KR100866550B1 - 클리닝 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

클리닝 장치 및 화상 형성 장치 Download PDF

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후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
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Abstract

화상을 담지(擔持)하는 상담지체(像擔持體)를 대전(帶電)시키는 대전 롤러 표면을 청소하는 클리닝 부재를 갖는 클리닝 장치가 개시되어 있다. 상기 클리닝 부재의 일단(一端)이 고정되고, 자유단(自由端) 측의 면이 상기 대전 롤러 표면에 접촉되고, 자유단부가 상기 상담지체와 상기 대전 롤러 사이에 삽입된다. 또한, 상기 클리닝 장치를 구비한 화상 형성 장치도 개시되어 있다.
Figure R1020070035934
클리닝 부재, 브러시 롤러, 폴드백 부재, 텐션 롤러

Description

클리닝 장치 및 화상 형성 장치{CLEANING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS}
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성을 나타내는 구성도.
도 2는 본 발명의 제 1 실시예의 출하 단계를 나타내는 제 1 개요도.
도 3은 본 발명의 제 1 실시예의 클리닝 부재와 대전 롤러의 접촉 관계를 나타내는 개략도.
도 4는 본 발명의 제 1 실시예의 출하 단계를 나타내는 제 2 개요도.
도 5는 본 발명의 제 1 실시예의 화상 형성 시를 나타내는 개요도.
도 6은 본 발명의 제 2 실시예의 출하 단계를 나타내는 개요도.
도 7은 본 발명의 클리닝 부재를 나타내는 제 1 상세도.
도 8은 본 발명의 클리닝 부재를 나타내는 제 2 상세도.
도 9는 본 발명의 클리닝 부재를 나타내는 제 3 상세도.
도 10은 본 발명의 클리닝 부재를 나타내는 제 4 상세도.
도 11은 본 발명의 클리닝 부재를 나타내는 제 5 상세도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
10 : 화상 형성 장치
11, 11Y, 11M, 11C, 11K : 화상 형성 유닛
12, 12Y, 12M, 12C, 12K : 감광체 드럼
13, 13Y, 13M, 13C, 13K : 노광(露光) 장치
14, 14Y, 14M, 14C, 14K : 대전 롤러
14A : 도전성(導電性) 샤프트 14B : 대전층
15, 15Y, 15M, 15C, 15K : 현상(現像) 장치
16, 16Y, 16M, 16C, 16K : 현상 롤러
18, 18Y, 18M, 18C, 18K : 1차 전사 롤러
20, 20Y, 20M, 20C, 20K : 브러시(brush) 롤러
30 : 중간 전사 벨트 32 : 구동 롤러
33 : 텐션(tension) 롤러 34 : 2차 전사 백업 롤러
36 : 2차 전사 롤러 38 : 중간 전사 벨트 클리너
40 : 용지 반송로 42 : 급지 트레이
44 : 공급 롤러 46 : 지연 롤러
50 : 정착 장치 52 : 가열 롤러
54 : 가압 롤러 56 : 배출 롤러
100 : 클리닝 장치 101 : 기재(基材)부
103 : 폴드백(fold back) 부재 106, 108 : 클리닝 부재
110 : 노치(notch)부 120 : 폴리우레탄재(材)
122 : 브러시재
본 발명은, 전자 사진 방식을 채용한 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치에 관한 것으로서, 특히, 회전 구동되는 상담지체(像擔持體) 표면을 대전(帶電)시키는 대전 롤러를 클리닝하는 클리닝 장치와, 이것을 구비한 화상 형성 장치에 관한 것이다.
전자 사진 방식을 채용한 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치의 대전 장치로서, 도전성(導電性) 대전 롤러를 상담지체에 직접 접촉시켜 상담지체의 대전을 행하는 접촉 대전 방식은 오존이나 질소 산화물의 발생이 상당히 적고, 전원 효율도 좋기 때문에 최근에는 주류(主流)가 되고 있다.
이와 같은 접촉 대전 방식의 대전 장치에서는 대전 롤러와 상담지체가 항상 접촉하고 있기 때문에, 화상 형성 장치의 출하 단계에서의 장시간 보관 시에, 대전 롤러와 감광체의 마찰에 의해 대전 롤러 표면에 대전 이력이 생기게 된다. 또한, 대전 롤러의 표면층에 코팅된 도전성 재료가 스며나와 상담지체 표면에 부착되는 문제도 생긴다. 이들은 수송 단계에서의 진동 등에 의해 더 가속되는 경우가 있다. 그리고, 이 대전 이력이나 스며나옴에 의해, 대전 롤러나 상담지체의 회전 주기에 따른 대전 불균일이 발생하고, 인쇄 시에 축방향의 스트라이프 형상의 농도 불균일로서 나타나게 된다(예를 들어 일본국 공개특허2005-24675호 참조)
이들 대전 롤러와 상담지체의 접촉에 의한 화상 결함을 회피하기 위해서는, 대전 롤러와 상담지체를 항상 접촉하지 않고, 분리 접속 수단을 갖는 구성을 생각할 수 있지만, 장치 구성의 복잡화나 비용 상승이 문제시된다.
본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 장기(長期) 보관이나 수송 단계에서, 접촉 대전 방식의 대전 롤러의 마찰 접촉에 의한 대전 이력이나 상담지체에 대한 도전성 재료의 스며나옴을 방지한다.
