KR100492771B1

KR100492771B1 - 토너카트리지 자기현상롤라의 재생방법

Info

Publication number: KR100492771B1
Application number: KR10-2003-0044483A
Authority: KR
Inventors: 김인섭
Original assignee: 주식회사 쎄븐엠
Priority date: 2003-07-02
Filing date: 2003-07-02
Publication date: 2005-06-10
Also published as: KR20050004342A

Abstract

본 발명은 토너카트리지의 주요부품인 자기현상롤라(magnetic developer roller)의 마모면을 토너가루의 협착성이 개선되도록 직경 0.02mm ∼ 0.06mm, 브리넬 경도 330∼ 530의 강선으로 표면공극율 5%이상으로 집속되고 10 ∼ 50mm 트림을 갖는 회전체 브러쉬를 자기현상롤라에 200 ∼ 800rpm 회전속도, 0.5 ∼ 10Kg중/㎠의 압력으로 브러싱하여 5 ∼ 40㎛ 의 스크래치를 가지는 자기현상롤라 재생방법을 제공한다. 상기의 파워브러싱에 의하여 표면에 형성된 미세한 스크래치가 토너가루 밀착성을 개선한다.

Description

토너카트리지 자기현상롤라의 재생방법{regeneration method for magnetic developer roller of toner catridge}

본 발명은 토너카트리지 자기현상롤라의 재생방법에 관한 것이다.

레이저빔프린터에 사용되는 토너카트리지는 기본적으로 소모품으로 설계되어 토너가 다 사용된 후에 폐기되고 새로운 토너카트리지로 장착되어 사용된다.

프린터 메이커에서 공급되는 토너카트리지는 고가임으로 프린터 구입비에 못지않은 상당한 유지 관리비가 든다. 또한 사용된 토너카트리지의 폐기는 자원의 낭비뿐만 아니라 환경오염의 문제를 야기한다. 따라서 경제적, 환경적 요구에 의하여 토너카트리지의 재활용이 다양하게 실시되고 있다. 이러한 재활용은 주로 토너를 재주입하고 실링을 함으로써 이루어지고 있다.

자기현상롤라(magnetic developer roller ; 일명 "마그롤라")는 토너카트리지를 구성하는 부품으로 알루미늄 합금재질로 되어 있고 내부에 자기봉이 장착되어있어 자기력으로 토너가루를 협착하여 감광드럼(OPC drum)에 정전기차에 의하여 토너가루를 이송한다.

자기현상롤라는 회전시에 닥터블레이드와의 접촉에 의하여 표면이 마모되어 전체적으로 또는 부분적으로 거울면(경면)상태가 되어 토너가루가 고루게 밀도를 유지하면서 협착되지 않아 인쇄화질을 떨어뜨린다.

한국특허공개 2000-49477호에는 현상기롤라를 재생하기위하여 현상기롤라를 연마한 후에 테프론 코팅하는 것을 제안하고 있다. 그러나 현상기롤라를 연마하는 것은 개별적으로 기계적 가공을 해야 하는 것이므로 비용이 많이 들고 테프론 용액을 침지 또는 분무하여 도포하는 것은 그 두께를 정확하게 제어하는 것이 어렵다. 부분적인 도포두께가 불균일하게 되면 인쇄화질에 나쁜 영향을 미치게 된다.

사용된 자기현상롤라의 성능을 개선하기 위하여 다양한 사포에 의한 브러싱이 현장에서는 이루어지고 있으나 충분한 표준작업기준이 정해져 있지 않아 품질의 불균일성이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 과도한 연마에 의하여 칫수손실에 의한 감광드럼과의 이격이 발생하는 문제가 있을 수 있다.

금속가공의 마감처리로 파워브러싱이 사용되고 있다. 파워브러싱은 일반적으로 금속가공에서 발생한 흠집이나 가장자리 군더더기를 제거하고 금속가공품의 외관을 깨끗히 하는 목적으로 사용되기도 하나 금속표면의 물리적 특성을 개선하여 페인트의 접착력의 강화나 내마모성의 증가 등에 기여한다.

