KR101523693B1 - 클리닝 시스템 - Google Patents

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KR101523693B1
KR101523693B1 KR1020147019013A KR20147019013A KR101523693B1 KR 101523693 B1 KR101523693 B1 KR 101523693B1 KR 1020147019013 A KR1020147019013 A KR 1020147019013A KR 20147019013 A KR20147019013 A KR 20147019013A KR 101523693 B1 KR101523693 B1 KR 101523693B1
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마사시 오타
타카유키 나가세
토시오 아라이
히데키 마츠모토
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반도 카가쿠 가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 비교적 장기에 걸쳐서 메인티넌스를 행하지 않고, 클리닝 롤러에 의한 이물의 흡착동작을 계속할 수 있다.
[해결 수단] 피클리닝재(S)의 표면(S1)에 클리닝 롤러(11)을 접촉시켜, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물을, 정전기력을 이용하여 제거한다. 클리닝 롤러(11)의 피클리닝재(S)와 반대측에는 전사 롤러(51)가 설치되고, 클리닝 롤러(11)에 부착된 이물을 전사 롤러(51)에 전사시킨다. 클리닝 롤러(11)의 외주면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러(21)를 설치하고, 클리닝 롤러(11)의 외층부 (11c)의 대전량을 제어할 수 있다. 전사 롤러(51)의 외층부를 형성하는 재료는 클리닝 롤러(11)의 외주면에 부착되는 이물을 외주면에 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전할 수 있는 것이 선택된다.

Description

클리닝 시스템{CLEANING SYSTEM}
본 발명은 피클리닝재의 표면에 부착되는 이물(異物)(진애 등)을 제거하는 클리닝 시스템에 관한 것이다. 특히, 피클리닝재가, 예를 들면, 필름, 시트, 프린트 기판 등의 얇은 물건인 경우에 적합하다.
종래, 플랫 패널 디스플레이(FPD)의 유리 기판이나, 라미네이트 필름 등의 얇은 피클리닝재에 대하여 표면 위에 부착되는 진애 등의 이물을 제거하는 클리닝 시스템으로서는, 점착 롤러를 사용하고, 그것의 점착력을 이용하여 상기 이물을 제거하도록 한 것이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
이러한 점착 롤러에서는, 평균 직경 1㎛ 이하의 이물을 제거할 수 없고, 또 점착 롤러의 표면(점착층)에 일단 부착된 진애 등의 이물을 완전하게 제거하는 것이 곤란하여, 메인티넌스성이 뒤떨어진다. 또한 피클리닝재에 점착 롤러를 어느 정도 압력을 가하여 내리눌러, 이물을 제거하도록 하고 있으므로, 피클리닝재가, 예를 들면, 필름이면, 상기 이물을 제거할 뿐만 아니라, 필름이 롤러 표면에 달라붙을 우려가 있다.
그래서, 발명자는, 전자사진 기술을 응용하여, 피클리닝재로부터 진애 등의 이물을 제거할 때, 박리 대전(또는 접촉 대전)에 의해 클리닝 롤러의 외주면에 상기 이물을 정전기력에 의해 흡착할 수 있는 전하를 미리 대전시켜 두면, 상기 클리닝 롤러에 의해 상기 이물을 정전기력을 이용하여 제거할 수 있는 것에 기초하여, 별도 특허출원을 하였다(일본 특원 2008-271797 참조).
일본 특개 2008-168188호 공보(단락 0014)
(발명의 개요)
(발명이 해결하고자 하는 과제)
그렇지만, 전술한 것에서는 피클리닝재와 클리닝 롤러와의 접촉 박리에 의해 클리닝 롤러의 외주면에 상기 이물을 정전기력에 의해 흡착할 수 있는 전압을 대전시키기 위해서는, 상기 피클리닝재에 따라 상기 클리닝 롤러의 외층부의 재료를 결정할 필요가 있다.
그래서, 발명자는, 상기 별도 특허출원한 것을 더 한걸음 진척시켜, 상기 클리닝 롤러의 대전을, 대전 제어 롤러나 외부 전원을 사용하여 적극적으로 제어하고, 상기 클리닝 롤러의 외주면에 상기 이물을 정전기력에 의해 흡착할 수 있는 대전압을 안정하게 유지시키도록 하면, 상기 이물을 피클리닝재로부터 장기간에 걸쳐 안정하게 흡착 제거할 수 있는 것에 착안하여, 본 발명을 이룬 것이다.
본 발명은 클리닝 롤러에 의한 이물의 흡착 동작을 장기간에 걸쳐 안정하게 행할 수 있는 클리닝 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
(과제를 해결하기 위한 수단)
청구항 1의 발명은, 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 클리닝 롤러를 구비하고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 진애 등의 이물을 상기 클리닝 롤러에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝 시스템으로서, 상기 클리닝 롤러는 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 외주면에 대전할 수 있는 것이며, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 외주면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러가 설치되고, 이 대전 제어 롤러는, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러에 대하여 대전시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 클리닝 롤러와 대전 제어 롤러의 회전에 의한 접촉 박리에 의해, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하가 대전되고, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 외주면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러에 의해 클리닝 롤러에 대하여 장기에 걸쳐 안정하게 대전된다. 이것에 의해, 클리닝 롤러는 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하고, 상기 피클리닝재의 표면 위로부터 상기 이물을 제거한다. 따라서, 장기간에 걸쳐 클리닝 롤러에 의한 클리닝을 실시할 수 있다.
또한 동일한 클리닝 롤러이더라도, 대전 제어 롤러를 바꿈으로써(즉, 클리닝 롤러와 대전 제어 롤러와의 조합을 바꿈으로써), 클리닝 롤러의 외주면에 플러스측의 전하를 대전시키거나, 마이너스측의 전하를 대전시키거나 할 수 있어, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물의 종류에 따라(동일 소재의 이물이며 대전 극성이 상이한 경우 등을 포함하여), 최적의 클리닝을 실시할 수 있다.
또한, 대전 제어 롤러에 대하여, 클리닝 롤러에 대전하는 전하(정전하 또는 부전하)와 동일한 부호의 전압을, 외부 전원(예를 들면, 고압 전원) 등에 의해 인가하면, 클리닝 롤러가 갖는 대전성을, 인가한 전압에 따라 상승시킬 수 있어, 클리닝 롤러에 의해 더욱 효율적으로 이물을 흡착 제거하는 것을 실현할 수 있다.
이 경우, 예를 들면, 청구항 2에 기재된 바와 같이, 상기 대전 제어 롤러는 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전함으로써, 상기 클리닝 롤러와의 사이에서, 상기 대전 제어 롤러와 상기 클리닝 롤러와의 표면 특성의 차이에 따라 전위차를 생기게 하는 것으로 할 수 있다.
이와 같이 하면, 클리닝 롤러와 대전 제어 롤러의 회전에 의한 접촉 박리에 의해, 상기 클리닝 롤러의 대전압은, 상기 대전 제어 롤러의 대전압을 기준으로 하여, 상기 대전 제어 롤러와의 표면 특성(예를 들면, 대전 서열)의 차이에 따른 전위차를 생기게 하는 대전압으로 되어, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하가 대전된다.
청구항 3에 기재된 바와 같이, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러에 접촉하면서 회전하도록 전사 롤러가 설치되고, 상기 전사 롤러는, 도전성을 갖는 심봉(心棒)과, 이 심봉의 외측에 설치되는 원통 형상의 탄성층부를 구비하고, 상기 탄성층부는 상기 심봉보다도 체적저항율이 높고, 표면에 상기 클리닝 롤러의 외주면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전할 수 있는 재료로 형성되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 클리닝 롤러의 외주면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이, 클리닝 롤러의 회전에 의해, 전사 롤러의 외주면(표면)과 접촉한다. 이 접촉에 의해, 상기 전사 롤러의 탄성층부는, 상기 클리닝 롤러의 외주면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전할 수 있는 재료로 형성되어 있으므로, 상기 이물은 클리닝 롤러를 떠나 전사 롤러에 전사된다.
이와 같이, 클리닝 롤러에 의해 피클리닝재의 표면 위로부터 제거된 이물은 전사 롤러에 전사되고, 이물이 피클리닝재의 표면 위로 되돌려지지는 않는다. 또한 클리닝 롤러의 외주면 위의 이물이 끊임없이 전사 롤러측에 전사되므로, 상기 클리닝 롤러에 대하여 롤러 외주면에 부착되어 있는 이물을 정기적으로 제거(청소)하거나, 상기 이물이 부착되어 있는 클리닝 롤러를 정기적으로 교환한다고 하는 메인티넌스 작업을 시행할 필요가 없게 된다. 따라서, 클리닝 롤러에 의한 이물의 흡착 동작을 장기간에 걸쳐 계속해서 행할 수 있다.
청구항 1에 기재된 바와 같이, 상기 피클리닝재를 사이에 끼우고, 상기 클리닝 롤러와는 반대측에 가이드 롤러가 배치되고, 상기 가이드 롤러는 상기 클리닝 롤러가 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도를 높이는 것으로 할 수도 있다.
이와 같이 하면, 2개의 롤러(클리닝 롤러, 가이드 롤러)가 피클리닝재를 사이에 끼우고 대향해 있고, 피클리닝재가 클리닝 롤러 및 가이드 롤러가 접촉하는 위치에서 상하로부터 지지되고, 안정성 좋게 지지된 상태에서, 이물의 제거가 행해진다.
또한 가이드 롤러로 의해, 클리닝 롤러는 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도가 높여지고, 주어진 전계 강도에 따라 피클리닝재 위의 대전 이물이 클리닝 롤러에 흡착되어, 효율적으로 제거된다.
청구항 4에 기재된 바와 같이, 상기 클리닝 롤러는, 도전성을 갖는 심봉과, 이 심봉의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부와, 이 내층부의 외측에 설치되는 외층부를 구비하고, 이 외층부가 50° 이상의 경도(JIS-A)를 갖고, 또한 상기 내층부에서도 체적저항율이 높은 것이 바람직하다. 여기에서, 「체적저항율이 높은」이란 전기 저항이 높은 것을 의미한다. 또한 상기 외층부의 경도는 상기 외층부를 형성하는 재료로 성형된 두께 2mm의 평판을 사용하여 측정되는 것이다. 또한, 외층부의 경도(JIS-A)는 60° 이상인 것이 보다 바람직하다.
이와 같이 하면, 외층부가 50°이상의 경도(JIS-A)를 가지므로, 롤러 표면경도를 높일 수 있고, 또한 외층부는 내층부보다도 체적저항율이 높으므로, 표면에 접촉하는 물과의 접촉 박리에 의해 발생하는 대전압의 유지에 효과가 있어, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 외주면에 대전시킬 수 있다.
따라서, 종래의 점착 롤러와는 달리, 피클리닝재가 필름 등의 얇은 물건이어도, 닙 폭을 유지한 채, 피클리닝재의 클리닝 롤러로의 휘감김을 방지할 수 있다.
청구항 5에 기재된 바와 같이, 상기 클리닝 롤러는, 상기 내층부가 도전성을 갖는 탄성재료로 형성되고, 상기 외층부가 아크릴 혼합 우레탄 또는 불소 혼합 우레탄으로 형성되어 있는 구성으로 하면 된다.
이와 같이 하면, 우레탄만을 롤러 외주면에 사용하는 경우에 대하여, 대전 극성을 변화시킬 수 있어, 아크릴 혼합 우레탄이면 마이너스로 대전되기 쉬운 이물이, 불소 혼합 우레탄이면 플러스로 대전하기 쉬운 이물이 각각 피클리닝재로부터 제거되기 쉬워진다.
청구항 6에 기재된 바와 같이, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러가 설치되고, 상기 대전 제어 롤러는, 심금에 제 1 외부전원이 접속되어 있고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러에 대하여 변경할 수 있는 것과, 상기 전사 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 재료로 형성됨과 아울러, 상기 대전 제어 롤러의 심금에 접속된 제 1 외부전원에 의해 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 변경할 수 있는 구성으로 하는 것도 가능하다.
이와 같이 하면, 대전 제어 롤러는, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러에 대하여 설정 가능하므로, 대전 제어 롤러에 의해, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러에 대하여 안정하게 대전시킬 수 있다. 이것에 의해, 클리닝 롤러는 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 흡착력이 안정하다.
또한 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러에 접촉하면서 회전하도록 전사 롤러가 설치되고, 이 전사 롤러는 상기 클리닝 롤러의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 재료로 형성되어 있으므로, 클리닝 롤러의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이, 클리닝 롤러의 회전에 의해, 전사 롤러의 표면과 접촉하면, 상기 이물은 클리닝 롤러를 떠나 전사 롤러의 표면에 전사된다. 이와 같이, 클리닝 롤러에 의해 피클리닝재의 표면 위로부터 제거된 이물은 전사 롤러에 차례차례 전사되어, 클리닝 롤러의 표면 위에는 남지 않으므로, 이물이 피클리닝재의 표면 위로 되돌려질 우려는 없다.
또한, 클리닝 롤러의 표면 위에 이물이 남지 않고, 이물이 피클리닝재의 표면 위로 되돌려지지도 않으므로, 상기 클리닝 롤러에 대하여 롤러 표면에 부착되어 있는 이물을 정기적으로 제거(청소)하거나, 상기 이물이 부착되어 있는 클리닝 롤러를 정기적으로 교환한다고 하는 메인티넌스 작업을 시행할 필요가 없어진다.
게다가, 대전 제어 롤러의 심금에 접속된 제 1 외부전원에 의한 전압 인가에 의해, 대전 제어 롤러에 대하여, 클리닝 시에 전사 롤러의 표면에 대전되는 전하와 반대 부호이고, 절대값이 큰 전압을 인가함으로써, 전사 롤러가 갖는 대전성을 역극성으로 하여, 전사 롤러에 흡착되어 있는 이물의 흡착력을 없애고, 전사 롤러로부터의 이물을 제거하는 것이 용이하게 되도록 할 수 있다. 여기에서, 클리닝 시란 클리닝 롤러가 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하고 있는 그때를 말한다.
청구항 7의 발명은, 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 클리닝 롤러를 구비하고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 진애 등의 이물을 상기 클리닝 롤러에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝 시스템으로서, 상기 클리닝 롤러는 제 1 외부전원이 접속되고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있는 것이며, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러가 설치되고, 상기 전사 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있음과 아울러 상기 클리닝 롤러에 대하여 접속된 제 1 외부전원에 의한 인가 전압을 변경함으로써 상기 전사 롤러의, 상기 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 대전압을 변경 가능한 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 클리닝 롤러는 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있는 것이므로, 피클리닝재의 표면 위의 이물은 상기 클리닝 롤러에 흡착된다. 또한 전사 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있으므로, 클리닝 롤러에 흡착된 이물은 상기 전사 롤러에 흡착된다. 따라서, 클리닝 롤러에 대하여, 정기적으로 제거(청소)하거나 정기적으로 교환하거나 한다고 하는 메인티넌스 작업을 시행할 필요가 없어진다.
또한 상기 클리닝 롤러에 대하여 접속된 제 1 외부전원에 의한 인가 전압을 변경함으로써 상기 전사 롤러의, 상기 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 대전압을 변경 가능하므로, 제 1 외부전원에 의한 인가 전압을 변경하여, 상기 전사 롤러에 대하여, 상기 전사 롤러에 흡착되어 있는 이물에 관한 흡착력을 약화시킬 수 있다. 예를 들면, 상기 전사 롤러의 대전압의 극성을, 상기 전사 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위하여 극성과는 반대 극성으로 함으로써 상기 전사 롤러에 흡착되어 있는 이물에 관한 흡착력을 상기 전사 롤러가 잃어버리도록 할 수 있다. 그 결과, 전사 롤러에 대한, 전술한 바와 같은 메인티넌스 작업이 용이하게 된다.
