 현상 롤러(38)는 항상 함께 회전하지는 않는다.
도10을 참조하면, 단일 요구 인쇄 출력은 임의의 개인용 컴퓨터 등으로부터 송출될 때, 광전도성 드럼(31)과 현상 롤러(38)는 회전식으로 구동되기 개시한다. 광전도성 드럼(31)과 현상 롤러(38)가 회전하기 개시하면, 곧 약-300V와 전위가 실제적으로 동일한 현상 바이어스 및 블레이드 바이어스가 현상 바이어스 접촉부(40)와 블레이드 바이어스 접촉부(41)로부터 인가된다. 동시에, 약 -300V가 블레이드 바이어스 접촉부(41)에 인가된다. 즉, 현상 바이어스 접촉부(40)와 블레이드 바이어스 접촉부(41)에 공급된 전압은 대략 동일한 시간에 개시된다. 현상 롤러(38) 등이 회전을 개시한 직후의 기간은 화상 형성 장치 내의 다양한 부품이 화상 형성을 위해 준비되는 기간이다. 즉, 비화상 형성 기간이다. 따라서, 이 기간 중 현상 블레이드 회복은 불필요하며, 따라서, 이 기간이 비화상 형성 기간 중 하나인 경우에도 전위차를 제공할 필요는 없다.
제1 인쇄물은 현상 바이어스 접촉부(40)와 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 전위가 대략 -300V로 동일하게 유지되는 동안 형성된다.(화성 형성 기간)
이러한 화상 형성 기간 중에, 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39)는 전위를 거의 동일하게 유지한다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가제 입자는 현상 롤러(38)와 토너층의 전기 전하의 회전에 의해 접촉 영역에 대한 고정 모서리 측면상의 현상 블레이드(39)의 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역 부분으로부터 현상 블레이드(39)의 접촉 영역의 인접부 부분으로 이동하도록 제조된다. 그러나, 양으로 대전된 외부 첨가제 입자 등의 역전 토너 입자는 현상 블레이드에 부착되지 않는다.
제1 인쇄가 형성되는 기간이 종료될 때, 소위 "시트 간격", 즉 화상 형성 프로세스의 진행과 다음 프로세스의 진행 사이의 간격이 개시된다. 이러한 시트 간격 중에, 현상 바이어스는 적용되지 않는다. 현상 바이어스 접촉부(40) 및 블레이드 바이어스 접촉부(41)를 현상하기 위해 인가된 전압이 감쇠될 때, 현상 바이어스 접촉부(40)에 인가된 전압은 신속하게 감쇠하지만, 블레이드 바이어스 접촉부(41)에 인가된 전압은 전압 감쇠 지연 수단(47)의 레지스터(R1) 및 콘덴서(C1)에 의해 시간을 두고 일정하게 조절된 속도로 천천히 감쇠한다.
위에서 설명한 바와 같이, 현상 롤러(38)에 인가된 전압은 즉시 저하되지만, 현상 블레이드(39)에 인가된 전압은 천천히 감쇠한다. 따라서, 소정량의 전위차는 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이에서 생성되고, 300 V의 전위차는 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이에서 생성된다. 이러한 전위차는 시간이 경과함에 따라 300 V의 최대 차이에서 점진적으로 감쇠한다.
이러한 전위차는 접촉 영역에 대한 현상 블레이드(39)의 고정된 모서리측 상의 현상 롤러(38, 39) 사이의 접촉 영역 내의 현상 블레이드(39)의 부분으로부터 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39)의 부분으로 인가된 음으로 대전된 외부 첨가제 입자를 전사하여 현상 롤러(38) 상에 부착시키는 효과를 갖는다. 결국, 음으로 대전되어 현상 블레이드(39)의 표면에 부착하는 외부 첨가제 입자가 제거되어 현상 블레이드(39)가 다시 회복된다. 이러한 프로세스는 현상 롤러(38)가 회전하는 동안 수행된다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가제 입자가 현상 롤러(38)에 전사되면, 현상 블레이드(39)로 복귀할 기회는 없다.
이러한 실시예에서, 현상 블레이드(39)의 전압이 전압 감쇠 지연 수단(47)에 의해 감쇠될 때의 속도는 주로 콘덴서(C1) 내에 저장된 전하의 양에 의해 결정된다. 그러나, 현상 롤러가 회전하기 때문에 현상 롤러와 현상 블레이드, 그리고 현상 롤러와 토너 입자 사이의 마찰에 의해 생성된 음 전하는 현상 블레이드로부터 공급된다. 따라서, 전압 감쇠 지연 수단(47)에 의해 제어되는 현상 롤러의 정확한 시간 동안의 전위 감쇠는 레지스터(R1) 및 콘덴서(C1)의 일정 시간에 의해 결정된 열적 전압 감쇠 시간보다 짧다.
이러한 실시예에서, 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이의 전위차의 양은 대략 900msec에서 실제로 0(영)으로 감쇠된다. 본 실시예에서의 시트 간격은 1초이며, 이는 현상 블레이드(39)를 완전히 회복시키기 위하여 위에서 설명된 전압 감쇠 지연 수단에 의해 현상 롤러(38)와 에브(39) 사이에 전위차를 제공하기에 충분히 긴 시간이다.
다음에, 제2 전사 매체(P) 상의 화상 형성이 제1 전사 매체(P) 상에서와 동일한 방식으로 수행된다. 이러한 화상 형성 기간 중에, 음으로 대전된 외부 첨가제 입자는 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(39)의 자유 모서리측 상의 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역 내의 현상 블레이드(39)의 부분으로부터 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39)의 부분으로 도입되어 이전에 설명한 바와 같이 그 위에 축적되도록 제작된다.
제2 전사 매체(P) 상의 화상 형성이 종료될 때, 위에서 설명한 바와 같이 고압 전력 공급원(46)으로부터의 전압이 꺼지고, 화상 형성 장치가 다음 인쇄를 위해 준비되는 회전 후 예비 기간이 개시된다.
또한, 이러한 회전 후 예비 기간 중에, 현상 블레이드(39)에 인가된 전압은 전압 감쇠 지연 수단에 의해 제어되어 전위차가 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이에서 시트 간격인 대략 900msec 동안 생성된다.
현상 롤러(38, 39) 사이의 전위차의 존재와 함께, 음으로 대전된 외부 첨가제 입자는 현상 롤러(38) 상에 제2 전사 매체(P)가 전사되어 화상을 형성하는 동안 접촉 영역 내의 현상 블레이드(39)의 부분으로부터 접촉 영역에 대한 현상 블레이드(39)의 고정된 모서리측 상의 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역에 인접부 내의 현상 블레이드(39)의 부분으로 도입된다. 이러한 프로세스는 현상 롤러(38)가 회전하는 동안 발생한다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가제 입자는 현상 롤러(38) 상에 전사되어, 이들이 현상 블레이드(39)로 복귀할 기회는 없다.
그 후에, 현상 롤러(38) 및 광전도성 드럼(31)의 회전은 회전 후 예비 프로세스의 완료 후에 정지된다.
위에서 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 현상 블레이드(39)는 접촉 영역에 대한 현상 블레이드(39)의 고정된 모서리측 상의 현상 블레이드(39)와 현상롤러(38) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역의 인접부 내의 현상 블레이드(39)의 영역으로 도입되는 음으로 대전된 외부 첨가제 입자를 복귀시킴으로써, 화상을 형성하지 않는 기간 중에 현상 롤러(38)로 현상 블레이드(39)와 현상 롤러(38) 사이의 소정의 전위차(전위차는 전압 감쇠 지연 제어에 의해 감쇠된다)를 제공함으로써 회복된다. 따라서, 접촉 영역에 대한 현상 블레이드(39)의 고정된 모서리측 상의 현상 블레이드(39)와 현상 롤러(38) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역 경계의 인접부 내의 현상 블레이드(39)의 영역으로 도입된 음으로 대전된 외부 첨가제 입자는 그 위에 축적되지 않는다. 따라서, 토너 입자는 현상 블레이드(39)로 접합되지 않는다.
화상을 형성하지 않는 기간 중에 현상 블레이드(39)와 현상 롤러(38) 사이에 소정의 전위차가 제공되는 이유는 이하와 같다. 전위차가 화상 형성 기간 중에 두 개의 부품 사이에 생성된다면, 토너가 현상 롤러(38)의 주연 표면 상에 잔류하는 양이 갑자기 변하여 화상 밀도가 확연히 다른 계면 잔상(ghost border)을 갖는 화상을 형성한다.
이러한 실시예에서, 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이에 제공된 소정의 전위차는 900msec 의 기간으로 설정된다. 그러나, 이러한 설정이 필수적인 것은 아니다. 전위차가 현상 블레이드와 현상 롤러 사이에 제공되는 기간에는 상한이 없다. 하지만, 전위차가 지속되는 시간의 연장은 인쇄 속도를 감쇠시킨다. 따라서, 수 초 정도면 충분하다. 또한, 제공된 전위차의 기간이 감쇠될 경우, 전위차가 증가하는 것이 바람직하다.
또한, 이러한 실시예에서, 다양한 보수 업무를 하는 작동자의 일손을 줄이기 위해, 다양한 화상 형성 장치 부품 및 수단들 중 비교적 빠르게 소모되는 토너를 포함한 현상 수단은 화상 형성 장치의 주 조립체(H)에 제거 가능하게 장착 가능한 프로세스 카트리지 내로 변형된다.
또한, 도12를 참조하여, 현상 수단이 변형된 프로세스 카트리지는 주 대전 장치로써 대전 롤러(32)를, 그리고 현상 수단에 부가하여 세척 수단(36)을 포함하고 도트 라인을 따라 우회된 소위 프로세스 카트리지(PC)의 형태일 수 있다.
이러한 실시예에서, 전압 감쇠를 제어하는 전압 감쇠 지연 수단은 화상 형성 장치의 고압 전력 공급원 내에 배치되지만, 이러한 설정이 필수적인 것은 아니다. 현상 블레이드의 전위이 제어될 수 있는 한(전압 감쇠 제어 수단이 전압 인가 회로의 일부인 한), 전압 감쇠 제어 수단은 고압 전력 공급원(46)의 외부에 존재할 수 있다. 예컨대, 전압 감쇠 지연 수단이 카트리지 내에 배치될 수 있다.
