KR20160080861A - 전자사진방식 화상형성장치 - Google Patents

전자사진방식 화상형성장치 Download PDF

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KR20160080861A KR1020140192548A KR20140192548A KR20160080861A KR 20160080861 A KR20160080861 A KR 20160080861A KR 1020140192548 A KR1020140192548 A KR 1020140192548A KR 20140192548 A KR20140192548 A KR 20140192548A KR 20160080861 A KR20160080861 A KR 20160080861A
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Abstract

현상롤러의 표면의 광택도는 약 4 내지 약 15이며, 현상롤러의 표면은 다수의 돌출비드들을 포함하고, 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛이며, 공급롤러는 다수의 발포셀들을 포함하고, 발포셀들의 수평균 크기는 약 300 ㎛ 내지 약 500 ㎛이며, 현상롤러는 감광체의 회전 선속도의 약 120% 내지 약 150%의 회전 선속도로 회전하도록 배열된, 전자사진방식 화상형성장치가 개시된다.

Description

전자사진방식 화상형성장치 {Electrophotographic image forming apparatus}
본 개시는 전자사진방식 화상형성장치 및 이미징 카트리지에 관한 것이다.
레이저 복사기 또는 레이저 프린터와 같은 화상형성장치에 적용되는 전자사진방식 화상형성장치는 대전·노광·현상 공정을 통하여 감광드럼(photosensitive drum) 상에 토너 화상(toner image)을 형성하고, 형성된 토너 화상을 기록매체에 정전기적으로 전사하며, 최종적으로, 전사된 토너 화상을 기록매체에 정착시킴으로써, 기록매체 상에 화상을 형성한다.
근래, 더욱 고화질의 화상을 형성하며 더욱 긴 수명을 갖는 전자사진방식 화상형성장치에 대한 요구가 급속도로 증가하고 있다. 고화질 화상(high quality image)을 형성하기 위한 해결책은, 예를 들면, 토너의 입자크기를 감소시키는 것이다(예를 들어, 약 7 ㎛ 이하). 고광택도 화상(high glossy image)을 형성하기 위한 해결책은, 예를 들면, 토너의 유리전이온도(Tg)를 낮추는 것이다. 중합토너(polymerized toner)의 경우, 저온정착을 용이하게 하고 고광택도 화상을 얻기 위하여, 더 낮은 Tg(예를 들어, 약 58 ℃ 이하)를 가질 것이 요구되고 있다. 그에 따라, 중합토너의 내구성은 약해지는 추세이다. 따라서, 분쇄토너(pulverized toner)에 비하여, 중합토너를 사용하는 화상형성장치가 장수명을 갖도록 하는 것은 훨씬 더 어렵다. 중합토너를 사용하는 화상형성장치가 장수명을 갖도록 하기 위해서는 많은 기술적 난제가 해결되어야 하며, 이에는, 현상롤러(developing roller)의 필밍(filming)을 방지하는 것이 포함된다.
전자사진방식 화상형성장치에 있어서, 공급롤러(supplying roller)는 토너를 토너 저장소(toner reservoir)로부터 현상롤러로 전달한다. 현상롤러는 토너를 감광드럼으로 전달한다. 공급롤러는 또한, 현상롤러에 잔류된 토너를 제거함으로써 현상롤러를 리셋(reset)한다. 종래기술에서는, 현상롤러의 필밍을 개선하기 위하여, 예를 들어, 현상롤러와 공급롤러 사이의 닙(nip)을 증가시킨다. 다른 예를 들면, 종래기술에서는, 현상롤러의 필밍을 개선하기 위하여, 공급롤러의 발포체(foam)의 경도(hardness)를 높여서, 현상롤러의 리셋(reset) 성능을 강화한다. 또 다른 예를 들면, 종래기술에서는, 현상롤러의 필밍을 개선하기 위하여, 현상롤러의 표면을, 불소 수지와 같은 낮은 표면에너지를 갖는 수지를 함유하는 코팅액으로 코팅함으로써, 현상롤러의 내오염성을 강화하고, 그에 따라, 현상롤러의 리셋 성능을 개선한다.
그러나, 현상롤러와 공급롤러 사이의 닙을 증가시키거나 공급롤러의 발포체의 경도를 증가시키면, 현상롤러의 리셋 성능은 개선되지만, 토너에 가해지는 스트레스가 증가한다. 토너에 가해지는 스트레스가 증가하면, 예를 들어, 수직 백선(vertical white line) 및 하이톤 오염(H/tone dirty)과 같은, 화상 품질 저하 요인이 야기된다. 현상롤러의 표면을, 불소 수지와 같은 낮은 표면에너지를 갖는 수지를 함유하는 코팅액으로 코팅하는 경우에는, 불소 수지의 높은 가격으로 인한 비용 문제가 발생한다. 게다가, 현상롤러의 표면을, 불소 수지와 같은 낮은 표면에너지를 갖는 수지를 함유하는 코팅액으로 코팅하는 경우에, 부대전 토너(negatively chargeable toner)를 사용하면, 역극성 토너가 발생하게 되고, 그에 따라, 비화상영역 오염 문제(background contamination)가 발생한다. 또한, 현상롤러의 표면을, 불소 수지와 같은 낮은 표면에너지를 갖는 수지를 함유하는 코팅액으로 코팅하더라도, 현상롤러의 필밍이 크게 개선되지는 않는 것으로 알려져 있다.
본 개시에서는, 현상롤러의 리셋 성능을 현저하게 개선하여 현상롤러의 필밍 현상을 현저하게 완화시킬 수 있는 전자사진방식 화상형성장치 및 이미징 카트리지를 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따른 전자사진방식 화상형성장치의 일 구현예는,
본체;
토너 수용부;
정전잠상이 현상되는 감광체;
토너를 상기 정전잠상에 공급하여 현상시키는 현상롤러; 및
상기 토너 수용부로부터 토너를 상기 현상롤러에 공급하는 공급롤러;를 포함하며,
상기 현상롤러의 표면의 광택도는 4 내지 15이며,
상기 현상롤러의 표면은 다수의 돌출비드들을 포함하고, 상기 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 200 ㎛ 내지 400 ㎛이며,
상기 공급롤러는 다수의 발포셀들을 포함하고, 상기 발포셀들의 수평균 크기는 300 ㎛ 내지 500 ㎛이며,
상기 현상롤러는, 상기 감광체의 회전 선속도의 120% 내지 150%의 회전 선속도로 회전하도록 배열되어 있다.
본 개시에서 밝혀진 바에 따르면, 현상롤러의 표면 광택도, 현상롤러의 돌출비드들의 사이의 수평균 간격(Rsm), 공급롤러의 발포셀들의 수평균 크기 및 현상롤러의 회전 선속도를 앞에 기재된 바와 같이 한정함으로써, 본 개시의 화상형성장치의 구현예들은 화상 농도(image optical density)의 향상, 토너 공급 성능(toner supplying performace)의 향상, 현상롤러 필밍의 방지, 수직 백선의 방지 및 측부 오염(side dirty)의 방지를 동시에 모두 매우 효과적으로 달성할 수 있다. 이는, 본 개시의 화상형성장치의 구현예들이 현저하게 개선된 현상롤러 리셋 성능을 갖기 때문이다. 그에 따라, 본 개시의 화상형성장치의 구현예들은 더욱 높은 품질의 화상을 더욱 오랜 기간 동안 출력할 수 있다.