따라서, 점착 롤러의 점착력을 이용하는 종래의 클리닝 시스템과 같이, 클리닝 롤러의 롤러 표면에 부착되어 있는 이물을 정기적으로 제거(청소)하거나, 상기 이물이 부착되어 있는 클리닝 롤러를 정기적으로 교환한다고 하는 메인티넌스 작업을 시행할 필요가 없게 되어, 메인티넌스성이 우수한 클리닝 시스템을 얻을 수 있다. 또한 전사 롤러에 대해서는, 전술한 바와 같이 메인티넌스 작업이 용이하게 되므로, 이 점에서도 메인티넌스성이 우수하다.
이 경우, 청구항 8에 기재된 바와 같이, 상기 전사 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전함으로써, 상기 클리닝 롤러와의 사이에서, 상기 전사 롤러와 상기 클리닝 롤러와의 표면 특성의 차이(예를 들면, 대전 서열)에 따라 전위차를 발생시키는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 클리닝 롤러와 전사 롤러의 회전에 의한 접촉 박리에 의해, 상기 전사 롤러에, 상기 클리닝 롤러와의 표면 특성(예를 들면, 대전 서열)의 차이에 따른 전위차가 발생하고, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하가 대전된다.
또한 청구항 9에 기재된 바와 같이, 상기 전사 롤러에 대하여, 동반 회전방향과 역방향으로 회전하는 클리닝 브러시가 설치되고, 이 클리닝 브러시에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록 금속 롤러가 설치되고, 이 금속 롤러에는 제 2 외부전원이 접속되고, 상기 전사 롤러와의 사이에 전위차를 발생시키도록 구성되어 있고, 이 금속 롤러의 표면 근방에, 상기 금속 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 선단 긁어내기부로 긁어내는 클리닝 블레이드가 배치되어 있는 구성으로 하는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 클리닝 브러시에 의해 전사 롤러로부터 제거되어 금속 롤러의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이 클리닝 블레이드의 선단 긁어내기부에 의해 긁어내져, 금속 롤러의 표면 위로부터 이물이 제거된다. 특히, 대전 제어 롤러에 인가되는 전압의 제어에 의해 전사 롤러의, 이물에 대한 흡착력을 없애면, 전사 롤러로부터, 더욱 효율적으로 이물이 제거된다.
청구항 10에 기재와 같이, 상기 제 1 외부전원은, 상기 클리닝 롤러에 의한 클리닝 시를 제외하고, 상기 전사 롤러에 의한 전사 동작시에 상기 전사 롤러의 표면에 대전되는 전하와 반대 부호이고, 절대값이 큰 전압을 상기 대전 제어 롤러에 인가하는 구성으로 되고, 상기 제 2 외부전원은 상기 전사 롤러와의 사이에 전위차를 발생시키도록 클리닝 시에 전사 롤러의 표면에 대전되는 전하와 동일 부호의 전위를 상기 금속 롤러에 인가하는 구성으로 되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 전사 롤러의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물에 대한 흡착력이, 대전 제어 롤러에 인가되는 전압의 제어에 의해 약해지므로, 이물을 제거하는 점에서 유리하다.
청구항 11에 기재된 바와 같이, 상기 금속 롤러의 표면 근방에, 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 에어진공 수단의 흡입구가 설치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 금속 롤러의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이 부압에 의해 흡인 가능한 에어진공 수단의 흡입구를 통해서 흡인 제거된다.
또한 청구항 12에 기재된 바와 같이, 상기 전사 롤러에 대하여, 동반 회전방향과 역방향으로 회전하는 클리닝 브러시가 설치되고, 이 클리닝 브러시에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록 금속 롤러가 설치되고, 이 금속 롤러에는 제 2 외부전원이 접속되고, 상기 전사 롤러와의 사이에 전위차를 발생시키도록 구성되어 있고, 이 금속 롤러의 표면 근방에, 상기 금속 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 선단 긁어내기부로 긁어내는 클리닝 블레이드가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 클리닝 브러시에 의해 전사 롤러로부터 이물이 제거되고, 정전기력에 의해 금속 롤러에 옮겨지고, 클리닝 블레이드의 선단 긁어내기부에 의해 긁어내진다. 그리고, 금속 롤러의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이, 클리닝 블레이드의 선단 긁어내기부에 의해 긁어내지기 때문에, 상기 금속 롤러로부터 이물이 효율적으로 제거된다. 특히, 제 2 외부전원에 의한 인가 전압을 변경하여 금속 롤러가 그것에 흡착된 이물에 대한 흡착력을 상실했을 때는, 상기 금속 롤러로부터 이물이 보다 효율적으로 제거된다.
또한 청구항 13에 기재된 바와 같이, 상기 전사 롤러의 표면 위에 설치된 클리닝 블레이드 근방에, 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 에어진공 수단의 흡입구가 배치되어 있는 것이 바람직하다.
이와 같이 하면, 상기 전사 롤러의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이 클리닝 블레이드의 선단 긁어내기부에 의해 긁어내지고, 에어진공 수단의 흡입구를 통하여 상기 이물이 부압에 의해 흡인되므로, 상기 이물이 상기 전사 롤러 주변을 더럽힐 우려가 없어진다.
청구항 1에 기재된 바와 같이, 상기 피클리닝재를 사이에 끼우고, 상기 클리닝 롤러와는 반대측에 가이드 롤러가 배치되고, 상기 가이드 롤러는 상기 클리닝 롤러가 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도를 높이는 것으로 할 수 있다.
이와 같이 하면, 2개의 롤러(클리닝 롤러, 가이드 롤러)가 피클리닝재를 사이에 끼우고 대향하고 있고, 피클리닝재가 클리닝 롤러 및 가이드 롤러가 접촉하는 위치에서 상하로부터 지지되고, 안정적으로 지지된 상태에서, 이물의 제거가 행해진다.
또한 가이드 롤러로 의해, 클리닝 롤러는, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도가 향상되고, 주어진 전계 강도에 따라 피클리닝재 위의 대전 이물이 클리닝 롤러에 흡착되어, 효율적으로 제거된다.
또한, 청구항 14에 기재된 바와 같이, 대전 제어 롤러를, 클리닝 롤러가 아니고, 연사 롤러에 대하여 설치하는 것도 가능하다. 즉, 청구항의 발명은, 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 클리닝 롤러를 구비하고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 진애 등의 이물을 상기 클리닝 롤러에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝 시스템으로서, 상기 클리닝 롤러는 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 것이며, 상기 클리닝 롤러에 대하여 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러가 설치되고, 상기 전사 롤러는 상기 클리닝 롤러의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 재료로 형성되고, 상기 전사 롤러에 대하여 상기 전사 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러가 설치되고, 상기 대전 제어 롤러는, 심금에 제 1 외부전원이 접속되어 있고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러 및 상기 전사 롤러에 대하여 변경할 수 있는 것을 특징으로 한다.
이와 같이 하면, 대전 제어 롤러를 전사 롤러에 대하여 설치하고 있으므로, 전술한 제 2 외부전원을 설치하는 경우에, 클리닝 롤러에 제 2 외부전원에 의해 발생하는 전류가 유입되는 것을 방지하여, 피클리닝재가 도전물 등이어도, 피클리닝재의 전기적인 손상을 방지할 수 있다.
본 발명은, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 장기간에 걸쳐 안정하게 대전시킬 수 있다.
따라서, 클리닝 롤러는, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하고, 상기 피클리닝재의 표면 위로부터 상기 이물을 장기간에 걸쳐서 안정하게 제거할 수 있다.
도 1(a), (b)는 각각 본 발명에 따른 클리닝 시스템에 사용하는 클리닝 유닛의 1실시형태를 도시하는 도면.
도 2는 상기 클리닝 유닛을 2연속 배치한 실시형태를 도시하는 도면.
도 3은 본 발명에 따른 클리닝 유닛의 다른 실시형태를 나타내는 설명도.
도 4는 본 발명에 따른 클리닝 유닛의 또 다른 실시형태를 도시하는 설명도.
도 5는 이물 제거 시험 1의 설명도.
도 6은 클리닝 유닛의 다른 실시형태를 도시하는 도 1(a)와 동일한 도면.
도 7은 다른 실시형태의 클리닝 유닛을 2연속 배치한 실시형태를 도시하는, 도 2와 동일한 도면.
도 8은 클리닝 유닛의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 4와 동일한 도면.
도 9는 클리닝 유닛의 또 다른 실시형태를 도시하는 도 3가 동일한 도면.
도 10은 이물 제거 시험 2의 설명도.
도 11은 본 발명에 따른 클리닝 시스템의 일례를 도시하는 도면.
도 12(a), (b)는 각각 본 발명에 따른 클리닝 시스템에 사용되는 클리닝 유닛의 기본구조를 도시하는 설명도.
도 13은 상기 클리닝 유닛의 실시형태를 도시하는 도면.
도 14는 클리닝 유닛을 2연속 배치한 실시형태를 도시하는 도면.
도 15는 다른 실시형태에 대한 도 2와 동일한 도면.
도 16은 또 다른 실시형태에 대한 도 2와 동일한 도면.
도 17은 이물 제거 시험의 설명도.
도 18은 본 발명에 따른 클리닝 시스템의 일례를 도시하는 도면.
도 19는 클리닝 유닛의 다른 실시형태를 도시하는 도면.
도 20은 도 19에 나타내는 클리닝 유닛을 사용하는 클리닝 시스템의 일례를 도시하는 도면이다.
도 21(a), (b)는 각각 본 발명에 따른 클리닝 시스템에 사용되는 클리닝 유닛의 일례에 의한, 진애 등의 이물을 정전기력을 이용하여 제거하는 원리의 설명도.
도 22(a)∼(f)는 각각 상기 유닛의 동작의 설명도.
도 23은 다른 실시형태에 대한 도 1(a)와 동일한 도면.
도 24는 또 다른 실시형태에 관한 도 1(a)와 동일한 도면.
도 25는 이물 제거 시험의 설명도.
도 26은 본 발명에 따른 클리닝 시스템의 일례를 도시하는 도면.
(발명을 실시하기 위한 형태)
이하, 본 발명의 실시형태를 도면에 따라 설명한다.
(기본이 되는 실시형태)
도 1(a)에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 클리닝 시스템에 사용되는 클리닝 유닛(U)은, 피클리닝재(S)의 표면(S1)에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 클리닝 롤러(11)를 구비하고, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물(도시 생략)을, 클리닝 롤러(11)에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 것이다. 이 클리닝 롤러(11)는 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 외주면에 대전할 수 있는 것으로, 이 클리닝 롤러의 롤러 표면(외주면)의 대전성을 이용하여 이물을 흡착하는 것이다.
이 클리닝 롤러(11)에 대하여, 클리닝 롤러(11)의 외주면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러(21)가 설치되고, 1개의 클리닝 유닛(U)이 구성된다. 이 대전 제어 롤러(21)는, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 클리닝 롤러(11)의 외주면(외층부)에 대하여 안정하게 대전시킬 수 있는 것이다.
클리닝 롤러(11)는 심금(심봉)(11a)과, 이 심금(11a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(11b)와, 그 내층부(11b)의 외측에 설치되고 내층부(11b)보다도 고저항의 재료로 이루어지는 얇은 원통 형상의 외층부(11c)(예를 들면, 두께 30㎛ 정도)를 구비하고, 2층 구조로 되어 있다.
이러한 클리닝 롤러(11)의 외층부(11c)를 형성하는 재료는 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전할 수 있는 것이 선택된다. 즉, 이물의 대전압에 대하여 전위차를 가지고 있으면 되고, 대전 제어 롤러에 의해, 적당히 플러스 또는 마이너스로 대전하고 있다. 또한, 대전 제어 롤러(21)에 의해, 피클리닝재(S)나 그것의 표면(S1)에 부착되어 있는 이물에 의존하지 않아, 클리닝 롤러(11)의 대전압이 안정된다.
클리닝 롤러(11)의 외층부(11c)의 두께로서는 2∼500㎛(보다 바람직하게는 5∼50㎛)가 바람직하다. 이것은, 외층부(11c)의 두께가 2㎛ 미만에서는 롤러 표면(외층부 표면)에 전하가 대전되기 어려운 경향이 있는 한편, 500㎛를 초과하는 두께로 하는 것은 공업적으로 효율적이지 않기 때문이다. 또한, 심금(11a) 대신에, 도전성을 갖는 카본재나 합성 수지 복합재 등으로 이루어지는 심봉을 사용할 수도 있다. 심봉의 체적 저항율로서는 105Ωcm 이하가 바람직하다.
내층부(11b)에는 도전성을 갖는 탄성 재료(예를 들면, 카본(도전재)을 포함하는 폴리에스테르계 우레탄 등)가 사용되고, 외층부(11c)보다도 저경도 또는 대략 동일한 경도로 된다. 또한 내층부(11b)는 외층부(11c)보다도 저저항이면 특별히 한정되지 않지만, 체적저항율은 104∼1012Ωcm 정도인 것이 바람직하다.
외층부(11c)에 사용하는 재료는 50° 이상(바람직하게는 50° 이상 100° 이하, 보다 바람직하게는 55° 이상 100° 이하, 더욱 바람직하게는 65° 이상 100° 이하)의 경도(JIS-A)를 갖는다. 또한 외층부(11c)는 내층부(11b)보다도 고저항이다. 외층부(11c)는 바람직하게는 108Ωcm 이상의 체적저항율, 보다 바람직하게는 1010Ωcm 이상의 체적저항율을 갖는다.
클리닝 롤러(11)의 외층부(11c)를 형성하는 재료의 바람직한 예로서는 우레탄 수지를 들 수 있고, 게다가 아크릴 혼합 우레탄 또는 불소 혼합 우레탄을 들 수 있다. 여기에서, 「아크릴 혼합 우레탄」이란 폴리에스테르 폴리우레탄 또는 폴리에테르 폴리우레탄을 주성분으로 하고 (i) 열가소성 우레탄 수지와 실리콘·아크릴 공중합 수지의 혼합물, (ii) 아크릴 수지(예를 들면, 메타크릴산-메타크릴산메틸 공중합체로 이루어지는 주요 체인에 아미노에틸기가 그래프트 되어 이루어지는 그래프트 화합물)와 열가소성 우레탄 수지로 이루어지는 혼합물, (iii) 아크릴 수지·우레탄 수지·불소계 표면 코팅제로 이루어지는 혼합물을 의미하고, 「불소 혼합 우레탄」이란 폴리우레탄을 주성분으로 하는 것으로, 열가소성 우레탄 수지에 우레탄·불소 공중합체를 혼합한 것을 의미한다.
대전 제어 롤러(21)는 도전성을 갖는 심금(21a)과, 이 심금(21a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(21b)와, 이 내층부(21b)의 외측에 설치되는 원통 형상의 외층부(21c)를 구비하고, 외층부(21c)는 내층부(21b)보다도 체적저항율이 높게 되도록 설정되어 있다. 이 대전 제어 롤러(21)의 심금(21a), 내층부(21b) 및 외층부(21c)도, 예를 들면, 클리닝 롤러(11)와 표면 특성의 차이에 따라 전위차가 발생하는 재료를 사용하여 각각 형성할 수 있다. 또한, 대전 제어 롤러로서는, 도 1(b)에 도시하는 대전 제어 롤러(21')와 같이, 심금(21a')의 외측에 원통 형상의 외층부(21c')를 직접 구비하는 구조이어도 된다. 단, 대전 제어 롤러(21, 21')의 외층부(21c, 21c')의 소재로서는, 클리닝 롤러(11)와 대전 제어 롤러(21, 21')의 회전에 의한 접촉 박리에 의해, 클리닝 롤러(11)와 대전 제어 롤러(21, 21')의 표면 특성의 차이에 따라 일으키는 전위차가, 안정한 흡착성을 손상시키지 않는 범위에서, 가능한 한 커지는 것이 선정되어 있는 것이 바람직하다.
