KR970003014B1 - 다수의 마이크로필드를 형성할 수 있는 현상제 담체가 갖춰진 현상장치 - Google Patents

Abstract

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Description

다수의 마이크로필드를 형성할 수 있는 현상제 담체가 갖춰진 현상장치

제1도는 본 발명의 현상장치에 갖춰진 현상제 담체상에 형성되는 전자장을 도시한 개략 구성도.

제2a도는 본 발명의 실시예를 도시한 단면도.

제2b도는 본 발명의 부분 확대 단면도.

제3a도는 본 발명의 현상로울러를 부분확대하여 도시한 평면도.

제3b도는 제3a도의 a-a선 단면도.

제4a도는 현상로울러에 갖춰지고 인접하여 형성되는 전자장과 함께 도시된 유전부의 구성도.

제4b도는 현상로울러와 토너 보급로울러의 미세 기공이 마주하는 위치에서 생성되는 전자장을 도시한 단면도.

제5a도는 유전부에 의해 부착되는 토너와 이에 전자장이 결합하는 방법을 도시한 설명도.

제5b도는 제4b도의 위치에서 전자장에 의해 토너가 부착되는 방법을 도시한 설명도.

제6도는 벨트형으로 이루어지는 감광체로서 구현되는 실시예의 단면도.

제7도는 드럼형으로 이루어지는 감광체로서 구현되는 실시예의 단면도.

제8a도는 형상로울러의 수정된 형상을 도시한 단면도.

제8b도는 제8a도에 도시된 현상로울러의 부분확대 평면도.

제9도는 현상로울러의 특성 곡선도.

제10a도는 본 발명의 다른 실시예를 나타내는 현상로울러의 유전부와, 이에 인접하여 형성되는 전자장을 도시한 단면도.

제10b도는 본 발명의 다른 실시예에서 현상로울러와 토너보급로울러의 미세기공사이에서 생성되는 전자장을 도시한 단면도.

제11a도는 유전부와 전자장에 의해서 토너가 부착되는 방법을 도시한 설명도.

제11b도는 서로 마주하는 위치에서 전자장에 의해 토너가 부착되는 방법을 도시한 설명도.

제12도는 현상로울러와 토너보급로울러 사이의 전위편차를 도시한 구성도.

제13a도는 스폰지 로울러로서 구현되는 토너보급로울러로 부터 얻어지는 특성 곡선도.

제13b 토너보급로울러로 인가되는 특정 바이어스(bias)를 나타내는 파형도.

제14a도는 현상로울러와 토너보급로울러 사이의 전위면차와, 상기 로울러들을 통과하는 전류사이의 상관관계를 도시한 그래프도.

제14b도는 상기 전위편차와, 토너보급로울러의 고유체적저항사이의 상관관계를 도시한 그래프도.

제15, 16 및 17도는 본 발명의 또다른 실시예를 각각 나타내는 단면도.

제18a도는 본 발명의 또다른 실시예를 나타내는 구성도.

제18b도는 제18a도에 도시된 실시예의 부분확대 단면도이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

3 : 캐이싱(casing) 5 : 현상제 로울러

6 : 토너보급로울러 7 : 교반기

9 : 현상영역 10 : 격벽

14 : 금속코어(metallic core) 21 : 전원

51 : 전도부 52 : 유전부

60 : 대전로울러 61 : 긁음 블레이드(a scrapher blade)

62 : 스크린(screen) 70 : 대전블레이드(a charge blade)

72 : 카운터 블레이드(counter blade)

본 발명은 복사기, 팩시밀리 전송기, 프린터 또는 이와 유사한 화상형성장치에 적용가능하고, 일성분계의 현상제, 즉 토너를 사용하는 현상장치에 관한 것이다.

특히, 본 발명은 다수의 마이크로필드(microfield)를 형성할 수 있는 현상제 담체를 갖춘 현상 장치에 관한 것이다.

화상 담체상에 정전기적으로 잠상을 형성하고, 이를 현상제로서 현상시키는 방식의 화상형성 장치에서는, 일성분계의 현상제 즉, 토너를 사용하여 작동 가능한 현상장치를 사용하는 것이 크기, 비용 및 신뢰성의 측면에서 유익하다. 특히, 비자성 토너를 사용하는 현상장치는 토너가 매우 선명하기 때문에 컬러화상형성장치에 적용 가능하므로 유익한 것이다. 토너를 사용할 수 있는 종래의 현상장치는 현상 영역을 포함하는 사전에 결정된 순환통로를 따라서 토너를 이동시키는 현상제 담체와, 토너를 저장하는 저장 수단 및, 토너를 상기 현상제 담체로 공급하기 위한 현상제 보급수단을 갖추고, 이러한 구성은 예를들면 일본국 특허 공개 공보 제42672호/1986와 제238072호/1986에 개시되어 있다.

비자성 토너를 사용하는 현상시스템에서는, 예를들면, 현상제 담체상에 부착되는 토너의 최적량과 토너에 부착되는 최적의 전하는 아래와 같다.

바람직하게는, 토너가 현상제 담체상에서 측정하는 경우 대략 0.6mg/㎠ 내지, 1.0㎎/㎠의 량(量)을 갖추고, 기록 매체상에서 측정하는 경우, 대략 0.5㎎/㎠ 내지 0.7㎎/㎠로 유지되도록 현상제 담체상에 부착되어야만 한다. 화상 담체와 기록 매체 상에 부착되는 토너량은 현상제 담체에 부착되는 토너의 량 뿐만아니라, 현상 영역에서 측정하는 경우 화상 담체와 현상제 담체의 상대속도에 의해서 영향을 받게 된다.

그러나, 종래 방식의 현상 장치에서 발생되는 문제점은 토너가 현상제 담체상에 단일층(a single layer)으로만 부착된다는 점이다.

따라서, 비록 현상영역으로 이송된 토너가 5μc/g 내지 15μc/g의 평균 전하를 유지한다 하더라도, 현상제 담체상에 부착되는 토너량은 0.2㎎/㎠ 내지 0.8㎎/㎠ 정도로 매우 적은 것이다. 이는 예를들면, 화상담체 상에 부착되는 토너의 필요량이, 만일 현상제 담체가 화상 담체의 속도보다 2 내지 4배 이상 높게 유지되지 않는다면 얻어질 수 없게 되는 것이다. 현상제 담체의 회전속도가 크게 증가되어 현상제 담체상에부착되는 부족한 토너를 보상한다고 가정한다. 그러면, 화상 형성속도를 증가시키는 것은 어렵게 된다.

더욱더, 실화상(a solid image)이 재현되는 경우, 농도는 다른 부분보다 화상의 후방모서리에서 매우 높게 된다. 이러한 현상은 흑과 백 화상의 경우에는 아무런 문제가 되지 않으나, 컬러 화상의 경우에는, 색상(color)가 토너를 통해서 인식되기 때문에 화상의 후방 모서리 부분에서 농도는 증가한다.

특히, 다수의 색성분이 서로 조합되어 합성 컬러 화상을 형성할때에는 얻을 수 있는 색상이 예상한 색상과는 현저히 다르게 나타나는 것이다.

화상 농도의 상기와 같은 부분적인 증가현상을 제거하고, 화상 담체상에 필요한 토너량은 부착시키기 위해서는, 현상제 담체의 속도를 회상담체의 속도에 근접하도록 일치시켜, 거의 동일속도로 현상작업을 수행하는 것이 필요하다.

동시에, 종래보다는 보다 많은 량의 토너를 현상제 담체상에 부착시키는 것도 필요하다. 특히, 동일속도의 현상에 의해서 화상 담체와 기록매체상에 충분한 량의 토너를 부착시키기 위해서는, 현상제, 담체상에 부착되는 토너량이 적어도 효과적인 접촉식 현상에 대해서는 0.8㎎/㎠ 또는, 보다 효율적인 낮은 미접촉식 현상에 대해서는 적어도 1.0㎎/㎠의 양만큼 되어야 한다는 점이 필수적이다. 이는 각각 토너가 현상제담체상에서 2 또는 그 이상의 층을 형성하는 것을 필요로 한다.

또한, 대전되지 않은 토너입자와, 역으로 대전된 토너 입자들이 현상제 담체의 토너층에 존재한다면, 이들은 토너의 전송을 방해하고, 화상의 배경을 오염시키며, 해상도를 저하시키게 될 것이다.

따라서, 토너는 평균치(mean value)로서 5μc/g 내지 10μc/g 의 전하로서 부착되는 것이 바람직하다. 또한, 토너 전하 분포가 안정되어야만 하고, 즉, 상대적으로 낮은 전하를 갖춘 최소한의 토너 입자가 토너내부에 존재한다면, 이는 선명도와 해상도를 저하시키고 배경을 오염시키게 되는 것이다.

상기에서 설명한 바와같이, 미대전된 입자와 역으로 대전된 입자들을 포함하지 않고, 현상제 담체상에 5μc/g 내지 10μc/g의 안정된 전하분포를 갖춘 2 또는 그 이상의 토너층을 형성하는 방법은 화상형성속도를 증가시키고, 화상농도의 부분적인 증가를 제거하는 동일속도의 현상작동이 중요한 해결책이다.

일본국 특허출원 제151l0호/1990(미국 특허출원 제07/597,881)(1990년 10월 12일 출원)는 표면상에 규칙적 또는 불규칙적으로 분포된 미세 유전부와 미세 전도부를 갖춘 현상제 담체를 포함하는 현상장치를 제안하고 있다. 상기 전도부는 접지된다. 현상제 보급부재 현상제 담체의 표면과 접촉하는 위치에서 회전가능하다. 일성분계의 현상제 또는 토너의 현상제 담체와 현상제 보급부재에 의해서 마찰에 따라 대전된다. 동시에, 현상제 보급 부재와 현상제는 마찰에 의해서 유전부를 대전시켜 현상제 담체의 표면 부근에서 다수의 마이크로 필드를 형성한다. 그 결과, 마찰에 의해 대전된 토너는 마이크로 필드에 의해서 다층으로 현상제 담체상에 유지된다. 이와같은 현상장치에서는, 현상제 담체상에 안정된 전하 분포를 갖는 다수의 토너층을 형성하는 것이 가능하다. 본 발명은 이같은 현상장치에 대하여 더욱 개선된 부분을 포함하는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 일성분계의 현상제로서 작동가능하고, 대전되지 않은 최소한의 입자와 역으로 대전되는 최소한의 입자를 포함하는 다수의 토너층을 형성할 수 있으며, 현상제 담체상에 바람직한 전하분포를 갖는 현상 장치를 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명에 따르면, 단일 성분으로 구성된 현상제에 의해서 화상담체상에 형성된 잠상을 정전기적으로 현상시키도록 된 현상장치는, 선택적으로 표면상에 전하를 유지시켜 많은 수의 마이크로 필드를 형성시킴으로서 현상제를 화상담체로 이송시키고 보급하도록된 현상제 담체와, 현상제를 마찰로 인하여 대전시켜 현상제 담체상에 부착시키도록된 현상제 보급장치를 포함한다. 현상제 보급장치는 선택적으로 현상제 담체의 표면을 대전시켜 마이크로 필드를 형성시키는 대전부재(a charging member)와, 사전에 설정된 전위가 인가되고 현상제 담체 표면에 마주하면서 마이크로 필드를 충분히 유지시킬 뿐만 아니라 간격만큼 떨어져 위치되는 전극부재를 포함한다. 상기 전극 부재는 마찰로 인하여 대전된 현상제에 정전기력을 가하는 마이크로 필드, 전자장 주위에서 현상제 담체의 표면을 향하여 형성된다. 이송부재는 마찰로 인하여 대전된 현상제를 전자장과 마이크로 필드가 형성되는 현상제 담체의 표면으로 이송시킨다.

또한, 본 발명에 따르면, 현상장치는 표면상에 현상제를 이송시키고 현상제 담체가 화상담체에 마주하는 위치까지 현상제를 이동시키기 위하여 표면에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된 미세 전도부와 접지에 연결되는 미세 유전부를 갖는 현상제 담체, 현상제 담체의 표면상에 그 표면과의 마찰접촉으로 많은 수의 마이크로 필드를 형성시키기 위한 대전부재, 상기 현상제 담체의 표면에 마주하고, 현상제를 마이크로 필드가 형성되는 표면으로 보급하도록 사전에 결정된 간격 만큼 떨어져 위치되는 현상제 보급부재 및, 상기 현상제 보급부재상에 부착되는 현상제를 대전시키기 위한 대전부재를 포함한다.

또한, 일성분계의 현상제에 의해서 정전 잠상을 현상시키는 본 발명의 현상장치는, 표면상에 규칙적 또는 불규칙적으로 분포되는 미세 유전부와 접지에 연결된 미세 전도부를 갖는 현상제 담체, 현상제를 저장하는 저장부, 상기 이송부로 부터 현상제 담체의 표면까지 현상제를 이송시키는 이송부재, 마찰에 의해서 현상제를 대전시키는 마찰 대전부재, 사전에 결정된 전하를 유전부에 부착시켜 현상제 담체의 표면상에 마이크로 필드를 형성시키는 대전부재 및 사전에 결정된 저항을 갖추고 회전가능한 몸체가 현상제 담체의 표면에 접촉하는 위치에서 회전가능한 회전몸체(a rotary body)를 포함한다. 상기 회전몸체는 표면상에 다수의 미소기공(micropore)을 형성하고, 미소기공의 깊이는 현상제 담체의 표면과 마주하고 있을때일지라도 마이크로 필드를 방해하지 않을 정도로 형성된다. 전원 공급장치는 회전몸체와 전도부 사이에 전위편차를 설정하여 마찰로 대전되는 현상제상에 가해지는 전자장을 형성시키고, 정전기력은 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면을 향하여 집중된다. 전도부 및 회전 몸체중의 어느하나는 반도체로 이루어지고 다른 하나는 전도체로 이루어진다. 현상제는 전원공급장치에 의해 생성된 전자장에도 불구하고 발생하는 유전차단(dielectric breakdown)을 방지하기 위한 고유체적 저항을 갖는다.

바람직한 실시예에서는, 적어도 회전몸체의 표면에 마찰 대전 시퀸스(a frictional charge sequence)에 대하여 유전부를 구성하는 재료와 현상제 사이의 중간 성질을 가진 재료로서 이루어진다. 대전부재와 마찰대전부재는 회전몸체의 표면에 의해서 구성된다.

다른 바람직한 실시예에서는, 대전부재와 마찰 대전부재가 동일 극성의 전하를 부착한다.

또다른 바람직한 실시예에서는, 전도부가 10⁶Ω㎝ 또는 그 이하의 체적저항을 갖추면서, 대전부재 및 마찰 대전부재가 동일극성의 전하를 부착한다.

또다른 바람직한 실시예에서는, 전도부가 10⁶Ω㎝ 또는 그 이하의 체적저항을 갖는다. 대전부재는 상기마찰 대전부재가 마찰로 인하여 현상제를 대전시키는 극성과는 반대 극성의 전하를 유전부와 전도부에 대전시킨다. 또다른 바람직한 실시예에서는, 현상제가 10¹³Ω㎝ 이하의 체적저항을 갖는다.

