KR20100053342A

KR20100053342A - 나일론12 식모가 식재된 도전성 롤러, 그를 구비한 현상유닛 및 화상형성장치

Info

Publication number: KR20100053342A
Application number: KR1020080112407A
Authority: KR
Inventors: 지영필; 유미나
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2008-11-12
Filing date: 2008-11-12
Publication date: 2010-05-20
Also published as: US20100119266A1; US7962075B2

Abstract

본 발명의 일 실시예에 따르면, 화상형성장치 내에 구비되어 현상롤러에 토너를 공급하는 토너공급롤러로서, 도전성을 갖는 실린더형의 롤러 몸체; 및 상기 롤러 몸체의 표면에 식재된 다수의 식모들;을 포함하며, 상기 식모들은 도전제가 함유된 나일론12 섬유로 제조된 것을 특징으로 하는 토너공급롤러가 제공된다.

화상형성장치, 롤러, 도전성, 나일론12, 식모, 파일, 식재

Description

나일론12 식모가 식재된 도전성 롤러, 그를 구비한 현상유닛 및 화상형성장치{Nylon12-pile implanted conductive roller, development unit having the same, and image forming apparatus having the same}

본 발명은 도전성 롤러, 그를 구비한 현상유닛 및 화상형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 나일론12 식모가 식재된 도전성 롤러, 그를 구비한 현상유닛 및 화상형성장치에 관한 것이다.

프린터, 복사기, 팩시밀리와 같은 화상형성장치들은 통상적으로, 상담지체에 형성된 정전잠상을 토너 화상으로 현상하고 그 토너 화상을 인쇄매체에 전사함으로써 인쇄를 수행하는 전자사진 현상방식을 채택하고 있다.

이러한 전자사진 현상방식으로 인쇄를 수행하기 위해 화상형성장치는 각가지 기능을 담당하는 다수의 롤러들을 구비한다. 이러한 롤러들 중에는 전원이 인가되는 도전성 롤러들이 있으며, 예로써 토너공급롤러를 들 수 있다.

토너공급롤러는 대향된 현상롤러에 토너를 공급하는 롤러로서, 접촉 마찰 뿐만 아니라 전기적 인력을 통하여 토너를 현상롤러로 전달할 수 있도록 토너공급롤러에는 현상롤러와의 전위차를 발생시키는 전원이 인가된다.

이러한 토너공급롤러에는 실리콘이나 우레탄과 같은 고무를 발포시킨 스펀지 타입과 외주면에 다수의 식모들이 식재된 식모 타입이 주로 사용되고 있다.

스펀지 타입의 토너공급롤러에서는 현상롤러 표면에 토너를 균일하게 공급하기 위해 표면의 발포 셀을 균일하게 형성하는 것이 중요하다. 그러나 발포 배율을 일정하게 관리하기가 쉽지 않아, 전기 저항, 표면 경도 및 셀 개수가 균일한 토너공급롤러를 제조하기 어려운 단점이 있다.

식모 타입의 토너공급롤러에서는 아크릴 섬유나 나일론6으로 제조된 식모가 흔히 사용되고 있다. 이러한 아크릴 섬유 또는 나일론6으로 제조된 식모가 사용되는 토너공급롤러에 대하여, 전술한 스펀지 타입의 토너공급롤러의 단점을 해소하고자, 식모 밀도를 균일하게 하기 위한 연구 개발이 활발하게 수행되어져 왔다.

그러나 식모 밀도의 균일도 향상을 우선시하다 보니, 토너공급롤러의 도전성 향상에 대한 고려가 다소 미흡하였다. 예를 들어, 나일론6 식모가 식재된 롤러의 경우, 온도나 습도와 같은 환경에 따라 전기 저항이 변하거나, 사용 기간이 경과함에 따라 전기 저항이 급격히 상승되는 단점을 갖는다.

이처럼 토너공급롤러의 전기 저항이 안정적으로 유지되지 않으면, 현상롤러로의 토너공급이 원활하게 수행될 수 없어 화상 품질이 악화되거나 토너사용량이 일정하게 유지될 수 없다.

따라서 토너공급롤러의 도전성의 안정성 측면에 대한 개선이 요구되는 실정이다. 또한, 화상형성장치 내의 다른 도전성 롤러들에 대해서도 도전성의 안정성 측면에 대한 개선이 마찬가지로 요구된다.