위에서 설명한 바와 같이, 이러한 실시예에 따르면, 단일 전압 인가 장치가 현상 롤러 및 현상 블레이드 모두에 전압을 인가하는 수단으로 채용된다. 화상 형성 기간 중에, 전압은 이러한 전압 인가 수단에 의해 두 부재 모두가 동일한 전위를 유지하는 방식으로 현상 롤러 및 현상 블레이드 모두에 인가된다. 그 후에, 화상 형성 기간이 종료될 때(화상을 형성하지 않는 기간의 일부), 현상 롤러 및 현상 블레이드의 전압은 전압 감쇠 지연 수단에 의해 본 실시예의 목적, 즉 현상 블레이드를 회복시키도록 현상제로서 극성에 관하여 동일한 측면 상에 현상 롤러 및 현상 블레이드를 유지하면서, 현상 블레이드의 전위를 현상 롤러의 전위보다 높게 유지하는 방식으로 제어된다.
특히, 화상을 현상하지 않는 기간 중에 전압 인가 수단이 꺼질 때, 현상 블레이드와 현상 롤러에 부착된 외부 첨가제를 복귀시키도록 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전위차를 형성하기 위해 현상 롤러 및 현상 블레이드의 전압이 강하하는 속도가 다르게 설정된다. 따라서, 토너 입자는 현상 블레이드에 부착된 외부 첨가제 입자에 의해 현상 블레이드에 접합된다. 따라서, 현상 블레이드에 접합된 토너 입자로 불충분한 밀도 및/또는 현상 블레이드에 접합된 토너 입자의 자취를 따른 원하지 않은 수직 줄무늬와 같은 화상 불량이 형성되지 않는다.
(예 5)
다음에, 본 발명의 제5 실시예가 설명될 것이다. 앞선 실시예의 부품과 유사한 본 실시예의 부품은 앞선 실시예에 상응하도록 기재된 도면부호와 동일한 도면 부호로 나타내고, 그 설명은 본 실시예에서 하지 않을 것이다.
앞선 실시예에서, 시트 간격의 길이 및 회전 후 예비 기간은 현상 블레이드와 현상 롤러 사이의 전위차가 비교적 작은 경우에도 현상 블레이드를 회복시키기에 충분한 시간인 대략 1초 이었다.
본 실시예는 시트 간격의 길이 및 회전 후 예비 기간이 비교적 짧은 경우에도 현상 블레이드를 만족하게 회복시킬 수 있는 그러한 실시예이다.
상기 목적을 달성하기 위해, 현상 블레이드와 현상 롤러 사이의 전위차는 후속하는 방법을 사용하여 증가된다. 즉, 화상 형성 기간이 끝난 후, 비화상 형성 기간이 시작할 때, 고 전압 전력 공급원(46)의 전압은 일시적으로 증가된 후에 제어되어, 현상 롤러의 전압보다 느린 비율로 경감된다. 이러한 설정으로써, 현상 블레이드는 전압차가 존재하는 시간이 비교적 짧더라도 충분히 회생될 수 있다.
도13은 본 실시예의 화상 형성 장치의 화상 형성 순서의 다이어그램이다.
도13을 참조하면, 인쇄 출력을 의뢰하는 신호는 도시되지 않은 개인용 컴퓨터 등으로부터 전송되고, 감광 드럼(31) 및 현상 롤러(38)는 회전 구동되기 시작한다. 감광 드럼(31)과 현상 롤러(38)가 회전하기 시작하자 마자, 전압이 약 -300V로 사실상 동등한 현상 바이어스와 블레이드 바이어스는 현상 바이어스 접촉부(40) 및 블레이드 바이어스 접촉부(41)로부터 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39)로 인가된다. 다시 말해, 현상 바이어스 접촉부(40) 및 블레이드 바이어스 접촉부(41)로 공급되는 전압은 대략 동시에 개시된다.
현상 바이어스 접촉부(40) 및 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 전압은 약 -300V로 동등하고, 제1 인쇄물이 생산되는 기간(화상 형성 기간)이 시작된다.
화상 형성 기간 동안, 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39)는 대략 동등한 전압으로 유지된다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 토너층의 전기 대전과 현상 롤러(38)의 회전에 의해 접촉 영역에 대해 현상 블레이드의 고정된 모서리측 상에서 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역에 있는 현상 블레이드(39) 부분으로부터 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39) 부분으로 이동하게 된다. 그러나, 역전 토너 입자, 양으로 대전된 외부 첨가 입자 등은 현상 블레이드에 부착하지 않는다.
제1 인쇄물이 형성되는 기간이 끝날 때, 소위 "시트 구간", 즉 선행 화상 형성 프로세스와 후속 화상 형성 프로세스 사이의 구간이 시작된다.
시트 구간 기간이 시작될 때, 고 전압 전력 공급원(46)은 -600V 까지 상승된다. 결과적으로, 현상 바이어스 접촉부(40) 및 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 전압은 -600V에서 개시된다. 이러한 시트 구간 중에, 감광 드럼(31)의 표면 전압은 -700V 이하인 것이 요망된다. 이것은 "포그", 즉 현상 바이어스가 증가될 때 토너 입자가 화상의 여백부 등에 대응하는 전사 매체의 영역에 부착되는 현상을 방지하기 위한 것이다.
실제로 시간을 측정하면, 고 전압 전력 공급원이 시동하는데 약 15㎳가 걸린다.
고 전압 전력 공급원(46)이 15㎳만에 시동된 후, 그 출력은 차단된다. 고 전압 전력 공급원(46)이 꺼질 때, 현상 바이어스 접촉부(40)의 출력 전압은 짧은 시간 안에 낮아진다.
그러나, 전압 감쇠 지연 수단(47)의 콘덴서(C1)에 축적된 전하가 방전되므로, 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 출력이 느린 비율로 떨어진다.
따라서, 600V에 이르는 전압차가 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이에 생성되고, 이 전압차는 시간 경과에 따라 점진적으로 감소된다.
이 전압차는 접촉 영역에 대해 현상 블레이드의 고정된 모서리측 상에서 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역에 있는 현상 블레이드(39) 부분으로부터 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39) 부분으로 이동한 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 롤러(38) 상으로 전사된다. 결과적으로, 현상블레이드(39)에 부착된 외부 첨가 입자는 현상 롤러(38) 상으로 전사된다. 다시 말해, 현상 롤러(38)는 회생된다. 이 현상 블레이드 회생 프로세스는 현상 롤러(38)가 회전하는 동안 수행되므로, 음으로 대전된 외부 첨가 입자가 현상 블레이드(39)로 복귀할 기회는 없다.
이러한 실시예에서, 시트 구간은 500㎳로 설정되고, 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 출력은 약 400㎳ 만에 -300V 이하로 떨어진다. 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 출력이 -300V 이하로 떨어지면, 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 출력은 다음 인쇄물(제2 인쇄물) 생산에 영향을 주지 않는다.
다음으로, 제2 인쇄물은 제1 인쇄물처럼 생산된다. 이 화상 형성 기간 동안, 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 전술한 바와 같이 현상 블레이드(39)에 대해 현상 블레이드(39)의 자유 모서리측 상에서 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역에 있는 현상 블레이드(39) 부분으로부터 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39) 부분으로 이동하고 그 위에 축적된다.
제2 인쇄물이 생산되는 기간이 종료될 때, 다음 인쇄물에 대한 예비적인 회전 이후의 기간이 시작된다. 이 기간에도, 블레이드 바이어스 접촉부(41)의 출력은 시트 구간 중에서처럼 약 400㎳ 만에 -300V로 떨어진다. 다음으로, 화상 형성 작동이 종료한다. 다시 말해, 화상 형성 기간은 예비적인 회전 이후의 기간을 후속하지 않는다. 결과적으로, 콘덴서(C1)의 전하는 콘덴서(C1)의 시간 상수에 해당하는 시간동안 방전된다. 따라서, 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(39)의 고정된 모서리측 상에서 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역으로부터접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39) 부분으로 이동하고 그곳에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 시트 구간 중에서처럼 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이의 전압차에 의해 현상 롤러(38) 상으로 전사된다. 이러한 프로세스는 현상 롤러(38)가 회전하는 동안 일어난다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 롤러(38) 상으로 전사되고, 그 입자는 현상 블레이드(39)로 복귀할 기회는 없다.
예비적 회전 이후의 기간이 종료하고, 현상 롤러(38) 및 감광 드럼(31)은 회전을 멈춘다.
전술한 바와 같이, 이 실시예에서도, 현상 블레이드(39)는 현상 롤러(38)로 복귀하여 회생되고, 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 비화상 형성 기간동안 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이에 일시적으로 전압차를 제공하여 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(39)의 고정된 모서리측 상에서 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39) 부분으로 이동한다. 보다 구체적으로, 본 실시예에 따르면, 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39)의 전위는 비화상 형성 기간 동안 고 전압 전력 공급원(46)의 출력을 일시적으로 높임으로써 상승된 다음, 전압차가 전압 감쇠 지연 수단(47)에 의해 전압이 떨어지는 비율로 현상 블레이드(39)를 현상 롤러(38)와 구분하여 생성된다. 결과적으로, 보다 큰 양의 전압차가 비화상 형성 기간동안 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이에 생성된다. 따라서, 비화상 형성 기간이 비교적 짧더라도, 현상 블레이드(39)는 충분히 회생된다. 따라서, 접촉 영역에 대해 현상 블레이드(39)의고정된 모서리측 상에서 현상 롤러(38) 및 현상 블레이드(39) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39) 부분 상으로 이동하도록 된 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 그 위에 축적되지 않는다. 다시 말해, 본 실시예도 현상 블레이드(39) 상의 외부 첨가 입자의 영구 존재로 인해 토너 입자가 현상 블레이드(39)로 붙는 현상을 방지할 수 있다.
(제6 실시예)
도14는 본 발명의 제6 실시예의 화상 형성 장치의 개략적 도면이다. 본 실시예의 화상 형성 장치는 칼라 화상 형성 장치이다. 본 화상 형성 장치의 주조립체(H)에 포함된 주요 부품은 화상 담지 부재로서 광전도성 드럼(31)과, 대전 수단으로서 대전 롤러(32)와, 화상 형성 데이터를 부여하는 노출 장치(33)와, 광전도성 드럼(31) 상에 정전 잠상을 시현하는 현상 장치(52)와, 중간 전사 부재(54) 등이다.
현상 장치(52)는 현상 카트리지 지지 부재로서 로터리(52x)와, 옐로우 칼라 요소 현상 카트리지(52a)와, 마젠타 칼라 요소 현상 카트리지(52b)와, 시안 칼라 요소 현상 카트리지(52c)와, 블랙 칼라 요소 현상 카트리지(52d)를 포함한다.
