KR101726918B1 - 대전 장치 및 화상 형성 장치 - Google Patents

대전 장치 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

감광체를 대전하기 위한 대전 장치는, 전압이 공급됨으로써 상기 감광체를 대전하기 위한 대전 부재; 및 상기 감광체에 압접시키도록 상기 대전 부재를 지지하기 위한 지지 부재를 포함한다. 상기 대전 부재는, 도전성 지지체; 상기 도전성 지지체에 의해 지지되는 탄성 기층; 및 상기 탄성 기층의 표면에 제공되고, 상기 탄성 기층보다 더욱 단단한 탄성 표면층을 포함한다. 상기 탄성 표면층에는 볼록부 및 오목부가 제공된다. 상기 볼록부는 상기 감광체에 접촉하여 탄성 변형될 수 있으며, 상기 탄성 표면층의 오목부와 상기 감광체 사이에 방전가능한 갭을 형성한다.

Description

대전 장치 및 화상 형성 장치{CHARGING DEVICE AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 대전 장치 및 대전 장치를 포함하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.
복사기나 레이저 빔 프린터와 같은 전자 사진 화상 형성 장치는, 화상 데이터에 대응하는 광으로 균일하게 대전시킨 전자 사진 감광체에 조사해서 정전 화상(잠상)을 형성한다. 그리고, 이 잠상에 대하여, 현상 장치로부터 기록재인 현상제로서의 토너가 공급되어 토너 화상으로서 잠상을 현상한다. 이 토너 화상은 전사 장치에 의해 감광체로부터 기록 시트와 같은 기록재(매체)에 전사된 후, 정착 장치에 의해 기록재 상에 정착되어 기록 화상이 형성된다. 기록재 분리 후의 감광체 표면은 클리닝 장치에 의해 전사 잔류 토너를 긁어냄으로써 클리닝된 후, 반복해서 화상 형성에 제공된다.
감광체 표면을 대전시키는 방법으로서는, 저전압 프로세스, 저오존 발생량, 소형화 등의 관점에서, 롤러형, 블레이드형 등의 방법이 있다. 이 방법들은, 대전 부재를 피대전 부재로서의 감광체 표면과 접촉시킨 후 대전 부재에 전압을 인가함으로써 감광체 표면이 대전되는 접촉 대전 방법이다.
최근의 화상 형성 장치의 증가하는 고속화 요구로 인해, 프로세스 속도가 높아져서, 단시간의 높은 대전 성능이 대전 부재에 요구되고 있다. 이러한 문제를 해결하기 위하여, 인가 전압의 주파수 또는 피크-투-피크 전압이 증가되는 방법이 있다. 그러나, 상술의 방법에서는, 전력 소비가 높아지는 문제점이 있었다. 또한, 복수의 대전 부재를 사용하는 방법도 있지만, 비용 및 크기가 증가하는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 방전이 증가되어 높은 대전성을 얻는 방법이 있다. 본 방법에서는, 감광체와 대전 부재 사이에 접촉 닙부에서 방전이 발생되어 전력 소비를 증가시키지 않고도 단순한 구성으로 높은 대전성을 얻을 수 있다.
이러한 이유로 일본 공개 특허 출원(JP-A)2002-341626호에서는, 감광체와 대전 부재 사이에 스페이서가 제공되어, 감광체와 대전 부재 사이의 접촉 닙부에 방전 가능 갭이 유지되어, 방전 영역이 증가되어 높은 대전성을 얻는 것을 가능하게 한다.
또한, JP-A 평5-181349호에서는, 발포체가 표층 대전 부재로서 사용되어, 접촉 닙부에서 발포체의 셀에서의 방전을 야기하여, 방전 영역이 증가되어, 높은 대전성을 얻는 것을 가능하게 한다.
하지만, JP-A 2002-341626호에서는, 감광체와 대전 부재 사이의 접촉 닙부를 유지하기 위한 스페이서가 감광체보다 단단하여, 스페이서가 감광체 표면을 손상시키는 경우가 있었다. 그 결과, 손상에 의한 대전 불균일이 발생하여 화상 상에 세로줄이 발생하였다.
또한, JP-A 평5-181349호에서는, 발포체가 표층으로서 사용되므로, 장기간 동안 감광체와 대전 부재가 서로 접촉하면, 발포체가 형상 변화(세트)되어 그 부분에서 대전 불균일(감광체의 대전 후의 전위의 불균일)을 야기하는 경우가 있다. 전위가 불균일한 감광체에서 화상이 형성되는 경우, 화상 농도도 불균일해지는 가능성이 있다. 구체적으로는, 대전 롤러의 회전 주기와 같은 빈도로, 주위 부분과 농도가 상이한 부분(즉, 감광체의 길이 방향으로 연장하는 횡대 부분)이 화상에 발생할 가능성이 있다.
본 발명은 상술한 문제점의 관점에서 이루어졌다. 본 발명의 주된 목적은, 감광체가 대전될 때 화상 품질을 유지하면서, 방전 영역을 증가시킴으로써 높은 대전성을 얻는 것이다.
본 발명의 양태에 따르면, 감광체를 대전하기 위한 대전 장치로서, 전압이 공급됨으로써 상기 감광체를 대전하기 위한 대전 부재; 및 상기 감광체에 압접시키도록 상기 대전 부재를 지지하기 위한 지지 부재를 포함하고, 상기 대전 부재는, 도전성 지지체; 상기 도전성 지지체에 의해 지지되는 탄성 기층; 및 상기 탄성 기층의 표면에 제공되고, 상기 탄성 기층보다 더욱 단단한 탄성 표면층을 포함하고, 상기 탄성 표면층에는 볼록부 및 오목부가 제공되고, 상기 볼록부는 상기 감광체에 접촉하여 탄성 변형될 수 있으며, 상기 탄성 표면층의 오목부와 상기 감광체 사이에 방전가능한 갭을 형성하는 대전 장치가 제공된다.
본 발명의 이러한 목적, 특징 및 이점과 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면과 함께 읽혀지는 본 발명의 바람직한 실시예의 후술하는 설명을 고려하면 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 화상 형성 장치의 개략도.
도 2는 대전 롤러의 형상을 도시하는 개략도.
도 3은 대전 롤러 및 감광 드럼의 정면 개략도.
도 4는 미소 갭에서의 방전 개시 전압의 함수를 나타내는 그래프.
도 5는 감광 드럼과 대전 롤러의 개략도.
도 6에서, (a) 및 (b)는 대전 롤러와 감광 드럼 사이의 접촉 닙부를 도시하는 확대 개략도.
도 7은 에어 갭이 측정되는 상태를 도시하는 개략도.
도 8에서, (a) 내지 (f)는 제1 실시예, 제1 비교예, 제2 비교예, 제3 비교예, 제2 실시예 또는 제3 실시예에서 대전 롤러와 감광 드럼 사이의 접촉시를 각각 도시하는 개략 단면도.
도 9는 제1 내지 제3 비교예 및 제1 내지 제3 실시예에서의 대전 롤러의 물성을 나타내는 표.
도 10은 제1 내지 제3 비교예 및 제1 내지 제3 실시예에서의 대전 롤러의 비교 결과를 나타내는 표.
도 11에서, (a) 및 (b)는 대전 롤러의 구성을 도시하는 개략도, (a)는 대전 롤러의 형상을 도시하는 개략도, (b)는 대전 롤러의 단면도.
도 12에서, (a) 및 (b)는 대전 롤러와 감광 드럼 사이에 형성되는 에어 갭을 도시하는 확대 개략도, (a)는 대전 롤러의 가압이 없는 상태를 도시하는 도면, (b)는 대전 롤러가 가압력에 의해 감광 드럼에 대해 가압되는 상태를 도시하는 도면.
도 13에서, (a) 및 (b)는 대전 롤러와 감광 드럼 사이의 접촉 닙 영역 부분을 도시하는 확대 개략도, (a)는 길이 방향 중앙부에서의 접촉 닙 영역을 도시하는 도면, (b)는 길이 방향 단부에서의 접촉 닙 영역을 도시하는 도면.
도 14에서, (a) 내지 (c)는 감광 드럼으로부터 대전 롤러의 방향에서 본 방전 영역을 도시하는 개략도, (a)는 제4 실시예의 대전 롤러의 경우를 도시하는 도면, (b) 및 (c)는 각각 제4 및 제5 비교예의 대전 롤러의 경우를 도시하는 도면.
도 15는 대전 롤러와 감광 드럼과 기록재 사이의 위치 관계를 도시하는 개략도.
도 16은 대전 롤러와 감광 드럼과 기록재의 길이 방향 배치를 도시하는 개략도.
도 17은 대전 롤러의 구성을 도시하는 개략도.
도 18에서, (a) 및 (b)는 대전 롤러의 구성을 도시하는 개략도, (a)는 대전 롤러의 형상을 도시하는 개략도, (b)는 대전 롤러의 단면도.
도 19에서, (a) 및 (b)는 도 18에 도시된 제8 실시예의 대전 롤러와 감광 드럼 사이의 접촉 닙 영역 부분을 도시하는 확대 개략도, (a)는 길이 방향 중앙부의 접촉 닙 영역을 도시하는 도면, (b)는 길이 방향 단부의 접촉 닙 영역을 도시하는 도면.
도 20에서, (a) 및 (b)는 도 18에 도시된 제8 실시예의 효과를 나타내는 개략도.
도면을 참조하여, 본 발명의 실시예를 설명한다. 하지만, 후술하는 실시예에서 구성 요소의 상대 배치, 표시 화면 등은 다르게 특별히 특정하지 않는 한, 본 발명의 범위가 이들에만 한정하려는 취지가 아니다.
또한, 본 명세서에서, 프로세스 카트리지의 구성 및 동작에 대해서, 위, 아래, 우측, 좌측과 같이 방향을 나타내는 용어는, 다르게 특정하지 않는 한 통상의 작업 상태에서 본 관련된 방향을 나타낸다. 즉, 프로세스 카트리지의 통상의 작업 상태는 적절하게 배치된 화상 형성 장치에서 적절하게 장착되며, 화상 형성 동작에 제공될 수 있다.
<제1 실시예>
(화상 형성 장치의 일반 구성)
도 1은 본 발명의 본 실시예의 화상 형성 장치의 개략 구성도이다. 본 실시예의 접촉 대전 부재에 대해서는 후술한다. 본 실시예의 화상 형성 장치는 전자 사진 화상 형성을 실시하기 위한 레이저 빔 프린터이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 미리 정해진 프로세스 속도에서 회전 구동되는 감광 드럼(1)(직경 24mm의 OPC(organic photoconductor) 감광 드럼)은 대전 롤러(2)에 의해 그 표면에서 -560V로 균일하게 대전된다. 대전 롤러(2)에 대한 인가된 전압은 DC 성분 -560V와 AC 성분(주파수 1400Hz, 피크-투-피크 전압 1600Vpp의 정현파)을 포함하는 중첩된 진동 전압이다. 또한, 감광 드럼은 중공의 원통형(드럼 형상)을 갖는 감광체(전자 사진 감광체)이다.
대전된 감광 드럼(1)은 그 후에 레이저 스캐너(3)로부터 목적 화상 정보의 시계열 전기 디지털 화소 신호에 따라서 강도 변조된 후에 출력되는 레이저 광으로의 주사 노광(4)을 받는다. 그 결과, 감광 드럼(1)의 표면의 주사 노광부의 대전 전하가 제전되어 약 -130V의 전압을 제공하여, 감광 드럼(1)의 표면에 목적 화상 정보에 대응하는 정전 잠상이 순차적으로 형성된다.
형성된 잠상은 현상 장치(5)에 의해 토너 화상으로서 가시화된다. 본 실시예에서는, 현상 장치(5)는 자성 1 성분 네거티브 토너를 사용하는 반전 현상 장치이며, 현상 방법(유형)은 점핑 현상법이다. 잠상은 저전위부 상의 토너의 부착에 의해 현상(반전 현상)된다. 감광 드럼(1)은 그 표면에 화상(토너 화상 또는 잠상)을 담지하기 위한 화상 담지체이다.
전사 롤러(6)에는, 전사를 위한 전사 바이어스가 인가된다. 또한, 기록재(매체) P는 급송부로부터 감광 드럼(1)과 전사 롤러(6) 사이의 압접 닙부(전사부)로 미리 정해진 타이밍에 급송된다. 그리고, 이 전사부에서 감광 드럼(1)의 표면 상의 토너 화상이 종이와 같은 기록재 P에 전사된다. 토너 화상이 전사되는 기록재 P는 정착 장치(7)에 의해 정착된 후 출력된다.
