KR100989457B1 - 현상제 규제 부재 및 현상 장치 - Google Patents

현상제 규제 부재 및 현상 장치 Download PDF

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Abstract

현상제 담지 부재 상의 현상제의 층 두께를 규제하기 위해 단일 성분 현상제를 담지하는 현상제 담지 부재에 대해 접촉하는 현상제 규제 부재는, 지지 부재에 의해 지지되는 피지지부와, 상기 현상제 담지 부재에 대해 접촉하는 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부의 표면 조도 파라미터는 이하의 식 (1) 내지 (5)를 만족하고, 0.030 ≤Sm ≤ 0.170 - 식 (1), Rpk ≤ 2.0 - 식 (2), Rp ≤ 5.0 - 식 (3), 0.10 ≤ Rvk × (100 - Ｍｒ2)/100 ≤ 1.30 - 식 (4), Rpk < Rvk - 식 (5), 여기에서, Sm은 JIS-B0601-1994로 규정되는 요철의 평균 간격[㎜]이고, Rp는 ISO4287-1997로 규정되는 최대 산 높이[㎛]이고, Rpk는 DIN4776으로 규정되는 초기 마모 높이[㎛]이고, Rvk는 DIN4776으로 규정되는 오일 저장소 깊이[㎛]이고, Mr2는 DIN4776으로 규정되는 부하 길이율 2 [%]이다.
Figure R1020087009285
현상제 담지 부재, 현상제 규제 부재, 접촉부, 단일 성분 현상제, 피지지부

Description

현상제 규제 부재 및 현상 장치 {DEVELOPER REGULATING MEMBER AND DEVELOPING APPARATUS}
본 발명은 전자사진 인쇄 방법 또는 정전 기록 방법을 이용하여 기록 재료에 화상을 형성하는 레이저 비임 프린터 또는 복사기와 같은 화상 형성 장치에 관한 것이다. 보다 상세히는, 본 발명은 단일 성분 현상제를 이용하는 현상 장치에 사용하기 위한 현상제층 규제 부재 및 이를 구비한 현상 장치, 카트리지 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
예를 들어 복사기 또는 레이저 비임 프린터와 같은 전자사진 화상 형성 장치는 전자사진 감광 부재(감광 부재)로 화상 데이터에 대응하는 광을 인가하여 전자사진 화상(잠상)을 형성한다. 그 다음에, 기록제인 현상제의 토너는 현상 장치로부터 정전 화상으로 공급되어 토너 화상과 같은 정전 화상을 가시화한다. 이러한 토너 화상은 감광 부재로부터 전사 장치에 의해 기록 용지와 같은 기록 재료로 전사된다. 이러한 토너 화상은 정착 장치에 의해 기록 재료 상에 정착되어 기록 화상이 형성된다.
건식 단일 성분 현상 방법을 이용한 다양한 현상 장치가 제안되었다. 이하의 것들이 예로써 취해질 수 있다. 자성 단일 성분 현상제(자성 토너)는 현상제 담지 부재로서의 현상 슬리브 상으로 운반되고, 현상제의 층 두께 규제를 위한 현상제 규제 부재에 의해 균일한 토너층이 형성된다. 이러한 현상 슬리브는 감광 부재에 근접하거나 또는 접촉된다. 그 다음에, 예를 들어, AC 성분과 DC 성분을 포함하는 현상 바이어스 전압이 현상 슬리브에 인가되어, 현상 슬리브 상의 정전 잠상과 현상 슬리브 사이의 전위차를 생성한다. 따라서, 토너는 정전 화상으로 이동하여 현상을 달성한다.
보다 상세히 설명하면, 이러한 현상 장치는 내부에 자성 토너를 포함하는 현상제 용기의 개방부에 회전식으로 제공된 원통형 현상 슬리브를 갖는다. 이러한 현상 슬리브는, 고정식으로 배치된 복수의 자극이 제공되고 자기장 발생 수단(자성 롤러)이 제공된다. 자성 토너는 이러한 자기장 발생 수단에 의해 발생된 자기장에 의해 현상 슬리브 내로 끌어당겨져서, 토너는 현상 슬리브 상에서 담지되어 반송된다. 또한, 이러한 현상 장치에서, 토너층은 현상 슬리브에 대해 접촉하는 현상제 규제 부재에 의해 현상 슬리브에 형성된다. 현상제 규제 부재로써, 일반적으로 탄성 재료로 형성된 블레이드형 부재(이하부터는 "현상 블레이드"로 지칭됨)가 제조된다.
한편, 건식 단일 성분 현상 방법을 이용하는 다른 방법으로서 다음의 방법이 있다. 비자성 단일 성분 현상제(비자성 토너)는 현상제 공급 부재로서의 공급 롤러에 의해 현상제 담지 부재로서의 현상 롤러 상에 인가된다. 토너는 현상 롤러 상에서 담지되어 반송되고, 또한 현상제 규제 부재에 의해 현상 롤러 상에 토너층이 형성된다. 이러한 현상 롤러는 감광 부재에 근접하거나 또는 이에 접촉하여, 현상을 수행한다. 이 때, 전술한 것과 유사한 현상 바이어스 전압이 현상 롤러에 인가될 수 있다.
보다 상세히 설명하면, 이러한 현상 장치는 비자성 토너를 포함하는 현상제 용기의 개방부에 회전식으로 제공된 현상 롤러를 갖는다. 또한 발포체 등으로 형성되고 현상 롤러와 접촉하면서 회전하는 공급 롤러를 갖는다. 현상 롤러와 공급 롤러는 반대 방향으로 회전된다. 공급 롤러는 또한 현상 롤러 상에 비자성 토너를 인가하는 작용을 하고, 동시에, 현상 롤러가 현상부를 통과한 후에 현상 롤러의 잔여 토너(이후부터는 "현상 잔여 토너"로 지칭됨)를 긁어낸다(scrap off).
최근, 화상의 해상도, 선명도 등의 개선이 요구되고 따라서, 현상 장치에 사용되는 토너는 구형화되고 입자 직경이 작아지는 경향으로 진보되었다. 특히, 중량 당 대전량(Q)[μc/g]이 높아지고, 점 화상과 얇은 선 화상의 재생의 개선에 효과적이고 전사성이 개선되기 때문에 구형으로 제조된 토너가 이용된다.
그러나, 구형으로 제조된 토너의 사용은 이하의 문제점을 갖는다.
높은 구형도를 갖는 토너는 현상 슬리브에서 현상 블레이드를 통과하여 현상 영역으로 반송되는 토너 반송량(M)[g/㎡]이 증가되는 경향이 있다. 이러한 경향은 낮은 반송률의 인쇄(화상 비율이 낮은 화상의 출력) 동안 또는 아이들 회전 작동 후에 나타난다.
또한, 토너 반송량의 과도한 증가에 의한 경우에, 토너의 대전량의 분포의 변동이 발생되어, 현상 슬리브의 토너 코트의 얼룩짐이 야기되고, 화상 농도 얼룩짐이 발생된다.
또한, 토너 반송량의 증가에 의해, 토너에 부과되는 대전은 현상 슬리브와 현상 블레이드 사이에 불충분하게 될 가능성이 있다. 또한, 불충분하게 대전된 토너가 현상 영역으로 반송되는 경우에, 감광 부재 상의 정전 잠상이 아닌 다른 부분(비화상 영역)에 토너가 부착되는 소위 포그 화상(fogged image)이 발생한다.
이러한 경향은 자성 단일 성분 현상제(자성 토너)를 이용하는 현상 장치에서 특히 주목할 만하다. 이는 주로 현상 슬리브의 자석의 자력에 의해 토너가 운반된다는 사실에 의한 것이고 따라서 비자성 단일 성분 현상제(비자성 토너)를 이용하는 현상 장치에서와 같은 공급 롤러에 의한 현상 잔여 토너의 긁어냄 작동은 아니다.
즉, 이는 현상 잔여 토너가 현상 슬리브로부터 긁어내어지지 못하고 신규하게 공급된 토너와 함께 현상 슬리브를 코팅하여, 토너 코팅이 불안정하게 되기 때문인 것으로 고려된다.
전술한 바와 같은 이러한 토너 반송량(M)[g/㎡]의 증가를 억제하기 위한 수단은 지금까지 주로 다음의 기술 (α) 내지 (γ)을 함께 조합하여 달성하였다.
(α) 현상 슬리브의 표면 조도[㎛]를 작게 제조한다.
(β) 현상 슬리브에 대한 현상 블레이드의 접촉 압력(P)[g/㎝]을 높게 한다.
(γ) 현상 슬리브에 대한 현상 블레이드의 접촉 위치로부터 현상 블레이드의 자유 단부까지의 거리(이후부터 "NE 길이"로 지칭됨)[㎜]를 단축시킨다.
즉, 기술 (α) 내지 (γ)는 토너 반송력을 기계적으로 규제하는 방법이고, 부품의 제조에서의 변화 및 부품의 설치에서의 변화에 의해 제한이 있다. 또한, 접촉 압력(P)[g/㎝]의 증가는 토너에 주어지는 기계적인 응력을 증가시키고 토너의 열하를 촉진하고, 따라서, 종종 화상 농도의 감소를 야기한다. 또한, 현상 슬리브의 표면 조도가 낮게 설정되면, 내구성이 감소되고, 이는 화상 형성 장치의 높은 속도와 긴 수명에 대해 불리하게 된다.
현상제 규제 부재에 의해 토너층을 형성하는 방법에 대한 다양한 기술이 개시되었다.
현상제층 형성 부재인 연질 탄성 부재의 표면 조도 Ra [㎛]와 리세스의 곡률 반경을 규정하여 사용 기간을 길게 하기 위해 토너 반송량의 요동을 억제하는 기술이 있다(일본 특허 공개 소62-242975호 참조).
또한, 현상제 규제 부재로서의 탄성 규제 부재의 표면 조도를 현상제 담지 부재의 회전 방향에 대해서 하류측에 비해 상류측쪽으로 커지게 하여 토너에 반송 저항을 부여하고 안정적인 층 두께 규제와 토너의 균일한 대전성의 양립을 달성하는 기술이 있다(일본 특허 공개 평04-55872호 참조).
또한, 현상제 담지 부재에 대해 접촉하는 위치의 하류측에서 현상제 규제 부재로서의 층 형성 부재의 조도를 상류측의 조도보다 작게 지정하거나 및/또는 접촉 위치의 상류측에 단차 형상부를 형성하는 기술이 있다(일본 특허 공개 제2001-117356호 및 일본 특허 공개 제2001-117357호 참조). 이러한 방법에서, 층 형성 부재의 표면 조도 Ra [㎛] 및/또는 단차 높이 [㎜]의 범위의 규정이 이루어진다.
