KR100538257B1 - 전자사진공정용이형제 - Google Patents

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제랄드 지. 레슬리
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Abstract

전자 사진 공정에 사용하기 위한 이형제(release agent) 조성물이 개시된다. 이 조성물은 명확하게 한정되고, 열적으로 안정하며, 실리콘 및 오일 실리콘 왁스의 랜덤 공중합체를 포함한다. 이 공중합체는, 핫 퓨저 롤에서는 액체이지만, 인쇄 면 상의 실내 온도에서는 고형인 녹는점을 가진다. 페이스트 또는 유연한 코오크의 형태로, 토너 카트리지의 틈새를 밀봉하는데 유용한 랜덤 실리콘 공중합체가 또한 개시된다. 마지막으로, 상기 공중합체 제조 방법이 개시된다.

Description

전자 사진 공정용 이형제{RELEASE AGENT FOR ELECTROPHOTOGRAPHIC PROCESS}
본 발명은 전자 사진 기술의 인쇄에 관한 것이며, 자세하게는 전자 사진 기술의 인쇄 공정에서 핫 퓨저 롤에 사용되는 이형제(release agent)에 관한 것이다.
전자 사진 공정에서, 복사하고자 하는 원본의 광 이미지는 전형적으로 감광성 부재에 정전 잠상 형태로 기록되고, 일반적으로 토너(toner)라고 불리는 검전 표시 입자(electroscopic marking particle)를 가해서 잠상이 눈에 보이도록 이후 렌더링(rendering)한다. 시각적인 토너 이미지는 감광성 부재에 직접 고정되거나 부재로부터, 한 장의 종이와 같은 다른 지지물로 전송되어, 다음으로 이곳에 상을 고정시킨다.
열에 의해 지지 부재 상에 영구적으로 검전 토너 물질을 고정시키거나 용융시키기 위하여, 토너 물질의 온도를 토너의 조성물이 점성을 갖는 지점까지 높일 필요가 있다. 상기 작업은 토너가 섬유 또는 지지 부재의 기공 내로 어느 정도 흐르도록 유발한다. 그 후, 토너 물질이 냉각되면서, 응고가 발생하여 토너 재료가 지지 부재에 단단히 접착된다. 전자 사진 기술에서, 지지 부재 상에 토너 이미지를 정착시키기 위해 열에너지를 사용하는 것은 오래되었고 잘 알려져 있다.
정전기 토너 이미지를 열적으로 용융시키는 하나의 접근방식은 토너 이미지를 그 위에 갖는 지지물이, 적어도 하나가 내부적으로 가열되는 한 쌍의 대향하는 롤러 부재 사이로 지나가게 하는 것이다. 이러한 형태의 용융 시스템을 작동하는 동안, 토너 이미지가 정전기적으로 접착되는 지지 부재는 롤 사이에 형성된 닙부(nip)를 통하여 이동되어 토너 이미지가 퓨저 롤과 접촉하고, 이로 인해 닙부 내에서 토너 이미지를 가열한다. 토너로의 열 이동을 조절하기 위해, 실제로 복사 인쇄물에서 퓨저 롤까지 토너 입자에 의한 어떠한 오프셋(offset)도 표준 상태 하에서 발생되지 않는다. 상기는 롤러의 표면에 가해지는 열이, 토너의 이미지 영역에서 토너 입자가 액화되어 용융된 토너에 분열 작용을 일으켜 "핫 오프셋"("hot offset")을 야기하는, 토너의 "핫 오프셋" 온도 이상으로 롤러의 표면 온도를 증가시키는데 충분하지 않기 때문이다. 분열 현상은, 점성 토너 덩어리를 함께 보유하는 접착력이 퓨저 롤와 같은 접촉 표면에 상기를 오프셋 시키는 접착력보다 작을 때, 발생한다.
그러나 때때로, 토너 입자는 퓨저 롤의 표면에 열을 부적절하게 도포되어 퓨저 롤에 오프셋 될 것이다(예를 들면, "차가운" 오프셋 현상). 상기는 일반적으로 롤의 표면의 특성이 불완전함에 의해서, 또는 불충분한 접착력의 결과로 복사 인쇄물에 토너 입자가 접착되지 않음으로써 발생된다. 상기의 경우에, 토너 입자는 복사 인쇄물이 닙부 내에 없는 기간 동안 백업 롤에 순차적으로 전달됨으로써 퓨저 롤의 표면으로 전달될 수 있다.
더욱이, 토너 입자는 양면 복사의 용융 동안 퓨저 및/또는 백업 롤에 의해서, 또는 단순히 복사 장치의 주변으로부터 모아질 수 있다. 상기의 불안정한 토너 입자의 존재는 복사의 질을 나쁘게 할 수 있다.
위에 기술된 형태의 대부분의 퓨저는 핫 롤에 방출 액체를 도포하는 임의 방식을 사용한다. 상기 방출 액체의 고유한 온도 저항과 방출 특성 때문에, 실리콘 오일(silicone oil)은 전형적으로, 토너가 퓨저 롤의 표면에 부착되어 그로 인해 이미지의 질을 낮추고 퓨저의 표면을 오염시키는 것을 방지하기 위해 상용된다. 실리콘 오일은 또한 퓨저의 압력 닙부를 통해서 지나가는 수만 페이지의 누적 작용에 의해 야기되는 마모를 줄이기 위해 어느 정도의 방출을 공급함으로써, 퓨저 롤의 수명을 연장시킨다. 방출 액체의 긍정적인 효과를 보장하기 위해서, 최소량의 오일 (전형적으로 10-100 마이크로그램/페이지)이 요구된다.
이형제로 사용되는 오일이 퓨저 시스템을 통해서 지나가는 인쇄물에 의해서 부분적으로 옮겨져 없어지기 때문에, 분배된 오일의 양은 만족스럽지 못한 인쇄 품질 결함이 나타나지 않을 만큼 보장하는 것이 필요하다. 극단적인 경우에, 이미지가 형성된 인쇄물의 표면은 눈에 띄게 기름으로 젖거나 번질번질해질 수 있다. 이중 인쇄 (예를 들면, 양면 인쇄)의 경우에, 더 민감한 효과가 보여진다. 상기의 경우에, 오일은 이중 페이지에 의해 인쇄 공정을 통해서 되돌려 운반되고, 상기 페이지의 오일은 광전도체를 포함하는 다양한 기계 표면에 배치된다. 육안으로 식별 불가능한 오일의 미소량이 현상 롤로부터 광전도체로 토너를 이동시키는데 심하게 영향을 끼치기에 충분할 수 있다는 것을 알게 된다. 현상 장치로부터 광전도체로 토너를 이동시키는 것을 보조하기 위해, 현상 공정은 색조가 바뀐 현상 장치와 이미지가 형성된 광전도체 사이의 문지름(scrubbing) 작용에 의존하고, 또한 문지름 작용이 현상 장치와 광전도체 사이의 표면 속도의 불일치에 의해서 야기되기 때문에, 두 표면의 경계면에 실리콘 오일을 첨가하는 것은 문지름에 의한 마찰력을 토너의 이동이 상당히 감소될 수 있는 수준으로 줄인다. 상기의 인쇄 품질 결함은 고해상 인쇄에서 매우 현저하다. 극단적인 경우, 토너 이송의 결핍은 광 인쇄를 할 때 심지어 12 포인트 문서에서도 보여진다. 인쇄면 당 100 마이크로그램을 초과하는 오일의 수준은, 만약 인쇄면을 가로질러 오일을 분배하는 것이 규칙적이지 않다면, 심각한 인쇄 결함을 야기할 수 있다. 전형적인 인쇄 품질 결함은 고농축 오일의 영역에서 진행 방향에 평행한 줄무늬를 가지는, 흐릿한 정도의 흰 줄무늬이다. 상기의 이유 때문에, 오일 측정의 상한선은 인쇄면 당 100 마이크로그램이다.