또한, 토너 화상의 전사 후의 감광 드럼(1)의 표면으로부터, 전사 잔류 토너와 같은 잔류 부착물이 제거된 후, 감광 드럼(1)이 표면이 화상 형성에 반복적으로 제공된다.
본 실시예에서, 감광 드럼(1), 대전 롤러(2), 현상 장치(5) 및 클리닝 장치(9)는 유닛으로서의 프로세스 카트리지를 형성하고, 이 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치 본체에 대하여 착탈 가능하게 장착할 수 있다. 이 프로세스 카트리지는 적어도 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2)을 포함하고 있으면 된다.
(감광 드럼의 구성)
감광 드럼(1)은 알루미늄 실린더가 18㎛ 두께의 OPC층으로 코팅되는 반전 현상 방식이며, 그 최외층은 변성 폴리카보네이트를 바인더 수지로서 포함하는 전하 수송층이다.
(대전 롤러의 구성)
이하, 본 실시예의 특징인 대전 롤러(2)(대전 부재)에 대해서 설명한다.
도 2는 대전 롤러(2)의 형상을 도시하는 개략도이다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 실시예의 대전 롤러(2)는 도전성 지지체(2a), 도전성 지지체(2a)의 외주면에 형성된 도전성 탄성층(2b)(탄성층), 및 도전성 탄성층(2b)의 외주면을 코팅하는 표면층(2)(탄성 표면층)을 포함한다. 도전성 지지체(2a)에 대한 재료로서 금속이 사용되었다.
도전성 탄성층(2b)은 도전제와 고분자 탄성체의 혼합물을 사용하여, 도전성 지지체(2a)의 외주면에 도전성 지지체(2a)와 동심 일체로 롤러 형상으로 형성되었다. 또한, 도전성 탄성층(2b)이 제작된 후에, 코팅층으로서 표면층(2c)이 제공되었다.
도전제로서는, 4급 암모늄염과 같은 이온 도전제 또는 카본 블랙과 같은 전자 도전제가 사용된다. 또한, 고분자 탄성체로서는, 예를 들어, 에피클로로히드린 고무, 아크릴로니트릴 고무, 우레탄 고무, 에피클로로히드린-아크릴로니트릴-부타디엔 고무, 스티렌 부타디엔 고무 등이 사용된다. 또한, 도전성 탄성층(2b)의 표면을 가열, 광조사, 전자빔 조사 등에 의해 경화함으로써, 도전성 탄성층(2b)의 표면에 얇은 표면층(2c)을 형성할 수 있다. 또는, 도전성 탄성층(2b)의 표면에 표면층(2c)을 형성하기 위한 물질이 또한 도포될 수 있다.
또한, 대전 롤러(2)의 표면층(2c)에는, 복수의 미소 돌기(볼록부)(201)가 제공된다. 이 (복수의) 미소 돌기(201)에 의해, 표면층(2c)에는 볼록부 및 오목부(비평탄부)가 제공된다.
미소 돌기(201)가 감광 드럼(1)에 접촉하고 있지 않을 때(즉, 탄성 변형 전)의 미소 돌기(201)의 높이는 L(m)이다. 감광 드럼(1)과 접촉하는 복수의 미소 돌기(201)의 면적 합계는 S(m2)이다. 즉, 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2) 사이의 방전에서 복수의 미소 돌기(201)가 감광 드럼(1)에 접촉하므로, 이들 사이의 접촉부 전체의 면적의 합계는 S이다. 또한, 대전 롤러(2)의 영률은 E(MPa)이다. 또한, 대전 롤러(2)의 영률이란, 대전 롤러(2)의 탄성 부분이 변형될 때의 영률 E를 나타낸다. 즉, 도전성 탄성층(2b)과 표면층(2c)의 결합층의 영률이 측정된다. 또한, 대전 롤러(2)를 감광 드럼(1)을 향한 방향으로 가압하는 가압력은 P(N)이다. 본 실시예에서는, 후술하는 바와 같이, 대전 롤러(2)가 2개의 가압 스프링(31)에 의해 가압(압박)되므로(도 3), 이들 2개의 스프링의 전체 힘은 P이다. 이 때, 대전 부재의 특징은, 이러한 파라미터가 이하의 식 (1)을 만족시키는 것으로 된다:
((V-312)/6.2)×10-6(m) > L(1-P/ES) > 7.7×10-6(m) … (식 1).
즉, 미소 돌기(201)는 감광 드럼(1)에 압접되었을 때에 탄성 변형 가능하며, 탄성 변형된 상태에서 대전 바이어스가 인가되었을 때에, 미소 돌기(201)는 미소 돌기(201)가 감광 드럼(1)에 압접된 전체 영역에 있어서 방전 가능한 갭을 형성한다.
본 발명자들은 감광 드럼(1)과의 접촉 닙부에 방전 가능한 갭을 유지하기 위해, 식 1을 만족시키는 것이 필요하다는 것을 발견하였다. 결과적으로, 접촉 닙부에서 방전을 가능하게 함으로써, 높은 대전성을 얻을 수 있는 대전 부재 및 대전 장치를 제공하는 것이 가능하다.
또한, 식 1에 대해서는 이후에 상세하게 후술할 것이다.
(대전 롤러와 감광 드럼 사이의 위치 관계)
도 3은 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 정면 개략도이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 대전 롤러(2)는 도전성 지지체(2a)의 단부들 각각에서 베어링 부재(지지 부재)(32)에 의해 회전 가능하게 지지된 롤러 부재이다. 그리고, 베어링 부재(32)에 장착된 가압 스프링(가압 부재)(31)에 의해 대전 롤러(2)가 감광 드럼(1) 쪽으로 가압되어, 감광 드럼(1)의 표면에 대하여 소정의 가압력(500g중)으로 압접되어 있다. 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)의 회전에 의해 회전된다. 그리고, 도 1에 도시된 바와 같이, 소정의 대전 바이어스가 전원(E)으로부터 도전성 지지체(2a)를 통해 대전 롤러(2)에 인가됨으로써, 감광 드럼(1)의 둘레면이 소정의 전위로 대전된다. 즉, 도 3에는, 감광 드럼(1)을 대전시키는 대전 장치의 구성이 도시되어 있다.
(방전 가능한 갭의 계산)
이어서, 미소 돌기(201)에 의한 방전 가능한 갭에 대해서 설명할 것이다.
미소 갭에서 발생되는 방전은 파셴의 법칙으로 일반적으로 설명된다. 파셴의 법칙은 미소 갭에서의 방전 개시 전압, 즉 공기층에서의 절연 파괴 전압 Vz를 나타내는 것이며, 대기압 p와 미소 갭의 거리 d의 함수 Vg=f(p, d)에 의해 나타내진다.
도 4는 미소 갭에서의 방전 개시 전압의 함수를 나타내는 그래프이다.
도 4에 도시된 바와 같이, 곡선이 극소값을 가지며, 극소값 이후에는 선형으로 도시되어 있다.
전자 사진의 경우, 화상 형성 장치는 대기압 하에서 사용되므로, 방전 개시 전압은 갭의 거리 d만을 사용하는 함수에 의해 나타내지고, 이하에 나타낸 식에 의해 나타내진다. 또한, 이때의 극소값은 미소한 갭의 거리 d=7.7×10-6(m)이다(참고문헌 : "전자 사진-프로세스와 시뮬레이션", 도쿄 덴키 대학 출판국, ISBN 978-4-501-32650-0).
따라서, 거리 d=7.7×10-6m 또는 그 후의 위치로부터, 절연 파괴 전압 Vz를 이하에 나타내는 선형식으로 나타낼 수 있다.
Vz = 312 + 6.2×106d (여기서, 7.7×10-6m < d)
이어서, 미소 돌기(201)의 에어 갭 G에서의 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2) 사이의 방전 가능 거리 d를 계산한다. 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 도전성 기부층 사이에 인가된 전압은, 감광층(비유전율이 3이고 두께가 18㎛인 OPC 감광층)의 정전 용량 C1과, 대전 롤러(2)와 감광층 사이에 형성된 미소한 에어 갭 G 부분의 정전 용량 C2에 할당된다.
구체적으로는, 감광층의 정전 용량 C1과 공기층의 정전 용량 C2 각각은, 거리 d를 공기층의 두께로 하고, 그 단위를㎛으로 했을 때, 이하의 식으로 표현된다.
C1 = 3×8.85×10-12×1/18×10-6
C2 = 1×8.85×10-12×1/d×10-6
한편, 미소한 공기층의 절연 파괴 전압 Vz는, 대기압 하에서는, 파셴의 법칙에 기초하여 이하의 식으로 표현된다.
Vz = 312 + 6.2×106d (여기서, 7.7×10-6m < d)
이로 인해, ((V-312)/6.2)×10-6m > d를 만족시킬 필요가 있다.
또한, 대기압 하에서는, 공기층의 두께가 7.7㎛ 이하이면, 파셴의 법칙에 기초하여 방전이 행해지지 않으므로, 인가 전압을 V(V)로 했을 때에 공기층에 실제로 가해지는 전압 Vair는,
Vair = {C1/(C1+C2)}×V 이다.
이로 인해, Vair≥Vz일 때 방전이 행해진다. 그러므로, 1000V의 전압이 인가되고, 방전 가능한 에어 갭 G의 갭 거리 d는, d=7.7㎛ 내지 102㎛이며, 2000V의 전압이 인가되었을 때, 방전 가능한 에어 갭 G의 갭 거리 d는, d=7.7㎛ 내지 265㎛이다.
즉, 감광 드럼과 대전 롤러 사이의 접촉시의 갭 거리 d는, d > 7.7×10-6m을 만족시키는 것이 필요하다.
(접촉시의 갭 계산)
계속해서, 접촉시에 접촉 닙부에서 방전 가능 거리를 만족시키는 조건을 설명한다.
대전 롤러(2)가 감광 드럼(1)에 접촉되기 전의 코팅층 표면에 형성되는 미소 돌기부의 높이를 L(m)이라 한다. 감광 드럼(1)에 접촉하는 미소 돌기부의 면적의 합을 S(㎡)라 한다. 즉, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)에 의해 형성되는 방전 닙 영역에서 복수의 미소 돌기(201)가 감광 드럼(1)에 접촉하므로, 이들의 접촉 면적의 합은 S이다. 또한, 대전 롤러(2)의 영률을 E(N/㎡)라 한다. 또한, 대전 롤러를 피대전체쪽 방향으로 가압하는 가압력을 P(N)라 한다. 이 경우, 코팅층의 최표면에 형성되는 미소 돌기부의 높이에 대해, 거리 d는 7.7×10-6m 이상이 될 필요가 있다.
즉, 자유 상태의 미소 돌기(201)의 높이가 L이고, 감광체와의 접촉시의 변형량이 λ이면, 접촉시의 감광체와 대전 롤러 사이의 갭 거리 d는, d = L-λ이다.
또한, 영의 법칙에 기초하여, 왜곡 ε은 ε=λ/L이고, 응력 σ는 σ=P/S이므로, 영률 E는 E=(P/S)×(L/λ)이다.
따라서, 이하의 식 (2)가 만족될 필요가 있다.
d = L(1-P/ES)>7.7×10-6(m) … (식 2)
d = L(1-P/ES)는, 미소 돌기(201)가 감광 드럼과 접촉하여 변형되었을 때의 미소 돌기(201)의 높이에 상당한다.
도 5는 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2) 사이의 방전 영역의 개략도이다.
식 (2)가 만족되면, 도 5에 도시된 바와 같은 방전 영역을 얻을 수 있다. 즉, 도 5에 도시된 바와 같이, 접촉 닙부 N에서의 방전 영역 A와 접촉 닙부 N 이외의 방전 영역 B의 양쪽에서 방전을 발생시키는 것이 가능하다.
한편, 접촉 닙부 N에서 미소 돌기(201)가 변형되고, 따라서 방전 가능 거리 d가 7.7×10-6m 이하이면, 방전 영역 B에서만 방전이 발생된다. 즉, 식 (2)를 만족시킴으로써, 넓은 방전 영역이 얻어져서, 높은 대전성을 얻을 수 있다.
(대전 롤러의 표면 조도)
본 실시예의 표면층(2c)은, 적어도, 표면층 바인더와 표면 조화제로서의 미립자(체적 평균 입경이 10 내지 50㎛, 바람직하게는 20 내지 40㎛)을 함유한다. 미립자는 구형 입자 또는 불규칙형 입자 중 임의의 것일 수 있다. 또한, 표면층 바인더에 함유된 미립자의 양은 10 내지 100wt％이다. 여기서, wt％는 중량 퍼센트이며, 구체적으로는 이하의 계산식으로부터 양이 얻어진다.
