KR960015101B1 - 화상형성장치 - Google Patents

Abstract

내용없음.

Description

화상형성장치

제1도는 통상의 대전(帶電) 롤러의 단면도.

제2도는 대전롤러의 특성을 결정하는데 사용되고 전자사진공정을 기초로한 시험장치의 개략 단면도.

제3도는 대전롤러에 인가된 DC전압과 감광체드럼의 대전위 사이의 관계를 나타내는 그래프.

제4도는 드럼이 작동하는 방향으로 측정시 대전위의 불규칙성을 나타내는 그래프.

제5도는 특정 전하의 불균일 패턴을 나타내는 도면.

제6도는 오존 농도를 비교한 그래프.

제7도는 시험용으로 제조한 3가지 종류의 롤러 특성을 대비한 대비표.

제8a-8e도는 본 발명의 바람직한 실시예를 나타내는 단면도.

제9도는 본 발명에 의한 화상형성장치의 개략도.

제10a-10c도는 본 발명의 종래기술보다 개량된 것을 나타내는 도면.

제11도는 대전롤러의 표면온도, 터미스터(thermistor)의 저항과 전원의 출력간의 관계를 나타내는 그래프.

제12, 13 및 14도는 본 발명에 의한 화상형성장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도.

제15도는 본 발명에 의한 3가지 종류의 대전롤러를 나타내는 개략단면도.

제16도는 에피클로로하이드린 고무의 두께의 균일한 대전 및 대전 특성간의 관계를 나타낸 표.

제17도는 여러가지 조건하에서 대전롤러의 대전특성을 나타내는 그래프.

제18도는 오존농도를 비교한 표.

제19a 및 19b도는 본 발명에 의한 화상형성장치의 다른 실시예를 나타내는 개략도.

제20a 및 20b도는 본 발명에 적용되는 특정 시험장치를 나타내는 개략도.

제21a 및 21b도는 본 발명에 의한 대전롤러의 여러가지 특성의 온도 의존도를 나타내는 그래프.

제22a 및 22b도는 본 발명에 의한 대전롤러의 여러가지 특성의 습도의존도를 나타내는 그래프.

제24, 24 및 25도는 각각 본 발명에 의한 화성형성장치의 또다른 실시예를 나타내는 개략도.

제26도는 대전롤러의 표면온도, 터미스터의 저항 및 롤러에 인가된 전압과의 관계를 나타내는 그래프.

제27도는 본 발명에 의한 다른 대전롤러를 나타내는 다른 실시예의 개략 단면도.

제28도는 본 발명에 의한 대전롤러를 갖는 화상형성장치를 예시한 개략도.

제29도는 여러조건하에서 대전롤러의 대전특성을 도시한 그래프.

제30도는 우레탄고무에 부가되는 과염소산 리튬염의 량과 전기 저항을 나타낸 표.

제31도는 본 발명에 따라 대전롤러에 적용가능한 특정 시험장치의 개략도.

제32a 및 32b도는 제31도 장치로써 수행한 시험결과를 나타낸 그래프.

제33도는 25℃온도 및 50%습도에서 측정시 본 발명에 의한 대전롤러의 I-Vs특성 및 Vs-Va특성을 나타낸 그래프.

제34도는 통상의 대전롤러가 사용되는 방법을 도시한 개략도.

제35도는 화상형성장치의 장착된 통상의 대전장치를 나타내는 개략도.

제36도는 여러조건하에서 관찰된 대전롤러에 인가된 전압과 감광체 드럼의 대전위 사이의 관계를 나타내는 그래프이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

100 : 대전롤러 908 : CPU

101 : 코어(Core) 909 : 크리닝 멤버

102 : 탄성층 912 : 배기팬

103 : 표면층 1902 : 전사롤러

208 : 오존모니터 2301 : 대전롤러

209 : 전위계 2401 : 대전롤러

902 : 대전롤러 2501 : 대전롤러

907 : 터미스터 2302 : 견로방지히터

2402 : 크리닝 멤버 2502 : DC전원

본 발명은 복사기, 프린터, 팩시밀리등과 같은 화상형성장치에 관한 것이며, 보다 상세히는 화상형성동안 감광요소나 화상 담체표면을 균일하게 대전시키기 위해 대전롤러를 사용하는 형태의 화상형성장치에 관한 것이다.

상기 형태의 화상형성장치에는 감광체 요소표면을 균일하게 대전시키기 위한 대전수단으로써 코로나 방전기(Corona discharger)를 사용하는 것이 통례였다. 코로나 방전기는 감광체요소의 표면을 일정 전위까지 균일하게 효과적으로 대전시킨다. 그러나 문제는 이 코로나방전기가 고압전원을 필요로 하고 방전도중 오존을 발생한다는 것이다. 다량 발생된 오존은 환경을 오염시킬뿐만 아니라 감광체드럼요소와 대전멤버의 열화를 유발하는 것이다.

이같은 견지에서 코로나 방전기 대신 대전롤러를 사용하는 대전장치가 제안되어 있다. 이 대전장치는 감광체드럼과 연결구동되는 대전롤러를 갖는다. 이 대전롤러는 금속코어를 갖는다. 전원으로부터 대전롤러의 코어로 전압이 인가되면, 대전롤러는 금속표면을 대전시킨다. 이 대전롤러로써 요구되는 전압을 낮추고 이에 따라 대전으로 인해 발생되는 오존의 량을 줄일 수도 있는 것이다.

뿐만 아니라 대전롤러는 코로나 와이어상에 먼지입자가 정전기적으로 침적하는 것을 막고 고압전원의 필요성을 제거하는 것이다. 그러나 이같은 형태의 대전기가 갖는 문제점은 대전분포가 불균일할 뿐만 아니라 대전위가 환경에 극도로 민감하다는 것이다. 사실상 이같은 대전기는 대전분포의 균일성 측면에서는 코로나 방전기를 사용하는 타입의 대전기보다 좋지 못한 것이다.

실제로 본 발명자들은 대전롤러를 갖는 레이저 프린터로써 이른 겨울아침에 복사한 화상의 배경에서 얼룩을 발견하였다. 이는 추측컨데 밤사이에 저온으로 방치된 대전롤러가 전기저항이 증가되어 감광체드럼의 대전전위가 정상적인 온도 및 습도와 비교시 약 200V 떨어져서 역현상이 일어난 것으로 생각된다.

일본특허 공개번호 149668/1988(이하, '문헌 1'이라 한다)에 의하면 DC전압인가의 경우에 있어서 대전 개시 전압(V_TH)의 2배 이상되는 피크-피크 전압을 갖는 AC전압을 중첩시켰을때 대전균일성이 현저하게 개선된다고 되어 있다.

일본특허 공개번호 132356/1981(이하 '문헌 2'라 한다)은 대전롤러가 주위 조건에 민감한 것을 감소시키기 위하여 일정 전류전원으로부터 전압을 대전롤러에 인가시키는 것을 개시하고 있다.

일본특허 공개번호 156476/1990(이하, '문헌 3'이라 한다)은 주위 환경에 관계없이 안정된 대전을 확보하기 위해 AC-중첩된 DC전압을 대전롤러에 인가시키는 배열을 개시하고 있다.

또한 일본특허 공개 288174/1990(이하 '문헌 4'라 한다)는 롤러가 주위환경에 영향을 받는것을 없애기 위하여 대전롤러를 가열하는 수단을 개시하고 있다.

