KR20200078342A

KR20200078342A - 클리닝 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형성장치

Info

Publication number: KR20200078342A
Application number: KR1020190163566A
Authority: KR
Inventors: 타카유키 카나자와; 슈헤이 토키와
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2018-12-21
Filing date: 2019-12-10
Publication date: 2020-07-01
Also published as: US20200201237A1; SG10201912539WA; JP7229757B2; US10852686B2; JP2020101692A

Abstract

클리닝 장치는, 클리닝 프레임과, 상 담지체에 당접해서 전사후에 상 담지체에 잔류한 현상제를 제거하는 클리닝 부재와, 가요성을 갖고, 상 담지체의 회전 방향에 있어서 클리닝 부재와 상 담지체의 당접 위치의 상류측에서 상 담지체에 당접하는 시트 부재를 갖는다. 외첨제는 현상제에 대해 양극측의 대전 극성을 갖는 무기 염류이고, 회수부재, 외첨제 및 현상제의 일함수 Φ(S), Φ(A), Φ(T)가 0≤｜Φ(A)-Φ(S)｜<0.57 및 Φ(A)<Φ(T)를 만족한다.

Description

클리닝 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형성장치{CLEANING DEVICE, PROCESS CARTRIDGE AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은, 전자사진 방식이나 정전기록 방식에서 사용되는, 프린터 또는 복사기, 또는 이들의 기능을 겸비한 복합기 등의 화상 형성장치에 관한 것으로, 이 화상 형성장치에 사용되는 클리닝 장치 및 프로세스 카트리지에 관한 것이다.

클리닝 방식

이하, 일반적인 화상 형성장치에 있어서의 현상제의 클리닝 프로세스에 대해 설명한다. 클리닝 프로세스에서 채용되는 클리닝 방식으로서, 상 담지체로부터, 전사후에 잔존하고 있는 잔여 현상제와 용지 통과시의 종이 걸림 등에 의해 미전사된 현상제를 제거하기 위해, 블레이드를 상 담지체에 당접시켜 상 담지체로부터 현상제를 긁어모으는 방식이 있다. 이 방식에서는, 물리적인 수법에 따라 현상제를 제거하기 때문에, 양호한 클리닝 성능을 얻으면서 저렴한 구성으로 실현할 수 있으므로, 이 방식이 널리 이용되고 있다.

클리닝 불량

블레이드를 사용하는 클리닝 방식의 한가지 과제는 클리닝 불량이다. 클리닝 불량은, 현상제가 블레이드에 의해 제거되지 않고 블레이드를 빠져나가는 현상이다. 클리닝 불량의 예로는, 예를 들어, 저인자율의 화상 인자를 행할 경우나, 현상제 및 현상제의 외첨제의 공급이 적은 예비 회전의 경우에, 상 담지체를 계속 회전시킴으로써, 상 담지체와 블레이드 사이의 강한 마찰력으로부터 유도된 블레이드의 진동 발생을 들 수 있다. 블레이드의 진동을 덜컹거림으로도 칭한다.

덜컹거림 메커니즘

다음에, 상기한 덜컹거림의 발생에 대해 설명한다. 현상제의 클리닝이 반복될 때, 블레이드의 선단에는, 현상제의 굄(pool)(8㎛ 정도)과 외첨제의 굄(수 nm 내지 수백 nm)이 형성된다. 외첨제는, 예를 들어, 유동성 부여, 전하의 조정 등을 통한 대전제어와, 클리닝 보조를 목적으로 하여 현상제에 첨가된다. 미시적으로 보면, 블레이드가 상 담지체에 당접함으로써, 블레이드와 상 담지체 사이에 형성되는 닙(nip)부는, 현상제보다도 입경이 작은 외첨제에 의해 점유되고 있다. 이 부분에 외첨제가 존재함으로써, 블레이드와 상 담지체 사이의 마찰력이 작게 유지된다. 이 부분에 있어서의 외첨제의 양이 적어지면, 블레이드와 상 담지체 사이의 마찰력이 상승하고, 그 결과, 덜컹거림이 발생하기 쉬워진다.

외첨제의 공급

외첨제는, 상 담지체의 표면으로부터 현상제가 전사된 후에, 상 담지체 위에 단체로서 남아, 닙부에 다량으로 공급된다. 일반적으로, 닙부에의 외첨제의 공급량을 증가시키기 위해서는, 현상제에 대한 외첨제의 첨가량을 늘린다. 외첨제는, 전사후에 상 담지체에 잔존하고 있는 현상제의 표면에 부착되어, 현상제와 함께 닙부에 도달하여, 클리닝 과정에서 현상제와 함께 상 담지체로부터 제거되는 외첨제도 포함한다. 따라서, 일본국 특개 2010-122468호 공보에 나타낸 것과 같이, 강제적으로 인자 처리를 행함으로써 닙부에 외첨제를 공급하는 기술이 있다.

최근에 프로세스 스피드의 고속화가 진행되어, 블레이드의 덜컹거림에 의한 화상 형성에의 영향을 무시할 수 없게 되는 한편, 현상제의 클리닝 성능에 대한 요구도 높아지고 있다. 그러나, 클리닝 부재와 상 담지체 사이에 형성되는 닙부에 대한 외첨제의 공급 효율이 아직 충분하다고 생각할 수 없다.

본 발명은, 상기 과제를 감안하여 이루어진 것으로서, 클리닝 부재와 상 담지체 사이에 형성되는 닙부에의 외첨제의 공급 효율을 높임으로써, 덜컹거림을 억제하여, 클리닝 성능을 향상시키는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 클리닝 장치는,

클리닝 프레임과,

일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 자유단이 되는 클리닝 부재로서, 회전가능하고 외첨제를 포함하는 현상제로 이루어지는 현상제 상을 담지하는 상 담지체에 당접하여, 상기 상 담지체로부터 상기 현상제 상의 전사 후에 상기 상 담지체에 잔류하는 현상제를 제거하는 클리닝 부재와,

가요성을 갖고, 일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 상기 상 담지체의 회전 방향에 있어서 상기 클리닝 부재와 상기 상 담지체의 당접 위치의 상류측에서 상기 상 담지체에 당접하는 시트 부재를 구비하고,

상기 외첨제는 상기 현상제에 대해 양극측의 대전 극성을 갖는 무기 염류이고,

상기 시트 부재의 일함수 Φ(S), 상기 외첨제의 일함수 Φ(A) 및 상기 현상제의 일함수 Φ(T)가 식 (1) 및 (2)을 만족한다:

0(eV)≤｜Φ(A)-Φ(S)｜<0.57(eV) …(1)

Φ(A)<Φ(T) …(2)

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 프로세스 카트리지 장치는,

회전가능하고 외첨제를 포함하는 현상제로 이루어지는 현상제 상을 담지하는 상 담지체와,

클리닝 프레임과,

일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 자유단이 되는 클리닝 부재로서, 상기 상 담지체에 당접하여, 상기 상 담지체로부터 상기 현상제 상의 전사 후에 상기 상 담지체에 잔류하는 현상제를 제거하는 클리닝 부재와,

상기 시트 부재의 일함수 Φ(S), 상기 외첨제의 일함수 Φ(A) 및 상기 현상제의 일함수 Φ(T)가 식 (3) 및 (4)을 만족한다:

0(eV)≤｜Φ(A)-Φ(S)｜<0.57(eV) …(3)

Φ(A)<Φ(T) …(4)

상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 화상 형성장치는,

상기 상 담지체에 담지된 상기 현상제 상을 전사재에 전사하는 전사 부재와,

클리닝 프레임과,

상기 시트 부재의 일함수 Φ(S), 상기 외첨제의 일함수 Φ(A) 및 상기 현상제의 일함수 Φ(T)가 식 (5) 및 (6)을 만족한다:

0(eV)≤｜Φ(A)-Φ(S)｜<0.57(eV) …(5)

Φ(A)<Φ(T) …(6)

본발명에 따른 화상 형성장치에 따르면, 클리닝 부재와 상 담지체 사이에 형성되는 닙부에 대한 외첨제의 효율적인 공급을 통해, 양호한 클리닝 성능을 실현할 수 있다.

