KR100970681B1 - 화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 및 프로세스 카트리지 - Google Patents

화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 및 프로세스 카트리지 Download PDF

Info

Publication number
KR100970681B1
KR100970681B1 KR1020087027825A KR20087027825A KR100970681B1 KR 100970681 B1 KR100970681 B1 KR 100970681B1 KR 1020087027825 A KR1020087027825 A KR 1020087027825A KR 20087027825 A KR20087027825 A KR 20087027825A KR 100970681 B1 KR100970681 B1 KR 100970681B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
toner
image
image forming
unit
bearing member
Prior art date
Application number
KR1020087027825A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20080110676A (ko
Inventor
야스아키 이와모토
요히치로 와타나베
야스타다 시타라
Original Assignee
가부시키가이샤 리코
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 가부시키가이샤 리코 filed Critical 가부시키가이샤 리코
Publication of KR20080110676A publication Critical patent/KR20080110676A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR100970681B1 publication Critical patent/KR100970681B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G15/00—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern
    • G03G15/02—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices
    • G03G15/0208—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus
    • G03G15/0216—Apparatus for electrographic processes using a charge pattern for laying down a uniform charge, e.g. for sensitising; Corona discharge devices by contact, friction or induction, e.g. liquid charging apparatus by bringing a charging member into contact with the member to be charged, e.g. roller, brush chargers
    • G03G15/0233—Structure, details of the charging member, e.g. chemical composition, surface properties
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/087—Binders for toner particles
    • G03G9/08702—Binders for toner particles comprising macromolecular compounds obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G03G9/08735—Polymers of unsaturated cyclic compounds having no unsaturated aliphatic groups in a side-chain, e.g. coumarone-indene resins
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/087—Binders for toner particles
    • G03G9/08742—Binders for toner particles comprising macromolecular compounds obtained otherwise than by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
    • G03G9/08755—Polyesters
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/087—Binders for toner particles
    • G03G9/08784—Macromolecular material not specially provided for in a single one of groups G03G9/08702 - G03G9/08775
    • G03G9/08791—Macromolecular material not specially provided for in a single one of groups G03G9/08702 - G03G9/08775 characterised by the presence of specified groups or side chains
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/087—Binders for toner particles
    • G03G9/08784—Macromolecular material not specially provided for in a single one of groups G03G9/08702 - G03G9/08775
    • G03G9/08795—Macromolecular material not specially provided for in a single one of groups G03G9/08702 - G03G9/08775 characterised by their chemical properties, e.g. acidity, molecular weight, sensitivity to reactants
    • G—PHYSICS
    • G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
    • G03G—ELECTROGRAPHY; ELECTROPHOTOGRAPHY; MAGNETOGRAPHY
    • G03G9/00—Developers
    • G03G9/08—Developers with toner particles
    • G03G9/087—Binders for toner particles
    • G03G9/08784—Macromolecular material not specially provided for in a single one of groups G03G9/08702 - G03G9/08775
    • G03G9/08797—Macromolecular material not specially provided for in a single one of groups G03G9/08702 - G03G9/08775 characterised by their physical properties, e.g. viscosity, solubility, melting temperature, softening temperature, glass transition temperature

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Developing Agents For Electrophotography (AREA)
  • Electrophotography Configuration And Component (AREA)
  • Electrostatic Charge, Transfer And Separation In Electrography (AREA)
  • Dry Development In Electrophotography (AREA)
  • Cleaning In Electrography (AREA)
  • Magnetic Brush Developing In Electrophotography (AREA)
  • Fixing For Electrophotography (AREA)

Abstract

정전 잠상 담지체와, 상기 정전 잠상 담지체의 일 표면을 대전시키도록 구성된 대전 유닛과, 상기 정전 잠상 담지체의 상기 대전 표면을 노광시켜, 그 표면상에 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 유닛과, 상기 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛과, 상기 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성된 전사 유닛과, 상기 가시상을 상기 기록 매체에 대하여 정착하도록 구성된 정착 유닛을 포함하고, 상기 토너는 바인더 수지와 착색제를 함유하고, 상기 바인더 수지는 (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분과 알코올 성분의 축중합에 의해 얻은 폴리에스테르 수지를 포함하는 화상 형성 장치를 제공한다.
토너, 바인더 수지, 착색제, (메타)아크릴산 변성 로진, 카르복실산 성분, 알코올 성분, 축중합, 폴리에스테르 수지

Description

화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 및 프로세스 카트리지{IMAGE FORMING APPARATUS, IMAGE FORMING METHOD, AND PROCESS CARTRIDGE}
본 발명은 복사기, 정전 인쇄 기기, 프린터, 팩시밀리 및 정전 기록 기기 등의 전자 사진 화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 및 프로세스 카트리지에 관한 것이다.
종래부터 전자 사진 화상의 형성을 위해 다양한 방법이 사용되고 있다. 일반적으로, 정전 잠상 담지체(이하, 감광체, 전자 사진 감광체 또는 상담지체(像擔持體)라 칭한다)의 표면을 대전시키고, 대전된 표면을 노광시켜 정전 잠상을 형성한다. 이어서, 정전 잠상을 토너로 현상시켜 정전 잠상 담지체 상에 가시상을 형성한다. 가시상은 기록 매체에 직접적으로 또는 중간 전사체를 통해 전사시키고, 그와 같이 전사된 가시상을 열 및/또는 압력의 인가에 의해 상기 매체에 정착하여, 기록 매체 상에 화상이 형성되는 기록물을 얻는다. 가시상을 정전 잠상 담지체 상에 전사한 후에 정전 잠상 담지체 상에 잔류한 토너 입자는 블레이드, 브러시, 롤러 등의 공지된 방법에 의해 제거한다.
그러한 전자 사진 방식을 사용하는 풀 컬러 화상 형성 장치로서, 두 방식이 통상적으로 알려진다. 하나의 방식은 싱글 방식(또는 싱글 드럼 방식)이라 칭하는 것으로서, 화상 형성 장치에는 하나의 정전 화상 담지체와, 시안, 마젠타, 엘로우 및 블랙 컬러와 같은 네 가지 컬러에 대응하는 4개의 전사 유닛이 구비된다. 그러한 싱글 방식에서, 네 가지 컬러의 가시상이 정전 잠상 담지체 또는 기록 매체 상에 형성된다. 이러한 싱글 방식에서, 정전 잠상 담지체의 둘레에 배치되는 대전 유닛, 노광 유닛, 전사 유닛 및 클리닝 유닛을 일체화하는 것이 가능하고, 후술하는 탠덤(tandem) 방식에 비하여 소형 및 저비용으로 설계하는 것이 가능하다.
다른 방식은 탠덤 방식(또는 탠덤 드럼 방식)이라 칭하는 방식이며, 화상 형성 장치에는 복수의 정전 잠상 담지체(특허문헌 1 참조)가 구비된다. 통상적으로, 하나의 정전 잠상 담지체에 대하여, 대전 유닛, 현상 유닛, 전사 유닛 및 클리닝 유닛이 하나씩 배치되어 하나의 화상 형성 요소를 형성하고, 화상 형성 장치에는 복수(통상적으로는, 4개)의 화상 형성 요소가 구비된다. 이러한 탠덤 방식에서는, 하나의 화상 형성 요소에 의해 한가지 색의 가시상을 형성하고, 순차적으로 그 가시상을 기록 매체에 전사하여 풀 컬러 상을 형성한다. 이러한 탠덤 방식에서는, 각 색의 가시상을 병렬 처리(parallel processing)로 형성할 수 있기 때문에, 화상을 고속으로 형성할 수 있다. 즉, 탠덤 방식은 싱글 방식의 경우에서보다 약 1/4배 짧은 화상 형성 처리 시간을 필요로 하고, 4배의 고속 인쇄에 대응할 수 있다. 또한, 정전 잠상 담 지체를 포함하여 화상 형성 요소 내의 각각의 유닛의 내구성을 실질적으로 향상시키는 것이 가능하다. 그 이유는 다음과 같다. 즉, 싱글 방식에서는 하나의 정전 잠상 담지체에 의해 4회의 대전, 노광, 현상 및 전사 단계가 수행되어 하나의 풀 컬러 상을 형성하는 반면, 탠덤 방식에서는 각 단계의 동작을 하 나의 정전 잠상 담지체에 의해 단지 한번에 수행할 수 있다.
그러나, 탠덤 방식은 복수의 화상 형성 요소가 배치되기 때문에 전체 화상 형성 장치의 크기가 커지고, 코스트가 높아지게 되는 문제가 있다.
상술한 문제는 정전 잠상 담지체의 소경화, 정전 잠상 담지체의 주위에 배치되는 각 유닛의 소형화, 및 하나의 화상 형성 요소의 소형화에 의해 해결된다. 그 결과, 화상 형성 장치의 소형화 효과뿐만 아니라, 재료 비용의 저감화 효과가 발생하고, 전체 비용 저감이 어느 정도 달성될 수 있다. 그러나, 화상 형성 장치의 소형화에 따라, 화상 형성 요소가 구비되는 각 유닛을 고성능화하고, 안정성을 현저히 향상시켜야할 필요가 있다는 새로운 문제가 발생한다.
현재, 프린터, 복사기 및 팩시밀리 등의 화상 형성 장치에 대한 에너지 저감 및 속도 향상과 같은 시장의 요구가 강해지고 있다. 그와 같은 양호한 성능을 달성하기 위해서는, 화상 형성 장치 내의 정착 유닛의 열 효율을 향상시키는 것이 중요하다.
통상적으로, 화상 형성 장치에서, 전자 사진 기록, 정전 기록 또는 자기 기록 프로세스와 같은 화상 형성 프로세스에 의해 간접 전사 방식 또는 직접 전사 방식을 사용하여 기록 시트, 인쇄 페이퍼, 전자 사진 페이퍼 또는 정전 기록 페이퍼와 같은 기록 매체 상에 미정착 토너 상이 형성된다. 미정착 토너 상을 정착하도록 구성된 정착 유닛으로서, 가열 롤러 방식, 필름 가열 방식 및 전자(電磁) 유도 가열 방식과 같은 접촉 가열 방식이 널리 채용되고 있다.
가열 롤러 방식의 정착 유닛은 내부에 할로겐 램프와 같은 열원을 갖고 온도 가 소정의 온도로 제어되는 정착 롤러와, 상기 정착 롤러와 가압 접촉되는 가압 롤러의 회전 롤러 쌍을 기본 구성으로 갖는다. 기록 매체는 회전 롤러 쌍의 접촉 부위(소위 닙(nip) 부위)에 삽입되어 이송되고, 미정착 토너 상이 고정 롤러와 가압 롤러로부터의 열 및 압력에 의해 용융되어 정착된다.
