KR100443220B1 - 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치 및 중간 전사 벨트 - Google Patents

프로세스 카트리지, 화상 형성 장치 및 중간 전사 벨트 Download PDF

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Abstract

본 발명에 따르면, 토너 화상이 형성되는 원통형 잠상 담지 부재와, 1차로 토너 화상이 전사되고 2차로 토너 화상이 전사 매체로 운반되는 중간 전사 벨트를 내부에 일체로 지지하는 프로세스 카트리지가 제공된다. 운반시, 감광 부재가 불필요하게 마찰 대전되는 것을 방지하기 위해서, 본 발명에 따른 프로세스 카트리지는 다음과 같은 요건들 즉, A) 중간 전사 벨트와 감광 부재가 서로 마찰될 때, 잠상 담지 부재는 -200V ≤Vt ≤200V 의 표면 전위 Vt를 갖는다 B) 스페이서 부재가 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 사이에 제공되고, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때, 감광 부재는 -200V ≤Vt ≤200V 의 표면 전위 Vt를 갖는다 C) 카트리지는 잠상 담지 부재에 대항하는 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 저감하기 위한 수단을 갖는다 중 임의의 하나를 충족한다.

Description

프로세스 카트리지, 화상 형성 장치 및 중간 전사 벨트{PROCESS CARTRIDGE, IMAGE-FORMING APPARATUS AND INTERMEDIATE TRANSFER BELT}
본 발명은 토너 화상이 표면상에 형성되는 잠상 담지 부재와 일체로 제공되는 중간 전사 벨트를 구비한 프로세스 카트리지와, 이러한 프로세스 카트리지를 구비한 화상 형성 장치와, 프로세스 카트리지가 구비하는 중간 전사 벨트에 관한 것이다.
벨트형 중간 전사 부재인 중간 전사 벨트를 사용하는 화상 형성 장치는 복수개의 컬러 토너 화상이 화상 형성 재료를 출력하도록 연속해서 중첩식으로 전사되는 다중 컬러(multi-color) 화상 형성 장치와 완전 컬러(full-color) 화상 형성 장치로서 효과적이다.
일본 특허 출원 공개 소63-301960호에 개시된 전사 시스템, 즉 토너 화상이 제1 화상 담지 부재로서의 역할을 하는 전자사진 감광 부재로부터 제2 화상 담지 부재로서의 전사 매체로 전사되어 전사 드럼 상으로 유도되거나 정착되는 화상 형성 장치와 비교하면, 전술된 화상 형성 장치는 얇은 종이(40g/m2종이)와 봉투와 같은 두꺼운 종이(200g/m2종이)까지 포함하는 전사 매체의 속도가 이들의 폭과 길이와 관련 없이 선택될 수 있다는 장점을 갖는다. 이는 중간 전사 벨트의 사용이 [예컨대, 전사 매체가 그리퍼(gripper)로 보유되어 유도되고 곡률을 갖도록 제조되는] 전사 매체에 대해 어떠한 공정이나 제어도 불필요하게 하기 때문이다.
또한, 벨트 형태로 제조된 중간 전사 부재가 장치 주 본체를 소형으로 제조하고 비용 감소를 달성하도록 공간의 효과적인 사용을 가능하게 하는데, 이는 벨트 형태로 제조된 중간 전사 부재를 화상 형성 장치의 내측에 배치하는 자유도가 중간 전사 드럼과 같은 강성 실린더가 사용되는 경우보다 커질 수 있기 때문이다.
그러나, 통상의 경우에서, 중간 전사 벨트는 장치 주 본체보다 짧은 사용 수명을 갖고, 따라서 현재의 조건하에서는 장치 수명의 중간에 벨트를 교체하는 것이 필요하다. 중간 전사 벨트 상에 남아 있는 현상제(이하, "토너"라고 함)의 처리도 필요하다. 이외에도, 잠상 담지 부재, 현상 조립체 및 현상제와 같은 많은 구성 부품들을 교체하는 것이 필요하다.
이러한 교체 부품들을 장치 주 본체에 용이하게 부착하거나 주 본체로부터 용이하게 분리되도록 유닛 또는 유닛들로 제조하는 방법이, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재를 서로 독립적인 유닛으로 제조하고 주 본체에 용이하게 부착하거나 주 본체로부터 용이하게 분리되도록 배치하는, 일본 특허 출원 공개 평8-137181호에 개시된 바와 같이 제안되어 있다.
그러나, 이러한 수단은 다수의 교체 유닛을 요구하고 사용자의 작동을 곤란하게 한다. 또한, 이러한 유닛들이 서로 독립적으로 설계되어 배치되기 때문에, 장치가 대형으로 제조되어야 하고 고비용을 초래한다는 문제가 발생한다.
이러한 문제를 해결하기 위한 수단으로서, 일본 특허 출원 공개 평6-110261호, 평10-177329호 및 평11-30944호가 개시되어 있는데, 제안된 수단은 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가 주 본체에 동시에 부착하거나 주 본체로부터 동시에 분리되어 교체되도록 단일 유닛으로 제조된다.
그러나, 중간 전사 벨트가 장치 주 본체가 설치되는 시점에 조립되는 경우와 다른 점은, 주 본체에 용이하게 부착되거나 주 본체로부터 용이하게 분리될 수 있는 프로세스 카트리지를 제공하도록 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가 단일 유닛으로 조립되는 이러한 방법이, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재를 단일 유닛으로 제조한다는 사실에 기인하는 몇 가지의 문제점을 초래하는 경향이 있다. 이러한 문제점 중 하나는 잠상 담지 부재가 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(프로세스 카트리지)의 시장에서의 배급 중에 겪을 수 있는 소정의 진동에 의한 마찰 전기로 대전될 수 있다는 것이다. 잠상 담지 부재가 배급 중의 이러한 진동에 의해 마찰 전기로 대전되면, 잠상 담지 부재는 특성이 변화하여 재생되는 화상의 밀도 차이를 초래할 수 있다.
특히, 최근 몇 년간의 화상 형성 장치의 기술의 진보에 의하여, 노출 스폿(exposure spot)이 더욱 작은 크기와 더욱 높은 밀도로 제조됨에 따라 600 dpi 이상의 해상도로 미세하고 정확한 잠상을 현상하고, 예컨대 전기장의 정밀한 제어에 의해 고품질 수준을 갖는 화상을 얻기 위한 디지털 현상식 프린터와 복사기가 가능해졌다. 결과적으로, 과거에는 문제가 되지 않았던 이러한 배급 중의 잠상 담지 부재의 의도하지 않은 마찰 전기에 의한 대전이 화상 품질에 상당한 영향을 미칠 수 있고, 이러한 문제를 해결하는 것이 중요하게 되었다. 이러한 문제는 잠상 담지 부재가 이의 지지를 위한 원통형 강성 본체를 갖는 경우에 매우 심각하게 발생할 수 있는데, 이는 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가, 잠상 담지 부재가 벨트 형태인 경우보다 강한 힘으로 서로 접촉하게 되는 경향이 있기 때문이다. 더욱이, 이러한 문제는 잠상 담지 부재가 50mm 이하의 외경을 갖는 경우에 더욱 심각하게 발생할 수 있다.
그러나, 전술된 모든 제안에서, 잠상 담지 부재들이 화상 형성 장치로부터 빼내어진 상태에서는 배급 중에 진동에 의해 잠상 담지 부재들의 마찰 전기에 의한 대전에 대항하는 소정의 수단에 취해지고, 소정의 장치가 배급 채널을 고려하여 설계되었다고 말 할 수는 없다. 따라서, 예컨대 제조된 후에 프로세스 카트리지를 취급하는 방법에 대한 소정의 제한에 의해 유지 보수비용이 증가할 수 있고, 사용자들로부터의 불평이 증가할 수 있는 문제점이 발생한다.
이외에도, 운전 비용을 감소시키는 것도 중요하며, 보다 많은 비용 감소가 중간 전사 벨트 및 교체 부품이 되는 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지에 대해 이루어져야 한다. 또한, 이들의 취급을 용이하게 하도록, 제조와 폐토너의 처리가 고려되어야 한다.
따라서, 본 발명의 목적은 유지 보수가 용이하고 소형화와 장치의 비용 감소가 가능하며, 또한 배급 중에 잠상 담지 부재들의 의도하지 않은 마찰 전기에 의한 대전에 의해 야기되는 어떠한 화상 오류도 방지될 수 있고, 장시간에 걸쳐 전송되거나 방치되는 경우에도 양호한 화상을 제공할 수 있는, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치 및 중간 전사 벨트를 제공하는 것이다.
도1은 본 발명의 화상 형성 장치의 예를 도시하는 개략적인 단면도.
도2는 본 발명의 프로세스 카트리지의 예를 도시하는 개략적인 단면도.
도3은 본 발명의 중간 전사 벨트를 생산하는 데 사용되는 제품 유닛의 예를 도시하는 개략도.
도4a 및 도4b는 본 발명의 중간 전사 벨트의 성형 작업 방법을 도시하는 개략도.
도5는 본 발명의 중간 전사 벨트를 생산하는 데 사용되는 제품 유닛의 다른 예를 도시하는 개략도.
도6은 본 발명의 예2의 프로세스 카트리지를 도시하는 개략적인 단면도.
도7은 본 발명의 예3의 프로세스 카트리지를 도시하는 개략적인 단면도.
도8a 및 도8b는 본 발명의 예1 내지 예7의 프로세스 카트리지의, 인장 롤러와 이들의 인접부를 도시하는 개략도.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1 : 감광 드럼
5 : 중간 전사 벨트
6 : 1차 전사 롤러
7 : 2차 전사 롤러
10 : 전사 매체 안내부
12 : 인장 롤러
16 : 스페이서 부재
100 : 압출기
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 첫 번째로 화상 형성 장치의 주 본체에 탈착 가능하게 장착할 수 있는 프로세스 카트리지를 제공하며, 상기 프로세스 카트리지는, 지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와, 상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기토너 화상이 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되는 중간 전사 벨트를 일체로 포함하며, 상기 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때, 상기 잠상 담지 부재는 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 표면 전위 Vt를 갖는다.
본 발명은 두 번째로 화상 형성 장치의 주 본체에 탈착식으로 장착될 수 있는 프로세스 카트리지를 제공하며, 상기 프로세스 카트리지는, 지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와, 상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기토너 화상이 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되는 중간 전사 벨트와, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 사이에 제공되는 스페이서 부재를 일체로 포함하며, 잠상 담지 부재는 스페이서 부재와 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 표면 전위 Vt를 갖는다.
