KR100846376B1 - 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 화상을 담지(擔持)하는 상담지체(像擔持體)와, 상기 상담지체를 대전(帶電)시키는 대전 롤과, 상기 대전 롤에 맞닿고, 상기 대전 롤을 클리닝하는 클리닝 부재를 갖고, 상기 클리닝 부재가 탄성체에 의해 형성되고, 상기 대전 롤과 맞닿는 표층과, 상기 표층보다 유연한 탄성체에 의해 구성되고, 표층을 지지하는 내층과, 상기 내층을 지지하고, 상기 표층을 상기 대전 롤에 맞닿게 하는 지지 부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치이다.

감광체 드럼, 대전 롤, 샤프트, 클리닝 장치, 스펀지

Description

화상 형성 장치{IMAGE FORMING APPARATUS}

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성을 나타낸 구성도.

도 2는 도 1의 화상 형성 장치에 탑재된 감광체 드럼, 대전 롤 및 클리닝 롤의 구성을 나타낸 확대도.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 감광체 드럼, 대전 롤 및 클리닝 롤의 부착 구조의 구성을 나타낸 부분 단면 정면도.

도 4의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 대전 롤 및 클리닝 롤이 베어링 부재에 축지지된 상태를 나타낸 사시도.

도 4의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 대전 롤 및 클리닝 롤이 베어링 부재에 축지지된 상태를 나타낸 측면도.

도 5의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 단면 정면도를 설명하기 위한 비교예.

도 5의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 단면 정면도.

도 5의 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 단면도.

도 6은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 제 1 변형예.

도 7은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 제 2 변형예.

도 8의 (a)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 제 3 변형예의 하면도(下面圖).

도 8의 (b)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 제 3 변형예의 정면도.

도 8의 (c)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 제 3 변형예의 정면도의 단면도.

도 8의 (d)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 제 3 변형예의 정면도의 단면도.

도 8의 (e)는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 제 3 변형예의 정면도의 단면도.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 감광체 드럼, 대전 롤 및 클리닝 롤의 부착 구조의 구성을 나타낸 제 4 변형예.

도 10의 (a)는 도 9의 클리닝 롤의 작용을 나타낸 설명도를 설명하기 위한 비교예.

도 10의 (b)는 도 9의 클리닝 롤의 작용을 나타낸 설명도.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 설명도이며, 제 5 변형예.

도 12는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 구성하는 클리닝 롤의 작용을 나타낸 설명도이며, 제 6 변형예.

도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

10 : 화상 형성 장치 12 : 감광체 드럼

14 : 대전 롤 14A, 100A : 샤프트(shaft)

16 : 노광 장치 18 : 회전식 현상기

20 : 중간 전사 벨트 22 : 1차 전사 롤

24 : 기록 용지 26 : 2차 전사 롤

44, 78 : 클리닝 장치 60 : 클리닝 브러시(brush)

64 : 정착 장치 100 : 클리닝 롤

101 : 닙부(nip portion) 104 : 스펀지

110 : 베어링 부재

본 발명은 전자 사진 방식을 채용한 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치에 관한 것이다.

종래 전자 사진 방식을 채용한 복사기나 프린터 등의 화상 형성 장치의 대전(帶電) 장치로서, 스코로트론(scorotron) 대전기와 같은 코로나(corona) 방전 현상 을 이용한 것이 다용(多用)되어 왔지만, 코로나 방전 현상을 이용한 대전 장치의 경우에는, 인체나 지구 환경에 악영향이 있는 오존이나 질소 산화물의 발생이 문제시 되고 있다. 이것에 대하여, 도전성(導電性) 대전 롤을 상담지체(像擔持體)에 직접 접촉시켜 상담지체의 대전을 행하는 접촉 대전 방식은 오존이나 질소 산화물의 발생이 매우 적고, 전원 효율도 양호하기 때문에, 최근에는 주류를 이루고 있다.

이러한 접촉 대전 방식의 대전 장치에서는, 대전 시에 상담지체 위에 있는 각종 부착물을 흡착(吸着)하게 되어 오염되기 쉽다는 결점이 있었다. 이것에 대하여, 일본국 공개특허2002-196568호 공보에서는, 대전 롤의 청소(淸掃) 부재로서, 샤프트(shaft)로부터 방사선 형상으로 연장 돌출되는 복수의 브러시(brush)에 의해 구성된 청소 브러시가 설치되고, 대전 롤과 맞닿게 하여 대전 롤의 파괴나 표면 필리밍(filming)을 억제하여 장기간에 걸쳐 대전 롤 표면의 이물(異物)을 제거할 수 있도록 하고 있다.

그러나, 화상 형성 장치의 사이즈 제약이나 비용의 관점에서, 청소 부재에 작은 직경의 금속제 샤프트가 사용되는 경우가 있다. 이 경우, 특히 현저하게 나타나는 것이, 이 샤프트의 휨량이 커진다는 현상이다.

샤프트가 양단(兩端)에서 지지되어 대전 롤을 가압할 경우, 청소 브러시가 대전 롤로부터 받는 반력(反力)에 의해 청소 부재의 샤프트가 휘어지고, 대전 롤의 중앙부에서의 식입량이 저하된다. 대전 롤의 중앙부에서의 식입량이 감소하면, 중앙부에서의 클리닝 성능이 저하된다는 결점이 발생한다.

