KR100281310B1 - 접촉대전부재와 이를 구비한 화상형성유닛 및 전자사진식화상형성장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 접촉대전부재와 이를 구비한 화상형성유닛 및 전자사진식 화상형성장치에 관한 것으로서,

대전롤러(11)는 둥근막대기형상의 금속중심축(11-1)에 도전성 발포체(11-2)를 감기어붙이고, 그 표면에 도전성 수지체로 이루어지는 튜브(11-3)를 입혀붙여서 형성되며, 바깥지름이 10㎜ψ, 제품경도가 Asker F 80°, 전체로서의 저항이 1×10⁶Ω으로 설정되고, 상기의 금속중심축(11-1)은 축지름 6㎜ψ의 스테인레스강으로 형성되며, 도전성 발포체(11-2)는 폴리올과 이소시안산염으로 반응시켜 카본으로 도전화된 우레탄폼으로 전기저항을 10³Ω으로 설정되고, 튜브(11-3)는 압출성형의 도전성 나일론튜브로 두께 100㎛, 표면저항은 5×10⁶Ω/□으로 설정되며, 이것에 의해 감광체를 한결같이 얼룩 없이 대전시키는 소형이며 수명이 긴 접촉대전부재와 이를 구비한 화상형성유닛 및 전자사진식 화상형성장치가 제공되는 것을 특징으로 한다.

Description

접촉대전부재와 이를 구비한 화상형성유닛 및 전자사진식 화상형성장치

본 발명은 접촉대전부재와 이를 구비한 화상형성유닛 및 프린터, 복사기 등의 전자사진식 화상형성장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도전성 발포체와 해당 도전성 발포체를 피복하는 도전성 수지체를 갖고 상가짐체를 초기화 대전하는 접촉대전부재에 관계한다.

종래부터 감광체드럼을 초기화대전하는 여러 가지의 대전기가 있다. 이 대전기로서는 당초는 코로나방전기가 이용되고 있었는데, 코로나방전기는 다량의 오존을 발생시키기 때문에 작업환경에 좋지않은 것과, 장치가 대형화하기 때문에 근래의 OA기기 소형화의 조류에 적합하지 않다는 이유로 경원되고, 이에 대신하는 것으로서 접촉대전형의 대전브러시나 대전롤러가 이용되게 되었다.

도 7a는 예를 들면 미국특허 5,294,962호 공보에 기재된 종래의 대전브러시의 한 예를 나타내는 도면이다. 또 도 7b는 예를 들면 일본 특허 제2632899호 공보에 기재된 종래의 대전롤러의 한 예를 나타내는 도면이다.

도 7a에 나타내는 대전브러시(1)는 다수의 도전성브러시모(1a)가 식모된 기포(1b)를 도전성 접착제(1c)에 의해 도전성 기판(1d)에 부착하여 형성되어 있다. 도전성 기판(1d)에는 고압전원(2)으로부터 예를 들면 1kV 정도의 고전압이 인가된다. 그리고 도전성브러시모(1a)의 선단부가 감광체드럼(3)의 표면에 접촉하도록 배치되어 있다. 이에 따라서 감광체드럼(3)의 표면을 일률적으로 대전시킨다.

또 도 7b에 나타내는 대전롤러(4)는 금속중심축(4a)에 비교적 경도가 높은 도전성 고무층(4b)을 설치하고, 또한 그 둘레면에 비교적 고전기저항의 표면층(4c)을 설치하여 롤러형상으로 형성되어 있다. 금속중심축(4a)에는 고압전원(2)으로부터 고전압이 인가된다. 이 대전롤러(4)는 도 7a의 대전브러시(1)에 대신하여 동위치에 설치되고, 그 아래면이 감광체드럼(3)의 표면에 누름접합한다. 이에 따라서 감광체드럼(3)의 표면을 일률적으로 대전시킨다.

이와 같은 대전롤러의 제품경도는 상기 제2632899호 특허공보에 따르면, Asker C에서 54.5°이고, 표면층은 나일론계 수지의 코팅에 의해 두께 10㎛의 층으로 형성되며, 그 체적 전기저항률은 10⁹∼10¹⁰Ω·㎝로 되도록 구성되어 있다.

그런데 상기의 대전브러시방식은 감광체드럼표면상의 잔류토너나 먼지등으로 더러워지기 쉽고, 또한 일단 더러워지면 그 더러움이 빠지기 어렵다는 문제가 있는데다 자주 불안정한 대전성향을 나타낸다는 문제가 있었다. 이 때문에 현재는 대전롤러방식이 주목받기 시작하고 있다.

그러나 상기의 대전롤러로 감광체드럼과의 균일하며 충분한 누름접합상태를 형성시키기 위해서는 금속중심축의 양단에 걸리는 가압력을 중앙부까지 균일하게 분산시킬 필요가 있다. 그렇지 않으면 특히 근래 화상의 해상도가 향상하고, 그에 따라서 토너입자가 한층 미세화되고 있기 때문에, 약간의 대전얼룩이더라도 감광체드럼상에 형성되는 토너상에 명확한 얼룩으로 되어나타나서 화상의 질을 저하시킨다.