저가의 데스크-탑(desk-top) 프린터에 사용되는 전형적인 윤활 측정 기구는 점성을 가진 실리콘 오일을 사용해서, 보온재 {듀퐁(DuPont)사의 노멕스(NOMEX) 섬유와 같은}로 구성된 펠트 패드(felt pad)를 포화시키는 것을 필요로 해서, 펠트의 섬유 크기 및 밀도와 결합될 때, 펠트 밖으로 나가는 유속이 바람직한 한계 내에서 조절될 수 있도록 한다. 와이퍼(wiper) 패드의 전형적인 구성은 펠트의 미리 절단된 조각(예를 들면, 섬유 직경이 9 마이크론이고 펠트 밀도는 55 oz./yd2)에 30,000 cst(실내 온도에서)의 점성도를 갖는 양의 실리콘 오일(예를 들면, 7-8 그램)을 도포하는 것을 포함하며, 오일이 펠트 내로 흡수되도록 고온에서 펠트/오일 화합물을 베이킹하는 것을 포함한다. 고해상도 인쇄(1200 DPI) 및 이중 인쇄에 앞서서, 상기 기기는 훌륭한 계측 시스템이며, 오일 유동을 인쇄면 당 50-500 마이크로그램의 범위 내로 조절하여, 바람직한 유동의 균등함을 제공하고 어떤 이미지 결함도 발생되지 않게 한다. 상기 계측 기기가 1200 DPI 및 이중 인쇄에 사용될 때는, 그러나 앞서 용인 가능한 오일의 균일하지 않은 분포는 어떤 영역에서, 위에 서술된 인쇄 결함을 유발하기에 충분한 오일 농도를 제공한다.
오일 도포 시스템의 다른 요구 사항은 분배된 오일의 양이 도포기(applicator)의 수명(전형적으로 14,000쪽) 동안 지속되어야만 한다는 것이다. 상기에 서술된 것처럼, 적절한 오일 유동을 유지하는데 실패하게 되면 토너가 퓨저에 접착하게 하여 퓨저의 수명을 단축시킨다. 또한, 낮은 유동은 토너가 펠트 도포기에 쌓이게 하고, 토너가 충분히 쌓이게 될 때, 다량의 토너가 마음대로 쪼개져서 인쇄면에 접착하여 "와이퍼 덤프"("wiper dump")라고 불리는 또 다른 인쇄 품질 결함을 일으킨다. 펠트 도포기는 중력 공급 시스템이다. 상기는, 오일이 주어진 온도에 대해 일정한 비율로 펠트로부터 흘러나온다는 것을 의미한다. 프린터가 인쇄 작업을 하지 않고 대기 상태에 있더라도, 실리콘 오일은 계속해서 와이퍼로부터 흘러나온다. 따라서, 만약 프린터가 충분한 시간 동안 대기 상태에 있다면, 인쇄된 첫 번째 인쇄면은 비정상적으로 많은 양의 실리콘 오일을 수용하게 되며 이중으로 된 줄무늬를 보이게 될 것이다.
요약하면, 최적의 실행을 위해서 이형제 오일 도포 시스템은 다음의 요구 조건을 충족시켜야만 한다.
퓨저 롤에 토너가 접착하는 것을 방지하기 위해 시스템의 수명 기간 내내 충분하고 일정한 오일 유동이 필요하다. 상기는 퓨저의 수명을 연장시키고 와이퍼 덤프를 방지한다. 최소한의 유속은 인쇄면 당 10 마이크로그램이다.
1200 DPI의 고해상도 이미지를 인쇄할 때 및 양면 모드에서 인쇄할 때 이미지 결함을 방지하기 위해 인쇄면 당 100 마이크로그램의 최대 유속과 균등한 유동이 필요하다.
1980년 1월 22일 시트렐라(Strella) 등에게 허여된 미국 특허 제 4,185,140호는 전자 사진 기술의 복사 공정에서 핫 퓨저 롤에 사용하기 위한 중합체 이형제를 보여준다. 상기에 사용된 중합체 물질은 반드시 카르복시(carboxy), 하이드록시(hydroxy), 이소시아네이트(isocyanate), 티오에테르(thioether) 및 메르캅토 그룹(mercapto group)와 같은 작용기를 포함해야만 한다. 상기 물질들은 뛰어난 토너 방출 특성을 가진, 퓨저 롤에 열 안정성 방출 층을 형성한다고 알려져 있다. 중합체 물질이, 용융 온도에서 액상으로 있는 반면에, 실내 온도에서 고형일 수 있다는 것을 알게 된다. 이형제로 개시된 상기 물질은 실리콘 오일이나 왁스가 아니다.
본 발명은, 전자 사진 공정에서 핫 퓨저 롤 사용시 상술된 문제를 제거하는 이형제를 한정한다. 이 물질은 용융 표면에서 액체이고, 냉각시 인쇄 매체에서는 응고된다. 이는 효과적인 이형제 (즉, 토너가 퓨저 롤의 표면에 접착되는 것을 방지하고 퓨저 롤을 매끄럽게 한다)로 작용하고, 특히 양면 인쇄 중에, 용지 상에 오일이 있어서 일어나는 인쇄 품질의 결함을 방지한다.
인쇄 품질 문제는 또한 인쇄 카트리지의 토너 유출로 인해 발생할 수 있다. 토너 카트리지는 프린터와 사진 복사기에 사용되는 교체 가능한 공급 장치이다. 상기의 기능은 저장통에 토너의 공급물을 보유하고 그 후 상기 저장통에서 현상 롤로 토너를 전달하여, 토너가 단일층으로 존재하게 하는 것이다. 토너는 그 후 광전도체 표면상에서 발생된 전하 분배를 기반으로 하여, 인쇄된 이미지에 대응하는 형태로 광전도체로 전달된다. 토너 카트리지는 전자 사진 기술분야에서 잘 공지되어 있으며, 예를 틀어 본 명세서에 참조에 의해 함께 설명된, 1996년 12월 20일에 출원된 코페이(Coffey) 등에 의한 미국 특허 출원 번호 제 08/770,330호에 기술되어 있다.
