KR20080065893A

KR20080065893A - 대전 장치, 화상 형성 장치 및 대전 방법

Info

Publication number: KR20080065893A
Application number: KR1020070088253A
Authority: KR
Inventors: 다께시 와따나베; 마사시 다까하시; 미쯔아끼 고오야마
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 테크 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2008-07-15
Also published as: JP2008170954A; US20080166154A1; KR100917724B1; US8005402B2; CN101221392A; CN101221392B

Abstract

접촉 대전 시스템을 채용한 화상 형성 장치의 안정적인 대전 성능을 실현할 수 있는 기술이 제공된다. 대전 장치는, 소정의 바이어스 전압이 인가되고 화상 담지 표면을 대전하도록 화상 담지체의 화상 담지 표면과 접촉하는 대전 부재와; 대전 부재의 화상 담지 표면과 접촉하는 부분에, 다이아몬드 입자를 함유한 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하도록 구성된 입자 공급 섹션을 포함한다.

대전 장치, 노광 장치, 감광 드럼, 공급 바이어스 전압 인가 섹션, 현상 바이어스 전압 인가 섹션

Description

대전 장치, 화상 형성 장치 및 대전 방법 {CHARGING DEVICE, IMAGE FORMING APPARATUS AND CHARGING METHOD}

본 발명은 화상 형성 장치 내의 접촉 대전 시스템에 관한 것이고, 특히 대전 성능의 안정화에 관한 것이다.

최근, 대전 시스템이 방전부를 갖지 않는 주입 대전(injection charging)이 화상 형성 장치의 화상 담지 표면상에서 대전 시스템으로써 관찰된다.

주입 대전은 대전 효율이 가장 우수하다. 예를 들어, 비접촉 대전에서, -500 V로 대전되도록 본체의 표면을 대전시키기 위해, 대전 유닛에 대략 -800 내지 1200 V의 바이어스를 인가하는 것이 요구되지만, 이에 반해 주입 대전에서는, 대략 -500 내지 -700 V의 바이어스만이 필요하고, 파센(Paschen)의 방전 법칙을 따르지 않고, 따라서 방전에 의한 오존의 발생은 상당히 감소된다.

또한, 최근 대전 보조 입자를 이용하는 방법이 주입 대전을 안정적으로 수행하는 방법으로써 제안되었다. 이는 탄성 롤러 또는 브러시 롤러와 감광체 사이의 대전 보조 입자를 개재함으로써 대전 특성을 안정화시키고, 일반적으로 주입 대전 효율은, 토너보다 작고, 낮은 저항을 갖는 입자를 이용함으로써 개선된다.

예를 들어, 일본 특허 공개 제2005-326659호는 특정 발포 셀을 갖는 대전 부재를 도전성 대전 보조 입자와 합체함으로써 주입 대전의 효율을 개선시키기 위한 예를 개시한다. 여기서, 대전 보조 입자는 미리 현상 유닛의 토너에 외부적으로 첨가되며, 대전 보조 입자가 도전성 입자이기 때문에, 전사 단계에서 전사되지 않고 감광체에 잔류한다. 부가로, 개시된 예는 감광체 세척기를 갖지 않는 세척기가 없는 프로세스에 관한 것이고, 대전 섹션에서 대전 보조 입자로써 작용한 후에 입자는 현상 섹션으로 복귀된다.

또한, 일본 특허 공개 제2005-99550호는 브러시 대전 롤러에 대전 보조 입자를 인가하는 예를 개시한다.

이러한 예는 대전 보조 입자가 미리 브러시에 포함되고 대전 보조 입자는 미리 토너에 외부적으로 첨가되지 않는 시스템에 관한 것이다. 또한, 이러한 예는 감광체 세척기를 구비한 구성에 관한 것이고, 대전 보조 입자의 저항은 또한 토너보다 낮은 수준까지 설정되고, 주입 대전이 대전 보조 입자에 의해 수행된다.

전술한 바와 같이, 대전 보조 입자를 이용하는 소정의 예가 제안되었고, 이들은 다음의 문제점을 여전히 갖는다.

(1) 이들 예 모두에서, 주입 대전 자체의 대전 성능은 불충분하고, 하프톤 화상 등이 인쇄될 때, 대전 불균일에 기인하는 줄무늬(streak) 불균일이 발생될 가능성이 있다.

(2) 미리 토너에 대전 입자가 외부적으로 첨가된 시스템에서, 토너의 대전 특성은 보조 대전 입자에 의해 악화되고, 대전 보조 입자가 제공되지 않는 경우에 비해 고화상 품질을 갖는 화상이 얻어질 수 없다.

(3) 토너에 대전 보조 입자가 혼합되지 않은 시스템에서, 미량의 대전 보조 입자가 대전 유닛으로부터 항상 해제되기 때문에, 대전 보조 입자는 현상 유닛 내에 혼합되어, 토너의 대전 특성을 악화시킨다. 따라서, 장기간 사용될 때 화상 품질은 악화된다.

본 발명의 실시예는 접촉 대전 시스템을 채용한 화상 형성 장치의 안정적인 대전 성능을 실현할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시예에 따른 대전 장치는 소정의 바이어스 전압이 인가되고 화상 담지 표면을 대전시키도록 화상 담지체의 담지 표면과 접촉하는 대전 부재와; 대전 부재의 화상 담지 표면과 접촉하는 부분 내에 포함된 다이아몬드 입자를 갖는 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하도록 구성된 입자 공급 섹션을 갖도록 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 대전 장치는 소정의 바이어스 전압이 인가되고 화상 담지 표면을 대전시키도록 화상 담지체의 화상 담지 표면과 접촉하는 대전 수단과; 대전 수단의 화상 담지 표면과 접촉하는 부분 내에 포함되는 다이아몬드 입자를 갖는 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하기 위한 입자 공급 수단을 포함하도록 구성된다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 대전 방법은 화상 담지 표면을 대전시키도록 화상 담지 표면과 접촉하는 화상 담지체의 화상 담지 표면과 접촉하는 대전 부재의 일부에 포함된 다이아몬드 입자를 갖는 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하는 단계와; 대전 보조 입자가 대전 부재와 화상 담지체 사이에 개재된 상태에서 대전 부재에 소정의 바이어스 전압을 인가하여 화상 담지체의 표면을 대 전시키는 단계를 포함한다.

상기 구성에 의해 접촉 대전 시스템을 채용한 화상 형성 장치의 안정적인 대전 성능을 실현할 수 있는 기술을 제공할 수 있다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면을 참조하여 이하에서 설명된다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 대전 시스템의 대전 장치(1)를 구비한 전자사진 장치(화상 형성 장치)(M)의 구성을 도시하는 도면이다.

감광 드럼(화상 담지체)(3)은 30 mm의 직경을 갖고 화살표로 도시된 방향으로 회전 가능하도록 제공된 원통 형상을 갖는다. 이하의 것들이 회전 방향을 따라 감광 드럼(3)의 주변에 배열된다. 우선, 대전 장치(1)가 감광 드럼(3)의 표면(화상 담지체 표면)에 대향하여 제공된다. 이러한 대전 장치(1)는 접촉 대전 시스템에 의해 감광 드럼(3)을 균일하게 음으로 대전시킨다. 정전 잠상을 형성하기 위해 대전된 감광 드럼(3)이 노광 장치(2)에 노광되는 노광 위치는 감광 표면의 이동 방향으로 대전 장치(1)보다 하류측에 설치된다. 또한 현상제를 수용하고 이러한 현상제로 노광 장치(2)에 의해 형성된 정전 잠상을 반전 현상하는 현상 유닛(4)은 감광 표면의 이동 방향으로 노광 위치보다 하류측의 소정의 현상 위치에 제공된다. 현상 유닛(4)에서, 소정의 현상 바이어스 전압이 현상 바이어스 전압 인가 섹션(401)에 의해 현상 롤러에 인가된다.