또다른 바람직한 실시예에서는 회전몸체가 이송부재로서 사용된다.

이하, 본 발명을 도면에 따라 보다 상세히 설명한다.

제2도에는 본 발명에 따른 현상장치가 도시되어 있다. 도시된 바와같이 화상 담체는 원주속도 대략 120mm/sec으로서 시계방향으로 회전 가능한 감광드럼(1)으로 구현된다. 현상장치(2)는 상기 드럼(1)의 우측에 위치된다. 드럼(1)의 주위에는 대전장치, 노출용 광학장치, 화상 전사 및 용지 분리장치, 소제장치 및 방전장치등이 위치되고, 이들은 비록 도시되지는 않았지만 종래의 전자사진 처리 유니트를 형성하고 있다.

현상장치(2)는 케이싱(3)을 갖추어 드럼(1)의 표면에 마주하는 개구부를 갖는다. 현상로울러(5)로서 구현되는 현상제 담체는 케이싱(3)내부에 위치되고, 도시된 바와같이 사전에 결정된 원주속도로서 반시계방향으로 회전가능하며, 부분적으로 케이싱(3)의 개구부를 통하여 노출되고 있다.

토너 보급로울러, 또는 현상제 보급수단은 참조부호(6)으로 도시되고, 현상로울러 (5)의 우측에 대하여 압압되며, 시계 방향으로 회전가능하다. 비자성 일성분계의 현상제, 즉 토너(4)는 호퍼 또는 현상제 저장 수단내에 저장되고, 케이싱(3)의 우측단부와 인접하고 있다. 교반기(7)는 토너(4)를 호퍼로부터 토너 보급로울러(5)로 교반시키면서 공급한다. 격벽(10)은 호퍼내의 토너가 직접 현상로울러(5)의 인접부에 도달하지 못하도록 막아 주게 된다. 블레이드(8)는 현상로울러(5)상에 형성되어 로울러(5)가 드럼(1)에 마주하는 현상영역(9)까지 토너층의 두께를 일정하게 조절한다.

제2a도에서 도시된 바와같이, 현상로울러(5)는 현상영역(9)에서 사전 설정된 간격만큼 드럼(1)으로 부터 떨어져서 비접촉식 현상작동을 이룬다.

제6도 또는 7도에는, 상기와 다르게 현상로울러(6)상에 토너층이 드럼(1)과 접촉하여 접촉식 현상작동을 이루고 있다. 제7도에는, 감광 요소(1)가 벨트로서 구현되어 있다. 어떠한 경우에도, 상기에서 설명한 바와같은 화상농도의 부분적인 증가현상을 방지하기 위하여, 현상로울러(5)는 현상영역에서 로울러(5)의 표면이 드럼(1)의 표면과 동일방향으로, 또한 거의 드럼의 원주속도 대략 120mm/sec의 속도로서 이동하도록 회전된다. 특히, 접촉식 현상작동의 경우에는, 로울러(5)와 드럼(1)이 정확히 동일한 속도로 움직일때, 토너는 드럼(1)의 표면전위와는 무관하게 드럼(1)상에 물리적으로 부착되는 경향이 있다. 이러한 현상을 제거하기 위하여, 로울러(5)의 원주속도는 드럼(1)의 속도보다 다소 높게 선택된다. 예를들면, 로울러(5)의 원주속도에 대한 드럼(1)의 원주속도비는 1 : 105 내지 1 : 10임이 바람직하다.

이와같은 비율은 상기 언급된 화상농도의 국부적인 증가현상을 감소시킨다.

전원공급장치(20)는 현상을 위해서 적절한 바이어스를 현상로울러(5)로 인가 시킨다. 이때 비접촉식 현상의 경우 토너의 이동에 대한 최적 바이어스를 제공하는 것이다.

상기 실시예에서는, 현상로울러(5)가 선택적으로 표면상에 전하를 유지시키도록 되어 있다. 특히, 제3a도 및 제3b도에는 전하를 유지하는 유전부(52)와 접지에 연결되는 전도부(51)가 로울러(5)의 표면상에 함께 분포되어 있다. 상기 유전부(52)와 전도부(51)는 각각 매우 적은 영역을 차지하고 있다. 유전부(52)는 예를들면 10¹³Ω㎝ 보다 높은 저항치를 갖춘 유전재료로 구성된다. 각각의 유전부(52)는 로울러(5)의 표면상에서 측정하는 경우 대략 40μm의 직경과, 로울러(5)의 표면에 수직한 크기, 즉, 50μm 내지 150μm의 깊이를 갖춘다. 이같은 크기의 유전부(52)는 로울러(5)의 표면상에서 규칙적 또는 불규칙적으로 각각 분포된다.

유전부(52)의 형상은 상기 2개의 영역(51)(52)의 전체 영역중 30 내지 70% 바람직하게는 40% 내지 60%을 차지하는 한, 선택을 위해서 개방된다.

표면상에 2개의 영역(51)(52)을 갖춘 현상로울러(5)를 생성시키기 위한 특정 공정을 이하에서 설명한다. 금속로울러는 요흠이 형성되고, 예를들면, 너어링(knurling) 가공에 의해서 표면상에 체커(checkers) 홈이 가공된다. 다음, 로울러의 너어링된 표면은 사전에 결정된 유전재료로 피복되어 유전층을 형성한다. 그후, 로울러의 표면은 기계가공되어 금속성의 코어(core)가 전도부(51)로서 표면상에 나타나도록 하여 준다. 한편, 요홈내에 충전된 수지는 유전부(52)로서 로울러의 표면상에 나타난다. 다르게는, 로울러(5)가 전도성 수지층으로서 구현되는 표면층을 갖추어, 입자크기가 50μm 내지 500μm인 유전입자들이 분산되어 로울러(5)의 표면상에 나타나게 된다. 이러한 종류의 로울러(5)는 유전입자들이 분포되는 전도체수지 재료를 갖춘 금속로울러를 피복하고, 그 결과 얻어진 표면층의 외표면을 연마함으로써 생산된다.

제8a 및 8b도는 상기 설명한 바와같이 유전입자들이 분산되는 전도성 수지층으로 구현되는 현상로울러(5)를 도시한다. 상기 토너들이 마찰에 의해서 음극성(negative polarity)으로 대전되는 경우, 유전입자들은 아크릴 입자(acryl particles) 또는 폴리아미드 입자(polyamide particles)로 구성가능하고, 전도성 수지는 카본 블랙(carbon black)이 분산되는 아크릴 수지 또는 우레탄 수지로 구성 가능하다. 그박의 다양한 수지들이 코너의 예상 전하 극성에 따라서 사용가능하다. 제9도는 현상로울러(1)의 표면에 형성되는 유전입자의 크기와 전자장의 강도 사이의 상관관계를 도시한다. 도시된 바와같이 입자크기가 50μm 또는 그 이상인경우, 전자장의 강도는 0.7V/μm이고, 토너를 충분히 유지할 만한 전자장이 얻어지게 된다. 최대 입자 크기는 화상형성 및 로울러의 기술적인 이유에서 제한되고; 상한치는 로울러(5)의 표면에서 측정하는 경우, 대략 500μm이다. 화상 형성 이유에 관해서는, 로울러(5)상에 부착된 토너가 전자장에 의존하기 때문에, 보다큰 입자들은 토너로 하여금 엉성하게 드문드문 부착되도록 함으로서 불규칙한 농도 분포를 심화시킨다. 상기 입자들의 최대 깊이 크기(롤러 표면에 수직한 방향)는 로울러 기술에 의해서 대략 200μm로 제한된다.

제7도에 도시된 바와같이, 견고한 감광드럼을 사용하는 접촉식 현상 작동이 이루어질때, 현상로울러(5)는 경도가 표면상에서 측정하는 경우, Jis 규격으로 30등급(degrees) 내지 70등급(degrees)을 갖춘 연성 로울러로서 구성되어야 함이 바람직하다. 이와같은 로울러(5)는 베이스부와, 상기 베이스상에 제공되는 탄성 표면층을 포함하며, 탄성 표면층은 유전입자들이 분산되는 탄성 전도재료로서 구성된다. 예를들면, 유전 재료들은 내부에 분산된 유전입자들을 갖추고, 유전입자들이 로울러(5)의 표면에 노출하는 전도성 탄성 중합체로 구성될 수 있다. 특히, 탄성 전도성 재료는 디엔기초 고무(Diene-based rebber), 올레핀 기초 고무(olefin-based rubber) 및 에테르 기초 고무(ether-based rubber)로 부터 선택되고, 유전입자들은 에폭시 수지, 아크릴수지 및 10¹³Ω㎝ 또는 그 이상의 저항값을 가진 폴리스틸렌 수지등에서 선택가능하다.

탄성의 현상로울러(5)가 견고한 드럼(1)과 접촉되는 때에는, 그들사이의 간격이 쉽게 유지될 수 있다. 또한, 이러한 방식의 구성은 로울러(5)의 정확한 관점에서 유익하다. 바람직하게는, 현상로울러(5)의 전도부(51)에는 10⁶Ω㎝ 또는 그 이하의 체적저항이 제공되어 이하에서 설명될 마이크로 필드를 효과적으로 형성한다. 다르게는, 전도부(51)가 유전부(52)와 동일한 재료 즉, 10¹³Ω㎝ 또는 그 이상의 저항치를 갖고, 예를들어서 카본(carbon)이 첨가되어 저항치를 10⁸Ω㎝ 또는 그 이하로 낮추는 재료로 이루어질 수 있다.

통상적으로, 토너 보급로울러(6)는 토너를 현상로울러(5)의 표면으로 이송시키는 토너 이송수단의 역할을 수행한다. 상기 실시예에서는, 로울러(6)는 부가적으르 로울러(5)의 유전부(52)와, 사전에 설정된 거리에서 상기 로울러(5)의 표면에 마주하는 전극수단에 전하를 부착시키는 대전 수단의 역할을 수행한다. 특히, 로울러(6)는 로울러(5)의 유전부(52)를 마찰작용에 의해서 토너의 극성과 반대되는 극성으로 대전시킨다.

이같은 목적을 위해서, 적어도 상기 로울러(6)의 표면은 유전부(52)를 대전시킬 수 있는 재료로 형성된다. 로울러(6)가 더욱더 상기 로울러(5)(6)가 접촉하는 위치에서 호퍼로 부터의 토너를 마찰에 의해서 대전시키는 것으로 예상되면, 마찰 대전순서에 관련하여 토너와 유전부(52) 사이의 중간 성질의 재료로서 구성될 것이다. 로울러(6)는 전도부(51)의 마찰 대전특성과 관련하여 만일 허용된다면 유전부(52)와 동일한 극성으로 전도부(51)를 마찰 대전 시킬 수 있음을 알 수 있다. 한편, 다수의 미소기공이 로울러(6)의 표면상에 형성되어 상기 기공의 내측외면이 전극 기능을 구현한다.

이같은 목적을 위하여, 미소기공들은 이하에서 설명되는 바와같이 유전부(52)에 부착되는 전하에 의해서 형성된 마이크로 필드를 유지시키는 (즉, 방해하지 않는) 깊이까지 형성된다. 동시에 적어도 각각의 미소기공의 내측 외면은 전도성 재료로 구성된다.

미소기공의 내측 외면은 로울러(6)와 유전부(51) 사이에서 상기 설명된 내측 외면으로 부터 유전부(51)를 향하여 마찰에 의해 대전된 토너상에 정전기력을 가해주는 전자장을 형성시키는 전위, 즉, 상기 방향에서 전자장을 형성시키기 위한 방식으로 전도부(51)의 전위와는 다른 전위에서 유지된다.

상기 토너 보급로울러(6)는 사전에 결정된 전위에서 유지되는 금속 코어(a metallic core)와, 상기 코어상에 형성되고, 전도성을 갖추며 사전에 결정된 마찰대전 특성을 갖춘 탄성 발포층으로 구성가능하다(이하, 스폰지 로울러라 함), 바람직하게는, 상기 스폰지 로울러의 저항이 반도전성의 수준보다 낮아야만 한다.

제2a도에 도시된 바와같아 전극 기능을 갖춘 스폰지 로울러의 미소 기공을 제공하기 위하여, 전원(21)은 사전에 결정된 전압을 스폰지 로울러로 제공할 수 있다. 위치(A)에서는, 즉 로울러(6)가 로울러(5)와 접하는 위치에서는, 로울러(6)의 표면이 로울러(5)의 표면과 동일 방향에서 로울러(5)의 속도보다 0.6 내지 1.5배의 원주속도로서 이동한다.

교반기(7)는 토너를 교반시키면서, 상기 언급한 바와같이 호퍼로 부터 토너 보급로울러(6)의 표면으로 공급한다. 그러나, 상기 교반기(7)는 토너가 만일 호퍼의 형상 및 유동성에 기인하여 중력에 의해서 로울러(6)로 공급될 수 있는 경우에는 생략 가능하다.

격벽(10)는 호퍼내의 토너가 직접 현상로울러(5)의 인접부에 도달하는 것을 방지하면서 토너 보급로울러(6)로 공급되도록 하여 준다. 그러나, 격벽(10)은 상기 호퍼가 토너를 로울러(5)의 인접부로 직접 도달시키지 않도록 구성되는 경우, 생략가능하다. 블레이드(8)는 비접촉식 현상작동의 경우, 대략 10g/㎝ 내지 20g/㎝의 낮은 압력으로 또는, 접촉식 현상 작동의 경우 대략 30g/㎝의 압력으로 현상로울러(5)와 접촉한다. 접촉 압력이 비접촉식 현상작동보다 접촉식 현상작동에서 높은 이유에 대해서는 이하에서 설명될 것이다.

접촉식 현상의 경우, 그럼(1)에 대한 토너의 전사율(the transfer ratio)이 상대적으로 높기 때문에, 로울러(5)상에 부착되는 토너의 필요량은 상대적으로 대략 0.8mg/㎤ 내지 10㎎/㎤으로 낮다. 블레이드(8)는 토너 보급로울러(6)의 표면층과 유사하게, 마찰 대전 순서(the frictional charge series)에 관련하여 유전재료(52) 사이의 중간재료로 구성됨이 바람직하다.

실제작동에서는, 교반기(6)가 호피로부터 토너를 토너 보급로울러(6)의 표면으로 제공하고, 상기 토너 보급로울러(6)는 격벽(10)의 하부 모서리와 케이싱(3)의 하부벽 사이에 위치된 보급부에서 호퍼를 향해 노출된다. 토너는 스폰지 로울러(6)의 미소기공 또는, 브러쉬 로울러(6)의 표면상에 부착되고, 로울러(5)와 (6)가상기 로울러(6)에 의해서 접촉하는 접촉 위치(A)로 이송된다.

동시에, 현상영역(9)으로부터 멀어진 현상로울러(5)의 표면 일부분은 로울러(5)의 반시계 방향 회전 작동에 따라서 상기 접속 위치로 유입한다.

