KR930005906B1 - 화상 형성방법 - Google Patents

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내용 없음.

Description

화상 형성방법

제1도는 클리닝 장치가 부착된 화상형성장치의 주요부 단면도.

제2도는 무클리너 화상형성 장치의 주요부 단면도.

제3도는 무클리너 화상형성 장치의 다른 주요부 단면도.

제4도는 본 발명에 따른 화상형성 방법의 실시예에 이용되는 무클리너 화상 형성장치의 주요부 단면도.

제5도는 본 발명에 따른 화상형성 방법의 실시예에 이용된 무클리너 화상형성장치가 갖추어진 현상제 홀더(현상롤러)의 구성을 나타낸 일부 절단 사시도.

제6도는 화상형성 메카니즘을 설명하기 위한 모식도.

제7도는 현상 영역에서의 각부분의 전위 및 토너밀도등의 분포상태를 모델링해서 나타낸 모식도.

제8도는 화상형성에서 전사후의 잔류토너량과 현상과 동시에 실시되는 클리닝후의 잠상 지지체상의 잔여토너량과의 관계를 나타내는 곡선도.

제9도는 본 발명에 따른 화상형성 방법의 실시예에 이용되는 다른 무클리너 화상 형성장치의 주요단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 감광체 드럼 2 : 대전장치

3 : 노광장치 4 : 현상장치

4a : 현상롤러 5 : 전사장치

6 : 클리닝장치 6a : 클리닝블레이드

7 : 전사지 8 : 전여토너

9 : 전자 제거램프 10 : 도전성 브러시

14 : 코팅 블레이드 16 : 교반기

17 : 스프링

본 발명은 전자사진 방식이나 정전기록 방식에 입각한 화상형성 방법에 관한 것으로, 상세하게는 전사잔류 토너를 클리닝하는 클리닝 장치를 이용하지 않고 화상형성을 행하는 무클리너의 화상형성 방법에 관한 것이다.

전자사진 장치는 정전기록장치등 소정의 잠상(화상)을 화상화 하는 장치에 있어서는 예를들면 제1도에 그 구성의 개요를 단면으로 나타낸 화상형성 장치가 일반적으로 사용되고 있다. 즉, 잠상 홀더, 예를들면 감광체 드럼(1)과, 이 감광체 드럼(1)의 주위에 설치된 대전장치(2), 노광장치(3), 현상장치(4), 전사장치(5) 및 클리닝 블레이드(6a)를 갖춘 클리닝장치(6)를 갖는 장치가 통상 사용되고 있다.

이리하여 본 장치에 있어서는 감광체 드럼(1)면에 대전장치(2)에 의해 소정의 대전을 하고, 이 대전영역에 대해 노광장치(3)에서 선택적 노광을 행하여 필요한 잠상을 형성한다.

이어서, 현상장치(4)를 형성한 소정의 잠상영역에 토너를 선택적으로 부착시킨(토너상 형성)후, 이 토너상을 전사장치(5)에서 잔사기(7)에 전사시켜, 감광체 드럼(1)면에 잔존 부착되어 있는 토너를 클리닝장치(6)의 클리닝 블레이드(6a)로 제거한다.

그러나 전술한 장치는 현상장치(4)와는 따로 이것과 대충 대향하는 위치에 클리닝장치(6)를 설치하지 않으면 안된다. 때문에 소정의 화상형성에 요하는 대전장치(2), 노광장치(3), 전사장치(5)등 다른 장치의 설치 위치에도 제약이 생겨 설계상의 자유도가 저하된다.

한편, 클리닝시 클리닝 블레이드(6a)의 미끄럼 접촉에 의해 감광체 드럼(1) 표면에 마모되어 특성의 약화 내지 수명이 저하되는 문제가 있다.

또 대전장치(2)에서는 전하 부여시에 오존 생성물이 발생하여 이에 의해 음극성 유기 포토 콘덕터(이하 "OPC(organic photo conductor)"라 함)등이 약화된다.

따라서, 필요 이상으로 발생한 오존 생성물 즉시 배기되어야 하나 그 배기 경로가 클리닝장치(6)에 의해 저지되어 버리는 문제가 있다.

또, 전술한 클리닝 장치(6) 내로 회수된 토너를 적절히 폐기하지 않으면 보수 관리가 번잡하게 됨과 동시에 주변의 오염을 초래하는 문제가 있다.

이러한 문제에 대응해서 일본특개소 62-211681호 공보에 기재되어 있는 것처럼, 전술한 현상장치(4)에 의해 감광체 드럼(1)의 1회전째의 소정의 현상을 행하고, 2회전째에 같은 현상장치(4)에 의해 클리닝을 행하는 전용의 클리닝 장치를 필요러 하지 않는 장치 또는 방법도 개발되어있다.

그러나 전술한 경우 전용의 클리닝장치는 불필요하게 되나 현상 공정과 클리닝 공정이 따로따로 행해지기 때문에 형성 하고자 하는 화성길이보다도 긴 감광체 드럼(1) 둘레 길이를 필요로 하고 감광체 드럼(1), 나아가 장치전체의 대형화가 불가피하다.

한편 클리닝 장치를 이용하지 않고 현상장치에 의해 현상과 동시에 전사 잔여 토너를 현상장치내로 회수하는 화상형성장치(이후 "무 클리너 화상 형성장치"라 함)가, 예를들면, 일본특개소 59-133573호 공보, 일본특개소 59-157661호 공보등에 의해 알려져 있다.

이들 공보에는 무 클리너 화상 형성장치의 기본 개념이 나타나 있고 그 요점은 다음과 같다.

즉 제2도에 주요부 구성을 단면적으로 나타내는 것처럼 레이저 프린터로 대표되는 전자사진프린터에 있어서는 주지의 반전 형상법을 사용하는 경우가 많다.

반전 현상법에 있어서는 잠상지지체, 예를들면, 감광체 드럼(1)과 같은 극성으로 대전해 있는 토너 입자(8)를 이용하게 감광체 한표면의 전하가 존재하지 않는 부분(또는 전하량이 적은 부분)에 토너 입자(8)를 부착 시키고, 전하가 존재하는 부분에는 토너입자(8)를 부착시키지 않는다.

이와같은 선택적인 토너부착을 실현하기 위해서는 현상장치(4) 내의 토너홀더(현상제 홀더)(4a)에 감광체 한 표면의 대전 부분의 전위(V₀)와 비 대전 부분의 전위(V₁)간의 전압 V_b(V₁|〈|V_b|〈V₀|)를 가하고 대전 부분과의 사이의 전계에 의해 감광체 드럼(1)으로의 토너 부착을 억제하고, 비 대전 부분과의 사이의 전계에 의해 감광체 드럼(1)에 토너(8)를 부착시킨다.

감광체 드럼(1)에 부착한 토너(8)는 주지의 전사장치(5)에 의해 전사지(7)로 전사된다.

전사공정에 있어서는 보통 모든 토너가 전사되지는 않고 전사후의 감광체 드럼(1) 면상에는 전사잔류토너(8')가 화상 모양으로 분포하고 있다.

통상의 화상형성장치 예를들면 전자사진장치에 있어서는 점선으로 나타낸 클리닝 장치(6)로 전사잔류토너(8')로 회수한 후, 전하제거램프(9)에 의해 감광체 일면상의 전하를 제거하고 다시 잠상 형성공정(대전장치(2)에 의한 균일 대전공정과, 노광장치(3)에 의한 노광공정)에 이른다.

이에 대해, 무 클리너 화상 형성장치에 있어서는 클리닝 장치(6)을 이용하기 않고 전사잔류 토너(8')를 현상 공정에 이르게해 현상과 동시에 현상장치(4) 내에 전사잔류 토너(8')를 회수한다.

