KR20070048599A

KR20070048599A - 화상 형성 장치 및 그 클리닝 방법

Info

Publication number: KR20070048599A
Application number: KR1020060105521A
Authority: KR
Inventors: 유지 데라이; 야스토모 이시이
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
Priority date: 2005-11-04
Filing date: 2006-10-30
Publication date: 2007-05-09
Anticipated expiration: 2026-10-30
Also published as: CN100468219C; JP2007127849A; US20070104504A1; CN1959547A; KR100840597B1; US7706713B2; JP5140920B2

Abstract

상담지체(像擔持體)와, 상기 상담지체에 접촉하면서 회전하여 상기 상담지체를 대전(帶電)시키는 대전 롤과, 상기 대전 롤의 표면에 접촉하여 상기 대전 롤의 표면에의 부착물을 제거하는 클리닝 부재를 구비한 화상 형성 장치로서, 상기 클리닝 부재는 발포체이며, 평균 셀 직경이 0.18㎜ 이상 1.0㎜ 이하이고, 상기 대전 롤의 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)가 1㎛ 이상 17㎛ 이하이다.

대전 롤, 클리닝 부재, 발포층, 감광체 드럼, 클리닝 장치

Description

화상 형성 장치 및 그 클리닝 방법{IMAGE FORMING APPARATUS AND CLEANING METHOD THEREFOR}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 개략 구성도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치에 사용되는 대전 롤과 클리닝 부재 주위의 구성을 나타내는 도면.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치에 사용되는 대전 롤과 클리닝 부재에 대한 부착물의 제거 과정을 설명하는 도면.

도 4는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치에 사용되는 대전 롤에서, 상이한 표면 거칠기마다의 사용 전 및 사용 후의 축방향의 저항값을 나타내는 그래프.

도 5는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치에 사용되는 대전 롤에서, 상이한 표면 거칠기마다의 사용 전 및 사용 후의 저항값을 나타내는 그래프.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치에 사용되는 대전 롤에서, 상이한 표면 거칠기마다의 저항값의 편차를 나타내는 그래프.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 화상 형성 장치 12 : 감광체 드럼

14 : 대전(帶電) 롤 16 : 노광 장치

18 : 현상기 20 : 중간 전사 벨트

22 : 1차 전사 롤 24 : 기록 용지

26 : 2차 전사 롤 32 : 공급 롤

34 : 지연(retard) 롤 44, 78 : 클리닝 장치

52 : 화상 형성 유닛 60 : 클리닝 브러시

64 : 정착 장치 66 : 배출 롤

80 : 클리닝 블레이드(blade) 100 : 클리닝 부재

100B : 발포층(發泡層)

본 발명은 화상 형성 장치 및 그 클리닝 방법에 관한 것으로서, 특히 회전 구동되는 상담지체(像擔持體)에 접촉하여 회전하면서 상담지체의 표면을 대전(帶電)시키는 접촉 대전 방식의 대전 롤과, 이 대전 롤을 클리닝하는 클리닝 부재를 구비한 화상 형성 장치 및 이 화상 형성 장치의 클리닝 방법에 관한 것이다.

종래, 전자 사진 방식을 채용한 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치의 대전 장치로서, 스코로트론(scorotron) 대전기와 같은 코로나 방전 현상을 이용한 것이 다용(多用)되어 왔지만, 코로나 방전 현상을 이용한 대전 장치의 경우에는, 인체나 지구 환경에 악영향이 있는 오존이나 질소산화물의 발생이 문제시되었다. 이것에 대하여, 도전성(導電性) 대전 롤을 상담지체에 직접 접촉시켜 상담지체의 대 전을 행하는 접촉 대전 방식은 오존이나 질소산화물의 발생이 대폭으로 적고, 전원 효율도 양호하기 때문에, 최근에는 주류(主流)를 이루고 있다.

이러한 접촉 대전 방식의 대전 장치에서는, 대전 롤이 상담지체에 항상 접촉하고 있기 때문에, 대전 롤 표면에 이물(異物) 부착에 의한 오염이 발생하기 쉽다는 문제가 있다. 화상 형성 동작을 반복적으로 행하는 상담지체의 표면은 전사 공정의 하류(下流) 측에서 전사 후의 잔류(殘留) 토너 등의 이물 제거를 행하는 클리닝 공정을 거친 후, 대전 공정의 영역으로 진입하게 되지만, 클리닝 공정을 거쳐도 토너의 일부나 토너의 외첨제(外添劑) 등 토너보다도 미소한 입자가 클리닝되지 않아 상담지체 상에 잔류되고, 대전 롤의 표면에 부착된다. 대전 롤의 표면에 부착된 이물은 대전 롤의 표면 저항값에 불균일을 발생시키고, 이상(異常) 방전이나 불안정한 방전으로 되어 대전 균일성을 악화시키게 된다.

이러한 문제를 개선시키기 위한 기술로서, 대전 롤의 표면에 판 형상의 브러시(brush)나 스펀지를 맞닿게 하여 대전 롤의 표면 오염을 긁어내는 클리닝 방식이 제안되어 있다. 또한, 롤 형상의 클리닝 부재를 대전 롤의 표면에 맞닿게 하는 클리닝 방식도 제안되어 있다.

그러나, 상기 기술에서는 대전 롤과 맞닿는 클리닝 부재의 표면에 이물이 서서히 퇴적되어 막힘에 의해 클리닝 성능이 저하되고, 그 결과 대전 롤이 오염된다는 결점이 있다.

상담지체와, 상기 상담지체에 접촉하면서 회전하여 상기 상담지체를 대전시키는 대전 롤과, 상기 대전 롤의 표면에 접촉하여 상기 대전 롤의 표면에의 부착물을 제거하는 클리닝 부재를 구비한 화상 형성 장치로서, 상기 클리닝 부재는 발포체이며, 평균 셀 직경이 0.18㎜ 이상 1.0㎜ 이하이고, 상기 대전 롤의 십점 표면 거칠기(Rz:JIS B0601-1982)가 1㎛ 이상 17㎛ 이하이다.

이하, 본 발명의 화상 형성 장치의 실시예를 도면에 의거하여 설명한다.

도 1에는 제 1 실시예에 따른 4사이클 방식의 풀 컬러(full-color)의 화상 형성 장치(10)가 도시되어 있다. 이 화상 형성 장치(10)의 내부에는 중앙보다도 약간 우측 상부에 감광체 드럼(12)이 회전 가능하게 배열 설치되어 있다. 이 감광체 드럼(12)으로서는, 예를 들어 표면에 OPC 등으로 이루어지는 감광체층이 피복된 직경이 약 47㎜인 도전성 원통체로 이루어지는 것이 사용되며, 모터(도시 생략)에 의해, 화살표 X방향으로 약 150㎜/sec의 프로세스 스피드로 회전 구동된다.

감광체 드럼(12)의 표면은 감광체 드럼(12)의 대략 바로 아래에 배치된 대전 롤(14)에 의해 소정의 전위로 대전된 후, 대전 롤(14)의 하방(下方)에 배치된 노광 장치(16)로부터 출사(出射)되는 레이저 빔(LB)에 의해 화상 노광이 실시되고, 화상 정보에 따른 정전 잠상이 형성된다.