또한, 현상제 규제 부재로서의 박층 형성 블레이드의 표면 조도 Rz를 규정하여 비자성 단일 성분 현상제(비자성 토너)로의 대전량을 증가시키고 포그 화상의 방지를 달성하는 기술이 있다(일본 특허 공개 평05-188748호 참조).
또한, 현상제 규제 부재로서의 토너 규제 부재의 표면 조도 Rz를 규정하여 박층의 균일화/자성 단일 성분 현상제(자성 토너)의 대전량의 증가를 달성하고, 사용 초기 상태에서 화상의 우수한 품질을 달성하는 기술이 있다(일본 특허 공개 제2004-117919호 참조).
또한, 현상제 규제 부재로서의 탄성 블레이드 부재의 표면에서 종방향과 사실상 평행한 방향의 피치로 줄무늬 형상의(streak-shaped) 요철부를 제공하고 Rz를 규정하여 긴 사용 기간 동안 안정적인 토너 대전량의 유지를 달성하는 기술이 있다(일본 특허 공개 제2000-330376호 참조).
또한, 토너의 평균 입자 직경에 대해 현상제 규제 부재로서의 토너층 규제 부재의 표면 조도 Rz를 규정하여 토너층 규제 부재의 조면의 토너 입자의 막힘(clog)을 이용하는 기술이 있다(일본 특허 공개 평09-080904호 참조). 이러한 방법에서는, 전술한 바와 같이 토너 입자가 막혀서, 현상 롤러와의 접촉면의 평활도를 개선시키고 긴 사용 기간 동안 토너의 박층의 균일화를 달성한다.
또한, 현상제 규제 부재의 표면 조도 Ra, Rz 및 Rmax를 규정하여 탄성 현상 롤러의 토너의 박층의 균일화를 달성하고, 탄성 현상 롤러가 소정의 긴 기간 동안 사용되지 않고 방치된 후에 화상의 불량을 방지하는 기술이 있다(일본 특허 공개 제2004-12542호 참조).
한편, 전술한 표면 형상(조도) 대신에 현상제 규제 부재의 표면의 마찰 계수를 제어함으로써 토너의 균일한 박층의 형성을 달성하기 위한 제안이 있다. 즉, 이는 토너들의 마찰 계수, 층 두께 규제 부재와 토너의 마찰 계수 및 현상 롤러와 토너의 마찰 계수들의 크기 관계를 규정하여 토너층이 전단력을 생성하도록 하고, 기계적인 힘에 의해 박형의 토너층의 형성을 달성하는 기술이다(일본 특허 공보 평06-052448호 및 일본 특허 공개 제2000-227713호 참조).
또한, 현상제 규제 부재와는 별도로 대전 균일화 부재를 제공하고 운동 마찰 계수들의 크기 관계를 규정하여 비자성 단일 성분 토너의 균일 박층화/균일 대전성의 양립을 달성하는 기술이 있다(일본 특허 공개 제2000-275964호 참조).
또한, 현상제 담지 부재용 복수의 접촉 부재를 제공하고 마찰 계수들의 크기 관계를 규정하여 토너의 균일 박층화/균일 대전성의 양립을 달성하는 기술이 있다(일본 특허 공개 제2002-023491호 참조).
그러나, 전술한 바와 같이 단순히 현상제층 두께 규제 부재의 표면 조도에 대한 Ra, Rz 및 Rmax에 대한 주목하는 것만으로는, 현상제층 두께 규제력의 안정화와 줄무늬 화상의 발생 방지의 양립을 달성하는 것은 어렵다는 것을 알게 되었다.
또한, 현상제층 두께 규제 부재의 표면 마찰 계수만을 규정함으로써, 토너 규제력의 안정화와 줄무늬 화상의 발생의 방지의 양립을 달성하는 것은 어렵다는 것을 알게 되었다.
본 발명의 목적은 현상제 담지 부재에 담지되는 현상제의 현상제층 두께 규제를 안정적으로 달성할 수 있는 현상제 규제 부재와 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 현상제 담지 부재에서 담지되는 현상제에 안정적인 현상제층 두께 규제력을 부여할 수 있는 현상제 규제 부재와 현상제 규제 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적은 줄무늬 화상을 억제할 수 있는 현상제 규제 부재와 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 현상제 담지 부재 상의 현상제 반송량이 초과되는 것을 방지할 수 있는 현상제 규제 부재와 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 현상제 담지 부재 상의 현상제의 대전량을 적절하게 할 수 있는 현상제 규제 부재와 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 구형 현상제를 이용하는데 적합한 현상제 규제 부재와 현상 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 다른 목적 및 특징은 첨부된 도면을 참조하여 읽을 때 후술하는 상세한 설명으로부터 보다 명백하게 될 것이다.
도1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 실시예의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도2는 본 발명에 따른 현상 장치의 실시예의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도3은 현상제층 두께 규제 부재와 현상제 담지 부재 사이의 접촉부(블레이드 닙부)의 표면 형상을 과장하여 도시하는 모식도이다.
도4는 비드 블래스팅을 받는 금형을 사용함으로써 준비된 현상 블레이드의 표면의 모식도이다.
도5는 금형의 이형층이 조면화된 금형을 사용함으로써 준비된 현상 블레이드의 모식도이다.
도6A는 표면 매개변수 Rp 및 Ry를 도시하기 위한 조도 곡선 그래프이고, 도6B는 표면 조도 매개변수 Sm를 도시하기 위한 조도 곡선 그래프이다.
도7A는 표면 조도 매개변수 Rvk 및 Mr2를 도시하기 위한 부하 곡선 그래프이고, 도7B는 표면 조도 매개변수 Rpk를 도시하기 위한 부하 곡선 그래프이다.
도8은 표면 조도 매개변수 A2 및 Sm로 현상 블레이드의 표면 형상을 나타내는 그래프이다.
도9는 표면 조도 매개변수 Rp 및 Rpk로 현상 블레이드의 표면 형상을 나타내는 그래프이다.
도10은 표면 조도 매개변수 Rvk 및 Rpk로 현상 블레이드의 표면 형상을 나타내는 그래프이다.
도11은 표면 조도 매개변수 Ra 및 A2로 현상 블레이드의 표면 형상을 나타내는 그래프이다.
도12는 표면 조도 매개변수 Rz 및 Rpk로 현상 블레이드의 표면 형상을 나타내는 그래프이다.
도13은 표면 조도 매개변수 Rz 및 Rp로 현상 블레이드의 표면 형상을 나타내는 그래프이다.
도14는 표면 조도 매개변수 Rz 및 Ry로 현상 블레이드의 표면 형상을 나타내는 그래프이다.
도15는 본 발명이 적용 가능한 화상 형성 장치의 다른 실시예의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
본 발명에 따른 현상제층 두께 규제 부재와 현상 장치는 도면을 참조하여 이하에서 보다 상세히 설명된다.
실시예1
[화상 형성 장치의 일반적인 구조 및 작동]
도1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 실시예의 구조를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시예에 따른 화상 형성 장치(100)는 호스트 컴퓨터, 네트워크 등으로부터 화상 정보를 수신하여 화상 정보에 따라 전자사진 인쇄 방법에 의해 기록 재료 상에 화상을 형성하고 화상을 출력하는 레이저 비임 프린터이다.
화상 형성 장치(100)는 화상 담지 부재로서 원통형 전자사진 감광 부재(감광 부재)(10)를 갖는다. 감광 부재(10)는 화살표(시계 방향)로 지시된 방향으로 회전 구동된다. 감광 부재(10) 둘레에는, 감광 부재(10)를 균일하게 대전하기 위한 대전 롤러(9)가 배치된다. 대전 롤러(9)는 감광 부재(10)와 접촉하면서 회전된다. 감광 부재(10) 둘레에는, 감광 부재(10)에 비접촉식으로 대향되어 배치된 현상 수단으로서 현상 장치(5)가 또한 배치된다. 또한 감광 부재(10) 둘레에는, 세척 수단으로써 세척기(8)가 배치된다.
이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이 현상 장치(5)는 현상제 담지 부재로서의 현상 슬리브(1)와, 현상제 규제 부재로서의 현상 블레이드(2)와, 현상제 수용부로서의 현상제 용기(4)를 갖는다. 현상제 교반 및 반송 부재(3)는 현상제 용기(4)에 제공된다. 한편, 세척기(8)는 세척 부재로서 세척 블레이드(7)와, 세척 블레이드(7)에 의해 감광 부재(10)로부터 제거된 폐토너를 수용하기 위한 폐토너 용기(6)를 갖는다.
본 실시예에서, 감광 부재(10)와, 감광 부재(10) 상에서 작용하는 처리 수단으로서의 대전 롤러(9)와, 현상 장치(5) 및 세척기(8)는 프로세스 카트리지(C)로서 일체식으로 구성된다. 프로세스 카트리지(C)는 소정의 방식으로 화상 형성 장치 주 본체(장치 주 본체)(A)에 착탈 가능하게 장착할 수 있다.
즉, 장치 주 본체(A)는 장치 주 본체(A)의 프로세스 카트리지(C)를 위치 설정하기 위한 위치 설정 부재와, 장치 주 본체(A) 내로 프로세스 카트리지(C)를 안내하기 위한 안내 부재를 포함하는 장착 수단(17)을 갖는다. 프로세스 카트리지(C)는 장착 수단(17)을 통해 장치 주 본체(A)에 착탈 가능하게 장착된다.
또한, 화상 형성 장치(100)의 장치 주 본체(A)는, 도1의 프로세스 카트리지(C)의 위에 화상 형성에 대응하여 레이저 비임을 인가하기 위한 노광 수단으로서의 레이저 스캐너(11)를 갖는다. 또한, 도1의 프로세스 카트리지(C)의 아래에는 전사 수단으로서의 전사 롤러(12)가 감광 부재(10)에 대향된 위치에 배치된다. 또한, 정착 수단인 가열 정착 장치(13)가 기록 재료(S)의 이동 방향에 대해 전사 롤러(12)의 하류에 배치된다.