본 실시예의 화상 형성 장치는 전자사진 칼라 화상 형성 장치이다. 이 장치는 도시되지 않은 개인용 컴퓨터, 워크 스테이션 등으로부터 전송된 화상 정보에 기해 의도된 화상을 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C) 및 블랙(Bk)의 4가지 칼라 요소로 분할한 다음, 본래 데이터로부터 개별적으로 유도된 4개 세트의 화상 형성 데이터에 기해 4개 칼라 요소에 대응하는 4개 칼라 토너 화상을 형성한다. 이러한칼라 토너 화상은 중간 전사 부재로 층층이 전사된 다음, 완전 칼라 화상을 얻기 위해 한 장의 종이와 같은 전사 매체(기록 매체) 상으로 즉시 전사된다. 본 실시예의 화상 형성 장치는 소위 로터리식 칼라 프린터, 즉 로터리와 복수의 현상 수단, 즉 로터리에 장착된 현장 장치를 포함하는 현상 기구를 포함하는 칼라 프린터이다.
도14를 참조하면, 화상 형성 장치는 화상 담지 부재로서 유기적 광전도성 드럼(31)을 포함한다. 화상 형성 작동이 시작될 때, 광전도성 드럼(31)은 화살표(q)에 의해 지시된 방향으로 회전 구동된다. 광전도성 드럼(31)의 주연 표면은 접촉 대전 수단으로서 대전 롤러(32)의 금속성 코어에 바이어스를 인가하여 소정의 전위, 즉 어두운 영역의 전위로 균일하게 대전된다. 다음으로, 광전도성 드럼(31)의 균일하게 대전된 주연 표면은 제1 칼라 요소, 또는 옐로우(Y) 칼라 요소에 대한 화상 정보 데이터에 따라 켜지고 꺼지는 동안 노출 장치(33)로부터 투사된 스캐닝 레이져 비임에 노출된다. 결과적으로, 광전도성 드럼(31)의 주연 표면의 노출 지점들은 전위가 (밝은 영역 전위로) 감소되어, 제1 정전 잠상을 나타낸다.
전술한 프로세스를 통해 형성된 정전 잠상은 현상 장치(52)의 로터리(52x)에 장착된 현상 수단(현상 장치) 중 하나에 의해 가시적인 화상으로 현상된다.
로터리(52x)는 제1 컬러 토너로서 옐로우(Y) 토너를 저장하는 제1 현상 장치(52a), 제2 컬러 토너로서 마젠타(M) 토너를 저장하는 제2 현상 장치(52b), 제3 컬러 토너로서 시안(C) 토너를 저장하는 제3 현상 장치(52c) 및 제4 컬러 토너로서 블랙(Bk) 토너를 저장하는 제4 현상 장치(52d)를 일체로 지지하도록 구성된다. 특정 현상 장치가 광전도성 드럼(31)에 대향하는 현상 스테이션으로 이동하도록 (화살표(r)로 표시된 방향으로) 회전된다. 현상 장치가 광전도성 드럼(31)에 대향하는 현상 스테이션 내의 현상 장치의, 현상제 담지 부재와 같은 현상 롤러의 주연 표면 상에는 소정 두께를 갖는 토너층이 있다. 현상 담지 부재와 같은 현상 롤러가 모터(53)에 의해 회전식으로 구동됨에 따라, 소정 바이어스가 현상 롤러의 금속성 코어에 인가된다. 그 결과, 광전도성 드럼(1) 상의 정전 잠상이 현상된다. 각각의 현상 장치(52a, 52b, 52c, 52d)는 별도로 구성되며, 완전히 소모되면 서로 독립적으로 교체될 수 있다. 본 명세서에서, 제1 내지 제4 현상 장치(52a, 52b, 52c, 52d)는 각각 제1 내지 제4 현상 카트리지(52a, 52b, 52c, 52d)로 참조될 것이다.
우선, 전술한 제1 정전 잠상이 제1 컬러 토너로서 Y 토너를 저장하는 제1 현상 카트리지(52a)에 의해 가시 화상으로 현상된다. 현상 방법이 접촉형인지 비접촉형인지는 상관없다. 본 실시예에서는, 노출에 의해 광전도성 드럼(31) 상에 형성된 잠상은 접촉 현상 방법과 비자성 단일 성분 토너의 조합을 사용하여 거꾸로 현상된다.
제1 컬러의 제1 토너 화상, 즉 제1 가시 화상은 제1 전사 스테이션에서 광전도성 드럼(31)과 중간 전사 부재(54) 사이에 전사 매체 니핑(nipping)부인 제2 화상 담지 부재와 같은 중간 전사 부재의 표면에 정전식으로 전사된다. 중간 전사 부재(54)는 기판으로서 실린더를 포함하며, 실린더의 주연 표면 상에는 전기적 전도성 탄성층이 피복되며, 전기적 전도성 탄성층 상에는 표면층이 피복된다.
중간 전사 부재(54)의 원주는 화상 형성 장치를 통해 통과 가능한 전사 매체의 가장 큰 단편의 길이보다 더 크다. 중간 전사 부재(54)는 소정 크기의 압력이 인가되어 광전도성 드럼(31) 상에 가압 유지되고, 광전도성 드럼(31)의 회전 방향에 대향하는 방향(도14에서 화살표(s)로 도시된 방향)으로 광전도성 드럼(31)의 속도와 사실상 동일한 주연 속도로 회전식으로 구동된다(접촉 영역에서, 광전도성 드럼(31)의 주연 표면과 중간 전사 부재(54)의 주연 표면은 동일한 방향으로 이동한다). 토너에 정반대로 대향하는 이러한 전압(1차 전사 전압)이 중간 전사 부재(54)의 실린더부에 인가된다. 결과적으로, 광전도성 드럼(31)의 주연 표면 상의 토너 화상은 중간 전사 부재(54)의 표면 상에 정전식으로 전사(1차 전사)된다.
한편, 1차 전사가 완료된 이후에 광전도성 드럼(31)의 주연 표면 상에 잔존하는 토너 입자들은 다음 잠상 형성 회전을 위한 광전도성 드럼(31)을 준비하도록 세척 수단(36)에 의해 제거된다.
그리고, 전술한 옐로우 화상 형성 공정과 유사한 더 많은 화상 형성 공정이 연속적으로 반복된다. 결과적으로, M토너를 사용하여 현상된 제2 컬러 토너 화상과, C토너를 사용하여 현상된 제3 컬러 토너 화상과, Bk토너를 사용하여 현상된 제4 컬러 토너 화상이 중간 전사 부재(54)의 표면 상에 층으로 연속적으로 전사됨으로써 순색 토너 화상을 달성한다.
그리고, 중간 전사 부재(54)의 주연 표면으로부터 이격되어 유지되는 전사 밸트(48)가 소정 압력을 인가하며 중간 전사 부재(54)의 주연 표면 상에 가압되고 회전식으로 구동된다. 전사 밸트(48)에 의해 형성된 루프 내에 전사 롤러(57)가배치된다. 토너의 극성과 반대되는 극성인 전압(2차 전사 바이어스)이 전사 롤러(47)에 인가된다. 그 결과, 중간 전사 부재(54)의 표면 상에 적층된 모든 컬러 토너 화상이 소정 타이밍에 전달된 전사 매체(P)의 표면 상에 동시에 전사된다. 그리고, 전사 매체(P)는 고정 장치(7)로 반송되어 순색 화상, 즉 4가지 컬러 토너 화상의 조합이 전사 매체(P)에 고정되고 영구적인 순색 화상이 된다. 그리고, 전사 매체(P)는 의도된 순색 화상의 순색 인쇄물로 화상 형성 장치로부터 토출된다.
2차 전사 후에 중간 전사 부재(54)의 주연 표면 상에 잔존하는 토너 입자는 소정 타이밍에서 중간 전사 부재(54)의 주연 표면과 접촉하게 배치된 중간 전사 부재 세척 장치(56)에 의해 제거된다.
도15는 Y, M, C 및 Bk 토너를 저장하는 본 실시예의 현상 수단과 같은 현상 카트리지(52a, 52b, 52c, 52d)의 개략적인 단면도이다. 현상 카트리지의 구성을 도시하기 위한 것이다. 이 현상 카트리지(52a, 52b, 52c, 52d)들은 도14에 도시된 화상 형성 장치의 예와 같이 도시되지 않은 카트리지 교환 커버를 개방 및 폐쇄함으로써 로터리식 컬러 프린터에 제거 가능하게 장착될 수 있도록 구성된다. 로터리(52x)가 도14에 도시된 위치, 즉 시안 컬러 현상 카트리지(52c) 장착 공간이 카트리지 제거 위치에 있으면, 시안 컬러 현상 카트리지(52c)는 화살표(D)로 표시된 대각선 상향 방향으로 제거될 수 있다.
도14에 도시된 로터리식 컬러 프린터의 경우에, 현상 카트리지는 대응하는 카트리지 장착 공간이 카트리지 제거 위치(장착 위치)에 있을 때 화상 형성 장치 주 조립체에 장착 또는 제거되어야 한다. 따라서, 옐로우, 마젠타 및 블랙 컬러현상 카트리지(52a, 52b, 52d), 즉 시안 컬러 현상 카트리지(52c) 이외의 카트리지를 교체하기 위해서는, 대응 카트리지 장착 공간이 카트리지 제거 위치(도14의 카트리지 위치(52c))에 위치하도록 로터리(52x)가 회전되어야 한다.
본 명세서에서는, 현상 카트리지의 설명을 단순화하기 위해, Y토너를 저장하는 현상 카트리지(52a)만이 설명될 것이다. 이외의 컬러 토너를 저장하는 각각의 현상 카트리지(52b, 52c, 52d)의 설명은 현상 카트리지(52a)와 사실상 동일하다.
도15에 도시된 본 실시예의 현상 카트리지(52a)는 역전 현상 수단이며, 현상제로서 비자성 단일 성분 Y토너가 저장된다.