필름 가열 방식의 정착 유닛은 예컨대, 특허문헌 2 및 3에 제안된다. 그러한 필름 가열 방식의 정착 유닛은 지지 부재에 고정 지지된 가열체에 내열성을 갖는 얇은 정착 필름을 통하여 기록 매체를 밀착시키고, 정착 필름을 가열체에 대하여 슬라이딩시켜서, 가열체를 이동시키는 동안 가열체의 공급 열을 정착 필름을 통해 기록 매체에 공급한다.
가열체로서, 예컨대, 내열성, 절연성 및 양호한 열 전도성과 같은 특성을 갖는 알루미나 또는 질화 알루미늄으로 이루어진 세라믹 기판과, 세라믹 기판상에 형성된 저항층을 포함하는 세라믹 히터를 사용할 수 있다. 그러한 정착 유닛에서, 낮은 열용량을 갖는 얇은 정착 필름을 사용할 수 있으며, 정착 유닛은 가열 롤러 방식의 정착 유닛보다 높은 열 전달 효율을 갖고, 그리하여 워밍업 기간이 단축될 수 있고, 신속한 개시 및 에너지 저감이 실현될 수 있다.
전자 유도 가열 방식의 정착 유닛으로서, 예컨대, 교류 자계에 의해 자성 금속 부재에서 발생한 와전류(eddy current)에 의해 줄 열(Joule heat)을 생성하고, 금속 부재를 포함하는 가열체를 전자 유도 발열시키는 기술이 제안된다(특허문헌 4 참조).
그와 같은 전자 유도 가열 방식의 정착 유닛에서, 가시상이 충분히 커버된 상태에서 균일하게 가열 용융되도록 하기 위해, 표면에 고무 탄성층을 갖는 필름이 가열체와 기록 매체 사이에 배치된다. 고무 탄성층이 실리콘 고무로 이루어지는 경우, 낮은 열 전도율로 인하여 열 응답성이 악화하고, 가열체로부터 가열되는 필름의 내면과 토너와 접촉하는 필름의 외면 사이의 온도차가 상당히 커지게 된다. 토너 부착량이 많아지는 경우, 벨트의 표면 온도는 빠르게 낮아지고, 정착 성능이 충분히 확보될 수 없으며, 그리하여 소위 콜드 오프셋(cold offset)이 발생할 수 있다.
전자 사진 화상 형성 장치의 정착 유닛에서, 가열체에 대한 토너의 이형성(이하, 내(耐)-오프셋 특성이라 함)이 요구된다. 내-오프셋 특성은 토너의 표면에 이형제가 존재하게 하여 향상될 수 있다. 소정 토너 이외의 토너가 사용되거나 토너가 재사용되는 경우, 토너의 표면에 존재하는 이형제(releasing agent)의 양이 저하하여, 내-오프셋 특성이 악화할 수 있다.
전자 사진 기술의 개발에 따라, 저온 정착성과 보존성(내블로킹성)이 우수한 토너가 요구되고 있고, 예컨대, 분자량 등의 물성을 규정한 선형 폴리에스테르 수지를 함유하는 토너(특허문헌 5 참조)와, 폴리에스테르 내의 산 성분으로서 로진(rosin)을 사용하는 비선형 가교 타입 폴리에스테르 수지를 함유하는 토너(특허문헌 6 참조)와, 말레산에 의해 변성된 수지를 사용하여 정착성을 향상시킨 토너(특허문헌 7 참조)가 제안된다.
현재의 화상 형성 장치의 고속화 및 에너지-저감화에 따라 우수한 저온 정착성을 제공하는 토너가 요구되는 한편, 고속화에 따라 저온 정착성 및 내-오프셋 특 성(저온 정착성과 상반하는 특성)의 양쪽을 제공하는 토너가 요구된다. 이들 특성을 동시에 달성하기 위해서, 폴리에스테르에 로진 모노머를 부가하여 얻어진 토너가 제안된다(특허문헌 6 참조). 또한, 저분자량 수지와 고분자량 수지를 혼합하는 방법이 제안된다(특허문헌 8 참조).
그러나, 특허문헌 8에 개시된 저분량 수지와 고분자량 수지를 혼합하는 방법에서는, 고분자량 성분의 존재로 인하여, 수지 제조 공정에서의 분쇄성과, 바인더 수지(binder resin)를 사용한 분쇄 토너 제조 공정에서의 분쇄성이 좋지 않은 결점이 있다. 한편, 저분자량 수지만을 사용하는 방법은 내-오프셋 특성 및 보존성이 열악할 뿐만아니라, 분쇄성이 너무 뛰어나서 수지를 분쇄하는 동안에 입자가 생산성을 저하할 정도로 융착하는 문제가 있다.
또한, 특허문헌 6 및 7에 사용된 로진은 저온 정착성의 개선에는 유효하지만, 로진의 종류에 따라 냄새가 발생하기 쉬운 결점이 있다.
따라서, 저온 정착성 및 보존성이 우수하고 냄새의 발생 또한 저감할 수 있는 토너를 사용하여, 정착성 및 보존성이 우수하며, 장기간 동안 고 품질의 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것이 요구된다.
(특허문헌 1) 일본 특허 공개 공보 평05-341617호
(특허문헌 2) 일본 특허 공개 공보 소63-313182호
(특허문헌 3) 일본 특허 공개 공보 평01-263679호
(특허문헌 4) 일본 특허 공개 공보 평08-22206호
(특허문헌 5) 일본 특허 공개 공보 제2004-245854호
(특허문헌 6) 일본 특허 공개 공보 평04-70765호
(특허문헌 7) 일본 특허 공개 공보 평04-307557호
(특허문헌 8) 일본 특허 공개 공보 평02-82267호
본 발명은 종래의 각종 문제점을 해결하고 이하의 목적을 달성하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은 저온 정착성 및 보존성이 우수하고 냄새의 발생 또한 저감할 수 있는 토너를 사용하여, 정착성이 우수하고, 장기간동안 사용할 때 색조의 변화가 없으며, 밀도의 감소 또는 배경 얼룩과 같은 이상이 없는 매우 고품질의 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위한 수단으로는 이하와 같다.
(1) 정전 잠상 담지체와, 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시키도록 구성된 대전 유닛과, 정전 잠상 담지체의 대전된 표면을 노광하여 그 위에 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 유닛과, 토너로 정전 잠상을 현상하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛과, 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성된 전사 유닛과, 전사상을 기록 매체에 정착하도록 구성된 정착 유닛을 포함하는 화상 형성 장치로서, 상기 토너는 바인더 수지 및 착색제를 포함하고, 상기 바인더 수지는 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
(2) 상기 대전 유닛은 정전 잠상 담지체와 비접촉으로 대전시키도록 구성된 대전 유닛인 상기 (1)에 따른 화상 형성 장치.
(3) 상기 대전 유닛은, 정전 잠상 담지체와 접촉하는 동안 정전 잠상 담지체를 대전시키도록 구성된 대전 유닛인 상기 (1)에 따른 화상 형성 장치.
(4) 상기 현상 유닛은, 내부에 고정된 자계 발생 유닛을 갖고 자성 캐리어와 토너로 이루어진 2성분 현상제를 표면에 담지하여 회전하는 현상제 담지체를 포함하는 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(5) 상기 현상 유닛은 토너가 공급되는 현상제 담지체와, 현상제 담지체의 표면에 토너 박층을 형성하는 층 두께 제어 부재를 포함하는 상기 (1) 내지 (3)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(6) 상기 전사 유닛은 정전 잠상 담지체에 형성된 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성된 전사 유닛인, 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(7) 각각 정전 잠상 담지체와, 대전 유닛과, 현상 유닛과, 전사 유닛을 적어도 포함하는 화상 형성 요소를 복수 배열하여 이루어지고, 각각의 전사 유닛은, 전사 유닛이 대응하는 정전 잠상 담지체와 대면하는 전사 부위를 기록 매체가 순차적으로 통과함에 따라, 대응하는 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성되는, 상기 (1) 내지 (6)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(8) 상기 전사 유닛은 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상이 1차적으로 전사되는 중간 전사체와, 상기 중간 전사체 상에 형성된 가시상을 기록 매체 상에 2차적으로 전사하도록 구성되는 2차 전사 유닛을 포함하는, 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(9) 클리닝 유닛을 더 포함하고, 상기 클리닝 유닛은 정전 잠상 담지체의 표면과 접촉되는 클리닝 블레이드를 포함하는, 상기 (1) 내지 (8)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(10) 상기 현상 유닛은 정전 잠상 담지체의 표면과 접촉되는 현상제 담지체를 포함하고, 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하고, 정전 잠상 담지체 상에 잔류하는 토너 입자를 회수하는, 상기 (1) 내지 (8)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(11) 상기 정착 유닛은, 롤러와 벨트 중 적어도 하나를 포함하며, 토너와 접촉하지 않는 측으로부터 가열하여, 기록 매체 상에 전사된 가시상을 가열 및 가압하여 정착하도록 구성된 정착 유닛인, 상기 (1) 내지 (10)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(12) 상기 정착 유닛은, 롤러와 벨트의 적어도 하나를 포함하며, 토너와 접촉하는 측으로부터 가열하여, 기록 매체 상에 전사된 가시상을 가열 및 가압하여 정착하도록 구성된 정착 유닛인, 상기 (1) 내지 (10)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(13) 카르복실산 성분 내에서의 (메타)아크릴산 변성 로진의 함량은 5중량% 내지 85중량%인, 상기 (1) 내지 (12)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(14) (메타)아크릴산 변성 로진은 정제 로진을 (메타)아크릴산으로 변성하여 얻어지는, 상기 (1) 내지 (13)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(15) 폴리에스테르 수지 내에서의 분자량은 500 이하인 저성분의 함량은 12% 이하인, 상기 (1) 내지 (14)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(16) 축중합은 티탄 화합물과, Sn-C 결합을 갖지 않는 주석(II) 중 적어도 하나의 존재하에 수행되는, 상기 (1) 내지 (5)의 어느 하나에 따른 화상 형성 장치.
(17) 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시키는 대전 단계와, 정전 잠상 담지체의 대전 표면을 노광하여 정전 잠상을 형성하는 노광 단계와, 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하는 현상 단계와, 가시상을 기록 매체에 전사하는 전사 단계와, 가시상을 기록 매체에 정착하는 정착 단계를 포함하는 화상 형성 방법으로서, 상기 토너는 바인더 수지 및 착색제를 포함하고, 상기 바인더 수지는 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
(18) 상기 대전 단계는 정전 잠상 담지체와의 접촉 없이 정전 잠상 담지체를 대전시키도록 구성되는 대전 유닛을 사용하여 수행되는, 상기 (17)에 기재된 화상 형성 방법.