본 발명은 세 번째로 화상 형성 장치의 주 본체에 탈착식으로 장착될 수 있는 프로세스 카트리지를 제공하며,
상기 프로세스 카트리지는,
지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와,
상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기토너 화상이 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되는 중간 전사 벨트를 일체로 포함하며,
상기 프로세스 카트리지는 프로세스 카트리지가 전송된 때 잠상 담지 부재에 대항하는 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 하강시키도록 잠상 담지 부재에 대항하는 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 하강시키는 수단을 구비한다.
본 발명은 또한 상기 프로세스 카트리지 및 프로세스 카트리지가 구비하는 중간 전사 벨트를 포함하는 화상 형성 장치를 제공한다.
본 발명의 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치의 주 본체에 탈착식으로 장착될 수 있고, i) 지지부로서 원통형 강성 본체를 갖고, 정전 잠상이 표면상에 형성되며, 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와, ii) 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 토너 화상이 보유되어 토너 화상을 2차로 전사 매체에 전사하도록 전송하는 중간 전사 벨트가 단일 유닛으로서 내부에 일체형으로 지지된다. 이하의 요구 사항 A 내지 C 중 하나가 더욱 만족스럽다.
A. 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때 잠상 담지 부재는 -200V ≤Vt ≤200V 인 표면 전위 Vt를 갖는다.
B. 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 사이에 스페이서 부재가 제공되고, 스페이서 부재와 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때 잠상 담지 부재는 -200V ≤Vt ≤200V 인 표면 전위 Vt를 갖는다.
C. 프로세스 카트리지는 프로세스 카트리지가 운반될 때 잠상 담지 부재에 대한 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 낮추기 위해, 잠상 담지 부재에 대한 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 낮추기 위한 수단을 갖는다.
본 발명에 따른 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치 및 중간 전사 벨트는 이하에서 첨부된 도면을 참조하여 보다 더 상세히 설명된다.
본 발명의 프로세스 카트리지를 갖는 화상 형성 장치의 일 예가 도1을 참조하여 설명된다.
도1은 전자사진 처리를 이용하는 복사기 또는 레이저 비임 프린터와 같은 총 천연색 화상 형성 장치의 개략도이다. 본 실시예에서, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재(전자사진 감광 부재)를 일체로 갖고 화상 형성 장치의 주 본체에 분리 가능하게 장착될 수 있는 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지가 프로세스 카트리지로서 제공된다. 또한, 이 화상 형성 장치는 600dpi 이상의 해상도를갖는 잠상을 형성하는 디지털 시스템이다.
이 화상 형성 장치는 제1 화상 담지 부재로서 반복 사용된 원통형 잠상 담지 부재(이하, "감광 드럼"이라함)를 갖는다.
감광 드럼(1)은 원통형 강성 본체로서 알루미늄 실린더를 포함하고 그 위에 형성된 감광층을 갖고, 화살표 방향으로 소정의 주연 속도(처리 속도)로 회전 구동된다.
회전 도중에 감광 드럼(1)은 전원(32)에 연결된 1차 대전 조립체(2)에 의해 소정의 극성 및 전위로 일정하게 대전된다. 1차 대전 조립체 전원(32)으로부터 1차 대전 조립체(2)에 인가된 바이어스로서, 직류 전류에 교류 전류를 중첩함으로써 형성되는 바이어스가 사용된다. 직류 전류 전압만이 사용될 수 있다. 이어서, 감광 드럼은 노출 수단[도시 되지 않음; 예컨대, 화상 정보의 시간 순차적 전기 디지털 픽셀 신호에 따라 변조된 레이저 비임을 출력하는 레이저 스캐너를 포함하는 스캐닝 노출 시스템 또는 컬러 원고(original) 화상 컬러 분리/화상 형성 광학 시스템]에 의해 화상화 노출(3)된다. 이와 같이, 의도된 컬러 화상의 제1 컬러 성분 화상(예컨대, 옐로우 컬러 성분 화상)에 대응하는 정전 잠상이 형성된다.
다음으로, 정전 잠상이 옐로우 가시 화상, 즉 옐로우 토너 화상이 되도록 제1 현상 조립체[옐로우 컬러 현상 조립체(41)]에 의해 제1 컬러 옐로우 토너(Y)로 현상된다. 옐로우 토너 화상이 형성되는 동안, 제2 내지 제4 현상 조립체[마젠타 컬러 현상 조립체(42), 시안 컬러 현상 조립체(43) 및 블랙 컬러 현상 조립체(44)는 각각 비작동 상태로 멈춰 있고 감광 드럼(1) 상에서 작동하지 않기 때문에, 제1컬러 옐로우 토너 화상이 제2 내지 제4 현상 조립체에 의해 영향을 받지 않는다.
감광 드럼(1) 상에 형성된 옐로우 토너 화상은 제2 화상 담지 부재인 중간 전사 부재로 우선 전사된다. 여기서, 중간 전사 부재는 벨트형, 중간 전사 벨트(5)이다. 중간 전사 벨트(5)는 소정 폭 및 동일한 주연 속도로 감광 드럼(1)에 접촉하면서 도1에 도시된 시계 방향으로 회전 구동된다. 또한, 중간 전사 벨트(5)의 내측 위에, 1차 전사 바이어스가 인가된 1차 전사 수단인 1차 전사 롤러(6)가 배치된다. 인장 롤러(8, 12)는 다음에 상세히 설명된다.
중간 전사 벨트(5) 위에, 벨트의 내측에 배치된 1차 전사 수단인 1차 전사 롤러(6)로부터 인가된 1차 전사 바이어스에 의해 전기장이 형성된다. 감광 드럼(1) 상에 형성 및 보유되는 제1 컬러 옐로우 토너 화상은 감광 드럼(1)과 중간 전사 벨트(5) 사이에 형성된 접촉 영역을 통과하며, 중간 전사 벨트(5)의 외주연에 우선 전사된다.
대응하는 제1 컬러 옐로우 토너 화상이 중간 전사 벨트(5)로 전사된 감광 드럼(1) 표면은 블레이드(13')를 갖는 세척 조립체(13)에 의해 세척된다.
그리고, 이어서 제2 컬러 마젠타 토너 화상, 제3 컬러 마젠타 토너 화상 및 제4 컬러 블랙 토너 화상이 연속적으로 중간 전사 벨트(5) 상에 마찬가지로 중첩되게 전사된다. 따라서, 의도된 컬러 화상에 대응하는 합성된 컬러 토너 화상이 중간 전사 벨트(5) 상에 형성된다.
감광 드럼(1)으로부터 중간 전사 벨트(5)로 제1 내지 제4 컬러 토너 화상을 연속적으로 중첩되게 전사하기 위한 1차 전사 바이어스가 각 토너의 극성에 반대되는 (+)극으로 바이어스 전원(30)에 연결된 1차 전사 롤러(6)로부터 인가된다. 이렇게 인가된 전압은 바람직하게는 +100V 내지 +2 kV 의 범위 내에 있다. 인가된 전압이 +100V 이하이면, 임의의 적절한 1차 전사가 실행될 수 없다. 2kV 이상이면, 전원은 고비용이 되고 동시에 중간 전사 벨트 및 감광 드럼은 절연 파괴될 수 있다. 또한, 전사 롤러(6)는 양호하게는 0.01 내지 1N/cm, 보다 양호하게는 0.1 내지 0.5N/cm 의 접촉 압력으로 감광 드럼(1)과 접촉한다. 접촉 압력이 0.01N/cm 미만이면, 적절한 접촉 영역이 중간 전사 벨트 및 감광 드럼 사이에 형성되기 어렵고, 화상은 불규칙한 밀도로 형성된다. 한편, 후술되는 바이어스 세척 방법이 중간 전사 벨트 세척 수단으로서 사용되면, 양호한 세척 작업이 달성되기 어렵다. 한편 접촉 압력이 1N/cm 이상이면, 감광 드럼은 높은 전위로 대전될 뿐만 아니라, 중간 전사 벨트 상에 잔류하는 토너가 중간 전사 벨트에 대해 강하게 압박되기 때문에 임의의 양호한 세척 성능이 어떤 경우 달성될 수 없다.
이렇게 중간 전사 벨트(5)에 전사된 합성 컬러 토너 화상은 제3 화상 담지 부재인 기록 종이와 같은 전사 매체(P)에 한번에 전사된다. 2차 전사 수단으로서, 2차 전사 롤러(7)가 구동 롤러(8)에 평행하게 축방향으로 지지되고 중간 전사 벨트(5)의 바닥면으로부터 분리 가능하게 놓여지는 식으로 제공된다. 1차적으로 감광 드럼(1)으로부터 중간 전사 벨트(5)로 제1 내지 제3 컬러 토너 화상을 전사하는 단계에서, 2차 전사 롤러(7)는 중간 전사 벨트(5)로부터 분리되어 놓여질 수도 있다.
중간 전사 벨트(5)에 전사된 합성 컬러 토너 화상은 이하의 방법으로 3 화상 담지 부재 전사 매체(P)로 전사된다. 2차 전사 롤러(7)는 중간 전사 벨트(5)와 접촉하게 되고 동시에 2차 전사 바이어스가 전원(31)으로부터 2차 전사 롤러(7)에 인가되는, 2차 전사 롤러(7) 및 중간 전사 벨트(5) 사이에 형성된 접촉 영역으로 전사 매체 안내부(10)를 통해 종이 이송 롤러(11)로부터 소정 타이밍으로 전사 매체(P)가 이송된다. 이 2차 전사 바이어스를 인가하면, 중간 전사 벨트(5)로부터 제3 화상 담지 부재 전사 매체(P)로 2차적으로 합성 컬러 토너 화상이 전사된다.
합성 컬러 토너 화상이 전사된 전사 매체(P)는 고정 조립체(15)로 안내되고 열 고정된다.
합성 컬러 토너 화상이 전사 매체(P)에 전사된 후, 세척을 위해 분리 가능하게 배치된 대전 부재(9)가 중간 전사 벨트(5)와 접촉하게 되고, 감광 드럼(1)의 극성과 반대인 극성을 갖는 바이어스가 전원(33)으로부터 인가되고, 1차 전사 때의 극성과 반대되는 극성을 갖는 전기 대전이 전사 매체(P)에 전사되지 않고 중간 전사 벨트(5) 상에 잔류한 토너(전사 잔류 토너)에 전달된다. 여기서, 세척 바이어스가 세척을 위해 대전 부재(9)에 인가되는 바이어스 전원(33)은 교류 전류가 직류 전류에 중첩되는 상태로 인가된다. 1차 전사 때의 극성과 반대되는 극성으로 대전된 전사 잔류 토너는 중간 전사 벨트(5) 및 감광 드럼(1) 사이에 형성된 접촉 영역과 그 근처에서 감광 드럼(1)에 정전기적으로 전사되고 중간 전사 벨트(5)는 세척된다. 중간 전사 벨트를 세척하기 위한 이러한 기구(이하, "바이어스 세척 방법"이라함)에서, 중간 전사 벨트(5)는 1차 전사와 동시에 세척될 수 있고, 따라서 도우풋(though-put)이 감소하지 않는다.