이 감광체 드럼(12) 상에 형성된 정전 잠상은 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색 현상기(18Y, 18M, 18C, 18K)가 둘레 방향을 따라 배치된 회전식 현상기(18)에 의해 현상되고, 소정 색의 토너상으로 된다.

이 때, 감광체 드럼(12)의 표면에는, 형성되는 화상의 색에 따라, 대전·노 광·현상의 각 공정이 소정 횟수만큼 반복된다. 현상 공정에서는 회전식 현상기(18)가 회전하고, 대응하는 색의 현상기(18Y, 18M, 18C, 18K)가 감광체 드럼(12)과 대향하는 현상 위치로 이동한다.

예를 들어 풀 컬러의 화상을 형성할 경우, 감광체 드럼(12)의 표면에는 대전·노광·현상의 각 공정이 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색에 대응하여 4회 반복되고, 감광체 드럼(12)의 표면에는 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색에 대응한 토너상이 차례로 형성된다. 토너상이 형성될 때에, 감광체 드럼(12)이 회전하는 횟수는 화상의 사이즈에 따라 상이하지만, 예를 들어 A4 사이즈이면, 감광체 드럼(12)이 3회전함으로써, 1개의 화상이 형성된다. 즉, 감광체 드럼(12)의 표면에는 감광체 드럼(12)이 3회전할 때마다 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색에 대응한 토너상이 형성된다.

감광체 드럼(12) 상에 차례로 형성되는 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색 토너상은 감광체 드럼(12)의 외주(外周)에 중간 전사 벨트(20)가 감겨진 1차 전사 위치에서 중간 전사 벨트(20) 상에 서로 중첩시킨 상태로 1차 전사 롤(22)에 의해 전사된다.

이 중간 전사 벨트(20) 상에 다중(多重)으로 전사된 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 토너상은 소정의 타이밍에서 급지되는 기록 용지(24) 상에 2차 전사 롤(26)에 의해 일괄적으로 전사된다.

한편, 기록 용지(24)는 화상 형성 장치(10)의 하부에 배치된 급지 카세트(28)로부터 픽업 롤(30)에 의해 송출(送出)되는 동시에, 공급 롤(feed roll)(32) 및 지연 롤(retard roll)(34)에 의해 1매씩 분류된 상태로 급지되고, 레지스트 롤(36)에 의해 중간 전사 벨트(20) 상에 전사된 토너상과 동기(同期)한 상태에서 중간 전사 벨트(20)의 2차 전사 위치로 반송된다.

중간 전사 벨트(20)는 감광체 드럼(12)에서의 회동(回動) 방향의 상류(上流) 측에서 중간 전사 벨트(20)의 랩(wrap) 위치를 특정하는 랩인 롤(wrap-in roll)(38)과, 감광체 드럼(12) 상에 형성된 토너상을 중간 전사 벨트(20) 상에 전사하는 1차 전사 롤(22)과, 랩 위치의 하류 측에서 중간 전사 벨트(20)의 랩 위치를 특정하는 랩아웃 롤(wrap-out roll)(40)과, 2차 전사 롤(26)에 중간 전사 벨트(20)를 통하여 맞닿는 백업 롤(backup roll)(42)과, 중간 전사 벨트(20)의 클리닝 장치(44)에 대향하는 제 1 클리닝 백업 롤(46)과, 제 2 클리닝 백업 롤(48)에 의해 소정의 장력(張力)으로 잡아당겨지고 있으며, 소정의 프로세스 스피드(약 150㎜/sec)로 순환 이동하도록 예를 들어 감광체 드럼(12)의 회전에 따라 종동(從動)된다.

여기서, 중간 전사 벨트(20)는, 화상 형성 장치(10)의 소형화를 도모하기 위해, 중간 전사 벨트(20)가 잡아당겨지는 단면(斷面) 형상이 편평한 가늘고 긴 대략 사다리꼴 형상으로 되도록 구성되어 있다.

중간 전사 벨트(20)는 감광체 드럼(12)과, 대전 롤(14)과, 중간 전사 벨트(20)와, 중간 전사 벨트(20)를 잡아당기는 복수의 롤(22, 38, 40, 42, 46, 48)과, 중간 전사 벨트(20)용 클리닝 장치(44)와, 후술하는 감광체 드럼(12)용 클리닝 장치(78)에 의해 일체적으로 화상 형성 유닛(52)을 구성하고 있다. 이 때문에, 화상 형성 장치(10)의 상부 커버(54)를 개방하여, 화상 형성 유닛(52)의 상부에 설치된 손잡이(도시 생략)를 손으로 들어올림으로써, 화상 형성 유닛(52) 전체를 화상 형성 장치(10)로부터 제거할 수 있게 되어 있다.

한편, 중간 전사 벨트(20)의 클리닝 장치(44)는, 제 1 클리닝 백업 롤(46)에 의해 잡아당겨진 중간 전사 벨트(20)의 표면에 맞닿도록 배치된 스크레이퍼(scraper)(58)와, 제 2 클리닝 백업 롤(48)에 의해 잡아당겨진 중간 전사 벨트(20)의 표면에 압접(壓接)하도록 배치된 클리닝 브러시(60)를 구비하고, 이들 스크레이퍼(58)나 클리닝 브러시(60)에 의해 제거된 잔류 토너나 종이 가루 등은 클리닝 장치(44)의 내부에 회수되게 되어 있다.

또한, 클리닝 장치(44)는 요동축(62)을 중심으로 하여 도면 중의 반시계 방향으로 요동(搖動) 가능하게 배치되어 있고, 최종 색의 토너상의 2차 전사가 종료될 때까지는 중간 전사 벨트(20)의 표면으로부터 이간(離間)된 위치로 퇴피(退避)하는 동시에, 최종 색의 토너상의 2차 전사가 종료되면, 중간 전사 벨트(20)의 표면에 맞닿도록 구성되어 있다.

또한, 중간 전사 벨트(20)로부터 토너상이 전사된 기록 용지(24)는 정착 장치(64)로 반송되고, 이 정착 장치(64)에 의해 가열 및 가압되어 토너상이 기록 용지(24) 상에 정착된다. 그 후, 편면(片面) 프린트의 경우에는, 토너상이 정착된 기록 용지(24)는 배출 롤(66)에 의해 화상 형성 장치(10)의 상부에 설치된 배출 트레이(68) 상에 그대로 배출된다.

한편, 양면 프린트의 경우에는, 정착 장치(64)에 의해 제 1 면(표면)에 토너 상이 정착된 기록 용지(24)를 배출 롤(66)에 의해 배출 트레이(68) 상에 그대로 배출하지 않고, 배출 롤(66)에 의해 기록 용지(24)의 후단부(後端部)를 사이에 끼운 상태에서 배출 롤(66)을 역전시키는 동시에, 기록 용지(24)의 반송 경로를 양면용 용지 반송로(70)로 전환하고, 이 양면용 용지 반송로(70)에 배열 설치된 반송 롤(72)에 의해, 기록 용지(24)의 표리(表裏)를 반전시킨 상태에서 다시 중간 전사 벨트(20)의 2차 전사 위치로 반송하여, 기록 용지(24)의 제 2 면(이면(裏面))에 토너상을 전사한다. 그리고, 기록 용지(24)의 제 2 면(이면)의 토너상을 정착 장치(64)에 의해 정착시키고, 기록 매체(24)를 배출 트레이(68) 상에 배출한다.