부가로, 감광 드럼(3)에 컬러 토너 화상이 형성되는 소정의 주 전사 위치는 감광 표면의 이동 방향으로 현상 위치보다 하류측에 설치된 중간 전사 벨트(7)로 주 전사된다. 전사 바이어스 전압 인가 섹션(501)에 의해 소정의 전사 바이어스 전압이 인가되는 전사 롤러(5)는 전술한 주 전사 위치에서 감광 드럼(3)쪽으로 중간 전사 벨트(7)를 가압한다. 컬러 화상이 주 전사 위치에서 중간 전사 벨트(7)에 형성될 때, 중간 전사 벨트(7)에 형성된 현상제 화상은 도시되지 않은 부 전사 위치에서 운반되는 용지 상에서 집합적으로 전사된다. 감광 드럼(3)의 감광 표면상에 남아있는 전사된 잔여 토너를 수용하기 위한 토너 회복 섹션(6)은 감광 표면의 이동 방향으로 감광 드럼(3)과 중간 전사 벨트(7) 사이의 접촉 위치(주 전사 위치)보다 하류측에 제공된다.

다음에, 본 실시예에 따른 대전 장치(1)의 상세가 설명된다. 본 실시예에 따른 대전 장치(1)는 공급 롤러(101), 대전 롤러(102), 공급 바이어스 전압 인가 섹션(103), 대전 바이어스 전압 인가 섹션(104) 및 층 두께 조절 블레이드(105)를 구비한다.

대전 롤러(대전 부재 또는 대전 유닛)(102)는 소정의 대전 바이어스 전압이 대전 바이어스 전압 인가 섹션(104)에 의해 인가되고 감광 표면을 대전시키기 위한 목적으로 감광 드럼(3)의 감광 표면과 접촉하는 회전식으로 지지되는 롤러이다.

공급 롤러(101)는 소정의 바이어스 전압이 공급 바이어스 전압 인가 섹션(103)에 의해 인가되고 대전 롤러의 감광 표면과 접촉하는 부분에 포함된 다이아몬드 입자(소정의 음전기성을 갖는 입자)를 갖는 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하는 회전식으로 지지되는 롤러이다. 여기서, 공급 롤러(101)와 공급 바이어스 전압 인가 섹션(103)은 입자 공급 섹션(입자 공급 유닛)에 대응된다.

따라서, 대전 보조 입자가 바이어스 인가된 대전 롤러와 감광 드럼(3)의 감광 표면 사이에 개재되는 구성을 취함으로써, 감광 드럼(3)의 감광 표면의 대전 효율을 개선시키는 것이 가능하다.

도2는 본 실시예에 따른 대전 장치(1)의 공급 롤러(101)와 대전 롤러(102) 사이의 위치 관계의 상세를 도시하는 도면이다.

도2에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 공급 롤러(101)는 공급 롤러(101)의 롤러 표면과 대전 롤러(102)의 롤러 표면이 대전 롤러(102)에 대해 근접한 부분에서 같은 방향으로(소위 "동일(with)" 방향) 이동되도록 회전 구동된다. 따라서, 공급 롤러(101)와 대전 롤러(102)를 "동일" 방향으로 회전시킴으로써, 두 롤러들 사이의 마찰에 의한 대전 롤러의 저하를 방지할 수 있고, 공급 롤러(101)와 대전 롤러(102)의 내구성을 개선시킬 수 있다.

부수적으로, 공급 롤러(101)는 대전 롤러(102)에 대해 결합 구동 방식으로 회전될 수 있거나 또는 약 0.5 내지 3배의 주연 속도차를 가질 수 있다. 그러나, 공급 롤러(101)와 대전 롤러(102)의 내구성을 개선시키기 위한 목적으로, 공급 롤러(101)와 대전 롤러(102)는 또한 원주 속도가 사실상 동일하게 회전 구동될 수 있다.

후술하는 바와 같이, 물에 대한 공급 롤러(101)의 롤러 표면의 접촉각이 물에 대한 대전 롤러(102)의 롤러 표면의 접촉각보다 크게 설정됨에 따라, 대전 보조 입자는 공급 롤러(101)로부터 대전 롤러로 용이하게 이동한다. 이러한 방식으로, 두 롤러의 접촉각이 서로 크게 상이하게 되는 경우에, 대전 보조 입자가 공급 롤러(101)로부터 쉽게 분리될 수 있기 때문에, 공급 롤러(101)로부터 대전 롤러(102)까지의 대전 보조 입자의 반송이 가능한 한 중력에 저항하지 않는 것이 바람직하다. 또한, 공급 롤러(101)가 대전 롤러(102)에 대해 과도하게 높은 위치에 배열될 때, 장치 전체로써 공간 절약 가능성이 방해받을 수 있다.

그 다음에, 공급 롤러(101)의 회전축(101r)은 대전 롤러(102)의 회전축(102r)보다 높은 위치[도2의 범위(H) 내에서]에 배열되지만, 높이 방향으로 대전 롤러(102)의 외주의 최대 도달 위치(102m)보다는 낮다.

부수적으로, 여기서 공급 롤러(101)의 반경은 Rs로 정의되고 대전 롤러(102)의 반경이 Rt로 정의될 때, (Rt/Rs)는 1 내지 1.6의 범위 내에 있도록 설정된다.

또한, 두 롤러가 서로 근접한 위치에서 공급 롤러(101)의 롤러 표면과 대전 롤러(102)의 롤러 표면 사이의 갭이 G로 정의되고, 대전 보조 입자의 직경이 Td로 정의되면, 이하의 관계가 만들어진다.

G ≤ (2×Td)

공급 롤러(101)와 대전 롤러(102)가 서로 과도하게 분리되면, 적절한 층 두께의 대전 보조 입자의 층을 형성하는 것이 불가능하다. 그러나, 전술한 구성을 취함으로써, 대전 보조 입자의 직경의 2배 이하의 층 두께의 대전 보조 입자의 얇은 측을 형성하는 것은 가능하다. 대전 롤러와 공급 롤러는 서로 접촉할 것이다. 그러나, 접촉 압력이 높으면, 변형 또는 내구성의 견지로부터의 문제가 발생된다. 따라서, 대전 롤러와 공급 롤러를 가능한 서로 근접하게 하는 것이 바람직하더라 도, 전술한 식에 의해 특정된 범위를 초과하여 서로 분리되는 것은 바람직하지 않다. 따라서, 두 롤러는 전술한 식에 의해 특정된 상태가 접촉 상태로 유지되면서 두 롤러 등의 편심율을 고려하는 방식으로 조절된다.

도3은 본 실시예의 대전 롤러(102)의 구성의 상세를 도시하는 도면이다. 도3에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 대전 롤러(102)는 도전성 샤프트(회전축)의 주연에 도전성 우레탄 등으로 제조된 탄성층을 갖고, 또한 탄성층의 외측에 표면층으로써 도전성 수지 또는 엘라스토머로 제조된 층을 갖는다.

구체적으로는, 합성 고무 및 열가소성 엘라스토머와 같은 임의의 엘라스토머가 탄성층의 재료로써 이용될 수 있다. 수지의 예는 불소 수지, 폴리아미드 수지, 아크릴 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 부티랄 수지, 스티렌/에틸렌-부틸렌/올레핀 공중합체(SEBC) 및 올레틴/에틸렌-부틸렌/올레핀 공중합체(CEVC)를 포함한다. 또한, 엘라스토머의 예는 합성 고무와 열가소성 엘라스토머를 포함한다. 합성 고무의 예는 천연 고무(예를 들어, 가황 고무), 에피클로로하이드린 고무, EPDM, SBR, 실리콘 고무, 우레탄 고무, IR, BR, NBR 및 CR을 포함한다. 열가소성 엘라스토머의 예는 열가소성 엘라스토머 기반 폴리올레핀, 열가소성 엘라스토머 기반 우레탄, 열가소성 엘라스토머 기반 폴리스티렌, 열가소성 엘라스토머 기반 플루오르카본 고무, 열가소성 엘라스토머 기반 폴리에스테르, 열가소성 엘라스토머 기반 폴리이미드, 열가소성 엘라스토머 기반 폴리부타디엔, 열가소성 엘라스토머 기반 에틸렌 비닐 아세테이트, 열가소성 엘라스토머 기반 폴리비닐 클로라이드 및 열가소성 엘라스토머 기반 클로리네이티드 폴리에틸렌을 포함한다. 이들 재료는 단 독으로 또는 두 개 이상의 종류의 혼합물로 사용될 수 있거나 또는 공중합체일 수 있다.

