KR100370945B1 - 대전 장치 및 그 대전 장치를 구비한 화상 형성 장치 - Google Patents

대전 장치 및 그 대전 장치를 구비한 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 오존을 발생시킴이 없이 피대전체를 확실하게 대전시킬 수 있어 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일이 없도록 한다.
대전 장치(2)는 감광체 드럼(1)의 표면에 대해 대전 롤러(8)를 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련되어 있다. 그 대전 롤러(8)의 금속 축(11)에는 전원 유닛(12)으로부터 정전압 제어된 DC(직류) 바이어스와 정전압 제어의 AC(교류) 바이어스가 공급되고 그것에 의해 감광체 드럼(1)의 표면이 균일하게 대전된다. 대전 롤러(8)에 가해지는 교류 성분의 전압은 대전 롤러(8)와 감광체 드럼(1) 사이의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상의 정점간(peak-to-peak) 전압값을 구비하도록 한다.

Description

대전 장치 및 그 대전 장치를 구비한 화상 형성 장치{A CHARGING APPARATUS AND AN IMAGE FORMING APPARATUS USING THE SAME CHARGING APPARATUS}
본 발명은 피대전체를 대전하는 대전 장치 및 그 대전 장치를 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.
종래로부터 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에는 피대전체인 감광체를 대전시키는 대전 장치가 마련되어 있다.
그 대전 장치로서는 예컨대, 비접촉형의 대전 장치로서 대전 차져(charger)방식이 일반적이다. 그러나 이 대전 차져 방식의 경우에는 대전 균일성을 꾀할 수 있으므로 대전 성능이 좋다는 이점은 있지만, 인체에 대해 영향이 있는 오존(O3)을 발생시킨다는 결점이 있으므로 최근에는 대전 부재를 감광체에 접촉시킨 상태에서 대전하는 접촉 대전 방식이 주류로 되고 있다.
그러나 접촉 대전 방식의 경우에는 대전 롤러 등 대전 부재를 직접 감광체 등 피대전체에 접촉시키므로 다음과 같은 문제점이 있다.
즉, 대전 부재로부터 오점이 감광체에 전이하고, 그것에 의해 감광체가 더러워져 이상 화상이 발생하는 경우가 있었다. 또한, 감광체에 균열(龜裂)이 생길 우려도 있었다.
나아가, 대전 부재 자체도 감광체 상에 부착한 토너 등에 의해 쉽게 더러워지기 때문에, 그것이 한계 이상으로 더러워졌을 때에는 대전 성능(균일성)이 저하하는 경우도 있었다.
나아가, 접촉하는 대전 부재에 의해 감광체의 막이 깍아져 대전 전위가 저하하는 우려도 있었다. 또한, 감광체에 핀 홀이 있은 경우의 누전(leak)에 대한 여유도가 적다는 것도 있었다.
그래서 단순히 대전 부재를 피대전체에 대해 미소한 간극을 마련하여 근접 배치하고 그것에 의해 대전 부재를 대전시키는 것을 생각할 수 있다.
그러나 이 경우에는 대전 부재를 탄성 롤러로 형성하여 상기 미소 간극을 유지하고자 하면, 그것은 정밀도 면에서 아주 곤란했다. 또한, 그것을 가능하게 한다 해도 비용 면에서 매우 비싸진다는 우려가 있었다.
그렇다고 해서 대전 부재를 치수 관리가 비교적 용이한 금속 롤러로 하면, 그 금속 롤러와 피대전체의 사이에 이물이 들어갔을 때, 피대전체의 표면이 쉽게 상하게 된다.
본 발명은 상기 문제점에 감안한 것으로, 인체에 대해 영향이 있는 오존을 발생시킴이 없이 피대전체를 확실하게 대전시킬 수 있고, 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일도 발생하지 않는 대전 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 본 발명에 따른 대전 장치를 구비한 화상 형성 장치의 화상 형성부를 나타낸 개략 구성도.
도 2는 도 1의 화상 형성부를 포함한 화상 형성 장치 전체를 나타낸 사시도.
도 3은 도 1의 대전 장치에 마련되어 있는 대전 롤러의 양단부에 테플론 관을 밀착 상태로 설치한 상태를 나타낸 사시도.
도 4는 감광체 드럼의 표면과 대전 롤러의 탄성 롤러부 사이의 최대 간극 Gmax를 설명하기 위한 개략도.
도 5는 감광체 드럼과 대전 롤러 사이에 형성되는 방전 영역의 양측 영역 단부의 간극 Gc는 최대 간극이 아님을 설명하기 위한 개략도.
도 6은 대전 롤러의 회전이나 진직도(眞直度)의 변동에 의해 어느 순간에 위치 b에 최대 간극 Gmax가 생긴 상태를 나타낸 개략도.
도 7은 대전 롤러의 회전이나 진직도(眞直度)의 변동에 의해 어느 순간에 최대 간극 Gmax가 위치 c에 생긴 상태를 나타낸 개략도.
도 8은 가하는 전압과 대전 전위와의 관계를 나타낸 대전 특성을 나타내는 선 도면.
도 9는 대전 롤러를 감광체 드럼으로부터 서서히 이탈시키도록 했을 때의 대전 특성 변화를 나타낸 선 도면.
도 10은 대전 롤러와 감광체 드럼 간의 간극과 감광체 표면의 대전 전위와의 관계를 계산에 의해 구한 시뮬레이션 결과와 실험 결과를 합해서 나타낸 선 도면.
도 11은 미소(微小) 간극에 의한 근접 대전 방식의 대전 장치에서 가하는 전압을 DC 정전압 + AC 정전압 중첩으로 한 경우의 대전 특성을 나타낸 선 도면.
도 12는 DC 정전압에 중첩하는 AC 바이어스를 정전류 제어한 경우의 실험 결과를 나타낸 선 도면.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 감광체 드럼(피대전체)
2 : 대전 장치
8 : 대전 롤러(대전 부재)
12 : 전원 유닛(전원)
14 : 테플론 관(간극 관리 부재)
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위하여 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 직류 정전압에 교류 전압을 중첩한 전압을 가함으로써 상기 피대전체를 대전하는 대전 장치에 있어서, 상기 대전 부재에 가하는 전압의 교류 성분은 상기 소정 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압의 2 배 이상의 정점간 전압값을 구비하도록 한 것이다.
상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 위치에 따라 불균일하고 편차가 있도록 해도 좋다.
또한, 상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 변동하는 것이여도 좋다.
나아가, 상기 대전 부재는 회전하는 롤러이면 좋다. 또한, 상기 피대전체는회전 혹은 정역 회전(正逆 回轉)하는 부재이면 바람직하다.
그리고 상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 간극이 0일 때의 대전 개시 전압과 상이한 대전 개시 전압으로 되는 크기의 간극으로 하면 바람직하다.