따라서 본 발명은 안정적인 도전성을 갖는 도전성 식모 롤러, 그를 구비한 현상유닛 및 화상형성장치를 제공하고자 한다.

본 발명의 일 관점에 따르면, 화상형성장치 내에 구비되어 현상장치에 토너를 공급하는 토너공급장치로서, 도전성을 갖는 몸체; 및 상기 몸체의 표면에 식재된 다수의 식모들;을 포함하며, 상기 식모들은 도전제가 함유된 나일론12 섬유를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 토너공급장치가 제공된다.

더불어, 상기 토너공급장치를 포함하는 현상유닛 및 화상형성장치가 제공된다.

여기서, 상기 식모들의 표면은 도전성 폴리머로 코팅될 수 있다.

그리고, 상기 도전성 폴리머는 방향족 복소환 구조 또는 아닐린 구조를 포함하는 화합물일 수 있다.

그리고, 상기 식모들의 단실 체적저항은 대략 1*10⁵ 내지 1*10⁸ Ω/cm의 범위 내일 수 있다.

그리고, 상기 식모들의 수분흡수율은 상대습도 65%에서 대략 1.2% 이하이고, 상대습도 95%에서 대략 1.5% 이하일 수 있다.

그리고, 상기 식모들의 식재 밀도는 대략 18.5 내지 22.0 개/mm의 범위 내일 수 있다.

그리고, 상기 식모들 각각의 길이는 대략 1.3 내지 1.7 mm의 범위 내일 수 있다.

그리고, 상기 식모들 각각의 직경은 대략 25 내지 40 ㎛의 범위 내일 수 있다.

그리고, 상기 도전제는 카본 블랙을 포함하며, 상기 식모에서 상기 도전제의 함량은 대략 18 내지 23 %의 범위 내일 수 있다.

본 발명의 다른 관점에 따르면, 화상형성장치 내에 화상형성을 위해 구비되는 도전성 장치로서, 상담지체를 대전시키는 대전장치, 대전장치 표면의 이물질을 제거하는 클리닝 장치 및 전사된 인쇄매체 상의 전하를 제거하는 제전장치 중 어느 하나이며, 도전성을 갖는 몸체; 및 상기 몸체의 표면에 식재된 다수의 식모들;을 포함하며, 상기 식모들은 도전제가 함유된 나일론12 섬유를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 도전성 장치가 제공된다.

더불어, 상기 도전성 장치로서 상기 대전장치 또는 상기 클리닝 장치인 도전성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상유닛이 제공된다.

또한, 상기 도전성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치가 제공된다.

본 발명에 의하면, 나일론12를 주 재료로 하며 도전성 폴리머가 코팅된 식모들을 적용하여 도전성 장치를 제조함으로써, 온도나 습도와 같은 외부 환경 및 사용 기간에 대하여 안정적인 도전성을 갖는 도전성 장치를 제공할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성 장치를 상세하게 설명한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치의 주요 구성들을 개략적으로 도시한 도면이다.

도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 화상형성장치는, 노광유닛(10)과, 픽업유닛(20)과, 이송유닛(30)과, 전사유닛(40)과, 제전유닛(50)과, 정착유닛(60)과, 현상유닛(70)을 포함한다.

상기 노광유닛(10)은 현상유닛(70)의 상측에 설치되어 인쇄 데이터에 대응되는 레이저 빔을 현상유닛(70) 내에 구비된 상담지체(72)에 주사하여 정전잠상을 형성한다.

상기 픽업유닛(20)은 인쇄매체 공급유닛(미도시)에 적재된 인쇄매체를 한 장씩 픽업하며, 상기 이송유닛(30)은 한 쌍의 이송롤러(31, 32)를 포함하도록 구성되어 픽업유닛(20)에 의해 픽업된 인쇄매체를 인쇄매체 이송경로(P)를 따라 이송시킨다. 도 1에서는 이송유닛(30)에 단지 한 쌍의 이송롤러(31, 32) 만이 구비한 것으로 도시되었지만, 인쇄매체 이송경로(P)를 따라 추가적인 이송롤러들이 구비될 수 있음은 물론이다.