또한, 화상 형성 장치(10)에는, 옵션에 따라, 화상 형성 장치(10)의 측면에 수동 트레이(74)를 개폐(開閉) 가능하게 장착할 수 있게 되어 있다. 이 수동 트레이(74) 상에 탑재 배치된 임의의 사이즈 및 종류의 기록 용지(24)는 급지 롤(76)에 의해 급지되고, 반송 롤(73) 및 레지스트 롤(36)을 통하여 중간 전사 벨트(20)의 2차 전사 위치로 반송됨으로써, 임의의 사이즈 및 종류의 기록 용지(24)에도 화상을 형성할 수 있게 된다.

또한, 토너상의 전사 공정이 종료된 후의 감광체 드럼(12)의 표면은, 감광체 드럼(12)이 1회전할 때마다, 감광체 드럼(12)의 경사 하방(下方)에 배치된 클리닝 장치(78)의 클리닝 블레이드(80)에 의해 잔류 토너나 종이 가루 등이 제거되어, 다음 화상 형성 공정에 대비하게 되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 감광체 드럼(12)의 하방부에는 감광체 드럼(12)과 접촉하도록 대전 롤(14)이 배치되어 있다. 이 대전 롤(14)은 도전성 샤프트(14A) 의 주위에 대전층(14B)이 형성된 것이며, 샤프트(14A)는 회전 가능하게 지지되어 있다. 대전 롤(14)의 감광체 드럼(12)과 반대측의 하방부에는 대전 롤(14)의 표면과 접촉하는 롤 형상의 클리닝 부재(100)가 설치되어 있다. 이 클리닝 부재(100)는 샤프트(100A)의 주위에 발포층(100B)이 형성된 것이며, 샤프트(100A)는 회전 가능하게 지지되어 있다.

클리닝 부재(100)는 대전 롤(14)에 소정의 하중으로 가압되고, 발포층(100B)이 대전 롤(14)의 둘레면을 따라 탄성 변형되어 닙부(nip portion)(101)를 형성한다. 감광체 드럼(12)은 모터(도시 생략)에 의해 화살표 X방향으로 회전 구동되고, 감광체 드럼(12)의 회전에 의해 대전 롤(14)이 화살표 Y방향으로 종동 회전한다. 또한, 대전 롤(14)의 회전에 의해 롤 형상의 클리닝 부재(100)가 화살표 Z방향으로 종동 회전한다.

클리닝 부재(100)가 대전 롤(14)에 접촉하면서 종동 회전함으로써, 대전 롤(14) 표면의 토너나 외첨제 등의 오염이 클리닝 부재(100) 측으로 이행(移行)하여 클리닝된다.

다음으로, 클리닝 부재(100)의 상세에 대해서 설명한다.

클리닝 부재(100)의 샤프트(100A)의 재질(材質)로서는, 쾌삭강(快削鋼), 스테인리스강 등이 사용되고 있으며, 슬라이딩성 등의 용도에 따라 재질 및 표면 처리 방법이 적절히 선택되어, 도전성을 갖지 않는 재질에 대해서는 도금 처리 등 일반적인 처리에 의해 가공되어 도전화 처리가 실행될 수도 있고, 물론 그대로 사용할 수도 있다. 또한, 발포층(100B)을 통하여 대전 롤(14)과 적당한 닙 압력으로 접촉하기 때문에, 닙 시에 휨이 없는 강도(强度)를 가진 재질 또는 샤프트 길이에 대하여 충분히 강성(剛性)을 가진 샤프트 직경이 선택된다.

발포층(100B)은 다공질(多孔質)의 3차원 구조를 갖는 발포체로 이루어진다. 발포층(100B)은 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리아미드 또는 폴리프로필렌 등의 발포성 수지 또는 고무를 재질로 한 것에서 선택된다. 발포층(100B)은 대전 롤(14)과의 종동 마찰에 의해 외첨제 등의 이물을 효율적으로 클리닝하는 동시에, 대전 롤(14)의 표면을 발포층(100B)의 마찰에 의해 손상시키지 않기 위해, 또한 장기(長期)에 걸쳐 손상이나 파손(破損)이 생기지 않게 하기 위해, 파열(破裂), 인장 등에 강한 폴리우레탄이 특히 바람직하게 사용된다.

폴리우레탄으로서 특별히 한정되는 것이 아니라, 폴리에스테르폴리올, 폴리에테르폴리에스테르나 아크릴포릴 등의 폴리올과, 2,4-트리레인지이소시아네이트, 2,6-트리레인지이소시아네이트나 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트, 트리진디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트 등의 이소시아네이트 반응을 수반하고 있는 것이 좋고, 1,4-부탄디올, 트리메틸올프로판 등의 쇄연장제(鎖延長劑)가 혼합되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 물이나 아조디카르본아미드, 아조비스이소부티로니트릴과 같은 아조 화합물 등의 발포제를 사용하여 발포시키는 것이 일반적이다. 또한, 필요에 따라 발포 조제, 정포제(整泡劑), 촉매 등의 조제(助劑)를 첨가하는 것이 좋다.

대전 롤(14)에 부착된 외첨제나 토너 등의 이물(I)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 발포층(100B)의 표면에 구성되어 있는 셀(S) 내에 수용되고, 셀(S) 내에 수 용된 이물(I)이 응집(凝集)되어 적당한 크기의 응집체(G)로 되며, 적당한 크기의 응집체(G)로 되면, 이 응집체(G)가 발포층(100B)으로부터 중력, 기계적 스트레스 등을 통하여 대전 롤(14), 또한 감광체 드럼(12)까지 되돌아가고, 클리닝 블레이드(80)에 의해 감광체 드럼(12)으로부터 제거되어 클리닝 장치(78)에 회수된다. 이것에 의해, 발포층(100B)에 이물이 퇴적되지 않아, 클리닝 부재에 의한 클리닝 성능이 계속적으로 유지되고 있다고 생각된다.

이와 같이 하여 대전 롤(14)의 클리닝을 행하는 클리닝 부재(100)는 평균 셀 직경이 0.18㎜ 이상 1.0㎜ 이하로 되어 있다. 평균 셀 직경이 0.18㎜ 미만일 경우에는, 외첨제 등의 이물이 셀 내에 수용되기 어렵거나, 수용되어도 토출되지 않아 남기 때문이다. 또한, 평균 셀 직경이 1.0㎜ 초과일 경우에는, 수용한 외첨제를 적당한 크기까지 고화(固化)시키는 것이 곤란해져, 대전 롤(14)로 전이(轉移)시키는 것이 곤란해지기 때문이다.

또한, 발포층(100B)의 셀 수는 40∼80개/25㎜인 것이 보다 바람직하다. 이러한 셀 수로 설정함으로써, 셀 중에 외첨제 등의 이물을 수용하기 쉽고, 또한 수용한 외첨제 등의 이물을 대전 롤(14), 감광체 드럼(12)으로 전이하기 쉬운, 상기 범위 내의 평균 셀 직경으로 용이하게 할 수 있다.