특히 대전롤러를 형성하는 도전성 고무층은 경도가 높기 때문에 상기와 같이 양단에 걸리는 가압력을 중앙부까지 균일하게 분산시키는 데에는 금속중심축의 바깥지름을 굵게 형성하는 것을 아무리 해도 피할 수 없다.

한편 데스크톱형의 화상형성장치 등에서는 지금까지 일반적으로 최대 A4사이즈 정도의 용지에 대응한 인쇄화상의 크기였는데, 더욱 큰 A3사이즈의 용지에도 대응할 수 있도록이라는 요망이 강해지고 있다. 이 때문에 감광체드럼이 장대해지고, 이에 따라서 대전롤러도 커지기 때문에 그 금속중심축의 바깥지름이나 롤러 자체를 점점 굵게 형성하지 않으면 안된다. 그렇게 하면 감광체드럼을 포함하는 화상형성부재의 주요부를 유닛화하여 화상형성장치에 착탈 자유롭게 구성하는 것이 최근에는 일반적인데, 그와 같은 유닛화 및 장치의 소형화를 저해한다고 하는 문제가 발생했다.

예를 들면 대전롤러를 소형화하기 위해 중심축의 지름을 6㎜ψ, 고무층의 두께를 2㎜, 제품경도를 Asker C에서 45°로 형성한 바깥지름 10㎜ψ의 대전롤러에 의해 시험해 보면 감광체드럼과 충분한(균일한) 누름접합력을 얻을 수 없었다. 즉 누름접합력을 높이기 위해서 대전롤러와 감광체드럼의 침식량을 높여 가면 대전롤러가 비뚤어져 중앙부에 있어서의 감광체드럼에서의 갭이 발생하여 용지중앙을 세로로 달리는 화상불량이 발생한다. 한편 침식량을 줄여 가면 대전롤러와 감광체드럼간의 접촉불안정에 의한 「흰점(白点)」이라 불리우는 화상결함이 발생했다.

본 발명은 상기 사정하에서 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은 일률적으로 얼룩없이 대전시키는 소형이며 수명이 긴 접촉대전부재와 이를 구비한 화상형성유닛, 나아가서는 그와 같은 안정대전이 얻어지는 전자사진식 화상형성장치를 제공하는 것에 있다.

상기한 본 발명의 목적을 해결하기 위해, 본 발명에 따른 접촉대전부재는 도전성 발포체와 해당 도전성 발포체를 피복하는 도전성 수지체를 갖고 이루어져서 피대전체에 접촉하여 해당 피대전체를 대전하는 접촉대전부재이며, 상기 도전성 발포체는 그 전기저항이 9×10⁵Ω 이하이고, 상기 도전성 수지체는 도전제로 도전화되고, 그 표면전기저항이 1×10⁵Ω/□ 이상 9×10⁷Ω/□ 이하의 범위인 동시에 접촉대전부재로서의 제품경도가 Asker F 90°이하의 경도로 구성된다.

상기한 바와 같이 구성된 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 접촉대전부재에서는 상기 도전성 발포체가 롤러형상의 부재이고, 상기 도전성 수지체가 튜브형상의 부재로 이루어지는 롤러형상대전부재로 구성된다. 그리고 상기 롤러형상대전부재는 상기 도전성 수지체가 화상형성영역외에 대응하는 단부에 있어서 접착제에 의해 상기 도전성발포체에 접착고정되어 있는 것이 바람직하다.

상기한 본 발명의 목적을 해결하기 위해 본 발명에 따른 화상형성유닛은 상가짐체와 해당 상가짐체에 접촉하여 해당 상가짐체를 대전하는 접촉대전부재를 구비하여 화상형성장치에 착탈 자유로우며, 상기 접촉대전부재가 도전성 발포체와 해당 도전성 발포체를 피복하는 도전성 수지체를 갖고 이루어지고, 상기 도전성 발포체는 그 전기저항이 9×10⁵Ω 이하이며, 상기 도전성 수지체는 도전제로 도전화되고, 그 표면전기저항이 1×10⁵Ω/□ 이상 9×10⁷Ω/□ 이하의 범위인 동시에 접촉대전부재로서의 제품경도가 Asker F 90°이하의 경도로 된다.

또 상기한 바와 같이 구성된 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 화상형성유닛에서는 상기 접촉대전부재가 상기 도전성 발포체를 롤러형상의 부재로 하고, 상기 도전성 수지체를 튜브형상의 부재로 한 롤러형상대전부재로 구성된다. 그리고 상기 롤러형상대전부재는 상기 도전성 수지체가 화상형성영역외에 대응하는 단부에 있어서 접착제에 의해 상기 도전성 발포체에 접착고정되어 있는 것이 바람직하며, 상기 도전성 수지체 외주면과 상기 상가짐체 외주면의 접촉마찰에 의해 해당 상가짐체의 회전에 종동회전하는 구성이 바람직하다.

또 상기한 바와 같이 구성된 것을 특징으로 하는 본 발명에 따른 화상형성유닛에서는 상기 상가짐체가 Al관을 양극산화한 알루마이트층을 구비한 감광체로 구성된다.