한편, 대전 롤 중앙부의 클리닝성을 확보하기 위해, 브러시의 식입이 충분히 확보된 상태에서는, 대전 롤 양단부에서의 식입이 매우 많아지고, 대전 롤 양단부에서의 저항 상승이 발생하여, 프린트 샘플 상에서 스트라이프(stripe)가 발생하는 등의 트러블이 발생하고, 또한 대전 롤의 수명이 짧아진다는 문제가 발생한다.

본 발명은 상기 사실을 고려하여, 청소 부재에 의한 대전 롤의 양호한 클리닝 성능을 얻을 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것을 과제로 한다.

본 발명의 일형태에 따르면, 화상을 담지(擔持)하는 상담지체와, 상기 상담지체를 대전시키는 대전 롤과, 상기 대전 롤에 맞닿고, 상기 대전 롤을 클리닝하는 클리닝 부재를 갖고, 상기 클리닝 부재가 탄성체에 의해 형성되고, 상기 대전 롤과 맞닿는 표층(表層)과, 상기 표층보다 유연한 탄성체에 의해 구성되고, 표층을 지지하는 내층(內層)과, 상기 내층을 지지하여 상기 표층을 상기 대전 롤에 맞닿게 하는 지지 부재를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치에 대해서 설명한다.

도 1에 나타낸 본 실시예의 화상 형성 장치(10)는 4사이클 방식의 풀 컬러(full-color) 레이저 프린터이며, 도시한 바와 같이, 장치 내에는 중앙보다도 약간 우측 상부에 감광체 드럼(12)(상담지체)이 회전 가능하게 배열 설치되어 있다. 이 감광체 드럼(12)으로서는, 예를 들어 표면에 OPC 등으로 이루어지는 감광체층이 피 복(被覆)된 직경이 약 47㎜의 도전성 원통체로 이루어지는 것이 사용되고, 모터(도시 생략)에 의해 화살표 방향을 따라 약 150㎜/sec의 프로세스 속도로 회전 구동된다.

감광체 드럼(12)의 표면은, 감광체 드럼(12)의 대략 바로 아래에 배치된 대전 롤(14)에 의해 소정 전위로 대전된 후, 대전 롤(14)의 하방(下方)에 배치된 노광 장치(16)에 의해 레이저 빔(LB)에 의한 화상 노광이 실시되고, 화상 정보에 따른 정전(靜電) 잠상(潛像)이 형성된다.

이 감광체 드럼(12) 상에 형성된 정전 잠상은 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색 현상기(18Y, 18M, 18C, 18K)가 둘레 방향을 따라 배치된 회전식 현상기(18)에 의해 현상되어 소정 색의 토너상으로 된다.

이 때, 감광체 드럼(12)의 표면에는, 형성하는 화상의 색에 따라 대전·노광·현상의 각 공정이 소정 횟수만큼 반복된다. 현상 공정에서는 회전식 현상기(18)가 회전하여, 대응하는 색의 현상기(18Y, 18M, 18C, 18K)가 감광체 드럼(12)과 대향하는 현상 위치에 이동한다.

예를 들어 풀 컬러 화상을 형성할 경우, 감광체 드럼(12)의 표면에는 대전·노광·현상의 각 공정이 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색에 대응하여 4회 반복되고, 감광체 드럼(12)의 표면에는 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색에 대응한 토너상이 차례로 형성된다. 토너상이 형성될 때, 감광체 드럼(12)이 회전하는 횟수는 화상의 사이즈에 따라 상이하지만, 예를 들어 A4 사이즈이면, 감광체 드럼(12)이 3회전함으로써, 1개의 화상이 형성된다. 즉, 감광체 드럼(12)의 표면에는 감광체 드럼(12)이 3회전할 때마다 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색에 대응한 토너상이 형성된다.

감광체 드럼(12) 상에 차례로 형성되는 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 각색 토너상은 감광체 드럼(12)의 외주(外周)에 중간 전사 벨트(20)가 감겨져 1차 전사 위치에서 중간 전사 벨트(20) 상에 서로 중첩시킨 상태로 1차 전사 롤(22)에 의해 전사된다.

이 중간 전사 벨트(20) 상에 다중(多重)으로 전사된 황색(Y), 자홍색(M), 청록색(C), 흑색(K)의 토너상은 소정의 타이밍으로 급지(級紙)되는 기록 용지(24) 상에 2차 전사 롤(26)에 의해 일괄적으로 전사된다.

한편, 기록 용지(24)는 화상 형성 장치(10) 하부에 배치된 급지 카세트(28)로부터 픽업 롤(30)에 의해 송출되는 동시에, 공급 롤(32) 및 지연 롤(retard roll)(34)에 의해 1매씩 분리된 상태로 급지되고, 레지스트 롤(36)에 의해 중간 전사 벨트(20) 상에 전사된 토너상과 동기(同期)한 상태로 중간 전사 벨트(20)의 2차 전사 위치에 반송된다.

