KR101300818B1 - 화상 형성 장치 - Google Patents

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Abstract

중간 전사 벨트 상의 잔류 토너를 대전시키는 대전 부재는, 전기 절연부 및 도전부를 포함하는 도전성 섬유들로 구성된 대전 브러시이다. 각 도전 섬유의 외주면의 일부는 도전부이다.

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 상 담지체에 형성된 토너상을 중간 전사 부재 상에 전사하고, 그 후에 토너상을 전사재 상에 전사하기 위한 정전 기록 방식 또는 전자 사진 방식의 중간 전사 방식을 채용하는 복사기 및 레이저 프린터와 같은 화상 형성 장치에 관한 것이다.
복사기 및 레이저 프린터와 같은 화상 형성 장치의 공지된 예에서는 중간 전사 부재를 사용한다.
중간 전사 부재를 사용하도록 구성된 화상 형성 장치는 1차 전사 공정에서, 제1 상 담지체로서 작용하는 감광 드럼의 표면에 형성된 토너상을 중간 전사 부재 상에 전사한다. 그 후, 복수 색상의 토너상에 대해 이러한 1차 전사 공정을 반복함으로써, 화상 형성 장치는 중간 전사 부재의 표면에 복수 색상의 토너상을 형성한다. 이어서, 2차 전사 공정으로서, 화상 형성 장치는 중간 전사 부재의 표면에 형성된 복수 색상의 토너상을 일괄적으로 전사재 상에 전사한다. 그 후에, 전사재에 일괄적으로 전사된 미정착 토너상은 정착 유닛에 의해 영구적으로 정착되어 전사재 상에 풀컬러 화상을 형성한다.
이때, 토너상의 일부는 때때로 2차 전사 공정 시에 전사재에 전사되지 않고 중간 전사 부재의 표면에 잔류한다. 공지된 클리닝 유닛에 의해 잔류 토너를 회수함으로써, 다음 화상 형성을 개시할 수 있다.
일본공개특허 평9-50167호에는, 2차 전사 공정 후에 중간 전사 부재 상의 잔류 토너를 대전 유닛을 사용하여 중간 전사 부재로부터 회수하는 화상 형성 장치가 개시되어 있다. 상기 문헌은, 대전 유닛으로서 사용되는 롤러에 AC 전압이 인가되어 현상중의 토너의 대전 상태와는 반대의 극성으로 잔류 토너를 대전하고, 이어서 반대 극성으로 대전된 잔류 토너가 다음 1차 전사 공정에서 감광 드럼에 역전사되고, 감광 드럼 상의 클리닝 유닛에 의해 회수되는 전사 동시 클리닝 시스템을 제안한다. 전술한 구성에 의해, 다음 페이지의 제1 전사와 동시에 잔류 토너가 클리닝되어, 인쇄 속도를 저하시키지 않고서 연속적인 화상 형성이 가능하다.
일본공개특허 제2009-205012호에는, 대전 유닛으로서 롤러 부재 및 브러시 부재를 사용하는 방법이 개시되어 있다. 구체적으로, 이는 브러시 부재에 의해 중간 전사 부재 상의 잔류 토너를 실질적으로 균일하게 산개시키고(scatter), 실질적으로 균일하게 산개된 잔류 토너를 롤러 부재에 의해 대전하도록 구성된다. 그러나, 대전 유닛으로서 브러시 부재를 사용하는 것은 상황에 따라서는 하기의 문제를 일으킬 수 있다. 즉, 브러시 부재를 구성하는 도전성 섬유는 화상 불량을 유발하는 방전을 유발할 수 있다. 구체적으로, 현상중에 토너가 부극성으로 대전되는 화상 형성 장치가 설명될 것이다.
전술된 브러시 부재는 중간 전사 부재와 접촉함으로써 실질적으로 균일하게 잔류 토너를 산개시키고 DC 전압이 인가될 때의 현상중의 토너의 대전 상태와는 반대인 정극성으로 잔류 토너를 대전시킨다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 브러시 부재(60)는 중간 전사 부재(61)에 대해 미리 정해진 침입량을 갖도록 제공된다. 또한, 브러시 부재(60)는 정극성의 전압을 인가하는 전압 인가 유닛(도시되지 않음)에 접속된다. 따라서, 브러시 부재(60)를 구성하는 도전성 섬유(62)는 중간 전사 부재(61)의 표면과 구부러져서 접촉하여 중간 전사 부재(61)에 대해, 또는 중간 전사 부재로부터 미세 간극 L을 형성한다. 이때, 도 6a에 있어서 중간 전사 부재(61)와 도전성 섬유(62)가 접촉하는 접촉부(S)의 확대도인 도 6b에 도시된 바와 같이, 다수의 미세 간극 L이, 중간 전사 부재(61)의 표면과 도전성 섬유(62) 사이에 생성된다.
도 7은 도전제가 분산되어 있는 브러시 부재(60)를 구성하는 도전성 섬유(62) 중 하나에 대한 단면도를 나타낸다. 도전성 섬유(62)의 전체 외주면이 산개된 도전제로 덮여있기 때문에, 중간 전사 부재(61)와 도전성 섬유(62)의 도전부들은 서로 대향하여 모든 미세 간극 L에 전기를 방전한다. 이는 도전성 섬유(62)의 개수에 대응하는 방전점들[전기 방전이 일어나는 미세 간극 L]을 제공한다.