또한, 이러한 탄성 재료의 발포 성형(expansion molding)에 의해 얻어진 발포된 재료는 탄성 재료로써 사용될 수 있다. 바람직하게는, 대전 부재와 감광체 사이의 닙부를 보장하는 목적으로, 탄성층 재료용의 합성 고무 재료를 이용하는 것이 보다 우수할 수 있다.

탄성층의 도전성은 전술한 탄성 재료에 카본 블랙, 도전성 금속 산화물, 알칼리 금속염 및 암모늄염과 같은 도전 작용제를 적절하게 첨가함으로써 10e8 Ω·cm 이하로 조절되는 것이 바람직하다. 탄성층의 도전성이 10e8 Ω·cm 이상이면, 대전 부재의 대전 성능은 낮아지게 되고, 대전되는 본체를 균일하게 대전하기 위한 대전 균일성은 저하된다. 이러한 경우, 대전 불균일이 종종 발생되고 따라서 화상 결함이 발생된다. 또한, 탄성층의 탄성도와 경도는 연화 오일, 가소제 등을 첨가하고 전술한 탄성 재료를 발포시킴으로써 조절된다.

따라서, 표면층의 재료에 대해, 임의의 수지 또는 엘라스토머가 기본적으로 사용되고, 본 실시예의 탄성층에 사용된 것과 동일한 재료가 사용될 수 있다.

부가로, 표면층에서, 다양한 도전성 미세 입자가 원하는 값으로 체적 저항성을 조절하기 위해 첨가될 수 있다. 도전성 미세 입자로써, 전술한 것이 사용될 수 있고 2개 이상의 종류가 결합식으로 사용될 수 있다. 게다가, 표면 특성을 제어하고 보강 특성을 개선시킬 목적으로, 티타늄 산화물 등의 미세한 입자가 또한 사용될 수 있다. 주형 해제 기재가 또한 표면층에 포함될 수 있다. 대략 10e4 내지 10e14 Ω·cm의 표면층의 저항성이 채용될 수 있다. 표면층의 저항성이 탄성층의 저항값 이상이지 않으면, 감광체의 누출이 발생될 가능성이 있다는 것이 현재까지 알려져왔다. 그러나, 본 실시예에서, 대전이 주입 대전에 의해 수행되고, 인가된 전압이 종래 기술에 비해 극도로 감소되기 때문에, 표면층의 저항성이 낮더라도, 누출은 거의 발생되지 않는다.

부수적으로, 대전 롤러의 구성은 전술한 구성에 제한되지 않지만 저항층 등이 탄성층과 표면층 사이에 더 제공되는 3층 구조 또는 다층 구조일 수 있다.

또한, 대전 롤러는 표면층을 필수적으로 제공하지 않고 지지부에 탄성층만을 제공하도록 구성되는 도4에 도시된 바와 같이 롤러 형태의 대전 롤러(102a)일 수 있다.

당연하게, 대전 부재의 형상은 롤러 형상으로 제한되지 않고, 도5에 도시된 바와 같은 벨트 형상의 대전 부재(102b)일 수 있다.

게다가, 대전 부재의 형상은 요구되는 성능, 구성 공간 등에 대응하여 도6에 도시된 바와 같은 블레이드 형상일 수 있고, 또는 도7에 도시된 바와 같은 브러시 롤러 형상일 수 있다.

대전 롤러(102) 상에 대전 보조 입자를 공급하기 위한 유닛은 예를 들어, 층 두께 조절 블레이드(105)가 공급 롤러(101)에 제공되고; 대전 보조 입자의 균일층이 공급 롤러(101)에 제공되고 대전 롤러(102)와 접촉할 때, 대전 보조 입자가 대전 롤러(102)로 공급되는 형식이다. 전술한 바와 같이, 대전 롤러(102)의 표면상에 표면층이 제공되더라도, 감광 표면보다 낮은 표면 에너지를 생성함으로써, 대전 보조 입자는 감광 드럼(3) 상에서 이동하지 않는다. 또한, 대전 롤러(102) 상의 대전 보조 입자를 공급하기 위해 공급 롤러(101)의 표면상에 대전 롤러(102)보다 높게 표면 에너지를 생성함으로써, 대전 보조 입자는 대전 롤러(102) 상에 안정적으로 공급될 수 있다.

회전 방향이 특별히 제한되지는 않지만, 대전 롤러(102)와 감광 드럼(3) 사이의 주연 속도차에 대해, 구동은 바람직하게는 개별 구동 방식으로 수행될 뿐만 아니라 결합 구동 방식으로 "동일" 방향으로 수행되어 주연 속도는 감광체의 주연 속도의 1.1배 내지 4배로 설정되는 것이 바람직하다. 대전 롤러(102)의 주연 속도가 감광 드럼(3)과 동일하거나 그보다 낮더라도, 이러한 효과가 얻어진다. 그러나, 대전 롤러(102)의 주연 속도가 빠른 것이 주입 대전의 안정성의 관점에서 바람직하다. 그러나, 대전 롤러(102)의 주연 속도가 감광 드럼(3)보다 4배를 초과하여 설정되면, 대전 보조 입자는 쉽게 분리되는 경향이 있다.

감광 드럼(3)과 대전 롤러(102)가 서로 접촉하는 부분에서, 감광 드럼(3)의 감광 표면과 대전 롤러(102)의 롤러 표면이 서로 역전 방향(소위 "반대" 방향이라 함)으로 이동하는 방식으로 감광 드럼(3)과 대전 롤러(102)가 회전 구동되는 경우에, 대전 롤러의 주연 속도는 감광 드럼의 주연 속도의 약 0.5배 내지 3배인 것이 바람직하다. 이는 대전 롤러(102)의 주연 속도가 감광 드럼(3)보다 0.5배 미만일 때 주입 대전의 안정성이 불안정하게 될 수 있고, 반면 대전 롤러(102)의 주연 속도가 감광 드럼(3)보다 3배를 초과할 때 대전 보조 입자가 쉽게 분리되는 경향이 있기 때문이다.

본 실시예에서, -400 내지 -1100 V의 직류 바이어스 전압이 대전 바이어스 전압 인가 섹션(104)에 의해 대전 롤러(102)에 인가되고, 1 x 10e2 내지 1 x 10e12 Ω·㎝(보다 바람직하게는 1 x 10e3 내지 1 x 10e8 Ω·㎝)의 다이아몬드 미세 입자를 함유하는 대전 보조 입자의 저항값이 채용된다. 저항이 낮을 때 대전 보조 입자는 전술한 관계의 표면 에너지 때문에 대전 롤러(102)에 잔류하고; 저항성이 소정량 높은 영역에서는 다이아몬드 미세 입자의 특성으로써 음의 극성을 갖는 전자 기여 특성의 강도 때문에, 입자 자체가 양의 극성으로 대전될 가능성이 있으므로, 입자 자체는 대전 롤러(102)의 표면에 잔류할 수 있다.

부수적으로, 입자의 전기 저항성은 다음 방식으로 측정된다. 즉, 1 ㎝의 두께를 갖는 절연 플레이트 상에 원주 형태의 1 ㎠의 구멍을 보링 가공함으로써 준비된 공구가 금속 전극에 설치되고, 미세 입자가 구멍 내에 충진된다. 전극이 구멍과 사실상 동일한 크기를 갖고 또한 이에 위치되는 중량부로써 제공되고; 250 V가 1 kg의 로드를 인가한 상태에서 인가되어 저항성을 측정한다.

부수적으로, 대전 롤러(102)에 의해 나타낸 대전 부재에 인가되는 바이어스 전압이 DC 전압만으로 제한될 필요가 없고 AC 전압이 또한 보출될 수 있다. 특히, 2회 이상의 방전 개시 전압의 피크 대 피크 전압을 인가함으로써, 대전 보조 입자로부터 자유로운 상태에서도 방전에 의해 균일한 대전이 달성될 수 있는 것도 이미 공지되어 있다. 이러한 바이어스 전압을 인가함으로써, 방전이 약간 발생하더라도 안정적인 대전 성능이 얻어진다.

