KR100362243B1 - 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 및 그 제조방법과대전롤러 제조용 치구 - Google Patents

화상형성장치용 현상기의 대전롤러 및 그 제조방법과대전롤러 제조용 치구 Download PDF

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Abstract

본 발명은 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 및 그 제조방법과 대전롤러 제조용 치구에 관한 것으로, 본 발명에서는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버가 예컨대, 5:95의 비율로 혼합된 발포고무원료를 이용하여 대전롤러를 제조하거나, 극성의 저분자 특성을 갖는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버로 이루어진 가교고무원료를 이용하여 대전롤러를 제조한다. 이 경우, 대전롤러는 예컨대, 107Ω·cm~108Ω·cm에 해당하는 낮은 체적저항율을 유지할 수 있음으로써, 최소의 대전전압으로도 감광드럼의 표면을 대전시킬 수 있으며, 결국, 불필요한 오존을 발생시키지 않는다.
또한, 본 발명에서는 예컨대, 페록사이드 가교제를 사용하여, 발포고무원료의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 분자사슬 사이를 가교시킨다.
이 경우, 대전롤러는 미가교 상태의 저분자량이 대폭 줄어드는 효과를 획득할 수 있음으로써, 감광드럼과 장시간 접촉된다 하더라도, 저분자 전이현상을 일으키기 않게 되며, 결국, 이상화상발생의 원인으로 작용하지 않게 된다.

Description

화상형성장치용 현상기의 대전롤러 및 그 제조방법과 대전롤러 제조용 치구{Charge roller for a developing device of an image forming apparatus and method for fabricating the same and tool for fabricating the charge roller}

본 발명은 예컨대, 전자사진(Electrophotography) 방식을 채용한 화상형성장치용 현상기에 구비되는 대전롤러에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 금속봉의 외피를 이루는 반도전성 탄성고무층을 일례로, 발포고무층, 미발포고무층의 이중 레이어로 형성시키거나, 다른 예로, 가교고무층의 단일 레이어로 형성시킴으로써, 반도전성 탄성고무층의 체적저항율을 최소화시킬 수 있고, 고무분자의 가교율을 극대화시킬 수 있으며, 반도전성 탄성고무층의 경도증가를 억제시킬 수 있도록 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러에 관한 것이다. 더욱이, 본 발명은 이 대전롤러를 제조하기 위한 제조방법 및 그 제조과정에 이용되는 대전롤러 제조용 치구에 관한 것이다.

통상, 전자사진 방식을 채용한 화상형성장치, 예컨대, 레이저프린터, 팩스, 복사기 등에 구비되는 현상기는 감광드럼, 현상롤러 등의 구조물을 구비하는 것이 일반적인데, 이 경우, 감광드럼은 노광기를 통해, 자신의 외주면에 정전잠상(Electro-static latent image)을 생성받은 후, 주위에 인접 배치된 현상롤러를 통해 토너를 공급받고, 이 토너를 이용하여 정전잠상을 가시상으로 현상함으로써, 기록용지상에 화상을 형성시킨다.

이러한 종래의 기술에 따른 화상형성장치용 현상기의 일반적인 구조는 예컨대, 미국특허공보 제 5132734 호 "현상장치(Developing apparatus)", 미국특허공보 제 5260748 호 "정전잠상 현상 분배기(Electrostatic image developer dispenser)", 미국특허공보 제 5552870 호 "화상형성장치용 현상장치(Developing device for an image forming apparatus)", 미국특허공보 제 5771426 호 "혼합된 토너 및 캐리어를 사용한 현상장치(Developing device using a toner and carriermixture)", 미국특허공보 제 5787328 호 "화상형성장치용 회전식 현상장치(Rotary developing device for an image forming apparatus)" 등에 좀더 상세하게 제시되어 있다.

이러한 종래의 화상형성장치용 현상기에서, 통상, 감광드럼의 인접부에는 대전롤러가 배치되는데, 이 경우, 대전롤러는 감광드럼과 서로 맞물려 일정속도로 회전하는 작용을 수행하게 된다. 이때, 대전롤러로 일정 크기의 전압이 인가되면, 이른바 "파션방전"이 발생되며, 결국, 이 대전롤러와 접촉된 감광드럼의 표면은 대전롤러의 저항, 표면상태, 인가전압의 관계에 따라 전기적인 대전상태를 이룬다.

이러한 종래의 기술에 따른 대전롤러의 일반적인 구조는 예컨대, 미국특허공보 제 5499078 호 "대전롤러 및 이를 이용한 화상형성장치(Charge roller and image forming apparatus using the same)", 미국특허공보 제 5600414 호 "혼합 세라믹층을 구비한 대전롤러(Charging roller with blended ceramic layer)", 미국특허공보 제 5768653 호 "대전롤러를 구비한 전자사진 프린팅 디바이스(Electrophotographic printing device with a charging roller)", 미국특허공보 제 5792533 호 "정전 대전롤러(Electrostatic chrarging roller)", 미국특허공보 제 5852758 호 "대전롤러 변위 메카니즘(Charge roller displacement mechanism)" 등에 좀더 상세하게 제시되어 있다.

통상, 종래의 생산라인에서는 감광드럼의 전체 표면이 균일한 대전상태를 이룰 수 있도록 대전롤러의 형상을 금속봉의 외주면에 저경도(Low durability)의 반도전성 탄성고무가 압축코팅된 구조로 형성하고 있다.

최근, 대전롤러의 구조에 대한 다양한 연구가 진행되면서, 반도전성 탄성고무의 체적저항율이 107Ω·cm~108Ω·cm 정도로 유지되어야만 대전롤러와 접촉되는 감광드럼의 표면이 전체적으로 균일한 대전상태를 이룰 수 있다는 사실이 증명되었다.

그러나, 대전롤러의 외피를 이루는 반도전성 탄성고무는 그 자체의 체적저항율이 108Ω·cm 이상의 값을 갖기 때문에, 생산라인에서, 반도전성 탄성고무에 별도의 조치를 취하지 않는 한, 우수한 기능의 대전롤러를 제조하기가 매우 힘들다.

만약, 반도전성 탄성고무가 108Ω·cm 이상의 체적저항율을 유지한 상태에서, 대전롤러가 감광드럼과 접촉되는 경우, 이 대전롤러가 감광드럼의 표면을 대전시키는데에는 필요이상의 고전압이 필요로하게 되며, 고전압의 인가에 따라 오존의 발생량이 대폭 증가됨으로써, 결국, 심각한 환경오염이 유발되는 문제점이 야기된다.

이러한 반도전성 탄성고무의 한계성을 고려하여, 종래의 생산라인에서는 반도전성 탄성고무의 체적저항율을 낮추기 위한 다양한 조처를 강구하고 있다.

일례로, 미국특허공보 제 5637395 호 "파우더가 코팅된 대전롤러(Powder coated charge roller)"에 제시된 바와 같이, 종래의 생산라인에서는 반도전성 탄성고무의 체적저항율이 낮아질 수 있도록 반도전성 탄성고무에 도전성 카본 파우더(Carbon powder) 또는 알카리 메탈 설트(Alkali metal salt) 등의 첨가제를 별도로 첨가하는 방법을 강구하고 있다.

다른 예로, 종래의 생산라인에서는 반도전성 탄성고무를 체적저항율이 낮은 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버(Acrylonitrile butadiene rubber), 에피클로로하이드린 러버(Epiclorohydrin rubber)로 대체하는 방법을 강구하고 있다.