나아가, 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고 이 대전 부재에는 전원으로부터 정전압 제어된 직류 전압과 교류 전압이 가해짐으로써 상기 피대전체가 대전하며, 상기 대전 영역내의 상기 대전 부재의 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향의 각 위치에 있어서의 상기 간극 평균치가 10 ㎛ 이상이며, 이 간극의 변동이 상기 평균값에 대하여 10 ㎛ 이상인 대전 장치를 다음과 같이 구성한다.
즉, 대전 부재에 가하는 전압은 교류 성분을 구비하는 전압이 상기 소정 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상인 정점간 전압값을 구비하도록 대전 장치를 구성한다.
또한, 피대전체에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합하여 있도록 마련된 대전 부재를 구비한 대전 장치에 있어서도 상기 대전 부재에 가하는 전압은 교류 성분을 구비하는 전압이 상기 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상인 정점간 전압값을 구비하도록 하면 바람직하다.
그리고 상기 대전 부재는 회전이 자유로운 탄성 롤러로 하면 바람직하다.
또한, 상기 어느 한 항의 대전 장치에 있어서, 상기 피대전체와 대전 부재의 사이에 간극 관리 부재를 끼움으로써 상기 간극을 형성하고 그 최대 간극은 간극 관리 부재의 두께로 결정되도록 하면 바람직하다.
또한, 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고 이 대전 부재에는 전원으로부터 직류 정전압에 교류 전압을 중첩한 전압을 가함으로써 상기 피대전체를 대전하는 대전 장치에 있어서, 상기 대전 부재에 가하는 전압의 교류 성분은 상기 소정의 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상의 정점간 전압값을 얻을 수 있는 소정의 전류값으로 정전류 제어되어 있도록 한 것이다.
상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 위치에 따라 불균일하고 편차가 있도록 해도 좋다.
또한, 상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 변동하는 것이라도 좋다.
나아가, 상기 대전 부재는 회전하는 롤러이면 바람직하다. 또한, 상기 피대전체는 회전 혹은 정역 회전하는 부재이면 바람직하다.
그리고 상기 대전 부재와 피대전체 사이의 간극은 간극이 0일 때의 대전 개시 전압과 상이한 대전 개시 전압으로 되는 크기의 간극으로 하면 바람직하다.
나아가, 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 정전압 제어된 직류 전압과 교류 전압이 가해짐으로써 상기 피대전체가 대전하며 상기 대전 영역내의 상기 대전 부재의 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향의 각 위치에 있어서의 상기 간극 평균치가 10 ㎛ 이상이고, 이 간극의 변동이 상기 평균값에 대하여 10 ㎛ 이상인 대전 장치에 있어서, 상기 대전 부재에 가하는 전압의 교류 성분이 소정의 전류값으로 정전류 제어되어 있도록 한 것이다.
또한, 피대전체에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합하여 있도록 마련된 대전 부재를 구비한 대전 장치에 있어서도 상기 대전 부재에 가하는 전압의 교류 성분이 소정의 전류값으로 정전류 제어되어 있도록 하면 좋다.
그리고 상기 어느 한 대전 장치에 있어서, 대전 부재는 회전이 자유로운 탄성 롤러로 하면 좋다.
또한, 상기 피대전체에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합하여 있도록 마련된 대전 부재를 구비한 대전 장치에 있어서, 대전 부재의 체적 저항율을 105Ωcm 이상으로 하면 좋다.
나아가 상기 어느 한 대전 장치를 구비한 화상 형성 장치를 제공한다.
실시예
이하, 이 발명의 실시 형태를 도면에 근거하여 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 대전 장치를 구비한 화상 형성 장치의 화상 형성부를 나타낸 개략 구성도이고, 도 2는 도 1의 화상 형성부를 포함한 화상 형성 장치 전체를 나타낸 개략 구성도이다.
도 2에 나타낸 화상 형성 장치는 장치 본체내의 하부에 급지부(22)를, 그 상방에 감광체 드럼(1) 등을 구비하는 화상 형성부를, 나아가 그 상방에 용지 배출부로 이루어지는 쌍으로 된 용지 배출 롤러(26, 27)를 각각 마련하고, 급지부(22)로부터 공급한 전사지 P에 도 1의 화상 형성부로 화상을 형성하며, 그 전사지 P를 용지 배출 롤러(26, 27)에 의해 용지 받이(20) 혹은 용지 받이(21)로 배출하도록 하고 있다.
급지부(22)에는 상하 2단으로 트레이(28, 29)가 마련되어 있고, 그 각 급지단(給紙段)에는 급지 롤러(30)가 각각 배치되어 있다.
도 2에서 23은 기록 유닛이며, 이 기록 유닛으로부터 감광체 드럼(1)의 균일하게 대전되어 있는 표면에 빛을 조사하여 그 표면에 화상을 기록한다.
또한, 그 감광체 드럼(1)에 대해 전사지 이송 방향 상류측에는 전사지의 경사를 보정함과 동시에 감광체 드럼(1)상의 화상과 전사지의 이송 타이밍을 맞추기 위한 레지스트레이션 롤러쌍(13)을 구비하고 있다.
나아가, 감광체 드럼(1)에 대해 전사지 이송 방향 하류측에는 정착 유닛(25)을 마련하고 있다.
화상 형성부에는 도 1에 나타낸 바와 같이 상술한 감광체 드럼(1)이 화살표 A방향으로 회전 가능하게 마련되어 있고, 그 주위에는 대전 장치(2)와, 그 대전 장치(2)에 의해 대전된 면에 기록 유닛(23)에 의해 기록된 감광체 드럼(1)상의 정전 잠상을 현상화하여 토너 화상으로 하는 현상 장치(4)와, 그 토너 화상을 전사지 P에 전사하는 전사 이송 벨트(5)와, 그 토너 화상의 전사 후에 감광체 드럼(1)상에 남은 잔류 토너를 제거하는 클리닝 장치(6)와, 감광체 드럼(1)상의 불필요한 전하를 제거하는 방전 램프(7)를 각각 배치하고 있다.
이 화상 형성 장치는 화상 형성 동작을 개시하면, 도 1에 나타낸 감광체 드럼(1)이 화살표 A방향으로 회전하고, 그 표면이 방전 램프(7)에 의해 방전되어 기준 전위로 평균화된다.
다음에, 그 감광체 드럼(1)의 표면은 대전 롤러(8)에 의해 균일하게 대전되고, 그 대전 면은 기록 유닛(23)로부터 화상 정보에 따른 빛 La의 조사를 받아 그 표면에 정전 잠상이 형성된다.
그 정전 잠상은 감광체 드럼(1)이 화살표 A방향으로 회전함으로써 현상 장치(4)의 위치까지 이동되면, 거기서 현상 슬리부(10)에 의해 토너가 부착되어 토너 화상(현상)으로 된다.