중간 전사 벨트(20)는 감광체 드럼(12)에서의 회동(回動) 방향의 상류(上流) 측에서 중간 전사 벨트(20)의 랩(wrap) 위치를 특정하는 랩인 롤(wrap-in roll)(38)과, 감광체 드럼(12) 상에 형성된 토너상을 중간 전사 벨트(20) 상에 전사하는 1차 전사 롤(22)과, 랩 위치의 하류(下流) 측에서 중간 전사 벨트(20)의 랩 위치를 특정하는 랩아웃 롤(wrap-out roll)(40)과, 2차 전사 롤(26)에 중간 전사 벨트(20)를 통하여 맞닿는 백업 롤(back-up roll)(42)과, 중간 전사 벨트(20)의 클 리닝 장치(44)에 대향하는 제 1 클리닝 백업 롤(46)과, 제 2 클리닝 백업 롤(48)에 의해 소정의 장력(張力)으로 신장되어 걸쳐져 있고, 소정의 프로세스 속도(약 150㎜/sec)로 순환 이동하도록 예를 들어 감광체 드럼(12)의 회전에 따라 종동(從動)된다.

여기서, 중간 전사 벨트(20)는, 화상 형성 장치(10)의 소형화를 도모하기 위해, 중간 전사 벨트(20)가 신장되어 걸쳐지는 단면(斷面) 형상이 편평하며 가늘고 긴 대략 사다리꼴 형상으로 되도록 구성되어 있다.

중간 전사 벨트(20)는 감광체 드럼(12)과, 대전 롤(14)과, 중간 전사 벨트(20)와, 중간 전사 벨트(20)를 신장하여 걸치는 복수의 롤(22, 38, 40, 42, 46, 48)과, 중간 전사 벨트(20)용 클리닝 장치(44)와, 후술하는 감광체 드럼(12)용 클리닝 장치(78)에 의해 일체로 화상 형성 유닛(52)을 구성하고 있다. 이 때문에, 화상 형성 장치(10)의 상부 커버(54)를 열어 화상 형성 유닛(52)의 상부에 설치된 손잡이(도시 생략)를 손으로 들어올림으로써, 화상 형성 유닛(52) 전체를 화상 형성 장치(10)로부터 제거할 수 있게 되어 있다.

한편, 중간 전사 벨트(20)의 클리닝 장치(44)는, 제 1 클리닝 백업 롤(46)에 의해 신장되어 걸쳐진 중간 전사 벨트(20)의 표면에 맞닿도록 배치된 스크레이퍼(scraper)(58)와, 제 2 클리닝 백업 롤(48)에 의해 신장되어 걸쳐진 중간 전사 벨트(20)의 표면에 압접(壓接)하도록 배치된 클리닝 브러시(60)를 구비하고, 이들 스크레이퍼(58)나 클리닝 브러시(60)에 의해 제거된 잔류(殘留) 토너나 종이가루 등은 클리닝 장치(44)의 내부에 회수되게 되어 있다.

또한, 클리닝 장치(44)는 요동축(搖動軸)(62)을 중심으로 하여 도면 중의 반시계 방향으로 요동 가능하게 배치되어 있고, 최종색 토너상의 2차 전사가 종료될 때까지는 중간 전사 벨트(20)의 표면으로부터 이간(離間)된 위치에 퇴피(退避)하는 동시에, 최종색 토너상의 2차 전사가 종료되면, 중간 전사 벨트(20)의 표면에 맞닿도록 구성되어 있다.

또한, 중간 전사 벨트(20)로부터 토너상이 전사된 기록 용지(24)는 정착 장치(64)에 반송되고, 이 정착 장치(64)에 의해 가열 및 가압되어 토너상이 기록 용지(24) 상에 정착된다. 그 후, 단면 프린트의 경우에는, 토너상이 정착된 기록 용지(24)는 배출 롤(66)에 의해 화상 형성 장치(10)의 상부에 설치된 배출 트레이(68) 상에 그대로 배출된다.

한편, 양면 프린트의 경우에는, 정착 장치(64)에 의해 제 1 면(표면)에 토너상이 정착된 기록 용지(24)를 배출 롤(66)에 의해 배출 트레이(68) 상에 그대로 배출하지 않고, 배출 롤(66)에 의해 기록 용지(24)의 후단부(後端部)를 끼운 상태에서 배출 롤(66)을 역전시키는 동시에, 기록 용지(24)의 반송 경로를 양면용 용지 반송로(70)로 전환하고, 이 양면용 용지 반송로(70)에 배열 설치된 반송 롤(72)에 의해, 기록 용지(24)의 표리(表裏)를 반전시킨 상태에서 다시 중간 전사 벨트(20)의 2차 전사 위치로 반송하여 기록 용지(24)의 제 2 면(이면(裏面))에 토너상을 전사한다. 그리고, 기록 용지(24)의 제 2 면 (이면)의 토너상을 정착 장치(64)에 의해 정착시키고, 기록 용지(24)를 배출 트레이(68) 상에 배출한다.

또한, 화상 형성 장치(10)에는, 옵션에 의해, 화상 형성 장치(10)의 측면에 수동 공급 트레이(74)가 개폐 가능하게 장착할 수 있게 되어 있다. 이 수동 공급 트레이(74) 상에 탑재 배치된 임의의 사이즈 및 종류의 기록 용지(24)는 급지 롤(76)에 의해 급지되고, 반송 롤(73) 및 레지스트 롤(36)을 통하여 중간 전사 벨트(20)의 2차 전사 위치에 반송됨으로써, 임의의 사이즈 및 종류의 기록 용지(24)에도 화상을 형성할 수 있게 되어 있다.