한편, 종래의 생산라인에서는 반도전성 탄성고무의 체적저항율을 낮추기 위한 앞의 조처 이외에도, 반도전성 탄성고무의 특성향상을 위한 다양한 조처를 강구하고 있다.

일례로, 미국특허공보 제 5497219 호 "적층구조 및 표면특성이 개선된 화상형성장치용 현상기의 대전롤러(Charge rollers having improved layer structure and/or surface characteristics in an image forming apparatus)", 미국특허공보 제 5786091 호 "화상형성장치용 현상기의 대전롤러(Charge roller for an image forming apparatus)" 등에 제시된 바와 같이, 종래의 생산라인에서는 반도전성 탄성고무의 두께 및 조도가 양호한 값을 유지할 수 있도록 반도전성 탄성고무의 표면에 조직이 치밀한 폴리아미드(Polyamid), 플루오릭 레진(Fluoric resin), 에피클로로하이드린 러버용액(Epiclorohydrin rubber liquid) 등을 스프레이(Spray) 혹은 디핑(Dipping) 방식을 이용하여 코팅하는 방법을 강구하고 있다.

다른 예로, 미국특허공보 제 5248560 호 "우레탄이 채워진 현상롤러(Filled urethane developer roller)"에 제시된 바와 같이, 종래의 생산라인에서는 반도전성 탄성고무를 내마모성 및 전기적인 특성이 우수한 폴리우레탄 고무로 대체하는 방법을 강구하고 있다.

이와 같이, 종래의 생산라인에서는 대전롤러의 기능향상을 위해 다양한 방법들을 시도하고 있다.

그러나, 상술한 각 방식들을 실 생산라인에 적용하다 보면 예측하지 못한 여러 가지 중대한 문제점들이 야기된다. 이를 설명하면 다음과 같다.

먼저, 상술한 미국특허공보 제 5637395 호에 제시된 방법을 실 생산라인에 적용하는 경우, 도전성 카본 파우더, 알카리 메탈 설트 등의 첨가제를 반도전성 탄성고무에 균일하게 분산시키기가 매우 어려운 문제점이 야기된다.

이 경우, 반도전성 탄성고무에 첨가된 첨가제의 분포가 매우 불균일해지기 때문에, 반도전성 탄성고무의 전체적인 체적저항율이 불균일해지는 결과가 초래되며, 이에 따라, 반도전성 탄성고무와 접촉되는 감광드럼의 전체 표면 또한, 불균일한 대전상태를 이루게 되고, 그 결과, 최종 형성되는 화상 또한 매우 불균일한 상태를 이루게 된다.

더욱이, 첨가제를 첨가하는 경우, 반도전성 탄성고무의 경도가 급격히 상승함으로써, 반도전성 탄성고무의 경도를 저경도, 예컨대, 지사(JISA:Japan Industrial Standard type AK6301)를 기준으로 40도 이하의 값으로 유지시키기가 매우 힘들어지는 문제점이 야기되며, 이 상태에서, 대전롤러의 직경을 축소하는 경우, 대전롤러와 감광드럼과의 균일한 접촉을 확보하기가 매우 어려워지기 때문에, 결국, 대전롤러의 소형화가 힘들어지는 문제점이 야기된다.

또한, 미국특허공보 제 5497219 호, 제 5786091 호 등에 제시된 방법을 실 생산라인에 적용하는 경우, 금속봉의 외주면에 반도전성 탄성고무를 형성하는 공정이외에도, 폴리아미드, 플루오릭 레진, 에피클로로하이드린 러버 등의 코팅액을 코팅하는 과정을 더 진행시켜야 하기 때문에, 전체적인 제품 공정효율이 현저히 저하되는 문제점이 야기된다.

더욱이, 코팅액을 코팅하는 경우, 상술한 첨가제를 첨가하는 경우와 마찬가지로, 반도전성 탄성고무의 저경도화가 어려워짐으로써, 결국, 대전롤러의 소형화가 힘들어지는 문제점이 야기된다.

또한, 미국특허공보 제 5248560 호에 제시된 방법을 실 생산라인에 적용하는 경우, 비교적 우수한 품질의 대전롤러를 제조할 수 있지만, 고가의 폴리우레탄의 사용으로 인해, 전체적인 제품 생산비가 현저히 증가하는 또 다른 문제점이 야기된다.

또한, 반도전성 탄성고무를 아예, 체적저항율이 낮은 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 또는 에피클로로하이드린 러버로 대체하는 방법을 실 생산라인에 적용하는 경우, 최종 완성되는 고무외피의 체적저항율을 일정 값 이하로 억제시킬 수 있지만, 이 경우, 고무외피의 경도를 지사를 기준으로 40도 이하의 값으로 유지시키기가 매우 힘들어지는 문제점이 야기되며, 이 상태에서, 대전롤러의 직경을 축소하는 경우, 대전롤러와 감광드럼과의 균일한 접촉을 확보하기가 매우 어려워지기 때문에, 결국, 대전롤러의 소형화가 힘들어지는 또 다른 문제점이 야기된다.

더욱이, 이러한 에피클로로하이드린 러버와 같은 폴라 시스테틱 러버(Polar systhetic rubber)는 표면에 미가교 상태의 저분자가 다량 존재하는 특성을 갖고 있기 때문에, 만약, 이 폴라 시스텍틱 러버 재질의 고무외피를 갖는 대전롤러가 화상형성장치의 가동중지기간 동안 감광드럼과 접촉된 상태로 머무는 경우, 대전롤러를 이루는 저분자는 감광드럼의 표면으로 전이(Migration)되는 문제점을 일으킴으로써, 결국, 감광드럼의 표면에 예컨대, 화상이 형성되지 않는 등의 이상현상이 야기되는 원인으로 작용한다.

이러한 감광드럼의 이상현상을 억제시킬 수 있는 일 방안으로, 고무외피의 가교밀도를 극대화시키는 방법이 강구될 수 있는데, 이 경우, 상술한 감광드럼의 이상현상은 억제시킬 수 있지만, 고무외피의 경도가 증가함으로써, 결국, 최종 완성되는 대전롤러의 소형화가 어려워지는 문제점이 야기된다.

따라서, 본 발명의 목적은 금속봉의 외피를 이루는 탄성고무 자체의 체적저항율을 예컨대, 107Ω·cm~108Ω·cm의 값으로 균일하게 유지시킴으로써, 이 탄성고무와 접촉되는 감광드럼의 대전상태를 균일화시키는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 전체적인 공정진행을 단순화하면서도, 탄성고무의 체적저항율을 107Ω·cm~108Ω·cm의 값으로 균일하게 유지시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 탄성고무의 체적저항율을 107Ω·cm~108Ω·cm의 값으로 균일하게 유지시킴으로써, 대전롤러가 감광드럼의 표면을 대전시키는데 필요로하는 대전전압을 최소화시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 감광드럼의 표면을 대전시키는데 필요로하는 대전롤러의 대전전압을 최소화함으로써, 오존의 발생량을 대폭 줄이는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 감광드럼의 대전상태 균일화를 유도함으로써, 최종형성되는 화상의 균일성을 확보하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 금속봉의 외피를 이루는 탄성고무의 경도를 최소화함으로써, 최종 형성되는 대전롤러의 소형화를 달성시키는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 탄성고무에 상존하는 미가교 상태의 저분자를 최소화함으로써, 대전롤러가 화상형성장치의 가동중지기간 동안 감광드럼과 장시간 접촉된다 하더라도, 이 감광드럼의 표면에 별다른 이상이 발생하지 않도록 하는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적들은 다음의 상세한 설명과 첨부된 도면으로부터 보다 명확해질 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법을 순차적으로 도시한 순서도.