현상 카트리지(52a)는 도면에서 화살표(e)로 표시된 방향으로 광전도성 드럼(31)의 주연 표면과 접촉하여 회전함에 따라 광전도성 드럼(31)의 주연 표면 상의 잠상을 현상하는 현상 롤러(38a)와, 현상 롤러(38a)에 토너를 공급하기 위해 화살표(f)로 표시된 방향으로 회전하는 토너 공급 수단으로서의 공급 롤러(42a)와, 소정의 전하인 현상 롤러(38a) 상의 토너량 뿐만 아니라 현상 롤러(38a) 상에 잔존하는 것이 허용되는 토너량을 조절하는 현상제 조절 수단으로서의 현상 블레이드(39a)와, 토너를 교반하면서 토너를 공급 롤러(42a)에 공급하는 교반 부재(43a)를 포함한다.
도16은 본 실시예의 화상 형성 장치의 화상 형성 공정의 다이어그램이다. 본 실시예에서는, 이하의 방법을 사용하여 현상 블레이드(39a)와 현상 롤러(38a) 사이에 전위차가 형성된다. 즉, 예비적인 선-회전(pre-rotation) 기간동안, 현상 롤러(39a)와 현상 블레이드(39a)의 전압은 고압 전력 공급원(58)이 초과하도록 함으로써 짧은 순간동안 더욱 높은 전위 레벨에 유지되고, 바로 다음에 소정의 정상 전위 레벨(-300V)로 복귀되는 것이 허용된다. 이 기간동안, 전압은 정상 전위 레벨로 복귀하는 것이 허용되고, 현상 롤러(38a)와 현상 블레이드(39a) 사이에 전위차를 형성하도록 현상 블레이드(39a)의 전압은 전압 감쇠 지연 제어된다.
본 실시예에서, 저항기(R2)와 콘덴서(C2)의 수치는 각각 100 ㏁와 4,700 pF 이었다.
예비적인 선-회전 기간동안 유지되는 전위차 시간 길이는 고전압 전력 공급원이 초과되는 시간의 길이를 제어함으로써 조절될 수 있다. 본 실시예에서, 전위차 기간은 220 msec이다.
콘덴서(C2)는 현상 바이어스가 개시되도록 시작될 때 대전되지 않기 때문에, 예비적인 선-회전 기간동안 유지되는 전위차 시간 길이는 다음에 설명되는 바와 같이 예비적인 후-회전 기간동안 유지되는 전위차 시간 길이보다 더 짧다.
도16을 참조하면, 프린터는 도시되지 않은 개인용 컴퓨터 등에 의해 화상을 출력하는 것이 요구되기 때문에, 광전도성 드럼(31)이 회전하고 로터리(52x)는 제1 컬러용 현상 장치(52a)를 현상 스테이션으로 이동시키도록 로터리(52x)의 축선에 대해 선회하도록 회전되기 시작하여, 현상 장치(52a)는 광전도성 드럼(31)에 대향한다. 제1 컬러(옐로우)에 대한 현상 장치(52a)가 현상 스테이션에 도달할 때, 현상 롤러(38a)의 예비적인 예회전이 시작된다. 동시에, 전압(-700 V)이 현상 바이어스 접촉부(49) 및 블레이드 바이어스 접촉부(50)에 제공되기 시작한다.
그 이후, 고전압 전력 공급원(58)의 출력은 소정의 통상적인 현상 바이어스전압(-300 V)로 감소된다. 결과로서, 현상 바이어스 접촉부(49)의 전압은 -300 V로 신속하게 하강한다. 하지만, 전압 감쇠 지연 수단(59)의 콘덴서(C2)에 소정의 양의 전하가 축적되고, 음대전 입자들(토너 입자들 및 외부 첨가제 입자들)이 현상 블레이드로부터 현상 롤러로 이송되도록 하기 위한 전위차를 현상 블레이드(39a)와 현상 롤러(38a) 사이에서 발생시키면서, 블레이드 바이어스 접촉부(50)의 전압은 현상 바이어스 접촉부(49)의 전압이 감쇠되는 비율보다 느린 비율로 감쇠된다.
결과로서, 현상 롤러(38a)에 정착하는 음대전된 외부 입자들은 현상 롤러(38)가 회전된 직후에 현상 롤러(38a) 상으로 전사된다[현상 블레이드(39a)는 재생된다].
콘덴서(C2)에서의 전하가 완전 방전될 때, 현상 바이어스 접촉부(49)과 블레이드 바이어스 접촉부(50)의 출력값들은 동일하게 되고(-300 V), 제1 컬러에 대한 화상 형성이 시작된다(화상 형성 기간).
이러한 화상 형성 기간동안, 현상 롤러(38a)와 현상 블레이드(39a)는 거의 같은 전위 레벨로 유지된다. 따라서, 음으로 대전된 외부의 추가적인 입자가 토너층의 전기적 대전 및 현상 롤러(38a)의 회전에 의해, 현상 롤러(38a)와 현상 블레이드(39a) 사이에 접촉 영역 내의 현상 블레이드(39a)의 일부에서부터 접촉 영역에 대해 고정된 단부 측면 상의 접촉 영역에 인접한 현상 블레이드(39)의 일부까지 이동하게 된다. 그러나, 역전 토너 입자, 양으로 대전된 외부의 추가적인 입자 등은 현상 블레이드(39a)에 정착되지 않는다.
제1 컬러에 대한 화상 형성이 종료되면, 현상 장치(52a)에 대한 예비적인후-회전 기간이 개시된다. 이 기간동안, 고전압 전력 공급원(58)의 출력은 제5 실시예에서와 같이 -600V로 상승된 후, 즉시 꺼진다. 결과적으로, 현상 바이어스 접촉부(49)의 출력은 급격히 강하한다.
그러나, 콘덴서(C2)가 완전히 대전되기 때문에, 블레이드 바이어스 접촉부(50)의 출력은 점진적으로 감소하여, 현상 롤러(38a)와 현상 블레이드(39a) 사이에 전위차를 발생시킨다. 따라서, 화상 형성 기간동안 옐로우 칼라 요소 현상 장치의 현상 블레이드(39a)에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 롤러 상에 전사된다(현상 블레이드가 회생됨).
그 후, 현상 롤러(82a)의 회전은 정지되고, 로터리(52x)는 후속하는 칼라(마젠타)의 형성을 위한 화상 형성 장치를 준비하도록 회전된다. 로터리(52x)의 회전축에 대해 궤도 이동하는 방식으로 프로세스 카트리지를 이동시키기 위한 로터리(52x)의 회전 중에, 전압은 현상 바이어스 접촉부(49)와 블레이드 바이어스 접촉부(50)로부터 공급되지 않는다.
제2 칼라(마젠타)를 위한 현상 카트리지(52b)가 광전도성 드럼(31)를 대향하는 현상 스테이션 내로 이동될 때, 로터리(52x)의 회전이 정지된다.
그 후, 현상 롤러(38b)의 예비적인 선-회전은, 제1 칼라(옐로우)를 위한 현상 카트리지(52a)의 현상 롤러(38b)와 같이 개시된다. 동시에, 정상 전압보다 실제로 높은 전압이 현상 바이어스 접촉부(49)와 블레이드 바이어스 접촉부(50)로부터 공급되기 시작한다. 그 후, 제2 칼라를 위한 화상 형성 처리는 제1 칼라를 위한 화상 형성 처리와 같이 수행된다. 이러한 화상 형성 중에, 음으로 대전된 외부첨가 입자는 접촉 영역에 대한 현상 블레이드(39b)의 자유 에지측 상에서 현상 롤러(38b)와 현상 블레이드(39b) 사이의 접촉 영역으로부터 접촉 영역과 인접하는 현상 블레이드(39b)의 부분 상으로 이동하며 그 위에 축적하게 된다. 그 후, 현상 블레이드(39b)는 회생된다. 프로세스 카트리지(52a)에서 수행된 이들과 유사한 프로세스는 (제3 및 제4 칼라를 위한) 프로세스 카트리지들의 위치에서 수행된다.
선행하는 화상 형성 기간 중에 현상 블레이드에 부착한 음으로 대전된 외부 첨가 입자가 각 칼라에 대한 화상 형상을 위한 예비적인 선-회전 기간 중에 현상 롤러 상으로 전사되기 때문에, 외부 첨가 입자는 현상 롤러 상에 축적되지 않아서, 신뢰성 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이 가능하다.
제4 칼라에 대한 화상 형성이 종료될 때, 제4 칼라를 위한 예비적인 후-회전이 시작된다. 이 기간 중에, 바이어스는 전술한 바와 같이 전위차를 발생시키는 방식으로 인가된다. 그 후, 현상 롤러의 회전이 정지되고, 로터리(52x)가 로터리(52x)의 회전축 주위에 프로세스 카트리지를 있게 하는 방식으로 회전된다. 로터리(52x)의 회전 결과로서, 현상 롤러는 현상 바이어스 접촉부(49)와 블레이드 바이어스 접촉부(50)로부터 연결해제되어, 전압이 공급되는 것이 방지된다. 이 때문에, 콘덴서(C2) 내의 전하는 저항기(R2)를 통해 방전된다.
이 화상 형성 기간이 종료되고, 로터리(52x)의 회전이 종료될 때, 중간 전사 부재(24), 감광 드럼(31) 등이 후속하는 인쇄 작업을 위해 예비적으로 회전되는, 장치 조 조립체를 위한 후-회전 기간이 개시한다. 그 후, 감광 드럼(31)의 회전은 이러한 후-회전 기간 후에 정지된다.
전술한 바와 같이, 이 실시예에서, 예비적인 선-회전 기간 중에 음으로 대전된 외부 첨가 입자를 현상 블레이드로부터 현상 롤러 상으로 전사하기 위한 바이어스는 고전압 전력 공급원을 초과하게 함으로써 발생된다. 그러나, 이 방법은 강제적이지 않다. 예를 들면, 또한, 이 실시예와 유사한 효과는 미리 설정된 정상 전위 레벨보다 높은 전위 레벨에 고전압 전력 공급원의 출력을 미리 조정함으로써 또한 얻어질 수 있다.
또한, 다양한 화상 형성 장치 요소 및 수단 중에서 상대적으로 빨리 마모되는 요소, 즉 토너를 포함한 현상 수단은 화상 형성 장치의 주 조립체(H)에 제거 가능하게 장착 가능한 카트리지 내에 일체로 배치된다. 따라서, 다양한 보수 작업과 관련된 작동자에 요구되는 업무가 실제로 감소된다.
이 실시예에서, 전압 감쇠를 지연하기 위한 전압 감쇠 지연 수단이 화상 형성 장치의 고전압 전력 공급원 내에 배치될지라도, 이 설정은 강제적이지 않다. 현상 플레이드의 전위가 제어될 수 있는 한(전압 감쇠 지연 수단이 전압 인가 회로의 일부인 한), 고전압 전력 공급원(46)의 외측에 있을 수 있다. 예를 들면, 카트리지 내에 배치될 수 있다.