본 개시의 화상형성장치의 구현예들의 현상롤러 리셋 성능은, 다수의 발포셀들을 함유하는 공급롤러로부터 유래한다. 다수의 발포셀들을 함유하는 공급롤러의 표면에는 개방된 셀(opened cells) 및 셀벽 단면부(exposed cross-sections of cell walls)가 배열된다. 공급롤러 표면에서의 개방된 셀 및 셀벽 단면부의 존재로 인하여, 현상롤러와 접하면서 회전하는 공급롤러는 현상롤러로 토너를 공급할 뿐만아니라, 현상롤러로부터 잔류 토너를 제거할 수 있다. 현상롤러의 잔류 토너라 함은, 감광체로 전달되지 않고 현상롤러에 잔류하는 토너를 의미한다. 현상롤러의 리셋이라 함은 현상롤러로부터 잔류 토너를 제거하는 것을 의미한다. 잔류 토너가 현상롤러에 축적되면, 인쇄된 화상의 품질 저하가 더욱 짧은 사용시간 내에 발생하게 되고, 그에 따라, 화상형성장치의 수명이 급격하게 감소할 수 있다. 역으로, 현상롤러로부터 잔류 토너가 효과적으로 제거되면, 더욱 긴 사용시간 후에도 인쇄 화상의 품질 저하가 발생하지 않게 되고, 그에 따라, 화상형성장치의 수명은 현저하게 증가할 수 있다.
주목할 점은, 본 개시에 따라, 현상롤러의 표면 광택도, 현상롤러의 돌출비드들의 사이의 수평균 간격(Rsm), 공급롤러의 발포셀들의 수평균 크기 및 현상롤러의 회전 선속도를 앞에 기재된 바와 같이 한정함으로써, 인쇄 화상의 매우 향상된 품질을 유지하면서도, 공급롤러가 현상롤러의 잔류 토너를 매우 효과적으로 제거하는 것을 가능하게 할 수 있다는 점이다. 그에 따라, 본 개시의 화상형성장치의 구현예들은 현저히 개선된 현상롤러 리셋 성능을 발휘할 수 있다.
본 개시의 화상형성장치의 구현예들은 매우 향상된 현상롤러 리셋 성능을 발휘할 수 있다. 그에 따라, 현상롤러 필밍 현상이 더욱 긴 사용시간 동안 방지될 수 있다. 그에 따라, 토너에 가해지는 스트레스가 감소하게 되고, 그에 따라, 더욱 긴 사용시간 동안 토너의 열화가 방지될 수 있다. 또한, 정전잠상에 현상되는 토너층의 두께가 더욱 긴 사용시간 동안 적합하게 유지될 수 있다. 본 개시의 화상형성장치의 구현예들은, 특히, 중합토너를 사용하는 전사사진방식 화상형성장치에, 더욱 특히, 약 0.960 내지 약 1.0의 구형도를 갖는 건식토너(예를 들어, Styrene-Acrylate계 토너, Polyester계 토너, 등)를 사용하는 전사사진방식 화상형성장치에 유용하게 적용될 수 있다.
도 1은 본 개시의 화상형성장치의 일 구현예를 도식적으로 보여주는 단면도이다.
이하에서는, 도 1을 참조하여, 본 개시의 일 측면에 따른 화상형성장치의 일 구현예를 더욱 상세하게 설명한다. 도 1은 본 개시의 화상형성장치의 일 구현예를 도식적으로 보여주는 단면도이다.
도 1의 화상형성장치(1)는 감광드럼 형태의 감광체(300); 대전롤러 형태의 대전부재(520); 광주사유닛 형태의 정전잠상 형성 부재(400); 토너 수용부(540); 현상롤러(530); 공급롤러(560); 및 전사롤러 형태의 전사부재(600);를 포함하고 있다. 대전부재(520)는 감광체(300)의 표면을 대전시킨다. 정전잠상 형성 부재(400)는 감광체(300)의 표면에 정전잠상을 형성한다. 토너 수용부(540)는 토너(10)를 저장한다. 현상롤러(530)는 정전잠상을 현상화상(toner image)으로 현상하기 위하여 감광체(300)에 토너(10)를 공급한다. 공급롤러(560)는 현상롤러(530)와 접하면서 회전한다. 또한 공급롤러(560)는 토너 수용부(540)의 토너(10)를 현상롤러(530)에 공급한다. 전사부재(600)는 현상화상을 기록매체로 전사한다. 또한, 도 1의 화상형성장치(1)는 본체 케이싱(100), 기록매체공급부(200), 규제블레이드(570), 토너대전부재(580), 정착유닛(700)을 더 포함할 수 있다. 기록매체공급부(200)에는 기록매체가 적재된다. 규제블레이드(570)는 소정의 압력으로 현상롤러(530)에 접촉한다. 규제블레이드(570)는 공급롤러(560)에 의하여 공급되어 현상롤러(530)에 부착되는 토너의 양의 균일성을 확보한다. 규제블레이드(570)는 현상롤러(530)에 부착되는 토너를 소정의 전위값으로 대전시킬 수도 있다. 토너대전부재(580)는 토너(10)와 접촉하면서 토너(10)를 대전시킨다. 정착유닛(700)은 기록매체에 전사된 토너 이미지를 기록매체에 정착시킨다.
감광체(300), 현상롤러(530) 및 공급롤러(560)는, 도 1의 구현예에 나타난 바와 같이, 이미징 카트리지(imaging cartridge)(500)의 형태로 형성될 수도 있다. 이 경우, 감광체(300), 현상롤러(530) 및 공급롤러(560)를 포함하는 이미징 카트리지(500)는 화상형성장치(1)에 탈착가능하게 장착될 수 있다.
현상롤러(530)는 약 4 내지 약 15의 표면 광택도(gloss)를 갖는다. 현상롤러(530)의 표면 광택도가 약 4 미만일 경우, 현상롤러(530)의 리셋 성능이 저하될 수 있다. 현상롤러(530)의 표면 광택도가 약 15 초과일 경우, 정전잠상에 현상되는 토너층이 얇아져서 화상 농도가 저하될 수 있다.
현상롤러(530)의 표면은 다수의 돌출비드들(protruding beads)을 포함하고, 상기 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛이다. 현상롤러(530)의 돌출비드들의 사이의 수평균 간격(Rsm)이 약 200 ㎛ 미만일 경우에는, 현상롤러(530)의 리셋 성능이 저하될 수 있다. 현상롤러(530)의 돌출비드들의 사이의 수평균 간격(Rsm)이 약 400 ㎛ 초과일 경우에는, 정전잠상에 현상되는 토너층이 얇아져서 화상 농도가 저하될 수 있다.
현상롤러(530)는, 구체적인 예를 들면, 샤프트(shaft); 상기 샤프트의 외주 상에 제공된 전도성 탄성층(electroconductive elastic layer); 및 상기 전도성 탄성층을 피복하는 표면층(surface layer);을 포함할 수 있고, 상기 표면층은 돌출된 다수의 돌출비드(protruding beads)를 포함할 수 있으며, 이때, 상기 표면층의 광택도(gloss)는 약 4 내지 약 15이고, 상기 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛이다.
샤프트는 전기전도성을 갖는다. 샤프트는, 예를 들면, 원통형일 수 있다. 샤프트는, 예를 들면, 알루미늄, 철 또는 스테인레스 강과 같은 금속일 수 있다. 샤프는, 예를 들면, 약 4 ㎜ 내지 약 14 ㎜의 외경을 가질 수 있다.