그리고, 대전 제어 롤러(21)는, 클리닝 롤러(11)에 대하여, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전시킬 수 있는 것으로, 도 1(a)에 도시하는 경우에는, 대전 제어 롤러(21)의 심금(21a)은 기준이 되는 전위(예를 들면, 접지 전위 즉 0V)로 되어 있다.
이 대전 제어 롤러(21)와 동반 회전하는 클리닝 롤러(11)는 클리닝 롤러(11)와 대전 제어 롤러(21) 사이에서의 접촉 박리에 의해 대전되고, 클리닝 롤러(11)와 대전 제어 롤러(21) 사이에서 그것들의 표면 특성의 차이에 따라, 대전 서열에 기초하여 전위차를 발생한다. 이들 롤러(11, 21) 사이에 발생하는 전위차는, 그것들의 표면 특성의 차이에 따라 발생하고 있기 때문에, 일정 원주속도에서는, 일정한 수치를 안정하게 나타내게 된다.
그리고, 대전 제어 롤러(21)의 전위에, 롤러(11, 21) 간의 표면 특성의 차이 에 따라 발생하는 전위차를, 외층부(11c, 21c)를 형성하는 재료에 따라 가산 또는 감산한 값이 클리닝 롤러(11)의 대전압이 된다. 즉, 대전 제어 롤러(21)의 외층부(21c)를 형성하는 재료가 클리닝 롤러(11)의 외층부(11c)를 형성하는 재료에 대하여, 대전 서열이 플러스측이면, 클리닝 롤러(11)는 마이너스측으로 대전되고, 대전 서열이 마이너스측이면, 클리닝 롤러(11)는 플러스측으로 대전된다.
예를 들면, 대전 제어 롤러(21)의 전위가 접지 전위로 0V이고, 롤러(11, 21) 간의 표면 특성의 차이에 따라 발생하는 전위차가 300V인 경우에는, 클리닝 롤러(11)의 대전압은 -300V 또는 +300V가 된다. 또한 동일한 클리닝 롤러(11)이더라도, 클리닝 롤러(11)가 대전 제어 롤러(21)에 대하여 마이너스 특성을 나타내는 경우에는 -300V를 나타내고, 클리닝 롤러(11)가 대전 제어 롤러(21)에 대하여 플러스 특성을 나타내는 경우에는 +300V를 나타내게 된다.
따라서, 클리닝 롤러(11)에 의하면, 클리닝 롤러(11)에는 대전 제어 롤러(21)와의 접촉에 의해, 이물을 정전기력에 의해 흡착할 수 있는 전하가 클리닝 롤러(11)에 안정하게 대전되어 있으므로, 피클리닝재(S)의 표면(S1)으로부터 이물이 제거된다고 하는 클리닝 성능이 안정하게 발휘된다.
또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 클리닝 유닛(U1, U2)을 2연속 배치하고, 각 유닛(U1, U2)에서, 클리닝 롤러(11A, 11B)에 대하여, 클리닝 롤러(11A, 11B)의 외주면에 대전되는 전하의 부호를 반대로 할 수 있는 대전 제어 롤러(21A, 21B)를 설치할 수 있다. 이렇게 하면, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 플러스 대전성의 이물을 마이너스 대전한 클리닝 롤러(11A)(클리닝 유닛(U1))에서, 마이너스 대전성의 이물을 플러스 대전한 클리닝 롤러(11B)(클리닝 유닛(U2))에서 각각 제거할 수 있어, 제거할 수 있는 이물의 범위가 커진다.
또한 도 3에 도시하는 바와 같이, 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고, 클리닝 롤러(11)과는 반대측에 가이드 롤러(41)를 배치할 수도 있다. 이 가이드 롤러(41)는 클리닝 롤러(11)가 피클리닝재(S)의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도를 높이는 것으로, 심금(41a)과, 이 심금(41a)의 외측에 도전성을 갖는 내층부(41b)와, 이 내층부(41b)의 외측에 절연성을 갖는 외층부(41c)를 구비하고, 전계 강도가 높아지도록 형성되어 있다.
이 가이드 롤러(41)는, 클리닝 롤러(11)에 대하여 전위차를 갖는 것을 사용하고, 대전 제어 롤러(21)와 동일한 구조를 갖는 다른 대전 제어 롤러(71)를 설치하고, 가이드 롤러(41)에 의해, 클리닝 롤러(11)와 가이드 롤러(41) 사이에 끼워져 있는 피클리닝재(S)에 작용하는 전계 강도를 안정하게 더욱 높여, 클리닝성을 향상시킬 수도 있다.
이 경우, 가이드 롤러(41)의 전위가, 클리닝 롤러(11)의 전위보다 높아지도록, 또는 그 반대가 되도록, 각 대전 제어 롤러(21, 71)를 선정하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 대전 제어 롤러(21, 71)가 접지에 접속되고 또한 모두 0V를 나타내는 경우에는, 클리닝 롤러(11)나 가이드 롤러(41)에 대하여 발생시키는 전위차가 300V이고, 대전 제어 롤러(21)가 플러스 특성을 나타내는 것이며, 대전 제어 롤러(71)가 마이너스 특성을 나타내는 것이라고 하면, 클리닝 롤러(11)의 외주면을 -300V로, 가이드 롤러(41)의 외주면을 +300V로 각각 대전시킬 수 있다. 이와 같이 하면, 2개의 롤러(11, 41)가 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고 대향해 있어, 피클리닝재(S)가 클리닝 롤러(11) 및 가이드 롤러(41)가 접촉하는 위치에서 600V의 전위차가 생겨 전계 강도가 가장 높아지고, 주어진 전계에 따라 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위의 대전 이물이 클리닝 롤러(11)의 외주면에 정전기력에 의해 흡착되어, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위로부터 효과적으로 제거된다.
또한 이 가이드 롤러(41) 대신에, 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고, 다른 클리닝 롤러를 배치함으로써 피클리닝재(S)의 표면 및 이면(배면)의 클리닝을 동시에 행하는 것도 가능하다. 이 경우도, 도 2에 도시하는 것과 마찬가지로, 2연속 배치할 수 있다. 또한, 피클리닝재(S)의 이면측만을 클리닝 하도록 구성할 수도 있는 것은 물론이다.
또한 도 4에 도시하는 바와 같이, 대전 제어 롤러(21)의 심금(21a)에 외부전원(31)(예를 들면, 고압전원)을 접속할 수도 있다. 이 경우에는, 대전 제어 롤러(21)의 기준전위를 외부전원(31)에 의해 인가하는 전압에 의해 주어지는 전위로 할 수 있다. 예를 들면, 대전 제어 롤러(21)의 심금(21a)에 외부전원(31)에 의해 -300V를 인가한 경우, 클리닝 롤러(11)는 접지 전위를 기준전위로 하는 경우에 발생하는 전위차에 -300V를 가산한 값을 나타내게 된다.
계속해서, 전술한 유닛을 사용하여 행한 이물 제거 시험 1에 대하여 설명한다.
(시험방법)
도 5에 도시하는 바와 같이, 절연성의 부재(도시 생략)로 유지된 대전 제어 롤러(21) 및 클리닝 롤러(11)를 서로 접촉시키고, 5m/min의 원주속도로 동반 회전시켜, 대전 제어 롤러(21)의 심금(21a)에 접지 전위 0V, 또는 외부전원에 의한 전압±500V를 부여했다. 또한, 후술하는 실시예 및 비교예의 설명에 있어서, 특별히 명기하고 있지 않은 경우에는, 접지 전위 0V를 부여하고 있다.
이에 반해, 필름 형상의 피클리닝재(PET 필름: 15cm×15cm×100㎛)의 표면 위에 이물(평균직경 1㎛, 10㎛의 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지)을 살포한 샘플을 사용하여, 클리닝 롤러의 이물 제거 성능을 평가했다.
또한, 평가 실험은 피클리닝재를 5장 연속해서 클리닝 하고, 최초의 피클리닝재를 샘플 1, 다음을 샘플 2로 하고, 샘플 5까지 평가했다. 피클리닝재를 클리닝 하고 있는 동안, 클리닝 롤러(11)의 표면 전위를 표면 전위계(45)(트렉사제 Model 341B)를 사용하여 측정했다.
(실시예 및 비교예의 설명)
다음 표 1, 2에, 이물 제거 시험 1을 행한 실시예 및 비교예에 대한 롤러의 구조를 나타내고, 그것들의 내층·외층의 조성에 대해서는 표 3에 나타낸다. 표 1, 2에 나타내는 실시예 및 비교예의 롤러의 제작 방법은 다음과 같다. 심금(재질: 알루미늄 합금제 사이즈: 직경 φ28mm×길이 250mm)에, 내층부(두께 6mm/폭(심금의 연장방향의 치수) 240mm)를 성형했다. 외층부를 갖는 것은, 또한 상기 내층부의 외측에 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 성형했다. 이것에 의해, 탄성층은 외경 φ40mm, 폭 240mm로 되었다.
단, 내층부를 갖지 않는 롤러(실시예 9, 16, 17의 대전 제어 롤러가 해당)에 대해서는, 상기와 동일한 심금에 직접 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 성형했다.
Figure 112014064444517-pat00001
Figure 112014064444517-pat00002
조성 롤러경도
JI S-A(°)
a 폴리에스테르계의 열경화성 우레탄수지100 질량부에 대하여 카본(도전재)를 0.5질량부 첨가한 것 28
b 점착성 부틸고무 26
A 폴리에스테르계의 열가소성 우레탄수지 100질량부에 대하여 개질재(우레탄·불소공중합체)를 10질량부 첨가한 것 93
B 아크릴수지·우레탄수지·불소계표면코팅제로 이루어진 혼합물 95
C 폴리에스테르계의 열가소성우레탄수지 100질량부에 대하여 개질재(실리콘·아크릴공중합수지)를 30질량부 첨가한 것 65
D 아크릴수지40질량%, 폴리에스테르계의 열가소성 우레탄수지 60질량%로 구성된 것 96
E 폴리에스테르계의 열가소성 우레탄수지로 구성되어 필러(산화티탄)를 10질량%첨가한 것 95
F 폴리에스테르계의 열가소성 우레탄수지 100질량부에 대하여 필러(티탄산바륨)를 10질량부 첨가한 것 96
G 폴리에스테르계의 열가소성 우레탄수지 100질량부에 대하여 개질재(우레탄·불소공중합체)를 10질량부 첨가한 것 66
H 폴리에스테르계의 열가소성 우레탄수지 100질량부에 대하여 개질재(우레탄·불소공중합체)를 30질량부 첨가한 것 66
(시험결과)
표 4는 이물이 아크릴 수지, 표 5는 이물이 폴리스티렌 수지인 경우의 시험결과이다. 여기에서, 표 중, ○× 표시는 디지털 마이크로스코프(디지털 마이크로스코프 VHX-200 KEYENCE사제, 렌즈 배율 450배)를 사용하여, 650㎛×500㎛의 범위를 3점 확인하고, 모든 점에서 이물이 확인되지 않은 경우를 ○ 표시로, 이물이 확인된 경우를 × 표시로 나타내고 있다.
Figure 112014064444517-pat00003
Figure 112014064444517-pat00004
대전 제어 롤러(21)를 도입한 실시예 1∼17에서는, 대전 제어 롤러(21), 클리닝 롤러(11) 사이에서 표면 특성(예를 들면, 대전 서열)의 차이에 따라 전위차가 발생하므로, 클리닝 롤러(11)의 대전압이 안정하여, 어느 샘플에서도 이물이 제거되고 있으며, 장기간에 걸쳐 안정한 클리닝 성능을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다.
또한, 예를 들면, 실시예 6과 실시예 14와 같이, 클리닝 롤러(11)가 동일하여도, 대전 제어 롤러(21)를 바꿈으로써 클리닝 롤러 전위를 마이너스측으로 하거나 플러스측으로 하거나 할 수 있는 것도 확인할 수 있다. 또한, 비교예 4는, 오로지 점착력을 이용하여 이물을 제거한 것으로, 10㎛의 이물은 제거할 수 있지만, 보다 미세한 1㎛의 이물은 제거할 수는 없었다.
한편, 대전 제어 롤러를 도입하지 않는 비교예 1∼8에서는, 클리닝 롤러(11)의 대전압이 변동하여, 연속된 안정성이 얻어지지 않아(표 1, 2의 * 참조), 마이너스 대전압 또는 플러스 대전압이 현저하게 상승을 계속한 후, 방전(아크 방전)에 의한 대전압의 편차가 생겨, 롤러 대전압이 플러스 또는 마이너스로 된다. 즉, 연속한 이물의 흡착성을 얻을 수 없다.
전술한 실시형태에서는, 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 외주면에 대전할 수 있는 클리닝 롤러(11)에 대하여, 대전 제어 롤러(21)를 설치하고 있지만, 도 6에 도시하는 바와 같이, 대전 제어 롤러(21)에 더하여, 클리닝 롤러(11)의 외주면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러(51)를 설치하여, 메인티넌스성을 향상시킨 클리닝 유닛(U10)을 구성할 수도 있다.
즉, 클리닝 롤러(11)의, 피클리닝재(S)와 반대측에는 전사 롤러(51)를 클리닝 롤러(11)와 접촉하도록 설치함으로써 클리닝 롤러(11)에 정전기력에 의해 부착된 이물을 전사 롤러(21)측으로 전사(이동)시킬 수 있다. 이것에 의해, 클리닝 롤러(11)의 외주면에 부착되어 있는 이물이, 전사 롤러(21)에 전사된 상태에서, 클리닝 롤러(11)는 피클리닝재(S)에 접촉하게 된다.
이 전사 롤러(51)은 클리닝 롤러(11)와 마찬가지로, 도전성을 갖는 심금(51a)와, 이 심금(51a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(51b)와, 이 내층부(51b)의 외측에 설치되는 외층부(51c)(탄성층부)를 구비하고, 외층부(51c)는 내층부(51b)보다도 체적저항율이 높아져 있는 것으로 할 수 있다. 단, 전사 롤러(51)도 심금(51a)에 원통 형상의 외층부(탄성층부)를 직접 구비하는 구조이어도 된다. 또한 전사 롤러(51)의 외층부(51c)는 심금(51a)보다도 체적저항율이 높고, 클리닝 롤러(11)의 외주면에 부착되는 이물을 외주면에 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전할 수 있는 것이 선택된다.
전사 롤러(51)는 클리닝 롤러(11)와 동반 회전하고, 접촉 박리에 의해 대전되고, 전사 롤러(51)의 외주면과, 클리닝 롤러(11)의 외주면 사이에는, 클리닝 롤러(11)의 외주면에 부착되어 있는 이물을 전사 롤러(51)의 외주면에 정전기력에 의해 전사(이동)시킬 수 있을 정도의 전위차가 발생하게 되어 있다. 즉, 전사 롤러(51)는, 롤러 표면 특성(예를 들면, 대전 서열)의 차이에 의해, 클리닝 롤러(11)에 대하여, 롤러(11)에 대전되는 전하(정전하 또는 부전하)와 동일한 부호이고, 또한 대전압의 절대값이 롤러(11)보다도 커, 이물을 흡착할 수 있는 전위차를 갖게 되어 있다. 이점에서, 전사 롤러(51)의 외층부(51c)를 형성하는 소재로서는, 클리닝 롤러(11)에 대하여 동일 극성에서, 안정한 흡착성을 손상하지 않는 범위에서, 발생하는 전위차가 될 수 있는 한 커지는 것이 선정되어 있는 것이 바람직하다.
클리닝 롤러(11)의 대전량이 일정하면, 발생한 전위차(롤러(51, 11) 간의 표면 특성의 차이에 따른 전위차)에 따라 전사 롤러(51)의 대전압이 결정된다. 예를 들면, 클리닝 롤러(11)가 -300V의 대전압을 나타내고 있고, 클리닝 롤러(11), 전사 롤러(51) 간의 전위차가 300V이고, 전사 롤러(51)이 마이너스 특성을 갖는 것이면, 전사 롤러(51)은 -600V의 대전압을 나타내게 된다.