{(미립자의 중량)/(표면층 바인더의 중량)}×100
대전 롤러(2)의 표면의 10점 평균 조도 Rz(JIS 1994에 따름)는, Rz = 15 내지 50㎛, 바람직하게는 Rz = 20 내지 30㎛이다. 조도의 값이 높으면 샌드페이퍼 형상과 같은 화상 불량의 정도가 악화되고, 조도의 값이 낮으면 대전 시에 발생되는 노이즈가 커지는 폐해가 있다. 또한, 샌드페이퍼 형상의 불량은, 대전 롤러(2)에 의한 감광 드럼(1)의 대전 정도가 불충분해진 결과, 감광 드럼(1)의 표면의 부분에서 원래 토너 화상이 형성되지 않는 부분(화상의 배경부)에도 토너가 부착되는 것을 지칭한다. 화상의 배경부에 부착된 토너는 샌드페이퍼 형상의 불량인 것으로 나타나므로, 이러한 화상 불량을 샌드페이퍼 형상의 불량으로 지칭한다.
본 실시예에서, 대전 롤러(2)의 표면 조도 Rz는 Rz = 26㎛이다. 표면 조도 Rz는, 표면 조도계("Surfcom 1400A", 도쿄 세미쯔 컴퍼니 리미티드제)를 사용하여, 측정 길이가 8.0㎜, 컷오프값이 0.8㎜, 측정 속도가 0.3 ㎜/sec의 조건 하에서 측정하였다.
또한, 본 실시예에 있어서, 대전 롤러(2)의 도전성 탄성층(2b)과 표면층(2c)을 합친 층의 영률 E는 10 내지 150㎫이 바람직할 수 있다. 또한, 영률 E는, 화상 형성 장치가 사용되는 표준적인 환경, 구체적으로는 온도가 23℃, 상대 습도가 60％RH의 환경에서 측정된다.
또한, 대전 롤러(2)의 영률 E는, 유니버설 경도계(피셔(Fischer) 인스트루먼트 가부시키가이샤제의 표면 피막 물성 시험기 "피셔스코프 H100C")에 의해 100mN/㎟ 하중을 1분간 가하고 하중이 100mN/㎟에 도달한 후의 왜곡량으로부터 산출하였다. 본 실시예에서 사용된 대전 롤러의 영률 E는 20㎫이었다.
(대전 롤러의 치수)
대전 롤러(2)의 치수는 이하와 같다.
도전성 지지체의 직경: 6㎜
도전성 탄성층(2b)의 두께 L2: 약 1.5㎜
표면층(2c)의 두께 L3: 약 10㎛
여기서, 표면층(2c)의 두께 L3은, 도전성 탄성층(2b)의 표면으로부터, 미소 돌기(201)의 정점까지의 길이이다. 이 때문에, L3 > L > d가 성립한다. 따라서, 식 2로부터, L3은 7.7×10-6m보다 클 필요가 있다. 또한, 표면층(2c)은 도전성 탄성층(2b)보다 얇은 층이다. 후술하지만, 표면층(2c)은 도전성 탄성층(2b)보다 높은 경도를 갖는다(단단하다). 그로 인해, 표면층(2c)이 너무 두꺼우면, 대전 롤러(2)의 표면도 너무 단단해져서, 감광 드럼(1)이 대전 롤러(2)와 접촉하여 회전될 때, 감광 드럼(1)의 표면이 크게 마멸(마모)된다. 따라서, 본 실시예에서는, 표면층(2c)의 두께를 도전성 탄성층(2b)의 두께의 1/100(15㎛)보다 더 작게(얇게) 해서, 대전 롤러의 표면 경도가 후술하는 조건을 만족시키도록 하고 있다.
또한, 본 실시예에서는, 도전성 탄성층(2b)은 동일 재질의 단일층으로 형성되지만, 복수 층으로 형성될 수도 있다.
(대전 롤러의 표면 경도)
대전 롤러(2)의 표면 경도가 낮으면, 감광 드럼(1)과의 접촉에 의해, 대전 롤러(2)에 오목한 자국이 남는 현상인 "세트(set)"와 같은 폐해가 있었다. 또한, 경도가 너무 낮으면, 대전 롤러(2)가 감광 드럼(1)에 압접되었을 때, 미소 돌기(201)가 변형(붕괴)되어 식 2를 만족시키는 갭이 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 형성되지 않는 문제점도 있다. 이로 인해, 본 실시예에서는, 도전성 탄성층(2b)의 표면에, 도전성 탄성층(2b)보다 단단한 표면층(2c)이 형성(코팅)된다. 즉, 도전성 탄성층(2b)에 표면층(2c)이 제공되는 경우, 표면층(2c)이 제공되지 않은 경우에 비해, 대전 롤러의 표면의 아스카 C 경도가 커지게 된다.
이 결과, 미소 돌기(201)의 변형(붕괴) 및 대전 롤러(2) 상의 오목한 자국의 형성을 억제할 수 있다. 그러나, 대전 롤러(2)의 경도가 너무 높으면, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 마멸(마모)에 의해 감광 드럼(1)이 마멸량(마모량)이 커진다. 그 때문에, 대전 롤러(2)의 표면 경도는 특정한 범위의 값인 것이 필요하다.
이러한 관점에서, 대전 롤러(2)의 표면의 아스카 C 경도는, 60도 이상 90도 이하, 바람직하게는 80 이상 90도 이하인 경우가 적합하였다. 본 실시예에서는, 아스카 C 경도에 있어서 85도의 경도를 갖는 대전 롤러(2)가 사용되었다.
또한, 아스카 C 경도는, 아스카 C 측정에 있어서, 대전 롤러(2)의 표면에서 중앙부와 중앙부로부터 90㎜만큼 각각 이격된 좌측 및 우측 위치의 각각에서의 원주 방향에 대해 120도 피치 위치(즉, 총 9개의 위치)에서 9.8N(1Kgf)의 정하중 하에서 측정하였다. 또한, 아스카 C 경도뿐만 아니라 MD-1 경도도 측정하였다. MD-1 경도는 50도 이상 85도 이하, 바람직하게는 60도 내지 70도인 것이 적합하였다. 또한, MD-1 경도는 미소한 범위를 측정 범위로 해서 경도를 측정한 것이었다. 아스카 C 경도는, MD-1 경도의 측정 범위보다 넓은 측정 범위에서 경도를 측정한 경도를 나타내고 있다.
본 실시예에서는, MD-1 경도에 있어서 64도의 경도를 갖는 대전 롤러를 사용하였다.
또한, MD-1 경도의 측정은 이하의 방식으로 수행하였다. 즉, 대전 롤러(2)를 23℃/60%RH의 환경에서 4시간 이상 방치한 후, 대전 롤러(2)의 표면에서 중앙부와 중앙부로부터 90㎜만큼 각각 이격된 좌측 및 우측 위치에서의 원주 방향에 대해 180도 피치 위치(즉, 총 6개의 위치)에서 MD-1 마이크로-고무 경도계에 의해 측정하였다. 측정값의 평균이 MD-1 경도이다.
또한, 대전 롤러(2)의 저항값은 23℃ 및 60％RH에서 0.3×106ω·㎝이었다.
또한, 대전 롤러(2)의 저항값은 이하의 방식으로 산출하였다. 즉, 대전 롤러(2)를 23℃ 및 60％RH의 환경에서 24시간 이상 방치한 후, 그 환경에서 전류 측정 장치의 30㎜의 직경을 갖는 경면 금속 롤러에 대해 총 하중 9.8N 하에서 가압하고, 그 후 경면 금속 롤러를 30rpm의 속도로 회전시키면서(대전 롤러(2)를 금속 롤러에 의해 회전시키면서) 전압을 인가하였다. 그리고, 이 상태에서, 대전 롤러(2)의 3번째 회전시에 DC 전류로부터 저항값을 산출하였다.
(접촉 닙부에서의 갭 측정 방법)
본 실시예의 특징인 접촉 닙부 내의 대전 롤러(2)의 접촉 상태에서의 갭 측정 방법에 대해서 설명한다. 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2) 사이의 접촉 닙부에서 방전을 발생시키기 위해서, 접촉 닙부에서 방전 가능 거리를 유지한다.
도 6에 있어서, (a) 및 (b)는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉 닙부의 확대 개략도이며, 각각의 도면의 상측이 대전 롤러 표면을 나타내고, 각각의 도면의 하측이 감광 드럼 표면을 나타내고 있다. 도 6에 있어서, (a)는 접촉 압력 P1이 적정한 경우의 접촉 상태를 도시하고, (b)는 접촉 압력 P2가 강한 경우의 접촉 상태를 도시한다. 이들 접촉 압력의 값 사이의 관계는 P1 < P2이다.
도 6에 있어서, 대전 롤러(2)의 탄성에 대해, 접촉 압력이 강하면, 표면 형상은 접촉 닙부에서 미소한 에어 갭 G를 유지할 수 없다. 본 실시예에서, 상술된 바와 같이, 대전 롤러(2)는 (각각의 단부에서) 500g중의 하중 하에 단부들 각각에서 스프링에 의해 가압됨으로써 감광 드럼(1)의 면에 대하여 접촉된다.
에어 갭 G는, 측정 대상을 23℃ 및 60％RH에 있어서 2시간 이상 방치한 후, 간극 측정기("GM1000L", 옵트론 컴퍼니 리미티드제)를 사용하여 측정하였다.
도 7은 에어 갭 G를 측정하는 상태를 도시하는 개략도이다.
도 7에 도시된 바와 같이, 대전 롤러(2)를, 50㎜의 직경을 갖는 무광 기준 금속 롤러(10)에 대하여 9.8N(1kg중)의 하중 하에서 접촉시켜, 기준 금속 롤러(10)를 0.32rps로 회전시킨 상태에서, 배면으로부터 레이저 스캐닝(12)을 행하였다. 그리고, 대전 롤러(2)와 기준 금속 롤러(10) 사이에 발생되는 간극을 검지기(11)로 3초간 측정하였다. 본 실시예에서 사용되는 대전 롤러(2)는, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉 닙부 N에서, 중앙부에서 10㎛의 미소한 에어 갭 G를 구비한다. 따라서, 방전 가능 거리 d는 d > 7.7×10-6m을 만족시키므로, 본 실시예에서의 대전 롤러(2)는 접촉 닙부 N에서의 방전 조건을 만족시킨다.
(비교 검증)
본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 상이한 조건이 채용된 비교예의 대전 롤러(2)를 준비하였다.
도 8에서, (a) 내지 (f)는 제1 실시예, 제1 비교예, 제2 비교예, 제3 비교예, 제2 실시예 또는 제3 실시예 각각에서의, 접촉시의 대전 롤러와 감광 드럼을 각각 도시하는 개략적인 단면도이다. 도 9는 제1 내지 제3 비교예 및 제1 내지 제3 실시예에서의 대전 롤러의 물성값을 나타내는 표이다.
또한, 검증은, 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2) 사이의 접촉 닙부 N의 갭 거리, 감광 드럼(1)의 손상, 대전 롤러(2)의 세트(대전 롤러(2)의 감광 드럼(1)과의 접촉에 의한 형상의 변화)의 관점으로부터 비교 평가를 행하였다.
도 10은 제1 내지 제3 비교예 및 제1 내지 제3 실시예에서의 대전 롤러(2)의 비교 결과를 나타내는 표이다.
우선, 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2) 사이의 접촉 닙부 N의 갭 거리에 대해서는, 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2) 사이의 접촉시의 갭 거리 d(=L(1-p/ES))가 d > 7.7×10-6m을 만족시키고 있는 경우, "o"로서 평가하고, 갭 거리 d가 d > 7.7×10-6m을 만족시키고 있지 않은 경우, "×"로서 평가하였다. 또한, 감광 드럼(1)의 손상과 대전 롤러(2)의 세트에 대해서는, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의해 출력된 화상이 사실상 문제 없는 레벨인 경우, "o"로서 평가하고, 출력된 화상이 상기 레벨이 아닌 경우, "×"로서 평가하였다.
(비교예에 대해서)
이어서, 비교에 사용된 각각의 대전 롤러에 대해서 설명한다. 제1 비교예의 대전 롤러는 제1 실시예의 대전 롤러에 비하여 대전 롤러의 경도 및 조도가 낮은 대전 롤러이다. 제2 비교예의 대전 롤러는 제1 비교예의 대전 롤러에 비하여 대전 롤러의 최외면상에 두께 20 ㎛의 절연체 비탄성 스페이서(202)를 설치한 대전 롤러이다.
