KR100524567B1 - 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

대전 시스템에는 대전될 회전 가능한 부재와, 상부에 전기 전도성 입자가 제공되고 대전될 부재와 닙부를 형성하며 대전될 부재를 대전시키도록 닙부 내에 배치되는 회전 가능한 대전 부재가 제공되는데, 여기에서 대전될 부재의 직경이 LD(㎜)로서 정의되고 대전 부재의 직경이 LC(㎜)로서 정의될 때, LD ≤25 및 LD ×L C≥350 이 충족된다. 따라서, 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에서, 화상 담지 부재는 그 직경이 작게 제조될 수 있다.

Description

대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 {CHARGING SYSTEM, PROCESS CARTRIDGE AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 대전될 부재를 대전시키는 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에 관한 것이고, 이들은 바람직하게는 전자 사진 형태 및 정전 기록 형태의 복사기 및 프린터에 사용된다. 대전될 부재로서, 감광 부재 또는 유전 부재가 사용될 수 있다.

(A) 프로세스 카트리지

현재까지, 전자 사진 화상 형성 공정을 사용하는 전자 사진 화상 형성 장치에서, 대전될 부재인 화상 담지 부재로서의 전자 사진 감광 부재 그리고 전자 사진 감광 부재 상에 작용하는 프로세스 수단으로서의 대전 수단, 현상 수단 및 세척 수단 중 적어도 하나가 프로세스 카트리지 내로 일체로 제조되는 프로세스 카트리지 시스템이 채용되었는데, 여기에서 프로세스 카트리지는 전자 사진 화상 형성 장치 본체에 대해 분리 가능하게 장착될 수 있도록 제조된다.

이러한 프로세스 카트리지 시스템에 따르면, 화상 형성 장치의 유지 보수는 서비스맨에 의지하지 않고 사용자 자신에 의해 수행될 수 있으므로, 조작성은 현저하게 개선될 수 있다. 그래서, 이러한 프로세스 카트리지 시스템은 전자 사진 화상 형성 장치에서 널리 사용된다. 이러한 프로세스 카트리지 시스템에서, 사용자를 위한 조작성과 낮은 비용이 선호되므로, 특히 화상 담지 부재인 감광 부재의 직경을 작게 제조하는 것이 바람직하다.

(B) 토너 재생 공정(무세척기 시스템)

전사 형태의 화상 형성 장치에서, 전사 후 화상 담지 부재 상의 임의의 전사되지 않은 현상제(전사되지 않은 토너) 잔여분은 세척 장치(세척기)에 의해 화상 담지 부재의 표면으로부터 제거되어 폐토너가 되는데, 이러한 폐토너가 발생되지 않게 하는 것이 환경 보호의 측면에서 바람직하다.

그래서, 전용 세척기가 제거되고 전사 후 화상 담지 부재 상의 임의의 전사되지 않은 토너가 "현상과 동시에 일어나는 세척"에 의해 화상 담지 부재로부터 제거되며 현상 장치에서 재사용을 위해 수집되는 장치 구성인 토너 재생 공정(토너 재생 시스템 또는 무세척기 시스템)을 사용하는 화상 형성 장치까지 출현되었다.

"현상과 동시에 일어나는 세척"은 다음의 단계에 후속하는 현상 동안, 즉 전자 사진 공정에서 화상 담지 부재를 연속적으로 대전시키고 이것을 노광시켜 잠상을 형성하고 이 잠상을 현상할 때, 전사 후 화상 담지 부재 상에 잔류하는 임의의 토너를 포그 제거 바이어스(fog removing bias)[현상 장치에 인가되는 DC 전압과 화상 담지 부재의 표면 전위 사이의 전위차인 포그 제거 전위차(Vback)]에 의해 수집하는 방법이다.

이러한 방법에 따르면, 전사되지 않은 토너는 현상 장치 내로 수집되어 다음의 후속 단계에서 재사용되므로, 폐토너가 제거될 수 있고 보수 유지를 위한 번거로움이 감소될 수 있다. 또한, 세척기가 없기 때문에, 공간의 장점도 크고 화상 형성 장치 또는 프로세스 카트리지를 대폭 소형화하는 것이 가능해진다.

토너 재생 공정에서, 전사되지 않은 토너는 접촉 대전 부재 내로 일단 유입되어 재사용 가능 상태(토너의 원래 대전량)가 되고 화상 담지 부재의 매개를 통해 현상 장치로 회수됨으로써, 현상을 위해 재사용되거나 필요에 따라 수집된다. 따라서, 토너 재생이 가능해진다. 여기에 사용된 대전 장치에서, 화상 담지 부재의 대전 외에도, 전사되지 않은 토너의 수집과 토너의 재대전이 필요해진다.

(C) 입자 대전(분말 도포 형태)

화상 담지 부재 및 접촉 대전 부재에 의해 형성되는 대전 접촉부(닙부) 내에 존재하는 비자성 전기 전도성 입자로 직접 주입 대전에 의해 화상 담지 부재를 대전시키는 대전 장치(분말 도포 형태의 직접 주입 대전 장치)와, 이를 이용하여 토너 재생 공정을 사용하는 화상 형성 장치(무세척기 시스템)가 제안되었다. 이러한 시스템에서, 대전 닙부에 전기 전도성 입자를 공급하기 위해, 현상 장치로부터 화상 담지 부재로 전기 전도성 입자를 공급하는 것이 바람직하고, 결론적으로 화상 담지 부재로 공급되는 전기 전도성 입자가 대전 닙부로 안정적으로 공급될 수 있도록 무세척기 형태인 것이 바람직하다.

현상 장치 내의 현상제 내에 함유된 적정량의 전기 전도성 입자는 정전 잠상의 현상 중 토너와 함께 화상 담지 부재로 이동된다. 화상 담지 부재 상의 토너 화상은 인력에 의해 끌려져 전사 바이어스의 영향 하에서 전사 닙부 내의 전사 재료측으로 적극적으로 이동되지만, 화상 담지 부재 상의 전기 전도성 입자는 그 전기 전도성으로 인해 전사 재료측으로 적극적으로 이동되지 않고, 화상 담지 부재에 실질적으로 부착되어 그 상부에 보유되어 남는다. 전사 재료로의 토너 화상의 전사 후 화상 담지 부재의 표면 상에 잔류하는 전기 전도성 입자는 전사되지 않은 토너와 함께 화상 담지 부재의 회전에 의해 전사되지 않은 토너와 대전 닙부로 그대로 돌아온다.

이러한 방식으로, 화상 담지 부재의 대전은 대전 닙부 내에 존재하는 전기 전도성 입자로 수행된다.

전기 전도성 입자의 존재로 인해, 화상 담지 부재와 접촉 대전 부재로서의 대전 롤러의 정교한 접촉 성질 그리고 그 접촉 저항은 유지될 수 있으므로, 대전 롤러에 의한 화상 담지 부재의 직접 주입 대전은 수행될 수 있다. 즉, 대전 롤러는 그 사이에 개재된 전기 전도성 입자로 화상 담지 부재와 밀접하게 접촉되고 대전 닙부 내에 존재하는 전기 전도성 입자는 화상 담지 부재의 표면에 대해 밀접하게 마찰되며, 이로써 높은 대전 효율이 방전 현상을 사용하지 않는 안정적이고 안전한 직접 주입 대전에 의해 얻어질 수 있고, 대전 롤러에 인가되는 전압과 실질적으로 동일한 전위가 화상 담지 부재에 주어질 수 있다.

또한, 전사 재료로의 토너 화상의 전사 후 화상 담지 부재의 표면 상의 전사되지 않은 토너 잔여분은 세척기에 의해 제거되지 않고, 화상 담지 부재의 회전으로 대전 닙부를 통해 현상부로 도달되며, 현상 장치에 의한 현상과 동시에 세척(수집 또는 회수)된다. 화상 담지 부재의 회전에 의해 대전 닙부에 도착되고 대전 롤러에 부착되어 그에 의해 혼합되는 전사되지 않은 토너는 대전 롤러로부터 화상 담지 부재 상으로 점차 방출되고, 화상 담지 부재의 표면의 이동으로 현상부로 도달되며, 현상 장치에 의한 현상과 동시에 세척(수집)된다. 이와 같이, 전기 전도성 입자를 사용하는 대전 공정은 전용 세척기 없는 무세척기 공정에 적절하고, 세척기의 부존재로 인해, 화상 담지 부재의 더욱 작은 직경은 기대될 수 있으므로, 이러한 대전 공정은 프로세스 카트리지의 더욱 작은 중량 및 더욱 낮은 비용을 달성하는 데에도 효과적인 기술이다.

본 발명의 목적은 화상 담지 부재가 그 직경이 작아지게 할 수 있는 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 전도성 입자를 사용하는 대전에 적절한 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 전기 전도성 입자가 대전될 부재와 밀착될 수 있는 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 주입 대전 공정에 적절한 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 무세척기 공정에 적절한 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가 목적 및 특징은 첨부 도면을 참조하여 읽혀져야 하는 다음의 상세한 설명으로부터 더욱 명확해질 것이다.

본 발명에 따른 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치는 이후에 도면을 참조하여 더욱 상세하게 설명될 것이다.

<실시예 1>

도1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치(100)의 구성을 개략적으로 도시하는 모형도이다. 이러한 화상 형성 장치(100)는 전사 형태의 전자 사진 공정을 이용하는 직접 주입 대전 형태 및 토너 재생 공정(무세척기 시스템)의 레이저 비임 프린터이다.