도1에 도시된 화상 형성 장치에서, 중간 전사 벨트(5) 및 감광 드럼(1)을 포함하는 도2에 도시된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(A)는 화상 형성 장치의 주 본체에 분리 가능하게 장착될 수 있다. 이와 같이, 우수한 유지 성능을 갖는 구성을 갖는다.
본 발명의 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지가 이하에 설명된다. 일 실시예로서 도2에 도시된 카트리지(A)에서 중간 전사 벨트(5), 감광 드럼, 잠상 담지 부재(1), 중간 전사 벨트용 세척 기구(9) 및 잠상 담지 부재(1)용 세척 기구(13)는 일체형으로 하나의 유닛을 구성하여 주 본체에 분리 가능하게 장착될 수 있다.
중간 전사 벨트(5)의 세척은 전사 잔류 토너가 전술한 바와 같이 세척을 위해 대전 수단(9)에 의한 1차 전사의 극성과 반대되는 극성으로 대전되도록 하고 1차 전사 영역에서 잠상 담지 부재(1)로 복귀시키기 위해 필수적이다. 도1에 도시된 카트리지에서, 중간 저항 탄성체를 포함하는 세척 롤러(9)가 세척 기구로서 제공된다. 잠상 담지 부재(1)의 세척은 세척 용기(13)에 장치되고 잠상 담지 부재(1)와 접촉하게 제공된 블레이드(13')에 의해 수행되는 블레이드 세척이다. 이 카트리지에서는, 카트리지(A)가 교체될 때 중간 전사 벨트(5) 및 잠상 담지 부재(1) 모두의 전사 잔류 토너가 폐기되도록 폐기 토너 용기(도시되지 않음)가 또한 일체형으로 제공된다. 이와 같이, 유지 성능의 개선에 기여한다.
또한, 중간 전사 벨트(5)는 구성 부품의 개수가 적으며 카트리지가 소형으로 제조될 수 있도록 2개의 롤러인 인장 롤러(8, 12)에 걸쳐 놓인다. 여기에서, 잠상담지 부재(1) 위치의 상류측 상에 제공된 인장 롤러(8)는 구동 롤러이며, 동시에 세척 롤러(9)의 대향 롤러이며, 카트리지(A)가 화상 형성 장치 주 본체에 부착될 때에는 2차 전사 롤러(7)의 대향 롤러이다. 중간 전사 벨트(5)에 후속하여 회전하는 인장 롤러(12)는 활주 기구를 가지며, 중간 전사 벨트(5)에 장력을 부과하도록 압축 스프링의 작용에 의해 화살표 방향으로 벨트 내측에 가압 접촉하게 된다. 1 내지 20mm인 활주 폭으로 양호하게 활주 가능할 수 있다. 활주 폭이 1mm보다 작으면, 벨트의 장력은 중간 전사 벨트(5)가 크리프(creep)로 인해 길어질 때 더 이상 보장될 수 없어, 벨트가 불안정하게 구동되려는 경향이 있다. 활주 폭이 20mm보다 크면, 카트리지는 바람직하지 않게 더 큰 치수이어야 할 수 있다. 또한, 스프링은 전체로 5 내지 200N의 압력을 양호하게 인가할 수 있으며, 특히 양호하게는 5 내지 100N, 더욱 양호하게는 5 내지 30N의 압력을 인가할 수 있다. 스프링 압력이 5N보다 작으면, 벨트는 벨트를 구동시키기 위한 구동 롤러와의 불충분한 마찰로 인해 몇몇 경우에 안정하게 구동될 수 없다. 200N보다 큰 압력은 매우 큰 토크가 벨트를 구동시키기 위해 요구될 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 스프링 압력은 중간 전사 벨트와 감광 드럼 사이에 형성된 접촉 영역의 형상에 영향을 끼칠 수 있다. 그러므로, 적절한 범위 내에 있지 않다면, 화상이 균일하지 않은 밀도로 형성되는 경향이 있으며, 우수한 세척 성능이 어렵게 달성될 수 있다. 또한 잠상 담지 부재(1)와 구동 롤러(8)는 회전 구동력이 전달되도록 그들 사이에 커플링(도시되지 않음)을 가진다.
본 발명에서, 잠상 담지 부재(1)는 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로 마찰될 때 -200V ≤Vt ≤200V인 표면 전위 Vt를 가진다. 200V이상의 절대값 Vt를 가진다면, 잠상 담지 부재는 화상의 밀도 차이가 재현되도록 하는 특성을 변화시킬 수 있다. Vt는 특히 양호하게 -100V ≤Vt ≤100V일 수 있다. 우수한 전사 성능과 세척 성능을 고려한 중간 전사 벨트와 감광 드럼의 표면 층의 재료 선택 관점에서, 더 양호하게 0V ≤Vt ≤100V일 수 있다.
중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1) 간의 특성 관계는 둘 모두의 표면층 구성에 큰 영향을 끼친다. 더 명확하게 설명하면, 표면층에서 이용된 수지의 유형, 첨가제 유형, 이들 양의 비율, 분산 상태 및 형상과 같은 다양한 요소를 포함할 수 있다. 본 발명에서, 중요한 것은 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1) 사이의 특성 관계가 상기 범위 내에서 포함되는 것이다. 달성되는 수단의 특정 제한이 없다. 그러나, 이후에 열거될 양호한 조합이 있다.
중간 전사 벨트(5)는 또한 양호하게 1 ㎛ 이하인 표면 조도(Ra)를 가질 수 있다. 1 ㎛ 이상인 표면 조도(Ra)를 가진다면, 전사 성능은 거친 반색조 화상(coarse halftone image)을 일으키거나 미세한 선 재현성의 저하를 일으키는 데 영향을 끼칠 수 있다. 바이어스 세척 방법이 중간 전사 벨트(5)를 세척하는 방법으로서 사용될 때에 특히, 2차 전사 잔류 토너에 부과된 전하는 불균일하며, 또는 연속 인쇄 시에 후속하여 인쇄된 화상에 이전의 화상이 남는 난제가 발생하도록 2차 전사 잔류 토너가 잠상 담지 부재(1)로 잘 복귀되지 않는 중간 전사 벨트 결점 세척이 발생할 수 있다. 특히, 이 화상 문제는 이 실시예에서처럼 600 dpi 이상의 해상도인 디지털 시스템의 화상 형성 장치에서 두드러지게 발생할 수 있다.
본 발명에서, 또한 중간 전사 벨트(5)의 표면 조도가 조절되는 수단 상의 특정 제한은 없다. 예를 들면, 방법은 압출이 실행될 때, 이용된 수지 재료의 용융 특성이 선택되고, 더욱 평활한 표면이 필름으로 용융 압출된 압출 생성물이 용융 상태로부터 응고될 때 얻어질 수 있도록 성형 시의 온도 조건과 냉각 조건이 조절되는 방식으로 조절하게 할 수 있다. 또한, 다른 방법은 벨트로 압출된 생성물이 폼(form)과 동일한 표면 상태를 갖도록 생성물을 만들기 위해 (형상을 형성하기 위한) 평활한 폼을 이용하여 가열될 수 있으며, 또는 벨트의 표면이 연마되는 방법이다.
중간 전사 벨트(5)는 또한 예를 들어 전도성 충전재의 양을 제어함으로써 106Ωcm 내지 8 ×1013Ωcm 의 범위에서 용적 저항을 갖도록 제조될 수 있다. 106Ωcm보다 작은 용적 저항을 갖는다면, 그의 저항은 너무 낮아서 충분한 전사 전기장을 용이하게 제공하며 화상 또는 거친 화상에의 공백 영역을 발생시킨다. 한편, 용적 저항이 8 ×1013Ωcm 보다 크다면, 전사 전압은 더 높게 되어야 하며, 큰 치수인 전원을 요구하며 고비용이 들게 된다.
중간 전사 벨트(5)는 또한 40 ㎛ 내지 300 ㎛의 범위의 두께를 가진다. 40 ㎛보다 작은 두께를 가진다면, 균일하지 않은 두께를 발생하려는 경향이 있으며 벨트가 파손되거나 균열되는, 불충분한 내구성과 강도를 가질 수 있다. 한편, 300 ㎛보다 큰 두께를 가진다면, 재료는 많은 양으로 이용되어야 하며, 고비용이 들게 된다. 더욱이, 중간 전사 벨트는 프린터의 샤프트에 놓인 그의 부품에서 벨트의내부 표면과 외부 표면 사이의 주연 속도의 큰 차이를 가질 수 있어, 외부 표면의 팽창과 수축으로 인해 예들 들어 선 화상 주위의 점의 문제를 일으키는 경향이 있다. 벨트는 또한 낮은 굴곡 내구성을 가지거나 구동 토크를 크게 하도록 높은 강성을 가져서, 치수가 큰 주 본체를 요구하여 고비용이 들게 된다. 이러한 문제가 또한 발생하려는 경향이 있다.
이 실시예의 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(A)는 이하의 처리에 의해 생산된다. 본 발명은 이 처리에 의해 결코 제한되지 않는다.
양호하게 중간 전사 벨트(5)를 생산하기 위한 처리는 이음이 없는 벨트를 생산할 수 있는 생산 처리일 수 있으며, 또한 비용 절감이 가능하도록 높은 생산 효율을 가진다. 이를 위한 수단으로서, 방법은 압출 재료가 원형 다이로부터 압출되어 연속 용융될 수 있으며 따라서 이를 위해 압출된 생성물이 벨트를 생산하도록 임의의 필요한 길이로 절단될 수 있다. 예를 들어, 취입 필름 압출(팽창)이 양호하다.
도3은 본 발명에 따른 취입 필름 압출 방법을 적용한 압출 장치를 도시한다. 이 장치는 압출기(100), 압출기 다이(103) 및 가스 취입 유닛(104)으로 기본적으로 구성된다.
먼저, 압출 수지, 전도성제 및 첨가제는 소정의 제제 하에서 사전 혼합되며, 그 다음에 압출기(100)로 설치된 호퍼(120) 내로 넣어진 압출 재료를 준비하기 위해 그 이후에 혼합되며 분산된다. 압출기(100)는 압출 재료가 다음 단계에서 벨트로 압출할 수 있기 위해 필요한 용융 점도를 가지도록 선택되고 또한 재료가 서로 불균일하게 분산될 수 있는 미리 설정된 온도, 압출기 스크루 구조 등을 가진다. 압출 재료는 압출기(100)에서 용융 혼합되어 용융물로 되는데, 이는 그 다음에 원형 다이(103)로 진입한다. 원형 다이(103)에는 가스 유입 통로(104)가 제공된다. 가스 유입 통로(104)를 통해, 가스는 원형 다이(103)로 취입되며, 이 때문에 튜브 형상으로 원형 다이(103)를 통과한 용융물이 직경 방향으로 증가하면서 팽창한다.