한편, 도 2에 나타낸 급지부(22) 트레이(28,29)의 어느 하나로부터 급지 롤러(30)에 의해 전사지 P가 공급되고, 이 전사지 P가 레지스트레이션 롤러쌍(13)에서 일단 정지되어 그 전사지 P의 선단과 감광체 드럼(1)상의 화상 선단이 일치하는 정확한 타이밍으로 이송되고, 전사 이송 벨트(5)에 의해 그 전사지 P에 감광체 드럼(1)상의 토너 화상이 전사된다.
그 전사지 P는 전사 이송 벨트(5)에 의해 이송되고 구동 롤러부(5a)에서 전사지 P의 단단함에 의한 곡률 분리로 그 전사 이송 벨트(5)로부터 분리되어 정착 유닛(25)으로 이송되고, 이 정착 유닛(25)에서 열과 압력이 가해짐으로써 토너가 전사지 P에 융착된 후, 그 전사지 P가 용지 받이 등으로 배출된다.
그 후, 감광체 드럼(1)상에 남은 잔류 토너는 다음 공정인 클리닝 위치까지 회전 이동하여 도 1에 나타낸 클리닝 장치(6)의 클리닝 블레이드(6a)에 의해 긁혀 떨어지고 다시 다음의 화상 형성 공정으로 이행한다.
대전 장치(2)는 감광체 드럼(1)의 표면에 대해 대전 영역내에서 소정 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재인 대전 롤러(8)와, 이 대전 롤러(8)의 표면에 항상 압접하여 그 대전 롤러(8)를 클리닝하는, 예컨대 스폰지로 이루어지는 대전 롤러 클리닝 부재(9)를 구비하고 있다.
그리고 이 대전 장치(2)는 대전 롤러(8)의 금속 축(11)에 전원 유닛(12)으로부터 정전압 제어된 DC 바이어스와 후술하는 소정의 전류값으로 정전류 제어된 AC 바이어스 혹은, 후술하는 정전압 제어된 AC 바이어스를 공급하여 감광체 드럼(1)의 표면을 균일하게 대전한다.
감광체 드럼(1)은 알루미늄(Al) 소재의 관에 UL 층(under layer)과 CGL 층(carrier generation layer)과 CTL 층(carrier transport layer)을 각각 피복한 다층 구성으로 되어 있고 그것이 미도시한 주 모터에 의해 화살표 A방향으로 일정 속도로 회전 구동된다.
대전 롤러(8)는 양단부의 금속 축(11, 11)이 각각 축받이에 의해 회전이 자유롭게 지지된 탄성 롤러이며, 그 탄성 롤러부(8a)의 양단부에 도 3에 나타낸 바와 같이 간극 관리 부재인 테플론 관(teflon tube)(14, 14)을 밀착시켜 설치하고 있다.
그리고, 그 양측의 테플론 관(14, 14)의 부분이 감광체 드럼(1)의 표면에 접촉함으로써 그 테플론 관(14)의 두께 만큼한 미소 간극이 대전 영역내의 감광체 드럼(1)의 표면과 대전 롤러(8)의 탄성 롤러부(8a) 사이에 형성되도록 하고 있다.
즉, 이 대전 장치에서는 이 감광체 드럼(1)과 대전 롤러(8)의 탄성 롤러부(8a) 사이에 끼우는 테플론 관(14)의 두께로 감광체 드럼(1)과 대전 롤러(8) 사이의 최대 간극이 결정된다.
그 최대 간극이란 다음과 같이 정의한다.
즉, 상술한 바와 같이 테플론 관(14)의 두께에 상당한 미소 간극을 구비하여 서로 대향하는 감광체 드럼(1)의 표면과 대전 롤러(8)의 탄성 롤러부(8a)의 도 4에 나타내는 가장 접근하는 접근부 a에서의 어느 순간의 최대 간극 Gmax를 가리킨다.
게다가 이 가장 접근하는 접근부 a에 있어서 감광체 드럼(1)의 표면과 대전 롤러(8)의 탄성 롤러부(8a) 사이의 간극은 동일한 가장 접근하는 접근부 a라 할지라도 도 4에서 앞쪽과 뒤쪽의 각 위치에서는 감광체 드럼(1)과 대전 롤러(8)의 쌍방의 부품 정밀도에 따라 통상 상이하므로, 그 접근부 a에 있어서 앞쪽에서 뒤쪽으로 가는 방향[대전 롤러(8)의 긴 쪽 방향]의 각 위치에서 가장 큰 간극량으로 되는 위치에서의 간극을 가장 접근하는 접근부 a에서의 최대 간극이라고 정의한다.
이것을 도 6 및 도 7을 참조하여 설명하면, 감광체 드럼(1)의 표면과 대전 롤러(8)의 탄성 롤러부(8a) 사이의 간극은 도 6 및 도 7(설명을 위하여 과장하여 나타내고 있다)에 나타낸 바와 같이, 대전 롤러(8)의 회전이나 진직도의 변동에 의해 어느 순간에는 도 6에 나타낸 위치 b가 최대 간극 Gmax로 될 수 있는 위치로 되고, 또 어느 순간에는 도 7에 나타낸 위치 c가 최대 간극 Gmax로 될 수 있는 위치로 되기 때문에 그 최대 간극 Gmax로 될 수 있는 위치는 대전 롤러(8)의 긴 쪽 방향에서 변화한다.
이와 같이 최대 간극을 정의하므로 도 5에 나타낸 바와 같이 감광체 드럼(1)과 대전 롤러(8) 사이에 형성되는 방전 영역 Adc의 양측 영역 단부에 있어서 각 간극 Gc는 최대 간극이 아니다.
다음에 최대 간극이 나타나는 위치 변화를 조사하기 위해 실제로 최대 간극의 발생 위치를 측정한 결과에 관하여 표 1 및 표 2를 참조하여 설명한다.
이 감광체 드럼의 표면과 대전 롤러 표면 간의 간극 측정은 2조로 나누어 행하고 제1조의 측정 데이터를 표 1에, 제2조의 측정 데이터를 표 2에 각각 나타낸다.