토너의 조심스러운 전달은 뛰어난 인쇄된 이미지를 얻기 위해 필수적이다. 유출된 토너는 사용자의 손, 옷 및 사무실을 더럽힐 뿐만 아니라 이미지의 품질을 나쁘게 할 것이다. 토너 유출이 발생할 가능성이 있는 카트리지 상의 특히 문제되는 지점은 현상 롤의 단부이다. 실제로, 토너 카트리지는 현상 롤의 단부에서 토너 유출을 막기 위해, J 형상의 밀봉과 같은 특별한 밀봉부를 종종 사용한다. 그럼에도 불구하고, 약간의 유출은 카트리지 부품과 조립체 내의 변화성 때문에 여전히 발생한다. 현상 롤의 단부에 사용되기 위해, 액체 또는 기름을 이용한 밀봉이 고려될 수 있다. 그러나, 상기 물질이 이동하려는 경향이 있고, 인쇄 영역 내로 밀봉제가 이동하면 현상 롤, 광전도체 및 충전 롤를 오염시켜, 그로 인해 인쇄 결함을 일으킬 수 있기 때문에, 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명의 추가 목적은, 페이스트 또는 코킹재(caulk)와 같은 컨시스턴시(consistency)을 갖도록 제조되면, 토너 카트리지에 사용하는데 효과적인 밀봉제로 작용하고, 이동하지 않고 도포하기 쉬우며 얇은 층으로 펴질 수 있는 실리콘 중합체를 제공하는 것이다.
본 발명은, 전자 사진 공정에서 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물에 관한 것으로, 상기 이형제 조성물은 아래의 화학식을 갖는 열에 안정하며 실리콘으로 된 랜덤 공중합체의 유효량 (전형적으로 상기 조성물의 50 내지 100%)을 포함하는데,
여기서 x는 공중합체의 0.75 내지 0.985 (몰 퍼센트)를 나타내고, y는 공중합체의 0.015 내지 0.25를 나타내며, R은 70 중량% 내지 100 중량%의 C15-C60 알킬기와, 나머지 알킬기를 포함한다. 바람직한 공중합체에서, x:y 몰비는 15:1 내지 70:1이고, R의 주요 성분은 C30-C45 알킬기이다. 상기 이형제 조성물로 코팅된 퓨저 롤뿐만 아니라, 이형제 조성물로 주입된 펠트 패드가 또한 청구된다.
또한, 본 발명은 바람직하게는 백금과 같은 촉매를 반응 중 조금씩 반응 혼합물에 첨가함으로써, 폴리디메틸실록산-코-폴리메틸하이드로실록산 예비중합체(polydimethylsiloxane-co-polymethylhydrosiloxane prepolymer ;PDMS-co-PMHS)와 같은 메틸하이드로실록산(methylhydrosiloxane)과, 주된 체인 길이로 C30-C45를 갖는 혼합된 체인 1-알켄 {트리아콘덴(triacontene)이 가장 바람직함}과 같은, C15-C60 1-알켄의 반응을 포함한 실리콘 랜덤 공중합체 제조 방법을 포함한다. 이 방법은 촉매 총량이 한 번에 반응 혼합물에 첨가될 때보다 반응이 더 진행될 수 있게 한다.
본 발명의 주성분은, 알킬기 메틸 실록산과 디메틸실록산을 포함하는 성분을 갖는 랜덤 실리콘 공중합체이다. 이 중합체는, 전자 사진 공정에서 가열된 용융 롤 표면에서는 액체이지만, 인쇄 표면(즉, 용지)에서 냉각되면 응고되도록 하는 녹는점과 점성도 특징을 갖는다. 정확한 녹는점과 점성도 특징은 사용하고자 하는 특정한 분배기와 퓨저 시스템을 기초로 선택되고 최적화될 수 있다.
유기체 실리콘 왁스는 잘 알려져 있고 화장품 산업에서 폭넓게 사용되고 있다. 그러나, 이러한 상업적인 왁스 중 어떤 것도 퓨저 롤의 이형제로 사용하기에 적합한 특성을 갖지는 않는다. 실리콘 왁스는 레이저 프린터에서 이형제로써 사용하기 위해 다음의 요구 조건을 충족시켜야만 한다.
열에 대한 안정성이 커야 한다. 왁스는 조성물의 수명 동안 악취가 나서는 안 되고, 점성도와 같은 물리적 특성이 감지할 수 있을 정도로 변해서는 안 된다.
왁스는 93℃에서, 2,000 내지 10,000 센티푸아즈(centipoise), 바람직하게는 3,000 내지 7,000 센티푸아즈, 가장 바람직하게는 3,500 cps의 용해 점도를 가져야만 한다. 상기는 용융 온도에서 실리콘 오일의 점성도에 적합하고, 왁스가 펠트 패드 분배 시스템 내로 직접 침전되도록 허용한다.
왁스는 45℃ 내지 80℃의 녹는점을 가져야만 한다. 만약 녹는점이 45℃보다 낮다면, 왁스는 프린터가 최고 속도로 작동해서 카트리지가 뜨거울 때 고형화되지 않을 것이며, 따라서 이중 줄무늬가 발생할 수 있다. 만약 녹는점이 80℃보다 높다면, 왁스는 무거운 매체 인쇄시 백업 롤 상에서 굳어서 매체가 백업 롤를 감싸게 할 수 있는 용지 먼지와 토너를 모으게 될 것이다.
표준 유속에서, 왁스는 투명 용지 상에 줄무늬를 발생시켜서는 안 된다. 상기는 인쇄쪽 당 800 마이크로그램보다 적은 유속을 가짐으로써 달성된다.
본 발명에서 이형제로 사용되는 공중합체는 아래에 주어지는 화학식으로 표현되며, 분자 내의 실리콘 오일 및 실리콘 왁스 부분은 불규칙하게 도처에 위치된다. 실리콘 오일 및 왁스 부분이 전체의 분자에 대해서 불규칙하게 도처에 위치되는 반면에, 유사한 부분이 함께 모여져서 분자의 부분들을 이룰 수도 있다는 것이 이해된다. 상기 구조는 본 발명에 의해 보호되도록 의도되어 있다.
상기 화학식에서, 분자의 x 부분은 실리콘 오일의 특성을 갖고, 분자의 y 부분은 지방족 탄화수소 왁스(aliphatic hydrocarbon wax)의 특성을 가진다. x는 실리콘 오일 부분을 포함하는 공중합체의 몰 퍼센트를 나타내는데, x는 0.75 내지 0.985, 바람직하게는 0.85 내지 0.98, 가장 바람직하게는 0.97 이다. y는 실리콘 왁스 부분을 포함하는 공중합체의 몰 퍼센트를 나타내는데, y는 0.015 내지 0.25, 바람직하게는 0.02 내지 0.15, 가장 바람직하게는 0.03의 값을 가진다. 바람직한 중합체에서, x:y의 몰비는 15:1 내지 70:1, 바람직하게는 25:1 내지 50:1, 보다 바람직하게는 30:1 내지 45:1, 가장 바람직하게는 32:1이다. R은 70 중량% 내지 100 중량%의 C15-C60 알킬기와, 나머지 알킬기를 포함한다. 이 알킬기 성분 모두는 할로겐화 될 수 있고, 바람직하게는 불소화 될 수 있다. R의 주요 성분은 C30-C45 알킬기, 가장 바람직하게는 C36 알킬기(트리아콘틸기; triacontyl)인 것이 바람직하다.
