KR102033823B1 - 현상 장치, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치 - Google Patents

현상 장치, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

현상 장치는 제1 회전 방향으로 회전가능한 현상제 담지 롤러와 상기 현상제 담지 롤러 상에 담지된 현상제층의 두께를 규제하는 현상제 규제 부재를 포함하고, 상기 현상제 규제 부재의 적어도 일부가 상기 현상제 담지 롤러의 표면과 압력 접촉하여 상기 현상제 담지 롤러와 상기 현상제 규제 부재 사이에 접촉부를 형성하고, 상기 접촉부는 상기 현상제 담지 롤러의 둘레 방향으로 1.0 내지 5.0mm의 접촉 폭(W)을 갖고, 상기 접촉부에서, 접촉압은 제1 영역에서 최대값을 갖고, 상기 제1 영역은 상기 접촉부의 상류 에지로부터 회전 방향으로 접촉 폭(W)의 20% 이하의 폭을 가지며, 제2 영역의 접촉압은 0.08 내지 0.18MPa이다.

Description

현상 장치, 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치{DEVELOPING APPARATUS, PROCESS CARTRIDGE AND ELECTROPHOTOGRAPHIC IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 전자 사진 화상 형성 장치에 포함되는 현상 장치 및 프로세스 카트리지, 및 전자 사진 화상 형성 장치에 관한 것이다.
널리 알려진 전자 사진 화상 형성 장치는 현상제 담지체와 현상제 규제 부재를 각각 갖는 현상 장치를 포함한다. 현상제 규제 부재는 현상제 층 두께 규제부에서 현상제 담지체에 접촉하여 현상제의 박층을 형성하며, 현상제에 대해 마찰 대전(트리보매틱 대전(tribomatic charging))을 행한다.
일본 특허 출원 공개 공보 제2009-42320호는, 현상제 담지체에 대향하는 표면을 가지며 상류 표면 부분 및 하류 표면 부분을 포함하는 탄성 부재를 포함하는 현상제 규제 부재를 포함하는 현상 장치를 개시하며, 상류 표면 부분 및 현상제 담지체의 표면은 현상제 흡입 간극을 형성하고, 하류 표면 부분은 현상제 담지체의 표면의 곡률 반경과 동일한 곡률 반경을 갖는 오목한 곡면을 갖는다. 본 개시내용에 따르면, 이 현상제 규제 부재는, 현상제의 반송을 방해하지 않고, 현상제 담지체에의 접촉압을 증가시키지 않으면서, 미리결정된 마찰 대전을 행한다. 불행하게도, 현상제 규제 부재는 현상제를 규제하기에는 불충분한 힘을 갖는다. 이러한 불충분한 힘은 현상제의 박층의 형성에 대한 불충분한 규제를 초래할 수 있으므로, 일부 경우에는 균일한 양의 현상제를 반송하는데 실패한다. 결과적으로, 이러한 현상제의 불충분한 규제에 의해 발생하는 화상 불량이 발생할 수 있다.
일본 특허 출원 공개 공보 제H11-316499호는, 2개 이상의 접점으로 현상제 담지체와 접촉하는 현상제 규제 부재를 포함하고, 현상제 담지체의 외주와 동일한 형상 및 치수를 갖는 현상 장치를 개시하고 있다. 본 개시내용에 따르면, 이 현상제 규제 부재는, 현상제 담지체에 부여되는 접촉압을 분산시켜 현상제 담지체의 피크 압력을 감소시킴으로써 현상제의 불충분에 의해 발생하는 줄무늬의 발생 여유를 증가시킬 수 있다. 불행하게도, 접촉압이 현상제 층 두께 규제부에서 분산되는 경우, 작은 입자 크기 현상제의 사용은 현상제를 규제하는데 실패하여, 이러한 현상제의 불충분한 규제로 인한 화상 불량을 발생시킨다.
현상제에 미리결정된 전하를 부여하는 동안 현상제 담지체 상의 현상제 층의 두께의 규제에 실패함으로써 화상 불량이 발생한다. 현상제 담지체 상의 현상제에 대한 불충분한 규제력은 현상제 담지체 상에 현상제의 박층을 형성하지 않고 두꺼운 현상제 층의 형성을 초래한다. 이러한 불충분한 규제력은 또한 안정적인 층의 형성을 막는다. 그 결과, 감광체에 반송되는 현상제의 양이 증가하여, 바람직하지 않은 부분에의 현상제의 비산(흐려짐) 및 현상제 용기로부터의 현상제의 유출(현상제의 누설)을 발생시킨다. 또한, 현상제 담지체 상에 미리결정된 양보다 많은 양의 현상제가 반송되면, 현상제에 대해 대전 불충분이 발생하여, 미리결정된 전하를 현상제에 부여할 수 없다.
광범위한 연구를 행한 본 발명자들은, 현상제 층 두께 규제부의 형상 및 현상제 층 두께 규제부에서의 압력 분포의 제어는 현상제 담지체 상에 형상제의 박층을 형성하기 위한 현상제의 안정적인 대전에 중요하다는 것을 발견하였다.
본 발명은, 현상제를 충분히 대전하고 현상제 담지체 상의 현상제층을 미리결정된 두께로 균일하게 규제하여 현상제의 비산 및 현상제 용기 내부 및 외부에의 현상제의 유출을 방지하여 화상 흐려짐을 저감할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것에 관한 것이다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 제1 회전 방향으로 회전가능한 현상제 담지 롤러와, 상기 현상제 담지 롤러 상에 담지된 현상제층의 두께를 규제하는 현상제 규제 부재를 포함하는 현상 장치가 제공되며, 상기 현상제 규제 부재의 적어도 일부가 상기 현상제 담지 롤러의 표면과 압력 접촉하여 상기 현상제 담지 롤러와 상기 현상제 규제 부재 사이에 접촉부를 형성하고, 상기 접촉부는 상기 현상제 담지 롤러의 둘레 방향으로 1.0mm 이상 5.0mm 이하의 접촉 폭(W)을 갖고, 상기 접촉부에서, 접촉압은 제1 영역에서 최대값을 갖고, 상기 제1 영역은 상기 접촉부의 상류 에지로부터 상기 회전 방향으로 상기 접촉 폭(W)의 20% 이하의 폭을 가지며, 제2 영역의 접촉압이 0.08MPa 이상 0.18MPa 이하이고, 상기 제2 영역은 상기 접촉부의 상류 에지로부터 상기 회전 방향으로 상기 접촉 폭(W)의 30% 만큼의 하류측의 지점에서 시작되고 상기 접촉부의 상류 에지로부터 상기 회전 방향으로 상기 접촉 폭(W)의 90% 만큼의 하류측의 지점에서 종료된다.
본 발명의 다른 양태에 따르면, 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 착탈가능하게 부착가능하며 상기 현상 장치를 포함하는 프로세스 카트리지가 제공된다. 본 발명의 추가적인 다른 양태에 따르면, 현상 장치를 포함하는 화상 형성 장치가 제공된다.
본 발명의 추가적인 특징은 첨부된 도면을 참고한 예시적인 실시형태에 대한 이하의 설명으로부터 명확해질 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 현상 장치의 일례를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 현상제 규제 부재의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 3a는 실시예 1에서의 접촉압의 분포도이다.
도 3b는 비교예 3에서의 접촉압의 분포도이다.
도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d는 본 발명에 따른 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부의 형상과 현상제 담지 롤러의 표면 사이의 위치 관계의 예를 나타내는 개략 단면도이다.
도 5는 본 발명에 따른 현상제 담지 롤러의 일례를 나타내는 개략 단면도이다.
도 6은 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 7은 본 발명에 관한 전자 사진 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도이다.
도 8은 현상제 규제 부재의 제조 장치의 일례이다.
도 9a 및 도 9b는 본 발명에 따른 현상제 규제 부재의 일례를 도시하는 다른 개략 단면도이다.
이제 본 발명의 바람직한 실시형태를 첨부의 도면을 참고하여 상세하게 설명한다.