접촉 위치에서, 로울러(6)의 표면과 로울러(5)의 표면은 각각 별개로 이동한다. 그러므로, 로울러(5), 토너(4) 및 로울러(6)의 마찰작동으로 인하여, 토너의 극성과 반대되는 전하가 로울러(5)의 유전부(52)상에 부착된다.

여기서, 부분(52)상의 전하는 규칙적인 또는 양-대 -양(positive-to-positive)(P/P) 현상작동 또는, 후자와 반대인 역(reversal) 또는 음-대-양(negative-to-positive(N/P) 현상 작동의 경우에 드럼(1) 상의 전하와는 동일한 극성을 유지하게 될 것이다. 유전부(52)와 인접한 전도부(51)가 접지되기 때문에, 유전부(52)의 전하와는 반대극성의 전하가 전도부(51)내에 유도된다. 결과적으로, 제3b도 4a도에 도시된 바와같이 마이크로 필드가 2개의 다른 유전부(52)와 전도부(51) 사이에서 형성되고, 주로 로울러(5)의 표면과 평행한 성분과 이에 수직한 성분들로 구성된다.

한편, 로울러(6)는 로울러(5)와 동일한 방향으로 이동하기 때문에, 로울러(6)에 부착되는 토너는 접촉 영역(A)에서 마찰되고, 대부분이 원하는 극성(정규적인 현상작동의 경우에는 드럼(1)의 극성에 대한 반대 극성 또는 역전식 현상작동의 경우에는 동일 극성)으로 대전 된다.

접촉부(A)에서는, 사전에 결정된 전위 편차가 로울러(5)(9) 사이에서 존재한다. 따라서, 로울러(5)의 표면에 수직한 방향으로 전자장(이하에서 바이어스 전자장이라함)이 형성된다. 상기 바이어스 전자장은 유전부(52)에서 보다 로울러(5)의 전도부에서 보다 강력하다.

이러한 이유는 전도부(51)가 로울러(6)를 위하여 카운터 전극(a counter electrode)으로서 작용하면서, 상기 전극이 유전부(52)내에서는 다소 간격이 떨어져 형성되기 때문이다.

또한, 제4b도에는, 로우러(6)의 미소기공들이 접촉위치(A)에서도 마이크로 필드를 방해하지 않을 정도의 크기를 갖추고 있기 때문에, 마이크로 필드는 일정히 유지된다. 결과적으로, 접촉위치(A)에서, 유전부(52)의 마찰전하에 기인한 마이크로 필드와, 상기 바이어스 전자장은 모두 로울러(5)의 표면상에 존재한다.

토너가 미소기공으로 공급되고, 로울러(6) 또는 로울러(5)에 의해서 마찰 대전되기 때문에, 마이크로 필드는 토너에 작용력을 가하여 토너가 인접한 전도부(51)와 유전부(52) 사이의 경계부로 향하도록 이동시킨다. 동시에, 바이어스 전자장은 토너의 상기 부분에 작용력을 가하여 토너를 주로 전도부(51)로 이동시킨다. 결과적으로, 마이크로 필드에 의해서 포집된 토너는 전도부(51)와 유전부(52) 사이의 경계부에서 통상적인 경우보다는 강력하게 유지된다.

상기 경계부에 부착된 토너는 마이크로 필드를 약화시킨다.(제5a도 참조)

전도부(51) 상에 다층으로 토너가 일단 부착되면, 미세기공 주위의 로울러(6) 표면이 토너층을 마찰시키려는 힘, 즉, 제거하려는 힘을 가하는 경우에도 방해 받지 않게 된다.

이러한 방식으로, 로울러(5)상의 마이크로 필드와 바이어스 전자장은 토너로 하여금 다수의 층을 안정적으로 형성하도록 하여준다. 로울러(5)상의 토너가 현상작동에 의해서 소모된 후에도, 로울러(5)가 접촉부(A)를 통과하는 경우 사전에 결정된 양 만큼 토너가 다시 로울러(5)에 부착된다.(제5b도 참조)

상기 설명된 바와같이, 로울러(5)상의 다수 토너층들은 외력, 즉, 블레이드(8)의 작용력에도 불구하고 보존된다. 비록, 토너가 유전부(52)상에 부착한다 하더라도, 많은량의 토너는 대전된 토너의 경면 작용력(mirror force)에 의해서 전도부(51)에 부착된다.

현상로울러(5)는 다층으로 형성되고 충분하게 대전된 토너를 이송하면서 접촉부(A)를 빠져나간다. 상기실시예에서는, 로울러(5)(6)가 접촉부(A)에서 동일 방향으로 이동하기 때문에 호퍼내부의 미대전된 토너는 로울러(6)의 회전에도 불구하고 접촉부(A)로 부터 멀리 이동한 로울러(5)의 일부분에 부착되지 않게 된다. 현상로울러(5) 상의 토너가 로울러(5)와 약하게 접촉하고 있는 블레이드(8)에 의해서 두께가 조절된 후에, 현상 영역(9)으로 이송된다. 이 영역(9)에서는, 최적 바이어스가 인가된 로울러(5)의 표면과 드럼(1)의 표면은 거의 동일속도로 회전함으로서, 접촉식 현상 작동 또는 비접촉식 현상 작동을 수행한다. 이순간, 로울러(5)의 전도부(51)는 전극 효과를 제기하여 로울러(5)로 부터 드럼(1)으로 토너의 전사를 용이하게 하여주는 전자장을 형성한다.

상기 설명한 바와같이, 상기 실시예에서는, 현상로울러(5)가 표면상에 분포된 미세 유전부(52)와 미세 전도부를 갖추고, 상기 전도부(51)는 접지에 연결된다. 토너 보급로울러(6)는 마찰로 유전부(52)를 대전시켜 로울러(5)상에 마이크로 필드를 형성한다. 따라서, 상기 로울러(5)는 많은 량의 토너를 손쉽게 부착하여 다수층의 토너를 형성한다.

상기 로울러(6)는 표면상에 미소기공을 갖추면서 특정 전위가 각각 로울러(5)(6)로 인가된다. 그 결과, 마이크로 필드와, 전위 편차에 기인하고 거의 로울러(5)의 표면에 수직하는 바이어스 전자장은 로울러(5)(6)가 접촉하는 위치(A)에서 함께 존재한다. 이러현 현상은 로울러(5)상에 다수의 토너층이 확실하게 형성되도록 하여 준다.

전도부(51)에 부착된 토너는 로울러(5)의 표면과 평행하는 강력한 성분을 포함하는 마이크로필드에 의해서 강하게 지지되는 토너에 의해 에워 쌓이면서 접촉부(A)를 빠져나가게 된다. 그리고, 전도부(51)상의 토너는 이후에 작용하게 될 외력에 의해서 쉽게 방해 받지 않게 된다 이러한 현상은 충분한 량의 토너가 현상 영역(9)에 도달하도록 하여 준다.

로울러(5)(6)는 접촉부(A)에서 동일 방향으로 이동하기 때문에, 호퍼 내부의 미대전된 토너가 로울러(6)의 회전에도 불구하고, 위치(A)로 부터 멀리 이동한 로울러(5)의 일부분에 부착되는 것이 방지된다. 이러한 현상은 로울러(5)상에 부착된 토너의 량은 환경의 변화로 부터 보호하고, 최소량의 미대전된 토너의 저하분포를 설정함으로서 현상특성을 안정화 시킨다. 따라서, 동일 속도의 현상작동이 실현될 수 있을 뿐만 아니라, 예를들면 로울러(5)상의 상부 토너 층으로 부터 미대전된 토너를 제거하기 위한 블레이드가 구조의 간략화를 위해서 생략가능하다.

로울러(5)와 드럼(1)은 현상 영역(9)에서 거의 동일속도로 이동한다. 이러한 작동은 상기 언급된 화상 농도의 부분적인 증가 현상을 제거하고, 따라서 컬러 화상이 후방 모서리부에서 과도한 농도를 형성하는 문제점을 방지하게 되는 것이다.

로울러(5)상의 토너층이 미대전된 토너를 포함하지 않기 때문에, 선명한 배경과 고해상도를 갖는 미려한 화상이 얻어질 수 있다.

토너의 저항값이 저하되면, 토너는 보다 신속하게 대전되고, 보다 효과적으로 현상영역(9)으로 공급될 수 있는 층(layers)을 형성한다. 따라서, 토너의 저항값은 10¹³Ω㎝ 또는 그 이하로 유지됨이 바람직하다. 그러나, 전사용 전자장을 가함으로서 감광체로 부터 용지에 토너화상을 전사시키는 방식의 화상 형성 장치에 적용될 때에는, 과도하게 낮은 저항값은 화상 전사 작동에 결함을 초래하게 되며; 적절한 범위는 10⁶Ω㎝ 내지 10¹²Ω㎝가 될 것이다.

이하에서 상기 실시예의 특정 예(specific examples)에 대하여 설명한다.

[예 1]

(1) 현상로울러(5) : 로울러 형태의 금속코어(a metallic core)가 너어링 가공되어 바둑판 무늬(checkers)로 0.1mm 깊이 0.2mm 폭의 요홈을 0.3mm의 피치(Pitch)로서 45°의 각도를 형성하였다. 상기 코어의 너어링 가공된 표면은 에폭시-변경 실리콘 수지(epoxy-modified silicone resin)(Toray로 부터는 가능한 SR 2115)로 피복되어 100℃에서 30분간 건조됨으로서 유전층을 형성하였다. 상기 로울러의 표면은 기계 가공되어 상기 코어가 전도부(51)로서 나타나도록 하였다.

요홈내에 충전된 수지는 유전부(52)를 구성하였다. 전도부(51)는 로울러의 전체 표면중 50%를 점유하고, 즉, 유전부(52)도 나머지 50%를 점유 하였다. 표면조도(surface roughness)(R)는 3μm 내지 20μm, 바람직하게는 5μm 내지 10μm로 선택되었다.

(2) 토너 보급로울러(6) : 14mm의 직경과, 전도성 발포 탄성층(15)을 갖춘 스폰지 로울러가 사용되었다. 상기 층(15)은 체적 저항이 대략 1×10⁶Ω㎝인 카본 함유 발포 폴리 우레탄(carbon-containing foam poly urethane)으로 형성되었다. 토너 보급로울러(6)는 현상로울러(5)로 1mm 정도 맞물리게 되었다. 스폰지 로울러의 표면에 형성된 미소기공들은 평균 직경 0.2mm 내지 0.3mm를 갖춘 것으로 측정되었다.

(3) 토너 보급로울러(6)에 대한 바이어스 : 이후에서 설명될 현상로울러(5)의 직류 성분(DC component)와 동일 극성을 갖추고 절대값으로 후자(the latter)보다 100V 정도 크며, 특히 -600V의 직류 바이어스(a DC bias)가 스폰지 로울러의 금속 코어(14)에 인가되었다.

(4) 블레이드(8) : 우레탄 고무로 이루어진 2mm 두께의 탄성 플레이트가 10g/cm 내지 20g/cm의 압력으로 현상로울러(5)에 압압되었다.

(5) 현상작동용 바이어스 및 간격 : 100V의 피크-대-피크 전압(a peak-to-peak voltage)을 갖추고, 1000HZ의 주파수를 갖추며, DC-500V가 중첩(Superposed)되는 교류 바이어스(AC bias)(또는 -800V의 DC바이어스)가 현상로울러(5)로 인가되었다. 현상에 사용된 간격은 150μm으로 선택되었다.

(6) 감광체 : 유기체의 광전도성(OPC)가 사용되었고, 균일하게 대전되어 음잠상(negative latent image)이 -850V로 배경에 또는 -150V로 화상부에 형성되었다.

(7) 토너 : 음으로 대전가능한 토너가 사용되었고, 비자성 스티렌아크릴 기초 수지(styreneacryl-based resin)와 폴리에스텔 기초 수지(polyester-basedresin)의 조합물이 사용되었다. 0.5wt%의 미세 분말이 토너에 가해졌다.

(8) 평가 : 토너는 현상로울러(5)상에 1.5㎎/㎠ 내지 2.0㎎/㎠의 양으로 부착되고,8μc/g 내지 15μc/g의 평균전하 및, 최소한의 미대전된 토너를 갖춘 대전 분포로 부착되었음이 판명되었다. 그 결과 얻어진 화상은 배경 오염으로 부터 문제점이 해소되었고, 실상 및 실선과 관련하여 균일한 농도 분포와 선명도를 얻었다.

상기 미소 기공의 직경은 유전부(52)의 피치보다 거의 2배 이상 큰 것으로 판명되었다.

[예 2]

예 1에서와 동일 조건으로 현상작동이 수행되었고, 단지 감광체가 제6도에서와 같이 벨트로 구현되었으며, 현상을 위한 간격이 제로(0)로서 접촉식 현상작동을 이루는 한편, 블레이드(8)의 접촉 압력이 30g/㎝이었고, 바이어스가 -600 이었다는 점이 달랐다. 토너는 현상로울러(5)상에 0.8㎎/㎠ 내지 10㎎/㎠의 양만큼 부착되었고, 예1의 토너와 같이 바람직한 결과로 판명되었다.

[예 3]

현상작동이 예 1에서와 같은 동일 조건하에서 수행되었고, 단지 제7도에 도시된 바와같은 견고한 감광드럼이 사용되었으며, 현상로울러(5)가 10¹³Ω㎝ 또는 그 이상의 저항값을 갖고 탄성 전도체 베이스 상에 분산되는 유전입자를 갖추면서 표면에서 측정하는 경우 JIS 규격으로 30등급 내지 70등급의 경도를 갖추는 연성 로울러(a soft roller)로서 구현되었고, 현상을 위한 간격이 제로(O)로서 접촉식 현상 작동을 이루는 한편, 블레이드(8)의 접촉 압력이 30g/㎝이었으며,-600V가 현상을 위한 바이어스로서 인가되었다는 점이 달랐다.

토너는 현상로울러(5)상에 0.8㎎/㎠ 내지 1.0㎎/㎠의 양 만큼 부착되었고, 그 결과 얻어진 화상은 미려한 것으로 판명되었다.

[예 4]

현상작동이 예 1에서와 같은 동일 조건하에서 수행되었고, 단지 제7도에 도시된 바와같이 견고한 감광드럼이 사용되었고, 현상로울러(5)가 70등급 내지 100등급의 경도, 바람직하게는 90 등급 내지 100등급의 경도를 갖추었으며, 이하에서 설명될 재료로서 구현되었으며, 간격은 제로(0)로 접촉식 현상작동을 이루는 한편, -600V가 현상 바이어스로서 인가되었다는 점이 달랐다. 토너는 1.0㎎/㎠ 내지 1.2㎎/㎠의 양 만큼 부착되고 바람직한 화상을 재생한 것으로 판명되었다.