전술한 바와 같이, 이 실시예에 따르면, 현상 블레이드는 이하의 방법을 사용하여 선행 실시예에서와 같이 전체 칼라 화상 형성 장치조차에서도 회생될 수 있다. 단일 전압 인가 수단은 현상 롤러와 현상 블레이드 모두에 전압을 인가하는 수단으로서 이용된다. 화상 형성 기간 중에는, 전압은 부재 모두가 전위가 동일하게 남아있는 방식으로 이러한 전압 인가 수단에 의해 현상 롤러와 현상 블레이드모두에 인가되는 한편, 비화상 형성 기간 중에는, 현상 블레이드의 전위는 현상제로서 극성에 의해 동일측 상에 현상 롤러와 현상 블레이드를 유지하면서 현상 블레이드의 전위를 증가시킴으로써 현상 롤러의 전위보다 더 크게 되어, 현상 블레이드와 현상 롤러 사이에 전위차를 발생시킨다. 따라서, 전체 칼라 화상 형성 장치 내의 현상 블레이드조차도 선행 실시예의 현상 블레이드와 같이 회생될 수 있으며, 본 발명의 목적은 달성된다.
특히, 전압 인가 수단은 비화상 형성 기간 중에 작동될 때 짧은 순간동안 초과하게 된다. 그 후, 전위차는 현상 롤러의 전압이 낮아지는 속도가 현상 블레이드의 전압이 낮아지는 속도와 차이가 생김으로써 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에서 발생된다. 이 전위차는 현상 블레이드에 부착된 음으로 대전된 외부 첨가 입자를 현상 롤러로 복귀시킨다. 따라서, 토너 입자가 현상 블레이드에 부착한 외부 첨가 입자의 존재로 인해 현상 블레이드에 밀착되는 현상은 발생되지 않는다. 따라서, 현상 블레이드에의 토너 입자의 밀착에 기인하는 불충분한 밀도와 결함있는 수직 줄무늬로 인해 손상된 화상은 형성되지 않는다.
(화상 평가 시험)
다음으로, 제1 내지 제6 실시예의 화상 형성 장치를 비교예로서 준비된 화상 형성 장치와 비교하도록 수행된 화상 평가 시험이 보여질 것이다.
이하의 화상 형성 장치는 비교 화상 형성 장치로서 준비된다.
비교 장치 1 : 이는 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9)에 인가된 바이어스가 화상 형성 기간과 비화상 형성 기간 모두 동안에 전위(-300 V)를 동일하게 유지하는, 즉 전위차가 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9) 사이에 제공되지 않는 것을 제외하고는 제1 실시예의 화상 형성 장치와 유사하다.
비교 장치 2 : -300 V 내지 -600 V의 바이어스가 화상 형성 기간과 비화상 형성 기간 모두 동안에 각각 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9)로 인가되는, 즉 전위차가 화상 형성 기간동안조차에도 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9) 사이에 제공되는 것을 제외하고는 제1 실시예의 화상 형성 장치와 유사하다.
선행 실시예의 화상 형성 장치와 비교 화상 형성 장치는 정상 환경에서 미리 설정된 인쇄율로 2000 카피의 패턴을 출력하도록 각각 작동된다. 그 후, 이 카피는 불충분한 밀도와 결함있는 수직 줄무늬에 대해 평가된다. 특히, 솔리드(solid) 화상과 반색조 화상은 500 카피마다 출력되었으며, 이들 솔리드 및 반색조 화상이 평가되었다.
결과는 표1에 도시된다. 토너 입자가 본 발명에 따른 화상 형성 장치 어느 것에도 현상 블레이드에 밀착되지 않아서, 본 발명에 따른 화상 형성 장치가 긴 기간동안 만족스러운 화상을 신뢰성있게 형성할 수 있게 하는 것은 표에 주어진 결과로부터 명백하다.
표1에서, G는 화상 결함이 없는 것을 의미하며, N은 불충분한 화상 밀도와 결함있는 수직 줄무늬의 발생을 의미한다.
표1
평가 인쇄 횟수
0 500 1000 1500 2000
제1 실시예 저밀도 양호 양호 양호 양호 양호
줄무늬 양호 양호 양호 양호 양호
제2 실시예 저밀도 양호 양호 양호 양호 양호
줄무늬 양호 양호 양호 양호 양호
제3 실시예 저밀도 양호 양호 양호 양호 양호
줄무늬 양호 양호 양호 양호 양호
제4 실시예 저밀도 양호 양호 양호 양호 양호
줄무늬 양호 양호 양호 양호 양호
제5 실시예 저밀도 양호 양호 양호 양호 양호
줄무늬 양호 양호 양호 양호 양호
제6 실시예 저밀도 양호 양호 양호 양호 양호
줄무늬 양호 양호 양호 양호 양호
비교 장치 1 저밀도 양호 양호 양호 양호 양호
줄무늬 양호 양호 불량 불량 불량
비교 장치 2 저밀도 양호 양호 양호 불량 불량
줄무늬 양호 양호 양호 양호 불량
또한, 선행 실시예의 화상 형성 장치와 비교 장치 1 및 2는 높은 온도/높은 습도 환경(30 ℃ 및 80 % RH)에서 1주일동안 방치된다. 그 후, 이들은 토너 누설에 대해 시험된다. 실시예의 장치와 비교 장치 2에는 토너 누설의 어떤 흔적도 보이도 않지만, 비교 장치1에는 토너가 누설된다.
비교 장치 1로부터의 토너 누설에 대한 원인은 토너가 불균일하게 방출되고 역으로 방출된 토너 입자의 많은 양을 포함하는 것이라고 생각된다.
선행 실시예의 화상 형성 장치는 단색 복사기 또는 전체 칼라 복사기이다. 이는 본 발명의 범위가 이들 복사기로 제한되어야 한다는 것을 의미하지 않는다. 반대로, 본 발명은 전자사진 또는 정전 기록 방법을 사용하여 현상제 화상을 형성하기 위한 현상 수단을 포함하는, 프린터, 팩시밀리 및 단색 복사기 등과 같은 화상 형성 장치의 넓은 범위에 적용 가능하다.
(실시예 7)
여기서, 본 발명의 제7 실시예가 도17을 참조하여 설명된다. 제1 실시예에서의 성분들과 유사한 본 실시예의 성분들은 제1 실시예에서 동일한 참조 부호로 제공되고 여기서는 설명되지 않는다. 도17은 현상 롤러 상의 토너 층의 결함을 도시하는 도면으로서, 도17(a)는 서로 접촉되는 현상 롤러와 현상 블레이드의 개략 단면도이고, 도17(b)는 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 경계면과 도17(a)에서 평면(J-J')에서의 인접부의 확대 단면도이다.
전술한 실시예들에서, 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에는 토너 층이 있다. 토너는 일반적으로 절연성이다. 따라서, 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 토너 층은 대량의 전기 저항을 갖는다.
그러나, 토너 층이 전기 저항면에서 단점을 가질 때가 있다. 예컨대, 프로세스 카트리지의 수명의 말기에서 토너 층이 때때로 구멍을 갖는 데 그 이유는 프로세스 카트리지의 수명 말기를 향할수록 프로세스 카트리지 내의 토너량이 소비로 인해 매우 적어지고 통상의 양에 의해 현상 롤러 상에 토너가 실질적으로 보유되는 것이 불가능해진다. 또한, 외부 물질(종이 먼지 등)이 현상 롤러와 현상 블레이드 사이의 접촉 영역으로 종종 들어와서 토너 입자를 밀어내고 토너 층을 전기 저항면에서 결함을 만든다. 전술한 바와 같이 토너 층이 전술한 결함을 가질 때, 다음의 문제가 발생된다: 토너 층 내에 관통 구멍이 있으면 현상 블레이드(9)는 현상 롤러(8)와 직접 접촉되고 접촉 영역[도17(b)에서의 영역(K)]에서 관통 구멍을 갖는 토너 층의 일부는 접촉 영역 내에 있다.
특히, 전류 용량이 작고 현상 롤러(8)의 표면 저항도 작으면, 현상 롤러(8)의 표면 전압은 현상 블레이드(9)에 인가된 전압과 비슷해지고 바람직한 전위차가현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 생성되는 것을 방지한다. 결과적으로, 원치않는 수직 줄무늬에 기인한 화상이 형성된다.
따라서, 전술한 문제점을 고려하여 구현된 실시예에서, 현상 롤러와 현상 블레이드가 서로 직접 접촉될때에도 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전위차를 생성할 수 있게 함으로써, 원치않는 수직 줄무늬와 같은 결함에 기인한 화상 형성이 방지된다.
열성적인 연구의 결과로서 구현된 제1 실시예에서, 2개의 동력원은 충분한 전류 용량을 확보하도록 제공된다. 그러나, 제4 실시예 등에서, 현상 롤러(38)를 통해 전압 감쇠 지연 수단(47)의 콘덴서(C1)에 축적된 전기 전하를 방전함으로써 현상 롤러(38)와 현상 블레이드(39) 사이에 전위차가 생성된다.
즉, 콘덴서(C1)로부터의 전기 방전은 전위차를 생성하도록 사용된다. 따라서, 현상 롤러의 표면 또는 벌크 저항이 작으면, 그 표면을 가로지르는 현상 롤러의 길이 방향으로 방출된 전하가 소정의 크기의 전위차를 생성할 것 같지는 않다. 또한, 현상 롤러의 표면 또는 벌크 저항이 작으면, 지연 수단(47)의 시간 상수가 저항기(R1)와는 실질적으로 독립적이 되고 시간 상수는 매우 작아진다.
이 실시예에서, 현상 블레이드가 현상 롤러와 직접 접촉되는 경우에도 현상 롤러의 전기 저항은 소정의 전위차가 얻어질 수 있도록 조절된다.