[현상 장치]
본 발명의 일 양태에 따른 현상 장치는, 제1 회전 방향으로 회전가능한 현상제 담지 롤러와, 현상제 담지 롤러 상에 담지된 현상제 층의 두께를 규제하는 현상제 규제 부재를 포함하고, 현상제 규제 부재의 적어도 일부가 상기 현상제 담지 롤러의 표면과 압력 접촉하여 현상제 담지 롤러와 현상제 규제 부재 사이에 접촉부를 형성한다. 접촉부는 1.0mm 이상 5.0mm 이하의 현상제 담지 롤러의 둘레 방향의 접촉 폭(W)을 갖는다. 접촉부에서, 접촉압은 제1 영역에서 최대값을 갖고, 제1 영역은 회전 방향으로 접촉부의 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 20% 이하의 폭을 갖는데, 즉 제1 영역은 접촉부의 상류 에지에서 시작하며, 접촉부의 상류 에지로부터 회전 방향의 하류측의 접촉 폭(W)의 20% 만큼의 지점에서 종료한다. 또한, 제2 영역의 접촉압은 0.08MPa 이상 0.18MPa 이하이다. 제2 영역은 접촉 폭(W)의 30% 만큼의 상류 에지로부터 회전 방향의 하류측의 지점에서 시작되고, 접촉 폭(W)의 90% 만큼의 접촉부의 상류 에지로부터 회전 방향으로 하류측의 지점에서 종료한다.
현상제 담지 롤러의 둘레 방향의 "접촉 폭(W)"이라는 용어는 현상제 규제 부재와 압력 접촉하는 현상제 담지 롤러의 표면의 원호의 길이를 말한다. 현상제 담지 롤러와 현상제 규제 부재 사이의 "접촉부의 상류 에지"라는 용어는, 현상제 규제 부재가 현상제 담지 롤러의 표면에 접촉하는 부분에서, 현상제 담지 롤러의 제1 회전 방향, 예를 들어 도 1 및 도 2에서 화살표 "b"로 나타낸 회전 방향으로 상류에 위치하는 에지의 위치, 예를 들어 도 2에서 A 점에 대응하는 위치를 말한다. "접촉부의 하류 에지"라는 용어는, 현상제 규제 부재가 현상제 담지 롤러의 표면에 접촉하는 부분에서 현상제 담지 롤러의 제1 회전 방향으로 하류에 위치하는 에지의 위치, 예를 들어 도 2에서 B 점에 대응하는 위치를 말한다.
본 발명에서, "길이 방향"이라는 용어는 현상제 담지 롤러의 회전 축선에 대해 평행한 방향을 말한다. 도 2에서, "길이 방향"이라는 용어는 지면에 수직인 방향을 말한다. "횡 방향"이라는 용어는 도 2에서 X 방향을 말하며, "두께 방향"이라는 용어는 도 2에서 Z 방향을 말한다.
[현상제 담지 롤러]
예를 들어, 도 5에 도시된 바와 같이, 현상제 담지 롤러는, 원통형 또는 중공 원통형 도전성 기체(substrate)(41), 도전성 기체(41)의 외주면에 배치된 도전성 탄성층(42), 및 도전성 탄성층의 외주면에 배치된 표면층(43)을 포함한다. 현상제 담지 롤러는 상기 구성 이외의 임의의 구성을 가질 수 있다. 알려진 현상제 담지 롤러가 사용될 수 있다.
<기체>
기체는 도전성을 가지며, 그 위에 배치된 도전성 탄성층을 지지한다. 기체를 위한 재료의 예는, 철, 구리, 알루미늄 및 니켈 등의 금속과; 이들 금속을 포함하는 스테인리스강, 두랄루민, 황동 및 청동 같은 합금을 포함한다. 내스크래치성을 부여하기 위해서, 기체의 표면은 전도성을 손상시키지 않는 범위에서 도금될 수 있다. 또한, 금속으로 코팅된 도전성 표면을 갖는 수지 기체, 및 도전성 수지 조성물로부터 제조되는 것도 사용될 수 있다.
<도전성 탄성층>
도전성 탄성층은 현상제 담지 롤러를 포함하는 장치에 요구되는 탄성을 갖는 현상제 담지 롤러를 제공하기 위해서 배치된다. 도전성 탄성층은 구체적으로는 중실체 또는 발포체 중 어느 것이어도 된다. 도전성 탄성층은 단층 또는 복수의 층을 포함할 수 있다. 현상제 담지 롤러는, 항상 압력 하에 감광 드럼 및 현상제 규제 부재에 대해 가압된다. 서로 부여되는 이들 부재의 손상을 저감하기 위해서, 예를 들어 저 경도 및 저 압축 영구변형률(low compression set)을 갖는 도전성 탄성층이 배치된다.
도전성 탄성층을 위한 재료의 예는, 천연 고무, 이소프렌 고무, 스티렌 고무, 부틸 고무, 부타디엔 고무, 불소 고무, 우레탄 고무, 및 실리콘 고무를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
도전성 탄성층은, 현상제 담지 롤러에 요구되는 기능에 따라서 도전제, 비도전성 충전제, 및 성형에 필요한 각종 첨가제 성분, 예를 들어 가교제, 촉매, 분산 촉진제를 함유할 수 있다.
도전성 탄성층에 배합되는 도전제의 예는, 각종 도전성 금속 또는 합금, 도전성 금속 산화물, 이들 도전성 금속 재료로 코팅된 절연성 물질의 미분말, 카본 블랙 등의 전자 도전제, 및 이온 도전제를 포함한다. 이들 도전제는 분말 또는 섬유 형태로 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다. 이들 도전제 중, 전기 도전제인 카본 블랙은 그것의 높은 도전성의 제어성 및 저비용으로 인해 사용될 수 있다.
이러한 도전제는 도전성 탄성층의 체적 저항률을 1 × 104 내지 1 × 1010 Ω·cm이 되도록 제어하기 위해 함유될 수 있다. 이 범위의 체적 저항률을 갖는 도전성 탄성층을 포함하는 현상제 담지 롤러는 감광 드럼에 대해 현상되는 토너의 양의 제어를 용이하게 한다. 도전성 탄성층은 바람직하게는 1 × 104 내지 1 × 109 Ω·cm의 체적 저항률을 갖는다.
도전성 탄성층에 선택적으로 함유되는 비도전성 충전제의 예는, 규조토, 석영 분말, 건식 실리카, 습식 실리카, 산화티타늄, 산화아연, 알루미노규산, 탄산칼슘, 규산 지르코늄, 규산 알루미늄, 탈크, 알루미나 및 산화철을 포함한다.
도전성 탄성층은 현상제 담지 롤러에 요구되는 탄성을 부여한다. 도전성 탄성층은 예를 들어 10도 이상 80도 이하의 아스커(asker) C 경도를 가질 수 있다. 10도 이상의 아스커 C 경도를 갖는 도전성 탄성층은 현상제 담지 롤러에 대향하여 배치되는 각각의 부재에 의해 발생하는 압축 영구 변형을 저감할 수 있다. 80도 이하의 아스커 C 경도를 갖는 도전성 탄성층은 현상제에 부여되는 스트레스를 저감할 수 있고, 반복되는 이미지 형성에 의해 발생하는 화상 품위의 저하를 억제할 수 있다. 여기서, 아스커 C 경도는 아스커 고무 경도계(Kobunshi Keiki Co., Ltd.에 의해 제조됨)에 의해 측정되는 값에 의해 규정될 수 있다.
도전성 탄성층은 바람직하게는 0.1mm 이상 50mm 이하, 더 바람직하게는 0.5mm 이상 10mm 이하의 두께를 갖는다.
도전성 탄성층을 성형하는 방법의 예는, 기체 상에 도전성 탄성층을 성형하기 위해 재료가 적절한 시간 동안 적절한 온도에서 가열에 의해 경화되는, 압출 성형, 프레스 성형, 사출 성형, 액상 사출 성형, 및 몰드 사출 성형 등의 다양한 성형 방법을 포함한다. 몰드 사출 성형에서는, 기체를 배치한 원통형 금속 몰드 내에 도전성 탄성층을 위한 미경화 재료를 주입하고, 가열에 의해 경화한다. 이러한 방법은 기체의 주위에 도전성 탄성층을 고정밀도로 성형할 수 있게 한다.