엄밀히 말하면, 노광장치(3)의 노광으로 형성된 잠상 가운데 대전 부분(즉 미 노광부, 또는 비하상부)에 존재하는 전사잔류 토너(8')는 대전 장치(2)에 의해 잠상과 같은 극성으로 확실하게 대전되어 있기 때문에 토너 홀더(4a)에서 감광체 드럼(1)으로 토너 입자(8)가 전이하는 것을 억제하는 전계(즉 V₀)와 V_b의 전위차에 의한 전계)에 의해 토너홀더(4a) 측으로 전이한다.

동시에, 비 대전 부분(즉 노광부 또는 화상부)에 존재하는 전사잔류토너(8')는 토너홀더(4a)에서 감광체 드럼(1)으로 향하는 힘을 받는 감광체 드럼(1)면상에 잔류한다.

비대전 부분에는 토너 홀더(4a)에서 새로운 토너입자(8)가 전이 하여 현상과 동시 클리닝이 행해진다.

이와같이, 무 클리닝 기록장치에 있어서는 클리닝 장치(6)나 클리닝된 토너(즉, 폐토너)를 수납하는 폐토너복스가 불필요하게 되기 때문에 장치의 소형화와 간략화가 용이하게 된다.

또 전사전류토너(8')는 현상장치(4)로 회수되어 재사용되기 때문에 폐토너가 생기지 않아서 경제적이고, 클리닝 블레이드(6a)에 의해 감광체 드럼(1)을 마찰하지 않아서 감광체 드럼(1)의 수명을 길게 할 수 있는 등 많은 이점이 생긴다.

그러나 무 클리너 화상 형성장치에 있어서는 다음의 이유로 고스트(ghost)상이 나타나는 경우가 있다.

첫째로, 고 습도 환경하에 있어서는 전사지(7)로서이 종이가 흡수하여 저 저항화하기 때문에 보통 전사효과가 저하하고, 다량의 토너가 감광체 드럼(1)면상에 잔류하는 경향이 있다.

전사 잔류토너(8')량이 과대하게 되면 현상장치(4)에 있어서 완전히 클리닝할 수 없게 되고 비화상부에 전자 잔류토너(8')가 잔류해 버리기 때문에 전사 화상의 백지부에 포지티브의 고스트가 생긴다(이후 "포지티브 고스트" 또는 "포지티브 메모리"라 한다). 두번째로, 전사 잔류토너(8')량이 과다하게 되면 노광장치(3)에 의한 노광 공정에 있어서 전사잔류토너(8')가 광 비임을 차단하기 때문에 감광체 드럼(1) 표면 전위에 감쇄가 불충분하게 되고 V₀와 V_e의 중간의 전위상태(V₁'로 한다)로 되어 버린다.

이와같은 변위에 있어서는 현상전압이 V_b-V₁'으로 되어, 주위의 노광부의 현상전압 V_b-V₁보다도 작은값으로 되기 때문에 토너홀더(4a)에서 감광체 드럼(1)으로의 토너 전이량이 주위에 비해작고, 따라서 전사화상의 화상부에는 전사 잔류토너상의 허상(이후 네가티브 고스트 또는 네가티브 메모리라 부른다)으로 되어 나타나게 된다.

이 현상은 망점(net point) 화상이나 라인 화상의 집합으로 되는 하프 톤(half tone) 화상에서 특히 현저하게 나타난다.

이에 대해 일본특개소 62-203183호 공보에는 제3도에 단면적으로 나타낸 형상의 도전성 브러시(10)에 전압을 가하고, 감광체 드럼(1)에 가볍게 접촉시킴으로서 고스트를 제거할 수 있는 것이 나타나 있다.

즉, 도전성브러시(10)에 직류전원(11)에 의해 토너의 대전 극성과는 역의 극성의 전압을 가하여, 전사잔류 토너(8')를 쿨롱의 힘에 의해 일단 브러시(10)로 흡인한다.

이에 의해 감광체 드럼(1) 면상의 전사 잔류토너(8')의 량은 대폭 감소하여 전술한 고스트 발생이방지된다.

그러나 전술한 방식의 경우는, 본 발명자들의 실험에 의하면 전술한 1성분계 현상제를 이용한 현상 클리닝을 행할 경우에 현상제 롤러(4a)상에 형성된 1성분계 현상제층의 부착량과 그외의 현상조건에 의해 클리닝 특성의 악화가 자주 인정되고, 현상만을 행할 경우의 적정조건을 반드시 그대로 적용할 수 없는것이 분명하게 되었다.

결국 고습환경 조건하에서는 화상 홀더(7)로서의 전사지가 다량의 수분을 포함(흡수)하고 저항치가 현저하게 감소한다.

이 결과, 전사장치(5)에서 전사지(7)로 주어진 전하는 전사지(7)의 두께방향으로 이동해서 감광체 드럼(1) 표면의 토너 입자에 달해서 토너를 본래의 대전극성과는 역극성으로 대전된다.

역극성으로 대전된 토너 입자는 도전성 브러시(10)에 접촉해도 전계에 의한 반발력을 받기 때문에 전술한 도전성 브러시(10)에서 흡인 되는 것이 아니고 브러시 통과후에 있어서도 전사 잔류토너 화상(8')의 분포상태는 거의 원상을 유지하게 된다.

따라서 이와같은 경우에는 전술한 고스트(ghost)의 발생을 방지할 수 없다.

또, 도전성 브러시(10)가 보유 가능한 토너량에는 한계가 있기 때문에 일정량에 달하면 감광체 드럼(1) 표면에 자연히 토너가 토출된다. 토출된 토너는 전사 잔류토너(8')와 같이 화상상으로 분포할 수는 없고 극히 균일화된 분포상태로 나타내므로, 전술한 고스트를 발생시킬 수 있다.

그러나 솔리드 화상을 연속해서 출력(솔리드 화상의 연속적인 현상)하도록 할 경우에는 전도성 브러시(10)가 다량의 토너를 포함하고 감광체 드럼(1) 표면에 다량의 토너가 토출되고 이 경우에는 전술한 고스크가 발생하게 된다.

이들의 문제가 있기 때문에 종래의 무 클리너 화상형성방법에 의한 화상형상은 고습환경 조건하에는 곤란하고 또 출력가능한 화상의 성질도 한정되어 버린다는 결점이 있었다.

따라서 본 발명의 첫번째 목적은 1성분계 토너(현상제)를 이용하는 소정의 현상이 이루어지는 동시에 감광체면상에 잔류, 부착하는 현상제를 효과적으로 크리닝해서 항상 고스트와 흐려짐이 없이 양호한 화질상을 얻을 수 있는 화상 형성 방법의 제공하는데 있다.

또 본 발명의 다른 목적은 고습현상조건하에서도 양호한 화상을 출력 가능하고 또 어떠한 성질모양의 화상을 출력가능한 무 클리너 화상 형성 장치를 제고하는데 있다.

본 발명의 화상형성 방법은 1성분계의 현상제층을 표면에 담지된 현상제홀더를 잠상지지체에 접하게 배치하고, 전술한 잠상 지지체의 소정의 잠상(화상부)을 현상하는 동시에 잠상 지지체의 비잠상 영역(비화상부)에 부착하고 있는 현상제를 클리닝하는 화상형성 방법에 있어서, 전술한 현상제 홀더표면에 이동속도를 V_d, 전술한 잠상 지지체 표면의 이동속도를 V_P, 전술한 현상제 홀더 표면의 현상제 부착밀도 m(㎎/㎠)로 했을 경우의 다음식 : 0.5≤(V_d/V_p)·m≤3.0 로 나타낸 설정조건에서 현상 클리닝을 행한것, 혹은 전술한 잠상 지지체의 잠상면에 잔류하는 전사 잔류토너량을 0.35㎎/㎠ 이하로 하는 것을 요지로 하고, 또 본 발명의 화상형상장치는 전술한 화상형성방법에 실시에 적당하도록 잠상지지체의 잠상면에 잔류하는 전사잔여 토너상을 어지럽히고 그 분포를 균일화 하기 위해서 전사 잔류 토너화상 균일화 장치를 잔상지지체에서 눌러서 압력을 가하지 않고 근접배치한것을 요지로 한다.