공중합체는 80,000 내지 250,000, 바람직하게는 80,000 내지 150,000, 가장 바람직하게는 110,000의 분자량 (중량 평균)을 가져야 한다. 중요하게는, 공중합체는 열적으로 안정해야만 한다. "열적 안정성"은 공중합체가 색조, 냄새, 점성도 또는 분자량의 중대한 변화 없이 석 달 동안 210℃에 고정될 수 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 이형제 조성물은 50% 내지 97%, 바람직하게는 75% 내지 95%, 그리고 가장 바람직하게는 91%의 상기 공중합체 성분을 포함한다. 상기 조성물의 용융 점성은, 이형제 조성물이 퓨저 롤 상에 분배되는 비율을 결정하는데 중요한 요인 중 하나이기 때문에, 특히 중요하다. 중합체의 점성도는 사용된 특별한 분배 수단을 위해서 최적화된다. 전형적으로, 상기 조성물의 용융 점성도는 93℃에서 2,000 내지 10,000 센티푸아즈, 바람직하게는 93℃에서 3,000 내지 7,000 센티푸아즈, 그리고 가장 바람직하게는 3,500 센티푸아즈이다. 이형제 조성물의 녹는점이 또 중요한데, 이는 조성물이 퓨저 롤에서 실제 액체이고, 인쇄 용지에서 냉각될 경우 고체인지를 결정하는 것이 녹는점이기 때문이다. 따라서 조성물은 45℃ 내지 80℃, 바람직하게는 65℃ 내지 80℃, 가장 바람직하게는 72℃의 녹는점을 갖는다.
조성물의 용융 점성도은, 포함된 구체적인 전자 사진 장치에 대해, 조성물이 요구된 범위 내에 있고, 이 범위 내에서 최적화됨을 보장할 수 있는 몇 가지 방식을 통해 조절된다. 점성도를 조절하는 두 가지 방식은, 체인 스토퍼(chainstopper)를 사용하거나, 공중합체가 형성되는 동안 공중합체의 교차 결합도를 조절함으로써, 하이드라이드 실록산 공중합체의 점성도를 조절하는 것이다. 이러한 과정은 공중합체를 제조하는 방법의 일부로 아래에 기술될 것이다. 점성도를 조절하는 다른 방식은 점성도 조절제를 조성물에 첨가하는 것이다. 사용될 때, 상기 작용제는 일반적으로 조성물의 0.5% 내지 30%, 바람직하게는 10% 내지 25%, 그리고 가장 바람직하게는 20%를 포함한다. 선택된 특별한 작용제는 조성물의 점성도를 증가시키기 위해 또는 감소시키기 위해 첨가될 수 있다. 점성도를 바꾸는 유용한 작용제의 실례는, 무정형의 (훈증) 실리카(amorphous (fumed) silica) {특히 헥사메틸디실록산(hexamethyldisiloxane) 표면 처리제를 포함하는 무정형 실리카}, 실리콘 오일 및 그들의 혼합물을 포함한다. 바람직한 점성 제어 작용제는 30,000 센티스토크(centistoke)의 실리콘 오일이다. 조성물의 점성도를 조절하는 것 외에도, 실리콘 오일은 또한 윤활 능력을 증진시키고 조성물의 유속을 조절한다.
본 발명의 이형제 조성물이 다양한 온도 조건 (퓨저 롤의 고온뿐 아니라 외부의 실내 온도) 하에서 사용되기 때문에, 특히 공중합체와 같은 조성물은, 발생할 수 있는 임의의 악취, 분해 및 교차 결합 문제를 제거하기 위해서, 안정성이 있는 것이 중요하다. 상기는 용융 온도에서 열적 안정성을 제공하기 위해 조성물에 산화방지제를 첨가함으로써 달성될 수 있다. 사용될 때, 산화방지제는 일반적으로 조성물의 3% 내지 20%, 바람직하게는 5% 내지 13%, 그리고 가장 바람직하게는 9%를 포함한다. 산화방지제가 조성물의 안정성을 달성하는데 중요하더라도, 너무 많이 사용될 경우에는, 바람직하지 않은 "호일(foil) 줄무늬"가 인쇄된 인쇄물 상에 나타날 수 있다. 종래의 어떤 산화방지제도 사용될 수 있다. 서로 다른 메커니즘으로 작용하는 산화방지제 혼합물이 바람직하다. 상기의 유용한 산화방지제의 실례는,
⒜ 부자유 페놀(hindered phenols)과 같은 유리기 스캐빈저(free radical scavengers),
⒝ 아인산염 물질(phosphite materials),
⒞ 티오디프로피오네이트(thiodipropionate) 물질과 같은 하이드로페록사이드 분해물(hydroperoxide decomposers), 그리고
⒟ 상기 물질들의 혼합물과 같은 재료 종류를 포함한다.
산화방지제의 특히 선호되는 혼합물은 이르가녹스 1010 (Irganox 1010) {시바 가이기(Ciba Geigy)사로부터 상업적으로 사용 가능한 지연 페놀형 산화방지제}, 시아녹스 STDP (Cyanox STDP) {사이텍 인더스트리(Cytek Industries)사로부터 상업적으로 구입 가능한 디스테아릴티오디프로피오네이트(distearylthiodipropionate)}, 및 마크 2112 (Mark 2112) {위트코 사(Witco Corp.)로부터 상업적으로 구입 가능한 고온 아인산염 산화방지제}를 포함한다.
본 발명의 다른 관점에서, 아래의 화학식을 가지는 랜덤 실리콘 공중합체는, 예를 들면 토너 카트리지 상의, 밀봉제로써 사용될 수 있다.
상기 화학식에서, x는 공중합체에 대한 몰 퍼센트가 0.998 내지 0.995, 바람직하게는 0.990 내지 0.992, 가장 바람직하게는 0.99이다. y는 공중합체의 몰 퍼센트가 0.005 내지 0.012, 바람직하게는 0.008 내지 0.010, 가장 바람직하게는 0.01이다. R은 70 중량% 내지 100 중량%의 C15-C60 알킬기와, 나머지 알킬기를 포함한다. 알킬기 조성물 모두는 할로겐화될 수 있고, 바람직하게는 불소화 될 수 있다. R의 주요 성분은 C30-C45 알킬기, 가장 바람직하게는 C36 알킬기 (트리아콘틸)인 것이 바람직하다. 공중합체는 또한 바람직하게 열적 안정성을 갖는 것이 바람직하다.
공중합체의 분자량 (중량 평균)은 80,000 내지 250,000, 바람직하게는 80,000 내지 150,000, 가장 바람직하게는 110,000이다. 앞서 기술된 공중합체의 컨시스턴시를 갖는 왁스보다 오히려 밀봉제로 유용한 공중합체는 페이스트 또는 유연한 코킹재의 컨시스턴시를 갖는다. 밀봉제 공중합체는 93℃에서, 3,000 내지 7,000 센티푸아즈의 점성도를 갖는다. 각각의 특별한 밀봉제 공중합체를 위해서, 원하는 점성도를 달성하기 위해 x 및 y의 값과 공중합체의 분자량을 변경하는 것은 일상적인 당업자의 지식 범위 내에 속한다. 공중합체는 위에 기술된 것처럼 산화방지제와 결합되어 사용될 수 있다.