본예에서는, 접촉식 현상 작동이 견고한 감광체와 현상로울러 사이의 적은 잡음폭에 의해서 영향을 받았다. 이러한 이유한, 감광체와 현상로울러가 선형속도에서 다소 차이가 있었을 때라도 이와같은 좁은 집음폭에 의해서 배경이 오염되지 않고 화상 농도가 부분적으로 증가하지 않는 미려한 화상이 얻어졌다. 화상 밀도의 부분적으로 증가 현상은 선형속도비가 현상도중에 증가 되었을지라도 현저하지 않았다 상대적으로 견고한 현상로울러(5)는 정확도 측면에서 유익하다. 현상로울러(5)는 내부에 분산된 유전 입자들을 갖춘 전도성 수지로 구성되는 5mm 두께의 표면층을 갖추었다. 특히, 전도성 수지는 아크릴 수지, 우레탄 수지 또는, 카본 블랙이 분산되어 있는 탄성 중합체로서 구성되었다. 유전입자들은 폴리아미드 수지(polyamide resin) 또는 이와 유사한 수치로 이루어졌고, 음극성(negative polarity)으로 강력하게 대전가능한 것이었다. 현상로울러(5)는 1×108Ω㎝ 또는 그 이하의 저항값을 갖추었다.

[예 5]

현상작동은 예 1에서와 같은 동일조건하에서 이루어졌고, 단지 제6도에 도시된 바와같은 감광벨트가 사용되었으며, 블레이드(8)의 접촉 압력은 30g/㎝이었다는 점이 달랐다. 토너 부착량은 0.8㎎/㎠ 내지 1.0g/㎠으로 측정되었고, 그 결과 얻어진 화상은 미려한 것이었다.

[예 6]

현상작동은 예 1에서와 같은 동일조건하에서 이루어졌고, 단지 현상로울러(5)는 20mm의 직경을 갖추었으며, 50μm 내지 150μm의 입자 크기를 갖는 유전입자(아크릴수지, 폴리아미드 수지 또는 이와 유사한 수지)가 분산되는 전도체 수지(아크릴수지, 우레탄 수지, 또는 카본블랙이 분산된 이와 유사한 수지)에 의해 구성된 표면층을 갖추었다는 점이 달랐다. 토너는 1.5㎎/㎠ 내지 2.0㎎/㎠의 양만큼, 또한 8μc/g 내지 l5μc/g의 전하를 갖추고 부착된 것으로 판명되었고, 그 결과 얻어진 화상은 미려하였다.

본예에서 토너가 7×10¹⁰Ω㎝의 저항값을 가졌다.

[예 7]

현상작동은 예 1에서와 같은 동일 조건하에서 이루어졌고, 단지 제6도에 도시된 바와 같은 감광 벨트가 사용되었으며, 접촉식 현상작동이 실시되어 간격이 제로(0)로 유지되는 한편, 블레이드(8)의 접촉 압력은 30g/㎝이었고, -600V의 전압이 현상 바이어스로서 인가되었다는 점이 달랐다. 토너는 0.8㎎/㎠ 내지 1.0㎎/㎠의 양 만큼 부착되었고, 그 결과 얻어진 화상은 미려한 것으로 판명되었다.

이하에서는, 토너 보급로울러(6)의 전기적 특성과, 상기 로울러(6)로 가해지는 바이어스에 대하여 보다 상세히 설명한다.

토너보급로울러(6)는 상기에서 설명한 바와같이 전위 편차로 인하여 현상로울러(5)와 접촉하는 위치(A)에서 사전에 결정된 전자장을 형성한다. 따라서, 로울러(5)와 (6) 사이에서의 누설 전류(a leak)는 가능한한 감소되어야만 한다.

이러한 목적으로, 로울러(6)는 반도체로서 구성됨이 유익하다.

예(1) 내지 예(7)에서 사용된 로울러들은, 그들이 갖춘 발포 전도층들이 대략 1×10⁶Ω㎝의 체적 저항을 갖추기 때문에 이러한 조건을 만족한다.

광범위한 연구에 의해서 상기 로울러(6)가 반도체로 이루어짐이 적절하다고 결정된 여러가지 조건들은 다음과 같다.

먼저, 전원(21)으로부터 반도체층을 이송하는 로울러(6)의 금속 코어(14)로 인가되는 전압에 대하여 설명한다.

여러가지 실험들은 로울러(5)와 코어(14) 사이의 전위 면차 50V 내지 300V의 범위에서 형성되는 경우, 대전된 토너는 로울러(6)로 부터 로울러(5)로 바람직하게 전사되어 로울러(5)상에 최적의 층을 형성하는 것을 보여주었다.

특히, 전위 편차가 50V 이하일 경우에는 토너 부착량을 증가시키는 효과를 얻지 못하였다; 그리고 300V이상일 경우에는, 로울러(5)와, 로울러 또는 스폰지 로울러(6) 사이에서 누설전류가 발생되어 비록 부착량이 1.5㎎/㎝ 내지 2.0㎎/㎝의 양만큼 포화 상태로 되었을 지라도 안정된 전위 편차의 설정을 방해하는 것이었다. 상기 전위편차를 설정하기 위해서는, 로울러(5)(6) 사이의 고유 체적 저항은 10⁶Ω㎝ 내지 10¹⁰Ω㎝이어야함이 바람직하다. 그리고, 500μs에서 또는 그 이하에서 전류 I를 설정함으로서, 전원장치의 낭비적인 전력소모를 감소시키고, 바람직한 전자장 즉, 인가되는 전압을 낮추지 않고 이루어지는 바람직한 토너보급 작동을 얻을 수가 있다.

상기 로울러(6)가 내부에 전도 재료가 분산된 발포 폴리우레탄의 탄성층을 갖춘 로울러로서 구현되고, 로울러 또는 스폰지 로울러(6)가 30㎝폭과 0.587㎝의 집음 넓이에 걸쳐서 상기 로울러(5)가 접촉하여 스폰지 층이 0.4㎝ 두께의 정도를 갖추며, 150V의 바이어스가 인가된다고 가정한다. 그리고, 관찰된 전류가 2μA, 즉 저항값이 7.5×10⁷Ω이라고 가정하면, 상기 언급된 조건을 만족시키는 고유체적저항은 3×10⁹Ω㎝이 될 것이다.

제14a도와 14b도는 각각 전위 편차와, 전류의 대수값(logarithmic value) 사이의 상관 관계와, 전위편차 및, 고유 체적 저항의 대수 값사이의 상관관계를 도시한다. 이러한 상관관계는 고유체적 저항이 3×10⁹Ω㎝인 경우, 상기 설명된 예(examples)들이 상기 조건을 만족하는 것으로 나타나고, 하나의 종래예의 고유체적저항이 상기 조건의 하한치보다 낮은 것으로는 도시되어 있다. 표본추출점, 마름모(rhombs) 및 삼각형을나타내는 기호들은 상기 실시예의 예들을 나타내며, 각각 토너가 호퍼내부에 존재하지 않는 경우 및, 호퍼내에 존재하는 경우를 나타낸다. 이외 유사하게 사각형 및 십자형(cross)들은 종래의 예들을 나타내며 호퍼의 상태에 관하여 마름모와 삼각형에 일치한다.

제14a도와 14b도에는 150V의 바이어스와 관계되고, 종래의 예를 나타내는 표본 추출점(sampling points)들은 도시되지 않았다 사실상, 종래의 예에서는, 관찰된 전류값이 log₁₀I>-3, 즉 1mA를 크케 초과하였고, 장치 몸체의 전원 장치의 공급 용량을 초과하는 것이다. 그 결과, 전압을 낮추기 위해 누설전류가 발생하였다. 이같은 상태에서는, 저항값이 10⁶Ω㎝ 보다 낮고, 부적절하다. 이에 비해서, 상기 실시예의 예(example)에서는, 적절한 전압을 공급하기 위한 전자장이 적절한 량의 토너를 공급하도록 얻어진다. 곡선이 지시하듯이, 호퍼내부에 토너가 잔류하는지의 여부는 결과에 결정적인 영향을 주지 않는다.

또한, 로울러(6)가 0.3mm 내지 1.8mm 정도 로울러(5)에 맞물린다면, 또한 속도비가 0.5 내지 2.5배 정도 높다면, 로울러(6)는 로울러(5)상에 적절한 소제력(scavenging force)을 가하여 최적의 전하량과, 최적의 토너 부착량을 설정한다. 맞물림량을 감소시키고, 1.8mm보다 큰때에는 회전토오크가 증가하여 모터에 부하(load)를 증가시키게 된다. 또한, 만일 속도비가 0.5배 보다더 낮다면, 토너 보급량은 소모량을 따라가지 못하여 단한번의 보급작동에 의해서 초기 부착량이 복구되지 못하게 되며; 2.5배 이상이라면, 회전토오크가 또다시 증가되어 모터에 부하를 가중시키게 된다. 또한, 로울러(5)의 전위와 함께 교류하는 바이어스가 로울러(6)로 인가되는 경우에는 바람직한 토너층이 형성될 수 있음이 판명되었다.

이러한 현상은 대전된 토너가 로울러(5)와 (6)의 접촉위치에서 양방향으로 이동하는 즉, 로울러(6)의 표면에 포집된 대전 토너가 로울러(5)의 표면으로 바람직하게 이동되어 보급효율은 향상시킨 때문이라고 추측된다. 예를들면, 현상용 바이어스가 DC-800V이면, DC-800V가 중첩되고, 500V의 피크-대-피크 전압(peak-to peak voltage)과 300Hz의 주파수를 갖춘 Ac 바이어스가 스폰지 로울러(6)로 인가된다. 600V의 피크-대-피크 전압과, 1KHz의 주파수를 갖추고, 그위에 DC-550V가 중첩되는 AC 바이어스가 현상 바이어스로서 인가되면, DC-500V가 스폰지 로울러(6)로 인가된다. 또한, 1200V의 피크-대-피크 전압과 750KHz의 주파수를 갖추고, 그위에 DC-600V가 중첩되는 AC 바이어스가 현상 바이어스로 사용되면, 제13b도에 도시된 것과 같은 바이어스가 스폰지 로울러(6)가 가해진다.

상기 특정한 경우에서는, 로울러(5)와 스폰지 로울러(6)가 제너다이오드(Zener diode) 또는 캐패시터(capacitor)에 의해서 서로 연결 가능하고, 동일 위상(phase)과 동일 파형(waveform)의 바이어스가 인가될 수있으며, DC성분에 의해서 전위(shift) 가능하다. 그리고, 하나의 바이어스 생성장치(a single bias generator)는 상기 스폰지 로울러(6)로 로울러(5)의 전위와 동일위상을 갖추고 토너와 동일 극성의 DC가 중첩되는 주기 바이어스(a periodic bias)를 인가시키는 것이 충분하다.

반도체 발포 탄성층(전도체 스폰지)를 형성하기 위해서는, 실험에 의해서 결정된 바와같이, 발포 작업전에 전도체 재료를 분산시키는 것이 바람직하다.

특히, 전도성 침투재료를 부착시킴으로서 전도성을 갖는 절연 발포 폴리 우레탄을 제공하는 기술이 일반화 되었으므로, 카본블랙 또는 이와 유사한 전도성 재료가 혼합되어 소재(a raw material)내에 분산되고 발포체로 형성된다.

종래의 방식으로 생산된 전도성 스폰지에서는, 전류가 대부분 발포 폴리우레탄의 표면층에 형성된 전도성 침투재료를 통하여 흐른다. 이와는 대조적으로, 상기 설명된 바람직한 방법은 재료의 전체 체적을 통하여 균일한 저항을 갖도록 함으로서, 전류가 전체 방향(bulk direction)으로 균일하게 흐른다. 표면이 사용으로 인하여 열화된다고, 즉 전도성 침투 재료가 벗겨져 파손된다고 가정한다.

그러면, 종래 방식의 전도성 스폰지는 저항을 증가시켜 토너보급능력을 저하시키지만, 바람직한 방식에 의해서 생산된 전도성 스폰지는 저항값을 변화시키지 않음으로서 바람직한 토너 보급능력을 유지하게 된다.

제13a도에 도시된 바와같이, 로울러(6)를 형성하는 발포 탄성 재료는 시밀도(apparent density)(X)와, 경도와 셀수의 곱(the product)(Y) 사이의 상관 관계에 의해서 결정되는 형상 특성을 갖는다. 상기 X와 Y의 상관관계가, Z40일 경우 Y가 선(40X-3Y+500=0)를 만족하는 상관관계보다 큰 발포 탄성 재료를 사용하는 것이 바람직하다고 실험에 의해서 결정되었다.

일반적으로, 상기 시 밀도(apparent density)와, 경도 및 셀수의 곱은 토너가 마찰에 의해서 대전될때, 대전효율에 상당량 기여하는 것으로 간주된다. 특히, 현상제가 현상로울러(5)와 보급부계에 의해서 접혀져서 그 사이에서 압압되는 경우, 접촉 가능성과 대전 효율은 증가된다. 그러나, 이러한 함수는 호퍼로 부터 현상제의 이송에도 관계된다. 보급부재의 미소기공들은 토너 이송능력을 직접적으로 나타낸다. 이는 사전에 설명된 대전 효과에 모순되는 것이다.

이러한 관점에서, 시밀도와, 경도 및 셀 수의 곱 사이의 적절한 상관관계가 제13a도에 도시된 바와같이 실험에 의해서 결정되었다.

특히, 제13a도에는, 방식(A)가 상기 조건을 만족하는바, 이는 경도와 셀수(the number of cells)가 각각시밀도 55에서 20과 40으로 즉, X=55일때 Y=800이기 때문이다. 상기 방식(A)에서는 1.5㎎/㎠의 토너량을 보급하는 것이 가능하였다. 이와 대조적으로, 방식(B)는 상기 조건을 만족하지 못하는바, 이는, 경도와 셀수가 각각 시밀도 30에서 12와 42로서, 즉, X=30일때 Y=504이기 때문이다. 방식(B)에 해당하는 토너량은 1.0 ㎎/㎠정도의 적은 것을 측정되었다.

상기 설명은 로울러(6)에 집중 되었지만, 로울러(5)는 로울러(6)를 대신하여 반도체로서 구성될 수 있다. 요점(the gist)은, 상기 로울러(5)(6)중의 어느하나가 반도체로 이루어지면 다른 하나는 전도체로 이루어지는 것이다. 이러한 경우, 제12도에 도시된 바와같이, 로울러(5)(6) 사이의 전위차는 로울러(4)와 (6)이 접촉하는 위치(A)에서 토너(4)의 저항에 의해 유지된다. 따라서, 로울러(5)와 (6)으로 인가되는 전압 사이의 편차에도 불구하고, 유전차단(dielectric breakdown)을 발생시키지 않는 고유체적 저항을 갖춘 토너로 구성되는 것이 사용된다. 예를들면, 토너는 전위 편차가 200V 또는 그 이하이고, 로울러(5)와 (5)의 전도부중 어느하나가 1×10⁶Ω㎝ 내지 1×10⁹Ω㎝의 전기 저항을 갖추며, 다른 하나가 1×10⁶Ω㎝ 또는 그 이하의 전기저항을 갖추는 한편, 토너의 전기 저항이 1×10¹³Ω㎝ 또는 그 이상인 구조내에서는 매우 효과적으로 공급될 수 있다.