또한, 토너상의 전사 공정이 종료된 후의 감광체 드럼(12)의 표면은, 감광체 드럼(12)이 1회전할 때마다, 감광체 드럼(12)의 대각선 하방에 배치된 클리닝 장치(78)의 클리닝 블레이드(cleaning blade)(80)에 의해 잔류 토너나 종이가루 등이 제거되어, 다음 화상 형성 공정에 대비하게 되어 있다.

도 2에 나타낸 바와 같이, 감광체 드럼(12)의 하방부에는 감광체 드럼(12)과 접촉하도록 대전 롤(14)이 배치되어 있다. 이 대전 롤(14)(대전 부재)은 도전성 샤프트(14A)의 주위에 대전층(14B)이 형성된 것이며, 샤프트(14A)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 대전 롤(14)의 감광체 드럼(12)과 반대측의 하방부에는 대전 롤(14)의 표면에 접촉하는 롤 형상의 클리닝 롤(100)(탄성 부재)이 설치되어 있다.

이 클리닝 롤(100)의 축심(軸芯)에는 샤프트(100A)가 구비되어 있고, 상기 샤프트(100A)가 회전 가능하게 지지되어 있다. 샤프트(100A)의 외주면에는 스펀지(104)가 설치되어 있으며, 경도(硬度)가 상이한 2층 구조로 되어 있다. 스펀지(104)의 표면은 예를 들어 경도를 127∼166N으로 하고, 스펀지(104)의 축심 측의 경도(예를 들어 경도 29.4∼68.6N)보다도 견고하게 하고 있다. 이하, 스펀지(104)의 표면을 표층(104A), 스펀지(104)의 내측을 내층(104B)이라고 한다.

또한, 본 발명에서 사용하고 있는 경도는 두께 100㎜의 측정 대상물(본건 발명의 경우는 스펀지)을 직경 200㎜인 원기둥 형상의 누름 부재로 가압하여, 원래 두께의 25% 압축시(본건 발명의 경우는 두께가 75㎜로 되었을 때)의 압력을 의미한다.

그리고, 클리닝 롤(100)은 대전 롤(14)에 소정의 하중으로 가압되고, 스펀지(104)가 대전 롤(14)의 둘레면을 따라 탄성 변형하여 닙부(nip portion)(101)를 형성하고 있다. 감광체 드럼(12)은 모터(도시 생략)에 의해 도 2 중의 시계 방향(화살표(2) 방향)으로 회전 구동되고, 감광체 드럼(12)의 회전에 의해 대전 롤(14)이 화살표(4) 방향으로 종동 회전한다. 또한, 대전 롤(14)의 회전에 의해, 롤 형상의 클리닝 롤(100)이 화살표(6) 방향으로 종동 회전한다.

또한, 대전 롤(14)에는 대전용 전원이 접속되어 있으며, 직류에 교류를 중첩시킨 바이어스(bias) 또는 직류 바이어스만이 인가되고 있다. 한편, 클리닝 롤(100)로의 바이어스 인가에 대해서는 특별히 규정하지 않지만, 본 발명에서는 대전 롤(14)의 샤프트(14A) 및 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A)는 동일한 베어링에서 회전 가능하게 축지지되어 있고(후술함), 클리닝 롤(100)은 대전 롤(14)과 동일한 전위로 되어 있다.

그리고, 클리닝 롤(100)이 종동 회전함으로써, 대전 롤(14) 표면에 부착된 토너나 외첨제(外添劑) 등의 오염(이물)이 클리닝 롤(100)에 의해 클리닝된다. 그리고, 이 이물이 클리닝 롤(100)의 발포체(發泡體)의 셀 내에 거두어지고, 셀 내에 회수(回收)된 이물이 응집하여 적당한 크기로 되면, 클리닝 롤(100)로부터 대전 롤 (14)을 통하여 감광체 드럼(12)에 되돌려지고, 감광체 드럼(12)을 클리닝하는 클리닝 장치(78)에 회수됨으로써, 클리닝 성능의 유지 및 지속이 이루어지고 있다고 생각된다.

이러한 대전 롤(14)의 탄성 부재로서의 클리닝 롤(100)에 대해서, 샤프트(100A)의 재질(材質)로서는, 쾌삭강(快削鋼), 스테인리스강 등이 사용되고 있으며, 슬라이딩성 등의 용도에 따라 재질 및 표면 처리 방법이 적시(適時) 선택된다. 또한, 도전성을 갖지 않는 재질에 대해서는 도금 처리 등 일반적인 처리에 의해 가공되어 도전화 처리가 실행될 수도 있고, 물론 그대로 사용할 수도 있다.

또한, 클리닝 롤(100)은 스펀지(104)를 통하여 대전 롤(14)과 적당한 닙 압력으로 접촉하기 때문에, 닙핑(nipping) 시의 휨이 적은 강도를 가진 재질 또는 샤프트 길이에 대하여 충분히 강성(剛性)을 가진 샤프트 직경이 선택된다.