본 발명의 하나의 형태는 화상을 담지(擔持)하는 상담지체(像擔持體)를 대전(帶電)시키는 대전 롤러 표면을 청소하는 클리닝 부재를 갖고, 상기 클리닝 부재의 일단(一端)은 고정된 고정단부이고, 타단의 자유단부는 상기 상담지체와 상기 대전 롤러 사이에 각각 접촉하도록 삽입 가능하며, 상기 고정단부와 상기 자유단부 사이에, 상기 대전 롤러 표면에 접촉하여 청소하는 청소부를 갖는 클리닝 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 형태는, 이와 같은 클리닝 장치를 구비한 화상 형성 장치를 제공한다.
본 발명의 다른 형태, 특징 및 이점은 첨부 도면에 관한 하기의 설명에서 명확해질 것이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치에 대해서 설명한다.
<화상 형성 장치의 구성>
도 1에 나타낸 본 실시예의 화상 형성 장치(10)는 4연(連) 탠덤 방식의 컬러 복사기이며, 도시한 바와 같이, 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각 색 토너상을 형성하는 화상 형성 유닛(11(11Y, 11M, 11C, 11K))이 중간 전사 벨트(30)의 이동 방향을 따라 병렬 설치되어 있다.
화상 형성 유닛(11)에는 상담지체로서의 감광체 드럼(12(12Y, 12M, 12C, 12K))이 설치되어 있고, 이 감광체 드럼(12)은 예를 들어 표면에 유기(有機) 광도전체 등으로 이루어지는 감광체층이 피복된 도전성 원통체가 사용되고, 모터(도시 생략)에 의해, 도면 중의 화살표 A방향(우회전 방향)으로 소정의 프로세스 스피드로 회전 구동된다.
감광체 드럼(12)의 거의 바로 위에는 감광체 드럼(12) 표면을 대전하는 대전 롤러(접촉 대전기)(14(14Y, 14M, 14C, 14K))를 구비한 대전 장치가 배치되고, 또한 감광체 드럼(12)의 상방(上方)에는 대전 장치에 의해 대전된 감광체 드럼(12) 표면에 레이저광(L)을 조사(照射)하여 정전(靜電) 잠상(潛像)을 형성하는 노광(露光) 장치(13(13Y, 13M, 13C, 13K))가 배열 설치되어 있다.
감광체 드럼(12)의 우측 쪽에는 현상(現像) 장치(15(15Y, 15M, 15C, 15K))가 인접 배치되어 있고, 현상 장치(15)에는 감광체 드럼(12) 위에 형성된 정전 잠상을 Y, M, C, K의 각 색 토너상으로 현상하는 현상 롤러(16(16Y, 16M, 16C, 16K))가 설치되어 있다.
감광체 드럼(12)의 하방(下方)에는 현상 장치(15)에 의해 가시화(可視化)된 토너상이 전사되는 무단(無端) 형상의 중간 전사 벨트(30)가 배열 설치되어 있고, 또한 중간 전사 벨트(30)를 사이에 삽입하여 1차 전사 롤러(18(18Y, 18M, 18C, 18K))가 대향 배치되어 있다. 이 감광체 드럼(12)과 중간 전사 벨트(30)의 각 접촉부가 1차 전사부(T1)로 되고, 1차 전사 롤러(18)에는 양극(陽極)성 1차 전사 바이어스가 인가된다.
감광체 드럼(12)의 좌측 쪽에는 1차 전사 후에 감광체 드럼(12) 위에 잔류하는 전사 잔여 토너를 제거하는 감광체 클리너로서의 클리닝 장치가 인접 배치되어 있고, 클리닝 장치에는, 감광체 드럼(12) 외주면(外周面)에 압접(壓接)하고 감광체 드럼(12)의 회전 방향과 반대 방향으로 회전 구동하여 감광체 드럼(12)으로부터 전사 잔여 토너를 문질러 떨어뜨리는 브러시(brush) 롤러(20(20Y, 20M, 20C, 20K))가 설치되어 있다.
중간 전사 벨트(30)는 구동 롤러(32), 텐션(tension) 롤러(33), 및 2차 전사 백업(back-up) 롤러(34)에 감겨 있고, 감광체 드럼(12)의 회전에 동기(同期)하여 동일한 방향으로 회전 이동한다. 또한, 상기 화상 형성 유닛(11Y, 11M, 11C, 11K)은 중간 전사 벨트(30)의 이동 방향에 대하여, 그 순서로 직렬로 배열되어 있다. 이것에 의해, 중간 전사 벨트(30)는, 각 1차 전사부(T1)에서 1차 전사 롤러(18)에 의해 감광체 드럼(12) 위의 토너상이 황색, 자홍색, 청록색, 흑색의 순서로 중첩되어 1차 전사되고, 이 1차 전사된 토너상을 하기의 2차 전사부(T2)(2차 전사 롤러(36))를 향하여 반송한다.
중간 전사 벨트(30)의 우측 쪽에는 용지 반송로(40)를 사이에 삽입하여 2차 전사 롤러(36)가 대향 배치되어 있다. 이 2차 전사 롤러(36)와 중간 전사 벨트(30)의 접촉부가 2차 전사부(T2)로 되고, 2차 전사 롤러(36)에는 음극(陰極)성 2차 전사 바이어스가 인가된다. 이것에 의해, 2차 전사 롤러(36)는 2차 전사 백업 롤러(34)에 의해 보조되고, 중간 전사 벨트(30)에 1차 전사된 토너상을 2차 전사부(T2)에서 용지(P)에 2차 전사한다. 또한, 중간 전사 벨트(30)를 회전 지지하는 2차 전사 백업 롤러(34)의 우측 상방에는 2차 전사 후에 중간 전사 벨트(30) 위에 잔류하는 전사 잔여 토너를 제거하는 중간 전사 벨트 클리너(38)가 설치되어 있다.