(1) 화상 형성 장치(100)의 전반적인 구조

본 실시예의 화상 형성 장치(100)는 대전될 부재(화상 담지 부재)로서 24 ㎜의 직경을 갖는 회전식 드럼 형상의 음극성 OPC 감광 드럼(음성 감광 부재; 이하 "감광 드럼")(1)을 갖는다. 감광 드럼(1)은 86 ㎜/초의 일정 속도의 주연 속도[=공정 속도(PS), 인쇄 속도]로 화살표의 시계 방향으로 회전 구동된다. 감광 드럼은 나중에 상세하게 설명될 것이다.

화상 형성 장치(100)는 입자 대전 형태(분말 도포 형태)의 접촉 대전 부재인 대전 롤러(2)와 이러한 대전 롤러(2)를 위한 대전 바이어스 인가 전원(S1)이 제공되는 대전 장치(2A)를 추가로 갖는다. 전술된 바와 같이, 화상 형성 장치(100)에는 대전될 부재(1) 및 대전 장치(2A)를 갖는 대전 시스템이 제공된다.

대전 롤러(2)는 전압의 공급을 수용하는 전극으로서 맨드럴(2a)(금속 코어)과, 맨드럴(2)의 외주와 동심적으로 그리고 그와 일체로 롤러 형상으로 형성되는 고무 또는 발포 재료의 탄성 매체 저항층(이하, "탄성층")(2b)을 포함하고, 탄성층(2b)의 외주 표면 상에 보유되는 전기 전도성 입자(m)를 추가로 포함한다. 이들 전기 전도성 입자(m)는 대전 장치의 미사용 상태에서 대전 롤러(2)로 미리 도포된다. 본 실시예에서, 롤러의 외경은 18 ㎜이고 맨드럴의 직경은 6 ㎜이다. 이러한 대전 롤러(2)는 대전 롤러(2) 및 감광 드럼(1)의 중심들 사이의 거리가 감광 드럼(1)의 반경과 대전 롤러(2)의 반경의 거리의 합보다 작아지도록 감광 드럼(1)에 대해 가압되어 그와 접촉된다. 감광 드럼(1)에 대해 가압됨으로써, 감광 드럼(1)의 반경 길이와 대전 롤러(2)의 반경 길이의 합과, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 중심들 사이의 거리의 차는 여기에서 가압량이라고 불린다. 대전 롤러(2)는 소정 가압량으로 감광 드럼(1)에 대해 가압되고, 이로써 소정 폭의 대전 접촉부(대전 닙부)(n)가 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 형성된다. 대전 롤러(2) 상에 보유되는 전기 전도성 입자(m)는 대전 닙부(n) 내에서 감광 드럼(1)의 표면과 접촉된다. 대전 롤러(2)의 접촉 상태는 나중에 상세하게 설명될 것이다.

대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)과 동일한 화살표의 시계 방향으로 회전 구동되고, 대전 닙부(n) 내에서 감광 드럼(1)의 회전 방향에 반대 방향으로 회전되어, 소정 속도차로 전기 전도성 입자(m)가 그 사이에 개재된 상태로 감광 드럼(1)의 표면과 접촉된다. 본 실시예에서, 감광 드럼(1) 및 대전 롤러(2)는 대전 닙부(n) 내에서 동일한 속도(주연 속도)로 반대 방향으로 회전 구동된다. 본 실시예에서, 대전 롤러(2)는 100%로서의 감광 드럼(1)의 주연 속도에 대해 80%의 주연 속도로 회전 구동된다. 주연 속도는 나중에 상세하게 설명될 것이다.

화상 형성 장치(100)의 화상 형성 작업 중, 소정 대전 바이어스 전압이 대전 바이어스 인가 전원(S1)으로부터 대전 롤러(2)의 맨드럴(2a)로 인가된다. 이로써, 감광 드럼(1)의 주연 표면은 소정 극성 및 전위로 균일하게 접촉 대전된다. 본 실시예에서, -610V의 대전 바이어스가 대전 바이어스 인가 전원(S1)으로부터 대전 롤러(2)의 맨드럴(2a)로 인가되었고, 이로써 인가된 대전 바이어스와 실질적으로 동일한 대전 전위(-600V)가 감광 드럼(1)의 표면 상에서 얻어졌다.

대전 롤러(2)의 주연 표면에 도포된 전기 전도성 입자(m)는 대전 롤러(2)에 의한 감광 드럼(1)의 대전으로 감광 드럼(1)의 표면에 부착되어 그에 의해 운반된다. 이들 중 일부는 전사 재료(P)로 전사된다. 따라서, 이들을 보충하기 위해, 대전 롤러(2)를 위한 전기 전도성 입자 공급 수단이 요구된다. 후술되겠지만, 본 실시예에서, 현상 장치(4)는 전기 전도성 입자(m)를 위한 공급 수단으로서 기능한다.

화상 형성 장치(100)는 화상 노출을 수행하는 노출 장치(광학 시스템)로서 레이저 다이오드, 다각형 미러 등이 제공되는 레이저 비임 스캐너(3)를 갖는다. 이러한 레이저 비임 스캐너(3)는 원하는 화상 정보의 시계열 전기 디지털 픽셀 신호에 대응하여 세기가 변조된 레이저 비임(L)을 출력하고 이러한 레이저 비임(L)에 의해 감광 드럼(1)의 균일하게 대전된 표면을 스캐닝하여 노출시킨다. 이러한 스캐닝 노출에 의해, 원하는 화상 정보에 대응하는 정전 잠상이 감광 드럼(1)의 표면 상에 형성된다.

다음에, 감광 드럼(1) 상에 형성된 정전 잠상은 현상 장치(4)에 의해 현상된다. 본 실시예에서, 현상 장치(4)는 음성 대전성의 단일 성분 자성 현상제(음성 토너)를 사용하는 반전 현상 장치이다. 즉, 감광 드럼의 대전 극성과 토너의 일반 대전 극성은 동일한 극성이다. 현상제로서의 토너(t)와 전기 전도성 입자(m)의 혼합물(t + m)은 나중에 상세하게 설명되겠지만 현상 장치(4)의 현상 용기(현상 장치 본체)(4e) 내에 담겨진다.

현상 장치(4)는 현상 담지 부재로서 그 내에 자석 롤(4b)을 포함하는 비자성 회전식 현상 슬리브로 구성되는 현상 롤러(4a)를 갖는다. 현상 용기(4e) 내에 제공된 혼합물(t + m) 내의 토너(t)에는 현상 롤러(4a) 상으로 운반되는 과정에서 현상제층 두께 조절 부재인 현상 블레이드(4c)에 의해 층 두께 조절 및 전하 부여가 적용된다. 또한, 현상 장치(4)는 현상 용기(4e) 내의 혼합물(t + m)의 순환을 수행한 다음에 현상 롤러(4a)의 주연으로 혼합물(t + m)을 운반하는 교반 부재(4d)를 갖는다.

현상 롤러(4a)를 코팅한 토너(t)는 현상 롤러(4a)의 회전에 의해 감광 드럼(1) 및 현상 롤러(4a)의 대향부인 현상 영역(현상 구역)(a)으로 운반된다. 또한, 현상 바이어스 전압이 현상 바이어스 인가 전원(S2)으로부터 현상 롤러(4a)로 인가된다. 본 실시예에서, 현상 바이어스 전압은 서로 중첩된 DC 전압 및 AC 전압을 포함하는 전압이다. 이로써, 감광 드럼(1) 상에 형성된 정전 잠상은 토너(t)에 의해 반전 현상된다. 전술된 바와 같이, 화상 담지 부재인 감광 드럼(1) 상에 화상을 형성하는 화상 형성 수단에는 대전 장치, 노출 장치 및 현상 장치가 제공된다.

도2는 현상 롤러(4a)로부터 감광 드럼(1)으로 전기 전도성 입자(m)를 공급하는 전위의 관계를 도시하고 있다. 전기 전도성 입자(m)는 토너와의 마찰 대전에 의해 주로 양극성으로 대전된다. 즉, 전기 전도성 입자(m)는 토너의 일반 대전 극성에 반대인 극성으로 대전된다. 예를 들면, 현상 바이어스로서, DC 전압(Vdc = -400 V) 상에 중첩된 AC 전압(1.2 ㎸)이 현상 롤러(4a)로 인가될 때, 토너(t)로부터 분리된 전기 전도성 입자(m)의 양성 입자가 AC 전압의 V_최소에 의한 비화상부(노출된 암부)의 전위(VD = -700 V)에 대해 900 V[|V_최소 - VD| = |200-(-700)|]의 대조를 이룬 상태로 현상 롤러(4a)로부터 감광 드럼(1)으로 비산된다.

또한, 전기 전도성 입자(m)들 중 일부는 토너(t)에 부착되고, AC 전압의 V_최대에 의한 감광 드럼(1) 상의 화상부(노출된 명부)의 전위(VL)에 대해 900 V[|VL - V_최대| = |-100 - (-1000)|]의 대조를 이룬 상태로 현상 롤러(4a)로부터 감광 드럼(1)으로 비산된다. 이러한 방식으로, 현상 롤러(4a) 상으로부터 감광 드럼(1)으로의 전기 전도성 입자(m)의 공급은 수행된다.

여기에서, 현상제인 단일 성분 자성 현상제(토너)(t)는 결합제 수지, 자성 재료 입자 및 대전 제어제를 혼합함으로써 그리고 반죽, 압착 및 분류 단계를 통해 그리고 추가로 외래 첨가제로서 첨가된 대전 입자(m) 및 유동화제 등으로 제조되었다. 본 실시예에서, 토너의 평균 입자 직경(D4)은 7 ㎛이었다.

본 실시예에서, 2 중량부의 전기 전도성 입자(m)가 100 중량부의 토너(t)에 첨가된다(외래로부터 첨가된다). 전기 전도성 입자는 나중에 설명될 것이다.

