KR100545968B1 - 이온 도전성 롤러 및 이온 도전성 롤러를 채용한 화상형성 장치 - Google Patents

Abstract

화상 형성 장치는 가동 부재와, 가동 부재와 접촉된 롤러를 포함하고, 롤러는 가동 부재와 접촉된 탄성층을 갖고, 탄성층은 이온 도전성을 갖고 20°이상 50°이하의 경도를 갖고, 탄성층의 경도 및 비중은 (경도/비중)≥65를 만족시키며, 경도는 재료에 인가된 500 g중 하에서 4.0 mm의 두께로 절취된 탄성층의 재료의 Asker-C 경도이다.

이온 도전성 롤러, 탄성층, 가황 촉진제, 가교 결합 반응, 전사 롤러, 중간 전사 벨트, 체적 저항률

Description

이온 도전성 롤러 및 이온 도전성 롤러를 채용한 화상 형성 장치 {ION CONDUCTIVE ROLLER AND IMAGE FORMING APPARATUS EMPLOYING ION CONDUCTIVE ROLLER}

도1은 본 발명의 제1 내지 제7 실시예의 이온 도전성 롤러와 유사한 이온 도전성 롤러의 사시도.

도2는 본 발명의 제1 내지 제5 실시예의 이온 도전성 롤러가 사용되는 화상 형성 장치의 개략 단면도.

도3은 본 발명의 제1 실시예의 롤러의 축방향에 평행한, 전사 롤러의 길이 방향 단부만을 도시한 개략 단면도.

도4는 본 발명의 제1 실시예의 전사 롤러의 길이 방향 단부 중 하나의 개략 단면도.

도5는 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러의 전기 저항을 측정하는 방법을 도시한 개략도.

도6은 본 발명에 따른 전사 롤러의 "경도/비중" 비와 전사 롤러에 의한 감광 드럼 오염 정도 사이의 관계를 알아내기 위해 수행된 드럼 오염 시험의 결과를 도시하는 그래프.

도7은 본 발명의 제6 실시예의 화상 형성 장치의 개략 단면도.

도8은 본 발명의 제7 실시예의 화상 형성 장치의 개략 단면도.

도9는 종래 기술에 따른 전형적인 전기 도전성 롤러의 사시도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1: 감광 드럼

2: 대전 롤러

3: 노광 장치

5: 전사 롤러

5b: 탄성층

6: 정착 장치

81: 중간 전사 벨트

82: 중간 매체 이송 벨트

111: 이온 도전성 롤러

112: 전기 도전성 금속 코어

본 발명은 프린터, 복사기, 팩시밀리기 등과 같은 화상 형성 장치에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 이온 도전성 롤러를 채용한 장치에 관한 것이다.

전자사진식 복사기, 레이저 비임 프린터 등과 같은 화상 형성 장치는 화상 데이터에 따라서 전사 가능한 화상으로서 토너 화상을 형성하도록 전자 사진식 감 광 부재(이하 줄여서 감광 드럼이라 함)와, 대전 수단, 노광 수단 및 현상 수단과 같은 복수의 프로세스 수단을 채용한다. 토너 화상은 전사 수단을 사용하여 전사 매체 상으로 전사된다. 그런 후, 전사 매체는 정착 수단으로 도입되어, 토너 화상이 전사 매체의 표면에 열 정착되어 영구 화상이 된다. 토너 화상의 정착 후에, 전사 매체는 마무리된 제품(사본, 인쇄물)으로 출력된다.

토너 화상의 전사 매체 상으로의 전사 후에, 감광 드럼은 세척된다. 즉 감광 드럼의 주연면 상에 남아있는 토너 입자, 지분 등과 같은 잔류물은 제거된다. 그런 후, 감광 드럼은 화상 형성 프로세스를 위해 다시 이용된다. 이는 화상 형성 프로세스를 위해 반복적으로 이용된다.

감광 드럼이 노광되기 전에, 감광 드럼의 이의 길이 방향으로의 전체 영역은 대전된다. 감광 드럼을 대전하기 위한 수단으로서, 대전 롤러를 채용하는 것들이 최근에 널리 이용되게 되었다. 대전 롤러는 감광 드럼과 접촉하여 위치된다. 이는 접촉식 대전 부재이다. 전압이 감광 드럼과 접촉해 있는 대전 롤러로 인가됨에 따라, 감광 드럼은 대전 스테이션 또는 감광 드럼과 대전 롤러의 주연면 사이의 접촉 영역에서 정전기적으로 대전된다.

감광 드럼으로부터의 토너 화상을 전사하기 위한 수단으로서, 회전 접촉형인 소위 전사 롤러를 채용하는 전사 수단이 전사 롤러의 채용이 전사 매체 이송 경로를 단순화할 뿐만 아니라 전사 매체 이송을 안정시킬 수 있는 이의 이점 때문에 널리 이용되게 되었다. 전사 롤러는 감광 드럼과 접촉하여 위치되어, 전사 롤러와 감광 드럼의 주연면 사이에 전사 매체 닙부 또는 전사 스테이션을 형성한다. 작동 시에, 전압이 전사 롤러에 인가되는 동안 전사 매체는 전사 스테이션을 통해 이송되어, 감광 드럼의 주연면 상의 토너 화상이 전사 매체 상으로 정전기적으로 전사된다. 대전 롤러 및 전사 롤러는 모두 물체, 즉 감광 드럼 및 전사 매체를 대전하기 위한 것이고 전기 도전성이다.

도9를 참조하면, 최근에 제안된 전사 롤러 중 하나(116)는 전기 도전성 금속 코어(117) 및 금속 코어(117)의 주연면을 감싸는 방식으로 형성된 탄성적이고 전기 도전성인 층을 포함한다. 전사 롤러(116)는 전사 롤러(116)가 전자 또는 이온 도전성인 지에 따라서 (1) 전자 도전형 및 (2) 이온 도전형의 2가지 형태로 크게 분류될 수 있다.

도9를 참조하면, 전자 도전성 전사 롤러(1)에는 전기 도전성 충전재가 분산되어 있는 탄성층(118)이 제공된다. 예를 들면, 이의 탄성층에 카본, 금속 산화물 등과 같은 전기 도전성 충전재가 분산되어 있는 전자 도전성 롤러가 있다.

또한, 도9를 참조하면, 이온 도전성 전사 롤러(2)에는 이온 도전성 물질을 함유하고 있는 탄성층(118)이 제공된다. 예를 들면, 탄성층 그 자체가 우레탄과 같은 이온 도전성 물질로 형성된 이온 도전성 롤러와, 탄성층에 계면 활성제가 분산되어 있는 이온 도전성 롤러가 있다.

전자 도전형의 전기 도전성 롤러의 전기 도전성은 전술된 바와 같이 롤러의 탄성층 내에 분산되어 있는 전기 도전성 충전재로부터 나온다. 따라서, 다음의 문제점을 갖는다. 즉, 전자 도전성 롤러를 제조할 때, 이의 금속 코어가 탄성층으로 가압되기 때문에 발생하는 탄성층의 변형 등에 기인하여 이의 탄성층은 전기 저항 이 불균일하게 된다. 따라서, 전기 도전성이 균일한 전자 도전성 롤러를 제조하기는 다소 어렵다. 이 문제점은 해소되기 어렵고 화상 형성 장치용 대전 롤러 또는 전사 롤러로서 전자 도전형의 전기 도전성 롤러의 사용을 제한한다. 만일 전기 도전성 롤러의 탄성층의 전기 저항의 불균일함이 상당하다면, 롤러는 롤러의 회전 방향 뿐만 아니라 롤러의 길이 방향으로 롤러를 통해서 흐르는 전류의 양이 불균일하게 되어, 감광 드럼의 일부 영역은 과대전되고 반면에 다른 영역은 충분히 대전되지 못하게 된다. 더욱이, 때때로 전류는 롤러에 인가된 바이어스에 의해 유발된 전기 방전에 의해 감광 드럼의 주연면의 미소 크기의 영역에 집중된다. 이러한 전류의 집중은 때때로 열등한 화상을 형성하게 되는 전기 방전의 궤적을 남긴다.

비교하면, 전기 방전이 감광 드럼의 주연면의 미소 영역에 집중되는 문제점은, 전기 도전성 측면에서의 이온 도전형의 전사 롤러의 특성 때문에 이온 도전형의 전사 롤러에는 발생하지 않는다. 더욱이, 이온 도전형의 전사 롤러의 탄성층은 변형되는 경우에서도 전기 저항이 불균일하게 되지 않는다. 다시 말해, 이온 도전형의 전기 도전성 롤러는 전자 도전성 롤러형에 비해서 전자가 후자보다 보다 균일하게 물체를 대전할 수 있기 때문에 우수하다. 따라서, 전자의 채용은 최근에 증가하고 있다.

그러나, 이온 도전성 롤러의 채용은 누출(seepage)에 의한 소위 드럼 오염, 즉 감광 드럼이 전기 도전성 롤러로부터의 누출에 의해 오염되는 문제점을 보다 빈번히 유발하고 있다. 이온 도전성 물질의 첨가가 누출을 높이고 그리고/또는 이온 도전성 롤러용 재료로서 바람직한 탄력성있는 물질은 누출을 허용하기 쉽기 때문에 이 문제가 발생하는 것으로 생각된다. 따라서, 이온 도전성 롤러가 이동 물체와 접촉하여 위치됨에 따라, 롤러로부터의 누출은 이동 물체의 표면에 누출의 막을 형성하여, 이동 물체가 대전되는 조건에 악영향을 미친다. 예를 들면, 이온 도전성 롤러가 접촉하여 위치되는 물체가 감광 드럼인 경우, 이온 도전성 롤러로부터의 누출은 감광 드럼의 주연면을 오염시키고, 따라서 감광 드럼의 표면 특성을 변화시킨다. 그 결과, 양질의 화상을 형성하는 것을 불가능하게 한다. 이것이 종래 기술에 따른 이온 도전성 롤러가 갖는 문제점이다.

본 발명의 목적은 이온 도전성 롤러의 성분이 롤러 밖으로 누출되는 것을 방지하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 이의 성분이 누출되지 않는 이온 도전성 롤러를 채용하는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 가동 부재와, 필요에 따라 상기 가동 부재와 접촉하거나 또는 상기 가동 부재와 항상 접촉하여 위치되는 롤러를 포함하고, 상기 롤러는 상기 가동 부재와 접촉하여 위치되는 탄성층을 구비하고, 상기 탄성층은 이온 도전성이며 경도가 20°이상 50°이하이고(경도는 롤러에서 절취된 탄성층의 4.0 ㎜ 두께의 조각에 500 g중을 인가함에 의해서 측정되어, Asker-C 스케일로 표시되었다), "경도/비중(g/㎤)" 비가 65 이상인 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 롤러를 제공하는 것으로, 이의 탄성 표면층은 이온 도전성이고, 경도가 20°이상 50°이하이고, 이의 경도 및 비중(g/㎤)이 다음의 부 등식을 만족한다.