화상 형성 장치(100)의 장치 주 본체(A)는 또한 화상 형성 동안 대전 롤러(9)에 대전 바이어스 전압을 인가하기 위한 대전 바이어스 전압 인가 수단으로서의 대전 바이어스 전압 공급원(14)을 포함한다. 또한, 화상 형성 장치(100)의 장치 주 본체(A)는 화상 형성 동안 현상 슬리브(1)에 현상 바이어스 전압을 인가하기 위한 현상 바이어스 전압 인가 수단으로서의 현상 바이어스 전압 공급원(15)을 갖는다. 또한, 화상 형성 장치(100)의 장치 주 본체(A)는 화상 형성 동안 전사 롤러(12)에 전사 바이어스 전압을 인가하기 위한 전사 바이어스 전압 인가 수단으로서의 전사 바이어스 전압 공급원(16)을 갖는다.
화상 형성 작동 동안, 감광 부재(10)는 도1의 화살표로 지시된 방향으로 회전 구동된다. 회전되는 감광 부재(10)의 표면은 대전 바이어스 전압 공급원(14)에 의해 인가되는 대전 바이어스 전압을 갖는 대전 롤러(9)에 의해 균일하게 대전된다. 다음에, 감광 부재(10)의 대전 표면은 레이저 스캐너(11)로부터 인가된 레이저 비임에 의해 주사되어 노광된다. 따라서, 정전 화상(잠상)이 감광 부재(10) 상에 형성된다.
감광 부재(10)의 표면에 형성된 정전 화상은 현상 장치(5)에 의해 부착되는 토너(T)를 갖고, 토너 화상으로서 가시화된다. 이 때, 서로 중첩된 DC 전압과 AC 전압을 포함하는 현상 바이어스 전압이 현상 바이어스 전압 공급원(15)에 의해 현상 장치(5)의 현상 슬리브(1)에 인가된다. 이러한 현상 바이어스의 작용에 의해, 토너는 현상 슬리브(1)로부터 감광 부재(10)에 형성된 정전 화상으로 전이된다.
다음에, 기록 재료(S)는 시트 공급 카세트 등을 구비한 기록 재료 공급부(도 시 안함)로부터 감광 부재(10)와 전사 롤러(12)가 서로 접촉하는 전사 위치로 반송된다. 감광 부재(10) 상의 토너 화상은, 감광 부재(10)와 전사 롤러(12)가 일정한 압력으로 니핑되면서 반송된 기록 재료의 표면에 전사된다. 이 때, 토너의 정규 대전 극성에 대향된 극성의 전사 바이어스 전압은 전사 바이어스 전압 공급원(16)에 의해 전사 롤러(12)에 인가된다. 감광 부재(10) 상의 토너는 이러한 전사 바이어스의 작용을 받아서, 기록 재료(S) 상으로 전사된다.
또한, 토너 화상이 전사된 기록 재료(S)는 가열 정착 장치(13)로 반송된다. 기록 재료(S)는 가열 정착 장치(13)에서 가열되고 가압되어, 토너 화상은 기록 재료(S)의 표면 상에 영구 화상으로써 정착된다. 그 다음에, 기록 재료(S)는 장치 주 본체(A)의 외측으로 배출된다.
본 실시예에서 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈 가능하게 장착할 수 있는 카트리지는 감광 부재(10), 대전 롤러(9), 현상 장치(5) 및 세척기(8)가 일체식으로 카트리지화된 프로세스 카트리지(C)이지만, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 프로세스 카트리지는 적어도 카트리지 내에 일체식으로 제조된 감광 부재와 현상 수단일 수 있다. 또한, 프로세스 카트리지는 대전 수단과 세척 수단 중 적어도 하나일 수 있다. 또한, 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈 가능하게 장착할 수 있는 카트리지는 현상 장치가 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈 가능하게 장착할 수 있게 단독으로 제조되는 현상 카트리지일 수 있다.
[현상 장치]
보다 상세히 본 실시예의 현상 장치의 구조를 설명하기 위해 이제 도2 및 도 3을 참조한다. 도2는 현상 장치(5)의 단면 구조를 상세하게 도시한다. 또한, 도3은 현상 슬리브(1)와 현상 블레이드(2)의 표면 형상을 과장하여 도시한다.
본 실시예의 현상 장치(5)는 현상제 수용부로서의 현상 용기(4) 내에 현상제로서 자성 단일 성분 현상제, 즉 자성 토너(T)를 포함한다. 본 실시예에서, 토너(T)의 정규 대전 극성은 음극이다. 또한, 현상제 담지 부재로서의 현상 슬리브(1)는 감광 부재(10)와 대향된 현상제 용기(4)의 개방부에 회전식으로 배치된다. 또한, 현상제 용기(4)에는, 현상제 용기 내에 포함된 토너(T)를 교반하고 현상 슬리브(1)로 반송하기 위한 교반 및 반송 부재(3)가 제공된다.
본 실시예에서, 현상 슬리브(1)는 20 [㎜]의 직경을 갖는 원통형 알루미늄 블랭크와, 그 위에 형성된 10-2 내지 104 [Ω㎝]의 체적 저항을 갖는 도전성 수지층을 포함한다. 또한, 현상 슬리브(1)로서, 토너(T)와 마찰 접촉할 개연성이 높아지도록 표면에 완만한 요철부를 갖는 것이 사용될 수 있다. 보다 상세히는, 현상 슬리브(1)로서, 바람직하게는 0.5 내지 2.0 [㎛]의 표면 조도 Ra를 갖는 요철 표면을 구비한 것이 사용될 수 있다. 여기서, 표면 조도 Ra는 JIS-B0601-1994에서 규정된 산술 평균 조도(중심선 평균 조도)[㎛]이다. 즉, 현상 슬리브(1)는 바람직하게는 표면 조도 매개변수가 0.5 [㎛] ≤ Ra ≤ 2.0 [㎛]의 상태를 만족하는 것일 수 있다. 현상 슬리브(1)의 표면 조도가 크게 제조되면, 토너 반송량(M)은 커지게 되지만, 이하에서 보다 상세히 설명하는 바와 같이, 본 실시예의 현상 블레이드(2)에 따라, 토너가 과도하게 코팅되는 것이 억제되고 안정적인 토너층 두께 규제가 달성 될 수 있다.
자기장을 발생시키기 위한 자기장 발생 수단으로써의 자성 롤러(1a)는 현상 슬리브(1)의 회전에 대해 고정식으로 배치된다. 도2에 도시된 바와 같이, 자성 롤러(1a)는 그 외주 방향으로 복수의 자극(P1, P2, P3, P4)을 갖는다.
교반 및 반송 부재(3)에 의해 반송된 토너(T)는 자성 롤러(1a)의 도입 자극(P3)의 자력에 의해 끌어당겨지고, 현상 슬리브(1) 상에 도입된다. 본 실시예에서, 현상 슬리브(1)의 표면 위치에서 도입 자극(P3)의 자속 밀도(G)는 60 내지 80 [mT]로 설정된다.
현상 장치(5)는 현상 슬리브(1) 상의 토너층의 층 두께를 규제하기 위한 현상제 규제 부재로서의 현상 블레이드(2)를 갖는다. 현상 블레이드(2)는 탄성 부재로서 우레탄 또는 실리콘과 같은 고무 재료로 형성될 수 있다. 현상 블레이드(2)는 금속 등의 지지 부재에 의해 지지된 피지지부를 구비한다. 본 실시예에서, 현상 블레이드(2)는 현상 슬리브(1)의 회전 방향에 대해 상류측(반대 방향)쪽으로 굴곡되어, 자유 단부 근방의 측면부에서 현상 슬리브(1)의 표면에 대해 접촉하는 자유 단부를 갖는다. 즉, 현상 블레이드(2)는 피지지부보다 슬리브의 회전 방향에 대해 보다 상류에 제공된다.
본 실시예에서, 현상 블레이드(2)는 접촉 압력 P = 10 내지 50 [g/㎝]의 상태 하에서 현상 슬리브(1)에 대해 접촉하게 된다. 접촉압(P)은 이하의 방법에 의해 측정된다. (50 ㎛의 두께와 폭(w) [㎝]을 갖는) 3개의 SUS 시트는 토너가 없는 상태로 현상 슬리브(1)와 현상 블레이드(2) 사이의 접촉 닙부 내로 삽입되고, 중간 시트가 인출될 때의 스프링압(F)[gf]이 측정된다. 또한, 인접한 SUS 시트들 사이의 마찰 계수(μ)가 측정된다. 이어서, 접촉 압력(선형 압력) P = μF/w을 구한다.
본 실시예에서, 현상 슬리브(1)와 현상 블레이드(2) 사이의 접촉부(이후부터 "블레이드 닙부"로 지칭됨)로부터 현상 블레이드(2)의 자유 단부까지의 거리(이후부터 "NE 길이"로 지칭됨)(LNE)는 LNE = 0.1 내지 3.0 [㎜]로 설정된다. 보다 상세히는, 도2의 확대도에서 도시된 바와 같이 NE 길이는 현상 슬리브(1)의 표면의 이동 방향에 대한 블레이드 닙부(N)의 상류 단부로부터 현상 블레이드(2)의 자유 단부까지의 길이이다. 도2에 도시된 바와 같이, 지지 부재에 의해 지지되는 현상 블레이드(2)의 피지지부가 제공되는 블레이드 표면은 현상 블레이드(2)의 접촉부(N)가 제공되는 블레이드 표면과 동일한 측의 블레이드 표면으로써 동일한 측면에 위치될 수 있다. 그러나, 피지지부의 블레이드 표면과 접촉부(N)의 블레이드 표면은 대향측에 위치될 수 있다.
이하에서 보다 상세히 설명되는 바와 같이, 블레이드 닙부(N)에 대응하는 현상 블레이드(2)의 적어도 일부는 조면으로 제조된다. 또한, 현상 슬리브(1)의 표면의 이동 방향으로 블레이드 닙부(N)의 폭(이후부터 "블레이드 닙 폭"으로 지칭됨)(LN)은 0.4 [㎜] 이상인 것이 바람직하다. 따라서, 현상제 규제에 대한 현상 블레이드(2)의 조면화된 표면 형상의 작용은 보다 효율적으로 이루어질 것이다. 닙 폭(LN)이 0.4 [㎜] 미만으로 설정되면, 조면으로 제조된 현상 블레이드(2)의 효과는 감소되기 쉽다. 현상 슬리브(1)에 대한 현상 블레이드(2)의 접촉폭은 안정적인 토너층 규제를 달성하는 것을 보장할 수 있다. 현상 블레이드(2)로서의 탄성 부재가 굴곡되어 현상 슬리브(1)에 대해 접촉되는 구성에서, 닙 폭(LN)은 굴곡 지점(flexure fulcrum)의 경도 등에 의해 결정된다. 그러나, 닙 폭의 확대가 제한되는 이유로, 일반적으로 닙 폭(LN)은 2.0 [㎜] 이하인 것이 바람직하다.