상기한 본 발명의 목적을 해결하기 위해 본 발명에 따른 전자사진식 화상형성장치는 Al관을 양극산화한 알루마이트층을 구비한 감광체와, 전기저항이 9×10⁵Ω 이하인 도전성 발포체와 해당 도전성 발포체를 피복하여 도전제로 도전화되어 표면전기저항이 1×10⁵Ω/□ 이상 9×10⁷Ω/□ 이하의 범위인 도전성 수지체를 갖고 이루어져서 Asker F 90°이하의 경도로 형성되어 상기 감광체에 접촉해서 해당 감광체를 대전하는 롤러형상대전부재를 갖고 이루어진다.

도 1a는 본 발명의 한 실시예에 따른 접촉형대전장치를 감광체드럼과 함께 모식적으로 나타내는 측단면.

도 1b는 도 1a의 일부확대도.

도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 대전롤러 전체의 저항을 측정한 방법을 모식적으로 나타내는 도면.

도 3a는 본 발명의 한 실시예에 따른 화상형성유닛의 대전롤러와 감광체드럼의 걸어맞춤상태를 나타내는 정면도.

도 3b는 도 3a의 측면도.

도 3c는 본 발명의 한 실시예에 따른 화상형성유닛의 대전롤러와 감광체드럼의 걸어맞춤상태의 변형예를 나타내는 정면도.

도 4a는 본 발명의 한 실시예에 따른 대전롤러와 종래의 대전롤러의 대전성능을 비교하는 도표.

도 4b는 본 발명의 한 실시예에 따른 대전롤러에 있어서의 양호한 대전성이 얻어지는 도전성 수지체튜브의 저항값과 도전성 발포체의 저항값의 관계를 나타내는 도표.

도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 대전롤러의 도전성 수지체튜브를 도전성 발포체에 접착하여 고정하는 방법을 나타내는 모식적 단면도.

도 6a는 본 발명의 한 실시예에 따른 전자사진식 화상형성장치의 구성을 나타내는 측단면도.

도 6b는 본 발명의 한 실시예에 따른 화상형성유닛의 구성을 나타내는 측단면도.

도 7a는 종래의 대전브러시의 한 예를 나타내는 모식적 단면도.

도 7b는 종래의 대전롤러의 한 예를 나타내는 모식적 단면도이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 대전브러시 1a: 도전성브러시모 1b: 기포

1c:도전성 접착제 1d: 도전성 기판 2, 12: 고압전원

3, 16: 감광체드럼 4, 11: 대전롤러 4a, 11-1: 금속중심축

4b: 도전성 고무층 4c: 표면층 11-2: 도전성 발포체

11-3: 도전성 수지체튜브 13:측정전극

14: 전원 15: 암페어미터 16-1:드럼기체

16-2: 알루마이트층 16-3: UCL수지층 16-4: 감광층

17: 드럼지지축 18: 유닛프레임 18a, 22: 축받이

19: 드럼기어 21: 회전축 23:롤러기어

31: 컬러프린터(본체장치) 32a:개폐급지트레이

32b: 개폐배지트레이 33: 용지카세트 33-1: 바닥판

34: 윗덮개 35: 상부배지트레이 36: 벨트

37: 구동롤 38: 종동롤러 41: 클리너

43: 기입헤드 44: 현상기 44a: 교반기

44b: 공급롤러 44c: 닥터블레이드 45: 전사시트

46: 현상롤러 48: 탄성롤러 49: 흡착롤러

51: 토너 52: 대기롤쌍 53:급지안내로

54: 급송롤쌍 55:급지롤러 56: 정착기

57: 배지안내로 58: 배치롤쌍 59: 전장부

이하 본 발명의 한 실시예 및 다른 실시예를 첨부도면을 참조하면서 설명한다.

도 1a, 도 1b에는 본 발명의 한 실시예에 따른 접촉형대전장치가 감광체형드럼과 함께 모식적으로 나타내어져 있다. 또 도 6a, 도 6b에는 본 발명의 한 실시예에 따른 전자사진식 화상형성장치와 화상형성유닛의 구성이 각각 나타내어져 있다.

우선 도 6a, 도 6b를 이용하여 전체구성부터 설명한다. 도 6a에는 본 발명의 전자사진식 컬러프린터(본체장치)(31)가 나타내어져 있다. 본체장치(31)는 전면(도면의 오른쪽)에 개폐급지트레이(32a)를 구비하고, 후면(도면의 왼쪽)에 개폐배지트레이(32b)를 구비하고 있다. 또 하부에는 앞쪽(도면의 오른쪽)으로부터 착탈 자유로운 용지카세트(33)를 구비하고, 그 용지카세트(33)의 도시하지 않는 탄성지지부재에 의해 위를 향해 탄성지지되어 있는 바닥판(33-1)상에 다수장의 용지(P)를 재치· 수용하고 있다. 본체장치(31)의 상면에는 윗덮개(34)를 구비하고, 이 앞부옆쪽에 도시하지 않는 전원스위치, 액정표시장치, 복수의 입력키 등이 설치되어 있다. 윗덮개(34)는 후부가 본체장치(31)의 후부상면과 함께 상부배지트레이(35)를 형성하고 있다.