경도/비중≥65 (경도는 롤러에서 절취된 탄성층의 4.0 ㎜ 두께의 조각에 500 g중을 인가함에 의해서 측정되어, Asker-C 스케일로 표시되었다).

본 발명의 이들 및 다른 목적, 특징 및 이점이 첨부된 도면을 참조하여 행해진 본 발명의 바람직한 실시예의 후속 설명을 고려할 때 더욱 명백해질 것이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예가 첨부된 도면을 참조하여 상세하게 설명될 것이다.

(제1 실시예)

도1 내지 도6을 참조하여, 본 발명의 제1 실시예가 설명될 것이다.

이 실시예는 이온 도전성 롤러가 전사 롤러로서 사용된 것을 특징으로 한다.

[화상 형성 장치]

먼저, 이 실시예의 화상 형성 장치가 이 실시예의 화상 장치의 전체적인 구조를 도시하는 개략 단면도인 도2를 참조하여 대략 설명될 것이다.

도2를 참조하면, 화상 담지 이동 물체로서 감광 드럼(1)의 주연면의 인접부에는, 대전 롤러(2), 노광 장치(레이저 스캐너)(3), 현상 장치(4), 전사 롤러(5), 정착 장치(6) 및 세척 장치(7)가 감광 드럼(1)을 둘러싸는 방식으로 배치된다.

감광 드럼(1)은 직경이 24 ㎜이고, 알루미늄, 니켈 등으로 형성된 원통형 기재 및 원통형 기재의 주연면에 도포된 아몰퍼스 실리콘과 같은 감광 물질의 층을 포함한다. 이는 미리 정해진 프로세스 속도로 회전 구동(이동)된다.

대전 롤러(2)는 대전 롤러(2)의 주연면이 감광 드럼(1)의 주연면과 접촉하여 유지되도록 미리 정해진 양의 압력의 인가로 감광 드럼(2) 상에 가압되어 유지된다. 따라서, 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)의 회전에 의해 회전된다. 대전 롤러(2)가 감광 드럼(1)과 접촉하여 회전되는 동안 미리 정해진 양의 대전 바이어스가 대전 바이어스 전원(도시 생략)으로부터 대전 롤러(2)로 인가되기 때문에, 감광 드럼(1)은 미리 정해진 극성 및 전위로 대전된다.

노광 장치(3)는 노광 장치(3)가 노광 장치(3)로 입력된 화상 형성 데이터에 따라 방출하는 레이저광(L)의 비임에 대전된 감광 드럼(1)을 노광시킴으로써 감광 드럼(1) 상에 정전 잠상을 형성한다.

이 실시예의 현상 장치(4)는 역전 현상 형식이다. 이는 현상 바이어스 전원(도시 생략)으로부터 현상 바이어스가 인가되는 현상 슬리브(4a)를 갖는다.

접촉 전사 수단으로서 전사 롤러(5)는 금속 코어 및 금속 코어의 주연면 상에 형성된 스폰지 탄성층을 포함한다. 전사 롤러(5)로 전사 바이어스가 전사 바이어스 전원(도시 생략)으로부터 인가된다. 전사 롤러(5)의 상세한 구조가 이하에서 설명될 것이다.

[화상 형성 방법]

다음으로, 전술된 화상 형성 장치의 화상 형성 작동이 설명될 것이다.

화상 형성동안에, 감광 드럼(1)은 구동 수단(도시 생략)에 의해 미리 정해진 프로세스 속도로 회전 구동된다. 감광 드럼(1)이 회전 구동되는 동안, 이의 주연면은 대전 바이어스 전원(도시 생략)으로부터 대전 바이어스를 대전 롤러(2)에 인 가함으로서 대전된다.

감광 드럼(1)의 대전 주연면은 화상 형성 데이터에 따라 켜지고 꺼지는 동안 투사되는 레이저광(L)의 스캐닝 비임에 노광된다. 그 결과, 정전 잠상이 감광 드럼(1)의 주연면 상에 형성된다.

정전 잠상은 현상 장치(4)에 의해 현상되어, 토너 화상 즉 가시 화상으로 변경된다.

한편, 가동 물체로서 한장의 기록 용지와 같은 단일 또는 복수의 전사 매체(P)가 수동 공급 트레이(10) 또는 카세트(11)로부터 각각 시트 공급 롤러(12 또는 13)에 의해 화상 형성 장치의 주 조립체로 한장씩 공급된다. 주 조립체로 공급되고 선단 에지에 의해 한 쌍의 정합 롤러(16)와 접촉하게 된 후, 전사 매체(P)는 프리-공급(pre-feed) 센서(14)에 의해 정착 장치의 온도가 정착 온도에 도달하였는 지가 검출될 때까지 선단 에지가 정합 롤러(16)와 접촉하여 유지된 상태로 정합 롤러(16)에 의해 대기 상태에서 유지된다. 정착 장치의 온도가 정착 온도에 도달함에 따라, 전사 매체(P)는 감광 드럼(1)의 주연면 상의 토너 화상의 형성과 동기식으로 정합 롤러(16)에 의해 해제되어, 프리-전사(pre-transfer) 안내부(17)에 의해 안내되면서 감광 드럼(1)과 전사 롤러(5) 사이에 형성된 닙부인 전사 닙(전사 스테이션)으로 이송된다. 전사 롤러(5)는 도시되지 않은 전원으로부터 바이어스를 공급받고 있다. 전사 롤러(5)는 500 g중에 등가인 압력의 인가에 의해 감광 드럼(1) 상에 가압되어 유지된다. 전사 매체(P) 상으로의 토너 화상의 전사는 전사 롤러(5)에 의해 전사 매체(P)를 대전함에 의해서 유발된다.

전사 매체(P)가 전사 닙을 통해 이동되는 동안, 감광 드럼(1)의 주연면 상의 토너 화상은 전사 매체(P) 상으로 전사된다. 전사 매체(P) 상으로의 토너 화상의 전사 후에, 전사 매체(P)는 정착 장치(6)로 이송된다. 정착 장치(6)에서, 전사 매체(P) 및 그 상의 토너 화상은 정착 장치(6)의 전사 닙에서 열과 압력을 받는다. 그 결과, 토너 화상은 전사 매체(P)에 영구적으로 정착된다. 그런 후, 전사 매체(P)는 화상 형성 장치의 주 조립체로부터 배출된다.

한편, 전사 잔류 토너 입자, 즉 토너 화상 전사 후에 감광 드럼(1)의 주연면 상에 잔류하는 토너 입자는 세척 장치(7)에 의해 감광 드럼(1)의 주연면으로부터 제거된다.

[이온 도전성 롤러]

다음으로, 이온 도전성 롤러인 전사 롤러(5)가 설명될 것이다.

전사 롤러(5)는 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러(111)의 사시도인 도1에 도시된 롤러와 유사하게 보인다(후속 실시예의 이온 도전성 롤러 또한 대략 동일하게 보인다). 이는 전기 도전성 금속 코어(112)와 금속 코어(112)의 주연면 둘레에 고정된 탄성 원통형 층(113)을 포함한다. 탄성층은 전기 도전성이 제공된다. 본 발명의 이 실시예에서, 탄성층(113)은 이온 도전성이고, 따라서 전기 저항의 측면에서 덜 불균일하다. 따라서, 전자 도전성 롤러보다 물체를 보다 균일하게 대전할 수 있는 점에서 전자 도전성 롤러보다 우수한다. 도3을 참조하면, 전사 롤러(5)의 금속 코어(5a)는 철, 스테인레스강, 알루미늄 등으로 형성된다. 전사 롤러(5)의 탄성층(5b)은 중공 원통형의 형상으로 형성되고 EPDM(에틸렌 프로필렌 고무), NBR( 아크릴로니트릴 부타디엔 고무), ECO(에피클로히드린-에틸렌 산화물 고무) 등으로 형성된 스폰지 물질로 형성된다. 이 실시예에서 탄성층(5b)용 재료로서, 500 g중하에서 측정된 이의 경도가 Asker-C 경도 스케일[구분시 게이끼사(Koobunshi Keiki Co.)에 의해서 만들어진 타입 C 고무 경도 게이지]로 20° 내지 50°의 범위에 있고 , 이의 전기 저항이 10⁶ 내지 10¹⁰ Ω인 탄성 물질이 사용된다.

부수적으로, 본 발명의 모든 실시예에서의 각각의 전기 도전성 롤러의 탄성층의 경도값은 탄성층이 500 g중(측정 기기의 자중 포함) 이하로 유지되는 동안에 고무 경도 게이지 C(구분시 게이끼사의 제품)을 이용하여 측정되고 Asker-C 스케일로 표시된다. 더욱 구체적으로, 이온 도전성 롤러의 탄성층 부분의 조각은 조각의 두께가 4.0 ㎜가 되도록 절취되었다. 그런 후, 조각은 강 등으로 만들어진 플레이트 상에 위치되어, 조각의 경도가 측정되었다. 탄성층의 경도를 측정하기 위해 탄성층의 조각을 절취할 때, 프로브가 접촉하여 위치되는 절취 조각의 지점으로부터 10 ㎜ 반경 내의 절취 조각의 영역은 두께가 4.0 ㎜가 되도록 하였다. 이의 탄성층의 두께가 4.0 ㎜인 롤러의 경우, 탄성층으로부터 조각을 절취하지 않고 이 롤러의 탄성층의 경도를 측정함에 의해서 얻어진 값이 롤러의 탄성층으로부터 절취된 탄성층의 조각의 경도를 측정함에 의해서 얻어진 값과 동일하다. 이러한 경우, 롤러의 탄성층의 경도는 롤러의 탄성층의 경도를 직접 측정함에 의해서 얻어진 값, 즉 탄성층의 조각을 절취하지 않고 얻어진 값과의 관계를 확인한 후에 직접 측정될 수도 있다. 그러나, 롤러의 금속 코어 부분을 롤러의 탄성층 부분으로 가압함에 의해서 형성된 롤러의 탄성층의 경도를 측정할 때, 다음의 이유 때문에 특별한 주의가 요청된다. 즉, 금속 코어를 탄성층 부분 내로 삽입한 후, 탄성층 부분은 압축 상태에 있게 된다. 따라서, 일부 롤러의 경우, 탄성층이 금속 코어 상에 있는 동안의 탄성층의 경도를 측정하여 얻은 값은 금속 코어 상의 탄성층으로부터 절취된 테스트 조각을 측정함에 의해서 얻어진 값과 상이하다. 4.0 ㎜의 두께를 갖는 테스트 조각을 얻는 것이 불가능할 때, 층상으로 위치된 2개의 2 ㎜ 두께 테스트 조각의 조합의 경도를 측정함에 의해서 얻어진 값이, 탄성층이 탄성층의 두께 방향으로의 물리적인 특성이 균일한 한, 4.0 ㎜ 두께의 테스트 조각의 경도의 값으로 대체될 수도 있다. 이러한 대체가 측정의 결과에 실질적으로 영향을 주지 않는다는 것이 본 발명의 발명자에 의해 확인되었다.