화상이 출력된 후에 현상 블레이드(2)의 접촉 표면을 현미경을 이용하여 확대하여 관찰하여 NE 길이와 닙 폭을 관찰하고, 토너가 부착되는 영역의 길이를 측정한다.
또한, 본 실시예에서, 화상 형성 동안 현상 바이어스 전압 공급원(15)에 의해 현상 슬리브(1)에 인가된 현상 바이어스 전압은, 서로 중첩된 AC 성분(산 대 산 전압: 1600 [V], 주파수: 2000 [㎐])과 DC 성분(-400 V)을 포함하는 구형파(rectangular wave) 바이어스 전압이다. 현상 바이어스 전압에 의해, 교호 전기장이 감광 부재의 암부 전위와 명부 전위용으로 형성된다.
이제 본 실시예에서 사용되는 자성 단일 성분 현상제, 즉 자성 토너(T)를 제조하는 것이 설명될 것이다.
본 실시예에서, 자성 토너(T)는 바인딩 수지의 주성분이 스티렌 아크릴 공중합체를 포함한다. 자성 산화철 입자, 왁스 및 대전 제어 작용제가 바인딩 수지에 혼합되고, 이러한 혼합물은 용융되어 반죽된다. 냉각된 혼합물은 해머밀에 의해 거칠게 분쇄되고, 얻어진 거칠게 분쇄된 재료는 미세하게 분쇄된다. 이어서, 얻어 진 미세하게 분쇄된 파우더는 분류기에 의해 분류되어 분류된 파우더를 생성한다. 또한, 얻어진 파우더는 표면 구형화 처리된다. 따라서, 6.5 [㎛]의 중량 평균 입자 직경을 갖는 음으로 대전 가능한 자성 토너 입자가 얻어진다. 질량 당 1.3 부의 소수성 실리카 미세 파우더 재료가 외부적으로 첨가되고 질량 당 100부의 얻어진 토너 입자와 혼합되어 자성 토너(T)가 준비된다.
여기서, 토너의 원형도와 평균 입자 직경을 측정하는 것이 설명될 것이다.
우선, 토너의 그레인 크기 분포가 다양한 공지된 방법 중 하나에 의해 측정될 수 있다. 여기서, 토너의 평균 입자 직경은 콜터 가부시키가이샤(COULTER K.K.)에서 제조된 등록 상표 콜터 카운터 멀티사이저 II 타입(COULTER COUNTER MultisizerTM II type)(100 ㎛ 개구)을 사용함으로써 측정된다. 이는, 현상제 입자의 체적 및 수를 측정하고, 입자의 수의 분포와 체적 분포를 계산하여 체적 분포로부터 얻어진 중량 표준의 중량 평균 입자 직경을 결정하는 방법이다. 4 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 토너 입자의 수의 퍼센트는 입자의 수의 분포에서 대상 입자 직경에 대응하는 토너 입자의 수로부터 구해진다. 본 실시예에서, 6.5 [㎛]의 중량 평균 입자 직경과 4 ㎛ 이하의 입자 직경을 갖는 미세 파우더 토너의 양(입자의 수의 퍼센트)은 20 [%]인 토너가 이용된다.
다음에, 입자의 형상을 정량적으로 표현하기 위한 단순한 방법으로서 평균 원형도를 이용함으로써 토너의 원형도가 나타내어질 수 있다. 여기서, 도아 메디컬 일렉트로닉스 컴파니, 리미티드(Toa Medical Electronics Co., Ltd.)에서 제조 된 유동식 입자 화상 분석 장치 FPIA-1000을 사용함으로써 측정이 달성될 수 있다. 측정된 입자의 원형도는 다음의 식 (A)에 의해 얻어진다.
원형도 a = L0/L1 식 (A)
여기서 L0는 입자 화상으로서 동일한 투사 면적을 갖는 원의 원주 길이를 나타내고, L1은 입자 화상의 원주 길이를 나타낸다.
또한, 다음의 식 (B)에 도시된 바와 같이, 모든 입자의 수로 모든 측정된 입자의 원형도의 전체 합을 나눈 값이 평균 원형도로 정리된다.
Figure 112008027634802-pct00001
식(B)
여기서, b는 평균 원형도이고, ai는 원형도이고, m은 측정된 입자의 수이다.
평균 원형도가 0.940 이상의 토너에 대하여 본 발명을 적용하면, 토너 층 두께 규제의 효과를 보다 효율적으로 채용할 수 있다. 또한, 토너 입자 직경으로서는, 바람직하게는 5.0 내지 8.0 ㎛ 내의 중량 평균 입자 직경 범위를 갖는 것이 이용될 수 있다. 즉, 상세하게 후술하는 바와 같이, 본 실시예의 현상 블레이드(2)에 따라, 구형으로 제조된 자성 단일 성분 현상제(자성 토너)를 이용하더라도, 안정된 토너 층 두께 규제를 실행할 수 있고, 고품질의 화상을 얻을 수 있다.
[현상 블레이드]
본실시예의 현상 블레이드(2)가 상세하게 설명된다.
본 실시예에서는, 현상 블레이드(2)의 재료로서, 내마모성에 우수하고, 영구 왜곡이 작고 비교적 저렴한 재료인 폴리우레탄 고무가 사용된다. 고무의 경도는, JIS-A 경도로서 55°내지 85°의 범위가 바람직할 것이다.
이러한 폴리우레탄 고무는, 폴리 이소시아네이트 화합물, 고분자 폴리올 및 경화제를 열경화 반응시킴으로써 제조된다. 본실시예의 현상 블레이드(2)를 형성하는 우레탄 고무의 시트(우레탄 시트)의 제조 방법은 특별히 한정되지 않지만, 드럼 형상 금형을 이용한 원심 성형법 또는 금형에 주입 성형하는 방법이 사용될 수 있다.
본 실시예에는, 전술한 성형법으로 형성되는 우레탄 시트의 금형면측이, 현상 슬리브(1)에 대한 현상 블레이드(2)의 접촉면으로써 사용되는 것이 특징으로 언급될 수 있다. 원심 성형법에서는, 금형 내에 폴리우레탄 성형액(우레탄 성형액)을 주입하는 단계에서 금형이 회전하고, 회전하면서 가열 경화되므로, 원심력이 작용한다. 따라서 우레탄 성형액 내의 공기 등은 내측으로 빠져나가고, 우레탄 성형액은 금형면에 대해 압박되어 경화된다. 그 결과, 공기 등의 혼입 없고, 금형면의 요철이 전사된 우레탄 시트를 얻을 수 있다.
평활면이 현상 슬리브(1)에 접촉할 때, 균일한 평활면을 얻을 수 있는 비금형면측은 현상 슬리브(1)에 대한 접촉면으로서 사용된다. 따라서, 금형면에 형성된 요철은, 우레탄 시트의 이형성을 고려한 형상일 것이다. 따라서, 지금까지의 금형의 표면의 요철 형상에 구애받지 않는다.
본 실시예의 현상 블레이드(2)의 표면 형상을 얻기 위해서, 금형 내주면의 표면 조도는 세밀하게 제어된다.
금형의 내주면의 요철의 형성 방법으로서, 바람직하게는 금형면에 대해 구형 입자에 의한 비즈 블래스트를 실시하는 방법을 사용할 수 있다. 또한, 상기 요철을 형성하는 전술한 방법으로서, 바람직하게는 금형의 내주면에 이형층을 제공하고, 그 이형층의 표층부에 구형의 불화 흑연과 같은 조면화 처리제(구형 입자)를 포함시키는 방법을 사용할 수 있다. 이들 방법에 따르면, 요철부의 높이(깊이) 또는 요철 간격은 입자의 종류, 입자 직경, 분산 조건에 의해 제어될 수 있어서, 적절한 형상을 제조할 수 있다.
예를 들어, 도4는 비즈 블래스트를 실시한 금형으로부터 전사함으로써 제작된 우레탄 시트의 표면의 예를 나타낸다. 이러한 방법에서, 블래스트 입자의 종류나 토출 조건이 조정될 수 있어서, 볼록부는 매끄러운 굴곡부를 갖는 원호 형상으로, 볼록부의 높이를 균일하게 하면서 오목부의 비율(퍼센트) 및 깊이(높이)를 제어할 수 있다.
한편, 도5는 금형면 상에 형성된 조면화 처리제를 포함하는 이형층으로부터 전사되어 제조된 우레탄 시트의 예를 도시한다. 이러한 방법에서, 볼록부는 비교적 평활한 형상으로 되고, 오목부는 비교적 깊은 표면 형상을 얻을 수 있다. 또한, 이러한 방법에서, 조면화 처리제의 종류나 분산 조건을 조정함으로써, 오목부와 볼록부의 비율(퍼센트)와 깊이(높이)를 제어할 수 있다．
그 다음에, 전술한 방식으로 얻어진 우레탄 시트의 요철면(금형면)이 현상 슬리브(1)와의 접촉면측이 되도록 현상 블레이드(2)를 구성할 수 있다. 따라서, 토너의 층 두께 규제가 행해진다.
도4 및 도5에 도시된 우레탄 시트의 표면은 가로, 세로 방향의 비율(길이 : 폭)이 약 1:40으로 도시한다． 도４는 금형의 조면 형상이 전사된 고무 시트 부재의 표면 형상을 도시하고, 도5는 이형 처리층의 형상이 전사된 고무 시트 부재의 표면 형상을 도시한다.
본 발명에서 주목하는, 블레이드 닙부(N)에 대응하는 현상 블레이드(2)의 부분의 표면 조도 파라미터에 대해서 설명한다.
현상 블레이드(2)의 표면 조도 파라미터는, 현상 블레이드(2)와 현상 슬리브(1) 사이의 접촉 위치가 포함되도록, 접촉식 표면 조도 측정기 SE3500[주식회사 고사카 연구소제(Kosaka Research Institute, Ltd.)]을 이용하여, 이하의 조건하에서 측정을 행하였다．
기준 길이 : 0.8 [mm]
평가 길이 : 4.0 [mm]
전송 속도 : 0.1 [mm]
필터 : 가우스
도6A 및 도6B는 조도 파라미터를 설명하기 위한 표면 조도 도면이다
Rp는 ISO4287-1997로 규정되는 최대 산 높이(중심선의 깊이)[㎛]이다.