본 발명의 또 다른 특징은 첨부도면을 참조하는 이하의 실시형태의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은, 실시예 1 및 2에 따른 구 형상의 티탄산 스트론튬과 회수 시트 부재의 단면도다.
도 2은, 실시예 1, 2 및 3에 따른 화상 형성장치다.
도 3은, 회수 시트 부재의 단면도다.
도 4a 및 도 4b는, 일함수 측정의 설명도다.
도 5는, 당접 압력 측정의 설명도다.
도6은, 닙부의 설명도다.
도7은, 현상제와 외첨제의 이동의 설명도다.
도8은, 종래 예에 따른 외첨제와 회수 시트 부재의 단면도다.
도 9a 및 도 9b는, 문지름(rubbing) 테스트의 설명도다.
도10은, 문지름 테스트의 결과의 그래프다.
도11은, 외첨제의 굄량의 결과의 그래프다.
도 12는, 문지름 테스트의 결과의 그래프다.
도13은, 외첨제의 굄량의 결과의 다른 그래프다.
도 14는, 외첨제의 굄량의 결과의 또 다른 그래프다.
도 15는, 실시예 3에 따른 티탄산 스트론튬과 회수 시트 부재의 단면도다.
도16은, 실시예 3에 따른 티탄산 스트론튬과 회수 시트 부재의 다른 단면도다.

이하에서 도면을 참조해서 본 발명의 실시형태를 예시한다. 단, 실시형태에 기재되어 있는 구성부품의 치수나 재질이나 형상이나 그것들의 상대 배치 등은, 발명이 적용되는 장치의 구성이나 각종 조건 등에 의해 적절히 변경되어야 할 것이며, 본 발명의 범위를 이하의 실시형태에 한정하는 취지는 아니다.

실시예1

이하, 본 발명의 실시예 1에 대해 설명한다. 우선, 실시예 1에 따른 정착장치를 구비하는 전자사진 화상 형성장치(이하, 화상 형성장치)에 대해 설명한다. 도 2는, 실시예 1의 화상 형성장치(100)의 단면 모식도다.

화상 형성장치

본실시예에 따른 화상 형성장치(100)에 있어서 실행되는 화상 형성 프로세스를 도 2에 나타내는 장치 내에 배치된 다양한 부재와 함께 설명한다. 화상 형성장치(100)의 시트 카세트(12)로부터 반송 롤러(미도시)에 의해 전사재인 종이 등의 시트 P가 반송된다. 이 시트 반송과 동기하여, 회전가능한 상 담지체인 감광 드럼(1)이 회전가능한 대전부재인 대전 롤러(2)에 의해 대전된다. 그후, 노광장치(3)에 의해 감광 드럼(1)이 노광되어, 감광 드럼(1)에 정전 잠상을 형성한다. 감광 드럼(1)과 대전 롤러(2)는, 도면 중 화살표의 방향으로 회전한다. 노광장치(3)에서는, 레이저 빔이 폴리곤 미러에 의해 반사되어, 감광 드럼(1)의 표면을 주주사 및 부주사 방향으로 노광한다.

자성 1성분 현상제 T가, 현상제 수용실(4)로부터 교반부재(5)에 의해, 현상제 담지체인 현상 슬리브(6)의 근방에 공급된다. 현상 슬리브(6)는 중공 원통 형상의 회전부재이며, 그 내부에 반송부재인 마그넷 롤러(미도시)를 갖는다. 마그넷 롤러의 자력에 의해, 현상 슬리브(6)의 표면에 현상제 T가 담지되어 반송된다. 현상 블레이드(7)에 의해 현상 슬리브(6)의 표면에 원하는 양의 현상제 T의 박막층이 담지된다.

다음에, 현상 슬리브(6)에 현상 바이어스가 인가됨으로써, 현상제 T가 감광 드럼(1)에 공급되고, 감광 드럼(1)에 잠상에 따른 현상제 상이 현상된다. 현상제 상은 전사부재로서의 전사 롤러(10)에의 바이어스 인가에 의해, 반송되는 시트 P에 전사된다. 현상제 상이 전사된 시트 P는 정착장치(11)에 반송되어, 시트 P에 현상제 상이 정착된 후, 배지 롤러(미도시)에 의해 화상 형성장치(100) 상부에 있는 배지부(13)에 시트 P가 배출된다.

이때, 감광 드럼(1)에는, 전사 종료후에 잔존한 현상제가 잔존하고 있다. 이 잔존하고 있는 현상제는 클리닝 부재로서의 탄성을 갖는 클리닝 블레이드(8)에 의해 제거된다. 클리닝 블레이드(8)의 일단은, 클리닝된 현상제를 수용하는 수용부로서의 회수 용기(9)에 고정되고, 클리닝 블레이드(8)의 타단이 자유단으로 되어 있다. 클리닝 블레이드(8)는, 클리닝 블레이드(8)의 자유단이 감광 드럼(1)의 회전 방향(도면 중 화살표 C 방향)의 카운터 방향을 향한 상태에서 감광 드럼(1)에 당접한다. 현상제를 회수하는 시트 부재로서의 회수 시트 부재(14)의 일단은 회수 용기(9)에 고정된 고정단이고, 타단이 자유단으로 되어 있다. 회수 시트 부재(14)는, 고정단으로부터 자유단으로 감광 드럼(1)의 회전 방향을 따라 뻗어 있다. 회수 시트 부재(14)의 자유단은, 이 자유단 감광 드럼(1)의 회전 방향을 향한 상태에서 감광 드럼(1)에 당접한다. 회수 시트 부재(14)는 가요성을 갖는다. 클리닝 블레이드(8)와 회수 시트 부재(14)의 대향 공간이 회수 용기(9)와 연통함으로써, 감광 드럼(1)로부터 제거된 현상제가 감광 드럼(1)과 클리닝 프레임(15) 사이 틈을 통해 회수 용기(9)의 외부로 누출되지 않고 회수 용기(9)에 수용된다.

현상제

본 실시예에 있어서 사용되는 현상제 T는, 수 평균 입경이 5 내지 8㎛이다. 이하의 설명에서는, 현상제 T는 현탁중합법에 떠라 제조된 음 대전 성능을 갖는 자성의 현상제이며, 현상제가 수 평균 입경 8㎛ 정도인 것으로 상정한다.

본 실시예에서 사용하는 현상제 T의 결착 수지는 스티렌계 수지이며, 현상제 T의 이형제가 에스테르 화합물이다. 에스테르 화합물은, 스티렌계 수지와 적절하게 상용해서, 결착 수지를 연화하는 것 이외에, 소위 샤프 멜트성도 높기 때문에, 스티렌계 수지와 상용하지 않고 존재하고 있는 에스테르 화합물은, 화상 형성장치(100)의 정착 영역에 있어서 신속하게 용융한다. 현상제 T의 저온 정착 성능을 향상시킬 목적으로, 결정성 폴리에스테르가 현상제 T 내에 미분산되어 있다.

현상제 T의 개질을 위해, 현상제 T의 표면에 무기물을 형성해서 사용하는 것이 가능하다. 현상제 T의 표면에 무기물을 형성하는 것을 외첨으로 부르고, 그 무기물을 외첨제로 부른다. 외첨제는, 현상제 T의 표면에 부착되는 무기 미립자다. 본 실시예에 있어서 외첨제로 사용되는 무기물은 무기 염류이며, 1 종류를 무기 염류가 사용되거나, 또는 2종류 이상의 무기 염류를 조합하여 사용해도 된다. 본실시예에서는, 외첨제로서, 수 평균 입경이 100nm 정도인 구형의 티탄산 스트론튬을 사용한다. 본실시예에서는, 이 외첨제가 현상제 T에 대해 0.5% 질량부 외첨된다.