(19) 상기 대전 단계는 정전 잠상 담지체와의 접촉 동안에 정전 잠상 담지체를 대전시키도록 구성되는 대전 유닛을 사용하여 수행되는, 상기 (17)에 따른 화상 형성 방법.
(20) 상기 현상 단계는, 내부에 고정된 자계 발생 유닛을 갖고 자성 캐리어와 토너로 이루어진 2성분 현상제를 표면에 담지하여 회전하는 현상제 담지체를 포함하는 현상 유닛을 사용하는, 상기 (17) 내지 (19)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(21) 상기 현상 단계는, 토너가 공급되는 현상제 담지체와, 현상제 담지체의 표면에 토너 박층을 형성하는 층 두께 제어 부재를 사용하는, 상기 (17) 내지 (19)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(22) 상기 전사 단계는 정전 잠상 담지체 상의 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성된 전사 단계인, 상기 (17) 내지 (21)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(23) 각각 정전 잠상 담지체와, 대전 유닛과, 현상 유닛과, 전사 유닛을 적어도 포함하는 화상 형성 요소를 복수 배열하여 이루어지고,
각각의 전사 유닛은, 전사 유닛이 대응하는 정전 잠상 담지체와 대면하는 전사 부위를 기록 매체가 순차적으로 통과함에 따라, 대응하는 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성되는, 상기 (17) 내지 (22)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
삭제
(24) 상기 전사 단계는 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상이 1차적으로 전사되는 중간 전사체와, 상기 중간 전사체 상에 형성된 가시상을 기록 매체 상에 2차적으로 전사하도록 구성되는 2차 전사 유닛을 사용하는, 상기 (17) 내지 (21)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(25) 클리닝 단계를 더 포함하고, 상기 클리닝 단계는 정전 잠상 담지체의 표면과 접촉되는 클리닝 블레이드를 사용하는, 상기 (17) 내지 (24)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(26) 상기 현상 단계는 정전 잠상 담지체의 표면과 접촉되는 현상제 담지체를 사용하고, 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하고, 정전 잠상 담지체 상에 잔류하는 토너 입자를 회수하는, 상기 (17) 내지 (24)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(27) 상기 정착 단계는, 롤러와 벨트 중 적어도 하나를 사용하며, 토너와 접촉하지 않는 측으로부터 가열하여, 기록 매체 상에 전사된 가시상을 가열 및 가압하여 정착하도록 구성된 정착 단계인, 상기 (17) 내지 (26)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(28) 상기 정착 단계는, 롤러와 벨트 중 적어도 하나를 사용하며, 토너와 접촉하는 측으로부터 가열하여, 기록 매체 상에 전사된 가시상을 가열 및 가압하여 정착하도록 구성된 정착 단계인, 상기 (17) 내지 (26)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(29) 카르복실산 성분 내에서의 (메타)아크릴산 변성 로진의 함량은 5중량% 내지 85중량%인, 상기 (17) 내지 (28)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(30) (메타)아크릴산 변성 로진은 정제 로진을 (메타)아크릴산으로 변성하여 얻어지는, 상기 (17) 내지 (29)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(31) 폴리에스테르 수지 내에서의 분자량이 500 이하인 저분자량 성분의 함량은 12% 이하인, 상기 (17) 내지 (30)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(32) 축중합은 티탄 화합물과, Sn-C 결합을 갖지 않는 주석(II) 중 적어도 하나의 존재하여 수행되는, 상기 (17) 내지 (31)의 어느 하나에 따른 화상 형성 방법.
(33) 프로세스 카트리지는, 정전 잠상 담지체와, 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 그 위에 가시상을 형성하도록 구성되는 현상 유닛을 포함하는 프로세스 카트리지로서, 상기 토너는 바인더 수지 및 착색제를 포함하고, 상기 바인더 수지는 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지를 포함하고, 상기 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치에 탈착가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
(34) 카르복실산 성분 내에서의 (메타)아크릴산 변성 로진의 함량은 5중량% 내지 85중량%인, 상기 (33)에 따른 프로세스 카트리지.
(35) (메타)아크릴산 변성 로진은 정제 로진을 (메타)아크릴산으로 변성하여 얻어지는, 상기 (33) 또는 (34)에 따른 프로세스 카트리지.
(36) 폴리에스테르 수지 내에서의 분자량이 500 이하인 저분자량 성분의 함량은 12% 이하인, 상기 (33) 내지 (35)의 어느 하나에 따른 프로세스 카트리지.
(37) 축중합은 티탄 화합물과, Sn-C 결합을 갖지 않는 주석(II) 중 적어도 하나의 존재하여 수행되는, 상기 (33) 내지 (36)의 어느 하나에 따른 프로세스 카트리지.
본 발명의 화상 형성 장치는, 정전 잠상 담지체와, 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시키도록 구성된 대전 유닛과, 정전 잠상 담지체의 대전된 표면을 노광하여 그 위에 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 유닛과, 토너로 정전 잠상을 현상하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛과, 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성된 전사 유닛과, 가시상을 기록 매체에 정착하도록 구성된 정착 유닛을 포함하고, 상기 토너는 바인더 수지 및 착색제를 포함하고, 상기 바인더 수지는 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지를 포함한다. 본 발명의 화상 형성 장치에서, 상기 대전 유닛은 정전 잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전시킨다. 노광 유닛에 의해, 정전 잠상 담지체의 표면을 노광하여 정전 잠상을 형성한다. 현상 유닛에 의해, 정전 잠상 담지체의 표면상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성한다. 전사 유닛에 의해, 가시상을 기록 매체에 전사한다. 정착 유닛에 의해, 기록 매체에 전사된 가시상을 정착한다. 이때, 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지가 토너의 바인더 수지로서 사용되기 때문에, 저온 정착성과 보존성이 우수하며 냄새 발생을 저감할 수 있는 토너가 얻어지고, 상기 토너의 사용에 의해 정착성이 우수하고, 장기간동안 사용할 때 색조의 변화가 없으며, 밀도의 감소 또는 배경 얼룩과 같은 이상이 없는 매우 고품질의 화상을 형성할 수 있다.
본 발명의 화상 형성 방법은 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시키는 대전 단계와, 정전 잠상 담지체의 대전된 표면을 노광하여 그 위에 정전 잠상을 형성하는 노광 단계와, 토너로 정전 잠상을 현상하여 가시상을 형성하는 현상 단계와, 가시상을 기록 매체에 전사하는 전사 단계와, 전사상을 기록 매체에 정착하는 정착 단계를 포함하고, 상기 토너는 바인더 수지 및 착색제를 포함하고, 상기 바인더 수지는 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지를 포함한다. 본 발명의 화상 형성 방법에서, 대전 단계에서 정전 잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전시킨다. 노광 단계에서, 정전 잠상 담지체의 표면을 노광하여 정전 잠상을 형성한다. 현상 단계에서, 정전 잠상 담지체의 표면상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성한다. 전사 단계에서, 가시상을 기록 매체에 전사한다. 정착 단계에서, 기록 매체에 전사된 가시상을 정착한다. 이때, 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지가 토너의 바인더 수지로서 사용되기 때문에, 저온 정착성과 보존성이 우수하며 냄새 발생을 저감할 수 있는 토너가 얻어지고, 상기 토너의 사용에 의해, 정착성이 우수하고, 장기간동안 사용할 때 색조의 변화가 없으며, 밀도의 감소 또는 배경 얼룩과 같은 이상이 없는 매우 고품질의 화상을 형성할 수 있다.
본 발명의 프로세스 카트리지는 적어도, 정전 잠상 담지체와, 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 그 위에 형성하도록 구성되는 현상 유닛을 포함하고, 상기 토너는 바인더 수지 및 착색제를 포함하고, 상기 바인더 수지는 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지를 포함하고, 상기 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치에 탈착가능하게 장착된다. 본 발명의 프로세스 카트리지에서, 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지가 토너의 바인더 수지로서 사용되기 때문에, 저온 정착성과 보존성이 우수하며 냄새 발생을 저감할 수 있는 토너가 얻어지고, 상기 토너의 사용에 의해 정착성이 우수하고, 장기간동안 사용할 때 색조의 변화가 없으며, 밀도의 감소 또는 배경 얼룩과 같은 이상이 없는 매우 고품질의 화상을 형성할 수 있다.
본 발명에 따르면, 종래의 문제점을 해결할 수 있고, 저온 정착성 및 보존성이 우수하고 냄새의 발생 또한 저감할 수 있는 토너를 사용하여, 정착성이 우수하고, 장기간동안 사용할 때 색조의 변화가 없으며, 밀도의 감소 또는 배경 얼룩과 같은 이상이 없는 매우 고품질의 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 화상 형성 장치에서의 대전 롤러의 일 예를 도시하는 개략 단면도이다.
도 2는 본 발명의 화상 형성 장치에서의 접촉 타입 대전 롤러를 화상 형성 장치에 적용한 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 3은 본 발명의 화상 형성 장치에서의 비접촉 타입 대전 롤러를 화상 형성 장치에 적용한 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 화상 형성 장치에서의 비접촉 타입 대전 롤러의 일 예를 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 화상 형성 장치에서의 일 성분 현상 유닛의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 화상 형성 장치에서의 2성분 현상 유닛의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 탠덤 타입 화상 형성 장치에서의 직접 전사 방식의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 8은 본 발명의 탠덤 타입 화상 형성 장치에서의 간접 전사 방식의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 9는 본 발명의 화상 형성 장치에서의 벨트 방식의 정착 유닛의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 10은 본 발명의 화상 형성 장치에서의 가열 롤러의 정착 유닛의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 11은 본 발명의 화상 형성 장치에서의 전자 유도 가열 방식의 정착 유닛의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 12는 본 발명의 화상 형성 장치에서의 전자 유도 가열 방식의 정착 유닛의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 13은 본 발명의 화상 형성 장치에서의 클리닝 블레이드의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 14는 본 발명의 화상 형성 장치에서의 비클리닝 방식 화상 형성 장치의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 15는 본 발명의 화상 형성 장치의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 16은 본 발명의 화상 형성 장치의 다른 예를 도시하는 개략도이다.
도 17은 본 발명의 탠덤 타입 화상 형성 장치의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 18은 도 17의 화상 형성 장치의 화상 형성 유닛을 도시하는 확대도이다.
도 19는 본 발명의 프로세스 카트리지의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 20은 실시예에서 사용된 화상 형성 장치(A)의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 21은 실시예에서 사용된 화상 형성 장치(B)의 일 예를 도시하는 개략도이다.