Sm은 JIS-B0601-1994로 규정되는 요철의 평균 간격 [mm]이다.
Rz는 JIS-B0601-1994로 규정되는 10점 평균 조도 [㎛]이다.
Ry(Rmax)는 JIS-B0601-1994로 규정되는 최대 높이 [㎛]이다.
도7A 및 도7B는 다른 표면 조도 파라미터를 설명하기 위한 부하 곡선도이다.
이러한 부하 곡선은 횡좌표의 축으로서 기준 길이(L)의 평균선에 평행한 소정의 높이(깊이)[㎛]의 선에 의해 절단된 선분의 합과 기준 길이(L) 사이의 [상대 부하 길이(tp)에 대한] 비율을 갖는다. 또한, 이러한 부하 곡선은 세로좌표의 축으로서 깊이 방향의 높이(깊이)[㎛]를 갖는다.
부하 곡선 상의 2점(A점, B점)을 통과하는 직선 중 하나는 이러한 A점 내지 B점의 tp값 사이의 차가 40 %이고, 기울기가 가장 작은 것으로 구해진다. 이러한 직선과 tp 0 %와 tp 10 %과의 교점은 C점 및 D점으로 한정된다. 또한, tp 0 %와 tp 100 %인 부하 곡선 상의 지점은 각각 I점, F점으로 한정된다. C점으로부터 D점까지의 깊이는 조면 코어의 레벨 차(Rk)로서 한정된다. 이러한 D점을 통하는 절단 레벨 선과, 부하 곡선 사이의 교점을 E점으로 한정된다. 이 때 선분 DE, 선분 DE 및 곡선 EF로 둘러싸여지는 면적과, 삼각형 DEG의 면적이 서로 동일하게 되는, tp 100%인 G점을 구한다. D점과 G점 사이의 거리를 Rvk로 한정하고, E점의 tp값을 Mr2로 한정한다. 또한, C점을 통과하는 절단 레벨 선과 부하 곡선과의 교점을 H점으로 한정된다. 이 때 선분 CH, 선분 CI, 곡선 HI로 둘러싸여지는 면적과, 삼각형 CHJ의 면적이 서로 동일하게 되는 tp 0%인 J점를 구한다. C점과 J점 사이의 거리를 Rpk로서 한정하고, H점의 tp값을 Mr1으로 한정한다.
여기서, Rpk는 초기 마모 높이(조면 코어의 레벨 차 Rk로부터 벗어난 산의 높이)[㎛]이다.
Rvk는 오일 저장소 깊이(조면 코어의 레벨 차 Rk로부터 벗어난 골의 깊이)[㎛]이다.
Mr2는 부하 길이율(조면 코어의 레벨 차 Rk의 하한값에 대응하는 부하 길이율)[%]이다.
A2는 하기 식으로 표현되는 오일 저장소 면적으로 한정된다.
A2 = Rvk × (100-Mr2)/100
이들 표면 조도 파라미터(Rpk, Rvk, Mr2, A2)는 DIN4776으로 규정된다. DIN은 독일 규격 협회(Deutsches Institut fur Normunge V)가 제정한 독일 공업 규격(German Industrial Standard)이다.
여기서, 본 발명의 목적 중 하나는, 저렴한 방법으로 줄무늬 화상을 억제하면서, 안정된 토너 층 두께 규제의 수행을 가능하게 하는 것이다. 본 발명의 보다 상세한 목적 중 하나는 원형도가 높은 토너를 이용하더라도, 저렴한 방법으로 줄무늬 화상의 발생을 방지하여, 장기간에 걸쳐서 안정된 토너 층 두께 규제의 수행을 가능하게 하는 것이다．
그래서, 이하의 것이 포인트가 된다.
(1) 토너 층 두께 규제력(토너 반송량의 억제력)에 대하여 :
현상 블레이드(2)의 표면의 오목부의 용량을 크게 하여, 토너(T)에 대한 반송 저항을 발생시키는 것이 효과적이다． 이는 오일 저장소 면적(A2)과 크게 관련되어 있다는 것이 알려졌다. 즉, 조면 코어에서 벗어나는 골의 면적률이 소정값 이상인 것이 포인트가 된다.
또한, Sm은 적정 범위를 갖는다. 오목부의 용량이 작을 때, Sm이 크면 토너의 반송을 규제하는 효과가 작아지게 된다. 한편, Sm이 지나치게 작으면, 토너(T) 의 반송 저항이 작아지게 되는 것으로 생각된다. 본 출원인의 검토에 의하면, Sm이 0.03 [mm] 이상이면 우수한 결과를 얻어진다. 또한, 상술한 제조 방법에서는, Sm이 0.03 [mm] 이하인 현상 블레이드(2)를 제조하는 것은 곤란하다.
(2) 화상 줄무늬에 대하여 :
현상 블레이드(2)의 표면의 볼록부의 높이를 작게 함으로써, 토너 코트를 교란시키지 않고 현상 슬리브(1) 상의 토너 코트의 줄무늬의 발생을 방지하는 것이 가능하게 됨을 발견하였다. 이는 Rpk 및 Rp를 각각 소정값보다도 작게 억제하는 것이 필요하다. 또한, Sm을 소정값보다 작게 할 필요가 있다． Sm이 지나치게 크면, 현상 슬리브(1) 상의 토너 코트가 교란되어 줄무늬가 발생할 수 있다.
즉, 상기의 (1) 및 (2) 항목이 양립하는 현상 블레이드(2)의 표면 형상을 얻는 것이 본 발명의 특징이다.
이하에는 몇몇 실험예를 설명한다. 이하의 실험예는 본 발명의 이해를 용이하게 하기 위해서 제공되는 것으로써, 본 발명을 이하에 설명하는 구체적인 구성으로 제한하는 의도가 아님이 이해된다.
[실험예1]
상술한 구성을 갖는 화상 형성 장치(100)에서, 토너(T)의 원형도 및 현상 블레이드(2)에 관한 설정을 다양하게 변경해서 실제 인쇄를 행하였다． 화상 평가 및 토너 반송량(토너 코트량)(M)[g/m2] 및 토너 대전량(Q)[μC/g]의 측정 결과는 이하의 표1에 도시된다.
사용되는 화상 형성 장치(레이저 비임 프린터)(100)는 1분간에 30매 출력 가능하며, 현상 슬리브(1)의 회전 속도는 200 [mm/sec]이다. 화상 평가로서는, 이하의 것이 행해진다.
(i) 연속 인쇄 출력된 하프톤 화상(600 dpi, 인자율 80%)의 화상 농도 얼룩짐(화상 얼룩짐) 및 현상 슬리브(1) 상의 토너 코트의 얼룩짐(코트 얼룩짐)의 관찰.
(ii) 동일한 하프톤 화상의 세로 줄무늬(기록 재료의 반송 방향의 줄무늬 : 줄무늬 화상) 및 현상 슬리브(1) 상의 토너 코트의 세로 줄무늬[현상 슬리브(1)의 회전 방향의 줄무늬 : 코트 줄무늬)의 관찰.
상술한 평가는 저온 저습 환경 하(15 ℃/10 %)에서 10000 매의 인쇄가 수행된다. 또한, 현상 슬리브(1) 상의 토너 반송량(M)[g/m2] 및 토너 대전량(Q)[μC/g]은, 이하의 방식으로 측정된다. 완전한 백색의 화상(화상의 커버 비율 0 %인 화상)을 인쇄한 후의 상태에서 현상 슬리브(1) 상의 토너를 흡인법에 의해 채취한다. 채취한 토너는 케이슬리 컴파니 인크.(Keithley Co., Inc.)사에서 제조된 일렉트로 메타(electrometer) 6514를 이용하여 측정된다. 즉, 현상 슬리브(1) 상의 토너 채취면의 면적에 대한 채취된 토너 중량(M)[g/m2]과, 채취한 토너의 중량에 대한 전하량(Q)[μC/g]이 측정된다. 또한, 화상 농도는 맥베스 반사 농도계(Macbeth reflection densitometer)(RD918)를 이용하여 측정된다.
본 실시예의 범위에서, Q/M이 크면 도트 재현성, 라인 화상의 선예도 등 과 같은 화질은 양호해진다.
Figure 112008027634802-pct00002
- 비교예0
우선, 현상 블레이드(2)의 표면이 평활할 경우의 결과에 대해서 설명한다. 이 때 사용되는 현상 블레이드(2)의 표면 형상은 하기 실험예 2의 결과를 나타내는 표2 중에 비교예 0으로서 기재되는 표면 조도 파라미터로 나타낼 수 있다.
(비교예0-1)
현상 블레이드(2)로서, 조면화 처리되지 않은 현상 블레이드(2)가 사용된다. 그 외의 것은, 본 실시예와 동일한 조건으로 했다. 토너(T)로서, 평균 원형도가 0.962인 자성 토너(T)를 이용한다. 이 경우, 토너(T)는 블레이드 닙부(N)를 통과하기 용이하게 되어, 토너 반송량이 증대한다. 그 결과, 토너(T)의 대전량 분포에 변동이 생기고, 코트 얼룩짐이 발생하고, 화상 얼룩짐이 발생한다. 또한, 토너 반송량의 증대에 의해, 토너(T)에 대한 대전 부여가 불충분하게 되어, 도트 재현성은 악화된다.
(비교예0-2)
현상 블레이드(2)와 현상 슬리브(1) 사이의 접촉압(P)[g/cm]이 작을 경우, 또한 토너 반송량이 증대하고, 코트 얼룩짐과 도트 재현성이 악화된다.
(비교예0-3)
현상 블레이드(2)의 NE 길이(LNE)[mm]가 큰 경우에, 또한 토너 반송량이 증대하고, 코트 얼룩짐과 도트 재현성이 악화된다.
(비교예0-4 내지 0-7)
이들은 비교예0-1의 구성에서, 토너(T)의 원형도를 파라미터로서 변경한 예이다. 평균 원형도가 0.940 미만인 토너(T)에 관해서, 조면화 처리되지 않은 현상 블레이드(2)를 이용하더라도 토너 코트량은 안정되는 경향이 있다.
또한, 현상 블레이드(2)와 현상 슬리브(1) 사이의 접촉압(P)[g/cm]을 높게 설정하는 경우, 현상 블레이드의 NE 길이(LNE)[mm]가 짧게 설정되고, 또는 현상 슬리브(1)의 표면 조도(Ra)[㎛]을 작게 설정하면, 토너 반송량은 억제되는 경향이 있다. 그러나, 토너(T)의 열화가 촉진되어, 장기간 사용후의 화상 농도의 저하가 발생한다.