(검증 1: 간격 거리)
제1 실시예 및 제2 비교예의 대전 롤러는 L(1-P/ES) > 7.7×10-6m (식 1)을 만족하고 있어, 접촉 닙부 N에서 방전가능하다. 제1 비교예는 대전 롤러의 표면층이 단단하고, 표면 조도가 낮은 접촉 닙부 N에서 방전 가능 갭을 유지할 수 없다.
(검증 2: 감광체 손상)
각 비교예의 대전 롤러를 사용하여, 32.5℃, 80％ RH의 환경에서, 본 실시예의 화상 형성 장치로 대전 롤러와 감광 드럼(1)을 접촉시켜 인자율 2％로 2장 간헐 인자를 행하였다. 그리고, 15000장 시의, 화상 폐해(결함)의 발생 상태를 비교하였다. 감광 드럼(1)의 손상에 의한 화상 폐해가 발생한 것은 제2 비교예의 대전 롤러이다. 이는, 표면층의 비탄성의 스페이서와 감광 드럼(1)이 마찰했기 때문에, 감광 드럼(1)의 손상에 의한 화상 폐해가 발생하였다. 제1 실시예 및 제1 비교예는 표면층이 탄성체이기 때문에, 감광 드럼(1)의 손상에 따르는 화상 폐해는 발생되지 않았다.
(검증 3: 대전 롤러의 세트)
40℃, 95％ RH의 환경에서 대전 롤러와 감광 드럼이 본 실시예의 프로세스 카트리지로서의 조건하에서 접촉한 상태로 30일간 방치한 후에 23℃, 50％ RH의 환경에서 본 실시예의 화상 형성 장치에 의해 화상을 출력해서 검증하였다.
제1 실시예, 제1 비교예 및 제2 비교예에서 세트는 발생하지 않았다.
대전 롤러(2)가 표면층에 탄성을 갖으면서, L(1-P/ES) > 7.7×10-6m을 만족함으로써, 간이한 구성으로 방전 영역("REGION")을 증가시키고, 이에 의해 높은 대전성을 얻으면서 접촉 대전 부재에서의 감광체상의 손상을 저감하는 대전 장치를 실현할 수 있었다.
이상 서술한 바와 같이, 대전 롤러(2)가 표면층에 탄성을 갖으면서, L(1-P/ES) > 7.7×10-6m을 만족함으로써, 간이한 구성으로 방전 영역을 증가시키고, 이에 의해 높은 대전성을 얻었다. 또한, 탄성 대전 부재를 사용함으로써 접촉 대전 부재의 변형에 의한 영향을 억제하면서 감광 드럼(1)의 손상을 저감하는 대전 장치를 제공할 수 있다. 즉, 접촉 닙부 N에서 방전을 가능하게 하면서 감광 드럼(1)의 손상 및 대전 롤러의 세트를 억제할 수 있다.
또한, 표면층(2c)에 제공된 미소 돌기(201)(볼록부)는 표면층(2c)에 함유된 입자에 의해 형성되므로, 대전 롤러(2)를 오래 사용해도 미소 돌기(201)의 크기가 쉽게 변화되지 않는다(미소 돌기(201)가 쉽게 변형되거나 붕괴되지 않는다). 따라서 방전 가능 갭을 안정적으로 유지할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 감광 드럼(1), 대전 롤러(2), 현상 장치(5), 클리닝 장치(9)가 일체화된 프로세스 카트리지를 형성하고 있어, 이 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치의 본체에 대하여 착탈 가능하게 되어 있다. 적어도 본 발명의 대전 장치가 프로세스 카트리지에 포함되어 있으면, 프로세스 카트리지에서도 마찬가지의 효과가 얻어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 대전 부재의 형상이 롤러 형상이나, 이에 한정되는 것은 아니다. 대전 부재의 형상에 대해서도 본 실시예에 기재된 표면 형상을 갖는 대전 부재라면 본 발명을 대전 부재에 적용해서 마찬가지의 효과가 얻어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 진동 전압의 AC 성분의 파형으로서 정현파를 인가하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한, 본 실시예에서는 대전 롤러(2)에 인가한 전압이 AC 성분을 포함하나, 대전 롤러(2)에 DC 성분만을 인가해도 된다. 즉, DC 대전 방식(직류 대전 방식)을 채용해도 된다.
또한, 본 실시예에서 토너는 자성 토너를 사용했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 비자성 토너를 사용해도 마찬가지의 효과가 얻어질 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 점핑 현상 방식을 채용했지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 접촉 현상 방식을 채용해도 마찬가지의 효과가 얻어질 수 있다.
(본 실시예의 효과)
본 실시예의 효과를 정리하면 이하와 같다. 본 실시예에서는, 대전 롤러(2)에 미소 돌기부를 제공함으로써 닙부에서도 방전 갭이 확보되어, 닙부에서도 방전 가능하게 한다. 이에 의해, 방전 영역이 넓어져서 높은 대전성을 얻을 수 있으므로, 소비 전력을 증가시키지 않고 고속 화상 형성에 대응 가능하게 된다.
또한, AC 대전 방식을 채용하는 화상 형성 장치에 본 실시예의 대전 롤러(2)를 사용한 경우 특히, 무아레 패턴이라고 불리는 화상 불량이 발생하는 것을 억제하는 효과가 있다. 이하에서 설명한다.
종래, AC 대전 방식을 채용하는 경우에는, 대전 롤러에 인가하는 전압(대전 바이어스)이 AC 전압이기 때문에, 대전 후의 감광 드럼의 표면 전위에 AC 전압과 같은 주기의 변동이 발생하는 경우가 있었다.
주기적인 패턴을 갖는 화상(예를 들어, 감광체의 길이 방향으로 각각 연장하는 복수의 직선을 균일한 간격으로 배열한 것 같은 화상)을 형성하고자 한 경우, 형성된 화상에 무아레 패턴이 발생하는 경우가 있다. 이는, 감광 드럼의 전위 변동의 주기(AC 전압의 주기)와 화상 패턴의 주기 차이가 간섭을 일으켜, 화상에 줄무늬 모양(간섭 줄무늬, 무아레)의 패턴이 발생하기 때문이다. 따라서, 종래의 화상 형성 장치에 AC 대전 방식을 채용하는 경우에는 무아레 패턴이 발생하지 않는 것 같은 AC 전압의 주기를 선택하는 등의 대책이 필요하였다.
그러나, 본 실시예의 대전 롤러(2)를 사용한 경우에는, 방전 영역이 크기 때문에 대전 롤러(2)에 AC 전압을 인가하더라도, 감광 드럼(1)의 표면 전위에 주기적인 변동이 발생하기 어렵다. 그 결과, 주기적인 패턴을 갖는 화상을 형성하더라도, 그 화상에 무아레가 발생하기 어렵다.
<제2 실시예>
본 실시예는, 제1 실시예에서의 대전 롤러(2)와는 달리, 기층(도전성 탄성층(2b))을 발포체로 형성하고 표면층(2c)을 도전성 탄성 도체로 코팅한 대전 부재로서 대전 롤러(2)를 사용한 대전 장치가 이용된다. 표면층은 기층보다 단단한 재질로 형성되어 있다. 기층을 구성하는 발포체는 셀 직경 평균 100 ㎛의 도전성 발포체이다.
발포체의 소재는, 폴리올에 폴리에틸렌 옥시드를 공중합체하고, LiClO4를 첨가함으로써 체적 저항값을 1011Ωcm로 조정하여 폴리우레탄 엘라스토머를 준비하고, 도전성 탄성 충전재로서 비저항이 107Ωm인 Sn2·Sb2O5을 100 phr의 양으로 폴리우레탄 엘라스토머에 첨가해서 체적 저항값을 106Ωcm으로 하고, 그 결과물의 중합체를 발포시켜 얻었다.
그리고, 미소 돌기(201)에 의해 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 사이에 형성되는 갭은, 발포체의 표면에 형성된 볼록 및 오목부가 표면층(2c)을 통하여 감광 드럼(1)에 접촉해서 형성된다. 즉, 도전성 탄성층(2b)(발포체)의 표면 형상이 표면층(2c)을 통하여 대전 부재의 표면에 드러남으로써, 표면층(2c)에도 볼록 및 오목부(미소 돌기(201))가 형성된다.
본 발명의 효과를 확인하기 위해서, 조건이 다른 대전 롤러의 비교예를 준비하였다. 각 비교예와 각 실시예의 대전 롤러와 감광 드럼의 접촉시의 단면의 개략도를 도 8의 (a) 내지 (g)에 나타내고, 각 비교예와 각 실시예의 대전 롤러(2)의 물성값을 도 9에 나타낸다. 또한, 각 비교예와 각 실시예의 대전 롤러(2)의 비교 결과를 도 10에 나타낸다.
제3 비교예는, 제2 비교예의 대전 장치에서 대전 롤러의 표면층을 셀 직경 평균 100 ㎛의 도전성 발포체로 형성하였다. 이러한 이유로, 표면 조도가 측정될 수 없으므로, 도 9에서의 표면 조도 Rz의 박스는 비워져 있다.
다음으로 비교 검증을 행한다. 검증 방법은 제1 실시예와 마찬가지로, 간격 거리, 감광체 손상, 대전 롤러 세트에 대해서 검증을 행하였다.
(검증 1: 간격 거리)
제2 실시예와 제3 비교예는 L(1-P/ES) > 7.7×10-6m (식 1)을 만족하므로, 접촉 닙부에서 방전가능하다.
(검증 2: 감광 드럼의 손상)
제2 실시예와 제3 비교예 모두, 표면이 탄성체로 형성되어 있기 때문에, 감광 드럼(1)의 손상에 의한 화상 폐해가 보이지 않았다.
(검증 3: 대전 롤러의 세트)
제3 비교예에서는 대전 롤러(2)의 주기 줄무늬가 발생하였다. 이는 발포체가 형상 변화하여 대전 불량이 일어났기 때문이며 화상 폐해에 이르렀다. 제2 실시예는 발포체의 표면층에 탄성체를 코팅하고 있기 때문에, 감광 드럼과의 접촉에 의한 대전 롤러의 형상 변형이 적어, 화상 폐해가 일어나기 어렵다.
따라서, 대전 롤러(2)가 이의 표면층에 탄성을 갖으면서, L(1-P/ES) > 7.7×10-6m을 만족함으로써, 간이한 구성으로 방전 영역을 증가시키고, 이에 의해 높은 대전성을 얻으면서 접촉 대전 부재에서의 감광 드럼(1)상의 손상을 저감할 수 있다.
<제3 실시예>
본 실시예에서는 표면층을 에칭 등으로 제거하여, 표면층의 미세 형상을 제1 실시예의 표면층의 볼록 형상에 대하여 오목 형상으로 한 대전 롤러를 대전 부재로서 사용한 대전 장치가 사용된다. 표면층에 레지스트 도포하고, EB(전자 빔)로 조사 후에 레지스트를 박리한 후, 그 결과의 표면층을 건식 에칭하는 방식으로 에칭하였다.
즉, 표면층(2c)에 에칭에 의해 복수의 오목부를 형성하면, 표면층(2c)에 볼록 및 오목부가 형성된다. 인접한 2개의 오목부에 끼워진 영역이 볼록부에 상당한다.
비교 검증을 위하여, 조건이 다른 대전 롤러의 비교예를 준비하였다. 각 비교예와 각 실시예의 대전 롤러(2)과 감광 드럼(1)의 접촉시의 단면의 개략도는 도 8의 (a) 내지 (g)에 나타낸 바와 같다. 또한, 각 비교예와 각 실시예의 대전 롤러(2)의 물성값은 도 9에 나타낸 바와 같다. 또한, 각 비교예와 각 실시예의 대전 롤러(2)의 비교 결과는 도 10에 나타낸 바와 같다.
다음으로 비교 검증을 행한다. 검증 방법은 제1 실시예와 마찬가지로, 간격 거리, 감광체 손상, 대전 롤러 세트에 대해서 검증을 행하였다.
(검증 1: 간격 거리)
제3 실시예는 L(1-P/ES) > 7.7×10-6m을 만족하고 있어, 접촉 닙부에서 방전가능하다.
(검증 2: 감광체 손상)
제3 실시예는 표면이 탄성체로 형성되었기 때문에, 감광 드럼(1)에 손상에 의한 화상 폐해가 보이지 않았다.
(검증 3: 대전 롤러의 세트)
제3 실시예에서는 세트가 보이지 않았다.