여기에 취입될 가스는 대기 중의 공기일 수 있으며, 또한 질소, 이산화탄소 및 아르곤에서 선택될 수 있다. 따라서 팽창된 압출 생성물은 원형 다이(103)에 부착된 외측 냉각 링(105)에 의해 냉각되는 동안 하향으로 당겨지며, 튜브형 필름(110)으로 형성된다. 통상, 이러한 취입 필름 압출 장치에서, 튜브형 필름(110)이 이를 시트로 절첩하기 위해 안정판에 의해 좌우에서 강제로 가압되며, 그 다음에 내부의 공기가 누출되지 않는 핀치 롤러(107)에 개재되는 동안에 일정 속도로 배출되는 방법이 적용된다. 그 다음에, 따라서 필름(110)은 원하는 치수의 튜브형 필름을 얻기 위해 커터(108)로 절단된다.
다음으로, 이 튜브형 필름은, 그 표면 평활도와 치수를 조절하고 배출 시에 필름 내에 만들어진 임의의 절첩부를 제거하도록 (형상을 형성하기 위해) 폼을 사용하여 만들어진다.
명확하게 설명하면, 방법은 열팽창 계수가 상이하고 직경이 상이한 재료로 제조된, 도4a 및 도4b에 도시된 바와 같은 한 쌍의 원통형 폼(111, 112)을 사용하는 것이 가능하다. 작은 직경의 원통형 폼(내부 폼)(111)은 큰 직경의 원통형 폼(외부 폼)(112)의 열팽창 계수보다 큰 열팽창 계수를 갖는다. 압출에 의해 얻어진튜브형 필름(5)은 내부 폼(111) 위에 위치된다. 그 후에, 필름을 갖는 내부 폼(111)은 외부 폼(112)으로 삽입되어서 튜브형 필름(5)이 내부 폼(111)과 외부 폼(112)(도4a) 사이에 보유된다. 내부 폼(111)과 외부 폼(112) 사이의 간극은 가열 온도, 내부 폼(111)과 외부 폼(112) 사이의 열팽창계수차 및 요구되는 압력을 기초로 하여 계산함으로써 결정될 수 있다. 내부 폼(111), 튜브형 필름(5), 외부 폼(112)의 순서로 설정된 것이 수지의 연화점 온도 근처로 가열된다. 가열 결과, 열팽창계수가 큰 내부 폼(111)이 외부 폼(112)보다 더 팽창하며, 균일한 압력이 전체 튜브형 필름(수지 필름)(5)으로 인가된다. 여기에서, 그의 연화점 근처에 도달한 수지 필름(5)의 표면은 평활하게 만들어진 외부 폼(112)의 내부 표면에 대항하여 가압되어서, 수지 필름(5)의 표면의 평활도가 향상된다. 그 후에, 이들이 냉각되고 필름(5)이 폼들에서 제거되어, 평활한 표면 특성이 얻어질 수 있다(도4b).
그 후에, 이 튜브형 필름(5)은 강화 부재, 안내 부재 및 위치 검출 부재와 같은 부속 부재들로 선택적으로 끼워지며, 중간 전사 벨트(5)를 생산하기 위해 정밀하게 절단된다.
전술한 설명은 단일층 벨트에 관한 것이다. 이중층 구조의 순환 벨트의 경우에, 압출기(101)는 도5에 도시된 바와 같이 부가적으로 제공된다. 압출기(100) 내에 보유된 혼합 용융물와 함께 동시에, 압출기(101) 내의 혼합된 용융물은 이중층 원형 다이(103)로 보내지며, 2개의 층은 동시에 팽창되어 증가하며, 따라서 이중층 벨트를 얻을 수 있다.
3중 이상의 층 구조의 경우에, 압출기는 층수에 대응하는 수로 물론 제공될수 있다. 따라서, 본 발명은 하나의 단계를 통한 우수한 치수 정밀성으로 그리고 또한 단시간에 단일층 구조의 전자사진 벨트뿐만 아니라 다중층 구조의 전자사진 벨트를 압출 성형하는 것을 가능하게 한다. 압출 성형이 단시간에 이루어질 수 있어 대량 생산과 저비용 생산이 이루어질 수 있다고 제안한다.
본 발명의 원형 다이(103)로 돌출된 관형 필름의 두께 비율은 원형 다이(103)의 간극(슬릿)의 폭으로 돌출한 관형 필름의 두께의 비율로서 설정된다. 후자에 대한 전자의 비율은 양호하게는 1/3을 넘지 않고, 보다 양호하게는 1/5을 넘지 않는다.
돌출된 관형 필름의 외경과 원형 다이 직경의 비율은 원형 다이(103)의 다이 슬릿의 외경에 대한 관형 필름(110)의 외경의 비율이 백분율로 표시된 것이다. 양호하게는 50 내지 400 ％ 범위 내이다.
이러한 수치는 재료의 신장 상태를 나타낸다. 두께 비율[관형 필름 두께/원형 다이(103) 간극]이 1/3보다 크다면, 필름은 불충분하게 신장하는 경향이 있어 낮은 강도, 불균일 저항 및 불균일 두께와 같은 난점을 유발할 수도 있다는 것이다. 원형 다이(103)의 다이 슬릿의 외경에 대한 관형 필름(110)의 외경의 비율에 있어서, 400 ％보다 크다면, 필름은 과도하게 신장되어 필요한 두께의 보장을 불가능하게 하거나, 불균일한 저항을 유발할 수 있다. 다른 한편, 50 ％보다 작다면, 돌출 안정성이 낮을 수 있다.
본 발명에 있어서, 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체 카트리지를 더 정확하고 소형 및 저렴하게 하기 위하여, 잠상 담지 부재의 재료 및 형상이 카트리지와일체로 선택하는 것이 중요하다. 본 발명에 있어서, 원통형 강체를 지지체로서 갖는 잠상 담지 부재가 사용된다. 잠상 담지 부재는 양호하게는 50 ㎜ 이하의 직경을 가질 수 있다. 전술한 바와 같이, 이러한 잠상 담지 부재는 본 발명의 기술적 동기를 유발한다. 그러나, 본 발명에 따라 제공된 구조는 이러한 기술적 동기를 해결할 수 있게 한다.
유사한 목적으로, 중간 전사 벨트는 도1 및 도2에서 도시된 예에서와 같은 2개의 롤러에 걸쳐 놓이는 형식일 수 있다. 이는 구성 부품의 개수가 보다 감소될 수 있고 카트리지는 보다 소형으로 제작될 수 있기 때문에 바람직하다.
중간 전사 벨트로 인장력을 인가하는 인장 롤러는 중간 전사 벨트의 임의의 신장을 다루기 위해 중간 전사 벨트 신장 방향에 대해 적어도 1 ㎜만큼 활주해야 한다. 중간 전사 벨트가 미끄러짐 없이 신뢰성 있게 구동되도록, 중간 전사 벨트는 양호하게는 5N 이상의 힘으로 2개의 롤러에 걸쳐 놓일 수 있다.
전술한 바와 같이, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1) 사이 특징의 관계는 양 표면층에서 사용된 수지의 형식, 첨가제의 형식, 이들 양의 비율, 확산 상태, 형상 등의 다양한 요소에 의해 영향을 받는다. 특히, 사용된 수지의 형식에 크게 영향을 받는다.
본 발명의 중간 전사 벨트 및 잠상 담지 부재에서 사용된 수지는 본 발명에서 한정된 특징을 만족시킬 수 있는 임의의 것일 수 있다. 폴리에틸렌과 폴리프로필렌과 같은 올레핀 수지, 폴리스틸렌 수지, 아크릴 수지, 폴리에틸렌 테레프터레이트 및 폴리아리레이트와 같은 폴리에스터 수지, 폴리카보네트, 폴리설폰, 폴리에테르 술폰 및 폴리에틸렌 황화물과 같은 유황 함유 수지, 폴리비닐리덴 플루오르와 폴리에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체와 같은 플루오르 함유 수지, 폴리 우레탄 수지, 실리콘 수지, 케톤 수지, 염화 폴리비닐리덴, 열가소성 폴리이미드 수지, 폴리아미드 수지, 변형된 산화 폴리페닐렌 수지, 이들 중 임의의 것의 다양하게 변형된 수지 또는 공중합체 중 적어도 하나를 사용하는 것이 바람직하다. 특히, 중간 전사 벨트의 표면층은 폴리비닐리덴 플루오르화 수지를 포함할 수 있고, 잠상 함유 부재의 표면층은 폴리카보네이트 수지 또는 폴리아크릴 수지를 포함할 수 있다. 이것은 높은 전사 효율 및 양호한 바이어스 세척 성능의 관점에서 양호하다.
본 발명의 중간 전사 벨트의 전기 저항 수치를 조절하기 위해 선택적으로 혼합되는 첨가제에는 특정 제한이 없다. 저항을 조절하는 도전성 충전제로서, 카본 블랙과 다양한 도전성 산화 금속을 포함한다. 비충전 형식 저항 조절기로서, 다양한 금속염과 글리콜, 에테르 결합 또는 미량의 수산기 그룹을 포함하는 불안정 수지, 및 도전성을 보이는 유기 고 중합체와 같은 저 원자량 이온 전도 재료를 포함한다. 이중에서, 폴리에테르 에스테르 아미드 수지가 저항의 균일성의 관점에서 양호하다.
충전제, 산화 방지제, 핵생성제와 같은 다른 다양한 첨가제가 본 발명의 중간 전사 벨트에 첨가될 수도 있다.
본 발명에서 사용된 잠상 담지 부재에 있어서, 이것은 지지 부재로서 원통형 강체를 갖는 부재이다. 이러한 지지체는 양호하게는 알루미늄 또는 스테인레스 강철과 같은 금속 또는 합금으로 제작될 수 있다.
본 발명에서 사용된 잠상 담지 부재는 또한 양호하게는 지지체 상에 감광층을 갖는 전자사진 감광 부재일 수 있다. 감광층은 양호하게는 대전 생성층 상에 대전 운반층을 가질 수 있다. 본 발명에서, 보호층은 대전 운반층 상에 선택적으로 제공될 수 있다.
