KR100894577B1

KR100894577B1 - 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법

Info

Publication number: KR100894577B1
Application number: KR1020070088124A
Authority: KR
Inventors: 다께시 와따나베; 미노루 요시다; 마사시 다까하시
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바; 도시바 테크 가부시키가이샤
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2009-04-24
Also published as: JP2008170956A; KR20080065892A; US7853188B2; US20080166159A1

Abstract

본 발명에 따르면, 중간 전사체 상에 토너 화상의 전사 산란의 발생을 억제하고, 중간 전사 시스템을 채택한 화상 형성 장치 내의 화질을 개선하는데 기여할 수 있는 기술이 제공된다. 본 발명에 따른 화상 형성 장치는 토너 화상이 화상 캐리어로부터 전사되며 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 배 이상의 중심점 평균 조도와 사용 토너의 체적 평균 입자 크기 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 갖는 중간 전사체와, 100 내지 130 범위 내의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140 범위 내의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상하는 현상 섹션을 포함한다.

화상 형성 장치, 토너 화상, 화상 캐리어, 현상 섹션, 중간 전사체

Description

화상 형성 장치 및 화상 형성 방법{IMAGE FORMING APPARATUS AND IMAGE FORMING METHOD}

본 발명은 중간 전사체를 사용하는 화상 형성 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 중간 전사체의 전사 성능을 향상시키기 위한 기술에 관한 것이다.

전자 사진 시스템의 컬러 화상 형성 장치에는, 중간 전사 벨트를 사용하여 4개의 컬러의 토너 화상이 중간 전사 벨트 상에 중첩되고, 그 후 용지 등에 한번에 전사되는 구성이 알려져 있다. 이는 안정적인 중간 전사 벨트에 대해 처리 시점에서 불안정하게 되기 쉬운 "중첩 및 전사"를 적용함으로써, 토너 화상이 고화질을 유지하면서 중간 전사 벨트에 전사되고 그 후 용지와 같은 최종 전사재 상에 한번에 전사되는 기술과 관련된다. 따라서, 화질의 저하를 최소로 제어하면서 용지의 사용의 다양성이 향상될 수 있다. 최근에, 소위 "탠덤 시스템"을 채택한 화상 형성 장치에서, 전술한 중간 전사 시스템이 주류이다.

또한, 최근에, 고화질을 실현하기 위해 이러한 화상 형성 장치에는, 6 ㎛ 이하의 평균 입자 크기를 갖는 작은 크기의 토너가 널리 사용되고 있다. 이와 함께, 현상 처리 및 전사 처리에서, 더욱 높은 화질 및 더욱 높은 안정화의 실현이 요구 되고 있다.

특히, 전사 단계는 종종 토출 현상을 수반하는 화질의 저하와 크게 관련이 있는 단계이다. 예컨대, 1차 전사 단계에서는, 중간 전사 벨트와 광도전체 사이에 형성된 전기장에 의한 광도전체로부터 중간 전사 벨트까지의 토너의 이동에 의해 전사가 달성된다. 실제로, 광도전체와 중간 전사 벨트 사이의 접촉 부분에 가까운 영역 및 그 전에 토출이 발생되고, 토너의 일부가 중간 전사 벨트 상에 비산한다.

전술한 토출 현상이 국지적으로 발생되고 불안정하게 계속해서 발생되기 때문에, 중간 전사 벨트 상에 부착된 토너는 여러 방향으로부터의 토출에 의해 영향을 받고, 벨트 표면의 방향을 향해 이동하고, 그로 인해 소위 "전사 산란"이 발생될 수 있다. 더욱이, 광도전체로부터 전사 닙 섹션 내의 중간 전사 벨트로 이동하는 토너의 일부는 또한 토출 현상에 의해 다양한 방향으로 국지적인 힘을 받고, 광도전체와 중간 전사 벨트가 서로 분리되는 영역에서 측방향으로 이동하고, 그로 인해 전사 산란이 발생된다. 이러한 전사 산란의 발생은 화상 형성 장치 내의 화상의 저하를 야기한다.

또한, 용지와 같은 전사될 본체에 대한 중간 전사 벨트로부터의 2차 전사에서, 토출이 벨트 전에 발생하고 전사될 본체가 서로 함께 접촉하게 될 때, 중간 전사 벨트 상의 토너는 1차 전사와 마찬가지로 벨트 표면의 방향을 향해 이동하고, 그로 인해 전사 산란이 또 발생된다. 이 때에, 정전 잠상이 중간 전사 벨트 상에 존재하지 않기 때문에, 토너의 위치를 정전기적으로 고정하기 위한 힘은 사실상 작용하지 않고, 그로 인해 토너는 벨트 표면의 방향을 향해 이동(산란)하기 쉬운 상 태로 된다.

전술한 바와 같이, 전사 단계에서의 화상 산란은 거의 1차 전사 단계 및 2차 전사 단계에서의 전이 위치 전 및 후에 발생된 토출 현상에 의해 발생된다. 추가로, 전술한 전사 산란은 중간 전사 벨트에 대한 토너의 접착력이 쉽게 약해지는 구형 토너에서 더욱 쉽게 영향을 받는다. 특히, 작은 크기의 구형 토너를 사용하는 경우에 문제가 있다. 더욱이, 전사 위치에, 토너를 포함하는 부분과 토너를 포함하지 않는 부분이 존재할 때, 특히 토너가 2개 이상의 층으로 존재할 때, 5 ㎛의 입자 크기를 갖는 토너의 경우에, 두께 차이는 가능하게는 8 ㎛ 이상이 된다. 토출의 파센백 법칙(Paschen's law)으로부터 명백한 바와 같이, 공기 중에서의 토출은 약 6 ㎛의 간극으로부터 발생된다. 따라서, 2개 이상의 층의 토너에 의한 레벨에서의 차이의 일부에서, 토출은 또한 전사 닙의 내측에서 발생하고, 그로 인해 화질의 저하가 발생된다.

또한, 압력의 차이는 토너 두께가 존재하는 영역과 토너 화상이 존재하지 않는 영역 사이에 전사 닙 내에서도 발생하기 때문에, 어느 정도까지 두께를 갖는 라인이 전사될 때, 대상 라인의 중심이 전사없이 광도전체의 측면으로 다시 향하게 되는 "중공 결함"이 또한 발생된다.

본 발명의 실시예는 중간 전사체 상의 토너 화상의 전사 산란의 발생을 억제하고, 중간 전사 시스템을 채택한 화상 형성 장치의 화질을 개선하는데 기여할 수 있는 기술을 제공하는 것을 목적으로 한다.

전술한 문제를 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치는 토너 화상이 화상 캐리어로부터 전사되며, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 배 이상의 중심점 평균 조도와 사용 토너의 체적 평균 입자 크기 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 구비한 중간 전사체와, 100 내지 130 범위 내의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140 범위 내의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상하는 현상 섹션을 포함하도록 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치는 소정의 전사 위치에서 화상 캐리어로부터 전사된 토너 화상을 용지로 전사하고, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 배 이상의 중심점 평균 조도와 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 3배 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 갖는 중간 전사체와, 100 내지 130 범위 내의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140 범위 내의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상하는 현상 섹션과, 소정의 전사 위치 부근에 상기 중간 전사체 상에 반송된 토너에 진동을 부여하는 진동 부여 섹션을 포함하도록 구성된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 방법은 100 내지 130 범위 내의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140 범위 내의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상하는 단계와, 상기 화상 캐리어 상에 형성된 토너 화상을, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 배 이상의 중심점 평균 조도 와 사용 토너의 체적 평균 입자 크기 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 갖는 중간 전사체에 전사하는 단계를 포함하도록 구성된다.

본 발명에 따르면, 중간 전사체 상에 토너 화상의 전사 산란의 발생을 억제하고, 중간 전사 시스템을 채택한 화상 형성 장치 내의 화질을 개선하는데 기여할 수 있는 기술을 제공하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시예는 첨부 도면을 참조하여 이하에 설명된다.

(제1 실시예)

우선, 본 발명의 제1 실시예가 설명된다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중간 전사 벨트를 사용하는 컬러 화상 형성 장치의 구성을 도시한 도면이다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(1)는 중간 전사 시스템을 채택한 소위 4중 탠덤형의 구성을 갖는다.

구체적으로, 화상 형성 장치(1)는 중간 전사 벨트(111), 프로세스 유닛(Uk, Uc, Um, Uy) 및 전사 롤러(15)를 구비한다.