전술한 바와 같이, 전위차는 방전될 수 있는 전하의 양에 의존한다. 따라서, 2개의 전력 공급원이 사용될 때 현상 롤러가 만족스럽게 이용되는 현상 롤러 저항 범위는 단일 전력 공급원이 사용될 때이고, 그 범위는 다음의 이유로 단일 전력 공급원이 사용될 때보다 더 좁다. 즉, 2개의 전력 공급원이 사용될 때, 현상 블레이드를 통해 현상 롤러로 유입된 전류는 전력 용량 내에서 증가될 수 있다. 그러나, 단일 전력 공급원의 경우에, 전류가 현상 블레이드를 통해 현상 롤러로 흐를 수 있는 양은 콘덴서(C1) 내에 저장가능한 전하의 양에 의존하는데, 그 이유는 현상 블레이드를 통해 현상 롤러로 흐르는 전류의 양이 콘덴서(C1)로부터의 전기 방전량에 의존하기 때문이다.
따라서, 현상 롤러의 표면 저항과 벌크 저항은 아래에 제공된 값들을 참조하여 적절한 값으로 설정되는 것이 바람직하다.
표면 저항에 대해서, 8x105Ω이상, 양호하게는 7x106Ω인 것이 바람직하다. 현상 롤러의 표면 저항이 8x105Ω이상이면, 현상 롤러와 현상 블레이드가 서로 직접 접촉될 때 그 사이의 소정의 전위차를 생성하는 것이 어렵다.
현상 롤러의 벌크 저항은 3x105Ω이상, 양호하게는 1x106Ω이 바람직하다. 벌크 저항이 3x105Ω이상이면, 소정의 시간 상수를 실현하는 것이 어렵다.
또한, 현상 롤러의 표면 저항값은 현상 롤러의 벌크 저항보다 십진법에서 하나 이상의 자리만큼 더 큰 것이 바람직한데, 그 이유는 표면층의 저항값이 그렇지 않을 때보다 더 클 때 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전위차를 생성하는 것이 더 쉽기 때문이다.
전술한 바와 같이, 본 실시예의 경우에서, 현상 롤러에 대한 사용가능한 저항 범위는 선행한 실시예들의 것보다 더 좁다. 그러나, 현상 롤러 저항을 전술한 범위 내에서 유지하는 것은 특히 어려운 제조 조건은 아니다. 전술한 범위 내에 있는 저항을 갖는 현상 롤러를 신뢰성있게 제조하는 것이 가능하다.
(화상 평가 시험)
이 실시예에서 현상 롤러의 전기 저항에 관해서, 표면 저항은 3x106Ω이었고 벌크 저항은 8x105Ω이었다.
비교예의 현상 롤러의 전기 저항에 대해서, 표면 저항 및 벌크 저항은 각각 1.2x105Ω 및 9x104Ω이었다.
이러한 현상 롤러들은 화상 형성 장치 내에 장착되고, 현상 롤러 상의 토너 자유 영역을 임의로 생성함으로써 각각의 현상 블레이드는 현상 롤러와 직접 배치된다. 그 후에, 이 실시예를 평가하기 위해, 전술한 구성의 장치들은 소정의 프린팅비로서 대략 2,000 카피의 소정의 패턴을 출력하도록 통상의 환경에서 조작되었다. 특히, 평가를 위해 매 500 프린트마다 고상 화상과 하프톤 화상이 출력되었다.
(평가 결과)
비교예 장치는 대략 1,000 카피를 인쇄한 후에 원치않은 수직 줄무늬에 기인하는 화상을 만들기 시작했다. 그러나, 본 실시예에 따른 장치는 대략 2,000 카피를 인쇄하는 동안에 원치않는 수직 줄무늬에 기인한 화상을 만들어내지 않았다.
이 실시예에서, 단지 하나의 전력 공급원이 사용되었다. 그러나, 단지 하나의 전력 공급원 사용이 의무적인 것은 아니다. 즉, 이 실시예는 2개의 전력 공급원을 사용하는 화상 형성 장치에도 적합한데, 그 이유는 상기 범위 내에 있는 전기 저항을 갖는 현상 롤러를 이용함으로써 전력 공급원의 용량이 감소될 수 있기 때문이다.
전술한 바와 같이, 이 실시예에 따르면, 현상 롤러의 외주면에 토너 없는 영역이 제공됨으로 인해 현상 블레이드가 현상 롤러에 직접 접촉되는 경우에도, 현상 롤러의 전기 저항을 조절함으로써 원치않는 수직 줄무늬에 기인한 화상의 형성이 방지될 수 있다.
(실시예 8)
다음으로, 도20을 참조하여 본 실시예에서 화상 형성 순서가 설명된다. 이 순서는 도2에 도시된 화상 형성 장치에 적합하다.
프린트 출력을 요청하는 신호가 도시안된 개인용 컴퓨터 등으로부터 전송될 때, 예비 선-회전 주기가 시작되고 여기서 현상 롤러는 도면에서 지점(201)에서 회전되기 시작한다. 여기서, 예비 선-회전 주기는 실제의 화상 형성 조작의 개시 직전에 현상 롤러가 회전되는 주기를 의미한다(비화상형성 주기).
이 실시예에서, 광전도성 드럼(1)과 현상 롤러(8)는 항상 서로 접촉되어 있다. 그러므로, 광전도성 드럼(1)이 회전될 때, 현상 롤러(8) 또한 회전된다. 그러나, 광전도성 드럼의 외주면과 현상 롤러 사이에 항상 소정량의 갭이 유지되는 소위 비접촉 현상 방법을 이용하는 장치의 경우에, 또는 접촉 현상 방법을 이용하지만 광전도성 드럼과 현상 롤러가 서로 분리 가능한 경우에, 광전도성 드럼(1)과현상 롤러(8)는 항상 함께 회전되지 않는다. 즉, 광전도성 드럼(1)과 현상 롤러(8)가 항상 함께 회전되어야 하는 것은 아니다.
현상 롤러가 회전되기 시작하자마자(201), 현상 블레이드 전력 공급원은 현상 롤러(8)로 -300V의 DC 바이어스를 인가하기 시작하고(202), 블레이드 바이어스 전력 공급원은 현상 블레이드(9)에 -600V의 DC 바이어스를 인가하기 시작한다(203). 그 후에, 블레이드 바이어스 전력 공급원은 현상 블레이드에 인가된 전압의 크기를 -300V로 감소시킨다(204). 이 실시예에서 -600V가 인가된 시간의 길이는 500 msec이다.
예비 선-회전 주기의 개시시에 현상 블레이드(9) 및 현상 롤러(8)에 -600V 및 -300V의 인가는 현상 블레이드에 전달되는데 유효한 전위차를 형성하고 즉, 토너 누설에 원인이 되는 양 대전 토너 입자들의 반전 토너 입자를 초래한다. 따라서, 현상 롤러 상에 코팅된 토너 층 내의 토너 입자들은 극성 뿐만 아니라 전위에서도 더욱 일정해진다. 따라서, 토너가 현상 롤러(8)의 회전 시작시에 누설되지 않는다.
현상 롤러(8)에 -300V가 인가되는 중에 현상 블레이드에 -600V가 단순히 인가된 후에, 현상 바이어스 전력 공급원(10) 및 현상 블레이드 전력 공급원(11)의 전압은 약 -300V에서 대략 동일하게 유지되고 현상 롤러(8)와 현상 블레이드(9) 사이의 전위차를 실질적으로 0V로 감소시킨다. 그 후에, 광전도성 드럼이 노출되고 토너 화상이 형성되는 화상 형성 주기가 시작된다(205).
상기 화상 형성 주기에서, 현상 롤러(8) 및 현상 블레이드(9)는 대략 전위면에서 동일하다. 따라서, 음으로 대전된 외부 첨가 입자들의 소량이 토너 층의 대전에 의해 현상 블레이드에 전달된다.
그러나, 불충분한 밀도와 원하지 않는 수직 줄무늬가 있는 화상에 영향을 주는 역전 토너 입자는 현상 블레이드에 부착되지 않는다.
광전도성 드럼(1)의 노출이 중지됨에 따라, 즉 화상 형성 기간이 끝남에 따라(206), 예비 후-회전 기간이 시작된다. 그 후, 예비 후-회전 기간의 끝에서, 현상 롤러의 회전이 중지되고(207), 현상 바이어스 전력 공급원이 꺼지고(208), 블레이드 바이어스 전력 공급원이 꺼지고, 화상 형성 작동이 끝난다.
이 실시예에서, 2개 이상의 프린트가 연속적으로 출력되고 현상 블레이드 전력 공급원과 블레이드 바이어스 전력 공급원으로부터 -300 V를 인가함으로써 현상 롤러와 현상 블레이드가 동일 전위로 유지되는 화상 형성 작동의 소위 "시트 간격" 동안 화상 형성 기간 동안 제공된 바이어스와 유사한 바이어스가 또한 제공된다. 그러나, 이러한 설정이 필수적인 것은 아니다. 예컨대, "시트 간격" 동안에라도, 예비 전-회전 기간 동안에서와 같이 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전위차를 생성하도록 -300 V와 -600 V가 현상 롤러와 현상 블레이드에 각각 인가될 수 있다. 이 설정으로, 화상 형성 기간 동안 형상 블레이드(9)에 부착될 수 있는 음으로 대전된 외부 첨가 입자는 현상 롤러(8)로 복귀될 수 있다.
더욱이, 예비 후-회전 기간 동안에도, 예비 전-회전 기간에서와 같이, 현상 블레이드 전력 공급원과 블레이드 바이어스 전력 공급원의 현상 롤러와 현상 블레이드에 각각 인가하는 전압의 전위를 다르게 함으로써 전위차는 현상 롤러와 현상블레이드 사이에 제공될 수 있다.
더욱이, 이 실시예에서 블레이드 바이어스 전력 공급원의 출력은 지점(204)에서 -600 V에서 -300 V로 갑자기 절환된다. 그러나, 이는 필수적인 것은 아니다. 필요한 모든 것은 출력이 비화상 형성 기간 동안 절환되고, 출력이 점차적으로 또는 단계적으로 감소될 수 있는 것이다. 비화상 형성 기간 동안 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전위차가 제공되는 이유는 현상 롤러와 현상 블레이드가 동일 전위인 동안 전위차가 생성되는 경우 토너가 현상 롤러(8) 상에 잔류하는 것이 허용되는 만큼의 양이 갑자기 바뀌기 때문이며, 이는 원하지 않는 경계를 갖는 얼룩이 있는 화상을 형성하고 가로질러 화상 밀도가 특징적으로 다르게 된다.