전도성 탄성층은, 예를 들면, 엘라스토머 매트릭스; 및 상기 엘라스토머 매트릭스 중에 분산된 전기전도성 입자;를 포함할 수 있다. 엘라스토머 매트릭스는, 예를 들면, 천연 고무, 폴리우레탄, 부틸 고무, 니트릴 고무, 폴리이소프렌 고무, 폴리부타디엔 고무, 실리콘 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 클로로프렌 고무, 아크릴 고무, 이들의 혼합물, 또는 이들의 발포체를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 엘라스토머 매트릭스는, 실리콘 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무, 폴리우레탄, 이들의 혼합물, 또는 이들의 발포체일 수 있다. 실리콘 고무, 폴리우레탄, 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무을 사용하면, 현상롤러가 낮은 경도를 가질 수 있고, 또한, 현상롤러가 개선된 내마모성을 가질 수 있다. 그에 따라, 긴 사용 시간에 따른 내마모성의 저하 때문에 화질이 열화되는 문제 또는 현상롤러 양단부의 토너 밀봉부가 마모되어 토너 누출이 발생하는 문제가 방지될 수 있다. 실리콘 고무는, 구체적인 예를 들면, 메틸페닐실리콘 고무, 플루오르 변성 실리콘 고무, 폴리에테르 변성 실리콘 고무 및 알콜 변성 실리콘 고무를 포함할 수 있다. 전기전도성 입자는, 예를 들면, 케첸 블랙 이씨(KETJEN BLACK EC) 및 아세틸렌 블랙과 같은 카본블랙; SAF(Super Abrasion Furnace), ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace), HAF(High Abrasion Furnace), XCF(Extra Conductive Furnace), FEF(Fast Extruding Furnace), GPF(General Purpose Furnace), SRF(Semi Reinforcing Furnace), FT(Fine Thermal) 및 MT(Medium Thermal)와 같은 고무용 카본블랙; 산화 처리된 컬러잉크용 카본블랙; 구리, 은, 게르마늄과 같은 금속 입자; 및 금속산화물 입자;를 포함할 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용되거나 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 특히, 바람직하게는 적은 양으로 쉽게 전도성을 제어할 수 있는 카본 블랙이 사용될 수 있다. 전기전도성 입자는, 예를 들면, 엘라스토머 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.5 중량부 내지 약 50 중량부의 범위로 사용될 수 있다. 전기전도성 입자는, 다른 예를 들면, 엘라스토머 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있다.
전도성 탄성층은, 다른 예를 들면, 엘라스토머 매트릭스; 및 상기 엘라스토머 매트릭스 중에 함유된 이온전도성 물질;을 포함할 수 있다. 이온전도성 물질은, 예를 들면, 과염소산 나트륨, 과염소산 리튬, 과염소산 칼슘 및 염화 리튬과 같은 무기 이온전도성 물질; 변형된 지방족 디메틸알루미늄 이소설페이트 및 스테아릴암모늄 아세테이트와 같은 유기 이온전도성 물질; 또는, 이들의 혼합물일 수 있다. 이온전도성 물질은, 예를 들면, 엘라스토머 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.5 중량부 내지 약 50 중량부의 범위로 사용될 수 있다. 이온전도성 물질은, 다른 예를 들면, 엘라스토머 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 중량부 내지 약 30 중량부일 수 있다.
전도성 탄성층은, 예를 들면, 약 102 Ω㎝ 내지 약 1010 Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다. 전도성 탄성층은, 다른 예를 들면, 약 103 내지 약 106 Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다. 전도성 탄성층은, 예를 들면, 약 25°내지 약 70°의 경도(ASKER-C)를 가질 수 있다. 전도성 탄성층은, 예를 들면, 약 0.5 ㎜ 내지 약 8.0 ㎜의 두께를 가질 수 있다. 이러한 범위의 두께를 가짐으로써, 현상롤러는 우수한 탄성을 보일 수 있고, 롤러 기부 재료의 변형에 대한 회복이 보장될 수 있고, 토너에 대한 응력이 감소될 수 있다.
표면층은, 예를 들면, 폴리머 매트릭스; 및 상기 폴리머 매트릭스에 분산된 전기전도성 입자;를 포함할 수 있다. 폴리머 매트릭스는, 예를 들면, 폴리아미드 수지, 우레탄 수지, 요소 수지, 이미드 수지, 멜라민 수지, 플루오르 수지, 페놀 수지, 알키드 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지 및 이들의 혼합물을 포함할 수 있다. 이들 수지들은 단독으로 사용되거나 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 전기전도성 입자는, 예를 들면, 케첸 블랙 이씨(KETJEN BLACK EC) 및 아세틸렌 블랙과 같은 카본블랙; SAF(Super Abrasion Furnace), ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace), HAF(High Abrasion Furnace), XCF(Extra Conductive Furnace), FEF(Fast Extruding Furnace), GPF(General Purpose Furnace), SRF(Semi Reinforcing Furnace), FT(Fine Thermal) 및 MT(Medium Thermal)와 같은 고무용 카본블랙; 산화 처리된 컬러잉크용 카본블랙; 구리, 은, 게르마늄과 같은 금속 입자; 및 금속산화물 입자;를 포함할 수 있다. 이들 재료는 단독으로 사용되거나 둘 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 특히, 바람직하게는 적은 양으로 쉽게 전도성을 제어할 수 있는 카본 블랙이 사용될 수 있다. 전기전도성 입자는, 예를 들면, 폴리머 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 중량부 내지 약 50 중량부의 범위로 사용될 수 있다.
표면층은, 다른 예를 들면, 폴리머 매트릭스; 및 상기 폴리머 매트릭스에 함유된 이온전도성 물질;을 포함할 수 있다. 이온전도성 물질은, 예를 들면, 과염소산 나트륨, 과염소산 리튬, 과염소산 칼슘 및 염화 리튬과 같은 무기 이온전도성 물질; 변형된 지방족 디메틸알루미늄 이소설페이트 및 스테아릴암모늄 아세테이트와 같은 유기 이온전도성 물질; 또는, 이들의 혼합물일 수 있다. 이온전도성 물질은, 예를 들면, 폴리머 매트릭스 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 중량부 내지 약 50 중량부의 범위로 사용될 수 있다.
표면층의 폴리머 매트릭스로서, 또 다른 예를 들면, 우레탄 수지를 사용할 수 있다. 우레탄 수지는 우레탄 결합을 갖는 고분자이다. 우레탄 수지는, 예를 들면, 이소시아네이트기를 포함하는 이소시아네이트 모이어티와 수산기를 포함하는 폴리올 모이어티를 포함할 수 있다. 이소시아네이트 모이어티는, 예를 들면, 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 4,4'-메틸렌디페닐 디이소시아네이트(MDI), 폴리머릭MDI, 변성MDI, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 트리진 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소호론 디이소시아네이트, p-페닐렌 디이소사ㅣ아네이트, 트랜스시클로헥산-1,4-디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트(XDI), 수첨 XDI, 수첨 MDI, 리진 디이소시아네이트, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 트리스(이소시아네이트페닐)티오포스페아, 테트라메틸크실렌 디이소시아네이트, 리진에스테르 트리이소시아네이트, 1,6,11-운데칸 트리이소시아네이트, 1,8-디이소시아네이트-4-이소시아네이트 메틸옥탄, 1,3,6-헥사메틸렌 트리이소시아네이트, 비시클로헵탄 트리이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌 디이소시아네이트, 블록형 이소시아네이트(이소시아네이트를 블록제로 마스크한 구조를 가짐), 또는 이들의 조합일 수 있다. 블록형 이소시아네이트는 상온에서는 반응하지않고 블록제가 해리하는 온도까지 가열하면 이소시아네이트 기가 재생한다. 이것들은 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 폴리올 모이어티는, 예를 들면, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, THF-알킬렌옥사이드 공중합체 폴리올, 폴리에스테르폴리올, 아크릴폴리올, 폴리올레핀폴리올,에틸렌-초산비닐 공중합체의 부분 검화물, 포스페이트계 폴리올, 할로겐 함유 폴리올, 아디페이트계 폴리올, 폴리카보네이트계 폴리올, 폴리카프로락톤계 폴리올, 폴리부타디엔 폴리올, 또는 이들의 2종 이상의 조합일 수 있다. 우레탄 수지 재료는, 필요에 따라 촉매를 추가적으로 함유할 수도 있다. 촉매는, 예를 들면, 트리에틸아민, N,N,N'N'-테트라메틸에틸렌디아민, N,N,N',N",N"-펜타메틸디에틸렌트리아민, 트리에틸렌 디아민, 디메틸아미노에탄올, 비스(2-메틸아미노에틸)에테르, 또는 이들의 2종 이상의 조합일 수 있다. 촉매는, 예를 들면, 폴리올 성분과 이소시아네이트 성분의 합계 100 중량부를 기준으로 하여, 약 0.05 중량부 내지 약 5 중량부일 수 있다. 우레탄 수지 재료는 추가 수지 및 기능성 첨가제를 더 함유할 수도 있다. 상기 추가 수지는, 예를 들면, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 염화비닐 수지, 스틸렌-초산비닐 공중합체, 변성 말레인산 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지,폴리에스테르 수지, 불소 수지, 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌, 아이오노머 수지, 폴리우레탄 수지, 나일론 수지, 실리콘 수지, 케톤 수지, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 크실렌 수지, 폴리비닐부틸알 수지, 또는 이들의 2종 이상의 조합일 수 있다. 이중에서, 내마모성, 토너 대전성, 토너 반송성 등이 우수한 우레탄 수지, 나일론 수지, 아크릴 수지, 불소 수지가 특히 바람직하다. 기능성 첨가제는, 예를 들면, 카본블랙 또는 금속 산화물과 같은 도전제; 안정제; 또는 이들의 2종 이상의 조합일 수 있다.
