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전자사진 프로세스의 기본원리
전자사진의 화상형성 원리는 암부의 절연성, 명부의 도전성이 되는 성질을 가진 감광체의 대전과 노광에 의한 정전잠상 형성과정, 토너의 마찰 대전성을 이용한 정전잠상 위에 가시화상을 현상하는 과정을 거쳐, 감광체로부터 종이 위의 화상으로 전사하고, 최종적으로 정착부에서 열(압력)에 의해 토너를 종이 위에 정착시키는 연속적인 시스템으로 구성되어 있습니다. 전자사진은 다음 6가지 프로세스로 만들어 집니다.
① 대전 : 대전Charge 에 의한 감광체의 도전
② 노광 : 램프광,레이저 광에 의한 감광체를 노광하므로 정점잠상 형성
③ 현상 : 감광체상의 잠상에 토너를 현상하여 가시화함.
④ 전사 : 감광체로부터 종이위로 토너를 전사함.
⑤ 정착 : 복사지 위에 전사된 토너를 용융시켜 정착시킴.
⑥ 크리닝 : 감광체상에 전사안된 잔류 토너를 제거함.
각 프로세스의 개요
① 대전
대전공정은 감광체 상의 전하를 주는 공정으로 전하를 주는 방법으로는 고전압을 받은 전극으로부터 발생한 이온을 감광체 표면에 부착시키는 코로나 방식과 도전성 롤러를 밀착시켜 감광체에 전하를 롤러 대전방식이 채택되고 있습니다.
② 노광
광도전성을 갖는 감광체를 노광하면 빛이 도전성으로 되어 전하를 상실하고 감광체 위에 빛이 정전잠상이 형성하게 되는데, 종래의 아날로그 방식 복사기에서는 노광 램프가 원고에 투사되고, 원고의 흰 부분이 반사되어 미러 및 렌즈를 통해 정전잠상이 형성되었습니다. 프린터 ,FAX 등은 컨트롤러를 통해 레이저 광 등을 이용하여 잠상을 형성하고 있습니다.
③ 현상
현상기 내부에서는 토너와 철분, 페라이트 등을 주재료로 하는 캐리어 입자 혹은 전하 브레이드 등의 대전부재와의 마찰에 의한 전하를 수여 받게 되고, 전하를 받은 토너는 현상용 롤러 감광체 상에 옮겨가게 되는데, 감광체의 전하와 정전기력에 의해 현상이 됩니다. 여기서 처음 화상을 눈으로 볼 수 있는 상태가 됩니다.
④ 전사
감광체상에 현상된 토너를 정전기력에 의해 종이로 전사시킵니다. 여기서 화상은 종이 위에 나타나게 됩니다.
⑤ 정착
종이 위에 전사된 토너를 정착시키는 방법으로 열에 의해 토너를 용융하는 열 정착과 압력을 주어 정착시키는 방법이 실용화 되어 있습니다. 현재는 열로 융착시키는 방식이 일반적입니다.
⑥ 크리닝
전사공정에서는 감광체상 토너의 80~90%가 종이 위로 전사됩니다. 감광체상에 남아있는 그대로 다음 노광에 투입하게 되면, 토너가 빛을 가리기 때문에 다음 화상에 영향을 주는데, 이때문에 감광체상에 남은 토너를 고무 블레이드 혹은 파브란 등으로 제거할 필요가 있습니다.
현상방식
현상방식은 절연성 토너를 이용하는 방법과 도전성 토너를 사용하는 방식으로 크게 나눌 수 있는데, 도전성 토너는 정전기록지 등 특수용도의 현상제로서 사용되고 있으며, 일반 사무용으로는 보통용지에서 사용하기 어렵습니다. 현재 거의 사용 안하고 있으며, 여기서는 일반적으로 사용되는 절연성 토너에 대해 소개하겠습니다. 오른쪽 : 전자사진공정 자성 1성분, 왼쪽 : 전자사진 공정 2성분
1) 비자성1성분 현상방식
① 현상제의 특징
토너 내부에 자성체를 함유하지 않는 방식으로 자성체가 없기 때문에 컬러화가 가능합니다.
② 프로세스
현상조 내의 토너는 교반 패들 , 보급롤러를 통하여 현상롤러로 이동되어 지고, 토너는 층형성 블레이드를 지나며 일제히 마찰대전 되어지고, 박층을 형성하게 됩니다. 현상롤러로부터 감광체에 토너를 이송시키는 방법은 박층을 감광체에 직접 접촉시키는 방식과 날려서 감광체로 옮기는 방식이 현실화 되어 있습니다.
2) 자성 1성분 현상방식
① 현상제의 특징
토너의 내부에 자성체를 함유하고 있고, 함유 자성체가 흑색이므로 통상 흑색토너에 사용합니다.
② 프로세스
토너는 교반 패들에 의해 현상롤러 위에 반송되고, 막형성 블레이드를 통과하면서 마찰대전 됩니다. 토너는 현상롤러에 내장된 마그네트와 토너내의 자성체의 자력에 의해 현상롤러 위에 층을 형성하게 되는데, 토너를 현상롤러로부터 감광체까지 이송시키는 수단으로는 비자성 1성분과 같이 접촉방식과 비접촉 방식이 실용화되어 있습니다.
3) 2성분 현상방식
① 현상제의 특징
비자성 토너와 철/페라이트를 주성분으로 한 캐리어를 브랜딩하여 현상제를 만드는데, 토너 자체에는 자성체를 함유하지 않기 때문에 컬러화가 가능합니다.
② 프로세스
토너 카트리지에서 현상기로 공급되는 토너는 캐리어와 같이 교반 패달에서 마찰 대전됩니다. 토너와 캐리어는 현상롤러에 내장된 마그네트의 자력선에 노출되어 롤러표면에 자기브러쉬를 형성하고, 이 자기브러쉬가 현상슬리브의 회전에 의해 감광체 표면에 접촉하면서 정전잠상에 현상됩니다. 최근에는 2성분 현상방식에 있어서도 자기브러쉬와 감광체 사이에 좁은 공간을 설계하여 날리는 방식도 실용화되고 있습니다. 2성분 방식에서는 화상농도를 일정하게 유지하기 위해서 현상기준의 토너, 캐리어 혼합비율을 일정하게 하는 것이 필요하고, 따라서 토너의 농도 제어용 센서를 붙이는 것이 필요하며 현상기는 1성분 방식에 비해 복잡 대형화되어 있습니다.
4) 1.5성분 현상방식
① 현상제의 특징
자성토너와 페라이트 등의 캐리어를 블랜딩하여 현상제로 사용합니다.
② 프로세스
2성분 방식의 한 종류로 토너와 캐리어를 사용하고 있어 신2성분계로도 불립니다. 비자성 토너를 사용한 2성분 방식에 비해서 토너와 캐리어 혼합비의 허용 폭이 넓고, 센서에 의한 토너농도의 제어가 불필요하고 현상기의 간략화, 소형화가 가능한 것이 특징입니다.
5) 습식현상
1) ~ 4) 는 건식 현상방식 외에 서브미크론 입자크기를 가진 토너를 캐리어 용액 중에 분산시켜 현상하는 방식입니다. 토너입자가 작기 때문에 고화질화의 장점이 있으나, 용액의 안정성 및 탈기의 문제가 있어 일반 보급용 복사기에는 사용하지 않습니다.