다음에, 현상제 T와 외첨제로서의 티탄산 스트론튬의 일함수에 대해 설명한다. 일함수의 상세에 관해서는 후술한다. 본 실시예에 있어서의 현상제 T의 일함수는 6.03eV다. 본 실시예에 있어서의 외첨제로서 사용되는 티탄산 스트론튬의 일함수는 5.9eV다. 티탄산 스트론튬은, 티탄산 스트론튬이 현상제 T에 대하여 양으로 대전되는 극성(특성)을 갖고, 감광 드럼(1) 위의 비인자부에 단체의 현상제의 형태로(즉, 1차 입자의 형태로)로 쉽게 공급될 수 있다(다량으로 공급될 수 있다). 티탄산 스트론튬의 1차 입자의 수 평균 입경은 100nm 정도이고, 외첨제로서 사용되는 다양한 물질 중에서는, 티탄산 스트론튬이 비교적 큰 수 평균 입경을 갖고, 클리닝 블레이드(8)의 선단(닙부)에 괴기 쉬운 경향을 갖는다. 결과적으로, 티탄산 스트론튬은, 닙부에 다량으로 공급 가능하고(공급 효율을 높이기 쉽고), 또한, 닙부에 고이기 쉽기 때문에, 윤활제로서 적합하다.

회수 시트 부재

다음에, 회수 시트 부재(14)에 대해 설명한다. 도 2에 나타낸 것과 같이, 회수 시트 부재(14)는, 감광 드럼(1)의 회전 방향으로, 클리닝 블레이드(8)의 상류측에 배치된다. 현상제 상이 시트 P에 전사된 후에, 감광 드럼(1)에 잔류한 현상제가 클리닝 블레이드(8)에 의해 제거되고, 회수 용기(9)에 수용된다. 회수 용기(9)에 수용된 현상제는, 회수 시트 부재(14)에 의해, 회수 용기(9)의 외부로의 누출이 억제된다.

도 3에 나타낸 것과 같이, 본실시예에서는, 회수 시트 부재(14)의 일단이, 회수 용기(9)를 구성하는 클리닝 프레임(15)에 설치된 접착면에 양면 테이프나 레이저 용착 등에 의해 접착된 고정단으로 되어 있다. 회수 시트 부재(14)의 고정단은, 감광 드럼(1)에 당접하도록 클리닝 프레임(15)에 접착된다. 더욱 구체적으로는, 회수 시트 부재(14)가 클리닝 프레임(15)에 접착된 상태에서, 회수 시트 부재(14)의 타단, 즉 선단은 자유단이다. 회수 시트 부재(14)의 자유단측의 부분이, 감광 드럼(1)의 회전 방향으로, 상류측으로부터 하류측을 향해서 뻗어, 감광 드럼(1)에 당접하고 있다. 따라서, 회수 시트 부재(14)가 고정단으로부터 자유단을 향해서 뻗는 방향이, 자유단이 감광 드럼(1)과 당접하는 영역에 있어서의 감광 드럼(1)의 회전 방향과 대략 같은 방향이다. 회수 시트 부재(14)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 위치는, 클리닝 블레이드(8)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 위치로부터, 감광 드럼(1)의 회전 방향의 더 상류측에 있다. 회수 시트 부재(14)는, 회수 용기(9) 내에 수용된 현상제가 감광 드럼(1)과 클리닝 프레임(15)의 틈으로부터 누출되지 않도록, 감광 드럼(1)과 프레임(15)의 틈을 막고 있다. 클리닝 프레임(15), 클리닝 블레이드(8)와, 회수 시트 부재(14)를 갖는 장치가 클리닝 장치의 일례다. 감광 드럼(1), 클리닝 프레임(15), 클리닝 블레이드(8)와, 회수 시트 부재(14)를 갖는 장치가 프로세스 카트리지의 일례다.

본 실시예에서 사용되는 회수 시트 부재(14)의 재료의 특성은 이하와 같다.

재질: PPS(폴리페닐렌 설파이드) 시트

두께: 38㎛

일함수: 5.80eV

영률: 80N/㎡

포와송 비: 0.38

도 3을 참조하면서, 회수 시트 부재(14)에 대해서 더 설명한다. 본실시예에서는, 회수 시트 부재(14)가 이하의 조건을 만족하면서 감광 드럼(1)에 당접하도록, 회수 시트 부재(14)가 클리닝 프레임(15)에 접착된다. 이하의 조건에 있어서, "자유 길이"는, 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)에 당접하고 있지 않는 상태에 있어서의, 클리닝 프레임(15)에 당접하지 않고 있는 회수 시트 부재(14)의 부분의 길이 L1이다. 용어 "침입량"은, 감광 드럼(1)이 존재하지 않는 상태에 있어서, 감광 드럼(1)이 존재하는 것으로 가정한 경우에 회수 시트 부재(14)와 감광 드럼(1)의 표면이 교차하는 교점 Q로부터, 회수 시트 부재(14)의 자유단까지의 길이 L2이다. "설정각"은, 교점 Q에 있어서의 회수 시트 부재(14)와 감광 드럼(1)의 접선 TL 사이의 각도 θ이다.

자유 길이 L1: 4.5mm

침입량 L2: 2.0mm

설정각 θ: 23°

상기한 조건을 기초로 구성된 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)에 당접함으로써 형성되는 닙부(16)의 길이, 즉 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)의 회전 방향으로 뻗어서 감광 드럼(1)에 당접하는 부분의 길이는 500㎛이 된다. 회수 시트 부재(14)에 의해 가해진 감광 드럼(1)에의 당접 압력은 8.72×10^-4N/mm이 된다.

클리닝 블레이드

클리닝 블레이드(8)는, 회수 용기(9)에 고정되는 지지 판금과 감광 드럼(1)에 당접하는 판형의 고무 블레이드에 의해 구성된다. 고무 블레이드의 재질은 폴리우레탄 고무 등의 탄성 고무다. 클리닝 블레이드(8)는, 감광 드럼(1)의 회전 방향에 대하여 소위 카운터 방향을 향하도록 배치되고, 감광 드럼(1)에 당접함으로써, 클리닝 블레이드(8)가 전사후에 감광 드럼(1)에 잔존하는 현상제를 클리닝, 구체적으로는 제거한다. 클리닝 블레이드(8)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 각도 및 당접 압력을 적절히 설정함으로써, 클리닝 블레이드(8)에 의한 감광 드럼(1)의 현상제의 원하는 클리닝 효과가 얻어진다. 본실시예에서 클리닝 블레이드(8)의 월레스 경도를 75°로 설정하고, 두께를 2mm로 설정한다. 클리닝 블레이드(8)의 감광 드럼(1)에 대한 당접각, 즉 클리닝 블레이드(8)와 감광 드럼(1)의 표면이 이루는 각도를 25°로 설정한다. 클리닝 블레이드(8)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 압력을 0.03N/mm로 설정한다.

클리닝 블레이드(8)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 압력이 지나치게 낮으면, 현상제가 감광 드럼(1)과 클리닝 블레이드(8) 사이를 빠져나갈 가능성이 있다. 한편, 클리닝 블레이드(8)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 압력이 지나치게 높으면, 감광 드럼(1)과 클리닝 블레이드(8) 사이의 마찰력이 커져, 클리닝 블레이드(8)의 덜컹거림과 소위 벗겨짐(tuck-up))이 생길 수도 있다. 클리닝 블레이드(8)에 덜컹거림이 생기면, 클리닝 블레이드(8)의 진동으로 인해 감광 드럼(1)과 클리닝 블레이드(8) 사이에 틈이 생겨, 현상제가 그 틈을 빠져나갈 가능성이 있다. 이 결과, 화상 형성의 결과가 화상 불량이 된다. 클리닝 블레이드(8)의 벗겨짐이 생기면, 클리닝 블레이드(8)가 파손하여, 클리닝을 행할 수 없어질 가능성이 있다.