전술한 본 발명에 의해 항시 고스트와 흐려짐이 없는 양호한 화질상을 얻을 수 있고 더우기 고습환경 조건하에서도 양호한 화상을 출력시킬 수 있다.

[실시예 1]

우선, 잠상 지지체의 잠상을 현상화 하면 동시에 잠상 지지체에 잔류부착하는 토너(현상제)를 클리닝하는 작용에 대해서 설명한다.

잠상전하와 동일 극성으로 대전한 토너 입자층을 지지하는 현상롤러를 잠상지지체인 감광체 드럼에 대향시켜서 배치하고 이 현상롤러에서 소요되는 바이어스 전압을 가함으로서 잠상의 저전위부(노광부)와의 사이에 형성된 전계에 따라 현상을 행하고, 동시에 잠상의 고전위부(비노광부)와의 사이에 형성된 전계에 따라서 감광체 드럼표면에 잔류부착해 있는 토너를 현상 롤러측에서 흡인제거(클리닝)한다.

여기서, 감광체 드럼 표면상의 잔류토너를 클리닝하기 위해서는 현상롤러와 잠상과의 사이에 확실한 전계를 형성시키는 것이 중요하다.

결국 현상롤러 표면의 부착 토너층이 두꺼울 경우에는 토너층이 잔류토너의 흡인을 방지하도록 전계를 형성하고 이것과 동일한 극성으로 대전하고 있는 잔류토너에 대해서 반발력을 미치게된다.

이 때문에 현상롤러 표면의 토너의 부착량이 많을 때에는 잔류토너의 클리닝이 효과적으로 행하여지지 않고, 결국 현상상에서는 잔류 토너에 의한 고스트상과 흐려짐이 생긴다.

한편, 현상롤러 표면의 토너 부착량이 적었을 때에는 역으로 클리닝을 효과적으로 행할 수 있지만, 현상에 따라서 잠상부(화상부)에 부착하는 토너량이 적기 때문에 충분한 화상 농도를 얻을 수 없다.

그런데 현상롤러와 감광체 드럼의 이동속도비 V_d/V_P를 도입함으로서 전술한 현상롤러 표면의 토너 부착량의 문제를 실질적으로 해소할 수 있게된다.

즉, 현상롤러 표면의 토너 부착량(부착밀도)을 m(㎎/㎠)로 하면 1초간에 감광체 드럼 표면의 1㎠에 공급되는 토너량은 V_d/V_P·m(㎎/㎠)로 된다.

따라서, 현상위치에 존재하는 토너층의 두께는 외관상 현상롤러 표면에 부착 형성되어 있는 토너층의 (V_d/V_P) 배로 되어 있다고 생각할 수가 있고, 클리닝 기능을 완전히 유효한 것으로 하기 위해서는 이 실효적인 토너층 두께(실효적인 토너 부착량)를 소정의 범위내에서 얻을 필요가 있게된다.

본 발명은 이 실효적인 토너층 두께 내지 실질적은 토너 부착량(V_d/V_P·m)을 0.5(㎎/㎠) 이상 3.0(㎎/㎠) 이하로 설정하고 이것에 의해 잠상의 고전위부(미노광부)와 현상롤러의 사이에는 확실한 클리닝 전계가 형성되고 효율좋게 소요의 클리닝이 행하여 지는 동시에 잠상의 저전위부(노광부)에서는 충분한 양의 토너부착이 가능하게 되고 더욱더 고농도에서 고스트와 흐려짐이 없이 양질적인 현상상을 용이하게 얻을 수 있다.

다음으로 제4도 및 제5도를 참조해서 본 발명의 실시예를 설명한다.

제4도는 본 발명의 실시예에 사용된 화상 형성장치의 주요부 구성을 단면도로 나타낸 것으로 현상장치(4)는 1성분계 토너(8)을 수납하는 토너용기(12), 전술한 1성분계 토너(8)를 현상롤러(현상제 홀더)(4a)에 공급하는 토너 공급롤러(13), 공급된 토너를 규제해서 현상롤러(4a)상에 대략 균일한 토너층을 형성하는 코팅 블레이드(14), 토너층을 담지해서 회전하는 현상롤러(4a)에 대접해 표면에 형성 담지하고 있는 정전잠상이 가시상화된 감광체 드럼(1), 전술한 현상 단류 토너(8')를 토너용기(12)에서 회수하기 위해 리커버리 블레이드(15), 토너용기(12) 내의 토너(8)를 교반하는 교반자(16), 및 전술한 코팅 블레이드(14)를 일정한 하중으로 현상롤러(4a)에 누르는 스프링(17) 등으로 구성된다.

또 전술한 감광체 드럼(1)의 감광체는, 예를들면 셀리늄계, 황화 카드뭄계, 황화 아연계, 비정질 실리콘계, 유기계의 어느쪽이어도 좋지만, 본 실시예에서는 유기감광체계의 것을 이용했다.

이 감광체 드럼(1)은 스콜로트론(scolotron) 대전장치(2)에 의해서 균일하게 마이너스로 대전시킨 후 화상 변조된 노광장치(3)에서 광비임 예를들면 레이저 비임에 의해 노광되어 표면에 소정의 정전점상이 형성된다.

이 정전잠상은 전술한 바와 같이 현상롤러(4a)에 의해서 가시상화 되어 토너상이 형성된다.

그리고, 앞에서 형성된 토너상은 전사장치(5)에서 화상 지지체인 전사지에 전사되어 도시되지 않은 정착장치로 정착된다.

여기서 일부 전사되지 않도록 감광체 드럼(1) 면상에 잔류한 토너(이하 "잔류토너"라 칭한다)(8')는 통상 클리닝 블레이드 등에 의해 제거되지만 본 발명의 경우는 전술한 현상장치(4)가 클리너로서의 기능을 겸비하고 있다.

결국, 감광체 드럼(1)상의 잔류토너(8')는 전자제거 램프(9)에 의한 광조사를 받은 후에 재차 대전장치(2)에 의해서 대전된다.

이때, 전술한 잔류토너(8')도 감광체 드럼(1) 표면과 같은 극성으로 확실히 충전되어 노광에 의한 정전잠상의 형성, 현상처리에 의한 가시상화(visualization)가 반복되지만 이 과정에 있어서 전술한 잔류토너는 다음과 같은 원리에 의해서 현상장치(4) 내에서 회수된다.

즉, 감광체의 표면전위중 미노광부의 전위를 V₀, 노광부의 전이를 V_q로 하고, 직류전위(11')에 의해 보호저항(11a')을 통해서 전술한 현상롤러(4a)에 가해진 현상 바이러스 전압(V_b)이 정의된다.

또 현상롤러(4a)의 표면전위(실효 현상 바이어스)(V_e)를 전술한 현상 바이어스 전압(V_b)과 동등한 것으로 하여, 정전잠상은 마이너스 극성으로 대전된 한성분계 토너에 의해 반전 형상된다.