탄성층(5b)을 형성하기 위한 방법의 단순화된 변형은 다음과 같다. 먼저, 가황제, 충전재, 발포제, 가황 촉진제, 발포 촉진제 등과 같은 화학 제품이 EPDM, NBR, ECO 등과 같은 이러한 고무에 첨가된다. 그런 후, 혼합물이 반죽된다. 그런 후, 반죽된 혼합물이 롤러의 원통형 탄성층 부분을 형성하도록 압출된다. 그런 후 대량의 황이 공급되기 때문에 가황 촉진제는 바람직하게는 티우람형(thiuram type) 가황 촉진제이다. 그런 후, 롤러의 형성된 원통형 탄성층 부분은 제1 및 제2 경화 프로세스를 거친다. 그런 후, 금속 코어는 롤러의 경화된 탄성층 부분의 중심 구멍으로 가압된다. 마지막으로, 롤러의 표면이 미리 정해진 형상 및 치수를 갖는 롤러를 완성하도록 연마된다.

도3을 참조하면, 전사 롤러(5)가 감광 드럼(1)에 평행하게 배치되고 롤러(5) 의 금속 코어(5a)의 길이 방향 단부 옆의 한 쌍의 베어링(5c)에 의해 일대일로 회전가능하게 지지된다. 전사 롤러(5)는 전사 닙(N)이 탄성층(5b) 및 감광 드럼(1)의 주연면 사이에 형성되도록 한 쌍의 압축 스프링(5d)에 의해 발생되는 1.0 ㎏중에 등가인 전체 압력에 의해 감광 드럼(1) 상으로 가압되어 유지된다.

도3의 기어(5e)는 전사 롤러(5)의 금속 코어(5a)의 길이 방향 단부 중 하나에 고정되고, 도시되지 않은 구동 기어와 맞물린다. 따라서, 회전력이 도시되지 않은 구동 기어로부터 기어(5e)로 전달되어, 그에 의해 미리 정해진 원주 속도로 도4의 화살표(b)에 의해 지시된 반시계 방향으로 전사 롤러(5)를 회전시킨다. 반면에, 감광 드럼(1)은 미리 정해진 원주 속도로 도4에 도시된 화살표(a)에 의해 지시된 시계 방향으로 회전 구동된다. 전사 매체(P)는 도4의 화살표(c)에 의해 지시된 방향으로 이송되어, 프리-전사 안내부(17)에 의해 안내되면서 감광 드럼(1)과 전사 롤러(5)에 의해 형성된 전사 닙(N)으로 반송된다.

전사 롤러(5)로, 전사 바이어스는 전사 바이어스 인가 전원(21)으로부터 전기 도전성인 한 쌍의 압축 스프링(5d), 한 쌍의 베어링(5c), 금속 코어(5a)를 통해 인가된다.

감광 드럼(1) 및 전사 롤러(5)에 의해 물린 상태로 미리 정해진 제어 타이밍으로 전사 닙(P)으로 이송된 전사 매체(P)가 전사 닙(N)을 통해 이송되는 동안, 감광 드럼(1) 상의 토너 화상에 반대되는 극성의 미리 정해진 전압이 전사 바이어스 인가 전원(21)으로부터 전사 롤러(5)로 인가된다. 그 결과, 전사 매체(P)가 전사 닙(N)에서 전기적으로 대전되어, 그에 의해 토너 화상이 감광 드럼(1)으로 전사 매 체(P) 상으로 굴러나간 것처럼 감광 드럼(1) 상의 토너 화상이 전사 매체(P) 상으로 정전식으로 전사되게 한다.

전사 롤러(5)의 전기 저항을 측정하기 위한 방법은 다음과 같다. 도5를 참조하면, 전사 롤러(5)는 600 g(길이 방향 단부당 300 g)의 전체 접촉 압력이 감광 드럼(1)과 전사 롤러(5) 사이에서 유지되도록 알루미늄 원통체와 접촉하여 위치된다. 그런 후, 소정량의 전압(예를 들면, +2.0 ㎸)이 전사 롤러(5)가 회전하는 동안 인가될 때 저항(75)의 두 단부 사이의 최대 및 최소 전압량이 전압계(73)를 사용하여 판독된다. 그런 후, 회로를 통해 흐르는 전류의 평균값이 전압값으로부터 산출된다. 그런 후, 평균 전류값으로부터 전사 롤러(5)의 전기 저항이 산출된다(측정 조건 : 온도 20℃ 및 상대 습도 60 %).

이 실시예의 전사 롤러(5)는 화상 형성 장치용 전사 롤러로 사용되는 전사 롤러(5)용으로 바람직한 범위인 20°내지 50°의 범위에 이의 경도가 있는 스폰지 탄성층을 갖는 전사 롤러이다. 이는 전사 롤러(5)의 전체 탄성층(5b)의 "경도/비중" 비의 값이 이의 표면을 경화시키기 않고 즉 가교 결합 밀도가 변화되도록 자외선 등에 노광되지 않고 65 이상이 되도록 혼합된 재료로 형성된다.

본 발명의 발명자에 의해 수행된 연구는 전사 롤러의 탄성층의 비중 및 경도와 비중에 대한 경도의 비율이 전사 롤러로부터의 누출에 심각하게 영향을 미치고, 또한 누출량이 클수록 감광 드럼이 오염될 가능성이 더 크다는 것을 나타냈다. 따라서, 전사 롤러의 누출에 기인한 감광 드럼 오염을 방지하기 위하여, 본 발명의 발명자는 전사 롤러의 탄성층용 재료의 선택, 재료, 제조 조건 등의 조합이 변경되 는 다양한 실험을 수행하였다. 실험은 전사 롤러가 이의 탄성층(5b)이 "경도/비중" 비가 50 이상이 되도록 제조되는 한, 감광 드럼(1)이 전사 롤러(5)에 의해 오염되는 문제점은 방지될 수 있다는 것을 밝혔다.

실험은 또한 전사 롤러(5)의 탄성층(5b)이 "경도/비중" 비가 65 이상이 되도록 전사 롤러(5)용 재료를 선택 및 조합함으로써 적절한 조건 하에서 전사 롤러가 제조되는 한, 전사 롤러의 주연면이 마찰로 마모되는 양이 더 적어졌고, 따라서 롤러는 성능이 안정하게 유지된다는 것을 밝혔다.

[누출]

[실험의 결과]

(황의 양)

외경이 6 ㎜인 금속 코어와 탄력성있는 재료, 보다 구체적으로는 NBR 및 ECO의 혼련물로 형성된 스폰지 탄성층을 포함하는 복수의 이온 도전성 롤러가 채용되었다. 이들은 외경이 14 ㎜ 이었다. 이온 도전성 롤러는, 경도가 20°내지 50°의 범위 내에 있도록 유지하였지만, 성분, 가황 조건 등에서 이들을 변경시킴에 의해서 탄성층의 경도 및 비중이 상이하도록 제조되었다. 보다 구체적으로, 전사 롤러로서 바람직한 이온 도전성 롤러를 제조하기 위하여 황이 첨가되는 양, 충전재의 선택, 충전재가 첨가되는 양 및 발포 조건이 황이 첨가되어야 할 바람직한 양, 충전재의 바람직한 선택, 충전재가 첨가되는 바람직한 양 및 바람직한 발포 조건을 찾기 위하여 변경되었다.

먼저, 고무에 황이 첨가되는 비율이 탄성층 내의 황의 양과 누출(오염)의 양 사이의 관계를 알기 위해서 변경되었다. 일반적으로, 황이 고무에 첨가되는 양이 많아질수록, 결과적인 가교 결합 밀도가 높아지고, 다시 말해 고무가 더욱 단단해졌다. 고무에 첨가되는 황의 양과 감광 드럼(1)의 오염 정도 사이의 관계가 탄성층 내의 황의 양이 상이한, 따라서 탄성층(고무)의 경도가 상이한 복수의 전사 롤러를 사용하여 검토된 실험의 결과가 표1에 주어진다.

황이 고무에 첨가되는 비율은 0.5 phr 내지 2.0 phr의 범위(고무에 대한 황의 중량비)에서 변경되었다.

복수의 전사 롤러는 6 ㎜의 외경을 갖는 알루미늄 코어와, NBR 및 ECO의 혼련물(8 : 2의 비율로 혼련됨)로 형성되고 전사 롤러의 전체 외경이 14 ㎜가 되도록 알루미늄 코어 둘레에 고정된 원통형 스폰지 탄성층을 포함하였다. 이들은 탄성층 내의 황의 비율이 상이하도록, 따라서 탄성층의 경도가 상이하도록 제조되었다. 다르게는, 이들은 황 이외의 성분의 함유량, 이들이 제조되는 조건 등과 같은 다른 인자가 동일하도록 제조되었다. 롤러는 전사 롤러로부터의 누출에 의해 감광 드럼의 오염 정도로부터 추론되었다.

감광 드럼 및 전사 롤러는 1,000 g중과 등가인 압력의 인가로 서로에 대해 가압되어 유지되고, 40℃의 온도와 95 %의 습도인 환경에서 일주일 동안 방치되었다. 일주일 후, 전사 롤러는 감광 드럼(1)으로부터 분리되었고, 감광 드럼(1)과 접촉되어 있었던 각각의 감광 드럼의 영역이 현미경을 사용하여 관찰되었다. 표 1에서, "G"는 감광 드럼이 오염되었지만, 감광 드럼(1)의 오염은 전사 롤러가 화상 형성을 위해 사용되지 않을 것을 제안할 정도로 심각하지 않는 것을 의미하고, "E" 는 감광 드럼(1)이 우수한 상태에 있었던 것을 의미하고, "NG"는 감광 드럼(1)의 사용이 현저하게 결점있는 화상의 형성을 초래할 수 있다는 것을 제안할 정도로 감광 드럼(1)이 심각하게 오염되었음을 의미한다.