클리닝 롤러(11)와 전사 롤러(51)의 접촉 박리에 의해 발생한 전위차로 전사 롤러(51)측에 전사된 이물은, 전사 롤러(51)의 회전을 멈춤으로써, 전사 롤러(51) 자체가 정전기력에 의한 흡착성을 잃어버리므로, 전사 롤러(51)로부터 비교적 용이하게 제거할 수 있다. 여기에서, 전사 롤러(51)로부터 이물을 제거하는 수단으로서는, 예를 들면, 닦아내기, 브러싱, 고무제 블레이드 등에 의한 긁어내기, 에어 블로잉 등 그밖의 적당한 수단을 채용하면 된다.
따라서, 클리닝 롤러(11)에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물은, 클리닝 롤러(11)의 회전에 의해 전사 롤러(51)와 접촉하면, 전사 롤러(51)와 클리닝 롤러(11) 사이에 전위차가 발생하고 있으므로, 이물은 클리닝 롤러(11)의 외주면을 떠나 전사 롤러(51)의 외주면으로 전사(이동)된다.
이것에 의해, 클리닝 롤러(11)의 외주면 위의 이물은 전사 롤러(51)측으로 끊임없이 전사되고, 클리닝 롤러(11)는 언제나 클리닝 효과를 발휘할 수 있는 상태가 되므로, 클리닝 롤러(11)는 비교적 장기간에 걸쳐 이물의 흡착 동작을 계속해서 행할 수 있다. 따라서 클리닝 롤러(11)의 외주면의 이물을 정기적으로 제거하거나 클리닝 롤러(11)를 교환하거나 하는 메인티넌스 작업은 필요 없게 되어, 메인티넌스성이 향상된다.
이 경우도, 도 7에 도시하는 바와 같이, 클리닝 유닛(U11, U12)을 2연속 배치하고, 전사 롤러(51A, 51B)가 접촉하는 클리닝 롤러(11A, 11B)에 대하여, 롤러(11A, 11B)에 대전되는 전하의 부호를 반대로 하는 대전 제어 롤러(21A, 21B)를 설치할 수 있다. 클리닝 롤러(11A, 11B)에 대전되는 전하의 부호도 반대로 함으로써, 피클리닝재(S)에 부착되는 플러스 대전성의 이물을 마이너스 대전한 클리닝 롤러(11A)로, 마이너스 대전성의 이물을 플러스 대전한 클리닝 롤러(11B)로 각각 제거할 수 있다.
도 8에 도시하는 바와 같이, 대전 제어 롤러(21)의 기준(접지를 사용한 경우에는 0V)을 외부전원(31)을 사용하여 변경함으로써, 클리닝 롤러(11)의 대전압을 변경할 수 있다. 예를 들면, 대전 제어 롤러(21)에 -300V를 인가한 경우에는, 클리닝 롤러(11)의 대전압은 롤러(21, 11) 간에 발생하는 전위차에 -300V를 가산한 값을 나타내게 된다.
도 9에 도시하는 바와 같이, 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고, 클리닝 롤러(11)와는 반대측에 가이드 롤러(41)를 배치할 수도 있다. 이 가이드 롤러(41)는 클리닝 롤러(11)가 피클리닝재(S)의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도를 높이는 것이다.
이 경우, 가이드 롤러(41)에 대해서도 대전 제어 롤러(71)를 설치하고, 가이드 롤러(41)에 의해, 클리닝 롤러(11)와 가이드 롤러(41) 사이에 끼워져 있는 피클리닝재(S)에 작용하는 전계 강도를 더욱 높여, 클리닝성을 향상시킬 수 있다. 예를 들면, 가이드 롤러(41)에 대하여 전위차가 300V이고, 마이너스 특성을 나타내는 대전 제어 롤러(71)를 도입함으로써 가이드 롤러(41)의 대전압을 +300V로 할 수 있다.
또한, 피클리닝재(S)의 이면의 클리닝도 필요로 하는 경우에는, 가이드 롤러(41) 대신에, 클리닝 롤러를 설치할 수 있는 것은 물론이다. 이 경우에는, 도 9에 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 전사 롤러(72)를 도입함으로써 피클리닝재(S)의 이면에서도 전사 기구를 갖는 유닛으로 하는 것이 가능하여, 전술한 경우와 동일하게 2연속 배치로 할 수도 있다.
계속해서, 전사 롤러를 사용한 경우의 이물 제거 시험 2에 대하여 설명한다.
(시험방법)
절연성의 부재(도시 생략)로 유지된 대전 제어 롤러(21) 및 클리닝 롤러(11)를 접촉시켜, 5m/min의 원주속도로 동반 회전시키고, 대전 제어 롤러(21)의 심금에 접지 전압 0V, 또는 외부전원에 의한 전압±500V를 주었다. 또한, 후술하는 실시예 및 비교예의 설명에서, 특별히 명기하고 있지 않은 경우에는, 접지 전위 0V를 부여했다.
이에 반해, 필름 형상의 피클리닝재(S)(PET 필름: 15cm×15cm×100㎛) 위에 이물(평균 직경 1㎛, 10㎛의 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지)을 살포한 샘플을 사용하여, 클리닝 롤러의 이물 제거 성능을 평가했다. 또한, 평가 실험은 필름 형상의 피클리닝재 10장을 1쿠르로 하고, 5쿠르를 연속해서 행했다.
또한 클리닝 종료 후의 클리닝 롤러(11)에 부착된 이물의 확인 및 전사 롤러(51)를 물을 포함시킨 청소용 헝겊으로 닦아낸 후의 전사 롤러(51) 위에 잔존하는 이물을 확인했다.
클리닝 중의 클리닝 롤러(11) 및 전사 롤러(51)의 표면 전위를 표면 전위계(55, 56)(트렉사제 Model 341B)를 사용하여 측정했다.
(실시예 및 비교예의 설명)
다음의 표 6, 7에, 이물 제거 시험 2를 행한 실시예 및 비교예에 대한 롤러의 구조를 나타내고, 그것들의 내층·외층의 조성에 대해서는 표 3에 나타낸다. 표 6, 7에 나타내는 실시예 및 비교예의 롤러의 제작 방법도, 전술한 이물 제거 시험 1의 경우와 동일하며, 심금(재질: 알루미늄 합금제 사이즈: 직경 φ28mm×길이 250mm)에, 내층부(두께 6mm/폭(심금의 연장방향의 치수) 240mm)를 성형하고, 외층부를 갖는 것은 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 더 성형하고, 탄성층은 외경 φ40mm, 폭 240mm로 했다. 또한 내층부를 갖지 않는 롤러(실시예 20의 전사 롤러가 해당)에 대해서는, 상기와 동일한 심금에 직접 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 성형했다.
Figure 112014064444517-pat00005
Figure 112014064444517-pat00006
(시험결과)
표 8은 이물이 아크릴 수지, 표 9는 이물이 폴리스티렌 수지인 경우의 시험결과이다.
여기에서, 표 8, 9 중, ○× 표시는, 이물 제거 시험 1의 경우와 동일하게, 디지털 마이크로스코프(디지털 마이크로스코프 VHX-200 KEYENCE사제, 렌즈 배율 450배)를 사용하여, 650㎛×500㎛의 범위를 3점 확인하고, 모든 점에서 이물이 확인되지 않은 경우를 ○ 표시로, 이물이 확인된 경우를 × 표시로 나타내고 있다.
Figure 112014064444517-pat00007
Figure 112014064444517-pat00008
클리닝 롤러(11)의 대전압에 대하여 전사 롤러(51)의 대전압이 동일 극성이고, 또한 전사 롤러(51)의 대전압의 절대값이 클리닝 롤러(11)의 대전압의 절대값보다도 큰 실시예 18∼22에서는, 모든 쿠르에 있어서, 클리닝 롤러(11)에 흡착한 이물이 전사 롤러(51)에 전사되어, 클리닝 효과가 계속해서 발휘된다.
이에 반해, 클리닝 롤러(11)의 대전압에 대하여 전사 롤러(51)의 대전압이 동일 극성이어도, 전사 롤러(51)의 대전압의 절대값이 클리닝 롤러(11)의 대전압의 절대값보다도 작은 비교예 10이나 클리닝 롤러(11)의 대전압에 대하여 전사 롤러(51)의 대전압이 상이한 극성인 비교예 12에서는, 클리닝 롤러(11)로부터 전사 롤러(51)에 이물이 전사되지 않는다.
또한, 비교예 11, 13은 전사 롤러(51)에 종래의 점착 롤러를 사용한 것으로, 종래기술의 란에서 설명한 바와 같이, 1㎛의 이물이 전사되지 않았다.
전술한 클리닝부를 갖는 클리닝 시스템의 전체 구성의 일례에 대하여 설명한다.
도 11에 도시하는 바와 같이, 클리닝 시스템(61)은 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물(도체 또는 유전체)을 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝부(62)와, 그 클리닝부(62)를 향하여 피클리닝재(S)를 반송하는 반입부(63)와, 클리닝부(61)로부터, 클리닝 후의 피클리닝재(S)를 반출하는 반출부(64)를 구비한다.
반입부(63)는 1쌍의 롤러(63A, 63B)에 반송 벨트(63C)가 걸쳐 감기고, 반송 벨트(63C) 위의 피클리닝재(S)를 클리닝부(62)를 향하여 반송하게 되어 있다.
반출부(64)는 1쌍의 롤러(64A, 64B)에 반송 벨트(64C)가 걸쳐 감기고, 클리닝부(62)로부터 반송 벨트(64C) 위로 배출된 피클리닝재(S)를, 클리닝부(62)로부터 떨어지는 방향으로 반송하게 되어 있다.
클리닝부(62)는 피클리닝재(S)의 표면(S1)(상면) 위에 대하여 외주면을 접촉시키면서 회전하는 1쌍의 클리닝 롤러(11A, 11B)를 구비하고, 각 클리닝 롤러(11A, 11B)에 대하여 대전 제어 롤러(21A, 21B) 및 전사 롤러(51A, 51B)의 외주면이 접촉하면서 회전하게 되어 있다. 또한 피클리닝재(S)의 이면(하면)에 대해서도 1쌍의 클리닝 롤러(11A',11B')가 상측의 클리닝 롤러(11A, 11B)에 대응하여 배치되고, 클리닝 롤러(11A, 11B)와의 사이에 피클리닝재(S)를 끼워 넣고 피클리닝재(S)를 반출부(64)측으로 이동시키도록 되어 있다. 이 클리닝 롤러(11A', 11B')에도 대전 제어 롤러(71A, 71B)와 함께 전사 롤러(72A, 72B)가 대응하여 설치되어 있다. 클리닝 롤러(11A', 11B')의 축부에는, 구동 벨트(73)를 통하여 구동 롤러(74)의 회전력이 전달되고, 클리닝 롤러(11A', 11B')가 회전 구동되도록 되어 있다.
(제 1 구체적인 실시형태)
도 12(a)에 도시하는 바와 같이, 본 발명에 따른 클리닝 시스템에 사용되는 클리닝 유닛(U)은 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 클리닝 롤러(111)의 표면에 접촉하여 회전하면서, 피클리닝재(S)에 대하여 상대적으로 이동하여, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물(도체 또는 유전체 도시 생략)을 클리닝 롤러(111)에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 것이다.
이 클리닝 롤러(111)는 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 것으로, 이 클리닝 롤러(111)의 롤러 표면(외주면)의 대전성을 이용하여 이물을 흡착하는 것이다. 이 클리닝 롤러(111)는, 절연성을 갖는 부재(도시 생략)로 회전 가능하게 유지되고, 피클리닝재(S)와 반대측에, 클리닝 롤러(111)의 표면(외주면)에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러(121) 및 전사 롤러(131)가 설치되어, 1개의 클리닝 유닛(U)가 구성되어 있다. 이들 양쪽 롤러(121, 131)도 절연성을 갖는 부재(도시 생략)에 회전 가능하게 유지되어 있다.
대전 제어 롤러(121)는, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 클리닝 롤러(111)의 외주면(외층부)에 대하여 안정하게 대전시킬 수 있는 것이다. 또한 전사 롤러(131)는, 클리닝 롤러(111)의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 전사 롤러(131)의 외주면(외층부)에 대하여 안정하게 대전할 수 있는 것이다.
전사 롤러(131)는 클리닝 롤러(111)와 동반 회전하고, 양쪽 롤러(131, 111) 사이에서, 각 롤러(131, 111)의 표면 특성(예를 들면, 대전 서열)의 차이에 따라 전위차를 발생시키도록 되어 있다. 이것에 의해 클리닝 롤러(111)와 전사 롤러(131)의 회전에 의한 접촉 박리에 의해, 전사 롤러(131)에, 클리닝 롤러(111)와의 표면 특성(예를 들면, 대전 서열)의 차이에 따른 전위차가 발생하여, 클리닝 롤러(111)의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하가 대전된다.
계속해서, 클리닝 롤러(111), 대전 제어 롤러(121) 및 전사 롤러(131)에 대하여, 각각 설명한다.
(클리닝 롤러(111))
클리닝 롤러(111)는 도전성을 갖는 심금(심봉)(111a)과, 심금(111a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(111b)와, 그 내층부(111b)의 외측에 설치되고 내층부(111b)보다도 고저항의 재료로 이루어지는 얇은 원통 형상의 외층부(111c)(예를 들면, 두께 30㎛ 정도)를 구비하고, 2층 구조로 되어 있다.
이러한 클리닝 롤러(111)의 외층부(111c)를 형성하는 재료는, 전술한 클리닝 롤러(11)의 경우와 마찬가지로, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전할 수 있는 것이 선택된다.
클리닝 롤러(111)의 외층부(111c)의 두께도, 전술한 클리닝 롤러(11)의 경우와 동일한 이유에서 2∼500㎛(보다 바람직하게는, 5∼50㎛)가 바람직하고, 심금(111a) 대신에, 도전성을 갖는 카본재나 합성 수지 복합재 등으로 이루어지는 심봉을 사용할 수도 있다.
이 클리닝 롤러(111)의 외층부(111c)에 사용하고 있는 재료도, 전술한 클리닝 롤러(11)의 경우와 동일하다.
또, 클리닝 롤러(111)의 내층부(11b)도, 전술한 클리닝 롤러(11)의 경우와 동일하다.
(대전 제어 롤러(121))
대전 제어 롤러(121)는 도전성을 갖는 심금(심봉)(121a)과, 이 심금(121a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(121b)와, 이 내층부(121b)의 외측에 설치되는 외층부(121c)를 구비하고, 외층부(121c)의 체적저항율은, 내층부(121b)의 그것보다도 높아지도록 설정되어 있다. 이 대전 제어 롤러(121)의 심금(121a), 내층부(121b) 및 외층부(121c)도, 예를 들면, 클리닝 롤러(11)와 표면 특성의 차이에 따라 전위차가 생기는 재료를 사용하여 각각 형성할 수 있다. 또한, 도 12(b)에 도시하는 클리닝 유닛(U')과 마찬가지로, 대전 제어 롤러(121')로서는 심금(121a')의 외측에 원통 형상의 외층부(121c')를 직접 구비하는 구조이어도 된다.
또, 이 대전 제어 롤러(121, 121')의 심금(121a, 121a')에 제 1 외부전원(141)이 접속되고, 대전 제어 롤러(121, 121')의 심금(121a, 121a')에, 제 1 외부전원(141)에 의해 전압을 인가할 수 있게 되어 있다. 이것에 의해, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위하여, 클리닝 롤러(111)에 대하여 대전시키는 전하(전하의 부호나 전하의 크기)를 임의로 변경할 수 있다.
그리고, 대전 제어 롤러(121)는, 클리닝 롤러(111)에 대하여, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전시킬 수 있는 것으로, 도 12(a)에 나타내는 경우에는, 대전 제어 롤러(121)의 심금(121a)은 기준이 되는 전위(예를 들면 접지 전위 즉 0V)로 되어 있다.