일함수의 측정

본실시예에서는, 회수 시트 부재와 외첨제의 각각의 재료의 대전열(대전 계열)에 있어서의 위치 관계에 주목하여, 회수 시트 부재와 외첨제가 첨가된 현상제를, 기의 측정 방법에 따라 측정되는 일함수를 기초로 평가한다.

물질의 일함수(Φ)는, 물질로부터 전자를 추출하기 위해서 필요한 에너지(단위: eV)이며, 회수 시트 부재 및 현상제의 대전극성을 평가할 수 있는 것이다. 2개의 부재에 각각 다른 물질이 이용되고 있을 경우에, 이들 물질의 일함수의 차이가 커질수록, 2개의 부재 사이의 마찰대전으로 인해 생기는 전계가 더 커진다. 이들 물질의 일함수의 차이가 작아질수록, 2개의 부재 사이의 마찰대전으로 인해 생기는 전계가 더 작아진다.

다음에, 일함수의 측정 방법에 대해 설명한다. 도4a에 나타낸 것과 같이, 측정 대상의 물질(측정 시료)이 샘플대에 재치되고, 외부에서 측정광이 물질에 조사되어, 물질에 의해 방출되는 광전자가 검출기에 의해 검출된다. 측정광의 에너지와 검출된 광전자의 수 및 운동에너지 등을 기초로, 일함수가 산출된다. 본실시예에서는, 일함수(Φ)는, 표면 분석장치(리켄계기사제 AC-2)를 사용해서 측정된다. 본 실시예에서는, 해당 표면 분석장치에 있어서 중수소 램프가 사용되고, 램프의 조사 광량이 적절히 설정되어, 분광기에 의해 단색광이 추출되어 시료에 조사된다. 이때, 스폿 사이즈는 4(mm)×4(mm), 에너지 주사 범위는 3.4 내지 6.2(eV), 측정 시간은 10(sec/1포인트)에서, 측정광이 측정 시료에 조사된다.

시료 표면에서 방출되는 광전자가 검출기에 의해 검출되고, 표면분석장치에 내장되어 있는 일함수 산출용의 소프트웨어에 의해 연산처리됨으로써, 시료의 일함수가 얻어진다. 표면분석장치에 있어서 측정은 반복 정밀도(표준편차) 0.02(eV)에서 행해진다.

본 실시예에 사용되는 회수 시트 부재와 현상제의 일함수의 측정에 있어서, 화상 형성을 행하기 전의 상태에서 회수 시트 부재와 현상제를 사용한다. 회수 시트 부재의 표면에 부착되어 있는 이물질을 에어 블로에 의해 제거된 후에, 표면분석장치에 의한 측정을 행한다. 측정값의 데이터 재현성을 확보하기 위해서, 화상 형성을 행한 후에, 사용 온도 23℃ 및 습도 50%의 조건하에서 24시간 방치한 회수 시트 부재에 대한 일함수의 측정도 행한다.

측정광은, 상기한 조건에 따라 4(mm)×4(mm)의 스폿에서 시료에 조사된다. 회수 시트 부재 등의 시트 형상의 시료를 측정하기 위해, 적어도 1(cm)×1(cm)의 크기의 시료편이 제작되어 샘플대에 고정된다. 현상제 등의 분체의 시료를 측정할 경우, 시료를 펠렛 형상으로 눌러 굳힌 후 샘플대에 고정된다.

표면분석장치에서, 시료를 주사하는 단색광의 여기에너지를 낮은 쪽으로부터 높은 쪽으로 상승시켰을 때에, 지정된 에너지 값으로부터 시료가 광량자를 방출하기 시작하고, 이 때의 에너지 임계값을 일함수로 취한다. 도 4b에, 본 실시예의 회수 시트 부재를 상기한 표면분석장치를 사용하여 일함수를 측정했을 경우의 측정 결과의 그래프를 나타낸다. 도 4b에 있어서, 측정값을 원의 형태로 플롯하고, 플롯된 각각의 원을 근사선(파선)으로 연결한다. 그래프의 가로축은, 광자 에너지(eV)를 표시하고, 그래프의 세로축은 발광 수율을 나타낸다. 그래프에 있어서, 발광 수율은 단위 광량자당의 광전자 수율의 0.5승으로 한다. 도 4b에 나타내는 그래프에서는, 일함수는 근사선의 굴곡점(도면 중 "(Z)")에 있어서의 여기에너지다. 도 4b에 나타내는 그래프의 예에 있어서는, 예를 들어, 일함수는 5.33eV다.

당접 압력의 측정

다음에, 회수 시트 부재(14)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 압력의 산출 방법에 대해서 도 5를 참조하면서 설명한다.

도 5는, 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)에 당접하고 있는 상태를 나타낸다. 도 5에 나타낸 것과 같이, 회수 시트 부재(14)의 일단이 회수 용기(9)의 클리닝 프레임(15)에 접착 고정되는 한편, 타단, 즉 자유단을 구성하는 선단이 감광 드럼(1)에 당접하고 있다. 회수 시트 부재(14)는 휘어진 상태에서 감광 드럼(1)에 당접한다.

본 실시예의 화상 형성장치(100)에 사용되는 회수 시트 부재(14)는 평판 형상의 부재다. 회수 시트 부재(14)의 길이 방향의 단위길이(1mm)의 감광 드럼(1)에 대한 당접 압력 Pa[N]은, 휨과 외팔보에 가해지는 하중의 일반식을 사용하여, 이하의 식 (7)에 근거하여 산출된다.

Pa=δEh³/{4L3³(1-ν²)} …(7)

도 5에 나타낸 것과 같이, δ은 회수 시트 부재(14)의 휘어짐량(mm), L3은 회수 시트 부재(14)의 고정단으로부터 감광 드럼(1)과의 당접에 의해 형성되는 닙부(16)의 상류측까지의 길이(mm), h는 회수 시트 부재(14)의 두께(mm)를 나타낸다. 또한, E는 회수 시트 부재(14)의 영률(N/㎟)을 나타내고, ν은 회수 시트 부재(14)의 포와송 비를 나타낸다. 당접 압력 Pa의 산출에 있어서, 회수 시트 부재(14)의 휘어짐량 δ와 길이 L3은, 회수 시트 부재(14)와 감광 드럼(1)이 모두 정지할 때 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)에 당접하고 있는 상태의 관찰을 기초로 구한다.

닙부(16)의 길이의 측정

도 6에 나타낸 것과 같이, 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)에 당접함으로써 형성되는 닙부(16)의 길이 L은 다음과 같이 산출된다. 온도 23℃ 및 습도 50%의 환경하에서, 화상 형성장치(100)를 사용하여 화상 형성을 행한다. 형성하는 화상으로서, 복수의 가로줄(감광 드럼(1)의 회전축의 축선방향을 따른 선)의 묘화로부터 얻어지는 화상 비율이 4%인 화상을 사용한다. 그후, 화상 형성장치(100)에 있어서, A4 사이즈의 용지를 사용해서 연속적으로 1000매의 인쇄를 출력하고, 회수 시트 부재(14)의 표면에 형성된 문지름 자국을 현미경 등으로 관찰한다. 그후, 관찰한 문지름 자국의 색미의 변화와 문지름 상처를 기초로 닙부(16)의 길이 L을 산출한다.