그러나 상기 문헌 1에 의하면 DC전압에 AC전압을 중첩시키기 위하여 DC전원뿐만 아니라 AC전원도 필요로 함으로 설비단가가 높아지는 결점이 있으며, 더욱이 많은 AC전류가 감광체요소의 대전전위에 기여하지 않아 낭비되는 문제도 있는 것이다. 이는 장치의 가동비용을 증가시킬뿐만 아니라 다량의 오존을 발생하여 앞서 언급된 중요한 문제점을 야기하는 것이다.

상기 문헌 4에 있어서는 전류가 일정하여 대전롤러의 전기저항성에 관계없이 감광체 요소의 대전전위를 일정하게 유지할 수는 있으나, 주위조건 특히 습도가 변화함에 따라 누설 전류변화는 무시할 수 없는 것이다.

문헌 3에 의하면 불균일한 대전은 감소시킬 수 있으나 AC전원 때문에 설비비용이 증가되며, 문헌 4는 가열수단이 전체 대전롤러를 가열하기 때문에 장치의 규모 및 단가가 증가되는 문제점이 있는 것이다.

따라서, 본 발명의 목적은 장치자체의 가격 및 전원에 관한 비용을 절감시킬 수 있고, 오존 발생을 감소시킴으로써 대전멤버와 감광체요소가 열화되는 것을 막고 환경오염을 막을 수 있는 화상형성장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 구조가 간단할 뿐만 아니라 주위 환경의 변화에 관계없이 항상 명확한 화상을 제공할 수 있는 화상형성장치를 제공하는 것이다.

본 발명에 의하면 최소 하나의 탄성층 및 그 탄성층 표면을 덮는 표면층을 갖는 대전롤러에서, 그 표면층이 상기 탄성층을 이루는 물질을 함유한다. 또한 본 발명에 의하면 최소 하나의 탄성층과 그 탄성층 표면을 덮는 표면층을 갖는 대전롤러를 가지는 화상형성장치에 있어서, 상기 표면층은 각각 특정 혼합비로 된 고무와 수지로된 복수의 용액을 제조하고, 그 용액을 탄성층에 차례로 적용함으로써 제조된다.

또한, 본 발명에 의한 화상형성장치는 감광체드럼, 감광체드럼과 접촉하고 그 감광체드럼에 의해 회전되는 대전롤러, 대전롤러에 의해 대전된 감광체드럼 표면을 로광(露光)시키는 로광부, 상기 로광부에 의해 감광체 드럼상에 정전기적으로 형성된 정전 잠상을 형상하는 현상부, 대전롤러 주위의 온도를 검출하는 온도센서, 및 상기 온도센서로 검출된 온도를 근거로 상기 대전롤러에 인가되는 전압과 현상수단에 인가되는 현상바이어스 전압중 최소 하나를 제어하는 제어기를 포함한다. 더욱이, 본 발명에 의하면, 감광체드럼과 접촉하여 회전하게 되어 있는 대전롤러에 전압을 인가함으로써 감광체드럼의 표면을 균일하게 대전시키기 위한 대전기구를 가지는 화상형성장치에 있어서, 상기 대전롤러 주위온도를 검출하는 터미스터가 대전롤러에 DC전압을 인가하는 DC전원회로에 설치된다.

이하, 본 발명을 첨부도면에 따라 상세히 설명한다.

제34도에 도시된 대전장치는 감광체드럼 3401과 접촉구동되는 대전롤러 3400을 갖는다. 대전롤러 3400은 금속코어 3402를 갖는다. 전원 3403으로부터 전압이 대전롤러 3400의 코어 3402로 인가됨에 따라 롤러 3400은 드럼 3401의 표면을 대전시킨다. 대전롤러 3400으로써 전원 3403의 필요한 전압을 낮추고 대전에 기인된 오존량을 줄일수가 있는 것이다. 또한 대전롤러 3400은 먼지입자가 코로나와이어에 정전기적으로 침착되는 것을 방지하고 고압전원의 필요성을 제거한다. 그러나 이같은 형태의 대전기가 갖는 문제점은 대전분포가 불균일하게 되기 쉽고 대전전위가 주위조건에 극심하게 영향을 받는다는 것이다.

사실상 이같은 대전기는 대전분포의 불균일성의 측면에서 코로나 방전기를 사용하는 형태의 대전기보다 훨씬 열등한 것이다. 제35도는 대전롤러를 사용하는 다른 형태의 통상의 대전기구를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 감광체드럼 3501은 금속드럼 3501a와 그 드럼 3501을 덮는 감광체층 3501b로 이루어져 있다. 대전롤러 3502는 금속코어 3502a, 도전성 고무층 3502b, 및 롤러 3502의 표면을 이루는 저항층 3502a로 이루어져 있다.

도시된 바와 같이 드럼 3501이 시계진행방향으로 회전됨에 따라 대전롤러 3502는 드럼 3501에 의해 시계진행방향과 반대방향으로 회전한다. 드럼 3501과 대전롤러 3502 사이에는 DC전원 3503이 연결되어 있다. 드럼 3501 주위에는 전위계 3504가 근접되게 설치되어 전하전위를 측정한다.

3가지 다른 종류의 환경, 예를 들어 온도가 30℃이고 습도가 90%인 고온다습한 환경, 온도가 25℃이고 습도가 52%인 정상 환경, 그리고 온도가 10℃이고 습도가 15%인 저온조건 환경을 가상해보자.

이들은 각각의 환경에서 인가된 전압 Va(-kV)와 대전전위Vs(-kV)는 제36도에 도시된 바와 같이 서로 관련이 있다. 고압전원 3503에 일정 DC전원이 설정되고 전하전압 Vs가 -800V, 되게 설정된다면 전압 Va는 제36도는 나타난 바와 같이 -1.5kV이다. 주위환경이 고온다습으로 변화됨에 따라, 대전전위 Vs는 -900V로 되고; 주위환경이 저온건조로 변화되면 대전전위 Vs는 -600V로 변화한다. 여기서 대전전위는 300V범위에 걸쳐 변화하여 실제 사용이 여러가지 문제점으로 야기하는 것이다. 이 문제점을 해결하기 위하여 몇가지 방법이 제안되었으나 그 어느것도 만족스럽지 못하였다.

이하, 본 발명에 대하여 자세히 설명한다.

제1도는 통상의 대전롤러 100의 구조를 나타낸다. 대전롤러 100은 8φ 금속코어 101, 코어 101을 덮고 두께가 약 4mm이며 탄소-분산된 실리콘 고무로 이루어진 도전성 탄성층 102(10³Ω·cm), 및 탄성층 102를 덮고 나이론으로 이루어진 50㎛두께의 표면층 103을 갖는다.

제2도는 제1도 대전롤러의 대전특성 및 대전분포 균일성을 시험하는데 사용되는 화상형성장치를 나타낸다.