다음에, 감광 드럼(1) 상에 형성된 토너 화상은 접촉 전사 수단으로서의 매체 저항 전사 롤러(6)에 의해 기록 재료로서의 전사 재료(P)로 전사된다. 전사 롤러(6)는 소정 가압력으로 감광 드럼(1)과 압력 접촉되어 전사 닙부(b)를 형성한다. 전사 재료(P)는 소정 타이밍으로 시트 공급부(도시되지 않음)로부터 이러한 전사 닙부(b)로 공급되고, 소정 전사 바이어스 전압이 전사 바이어스 인가 전원(S3)으로부터 전사 롤러(6)로 인가되며, 이로써 감광 드럼(1) 상에 형성된 토너 화상은 전사 닙부(b)로 공급된 전사 재료(P)의 표면으로 순차적으로 전사된다.

본 실시예에 사용된 전사 롤러(6)는 맨드럴(6b)과 그 상부에 형성된 매체 저항 발포층(6b)을 포함하는 5 ×10⁸ Ω의 롤러 저항치의 것으로, + 2.0 ㎸의 전압이 맨드럴(6b)에 인가되어 전사를 수행하였다. 전사 닙부(b) 내로 유입된 전사 재료(p)는 이러한 전사 닙부(b)에 의해 니핑되어 운반되고, 감광 드럼(1)의 표면 상에 형성되어 보유된 토너 화상은 정전력 및 가압력에 의해 전사 재료(P)의 표면측으로 순차적으로 전사된다.

전사 닙부(b)로 공급되어 감광 드럼(1)으로부터의 토너 화상의 전사를 수용한 전사 재료(P)는 감광 드럼(1)의 표면으로부터 분리되고, 본 실시예에서 가열 정착 형태이며 그 상에 토너 화상이 정착되게 하는 정착 장치(7) 내로 유입되고, 화상 형성 물품(인쇄본 또는 복사본)으로서 화상 형성 장치로부터 분배된다.

다음에, 감광 드럼(1)은 대전 롤러(2)에 의해 재대전되고 화상 형성을 위해 반복적으로 사용된다.

본 실시예에서, 전기 전도성 입자(m)는 현상 장치(4) 내의 토너(t)에 추가되고, 감광 드럼(1) 상의 정전 잠상의 현상 중 토너와 함께 감광 드럼(1)의 표면에 부착되며, 감광 드럼(1)의 회전에 의해 대전 닙부(n)로 운반된다. 즉, 전기 전도성 입자(m)는 감광 드럼(1)의 매개를 통해 대전 롤러(2)로 공급된다.

즉, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)는 토너 재생 공정을 채택하고, 화상 전사 후 감광 드럼(1)의 표면 상에 잔류하는 전사되지 않은 토너(t)는 전용 세척 장치(세척기)에 의해 제거되지 않고, 감광 드럼(1)의 회전에 따라 대전 닙부(n)로 운반되며, 대전 닙부(n) 내에서 감광 드럼(1)의 회전에 대해 반대로 회전하는 대전 롤러(2)에 의해 임시로 수집된다. 이러한 토너(t)는 대전 롤러(2)의 외주연 주위로 진행됨에 따라 토너 및 전기 전도성 입자의 마찰 대전에 의해 (본 실시예에서 음극성으로) 정규화된 그 반전된 토너 전하를 갖고, 감광 드럼(1)으로 순차적으로 배출된다. 즉, 음극성으로 대전된 토너는 대전 롤러에 인가된 음전압에 의해 반발되므로, 드럼(1)으로 배출된다. 다음에, 이러한 토너(t)는 감광 드럼(1)의 회전에 따라 현상 영역으로 진행되고 현상 장치(4)에 의한 현상과 동시에 일어나는 세척으로 수집되어 재사용된다. 즉, 이것은 다음 단계 후 현상시 즉 감광 드럼(1)이 대전 롤러(2)에 의해 연속적으로 대전되고 노광되어 잠상을 형성하고 이 잠상을 현상할 때 포그 제거 바이어스[현상 장치에 인가된 DC 전압과 감광 부재의 표면 전위 사이의 전위차인 포그 제거 전위차(Vback)]에 의해 수집된다. 본 실시예에서와 같은 반전 현상 방식의 경우에, 현상과 동시에 일어나는 세척은 감광 드럼(1)의 암부 전위로부터 현상 롤러(4a)로 토너를 수집하는 전기장과, 현상 롤러(4a)로부터 감광 드럼(1)의 명부 전위로 토너가 부착되게 하는 전기장의 작용에 의해 수행된다.

(2) 감광 드럼(1)

감광 드럼(1)은 이제 더욱 상세하게 설명될 것이다. 도3a 및 도3b는 감광 드럼의 층 구성의 전형적 도면이다. 도3a는 전하 주입층(15)이 있는 감광 드럼(1a)의 층 구성의 전형적 도면이고, 도3b는 전하 주입층이 없는 감광 드럼(1b)의 층 구성의 전형적 도면이다.

도3b에 도시된 전하 주입층이 없는 감광 드럼(1b)은 명명된 순서대로 알루미늄 드럼 기부(Al 드럼 기부)(11), 언더코팅층(12), 전하 발생층(B) 그리고 Al 드럼 기부(11) 상으로 도포된 전하 운반층(14)을 포함하는 보급형 유기 감광 드럼이다.

도3a에 도시된 전하 주입층(15)이 있는 감광 드럼(1a)은 도3b에 도시된 전술된 감광 드럼(1b)에 추가로 도포된 전하 주입층(15)에 의해 대전 성능이 개선된다.

전하 주입층(15)은 경화 형태 페놀 수지와 그리고 그 내에 전기 전도성 입자(전기 전도성 필러)로서의 SnO₂ 초미세 입자(15a), 중합 개시제 등을 혼합하여 분산시키고, 그 후 광경화 방법에 의해 이들을 필름으로 형성함으로써 제조되었다.

또한, 대전 주입층이 추가로 테트라에틸렌 불화물 등의 윤활제를 포함하게 함으로써, 감광 드럼(1)의 표면 에너지를 억제하고 전기 전도성 입자(m)의 부착을 대체로 억제하는 효과가 제공된다. 표면 에너지는 물의 접촉각에 의해 표현될 때 바람직하게는 85˚이상이고, 더욱 바람직하게는 90˚이상인 것으로 이해되어야 한다.

또한, 대전 성능의 관점으로부터, 표면층의 저항은 중요 인자가 된다. 직접 주입 대전 공정에서, 화상 담지 부재측의 저항은 저하되고, 이로써 주입 지점(접촉 지점)마다 대전될 수 있는 화상 담지 부재의 표면의 면적은 넓어지는 것으로 여겨진다. 따라서, 대전 롤러(2)가 동일한 접촉 상태에 있다고 하더라도, 화상 담지 부재의 표면의 저항이 낮을 때, 전하의 효율적 교환은 가능해진다. 반면에, 화상 담지 부재로서, 소정 시간 동안 그 상에 정전 잠상을 보유할 것이 필요하므로, 전하 주입층(15)의 부피 비저항 수치는 1 ×10⁹ 내지 1 ×10¹⁴(Ω·㎝) 내에서 적절하게 있을 수 있다.

(3) 대전 롤러(2)

본 실시예에 사용된 대전 롤러(2)는 다음의 특성을 갖는다.

3-1) 표면 구조 및 거칠기 특성

어떤 정도의 거칠기가 높은 밀도로 그 상에 전기 전도성 입자(m)를 보유할 필요성으로부터 본 실시예에서 접촉 대전 부재로서 사용되는 대전 롤러(2)에 요구된다. 평균 거칠기(Ra)는 1 내지 500 ㎛인 것이 바람직하다. 나아가, 입자의 보유량을 최적화하고 입자를 드럼 표면과 정교하게 접촉되게 하여 대전의 균일성을 안정화시키기 위해, 15 내지 150 ㎛가 최적이다. 본 실시예에서, 대전 롤러(2)의 표면의 평균 거칠기는 50 ㎛이었다.

표면 거칠기(Ra)가 1 ㎛보다 작으면, 전기 전도성 입자(m)를 보유하는 표면적은 부족하게 되고, 절연체(예컨대, 토너) 등이 대전 롤러(2)의 표면에 부착될 때, 그 주연은 감광 드럼(1)과 접촉될 수 없게 되어 대전 성능은 저하된다. 또한, 입자 보유 능력이 고려될 때, 사용된 전기 전도성 입자(m)의 입자 직경보다 큰 거칠기를 갖는 것이 바람직하다.

거꾸로, 표면 거칠기(Ra)가 500 ㎛보다 크면, 대전 롤러(2)의 표면의 비평탄성은 화상 담지 부재의 표면 내의 대전의 균일성을 저하시킨다.

평균 거칠기(Ra)의 측정을 위해, 케연스 캄파니, 인크(Keyence Co., Inc.)에 의해 제조된 표면 형상 측정 현미경 VF-7500 및 VF 7510이 사용되었고 250 내지 1250 배율의 대물 렌즈가 사용되었다. 대전 롤러(2)의 표면의 형상 및 Ra의 측정은 비접촉 상태로 수행되었다.

3-2) 저항 특성

직접 주입 대전 공정에서, 저전압에 의한 대전이 가능하므로, 접촉 대전 부재의 표면층은 고저항일 필요가 없고, 대전 롤러(2)는 단일층에 의해 형성될 수 있다.

대전 롤러의 체적 저항이 10⁴ 내지 10⁷ Ω㎝ 이내인 것이 바람직하다. 만일 10⁴ Ω㎝보다 작다면, 핀홀 누설에 의한 전원의 전압 강하가 일어나기 쉽게 된다. 반면에, 10⁷ Ω㎝보다 크면, 대전을 위해 필요한 전류가 확보될 수 없고 대전 전압은 강하된다.