<표면층>
현상제 담지 롤러는, 현상제를 반송 또는 대전하는 현상제 담지 롤러에 필요한 특성을 갖도록 도전성 탄성층의 외주부에 표면층과 같은 층을 가질 수 있다. 표면층은 이들 특성을 충족하기 위해서 수지층일 수 있다. 표면층을 형성하는 수지의 예는 불소 수지, 폴리아미드 수지, 멜라민 수지, 실리콘 수지, 우레탄 수지 및 이들의 혼합물을 포함한다.
사용에 있어서의 표면층은 수지와 표면층에 도전성 및 보강성을 부여하는 카본 블랙을 함유할 수 있다. 배합되는 카본 블랙의 양은 수지 성분에 대해 3 질량% 이상 30 질량% 이하일 수 있다. 표면층은, 수지를 카본 블랙 및 용제와 혼합하고, 코팅 용액을 제조하기 위해 분산시키며, 코팅 용액을 도전성 탄성층에 도포함으로써 형성될 수 있다. 표면층에 사용되는 수지를 용해할 수 있는 임의의 용제가 코팅 용액을 위해 사용될 수 있다.
표면층은 4㎛ 이상 50㎛ 이하의 두께를 가질 수 있다. 4㎛ 이상의 두께를 갖는 표면층이 사용 중의 마모를 감소시킬 수 있다. 50㎛ 이하의 두께를 갖는 표면층이 현상제 담지 롤러의 표면 경화에 의해 발생하는 현상제에 부여된 응력을 저감시킬 수 있다.
표면층은 임의의 표면 조도를 가질 수 있다. 표면층의 표면 조도는 현상제를 반송하는 힘을 확보하고 고품위의 화상을 얻기 위해 사용 시에 적절하게 조정될 수 있다. 표면 조도를 제어하는 효과적인 방법은 원하는 입자 크기를 갖는 입자를 표면층에 함유시키는 것이다. 표면층에 사용되는 입자는 입자 크기가 0.1㎛ 이상 30.0㎛ 이하인 금속 입자 및 수지 입자일 수 있다. 이들 입자 중, 유연성이 높고, 비교적 비중이 작으며, 용이하게 얻을 수 있는 코팅 재료의 안정성으로 인해 수지 입자가 더 바람직하다. 표면층이 복수의 하위층을 포함하는 경우, 이러한 입자는 복수의 하위층 모두에 함유될 수 있거나, 이들 하위층 중 적어도 하나의 층에 함유될 수 있다.
[현상제 규제 부재]
본 발명의 일 양태에 따른 현상제 규제 부재의 일례를 도 2에 도시한다. 도 2는 현상제 규제 부재가 현상제 담지 롤러의 표면에 접촉하는 상태를 나타낸다. 현상제 규제 부재는 적어도 지지 부재(32)와 블레이드 부재(31)를 포함한다. 지지 부재와 블레이드 부재는 단일 재료로 형성될 수 있거나 상이한 재료들로 형성될 수 있다. 블레이드 부재를 지지할 수 있는 임의의 지지 부재가 현상제 규제 부재에 사용될 수 있다. 본 발명에서, 지지 부재 및 블레이드 부재는 양자가 서로 분리된 개별 부재로서 존재하는 형태로 한정되지 않으며, 양자가 현상제 규제 부재의 지지부와 블레이드부로서 존재하도록 통합된 형태일 수 있다.
[지지 부재]
지지 부재에는 어떠한 재료도 사용될 수 있다. 재료의 예는 표면 처리 강판, 스테인리스강, 인청동 및 알루미늄 등의 금속과; 아크릴 수지, 폴리에틸렌 수지 및 폴리에스테르 수지 같은 수지를 포함한다. 이들 수지가 사용시에 도전성을 필요로 하는 경우, 도전성 재료가 수지에 추가될 수 있다.
지지 부재는 임의의 두께(도 2에서 Z 방향의 거리)를 가질 수 있다. 두께는 0.05mm 이상 3mm 이하일 수 있다. 특히, 0.05mm 이상 0.15mm 이하의 두께를 갖는 박판 형태의 지지 부재가 적절한 스프링 특성을 갖기 때문에, 블레이드 부재는 현상제 담지 롤러 상의 현상제를 적절한 층 두께로 조절하도록 적절한 접촉압에서 현상제 담지 롤러에 접촉될 수 있다. 0.8mm 이상의 두께를 갖는 지지 부재가 왜곡 없이 현상 장치, 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에의 현상제 규제 부재의 부착 및 위치설정을 용이하게 한다. 따라서, 블레이드 부재는 적절한 접촉압으로 현상제 담지 롤러에 안정적으로 접촉될 수 있다.
지지 부재 및 블레이드 부재가 단일 금속 재료로 형성되는 경우, 지지 부재는 프레싱 등의 굽힘가공, 전기화학 기계가공, 방전 기계가공, 또는 레이저 빔 기계가공 등의 방법에 의해 성형될 수 있다.
열가소성 수지로 형성된 지지 부재가 예를 들어 압출 성형 또는 사출 성형에 의해 성형될 수 있다. 구체적으로는, 압출 성형에 있어서, 가열에 의해 용융된 열가소성 수지를 금속 몰드 내에 주입하여 수지를 지지 부재로 성형할 수 있다. 사출 성형에서, 열가소성 수지는 금속 성형 캐비티 안으로 주입될 수 있고, 지지 부재로 성형되도록 냉각될 수 있다.
[블레이드 부재]
블레이드 부재에는 어떠한 재료도 사용될 수 있다. 재료의 예는 고무 및 열가소성 엘라스토머와 같은 탄성 재료, 및 각종 수지를 포함한다. 그 구체적인 예는, 고무 탄성을 갖는 열경화성 폴리우레탄 고무, 실리콘 고무 및 액상 고무와 같은 고무; 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 및 폴리에테르 수지 등과 같은 열가소성 수지; 폴리에스테르 엘라스토머, 폴리우레탄 엘라스토머, 및 폴리아미드 엘라스토머와 같은 열가소성 엘라스토머를 포함한다.
블레이드 부재가 지지 부재를 위한 것과 상이한 재료로 형성되는 경우, 이하의 재료가 블레이드 부재에 사용될 수 있다: 실리콘 수지, 실리콘 고무, 우레탄 수지, 우레탄 고무, 페놀 수지, 우레아 수지, 멜라민 수지, 아크릴 수지 및 에폭시 수지와 같은 열경화성수지 또는 고무; 및 아크릴 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 및 폴리에테르 수지와 같은 열가소성 수지. 이들 재료 중에서도, 열가소성 수지는 원하는 형상으로 용이하게 변형될 수 있기 때문에, 열가소성 수지가 블레이드 부재의 성형에 사용될 수 있다.
지지 부재를 위한 재료가 블레이드 부재를 위한 것과 상이한 경우, 블레이드 부재는 임의의 두께(도 2에서 Z 방향의 거리)를 가질 수 있다. 현상제 층 두께 규제부의 두께는 10㎛ 이상 3mm 이하일 수 있다. 현상제 층 두께 규제부에서, 10㎛ 이상의 두께를 갖는 블레이드 부재가 수지 또는 고무로서의 탄성을 유지하면서 현상제 담지체와의 마찰에 의해 발생하는 마모에 대한 내구성을 확보할 수 있다. 현상제 층 두께 규제부에서, 3mm 이하의 두께를 갖는 블레이드 부재가 현상제 담지 롤러와 함께 안정된 접촉압을 제공할 수 있다.
블레이드 부재는 지지 부재의 임의의 장소에 형성될 수 있다. 블레이드 부재는 현상제 담지 롤러에 접촉하는 지지 부재의 일 표면에 형성될 수 있다. 블레이드 부재는 지지 부재의 양 표면을 덮는 형상으로 형성될 수 있다. 구체적으로는, 예를 들어 도 2에 도시한 바와 같이, 블레이드 부재는 현상제 층 두께 규제부의 양 표면을 덮도록 지지 부재의 일 단부에 형성될 수 있다.