그 결과, 브러시 부재(60)가 형성하는 대전부를 통과하는 잔류 토너는 브러시 부재(60)와 중간 전사 부재(61) 사이에 형성되는 다수의 대전점에서 정극성(현상중의 토너의 대전 상태와는 반대 극성)으로 과잉 대전되며, 이로써 과잉 대전량을 야기한다. 과잉 대전된 잔류 토너는, 1차 전사부에서 중간 전사 부재로부터 감광 드럼으로 역전사될 때에, 주위에서 발생하는 전계가 크기 때문에, 잔류 토너는 감광 드럼 상에 현상된 부극성의 토너를 끌어당기면서 감광 드럼에 역전사되어, 화상 불량을 초래한다.
상술한 경향은, 브러시 부재(60)와 접촉하기 전의 잔류 토너의 대전 극성이 현상중의 극성과 반대로 되기 쉬운 고온 고습 환경 하에서 현저하다. 고온 고습 환경 하에서는, 토너 자체가 흡습하기 때문에, 저항이 낮아, 토너 대전량의 절대값이 작다. 2차 전사중에 받는 정극성의 전압의 영향으로 인해 잔류 토너의 대전 극성이 반전되어, 정극성의 토너의 비율이 증가하여, 상기 현상이 발생하기 쉽다.
잔류 토너의 과잉 대전을 억제하기 위해서는, 브러시 부재(60)를 구성하는 도전성 섬유들(62)과 중간 전사 부재(61) 사이에 형성되는 미세 간극 L의 수를 감소시켜야 한다. 미세 간극 L의 수를 감소시키기 위해서는, 도전성 섬유들(62)의 밀도를 저하시켜 도전성 섬유들(62)의 수를 감소시킴으로써, 잔류 토너와 도전성 섬유들(62) 사이의 접촉점의 수를 감소시키는 방법이 있다.
그러나, 상기 방법은 브러시 부재(60)를 구성하는 도전성 섬유(62)와 잔류 토너 사이의 접촉점을 감소시키므로, 잔류 토너를 산개시키는 효과가 저하된다. 특히, 잔류 토너가 많은 경우는, 산개 효과가 감소된 브러시 부재(60)에 의해 잔류 토너의 덩어리가 산개될 수 없다. 이것은 브러시 부재(60)와 중간 전사 부재(61) 사이의 접촉부를 통과한 후의 잔류 토너의 대전량을 지나치게 감소시킨다. 그 결과, 1차 전사부에서 중간 전사 부재(61)로부터 감광 드럼으로 역전사될 때에 충분히 대전되지 않은 잔류 토너가 중간 전사 부재(61) 상에 잔류하여, 화상 불량이 발생하기 쉽다.
상술한 경향은, 잔류 토너의 대전 극성이 정극성이 되기 어려운 저온 저습 환경 하에서 현저하다. 저온 저습 환경 하에서는, 토너 자체의 전기적 저항이 높아, 현상중의 토너의 대전량의 절대값이 크기 때문에, 부극성의 잔류 토너의 비율이 증가하여, 상기 현상이 발생하기 쉽다.
본 발명은 잔류 토너의 과잉 대전 또는 대전 부족을 억제하면서 확실하게 잔류 토너를 산개시키는 브러시 부재를 사용함으로써, 화상 불량을 감소시키는 화상 형성 장치를 제공한다.
본 발명의 양태에 따르면, 토너상을 담지하도록 구성된 상 담지체; 회전 가능한 무단 형상의 중간 전사 부재; 1차 전사부에서 상 담지체로부터 중간 전사 부재에 토너상을 1차 전사하도록 구성되는 1차 전사 부재; 2차 전사부에서 중간 전사 부재로부터 전사재에 토너상을 2차 전사하도록 구성되는 2차 전사 부재; 및 중간 전사 부재의 회전 방향에 있어서 1차 전사부의 상류측에서 2차 전사부의 하류측에 배치되고, 중간 전사 부재 상의 잔류 토너를 대전하도록 구성되는 대전 유닛을 포함하는 화상 형성 장치가 제공된다. 대전 유닛은, 전기 절연부와 도전부를 포함하는 복수의 도전성 섬유가 묶여진 브러시 부재를 포함한다. 브러시 부재는, 중간 전사 부재의 회전에 따라 중간 전사 부재의 표면을 복수의 도전성 섬유로 브러싱(brushing)한다. 도전성 섬유의 외주면의 일부가 도전부로서 기능하며 그 나머지 부분은 전기 절연부로서 기능한다.
본 발명의 추가 특징은 첨부된 도면을 참조로 하여 예시적인 실시예에 관한 하기 기재로부터 명백해질 것이다.
도 1은 제1 실시예에 따른 화상 형성 장치를 설명하는 도면.
도 2는 제1 실시예의 클리닝 구성을 설명하는 도면.