이 대전 제어 롤러(121)와 동반 회전하는 클리닝 롤러(111)도, 전술한 클리닝 롤러(11)의 경우와 마찬가지로, 대전 제어 롤러(121)와의 사이에서의 접촉 박리에 의해 대전하고, 클리닝 롤러(111)와 대전 제어 롤러(121) 사이에서 그것들의 표면 특성의 차이에 따라, 대전 서열에 기초하여 전위차를 발생시킨다.
(전사 롤러(131))
전사 롤러(131)는 도전성을 갖는 심금(심봉)(131a)과, 이 심금(131a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(131b)와, 이 내층부(131b)의 외측에 설치되는 외층부(131c)를 구비하고, 클리닝 롤러(111)의 표면에 정전기력에 의해 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를, 롤러 표면에 대전할 수 있도록 구성되어 있다. 전사 롤러(131)의 외층부(131c)는 내층부(131b)보다도 체적저항율이 높게 되어 있다. 단, 도 12(b)에 도시하는 바와 같이, 전사 롤러(131')도, 심금(131a')에 원통 형상의 외층부(131c')(탄성층부)를 직접 구비하는 구조이어도 된다. 또한 전사 롤러(131')의 외층부(131c')의 소재로서는, 클리닝 롤러(111)와의 회전에 의한 접촉 박리에 의해, 클리닝 롤러(111)와 전사 롤러(131')의 표면 특성의 차이에 따라 생기는 전위차가, 안정한 흡착성을 손상시키지 않는 범위에서, 가능한 한 커지는 것이 선정되어 있는 것이 바람직하다.
이 전사 롤러(131)은, 대전 제어 롤러(121)의 심금(121a)에 대하여 설치한 제 1 외부전원(141)에 의한 인가 전압이, 예를 들면, 0V인 경우에 있어서, 동반 회전에 의해 클리닝 롤러(111)에 발생하는 대전압과 동일 극성이고, 또한 전사 롤러(131)에 발생하는 대전압의 절대값이 클리닝 롤러(111)에 발생하는 대전압의 절대값보다도 커지도록 설정된다.
따라서, 클리닝 롤러(111)에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물은, 클리닝 롤러(111)의 회전에 의해 전사 롤러(131)와 접촉하면, 전사 롤러(131)와 클리닝 롤러(111) 사이에는, 표면 특성의 차이에 따라 전위차가 발생했으므로, 이물은 클리닝 롤러(111)의 외주면을 떠나 전사 롤러(131)의 외주면으로 전사(이동)된다.
이것에 의해, 클리닝 롤러(111)의 외주면 위의 이물은 전사 롤러(131)측에 끊임없이 전사되고, 클리닝 롤러(111)는 항상 클리닝 효과를 발휘할 수 있는 상태로 되므로, 클리닝 롤러(111)는 비교적 장기간에 걸쳐 이물의 흡착 동작을 계속해서 행할 수 있다. 따라서 클리닝 롤러(111)의 외주면의 이물을 정기적으로 제거하거나 클리닝 롤러(111)를 교환하거나 하는 메인티넌스 작업은 필요 없게 되어, 메인티넌스성이 향상된다.
또한, 상기 클리닝 시스템에 있어서, 제 1 외부전원(141)에 의한 인가 전압이 상기 경우에 있어서의 전사 롤러(131)의 대전압과 역극성이고 또한 대전압의 절대값이 큰 경우, 전사 롤러(131)의 대전 극성이 반대가 되도록 변경할 수 있어, 전사 롤러(131)의 흡착력을 약화시킬 수 있다. 따라서, 제 1 외부전원(141)은, 클리닝 롤러(111)에 의한 클리닝 시를 제외하고, 전사 롤러(131)에 의한 전사 동작시에 전사 롤러(131)의 표면에 대전되는 전하와 반대 부호이고, 절대값이 큰 전압을 대전 제어 롤러(121)에 인가함으로써, 전사 롤러(131)에 부착되어 있는 이물의 제거가 용이하게 된다.
따라서, 상기 유닛에 있어서, 예를 들면, 대전 제어 롤러(121)와 클리닝 롤러(111)의 동반 회전에 의해 발생하는 전위차가 300V이고, 대전 제어 롤러(121)가 클리닝 롤러(111)에 대하여 플러스측의 대전성을 나타내는 경우에는, 대전 제어 롤러(121)에 대하여 설치한 제 1 외부전원(141)에 의한 인가 전압을 0V로 하면, 클리닝 롤러(111)는 -300V가 된다. 그리고, 클리닝 롤러(111)와 전사 롤러(131)의 동반 회전에 의해 발생하는 전위차가 300V이고, 클리닝 롤러(111)가 전사 롤러(131)에 대하여 플러스측의 대전성을 나타내는 경우에는, 전사 롤러(131)는 -600V가 된다. 이 경우, 클리닝 롤러(111)에 대하여 플러스측의 대전성을 나타내는 이물은, 정전기력에 의해 클리닝 롤러(111)에 흡착되어, 클리닝 롤러(111) 위로부터 전사 롤러(131)로 전사된다.
한편, 제 1 외부전원(141)에 의한 인가 전압을, 예를 들면, 0V로부터 +900V로 변경하면, 클리닝 롤러(111)는 +600V, 전사 롤러(131)는 +300V가 되고, 전사 롤러(131)의 대전 극성이 마이너스측에서 플러스측으로 변경된다. 그 결과, 전사 롤러(131)는, 전사 롤러(131)에 정전기력에 의해 흡착되어 있던 플러스측의 대전성을 나타내는 이물에 대한 흡착력을 잃어버리게 되어, 전사 롤러(131)로부터 이물을 제거하기 쉬워진다.
그런데, 전사 롤러(131)로부터 이물을 제거하는 수단으로서, 예를 들면, 닦아내기, 브러싱, 고무제 블레이드 등에 의한 긁어내기, 에어 블로잉 등 그 밖의 적당한 수단을 채용하는 것이 바람직하다.
예를 들면, 도 13에 도시하는 클리닝 유닛(U1)과 같이, 전사 롤러(131)에 대하여, 동반 회전방향과 역방향으로 회전하고 전사 롤러(131)의 표면에 정전기력에 의해 부착되는 이물을 긁어내는 클리닝 브러시(151)를 회전 가능하게 설치하고, 이 클리닝 브러시(151)에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록, 예를 들면, 스테인리스 합금(SUS304)제의 금속 롤러(152)를 설치할 수 있다. 이 클리닝 브러시(151)는, 심금(151a)에, 합성 수지제의 브러시털부(151b)(브러시부)를 갖는 것이다. 이 금속 롤러(152)에는, 제 2 외부전원(153)이 접속되어 있고, 전사 롤러(131)와의 사이에 전위차를 발생하는 구성으로 되어 있다. 즉, 전사 롤러(131)와의 사이에 전위차를 발생하도록 제 2 외부전원(153)에 의해 클리닝 시에 전사 롤러(131)의 표면에 대전되는 전하와 동일한 부호의 전위가 금속 롤러(152)에 인가된다.
금속 롤러(152)의 표면 근방에는, 선단 긁어내기부가 금속 롤러(152)의 표면에 접촉하는 클리닝 블레이드(146)가 설치되고, 이 클리닝 블레이드(146)에 의해 금속 롤러(152)의 표면 위에 부착되는 이물이 긁어내진다. 이 클리닝 블레이드(146)는, 합성 수지제(예를 들면, 열경화성 우레탄 수지)로 이루어지는 탄성체로 형성되고, 절연성을 갖는 유지도구(도시 생략)에 의해 유지되어 있다. 또한, 클리닝 블레이드(146)의 유지도구가 절연물에 의해 유지되어 있도록 해도 된다.
또한 금속 롤러(152)의 표면 근방에는, 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 에어진공 수단의 흡입구(145)가 설치되고 있다. 이 흡입구(145)의 근방에 클리닝 블레이드(146)가 배치되어 있으므로, 그 흡입구(145)를 통하여, 클리닝 블레이드(146)에 의해 긁어내진 이물이 흡인 제거된다. 이것에 의해 금속 롤러(152)에 부착된 이물을 효율적으로 제거할 수 있다. 여기에서, 에어진공 수단으로서는 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 것이면 되고, 예를 들면, 주지의 에어진공 수단 펌프를 채용할 수 있다.
상기 유닛에 의하면, 클리닝의 대상이 되는 피클리닝재(S)에 부착되는 이물에 클리닝 롤러(111)가 접촉됨으로써 진애 등의 이물이 클리닝 롤러(111)의 표면(외층부(111c))에 흡착되어, 피클리닝재(S)의 표면(S1)으로부터 제거된다.
그리고, 클리닝 롤러(111)의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이, 클리닝 롤러(111)의 회전에 의해, 전사 롤러(131)의 표면과 접촉하면, 전사 롤러(131)와 클리닝 롤러(111)면 사이에는 전위차가 발생하고 있으므로, 이물은 클리닝 롤러(111)를 떠나 전사 롤러(131)의 표면에 전사(이동)된다.
그리고, 전사 롤러(131)의 표면에 부착되어 있는 이물은 클리닝 브러시(151)에 의해 전사 롤러(131)로부터 긁어내져, 금속 롤러(152)의 표면에 흡착된다. 이 금속 롤러(152)의 표면에 부착되어 있는 이물은, 클리닝 블레이드(146)에 의해 긁어내지고, 이 클리닝 블레이드(146)에 의해 긁어내진 이물은 에어진공 수단의 흡입구(145)를 통하여 흡인 제거되어, 금속 롤러(152)의 표면 위에는 남겨지지 않도록 하면, 전사 롤러(131)나 클리닝 브러시(151), 금속 롤러(152)는 클리닝 롤러(111)의 표면에 부착되어 있는 이물을 장기에 걸쳐 계속해서 제거할 수 있고, 또한 전사 롤러(131)나 금속 롤러(152)의 주변이 긁어내진 이물에 의해 더럽혀지지도 않는다.
따라서, 클리닝 롤러(111)나 전사 롤러(131)의 표면의 이물을 정기적으로 제거하거나, 클리닝 롤러(111)나 전사 롤러(131)를 교환하거나 하는 메인티넌스 작업은 필요없게 됨과 아울러, 전사 롤러(131) 주변이 이물에 의해 더럽혀질 우려도 거의 없으므로, 메인티넌스성이 우수하다.
여기에서, 에어진공 수단에 의한 흡인 동작은 항상 행하고 있어도 되지만, 클리닝 롤러(111)에 의한 클리닝 시를 제외하고, 구동하는 구성으로 할 수도 있다. 특히, 제 1 외부전원(141)이, 클리닝 롤러(111)에 의한 클리닝 시를 제외하고, 전사 롤러(131)에 의한 전사 동작시에 전사 롤러(131)의 표면에 대전되는 전하와 반대 부호이고, 절대값이 큰 전압을 대전 제어 롤러(121)에 인가할 수 있는 구성이라고 하면, 그러한 전압을 대전 제어 롤러(121)에 인가하여, 전사 롤러(131)에 의한 이물의 흡착력을 없앰으로써 이물의 흡인 제거를 보다 효율적으로 행할 수 있다. 이 경우, 클리닝 롤러(111)에 의한 클리닝 시인지 아닌지는, 피클리닝재의 이동을 전기적 또는 기계적으로 검출하여 판정하도록 해도 되고, 피클리닝재(S)의 통과를, 예를 들면, 클리닝 롤러(111)의 심금(111a)의 상하 변위에 의해 검출하여 판정하도록 해도 된다. 또한 에어진공 수단의 구동시만, 클리닝 블레이드(146)의 선단 긁어내기부가 금속 롤러(152)의 표면에 접촉하도록 클리닝 블레이드(146)를 진퇴 가능하게 되도록 지지하는 구조로 하는 것도 가능하다.
또한, 상기 어느 경우에서도, 클리닝 롤러(111)는 전사 롤러(131)에 대하여 +300V의 전위차를 가지고 있기 때문에, 클리닝 롤러(111)에 대하여 플러스측의 대전성을 나타내는 이물은, 일단 전사 롤러(131)에 전사된 후, 클리닝 롤러(111)에 재전사 되지는 않는다.
또한 상기 롤러(111, 121) 간의 표면 특성의 차이에 따라 발생한 전위차는, 대전 제어 롤러(121)를 기준(예를 들면, 대지전압 0V 등)으로 하여 전위차를 발생하고 있기 때문에, 일정 주속에서는, 일정한 수치를 안정하게 나타낸다.
도 14에 도시하는 바와 같이, 클리닝 유닛(U1, U2)을 2연속 배치하고, 각 유닛의 클리닝 롤러(111, 111A)의 부호를 반대로 함으로써, 피클리닝재(S)에 부착되는 플러스 대전성의 이물을 마이너스 대전한 클리닝 롤러(111)로, 마이너스 대전성의 이물을 플러스 대전한 클리닝 롤러(111A)로 각각 제거할 수 있다. 이렇게 하면, 클리닝 유닛(U1, U2)(클리닝 롤러(111, 111A))에 의해 피클리닝재(S) 위로부터 제거할 수 있는 이물의 범위를 넓게 할 수 있다. 이 경우도, 각 클리닝 유닛(U1, U2)에 있어서, 대전 제어 롤러(121, 121A), 전사 롤러(131, 131A), 제 2 외부전원(153, 153A), 진공 수단의 흡입구(145, 145A) 및 클리닝 블레이드(146, 146A), 클리닝 브러시(151, 151A), 금속 롤러(152, 152A)가 설치되어 있다.
도 15에 도시하는 바와 같이, 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고 가이드 롤러(154)를 설치하고, 피클리닝재(S)가 클리닝 롤러(111) 및 가이드 롤러(154)가 접촉하는 위치에서 상하로부터 지지되고, 안정성 좋게 지지된 상태에서, 이물의 제거가 행해지도록 하는 것도 가능하다.
이 경우, 가이드 롤러(154)에 대전 제어 롤러(121") 및 제 1 외부전원(141")를 설치하고, 가이드 롤러(154)가 클리닝 롤러(111)에 대하여 전위차가 커지도록 대전시킴으로써 피클리닝재(S)에 작용하는 전계 강도를 더욱 강화하여, 클리닝성을 향상시킬 수 있다. 즉, 피클리닝재(S)가 클리닝 롤러(111) 및 가이드 롤러(154)가 접촉하는 위치에서 전계 강도가 가장 높아지므로, 가이드 롤러(154)에 대하여 대전 제어 롤러(121")를 설치함으로써 주어진 전계에 따라 피클리닝재(S) 위의 대전 이물이 클리닝 롤러(111)에 효율적으로 흡착되어, 제거된다.
또한, 가이드 롤러(154) 대신에, 도 16에 도시하는 바와 같이, 클리닝 롤러(111B)를 사용함으로써 피클리닝재(S)의 이면의 클리닝을, 클리닝 유닛(U3)에 의해 표면의 클리닝과 동시에 행하는 것이 가능하다. 이 경우도, 대전 제어 롤러(121, 121B), 전사 롤러(131, 131B), 제 2 외부전원(153, 153B), 진공 수단의 흡입구(145, 145B) 및 클리닝 블레이드(146, 146B), 클리닝 브러시(151, 151B), 금속 롤러(152, 152B)가 설치되어 있다.
이들 도 15 및 도 16에 도시하는 경우도, 도 14에 도시하는 경우와 동일하게, 2연속 배치하는 것도 가능한 것은 말할 필요도 없다.
계속해서, 클리닝 롤러(111)의 이물 제거 성능에 관한 시험에 대하여 설명한다.