중간 전사 벨트(30)의 하방에는 용지(P)가 수납되는 급지 트레이(42)가 배치되고, 급지 트레이(42)의 우측 근방에는 급지 트레이(42)로부터 용지(P)를 용지 반송로(40)에 송출(送出)하는 공급 롤러(44)와, 송출되는 용지(P)를 1매씩 분류하는 지연 롤러(46)가 설치되어 있다.
또한, 용지 반송로(40)에서의 2차 전사부(T2)보다도 하류 측에는, 대향하는 가열 롤러(52) 및 가압 롤러(54)를 구비한 정착 장치(50)가 배치되고, 정착 장치(50)의 하류 측에는 한 쌍의 배출 롤러(56)가 설치되어 있다. 그리고, 용지 반송로(40)는 공급 롤러(44) 및 지연 롤러(46)로부터 2차 전사부(T2) 및 정착 장치(50)를 경유하여, 배출 롤러(56)까지 연장 설치되어 있다.
(화상 형성 장치의 화상 형성 동작)
다음으로, 본 실시예의 화상 형성 장치(10)에 의한 컬러 화상 형성 동작에 대해서 설명한다.
화상 형성 장치(10)에 화상 형성 신호가 입력되고, 감광체 드럼(12)이 회전 구동하면, 감광체 드럼(12)의 회전에 따라 대전 롤러(14)가 종동(從動) 회전하고, 감광체 드럼(12) 표면(외주면)이 대전 롤러(14)에 의해 균일하게 대전된다. 이어 서 감광체 드럼(12) 표면에는 화상 형성 신호에 기초하여 노광 장치(13)로부터 레이저광(L)이 조사된다. 이 레이저광(L)에 의해, 감광체 드럼(12) 표면이 노광되고, 정전 잠상이 형성된다.
감광체 드럼(12) 위에 형성된 정전 잠상은 현상 장치(15)의 현상 롤러(16)에 의해 황색, 자홍색, 청록색, 흑색의 각 색 토너상이 현상되고, 1차 전사부(T1)에서 중간 전사 벨트(30)에 중첩되어 1차 전사된다. 또한, 1차 전사 후에 감광체 드럼(12) 위에 잔류하는 전사 잔여 토너는 클리닝 장치의 브러시 롤러(20)에 의해 문질러 떨어뜨려 제거된다.
한편, 급지 트레이(42)에 수납된 용지(P)는 공급 롤러(44)에 의해 송출되고, 지연 롤러(46)에 의해 분류되어 최상부의 용지(P)만이 용지 반송로(40)에 유도되고, 소정 타이밍에서 2차 전사 롤러(36)와 2차 전사 백업 롤러(34) 사이, 즉 2차 전사부(T2)에 보내진다. 이 2차 전사부(T2)에서 중간 전사 벨트(30)에 1차 전사되어 있는 토너상이 용지(P)에 2차 전사된다. 토너상이 전사된 용지(P)는, 용지 반송로(40)를 따라 하류 측으로 반송되어 정착 장치(50)에 유도되고, 가열 롤러(52)와 가압 롤러(54)에 의한 열압력에 의해 토너상이 정착된다. 그리고 이 토너상의 정착에 의해 화상 형성된 용지(P)는 배출 롤러(56)에 의해, 배지(排紙) 트레이(도시 생략)에 배출된다. 또한, 2차 전사 후에 중간 전사 벨트(30)의 화상 영역에 잔류한 전사 잔여 토너는 중간 전사 벨트 클리너(38)에 의해 문질러 떨어뜨려 제거된다.
이상의 동작에 의해, 화상 형성 장치(10)에 의해 용지(P)에 컬러 화상이 형 성된다.
<대전 롤러와 클리닝 장치의 구성>
다음으로, 상기 구성의 화상 형성 장치(10)에 탑재된 대전 롤러(14)와, 대전 롤러(14)를 클리닝하는 클리닝 장치(100)에 대해서 상세하게 설명한다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 감광체 드럼(12)의 상방부에는 감광체 드럼(12)과 접촉하도록 대전 롤러(14)가 배치되어 있다. 이 대전 롤러(14)는 도전성 샤프트(shaft)(14A) 주위에 대전층(14B)이 형성된 것이며, 샤프트(14A)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 대전 롤러(14)의 상부에는 대전 롤러(14) 표면에 접촉하는 시트 형상의 클리닝 부재(106)가 설치되어 있다. 이 클리닝 부재(106)는 그 일단이 기재(基材)부(101)에 고정되고, 타단이 자유단으로 되어 있으며, 상기 기재부(101)에 고정된 일단과 상기 자유단 사이에는 상기 대전 롤러(14)의 표면에 접촉하여 청소하는 청소부를 갖는다. 그리고 자유단 측의 하면이 대전 롤러(14) 표면에 맞닿아 있다.
클리닝 부재(106)는 대전 롤러(14)에 소정량 식입하도록 가압되고, 대전 롤러(14) 표면에 부착된 토너, 외부 첨가제 등의 이물을 제거하기 쉽게 한다. 감광체 드럼(12)은 모터(도시 생략)에 의해 도 2의 화살표 A방향(시계 회전 방향)으로 회전 구동되고, 감광체 드럼(12)의 회전에 의해 대전 롤러(14)가 화살표 B방향(반 시계 회전 방향)으로 종동 회전한다.
여기서, 본 실시예의 대전 롤러(14)와 클리닝 부재(106)에 대해서 설명한다.