외첨제의 전하량

도 7을 참조하면서 이것을 설명한다. 티탄산 스트론튬의 외첨제 S의 입자는 현상제 T의 입자에 대해 작은 양의 전하량을 갖는다. 티탄산 스트론튬과 현상제의 재료의 대전열에 있어서의 위치 관계는, 현상제 T가 음의 전하량을 갖는 위치관계에 있다. 그 결과, 현상 처리에 있어서, 본 실시예의 외첨제는, 소위 속이 찬 화이트 부분에 외첨제 단체로서 공급된다. 본 실시예의 외첨제는, 전사의 과정에 있어서는, 전사 전계의 영향에 대항하여, 감광 드럼(1)에 잔존하기 쉽다. 그 결과, 본 실시예의 외첨제는, 감광 드럼(1)의 표면에 단체로서 존재하기 쉬운 외첨제, 즉 클리닝 블레이드(8)의 선단에 공급되기 쉬운 외첨제인 것으로 밝혀졌다.

도 8은, 도 7의 회수 시트 부재(14)의 닙부(16)를 확대한 도면을 나타낸다. 화상 형성장치(100)에 있어서의 전사후, 감광 드럼(1)에 단체로서 잔존하는 티탄산 스트론튬의 입자는, 양의 전하량을 갖는 상태에서, 감광 드럼(1)의 회전 방향으로, 하류측을 향해서 이동한다. 이 이동의 과정중에, 티탄산 스트론튬의 입자는, 전사 부재와 클리닝 블레이드(8) 사이에 있는 회수 시트 부재(14)에 문질러진다. 티탄산 스트론튬의 입자가 회수 시트 부재(14)에 대해 문지름에 의한 마찰대전된 결과, 입자들의 전하량이 커지고, 회수 시트 부재(14)에 대한 티탄산 스트론튬의 입자의 정전 흡착력이 높아진다. 그 결과, 티탄산 스트론튬의 입자는 회수 시트 부재(14)의 닙부(16)에 괸다. 닙부(16)에 괸 티탄산 스트론튬의 입자는, 닙부(16)를 따라 이동하는 티탄산 스트론튬의 입자에 의해 뒤에서 눌러져, 닙부(16)을 통과하고, 감광 드럼(1)의 표면에서 이탈하고, 현상제와 함께 폐 현상제로서 회수되어, 회수 용기(9)에 수용된다. 회수 시트 부재(14)에 대한 문지름으로 유도된 외첨제의 큰 전하량은, 클리닝 블레이드(8)에의 외첨제의 공급량의 감소를 초래하여, 클리닝 효과가 저하시킬 가능성이 있다.

실시예와 종래예의 비교

본실시예에서는, 폴리페닐렌 설파이드와 티탄산 스트론튬이라고 하는 외첨제의 전하량을 저감하는 재료의 조합을 선택하고 있다. 비교를 위해, 종래예에서는, 회수 방지 시트로서 사용되는 저렴하고 범용적인 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트)을 기재로 한 38㎛의 시트를 사용하고 있다.

재질: PET 시트(도레이사제: 루미러(등록상표))

두께: 38㎛

일함수: 5.33eV

영률: 2000N/㎡

포와송 비: 0.21

또한, 감광 드럼에의 당접 조건이 이하의 조건이 되도록 클리닝 프레임에 레이저 용착으로 접착을 행했다.

자유 길이: 4.5mm

침입량: 2.0mm

설정각 θ: 23°

본실시예에서는, 비교를 위해, 외첨제로서, 티탄산 스트론튬 이외에 산화 규소(20nm)를 사용한다. 산화 규소는, 외첨제로서 사용하면, 현상제에 대해 산화 규소가 음극성으로 대전하기 때문에, 현상제의 유동성을 높일 목적으로 사용된다.

문지름 테스트

외첨제는 펠렛화가 어렵기 때문에, 상기한 일함수의 측정 방법의 대체 수법으로서 문지름 테스트를 사용한다. 문지름 테스트에서는, 외첨제의 마찰대전 극성이 직접적으로 확인된다. 문지름 테스트에서는, 도9a에 나타낸 것과 같이, 금속판 MP에 회수 시트 부재(14)의 일단이 고정된다. 이 경우, 회수 시트 부재(14)의 타단이 공중으로 뻗도록, 회수 시트 부재(14)이 금속판에 고정된다. 금속 롤러 MR의 표면에 절연체의 접착제가 도포되고, 접착제 위에 외첨제가 균일하게 도포된다. 회수 시트 부재(14)와 외첨제가 도포된 금속 롤러 MR의 정전하는 미리 이오나이저 등을 사용하여 제전된다. 그리고, 회수 시트 부재(14)와 금속 롤러 MR를 서로 50회 앞뒤로 문지른다. 그후, 도 9b에 나타낸 것과 같이, 금속판 MP의 표면에 회수 시트 부재(14)가 고정된 상태에서, 회수 시트 부재(14)의 표면전위를 측정한다. 회수 시트 부재(14)의 표면전위의 측정에는, 표면전위계로서 트렉사의 표면전위계(Model 344)가 사용된다. 표면전위계의 프로브 PR의 선단으로부터 회수 시트 부재(14)의 표면까지의 길이는 1.0mm로 설정된다.

도 10에, 상기한 바와 같이 측정된 회수 시트 부재(14)의 표면전위의 측정 결과를 나타낸다. 도면 중, "PET"와 "SrTiO3"의 세트로 주어지는 측정 결과가, PET의 회수 시트 부재(14)와 티탄산 스트론튬의 외첨제의 구성에 대한 측정 결과다. 이 경우, 회수 시트 부재(14)와 금속 롤러 MR를 50회 왕복하여 문지른 시점에서의 표면전위는 200V이다. 따라서, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 대전전위는, -200V 정도라고 생각된다. 도면 중, "PPS"와 "SrTiO3"의 세트로 주어지는 측정 결과가, PPS의 회수 시트 부재(14)와 티탄산 스트론튬의 외첨제의 구성에 대한 측정 결과다. 이 경우, 회수 시트 부재(14)와 금속 롤러 MR를 50회 왕복하여 문지른 시점에서의 표면전위는 20V의 전위다. 따라서, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 대전전위는 -20V 정도라고 생각된다. 상기한 내용은, 대전열에 있어서의 PPS의 위치가 PET보다도 티탄산 스트론튬에 더 가깝고, 따라서 티탄산 스트론튬의 대전이 PET의 경우보다 크게 억제되고 있다는 것을 시사한다.

도면 중 "PET"와 "SiO₂"의 세트로서 주어지는 측정 결과가, PET의 회수 시트 부재(14)와 산화 규소의 외첨제의 구성에 대한 측정 결과다. 이 경우, 회수 시트 부재(14)와 금속 롤러 MR를 50회 왕복하여 문지른 시점에서의 표면전위는 300V다. 따라서, 산화 규소의 외첨제의 대전전위는 -300V 정도라고 생각된다. 도면 중, "PPS"와 "SiO2"의 세트로 주어지는 측정 결과가, PPS의 회수 시트 부재(14)와 산화 규소의 외첨제의 구성에 대한 측정 결과다. 이 경우, 회수 시트 부재(14)와 금속 롤러 MR를 50화 왕복하여 문지른 시점에서의 표면전위는 150V의 전위다. 따라서, 산화 규소의 외첨제의 대전전위는 -150V 정도라고 생각된다. 본 실시예에서는, 외첨제와 회수 시트 부재의 재료의 조합에 근거하여 외첨제의 대전량을 억제할 수 있다.

양극성으로부터 음극성으로의 상기한 측정 결과를 기초로 한 각각의 재료의 일함수의 평가는 아래와 같다.

-양극성-

PET 5.33eV

PPS 5.88eV

SrTiO₃ 5.9eV 정도

현상제 6.03eV

-음극성-

티탄산 스트론튬은 PPS에 가까운 극성을 갖고, PPS와 티탄산 스트론튬 사이에서는, PPS가 양극성에 약간 더 가까운데, 즉 티탄산 스트론튬이 음극성에 약간 가깝다. 따라서, 티탄산 스트론튬의 일함수는 5.9eV 정도라고 어림잡을 수 있다.