도 3a는 제1 실시예의 도전성 섬유를 설명하는 도면.
도 3b는 제1 실시예의 대전 브러시를 설명하는 도면.
도 4a는 제1 실시예의 동작을 설명하는 도면.
도 4b는 도전성 섬유의 확대도.
도 5는 제2 실시예에서 사용된 도전성 섬유를 설명하는 도면.
도 6a는 종래 기술의 브러시 부재를 설명하는 도면.
도 6b는 종래 기술의 도전성 섬유를 설명하는 도면.
도 7은 종래 기술의 도전성 섬유의 하나의 단면도.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 예를 들어 상세하게 설명한다. 하기 실시예에 기재된 컴포넌트의 치수, 재질, 형상, 및 상대적인 배치는 본 발명이 적용되는 장치의 구성 및 조건에 따라서 적절히 변경될 수 있다.
제1 실시예
도 1은 화상 형성 장치의 개략도이다. 도 1을 참조하여 본 실시예의 화상 형성 장치의 구성 및 동작을 설명한다. 본 실시예의 화상 형성 장치는 a, b, c, 및 d의 4개의 화상 형성 스테이션을 포함한다. 제1 화상 형성 스테이션은 옐로우(Y)에 대응하고, 제2 화상 형성 스테이션은 마젠타(M)에 대응하고, 제3 화상 형성 스테이션은 시안(C)에 대응하고, 제4 화상 형성 스테이션은 블랙(Bk)에 대응한다. 화상 형성 동작을 제1 스테이션(Y)을 사용하여 설명한다.
화상 형성 장치의 동작
화상 형성 장치는, 드럼 형상의 감광 부재들(이하, 감광 드럼이라고 함)(1)을 포함한다. 감광 드럼들(1)은 화살표 방향으로 소정의 주속도(circumferential speed)(프로세스 속도)로 회전 구동된다. 이하, 제1 화상 형성 스테이션을 상세하게 설명한다. 제1 화상 형성 스테이션의 감광 드럼(1a)은 토너상을 담지하는 상 담지체이다. 감광 드럼(1a)은 회전 프로세스 동안 감광 드럼 대전 롤러(2a)에 의해 미리 정해진 극성 전위로 균일하게 대전되고, 그 후에 상 노광 유닛(3a)에 의해 노광된다. 감광 드럼 대전 롤러(2a)는, 감광 드럼(1a)을 대전하기 위한 것이다. 그리하여, 목표 컬러 화상의 옐로우 성분 화상에 대응하는 정전 잠상이 감광 드럼(1a) 상에 형성된다. 다음으로, 그 정전 잠상은 현상 위치에서 제1 현상 유닛(옐로우 현상 유닛)(4a)에 의해 현상되어, 옐로우 토너상으로서 가시화된다.
회전가능한 중간 전사 벨트(10)는 구동 롤러(11), 텐션 롤러(12) 및 2차 전사용 대향 롤러(13)(스트레칭 부재들)에 의해서 스트레치되는 무단 형상의 중간 전사 벨트이다. 중간 전사 벨트(10)는 감광 드럼(1)과 실질적으로 동일한 주속도로 회전한다. 감광 드럼(1a) 상에 형성된 옐로우 토너상은, 감광 드럼(1a)과 중간 전사 벨트(10) 사이의 접촉부(이하, 1차 전사부라고 칭함)를 통과하는 동안, 중간 전사 벨트(10) 상에 전사된다(1차 전사). 그때, 1차 전사 부재인 1차 전사 롤러(14a)에 1차 전사 전원(15a)으로부터 1차 전사 전압이 인가된다. 감광 드럼(1a) 상에 잔류하는 잔류 토너 T는 클리닝 유닛(5a)에 의해 제거된다.
마찬가지로, 제2 색상의 마젠타 토너상, 제3 색상의 시안 토너상 및 제4 색상의 블랙 토너상이 각 화상 형성 스테이션에 의해 형성되고, 중간 전사 벨트(10) 상에 순차적으로 전사되어서, 목표 컬러 화상에 대응하는 합성 컬러 화상이 형성된다.
중간 전사 벨트(10) 상의 4색상의 토너상들은, 중간 전사 벨트(10)와 2차 전사 부재인 2차 전사 롤러(20) 사이에서 형성되는 2차 전사부를 통과하는 프로세스에서, 급송 부재(50)에 의해 급송된 전사재 P의 표면 상에 일괄 전사된다(2차 전사). 그때, 2차 전사 롤러(20)에 2차 전사 전원(21)에 의해 2차 전사 전압이 인가된다. 그 후, 4색의 토너상들을 담지하는 전사재 P가 정착 디바이스(30)에 도입되고, 거기에서 전사재 P가 가열 및 가압됨으로써 4색상의 토너들이 용융 혼색되어 전사재 P 상에 정착된다. 이리하여, 풀컬러의 프린트 화상이 형성된다.
2차 전사 후에 중간 전사 벨트(10) 표면에 잔류하는 잔류 토너 T는, 대전 유닛에 의해 중간 전사 벨트(10)(중간 전사 부재) 상에 균일하게 산개되고 균일하게 대전된다. 대전 유닛은, 중간 전사 벨트(10)의 회전 방향에 있어서 2차 전사 닙의 하류측이자 1차 전사 닙의 상류측에 배치되어 있다.