또한, 클리닝 부재(100)의 직경은 φ8㎜∼φ15㎜, 보다 바람직하게는 φ9㎜∼φ14㎜이며, 발포층(100B)의 두께가 2㎜ 내지 4㎜인 것이 바람직하다. 직경이 15㎜ 이상이면 클리닝 부재(100)의 둘레면 1개소당 외첨제와 접촉하는 횟수가 감소하고, 또한 클리닝 횟수가 감소하기 때문에, 클리닝 성능에 대한 장기 안정성은 우 수하지만 소형화의 관점에서 불리하다. 직경이 9㎜ 이하이면 화상 형성 장치를 소형화할 수 있기 때문에 우위(優位)이지만, 둘레면 1개소당 외첨제와 접촉하는 횟수가 증가하고, 또한 클리닝 횟수가 증가하기 때문에, 장기 안정성에 대하여 불리해진다.

다음으로, 대전 롤(14)에 대해서 설명한다.

이 대전 롤(14)은 도전성 샤프트(14A) 상에 대전층(14B)으로서 도전성 탄성층, 표면층이 차례로 형성된 것이다.

대전 롤(14)의 직경은 φ8㎜ 내지 φ15㎜, 보다 바람직하게는 φ9㎜ 내지 φ14㎜이며, 대전층(14B)의 두께가 2㎜ 내지 4㎜인 것이 바람직하다. 직경이 15㎜ 이상이면 둘레면 1개소당 외첨제와 접촉하는 횟수가 감소하고, 또한 방전 횟수가 감소하기 때문에, 오염이나 대전 성능에 대한 장기 안정성은 우수하지만 소형화의 관점에서 불리하다. 직경이 8㎜ 이하이면 화상 형성 장치(10)를 소형화할 수 있기 때문에 우위이지만, 둘레면 1개소당 외첨제와 접촉하는 횟수가 증가하고, 또한 방전 횟수가 증가하기 때문에, 장기 안정성에 대하여 불리해진다.

또한, 대전 롤(14)의 표면 거칠기는 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)이며, 1㎛ 이상 17㎛ 이하로 되어 있다. 상술한 클리닝 부재(100)의 평균 셀 직경과의 관계에 의해, 1㎛ 미만일 경우, 17㎛ 초과일 경우에는, 클리닝 부재(100)의 셀 내로부터 대전 롤(14) 측으로 외첨제 등의 이물이 토출되기 어려워지고, 클리닝 부재(100)에 오염이 퇴적되어 클리닝성이 악화되기 때문이다. 또한, 대전 롤(14)의 표면 거칠기는 7.0㎛ 이하인 것이 바람직하며, 3.0㎛ 이하인 것이 더 바람직하다.

이 대전 롤(14)은 소정의 대전 성능을 갖는 것이면 이하의 구성에 한정되지 않는다.

샤프트(14A)의 재질로서는, 쾌삭강, 스테인리스강 등이 사용되며, 슬라이딩성 등의 용도에 따라 재질 및 표면 처리 방법이 적절히 선택되어, 도전성을 갖지 않는 재질에 대해서는 도금 처리 등 일반적인 처리에 의해 가공되어 도전화 처리가 실행되고 있을 수도 있다.

대전 롤(14)의 대전층(14B)을 구성하는 상기 도전성 탄성층은 예를 들어 탄성을 갖는 고무 등의 탄성재, 도전성 탄성층의 저항을 조정하는 카본 블랙이나 이온 도전재 등의 도전재, 필요에 따라 연화제, 가소제(可塑劑), 경화제(硬化劑), 가황제, 가황 촉진제, 노화(老化) 방지제, 실리카 및 탄산칼슘 등의 충전제 등 통상 고무에 첨가될 수 있는 재료를 첨가할 수도 있다. 통상 고무에 첨가되는 재료를 첨가한 혼합물을 도전성 샤프트(14A)의 둘레면에 피복함으로써 형성된다. 저항값의 조정을 목적으로 한 도전제로서, 매트릭스재에 배합되는 카본 블랙이나 이온 도전제와 같은, 전자 및/또는 이온을 전하 캐리어로 하여 전기 전도하는 재료를 분산시킨 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 탄성재는 발포체이어도 상관없다.

상기 도전성 탄성층을 구성하는 탄성재로서는, 예를 들어 고무재 중에 도전제를 분산시킴으로써 형성된다. 고무재로서는, 이소프렌 고무, 클로로프렌 고무, 에피클로로히드린 고무, 부틸 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 스티렌부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 니트릴 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥시드 공중합(共重合) 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥시드-알릴글리 시딜에테르 공중합 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합 고무(EPDM), 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 고무, 천연 고무 등, 및 이들의 블렌드(blend) 고무를 들 수 있다. 그 중에서도, 실리콘 고무, 에틸렌프로필렌 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥시드 공중합 고무, 에피클로로히드린-에틸렌옥시드-알릴글리시딜에테르 공중합 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합 고무 및 이들의 블렌드 고무가 바람직하게 사용된다. 이들 고무재는 발포한 것일 수도 있고, 무발포의 것일 수도 있다.

도전제로서는, 전자 도전제나 이온 도전제가 사용된다. 전자 도전제의 예로서는, 케첸 블랙, 아세틸렌 블랙 등의 카본 블랙; 열분해 카본, 그라파이트; 알루미늄, 구리, 니켈, 스테인리스강 등의 각종 도전성 금속 또는 합금; 산화주석, 산화인듐, 산화티타늄, 산화주석-산화안티몬 고용체, 산화주석-산화인듐 고용체 등의 각종 도전성 금속 산화물; 절연 물질의 표면을 도전화 처리한 것 등의 미분말을 들 수 있다. 또한, 이온 도전제의 예로서는, 테트라에틸암모늄, 라우릴트리메틸암모늄 등의 과염소산염, 염소산염 등; 리튬, 마그네슘 등의 알칼리 금속, 알칼리 토류(土類) 금속의 과염소산염, 염소산염 등을 들 수 있다.

이들 도전제는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 조합시켜 사용할 수도 있다. 또한, 그 첨가량이 특별히 제한되지는 않지만, 상기 전자 도전제의 경우는, 고무재 100질량부에 대하여 1∼60질량부의 범위인 것이 바람직한 반면, 상기 이온 도전제의 경우는, 고무재 100질량부에 대하여 0.1∼5.0질량부의 범위인 것이 바람직하다.

대전층(14B)을 구성하는 상기 표면층은 토너 등의 이물에 의한 오염 방지 등 을 위해 형성하고 있는 것이며, 표면층의 재료로서는, 수지, 고무 등의 어느 것을 사용하여도 되며, 특별히 한정되지는 않는다. 폴리에스테르, 폴리이미드, 공중합 나일론, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리비닐부티랄, 에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체, 멜라민 수지, 불소 고무, 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 에틸렌아세트산비닐 공중합체 등을 들 수 있다.