도 2a 내지 도 2f는 본 발명의 일실시예에 따른 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조과정을 도시한 공정도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법을 순차적으로 도시한 순서도.

도 4a 내지 도 4d는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조과정을 도시한 공정도.

도 5는 본 발명의 각 실시예에 따라 제조된 대전롤러를 장착한 화상형성장치용 현상기를 도시한 예시도.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에서는 수납공간이 정의되도록 양단이 연통된 파이프형상의 몸체와, 이 몸체의 양단에 삽입된 상태로 수납공간을 밀폐시키는 한쌍의 플러그들의 조합으로 이루어진 본 발명 고유의 대전롤러 제조 전용 치구를 마련한다. 이때, 상술한 몸체는 열전도도가 낮은 고분자 재질로 이루어진다.

이러한 대전롤러 제조용 치구를 마련한 상태에서, 생산라인에서는 먼저, 대전롤러 제조용 치구의 수납공간에 예컨대, 에피클로로하이드린 옥사이드 러버(Epiclorohydrin oxide rubber), 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버(Acrylonitrile butadiene rubber), 충진제, 가교제(Cross linking agent) 및 발포제(Blowing agent)의 조합으로 이루어진 발포고무원료가 압축 코팅된 금속봉을탑재시킨 후, 이 금속봉이 탑재된 치구를 예컨대, 건식가열가마에 로딩시켜, 발포고무원료를 일정 온도, 예컨대, 130℃~150℃의 온도에서 가열시킨다.

이러한 가열과정이 일정 시간, 예컨대, 15분~25분 동안 진행되는 경우, 발포고무원료는 발포제의 작용에 의해 부풀어오름으로써, 대전롤러 제조용 치구의 수납공간을 채우게 된다. 이때, 상술한 바와 같이, 대전롤러 제조용 치구의 몸체는 열전도도가 낮은 고분자 재질로 이루어지기 때문에, 수납공간의 내벽과 맞닿은 발포고무원료의 외측표면은 반도전성 미발포고무층을 이루게 되고, 수납공간의 내벽과 맞닿지 않은 발포고무원료의 내측면은 반도전성 발포고무층을 이루게 된다.

계속해서, 생산라인에서는 대전롤러 제조용 치구의 몸체를 분해하여, 발포고무원료가 압축코팅된 금속봉을 외부로 반출시킨 후, 이 금속봉을 건식가열가마에 로딩시켜, 발포고무원료를 일정 온도, 예컨대, 130℃~150℃의 온도로 가열시킨다.

이후, 생산라인에서는 발포고무원료가 압축코팅된 금속봉을 일정 폭으로 절단하는 단계를 진행함으로써, 완성된 구조의 화상형성장치용 현상기의 대전롤러를 제조 완료한다. 결국, 본 발명의 일실시에 의해 최종 완성되는 대전롤러는 금속봉과, 금속봉의 외주면을 감싸는 반도전성 발포고무층과, 이 반도전성 발포고무층의 외주면을 감싸는 반도전성 미발포고무층이 조합된 구성을 이룬다.

이러한 본 발명의 경우, 발포고무원료에 포함된 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 작용에 의해 금속봉의 외피를 이루는 고무층은 107Ω·cm~108Ω·cm의 체적저항율을 유지할 수 있게 되며, 결국, 최종완성되는 대전롤러는 적은 크기의 대전전압에 의해서도, 감광드럼을 충분히 대전시킬 수 있게 된다.

한편, 화상형성장치용 현상기의 대전롤러는 상술한 방법이외에도, 본 발명의 다른 실시예에 따라 제조될 수 있는데, 이 경우, 생산라인에서는 먼저, 압출성형기를 이용하여, 금속봉의 외주면에 가교고무원료를 압축코팅한다. 이때, 가교고무원료는 저분자의 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 및 가교제의 조합으로 이루어진다. 이 가교제는 예컨대, 디큐밀(Dicumyl) 페록사이드 및 벤조일(Benzoyl) 페록사이드의 조합으로 구성된 페록사이드로 이루어진다.

계속해서, 생산라인에서는 가교고무원료가 압축코팅된 금속봉을 건식가열가마에 로딩시켜, 가교고무원료를 일정 온도, 예컨대, 140℃~150℃의 온도에서 가열시킨다. 이러한 가열과정이 일정 시간, 예컨대, 55분~65분 동안 진행되는 경우, 가교고무원료에 포함된 저분자 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 등은 가교제의 작용에 의해 과산화물 가교를 형성하게 된다.

이어서, 생산라인에서는 상술한 가열과정이 완료된 가교고무원료를 일정 온도, 예컨대, 100℃~120℃의 온도에서 한번 더 가열시킨다. 이러한 가열과정이 일정 시간, 예컨대, 4시간~12시간 진행되는 경우, 상술한 가교과정에 참여하지 않은 잔존 가교제는 모두 제거된다.

이후, 생산라인에서는 가교고무원료가 압축코팅된 금속봉을 일정 폭으로 절단하는 단계를 진행함으로써, 완성된 구조의 화상형성장치용 현상기의 대전롤러를제조 완료한다. 결국, 본 발명의 일실시에 의해 최종 완성되는 대전롤러는 금속봉과, 이 금속봉의 외주면을 감싸는 가교고무층이 조합된 구성을 이룬다.

이러한 본 발명의 다른 실시예의 경우, 가교고무원료에 포함된 저분자 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 작용에 의해 금속봉의 외피를 이루는 고무층은 107Ω·cm~108Ω·cm의 체적저항율을 유지할 수 있게 되며, 결국, 최종 완성되는 대전롤러는 적은 크기의 대전전압에 의해서도, 감광드럼을 충분히 대전시킬 수 있게 된다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 각 실시예에 따른 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 및 그 제조방법과 이에 사용되는 대전롤러 제조용 치구를 좀더 상세히 설명하면 다음과 같다.

먼저, 본 발명의 일실시예로써, 발포고무원료를 구조물의 주 재료로하여, 대전롤러를 제조하는 과정을 설명한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 생산라인에서는 먼저, 금속봉의 외주면에 발포고무원료를 압축코팅하는 과정을 진행한다(단계 S1). 이 경우, 생산라인에서는 도 2a에 도시된 바와 같이, 성형압출기(100)의 원료투입구(12)에 예컨대, 시트상(Sheet phase)의 발포고무원료(1)를 투입함과 아울러 금속봉투입구(21)에 일정 지름의 금속봉(2)을 투입한다.

이때, 원료투입구(12)로 투입된 발포고무원료(1)는 혼련스크류(Mixing screw:14)의 회전동작에 의해 고르게 혼합된 후, 캐버티(20)로 밀려나간다. 이 경우, 혼련샤프트(14)의 외곽에는 예컨대, 다수개의 전열코일들(16)이 배치되며, 이 전열코일들(16)은 혼합된 발표고무원료(1)를 일정 온도로 가열시켜, 용융시키는 역할을 수행한다.