본 실시예의 대전 유닛은, 중간 전사 벨트(10)의 회전 방향에 있어서의 상류측에 배치되는 제1 대전 부재인 대전 브러시(16)와, 하류측에 배치되는 제2 대전 부재인 대전 롤러(17)를 포함한다.
잔류 토너 T는, 전사재 P에 전사된 토너상의 패턴에 따라 중간 전사 벨트(10) 상에 산개하여 잔류한다. 잔류 토너 T를 효율적으로 대전하기 위해서는, 잔류 토너 T를 중간 전사 벨트(10) 상에 실질적으로 1층으로 산개시킨 상태에서, 대전 부재에 의해 잔류 토너 T를 대전하는 것이 바람직하다.
본 실시예에서는, 잔류 토너 T를 대전 브러시(16)에 의해 균일하게 중간 전사 벨트(10) 상에 산개시켜 대전한다. 그 후, 대전 롤러(17)에 의해 잔류 토너 T가 대전되고, 다음 화상의 1차 전사 중에 감광 드럼(1a)에 역전사된다. 이때, 감광 드럼(1a)에 부착한 잔류 토너 T는 감광 부재 클리닝 유닛(5a)에 의해 제거된다.
전사 구성
1차 전사 롤러들(14a 내지 14d)은 외경이 12mm이며, 외경 6mm의 니켈도금강 막대에, 체적 저항 107Ω·cm, 두께 3mm로 조정되고, NBR(nitrile butadiene rubber) 및 에피클로로하이드린 고무를 주성분으로 하는 발포 스펀지를 피복하여 형성된다. 1차 전사 롤러들(14a 내지 14d)은 9.8N의 압력하에서 중간 전사 벨트(10)를 통해서 감광 드럼들(1a 내지 1d)에 각각 접촉되고, 중간 전사 벨트(10)의 회전과 함께 구동된다. 1차 전사 롤러들(14a 내지 14d)에는, 감광 드럼들(1a 내지 1d) 상의 토너를 1차 전사하기 위해서, 1차 전사 전원들(15a 내지 15d)로부터 1차 전사 전압으로서 1500V의 전압이 각각 공급된다.
중간 전사 벨트(10)는 두께가 100μm이고, 카본 블랙을 도전제로써 혼합함으로써 체적 저항률이 1010Ω·cm로 조정된 폴리불화비닐리덴(PVDF)으로 만들어진다. 중간 전사 벨트(10)는 3개의 부재 즉, 구동 롤러(11), 텐션 롤러(12), 및 2차 전사용 대향 롤러(13)에 걸쳐 스트레치되고, 텐션 롤러에 의해 총 60N의 장력으로 스트레치된다.
2차 전사 롤러(20)는 외경 8mm인 니켈도금강 막대에, 체적 저항률 108Ω·cm, 두께 5mm로 조정되고 NBR 및 에피클로로하이드린 고무를 주성분으로 하는 발포 스펀지를 피복하여 형성된 롤러이다. 2차 전사 롤러(20)는 중간 전사 벨트(10)와 50N의 압력 하에 접촉된다. 2차 전사 롤러(20)는 중간 전사 벨트(10)의 회전과 함께 구동된다. 중간 전사 벨트(10) 상의 토너를 종이와 같은 전사재 P 상에 2차 전사할 때, 2차 전사 전원(21)으로부터 2차 전사 전압으로서 2500V의 전압이 2차 전사 롤러(20)에 인가된다.
본 실시예는, 잔류 토너 T 대전 유닛으로서, 대전 브러시(16)와 대전 롤러(17)를 사용한다. 대전 브러시(16)는 전기적 도전성을 갖는 복수의 섬유(도전성 섬유들)의 집합체로서 구성된다. 대전 브러시(16)에는 고전압 전원(80)으로부터, 1000V의 전압이 공급되어, 잔류 토너 T를 대전한다. 본 실시예의 특징인 대전 브러시(16)의 구성은 후술될 것이다.
체적 저항률 109Ω·cm의 우레탄 고무를 주성분으로 하는 탄성 롤러가 대전 롤러(17)(도전성 롤러)로서 사용된다. 도전성 롤러(17)는 중간 전사 벨트(10)를 통해서 2차 전사용 대향 롤러(13)에 대해 총 압력 9.8N 하에서 스프링(도시되지 않음)에 의해 가압되고, 중간 전사 벨트(10)의 회전으로 인해, 동일 방향으로 회전된다. 도전성 롤러(17)는 고전압 전원(70)으로부터, 1500V의 전압이 공급되어, 잔류 토너 T를 대전한다. 본 실시예에서는 도전성 롤러(17)에 대해 우레탄 고무를 사용했지만, 특별히 한정되는 것은 아니고, 예를 들어 에틸렌 프로필렌 고무 또는 에피클로로하이드린 고무가 사용될 수 있다.
중간 전사 벨트 클리닝 방법
상술된 구성에 있어서, 중간 전사 벨트(10)의 클리닝 방법이 도 2를 참조하여 설명될 것이다.