블레이드 부재는 금속 몰드 성형, 압출 성형, 코팅 성형, 시트의 접합 성형, 또는 사출 성형과 같은 방법에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로는, 몰드 성형 또는 압출 성형에서, 성형은, 필요시 접착제를 코팅한 지지 부재를 금속 몰드에 배치하고, 가열에 의해 용융된 수지 재료를 금속 몰드 내에 주입하여 지지 부재에 접합된 블레이드 부재로 성형되도록 행해질 수 있다. 시트의 접합에 의한 성형에 의한 경우, 압출 성형에 의해 시트의 형태로 성형된 블레이드 부재를 접착제가 코팅된 지지 부재에 접합할 수 있다. 사출 성형에서, 수지 재료를 금속 성형 캐비티 내에 주입할 수 있고, 블레이드 부재로 성형되도록 냉각할 수 있다.
블레이드 부재는 현상제 담지 롤러에 접촉하는 현상제 층 두께 규제부를 포함한다. 현상제 층 두께 규제부는, 현상제 담지 롤러와 현상제 규제 부재 사이의 접촉부가 현상제 담지 롤러의 둘레 방향으로 1.0mm 이상 5.0mm 이하의 접촉 폭(W)을 갖도록 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 오목한 곡면을 가질 수 있다. 오목한 곡면을 갖는 현상제 층 두께 규제부는 긴 접촉 폭을 확보할 수 있다. 현상제 층 두께 규제부의 블레이드 부재의 형상의 예는 구체적으로는 원호 형상, 접촉부의 돌출된 상류 에지를 갖는 원호 형상(도 4d)을 포함한다. 현상제 담지 롤러의 단면 원과 동심인 원의 원호 형상이 더 바람직하다.
블레이드 부재의 형성에서, 필요시 지지 부재 상에 접착제층을 형성할 수 있다. 접착제층의 재료의 예는, 폴리우레탄 접착제, 폴리에스테르 접착제, 에틸렌 비닐 알코올(EVA) 접착제, 및 폴리아미드계의 접착제 등과 같은 핫 멜트 접착제를 포함한다.
[도전제]
지지 부재, 블레이드 부재, 및 접착제층은 필요시 도전제를 함유할 수 있다. 도전제의 예는 이온 도전제 및 카본 블랙과 같은 전자 도전제를 포함한다.
카본 블랙의 예는, 구체적으로는 "케첸블랙" (상품명, Lion Corporation 제조) 및 아세틸렌 블랙과 같은 도전성 카본 블랙; 및 SAF, ISAF, HAF, FEF, GPF, SRF, FT 및 MT와 같은 고무용 카본 블랙을 포함한다. 기타, 산화 처리를 실시한 컬러 잉크용 카본 블랙, 및 열분해 카본 블랙을 사용할 수 있다. 카본 블랙은, 수지 또는 고무 100 질량부에 대하여 5 질량부 이상 50 질량부 이하의 양으로 사용될 수 있다. 수지 또는 고무 중에서의 카본 블랙의 함유량은 열중량 분석기(TGA)를 사용하여 측정할 수 있다.
상기 카본 블랙 외에, 사용가능한 전자 도전제의 예는, 천연 그래파이트 및 인조 그래파이트와 같은 그래파이트; 구리, 니켈, 철 및 알루미늄과 같은 분말 금속; 산화티타늄, 산화아연 및 산화주석과 같은 분말 금속 산화물; 및 폴리아닐린, 폴리피롤 및 폴리아세틸렌과 같은 도전성 고분자를 포함한다. 이들 도전제는 필요시 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
이온 도전제의 예는, 테트라에틸암모늄, 테트라부틸암모늄, 라우릴트리메닐암모늄, 도데실트리메틸암모늄, 스테아릴트리메틸암모늄, 옥타데실트리메틸암모늄, 헥사데실트리메틸암모늄, 벤질트리메칠암모늄 및 변성 지방족 디메틸에틸암모늄과 같은 암모늄 이온을 포함하는 과염소산염, 염소산염, 염산염, 취소산염, 요오드 산염, 붕불화수소산 염, 트리플루오로메틸황산염, 술폰산염 및 비스(트리플루오로메틸 술폰산)이미드 염; 리튬, 나트륨, 칼슘 또는 마그네슘과 같은 알칼리 금속 또는 알칼리 토금속을 포함하는 과염소산염, 염소산염, 염산염, 취소산염, 요오드 산염, 붕불화수소산 염, 트리플루오로메틸 황산염, 술폰산염 및 비스(트리플루오로메틸 술폰산)이미드 염을 포함한다. 이들 중에서도, 알칼리 금속 또는 암모늄 이온의 트리플루오로메틸 황산염 및 비스(트리플루오로메틸 술폰산)이미드 염이 사용될 수 있다. 이들 염은, 불소를 함유하는 음이온의 구조를 갖고, 따라서 도전성 부여 효과가 크기 때문에 적합하다. 이들 염은 필요시 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.
지지 부재, 블레이드 부재, 및 접착제층은 상기 수지 혹은 고무 및 도전제의 기능을 저해하지 않는 범위에서 하전 제어제, 윤활제, 충전제, 산화 방지제, 및 노화 방지제 같은 다른 첨가제를 함유할 수 있다.
[현상 장치]
본 발명의 일 실시형태에 따른 현상 장치에서, 현상제 담지 롤러와 현상제 규제 부재 사이의 접촉부는 현상제 담지 롤러의 회전 방향으로 접촉 폭(W)이 1.0mm 이상 5.0mm 이하이고, 접촉부는 접촉부의 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 20% 이하까지의 영역에서 접촉압의 최대값을 갖고, 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%까지의 영역에서 0.08MPa 이상 0.18MPa 이하의 접촉압을 갖는다.
본 발명의 일 양태에 따른 현상 장치의 일례가 도 1에 나타나 있다. 이 현상 장치(9)는, 현상제(34)를 수납하는 현상제 용기(6)와, 현상제(34)를 반송하는 현상제 담지 롤러(1)와, 상기 현상제 담지 롤러의 표면 상의 현상제(34)를 규제하는 현상제 규제 부재(8)를 갖는다. 현상 장치는 필요 시에 현상제 공급 롤러(7)를 구비할 수 있다.
접촉부의 접촉 폭(W)과 접촉압의 압력 분포는, 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부의 형상과 현상제 담지 롤러의 표면에 대한 현상제 층 두께 규제부의 접촉 방식에 의해 제어된다. 그에 대한 비제한적인 예가 도 4a, 도 4b, 도 4c 및 도 4d에 나타나 있다.
도 4a: 현상제 담지 롤러의 단면 원의 원호 형상과 동일한 원호 형상을 갖는 현상제 층 두께 규제부는, 현상제 규제 부재의 원위 단부가 현상제 담지 롤러의 표면에 접근한 상태로 기울고, 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 가압된다.
도 4b: 현상제 담지 롤러의 단면 원의 원호 형상과 동일한 원호 형상을 갖는 현상제 층 두께 규제부는, 현상제 담지 롤러의 단면 원의 중심이 현상제 층 두께 규제부의 원호의 중심으로부터 편향된 상태에서 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 가압된다.
도 4c: 현상제 담지 롤러의 단면 원의 원호 형상과 동일한 원호 형상과 상기 원의 원호 형상의 것보다 작은 곡률 반경을 갖는 원호 형상을 갖는 원위 단부를 갖는 현상제 층 두께 규제부가 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 가압된다.
도 4d: 현상제 담지 롤러의 단면 원의 원호 형상과 동일한 원호 형상 및 돌출된 원위 단부를 갖는 현상제 층 두께 규제부가 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 가압된다.
본 발명에서, "현상제 규제 부재의 원위 단부"라는 용어는 "접촉부의 상류 에지" 측에 배치되는 현상제 규제 부재의 단부를 말한다.
