KR0164534B1 - 현상로울러 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 1 성분 비자성 토너를 사용하는 현상장치의 현상로울러를 제조하는 방법에 관한 것으로서, 잠상을 형성하는 수단 및 전력공급수단으로부터 전압을 인가받는 마찰 대전 토너를 이송하에 정전잠상을 토너 상으로 바꿔주며 공급 로울러와의 공급 NIP에서 토너를 마찰 대전시키는 도전성 고무로 탄성체 현상 로울러 및 현상 로울러상의 토너층을 규제하는 Blade, 공급 Nip까지 비대전된 토너를 운송하여 공급 Nip에서 현상로울러와의 압력으로 토너를 마찰대전 시키는 공급로울러로 이루어진 구형중합 토너를 사용하는 1 성분 비자성 접촉 현상방식에서 표면의 중심선 평균 거칠기 Ra가 0.7~1.3μ이며 종이와의 마찰계수가 0.4이하인 것을 특징으로 하는 현상로울러 및 제조 방법에 관한 것이다.

Description

현상 로울러 및 그의 제조방법

제1도는 전자사진 기록장치의 개략도.

제2도는 전자사진 기록장치의 현상부의 개략도.

제3도는 전자사진 기록장치의 현상 로울러와 공급로울러의 작용도.

제4도는 전자사진 기록장치의 토너에 작용하는 힘의 분석도.

본 발명은 전자사진 기록장치에 사용되는 현상로울러에 관한 것으로써 특히 1성분 비자성 토너를 사용하는 현상장치의 현상로울러를 제조하는 방법에 관한 것이다.

통상적으로 사용되는 화상기록장치는 제1도에 도시한 바와 같이 감광드럼(10)의 주변에 감광드럼의 회전방향으로 대전기(11), 노광기(12), 현상기(13), 전사기(14), 청소기(15)가 순차적으로 배열되어 있으며, 기기 일측에 용지를 수납하는 용지트레이(17)가 타측에는 전사를 완료한 용지에 토너를 정착시키기 위한 정착기(18)와 용지이송장치(16)및 배지트레이(19)가 설치된다.

이와 같이 구성하는 화상기록장치는 대전기(11)에 고압의 전류를 인가하여 감광드럼(10)의 표면이 일정한 전하를 띠도록 대전시킨다. 이후 노광기(12)에 의해 감광드럼의 표면에 광을 주사하여 노광된 부위와 비노광된 부위의 전위차로 노광된 부위에 정전잠상을 형성하게 된다.

이후 감광드럼(10)이 회전하여 잠상부위가 현상기(13)에 도달하면 현상기(13)의 현상로울러(13a)에 붙어 있는 토너가 감광드럼의 정전잠상위에 묻어 가시상으로 바뀌게 되며 이후 전사기(14)에 의해 급지트레이(17)로부터 이송되어온 용지에 토너를 전사하게 된다.

이후 전사된 용지는 이송장치(16)에 의해 이송되어져 정착지(18)에서 히팅로울러(18a)에서 발생하는 열과 압축로울러(18b)에 의해 가압되는 압력에 의해 토너는 용지에 정착되어 배치트레이(19)측으로 배출되는 것이다.