이 중 외첨제 오염의 관점에서, 폴리플루오로비닐리덴, 테트라플루오로에틸렌 공중합체, 폴리에스테르, 폴리이미드, 공중합 나일론이 바람직하게 사용된다. 공중합 나일론은 610나일론, 11나일론, 12나일론 중 어느 1종 또는 복수 종류를 중합(重合) 단위로서 포함하는 것으로서, 이 공중합체에 포함되는 다른 중합 단위로서는, 6나일론, 66나일론 등을 들 수 있다. 여기서, 610나일론, 11나일론, 12나일론으로 이루어지는 중합 단위가 공중합체 중에 포함되는 비율은 중량비로 모두 10% 이상인 것이 바람직하다. 상기 중합 단위가 10% 이상일 경우는, 조액성(調液性) 및 표면층 도포 시에서의 성막성(成膜性)이 우수한 동시에, 특히 반복 사용 시에서의 수지층의 마모나 수지층에 대한 이물 부착이 적어, 롤의 내구성이 우수하며, 환경에 의한 특성 변화도 적어진다.

상기 고분자 재료는 단독으로 사용할 수도 있고, 2종 이상을 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 상기 고분자 재료의 평균 분자량은 1000∼100000의 범위인 것이 바람직하며, 10000∼50000의 범위인 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 표면층에는 도전성 재료를 함유시켜 저항값을 조정할 수 있다. 상기 도전성 재료로서는, 입경이 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 저항값의 조정을 목적으로 한 도전제로서, 매트릭스재에 배합되는 카본 블랙이나 도전성 금속 산화물 입자, 또는 이온 도전제와 같은 전자 및/또는 이온을 전하 캐리어로 하여 전기 전도하는 재료를 분산시킨 것 등을 사용할 수 있다.

도전제의 카본 블랙으로서, 구체적으로는 데구사(Degussa)사 제조의 「스페셜 블랙 350」, 「스페셜 블랙 100」, 「스페셜 블랙 250」, 「스페셜 블랙 5」, 「스페셜 블랙 4」, 「스페셜 블랙 4A」, 「스페셜 블랙 550」, 「스페셜 블랙 6」, 「컬러 블랙 FW200」, 「컬러 블랙 FW2」, 「컬러 블랙 FW2V」, 캐벗(Cabot)사 제조의 「MONARCH1000」, 「MONARCH1300」, 「MONARCH1400」, 「MOGUL-L」, 「REGAL400R」등을 들 수 있다.

상기 카본 블랙은 pH 4.0 이하이며, 일반적인 카본 블랙에 비하여, 표면에 존재하는 산소 함유 관능기의 효과에 의해 수지 조성물 중으로의 분산성이 양호하고, 상기 pH 4.0 이하의 카본 블랙을 배합함으로써, 대전 균일성을 양호하게 할 수 있으며, 또한 저항값의 변동을 작게 할 수 있다.

상기 저항값을 조정하기 위한 도전성 입자인 도전성 금속 산화물 입자는 산화주석, 안티몬이 도핑된 산화주석, 산화아연, 아나타제형 산화티타늄, ITO 등의 도전성을 가진 입자이며, 전자를 전하 캐리어로 하는 도전제이면 어느 것을 사용하여도 상관없으며, 특별히 한정되지는 않는다. 이들은 단독으로 사용할 수도 있고, 2종류 이상을 병용(倂用)할 수도 있다. 또한, 본 발명을 저해하지 않는 한, 어느 입경이어도 되지만, 저항값 조정 및 강도의 면에서, 바람직하게는 산화주석, 안티 몬이 도핑된 산화주석, 아나타제형 산화티타늄이며, 산화주석, 안티몬이 도핑된 산화주석이 더 바람직하다.

이러한 도전성 재료에 의해 저항 제어를 행함으로써, 표면층의 저항값은 환경 조건에 따라 변화되지 않아 안정된 특성이 얻어진다.

또한, 상기 표면층에는 불소계 또는 실리콘계 수지가 사용되어 있다. 특히 불소 변성(變性) 아크릴레이트 폴리머로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 표면층 중에 미립자를 첨가할 수도 있다. 이것에 의해, 표면층이 소수성(疎水性)으로 되어 대전 롤(14)에 대한 이물 부착이 방지되도록 작용한다. 또한, 알루미나나 실리카와 같은 절연성 입자를 첨가하여 대전 롤(14)의 표면에 요철(凹凸)을 부여하고, 감광체 드럼(12)과의 마찰 시의 부담을 작게 하여 대전 롤(14)과 감광체 드럼(12) 상호의 내마모성을 향상시키는 것도 가능하다.

화상 형성 장치(10)에 사용되는 현상제에는, 외첨제로서 구형의 실리카를 포함하는 것이 바람직하다. 그 이유로서, 실리카는 굴절률이 1.5 전후이며, 입경을 크게 하여도 광 산란(散亂)에 의한 투명도 저하, 특히 OHP 표면에 대한 화상 제작 시의 PE값(광투과성 지표) 등에 영향을 미치지 않는 것을 들 수 있다.

한편, 일반적인 흄드 실리카(fumed silica)는 비중이 2.2이며, 입경적으로도 최대 50㎚가 제조상 한계로 되는 경우가 있다. 또한, 응집체로서 입경을 증대시킬 수는 있지만, 균일 분산이 곤란해지는 경우가 있고, 안정적으로 밀봉 효과를 발휘할 수 없는 경우가 있다.

클리닝성 향상을 위해 함유되는 외첨제의 재료로서 적합한 실리카, 특히 비 중이 1.3∼1.9로 구형 단분산(單分散)의 실리카는 습식법(濕式法)인 졸겔법(sol-gel method)에 의해 얻을 수 있다. 상기 졸겔법은 습식법이며, 또한 소성(燒成)하지 않고 제조하는 방법이기 때문에, 증기상(蒸氣相) 산화법 등의 다른 방법에 비하여 비중을 낮게 제어할 수 있다. 또한, 소수화(疎水化) 처리 공정에서의 소수화 처리제 종류, 또는 처리량을 제어함으로써, 비중을 조정하는 것이 가능해진다. 실리카의 입경은 졸겔법의 가수분해, 축중합(縮重合) 공정의 알콕시실란, 암모니아, 알코올, 물의 질량비, 반응 온도, 교반(攪拌) 속도, 공급 속도에 따라 자유롭게 제어할 수 있다. 단분산이며 구형 형상인 실리카로 하는 것도 졸겔법에 의해 가능해진다.

구체적인 실리카의 제조 방법은 다음과 같다.

우선, 물 및 알코올의 혼합 용액에 암모니아수를 촉매로 하고, 온도를 올리면서 테트라메톡시실란 등의 실란 화합물을 적하(滴下)하여 교반을 행한다. 다음으로, 생성한 실리카졸 현탁액(懸濁液)의 원심분리를 행하여 습윤 실리카겔과 알코올, 암모니아수로 분리한다. 습윤 실리카겔에 용제(溶劑)를 첨가하여 다시 실리카졸의 상태로 하고, 소수화 처리제를 부가하여 실리카 표면의 소수화를 행한다. 소수화 처리로서는, 일반적인 실란 화합물을 사용할 수 있다. 다음으로, 이 소수화 처리 실리카졸로부터 용매를 제거, 건조, 체질(sieve)함으로써, 목적으로 하는 실리카를 얻을 수 있다. 또한, 이와 같이 얻어진 재차 상술한 졸겔법에 의한 처리를 행하여도 상관없다.