이상에서, 본 실시예에 있어서, 외첨제의 대전량이 클리닝 효과를 저하시키는 대전량이 된다고 간주할 수 있는 일함수 Φ은 이하의 식 (8)로 주어진다. 이때, Φ(SrTiO₃) 및 Φ(PET)은, 각각 티탄산 스트론튬과 PET의 일함수를 나타낸다.

｜Φ(SrTiO₃)-Φ(PET)｜=0.57 …(8)

외첨제의 일함수와 회수 시트 부재의 일함수의 차이가 상기한 일함수보다 작아지는 범위에 놓일 때, 즉 차이가 이하의 식 (9)을 만족할 때에, 종래의 효과보다도 클리닝 효과를 향상시킬 수 있다는 것이 밝혀졌다.

0(eV)≤｜Φ(SrTiO₃)-Φ(PET)｜<0.57(eV) …(9)

현상제에 대해 외첨제인 티탄산 스트론튬이 양극성으로 대전함으로써, 이하의 식 (10)로 나타내는 관계가 만족되는 것이 밝혀졌다. 더구나, Φ(현상제)는 현상제의 일함수를 표시한다.

Φ(SrTiO₃)<Φ(현상제) …(10)

외첨제의 굄량의 측정

이하, 본 실시예에 있어서 현상제에 대한 외첨제의 공급량의 목표치를 확립하기 위한, 클리닝 블레이드(8)의 선단에 있어서의 외첨제의 굄량의 측정에 대해 설명한다. 외첨제의 굄량은, 상기한 것과 같은 환경, 즉 온도 23℃ 및 습도 50%에서, 화상 형성장치(100)에 있어서 용지의 출력을 통해 측정한다. 구체적으로는, 복수의 가로줄(감광 드럼(1)의 회전축의 축선방향을 따른 선)의 묘화로부터 발생된 화상 비율이 4%인 화상을 사용한다. 그리고, 화상 형성장치(100)에 있어서 A4 사이즈의 용지를 사용해서 연속적으로 10매의 인쇄물이 출력되고, 클리닝 블레이드(8)와 감광 드럼(1) 사이에 형성되는 닙부를 관찰한다. 측정 대상인 외첨제의 굄 부분은 현상제로 덮여 있으므로, 에어 블로에 의해 현상제를 날린 후에 닙부를 관찰한다. 외첨제의 굄량은, 외첨제의 굄 부분의 높이(㎛)와 폭(㎛)의 곱으로 산출한다.

상기한 관찰을 기초로 산출되는 외첨제의 굄량의 측정 결과를 도 11에 나타낸다. 도 11은, 회수 시트 부재의 재료, 즉 PET 및 PSS와 외첨제의 재료, 즉 티탄산 스트론튬와 산화 규소와의 조합 중에서, PSS와 티탄산 스트론튬의 조합에 대한 외첨제의 굄량이 다른 조합보다도 많은 것을 밝히고 있다. 이것의 이유를 도 1을 참조하면서 설명한다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 외첨제의 입자(도면 중 "S"로 표시)는 감광 드럼(1)과 회수 시트 부재(14) 사이에 형성되는 닙부에 있어서, 회수 시트 부재(14)과의 문지름에 의해 대전한다. PPS의 회수 시트 부재(14)와 티탄산 스트론튬의 외첨제의 조합에서는, 상기한 다른 조합보다 외첨제의 대전량의 증가가 더 크게 억제된다. 외첨제의 대전량이 줄어들면, 회수 시트 부재(14)를 향하는 외첨제의 정전 부착력도 약해진다. 이 결과, 외첨제가, 회수 시트 부재(14)에 계속해서 부착되지 않고, 클리닝 블레이드(8)와 감광 드럼(1) 사이의 닙부에 고이기 쉽다는 것이 밝혀졌다.

클리닝 효과의 평가

본 실시예의 상기한 구성에 의해 밝혀진 클리닝 효과를 확인하기 위해서, 외첨제의 굄량의 측정과 마찬가지로, 온도 23℃ 및 습도 50%의 환경하에서, 화상 형성장치(100)에 있어서 인쇄물을 출력한다. 구체적으로는, 복수의 가로줄(감광 드럼(1)의 회전축의 축선방향을 따른 선)의 묘화로부터 발생된 화상 비율이 4%인 화상을 사용한다. 그리고, 화상 형성장치(100)에 있어서, A4 사이즈의 용지를 사용해서 연속적으로 3000매의 인쇄물을 출력하고, 3000매의 인쇄물에서 클리닝 불량이 현저한지 아닌지의 관찰을 행한다. 여기에서 클리닝 불량은, 일반적으로 화상 형성장치(100)의 유저가 허용할 수 없다고 생각하는 짙은 세로 줄이 용지에 형성되어 있는 상태를 나타낸다. 관찰 결과를 이하의 표 1에 나타낸다. 표 중, "Yes"는, 용지에 세로 줄이 확인되는 것을 의미하고, "No"은, 용지에 세로 줄이 확인되지 않는 것을 의미한다.

회수 시트 부재의 재료	클리닝 불량
PPS	No
PET	Yes

그 결과, 본 실시예의 PPS의 회수 시트 부재(14)와 티탄산 스트론튬의 외첨제를 사용하는 구성을 채용함으로써, 종래의 구성과 비교해서 보다 양호한 클리닝 효과가 얻어지는 것이 밝혀졌다.

상기한 설명에서는, 회수 시트 부재(14)의 두께가 38㎛이라고 상정하고 있지만, 회수 시트 부재(14)의 두께는 이것에 한정되지 않는다. 회수 시트 부재(14)의 두께와 자유 길이의 길이 L2를, 각각 범용적인 회수 시트 부재로서 상정되는 두께 10㎛ 내지 100㎛, "자유 길이"의 길이 3.39mm 내지 4.79m으로 설정해도 된다. 회수 시트 부재(14)의 두께가 10㎛ 내지 100㎛이며, 회수 시트 부재(14)의 자유 길이의 길이 L2가 3.39mm 내지 4.79mm일 경우, 닙부(16)의 길이 L은 10㎛ 내지 1000㎛, 당접 압력은 8.24×10^-6N/mm 내지 3.05×10^-2N/mm이다. 이러한 조건을 만족하도록 회수 시트 부재(14)가 구성된 경우에도, 상기와 유사한 효과가 얻어진다는 것이 밝혀졌다.

상기한 설명에서는, 외첨제인 티탄산 스트론튬의 1차입자의 수 평균 입경은 100nm 정도인 것을 상정하고 있지만, 수 평균 입경은 이것에 한정되지 않으며, 상기한 외첨제에 사용되는 티탄산 스트론튬의 1차입자의 수 평균 입경을 50nm 내지 300nm로서 설정한 경우에도, 상기와 유사한 효과가 얻어진다 것이 밝혀졌다.

실시예2

다음에, 본 발명의 실시예 2에 대해 설명한다. 실시예 2에 있어서, 실시예 1과 같은 구성요소에 관해서는 동일한 부호를 붙이고, 상세한 설명은 생략한다. 본실시예에서는, 회수 시트 부재(14)의 재료로서, 실시예 1의 재료와는 다른 재료를 사용한다. 구체적으로는, PTFE(폴리테트라플루오르에틸렌)(테프론(등록상표))을 회수 시트 부재(14)의 재료로서 사용한다. 본 실시예에 있어서의 PTFE의 회수 시트 부재(14)의 특성은 이하와 같다.