본 실시예에 사용된 대전 롤러(2)의 부피 비저항은 10⁶ Ω㎝이었다.

3-3) 대전 롤러의 재료, 구조 및 치수

대전 롤러(2)의 탄성층(2b)의 재료로서, EPDM, 우레탄, NBR 또는 실리콘 고무, 또는 IR 등 내에 분산된 저항 조정을 위한 카본 블랙 또는 금속 산화물 등의 전기 전도성 물질을 갖는 고무 재료가 언급될 수 있다. 전기 전도성 물질을 분산시키지 않고 저항 조정을 수행하도록 이온 전기 전도성 재료를 사용하는 것도 가능하다. 그 후, 표면의 거칠기 조정에 의한 성형, 연마 등이 필요에 따라 수행된다. 복수개의 기능적으로 분리된 층에 의한 구성도 가능하다.

그러나, 대전 롤러(2)의 탄성층(2b)의 형태로서, 다공성 재료(발포 재료) 구조가 바람직하다. 이것은 전술된 표면 거칠기가 롤러의 성형과 동시에 얻어질 수 있다는 점에서 제조에도 유리하다. 발포 재료의 셀 직경으로서, 1 내지 500 ㎛가 적절하다. 나아가, 30 내지 300 ㎛가 바람직하다. 다공성 재료가 발포 성형된 후, 그 표면은 다공성 재료의 표면을 노출시키도록 연마되고, 전술된 거칠기를 갖는 표면 구조가 제조될 수 있다. 본 실시예에서, 셀 직경은 150 ㎛이었다.

마지막으로, 다공성 재료 표면을 갖는 6 ㎜의 층 두께의 탄성층(2b)이 6 ㎜의 직경과 240 ㎜의 길이를 갖는 맨드럴(2a) 상에 형성되어 220 ㎜의 길이를 갖는 대전 롤러(2)와 6 ㎜의 층 두께의 탄성층(2b)을 제조하였다.

3-4) 다른 롤러 특성

직접 주입 대전 공정에서, 접촉 대전 부재가 가요성 전극으로서 기능하는 것이 중요하다. 본 실시예에서, 이것은 대전 롤러(2)의 탄성층(2b)의 탄성 특성을 조정함으로써 성취된다. 애스커 C 경도에 따르면, 15 내지 50˚가 바람직한 범위이다. 본 실시예에서, 15 내지 40˚가 적절한 접촉 압력에 의해 닙을 확보하는 데 바람직하였다.

경도가 너무 높으면, 가압력이 크지 않으면, 필요한 가압량이 얻어질 수 없고, 대전 닙부(n)는 대전 롤러와 화상 담지 부재 사이에서 확보될 수 없으므로, 대전 성능은 저하된다.

반면에, 경도가 너무 낮으면, 그 형상은 안정적이지 못하므로, 비평탄이 화상 담지 부재와 대전 롤러의 접촉 압력에 일어나고, 불균일 대전이 일어난다. 또는 장기간 동안 그대로 방치됨으로 인한 대전 롤러(2)의 영구 뒤틀림에 의한 부적절한 대전이 유발된다.

3-5) 드럼과 롤러의 접촉 구성

도4a는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉 구성의 측면도를 도시하고 있고, 도4b는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉 구성의 정면도를 도시하고 있는데, 여기에서는 중간부가 생략되어 있다.

대전 롤러(2)는 포크 형상의 베어링(2d)에 회전 가능하게 저널링되고 감광 드럼(1)에 평행하게 배열된 그 맨드럴(2a)의 대향 단부를 가지며, 압력 스프링(2e)에 의해 감광 드럼을 향해 가압된 그 대향 단부 상의 포크 형상의 베어링(2d)을 갖고, 이로써 감광 드럼(1)과의 압력 접촉이 유지된다.

감광 드럼(1)에 대한 대전 롤러(2)의 가압량은 감광 드럼 및 대전 롤러의 직경이 일정하면 압력 스프링의 압력과 대전 롤러의 경도 사이의 관계로부터 결정되고, 소정 폭의 접촉 대전부(n)는 형성된다. 본 실시예에서, 대전 롤러의 단위 길이 당 4.9 내지 9.8 N(500 내지 1000 gf)의 스프링 압력과 f = 2.2 ×10^-2 내지 4.4 ×10^-2 N/㎜(2.25 내지 4.5 g/㎜)의 압력이 적절하였다. 대전 롤러의 경도가 15 내지 40˚일 때, 닙 폭은 약 2 내지 4 ㎜로 설정될 수 있었다.

대향 단부 상의 포크 형상의 베어링(2d)은 도시되지 않은 장치 측판 내에 형성된 안내 홈 내에 끼워지고, 감광 드럼(1)을 향해 활주 가능하다. 문자 G는 대전 롤러(2)의 맨드럴(2a)의 일단부에 고정된 구동 기어를 지시하고, 회전력이 도시되지 않은 구동 시스템으로부터 이러한 구동 기어(G)로 전달되며, 이로써 대전 롤러(2)의 회전 구동은 수행된다.

(4) 전기 전도성 입자(m)

본 실시예에서, 전기 전도성 입자(m)로서, 10⁶ Ω·㎝의 비저항과 2 ㎛의 평균 입자 직경을 갖는 전기 전도성 아연 산화물이 사용되었다. 이들 전기 전도성 입자(m)는 본 실시예에서 현상 장치(4) 내에 담겨진다.

전기 전도성 입자(m)의 재료로서, 다른 금속 산화물과 같은 전기 전도성 무기 입자, 유기 물질과의 혼합물, 또는 표면 처리가 적용된 이들 물질 등의 다양한 전기 전도성 입자가 사용될 수 있다. 예컨대, 알루미늄 분말 및 주석 산화물이 도핑된 티타늄 산화물 입자가 적절하게 사용될 수 있다.

전기 전도성 입자(m)의 저항은 입자를 통한 전하의 교환을 수행하기 위해 비저항으로서 10¹² Ω·㎝ 이하를 필요로 하고, 바람직하게는 10¹⁰ Ω·㎝ 이하를 필요로 한다. 전기 전도성 입자(m)의 저항은 현상 중 현상 바이어스의 누설이 고려될 때 비저항으로서 10^-1 Ω·㎝ 이상이다.

저항의 측정은 펠릿 방법에 의해 수행되었고, 그 수치를 구하도록 정규화되었다. 즉, 약 0.5 g의 전기 전도성 입자(m)가 2.26 ㎠의 저부 표면적을 갖는 실린더 내로 넣어졌고, 147 N(15 kgf)의 압력이 상부 및 하부 전극에 인가되었으며, 동시에 100V의 전압이 그에 인가되었고 저항치가 측정되었으며, 그 후 이것은 정규화되어 비저항을 계산하였다.

또한, 전기 전도성 입자(m)의 입자 직경은 바람직하게는 자성 브러시 대전 장치를 초과하는 높은 대전 효율과 대전의 균일성을 얻기 위해 10 ㎛ 이하이어야 한다. 여기에서, 입자가 응집체로 구성될 때의 입자 직경은 응집체로서의 평균 입자 직경으로서 정의되었다. 입자 직경의 측정을 위해, 100개 이상의 입자가 전자 현미경을 통한 관찰로부터 추출되었고, 부피 입자 직경 분포가 수평 방향으로의 최대 연장부로 계산되었으며, 입자 직경은 그 50%의 평균 입자 직경에 의해 결정되었다.

전기 전도성 입자(m)는 이들이 1차 입자의 상태뿐만 아니라 2차 입자의 응집 상태로 존재하더라도 아무런 문제가 없을 것이다. 어떠한 응집 상태에서 있더라도, 그 형태는 전기 전도성 입자(m)로서의 기능이 응집체로서 구현될 수 있으면 중요하지 않다.

전기 전도성 입자(m)는 바람직하게는 특히 감광 드럼(1)의 대전을 위해 사용될 때 잠상의 노출을 방해하지 않도록 백색이거나 거의 투명하여야 한다. 즉, 전기 전도성 입자는 바람직하게는 비자성이어야 한다. 또한, 전기 전도성 입자(m)가 감광 드럼(1)으로부터 전사 재료(P)로 부분적으로 전달되는 것을 고려하면, 전기 전도성 입자가 무채색 또는 백색인 것이 컬러 화상 형성에서 바람직하다. 나아가, 화상 노출 중 전기 전도성 입자(m)에 의한 광선의 산란을 방지하기 위해, 그 입자 직경은 바람직하게는 구성 픽셀 크기 이하, 나아가 토너(t)의 입자 직경 이하이어야 한다.

입자 직경의 하한치로서, 10 ㎚가 입자로서 안정적으로 얻어지는 것으로서 한계인 것으로 여겨진다. 즉, 전기 전도성 입자(m)의 입자 직경은 바람직하게는 10 ㎚ 내지 10 ㎛의 범위 내에 있어야 한다. 나아가, 전사 재료 상의 포그의 특성을 고려하면, 0.1 내지 5 ㎛의 범위 내에 있어야 한다.

보급형 전기 전도성 입자(m)인 0.01 ㎛의 입자 직경을 갖는 아연 산화물 입자가 사용되었을 때의 전기 전도성 입자(m)의 입자 직경에 대한 다양하게 변화된 연구의 결과로서, 이들은 부적절한 현상 및 포그의 관점에서 어느 정도 불리하였지만, 대전 성능으로서 충분한 성능을 나타내었다. 반면에, 10 ㎛의 입자 직경을 초과하는 아연 산화물 입자가 사용되었을 때, 큰 입자 직경으로 인한 접촉 밀도의 관점에서 불리하였고, 대전 성능의 관점에서도 불충분(불량)하였다. 나아가, 30 ㎛의 입자 직경을 갖는 아연 산화물 입자가 사용되었을 때, 입자 직경은 크고 입자가 대전 롤러에 부착되는 힘은 약하므로, 다수의 입자가 분리되고, 부적절한 현상 및 포그가 발생되었다.