회전 방향 감광체 드럼의 긴 쪽 방향의 측정점 (단위 : ㎛ )
측정점 1 측정점 2 측정점 3 측정점 4 측정점 5
0 ° 9.8 17.9 0 0 7.5
60 ° 20.2 0 0 5.6 10.6
120 ° 10 10.8 11.2 10.1 7.4
180 ° 20.7 7.2 0 17.9 17.2
240 ° 2.5 2.1 0 0 0.7
300 ° 18.8 11.8 8.1 0 5.8
360 ° 10.5 0 0 9.6 10.1
420 ° 16.7 2 10.2 3 6.8
480 ° 5.6 10.8 0 8.2 9.4
540 ° 11.3 15.9 4.2 0 1.8
600 ° 21.2 16.2 6.9 5.1 4.3
660 ° 11.2 0 0 6 14.4
720 ° 16.5 3.3 1.5 0 2.1
780 ° 3.7 6.1 0 4.5 8.7
840 ° 12.9 13.9 8.3 0 2.3
900 ° 26.3 25.9 19.2 6.8 4.7
960 ° 8.5 0 0 17.2 14.9
1020 ° 12.7 0 0 4.9 10.3
1080 ° 5.7 7.3 0 0 0
1140 ° 10.2 9.2 0 0 5.1
1200 ° 24 18.1 17.2 0 3.6
1260 ° 11.8 7.4 15.2 16.3 14.2
1320 ° 15.9 3.5 0.8 14.8 12.1
1380 ° 3.6 0 0 4.6 5.2
1440 ° 9.6 9 4.2 0 0
1500 ° 13.4 14.1 2.5 5.1 7.6
회전 방향 감광체 드럼의 긴 쪽 방향의 측정점 ( 단위 : ㎛ )
측정점 1 측정점 2 측정점 3 측정점 4 측정점 5
0 ° 15.3 17.3 29.8 19 15
60 ° 17.7 0 0 0 6.6
120 ° 8.5 0 0 0 9.3
180 ° 28.7 5.8 0 0 10.5
240 ° 27.2 28.6 21.7 6.6 14
300 ° 34.2 32.7 34.1 33 15.7
360 ° 10.2 8 7.7 13.4 15.1
420 ° 16 0 4.6 0 11.7
480 ° 24.5 5.3 0 0 7.3
540 ° 17 7.4 0 0 12.1
600 ° 31.6 30 24.2 18.4 7.6
660 ° 29.4 29.5 18.1 12 18.4
720 ° 13.1 28.6 30.5 18.8 16.2
780 ° 15.2 18.1 24.3 14 15
840 ° 18 0 0 0 6.5
900 ° 9.1 2.1 0 0 10.2
960 ° 27.6 6.8 0 5.2 11.3
1020 ° 25.8 29.8 19.3 12.8 14
1080 ° 30.4 33.4 32.8 31.4 15.6
1140 ° 8.2 9.1 10.3 18.4 15.8
1200 ° 17 5.2 5.1 9.8 13.5
1260 ° 22.6 6.8 0 0 10.1
1320 ° 18.3 8.3 0 0 12.1
1380 ° 30.1 32.1 22.3 7.6 8.6
1440 ° 30.2 28.4 26.5 14.3 18.9
1500 ° 16.8 27.6 30.3 19.3 20.1
이 간극 측정에는 직경이 30 mm이고 원주 길이가 94 mm인 감광체 드럼과, 그 감광체 드럼에 대향하여 배치한 직경이 12 mm이고 원주 길이가 37.6 mm인 대전 롤러를 각각 사용하고, 간극의 측정점은 감광체 드럼의 긴 쪽 방향으로 간격을 두고 5점, 회전 방향으로 감광체 드럼의 원주 방향으로 60。씩 했다.
표 1의 측정 결과를 보면, 감광체 드럼의 직경 30 mm과 대전 롤러의 직경 12 mm의 최소 공배수인 직경 60 mm에 상당함(원주 길이로 188 mm)을 기본 유형으로 하여 거의 그 유형이 반복하여 나타나는 간극으로 되어 있다는 것을 알 수 있다.
그리고 표 1의 측정 결과에서는 감광체 드럼이 2 회(188 mm)를 회전하는 동안, 즉 대전 롤러가 5 회 회전하는 동안에 상당히 비슷한 유형으로 근사한 간극이 5 회 나타나고 있다. 따라서 이 경우에는 대전 롤러의 진직도가 간극에 큰 영향을 주고 있다고 할 수 있다.
한편, 표 2의 경우에는 감광체 드럼이 2 회(188 mm)를 회전하는 동안에 상당히 비슷한 유형으로 근사한 간극이 2 회 나타나고 있으므로 이 경우에는 감광체 드럼의 진직도가 간극에 큰 영향을 주고 있다고 할 수 있다.
또, 실제는 감광체 드럼의 표면이나 대전 롤러의 탄성 롤러부 표면은 그 면의 긴 쪽 방향에서의 중앙부가 양단부에 비하여 돌출한 상태로 바나나 형으로 변형하거나, 긴 쪽 방향의 중앙부가 양단부에 비해 잘록한 장구형으로 되므로 감광체 드럼과 대전 롤러의 조합에 의해 그 때 그 때의 최대 간극의 크기 및 그　최대 간극이 나타나는 위치는 상이하다.
이와 같이, 감광체 드럼의 표면과 대전 롤러의 표면 사이의 간극은 돌발적인 진동의 영향을 제외하면, 감광체 드럼과 대전 롤러 각자의 진직도 영향을 크게 받는다.
그리고 이 대전 장치에서는 대전 영역 내에 있어서 도 3에 나타낸 대전 롤러(8)의 긴 쪽 방향(화살표 B방향) 및 짧은 쪽 방향 (화살표 C방향)의 각 위치에서의 상기 간극 평균값이 10 ㎛ 이상이며 그 간극의 변동이 상기 평균값에 대해 10㎛ 이상으로 되어 있다.
또한, 이 대전 장치에서는 대전 롤러(8)와 감광체 드럼(1) 사이에 교류 성분을 구비하는 전압을 가하는데, 그 교류 성분을 구비하는 전압은 후술하는 실험 결과로부터 대전 롤러(8)와 감광체 드럼(1) 사이의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상인 정점간 전압값(peak to peak voltage)을 구비하도록 하고 있다.
나아가, 이 대전 장치에서는 대전 롤러(8)와 감광체 드럼(1) 사이에 교류 성분을 구비하는 전압을 가하는데, 그 전압의 교류 성분은 소정의 전류값으로 제어되도록 되어 있다.
또 그 소정 전류값이라는 것은 대전 롤러(8)와 감광체 드럼(1) 간의 최대 간극(도 4의 Gmax)에 대응한 대전 개시 전압값(DC)의 2 배 이상의 AC 정점간 전압값을 얻을 수 있는 전류값이다.
다음에, 대전 롤러와 감광체 드럼(1) 간에 미소한 간극을 형성하는 비접촉 타입(근접 대전 방식)의 대전 장치의 바람직한 예에 관하여 도 8 이후의 도면을 참조하여 설명한다.
도 8에 가한 전압과 감광체 표면의 대전 전위와의 관계를 나타낸 대전 특성을 나타낸다.