도시된 바와 같이, 이 장치는 감광체드럼 201과 그 드럼 201과 접촉되어 있는 대전롤러 100을 갖는다. 현상부 202는 대전롤러 100으로 대전된 드럼 201상에 형성된 정전잠상을 토너로써 현상한다. 전사차저(transfer charger) 203은 그결과 얻은 토너상을 드럼 201로부터 복사지 혹은 기타 기록매체에 전사시킨다. 분리차저 204는 전사후 용지를 드럼 201로부터 분리하도록 용지를 배출한다. 크리닝 브레이드(cleaning blade) 205는 전사후 드럼 201상에 잔류하는 토너를 제거한다. 방전램프 206은 전사후 드럼 201상에 여전히 존재하는 전하를 비산시킨다. 전원 207은 방전롤러 100에 전압을 인가한다. 현상부 202는 현상슬리브 202a를 가지며 이는 토너를 드럼 201로 이송한다. 드럼 201상에 침착되는 토너량을 조절하기 위해 현상슬리브 202a에는 바이어스 전압이 인가된다. 부호 208은 대전롤러 100의 동작에 기인하는 오존을 감시하는 오존모니터이며, 209는 현상부 202 바로앞에서 드럼 201의 중심을 향하고 있는 전위계이다.

조작시, 드럼 201은 도시되지 않은 구동라인에 의해 νmm/sec의 선속도로 회전한다. 대전롤러 100은 전원 207로부터 전압이 인가됨에 따라 드럼 201표면을 -극성으로 대전시킨다. 대전된 드럼 201표면이 로광됨에 따라 드럼 201상의 전하는 광도(光度)에 따라 선택적으로 지워진다(비산된다). 그결과 드럼 201상에는 잠상이 정전기적으로 형성된다. 현상부 202는 역현상으로 잠상을 현상하여 정전잠상을 토너상으로 변환시킨다. 전사차저 203은 토너상을 드럼 201로부터 이송수단을 통해 공급된 용지에 전사시킨다. 분리차저 204는 이 토너상을 갖는 용지를 드럼 201로부터 분리한다. 화상전사후 드럼 201상에 남아있는 토너와 전하들은 크리닝 브레이드 205 및 방전램프에 의해 각각 제거된다. 이것이 하나의 화상형상 사이클의 끝이다.

제3도 및 제4도는 전위계 209에 의해 측정한 대전특성 및 전하분포의 균일성을 각각 나타낸다. 즉, 제3도는 대전롤러 100에 인가된 DC전압 Va(-kV)과 드럼 201상에 침적된 대전위 Vs(-V)사이의 관계를 나타낸다.

제4도는 드럼 201이 움직이는 방향으로 전위계 209로써 측정한 드럼 201에서의 대전위 Vs의 불균일성을 나타낸다. 도시된 바와 같이 I : DC(-1200V)와 II : DC+ AC(DC : -600V, AC : V_p-p=2.0kV/f=1.0kHz)가 대전롤러 100에 인가된다. 대전위 Vs의 불균일성의 범위는 상기 조건 I에서는 │Vs_(MAX)-Vs_(MIN)│=80V이며, 조건 II에서는 약 10V이다.

대전위 Vs(약 -600V)와 관련하여 반전효과가 현상용 바이어스전압(-550V,-600V,-650V)의 영향을 받았다고 하자. 그러면 제5도에 도시된 바와 같이 대전전위 Vs가 바이어스 전압 V_B보다 낮은 부위에서 토너가 침착하고, 즉, 전하분포가 전체 대전된 부위에 걸쳐 불균일하다. 그결과, 상기 조건 I에서, 대전롤러 100의 주기에서 배경이 오염된다. 이는 롤러층의 불균일한 전기특성으로 인한 전하분포의 불균일성인 것으로 판단된다.

한편 조건 II에서는 토너가 전영역에 걸쳐 가볍게 침착되며, 즉 전하 분포의 불균일성이 눈에 띄지않는 것이다. 제6도는 조건 I 및 II에서 대전롤러 100과 드럼 201이 접촉하는 부위의 출구측에 오존 모니터 208의 입구를 위치시켜 측정한 오존(O₃) 농도(ppm)이다. 제6도에 나타낸 바와 같이 AC전류는 오존발생을 증가시킨다. 이는 다시 말해서 대전롤러 100에 DC전압만 인가되면, 즉 AC전압에 중첩되지 않는다면 오존은 감소될 수 있다는 것을 말해준다.

대전롤러 100에 DC전압이 인가되었을때 야기되는 대전의 불균일성에 관하여 보다 더 연구한 결과 이는 도전성 탄성층 102가 탄소 및 실리콘 고무분산으로 구성된다는 사실 때문이라는 것을 밝혔다. 이는 도전성 탄성층 102가 에피클로로하이드린(epichlorohydrin) 고무로 만들어진 대전롤러(나이론/에피클로로 하이드린 고무)를 사용했을때 발견되었다. 보다 상세히는, 이 불균일성은 층 102의 불균일한 전기 특성에서 발생되며, 층 102의 불균일한 전기 특성을 탄소와 실리콘 고무의 불완전한 분산의 결과인 것이다. 이같은 분산은 분석적이지 않는 에피클로로하이드린 고무로 대체했을때 불균일성은 제거된다.

대전롤러 100의 나이론 표면층 103은 환경에 아주 민감하다. 이같은 점을 개선시키기 위해, 제7도에 도시된 바와 같이, 본 발명자는 특정 물질로 된 대전 롤러 100(a), (b) 및 (c)를 제조한후 이들 각각에 대한 대전특성 및 대전균일성을 평가하였다.

제7도에 나타난 바와 같이, DC전압만으로 균일한 대전분포를 얻기위하여는 대전롤러 100의 탄성층(2mm~20mm두께)은 전기적으로 균일해야 한다.

이점에 있어서, 비분산적이고 저저항성 고무(에피클로로하이드린 고무)로된 단일층(롤러(a), 제7도)이 최적이라고 하더라도, 여기서 얻을 수 있는 표면배열은 바람직하지 않고 전하분포의 균일성을 저하시킨다. 표면배열을 개선시키기 위하여 제7도에 도시된 롤러(b)에는 30㎛두께의 수지 표면층이 제공된다. 그러나 이경우 불소수지로된 표면층이 높은 저항성을 갖기 때문에 대전특성 및 대전균일성을 저하시키다. 대전특성에 영향을 주지 않고 표면 배열을 개선시키기 위하여, 10㎛~100㎛두께의 표면층을 저저항성 고무 및 수지 분산물로 형성할 수 있으며, 이 역시 탄성층을 갖는 것이다. 제7도의 롤러가 이같은 표면층을 갖는 것이다.

보다 바람직하게는, 이 표면층의 수지농도는 표면을 향해 점차 증가되어야 하며 반면 고무농도는 탄성층을 향해 점차 증가되어야 한다. 각각이 수지와 고무의 특정 혼합비를 갖는 용액이 차례로 적용되면 이같은 표면층이 형성될 수 있다. 탄성층으로는 에피클로로하이드린 고무, 니트릴고무, 우레탄고무, 아크릴고무 혹은 클로로프레탄고무를 사용할 수 있다. 표면층에 관하여는 불소수지, 실리콘수지 혹은 이와 유사한 수지들이 가장 바람직하다.

상기한 바와 같이, DC전압만으로 균일한 전하분포를 얻도록 배열된 본 발명의 대전롤러와 균일한 전하분포를 얻기위해 AC전압에 의존하는 통상의 대전롤러는 대전특성(R,C)와 층구조에 있어서 전혀 다른 것이다. 특히, 통상의 대전롤러는 도전성 탄성층(탄소 분산된 고무)와 표면(저항)층을 가지며, 이같은 타입의 롤러에서는 표면층이 커패시터역활을 하므로 정전용량 C가 크고 이는 균일한 전하분포에 큰 역활을 한다. 반면, 본 발명의 대전롤러는 레지스터 역활을 하므로(정전용량 C가 적다), AC가 DC에 중첩되더라도 대전 균일성은 크게 대전 균일성은 크게 개선되지 않을 것이다.