[접촉 폭 "W"]
현상 장치에서, 현상제 규제 부재와 현상제 담지 롤러 사이의 접촉부는 현상제 담지 롤러의 둘레 방향으로 접촉 폭(W)이 1.0mm 이상 5.0mm 이하이다. 접촉 폭(W)은 보다 바람직하게는 1.0mm 이상 2.0mm 이하이다. 접촉 폭(W)이 1.0mm 미만인 경우, 현상제 규제 부재와 현상제 사이의 마찰 거리가 과도하게 짧아진다. 이러한 과도하게 짧은 마찰 거리는 현상제의 불충분한 대전을 초래하여, 흐려짐 등의 화상 불량을 발생시킨다. 접촉 폭(W)이 5.0mm을 초과하는 경우, 현상제 규제 부재와 현상제 사이의 마찰 거리가 과도하게 길어져 현상제가 열화되기 쉬워진다. 그 결과, 현상제 자체가 전하를 유지하기 어려워져, 현상제의 불충분한 농도와 같은 화상 불량을 발생시킨다.
[접촉압의 최대값]
현상 장치에서, 현상제 규제 부재와 현상제 담지 롤러 사이의 접촉부는 제1 영역에서 접촉압의 최대값을 갖는다. 제1 영역은 상류 에지에서 시작하고 접촉부의 상류 에지로부터 회전 방향으로 접촉 폭(W)의 20% 이하의 하류측의 지점에서 종료한다. 즉, 제1 영역은 접촉부의 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 20% 이하의 폭을 갖는 상류 에지이다. 예를 들어, 도 2에서, 제1 영역은 영역 201로서 나타나 있다. 현상제 층 두께 규제부는, 현상제가 현상제 규제 부재에 대한 접촉을 시작하는 상류부에서 현상제 담지 롤러 상에 적절한 층 두께를 갖도록 규제하며, 그 후 현상제 규제 부재와의 마찰을 통해 현상제에 적절한 전하를 부여한다. 현상제 층의 두께를 규제한 후에 현상제를 대전함으로써 효율적으로 현상제를 적절히 대전할 수 있다.
접촉압의 최대값이 제1 영역의 외부, 즉 접촉부의 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 20% 초과의 영역에 존재하는 경우, 접촉압이 최대값에 도달하는 장소 전에 현상제 담지 롤러에 제어되지 않은 대량의 현상제가 배치될 것이고, 따라서 현상제의 층 두께의 불충분한 규제가 발생한다. 이러한 현상제의 층 두께의 불충분한 규제는, 접촉압이 최대값에 도달하는 장소 후에서의 현상제 층 두께 규제부의 범위 내에서의 현상제의 적절한 대전의 곤란성을 초래하고, 따라서 흐려짐과 같은 화상 불량을 발생시킨다.
또한, 접촉압의 최대값은 0.2MPa 이상 1.0MPa 이하인 것이 바람직할 수 있다. 접촉압의 최대값이 0.2MPa 이상이면, 현상제 담지 롤러 상에서의 현상제층의 두께를 적절하게 규제하는 것이 용이하다. 접촉압의 최대값이 1.0MPa 이하이면 현상제의 열화를 감소시킬 수 있고, 작은 입경을 갖는 현상제가 우선하여 현상제 담지 롤러 상에 보유지지되는 것을 억제할 수 있다. 그 결과, 흐려짐과 같은 화상 불량을 감소시킬 수 있다.
[제2 영역의 접촉압]
현상 장치에서, 접촉부는 예를 들어 도 2에 202로서 도시된 바와 같이 제2 영역에서 0.08MPa 이상 0.18MPa 이하의 접촉압을 갖는다. 제2 영역은 접촉부의 상류 에지로부터 현상제 담지 롤러의 회전 방향으로 접촉 폭(W)의 30%의 하류측의 지점에서 시작되고, 접촉부의 상류 에지로부터 회전 방향으로 접촉 폭(W)의 90%의 하류측의 지점에서 종료한다. 본 발명에 따른 현상 장치에서, 현상제층의 두께는 접촉압을 제1 영역에서 최대값에 도달하도록 제어함으로써 규제되고, 현상제는 제2 영역에서 적절하게 대전된다.
제2 영역에서 접촉압이 0.08MPa 미만인 경우, 현상제 규제 부재와 현상제 담지 롤러 사이의 접촉이 쉽게 불안정해진다. 이로 인해, 접촉압의 최대값이 제1 영역에서 현상제층의 두께를 규제하도록 작용하는 경우, 현상제는 안정적으로 대전될 수 없다. 그 결과, 현상제에 부여된 전하가 변동하여, 흐려짐, 현상제의 저 농도, 및 고스트(ghost)라 불리는 화상 불균일 등의 화상 불량을 발생시킨다. 또한, 접촉압이 제2 영역에서 0.18MPa를 초과하는 경우, 제1 영역 이후의 하류부에서 현상제 층 두께 규제부에서 현상제에 고압이 연속적으로 부여된다. 이로 인해, 현상제가 용이하게 열화된다. 그 결과, 현상제 자체가 전하를 유지하기 어려워져, 현상제의 저 농도와 같은 화상 불량이 발생한다. 제2 영역의 하류 영역, 즉 제2 영역을 지난 영역에서의 접촉압은 제2 영역에서의 접촉압보다 낮은 것이 바람직할 수 있다.
[프로세스 카트리지]
프로세스 카트리지는 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 착탈가능하게 부착될 수 있으며 본 발명의 일 양태에 따른 현상 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 일례가 도 6에 나타나 있다. 도 6에 나타낸 프로세스 카트리지는, 하나로 통합된 현상 장치(9), 감광체(5), 및 클리닝 장치(12)를 포함한다. 프로세스 카트리지는 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 착탈가능하게 배치된다. 현상 장치(9)의 예는 전자 사진 화상 형성 장치에 대해서 이하에서 설명되는 화상 형성 유닛과 동일한 것을 포함한다. 상기 구성 외에, 본 발명에 따른 프로세스 카트리지는, 상술한 부재가 감광체 상의 현상제 상을 기록재에 전사하는 전사 부재와 일체화되는 구성을 가질 수 있다.
[전자 사진 화상 형성 장치]
전자 사진 화상 형성 장치는 본 발명의 일 양태에 따른 현상 장치를 포함한다. 본 발명에 따른 전자 사진 화상 형성 장치의 일례가 도 7에 나타나 있다. 도 7에서, 전자 사진 화상 형성 장치는, 옐로우 토너(현상제), 마젠타 토너(현상제), 시안 토너(현상제), 및 블랙 토너(현상제)에 대해 배치된 화상 형성 유닛(a 내지 d)을 포함한다. 각 화상 형성 유닛(a 내지 d)은 화살표 방향으로 회전하는 정전 잠상 담지체로서의 감광체(5)를 포함한다. 전자 사진 화상 형성 장치는, 각 감광체(5)의 주위에 배치된, 감광체(5)를 균일하게 대전하기 위한 대전 장치(11), 균일하게 대전된 감광체(5)에 레이저광(10)을 조사해서 정전 잠상을 형성하는 노광 유닛(도시하지 않음), 및 그 위에 정전 잠상을 갖는 감광체(5)에 현상제를 공급하여 정전 잠상을 현상하는 현상 장치(9)를 포함한다.
급지 롤러(23)에 의해 공급되는 종이 등의 기록재(22)를 반송하는 전사 반송 벨트(20)가 구동 롤러(16), 종동 롤러(21), 및 텐션 롤러(19) 주위에 연장된다. 전사 반송 벨트(20)는 흡착 롤러(24)를 통해 흡착 바이어스 전원(25)으로부터 대전되어, 기록재의 반송을 위해 기록재(22)를 전사 반송 벨트의 표면에 정전기적으로 부착시킨다.
화상 형성 유닛(a 내지 d)은 각각 감광체(5) 상의 현상제 상을 전사 반송 벨트(20)에 의해 반송되는 기록재(22)에 전사하기 위한 전하를 인가하는 전사 바이어스 전원(18)을 포함한다. 전사 바이어스는 전사 반송 벨트(20)의 이면에 배치되는 전사 롤러(17)를 통해서 인가된다. 화상 형성 유닛(a 내지 d)에 형성된 각 색의 현상제 상은 화상 형성 유닛(a 내지 d)과 동기하여 구동되는 전사 반송 벨트(20)에 의해 반송되는 기록재(22) 상에 중첩하도록 순차적으로 전사된다.