본체장치(31)의 내부에는 대략 중앙에 용지반송벨트(이하 단순히 벨트라 한다)(36)가 전후에 편평한 루프상으로 배치되고, 그 양단부를 구동롤러(37)와 종동롤러(38)에 지지되어 도면의 화살표(D)로 나타내는 반시계회전방향으로 순환이동한다. 벨트(36)의 위순환부에 4개의 감광체드럼(16)(16a, 16b, 16c, 16d)이 용지반송방향(도면의 오른쪽에서 왼쪽방향)으로 다단식으로 나란히 설치되고, 도 6b도 참조하여 각 감광체드럼(16)을 각각 둘러싸도록 하여(이하 도 6a에 있어서는 대표적으로 감광체드럼(16d)의 주위장치에 대해서만 부호를 붙인다) 클리너(41), 대전롤러(11), 기입헤드(43), 현상기(44) 및 전사시트(45)가 배치되어 있다.

본 실시예에 있어서는 도 6b에 나타내는 바와 같이 감광체드럼(16), 클리너(41), 대전롤러(11), 현상기(44)를 유닛프레임(18)에 일체적으로 편입하여 본체장치(31)에 착탈자유로운 화상형성유닛(PU)을 구성하고 있다. 또한 현상기(44)에는 교반기(44a), 공급롤러(44b), 닥터블레이드(44c) 및 현상롤러(46)가 설치되어 있다.

감광체드럼(16a)에 대응하는 현상기(44)에서 감광체드럼(16d)에 대응하는 현상기(44)까지 각 현상기(44)에는 마젠타(M), 시안(C), 옐로우(Y) 및 블랙(K)의 토너(51)가 각각 수용되어 있다. 기입헤드(43)는 개폐 자유로운 윗덮개(34)에 설치되고, 윗덮개(34)가 닫히면 도 6b의 화살표(E)로 나타내어지는 바와 같이 강하하고 감광체드럼(16)에 대향하여 위치결정되며, 여기에 기록부를 형성한다. 현상기(44)의 하부개구부에 회전 가능하게 지지되는 현상롤러(46)는 감광체드럼(16) 둘레면에 맞닿고, 여기에 현상부를 형성한다. 그리고 전사시트(45)는 벨트(36)를 통해 감광체드럼(16)에 누름접합하고, 여기에 전사부를 형성한다.

벨트(36)는 하순환부의 하류측이면에 밀음접합하는 텐션롤러(48)에 의해 도 6a의 화살표(F)로 나타내는 아래쪽으로 항상 탄성지지되어 적당한 정도의 장력을 유지하고 있다. 벨트(36)의 상순환부의 상류측단부에는 흡착롤러(49)가 누름접합하고, 여기에 용지반입부를 형성하고 있다. 벨트(36)보다 반송방향상류측(도면의 오른쪽)에는 대기롤쌍(52), 그 아래쪽에 급지안내로(53), 그 하단부에 급송롤쌍(54)이 설치되어 있다. 그 급송롤쌍(54)의 아래쪽에 용지카세트(33)의 급지단이 위치하고 있고, 이 급지단 윗쪽에 급지롤쌍(55)이 설치되어 있다. 한편 벨트(36)의 용지반송방향하류(도면의 왼쪽)에는 단열성의 광체내에 맞닿아있는 누름접합롤러, 발열롤러, 분리부재, 둘레면청소기, 오일도포롤러, 온도측정기 등으로 이루어지는 정착기(定着器)(56)가 설치되어 있다. 또 벨트(36)와 용지카세트(33)의 사이에는 적당한 회로기반을 장착한 전장부(59)가 설치되고, 그 회로기판에는 복수의 전자부품으로 이루어지는 제어장치가 탑재되어 있다.

이 컬러프린터(1)는 전원이 투입되어 사용하는 용지의 지질, 매수, 인자모드, 그 외의 지정이 키입력 또는 접속하는 호스트기기로부터의 신호로서 입력되면 인자(인쇄)를 개시한다. 우선 급지롤러(55)는 일회전 마다 용지카세트(33)에 수용되어 있는 가장상부의 용지(P)의 한 장을 꺼내어 급송롤쌍(54)에 급지하고, 급송롤쌍(54)은 그 용지를 대기롤쌍(52)에 급송한다. 대기롤쌍(52)은 회전을 일시 정지하여 용지의 진행을 제지하고 반송타이밍을 대기한다.

계속해서 구동롤러(37)와 종동롤러(38)가 반시계회전방향으로 회전하여 벨트(36)의 순환이동을 개시시킨다. 현상롤러(46)나 감광체드럼(16)도 인자타이밍에 맞추어서 차례로 구동되고, 감광체드럼(16)은 시계회전방향으로 회전한다.