이후에, 본 실시예에서 사용되는 대전 보조 입자의 제조 방법이 이하에 설명 된다. 대전 보조 입자는 다음의 방식으로 준비된다.

(1)외부 첨가:

3 내지 10 ㎚의 공칭 주 입자 크기를 갖는 클러스터 다이아몬드가 다이아몬드 미세 입자로써 사용된다. 예를 들어, 뉴 메탈 앤드 케미칼스(New Matal and Chemicals)사의 제품이 다이아몬드 미세 입자로써 사용될 수 있다. 형태는 구형이다. 다이아몬드 입자가 일반적으로 블래스팅 방법에 의해 제조되기 때문에, 다수의 불순물을 포함하고, 그 입자 크기는 비교적 넓게 분포된다. 따라서, 우선 다음의 정화 처리가 수행된다.

우선, 고온 농축 황산의 처리로써, 다이아몬드 입자는 2시간 동안 250 내지 350 ℃의 농축 질산과 농축 황산의 혼합 액체로 헹구어지고, 그 다음에 1시간 동안 150 ℃의 희석 염산으로 헹구어진다. 그 다음에, 다이아몬드 입자는 1시간 동안 실온의 염산으로 헹구어짐으로써 불순물이 제거된다.

그 다음에, 최종 다이아몬드 입자는 콜로이드 용액의 형태로 순수와 알코올의 혼합 용액 내에서 분산되고 상청액(supernatant)을 추출하기 위해 원심 분리함으로써 처리되고 그 다음에 파우더를 형성하도록 건조된다.

따라서, 정화된 다이아몬드 미세 입자는 100 ㎚ 이하의 보조 입자 크기를 포함하는 평균 입자 크기를 갖고, 예를 들어 도전성 아연 산화물 입자(도전성 입자)(평균 입자 크기: 1.2 ㎛, 비저항: 약 1 x 10e3 Ω·㎝)의 중량 100부에 대해 1 내지 10부의 양의 외부 첨가 처리를 받는다. 그 결과, 대전 보조 입자로써의 비저항은 1 x 10e4 내지 1 x 10e6 Ω·㎝가 된다.

(2) 내부 첨가:

또한, 상술한 것에 더하여 대전 보조 입자는 폴리에스테르와 스티렌-아크릴 공중합체와 같은 수지 내에 카본 블랙 및 다이아몬드 미세 입자를 첨가하고 그 혼합물을 반죽하고 분쇄함으로써 준비될 수 있다.

이러한 방법에 의해, 다이아몬드 미세 입자가 다른 도전성 작용제와 함께 수지 기반에서 분산되기 때문에, 대전 보조 입자로부터 쉽게 분리되지 않는다. 실험에서, 폴리에스테르 수지 내의 카본 블랙과 다이아몬드 미세 입자를 분산시키고 카본 블랙의 양과 분쇄 상태를 변화시킴으로써, 1 ㎛의 평균 입자 크기와 1 x 10e4 Ω·㎝ 내지 1 x 10e6 Ω·㎝의 비저항을 갖는 대전 보조 입자가 준비된다. 부수적으로, 저항이 (1)의 예와 동일하면, 다이아몬드 미세 입자는 다이아몬드 미세 입자의 첨가량이 동일하게 되도록 다이아몬드 미세 입자의 첨가량을 조절함으로써 준비된다.

<비교예>

다이아몬드 미세 입자가 외부적으로 첨가되거나 내부적으로 첨가되지 않는 점을 제외하고는 (1) 또는 (2)에서와 동일한 방식으로 비교예로써 샘플이 준비된다.

이 때, 아연 산화물 입자 공통의 저항값을 형성하여 비교를 수행하기 위해, 다이아몬드 미세 입자를 외부적으로 첨가하지 않는 상태에서도 1 x 10e4 Ω·㎝의 저항을 갖는 것이 사용된다.

음으로 대전된 유기 감광체가 감광체로써 사용된다.

감광체는 예를 들어, 30 ㎜의 직경을 갖는 알루미늄제 드럼 상에, 제1층으로써의 서빙층(subbing layer), 제2층으로써의 양으로 대전된 주입 방지층, 제3층으로써 대전 발생층 및 제4층으로써의 대전 전달층이 알루미늄 기반 층의 측면으로부터 이러한 순서로 적층된다. 기능 분리 형식의 일반적인 유기 감광체이더라도, 본 발명의 구성은 사실상 제한되지 않는다. 또한 단일층 형식의 유기물, ZnO, 셀레늄 또는 비정질 실리콘(a-Si) 감광체를 사용하는 것이 또한 가능하다.

관련 분야의 주입 대전에서, 제5층으로써 대전 주입층을 부가로 제공하는 것은 일반적이다. 대전 주입 층으로써, 예를 들어, 광경화성 아크릴 수지에 SnO₂ 초미세 입자를 분산시킴으로써 준비된 것이 열거된다. 구체적으로는, 수지 등의 중량비에 대해 5/2의 비율로 그 저항을 감소시키는 안티몬으로 도핑된 약 0.03 ㎛의 평균 입자 크기를 갖는 SnO₂ 입자를 분산시켜서 준비된 대전 주입층이 개시된다. 실제로, 대전 주입층의 체적 저항값은 도전성 SnO₂의 분산량에 의해 변화되어, 화상 결함을 발생시키지 않는 상태를 충족시키도록 대전 주입층의 저항값은 바람직하게는 1 x 1e8 Ω·㎝ 내지 10e15 Ω·㎝의 저항값을 갖는다. 본 발명의 비교예의 감광체로써, 1 x 10e12 Ω·㎝의 체적 저항값을 갖는 대전 주입층이 사용된다. 대전 주입층의 저항값은 절연 시트 상의 대전 주입층을 코팅함으로써 측정되고, 그 다음에 미쯔비시 페트로케미칼 컴파니 리미티드(Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd.)에서 제조된 HIRESTA에 의해 100 v의 인가 전압에서 측정된다.

따라서 준비된 코팅 용액이 대전 주입층을 형성하기 위해 디핑 코팅 방법에 의해 약 3 ㎛의 두께로 코팅한다. 비교예용의 감광체로써 이하에서 사용된다.

감광체 A: 제4 층까지 유기 감광체를 갖지만 대전 주입층을 갖지 않음

감광체 B: 감광체(A)에 제공된 전술한 대전 주입층을 갖는 유기 감광체.

전술한 샘플을 이용함으로써, 직접 전류 바이어스가 일정 전압 제어 하에서 대전 부재에 인가된다.

인가된 전압은 바람직하게는 하프톤 등이 평균적으로 일정한 반사 밀도를 갖도록 적절하게 조절된다.

도8은 각각 전술한 상태 하에서 대전 성능의 비교 및 검토가 수행되는 것을 도시한다.

각각 전술한 상태 하에서 대전 성능의 리뷰이다.

실험 결과, 연속 인쇄 테스트가 도1에 도시된 바와 같은 실험 장치에서 수행된다. 실험은 대전 롤러(102)가 기어 구동식으로 구동되고 "동일" 방향으로의 감광체의 접촉면에 대해 2배의 속도 차이가 주어진다.

대전 보조 입자는 대전 롤러(102)의 롤러 표면에 코팅되며, 대전 롤러(102)에 공급 롤러(101)를 접촉시킨다. 공급 롤러(101)는 접촉 섹션에서 동일한 비율로 대전 롤러(102)에 대해 "동일" 방향으로 구동되고, 층 두께 조절 블레이드(105)로써 금속(SUS)으로 제조된 0.2 ㎜ 두께의 블레이드와 접촉한다. 물에 대한 공급 롤러(101)의 접촉각은 90°이고; 물에 대한 대전 롤러(102)의 표면의 접촉각은 75°이고; 물에 대한 감광체의 표면의 접촉각은 90°이다. 물에 대한 접촉각의 측정은 주사기를 이용하여 각각의 샘플의 표면에 순수를 적하하고 실온 환경(21°와 50%) 에서 10초 동안 기다린 후에 현미경을 사용하여 접촉각을 측정함으로써 수행된다.