(화상 형성 장치 및 화상 형성 방법)
본 발명의 화상 형성 장치는 정전 잠상 담지체, 대전 유닛, 노광 유닛, 현상 유닛, 전사 유닛 및 정착 유닛을 적어도 포함하고, 필요에 따라 적절히 선택한 다른 유닛, 예컨대, 방전 유닛, 리사이클 유닛 및 제어 유닛을 또한 포함한다. 대전 유닛 및 노광 유닛의 조합을 가끔 정전 잠상 형성 유닛이라 칭한다. 본 발명의 화상 형성 방법은 대전 단계, 노광 단계, 현상 단계, 전사 단계 및 정착 단계를 적어도 포함하고, 필요에 따라 적절히 선택한 다른 스텝, 예컨대, 방전 단계, 리사이클링 단계 및 제어 단계를 또한 포함한다. 대전 단계 및 노광 단계의 조합을 가끔 정전 잠상 형성 단계라 칭한다.
본 발명의 화상 형성 방법은 본 발명의 화상 형성 장치에 의해 바람직하게 수행할 수 있다. 대전 단계는 대전 유닛에 의해 수행하고, 노광 단계는 노광 유닛에 의해 수행하고, 현상 단계는 현상 유닛에 의해 수행하고, 전사 단계는 전사 유닛에 의해 수행하고, 정착 단계는 정착 유닛에 의해 수행하고, 클리닝 단계는 클리닝 유닛에 의해 수행하고, 다른 단계는 다른 유닛에 의해 수행할 수 있다.
<정전 잠상 담지체>
정전 잠상 담지체의 재료, 형상, 구조 및 사이즈는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 형상은 예컨대, 드럼, 시트 및 무단 벨트를 포함한다. 구조는 단층 구조 또는 다중층 구조일 수 있다. 사이즈는 화상 형성 장치의 사이즈 및 사양에 따라 적절히 선택할 수 있다. 재료의 예는 비정질 실리콘, 셀레늄, CdS 및 ZnO로 이루어진 무기 감광체와; 폴리실란 및 프탈로폴리메틴으로 제조된 유기 감광체(OPC)를 포함한다.
비정질 실리콘 감광체는 예컨대, 기판을 50℃ 내지 400℃의 온도로 가열하고, 진공 증착법, 스패터링법, 이온 도금법, 열 CVD법, 광 CVD법 또는 플라스마 CVD법 등의 막 형성법에 의해 Si로 이루어진 감광층을 기판상에 형성하여 얻을 수 있다. 이들 방법 중에서, 플라스마 CVD가 특히 바람직하다. 특히, 직류, 고주파 또는 마이크로파 글로 방전에 의해 원료 가스를 분해하여 기판상에 Si로 이루어진 감광층을 형성하는 방법이 바람직하다.
유기 감광체(OPC)는 (1) 광 흡수 파장 영역이 넓고 광 흡수량이 큰 등의 우 수한 광학 특성, (2) 고 감도 및 안정된 대전 특성 등의 우수한 전기적 특성, (3) 넓은 재료 선택 폭, (4) 제조 용이, (5) 저 비용, 및 (6) 비독성과 같은 이유로 인해 널리 사용된다. 유기 감광체의 층 구성은 크게 단층 구조와 다중층 구조로 분류된다.
단층 구조를 갖는 감광체는 기판과, 기판에 형성된 단층 타입 감광층을 포함하고, 보호층, 중간층 및 다른 층을 또한 포함한다.
다중층 구조를 갖는 감광체는 기판과, 적어도 기판상의 전하 발생층 및 전하 이송층을 그 순서대로 포함하는 다중층 타입 감광층을 포함하고, 보호층, 중간 층 및 다른 층을 또한 포함한다.
<대전 단계 및 대전 유닛>
대전 단계는 정전 잠상 담지체의 표면을 대전하는 단계이며, 대전 유닛에 의해 수행한다.
대전 유닛은 특별히 한정되지 않고, 전압 인가에 의해 정전 잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전시킬 수 있는 한 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, (1) 정전 잠상 담지체와 접촉하여 대전시키도록 구성된 접촉 타입 대전 유닛과, (2) 정전 잠상 담지체와 접촉하지 않고 대전시키도록 구성된 비접촉 타입 대전 유닛으로 대별된다.
<접촉 타입 대전 유닛>
접촉 타입 대전 유닛(1)의 예는, 도체 또는 반도체 대전 롤러, 자기 브러시, 퍼(fur) 브러시, 필름 및 러버 블레이드를 포함한다. 이들 중에서, 방전 롤러는 코로나 방전과 비교하여 오존 발생량을 현저히 저감시킬 수 있고, 정전 잠상 담지체가 반복적으로 사용되는 경우의 안정성이 우수하며, 화상 품질의 열화를 방지하는데 유효하다.
자기 브러시는 Zn-Cu 페라이트로 제조된 각종 페라이트 입자를 지지하는 비자성 도체 슬리브와, 그 슬리브 내에 내포된 자석 롤러로 구성된다. 퍼 브러시는 탄소, 황화 구리, 금속 또는 금속 산화물을 사용하여 도전성이 부여된 퍼를 금속 또는 도전성을 갖는 코어 금속에 권취하거나 적층하여 형성된다.
여기에서, 도 1은 대전 롤러의 일 예를 도시하는 단면도이다. 이러한 대전 롤러(310)는 원통형 도전 기판으로서의 코어 금속(311)과, 코어 금속(311)의 외주면에 형성된 저항 제어층(312)과, 저항 제어층(312)의 표면을 덮어 누설을 방지하는 보호층(313)을 포함한다.
저항 제어층(312)은 적어도 열가소성 수지 및 폴리머 타입 이온 도전제를 함유하는 열가소성 수지 조성물을 코어 금속(311) 주면에 압출 성형 또는 사출 성형하여 형성된다.
저항 제어층(312)의 체적 저항값은 106Ω×㎝ 내지 109Ω×㎝가 바람직하다. 체적 저항값이 109Ω×㎝을 초과하면, 감광체 드럼은 불균일이 없는 화상을 얻는데 충분한 대전 전위를 얻는 것이 불가능해질 수 있다. 한편, 체적 저항값이 106Ω×㎝미만이면, 전체 감광체 드럼에 누설이 발생할 수 있다.
저항 제어층(312)에 사용된 열가소성 수지는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA), 폴리스티렌(PS), 또는 그것의 공중합체(AS, ABS 등)를 포함한다.
폴리머 타입 이온 도전제로서는, 예컨대, 단체의 저항값이 106Ω×㎝ 내지 1010Ω×㎝이고, 수지의 저항을 용이하게 저감할 수 있는 이온 도전제를 사용할 수 있다. 일 예로서, 폴리에테르에스테르아미드 성분을 함유하는 화합물을 예로 들 수 있다. 저항 제어층(312)의 저항값을 전술한 범위 내의 값으로 조절하기 위해서, 이온 도전체의 함량은 열가소성 수지 100 질량부에 대하여 30 질량부 내지 70 질량부가 바람직하다.
폴리머 타입 이온 도전제로서, 4급 암모늄염기 함유 폴리머 화합물을 또한 사용할 수 있다. 4급 암모늄염기 함유 폴리머 화합물은 예컨대, 4급 암모늄염기 함유 폴리올레핀을 포함한다. 저항 제어층(312)의 저항값을 전술한 범위 내의 값으로 조절하기 위해서, 이온 도전제의 함량은 열가소성 수지의 100 질량부에 대하여 10 질량부 내지 40 질량부가 바람직하다.
폴리머 타입 이온 도전제는 이축 압출기 또는 혼련기를 사용하여 열가소성 수지 내에 분산시킬 수 있다. 폴리머 타입 이온 도전체는 열가소성 수지 조성물 내에 분자 레벨로 균일하게 분산되기 때문에, 저항 제어층(312)에서는, 도전성 안료가 분산되는 저항 제어층에서 관찰되는 도전 물질의 분산 불량에 의해 야기되는 저항값의 변동이 존재하지 않는다. 또한, 폴리머 타입 이온 도전제는 폴리머 화합 물이며, 열가소성 수지 조성물 내에 균일하게 분산되어 고정되어, 블리드 아웃(bleed out)의 발생이 어렵게 된다.
보호층(313)은 저항값을 저항 제어층(312)보다 높은 저항값으로 조절하도록 형성된다. 결과적으로, 감광체 드럼의 결함부로의 누설이 회피된다. 보호층(313)의 저항값이 과도하게 증가하면, 대전 효율이 저하하므로, 보호층(313)의 저항값과 저항 제어층(313)의 저항값이 차는 103Ω×㎝ 이하가 바람직하다.
보호층(313)의 재료는 막 형성 특성이 양호하다는 점에서 수지 재료가 바람직하다. 예컨대, 수지 재료로는 토너의 부착 방지 관점에서 비점착성이 우수하기 때문에 플루오로 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 또는 폴리비닐 수지가 바람직하다. 또한, 수지 재료는 통상적으로 전기 절연성을 갖기 때문에, 보호층(313)이 수지 재료 단독으로 형성되는 경우 대전 롤러의 특성은 만족되지 않는다. 따라서, 보호층(313)의 저항값은 수지 재료 내에 각종 도전제를 분산시켜 조절한다. 보호층(303)과 저항 제어층(302) 사이의 접착성을 향상시키기 위해서, 이소시아네이트 등의 반응성 경화제를 수지 재료 내에 분산시킬 수 있다.
대전 롤러(310)는 파워 서플라이에 접속되어, 소정의 전압이 인가된다. 전압은 직류(DC) 전압일 수 있지만, 교류(AC) 전압을 DC 전압에 중첩시킨 전압이 바람직하다. 감광체 드럼의 표면은 AC 전압을 인가함으로써 더욱 균일하게 대전시킬수 있다.
여기에서, 도 2는 도 1에 도시한 바와 같은 접촉 타입 대전 롤러가 대전 유닛으로서 화상 형성 장치에 적용된 일 예를 도시하는 개략도이다. 도 2에서, 정전 잠상 담지체로서의 감광체 드럼(321) 주위에는 감광체 드럼의 표면을 대전시키도록 구성된 대전 유닛(310)과, 대전될 표면상에 정전 잠상을 형성시키도록 구성된 노광 유닛(323)과, 감광체 드럼의 표면상의 정전 잠상에 토너를 부착시켜 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛(324)과, 감광체 드럼 상에 형성된 가시상을 기록 매체(326) 상에 전사하도록 구성된 전사 유닛(325)과, 기록 매체 상의 가시상을 정착하도록 구성된 정착 유닛(327)과, 감광체 드럼 상에 잔류한 토너를 제거하여 회수하도록 구성된 클리닝 유닛(330)과, 감광체 드럼 상의 잔류 전위를 제거하도록 구성된 방전 장치(331)가 순차적으로 배치된다.
대전 유닛(310)으로서, 도 1에 도시한 접촉 타입 대전 롤러(310)가 배치되고, 감광체 드럼(321)의 표면은 대전 롤러(310)에 의해 균일하게 대전된다.