(중간 전사체 또는 중간 전사 유닛에 대응하는) 중간 전사 벨트(111)는 각각의 프로세스 유닛 내에서 토너 화상이 광도전체(화상 캐리어)로부터 전사되는 중간 전사 벨트이고, 화상 형성 장치(1) 내에 사용되는 토너(이하 "사용 토너")의 체적 평균 입자 크기의 0.1배 이상의 중심점 평균 조도와, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 갖는다.

또한, 전사 롤러(15)(Y15, M15, C15, K15)는 광도전체(11) 상의 토너 화상을 중간 전사 벨트(111)에 전사하는 역할을 한다.

프로세스 유닛(Uy)은 광도전체(Y11)와, 대전 바이어스 전압 인가 섹션(Y12a)에 의해 소정의 대전 바이어스 전압이 인가되고 광도전체(Y11)의 광도전 표면을 대전시키는 (대전 유닛에 대응하는) 대전 부재(Y12)와, 현상 바이어스 전압 인가 섹션(Y14a)에 의해 소정의 현상 바이어스 전압이 인가되고 노광 섹션(Y13)에 의해 광도전체(Y11) 상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하는 현상 유닛(Y14)을 구비한다. 또한, 프로세스 유닛(Uk, Uc, Um) 각각은 전술한 프로세스 유닛(Uy)과 같은 구성을 갖기 때문에 그 설명은 생략한다.

추가로, 프로세스 유닛(Uk, Uc, Um, Uy) 각각의 (현상 섹션 또는 현상 유닛에 대응하는) 현상 유닛(K14, C14, M14, Y14) 내에서, 광도전체(11) 상의 정전 잠상이 100 내지 130의 범위의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140의 범위의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용함으로써 현상된다.

추가로, 본 실시예의 프로세스 유닛(Uk, Uc, Um, Uy) 각각에, 대전 부재 및 현상 유닛 중 적어도 하나와 광 도전체는 화상 형성 장치(1)의 주 본체로부터 탈착 가능하거나 부착 가능하게 만들어진 프로세스 유닛으로서 일체식으로 지지된다.

도1에 도시된 바와 같이, 본 실시예에서, 일예로서, 프로세스 유닛 각각은 광도전체, 대전 부재 및 현상 유닛을 구비한다. 물론, 프로세스 유닛(U)은 또한 화상 형성 장치 내의 공간 규제 또는 부품의 배치 등에 대응하여 전술한 것과 다른 부분을 포함하도록 구성될 수도 있다.

또한, OPC(유기 광도전체) 및 아모퍼스 실리콘(a-Si)과 같은 공지된 재료가 프로세스 유닛 각각의 광도전체로 채택될 수 있다. 대전 부재용으로는, 예컨대 스코로트론 대전기, 대전 롤러 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 대전 롤러를 사용하는 경우에, pp2 ㎸(2 ㎑)의 AC 바이어스가 DC -650 V로 인가됨으로써, 광도전체를 -650 V로 대전시킬 수 있다. 노광 섹션에서는, 레이저, LED 등이 사용될 수 있다. 예컨대, 노광 섹션에서는, 700 nm의 파장을 갖는 반도체 레이저가 사용되고, 광도전체의 노광부 내의 표면 전위가 약 0 내지 -300 V까지 저하된다. 이 때에, 노광량은 광도전체의 반감 노광량 내지 그것의 약 4배로 설정된다.

프로세스 유닛 각각의 현상 시스템으로서, 토너와 캐리어로 구성된 2 성분 현상 시스템과 캐리어를 사용하지 않고 토너만으로 구성된 1 성분 현상 시스템과 같이 다양한 시스템이 채택될 수 있다. 예컨대, 2 성분 현상 시스템에서, 내부에 영구 자석을 내장하고 있는 자성 롤러 상에 냅핑을 형성하고, 광도전체의 표면과 자성 롤러 사이에 (DC+AC) 바이어스 또는 DC 바이어스를 인가함으로써 현상이 수행된다. 현상 바이어스 전압의 예는 DC -500 V 상에 AC pp2 ㎸(6 ㎑)를 중첩시키는 것을 포함한다. 특히, AC 바이어스에 대해서는, 사각파의 채택 및 듀티비의 변경과 같이 고화질을 실현하기 위해 다양한 장치들이 만들어진다.

전술한 화상 형성 장치에서, 예컨대, 노광량이 광도전체의 반감 노광량의 약 1.3배일 때, 노광 후 광도전체의 전위는 약 -250 V이고, 현상 바이어스와 광도전체의 비화상부 내의 전위 사이의 차이(배경 대비)는 150 V이다. 여기서, 현상 바이 어스와 노광후 전위 사이의 차이(현상 대비)는 250 V이다.

결과적으로, 이런 조건 하에 광도전체 상에 현상된 토너 화상은 전사 위치에서 중간 전사 벨트(11)로 전사된다(도1의 Tk, Tc, Tm 및 Ty). 중간 전사 벨트(11)는 반도전성이고, 50 내지 3000 ㎛의 두께를 갖는 고무나 수지 또는 그 적층 부재로 구성되며, 전사 롤러(전사 유닛)는 광도전체의 측면에 대향하는 벨트의 배면측과 접촉된다. 소정의 전사 바이어스 전압이 전사 바이어스 전압 인가 섹션(Y15a)에 의해 전사 롤러에 인가되고, 광도전체와 중간 전사 벨트(11)가 서로 또는 그 둘레에서 접촉하는 전사 닙 섹션 내에 전사 전기장이 인가된다.

본 실시예에서, 10e5 내지 10e9 Ω·cm의 부피 저항을 갖는 반도체 스폰지를 사용하는 전사 롤러(K15, C15, M15, Y15)는 벨트의 배면과 각각 접촉하게 되고, 300 V 내지 3000 V의 DC가 인가됨으로써, 프로세스 유닛 각각의 광도전체 상의 토너 화상을 중간 전사 벨트(111) 상에 전사한다. 그리고, 이 4개의 프로세스 유닛을 일렬로 배열하고 중첩 및 전사를 수행함으로써, 풀 컬러 화상이 형성되고 2차 전사 위치(T2)에서 용지 상에 전사되고, 화상은 도시되지 않은 정착 유닛에 의해 열적으로 정착됨으로써, 최종 화상이 형성된다.

이런 구성에서, 단일 중간 전사체가 존재하고, 광도전체로부터 중간 전사 벨트 상에 토너 화상을 전사하는 1차 전사 단계와, 1차 전사 단계에 의한 4개의 컬러의 토너 화상을 중첩시키고 그후 용지 등에 한번에 이들을 전사하는 2차 전사 단계의 2 단계가 존재한다. 물론, 화상 형성 장치의 구성은 복수의 중간 전사체를 통해 토너 화상이 기록 매체로 도입되는 인쇄 시스템일 수 있고, 본 발명은 중간 전 사체를 사용한다는 것을 제외하고는 특별하게 제한되지 않는다. 또한, 프로세스 유닛 각각에서, 1차 전사 단계 후 광도전체 상에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 세척 부재(세척 유닛)가 통상의 프로세스 내에 제공되고, 원한다면 정전기 방지 처리가 추가로 수행된다. 광도전체는 다시 대전 단계로 간다.

도2는 전사 단계 내의 토너의 형상 계수와 토너의 산란의 발생 상태의 비교 결과를 도시한 그래프이다.

본 실시예에서는, 단일층 구조의 수지 벨트가 중간 전사 벨트(111)로 사용되었다. 구체적으로, 125 ㎛ 두께를 갖는 폴리이미드제 벨트가 중간 전사 벨트(111)로 사용되었다. 본 실시예의 중간 전사 벨트로서, 10e7 내지 10e12 Ω·cm의 부피 저항을 갖는 것이 채택될 수 있다. 그러나, 본 명세서에서는 약 10e9 Ω·cm의 부피 저항을 갖는 것이 사용되었다. 벨트의 저항은 미쯔비시 석유화학 가부시키가이샤에서 제조된 히레스타(HIRESTA)를 사용하여 250 V의 인가 전압과 HRSS 프로브의 조건하에서 측정되었다.