상기 설명된 특정예(examples)에서는, 토너의 극성에 대하여 반대 극성을 갖춘 전하가 로울러(5)의 유전부(52)로 인가되어 마이크로 필드를 형성한다.

다르게는, 토너와 동일한 극성의 전하가 제10a도, 10b도, 11a도 및 11b도와 관련하여 이후에 설명될 것과 같이 유전부(52)로 인가될 수 있다.

또한, 이러한 현상은 마이크로 필드를 형성하거나 또는, 공존 마이크로 필드와 바이어스전자장에 의한 토너부착량의 증가에 성공적인 것이다.

제4a도 및 4b도에 제10a도 및 10b도가 일치하고, 제5a도 및 5b도에는 제11a도와 11b도가 일치한다. 예를들면, 제10a도에 도시된 바와같이, 로울러(5)(6)가 서로에 대하여 마찰하면, 토너와 동일한 극성의 마찰전기가 유전부(52)상에 부착된다.

그 결과 얻어지는 마이크로 필드는 토너가 상기 유전부(52)와 전도부(51)사이의 경계부상에 부착하도록 하여준다. 이러한 경우, 토너가 음(negative)으로 대전된다고 가정하면, 마찰전하열(frictional charge series)에 관련하여 양으로 대전된 로울러(6)와 블레이드(8)가 로울러(5)와 토너(4)에 비해 크게 된다. 로울러(5)의 유전부(52)는 테프론 수지(teflon resin) 또는 폴리에틸렌 수지(Polyethrene resin)으로 형성가능하고; 로울러(6)와 블레이드(8)는 폴리우레탄 또는 카보네이트(polycarbonate)로 형성가능하며; 토너(4)는폴리스티렌(polystyrene) 또는 폴리에스텔(polyester)로서 형성가능하다.

상기 설명된 특정예들은 역현상 작동(revesal development) 뿐만아니라 정현상작동(regular development)에도 적용가능하다. 정현상 작동에 관해서는, 옴으로 대전되는 로울러로 구성하는 재료(전도부 및 유전부)가 마찰 전하열과 관련하여 양으로 대전된 토너(4)보다 작게될 로울러(6)와 블레이드(8)를 구성하는 재료보다 적게 될 것이다. 유전부(52)는 데프론 수지 또는 폴리에틸롄 수지로 구성가능하고, 로울러(6)와 블레이드(8)는 폴리우레탄 수지 또는 폴리카보네이트 수지로 구성가능하며, 토너(4)는 폴리스티렌 수지 또는 아크릴수지로서 구성가능하다. 현상용 바이어스(20)는 일례로서 -200V로 구성가능하다. 정현상 작동과 관련한 특정예는 아래와 같다.

[예 8]

(1) 현상로울러(5) : 로울러(5)는 상기 언급된 예들과 동일한 공정에 의해서 생산되고, 단지 유전층이 플루오르 수지(a fluoric resin)(Asahi Glass로 부터 사용가능한 Lumiflon 200c)로서 피복되었고, 30분간 100℃로서 건조되었다는 점이 달랐다.

(4) 블레이드(8) : 블레이드(8)의 접촉 압력은 20g/㎝ 내지 30g/㎝이었다.

(5) 현상용 바이어스 및 간격 : 접촉식 현상작동이 로울러(5)에 인가되는 DC-200V로서 이루어졌다.

(3) 토너보급로울러(6)용 바이어스 : 로울러(5)에 가해지는 바이어스와 동일 전위의 바이어스가 로울러(6)로 인가되었다.

(6) 감광체 : OPC가 사용되었다. 표면 전위는 화상부에서 -700V 또는 노출부(an exposed portion)에서 -100V이었다.

(7) 토너(4) : 비자성 스티렌아크릴-기초 수지(styreneacryl-based resin)로 구성된 양으로 대전 가능한 토너가 사용되었다. 0.5wt/%의 미세 SiO₂분말(양으로 대전가능)이 수지로 공급되었다.

그밖의 조건들은 예 1과 관련하여 설명된 조건과 동일하다.

본 발명의 다른 실시예들이 필요한 전하를 이송하고, 역으로 대전된 토너와 미대전된 토너의 최소량을포함하는 토너층을 형성할 수 있도록 이하에서 설명될 것이다.

제2a도, 2b도, 6도 및 7도에 관련하여 설명될 실시예에서는, 토너 보급로울러(6)가 현상로울러(5)의 유전부(52)를 대전시키는 수단의 역할과, 로울러(5)에 토너를 이송시키는 수단의 종래 역할에 부가하여 사전에 결정된 전위가 인가되고 일정간격으로 로울러(5)에 마주하는 전극수단의 역할을 하고 있다.

상기 다른 실시예에서는, 이러한 3가지 역할중에서 대전수단의 역할이 로울러(6)이외의 부재에 할당되어 있다.

특히, 제15도에는, 상기 다른 실시예는 현상영역(9)으로 부터 케이싱(3)으로 복귀되는 현상로울러(5)의 표면상의 접촉 부분에 대전로울러, 또는 대전수단(60)이 위치되어 있다. 상기 대전로울러(60)는 구동수단(미도시)에 의해 구동되어 그 표면이 로울러(60)와 (5)가 접촉하는 위치에서 현상로울러(5)의 표면과는 반대의 방향으로 이동한다. 로울러의 유전부(52)를 토너의 극성과는 반대의 극성으로 마찰에 의해서 대전시키고자하는 경우, 대전로울러(60)는 적어도 그 표면이 유전부(52)를 대전시킬 수 있는 재료로 구성된다.

또한, 로울러(60)의 표면층은 적어도 스폰지와 유사한 구조가 제공되어 로울러(5)상에 남아 있는 스폰지와 유사한 구조가 제공되어 로울러(5)상에 남아 있는 토너를 제거한다. 만일 필요한 경우, 잔류하는 토너를 부착시키기 위한 정전기력을 발생시키는 전압이 로울러(5)와 (6) 사이로 인가되어 로울러(5)로부터 잔류하는 토너의 제거 작동을 향상시킬 수 있다.

상기 실시예에서는, 토너 보급 로울러(6)가 사전에 결정된 간격 만큼 현상로울러(5)로부터 떨어져 위치되는바, 이는 예를들면, 로울러(6)가 표면구조에 대하여 최소한의 제한을 갖춘 전극수단으로서 작용하도록하기 위함이다. 적어도 로울러(6)의 표면에는 스폰지와 같은 구조가 제공되어 토너를 바람직하게 이동시킨다.

긁음 블레이드(a scraper blade)(61)는 로울러(6)의 표면 인접부에 접촉 유지되어 표면 재료에 관하여 대전기능을 분배하거나 또는 분리시킴에 의한 제한요소를 감소시키고, 로울러(6)로부터 로울러(5)로 확실하게토너를 전사시키도록 된다. 적어도, 긁음 블레이드(61)의 표면은 마찰에 의해서 사전에 결정된 극성으로 토너를 대전시킬 수 있는 재료로 구성된다. 이러한 재료는 바람직하게는 전도성 재료로 이루어지고 필요하면 전압이 인가될 수 있다.

나머지 구성은 상기 설명된 실시예와 동일하다. 따라서, 상기 실시예의 구성부품과 동일하거나 유사한 부품에는 동일 참조부호가 표기되어 있고, 중복설명을 피하기 위하여 이러한 부분의 상세한 설명은 생략한다.

실제 작동에서는 현상작동을 종료한 때에, 현상로울러(5)는 화살표 방향으로(드럼(1)의 속도와 거의 동일한 120mm/sec의 속도에서) 회전되어 대전로울러(60)와 접촉한다. 대전로울러(60)는 로울러(5)상에 잔류하는 토너를 제거시킬 뿐만 아니라, 유전부(52)를 토너의 극성에 방대되는 극성으로 대전시킨다. 전도부(51)가 유전부(52)와 인접하고, 접지에 연결되기 때문에, 유전부(52)의 극성과 반대되는 전하가 전도부(51)내에 유도된다. 결과적으로, 강력한 수직 및 수평 성분을 포함하는 마이크로 필드가 상기 2개의 전도부(51)와 유전부(52) 사이의 경계부에 형성된다(제4a도 및 4b도 참조. 상기 로울러(5)의 표면이 로울러(6)에 마주하는 위치로 이동되는 때에 전도부(51)에 수직한 전자장이 로울러(5)와 (6)사이에 형성되는바, 이는 토너와 동일극성의 전위가 로울러(6)에 가해지기 때문이다. 결과적으로 유전부(52)에 기인한 마이크로 필드와, 로울러(5)(6) 사이의 전자장이 동시에 존재한다(제1도 참조).

회전중의 로울러(6)는 토너를 로울러(5)에 마주하는 위치로 이동시킨다. 동시에, 토너는 로울러(6)로부터 긁음 블레이드(61)에 의해 제거되고, 상기 위치로 공급된다. 토너는 셀 또는 미소기공내에 유지되고, 로울러(6)의 표면상에서 스폰지에 의해 대전된다.

긁음 블레이드(61)가 로울러(6)에 맞물려 접촉하면, 토너의 전하가 더욱 증가된다. 유전부(52)의 모서리에서 마이크로 필드에 의해 포집된 토너는 로울러(5)상에 강하게 부착된다. 또한, 대전된 토너는 로울러(5)의 전도부(51)에 부착된다. 이러한 방식으로 로울러(5)상의 마이크로 필드와, 로울러(5)와 (6)사이의 전위 편차에 기인한 전자장은 서로 좁합되어 토너로 하여금 로울러(5)상에 안정적으로 다수의 층을 형성시킬 수 있도록 하여 준다.

따라서, 로울러(1)상의 토너 일부분이 현상에 의해서 소모된다 하여도, 초기 토너 부착량은 1회의 토너 보급 단계에서 복구된다.

또한, 토너가 비록 유전부(52)에 부착하지만, 부착량은 단순히 유전부(52)에 부착되는 마찰전하와 상응한다. 따라서, 많은 량의 토너가 대전된 토너의 경면 대전현상(the mirror charge)에 이해서 전도부(51)상에 부착된다.

로울러(5)가 더욱 회전되면, 블레이드(8)는 로울러(5)상의 토너를 균일하게 유지시켜 균일한 토너층을 형성한다. 유전 표면의 모서리에서 마이크로 필드에 의해 포집된 토너가 로울러(5)상에 강하게 부착되기 때문에, 다수의 토너층은 블레이드(8)에 의해 가해지는 소제력에도 불구하고 방해받지 않는다. 로울러(5)와 (6)가 접촉하는 위치에서는, 로울러(6)가 로울러(5)와 동일한 방향으로 로울러(5)의 속도에 비하여 대략 0.6 내지 1.5배의 속도에서 이동한다.

결과적으로, 토너는 1.5㎎/㎠ 내지 2.0㎎/㎠의 양만큼 8μc/g 내지 15μc/g의 전하로서 로울러(5)상에 정전기적으로 부착된다. 다수의 토너층들은 현상작동을 위해서 충분히 얇다. 블레이드(8)에 의해 조절되는 토너는 현상영역(9)에 도달한다.

현상영역에서는, 비접촉식 현상작동(N/P)이 동일속도로 이동되는 감광체와 로울러(5)에 의해서, 또한 공급되는 토너이동을 증진시키기 위한 바이어스에 의해서 실행되었다. 그 결과 얻어지는 화상은 배경 오염의 문제점이 해소되었고, 선명한 해상도를 얻었다.

상기 실시예의 특정예에 대하여 이하에서 설명한다.

[예 9]

(1) 대전로울러(60) : 대전로울러(60)는 카본 함유 발포 우레탄으로 이루어지고 직경 10mm의 스폰지 로울러로서 구현되었다. 상기 스폰지는 대략 1×10⁸Ω㎝의 체적 저항과 55㎏/㎤ 내지 70㎏/㎠의 시밀도(apparent density)를 갖는다. 토너(60)는 0.5mm 정도 로울러(5)에 맞물렸다. 1000V의 피크-대-피크 전압을 갖추고, 1000㎐의 주파수를 갖추며, DC-200V 내지 -300V가 중첩되는 교류 바이어스 전압(또는, -500V 내지 -600V의 DC 바이어스)가 로울러(60)로 인가되었다.

(2) 토너 보급로울러(6) : 상기 로울러(6)는 카본 함유 발포 우레탄으로 이루어지고 14mm의 직경을 갖춘스폰지 로울러로서 구현되었다. 로울러(6)와 (5) 사이의 간격은 1mm이었다. 스폰지는 대략 1×10⁶Ω㎝의 체적 저항과, 45㎏/㎥ 내지 60㎏/㎥의 시밀도 및, 평균직경이 0.2mm 내지 0.3mm인 셀들을 갖추었다. 1000V의 피크-대-피크 전압과, 1000Hz의 주파수 및 DC-1500V가 중첩되는 교류 바이어스(또는 -1800V의 DC 바이어스)가 스폰지 로울러의 금속 코어(14)에 인가되었다.

(3) 긁음 블레이드(61) : 상기 블레이드(6)에 SUS 재료로 이루어지고, 1mm 정도 로울러(6)에 맞물렸다. 로울러(6)에 대한 바이어스와 동일전위의 바이어스가 블레이드(61)상에 인가되었다.

나머지 조건은 예 1과 동일하였다. 이하에서는 필요한 전하를 이송하고, 최소한의 역으로 대전된 토너와 미대전된 토너를 갖춘 토너 층을 형성하도록 된 다른 실시예에 대하여 설명한다.

제16도에는, 상기와는 다른 실시예가 대전수단으로서 작용하는 대전로울러(60)를 포함한다. 상기 실시예에서는, 토너 보급 로울러(6)가 금속 코어(14)와 털브러쉬(15a)를 형성하는 섬유(fibers)를 갖춘 털브러쉬(afur brush)로서 구현된다. 로울러 또는 털브러쉬(6)는 사전에 결정된 거리만큼 현상로울러(5)로부터 떨어지고, 사전에 결정된 방향으로 구동된다. 전도성 스크린(a conductive screen)(62)이 위치되어 브러쉬(15a)는 로울러(5)와 (6)이 서로 마주하는 측면에서 사전에 결정된 거리만큼 스크린(62)에 맞물린다. 사전에 결정된 전압이 전도성 스크린(62)에 인가된다. 나머지 구성은 앞서 설명한 실시예와 동일하고, 이에 대한 상세한 설명은 생략한다.