따라서, 표면층의 미세 형상이 오목 형상(오목부)일 경우에도 대전 롤러(2)가 이의 표면층에 탄성을 갖으면서, L(1-P/ES) > 7.7×10-6m을 만족하였다. 이에 의해, 대전 롤러(2)가 이의 표면층에 탄성을 갖으면서, L(1-P/ES) > 7.7×10-6m을 만족함으로써, 간이한 구성으로 방전 영역을 증가시키고, 이에 의해 높은 대전성을 얻었다. 또한, 탄성 대전 부재를 사용함으로써 접촉 대전 부재의 변형에 의한 영향을 억제하여, 감광체의 손상을 저감하는 대전 장치를 제공할 수 있다.
<제4 실시예>
이하, 제4 실시예에 대해서 설명한다. 또한 일부 경우에, 제1 및 제4 실시예에 대해 공통되는 구성에 대해서는 설명을 생략한다.
상술한 실시예의 대전 롤러(2)는 이의 표면에 볼록 및 오목부가 있기 때문에, 감광체와의 접촉 닙 영역 내에서도 갭이 발생하여, 방전이 행하여진다. 이로 인해, 감광체가 단위 면적당 받는 방전 횟수가 증가하여, 감광체의 표면층의 마모가 촉진되어버릴 가능성이 있다.
여기서, 감광 드럼의 길이 방향 단부에서는 길이 방향의 중앙부에 비하여 감광 드럼 표면층이 마모되기 쉬운 경향이 있다. 따라서, 본 실시예에서는, 감광 드럼의 길이 방향 중앙부에 비하여 감광 드럼의 길이 방향 단부에서 방전 정도를 저감시키는 것을 특징으로 한다.
또한, 감광체의 단부가 감광체의 중앙부에 비하여 드럼 표면층이 마모되기 쉬운 요인은 주로 이하의 이유에 의한다.
감광 드럼은, 그 양단에 제공된 베어링에 의해 지지되는 한편, 그 대부분의 전역이 클리닝 블레이드에 접촉하므로 클리닝 블레이드에 의해 가압되고 있다.
이 때문에, 베어링에 의해 지지되는 감광 드럼의 단부에 비하여 감광 드럼의 중앙부가 클리닝 블레이드로부터 받는 힘에 의해 휘어버린다. 그 결과, 클리닝 블레이드와 감광체와의 접촉 압력은 길이 방향 중앙부에 비하여 길이 방향 단부쪽이 높아진다. 따라서 감광 드럼의 단부에서는, 클리닝 블레이드의 마찰력이 감광 드럼의 중앙부에 비해서 커지기 때문에, 감광 드럼 표면층이 마모되기 쉽다.
또한, 감광 드럼의 표면층은, 기록 매체가 감광 드럼과 전사 롤러 사이의 전사 닙부를 통과할 때의 마찰에 의해 마모된다. 또한, 기록 매체를 감광 드럼과 전사 롤러 사이에 개재한 상태에서 감광 드럼과 전사 롤러 사이의 전사 닙부에서의 압력(전사 압력)은 길이 방향 중앙부에 비하여 기록 매체 단부에서 높다. 따라서, 감광 드럼의 표면층 기록 매체 단부에 대응하는 부분이 마모되기 쉽다.
따라서, 본 실시예는 접촉 대전 부재의 단부에서의 감광체의 마모를 저감하는 대전 부재를 제공하는 것이다.
(대전 롤러)
도 11은, 본 실시예의 대전 롤러(2)의 구성을 도시하는 개략도이며, 도 11의 (a)는 대전 롤러(2)의 형상을 도시하는 개략도이며, 도 11의 (b)는 대전 롤러(2)의 횡단면도이다.
이들 도면에 도시한 바와 같이, 본 실시예에서의 대전 롤러(2)는 도전성 지지체(2a)와, 도전성 지지체(2a)의 외주에 형성된 도전성 탄성층(2b)(탄성층)과, 도전성 탄성층(2b)의 외주를 코팅하는 표면층(2c)(탄성 표면층)을 갖는다.
도전성 탄성층(2b)은, 도전제(예를 들어, 4급 암모늄염과 같은 이온 도전제, 또는 카본 블랙과 같은 전자 도전제)와 고분자 탄성체(예를 들어, 에피클로로히드린 고무 또는 아크릴로니트릴 고무)를 혼합하여 형성하였다. 그리고, 도전성 지지체(2a)와 동심 일체로 하여 도전성 탄성층(2b)을 롤러 형상으로 형성하였다.
그 후, 도전성 탄성층(2b)의 두께를 연마에 의해 조정함으로써, 길이 방향의 중앙부에서의 외경 Rc가 10.15 mm이고, 길이 방향의 양단부에서의 외경 Rs가 10.06 mm인 도 11의 (a)에 도시된 바와 같은 크라운 형상으로 대전 롤러(2)를 형성하였다. 본 실시예에서는, 중앙부의 외경을 양단부의 외경보다 크게 함으로써, 감광 드럼(1)에 대한 대전 롤러(2)의 중앙부에서의 침입량을 양단부에서의 침입량보다도 많게 하고 있다.
여기서, 침입량이란, 감광 드럼(1)의 가상 외경에 대하여 대전 롤러(2)의 외경이 침입하고 있는 깊이의 침입량을 나타내는 값을 가리키며, 감광 드럼(1)의 반경과 대전 롤러(2)의 반경의 합으로부터 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2)의 중심간 거리를 차감한 값으로 구해진다.
도전성 탄성층(2b)을 제작한 후에, 코팅층으로서, 도전성 탄성층(2b)보다도 얇은 표면층(2c)를 설치하였다. 본 실시예에서 표면층(2c)은 도전성 탄성층(2b)의 표면을 열이나, 자외선 등의 광조사, 또는 전자선의 조사에 의해 경화 처리함으로써 형성하였다. 즉, 표면층(2c)은 도전성 탄성층(2b)보다 단단한 층이다. 표면층(2c)은 표면층 바인더와 표면 조화제로서의 미립자(체적 평균 입경이 10 내지 50 ㎛, 바람직하게는 20 내지 40 ㎛)를 함유하고, 해당 미립자는 구상 입자 또는 이형 입자의 어느 것이든 좋다. 또한, 표면층 바인더에 함유되는 미립자의 양은 10 내지 100 wt％이다. 또한, 본 실시예에서는, 입경이 26 ㎛의 미립자를 사용하여, 표면층 바인더에 함유되는 미립자의 양이 50 wt％로 되도록 표면층(2c)을 형성하였다.
이상과 같이 해서 제작한 대전 롤러(2)의 표면의 10점 평균 조도 Rzjis(JIS 1994 준거)는, Rzjis = 15 내지 50㎛, 바람직하게는, 20 내지 30㎛이다. Rzjis가 너무 작으면, 방전 닙이 직선 형상(즉, 방전이 행해지는 방전 닙 영역의 폭이 좁아짐), AC 성분의 주파수에 따라 감광 드럼(1)의 대전 후의 주기가 주기적으로 변한다(즉, 대전 롤러(2)의 표면에 발생하는 대전 전위 변화의 불균일성이 직선 형상을 갖는다). 이러한 이유로 인해, 무아레 패턴의 발생을 억제하는 것이 곤란해진다. 한편, Rzjis가 너무 크면, 장기간 사용에 의해 대전 롤러(2)에 토너(토너 입자나 외첨제)가 부착되어 대전 롤러(2)가 더럽혀지거나 오염의 불균일성을 야기하기 쉬워져, 초기 대전 균일성을 장기간에 걸쳐 유지하는 것이 곤란해진다.
본 실시예에서, 대전 롤러(2)의 표면은 Rzjis = 26㎛이다. 표면 조도 Rzjis는, 측정 길이 8.0mm, 컷오프값 0.8mm, 측정 속도 0.3mm/sec인 조건에서 표면 조도계("SE3500" (Kosaka Laboratory Ltd.)를 사용하여 측정되었다.
또한, 본 실시예에서, 대전 롤러(2)의 도전성 탄성층(2b)과 표면층(2c)의 합인 층의 영률 E는 10 내지 150MPa가 바람직하다. 또한, 대전 롤러(2)의 영률 E는, 유니버설 경도계(Fischer Instruments K.K.에서 제조한 표면 막 물성 시험기 "Fishcerscope H100C")에 의해 1분간 가해지는 100mN/mm2의 하중이 100mN/mm2에 달한 후의 왜곡량으로부터 산출되었다. 본 실시예에서 사용한 대전 롤러의 영률 E는 20MPa이었다.
또한, 대전 롤러(2)의 표면 경도는, 아스카 C 경도로 60도 이상 90도 이하가 바람직할 수 있고, 80도 내지 90도가 더욱 바람직할 수 있다. 경도가 너무 낮으면, 감광 드럼(1)과의 접촉 닙 영역 내에서 미소 갭이 형성되지 않아, 감광 드럼(1)에 부착되어 있는 토너 등의 이물질이 대전 롤러(2)에 부착되기 쉬워진다. 따라서, 본 실시예에서는, 단단한 표면층(2c)을 도전성 탄성층(2b)의 표면에 설치하고 있다. 그 결과, 표면층(2c)이 없는 경우의 아스카 C 경도보다 대전 롤러(2) 표면의 아스카 C 경도가 높아진다. 한편, 경도가 너무 높으면, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 닙부를 확보할 수 없을 뿐만 아니라, 장기간 사용에 의해 예를 들어 감광 드럼(1)의 표면이 점진적으로 마모되는 경우도 있다. 따라서, 표면층(2c)의 두께를 소정의 범위 내로 함으로써(즉, 과도하게 두껍지 않도록 제어함으로써), 대전 롤러(2)의 표면 경도가 과도하게 높아지지 않도록 제어된다. 본 실시예에서는, 85도인 아스카 C 경도를 갖는 대전 롤러(2)를 사용하였다. 또한, 아스카 C 경도는, 대전 롤러(2)의 표면에 아스카 C형 경도계(Tokyo Keiki Inc.에서 제조)의 압바늘을 접촉시켜 1000g인 하중 조건에서 측정되었다.
또한, 대전 롤러(2)의 저항값은 23℃와 60％RH에서 0.3 × 106Ω·cm이었다. 또한, 대전 롤러(2)의 저항값을 측정하도록, 먼저, 대전 롤러(2)를 23℃와 60％RH의 환경에서 24시간 이상 방치하였다. 그 후, 대전 롤러(2)를, 전류 측정 장치의 직경 30mm를 갖는 경면 금속 롤러에 대하여 9.8N의 총 하중으로 가압한 후, 대전 롤러(2)를 회전시키도록 경면 금속 롤러를 30rpm의 속도로 회전시키면서 전압을 인가하였다. 이어서, 이 상태에서, 대전 롤러(2)의 3회전째의 DC 전류로부터 저항값을 산출하였다.
또한, 대전 롤러(2)의 길이 방향 길이는 230mm이었다.
(대전 롤러와 감광 드럼의 위치 관계)
도 3은 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 개략적인 정면도이다.
도 3에 도시한 바와 같이, 대전 롤러(2)를, 도전성 지지체(2a)의 양단부의 각각에서 베어링 부재(32)에 의해, 회전 가능하게 유지한다. 또한, 대전 롤러(2)를 가압 스프링(31)에 의해 감광 드럼(1)을 향하여 가압하고, 이에 따라 감광 드럼(1)의 표면에 대하여 소정의 가압력(500g 중량)으로 압접시킨다. 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)의 회전에 의해 회전된다. 이어서, 소정의 대전 바이어스가 도 1에 도시한 바와 같이 전원 E로부터 도전성 지지체(2a)를 개재해서 대전 롤러(2)에 인가 됨으로써, 감광 드럼(1)의 둘레면이 소정의 전위로 대전된다. 즉, 도 3에는, 감광 드럼을 대전하기 위한 대전 장치의 구조가 도시되어 있다.
(대전 롤러와 감광 드럼 사이에 형성되는 에어 갭의 구조)
대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 형성되는 미소 공기층인 에어 갭 G를 설명한다.
도 12의 (a)와 (b)는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 형성되는 에어 갭 G를 개략적으로 예시하는 확대도이며, 여기서, 상측은 대전 롤러(2)의 표면을 나타내고, 하측은 감광 드럼(1)의 표면을 나타낸다. 도 12의 (a)는 대전 롤러(2)가 가압 없이 감광 드럼(1)에 접촉하는 상태를 나타내며, 도 12의 (b)는 감광 드럼(1)과 대전 부재 사이의 갭이 압축된 상태를 나타낸다.
