KR0171165B1

KR0171165B1 - 화상 형성 방법, 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지

Info

Publication number: KR0171165B1
Application number: KR1019950038570A
Authority: KR
Inventors: 야스노리 찌고노; 하루미 이시야마; 다다시 후루야; 세이지 마시모
Original assignee: 미따라이 후지오; 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 1994-10-31
Filing date: 1995-10-31
Publication date: 1999-03-30
Anticipated expiration: 2015-10-31
Also published as: EP0709746A1; DE69519842D1; EP0709746B1; CN1072814C; KR960015110A; CN1144347A

Abstract

본 발명의 화상 형성 방법은 접촉 충전 어셈블리를 사용하여 화상 보유 부재를 정전기적으로 충전하고, 이렇게 충전된 화상 보유 부재 상에 정전 잠상을 형성하고, 정점 잠상을 자성 토너로 현상하여 토너상을 형성하고, 토너상을 전사 매체로 전사시키는 것으로 이루어지며, 여기서 충전 어셈블리는 자기적으로 결합된 전도성 자성 입자로 부터 형성된 자성 브러쉬로 이루어지고, 충전 어셈블리는 화상 보유 부재와 접촉되며 전하를 화상 보유 부재의 표면으로 직접 주입함으로써 화상 보유 부재의 표면을 충전하고, 자성 토너는 150 이하의 σ.D.δ 값을 가지며, 상기 값은 i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 얻는다.

Description

화성 형성 방법, 화상 형성장치 및 프로세스 카트리지

제1도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 화상 형성 장치를 개략적으로 예시하는 도면.

제2도는 제 1 실시태양에서 사용된 화상 보유 부재(감광 드럼)의 부분 구조를 상세히 예시하는 도면.

제3도는 본 발명의 제2 실시태양에 따른 화상 형성 장치를 개략적으로 예시하는 도면.

제4도는 본 발명의 제1 실시태양에 따른 프로세스 카트리지를 개략적으로 예시하는 도면.

제5도는 본 발명의 제2 실시태양에 따른 프로세스 카트리지를 개략적으로 예시하는 도면.

제6도는 종래의 화상 형성 장치를 개략적으로 예시하는 도면.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 감광 드럼 2 : 자성 브러쉬 충전 에셈블리

3 : 노광 어셈블리 5 : 전사 충전 어셈블리

6 : 클리너 7 : 정착 어셈블리

8 : 현상 어셈블리 11 : 기판

12 : 하인층 13 : 차단층

14 : 전하 발생층 15 전하 수송층

16 : 전하 주입층 21 : 자기롤

22 : 슬리브 23 : 자성 입자

60 : 클리닝 부재 80: 현상제 용기

81 : 토너 82 : 블레이드

본 발명은 현상에 의해 가시화할 수 있는 정전 잠상을 토너상으로 만드는 화상 형성 방법, 이 화상 형성 방법을 이용하는 복사기 또는 프린터와 같은 화상 형성 장치 및 이 화상 형성 장치의 본체로부터 탈착가능한 프로세스 카트리지를 제공한다. 좀더 상세하게는, 본 발명은 충전 수단을 화상 보유 부재(감광 부재)와 접촉시킴으로써 충전을 수행하는 화상형성방법, 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지에 관한 것이다.

전자사진술을 위한 충전 장치로서 코로나 충전 어셈블리가 지금까지 사용되어 왔다. 최근에, 그 대체품으로서 접촉 충전 장치가 실용화 단계에 있다. 그러한 접촉 충전 장치는 오존 발생 및 전력 소비를 줄이는 것을 목표로 하고 있다. 특히, 충전 부재로서 전도성 롤러를 이용하는 롤러 충전은 안정한 충전 면에서 바람직하게 사용된다.

롤러 충전 시스템에서는, 전도성 탄성 롤러를 충전시켜야 할 대상과 가압접촉시키고 전압을 인가한다.

여기서, 롤러 충전 시스템에 제한되는 것은 아니지만, 저항률이 낮은 충전부재를 표면에 홈 또는 핀홀을 갖는 드럼과 접촉시킬 때, 충전 부재로부터 흐르는 과도한 누설 전류는 홈 주위의 결함이 있는 충전, 핀홀의 확대 및 충전 부재의 전기적 파괴를 일으킨다. 이러한 문제점을 방지하기 위하여, 충전 부재는 약 1 ×10⁴Ω 이상의 저항률을 가져야 한다. 그러나, 만약 저항률이 10⁷Ω을 초과하면, 충전시키는데 필요한 전류는 흐를 수가 없다. 따라서, 접촉 충전 부재의 저항률은 1×10⁴내지 1×10⁷Ω이어야 한다.

롤러 충전 시스템에서, 충전은 충전 부재로부터 충전되어야 할 부재로의 방정에 의 해 주로 수행된다. 따라서, 임의의 역가 이상의 전압을 인가하는 경우, 충전이 일어난다. 예를들면, 충전 롤러가 25㎛ 두께의 표면층을 가는 OPC(유기광전도체) 감광 부재와 가압 접촉시키고, 그곳에 전압을 인가한 경우, 감광 부재의 표면 전위는 약 640kV의 전압에서 상승하기 시작하고, 역가 전압 아래에서 감광부재 표면 전위는 인가된 전압에 대해 기울기 1로 비례하게 증가한다. 이 역가 전압은 이후에 충전 출발 전압V_th로서 정의된다.

즉, 전자 사진술을 위한 감광성에 필요한 표면 전위 Vd를 얻기 위하여, V_d+V_th의 DC 전압이 충전 롤러에 인가되어야 한다. 이런 식으로 접촉 충전 부재에 DC 전압만을 인가함으로써 수행되는 충전은 DC 충전이라 불리운다.

그러나, DC 충전에서, 접촉 충전 부재의 저항률이 환경 변화에 따라 변화하고 V_th가 감광 부재의 홈으로 인한 층 두께의 변화에 따라 변화하기 때문에 감광부재의 전위를 원하는 값으로 조절하기가 어렵다.

따라서, 균일한 충전을 이루기 위하여, 일본국 특허 출원 공개 제63-149669호에 개시되어 있는 바와 같이, 목적하는 V_d에 해당하는 DC 전압 상에 적어도 2×V_th의 피크간 전압을 갖는 AC 성분을 겹쳐서 얻은, AC 충전 전압을 접촉 충전 부재에 인가한다. 이 방법은 AC 전압으로 인한 전위 평활 작용의 효과를 얻는데 목적이 있으며, 여기서 충전 부재의 전위는 AC 피이크 전위의 중심값 V_d에 수렴하며, 이것은 환경 변화와 같은 외부 조건의 변화에 영향을 받지 않는다.

그러나, 그러한 접촉 충전 장치에서도, 그의 기본적인 충전 메카니즘은 충전 부재로부터 감광 부재로의 방전 현상을 이용한다. 따라서, 상기한 바와 같이, 충전에 필요한 전압은 감광 부재 표면 전위보다 더 높아야 하며 오존이 거의 발생하지 않는다. 오존은, 균일한 충전을 이루기 위하여 AC 충전을 수행할 때 발생한다.

그후에, 새로운 충전 시스템으로서, 감광 부재로의 전하의 직접 주입법을 이용하는 충전 시스템이 일본국 특허 출원 공개 제6-3921호 및 유럽 특허 출원 공고 제0615177호에 제안되어 있다. 이러한 접촉 충전 시스템에서는, 충전롤러, 충전 브러쉬 또는 충전 자성 브러쉬와 같은 접촉 충전 부재에 전압을 인가하여 표면상에 주입층이 제공된 감광 부재 상의 부유 전극으로 전하를 주입하게 된다. 상세하게는, 전자인 일본국 특허 출원 공개 제6-3921호는 전자 주입층이, 안티몬으로 도핑시킴으로써 전도성으로 만들어진 전도성 충전제인 SnO₂입자가 분산되어 있는 아크릴 수지를 코팅시킴으로서 감광 부재의 표면 상에 전하 주입층이 형성될 수 있다고 기재되어 있다. 자성 브러쉬는 브러쉬를 형성하기 위하여 자기롤 상에 자기적으로 결합시킨 전도성 자성 입자로 이루어진 충전 부재이며, 그 브러쉬는 충전을 수행하기 위하여 감광 부재와 접촉하게 된다. 방전 현상이 충전 시스템에서 이용되지 않기 때문에, 충전에 필요한 DC 전압은 원하는 감광 부재 표면 전위와 동일하며, 또한 오존이 발생하지 않는다.

제6도는 선행 기술 시스템을 개략적으로 예시한다. 자성 브러쉬 충전 어셈블리(202), 노광 어셈블리(203), 현상 어셈블리(208), 전사 충전 어셈블리(205) 및 클리닝 부재(206)의 전하 주입층을 갖는 감광 부재(201) 주위에 제공되어 있으며, 또한 기록지 P 상에 토너를 정착시키기 위한 정착 어셈블리(207)의 시스템을 구성하기 위하여 제공된다.

자성 브러쉬 충전 어셈블리(202)는 비자성 슬리브(222), 슬리브 내부에 제공된 자기롤(221) 및 비자성 슬리브(222) 상에 자기적으로 결합된 전도성 자성입자(223)로 구성되며, 여기서 슬리브 브러쉬를 감광 부재와 접촉시켜 전하주입에 의해 그것을 균일하게 충전시키기 위하여 감광 부재(201)로부터 일정한 거리에 위치되도록 유지된다.