- 특정예1
다음에 현상 블레이드의 표면을 조면화 처리한 경우(본 실시예)의 결과에 대해서 설명한다.
(특정예1-1)
본 실시예를 따라 조면화 처리를 실시한 현상 블레이드(2)를 사용한다. 토너(T)로서, 평균 원형도가 0.962인 자성 토너(T)를 이용한다. 이 경우, 현상 블레이드(2)의 표면은 조면화 처리가 실시되고, 따라서 토너 반송량을 적정하게 할 수 있다. 이 때 사용되는 현상 블레이드(2)의 표면 형상은 하기 실험 예2의 결과를 나타내는 표2 중에 기재되는 표면 조도 파라미터로 나타낼 수 있다.
(특정예1-2)
전술한 특정예1-1와 동일한 현상 블레이드(2)가 사용되고 접촉압이 낮게 설정되는 것을 제외하고는, 전술한 특정예1-1와 동일한 조건 하에서 평가가 수행된다. 이러한 경우, 접촉압(P)[g/cm]은 낮게 설정되고, 토너 반송량은 약간 증가하지만, 화상 불량의 발생은 없고, 안정된 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다. 또한, 토너(T)에 부여되는 기계적 응력의 저감에 의해, 장기간 사용에 걸쳐 양호한 화상 농도를 얻을 수 있다.
(특정예1-3)
상기 특정예1-1과 동일한 현상 블레이드(2)가 사용되고, NE 길이(LNE)[mm]가 크게 설정되는 것 이외에는, 상기 특정예1-1과 동일한 조건에서 평가를 수행한다. 이 경우도, NE 길이(LNE)[mm]을 크게 설정하여 토너 반송량이 약간 증가하지만, 화상 불량의 발생은 없고, 안정된 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다.
(특정예1-4 내지 특정예1-7)
이들은 특정예1-1의 구성에서 토너(T)의 원형도를 파라미터로서 변경한 예이다. 평균 원형도가 큰 토너(T)에 관해서, 토너 코트량은 증가하는 경향이 있다. 그러나, 현상 블레이드(2)를 조면화 처리함으로써 토너 코트량이 안정되는 경향을 갖는 것을 알 수 있다.
또한, 접촉 조건을 변경하고 닙 폭(LN)을 변경하여 실험이 수행되는 경우, 닙 폭(LN)이 0.40 [mm]보다 작은 경우에는, 토너 코트량이 증가한다. 반대로, 닙 폭(LN)이 0.40 [mm]이상으로 설정되면, 토너 코트량이 안정되는 결과가 얻어진다. 블레이드 닙부(N) 내의 현상 슬리브(1)의 회전 방향으로 적어도 두 개의 요철이 있는 것이 규제 효과를 얻기 위해서 바람직한 것으로 고려된다.
- 표1의 결과의 정리
이와 같이, 전술한 본 실시예를 따르는 특정예1과 같이, 현상 블레이드(2)의 표면에 조면화 처리를 실시하여, 비교예0에 비하여, 접촉압과 NE 길이의 변동에 의한 영향을 받기 어렵게 되어, 안정적으로 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다 것을 알 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 현상 블레이드(2)의 표면의 요철 형상에 의해 토너(T)에 반송 저항이 부여되고, 이에 의해 토너 반송량의 억제를 행하는 메카니즘을 이용한다. 따라서, 종래의 접촉압/NE 길이에 의한 제어에 부가적으로 작용하고, 접촉압이나 NE 길이가 변동하는 경우에도, 효과가 나타날 수 있다.
즉, 본 실시예에 따르면, 환경 변동이나 장착 정밀도와 같은 요인에 의한 블레이드 닙부(N)의 근방 및 토너(T)의 상태의 변동에 영향을 받기 어려운 안정된 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다. 따라서, 부가적인 수단을 제공하거나, 부품 및 장착 정밀도를 개선시킬 때 발생되는 비용면에서의 문제점을 회피할 수 있다.
[실험예2]
다음에, 조면화 처리의 제조 조건을 변경시켜서, 다양한 표면 형상을 갖은 현상 블레이드(2)를 준비하고, 상기 실험예1과 유사한 인쇄 테스트를 수행하고, 화상 평가를 수행하였다. 평가 결과는 이하의 표2에 도시된다.
화상 평가는 실험예1과 같이 연속 인쇄 출력된 하프톤 화상(600 dpi, 인자율 80 %)에서의 화상 농도 얼룩짐(화상 얼룩짐)과, 동일한 하프톤 화상의 줄무늬 화상에 대해서 수행된다. 이 때, 접촉압(P) = 25 [g/cm]이고, NE 길이(LNE) = 1.5 [mm]이고, 현상 슬리브(1)의 표면 조도(Ra) = 1.2 [㎛]로 된다.
표2에서, "*" 마크가 주어진 것에 관해서는, 블래스트 처리에 의해 금형면을 조면화 처리하는 방법을 이용해서 현상 블레이드(2)가 준비되는 것이다. 이 때, 블래스트 입자의 종류와 토출 조건을 조정함으로써, 다른 표면 형상으로 되도록 현상 블레이드(2)를 준비한다. 또한, 표2의 다른 현상 블레이드(2)는 금형의 내주면의 이형층의 표면을 조면화하는 전술한 방법에 의해 준비된다. 이 때, 이형층의 표면에 존재하는 입자들의 종료, 입자 직경 및 분산 조건을 조정함으로써 상이한 표면 형상을 갖는 현상 블레이드(2)를 준비한다.
Figure 112008027634802-pct00003
- 특정예
(특정예1-1 및 특정예2)
특정예1-1과 특정예2에서, 현상 블레이드(2)는 주형 내주면의 이형층의 조면화에 의한 방법으로 준비된다. Rz 및 Ry는 비교적 작은 값이지만, A2의 값은 충분하다. 그로 인해, 양호한 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다.
(특정예3)
특정예3에서, 현상 블레이드(2)는 구형 입자를 이용한 블래스트 처리에 의해 금형면을 조면화하는 방법으로 준비된다. 특정예1-1 및 특정예2와 비교하여, Rz 및 Ry의 값은 크지만, A2의 값은 작고, Sm의 값이 약간 크다. 따라서, 토너 반송량은 약간 증가하지만, 양호한 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다.
(특정예4)
특정예4에서는, 특정예 2와 마찬가지로 금형 내주면의 이형층의 조면화하는 방법으로 현상 블레이드(2)가 준비된다. A2의 값은 충분하고 따라서, 양호한 토너 층 두께 규제를 수행할 수 있다. 한편, Rpk 및 Rp의 값은 커지지만, 줄무늬 화상의 문제는 없다.
(특정예5 및 특정예6)
특정예5 및 특정예6에서, 현상 블레이드(2)는 부정형(amorphous) 입자를 이용한 블래스트 처리에 의해 금형면을 조면화하는 방법에 의해 준비된다. 이러한 현상 블레이드의 표면 형상은 비교적 Rpk 및 Rp의 값이 크다. 그러나, 줄무늬 화상의 발생은 없다. 이들 경우, A2의 값이 충분 확보되기 때문에, 토너 반송량의 억제를 행할 수 있다.
(특정예7)
특정예7에서, 현상 블레이드(2)는 금형 내주면의 이형층을 조면화하는 방법에 의해 준비된다. 금형의 이형층의 구형 입자의 함유량이 증가됨으로써, A2의 값이 커지도록 조정된다. 이러한 경우, A2가 충분히 확보되고, 토너 반송량의 억제 효과는 크다. 한편, Rpk 및 Rp의 값은 Rz에 비해 작게 되고 따라서, 줄무늬 화상이 발생하지 않는다. 전술한 바와 같이, 이형층의 조면화에 의한 방법은, 볼록부의 높이를 작게 하면서, 오목부를 크게 형성할 수 있는 특징을 갖는다.
(특정예8)
특정예8에서, 현상 블레이드(2)는 구형 입자를 이용한 블래스트 처리에 의해 금형면을 조면화하는 방법에 의해 준비된다. 특정예3보다 블래스트 처리에서 큰 입자 직경을 갖는 입자를 사용함으로써, Sm의 값이 커지도록 조정한다. 이러한 경우, 예를 들어, 특정예3과 비교하면, Rz, Ry 및 A2의 값은 크지만, 토너 반송량은 증가한다. 이는 Sm의 값이 크기 때문에 토너 층 두께 규제력이 감소된 것을 나타낸다. 그러나, 특정예8에서, 화상 불량은 발생되지 않고, 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다.
(특정예9 및 특정예10)
특정예9 및 특정예10에서, 현상 블레이드(2)는 금형 내주면의 이형층을 조면화하는 방법에 의해 준비된다. 금형의 이형층에서의 구형 입자의 함유량이 증가됨으로써, A2의 값이 커지도록 조정한다. 이러한 경우, A2가 충분히 확보되고, 토너 반송량의 억제 효과는 크다.
(특정예11 및 특정예12)
특정예11 및 특정예12에서, 현상 블레이드(12)는 금형 내주면의 이형층을 조면화하는 방법에 의해 준비된다. 금형의 이형층에서의 구형 입자의 입자 직경을 크게 하고 함유량을 또한 증가시킴으로써, A2의 값이 커지도록 조정한다. 토너 반송량의 억제 효과는 크다. 한편, Rpk 및 Rp의 값은 커지지만, 줄무늬 화상은 발생하지 않는다.
- 비교예
(비교예1 및 비교예 2)
비교예1 및 비교예2는 각각 상이한 준비 방법에 의한 것이다. 그러나, 이들 모두는 예를 들어, 특정예1-1, 특정예2 및 특정예3과 비교하여, Rpk, Rp, Rz 및 Ry가 비교적 크지만, A2는 작은 표면 형상이다. 이들 현상 블레이드(2)를 이용한 임의의 인쇄 테스트에서, 토너 반송량은 증대하고, 화상 얼룩짐이 발생한다. 이로부터, 토너 층 두께 규제력은 오목부의 용량에 영향을 받고, A2의 값이 작을 경우, 토너 층 두께 규제력의 부족에 의해 화상 불량이 발생한다는 것을 알 수 있다.