실제 작동에서, 현상작동이 종료되면, 현상로울러(5)는 화살표 방향으로(드럼(1)의 속도와 거의 일치하는 대략 120mm/sec의 속도) 회전되어 대전로울러(60)와 접촉한다. 대전로울러(60)는 로울러(5)상에 잔류하는 토너를 제거시킬 뿐만 아니라, 유전부(52)를 토너의 극성과 반대의 극성으로 대전시킨다. 전도부(52)가 유전부(52)에 인접하여 접지되기 때문에, 유전부(52)의 극성과는 반대되는 전하가 전도부(51)상에 유도된다. 결과적으로, 강력한 수직 및 수명성분을 포함하는 마이크로 필드가 2개의 전도부(51)와 유전부(52) 사이의 경계부에서 형성된다(제4a도 및 제4b도 참조). 상기 로울러(5)의 표면 일부가 로울러(6)에 마주하는 위치로 이동되면 토너와 동일 극성의 전위가 전도성 스크린(62)상에 부착된다.

결과적으로, 로울러(5)와 전도부(51)에 수직한 전자장이 형성된다.

따라서, 유전부(52)에 기인한 마이크로 필드와 로울러(5)(6) 사이의 전자장은 함께 존재하는 것이다(제1도 참조).

회전되는 로울러(6)는 토너를 로울러(5)에 마주하는 위치까지 이동시킨다.

동시에, 로울러(6)의 브러쉬(15a)로부터 스크린(62)에 의해서 제거되는 토너는 상기 위치까지 공급된다. 토너는 털브러쉬(15a)와의 마찰에 의해서 대전되고, 스크린(62)과 접촉되어 더욱더 대전된다. 유전부(52)의 모서리에서 마이크로 필드에 의해 포집된 토너는 로울러(5)상에 강하게 부착된다.

또한, 대전된 토너는 로울러(5)의 전도부(51)상에 부착한다.

이러한 방식으로, 로울러(5)의 마이크로 필드와 로울러와 스크린 사이의 전위편차에 기인한 자장은 서로 조합되어 토너가 로울러(5)상에서 안정된 다수의 층을 형성시키도록 한다.

따라서, 비록 로울러(5)상의 토너의 일부분이 현상에 의해서 소모되어도, 최초 토너 부착량은 1리의 토너보급 단계에 의해서 복구된다.

비록, 토너가 유전부(52)에 부착하여도, 그 부착량은 단순히 유전부(52)에 부착된 마찰전하와 일치하는 정도이다.

따라서, 많은 량의 토너가 대전된 토너의 경면 대전 현상(mirrow charge)에 의해서 전도부(51)상에 부착한다.

로울러(5)가 더욱더 회전되면, 블레이드(8)는 로울러(5)의 토너를 균일하게 조절하여 균일한 토너층을 형성한다. 유전표면의 모서리에서 토너가 마이크로 필드에 의해 포집되어 로울러(5)상에 강하게 고정 유지되기 때문에, 다수의 토너층은 블레이드(8)에 의해 가해지는 소제력(a scavenging force)에도 불구하고 방해받지 않는다. 로울러(5)와 (6)이 접촉하는 위치에서는, 로울러(6)가 로울러(5)와 동일한 방향으로 또한, 로울러(5)의 속도에 비해서 대략 1 내지 2배 정도의 속도로서 희전된다.

결과적으로, 토너는 1.5㎎/㎠ 내지 2.0㎎/㎠의 양만큼, 8μc/g 내지 15μc/g의 전하로서 로울러(5)상에 정전기적으로 부착된다. 다수의 토너층은 현상을 위해서 충분히 얇다.

블레이드(8)에 의해서 조절된 토너는 현상영역(9)에 도달한다.

상기 현상영역에서는, 비접촉식 현상작동(N/P)이 동일 속도로 이동되는 감광체와 로울러(5)에 의해서 또한, 공급되는 토너의 이동을 증진시키는 바이어스에 의해서 실행되었다.

그 결과 얻어진 화상은 배경 오염의 문제점이 해소되었고, 선명한 해상도를 얻었다. 상기 실시예의 특정예들이 이하에서 설명될 것이다.

[예 10]

(1) 전도성 스크린(62) : 상기 스크린(60)는 SUS 재료로 이루어지고, 0.5mm의 직경을 갖추었다. 스크린(62)과 로울러(5) 사이의 간격은 1mm였다. 4개의 상기 스크린(62)들은 1.5mm의 거리에서 배열되었다. 1000V의 피크-대-피크 전압과, 1000Hz의 주파수를 갖추고, DC-1500V (또는 -1800V의 DC 바이어스)가 중첩되는 AC 바이어스가 스크린(62)으로 인가되었다.

(2) 토너 보급 로울러(6) : 카본 블랙 함유 아크릴 폴리머의 섬유(Toray로부터 사용가능한 SA-7)가 로울러(6)상에 끼워졌고, 1mm만큼 스크린(62)에 맞물렸다. 브러쉬는 대략 10³Ω㎝ 내지 10Ω㎝의 체적 저항과, 30,000 내지 70,00fibers/inch의 밀도를 갖추었다. 스크린(62)과 동일한 전위의 바이어스가 전원(21)으로부터 로울러(6)로 인가되었다.

나머지 조건들은 예 9와 동일하였다. 제15도 및 제16도에 도시된 실시예에서는, 대전로울러(60)가 로울러(5)의 유전부(52)를 대전시키고, 잔류 토너를 제거시킴으로서 로울러(5)를 초기화(initialize)시키도록 사용된다. 다르게는 제17도에 도시된 바와 같이, 대전 및 초기화부재가 대전 블레이드(a charge blade)(60a)에 의해서 구성가능하다. 바람직하게는, 대전 블레이드(60a)가 상기 설명된 방식으로 로울러(5)에 접촉한다.

로울러(5)의 유전부(52)를 효과적으로 대전시키기 위하여, 대전 블레이드(60a)는 낮은 저항, 바람직하게는 10⁶Ω㎝ 또는 그 이하를 갖추어야 한다. 대전 블레이드(60a)는 폴리에스테르 우레탄 고무로서 100성분 및 카본블랙으로서 30성분의 혼합체로서 구성가능하다.

제15-17도의 실시예는 음으로 대전되는 감광체를 사용하는 비접촉식 N/P 현상작동에 집중되었지만, 물론, 극성 및 현상 종류를 포함하는 일반적인 조건에 무관하게 실행가능하다.

바람직한 전하를 이송하고, 최소한의 역으로 대전된 토너와 미대전된 토너를 포함하는 토너층을 형성할수 있는 본 발명의 다른 실시예에 대하여 설명한다.

제18a도 및 18b도에는, 본 발명의 실시예가 감광체의 표면에 마주하는 개구부를 갖춘 케이싱(3)을 갖추고 있다. 현상제 로울러(5)로서 구현된 현상제 담체는 케이싱(3)내에 위치되어 사전에 결정된 원주속도로서 반시계 방향으로 회전가능하고 케이싱의 개구부를 통하여 일부가 돌출되어 있다. 토너 보급 로울러, 또는 현상제 공급수단(6)은 로울러의 우측에서 현상제 로울러(5)와 인접하고, 반시계 방향으로 회전 가능하다. 비자성 토너는 케이싱(3)의 우측 단부에 연이어 위치하는 토너 또는 현상제 저장수단내에 저장된다. 교반기(7)는 토너를 교반시키면서 호퍼로부터 토너 보급 로울러(6)로 제공한다. 대전로울러 또는 대전부재가 로울러(5)의 회전방향에 대하여 토너 보급 로울러(6)의 상류측에 위치되고, 로울러(5)와 접촉되어 시계방향으로 회전 가능하다. 현상로울러(5)는 감광체로부터 사전에 결정된 간격만큼 일정거리 떨어져서 비접촉식 현상작동을 수행할 수 있다. 다르게는 제6도 또는 7도에 도시된 바와 같이, 현상제 로울러(5)의 토너층이 감광체에 접촉하여 접촉식 현상작동을 수행할 수도 있다. 어느 경우에서든지, 화상밀도의 국부적인 증가 현상을 방지하기 위하여, 현상로울러(5)는 현상영역에서 로울러(5)의 표면이 감광체와 동일한 방향으로 대략 거의 동일한 원주속도로서 이동하도록 회전된다. 특히, 접촉식 현상작동의 경우에는, 로울러(5)와 감광체가 정확하게 동일 원주 속도로 이동하는 경우, 토너는 감광체의 표면 전위와는 무관하게 물리적으로 감광체상에 부착하려는 경향이 있다.

이러한 현상을 방지하기 위하여, 로울러(5)의 원주 속도는 감광체의 원주속도보다 다소 높게 선택된다. 예를들면, 로울러의 원주 속도에 대한 감광체의 원주 속도의 비율은 1 : 1.05 내지 1 : 1.1이 바람직하다. 이와 같은 비율은 상기 언급된 화상 밀도의 부분적인 증가를 감소시키게 된다.

현상에 필요한 적절한 바이어스 전압, 즉, DC AC, DC가 중첩된 AC 또는 맥동 전압(pulse voltage)이 현상로울러(5)에 인가된다.

특히, 비접촉식 현상에서는 토너의 효율적인 이송을 증진시키는(즉, AC, DC가 중첩된 AC 또는 맥동전압) 교류성분을 갖춘 전압을 인가시킴이 필요하다. 로울러(5)에는 제3a, 3b 또는 8a 및 8b도에 도시된 것과 같은 구조가 제공된다.

토너 보급 로울러(6)는 표면 내측면에 토너를 부착시키기 위한 스폰지층을 갖춘 로울러에 의해 구성된다. 즉, 체적 저항이 대략 1×10⁶Ω㎝인 카본 함유 발포 폴리우레탄 스폰지 로울러(a cabon-Containing foam polyurethane sponge roller)를 갖춘다.

다르게는, 다수의 섬유가 갖춰진 털브러쉬 로울러(a fur brush roller)가 사용된다.

로울러(5)와 (6) 사이의 간격과, 로울러(5)와 (6) 사이의 선형속도비가 로울러(5)에 공급되는 토너량에 영향을 주기 때문에, 이들은 로울러(5)상에 바람직한 토너량이 확실하게 부착하도록 설정된다. 일반적으로, 로울러(5)에 부착되는 토너량은 현상에 필요한 최적치가 접촉식 현상인 경우 0.8㎎/㎠ 내지 1.0㎎/㎠이고, 비접촉식 현상인 경우는 토너 이송 비율과 관련하여 1.2㎎/㎠ 내지 1.5㎎/㎠으로 간주된다. 로울러(5)와(6)이 서로 100㎛ 정도 간격을 유지한다고 가정한다. 그러면, 최적 토너 부착량을 얻기 위하여, 로울러(5)에 대한 로울러(6)의 선형속도비는 접촉식 현상의 경우, 1.0 내지 1.2이고, 또는 비접촉식 현상의 경우 1.5 내지 2.0이 바람직하다. 로울러(5)와 (6) 사이의 거리는 로울러(6)로부터 로울러(5)로의 토너 이송을 증진시키기 위하여 100㎛ 내지 150㎛의 범위가 바람직하다. 대전수단으로서의 대전 블레이드(70)는 토너 보급 로울러(6)에 접촉하여 압압 유지된다. 카운터 블레이드(71)는 그 모서리에서 로울러(5)와 마주하는 로울러(6)의 표면 일부와 접촉한다. 카운터 블레이드(71)는 로울러(6)로부터 토너를 제거하여 로울러(5) 이동시킨다. 로울러(6)가 털브러쉬 로울러로서 이루어지는 경우, 카운터 블레이드(7l)는 플릭커부재(flicker member)로 대체될 것이다.

사전에 결정된 전압이 로울러(6)로 인가되어 로울러(6)로부터 로울러(5)로의 토너 이송을 증진시키는 전자광을 형성할 수 있다.

다르게는, 로울러(6)가 제18a도에 도시된 바와 같이 접지 가능하다. 교반기(7)는 호퍼로부터 토너 보급로울러(6)의 표면으로 토너를 교반시키면서 공급한다. 그러나, 토너가 호퍼의 형상이나, 토너의 유동성으로 인하여 중력에 의해서 로울러(6)로 공급될 수 있다면 교반기(7)는 생략 가능하다. 로울러(5)의 표면 일부가 감광체와 마주하는 위치를 경유하여 케이싱(3)으로 복귀하면, 대전로울러(60)는 로울러(5)의 상기 부분을 마찰시켜 잔류 토너를 제거하고 로울러(5)를 초기화시킨다.

동시에, 대전로울러(60)는 로울러(5)의 표면을 마찰대전시켜 제3b도에서 E로 표시된 바와 같은 다수의 마이크로 필드를 형성시킨다. 적어도 대전로울러(60)의 표면은 상기와 같은 소제 기능 및 마찰대전 기능을 수행할 수 있는 체적 저항이 대략 1×10⁶Ω㎝인 카본-함유 발포 폴리우레탄 스폰지의 재료로 이루어진다. 대전로울러(60)의 선형 속도는 예를 들면 로울러(5)의 선형 속도와 동일할 수 있다(비록, 접촉 위치에서의 이동방향이 반대임). 또한, 제18a도에는 로울러(5)에 인가된 전압과 동일한 전압이 대전로울러(60)로 인가될 수 있다.

실제 작동에서, 교반기(7)는 토너를 호퍼로부터 토너 보급 로울러(6)로 공급한다. 로울러(6)상의 토너는 미소기공 내 및 스폰지 또는 브러쉬의 표면상에 부착된다. 반시계 방향으로 회전하면서, 로울러(6)는 토너를 대전 블레이드(70)와 접촉하는 위치까지 이동시킨다. 이 위치에서, 토너는 대전 블레이드(70)에 의하여 사전에 결정된 극성으로 마찰대전되어 로울러(6)상에 얇은 층을 형성한다. 상기 토너층은 로울러(6)상에 부착된 카운터 전하(a counter charge)에 의해서 정전기적으로 제한되고, 로울러(5)와 (6)가 마주하는 위치까지 이동된다.

로울러(5)의 표면 일부는 연속적으로 감광체와 마주하는 현상영역 및, 대전로울러(60)와 접촉하는 위치로부터 이동하여 로울러(5)와 (6)가 서로 마주하는 위치까지 유입한다.

대전로울러(60)에 접촉하면, 로울러(5)는 로울러(60)에 의해 마찰되어 잔류하는 토너를 기계적으로 제거하고, 전기적으로 마찰에 의해서 대전되어 마이크로 필드를 형성한다.

로울러(5)로부터 제거되어 대전로울러(3)상에 부착된 토너는 재사용되도록 카운터 블레이드(72)에 의해 제거됨을 알 수 있다.

상기 실시예에서는, 현상영역으로부터 이동된 로울러(5)상에 잔류하는 토너가 대전로울러(60)에 의해 제거되고 카운터 블레이드(72)에 의해서 상기 설명한 바와 같이 교반기(7)로 복귀된다. 단지 로울러(6)와 블래이드(70)가 접촉하는 위치로부터 벗어나고, 로울러(6)상에 고정된 토너만이 로울러(6)의 회전 작동에 따라서, 로울러(5)와 (6)가 접촉하는 위치로 유입하는 것이다. 그 결과, 로울러(5)와 (6)이 마주하는 위치에서, 로울러(6)상의 토너는 사전에 설정된 간격만큼 일정거리 떨어져서 로울러(5)의 표면과 마주한다.