본 실시예에 있어서, 상술된 바와 같이, 현상 유닛들(4a 내지 4d)에 의해 토너는 부극성으로 대전되고, 그후에 감광 드럼(1a 내지 1d) 상에 현상된다. 감광 드럼(1a 내지 1d) 상에 현상된 토너는, 1차 전사 전원들(15a 내지 15d)에 의해 정극성의 전압이 공급된 1차 전사 롤러들(14a 내지 14d)에 의해 중간 전사 벨트(10)에 1차 전사된다. 2차 전사 전원(21)으로부터 정극성의 전압이 공급된 2차 전사 롤러(20)에 의해, 중간 전사 벨트(10)로부터 종이와 같은 전사재 P에 토너가 전사된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 2차 전사 후에 중간 전사 벨트(10)에 잔류하는 잔류 토너 T는, 2차 전사 롤러(20)에 인가된 정극성의 전압의 영향으로 인해 정극성 및 부극성 토너들을 모두 포함한다. 또한, 전사재 P의 표면의 요철의 영향으로 인해, 잔류 토너 T는 중간 전사 벨트(10) 상에 국소적으로 복수의 층으로 잔류한다(도 2의 A 부분). 복수층으로 겹쳐진(multilayered) 잔류 토너 T는, 단일층의 잔류 토너에 비하여 대전되기 어렵다. 따라서, 본 실시예에서는 대전 브러시(16)가 제공된다.
중간 전사 벨트(10) 상에 잔류하는 잔류 토너 T에 대하여, 중간 전사 벨트(10)의 회전 방향에서 상류측에 위치되는 대전 브러시(16)는 회전하는 중간 전사 벨트(10)에 고정되고, 중간 전사 벨트(10)에 대하여 미리 정해진 침입량으로 배치된다. 대전 브러시(16)는 중간 전사 벨트(10)의 회전과 함께 중간 전사 벨트(10)의 표면을 브러싱한다. 따라서, 중간 전사 벨트(10)에 복수층으로 퇴적된 잔류 토너 T는 대전 브러시(16)와 회전하는 중간 전사 벨트(10) 사이의 속도차에 의해 실질적으로 1개의 층으로 산개된다(도 2의 B 부분).
대전 브러시(16)는 고전압 전원(80)으로부터 정극성의 전압(본 실시예에서, 1000V)이 공급되어서, 잔류 토너 T는, 대전 브러시(16)가 형성하는 대전부를 통과하면서 현상중의 토너 극성과 반대인 정극성으로 대전된다. 그후에, 대전 브러시(16)에 의해 형성된 대전부를 통과한 잔류 토너 T는, 중간 전사 벨트(10)의 회전 방향으로 이동해서 도전성 롤러(17)에 도달한다. 도전성 롤러(17)는 고전압 전원(70)으로부터 정극성의 전압(본 실시예에서는, +1500V)이 공급된다. 정극성으로 대전된 대전 브러시(16)에 의해 형성된 대전부를 통과한 잔류 토너 T는, 도전성 롤러(17)가 형성하는 대전부를 통과하면서 더 대전되어 클리닝에 최적인 정전하(positive charge)를 부여받게 된다(도 2의 C 부분).
최적의 전하가 부여된 잔류 토너 T는, 1차 전사부에서 1차 전사 롤러(14a)에 인가된 정극성의 전압에 기인하여 감광 드럼(1a)으로 역전사되어, 감광 드럼(1a)에 배치된 클리닝 유닛(5a)으로 회수된다.
본 실시예에서는 중간 전사 벨트(10)의 회전 방향으로 대전 브러시(16)의 하류측에 도전성 롤러(17)가 배치된다. 이는, 대전 브러시(16)를 통과한 2차 전사 후의 잔류 토너 T의 대전량을 더 균일하게 하기 위한 것이다. 따라서, 잔류 토너 T의 대전량이 미리 정해진 범위 내이면, 도전성 롤러(17)가 없어도 대전 브러시(16)만으로 잔류 토너 T가 대전될 수 있다. 잔류 토너 T의 대전량은, 종종 2차 전사중의 온도 및 습도 등의 환경, 중간 전사 벨트(10) 상의 토너의 대전량, 및 전사재 종류에 따르며, 따라서 도전성 롤러(17)를 사용함으로써 전술한 잔류 토너 T의 대전량의 편차에 대응할 수 있다.
이어서, 대전 브러시(16)의 구성이 도 3a 및 도 3b를 참조하여 설명된다. 중간 전사 벨트(10) 상의 잔류 토너 T를 대전하는 대전 브러시(16)는 전기 절연부(16b)와 도전부(16c)를 포함하는 도전성 섬유들(16a)의 묶음이다. 여기서, 도전성 섬유(16a)의 전기 절연부(16b)와 도전부(16c)는 상이한 부재이며, 도 7을 참조하여 설명한 것과 달리 전역에 도전제가 산개된 것이 아니다.
본 실시예의 도전성 섬유들(16a)은, 도 3a에 도시된 바와 같이 그 외주면의 일부가 도전부(16c)인 것을 특징으로 한다.