본 발명에서, 전사 잔류 토너가 1차 전사 시기의 극성과 역전되어 대전되고 1차 전사로 그리고 중간 전사 벨트의 표면으로부터 잠상 담지 부재로 복귀하는 (상기 "바이어스 세척 방법"과 동일한 의미인) 1차 전사에서의 세척 방법(cleaning-at-primary transfer method)을 중간 전사 벨트의 세척 기구로 사용하는 것이 또한 양호하다. 명확히 언급한 바와 같이, 1차 전사 시기의 극성과는 역전된 전기 대전이 중간 전사 벨트 상에 분리되어 배치된 세척 롤러와 같은 대전 부재에 전압을 인가함으로써 2차 전사 잔류 토너에 전해지고, 후속 1차 전사 영역에서 1차 전사 전기장의 도움으로 잠상 담지 부재로 복귀되는 수단이다. 전사 잔류 토너가 역전된 극성, 블레이드, 코로나 대전 조립체 등으로 대전되는 수단이 사용될 수 있다. 전기 대전이 중간 전사 벨트 상에 잔류하는 전사 잔류 토너로 전해질 수 있다면, 임의의 수단이 사용될 수 있다.
중간 전사 벨트의 표면으로부터 잠상 담지 부재로 복귀하는 전사 잔류 토너는 세척 블레이드와 같은 잠상 담지 부재를 위한 세척 기구에 의해 제거된다. 이러한 바이어스 세척 수단은 세척 블레이드 등과 공급 기구와 소비된 토너 용기가 잠상 담지 부재와 중간 전사 벨트 모두에 대해 설치되는 방법에 비하여 카트리지를 소형으로 저렴하게 제작하기에 매우 효과적이다.
이러한 바이어스 세척을 양호하게 수행하기 위해, 세척 성능만을 개선할 뿐만 아니라 1차 그리고 2차 전사 효율 또한 개선할 필요가 있다. 이러한 목적을 위해, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 사이의 관계가 0V ≤Vt ≤100V 를 만족하는 재료를 선택하는 것이 양호하다.
본 발명에서, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 카트리지로서 일체로 설정되지만, 그 카트리지는 적어도 사용자에 의해 사용될 때에 일체화될 수도 있다. 제조 과정 중의 이러한 취급과 회수 후의 분해의 용이성을 고려하면, 중간 전사 벨트 유닛과 잠상 담지 부재 유닛과 같은 몇몇 유닛으로 분해될 수 있도록 설계되는 것이 양호하다.
본 발명이 적용될 카트리지에 있어서, 카트리지는 적어도 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재를 일체로 갖는 것과, 도2에 도시된 바와 같이 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재에 대한 세척 기구를 상기에 부가하여 갖는 것이 또한 양호하다. 본 발명은 또한 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 중 임의의 하나에만 세척 기구를 갖는 카트리지에 적용 가능하고, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재만을 가지고 세척 기구를 갖지 않는 카트리지에도 적용 가능하다.
본 발명에 관한 다양한 물리적 특성을 측정하기 위한 방법은 다음과 같다.
(1)중간 전사 벨트와 중간 전사 벨트가 서로에 대해 마찰될 때 잠상 담지 부재 표면 위치의 측정:
중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재는 중간 전사 벨트 및 잠상 담지 부재 일체형 카트리지 내에 합체되고, 수평 방향으로의 진동은 JIS Z0232로 지시된 진동 생성기에 의해 사인파 진동의 파동 형태와 10Hz의 주파수로 5 ㎨의 진동 가속도로 3분 동안 연속적으로 가해진다. 그 후 즉시, 잠상 베어링 부재가 중간 전사 벨트와 비빔 마찰되는 부품의 표면 전위는 TREK사에서 제조되는 표면 전위 측정기 MODEL344에 의해 측정된다. 얻어진 측정치는 잠상 담지 부재 표면 전위 Vt로 표현된다.
측정에 있어서, 측정에 사용된 기구인 잠상 담지 부재와 중간 전사 벨트는 적어도 8시간 동안 23 ±1℃ 및 60 ±5％RH 환경에서 남겨지고, 측정 자체도 유사한 환경에서 이뤄진다.
(2) 중간 전사 벨트의 표면 조도 측정: JIS B0601에 따른다.
(3) 중간 전사 벨트의 용적 저항성 측정:
측정 장치로서, (어드반테스트사에서 제조된) 초고저항 측정기 R8340A가 저항 측정기로서 사용되고, (어드반테스트사에서 제조된) 초고저항 측정기에 대한 샘플 박스 TR42가 샘플 박스로 사용된다. 주요 전극은 직경 25 ㎜이고, 안내 전극은 내경이 41 ㎜이고 외경이 49 ㎜이다.
샘플은 다음과 같은 방법으로 준비된다. 먼저, 전자사진 벨트는 펀칭 장치 또는 날카로운 칼로 직경 56 ㎜의 원형으로 절단된다. 성취된 원형 절단편은 그 일측부 상에는 Pt-Pd 도포 필름을 형성하여 전체 표면 위로 전극이 갖춰지고, 다른 측부 상에는 Pt-Pd 도포 필름을 형성하여 직경 25 ㎜의 주요 전극과 내경 38 ㎜와 외경 50 ㎜의 안내 전극을 갖춘다. Pt-Pd 도포 필름은 (히타치사에서 제조된) 마일드 스퍼터 E1030을 사용하여 2분 동안 진공 도포를 수행하여 형성된다. 진공 도포가 완성되면 측정 샘플로서 사용된다.
23 ±1℃ / 60 ±5％RH의 측정 환경에서 측정된다. 측정 샘플을 8시간 이상 동안 대기와 유사한 곳에 둔다. 측정은 100V의 전압을 인가하여 10초 동안 방전, 30초 동안 대전 및 30초 동안 측정하여 이뤄진다.
(4) 두께 측정:
본 발명의 중간 전사 벨트의 두께 불균일성은 1㎛의 최소값으로 측정할 수 있는 다이얼 게이지에 의하여 벨트의 전체 주연에 걸쳐서 동일한 간격의 네 지점에서 주연 방향으로 양 단부 및 중심 위치로부터 50mm의 위치에서 측정된다. 각각의 중간 전사 벨트에 대한 총 12개의 지점에서의 측정이 평균화된다.
본 발명에서, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 사이에 제공될 수 있는 스페이서 부재는 스페이스 부재와 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때 잠상 담지 부재가 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 표면 전위 Vt를 갖도록 한다. 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 사이의 관계와 같이, 잠상 담지 부재가 200V 이상의 Vt의 절대값을 가지면, 특성이 변화되어서 재현되는 화상의 밀도 차이를 일으킬 수 있다. Vt는 특히 양호하게는 -100V ≤ Vt ≤ 100V일 수 있다. 더욱 양호하게는, 우수한 전사 성능 및 세척 성능을 고려하여 재료를 선택하는 관점에서 0V ≤ Vt ≤ 100V일 수 있다.
본 발명에서, 중요한 것은 스페이서 부재와 잠상 담지 부재 사이의 특성 관계가 상기 범위 내에 있다는 것이다. 이를 달성하는 수단에 대한 특별한 제한은 없다. 스페이서 부재에 대해 사용된 재료처럼, 중간 전사 벨트 및 잠상 담지 부재에 대해 사용되는 재료는 구입 가능하다. 잠상 담지 부재를 허용되지 않은 마찰전기 전하로부터 가능한 한 멀리 유지하는 관점에서, 잠상 담지 부재 측의 스페이서 부재의 표면층은 양호하게는 잠상 담지 부재의 표면층의 결합제 수지와 동일한 재료를 사용해서 형성될 수 있다. 또한, 앞서 설명된 것처럼 중간 전사 벨트의 표면층이 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 포함할 수 있고, 잠상 담지 부재측의 스페이서 부재의 표면층과 잠상 담지 부재의 표면층이 폴리카보네이트 수지 또는 폴리아크릴레이트 수지를 포함할 수 있는 것이 양호하다.
잠상 담지 부재에 대한 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 낮추기 위한 수단으로서, 중간 전사 벨트의 장력과 1차 전사 롤러의 접촉 압력을 낮추는 방법과, 중간 전사 벨트가 잠상 담지 부재로부터 멀리 위치되는 방법이 사용될 수 있다. 카트리지를 콤팩트하게 만드는 관점에서는, 중간 전사 벨트의 장력과 1차 전사 롤러의 접촉 압력을 낮추는 방법이 양호하다. 잠상 담지 부재를 허용되지 않은 마찰 전기 전하로부터 확실하게 보호하는 관점에서는, 중간 전사 벨트가 잠상 담지 부재로부터 멀리 위치되는 방법이 양호하다.
앞서 설명된 것처럼, 인장 롤러를 통하여 중간 전사 벨트로 장력이 인가된다. 더욱 상세하게 말하자면, 인장 롤러가 슬라이딩 기구를 갖고, 중간 전사 벨트에 장력을 가하도록 압축 스프링의 작용에 의하여 화살표의 방향으로 벨트의 내부와 가압 접촉하게 된다. 인장 롤러는 양호하게는 1 내지 20mm의 슬라이드 폭 내에서 슬라이딩할 수 있고, 스프링은 양호하게는 총 5 내지 200N의 압력을 가할 수 있다.
본 발명에서, 프로세스 카트리지가 전송되면, 이 스프링 압력은 양호하게는1N 이하로 설정될 수 있다. 스프링 압력을 1N 이하로 설정하는 것은 잠상 담지 부재에 대하여 잠상 담지 부재의 표면 전위를 낮추는 데 효과적이다. 또한, 그러한 경우에, 중간 전사 벨트는 양호하게는 잠상 담지 부재로부터 멀리 유지될 수 있다.
본 발명은 이하에서 실시예에 의하여 더욱 상세하게 설명된다.
실시예 1-1
(1) 중간 전사 벨트(5)의 제조:
성분(a): (중량)
폴리비닐리덴 플루오라이드 수지(PVDF) 100 부
폴리에테르 에스테르 아미드 수지 12 부
1. 상기 성분들은 재료들을 혼합하기 위하여 210℃에서 이중 스크루 압출기에 의하여 용융 혼합되고, 얻어진 혼합물은 대략 2mm의 직경의 스트랜드 형상으로 압축되어 필렛으로 절단된다. 이는 압출 재료(a')로 표시되어 있다.
2. 다음으로, 도3에 도시된 압출 장치에서, 압출기 다이(103)는 단일층 원형 다이로 설정되고, 100mm의 다이 슬릿 외경을 갖는 것이 사용되었다. 다이 슬릿은 폭이 0.8mm였다. 가열에 의하여 잘 건조된 압출 재료(a')가 본 압출 장치의 호퍼(120) 내로 넣어져서, 가열 및 용융되었다. 용융된 제품이 210℃에서 원형 다이(103)로부터 압출되었다. 외부 냉각 링(105)이 원형 다이(103) 둘레에 제공되었고, 공기가 효과적인 냉각을 위하여 원주부로부터 튜브 형상으로 압출되는 필름으로 송풍된다.