이 상태에서, 금속봉투입구(21)로 투입된 금속봉(2)이 캐버티(20)의 내부에 다다르면, 캐버티(20)쪽으로 밀려나온 용융상태의 발포고무원료(1)는 금속봉(2)의 외주면에 빠르게 엉겨붙게 되며, 결국, 금속봉적출구(19)로 적츨된 금속봉(2)은 외주면에 발포고무원료(1)가 압축코팅된 구조를 이룬다.

이때, 본 발명의 일실시예에 따르면, 금속봉(2)의 외주면을 압축코팅하고 있는 발포고무원료(1)는 예컨대, 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버, 충진제, 가교제 및 발포제가 혼합된 구성을 갖는다. 이 경우, 상술한 가교제로는 예컨대, 페록사이드(Peroxide)가 사용되며, 발포제로는 4,4'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라자이드)(4,4'-Oxybis(Benzenesulfonylhydrazide))가 사용된다.

여기서, 생산라인에서는 발포고무원료(1)의 메인 구성(Main composition)을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 등의 혼합율을 미리 조절하여 최종 완성되는 대전롤러의 외피를 이루는 발포고무원료(1)의 체적저항율을 미리 조절한다.

일례로, 생산라인에서는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버를 3:97~7:93, 바람직하게, 5:95의 비율로 혼합함으로써, 최종 완성되는 대전롤러의 외피를 이루는 발포고무원료(1)가 예컨대,107Ω·cm~108Ω·cm의 체적저항율을 유지할 수 있도록 한다.

계속해서, 생산라인에서는 발포고무원료(1)가 압축코팅된 금속봉(2)을 본 발명 고유의 대전롤러 제조용 치구에 탑재하는 과정을 진행한다(단계 S2).

이때, 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 대전롤러 제조용 치구(200)는 수납공간(31c)이 정의되도록 양단이 연통된 파이프형상의 몸체(31)와, 이 몸체(31)의 양단에 삽입된 상태로 수납공간(31c)을 밀폐시키는 한쌍의 플러그들(32)의 조합으로 이루어진다. 여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 상술한 플러그들(32)은 예컨대, 커버플레이트(33,36)와, 이 커버플레이트(33,36)로부터 돌출된 돌출턱(34,37)이 일체로 조합된 구성을 갖는다.

이때, 대전롤러 제조용 치구(200)의 몸체(31)는 서로 분리된 좌·우몸체(31a,31b)가 하나로 결합된 구조를 갖는데, 이 좌·우몸체(31a,31b)는 뒤에 언급하는 1차 가열과정이 완료되는 경우, 양쪽으로 분해됨으로써, 몸체(31)의 수납공간(31c)에 수납되어 있던 금속봉(2)이 외부로 신속하게 반출될 수 있도록 한다.

생산라인에서는 도면에 도시된 바와 같이, 발포고무원료(1)가 압축코팅된 금속봉(2)을 가운데에 위치시킨 상태에서, 상술한 좌·우몸체(31a,31b)를 하나로 결합시킴으로써, 발포고무원료(1)가 압축코팅된 금속봉(2)을 몸체(31)의 수납공간(31c)에 수납시킨 후, 상술한 플러그(32)를 이용하여 몸체(31)의 양단을 밀폐시킨다.

이 경우, 플러그(32)의 돌출턱(34,37)에 형성된 고정홀(35,38)은 금속봉(2)의 단부와 결합되는 구조를 이룸으로써, 금속봉(2)이 몸체(31)의 내부에서 안정적인 고정상태를 이룰 수 있도록 유도한다.

이때, 바람직하게, 대전롤러 제조용 치구(200)의 몸체(31)는 폴리에트라 플루오르 에틸렌(Polyetra fluouro ethylene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아모드(Polyamode), 폴리프로필렌설파이드(Polypropylenesulfide) 중 어느 하나의 재질로 이루어진다. 이 폴리에트라 플루오르 에틸렌, 폴리이미드, 폴리아모드, 폴리프로필렌설파이드 등은 열전도도가 매우 낮은 특성을 갖는다.

한편, 상술한 과정을 통해 대전롤러 제조용 치구(200)에 금속봉(1)이 탑재 완료되면, 생산라인에서는 이 금속봉의 외주면에 형성된 발포고무원료(1)를 1차 가열하는 과정을 진행한다(단계 S3).

이 경우, 생산라인에서는 도 2c에 도시된 바와 같이, 금속봉(2)이 탑재된 대전롤러 제조용 치구(200)를 예컨대, 건식가열가마(300)에 로딩시킨 후, 이 건식가열가마(300)의 내부로 예컨대, 130℃~150℃ 정도의 열을 가한다. 이러한 1차 가열과정은 예컨대, 15분~25분 동안 진행된다.

이러한 1차 가열과정이 진행되면, 도 2d에 도시된 바와 같이, 몸체(31) 내부에 수납되어 있던 발포고무원료(1)는 상술한 4,4'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라자이드) 발포제의 작용에 의해 화살표 방향으로 빠르게 부풀어오름으로써, 몸체(31)의 수납공간(31c)을 채우게 된다.

이때, 부풀어오르는 발포고무원료(1)의 외측면은 열전도도가 낮은 폴리에트라 플루오르 에틸렌, 폴리이미드, 폴리아모드, 폴리프로필렌설파이드 등으로 이루어진 몸체(31)의 수납공간(31c) 내벽과 접촉되기 때문에, 반도전성 미발포고무층(4)을 형성하게 되고, 몸체(31)의 수납공간(31c) 내벽과 접촉되지 않은 발포고무원료(1)의 내측면은 원활한 발포과정을 유지하여, 반도전성 발포고무층(3)을 형성하게 된다.

통상, 어떤 물질이 발포과정을 겪게 되면, 표면에 많은 기공을 갖게 되는 것이 일반적이기 때문에, 만약, 생산라인에서 본 발명을 실시할 때, 부풀어오르는 발포고무원료(1)의 외측면에 별다른 조치를 취하지 않으면, 용지와 맞닿는 발포고무층은 매끄러운 표면을 이루지 못하게 된다. 이 발포고무층은 최종 완성되는 대전롤러의 외피를 이루기 때문에, 만약, 발포고무층이 매끄러운 표면을 이루지 못하는 경우, 최종 형성되는 화상의 품질이 현저히 저하되는 문제점이 야기될 수 있다.

본 발명에서는 이러한 문제점을 미리 감안하여, 부풀어오르는 발포고무원료(1)의 외측면과 맞닿는 치구의 몸체(31)를 상술한 바와 같이, 폴리에트라 플루오르 에틸렌, 폴리이미드, 폴리아모드, 폴리프로필렌설파이드 등의 열전도도가 낮은 물질로 형성시켜, 위에 언급한 1차 가열과정이 진행될 때, 발포고무원료(1)의 외측면으로 균일한 열전달이 이루어질 수 있도록 하고, 이를 통해, 발포고무층(3)의 외측면에 일정 두께의 미발포고무층(4)이 형성될 수 있도록 함으로써, 최종 형성되는 화상이 일정 수준 이상의 품질을 유지할 수 있도록 한다.

한편, 상술한 1차 가열과정이 진행되면, 발포제 뿐만아니라, 페록사이드 가교제 또한 일련의 화학반응을 일으켜, 발포고무원료(1)를 이루는 다른 구성물에 영향을 미친다.