도 12에 도시한 바와 같이, 표면층(2c)의 최외표면에는, 표면 조화제로서의 미립자들에 의해 형성된 탄성 변형가능 미소 돌기부(201)가 복수 설치되어 있다. 미소 돌기부들(201)의 높이를 L, 미소 돌기부들(201)의 L 방향에 대한 변형량을 X로 하면, 에어 갭 G는 이하의 식 3으로 표현된다.
G = L - X … (식 3)
이때, 고무를 스프링으로서 간주하고, 왜곡(스트레인) 계수를 Y로 하면, 후크의 법칙에 따라, 변형량 X는 이하의 식 4로 표현된다.
X = YL … (식 4)
이 왜곡(스트레인) 계수 Y는, 대전 롤러(2)의 합성 영률을 E(MPa)로 하고 미소 돌기부들(201)이 받는 응력을 Z(N/m)로 하면, 후크의 법칙에 따라 아래의 식 5로 표현될 수 있다.
Y = Z/E … (식 5)
또한, 응력 Z는, 대전 롤러(2)를 감광 드럼(1)에 가압하기 위한 가압력 P(N)을 ΣdS로 나눈 값으로서 구해진다. 즉, 이하의 식 6이 성립된다.
Z = P/ΣdS … (식 6)
여기서, ΣdS는, 감광 드럼(1)에 접촉하는 미소 돌기부들(201)의 면적들 dS의 합이다. 즉, 하나의 미소 돌기부(201)가 감광 드럼(1)과 접촉할 때의 접촉 면적이 dS이다. 접촉 닙 영역 내에서는, 복수의 미소 돌기부(201)가 감광 드럼(1)에 접촉하고 있으므로, 이러한 접촉 면적들 모두의 합이 ΣdS이다.
상술한 식 3 내지 식 6을 사용함으로써, 에어 갭 G의 값은 아래의 식 7로 나타낼 수 있다.
G = L(1 - P/ES) … (식 7)
여기서, S(m2) = ΣdS이다.
이하에서, 본 실시예에서 표기되는 에어 갭 G는 식 7로 표현되는 에어 갭 G를 의미한다.
(대전 롤러의 표면 형상)
본 실시예의 특징인 접촉 닙 영역 내의 대전 롤러(2)의 표면 형상을 설명한다.
도 13에서, (a)와 (b)는 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 간의 접촉 닙 영역 부분을 도시하는 개략적인 확대도이며, (a)는 길이 방향 중앙부에서의 접촉 닙 영역을 나타내고, (b)는 길이 방향 단부에서의 접촉 닙 영역을 나타낸다. 도 13에서, 상측은 대전 롤러의 표면을 나타내고, 하측은 감광 드럼의 표면을 나타낸다. 대전 롤러(2)는, 전술한 바와 같이, 양단측의 각각에서 스프링에 의해 500g 하중으로 가압됨으로써, 감광 드럼(1)에 밀착 접촉된다.
또한, 대전 롤러(2)는 크라운 형상을 갖고 있기 때문에, 접촉 닙 폭은, 중앙부보다 단부에서 좁아지며, 중앙부에서 700㎛이었고, 단부에서 400㎛이었다. 또한, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 간의 접촉 닙 영역의 에어 갭 G는, 중앙부에서 10㎛이었고, 단부에서 25㎛이었다. 또한, 접촉 닙 폭은, 대전 롤러(2)가 감광 드럼(1)에 압접되는 영역의 폭(감광 드럼(1)의 회전 방향을 따른 길이)을 가리킨다.
에어 갭 G는, 23℃와 60％RH에서 2시간 이상 방치 후, 간극 측정기("GM1000L", Optron Co., Ltd.에서 제조)를 사용하여 측정하였다.
도 7은 에어 갭 G를 측정하는 상태를 개략적으로 도시한다.
도 7에 도시한 바와 같이, 대전 롤러(2)를, 반경 50mm의 소광 기준 금속 롤(10)에 대하여 9.8N(1kg 중량)의 하중으로 접촉시킨 후, 소광 기준 금속 롤(10)을 0.32rps로 회전시킨 상태에서 대전 롤러의 배면으로부터 레이저 스캔(12)을 행하였다. 이어서, 대전 롤러(2)와 소광 기준 금속 롤(10) 사이에 발생하는 간극을 검지기(11)에 의해 3초 동안 측정하였다.
여기서, 방전가능한 에어 갭 G의 갭 거리를 계산한다. 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 도전성 기층 사이에 인가된 전압은, 감광층(비유전율이 3, 두께가 18㎛인 OPC 감광층)의 정전 용량 C1과 대전 롤러(2)와 감광체층 사이에 형성된 미소한 에어 갭 G 부분의 정전 용량 C2로 배분된다.
구체적으로는, 감광체층의 정전 용량 C1과 공기층의 정전 용량 C2의 각각은, d를 공기층의 두께로 하고 그 단위를 ㎛라고 할 때, 아래와 같이 표현된다.
C1= 3 × 8.85 × 10-12 × 1/18 × 10-6
C2 = 1 × 8.85 × 10-12 ×1/d × 10-6
한편, 미소한 공기층의 절연 파괴 전압 Vz는, 대기압 하에서, 파셴의 법칙에 기초하여 아래와 같이 표현된다.
Vz = 312 + 6.2d (7.7 × 10-6m < d)
이로 인해, ((V-312)/6.2)×10-6m > d가 필요하다.
또한, 대기압 하에서, 공기층의 두께가 7.7㎛ 이하이면, 파셴의 법칙에 기초하여 방전이 발생하지 않고, 따라서, 인가 전압을 V(V)로 할 때, 공기층에 실제로 인가되는 전압 Vair는, Vair = {C1/(C1+C2)} × V로 된다.
이 경우, Vair≥Vz일 때 방전이 발생한다.
따라서, 1000V를 인가했을 때, 방전가능한 에어 갭 G의 갭 거리 d는 d = 7.7 내지 102㎛이고, 2000V를 인가했을 때, 방전가능한 에어 갭 G의 갭 거리 d는 d = 7.7㎛ 내지 265㎛이다.
본 실시예에서, 대전 롤러(2)에 인가하는 진동 전압의 AC 성분은 1600V의 피크간 전압이다. 이로 인해, 에어 갭 G가 평균 10㎛인 중앙부와, 에어 갭 G가 평균 25㎛인 단부에서는, 파셴의 법칙에 기초하여, 대전 롤러(2)의 표면과 감광 드럼(1)의 표면 사이에서 방전이 충분 발생할 수 있다는 것을 알 수 있다.
즉, 대전 롤러(2)가 감광 드럼(1)에 압접되는 전체 영역에 걸쳐 대전 롤러(2)가 갭에 대하여 가압되는 방전가능 갭을 형성할 수 있다.
도 14에서, (a) 내지 (c)는 감광 드럼(1)으로부터 대전 롤러(2)의 방향을 본 바와 같이 방전 가능 영역을 개략적으로 도시하며, 도 14의 (a)는 제4 실시예의 대전 롤러(2)의 경우를 도시하고, 도 14의 (b)와 (c)는 각각 제3 및 제5 비교예의 대전 롤러의 경우를 도시한다.
도 14의 (a)에서, 사선 부분은 방전 영역 A에 대응하고, 점선들로 규정된 영역은 접촉 닙 N에 대응한다. 즉, 방전 영역 A는, 중앙부와 단부 모두에서, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 간의 접촉 닙 N의 영역 내의 전체 면과, 접촉 닙 N의 영역의 상류측과 하류측에 의해 구성된다. 단부에서, 방전 영역 A는, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 간의 접촉 닙 N의 폭이 좁으므로, 중앙부에서의 방전 영역에 비해 좁다.
이상과 같이, 대전 롤러(2)를 크라운 형상으로 해서 단부에서의 접촉 닙 N의 폭을 좁게 함으로써, 단부에서의 접촉 닙 N의 영역 내의 방전을 억제하였다. 이로 인해, 단부에서 감광 드럼이 절삭되는 정도를 저감할 수 있다.
다음으로, 제4 비교예로서, 크라운 부분이 없는 직선 형상의 대전 롤러(25)를 준비하였다.
도 14의 (b)는, 제4 비교예의 대전 롤러(25)가 사용된 경우의 감광 드럼(1)으로부터 대전 롤러 방향으로 보았을 때의 방전 영역을 개략적으로 도시한다. 이 도에서, 사선 부분은 방전 영역 A에 대응하고, 점선 부분은 접촉 닙 N의 영역에 대응한다. 즉, 방전 영역 A는, 중앙부와 단부 모두에서, 제4 실시예와 마찬가지로, 대전 롤러(25)와 감광 드럼(1) 간의 접촉 닙 N의 영역 내의 전체 면과, 접촉 닙 N의 영역의 상류측과 하류측에 의해 구성된다.
그러나, 직선 형상의 대전 롤러(25)는, 제4 실시예의 크라운 형상의 대전 롤러(2)와 비교할 때 단부에서의 접촉 닙 N의 영역의 넓은 폭을 제공하고, 따라서, 단부에서의 방전 영역이 본 실시예의 대전 롤러(2)의 경우에 비해 넓다. 직선 형상의 대전 롤러(25)의 접촉 닙 N의 영역 폭은, 중앙부와 단부 모두에서 700㎛이었다.
본 실시예의 크라운 형상의 대전 롤러(2)와 제4 비교예의 직선 형상의 대전 롤러(25)를 사용해서 통지 테스트를 실제로 행하였다. 1000페이지(k 페이지)당 감광 드럼(1)의 절삭량은, 본 실시예와 제4 비교예의 중앙부에서 0.8㎛/k 페이지이었다. 반면에, 단부에서는, 직선 형상의 대전 롤러(25)의 절삭량은 1.4㎛/k 페이지이었고, 본 실시예의 크라운 형상의 대전 롤러(2)의 절삭량은 0.9㎛/k 페이지이었다. 따라서, 감광 드럼(1)의 절삭량을 대폭으로 저감할 수 있었다.
감광 드럼(1)의 단부에서는, 클리닝 블레이드(8)의 마찰력(감광 드럼과 클리닝 블레이드(8) 간의 접촉 압력)이 중앙부에서의 마찰력보다 크고, 따라서, 감광 드럼(1)의 절삭량이 증가한다.
본 실시예의 대전 롤러(2)에서는, 전술한 바와 같이, 단부에서의 접촉 닙 N의 폭을 좁게 함으로써, 단부에서의 접촉 닙 N의 영역 내의 방전을 억제하고, 이에 따라, 단부에서의 감광 드럼(1)의 절삭량을 저감할 수 있다.
다음으로, 제5 비교예로서, 두꺼운 도전성 탄성 스펀지층을 포함하는 크라운 형상의 스펀지 대전 롤러(26)를 준비하였다.
도 14의 (c)는, 제5 비교예의 대전 롤러(26)가 사용되는 경우의 감광 드럼(1)으로부터 대전 롤러(26)의 방향으로 보았을 때의 방전 영역을 개략적으로 도시한다. 동 도에서, 사선 부분은 방전 영역 A에 대응하고, 점선 부분은 접촉 닙 N의 영역에 대응한다.
제5 비교예의 대전 롤러(26)는 영률이 8MPa이며, 이 영률은 제4 실시예의 대전 롤러(2)의 영률에 비해 낮다. 이로 인해, 대전 롤러(26)와 감광 드럼(1) 간의 접촉 닙 N의 영역 내에 에어 갭 G가 형성되지 않고, 이에 따라, 접촉 닙 N의 영역 내에서 방전이 발생하지 않는다. 이에 따라, 방전 영역 A는, 중앙부와 단부 모두에서 접촉 닙 N의 영역의 상류측과 하류측만으로 구성되었다.
본 실시예의 대전 롤러(2)와 제5 비교예의 대전 롤러(26)을 사용해서 실제로 통지 테스트를 행하였다. 1000페이지당의 감광 드럼(1)의 절삭량은, 중앙부에서는, 제5 비교예의 대전 롤러(26)가 0.6㎛/k 페이지이었고, 본 실시예의 대전 롤러(2)가 0.8㎛/k 페이지이었다. 반면에, 단부에서는, 대전 롤러(26)의 절삭량이 1.2㎛/k 페이지이었고, 본 실시예의 대전 롤러(2)의 절삭량이 0.9㎛/k 페이지이었다. 따라서, 감광 드럼(1)의 절삭량을 대폭으로 저감할 수 있었다.
제5 비교예의 대전 롤러(26)에 대하여 단부에서의 감광 드럼(1)의 절삭량이 증가한 이유는, 방전 영역 A가 중앙부와 단부 간에 실질적으로 동일하지만, 감광 드럼(1)의 단부에서의 클리닝 블레이드의 마찰력이 감광 드럼(1)의 중앙부에서보다 크기 때문이다.