일본국 특허 출원 공개 제4-34566호는 자성 브러쉬를 이용하지만, 클리닝 어셈블리는 이용하지 않는 전사 사진 장치를 기재하고 있는데, 즉 이것은 클리너 없는 공정을 구체화한다. 탄성 블레이드를 갖는 클리너는 제거하고 토너상의 전사후에 감광 부재 상에 잔류하는 토너를 회수한다. 이로써 진행 비용이 적게 들고 토너 생산 낭비가 없고 압축형 크기를 갖는 우수한 화상 형성 장치를 형성한다.

그러나, 종래의 자성 브러쉬 충전 어셈블리 클리너 구역에서 방출되어 감광 드럼 상에 잔류하는 토너가 충전 자성 브러쉬에 유입되고, 그곳에 점차적으로 축적되어 충전능을 저하시키는 문제점을 갖는다. 일단 토너가 클리너로부터 나와서 충전 자성 브러쉬에 유입되면 절연 토너는 브러쉬 내부 둘레를 이동하며 전도성 자성 입자들 사이 또는 그 입자와 감광 드럼 사이에 있는 전도 경로를 차단하여 충전능을 저하시킨다. 이러한 현상이 일어날 때, 자성 브러쉬의 자기 결합력이 자성 토너로 확장되어 토너는 자성 브러쉬에 축적되고 전도성 자성 입자의 표면에 용융 접착된다. 따라서, 장기간 동안 계속 충전하기가 어렵다.

클리너 없는 구성에서, 토너상 전사 후에 잔류하는 토너는 대량으로 브러쉬에 유입될 수 있으며, 그곳에 축적되어 충전 어셈블리의 열화를 야기시켜 결함있는 충전을 일으킨다. 또한, 장기간의 인쇄 중에, 감광 부재로부터의 토너의 회수율이 낮아져서 자성 브러쉬 충전기는 그 안에 축적된 토너에 의해 야기되는 고저항성으로 인해 더 이상 충전을 할 수가 없다.

본 발명의 목적은 상기 문제점들을 해결한 화상 형성 방법, 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 토너가 자성 브러쉬에 일시적으로 유입되고 그로부터 제거되도록 하여 결함있는 충전을 방지하여 우수한 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 방법, 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 토너가 자성 브러쉬에 일시적으로 모이고, 순조롭게 제거되도록 하여 장기간 동안 고화질의 화상을 얻을 수 있는 화상 형성 방법, 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명은 화상 보유 부재를 충전 수단으로 정전기적으로 충전하는 단계;

이와 같이 충전된 화상 보유 부재 상에 잠상 형성 수단으로 정전 잠상을 형성하는 단계;

정전 잠상을 자성 토너로 현상하여 토너상을 형성하는 단계; 및

토너상을 전사 매체로 전사시키는 단계로 이루어진 화상 형성 방법에 있어서,

상기 충전 수단은 자기적으로 결합된 전도성 자성 입자로부터 형성된 자성 브러쉬를 갖는 충전 어셈블리로 이루어지고; 이 충전 어셈블리는, 화상 보유 부재와 접촉시키고 전하를 화상 보유 부재의 표면으로 직접 주입시킴으로서 화상 보유 부재의 표면을 정전기적으로 충전시킬 수 있고;

상기 자성 토너는 150 이하의 σ.D.δ 값을 갖고, 이 값은 i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 얻는 것인 화상 형성 방법을 제공한다.

본 발명은 또한 정전 잠상을 보유하기 위한 화상 보유 부재;

화상 보유 부재를 정전기적으로 충전하기 위한 충전 수단;

충전된 화상 보유 부재 상에 정전 잠상을 형성하기 위한 잠상 형성 수단;

현상에 의해 정전 잠상을 가시화하여 토너상을 형성하기 위한, 자성 토너를 보유하는 현상 수단; 및

토너상을 전사 매체로 전사시키기 위한 전사 수단으로 이루어진 화상 형성 장치에 있어서,

상기 충전 수단은 자기적으로 결합된 전도성 자성 입자로부터 형성된 자성 브러쉬를 갖는 충전 어셈블리로 이루어지고; 이 충전 어셈블리는 화상 보유 부재와 접촉시키고 전하를 화상 보유 부재의 표면으로 직접 주입시킴으로써 화상 보유부재의 표면을 정전기적으로 충전시킬 수 있고;

상기 자성 토너는 150 이하의 σ.D.δ 값을 갖고, 이 값은 i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 얻는 것인 화상 형성 장치를 제공한다.

본 발명은 또한 정전 잠상을 보유하기 위한 화상 보유 부재;

화상 보유 부재를 정전기적으로 충전하기 위한 충전 수단; 및

화상 보유 부재 상에 보유된 정전 잠상을 현상에 의해 토너상으로 형성함으로서 가시화하기 위한, 현상 수단으로 이루어진, 화상 형성 장치의 주 어셈블리에 탈착가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리지에 있어서,

상기 충전 수단은 자기적으로 결합된 전도성 자성 입자로부터 형성된 자성 브러쉬를 갖는 충전 어셈블리로 이루어지고; 이 충전 어셈블리는, 화상 보유 부재와 접촉시키고 전하를 화상 보유 부재의 표면으로 직접 주입시킴으로써 화상 보유 부재의 표면을 정전기적으로 충전시킬 수 있고;

상기 자성 토너는 150 이하의 σ.D.δ 값을 갖고, 이 값은 i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 얻는 것인 프로세스 카트리지를 제공한다.

본 발명에서는 자성 토너가 사용된다. 토너상 전사 후에 전사되지 않고 감광 부재 상에 잔류하는 자성 토너는 토너상 전사 중에 인가된 전사 전압의 작용에 의해 역극성으로 충전된 자성 토너를 함유한다. 전사 후에 잔류하는 이러한 자성토너가 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입되는 경우, 그것은 자성 브러쉬의 내부를 오염시키거나 또는 그곳에 모인다(또는 적재됨). 모인 자성 토너는 자성 브러쉬를 형성하는 전도성 자성 입자와 접촉하게 되어 역극성으로 충전된 자성 토너를 포함한 토너에 정극성의 적절한 마찰전기력이 부여된다. 정극성의 적절한 마찰전기력이 부여된 자성토너는, i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 계산한 150 이하의 σ.D.δ 값을 가지며, 이 자성 토너의 자기 결합력은 약하다. 그러므로 화상 보유 부재의 표면이 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 의해 충전될 때, 자성 브러쉬 충전 어셈블리와 화상 보유 부재 사이의 전위차로 인해, 토너는 자성 브러쉬로부터 화상 보유 부재로 잘 제거(또는 방출)된다. 좀더 상세하게는, 화상 보유 부재의 표면이 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 의해 충전될 때, 자성 브러쉬는 낮은 전기장의 인가하에 높은 저항성을 가지며, 따라서 화상 보유 부재 표면 쪽의 전위가 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 것보다 약 5 내지 50V 낮아져서 전위차로 인해 정극성의 적절한 마찰전기력이 부여된 자성 토너가 자성 브러쉬를 반발하고, 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 화상 보유 부재로 이동하여 현상에서와 같이 자성 브러쉬의 약한 자기 결합력을 극복하게 된다.

따라서, 충전 어셈블리에 유입된 자성 토너는 충분한 마찰전기력을 얻을 때 자성 브러쉬로부터 제거될 수 있어 화상 보유 부재 표면 사이의 정전 인력이 자성 브러쉬 사이의 약한 자기 결합력보다 더 강하게 되고, 따라서 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입된 자성 토너의 축적이 방지되어 전도성 자성 입자의 표면에 대한 토너 성분의 불량한 성능 및 용융 접착의 결과가 생기지 않게 된다.

또한, 토너는 자성 토너이고 자기 결합력은 자성 브러쉬 사이에서 작용하고 있기 때문에, 그것은 자성 브러쉬가 쉽게 산란을 일으키지 않게 하며 확실하게 단시간 내에 정극성의 충분한 마찰전기력을 받을 수 있다.

본 발명에서, 자성의 토너의 σ.D.δ 값은 150 이하이며, 바람직하게는 50 내지 150이며, 더욱 바람직하게는 100 내지 130이다.

σ.D.δ 값이 150을 초과하면, 자성 토너와 자성 브러쉬 사이에서 작용하는 자기 결합력이 너무 강하여 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 자성 토너의 방출이 어려워진다. σ.D.δ 값이 50 이상이면, 자성 토너는 적절한 자기 결합력을 가질 수 있으며, 따라서 그것은 자성 브러쉬로부터 거의 방출할 수 없으며, 자성 토너와 자성 브러쉬 사이에서 작용하는 자기 결합력은 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 자성 토너의 방출이 어려워질 정도로 너무 강하게 된다. σ.D.δ 값이 50 이상이면, 자성 토너는 적절한 자기 결합력을 가질 수 있으며, 따라서 그것은 자성 브러쉬로부터 거의 방출될 수 없고, 자성 브러쉬 충전 어셈블리에서 거의 산란될 수 없어서 단시간 내에 정극성의 적절한 마찰전기력을 얻게 되고, 자성 토너가 충전 어셈블리의 자성 브러쉬 내부에 축적되지 않아 내구성 면에서 우수하게 된다. 또한, 자성토너가 자성 브러쉬 충전 어셈블리로 확실하게 유입될 수 있기 때문에, 토너상 전사 후에 남아 역극성으로 충전된 자성 토너는 정극성으로 충전되고 화상 보유 부재에 전사될 수 있다. 그러므로, 전사 후에 잔류하는 토너가 현상과 동시에 제거되는 방법에 이용될 경우, 이것은 우수한 클리닝으로 인해 특히 바람직하다.