- 비접촉 타입 대전 유닛 -
비접촉 타입 대전 유닛(2)은 예컨대, 코로나 방전을 사용하는 비접촉 타입 대전기, 니들 전극 장치, 고체 방전 소자, 및 정전 잠상 담지체에 대하여 미소한 갭을 유지한 채 배치되는 도전성 또는 반도전성 대전 롤러를 포함한다.
코로나 방전법은 공기 중의 코로나 방전에 의해 발생한 양이온 또는 음이온을 정전 잠상 담지체의 표면에 부여하는 비접촉 타입 방전법이며, 대전기의 예는 일정 전하량을 정전 잠상 담지체에 부여할 수 있는 특성을 갖는 코로트론(corotron) 대전기와, 일정 전위를 부여할 수 있는 특성을 갖는 스코로트론(scorotron) 대전기를 포함한다.
코로트론 대전기는 방전 와이어 주위의 절반의 공간을 점유하는 케이싱 전극과 거의 중심에 위치하는 방전 와이어로 구성된다.
스코로트론 대전기는, 그리드 전극을 더 포함한다는 점을 제외하면, 코로트론 대전기와 동일하며, 그리드 전극은 정전 잠상 담지체의 표면으로부터 1.0mm 내지 2.0mm 떨어진 위치에 배치된다.
여기에서, 도 3은 비접촉 타입 코로나 대전기가 화상 형성 장치에 대전 유닛으로서 적용된 일 예를 도시하는 개략도이다. 도 3에서, 도 2에서와 동일한 개소는 동일한 도면부호로 나타내었다.
대전 유닛으로서, 비접촉 타입 코로나 대전기(311)를 설치하였고, 감광체 드럼(321)의 표면은 코로나 대전기(311)에 의해 균일하게 대전된다.
정전 잠상 담지체에 대하여 미소 갭을 유지하여 배치되는 대전 롤러는, 정전 잠상 담지체에 대하여 미소 갭을 유지하도록 개선된 것이다. 미소 갭은 10㎛ 내지 200㎛가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10㎛ 내지 100㎛이다.
여기에서, 도 4는 비접촉 타입 대전 롤러의 일 예를 도시하는 개략도이다. 도 4에서, 대전 롤러(310)는 감광체 드럼(321)에 대하여 미소 갭(H)을 유지하여 배치된다. 미소 갭(H)은 대전 롤러(310)의 양 단부의 비화상 영역에 일정 두께를 갖는 스페이서 부재를 권취하여, 스페이서 부재의 표면이 감광체 드럼(321)의 표면에 맞대어지도록 함으로써 설정할 수 있다. 도 4에서, 부재부호 304는 파워 서플라이를 지시한다.
도 4에서, 미소 갭(H)을 유지하기 위해, 대전 롤러(310)의 양 단부에 필 름(302)을 권치하여 스페이서 부재를 형성한다. 이러한 스페이서(302)가 정전 잠상 담지체의 감광면에 접촉하여, 대전 롤러와 정전 잠상 담지체 사이의 화상 영역에 일정한 미소 갭(H)을 얻는다. 또한, 인가 바이어스(bias)에 의해, AC 중첩 타입 전압이 인가되고, 정전 잠상 담지체는 대전 롤러와 정전 잠상 담지체 사이의 미소 갭(H)에서 생긴 방전에 의해 대전된다. 도 4에 도시한 바와 같이, 미소 갭(H)의 유지 정밀도는 스프링(303)을 사용하여 대전 롤러의 축(311)을 가압함으로써 개선할 수 있다.
스페이서 부재 및 대전 롤러는 일체적으로 형성된다. 이때, 적어도 갭 부위의 표면은 절연 재료로 이루어진다. 따라서, 갭 부위에서의 방전을 제거함으로써, 방전 생성물이 갭 부위에 축적되어, 방전 생성물의 점착성에 의해, 토너가 갭 부위에 고착하고 이에 의해 갭이 넓어지는 것을 방지할 수 있다.
스페이서 부재로서, 열 수축 튜브를 사용할 수 있다. 열 수축 튜브는 예컨대, 105℃용 스미튜브(Sumitube)(상표명: F105℃, 스미토모 화학 주식회사 제조)를 포함한다.
<노광 단계 및 노광 유닛>
노광은 예컨대, 노광 유닛을 사용하여 정전 잠상 담지체의 표면을 상 형태로 노광함으로써 수행할 수 있다.
노광시의 광학계는 아날로그 광학계와 디지털 광학계로 대별된다. 아날로그 광학계는 정전 잠상 담지체 상에 원고를 직접 투영하는 광학계이며, 디지털 광학계는 상 정보가 전기 신호로 주어지고, 그 상 정보를 광 신호로 변환하여, 정전 잠상 담지체를 노광하여 상을 형성하는 광학계이다.
노광 유닛은 대전 유닛에 의해 대전된 정전 잠상 담지체의 표면을 상 형태로 노광하는 한 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 복사 광학계, 로드(rod) 렌즈 어레이계, 레이저 광학계, 액정 셔터 광학계, 및 LED 광학계를 포함한다.
본 발명에서, 정전 잠상 담지체의 배면측으로부터 상 형태로 노광을 행할 수 있는 배면 광학계를 채용할 수 있다.
<현상 단계 및 현상 유닛>
현상 단계는 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하는 단계이다.
가시상은 예컨대, 정전 잠상을 토너 또는 현상제로 현상하여 형성할 수 있으며, 현상 유닛에 의해 형성할 수 있다.
현상 유닛은 토너 또는 현상제로 현상할 수 있는 한 특별히 제한되지 않고 공지된 것으로부터 적절히 선택할 수 있으며, 토너 또는 현상제를 함유하고, 그 토너 또는 현상제를 정전 잠상 담지체와 접촉하거나 접촉하지 않고 정전 잠상에 부여할 수 있는 현상 유닛이 바람직하다.
[토너]
토너는 바인더 수지 및 착색제를 적어도 포함하며, 바람직하게는 이형제, 대전 제어제 및 외부 첨가제를 포함하며, 필요에 따라 다른 성분을 또한 포함한다.
- 바인더 수지 -
바인더 수지는 알코올 성분과, (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복 실산 성분을 바람직하게는 에스테르화 촉매의 존재하에 축중합하여 얻어지는 폴리에스테르 수지를 포함하며, 필요에 따라 다른 성분을 포함한다.
본 발명에서, 카르복실산 성분으로서 (메타)아크릴산 변성 로진을 사용하는 것에 의해, 매우 낮은 온도에서의 정착이 가능해지고, 보존성이 향상한다.
종래부터 사용된 변성 수지인, 말레산으로 변성된 말레산 변성 로진은 3개의 관능기를 갖기 때문에 가교제로서 기능한다. 정착성을 향상시키기 위해 다량의 말레산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분을 사용하여 얻어지는 폴리에스테르 수지는 다량의 저분자량 성분 및 고분자량 성분을 함유하지만, 보존성 및 저온 정착성을 동시에 만족시키는 것은 어렵다. 반대로, 말레산 변성 로진의 양이 저감하면, 결과적인 폴리에스테르 수지에서의 저온 정착 특성이 저하한다.
한편, 본 발명에 사용된 (메타)아크릴산 변성 로진은 2개의 관능기를 갖는 로진이며, 따라서, 폴리에스테르의 주 사슬의 일부로서 분자 체인을 신장할 수 있고, 이에 의해 분자량을 증가시킬 수 있는 한편, 분자량이 500이하인 저분자량 성분의 함량, 즉, 잔여 모노머 성분 또는 올리고머 성분이 저감한다. 그리하여, 두 가지의 상반적 특성인 저온 정착성과 보존성을 동시에 만족시킬 수 있는 놀라운 효과를 발휘하는 것으로 추정된다.
- 카르복실산 성분 -
카르복실산 성분으로서, (메타)아크릴산 변성 로진이 포함된다. (메타)아크릴산 변성 로진은 (메타)아크릴산으로 변성된 로진이며, 예컨대, 아비에트산, 네오아비에트산, 팔루스트르산, 피마르산, 이소피마르산, 샌다라코피마르산, 디히드로 아비에트산 및 레보피마르산을 주 성분으로 하는 로진에 (메타)아크릴산을 부가 반응시켜 얻어진다. 구체적으로, 로진의 주 성분 중에서 짝 이중 결합을 갖는 레보피마르산, 아비에트산, 네오아비에트산 및 팔루스트르산과, (메타)아크릴산을 가열하에 딜스-알더(Diels-Alder) 반응하여 얻을 수 있다.
여기에 사용된 바와 같이, "(메타)아크릴"은 아크릴 또는 메타아크릴을 의미한다. 따라서, (메타)아크릴산은 아크릴산 또는 메타아크릴산을 의미하고, "(메타)아크릴산 변성 로진"은 아크릴산으로 변성된 로진 또는 메타아크릴산으로 변성된 로진을 의미한다. 본 발명에서의 (메타)아크릴산 변성 로진으로는 딜스-알러 반응에서의 반응 활성의 관점에서 입체 방해가 작은 아크릴산으로 변성된 아크릴산 변성 로진이 바람직하다.
(메타)아크릴산에 의한 로진의 변성도((메타)아크릴산 변성도)는 폴리에스테르 수지의 분자량을 증가시키고, 저 분자량 올리고머 성분을 저감시키는 관점에서, 바람직하게는 5 내지 105이며, 더욱 바람직하게는 20 내지 105이며, 더욱 더 바람직하게는 40 내지 105이며, 특히 바람직하게는 60 내지 105이다.
여기에서, (메타)아크릴산의 변성도는 이하의 수식 1에 의해 산출될 수 있다.
(수식 1): (메타)아크릴산 변성도 = [(X1 - Y)/(X2 - Y)]×100
여기에서, X1은 변성도가 산출될 (메타)아크릴산 변성 로진의 SP 값을 지시하며, X2는 (메타)아크릴산 1몰과 로진 1몰의 반응에 의해 얻어지는 (메타)아크릴산 변성 로진의 포화 SP 값을 지시하며, Y는 로진의 SP 값을 나타낸다.
SP 값은 후술하는 실시예에서 나타낸 바와 같이, 환구식(ring-and-ball) 자동 연화점 테스터에 의해 측정한 연화점을 의미한다. 포화 SP 값은 (메타)아크릴산과 로진의 반응을, 결과적인 (메타)아크릴산 변성 로진의 SP 값이 포화 값에 도달할 때까지 반응시킨 때의 SP 값을 의미한다. 수식 1의 분자 (X1-Y)는 (메타)아크릴산으로 변성된 로진의 SP 값에서의 상승도를 의미한다. 수식 1로 나타낸 (메타)아크릴산의 변성도의 값이 클수록, 변성도가 높다.