또한, 프로세스 유닛 각각에 사용 토너는 주성분으로 폴리에스테르를 사용하여 분말화 준비 방법에 의해 준비되고, 그 형상 계수는 분말화 방법에 의해 토너 입자를 준비한 후 열처리(열용융 처리)에 의해 조정되었다. 또한, 토너의 입자 크기는 약 6 ㎛로 단일화되고 평가되었다. 토너의 입자 크기와 관련해서는, 0.1 내지 200 ㎛의 범위가 32 부분으로 분할되고, 레이저 회절, 산란, 입자 크기 분포 분석기(호리바 가부시키가이샤에 의해 제조된 LA-950)를 사용하여 측정되고, 체적 분포의 50 %의 평균 입자 크기가 평균 입자 크기로서 정의되었다.

산란은 다음 방식으로 평가되었다. 우선, 600 dpi의 1 도트 라인의 라인 화상이 광도전체 상에 준비되고 중간 전사체 상에 전사되었다. 화상은 2차 전사에 의해 용지 상에 전사되고, 라인 폭이 측정되었다. 용지로는, 고평탄도를 갖는 컬러 복사기용 노이지들러(Neusiedler) 용지가 사용되었다. 측정을 위해, 화상 평가 분석기(DA-6000)가 사용되었고, 0.2 내지 1.0의 화상 농도(ID)를 갖는 부분의 폭이 산란의 평가와 관련하여 측정되었다. 도3 및 도4는 각각 전사 산란의 세부 사항을 설명하기 위한 개요도이다. 도3에 도시된 바와 같이, 라인 폭 상태는 이상적으로는 화상 농도가 1.0 이상이고 42 ㎛의 폭 뿐만 아니라 도4에 도시된 바와 같은 0.2 내지 1.0의 폭을 갖는 영역(전사 산란 영역)이 0인 상태이다. 그러나, 광도전체에서, 도3에 도시된 바와 같은 관계는 실제로 달성되지 않으며, 전사 단계 내의 산란으로 인해 0.2 내지 1.0의 화상 농도를 갖는 폭이 전개된다. 측정값과 관련하여, 도4의 라인의 좌우 양측 내의 대상 영역(전사 산란 영역) 내의 평균값이 채택되었다.

각각 토너의 형상 계수인 SF-1과 SF-2와 관련하여, 히타치 가부시키가이샤에 의해 제조되는 FE-SEM(S-800)을 사용하여 1000배 확대된 1 ㎛ 이상의 100개의 토너 화상이 임의로 샘플링되고, 그 화상 정보가 니레코 코포레이션에 의해 제조된 화상 분석기(루젝스 AP) 상에서 포착되고, SF-1 및 SF-2가 각각 이하의 수학식(1) 및 (2)에 따라 계산된다.

SF-1 = ((MXLNG)2/(AREA))×(π/4)×100 수학식 (1)

SF-2 = ((PERIME)2/(AREA))×(1/4π)×100 수학식 (2)

수학식 (1) 및 (2)에서, MXLNG는 입자의 절대적인 최대 길이를 나타내고, PERIME는 입자의 원주 길이를 나타내고, AREA는 입자의 돌출된 면적을 나타낸다.

형상 계수(SF-1)는 토너 입자의 원형도를 나타내고, 형상 계수(SF-2)는 토너 입자의 불규칙도를 나타낸다. 양 형상 계수에서, 값이 100에 더 가까우면, 형상은 진구에 더 가깝게 되는 것을 의미한다.

도2에 따르면, SF-1이 130 이하이고 SF-2가 140 이하인 영역에서부터 0.2 내지 1.0의 화상 농도를 갖는 폭이 증가하기 시작한다. 즉, 형상 계수가 전술한 값을 초과하는 영역에서 산란은 전사 시에 사실상 발생되지 않고 토너 입자는 안정적이며, 반면 토너 입자의 구형도가 소정값을 초과하면 전사 산란이 증가한다.

전술한 바와 같이, 구형 토너가 사용될 때 전사 시에 산란이 문제가 된다.

그리고, 본 실시예에서, 중간 전사 벨트는 이하의 방식으로 구성된다.

즉, 중간 전사 벨트의 표면은 탄성 표면층으로 형성되고, 탄성 표면층의 표면 조도는 소정값으로 설정된다.

구체적으로, 중간 전사 벨트(111)의 표면 조도는 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 내지 0.5배 범위 내의 중심점 평균 조도(Ra)와, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기 이하의 10점 평균 조도(Rz)를 갖도록 설정된다.

표면 조도는 레이저텍 코포레이션에 의해 제조된 레이저 마이크로스코프(LM-21)를 사용하여 측정되었다. 이는 표면이 탄성층이므로 표면 조도가 접촉 방식에 의해서는 정밀하게 측정될 수 없기 때문이다. 조도의 측정과 관련하여, 약 20 ㎛ × 20 ㎛의 영역 10곳이 추출되어 각각 측정되며, 최대값과 최소값을 갖는 곳을 제외한 8곳의 평균값이 채택되었다.

중심점 평균 조도(Ra)는 중심선으로부터 조도 곡선을 절첩하고, 중심선과 조도 곡선에 의해 얻어진 영역을 길이(L)로 나눔으로써 얻어지는, 마이크로미터(㎛) 단위의 값이다.

또한, 10점 평균 조도(Rz)는 부분 곡선으로부터 기준 길이를 취한 부분 내에서, 최대 정점 내지 5번째 정점의 높이의 평균값과 최저 바닥 내지 5번째 바닥의 높이의 평균값 사이의 차이인, 마이크로미터(㎛) 단위의 값이다.

중심점 평균 조도(Ra)가 너무 작으면, 중간 전사 벨트 상의 토너의 측방향을 향한 이동을 방지하는 힘이 충분하지 않아서 벨트 표면 방향으로의 산란 운동을 억제하기 힘들다. 한편, 중심점 평균 조도(Ra)가 너무 크면, 토너는 중간 전사 벨트의 표면에 불규칙하게 되어 전사 특성(효율)이 악화될 수 있다. 또한, 10점 표면 조도(Rz)가 너무 크면, 토너는 또한 중간 전사 벨트의 표면에 불규칙하게 되어 전사 특성(효율)이 악화된다.

<중간 전사 벨트의 준비>

중간 전사 벨트의 기재층으로서, 폴리이미드, 폴리카보네이트 등이 사용될 수 있다.

탄성 표면층의 재료로는, 우레탄 고무, 실리콘 고무, 아크릴 고무, NBR(니트 릴 고무) 등이 사용될 수 있다. 이런 재료는 원심 주조, 압출 성형 주조, 성형 주조 등을 적절하게 사용하여 기재층 상에 2 mm 이하의 두께로 접착되거나, 스프레이어 등을 사용하여 스프레이 코팅함으로써 기재층 상에 코팅될 수 있다. 이런 준비와 관련하여, 공지된 일반적인 준비 방법이 채택될 수 있다.

또한, 탄성층에 표면 조도를 부여하는 방법과 관련하여, 준비된 중간 전사 벨트의 표면을 연마함으로써 정해진 표면 조도를 부여하는 방법이 가장 간단한 방법이다. 예컨대, 중간 전사 벨트는 실린더 내에 설치되어 고회전으로 회전되고, 약 #300 내지 #2000의 파일이 함께 접촉된다. 실린더 내에 벨트를 설치하는 방향을 적절하게 변경시키면서 이런 작동을 수회 반복함으로써, 중간 전사 벨트의 표면이 소정의 표면 조도를 갖도록 하는 것이 가능하게 된다.

또한, 탄성 표면층을 팽창된 탄성층으로 형성하는 방법과 관련하여, 예컨대 초임계 방법을 채택함으로써 미세한 팽창된 셀을 갖는 탄성 표면층을 준비하는 것이 가능하게 된다. 구체적으로, 전술한 팽창된 탄성층은 액체 고무 내에 초임계 유체 또는 임계 이하 유체를 도입하고, 전술한 초임계 유체 또는 임계 이하 유체의 작용에 의해 액체 고무를 팽창함으로써 얻어진다. 초임계 유체 또는 임계 이하 유체의 예는 초임계 상태 또는 임계 이하 상태에 있는 이산화탄소, 질소, 에탄 및 에틸렌을 포함한다.

원재료 고무가 실온(15 내지 30 ℃)에서의 형상에 대해 분류되는 경우에, 본 명세서에서 언급된 바와 같은 "액체 고무"는 액체이면서 유동성을 갖는 고무를 의미한다. 그 예로는 액체 우레탄 고무, 액체 실리콘 고무, 액체 이소부틸렌 고무, 액체 이소프렌 고무, 액체 폴리부타디엔 고무, 액체 폴리알킬렌 산화물 및 수소화 이소프렌이 포함된다. 이 재료들은 단독으로 또는 2개 이상의 종류의 조합으로 사용된다.