[표1]

S 함유량	0.5 phr	1.0 phr	1.5 phr	2.0 phr
오염	NG	G	E	E

E : 우수

G : 실제 사용 면에서 문제 없음

NG : 문제를 일으킬 정도로 오염이 심각함

전술된 실험의 전사 롤러를 시험하기 위해 사용되는 방법과 전사 롤러의 실제 사용가능 수명의 길이 사이의 상관 관계가 확립되었다. 다시 말해, 만일 주어진 롤러가 전술된 테스트에서 E 또는 G로 평가되었다면, 이는 롤러가 화상 형성 장치의 전사 롤러로서 사용될 때 화질의 측면에서 열화되지 않았다는 것을 의미한다. 한편, 만일 주어진 전사 롤러가 NG로 평가되었다면, 이는 화상 형성 장치의 전사 롤러로서 사용되는 동안 롤러가 화질의 측면에서 점진적으로 열화되는 것을 의미한다.

표1로부터 전사 롤러의 탄성층의 황 함유량이 많을수록, 다시 말해 전사 롤러의 가교 결합 밀도가 높아짐에 따라, 전사 롤러의 탄성층이 더욱 단단해지고, 탄성층으로부터 누출되어 감광 드럼을 오염시키는 저분자량을 갖는 탄성층 성분의 양이 더욱 작아진다.

(충전재의 양)

다음, 전술한 충전재를 설명한다. 충전재는 고무의 강도, 가공성 등을 향상시켜, 첨가제가 고무 내에 용이하게 분산되게 하여 겉보기 체적을 증가시키기 위한 등의 목적으로 고무에 첨가된다. 예를 들면, 탄소, 칼슘, 칼슘카보네이트 등과 같은 무기물이 충전재로서 사용된다.

본 발명의 발명자에 의해 수행된 연구에 의해, 전사 롤러의 탄성층(고무층) 내의 무기물 충전재의 양이 작아질수록, 첨가제와 같은 탄성층 성분이 탄성층으로부터 누출되어 감광 드럼을 오염시키는 양이 작아진다는 것이 판명되었다.

탄성층 내의 충전재의 양이 상이한 복수의 전사 롤러가 드럼 오염 정도와 전사 롤러의 탄성층 내의 충전재의 양 사이의 관계를 검토하는데 사용되는 실험 결과가 표2에 제공된다.

실험에 사용된 복수의 전사 롤러의 각각은 6 mm의 외경을 갖는 알루미늄 코어와, NBR과 ECO의 혼련물(혼련비 8:2)로 형성되고 전사 롤러의 전체 외경이 14 mm가 되도록 알루미늄 코어 주위에 끼워진 원통형 스폰지 탄성층을 포함한다. 복수의 전사 롤러는, 고무에 대한 탄성층(고무층) 내의 충전재의 비율을 제외하고는 사양 및 제조 조건이 실질적으로 동일하게 제조된다. 충전재는 카본 블랙과 칼슘카보네이트의 절반 대 절반 혼합물이다. 전사 롤러는 10 phr 내지 50 phr의 범위 내에서, 고무에 대한 충전재 혼합물의 중량비가 상이하게 제조된다. 이 전사 롤러는 표1에 제공된 결과를 제공하는 시험과 동일한 시험이 수행되었다.

[표2]

충전재 함유량	10 phr	20 phr	30 phr	40 phr	50 phr
오염	E	E	G	NG	NG

표2에 제공된 결과로부터 전사 롤러의 탄성층 내의 충전재의 양이 작아질수록, 탄성층 내의 저분자량을 갖는 성분이 누출되어 감광 드럼 상에 전사되는 양이 작아진다는 것이 명백하다. 충전재는 실질적으로 고무보다 비중이 높다. 따라서, 탄성층 재료 내의 충전재의 양이 커질수록, 탄성층 재료의 비중이 커진다.

따라서, 전사 롤러의 탄성층의 비중을 제어하기 위한 수단으로서, 충전재가 탄성층용 재료에 첨가되는 양이 효과적으로 제어된다. 경도가 더 높고 비중이 더 낮은 탄성층 재료는 내부의 충전재의 양을 낮추고, 따라서 누출량이 더 작아지는 가능성이 있다. 달리 말하면, 전사 롤러의 탄성층의 "경도/비중" 비가 높아질수록, 감광 드럼이 전사 롤러로부터의 누출에 의해 오염되는 양이 작아진다.

도6은 표1 및 2에 제공된 결과를 얻도록 수행된 것과 동일한 실험을 반복함으로써 얻어진, 그의 탄성층 내의 성분 및 가황 조건이 상이한 전사 롤러의 감광 드럼 오염의 견지에서의 평가 결과를 도시한다.

본 실험에 사용된 전사 롤러는 이전 실험에서 사용된 것과 동일하다. 달리 말하면, 이들 전사 롤러는 6 mm의 외경을 갖는 알루미늄 코어와 NBR의 혼련물로 형성되고 알루미늄 코어 주위에 끼워진 원통형 스폰지 탄성층을 포함한다. 이들의 전체 외경은 14 mm이다. 경도는 20°내지 50°의 범위 내로 유지될지라도, 전사 롤러는 그들의 성분, 가황 조건 등을 변화시킴으로써 탄성층의 경도 및 비중이 상이하게 제조된다. 전사 롤러는 이전 실험에서 전사 롤러를 평가하기 위해 사용된 것과 동일한 방법을 사용하여 평가되었다.

도6의 그래프로부터 명백한 바와 같이, 감광 드럼의 오염 정도를 표현하는 심벌들의 분포는 소정의 특징을 표시한다. 즉, 그의 평가가 도6의 그래프의 좌상부 영역에 있는 전사 롤러, 달리 말하면 "경도/비중" 비가 65 이상인 전사 롤러는 감광 드럼의 오염 정도의 견지에서 허용 가능하다. 도6에 제공된 결과는, 감광 드럼 오염 정도와 전사 롤러의 탄성층의 "경도/비중" 비 사이에 상호 관계가 있다는 것을 시사한다. 도6에 제공된 결과로부터, 전사 롤러로부터의 누출 정도 또는 감광 드럼 오염 정도를 파악하는 것이 가능하다. 달리 말하면, 수치 65는 "경도/비중" 비의 임계값이다.

감광 드럼 오염을 방지하기 위한 수단 중 하나로서, 전사 롤러의 표면 특성을 변경함으로써 전사 롤러의 탄성층 내의 성분의 누출을 방지하기 위해, 자외선 광 또는 전자빔에 전사 롤러의 주연면을 노출시키는 것이 제안되어 있다(일본 특허 공개 평11-109770호).

일본 특허 공개 평11-109770호의 기재에 따르면, 전사 롤러의 주연면은, 전사 롤러의 표면부의 가교 결합 반응을 유발함으로써 배리어층 내로 전사 롤러의 표면부를 경화시키기 위해, 자외선 또는 전자빔 등에 노출된다. 배리어층의 존재는 전사 롤러의 주연면이 감광 드럼의 주연면과 반응하는 것을 방지하여, 이에 의해 전사 롤러의 탄성층의 성분이 누출되는 것을 방지하는 것으로 추정된다.

그러나, 이 방법은 전사 롤러의 표면층이 자외선에 노출됨으로써 경화됨에 따라, 전사 롤러의 마찰 계수가 감소되고 따라서 전사 매체를 이송하는 전사 롤러가 자외선을 받지 않은 전사 롤러보다 속도가 낮아진다는 문제점을 갖는다. 또한, 자외선에 의한 노출에 의해 경화된 표면층이 마모됨에 따라, 미경화층이 노출되어 탄성층의 성분이 누출되게 한다. 따라서, 그의 표면층이 자외선 등에 의한 노출에 의해 경화된 전사 롤러는 그의 표면층의 마모가 심각해지기 전에 교체되어야 한다.

또한, 자외선에 전사 롤러를 노출시키는 것은 전사 롤러 제조 단계의 수를 증가시킨다. 따라서, 일본 특허 공개 평11-109770호에 제안된 이 해결책은 제조 시간 및 설비의 견지에서 불리하다.

따라서, 본 발명의 주 목적은 그 탄성층의 성분이 누출되지 않고, 그 주연면이 사용에 의한 마찰적 마모에 무관하게 마찰 계수가 변화하지 않고, 그 표면층이 배리어층을 구성하지 않는 전기 도전성 롤러를 제공하는 것이다.

[오염 방지 기구의 이론적 설명]

본 발명에 따른 전기 도전성 롤러는 종래 기술에 따른 전기 도전성 롤러보다 스폰지 탄성(고무)층의 가교 결합 밀도가 높다. 이는 스폰지 탄성(고무)층의 전체가 경화되는 것을 특징으로 한다. 따라서, 그 탄성층의 표면부가 그 스폰지 표면층의 성분이 누출되는 것을 방지하기 위해 배리어층 내로 경화될 필요가 없고, 경화를 위해 가교 결합 밀도를 증가시키기 위해 자외선 등에 노출될 필요가 없다. 또한, 본 발명에 따른 전기 도전성 롤러의 경우, 누출 방지 성능은 롤러의 표면층에만 제한되는 것은 아니다. 달리 말하면, 그 탄성층의 전체가 누출을 방지하는 것이 가능하다. 따라서, 표면층이 사용에 의해 마찰적으로 마모된 후에도, 그 탄성층 내의 성분은 마찰적 마모에 의해 형성된 새로운 표면으로부터 누출되지 않는다. 이하는 누출이 방지되는 기구에 관한 본 발명의 발명자들에 의한 이론적 설명이다.

스폰지 탄성층이 "경도/비중" 비가 높으면, 벽 부분, 즉 스폰지 탄성층의 실제 고무 부분이 강하다는 것을 의미한다. 이는 물리적 관점에서, 스폰지 탄성층이 그가 물체와 실제로 접촉하는 면적이 더 작다는 것을 의미한다. 달리 말하면, "경도/비중" 비가 더 높은 스폰지 탄성층과 "경도/비중" 비가 더 낮은 스폰지 탄성층이 탄성층과 물체 사이의 접촉 면적 또는 닙의 거시적인 크기, 즉 겉보기 크기가 동일하더라도, 전자가 미시적으로는, 즉 실제로는 접촉 면적이 더 작다. 달리 말하면, 전자는 후자보다 물체와의 접촉의 견지에서 더 작으며, 따라서 물체와 접촉하게 될 때 화학적 영향의 양이 더 작다.