대전롤러(11)는 감광체드럼(16) 둘레면에 일률적인 고마이너스전하를 부여하고, 기입헤드(43)는 그 감광체드럼(16) 둘레면에 화상신호에 따라서 노광을 실시하며, 상기 초기화에 의한 고마이너스전위부와 상기 노광에 의한 저마이너스전위부로 이루어지는 정전잠상을 형성한다. 현상기(44)의 현상롤러(46)는 그 정전잠상의 저전위부로 토너(51)를 전이시켜서 감광체드럼(16) 둘레면상에 토너상을 형성(반전현상)한다.

가장상류의 감광체드럼(16a) 둘레면상의 토너상의 선단이 벨트(36)와의 대향점으로 회전반송되어 오는 타이밍으로 그 대향점에 용지의 인자개시위치가 일치하도록 대기롤쌍(52)이 회전을 개시하여 용지를 용지반입부에 급송한다. 흡착롤러(49)는 용지에 흡착바이어스를 인가하면서 벨트(36)에 밀어눌러 벨트(36)에 용지를 정전적으로 흡착시킨다. 용지는 벨트(36)에 흡착되어 감광체드럼(16a)과 전사시트(45)에 의해 형성되어 있는 최초의 전사부에 반송된다.

잔사시트(45)는 도시하지 않는 전사바이어스전원으로부터 출력되는 전사전류를 벨트(36)를 통해 용지에 인가하고, 감광체드럼(16a)상의 마젠타(M)의 토너상을 용지에 전사한다. 계속해서 감광체드럼(16b)과 전사시트(45)에 의한 2번째의 전사부가 시안(C)의 토너상을 전사하고, 또한 감광체드럼(16c)과 전사시트(45)에 의한 3번째의 전사부가 옐로우(Y)의 토너상을 전사하며, 그리고 감광체드럼(16d)과 전사시트(45)에 의한 가장하류의 전사부가 블랙(K)의 토너상을 전사한다.

4색의 토너상을 겹쳐서 전사된 용지는 벨트(36)로부터 분리하여 정착기(56)에 반입되고, 정착기(56)는 토너상을 용지에 열정착시키면서 용지를 뒷쪽으로 배출한다. 용지는 개폐배지트레이(32b)가 뒷쪽으로 열려있을 때는 개폐배지트레이(32b)상에 토너상을 위로 하여 배출되고, 개폐배지트레이(32b)가 오른쪽으로 회전이동하여 도면과 같이 닫혀있을 때는 개폐배지트레이(32b)에 의해 형성되는 배지안내로(57) 및 그 안내로종단에 배치된 배치롤쌍(58)을 통해서 상부배지트레이(35)상에 토너상을 아래로하여 배출된다.

상기 구동롤러(37), 감광체드럼(16a, 16b, 16c, 16d), 대기롤쌍(52), 급송롤쌍(54), 급지롤러(55) 및 정착기(56)의 피구동부는 도시하지 않는 기어열로 이루어지는 구동계에 걸어맞추어 회전구동된다. 현상롤러(46)는 감광체드럼(16)의 드럼기어(19)(후술하는 도 3a, 도 3b 참조)에 걸어맞추어 상기의 기어열과는 간접으로 구동되고, 배지롤쌍(58)은 정착기(56)에 걸어맞추어 이것도 상기의 기어열과는 간접으로 구동된다.

도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이 대전롤러(11)에는 고압전원(12)이 접속된다. 대전롤러(11)는 도 1b에 나타내는 바와 같이 둥근막대기형상의 금속중심축(11-1)에 도전성 발포체(11-2)를 감기어붙이고, 이 도전성 발포체(11-2)의 표면에 도전성 수지체로 이루어지는 튜브(11-3)를 입혀붙여서 형성된다.

상기 대전롤러(11)의 금속중심축(11-1)은 축지름 6㎜ψ의 스테인레스강이다, 도전성 발포체(11-2)는 폴리올과 이소시안산염으로 반응시켜 카본으로 도전화된 우레탄폼이며, 전기저항(이하 단순히 저항이라고 한다)은 10³Ω이다. 또 튜브(11-3)는 압출성형으로 성형한 도전성 나일론튜브이며, 두께 100㎛, 표면저항은 5×10⁶Ω/□으로 되어 있다.

이 대전롤러(11)는 바깥지름이 10㎜ψ이며, 제품경도는 Asker F로 80°가 되도록 형성되어 있다. 이 대전롤러(11) 전체로서의 저항은 1×10⁶Ω이다.

도 2는 상기의 대전롤러(11) 전체의 저항을 측정한 방법을 모식적으로 나타내는 도면이다. 동일도면에 나타내는 바와 같이 대전롤러(11)의 길이방향으로 노출하는 금속중심축(11-1)의 양단에 각각 500g의 하중을 걸어 롤러면을 측정전극(13)에 누름접합시키고, 그 측정전극(13)과 금속중심축(11-1)간에 10V의 전압출력을 갖는 전원(14)을 암페어미터(15)를 통해서 접속한다. 이 때 암페어미터(15)에 나타내어진 대전롤러(11)의 저항값이 상기의 1×10⁶Ω이었다.