상기 전사유닛(40)은 상담지체(72)와 접촉 회전하도록 설치된 전사롤러(41)를 포함하며, 상담지체(72)와 전사롤러(41) 사이를 통과하는 인쇄매체 상에 상담지체(72) 표면의 토너 화상이 전사되도록 한다.

상기 제전유닛(50)은 전사롤러(41)에 인접 배치된 제전롤러(51)를 포함한다. 제전롤러(51)에는 전사 직후의 인쇄매체에 분포하는 전하와 반대 극성을 갖도록 전 원이 인가됨으로써, 제전롤러(51)는 전사가 마쳐진 직후의 인쇄매체를 끌어당김과 동시에 그 인쇄매체 상의 정전기를 제거한다. 그리하여, 전사된 인쇄매체가 상담지제(72)에 감겨짐으로 인해 발생되는 잼이 방지될 수 있으며, 전사 이후에 인쇄매체 상의 정전기로 인하여 인쇄매체 이송이 방해되는 것이 방지될 수 있다.

상기 정착유닛(60)은 히팅롤러(61)와 가압롤러(62)를 포함하며, 히팅롤러(61)와 가압롤러(62) 사이를 통과하는 인쇄매체에 열과 압력을 가하여 전사된 토너를 인쇄매체에 정착시킨다.

상기 현상유닛(70)은 현상유닛 프레임(71)과, 상담지체(72)와, 대전장치의 일실시예로서의 대전롤러(73)와, 토너공급장치의 일실시예로서의 토너공급롤러(74)와, 현상장치의 일실시예로서의 현상롤러(75)와, 폐토너 클리너(76)와, 클리닝 장치의 일실시예로서의 클리닝 롤러(77)를 포함한다.

상기 현상유닛 프레임(71)은 현상유닛(70)의 외관을 형성하며, 토너(T)를 저장하는 토너저장공간(S)과 폐토너가 수용되는 폐토너공간(W)이 형성되어 있다.

상기 상담지체(72)는 일측이 현상유닛 프레임(71) 밖으로 노출되어 전술한 전사롤러(41)와 접촉되도록 설치된다.

상기 대전롤러(73)는 상담지체(72)와 대향 배치되어 상담지체(72)의 표면을 일정 전위로 대전시킨다. 따라서 상담지체(72)를 대전시키기 위해 필요한 전원이 대전롤러(73)에 인가된다.

상기 토너공급롤러(74)는 토너저장공간(S)에 저장된 토너를 접촉 마찰과 전기적 인력을 통하여 현상롤러(75)에 공급하기 위한 구성으로서, 토너공급롤러(74) 에 대한 자세한 설명은 후술하기로 한다.

상기 현상롤러(75)는 토너공급롤러(74)에 의해 공급받은 토너를 상담지체(72)에 부착함으로써 정전잠상에 대응하는 토너 화상이 상담지체(72)에 형성되도록 한다.

상기 폐토너 클리너(76)는 상담지체(72) 상의 토너 화상이 인쇄매체 상에 전사된 후 상담지체(72)에 잔류하는 폐토너를 제거한다.

상기 클리닝 롤러(77)는 대전롤러(73) 표면에 부착된 토너, 지분 또는 먼지와 같은 이물질을 제거하기 위한 것이다. 클리닝 롤러(77)로서 도전성 롤러나 비도전성 롤러가 모두 사용될 수 있는데, 본 실시예에서는 클리닝 롤러(77)를 도전성 롤러로 구비하여 클리닝 롤러(77)가 전기적으로 이물질을 끌어당길 수 있도록 전원을 인가한다.

도 2 및 3을 참조하여 전술한 토너공급롤러(74)에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 2는 도 1의 화상형성장치에 구비된 토너공급롤러를 개략적으로 도시한 정면도이며, 도 3은 도 2의 토너공급롤러의 확대 단면도이다.

도 2 및 3을 참조하면, 토너공급롤러(74)는, 몸체의 일실시예로서의 실린실린더형의 롤러 몸체(74a)와, 롤러 몸체(74a)의 외주면에 균일한 분포로 식재된 다수의 식모들(74b)을 포함한다.

상기 롤러 몸체(74a)는 도전성을 갖는 SUS 303, SUS 304, SUM22, 알루미늄 등의 금속 재질 혹은 도전성 및 강성을 가지는 금속과 유사한 재질을 사용하여 제조되며 대략 6 mm의 직경과 대략 218 mm의 길이를 갖는다. 또한 롤러 몸체(74a)의 양단에는 한 쌍의 지지샤프트(74c)가 일체로 형성되어 있다.