화상의 평가 방법에 대해서, 600 dpi(화상 밀도: 약 0.3, 0.5 및 0.8)의 다중 수준 스크린에 의해 212개의 스크린 라인을 갖는 3가지 종류의 하프톤 화상, 전체 백색 화상 및 전체 블랙(솔리드) 화상이 각각 A3 크기의 용지의 전체 표면에 각각 인쇄되고, 대전 불균일에 의해 야기된 화상 줄무늬와 감광체의 핀홀에 의해 발생된 결함은 가시적으로 확인된다.

이러한 절차에 대해서, 대전 유닛의 초기 상태의 화상의 확인 후에, 4%의 인쇄 비율을 갖는 문자 차트를 현상하는 작용이 감광체에서 현상되고, 용지가 통과하지 않는 상태에서 감광체 세척기에 의한 회복이 A4 크기 용지의 10000매에 대응하여 수행되고; 그 다음에, 용지가 통과되어, 전술한 화상 확인이 수행된다. 결함이 화상에서 발생되지 않고 대상 테스트가 반복되는 조합에 대해, 따라서 총 70000매의 용지에 대응하는 테스트가 수행된다.

도8에서, 대전 불균일에 의한 줄무늬가 발생되는 경우는 "a"로 지시되고; 핀홀에 의한 화상 결함이 발생되도록 감광체에 누출이 발견되는 경우는 "c"로 지시된다. 특히, "a"에 대해, 수준은 등급이 매겨지고, 발생 상태에 기초하여 가시적인 관찰에 의해 3개의 등급으로 평가된다. 여기서, "수준1" 및 "수준2"는 각각 실질적으로 거의 눈에 잘 띄지 않는 수준이고, 테스트는 계속되고, "수준3"은 수명 등에 의해 사용자가 이를 "NG"로 인식하도록 소위 화상 결함이 발생되는 수준이고, 테스트는 이러한 단계에서 중단된다. 각각의 수준에 대해, 감광체의 핀홀 및 최대값과 최소값 사이의 노광 장애와 같은 국부적인 결함이 0.3 이상이거나 줄무늬가 가시적인 관찰에 의해 뚜렷하게 눈에 잘 띄는 화상의 반사 밀도의 차(△ID)가 있는 경우가 "수준3"으로 지시된다. △ID가 (0.15 < △ID < 0.3)의 관계에 있을 뿐만 아니라 줄무늬의 발생이 가시적인 관찰에 의해 허용되는 경우는 "수준2"로 지시된다. 또한, 줄무늬의 발생이 정밀한 관찰에 의해서 인식되면서 △ID가 (△ID < 0.15)의 관계인 경우는 "수준1"로 지시되고, 대전 불균일에 의한 줄무늬가 식별할 수 없는 경우는 "0"으로 지시된다. 도8에 도시된 표에서, 수준1, 수준 2 및 수준3은 "a1", "a2" 및 "a3"으로 각각 설명된다. 게다가, 핀홀의 "c"에 대해, 핀홀의 발생이 약간의 가시적인 관찰에 의해서도 확인되는 경우는 "NG"로 인식되고, 테스트는 이러한 단계에서 중지된다.

제1 내지 제6 테스트는 다이아몬드 미세 입자가 외부적으로 첨가되는 경우의 결과에 관한 것이다.

제1 내지 제3 테스트는 감광체(A)(대전 주입층을 가짐)의 결과에 관한 것이고, 70000매의 인쇄 후에도 만족스러운 화상이 얻어진다. 또한, 제4 내지 제6 테스트는 감광체(B)(대전 주입층을 갖지 않음)의 결과에 관한 것이고; 이들 모든 샘플에서 대전 불균일(줄무늬) 상태의 발생이 초기 단계에서 허용 불가능한 수준으로 관찰되더라도, 대상 단계는 70000매의 인쇄까지 유지되고, 그 결과 70000매의 테스트가 처리된다.

한편, 다이아몬드 미세 입자를 포함하지 않는 제7 및 제8 테스트의 예에서, 감광체(A)(대전 주입층을 가짐)와 조합(제7 테스트)에서는, 줄무늬의 발생은 초기 단계에서 약간 발견되고; 감광체(B)(대전 주입층을 갖지 않음)와의 조합(제8 테스 트)에서는 초기 단계에서 균일한 대전이 달성되지 않는다. 제7 테스트에서도 테스트가 계속되면, 화상 품질은 단계적으로 악화되고 50000매의 인쇄 후에 "NG"가 된다. 이 때, 현상 유닛이 신규한 현상 유닛으로 교체되고, 화상 품질이 초기 단계와 사실상 동일한 수준으로 회복된다.

즉, 다이아몬드 미세 입자가 없는 대전 보조 입자가 사용될 때, 현상 유닛 내의 현상제의 성능은 저하되어, 화상 품질의 저하를 야기하는데 반해, 다이아몬드 미세 입자를 포함하는 대전 보조 입자가 사용되면 이러한 저하는 일어나지 않는다.

전술한 결과는 또한 초기에 다이아몬드 미세 입자가 첨가되는 경우에도 얻어진다. 제9 내지 제14 테스트에 나타나는 바와 같이, 감광체(A)(대전 주입층을 가짐)(제9 내지 제12 테스트)의 결과에 따라, 70000매의 인쇄 후에도 만족스러운 화상이 얻어진다. 또한, 제13 내지 제14 테스트는 감광체(B)(대전 주입층을 갖지 않음)의 사용에 관한 것이고; 이들 모든 샘플에서, 대전 불균일의 발생(줄무늬 상태)이 허용 불가능한 수준으로 초기 단계에서 관찰되더라도, 대상 단계는 70000매의 인쇄까지 유지될 것이고, 그 결과, 70000매의 테스트가 처리될 수 있다.

한편, 다이아몬드 미세 입자를 포함하지 않는 제15 및 제16 테스트의 예에서, 감광체(A)(대전 주입층을 가짐)와의 조합(제15 테스트)에서는 줄무늬의 발생이 초기 단계에서 약간 발견되고; 감광체(B)(대전 주입층을 갖지 않음)와의 조합(제16 테스트)에서는 균일한 대전이 초기 단계로부터 달성될 수 없다. 제15 테스트에서도, 테스트가 계속되면 화상 품질이 단계적으로 악화되고 50000매의 인쇄 후에는 허용 불가능한 수준으로 된다. 이 때, 현상 유닛 내의 현상제가 신규한 현상제로 교체되고, 화상 품질은 초기 단계와 사실상 동일한 수준(a1)으로 회복된다.

도9의 제17 내지 제25 테스트는 대전 보조 입자를 외부적으로 첨가하는 예에서 대전 롤러(102)의 회전 비율을 변경함으로써 갱신한 결과에 대한 것이다. 제5 테스트와 동일한 대전 보조 입자가 사용되고, 대전 주입층을 갖지 않는 B 형식은 감광체로써 사용된다.

이에 따라, 대전 롤러(12)의 회전 방향이 감광체에 대해 "동일" 방향인 경우, 대전 롤러(102)의 회전 비율이 감광체보다 1.1 내지 3배 빠르게 상대적으로 설정되면, 모든 테스트에서 동일한 성능이 얻어진다. 또한, 대전 롤러(102)의 회전 비율이 제21 테스트에서와 같이 상대적으로 느리게 설정되더라도, 동일한 성능이 얻어진다. 그러나, 대전 롤러(102)가 1배의 비율 또는 결합 구동 시스템에서 구동될 때, 성능은 당연히 종래 기술의 대전 보조 입자를 사용하는 경우에 비해 개선되지만, 대전 불균일 수준은 주연 속도차가 주어지는 경우에 비해 나빠지게 되는 것으로 이해된다. 또한, 감광체에 대한 "반대(against)" 방향에 관해서는, 대전 롤러(102)의 회전 비율이 대략 0.5 내지 3배로 설정되면, "동일" 방향과 동일한 만족할만한 성능이 얻어진다. 전술한 내용으로부터, 대전 롤러의 롤러 표면이 감광체의 감광 표면에 대해 소정의 속도차를 갖는 방식으로 대전 롤러를 회전 구동하는 것이 바람직하다고 말할 수 있다.

또한, 제25 테스트에서, 브러시 롤러(도7 참조)가 대전 롤러를 대체하여 사용된다.