위와 같이 작용하는 전자사진 기록장치의 현상기는 화질을 형성함에 있어 중요한 역할을 수행하며 제2도를 참조하여 현상기(13)의 구성 및 작용을 설명하면 토너저장부(13b)에 충진되어 있는 토너는 이송바(13c)가 회전함에 따라 공급로울러(13d)에 의해 이송되어 현상로울러(13a)에 공급되게 된다. 이때 현상로울러(13a)와 공급로울러(13d) 사이에서 토너는 대전된다. 즉 제3도에 도시한 바와 같이 현상로울러(13a)와 공급로울러(13d) 사이에 끼인 상태에서 현상로울러(13a)와 공급로울러(13d)가 서로 동일한 방향으로 회전하므로 그 사이에 끼인 토너는 눌린 상태에서 양쪽에 서로 다른 방향으로 힘이 작용하므로 토너는 자체 회전하면서 마찰력을 받아 대전 된다. 이때 토너에 작용하는 힘은 제4도에 도시한 바와 같이 현상로울러(13a)와 토너사이의 마찰계수를 μ1이라하고 공급로울러(13d)와 토너 사이의 마찰계수를 μ2라 하면 토너의 양측에는 F1= μ₁N, F₂=μ₂N의 힘이 작용하게되어 상호 마찰에 의한 마찰 대전이 일어난다. 이와 같이 마찰대전 된 토너는 현상로울러 사이의 전위차에 의해 현상로울러(13a) 표면으로 이송되고 전압이 인가된 현상로울러의 전기장에 의해 형성된 정전기력에 의해 현상로울러(13a)에 구속되어져 감광드럼(10)측으로 이송하게 되는데 이때, 현상로울러의 상부에 위치하는 규제브레이드(13e)에 의해 현상로울러의 표면에 동일한 두께로 도포되어 이송되어진 후 감광드럼(10)의 표면에 가시상을 형성하게 된다. 감광드럼(10)과 현상로울러(13a)의 전위차에 의하여 토너는 감광드럼(10)표면의 정전 잠상 부위에 부착되는 것이다.

이후 감광드럼(10)이 회전함에 따라 외부에서 인입되는 용지(17a)에 감광드럼(10) 표면에 형성된 상을 전사하게 되는데 이때 토너는 전자로울러(14)에 인가 되는 전위에 의해 감광드럼(10) 표면의 토너가 용지(17a)에 전사된다. 위와 같은 과정중 선명한 화상을 얻기 위하여서는 공급되는 토너의 비대전량을 적절히 조절하여야 할 필요가 있으며 또한 규제브레이드를 통과하는 토너층의 두께를 일정하게 유지하기 위하여서도 토너의 비대전량이 일정한 수준을 유지하여야 한다.

만약 토너의 층이 균일하게 유지되지 못하면 감광드럼에 전이된 토너의 상이 농도의 편차를 나타내게 되며 또한 비대전량이 적절치 못하면 감광드럼의 토너의 상이 정전잠상과 일대일로 정확히 전사되지 못하며 원치 않는 곳에 토너 입자가 전사되어 화질의 저하를 초래하게 된다.

따라서 현상로울러의 표면이 일정한 거칠기를 가질 수 있도록하여 토너가 일정한 전하를 가질 수 있도록 하여야 하며 규제브레이드가 토너를 일정한 두께로 도포되도록 규제할 수 있어야 한다.

이러한 일성분 비자성 토너를 사용하는 현상장치로서 공개된 자료를 살펴보면 미국특허 5177322에서는 내부에 슬리브 형태의 금속성 도전체를 구비하며 상기 금속성 도전체 표면에 비도전성 입자를 코딩하여 반도체 층을 만들며 슬리브의 표면이 2.5~7.0μ의 조도를 가진 현상로울러를 제공하고 있으며 미국 특허 5286917호에는 현상로울러의 표면을 샌드브라스링하며 1.0~3.0μ의 조도를 가지게 하며 그 표면에 입자를 흩뿌려 0.8~2.5μ의 조도를 갖는 외피층을 형성한 로울러를 개시하고 있다.

그러나 위와 같은 현상로울러의 표면 조도는 그 재질 및 전자 사진 현상기록장치의 종류 및 사용하고 있는 토너의 특성에 따라 금형을 취해야 할 요소이며 표면 조도와 더불어 마찰계수를 고려될 때 완전한 로울러를 얻을 수 있게 된다.

즉 1성분 비자성 접촉현상 방식에서는 현상 로울러의 마찰계수에 따라 현상 로울러상의 위치에 따른 토너의 비대전량이 규제브레이드를 기준으로 규제브레이드를 거치기 전 영역(A)과 규제브레이드를 지나 감광드럼 사이의 현상 영역(B) 및 감광드럼을 지난 영역(C) 사이의 비대전량이 안정되어 있어야 한다. 그렇지 않으면 연속적으로 인쇄를 진행하는 경우에는 토너의 대전량의 변화로 인해 화질의 저하를 초래하게 되며 극단적인 경우 전자사진 기록장치가 기능을 잃게 된다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로써 입자의 크기가 고르고 둥글며, 그 인자 표면이 매끈한 현상 장치의 현상로울러의 표면 조도 및 마찰력을 일정하게 하여 초기 인쇄시의 인자품질을 향상하며 연속인쇄시에도 대전량의 변화를 최소화하여 인자품질을 향상시킬 수 있도록 한다.