또한, 화상 형성 장치(10)에 사용되는 현상제의 토너로서, 중합법에 의해 제 작되는 중합 토너를 사용하는 것이 바람직하다. 토너 형상이 부정형인 것에 의해, 유동성 조제의 첨가에 의해서도 유동성이 충분하지 않을 경우가 있고, 사용 중의 기계적 전단력(剪斷力)에 의한 토너 표면의 미립자의 토너 오목부로의 이동에 의해, 경시적(經時的)으로 유동성이 저하되거나, 유동성 조제의 토너 내부로의 매몰(埋沒)이 일어남으로써, 현상성/전사성/클리닝성이 악화된다. 또한, 클리닝에 의해 회수된 토너를 다시 현상기로 되돌려 사용하면 화질의 저하를 더 초래하기 쉽다. 이들을 방지하기 위해 유동성 조제를 더 증가시키면, 감광체 상에 대한 오염, 필르밍(filming), 손상 등을 발생시키게 된다.

이 때문에, 의도적으로 토너 형상 및 표면 구조의 제어를 가능하게 하는 수단으로서, 유화(乳化) 중합 응집법에 의한 토너의 제조 방법이 제안되어 있다. 이들은 일반적으로 유화 중합 등의 중합법에 의해 수지 미립자의 분산액을 제작하는 한편, 용매에 착색제를 분산시킨 착색제 입자 분산액을 제작하고, 이들을 혼합한 후, 가열 및/또는 pH 제어, 응집제 첨가 등에 의해 상기 수지 미립자와 착색제를 원하는 입자 직경으로 될 때까지 응집시킨 후, 응집 입자를 원하는 입자 직경으로 안정시키고, 이어서 수지 미립자의 유리 전이점 이상의 온도로 가열하여 융합(融合)시켜 토너를 제작하는 것이다.

유화 중합 응집법에 의해 얻은 토너 입자는 그 입도(粒度) 분포 특성에서 종래의 현탁 중합법 등으로 대표되는 다른 중합법에 의해 얻은 토너 입자와 비교하여 매우 우수한 특성(특히 입도 분포가 뚜렷하며, 분급(分級) 조작을 필요로 하지 않음)을 나타내고, 이것을 토너로서 사용하면 고품질의 화질을 장기(長期)에 걸쳐 얻 는 것이 가능하다. 또한, 유화 중합 응집법에 의한 토너의 제작 방법은 응집 입자를 수지 미립자의 유리 전이점(Tg) 이상으로 가열하여 융합시키기 때문에, 그 가열 방법이나 pH의 제어에 의해, 부정형의 형상으로부터 구형의 입자 상태의 토너까지 다양한 형상의 토너를 제작할 수 있기 때문에, 사용되는 전자 사진 시스템에서 소위 포테이토(potato) 형상으로부터 구형까지의 범위에서 형상의 선택이 가능하다.

또한, 감광체 드럼(12)은 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하고 있는 것이 바람직하다. 상기 구성에 의하면, 감광체 드럼(12)에 이물이 부착되기 어려워, 양호한 화상 형성을 행할 수 있다.

또한, 감광체 드럼(12)을 대전시키는 대전 방식으로서, AC+DC의 전압 인가를 행할 수도 있다. AC+DC 인가 방식으로 함으로써, 대전 롤을 양호하게 클리닝할 수 있다.

다음으로, 클리닝 부재(100)에 의한 대전 롤(14)의 클리닝성을 평가하기 위한 테스트에 대해서 설명한다.

평균 셀 직경이 상이한 발포층(100B)을 갖는 클리닝 부재(100) 및 표면 거칠기가 상이한 대전 롤(14)을 사용하여 클리닝성의 테스트를 행했다.

클리닝성을 평가하는 방법으로서는, 도 1에 나타낸 화상 형성 장치(10)에서, 클리닝 부재(100)를 설치하지 않은 상태에서 프린트 테스트를 행하여 미리 대전 롤(14)을 오염시켜 두고, 다음으로 감광체 드럼(12)과 대전 롤(14)과 클리닝 부재(100)만을 설치하여 감광체 드럼(12)을 소정 횟수 회전시켜 대전 롤(14) 표면의 변화를 측정하는 것으로 했다. 이 때의 측정 방법은 대전 롤(14) 표면에 부착된 외 첨제에 의한 백색도(白色度)의 임계값 및 클리닝 부재(100) 표면에 부착된 외첨제에 의한 백색도의 임계값을 설치하고, 대전 롤(14)의 백색도가 임계값을 초과할 경우를 C, 대전 롤(14)의 백색도는 임계값 이하이지만, 클리닝 부재(100)의 백색도가 임계값을 초과할 경우를 B, 대전 롤(14)의 백색도, 클리닝 부재(100)의 백색도의 양쪽이 임계값 이하일 경우를 A로 했다. 즉, C는 클리닝성 자체가 불량인 것을 나타내고, B는 클리닝성은 양호하지만 클리닝 부재(100)로부터 대전 롤(14)에 외첨제의 응집체가 이행하기 어려운 것을 나타내며, A는 클리닝성이 양호하고, 또한 클리닝 부재(100)로부터 대전 롤(14)에 외첨제의 응집체가 이행하기 쉬운 것을 나타내고 있다. 표 1에 테스트 결과를 나타낸다.

[표 1]

표 1에 나타낸 결과에 의해, 클리닝 부재(100)는 평균 셀 직경이 0.18㎜ 이상, 1.0㎜ 이하일 경우에, 클리닝 성능이 높다는 것을 알 수 있다.

또한, 대전 롤(14)의 표면 거칠기는 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)에서 1㎛ 이상 17㎛ 이하일 경우에, 양호한 클리닝성을 얻을 수 있고, 1㎛ 이상 7.0㎛ 이하일 경우에, 양호한 클리닝성 및 클리닝 부재로부터 대전 롤에의 응집체의 양호한 이행성도 얻을 수 있었다.

또한, 미량의 부착량을 비교하기 위해, SARM-D에서의 저항값 평가를 행했다. 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)가 3.9㎛, 2.5㎛, 1.7㎛의 대전 롤(14)을 준비하고, 오염물 부착 전의 초기 저항값 R0와, 감광체 드럼(12), 대전 롤(14), 클리닝 부재(100)를 소정 횟수 회전시킨 후의 사용 후 저항값 R1을 측정하는 것으로 했다. 사용 후 저항값 R1이 초기 저항값 R0에 가까울수록 대전 롤(14)에의 외첨제 등의 부착량이 적고, 클리닝 부재(100)에서의 클리닝성이 높은 것을 나타내고 있다. 도 4, 5에 테스트 결과를 나타낸다. 도 4에는 각각의 표면 거칠기에서의 축방향의 초기 저항값 R0 및 사용 후 저항값 R1-A, R1-B가 도시되어 있다. 또한, 도 5에는 축방향 평균값에서의 각각의 표면 거칠기에서의 초기 저항값 R0 및 사용 후 저항값 R1-A, R1-B를 비교한 그래프를 나타낸다. 또한, 사용 후 저항값 R1-A, R1-B는 동일 대전 롤(14)의 둘레 방향이 상이한 정점(定點) 위치에서의 측정값이다.