본 발명에서 자성 토너의 자화량 σ은 바람직하게는 10 내지 30 Am²/kg 이며, 더욱 바람직하게는 5 내지 20 Am²/kg 이다. 자성 토너의 자화량 σ은 30 Am²/kg을 초과하면, 자성 재료의 함량이 너무 커져서 토너의 정착능이 불량해지게 된다. 또한, 그것이 10 Am²/kg 미만이면, 자성 특성 자체가 상실되어 토너의 수송능이 실질적으로 저하되고 자성 브러쉬로 토너가 모이게 된다.

본 발명에서, 자성 토너의 자화량은 1 K 외르스테드의 자기장의 인가하에 진동 자력계 VSM-3S-15(Toei Kogyo K.K.사 제품)로 측정된다.

본 발명에서, 자성 토너의 중량 평균 입경 D는 바람직하게는 2 내지 20㎛이며, 더욱 바람직하게는 4 내지 8㎛ 이다. 중량 평균 입경 D가 20㎛를 초과하면, 잠상은 정확하게 형상될 수가 없어 화질이 크게 떨어진다. 또한 그것이 2㎛ 미만이면, 화상 주위의 흑점이 형성 또는 흐림 현상의 증가와 같은 문제점이 현상시에 발생될 것이다.

본 발명에서, 자성 토너의 중량 평균 입경은 코울터 카운터 멀티사이저 II(Coulter Co. 사 제품)를 사용하여 측정하여 부피 분포로부터 계산된 중량 기준 중량 평균 입경을 결정하게 된다.

본 발명에서, 자성 토너의 밀도 σ은 바람직하게는 1.1 내지 2.0이며, 더욱 바람직하게는 1.1 내지 1.6이며, 더더욱 바람직하게는 1.4 내지 1.6이다. 밀도 σ가 2.0을 초과하면, 토너는 그의 정착능을 더욱 저하시킬 수 있는 다량의 자성 물질을 갖는다. 또한 그것이 1.1 미만이면, 자성 물질의 선택은 크게 제할 될 수 있다.

본 발명에서, 자성 토너의 밀도는 입자의 진밀도를 의미하며, 진밀도는 건조 밀도계 ACCUPYC 133(Shimadzu Corporation사 제품)을 사용하여 측정된다.

본 발명의 자성 토너는 10⁹Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 절연성을 갖는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10¹⁰Ω.cm 이상, 더더욱 바람직하게는 10¹⁴Ω.cm 이상이다. 자성 토너의 부피 비저항이 10⁹Ω.cm 미만이면, 자성 토너 자체가 충분한 전하를 갖기가 어려워서 현상능이 저하되고 화질이 불량해진다.

본 발명에서, 자성 토너의 부피 비저항은 다음과 같이 측정된다. 미립자 샘플을 40 mm 직경의 알루미늄 고리에 놓고, 그것을 2500 N에서 압착 몰딩시키고, 몰딩된 제품의 부피 비저항이 4개의 터미널 프로브를 사용하여 저항률 측정계 LOWRESTER AP 또는 HIGHRESTER IP(둘다 Mitsubishi Yuka Co., Ltd. 사 제품) 상에서 측정된다. 측정은 20 내지 25℃ 및 50 내지 60 %RH의 환경에서 이루어진다.

DC 전압 위에 AC 전압을 중첩 시킴으로써 형성된 전압이 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 인가될 때 충전능은 더욱 개선될 수 있어, 본 발명의 효과를 더욱 향상시키게 된다.

클리너 없는 구성에서, 전사 충전 어셈블리를 통과한 후에 화상 보유 부재상에 잔류하는 대부분의 토너는 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 일시적으로 유입된다. 그러므로, 대량의 토너가 자성 브러쉬에 유입되고 본 발명에 따른 구성을 이용하는 것이 아주 효과적이다.

화상 보유 부재의 최외 표면층이 결합제 수지에 분산되어 있는 전도성 미립자를 함유하고 표면층 상의 전자 레벨로 전하를 직접 주입함으로써 화상 보유 부재가 정전기적으로 충전되는 화상 형성 장치에서, 충전 어셈블리와 화상 보유 부재 사이의 약간의 전위차로 인해 자기력이 적절히 조절되는 본 발명에 따른 구성을 이용함으로써 더욱 우수한 화상 형성이 유지될 수 있다.

본 발명은 첨부되는 도면을 참고로 하여 더욱 상세히 설명될 것이다.

제1도는 본 발명의 제1 실시태양을 따른 화상 형성 장치의 단면이다. 이 장치는 표면 상에 전하 주입 기능을 갖는 화상 보유 부재로서 제공되는 감광 드럼(1), 및 그 주위에 제공된, 충전 수단으로서의 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2), 잠상 형성 수단으로서의 노광 어셈블리(3), 현상 수단으로서의 현상 어셈블리(8), 전사 수단으로서의 전사 충전 어셈블리(5), 클리닝 수단으로서의 클리닝 부재(6), 및 정착 수단으로서의 정착 어셈블리(7)을 포함한다.

본 발명에서 중시하고 있는 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2), 현상 어셈블리(8) 및 감광 드럼(1)을 그 구성의 측면에서 기술하고자 한다. 감광 드럼(1)에 대해서는 제2도에 상세히 도시되어 있다. 감광 드럼(1)은 알루미늄 기판(11) 상에 하인층(12), 양전하 주입 차단층(13), 전하 발생층(14) 및 전하 수송층(15)가 명시한 순으로 코팅되어 유기 광도전체(OPC) 드럼을 형성하도록 하는 구조를 갖고 있으며 그 표면 상에는 전하 주입층(16)이 위치하고 있다. 전하 주입층(16)은 바람직하게는 전도성 미립자가 광경화성 아크릴계 수지 등의 수지 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 100 중량부의 양으로 분산된 수지층이다. 전도성 미립자로서, SnO₂, TiO₂또는 ITO 등의 백색 또는 투명 재료를 사용할 수 있다. 균일한 충전을 위해서는 전도성 미립자의 평균 입경은 바람직하게는 1 ㎛ 이하, 보다 바람직하게는 0.5 내지 50nm 인 것이 좋다.

본 발명에서, 전도성 미립자의 평균 입경은 주사 전자 현미경하에 100개 정도의 입자를 무작위 샘플링하고, 최대 수평 방향 코드 길이를 기준으로 한 부피 입도 분포를 계산하고 이의 50% 평균 입경으로 간주하여 측정한다.

전도성 미립자를 결합시키는 수지로서, 아크릴계 수지, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리스테렌을 사용할 수 있다. 또한, 감광 드럼 표면의 윤활성을 향상시키기 위해, 테플론 등의 활성 물질을 전하주입층에 수지 100 중량부를 기준으로 하여 10 내지 40 중량부의 양으로 첨가할 수 있다. 막 형성을 위해서는 가교제 및 중합 개시제를 적절한 양으로 첨가할 수 있다. 전하 주입층(16)은 주입 부위로서 의도적으로 제조된 층으로서 이를 통해 전하가 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2)로부터 직접 주입되어 표면을 균일하게 충전시킨다. 잠상의 전하가 전하 주입층(16)의 표면을 통해 흐르지 않도록 하기 위해서는 전하 주입층(16)의 저하치가 1×10⁸Ω.cm 이상이어야 한다.

본 발명에서, 전하 주입층(16)의 저항치는 100V의 인가 전압하에 고저항측정계 4329A(HP Co. 사 제품)를 사용하여 절연 시이트 상에 형성된 전하 주입층의 표면 저항치를 측정함으로써 측정된다.

본 발명에서, 감광체의 표면층의 전자들이 부여될 수 있는 전자 레벨을 갖는 것이 중요하며 이것이 별개의 전하 주입층의 구조를 결코 제한하는 것은 아니다. 그런데, 충전 성능을 유지시키고자 하는 차원에서, 특히 윤활성이 우수한 전하 주입층을 제공하는 것이 유익한데, 그 이유는 표면이 전사 효율을 향상시키고 클리너로부터 빠져나와 브러쉬로 들어가는 토너를 감소시키는, 토너에 대한 우수한 이형성을 제공할 수 있기 때문이다. 충전 성능은 특히 주입 기능을 갖도록 하는 층을 제조함으로써 현저히 향상시킬 수 있다.

자성 브러쉬 충전 어셈블리(2)는 비자성 슬리브(22), 슬리브(22) 내에 위치하는 자기롤(21) 및 그 위에 자성을 띠게 결합되어 있는 자성 입자(23)로 이루어져 있다. 슬리브 표면 상의 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 자기 강도는 자성 브러쉬로부터 자성 토너의 만족스러운 부하의 관점에서, 바람직하게는 400 내지 1500 가우스, 더욱 바람직하게는 600 내지 1300 가우스이다.

이외에, 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 사용되는 자극의 수는 2 이상이다.

자성 브러쉬 충전 어셈블리 중 자기롤의 자극의 위치는 자성 브러쉬로부터 자성 토너의 만족스러운 부하의 관점에서, 바람직하게는 자기력의 피이크가 감광드럼 및 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 중심을 연결하는 선으로부터 측정하여 감광드럼의 회전 방향으로 20°의 각도, 더욱 바람직하게는 10°의 각도 내에 존재하도록 설정한다.