스펀지(104)는 표층(104A) 및 내층(104B)과 함께 다공질(多孔質)의 3차원 구조를 갖는 발포체로 이루어진다. 이 스펀지(104)는 폴리우레탄, 폴리에틸렌, 폴리아미드 또는 폴리프로필렌 등의 발포성 수지 또는 고무를 재질로 한 것으로부터 선택된다. 또한, 스펀지(104)는 대전 롤(14)과의 종동 마찰에 의해 외첨제 등의 이물을 효율적으로 클리닝하는 동시에, 대전 롤(14) 표면에 스펀지(104)의 마찰에 의해 흠집이 생기지 않기 위해, 또한 장기간에 걸쳐 손상이나 파손(破損)이 생기지 않도록 하기 위해, 파열(破裂), 인장 강도 등에 강한 폴리우레탄이 특히 바람직하게 사용된다.

또한, 대전 롤(14)은 도전성 샤프트(14A) 위에 대전층(14B)으로서 원통 형상 의 도전성 탄성층, 표면층이 차례로 형성된 것이다.

샤프트(14A)의 재질로서는 쾌삭강, 스테인리스강 등이 사용되며, 슬라이딩성 등의 용도에 따라 재질 및 표면 처리 방법은 적시 선택되고, 도전성을 갖지 않는 재질에 대해서는 도금 처리 등 일반적인 처리에 의해 가공되어 도전화 처리가 실행되어 있을 수도 있다.

대전 롤(14)의 대전층(14B)을 구성하는 상기 도전성 탄성층은 예를 들어 탄성을 갖는 고무 등의 탄성재, 도전성 탄성층의 저항을 조정하는 카본블랙이나 이온 도전재 등의 도전재, 필요에 따라, 연화제, 가소제(可塑劑), 경화제, 가황제, 가황 촉진제, 노화방지제, 실리카 및 탄산칼슘 등의 충전제 등 통상 고무에 첨가될 수 있는 재료를 첨가할 수도 있다. 통상 고무에 첨가되는 재료를 첨가한 혼합물을 도전성 샤프트(14A)의 둘레면에 피복함으로써 형성된다. 저항값의 조정을 목적으로 한 도전제로서, 매트릭스재에 배합되는 카본블랙이나 이온 도전제와 같은, 전자 및/또는 이온을 전하 캐리어로 하여 전기 전도하는 재료를 분산시킨 것 등을 사용할 수 있다. 또한, 상기 탄성재는 발포체여도 상관없다.

대전층(14B)을 구성하는 상기 표면층은 토너 등의 이물에 의한 오염 방지 등을 위해 형성하고 있는 것이며, 표면층의 재료로서는, 수지, 고무 등의 어떤 것을 사용하여도 상관없기 때문에 특별히 한정되지는 않는다. 폴리에스테르, 폴리이미드, 공중합(共重合) 나일론, 실리콘 수지, 아크릴 수지, 폴리비닐부티랄, 에틸렌테트라플루오로에틸렌 공중합체, 멜라민 수지, 불소 고무, 에폭시 수지, 폴리카보네이트, 폴리비닐알코올, 셀룰로오스, 폴리염화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 에틸렌아세트산비닐 공중합체 등을 들 수 있다.

또한, 상기 표면층에는 도전성 재료를 함유시켜 저항값을 조정할 수 있다. 상기 도전성 재료로서는, 입경(粒徑)이 3㎛ 이하인 것이 바람직하다.

또한, 저항값의 조정을 목적으로 한 도전제로서, 매트릭스재에 배합되는 카본블랙이나 도전성 금속 산화물 입자, 또는 이온 도전제와 같은, 전자 및/또는 이온을 전하 캐리어로 하여 전기 전도하는 재료를 분산시킨 것 등을 사용할 수 있다.

상기 저항값을 조정하기 위한 도전성 입자인 도전성 금속 산화물 입자는 산화주석, 안티몬이 도핑된 산화주석, 산화아연, 아나타제형 산화티타늄, ITO 등의 도전성을 가진 입자이며, 전자를 전하 캐리어로 하는 도전제이면 어떤 것을 사용하여도 상관없기 때문에 특별히 한정되지는 않는다. 이들은 단독으로 사용하여도 2종류 이상을 병용(倂用)할 수 있다. 또한, 본 발명을 저해하지 않는 한, 어느 입경이어도 상관없지만, 저항값 조정 및 강도(强度) 면에서, 바람직하게는 산화주석, 안티몬 도핑된 산화주석, 아나타제형 산화티타늄이며, 산화주석, 안티몬이 도핑된 산화주석이 더 바람직하다.

이러한 도전성 재료에 의해 저항 제어를 행함으로써, 표면층의 저항값은 환경 조건에 따라 변화되지 않고, 안정된 특성이 얻어진다.

또한, 상기 표면층에는 불소계 또는 실리콘계 수지가 사용되고 있다. 특히, 불소 변성(變性) 아크릴레이트 폴리머로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 표면층 중에 미립자를 첨가할 수도 있다. 이것에 의해, 표면층이 소수성(疏水性)으로 되어 대전 롤(14)로의 이물 부착이 방지되도록 작용한다. 또한, 알루미나나 실리카 와 같은 절연성 입자를 첨가하여 대전 롤(14)의 표면에 요철(凹凸)을 부여하고, 감광체 드럼(12)과의 접찰 시의 부담을 작게 하여 대전 롤(14)과 감광체 드럼(12) 상호의 내마모성(耐磨耗性)을 향상시킬 수 있다.