3 공기는 또한 필름이 팽창하여 140mm의 직경을 갖는 크기가 되도록 가스 입구 통로(104)를 통해 압출되는 튜브형 필름의 내부로 송풍된다. 따라서, 필름은 방출 유닛에 의하여 일정한 속도로 연속적으로 방출되었다. 여기서, 공기는 직경이 소정 값에 이르는 시점에서 공급이 중지되었다. 핀치 롤러를 통한 방출 이후에, 튜브형 필름은 커터(108)에 의하여 절단되었다. 필름은 두께가 두 개의 튜브형 필름을 형성하도록 안정된 후에 310mm의 길이로 절단되었다.
4. 이러한 튜브형 필름에 대하여, 상이한 열팽창 계수를 갖는 재료로 만들어진 도4A 및 도4B에 도시된 한 쌍의 원통형 성형체(111, 112)를 사용하여, 필름의 크기 및 표면 조도가 조절되고 주름이 제거되었다. 튜브형 필름은 더 높은 열팽창 계수를 갖는 내측 성형체(111) 위에 위치되고, 이러한 내측 성형체(111)는 필름과 함께 매끄러운 내측 표면을 갖도록 가공된 외측 성형체(112) 내로 삽입되어 170℃에서 20분 동안 가열된다. 냉각된 후에, 튜브형 필름은 이러한 원통형 성형체로부터 제거되고 그의 단부가 절결되어, 튜브 직경이 140mm인 두 개의 중간 전사 벨트가 제조되었다.
5. 이러한 중간 전사 벨트(5)들 중 하나는 24시간동안 23±1℃ 및 60±5%RH의 환경에서 유지되었고, 그의 다양한 물리적 특성들이 측정되었다. 결과적으로, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로 마찰되었을 때, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 +30V로 발견되었다. 또한, 중간 전사 벨트(5)의 표면 조도(Ra), 벽두께, 체적 저항은 각각 0.04㎛, 105㎛, 5.2 ×1011Ω·cm였다.
(2) 잠상 담지 부재(1)의 제조
지지부로 사용된 외경이 47mm인 알루미늄 실린더(체적 저항: 10-2Ω·cm)가 용해성 나일론의 5% 메탄올 용액으로 침지 코팅되고, 건조되어 1㎛ 두께의 기층을 제공한다.
한편으로, 10 중량부의 비사조(bisazo) 염료, 5 중량부의 폴리비닐 부티랄, 50 중량부의 시클로헥산논이 20시간동안 1mm 직경의 유리 비드를 사용하는 샌드밀에 의하여 확산되었다. 이렇게 형성된 확산물에 대하여, 100 중량부의 메틸 에틸 케톤이 코팅 유체를 준비하도록 첨가되어, 기층 상에 코팅되고, 건조되어 층 두께가 대략 0.1㎛인 전하 발생층을 형성하였다.
다음으로, 10 중량부의 비스페놀-제트 폴리카보네이트와 10 중량부의 하이드라존 화합물이 코팅 용액을 준비하도록 65 중량부의 모노클로로벤젠 내에서 용해되어, 전하 발생층 상에 코팅되고, 건조되어 층 두께가 20㎛인 전하 전송층을 형성하여, 잠상 담지 부재(1)가 얻어진다.
(3) 화상 인쇄 시험:
남아있는 하나의 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 사용하여, 장시간 전송에 대한 대체 시험인 이하의 시험이 수행되었다.
중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)는 도2에 도시된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(A) 내로 합체되었고, 수평 방향의 진동이 JIS Z0232에 기술된 진동 발생기에 의하여 사인파의 진동 파형 및 10Hz의 진동수로 3분동안 5m/sec2의 진동 가속으로 연속적으로 인가되었다. 그러한 직후에, 이 카트리지는80g/m2종이 상에서 화상 재생을 시험하기 위하여 도1에 도시된 전자사진 장치 내에 설치되었다.
여기서, 인장 롤러(12)가 우측 및 좌측에 대하여 총 20N의 스프링 압력과 2.5mm의 슬라이드 범위에 있었다. 인장 롤러(12)와 구동 롤러(8)는 각각 직경이 28mm였다. 또한, 잠상 담지 부재(1)에 대한 1차 전사 롤러(6)의 접촉 압력은 0.3N/cm였다. 1차 전사 롤러(6)는 직경이 13mm였다.
전자사진 장치는 600dpi의 해상도를 갖는 디지털 레이저 시스템이었다. 이러한 화상 인쇄 시험은 23±1℃ 및 60±5%RH의 환경에서 수행되었다. 얻어진 화상은 시각적으로 평가되었고, 불균일한 밀도와 같은 어떠한 장애도 없는 균일한 화상이 전화상 페이지 상에서 얻어졌다.
실시예 1-2
(1) 중간 전사 벨트(5)의 제조:
두 개의 중간 전사 벨트(5)가 성분이 다음과 같은 성분(b)으로 변화된 것 이외에는 실시예 1-1에서와 동일한 방식으로 제조되었다.
성분(b): (중량)
폴리비닐리덴 플루오라이드 수지(PVDF) 100 부
도전성 카본 블랙 8 부
(2) 잠상 담지 부재(1)의 제조:
실시예 1-1에서와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로서 사용되었다.
(3) 물리적 특성 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)에 대하여, 물리적 특성들이 측정되었고, 화상 인쇄 시험이 실시예 1-1에서와 동일한 방식으로 수행되었다. 결과적으로, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로 마찰되었을 때, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 +180V로 발견되었다.
중간 전사 벨트(5)의 표면 조도(Ra), 벽두께, 체적 저항이 각각 0.11㎛, 105㎛, 3.9×1011Ω·cm이었다.
화상 인쇄 시험의 결과로서, 잠상 담지 부재의 허용되지 않은 마찰전기 전하에 기인한 것으로 고려되는 화상 밀도의 극미한 불균일성이 중간 톤 화상에서 발견되었다.
실시예 1-3
(1) 중간 전사 벨트(5)의 제조:
두 개의 중간 전사 벨트(5)가 성분이 다음과 같은 성분(c)으로 변화되고 혼합 온도 및 압출 온도가 각각 220℃로 설정된 것 이외에는 실시예 1-1에서와 동일한 방식으로 제조되었다.
성분(c): (중량)
아몰퍼스 폴리아미드 수지 100 부
폴리에테르 에스테르 아미드 수지 20 부
(2) 잠상 담지 부재(1)의 제조:
실시예 1-1에서와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로서 사용되었다.
(3) 물리적 특성 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)에 대하여, 물리적 특성들이 측정되었고, 화상 인쇄 시험이 실시예 1-1에서와 동일한 방식으로 수행되었다. 결과적으로, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로 마찰되었을 때, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 -80V로 발견되었다.
중간 전사 벨트(5)의 표면 조도(Ra), 벽두께, 체적 저항이 각각 0.05㎛, 103㎛, 7.5×1010Ω·cm이었다.
화상 인쇄 시험의 결과로서, 불균일한 밀도와 같은 어떠한 장애도 없는 균일한 화상이 전화상 페이지 상에서 얻어졌다.
예1-4
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
예1-1에 사용된 것과 동일한 중간 전사 벨트(5)가 중간 전사 벨트(5)로서 사용되었다.
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
잠상 담지 부재(1)는, 그 안에 형성된 전하 수송 층으로서, 10 중량부의 비스페놀-Z 폴리카보네이트, 10 중량부의 히드라존 화합물 및 5 중량부의 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 입자(평균 입자 직경 : 0.2 ㎛)가 65 중량부의 모노클로로벤젠에 용해되고 분산되어 코팅 용액이 조제되고, 이 코팅 용액은 그 후 전하 발생층에 코팅되고, 건조되어 층 두께가 20 ㎛인 전하 운반층을 형성한다는 것을 제외하고는, 예1-1에서와 동일한 방식으로 생산되었다. 그래서, 잠상 담지 부재(1)가 얻어진다.
(3) 물리적 성질 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)에서, 물리적 성질이 측정되고 화상 인쇄 시험이 예1-1에서와 동일한 방식으로 행해졌다. 그 결과, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 -170V인 것으로 발견되었다.
화상 인쇄 시험의 결과로서, 잠상 담지 부재의 비인가된 마찰 전기 대전에 기인하는 것으로 간주되는 화상 밀도의 약간의 불균일성(unevenness)이 중간 색조의 화상에서 보여진다.
예1-5
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
두 개의 중간 전사 벨트(5)가, 성분이 이하의 성분 (d)로 변경되었다는 것을 제외하고는, 예1-1에서와 동일한 방식으로 생산되었다.
성분(d): (중량)
폴리비닐이덴 플루오라이드 수지(PVDF) 91.5 부
폴리에테르 에스테르 아미드 수지 8 부
표면 활성제 0.5 부
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
잠상 담지 부재는, 전하 발생층을 형성하기 위해 비사조(bisazo) 염료 대신에 수산화칼륨 프탈로시아닌 염료가 사용되었고, 이 그 안에 형성된 전하 운반층으로서, 10 중량부의 비스페놀-C 폴리아릴레이트, 9 중량부의 스틸벤 화합물 및 1 중량부의 트리아릴아민 화합물이 65 중량부의 모노클로로벤젠에 용해되어 코팅 용액이 조제되고, 이 코팅 용액은 그 후 전하 발생층에 코팅되고, 건조되어 층 두께가 20 ㎛인 전하 운반층을 형성한다는 것을 제외하고는, 예1-1에서와 동일한 방식으로 생산되었다. 그래서, 잠상 담지 부재(1)가 얻어진다.
(3) 물리적 성질 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)에서, 물리적 성질이 측정되고 화상 인쇄 시험이 예1-1에서와 동일한 방식으로 행해졌다. 그 결과, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 +30V인 것으로 발견되었다.
중간 전사 벨트(5)의 표면 조도(Ra), 벽두께 및 부피 저항도는 각각 0.05 ㎛, 103 ㎛ 및 7.5 ×1010Ω·㎝ 이다.
화상 인쇄 시험의 결과로서, 불규칙한 밀도와 같은 어떠한 부조화도 없는 균일한 화상이 화상 전체 페이지에 얻어졌다.
예1-6
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
두 개의 중간 전사 벨트(5)가, 중간 전사 벨트(5)를 생산하는 단계 중, 상이한 열 팽창 계수를 갖는 금속으로 구성된 원통형 폼(111, 112)의 쌍이 사용된 단계, 즉 크기 및 표면 완만성(smoothness)을 조절하고 임의의 절첩부를 제거하는 단계에서, 그 내부 표면이 세련되게 광택 끝손질된 폼이 외부 폼(112)으로서 사용되었다.
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
예1-1에서와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로서 사용되었다.
(3) 물리적 성질 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)에서, 물리적 성질이 측정되고 화상 인쇄 시험이 예1-1에서와 동일한 방식으로 행해졌다. 그 결과, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 +20V인 것으로 발견되었다.