로울러(5)와 (6)이 마주하는 위치에서, 로울러(6)상의 토너층은 카운터 블레이드(71)에 의해 기계적으로 제거된다. 그 결과, 대전된 토너는 로울러(6)상의 카운터 전하로부터 해방되고, 로울러(5)상의 마이크로 필드를 향하여 이동할 수 있게 된다.

상기 마이크로 필드는 정전기적으로 토너를 당겨서 로울러(5)상에 얇은 다수의 토너층을 형성하도록 하여 준다. 이순간, 단지 5μc/9 내지 7μc/g의 전하가 부착된 토너의 일부만이 이동하고, 즉, 짧은 전하를 갖춘 토너와 역으로 대전된 토너는 이동하지 못한다. 이러한 효과는 대전용 로울러가 접지에 연결되었음에도 불구하고 얻어질 수 있다. 충분히 대전된 토너로 이루어진 다수의 충들을 갖춘 로울러(5)는 이를 감광체와 마주하는 현상영역으로 회전이동시킨다.

현상영역에서는, 접촉식 또는 비접촉식 현상작동에 대하여 최적의 바이어스가 인가된 로울러(5)의 표면과, 감광체의 표면이 서로 동일 속도로 이동한다.

이 영역에서, 상기 로울러(5)의 전도부(51)는 전극 효과를 발휘하여 감광체로 토너의 이송을 용이하게하여 주는 전자장을 형성한다. 잠상(a latent image)이 현상된 로울러(5)의 표면 일부는 소제된 또는 초기화된 대전로울러(60)와 접촉되어 마찰에 의해 대전된다.

상기 설명한 바와 같이, 상기 실시예에서는, 로울러(5)와 (6)가 마주하는 위치에서, 로울러(6)상에 토너층을 형성하는 대전된 토너가 로울러(5)에 형성된 마이크로 필드로 날아 이동되는 것이다 상기 마이크로 필드는 정전기적으로 토너를 당겨서 로울러(5)상에 얇은 다수의 층을 형성한다. 따라서, 충분한 양의 토너가 로울러(5)상에 유지될 수 있고, 현상영역으로 이동될 수 있다. 특히, 로울러(5)상에 부착된 토너는 5μc/g 내지 7μc/g의 전하를 이동시키면서, 짧은 전하 및 역으로 대전된 토너는 부착하지 않는다.

그 결과, 현상영역에 도달하는 토너층은 전하부족 또는 역으로 대전된 토너등을 포함하지 않고, 배경 오염 및 그밖의 바람직하지 않은 문제점들을 제거시킨다.

로울러(5)상에 이동(flight)에 의해 형성된 토너층들은 두께가 얇고, 상대적으로 평탄한 표면을 갖추고 있다. 이러한 현상은 로울러(5)에 접촉되어 토너의 두께를 조절하도록 된 블레이드를 생략할 수 있도록 하여 준다. 로울러(5)상에 바람직하게 형성된 토너층들은 시스템을 안정되게 하여 주고, 화상품질을 향상시킨다. 이러한 실시예의 특정예들이 이하에서 설명된다.

[예 11]

음으로 대전 가능한 토너와 OPC 드럼이 비접촉식 현상작동을 수행하도록 사용되었다. 현상로울러(5)는 앞서 언급된 전도성 로울러를 너어링(knurling) 가공하고, 얻어진 요홈에 유전재료(Toray로부터 사용가능한 실리콘 수지 SR 2115)를 충전하여 생산되었다. 로울러(5)의 유전부와 전도부는 각각 로울러(5)의 전체 표면의 50%씩을 점유하였다. 토너 보급 로울러(6)와 대전로울러(60)는 각각 체적 저항이 대략 1×10⁶Ω㎝를 갖춘 카본-함유 발포 폴리우레탄으로 형성된 스폰지 로울러로서 구현되었다. 비접촉식 현상작동을 수행하기 위해서, 로울러(5)에 대한 로울러(6)의 선형속도비는 1 : 2로서 선택되었다. 그 결과, 로울러(5)상에는 토너가 1.4gm/㎠의 양만큼 얇은 다수의 층으로 7μc/g의 전하를 갖고서 부착되었다. 그밖의 조건들은 상기 설명된 실시예의 것들과 동일하다. 동일속도의 현상작동(Equispeed development)이 500Hz의 주파수를 갖춘 AC 1000V가 중첩되는 DC 700V 바이어스로서 실행되었다.

그 결과 얻어진 화상을 선명한 해상도를 얻었고, 실상(a solid image)에 대해서는 균일한 밀도 분포를 얻었다.

[예 12]

양으로 대전가능한 트녀와 OPC 드럼이 직접 접촉식 현상을 위해서 사용되었다. 현상로울러(5)는 체적저항 1×10⁴Ω㎝을 갖추고, 직경 50㎛ 내지 100㎛의 플루오릭 수지(fluoric resin)가 균일하게 분산된 전도성 고무로 구성되는 표면층을 갖추었다. 로울러(5)의 전도부와 유전부는 각각 로울러(5)의 전체 표면의 50%씩을 점유하였다. 토너 보급 로울러(6)와 대전로울러(60)는 각각 체적 저항이 대략 1×10⁶Ω㎝인 카본-함유 발포 폴리우레탄으로 이루어진 스폰지 로울러로서 구현되었다.

접촉식 현상작동을 실행하기 위해서, 로울러(5)에 대한 로울러(6)의 선형속도 비율이 1 : 1로서 선택되었다. 로울러(5)상에 부착된 토너는 0.8㎎/㎠으로 판명되었다. DC 바이어스가 현상용 바이어스로서 인가되었고, 동일속도의 현상작동이 수행되었다. 그 결과 얻어진 화상은 선명한 해상도를 갖추었고, 실상에 대해서는 균일한 밀도 분포를 얻었다.

요약하면, 본 발명은 미대전되고 역으로 대전되는 단일 성분계의 현상제 입자들이 현상영역에 도달하는것을 방지함으로서 배경오염과 낮은 해상도의 문제점을 해결하여 바람직한 품질의 화상을 제공하는 현상장치를 제공한다.

또한, 본 발명의 장치에서는, 환경에 민감한 부착량을 갖춘 미대전된 입자들은 화상 담체상에 적게 부착하고, 단지 충분히 대전된 토너 입자만이 화상 담체상에 충분한 양만큼 부착한다.

이러한 현상은, 균일한 밀도 분포(a uniform density distribution)를 갖춘 실상(a solid image)을 성공적으로 제공할 수 있다.

Claims (45)