구체적으로는, 도전성 섬유(16a)들은 대전 브러시(16)를 구성하는 도전성 섬유들(16a) 중 하나의 단면도인 도 3a를 참조하여 설명한다. 도전성 섬유(16a)의 절연부(16b) 및 도전부(16c)는 나일론을 주성분으로 하고, 전기 절연부(16b)가 도전부(16c)를 사이에 끼우고, 도전부(16c)가 도전성 섬유(16a)의 외주면의 두 부분에서 노출되도록 구성된다. 외주면 전체를 100%로 했을 때의 노출부의 비율은 약 총 10%이다.
또한, 하나의 도전성 섬유(16a)의 단위 길이당 저항은 108Ω/cm이다. 복합 도전성 섬유(16a)의 길이는 5mm이다. 도 3b는 도전성 섬유들(16a)의 집합체로서 구성되는 대전 브러시(16)를 도시하는 도면이다. 도 3b에 도시된 바와 같이, 대전 브러시(16)는 절연성 폴리에스테르로 구성되는 기반 직물(foundation fabric)(16d) 내에 도전성 섬유(16a)를 짜넣음으로써 고정시키도록 구성된다. 또한, 기반 직물(16a)은 두께 1mm의 SUS(stainless used steel) 플레이트(16e) 상에 도전성 접착제로 접합된다. 이 플레이트(16e)를 장치 본체 내에서 지지함으로써, 대전 브러시(16)는 중간 전사 벨트(10)에 대하여 고정된다.
본 실시예에서 사용된 도전성 섬유들(16a)은 5dtex의 단사 섬도와 100kF/inch2의 밀도를 갖는다. 본 실시예에서는, 나일론을 주성분으로 하는 도전성 섬유들(16a)에 의해 대전 브러시(16)가 구성되지만, 특별히 한정되는 것은 아니고 폴리에스테르 또는 아크릴로 제조될 수 있다.
2차 전사 잔류 토너 T를 대전하기 위해, 복합 도전성 섬유(16a)의 도전부(16c)의 노출량은, 약 총 5 내지 30%인 것이 바람직하다. 잔류 토너 T의 덩어리를 실질적으로 1층으로 산개시키기 위해, 도전성 섬유(16a)의 밀도는 20kF/inch2 내지 300kF/inch2인 것이 바람직하다. 대전 브러시(16)의 단부 위치는 중간 전사 벨트(10)의 표면에 대해 약 1.0mm의 침입량으로 고정된다.
다음에 본 실시예의 동작에 대해서 설명한다. 상술한 대전 브러시(16)는 잔류 토너 T에 접촉하여, 잔류 토너의 적층 상태를 무너뜨리는 기능을 하기 때문에, 대전 브러시(16)에는 중간 전사 벨트(10)에 대한 미리 정해진 침입량이 제공된다. 도 4a에 도시한 바와 같이, 도전성 섬유들(16a)은 중간 전사 벨트(10)의 회전 방향으로 구부러지면서 중간 전사 벨트(10)에 접촉한다. 따라서, 도전성 섬유들(16a)과 중간 전사 벨트(10) 사이에는 복수의 미세 간극들 L이 형성된다. 일반적으로, 방전은 물체들 사이의 전위차와 그들 사이의 간극들의 크기가 소정의 관계를 만족할 때 발생한다. 하나의 간극에서 소정의 전위차 이상이 생성될 때 방전이 발생한다.
이에 대해, 본 실시예는, 각 도전성 섬유(16a)의 외주면의 일부만이 도전부(16c)인 구성이다. 외주면에서 도전부(16c) 이외의 부분은 절연부이다. 따라서, 모든 도전성 섬유들(16a)의 도전부들(16c)이 중간 전사 벨트(10)와 항상 대향하는 것은 아니므로, 도전성 섬유(16a)들과 중간 전사 벨트(10) 사이에 형성된 미세 간극들 L의 일부에서는 방전이 발생하지 않는다.
도 4b는 도 4a에 나타낸 복합 도전성 섬유들(16a)과 중간 전사 벨트(10) 사이의 접촉 상태의 개략적 확대도이다. 도 4b를 참조하면, 도전부(16c)와 중간 전사 벨트(10)가 대향하고 있는 미세 간극 L1에서는 방전이 발생하지만, 절연부(16b)와 중간 전사 벨트(10)가 대향하고 있는 미세 간극 L2에서는 방전이 발생하지 않는다. 따라서, 도전성 섬유들(16a)과 중간 전사 벨트(10) 사이에 형성된 미세 간극들 L의 모두에서 방전이 발생하지는 않는다.
따라서, 본 실시예의 대전 브러시(16)는 도전성 섬유들(16a)의 밀도를 저감시키지 않으면서 방전이 발생하는 미세 간극의 수를 감소시킬 수 있다. 또한, 밀도를 저감시킬 필요가 없기 때문에, 도전성 섬유들(16a)과 2차 전사 잔류 토너 T 사이에 충분한 접촉점들을 제공할 수 있어서, 대전 브러시(16)를 잔류 토너 T에 접촉시켜 충분히 산개시키는 것이 가능하다.