중간 전사 벨트(5)의 표면 조도(Ra), 벽두께 및 부피 저항도는 각각 1.1 ㎛, 106 ㎛ 및 6.7 ×1011Ω·㎝ 이다.
화상 인쇄 시험의 결과로서, 중간 전사 벨트(5) 표면의 조도에 기인하는 것으로 간주되는 약간 조악한 화상이 중간 색조의 화상에서 보여진다.
예1-7
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
예1-5에서와 동일한 중간 전사 벨트(5)가 중간 전사 벨트(5)로서 사용되었다.
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
예1-5에서와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로서 사용되었다.
(3) 물리적 성질 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)가 잠상 담지 부재(1)는, 예1-1과 같이, 도2에 도시되는 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(A)로 통합되고, 수평 방향의 진동이, JIS Z0232에 규정된 진동 발생기에 의해 10 Hz의 진동수와 사인파의 진동 파형으로 3분동안 5 m/sec2의 진동 가속도로 연속적으로 가해진다. 그 후 잠상 담지 부재의 표면 전위 Vt가, 인장 롤러에 가해지는 스프링 압력이 총 0.8N으로 설정되는 것을 제외하고는, 예1-1에서와 동일한 방식으로 측정되었다.
스프링 압력을 변경하는 방법은 도8a 및 도8b와 관련하여 설명된다. 도8a는 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지의 인장 롤러 및 그 근처의 부분의 개략적 확대도이다. 그에 비해, 도8b는 인장 롤러(12)에 압력을 가하는 스프링에 스프링(14)의 부분을 압박하는 스프링 조절 부재(15)가 장착되어 도8a에 도시된 상태보다 스프링 압력을 낮게 하기 위해 인장 롤러(12)에 실제로 작용하는 스프링이 단축된 상태를 도시한다.
그 결과, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 -95V인 것으로 발견되었다. 또한 진동 시험이 인장 롤러에 스프링 조절 부재(15)가 장착된 상태에서 행해졌다. 그 후, 스프링 조절 부재(15)는 인장 롤러(12)의 스프링 압력이 우측 및 좌측에 대해 총 20N이 되도록 분리되었다. 그 후, 이 카트리지는 80g/㎡ 종이로의 화상 복제를 시험하기 위해 도1에 도시된 전자사진 장치 안에 배치되었다.
비교예1
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
두 개의 중간 전사 벨트(5)가, 성분이 이하의 성분(e)로 변경되었다는 것을 제외하고는, 예1-1에서와 동일한 방식으로 생산되었다.
성분(e): (중량)
에틸렌-테트라플루오로에틸렌 수지(ETFE) 100 부
도전성 카본 블랙 7 부
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
예1-1에서와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로서 사용되었다.
(3) 물리적 성질 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)에서, 물리적 성질이 측정되고 화상 인쇄 시험이 예1-1에서와 동일한 방식으로 행해졌다. 그 결과, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 +220V인 것으로 발견되었다.
중간 전사 벨트(5)의 표면 조도(Ra), 벽두께 및 부피 저항도는 각각 0.14 ㎛, 110 ㎛ 및 7.2 ×1011Ω·㎝ 이다.
화상 인쇄 시험의 결과로서, 잠상 담지 부재(1)의 비인가된 마찰 전기 대전에 기인하는 것으로 간주되는 화상 밀도의 현저한 불규칙성이 중간 색조의 화상에서 보여진다.
비교예2
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
예1-3에서와 동일한 중간 전사 벨트(5)가 중간 전사 벨트(5)로서 사용되었다.
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
예1-4에서와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로서 사용되었다.
(3) 물리적 성질 측정 및 화상 인쇄 시험:
중간 전사 벨트(5)에서, 물리적 성질이 측정되고 화상 인쇄 시험이 예1-1에서와 동일한 방식으로 행해졌다. 그 결과, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 -230V인 것으로 발견되었다.
화상 인쇄 시험의 결과로서, 잠상 담지 부재(1)의 비인가된 마찰 전기 대전에 기인하는 것으로 간주되는 화상 밀도의 현저한 불규칙성이 중간 색조의 화상에서 보여진다.
시험하기 위해서 예1-1 내지 1-7을 비교예1 및 2와 비교했을 때, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 같은 조건하에 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 +180V인, 예1-2에서 문제가 되지 않는 결점 있는 화상이 표면 전위 Vt가 +220V인, 비교예1에서 발생한다. 유사하게, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 -170V인, 예1-4에서 문제가 되지 않는 결점 있는 화상이 표면 전위 Vt가 -230V인, 비교예2에서 발생한다.
이러한 사실들로부터, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재를 일체형으로 하나의 유닛에 구비하고 화상-형성 장치 주 몸체에 탈착식으로 장착 가능하도록 구성된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지에서, 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지의 분배 단계 중 중간 전사 벨트의 잠상 담지 부재와의 비빔 마찰로 인해 잠상 담지 부재의 임의의 비정상 대전에 의해 야기되는 결점 있는 화상은 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재를 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재가 -200V ≤Vt ≤200V의 표면 전위 Vt를 갖게 함으로써 방지될 수 있다는 것이 확인되었다. 그 때, 예1-1 및 1-2는 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재를 서로에 대해 마찰시켰을 때 잠상 담지 부재가 -100V ≤Vt ≤100V 범위의 표면 전위 Vt를 가질 때 보다 나은 화상 형성이 실행될 수 있음을 증명했다.
예 2
예 1-1 내지 1-7에서, 불완전한 화상은 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 사이의 비빔 마찰에 기인한 잠상 담지 부재의 비정상적인 대전에 의해 일어나고, 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지를 구비한 화상 형성 장치 내의 불완전한 화상은 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 일체형 카트리지가 서로에 대해 마찰될 때 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 표면 전위를 갖는 잠상 담지 부재를 제작함으로써 방지될 수 있다. 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재 일체형 카트리지가 서로에 대해 마찰될 때 잠상 담지 부재의 표면 전위 Vt가 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 범위 이외인 경우라도 그러한 문제점은 본 예에서의 방법에 의해 해결될 수 있다.
특히, 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(A)가 수송될 때, 도6에 도시된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(B)와 같이, 스페이서 부재(16)는 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1) 사이에 제공된다. 그 후에, 이러한 스페이서 부재(16) 및 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰될 때, 잠상 담지 부재(1)가 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 표면 전위 Vt를 갖도록 제작된다. 이러한 방법은 전달 중에 인가된 진동에 의해 일어나서 특히 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지에 문제를 일으키는 잠상 담지 부재(1) 표면의 어떠한 비정상적인 대전을 방지하고, 재생산된 화상에서 밀도 불균일로 인한 어떠한 어려움도 방지할 수 있다.
도6에 도시된 본 예의 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(B)는 스페이서 부재(16)가 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1) 사이에 부착된다는 점을 제외하면 도2에 도시된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(A)와 동일한 카트리지이다. 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)의 제조 및 다양한 특성의 측정은 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 측정될 때 스페이서 부재(16)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰될 때의 잠상 담지 부재의 표면 전위 Vt이 제공되고, 이러한 Vt는 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 범위 내에 있다.
따라서, 본 예에서, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰될 때, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 아무런 문제없이 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 범위를 벗어날 수 있다.
예 2-1
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
비교예 1에서의 벨트와 동일한 중간 전사 벨트(5)가 중간 전사 벨트(5)로 사용된다.
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
비교예 1에서의 부재와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로 사용된다.
(3) 스페이서 부재(16):
비스페놀-A 폴리카보네이트로 제조된 수지 필름이 스페이서 부재(16)로 사용된다.
(4) 물리적 특성 측정:
중간 전사 벨트(5), 잠상 담지 부재(1) 및 스페이서 부재(16)가 도6에 도시된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(B) 내에 포함되고, 물리적 특성이 예 1-1과 동일한 방식으로 측정된다. 결론적으로, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 스페이서 부재(16)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰될 때, 잠상담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 +30V로 된다.
(5) 화상 인쇄 시험:
이러한 중간 전사 벨트(5), 잠상 담지 부재(1) 및 스페이서 부재(16)를 이용하여, 이하의 시험이 긴 기간 전달의 대체 시험으로 수행된다.
중간 전사 벨트(5), 잠상 담지 부재(1) 및 스페이서 부재(16)는 도6에 도시된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(B)에 포함되고, 수평 방향으로의 진동은 JIS Z0232에 정해진 진동 발생기에 의해 사인파의 진동 파형과 10 ㎐의 주파수로 5 ㎨의 진동 가속도에서 3분동안 인가된다. 그 직후에, 스페이서 부재(16)가 제거되고 이러한 카트리지는 예 1-1에 도시된 바와 같은 동일한 방식으로 화상 재생산을 시험하도록 도1에 도시된 전자사진 장치에 설정된다. 이러한 화상 재생산은 23±1 ℃와 60±5% RH의 환경에서 시험된다.
결론적으로, 불규칙한 밀도와 같은 어떠한 어려움도 없는 균일한 화상이 전체 페이지에 걸쳐 얻어진다.
이러한 예에서, 중간 전사 벨트(5) 및 잠상 담지 부재(1)가 위에서 주어진 비교예 1에서의 벨트 및 부재와 동일하기 때문에 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt는 중간 전사 벨트(5) 및 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰되고 -200V ≤ Vt ≤ 200V 이외의 범위일 때 +220V이다.
이러한 사실들로부터 알 수 있는 바와 같이, 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가 서로에 대해 마찰될 때 잠상 담지 부재의 표면 전위 Vt가 -200V ≤ Vt ≤ 200V 이외의 범위라도 스페이서 부재와 잠상 담지 부재가 서로 서로에 대해 마찰될 때 -200V ≤ Vt ≤ 200V의 표면 전위 Vt를 갖는 잠상 담지 부재를 제조함으로써 해결될 수 있다.예 3
잠상 담지 부재의 표면 전위 Vt가 -200V ≤Vt ≤200V의 범위를 벗어난 경우에도 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재가 서로에 대해 마찰될 때, 문제점은 예 2-1에 설명된 바와 같이 스페이서 부재(16)를 사용하는 방법과 다른 방법인 이 실시예에서와 같은 방법에 의해 해결될 수 있다.
특히, 도7에 도시된 바와 같이, 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(A)는 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)는 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(C)를 제공하기 위해 분리 가능하도록 구성된다. 따라서, 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(C)가 운반될 때, 적어도 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)는 서로에 대해 이격되어 유지된다. (도7에 도시된 상태 X) 이 방법은 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(C)가 운반될 때, 운반 중 인가된 진동에 의해 유발되고 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지의 특유한 문제를 갖는 잠상 담지 부재(1) 표면의 비이상적인 변화를 방지할 수 있고, 밀도 불균일이 재생된 화상 내에 발생하도록 하는 임의의 난관을 방지할 수 있다.