(5) 전기 전도성 입자의 보유량

입자 대전에서 전기 전도성 입자(m)의 입자 직경을 작게 함으로써, 대전 성능은 향상되었지만, 감광 드럼(1)에 대한 전기 전도성 입자(m)의 분리는 현저해진다. 대전 롤러(2) 상에 전기 전도성 입자(m)를 보유할 수 있는 힘은 약한 부착력이므로, 다수의 입자가 공급되더라도, 입자를 억제하는 것은 어렵고, 입자는 감광 드럼(1)에 대해 분리되어 그 후 전사 재료(P) 상으로의 현상 단계 및 전사 단계에서 불량 화상의 영향을 준다. 따라서, 이상적으로, 대전 롤러(2)의 표면층에 더욱 균일하게 전기 전도성 입자를 도포하는 것이 바람직하다. 그러나, 실제로, 보유량을 조정함으로써, 대전 성질을 확보하는 것과 불량이 없는 수준으로 부착 입자를 감소시키는 것이 가능해진다.

대전 롤러(2)의 표면의 평균 거칠기(Ra)에 의해 전기 전도성 입자(m)의 보유량을 적절하게 유지하는 것이 필요하다. 즉, 보유량을 평균 거칠기(Ra)로 나눔으로써 얻어진 수치(이하, 간단히 보유량/Ra)가 1 ㎎/㎠/㎛ 이하이고, 바람직하게는 0.3 ㎎/㎠/㎛ 이하이다. 또한, 양호한 주입 대전을 수행하기 위해, 보유량은 0.005 ㎎/㎠/㎛ 이상인 것이 바람직하다.

본 실시예에서, 전기 전도성 입자(m)의 보유량은 약 3 ㎎/㎠ 이었고, Ra는 50 ㎛이었으며, 보유량/Ra는 0.06 ㎎/㎠/㎛이었다.

(6) 입자의 보유량 및 저항 측정

대전 롤러(2) 상에 보유된 입자는 세척되었고, 입자의 중량 및 저항의 측정은 수행되었다. 에탄올 및 물(1:2)을 포함하는 세척액이 초음파 세척기 내에 준비되었고, 대전 롤러(2)는 그 내에 침지되었으며 세척이 수행되었다. 세척은 대전 롤러(2)의 표면이 광학 현미경 등을 통해 확인되면서 그리고 대전 롤러(2)의 표면이 필요에 따라 블레이드 등에 의해 마찰되면서 반복적으로 수행되고, 이로써 대전 롤러(2) 상의 부착 물질은 제거될 수 있다.

이렇게 얻어진 세척액은 1 내지 2 시간 동안 정지 상태로 방치되고, 이것이 그 상부로부터 명백하게 분리될 수 있을 때, 상부는 제거된다. 그 후, 이것은 105℃에서 충분히 건조되었고 대전 롤러(2) 상의 보유 물질은 추출되었다.

입자 저항의 측정은 전술된 펠릿 방법을 따른다

보유량은 얻어진 입자의 총 중량과 [대전 롤러(2)의 길이 및 외경으로부터 계산된] 대전 롤러(2)의 표면적으로부터 단위 면적 당 보유량으로서 구해진다.

(7) 전기 전도성 입자의 덮임율(covering rate)

나아가, 대전에서 전기 전도성 입자(m)의 실제 유효 존재량을 파악하기 위해, 전기 전도성 입자(m)의 덮임율을 조정하는 것이 더욱 중요해진다. 예컨대, 전기 전도성 아연 산화물이 전기 전도성 입자(m)로서 사용될 때, 백색인 전기 전도성 입자(m)는 토너의 색상(본 실시예에서, 흑색의 자성 토너)과 식별될 수 있다. 현미경을 통한 관찰에서, 백색을 나타내는 영역이 영역 비율로서 구해진다. 덮임율이 0.1 이하일 때, 대전 롤러(2)는 그 주연 속도가 높아지더라도 대전 성능으로서 불충분하므로, 0.2 내지 1의 범위 내에서 전기 전도성 입자(m)의 덮임율을 유지하는 것이 중요해진다.

보유량의 조정은 토너(t)에 대한 전기 전도성 입자(m)의 첨가량을 조정함으로써 기본적으로 수행될 수 있다.

(8) 덮임율의 측정

덮임율의 측정에 대해, 현미경 관찰이 대전 롤러(2)의 접촉 상태에 근사한 상태에서 수행되어 전기 전도성 입자(m)가 덮인 영역을 측정하였다. 구체적으로, 감광 드럼(1) 및 대전 롤러(2)의 회전은 대전 바이어스가 인가되지 않는 상태에서 중단되었고, 감광 드럼(1) 및 대전 롤러(2)의 표면은 비디오 현미경(올림푸스에 의해 제조된 0V M1000N) 및 디지털 스틸 리코더(델츠에 의해 제조된 SR-3100)에 의해 촬영되었다. 대전 롤러(2)에 대해, 이것은 대전 롤러(2)가 감광 드럼(1)과 접촉될 때와 동일한 조건 하에서 슬라이스 글래스와 접촉되었고, 그 접촉 표면은 1,000 배율의 대물 렌즈의 협력으로 비디오 현미경에 의해 슬라이드 글래스의 후방으로부터 촬영되었다. 그 후, 입자가 덮인 영역은 전기 전도성 입자의 색상 또는 휘도가 미리 측정된 상태에서 분리되었고, 영역 비율이 구해졌으며 덮임율로서 결정되었다. 또한, 색상에 의해 식별이 어려웠을 때, 대전 롤러(2)의 최외곽 표면의 물질의 측정은 (리가꾸 공업 캄파니, 리미티드에 의해 제조된) 형광 X-선 분석 장치 SYSTEM-3080에 의해 수행되었다. 우선, 초기 상태에서, 폴리에스테르 테이프[니치반에 의해 제조된 No. 550 (#25)]가 그 접착 표면이 대전 롤러(2)로 향한 상태에서 전기 전도성 입자(m)로 덮인 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에서 니핑되고, 감광 드럼(1) 및 대전 롤러(2)는 회전되도록 구동되며, 폴리에스테르 테이프는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 대전 닙부(n)를 통과된다. 이 때, 테이프의 표면 상에, 대전 롤러(2)의 최외곽 표면 상의 입자가 소정 층에 의해 표본 추출된다. 한편, 인쇄 시험이 종료된 대전 롤러(2)에 대해 표본 추출이 유사하게 수행된다. 전기 전도성 입자(m) 내에 함유된 특정 원소의 함량을 정량화함으로써, 덮임율을 구하는 것이 가능하다. 즉, 1회로서 그 상부에 전기 전도성 입자(m)만을 보유한 대전 롤러(2)를 위한 테이프 샘플로, 인쇄 시험 후 샘플의 속도를 계산하고 덮임율을 구하는 것이 가능해진다.

(9) 대전 롤러, 드럼 직경 및 대전성에 대해

본 발명에서 대전 롤러, 드럼 직경 및 대전 성질에 대해 이제 설명될 것이다. 본 발명에서, 가압량에 대한 닙의 소정량 이상의 관계를 얻을 수 있는 것과 같이 대전 롤러 직경 및 드럼 직경 사이의 관계를 규정한다.

9-1) 작은 드럼 직경 및 배치에 대해

본 발명의 목적은 화상 형성 장치의 비용 절감 및 소형화를 위해 드럼의 직경을 작게 하는 것이다. 드럼의 직경이 LD(㎜)로서 정의될 때, LD ≤25 (㎜)이다.

또한, 드럼 직경[LD(㎜)] 및 대전 롤러 직경[LC(㎜)]에 대해, LC ≤LD는 현상, 노출 및 전사의 배치의 자유도를 넓히는 데 더욱 바람직하다. 또한, 드럼 직경은 15 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.

9-2) 대전 성질에 대해

전술된 바와 같이, 입자 대전(분말 도포 형태)에 의한 직접 주입 대전 기구에서, 화상 담지 부재와 접촉 대전 부재의 접촉 성질은 대전 성질에 영향을 주고, 화상 담지 부재와 접촉 대전 부재의 접촉의 균일성 및 밀접성을 향상시키며 접촉 기회를 크게 하기 위해 대전 부재의 주연 속도비를 크게 하는 것이 대전의 균일성의 개선에 좋다. 미리 설정된 적절한 범위 내에 있도록 접촉 대전 부재 상의 전기 전도성 입자의 보유량 및 덮임율을 유지하는 것이 필요하다. 또한, 직접 주입 대전의 대전 성질은 감광 드럼(1)의 주연 속도와 대전 롤러(2)의 주연 속도 사이의 비율과 관련되고, 큰 주연 속도비가 접촉 기회를 크게 하기 때문에 바람직하다. 직접 주입 대전의 대전 성질은 접촉 닙 폭 및 주연 속도비의 곱과 관련된다.

화상 담지 부재와 접촉 대전 부재의 접촉의 균일성 및 밀접성을 향상시키기 위해, 닙을 크게 하는 것이 유리하다. 닙은 대전 롤러의 직경, 드럼의 직경 및 대전 롤러의 가압량과 관련되고, 큰 직경의 대전 롤러 및 드럼이 작은 가압량을 가져오지만, 닙을 크게 확보하는 데에는 유리하다.