두께: 38㎛

일함수: 6.0eV

영률: 560N/㎡

포와송 비: 0.46

회수 시트 부재(14)이 이하의 조건을 만족하면서 감광 드럼(1)에 당접하도록, 회수 시트 부재(14)이 클리닝 프레임(15)에 접착된다.

자유 길이: 4.5mm

침입량: 2.0mm

설정각 θ: 23°

상기한 조건을 기초로 회수 시트 부재(14)가 구성되었을 경우, 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)에 당접함으로써 형성되는 닙부(16)의 길이, 즉 회수 시트 부재(14)가 감광 드럼(1)의 회전 방향에 있어서 감광 드럼(1)과 당접하는 길이는, 300㎛이 된다. 회수 시트 부재(14)에 의한 감광 드럼(1)에의 당접 압력은, 4.02×10^-4N/mm이 된다.

문지름 테스트

본 실시예의 회수 시트 부재(14)에 대해 실시예 1과 동일한 문지름 테스트를 행한다. 도 12는, 본 실시예의 회수 시트 부재(14)의 문지름 테스트의 결과를 나타낸다. 도면 중, "PTFE"와 "SrTiO3"의 세트로 주어지는 측정 결과가, PTFE의 회수 시트 부재(14)와 티탄산 스트론튬의 외첨제를 갖는 구성에 대한 측정 결과다. 이 경우, 회수 시트 부재(14)와 금속 롤러 MR를 50회 왕복하여 문지른 시점에서의 표면전위는 -50V다. 따라서, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 대전전위는 50V 정도이다. 실시예 1에 나타낸 것과 같이, PET의 회수 시트 부재(14)와 티탄산 스트론튬의 외첨제와의 구성에 있어서의 회수 시트 부재(14)의 측정 결과에 따르면, 회수 시트 부재(14)와 금속 롤러 MR를 50회 왕복하여 문지른 시점에서의 표면전위는, 200V다. 따라서, 회수 시트 부재(14)의 표면전위의 절대치로서, PTFE의 회수 시트 부재(14)의 표면전위가 PET의 회수 시트 부재(14)의 표면전위보다도 작다는 것, 즉, 마찰대전성은 낮은 것이 밝혀졌다. 이상으로부터, 일함수에 근거한 PET, 티탄산 스트론튬, PTFE 및 현상제의 극성은 이하와 같다고 생각된다.

-양극성-

PET 5.33eV

SrTiO₃5.9eV 정도

PTFE 6.0eV

현상제 6.03eV

-음극성-

본 실시예에 있어서도, 실시예 1과 마찬가지로, 외첨제의 대전량이 클리닝 효과를 저하시키는 대전량으로 된다고 간주할 수 있는 일함수 Φ은 이하의 식 (11)로 주어진다.

｜Φ(SrTiO₃)-Φ(PET)｜=0.57 …(11)

외첨제의 일함수와 회수 시트 부재(14)의 일함수의 차이가 상기한 일함수보다 작아지는 범위 내에 놓일 때, 즉 차이가 이하의 식 (12)을 만족할 때에, 종래보다도 클리닝 효과를 높일 수 있다는 것이 밝혀졌다.

0(eV)≤｜Φ(SrTiO₃)-Φ(PET)｜<0.57(eV) …(12)

현상제에 대해 외첨제인 티탄산 스트론튬이 양극성으로 대전함으로써, 이하의 식 (13)으로 주어지는 관계가 만족되는 것으로 밝혀졌다.

Φ(SrTiO₃)<Φ(현상제) …(13)

외첨제의 굄량의 측정

실시예 1과 마찬가지로, 본 실시예에 있어서 외첨제의 굄량의 측정을 행한 결과를 도 13에 나타낸다. 도 13에 나타낸 것과 같이, PTFE와 티탄산 스트론튬의 조합에 있어서의 외첨제의 굄량은, 회수 시트 부재(14)의 재료가 PPS일 경우의 굄량에 가깝고, 회수 시트 부재(14)의 재료가 PET일 경우보다도 많다. 이것의 이유는, 실시예 1과 같다. 즉, PTFE의 회수 시트 부재(14)과 티탄산 스트론튬의 외첨제의 조합에서는, PET의 회수 시트 부재(14)와 티탄산 스트론튬의 외첨제의 조합의 경우와 비교해서 외첨제의 대전량의 증가가 더 억제된다. 외첨제의 대전량이 줄어들면, 회수 시트 부재를 향하는 외첨제의 정전 부착력도 더 약해진다. 이 결과, 외첨제가, 회수 시트 부재(14)에 계속해서 부착되지 않고, 클리닝 블레이드(8)와 감광 드럼(1) 사이의 닙부에 고이기 쉬워지는 것으로 밝혀졌다.

클리닝 효과의 평가

실시예 1과 마찬가지로, 본 실시예의 상기한 구성에 의한 클리닝 효과를 확인한다. 관찰 결과를 이하의 표 2에 나타낸다.

회수 시트 부재의 재료	클리닝 불량
PTFE	No
PET	Yes

따라서, 본 실시예의 PTFE의 회수 시트 부재(14)과 티탄산 스트론튬의 외첨제를 사용하는 구성을 채용함으로써, 실시예 1과 마찬가지로, 종래의 구성과 비교해서, 보다 양호한 클리닝 효과가 얻어지는 것으로 밝혀졌다.

실시예3

본실시예에서는, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 입자 형상을 변경한 경우에 대해, 다양한 입자 형상의 외첨제에 의한 클리닝 효과에 대해서 검토한다.

상기한 실시예에서는, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 입자 형상은 구형이다. 본실시예에서는, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 입자 형상이 직방체 형상인 경우를 상정한다. 이하의 설명에서는, 직방체 형상의 일례로서, 1변이 100nm인 입방체 형상을 갖는 티탄산 스트론튬의 외첨제를, 상기한 실시예에 있어서의 외첨제와 동일한 첨가량으로 외첨한다.

외첨제의 굄량의 측정

실시예 1 및 2와 마찬가지로, 본 실시예에 있어서의 클리닝 블레이드(8)의 선단에 있어서의 외첨제의 굄량의 정을 행한다. 외첨제의 굄량의 측정 결과를 도 14에 나타낸다. 도 14에 나타낸 것과 같이, 입방체 형상의 티탄산 스트론튬의 외첨제의 경우, 구 형상의 티탄산 스트론튬의 외첨제보다, 클리닝 블레이드(8)의 선단에 있어서의 굄량이 크다.

상기한 굄량의 측정 결과에 대해서, 도 15 및 도 16을 참조하면서 설명한다. 도 15 및 도 16은, 도 1과 마찬가지로, 외첨제의 입자(도면 중 "S")가 감광 드럼(1)과 회수 시트 부재(14) 사이에 형성되는 닙부에 있어서, 회수 시트 부재(14)과의 문지름에 의해 대전하는 것을 모식적으로 도시한 도면이다. 도 15는, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 입자 형상이 구 형상인 경우를 나타낸다. 도16은, 티탄산 스트론튬의 외첨제의 입자 형상이 입방체 형상인 경우를 나타낸다.

외첨제의 입자는, 감광 드럼(1)과 회수 시트 부재(14) 사이에 형성되는 닙부에 있어서, 감광 드럼(1)과 회수 시트 부재(14)로부터의 압력을 받아서 회전한다. 도 15에 나타내는 구 형상의 외첨제의 경우와 도16에 나타내는 입방체 형상의 외첨제의 경우 중에서, 구 형상의 외첨제의 입자 쪽이 닙부에 있어서 회전하기 쉬운 경향이 있다는 것이 밝혀졌다. 즉, 닙부에 있어서의 외첨제의 각 입자의 회전량의 격차는, 구 형상의 외첨제의 입자의 경우에 더 커진다고 생각된다. 따라서, 감광 드럼(1)의 회전 방향에 있어서, 감광 드럼(1)의 회전을 수반하는 외첨제의 각 입자의 변위량의 격차도, 구 형상의 외첨제의 입자의 경우에 더 커진다고 생각된다. 감광 드럼(1)의 회전 방향에 있어서의, 감광 드럼(1)의 회전을 수반하는 외첨제의 입자의 변위량이 작아질수록, 외첨제의 입자는 클리닝 블레이드(8)에 도달하기 어려워진다는 것이 밝혀졌다. 따라서, 상기한 변위량의 격차가 작은 입방체 형상의 외첨제 쪽이, 구 형상의 외첨제보다, 클리닝 블레이드(8)와 감광 드럼(1) 사이의 닙부에 공급되는 양이 많다고 생각된다.