상기와 같이 인자품질을 높이기 위하여 본 발명의 과정에서 실험한예에 따르면 토너의 비대전량은 표면 조도에 따라 크게 영향을 받으며 더구나 현상 영역(B)을 지난 비현상영역(C)에서의 대전량은 동일한 감광체의 마찰계수하에서는 현상로울러 자체의 마찰계수에 따라 크게 영향을 받아 일정마찰계수 이상에서는 비록 현상로울러 표면의 조도가 적절하더라도 현상영역(B)보다 대전량이 증가하는 경향을 보인다. 이렇게 대전량이 큰 비 현상 잔류 토너가 공급로울러 사이에서 또다시 대전되어 대전량이 증가하게 되고 이는 규제브레이드(13e)를 통과하는 토너층의 불균일 및 현상영역(B)에서 대전량의 증가를 초래하여 연속된 인쇄과정에서 심각한 화질의 저하를 초래하게 된다.

위와 같은 경향을 실증하는 실험예는 하기 표와 같다.

상기 실험예에 사용한 용지의 마찰계수는 제록스 4024 용지의 인쇄면 사용하여 오일러의 벨트 이론에 따른 측정 방법으로 측정된 값을 실험인자수 N=3 이상의 값을 평균값 데이타이며 본 실험에 사용된 토너는 구형상 중합 토너(polymerized Toner)이다. Ra=0.5μ이하의 것을 사용하였다.

조도는 실험인자수 N=3 이상의 평균치이며 개개의 로울러의 조도는 2.5mm 길이에서 중심선 평균 거칠기를 측정한 조도의 평균값(Ra)이다.

이에 사용된 측정기는 측정 TIP의 지름이 4μ이며 접촉압이 7N인 접촉식 조도계이며 농도는 Macheth 농도계를 사용 하여 블록부를 측정한 수치이며 화상 품질은 양호한 상태를 '○', 중간 수준을 '△', 저급한 상태를 'x'로 나타내었다.

또 상기된 조도, 마찰계수, 비대전량, 농도는 주위 환경이 온도23℃, RH60%에서 측정이 이루어졌다.

상기한 표에서 보는 바와 같이 동일조 감광제의 표면 조도하에서 평균입경 7μ의 구형 토너를 사용하여 실험한 결과 표면 조도는 Ra 0.7~1.3μ, 마찰 계수는 0.4 이하가 인쇄된 화상의 블록농도가 만족스러우면서 동시에 선명한 화상을 나타내며 연속 인쇄시에도 변화가 최소화 되는 것을 알 수 있다.

즉 동일한 조도하에서도 종이와의 상대 마찰계수(동일한 의미로 감광체와의 마찰계수도 높으며 현상 Nip을 지날 때 감광체와의 마찰의 의한 토너의 대전량이 달라짐) 0.4이상인 로울러는 연속 인쇄시 비대전량이 증가하여 화질의 저하 및 극단적인 경우에는(특히 전사후에 감광체에 남은 잔류 토너를 회수하는 크리닝 장치가 없는 전자사진 기록장치에 있어서 심함) 전자사진 장치 자체의 기능을 상실하게 된다.

따라서 본 발명에서는 구형 중합 토너를 사용하는 1 성분 비자성 접촉 현상 방식에 사용하는 현상로울러의 표면 거칠기 Ra를 0.7~1.3μ 종이와의 마찰계수를 0.4이하로 형성하기 위하여 도전성 고무로 된 탄성을 가진 현상로울러를 제조함에 있어 도전성 고무를 금속 샤프트 주위에 형성시키고 이를 연마석을 사용하여 1차 거칠은 연마 후 2차 미세 연마하여 Ra=0.7~1.3μ의 조도를 얻은 후 마찰계수를 조절하기 위해 액상의 표면 처리제로 고무의 표피만을 마찰계수를 0.4 이하로 조절하는 방법을 사용하였다.