상기 다수의 식모들(74b)은 카본 블랙을 도전제로서 함유한 나일론12 섬유를 포함하여 제조된다. 이때 카본 블랙의 함량은 대략 18 내지 23%의 범위 내인 것이 바람직하다.

식모들(74b)의 주 재료로 사용된 나일론12 섬유는 수분흡수율이 낮은 특성을 갖기 때문에, 온도나 습도와 같은 환경이 변하더라도 식모들(74b)의 도전성이 안정적으로 유지될 수 있다. 즉, 일반적으로 식모는 주위의 수분이 흡수됨에 따라 전기 저항이 감소되는 특성을 갖는데, 본 실시예의 식모(74b)는 수분흡수율이 낮은 나일론12로 제조됨으로써 수분 흡수로 인한 전기 저항의 변화를 최소화할 수 있다.

또한 식모들(74b) 각각의 표면은 도전성 폴리머로 코팅된다. 본 실시예에서는 도전성 폴리머로서 방향족 복소환 구조를 갖는 화합물 또는 아닐린 구조를 갖는 화합물을 사용한다. 이처럼 도전성 폴리머를 표면에 코팅함으로써, 토너 밀착성이 향상될 뿐만 아니라, 사용 기간이 길어짐에 따라 마찰 또는 구동의 영향으로 인해 식모들(74b)의 저항이 급격히 증가되는 것이 방지될 수 있다.

그리고 식모들(74b)은 토너공급롤러(74)가 원활하게 제기능을 수행하도록 아래과 같은 수치의 규격 또는 물리적 특성을 갖는 것이 바람직하며, 본 실시예의 식모들(74b)은 그러한 규격 또는 물리적 특성을 만족하도록 제조되었다.

구체적으로 살펴보면, 우선 식모들(74b)의 단실 체적저항은 대략 1*10⁵ 내지 1*10⁸ Ω/cm의 범위 내인 것이 바람직하다. 식모들(74b)의 단실 체적저항이 지나치 게 높을 경우 잔류 전하로 인하여 토너가 부착하기 쉬워 화상 농도가 낮아지고 화상 품질이 저하될 수 있으며, 식모들(74b)의 단실 체적저항이 지나치게 낮을 경우 반대로 화상농도가 포화되는 문제점이 발생하기 때문이다. 본 실시예에서 식모들(74b)은 대략 1*10⁶ Ω/cm의 단실 체적저항을 갖도록 제조하였다.

그리고, 식모들(74b)의 수분흡수율은 상대습도 65%에서 대략 1.2% 이하이고, 상대습도 95%에서 대략 1.5% 이하인 것이 바람직하다. 이처럼 식모들(74b)이 비교적 적은 수분흡수율을 갖도록 함으로써, 온도나 습도와 같은 환경에 따른 토너공급롤러(74)의 도전성 변화를 최소화할 수 있다.

그리고, 식모들(74b)의 식재 밀도는 대략 18.5 내지 22.0 개/mm의 범위 내인 것이 바람직하다. 식재 밀도가 대략 18.5 개/mm 이하일 경우 토너 전하량의 감소로 인해 토너공급량이 감소되어 화상 품질이 저하될 수 있고, 식재 밀도가 대략 22.0 개/mm 이상일 경우 토너공급롤러(74) 표면이 딱딱해져 토너 유동성이 낮아지고 현상롤러(75)와 토너공급롤러(74) 사이의 토너가 쉽게 떨어져서 화상 품질이 저하될 수 있기 때문이다. 본 실시예에서 식모들(74b)의 식재 밀도는 평균 대략 19.5 내지 20.5 개/mm가 되도록 제조하였다.

그리고, 식모들(74b) 각각의 길이는 대략 1.3 내지 1.7 mm 의 범위 내인 것이 바람직하다. 식모(74b)의 길이가 대략 1.3 mm 미만일 경우 토너 공급의 불균일로 인하여 화상의 일부가 누락되는 현상이 토너공급롤러(74)의 회전 주기로 발생될 수 있고, 식모(74b)의 길이가 대략 1.7 mm을 초과할 경우 현상롤러(75)와 토너공급 롤러(74) 간의 부하 토크가 커짐으로 인하여 화상의 진하고 옅음이 토너공급롤러(74) 회전 주기로 발생될 수 있기 때문이다. 본 실시예의 식모(74b)는 대략 1.5 mm의 길이를 갖도록 제조되었다.