도 4 및 도 5로부터 부착량이 적고 클리닝성이 높은 순서로, 1.7㎛> 2.5㎛>> 3.9㎛의 결과를 얻었다. 표면 거칠기가 3.9㎛일 경우에, 현저하게 부착량이 증가하고 있다. 이것은 클리닝 부재(100)에 수용된 외첨제 응집체의 대전 롤(14) 측으로의 이행이 다른 표면 거칠기의 것과 비교하여 불충분하기 때문이라고 생각된다. 미량의 부착량도 고려하면, 대전 롤(14)의 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982) 는 3.0㎛ 이하인 것이 바람직하다고 할 수 있다.

또한, 도 6에는 SARM-D에서의 축방향의 저항값의 편차 σ가 도시되어 있다. B1-A, B1-B는 사용 후 저항값 R1-A, R1-B에 각각 대응하고 있다. 편차 σ의 목표값으로서 설정한 값에 대하여, 이 값보다 편차σ가 작으면, 소정량보다도 오염이 적다고 평가할 수 있다. 도 6으로부터 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)가 3.9㎛의 대전 롤(14)의 편차 B1-B가 목표값을 초과하고 있다. 또한, 편차 B1-A는 목표값을 하회(下回)하고는 있지만, 목표값에 접근하고 있다. 이것으로부터도, 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)가 3.9㎛의 대전 롤(14)이 2.5㎛, 1.7㎛의 대전 롤(14)과 비교하여 클리닝성이 낮은 것을 알 수 있다.

본 실시예에서는, 클리닝 부재(100)의 평균 셀 직경을 0.18㎜ 이상, 1.0㎜ 이하로 하고, 대전 롤(14)의 표면 거칠기를 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)에서 1㎛ 이상 17㎛ 이하로 했기 때문에, 클리닝 성능을 높게 할 수 있다.

또한, 대전 롤(14)의 표면 거칠기를 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)에서 1㎛ 이상 7.0㎛ 이하로 함으로써, 클리닝성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 대전 롤(14)의 표면 거칠기를 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)에서 1㎛ 이상 3.0㎛ 이하로 함으로써, 클리닝성을 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 본 실시예에서는 클리닝 부재(100)를 대전 롤(14)에 의한 종동으로 했지만, 대전 롤(14)의 회전에 의해 회전하는 기어를 통하여 회전하는 구성으로 할 수도 있다. 기어의 크기 등을 조정함으로써 대전 롤(14)과 회전 속도를 상이하게 하여, 접촉 부분의 마찰에 의해 클리닝 효과를 높일 수 있다.

또한, 본 실시예의 화상 형성 장치(10)는 회전식 현상기(18)를 사용하여 감광체 드럼(12)에의 토너상의 형성을 4사이클 반복했지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 중간 전사 벨트의 이동 방향을 따라 황색, 자홍색, 청록색, 흑색의 화상 형성 유닛을 병설하는 구성이어도, 각 화상 형성 유닛의 감광체 드럼, 대전 롤 및 롤 형상 스펀지 부재에 본 발명을 적용하는 것이 가능하다.

[실시예]

상기 실시예에서의 대전 롤(14)과 클리닝 부재를 이하와 같이 작성했다. 또한, 이하의 실시예에서의 클리닝 부재(100)에 사용되는 발포 우레탄의 셀 직경을 제어하여 제조하는 방법으로서는, 폴리올, 발포제, 정포제, 촉매를 혼합하지만, 이 혼합비를 바꿈으로써, 셀 직경의 크기를 컨트롤할 수 있다. 또한, 이 셀 직경의 계측 방법은 클리닝 부재(100)의 임의의 3개소에서 25㎜의 길이에서의 셀 수를 계수(計數)하고, 25㎜를 그 셀 수로 나눈 것을 셀 직경으로서 사용하고 있다.

[대전 롤]

에피클로로히드린 고무 100질량부에 이온 도전제 PEL-100(일본 Carlit사제) 3질량부를 첨가하여 충분히 혼합한 후, 이를 압출(押出) 성형 후, φ6의 SUM-Ni 샤프트(유황쾌삭강에 니켈 도금을 실시한 것)를 삽입하고, 프레스 성형기에 의해 성형·가황을 행한 후, 연마에 의해 원하는 외경(外徑)으로 가공을 행하며, 외경 Φ단부 외경 11.95, 중앙부 외경φ 12.0으로 되도록 가공했다. 그 후, 이 대전 롤 표면에 침지(浸漬) 코팅 방법에 의해 불소계 수지를 막 두께 5㎛로 코팅을 실시했다. 또한, 이 연마 가공 시의 조건을 변경하여 Rz가 0.5㎛, 1㎛, 3㎛, 4.5㎛, 7 ㎛, 13㎛, 15㎛, 17㎛, 19㎛의 대전 롤을 작성했다.

[클리닝 부재 1]

폴리에테르와 이소시아네이트를 혼합하여 얻어진 우레탄 수지를 가열 경화시키고, 3차원 네트(net) 구조로 이루어지는 우레탄 재료(INOAC사제 EP70)를 재단하여, 금속 샤프트(φ5㎜의 유황쾌삭강에 니켈 도금을 실시한 것)(SUM-Ni)를 삽입하고, 연삭반(硏削盤)을 이용하여 φ 9.0㎜로 되도록 가공을 실시했다. 또한, 여기서 작성한 클리닝 부재의 평균 셀 직경은 0.42㎜였다.

[클리닝 부재 2]

폴리에테르와 이소시아네이트를 혼합하여 얻어진 우레탄 수지를 가열 경화시키고, 3차원 네트 구조로 이루어지는 우레탄 재료(INOAC사제 ER26)를 재단하여, 금속 샤프트(φ5㎜의 유황쾌삭강에 니켈 도금을 실시한 것)(SUM-Ni)를 삽입하고, NC 원통 연삭반을 이용하여 φ9.0㎜로 되도록 가공을 실시했다. 또한, 여기서 작성한 클리닝 부재의 평균 셀 직경은 0.62㎜였다.

[클리닝 부재 3]

폴리에테르와 이소시아네이트를 혼합하여 얻어진 우레탄 수지를 가열 경화시키고, 3차원 네트 구조로 이루어지는 우레탄 재료(INOAC사제 poron L24)를 재단하여, 금속 샤프트(φ5㎜의 유황쾌삭강에 니켈 도금을 실시한 것)(SUM-Ni)를 삽입하고, NC 원통 연삭반을 이용하여 φ9.0㎜로 되도록 가공을 실시했다. 또한, 여기서 작성한 클리닝 부재의 평균 셀 직경은 0.1㎜였다.

[클리닝 부재 4]

폴리에테르와 이소시아네이트를 혼합하여 얻어진 우레탄 수지를 가열 경화시키고, 3차원 네트 구조로 이루어지는 우레탄 재료(INOAC사제 Endur)를 압출 성형에 의해 작성하며, 금속 샤프트(φ5㎜의 유황쾌삭강에 니켈 도금을 실시한 것)(SUM-Ni)를 삽입하고, NC 원통 연삭반을 이용하여 φ9.0㎜로 되도록 가공을 실시했다. 또한, 여기서 작성한 클리닝 부재의 평균 셀 직경은 0.18㎜였다.