상기한 실시예에서 2차 미세 연마시에 물을 가하면서 연마함으로서 평군조도 Ra는 동일하더라도(Ra=0.7~1.3μ) Rz(10점 평균 거칠기)를 낮춤으로써 연속 인쇄후의 로울러 표면에 근접한 최초의 표면 상태(연속으로 인쇄(예)1천매시에는 표면 상태가 요철의 산마루 부분이 깍여나간 형태가 되며 물을 가하여 연마했을 때와 극히 유사함)을 얻음으로서 연속 인쇄시의 화상의 변화를 최소화 시키는 표면 상태를 얻은 후 액상의 표면 처리제로 고무의 표피만을 마찰계수 0.4 이하로 저절하는 방법을 사용하였다.

상기한 실시예에서 2차 연마를 생략하고 1차 연마만으로 Ra=0.7~1.3μ 조도를 얻은 후 액상의 표면 처리제로 표피를 처리하여 마찰계수를 0.4 이하로 조절하는 방법을 사용하여도, 동일한효과를 발생 할 수 있다.

또한, 도전성 고무로 된 탄성을 가진 현상로울러를 제조함에 있어 도전성 고무를 금속 샤프트 주위에 형성시키고 이를 연마석을 이용하여 연마한 후 표면을 도전성 고무로써 코팅함으로서 코팅제의 종류에 따라 상기한 마찰계수 0.4 이하 및 Ra=0.7~1.3 사이의 현상 로울러를 제조할 수 있다.

상기한 바와 같은 방법에 의해 현상로울러의 표면 조도 및 용지와의 마찰계수를 적절히 가공하므로써 현상로울러가 토너를 적절히 대전시켜 감광드럼에 전사시킴으로써 인쇄 화질을 향상 시킬수 있게 되는 것이다.

Claims (4)

1. 잠상을 형성하는 수단 및 전력공급수단으로부터 전압을 인가받는 마찰 대전 토너를 이송하에 정전잠상을 토너 상으로 바꿔주며 공급로울러와의 공급 NIP에서 토너를 마찰 대전시키는 도전성 고무로 탄성체 현상로울러 및 형상로울러상의 토너층을 규제하는 Blade, 공급 Nip까지 비대전된 토너를 운송하여 공급 Nip에서 현상로울러와의 압력으로 토너를 마찰대전 시키는 공급로울러로 이루어진 구형중합 토너를 사용하는 접촉 현상방식에 사용되는 현상로울러에 있어서 표면의 중심선 평균 거칠기 Ra가 0.7~1.3μ이며 종이와의 마찰계수가 0.4이하인 것을 특징으로 하는 현상로울러.
2. 구형 중합 토너를 사용하는 1성분 비자성 접촉현상방식에 사용되는 현상로울러를 제조함에 있어서 금속 샤프트 주위에 도전성 고무로 이루어진 탄성체로 로울러를 형성하고 이를 연마기로 연마하여 표면 거칠기 Ra가 0.7~1.3μ으로 조도를 가질 수 있도록 한 후 액상의 표면 처리제로 표피를 처리하여 종이와의 마찰계수를 0.4 이하로 조절함을 특징으로 하는 현상로울러의 제조방법.
3. 제2항에 있어서, 상기한 로울러를 연마하는 과정이 1차 연마석에 의해 거칠은 연마를 한 후 2차 연마시 물을 가하면서 동시에 연마석으로 연마함으로써 얻어진 표면이 연속 인쇄후의 상태와 근접하게 10점 평균 조도를 줄일 수 있도록 함을 특징으로 하는 현상로울러의 제조방법.
4. 구형중합 토너를 사용하는 1성분 비자성 현상방식에 사용되는, 현상로울러를 제조함에 있어 금속 샤프트 주위에 도전성 고무로 이루어진 탄성체로 로울러를 형성하고 이를 연마석으로 연마한 후 표면을 코팅함으로써 중심선 평균 거칠기 Ra가 0.7~0.3μ이며 마찰계수가 0.4 이하로 조절함을 특징으로 하는 현상로울러의 제조방법.