이하, 본 발명은 실시예에 따라 상세히 설명한다.

[실시예 1]

제8a도에 도시된 바와 같이 실시예 1에서는, 대전롤러 100의 탄성층 102는 롤러 외경이 12φ가 되도록 6φ 코어에 에피클로로하이드린 고무를 가하여 성형한다. 탄성층 102의 전기저항은 3×10⁸Ω·cm이다. 에피클로로하이드린 고무 용액(고형분 2.5wt%) 100부와 용제에 용해성인 불소수지용액(고형분 10.8wt%) 40부를 탄성층 102에 적용하여 건조시 30㎛의 두께를 갖는 필름 혹은 표면층을 형성한다. 표면층 103의 전기저항은 3×10¹⁰Ω·cm이다. 대전롤러 100의 대전특성은 Va(DC)-1200V에 대하여 Vs=-580V, 대전위 Vs의 불균일성 범위는 12V이며, 균일한 대전분포를 이룬다.

[실시예 2]

제8b도에 도시된 바와 같이, 롤러외경이 16φ가 되게 8φ 코어 101상에 니트릴 고무(NBR)를 성형하여 탄성층 102를 형성하였다. 탄성층 102는 8×10⁶Ω·cm의 전기저항을 갖는다. 니트릴 고무용액(고형분 2.5wt%) 100부 및 용제에 가용성인 불소수지 용액(고형분 10.8wt%) 40부를 상기 탄성층 102에 적용하여 건조시 50㎛두께가 되는 필름 혹은 표면층 103을 형성하였다. 표면층 103의 전기저항은 8×10¹⁰Ω·cm이다. 대전롤러 100의 대전특성은 Va(DC) -1200V에 대하여 Vs=-570V이며, 15V범위의 대전위 Vs불균일성을 갖고 제1실시예의 것과 같이 균일한 대전분포를 나타낸다.

[실시예 3]

제8c도에 도시된 바와 같이, 롤러 외경이 16φ가 되게 8φ 코어 101에 에피클로로하이드린을 성형하여 탄성층 102를 형성하였다. 에피클로로하이드린 고무용액(고형분 2.5wt%)와 용제에 가용성인 불소수지 용액(고형분 10.8wt%)를 혼합하여 그 혼합비를 변경하면서 탄성층 102에 적용하며, 건조시 각각이 30㎛두께를 갖는 2개의 필름을 형성하였다. 즉, 에피클로로하이드린 고무용액 100부와 불소수지 용액 20부로 된 혼합물(전기저항 2×10⁸Ω·cm)을 먼저 적용한후, 에피클로로하이드린 고무용액 100부와, 불소수지 60부로된 혼합물(전기저항 2×10¹¹Ω·cm)를 적용하였다. 불소수지 농도가 큰 관계로 대전롤러 100은 평탄한 표면을 가졌으며, 대전특성은 Va(DC) -1200V에 대하여 Vs-580V였고 대전위 Vs불균일성은 100V범위이며 균일한 대전분포를 가진다.

[실시예 4]

제8d도에 도시된 바와 같이 롤러 외경이 12φ가 되게 우레탄 고무를 6φ 금속코어 101에 성형하여 탄성층 102를 형성하였다. 탄성층 102의 전기저항값은 8×10⁹Ω·cm이다. 우레탄고무 용액 100부(고형분 25.wt%), 용제에 가용성인 실리콘 수지 용액 50부(고형분 7.5wt%), 및 탄소 2부를 탄성체 102에 가하여 건조시 40φ㎛두께가 되는 필름 혹은 표면층 103을 형성하였다. 표면층 103의 전기저항값은 2×10⁹Ω·cm이다. 대전롤러의 대전특성은 Va(DC) 1200V에 대하여 Vs-560V이며, 18V범위의 대전위 Vs불균일성을 갖고 균일한 대전분포를 나타낸다.

[실시예 5]

제8e도에 도시한 바와 같이, 이 실시예는 우레탄 고무대신 클로로프로렌고무를 사용하여 표면층 103의 두께를 60㎛로 한것을 제외하고는 실시예 4와 동일한 것이다. 대전롤러 100의 대전특성은 Va(DC) -1200V에 대하여 Vs=-590V이며, 대전위 Vs의 불균일성은 15V범위이고 균일한 대전분포를 나타낸다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 의한 대전롤러는 표면층이 극성합성고무와 비-접착성 수지의 혼합물로 구성됨으로써 대전특성을 열화시키지 않고 평활한 표면을 갖는 것이다. 표면층의 표면을 향해 수지농도가 점차적으로 증가되기 때문에 표면 배열이 바람직하고 롤러의 내구성도 증진된다. 더욱이 이 합성수지(비분산성)의 전기저항성이 10⁶Ω·cm~10¹⁰Ω·cm이고 비분산성이기 때문에, 표면층이 감광체의 핀홀 부위와 접촉하더라도 통전파괴(electnc breakdown)을 야기하지 않는 것이다.

[실시예 6]

제9도는 본 발명의 실시예 6이 적용되는 레이저 프린터 혹은 이와 유사한 화상형성장치를 나타낸 것이다.

도시된 바와 같이, 이 화상형성장치는 예를 들어 직경이 60mm인 감광체드럼 901 및 직경 15mm이고 상기 드럼 901과 접촉회전하는 대전롤러 902를 갖는다. 대전롤러 902에는 고압전원 903'가 연결되어 있다. 대전롤러 902는 예컨대 직경 10mm인 금속코어 902a, 두께 5mm인 도전성 고무층 902b, 그리고 두께 50㎛인 표면저항층 902a로 되어 있다. 반전 현상을 위한 현상유니트 905는 레이저빔 L에 의해 드럼 901상에 형성된 정전잠상에 건식토너를 부착시킨다. 이 현상유니트 905에는 바이어스 전압 Vb가 전원 906으로부터 인가된다. 바이어스 전원 906과 고압 전원 903'는 대전롤러 902주위의 온도에 감응하는 터미스터 907에 의해, CPU(중앙처리장치) 908을 거쳐 최소하나가 제어된다.

실험에 의하면, 드럼 901의 표면 선속도 ν가 120mm/sec이고, 터미스터 907로 측정시 대전롤러 902 주위온도 T가 25℃이며, 대전롤러 902에 인가된 전압이 -1.54kV이며, 드럼 901에 대한 대전전압 Vs가 -800V이고 현상바이어스 전압 Vb가 -600V인 경우 바람직한 화상이 얻어진다.

예를 들어 겨울의 이른아침 T=10℃이고 전원 903' 및 906 어느것도 CPU 908에 의해 제어되지 않는 통상의 조건하에서, 제10도에 도시된 바와 같이 Vs는 590V로 측정되었으며 배경이 오염되었다. T=10℃인 것으로 터미스터가 검출되고 CPU 908에 인가되었다고 하면 제10b도에 도시한 바와 같이 바이어스 전압 V'b가 -500V로 제어될때, 혹은 대전롤러 902에 대한 전압 V'a가 제10c도에 도시된 바와 같이 -1.6kV(V's=-650V)로 제어될때, 배경이 오염되지 않은 양호한 향상이 얻어졌다. 제11도는 터미스터 907을 현상 바이어스 전압 Vb용 DC전원 회로 및 대전롤러인가 전압 Va용 DC전원회로에 사용한 경우의 대전롤러 902의 표면온도 T와, 터미스터 907의 저항 R과 DC전원출력 Vb, Va와의 관계를 나타낸 T-R-Va특성을 나타낸 것이다.