이 반전형상에 있어서는, 일반적으로 실효 현상 바이어스(V_e)가 |V₀|〉|V_e|〉|V_q|를 만족하도록 설정하고(다만 V₀,V_e,V_q는 어느쪽도 마이너스), 전위차(|V_e-V_q|)에 의한 현상을 계속하고, 전위차(|V₀-V_e|)에 의해서 비화상부의 토너부착억제(흐려짐의 억제)를 행한다.

이 실시에에서는 감광체 드럼(1) 표면에 마이너스로 대전된 잔류토너(8')가 부착하여 있지만 미노광부(비화상부)에 잔재하는 잔류토너(8')는, 현상위치에 있어서 전위차(|V₀-V_e|)에 의한 흡인력을 받아서 보다 고전위측(정(+)전위측)에서 어떤 형상롤러(4a) 표면에 전이 하는것이 된다.

한편, 노광부(화상부)에서는 전위차(|V_e-V_q|)의 작용에 의해 잔류토너(8')가 부착된 채로 현상이 행하여지고 현상로러(4a) 표면에서 감광체 드럼(1) 표면으로 토너가 이전한다.

이와같이 해서 노광부의 현상이 행하여지면 동시에 미노광부의 잔류토너(8')는 현상장치(4) 내에서 회수 된다.

또한, 전술한 현상장치(4)의 구성 내지 구성부품에 대해서 설명하면 현상롤러(4a)는 다음과 같이 구성하고 있다.

즉, 제5도에서 일부 절개해서 사시도 나타낸 바와 같이 도전성 샤프트(18)를 중심축으로 해서 순차적으로 탄성체층(19) 표면 도전층(20)이 동축적으로 설치되고, 또 표면도전층(20)은 현상롤러(4a)의 단면측에 연속설치되어서 전도성 샤프트(18)에 연속접속 해서 현상롤러(4a) 표면과 도전성 샤프트(18)과의 사이는 전기적으로 통전상태를 유지하고 있다.

그리고, 이 현상롤러(4a)는 현상롤러(4a) 표면) 1㎠과 도전성 샤프트(18)과의 사이에서의 전기저항치는 1×10⁹Ω/㎠ 이하, 바람직하게는 1×10⁷Ω/㎠ 이하로 되도록 구성되어 있다.

본 발명에서 현상롤러의 저항 R의 정의는 다음과 같다.

일반적으로 비저항 p는 기체의 저항값으로서 사용된다.

비저항 P는 탄성체층(le)의 두께를 곱한 적 p·le(=R)은 현상 특성이 실제로 의존하는 롤러 파라미터로서 사용된다. 그러나 실제, 넓이 S를 갖는 전극이 현상롤러 표면상에 접하게 되고, 전류계가 전극에 연결된다.

저항값 Ro(=10/I 은 사프트에 10V의 전압이 인가된 후에 측정된 전류(I)로 부터 계산된다.

또한 저항값 R은 R=Ro·S로 부터 얻어지고, 저항값의 정의에 대한 일반식을 사용하므로서 Ro·S=P·le가 설정되고, Ro=P·le/S가 된다.

따라서 본 발명의 롤러 저항값 R(=P·le)은 Ro·S와 같게 계산될 수 있다.

또 이 현상롤러(4a)에 있어서, 표면 도전층(20)은 도전상과 다른 내마모성, 화학적 안정성, 탄성체층(19)과의 접착성등이 요구된다.

이 때문에 예를들면 폴리우레탄, 폴리에스테르, 테트라플루오르, 에틸, 폴리스틸렌, 아크릴, 실리콘등의 에라스토머 또는 수지에 도전성 카본과 금속분말, 금속섬유를 분산 함유하시켜서 저항치를 10⁸Ω·㎝ 이하, 바람직하게는 10⁶Ω·㎝ 이하로 조제한 조성물은 스프레이법과 디핑법에서 전술한 탄성체층(19)의 표면에 코팅하든지, 또혼 전술한 조제된 조성물에서 형성된 도전성 튜브를 탄성체층(19)의 표면에 피복한 구성을 이루고 있다.

코팅을 실시할 때에는 탄성체층(19)의 양단부에 C0.2-C3 정도의 챔퍼링(chamfering) 혹은 R0.2-R3정도 R가공을 미리 실시해 두는 것이 바람직하다.

이와같은 형상으로 가공해두면 탄성체층(19) 표면에 형성된 도전체층(20)이 현상롤러(4a) 단부와 단면세어 마모, 박리할 수 없게되고 도전성 사프트(18)와의 통전을 장기간에 걸쳐서 유지할 수 있다.

예를들면 A4사이즈로 10만장 인자시험에서도 양호한 현상을 유지하는 것이 가능하였다.

다음으로 현상롤러(4a)의 구성으로서 도전성 우레탄 에라스토머를 코팅한 예에 대해서 설명한다(현상제 홀더롤러의 실시예 1).

우레탄계 도전성 에라스토머 도료 일렉트로팩 Z-279(상품명, 다이꼬 가꼬오사제품)와, 무황변성의 이소시아네이트계 경화제와 희석제로서의 신너(thinner)를 10 : 1 : 2의 비율로 혼합한 도료를 준비한다.

한편, 도전성 샤프트를 중심축으로 해서 탄성체층을 동축적으로 피복형성안 롤러기체를 준비하고, 이 롤러 기체의 중심축에 대해서 스프레이건의 방향(건에 의해 토출하는 분무방향의 중심선)을 10 내지 80도로 설정하고, 스프레이를 롤러 기체의 축 방향으로 이동시키면서, 전술한 준비한 도전성 도료를 턴성체층상 및 단면에 코팅한다.

이 도전성 도료의 코팅에 있어서, 롤러 중심축에 대하여 100 내지 170도로 서정하여, 병용하면 롤러의 양단면에 균일한 도포가 쉽게 되며, 보다 효율적으로 사프트 롤러 주면과의 사이에 도통 양호한 도막을 형성할 수 있다.

전술한 도전성 도료의 도포후, 상온 방지 혹은 50 내지 60°로 5 내지 6분간 방지한 후 건조해서 막두께 100㎛의 도전층을 갖춘 현상롤러를 구성했다.

이 현상롤러의 주면에 면적 1㎠의 전극을 접촉시켜, 사프트에 전류계를 접촉한 상태로 전솔한 전극에 10V의 전압을 인가하고, 전류를 측정해서 저항값읊 환산하면, 10³내지 10⁷Ω/㎠이었다.

[현상제 홀더 롤러의 실시예 2]

전도성 도료로서, 아클릴 우레단계 전도성 도료를 이용했으며 다른 것은 전술한 경우와 동일하게 하여 현상롤러를 구성하고, 또 저항값을 측정하였더니, 10⁸내지 10¹⁰Ω/㎠였었다.

전술한 구성한 현상롤러를 이용한 제4도에 도시된 화상 형성장치에 장착하고, 화상형성을 행하는 클리닝 특성을 조사했다.

우선 현상롤러(4a)의 저항값에 착안해서 실험했더니, 1×10⁹Ω/㎠ 이하, 바람직하게는 1×10⁷Ω/㎠ 이하일 때의 양호한 현상클리닝이 행해지는 것을 알았다.

즉, 저항값이 1×10⁹Ω/㎠를 초과하면 현상시에, 현상롤러(4a)와 현상 바이어스용 전원(11)간을 흐르는 전류에 의해 현상롤러(4a) 표면의 전위(실효현상 바이어스)가 변동하여 포깅(fogging)이 발생시키기도 하고, 화상농도의 저하가 생기기도 한다.

또 1×10⁹Ω/㎠ 내지 1×10⁷Ω/㎠ 범위안에서는 사용하는 토너의 대전량등의 파라미터에 의해서 전술한 포깅의 발생과 화상 농도의 저하문제가 미세하게 일어나는 경향이 있다.