다음으로, 대전 롤(14) 및 클리닝 롤(100)의 부착 구조에 대해서 상세하게 설명한다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에서는 대전 롤(14)과 클리닝 롤(100)이 한 쌍의 베어링 부재(110)를 통하여 단일 프레임(120)에 조립되어 프레임(120) 내에 수용되어 있고, 또한 감광체 드럼(12)도 이 프레임(120)에 조립되어 그들이 유닛화되어 있다.

도 4의 (a) 및 (b)에 나타낸 바와 같이, 1개의 베어링 부재(110)는 편평한 직육면체 형상(블록(block) 형상)으로 형성되어 단일 구성으로 되어 있다. 이 베어링 부재(110)는 높은 강성, 높은 슬라이딩성으로 내마모성이 우수한 폴리아세탈이나 폴리카보네이트 등의 합성수지 재료로 형성되어 있다. 또한, 내마모성을 더 높이기 위해, 상기 합성수지 재료에 유리 섬유나 카본 섬유 등을 함유시키도록 할 수도 있다.

베어링 부재(110)에는 길이 방향(도 4 상하 방향)을 따라 소정 간격으로 배치된 2개의 베어링 구멍(112, 114)이 형성되어 있다. 한쪽 베어링 구멍(112)에는 대전 롤(14)의 샤프트(14A) 단부(端部)에 설치된 지지부(14a)가 회전 가능하게 삽입되고, 다른쪽 베어링 구멍(114)에는 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A) 단부에 설치된 지지부(100a)가 회전 가능하게 삽입되어 있다. 또한, 도시한 바와 같이, 베어 링 구멍(114)의 내경(內徑)은 샤프트(100A)(지지부(100a))의 축 직경보다도 크게 되어 있다.

이 한 쌍의 베어링 부재(110)에 대전 롤(14)의 샤프트(14A) 양단의 지지부(14a)와 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A) 양단의 지지부(100a)가 회전 가능하게 축지지되어 있다. 그리고, 클리닝 롤(100)이 대전 롤(14)에 소정의 하중으로 가압됨으로써, 상술한 바와 같이, 스펀지(104)가 대전 롤(14)의 둘레면을 따라 탄성 변형하여 닙부(101)를 형성하고 있다(도 2 참조).

대전 롤(14)과 클리닝 롤(100)은 상대 위치가 대략 일정하게 유지되어 있고, 클리닝 롤(100)이 대전 롤(14)에 소정의 하중으로 가압됨으로써, 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A)의 지지부(100a)가 베어링 구멍(114)에서의 대전 롤(14)과는 반대측의 내주면부(114A)에 맞닿아 지지된다.

그리고, 상술한 바와 같이, 스펀지(104)가 대전 롤(14)의 둘레면을 따라 탄성 변형하여 닙부(101)를 형성하고 있다(도 2 참조). 또한, 이렇게 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A)의 지지부(100a)를 맞닿아 지지한 베어링 구멍(114)은, 샤프트(100A)의 지지부(100a)에 대하여 대전 롤(14)로의 압접(壓接) 방향(화살표(8) 방향)으로 자유도를 부여하는 형상으로 되어 있다.

도 3에 나타낸 바와 같이, 프레임(120)은, 본체부(122)에서의 대전 롤(14) 및 클리닝 롤(100)의 축방향에 따른 양단부(도 3의 좌우 측단부)에 상기 한 쌍의 베어링 부재(110)가 부착되는 한 쌍의 부착부(124)가 일체적으로 설치되어 있다.

부착부(124)에는 부착부(124)의 연장 방향에 따른 가이드 홈(126)이 형성되 어 있다. 베어링 부재(110)는 이 가이드 홈(126)에 끼워 넣어져 그 선단(先端) 측에 배치되어 있으며, 가이드 홈(126)에 의해 가이드되어 부착부(124)의 연장 돌출 방향(감광체 드럼(12)에 대하여 접근 및 분리되는 방향)을 따라 슬라이딩 가능하게 되어 있다.

한 쌍의 부착부(124)의 외측면 측은 두껍게 되어 선단 측이 연장 돌출되어 있고, 그 선단부에 감광체 드럼(12)을 축지지하는 한 쌍의 베어링부(132)가 설치되어 있다. 이 한 쌍의 베어링부(132)에는 베어링 구멍(134)이 동축적으로 형성되어 있고, 감광체 드럼(12)은 샤프트(12A)의 단부에 설치된 지지부(12a)가 각 베어링 구멍(134)에 회전 가능하게 삽입되어, 대전 롤(14) 및 클리닝 롤(100)과 함께 프레임(120)에 조립되어 있다.

또한, 가이드 홈(126) 내의 기단(基端) 측에는 베어링 부재(110)를 감광체 드럼(12) 측으로 밀어붙이는 압축 코일 스프링(128)이 설치되어 있다. 이 압축 코일 스프링(128)의 탄성력에 의해 베어링 부재(110)가 감광체 드럼(12) 측으로 밀어붙여지고(화살표(8) 방향), 대전 롤(14)은 감광체 드럼(12)에 압접되어 있다. 이것에 의해, 감광체 드럼(12)이 회전하면, 감광체 드럼(12)의 회전에 따라 대전 롤(14)이 종동 회전하여 감광체 드럼(12)을 대전시키고, 또한 대전 롤(14)의 회전에 따라 클리닝 롤(100)이 종동 회전하여 대전 롤(14)을 클리닝한다.