또한 이 실시예에서, 현상 블레이드와 현상 롤러 사이에 전위차가 제공되는 시간의 길이는 500 msec로 설정된다. 이는 필수적인 것은 아니다. 그러나, 현상 블레이드를 재생하기 위해, 5 msec 이상이 필요하다. 현상 블레이드와 현상 롤러 사이의 전위차의 지속시간에 상한은 없다. 그러나, 전위차의 지속시간의 연장은 인쇄 속도를 감소시키는 결과를 가져온다. 따라서, 몇 초 정도면 충분하고도 남는다.
더욱이, 이 실시예에서, 전위차는 예비 전-회전 기간 동안에 한 번만 제공되고, 그 지속시간은 500 msec이다. 그러나, 예컨대 전위차는 예비 전-회전 기간 동안 2번 이상이 제공될 수 있다.
(실시예 9)
도21은 제9 실시예에서의 화상 형성 순서의 다이어그램이다. 이 화상 형성순서는 도5의 화상 형성 장치와 호환된다. 도21을 참조하면, 화상 형성 장치가 도시되지 않은 개인용 컴퓨터 등에 의해 화상을 출력할 것이 요구됨에 따라, 광전도성 드럼(1)은 회전되기 시작하고(301), 현상 장치(22a)가 광전도성 드럼(1)에 대향하는 현상 스테이션에 제1 컬러를 위한 현상 장치(22a)를 가져오도록 로터리(22x)는 회전되기 시작한다(302). 제1 컬러를 위한 현상 장치(22a)가 현상 장치(22a)가 광전도성 드럼(1)에 대향하는 위치에 도달함에 따라, 현상 롤러는 화상 형성을 위해 준비되도록 회전되기 시작하고, 그 후, 제1 컬러의 화상을 형성하기 위한 화상 형성 공정이 시작된다(303).
현상 바이어스 전력 공급원(19)과 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터의 전압 공급은 로터리(22x)가 회전되는 것과 동시에 시작되고, 현상 롤러에 전력이 공급되는 것을 보장한다(304, 305). 이 때 현상 바이어스 전력 공급원(19)과 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 공급된 전압은 각각 대략 -300 V와 -600 V이다. -600 V가 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 공급된 시간의 길이는 500 msec이며, 500 msec의 경과 후, 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)의 출력은 현상 바이어스 전력 공급원(19)의 전위와 동일한 -300 V로 절환된다(306). 화상 형성 장치의 주조립체의 제어 섹션(21)은 현상 바이어스 전력 공급원(19)과 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 인가된 전압값과 인가 시기를 제어하는 기능을 갖는다.
광전도성 드럼(1)이 노출 장치(3)에 의해 노출되기 시작할 때(307)와 광전도성 드럼(1)의 노출이 중지될 때(308) 사이에 화상이 광전도성 드럼(1) 상에 형성된다. 이 기간 또는 화상 형성 기간 동안, 현상 롤러와 현상 블레이드는 전위가 사실상 동일하게 유지된다.
제1 컬러의 화상이 형성되는 기간이 끝남에 따라, 현상 롤러가 회전되는 현상 장치에 대한 예비 후-회전 기간이 시작된다. 이 기간 동안, -600 V가 블레이드 바이어스 전력 공급원(20)으로부터 계속 인가된다(309). 그 후, 현상 롤러(8a)의 회전이 중지되어 제1 컬러(310)를 위한 화상 형성 공정이 끝나고(310), 로터리는 제2 컬러(마젠타)를 위한 화상 형성을 준비하도록 회전된다(311). 제2 컬러(마젠타)를 위한 현상 롤러(8b)가 회전되기 시작할 때 현상 롤러(8b)와 현상 블레이드(9b) 사이에 전위차가 생성되는 것을 보장하기 위해, 현상 블레이드 전력 공급원과 블레이드 바이어스 전력 공급원으로부터의 전압 인가가 계속된다.
제2 컬러(마젠타)를 위한 현상 장치(22b)가 현상 장치(22b)가 광전도성 드럼 (1)에 대향하는 위치에 도달할 때, 로터리의 회전은 중지된다.
그 후, 현상 롤러(8b)의 예비 전-회전이 시작되고, 제2 컬러를 위한 화상 형성 공정이 제1 컬러를 위한 것과 같이 수행된다. 그 다음, 전술된 화상 형성 순서와 유사한 화상 형성 순서는 제3 및 제4 컬러를 위해 수행된다.
제4 컬러를 위한 화상 형성 공정이 끝남에 따라, 현상 롤러(22d)의 회전이 중지되고, 현상 블레이드 전력 공급원과 블레이드 바이어스 전력 공급원으로의 전력 공급이 꺼지고(312a 내지 312c), 로터리가 회전된다(313).
로터리의 회전이 끝남에 따라, 장치 주조립체의 중간 전사 부재(24), 광전도성 드럼(1) 등의 예비 후-회전이 시작된다. 그 후, 광전도성 드럼(1)의 회전은 장치 주조립체에 대한 예비 후-회전 기간의 끝에서 중지된다(314).
이 실시예의 화상 형성 순서가 도5에 도시된 순색 프린터에 의해 수행되었을 때, 토너는 현상 롤러 회전의 시작에서 누출되지 않았고, 비정상적으로 밀도가 낮지 않고 현상 블레이드로의 토너 입자의 부착을 따라갈 수 있는 원하지 않는 수직 줄무늬가 없는 화상이 신뢰성 있게 얻어졌다. 더욱이, 다양한 유지보수 작업에 관계된 사람의 요구되는 업무는 화상 형성 장치의 다른 구성 요소보다 더 빨리 마모되는 토너를 포함하는 현상 수단을 화상 형성 장치 주조립체 내에 제거 가능하게 장착 가능한 프로세스 카트리지로 변환함으로써 사실상 감소될 수 있다.
(실시예 10)
다음으로, 본 발명의 이 제10 실시예의 화상 형성 장치가 설명될 것이다. 도22는 필수 부분의 구조를 도시하는 본 발명의 제10 실시예의 화상 형성 장치의 개략도이다. 이 화상 형성 장치는 도14에 도시된 화상 형성 장치와 사실상 동일하다. 따라서, 도11에 도시된 것과 상이한 전압 감쇠를 지연시키기 위한 회로를 제외하고는 여기에 설명되지 않을 것이다.
도22를 참조하면, 이 제10 실시예의 전압 감쇠 지연 회로(50)의 경우에, 저항기(R2)는 다이오드(D1)와 평행하게 배치된다. 저항기(R2)의 저항값은 100 ㏁이다. 더욱이, 다른 구성 요소의 사양은 다음과 같다. D1: 2 kV에서 0.1 A; C1: 2 kV에서 2,200 pF; R1: 2 kV에서 100㏁. 그러나, 이들 사양은 필수적인 것은 아니다.
특히, 종래 기술에 따른 화상 형성 장치의 경우 전술된 현상 롤러(127)와 전기 도전성 금속으로 형성된 현상 블레이드(127) 사이에 토너층이 존재할 때 이들 사이의 정전 용량과 전기 부하는 주위 조건이 동일하게 유지되는 한 대략 동일한 범위 내에 유지된다는 것이 확인되었다. 그러나, 일정 조건하에서, 정전 용량과 전기 부하는 전술된 범위 내에 항상 유지되는 것은 아니다. 특히, 전술된 부하 특성은 고온/고습 환경에서 또는 저온/저습 환경에서 매우 악화된다.
따라서, 이 제10 실시예에서 전술된 다양한 불리한 환경에서라도 현상 롤러(127)와 현상 블레이드(122) 사이의 부하의 특성을 안정하게 유지하기 위해, 저항기(R2)는 다이오드(D1)의 양극과 음극 사이에, 즉 현상 롤러(127)의 접촉부와 현상 블레이드(122)의 접촉부 사이에 배치된다.
더욱이, 전압 파형으로부터의 영향이 없을 때, 이 화상 형성 순서의 특성은 도11의 화상 형성 장치의 화상 형성 순서의 특성과 동등하며, 동일한 효과가 얻어질 수 있다.
전술된 바와 같이, 이 실시예에 따라 현상 롤러가 회전되면서 이하의 제어가 수행된다. 화상 형성 기간 동안 현상 롤러와 현상 블레이드는 사실상 동일 전위로 유지되는 반면, 비화상 형성 기간의 일부 동안 현상 롤러와 현상 블레이드의 극성을 현상제의 극성과 동일한 측면에 유지하면서 현상 블레이드의 전위를 상승시킴으로써 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에 전위차가 제공된다. 또한, 회로 소자 상에 위치된 부하가 주변 인자들의 변화로 인해 변하더라도 전압 감쇠를 지연시키기 위한 수단(회로 소자)은 더 안정하게 유지된다. 따라서, 장치의 작동 환경에 변화가 발생할 때라도 외부 토너 첨가제가 현상 블레이드에 부착되지 않는 화상 형성장치를 제공할 수 있다. 즉, 불충분한 밀도와 현상 블레이드로의 외부 토너 첨가제의 부착을 따라갈 수 있는 원하지 않는 수직 줄무늬가 있는 화상을 형성하지 않는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
(실시예 11)
다음으로, 본 발명의 제11 실시예가 설명될 것이다. 도23은 장치의 주요부들의 구조들을 도시하기 위한 본 발명의 제11 실시예에서의 화상 형성 장치의 개략적인 도면이다. 화상 형성 장치는 그 전압 강하 지연 회로를 제외하고 도14에 도시된 장치와 사실상 동일하다. 따라서, 도11에 도시된 회로의 수정본인 전압 강하 지연 회로를 제외하고는 설명되지 않을 것이다.
도23을 참조하면, 제11 실시예에서 화상 형성 장치의 전압 강하 지연 회로(50)는 제너 다이오드(ZD1)를 추가하는 것을 제외하고는 제10 실시예에서의 전압 강하 지연 회로(50)와 사실상 동일하다. 본 실시예에서 이 제너 다이오드(ZD1)의 사양은 800 V이다.
앞선 실시예들에서 화상 형성 장치들에서의 전압 인가 수단에 의한 오버슈트의 양은 전압을 발생시키기 위한 전압 인가 수단, 예를 들어 변압기(도시 안됨)중에서의 편차에 의해 영향을 받는다고 생각된다. 이에 따라, 제너 다이오드(ZD1)는 소정의 전압 범위내에서 오버슈트의 양을 유지하도록 이용된다.
또한, 제10 실시예에서의 전압 강하 지연 회로(50)에서와 같이, 저항기(R2)의 제공은 본 제11 실시예의 특징적인 효과외에 제10 실시예에서의 전압 강하 지연회로(50)에 의해 제공되는 것과 동일한 효과를 제공할 수 있게 한다.