대전 롤러(14)는 상술한 바와 같이, 감광체 드럼(12) 표면에 접촉하여 배열 설치되고, 직류 전압 또는 직류 전압에 교류 전압을 중첩한 것이 인가되고, 감광체 드럼(12) 표면을 대전시키는 것이다. 또한, 그 형상으로서는 샤프트(14A)를 구성 하는 코어재(材) 주위에 대전층(14B)을 구성하는 저항 탄성층을 설치한 롤러 형상이다. 저항 탄성층은 외측으로부터 저항층과 이들을 지지하는 탄성층 순서로 분할된 구성이고, 또한 대전 롤러(14)의 내구성이나 내오염성의 부여를 위해서, 필요에 따라 저항층의 외측에 보호층을 설치할 수 있다.
이하, 코어재에 탄성층, 저항층, 보호층을 설치한 경우에 대해서 보다 상세하게 설명한다.
코어재의 재질로서는 도전성을 갖는 것으로, 일반적으로는 철, 구리, 진유(眞鍮), 스테인리스, 알루미늄, 니켈 등을 사용할 수 있다. 또한, 금속 이외의 재료에도 도전성과 적절한 정도의 강성을 갖는 재료이면 사용할 수 있고, 예를 들어 도전성 입자 등을 분산시킨 수지 성형품이나, 세라믹스 등을 사용할 수도 있다. 또한, 롤러 형상 이외에, 중공(中空) 파이프 형상으로 할 수도 있다.
탄성층의 재질로서는 도전성 또는 반(半)도전성을 갖는 것으로, 일반적으로는 수지재 또는 고무재에 도전성 입자 또는 반도전성 입자를 분산시킨 것이다. 수지 재료로서는 폴리에스테르 수지, 아크릴 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 요소(尿素) 수지, 폴리아미드 수지 등의 합성 수지 등을 사용할 수 있고, 고무 재료로서는 에틸렌-프로필렌 고무, 폴리부타디엔, 천연 고무, 폴리이소부틸렌, 클로로프렌 고무, 실리콘 고무, 우레탄 고무, 에피클로로히드린 고무, 플루오로실리콘 고무, 에틸렌옥시드 고무 등, 또는, 이들을 발포(發泡)시킨 발포재를 사용할 수 있다.
도전성 입자 또는 반도전성 입자로서는 카본블랙, 아연, 알루미늄, 구리, 철 , 니켈, 크롬, 티타늄 등의 금속, ZnO-Al2O3, SnO2-Sb2O3, In2O3-SnO2, ZnO-TiO2, MgO-Al2O3, FeO-TiO2, TiO2, SnO2, Sb2O3, In2O3, ZnO, MgO 등의 금속 산화물이나, 제 4급 암모늄염 등의 이온성 화합물 등을 사용할 수 있고, 이들 재료를 단독 또는 2종 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 또한, 필요에 따라 탤크, 알루미나, 실리카 등의 무기 충전재, 불소 수지나 실리콘 고무 미분(微粉) 등의 유기 충전재 1종 또는 2종 이상을 혼합할 수도 있다.
저항층 및 보호층의 재질로서는, 결착(結着) 수지에 도전성 입자 또는 반도전성 입자를 분산시키고, 그 저항을 제어한 것으로, 저항률로는 103∼1014Ω㎝, 바람직하게는 105∼1012Ω㎝, 더 바람직하게는 107∼1012Ω㎝가 좋다. 또한 막 두께로는 0.01∼1000㎛, 바람직하게는 0.1∼500㎛, 더 바람직하게는 0.5∼100㎛가 좋다. 결착 수지로서는 아크릴 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리아미드 수지, 메톡시메틸화 나일론, 에톡시메틸화 나일론, 폴리우레탄 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리비닐 수지, 폴리아릴레이트 수지, 폴리티오펜 수지, PFA, FEP, PET 등의 폴리올레핀 수지, 스티렌부타디엔 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지, 요소 수지 등을 사용할 수 있다.
도전성 입자 또는 반도전성 입자로서는 탄성층과 동일한 카본블랙, 금속, 금속 산화물이나, 이온 도전성을 발현하는 제 4 급 암모늄염 등의 이온성 화합물 등의 1종 또는 2종 이상이 혼합된다. 또한 필요에 따라 힌더드페놀, 힌더드아민 등 의 산화 방지제, 클레이, 카올린, 탤크, 실리카, 알루미나 등의 무기 충전재나, 불소 수지나 실리콘 수지의 미분 등의 유기 충전재나, 실리콘 오일 등의 윤활제 등을 1종 또는 2종 이상을 첨가할 수 있다. 또한 계면활성제나 대전 제어제 등이 필요에 따라 더 첨가된다.
또한, 이들 층을 형성하는 수단으로서는 블레이드 코팅법, 마이어 바(Mayer-bar) 코팅법, 스프레이 코팅법, 침지(浸漬) 코팅법, 비드(bead) 코팅법, 에어나이프(air knife) 코팅법, 커튼(curtain) 코팅법 등을 사용할 수 있다.
본 실시예에 따른 대전 롤러의 클리닝 부재(106)는 도 2에 나타낸 바와 같이, 대전 롤러(14)의 길이 방향(축방향)으로 배치된 가요성(可撓性)을 갖는 시트 형상의 부재이며 상기 기재부(101)에 일단이 접착제 등으로 고정되고, 자유단 측의 하면이 대전 롤러(14)와 접촉 닙(nip)을 형성하도록 배치되어 있다.