이 대전 특성은 감광체 드럼을 선속도 230 mm/sec로 회전 구동시키고, 그 표면에 대전 롤러를 접촉시킨 경우와, 그 사이에 미소한 간극을 형성하도록 한 경우의 특성을 나타낸 것이며 대전 롤러에는 DC 바이어스(DC 정전압)을 가했을 때의 것이다.
또, 이하 순차적으로 나타낸 실험 결과는 그 때마다 특별히 기록한 것 이외는 하기의 실험 조건으로 전부 진행한 것이다.
·화상 형성 공정 선속도: 230 mm/sec
·감광체 드럼(OPC)의 직경:φ60
·대전 롤러의 직경: φ16
·대전 롤러의 롤러 저항율: 1×105Ωcm
·대전 개시 전압(접촉인 경우): -651 V
·(간극 53㎛인 경우): -745 V
·(간극 87㎛인 경우): -875 V
·(간극 106 ㎛인 경우): -916 V
이 대전 특성으로부터 명백한 바와 같이, 감광체는 임계값으로 되는 각 대전 개시 전압(-651 V, -745 V, -875 V, -916 V) 이상에서 대전하지만, 그 대전 개시 전압보다도 절대값이 작은 전압에서는 대전하지 않는다. 그리고 그 대전 개시 전압 이상의 전압을 가한 경우의 감광체 표면의 대전 전위는 대전 롤러의 감광체 드럼에 대한 접촉 혹은 비접촉 여하에 관계없이 가하는 전압에 대해 거의 1의 경사를 갖는 직선 관계로 되고 있다.
다음에, 대전 롤러를 감광체 드럼으로부터 서서히 이탈시키도록 했을 때의 대전 특성 변화에 관하여 도 9를 참조하여 설명한다.
이 측정에 있어서는 대전 롤러와 감광체 드럼 사이에 미소한 간극을 형성하기 위하여 도 3에서 설명한 바와 같이 대전 롤러의 양단부에 테플론 관을 감고 그 테플론 관을 통하여 대전 롤러를 감광체 드럼의 표면에 맞대이도록 했다.
즉, 대전 롤러와 감광체 드럼 사이 간극의 최대값이 테플론 관의 두께에 상당하도록 했다.
그리고 실험에서는 53 ㎛, 87 ㎛, 106 ㎛인 두께가 다른 3종류의 테플론 관을 준비하고 각각의 경우에 관하여 DC 정전압 바이어스를 대전 롤러에 가했을 때의 대전 특성을 측정하고, 그 측정 결과를 앞서 도 8에서 설명한 접촉 대전 경우의 데이터(간극 0의 데이터)에 첨가했다.
이 실험 결과에 의하면, 상기 간극을 넓혀 가면 거기에 따라 거의 일정(≒1)한 경사로 대전 개시 전압이 절대값으로 크게 되어 가는 것을 알 수 있다.
그리고 그 간극이 아주 작은 영역(53 ㎛ 부근 이하)에서는 간극이 증가한 만큼에 대한 대전 개시 전압의 변화는 비교적 작지만, 간극이 53 ㎛ 정도보다도 크게 되면, 그 간극과 대전 개시 전압의 관계는 어떤 경사를 갖는 직선 관계로 된다.
이 것은 파셴(paschen)의 방전 법칙이 간극 8 ㎛ 이상인 경우에, 거의 직선에 근사할 수 있는 것(대전 개시 전압 = 312 + 6.2 × 간극), 또한 간극이 0인 경우의 접촉 대전이라도 실제 방전 현상은 감광체 닙부로부터 어느 정도 떨어진 장소 (간극이 8 ㎛ 상으로 되는 장소)에서 일어나는 것으로부터도 추측할 수 있는 것이다.
또한, 상술한 도 8의 대전 특성으로부터 다음의 것도 알 수 있다.
즉, 어느 일정한 DC 조건하에서 감광체의 대전 전위는 대전 롤러와 감광체 드럼 사이의 간극에 의존한다. 그리고 이 대전 전위가 상기 간극에 의존하는 성질에 관해서는 파셴의 방전 법칙으로부터도 알 수 있다.
대전 롤러와 감광체 드럼 사이의 간극과 감광체의 대전 전위와의 관계를 계산에 의해 구한 시뮬레이션 결과와, 실제로 행한 실험 결과를 도 10에 나타낸다.
도 10에는 가하는 DC 전압(DC 바이어스)을 -1600 V로 고정한 경우의 것을 나타내는데, 시뮬레이션 결과와 실험 결과는 매우 잘 일치되고 있다.
이 선 도면으로부터 DC 정전압 제어를 행한 경우에는 대전 롤러와 감광체 드럼 사이의 간극이 20 ㎛ 이상에서는 간극과 감광체 표면의 대전 전위와의 관계는 약 6 V/㎛의 변화율을 갖는다는 것을 알 수 있다.
대전 롤러를 이와 같이 감광체 드럼에 관하여 미소한 간극을 두고 대향시키는 근접 대전 방식의 대전 장치를 화상 형성 장치에 실제 탑재한 경우에 허용되는 전위 불균일은 흑백 장치의 경우에 ±30 V, 컬러 장치의 경우에는 ±10 V 이다.
이것을 대전 롤러와 감광체 드럼 사이의 간극 값으로 환산하면, 허용되는 간극의 편차 폭은 흑백 장치의 경우에 10 ㎛, 컬러 장치의 경우에 3.3 ㎛로 된다.
이와 같이 대전 롤러를 감광체 드럼에 대해 아주 미소한 간극을 마련하여 설치하기 위해서는 대전 롤러를 간극 편차에 관하여 고정밀도로 배치하지 않으면 안되므로 대전 롤러와 감광체 드럼의 긴 쪽 방향의 휨, 나아가 그들의 표면 거칠음이나 굴곡 등의 허용 공차를 조합하여 생각하면 현실적으로는 곤란하다고 생각된다.
그래서 다음에 이와 같은 근접 대전 방식의 대전 장치인 경우에, 가하는 전압을 DC 바이어스에 더하여 AC 바이어스를 중첩하는 경우에 관하여 검토한다.
도 11은 미소한 간극에 의한 근접 대전 방식의 대전 장치에서 가하는 전압을 DC 정전압 + AC 정전압 중첩으로 한 경우의 실험 결과를 나타낸 선 도면(대전 특성)이다.
이 실험에서는 DC 정전압으로서 -700 V를 가하고 있다.
이 실험 결과에 의하면, DC 정전압에 AC 정전압을 중첩한 경우에는 감광체 표면의 대전 전위는 대전 롤러와 감광체 드럼 사이의 각 간극, 즉 간극 0 ㎛, 53 ㎛, 87 ㎛, 106 ㎛의 어느 한 경우에 있어서도, DC 정전압을 가할 때의 대전 개시 전압(각 간극의 대전 개시 전압은 도 8을 참조)의 거의 2 배의 AC 정점간 전압을 대전 롤러에 가함으로써 DC 전압(-700 V)과 거의 동등한 대전 전위가 얻어진다는 것을 알 수 있다.