또한, 가압량은 대전 롤러의 접촉 압력 및 롤러 경도와 관련되고, 접촉 압력이 커지고 롤러 경도가 낮아짐에 따라, 닙은 커진다. 그러나, 접촉 압력이 커지면, 대전 롤러의 구동 토크는 커지고, 롤러 경도가 낮아지면, 닙의 균일성은 악화되고 대전 롤러의 세팅 성질은 악화된다. 이러한 세팅은 특히 대전 롤러에 발포 재료가 제공될 때 일어나기 쉽고, 대전 롤러 및 드럼이 그 중단 상태로 방치되면, 대전 닙에 대응하는 닙 형상의 궤적은 대전 롤러가 드럼보다 부드럽기 때문에 대전 롤러의 표면 상에서 발생된다. 닙의 궤적이 발생되면, 대전 롤러와 드럼 사이의 접촉 상태는 악화되어 주입 대전 특성은 저하된다.

롤러 표면을 드럼과 밀착되게 하기 위해, 가압량이 롤러 표면 거칠기(Ra)보다 크게 하는 것이 바람직하다. 대전 롤러의 표면 거칠기[Ra(㎜)]와 화상 담지 부재에 대한 그 가압량[δ(㎜)]은 Ra ≤δ 관계인 것이 바람직하다.

본 실시예의 경우에, 대전 롤러의 표면 거칠기[Ra(㎜)]는 Ra(㎜)=0.05이므로, 화상 담지 부재에 대한 그 가압량[δ(㎜)]은 0.05 이상인 것이 바람직하다.

가압량은 표면 거칠기(Ra) 이상이고 닙 폭은 2 ㎜ 이상으로 설정되는 것이 바람직하다.

9-3) 감광 드럼 직경, 대전 롤러 직경, 가압량 및 닙 폭 사이의 관계

도5는 대전 접촉부(n) 내에서의 닙 폭(N), 드럼 반경(Rd), 롤러 반경(Rr) 및 가압량(δ) 사이의 관계를 도시하고 있다.

원점으로서 감광 드럼(1)의 중심(O)으로, 감광 드럼의 중심(O)과 대전 롤러의 중심(Or)을 함께 연결한 법선 방향이 Y-축으로서 정의된다. 반면에, 감광 드럼의 중심(O)을 포함하는 Y 축에 수직한 선이 X-축으로서 정의된다. 나아가, 접촉부(n)의 대향 단부(Na, Nb)의 좌표가 (Xn, Yn)으로서 정의될 때, 이들은 Xn² + Yn² = Rd², Xn² + (Yn - Rr - Rd + δ)² = Rr² 에 의해 표현된다.

Na 및 Nb의 좌표는 상기 표현식으로부터 구해졌고, 가압량 및 닙 폭 N = 2 ×|Xn|이 구해졌다.

실제로 측정된 결과는 계산된 수치에 대응하게 될 수 있다. 가압량을 실제로 측정하는 방법은 대전 롤러의 외경과 그 맨드럴의 직경을 측정한 다음에 레이저 길이 측정기에 의해 대전 롤러가 드럼과 함께 놓인 상태에서 맨드럴과 드럼 표면 사이의 간극을 측정하는 것이다. 가압량은 이들 수치로부터 구해졌다.

드럼 직경 및 대전 롤러 직경이 선택될 때, 가압량(δ)과 닙 폭(N) 사이의 관계는 구해질 수 있다. 드럼 직경이 작게 될 때, 가압량을 억제하고 닙을 확보하기 위해, 대전 롤러 직경을 크게 하는 것이 필요하고 그 필요 관계가 검사되었다.

도6은 대전 롤러 직경(LC)이 10 (㎜), 14 (㎜) 및 20 (㎜)이고 드럼 직경(LD)이 25 (㎜)일 때의 가압량과 닙 폭 사이의 관계를 도시하고 있다. 이제 N ≥6.0δ+ 1.35인 것으로 가정하면, δ는 2 ㎜의 닙에 대해 약 0.1 ㎜로 선택될 수 있다. 또한, 닙 폭이 4 ㎜일 때에서, 가압량(δ)은 0.45 ㎜로 억제될 수 있고, 이것은 닙을 안정적으로 확보하는 데 매우 효과적이다. 닙 폭은 선택적으로 1 내지 4 ㎜의 범위 내이고, 바람직하게는 2 내지 4 ㎜의 범위 내이므로, δ가 0.1 ㎜ 이상일 때, N ≥6.0δ+ 1.35 를 충족시키는 것이 매우 바람직하다.

드럼 직경(LD)이 25 (㎜)일 때, 이러한 관계는 대전 롤러 직경이 14 이상으로 될 때 충족된다.

도7은 계산에 의해 구해진 이러한 관계를 충족시키는 드럼 및 대전 롤러 직경을 도시하고 있다. 근사 함수로서 이러한 관계를 표현하는 것이 어렵지만, 15 내지 25 ㎜의 드럼 직경 범위 내에서, 대략 근사가 반비례 관계인 LD ×LC ≥350 에 의해 수행될 수 있다.

즉, 드럼 직경이 25 ㎜ 이하가 될 때에도, 드럼 직경과 대전 롤러 직경 사이의 관계가 LD ×LC ≥350으로 설정되면, 대전 롤러의 가압량을 억제하고 대전 닙을 확보하는 것이 가능하다.

(10) 대전 롤러의 세팅 성질에 대해

대전 롤러는 탄성 발포 부재이고 드럼과 변형 접촉 상태이므로, 전술된 바와 같이 경화 변형되어 부적절한 대전을 유발시킬 수 있다.

경화(setting)의 영향을 감소시키기 위한 조건 및 구성에 대해 수행된 연구의 물질에 대해 이후 설명될 것이다. 도8은 변수로서 대전 롤러 직경과 가압량(㎜) 및 닙 폭(㎜) 사이의 관계를 시험함으로써 얻어진 결과를 도시하고 있다.

전술된 바와 같이, 대전 롤러 직경을 크게 하도록 닙에 대해 가압량을 작게 할 수 있다는 것을 알게 될 것이다.

나아가, 도9는 대전 롤러의 두께가 t(㎜)일 때 롤러의 두께[t(㎜)]와 닙 폭 및 가압량[δ(㎜)] 사이의 관계를 도시하고 있다. 도9에서, 다음의 조건 하에서의 결과가 도시되어 있다:

롤러 외경 20 ㎜ 맨드럴 6 [두께(t)=7]

롤러 외경 14 ㎜ 맨드럴 6 [두께(t)=4]

롤러 외경 10 ㎜ 맨드럴 6 [두께(t)=3]

롤러 외경 14 ㎜ 맨드럴 8 [두께(t)=3]

롤러 직경을 크게 함으로써, δ/t는 작게 될 수 있다. 두께가 크게 될 때, δ/t는 더 작게 될 수 있다. δ/t가 작아질수록 접촉 상태가 해제된 때의 복귀 성질은 양호해진다.

(11) 평가 항목 및 방법

드럼과 접촉되는 대전 롤러는 1개월 동안 고온 고습 환경 하에서 방치되었다. 그 후, 화상 형성이 수행되었고 롤러 접촉부 내의 대전 롤러 접촉부의 부적절한 대전의 발생은 시험되었다.

600 dpi의 레이저 스캐너가 노출 장치(3)로서 사용되었고 화상 기록이 수행되었다. 이러한 평가에서, 하프톤 화상에 대한 주 스캐닝 방향 내의 1줄이 기록되었고, 그 후 2개의 패턴 즉 2줄이 기록되지 않은 측방향 설계 패턴과 체스에서 기사가 이동될 수 있는 도트 위치의 패턴이 표본 추출되었다.

여기에서, 화상 기록이 반전 현상 시스템에 의해 수행되므로, 세팅이 열악할 때, 밀도가 높아지거나 백색 배경에 대한 흑색 스팟의 형상의 부적절한 대전이 화상 내에서 보인다.

○: 없음

△: 단지 하프톤으로부터 볼 수 있는 엷은 측방향 밴드

×: 백색부 내에서도 발견되는 부적절한 대전

대전 롤러의 경화가 전술된 변수의 조건 하에서 시험되었을 때, 도9에 지시된 점선 아래에 있는 것(δ/t ≤0.03N - 0.02)이 OK이었다.

즉, 대전 롤러의 탄성 재료의 두께가 t(㎜)일 때, 닙[N(㎜)], 가압량[δ(㎜)] 및 롤러 두께[t(㎜)]가 0.01 ≤δ/t ≤0.03N - 0.02이고 1 ≤N ≤4인 영역이 화상 내에서 보이지 않는다.

0.01 ≤δ/t는 안정적 접촉이 가능한 조건이다. 이러한 조건을 충족시키기 위해, 롤러 두께는 4 ㎜ 이상인 것이 바람직하다.

주입 대전의 경우에, 대전 부재가 드럼과 접촉되는 부분 내에서, 대전 부재는 전체 닙 영역 내에서 대전되므로, 닙이 크면, 롤러의 변형에 대해서도 유리한 것으로 여겨진다. 롤러 직경을 크게 함으로써, δ/t를 작게 하는 것이 가능하다. 두께가 크게 되면, δ/t는 더 작게 될 수 있다. δ/t가 작아질수록, 접촉 상태가 해제될 때의 복귀 성질은 양호해지고, 이로써 대전 롤러의 경화에 대한 효과가 크다.

전술된 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 입자 대전(분말 도포 형태)에 의해 직접 주입 대전 기구를 사용하여 화상 담지 부재의 더 작은 직경을 성취하는 것이 가능하다. 특히, 25 ㎜ 이하의 직경을 갖는 화상 담지 부재가 사용될 때, 직접 주입 대전의 대전 성질은 개선될 수 있다. 또 다른 효과는 직접 주입 대전을 위한 대전 부재의 경화의 감소가 성취될 수 있다는 것이다.