그리고, 식모들(74b) 각각의 직경은 대략 25 내지 40 ㎛의 범위 내인 것이 바람직하다. 왜냐하면, 식모(74b)의 직경이 대략 25 ㎛ 미만일 경우 토너공급롤러(74)의 토너리셋 기능이 저하되어 현상롤러(75) 주기로 이전 화상의 잔상이 인쇄되는 현상(Ghost 현상)이 발생될 수 있으며, 식모(74b)의 직경이 대략 40 ㎛를 초과할 경우 토너공급롤러(74)가 현상롤러(75)의 표면을 지속적으로 마모시켜 현상롤러(75) 표면에 쓸린 자국이 형성됨으로써 쓸린 형상의 화상이 인쇄되는 현상(Filming 현상)이 발생될 수 있기 때문이다. 본 실시예의 식모(74b)는 대략 33 내지 38 ㎛의 직경을 갖도록 제조되었다.

본 실시예의 토너공급롤러(74)는 개략적으로 다음과 같은 제조 과정을 거쳐 제조되었다. 먼저 식모들(74b)을 정전 식모 방식에 의해 롤러 몸체(74a)에 식재한다. 즉, 먼저 롤러 몸체(74a)의 표면에 카본 블랙이 함유된 수용성 아크릴계 접착제를 대략 40 ㎛의 두께로 도포한 후, 롤러 몸체(74a)에 대략 3만 내지 4만 kV의 전압을 인가하고 롤러 몸체(74b)와 대향 배치된 위치에서 식모들(74b)을 릴리스시켜, 식모들(74b)이 롤러 몸체(74b)를 향해 고속 입사됨으로써 롤러 몸체(74a)에 식재되도록 한다. 이후 식모들(74b)이 식재된 롤러 몸체(74a)를 대략 80℃의 열풍 건조기 내에서 대략 15 분간 1차 건조하고 대략 110℃의 열풍 건조기 내에서 대략 60 분간 2차 건조함으로써 토너공급롤러(74)의 제조가 완성된다.

이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 토너공급롤러(74)의 효과를 입증하기 위해 세 가지 테스트들을 수행하였다.

이러한 테스트들을 수행함에 있어, 본 실시예의 토너공급롤러(74)를 종래의 토너공급롤러들과 비교하기 위해, 나일론6 섬유를 사용한 종래의 토너공급롤러를 비교 실시예 1로 설정하였으며, 아크릴 섬유로 사용한 종래의 토너공급롤러를 비교 실시예 2로 설정하였다. 이러한 비교 실시예 1 및 2의 토너공급롤러들은 식모들의 재질을 제외하고는 본 실시예의 토너공급롤러(74)와 동일한 조건들 하에서 제조되었다.

세 가지 테스트들 중 제1 및 제2 테스트에서는, 토너공급롤러들의 전기 저항을 측정하기 위해 도 4에 도시된 저항측정 지그를 이용하였다. 도 4는 제1 및 제2 테스트에서 사용된 저항측정 지그의 개략적인 정면도이다. 저항측정 지그를 사용한 전기 저항 측정에 대해 간략히 설명한다.

도 4를 참조하면, 저항측정 지그는, 토너공급롤러를 회전 지지하는 회전지지부(110)와, 토너공급롤러에 대향 배치되어 회전 구동되는 황동실린더(120)와, 회전지지부(110)에 하방으로 가압하는 한 쌍의 가압부재(130)와, 토너공급롤러의 저항을 측정하는 저항 측정부(140)를 포함한다. 상기 황동실린더부(120)의 양단에는 토너공급롤러의 한 쌍의 지지샤프트를 상방 지지하는 한 쌍의 우레탄 러버 부재(150)가 원주 방향으로 감겨져 있다. 이러한 우레탄 러버 부재(150)에 의해 토너공급롤러의 롤러 몸체와 황동 실린더 사이의 간격이 대략 0.3 mm로 유지될 수 있다.