나일론(UUN)으로 제조된 브러시 롤러가 사용된다. 섬유의 두께에 대해, 0.5 내지 10 dtex가 사용될 수 있지만, 본원에서는 2 dtex의 것이 사용된다. 브러시 롤러는 감광체의 접촉 섹션에서 "동일" 방향으로 2배의 비율로 회전되고, 제5 테스트와 동일한 대전 보조 입자가 탄성 롤러의 경우와 동일한 방식으로 공급 롤러(101)를 사용함으로써 공급된다. 이에 따라, 대전 롤러의 경우와 동일한 효과가 얻어지고; 70000매의 용지의 테스트가 처리되고; 대전 부재로써 브러시 롤러를 사용하더라도 동일한 결과가 얻어지는 것으로 이해된다.

다음에, 도10은 대전 보조 입자의 공급 롤러 표면, 대전 롤러 표면 및 감광 롤러 표면 각각의 표면 에너지를 변화시킨 검토 결과를 도시한다. 표면 에너지는 물에 대한 접촉각을 측정함으로써 상대 비교될 수 있다. 도10에 도시된 결과는 각각의 측정 결과와 수명 테스트 결과에 대해 논의된다. 제5 테스트와 동일한 대전 보조 입자가 사용되고; 감광체에 대해 주연 속도차는 "동일" 방향으로 2배이고; 대전 주입층을 갖지 않는 B 형식이 감광체로써 사용된다.

대전 롤러 표면의 표면 에너지가 제5 테스트보다 약간 낮은 제26 테스트에서, 자체 교환이 없기 때문에, 제5 테스트와 동일한 성능이 얻어진다. 그러나, 공급 롤러의 접촉각이 대전 롤러보다 작은 경우에(표면 에너지가 낮음), 공급 롤러측으로부터 대전 롤러로 대전 보조 입자는 충분히 공급되지 못하며, 그 성능은 저하된다. 또한, 감광 표면의 접촉각이 대전 롤러 표면의 접촉각보다 작은(표면 에너지가 낮음) 제29 및 제30 테스트에서, 대전 보조 입자가 대전 롤러로부터 감광체로 이동되기 때문에, 대전 성능의 악화가 상당할 것으로 이해된다.

이러한 견지에서, 다음의 요구사항이 충족되는 것이 바람직하다.

(물에 대한 감광 표면의 접촉각) > (물에 대한 대전 롤러 표면의 접촉각)

(물에 대한 대전 롤러 표면의 접촉각) < (물에 대한 대전 보조 입자 공급 롤러 표면의 접촉각)

특히, 전자의 영향이 큰 것으로 이해된다.

따라서 본 발명에 따른 대전 보조 입자를 이용하는 대전 장치를 이용함으로써 종래 기술에 비해 대전 효율이 크게 개선되는 것이 발견되었다. 또한, 대전 보조 입자가 현상 유닛 내에서 상호 혼합되더라도, 현상제의 특성을 저하시키지 않기 때문에, 안정적인 화상 품질이 장기간에 걸쳐 보장될 수 있다.

이러한 효과는 또한 미리 토너에 대전 보조 입자를 혼합하고 이러한 혼합물을 이용하는 경우에 달성된다. 즉, 소정량의 대전 보조 입자가 현상제에 미리 혼합되더라도, 현상제 자체의 대전 특성 등은 종래 기술의 보조 입자에 비해 영향을 받지 않고, 따라서 고화상 품질을 갖는 화상이 초기 단계에서 명백하게 달성될 수 있다.

부가로, 대전 보조 입자의 전술한 특성은 다이아몬드 미세 입자의 특성에 의해 얻어지고, 대전 보조 입자로써 다이아몬드 미세 입자가 단독으로 사용되더라도 말할 필요도 없이 동일한 효과가 얻어질 수 있다. 그러나, 다이아몬드 미세 입자의 단독 사용에 따라, 비저항의 조절에 제한이 있기 때문에, 외부 첨가 또는 내부 첨가 형성이 본 예에서 적용된다. 최근에, 다이아몬드 미세 입자에 대해, 다양한 비저항을 갖는 입자가 불순물의 혼합 정도에 따라 활용 가능하게 되었고, 1 x 10e12 Ω·㎝ 이하의 비저항을 갖는 입자가 또한 단독으로 사용 가능하다.

또한, 전술한 효과에 부가하여, 특히 대전 보조 입자가 세척기가 없는 프로세스에서 사용될 때 감광체를 안정적으로 폴리싱함으로써 감광 표면상에 토너 또는 외부 첨가물의 접착 현상을 방지하는 효과가 예상될 것이다. 다음에, 이에 대한 확인 실험이 설명된다.

이러한 실험에서, 도11에 도시된 프로세스 구성을 갖는 화상 형성 장치(M')가 사용된다. 감광체 세척기는 생략되며, DC +600 V의 난류(turbulence) 바이어스 전압이 난류 바이어스 전압 인가 섹션(601')에 의해 인가된 고정 형식 브러시(6')가 그 위치에 배열된다. 브러시(6')는 전사되지 않고 감광체 상에 잔류하는 잔여 전사 토너의 패턴을 교란시켜서, 양의 방향으로 토너의 대전 극성을 안정적으로 배열한다. 4 ㎜의 섬유 길이와 4 dtex의 섬유 두께를 갖는 나일론으로 제조된 브러시가 브러시(6')로써 사용된다. 이러한 브러시는 1 x 10e4 내지 10e7 Ω·㎝의 저항을 갖고, 이러한 값은 500 g의 로드 하에서 금속 플레이트 상에서 가압 상태에서 300 V를 인가하고 이때의 전류값을 측정함으로써 얻어진 값이다.

이러한 장치 구성에 따라, 잔여 전사 토너는 브러시에 의해 양으로 대전되고 대전 롤러에 부착된다. 여기서, 본 실시예의 대전 롤러(102)는 대전 보조 입자를 통해 감광체와 접촉한다. 따라서, 주입 대전 특성이 가장 우수하기 때문에, 토너는 짧은 시간 내에 통상의 대전 극성으로써 음의 극성으로 신속하게 대전되고 감광체로 보내어진다.

현상 유닛(4)에서, 보내어진 토너는 비화상부에서 현상 유닛(4)으로 복귀되고, 화상부는 현상된 화상으로써 감광 드럼(3)에 잔류한다. 여기서, 일반적인 대 전 보조 입자에서, 잔여 전사 토너를 신속하게 음으로 대전시키는 것은 불가능하기 때문에, 대전 롤러(102)는 더렵혀지고, 대전 성능은 저하된다. 그러나, 본 실시예에 따른 대전 보조 입자에서 이러한 현상을 일어나지 않았다.

또한, 세척기가 없는 프로세스에서, 세척기 블레이드가 제공되지 않고, 감광체를 쉐이빙하기 위한 부재가 제공되지 않기 때문에, 토너 또는 분리된 외부 첨가물이 감광체에 접착되는 소위 "감광체 필름 형성"이 쉽게 발생된다. 그러나, 본 실시예에 따른 대전 보조 입자를 이용함으로써, 다이아몬드 미세 입자가 감광 표면을 안정적으로 폴리싱하기 때문에, 필름 형성은 발생하기 어렵게 된다.

전술한 실험에서와 같이 동일한 방법에 의한 평가가 수행된다. 세척기가 제공되는 경우에, 테스트는 용지를 사용하지 않고 수행되었다. 한편, 본 경우에는, 세척기가 제공되지 않기 때문에, 테스트는 실제 용지를 통과시킴으로써 수행된다.

평가 항목에 대해, 전술한 "a" 및 "c"에 부가하여, 필름 형성에 의해 야기되는 화상 결함에 대한 "b"가 추가된다. 즉, 하프톤 화상, 백색 화상 또는 솔리드 화상이 전술한 테스트와 동일한 방식으로 인쇄되고 줄무늬 또는 백색 스폿이 발생되는 경우, 감광 표면은 가시적으로 확인되고; 화상에 대응하는 위치에서 증착이 발견되는 경우는 필름 형성 "b"로 정의된다. 이러한 경우, 줄무늬 또는 백색 스폿의 발생이 관찰되지만 허용 가능한 수준은 "b1" 또는 "b2"로 지시되고; 줄무늬 또는 백색 스폿의 발생이 허용 불가능한 수준은 "b3"로 지시된다.