도7에 도시된 이 실시예의 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(C)는 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 시장에서 유통 중 서로로부터 이격되어 유지되는 것을 제외하면 도2에 도시된 카트리지(A)와 동일한 카트리지이다. 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 측정될 때 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 이격되어 유지되는 상태에서, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 진동이 상술된 진동 조건하에서 인가된 후의 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt를 측정하여 결정된다면, 중간 전사 벨트(5) 및 잠상 담지 부재(1)의 생산과 다양한 특성치의 측정은 유사한 처리와 방법에 의해 형성될 수 있다.
따라서, 이 예에서, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰될 때 잠상 담지 부재의 표면 전위 Vt는 어떠한 문제도 없이 -200V ≤Vt ≤200V의 범위를 벗어날 수 있다.
예 3-1
(1) 중간 전사 벨트(5)의 생산:
비교예(2)와 동일한 중간 전사 벨트(5)가 중간 전사 벨트(5)로 사용되었다.
(2) 잠상 담지 부재(1)의 생산:
비교예(2)와 동일한 잠상 담지 부재(1)가 잠상 담지 부재(1)로 사용되었다.
(3) 물리적 특성치 측정:
중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)는 도7에 도시된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(C)에 합체되었다. 이 카트리지는 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 이격되어 유지되는 상태인 것을 제외하면 예(1-1)에서와 동일한 방식으로 진동되었고, 그 후 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 측정되었다. 그 결과, 잠상 담지 부재(1)의 표면 전위 Vt가 0.0V인 것이 발견되었다.
(4) 화상 인쇄 시험:
이들 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)를 사용하여, 다음의 시험이 장기간 운반에 대한 대용 시험으로써 수행되었다.
중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)는 도7에 도시된, 잠상 담지 부재(1)와 중간 전사 벨트(5)가 서로에 대해 이격되어 설정될 수 있는 기구를 갖는 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(C)에 합체되었다. 잠상 담지 부재(1)와 중간 전사 벨트(5)가 서로에 대해 이격되어 유지되는 상태에서, 진동이 예 1-1에서와 동일한 방식으로 인가되었다. 그 후, 화상 재생이 시험되었다.
그 결과, 불균일 밀도와 같은 임의의 난관의 균일한 화상 트리(tree)가 화상 전체 페이지 상에 얻어졌다.
이 예에서, 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)는 상술된 비교예(2)에서와 동일하기 때문에, 잠상 담지 부재의 표면 전위 Vt는 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰될 때 -230V로, -200V ≤Vt ≤200V의 범위를 벗어난다.
이러한 사실들로부터 알 수 있는 바와 같이, 잠상 담지 부재의 표면 전위가 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 서로에 대해 마찰될 때 -200V ≤Vt ≤200V의 범위의 범위를 벗어나는 경우에도, 문제점은 중간 전사 벨트(5)와 잠상 담지 부재(1)가 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지(C)로 운반될 때 서로에 대해 이격되어 유지되는 이 예에서와 같은 방법에 의해 해결될 수 있다.
예2-1 및 예 3-1에서 설명된 중간 전사 벨트/잠상 담지 부재 일체형 카트리지의 사용은 본 발명의 목적의 달성을 가능하게 하며, 중간 전사 벨트와 잠상 담지부재를 위한 재료의 넓은 범위에 걸친 선택을 가능하게 한다.
또한, 본 발명에 따른 중간 전사 벨트로서, 예1-1 내지 예1-7에 설명된 중간 전사 벨트가 장치의 소형화 및 제조 비용의 절감이라는 측면에서 바람직하지만, 중간 전사 부재의 형태가 여기에 제한되지는 않는다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 잠상 담지 부재와 중간 전사 벨트 사이의 상호 마찰로 인한, 즉 하나의 유닛으로 일체로 되어 있고 화상 형성 장치 주 본체에 착탈식으로 장착할 수 있도록 구성된 중간 전사 벨트와 잠상 담지 부재를 갖는 프로세스 카트리지가 장기간에 걸쳐 운반 또는 체류하게 될 경우 진동에 의해 야기되는 잠상 담지 부재의 비정상적인 대전을 방지할 수 있다. 이러한 장점 때문에, 프로세스 카트리지가 화상 형성 장치에 제공될 때 우수한 화상을 얻을 수 있고, 보수 유지하기 용이하며, 장치의 소형화 및 제조 비용의 절감을 달성할 수 있다.
본 발명에 따르면 유지 보수가 용이하고 소형화와 장치의 비용 감소가 가능하며, 또한 배급 중에 잠상 담지 부재들의 의도하지 않은 마찰 전기에 의한 대전에 의해 야기되는 어떠한 화상 오류도 방지될 수 있고, 장시간에 걸쳐 전송되거나 방치되는 경우에도 양호한 화상을 제공할 수 있는, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치 및 중간 전사 벨트가 제공된다.

Claims (23)

  1. 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈식으로 장착할 수 있는 프로세스 카트리지이며,
    지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와,
    상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기 토너 화상을 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되는 중간 전사 벨트를 일체로 포함하고,
    상기 잠상 담지 부재와 중간 전사 부재는 서로 접촉하고,
    상기 중간 전사 벨트와 상기 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때, 상기 잠상 담지 부재는 -200V 내지 200V 의 표면 전위 Vt를 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  2. 제1항에 있어서, 상기 표면 전위 Vt는 -100V ≤Vt ≤100V 인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  3. 제2항에 있어서, 상기 표면 전위 Vt는 0V ≤Vt ≤100V 인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  4. 제1항에 있어서, 상기 잠상 담지 부재는 50㎜ 이하의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  5. 제1항에 있어서, 상기 중간 전사 벨트는 106Ωㆍ㎝ 내지 8 ×1013Ωㆍ㎝ 의 체적 저항을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  6. 제1항에 있어서, 상기 중간 전사 벨트는 1㎛ 이하의 표면 조도 Ra를 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  7. 제1항에 있어서, 상기 중간 전사 벨트는 폴리비닐리덴 플루오르화 수지를 포함하는 표면층을 갖고, 상기 잠상 담지 부재는 폴리카보네이트 수지 또는 폴리아크릴레이트 수지를 포함하는 표면층을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  8. 제7항에 있어서, 상기 중간 전사 벨트의 표면층은 폴리에테르 에스테르 아미드 수지를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  9. 제1항에 있어서, 1차 전사 때의 극성과 반대의 극성으로 전사 잔류 토너를 대전하기 위한 수단을 추가로 포함하고, 상기 전사 잔류 토너는 상기 1차 전사 때의 상기 잠상 담지 부재로 복귀하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  10. 제1항에 있어서, 1차 전사 롤러를 포함하고, 상기 1차 전사 롤러는 0.01N/㎝ 내지 1N/㎝의 접촉 압력으로 상기 잠상 담지 부재와 접촉하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  11. 제1항에 있어서, 스프링에 의해 상기 중간 전사 벨트에 인장력이 가해지고, 상기 스프링은 전부 5N 내지 200N의 압력으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  12. 제1항에 있어서, 상기 화상 형성 장치는 600dpi 이상의 해상도를 갖는 디지털 시스템을 채용하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  13. 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈식으로 장착할 수 있는 프로세스 카트리지이며,
    지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와,
    상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기 토너 화상을 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되는 중간 전사 벨트와,
    상기 중간 전사 벨트와 상기 잠상 담지 부재 사이에 제공되는 스페이서 부재를 일체로 포함하고,
    상기 스페이서 부재와 상기 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때, 상기 잠상 담지 부재는 -200V ≤Vt ≤200V 의 표면 전위 Vt를 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  14. 제13항에 있어서, 상기 표면 전위 Vt는 -100V ≤Vt ≤100V 인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  15. 제14항에 있어서, 상기 표면 전위 Vt는 0V ≤Vt ≤100V 인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  16. 제13항에 있어서, 상기 잠상 담지 부재는 50㎜ 이하의 외경을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  17. 제13항에 있어서, 상기 스페이서 부재는, 잠상 담지 부재측에 상기 잠상 담지 부재의 표면층이 포함하고 있는 수지와 동일한 수지를 포함하는 표면층을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  18. 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈식으로 장착할 수 있는 프로세스 카트리지이며,
    지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와,
    상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기 토너 화상을 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되는 중간 전사 벨트를 일체로 포함하고,
    상기 프로세스 카트리지는 운반될 때 상기 잠상 담지 부재에 대항하는 상기 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 저감하도록, 상기 잠상 담지 부재에 대항하는 상기 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 저감하기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  19. 제18항에 있어서, 상기 중간 전사 벨트는 프로세스 카트리지가 운반될 때 상기 잠상 담지 부재로부터 떨어져 있는 상태로 유지되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  20. 프로세스 카트리지를 포함하는 화상 형성 장치이며,
    상기 프로세스 카트리지는,
    지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와,
    상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기 토너 화상을 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되며, 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈식으로 장착할 수 있는 중간 전사 벨트를 내부에 일체로 지지하고,
    상기 중간 전사 벨트와 상기 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때, 상기 잠상 담지 부재는 -200V ≤Vt ≤200V 의 표면 전위 Vt를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  21. 프로세스 카트리지를 포함하는 화상 형성 장치이며,
    상기 프로세스 카트리지는,
    지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와,
    상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기 토너 화상을 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되며, 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈식으로 장착할 수 있는 중간 전사 벨트와,
    상기 중간 전사 벨트와 상기 잠상 담지 부재 사이에 제공되는 스페이서 부재를 내부에 일체로 지지하고,
    상기 스페이서 부재와 상기 잠상 담지 부재가 서로 마찰될 때, 상기 잠상 담지 부재는 -200V ≤Vt ≤200V 의 표면 전위 Vt를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  22. 프로세스 카트리지를 포함하는 화상 형성 장치이며,
    상기 프로세스 카트리지는,
    지지체로서 원통형 강성 본체를 갖고, 표면에는 정전 잠상이 형성되며, 상기 정전 잠상이 토너 화상을 형성하도록 현상되는 잠상 담지 부재와,
    상기 잠상 담지 부재 상에 형성된 토너 화상이 1차로 전사되고, 상기 토너 화상을 2차로 전사 매체에 전사하도록 상기 토너 화상이 보유 및 운반되며, 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈식으로 장착할 수 있는 중간 전사 벨트를 내부에 일체로 지지하고,
    상기 프로세스 카트리지는 운반될 때 상기 잠상 담지 부재에 대항하는 상기 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 저감하도록, 상기 잠상 담지 부재에 대항하는 상기 중간 전사 벨트의 접촉 압력을 저감하기 위한 수단을 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  23. 삭제
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