본 실시예의 대전 브러시(16)를 구성하는 도전성 섬유들(16a)의 각 도전부(16c)의 노출량은 상술한 바와 같이 외주면의 약 10％이다. 따라서, 도전부들(16c)이 중간 전사 벨트(10)와 접촉하고, 방전점들을 형성하는 도전성 섬유들(16a)의 수는 전체의 약 10％이다. 즉, 대전 브러시(16)의 밀도로서 표현할 때, 100kF/inch2의 밀도의 도전성 섬유들(16a) 중, 본 실시예의 대전 브러시(16)의 10％인 10kF/inch2의 밀도의 도전부들(16c)이 중간 전사 벨트(10)와 접촉하고 있다. 본 출원인 및 관련인이 행한 검토는, 2차 전사 잔류 토너 T를 산개시킬 수 있는 본 실시예의 대전 브러시(16)의 밀도는 20kF/inch2 이상인 것을 밝혀내었다. 본 실시예의 구성을 갖는 도전성 섬유들(16a)을 사용함으로써, 방전점들을 유효하게 감소시킬 수 있고, 충분한 양의 잔류 토너 T를 산개시키는 효과를 제공할 수 있다.
상기 설명한 바와 같이, 본 실시예에 따르면, 중간 전사 벨트(10) 상의 잔류 토너 T를 대전시키는 대전 부재는 절연부(16b)와 도전부(16c)를 포함하는 도전성 섬유들(16a)로 구성되는 대전 브러시(16)이다. 도전성 섬유(16a) 표면의 일부만이 도전부(16c)로서 작용하기 때문에, 중간 전사 벨트(10) 상의 잔류 토너 T는 덩어리를 형성하지 않으면서 산개될 수 있어서, 2차 전사 잔류 토너 T의 과잉 대전을 방지할 수 있다. 이에 의해, 잔류 토너 T를 적정한 전하량으로 대전하는 것이 가능하다.
본 실시예에서는, 클리닝 브러시로서 바 타입의 고정 부재를 사용하지만, 상술한 도전성 섬유들(16a)을 사용하는 퍼 브러시 타입의 롤러도, 중간 전사 벨트(10)와 상이한 주속도로 회전시키면 동일한 이점을 제공할 수 있다.
중간 전사 벨트(10)가 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)에 친수성 거대분자들을 분산시켜 얻어진 이온 도전성의 저항 특성을 가질 경우, 본 실시예의 대전 브러시(16)는, 더욱 효과적으로 사용될 수 있다. 이온 도전성의 저항 특성을 나타내는 중간 전사 벨트(10)는 이온들을 통해 전기 도전을 행하기 때문에, 중간 전사 벨트(10)의 표면에서 저항이 카본을 분산시킨 전자 도전성의 중간 전사 벨트(10)의 것보다 더 균일하다. 이것은, 도전제로서 친수성 거대분자들을 사용하는 중간 전사 벨트(10)가 물 이온들의 이동에 의해 통전을 행하고 있어, 절대 수분량에 따라 중간 전사 벨트(10)의 저항은 변화하지만, 중간 전사 벨트(10)의 저항은 위치에 무관하게 안정하기 때문일 수 있다. 한편, 도전성은, 카본과 같은 도전성 충전재들 사이를 전자들이 터널 효과로 인해 호핑하면서 이동할 때 일어나기 때문에, 저항은 도전성 충전재의 분산 상태에 의존한다.
그리하여, 중간 전사 벨트(10)의 저항값은, 대전 브러시(16)와의 접촉 위치에 관계없이 안정적이고, 그리하여 중간 전사 벨트(10)의 특정한 부분 상에 방전이 집중되는 것을 방지한다. 그리하여, 복합 도전성 섬유들(16a)과 중간 전사 벨트(10) 사이에서 발생하는 방전을 안정화시키고, 잔류 토너 T를 더욱 균일하게 대전시킬 수 있다.
즉, 이온 도전성의 중간 전사 벨트(10)는 면내의 저항 균일성이 높기 때문에, 도전성 섬유들(16a)과 중간 전사 벨트(10) 사이에서 발생하는 방전이 쉽게 안정화될 수 있다.
(제2 실시예)
본 실시예의 화상 형성 장치의 구성에 있어서, 제1 실시예의 컴포넌트와 동일한 컴포넌트에는, 동일한 참조 부호를 붙이고, 그 설명을 생략한다. 잔류 토너 T 대전 유닛으로서 사용되는 대전 브러시(16)와 대전 롤러(17)의 크기 및 배열은 제1 실시예의 것들과 동일하다.
본 실시예에서, 도전성 섬유들(16f)은 제1 실시예의 복합 도전성 섬유들(16a)과는 상이하다. 도전성 섬유들(16f)은 폴리에스테르를 주성분으로 하고, 도 5에 도시된 바와 같이 도전부(16c)와 절연부(16b)가 교대로 배열되는 단면 형상을 갖는다. 도전성 섬유(16f)의 도전부(16c)는, 외주면의 3부분에서 노출되고, 외주면 전체를 100%로 했을 때의 노출 부분의 비율은 총 15%이다. 도전성 섬유(16f) 1개의 단위 길이당 저항은 108Ω/cm이다.