[실시예 7]

현상 유니트 905, 제9도에 인가하는 바이어스 전압 Vb가 제11도의 T-R-Vb특성에 맞게 제어되는 실시예를 보여준다.

도시된 바와 같이, 대전롤러 902주변에 배설된 터미스터 907이 주위 환경에 관계없이 적절한 바이어스 전압 Vb를 적용하도록 바이어스 DC전원 906내에 설치되어 있다. 이는 배경이 오염되지 않고 필요한 화상을 얻는데는 성공적이다. T=16℃, R=14 kΩ, Vb=-560V이고, 이조건에서 Vs=-740V일때 바람직한 화상을 얻을 수 있다.

[실시예 8]

제13도는 실시예 8을 나타내고 있으며, 여기서 대전롤러 902, 제9도에 대한 전압 Va는 제11도의 T-R-Va 특성에 따라 제어된다.

대전롤러 902 주변에 설치된 터미스터 907이 DC 전원회로 903'에 연결되어 주위 여건에 관계없이 최적 전압 Va를 출력하게 되었다.

드럼 901에 대한 대전전압 Vs는 항상 일정하게 유지된다.

이 실시예에서는, 크리닝 멤버 909가 대전롤러 902에 접촉되어 롤러 902 표면을 세척한다. 동시에 클리닝 멤버 909는 주위온도가 낮더라도 마찰에 의해 대전롤러 902의 표면온도를 급속히 상승시키는 역활을 함으로 대전특성을 증진시킨다.

실제로 온도 T가 12℃일때 R=1.65kΩ, Va=-16.5kV에서 Vs=-760V였고 Vb=-600V로 일정하게 유지된채 양호한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 9]

지금까지 기술된 실시예들에 의하면 주위온도가 낮을때라도 아주 짧은 주기내에 양호한 화상을 얻을 수 있는 반면, 제14도에 의한 실시예 9는 대기시간을 더 줄일 수 있는 것이다.

제14도에 도시된 바와같이, 화상 형성장치는 화성전사수단 910, 가열롤러를 이용한 정착 유니트 911, 배기팬(exhaust fan) 912, 및 감광체 드럼 901에 부착된 드럼 크리닝 수단 913, 대전롤러 902 및 현상 유니트 905를 갖는다.

이 실시예에서는, 대전롤러 902의 도전성 고무층 902b내에 탄소가 분산되거나 혹은 롤러 902의 표면 저항층 902a에 소량을 탄소를 첨가시킨다. 이는 대전롤러 902의 표면을 흑색화하여 방사열의 흡수를 양호하게 하고 있다. 이 장치를 사용하기 전에, 드럼 901과 대전롤러 902를 공회전시키고 배기팬 912를 역방향으로 회전시킴과 동시에 정착 유니트 911의 히터를 가동한다. 그러면 정착 유니트 911에서 발생된 열이 대전롤러 902로 가서 롤러 902의 표면온도를 상승시킨다. 대전롤러 902의 온도가 터미스터 907가 검출하여 소정온도에 달함에 따라, 배기 팬 912는 배기 방향으로 회전한다. 이 조건에서, 화상형성장치가 화성형상조작을 시작한다.

이같이 함으로써, 화상형성장치가 장시간 저온으로 유지되고 있었다 하더라도 아주 짧은 시간내에 대전롤러 902의 표면온도를 상승시킬 수가 있으며, 이에 따라 배경이 오염되지 않은 화상을 만들 수가 있는 것이다. 필요하다면, 제7 및 제8실시예에 관련하여 기술된 바이어스 제어수단 및/혹은 대전롤러 전압 제어 수단을 본 실시예에 사용하여 대기시간을 더욱 단축시킬 수도 있다.

이하(도전성 탄성층을 덮는 수지층을 갖는) 통상의 대전롤러에 DC전압이 인가될때 야기되는 대전분포의 불균일에 대하여 기술한다. 이 대전불균일은 도전성 탄성층이 탄소와 실리콘고무의 분산계일때 야기된다. 이는 도전성 탄성층을 에피클로로하이드린고무로 제조한 대전롤러(에피클로로하이드린고무 탄성층에 수지를 오버코팅)를 사용할때 발견되었다.

즉, 종래의 대전롤러의 대전 불균일성을 탄소/실리콘고무의 분산불량에 의한 도전성 탄성층의 전기적 불균일에 의한 것이며, 비분산계의 에피클로로하이드린고무를 사용함으로써 이 대전불균일은 해소되는 것이다.

제15도는 DC 전압만이 인가될때, 즉, DC 전압에 AC 전압을 중첩시키지 않을때, 균일한 대전분포를 이룰 수 있는 3가지 대전롤러를 보여준다.

즉, 롤러 A는 에피클로로하이드린고무의 단층(1~5mm두께)이며, 롤러 B는 에피클로로하이드린고무 탄성층(1mm~5mm 두께)와 불소수지 표면층(1㎛~10㎛ 두께)로 구성된다.

마찬가지로 롤러 C에 에피클로로하이드린고무층(1mm~5mm 두께) 및 불소수지 및 에피클로로하이드린 분산층(10~100㎛)으로 구성되어 있다. 필요하면 에피클로로하이드린고무의 단층(1~5mm 두께)에서, 불소수지를 에피클로로하이드린고무의 단층 표면부분에 집중적으로 혼합하도록 구성할 수도 있다.

에피클로로하이드린고무층의 두께는 1~5mm 되게하며, 그 이유는 두께가 1m m 보다 적은 경우는 탄성체로서의 기능이 불충분하며 두께가 5mm 이상의 경우는 전기저항이 높게 되거나, 혹은 가열기로 가열시 열전도성이 떨어지는(즉, 저항이 감소된되) 문제점이 있다. 제16도는 에피클로로하이드린고무층의 두께(1~5mm)에 관한 실험결과를 나타낸다.

[실시예 10]

8φ 금속코어 1501상에 롤러 외경이 14φ가 되도록 에피클로로하이드린고무의 탄성층(3mm 두께)를 성형하였다. 에피클로로하이드린고무용액(고형분 2.5wt%) 100부와 용제가용성 불소수지용액(고형분 10.8wt%) 40부를 건조후 필름 두께가 30㎛ 되도록 탄성층상에 도표한다. 그 결과물인 대전롤러(제15도, 롤러 C)의 대전특성은 Va=-1400V에 대하여 Vs=-720V이며 대전위의 불균일의 범위는 10V 범위이고 균일한 대전분포를 갖는다.

종래장치에서와 같이 대전롤러에 DC+AC를 인가한 경우는, 감광체에 잠상 전위가 잔류하더라도, 혹은 감광체상에 다소의 잔류 토너가 있더라도 AC 중첩 효과에 의해 균일한 대전 분포가 얻어지나, DC만으로 균일한 대전 분포를 얻기 위하여는 본 발명의 대전롤러(비분산계, 에피클로로하이드린 탄성롤러)를 사용하는 것 뿐만 아니라, QL(Quenching Lamp)로써 전로광(前露光)을 받은 감광체 드럼 표면에서 먼저 대전단계를 거치게 하고 그 다음에 크리닝 브레이드로써 감광체 드럼 표면의 잔류토너를 완전히 제거한 감광체면부터 대전공정에 넣는 것이 필요하다.