화학적 관점으로부터, "경도/비중" 비가 더 크다는 것은 가교 결합 밀도가 더 높다는 것을 의미한다. 가교 결합 밀도가 더 높다는 것은 누출 가능한 성분을 포함하여 유지하는데 더 효과적이라는 것을 의미한다. 더욱이, "경도/비중" 비가 더 크다는 것은 첫째로 누출 가능성이 있는 저분자량을 갖는 성분의 양이 더 작다는 것을 의미한다. 또한 가교 결합 밀도가 더 높을수록, 인장 강도가 더 강해지고, 따라서 마모되는 양이 더 작아진다. 따라서, "경도/비중" 비가 더 크면 미소 마모물의 접착으로부터 기인하는 이러한 오염을 방지하는데 효과적이다.

전술한 이유에 의해, 본 발명의 발명자들은 감광 드럼의 오염이 전사 롤러의 "경도/비중" 비를 제어함으로써 방지될 수 있다고 고려한다.

[전사 매체의 이송]

본 실시예의 전사 롤러는, 탄성층의 주연면이 자외선 등에 의해 조사되어 가교 결합 밀도가 변화되는 표면 경화 처리에 의해 그 탄성층의 주연면이 경화되지 않더라도 감광 드럼을 오염시키지 않는다. 따라서, 그 탄성층의 내부가 탄성층이 사용에 의해 마찰적으로 마모됨에 따라 노출되더라도, 감광 드럼이 오염되지 않을뿐만 아니라 전사 매체 이송 효율이 변화되지 않는다. 또한, 부등식, 경도/비중비≥65를 만족시키지 않는 전사 롤러와 비교할 때, 첫째로 본 실시예의 전사 롤러는 그 탄성층의 주위층이 마찰적으로 마모되는 양이 더 작다. 더욱이, 그 표면이 자외선 등에 의해 조사되는 것과 같은 표면 처리를 받지 않은 전사 롤러 중에서도, 본 실시예의 전사 롤러는 우수한 결과를 나타낸다, 즉 인쇄 배율의 변화가 더 작고, 즉 인쇄 배율비의 변화가 보증된 시간 길이(화상 형성 장치의 기대 수명)에 걸쳐 허용 가능한 범위 내에서 유지된다.

화상 형성 장치를 통해 놓여지는 전사 매체의 누적 수가 증가함에 따라 발생되는 인쇄 정확도의 변화의 견지에서의, 자외선(이하, 간단히 UV라 칭할 수도 있음)으로 조사된 본 실시예의 전사 롤러와 자외선으로 조사되지 않은 본 실시예의 전사 롤러 사이의 차이점은 표3에 나타낸다.

이들 전사 롤러를 시험하기 위한 실험에 사용된 화상 형성 장치는 105 mm/sec의 처리 속도이고, 분 당 15개의 레터 사이즈 사본을 출력하는 것이 가능하다. 보증 수명 길이는 50,000 사본이다. 감광 드럼 상에 전사 롤러를 유지하기 위해 인가되는 압력의 양은 500 g중이다.

[표3]

	인쇄 배율 변화
	경도/비중	10000시트후	20000시트후	50000시트후	75000시트후
UV-처리	45	0.50%	0.80%	0.10%	0.12%
UV-미처리	45	0.00%	-0.05%	-0.10%	-0.14%
	67	0.00%	-0.01%	-0.03%	-0.04%

자외선으로 조사된 전사 롤러의 경우, 그 경화 표면층은 마찰적으로 마모되고, 마찰 계수가 더 높은 그 탄성층의 미경화 내부 부분이 노출된다. 따라서, 전사 매체 이송 효율이 점진적으로 증가되어, 인쇄 정확도를 상당히 감소시킨다. 비교시에, 자외선으로 미조사되었지만 "경도/비중" 비의 값이 45인 전사 롤러의 경우, 사용을 통해 마찰적으로 마모된 양이 상당하다. 따라서, 전사 매체의 누적 수가 증가함에 따라, 이동될 물체로서의 전사 매체가 "경도/비중" 비가 45인 미조사 전사 롤러에 의해 이송되는 효율이 상당히 감소된다.

비교시에, 자외선으로 미조사되고 "경도/비중" 비가 67인 전사 롤러의 경우, 첫째로 마찰적으로 마모된 양이 작아지고, 따라서 성능이 우수해진다.

전사 롤러의 작동 기구의 배후에서 전술한 이론을 설명하기 위해, "경도/비중" 비가 65 이상인 탄성층은 가교 결합 밀도가 비교적 높고, 따라서 인열 강도가 비교적 높다. 따라서, 인열될 가능성이 거의 없고, 따라서 마모되는 양이 더 작다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 자외선 등을 조사하는 표면층 경화 처리를 탄성층에 실시하지 않고 전사 롤러의 탄성층의 "경도/비중" 비를 65 이상으로 형성함으로써, 감광 드럼을 오염시키지 않고 그 수명에 걸쳐 전사 매체 이송 성능이 안정적인 전사 롤러를 제공하는 것이 가능하다.

또한, 본 실시예의 전기 도전성 롤러의 경우, 표면층 대신에 그 스폰지 탄성층의 전체가 내부의 성분이 누출되는 것을 방지하는 것이 가능하다. 따라서, 스폰지 탄성층이 사용에 의해 마찰적으로 마모된 후에도, 표면 마찰 계수가 동일하게 유지된다. 따라서, 화상 형성 장치용 전사 롤러로서 사용될 때, 전사 매체 이송 성능이 안정적으로 유지되고, 화상 형성 장치용 전사 롤러로서 바람직하다.

또한, 본 실시예에서 전기 도전성 롤러를 미리 연마함으로써, 전사 롤러가 신제품일 때와 전사 매체에 의해 상당히 마모된 후 사이에 전사 롤러의 표면 특성에 다량의 차이점이 존재하는 문제점을 방지하는 것이 가능하다.

(제2 실시예)

제2 실시예는 제2 실시예의 전사 롤러 내의 충전재의 총량과 황의 비율이 각각 1.0 phr 이상, 30 phr 이하인 것을 제외하고는 제1 실시예와 동일하다. 제2 실시예의 전사 롤러의 다른 사양은 제1 실시예와 동일하므로, 설명하지 않는다.

표1 및 2로부터 명백한 바와 같이, 전사 롤러의 탄성층의 황의 양이 커질수록, 그로부터의 누출량이 작아진다. 또한, 전사 롤러의 탄성층의 충전재의 양이 작아질수록, 그로부터의 누출량이 작아진다.

본 실시예에서, 황은 1.0 phr 이상으로 첨가되고, 충전재의 총량은 30 phr 이하로 유지된다. 따라서, 본 실시예의 전사 롤러(5)는 감광 드럼 오염의 문제를 해결하는 견지에서 매우 효과적이다.

드럼 오염에 대한 전사 롤러의 탄성층 내의 충전재의 총량 및 황 함유량의 영향을 확인하기 위해, 황 및 충전재의 총량에 관한 전술한 조건에 따라 형성된 전사 롤러를 시험하기 위해 수행된 실험 결과는 표4에 제공된다.

실험을 위해 사용된 전사 롤러는, 6 mm의 외경을 갖는 알루미늄 코어 및 전사 롤러의 전체 직경이 14 mm가 되도록 알루미늄 코어의 주연면 상에 NBR과 ECO 고 무의 혼련물로 형성된 스폰지 탄성층을 포함한다. 시험 조건은 표1에 제공된 결과가 얻어지는 조건과 동일하다.

[표4]

	예1	예2	예3
S 함유량	1.0 phr	1.5 phr	2.0 phr
CB(충전재)함유량	10 phr	10 phr	15 phr
CaCO3(충전재)함유량	20 phr	10 phr	0 phr
전사 롤러 경도(Asker-C)	33	32	31
탄성층의 비중	0.5	0.45	0.38
경도/비중	66	71	82
드럼 오염	G	E	E

E: 우수

G: 실용적인 견지에서 문제 없음

NG: 오염이 문제를 발생하기에 충분히 심각함

표4로부터 명백한 바와 같이, 충전재의 총량을 30 phr 이하로 유지하면서 황이 1.0 phr 이상으로 첨가되면, 전사 롤러의 탄성층이 자외선 등으로 조사되지 않은 경우에도 감광 드럼의 오염이 발생하지 않는다.

(제3 실시예)

본 발명의 제3 실시예는 아조디카본아미드(이하, ADCA라 약칭될 수도 있음)만이 전사 롤러의 스폰지 탄성층을 형성하기 위한 발포제로서 사용되는 것을 제외하고는, 제1 및 제2 실시예와 실질적으로 동일하다.

발포제로서의 아조디카본아미드는 발포율이 매우 높고, 따라서 전사 롤러의 탄성층용 재료로서 고무를 발포시키기 위해 매우 소량만이 요구된다. 따라서, 아조디카본아미드는, 그 탄성층용 재료가 가교 결합 밀도가 높으므로 경도가 더 높 고, 또한 그 전체 경도가 화상 형성 장치용 전사 롤러의 바람직한 범위, 더 구체적으로는 20°내지 50°의 범위에 있는 전사 롤러를 제공하는 것이 가능하다.

부수적으로, 전사 롤러의 탄성층용 재료에 첨가될 다수의 첨가제가 누출의 원인인 것으로 판명되었다. 특히, 발포제의 분해로부터 생성되는 화합물이 누출되는 가능성이 있고, 따라서 감광 드럼을 오염시키는 가능성이 있다. 그러나, 아조디카본아미드의 분해로부터 생성되는 화합물은 반응성이 낮다. 따라서, 발포제로서 아조디카본아미드의 사용에 의해 형성된 스폰지 탄성(고무)층은 예를 들면 OBSH 등의 아조디카본아미드 이외의 발포제의 사용에 의해 형성된 스폰지 탄성(고무)층보다 감광 드럼 오염량이 훨씬 작다.

그 탄성층이 발포제로서 아조디카본아미드의 사용에 의해 형성된 전사 롤러를 시험하기 위해 수행된 드럼 오염 실험의 결과는 표5에 제공된다.

실험을 위해 사용된 전사 롤러는 6 mm의 외경을 갖는 알루미늄 코어와 전사 롤러의 전체 직경이 14 mm가 되도록 알루미늄 코어의 주연면 상에 NBR과 ECO 고무의 혼련물로 형성된 스폰지 탄성층을 포함한다. 발포제로서, VINIHOORU AC(에이와가세이 고교 가부시끼가이샤에 의해 제조된 아조디카본아미드-시리즈의 상표명)가 사용된다. 시험 조건은 표1에 제공된 결과가 얻어지는 조건과 동일하다.