이러한 저항측정 지그에 도 4에서와 같이 토너공급롤러를 안착시킨 후, 토너 공급롤러를 대략 23rpm으로 회전시키면서 대략 100V의 전압을 인가하여 전류를 측정하였다. 그리고 옴의 법칙에 따라 측정된 전압과 전류로부터 토너공급롤러의 전기 저항을 환산하였다. 이와 같이 저항측정 지그를 사용하여 측정된 토너공급롤러의 전기 저항은 토너공급롤러가 실제로 화상형성장치 내에서 사용될 경우의 전기 저항 즉 구동 저항으로서의 의미를 갖는다.

제1 테스트에서는, 3환경 즉 LL 환경(10℃, 20%), NN 환경(23℃, 55%), HH 환경(30℃, 80%)에서 본 실시예 및 비교 실시예들의 토너공급롤러들을 8시간 방치한 후, 전술한 저항측정 지그를 사용하여 토너공급롤러들의 전기 저항을 측정하였다.

제1 테스트를 수행한 결과는 아래의 표 1과 같이 나타났으며, 표 1의 데이터를 그래프화하여 도 5로 도시하였다.

[표 1]

	LL 환경(10℃, 20%)	NN 환경(23℃, 55%)	HH 환경(30℃, 80%)
본발명 실시예	1.92E+ 06 Ω	1.70E+ 06 Ω	1.21E+ 06 Ω
비교 실시예 1	1.62E+ 06 Ω	8.24E+ 05 Ω	5.41E+ 04 Ω
비교 실시예 2	1.98E+ 06 Ω	1.02E+ 06 Ω	1.04E+ 05 Ω

표 1에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에서는 3환경에 대해 토너공급롤러(74)의 전기 저항의 변화가 거의 없었지만, 아크릴 섬유를 사용한 비교 실시예 1 및 나일론6 섬유를 사용한 비교 실시예 2의 경우에는 특히 HH 환경에서 토너공급롤러들의 전기 저항이 크게 감소되었다. 이러한 양상은 도 5를 참조하면 더욱 명확히 확인할 수 있다. 도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예에 해당하는 그래프 A₀는 전체적으로 수평선에 가깝게 도시된 반면, 비교 실시예 1 및 2에 해당하는 그래 프 A₁, A₂는 HH 환경에서 전기 저항이 크게 감소된 양상을 보인다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 토너공급롤러(74)는 아크릴 섬유 또는 나일론6을 사용한 토너공급롤러들에 비해 온도나 습도와 같은 환경에 따른 전기 저항의 변화가 현저히 적음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명의 토너공급롤러(74)는 종래의 토너공급롤러들에 비해 온도나 습도와 같은 환경에 대한 안정적인 도전성을 갖는다는 것이 입증된다..

제2 테스트는 사용 기간의 경과에 따른 토너공급롤러의 전기 저항 변화를 확인하기 위해 수행되었다. 제2 테스트에서는, 토너공급롤러를 NN 환경에서 8시간 방치한 후 NN 환경이 유지되는 상태에서 전술한 저항측정 지그에 토너공급롤러를 장착하여 에이징(aging)시켜 가면서 토너공급롤러의 전기 저항을 측정하였다. 그리고, 저항측정 장치 가동시켜 0분, 20분, 40분, 60분 시점에 토너공급롤러의 전기 저항 측정하고, 저항측정 장치의 가동을 멈춘 상태로 24시간 대기한 후 다시 토너공급롤러의 전기 저항을 측정하였다. 본 발명 실시예의 토너공급롤러(74) 및 비교 실시예 1, 2의 토너공급롤러들을 대상으로 제2 테스트를 수행하였다.

제2 테스트를 수행한 결과를 아래의 표 2로 나타냈으며, 표 2의 데이터들을 그래프화하여 도 6에 도시하였다.