다음으로, 전술한 현상제 홀더 롤러(현상롤러)(4a)에 대하여, 표면 도전층의 두께를 5 내지 500㎛로 변경하여 실험을 실시하였더니, 두께를 20 내지 400㎛정도로 설정하는 거싱 바람직하는 것이 확인됐다. 즉, 표면 도전층(20)의 기능이 손상되기도 하고, 화상에 포깅과 농도 얼룩이 생기기도 하는 두려움을 확실히 회피할 수 있기 때문이다.

게다가, 전술한 현상제 흘러 롤러(현상롤러)(4a)에 대해서, 표면도층(20)의 평활성 내지 거칠음에 착안해서 시료를 제작하여, 특성 평가를 한 결과, JIS 규격(0601)에 규정되어 있는 10점 평균 거칠음으로서, 3㎛Rz 이하가 바람직하다는 것을 알았다.

즉, 3㎛Rz을 넘으면 부착되는 토너층의 두께가 증가하고, 그 결과로서 미대전 토너의 증가, 더 나아가서는 포깅의 발생과 클리닝 불량을 초래한다.

또, 전술한 JIS 규격 0601의 최대높이(Rmax)에서 나타낸 경우, 10㎛ Rmax 이하인 것이 바람직하다.

현상롤러(4a)의 탄성계층(19)에 요구되는 특성으로서, 전술한 것처럼 경도, 영구적 압축변형, 화학적 안정성, 표면도체층(20)과의 접촉성 등을 들 수 있다.

즉, 경도는 장치, 부품의 가동정도와 부착정도에 대하여 요구를 완화하는 목적에서, 유연한 것이 좋지만, JIS규격 6301의 A형 고무 경도계로 10 내지 40도, 바람직하게는 20 내지 30도 정도이다.

또, 영구적 압축 변형은 전술한 JIS규격 6301의 측정법 즉, 시험편 두께의 25%를 압축하여 70℃, 22시간 방치하여, 30분각 경과한후, 변형량을 측정하여 %로 치환하는 방법에 의하면, 20%이하, 바람직하게는 10%이하가 바람직하다.

또, 여기서는 외경 8mm의 사프트의 외부 둘레에 두께 5mm의 턴성체층을 설치하고, 최종외경을 18mm로 한것을 시험편으로 했기 때문에, 25%의 압축은 5×2×0.25=2.5mm의 압축에 상당하고, 영구적 압축 변형이 20%를 초과하면 코팅 블레이드의 압접위치에 어긋남이 생긴 화상에 흰줄로 되어 나타나는 것도 있다.

게다가, 화학적 안정상의 관점에서 보면, 실용상 가장 중요한 특성이며, 예를들어 분산 함유하는 첨가물이 석출되어 토너와 반응하며, 이것을 녹여 붙이기도 하고, 감광체층과 반응하여 감도의 악화를 야기하는 일이 있어서는 안되며, 또 표면 도전층과의 접착성도 중요하다.

이러한 점을 만족하는 탄성체로서, NBR고무, 클로로프렌고무, 우레탄고무, 실리콘고무, 에틸렌프로필렌고무(EPR 혹은 EPDM), 우레탄계 발포체, 실리콘 고무계 발포체 등을 들 수 있다.

단지, 실리콘 고무를 이용하는 경우에는 표면 도전층과의 접착성을 좋게하기 위하여 프라이머(primer)처리를 해두는 것이 좋다.

전술한 어느 것인가의 탄성체를 이용할 경우에는 가소제와 경화제등을 될 수 있는 대로 포함하지 않는 것이 좋다.

토너 공급 롤러(13)로서는, 예를들어, 셀(cell) 수 100/25mm의 우레탄 홈이 적합하며, 이것에 도전성 카본 분망을 포함시켜서 도전화 한것은, 토너의 정전응집함을 푸는 것에 의해 균일한 토너층을 형성하는 것이 바람직하다. 그외, 브러시 롤러, 경도 10도 이하의 저경도 고무롤러 등도 사용할 수 있다. 그런데, 이 토너 공급 롤러(13)는, 현상롤러(4a)에 대하여 접촉깊이를 0.1 내지 1.0mm 정도로 하여, 현상 롤러(4a) 원주속도의 1/4 내지 2배 정도로 설정하여 회전시키는 것에 의해, 전면 블랙 솔리드(black solid) 현상의 경우등 대량으로 토너를 소화할 때에도 필요한 토너의 공급이 가능하다.

코팅 블레이드(14)는, 현상 롤러(4a)의 표면에 부착하는 토너량을 규제하는 것과 함께, 마찰 대전에 의해 토너입자에 트리보(tribo) 전하를 부여하는 역활을 하기 때문에, 마찰대전하기 쉬운 재료로 구성된다.

즉, 본 실시예에서는 토너 입자를 부(-)로 대전하지 않으면 안되므로, 마찰대전서 열로서 정(+)측에 위치하는 물질, 예를들면, 실리콘 고무, 폴리아미드수지, 멜리민 포르말린수지, 폴리우레탄고무, 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 양모, 석영등으로부터 고르는 것이 바람직하다.

실용상으로는 장시간에 걸쳐서 사용해도 코팅 블레이드(14)에 토너(7)가 고착하고, 현상롤러(4a) 표면에 불균일한 토너층을 형성하지 못하도록 하는 재질을 선택하는 것이 포인트이다.

본 발명자의 실험에 의하면, 이 형성을 가진 실리콘 고무를 이용한 경우, A4용지로 10만 장의 인쇄실험으로서도 토너의 고착이 발생하지 않고, 항상 균일한 두께의 토너층을 형성할 수 있고, 또, 토너입자는 확실히 부(-)로 대전 되어있고 얻어진화상의 배경부에는 역극성으로 대전한 토너의 부착도 거의 인정되지 않았다. 게다가, 전술한 토너층은 얇기 때문에 클리닝 특성의 저하 내지 악화도 인정되지 않았다.

또, 코팅 블레이드(14)의 형상 및 압접 양식에 대해서도 몇 가지의 선택이 있으며, 예를들면, 평판(平板)의 가운데를 누르는 방법, 평판의 가장자리를 누르는 방법, 평판의 단부 평면을 누르는 방법등이 있다.

약하게 누르는 힘에 의해 항상 균일한 토너의 얇은 층을 형성한다(부착량의 규제)고 하는 점에서 평판의 가장자리를 누르는 방법이 유효하다.

그러나, 예리한 가장자리를 그대로 이용하면, 가장자리의 가공정도와 코팅 블레이드(14)의 부착 정도의 좋고 나쁨에 의해 토너층의 균일성이 크게 변해 버리는 것, 접촉면적이 작기 때문에 누르는 아래를 통과하는 토너입자에 대하여 마찰 대전에 불충분하게 되는 것, 등의 불합리함을 야기시키기 쉽다.

이러한 점에서는 전술한 가장자리를 원호형으로 가공하는 것이 바람직하다.

즉, 약한 하중으로 얇은층을 형성하는 한편, 토너 입자의 대전도 확실하게 행하기 때문이다.

예를들면, 두께 3mm의 실리콘 고무판의 선단을 직경 3mm의 원호형으로 가공한 코팅 블레이드(14)를 이용하고, 원호부분을 압접하는 방식, 또는 가운데를 압접하는 방식에 의해, 각각 현상롤러(4a) 표면에 담지되는 토너층을 규제하여 필요로 하는 현상을 행한 결과, 다음표에 나타낸 것과 같다.