[표5]

	예4	예5
발포제 함유량	ADCA 4 phr	ADCA 4 phr
S 함유량	1.5 phr	2.0 phr
CB(충전재)함유량	10 phr	15 phr
CaCO3(충전재)함유량	10 phr	0 phr
전사 롤러 경도(Asker-C)	32	31
탄성층의 비중	0.45	0.38
경도/비중	71	82
드럼 오염	E	E

E: 우수

G: 실용적인 견지에서 문제 없음

NG: 오염이 문제를 발생하기에 충분히 심각함

표5로부터 명백한 바와 같이, 발포제로서 아조디카본아미드-시리즈 화합물을 사용함으로써, 감광 드럼을 오염시키지 않는 전사 롤러를 제조하는 것이 가능하다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에서, 전사 롤러의 스폰지 탄성층의 고형부는 가교 결합 밀도를 증가시킴으로써 경도가 증가된다. 따라서, 스폰지 탄성층의 성분은, 자외선 등으로 조사함으로써 탄성층의 표면부를 배리어층으로 변화시키지 않고, 탄성층으로부터 누출되는 것이 방지될 수 있다.

다음, 이전 실시예에서와 상이한 화상 형성 장치의 전술한 이온 도전성 롤러의 사용을 설명한다.

(제4 실시예)

본 실시예의 이온 도전성 롤러의 "경도/비중" 비는 제1 내지 제3 실시예에서와 마찬가지로 65 이상이다. 상기 롤러는 자외선 조사되고, 제1 실시예의 전사 롤러를 시험하기 위해 사용된 화상 형성 장치를 사용하여 시험되었다. 본 실시예의 상기 롤러는 자외선으로 조사되기 전에도 누출 문제점을 갖지 않는다. 따라서, 이 롤러는 누출에 관한 한 우수하다. 전사 매체 이송의 견지에서의 성능은 표6에 나타낸다. 즉, 조사된 전사 롤러 중에서 "경도/비중" 비가 65 이상인 전사 롤러가 인쇄 배율의 변화가 더 작다는 점에서 더 양호하다. 또한, 이 롤러는 "경도/비중" 비가 45인 미조사 전사 롤러보다 양호하다. 이 결과는 이하의 이유로 발생된 것으로 고려된다. 즉, 본 실시예의 이온 도전성 롤러의 경우에도, 자외선 조사된 롤러의 표면부가 마모됨에 따라 마찰 계수가 변화되고, 따라서 제1 실시예의 전사 롤러에서와 마찬가지로 전사 매체 이송 성능이 변화된다. 그러나, 본 실시예의 이온 도전성 롤러의 경우, 롤러 자체는 첫째로 마모되기 어렵다. 따라서, 자외선으로 조사됨으로써 경화되어 있는 부분이 마모됨에 따라 발생되는 마찰 계수의 변화는 롤러의 전체 직경의 변화에 의해 상쇄되고, 이에 의해 전사 매체 이송의 견지에서 롤러의 성능의 변화로부터 초래되는 인쇄 배율의 변화가 최소화된다.

[표6]

	인쇄 배율 변화
	경도/비중	10000 시트후	20000 시트후	50000 시트후	75000 시트후
UV-처리	45	0.50%	0.80%	0.10%	0.12%
	67	0.04%	0.07%	0.03%	0.01%
UV-미처리	45	0.00%	-0.05%	-0.10%	-0.14%
	67	0.00%	-0.01%	-0.03%	-0.04%

달리 말하면, 전사 매체 이송 성능의 안전성의 관점으로부터, 본 실시예의 이온 도전성 롤러는 제1 실시예의 이온 도전성 롤러만큼 양호하지 않지만, 종래 기술에 따른 이온 도전성 롤러보다는 양호하다.

(제5 실시예)

본 실시예에서, 이전 실시예에서와 동일한 사양을 갖고 이전 실시예에서와 동일한 조건 하에서 제조된 이온 도전성 롤러가 대전 롤러로서 사용된다. 이 롤러의 통상 환경(20℃ 온도 및 60% 습도)에서 측정된 전기 저항은, 이 롤러가 통상 환경에서 3일 동안 방치된 후에 10⁶ Ω이다. 저항은 롤러의 전기 저항을 측정하기 위해 도5에 도시된 장치의 사용에 의해 측정되고, 전사 롤러(5)가 도5에 있는 위치에 대전 롤러(2)가 배치된다. 알루미늄 실린더에는 500 V가 인가된다. 부수적으로, 본 실시예의 이온 도전성 롤러가 화상 형성 장치용 대전 롤러로서 사용되면, 피크간 전압(peak-to-peak voltage)이 1,700 V이고 주파수가 1,000 Hz인 AC 전압과 -600 V의 DC 전압의 조합이 화상 형성 중에 대전 바이어스로서 대전 롤러에 인가된다. 대전 롤러(2)는 500 g의 총 압력의 인가에 의해 감광 드럼(1) 상에 가압 유지된다.

실험을 위해 사용된 전사 롤러는 6 mm의 외경을 갖는 알루미늄 코어와 전사 롤러의 전체 직경이 14 mm가 되도록 알루미늄 코어의 주연면 상에 NBR과 ECO 고무의 혼련물로 형성된 스폰지 탄성층을 포함한다. 대전 롤러(2)는, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉 영역으로부터 약간 이격되고 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 미리 정해진 양의 간극이 존재하는 영역에서, 감광 드럼(1)이 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 발생하는 전기 방전에 의해 대전되도록, 이전 실시예의 전사 롤러와 마찬가지로, 화상 담지 부재로서의 감광 드럼(1)과 접촉하여 유지된다. 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)의 회전에 의해 회전될 수 있도록 감광 드럼(1)과 접촉하여 회전식으로 지지된다.

대전 롤러(2)는 회전하는 동안 뿐만 아니라 정지되어 유지되는 동안에도 감광 드럼(1)과 접촉하여 유지된다. 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러 이외의 이온 도전성 롤러가 화상 형성 장치의 대전 롤러로서 사용되면, 감광 드럼(1)은 종종 대전 롤러로부터의 누출에 의해 오염되고, 이에 의해 감광 드럼(1)이 대전되는 조건을 변화시키고, 따라서 화상 형성 장치의 성능을 감소시킨다. 이 현상은 특히, 화상 형성 장치가 미사용 방치되는 동안 대전 롤러(2)의 특정 영역이 장시간 동안 감광 드럼(1)의 특정 영역과 접촉하여 유지되기 때문에, 화상 형성 장치가 장시간 동안 미사용 방치된 후에 심각해진다.

본 실시예에서, 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러가 대전 롤러(2)로서 사용된다. 따라서, 전술한 감광 드럼 오염이 발생하지 않는다. 따라서, 감광 드럼(1)이 정상 전위 레벨로 균일하게 대전될 수 있는 누적 시간 길이가 훨씬 더 길다. 따라서, 화상 형성 장치가 정상 성능으로 유지되는 누적 시간 길이가 더 길다.

(제6 실시예)

도7은 본 발명의 제6 실시예를 도시하는 도면이다. 다음, 제6 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.

토너 화상 담지 이동 부재로서의 중간 전사 벨트(81)를 따라, 4개의 화상 형성 스테이션이 일렬로 배치된다. 각각의 화상 형성 스테이션에는, 노광 장치, 대전 롤러, 현상 장치 및 세척 장치가 감광 드럼의 주연면 주위에 배치된다.

감광 드럼(1a)은 직경이 24 mm이고, 대전 롤러(2a)에 의해 대전된다. 대전된 감광 드럼(1a)은 노광 장치(3a)에 의해 노광되어 제1 색상, 또는 옐로우 색상의 잠상을 감광 드럼(1a)의 주연면 상에 형성한다. 감광 드럼(1a) 상의 잠상은 현상 색상이 제1 색상, 또는 옐로우에 대응하는 현상 장치(4a)에 의해 현상된다. 현상된 옐로우 토너 화상은 1차 전사 롤러(51a)에 의해 중간 전사 벨트(81) 상에 전사된다. 한편, 제2 색상, 또는 마젠타의 토너 화상의 형성이 감광 드럼(1b)을 갖는 제2 화상 형성 스테이션에서 개시되어, 제2 색상 토너 화상이 옐로우 토너 화상의 평면에 수직인 방향에서 그와 함께 정렬되어 중간 전사 벨트(81) 상의 옐로우 토너 화상에 적층될 수 있다. 감광 드럼(1b) 상의 화상 형성은 전술한 제1 색상, 또는 옐로우의 토너 화상의 형성과 실질적으로 동일하다. 즉, 감광 드럼(1b)은 대전 롤러(2b)에 의해 대전된다. 대전된 감광 드럼(1b)은 노광 장치(3b)에 의해 노광되어, 제2 색상, 또는 마젠타 색상의 잠상을 감광 드럼(1b)의 주연면 상에 형성한다. 감광 드럼(1b) 상의 잠상은 현상 색상이 제2 색상, 또는 마젠타에 대응하는 현상 장치(4b)에 의해 현상된다. 현상된 마젠타 토너 화상은 1차 전사 롤러(51b)에 의해 중간 전사 벨트(81) 상에 전사되어, 벨트(81) 상의 그의 위치가 제1 색상, 또는 옐로우의 토너 화상의 위치와 일치한다.

이와 유사하게, 토너 화상이 그와 함께 정렬되어 이전 화상에 연속적으로 적층되도록, 감광 드럼(1c)에 형성된 토너 화상 및 감광 드럼(1d) 상에 형성된 토너 화상은 1차 전사 롤러(51c, 51c) 각각에 의해 중간 전사 벨트(81) 상으로 전사된다. 결과적으로, 전색상 화상이 중간 전사 벨트(81) 상에 형성된다.

전색상 화상이 색상이 상이한 4색상 화상을 정렬하여 적층함으로써 형성됨에 따라, 기록 매체(P)는 2차 전사 롤러(54)와 중간 전사 벨트(81) 사이의 접촉 영역 으로 이송되고, 중간 전사 벨트(81) 상의 토너 화상의 이동과 동기하여 접촉 영역을 통하여 이송된다. 기록 매체(P)가 접촉 영역을 통하여 이송됨에 따라, 중간 전사 벨트(81)상의 4색상 토너 화상은 한꺼번에 기록 매체(P)로 전사된다. 이후, 기록 매체(P) 상의 4색상 토너 화상은 정착 장치(6)에 의해 이에 인가된 열과 압력에 의해 기록 매체에 융착(정착)되어 영구적인 전색상 화상을 얻게 된다.