[표 2]

	0min	20min	40min	60min	24hr 방치 후
본발명 실시예	1.79E+ 06 Ω	2.13E+ 06 Ω	2.17E+ 06 Ω	2.13E+ 06 Ω	2.10E+ 06 Ω
비교 실시예 1	7.15E+ 05 Ω	4.30E+ 06 Ω	8.52E+ 06 Ω	2.22E+ 07 Ω	2.15E+ 07 Ω
비교 실시예 2	9.21E+ 05 Ω	5.25E+ 06 Ω	9.21E+ 06 Ω	2.06E+ 07 Ω	1.85E+ 07 Ω

표 2에 나타난 바와 같이, 본 발명의 실시예의 경우 사용 기간의 경과에 따른 전기 저항의 변화가 크지 않은 반면, 비교 실시예 1, 2의 경우 사용 시간이 경과함에 따라 전기 저항이 크게 증가함을 확인할 수 있다. 이러한 양상은 도 6에서 가시적으로 확인할 수 있다. 본 발명의 실시예에 대한 그래프 B₀은 에이징 시간에 대해 거의 수평으로 유지되고 있는 반면, 비교 실시예 1, 2에 대한 그래프 B₁, B₂는 사용 기간이 진행함에 따라 전기 저항이 증가하는 양상을 보인다.

이와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 토너공급롤러(74)는 종래의 토너공급롤러들에 비교하여 사용 기간에 대한 전기 저항의 변화가 극히 적음을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명 실시예의 토너공급롤러(74)가 사용 기간에 대하여 안정적인 도전성을 갖는다는 것이 입증된다.

제3 테스트에서는, 본 발명 실시예의 토너공급롤러(74) 및 나일론6 섬유를 사용한 비교 실시예 1의 토너공급롤러를 각각 동일한 화상형성장치에 장착시키고 HH 환경에서 수명종료시까지 계속적으로 인쇄를 수행하면서 화상 농도 및 토너 소모량을 측정하였다.

제3 테스트의 결과를 그래프화하여 도 7에 도시하였다.

도 7을 참조하여 먼저 화상 농도에 대해 살펴보면, 본 발명 실시예의 토너공급롤러(74)를 사용한 경우에 해당하는 그래프 C₀의 경우 인쇄된 인쇄매체의 개수에 따른 화상 농도 변화가 거의 없는 것으로 나타난 반면, 비교 실시예 1의 토너공급롤러를 사용한 경우에 해당하는 그래프 C₁의 경우 인쇄된 인쇄매체의 개수가 증가함 에 따라 화상 농도가 대체적으로 짙어지는 양상으로 나타남을 확인할 수 있었다.

그리고 토너 소모량에 대해 살펴보면, 본 발명 실시예의 토너공급롤러(74)를 사용한 경우에 해당하는 그래프 D₀의 경우 인쇄된 인쇄매체의 개수에 따른 토너 소모량의 변화가 거의 없는 것으로 나타나는 반면, 비교 실시예 1의 토너공급롤러를 사용한 경우에 해당하는 그래프 D₁의 경우 인쇄된 인쇄매체의 개수가 증가함에 따라 토너 소모량이 대체적으로 증가하는 양상으로 나타남을 확인할 수 있었다.

이와 같이, 본 발명 실시예의 토너공급롤러(74)는 HH 환경에서 오래 사용하더라도 종래의 다른 토너공급롤러에 비해 화상 농도 및 토너 소모량이 일정하게 유지된다. 이는 본 발명 실시예의 토너공급롤러(74)의 전기 저항이 습도에 영향받지 않고 제조시 설정된 값으로 거의 일정하게 유지되었기 때문인 것으로 파악된다.

그리고, 상기 토너공급롤러에는 화상형성장치에 구비된 전원인가장치에 의해 전원이 인가된다. 통상적으로 직류 혹은 교류전원이 인가가 되며, 현상장치로서의 현상롤러에 마찰대전 및 전기적인 흐름에 의해 토너를 이송할 수 있도록 토너공급롤러에 인기되는 전원의 크기(절대값)는 현상장치에 인가되는 전원의 크기(절대값)보다 더 작게 된다.

그리고 토너공급롤러가 현상장치와 접촉하는 접촉닙이 발생한다. 상기 토너공급롤러의 몸체(74a) 부위가 아닌 도전성 식모(74b) 부위가 현상장치와 접촉하여 접촉닙을 형성하면서 일정한 회전속비의 차이를 두고 회전하게 된다. 따라서 도전성 식모 사이의 토너가 현상롤러와 회전속비 차이에 의해 일정부분 털리기 때문에 토너가 식모 사이에 끼이게 되는 현상이 개선된다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 나일론12로 제조되며 도전성 폴리머가 표면에 코팅된 식모들을 사용함으로써, 온도나 습도 등의 외부 환경 및 사용 기간에 대하여 안정적인 도전성을 가지며 그로 인해 화상 농도 및 토너 소모량을 일정하게 유지할 수 있는 토너공급롤러를 제공할 수 있다. 또한 토너공급장치로서 롤러형을 실시예로 기재하였으나, 그 구성에 따라 롤러타입이 아닌 회전 가능한 벨트타입의 실시도 가능하다.