도 3a에는 상기 도 6b에 나타낸 화상형성유닛(PU)의 대전롤러(11)와 감광체드럼(16)의 걸어맞춤상태가 정면도로서, 도 3b에는 그 측면도가 나타내어져 있다.

도 3a, 도 3b에 나타내는 바와 같이 감광체드럼(16)의 드럼지지축(17)은 화상형성유닛(PU)의 유닛프레임(18)의 축받이부(18a)에 지지되어 고정된다. 감광체드럼(16)과 일체인 드럼기어(19)는 드럼지지축(17)에 회전가능하게 바깥으로 끼우고, 본체장치(31)의 도시하지 않는 구동계에 걸어맞추어 회전구동된다. 대전롤러(11)의 회전축(21)은 유닛프레임(18)에 설치된 축받이(22)에 회전가능하게 지지되고, 그 단부에 고정설치된 롤러기어(23)가 드럼기어(19)에 맞물려서 감광체드럼(16)의 회전에 동반되어 회전한다.

또한 대전롤러(11)는 도 3c의 변형예에 나타내는 바와 같이 롤러기어(23)를 설치하지 않고 회전축(21)을 유닛프레임(18)까지 연장설치하고 유닛프레임(18)에 설치한 축받이(20)에 자유 회전 가능하게 지지하며, 김광체드럼(16)과의 접촉마찰에 의해 감광체드럼(16)의 회전에 종동회전하도록 할 수도 있다. 이에 따라 구성을 보다 간소화할 수 있다.

이와 같은 구성에 있어서, 도 1a, 도 1b에 나타내는 바와 같이 화살표(A)로 나타내는 시계회전방향으로 회전하는 감광체드럼(16)에 대해서 표면이 0. 4㎜ 침식형태로 대전롤러(11)를 배치한다. 상기한 바와 같이 대전롤러(11)는 감광체드럼(16)에 종동하는 구성이며, 여기에서 도 1a에 나타내는 바와 같이 금속중심축(11-1)에 고압전원(12)을 접속하고, 소정의 전압을 공급한다. 또한 본 실시예에 따른 컬러프린터(31)에 있어서는 고압전원(12)으로부터의 전압공급으로서 직류전압V_DC(대략-700V)와 V_PP의 피크간 전압(1, 400∼1, 500V)의 교류전압V_AC(주파수 대략 1, 300㎐)을 중첩한 대전전압을 인가하도록 하고 있다. 이와 같이 하면 감광체드럼(16)의 대전전위를 대략 -650V로 수습시킬 수 있다.

이와 같이 하여 감광체드럼(16)을 균일하게 초기화대전한 후 망점 등의 전체면 균일한 화상데이터에 의한 노광을 실시하여 정전잠상을 형성하고, 토너로 현상화(顯像化)(現像)한 결과 매우 양호한 화질의 화상을 얻을 수 있었다. 즉 대전롤러의 비뚤어짐에 의거하는 갭에 의한 화상불량이나 감광체드럼과의 접촉불량에 의한 흰점이라고 불리우는 화상결함 등이 발생하는 일 없는 양호한 화상을 얻을 수 있었다.

또 본 실시예에 있어서는 감광체드럼(16)은 알루미늄제의 관형상의 도전성 드럼기체(16-1)에 알루마이트처리에 의해 양극산화한 5㎛두께의 알루마이트층(16-2)이 형성되고, 이 위에 또한 2㎛두께의 UCL수지층(언더코트층)(16-3)이 입혀붙여지고, 이들 알루마이트층(16-2) 및 UCL수지층(16-3)을 기초층으로하여 감광층(16-4)이 피복되어 있다.

이 알루마이트층(16-2) 및 UCL수지층(16-3)의 저항값은 감광체드럼(16)의 특성(대전성이나 노광시의 광도전성)이 저하하지 않을 정도로 고저항으로, 예를 들면 10⁹∼10¹⁰Ω 정도로 설정되어 있다. 이에 따라 대전전하나 전사전하의 누출을 방지할 수 있다. 또 이 알루마이트층(16-2)은 경도가 매우 높기 때문에 표면의 흠이 드럼기체(16-1)까지 도달하는 일이 없다.

여기에서 본 발명에 있어서 대전롤러(11)가 상기한 바와 같은 특성을 갖는 구성으로 되어 있는 이유에 대해서 설명한다. 우선 본 발명과 비교하기 위해 상기 실시예에 있어서의 대전롤러와 동일형상을 한 우레탄제의 대전롤러를 종래와 마찬가지로 제품경도 Asker C에서 45°로 되도록 작성하여 화면비교를 실시했다.

도 4a는상기 본 실시예에 있어서의 대전롤러와 종래의 예에 있어서의 대전롤러의 대전성능을 조사한 실시결과를 나타내는 도표이다. 도 4a는 상단에 대전롤러의 침식량 「0㎜, 0. 2㎜, 0. 4㎜, 0. 7㎜」를 나타내고, 중단에 본 실시예에 있어서의 대전롤러의 경도와 대전성의 적부를 나타내며, 하단에 종래예의 대전롤러의 경도와 대전성의 적부를 나타내고 있다. 동일 도면에 나타내는 경도는 본 실시예의 대전롤러의 경도기준이 Asker F인 것에 대해 종래예의 대전롤러의 경도기준이 Asker C로 되어 있어 다른데, 이것은 본 실시예의 대전롤러는 경도가 낮아서 Asker C에서는 계측할 수 없고, 이것과는 반대로 종래예의 대전롤러는 경도가 높아서 Asker F에서는 계측불능인 것에 의하고 있다.