자성 브러쉬는 슬리브(22)의 길이 방향 단부를 감광 드럼(1)에 접촉되도록 함으로써 감광 드럼(1)의 표면에 접촉되며, 슬리브(22)의 표면과 감광 드럼(1) 사이의 거리를 0.5mm로 유지시키도록 하기 위해 슬리브(22)의 단부에는 스페이서 부재(도시되어 있지 않음)가 구비되어 있다. 슬리브(22)는 드럼(1)과 동일한 방향(제1도에 도시되어 있는 바와 같이 시계 방향)으로 회전하며 그 동안 자기롤(21)은 정지 상태로 있게 된다. 그 다음, 충전시에 목적하는 전압을 슬리브(22)에 인가한 후, 전하를 전하 주입층(16)에 주입하고 감광 드럼(1)의 표면을 최종적으로 자성 브러쉬와 동일한 전위로 정전기적으로 충전(정전하가 공급됨) 시킨다.

전도성 자성 입자로서, 단성분 결정 또는 페라이트 및 마그네타이트 등의 전도성 금속의 혼합 결정과 같은 각종 물질을 사용할 수 있다. 이들은 소결된 전도성 입자들이며 산화 또는 환원시키고 이후에 기술한 저항치를 갖도록 제어한다. 전도성 자성 입자의 기타 구성으로서, 미립상 전도성 자성 물질을 결합제 중합체 중에 혼련시키고 결합체 수지 중에 분사된 전도성 자성 입자를 함유하는 입자로 형성시킬 수 있거나, 또는 상기 전도성 자성 입자를 수지로 더 코팅시킬 수 있다. 이러한 경우, 코팅 수지층의 저항성은 수지 중의 탄소와 같은 전도성 제제의 함량을 조정함으로써 조정하여 총 전도성 자성 입자의 저항성이 조절되도록 한다.

본 발명에서, 전도성 자성 입자로서, 평균 입경이 1 내지 100㎛인 입자를 사용할 수 있으며 충전 성능 및 입자 보유 측면에서 바람직하게는 평균 입경이 5 내지 50㎛인 입자를 사용하는 것이 유익하다.

본 발명에서, 전도성 자성 입자의 평균 입경은 주사 전자 현미경하에 100개 정도의 입자를 무작위 샘플링하고, 최대 수평 방향 코드 길이를 기준으로 한 부피 입도 분포를 계산하고 이의 50% 평균 입경을 평균 입경으로 간주하여 측정한다.

본 발명에서, 전도성 자성 입자는 바람직하게는 10¹⁰Ω.cm 이하의 부피 비저항, 보다 바람직하게는 10⁶내지 10⁹Ω.cm 의 부피 비저항을 갖는 것이 좋다. 전도성 자성 입자의 부피 비저항이 10Ω.cm를 초과하면, 충전에 필요한 전류가 흐르지 않아 잘못된 충전으로 인해 화질이 나빠지게 된다.

본 발명에서, 전도성 자성 입자(23) 2g을 기저부 면적이 228㎟인 실린더형 용기에 채우고 상부에서 기저부까지 100V의 전압을 인가한 계 중에 흐르는 전류로부터 전도성 자성 입자의 부피 비저항을 계산하고 평균화하였다.

자성 특성과 관련하여, 전도성 자성 입자는 바람직하게는 그 포화 자화량이 30 Am²/kg 이상, 보다 바람직하게는 40 내지 300 Am²/kg 인 것이 좋다. 항자력 및 잔류 자화량에 대한 특별한 제한은 없다.

본 발명에서, 자화는 5 K 외르스테드의 자기장 인가하에 진동 자력계 VSM-35 - 15(Toeo Kogyo사 제품)를 사용하여 측정하며 따라서 측정된 자화량은 포화 자화량으로 간주한다.

자성 브러쉬의 구성 요소는 본 발명에서 상술한 것에 한정되는 것은 아니다.

전도성 자성 입자는 슬리브를 사용하지 않고 자기롤 상에 직접 보유되어 충전을 행할 수 있다.

단성분 약자성 토너 현상 어셈블리인 현상 어셈블리(8)의 구성을 다음에 기술하고자 한다.

제1도에 도시된 바와 같이, 현상 수단으로서 제공된 현상 어셈블리(8)는 약자성 토너(81)을 보유하고 있는 현상제 용기(80), 현상 슬리브로서 내부에 자기롤(83)을 구비하고 있는 알루미늄 슬리브(84) 및 제어수단으로서 슬리브와 접촉되도록 구비된 탄성 블레이드(82)로 구성되어 있다. 알루미늄 슬리브(84)는 목적하는 조도를 갖고 블레이드(82)와의 마찰에 의해 약자성 토너(81)를 마찰전기적으로 충전시키며 이때 슬리브는 충전된 약자성 토너(81)로 균일하게 코팅된다.

단성분 약자성 토너를 사용하는 현상 어셈블리의 일례로서 현상 어셈블리(8)을 예시하긴 하였지만, 현상 방식이 이에 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서는 종래의 자성 토너의 자성 결합력보다 더 낮은 결합력을 갖는 자성 토너를 사용하여야 한다. 토너의 자성 결합력은 자화량 σ(Am²/kg), 중량 평균 입경(D₄) D(㎛) 및 토너의 밀도 δ(g/㎤)가 증가함에 따라 증가한다. 상기 세가지 값을 곱하여 얻은 값 σ.D.δ 값(통상은 250 내지 400 정도로 큼)을 갖는 토너는 현상시에 정상적으로 수송될 수 있으며 또한 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2)로 일단 도입된 자성 토너는 브러쉬로부터 제거될 수 있어, 우수한 화상 기록을 얻을 수 있다.

보다 바람직하게는, σ.D.δ의 값을 50 내지 150의 범위로 조절함으로써, 심지어 장시간 동안의 프린팅시에도 우수한 화상을 얻을 수 있다. 즉, 복사 또는 프린팅을 반복적으로 행할 경우에도 적절한 결합력을 갖고 있기 때문에 클리너로부터 제거된 자성 토너는 즉각적으로 자성 브러쉬 충전 어셈블리로 수용되어 브러쉬로부터 제거될 수 있다.

본 발명에서, 자성 브러쉬는 단지 DC 바이어스가 인가되는 것으로만 한정되는 것은 아니다. AC 바이어스를 그 위에 위치시켜 충전 성능을 보다 안정화시킬 수 있다. 이 경우, 자성 브러쉬에 인가된 DC 성분과 감광체의 전위간의 차이는 단지 DC 바이어스만 인가된 경우에 비해 훨씬 감소된다. 그러므로, 자성 결합력의 효과는 커지고 자성 토너는 자성 브러쉬 현상 어셈블리 내에 잘 보유될 수 있다.

본 발명에서 150 이하의. σ.D.δ 값을 갖는 약자성 토너는 조밀하고 짧은 토너 이어(ear)를 형성할 수 있으며 따라서 고농도 및 고치밀도로 현상시킬 수 있다.

자성 토너는 기지의 결합체 수지, 자성 입자 및 충전 제어제를 혼합하고 혼련, 분쇄 및 분급화시키고 유도성 부여제를 첨가함으로써 얻을 수 있다. 자성 토너의 자성 결합력은 자화가 낮은 물질로부터 자성 입자를 만들거나 또는 자성 입자의 양을 조절함으로써 절절한 값으로 조절될 수 있다. 본 발명에서 중시되는 것은 자성 토너가 150 이하의 σ.D.δ의 값을 갖는 한, 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 도입된 자성 토너는 자성 브러쉬의 자기 한계를 넘어선 브러쉬로부터 제거될 수 있으며, 따라서 잘못된 충전을 방지하고 우수한 화상 형성을 유지할 수 있도록 한다.

본 발명의 제1 실시태양에 따른 화상 형성 장치의 조작법에 대해 하기에 기술하고자 한다. -700 V의 전압을 상기에서 기술한 바와 같이 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2)의 슬리브(22)에 인가하고 감광 드럼(1)을 동일 전위에서 충전시킨다. 그 다음, 화상 패턴에 따라 레이저 스캐너와 같은 노광 어셈블리(3)을 사용하여 화상부를 주사하여 감광 드럼 상에 정전 잠상을 형성한다. 그 다음 -500 V 의 DC 전압 상에 주파수가 1.8kHz이고 피크간 전압이 1.6 kV인 직각파 AC 전압을 위치시켜 형성된 전압을 감광 드럼의 표면으로부터 0.3mm의 거리에서 고정시킨 현상 슬리브(84)에 인가하고, 여기서 현상 슬리브(84) 상에 보유된 음전하성 마찰전기적으로 충전된 자성 토너(81)를 사용하여 화상부에 형성된 전기장의 존재하에 잠상을 현상시킨다. 현상에 의해 형성되고 감광 드럼 상에 보유된 토너 화상을 그 배면에 전사 수단으로서 제공된 전사 충전 어셈블리(5)에 정전기적으로 충전된 전사 매체로서 제공된 기록 매체 P에 전사된다. 그 다음 토너 화상을 정착 수단으로서 제공된 정착 어셈블리(7)에 의해 기록 매체 P에 정착시킨다. 전사 충전 어셈블리(5)에서, 맨드렐 및 매체 저항성을 갖는 발포성 재료층을 포함하는 전사 롤러를 사용한다. 5×10⁸Ω의 저항값을 갖는 롤러를 사용하고 +2.0 kV의 전압을 맨드렐에 인가하여 전사를 수행한다. 전사 후, 감광 드럼 잔류하는 자성 토너를 전사 구역과 충전 구역 사이에 구비되어 있는 클리닝 수단으로서 제공된 클리닝 부재(60)을 갖춘 클리너(6)에 의해 긁어내고 감광 드럼을 다시 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2)에 의해 다시 정전기적으로 충전시킨다. 화상은 상기 절차를 반복함으로써 전사 매체 상에서 형성될 수 있다.