실리콘 공중합체 물질은, 예를 들면 토너 카트리지, 특히 현상 롤의 단부에서, 틈새를 밀봉하기 위해 사용된다. 토너 카트리지의 구조는 전자 사진 기술분야에서 잘 공지되어 있으며, 예를 들어 본 명세서에 참조에 의해 함께 설명된, 1996년 12월 20일에 출원된 코페이(Coffey) 등에 의한 미국 특허 출원 번호 제 08/770,330호에 기술되어 있다. 상기 밀봉제의 기능을 수행하기 위해, 유효량 (5mg 내지 40mg, 바람직하게는 10mg)이 현상 롤의 각각의 단부에 놓여진다. 롤은 이 후 회전되어, 공중합체로 롤의 표면을 적신다. 공중합체는 도포가 용이하다. 공중합체의 이러한 얇은 층은 토너의 틈새를 효과적으로 밀봉하도록 작용하고, 공중합체는 사용시 인쇄 영역으로 이동하지 않는다.
공중합체는 해당 분야에 공지된 임의의 방법으로 합성될 수 있다. 합성 단계는 일반적으로 실리콘 예비 중합체를 형성하기 위해 고리형 실록산(D4)과 실리콘 수소화물 성분을 혼성 중합하고 나서, 상기 예비 중합체 상에 긴 체인 알켄기를 접목한다.
다음을 수행하는데 사용될 수 있는 반응의 예이다.
제 1 단계 반응
온도계, 콘덴서, 기계적 교반기(stirrer) 및 격벽(septum)이 구비된 1000mL 용량의 네 개의 목을 가지고 바닥이 둥근 플라스크에, D4를 209.39g, PMHS를 10.45g, 건조된 벤토나이트(bentonite)(100℃에서 네 시간 동안 건조된 F-105)를 0.95g 및 HMDS를 0.333g(432.9μL) 첨가한다. 반응 플라스크를 질소로 채운다. 혼합물을 500 RPM으로 휘저어서 90℃로 천천히 가열한다. 7 시간 동안 90℃로 유지한다. 혼합물의 점성도는 6000 cps에 도달해야 한다. 임의의 반응되지 않은 D4를 제거하기 위해서, 고진공 하에서 125℃로 가열한다. 혼합물의 점성도는 7000 cps에 도달해야 한다. 공중합체의 수소화물 함유량은 양자 NMR에 의해서 측정되며 5 몰%이다.
제 2 단계 반응
제 1 단계의 반응 플라스크를 실내 온도로 냉각시킨다. 그 후 제 1 단계의 반응 플라스크에 61.4%의 트리아콘텐 {예를 들면, 60%보다 큰 알파-올레핀 (alpha-olefin) 함유량을 갖고, 평균 체인 거리가 36인 알켄의 혼합물로, 세브론 (Chevron)사로부터 상업적으로 구입 가능한 걸프텐 30+ (Gulftene 30+)} 129.3g과, 톨루엔 (분자 시이버로 건조된) 400mL를 첨가하고, 필요할 경우 DMS-VO5 (이중 비닐 PDMS)를 첨가한다. 반응 혼합물을 질소로 채운다. 75℃로 가열하고, 분별 용액의 IR을 측정하고, PC072 {1,3-디에테닐기-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 복합체 (1,3-diethenyl-1,1,3,3-tetramethyldisiloxane complex)인 백금}를 90㎕ 첨가한다(시간 = 0 분). 20분에, PC072를 90㎕ 첨가하고, 적외선 분광법 (IR)을 통해 수소화물의 함유량을 측정한다. 시간 = 0에서 피크의 크기와 비교된 시간 t에서 수소화물 피크의 비가 수소화물 함유량 (수소화물 백분율; H%)으로 취해진다. 20분마다 90㎕를 계속해서 첨가해서, H%가 IR로부터 25 내지 30%에 도달할 때까지 분별 용액의 IR을 취한다 (40분 이상의 첨가, 60분 이하의 첨가). H%가 25 - 30%에 도달할 때, 헥센(hexene) 50mL와, PC072를 90㎕ ( 냉각 시간 = 0분)를 첨가한다. 30분에, PC072 90㎕를 더 첨가한다. H%가 10% 이하가 될 때까지 (통상적으로 1 시간) IR을 통해 관측을 계속한다. 분석하기 위해, 작은 샘플 (분리적으로 진공 하에서 건조한)을 추출한다.
산화방지제를 첨가하기 위한 공정
제 2 단계로부터, 왁스의 양을 기준으로 30%의 실리콘 오일(30000cp), 10%의 시아녹스 STDP, 2%의 이르가녹스 1010 및 3%의 마크 2112를 첨가하고 (338g의 왁스가 제조된다고 가정할 경우, 실리콘 오일은 101.6g, STDT는 33.8g, 1010은 6.67g 및 2112는 10.14g), 100℃로 가열하며, 혼합될 때까지 (한 시간) 뒤섞는다. 오븐 접시(oven dish)에 쏟아 붇고, 밤새 방폭 (explosion-proof) 오븐(~75℃)에서 건조시킨다.
공중합체의 용융 점도와, 이에 따른 이형제 조성물의 용융 점도는, 제조시 공중합체의 교차 결합을 조절함으로써 효과적으로 영향을 받을 수 있다. 상기 목적을 위해 사용될 수 있는 교차 결합 작용제는 2비닐 말단 (divinyl-terminated) 폴리디메틸실록산을 포함한다. 이러한 접근법은 고분자량의 공중합체가 필요할 때 유용하다. 이러한 공정의 결과는, 조절 방식으로 공중합체의 점도를 증가시켜서 공중합체 왁스 산출물의 유속이 보다 조절 가능하게 하는 것이다.
저분자량 공중합체가 필요할 때, 0.1 내지 0.5 중량% (바람직하게는 0.26 중량%)의 체인-스토퍼 물질이 제 1 단계 반응에 첨가될 수 있다. 효과적인 체인-스토퍼는 헥사메틸 디실록산(hexamethyl disiloxane ; HMDS)과 같은 임의의 저분자량 PDMS를 포함한다. 이러한 반응은 벤토나이트 존재시 일어나는 것이 바람직하다.
제 2 단계 반응 완료 후, 1-헥센과 같은 휘발성 저분자량 1-알켄 (예를 들면, C2-C14 알켄)으로 반응이 억제되는 것이 바람직하다. 이러한 억제 단계는, 스스로 교차 결합하는 것과 같은, 임의의 수소화물의 다른 반응을 막기 위해, 합성된 물질 내의 임의의 수소화물을 짧은 알킬기 체인으로 대체한다. 공중합체 상의 y 기의 30%까지 그렇게 치환될 수 있으며, 더 많은 양은 물질의 점성도에 악영향을 끼칠 수 있다.
유효량의 반응 촉매 (상기 제 2 단계 참조)가 반응 진행 중 반응 혼합물에 점차적으로 첨가될 때, 촉매가 한번에 모두 첨가되는 것보다 반응이 더욱 진행한다는 사실이 놀랍게도 알려져 있다. 그러므로, 본 발명은, 백금, 팔라듐(palladium) 및 그들의 혼합물로부터 선택된 촉매 존재시 (바람직하게는 백금), 메틸하이드로실록산을 함유한 예비 중합체 (바람직하게는 PDMS 함유 예비 중합체, 보다 바람직하게는 PDMS-co-PMHS 예비 중합체, 가장 바람직하게는 PDMS : PMHS의 몰비가 32:1인 예비 중합체)와, C15-C60 1-알켄 (바람직하게는 C30-C45 알켄, 가장 바람직하게는 트리콘텐)의 반응을 포함한 불규칙 실리콘 공중합체의 제조 반응을 포함하는데, 여기서 촉매는 반응이 완료될 때까지 반응 중 조금씩 반응 혼합물에 첨가된다. 1-알켄이 일반적으로 알켄의 혼합물로써 반응물 내에 존재하기 때문에, 높은 순수성 (예를 들면, 적어도 60 중량% 이상의 원하는 알켄을 함유해야 함)을 갖는 것이 바람직하다. 반응이 완료될 때, 반응이 짧은 체인(C2-C14)의 1-알켄(바람직하게는 n-헥센)으로 억제되는 것이 또한 바람직하다. 촉매의 "유효량"은 반응을 촉진시키는데 필요한 촉매의 총량을 나타낸다. 정밀한 양은 특정한 촉매와 사용된 반응물의 본질에 따라 다를 것이며, 당업자의 지식 범주 내에 있을 것이다.