다음에, DC 정전압(DC 바이어스)에 중첩하는 AC 바이어스를 정전류 제어한 경우의 실험 결과를 도 12에 나타낸다.
이 실험 결과에 의하면, DC 정전압에 중첩하는 AC 바이어스를 정전류 제어함으로써 대전 롤러와 감광체 드럼 간의 간극 크기에 관계없이 총 전류와 감광체 표면의 대전 전위의 관계는 거의 일정하게 된다는 것을 알 수 있다.
다음에, 대전 불균일에 따른 농도 불균일을 확인하기 위하여 행한 하프톤 화상을 출력한 실험 결과에 관하여 설명한다.
그 결과를 표 3 ∼표 5에 나타낸다.
표 3은 대전 롤러와 감광체 드럼이 대향하는 위치에 있어서, 그 사이에 간극 편차가 전혀 없는 상태의 것으로 확인한 경우의 화상 평가 결과를 나타낸 것이다.
간극 DC 정전압 DC 전압 + AC 정전압(AC의 정점간 전압값은 간극 최대값의 대전 개시 전압의 2 배 이상) DC 정전압 + AC정전류(AC 바이어스는 간극 최대 값의 대전 개시 전압의 2 배 이상인 정점간 전압을 얻을 수 있는 정전류)
0 ○ ○ ○
53 ㎛ × ○ ○
87 ㎛ × ○ ○
106 ㎛ × × ×
이 실험 결과에 의하면, DC 정전압만을 가하여 제어한 경우에는 대전 롤러와 감광체 드럼 사이의 간극이 53 ㎛ 이상인 경우에, 또한 AC 바이어스를 중첩한 경우(AC 정전압 제어와 AC 정전류 제어의 어느 한 경우에 관해서도)에는 간극이 106 ㎛ 이상의 조건에서 이상 방전에 의한 흰 점이 발생(표 3에 ×로 표시)하여 NG화상으로 되어 있다.
이 것으로부터 근접 대전 방식에 있어서는 DC 정전압을 가함에 더하여 AC 바이어스를 중첩함으로써 효과가 나타나고 있다.
다음에 실제 사용 경우를 고려하여 대전 롤러가 감광체 드럼과의 사이에서 간극 편차를 갖는 경우에 대하여 검토한 결과를 설명한다.
표 4에 대전 롤러의 긴 쪽 방향 각 위치에 있어서 감광체 드럼과의 사이의 간극에 편차를 갖게 한 조건에서 AC 바이어스를 변화시킨 경우의 화상 평가 결과를 나타낸다.
DC 바이어스[V] AC 바이어스[V]
1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
한 쪽만 접촉(L: 53 ㎛, R: 0 ㎛) -400 - - ○ ○ ○ ○ ○
-600 × △ ○ ○ ○ ○ ○
-800 × △ ○ ○ ○ ○ ○
한 쪽만 접촉(L: 87 ㎛, R: 0 ㎛) -400 - - △ △ ○ ○ ○ ○
-600 - - △ △ ○ ○ ○ ○
-800 - - △ △ ○ ○ ○ ○
한 쪽만 접촉(L: 106 ㎛,R: 0 ㎛) -400 - - △ △ △ △ △ △
-600 - - △ △ △ △ △ △
-800 - - △ △ △ △ △ △
이 실험에서는 대전 롤러 탄성 롤러부의 긴 쪽 방향에서 우측 단부(표 4에 R로 표시)의 감광체 드럼 사이의 간극을 0 ㎛(접촉 상태)로 하고, 좌측 단부(표 4중에 L로 표시)의 감광체 드럼 사이의 간극을 간극 최대값(53 ㎛, 87 ㎛, 106 ㎛ 3종류를 작성)으로 함으로써 간극에 편차를 갖게 하였다.
이 실험 결과에 의하면, DC 바이어스에 간극 최대값에 대응한 대전 개시 전압값(도 8 참조)의 2배 이상의 AC 정점간 전압을 중첩함으로써 양호한 화상이 얻어졌다.
또 표 4에 있어서, △ 표시는 다소 농도 불균일은 있지만 허용 범위 내이기따문에 사용 가능하다는 평가를 나타냈다. 또한, ○표시는 농도 불균일이 전혀 없는 양호한 화상을 나타내고 있다.
이들 결과로부터 거의 목표로 하는 바이어스 조건이 구해지므로 최후로 3개의 전류 제어 조건에 대해 각각 화상 형성 실험을 하여 그 결과를 표 5에 나타냈다.
DC 바이어스만을 가한 경우에는 상기 시뮬레이션 결과에서도 나타낸 바와 같이 대전 전위의 간극 의존성이 매우 크므로 간극 편차가 있으면 허용할 수 없는 화상 불균일(×로 표시)이 발생했다.
DC 정전압 DC 정전압 + AC 정전류(AC 바이어스는 대전 개시 전압의 2 배 이상인 정점간 전압값을 얻을 수 있는 전류값) DC 정전압 + AC 정전압(AC 바이어스는 대전 개시 전압의 2 배 이상인 정점간 전압값)
L C R L C R L C R
간극 편차 없음 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
한 쪽만 접촉(L: 53 ㎛, R: 0 ㎛) × × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
한 쪽만 접촉(L: 87 ㎛, R: 0 ㎛) × × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
한 쪽만 접촉(L: 100 ㎛,R: 0 ㎛) × × ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
양 쪽 다 비접촉(L: 106 ㎛,R: 53 ㎛) × × △ △ ○ ○ △ ○ ○
시뮬레이션 결과로부터 허용할 수 있는 간극 편차는 약 10 ㎛ 이하이므로 간극 구배를 갖는 방향에 대해 간극량을 정밀하게 측정하여 간극 편차량과 화상 불균일의 대응을 조사했다.
그 결과를 표 6에 나타낸 바와 같이 DC 바이어스만을 가한 조건에서는 시뮬레이션 결과로부터 예측된 대로, 간극 편차의 허용 한계값은10 ㎛ 정도이며 그 이상 편차를 갖는 경우에는 화상 불균일이 나타나 NG(×로 표시)라는 평가 결과로 되었다.