클리닝 부재(60)을 갖춘 클리너(6)에 의해 전사 후, 감광 드럼 상에 잔류하는 자성 토너를 완전히 제거하기가 어렵기 때문에, 극소량의 토너가 감광 드럼의 표면에 들러붙게 된다. 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2)를 사용하여 드럼을 재충전 시키는 경우, 자성 토너가 강자성 결합력을 갖는 통상의 자성 토너인 경우, 자성 토너는 자성 브러쉬에 점착되어 그릇된 충전 문제를 유발시킨다. 이는 전도성 자성 입자(23) 자체들간 및 전도성 자성 입자들(23)과 감광 드럼간의 전도 경로를 차단하여 잘못된 충전을 유발시키는 것이다. 더욱이, 자성 토너가 전도성 자성 입자들(23) 사이에 다량으로 존재하는 경우, 자성 토너는 전도성 자성 입자(23)에 용융 점착하여 충전 성능을 심하게 악화시켜 장시간 동안 계속 충전시키는 것이 어렵다. 그런데, 본 발명에서, 약자성 특성을 갖는 자성 토너가 사용되기 때문에 자성 토너는 정극성의 적절한 마찰전기력이 제공되는 자성 브러쉬 충전 어셈블리(2)로 이내 도입되어 자성 브러쉬로부터 제거된다. 그러므로, 잘못된 충전을 방지하고 진행 성능을 향상시킬 수 있다.

프린팅을 장시간 동안 지속할 경우, 클리너로부터 빠져 나온 자성 토너는 충전에 방해가 된다. 장시간 프린팅하는 동안, 특정량의 자성 토너는 자성 브러쉬를 오염시키게 되어 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 저항을 증가시킨다. 그러므로, 감광 드럼 상에 존재하는 자성 토너는 충전에 장해가 된다. 그러한 경우, 소정량의 자성 결합력을 자성 토너에 부여함으로써 자성 토너를 즉각 수용하여 자성 브러쉬로부터 제거시킬 수 있어 프린팅을 장시간 동안 지속시킬 수 있다.

본 발명에서, 본 발명의 목적은 전하 주입층이 감광체의 표면에 제공된 경우 더 유익하게 얻을 수 있다. 표면 윤활성이 우수한 전하 주입층은 자성 토너의 전사 효율을 증가시키며 전사 후 잔류하는 자성 토너의 양을 감소시킨다. 그러한 전하 주입층은 충전을 신속하게 행하도록하여 자성 브러쉬 충전 어셈블리와 감광 부재간의 전위차가 적어지게 된다. 그러므로, 자성 결합력을 적절한 값으로 제어하면 토너를 즉각 수용하여 자성 브러쉬로부터 제거시킬 수 있다.

상술한 바와 같이, 본 발명에서 σ.D.δ의 값이 150 또는 그 이하, 바람직하게는 50 내지 150인 한, 자성 토너는 자성 브러쉬 충전 어셈블리 중에 즉각 수집된 다음 자성 브러쉬로부터 제거되므로 전도성 자성 입자(23) 자체들간 또는 전도성 자성 입자들과 감광 드럼간의 전도 경로가 차단되지 않고 우수한 충전을 행할 수 있다.

제3도는 본 발명의 제2 실시태양을 예시한 것이다. 그 중에 도시된 화상 형성 장치는 화상 보유 부재로서 제공된 감광층을 갖춘 감광 드럼(101), 충전 수단으로서 자성 브러쉬 충전 어셈블리(102), 잠상 형성 수단으로서의 노광 어셈블리(103), 현상 수단으로서의 현상 어셈블리(108), 전사 수단으로서의 전사 충전 어셈블리(105) 및 드럼 주위에 구비된 정착 수단으로서의 정착 어셈블리(107)를 포함하고 있다. 이러한 화상 형성 장치는 클리닝 부재를 갖춘 클리너가 구비되지 않은 화상 형성 장치이다. 자성 브러쉬 충전 어셈블리(102)를 사용하는 클리너가 존재하지 않는 화상 형성 장치를 기술하고자 한다. 화상 보유 부재로서의 감광 드럼(101)은 제1 실시태양에서 사용된 감광 드럼(1)의 것과 동일한 구성을 갖는다.

자성 브러쉬 충전 어셈블리(102)의 주요 구성은 제1 실시태양의 것과 동일하다. 그런데 자성 브러쉬에 인가된 바이어스는 목적하는 AC 전압에 의해 상부 위치된 충전 드럼의 전위와 동일한 네가티브 DC 전압이다. 이러한 바이어스는 감광 부재 상 전사 후 잔류하는 자성 토너를 회수하고 이를 감광 부재 상에 확산시킬 수 있도록 하며 감광 부재를 충전시킬 수 있다.

전사 후, 감광드럼 상에 잔류하는 자성 토너 대부분은 역극성을 갖고 있어 양전하적으로 충전된다. 그런데, 그 자성 토너가 일단 자성 브러쉬를 통과하면, 자성 토너는 정극성을 가져 음전하적으로 충전된다. 따라서 현상 어셈블리의 바이어스를 조절함으로써, 감광 드럼의 클리닝 및 현상을 현상 어셈블리에 의해 동시에 수행될 수 있다. 예를 들면, 충전된 드럼 전위가 -700V이고 노광 후 전위가 -100 V라고 가정하면, 목적하는 AC 전압이 위에 위치한 -450 V의 DC 전압을 현상 슬리브(184)에 인가시킬 수 있으며, 따라서 감광 드럼 상 비노광부(비화상부)에서의 자성 토너는 현상 슬리브 상에 수집되며 동시에 노광부(화상부)는 현상 슬리브 상에서 자성 토너에 의해 현상된다.

자성 토너로서, 토너 화상 전사 후 잔류 토너의 양을 경감시킬 수 있는 구형자성 입자를 사용하는 것이 적절하다. 그러한 구형 자성 토너는 유동성이 우수하고 전도성 자성 입자 자체들간 및 전도성 자성 입자와 감광 드럼 간의 우수한 이형성을 제공하여 높은 전사 효율을 보장된다.

일반적으로, 클리너가 없는 화상 형성 장치에서는 전사 후 잔류하는 자성 토너는 이것이 현상 어셈블리로 되돌아오기 전에 자성 브러쉬 충전 어셈블리를 통과하여야 하므로, 자성 브러쉬 충전 어셈블리 중에 수용된 자성 토너의 양은 클리닝 부재를 갖춘 클리너가 구비된 화상 형성 장치의 것보다 더 많다. 그런데, 우수한 전압 효율을 갖기 때문에 상기의 구형 자성 토너를 사용하게 되면 자성 브러쉬 충전 어셈블리 중에 수용된 토너의 양을 감소 시킬 수 있어 자성 브러쉬를 거의 약화시키지 않는다.

본 발명에서, 구형 자성 토너란 100 내지 500의 토너 형상 계수 SF-1 및 100 내지 130의 토너 형상 계수 SF-2를 갖는 토너를 의미한다.

이 구형 자성 토너는 보다 바람직하게는 100 내지 145 범위의 토너 형상 계수 SF-1 및 100 내지 125 범위의 토너 형상 계수 SF-2를 갖는 토너를 의미한다.

본 발명에서 사용된 형상 계수 SF-1 및 SF-2 는 하기와 같이 측정한다.

분석을 위해 토너 입자 100개를 계면을 통해 화상 분석기(LUSEX-3: Nikore Co.사 제품)에 화상 정보를 제공하는 FE-SEM(S-800: Hitachi Ltd.사에서 제조한 주사 전자 현미경)하에 무작위로 선택한 다음 형상 계수 SF-1 및 SF-2를 하기 식에 따라 계산한다.

SF-1 =(MXLNG)₂/AREX x π/4 x 100

SF-2 =(PERI)₂/AREA x 4/1π x 100

(AREA: 토너 입자의 돌출부: MXLNG; 절대 최대 길이; PERI: 구형 길이)

토너의 형상 계수 SF-1는 구형도를 나타낸다. 그 값이 높을수록 토너 입자는 구형보다는 비결정형(구형이 아님)이 된다. SF-2는 불규칙도를 나타낸다. 그 값이 높을수록 토너 입자의 표면은 보다 불규칙하게 된다.

본 발명의 제2 실시태양에 따른 화상 형성 장치는 하기와 같이 작동된다. 자성 브러쉬 충전 어셈블리(102)에 -700 V의 DC 전압 상에 주파수가 1 kHz이고 피크가 전압이 600 Vpp인 직각파 AC 전압을 위치시켜 형성된 전압을 인가하고 감광 부재를 자성 브러쉬에 의해 약 -700 V로 충전시킨다. 그 다음, 노광 어셈블리(103)에 의해 화상 노광을 행하여 정전 잠상을 형성한 다음 현상 어셈블리(108)에 의해 역현상시킨다. 그리하여 현상에 의해 형성되고 감광 부재 상에 보유된 토너 화상을 기록 매체 P에 전사하고 전사 매체를 전사 충전 어셈블리(105)에 의해 그 배면에 정전기적으로 충전시킨다. 그 다음, 전사된 토너 화상을 정착 수단으로서 제공된 정착 어셈블리(7)에 의해 기록 매체 P 상에 정착시킨다. 전사 후에 잔류하는 자성 토너를 감광 부재 상에 보유시키며 자성 브러쉬 충전 어셈블리(102)에 도달하게 된다. 자성 브러쉬 충전 어셈블리(102)는 감광 부재의 표면에서의 잔류 자성 토너를 제거하는 동시에 감광 부재를 목적하는 전위로 정전기적으로 충전시킨다.