표면층은 비드(beads)를 더 포함한다. 그에 따라, 표면층의 표면에는 돌출비드가 존재한다. 또한, 비드는 표면층이 적합한 기계적 강도를 갖는 것을 가능하게 하며, 표면층의 표면 거칠기(및, 그에 따라, 현상롤러의 표면 광택도)를 조절하는 것을 가능하게 한다.
비드는, 예를 들면, 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트와 같은 아크릴계 수지; 나일론과 같은 폴리아미드계 수지; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀계 수지; 실리콘계 수지; 페놀계 수지; 폴리우레탄계 수지; 스티렌계 수지; 벤조구아나민 수지; 폴리불화비닐리덴계 수지; 실리카, 알루미나, 산화티탄 및 산화철과 같은 금속 산화물 분말; 보론나이트라이드; 실리콘카바이드; 또는 이들의 2종 이상의 조합;일 수 있다. 고분자 수지의 경우 가교된 형태가 바람직하다. 비드의 형태는 특별히 제한되지 않으며, 예를 들면, 구형, 판상 또는 비정형일 수 있다.
표면층의 표면 거칠기(및, 그에 따라, 현상롤러의 표면 광택도)는 비드의 입자크기, 비드 함유량 및 표면층의 두께를 조절함으로써 조절될 수 있다. 표면층은, 예를 들면, 약 1 ㎛ 내지 약 100 ㎛의 두께를 가지며, 더욱 바람직하게는 약 3 ㎛ 내지 약 30 ㎛의 두께를 가질 수 있다. 표면층은, 예를 들면, 약 105 내지 약 1011 Ω㎝의 비저항, 바람직하게는 107 내지 1010 Ω㎝의 비저항을 가질 수 있다.
공급롤러(560)는 다수의 발포셀들(foam cells)을 포함하고, 발포셀들의 수평균 크기는 약 300 ㎛ 내지 약 500 ㎛이다. 공급롤러(560)의 발포셀들의 수평균 크기가 약 300 ㎛ 미만일 경우, 토너 공급 성능이 저하될 수 있다. 공급롤러(560)의 발포셀들의 수평균 크기가 약 500 ㎛ 초과일 경우, 현상롤러(530)의 리셋 성능이 저하될 수 있다.
공급롤러(560)는, 예를 들면, 수지 발포체; 및 상기 수지 발포체에함유된 도전제;를 포함할 수 있다. 수지 발포체는, 예를 들면, 폴리우레탄 폼, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 폼, 또는 실리콘 고무 폼일 수 있다. 공급롤러(560)는, 예를 들면, 약 1.0x103 내지 약 9.0x107 Ω㎝와 같은 낮은 저항값을 가질 수 있다. 공급롤러(560)는, 예를 들면, 카본블랙과 같은 도전제를 함께 넣어서 인시투(in situ) 방식으로 발포하는 내첨식 공정, 또는, 수지 발포체를 도전성 카본블랙, 용매, 바인더 수지로 구성된 함침액으로 함침하여 도전성을 구현하는 외첨식 공정으로 제조될 수 있다.
폴리우레탄 폼은 2개 이상의 활성수소를 가지는 화합물과 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 화합물을 촉매, 정포제, 발포제, 반응성 도전제 등의 첨가제을 첨가하여 교반 혼합하여 발포, 경화시켜 제조한다. 2개 이상의 활성수소를 가지는 화합물로는 일반적으로 폴리우레탄 폼의 원료로 사용되는 폴리올, 예를 들면 말단에 하이드록실기를 가지는 폴리에테르 폴리올, 폴리에스테르 폴리올, 폴리에테르에스테르폴리올 등을 예시할 수 있고, 아크릴 변성 폴리올, 실리콘 변성 폴리올등의 변성 폴리올도 사용할수 있다. 2개 이상의 이소시아네이트기를 가지는 화합물로서는, 마찬가지로 일반 폴리우레탄 폼의 원료로서 사용되는 폴리 이소시아네이트 예를 들면 트릴렌 디이소시아네이트(TDI), 4,4-디페닐메탄디이소시아네이트(MDI), 이러한 폴리이소시아네이트의 혼합물이나 변성물을 사용할 수 있다. 우레탄 폼 제조 촉매로는 발포특성, 반응시간, 폼의 통기성 향상, 밀도 편차 최소화를 위하여 선정 및 사용량 조절이 중요하다. 주석계, 납계, 철계, 티탄계 등의 유기 금속 화합물이나 아민계 화합물이 사용되고 있고, 이들의 혼용도 가능하다. 특히 3급 아민이나 주석계 촉매가 바람직하다. 발포제는 물이나 할로겐화 알칸 예를 들면 트리클로로플루오로메탄(trichlorofluoromethane)과 같은 저비점 물질등을 사용한다. 정포제의 기능은 표면장력을 낮추어 혼화성을 향상시키고 생성된 기포의 크기를 균일하게 하며 폼의 셀구조를 조절하므로써 발포체에 안정성을 부여한다. 정포제는, 예를 들면, 실리콘 정포제일 수 있다. 정포제는 폴리올에 대해 0.1~5prh 정도 첨가 한다. 0.1phr 이하일 경우에는 정포제의 효과가 없고, 5phr 이상일 경우에는 영구압축줄음률 등의 물성이 나빠진다. 함침액은 물, 알콜, 에테르 등의 용매에 전자 도전제와 바인더 수지을 첨가하여 만든다. 함침액 바인더수지는 우레탄 보다 대전서열이 + 극성을 가지는 나일론, PMMA 수지 등을 사용한다. 이들 바인더수지는 단독으로 또는 2종이상의 혼합물로서 이용할수 있다. 바인더 수지의 양은 함침액에 대해 5~50phr 정도가 적당하다. 5phr 이하일 경우에는 도전성 카본블랙이 우레탄 폼 셀벽에 부착력이 부족하여 떨어지는 문제가 있고, 50 phr 이상일 경우에는 우레탄 품의 복원력이 저하되는 문제가 있다. 전자 도전제는 케첸블랙 EC, 아세틸렌블랙, 고무용 카본, 산화처리한 잉크 카본, 열 분해 카본 등의 도전성의 카본을 사용할 수 있다. 구체적으로 SAF(Super Abrasion Furnace), ISAF(Intermediate Super Abrasion Furnace), HAF(High Abrasion Furnace), XCF(Extra Conductive Furnace), FEF(Fast Extruding Furnace), GPF(General Purpose Furnace), SRF(Semi Reinforcing Furnace), FT(Fine Thermal) 및 MT(Medium Thermal)와 같은 고무용 카본블랙을 사용할 수 있다. 또한 천연 흑연,인조 흑연 등의 흑연을 이용할 수도 있다. 산화주석, 산화 티탄, 산화아연 등의 금속 산화물이나, 니켈, 구리, 은, 게르마늄 등의 금속을 이용할 수도 있다. 전자 도전제로 카본블랙이 바람직하다. 도전성 카본블랙은 평균입경이 작고 표면적이 큰 구조가 발달될수록 좋다. 예로써는 케첸블랙EC, 케 첸블랙 300J, 케첸블랙 600J, 발칸 XC, 발칸 CSX, 덴카블랙등의 아세틸렌블랙이나 컨덕티브 퍼네이스 블랙등이다. 도전성 카본블랙의 양은 3~30 phr 정도이다. 도전성 카본블랙의 양이 3 phr 이하일 경우에는 원하는 도전성을 얻기 어렵고 30 phr 이상일 경우에는 우레탄 폼에 부착된 카본블랙이 너무 많아서 폼에서 떨어지거나 폼의 탄성등 기계적 물성이 떨어진다.