일반적으로 파워브러싱은 금속강선 또는 비금속 섬유가 회전체로 형성된 브러쉬를 피처리 표면에 고속으로 회전시켜 플래쉬, 스케일, 녹, 페인트, 산화물, 기타오염물 및 표면 흠집을 제거하여 피처리 표면을 매끈하게 처리하는 데 사용된다. 비교적 처리물에 비하여 저강도의 브러쉬를 고속으로 회전하여 상기한 목적을 달성한다. 회전속도는 1000rpm이상이고 일반적으로 3000 ∼ 5000rpm이다.

본 발명자는 상기한 파워브러싱을 역으로 적용하여 거울면(경면)상태의 자기현상롤라의 표면에 비교적 균일한 미세한 스크래치를 형성하여 토너가루 협착을 강화시킬 수 있지 않을까 하는 점에 착안하였다. 또한 이러한 파워브러싱은 과도한 칫수의 손실을 수반하지 않아야 하고 반복적으로 경제적으로 실시가능하여야 할 것이다.

본 발명의 목적은 과도한 칫수 손실이 발생하지 않으면서 자기현상롤라의 토너가루 협착성과 균일성을 개선하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 목적은 경제적으로 자기현상롤라를 재생하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 비교적 낮은 회전속도로 피처리물인 자기현상롤라(알루미늄 합금강)와 비슷하거나 높은 경도로 되어 있고 일정 범위의 직경을 갖는 금속 강선 회전 브러쉬를 사용함으로써 토너가루 부착성이 균일하면서도 우수한 미세표면 요철 구조를 가지는 자기현상롤라를 얻을 수 있다는 것을 발견하고 완성하게 되었다.

본 발명에 의하여 직경 0.02mm ∼ 0.06mm, 브리넬 경도 330 ∼ 530 강선으로 표면공극율 5%이상으로 집속되고 10 ∼ 50mm 트림을 갖는 회전체 브러쉬를 자기현상롤라에 200 ∼ 800rpm 회전속도, 0.5 ∼ 10Kg중/㎠의 압력으로 브러싱하여 5 ∼ 40㎛ 의 미세표면 요철 구조를 가지는 자기현상롤라를 재생하는 방법이 제공된다.

자기현상롤라는 알루미늄 합금강으로 표면경도가 대체적으로 브리넬 400 ∼ 500 정도이다. 브러시에 사용되는 강선의 강도는 자기현상롤라에 비교적 낮은 압력(3Kg중/㎠)에서 충분한 스크래치를 줄 수 있도록 높은 경도의 강선이 요구된다. 탄소강이나 스텐레스강의 냉각 인발 강선은 이러한 조건을 충족시킨다. 일반적으로 이러한 강선의 경도 브리넬 330 ∼ 530 이고 바람직하게는 브리넬 400 ∼ 500이다.

강선의 직경은 자기현상롤라의 표면에 형성되는 스크래치의 크기와 균일도에 중요한 요소이다. 토너가루협착을 위한 바람직한 표면요철은 대충 10㎛ ∼ 30㎛정도이다. 이러한 스크래치를 얻기 위해서 0.02mm(20㎛) ∼ 0.06mm(60㎛) 직경을 갖는 강선이면 가능하다. 0.06mm의 강선이라 하더라도 에지효과에 의하여 30㎛의 스크래치 형성이 가능하게 때문이다.

브러쉬에서 강선의 집속밀도는 브러쉬 전체단면에서 원형의 강선단면들이 차지하는 공극율로 표시된다. 높은 집속밀도는 비교적 균일한 스크래치를 저회전으로 얻기 위해서 필요하고 트림의 길이는 브러쉬의 내압력과 관련이 있다. 브러쉬의 트림은 강선이 회전중심체에 고정된 부분에서의 길이인데 일반적으로 쇼트 트림(10mm이내) 중간 트림(10mm ∼ 50mm), 롱 트림(50mm ∼)이상으로 구분된다. 스크래치가 전체적으로 균일하게 형성되는 것이 중요하므로 부분적인 압력차에 완충이 되도록 중간 트림이 적절하다. 바람직하게는 트림의 크기는 20mm ∼ 40mm이다.

브러쉬의 회전속도는 비교적 저속이 중요하다. 부분적인 버닝 현상에 의한 강선의 열화가 방지되도록 200 ∼ 800rpm에서 행해진다. 이러한 회전속도의 선택은 강선의 열화를 방지하면서 표면 스크래치의 균일도와 크기를 제어하기 위한 것이다. 200rpm이하에서는 한번의 브러싱으로는 스크래치가 불균일하다. 균일하게 하기 위해서는 브러싱을 여러번 반복해야한다.