클리닝 부재(106)에는 필름 두께 50㎛의 PET를 주성분으로 하는 수지 필름을 사용하고 있고, 대전 롤러(14)에 대하여 식입량 1.0㎜(대전 롤러(14) 표면과 클리닝 부재(106)의 식입량의 최대값(δ)으로 정의), 기재부(101)의 고정단(101A)으로부터 L=약 10㎜의 위치에서 접촉 닙 폭(n)=약 0.6㎜로 맞닿는다.
또한, 클리닝 부재(106)를 휘게 한 반발력에 의해 대전 롤러(14)에서의 접촉력을 얻고 있기 때문에, 접촉 닙 폭(n)을 0.6㎜ 정도로 억제할 수 있고, 또한 침입량의 변화에 대하여 접촉압의 변화가 적어 대전 롤러 전역(全域)에서 균일하게 경압(輕壓)으로 맞닿게 할 수 있기 때문에, 대전 롤러로부터 긁어낸 오염물은 접촉 닙 내에 체류하지 않는다. 따라서, 대전 롤러와 클리닝 부재(106)의 접촉 닙 폭 내에 고착하는 오염물의 슬라이딩 마찰에 의한 대전 롤러 표면의 흠집을 화상상 영향이 없는 정도로 억제할 수 있다.
또한, 대전 롤러(14)의 클리닝 부재(106)는 상술한 바와 같이 PET를 그대로 사용한 것 이외에, 수지 필름을 그라인더(grinder)법이나 샌드블라스트(sand blast)법, 케미컬 에칭법, 미립자 분산법 등에 의해 적당한 정도로 거칠게 한 것이어도 된다.
시트 재료로서는 PET 이외에, 폴리이미드, 페놀 수지, 디알릴프탈레이트 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트, 폴리아릴레이트, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르이미드, 폴리아미드, 폴리스티렌, 폴리메틸메타크릴레이트 등의 수지, PTFE, PVDF 등의 불소 수지 등으로부터 선택할 수 있다. 또한 폴리우레탄 등의 스펀지재를 점착함으로써, 클리닝 성능을 향상시킬 수 있다. 또한 브러시 길이 2㎜ 정도의 브러시 패드를 점착함으로써, 대전 롤러(14) 표면에 강고하게 부착된 외부 첨가제 등을 효율적으로 클리닝할 수도 있다.
또한, 시트 막 두께, 시트 식입량 등은, 상술한 설정에 제한되지 않고, 대전 롤러(14)의 수명이나 사용하는 토너의 특성, 감광체 드럼(12)을 클리닝하는 브러시 롤러(20)의 성능 등에 의해, 적절하게 최적값을 선택하면 되지만, 필름 두께, 시트 식입량은 각각 10∼500㎛, 0.1∼2㎜의 범위가 바람직하다.
다음으로, 제 1 실시예에 따른 클리닝 부재에 대해서 설명한다.
도 3에 나타낸 바와 같이, 기재부(101)에 일단이 고정된 클리닝 부재(106)의 자유단 측의 하면은 대전 롤러(14) 표면에 접촉하여 그 표면을 청소한다. 여기서 클리닝 부재(106)는 앞서 나타낸 식입량으로 대전 롤러(14) 표면에 접촉하고 있지만, 그 접촉성을 안정적으로 유지하기 위해서, 가압 부재(102)와 대전 롤러(14)에 의해 클리닝 부재(106)를 삽입하는 구성으로 할 수도 있다.
클리닝 부재(106)의 자유단 측은 대전 롤러(14)와 간격을 두고 거의 평행하게 배치된 폴드백(fold back) 부재(103)에 거의 반원 정도 감긴 형태에서, 폴드백된 후, 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 개재되는 길이로 되어 있다. 이들 구성을 상담지체(12)의 원통면 측에서 본 개요도를 도 4에 나타낸다. 또한, 클리닝 부재(106)가 대전 롤러(14)의 축방향으로 연장 설치되는 폭은, 대전 롤러(14)의 대전 영역의 폭과 동일하거나, 또는 그 이하의 폭이며, 현상 롤러(16)(도 2 참조)의 현상 가능 영역 폭보다도 넓게 설정되는 것이 바람직하다. 여기서, 클리닝 부재(106)의 자유단부는 화상 형성 장치의 출하 단계에서, 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 삽입된 상태로 출하되고, 장치의 설치 작업 시에 작업자에 의해 인출된다. 이것에 의해, 수송 시의 진동에 의해, 대전 롤러(14)와 상담지체(12)의 표면에 흠집이나 이력이 남는 것을 방지하고, 설치 후의 화상 형성을 양호하게 유지하는 것이 가능해진다.
또한, 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이로부터 인출된 클리닝 부재(106)는, 도 5에 나타낸 바와 같이 폴드백 부재(103)로부터 아래로 늘어지고, 대전 롤러(14)와 현상 롤러(16) 사이의 공간에서, 현상 롤러(16)로부터의 토너 클라우드(cloud)가 대전 롤러(14)에 진입하는 것을 방지하는 커버 부재의 역할을 할 수도 있다. 또는, 장치의 소형화로부터, 대전 롤러(14)와 현상 롤러(16) 사이의 공간에 여유가 없는 구성이면, 도 4에서의 클리닝 부재(106)의 재봉면(M)에서 절취함으로써, 아래로 늘어진 부분을 제거할 수도 있다.