현상롤러(530)는, 감광체(300)의 회전 선속도의 약 120% 내지 약 150%의 회전 선속도로 회전하도록 배열된다. 현상롤러(530)의 회전 선속도가 감광체(300)의 회전 선속도의 약 120% 미만일 경우, 토너 공급 성능이 저하되어 화상농도가 저하될 수 있다. 현상롤러(530)의 회전 선속도가 감광체(300)의 회전 선속도의 약 150% 초과일 경우, 토너에 가해지는 스트레스가 증가되어, 수직 백선 및 화상 오염이 발생할 수 있다.
본 개시의 화상형성장치의 구현예들은, 특히, 중합토너를 사용하는 전사사진방식 화상형성장치에, 더욱 특히, 약 0.960 내지 약 1.0의 구형도를 갖는 건식토너(예를 들어, Styrene-Acrylate계 토너, Polyester계 토너, 등)를 사용하는 전사사진방식 화상형성장치에 유용하게 적용될 수 있다.
본 개시의 다른 측면에 따라 이미징 카트리지가 제공된다. 본 개시의 이미징 카트리지의 일구현예는 토너 수용부를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치 본체에 착탈되는 이미징 카트리지로서,
정전잠상이 현상되는 감광체;
토너를 상기 정전잠상에 공급하여 현상시키는 현상롤러; 및
상기 토너 수용부로부터 토너를 상기 현상롤러에 공급하는 공급롤러;를 포함하며,
상기 현상롤러의 표면의 광택도는 4 내지 15이며,
상기 현상롤러의 표면은 다수의 돌출비드들을 포함하고, 상기 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 200 ㎛ 내지 400 ㎛이며,
상기 공급롤러는 다수의 발포셀들을 포함하고, 상기 발포셀들의 수평균 크기는 300 ㎛ 내지 500 ㎛이며,
상기 현상롤러는, 상기 감광체의 회전 선속도의 120% 내지 150%의 회전 선속도로 회전하도록 배열되어 있다.
<실시예>
실시예 1
(1) 현상롤러의 제조
샤프트
현상롤러의 샤프트로서 8 mm의 외경을 갖는 SUS303의 중공 실린더형 도선성 샤프트를 준비하였다.
전도성 탄성층
먼저, 메틸에틸케톤 500 중량부에, 열가소성 엘라스토머인 우레탄 수지 "닙포란 5199"(일본폴리우레탄사제) 100 중량부를 용해한 용액에, 카본블랙 "케첸블랙 EC300J"(라이온사제) 20 중량부, 트리메틸 옥타데실 암모늄 퍼클로레이트 0.001 질량부를 샌드밀을 이용하여 2시간 동안 분산시켜서 전도성 탄성층 형성용 도포액을 제조하였다.
그 다음, 전도성 탄성층 형성용 도포액을 샤프트의 외주면에 스프레이 도포한 후, 120 ℃에서 1 시간 동안 건조하여, 10 ㎛ 두께의 전도성 탄성층을 형성하였다.
표면층
메틸에틸케톤 500 중량부에, 열가소성 엘라스토머인 우레탄 수지 "닙포란 5199"(일본폴리우레탄사제) 100 중량부를 용해한 용액에, 카본블랙 "케첸블랙 EC300J"(라이온사제) 20 중량부, 트리메틸 옥타데실 암모늄 퍼클로레이트 0.001 질량부, 폴리우레탄 비드(SP-006(6 ㎛) 및 SP-010(10 ㎛), 일본 네가미 공업)를 샌드밀을 이용하여 2시간 동안 분산시켜서 표면층 형성용 도포액을 제조하였다.
그 다음, 표면층 형성용 도포액을 전도성 탄성층의 외주면에 스프레이 도포한 후, 120 ℃ => 150 ℃ 에서 1 시간 동안 건조하여, 10 ㎛ 두께의 표면층을 형성하였다.
(2) 공급롤러의 제조
폴리에스테르 폴리올(한국 폴리올사제, GP-3000, 하이드록시가 mgKOH/g:54)을 80phr, 아크릴 폴리올(한국 폴리올사제, KE-848, 하이드록시가 mgKOH/g:30)을 20phr 혼합한 폴리올에 발포제인 물 4phr, 정포제인 실리콘 1.5phr, 촉매인 트리에틸렌디아민(TEDA) 0.2phr 및 이온 도전제인 리튬 컴플렉스를 5phr 첨가하여 프리 믹스 폴리올을 제조하였다. 이 프리믹스 폴리올에 톨루엔디이소시아네이트(TDI)를 105phr 첨가하여 2000rpm으로 2성분을 혼합 교반하였다. 그 다음, 상온에서 반 도전성의 슬랩(Slab)폼을 제조하였다. KE-848은 AN 공중합체 폴리올로서 AN을 20%함유하고 있는 제품이다.
이 슬랩 폼을 챔버에 넣고, 질소 및 수소를 넣고 폭발시켜서 오픈셀(open cell)의 비율이 80% 이상인 필터폼을 제조하였다.
한편, 에탄올 용매 100phr에 나일론 수지 5phr((주)효성, 1101 BRT) 및 라우릴트리메틸암모늄염 5phr(나노켐텍사제)을 첨가하고 이를 교반하여 함침액을 제조하였다. 이 함침액에 상기에서 제조된 필터폼을 침적시킨 후, 롤러에 넣어서 스퀴징 공정을 거쳤다. 그 다음, 130℃ 열풍 순환식 오븐에 10분간 넣어서 용매를 제거하여 건조한 폴리우레탄 폼을 제조하였다.
이렇게 제조된 건조한 폴리우레탄폼을 버티칼 커터로 25×25×250mm로 절단한 다음, 길이 방향의 중심부에 5.0mm의 구멍을 뚫고, 이 구멍에 핫멜트 시트를 표면에 휘감은 직경 6.0mm의 금속제 샤프트를 압입한 후, 120℃ 열풍 순환식 오븐에서 30분간 가열하여 폼과 샤프트를 접착하였다.
그 다음, 폴리우레탄 폼을 연마기로 연마하고 폼의 양쪽 끝을 잘라서 외경이 13.7mm이고 길이가 220mm인 폴리우레탄 폼 토너 공급롤러를 제작하였다.