본 명세서에 언급된 "액체 우레탄 고무"는 액체이면서 주조에 의해 교차 결합될 수 있는 원재료 고무를 의미한다. 액체 실리콘 고무는 주성분으로 1,000 내지 200,000의 중합반응도를 갖는 디오가노(diorgano) 폴리실록산을 함유하고, 그 측 사슬의 종류에 따라 디메틸 실리콘, 메틸 비닐 실리콘, 메틸 페닐 실리콘, 플루오로 실리콘 등으로 분류된다.

이러한 액체 고무의 평균 분자량(Mn)은 바람직하게는 1,000 내지 200,000의 범위, 더욱 바람직하게는 2,000 내지 50,000 범위 내에 있다. 액체 고무를 가교 결합하기 위해, 액체 고무에 추가하여, 가교제(경화제), 촉매, 가황 조촉매, 가황 보조제, 발포제, 발포 보조제 등이 필요에 따라 사용된다. 그 세부 사항은 인용문헌 내에 개시되어 있다. 또한, 도전성 작용제 등이 도전성을 부여할 목적으로 혼합될 수 있다. 도전성 작용제의 예로는 카본 블랙(예컨대, 아세틸렌 블랙), 흑연, 티탄산칼륨, 산화철, 도전성 티탄 산화물, 도전성 아연 산화물, 도전성 인듐 산화물 및 이온 도전성 작용제(예컨대, 사원암모늄염, 붕산염 및 계면 활성제)가 포함된다. 이 재료들은 단독으로 또는 2 종류 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 인용문헌에 개시되지 않은 도전성 작용제의 예로는 카본 나노튜브 및 풀러린이 포함된다.

풀러린은 마모 저항성을 개선시키는 효과를 갖고, 그것의 적절한 양을 추가 시에 탄성체 자체의 내구성을 개선시킬 수 있다. 또한, 카본 나노튜브 내에서는, 통상의 카본 블랙보다 더 적은 양을 추가하여 높은 도전성이 얻어질 수 있고, 그에 따라 저항이 조절될 수 있는 자유도가 확장된다. 카본 나노튜브로서, 1 ㎚ 내지 500 ㎚의 직경과 10 ㎚ 내지 500 ㎛의 길이를 갖는 공지의 재료가 사용될 수 있다. 풀러린과 관련하여, 1 ㎚ 내지 1 ㎛의 입자 크기를 갖는 것이 사용될 수 있다.

본 실시예의 탄성 팽창체는 예컨대 전술한 각각의 재료를 사용하여 이하의 방식으로 준비될 수 있다. 즉, 우선, 전술한 액체 고무, 가교제(경화제) 및 도전성 작용제와 선택적으로 카본 나노튜브 또는 풀러린이 혼합되어 팽창체 재료를 준비하고(액체 상태) 그후 고압 챔버 내에 보유된다. 이어서, 초임계 상태 또는 임계 이하 상태 내에 이산화탄소와 같은 임계 이하 유체 또는 초임계 유체가 고압 챔버 내에 보유된 팽창체 재료와 접촉하게 되고, 그로 인해 액체 고무 내에 임계 이하 유체 또는 초임계 유체를 침투 및 용해시켜 함침을 달성한다. 다음으로, 전술한 고압 챔버 내의 압력이 액체 고무 내에 함침된 임계 이하 유체 또는 초임계 유체를 해제하도록 소정의 범위로 감소됨으로써, 그 작용으로 인해 고무를 팽창시킨다.

그리고, 팽창 고무는 고압 챔버로부터 빼내어지고, 통상의 가황 처리 조건(예컨대, 150 ℃× 30분)에서 주조 및 가황 처리된다. 따라서, 소정의 탄성 팽창체가 달성될 수 있다. 액체 고무가 이런 방법으로 팽창되는 경우에, 액체 고무는 고체 고무에 비해 연성을 갖고, 따라서 셀이 용이하게 균일 분포 및 성형될 수 있다는 잇점이 있다. 또한, 고체 고무와 비교하여, 주조압 등이 최소화될 수 있어 서, 가압화에 근거하여 야기되는 영구 변형이 최소화될 수 있고, 고정밀도를 갖는 탄성 팽창체가 달성될 수 있다.

추가로, 본 발명에서, 가교는 초임계 유체 또는 임계 이하 유체의 해제로 인한 팽창과 동시에 수행될 수 있다.

<준비예 1>

10 MPa × 50 ℃ 조건하에서 RIM(reaction injection molding, 반응 사출 성형) 기계 내의 100 중량당 성분(이하, 간략하게 "성분"이라 함)의 폴리프로필렌 글리콜(PPG) 폴리올(니폰 폴리우레탄 고교 가부시키가이샤에서 제조, OH값 : 131 mg-KOH/g, 점도 : 790 mPa·s/25℃)과, 5 내지 15 성분의 카본 블랙(덴끼 가가꾸 고교 가부시키가이샤에서 제조된 덴까 블랙 HS100)과, 카본 나노튜브와, 40 성분의 이소시아네이트(니폰 폴리우레탄 고교 가부시키가이샤에서 제조된 콜로네이트 1407)에 이산화탄소가 함침되고, 혼합된후 압력(0.5 내지 5 MPa), 온도(100 내지 150 ℃) 및 시간(10 내지 50 분)이 제어되고, 가교 온도(100 내지 200 ℃) 및 시간(15 내지 50 분)이 추가로 제어됨으로써, 탄성 팽창체가 준비된다. 그후, 탄성 팽창체는 80 ㎛ 두께를 갖는 폴리이미드제 벨트 상에 200 ㎛ 두께로 주조됨으로써, 본 실시예의 팽창 탄성 벨트를 얻었다.

<준비예 2>

80 ㎛ 두께를 갖는 폴리이미드제 중간 전사 벨트가 실린더 내에 설치되고, 실리콘 고무층이 그 위에 스프레이 코팅되고, 그후 실린더를 회전하는 동안 실리콘 고무층이 연마됨으로써, 탄성층의 두께를 200 ㎛로 조정하였다. 그 경우, 탄성층의 조도는 연마 조건을 변경시킴으로써 조정되었다.

이하의 중간 전사 벨트는 전술한 준비예 1 및 준비예 2에서와 같은 방식으로 준비되었다. 탄성 표면층의 단일체의 경도는 아스카 경도계에 대해 약 50 °로 조절되었다.

	중심점 평균 조도(Ra)(㎛)	10점 평균 조도(Rz)(㎛)
벨트1(준비예 1)	0.5	4.6
벨트2(준비예 1)	0.7	4.8
벨트3(준비예 1)	0.9	4.7
벨트4(준비예 1)	1.2	4.5
벨트5(준비예 1)	2.0	4.8
벨트6(준비예 1)	2.9	5.1
벨트7(준비예 1)	3.9	7.0
벨트8(준비예 1)	0.3	1.1
벨트9(준비예 1)	0.5	2.0
벨트10(준비예 1)	0.5	3.1
벨트11(준비예 1)	0.5	4.0
벨트12(준비예 1)	0.5	5.0
벨트13(준비예 1)	0.5	6.0
벨트14(준비예 1)	0.5	7.0
벨트15(준비예 1)	0.5	8.1
벨트16(준비예 1)	0.6	9.0
벨트17(준비예 1)	0.6	10.1
벨트18(준비예 2)	0.7	4.8(실질적으로 벨트2와 동일)
벨트19(준비예 2)	0.9	4.8(실질적으로 벨트3과 동일)
벨트20(준비예 2)	0.5	5.0(실질적으로 벨트12와 동일)
벨트21(준비예 2)	0.5	6.0(실질적으로 벨트13과 동일)
벨트22(준비예 2)	0.5	7.0(실질적으로 벨트14와 동일)

또한, 100 ㎛의 탄성 표면층의 두께를 갖는 중간 전사 벨트가 벨트(18) 내지 벨트(22)와 동일한 방식으로 제조되고, 각각 벨트(23) 내지 벨트(27)로 지시되었다. 또한, 중간 전사 벨트[벨트(28) 내지 벨트(32)]는 탄성 표면층의 경도가 80 °로 변경된 것을 제외하고는 벨트(18) 내지 벨트(22)와 동일한 방식으로 준비되었 다[특히 경도가 10 °로 변경된 벨트(38) 및 벨트(39)를 일부분으로 포함한다]. 더욱이, 대조적으로, 벨트(18) 내지 벨트(22)와 실질적으로 동일한 조도를 갖는 중간 전사 벨트[벨트(33) 내지 벨트(37)]가 또한 탄성을 갖지 않는 상태로 단일층의 폴리이미드 벨트를 연마함으로써 제조된다.