일례로, 페록사이드 가교제는 발포고무원료(1)의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 분자사슬 사이를 신속하게 가교시키는 작용을 수행한다.

이러한 가교과정이 진행되면, 미가교 상태에 있던 에피클로로하이드린 옥사이드 러버의 양이 대폭 줄어들기 때문에, 만약, 본 발명의 실시에 의해 최종 완성되는 대전롤러가 화상형성장치의 가동중지 기간 동안 감광드럼과 접촉된 상태로 장시간 머물더라도, 대전롤러를 이루는 저분자는 감광드럼의 표면으로 전이되지 않게 되며, 결국, 대전롤러는 감광드럼의 표면에 화상이 형성되지 않는 등의 이상현상이 발생되는 원인으로 작용하지 않게 된다.

통상, 어떤 물질이 가교과정을 겪게 되면, 경도가 대폭 상승하는 것이 일반적이기 때문에, 만약, 생산라인에서 본 발명을 실시할 때, 상술한 가교과정에 대하여 별다른 조치를 취하지 않으면, 용지와 맞닿는 대전롤러는 그 경도가 매우 높아지는 문제점을 유발한다. 이 경우, 생산라인에서는 대전롤러의 경도를 지사 기준으로 40도 이하의 값으로 유지시키기가 매우 힘들어지게 되며, 결국, 대전롤러의 소형화를 달성시키지 못하는 문제점을 감수할 수밖에 없게 된다.

그러나, 본 발명에서는 앞서 언급한 바와 같이, 상술한 가교과정과 동시에 발포과정을 진행시켜, 최종 완성되는 대전롤러의 경도증가를 억제시키고, 이를 통해, 대전롤러의 경도를 지사 기준으로 40도 이하, 예컨대, 20도 내외로 유지시킴으로써, 가교과정의 진행에도 불구하고, 대전롤러의 소형화가 원활하게 달성될 수 있도록 한다.

일반적으로, 우수한 성능의 대전롤러는 체적저항율이 낮아야 하고, 미가교 고무의 양이 적어야 하며, 저경도를 유지하여야 하는 등의 조건을 만족시켜야 한다.

이러한 조건들을 만족시키는 우수한 성능의 대전롤러가 제조될 수 있도록, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 발포고무원료(1)의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버를 예컨대, 5:95의 비율로 혼합함으로써, 최종 완성되는 대전롤러가 107Ω·cm~108Ω·cm에 해당하는 낮은 체적저항율을 유지할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 경우, 상술한 미국특허공보 제 5637395 호에 제시된 바와 같은 첨가제의 첨가나, 미국특허공보 제 5248560 호에 제시된 바와 같은 폴리우레탄의 사용, 미국특허공보 제 5497219 호, 제 5786091 호 등에 제시된 바와 같은 코팅액의 코팅과정 등을 시행하지 않기 때문에, 본 발명이 실시되는 경우, 생산라인에서는 대전롤러의 체적저항율이 불균일해지는 문제, 전체적인 제품의 생산비가 증가하는 문제, 전체적인 제품 공정효율이 저하되는 문제 등을 겪지 않고서도, 대전롤러의 체적저항율이 대폭 낮아지는 효과를 획득할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 페록사이드 가교제를 사용하여, 발포고무원료(1)의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 분자사슬 사이를 신속하게 가교시키고, 이를 통해, 예컨대, 미가교 상태에 있는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버의 양이 대폭 줄어들 수 있도록 한다. 이때, 본 발명에서는 가교과정과 동시에 발포과정을 진행시켜, 최종 완성되는 대전롤러의 경도증가를 억제시킴으로써, 대전롤러의 경도를 지사 기준 40도 이하로 유지시킨다.

이러한 본 발명의 경우, 앞서 언급한 미국특허공보 제 5637395 호, 제 5497219 호, 제 5786091 호 등과 달리, 가교과정과 동시에 발포과정을 진행시키기 때문에, 최종 완성되는 대전롤러의 가교밀도를 증가시키면서도, 이 대전롤러의 경도 증가를 억제시킬 수 있으며, 결국, 가교과정의 진행에도 불구하고, 대전롤러의 소형화를 달성시킬 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 발포고무원료를 1차 가열하는 과정이 모두 완료되면, 생산라인에서는 발포고무원료를 2차 가열하는 과정을 진행한다(단계 S4).

이 경우, 생산라인에서는 먼저, 건식가열가마(300)로부터 대전롤러 제조용 치구(200)를 반출시킨 상태에서, 대전롤러 제조용 치구(200)의 몸체(31)를 분해하여, 금속봉(2)을 몸체의 외부로 꺼낸다. 이어서, 이 금속봉(2)을 도 2e에 도시된 바와 같이, 예컨대, 건식가열가마(400)에 로딩시킨 후, 이 건식가열가마(400)의 내부로 예컨대, 130℃~150℃ 정도의 열을 가한다. 이러한 2차 가열과정은 예컨대, 15분~25분 동안 진행된다.

상술한 2차 가열과정이 진행되면, 상술한 가교과정에 참여하지 않은 잔존 가교제는 모두 제거된다.

위의 단계를 통해, 발포고무원료(1)를 2차 가열하는 과정이 모두 완료되면,생산라인에서는 미발포고무층(4) 및 발포고무층(3)이 순차적으로 형성된 금속봉(2)을 일정 크기로 절단하는 과정을 진행한다(단계 S5).

이 경우, 생산라인에서는 도 2f에 도시된 바와 같이, 고속으로 회전하는 블레이드(500)를 이용하여, 미발포고무층(4) 및 발포고무층(3)이 순차적으로 형성된 금속봉(2)을 일정 크기 단위로 절단함으로써, 최종적인 구조를 갖는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러(40)를 제조 완료하게 된다.

다음으로, 본 발명의 다른 실시예로써, 가교고무원료를 구조물의 주 재료로하여, 대전롤러를 제조하는 과정을 설명한다.

도 3에 도시된 바와 같이, 생산라인에서는 먼저, 금속봉의 외주면에 가교고무원료를 압축코팅하는 과정을 진행한다(단계 S10). 이 경우, 생산라인에서는 도 4a에 도시된 바와 같이, 성형압출기(100)의 원료투입구(12)에 예컨대, 시트상의 가교고무원료(6)를 투입함과 아울러 금속봉투입구(21)에 일정 지름의 금속봉(2)을 투입한다.

이때, 원료투입구(12)로 투입된 가교고무원료(6)는 혼련스크류(14)의 회전동작에 의해 고르게 혼합된 후, 캐버티(20)로 밀려나간다. 상술한 실시예와 마찬가지로, 혼련샤프트(14)의 외곽에는 예컨대, 다수개의 전열코일들(16)이 배치되는데, 이 전열코일들(16)은 혼합된 가교고무원료(6)를 일정 온도로 가열시켜, 용융시키는 역할을 수행한다.

이 상태에서, 금속봉투입구(21)로 투입된 금속봉(2)이 캐버티(20)의 내부에 다다르면, 캐버티(20)쪽으로 밀려나온 용융상태의 가교고무원료(6)는 금속봉(2)의외주면에 빠르게 엉겨붙게 되며, 결국, 금속봉적출구(19)로 적출된 금속봉(2)은 외주면에 가교고무원료(6)가 압축코팅된 구조를 이룬다.