또한, 감광체의 필름 쉐이빙량이 측정된다. 필름 쉐이빙량은 켓 일렉트로닉스 컴파니 리미티드(Ket Electronics Co., Ltd.)에 의해 제조된 와전류형 필름 두 께 측정기를 사용하여 측정된다. 이러한 측정은 30회 수행되면서 임의로 위치를 변경하고 중심으로부터 20회 측정된 평균값이 필름 두께로서 정의되어, 감광체의 초기 상태로부터 필름의 쉐이빙량을 측정한다. 얻어진 결과는 도12에 도시된다.

감광체(A)(대전 주입층을 가짐)와 조합된 아연 산화물만으로 제조된 종래 기술의 대전 보조 입자에 대해, 화상 상태는 초기 단계에서부터 "a1" 수준이고, 대략 10000매의 인쇄 후에는 필름 형성이 발생되고 화상 상태는 "b1" 수준으로 된다. 부가로, 20000매의 인쇄 후에는, 줄무늬 및 필름 형성이 진행되고, 화상 상태는 "수준2"에 도달하고; 30000매의 인쇄 후에는 화상 상태는 허용 불가능한 수준에 도달한다.

한편, 본 발명의 대전 보조 입자를 사용하는 대전 롤러의 경우에, 제33 및 제34 테스트에 도시된 바와 같이, 모든 감광체(A, B)에서 50000매의 인쇄 후에 화상 상태는 허용 불가능한 수준에 도달하지 않는다.

감광체의 필름 쉐이빙량에 대해서는, 제34 테스트에서, 블레이드 세척기(제5 테스트; 도12의 표의 최하단열 참조)를 이용하는 경우에 비해 대략 절반값으로 된다. 전술한 견지에서, 본 실시예에 따라, 세척기가 없는 프로세스를 채용한 경우에도 대전 유닛은 오염되기 어렵고, 감광체의 필름 형성의 발생은 감광체의 큰 쉐이빙없이 방지될 수 있고, 이러한 태양은 세척기가 없는 프로세스의 원래의 목적이다.

특히, 이러한 효과는 감광 표면이 쉐이빙되기 어려운 재료를 이용하는 경우에 보다 주목할만하다. 주요 성분으로 또는 연쇄 중합 가능한 기능성 그룹을 포함 하는 정공 전달 재료로써 a-Si를 포함하는 무기 감광체가 높은 내구성을 갖는 감광체로써 사용되면, 감광체의 표면 경도는 높아서 스크래치가 형성되기 어렵고, 감광체의 긴 수명이 달성된다. 이러한 감광체를 사용하여, 본 발명의 대전 보조 입자가 사용될 때, 접착 토너 성분은 감광체 자체의 사실상의 쉐이빙없이 감광체로부터 안정적으로 제거되어, 감광체의 필름 형성이 방지될 수 있다.

도12는 제35 및 제36 테스트의 각각의 감광체를 이용하는 경우의 테스트 결과를 도시한다. 본 테스트에서는, 대전 주입층이 제공되지 않기 때문에, 화상 상태가 초기 단계에서 "a1" 수준이더라도, 안정적인 주입 대전을 달성하는 것이 가능하고, 감광체가 사실상 쉐이빙되지 않는 상태에서 50000매의 테스트가 처리되는 것이 이해된다.

부수적으로, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에서, 대전 장치(1)와 형상 유닛(4) 중 적어도 하나와 감광 드럼(3)은 화상 형성 장치(1)의 주 본체에 장착 또는 탈거 가능하게 제조된 프로세스 유닛(U)으로써 일체식으로 지지된다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서 프로세스 유닛(U)은 일 예로써 감광 드럼(3)과, 대전 장치(1)와 현상 유닛(4)을 구비한다. 당연하게, 프로세스 유닛(U)은 또한 화상 형성 장치의 공간 제한 또는 부품들의 배열에 따라 전술한 것 이외의 다른 부분을 포함하도록 구성될 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서, 중간 전사 벨트 상에 감광체에 형성된 토너 화상을 일시적으로 전사하기 위한 중간 전사 시스템인 화상 형성 장치가 예로써 설명되었지만, 본 발명이 이에 제한되도록 의도되지는 않는다. 화상 형성 장치는 중간 전사 롤러 상의 감광체에 형성된 토너 화상을 일시적으로 전사하기 위한 다른 중간 전사 시스템 또는 용지 상의 감광체의 토너 화상을 직접적으로 전사하기 위한 직접 전사 시스템일 수 있다.

또한, 토너 화상의 현상 시스템에 대해서, 중간 전사 본체의 1회전 동안에 복수 컬러의 토너 화상을 형성하기 위한 소위 4중 탠덤 시스템, 중간 전사 본체의 4회전 동안에 연속적으로 각각의 컬러의 토너 화상을 형성하기 위한 4회전 중간 전사 시스템 등이 채용될 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서, 공급 롤러에 의해 대전 부재에 대전 보조 입자를 공급하는 구성(공급 롤러에 의해 대전 롤러 표면상에 대전 보조 입자를 공급하고 대전 롤러 자체에 의해 대전 위치에서 대전 보조 입자를 담지하는 구성)이 예로써 설명되었지만, 본 발명이 이에 제한되도록 의도되지 않는다. 특히, 도6에 도시된 구성에서, 대전 보조 입자는 대전 부재가 오거(auger) 및 롤러와 같은 이송 유닛을 이용함으로써 감광 드럼과 접촉하는 위치로 직접적으로 공급될 수 있다.

예를 들어, 감광 표면과 접촉하는 대전 롤러로 대전 보조 입자를 공급하고 대전 유닛 직전에 달성되는 기구(예를 들어, 블레이드)를 이용함으로써, 대전 보조 입자가 부착되는 감광 표면은 대전 섹션 내로 관통하고; 대전 보조 입자의 일부가 대전 섹션 내에 잔류하는데 반해, 잔류하지 않는 대전 보조 입자는 이를 통과한다. 임의의 방식으로, 대전 보조 입자는 대전 섹션을 관통하여 공급된다. 이러한 경우에 특히, 감광체가 드럼형인 경우, 대전 보조 입자의 공급 롤러는 바람직하게는 접촉을 고려한 탄성 롤러이다.

또한, 본 실시예에 따라, 화상 담지체의 화상 담지 표면을 대전하기 위한 목적으로, 화상 담지 표면을 대전하기 위해 화상 담지 표면과 접촉하는 화상 담지체의 화상 담지 표면과 접촉하는 대전 부재의 일부에 포함된 다이아몬드 입자를 갖는 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하고; 대전 보조 입자가 대전 부재와 화상 담지체 사이에 개재된 상태에서 대전 부재에 소정의 바이어스 전압을 인가하는 대전 방법이 제공된다.

종래 기술의 대전 보조 입자는 아연 산화물 또는 그 혼합물과 같은 금속 산화물과, 카본 블랙 등과 혼합되거나 이로 코팅된 수지의 단일 본체와 같은 입자이다. 한편, 다이아몬드 미세 입자는 음의 극성으로 접촉된 대상물을 강하게 대전시키는 특성을 갖기 때문에, 우수한 주입 대전 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 현상 유닛 내에 상호 혼합될 때에도 토너의 대전 특성이 음의 극성이 될 때까지 토너에 크게 영향을 끼치지 않는다.

또한, 다이아몬드 미세 입자는 높은 경도 때문에 안정적인 폴리싱 작용을 갖는다. 특히, 다이아몬드 미세 입자가 세척기가 없는 프로세스에서 채용되는 경우에, 감광 표면에 대한 토너 성분, 분리된 토너 외부 첨가물 등의 부착(필름 형성)의 발생은 방지될 수 있고, 감광체의 교환 수명은 연장될 수 있다.

본 발명에 따른 대전 보조 입자를 사용하는 접촉 대전 유닛을 이용함으로써, 인가된 낮은 전압에서 감광체를 안정적으로 대전시키는 것이 가능하다. 부가로, 대전 보조 입자가 현상 유닛에 혼합되더라도, 현상제의 특성에 사실상 영향을 끼치지 않는다. 따라서, 장기간 안정적인 높은 화상 품질을 유지하는 것이 가능하다.