도5는 도2와 동일한 토너가 사용될 때 벨트(4)의 중간 전사 벨트를 사용함으로써 얻어진 평가 결과를 도시한 그래프이다. 이에 따르면, 본 발명이 적용되지 않은 중간 전사 벨트의 결과(도2)와 비교하여, 전사 산란이 현저하게 억제되었으며, 구형도가 증가하더라도 소위 0.2 내지 1.0의 반사 농도 내의 산란에 의한 영역은 구형도가 낮은 경우와 동일한 정도로 제어된다.

도6은 중간 전사 벨트의 탄성 표면층의 중심점 평균 조도(Ra)를 변경함으로써 얻어진 평가 결과를 도시한 그래프이다. 도6은 높은 구형도를 갖는 토너 내 평균 입자 크기를 변경시킴으로써 얻어진 평가 결과를 도시한 것으로, 벨트(1) 내지 벨트(6)가 사용됨에 따라 10점 평균 조도(Rz)가 실질적으로 약 5 ㎛ 이하에 고정되고 토너가 각각 110 및 110의 형상 계수(SF-1) 및 형상 계수(SF-2)를 갖는다. 이에 따르면, 중간 전사 벨트의 탄성 표면층의 중심점 평균 조도(Ra)가 토너의 평균 입자 크기의 약 1/10(0.1배) 이상일 경우에, 산란을 개선하는 효과가 관측된다.

또한, 도7은 각각 130 및 130의 형상 계수(SF-1) 및 형상 계수(SF-2)를 갖는 비교적 낮은 구형도를 갖는 토너를 사용함으로써 얻어진 동일한 평가 결과를 도시한 그래프이다. 이를 검토하면, 최초 산란 레벨은 낮은 구형도로 인해 도6의 경우에 비해 작았다. 그러나, 중간 전사 벨트의 탄성층의 중심점 평균 조도(Ra)가 토 너의 평균 입자 크기의 약 1/10(0.1배) 이상일 경우에, 또한 산란을 개선하는 효과가 관측된다.

다음으로, 도8은 벨트(8) 내지 벨트(17)를 사용하여 2차 전사 특성의 전사 효율을 측정함으로써 얻어진 결과를 도시한 그래프이다. 전사 효율은 2차 전사 전에 토너를 흡입함으로써 얻어진 중간 전사 벨트의 단위 영역당 중량과 전사 후에 중간 전사 벨트 상에 잔류하는 잔류 전사 토너를 흡입함으로써 얻어진 단위 영역당 중량 사이의 비율로부터 결정되었다. 중간 전사 벨트 상의 토너를 흡입하기 위해, 트랙 흡입형(Trek's suction type) 토출량 분석기가 사용되었다. 특히, 잔류 전사 토너량이 극소량이기 때문에, 중량은 60×250 mm에 걸쳐 수집하여 측정되었다. 전사 효율은 [1-(잔류 전사 토너량)/(전사 전 토너량)]으로 표현된다.

도8에 도시된 결과는 각각 110 및 110의 형상 계수(SF-1) 및 형상 계수(SF-2)를 갖도록 높은 구형도를 갖는 토너의 평균 입자 크기를 변경시킴으로써 얻어진 평가 결과이다. 이에 따르면, 중간 전사 벨트의 탄성층의 10점 평균 조도(Rz)가 거의 토너의 평균 입자 크기이거나 그 이상일 때, 전사 효율이 절대적으로 악화된다.

또한, 도9는 각각 130 및 130의 형상 계수(SF-1) 및 형상 계수(SF-2)를 갖는 비교적 낮은 구형도를 갖는 토너를 사용함으로써 얻어진 동일한 평가 결과를 도시한 그래프이다. 이에 따르면, 중간 전사 벨트의 탄성층의 10점 평균 조도(Rz)가 거의 토너의 평균 입자 크기이거나 그 이상일 때, 또한 전사 효율이 절대적으로 악화된다.

또한, 도10 및 도11은 각각 초임계 방법을 사용하여 팽창체로 제조(준비 방법 1)되지 않고 고무층으로 코팅한 후 그것을 연마하여 표면층이 준비(준비 방법 2)되는 경우와, 탄성층의 두께를 200 ㎛에서 100 ㎛로 변경함으로써 표면층이 준비되는 경우와, 탄성 표면층의 경도를 50 °에서 80 °(10 °의 경도를 갖는 것을 부분적으로 포함)로 추가로 변경함으로써 표면층이 준비되는 경우를 비교하여 얻어진 결과를 도시하기 위한 표이다. 모든 경우에, 중심점 평균 조도와 10점 평균 조도가 실질적으로 서로 동일하면, 동일한 결과가 얻어지고, 본 실시예는 전술한 범위 내에서 적용될 수 있다. 또한, 벨트(33) 내지 벨트(37)는 벨트가 단일층 폴리이미드로 구성되고, 그 표면이 연마되고 탄성층이 아닌 비교예와 관련된다. 벨트(33) 내지 벨트(37)에서, 전사시의 산란(0.2 내지 1.0의 ID를 갖는 라인 폭)과 전사 효율은 악화된다. 따라서, 탄성체이고 소정의 조도를 갖는 탄성 표면층이 본 실시예에서와 마찬가지로 요구된다.

전술한 바와 같이, 토너의 구형도가 증가할 때, 본 실시예의 효과가 드러나는 것이 명백하다. 토너가 진구일 때, 더욱 큰 효과가 얻어질 것은 명백하다.

(제2 실시예)

다음으로, 본 발명의 제2 실시예가 설명된다.

본 실시예는 전술한 제1 실시예의 수정예이다. 본 실시예는 전사 위치 부근의 구성과 중간 전사 벨트의 벨트 표면의 조도 조건과 관련하여 제1 실시예와 상이하다. 제1 실시예에서 전술한 부분과 동일한 기능을 갖는 부분은 동일한 부호를 사용하며, 그 설명은 생략한다.

추가로, 본 실시예에서, 프로세스 유닛의 일부를 구성하는 현상 유닛은 또한 100 내지 130의 범위의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140의 범위의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상한다.

중간 전사 벨트의 10점 표면 조도(Rz)가 토너의 체적 평균 입자 크기보다 더 클 때, 중간 전사 벨트로부터 용지와 같은 전사 매체로의 토너 화상의 전사 시에, 전사 효율이 저하된다는 것은 이미 설명되었다. 이에 대한 대응책으로서, 본 실시예는 중간 전사 벨트로부터 용지와 같은 전사 매체에 토너 화상을 전사하는 소정의 전사 위치 또는 그 부근에 초음파를 조사하는 초음파 발생기(진동 부여 섹션 또는 진동 부여 유닛)가 제공되고, 진동은 중간 전사 벨트 상으로 반송될 토너에 초음파만 조사되거나 또는 전사 바이어스 전압 인가 섹션에 의한 전압 인가와 조합하여 인가되고, 중간 전사 벨트 표면에서 토너가 불규칙하게 되는 것을 제어하면서 토너 화상이 전사되도록 구성된다.

용지에 대한 전사 섹션의 구성예가 도12에 도시되어 있다. 초음파 발생기(S)가 전사 닙 섹션 내에 중간 전사 벨트의 배면 상에 배치되고, 전사 전기장과 실질적으로 동일한 타이밍에 작동되며, 그 팁부는 중간 전사 벨트의 전사 위치(T2) 부근과 접촉하거나 또는 인접한다. 초음파 발생기(S)에 의해 인가되는 주파수로는, 약 20 ㎑ 내지 500 ㎑가 채택될 수 있다. 이에 따르면, 토너는 진동에 의해 중간 전사 벨트의 표면 조도의 리세스로부터 부유되고, 중간 전사 벨트의 표면 조도가 비교적 클 때조차도, 양호한 2차 전사가 가능하게 된다. 또한, 중간 전사 벨 트 상의 토너가 초음파에 의해 진동되는 동안, 진동은 닙 내측에서 발생하기 때문에 전사 산란은 증가하지 않는다. 이런 방법에서, 중간 전사 벨트의 내측으로부터 벨트로 초음파를 조사함으로써, 중간 전사 벨트의 표면의 불규칙을 야기하는 토너를 효과적으로 제거하는 것이 가능하다. 또한, 중간 전사 벨트의 내측에 초음파 발생기(S)를 배열함으로써, 특별한 배열 공간을 제공할 필요가 없고, 이러한 구성은 장치 전체에 있어서 공간의 절약을 돕는다.