<실시예 2>

프로세스 카트리지가 분리 가능하게 장착될 수 있게 제조된 전자 사진 화상 형성 장치로 본 발명이 실시된 일 실시예에 대해 이제 설명될 것이다.

도10은 프로세스 카트리지가 장착된 전자 사진 화상 형성 장치의 구성을 도시하는 전형적 도면이고, 도11은 프로세스 카트리지의 구성을 도시하는 전형적 도면이다.

도10에 도시된 레이저 비임 프린터인 전자 사진 화상 형성 장치(100)의 기본 구성은 도1을 참조하여 설명된 것과 유사하고, 전사식 전자 사진 공정을 이용하며, 직접 주입 대전 공정 및 토너 재생 공정(무세척기 시스템)을 채용한다.

문자 A는 화상 형성 장치 본체를 지시하고, 문자 B는 프로세스 카트리지를 지시한다. 프로세스 카트리지(B)는 본 실시예에서 감광 드럼(1), 대전 롤러(2) 및 현상 장치(4)를 포함하고, 프로세스 카트리지의 대향 단부 내에 제공된 도시되지 않은 안내부의 사용에 의해 화상 형성 장치 본체(A) 내에 제공된 프로세스 카트리지 장착 수단(10b)에 대해 분리 가능하게 장착된다.

감광 드럼(1)은 대전 롤러(2)에 의해 대전되고, 광학 시스템(3)으로부터 감광 드럼(1)으로의 화상 정보 광선 노출(L)이 프로세스 카트리지(B)의 노출 개구부(10a)를 통해 수행되며, 잠상은 현상 장치(4)에 의해 현상제(토너)로 현상되고 토너 화상이 형성된다.

감광 드럼(1) 상의 토너 화상의 형성과 동기식으로, 기록 매체로서의 전사 재료(P)가 분리되어 픽업 롤러(8b)와 그와 압력 접촉된 압력 접촉 부재(8c)에 의해 그 내에 전사 재료(P)를 담은 공급 카세트(8a)로부터 1매씩 공급되고, 운반 수단(8e)에 의해 운반된다.

다음에, 감광 부재 상에 형성된 토너 화상은 전사 수단으로서 전사 롤러(6)에 인가된 전압에 의해 기록 매체(P)로 전사되고, 전사 재료(P)는 운반 수단(8f)에 의해 정착 수단(7)으로 운반된다.

정착 수단(7)은 구동 롤러(7a)와, 그 내에 히터(7b)를 담고 지지 부재(7c)에 의해 회전 가능하게 지지된 원통형 시트로 구성된 정착 회전 부재(7d)를 포함하고, 이를 통과하는 전사 재료(P)에 열 및 압력을 인가하여 전사된 토너 화상을 정착시킨다. 다음에, 이러한 전사 재료(P)는 한 쌍의 배출 롤러(8d)에 의해 운반되고, 표면 반전 운반 경로를 통해 배출부(9)로 배출된다.

도11에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 프로세스 카트리지(B)는 감광 드럼(1), 대전 롤러(2) 및 현상 장치(4)를 포함하고, 감광 드럼(1) 및 대전 롤러(2)를 보유하는 드럼 프레임 유닛(C)과 현상 장치(4)를 구성하는 현상 유닛(D)을 일체로 조립함으로써 구성된다.

감광층을 갖는 전자 사진 감광 부재인 감광 드럼(1)이 회전되도록 설계가 수행되고, 소정 전압이 감광 드럼(1)의 표면을 균일하게 대전시키는 대전 수단인 대전 롤러(2)에 인가되며, 이러한 대전된 감광 드럼(1)은 광학 시스템(3)으로부터 노출 개구부(10a)를 통해 광학 화상에 노출되어 잠상을 형성하고, 잠상은 현상 수단인 현상 장치(4)에 의해 현상된다.

현상 장치(4)는 현상제 수용부(4e1)의 개구부(10k)를 통해 토너 수용 프레임(10f1) 및 리드 부재(10f2)에 의해 형성된 현상 용기(4e)의 현상제 수용부(4e1) 내의 토너 공급 수단인 회전 가능한 토너 공급 부재(교반 부재)(4d)에 의해 현상 챔버(4e2)로 토너를 공급하고, 그 내에 고정 자석(4b)을 담은 현상 회전 부재(현상제 수용 부재)인 현상 롤러(4a)를 회전시키며, 현상 롤러(4a)의 표면 상에 현상 블레이드(4c)에 의한 토너층에 제공된 마찰 대전 전하도 형성하고, 감광 드럼(1) 상의 잠상에 따라 감광 드럼(1)으로 토너를 이동시켜 토너 화상을 형성하여 잠상을 가시화한다.

다음에, 토너 화상과 극성이 반대인 전압이 전사 롤러(6)에 인가되어 전사 재료(P)로 토너 화상을 전사한다. 감광 드럼(1) 상의 임의의 전사되지 않은 토너 잔여분은 다음 단계 후 현상 중 현상 장치(4)에 의해 수집된다.

화상 형성 장치가 프로세스 카트리지 분리 가능형 장착 형태인 점을 제외하면, 본 실시예에서, 화상 담지 부재인 감광 드럼(1) 및 대전 롤러(2)의 구성 및 배치, 토너(t)의 세부 사항, 전기 전도성 입자(m) 등은 모두 실시예 1과 대응한다.

따라서, 여기에서, 이들의 중복 설명은 필요가 없고 실시예 1의 전체 설명이 연상된다.

본 실시예에 따르면, 본 발명에 따른 입자 대전(분말 도포 형태)이 프로세스 카트리지 분리 가능형 장착 형태의 화상 형성 장치에 적용되고, 이로써 직접 주입 대전 기구에 의해 대전 성능은 추가로 개선되며, 더욱이 무세척기 시스템이 채용되고 전기 전도성 입자(m)가 현상 장치로부터 공급되며, 이로써 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치 본체는 현저하게 소형화되고 비용이 감소될 수 있다.

<다른 실시예>

(1) 전술된 실시예에서, 레이저 비임 프린터가 화상 형성 장치로서 도시되었지만, 본 발명은 그에 제한되지 않고 전자 사진 복사기, 팩시밀리 장치 및 워드 프로세서 등의 다른 화상 형성 장치에도 당연히 적용될 수 있다.

(2) 정전 기록 장치의 경우에, 화상 담지 부재는 정전 기록 유전 부재이다.

(3) 화상 담지 부재는 드럼 형상에 제한되지 않고, 이음매 없는 벨트 형상 또는 단부를 갖는 벨트 형상, 또는 시트 형상일 수도 있다.

(4) 접촉 대전 부재는 롤러 형상에 제한되지 않고, 이음매 없는 벨트 형상 또는 단부를 갖는 벨트 형상일 수도 있다.

(5) 현상 방법으로서, 2성분 자성 브러시 현상 방법, 캐스캐이드 현상 방법, 터치다운 현상 방법 및 클라우드 현상 방법 등의 다양한 종래의 현상 방법들 중 하나가 사용될 수 있다.

(6) 전술된 실시예에서, 전기 전도성 입자는 현상과 동시에 화상 담지 부재로서의 화상 담지 부재를 통해 공급 수단으로서의 현상 장치에 의해 대전 부재로 공급되는 것으로 설명되었지만, 본 발명은 그에 제한되지 않는다. 화상 담지 부재를 통해 대전 부재로 전기 전도성 입자를 공급하는 전용 공급 수단이 화상 담지 부재의 표면의 이동 방향에 대해 대전 부재의 상류에 제공될 수 있다. 또한, 전기 전도성 입자가 화상 담지 부재의 매개 없이 공급 수단에 의해 대전 부재로 직접 공급되도록 설계가 수행될 수 있다.

(7) 화상 담지 부재로부터의 토너 화상의 전사를 수용하는 전사 부재는 전사 드럼 또는 전사 벨트 등의 중간 전사 부재일 수 있다.

또한, 대전될 부재인 화상 담지 부재와 대전 부재는 실시예 1에서와 같이 프로세스 카트리지 내에 제공될 필요가 없다.

무세척기 공정이 전술된 실시예에 도시되었지만, 화상 담지 부재 상의 잔여 토너를 제거하는 세척기가 제공될 수 있다. 세척기가 제공될 때, 대전 부재로의 전기 전도성 입자의 공급은 화상 담지 부재의 매개 없이 전기 전도성 입자 공급 수단에 의해 직접 수행되는 것이 바람직하다.

본 발명은 전술된 실시예에 제한되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범주 내에서 모든 변형이 가능하다.

본 발명에 따르면, 화상 담지 부재가 그 직경이 작아지게 할 수 있는 대전 시스템, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치가 제공된다.

도1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 일 실시예의 구성을 개략적으로 도시하는 전형적 단면도.

도2는 현상 슬리브측으로부터 감광 드럼측으로의 전기 전도성 입자의 공급의 전위 관계의 도면.

도3a는 전하 주입층을 갖는 감광 드럼의 층의 구성 모형도.

도3b는 전하 주입층이 없는 감광 드럼의 층의 구성 모형도.

도4a는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉부의 구성을 도시하는 측면도.

도4b는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉부의 구성을 도시하는 정면도.

도5는 드럼 직경, 대전 롤러의 직경, 가압량(push-in amount) 및 닙(nip) 사이의 관계를 도시하는 도면.

도6은 닙 폭 및 가압량을 도시하는 도면.

도7은 드럼 직경과 대전 롤러의 직경의 적절한 범위를 도시하는 도면.

도8은 닙 폭과 가압량 사이의 관계의 시험의 결과를 도시하는 도면.

도9는 닙 폭 및 가압량 롤러 두께를 도시하는 도면.