또한, 감광 표면에 대한 폴리싱 작용으로, 토너의 왁스 성분, 개별 외부 첨가물 등이 감광 표면에 부착되는 필름 형성 현상이 발생하는 것이 방지된다. 특히, 세척기가 없는 프로세스에서 본 발명에 따른 대전 보조 작용제를 이용하는 것이 효과적이다.

전술한 견지에서, 본 실시예에 따라, 주입 대전이 보다 안정적으로 달성될 수 있고; 대전 보조 입자가 현상 유닛 내에서 혼합되더라도 그 양이 적은 한 토너 등의 대전 특성에 사실상 영향을 끼치지 않는 대전 보조 입자를 이용하는 대전 기술을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명은 특정 실시예를 참조하여 상세히 설명되었지만, 해당 기술 분야의 종사자들에 의해 본 발명의 사상과 범주로부터 벗어남없이 다양한 변경 및 변형이 실시될 수 있음은 명백하다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 접촉 대전 시스템을 채용하는 화상 형성 장치의 안정적인 대전 성능을 실현할 수 있는 기술을 제공하는 것이 가능하다.

도1은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 대전 시스템의 대전 장치(1)를 구비한 전자사진 장치(화상 형성 장치)(M)의 구성을 도시하는 도면.

도2는 본 실시예에 따른 대전 장치(1)의 공급 롤러(101)와 대전 롤러(102) 사이의 위치 관계를 상세를 도시하기 위한 도면.

도3은 본 실시에의 대전 롤러(102)의 구성의 상세를 도시하는 도면.

도4는 본 실시예의 대전 롤러의 다른 구성의 상세를 도시하는 도면.

도5는 본 실시예의 대전 롤러의 다른 구성의 상세를 도시하는 도면.

도6은 본 실시예의 대전 롤러의 다른 구성의 상세를 도시하는 도면.

도7은 본 실시예의 대전 롤러의 다른 구성의 상세를 도시하는 도면.

도8은 대전 성능의 비교 및 검토 결과를 도시하는 표.

도9는 대전 성능의 비교 및 검토 결과를 도시하는 표.

도10은 대전 성능의 비교 및 검토 결과를 도시하는 표.

도11은 본 발명의 일 실시예에 따른 접촉 대전 시스템의 대전 장치(1)를 구비한 다른 전자사진 장치(화상 형성 장치)(M')의 구성을 도시하는 도면.

도12는 대전 성능의 비교 및 검토 결과를 도시하는 표.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 대전 장치

2: 노광 장치

3: 감광 드럼

103: 공급 바이어스 전압 인가 섹션

401: 현상 바이어스 전압 인가 섹션

Claims

대전 장치이며,

소정의 바이어스 전압이 인가되고 화상 담지 표면을 대전시키기 위해 화상 담지체의 화상 담지 표면과 접촉하는 대전 부재와,

상기 대전 부재의 화상 담지 표면과 접촉하는 부분에 포함되는, 다이아몬드 입자를 갖는 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하도록 구성된 입자 공급 섹션을 포함하는 대전 장치.
제1항에 있어서, 상기 대전 부재는 회전식으로 지지된 대전 롤러이며,

상기 입자 공급 섹션은 회전식으로 지지된 공급 롤러에 의해 대전 부재에 도전성 입자를 공급하는 대전 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 롤러는 대전 롤러와 근접하는 부분 또는 접촉하는 부분에서 공급 롤러의 롤러 표면과 대전 롤러의 롤러 표면이 동일한 방향으로 이동하도록 회전 구동되는 대전 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 롤러의 회전축은 상기 대전 롤러의 회전축보다 높은 위치에 배열되지만 높이 방향에서 대전 롤러의 외주의 최대 도달 위치보다 낮게 배열되는 대전 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 롤러의 반경이 Rs로 정의되고 상기 대전 롤러의 반경이 Rt로 정의될 때 (Rt/Rs)는 1 내지 1.6의 범위 내에 있도록 설정되는 대전 장치.
제1항에 있어서, 상기 공급 롤러와 상기 대전 롤러가 서로 근접하는 위치에서 상기 공급 롤러의 롤러 표면과 상기 대전 롤러의 롤러 표면 사이의 갭이 G로 정의되고, 대전 보조 입자의 직경이 Td로 정의되면, 다음 관계를 만족하는 대전 장치.

G ≤ (2 × Td)
제1항에 있어서, 상기 화상 담지체에 화상을 형성하는 현상제로써의 토너의 정규 대전 극성은 음의 극성인 대전 장치.
제1항에 있어서, 물에 대한 상기 대전 부재의 표면의 접촉각은 물에 대한 상기 화상 담지체의 화상 담지 표면의 접촉각보다 작은 대전 장치.
제1항에 있어서, 상기 대전 보조 입자는 도전성 입자에 다이아몬드 입자의 외부 첨가 처리를 함으로써 얻어진 입자인 대전 장치.
제1항에 있어서, 상기 대전 보조 입자는 도전성 입자에 다이아몬드 입자를 분산시킴으로써 얻어진 입자인 대전 장치.
제2항에 있어서, 물에 대한 상기 공급 롤러의 롤러 표면의 접촉각은 상기 대전 롤러의 롤러 표면의 접촉각보다 큰 대전 장치.
제2항에 있어서, 상기 대전 롤러는 상기 대전 롤러의 롤러 표면이 화상 담지체의 화상 담지 표면에 대해 소정의 속도차를 갖도록 회전 구동되는 대전 장치.
화상 형성 장치이며,

제1항에 따른 대전 장치와,

연쇄 중합 가능한(chain polymerizable) 기능성 그룹을 함유하는 정공 전달 재료 또는 비정질 실리콘을 함유하는 재료로 형성된 토너 화상을 담지하는 화상 담지체를 포함하는 화상 형성 장치.
화상 형성 장치이며,

제1항에 따른 대전 장치와 화상 담지체는 프로세스 유닛으로써 일체식으로 지지되고 상기 화상 형성 장치에 장착 또는 탈거 가능한 화상 형성 장치.
대전 장치이며,

소정의 바이어스 전압이 인가되고 화상 담지 표면을 대전시키기 위해 화상 담지체의 화상 담지 표면과 접촉하도록 하는 대전 수단과,

상기 대전 수단에 의해 화상 담지 표면과 접촉하는 부분에, 다이아몬드 입자를 함유한 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하기 위한 입자 공급 수단을 포함하는 대전 장치.
제15항에 있어서, 상기 대전 수단은 회전식으로 지지되는 대전 롤러이며,

상기 입자 공급 수단은 회전식으로 지지된 공급 롤러에 의해 상기 대전 수단으로 도전성 입자를 공급하는 대전 장치.
제16항에 있어서, 상기 공급 롤러와 상기 대전 롤러가 서로 근접하는 위치에서 상기 공급 롤러의 롤러 표면과 상기 대전 롤러의 롤러 표면 사이의 갭이 G로 정의되고, 대전 보조 입자의 직경이 Td로 정의되면, 다음 관계를 만족하는 대전 장치.

G ≤ (2 × Td)
제15항에 있어서, 물에 대한 상기 대전 수단의 표면의 접촉각은 물에 대한 상기 화상 담지체의 화상 담지 표면의 접촉각보다 작은 대전 장치.
제16항에 있어서, 물에 대한 상기 공급 롤러의 롤러 표면의 접촉각은 상기 대전 롤러의 롤러 표면의 접촉각보다 큰 대전 장치.
대전 방법이며,

화상 담지 표면을 대전시키도록 화상 담지 표면과 접촉하는 화상 담지체의 화상 담지 표면과 접촉하는 대전 부재의 일부에, 다이아몬드 입자를 함유한 도전성 입자로 제조된 대전 보조 입자를 공급하는 단계와,

상기 대전 보조 입자가 상기 대전 부재와 상기 화상 담지체 사이에 개재된 상태에서 상기 대전 부재에 소정의 바이어스 전압을 인가하여, 상기 화상 담지체의 표면을 대전하는 단계를 포함하는 대전 방법.