전자 사진 공정에 사용하기 위한 전형적인 퓨저 조립체는 속이 빈 실린더를 포함하는 가열된 롤 구조물, 또는 실린더와 동일 연장선상에서 동공 부분 내에 배치된 적절한 가열 요소를 가지는 코어를 구비한다. 가열 요소는 실린더의 표면 온도를 일반적으로 250℉ 내지 400℉ (115℃ 내지 204℃)의 작동 온도로 가열하기 위한 임의의 적절한 형태의 가열기를 구비할 수 있으며, 예를 들면, 석영 램프일 수 있다. 실린더는 본 발명의 목적을 달성할 수 있는 임의의 적절한 물질, 다시 말해, 토너 입자를 용융시키기 위해 필요한 온도를 제공하기 위해 표면에 열을 전달할 뿐만 아니라, 토너 입자가 퓨저 표면과 접하는 것을 방지하기 위해 차단기 퓨저 부재의 표면과 방출층 사이에 토너에 대한 계면(interfacial) 또는 차단층을 형성하기 위해서 본 발명의 이형제 조성물과 상호 작용할 수 있는 표면을 갖는 물질로 만들어질 수 있다.
전형적인 퓨저 부재 물질은 양극처리 알루미늄과 그 합금, 강철, 스테인레스강, 니켈과 그 합금, 니켈 도금 구리, 구리, 유리, 아연, 카드뮴 등 뿐만 아니라, 상기 물질의 다양한 결합을 포함한다. 실린더는 또한, 실린더의 표면이 본 발명의 목적을 수행하기 위한 물질로 코팅되는 한 이형제 조성물과 반응하지 않는 임의의 적절한 물질로 제조될 수 있다. 퓨저 부재의 표면 온도는 당업자에게 알려진 방법에 의해, 예를 들면, 미국 특허 제 3,327,096호에 개시된 방법에 의해서 조절될 수 있다.
일반적으로, 퓨저 조립체는, 복사 용지나 기재가 위에 있는 토너 이미지가 퓨저 롤 구조물과 접촉하도록 통과하는 닙부(nip)를 형성하기 위해서, 퓨저 롤 구조물과 협력하는 롤 또는 벨트 구조물과 같은 백업 부재를 더 포함한다. 백업 부재는 임의의 적절한 구조물, 예를 들면, 강철 실린더 또는 그 위에 엘라스토머 층이 있는 견고한 강철 코어를 구비할 수 있으며, 또는 퓨저 부재와 현상된 보이지 않는 이미지를 수반하는 기재 사이에 필요한 접촉을 제공하는 적절한 벨트 물질일 수 있다. 퓨저 부재 및 백업 부재의 치수는 당업자에 의해 결정될 수 있으며, 일반적으로 퓨저 조립체가 사용되는 특별한 전자 사진 장치의 요구에 따라 규정되며, 상기 치수는 기계의 진행 속도 및 다른 매개 변수에 따라 다르다. 평균 15 내지 150 psi 의 닙 압력을 발생시키기 위해, 종래의 방식으로 퓨저 조립체에 하중력을 가하는 수단이 또한 제공될 수 있다.
본 발명의 이형제 조성물로 처리된 퓨저 부재는 또한 본 발명의 일부로, 상기 조성물은 반응하지 않는 열가소성 수지 토너가 퓨저 부재의 표면에 접촉하는 것을 막고, 퓨저 부재에 의해 가열되는 열가소성 수지 토너를 배출하는 표면을 제공하기 위해, 조성물의 적어도 연속되고 낮은 표면 에너지 필름으로 표면을 덮을 수 있는 충분한 양이 제공된다.
마지막으로, 본 발명은 본 발명의 이형제를 퓨저 부재에 분배하기 위해 사용하는 패드를 포함한다. 이 패드는 본 발명의 이형제 조성물 유효량 (예를 들면, 6 내지 10 그램)으로 주입된(포화된) 내열 섬유로부터 구성된 펠트 패드를 구비한다.
다음의 예는 본 발명의 구성 및 방법을 설명하기 위해 의도된 것이며 그들의 제한을 위해 의도된 것은 아니다.
예 1
본 발명의 이형제 조성물은 다음 성분을 가진다.
[표 1]
1화학식 1의 공중합체로, x = 97, y = 3, R은 75%의 C36 알킬기와 25%의 헥실기이다.
상기 조성물에 더 많은 산화방지제를 첨가하는 것은 열적 안정성을 증가시킬 뿐 아니라 점성도를 감소시킨다.
상기 조성물은 다음과 같은 방법으로 만들어진다.
톨루엔에 용해된 공중합체 물질에, 실리콘 오일 및 산화방지제가 첨가되고 100℃로 가열되어 1 시간 동안 뒤섞인다. 혼합물은 그 후 오븐 접시에 넣어져서 밤새도록 방폭 오븐(~75℃)에서 건조된다.
상기 조성물은, 전자 사진 장치의 퓨저 롤에 적용될 때, 줄무늬 없이 또는 만약 그렇지 않으면 제작된 인쇄된 인쇄면의 품질에 악영향을 미치지 않으면서 뛰어난 이형제 특성을 제공한다.
예 2
본 발명의 조성물은 다음과 같은 방법으로 제조된다.
PDMS-co-PMHS 예비 중합체의 합성
기계적 교반기 및 콘덴서가 장착된 플라스크 내에, 옥타메틸사이클로테트라실록산(octamethylcyclotetrasiloxane) 110.2g, 폴리메틸하이드로실록산 {알드리씨(Aldrich) 17,620-6} 3.1g, 산이 여과된 벤토나이트 {그레이드(Grade) F-20X} 0.32g 및 헥사메틸디실록산 0.3g이 첨가되고, 내화 석재 밸브 장치로 가스가 제거된다. 혼합물은 18 시간 동안 90℃로 가열되고, 그 후 실내 온도로 냉각된다. 실내 온도로 냉각된 후에, 산출물은 NMR 및 점도계로 분석된다. (PDMS : PMHS = 97 : 3몰 퍼센트이고, 실내 온도에서 점성도 4,000 - 8,000 cst이다).