다음으로, 본 실시예의 작용에 대해서 설명한다.

본 발명에서는, 도 5의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A)의 외주면에 설치된 스펀지(104)를 2층 구조로 하고, 스펀지(104)의 표면(표층(104A))의 경도를 스펀지(104)의 축심 측(내층(104B))의 경도보다도 견고하게 하고 있다.

도 5의 (a)에 나타낸 바와 같이, 스펀지(200)는 대전 롤(14)에 꽉 눌려진 상태로 사용되기 때문에, 스펀지(200)의 반력이 샤프트(100A)에 가해지는 것으로 되지만, 그 반력에 의해 샤프트(100A)가 변형된다.

대전 롤(14)의 축방향에서, 스펀지(200)와의 접촉 상태(닙 폭)가 불균일해지면, 대전 롤(14)의 더러움을 균일하게 제거할 수 없어 대전 롤(14)의 표면에는 더러움이 잔존하고, 감광체 드럼(12)을 균일하게 대전할 수 없게 되어, 출력되는 화질에 얼룩이 발생한다.

이 때문에, 도 5의 (b) 및 (c)에 나타낸 바와 같이, 클리닝 롤(100)의 축심 측에 유연한 스펀지로 형성된 내층(104B)을 설치함으로써, 샤프트(100A)의 휨량을 상기 내층(104B)으로 흡수할 수 있고, 스펀지(104)의 표층(104A)으로의 영향을 없애 대전 롤(14)의 접촉 상태를 균일하게 유지할 수 있다. 이것에 의해, 대전 롤(14)의 양호한 클리닝 성능을 얻을 수 있다. 또한, 샤프트(100A)의 휨량을 흡수하기 때문에, 샤프트(100A)의 직경을 작게 할 수 있어 화상 형성 장치(10)의 소형화를 도모할 수 있다.

또한, 여기서는, 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 대전 롤(14)의 샤프트(14A)의 외주면에 원통 형상의 대전층(14B)을 설치했지만, 예를 들어 도 6에 나타낸 바와 같이, 대전층(14B)이 축방향의 중앙부의 외경이 단부보다도 큰, 소위 크라운 형상인 경우는, 표층(106A)과 내층(106B)에 의해 구성되는 스펀지(106)를 이 크 라운 형상에 맞추어 내층(106B)의 두께를 변화시키고, 스펀지(106)의 축방향의 중앙부를 단부보다도 얇게 한다.

또한, 여기서는 도 5의 (b)에 나타낸 바와 같이, 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A)의 외주면에 내층(104B)을 설치하고, 상기 내층(104B)의 외주면에 표층(104A)를 설치하여 스펀지(104)를 2층 구조로 했지만, 2층에 한정될 필요는 없으며, 또한 도 7에 나타낸 바와 같이, 스펀지(108)의 길이 방향으로 경도를 바꿀 수도 있다.

스펀지(108)의 축방향의 중앙부가 대전 롤(14)로부터 받는 반력이 크기 때문에, 스펀지(108)의 축심 측에서 스펀지(108)의 축방향의 중앙부(108A)의 경도(예를 들어 경도 29.4∼49N)를 단부(108B)의 경도(예를 들어 경도 49∼98N)보다도 낮게 하여(유연한 재료로 하여), 상기 중앙부(108A)에서 대전 롤(14)로부터 받는 반력의 흡수율을 올리고, 스펀지(108)의 표층(108C)(예를 들어 경도 127∼166N)으로의 영향을 작게 한다.

또한, 도 8의 (a) 내지 (c)에 나타낸 바와 같이, 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A)의 축선(軸線)(P)을 대전 롤(14)의 샤프트(14A)의 축선(Q)에 대하여 교차시키도록 배치할 수도 있다. 또한, 도 8의 (a)는 클리닝 롤 및 대전 롤의 배치를 나타낸 하면도(下面圖)이고, 도 8의 (b)는 클리닝 롤 및 대전 롤의 배치를 나타낸 정면도이며, 도 8의 (c) 내지 (e)는 각각 도 8의 (b)의 단면도이다.

이렇게, 대전 롤(14)의 샤프트(14A)의 축선(Q)에 대하여, 클리닝 롤(100)의 샤프트(100A)의 축선(P)을 교차시킴으로써, 샤프트(100A)의 중앙부가 휜 경우일지 라도, 스펀지(104)가 대전 롤(14)의 표면에 감기게 되기 때문에, 스펀지(104)의 축방향에서 닙 폭을 균일하게 할 수 있다. 이것에 의해, 스펀지(104)에 의한 클리닝 성능을 더 향상시킬 수 있다.

그런데, 본 형태에서는 탄성 부재로서, 롤 형상의 스펀지(104)에 대해서 설명했지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어 도 9에 나타낸 바와 같이, 판 형상을 이루는 층 형상의 스펀지 부재(140)를 사용할 수도 있다. 이 스펀지 부재(140)는 대전 롤(14)과는 별도로 배열 설치되며, 대전 롤(14)에 대향하여 설치된 홀더(holder)(142)에 의해 지지되는 것으로 된다.