이때, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 금속봉(2)의 외주면을 압축코팅하고 있는 가교고무원료(6)는 예컨대, 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나??라일 부타디엔 러버, 가교제 등이 혼합된 구성을 갖는다. 이 경우, 상술한 가교제로는 페록사이드가 사용되는데, 이 페록사이드는 예컨대, 디큐밀(Dicumyl) 페록사이드 또는 벤조일(Benzoyl) 페록사이드이다.

여기서, 상술한 가교고무원료(6)에는 CaCO3가 더 첨가되는데, 이 CaCO3는 상술한 압출과정이 안정적으로 진행될 수 있도록 유도하는 안정제 역할을 수행함과 동시에, 가교고무원료(6)의 전체적인 연마성을 향상시키는 역할을 추가로 수행한다.

또한, 상술한 가교고무원료(6)에는 가교촉진제, 예컨대, 설파(Sulfur)가 더 첨가되는데, 이 설파는 상술한 상술한 페록사이드 가교제의 가교작용을 극대화시키는 역할을 수행한다.

또한, 상술한 가교고무원료(6)에는 CaCO3, 가교촉진제 등과 더불어, 공가교제, 예컨대, 트리알리리쏘시안유라테(Triallylisocyanurate)가 더 첨가되는데, 이 트리알리리쏘시안유라테는 상술한 페록사이드 가교제의 반감기를 조절하는 역할을 수행한다. 이 트리알리리쏘시안유라테가 첨가됨으로써, 상술한 페록사이드 가교제는 예컨대, 100℃의 대기압 조건에서, 30분 이상의 반감기를 유지한다.

또한, 상술한 가교고무원료(6)에는 카본블랙(Carbon black)이 더 첨가되는데, 이 카본블랙은 일종의 안료역할을 수행한다.

이때, 생산라인에서는 가교고무원료(6)의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 등을 극성의 저분자 물질로 선택함으로써, 최종 완성되는 대전롤러의 외피를 이루는 가교고무원료의 체적저항율이 미리 조절될 수 있도록 한다.

일례로, 생산라인에서는 클로라이드(Chloride)의 함량이 50% 이하를 유지함과 아울러, 무게평균분자량(Mw)이 1000~1000000의 값을 갖고, 수평균분자량(Mn)이 10000의 값을 갖는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버와, 아크릴로나이트라일의 함량이 50% 이하를 유지함과 아울러, 무게평균분자량이 1000~1000000의 값을 갖고, 수평균분자량이 10000의 값을 갖는 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버를 가교고무원료의 메인 구성물로 선택함으로써, 최종 완성되는 대전롤러의 외피를 이루는 가교고무원료가 예컨대, 107Ω·cm~108Ω·cm의 체적저항율을 유지할 수 있도록 한다.

이때, 상술한 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 무게함량은 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버를 합한 전체무게의 60%~95%를 차지한다.

상술한 가교고무원료(6)를 구성하는 각 구성물들은 생산라인의 상황에 따라 여러 가지 조합비를 이룰 수 있다. 이러한 각 구성물들의 다양한 조합비는 아래의 <표 1> 내지 <표 4>에 자세히 제시되어 있다.

구성물 첨가량 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 20 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 80 디큐밀 페록사이드 1.25 CaCO3 30 카본블랙 1

구성물 첨가량 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 10 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 90 디큐밀 페록사이드 1.25 설파 0.5 CaCO3 30 카본블랙 1

구성물 첨가량 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 20 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 80 디큐밀 페록사이드 1.25 벤조일 페록사이드 0.5 트리알리리쏘시안유라테 1.0 CaCO3 30 카본블랙 1

구성물 첨가량 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 20 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 80 디큐밀 페록사이드 1.25 벤조일 페록사이드 0.5 설파 1.0 CaCO3 30 카본블랙 1

한편, 금속봉(2)의 외주면에 가교고무원료(6)를 압축코팅하는 과정이 모두 완료되면, 생산라인에서는 가교고무원료(6)를 1차 가열하는 과정을 진행한다(단계 S11).

이 경우, 생산라인에서는 도 4b에 도시된 바와 같이, 가교고무원료(6)가 압출코팅된 금속봉(2)을 예컨대, 건식가열가마(300)에 로딩시킨 후, 이 건식가열가마의 내부로 예컨대, 130℃~150℃ 정도의 열을 가한다. 이러한 1차 가열과정은 예컨대, 55분~65분 동안 진행된다.

이러한 1차 가열과정이 진행되면, 가교고무원료(6)에 포함되어 있던 페록사이드 가교제는 가교고무원료(6)의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나??라일 부타디엔 러버를 과산화물 가교시키는 작용을 신속하게 수행하게 되며, 결국, 금속봉(2)의 외주면에는 도 4c에 도시된 바와 같이, 가교고무층(7)이 형성된다.

이러한 가교과정이 진행되면, 미가교 상태에 있던 에피클로로하이드린 옥사이드 러버의 양이 대폭 줄어들기 때문에, 만약, 본 발명의 다른 실시예에 의해 최종 완성되는 대전롤러가 화상형성장치의 가동중지 기간 동안 감광드럼과 접촉된 상태로 장시간 머물더라도, 대전롤러에 상존하는 저분자는 감광드럼의 표면으로 전이되지 않게 되며, 결국, 대전롤러는 감광드럼의 표면에 화상이 형성되지 않는 등의 이상현상이 발생되는 원인으로 작용하지 않게 된다.

상술한 바와 같이, 통상, 어떤 물질이 가교과정을 겪게 되면, 경도가 대폭 상승하는 것이 일반적이기 때문에, 만약, 생산라인에서 본 발명의 다른 실시예를 시행할 때, 상술한 가교과정에 대하여 별다른 조치를 취하지 않으면, 용지와 맞닿는 대전롤러는 그 경도가 매우 높아지는 문제점을 유발한다. 이 경우, 생산라인에서는 대전롤러의 경도를 지사 기준으로 40도 이하의 값으로 유지시키기가 매우 힘들어지게 되며, 결국, 대전롤러의 소형화를 달성시키지 못하는 문제점을 감수할 수밖에 없게 된다.

그러나, 본 발명에서는 앞서 언급한 바와 같이, 가교고무원료(6)의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나??라일 부타디엔 러버를 가교과정에 영향을 받지 않는 극성의 저분자 물질로 선택하여, 최종 완성되는 대전롤러의 경도증가를 억제시키고, 이를 통해, 대전롤러의 경도를 지사 기준으로 40도 이하, 예컨대, 20도 내외로 유지시킴으로써, 상술한 가교과정의 진행에도 불구하고, 대전롤러의 소형화가 원활하게 달성될 수 있도록 한다.

상술한 바와 같이, 우수한 성능의 대전롤러는 체적저항율이 낮아야 하고, 미가교 고무의 양이 적어야 하며, 저경도를 유지하여야 하는 등의 조건을 만족시켜야 한다.

이러한 조건들을 만족시키는 우수한 성능의 대전롤러가 제조될 수 있도록, 본 발명의 다른 실시예 에서는 상술한 바와 같이, 극성의 저분자로 구성된 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 등을 가교고무원료(6)의 메인 구성물로 선택함으로써, 최종 완성되는 대전롤러가 107Ω·cm~108Ω·cm에 해당하는 낮은 체적저항율을 유지할 수 있도록 한다.