도13은 2차 전사 위치의 다른 구성예를 도시한 도면이다. 전사 닙 섹션 내에서는, 단지 초음파를 제공하는 것이 요구되기 때문에, 예컨대 2차 전사 섹션에 대한 대향 부재가 벨트형 형태이고 초음파가 그 후방 표면으로부터 제공되는 구성이 채택될 수 있다.

도14는 도12의 구성에서의 2차 전사 효율을 측정함으로써 얻어진 결과를 도시한 그래프이다. 각각 110 및 110의 형상 계수(SF-1)와 형상 계수(SF-2)를 갖는 비교적 구형인 토너가 토너로 사용되었다. 도7에 도시된 상태와 비교하면, 초음파로 전사를 보조함으로써 전사 효율이 전체적으로 향상될 뿐만 아니라 전사 효율이 저하되는 임계값은 증가 방향으로 이동된다.

전술한 바와 같이, 초음파 발생기가 사용되지 않는 경우에는, 중간 전사 벨트의 탄성 표면층의 10점 평균 조도가 토너의 체적 평균 입자 크기 이하이어야 하지만, 반면 초음파 발생기(S)를 사용함으로써 10점 표면 조도(Rz)가 토너의 체적 입자 크기의 약 3배까지 증가하더라도 양호한 전사를 실현하는 것이 가능하다.

따라서, 본 실시예에서, 중간 전사 벨트의 탄성 표면층의 표면 조도는 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1배 이상의 중심점 평균 조도와, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 3배 이하의 10점 평균 조도를 갖도록 설정된다.

이와 같이 전술한 실시예는 광도전체의 무클리너 프로세스와 조합하는 경우에 특히 효과적이다.

무클리너 프로세스에서는, 광도전체의 표면에 부착된 토너를 제거하는 세척 블레이드가 제공되지 않는다. 이런 무클리너 프로세스에서, 광도전체는 쉐이빙 가공되지 않는다. 한편, 캐리어가 현상 섹션 내에서 광도전체의 측면에 부착될 때, 부착된 캐리어는 세척되지 않고 광도전체 상에 남고 전사 위치에서 광도전체와 중간 전사 벨트 사이에 개재됨으로써, 광도전체의 표면을 손상시킬 가능성이 있다.

또한, 블레이드 세척이 수행되지 않기 때문에, 광도전체의 표면이 세척되지 않는 문제점을 수반하므로, 토너의 일부가 표면에 부착되어 화상 결함을 발생시킨다. 한편, 본 실시예에서는, 중간 전사 벨트의 표면이 탄성체로 제조되므로, 캐리어가 중간 전사 벨트와 광도전체 사이에 놓이더라도 광도전체의 측면이 거의 손상되지 않는 효과가 있다.

또한, 본 실시예의 중간 전사 벨트에 따르면, 전사 압력이 결과적으로 감소될 수 있기 때문에, 광도전체가 토너로 인해 전사 위치에서 받는 응력이 감소될 수 있고, 광도전체의 표면에 대한 토너의 부착이 억제될 수 있다.

또한, 무클리너 프로세스에서는, 세척 블레이드가 제공되지 않기 때문에, 전사 효율이 높을 것이 요구된다. 전사 효율을 높이기 위해, 구형 토너를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 구형 토너가 사용될 때, 전사 시의 산란은 관련 분야의 화상 형성 장치에서의 문제이다. 구형 토너가 관련 분야의 화상 형성 장치에서의 전사 시에 산란되기 쉬운 원인은 토너의 접착력이 약하다는 문제로 귀속된다. 따라서, 단지 접착력이 약하기 때문에 전사 효율은 높다고 말할 수 있다.

그리고, 본 실시예를 적용함으로써, 결과적으로 구형 토너를 사용하는 무클리너 프로세스의 문제를 해결하는 것이 가능하게 된다. 또한, 무클리너 프로세스에서, 역전사의 발생은 컬러 혼합의 원인이다. 이 문제에서는, 본 실시예는 또한 토너가 적층될 때 전사 닙의 내측에서의 초과 토출이 억제되기 때문에 효과적이다.

도15는 무클리너 프로세스의 구성예를 도시한 도면이다.

도15는 관련 분야 광도전체의 세척 블레이드의 위치에 잔류 전사 토너를 분배하는 분배 부재(K16, C16, M16, Y16)가 제공되는 구성을 도시하고 있다. 또한, 도16은 본 실시예가 적용되는 경우에 연속 인쇄 테스트의 결과를 도시한 표이다. 테스트는 엘로우 스테이션에서 25 %의 인쇄율로 화상을 인쇄하는 상태에서 시안 스테이션에서 엘로우와의 중첩부 내에 5 %의 인쇄율로 인쇄하면서, 용지를 연속적으로 통과시킴으로써 수행된다. 우선, 정상 온도 및 정상 습도 환경(21 ℃ 및 50 %에서)에서 20,000매 인쇄 후에, 고온 다습 환경(30 ℃ 및 80 %에서)에서 10,000매의 인쇄가 수행되고, 저온 저습 환경(10 ℃ 및 20 %에서)에서 10,000매의 인쇄가 추가로 수행되고, 그에 관해 최초 상태로부터 시안 화상의 색차(ΔE)와 하프톤 화상 등의 ID 불균일도 상태를 측정하였다. 색차는 X-라이트(등록 상표)를 사용하여 측정되었다. 또한, 600 dpi의 1 도트 라인의 라인 화상이 주기적으로 인쇄되고, 그에 관해 토너의 산란으로 인한 라인 폭(ID : 0.2 내지 1.0)의 폭을 측정하였다. 추가로, 도17에 도시된 챠트가 또한 주기적으로 인쇄되었다. 무클리너 프로세스에서, 광도전체 상의 잔류 전사 토너량이 클 때, 인쇄 바로 전에 인쇄된 화상의 이력(메모리 화상)이 하프톤 부분에 나타날 가능성이 있다. 도17에 도시된 바와 같은 챠트는 이런 메모리 화상을 확인하기 위해 인쇄될 챠트 화상이고, 메모리 챠트라 칭한다.

하프톤 화상에서, 백색 점 또는 줄이 발생하는 경우에, 광도전체의 표면이 캐리어에 의해 손상되거나 토너의 일부가 광도전체의 표면에 접착될 가능성이 크고, 평가는 "○△×"로 가시적으로 이루어지고 등급화된다. "△"는 백색 점 또는 줄의 발생이 가시적으로 확인될 수 있지만 허용될 수 있는 범위 내의 레벨이라는 것을 의미하고, "×"는 백색 점이나 줄의 발생이 화상 결함으로서 문제가 있는 레벨이라는 것을 의미한다.

또한, 최초 상태로부터 시안 화상의 색차와 관련해서, 대상 색차가 클수록 역으로 전사된 토너량이 크다. ΔE가 대체로 6보다 작을 때는 큰 문제는 발생하지 않지만, 그 양상은 인쇄 조건에 따라 변하는 것으로 생각된다. 역으로 전사된 토너량이 큰 경우에는, 초과 토출 현상 등이 전사 위치에서 발생할 것으로 예상된다. 또한, 라인 화상 내의 토너 산란으로 인한 라인 폭과 관련해서는, 전술한 바와 같이, 그것이 작을 때 선명한 화질이 달성된다. 메모리 챠트와 관련해서는, 메모리가 발생하는 경우에는, 잔류 전사 토너량이 너무 크고, 그로 인해 무클리너 프로세스가 만족스럽게 달성되지 않는다는 것을 의미한다. 이는 또한 "○△×"로 평가되었다. 메모리가 시각적으로 확인되지 않는 경우는 "○"로 표시되고, 메모리가 시 각적으로 인지되지만 하프톤 상의 반사 농도 차이(ΔID)가 0.05보다 작은 경우는 "△"로 표시되고, 하프톤 상의 반사 농도 차이(ΔID)가 0.05 이상인 경우는 "×"로 표시된다.