(방법)
도 17에 도시하는 클리닝 시스템에 있어서, 절연성을 갖는 부재(도시 생략)로 유지된 대전 제어 롤러(121) 및 클리닝 롤러(111), 전사 롤러(131)를 접촉시켜 5m/min의 원주속도로 동반 회전시키고, 대전 제어 롤러(121)의 심금(121a)에 제 1 외부전원(141)에 의해 임의의 전압(접지 0V, 제 1 외부전원±900V)을 주었다. 제 1 외부전원(141)은, 피클리닝재의 통과시, 즉 클리닝시에는, 0V로 하고, 그 이외의 경우는 임의의 전압(표 14의 경우에는 제 1 외부전원+900V, 표 15의 경우에는 제 1 외부전원-900V)을 인가하는 설정으로 했다. 전사 롤러(131)에 대하여 클리닝 브러시(151)를 통하여 설치하는 금속 롤러(152)에 제 2 외부전원(153)을 접속하고, 그 제 2 외부전원(153)은 클리닝 시의 전사 롤러 전위와 동일한 부호로 절대값 300V를 항상 인가했다. 클리닝 브러시(151)는, 전사 롤러(131)에 대하여 동반 회전방향과는 역방향으로 회전하도록 설치하고, 금속 롤러(152)는 클리닝 브러시(151)에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록 설치했다.
에어진공 수단의 흡입구(145)는 금속 롤러(152)의 표면(외주면)과의 갭 길이 2mm로 하고, 흡입구(145)의 개구단 직하의 롤러 표면으로부터 롤러의 진행방향 후방 5mm의 위치에 클리닝 블레이드(146)를 설치했다.
이것에, 피클리닝재(S)(PET 필름: 15cm×15cm×100㎛) 위에 이물(평균 직경 1㎛, 10㎛의 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지)을 살포한 샘플을 사용하여, 클리닝 롤러(111)의 이물 제거 성능을 평가했다. 또한, 평가 실험은, 필름 50장을 1쿠르로 하고, 5쿠르 연속해서 행했다.
또 클리닝 종료 후의 클리닝 롤러(111)에 부착된 이물의 확인 및 전사 롤러(131)에 부착된 이물의 확인을 행했다.
클리닝 중의 클리닝 롤러(11), 대전 제어 롤러(121) 및 전사 롤러(131)의 표면 전위를 표면 전위계(161, 162, 163)(트렉사제 Model 341B)를 사용하여 측정했다.
(실시예 및 비교예의 설명)
다음의 표 10, 11에, 이물 제거 시험 1을 행한 실시예 23∼28 및 비교예 14, 15에 대한 롤러의 구조를 나타내고, 그것들의 내층·외층의 조성에 대해서는 표 3에 나타낸다. 표 10, 11에 나타내는 실시예 및 비교예의 롤러의 제작 방법은 다음과 같다.
심금(재질: 알루미늄 합금제 사이즈: 직경 φ28mm×길이 250mm)에, 내층부(두께 6mm/폭(심금의 연장방향의 치수) 240mm)를 성형했다. 외층부를 갖는 것은, 상기 내층부의 외측에 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 더 성형했다. 이것에 의해, 탄성층은 외경 φ40mm, 폭 240mm가 되었다. 단, 내층부를 갖지 않는 롤러(실시예 25, 28의 전사 롤러가 상당함)에 대해서는, 상기와 동일한 심금에 직접 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 형성했다.
Figure 112014064444517-pat00009
Figure 112014064444517-pat00010
(시험결과)
표 12는 이물이 아크릴 수지, 표 13은 이물이 폴리스티렌 수지의 경우의 시험결과이다. 여기에서, 표 중, ○× 표시는 디지털 마이크로스코프(디지털 마이크로스코프 VHX-200 KEYENCE사제, 렌즈 배율 450배)를 사용하여, 650㎛×500㎛의 범위를 3점 확인하고, 모든 점에서 이물이 확인되지 않은 경우를 ○ 표시로, 이물이 확인된 경우를 × 표시로 나타내고 있다.
Figure 112014064444517-pat00011
Figure 112014064444517-pat00012
대전 제어 롤러(121)의 심금(121a)에 제 1 외부전원(141)을 접속하고, 제 1 외부전원(141)에 의한 인가 전압을 제어한 실시예 23∼28은, 어느 쿠르에서도, 이물의 축적은 없고, 시간의 경과에 의한 클리닝성의 저하는 확인되지 않았다. 이것에 대하여, 대전 제어 롤러(121)에 접지를 접속한 비교예 1, 2에서는, 전사 롤러(131)에의 이물 축적이 있어, 시간의 경과에 의한 클리닝성의 저하가 확인되었다.
따라서, 제 1 외부전원(141)에 의한 전압 제어에 의해, 클리닝 롤러(111)의 클리닝 성능, 전사 롤러(131)의 전사 성능을 유지할 수 있어, 이물의 축적이 없어지므로, 클리닝 롤러(111)나 전사 롤러(131)의 롤러 표면에 부착되어 있는 이물을 정기적으로 제거(청소)하거나, 상기 이물이 부착되어 있는 클리닝 롤러(111)나 전사 롤러(131)를 정기적으로 교환한다고 하는 메인티넌스 작업을 시행할 필요가 없어진다.
또한 제 1 외부전원(141)에 의한 전압 인가에 의해, 대전 제어 롤러(121)에 대하여, 클리닝 시에 전사 롤러(131)의 표면에 대전되는 전하와 반대 부호이고, 절대값이 큰 전압을 인가함으로써, 전사 롤러(131)가 갖는 대전성을 역극성으로 하여, 전사 롤러(131)에 흡착되어 있는 이물의 흡착력을 약화시키면, 전사 롤러(131)로부터의 이물 제거가 용이하게 되는 것도 확인되었다.
전술한 클리닝부를 갖는 클리닝 시스템의 전체 구성의 일례에 대하여 설명한다.
도 18에 도시하는 바와 같이, 클리닝 시스템(171)은 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물(도체 또는 유전체)을, 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝부(172)와, 그 클리닝부(172)를 향하여 피클리닝재(S)를 반송하는 반입부(173)와, 클리닝부(171)로부터, 클리닝 후의 피클리닝재(S)를 반출하는 반출부(174)를 구비한다.
반입부(173)는 1쌍의 롤러(173A, 173B)에 반송 벨트(173C)가 걸쳐 감기고, 반송 벨트(173C) 위의 피클리닝재(S)를 클리닝부(172)를 향하여 반송하게 되어 있다.
반출부(174)는 1쌍의 롤러(174A, 174B)에 반송 벨트(174C)이 걸쳐 감기고, 클리닝부(172)로부터 반송 벨트(174C) 위로 배출된 피클리닝재(S)를 클리닝부(172)로부터 떨어지는 방향으로 반송하게 되어 있다.
클리닝부(172)는, 피클리닝재(S)의 표면(S1)(상면) 위에 대하여 표면을 접촉시키면서 회전하는 1쌍의 클리닝 롤러(111)를 구비하고, 각 클리닝 롤러(111)에 대하여 대전 제어 롤러(121) 및 전사 롤러(131)의 표면이 접촉하면서 회전하게 되어 있다. 또한 피클리닝재(S)의 이면(하면)에 대해서도 1쌍의 클리닝 롤러(111)가, 상측의 클리닝 롤러(111)에 대응하여 배치되고, 클리닝 롤러(111)와의 사이에 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고 피클리닝재(S)를 반출부(174)측으로 이동시키도록 되어 있다. 이 클리닝 롤러(111)에도, 대전 제어 롤러(121)와 함께 전사 롤러(131)가 대응하여 설치되어 있다. 클리닝 롤러(111)의 축부에는, 구동 벨트(175)를 통하여 구동 롤러(176)의 회전력이 전달되어, 클리닝 롤러(111)가 회전 구동되도록 되어 있다.
또한 각 대전 제어 롤러(121)의 심금에는 제 1 외부전원(고압전원)(141)이 접속되고, 각 전사 롤러(131)에는, 클리닝 브러시(151)를 통하여 금속 롤러(152)가 설치되고, 이 금속 롤러(152)에 대하여 에어진공 수단 펌프(178)(에어진공 수단)의 흡입구(145) 및 클리닝 블레이드(146)가 설치되고 있다. 각 흡입구(145)는 집진기(필터)(177)를 통하여 에어진공 수단 펌프(178)에 접속되어 있다.
상기 실시형태에서는, 전사 롤러(131)에 대하여 클리닝 브러시(151)를 회전 가능하게 설치하고, 이 클리닝 브러시(151)에 대하여 금속 롤러(152)를 설치하고, 금속 롤러(152)의 표면 근방에, 클리닝 블레이드(146)나 에어진공 수단의 흡입구(145)를 설치하도록 하고 있는데, 본 발명은 그러한 구조에 한정되는 것은 아니고, 클리닝 브러시나 금속 롤러를 생략하고, 전사 롤러의 표면 근방에, 클리닝 블레이드(146)나 에어진공 수단의 흡입구(145)를 설치하는 구조로 할 수도 있다.
또한 상기 실시형태에서는, 대전 제어 롤러(121)를 클리닝 롤러(111)에 대하여 설치하고 있는데, 도 19에 도시하는 바와 같이, 전사 롤러(131)에 대하여 설치하는 것도 가능하다.
계속해서, 클리닝 롤러(111)의 이물 제거 성능에 대한 시험에 대하여 설명한다.
(방법)
도 19에 도시하는 클리닝 시스템에 있어서, 절연성을 갖는 부재(도시 생략)로 유지된 클리닝 롤러(111) 및 대전 제어 롤러(121), 전사 롤러(131)를 접촉시키고, 5m/min의 원주속도로 동반 회전시키고, 대전 제어 롤러(121)의 심금(121a)에 제 1 외부전원(141)에 의해 임의의 전압(접지 0V)을 주었다. 전사 롤러(131)에 대하여 클리닝 브러시(151)를 통하여 설치하는 금속 롤러(152)에 제 2 외부전원(153)을 접속하고, 그 제 2 외부전원(153)은 클리닝 시에 클리닝 시의 전사 롤러 전위와 동일한 부호로 절대값 1kV를, 그 이외의 경우에는 클리닝 시의 전사 롤러 전위와 반대 부호로 절대값 1kV를 주었다. 클리닝 브러시(151)는, 전사 롤러(131)에 대하여 동반 회전방향과는 역방향으로 회전하도록 설치하고, 금속 롤러(152)는 클리닝 브러시(151)에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록 설치했다.
에어진공 수단의 흡입구(145)는 금속 롤러(152)의 표면(외주면)과의 갭 길이 2mm로 하고, 흡입구(145)의 개구단 직하의 롤러 표면으로부터 롤러의 진행방향 후방 5mm의 위치에 클리닝 블레이드(146)를 설치했다.
이것에, 피클리닝재(S)(동박 부착한 유리 에폭시 기판: 12cm×12cm×2mm) 위에 이물(평균 직경 1㎛, 10㎛의 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지)을 살포한 샘플을 사용하여, 클리닝 롤러(111)의 이물 제거 성능을 평가했다. 여기에서, 표 중, ○× 표시는 디지털 마이크로스코프(디지털 마이크로스코프 VHX-200 KEYENCE사제, 렌즈 배율 450배)를 사용하여, 650㎛×500㎛의 범위를 3점 확인하고, 모든 점에서 이물이 확인되지 않은 경우를 ○ 표시로, 이물이 확인된 경우를 × 표시로 나타내고 있다. 또한, 평가 실험은 유리 에폭시 기판 50장을 1쿠르로 하고, 5쿠르 연속해서 행했다.
또한 클리닝 중의 클리닝 롤러(111)의 표면 전위를 표면 전위계(트렉사제 Mode1 341B)를 사용하여 측정했다. 또한, 피클리닝재의 동박면과 접지를 접속하고, 클리닝 시에 상기 동박면 위에 흐르는 전류값을 측정했다.
또한, 표 14에 실시예 29∼32 및 비교예 16∼19에 대한 롤러의 구조를 나타내며, 그것들의 내층·외층의 조성에 대해서는 표 3에 나타낸다. 비교예 16∼19는, 도 13에 도시하는 바와 같이, 대전 제어 롤러(121)가 클리닝 롤러(111)에 대하여 그것의 표면에 접촉하면서 회전하는 롤러 배치로 했다.
(실시예 및 비교예의 설명)
심금(재질: 알루미늄 합금제 사이즈: 직경 φ28mm×길이 250mm)에, 내층부(두께 6mm/폭(심금의 연장방향의 치수) 240mm)을 성형했다. 외층부를 갖는 것은, 또한 상기 내층부의 외측에 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 성형했다. 이것에 의해, 탄성층은 외경 φ40mm, 폭 240mm로 되었다. 단, 내층부를 갖지 않는 롤러(대전 제어 롤러가 해당됨)에 대해서는, 상기와 동일한 심금에 직접 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 형성했다.
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표 14에 도시하는 바와 같이, 대전 제어 롤러(121)를 전사 롤러(131)에 대하여 설치하는 실시예 29∼32에서는, 어느 샘플에서도 이물이 제거되어 있고, 시간의 경과에 의한 클리닝성의 저하가 없고, 장기간에 걸쳐서 안정한 클리닝 성능을 얻을 수 있는 것을 알 수 있다. 이에 반해, 대전 제어 롤러(121)를 클리닝 롤러(111)에 대하여 설치하는 비교예 16∼19에서는, 시간의 경과에 의한 클리닝성의 저하가 확인되었다.
또한 대전 제어 롤러(121)를 전사 롤러(131)에 대하여 형성함으로써, 클리닝 롤러(111)에 제 2 외부전원(153)으로부터 발생하는 전류가 유입되는 것이 방지되어, 피클리닝재(S)를 흐르는 전류가 저감되어, 피클리닝재(S)가 도전물 등이어도, 피클리닝재(S)의 전기적인 손상을 방지할 수 있는 것도 확인되었다. 즉, 클리닝 롤러(111)에 대하여 클리닝 롤러(111)의 표면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러(121)를 설치하고 있는 시스템에서는, 클리닝 롤러(111)에 제 2 외부전원(153)으로부터 발생하는 전류가 유입되어, 피클리닝재(S)가 도전물 등인 경우에, 피클리닝재(S)를 손상시킬 우려가 있지만, 대전 제어 롤러(121)를, 클리닝 롤러(111) 위가 아니고, 전사 롤러(131) 위에 도입함으로써, 클리닝 롤러(111)로 제 2 외부전원(153)으로부터 발생하는 전류가 유입되는 것을 방지하여, 피클리닝재(S)의 전기적인 손상을 방지할 수 있다.
전술한 클리닝부를 갖는 클리닝 시스템의 전체 구성의 일례를 도 20에 나타낸다.
(제 2 구체적인 실시형태)
도 21(a)에 도시하는 바와 같이, 클리닝 시스템에 사용되는 클리닝 유닛(U)에 있어서는, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 클리닝 롤러(211)의 표면(외주면)을 접촉하여 회전시키면서 상대적으로 이동시켜, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물(도체 또는 유전체, 도시 생략)을,클리닝 롤러(211)에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 것이다.
이 클리닝 롤러(211)는, 피클리닝재(S)와의 접촉 박리에 의해, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있는 것으로, 도전성을 갖는 심금(심봉)(211a)과, 심금(211a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(211b)와, 그 내층부(211b)의 외측에 설치되고 내층부(211b)보다도 고저항의 재료로 이루어지는 얇은 원통 형상의 외층부(211c)(예를 들면, 두께 30㎛ 정도)를 구비하고, 2층 구조로 되어 있다. 그리고, 클리닝 롤러(211)의 심금(211a)에는 제 1 외부전원(21)이 접속되어 있다.
롤러 표면의 대전성을 이용하여 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 클리닝 롤러(211)에 대하여, 클리닝 롤러(211)의 표면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러(231)가 설치되어 있다. 이 전사 롤러(231)는 클리닝 롤러(211)의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있는 것이다. 클리닝 롤러(211)에 정전기력에 의해 부착된 이물을 전사 롤러(231)측으로 전사(이동)시키도록 하고 있다. 그것과 함께, 클리닝 롤러(211)에 접속된 제 1 외부전원(221)에 의한 인가 전압을 변경함으로써, 전사 롤러(231)의, 상기 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 대전압을 임의로 변경할 수 있게 되어 있다.