이 경우 제17도의 II로 나타낸 바와같은 균일한 대전분포를 얻었다. QL이 없는 경우, 잔류 전위가 가산됨으로써 17도 I로 나타낸 것과 같이 대전분포가 불균일하게 된다. 또한, 크리닝이 불충분한 경우, 드럼상에 잔류하는 토너가 대전롤러와의 접합시에 롤러 표면에 전사되어, 그후 롤러 주기에서 대전불균일을 초래한다(제17도의 III).

[실시예 11]

통상의 코로나 전사 대신 화상전사 장치가 접촉전사로 사용된다면 오존 발생량을 격감시킬 수가 있다. 제18도는 오존농도의 비교를 나타내고 있다. 제19a 및 19b도는 본 실시예를 실시하는 화상형성장치의 개략구조를 도시한 것이다. 일반적으로 전사지의 분리에 곡률분리법이 적용되는 소경(小徑) 감광체 드럼(혹은 벨트감광체) 1901a의 경우는 롤러 1902에 의한 전사(제19a도), 50φ 이상의 직경을 갖는 감광체 드럼 1901b의 경우는 벨트 1903에 의한 전사(19b도)가 적용된다.

DC 전압인가만으로, 롤러 대전/롤러 전사를 행하는 화상형성장치에 있어서는, 이온 발생량이 코로나 대전/코로나 전사에 비교하여 1/800~1/1000, DC에 AC를 중첩하여 인가하는 롤러 대전/롤러전사의 화성형성장치에 비교하여도 1/30~1/40로 감소된다.

8φ 금속코어 1501상에 롤러외경이 16φ되게 에피클로로하이드린(4mm 두께)의 탄성층을 성형함으로써 대전롤러(제15도, 롤러 A)를 제조하였다. 이 대전롤러에 대하여 제20a 및 20b도에 도시된 시험장치를 이용하여 I-Va 특성 및 Vs-Va 특성의 온도 및 습도의존도에 관하여 평가하였다(제21a도 및 21b도, 제22a도 및 22b도).

도시한 바와같이 에피클로로하이드린고무층의 저항(=Va/2)이 온도에 크게 좌우되나(제21a도), 습도에는 영향을 크게 받지 않는다(제22a도).

이같은 층의 대전특성(대전위 Vs와 균일한 대전분포)는 온도에 의해 크게 영향을 받으며(제21도), 즉, Vs와 균일성 모두는 10℃ 이하의 온도에서 저하된다. 그러나 대전 특성은 습도의 영향은 크게 받지 않는다(제22a 및 22b도).

이와같이 에피클로로하이드린고무층을 갖는 대전롤러를 사용함에도 불구하고 감광체 요소를 일정하게 대전시키고 균일한 분포를 얻기 위하여는, 먼저 대전롤러를 10℃ 이상 온도에서 사용하여야 하는 것이다.

또한 터미스터에 의해 롤러온도를 검지하여, 온도 변화에 대한 대전롤러 인가전압의 출력보정을 행할 필요가 있는 것이다.

[실시예 12]

제23도에 도시된 바와같이, 대전롤러 2301은, 에피클로로하이드린고무로 된 4mm 두께의 탄성롤러이며, 대전롤러 2301 상부에는 히터 2302(30×200mm²의 방열판, 200V, 18W)가 설해져서 서리응축을 제거하게 되어 있다. 겨울밤에 있어서, 히터 2302가 ON되어 장치내부온도가 5℃ 이하로 떨어지는 것을 막도록 되어 있다.

이때문에 겨울, 이른아침에 화상형성시에는 롤러 온도가 10℃ 이상으로 되기 때문에 DC 인가에 의해 대전특성이 좋은 화상이 얻어진다.

또한 서리응축 방지 히터 2302에 의해 광학계, 감광체 드럼 2303의 결로(結露)도 방지되기 때문에 이상화상의 발생역시 방지될 수 있다.

[실시예 13]

제24도에 도시된 바와같이, 대전롤러 2401은 3mm 두께의 에피클로로하이드린고무층 혹은 탄성층을 가지며, 그 탄성층위에 1~3㎛ 두께의 오버코트층을 갖는다. 이 롤러표면을 크리닝하기 위한 크리닝 멤버 2402를 압착한 상태로 롤러가 회전하면, 크리닝 브래이드 2402는 롤러 2401을 크리닝할 뿐만 아니라 마찰로 인해 롤러 2401의 표면온도를 상승시키게 된다.

겨울이나 이른 아침에, 드럼 2403은 화상형성전 공회전하게 하여 대전롤러 2401의 표면온도를 10℃ 이상으로 높이게 함으로써 대전특성을 정상상태로 회복시킬 수가 있는 것이다.

크리닝 멤버 2402는 대전롤러 2401과 항상 당접되게 하거나 혹은 화상형성된 드럼 2403을 공회전시킬때만 롤러 2401과 당접되게 할 수도 있다.

[실시예 14]

제25도는 실시예 10의 대전롤러와 같은 대전롤러 2501을 이용하는 롤러대전장치를 나타낸다.

제26도는 대전롤러 2501의 온도특성으로부터 롤러 표면온도 T(℃), 터미스터 저항 R(kΩ) 및 롤러전압 Va(kV)와의 관계를 나타낸 것이다. 25도의 전원 2502는, T-R-V 특성에 기하여 순간 롤러온도에 맞은 인가 전압이 얻어지도록 제어회로가 설치되어 있다.

본 실시예에서는, 대전롤러가 온도 의존성이라도 롤러온도에 따라 전압이 출력되기 때문에 항상 일정한 대전위를 얻을 수 있는 것이다.

다음에 종래의 대전롤러(도전성 탄성층 표면에 수지 오버코트층을 갖는 구성)의 DC 전압 인가시 야기되는 불균일한 대전분포에 대하여 기술한다.

불균일한 대전분포는 도전성 탄성층이 합성고무와 탄소의 분산계인 것에 기인한다. 이는 종래의 대전롤러의 도전성 탄성층(합성고무와 탄소의 분산계)을 탄소를 함유하지 않은 우레탄 혹은 소량의 알칼리 금속염을 함유한 우레탄고무로 된 대전롤러를 사용하여 시험한 결과 판명되었다.

즉, 종래의 대전롤러의 대전 불균일성은 탄소/합성고무의 분산불량에 의한 도전성 탄성층의 전기적 불균일성에 의한 것이며, 비분산계인 우레탄고무를 사용함으로써 상기 대전 불균일성은 해소된다.

DC 전압만이 인가될때, 즉 AC 전압을 DC 전압에 중첩시키지 않을 때라도 균일한 대전이 가능한 대전롤러의 구성을 제27도에 도시하고 있다. 도시한 바와같이, 롤러 D는 금속코어 2701과 두께 1~5mm의 우레탄 혹은 우레탄고무에 알칼리 금속염을 함유시킨 탄성층 2702로 구성된다. 롤러 E는 탄성층 2702에 비접착성 수지로 된 1~30㎛ 두께의 표면층 2703을 갖는 것이다.

여기서 탄성층 2702는 탄소등 도전성 입자의 분산에 의하지 않고 전기저항이 10⁶~10¹⁰Ω·cm인 우레탄고무 단독 혹은 알칼리 금속염을 함유한 우레탄고무이기 때문에, 내전압성이 좋으며 또한 탄성층 전체가 전기적으로 균일하다.