또한, 본 실시예에 따르면, 현상 롤러가 회전되는 동안 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에서 전위차를 발생시키도록 인가된 전압을 더욱 정확하게 제어하게 한다. 따라서, 전압 인가 수단에서의 편차와 관련된 오버슈트를 감소할 수 있다. 또한, 화상을 형성하는 동안, 현상 롤러 및 현상 블레이드는 전위에서 사실상 동일하게 유지되어서, 일부의 화상을 형성하지 않는 시간동안, 전위차는 현상제의 것과 동일한 측면상에서 현상 롤러 및 현상 블레이드의 극성들을 유지하는 동안 현상 블레이드의 전위를 상승시킴으로써 현상 롤러와 현상 블레이드 사이에서 제공된다. 추가적으로, 전압 강하를 지연시키기 위한 수단(회로 소자)은 회로 소자상에 가해지는 부하가 주위 인자들 사이에서의 변화로 인해 변할지라도 더 안정적인 상태로 유지되게 한다. 따라서, 장치의 작동 환경에 변화가 발생할 때조차도 현상 블레이드에 외부 토너 첨가제가 점착되지 않는 화상 형성 장치를 제공하는 것이 가능하다. 즉, 불충분한 밀도를 겪고 현상 블레이드에 외부 토너 첨가제의 점착으로 자취를 남길수 있는 원하지 않는 수직 줄무늬를 겪는 화상들을 형성하지 않는 화상 형성 장치를 제공하는 것이 가능하다.
상기 설명된 바와 같이, 본 발명에 따르면, 현상제 조절 부재로 현상제가 고상으로 점착되고 융착되는 것이 가능하다. 따라서, 불충분한 밀도를 겪는 화상과, 현상제 조절 부재로의 현상제 점착 및 융착으로 이르는 원하지 않는 수직 줄무늬의 형성을 방지할 수 있다. 따라서, 오랜 시간동안 만족스러운 화상들을 신뢰성있게 형성하는 것이 가능하다.
본 발명은 본문에 개시된 구조들을 참조하여 설명되지만, 설명된 상세한 설명들에 한정되지 않으며, 본 출원은 이러한 수정예들 또는 향상의 목적 및 다음 청구범위의 범위내에서 있을 수 있는 변화들을 포함한다.
본 발명은 현상제가 현상제 조절 부재에 고상으로 부착되거나 융착되지 않는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하고, 현상제가 현상제 담지 부재 상에 생긴 양이 일정하게 유지되는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하며, 현상제가 화상 형성동안 누출되지 않는 현상 장치 및 화상 형성 장치를 제공하는 효과가 있다.

Claims (36)

  1. 화상 담지 부재 상에 형성된 정전기 화상을 현상제로 현상하기 위하여 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 부재와,
    상기 현상제 이송 부재 상에 이송된 현상제의 양을 조절하기 위한 현상제 조절 부재와,
    상기 현상제 이송 부재와 상기 현상제 조절 부재 사이의 전위차를 제어하여 전위차가 현상 작동에서 보다 상기 현상제 이송 부재가 현상제를 이송할 때 비현상 작동의 적어도 일부에서 더 커지도록 하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 현상제 조절 부재에 가해진 전위는 현상제 내의 토너의 정규 전하 극성의 극성을 향해, 상기 현상제 이송 부재에 가해진 전위보다 더 큰 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 현상제 조절 부재에 가해진 전위는 현상제 내의 토너의 정규 전하 극성과 동일한 극성을 갖고, 상기 현상제 조절 부재에 가해진 전위의 절대값은 상기 현상제 이송 부재에 가해진 전위의 절대값보다 더 큰 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전위차는 60 내지 500 V 인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  5. 제1항에 있어서, 상기 현상제는 토너 입자 및 그 외부에서 첨가되고 토너 입자에 반대인 전하 극성을 갖는 보조 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 토너는 100 내지 160의 형상 인자 SF-1 및 100 내지 140의 형상 인자 SF-2를 갖는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 토너는 비자기성인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  8. 제1항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재에 전압을 인가하기 위한 단일 전압 인가 수단 및 상기 현상제 조절 부재에 인가된 전압을 지연시키기 위한 전압 지연 회로를 더 포함하고, 상기 인가된 전압은 상기 전압 인가 수단에 의해 변경되고, 인가된 전압의 변경은 상기 전압 지연 회로에 의해 지연되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  9. 제8항에 있어서, 상기 전압 인가 수단은 현상 작동이 수행될 때보다 인가된 전압이 변경될 때 더 높은 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  10. 제8항에 있어서, 전위차는 상기 전압 인가 수단에 의한 전압의 임펄스형 적용에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  11. 제8항에 있어서, 복수의 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재가 제공되고, 상기 장치는 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재에 전압을 인가하기 위한 복수의 전극 접촉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 복수의 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재는 각기 현상 장치 내에 제공되고, 상기 장치는 상기 현상 장치를 회전가능하게 보유 지지하기 위한 현상 장치 보유 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  13. 제1항에 있어서, 상기 비현상 작동의 적어도 일부는 상기 현상제 이송 부재가 시작되는 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  14. 제1항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재는 8 ×105내지 1 ×1012Ohm의 표면 저항값을 갖고, 두께 방향에 대한 저항값은 3 ×105내지 5 ×108Ohm인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 표면 저항값은 두께 방향에 대한 저항값보다 적어도 한 차수만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  16. 제1항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재는 화상 형성 장치의 주조립체에 탈거 가능하게 장착할 수 있는 카트리지 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  17. 제8항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재, 상기 현상제 조절 부재 및 상기 전압 지연 회로는 화상 형성 장치의 주조립체에 탈거 가능하게 장착할 수 있는 카트리지 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  18. 화상 담지 부재 상에 형성된 정전기 화상을 현상제로 현상하기 위하여 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 부재와,
    상기 현상제 이송 부재 상에 이송된 현상제의 양을 조절하기 위한 현상제 조절 부재와,
    상기 현상제 이송 부재와 상기 현상제 조절 부재 사이의 전위차를 제어하는 제어 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은 현상 작동 중에 전위차를 실질적으로 제로로 만들고, 상기 현상제 이송 부재가 현상제를 이송할 때 비현상 작동의 적어도 일부에서 제로가 아닌 전위차를 제공하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 현상제 조절 부재에 가해진 전위는 현상제 내의 토너의 정규 전하 극성의 극성을 향해, 상기 현상제 이송 부재에 가해진 전위보다 더 큰 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 현상제 조절 부재에 가해진 전위는 현상제 내의 토너의 정규 전하 극성과 동일한 극성을 갖고, 상기 현상제 조절 부재에 가해진 전위의 절대값은 상기 현상제 이송 부재에 가해진 전위의 절대값보다 더 큰 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  21. 제18항에 있어서, 상기 전위차는 60 내지 500 V 인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  22. 제18항에 있어서, 상기 현상제는 토너 입자 및 그 외부에서 첨가되고 토너 입자에 반대인 전하 극성을 갖는 보조 입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  23. 제22항에 있어서, 상기 토너는 100 내지 160의 형상 인자 SF-1 및 100 내지 140의 형상 인자 SF-2를 갖는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  24. 제23항에 있어서, 상기 토너는 비자기성인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  25. 제18항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재에 전압을 인가하기 위한 단일 전압 인가 수단 및 상기 현상제 조절 부재에 인가된 전압을 지연시키기 위한 전압 지연 회로를 더 포함하고, 상기 인가된 전압은 상기 전압 인가 수단에 의해 변경되고, 인가된 전압의 변경은 상기 전압 지연 회로에 의해 지연되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  26. 제25항에 있어서, 상기 전압 인가 수단은 현상 작동이 수행될 때보다 인가된 전압이 변경될 때 더 높은 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  27. 제25항에 있어서, 전위차는 상기 전압 인가 수단에 의한 전압의 임펄스형 적용에 의해 발생되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  28. 제25항에 있어서, 복수의 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재가 제공되고, 상기 장치는 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재에 전압을 인가하기 위한 복수의 전극 접촉부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  29. 제28항에 있어서, 상기 복수의 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재는 각기 현상 장치 내에 제공되고, 상기 장치는 상기 현상 장치를 회전가능하게 보유 지지하기 위한 현상 장치 보유 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  30. 제18항에 있어서, 상기 비현상 작동의 적어도 일부는 상기 현상제 이송 부재가 시작되는 경우를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  31. 제18항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재는 8 ×105내지 1 ×1012Ohm의 표면 저항값을 갖고, 두께 방향에 대한 저항값은 3 ×105내지 5 ×108Ohm인 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  32. 제31항에 있어서, 상기 표면 저항값은 두께 방향에 대한 저항값보다 적어도 한 차수만큼 더 큰 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  33. 제18항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재 및 상기 현상제 조절 부재는 화상 형성 장치의 주조립체에 탈거 가능하게 장착할 수 있는 카트리지 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  34. 제25항에 있어서, 상기 현상제 이송 부재, 상기 현상제 조절 부재 및 상기 전압 지연 회로는 화상 형성 장치의 주조립체에 탈거 가능하게 장착할 수 있는 카트리지 내에 제공되는 것을 특징으로 하는 현상 장치.
  35. 화상 담지 부재와,
    화상 담지 부재 상에 형성된 정전기 화상을 현상제로 현상하기 위하여 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 부재와,
    상기 현상제 이송 부재 상에 이송된 현상제의 양을 조절하기 위한 현상제 조절 부재와,
    상기 현상제 이송 부재와 상기 현상제 조절 부재 사이의 전위차를 제어하여 전위차가 현상 작동에서 보다 상기 현상제 이송 부재가 현상제를 이송할 때 비현상 작동의 적어도 일부에서 더 커지도록 하는 제어 수단을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  36. 화상 담지 부재와,
    화상 담지 부재 상에 형성된 정전기 화상을 현상제로 현상하기 위하여 현상제를 이송하기 위한 현상제 이송 부재와,
    상기 현상제 이송 부재 상에 이송된 현상제의 양을 조절하기 위한 현상제 조절 부재와,
    상기 현상제 이송 부재와 상기 현상제 조절 부재 사이의 전위차를 제어하는제어 수단을 포함하고,
    상기 제어 수단은 현상 작동 중에 전위차를 실질적으로 제로로 만들고, 상기 현상제 이송 부재가 현상제를 이송할 때 비현상 작동의 적어도 일부에서 제로가 아닌 전위차를 제공하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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