이러한 본 발명의 다른 실시예의 경우, 상술한 실시예와 마찬가지로, 미국특허공보 제 5637395 호에 제시된 바와 같은 첨가제의 첨가나, 미국특허공보 제 5248560 호에 제시된 바와 같은 폴리우레탄의 사용, 미국특허공보 제 5497219 호, 제 5786091 호 등에 제시된 바와 같은 코팅액의 코팅과정 등을 시행하지 않기 때문에, 본 발명의 다른 실시예가 실제로 적용되는 경우, 생산라인에서는 대전롤러의 체적저항율이 불균일해지는 문제, 전체적인 제품의 생산비가 증가하는 문제, 전체적인 제품 공정효율이 저하되는 문제 등을 겪지 않고서도, 대전롤러의 체적저항율이 낮아지는 효과를 획득할 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상술한 바와 같이, 페록사이드 가교제를 사용하여, 발포고무원료(6)의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 분자사슬 사이를 신속하게 가교시키고, 이를 통해, 예컨대, 미가교 상태에 있는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버의 양이 대폭 줄어들 수 있도록 한다. 이 경우, 최종 완성되는 대전롤러에 상존하는 저분자는 감광드럼의 표면으로 전이되지 않게 되며, 결국, 대전롤러는 감광드럼의 표면에 화상이 형성되지 않는 등의 이상현상이 발생되는 원인으로 작용하지 않게 된다.

이때, 본 발명의 다른 실시예에서는 앞서 언급한 미국특허공보 제 5637395 호, 제 5497219 호, 제 5786091 호 등과 달리, 가교과정에 영향을 받지 않는 극성의 저분자로 구성된 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 등을 가교고무원료(6)의 메인 구성물로 선택하기 때문에, 최종 완성되는 대전롤러의 가교밀도를 증가시키면서도, 이 대전롤러의 경도 증가를 억제시킬 수 있으며, 결국, 가교과정의 진행에도 불구하고, 대전롤러의 소형화를 달성시킬 수 있다.

한편, 상술한 바와 같은 가교고무원료를 1차 가열하는 과정이 모두 완료되면, 생산라인에서는 가교고무원료를 2차 가열하는 과정을 진행한다(단계 S12).

이 경우, 생산라인에서는 예컨대, 금속봉(2)을 건식가열가마(300)에 그대로 둔 상태에서, 이 건식가열가마(300)의 내부로 예컨대, 100℃~120℃ 정도의 열을 가한다. 이러한 2차 가열과정은 예컨대, 4시간~12시간 동안 진행된다.

상술한 2차 가열과정이 진행되면, 상술한 가교과정에 참여하지 않은 잔존 가교제는 모두 제거된다.

위의 각 단계를 통해, 가교고무원료(6)를 2차 가열하는 과정이 모두 완료되면, 생산라인에서는 가교고무층이 형성된 금속봉을 일정 크기로 절단하는 과정을 진행한다(단계 S13).

이 경우, 생산라인에서는 도 4d에 도시된 바와 같이, 고속으로 회전하는 블레이드(500)를 이용하여, 가교고무층(7)이 단일 레이어로 형성된 금속봉(2)을 일정 크기로 절단함으로써, 최종적인 구조를 갖는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러(70)를 제조 완료하게 된다.

한편, 도 5에 도시된 바와 같이, 화상형성장치용 현상기에서, 프레임(52) 내부에는 일정속도로 회전하는 감광드럼(51)이 설치되며, 이 감광드럼(51)은 상술한 각 실시예에 따라 제조 완료된 본 발명 고유의 대전롤러(40,70)와 맞물려 회전하는 구조를 이룬다. 이때, 대전롤러(40,70)는 상술한 바와 같이, 감광드럼(51)의 표면을 고전압으로 대전시키는 역할을 수행한다.

이때, 감광드럼(51)의 일정 위치, 예컨대, 감광드럼(51)의 상부에는 노광기(53)가 설치되는데, 이러한 노광기(53)는 상술한 대전롤러(40,70)에 의하여 대전 완료된 감광드럼(51)으로 일정량의 빛을 조사함으로써, 감광드럼(51)에 형성된 정전잠상이 신속하게 노광될 수 있도록 하는 역할을 수행한다. 또한, 감광드럼(51)의 다른 일정 위치, 예컨대, 감광드럼(51)의 하부에는 전사롤러(55)가 설치되는데, 이 전사롤러(55)는 감광드럼(51)과 맞물려 회전함으로써, 외부로부터 급지된 기록용지쪽으로 최종 형성된 화상이 전사될 수 있도록 하는 역할을 수행한다.

여기서, 도면에 도시된 바와 같이, 프레임(52)의 일측에는 토너 카트리지(60)가 장착되며, 이 토너 카트리지(60)에는 적재된 토너(62)를 교반시키는 교반기(56)가 설치된다. 이 경우, 교반기(56)는 토너 카트리지(60)에 적재된 토너(62)를 교반시킴과 아울러, 교반이 완료된 토너(62)를 공급롤러(56)로 공급하는 역할을 수행한다.

이때, 상술한 감광드럼(51)은 대전롤러(40,70)와 맞물려 회전하는 구조를 이룸과 아울러, 현상롤러(54)와도 맞물려 회전하는 구조를 이루는데, 이 현상롤러(54)는 교반기(56)로부터 토너(62)를 공급받는 공급롤러(56)와 맞물려 회전하는 구조를 이룬다.

상술한 현상롤러(54)는 공급롤러(56)로부터 토너(62)를 공급받은 후, 이 토너(62)를 정전잔상이 형성된 감광드럼(51)에 고착시키는 역할을 수행한다. 이 경우, 현상롤러(54)의 상부에는 감광드럼(51)으로 공급되는 토너(62)의 두께를 일정한 높이로 규제하기위한 규제 블레이드(57)가 고정돌기(58)에 의해 고정 설치된다.

이때, 상술한 바와 같이, 대전롤러(40,70)의 체적저항율이 108Ω·cm 이상의값을 갖는다면, 대전롤러(40,70)가 감광드럼(51)의 표면을 대전시키는데 필요 이상의 고전압이 필요로하게 되며, 이 경우, 고전압의 인가에 따라 오존의 발생량이 대폭 증가됨으로써, 결국, 심각한 환경오염이 유발되는 문제점이 야기된다.

그러나, 본 발명의 경우, 상술한 바와 같이, 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버가 예컨대, 5:95의 비율로 혼합된 발포고무원료를 이용하여 대전롤러(40)를 제조하거나, 극성의 저분자 특성을 갖는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버로 이루어진 가교고무원료를 이용하여 대전롤러(70)를 제조함으로써, 최종 완성되는 대전롤러(40,70)가 107Ω·cm~108Ω·cm에 해당하는 낮은 체적저항율을 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해, 대전롤러(40,70)가 감광드럼(51)의 표면을 대전시키는데 필요로하는 대전전압이 최소화될 수 있도록 함으로써, 불필요한 오존의 발생량을 대폭 줄일 수 있다.

이상의 설명에서와 같이, 본 발명에서는 금속봉의 외피를 이루는 반도전성 탄성고무층을 일례로, 발포고무층, 미발포고무층의 이중 레이어로 형성시키거나, 다른 예로, 가교고무층의 단일 레이어로 형성시킴으로써, 반도전성 탄성고무층의 체적저항율을 최소화시킬 수 있고, 고무분자의 가교율을 극대화시킬 수 있으며, 반도전성 탄성고무층의 경도증가를 억제시킬 수 있다.