본 발명에서, 종래의 자성 토너가 자기 결합력이 낮은 약자성 토너를 사용하면 심지어 전사 후 잔류하는 자성 토너가 대량으로 자성 브러쉬에 도입되는 클리너가 없는 장치 중에서도 자성 토너를 즉시 수집할 수 있는 자성 브러쉬로부터 제거할 수 있으며, 따라서 자성 브러쉬 중에 존재하는 자성 토너의 양은 한정되어 자성 브러쉬의 성능이 보유되며 감광 부재는 우수한 화상 형성을 위해 적절히 충전된다.

전사 후 잔류하는 자성 토너가 대량으로 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 도입되는 클리너가 없는 구성 중에서, 본 발명에 따른 구성 요소의 사용이 매우 효과적인데, 그 이유는 토너의 적절한 자기 결합력에 의해 토너의 순환이 촉진되어 토너의 축적을 어렵게 만들기 때문이며 결과적으로 장시간 동안에 걸쳐 충전 성능을 유지시킬 수 있다.

상술한 제1 및 제2 실시태양에서, 화상 보유 부재 상에 현상된 토너 화상이 전사되는 전사 매체는 이를 테면 최종 전사 매체인 종이 등의 기록 매체로서 기술되어 있다. 본 발명에서, 또한 전사 매체로서 벨트형 또는 파이프형 전사 매체를 사용할 수 있으며, 이때 그러한 전사 매체는 전사 보유 부재에 대향하여 구비되며 화상 보유 부재 상에 토너 화상이 이 중간 전사 매체에 전사된 후, 토너 화상은 다시 최종 전사 매체로 전사된다.

중간 전사 매체가 사용될 경우, 전사 단계는 다단계가 되므로 전사 효율이 더 좋은 구형 자성 토너를 사용하는 것이 바람직하다.

제4도는 본 발명의 제1 실시태양에서 따른 프로세스 카트리지를 보여준다. 제1 실시태양에 따른 프로세스 카트리지를 설명하기 위해, 제1도에 설명된 화상 형성 장치에서와 동일한 기능을 갖는 구성 요소는 같은 부호로 표시한다.

본 발명에 따른 프로세스 카트리지에서, 적어도 충전 수단, 현상 수단 및 화상 보유 부재가 카트리지 내에 통합되어 있고, 이 프로세스 카트리지는 화상 형성장치(예, 복사기, 레이저 비임 프린터 또는 팩시밀리기)의 본체에 탈착가능하게 제공된다.

이 실시태양에는 현상 수단(8), 드럼형 화상 보유 부재(감광 드럼)(1), 클리닝 블레이드(60)를 갖는 클리닝 수단(6) 및 충전 수단(자성 브러쉬 충전 어셈블리)(2)가 하나의 세트로 모여진 프로세스 카트리지(9)가 예시된다.

이 실시태양에서, 현상수단(9)은 탄성 블레이드(82) 및 자성 토너(81)을 현상 용기(80)내에 포함한다. 현상 시, 소정의 전기장은 바이어스 인가 수단으로부터의 현상 바이어스 전압을 인가함으로써 감광 드럼(1)과 현상 슬리브(84)를 가로질러 형성되고 자성 토너(81)을 사용하여 현상 단계가 수행된다. 이 현상 단계를 바람직하게 수행하기 위해, 감광 드럼(1)과 현상슬리브(84) 사이의 간격이 매우 중요하다.

상기 실시태양에는 현상 수단, 화상 보유 부재, 클리닝 수단 및 충전 수단의 4 가지 구성 요소가 하나의 세트로 모여진 프로세스 카트리지가 예시된다. 그러나, 본 발명에서의 실시태양은, 충전수단, 현상수단 및 화상 보유 부재의 적어도 3 가지 구성 요소가 하나의 세트로 모여진 프로세스 카트리지이다. 이와같이, 클리닝 수단은 화상 형성 장치의 본체에 제공될 수 있으므로 프로세스 카트리지는 클리닝 수단을 반드시 포함해야하는 것은 아니다. 기타의 요소를 첨가하여 한 세트의 카트리지로 모여지도록 하는 것 또한 가능하다.

제5도는 본 발명의 제2 실시태양에 따른 프로세스 카트리지를 보여준다. 제2 실시태양에 따른 프로세스 카트리지를 설명하기 위해, 제3도에 설명된 화상 형성 장치에서와 동일한 기능을 갖는 구성 요소는 같은 참고 번호로 표시한다.

본 발명의 제2 실시태양에는 현상 수단(108), 드럼형 화상 보유 부재(감광 드럼)(10) 및 충전 수단(자성 브러쉬 충전 어셈블리)(102)가 하나의 세트로 모여진 프로세스 카트리지(109)가 예시된다. 즉, 이 프로세스 카트리지는 현상 수단(108)이 전사 후의 잔류 자성 토너를 수집하고, 동시에 현상을 수행하는 클리너가 없는 구성을 갖는다.

상기에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따라 150 이하의 σ.D.δ(이것은 자성토너의 자성 결합력 지수임)를 갖는 자성 토너를 사용함으로써, 토너는 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 즉시 수집되고 제거되어 화상 보유 부재로부터 이동되어 오고 자성 브러쉬로 유입된 자성 토너의 축적을 방지한다. 따라서, 자성 토너의 축적에서 기인하는 불완전 충전 문제가 해결되고 불완전 화상이 형성되지 않는다.

[실시예]

[실시예 1]

제1도에 나타난 제1 실시태양의 화상 형성 장치에서, 하기 자성 브러쉬 충전 어셈블리, 감광 드럼 및 자성 토너가 사용되었고, 화상을 평가하는데 하기 바이어스 조건하에서 5,000장의 현상지에 화상을 형성하였다. 평가 결과를 표 1 에 나타낸다.

-자성 브러쉬 충전 어셈블리-

자성 브러쉬 충전 어셈블리에서, 사용된 전도성 자성 입자는 평균 입경이 15㎛, 부피 비저항이 1 x 10⁶Ω.cml 및 1 K 외르스테드의 자기장에서 포화 자화량이 58 Am²/kg 인 페라이트이었다. 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 자기롤의 직경은 13.9mm이고, 자기롤의 자극의 수는 4이며, 자기장의 피이크는 감광 드럼 및 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 중심을 연결하는 선으로부터 측정하여 감광 드럼의 회전 방향으로 4°의 각도로 설정한다. 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 표면 상의 자기장의 세기는 850 가우스이었다. 충전 바이어스로서 -700 V의 직류 전압 상에 주파수 1 kHz 및 피크간 전압이 600 Vpp인 직각파 교류 전압을 중첩시켜 생성된 전압을 인가하였고, 감광 드럼은 100mm/초의 원주 속도에서 -700V로 충전시켰다.

-감광 드럼-

알루미늄 기판 및 하인층으로 이루어진 OPC 드럼의 표면 상에는 양전하 주입 차단층, 전하 발생층 및 전하 수송층이 나열 순서대로 겹쳐져 있고, 전하 주입층은 광경화성 아크릴계 수지 100 중량부 내에 평균 입경 0.03㎛의 전도성 미립자인 초미세 SnO₂입자 60 중량부를 분산시킴으로써 제조한 분산액을 도포함으로써 제공된다. 감광 드럼은 100mm/초의 원주 속도로 회전시켰다.

-자성 토너-

1 K 외르스테드의 자기장 내에는 60 Am²/kg의 자화량을 갖느 마그네타이트 30 중량부 및 스티렌-아크릴계 수지 100 중량부를 용융-혼련시키고, 이어서 분쇄 및 분급화시켜 표 1에 나타낸 바와 같은 자화량 σ 중량, 평균 입격 D 및 밀도 δ를 갖는 자성 토너 입자를 얻었다. 자성 토너 입자 100 중량부 및 소수성 실리카 미분 0.8 중량부를 혼합하여 자성 토너를 제조하였다. 자성 토너의 부피 비저항은 10¹⁴Ω.cm 이상이었다.

현상 바이어스로서 -500 V의 직류 전압에 주파수 2 kHz 및 피크간 전압이 1.6 kV인 직각파 교류 전압을 중첩시켜 생성된 전압을 인가하였다.

본 실시예 1의 화상 평가에서, 충전 고스트(ghost)는 형성된 화상에 있는 감광성 부재의 노출 후의 충전 성능을 판단하는 평가 항목이다. 충전 성능이 불량하면, 이전 사이클의 노출 영역에서의 충전 전위는 노출되지 않은 영역에서의 충전 전위 보다 더 낮으므로, 화상에 고스트가 나타난다. 작동 시험을 통해 이러한 고스트 현상이 관찰되었기 때문에 화상은 하기 평가 기준에 의해 평가되었다.

(평가 기준)

AA ; 백색 고상 영역 및 반색조 영역에서 고스트가 나타나지 않고, 양호한 결과를 나타냄.

A ; 백색 고상 영역에서는 고스트가 나타나지 않으나, 반색조 영역에서는 확실히 나타남.

C : 백색 고상 영역과 반색조 영역 모두에서 고스트가 나타남.