1. 화상 담체상에 정전기적으로 형성된 잠상을 단일 성분계로 구성된 현상제에 의해서 현상시키도록 된 현상장치에 있어서, 표면상에 전하를 선택적으로 유지시켜 다수의 마이크로 필드를 형성함으로서 현상제를 운반하고 화상 담체에 현상제를 보급하도록 된 현상제 담체; 와, 현상제를 마찰대전시켜 현상제 담체상에 현상제를 부착시키는 현상제 보급수단; 을 포함하고, 상기 현상제 보급수단은 상기 현상제 담체의 표면을선택적으로 대전시켜 마이크로 필드를 형성시키는 대전수단, 사전에 결정된 전위가 인가되고, 현상제 담체의 표면에 마주하며, 상기 마이크로 필드를 유지시키기에 충분한 간격만큼 상기 표면으로부터 일정 간격 떨어지는 한편, 상기 현상제 담체의 표면을 향하여 마찰대전된 현상제상에 정전기력을 가해주는 마이크로필드 전자장을 주위에 형성하는 전극수단; 및 상기 마찰대전된 현상제를 전자장과 마이크로 필드가 형성된 현상제 담체의 표면으로 이송시키기 위한 이송수단을 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 현상제 담체의 표면상에는 미세 전도부와 미세 유전부가 분포됨을 특징으로 하는 현상장치.
3. 제2항에 있어서, 상기 현상제 담체는 금속 로울러의 표면을 너어링(knurling) 가공하여 사전에 결정된 요홈을 형성하고, 금속 로울러의 너어링 가공된 표면을 유전재료로 피복하며, 너어링 가공된 표면을 기계가공함에 의해서 생산됨을 특징으로 하는 현상장치.
4. 제2항에 있어서, 상기 현상제 담체는 전도부를 구성하는 전도성 부재와, 유전부를 구성하고 전도성 부재상에 분포되는 유전 입자를 포함하며, 상기 유전 입자들은 50㎛ 내지 500㎛의 입자 크기를 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
5. 제2항에 있어서, 상기 현상제 담체는 전도부를 구성하는 전도성 탄성 중합체(elastomer)와, 유전부를 구성하고, 전도성 탄성 중합체상에 분산된 유전 입자들을 포함함을 특징으로 하는 현상창치.
6. 제2항에 있어서, 상기 현상제 담체의 표면은 70등급(degrees) 내지 100등급의 경도(a hardness)를 갖추고, 상기 전도성 부재는 접지에 연결됨을 특징으로 하는 현상장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 이송수단은 이송수단이 현상제 담체의 표면과 접촉하는 위치에서 회전가능한 회전몸체를 포함하고, 상기 대전수단은 마찰에 의해서 사전에 결정된 극성으로 상기 유전부를 대전시킬 수 있는 재료로 이루어진 회전몸체의 표면부를 포함하며, 상기 전극수단은 전도성 재료로 이루어지고, 전위편차를 초래하는 사전에 결정된 전위로 유지되는 회전몸체의 표면에 형성된 다수개의 미소기공의 내측 외면(inner periphery)을 포함하여 전극수단이 전도부와 마주하는 경우, 그 사이에서 정전기력이 발생하도록 힘을 가해주는 전자장을 생성시킴을 특징으로 하는 현상장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 유전부와, 접지에 연결된 전도부는 현상제 담체의 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포됨을 특징으로 하는 현상장치.
9. 제8항에 있어서, 상기 이송수단은 이송수단이 현상제 담체의 표면에 접촉하는 위치에서 회전 가능한 회전몸체를 포함하고; 상기 대전수단은 마찰에 의하여 사전에 결정된 극성으로 유전부를 대전시킬 수 있는 재료로 이루어진 상기 회전몸체의 표면부를 포함하며; 상기 전극수단은 전도체 재료로 이루어지고 전위편차를 발생시키는 사전에 결정된 전위에서 유지되는 회전몸체의 표면상에 형성된 다수의 미소기공 내측 외면을 포함하여 전극수단이 전도부와 마주할때 전극수단과 전도부 사이에서 정전기력이 발생하도록 힘을 가하는 전자장을 생성시킴을 특징으로 하는 현상장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 전극수단을 구성하는 미소기공들은 적어도 유전부의 최대 피치에 2배 정도 큰직경을 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
11. 제9항에 있어서, 상기 유전부는 현상제 담체의 표면상에 불규칙적으로 분포된 유전 입자들을 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
12. 제11항에 있어서, 상기 미소기공은 적어도 유전 입자의 직경에 대하여 2배 정도 큰 직경을 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
13. 제11항에 있어서, 상기 미소기공은 적어도 유전 입자 사이의 평균거리에 대하여 2배 정도 큰 직경을 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
14. 제9항에 있어서, 상기 현상제 담체는 유전부가 상기 유전부와 전도부의 전체 면적에 대하여 30% 내지 50%를 점유하도록 구성됨을 특징으로 하는 현상장치.
15. 제9항에 있어서, 상기 현상제 담체는 모든 가능한 환경하에서 유전부에서 적어도 1×10¹²Ωcm의 전기저항과, 또는 전도부에서 1×10⁹Ωcm 이하의 전기저항을 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
16. 제9항에 있어서, 전도부를 구성하고 접지에 연결된 전도성 베이스의 일부분과, 유전부를 구성하는 유전재료의 일부분은 현상제 담체의 표면상에 노출하여 각각의 상기 유전부들이 50㎛ 내지 500㎛의 범위내에 존재하는 폭(a width) 또는 크기(a size)를 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
17. 제9항에 있어서, 전도부를 구성하는 전도성 베이스의 일부분과, 유전부를 구성하고 현상제 담체의 표면에 수직하는 방향으로 50㎛ 내지 200㎛의 깊이로 형성되는 미세 유전 몸체들의 일부분은 현상제 담체의 표면상의 함께 표출(appeal)됨을 특징으로 하는 현상장치.
18. 제9항에 있어서, 상기 현상제 담체는 현상제 크기의 50% 이하의 표면조도(RZ)를 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
19. 제1항에 있어서, 상기 대전수단은 사전에 결정된 마찰대전 특성을 갖고 스폰지 부재가 현상제 담체의 표면과 접촉하는 위치에서 현상제 담체의 표면 원주속도와는 다른 특별한 원주속도로서 회전가능한 스폰지 부재를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
20. 제19항에 있어서, 상기 전극수단은, 사전에 결정된 전압이 인가되고, 현상제 담체의 표면에 인접하는 위치에서 회전가능한 전도성 스폰지 부재를 포함하고, 상기 이송수단은 전도성 스폰지 부재와, 현상제 담체에 마주하는 위치에서 전도성 스폰지 부재의 표면에 접촉하는 긁음부재(a scrapher member)를 갖춤으로서,상기 위치를 향하여 토너를 제거시키면서 전도성의 스폰지와 유사한 부재상에 현상제를 대전시킴을 특징으로 하는 현상장치.
21. 제20항에 있어서, 일정전압이 상기 대전수단을 구성하는 부재로 인가되어 현상제 담체로부터 상기부재로 향하여 현상제를 전사시키기 위한 전위편차가 상기 부재와 현상제 담체 사이에 생성됨을 특징으로 하는 현상장치.
22. 제19항에 있어서, 상기 전극수단은 현상제 담체의 표면에 인접하고 사전에 결정된 전압이 인가되는 전도성 스크린 부재를 포함하고; 상기 이송수단은 전도성 스크린 부재와, 상기 전도성 스크린 부재에 접촉하는 위치에서 회전가능하고, 사전에 결정된 극성으로 현상제를 마찰대전시킬 수 있는 재료로 이루어지는 회전 브러쉬 부재를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
23. 제22항에 있어서, 상기 대전수단을 구성하는 부재에 일정 전압이 인가되어 현상제 담체로부터 상기부재로 현상제를 전사시키는데 필요한 전위편차가 상기 부재와 현상제 담체 사이에 생성됨을 특징으로 하는 현상장치.
24. 제1항에 있어서, 상기 대전수단은 현상제 담체의 표면에 접촉하여 고정되고, 사전에 결정된 마찰대전 특성을 갖는 블레이드 부재(a blade member)를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
25. 제24항에 있어서, 상기 전극수단은 사전에 결정된 전압이 인가되고, 현상제 담체의 표면과 인접하는 위치에서 회전가능한 전도성 스폰지 부재를 포함하고; 상기 이송수단은 전도성 스폰지 부재와 현상제 담체를 마주하는 위치에서 전도성 스폰지 부재의 표면과 접촉하는 긁음부재(a scrapher member)를 갖추어 상기 위치를 향하여 현상제를 제거시키면서 전도성의 스폰지 유사 부재에 현상제를 대전시킴을 특징으로 하는 현상장치.
26. 제25항에 있어서, 상기 대전수단을 구성하는 부재에 일정전압이 인가되어 현상제 담체로부터 상기부재를 향하여 현상제를 전사시키는 전위편차가 상기 부재와 현상제 담체 사이에 형성됨을 특징으로 하는 현상장치.
27. 제24항에 있어서, 상기 전극수단은 현상제 담체의 표면에 인접하고, 사전에 결정된 전압이 인가되는 전도성 스크린 부재를 포함하고; 상기 이송수단은 전도성 스크린 부재와, 상기 회전 브러쉬 부재가 전도성 스크린 부재에 접촉하는 위치에서 회전가능하며, 사전에 결정된 극성으로 현상제를 마찰대전시킬 수 있는 재료로 이루어지는 회전 브러쉬 부재를 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
28. 제27항에 있어서, 상기 대전수단을 구성하는 부재에 일정전압이 인가되어 현상제 담체로부터 상기 부재로 현상제를 전사시키기 위한 전위편차가 상기 부재와 현상제 담체 사이에 형성됨을 특징으로 하는 현상장치.
29. 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포되고, 접지에 연결된 미세 유전부와 전도부를 갖추어 표면상의 현상제를 이동시키고, 화상 담체에 마주하는 위치까지 현상제를 이송시키도록 된 현상제 담체; 상기 표면에 마찰접촉하여 현상제 담체의 표면상에 다수의 마이크로 필드를 형성시키는 대전부재; 상기 현상제 담체의 표면에 마주하고, 사전에 결정된 간격만큼 떨어져 위치되며 마이크로 필드가 형성되는 상기 표면으로 현상제를 보급하도록 된 현상제 보급부재; 및, 상기 현상제 보급부재상에 부착되는 현상제를 대전시키는 대전수단을 포함함을 특징으로 하는 현상장치.
30. 제29항에 있어서, 상기 간격은 100㎛ 내지 150㎛의 범위내에 존재함을 특징으로 하는 현상장치.
31. 단일 성분계로 구성되는 현상제에 의해서 정전 잠상(an electrostatic latent image)을 현상시키도록된 현상장치에 있어서, 표면상에 규칙적 또는 불규칙적으로 분포되고, 접지에 연결되는 미세 전도부와, 미세 유전부를 갖춘 현상제 담체; 현상제를 저장하는 저장수단; 상기 저장수단으로부터 현상제 담체의 표면으로 현상제를 이송시키도록 된 이송수단; 마찰에 의해서 현상제를 대전시키는 마찰대전수단; 상기 유전부에 사전에 결정된 전하를 부착시켜 현상제 담체의 표면상에 마이크로 필드틀 형성시키는 대전수단; 사전에 결정된 저항을 갖추고, 현상제 담체의 표면과 접촉하는 위치에서 회전 가능하며, 표면상에 다수개의 밋기공들이 형성되고, 미세기공의 깊이(depth)는 현상제 담체의 표면에 마주하는 순간에도 상기 마이크로 필드를 방해하지 않도록 된 회전몸체; 및, 상기 회전몸체와 전도부 사이에서 전위편차를 설정하여 상기 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면을 향한 정전기력을 마찰대전된 현상제상에 적용시키는 전자장을 형성하는 전원공급수단; 을 포함하고, 상기 전도부 및 회전몸체중의 하나는 반도전성(semiconductive)으로 이루어지며 전도부와 회전몸체중의 다른 하나는 전도성으로 이루어지는 한편, 상기 현상제는 고유 체적 저항을 갖추어 전원공급수단에 의해서 전자장이 생성됨에도 불구하고 발생하는 유전 차단 현상(dielectric breakdown)을 방지함을 특징으로 하는 현상장치.
32. 제31항에 있어서, 상기 전위편차는 200V보다 크지 않으며, 전도부와 회전몸체중의 어느 하나는 적어도 1×10⁶Ωcm 및 10⁹Ωcm 이하의 전기저항을 갖추며, 전도부와 회전몸체중의 나머지 하나는 1×10⁶Ωcm 또는 그 이하의 전기저항을 갖추는 한편, 상기 단일 성분계의 현상제는 적어도 1×10¹³Ωcm의 고유 체적저항을 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
33. 단일 성분계로 구성된 현상제에 의해서 정전 잠상을 현상시키도록 된 현상장치에 있어서, 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된 접지에 연결되는 미세 전도부와 미세 유전부들을 갖춘 현상제 담체; 현상제를 저장하는 저장수단; 상기 저장수단으로부터 현상제 담체의 표면에 현상제를 이동시키는 이송수단; 마찰에 의해서 현상제를 대전시키는 마찰대전수단, 유전부상에 사전에 결정된 전하를 부착시켜 현상제담체의 표면상에 마이크로 필드를 형성시키는 대전수단; 사전에 결정된 저항을 갖추고, 현상제 담체의 표면에 접촉하는 위치에서 회전가능하며, 표면에는 다수의 미소기공이 형성되는 한편, 그 깊이는 현상제 담체의 표면에 마주하는 때에도 상기 마이크로 필드를 방해하지 않도록 된 회전몸체; 및, 상기 회전몸체와 전도부사이에 전위편차를 설정하여 마찰대전된 현상제상에 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면으로 향하는 정전기력을 작용시키는 전자장을 생성시키는 전원공급수단; 을 포함하고, 적어도 상기 회전몸체의 표면은 마찰대전 순서(a frictional charging sequence)에 관하여 유전부와 현상제를 구성하는 재료 사이의 중간 재료로 이루어지고, 대전수단과 마찰대전수단은 상기 회전몸체의 표면에 의해서 구성됨을 특징으로 하는 현상장치.
34. 단일 성분계로 구성되는 현상제에 의해서 정전 잠상을 현상시키는 현상장치에 있어서, 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된 접지에 연결되는 미세 전도부와 미세 유전부들을 갖춘 현상제 담체; 현상제를 저장하는 저장수단; 상기 저장수단으로부터 현상제 담체의 표면에 현상제를 이동시키는 이송수단; 마찰에 의해서 현상제를 대전시키는 마찰대전수단; 유전부상에 사전에 결정된 전하를 부착시켜 현장제 담체의 표면에 마이크로 필드를 형성시키는 대전수단; 사전에 결정된 저항값을 갖고, 현상제 담체의 표면에 접촉하는 위치에서 회전 가능하며, 표면상에는 다수의 미소기공이 형성되는 한편, 그 깊이는 현상제 담체의 표면에 마주하는 때에도 마이크로 필드를 방해하지 않도록 된 회전몸체; 및, 상기 회전몸체와 전도부 사이에 전위편차를 설정하여 마찰대전된 현상제상에 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면을 향한 정전기력을 가해주는 전자장을 생성시키는 전원공급수단을 포함하고, 상기 대전수단가 마찰대전수단은 동일 극성의 전하를 부착함을 특징으로 하는 현상장치.
35. 단일 성분계로 구성되는 현상제에 의해서 정전 잠상을 현상시키는 현상장치에 있어서, 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된 접지에 연결되는 미세 전도부와 미세 유전부들을 갖춘 현상제 담체; 현상제를 저장하는 저장수단; 상기 저장수단으로부터 현상제 담체의 표면에 현상제를 이동시키기 위한 이송수단; 마찰에 의해서 현상제를 대전시키는 마찰대전수단; 유전부상에 사전에 결정된 전하를 부착시켜 현상제 담체의 표면에 마이크로 필드를 형성시키는 대전수단; 사전에 결정된 저항값을 갖추고, 현상제 담체의 표면에 접촉하는 위치에서 회전 가능하며, 표면에는 다수개의 미소기공이 형성되는 한편, 그 깊이는 현상제 담체의 표면에 마주하는 때에도 마이크로 필드를 방해하지 않도록 된 회전몸체; 및, 상기 회전몸체와 전도부 사이에 전위편차를 설정하며 마찰대전된 현상제상에 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면으로 향하는 정전기력을 작용시키는 전자장을 생성시키는 전원공급수단을 포함하고; 상기 전도부는 10⁶Ωcm 또는 그 이하의 체적 저항을 갖추며, 상기 대전수단과 마찰대전수단을 동일 극성의 전하를 부착시킴을 특징으로 하는 현상장치.
36. 단일 성분계로 이루어진 현상제에 의해서 정전 잠상을 현상시키도록 된 현상장치에 있어서, 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된 접지에 연결되는 미세 전도부와 미세 유전부를 갖춘 현상제 담체; 현상제를 저장하는 저장수단; 상기 저장수단으로부터 현상제 담체의 표면으로 현상제를 이동시키는 이송수단; 마찰에 의해 현상제를 대전시키는 마찰대전수단; 상기 유전부에 사전에 결정된 전하를 부착시켜 현상제 담체의 표면에 마이크로 필드를 형성하는 대전수단; 사전에 결정된 저항값을 갖고, 현상제 담체의 표면에 접촉하는 위치에서 회전 가능하며, 표면상이 다수개의 미소기공이 형성되는 한편, 그 깊이가 상기 현상제 담체의 표면에 마주하는 때에도 마이크로 필드를 방해하지 않도록 된 회전몸체; 및, 상기 회전몸제와 전도부 사이에서 전위편차를 설정하여 마찰로 대전된 현상제상에 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면으로 향하여 정전기력을 작용시키는 전자장을 생성하는 전원공급수단; 을 포함하고, 상기 전도부는 10⁶Ωcm 또는 그 이하의 체적 저항을 갖추며, 대전수단은 유전부와 전도부상에 상기 마찰대전수단이 현상제를 마찰대전시키는 극성에 대하여 반대 극성의 전하를 부착시킴을 특징으로 하는 현상장치.
37. 제36항에 있어서, 상기 전도부는 체적 저항이 적어도 10¹³Ωcm인 상기 유전부와 동일한 재료내에 카본(carbon) 또는 유사한 전도재료(conduction agent)를 혼합하여 얻어진 재료로 이루어짐으로서 체적 저항을 10⁸Ωcm 또는 그 이하로 낮춤을 특징으로 하는 현상장치.
38. 단일 성분계로 구성된 현상제에 의해서 정전 잠상을 현상하도록 된 현상장치에 있어서, 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된 접지에 연결되는 미세 전도부와 미세 유전부를 갖춘 현상제 담체; 현상제를 저장하는 저장수단; 상기 저장수단으로부터 현상제 담체의 표면으로 현상제를 이송시키는 이송수단; 마찰에 의해서 현상제를 대전시키는 마찰대전수단; 상기 유전부상에 사전에 결정된 전하를 부착하여 현상제 담체의 표면상에 마이크로 필드를 형성하는 대전수단; 사전에 결정된 저항값을 가지고, 현상제 담체의 표면에 접촉하는 위치에서 회전 가능하며, 표면내에 다수개의 미소기공이 형성되는 한편, 그 깊이는 현상제 담체의 표면에 마주하는 때에도 상기 마이크로 필드를 방해하지 않도록 된 회전몸제; 상기 회전몸체와 전도부 사이에 전위편차를 설정하여, 마찰대전된 현상제상에 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면으로 향하는 정전기력을 작용시키는 전자장을 생성시키는 전원공급수단을 포함하고, 상기 현상제는 10¹³Ωcm 이하의 체적 저항을 갖춤을 특징으로 하는 현상장치.
39. 단일 성분계의 현상제에 의해서 정전 잠상을 현상시키는 현상장치에 있어서, 표면상에 규칙적으로 또는 불규칙적으로 분포된 접지에 연결되는 미세 전도부와 미세 유전부를 갖춘 현상제 담체; 현상제를 저장하는 저장수단; 상기 저장수단으로부터 현상제 담체의 표면에 현상제를 이동시키는 이송수단; 마찰에 의해서 현상제를 대전시키는 마찰대전수단; 유전부상에 사전에 결정된 전하를 부착시켜 현상제 담체의 표면에 마이크로 필드를 형성하는 대전수단; 사전에 결정된 저항값을 갖고, 현상제 담체의 표면에 접하는 위치에서 회전 가능하며, 표면에는 다수의 미소기공이 형성되는 한편, 그 깊이는 현상제 담체의 표면에 마주하는 때에도 마이크로 필드를 방해하지 않도록 된 회전몸체; 및, 상기 회전몸체와 전도부 사이에서 전위편차를 설정하여 마찰대전된 현상제상에 회전몸체로부터 현상제 담체의 표면으로 향하는 정전기력을 작용시키도록 전자장을 생성시키는 전원공급수단; 을 포함하고, 상기 회전몸체는 이송수단으로서 사용됨을 특징으로 하는 현상장치.
40. 제39항에 있어서, 상기 회전몸체는 발포성 탄성 재료로 이루어진 표면층을 갖추고, 이는 시밀도(an apparent density)를 X라 하고, 경도(a hardness)와 셀수(a number of cells)의 곱(a product)을 Y라고 하는 경우, Y가 아래의 수식

    (40x-3Y+500)=0

    을 만족하고, X가 40 이상일 때의 수치보다 큰 수치(a value)를 갖는 것을 특징으로 하는 현상장치.
41. 제40항에 있어서, 상기 발포성 탄성 재료는 개시재료(a starting material)내에 전도성 재료를 분산시키고, 분산재를 발포시켜 생산됨을 특징으로 하는 현상장치.
42. 제39항에 있어서, 적어도 상기 회전몸체의 표면층은 발포성 탄성 재료로 이루어짐으로서 기공(pores)들이 상기 미소기공(micropores)들을 구성하는 표면층상에서 개방되고, 회전몸제의 표면층은 회전몸체가 현상제 담체에 접촉하는 위치에서 현상제 담체의 표면과 동일한 방향으로 이동함을 특징으로 하는 현상장치.
43. 제42항에 있어서, 상기 회전몸제는 현상제의 표면에 대하여 압압되어 회전몸제가 상기 표면에 0.3mm 내지 1.8mm만큼 맞물리고, 상기 회전몸체의 표면층은 현상제의 표면속도보다 0.5 내지 2.5배의 속도로서 이동함을 특징으로 하는 현상장치.
44. 제39항에 있어서, 상기 전위편차는 시간이 경과함에 따라 양(positive) 및 음(negative) 극성 사이에서 교류하는(alternating) 전위편차임을 특징으로 하는 현상장치.
45. 제39항에 있어서, 상기 현상제 담체로 현상작동을 위해서 Ac. 맥동(pulse) 또는 이와 유사한 주기적인 바이어스(periodic bias)를 인가시키도록 상기 현상제 담체상에 연결되는 단일 바이어스 생성장치(a sing le bias generator)를 추가로 포함하고, 상기 이송수단은 캐패시터(a capacitor) 또는 제너다이오드(a zener diode)를 통해서 현상제 담체에 연결되며, 주기적인 바이어스는 현상제 담체의 전위상에 현상제의 전하와 동일 극성의 DC 성분을 중첩시키고, 이송수단에 인가되는 현상용 바이어스와 동일한 위상을 갖춤으로서 생성됨을 특징으로 하는 현상장치.