또한 우레탄고무는 적절한 경도와 표면성을 갖기 때문에, 롤러 D에도 충분한 성능을 가지나, 보다 고성능 대전롤러가 필요로 할때는 비접착성 수지(예를들어 불소수지나 실리콘 수지)로 되는 표면층 2703을 갖는 롤러 E를 사용하면 좋다.

[실시예 15]

8φ 금속코어 2701상에 롤러 외경이 14φ(롤러 D, 제27도)되도록 우레탄고무(3mm 두께)로 된 탄성층 2702을 성형하였다. 이 탄성층 2702의 전기저항은 3×10⁹Ω·cm(20℃ 온도 및 50% 습도에서).

제28도는 본 실시예의 대전롤러 2800을 사용하는 화상형성장치의 일부 개략도이다. 도시된 바와같이, 이 장치는 두께 30㎛의 감광층을 갖는 감광체 드럼 2801을 갖는다.

전원 2803은 DC 전압(Va)를 인가한다. QL(queching lamp) 2804는 LEDs(l ight emitting diodes)이며, 크리닝 유니트 2805는 드럼 2801상에 잔류하는 토너를 제거한다. 대전롤러 2800은 Va=-1500V에 대하여 대전특성 Vs=-800V를 가지며, 대전위 Vs의 불균일성은 약 15V 범위이고 균일한 대전분포를 나타낸다. 통상의 장치에서와 같이 AC- 중첩된 DC가 대전롤러에 인가되면, 감광체온도에 잔류전원가 있거나 약간의 토너가 감광체 요소에 잔류하더라도 AC 중첩 효과에 의해 균일한 대전분포가 얻어진다.

반면, DC 전압만으로 균일한 대전분포를 얻기 위하여는, 우레탄고무 혹은 알칼리금속염을 함유한 우레탄 고무로 되는 전기 저항 10⁶Ω·cm~10¹⁰Ω·cm인 탄성층을 갖는 대전롤러를 사용하는 것 이외에도, 첫째 QL에 의해 전로광(前露光)을 받은 감광체요소 부분이 먼저 대전공정을 거치고, 둘째 크리닝 브레이드에 의해 잔류 토너가 완전히 제거된 요소의 표면부가 먼저 대전공정을 거치게 하는 것이 필요하다.

이 조건에서 제29도 II에서와 같이 균일한 대전분포가 얻어질 수 있다. 또한 크리닝이 충분치 않을때는 감광체요소상에 잔류하는 토너가 대전롤러로 이송됨으로써 그후의 롤러 주기에서 불균일한 대전을 유발한다(제29도 III).

[실시예 16]

8φ 금속코어 2701상에 롤러외경이 16φ 되도록 우레탄고무로 된 탄성층 270 2(4mm 두께)를 성형하였다. 이 탄성층 2702는 05wt% 과염소산 리튬염을 함유하고 있기 때문에 그 전기저항은 3×10⁸Ω·cm(온도 20℃, 습도 50%)이다. 이 탄성층 2702상에 용제가용성 불소수지 용액(고형분 10.8wt%)을 건조후의 필름 두께가 5㎛ 되도록 도포하여 표면층 2703을 형성하였다.(롤러 E, 제27도).

이 대전롤러를 상기 실시예 15의 대전롤러(롤러 D)의 치환하여 실험을 행하였던 바, 상기 실시예와 거의 비슷한 효과를 얻었다. 여러가지 합성고무 가운데 우레탄고무가 저경도성, 내마찰성, 내압축응력성 및 강력면에서 우수한 탄성체이다. 따라서, 우레탄고무가 강력 및 경도면에서 대전롤러의 탄성층으로 가장 적합한 것이다.

그러나 문제는 우레탄고무가 전기저항성이 커서 환경에 아주 민감한 것이었다. 우레탄고무의 저항은 알칼리금속염을 우레탄고무에 도입하면 감소될 수 있다. 또한 이 경우 탄소등 도전성 입자 분산의 경우와 같이 저항 불균일은 없는 것이다(일본특허 공개 번호 189876/1988). 알칼리금속염중 적합한 것은 과 할로겐산소산염(perhalogenous oxyacid)이다.

제30도에 우레탄고무에 대한 과염소산 리튬염의 첨가량과 그 전기저항값을 나타내었다.

다음에 우레탄고무의 전기저항의 환경변동대책에 대하여 설명한다. 실험을 위해 롤러 D, 제27도, 및 0.05wt% 과염소산 리튬염을 첨가한 롤러 D'를 사용하였다. 롤러 D와 D' 각각에 대하여 2가지 다른 환경, 즉, 하나는 온도 및 습도가 각각 25℃ 및 80%이고, 다른 한가지는 온도 및 습도가 15℃ 및 30%인 환경에서 제31도에 도시된 시험장치로써 Vs-Va 특성을 측정하였다. 제32a 및 32b도는 롤러 D와 D'의 측정된 Vs-Va 특성을 각각 나타낸다. 상기 환경에서 롤러 D와 D' 모두의 대전특성이 변화하는 것은 각 롤러의 전기저항이 환경에 따라 변하기 때문이다.

제31도에 있어서, 측정되는 전류 I는 인가 전압 Va에 대한 전원 전류임과 동시에 감광체를 Vs를 대전시키기 위한 전하전류이다. 따라서 대전롤러의 전기저항이 변화하여도 전류 I를 일성하게 유지할 수 있으면 감광체 대전위 Vs를 일성하게 할 수가 있는 것이다.

제33도는 롤러 D(실선)과 롤러 D'(점선)의 25℃ 온도 및 50% 습도에 측정한 I-Vs 특성과 Vs-Va 특성을 나타낸다. 인가전압 전원에 정전류 DC 전원을 사용하면 저항이 다른 D, D' 어느 롤러에서도 전류 I=30㎂로 되게 인가 전압 △Va가 변동하여 Vs=800V가 얻어진다. 이 방법은 각 롤러의 전기저항의 환경변동에 대하여 적용된다.

[실시예 17]

상기 롤러 D 및 D'를 2가지 환경, 즉 온도 15℃와 습도 30% 및 온도 25℃와 습도 80%에서 사용하였다.

제28도에 도시된 장치의 전원을 정전류형 DC 전원으로 할때 감광체 드럼의 대전위 Vs는 정전류 I=30±1㎂에 대하여 800±25V로 측정되었다. 정전류 전원을 사용한다는 것은 감광체에 항상 일정한 전하를 공급한다는 것을 의미하기 때문에, 대전전의 감광체 표면에는 잔류 전위가 없으며, 전류토너가 완전히 제거되어 있는 것이 절대 조건이다.

상기한 바와 같이 본 발명에 의하면 대전 효율이 증진되고 DC 전압만 사용하여 균일한 대전 분포를 성취할 수가 있는 것이다. 이는 장치의 설비 비용증가, 전력비용 증가 및 다량의 오존발생을 억제하는 것이다. 그결과 대전멤버 및 감광체 멤버가 열화되는 것을 방지할 수 있음과, 동시에 환경오염의 우려를 제거할 수 있는 것이다.

또한 본 발명에 의한 화상 형성장치에 의하면, 대전롤러 주위의 온도에 기하여 대전롤러 인가 전압과 현상 바이어스 전압중 최소 한쪽을 제어하도록 한 것은, 환경의 변화에 관계없이 배경이 오염되지 않고 안정한 화상을 얻을 수 있게 한다. 대전롤러 주위온도에 반응하는 터미스터는 현상 바이어스 전원회로에 설치됨으로써 화상형성장치가 그 구조에 있어서 아주 간략하게 되는 것이다.