(비교예3 및 비교예4)
비교예3 및 비교예4에서, 현상 블레이드(2)는 입자 직경이 큰 입자를 이용하여, 블래스트 처리의 토출압은 작게 하고, 금형면을 조면화해서 준비된다. 예를 들어, 특정예5와 비교하면, Sm이 큰 표면 형상이 된다. 이들의 경우, 인쇄 테스트에서, 토너 반송량이 약간 증가하는 경향이 보이고, 경미한 화상 얼룩짐이 발생한다. 이로부터, 토너 층 두께 규제력은 Sm의 값에 영향을 받고, 안정된 토너 층 두께 규제를 행하기 위해서는, Sm의 값을 작게 하는 것이 필요하다는 것을 알 수 있다.
(비교예5)
비교예5에서, 현상 블레이드(2)는 금형 내주면의 이형층 표면의 조면화에 사용되는 구형 입자의 입자 직경을 크게 함으로써 A2의 값이 커지도록 준비된다. 이러한 경우, 예를 들어 특정예5 내지 특정예7에 비해, Rpk가 큰 표면 형상이 된다. 인쇄 테스트에서, 토너 규제력에는 문제가 없지만, 국부적인 볼록부에 의해 토너층이 부분적으로 교란되어, 줄무늬 화상이 발생한다. 이는 금형의 이형층의 조면화에 이용되는 입자의 입자 직경이 크고, 표면 형상의 변동이 발생되어, 국소적인 결함이 생긴 것을 의미한다.
(비교예6)
비교예6에서, 현상 블레이드(2)는 부정형 입자를 이용한 블래스트 처리에 의해 금형면을 조면화함으로써 준비된다. 현상 블레이드(2)는 Rpk가 비교적 큰 표면 형상으로 제작된다. 이 경우도 또한 비교예 5와 마찬가지로, 국부적인 볼록부에 기인하는 줄무늬 화상이 발생된다. 이로부터, 줄무늬 화상을 방지하기 위해서는 볼록부를 억제하고 Rpk의 값을 작게 할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.
(비교예7 및 비교예8)
비교예7 및 비교예8에서, 현상 블레이드(2)는 부정형 입자를 이용한 블래스트 처리에 의해 금형면을 조면화함으로써 준비된다. 또한, 현상 블레이드(2)는 각각 Rp의 값이 달라지도록 조정한다. 이들 현상 블레이드(2)에서는, 특정예5 내지 특정예7과 비교하여, Rp의 값이 큰 표면 형상이 된다. 이들 현상 블레이드(2)를 이용한 인쇄 테스트에서, 광범위한 높은 볼록부에 의해 토너층이 교란되고, 줄무늬 화상이 발생된다. 이로부터, 줄무늬 화상을 방지하기 위해, 볼록부를 억제하고 Rp의 값을 작게 할 필요가 있다는 것을 알 수 있다.
(비교예9 및 비교예10)
비교예9 및 비교예10에서, 현상 블레이드(2)는 금형 내주면의 이형층 표면의 조면화에 사용되는 구형 입자의 입자 직경을 크게 하고, 또한 첨가량을 크게 함으로써, A2의 값이 커지도록 준비된다. 이러한 경우, 금형의 이형층에서 구형 입자가 집합하고, 요철의 얼룩짐 또는 해도(sea island) 상태가 커지게 된다. 따라서, 국부적인 볼록부(Rp가 큼)가 형성된다. 또한, 요철의 얼룩짐이 큰 (Sm이 큼) 표면 형상이 야기된다. 이들에 기인하여, 토너층이 부분적으로 교란되어, 줄무늬 화상이 발생된다. 오목부가 과도하게 크면, 토너가 오목부에서 약간 응집하고 코트가 교란되어 코트 줄무늬가 발생되는 것으로 생각된다.
- 표2의 결과의 정리
이상의 결과가 요약된다.
(1) 토너 층 두께 규제력(토너 반송량의 억제력)에 대하여 :
도8은 A2과 Sm에 대한 코트 얼룩짐(화상 얼룩짐)의 결과를 나타낸다. 토너 층 두께 규제력의 안정화에 대해서 만족스러운 결과가 얻어질 수 있는 현상 블레이드(2)의 블레이드 닙부(N)의 표면 조도 파라미터로서, A2은 다음의 범위를 갖는다.
0.1 ≤ A2
즉, 현상 블레이드(2)의 표면의 오목부의 용량을 크게 함으로써, 토너에 대한 반송 저항을 발생시키는 것이 유효하다. A2는 0.1이상이면 유효하다.
또한, 토너 층 두께 규제력의 안정화에 대해서 만족스러운 결과가 얻어지는 현상 블레이드(2)의 블레이드 닙부(N)의 표면 조도 파라미터로서, Sm은 다음의 범위를 갖는다.
0.030 ≤ Sm ≤ 0.200
특히, A2가 작은 현상 블레이드에서, Sm이 0.2를 초과하면 규제력이 작아지고, 코트 얼룩짐이 발생했다. Sm의 하한에 대해서는, 0.030 이상이면 우수한 결과가 얻어질 수 있다.
(2) 화상 줄무늬에 대하여 :
도9는 Rp 및 Rpk에 대한 코트 줄무늬(줄무늬 화상)의 결과를 도시한다.
줄무늬 화상의 방지에 대해서 만족스러운 결과가 얻어지는 현상 블레이드(2)의 블레이드 닙부(N)의 표면 조도 파라미터로서, Rpk 및 Rp은 각각 다음 범위를 갖는다.
Rpk ≤ 2.0
Rp ≤ 5.0
즉, 현상 블레이드(2)의 표면의 볼록부의 높이를 작게 해서 토너 코트의 교란을 방지하는 것이 중요하다. 또한, Rpk 및 Rp을 각각 소정의 값보다도 작게 억제할 필요가 있다. 오목부의 용량을 확보하기 위해, 금형을 조면화하는 제조상의 이유로, 볼록부가 불가피하게 형성된다. 이러한 이유로부터, Rpk는 통상 0.05 ㎛ 이상이다. 또한, 같은 이유로, Rp는 통상 0.5 ㎛ 이상이다.
또한, 줄무늬 화상의 방지에 대해서 만족스러운 결과가 얻어지는 현상 블레이드(2)의 블레이드 닙부(N)의 표면 조도 파라미터로서, Sm 및 A2은 각각 다음 범위 내에 있다.
0.030 ≤ Sm ≤ 0.1700
A2 ≤ 1.30
즉, 도8에 도시된 A2 및 Sm의 관계로부터, 토너 층 두께 규제력의 관점으로부터 A2의 상한은 없다. 그러나, A2가 커지면 Sm도 커지는 경향이 있다. A2 및 Sm이 커지면, 요철의 얼룩짐이 커지고, 코트 줄무늬가 발생된다(비교예9 및 비교예10). 이는 오목부가 지나치게 클 때, 토너가 오목부에서 약간 응집해서 현상 슬리브(1) 상의 토너 코트가 교란되어 줄무늬를 발생시키기 때문인 것으로 생각된다. 이러한 관점으로부터, Sm 및 A2의 상한이 결정된다.
(3) Rpk와 Rvk의 관계:
도10은 Rpk와 Rvk과의 관계를 도시한다. 도10으로부터 알 수 있는 바와 같이, 토너 층 두께 규제력의 안정화와 줄무늬 화상의 발생의 방지를 양립하기 위해서는, 현상 블레이드(2)의 조도 형상을 나타내는 Rpk와 Rvk는 다음 관계를 갖고 있는 것이 중요하다.
Rpk < Rvk
즉, 전술한 바와 같이, 현상 블레이드(2)의 표면 형상으로, 볼록부의 높이(Rpk, Rp)을 억제하면서 오목부의 용량(A2)을 확보하는 형상으로 하는 것이 중요하다. 즉, 본 발명에 따른 현상 블레이드(2)의 블레이드 닙부(N)의 표면 형상은 Rz에 비해 A2가 크고, Rz에 비해 Rp 및 Rpk가 작은 것에 특징이 있다. 이들은 도11 내지 도13에 도시된다.
도11은 Rz와 A2 사이의 관계를 도시한다. 코트 얼룩짐(화상 얼룩짐), 코트 줄무늬(줄무늬 화상)가 발생된 비교예들에 비해, 본 발명에 따른 특정예(특정예1-1, 특정예2 내지 특정예12)의 플로트에서는 Rz에 대하여 A2가 크다는 것을 알 수 있다.
도12는 Rz와 Rpk 사이의 관계를 도시한다. 코트 얼룩짐(화상 얼룩짐), 코트 줄무늬(줄무늬 화상)가 발생된 비교예들에 비해, 본 발명에 따른 특정예(특정예1-1, 특정예2 내지 특정예12)의 플로트에서는 Rz에 대하여 Rpk가 작다는 것을 알 수 있다.
도13은 Rz와 Rp 사이의 관계를 도시한다. 코트 얼룩짐(화상 얼룩짐), 코트 줄무늬(줄무늬 화상)가 발생한 비교예들에 비해, 본 발명에 따른 특정예(특정예2 내지 특정예12)의 플롯에서는 Rz에 대하여 Rpk가 작다는 것을 알 수 있다.
또한 본 발명은 Sm을 적절하게 함으로써, 현상 슬리브(1) 상의 토너 코트의 균일성이 향상되는 효과를 갖는다.
이에 반해, 도14에 도시한 바와 같이 토너 층 두께 규제력과 줄무늬 화상의 발생의 방지를 양립하기 위해 필요한 현상 블레이드(2)의 표면 형상은 Rz 및 Ry(Rmax)의 값으로 표현하는 것이 곤란하다는 것을 알 수 있다. 단순히 Rz와 Rmax를 규정함으로써는, 이들을 양립하게 할 수 없다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에 따라, 적어도 현상 슬리브에 대해 현상 블레이드(2)가 접촉하는 접촉부[블레이드 닙부(N)에 대응하는 개소]가 조면화되고, 그 표면 조도 파라미터는 이하의 식 (1) 내지 (5)를 만족한다.
0.030 ≤ Sm ≤ 0.170 (1)
Rpk ≤ 2.0 (2)
Rp ≤ 5.0 (3)
0.10 ≤ Rvk × (100 - Mr2)/100 ≤ 1.30 (4)
Rpk < Rvk (5)
여기서,Sm은 JIS-B0601-1994로 규정되는 요철의 평균 간격[mm]이다.
Rp은 ISO4287-1997로 규정되는 최대 산 높이 [㎛]이다.
Rpk는 DIN4776으로 규정되는 초기 마모 높이(조면 코어의 레벨 차 Rk로부터 벗어난 산부의 높이)[㎛]이다.