이러한 본 발명은 제조라인에서 생산되는 다양한 기종의 화상형성장치에서 전반적으로 유용한 효과를 나타낸다.

그리고, 본 발명의 특정한 실시예가 설명되고 도시되었지만 본 발명이 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.

이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 기술적사상이나 관점으로부터 개별적으로 이해되어서는 안되며 이와 같은 변형된 실시예들은 본 발명의 첨부된 특허청구의 범위안에 속한다 해야 할 것이다.

이상에서 상세히 설명한 바와 같이, 본 발명에서는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버가 예컨대, 5:95의 비율로 혼합된 발포고무원료를 이용하여 대전롤러를 제조하거나, 극성의 저분자 특성을 갖는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버로 이루어진 가교고무원료를 이용하여 대전롤러를 제조함으로써, 최종 완성되는 대전롤러가 107Ω·cm~108Ω·cm에 해당하는 낮은 체적저항율을 유지할 수 있도록 하고, 이를 통해, 대전롤러가 감광드럼의 표면을 대전시키는데 필요로하는 대전전압이 최소화될 수 있도록 함으로써, 불필요한 오존의 발생량을 대폭 줄일 수 있다.

또한, 본 발명에서는 예컨대, 페록사이드 가교제를 사용하여, 발포고무원료의 메인 구성을 이루는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 분자사슬 사이를 신속하게 가교시키고, 이를 통해, 예컨대, 미가교 상태에 있는 대전롤러의 저분자가 감광드럼의 표면으로 전이되는 문제점을 해결함으로써, 이상화상의 발생을 미리 차단시킬 수 있다.

Claims (30)

  1. 발포고무원료가 압축코팅된 금속봉을 수납하기 위한 수납공간이 정의되도록 양단이 연통된 파이프형상의 몸체와;
    상기 몸체의 양단에 삽입된 상태로 상기 발포고무원료가 압축코팅된 금속봉을 고정시키며, 상기 수납공간을 밀폐시키는 한쌍의 플러그들을 포함하며,
    상기 몸체는 열전도도가 낮은 고분자 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전롤러 제조용 치구.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체는 폴리에트라 플루오르 에틸렌(Polyetra fluouro ethylene), 폴리이미드(Polyimide), 폴리아모드(Polyamode), 폴리프로필렌설파이드(Polypropylenesulfide)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 어느 하나의 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 대전롤러 제조용 치구.
  3. 금속봉의 외주면에 발포고무원료를 압축코팅하는 단계와;
    상기 발포고무원료가 압축코팅된 금속봉을 제 1 항에 기재된 몸체의 수납공간에 탑재시킨 후, 상기 발포고무원료를 1차 가열하는 단계와;
    상기 1차 가열된 상태의 발포고무원료가 압축코팅된 금속봉을 상기 몸체의 수납공간으로부터 반출시킨 후, 상기 1차 가열된 상태의 발포고무원료를 2차 가열하는 단계와;
    상기 2차 가열된 상태의 발포고무원료가 압축코팅된 금속봉을 일정 폭으로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 발포고무원료는 에피클로로하이드린 옥사이드 러버(Epiclorohydrin oxide rubber), 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버(Acrylonitrile butadiene rubber), 충진제, 가교제(Cross linking agent) 및 발포제(Blowing agent)의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버는 혼합비 조절에 의해 체적저항율이 미리 조절되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버는 3:97~7:93의 비율로 혼합되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  7. 제 4 항에 있어서, 상기 가교제는 페록사이드(Peroxide)인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  8. 제 4 항에 있어서, 상기 발포제는 4,4'-옥시비스(벤젠설포닐하이드라자이드) (4,4'-Oxybis(Benzenesulfonylhydrazide))인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  9. 제 3 항에 있어서, 상기 1차 가열단계 및 2차 가열단계는 건식가열(Dry heating) 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  10. 제 3 항에 있어서, 1 차 가열단계는 130℃~150℃의 온도에서 15분~25분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  11. 금속봉의 외주면에 가교고무원료를 압축코팅하는 단계와;
    상기 가교고무 원료를 건식 가열가마에 로딩하여 소정의 온도 및 시간동안 가열하여 과산화물 가교를 형성하는 1차 가열단계와;
    상기 1차 가열된 상태의 가교고무원료를 상기 1차가열단계보다 상대적으로 낮은 온도에서, 상대적으로 긴 시간동안 2차 가열하여 상기 1차가열단계에서 가교에 참여하지 않은 잔존 가교제를 제거하는 2차 가열단계와;
    상기 2차 가열된 상태의 가교고무원료가 압축코팅된 금속봉을 일정 폭으로 절단하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 가교고무원료는 극성 저분자 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 극성 저분자 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 및 가교제의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 극성 저분자 에피클로로하이드린 옥사이드 러버는 클로라이드(Chloride)의 함량이 50% 이하이고, 무게평균분자량(Mw)이 1000~1000000의 범위인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  14. 제 12 항에 있어서, 상기 극성 저분자 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버는 아크릴로나이트라일(Acrylonitrile)의 함량이 50% 이하이고, 무게평균분자량이 1000~1000000의 범위인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  15. 제 12 항에 있어서, 상기 극성 저분자 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버의 무게함량은 상기 극성 저분자 에피클로로하이드린 옥사이드 러버 및 극성 저분자 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버를 합한 전체무게의 60%~95%를 차지하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  16. 제 12 항에 있어서, 상기 가교제는 페록사이드인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  17. 제 16 항에 있어서, 상기 페록사이드는 디큐밀(Dicumyl) 페록사이드 및 벤조일(Benzoyl) 페록사이드의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  18. 제 16 항에 있어서, 상기 페록사이드는 100℃의 대기압 조건에서, 30분 이상의 반감기를 갖는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  19. 제 12 항에 있어서, 상기 가교고무원료에는 CaCO3가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  20. 제 12 항에 있어서, 상기 가교고무원료에는 가교촉진제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 가교촉진제는 설파(Sulfur)인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  22. 제 12 항에 있어서, 상기 가교고무원료에는 공가교제가 더 첨가되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 공가교제는 트리알리리쏘시안유라테 (Triallylisocyanurate)인 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  24. 제 11 항에 있어서, 상기 1차 가열단계 및 2차 가열단계는 건식가열 방식으로 진행되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  25. 제 11 항에 있어서, 상기 1차 가열단계는 140℃~160℃의 온도에서 55분~65분 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  26. 제 11 항에 있어서, 상기 2차 가열단계는 100℃~120℃의 온도에서 4시간~12시간 동안 진행되는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러 제조방법.
  27. 금속봉과;
    상기 금속봉의 외주면을 감싸는 반도전성 발포고무층과;
    상기 반도전성 발포고무층의 외주면을 감싸는 반도전성 미발포고무층을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 반도전성 발포고무층은 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버, 충진제, 가교제 및 발포제의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러.
  29. 금속봉과;
    상기 금속봉의 외주면을 감싸는 가교고무층을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러.
  30. 제 29 항에 있어서, 상기 가교고무층은 극성 저분자 에피클로로하이드린 옥사이드 러버, 극성 저분자 아크릴로나이트라일 부타디엔 러버 및 가교제의 조합으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 화상형성장치용 현상기의 대전롤러.
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