전사 롤러(231)는 도전성을 갖는 심금(심봉)(231a)과, 이 심금(231a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(231b)와, 이 내층부(231b)의 외측에 설치되는 외층부(231c)를 구비하고, 이 외층부(231c)는 내층부(231b)보다도 체적저항율이 높게 되어 있다.
이 전사 롤러(231)에 대하여, 동반 회전방향과 역방향으로 회전하고 전사 롤러(31)의 표면에 정전기력에 의해 부착되는 이물을 긁어내는 클리닝 브러시(243)를 회전 가능하게 설치하고, 이 클리닝 브러시(243)에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록, 예를 들면, 스테인리스 합금(SUS304)제의 금속 롤러(244)가 설치되어 있다. 이 클리닝 브러시(243)는, 심금(243a)에, 합성 수지제의 브러시털부(243b)(브러시부)를 갖는 것이다. 이 금속 롤러(244)에는, 제 2 외부전원(245)이 접속되어 있고, 전사 롤러(231)와의 사이에 전위차를 발생시키는 기구로 되어 있다. 즉, 제 2 외부전원(245)에 의해 클리닝 시에 전사 롤러(231)의 표면에 대전되는 전하와 동일한 부호의 전위가 금속 롤러(244)에 인가된다.
금속 롤러(244)의 표면 근방에는, 선단 긁어내기부가 금속 롤러(244)의 표면에 접촉하는 클리닝 블레이드(241)가 설치되고, 이 클리닝 블레이드(241)에 의해 금속 롤러(244)의 표면 위에 부착되는 이물이 긁어내진다. 이 클리닝 블레이드(241)는 합성 수지제(예를 들면, 열경화성 우레탄 수지)로 이루어지는 탄성체로 형성되고, 절연성을 갖는 유지도구(도시 생략)에 의해 유지되어 있다. 또한, 클리닝 블레이드(241)의 유지도구가 절연물에 의해 보유되어 있도록 해도 된다.
또한 금속 롤러(244)의 표면 근방이며 전사 롤러(231)의 롤러 표면과 클리닝 블레이드(241)의 선단 긁어내기부와의 접촉부분 부근에 대하여, 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 에어진공 수단의 흡입구(242)가 설치되어 있다. 이 흡입구(242)의 근방에 클리닝 블레이드(241)가 배치되어 있으므로, 그 흡입구(242)를 통하여, 클리닝 블레이드(241)에 의해 긁어내진 이물이 흡인 제거된다. 이것에 의해 금속 롤러(244)에 부착된 이물을 효율적으로 제거할 수 있다. 여기에서, 에어진공 수단으로서는 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 것이면 되고, 예를 들면, 주지의 에어진공 수단 펌프를 채용할 수 있다.
이와 같이, 금속 롤러(244)로부터 이물을 흡인 제거하는 경우에 있어서, 에어진공 수단의 흡입구(242) 근방의 금속 롤러(244) 위에 클리닝 블레이드(241)의 선단 긁어내기부가 접촉하여, 이물을 긁어내는 구조로 함으로써 금속 롤러(44)에 부착된 이물이 효율적으로 제거되어, 주위를 오염시키지 않는다.
또한 클리닝 롤러(211)와 전사 롤러(231)가, 절연성의 소재(도시 생략)로 유지되고, 전사 롤러(231)가 클리닝 롤러(211)와 동반 회전하고 있고, 양쪽 롤러(231, 211) 사이에서, 각 롤러(231, 211)의 표면 특성의 차이에 따라 전위차를 발생시키도록 되어 있다. 이것에 의해 클리닝 롤러(211)와 전사 롤러(231)의 회전에 의한 접촉 박리에 의해, 전사 롤러(231)의 롤 표면에, 클리닝 롤러(211)와의 표면 특성(예를 들면, 대전 서열)의 차이에 따른 전위차가 생겨, 클리닝 롤러(211)의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하가 대전된다.
클리닝 롤러(211)의 심금(211a)에는 제 1 외부전원(221)에 의해 전압을 인가할 수 있도록 되어 있고, 예를 들면, 클리닝 롤러(211)의 심금(211a)에 접속한 제 1 외부전원(221)에 의한 인가 전압이 0V인 경우에 있어서, 동반 회전에 의해 전사 롤러(231)에 발생하는 대전압의 극성에 대하여, 동일 극성으로 되는 전압을 제 1 외부전원(221)에 부여한 경우에는, 클리닝 롤러(211)는 피클리닝재(S)로부터 이물을 흡착하고, 전사 롤러(231)는 클리닝 롤러(211)에 부착된 이물을 전사하는 것이 가능하다.
상기 조건에 의해 전사 롤러(231)에 흡착한 이물은, 상기 조건의 인가 전압이 0V인 경우에 있어서, 클리닝 롤러(211)의 심금(211a)에 대하여, 동반 회전에 의해 전사 롤러(231)에 발생하는 대전압과 역극성이고, 또한 그 대전압의 절대값보다도 큰 절대값의 전압을, 제 1 외부전원(221)에 의해 인가함으로써, 전사 롤러(231)는 이물을 흡착하는 흡착력(정전기력)을 잃어버린다. 따라서, 상기 이물이 클리닝 브러시(243)에 의해 긁어내져, 금속 롤러(244)의 표면으로 이동한다. 그리고, 금속 롤러(244)의 표면 이동한 이물은 클리닝 블레이드(241)에 의해 긁어내져, 에어진공 수단의 흡입구(242)를 통하여 흡인 제거된다.
여기에서 사용되는 전사 롤러(231)는 클리닝 롤러(211)와 동일한 구조이지만, 도 21(b)에 도시하는 유닛(U1')과 같이, 전사 롤러(231')로서는, 내층부를 제외하고, 심금(231a')(심봉)의 외측에 직접 원통 형상의 외층부(231c')를 구비하는 구조로 할 수도 있다. 또한, 외층부의 소재로서는, 정전기력에 의한 안정한 흡착력을 손상시키지 않는 범위에서, 클리닝 롤러(211)의 대전압에 대하여 전위차가 될 수 있는 한 커지도록 선정되어 있는 것이 바람직하다.
클리닝 롤러(211)의 외층부(211c)의 두께는, 전술한 클리닝 롤러(11, 111)와 마찬가지로, 2∼500㎛(보다 바람직하게는 5∼50㎛)가 바람직하다. 또한, 심금(211a) 대신에, 도전성을 갖는 카본재나 합성 수지 복합재 등으로 이루어지는 심봉을 사용할 수도 있다.
외층부(211c)에 사용하고 있는 재료나 내층부(211b)에 사용하고 있는 재료도, 전술한 클리닝 롤러(11, 111)와 동일하다.
전사 롤러(231)는 도전성을 갖는 심금(심봉)(231a)과, 이 심금(231a)의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부(231b)와, 이 내층부(231b)의 외측에 설치되는 외층부(231c)를 구비하고, 클리닝 롤러(211)의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 롤러 표면에 대전할 수 있도록 구성되어 있다. 전사 롤러(231)의 외층부(231c)는 내층부(231b)보다도 체적저항율이 높게 되어 있다. 제 1 외부전원(221)에 부여한 전압과 동일 극성이고, 절대값이 커지도록 설정된다. 그것과 함께, 전사 롤러(231)은, 클리닝 롤러(211)의 심금(211a)에 접속된 제 1 외부전원(221)에 의해, 클리닝 롤러(211)의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 대전압을 임의로 변경할 수 있다.
이것에 의해 클리닝 롤러(211)에 정전기력에 의해 부착된 이물은 회전에 따라, 전사 롤러(231)측으로 차례차례 전사(이동)된다. 그 결과 클리닝 롤러(211)의 표면상에 이물이 남지 않고, 또 이물이 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위로 되돌려지는 일도 없으므로, 클리닝 롤러(211)는 장기간에 걸쳐 이물의 흡착 동작을 계속해서 행할 수 있다.
상기 유닛에 의하면, 클리닝의 대상으로 하는 피클리닝재(S)에 부착되는 이물에 클리닝 롤러(211)가 접촉함으로써 진애 등의 이물이 클리닝 롤러(211)의 표면(외층부(211c))에 흡착되어, 피클리닝재(S)의 표면(S1)으로부터 제거된다.
그리고, 클리닝 롤러(211)의 표면에 정전기력에 의해 흡착되어 있는 이물이, 클리닝 롤러(211)의 회전에 의해, 전사 롤러(231)의 표면과 접촉하면, 전사 롤러(231)와 클리닝 롤러(211) 사이에는 전위차가 발생하고 있으므로, 이물은 클리닝 롤러(211)를 떨어져서 전사 롤러(231)의 표면으로 전사(이동)된다.
그리고, 전사 롤러(231)의 표면에 부착되어 있는 이물은 클리닝 브러시(243)에 의해 전사 롤러(231)로부터 긁어내져 금속 롤러(244)의 표면에 흡착된다. 이 금속 롤러(244)의 표면에 부착되어 있는 클리닝 블레이드(241)에 의해 긁어 빼앗겨, 이 클리닝 블레이드(241)에 의해 긁어 빼앗긴 이물은 에어진공 수단의 흡입구(242)을 통해서, 흡인 제거된다.
이것에 의해 클리닝 롤러(211)의 표면상에 이물이 남김 없이, 이물이 피클리닝재(S)의 표면(S1)위로 되돌려지는 것도 없기 때문에, 클리닝 롤러(211)은, 장기간에 걸쳐서 이물의 흡착동작을 계속해서 행할 수 있다.
또한 클리닝 블레이드(241)에 의해 금속 롤러(211)로부터 긁어 빼앗긴 이물은, 에어진공 수단의 흡입구(242)을 통해서, 즉시 흡인 제거되므로, 금속 롤러(211)의 주변이, 긁어 빼앗긴 이물에 의해 더럽혀지지도 않는다.
따라서, 클리닝 롤러(211)나 전사 롤러(231)의 표면의 이물을 정기적으로 제거하거나, 클리닝 롤러(211)나 전사 롤러(231)를 교환하거나 하는 메인티넌스 작업은 필요없게 됨과 아울러, 전사 롤러(231) 주변이 이물에 의해 더럽혀질 우려도 거의 없으므로, 메인티넌스성이 우수하게 된다.
여기에서, 에어진공 수단에 의한 흡인 동작은 항상 행하고 있어도 되지만, 제 1 외부전원(221)이, 클리닝 롤러(211)에 의한 클리닝 시를 제외하고, 전사 롤러(231)에 의한 전사 동작시에 전사 롤러(231)의 표면에 대전되는 전하와 반대 부호이고, 전사 롤러(231)의 대전압의 절대값보다도 큰 절대값의 전압을 클리닝 롤러(211)에 인가하는 구성으로 하고, 상기 에어진공 수단이 클리닝 롤러(211)에 의한 클리닝 시를 제외하고, 구동하는 구성으로 할 수도 있다. 여기에서, 「클리닝 시」란 클리닝 롤러(211)가 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 그 때를 말한다. 이 클리닝 롤러(211)에 의한 클리닝 시는 피클리닝재의 이동을 전기적 또는 기계적으로 검출하여 판정해도 되고, 피클리닝재(S)의 통과를, 예를 들면, 클리닝 롤러(211)의 심금(211a)의 상하 변위에 의해 검출하여 판정하도록 해도 된다. 또한, 에어진공 수단의 구동시만, 클리닝 블레이드(241)의 선단 긁어내기부가 금속 롤러(211)의 표면에 접촉하도록 클리닝 블레이드(241)를 진퇴 가능하게 되도록 지지시키는 구조로 하는 것도 가능하다.
계속해서, 상기 클리닝 유닛(U1)에 있어서의 클리닝 롤러(211)와 전사 롤러(231)와의 관계의 일례에 대하여 설명한다.
우선, 상기 클리닝 유닛에 있어서, 전사 롤러(231)와 클리닝 롤러(211)의 동반 회전에 의해 발생하는 전위차가 300V이고, 클리닝 롤러(211)가 전사 롤러(231)에 대하여 플러스측의 대전성을 나타내는 경우(대전 서열에서 플러스측으로 되는 경우)에는, 도 22(a)에 도시하는 바와 같이, 클리닝 롤러(211)에 접속한 외부전원(221)에 의한 인가 전압이 0V에서는, 전사 롤러(231)는 -300V, 클리닝 롤러(211)는 0V로 된다.
또한 도 22(b)에 도시하는 바와 같이, 외부전원(221)에 의한 인가 전압을 -300V로 하면, 전사 롤러(231)는 -600V, 클리닝 롤러(211)는 -300V가 되고, 플러스측의 대전성의 이물이 클리닝 롤러(211)에 흡착된 후, 전사 롤러(231)에 전사 흡착된다.
그 후, 도 22(c)에 도시하는 바와 같이, 외부전원(221)에 의한 인가 전압을 +600V로 하면, 전사 롤러(231)는 +300V, 클리닝 롤러(211)는 +600V가 되고, 플러스측의 대전성을 나타내는 이물이 플러스측으로 대전한 전사 롤러(231)로부터 떨어지려고 한다. 이 상태에서, 클리닝 브러시(243)에 의해 상기 이물이 전사 롤러(231)로부터 긁어내져, 금속 롤러(244)의 표면 위로 이동한다. 이 금속 롤러(244)의 표면으로 이동한 이물은 에어진공 수단의 흡입구(242) 근방에서 클리닝 블레이드(241)의 선단 긁어내기부에 의해 긁어내지고, 에어진공 수단의 흡입구(242)를 통하여 흡인되어, 금속 롤러(244)의 롤러 표면 위로부터 제거된다.
또한 전사 롤러(231)와 클리닝 롤러(211)의 동반 회전에 의해 발생하는 전위차가 300V이고, 클리닝 롤러(11)가 전사 롤러(231)에 대하여 마이너스측의 대전성을 나타내는 경우(대전 서열에서 마이너스측으로 되는 경우)에는, 도 22(d)에 도시하는 바와 같이, 클리닝 롤러(211)에 접속한 외부전원(221)에 의한 인가 전압이 0V에서는, 전사 롤러(231)는 +300V, 클리닝 롤러(211)는 0V가 된다.
그리고, 도 22(e)에 도시하는 바와 같이, 외부전원(221)에 의한 인가 전압을 +300V로 하면, 전사 롤러(231)는 +600V, 클리닝 롤러(211)는 +300V가 되고, 마이너스측의 대전성의 이물이 클리닝 롤러(211)에 흡착된 후, 전사 롤러(231)에 전사 흡착된다.
그 후, 도 22(f)에 도시하는 바와 같이, 외부전원(221)에 의한 인가 전압을 -600V로 하면, 전사 롤러(231)는 -300V, 클리닝 롤러(211)는 -600V가 되고, 마이너스측의 대전성을 나타내는 이물이 마이너스측으로 대전한 전사 롤러(231)로부터 떨어지려고 한다. 이 상태에서, 클리닝 브러시(243)에 의해 상기 이물이 긁어내지고, 금속 롤러(244)의 표면 위로 이동한다. 이 금속 롤러(244)의 표면 이동한 이물은 에어진공 수단의 흡입구(242) 근방에서 클리닝 블레이드(241)의 선단 긁어내기부에 의해 긁어내지고, 에어진공 수단의 흡입구(242)를 통하여 흡인되어, 금속 롤러(244)의 롤러 표면 위로부터 제거된다.
상기 롤러(211, 231) 사이의 표면 특성의 차이에 따라 발생한 전위차는, 클리닝 롤러(211)의 대전압을 기준으로 하여 전위차를 발생하고 있기 때문에, 일정 원주속도에서는 일정한 수치를 안정하게 나타낸다.