또한, 컬러 전자 사진 화상 형성 장치는, 기록재(22) 상에 전사 및 중첩된 현상제 상을 가열 등에 의해 정착하는 정착 장치(15), 및 화상이 형성된 기록재(22)를 컬러 전사 사진 화상 형성 장치의 외부로 배출하는 반송 장치(도시하지 않음)를 포함한다. 화상 형성 유닛은 각각 감광체(5) 상에 전사되지 않고 잔존하는 전사 잔류 현상제를 제거하여 감광체(5)의 표면을 클리닝하는 클리닝 블레이드를 갖는 클리닝 장치(12)를 포함한다. 클리닝된 감광체(5)는 화상 형성가능 상태로 되도록 설정되고 대기 모드에 있게 된다.
화상 형성 유닛은 현상 장치(9)를 포함한다. 각 현상 장치(9)는, 현상제로서 비자성 1 성분 현상제를 수용하는 현상제 용기와, 현상제 용기의 개구를 덮도록 배치되고, 현상제 용기로부터 노출되며 감광체와 대향하는 부분을 갖는 현상제 담지 롤러(1)를 포함한다.
현상제 용기의 내부는, 현상제 담지 롤러(1)에 현상제를 공급하며, 동시에 사용되지 않고 현상제 담지 롤러(1) 상에 잔류하는 현상제를 현상 후에 긁어내기 위한 현상제 공급 롤러(7)와, 현상제 담지 롤러(1) 상의 현상제를 박막 형태로 형성하고 동시에 현상제를 마찰 대전하는 현상제 규제 부재(8)를 포함한다. 현상제 공급 롤러(7) 및 현상제 규제 부재(8)는 현상제 담지 롤러(1)와 접촉하도록 배치된다. 현상제 담지 롤러(1) 및 현상제 공급 롤러(7)는 전방 방향으로 회전한다.
본 발명의 일 양태에 따르면, 현상제를 충분히 대전할 수 있고, 현상제 담지 롤러 상의 현상제층을 미리결정된 두께를 갖도록 균일하게 규제할 수 있고, 현상제의 비산 및 현상제 용기 내부 및 외부의 현상제의 유출을 방지할 수 있으며, 화상 흐려짐을 감소시킬 수 있는 현상 장치가 제공될 수 있다. 본 발명의 다른 양태에 따르면, 안정된 전자 사진 화상을 제공할 수 있는 프로세스 카트리지 및 전자 사진 화상 형성 장치를 제공할 수 있다.
[실시예]
이하에, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 설명한다.
[실시예 1]
1. 현상제 규제 부재의 제조
블레이드 부재의 재료로서, 열가소성 에스테르 수지(TPEE)(Du Pont-Toray Co., Ltd. 제조; 상품명: Hytrel 4047N)를 사용했다. 사용된 지지 부재를 위한 재료는 0.08mm의 두께 및 15mm의 폭을 갖는 긴 시트 형태의 스테인리스강(SUS-304-1/2H 재료)이었다.
도 8은 현상제 규제 부재를 제조하는 장치를 도시한다. 블레이드 부재를 위한 재료는 먼저 압출 성형기(113)에서 200℃에서 용융하였고, 압출 용 금형(112)의 성형 캐비티 내에 주입했다. 동시에, 지지 부재를 압출을 위해 금형의 성형 캐비티를 통해 이동시키면서, 횡 방향의 지지 부재의 일 단부면에 블레이드 부재를 위한 재료를 코팅하였다. 금형(112)의 온도는 250℃로 설정했다.
압출 용 금형(112)으로부터 토출되는 블레이드 부재를 냉각기(114)에 의해 고화하여 블레이드 부재로 덮인 일 단부면을 갖는 지지 부재를 포함하는 부재를 제조하였다. 이 부재를, 절단기(116)에 의해 길이 방향의 길이 220mm로 절단하였고, 크로메이트 전환 코팅을 실시한 표면 처리 강판에 용접 고정하여, 카트리지에 부착될 수 있도록 가공된 현상제 규제 부재 No. 1을 제조하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부(31a)에서, 현상제 담지체의 표면에 대향하는 표면은 예를 들어 6.0mm의 원호 반경 및 2.0mm의 원호 길이와 같은 오목한 원호 형상을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
2. 현상제 담지 롤러의 제조
외경 6mm 및 길이 270mm의 스테인리스강(SUS304) 샤프트 코어와, 거기에 도포 및 버닝된(burned) 프라이머(상품명:DY35-051; Dow Corning Toray Co., Ltd. 제조)를 포함하는 기체를 준비하였다. 기체를 금형에 배치하였다. 이하의 표 1에 나타낸 재료를 혼합하여 제조한 부가형 실리콘 고무 조성물을 금형 내에 형성된 캐비티 안으로 주입하였다.
Figure 112017070059553-pat00001
계속해서, 금형의 가열을 통해 실리콘 고무 조성물을 온도 150℃에서 15분간 가열하고 금형으로부터 제거하였다. 경화 반응을 완료하기 위해서 생산물을 1시간 동안 180℃의 온도에서 더 가열하였다. 3mm의 두께를 갖고 기체의 외주에 배치되는 도전성 탄성층 및 기체를 포함하는 도전상 탄성체를 제조하였다. 이어서, 하기 표 2에 나타내는 재료를 칭량하고, 메틸 에틸 케톤 100 질량부를 첨가하였다. 이 재료를 표면층 코팅 용액을 제조하기 위해 비드 밀(bead mill)에 의해 분산시켰다.
Figure 112017070059553-pat00002
계속해서, 도전성 탄성체를 표면층 코팅 용액에 침지하였다. 도전성 탄성체를 코팅 용액으로부터 인출하고 60분 동안 공기 건조하였다. 계속해서, 도전성 탄성체를 5 시간 동안 160℃의 온도에서 가열하여 표면층을 형성하도록 코팅 용액을 경화시켰다. 이에 의해, 6.0mm의 반경을 갖는 현상제 담지 롤러 No. 1을 제조했다. 표면층은 10㎛의 두께를 가졌다.
3. 현상 장치의 제작
현상제 규제 부재 No. 1과 현상제 담지 롤러 No. 1을 도 1에 도시하는 현상 장치에 부착하여 현상 장치를 제작했다.
4. 현상제 층 두께 규제부의 접촉 폭과 접촉압 분포의 측정
도 4a에 도시한 바와 같이, 현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 현상제 담지 롤러의 표면에 근접한 상태로 기울이고 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 가압하여, 접촉부가 0.5MPa의 접촉압의 최대값을 갖고, 최대값은 접촉부의 상류 에지에 존재하며, 접촉압은 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.15 내지 0.1MPa가 되도록 접촉시켰다. 접촉 폭 및 접촉압 분포를 측정하고 평가했다. 접촉압의 분포를 도 3a에 나타낸다. 도 3a 및 도 3b에서, 종축은 접촉압(P(MPa))을 나타내고, 횡축은 접촉부의 상류 에지의 위치를 0mm으로 하는 접촉부의 횡 방향의 위치(D(mm))를 나타낸다.
접촉 폭(W) 및 접촉압 분포를 이하의 방법에 의해 측정하였다. 도 1에서, 현상제 규제 부재(8)와 현상제 담지 롤러(1) 사이에 압력 측정 필름(상품명 "PRESCALE"; FUJIFILM Corporation 제조; 극저압용(4LW))을 끼우고, 압력 측정 필름의 적색으로 변화된 영역으로부터 접촉 폭(W)을 결정하였다. 압력 측정 필름의 적색의 정도로부터 접촉압의 분포를 결정하였다. 접촉압과 "PRESCALE"의 종류 사이의 관계를 이하의 표 3에 나타낸다.