[실시예 2]

자성 토너 중의 마그네타이트의 함량이 15 중량부로 변한 것을 제외하고는 표 1에 나타낸 특성을 갖는 자성 토너를 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 제조하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 3]

사용된 마그네타이트가 다량의 망간으로 도핑된, 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 30 Am²/kg인 마그네타이트 30 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 4]

사용된 마그네타이트가 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 70 Am²/kg인 니켈 페라이트 30 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 5]

실시예 1에 사용된 자성 토너를 제조함에 있어서, 분쇄 및 분급화 조건을 변화시켜 중량 평균 입경 8.2 ㎛인 자성 토너를 얻었다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 6]

사용된 마그네타이트가 다량의 망간으로 도핑된, 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 30 Am²/kg인 마그네타이트 100 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 얻었다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교 실시예 1]

사용된 자성 토너 중 마그네타이트의 함량이 100 중량부로 변한 것을 제외하고는 표 1에 나타낸 특성을 갖는 자성 토너를 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 제조하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다. 평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교 실시예 2]

사용된 마그네타이트가 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 70 Am²/kg인 니켈 페라이트 100 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교 실시예 3]

사용된 마그네타이트가 다량의 망간으로 도핑된, 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 30 Am²/kg인 마그네타이트 200 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 1에 나타낸다.

[비교 실시예 4]

실시예 1의 자성 토너를 제조함에 있어서, 분쇄 및 분급화 조건을 변화시켜 중량 평균 입경 9.0㎛인 자성 토너를 얻었다. 실시예 1과 같은 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다. 큰 토너 직경 때문에 고스트 현상은 더 심했으며 화상의 치밀성은 감소되었다.

평가결과를 표 1에 나타낸다.

[실시예 7]

인가된 충전 바이어스 -700 V의 직류 전압인 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방법으로 화상을 형성하고 평가하였다. 그 결과, 실시예 1에 비해서는 고스트 현상이 약간 심해졌으나, 실시예 1에서와 비교될만한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 8]

제3도에 나타낸 제2 실시태양의 화상 형성 장치에 실시예 1에서와 동일한 자성 브러쉬 충전 어셈블리 및 감광 드럼을 사용하고, 하기 자성 토너를 사용하여 5,000 장의 용지에 화상을 형성하며 평가하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

-자성 토너-

1 K 외르스테드의 자기장 내에서 60 Am/kg의 자화량을 갖는 마그네타이트 30 중량부 및 스티렌-아크릴계 수지 100 중량부를 용융-혼련시키고, 이어서 분쇄, 분급화 및 열 처리시켜 표 2에 나타낸 바와 같은 자화량 σ, 중량 평균 입경 D, 및 밀도 δ 및 SF-1, SF-2를 갖는 구형 자성 토너를 얻었다.

현상 바이어스로서, -400 V의 직류 전압에 주파수 kHz 및 피크간 전압이 1.6 kV인 직각파 교류 전압을 중첩시켜 생성된 전압을 인가하였다. 클리너가 없는 구성에서, 전사 후 잔류하는 자성 토너는 현상과 동시에 현상 수단에 의해 수집된다.

본 실시예 8의 화상 평가에 있어서, 고스트 현상은 실시예 1에서와 같은 방법에 의해 평가되었다.

[실시예 9]

사용된 구형 자성 토너 중에 사용된 마그네타이트의 함량 15 중량부로 변환 것을 제외하고는, 표 2의 물리적 성질을 갖는 구형 자성 토너를 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 제조되었다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다. 평가결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 10]

구형 자성 토너를 얻기 위해 열 처리를 수행하지 않은 것을 제외하고는, 표 2의 물리적 성질을 갖는 구형 자성 토너는 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 제조되었다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 11]

사용된 마그네타이트가 다량의 망간으로 도핑된, 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 30 Am/kg인 마그네타이트 30 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 12]

사용된 마그네타이트가 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 70 Am/kg인 니켈 페라이트 30 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 13]

실시예 8에 사용된 자성 토너를 제조함에 있어서, 분쇄 및 분급화 조건을 변화시켜 중량 평균 입경 8.1㎛인 자성 토너를 얻었다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 14]

사용된 마그네타이트가 다량의 망간으로 도핑된, 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 30 Am/kg인 마그네타이트 100 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교 실시예 5]

사용된 구형 자성 토너 중의 마그네타이트의 함량이 100 주량부로 변한 것을 제외하고는, 표 2에 나타낸 특성을 갖는 자성 토너를 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 제조하였다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교 실시예 6]

사용된 마그네타이트가 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 70 Am/kg인 니켈 페라이트 100 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교 실시예 7]

사용된 마그네타이트가 다량의 망간으로 도핑된, 1 K 외르스테드의 자기장 내에서 자화량이 30 Am/kg인 마그네타이트 200 중량부로 교체된 것을 제외하고는, 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 자성 토너를 제조하였다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[비교 실시예 8]

실시예 8에 사용된 자성 토너를 제조함에 있어서, 분쇄 및 분급화 조건이 변화시켜 중량 평균 입경 8.9 ㎛인 자성 토너를 얻었다. 실시예 8에서와 동일한 방법에 의해 화상을 형성하고 평가하였다.

평가 결과를 표 2에 나타낸다.

[실시예 15]

사용된 충전 바이어스가 -700 V의 직류 전압인 것을 제외하고는, 실시예 8에서와 동일한 방법으로 형성하고 평가하였다. 그 결과, 실시예 8에 비해 더 적은 수의 용지에 작동시킨 후 고스트 현상이 나타나기는 하였으나, 수준 C까지 떨어지지는 않았다.