1차 전사 후 감광 드럼(1a, 1b, 1c 및 1d) 상에 잔류하는 토너 입자는 블레이드 형태인 각각의 세척 장치(7a, 7b, 7c 및 7d)에 의해 제거된다. 2차 전사 후 중간 전사 벨트(81) 상에 잔류하는 토너 입자는 또한 블레이드 형태인 세척 장치(71)에 의해 제거된다.

중간 전사 벨트(81)용 재료는 플루오르화물로 도포되고 폴리이미드 수지로 형성된 대략 100 ㎛ 두께의 막이다. 그 체적 저항률은 10⁹ Ωㆍcm 내지 10¹⁰ Ωㆍcm의 범위에 있다. 중간 전사 벨트(81)의 체적 저항률은 HAIRESTAA UP MCP-HT450[미쯔비시 페트로케미컬 가부시끼가이샤(Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd.)의 제품]을 사용하여 측정된다. 프로브는 UR-100이고, 인가 전압은 1.0 kv이다. 폴리이미드 수지 대신에, 체적 저항률이 10⁴ Ωㆍcm 내지 10⁹ Ωㆍcm의 범위에 있고 두께가 0.5 mm 내지 3 mm 범위에 있는 다양한 고무, 예를 들어 EPDM, NBR, Si, 클로로프렌 고무, 히드린(hydrin) 고무등 중 하나로 형성된 다중층 막이 중간 전사 벨트(81)용 재료로 사용될 수도 있다. 이러한 고무들 중 하나가 중간 전사 벨트(81)의 기재용 재료로서 사용될 때, 중간 전사 벨트(81)의 기재층은 상당한 기 계적 강도를 갖는 코어를 기재층에 제공함으로써 보강되고, 전기 저항이 매우 높은 표면층 또는 유전체, 더 특정하게는 두께가 5 내지 50 ㎛이고 체적 저항률이 10¹² Ωㆍcm 이상인 표면층을 중간 전사 벨트에 제공하도록 플루오르화 수지로 도포된다.

본 발명에 따른 이온 도전성 롤러인 1차 전사 롤러(51a, 51b, 51c 및 51d)로서는 그 체적 저항률이 10⁷ Ωㆍcm 내지 10⁸ Ωㆍcm의 범위의 수치로 조정되는 것이 사용된다. 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러인 2차 전사 롤러(52)로서는 그 체적 저항률이 10⁸ Ωㆍcm 내지 10⁹ Ωㆍcm의 범위의 수치로 조정되는 것이 사용된다.

본 발명에 따른 이러한 이온 도전성 롤러의 채용으로, 중간 전사 벨트(81)의 내향 및 외향 면이 오염되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 화상 형성 장치의 성능은 장시간 동안 1차 및 2차 전사의 견지에서 안정적으로 유지될 수 있다.

1차 전사 롤러의 전체 직경이 14 mm가 되도록, 1차 전사 롤러(51a, 51b, 51c 및 51d)는 외경이 6 mm인 알루미늄 코어와, 알루미늄 코어의 주위면 상에 NBR 및 ECO 고무의 혼련물로 형성된 스폰지 탄성층을 포함한다. 이들은 500 g의 압력 인가로 중간 전사 벨트(81)와 접촉된 상태로 유지된다. 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러 이외의 이온 도전성 롤러가 1차 전사 롤러(51a, 51b, 51c 및 51d)로서 사용되면, 1차 전사 롤러(51a, 51b, 51c 및 51d)와 중간 전사 벨트(81)에 의해 중간 전사 벨트(81) 상에 형성된 닙의 궤적이 중간 전사 벨트(81) 상으로 전사된 토너 화상을 가로질러 인식될 수 있는 정도로 1차 전사 롤러(51a, 51b, 51c 및 51d)로부터의 누 출에 의해, 중간 전사 벨트(81)의 표면이 심각하게 오염되어서 전사 특성이 변화되는 것이 가능하다. 더 특정하게는, 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러이외의 이온 도전성 롤러가 1차 전사 롤러(51a, 51b, 51c 및 51d)로서 사용되면, 롤러(51a, 51b, 51c 및 51d)로부터 누출되는 성분은 중간 전사 벨트(81)의 내향면 상에 막을 형성하고, 이는 중간 전사 벨트(81)가 그 내향으로부터 대전되는 상태에 영향을 미친다. 나아가, 오염, 즉 중간 전사 벨트(81)의 내향면 상에서의 막 형성은 중간 전사 벨트(81)의 전체 정전 용량에 영향을 미친다. 이에 따라, 중간 전사 벨트(81)의 내향면 상에서의 오염의 진전된 단계에서는, 중간 전사 벨트(81)의 전체 정전 용량이 중간 전사 벨트(81)의 초기 정전 용량과 상당히 상이하여서, 또한 그 외향면으로부터의 중간 전사 벨트(81)의 대전에 영향을 미친다.

2차 전사 롤러(52)에 대해서는 1,000g의 압력의 인가로 중간 전사 벨트의 외향면과 접촉하는 상태로 위치된다. 특히, 소위 일렬식인 본 실시예의 화상 형성 장치의 경우에, 2차 전사 롤러(52)는 중간 전사 벨트(81)와 항상 접촉된 상태로 유지된다. 본 실시예에서, 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러는 2차 전사 롤러(52)로서 사용된다. 따라서, 사실상 2차 전사 롤러로부터 중간 전사 벨트(81)로의 누출은 없다. 따라서, 본 실시예의 화상 형성 장치는 장시간동안 양질의 화상을 연속적으로 형성할 수 있다. 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러이외의 이온 도전성 롤러가 2차 도전 롤러(52)로서 사용되면, 2차 전사 롤러(52)의 성분이 누출되어 중간 전사 벨트(81)의 외향면을 오염시켜서, 중간 전사 벨트(81)가 외향면 측으로부터 대전되는 상태를 변화시키게 된다. 나아가, 중간 전사 벨트(81)의 외향면의 오염 은 토너 화상이 화상 담지 부재로서의 감광 드럼(1a, 1b, 1c 및 1d)으로부터 중간 전사 벨트(81)의 외향면 상으로 전사되는 1차 전사 프로세스에 악영향을 미친다. 다시 말해, 중간 전사 벨트(81)의 오염은 전사 시스템의 설정이 최적의 설정, 즉 전사 시스템이 설계에 의해 처음에 설정된 최초 설정으로부터 벗어나게 하고, 이는 차례로 불량한 화상을 형성하게 한다.

하지만, 본 실시예에서, 중간 전사 벨트(81)의 양면이 오염되는 문제는 장시간 동안 방지되게 하여 장시간 동안 양질의 화상을 연속적으로 얻게 할 수 있다. 또한, 화상을 전사할 뿐만 아니라 이동 부재인 전사 부재를 이송시키는 2차 전사 롤러로서 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러를 채용하면, 전사 매체 이송의 견지에서 안정된 화상 형성을 하게 한다. 따라서, 토너 화상이 감광 드럼으로부터 전사 매체상으로 전사될 때, 토너 화상은 신장 또는 수축되지 않고, 전사 매체는 2차 전사 롤러(52)로부터의 누출에 의해 오염되지 않는다.

본 실시예에서, 화상 형성 장치에는 복수의 화상 형성 스테이션이 제공되고, 중간 전사 벨트(81)가 일회전하면서 전색상 화상이 완성될 수 있도록 구성된다. 하지만, 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러는 그 중간 전사 벨트가 단일의 전색상 화상을 형성하기 위해 복수 횟수만큼 회전되도록 구성된 화상 형성 장치에도 적용가능하다. 명백하게, 양질의 화상을 얻을 수 있는 2차 전사 롤러로서 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러를 채용하는 이러한 화상 형성 장치의 시간의 길이는 2차 전사 롤러로서 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러이외의 이온 도전성 롤러를 채용하는 이러한 화상 형성 장치의 시간의 길이보다 상당히 길다. 이러한 화상 형성 장치는 중간 전사 벨트(81)가 전색상 화상을 형성하기 위하여 복수 횟수만큼 회전되게 하면서 2차 전사 롤러(52)가 세척 장치(7)로부터 분리된 상태로 유지될 수 있게 구성되어야 한다. 하지만, 2차 전사 롤러(52)가 중간 전사 벨트(81)와 접촉할 가능성이 여전히 존재한다. 따라서, 이러한 화상 형성 장치의 경우에서도, 2차 전사 롤러로서 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러를 채용하면 중간 전사 벨트(81)의 오염을 방지한다는 점에서 유익하다.

(제7 실시예)

도8은 본 발명의 제7 실시예를 도시하는 도면이다. 다음으로, 제7 실시예가 도면을 참조하여 설명될 것이다.

이동 부재로서의 전사 매체 이송 벨트(82)를 따라, 4개의 화상 형성 스테이션이 일렬로 위치된다. 각각의 화상 형성 스테이션에서는, 노광 장치, 대전 롤러, 현상 장치 및 세척 장치가 감광 드럼의 주위면 주위에 배치된다.