"PRESCALE"의, 발색제가 도포된 A 필름을 50 내지 70mm의 길이 및 10 내지 20mm의 폭으로 잘라내고, 현상제 규제 부재가 접촉된 현상제 담지 롤러의 외주면에 고정하였다. 계속해서, "PRESCALE"의, 현상제가 도포된 C 필름을 50 내지 70mm의 길이 및 10 내지 20mm)의 폭으로 잘라내고, 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부에 고정하였다. "PRESCALE"의 C 필름이 고정된 현상제 규제 부재를 "PRESCALE"의 A 필름이 고정된 현상제 담지 롤러와 접촉시켰고 1시간 동안 방치하였다. 그 후, "PRESCALE"의 A 필름을 현상제 규제 부재로부터 박리하여 적색의 정도를 평가하였다. 극저압용(4LW) "PRESCALE"과 극초저압용(LLLW) "PRESCALE"과 같은 조합된 2개 이상의 PRESCALE을 사용하는 측정에서는, 이들 PRESCALE을 낮은 접촉압을 측정하기 위한 "PRESCALE"로부터 시작해서 높은 접촉압을 측정하기 위한 것까지 순차적으로 교체한다. 평가는 "PRESCALE"용 표준 차트를 사용하여 시각적으로 또는 압력 화상 해석 시스템(상품명:FPD-8010J; FUJIFILM Corporation 제조)에 의한 해석에 의해 실행될 수 있다.
Figure 112017070059553-pat00003
5. 화상 형성 장치에 의해 형성된 화상 평가
전자 사진 화상 형성 장치(상품명:CLJ CP4525; Hewlett-Packard Company 제조) 용의 프로세스 카트리지에 현상 장치를 통합하여, 이하와 같이 화상을 평가했다.
[흐려짐의 판정]
현상 장치의 현상제 용기 내에 블랙 현상제(100g)를 충전했다. 다음 단계에서, 프로세스 카트리지를 전자 사진 화상 형성 장치에 통합하고, 온도 15℃ 및 상대 습도 10%의 저온 및 저습 환경 하에서 24시간 방치했다. 그 후, 인자율이 2%인 화상의 연속 출력을 반복했다. 999장을 연속해서 출력한 후 매번 솔리드 백색 화상 1매를 출력했다. 이 동작을 총 출력 횟수가 10000장에 도달할 때까지 반복하였다. 이하의 방법에 의해 흐려짐 값을 10회 측정하였다. 흐려짐 값을 다음과 같이 결정하였다: 화상 형성 전의 기록재의 반사 농도(R1) 및 솔리드 백색 화상이 출력된 기록재의 반사 농도(R2)를 반사 농도계(상품명:TC-6 DS/A; Tokyo Denshoku Co., Ltd. 제조)를 사용하여 측정하였다. 반사 농도의 증가분 "R2-R1"을 흐려짐 값으로서 규정하였다. 반사 농도를 기록재의 화상 인쇄 영역의 총 5개의 지점, 즉 좌상단, 우상단, 좌하단, 우하단(이들은 각각 화상 인쇄 영역의 경계로부터 2cm에 위치함), 및 중앙 지점에서 측정하였다. 화상 형성 전의 기록재에서는, 5개의 지점의 측정값의 산술 평균을 반사 농도(R1)로서 규정하였다. 솔리드 백색 화상을 출력한 기록재에서는, 5개의 지점의 측정된 값의 최대값을 반사 농도(r2)로서 규정하였다. 이와 같이 하여 얻은 이들 10개의 r2's의 산술 평균으로서 R2를 계산하였다. 흐려짐 값을 계산하였고 이하의 기준에 따라 평가하였다:
랭크 A: 흐려짐 값이 1.0 미만이다.
랭크 B: 흐려짐 값이 1.0 이상 3.0 미만이다.
랭크 C: 흐려짐 값이 3.0 이상 5.0 미만이다.
랭크 D: 흐려짐 값이 5.0 이상이다.
일반적으로, 솔리드 백색 화상이 형성된 전사지에는 현상제가 전사되지 않고, 흐려짐 값이 3.0 미만이다. 그러나, 현상제의 대전량이 불충분한 경우, 현상제는 솔리드 백색 화상의 형성 동안에도 감광체 상으로 이동하고, 그 후 전사지에 전사되어 흐려짐을 발생한다.
[실시예 2 및 3]
현상제 층 두께 규제부의 원호의 길이를 표 5에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작하였다. 이들 현상 장치를 실시예 1과 마찬가지로 측정하고 평가하였다.
[실시예 4 내지 7, 14 및 15]
접촉압의 최대값 및 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역의 접촉압을 표 5에 나타내는 바와 같이 변경한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작하였다. 이들 현상 장치를 실시예 1과 마찬가지로 측정하고 평가하였다.
[실시예 8]
현상제 층 두께 규제부의 원호의 중심을 현상제 담지 롤러의 외경의 중심으로부터 편향시켜 현상제 규제 부재의 원위 단부를 현상제 담지 롤러의 표면에 가압함으로써, 접촉압이 접촉부의 상류 에지에서 0.5MPa의 최대값을 갖고, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.16 내지 0.1MPa가 되도록 접촉시켰다. 이것들 이외에는, 현상 장치는 실시예 1과 마찬가지로 제작, 측정 및 평가되었다.
[실시예 9]
압출 용 금형의 성형 캐비티를 미리결정된 형상으로 가공하여 표면이 2개의 오목한 원호를 갖는 현상제 층 두께 규제부를 포함하는 현상제 규제 부재 No. 9를 제작하였다. 즉, 반경 5.0mm 및 길이 0.6mm의 원호를 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부의 원위 단부의 표면 상에 형성하고, 반경 6.0mm 및 길이 1.4mm의 다른 원호를 그 근위 단부의 표면에 형성하였다.
현상제 규제 부재의 원위 단부를 현상제 담지 롤러의 표면에 가압하여, 접촉압이 접촉부의 상류 에지에서 0.5MPa의 최대값을 갖고, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.15 내지 0.1MPa가 되도록 접촉시켰다. 이것들 이외에는, 현상 장치는 실시예 1과 마찬가지로 제작, 측정 및 평가되었다.
[실시예 10]
압출 용 금형의 성형 캐비티를 미리결정된 형상으로 가공하여, 표면이 돌출부를 갖는 현상제 층 두께 규제부를 포함하는 현상제 규제 부재 No. 10를 제작하였다. 즉, 높이 0.1mm 및 길이 0.4mm를 갖는 돌출부를 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부의 원위 단부를 포함하는 표면에 형성하였고, 반경 6.0mm 및 길이 1.8mm를 갖는 오목한 원호를 그 근위 단부의 표면에 형성하였다.
현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 현상제 담지 롤러의 표면에 근접하도록 현상제 담지 롤러의 표면에 가압하여, 접촉 폭(W)이 2.0mm가 되고, 접촉압이 접촉부의 상류 에지에서 0.5MPa의 최대값을 가지며, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.16 내지 1.0MPa가 되도록 접촉시켰다. 이것들 이외에는, 현상 장치는 실시예 1과 마찬가지로 제작, 측정 및 평가되었다.
[실시예 11]
열가소성 우레탄 수지(상품명:Miractran XN-2001; Tosoh Corporation 제조)를 현상제 규제 부재 No. 11를 제작하기 위해 블레이드 부재를 위한 재료로서 사용하였다. 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작, 측정 및 평가하였다.
[실시예 12]
현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 실시예 1보다 작은 기울기 각도로 현상제 담지 롤러의 표면에 근접하도록 현상제 담지 롤러의 표면에 가압하여, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 10%의 영역의 위치에서 0.5MPa의 최대값을 갖고, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.16 내지 0.1MPa가 되도록 접촉시켰다. 이것들 이외에는, 현상 장치는 실시예 1과 마찬가지로 제작, 측정 및 평가되었다.
[실시예 13]
현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 실시예 4보다 작은 기울기 각도에서 현상제 담지 롤러의 표면에 근접하도록 현상제 담지 롤러의 표면에 가압하여, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 20%의 영역의 위치에서 0.5MPa의 최대값을 갖고, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.17 내지 0.1MPa가 되도록 접촉시켰다. 이것들 이외에는, 현상 장치는 실시예 1과 마찬가지로 제작, 측정 및 평가되었다.
[실시예 16]
이 실시예는 지지 부재와 블레이드 부재가 동일한 재료로 형성되는 도 9a에 나타내는 현상제 규제 부재를 사용한 예이다.