또한, 화상 형성 장치의 설치 시에, 클리닝 부재(106)의 자유단부를 작업자가 인출하는 형태에 추가하여, 초기적으로 상담지체(12) 및 대전 롤러(14)를 회전시키고, 양쪽의 회전력에 의해, 클리닝 부재(106)를 자동적으로 인출하는 방법을 채용할 수도 있다. 이 경우, 작업자는 장치 내의 상담지체(12) 및 대전 롤러(14)에 접촉하지 않고, 클리닝 부재(106)의 인출 작업을 실시할 수 있기 때문에, 설치 작업의 시간을 단축할 수 있다.
다음으로, 제 2 실시예에 따른 클리닝 부재(108)에 대해서 설명한다.
본 실시예에서의 클리닝 부재(108)는 도 6에 나타낸 바와 같이, 폴드백 부재(103)로부터 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 삽입될 때까지의 동안에는 노치(notch)부(110)가 형성된다. 이 노치부(110)로부터 대전 롤러(14) 표면이 노출되어 있다.
이 노치부(110)를 제외하고, 클리닝 부재(108)는 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 삽입되고, 고정 부재(도시 생략)로 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 개재하도록 하고 있기 때문에, 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 10∼500㎛ 정도의 간격을 유지하면서, 매우 근접 배치하여 방전 현상을 일으킴으로써, 대전 롤러(14)가 상담지체(12)를 대전하는 기능을 한다. 따라서, 이 경우, 대전 롤러의 양단부에 배열 설치된 클리닝 부재(108)는 출하 단계에서의 접촉 이력을 방지할 뿐만 아니라, 설치 후의 대전 롤러(14)와 상담지체(12)의 간격을 유지하는 간격 유지 부재로서의 기능을 갖는 것이다.
또한 실시예 1과 동일하게, 대전 롤러(14)가 상담지체(12)를 대전시키기 위한 필요 최소한의 표면 영역을 노출시키고, 그 외의 부분은 토너 클라우드 등의 부착을 방지하는 커버 부재로서의 기능을 할 수도 있다.
이상의 제 1 및 제 2 실시예에서, 클리닝 부재(106, 108)의 기능을 유효하게 실현하기 위해서, 이하의 구성을 갖는 것일 수도 있다. 즉, 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기재부(101)에 대하여 고정되는 면에 폴리우레탄재(120)나 브러시재(122) 등의 재료를 설치한다. 이 면은 대전 롤러(14) 표면에 접촉하고, 청소하는 면에 연결되기 때문에, 이들 재료를 사용함으로써, 토너나 외부 첨가제 등의 이물을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 도 7의 (a)에서, 선단부(先端部)가 감광체 드럼(12) 표면에 맞닿는 제 1 면(120)과, 대전 롤러(14) 표면에 맞닿는 제 2 면(130)의 표면 조도(粗度)를 변화시킴으로써, 클리닝 부재(106)의 인출을 효과적으로 실시할 수 있다. 특히, 클리닝 부재(106)를 1매의 시트 형상으로 구성하는 경우에는, 이 표면 조도의 설정에 의해 본 발명을 용이하게 실현하는 것이 가능해진다.
여기서, 감광체 드럼(12) 표면에 흠집을 내지 않기 위해서는, 제 1 면(120)의 표면 조도는 Rz(10점 표면 평균 조도)로 3㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우, 3㎛ 이상의 표면 조도의 경우, 인출 시에 감광체 드럼(12) 표면에 경미한 흠집을 내게 되고, 화상 형성 시에, 색 스트라이프 등의 화질 결함이 생기는 경우가 있다.
한편, 대전 롤러(14)에 맞닿는 제 2 면(130)은 인출 시의 미끄러짐을 방지하기 위해서, 소정 조도가 있는 것이 바람직하다. 이 경우, Rz(10점 표면 평균 조도)로 4㎛ 이상으로 함으로써, 인출 시의 클리닝 부재(106)의 미끄러짐을 효과적으로 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 본 실시예에서, 확인한 감광체 드럼(12) 및 대전 롤러(14)의 각 표면 조도는 Rz로 0.5㎛ 및 3㎛이다. 따라서, 제 1 면 및 제 2 면의 각각의 표면 조도를 상이한 설정으로 함으로써, 감광체 드럼 표면의 흠집을 방지하면서, 인출 시의 미끄러짐을 방지하는 것이 가능해진다.
또한, 도 8의 (a) 및 도 8의 (b)에 나타낸 바와 같이, 기재부(101)에 고정하는 부분과 대전 롤러(14)를 청소하는 면에는 상술한 바와 같이, 청소 기능에 적절한 폴리우레탄재(120)나 브러시재(122)를 사용하고, 자유단 측은 PET 등의 필름 재료만으로 구성할 수도 있다. 또한, 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)에 나타낸 바와 같이, 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 삽입되는 부분은 선단으로 감에 따라 얇아지도록 구성할 수도 있다. 이것에 의해, 설치 시의 작업자 또는 상담지체(12)를 회전시켜 클리닝 부재(106, 108)의 인출 작업을 행할 때에, 대전 롤러(14)나 상담지체(12) 표면에 흠집을 주지 않고, 인출 작업을 용이하게 실시하는 것이 가능해진다.
또한, 설치 시에 상담지체(12) 및 대전 롤러(14)를 회전시키고, 양쪽의 회전력에 의해 클리닝 부재(106, 108)를 자동적으로 인출하는 방법을 채용하는 경우, 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에서 클리닝 부재가 미끄러짐을 일으키는 인출 시의 문제를 미연에 방지하기 위해서, 인출 시의 상담지체(12) 및 대전 롤러(14)의 회전 속도는 통상의 화상 형성 시의 회전 속도보다도 느린 설정으로 행하는 것이 바람직하다.
이하에, 실시예를 들어 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 물론, 본 발명의 범위는 그것들에 의해 한정되지 않는다.