Claims

화상 보유 부재를 충전 수단으로 정전기적 충전하는 단계; 상기와 같이 충전된 화상 보유 부재 상에 잠상 형성 수단으로 정전 잠상을 형성하는 단계; 정전 잠상을 자성 토너로 현상하여 토너상을 형성하는 단계; 및 토너상을 전사 매체로 전사시키는 단계로 이루어진 화상 형성 방법에 있어서, 상기 충전 수단은 자기적으로 결합된 전도성 자성 입자로부터 형성된 자성 브러쉬를 갖는 충전 어셈블리를 포함하고; 상기 충전 어셈블리는 화상 보유 부재와 접촉되며 전하를 화상 보유 부재의 표면으로 직접 주입 시킴으로써 화상 보유 부재의 표면을 정전기적으로 충전할 수 있고; 상기 자성 토너는 150 이하의 σ.D.δ 값을 갖고, 이 값은 i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 얻는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 50 내지 150 범위 내의 σ.D.δ 값을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 100 내지 130 범위 내의 σ.D.δ 값을 갖는것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서 자성 토너가 10 Am²/kg 내지 30 Am²/kg의 자화량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서 자성 토너가 5 Am²/kg 내지 20 Am²/kg의 자화량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 2㎛ 내지 20㎛의 중량 평균 입경을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 4㎛ 내지 8㎛의 중량 평균 입경을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 1.1 내지 2.0의 밀도를 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 1.1 내지 1.6의 밀도를 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 10⁹Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 10⁹Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 자성 토너가 구형 자성 토너인 것인 화상 형성 방법.
제12항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 150의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 130의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형성 방법.
제12항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 145의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 125의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 화상 보유 부재가 전하 주입층을 갖는 유기 광전도체로 이루어진 것인 화상 형성 방법.
제15항에 있어서 상기 전하 주입층이 전도성 미립자가 분산되어 있는 수지층으로 이루어진 것인 화상 형성 방법.
제16항에 있어서, 상기 전도성 미립자가 상기 전하 주입층에 수지 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 100 중량부의 양으로 함유되는 것인 화상 형성 방법.
제16항에 있어서, 상기 전도성 미립자가 SnO₂, TiO₂, 및 ITO로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하는 것인 화상 형성 방법.
제16항에 있어서, 상기 수지층이 아크릴계 수지, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 형성되는 것인 화상 형성 방법.
제16항에 있어서, 상기 전하 주입층이 1 x 10⁸Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 단성분 결정 또는 전도성 금속 또는 금속들의 혼합 결정을 함유하는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 결합제 중합체에 분산되어 있는 미립전도성 자성 물질을 함유하는 입자로 이루어진 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자의 표면이 전도제(conductive agent)를 함유하는 수지로 피복되는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 입자가 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 평균 입경을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자서 5 ㎛ 내지 50 ㎛의 평균 입경을 갖는 것인 화성 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 10¹⁰Ω.cm 이하의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 10⁶Ω.cm 내지 10¹⁰Ω.cm 의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 30 Am²/kg 이상의 포화 자화량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 40 Am²/kg 내지 300 Am²/kg 포화 자화량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 직류 전압을 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 인가함으로써 상기 화상 보유 부재를 충전하는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 직류 전압 상에 교류 전압을 중첩시킴으로써 발생시킨 전압을 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 인가함으로써 상기 화상 보유 부재를 충전하는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 토너상이 전사되는 상기 전사 매체가 최종 전사 매체인 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 토너상이 전사되는 상기 전사 매체가 중간 전사 매체인 것인 화상 형성 방법.
제33항에 있어서, 상기 중간 전사 매체로 전사되는 토너상이 다시 최종 전사 매체로 전사되는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 전사 후 상기 화상 보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너를 전사 구역 및 충전 구역 사이에 제공된 클리닝 수단으로 제거하고, 클리닝 수단에 의해 부분적으로 제거되지 않은 자성 토너는 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입된 후 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 제거되는 것인 화상 형성 방법.
제1항에 있어서, 전사 후 상기 화상 보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너는 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입된 후 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 제거되고, 이렇게 제거된 자성 토너는 화상 보유 부재 상에서 자성 토너로 정전 잠상을 현상하는 현상 수단에 의한 현상 중에 동시에 제거되는 것인 화상 형성 방법.
제36항에 있어서, 상기 자성 토너가 구형 자성 토너인 것인 화상 형성 방법.
제37항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 냐지 150의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 130의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형성 방법.
제37항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 145의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 125의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형성 방법.
정전 잠상을 보유하기 위한 화상 보유 부재; 화상 보유 부재를 정전기적으로 충전하기 위한 충전 수단; 충전된 화상 보유 부재 상에 정전 잠상을 형성하기 위한 잠상 형성 수단; 현상에 의해 정전 잠상을 가시화하여 토너상을 형성하기 위한, 자성 토너를 보유하는 현상 수단; 및 토너상을 전사 매체로 전사시키기 위한 전사 수단으로 이루어진 화상 형성 장치에 있어서, 상기 충전 수단은 자기적으로 결합된 전도성 자성 입자로부터 형성된 자성 브러쉬를 갖는 충전 어셈블리를 포함하고; 상기 충전 어셈블리는 화상 보유 부재와 접촉되며 전하를 화상 보유 부재를 표면으로 직접 주입시킴으로써 화상 보유 부재의 표면을 정전기적으로 충전할 수 있고; 상기 자성 토너는 150 이하의 σ.D.δ 값을 갖고, 이 값은 i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 얻는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 50 내지 150 범위내의 σ.D.δ 값을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 100 내지 130 범위내의 σ.D.δ 값을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 10 Am²/kg 내지 30 Am²/kg의 자화량을 갖는 것인 화상 형성장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 5 Am²/kg 내지 20 Am²/kg 자화량을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 2㎛ 내지 20㎛의 중량 평균 입경을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 4㎛ 내지 8 ㎛의 중량 평균 입경을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 1.1 내지 2.0 의 밀도를 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 1.1 내지 1.6 의 밀도를 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 10¹⁰Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 10¹⁰Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 자성 토너가 구형 자성 토너인 것인 화상 형성 장치.
제51항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 150의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 130의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형성 장치.
제51항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 145의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 125의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형상 장치.
제40항에 있어서, 상기 화상 보유 부재가 전하 주입층을 갖는 유기 광전도체로 이루어진 것인 화상 형성 장치.
제54항에 있어서, 상기 전하 주입층이 전도성 미립자가 분산되어 있는 수지층으로 이루어진 것인 화상 형성 장치.
제55항에 있어서, 상기 전도성 미립자가 상기 전하 주입층에 수지 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 100 중량부의 양으로 함유되는 것인 화상 형성 장치.
제55항에 있어서, 상기 전도성 미립자가 SnO₂, TiO₂및 ITO로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하는 것인 화상 형성 장치.
제55항에 있어서, 상기 수지층이 아크릴계 수지, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 형성되는 것인 화상 형성 장치.
제55항에 있어서, 상기 전하 주입층이 1 x 10⁸Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 단성분 결정 또는 전도성 금속또는 금속들의 혼합 결정을 함유하는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 결합체 중합체 분산되어 있는 미립 전도성 자성 물질을 함유하는 입자로 이루어진 것인 화성 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자의 표면이 전도제를 함유하는 수지로 피복되는 것인 화성 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 1 ㎛ 내지 100 ㎛의 평균 입경을 갖는 것인 화성 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 5 ㎛ 내지 50 ㎛ 의 평균 입경을 갖는 것인 화성 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 10¹⁰Ω.cm 이하의 부피 비저항을 갖는 것인 화성 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 입자가 10⁶Ω.cm 내지 10⁹Ω.cm의 부피 비저항을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 30 Am²/kg 이상의 포화 자화량을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 40 Am²/kg 내지 300 Am²/kg 의 포화 자화량을 갖는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 직류 전압을 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 인가함으로써 상기 화상 보유 부재를 충전하는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 직류 전압 상에 교류 전압을 중첩시킴으로써 발생시킨 전압을 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 인가함으로써 상기 화상 보유 부재를 충전하는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 토너상이 전사되는 상기 전사 매체가 최종 전사 매체인 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 토너상이 전사되는 상기 전사 매체가 중간 전사 매체인 것인 화상 형성 장치.
제72항에 있어서, 상기 중간 전사 매체로 전사되는 토너상이 다시 최종 전사 매체로 전사되는 것인 화상 형성 장치
제40항에 있어서, 전사 후 상기 화상 보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너를 전사 구역 및 충전 구역 사이에 제공된 클리닝 수단으로 제거하고, 클리닝 수단에 의해 부분적으로 제거되지 않은 자성 토너는 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입된 후 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 제거되는 것인 화상 형성 장치.
제40항에 있어서, 상기 현상 수단은 자성 토너의 도움으로 화상 보유 부재상에 정전 잠상을 현상하고, 동시에 전사 후 화상 보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너를 제거하며, 전사 후 화상 형성 보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너는 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입된 후 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 제거되고, 이렇게 제거된 자성 토너는 상기 현상 수단에 의해 제거되는 것인 화상 형성 장치.
제75항에 있어서, 상기 자성 토너가 구형 자성 토너인 것인 화상 형성 장치.
제76항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 150의 형성 계수 SF-1 및 100 내지 130의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형성 장치.
제76항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 145의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 125의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 화상 형성 장치.
정전 잠상을 보유하기 위한 화상 보유 부재; 화상 보유 부재를 정전기적으로 충전하기 위한 충전 수단; 및 화상 보유 부재 상에 보유된 정전 잠상을 현상에 의해 토너상을 형성함으로써 가시화하기 위한,현상 수단으로 이루어진, 화상 형성 장치의 주 어셈블리에 탈착가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리제 있어서, 상기 충전 수단은 자기적으로 결합된 전도성 자성 입자로부터 형성된 자성 브러쉬를 갖는 충전 어셈블리를 포함하고; 상기 충전 어셈블리는 화상 보유 부재와 접촉되며 전하를 화상 보유 부재의 표면으로 직접 주입시킴으로써 화상 보유 부재의 표면을 정전기적으로 충전할 수 있고; 상기 자성 토너는 150 이하의 σ.D.δ 값을 갖고, 이 값은 i) 진동 자력계로 측정한, 1 K 외르스테드의 자기장에서의 자화량σ(Am²/kg), ii) 자성 토너의 중량 평균 입경(D₄)D(㎛) 및 iii) 그의 밀도 δ(g/㎤)를 곱하여 얻는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 50 내지 150 범위 내의 σ.D.δ 값을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 100 내지 130 범위 내의 σ.D.δ 값을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 10 Am²/kg 내지 30 Am²/kg의 자화량을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 5 Am²/kg 내지 20 Am²/kg의 자화량을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 2㎛ 내지 20㎛의 중량 평균 입경을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제 79항에 있어서, 상기 자성 토너가 4㎛ 내지 8㎛의 중량 평균 입경을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 1.1 내지 2.0 밀도를 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 1.1 내지 1.6의 밀도를 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 10⁹Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 10⁹Ω.cm 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 자성 토너가 구형 자성 토너인 것이 프로세스 카트리지.
제90항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 150의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 130의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제90항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 145의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 125의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 화상 보유 부재가 전하 주입층을 갖는 유기 광전도체로 이루어진 것인 프로세스 카트리지.
제93항에 있어서, 상기 전하 주입층이 전도성 미립자가 분산되어 있는 수지층으로 이루어진 것인 프로세스 카트리지.
제94항에 있어서, 상기 전도성 미립자가 상기 전하 주입층에 수지 100 중량부를 기준으로 하여 20 내지 100 중량부의 양으로 함유되는 것인 프로세스 카트리지.
제94항에 있어서, 상기 전도성 미립자가 SnO₂, TiO₂및 ITO로 이루어진 군으로 부터 선택된 하나 이상의 화합물을 함유하는 프로세트 카트리지.
제94항에 있어서, 상기 수지층이 아크릴계 수지, 폴리카르보네이트, 폴리에스테르, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리스티렌으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상의 성분으로 형성되는 것인 프로세스 카트리지.
제94항에 있어서, 상기 전하 주입층이 1 x 10⁸Ω.cm1 이상의 부피 비저항을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 단성분 결정 또는 전도성 금속 또는 금속들의 혼합된 결정을 함유하는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 결합제 중합체에 분산되어 있는 미립 전도성 자성 물질을 함유하는 입자로 이루어진 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자의 표면이 전도제를 함유하는 수지로 피복되는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 1㎛ 내지 100㎛의 평균 입경을 갖는 것인 프로세스 카트리지
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 5㎛ 내지 50㎛의 평균 입경을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 10¹⁰Ω.cm 이하의 부피 비저항을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 10⁶Ω.cm 내지 10¹⁰Ω.cm의 부피 비저항을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 30 Am²/kg 이상의 포화 자화량을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 전도성 자성 입자가 40 Am²/kg 내지 300 Am²/kg 의 포화 자화량을 갖는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 전사 후 상기 화상 보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너를 제거하기 위한 클리닝 수단이 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리의 상류 지점에 제공되고, 클리닝 수단에 의해 부분적으로 제거되지 않은 자성 토너는 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입된 후 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 제거되는 것인 프로세스 카트리지.
제79항에 있어서, 상기 현상 수단은 화상 보유 부재 상에 자성 토너로 정전잠상을 현상하고, 동시에 전사 후 회상보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너를 제거하며, 전사 후 상기 화상 보유 부재 상에 잔류하는 자성 토너는 상기 자성 브러쉬 충전 어셈블리에 유입된 후 자성 브러쉬 충전 어셈블리로부터 제거되고, 이렇게 제거된 자성 토너는 상기 현상 수단에 의해 제거되는 것인 프로세스 카트리지.
제109항에 있어서, 상기 자성 토너가 구형 자성 토너인 것인 프로세스 카트리지.
제110항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 150의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 130의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 프로세스 카트리지
제110항에 있어서, 상기 구형 자성 토너가 100 내지 145의 형상 계수 SF-1 및 100 내지 125의 형상 계수 SF-2를 갖는 것인 프로세스 카트리지.