간극 편차[㎛]
10 20 53 87 100 106
DC 정전압 제어 ○ × × × × ×
DC 정전압 제어 + AC 정전압 제어 ○ ○ ○ ○ ○ △
DC 정전압 제어 + AC 정전류제어 ○ ○ ○ ○ ○ △
이것에 대해 DC 바이어스에 AC 바이어스를 중첩한 조건에서는 간극 최대값에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상인 AC 정점간 바이어스를 정전압 제어로 중첩한 경우와, 간극 최대값에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상인 정점간 전압값을 얻을 수 있는 전류값으로 정전류 제어를 한 어느 경우에 있어서도, 간극 편차 한계값은 간극 편차가 전혀 없는 조건하에서 흰 점에 의한 이상 화상 간극 한계값에 거의 대등하고, 거의 100 ㎛ 이하 조건에서 간극 편차의 크기에 의존하지 않으므로 항상 양호한 화상을 얻을 수 있었다.
이와 같이, 도 1에 나타낸 대전 장치(2)는 대전 롤러(8)와 감광체 드럼(1) 사이에 교류 성분을 구비하는 전압(DC 정전압에 AC 를 중첩한 전압)을 가하여 그 교류 성분을 대전 롤러(8)와 감광체 드럼(1)의 최대 간극에 있어서의 대전 개시 전압값의 2 배 이상인 정점간 전압값을 얻을 수 있는 전류값으로 정전류 제어함으로써 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일의 발생을 방지하여 양호한 화상을 얻을 수 있다.
또한, 이와 같이 하면, 이하에서 설명하는 종래 접촉 대전 방식의 대전 장치에서 과제로 되어 있던 사항에 관해서도 해결할 수 있다.
즉, 대전 롤러(8)를 감광체 드럼(1)에 대해 비접촉으로 함으로써 감광체 드럼(1)이 대전 롤러(8)에 의해 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 대전 롤러(8)가 비접촉이면, 그 외에 감광체 드럼(1) 막의 절삭이나 감광체 드럼(1)의 핀 홀에 대한 누전(leak) 여유도, 나아가서는 대전 롤러(8)를 감광체 드럼(1)에 접촉시킴으로써 생기는 띠형 변색(banding)도 방지할 수 있다.
또, 이 발명에 의한 대전 장치는 대전 부재(대전 롤러)의 전체 영역이 비접촉 상태에 있는 경우 외에, 그 대전 부재의 일부가 감광체에 접촉하고 있고 다른 일부가 비접촉 상태에 있도록 접촉과 비접촉이 혼합하여 있는 바와 같은 경우라도 마찬가지로 적용할 수 있다는 점에 관해서는 표 5의 결과로부터 물론 알 수 있다.
또한, 상술한 실험에 있어서, DC 바이어스만을 가한 실험에서는 그 DC 바이어스를 -1300 V로, 현상 바이어스를 -650 V로 각각 하고 있다.
나아가 DC 정전압 + AC 정전압 제어 실험에 있어서는 DC 바이어스를 -600 V로, AC 바이어스를 2 KV(최대 간극 106 ㎛일 때의 대전 개시 전압의 2 배 이상)으로 각각 하고 있다.
나아가, DC 정전압 + AC 정전류 제어 실험에 있어서는 DC 바이어스를 -600 V로, AC 바이어스를 대전 개시 전압의 2 배 이상인 정점간 전압값을 얻을 수 있는 정전류 2.5 mA (f = 2 ㎑)로 하고 있다.
또, 상기 각 실험에서 사용한 대전 롤러의 체적 저항율은 상술한 바와 같이1×105Ωcm, 1×107Ωcm의 2 종류를 사용하는데, 그 체적 저항율이 1×105Ωcm보다도 작은 대전 롤러의 경우에는, 감광체 드럼에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합해 있는 조건에서는 감광체 드럼과의 접촉 부분으로 전하가 누전하여 대전이 잘 되지 않았다.
따라서, 대전 롤러가 감광체 드럼에 대해 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합해 있는 조건의 대전 장치인 경우에는 대전 롤러의 체적 저항율은 1×105Ωcm이상으로 할 필요가 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
청구범위 제1항 내지 제10항의 대전 장치에 의하면, 대전 부재를 적어도 피대전체에 대전 영역내에서 소정의 간극을 마련하여 비접촉함으로써 오존의 발생을 억제할 수 있음과 동시에, 대전 부재로부터 오점이 피대전체로 전이하는 것을 방지할 수 있다. 따라서 피대전체가 더러워짐에 의한 이상 화상의 발생을 방지할 수 있다.
그리고 대전 부재와 피대전체와의 사이에는 교류 성분을 구비하는 전압이 가해지고 그 교류 성분은 대전 부재와 피대전체의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상의 정점간 전압값을 구비하도록 했으므로 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일이 발생하지 않는 양호한 화상을 안정하게 얻을 수 있다.
특히 청구범위 제8항의 대전 장치에 의하면, 대전 부재가 피대전체에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합하여 있도록 마련되어 있는대전 장치인 경우에는 일반적으로 대전 부재의 표면 저항이 낮으면, 대전 부재와 피대전체 사이의 간극에 경우에 따라 편차가 있으면, 대전 부재의 표면에 소정의 전위를 유지할 수 없기 때문에 대전 불균일이 생기기 쉽지만, 대전 부재와 피대전체 사이에는 교류 성분을 구비하는 전압이 가해지고 그 교류 성분은 대전 부재와 피대전체 간의 최대 간극에 있어서의 대전 개시 전압값의 2 배 이상인 정점간 전압값을 구비하도록 했으므로 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일이 발생하지 않는 양호한 화상을 안정하게 얻을 수 있다.
나아가, 청구범위 제4항 및 청구범위 제9항의 대전 장치에 의하면, 대전 부재와 피대전체 사이의 간극 관리를 비교적 용이하게 할 수 있다.
청구범위 제10항의 대전 장치에 의하면, 최대 간극값을 간극 관리 부재의 두께로 관리할 수 있으므로 간극 관리가 더욱 용이하게 된다.
청구범위 제11항 내지 제20항의 대전 장치에 의하면, 대전 부재를 적어도 피대전체에 대전 영역내에서 소정의 간극을 마련하여 비접촉으로 했으므로, 오존의 발생을 억제할 수 있음과 동시에, 대전 부재로부터 오점이 피대전체로 전이하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 피대전체가 더러워짐에 의한 이상 화상의 발생을 방지할 수 있다.
그리고 대전 부재와 피대전체 사이에는 교류 성분을 구비하는 전압을 가하고 그 교류 성분은 소정의 전류값으로 정전류 제어되어 있으므로 대전 부재와 피대전체 사이의 간극에 변동이 있어도 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일이 발생하지 않는 양호한 화상을 안정하게 얻을 수 있다.
나아가, 청구범위 제18항의 대전 장치에 의한 효과를 대전 부재가 피대전체에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합하여 있도록 마련되어 있는 대전 장치인 경우에 살펴보기로 한다. 일반적으로 대전 부재의 표면 저항이 낮은 경우, 대전 부재와 피대전체 사이의 간극에 경우에 따라 편차가 있으면 대전 부재의 표면에 소정의 전위를 유지할 수 없기 때문에 대전 불균일이 생기기 쉽지만, 대전 부재와 피대전체 사이에는 교류 성분을 구비하는 전압이 가해지고 그 교류 성분은 소정의 전류값으로 정전류 제어되어 있으므로 대전 부재와 피대전체 간의 간극에 변동이 있더라도 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일이 발생하지 않는 양호한 화상을 안정하게 얻을 수 있다.