(3) 현상카트리지 및 화상형성장치의 제조
현상카트리지 M4580(삼성전자)의 기존 현상롤러 및 기존 공급롤러를, 각각, 앞에서 제조한 현상롤러 및 공급롤러로 교체하였다. 또한, 현상카트리지 M4580 내의 기어들의 회전비를 조절하여, 감광체의 선속도 대비 현상롤러의 선속도가 120%가 되도록 하였다. 이렇게 개조된 M4580을 레이저프린터 C4010(삼성전자)에 장착함으로써, 실시예 1의 화상형성장치를 제조하였다.
실시예 2~6 및 비교예 1 내지 10
현상롤러의 표면 광택도 조절은 비드(beads)의 함량으로 조절할 수 있다. 비드의 함량이 많으면 광택도가 낮아지고, 비드의 함량이 적으면 광택도가 높아진다. 현상롤러의 Rsm조절은 비드의 함량 및 크기로 조절가능하다. 비드 함량이 많으면 Rsm이 작아지고, 함량이 적으면 Rsm이 커진다. 동일함량에서 비드의 크기가 클수록 Rsm은 작아진다. 공급롤러의 발포 셀 크기는 발포제 함량으로 조절할 수 있다. 발포제의 함량이 많을수록 발포 셀 크기가 커진다. 현상롤러에 사용된 비드는 폴리우레탄 비드(SP-006(6 ㎛) 및 SP-010(10 ㎛), 일본 네가미 공업)이었다. 공급롤러에 사용된 발포제는 물(H2O)이었다. 비드의 함량은 폴리올 100 중량부 기준에서 PHR 단위이다. 발포제(물)의 함량은 폴리올 100 중량부 기준에서 PHR 단위이다. 현상롤러 제조시 폴리우레탄 비드의 사용량 및 크기를 달리하고, 그리고 공급롤러 제조시 발포제(물)의 사용량을 달리한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로, 실시예 2~6 및 비교예 1 내지 10의 화상형성장치를 제조하였다.
실시예 1~6 및 비교예 1 내지 10의 폴리우레탄 비드 사용량, 폴리우레탄 비드 크기, 및 발포제(물)의 사용량을 표 1에 요약하였다.
(단위: phr) 현상롤러,
폴리우레탄 비드,
6 ㎛		 현상롤러,
폴리우레탄 비드,
10 ㎛		 공급롤러,
발포제(물)
실시예 1 30 - 2.0
실시예 2 20 - 1.5
실시예 3 20 - 2.5
실시예 4 40 - 1.5
실시예 5 40 - 2.5
실시예 6 40 - 2.5
비교예 1 45 - 2.5
비교예 2 40 - 1.0
비교예 3 - 20 2.5
비교예 4 - 20 1.0
비교예 5 - 40 1.0
비교예 6 - 40 3.0
비교예 7 40 - 2.5
비교예 8 40 - 2.5
비교예 9 20 - 1.5
비교예 10 20 - 1.5
<평가 방법>
화상 농도
인쇄된 화상의 지정된 5개 장소의 패치(patch)의 광학밀도 평균값을 계산하였다. 사용된 스펙트로포토미터(spectrophotometer)는 "SpectroEye"(X-Rite, USA)이었다. 흑색토너에 대하여 평가 기준은 다음과 같다.
◎ : 광학밀도 1.38 이상
○ : 광학밀도 1.28 이상 1.38 미만
△ : 광학밀도 1.08 이상 1.28 미만
× : 광학밀도 1.08 미만
토너 공급 성능
솔리드 화상(solid image)을 인쇄하면서, 후단 토너 공급 불량을 측정하였다. 인쇄된 화상의 지정된 5개 장소의 패치(patch)에 대하여, 스펙트로포토미터(spectrophotometer) "SpectroEye"(X-Rite, USA)를 사용하여, 광학밀도를 측정하였다. 그 다음, 최대 광학밀도와 최소 광학밀도의 차이를 계산하였다. 토너 공급 성능에 대한 평가 기준은 다음과 같다.
◎ : 광학밀도 차이 0.1 이하
○ : 광학밀도 차이 0.1 초과 0.15 이하
△ : 광학밀도 차이 0.15 초과 0.20 이하
× : 광학밀도 차이 0.20 초과
현상롤러 필밍( filming )
100K 매 인쇄후, 현상롤러 표면에 축적된 잔류 토너의 양을, 3M 테이프로 테이핑하였다. 그 다음, 3 위치에서의 광학밀도를 측정한 후, 평균을 계산하였다. 광학밀도는 "SpectroEye"(X-Rite, USA)를 이용하여 측정하였다.
◎ : 광학밀도 0.03 미만
○ : 광학밀도 0.03 이상 0.05 미만
△ : 광학밀도 0.05 이상 0.07 미만
× : 광학밀도 0.07 이상
측부 오염( side dirty )
현상롤러의 리셋 불량이 발생하면, 토너층이 올라가고, 현상롤러의 필밍이 심해지며, 그에 따라, 토너 층 조절이 어려워지게 된다. 결국, 화상 양단 측부에 토너층이 과다하게 높아져서 농도 얼룩에 의한 백그라운드(background) 오염이 발생한다. 측부 오염은, 100K 매 인쇄후, 용지의 좌단 및 우단으로부터 3 mm ~ 9 mm에 위치하는 비화상 영역에서 발생하는 백그라운드(background) 오염을 육안으로 관찰하여 측정한다.
◎ : 측부 오염 없음
○ : 측부 오염 약간 있음
△ : 측부 오염 많음
× : 측부 오염 아주 많음
수직 백선
수직 백선은, 인쇄된 화상에 수직으로 다수의 날카로운 가는 선들이 나타나는 현상이다. 토너에 스트레스가 가해져서 토너가 열화 되고, 열화된 토너가 닥터 블레이드에 고착됨으로써, 화상에 수직 백선이 발생한다. 100K 매 인쇄 후, 이러한 수직 백선의 발생 정도를 육안으로 측정하였다. 수직 백선의 발생 정도는 하기 네가지 수준으로 분류하였다.
◎ : 수직 백선 없음
○ : 수직 백선 약간 있음
△ : 수직 백선 많음
× : 수직 백선 아주 많음
광택도( gloss ) 측정
광택도(gloss)는, 경면 광택계(specular reflection glossmeter)를 사용하여, 입사광의 입사각과 동일한 반사각에서 수광한 반사광의 강도를 측정함으로써, 결정된다. 광택도는, 1.567의 굴절률을 갖는 유리의 표면의 광택도를 100으로 한 상대적 비율로 나타낸다. 본 개시의 광택도 측정에 있어서 사용된 입사광의 입사각은 60 도이다. 광택도 측정은 표준 조건(25 ℃, 1 기압)하에서 수행된다. 현상롤러의 표면의 광택도는, 현상롤러의 표면층을 잘라내어 평판에 고정시킨 후, 측정한다. 현상롤러의 표면의 서로 다른 10 개의 위치에서 채취된 10 개의 표면층 시료에 대하여 측정된 10 개의 광택도 값들의 산술평균값을 해당 현상롤러의 광택도 값으로 보고한다. 사용된 글로스미터는 "Gloss meter GM-26D"(일본, Murakami color Reseach laboratory)이었다.
평균 요철 간격 Rsm
현상롤러의 Rsm은, 현상 롤러의 일단부와 타단부 사이의 축방향 거리를 10 등분하는 지점들 중, 일단부로부터 타단부로 향하는 1/10 지점, 3/10 지점, 5/10 지점, 7/10 지점 및 9/10 지점의, 총 5 개 지점에서 측정된 Rsm의 평균값이다. 측정 지점의 Rsm은, 측정 지점에서 거칠기 곡선(roughness profile)을 채취하고, 그 다음, 거칠기 곡선으로부터 그 평균선의 방향으로 기준 길이 L 만큼 거칠기 곡선을 떼어내고, 그 다음, 기준 길이 L의 거칠기 곡선에 존재하는 산(peak) 및 그에 인접하는 골짜기(valley)에 대응하는 평균선의 길이들을 측정하고, 그 다음, 상기 길이들의 산술 평균치를 계산함으로써 결정된다. 상기 산술 평균치가 바로 Rsm이다. 본 개시에서 사용되는 구체적인 Rsm 측정 조건은 다음과 같다:
측정 길이 L: 4.0 mm;
기준 길이 Lr: 0.8 mm;
컷오프 파장λc: 0.8 mm;
촉 바늘 선단 형상: 선단 각도60°원추;
촉 바늘 선단 반경: 2μm;
측정 속도: 0.3 mm/sec;
측정 배율: 10000배.