교차 결합된 실록산 왁스 공중합체의 준비
기계적 교반기 및 콘덴서가 장착된 플라스크 내에, PDMS-co-PMHS(5,000 cst) 18.5g, 트리아콘텐(66%, 평균 C = 36) 6.29g 및 톨루엔 60 mL가 첨가되고 내화 석재 밸브 장치로 가스가 제거된다. 혼합물은 트리아콘텐을 녹이기 위해 60℃로 가열되고, 혼합물의 분별 용액이 모아지며, 샘플용 적외선 분광법에 의해 %수소화물이 측정된다. 그 후 백금의 2비닐 말단의 테트라메틸실록산 복합체(PC072)가 6㎕ 첨가된다. 첨가 후, 온도는 70℃로 상승된다. 15분 후, 다른 분별 용액(IR에 의한 %H)이 취해지고, 20분에 6㎕의 PC072가 첨가된다. 30분 후, 다른 분별 용액(IR에 의한 %H)이 취해지고, 40분에 6㎕의 PC072가 첨가된다. 50분 후, 다른 분별 용액(30% 미만의 IR에 의한 %H)이 취해지고, 60분에 5㎖의 헥센과 6㎕의 PC072가 첨가된다. 90분 후 6㎕의 PC072가 첨가되고, 120분에 마지막 분별 용액이 %H를 10% 미만임을 보장하기 위해서 취해진다. 분별 용액은 모아져서 산출물 내의 고체의 백분율을 결정하기 위해 진공 상태에서 건조된다. 최종의 실록산 왁스 혼성중합제는 3%의 알켄 및 97%의 실록산을 함유한다. [플루오르화된 공중합체는 상기 반응 내의 헥센 위치에 10 mL의 1H, 1H, 2H-퍼플루오르(perfluoro)-1-헥센을 치환함으로써 제조될 수 있다.
용융 온도에서 실록산 공중합체 왁스의 열적 안정성을 보장하기 위해서, 몇몇의 다른 첨가제가 또한 퓨저 시스템에서 사용되기 전에 왁스와 혼합된다. 상기 조성물은 다음의 성분을 가지는데, 그 성분은 위에 기술된 공중합체 왁스, 시바 가이기 사로부터 상업적으로 구입 가능한 제 1 산화방지제인 이르가녹스 1010으로, 왁스 100에 대해 1.2의 비율, {사이텍 인더스트리로부터 상업적으로 구입 가능한 디스테어릴티오디프로피오네이트(distearylthiodipropionate)인} 제 2 산화방지제인 시아녹스 STDP로, 왁스 100에 대해 6의 비율, 및 (위트코 사로부터 상업적으로 구입 가능한) 고온 인산염 산화방지제인 마크 2112로 왁스 100에 대해 1.8의 비율이다. 첨가제는 톨루엔에 용해된 실록산 왁스 공중합체에 첨가되어, 잘 섞이고 나서 접시 내로 부어져서 내염성 오븐에서 80℃로 밤새 건조된다.
8.5g의 조성물이 노멕스(듀퐁사) 펠트 패드(섬유 지름 = 9 마이크론, 펠트 밀도 ≒ 55oz/yd2, 길이 = 213mm, 폭 = 8mm, 깊이 = 11mm)의 한 측면 상에 분배된다. 왁스 및 펠트는 8 시간 동안 140℃에서 구워져서 왁스가 펠트 내에 균등하게 분배되도록 보장한다. 일단 구워지면, 왁스가 초기에 분배되는 펠트 패드의 측부는 전자 사진 장치의 와이퍼 하우징(wiper housing)에 배치되어 상기 측면이 핫 퓨저 롤과 접촉하도록 한다. 핫 퓨저 롤는 200℃에서 유지된다. 상기 온도는 와이퍼를 통해서 진행되는 동안 내내 왁스를 용융시키고, 이는 왁스가 일반적인 이형제로 흐를 수 있게 한다.
조성물은, 전자 사진 공정에서 퓨저 롤에 사용될 때, 토너 입자가 퓨저 롤에 고착되는 것을 방지하고, 사용하는 동안 퓨저 롤을 윤활시키며, 제조된 인쇄면에 줄무늬를 만들거나 다른 인쇄 품질 결함을 유발하지 않는다.
예 3
밀봉제로써 유용한 본 발명의 공중합체는 다음과 같이 합성된다.
제 1 단계
온도계, 콘덴서, 기계적 교반기 및 격벽이 구비된 1000mL 용량의 네 개의 목을 가지고 바닥이 둥근 플라스크에, D4를 213.05g, PMHS를 1.93g, 건조된 벤토나이트 (100℃에서 네 시간 동안 건조된 F-20X)를 0.62g 및 HMDS를 0.744g(967㎕) 첨가한다. 반응 플라스크를 질소로 채운다. 혼합물을 500 RPM으로 휘저어서 90℃로 천천히 가열한다. 18 시간 동안 90℃로 유지한다. 임의의 반응되지 않은 D4를 제거하기 위해서, 혼합물을 고 진공으로 125℃에서 가열한다. 혼합물의 점성도는 5000 cps에 도달해야 한다. 수소화물 함유량은 양자 NMR에 의해서 측정되며 1 몰%이다.
제 2 단계
제 1 단계의 반응 플라스크를 실내 온도로 냉각시킨다. 그 후 26.5%의 트리아콘텐 {예를 들면, 60%보다 큰 알파-올레핀 함유량을 갖고, 평균 체인 거리가 36인 알켄의 혼합물로, 세브론(Chevron)사로부터 상업적으로 구입 가능한 걸프텐 30+(Gulftene 30+)}과, 400mL의 톨루엔 {분자 시이브(molecular sieves)로 건조}을 첨가한다. 반응 혼합물을 질소로 채운다. 75℃로 가열하고, 분별 용액의 IR을 측정하고, PC072 (백금, 1,3-디에테닐-1,1,3,3-테트라메틸디실록산 복합체)를 50㎕ 첨가한다 (시간 = 0 분). 20분에, PC072를 50㎕ 첨가하고, IR을 측정한다. 20분마다 50㎕을 계속해서 첨가해서, 수소화물 백분율(%H)이 IR로부터 본래의 (시간 = 0분) 수소화물 총량의 25-30%에 도달할 때까지 분별 용액의 IR을 취한다 (40분 이상의 첨가, 60분 이하의 첨가). %수소화물이 25-30%에 도달할 때, 헥센을 50㎖ 및 PC072를 50㎕ (냉각 시간 = 0분) 첨가한다. 30분에, PC072를 50㎕ 더 첨가한다. %수소화물이 본래의 수소화물 총량의 10% 이하가 될 때까지 (통상적으로 1 시간) IR에 의한 관측을 계속한다.
산화방지제를 첨가하는 공정
제 2 단계로부터, 왁스의 양을 기준으로 3%의 시아녹스 STDP, 0.6%의 이르가녹스 1010 및 0.9%의 마크 2112를 첨가한다 (만약 241.3g의 왁스가 제조된다고 가정하면, STDT는 7.24g, 1010은 1.45g 및 2112는 2.17g). 가열하며 (100℃), 혼합될 때까지 (한 시간) 뒤섞는다. 오븐 접시에 쏟아 붓고, 밤새 방폭 오븐(~75℃)에서 건조시킨다.
위에서 합성된 물질의 적은 양이 인쇄 카트리지의 현상 부분 내의 현상 롤의 단부들을 밀봉하는데 사용된다. 이러한 밀봉 작용은 토너가 카트리지의 전송 부분 내로 누출되는 것을 방지한다. 이러한 물질은 사용자가 접근할 수 없는 카트리지 내부에 있으며, 인쇄 공정 중 해체되지 않는다.