감광 드럼(1a)은 직경이 24 mm이고, 대전 롤러(2a)에 의해 대전된다. 대전된 감광 드럼(1a)은 감광 드럼(1a)의 주위면 상에 제1 색상, 또는 옐로우 색상의 잠상을 형성하도록 노광 장치(3a)에 의해 노광된다. 감광 드럼(1a) 상의 잠상은 제1 색상, 또는 옐로우에 대한 현상 색상에 대응되는 현상 장치(4a)에 의해 현상된다. 현상된 옐로우 토너 화상은 1차 전사 롤러(53a)에 의해 전사 매체 이송 벨트(82) 상의 전사 매체(P) 상으로 전사된다. 한편, 제2 색상 또는 마젠타의 토너 화상의 형성은 감광 드럼(1b)을 갖는 제2 화상 형성 스테이션에서 시작되어서, 제2 색상 토너 화상은 옐로우 토너 화상의 평면에 수직한 방향에 대해 그와 함께 정렬되어 전사 매체 이송 벨트(82)의 전사 매체(P) 상의 옐로우 토너 화상에 적층된다. 감광 드럼(1b) 상에서의 화상 형성은 상기 설명된 제1 색상, 또는 옐로우의 토너 화상의 형성과 실제로 동일하다. 다시 말해, 감광 드럼(1b)은 대전 롤러(2b)에 의해 대전된다. 대전된 감광 드럼(1b)은 감광 드럼(1b)의 주연면 상에 제2 색상 또는 마젠타 색상의 잠상을 형성하도록 노광 장치(3b)에 의해 노광된다. 감광 드럼(1b) 상의 잠상은 제2 색상 또는 마젠타에 대한 현상 색상에 대응되는 현상 장치(4b)에 의해 현상된다. 현상된 마젠타 토너 화상은 1차 전사 롤러(51b)에 의해 전사 매체 이송 벨트(82) 상의 전사 매체(P) 상으로 전사되어서, 벨트(82) 상의 전사 매체(P)에서의 그 위치는 벨트(82) 상의 전사 매체(P) 상에서의 제1 색상, 또는 옐로우의 토너 화상의 위치와 일치한다. 이와 유사하게, 감광 드럼(1c) 상에 형성된 토너 화상 및 감광 드럼(1d) 상에 형성된 토너 화상은 각각의 1차 전사 롤러(51c 및 51d)에 의해 전사되어서, 토너 화상은 그와 함께 정렬되어 전사 매체 이송 벨트(82) 상의 전사 매체(P)에서의 이전 화상에 연속적으로 적층된다. 결과적으로, 전색상 화상이 전사 매체 이송 벨트(82) 상의 전사 매체(P) 상에 형성된다.

전색상 화상이 색상이 상이한 4색상 화상을 정렬하여 그 위에 적층함으로써 전사 매체(P) 상에 형성된 후, 기록 매체(P)는 전사 매체 이송 벨트(82)로부터 분리되고 전사 매체(P)상의 4 색상 토너 화상이 전사 매체(P)에 융착(정착)되는 정착 장치(6)로 이송되어 영구적인 전색상 화상을 얻게 된다.

1차 전사 후 감광 드럼(1a, 1b, 1c 및 1d) 상에 잔류하는 토너 입자는 블레 이드 형태인 각각의 세척 장치(7a, 7b, 7c 및 7d)에 의해 제거된다. 전사 매체 이송 벨트(82) 상으로 전사된 토너 입자가 야기시키는 포그(fog)는 또한 블레이드 형태인 세척 장치(71)에 의해 제거된다.

전사 매체 이송 벨트(82)용 재료로서, 전기 저항이 최적화된 PI, PVDF, ETFE, ABS, 폴리카보네이트, 나일론 등과 같은 수지성 물질로 형성된 50 ㎛ 내지 200 ㎛ 두께의 막이 사용될 수도 있다. 본 실시예에서의 전사 매체 이송 벨트(82)의 경우에, 표면 저항률은 10⁷ Ω/ 내지 10¹² Ω/ 의 범위에 있고, 체적 저항률은 10⁷ Ωㆍcm 내지 10¹² Ωㆍcm의 범위에 있다. 전사 매체 이송 벨트(82)의 표면 및 체적 저항률은 HAIRESTAA UP MCP-HT450[미쯔비시 페트로케미컬 가부시끼가이샤(Mitsubishi Petrochemical Co., Ltd.)의 제품]을 사용하여 측정된다. 프로브는 UR-100이고, 인가된 전압은 1.0 kv이다. 상기 기재된 수지성 물질 대신에, 체적 저항률이 10⁴ Ωㆍcm 내지 10⁹ Ωㆍcm의 범위에 있고 두께가 0.5 mm 내지 3 mm 범위에 있는 다양한 고무, 예를 들어 EPDM, NBR, Si, 클로로프렌 고무, 히드린 고무등 중 하나로 형성된 다중층 막이 전사 매체 이송 벨트(82)용 재료로 사용될 수도 있다. 이러한 고무들 중 하나가 전사 매체 이송 벨트(82)의 기재층으로서 사용될 때, 전사 매체 이송 벨트(82)의 기재층은 상당한 기계적 강도를 갖는 코어를 기재층에 제공함으로써 강화되고, 전기 저항이 매우 높은 표면층 또는 유전체, 더 특정하게는 두께가 5 내지 40 ㎛이고 체적 저항률이 10¹² Ωㆍcm 이상인 표 면층을 전사 매체 이송 벨트(82)에 제공하도록 플루오르화 수지 등으로 도포된다.

본 실시예에서는, 표면 및 체적 저항률이 대략 10⁹ Ω/ 과 10¹⁰ Ωㆍcm로 각각 조정되는, PI 수지로 형성된 대략 70 ㎛ 두께의 막이 전사 매체 이송 벨트(82)용 재료로서 사용된다.

1차 전사 롤러(53a, 53b, 53c 및 53d)로서는, 체적 저항률이 10⁷ Ωㆍcm 내지 10⁸ Ωㆍcm의 범위에 있도록 조정되는 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러가 채용된다.

본 발명에 따른 이러한 이온 도전성 롤러의 채용으로, 전사 매체 이송 벨트(82)의 내향면이 오염되는 것이 방지될 수 있다. 따라서, 화상 형성 장치의 성능은 화상 전사의 견지에서 장시간 동안 안정되게 유지될 수 있다.

전사 롤러(53a, 53b, 53c 및 53d)는 500 g의 압력의 인가로 전사 매체 이송 벨트(82)와 항상 접촉된 상태에 있게 된다. 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러이외의 이온 도전성 롤러가 전사 롤러(53a, 53b, 53c 및 53d)로서 사용되면, 전사 롤러(53a, 53b, 53c 및 53d)의 성분이 누출되어 전사 매체 이송 벨트(82)의 내향면을 오염시키고, 이에 따라 토너 화상이, 전사 롤러(53a, 53b, 53c 및 53d)와 전사 매체 이송 벨트(82) 사이에 형성된 닙의 궤적이 전사 매체 이송 벨트(82) 상의 전사 매체(P)의 표면 상에 형성된 토너 화상을 가로질러 검출될 수 있는 전사 매체 이송 벨트(82) 상의 전사 매체(P)상으로 전사되는, 상태를 심각하게 변화시킨다. 전사 롤러(53a, 53b, 53c 및 53d)로서 사용된 본 발명에 따른 이온 롤러이외의 이 온 도전성 롤러로부터의 누출은 전사 매체 이송 벨트(82)의 내향면 상에 막을 형성시키고, 이러한 막은 전사 매체 이송 벨트(82)가 특히 내향측으로부터 대전되는 상태를 변화시킨다.

하지만 본 실시예에서, 본 발명에 따른 이온 도전성 롤러는 전사 롤러(53a, 53b, 53c 및 53d)로서 채용된다. 따라서, 전사 매체 이송 벨트(82)가 양면 상에서 오염되는 문제는 장시간 동안 억제되어 장시간 동안 양질의 화상을 얻을 수 있다.

본 발명은 제1 내지 제7 실시예를 참조하여 상기 설명되었지만, 이러한 실시예는 본 발명의 범위를 제한하기 위함이 아니다. 다시 말해, 개선점들의 목적 또는 다음의 청구범위의 범위 내에 있을 수 있을 때, 이러한 출원들은 이러한 변경예 또는 수정예, 예를 들어 다중층 롤러 등을 포함시킨다.

본 발명은 이온 도전성 롤러의 성분이 롤러 밖으로 누출되는 것을 방지할 수 있다.

Claims (22)

1. 가동 부재와,

   상기 가동 부재와 접촉된 롤러를 포함하고,

   상기 롤러는 상기 가동 부재와 접촉된 탄성층을 갖고,

   상기 탄성층은 이온 도전성을 갖고 20°이상 50°이하의 경도를 갖고,

   상기 탄성층의 상기 경도 및 비중은 (경도/비중)≥65를 만족시키며,

   상기 경도는 재료에 인가된 500 g중 하에서 4.0 mm의 두께로 절취된 상기 탄성층의 재료의 Asker-C 경도인 화상 형성 장치.
2. 제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 화상 담지 부재인 화상 형성 장치.
3. 제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 전사 재료인 화상 형성 장치.
4. 제1항에 있어서, 상기 가동 부재는 전사 재료를 이동시키기 위한 전사 부재인 화상 형성 장치.
5. 제1항에 있어서, 상기 롤러는 상기 가동 부재를 전기적으로 대전시키는 화상 형성 장치.
6. 제1항에 있어서, 상기 가동 부재와 접촉된 상기 롤러의 표면이 마모되는 화상 형성 장치.
7. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 자외선 조사에 의한 가교 밀도 변화를 보이지 않는 화상 형성 장치.
8. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 티우람형 가황 촉진제를 사용하여 제조되는 화상 형성 장치.
9. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 발포 처리에 있어서 아조디카본아미드를 사용하는 화상 형성 장치.
10. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 주 재료로서 에피클로히드린-에틸렌 산화물 고무를 포함하는 화상 형성 장치.
11. 제1항에 있어서, 상기 탄성층은 주 재료로서 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 포함하는 화상 형성 장치.
12. 가동 부재와 접촉 가능하고, 표면층 상에 제공된 탄성층을 포함하는 롤러이며,

    상기 탄성층은 이온 도전성을 갖고 20°이상 50°이하의 경도를 갖고,

    상기 탄성층의 상기 경도 및 비중은 (경도/비중)≥65를 만족시키며,

    상기 경도는 재료에 인가된 500 g중 하에서 4.0 mm의 두께로 절취된 상기 탄성층의 재료의 Asker-C 경도인 롤러.
13. 제12항에 있어서, 상기 가동 부재는 화상 담지 부재인 롤러.
14. 제12항에 있어서, 상기 가동 부재는 전사 재료인 롤러.
15. 제12항에 있어서, 상기 가동 부재를 전기적으로 대전시키는 롤러.
16. 제12항에 있어서, 상기 가동 부재는 전사 재료를 이동시키기 위한 전사 부재인 롤러.
17. 제12항에 있어서, 상기 가동 부재와 접촉된 표면이 마모되는 롤러.
18. 제12항에 있어서, 상기 탄성층은 자외선 조사에 의한 가교 밀도 변화를 보이지 않는 롤러.
19. 제12항에 있어서, 상기 탄성층은 티우람형 가황 촉진제를 사용하여 제조되는 롤러.
20. 제12항에 있어서, 상기 탄성층은 발포 처리에 있어서 아조디카본아미드를 사용하는 롤러.
21. 제12항에 있어서, 상기 탄성층은 주 재료로서 에피클로히드린-에틸렌 산화물 고무를 포함하는 롤러.
22. 제12항에 있어서, 상기 탄성층은 주 재료로서 아크릴로니트릴 부타디엔 고무를 포함하는 롤러.

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