또, 표중의 평가 항목(A)은 코팅 블레이드(14)의 적정하중(전 하중÷블레이드의 길이), 'B'는 현상롤러의 회전토오크, 'C'는 토너부 착량(현상롤러 표면의 단위 면적에 부착한 토너중량), 'D'는 토너대전량, 'E'는 화상농도, 'F'는 포깅(화상의 목시평가), 'G'는 클리닝 특성(화상의 시각적 평가)이다.

[표]

전술한 표에서 알 수 있는 것처럼 원호부분을 압접하여 토너층의 규제를 한 경우에는, 낮은 하중에서 얇은 토너층을 얻을 수 있기 때문에, 현상 롤러를 구동하기 위하여 필요로 하는 힘 즉, 회전 토오크도 작게되어, 구동계의 소형화, 간소화가 가능하다.

또, 장기간 사용한 경우도, 현상롤러의 영구적인 압축 변형을 야기하지도 않고, 화상에 흰줄 무늬를 초래하는 일도없다.

이렇게 해서 전술한 코팅 블레이드의 원호는 반경 0.2 내지 10mm, 바람직하기로는 0.5 내지 5mm정도이며, 또 재질로서는 예를들어, 내마모성의 우수한 미러블(mirable) 형태의 실리콘 고무 TSE 260-7U, TSE 270-7R(어느것이든 상품명, 도시바 실리콘 사제품) 등을 들 수 있다.

다음으로 화상 형성 방법의 구체적인 예를 나타낸다.

전술한 것과같이 구성된 현상장치는, 에틸렌아크릴 수지를 베이스로 하고, 여기에 카본블랙, 대전 제어제, 유동성 개질제(reforming agent)등을 혼합하여 구성된 1성분계 토너를 투입하고 화상을 형성하여 그 특성을 조사하였다.

또한, 이 특성조사는 이하의 설정조건에서 실시했다.

즉, 토너 대전량 15μC/g, 현상롤러(4a) 표면의 토너 부착량 0.6㎎/㎠, 토너의 평균 입경 8 내지 9㎛, 입경분포 1 내지 20㎛, 현상롤러 경도 30도(JIS A형), 현상롤러 저항 1×10⁴Ω/㎠, 현상니프(nip)폭 2.0mm, 현상롤러 주속 74mm/sec(감광체의 2.0배), 보호저항 10MΩ현상바이어스전압 -200V, 정전잠상의 화상전위 -50V, 비화상부전위 -500V로서, 또는 전사 장치로서는 코로나차지(corna charge)방식의 것을 이용하는 전사 효율은 60 내지 90%이다.

우선 현상의 화상 농도에 착안하면, (V_d/V_P)m가 0.5㎎/㎠이상일 때 1.2이상의 화상농도을 얻을 수 있고, 0.5㎎/㎠미만일 때는 화상농도가 1.2보다 낮아서 빈약한 화상이 되었다.

이예에 있어서는 현상롤러(4a) 표면의 토너부착량(토너 부착밀도) m(㎎/㎠)와, 현상롤러(4a) 표면의 이동속도(V_d)와 감광체드럼(1) 표면의 이동속도(V_P)와의 회전속도비(V_d/V_P)를 파라미터로 하고, 토너 부착량(m)이 0.2㎎/㎠, 0.5㎎/㎠ 0.8㎎/㎠의 각 경우에 있어서, 전술한 V_d/V_P을 0.5 내지 3.0의 범위로 변화 시켜서 현상을 행하여 화상의 농도를 측정했다.

그 결과, 화상의 농도는 'm' 또는 "V_d/V_P'만으로 결정되는 것이 아니고, 'm'와 'V_d/V_P'와의 곱에 의하여 한결같이 결정되는 것이 확인됐다.

즉, 양호한 현상을 행하기 위해서는 (V_d/V_P)·m을 0.5㎎/㎠ 이상으로 설정해둘 필요가 있다.

한편, 클리닝 특성에 착안하면, 전술한 (V_d/V_P)·m가 3.0을 초과하면 클리닝 기능이 악화하여 화상에 고스트(ghost)가 나타난다.

이 원인에 관해서는 다음과 같이 생각되어진다. 즉, (1) 감광체드럼(1) 표면의 단위면적에 공급되는 토너량은 (V_d/V_P)·m과 동일한다.

이 때문에 (V_d/V_P)·m의 값이 클때에는 현상 위치에 있어서의 토너층의 외관상의 두께가 증가하여, 클리닝 전계가 약해지기 때문에, 클리닝 특성이 저하된다. (2) 감광체드럼(1)의 표면에 공급되는 토너량이 많기 때문에, 과잉 현상이 되어 화상부이에 필요이상의 토너가 부착하고, 필연적으로 전자잔류 토너(8')양도 증가하게 된다.

따라서, 현상 위치에 있어서 다량의 잔류 토너(8')를 클리닝 하지 않으면 안되며, 이에따라 클리닝 불량이 발생하기 쉽다.

이와같은 사실로 부터 전술한 1성분계로 토너에 의한 클리닝 프로세스에 있어서는, (V_d/V_P)·m을 0.5㎎/㎠ 내지 3.0㎎/㎠ 바람직하게는 0.8㎎/㎠ 내지 2.0㎎/㎠로 선택한다.

게다가, 현상롤러(4a) 표면의 토너 부착량m(㎎/㎠)만으로 착안하여 보면, 토너부착량 m〈0.2㎎/㎠에 있어서는, 클리닝 특성은 양호하지만 충분한 화면 농도를 얻기위해서는 현상롤러(4a)의 고속회전을 필요로 하고, 현상롤러(4a)의 마모, 화상의 테일러(tailing)등이 발생하고, m〉1.2㎎/㎠으로 되면, 현상롤러(4a)의 속도에 관계없이 클리닝 특성이 악화하여 고스트가 나타난다.

또한, 토너의 대전량이 3.0(μC/g)미만일 때에는, 토너(8)와 현상롤러(4a) 표면사이에서 작용하는 정전기 흡인력(경상력(image force))이 약하므로, 현상롤러(4a) 표면에서 담지된 토너 입자가 떨어지거나 비화 상부가 흐려지는 경향이 인정된다.

한편, 30(μC/g)를 초과했을때에는 경상력이 증가되므로 감광체드럼(1)에 전이되는 토너량이 감소하여 화상농도 저하가 발생되기 쉬울뿐만 아니라, 클리닝면에서 보더라도 잔류토너(8')에 대한 반발력이 증가되므로 고스트 현상이 발생하는 경향이있다.

그래서, 토너의 대전량은 3.0-30(μC/g)의 범위내에서 선택하는 것이 바람직하다.

현상롤러(4a)와 감광체 드럼(1)의 주속(周速) 내지 이동 속도면에 대하여 보면, 현상롤러(4a)의 주속이 감광체 드럼(1)의 1.5배 미만에서는, 배경에 흐려지는 현상이 증가되어 클리닝 특성이 저하되는 동시에, 화상 농도는 불충분해지기 쉽다.

이 포깅 현상의 증가 원인은 분명하지 않지만, 감광체드럼(1)의 속도차가 작으면 현상 위치에서의 토너 입자의 마찰 대전이 불충분해지는 것이 하나의 요인으로 생각된다.

한편, 상기 속도비가 4배를 초과한 경우에는, 현상롤러(4a) 주변의 토너비산(splash)이 증가되어 현상에 테일링이나 포깅 현상이 발생될 때도 있다.

따라서, 현상 롤러(4a)의 감광체 드럼(1)의 주속 내지 이동 속도비는 1.5-4.0배로 선택하는 것이 바람직하다.

상기 화면 형성 방법에 따르면 정전잠상의 비화상부와 현상롤러(4a) 사이의 전계에 의해 포깅의 억제 및 클리닝을 하고 있다.