상기 재료를 적용하기 위해서, 카트리지 조립 작업자는 소량의 재료(10mg)를 평평한 나사 드라이버와 같은 연장의 단부에 취하여, 상기 소량의 재료를 현상 롤의 각각의 단부에 배치시킨다. 롤은 그 후 롤 주위로 상기 재료를 분배하기 위해 회전되어, 얇은 층을 형성하고, 토너가 새는 것은 방지하기 위해서 롤의 단부를 밀봉한다.
상술한 바와 같이, 본 발명은, 전자 사진 공정에서 핫 퓨저 롤 사용시 발생 하는 기존 문제를 제거하는 이형제에 관한 것으로, 이 물질은 용융 표면에서 액체이고, 냉각시 인쇄 매체에서 응고된다. 이 물질은 효과적인 이형제 (즉, 토너가 퓨저 롤의 표면에 접착되는 것을 방지하고 퓨저 롤을 매끄럽게 한다)로 작용하고, 특히 양면 인쇄 중 용지 상에 오일로 인해 발생하는 인쇄 품질의 결함을 방지하는 효과가 있다.

Claims (35)

  1. 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤(fuser roller)로서,
    토너의 방출을 위해, 상기 퓨저 롤의 표면에 다음 화학식의 구조 단위를 갖는 유효량의 열 안정성 실리콘 공중합체를 포함하는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤에 있어서,
    이 식에서, x는 상기 공중합체의 0.75 내지 0.985를 나타내고, y는 상기 공중합체의 0.015 내지 0.25를 나타내며, R은 70% 내지 100%의 C15-C60 알킬기와, 알킬기를 포함하는, 전자사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공중합체의 분자량은 80,000 내지 250,000인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  3. 제 2항에 있어서, x:y의 몰비는 15:1 내지 70:1인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  4. 제 3항에 있어서, 93℃에서 2,000 내지 10,000 센티푸아즈의 점성도를 갖는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  5. 제 4항에 있어서, 45℃ 내지 80℃의 녹는점을 갖는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  6. 제 5항에 있어서, 50% 내지 97%의 상기 공중합체를 포함하는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  7. 제 6항에 있어서, 0.5% 내지 30%의 점성도 조절제를 더 포함하는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 점성도 조절제는, 무정형 실리카, 실리콘 오일 및 그 혼합물로 구성된 그룹으로부터 선택되는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  9. 제 6항에 있어서, 3% 내지 20%의 산화방지제를 더 포함하는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 산화방지제는, 부자유 페놀(hindered phenol), 아인산염(phosphite) 및 티오디프로피오네이트(thiodipropinate) 산화방지제의 혼합물인, 전자 사진 공정에 사용되는 퓨저 롤.
  11. 제 6항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, x는 0.85 내지 0.98인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, y는 0.02 내지 0.15인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  13. 제 12항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, R의 주요 성분은 C30-C45 알킬기인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, x는 0.97인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  15. 제 14항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, y는 0.03인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  16. 제 15항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, R의 주요 성분은 C36 알킬기인, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  17. 제 16항에 있어서, 75% 내지 95%의 상기 공중합체 성분을 포함하는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  18. 제 17항에 있어서, 75% 내지 95%의 상기 공중합체와, 3% 내지 20%의 산화방지제와, 0.5% 내지 30%의 점성 조절제를 포함하는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  19. 제 18항에 있어서, 상기 점성도 조절제는, 표면 처리 무정형 실리카, 실리콘 오일 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전자 사진 공정에 사용하는 퓨저 롤.
  20. 전자 사진 공정에서 이형제를 분배하는데 사용되는 패드(pad)로서,
    토너의 방출을 위해, 다음 화학식의 구조 단위를 갖는 유효량의 열 안정성 실리콘 공중합체를 포함하는 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤(hot fuser roll)에 사용하는데 적합한 이형제 조상물(release agent composition) 6 내지 10그램으로 포화된 내열 섬유(temperature resistant fiber)로 만들어진 펠트 패드(felt pad)를 포함하는, 전자 사진 공정에서 이형제를 분배하는데 사용되는 패드에 있어서,
    이 식에서, x는 상기 공중합체의 0.75 내지 0.985를 나타내고, y는 상기 공중합체의 0.015 내지 0.25를 나타내며, R은 70% 내지 100%의 C15-C60 알킬기와, 알킬기를 포함하는, 전자 사진 공정에서 이형제를 분배하는데 사용되는 패드.
  21. 제 20항에 있어서, 상기 공중합체의 중량 평균 분자량은 80,000 내지 250,000이고, x:y 몰비는 15:1 내지 70:1이며, 상기 이형제의 점성도는 93℃에서 2,000 내지 10,000 센티푸아즈이고, 녹는점은 45℃ 내지 80℃이며, 상기 이형제는 50% 내지 97%의 상기 공중합체를 함유하는, 전자 사진 공정에서 이형제를 분배하는 데 사용되는 패드.
  22. 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤(hot fuser roller)에 사용하는데 적합한 이형제 조성물로서,
    토너의 방출을 위해, 중량 평균 분자량이 80,000 내지 250,000이고 다음 화학식을 갖는 유효량의 열 안정성 실리콘 랜덤 공중합체(silicone randome copolymer)를 포함하는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물에 있어서,
    이 식에서, x는 상기 공중합체의 0.75 내지 0.985를 나타내고, y는 상기 공중합체의 0.015 내지 0.25를 나타내며, x:y 몰비는 15:1 내지 70:1이고, R은 70% 내지 100%의 C15-C60 알킬기와, 알킬기를 포함하고, 상기 이형제의 점성도는 93℃에서 2,000 내지 10,000 센티푸아즈이며, 녹는점은 45℃ 내지 80℃이고, 상기 이형제는 50% 내지 97%의 상기 공중합체를 함유하는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  23. 제 22항에 있어서, 0.5% 내지 30%의 점성도 조절제를 더 포함하는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  24. 제 23항에 있어서, 상기 점성도 조절제는 무정형 실리카, 실리콘 오일 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  25. 제 22항에 있어서, 3% 내지 20%의 산화방지제를 더 포함하는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  26. 제 25항에 있어서, 상기 산화방지제는 부자유 페놀, 아인산염 및 티오디프로피오네이트 산화방지제의 혼합물인, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  27. 제 22항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, x는 0.85 내지 0.98인, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  28. 제 27항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, y는 0.02 내지 0.15인, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  29. 제 28항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, R의 주성분은 C30-C45 알칼기인, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  30. 제 29항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, x는 0.97인, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  31. 제 30항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, y는 0.03인, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  32. 제 31항에 있어서, 상기 공중합체 성분에서, R의 주성분은 C36 알칼기인, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  33. 제 32항에 있어서, 75% 내지 95%의 상기 공중합체 성분을 포함하는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  34. 제 33항에 있어서, 75% 내지 95%의 상기 공중합체와, 3% 내지 20%의 산화방지제와, 0.5% 내지 30%의 점성도 조절제를 포함하는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
  35. 제 34항에 있어서, 상기 점성도 조절제는, 표면 처리 무정형 실리카, 실리콘오일 및 그 혼합물로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 전자 사진 공정의 핫 퓨저 롤에 사용하는데 적합한 이형제 조성물.
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