도전성 섬유들(16f)의 집합체로서 구성되는 대전 브러시(16)는, 절연성 나일론으로 형성되는 기반 직물(16d)에 복합 도전성 섬유들(16f)을 짜넣음으로써, 브러시 형상이 될 수 있다. 기반 직물(16d)은, 두께 1mm의 SUS 플레이트(16e) 상에 도전성 접착제로 접합된다. 대전 브러시(16)의 도전성 섬유들(16f)은 3dtex의 단사섬도 및 70kF/inch2의 밀도를 갖는다.
본 실시예에서는 폴리에스테르를 주성분으로 하는 도전성 섬유들(16f)에 의해 대전 브러시(16)가 구성되지만, 특별히 한정되는 것은 아니고, 나일론 또는 아크릴로 만들어질 수도 있다. 대전 브러시(16)의 선단은, 중간 전사 벨트(10)의 표면에 대하여, 약 1.0mm의 침입량으로 고정되므로, 대전 브러시(16)와 중간 전사 벨트(10) 사이에서 주속도차가 야기된다.
본 실시예에서와 같이 3군데 노출된 도전부들(16c)을 갖는 도전성 섬유(16f)는, 2군데 노출된 도전부들을 갖는 것과 비교하여, 중간 전사 벨트(10)와 도전부(16c)가 대향하는 방전점들을 더 많이 갖기 때문에, 잔류 토너 T 대전 성능이 향상된다. 특히, 잔류 토너 T가 부극성으로 크게 대전된 경우에는, 도전성 섬유들(16f)을 사용함으로써 잔류 토너 T를 적정한 전하량으로 대전시킬 수 있다.
본 발명이 예시적인 실시예들을 참조하여 기술되었지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시예들로 한정되지 않는다는 것이 이해되어야 한다. 하기 청구항들의 범위는 그러한 변형들 및 동등한 구조들과 기능들을 모두 포괄하도록 최광의의 해석에 따라야 한다.

Claims (8)

  1. 화상 형성 장치이며,
    토너상을 담지하도록 구성된 상 담지체;
    회전 가능한 무단 형상의 중간 전사 부재;
    1차 전사부에서 상기 상 담지체로부터 상기 중간 전사 부재에 상기 토너상을 1차 전사하도록 구성되는 1차 전사 부재;
    2차 전사부에서 상기 중간 전사 부재로부터 전사재에 상기 토너상을 2차 전사하도록 구성되는 2차 전사 부재; 및
    상기 중간 전사 부재의 회전 방향에 있어서 상기 1차 전사부의 상류측이면서 상기 2차 전사부의 하류측에 배치되고, 상기 중간 전사 부재 상의 잔류 토너를 대전하도록 구성되는 대전 유닛을 포함하고,
    상기 대전 유닛은, 전기 절연부와 도전부를 포함하는 복수의 도전성 섬유가 묶여진 브러시 부재를 포함하고, 상기 도전성 섬유의 외주면의 일부가 상기 도전부로서 기능하며 그 나머지 부분은 상기 전기 절연부로서 기능하고,
    상기 복수의 도전성 섬유에 있어서, 일부의 상기 도전성 섬유는 상기 도전부가 상기 중간 전사체의 표면과 대향하고, 다른 일부의 도전성 섬유는 상기 도전부가 상기 중간 전사체의 표면과 대향하지 않고 상기 전기 절연부가 상기 중간 전사체의 표면과 대향하는, 화상 형성 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 섬유는 상기 중간 전사체와 접촉하며,
    상기 중간 전사체와 상기 도전성 섬유의 외주면이 형성하는 간극에서 방전을 발생시킴으로써, 상기 브러시 부재는 상기 중간 전사 부재 상의 잔류 토너를 대전하는, 화상 형성 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 중간 전사 부재는 이온 도전성의 저항 특성을 갖는 중간 전사 부재인, 화상 형성 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 브러시 부재는, 미리 정해진 침입량으로 상기 중간 전사 부재와 접촉하는, 화상 형성 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 대전 유닛은,
    상기 중간 전사 부재의 회전 방향에 있어서 상기 1차 전사부의 상류측이면서 상기 브러시 부재의 하류측에 배치되고, 상기 중간 전사 부재와 접촉하고, 상기 중간 전사 부재의 방향과 동일한 방향으로 회전하는 대전 롤러를 포함하고,
    상기 대전 롤러는 상기 브러시 부재에 의해 대전된 잔류 토너를 대전하는, 화상 형성 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 브러시 부재는, 상기 중간 전사 부재의 회전에 따라 상기 중간 전사 부재의 표면을 상기 복수의 도전성 섬유로 브러싱(brushing) 하는, 화상 형성 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 복수의 도전성 섬유에 있어서, 상기 중간 전사체에 상기 도전부가 대향하는 비율은 5 내지 30%인, 화상 형성 장치.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 도전성 섬유에 있어서의 상기 도전부의 노출량은 상기 도전성 섬유의 외주면의 10%인, 화상 형성 장치.
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