1. 현상제 규제 부재의 제조
사용된 현상제 규제 부재용의 재료는 두께 0.08mm 및 폭 15mm의 긴 시트 형태의 스테인리스강(SUS-304-1/2H 재료)이었다. 긴 시트를 길이 방향으로 220mm의 길이로 절단하였고 오목한 원호 형상을 갖는 표면을 갖는 현상제 층 두께 규제부에 가압하였다. 표면을 원호 반경 6.0mm 및 원호 길이 2.0mm를 갖도록 가공하였다. 후속하여, 작업물을 크로메이트 전환 코팅이 실행된 표면 처리 강판에 용접하여 현상제 규제 부재 No. 16(도 9a)을 제조하였다.
2. 현상 장치의 제작 및 평가
상기 현상제 규제 부재를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작했다. 다음 단계에서, 현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 현상제 담지 롤러의 표면에 근접한 상태로 기울이고 현상제 담지 롤러의 표면에 가압하여, 접촉압이 접촉부의 상류 에지에서 0.5MPa의 최대값을 갖고, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.15 내지 0.1MPa가 되도록 접촉시켰다. 이것들 이외에는, 현상 장치는 실시예 1과 마찬가지로 제작, 측정 및 평가되었다.
[실시예 17]
이 실시예는, 지지 부재와 블레이드 부재가 동일한 재료로 형성된 도 9b에 나타내는 현상제 규제 부재를 사용한 예이다.
1. 현상제 규제 부재의 제조
하기 표 4의 성분 (1) 란에 나타내는 2개의 재료를 온도 80℃에서 3시간 동안 교반하면서 반응시켜서 예비중합체(NCO%: 8.50%)를 제조하였다. 예비중합체는 표 4의 성분 (2) 란에 나타내는 5개의 재료와 혼합되어 폴리우레탄 엘라스토머 원료 조성물을 제조하였다. 성형용 금형(분할형)의 캐비티에 조성물을 주입하고, 온도 130℃에서 2분간 경화시켰다. 금형으로부터 생산물을 제거하여 현상제 규제 부재를 얻었다. 성형 금형(분할형)의 캐비티는, 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 원호 형상을 가지며 원호 반경 6.0mm 및 원호 길이 2.0mm를 갖는 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부를 제공할 수 있다. 얻어진 현상제 규제 부재를 길이 방향 220mm, 횡 방향 15mm, 및 두께 2.0mm로 성형하고, 크로메이트 전환 코팅을 실시한 표면 처리 강판에 핫 멜트 접착제를 사용하여 고정하여, 현상제 규제 부재 No. 17를 제작하였다.
Figure 112017070059553-pat00004
2. 현상 장치의 제작 및 평가
상기 현상제 규제 부재를 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작했다. 다음 단계에서, 현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 현상제 담지 롤러의 표면에 근접한 상태로 기울이고 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 가압하여, 접촉압이 접촉부의 상류 에지에서 0.5MPa의 최대값을 갖고, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.15 내지 0.1MPa가 되도록 접촉시켰다. 이것들 이외에는, 현상 장치는 실시예 1과 마찬가지로 제작, 측정 및 평가되었다.
실시예에서의 블레이드 부재의 재료, 각 측정값 및 평가 결과를 표 5에 나타낸다.
[비교예 1, 2, 4 및 5]
비교예 각각에서, 압출용 금형의 성형 캐비티를 미리결정된 형상으로 가공하였다. 현상제 담지 롤러의 표면에 대향하는 표면이 오목한 원호 형상을 갖고 원호 반경 6.0mm 및 원호 길이 0.8mm, 5.2mm 또는 2.0mm를 갖도록 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부를 성형하였다. 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작했다.
현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 현상제 담지 롤러의 표면에 근접한 상태로 기울이고, 현상제 담지 롤러의 표면에 가압하였다. 접촉압의 최대값 및 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역의 접촉압을 표 6에 나타낸 바와 같이 변경했다. 이것들 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작, 측정 및 평가했다.
[비교예 3]
압출 용 금형의 성형 캐비티를 미리결정된 형상으로 가공하였다. 현상제 규제 부재의 현상제 층 두께 규제부를, 현상제 담지 롤러의 표면에 대향하는 표면이 오목한 원호 형상을 갖고 6.5mm의 원호 반경 및 2.0mm의 원호 길이를 갖도록 성형했다. 이외에는 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작했다.
현상제 규제 부재를 현상제 규제 부재의 원위 단부가 현상제 담지 롤러의 표면에 근접한 상태로 기울이고 현상제 담지 롤러의 표면에 대해 가압하여, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 25%의 영역에서 0.7MPa의 최대값을 갖고, 접촉압이 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.25 내지 0.10MPa가 되도록 접촉시켰다. 접촉압의 분포를 도 3b에 나타냈다. 이것들 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 현상 장치를 제작, 측정 및 평가했다.
비교예에서의 블레이드 부재의 재료, 각 측정값 및 평가 결과를 표 6에 나타낸다.
Figure 112017070059553-pat00005
Figure 112017070059553-pat00006
이상과 같이, 현상제 담지 롤러와 현상제 규제 부재 사이의 접촉부에서, 상류 에지로부터 회전 방향으로 현상제 담지 롤러의 하류 에지까지의 접촉 폭(W)은 1.0mm 이상 5.0mm 이하이고, 접촉부의 접촉압은 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 20% 이하의 영역에서 최대값을 갖고 상류 에지로부터 접촉 폭(W)의 30 내지 90%의 영역에서 0.08MPa 이상 0.18MPa 이하인 본 발명에 따른 현상 장치에 의해 흐려짐 화상을 감소시킬 수 있다.
본 발명을 예시적인 실시형태를 참고하여 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시형태로 한정되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 이하의 청구항의 범위는 이러한 모든 변형과 동등한 구조 및 기능을 포함하도록 최광의로 해석되어야 한다.

Claims (8)

  1. 현상 장치이며,
    제1 회전 방향으로 회전가능한 현상제 담지 롤러와,
    상기 현상제 담지 롤러 상에 담지된 현상제층의 두께를 규제하는 현상제 규제 부재를 포함하며,
    상기 현상제 규제 부재의 적어도 일부가 상기 현상제 담지 롤러의 표면과 압력 접촉하여 상기 현상제 담지 롤러와 상기 현상제 규제 부재 사이에 접촉부를 형성하고, 상기 접촉부는 상기 현상제 담지 롤러의 둘레 방향으로 1.0mm 이상 5.0mm 이하의 접촉 폭(W)을 갖고,
    상기 접촉부에서, 접촉압은 제1 영역에서 최대값을 갖고, 상기 제1 영역은 상기 접촉부의 상류 에지로부터 상기 제1 회전 방향으로 상기 접촉 폭(W)의 20% 이하의 폭을 가지며,
    제2 영역의 접촉압이 0.08MPa 이상 0.18MPa 이하이고, 상기 제2 영역은 상기 접촉부의 상류 에지로부터 상기 제1 회전 방향으로 상기 접촉 폭(W)의 30% 만큼의 하류측의 지점에서 시작되고 상기 접촉부의 상류 에지로부터 상기 제1 회전 방향으로 상기 접촉 폭(W)의 90% 만큼의 하류측의 지점에서 종료되는, 현상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 현상제 규제 부재의 접촉부는 상기 현상제 담지 롤러의 표면에 대향하는 측에서 오목한 곡면을 갖는, 현상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접촉압은 상기 접촉부의 상류 에지에서 최대값을 갖는, 현상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 접촉압은 0.2MPa 이상 1.0MPa 이하의 최대값을 갖는, 현상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 현상제 규제 부재는 적어도 지지 부재 및 블레이드 부재를 포함하며, 상기 블레이드 부재는 탄성 부재를 포함하는, 현상 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 탄성 부재는 열가소성 엘라스토머를 포함하는, 현상 장치.
  7. 전자 사진 화상 형성 장치의 본체에 착탈가능하게 부착될 수 있으며, 제1항에 따른 현상 장치를 포함하는, 프로세스 카트리지.
  8. 제1항에 따른 현상 장치를 포함하는 전자 사진 화상 형성 장치.
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