Rvk는 DIN4776으로 규정되는 오일 저장소 깊이(조면 코어의 레벨 차 Rk로부터 벗어난 골부의 깊이)[㎛]이다.
Mr2는 DIN4776으로 규정되는 부하 길이율 2(조면 코어의 레벨 차 Rk의 하한값에 상당하는 부하 길이율)[%]이다.
따라서, 화상 농도 얼룩짐 및 줄무늬 화상이 발생되지 않고 우수한 화상이 얻어질 수 있다. 즉, 블레이드 닙부(N)에 대응하는 현상 블레이드(2)의 일부의 표면 형상에 대해서, 줄무늬 화상이 발생하지 않는 볼록부 및 오목부의 형상과, 토너 코트 안정화에 필요한 오목부의 형상을 상세하게 규정한다. 따라서, 줄무늬 화상의 발생을 방지할 수 있고, 안정된 토너 층 두께 규제력이 얻어질 수 있다. 또한, 부품 변동 등의 영향에 의한 줄무늬 화상의 발생을 방지하고, 정밀도가 높은 토너 층 두께 규제가 안정적으로 실행될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는, 현상 블레이드 중 적어도 블레이드 닙부(N)에 있어서의 표면은 탄성 부재로 구성된다. 따라서, 현상 블레이드(2)로서 우레탄고무 또는 실리콘 고무 등의 탄성 부재로 구성된 저렴한 탄성 블레이드를 이용하여 안정한 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다.
전술한 바와 같이 본 실시예에 따르면, 토너 층 두께 규제의 안정화와 줄무늬 화상의 발생의 방지를 양립할 수 있다. 즉, 본 실시예에 따르면, 저렴한 방법으로, 줄무늬 화상을 억제하면서, 안정된 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다. 또한, 본 실시예에 따르면, 원형도가 높은 토너를 이용한 경우에도, 저렴한 방법으로 줄무늬 화상의 발생을 방지하고, 장기에 걸쳐서 안정된 토너 층 두께 규제를 행할 수 있다.
상기 실시예에서, 현상 블레이드(2)로서 탄성 고무 부재를 이용했지만, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니다. 현상 블레이드(2)는 적절한 탄성을 갖는 임의의 블레이드일 수 있고, 그 재료는 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기 실시예에서, 현상 슬리브(1)에 대한 현상 블레이드(2)의 접촉 방법으로는, 현상 블레이드가 현상 슬리브(1)의 회전에 대해 반대 방향에 접촉하는 예를 설명한다. 그러나, 이는 제한적이지 않고, 예를 들어 현상 블레이드가 정방향으로 접촉하는 경우에 대해서도 본 발명은 유효하다.
또한, 전술한 실시예에 대해 설명한 본 발명에 따른 현상 블레이드(2)는 원형도가 높은 토너와의 조합으로 특히 큰 효과를 발휘한다. 그러나, 원형도가 낮은 토너를 이용하는 경우에도 본 발명을 적용할 수가 있고, 전술한 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서, 현상제 담지 부재로서, 비자성 금속 재료로 형성 된 슬리브를 이용한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 현상제 담지 부재로서, 예를 들어 표층이 탄성 부재로부터 이루어진 롤러를 이용한 경우에도 본 발명은 적용 가능하다. 현상제 담지 부재로서, 충분한 토너의 반송력을 갖는 것이면 사용할 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서, 현상제는 자성 단일 성분 현상제(자성 토너)인 것으로 설명된다. 전술한 바와 같이, 자성 토너를 사용하는 현상 장치에서는, 현상제 담지 부재로부터 토너를 박리하는 작용이 없고, 따라서, 현상제 층 두께 규제 부재를 통과해서 현상 영역으로 반송되는 토너의 양이 증가하는 문제가 일어나기 쉽다. 따라서, 본 발명은 자성 단일 성분 현상제(자성 토너)를 이용하는 현상 장치에 있어서 특히 유효하게 작용한다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되는 것은 아니며, 단일 성분 현상제를 이용하는 것이면, 예를 들어 비자성 단일 성분 현상제를 이용하는 현상 장치에도 적용할 수가 있어서, 전술한 것과 유사한 효과를 얻을 수 있다.
예를 들어, 도15는 비자성 단일 성분 현상제(비자성 토너)를 이용하는 현상 장치를 구비한 화상 형성 장치의 예의 주요부 개략 단면 구성을 도시한다. 도15에서, 도1의 화상 형성 장치(100)와 동일하거나 또는 이에 상당하는 요소는 동일한 부호가 부여되고 상세한 설명은 생략한다.
도15에 도시된 화상 형성 장치(200)에서, 현상 장치(5)는 현상제 담지 부재로서 현상 롤러(1)를 갖는다. 현상 롤러(1)는 현상 동작 동안 감광 부재(10)에 접촉하면서 회전한다. 도15에서 화살표로 지시된 바와 같이, 감광 부재(10)와 현상 롤러(1)는 그 사이의 접촉부에서 그 표면 이동 방향이 동일한 방향이 되도록 회전한다. 또한, 현상 장치(5)는 현상제 공급 부재로서, 공급 롤러(20)를 갖는다. 공급 롤러(20)는 현상 롤러(1)와 접촉하면서 회전한다. 도15에서 화살표로 지시된 바와 같이, 현상 롤러(1)와 공급 롤러(20)는 접촉부에서 그 사이의 표면 이동 방향이 역방향(반대 방향)으로 되도록 회전한다. 공급 롤러(20)는 발포체와 같은 탄성 부재로 형성된다. 따라서, 비자성 토너(T)는 공급 롤러(20)에 의해 현상 롤러(1) 상에 도포된다. 또한, 현상제 층 두께 규제 부재로서의 현상 블레이드(2)는 현상 롤러(1)와 접촉된다. 현상 롤러(1) 상에 담지되어 반송되는 토너(T)는, 현상 블레이드(2)에 의해 그 층 두께가 규제되는 동시에, 마찰 대전 전하가 부여된다. 그 후에 토너(T)는 감광 부재(10)와의 접촉부로 반송되고, 감광 부재(10) 상의 정전 잠상을 현상하는데 사용된다. 한편, 공급 롤러(20)는 현상 위치를 통과한 후에 현상 롤러에 잔류하는 토너(현상 잔류 토너)를 긁어낸다.
본 발명에 따라 이러한 화상 형성 장치(200)의 현상 장치(5)에 구비된 현상 블레이드(2)가 구성될 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같이 토너 층 두께 규제의 안정화와, 줄무늬 화상의 발생의 방지를 양립시킬 수 있다.
또한, 전술한 실시예에서, 현상 장치(5)는 장치 주 본체(A)에 대해 프로세스 카트리지(C)로서 착탈 가능한 것으로 설명되었다. 그러나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 현상 장치는 현상 카트리지로서 단독으로 장치 주 본체에 대하여 착탈 가능하게 제조될 수 있다.
또한, 현상 장치는 장치 주 본체에 대하여 착탈 가능한 카트리지(프로세스 카트리지 또는 현상 카트리지) 내에 만들어질 필요는 없다. 물론, 본 발명은 현상 장치가 화상 형성 장치의 주 본체에 대하여 실질적으로 고정되어 있는 화상 형성 장치에도 동일하게 적용될 수 있다.
본 출원은 본원에서 참조로서 합체된 2005년 9월 20일자로 출원된 일본 특허 출원 제2005-272981호를 우선권 주장한다.

Claims (18)

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  8. 단일 성분 현상제를 담지하는 현상제 담지 부재 - 상기 현상제 담지 부재의 표면 조도 파라미터는 0.5 ≤ Ra ≤ 2.0을 만족하고, 여기서, Ra는 JIS-B0601-1994로 규정되는 산술 평균 조도[㎛]임 - 와,
    상기 현상제 담지 부재 상의 현상제의 층 두께를 규제하는 현상제 규제 부재를 포함하고,
    상기 현상제 규제 부재는 상기 현상제 담지 부재에 대해 접촉하는 접촉부를 포함하고, 상기 접촉부의 표면 조도 파라미터는 이하의 식 (1) 내지 (5)를 만족하고,
    상기 현상제 담지 부재에 대한 현상제 규제 부재의 접촉 압력은 10 내지 50 [g/㎝]이고,
    상기 현상제 규제 부재와 상기 현상제 담지 부재 사이의 접촉부로부터 상기 현상제 규제 부재의 자유 단부까지의 거리는 0.1 내지 3.0 [㎜]인 현상 장치.
    0.030 ≤Sm ≤ 0.170 식 (1)
    Rpk ≤ 2.0 식 (2)
    Rp ≤ 5.0 식 (3)
    0.10 ≤ Rvk × (100 - Ｍｒ2)/100 ≤ 1.30 식 (4)
    Rpk < Rvk 식 (5)
    여기에서, Sm은 JIS-B0601-1994로 규정되는 요철의 평균 간격[㎜]이고,
    Rp는 ISO4287-1997로 규정되는 최대 산 높이[㎛]이고,
    Rpk는 DIN4776으로 규정되는 초기 마모 높이[㎛]이고,
    Rvk는 DIN4776으로 규정되는 오일 저장소 깊이[㎛]이고,
    Mr2는 DIN4776으로 규정되는 부하 길이율 2 [%]이다.
  9. 제8항에 있어서, 상기 접촉부는 탄성 부재인 현상 장치.
  10. 제8항에 있어서, 상기 현상제 담지 부재에 대한 상기 현상제 규제 부재의 접촉 폭은 0.40 ㎜ 이상인 현상 장치.
  11. 제8항에 있어서, 상기 단일 성분 현상제는 평균 원형도가 0.940 이상인 현상 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 단일 성분 현상제는 자기 현상제인 현상 장치.
  13. 제9항에 있어서, 상기 접촉부는 JIS-A 경도로 55 ° 내지 85 °인 현상 장치.
  14. 제8항에 있어서, 상기 단일 성분 현상제는 중량 평균 입자 직경이 5.0 내지 8.0 ㎛인 현상 장치.
  15. 제12항에 있어서, 상기 현상제 담지 부재의 내부에 자기장 생성 수단을 더 포함하는 현상 장치.
  16. 삭제
  17. 제8항에 있어서, 상기 현상 장치는 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈 가능한 카트리지에 제공되는 현상 장치.
  18. 제8항에 있어서, 상기 현상 장치는 상기 현상 장치의 현상 작용을 하는 화상 담지 부재와 함께 화상 형성 장치의 주 본체에 착탈 가능한 카트리지에 제공되는 현상 장치.
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