도10은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 또 다른 실시예의 개략 단면도.

도11은 프로세스 카트리지의 개략 단면도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 감광 드럼

2: 대전 롤러

3: 레이저 비임 스캐너

4: 현상 장치

6: 전사 롤러

7: 정착 장치

100: 화상 형성 장치

S1, S2, S3: 전원

Claims (48)

1. 회전 가능한 대전될 부재와,

   상기 대전될 부재와 닙부를 형성하고, 상기 대전될 부재를 대전시키며, 전기 전도성 입자가 상기 닙부 내에 제공되는 회전 가능한 대전 부재를 포함하고,

   상기 대전될 부재의 직경이 LD(㎜)로 정의되고 상기 대전 부재의 직경이 LC(㎜)로서 정의될 때,

   LD ≤25 및 LD ×LC ≥350 이 충족되는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
2. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재는 상기 대전될 부재에 대해 주연 속도차를 갖고 회전되는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
3. 제1항에 있어서, 상기 대전될 부재의 회전 방향으로의 상기 닙부의 길이가 N(㎜)으로서 정의되고, 상기 대전될 부재에 대한 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로서 정의될 때, N ≥6.0δ+ 1.35 가 충족되는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
4. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 탄성 발포 재료가 제공되는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
5. 제4항에 있어서, 상기 대전 부재의 표면 거칠기가 Ra(㎜)로서 정의되고, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로 정의될 때, Ra ≤ δ가 충족되는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
6. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재의 표면 거칠기가 Ra(㎛)로서 정의될 때, Ra는 1 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
7. 제1항에 있어서, 상기 대전될 부재의 직경[LD(㎜)]과 상기 대전 부재의 직경[LC(㎜)]은 LC ≤LD 를 충족시키는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
8. 제1항에 있어서, 상기 대전될 부재의 직경[LD(㎜)]은 LD ≥15 를 충족시키는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
9. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 탄성 재료가 제공되고, 상기 탄성 재료의 두께가 t(㎜)로서 정의되고, 상기 대전될 부재의 회전 방향으로의 닙부의 길이가 N(㎜)으로서 정의되며, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로 정의될 때, 0.01 ≤δ/t ≤0.03 N - 0.02 및 1 ≤N ≤4 가 충족되는 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
10. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 발포 재료가 제공되고, 이러한 발포 재료의 셀 직경은 1 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
11. 제1항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 입자 직경은 10 ㎚ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
12. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재에 의한 상기 전기 전도성 입자의 보유량을 대전 부재의 표면 거칠기[Ra(㎛)]로 나눔으로써 얻어진 수치는 0.005 내지 1 ㎎/㎠/㎛인 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
13. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재를 덮는 상기 전기 전도성 입자의 비율이 덮임율(Rc)로서 정의될 때, 1 ≥Rc ≥0.2 인 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
14. 제1항에 있어서, 상기 대전 부재는 롤러 형상인 것을 특징으로 하는 대전 시스템.
15. 화상 형성 장치의 본체에 대해 분리 가능하게 장착 가능한 프로세스 카트리지이며,

    화상을 담지할 수 있는 회전 가능한 대전될 부재와,

    상기 대전될 부재와 닙부를 형성하고, 상기 대전될 부재를 대전시키며, 전기 전도성 입자가 상기 닙부 내에 제공되는 회전 가능한 대전 부재를 포함하고,

    상기 대전될 부재의 직경이 LD(㎜)로 정의되고 상기 대전 부재의 직경이 LC(㎜)로 정의될 때,

    LD ≤ 25 및 LD ×LC ≥ 350 이 충족되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
16. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재는 상기 대전될 부재에 대해 주연 속도차를 갖고 회전되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
17. 제15항에 있어서, 상기 대전될 부재의 회전 방향으로의 상기 닙부의 길이가 N(㎜)으로서 정의되고, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로서 정의될 때, N≥6.0δ+ 1.35 가 충족되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
18. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 탄성 발포 재료가 제공되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
19. 제18항에 있어서, 상기 대전 부재의 표면 거칠기가 Ra(㎜)로서 정의되고, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로 정의될 때, Ra ≤δ가 충족되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
20. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재의 표면 거칠기가 Ra(㎛)로서 정의될 때, Ra는 1 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
21. 제15항에 있어서, 상기 대전될 부재의 직경[LD(㎜)]과 상기 대전 부재의 직경[LC(㎜)]은 LC ≤LD 를 충족시키는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
22. 제15항에 있어서, 상기 대전될 부재의 직경[LD(㎜)]은 LD ≥ 15 를 충족시키는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
23. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 탄성 재료가 제공되고, 탄성 재료의 두께가 t(㎜)로서 정의되고, 상기 대전될 부재의 회전 방향으로의 상기 닙부의 길이가 N(㎜)으로서 정의되며, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로 정의될 때, 0.01 ≤δ/t ≤0.03 N - 0.02 및 1 ≤N ≤4 가 충족되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
24. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 발포 재료가 제공되고, 이러한 발포 재료의 셀 직경은 1 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
25. 제15항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 입자 직경은 10 ㎚ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
26. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재에 의한 상기 전기 전도성 입자의 보유량을 상기 대전 부재의 표면 거칠기[Ra(㎛)]로 나눔으로써 얻어진 수치는 0.005 내지 1 ㎎/㎠/㎛인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
27. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재를 덮는 상기 전기 전도성 입자의 비율이 덮임율(Rc)로서 정의될 때, 1 ≥Rc ≥0.2 인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
28. 제15항에 있어서, 상기 대전 부재는 롤러 형상인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
29. 제15항에 있어서, 상기 대전될 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상제로 현상하는 현상 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
30. 제29항에 있어서, 상기 현상 수단이 대전될 부재 상의 임의의 잔류 현상제를 현상 작업으로 수집하는 수집 작업을 행할 수 있도록 상기 대전될 부재 상에 형성된 정전 화상의 암부 전위와 명부 전위 사이의 바이어스 전압이 잔류 현상제에 인가되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
31. 제30항에 있어서, 상기 현상제는 상기 전기 전도성 입자를 포함하고, 상기 현상 수단은 대전될 부재에 전기 전도성 입자를 공급하며, 대전될 부재는 대전 부재에 전기 전도성 입자를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
32. 회전 가능한 대전될 부재와,

    상기 대전될 부재와 닙부를 형성하고, 상기 대전될 부재를 대전시키며, 전기 전도성 입자가 상기 닙부 내에 제공되는 회전 가능한 대전 부재와,

    상기 대전될 부재 상에 화상을 형성하는 화상 형성 수단을 포함하고,

    상기 대전될 부재의 직경이 LD(㎜)로서 정의되고 상기 대전 부재의 직경이 LC(㎜)로서 정의될 때,

    LD ≤25 및 LD ×LC ≥350 이 충족되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
33. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재는 상기 대전될 부재에 대해 주연 속도차를 갖고 회전되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
34. 제32항에 있어서, 상기 대전될 부재의 회전 방향으로의 상기 닙부의 길이가 N(㎜)으로서 정의되고, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로서 정의될 때, N ≥ 6.0δ+ 1.35 가 충족되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
35. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 탄성 발포 재료가 제공되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
36. 제35항에 있어서, 상기 대전 부재의 표면 거칠기가 Ra(㎜)로서 정의되고, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로 정의될 때, Ra ≤δ가 충족되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
37. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재의 표면 거칠기가 Ra(㎛)로서 정의될 때, Ra는 1 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
38. 제32항에 있어서, 상기 대전될 부재의 직경[LD(㎜)]과 상기 대전 부재의 직경[LC(㎜)]은 LC≤LD 를 충족시키는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
39. 제32항에 있어서, 상기 대전될 부재의 직경[LD(㎜)]은 LD≥15를 충족시키는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
40. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 탄성 재료가 제공되고, 상기 탄성 재료의 두께가 t(㎜)로서 정의되고, 상기 대전될 부재의 회전 방향으로의 상기 닙부의 길이가 N(㎜)으로서 정의되며, 상기 대전될 부재에 대한 상기 대전 부재의 가압량이 δ(㎜)로 정의될 때, 0.01≤δ/t≤0.03N-0.02 및 1≤N≤4가 충족되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
41. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재에는 그 표면 상에 발포 재료가 제공되고, 이러한 발포 재료의 셀 직경은 1 내지 500 ㎛인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
42. 제32항에 있어서, 상기 전기 전도성 입자의 입자 직경은 10 ㎚ 내지 10 ㎛인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
43. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재에 의한 전기 전도성 입자의 보유량을 대전 부재의 표면 거칠기[Ra(㎛)]로 나눔으로써 얻어진 수치는 0.005 내지 1 ㎎/㎠/㎛인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
44. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재를 덮는 전기 전도성 입자의 비율이 덮임율(Rc)로서 정의될 때, 1 ≥ Rc ≥ 0.2 인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
45. 제32항에 있어서, 상기 대전 부재는 롤러 형상인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
46. 제32항에 있어서, 상기 대전될 부재 상에 형성된 정전 화상을 현상제로 현상하는 현상 수단을 더 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
47. 제46항에 있어서, 상기 현상 수단이 상기 대전될 부재 상의 임의의 잔류 현상제를 현상 작업으로 수집하는 수집 작업을 행할 수 있도록 상기 대전될 부재 상에 형성된 정전 화상의 암부 전위와 명부 전위 사이의 바이어스 전압이 잔류 현상제에 인가되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
48. 제47항에 있어서, 상기 현상제는 전기 전도성 입자를 포함하고, 상기 현상 수단은 상기 대전될 부재에 전기 전도성 입자를 공급하고, 상기 대전될 부재는 상기 대전 부재에 전기 전도성 입자를 공급할 수 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.