5.2 ㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는 토너가 토너로 사용되고, 선명 계수를 고려하여 상이한 구형도를 갖는 3 종류의 토너와 관련해서 비교가 이루어졌다. 도16은 실험 결과를 도시한다. 높은 구형도(SF-1 : 110、SF-2 : 110)를 갖는 토너에서, 본 실시예의 중간 전사 벨트[벨트(2)]를 적용한 경우, 전체 40000매 인쇄 후에 하프톤 내에 문제가 관측되지 않고, 색차(ΔE)는 약 5로 되었다. 라인 폭은 40 ㎛ 이하로 안정되고, 전사 산란이 억제된다. 또한, 메모리는 발생되지 않고, 그에 따라 고화질을 갖는 화상의 재현이 무클리너 프로세스 내에서 계속될 수 있다.

여기서, 다소 감소된 구형도(SF-1 : 130, SF-2 : 140)를 갖는 토너를 사용하더라도, 그것은 여전히 본 실시예에서와 같은 범위에 있고, 열악한 전사 효율로 인해 야기되는 것으로 생각되는 메모리가 약간 발생하지만, 실질적으로는 문제를 일으키지 않는 결과가 얻어진다. 그러나, 비구형 토너(SF-1 : 140, SF-2 : 150)에서는, 메모리 챠트가 "NG"로 되고, 역으로 전사된 토너량이 증가하여 색차가 증가하는 경향이 있다. 또한, 비교용으로 사용된 단일층 구성을 갖는 관련 분야의 경질 벨트인 폴리이미드 벨트의 경우에는, 광도전체의 손상으로 인해 하프톤 화상 내에 줄 불균일도가 발생되고, 구형 토너에서는 산란이 악화되고 전사 닙이 불안정하기 때문에, 역으로 전사된 토너량이 크고 색차가 커진다.

또한, 표면 조도가 제공된 경질 폴리이미드 벨트의 형태에서는[벨트(33)], 전사 산란이 억제되기 쉽지만, 하프톤의 줄 불균일도 및 색차가 그것과 같이 악화된다. 더욱이, 탄성 표면층이 제공되지만 중심점 평균 조도가 본 실시예의 조건보다 작고 표면 조도가 만족스럽지 않은 벨트[벨트(12)]에서는, 산란의 레벨은 더 나쁘지만, 다른 항목들은 "OK" 레벨이다. 전술한 바와 같이, 본 발명이 무클리너 프로세스에 적용될 때, 양호한 화상이 장기간에 걸쳐 얻어질 수 있다.

또한, 도18은 광도전체의 대전 유닛 내에 대전 롤러를 사용하는 경우에 실험 결과를 도시한 표이다. 구체적인 장치 구성은 도1에 도시된 것과 동일하다. 통상, 대전되도록 의도된 소정의 DC 바이어스에 추가하여, 1,000 V 이상의 피크 대 피크 전압을 갖는 AC 바이어스가 대전 롤러에 인가됨으로써, 대전 안정성을 향상시킨다. 그러나, 이러한 높은 AC 바이어스가 인가되면, 많은 양의 오존이 광도전체의 표면 부근에 발생되는 문제가 야기됨으로써, 광도전체의 표면을 악화하거나 AC 바이어스의 진동 노이즈를 발생시킨다. 그리고, 단지 DC 바이어스에 의해 광도전체를 안정적으로 대전하기를 원하더라도, DC 바이어스만의 경우에는, 대전 전의 광도전체의 표면 전위가 영향 받기 쉽고, 그에 따라 전사 후에 광도전체의 전위가 안정될 것이 요구된다.

본 실시예에서는, 토너 층이 적층 구조일 때조차 비정상 대전 등이 전사 닙에서 거의 발생되지 않도록 양호하고 안정된 전사 닙이 형성될 수 있다. 이런 효과에 따르면, 대전 롤러에 인가될 바이어스가 DC 바이어스 뿐일 때에도, 관련 분야와 비교하여 안정된 대전을 달성하는 것이 가능하게 되고, 고화질이 실현될 수 있다.

도18은 무클리너 프로세스의 테스트에 사용되는 메모리 챠트를 인쇄함으로써 얻어진 실험 결과를 도시한 표이다. 5.2 ㎛의 체적 평균 입자 크기를 갖는 토너가 토너로 사용되고, 각각 110 및 110의 형상 계수(SF-1)와 형상 계수(SF-2)를 갖는다.

클리너가 제공되기 때문에, 잔류 전사 토너로 인한 메모리는 발생하지 않는다. 그러나, 화상 부분과 비화상 부분 사이에 광도전체 내의 전위차가 있기 때문에, 이것이 다음 대전시에 전위 불균일로 남을 때, 메모리는 유사하게 발생된다. 토출의 영향이 야기되기 쉬운 저온 저습 환경에서, 메모리 챠트는 20매 상에 인쇄되고, 얼마나 많은 매수 상에서 메모리가 시각적으로 확인될 수 있는지 비교가 이루어졌다. 결과에 따르면, 본 발명이 적용된 중간 전사 벨트[벨트(2)]에서는, 대전 롤러 바이어스로서 DC 바이어스만을 인가하더라도, 메모리가 확인될 수 있는 매수는 단 2매 뿐이었다. 한편, 관련 분야의 단일층 폴리이미드 벨트에서는, 20매 중 8매에서 메모리가 시각적으로 확인될 수 있었다. 본 실시예의 중간 전사 벨트가 사용되었는지 여부와 무관하게, 전사 섹션 전에 광도전체의 표면 전위가 화상 부분과 비화상 부분 사이에서 상이하더라도, 본 발명을 적용한 경우에는, 전사 섹션 내의 토너의 존재 또는 부재로 인한 레벨 차이의 영향이 작게 되고, 그로 인해 비정상 토출의 발생 부재에 응답하여 결과적으로 메모리의 발생은 억제된다.

추가로, 중간 전사 벨트 상에 반송된 토너가 벨트 표면 상에 리세스로 되는 문제를 방지할 목적으로, 전술한 실시예는 소정의 전사 위치에서 초음파를 조사하도록 구성된다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 소정의 AC 바이어스 전 압이 전사 롤러에 인가될 수 있다.

또한, 토너 화상의 현상 시스템과 관련해서, 전술한 실시예에서는, 중간 전사체가 한번 회전하여 한번에 복수 컬러의 토너 화상을 형성하는 소위 4중 탠덤 시스템의 예가 열거되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 중간 전사체가 4회 회전하여 각 컬러의 토너 화상을 연속적으로 형성하는 4회전 중간 전사 시스템 등이 채택될 수 있다.

또한, 각 프로세스 유닛 내에 현상 유닛에 의해 광도전체로부터의 토너 화상을 중간 전사 벨트 상에 전사한 후에 광도전체 상에 잔류하는 전사 잔류 토너를 회수하기 위한 구성을 채택함으로써, 완벽한 무클리너 프로세스를 실현할 수 있다.

또한, 전술한 실시예에서는, 중간 전사체가 벨트인 예가 열거되었다. 추가로, 중간 전사 롤러를 사용하는 구성이 채택될 수도 있다. 그 경우에, 탄성 표면층은 중간 전사 롤러의 롤러 표면에 대응한다.

본 실시예에서와 같이 중간 전사 벨트의 표면층에 대해 탄성 표면층을 인가함으로써, 중간 전사 벨트 상의 토너 화상을 불규칙성을 갖는 용지에 2차로 전사함에 있어서, 수지 벨트와 같은 경질 벨트의 경우에 비해, 우수한 사후 특성 및 거친 용지에 반해 고화질을 갖는 2차 전사가 실현된다.

전술한 점을 고려하여, 중간 전사 벨트를 사용하는 컬러 화상 형성 장치에서, 소정값 이상의 표면 조도를 갖는 탄성체에 의해 중간 전사 벨트의 표면을 구성함으로써, 전사 닙 전후에 발생된 토출에 대항하여 측면 방향을 향한 전사 벨트 상의 토너의 이동을 억제하는 것이 가능하다. 추가로, 닙에서, 특히 높은 구형도를 갖는 토너에서 자체로 토출이 발생하는 것을 어렵게 만드는 동시에 전사의 압력 여유를 확대시킴으로써, 전사 시에 중공 결함 또는 현저한 산란을 종합적으로 감소시키는 것이 가능하다.