[클리닝 부재 5]

또한, 셀 직경이 큰 것의 작성을 시험한 결과, 셀 직경이 큰 것이 현재 기술에서는 작은 직경 롤에 가공하는 것이 곤란했기 때문에, 클리닝 부재 1에서 작성한 것을 부분적으로 핀셋으로 박리시킨 결과, 약 1.0㎜의 셀 직경을 갖는 클리닝 부재를 작성할 수 있었다. 다만, 본 실시예에 관하여는 클리닝 부재 전역(全域)에 걸쳐, 본 추가 공정을 행하는 것이 곤란했기 때문에, 축방향 25㎜의 폭으로 한정했다.

[클리닝 부재 6]

클리닝 부재 5와 마찬가지로, 클리닝 부재 1에서 작성한 것을 부분적으로 핀셋으로 박리시킨 결과, 약 1.5㎜의 셀 직경을 갖는 클리닝 부재를 작성할 수 있었다. 본 비교예에 관하여도 클리닝 부재 전역에 걸쳐, 본 추가 공정을 행하는 것이 곤란했기 때문에, 축방향 25㎜의 폭으로 한정했다.

상기한 바와 같이 하여 작성한 대전 롤 및 클리닝 부재 1 내지 6을, 후지제록스제 DocuPrintC525A를 클리닝 부재가 부착되도록 개조한 후에 삽입하여 25000매 주행한 후의 화질 평가 결과를 표 1에 나타낸다. 여기서의 화질 평가의 판단 기준 으로서는, 평가 개시시 화질(1매째 화질)에 대한 악화 정도를 감응적으로 평가한 것이다.

표 1로부터, 셀 직경 0.18㎜, 0.42㎜, 0.62㎜, 1.0㎜일 경우에는, 장기에 걸쳐 대전 롤을 양호하게 클리닝할 수 있으며, 안정된 화질을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 한편, 작은 Rz(Rz=1㎛)와 작은 셀 직경(0.1㎜)의 조합에서는 대전 롤로부터 제거한 오염이 셀에 퇴적되어 막힘 클리닝성이 악화되는 동시에, 이 퇴적된 대전 롤로부터 제거한 물질(주로 토너 외첨제)에 의해 대전 롤 표면을 깎아 마모시켜 화질 불량이 생겼었다. 한편, 큰 Rz(Rz=19㎛)에 대하여, 작은 셀 직경(0.1㎜)에서는 대전 롤 표면의 요철(거칠기 성분)의 안쪽 오염을 제거할 수 없고, 그 결과 대전 롤 표면의 부분적으로 오염이 퇴적되어 화질 결함이 생겼었다. 또한, 1.0㎜을 초과하는 셀 직경의 경우에는, 대전 롤의 Rz에 관계없이 대전 롤 표면의 클리닝을 균일하게 행할 수 없어 대전 롤 표면에 오염 불균일이 생겨 버리고, 결과적으로 이것이 화질 결함으로 되었었다.

상술한 실시예는 본 발명의 실례를 설명할 목적으로 제공되었다. 본 발명은 상기 실시예에 한정되지는 않는다. 본 발명의 요지를 일탈하지 않는 범위에서 그 이외의 변형을 취득하는 것은 당업자에게는 당연하다. 상술한 실시예는 본 발명의 원리와 실용성을 설명하기 위해 선택되고, 당업자에게 본 발명의 실시예의 다양성과 다양한 변형예에 의해 의도되는 특별한 용도에 적용할 수 있는 것을 이해시킨다. 본 발명의 범위는 하기 특허청구범위와 그 등가물에 의해 정의되는 것을 의도한다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 대전 롤의 표면에 판 형상의 브러시(brush)나 스펀지를 맞닿게 하여 대전 롤의 표면 오염을 긁어내는 클리닝 방식을 제공할 수 있다. 또한, 롤 형상의 클리닝 부재를 대전 롤의 표면에 맞닿게 하는 클리닝 방식도 제공할 수 있다.

Claims

상담지체(像擔持體)와,

상기 상담지체에 접촉하면서 회전하여 상기 상담지체를 대전(帶電)시키는 대전 롤과,

상기 대전 롤의 표면에 접촉하여 상기 대전 롤의 표면에의 부착물을 제거하는 클리닝 부재를 구비한 화상 형성 장치로서,

상기 클리닝 부재는 발포체이며, 평균 셀 직경이 0.18㎜ 이상 1.0㎜ 이하이고, 상기 대전 롤의 십점(十点) 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)가 1㎛ 이상 17㎛ 이하인 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 대전 롤의 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)가 7.0㎛ 이하인 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 대전 롤의 십점 표면 거칠기(Rz : JIS B0601-1982)가 3.0㎛ 이하인 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 클리닝 부재의 셀 수가 40(개/25㎜) 이상, 80(개/25㎜) 이하인 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상담지체에 형성되는 정전(靜電) 잠상(潛像)을 현상하는 현상제에 구형의 실리카가 포함되어 있는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상담지체가 폴리테트라플루오로에틸렌을 포함하고 있는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 상담지체에 형성되는 정전 잠상을 현상하는 현상제에 포함되는 토너가 중합(重合) 토너인 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 대전 롤의 대전 방식이 AC+DC 인가 방식인 화상 형성 장치.
제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 클리닝 부재가 발포(發泡) 우레탄 수지를 포함하여 구성되어 있는 화상 형성 장치.
제 1 항에 있어서,

상기 셀 내에는 상기 대전 롤의 표면에의 부착물이 수용되어 응집체로 되는 화상 형성 장치.
제 10 항에 있어서,

상기 응집체가 적당한 크기로 되면, 상기 셀로부터 상기 대전 롤을 통하여 상기 상담지체로 이동하는 화상 형성 장치.
상담지체와, 상기 상담지체를 접촉 대전에 의해 대전시키는 대전 롤과, 상기 대전 롤의 표면을 클리닝하는 클리닝 부재를 구비한 화상 형성 장치의 클리닝 방법으로서,

복수의 셀을 갖는 발포체에 의해 구성되는 상기 클리닝 부재 중 적어도 1개의 표면층을 형성하는 과정과,

상기 클리닝 부재의 표면층을 상기 대전 롤의 표면에 접촉시킴으로써, 상기 대전 롤의 표면에의 부착물을 제거하는 과정과,

상기 발포체의 상기 각 복수의 셀 내에서의 제거된 부착물을 응집하는 과정과,

한층 응집하여, 상기 각 복수의 셀 내에서의 응집체를 크게 하는 과정과,

상기 크게 된 응집체를 상기 발포체의 상기 각 복수의 셀 내로부터 상기 대전 롤의 표면으로 방출하는 과정을 구비하는 것을 특징으로 하는 클리닝 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 커진 응집체는 중력과 기계적 스트레스 중 적어도 1개에 의해, 상기 각 복수의 셀로부터 방출되는 클리닝 방법.
제 12 항에 있어서,

상기 커진 응집체는 상기 대전 롤의 표면으로부터 상기 상담지체의 표면까지 이동하는 과정과,

상기 상담지체의 표면에 있는 상기 커진 응집체를 회수하는 과정을 더 포함하는 클리닝 방법.