<실시예 1>
본 실시예에서는, 도 1 및 도 2에 나타내는 구성의 화상 형성 장치(10)를 사용하여 실시하였다. 상세하게는, 도 7의 클리닝 부재(106)를 예로 들어, PET제의 시트 부재에 시트 형상의 폴리우레탄재(120)를 접합시키고, 기재부(101)에 고정한 것을 사용하였다. 여기서, PET제의 시트 부재는 두께가 50㎛, 폴리우레탄재는 층 두께가 250㎛인 것을 채용하였다. 기재부(101)에서의 접착부 길이는 10㎜, 기재부(101)로부터의 클리닝 부재의 전체 길이는 250㎜, 폭 320㎜이다. 또한 폴리우레탄재 표면에서의 셀 수는 55개/25㎜로 하였다.
또한, 폴리우레탄재를 예로 들어, 제조 방법에 대해서 간단하게 설명하면, 폴리올, 이소시아네이트, 물, 촉매(아민 촉매, 금속 촉매 등) 및 정포(整泡)제(계면활성제)를 사용하여 제조되고, 또한, 용도에 따라서는 안료 등의 첨가제를 사용할 수 있다. 그리고, 이들 원료를 혼합·교반하면 화학 반응이 일어나, 우레탄 수지의 발포체를 얻을 수 있다.
이 클리닝 부재(106)를 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 삽입한다. 여기서 대전 롤러(14)의 외경(外徑)은 18㎜, 상담지체의 외경은 60㎜이다. 또한, 대 전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 삽입되는 부분은 시트 부재의 선단으로부터 10㎜의 부분에 위치하고, 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에는 약 1.5㎜의 길이가 접촉된 상태로 된다.
이상으로부터, 대전 롤러(14) 및 상담지체(12) 사이에 클리닝 부재(106)를 삽입시킨 상태에서, 장치의 수송 진동 테스트를 실시하였다. 이 결과, 상담지체(12) 및 대전 롤러(14) 표면에는 마찰에 의한 이력이 남지 않고, 또한 대전 롤러(14)의 표면층으로부터 스며나온 도전성 재료가 상담지체 표면에 부착되지도 않았다.
또한, 수송 진동 테스트를 종료한 후, 상담지체(12)의 회전에 의해, 클리닝 부재(106)를 인출시키는 것을 확인하였다. 여기서, 본 화상 형성 장치의 통상의 프로세스 스피드는, 상담지체(12) 표면에서의 회전 속도가 264㎜/sec이었지만, 이 회전 속도에서도 클리닝 부재(106)는 미끄러지지 않고 인출할 수 있었다. 이것에 대하여, 시험적으로 상담지체(12)의 회전 속도를 350㎜/sec, 420㎜/sec로 행하였더니, 클리닝 부재(106)와 상담지체(12) 표면에서 마찰 미끄러짐이 생기고, 결과적으로 클리닝 부재(106)의 인출이 늦어지는 것이 확인되었다. 또한, 시험적으로 상담지체의 회전 속도를 220, 160, 110, 60(㎜/sec)으로 변화시킨 경우는 어느 경우에서도 미끄러지지 않고, 클리닝 부재(106)는 인출되었다.
동일하게 작업자가 클리닝 부재(106)를 인출하는 경우의 평가를 실시하였지만, 흠집도 나지 않고, 또한 조작도 용이하게 실시할 수 있는 것도 확인할 수 있었다. 또한, 클리닝 부재(106)는 대전 롤러(14) 표면에 부착된 토너나 외부 첨가제 등의 이물을 박리하는 기능을 갖고, 100,000매의 인쇄를 종료한 시점에서도 대전 롤러에 부착된 이물 등에 의한 농도 불균일, 스트라이프 등은 미발생인 것을 확인하게 이르렀다. 또한, 평가 종료 후, 대전 롤러(14)와 현상 롤러(15) 사이에 배열 설치된 인출 후의 클리닝 부재(106)의 현상 롤러(15) 측에는 클라우드 토너의 부착을 볼 수 있고, 인쇄 작업하는 동안, 이들 토너 클라우드가 대전 롤러(14)에 부착되는 것을 방지하는 커버 부재의 역할을 클리닝 부재(106)가 하고 있었던 것을 확인하게 되었다.
<실시예 2>
다음으로, 제 2 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는 앞서 나타낸 실시예 1의 구성에서, 클리닝 부재의 재료로서 브러시 타입을 채용하였다. 즉, 도 7의 (b)의 클리닝 부재(106)에서, PET제(製)의 시트재(130)에 브러시 길이 1㎜의 브러시재(122)를 접합시키고, 기재부(101)에 고정한 것을 사용하였다. 그 외의 형상, 재료 등은 실시예 1과 동일하다. 또한 상기 브러시 부분은 직경 1OO㎛ 정도의 도전성 레이온 수지 섬유를 평행하게 배열하여 두께 1㎜ 정도로 형성한 브러시 시트를 사용하고 있고, 대전 롤러(14)에 대하여 브러시 선단이 침입량 0.5㎜로 맞닿는 구성을 갖는다.