나아가, 청구범위 제14항 및 청구범위 제19항의 대전 장치에 의하면, 대전 부재와 피대전체 사이의 간극 관리를 비교적 용이하게 할 수 있고, 특히 대전 부재를 탄성 롤러로 한 경우에는 그 탄성 롤러와 피대전체 사이의 간극에 이물이 들어가도 피대전체를 상하게 하는 일이 없다. 또한, 그 탄성 롤러가 피대전체에 대해 접촉하는 부분이 있는 대전 장치라도 피대전체를 상하게 하는 일이 없다. 따라서 시간이 경과해도 안정한 대전 성능을 얻을 수 있다.
특히, 청구범위 제20항의 대전 장치에 의하면, 대전 부재의 체적 저항율을 105Ωcm 이상으로 하고 있으므로 전하의 누전을 방지하여 양호한 대전 성능을 얻을 수 있다.
청구범위 제21항의 화상 형성 장치에 의하면, 오존의 발생을 억제할 수 있음과 동시에 대전 부재로부터 오점이 피대전체로 전이하는 것을 방지할 수 있어 피대전체가 더러워짐에 의한 이상 화상의 발생을 방지할 수 있고, 대전 불균일에 기인하여 생기는 농도 불균일이 발생하지 않는 양호한 화상을 안정하게 얻을 수 있다.

Claims (21)

  1. 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 직류 정전압에 교류 전압을 중첩한 전압을 가함으로써 상기 피대전체를 대전하는 대전 장치에 있어서,
    상기 대전 부재에 가하는 전압의 교류 성분은 상기 소정 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압의 2 배 이상의 정점간 전압값을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 위치에 따라 불균일하고 편차가 있는 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 변동하는 것임을 특징으로 하는 대전 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 대전 부재는 회전하는 롤러인 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 피대전체는 회전 혹은 정역 회전(正逆 回轉)하는 부재인 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재와 피대전체 사이의 간극은 간극이 0일 때의 대전 개시 전압과 상이한 대전 개시 전압으로 되는 크기의 간극으로 한 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  7. 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 정전압 제어된 직류 전압과 교류 전압이 가해짐으로써 상기 피대전체가 대전하며, 상기 대전 영역내의 상기 대전 부재의 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향의 각 위치에 있어서의 상기 간극 평균치가 10 ㎛ 이상이며, 이 간극의 변동이 상기 평균값에 대하여 10 ㎛ 이상인 대전 장치에 있어서,
    상기 대전 부재에 가하는 전압은 교류 성분을 구비하는 전압이 상기 소정 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상의 정점간 전압값을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  8. 피대전체에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합하여 있도록 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 정전압 제어된 직류 전압과 교류 전압이 가해짐으로써 상기 피대전체가 대전하며, 상기 대전 영역내의 상기 비접촉 부분의 상기 대전 부재의 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향의 각위치에 있어서의 상기 피대전체와 상기 대전 부재의 간극 평균치가 10 ㎛ 이상이며, 이 간극의 변동이 상기 평균값에 대하여 10 ㎛ 이상인 대전 장치에 있어서,
    상기 대전 부재에 가하는 전압은 교류 성분을 구비하는 전압이 상기 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상의 정점간 전압값을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  9. 제7항 또는 제8항에 있어서, 상기 대전 부재는 회전이 자유로운 탄성 롤러인 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 피대전체와 상기 대전 부재의 사이에 간극 관리 부재를 끼움으로써 상기 간극을 형성하고, 상기 최대 간극은 상기 간극 관리 부재의 두께로 결정되는 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  11. 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 직류 정전압에 교류 전압을 중첩한 전압을 가함으로써 상기 피대전체를 대전하는 대전 장치에 있어서,
    상기 대전 부재에 가하는 전압의 교류 성분은 상기 소정 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압의 2 배 이상의 정점간 전압값을 얻을 수 있는 소정의 전류값으로 정전류 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 위치에 따라 불균일하고 편차가 있는 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  13. 제11항에 있어서, 상기 피대전체와 대전 부재 사이의 간극은 변동하는 것임을 특징으로 하는 대전 장치.
  14. 제13항에 있어서, 상기 대전 부재는 회전하는 롤러인 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  15. 제13항에 있어서, 상기 피대전체는 회전 혹은 정역 회전하는 부재인 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  16. 제11항에 있어서, 상기 대전 부재와 피대전체 사이의 간극은 간극이 0일 때의 대전 개시 전압과 상이한 대전 개시 전압으로 되는 크기의 간극으로 한 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  17. 피대전체에 대해 적어도 대전 영역내에서 소정의 간극을 형성하도록 근접하여 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 정전압 제어된 직류 전압과 교류 전압이 가해짐으로써 상기 피대전체가 대전하며, 상기 대전 영역내의 상기 대전 부재의 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향의 각 위치에 있어서의 상기 간극 평균치가 10 ㎛ 이상이며, 이 간극의 변동이 상기 평균값에 대하여 10 ㎛ 이상인 대전 장치에 있어서,
    상기 대전 부재에 가하는 전압은 교류 성분을 구비하는 전압이 상기 소정 간극의 최대 간극에 대응한 대전 개시 전압값의 2 배 이상의 정점간 전압값을 구비하도록 한 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  18. 피대전체에 대해 대전 영역내에서 접촉하는 부분과 비접촉 부분이 혼합하여 있도록 마련된 대전 부재를 구비하고, 이 대전 부재에는 전원으로부터 정전압 제어된 직류 전압과 교류 전압이 가해짐으로써 상기 피대전체가 대전하며 상기 대전 영역내의 상기 비접촉 부분의 상기 대전 부재의 긴 쪽 방향 및 짧은 쪽 방향의 각 위치에 있어서의 상기 피대전체와 상기 대전 부재의 간극 평균치가 10 ㎛ 이상이며, 이 간극의 변동이 상기 평균값에 대하여 10 ㎛ 이상인 대전 장치에 있어서,
    상기 대전 부재에 가하는 전압의 교류 성분은 소정의 전류값으로 정전류 제어되어 있는 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  19. 제17항 또는 제18항에 있어서, 상기 대전 부재는 회전이 자유로운 탄성 롤러인 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  20. 제18항에 있어서, 상기 대전 부재는 체적 저항율이 105Ωcm 이상인 것을 특징으로 하는 대전 장치.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 하나의 항에 따른 대전 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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