(메타)아크릴산 변성 로진의 제조 방법은 특히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, (메타)아크릴산 변성 로진은, 예컨대, 로진과 (메타)아크릴산을 혼합하고, 그 혼합물을 약 180℃ 내지 약 260℃의 온도까지 가열하여, 딜스-알더(Diels-Alder) 반응을 통해 로진에 함유되는 짝 이중 결합을 갖는 산에 (메타)아크릴산을 부가하여 얻을 수 있다. 얻어진 (메타)아크릴산 변성 로진은 그대로 사용하거나, 증류 등의 조작에 의해 정제하여 사용할 수 있다.
(메타)아크릴산 변성 로진에 사용되는 로진은, 예컨대, 소나무로부터 얻은 천연 로진, 이성(異性)화 로진, 2량화 로진, 중합 로진 또는 불균(不均)화 로진과 같이, 아비에트산, 네오아비에트산, 팔루스트르산, 피마르산, 이소피마르산, 산다라코피마르산, 디히드로아비에트산 및 레보피마르산을 주성분으로 함유하는 로진인 한 특별히 제한되지 않는다. 컬러의 관점에서, 로진은 천연 로진 펄프 제조 공정에서 부산물로 얻어진 톨유(tall oil)로부터 얻어진 톨(tall) 로진, 생 로진으로부 터 얻은 검(gum) 로진, 또는 소나무 스터브(stub)로부터 얻은 우드(wood) 로진과 같은 천연 로진이 바람직하며, 저온 정착성의 관점에서 톨 로진이 보다 바람직하다.
(메타)아크릴산 변성 로진은 가열하의 딜스-알더 반응을 통해 얻어지므로, 냄새의 원인이 되는 불순물이 적게 함유하고, 냄새도 없다. 냄새 저감과 보존성 향상의 관점에서, (메타)아크릴산 변성 로진은 정제 로진을 (메타)아크릴산으로 변성하여 얻는 것이 바람직하고, 정제 톨유를 (메타)아크릴산으로 정제하여 얻는 것이 더욱 바람직하다.
정제 로진은 정제 단계를 통해 불순물 함량이 저감된 로진이다. 그와 같이 로진을 정제하여 로진에 함유된 불순물이 제거된다. 불순물의 예는 주로 2-메틸프로판, 아세탈디히드, 3-메틸-2-부타논, 2-메틸프로판산, 부탄산, 펜탄산, n-헥사날, 옥탄, 헥산산, 벤잘디히드, 2-펜틸푸란, 2,6-디메틸시클로헥사논, 1-메틸-2-(1-메틸에틸)벤젠, 3,5-디메틸2-시클로센센 및 4-(1-메틸에틸)벤잘디히드가 있다. 본 발명에서, GC-MS법을 사용하여, 헥산산, 펜탄산 및 벤잘디히드와 같은 3종류 불순물의 휘발 성분으로서 검출되는 피크 강도를 정제 로진의 지표로 사용할 수 있다. 불순물의 절대량이 아닌 휘발 성분에 중점을 둔 이유는, 냄새의 개선을 위한 본 발명에서의 정제 로진의 사용이, 종래의 로진-함유 폴리에스테르 수지에 대한 개선점 중의 하나라는데 있다.
구체적으로, 정제 로진은 이하에 기술하는 헤드 스페이스 GC-MC법의 측정 기 준에서, 헥산산의 피크 강도가 0.8×107이하이고, 펜탄산의 피크 강도가 0.4×107이하이고, 벤잘디히드의 피크 강도가 0.4×107이하인 로진을 의미한다. 보존성 및 냄새의 관점에서, 헥산산의 피크 강도는 0.6×107이하가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.5×107이하이다. 펜판산의 피크 강도는 0.3×107이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.2×107이하이다. 벤잘디히드의 피크 강도는 0.3×107이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.2×107이하이다.
또한, 보존성 및 냄새의 관점에서, 전술한 3종의 물질에 추가하여, n-헥사날 및 2-펜틸푸란의 각각의 함량을 저감하는 것이 바람직하다. n-헥사날의 피크 강도는 1.7×107이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.6×107이하이며, 더욱더 바람직하게는 1.5×107이하이다. 또한, 2-펜틸푸란의 피크 강도는 1.0×107이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.9×107이하이며, 더욱더 바람직하게는 0.8×107이하이다.
로진을 정제하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 공지의 방법을 사용하여 증류, 재결정화 또는 추출에 의해 수행할 수 있으며, 증류가 바람직하다. 증류법으로서, 예컨대, 일본 공개 특허 공보 평07-286139호에 개시된 방법을 사용할 수 있고, 그것의 예는 감압하의 증류, 분자 증류 및 스팀 증류를 포함하며, 감압하의 증 류에 의해 정제하는 것이 바람직하다. 예컨대, 증류는 6.67kPa 이하의 압력 및 200℃ 내지 300℃의 압력하에서 통상적으로 수행되며, 통상적인 단순한 증류를 포함하여 박막 증류 또는 정류와 같은 방법이 채용된다. 통상적인 증류 조건하에서, 충전된 로진에 대하여 2 질량% 내지 10 질량%의 고분자량 물질이 피치분(pitch fraction)으로서 제거되고, 동시에, 2 질량% 내지 10 질량%의 초류분(first fraction)이 제거된다.
변성전 로진의 연화점은 50℃ 내지 100℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 60℃ 내지 90℃이며, 더욱더 바람직하게는 65℃ 내지 85℃이다. 로진의 연화점은 후술하는 실시예에 나타낸 방법을 사용하여, 로진을 일단 용융한 후 25℃의 온도 및 50%의 상대습도 환경하에서 한시간 동안 냉각시킨 때 측정한 연화점을 의미한다.
변성전 로진의 산가(acid value)는 100mg KOH/g 내지 200mg KOH/g이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 130mg KOH/g 내지 180mg KOH/g이며, 더욱더 바람직하게는 150mg KOH/g 내지 170mg KOH/g이다.
산가는 예컨대, JIS K0070에 기술한 방법에 따라 측정할 수 있다.
카르복실산 성분 내의 (메타)아크릴산 변성 로진의 함량은 저온 정착성의 관점에서, 5 질량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 8 질량%이며, 더욱더 바람직하게는 10 질량%이다. 보존성의 관점에서, (메타)아크릴산 변성 로진의 함량은 85 질량% 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70 질량% 이하이며, 더욱더 바람직하게는 60 질량%이하이고, 특히 바람직하게는 50 질량% 이하이다. 이들 관점으로부 터, 카르복실산 성분 내의 (메타)아크릴산 변성 로진의 함량은 5 질량% 내지 85 질량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 질량% 내지 70 질량%이며, 더욱더 바람직하게는 8 질량% 내지 60 질량%이며, 특히 바람직하게는 10 질량% 내지 50 질량%이다.
카르복실산 성분에 함유된 (메타)아크릴산 변성 로진 이외의 카르복실산 성분은 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 옥살산, 말론산, 말레산, (메타)아크릴산, 시트라콘산, 이타콘산, 글루타콘산, 숙신산, 아디프산, 세바신산, 아젤라산, n-도데실숙신산 또는 n-도데세닐숙신산 등의 지방성 디카르복실산; 프탈산, 이소프탈산 또는 테레프탈산 등의 방향성 디카르복실산; 시클로헥산디카르복신산 등의 지환식 디카르복실산; 트리멜리트산 또는 피로멜리트산 등의 3가 이상의 다가 카르복실산; 또는 이들 산의 무수화물 또는 알킬(탄소수 1 내지 3) 에스테르를 포함한다. 여기에 사용된 바와 같이, 이들 산, 이들 산의 무수화물, 또는 이들 산의 알킬 에스테르는 일반적으로 카르복실산 화합물이라 칭한다.
- 알코올 성분 -
알코올 성분은 특별히 제한되지 않으며, 목적에 따라 폴리에스테르 수지의 축중합에 통상적으로 사용되는 알코올 성분으로부터 적절히 선택할 수 있다. 대전성 및 내구성의 관점에서, 이하의 구조식(I)으로 표현되는 비스페놀 A의 알킬렌 옥시드 부가물이 적합하다:
(구조식Ⅰ)
Figure 112008078569861-pct00001
여기에서, RO는 알킬렌 옥시드를 나타내며, R은 탄소수 2 내지 3의 알킬렌기를 나타내며, x 및 y는 알킬렌 옥시드의 평균 부가 몰수를 지시하는 정수이며, x 및 y는 1 내지 16이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1 내지 8이며, 더욱더 바람직하게는 1.5 내지 4이다.
구조식(I)로 표현한 비스페놀 A의 알킬렌 옥시드 부가물로는, 예컨대, 폴리옥시프로필렌(2.2)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 또는 폴리옥시에틸렌(2.2)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판 등의 비스페놀 A의 알킬렌(탄소수 1 내지 3) 옥시드(1 내지 16의 평균 부가 몰수) 부가물을 포함한다.
알코올 성분 내에서의 구조식(I)으로 표현한 비스페놀 A의 알킬렌 옥시드 부가물의 함량은 30몰% 이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50몰% 이상이며, 특히 바람직하게는 실질적으로 100%이다.
다른 알코올 성분은 예컨대, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 네오펜틸 글리콜, 글리세린, 펜타에리스리톨, 트리메틸올프로판, 수소 첨가 비스페놀 A, 소르비톨, 또는 이들의 알킬렌(탄소수 2 내지 4) 옥시드(평균 부가 몰수 1 내지 16) 부가물을 포함한다.
잔류 모노머의 함량을 저감하고, 정착성을 향상하기 위해서, 폴리에스테르 수지는, 보존성에 악영향을 미치지 않는 한, 3가 이상의 원료 모노머로서, 3가 이상의 다가 알코올 및 3가 이상의 다가 카르복실산 화합물의 적어도 하나를 함유할 수 있다. 3가 이상의 다가 알코올이 알코올 성분에 함유되는 것이 바람직하고, 3가 이상의 다가 카르복실산 화합물이 카르복실산 성분에 함유되는 것이 바람직하다. 또한, 3가 이상의 다가 알코올이 알코올 성분에 함유되고, 3가 이상의 다가 카르복실산 화합물이 카르복실산 성분에 함유되는 것이 바람직하다. 보존성 및 잔류 모노머의 함량 저감의 관점에서, 3가 이상의 다가 카르복실산 화합물의 함량은 알코올 성분 100몰당 0.001몰 내지 40몰이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1몰 내지 25몰이다. 알코올 성분 내의 3가 이상의 다가 알코올의 함량은 0.001몰% 내지 40몰%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1몰% 내지 25몰%이다.