또한 전술한 실시예에서는 나일론12로 제조된 식모를 토너공급롤러에 적용한 경우에 대하여 중점적으로 기술하였다. 하지만, 도전성 식모 롤러로 제조 가능한 전술한 제전롤러(51), 대전롤러(73) 및 클리닝 롤러(77)와 같은 다른 롤러들에도 토너공급롤러(74)에서와 같은 방식으로 나일론12로 제조된 식모를 적용하여 해당 롤러들의 도전성 향상을 도모할 수 있고, 또한 상기 제전, 대전, 클리닝부재가 롤러 타입이 아닌 벨트 타입이나 고정된 형태의 장치라도 실시가 가능함은 본 발명의 당업자라면 쉽게 예측할 수 있을 것이다.

도 2는 도 1의 화상형성장치에 구비된 토너공급롤러를 개략적으로 도시한 정면도이다.

도 3은 도 2의 토너공급롤러의 확대 단면도이다.

도 4는 제1 및 제2 테스트에서 사용된 저항측정 지그의 개략적인 정면도이다.

도 5는 제1 테스트로부터 얻어진 데이터들을 그래프로 도시한 도면이다.

도 6은 제2 테스트로부터 얻어진 데이터들을 그래프로 도시한 도면이다.

도 7은 제3 테스트로부터 얻어진 데이터들을 그래프로 도시한 도면이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

10: 노광유닛 20: 픽업유닛

30: 이송유닛 41: 전사롤러

51: 제전롤러 60: 정착유닛

70: 현상유닛 72: 상담지체

73: 대전롤러 74: 토너공급롤러

74a: 롤러 몸체 74b: 식모

75: 현상롤러 77: 클리닝 롤러

Claims

화상형성장치 내에 구비되어 현상장치에 토너를 공급하는 토너공급장치로서,

도전성을 갖는 몸체; 및

상기 몸체의 표면에 식재된 다수의 식모들;을 포함하며,

상기 식모들은 도전제가 함유된 나일론12 섬유를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항에 있어서,

상기 식모들의 표면은 도전성 폴리머로 코팅된 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제2항에 있어서,

상기 도전성 폴리머는 방향족 복소환 구조 또는 아닐린 구조를 포함하는 화합물인 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항에 있어서,

상기 식모들의 단실 체적저항은 대략 1*10⁵ 내지 1*10⁸ Ω/cm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항에 있어서,

상기 식모들의 수분흡수율은 상대습도 65%에서 대략 1.2% 이하이고, 상대습도 95%에서 대략 1.5% 이하인 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항에 있어서,

상기 식모들의 식재 밀도는 대략 18.5 내지 22.0 개/mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항에 있어서,

상기 식모들의 길이는 대략 1.3 내지 1.7 mm의 범위 내인 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항에 있어서,

상기 식모들의 직경은 대략 25 내지 40 ㎛의 범위 내인 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항에 있어서,

상기 도전제는 카본 블랙을 포함하며, 상기 식모에서 상기 도전제의 함량은 대략 18 내지 23 %의 범위 내인 것을 특징으로 하는 토너공급장치.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 토너공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상유닛.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 토너공급장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
화상형성장치 내에 화상형성을 위해 구비되는 도전성 장치로서,

상담지체를 대전시키는 대전장치, 대전장치 표면의 이물질을 제거하는 클리닝 장치 및 전사된 인쇄매체 상의 전하를 제거하는 제전장치 중 어느 하나이며,

도전성을 갖는 몸체; 및

상기 몸체의 표면에 식재된 다수의 식모들;을 포함하며,

상기 식모들은 도전제가 함유된 나일론12 섬유를 포함하여 제조된 것을 특징으로 하는 도전성 장치.
제12항에 따른 도전성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 현상유닛으로서,

상기 도전성 장치는 상기 대전장치 또는 상기 클리닝 장치인 현상유닛.
제12항에 따른 도전성 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치.