바꾸어 말하면 일반적으로 Asker F는 매우 낮은 경도의 물체를 계측하는 방법(기준)이며, Asker C는 매우 높은 경도의 물체를 계측하는 방법(기준)이다. 어느 쪽으로 해도 일정한 기준으로 보편적으로 계측되는 경도인 것에는 변함은 없다.

도 4a에 나타내는 바와 같이 본 발명이 되는 Asker F 80°경도의 대전롤러에서는 감광체드럼에 대한 침식량이 0㎜인 때는 접촉불안정에 의한 흰점이 발생하여 적부의 평가는 「X」인데, 침식량이 0. 2㎜ 이상이 되면 화면형성상의 문제는 소실되고, 따라서 0. 2㎜, 0. 4㎜, 0. 7㎜의 침식량에 있어서 어느것이나 적부의 평가는 「○」이다.

이에 대하여 종래예의 Asker C 45°경도의 대전롤러에서는 침식량이 0㎜, 0. 2㎜와 같이 작으면 흰점에 의한 화상불량이 발생하고, 침식량이 0. 4㎜, 0. 7㎜와 같이 크면 롤러의 갭에 의한 화상불량이 발생하여 어느 쪽으로 해도 좋은 결과를 얻을 수 없어서 적부의 평가는 전부「X」이다.

다음으로 도전성 수지체튜브(11-3)의 저항에 대해서 설명한다. 본 실시예에 있어서는 보다 장기의 내구성을 대전롤러에 지니게 하기 위해 그 표면층인 도전성 수지체튜브(11-3)를 충분히 두껍게 형성하고 있는데, 그 저항값이 적절하지 않으면 단순히 두껍게 한 것 만으로는 양호한 대전성이 얻어지지 않는다. 또 도전성 발포체(11-2)에 대해서도 마찬가지로 그 저항값이 적절한 범위가 아니면 양호한 대전성이 얻어지지 않는다.

도 4b는 상기 양호한 대전성을 얻기 위한 도전성 수지체튜브(11-3)의 표면저항값과 도전성 발포체(11-2)의 저항값의 관계를 조사한 실험의 결과를 나타내는 도표이다. 동일도표는 윗쪽 가로란에 도전성 수지체튜브(11-3)의 표면저항값 「10⁵, 10⁶, 10⁷, 10⁸, 10⁹」Ω/□을 나타내고, 왼쪽 세로란에 도전성 발포체(11-2)의 저항값 「10¹, 10², 10³, 10⁴, 10⁵, 10⁶」Ω/을 나타내며, 이들에 대응하는 해당란에 대전성능의 적부를 「○, △, X」로 나타내고 있다.

이 도 4b에 나타내는 바와 같이 한쪽의 도전성 수지체튜브(11-3)에 대해서는 그 표면저항값이 10⁸Ω/□ 이 되면 도전성이 저하하여 바람직하지 않다. 또 10⁴Ω/□ 이하의 표면저항은 카본의 첨가량이 너무 많아져서 성형할 수 없어 실현불가능하다. 그리고 다른쪽의 도전성 발포체(11-2)에 대해서는 그 저항값이 1×10⁶Ω 이상이면 대전성능이 극단적으로 저하하기 때문에 사용할 수 없다.

따라서 도전성 수지체튜브(11-3)로서는 표면저항이 1×10⁵Ω/□ 이상, 9×10⁷Ω/□ 이하의 범위, 도전성발포체(11-2)로서는 저항이 9×10⁵Ω 이하, 바람직하게는 9×10⁴Ω 이하이면 양호한 대전성이 얻어지는 것이 판명된다. 본 실시예에 있어서 대전롤러를 구성하고 있는 경도특성 및 저항특성은 이상의 실험결과에 근거하는 것이다.

또한 이 대전롤러(11)의 도전성 수지체튜브(11-3)를 도전성발포체(11-2)에 접착하여 고정하는 것에 대해서는 상기한 대전성에 영향을 미치지 않도록 고려하지 않으면 안된다.

도 5는 상기의 도전성 수지체튜브(11-3)를 도전성발포체(11-2)에 접착하여 고정하는 방법을 나타낸 것이다. 동일 도면에 나타내는 바와 같이 대전롤러(11-1)는 양단부의 비화상형성영역(C 및 C′)과, 이 비화상형성영역(C 및 C′)을 제외한 중앙부 전체의 화상형성영역(B)을 갖고 있다. 그 비화상형성영역(C 및 C′)의 부분에서 적절한 접착제(24)를 이용하여 도전성 수지체튜브(11-3)를 도전성발포체(11-2)에 접착하여 고정한다. 이와 같이 비화상형성영역에 접착제를 이용하기 때문에 접착제 또는 접착상태의 얼룩 등에 의해 상기한 특성이 변화했다고 해도 그 영향이 화상형성영역에 미치는 일이 없다. 또 대전롤러(11)는 도전성 수지체튜브(11-3)를 도전성 발포체(11-2)에 피복· 접착하는 것만으로 구성할 수 있기 때문에 롤 자체를 예를 들면 2층구조로 제조하는 복잡한 제조공정을 요하지 않는다.