그리고, 대전 롤(14)과 접촉하는 스펀지 부재(140)의 상층부(140A)의 경도(예를 들어 127∼166N)를 하층부(140B)의 경도(예를 들어 29.4∼68.6N)보다도 높게 함으로써, 도 10의 (a)에 나타낸 바와 같이, 단층의 스펀지 부재(202)와 비교하여, 도 10의 (b)에 나타낸 바와 같이, 홀더(142)의 휨을 하층부(140B)에서 흡수하여 홀더(142)의 휨에 의한 상층부(140A)로의 영향을 작게 한다. 이것에 의해, 대전 롤(14)과의 접촉 상태를 균일하게 유지하고, 스펀지 부재(140)에 의한 클리닝 성능을 향상시킬 수 있다.

또한, 도 6과 마찬가지로, 도 11에 나타낸 바와 같이, 대전 롤(14)이 크라운 형상인 경우에는, 스펀지 부재(140)를 크라운 형상에 맞추어 형성한다.

또한, 도 7과 마찬가지로, 도 12에 나타낸 바와 같이, 스펀지 부재(144)의 하층부(146)에서 중앙부(146A)의 경도를 양단부(146B)의 경도보다도 작게 할 수도 있다.

또한, 여기서는 탄성 부재로서, 스펀지를 예로 들었지만, 대전 롤(14)에 맞닿아 대전 롤(14)을 클리닝할 수 있으면 되기 때문에, 다공질의 유무는 관계없다.

이상, 본 발명의 실시예에 따라 상세하게 설명했지만, 본 발명은 그들에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 범위 내에서 다른 종류의 형태가 실시 가능하다.

예를 들어 감광체 드럼(12)의 하방부에 대전 롤(14)을 접촉시키고, 그 대전 롤(14)의 하방부에 클리닝 롤(100)을 접촉시키는 구성으로 하고 있지만, 감광체 드럼(12), 대전 롤(14), 및 클리닝 롤(100)의 위치 관계는 이것에 한정되지는 않는다. 예를 들어 감광체 드럼의 상방부에 대전 롤을 접촉시키고, 그 대전 롤의 상방부에 클리닝 롤을 접촉시키는 구성 등에도 본 발명을 적용할 수 있다. 또한, 대전 롤(14)은 감광체 드럼(12)에 대하여, 접촉하지 않은 상태에서도 본 발명을 적용할 수 있다.

또한, 본 발명을 적용하는 화상 형성 장치에 대해서는, 상기 실시예와 같이, 회전식 현상기(18)를 사용하여 감광체 드럼(12)으로의 토너상의 형성을 4회 반복하여 행하는 4사이클 방식의 구성에 한정되지는 않는다. 예를 들어 중간 전사 벨트의 이동 방향을 따라 황색, 자홍색, 청록색, 블랙의 화상 형성 유닛을 병설(竝設)하는 구성일지라도, 각 화상 형성 유닛의 감광체 드럼, 대전 롤, 및 클리닝 롤에 본 발명을 적용할 수 있다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의하면, 청소 부재에 의한 대전 롤의 양호한 클리닝 성능을 얻을 수 있는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.

Claims (10)

1. 화상을 담지(擔持)하는 상담지체(像擔持體)와,

   상기 상담지체를 대전(帶電)시키는 대전 롤과,

   상기 대전 롤에 맞닿고, 상기 대전 롤을 클리닝하는 클리닝 부재와,

   상기 클리닝 부재가 탄성체에 의해 형성되고, 상기 대전 롤과 맞닿는 표층과, 상기 표층보다 유연한 탄성체에 의해 구성되고, 표층을 지지하는 내층과, 상기 내층을 지지하고, 상기 표층을 상기 대전 롤에 맞닿게 하는 지지 부재를 포함하여 구성된 화상 형성 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지 부재가 샤프트(shaft)이며, 상기 내층은 상기 샤프트의 외주면에 형성되고, 상기 표층은 상기 내층의 외주면에 형성된 화상 형성 장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 지지 부재가 판재(板材)이며, 상기 내층은 상기 판재의 상면(上面)에 형성되고, 상기 표층은 상기 내층의 상면에 형성된 화상 형성 장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 내층의 두께를 변화시켜 상기 표층의 외형 형상을 상기 대전 롤의 축방 향을 따른 형상으로 하는 화상 형성 장치.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 내층의 두께를 변화시켜 상기 표층의 외형 형상을 상기 대전 롤의 축방향을 따른 형상으로 하는 화상 형성 장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 내층의 경도(硬度)가 중앙부와 단부에서 서로 상이한 화상 형성 장치.
7. 제 2 항에 있어서,

   상기 내층의 경도가 중앙부와 단부에서 서로 상이한 화상 형성 장치.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 내층의 경도가 중앙부와 단부에서 서로 상이한 화상 형성 장치.
9. 제 1 항에 있어서,

   상기 대전 롤의 축선(軸線)에 대하여, 상기 지지 부재의 축선을 교차시키는 화상 형성 장치.
10. 제 2 항에 있어서,

    상기 대전 롤의 축선에 대하여, 상기 지지 부재의 축선을 교차시키는 화상 형성 장치.

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