전술한 바와 같이, 본 실시예에서는, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이에 형성되는 에어 갭 G를 랜덤하게 배치하고, 대전 롤러(2)를 크라운 형상으로 형성하여 단부에서의 접촉 닙 N의 폭을 좁게 하는 구성을 채용하였다. 그 결과, 무아레의 발생을 억제하면서 단부에서의 감광 드럼(1)의 절삭량을 저감할 수 있다.
또한, 대전 롤러(2)의 크라운 양에 대하여, 그 값이 너무 작은 경우에는, 대전 롤러(2)의 형상이 직선 형상에 가까워져 대전 롤러(2)의 단부에서의 접촉 닙 N의 폭이 넓어지고, 따라서, 단부에서의 방전 영역이 넓어진다. 또한, 반대로 크라운 양이 너무 클 경우에는, 길이 방향 양단부에서, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)이 서로 과도하게 이격되고, 이에 따라 대전 불량이 발생한다. 따라서, 본 실시예에서는, 길이 방향 단부에서의 외경 Rs가 길이 방향 중앙부에서의 외경 Rc보다 10㎛ 내지 200㎛, 바람직하게는 30㎛ 내지 100㎛의 범위만큼 작아지도록 대전 롤러(2)를 준비하였다.
또한, 본 실시예에서는, 기록재를 대전 부재로서 사용하고 있지만, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 대전 부재의 형상은 블레이드 형상, 블록 형상, 또는 패드 형상 등의 임의의 형상일 수도 있다. 또한, 이러한 형상들에 대하여, 이 형상들이 본 실시예에서 기재한 표면 형상을 충족한다면, 본 발명을 그 형상들에 적용하여 마찬가지 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 대전 롤러(2)의 크라운 형상은 원호 형상이지만, 이것에 한정되지 않는다. 예를 들어, 대전 롤러(2)의 형상은 직선 형상이어도 된다.
또한, 본 실시예에서는, 진동 전압의 AC 성분의 파형으로서 정현파가 인가되지만, 파형은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 구형파, 톱니파, 삼각파, 펄스파, 또는 DC 전압을 주기적으로 온오프함으로써 형성된 구형파 전압도 인가될 수 있다.
또한, 본 실시예에 있어서, 토너로서 자성 토너를 사용했지만, 토너는 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 비자성 토너를 사용해도 마찬가지의 효과가 얻어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 점핑 현상 방식을 채용했지만, 현상 방식은 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 접촉 현상 방식을 채용해도 마찬가지의 효과가 얻어질 수 있다.
<제5 실시예>
본 실시예는, 중앙부와 단부 사이에서 대전 롤러의 외경을 변화시키는 제4 실시예와는, 화상 형성 영역과 비화상 형성 영역 사이에서 대전 롤러의 외경을 변화시킨다는 특징에서 상이하다. 또한, 화상 형성 영역은 감광 드럼(1)의 표면에 현상제 화상(토너 화상)을 형성하기 위한 영역을 지칭한다. 비화상 형성 영역은 현상제 화상을 형성하지 않는 영역이며, 감광 드럼(1)의 길이 방향에 있어서 화상 형성 영역의 외측에 위치하는 영역을 지칭한다.
도 15는, 본 실시예의 대전 롤러(2)와, 감광 드럼(1) 및 기록 매체(50)의 위치 관계를 도시하는 도면이다.
본 실시예에서는, 화상 형성 영역의 외경 Rc를 10.13mm, 비화상 형성 영역에서의 외경 Rs를 10.02mm으로 하였다.
도 15에서, 대전 롤러(2)의 길이 방향에 대해, 점선 내측 부분이 화상 형성 영역에 대응하고, 점선 외측의 사선부가 비화상 형성 영역 C에 대응한다. 본 실시예에 있어서의 비화상 형성 영역 C는, 대전 롤러(2)의 길이 방향에 대해, 단부로부터 중앙부를 향해서 12mm까지의 영역이다. 다른 구성은, 제4 실시예와 동일하다.
에어 갭 G가 30㎛를 초과하면, 미소한 대전 불균일에 기인하는 화상 불량이 발생되므로, 화상 형성 영역의 에어 갭 G는 30㎛ 이하로 설정하였다. 한편, 이러한 대전 불량이 비화상 형성 영역 C에서 발생해도 큰 폐해가 발생하지 않기 때문에, 비화상 형성 영역 C의 에어 갭 G는 30㎛ 이상으로 할 수 있다. 그러나, 에어 갭 G가 50㎛ 이상이 되면 감광 드럼(1)의 표면을 균일하게 대전될 수 없어서, 비화상 형성 영역 C에서 토너가 현상되어 전사 롤러 등이 오염된다. 따라서, 비화상 형성 영역 C의 에어 갭 G는 50㎛ 이하로 하였다.
본 실시예에 있어서, 접촉 닙 N의 영역 내의 에어 갭 G는, 화상 형성 영역에서는 30㎛ 이하이고, 비화상 형성 영역 C에서는 30㎛ 이상 50㎛ 이하이다. 또한, 비화상 형성 영역 C에 있어서의 접촉 닙 N의 폭은 380 ㎛이다.
감광 드럼(1)의 화상 형성 영역에 접촉하는 클리닝 블레이드(8)에는, 미립자 형태의 토너가 윤활제로서 기능한다. 그러나, 감광 드럼(1)의 비화상 형성 영역 C에는 토너가 존재하지 않으므로, 비화상 형성 영역 C에 있어서, 감광 드럼(1)과 클리닝 블레이드(8)의 마찰 계수가 높아진다. 따라서, 비화상 형성 영역 C는, 화상 형성 영역에 비해 감광 드럼(1)의 절삭(abrasion) 진행 속도가 빠르다.
본 실시예에서는, 비화상 형성 영역 C의 접촉 닙 N의 폭을 좁게 함으로써, 비화상 형성 영역 C에서 접촉 닙 N의 영역 내의 방전을 억제하였다.
따라서, 본 실시예에서는, 비화상 형성 영역 C에서의 감광 드럼의 절삭량을 저감하는 것이 가능하게 되고, 감광 드럼(1)의 장수명화를 도모할 수 있다.
<제6 실시예>
본 실시예는, 중앙부와 단부 사이에서 대전 롤러의 외경을 변화시키는 제4 실시예와는, 통지부와, 통지부와 비통지부 간의 경계 영역 사이에서 대전 롤러의 외경을 변화시킨다는 특징에서 상이하다. 또한 통지부는, 기록 매체가 반송되는 영역이며, 기록 매체의 폭에 대응해서 결정되는 영역을 지칭한다. 또한 비통지부는 기록 매체가 반송되지 않는 영역이며, 감광 드럼(1)의 길이 방향에 대해 통지부보다도 외측에 있는 영역을 지칭한다.
본 실시예에서는, 통지부(감광 드럼(1)의 중앙부)에 있어서의 외경 Rc를 10.12mm, 통지부와 비통지부와의 사이의 경계 영역에서의 외경 Rs를 10.01mm으로 하였다.
도 16은, 본 실시예의 대전 롤러(2), 감광 드럼(1) 및 기록 매체(50)의 길이 방향 배치를 도시하는 개략도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 대전 롤러(2)의 길이 방향에 있어서, 점선 내측 부분이 통지부에 대응하고, 각 점선 외측 부분이 비통지부에 대응하고, 각 사선부가 경계 영역(경계부) D에 대응한다.
본 실시예에 있어서의 통지부와 비통지부 사이의 경계 영역 D는, 대전 롤러(2)의 길이 방향에 있어서, 단부로부터 중앙부에 향해서 점선 상에서 7mm까지의 영역이다. 다른 구성은 제4 실시예와 동등하다.
본 실시예에서는, 제5 실시예의 경우와 마찬가지로, 통지부의 에어 갭 G를 30㎛ 이하, 통지부와 비통지부와의 사이의 경계 영역 D의 에어 갭 G를 50㎛ 이하로 설정할 필요가 있다.
본 실시예에 있어서, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1) 사이의 접촉 닙 N의 영역 내의 에어 갭 G는 통지부에서는 30㎛ 이하이고, 통지부와 비통지부와의 사이의 경계 영역 D에서는 30㎛ 이상 50㎛ 이하이다. 또한, 통지부와 비통지부와의 사이의 경계 영역 D에서의 접촉 닙 N의 폭은 380 ㎛이다.
최근 들어, 프린터 등의 화상 형성 장치에서는, 유저의 프린트 요구의 다양화에 수반하여, 두꺼운 종이, OHP 시트 등의 다종의 매체에 인자할 필요성에의 대응이 요구되고 있다.
그러나, 보통지 이외의 종이 가루가 많은 종이나 표면이 거칠어진 종이는, 감광 드럼의 표면을 거칠게 하기 쉽다. 그로 인해, 감광 드럼(1)의 수명이 저하되는 원인이 된다. 또한, 두꺼운 종이나 OHP 시트 등은, 감광 드럼(1)에 접촉할 때 감광 드럼(1)에 손상을 주기 쉽다.
본 실시예에서는, 통지부와 비통지부와의 사이의 경계 영역 D의 접촉 닙 N의 폭을 좁게 함으로써, 통지부와 비통지부와의 사이의 경계 영역 D에서 접촉 닙 N의 영역 내의 방전을 억제하였다. 이로 인해, 통지부와 비통지부의 사이의 경계 영역 D에서 감광 드럼의 절삭량을 저감하는 것이 가능하게 되어, 두꺼운 종이, OHP 시트 등의 다종의 미디어에 대응할 수 있다.
<제7 실시예>
제4 실시예에서는, 대전 롤러(2)의 외경이 길이 방향에서 변화되었다. 한편, 본 실시예에서는 대전 롤러의 외경이 길이 방향에 대해 변화하지 않는다. 그 대신에, 본 실시예는 감광 드럼(1)의 회전 축선 q와 대전 롤러(21)의 회전 축선 p가 교차 각 θ를 갖고 서로 접촉하도록 대전 롤러(21)가 배치되어 있는 것을 특징으로 하고 있다.
본 실시예에서는, 크라운이 없는 직선 형상으로 형성된 대전 롤러(21)의 외경 Rc를 10.12mm로 하고, 교차 각 θ를 0(°)<θ<5(°)의 범위로 설정하였다.
단부에 있어서, 감광 드럼(1)과 닙을 유지할 수 있는 각도가 너무 크면, 대전 롤러(21)는 감광 드럼(1)과 접촉하지 않게 되어, 감광 드럼(1)을 대전할 수 없다. 따라서, 교차 각 θ은 0°보다 크고, 대전 롤러(21)가 길이 방향 단부에서 감광 드럼(1)과 접촉가능한 각도 이하이다.
도 17은, 대전 롤러(21)와 감광 드럼(1)의 길이 방향 배열의 개략도이다.
도면에 도시한 바와 같이, 대전 롤러(21)의 회전 축선 p는, 회전 축선 p측에서 감광 드럼(1)의 회전 축선 q를 보았을 때, 감광 드럼(1)의 회전 축선 q에 대하여 소정의 교차 각 θ을 갖고 교차한다. 또한, 회전 축선 p는 점선으로 나타내는 접촉 닙 N의 폭의 길이 방향 중앙부에서 회전 축선 q와 교차한다. 다른 구성은 제4 실시예와 동등하다.
본 실시예에 있어서, 대전 롤러(21)와 감광 드럼(1)과의 접촉 닙 N의 영역 내의 에어 갭 G는 중앙부 및 단부 모두에서 10㎛이며, 접촉 닙 N의 폭은 중앙부에서 700㎛, 단부에서 400㎛이다.
대전 롤러를 크라운 형상으로 형성할 경우, 대전 롤러의 도전성 탄성층은 마멸되어 절삭 가루가 발생하므로, 제조 비용이 고가가 된다. 본 실시예에서는, 감광 드럼(1)의 회전 축선 q와, 직선 형상의 대전 롤러(21)의 회전 축선 p와의 사이에 소정의 교차 각 θ을 제공함으로써, 단부의 접촉 닙 N의 폭을 좁게 해서, 단부에서의 접촉 닙 N의 영역 내의 방전 발생을 억제하였다.
따라서 방전시에 감광 드럼의 절삭량을 저감하는 것이 가능하게 되어, 대전 롤러의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 단부에 있어서의 감광 드럼(1)의 절삭이 저감된다. 그러나, 예를 들어, 교차 각 θ의 각도를 조정함으로써, 제5 실시예 및 제6 실시예에 기재한 것 같이 통지부와 비통지부의 사이의 경계 영역에서도 본 발명을 적용해서 마찬가지의 효과가 얻어진다.