3가 이상의 원료 모노머에서, 3가 이상의 다가 카르복실산 화합물은 예컨대, 트리메틸산 또는 그것의 유도체가 바람직하며, 3가 이상의 다가 알코올은 예컨대, 글리세린, 펜타에리트리톨, 트리메틸올프로판, 소르비톨, 또는 이들의 알킬렌(탄소소 2 내지 4) 옥시드(평균 몰수 1 내지 16) 부가물을 포함한다. 이들 중에서, 분지 사이트(branching site)를 형성하거나, 가교체로서 기능하고, 또한 저온 정착성을 향상하는데 유효하기 때문에, 글리세린, 트리메틸산 또는 그것의 유도체가 바람직하다.
- 에스테르화 촉매 -
알코올 성분 및 카르복실산 성분의 축중합은 에스테르화 촉매의 존재하에 수행되는 것이 바람직하다. 에스테르화 촉매는 티탄 화합물 및 Sn-C 결합이 없는 주석(II) 화합물을 포함하고, 이들 에스테르화 촉매는 단독으로 또는 병용하여 사용할 수 있다.
티탄 화합물은 Ti-O 결합을 갖는 티탄 화합물이 바람직하며, 각각 전체 1 내지 28 탄소수를 갖는 알콕시기, 알케닐옥시기 또는 아실옥시기를 갖는 화합물이 더욱 바람직하다.
티탄 화합물은 예컨대, 디이소프로필레이트 비스트리에탄올아미네이트[Ti(C6H14O3N)2(C3H7O)2], 티탄 이소프로필레이트 비스디에탄올아미네이트[Ti(C4H10O2N)2(C3H7O)2], 티탄 디펜틸레이트 비스트리에탄올아미네이트[Ti(C6H14O3N)2(C5H11O)2], 티탄 디에틸레이트 비스트리에탄올아미네이트[Ti(C6H14O3N)2(C2H5O)2], 티탄 디히드로옥시옥틸레이트 비스트리에탄올아미네이트[Ti(C6H14O3N)2(OHC8H16O)2], 티탄 디스테아레이트 비스트리에탄올아미네이트[Ti(C6H14O3N)2(C18H37O)2], 티탄 트리이소프로필레이트 트리에탄올아미네이트[Ti(C6H14O3N)1(C3H7O)3] 및 티탄 모노프로필레이트 트리스(트리에탄올아미네이트)[Ti(C6H14O3N)3(C3H7O)]을 포함한다. 이들 티탄 화합물 중에서, 티탄 디이소프로필레이트 비스트리에탄올아미네이트, 티탄 디이소프로필레이트 비스디에탄올아미네이트 및 티탄 디펜틸레이트 비스트리에탄올아미네이트가 특히 바람직하며, "MATSUMOTO TRADING CO., LTD"로부터 상업적으로 입수가능하다.
다른 바람직한 티탄 화합물의 구체예는 테트라-N-부틸 티타네이 트[Ti(C4H9O)4], 테트라프로필 티타네이트[Ti(C3H7O)4], 테트라스테아릴 타타네이트[Ti(C18H37O)4], 테트라미리스틸 티타네이트[Ti(C14H29O)4], 테트라옥틸 티타네이트[Ti(C8H17O)4], 디옥틸디히드로시옥틸 티타네이트[Ti(C8H17O)2(OHC8H16O)2] 및 디미리스틸디옥틸 티타네이트[Ti(C14H29O)2(C8H17O)2]를 포함한다. 이들 티탄 화합물 중에서, 테트라스테아릴 티타네이트, 테트라미리스틸 티타네이트, 테트라옥틸 티타네이트 및 디옥틸디히드록시옥틸 티타네이트가 바람직하며, 티탄 할라이드를 대응하는 알코올과 반응시켜 얻을 수 있으며, "NISSO Co., Ltd"로부터 상업적으로 입수가능하다.
티탄 화합물의 함량은 알코올 성분 및 카르복실산 성분의 총량 100질량부에 대하여, 0.01질량부 내지 1.0질량부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1질량부 내지 0.7질량부이다.
Sn-C 결합이 없는 주석(II) 화합물은 Sn-O 결합을 갖는 주석(II) 화합물 또는 Sn-X(여기에서, X는 할로겐 원자를 지시함)를 갖는 주석(II) 화합물이 바람직하며, Sn-O 결합을 갖는 주석(II) 화합물이 더욱 바람직하다.
Sn-O 결합을 갖는 주석(II) 화합물은 예컨대, 옥살산 주석(II), 디아세트산 주석(II), 디옥탄산 주석(II), 디로린산 주석(II), 디스테아르산 주석(II) 또는 디올레인산 주석(II) 등의 탄소수 2 내지 28의 카르복실산기를 갖는 카르복실산 주석(II)과; 디옥틸옥시 주석(II), 디라우옥시 주석(II), 디스테아옥시 주석(II) 또는 디올레일옥시 주석(II) 등의 탄소수 2 내지 28의 알콕시기를 갖는 디알콕시 주석(II); 산화 주석(II); 및 황화 주석(II)을 포함한다.
Sn-X(여기에서, X는 할로겐 원자를 지시함) 결합을 갖는 화합물은 예컨대, 염화 주석(II) 또는 브롬화 주석(II) 등의 할로겐화 주석(II)을 포함한다. 이들 화합물중에서, 대전 상승 효과 및 촉매능의 관점에서, (R1COO)2Sn(여기에서, R1은 탄소수 5 내지 19의 알킬 또는 알케닐기를 지시함)로 표현되는 지방산 주석(II), (R2O)2Sn(여기에서, R2는 탄소수 6 내지 20의 알킬 또는 알케닐기를 지시함)로 표현되는 디알콕시 주석(II), 및 SnO로 표현되는 산화 주석(II)이 바람직하며, (R1COO)2Sn으로 표현되는 지방산 주석(II) 및 산화 주석(II)이 더욱 바람직하며, 디스테아린산 주석(II) 및 산화 주석(II)이 더욱더 바람직하다.
Sn-C 결합을 갖는 주석(II) 화합물의 함량은 알코올 성분 및 카르복실산 성분의 총량 100질량부에 대하여 0.01 질량부 내지 1.0 질량부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 질량부 내지 0.7 질량부이다.
Sn-C 결합을 갖지 않는 주석(II) 화합물과 조합하여 티탄 화합물이 사용되는 경우, 티탄 화합물 및 주석(II) 화합물의 총량은 알코올 성분 및 카르복실산 성분의 총량에 대하여, 0.01질량부 내지 1.0질량부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 질량부 내지 0.7질량부이다.
알코올 성분 및 카르복실산 성분의 축중합은 예컨대, 180℃ 내지 250℃ 온도의 불활성 가스 분위기에서 에스테르화 촉매의 존재하여 수행할 수 있다.
폴리에스테르 수지의 연화점은 정착성, 보존성 및 내구성의 관점에서, 90℃ 내지 160℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 95℃ 내지 155℃이며, 더욱더 바람직하게는 100℃ 내지 150℃이다.
폴리에스테르 수지의 유리 전이 온도는, 정착성, 보존성 및 내구성이 관점에서, 45℃ 내지 75℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50℃ 내지 75℃이며, 더욱더 바람직하게는 50℃ 내지 70℃이다.
폴리에스테르 수지의 산가는, 대전성 및 환경 안정성의 관점에서, 1mg KOH/g 내지 80mg KOH/g이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5mg KOH/g 내지 60mg KOH/g이며, 더욱 바람직하게는 5mg KOH/g 내지 50mg KOH/g이다.
폴리에스테르 수지의 수산기가는, 대전성 및 환경 안정성의 관점에서, 1mg KOH/g 내지 80mg KOH/g가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 8mg KOH/g 내지 50mg KOH/g이며, 더욱더 바람직하게는 8mg KOH/g 내지 40mg KOH/g이다.
폴리에스테르 수지에 있어서, 저온 정착성 및 보존성의 관점에서, 잔류 모노머 성분 및 올리고머 성분 등에 기인하는 폴리에스테르 수지 내의 분자량 500 이하의 저분자량 성분의 함량은 12% 이하가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10% 이하이며, 더욱더 바람직하게는 9% 이하이며, 특히 바람직하게는 8% 이하이다. 저분자량 성분의 함량은 (메타)아크릴산에 의한 로진의 변성도를 향상시키는 방법에 의해 저감될 수 있다.
폴리에스테르 수지는 실질적으로 특성이 손상되지 않을 정도로 변성된 폴리에스테르 수지일 수 있다. 변성된 폴리에스테르 수지는 예컨대, 일본 특허 공개 공보 평11-133668, 일본 특허 공개 공보 평10-239903, 일본 특허 공개 공보 평08-20636호에 개시된 방법을 사용하여, 페놀, 우레탄 또는 에폭시에 의해 그라프트(graft)화 또는 블록(block)화된 폴리에스테르 수지가 있다.
본 발명에서, 토너용 바인더로서 폴리에스테르 수지를 사용하여, 저온 정착성, 보존성 및 내구성이 우수하며, 정착시의 냄새를 저감할 수 있는 토너를 얻을 수 있다.
본 발명의 목적 및 효과에 악영향을 미치지 않는 한, 토너는 공지된 바인더 수지, 예컨대, 스티렌-아크릴 수지 등의 비닐계 수지와, 에폭시 수지, 폴리카보네이트 수지 또는 폴리우레탄 수지 등의 다른 수지와 조합하여 사용할 수 있다.
바인더 수지 내의 폴리에스테르 수지의 함량은 70 질량% 이상이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80 질량% 이상이며, 더욱더 바람직하게는 90 질량% 이상이며, 특히 바람직하게는 실질적으로 100 질량%이다.