즉, 비화상부, 화상부, 실효현상 바이어스의 각 값을 V₀, V_q, V_e(단, 모두 (-)치)로 하면, -500V≤V₀-V_e≤100V이며, 또한 50≤V_q-V_e≤300V로 함으로서, 포깅이나 고스트가 없어서, 화상농도가 충분한 양질의 화상을 얻을 수 있다.

여기에서 V₀-V_e≥-100V인경우에는, 클리닝 전계가 불충분하여 포깅이나 고스트가 발생하기 쉬우며, 반대로 -500V≥V₀-V_e에서의 클리닝 전계가 너무 커지므로 현상 롤러(4a)에서 토너 입자에 (+)전하가 주입되어 그 토너 입자가 비화상부에 부착되어 포깅 현상이 발생될 경우도 있는데, 이 경향은 고습도 분위기에서 특히 현저하다. 한편, 화상부에서는, 50V≥V_q'V_e에서는 현상전계가 불충분하므로, 화상 농도가 부족하며, 또한 V_q-V_e≤300V에서는 과잉 현상에 의해 굵어지는 현상을 초래한다.

따라서, 상기 비화상부, 화상부, 실효현상 바이어스의 각 치 즉 V₀, V_q, V_e(단, 모두 (-)치)관계를, -500V≤V₀-V_e≤-100V(바람직하게는 -400V≤V₀-V_e≤-2000V)이며, 또한, 50≤V_q-V_e≤300V(발마직하게는 70V≤V_q-V_e≤200V)설정하는 것이 바람직하다.

[실시예 2]

실시예1의 경우에 준하여 형성된 현상된 화상을 지지체로 전사후, 잠상 지지체(감광체드럼)의 잠상면에 잔류하는 전사잔류 토너량을 0.35㎎/㎠ 이하로 규제하여 화상 형성하는 방법의 작용을 먼저 설명한다.

제6도는, 화상 형성 메카니즘을 모식적으로 나타낸 단면으로서, 도전성 샤프트(18), 탄성계층(19) 및 도전성 표면층(20)으로된 현상롤러(4a)의 표면에, 1성분계 비자성 토너로 된 토너층(8a)을 형성하고, 이것을 잠상 지지체(1)로서 감광체드럼의 표면에 접촉시켜서 현상 및 크리닝을 하여 하면을 형성하는 경우에 대하여 생각한다.

감광체드럼(1)으로서는, 셀라늄계 등의 (+)대전형 인것을 사용해도 좋으며, 산화아연이나 유기계 광도전체 등으로된 (-)대전형인 것을 사용해도 좋지만, 여기에서는 (-)대전형인 유기 감광체에 화상 노출을 하므로서 잠상을 형성하고, 이 잠상을 (-)대전토너(8)에 의해 반전 현상을 하는 동시에, 감광체 드럼(1)상의 전사잔류 토너(8')을 크리닝하는 경우에 대하여 예시한다.

현상롤러(4a)의 도전성 표면층(20)에는 보호저항(11a)을 끼워 현상 바이어스용 전원(11)에 접속되어 있으며, 전압 V_b의 현상 바이어스가 인가 되어 있다.

제6도의 현상영역을 제7도에 나타낸 것처럼 모델화하고, 이것에 의거하여 논리분석을 한다.

제7도의 각층에 가우스의 법칙을 적용한다.

divD_P=0, divD_r=ρ_r, divD_r=ρ_r

경계조건은, x축 방향의 단위 법선 벡터를 n으로서, D_p·n=σ_b, (D_r-D_p)·n= σ_p, (D_t-D_r)·=0, -D_t·n=σ_t, ψ_p(0)=0, ψ(d_p)=ψ(d_p), ψ_r(d_p+d_r)=ψ_t=(d_p+d_r), ψ_t(d_p+d_r+d_t)=V_b현상 영역에 도달하기 이전의 감광체층의 표면 전위를 V₀로하면 σ_P=ε_PV₀/d_P

또한, 토너 전하를 체적 전하밀도 ρ_r·ρ_t에서 중량 전하 밀도 q_r·q_t로 변환하면, ρ_r=q_r/d_rm_r, ρ_t=q_t/d_tkm₀여기서는, 제7도의 기호를 사용하였다. "k"는 현상 롤러(4a)와 감광체 드럼(1)의 주속을 각각 V_r, V_p로 했을 때, k=V_r/V_p로 부여되는 속도비이다. m₀은 현상롤러(4a) 표면의 토너 부착량으로 단위는 ㎏/㎡이다.

상기는 경계치 문제를 풀어서 전사잔류 토너층 속의 전계 dψ_r/d_x를 구하고, dψ_r/d_x=0이 될때의 x값을 x₀으로 하면, 현상의 종단에서 전사 잔류 토너층은 x=x₀위치에서 분단되고, 감광체드럼(1)쪽과 현상롤러(4a)쪽으로 나뉜다.

감광체드럼(1)상의 크리닝 잔류 토너량 m은, 상기 경계치 문제의 해답을 이용하여 다음과 같이 나타난다.

m=m_r(x₀-d_p)/d_r=1/A{(d_r/2ε_r+d_t/ε_t)m_r-(V_p-V_b)/q_r+1/2q_t/q_t/q_r.d_t/ε_tkm₀} 단, A=d_p/ε_P+d_r/ε_r+d_t/ε_t로 한다.

이 식에, 아래의 실험식을 대입하고, 클리닝 특성을 계산한 결과를 제8도에 파선으로 나타내었다.

제8도는, 전사잔류 토너(8')량 m_r에 의해 현상 동시 크리닝 후의 감광체드럼(1)상의 토너량 m이 어떻게 변화 하는지를 나타내고 있다.

V₀-V_b=-200V, d_p=20㎛, d_r=11㎛, ε_p=3.4ε₀, ε_r=1.0ε₀, ε_t=1.0ε₀(ε₀: 진공에서의 유전률), q_r=-3.1×10^-2C/㎏, q_t=-1.26×10^-2C/㎏, m₀=4.3×10^-3㎏/㎡, k=2.0 단, 감광체드럼(1)상의 토너량 m 및 m_s은, 토너 부착후의 감광체드럼 중량을 측정하므로서 얻었다.

또한 토너 대전량 g_r, g_t는, 감광체드럼 상의 토너에 공기를 불어 냈을때 감광체드럼의 도전 베이스에 접속된 쿨롱메터(coulomb's meter)에 유입하는 전하량을 측정하므로서 산출하였다.

파선에 나타낸 물리적 의미는 다음과 같다.

전위조건 V₀-V_P=-200V는 비화상부에 상당하므로, 이 조건하에서는 전사잔류 토너(8')는 완전히 크리닝 되어야만 한다.

즉, m=0의 영역이 메모리가 발생되지 않는 적정영역이 된다. 상기의 논리해석 결과는 전사 잔류 토너(8')는 m_r이 0.23×10^-2㎏/㎡ 이하라면 완전히 클리닝 될 수 있음을 나타내고 있다.

또한, 제8도에 기입된 실험 결과와의 일치는 매우 양호하므로 상기의 논리 분석은 타당한 것이라 할 수 있다.

상기의 실험치중 q_t, m0 및 k는 토너재료나 화상형성 장치의 설정 조건에 따라 비교적 용이하게 변화 할 수 있는 파라미터이다.

이들 파라 미터를 사실상 변동가능한 범위(q_t=-0.2×10^-2∼-2.5C/㎏,m0=2.0×10^-3/8.0×10^-3㎏/㎡,K=1.2∼3.5)로 변환시키고, 논리곡선을 계산한 결과 조건에 따라서 최대 0.35×10^-2㎏/㎡(=0.35㎡/㎠)까지 클리닝할 수 있음을 알았다.