피처리물에 가해지는 압력은 강선의 열화를 방지하고 일정한 크기의 스크래치를 형성하기 위하여 제어되어야 한다. 비교적 높은 경도의 강선을 사용하는 경우에는 파워브러싱 압력이 낮더라도 양호한 스크래치가 이루지지만 강선의 경도가 낮을때는 브러싱 압력이 높아야한다. 10Kg중/㎠ 이상의 압력은 권장되지 않는다. 강선이 쉽게 열화되고 따라서 품질의 반복성이 떨어진다.

상기의 파워브러싱을 건조상테에서도 실시 할 수 있지만 자기현상롤라의 사용중에 또는 보관중에 부분적으로 형성된 오염물질을 제거하면서 국부적인 가열을 방지하기 위하여 브러싱 표면에 10%이하의 가성소다 수용액을 공급하는 것이 바람직하다.

실시예 1

직경 0.3mm, 브리넬 경도 430의 스텐사 강선으로 트림 30mm, 중밀도(표면공극율 15%정도)로 집속된 회전체 브러쉬를 150rpm으로 회전하는 사용한 자기현상롤라를 2Kg중/㎠의 압력으로 500rpm으로 브러싱하면서 초당 5mm속도로 이송하여 스크래치를 실시하였다. 50번째 재생된 자기현상롤라를 무광택 흑색 유성 페인트로 도색, 건조한 후에 묽은 백색페인트를 스크래치 홈에 침투, 건조시켜 현미경으로 관찰한 결과 15 ∼ 30㎛의 요철구조표면에 균일하게 분포되었다. 토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 밀도 있게 자기현상롤라의 표면에 흡착되었다. 인쇄 품질이 양호하였다.

실시예 2

1%의 가성소다수용액을 피처리물과 브러쉬사이에 가하는 것을 제외하고 실시예1과 동일한 방법으로 실시하였다. 100번째 재생된 자기현상롤라를 현미경으로 관찰한 결과 15 ∼ 30㎛의 요철구조가 표면에 균일하게 분포되었다. 토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 밀도 있게 자기현상롤라의 표면에 흡착되었다. 인쇄 품질이 양호하였다.

비교예 1

사용한 자기현상롤라를 토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 자기현상롤라의 표면에 충분히 흡착되지 않았다. 인쇄 품질이 불량하였다.

비교예2

시중에서 시판되는 중간트림 직경 0.05mm 크림프 와이어브러시를 4000rpm 회전하는 것을 제외하고는 실시예와 동일한 방법으로 실시하였다, 동일한 방법으로 50번째 제조된 자기현상롤라를 현미경으로 관찰한 결과 뚜렸한 표면요철 구조가 잘 관찰되지 않았다. 토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 밀도 있게 자기현상롤라의 표면에 흡착되지 않았다. 인쇄 품질이 보통이였다.

본 발명에 의하면 미세표면 요철구조(5 ∼ 30㎛)를 가지는 알루미늄 합금 자기현상롤라는 그 표면의 미세요철구조가 토너가루를 협착하는 데 최적화되어 양호한 토너가루 밀착과 인쇄품질을 보여준다.

도1은 상 형성공정의 개략도

도2a는 실시예1의 표면 현미경 사진

도2b는 실시예2의 표면 현미경 사진

도2c는 비교예1의 표면 현미경 사진

도2d는비교예2의 표면 현미경 사진

도3은 자기현상롤라에 토너가 흡착된 모양을 찍은 사진

Claims

직경 0.02mm ∼ 0.06mm, 브리넬 경도 330 ∼ 530 강선으로 표면공극율 5%이상으로 집속되고 10 ∼ 50mm 트림을 갖는 회전체 브러쉬를 자기현상롤라에 200 ∼ 800rpm 회전속도로 0.5 ∼ 10Kg중/㎠의 압력으로 브러싱하여 5 ∼ 40㎛ 의 스크래치 미세표면 요철구조를 갖도록 자기현상롤라를 재생하는 방법.
제1항에 있어서, 10%이하의 가성소다수용액을 상기 자기현상롤라와 브러쉬사이에 공급하는 자기현상롤라의 재생방법.