또한, 도 22(a)∼(c)의 경우에는, 클리닝 롤러(211)는, 전사 롤러(231)에 대하여 플러스측에서 +300V의 전위를 가지고 있기 때문에, 한번 전사 롤러(231)에 전사된 플러스측의 대전성을 나타내는 이물은 클리닝 롤러(211)에 다시 전사되지는 않는다. 마찬가지로, 도 22(d)∼(f)의 경우에는, 클리닝 롤러(211)는 전사 롤러(231)에 대하여 마이너스측에서 -300V의 전위를 가지고 있기 때문에, 한번 전사 롤러(231)에 전사된 마이너스측의 대전성을 나타내는 이물은, 클리닝 롤러(211)에 다시 전사되지는 않는다. 이것들의 경우에 기준이 되는 것은 클리닝 롤러(211)의 심금(211a)에 접속되어 있는 제 1 외부전원(221)에 의한 인가 전압이다.
계속해서 클리닝 롤러(211)의 성능에 관한 시험결과에 대하여 설명한다.
(방법)
도 23에 도시하는 클리닝 시스템에 있어서, 절연성의 부재(도시 생략)로 유지된 전사 롤러(231) 및 클리닝 롤러(211)를 접촉시켜 5m/min의 원주속도로 동반 회전시키고, 클리닝 롤러(211)(심금(211a))에 제 1 외부전원(221)에 의해 임의의 전압(±300V, ±600V)을 주었다.
제 1 외부전원(221)은, 피클리닝재(S)의 통과시(즉 클리닝 시)는, ±300V 중 어느 하나를 인가하는 것으로 하고, 그 이외의 경우에는 앞에 인가한 전위와 역극성으로 ±600V의 전압을 인가하는 설정으로 했다. 제 2 외부전원(245)은 제 1 외부전원(221)의 피클리닝재 통과시에 인가하는 전압과 동일한 값을 항상 인가했다.
클리닝 브러시(243)는 전사 롤러(231)에 대하여 동반 회전방향과 역방향으로 회전하고, 금속 롤러(244)는 클리닝 브러시(243)에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록 설치했다. 에어진공 수단의 흡입구(242)는 금속 롤러(244)의 롤러 표면과의 갭 길이 2mm로 하고, 흡입구(242)의 개구단 직하의 롤러 표면으로부터 금속 롤러(244)의 진행방향 후방 5mm의 위치에 클리닝 블레이드(241)를 설치했다.
이것에, 피클리닝재(S)(PET 필름: 15cm×15cm×100㎛) 위에 이물(평균 직경 1㎛, 10㎛의 폴리스티렌 수지 또는 아크릴 수지)을 살포한 샘플을 사용하여, 클리닝 롤러(211)의 이물 제거 성능을 평가했다. 또한, 평가 실험은 필름 10장을 1쿠르로 하고, 5쿠르 연속해서 행했다.
또 클리닝 종료 후의 클리닝 롤러(211)에 부착된 이물의 확인 및 전사 롤러(231)에 부착된 이물의 확인을 행했다.
클리닝 중의 클리닝 롤러(211) 및 전사 롤러(231)의 표면 전위를 표면 전위계(261, 262)(트렉사제 Model 341B)를 사용하여 측정했다.
(실시예 및 비교예의 설명)
다음의 표 15, 16에, 이물 제거 시험 1을 행한 실시예 33∼48 및 비교예 20, 21에 대한 롤러의 구조를 나타내고, 그것들의 내층·외층의 조성에 대해서는 상기 표 3에 나타낸다. 표 15, 16에 나타내는 실시예 33∼48 및 비교예 20, 21의 롤러의 제작 방법은 다음과 같다.
심금(재질: 알루미늄 합금제 사이즈: 직경 φ28mm×길이 250mm)에, 내층부(두께 6mm/폭(심금의 연장방향의 치수) 240mm)를 성형했다. 외층부를 갖는 것은 상기 내층부의 외측에 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 더 성형했다. 이것에 의해, 탄성층은 외경 φ40mm, 폭 240mm로 되었다. 단, 내층부를 갖지 않는 롤러(실시예 33, 41의 전사 롤러 해당)에 대해서는, 상기와 동일한 심금에 직접 외층부(두께 30㎛/폭 240mm)를 형성했다.
Figure 112014064444517-pat00014
Figure 112014064444517-pat00015
(시험결과)
표 17은 이물이 아크릴 수지, 표 18은 이물이 폴리스티렌 수지인 경우이다. 여기에서, 표 중, ○× 표시는 디지털 마이크로스코프(디지털 마이크로스코프 VHX-200 KEYENCE사제, 렌즈 배율 450배)를 사용하여, 650㎛×500㎛의 범위를 3점 확인하고, 모든 점에서 이물이 확인되지 않은 경우를 ○ 표시로, 이물이 확인된 경우를 × 표시로 나타내고 있다.
Figure 112014064444517-pat00016
Figure 112014064444517-pat00017
표 17, 18로부터, 클리닝 롤러(211)에 제 1 외부전원(221)을 접속하고, 전압을 인가한 실시예 33∼48에서는, 연속 사용을 행해도, 전사 롤러로의 이물의 축적은 확인되지 않고 클리닝성의 저하가 보이지 않았다.
이에 반해, 클리닝 롤러에, 본 발명의 효과가 얻어지지 않는 전사 롤러를 사용한 비교예 20, 21에서는, 연속된 클리닝성을 얻을 수 없었다.
또한 도 24에 도시하는 바와 같이, 클리닝 유닛(U1, U2)을 2연속 배치하고, 각 유닛(U1, U2)의 클리닝 롤러(211, 211A)에 대전되는 전하의 부호를 반대로 함으로써, 피클리닝재(S)에 부착되는 플러스측의 대전성을 나타내는 이물을 마이너스측으로 대전한 클리닝 롤러(211)로, 마이너스측의 대전성을 나타내는 이물을 플러스측으로 대전한 클리닝 롤러(211A)로 각각 제거하는 것이 가능하다. 221, 221A는 제 1 외부전원, 231, 231A는 전사 롤러이다.
또한, 도 25에 도시하는 바와 같이, 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고, 클리닝 롤러(211)의 반대측에 가이드 롤러(251B)를 설치하고, 이 가이드 롤러(251B)에 대하여 전사 롤러(231B)를 설치하고, 가이드 롤러(251B)에 의해, 클리닝 롤러(211)와 가이드 롤러(251B) 사이에 끼워지는 피클리닝재(S)에 작용하는 전계 강도를 더 강화하여, 클리닝성을 향상시킬 수 있다.
이 경우, 가이드 롤러(251B) 대신 클리닝 롤러를 사용함으로써, 피클리닝재(S)의 이면의 클리닝을 동시에 행하는 것이 가능하다. 또, 도 24에 도시하는 경우와 동일하게, 유닛을 2연속 배치하는 것도 가능하다.
전술한 클리닝부를 갖는 클리닝 시스템의 전체 구성의 일례에 대하여 설명한다.
도 26에 도시하는 바와 같이, 클리닝 시스템(271)은, 피클리닝재(S)의 표면(S1) 위에 부착되는 진애 등의 이물(도체 또는 유전체)을, 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝부(272)와, 그 클리닝부(272)를 향하여 피클리닝재(S)를 반송하는 반입부(273)와, 클리닝부(272)로부터, 클리닝 후의 피클리닝재(S)를 반출하는 반출부(274)를 구비한다.
반입부(273)는, 1쌍의 롤러(273A, 273B)에 반송 벨트(273C)가 걸쳐 감기고, 반송 벨트(273C) 위의 피클리닝재(S)를 클리닝부(272)를 향하여 반송하도록 되어 있다.
반출부(274)는 1쌍의 롤러(274A, 274B)에 반송 벨트(274C)가 걸쳐 감기고, 클리닝부(272)로부터 반송 벨트(274C) 위로 배출된 피클리닝재(S)를 클리닝부(272)로부터 떨어지는 방향으로 반송하게 되어 있다.
클리닝부(272)는 피클리닝재(S)의 표면(S1)(상면) 위에 대하여 표면을 접촉시키면서 회전하는 1쌍의 클리닝 롤러(211)를 구비하고, 각 클리닝 롤러(211)에 대하여 전사 롤러(231)의 표면이 접촉하면서 회전하도록 되어 있다. 또한 피클리닝재(S)의 이면(하면)에 대해서도 1쌍의 클리닝 롤러(211)가, 상측의 클리닝 롤러(211)에 대응하여 배치되고, 클리닝 롤러(211)와의 사이에 피클리닝재(S)를 사이에 끼우고 피클리닝재(S)를 반출부(274)측으로 이동시키게 되어 있다. 이 클리닝 롤러(211)에도, 전사 롤러(231)가 대응하여 설치되어 있다. 클리닝 롤러(211)의 축부에는, 구동 벨트(275)를 통하여 구동 롤러(276)의 회전력이 전달되어, 클리닝 롤러(211)가 회전구동되도록 되어 있다.
또한, 각 클리닝 롤러(211)의 심금에는 제 1 외부전원(고압전원)(221)이 접속되고, 각 전사 롤러(231)에는, 클리닝 브러시(243)를 통하여 금속 롤러(244)가 설치되고, 각 금속 롤러(244)에는 제 2 외부전원(245)이 접속되어 있다. 또, 금속 롤러(244)에 대하여 에어진공 수단 펌프(278)(에어진공 수단)의 흡입구(242) 및 클리닝 블레이드(241)가 설치되어 있다. 각 흡입구(242)는 집진기(필터)(277)를 통하여 에어진공 수단 펌프(278)에 접속되어 있다.

Claims (14)

  1. 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 클리닝 롤러를 구비하고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 진애 등의 이물을 상기 클리닝 롤러에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝 시스템으로서,
    상기 클리닝 롤러는 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 외주면에 대전할 수 있는 것이며,
    상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 외주면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러가 설치되고,
    상기 대전 제어 롤러는, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러에 대하여 대전시킬 수 있으며,
    상기 피클리닝재를 사이에 끼우고, 상기 클리닝 롤러와는 반대측에 가이드 롤러가 배치되고,
    상기 가이드 롤러는 상기 클리닝 롤러가 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도를 높이는 것인 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대전 제어 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전함으로써, 상기 클리닝 롤러와의 사이에서, 상기 대전 제어 롤러와 상기 클리닝 롤러와의 표면 특성의 차이에 따라 전위차를 발생시키는 것인 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 외주면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러가 설치되고,
    이 전사 롤러는 도전성을 갖는 심봉과, 이 심봉의 외측에 설치되는 원통 형상의 탄성층부를 구비하고,
    상기 전사 롤러의 탄성층부는 상기 심봉보다도 체적저항율이 높고, 표면에 상기 클리닝 롤러의 외주면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 대전할 수 있는 재료로 형성되어 있는 것인 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 클리닝 롤러는 도전성을 갖는 심봉과, 이 심봉의 외측에 설치되는 원통 형상의 내층부와, 이 내층부의 외측에 설치되는 외층부를 구비하고,
    이 외층부가 50° 이상의 경도(JIS-A)를 갖고 또한 상기 내층부보다도 체적저항율이 높은 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 클리닝 롤러는 상기 내층부가 도전성을 갖는 탄성 재료로 형성되고,
    상기 외층부가 아크릴 혼합 우레탄 또는 불소 혼합 우레탄으로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  6. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서, 상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러가 설치되고,
    상기 대전 제어 롤러는, 심금에 제 1 외부전원이 접속되어 있고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러에 대하여 변경할 수 있는 것과,
    상기 전사 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 재료로 형성됨과 아울러, 상기 대전 제어 롤러의 심금에 접속된 제 1 외부전원에 의해 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 변경할 수 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  7. 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 클리닝 롤러를 구비하고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 진애 등의 이물을 상기 클리닝 롤러에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝 시스템으로서,
    상기 클리닝 롤러는, 제 1 외부전원이 접속되고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있는 것이며,
    상기 클리닝 롤러에 대하여, 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러가 설치되고,
    상기 전사 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를 표면에 대전할 수 있음과 아울러, 상기 클리닝 롤러에 대하여 접속된 제 1 외부전원에 의한 인가 전압을 변경함으로써, 상기 전사 롤러의, 상기 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 대전압을 변경 가능하며,
    상기 피클리닝재를 사이에 끼우고, 상기 클리닝 롤러와는 반대측에 가이드 롤러가 배치되고,
    상기 가이드 롤러는 상기 클리닝 롤러가 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도를 높이는 것인 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 전사 롤러는, 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전함으로써 상기 클리닝 롤러와의 사이에서, 상기 전사 롤러와 상기 클리닝 롤러와의 표면 특성의 차이에 따라 전위차를 발생시키는 것인 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  9. 제 6 항에 있어서, 상기 전사 롤러에 대하여, 동반 회전방향과 역방향으로 회전하는 클리닝 브러시가 설치되고, 이 클리닝 브러시에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록 금속 롤러가 설치되고, 이 금속 롤러에는 제 2 외부전원이 접속되고, 상기 전사 롤러와의 사이에 전위차를 발생시키도록 구성되어 있고, 이 금속 롤러의 표면 근방에, 상기 금속 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 선단 긁어내기부로 긁어내는 클리닝 블레이드가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 제 1 외부전원은, 상기 클리닝 롤러에 의한 클리닝 시를 제외하고, 상기 전사 롤러에 의한 전사 동작시에 상기 전사 롤러의 표면에 대전되는 전하와 반대 부호이고, 절대값이 큰 전압을 상기 대전 제어 롤러에 인가하는 구성으로 되고,
    상기 제 2 외부전원은 상기 전사 롤러와의 사이에 전위차를 발생시키도록 클리닝 시에 상기 전사 롤러의 표면에 대전되는 전하와 동일한 부호의 전위를 상기 금속 롤러에 인가하는 구성으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 금속 롤러의 표면 근방에, 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 에어진공 수단의 흡입구가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  12. 제 7 항에 있어서, 상기 전사 롤러에 대하여, 동반 회전방향과 역방향으로 회전하는 클리닝 브러시가 설치되고, 이 클리닝 브러시에 대하여 동반 회전방향으로 회전하도록 금속 롤러가 설치되고, 이 금속 롤러에는 제 2 외부전원이 접속되고, 상기 전사 롤러와의 사이에 전위차를 발생시키도록 구성되어 있고,
    이 금속 롤러의 표면 근방에, 상기 금속 롤러의 표면 위에 부착되는 이물을 선단 긁어내기부로 긁어내는 클리닝 블레이드가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서, 상기 전사 롤러의 표면 위에 설치된 클리닝 블레이드 근방에 이물을 부압에 의해 흡인 가능한 에어진공 수단의 흡입구가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
  14. 피클리닝재의 표면에 접촉하여 회전하면서 상대적으로 이동하는 클리닝 롤러를 구비하고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 진애 등의 이물을 상기 클리닝 롤러에 의해 정전기력을 이용하여 제거하는 클리닝 시스템으로서,
    상기 클리닝 롤러는 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 것이며,
    상기 클리닝 롤러에 대하여 상기 클리닝 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 전사 롤러가 설치되고,
    상기 전사 롤러는 상기 클리닝 롤러의 표면에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하는 전하를 표면에 대전할 수 있는 재료로 형성되고, 상기 전사 롤러에 대하여 상기 전사 롤러의 표면에 접촉하면서 회전하는 대전 제어 롤러가 설치되고,
    상기 대전 제어 롤러는, 심금에 제 1 외부전원이 접속되어 있고, 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전하를, 상기 클리닝 롤러 및 상기 전사 롤러에 대하여 변경할 수 있으며,
    상기 피클리닝재를 사이에 끼우고, 상기 클리닝 롤러와는 반대측에 가이드 롤러가 배치되고,
    상기 가이드 롤러는 상기 클리닝 롤러가 상기 피클리닝재의 표면 위에 부착되는 이물을 정전기력에 의해 흡착하기 위한 전계 강도를 높이는 것인 것을 특징으로 하는 클리닝 시스템.
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