<제8 실시예>
제4 실시예에서는, 대전 롤러(2)의 표면 형상이 볼록 형상이다. 한편, 본 실시예는, 대전 롤러(22)의 표면 형상이 오목 형상인 것을 특징으로 한다.
도 18에서, (a) 및 (b)는 대전 롤러(22)의 구성을 도시하는 개략도이며, 도 18의 (a)는 대전 롤러(22)의 형상을 도시하는 개략도이며, (b)는 대전 롤러(22)의 횡단면도이다.
도 18의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 대전 롤러(22)는 표면에 복수의 미소 오목부(401)를 갖는다. 이들 (복수의) 미소 오목부(401)에 의해, 대전 롤러(22)의 표면층은 볼록 및 오목부가 형성된다.
도 19에서, (a) 및 (b)는 대전 롤러(22)와 감광 드럼(1)과의 접촉 닙 N의 영역을 도시하는 확대 개략도이며, (a)는 길이 방향 중앙부의 접촉 닙 N의 영역, (b)는 길이 방향 단부의 접촉 닙 N의 영역을 나타낸다. 인접한 2개의 미소 오목부(401)에 끼워진 영역이 미소 볼록부(401)에 대하여 돌출되는 부분(볼록부)이며, 이 부분(볼록부)이 감광 드럼(1)에 접촉해 탄성 변형된다.
도 19에서, 상측이 대전 롤러(22)의 표면을 나타내고, 하측이 감광 드럼(1)의 표면을 나타낸다.
제4 실시예에 기재된 대전 롤러(2)의 표면 형상은 볼록 형상이며, 대전 롤러(2)는 감광 드럼(1)에 대하여 점 접촉식으로 접촉되고, 따라서 장기 사용에 의해 대전 롤러(2)에 토너 입자나 외첨제가 부착되어 대전 롤러(2)가 오염되기 쉽다. 따라서, 소정의 경우, 대전 롤러(2)와 감광 드럼(1)의 사이에 형성되는 에어 갭을 장기에 걸쳐 계속해서 유지하는 것이 어렵다.
여기서, 대전 롤러의 오염과 표면 형상 간의 상관관계에 대해서 설명한다. 예를 들어, 클리닝 블레이드(8)보다 구동 방향에 대해 하류측, 또한 대전 롤러(2)보다 상류측에서 오염 물질이 위치되는 경우, 오염은 화상 형성 프로세스 동안 대전 롤러(2) 상으로 전이하여, 소정의 경우에 대전 롤러(2)의 표면에 오염 물질이 부착된다.
상세하게 설명하면, 감광 드럼(1)의 회전 구동 중, 클리닝 블레이드(8)를 빠져 나간 전사 잔류 토너의 일부와 기타의 미립자 등의 미립자 오염 물질이 감광 드럼(1)에 접촉 배치된 대전 롤러(2) 상에 부착된 경우, 대전 롤러(2)에 미립자 로 인한 오염이 발생한다.
대전 롤러(2) 상의 미립자 오염 물질의 부착은 대전 롤러(2)의 표면에서의 긁어냄 효과에 의해 설명된다. 즉, 대전 롤러(2)의 표면 볼록 및 오목부에서, 볼록 부분에서 감광 드럼(1) 상의 미립자 오염 물질을 긁어내고, 오목부에서 오염 물질의 부착이 발생한다. 이 현상에 착안했을 경우, 대전 롤러(2)의 표면 긁어냄 효과를 작게 하기 위한 방책으로서, 도 18 및 도 19에 도시한 바와 같이, 대전 롤러(2)의 표면 형상을 오목 형상으로 변경함으로써, 미립자 오염의 정도를 경감할 수 있다.
도 20에서, (a)와 (b)는 오목 형상의 대전 롤러(22)와 볼록 형상의 대전 롤러(2)를 사용할 때, 감광 드럼(1)의 회전 구동 동안의 대전 롤러(2)의 접촉 닙 N의 영역 근방의 개략도이며, 미립자 오염 물질(301)의 거동을 나타내는 개략도이다.
도 20에서, (a)는 표면 형상이 볼록 형상인 대전 롤러(2)를 나타내고, (b)는 표면 형상이 오목 형상인 대전 롤러(22)를 나타낸다. 도 20에서, 상측은 대전 롤러의 표면을 나타내고, 하측은 감광 드럼(1)의 표면을 나타낸다. 또한, (Na), (Nb), (Nc)는 각각 접촉 닙 N의 영역 통과 전, 접촉 닙 N의 영역 통과 중, 접촉 닙 N의 영역 통과 후의 경우를 도시한다.
도 20에 도시한 바와 같이, 표면 형상이 볼록 형상인 대전 롤러(2)의 경우, 긁어냄 효과가 커서 미립자 오염 물질(301)이 대전 롤러(2)에 부착되기 쉽다. 그러나, 표면 형상이 오목 형상인 대전 롤러(22)의 경우, 긁어냄 효과가 작아서, 대전 롤러(22)에 미립자 오염 물질(301)이 부착되기 어렵다.
따라서, 표면 형상을 오목 형상으로 변경한 대전 롤러(22)를 사용함으로써, 대전 롤러(22)의 표면이 오염되기 어려워져, 대전 롤러(22)와 감광 드럼(1)의 사이에 형성되는 에어 갭을 장기에 걸쳐 계속해서 유지하는 것이 가능하게 된다. 즉, 표면 형상으로 오목 형상을 갖는 대전 롤러(22)를 사용함으로써, 대전 롤러(22)를 장기간 사용해도 무아레를 지속적으로 억제할 수 있다.
또한, 본 실시예에서는, 대전 부재에 표면층을 형성하고 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 표면층을 제거해도 도전성 탄성층을 경화 처리함으로써, 대전 부재가 본 실시예에 기재한 표면 형상을 유지할 수 있으면, 본 발명을 적용함으로써 얻어지는 것과 마찬가지의 효과가 얻어진다.
또한, 본 발명의 대전 부재는 전술한 실시예에 한정되는 것은 아니며, 도면에 도시된 대전 부재의 표면 형상은 예일 뿐이다. 대전 부재의 표면 형상이 본 발명의 요지로부터 벗어나지 않는 범위 내이면, 다른 실시예, 변형예 및 이들의 조합을 채용하는 것도 가능하다.
본 발명은 본원에 개시된 구성을 참조하여 설명하였지만, 전술한 상세 사항에 국한되지 않고, 본 출원은 첨부된 청구범위의 범주 또는 개선의 목적 내에서 이루어질 수 있는 이러한 변경 또는 변화를 포함하도록 의도된다.

Claims (20)

  1. 감광체를 대전하기 위한 대전 장치이며,
    전압이 공급됨으로써 상기 감광체를 대전하기 위한 대전 부재; 및
    상기 감광체에 압접시키도록 상기 대전 부재를 지지하기 위한 지지 부재를 포함하고,
    상기 대전 부재는,
    도전성 지지체;
    상기 도전성 지지체에 의해 지지되는 탄성 기층; 및
    상기 탄성 기층의 표면에 제공되고, 상기 탄성 기층보다 더욱 단단한 탄성 표면층을 포함하고,
    상기 탄성 표면층에는 볼록부 및 오목부가 제공되고, 상기 볼록부는 상기 감광체에 접촉하여 탄성 변형될 수 있으며, 상기 탄성 표면층의 오목부와 상기 감광체 사이에 방전가능한 갭을 형성하고,
    상기 대전 부재의 표면과 상기 감광체의 표면 사이의 전위차가 V(V)이고, 상기 대전 부재를 상기 감광체를 향하여 가압하는 가압력이 P(N)이고, 상기 볼록부의 변형 전의 높이가 L(m)이고, 상기 볼록부가 상기 감광체에 접촉하는 접촉 면적의 합이 S(m2)이고, 상기 탄성 기층과 상기 탄성 표면층이 변형되는 경우의 영률(Young's modulus)이 E(MPa)일 때, 이러한 파라미터는,
    ((V-312)/6.2)×10-6(m) > L(1-P/ES) > 7.7×10-6(m)
    의 관계를 만족하는 대전 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 대전 부재가 상기 감광체에 압접하는 영역의 폭은 상기 감광체의 길이 방향의 단부보다 길이 방향의 중앙부에서 더 큰 대전 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 감광체로의 상기 대전 부재의 침입량이 상기 감광체의 길이 방향의 단부보다 길이 방향의 중앙부에서 더 큰 대전 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 대전 부재는 크라운(crown) 형상을 갖는 대전 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 대전 부재는 상기 감광체에 대하여 교차각을 갖고 압접하는 대전 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 감광체의 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 부재를 더 포함하고,
    상기 클리닝 부재와 상기 감광체 사이의 접촉 압력은, 상기 감광체의 길이 방향의 중앙부보다 길이 방향의 단부에서 더 큰 대전 장치.
  7. 제2항에 있어서,
    상기 영역의 폭은, 상기 감광체의 표면에 현상제 화상이 형성되는 화상 형성 영역보다 상기 감광체의 표면에 현상제 화상이 형성되지 않는 비화상 형성 영역에서 더 작은 대전 장치.
  8. 제2항에 있어서,
    상기 폭은, 상기 감광체의 중앙부보다 기록재가 반송되지 않는 영역과 기록재가 반송되는 영역 사이의 경계부에서 더 작은 대전 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부는 상기 탄성 표면층으로 입자를 함유시켜 형성되는 대전 장치.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 기층은 발포체에 의해 구성되고,
    상기 탄성 표면층의 볼록부 및 오목부는, 상기 발포체의 표면 형상이 상기 탄성 표면층을 개재하여 상기 대전 부재의 표면에서 드러나는 대전 장치.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 볼록부 및 오목부는, 상기 탄성 표면층을 에칭해서 상기 탄성 표면층에 오목부를 제공함으로써 형성되는 대전 장치.
  12. 제1항에 있어서,
    상기 대전 부재를 상기 감광체를 향해서 가압하기 위한 가압 부재를 더 포함하는 대전 장치.
  13. 제1항에 있어서,
    상기 대전 부재는 회전 가능한 롤러 부재인 대전 장치.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 대전 부재는 15 ≤ Rz ≤ 50의 범위의 10점 평균 조도 Rz(㎛)를 갖고, MD-1 경도로 50도 이상 85도 이하 범위의 표면 경도를 갖는 대전 장치.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 대전 부재는 아스카(Asker) C 경도로 60도 이상 90도 이하 범위의 표면 경도를 갖는 대전 장치.
  16. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 표면층은 열, 광 조사, 전자빔 조사 중 어느 하나를 사용하여 경화되는 대전 장치.
  17. 제1항에 있어서,
    상기 탄성 표면층의 두께는 상기 탄성 기층의 두께의 1/100보다 작고, 7.7×10-6m보다 큰 대전 장치.
  18. 삭제
  19. 기록재에 화상을 형성하기 위한 화상 형성 장치이며,
    감광체;
    전압이 공급됨으로써 상기 감광체를 대전하기 위한 대전 부재;
    상기 대전 부재를 상기 감광체에 대하여 압접시키도록 지지하기 위한 지지 부재; 및
    상기 대전 부재에 전압을 인가하기 위한 전원을 포함하고,
    상기 대전 부재는,
    도전성 지지체;
    상기 도전성 지지체에 의해 지지되는 탄성 기층; 및
    상기 탄성 기층의 표면에 제공되고, 상기 탄성 기층보다 더욱 단단한 탄성 표면층을 포함하고,
    상기 탄성 표면층에는 볼록부 및 오목부가 제공되고, 상기 볼록부는 상기 감광체에 접촉하여 탄성 변형될 수 있으며, 상기 탄성 표면층의 오목부와 상기 감광체 사이에 방전가능한 갭을 형성하고,
    상기 대전 부재의 표면과 상기 감광체의 표면 사이의 전위차가 V(V)이고, 상기 대전 부재를 상기 감광체를 향하여 가압하는 가압력이 P(N)이고, 상기 볼록부의 변형 전의 높이가 L(m)이고, 상기 볼록부가 상기 감광체에 접촉하는 접촉 면적의 합이 S(m2)이고, 상기 탄성 기층과 상기 탄성 표면층이 변형되는 경우의 영률(Young's modulus)이 E(MPa)일 때, 이러한 파라미터는,
    ((V-312)/6.2)×10-6(m) > L(1-P/ES) > 7.7×10-6(m)
    의 관계를 만족하는 화상 형성 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    상기 대전 부재가 상기 감광체에 압접하는 영역의 폭은 상기 감광체의 길이 방향의 단부보다 길이 방향의 중앙부에서 더 큰 화상 형성 장치.
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