또한, 정착 수단에서 발생되는 열이 대전롤러로 공급되도록 되어 있어 롤러의 표면 온도를 높일 수가 있으며, 이에따라 저온에서도 별도의 가열수단없이 양호한 화질을 얻을 수가 있는 것이다.

또한 대전롤러의 표면을 흑색화 함으로써 열흡수률이 증가되어 단시간내에 화상을 안정화할 수가 있는 것이다.

더욱이 본 발명에 의하면, 대전롤러 주위의 온도에 감응하는 터미스터가 대전롤러에 전압을 인가시키기 위한 DC 전압 전원회로에 설치되기 때문에, 정전압 전원으로 되어 대전불균일을 감소시키고 전압변동에 기인한 통전파괴를 제거할 수가 있다.

또한 AC 전원을 사용하지 않기 때문에 오존 발생이 억제될 뿐만 아니라 단가가 저하된다. 덧붙여서, 크리닝 멤버가 대전롤러와 접촉되어 있기 때문에 그 마찰로 인해 롤러온도를 단시간내에 상승시킬 수도 있는 것이다. 이는 화상형성장치를 겨울이나 이른 아침에 조작시 특히 바람직한 것이다.

본 발명이 개시한 바에 따라 이분야에서 숙련된자는 본 발명의 벗어남이 없이 그 변형이 가능할 것이다.

Claims (14)

1. 감광체 드럼 901; 상기 감광체 드럼 901에 의해 회전되고 상기 감광체 드럼 901과 접촉하는 대전롤러 902; 상기 대전롤러 902에 의해 대전된 상기 감광체 드럼 901의 표면을 로광하는 로광(露光) 수단; 상기 로광수단에 의해 상기 감광체 드럼 901상에 정전기적으로 형성된 잠상을 현상하는 현상수단 905; 상기 대전롤러 902주위의 온도를 검지하는 온도 검지수단 907; 및 상기 온도 검지수단 907으로 검지된 온도를 근거로 상기 대전롤러 902에 인가되는 인가전압과 상기 현상 수단에 인가되는 현상바이어스 전압중 최소 하나를 제어하는 제어수단 908을 포함하는 화상형성장치.
2. 감광체 드럼 901; 상기 감광체 드럼 901에 의해 회전되고 상기 감광체 드럼 901과 접촉하는 대전롤러 902; 상기 대전롤러 902에 의해 대전된 상기 감광체 드럼 901의 표면을 로광하는 로광수단; 상기 로광수단에 의해 상기 감광체 드럼 901상에 정전기적으로 형성된 잠상을 현상하는 현상수단 905; 상기 현상수단 905에 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원회로 906'; 및 상기 대전롤러 902 주위의 온도를 검지하기 위해 상기 바이어스 전원 회로 906' 내에 설치된 터미스터(thermistor) 907를 포함하는 화상형성장치.
3. 감광체 드럼 901; 상기 감광체 드럼 901에 의해 회전되고 상기 감광체 드럼 901과 접촉하고 있는 대전롤러 902; 상기 대전롤러 902에 의해 대전된 상기 감광체 드럼 901의 표면을 로광하는 로광수단; 상기 로광수단에 의해 상기 감광체 드럼에 정전기적으로 형성된 잠상을 현상하여 가시상(可視像)을 형성하는 현상수단 905; 상기 가시상을 기록 매체로 전사시키는 전사수단 910; 상기 기록매체에 전사된 가시상을 열로써 정착시키는 정착수단 911; 및 상기 정착수단 911에 의해 발생된 열을 상기 대전롤러 902로 유도함으로써 상기 대전롤러 902의 표면온도를 제어하는 열유도수단 912을 포함하는 화상형성장치.
4. 제3항에 있어서, 상기 대전롤러 902는 흑색 표면을 가짐을 특징으로 하는 화상형성장치.
5. 감광드럼 901에 의해 접촉 회전되는 대전롤러 902에 전압을 인가함으로써 감광체 드럼 901표면을 균일하게 대전시키는 대전장치를 갖는 화상형성장치에 있어서, 상기 대전롤러 902 주위의 온도를 검지하는 터미스터 907가 상기 대전롤러 902에 DC 전압을 인가하는 DC 전압전원회로 903'에 설치됨을 특징으로 하는 화상형성장치.
6. 제5항에 있어서, 상기 대전롤러 902의 표면과 접촉하여 크리닝 멤버(cleaning member) 909가 설치됨을 특징으로 하는 화상형성장치.
7. 대전장치를 갖는 화상형성장치에 있어서, 크리닝 공정을 끝낸 감광체요소 표면을 균일하게 대전시키기 위하여 코어와 표면층 사이에 중간 저항값을 갖는 극성고무로 된 탄성층을 형성한 상기 대전장치의 대전롤러에 DC 전압 Va을 가함을 특징으로 하는 화상형성장치.
8. 크리닝 공정을 끝낸 감광체요소 표면을 균일하게 대전시키기 위하여 코어와 표면층 사이에 중간 저항값을 극성고무로 된 탄성층을 형성한 상기 대전장치의 대전롤러에 DC 전압을 가하는 대전수단; 및 화상을 전사시키기 위하여 기록매체의 이면에 압접된 롤러 1902 혹은 벨트 1903에 상기 감광체상에 부착된 토너의 극성과 반대 극성을 갖는 DC 전압을 인가하는 전사수단을 포함하는 화상형성장치.
9. 대전장치를 갖는 화상형성장치에 있어서, 크리닝 공정을 끝낸 감광체요소 표면을 균일하게 대전시키기 위하여 코어와 표면중 사이에 중간 저항값을 갖는 극성고무로 된 탄성층을 형성한 상기 대전장치의 대전롤러에 일정 전류형 전원을 접속함을 특징으로 하는 화상형성장치.
10. 제9항에 있어서, 상기 극성고무는 에피클로로하이드린고무, 니트릴고무, 우레탄고무, 아크릴고무 및 클로로프레탄고무로 구성되는 그룹에서 선택됨을 특징으로 하는 화상형성장치.
11. 대전장치를 갖는 화상형성장치에 있어서, 대전롤러 2301 표면을 적당한 온도로 유지하기 위하여 에피클로로하이드린고무로 구성되는 탄성층을 갖는 대전롤러 2301 주변에 결로(結露) 방지용 히터 2302를 설함을 특징으로 하는 화상형성장치.
12. 대전장치를 갖는 화상형성장치에 있어서, 대전롤러 2401 표면을 적당한 온도로 유지하기 위하여 에피클로로하이드린고무로 구성되는 탄성층을 갖는 대전롤러 2401에 크리닝 멤버 2402를 당접시키고, 실제 화상형성전에 상기 크리닝 멤버 2402를 회전시킴을 특징으로 하는 화상형성장치.
13. 제12항에 있어서, 상기 적당한 온도는 10℃ 이상임을 특징으로 하는 화상형성장치.
14. 대전장치를 갖는 화상형성장치에 있어서, 에피클로로하이드린고무로 구성되는 탄성층 1502을 갖는 대전롤러 주위에 온도 검지수단 907을 설치하고, 그 온도 검지수단 907에 의해 검지된 온도에 따라 제어된 DC 전압을 상기 대전롤러에 인가시킴을 특징으로 하는 화성형성장치.