또한, 본 구성의 탄성 중간 전사 벨트를 무클리너 프로세스에 적용함으로써, 산란을 억제하면서 구형 토너를 사용하는 것이 가능하게 됨으로써, 전사 잔류 토너량을 최소화한다. 거기에 추가로, 캐리어가 광도전체의 표면 상에 부착되더라도, 광도전체가 거의 손상되지 않을 뿐만 아니라, 광도전체에 대항하는 전사 위치에서의 응력이 감소되어 광도전체 상의 손상과 토너의 접착이 감소될 수 있다. 추가로, 본 실시예에서는, 닙 내에 비정상 토출이 억제될 수 있기 때문에, 역으로 전사되는 토너량이 감소된다. 따라서, 컬러 무클리너 프로세스에 대한 고유의 문제인 컬러 혼합이 거의 발생하지 않고, 장기간에 걸쳐 고화질이 유지될 수 있다.

또한, 전술한 바와 같이, 전사 시에 비정상 토출이 관련 분야에 비해 억제되기 때문에, 전사 위치를 통과한 후에 광도전체의 표면 전위의 산란이 작고, 접촉 대전 부재에서조차, DC 바이어스에 의해서만 광도전체를 안정적으로 대전하는 것도 가능하다.

본 발명은 특정 실시예를 참조하여 상세하게 설명되었지만, 당해 기술 분야의 숙련자에게는 그 사상과 범주를 벗어나지 않고 다양한 변형예 및 수정예가 가능하다는 것이 명백하다.

도1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 중간 전사 벨트를 사용하는 컬러 화상 형성 장치의 구성을 도시한 도면.

도2는 전사 단계에서의 토너의 형상 계수와 토너의 산란의 발생 상태를 비교한 결과를 도시한 그래프.

도3은 전사 산란의 세부 사항을 설명하기 위한 개요도.

도4는 전사 산란의 세부 사항을 설명하기 위한 개요도.

도5는 도2와 동일한 토너가 사용될 때 벨트(4)의 중간 전사 벨트를 사용함으로써 얻어진 평가의 결과를 도시한 그래프.

도6은 중간 전사 벨트의 탄성 표면층의 중심점 평균 조도(Ra)를 변경시킴으로써 얻어진 평가의 결과를 도시한 그래프.

도7은 각각 130 및 130의 형상 계수(SF-1) 및 형상 계수(SF-2)를 갖도록 비교적 작은 구형도를 갖는 토너를 사용함으로써 얻어진 동일한 평가의 결과를 도시한 그래프.

도8은 벨트(8) 내지 벨트(17)를 사용하여 2차 전사 특성의 전사 효율을 측정함으로써 얻어진 결과를 도시한 그래프.

도9는 각각 130 및 130의 형상 계수(SF-1) 및 형상 계수(SF-2)를 갖도록 비교적 작은 구형도를 갖는 토너를 사용함으로써 얻어진 동일한 평가의 결과를 도시한 그래프.

도10은 고무층을 피복한 후에 그것을 연마함으로써 표면층이 준비되는 경우 와, 탄성층의 두께를 변경시킴으로써 표면층이 준비되는 경우와, 추가로 탄성 표면층의 경도를 변경시킴으로써 표면층이 준비되는 경우를 비교함으로써 얻어진 결과를 도시한 표.

도11은 고무층을 피복한 후에 그것을 연마함으로써 표면층이 준비되는 경우와, 탄성층의 두께를 변경시킴으로써 표면층이 준비되는 경우와, 추가로 탄성 표면층의 경도를 변경시킴으로써 표면층이 준비되는 경우를 비교함으로써 얻어진 결과를 도시한 표.

도12는 본 발명의 제2 실시예에 따라 화상 형성 장치 내의 용지에 대한 토너의 전사 위치 부근에서의 구성예를 도시한 도면.

도13은 2차 전사 위치의 다른 구성예를 도시한 도면.

도14는 도12의 구성에서 2차 전사 효율을 측정함으로써 얻어진 결과를 도시한 그래프.

도15는 무클리너 프로세스의 구성예를 도시한 도면.

도16은 본 실시예가 적용된 경우에 연속 인쇄 시험의 결과를 도시한 표.

도17은 메모리 챠트의 일예를 도시한 도면.

도18은 광도전체의 대전 유닛 내에 대전 롤러를 사용하는 경우에 실험 결과를 도시한 표.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 : 화상 형성 장치

U : 프로세스 유닛

11 : 광도전체

15 : 전사 롤러

111 : 중간 전사 벨트

S : 초음파 발생기

Claims

토너 화상이 화상 캐리어로부터 전사되며, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 배 이상의 중심점 평균 조도와 사용 토너의 체적 평균 입자 크기 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 구비한 중간 전사체와,

100 내지 130 범위 내의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140 범위 내의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상하는 현상 섹션을 포함하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 팽창 탄성 재료로 구성되는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 기재 상에 스프레이 코팅에 의해 제공되는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 10 °내지 80 °의 아스카 경도를 갖는 탄성 재료로 형성되는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서, 토너 화상을 광도전체로부터 중간 전사체 상에 전사한 후 광도전체 상에 잔류하는 전사 잔류 토너는 현상 섹션 내에 회수되는 화상 형성 장 치.
제1항에 있어서, 광도전체의 대전 부재는 DC 바이어스가 인가되는 접촉 대전 부재인 화상 형성 장치.
소정의 전사 위치에서 화상 캐리어로부터 전사된 토너 화상을 용지로 전사하고, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 배 이상의 중심점 평균 조도와 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 3배 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 갖는 중간 전사체와,

100 내지 130 범위 내의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140 범위 내의 형상 계수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상하는 현상 섹션과,

소정의 전사 위치 부근에 상기 중간 전사체 상에 반송된 토너에 진동을 부여하는 진동 부여 섹션을 포함하는 화상 형성 장치.
제7항에 있어서, 상기 진동 부여 섹션은 소정의 전사 위치의 부근에서 상기 중간 전사체 내에 초음파를 조사하는 화상 형성 장치.
제7항에 있어서, 상기 중간 전사체는 소정의 전사 바이어스 전압이 상기 소정의 전사 위치에서 인가되는 전사 롤러 둘레에 권취된 벨트이고,

상기 진동 부여 섹션은 상기 전사 롤러에 소정의 AC 바이어스 전압을 인가하는 화상 형성 장치.
제7항에 있어서, 토너 화상을 광도전체로부터 중간 전사체 상에 전사한 후 광도전체 상에 잔류하는 전사 잔류 토너는 현상 섹션 내에 회수되는 화상 형성 장치.
제7항에 있어서, 광도전체의 대전 부재는 DC 바이어스가 인가되는 접촉 대전 부재인 화상 형성 장치.
제7항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 팽창 탄성 재료로 구성되는 화상 형성 장치.
제7항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 기재 상에 스프레이 코팅에 의해 제공되는 화상 형성 장치.
제7항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 10 °내지 80 °의 아스카 경도를 갖는 탄성 재료로 형성되는 화상 형성 장치.
100 내지 130 범위 내의 형상 계수(SF-1)와 100 내지 140 범위 내의 형상 계 수(SF-2)를 갖는 토너를 사용하여 화상 캐리어 상에 정전 잠상을 현상하는 단계와,

상기 화상 캐리어 상에 형성된 토너 화상을, 사용 토너의 체적 평균 입자 크기의 0.1 배 이상의 중심점 평균 조도와 사용 토너의 체적 평균 입자 크기 이하의 10점 평균 조도를 갖는 탄성 표면층을 갖는 중간 전사체에 전사하는 단계를 포함하는 화상 형성 방법.
제15항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 팽창 탄성 재료로 구성되는 화상 형성 방법.
제15항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 기재 상에 스프레이 코팅에 의해 제공되는 화상 형성 방법.
제15항에 있어서, 상기 중간 전사체의 탄성 표면층은 10 °내지 80 °의 아스카 경도를 갖는 탄성 재료로 형성되는 화상 형성 방법.
제15항에 있어서, 토너 화상을 광도전체로부터 중간 전사체 상에 전사한 후 광도전체 상에 잔류하는 전사 잔류 토너는 현상 섹션 내에 회수되는 화상 형성 방법.
제15항에 있어서, 광도전체의 대전 부재는 DC 바이어스가 인가되는 접촉 대 전 부재인 화상 형성 방법.