본 실시예에서도 클리닝 부재(106)를 대전 롤러(14)와 상담지체(12) 사이에 삽입함으로써, 실시예 1과 동일한 효과를 확인할 수 있었다. 또한, 시트재(130)에 브러시재(122)를 접합함으로써, 브러시의 선단이 대전 롤러(14) 표면을 슬라이딩하고, 표면에 부착된 토너나 외부 첨가제 등의 이물을 효과적으로 삭제할 수 있었다. 또한, 본 실시예에서는 도 10에 나타낸 바와 같이, 클리닝 부재(106)가 계속 닿으면, 대전 롤러(14)에 맞닿아 있는 브러시 털이 구부러져 클리닝 성능이 약간 저하되는 것을 볼 수 있기 때문에, 시트재(130) 이면에 닿는 부분에 마찰 부재(123)를 배열 설치하고, 가압 부재(102)를 회전시킴으로써, 브러시를 정돈하도록 하였다. 이것에 의해, 브러시를 채용한 본 실시예에서도, 클리닝성을 높게 유지하는 것이 가능해졌다.
<실시예 3>
다음으로 본 발명의 클리닝 장치에서의 제 3 실시예에 대해서 설명한다. 본 실시예에서는 앞서 나타낸 실시예 1의 구성에서, 클리닝 부재의 자유단부 형상으로서 도 9의 (a) 및 도 9의 (b)의 형상을 채용하였다. 또한, 그 외의 구성에 관하여는 실시예 1과 동일한 것을 채용하였다. 여기서는 도 11에 나타낸 바와 같이, PET제의 시트재(130)에서 두께가 d=50㎛인 것에 대하여, 선단 측(c)=22㎜의 길이에서, 경사를 갖는 형상을 취하고 있다. 이 경우, 도 11에서, 상방에 상담지체(12), 하방에 대전 롤러(14)가 접촉한다. 선단부의 두께(e)=10㎛이며, 선단으로부터 상담지체(12)와 접촉할 때까지의 거리(a)는 10㎜, 시트재(130)가 상담지체(12)에 접촉하는 영역(n)은 약 1.5㎜이다.
본 실시예의 형태에서는 앞의 실시예 1과 비교하여, 장치 설치 시에 작업자가 클리닝 부재(106)를 빼내는 작업에 필요로 하는 인발력(引拔力)이 800g으로부터 450g로 저감하게 되었다. 또한 시트재의 대전 롤러(14)의 축방향에서의 길이는 300㎜이었기 때문에, 단위 길이당 인발력은 2.67(g/㎜)로부터 1.5(g/㎜)로 저감하 게 된다. 또한, 실시예 1과 동일한 수송 진동 테스트를 실시한 결과, 본 실시예의 형상을 갖는 클리닝 부재에서도 상담지체(12)와 대전 롤러(14)에 흠집 등이 생기지 않고, 초기적인 접촉을 방지하는 효과를 확인하게 되었다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 클리닝 장치에서는 예를 들어 화상 형성 장치의 출하 단계에서의 상담지체와 대전 롤러의 접촉을 방지할 수 있고, 그것에 의해 생기는 화상 결함을 저감하는 것이 가능해진다.
상술한 바와 같이,본 발명에 의하면, 장기 보관이나 수송 단계에서, 접촉 대전 방식의 대전 롤러의 마찰 접촉에 의한 대전 이력이나 상담지체에 대한 도전성 재료의 스며나옴을 방지할 수 있다.

Claims (13)

  1. 화상을 담지(擔持)하는 상담지체를 대전(帶電)시키는 대전 롤러 표면을 청소하는 클리닝 부재를 갖고,
    상기 클리닝 부재의 일단(一端)은 고정된 고정단부이고, 타단의 자유단부는 상기 상담지체와 상기 대전 롤러 사이에 각각 접촉하도록 삽입 가능하며, 상기 고정단부와 상기 자유단부 사이에, 상기 대전 롤러 표면에 접촉하여 청소하는 청소부를 갖는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 상담지체의 회전에 의해, 상기 상담지체와 상기 대전 롤러 사이로부터, 상기 클리닝 부재의 자유단부가 빼내지는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 클리닝 부재는 적어도 그 일부가 복수층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 클리닝 부재는 상기 상담지체 표면에 맞닿는 제 1 면과, 상기 대전 롤러 표면에 맞닿는 제 2 면의 표면 조도(粗度)가 상이한 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    제 1 면과 제 2 면이 서로 대향하여 배치된 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    제 1 면은 제 2 면보다 작은 표면 조도를 갖고, 제 1 면이 화상 유지 부재 표면에 접촉하고 있고, 제 2 면은 제 1 면보다 큰 표면 조도를 갖고, 제 2 면이 대전 롤러에 접촉하고 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 클리닝 부재의 복수층으로 이루어지는 부분은 필름층과 스펀지층을 갖는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 클리닝 부재의 복수층으로 이루어지는 부분은 필름층과 브러시(brush)층을 갖는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  9. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상담지체와 상기 대전 롤러 사이에 삽입된 상기 클리닝 부재의 자유단부는 선단(先端)으로 향함에 따라 얇아지는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  10. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 클리닝 장치를 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  11. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 상담지체와 상기 대전 롤러 사이에 삽입된 자유단부는 상기 상담지체와 상기 대전 롤러의 간격을 유지하기 위한 간격 유지 부재를 겸용하는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  12. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 클리닝 부재는, 상기 대전 롤러를 청소하기 위한 제 1 영역과, 상기 상담지체에 접촉하는 제 2 영역을 갖고, 상기 제 1 영역과 상기 제 2 영역 사이에는, 상기 클리닝 부재를 분단하기 위한 피절단부를 갖는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
  13. 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 클리닝 장치를 구비한 화상 형성 장치로서, 상기 클리닝 부재의 자유단부가 상기 상담지체와 상기 대전 롤러 사이로부터 빼내질 때, 상기 상담지체의 회전 속도는 통상의 화상 형성 시보다도 느린 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
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