이상 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 대전부재의 제품경도를 Asker F 90°이하로 하기 때문에 대전부재를 소지름화 해도 감광체와의 균일한 누름접합면을 형성할 수 있고, 이에 따라 균일한 대전성이 얻어지며, 따라서 화상형성유닛 및 장치본체의 소형화에 기여하여 양질의 화상을 형성하는 것이 가능하게 된다.

또 접촉대전부재에 대향하는 감광체표면에 알루마이트층 또는 알루마이트층 및 UCL수지층의 블로킹층을 설치하기 때문에 내전압이 향상하고, 이에 따라 전하의 리크 등의 발생이 없으며, 따라서 내구성이 높은 양호한 화상형성유닛 및 화상형성장치를 제공하는 것이 가능하게 된다.

또한 접촉대전부재의 표면층을 화상형성영역외에서 접착하여 대전부재본체에 고정하기 때문에 조립가공이 용이하고, 또한 화상형성영역에 대한 접착의 영향을 방제할 수 있으며, 따라서 설정한대로의 양호한 대전성을 유지하는 것이 가능하게 된다.

Claims (9)

1. 도전성 발포체와 해당 도전성 발포체를 피복하는 도전성 수지체를 갖고 이루어져서 피대전체에 접촉하여 해당 피대전체를 대전하는 접촉대전부재이며,

   상기 도전성 발포체는 그 전기저항이 9×10⁵Ω 이하이고,

   상기 도전성 수지체는 도전제로 도전화되어 그 표면전기저항이 1×10⁵Ω/□ 이상 9×10⁷Ω/□ 이하의 범위인 동시에,

   접촉대전부재로서의 제품경도가 Asker F 90°이하의 경도인 것을 특징으로 하는 접촉대전부재.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 도전성 발포체가 롤러형상의 부재이고,

   상기 도전성 수지체가 튜브형상의 부재로 이루어지는 롤러형상대전부재인 것을 특징으로 하는 접촉대전부재.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 롤러형상대전부재는,

   상기 도전성 수지체가 화상형성영역외에 대응하는 단부에 있어서 접착제에 의해 상기 도전성 발포체에 접착고정되어 있는 것을 특징으로 하는 접촉대전부재.
4. 상가짐체와 해당 상가짐체에 접촉하여 해당 상가짐체를 대전하는 접촉대전부재를 구비하여 화상형성장치에 착탈 자유로운 화상형성유닛이며,

   상기 접촉대전부재가 도전성 발포체와 해당 도전성 발포체를 피복하는 도전성 수지체를 갖고 이루어지고,

   상기 도전성 발포체는 그 전기저항이 9×10⁵Ω 이하이며,

   상기 도전성 수지체는 도전제로 도전화되어 그 표면전기저항이 1×10⁵Ω/□ 이상 9×10⁷Ω/□ 이하의 범위인 동시에

   접촉대전부재로서의 제품경도가 Asker F 90°이하의 경도인 것을 특징으로 하는 화상형성유닛.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 접촉대전부재는,

   상기 도전성 발포체가 롤러형상의 부재이고,

   상기 도전성 수지체가 튜브형상의 부재로 이루어지는 롤러형상대전부재인 것을 특징으로 하는 화상형성유닛.
6. 제 5 항에 있어서,

   상기 롤러형상대전부재는,

   상기 도전성수지체가 화상형성영역외에 대응하는 단부에 있어서 접착제에 의해 상기 도전성 발포체에 접착고정되어 있는 것을 특징으로 하는 화상형성유닛.
7. 제 5 항에 있어서,

   상기 롤러형상대전부재는,

   상기 도전성 수지체 외주면과 상기 상가짐체 외주면의 접촉마찰에 의해 해당 상가짐체의 회전에 종동회전하는 것을 특징으로 하는 화상형성유닛.
8. 제 5 항에 있어서,

   상기 상가짐체가 Al관을 양극산화한 알루마이트층을 구비한 감광체로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상형성유닛.
9. Al관을 양극산화한 알루마이트층을 구비한 감광체와,

   전기저항이 9×10⁵Ω 이하인 도전성 발포체와 해당 도전성 발포체를 피복하고 도전제로 도전화되어 표면전기저항이 1×10⁵Ω/□ 이상 9×10⁷Ω/□ 이하의 범위인 도전성 수지체를 갖고 이루어져서 Asker F 90°이하의 경도로 형성되고, 상기 감광체에 접촉하여 해당 감광체를 대전하는 롤러형상대전부재를 갖고 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자사진식 화상형성장치.