클리닝 효과의 평가

실시예 1 및 2와 마찬가지로, 본 실시예에 있어서의 상기한 구성에 의한 클리닝 효과의 결과를 표 3에 나타낸다. 표 중의 클리닝 불량에 속하는 용어 "No"는 표 1 및 2와 같은 의미를 갖고, 용어 "경미함"은, 일반적으로 화상 형성장치(100)의 유저가 허용가능한 것으로 생각하는 세로 줄이 용지에 형성되어 있는 상태를 나타낸다.

표 3은, 온도 23℃ 및 습도 50%의 환경에서는, 외첨제의 형상이 구형인 경우와 이 형상이 입방체인 경우 모두, 클리닝 불량이 되는 세로 줄이 출력된 용지에서는 확인되지 않는다. 따라서, 클리닝 효과를 더욱 상세하게 검증하기 위해서, 온도 0℃의 환경과, 온도 23℃ 및 습도 50%의 환경에서, 인쇄물을 출력하고, 클리닝 불량의 발생의 유무에 대해서 확인한다. 동작 환경의 온도가 낮을수록 클리닝 블레이드(8)의 탄성이 저하하여, 클리닝 효과가 악화되는 것이 알려져 있다. 표 3은, 온도 0℃의 환경에 있어서는, 구 형상의 티탄산 스트론튬의 외첨제를 사용하는 구성에서는, 클리닝 불량이 경미하게 발생하는 한편, 입방체 형상의 티탄산 스트론튬의 외첨제를 사용하는 구성에서는, 클리닝 불량이 전혀 발생하지 않는 것을 나타낸다. 따라서, 티탄산 스트론튬의 외첨제를 사용할 경우, 입상체 형상의 외첨제를 사용함으로써, 더욱 양호한 클리닝 효과가 얻어지는 것으로 밝혀졌다.

본 발명에 따르면, 닙부에 외첨제의 공급 효율을 높임으로써, 클리닝 성능을 유지하는 동시에, 외첨제의 사용량을 억제할 수 있다. 또한, 외첨제의 양을 작게 유지함으로써, 토너(현상제)의 저융점화를 실현할 수 있어, 화상 형성 동작의 정착단계에 있어서의 소비 에너지를 억제할 수 있다.

예시적인 실시형태들을 참조하여 본 발명을 설명하였지만, 본 발명이 이러한 실시형태에 한정되지 않는다는 것은 자명하다. 이하의 청구범위의 보호범위는 가장 넓게 해석되어 모든 변형, 동등물 구조 및 기능을 포괄하여야 한다.

Claims

클리닝 프레임과,
일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 자유단이 되는 클리닝 부재로서, 회전가능하고 외첨제를 포함하는 현상제로 이루어지는 현상제 상을 담지하는 상 담지체에 당접하여, 상기 상 담지체로부터 상기 현상제 상의 전사 후에 상기 상 담지체에 잔류하는 현상제를 제거하는 클리닝 부재와,
가요성을 갖고, 일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 상기 상 담지체의 회전 방향에 있어서 상기 클리닝 부재와 상기 상 담지체의 당접 위치의 상류측에서 상기 상 담지체에 당접하는 시트 부재를 구비하고,
상기 외첨제는 상기 현상제에 대해 양극측의 대전 극성을 갖는 무기 염류이고,
상기 시트 부재의 일함수 Φ(S), 상기 외첨제의 일함수 Φ(A) 및 상기 현상제의 일함수 Φ(T)가 식 (1) 및 (2)을 만족하는 클리닝 장치:
0(eV)≤｜Φ(A)-Φ(S)｜<0.57(eV) …(1)
Φ(A)<Φ(T) …(2).
제 1항에 있어서,
상기 시트 부재가 일단으로부터 타단을 향해서 뻗는 방향이, 이 타단이 상기 상 담지체에 당접하는 영역에 있어서의 상기 상 담지체의 상기 회전 방향과 대략 같은 클리닝 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 상 담지체에 대한 상기 시트 부재의 당접 압력의 범위가 8.24×10^-6N/mm 내지 3.05×10^-2N/mm이고,
상기 상 담지체의 상기 회전 방향에 있어서, 상기 클리닝 부재와 상기 상 담지체에 의해 형성되는 닙부의 폭의 범위가 10㎛ 내지 1000㎛인 클리닝 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 시트 부재의 기재가 폴리페닐렌 설파이드(PPS)인 클리닝 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 시트 부재의 기재가 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)인 클리닝 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 외첨제가 티탄산 스트론튬의 입자를 포함하는 클리닝 장치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서,
상기 외첨제의 입자가 직방체 형상을 갖는 클리닝 장치.
제 7항에 있어서,
상기 외첨제의 1차 입자의 수 평균 입경의 범위가 50nm 내지 300nm인 클리닝 장치.
회전가능하고 외첨제를 포함하는 현상제로 이루어지는 현상제 상을 담지하는 상 담지체와,
클리닝 프레임과,
일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 자유단이 되는 클리닝 부재로서, 상기 상 담지체에 당접하여, 상기 상 담지체로부터 상기 현상제 상의 전사 후에 상기 상 담지체에 잔류하는 현상제를 제거하는 클리닝 부재와,
가요성을 갖고, 일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 상기 상 담지체의 회전 방향에 있어서 상기 클리닝 부재와 상기 상 담지체의 당접 위치의 상류측에서 상기 상 담지체에 당접하는 시트 부재를 구비하고,
상기 외첨제는 상기 현상제에 대해 양극측의 대전 극성을 갖는 무기 염류이고,
상기 시트 부재의 일함수 Φ(S), 상기 외첨제의 일함수 Φ(A) 및 상기 현상제의 일함수 Φ(T)가 식 (3) 및 (4)을 만족하는 프로세스 카트리지:
0(eV)≤｜Φ(A)-Φ(S)｜<0.57(eV) …(3)
Φ(A)<Φ(T) …(4).
회전가능하고 외첨제를 포함하는 현상제로 이루어지는 현상제 상을 담지하는 상 담지체와,
상기 상 담지체에 담지된 상기 현상제 상을 전사재에 전사하는 전사 부재와,
클리닝 프레임과,
일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 자유단이 되는 클리닝 부재로서, 상기 상 담지체에 당접하여, 상기 상 담지체로부터 상기 현상제 상의 전사 후에 상기 상 담지체에 잔류하는 현상제를 제거하는 클리닝 부재와,
가요성을 갖고, 일단이 상기 클리닝 프레임에 부착되고, 타단이 상기 상 담지체의 회전 방향에 있어서 상기 클리닝 부재와 상기 상 담지체의 당접 위치의 상류측에서 상기 상 담지체에 당접하는 시트 부재를 구비하고,
상기 외첨제는 상기 현상제에 대해 양극측의 대전 극성을 갖는 무기 염류이고,
상기 시트 부재의 일함수 Φ(S), 상기 외첨제의 일함수 Φ(A) 및 상기 현상제의 일함수 Φ(T)가 식 (5) 및 (6)을 만족하는 화상 형성장치:
0(eV)≤｜Φ(A)-Φ(S)｜<0.57(eV) …(5)
Φ(A)<Φ(T) …(6).