사용된 표면거칠기 측정 장비는 "MarSurf GD 25"(Mahr, Germany)이었다.
공급롤러의 발포셀들의 수평균 크기 측정 방법
공급롤러의 표면에 존재하는 발포셀의 개구부의 수평균 직경은, 공급롤러의 일단부와 타단부 사이의 축방향 거리를 10 등분하는 지점들 중, 일단부로부터 타단부로 향하는 1/10 지점, 3/10 지점, 5/10 지점, 7/10 지점 및 9/10 지점의, 총 5 개 지점에서 측정된 값의 평균값이다. 공급롤러의 표면에 존재하는 발포셀의 개구부의 수평균 직경은, 공급롤러의 표면의 주사전자현미경 사진으로부터 측정될 수 있다. 각 개구부의 개별적 직경은, 각 개구부의 최장 직경과 최단 직경의 산술 평균이다. 각 측정 지점에서의 발포셀의 개구부의 수평균 직경은, 각 측정 지점의 주사전자현미경 사진에 나타난 개구부들의 개별적 직경들의 산술 평균이다. 공급롤러의 표면에 존재하는 발포셀의 개구부의 수평균 직경은, 5개 측정 지점에서 얻은 발포셀 개구부 수평균 직경들을 산술 평균함으로써 결정된다. 사용된 주사전자현미경은 "S-4800"(일본, HITACHI)이었다.
선속도 측정 방법
현상롤러의 회전 선속도는, 현상롤러의 시간당 회전수와, 현상롤러의 길이방향 축 상의 중간 지점에서 측정된 현상롤러의 외경을 곱함으로써 결정된다. 감광체의 회전 선속도는, 감광체의 시간당 회전수와, 감광체의 길이방향 축 상의 중간 지점에서 측정된 감광체의 외경을 곱함으로써 결정된다.
<평가결과>
실시예 1 내지 6 및 비교예 1 내지 10의 화상형성장치에 대한 평가결과를 표 2에 요약하였다.
현상롤러의
표면
광택도		 현상롤러의
Rsm
(㎛)		 공급롤러의
발포 셀
크기
(㎛)		 현상롤러의
회전
선속도
(%)		 화상
농도		 토너
공급
성능		 현상
롤러
필밍		 100K
인쇄후
수직
백선		 100K
인쇄후
측부
오염
실시예 1 7 320 420 120 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 2 15 400 300 120 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 3 15 400 500 120 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 4 4 200 300 150 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 5 5 220 480 150 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
실시예 6 5 220 480 120 ◎ ◎ ◎ ◎ ◎
비교예 1 3 220 480 150 ◎ ◎ X X X
비교예 2 4 250 280 150 △ X △ X X
비교예 3 16 420 500 150 X ◎ △ △ △
비교예 4 16 420 280 150 X X ◎ ◎ ◎
비교예 5 3 180 280 120 ◎ △ X X X
비교예 6 3 180 510 120 △ △ X X X
비교예 7 4 200 480 115 X X △ ◎ ◎
비교예 8 4 200 480 155 ◎ ◎ △ X X
비교예 9 15 400 300 115 X X ◎ ◎ ◎
비교예 10 15 400 300 155 ◎ ◎ △ X X
◎: 매우 우수함, ○: 우수함, △: 허용가능함, X : 허용 불가능함
표 2에 나타난 바와 같이, 현상롤러의 표면의 광택도가 약 4 내지 약 15이며, 현상롤러 표면의 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 약 200 ㎛ 내지 약 400 ㎛이며, 공급롤러의 발포셀들의 수평균 크기는 약 300 ㎛ 내지 약 500 ㎛이며, 현상롤러가, 감광체의 회전 선속도의 약 120% 내지 약 150%의 회전 선속도로 회전하도록 배열되어 있는 실시예 1 내지 6의 화상형성장치는, 화상 농도, 토너 공급 성능, 현상롤러 필밍, 수직 백선 및 측부 오염의 모든 항목에서 매우 우수한 성능을 보였다.
그러나, 현상롤러 표면 광택도가 3인 비교예 1은, 현상롤러의 리셋 성능 저하로 인하여, 현상롤러 필밍이 심해지면서, 토너 열화에 의한 수직 백선 및 측부 오염의 항목에서 불량이 발생하였다.
공급롤러 발포셀 크기가 280 ㎛인 비교예 2는, 토너 공급성 불량으로 인한 솔리드 화상 농도 단차 및 토너 스트레스 가중으로 수직 백선 및 측부 오염이 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 16이고, 현상롤러 돌출비드 사이의 간격이 420 um인 비교예 3의 경우, 토너 층 문제로 농도 저하 문제가 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 16이고, 현상롤러 돌출비드 사이의 간격이 420 um이고, 공급롤러 발포셀 크기가 280 um인 비교예 4의 경우, 농도 저하 문제 및 토너 공급 불량이 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 3이고, 현상롤러 Rsm이 180 ㎛이고, 공급롤러 발포셀 크기가 280 ㎛인 비교예 5의 경우, 화상 농도 및 토너공급성능은 문제가 없으나, 현상롤러 필밍이 심해져서 측부 오염 및 수직 백선이 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 3이고, 현상롤러 Rsm이 180 ㎛이고, 공급롤러 발포셀 크기가 510 ㎛인 비교예 6의 경우, 화상 농도 및 토너공급성능은 허용가능한 수준이었으나, 현상롤러의 필밍이 심해져서 측부 오염이 발생하였고, 토너 스트레스에 의한 수직 백선이 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 4이고, 현상롤러 Rsm이 200 ㎛이고, 공급롤러 발포셀 크기가 480 ㎛이고, 현상롤러 선속도가 115%인 비교예 7의 경우, 현상롤러 필밍은 양호하지만, 현상롤러 선속도가 낮아서 화상 농도 불량이 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 4이고, 현상롤러 Rsm이 200 ㎛이고, 공급롤러 발포셀 크기가 480 ㎛이고, 현상롤러 선속도가 155%인 비교예 8의 경우, 화상 농도, 토너공급성능 문제는 없으나, 현상롤러 선속도가 높아서 토너 스트레스 가중으로 인해, 수직 백선 및 측부 오염이 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 15이고, 현상롤러 Rsm이 400 ㎛이고, 공급롤러 발포셀 크기가 300 ㎛이고, 현상롤러 선속도가 115%인 비교예 9의 경우, 현상롤러 필밍은 양호하지만, 현상롤러 선속도가 낮아서 화상 농도 불량이 발생하였다.
현상롤러 표면 광택도가 15이고, 현상롤러 Rsm이 400 ㎛이고, 공급롤러 발포셀 크기가 300 ㎛이고, 현상롤러 선속도가 155%인 비교예 10의 경우, 화상 농도 및 토너공급성능 문제는 없으나, 현상롤러 선속도가 높아서 토너 스트레스 가중으로 인해, 수직 백선 및 측부 오염이 발생하였다.