따라서, 전자잔류 토너(8')는, 0.35㎡/㎠이하, 바람직하게는 0.23㎡/㎠ 이하로 하면, 비화상부에 클리닝 잔류가 없는(즉, 포지티브 메모리가 없는)양호한 화상을 얻을 수 있다.

제8도에는 상기의 비화상부에서이 특성외에, 하프론 및 솔리드 화상에 대한 실험 결과를 나타냈다.

솔리드 화상은, 잠상으로는 화상 노광에 의해 감광체 드럼(1)의 전위가 충분히 감쇄된 부분에 상단한다.

따라서, 전사잔류 토너(8')량이 과다하게 많으면, 차광작용에 의해 전위의 감쇄가 방지되고, 현상 토너량이 감소하는(즉, 네가티브 메모리가 발생한다) 경향을 나타낸다.

제8도에서 0.8×10^-2kg/㎠ 이상의 현상 토너량을 유지하기 위해서는 전사 잔여토너(8')량을 0.5×10^-2kg/㎡ 이하로 하면 좋다는 것을 알았다.

하프톤 화상은, 화상부 전위와 비화상부전위의 중간전위 상태에 상단하므로 현상 전계 또는 클리닝 전계가 약하고, 메모리가 발생하기 쉽다.

단, 여기에서는 망점화상이나 세선의 집합으된 잠상도 마이크로(micro)에는 중간적인 전위로 되어 있을 예에는 하프톤 화상으로서 취급한다.

구체적으로 화상과 화상의 간격 평균치가 0.5mm 이하의 영역을 하프톤 화상영역으로 한다.

제8도에는 각종 하프론 화상중 메모리가 가장 현저하게 나타나는 하프톤 화상을 선택하고 그 특성을 나타내었다.

제8도에서 전사잔류 토너(8')가 0.1×10^-2kg/㎠를 초과하면 네가 메모리 또는 포지메모리가 나타남을 알 수 있다.

따라서, 하프톤 화상을 포함한 경우에는 전사 잔류 토너(8')량을 0.1㎎/㎠ 이하, 바람직하게는 0.04㎎/㎠로 하므로서 메모리의 발생을 억제할 수 있다.

제2도는 본 실시예에서 사용한 화사 형상 장치의 주요부 구성을 나타내는 단면도이다.

"1"은 잠상 유지체에 상당하는 감광체 드럼으로서, 이 예에서는 (-)대전형 유기 감광체를 사용하고 있으며, 또한, 이 감광체 드럼(1)은, 대전장치(2)에 의해(-)로 코로나 대전되고, 화상 변조된 노광장치(3)로부터의 레이저 비임과 같이 광비임의 노광에 의해 잠상이 형성된다.

현상장치(4)로서는 도전성과 탄성을 가진 현상롤러(4a'), 표면에 코팅 블레이드(14)를 압접하고, 현상롤러(4a')의 표면에 비자성 토너의 박층을 형성하는 방식인 것이다.

그러나, 이 현상롤러(4a')는 2-3mm의 니프폭을 가지고 감광체 드럼(1)에 압접되고, 감광체 드럼(1)의 1.2-4.0배의 표면 속도로 회전한다.

현상롤러(4a')로서는 금속 샤프트(18)의 주위가 고무 경도가 15도 내지 40도의 탄성체층(19)과, 저항체가 10⁷Ω·㎝이하의 도전성층(20)을 순서대로 설치한 것과, 도전성(10¹¹Ω·㎝ 이하)의 탄성체층이 표면에 두께 20-100㎛ 유도체층을 설치한 것등의 사용되고 있다.

현상롤러(4a')와 감광체드럼(1)의 접촉위치에서는, 전술한 것처럼 현상동시 클리닝이 실행된다.

현상롤러(4a') 표면의 전위는 -150 내지 -400V, 감광체드럼(1)의 비현상부의 전위는 -300V 내지 -600V, 화상부의 전위는 0 내지 -150V의 범위가 바람직하다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되는 것이 아니라, 예를들면 일본특공소 58-32375호 공보나 미국 특허 제 4,342,822호 명세서등에 개시되어 있는 점핑(jumping) 현상법, 일본 특공소 63-35984호 공보나 일본 특개소 61-17661호 공보에 개시되어 있는 FEED 현상법을 사용한 현상 형성방법도 포함되어, 또한 일반적으로는 비자성 또는 자성 토너의 박층을 대치시켜서 화상 형성을 하는 방법 모두에 적용할 수 있다.

Claims (10)

1성분계의 현상제층을 표면에 지닌 형상제 홀더를 잠상 지지체에 대접시켜 잠상 지지체에 형성 지지된 소정의 잠상(화상부)을 현상 하는 공정과, 전술한 현상된 화상을 화상 지지체상에 전사하는 전사공정과, 전술한 전사후에 잠상 지지체의 비잠상 영역(비 화상부)면에 부착되어 있는 현상체를 전술한 현상과 동시에 클리닝 하는 화상형성 방법에 있어서, 전술한 현상제 홀더 표면의 이동 속도를 V_d, 전술한 잠상 지지체 표면의 이동 속도를 V_P, 전술한 현상제 홀더 표면의 현상제 부착 밀도를 m으로 할 때, 다음식 : 0.5≤(V_d/V_P)·m≤3.0으로 표현되는 설정 조건하에서 현상 및 클리닝 단계가 실시되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제1항에 있어서, 현상제 홀더 표면의 현상제 부착 밀도(m)가 0.2-1.2㎎/㎠으로 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제1항에 있어서,현상제 홀더 표면의 현상제 부착 밀도 m(㎎/㎠)가 하기식 : 0.8㎎/㎠≤(V_d/V_P)·m≤2.0㎎/㎠으로 표현되는 범위내에서 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제1항에 있어서, 현상제 홀더를 탄성 롤러로 하고, 이 현상제 홀더 표면에 현성된 현상제층의 대전량의 절대값이 3-30μC/g, 현상제 홀더 표면의 이동 속도(V_d)가 전술한 잠상 지지체 표면의 이동속도(V_P)의 1.5-4.0배, 전술한 현상제 홀더 표면과 잠상 지지체의 비잠상부(비화상부)간의 전위차의 절대값이 100-500V, 전술한 현상제 홀더 표면과 잠상 지지체의 잠상부(화상부)간의 전위차의 절대값이 50-300V로 각각 설정되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제4항에 있어서, 탄성 롤러는 금속 샤프트의 둘레면에 같은 축으로 탄성체층이 형성되어 탄성체층 표면과 금속 샤프트와의 전기 저항값이 1×10⁷Ω/㎠인 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제1성분계의 현상제층을 표면에 지닌 현상제 홀더를 잠상 지지체에 대접시켜 전술한 잠상 지지체에 형성 지지된 소정의 잠상을 현상하는 공정과, 전술한 현상된 화상을 화상 지지체의 잠상면에 잔류하는 전자잔류 토너를 전술한 현상과 동시에 클리닝하는 화상 형성방법에 있어서, 전술한 전사 잔류 토너의 양을 0.35㎎/㎠ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제6항에 있어서, 전자 잔류 토너의 양은 0.23㎎/㎠ 이하로 되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제7항에 있어서, 전사 잔류 토너의 양을 0.1㎎/㎠ 이하로 되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제6항에 있어서, 화상 지지체의 표면 전위를 -150V∼-400V, 잠상 지지체의 비잠상부의 전위를 -300V∼-600V, 잠상 지지체의 잠상부의 전위를 0∼-150V로 각각 설정하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

제6항에 있어서, 전사후 균일화 브러시를 잠상 지지체면에 접촉시켜 잠상 지지체면에 부착 잔류해 있는 전사 전류 토너를 균일하게 분산 시키는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

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