1 : 화상형성장치 10 : 토너
100 : 본체케이싱 200 : 기록재공급부
300 : 감광체 400 : 광주사유닛
500 : 이미징 카트리지 510 : 카트리지케이싱
520 : 대전롤러 530 : 현상롤러
540 : 토너저장부 541 : 상측벽
550 : 호퍼 560 : 공급롤러
570 : 규제 블레이드 580 : 토너대전부재
600 : 전사롤러 700 : 정착유닛

Claims (10)

  1. 본체;
    토너 수용부;
    정전잠상이 현상되는 감광체;
    토너를 상기 정전잠상에 공급하여 현상시키는 현상롤러; 및
    상기 토너 수용부로부터 토너를 상기 현상롤러에 공급하는 공급롤러;를 포함하며,
    상기 현상롤러의 표면의 광택도는 4 내지 15이며,
    상기 현상롤러의 표면은 다수의 돌출비드들을 포함하고, 상기 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 200 ㎛ 내지 400 ㎛이며,
    상기 공급롤러는 다수의 발포셀들을 포함하고, 상기 발포셀들의 수평균 크기는 300 ㎛ 내지 500 ㎛이며,
    상기 현상롤러는, 상기 감광체의 회전 선속도의 120% 내지 150%의 회전 선속도로 회전하도록 배열되어 있는,
    전자사진방식 화상형성장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 감광체, 상기 현상롤러 및 상기 공급롤러는 이미징 카트리지의 형태로 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 현상롤러는 샤프트(shaft); 상기 샤프트의 외주 상에 제공된 전도성 탄성층(electroconductive elastic layer); 및 상기 전도성 탄성층을 피복하는 표면층(surface layer);을 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전도성 탄성층은 엘라스토머 매트릭스; 및 상기 엘라스토머 매트릭스 중에 분산된 전기전도성 입자;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 엘라스토머 매트릭스는 실리콘 고무, 폴리우레탄, 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 고무인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  6. 제 3 항에 있어서, 상기 표면층은 폴리아크릴레이트 및 폴리메타크릴레이트와 같은 아크릴계 수지; 나일론과 같은 폴리아미드계 수지; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌과 같은 폴리올레핀계 수지; 실리콘계 수지; 페놀계 수지; 폴리우레탄계 수지; 스티렌계 수지; 벤조구아나민 수지; 폴리불화비닐리덴계 수지; 실리카, 알루미나, 산화티탄 및 산화철과 같은 금속 산화물 분말; 보론나이트라이드; 실리콘카바이드; 또는 이들의 2종 이상의 조합;으로부터 선택되는 비드(bead)를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 공급롤러는 수지 발포체; 및 상기 수지 발포체에 함유된 도전제;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  8. 제 7 항에 있어서, 상기 수지 발포체는 폴리우레탄 폼, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 폼, 또는 실리콘 고무 폼인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 토너는 0.960 내지 1.0의 구형도를 갖는 건식토너인 것을 특징으로 하는 전자사진방식 화상형성장치.
  10. 토너 수용부를 포함하는 전자사진방식 화상형성장치 본체에 착탈되는 이미징 카트리지로서,
    정전잠상이 현상되는 감광체;
    토너를 상기 정전잠상에 공급하여 현상시키는 현상롤러; 및
    상기 토너 수용부로부터 토너를 상기 현상롤러에 공급하는 공급롤러;를 포함하며,
    상기 현상롤러의 표면의 광택도는 4 내지 15이며,
    상기 현상롤러의 표면은 다수의 돌출비드들을 포함하고, 상기 돌출비드들 사이의 수평균 간격(Rsm)은 200 ㎛ 내지 400 ㎛이며,
    상기 공급롤러는 다수의 발포셀들을 포함하고, 상기 발포셀들의 수평균 크기는 300 ㎛ 내지 500 ㎛이며,
    상기 현상롤러는, 상기 감광체의 회전 선속도의 120% 내지 150%의 회전 선속도로 회전하도록 배열되어 있는,
    이미징 카트리지.
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Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6550027B2 (ja) * 2016-09-21 2019-07-24 信越ポリマー株式会社 現像ローラ及び画像形成装置
JP6603643B2 (ja) * 2016-10-12 2019-11-06 信越ポリマー株式会社 現像ローラ及び画像形成装置
CN110741321B (zh) * 2017-06-27 2020-10-30 Nok株式会社 显影辊
JP6954604B2 (ja) * 2017-08-29 2021-10-27 信越ポリマー株式会社 シリコーン被覆スポンジローラ、及びこれを使用した画像形成装置
JP6463534B1 (ja) * 2017-09-11 2019-02-06 キヤノン株式会社 現像剤担持体、プロセスカートリッジおよび電子写真装置
CN111095120B (zh) * 2017-09-11 2022-02-25 佳能株式会社 显影剂承载构件、处理盒和电子照相设备
JP6917841B2 (ja) * 2017-09-14 2021-08-11 信越ポリマー株式会社 現像ローラ及び画像形成装置
JP6908478B2 (ja) * 2017-09-14 2021-07-28 信越ポリマー株式会社 現像ローラ及び画像形成装置
US10935903B2 (en) * 2018-04-19 2021-03-02 Canon Kabushiki Kaisha Developing roller, process cartridge and image forming apparatus
JP7056888B2 (ja) * 2018-06-27 2022-04-19 信越ポリマー株式会社 現像ローラ、現像装置及び画像形成装置
JP7114409B2 (ja) * 2018-08-31 2022-08-08 キヤノン株式会社 現像ローラ、電子写真プロセスカートリッジおよび電子写真画像形成装置
JP7395989B2 (ja) * 2019-11-25 2023-12-12 沖電気工業株式会社 現像ユニットおよび画像形成装置
JPWO2021149547A1 (ko) * 2020-01-24 2021-07-29
JP7512837B2 (ja) 2020-07-17 2024-07-09 京セラドキュメントソリューションズ株式会社 現像装置およびこれを備えた画像形成装置

Family Cites Families (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2574107B2 (ja) 1991-12-02 1997-01-22 株式会社リコー 帯電ローラ及びその製造方法，及び帯電ローラを用いた画像形成装置及びその帯電装置
US5475473A (en) 1993-09-22 1995-12-12 Bridgestone Corporation Electric charging member and electric charging apparatus
US5878313A (en) 1996-09-02 1999-03-02 Bridgestone Corporation Developing roller and apparatus
JP3598718B2 (ja) 1997-03-25 2004-12-08 東海ゴム工業株式会社 半導電性ロール
JP3805563B2 (ja) 1998-08-21 2006-08-02 株式会社リコー 現像ローラ、その製造方法、それを用いた画像形成装置及びそれに用いる現像ユニット、プロセスユニット
US6810225B2 (en) 2001-07-11 2004-10-26 Bridgestone Corporation Conductive member and electrophotographic apparatus incorporating the conductive member
JP4354189B2 (ja) 2003-01-30 2009-10-28 東海ゴム工業株式会社 現像ロール
US7120380B2 (en) * 2003-11-18 2006-10-10 Eastman Kodak Company Electrostatographic apparatus having transport member with release oil-absorbing layer
JP2005196061A (ja) * 2004-01-09 2005-07-21 Fuji Xerox Co Ltd 画像形成方法
JP5013733B2 (ja) * 2006-04-04 2012-08-29 株式会社ブリヂストン 現像ローラの製造方法
US7764887B2 (en) * 2006-04-26 2010-07-27 Ricoh Company, Limited Developing device and image forming apparatus
JP2008070671A (ja) * 2006-09-15 2008-03-27 Ricoh Co Ltd 画像形成方法並びに装置およびプロセスカートリッジ
US8768227B2 (en) 2012-09-07 2014-07-01 Canon Kabushiki Kaisha Developing member including elastic member containing cured product of addition-curing silicone rubber mixture, processing cartridge including the developing member, and electrophotographic apparatus including the developing member
JP6123532B2 (ja) * 2013-07-08 2017-05-10 株式会社リコー 中間転写体及び画像形成装置

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US20160187808A1 (en) 2016-06-30

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