- 착색제 -
착색제는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 공지된 안료 및 염료로부터 적절히 선택할 수 있고, 예컨대, 카본 블랙, 니그로신 안료, 아이언 블랙, 나프톨 엘로우-S, 한사(Hansa) 엘로우(10G, 5G, G), 카드뮴 엘로우, 엘로우 옥시드, 오커, 크롬 엘로우, 티탄 엘로우, 폴리아조 엘로우, 오일 엘로우, 한사 엘로우(GR, A, RN, R), 피그먼트 엘로우, 벤지딘 엘로우(G, GR), 퍼머넌트 엘로우(NCG), 불칸 패스트(vulcan fast) 엘로우(5G, R), 타르트라진 레이크(tartrazine lake), 퀴놀린 엘로우 레이크, 안트라잔(anthrazane) 엘로우 BGL, 이소인돌리논 엘로우, 콜코타 르(colcothar), 연단(minium), 버밀리온(vermilion) 납, 카드뮴 레드, 카드뮴 머큐리 레드, 안티몬 버밀리온, 퍼머넌트 레드 4R, 파라 레드, 파이어 레드, 파라-클로로-오르쏘-니트로아닐린 레드, 리톨 패스트 스카릿(scarlet) G, 브릴리언트 패스트 스카릿, 브릴리언트 카민 BS, 퍼머넌트 레드(F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), 패스트 스카릿 VD, 불칸 패스트 루빈 B, 브릴리언트 스카릿 G, 리톨 루빈 GX, 퍼머넌트 레드 F5R, 브릴리언트 카르민 6B, 피그먼트 스카릿 3B, 보르도(bordeaux) 5B, 톨루이딘 마론(toluidine maroon), 퍼머넌트 보르도 F2K, 헬리오(helio) 보르도 BL, 보르도 10B, BON 마론 라이트(maron light), BON 마론 미디움(medium), 에오신(eosine) 레이크, 로다민(rhodamine) 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린(alizarine) 레이크, 티오인디고(thioindigo) 레드 B, 티오인디고 마론, 오일 레드, 퀴나크리돈(quinacridone) 레드, 피라조론(pyrazolone) 레드, 폴리아조(polyazo) 레드, 크롬 버밀리온, 벤지딘 오랜지, 페리논 오랜지, 오일 오랜지, 코발트 블루, 세루린(Cerulean) 블루, 알칼리 블루 레이크, 피콕(peacock) 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 무금속 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 블루, 패스트 스카이 블루, 인단쓰렌(indanthrene) 블루(RS, BC), 인디고, 울트라마린 블루, 프루시안(Prussian) 블루, 안트라퀴논(anthraquinone) 블루, 패스트 바이올렛 B, 메틸 비올렛 레이크, 코발트 바이올렛, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안트라퀴논 바이올렛, 크롬 그린, 아연 그린, 산화 클롬, 비리디안(viridian), 에머랄드 그린, 피그먼트 그린 B, 나프톨 그린 B, 그린 골드, 액시드(acid) 그린 레이크, 말라키트(malachite) 그린 레이크, 프탈로시아닌 그린, 안트라퀴논 그린, 산화 티탄, 아 연백(zinc white), 및 리토본(Litobon)을 포함한다. 이들 착색제는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
착색제의 색은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 예컨대, 흑색용 및 컬러용을 포함한다. 착색제는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
흑색용 착색제는 예컨대, 퍼니스(furnace) 블랙, 램프(lamp) 블랙, 아세틸렌(acetylene) 블랙 및 채널(channel) 블랙 등의 카본 블랙(C.I. 피그먼트 블랙 7), 구리, 철(C. I 피그먼트 블랙), 산화 티탄 등의 금속, 아닐린 블랙(C.I. 피그먼트 블랙 1) 등의 유기 안료를 포함한다.
마젠타용 착색 안료로서는, 예컨대, C.I. 피그먼트 레드 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 37, 38, 39, 40, 41, 48, 48:1, 49, 50, 51, 52, 53, 53:1, 54, 55, 57, 57:1, 58, 60, 63, 64, 68, 81, 83, 87, 88, 89, 90, 112, 114, 122, 123, 163, 177, 179, 202, 206, 207, 209 및 211; C.I. 피그먼트 바이올릿 19; 및 C.I. 바이올릿 1, 2, 10, 13, 15, 23, 29 및 35를 포함한다.
시안용 착색 안료로서는, 예컨대, C.I. 피그먼트 블루 2, 3, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 17, 60; C.I. 배트(Bat) 블루 6; C.I. 액시드(acid) 블루 45, 프탈로시아닌 골격을 1 내지 5 프탈이미드메틸기로 치환한 구리 프탈로시아닌 안료, 그린 7 및 그린 36을 포함한다.
엘로우용 착색 안료로서는, 예컨대, C.I. 피그먼트 엘로우 0-16, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 23, 55, 65, 73, 74, 83, 97, 110, 151, 154, 180; C.I. 배트 엘로우-1, 3, 20, 및 오랜지 36을 포함한다.
토너 내의 착색제의 함량은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 1 질량% 내지 15 질량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3 질량% 내지 10 질량%이다. 함량이 1 질량% 미만이며, 토너의 착색력이 저감한다. 한편, 함량이 15 질량%를 초과하면, 토너내에서의 안료의 분산 불량이 발생하여, 착색력이 저감하고, 토너의 전기 특성의 저화가 발생할 수 있다.
착색제는 수지와 복합화되는 마스터 배치(master batch)로서 사용할 수 있다. 수지는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 공지된 수지로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 스티렌 또는 그 치환체의 중합체, 스티렌계 공중합체, 폴리 메틸 메타크릴레이트 수지, 폴리 부틸 메타크릴레이트 수지, 폴리 염화비닐 수지, 폴리 초산비닐 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 에폭시폴리올 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리아크릴산 수지, 로진, 변성 로진, 테르펜 수지, 지방족 탄화수소 수지, 지환족 탄화수소 수지, 방향족계 페트롤륨 수지, 염소화 파라핀 및 파라핀을 포함한다. 이들 수지는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
스티렌 또는 그 치환체의 공중합체는 예컨대, 폴리에스테르 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리 p-클로로스티렌 수지 및 폴리비닐툴루엔 수지를 포함한다. 스티렌계 공중합체는 예컨대, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐 나프탈린 공중합체, 스티렌-아크릴 산 메틸 공중합체, 스티렌-아클릴산 에틸 공중합체, 스티렌-아클릴산 부틸 공중합체, 스티렌-아클릴산 옥틸 공중합체, 스티렌-메타아크릴산 메틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산 부틸 공중합체, 스티렌-α-메타크릴산 클로로메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체 및 스티렌-말레산 에스테르 공중합체를 포함한다.
마스터 배치는 마스터 배치용 수지와 착색제를 고 전단력을 인가하여 혼합 및 혼련시켜 제조할 수 있다. 이 경우, 착색제와 수지 사이의 상호작용을 향상시키기 위해 유기 용제를 첨가하는 것이 바람직하다. 또한, 착색제의 웨트 케이크(wet cake)를 건조하지 않고 그대로 사용할 수 있기 때문에, 소위 플러싱(flushing)법이 바람직하다. 플러싱법은 착색제의 물 함유 수성 페이스트와 유기 용제를 혼합 및 혼련하는 단계와, 착색제를 수지측으로 이동시켜, 물 및 유기 용제 성분을 제거하는 단계를 포함한다. 3개의 롤 밀과 같은 고전단 분산 장치가 상기 혼합 및 혼련에 바람직하게 사용된다.
- 이형제 -
이형제는 특별히 한정되지 않고, 공지된 이형제로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 카르보닐기 함유 왁스, 폴리올레핀 왁스, 및 긴사슬 탄화수소 등의 왁스를 포함한다. 이들 이형제는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이들 이형제중에서 카르보닐기 함유 왁스가 바람직하다.
카르보닐기 함유 왁스는 예컨대, 폴리알칸산 에스테르, 폴리알칸올 에스테르, 폴리알칸산 아미드, 폴리알킬아미드 및 디알킬케톤을 포함한다. 폴리알칸산 에스테르는 예컨대, 카르나우바(carnauba) 왁스, 몬탄(montan) 왁스, 트리메틸올프로판 트리베헤네이트(tribehenate), 펜타에리쓰리톨 테트라베헤네이트, 펜타에리쓰리톨 디아세테이트 디베헤네이트, 글리세린 트리베헤네이트 및 1, 18-옥타데칸디올 디스테아레이트를 포함한다. 폴리알칸올 에스테르는 예컨대, 트리멜리트산 트리스테아릴 및 디스테아릴 말레이트를 포함한다. 폴리알칸산 아미드는 예컨대, 디베헤닐아미드를 포함한다. 폴리알킬아미드는 예컨대, 트리멜리트산 트리스테아릴아미드를 포함한다. 디알킬케톤은 예컨대, 디스테아릴케톤을 포함한다. 이들 카르보닐기 함유 왁스 중에서, 폴리알칸산 에스테르가 특히 바람직하다.
폴리올레핀 왁스는 예컨대, 폴리에틸렌 왁스 및 폴리프로필렌 왁스를 포함한다.
긴사슬 탄화수소는 예컨대, 파라핀 왁스 및 사졸 왁스를 포함한다.
이형제의 용융점은 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 40℃ 내지 160℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 50℃ 내지 120℃이며, 더욱더 바람직하게는 60℃ 내지 90℃이다. 용융점이 40℃미만이면, 내열 보존성에 역효과가 발생될 수 있다. 융점이 160℃를 초과하면, 저온 정착시 콜드 오프셋이 발생할 수 있다.
이형제의 용융 점도는 왁스의 융점보다 20℃ 높은 온도에서 측정한 값으로서, 5pcs 내지 1000pcs가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 10cps 내지 100cps이다. 용융 점도가 5pcs 미만인 경우, 이형성이 저하할 수 있다. 용융 점도가 1,000pcs를 초과하면, 내(耐) 핫 오프셋 및 저온 정착성을 개선하는 효과를 얻을 수 없다.
토너 내의 이형제의 함량은 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 0 질량% 내지 40 질량%가 바람직하며, 3 질량% 내지 30 질량%가 더욱 바람직하다.
함량이 40 질량%를 초과하면, 토너의 유동성이 열화할 수 있다.
- 대전 제어제 -
대전 제어제는 특별히 한정되지 않으며, 목적에 따라 공지된 대전 제어제로부터 적절히 선택할 수 있다. 착색제가 사용되는 경우, 색조가 변할 수 있어서, 무색 또는 거의 백색이 바람직하며, 예컨대, 트리페닐메탄계 염료, 몰리브덴산 킬레이트 안료, 로다민계 염료, 알콕시계 아민, 4급 알루미늄염(플루오린 변성 4급 알루미늄염 포함), 알킬아미드, 인의 단일 물질 또는 그 혼합물, 텅스텐의 단일 물질 또는 그 혼합물, 불소계 활성제, 살리실산의 금속염, 및 살리실산 유도체의 금속염을 포함한다. 이들 대전 제어제는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
대전 제어제는 상업적으로 입수가능하며, 상업적으로 입수가능한 대전 제어제는 예컨대, 4급 암모늄염 본트론(Bontron) P-51, 옥시나프토에산계 금속 착물 E-82, 살리실산계 금속 착물 E-84, 페놀계 축합물 E-89(모두 오리엔트 화학 공업주식회사 제조); 4급 암모늄염 몰리브데늄 착물 TP-302 및 TP-415(호도가와 화학공업주식회사 제조), 4급 암모늄염 코피 챠지(Copy Charge) PSY VP2038, 트리페닐메탄 유도체 코피 블루(Copy Blue) PR, 4급 암모늄염 코피 챠지 NEG VP2036 및 코피 챠지 NX VP434(모두 헤기스토사 제조); LRA-901 및 붕소 착물 LR-147(일본 카리트 주식회사 제조); 퀴나크리돈 및 아조계 안료; 및 술폰산기, 카르복실기 또는 4급 암모늄염 등의 관능기를 갖는 중합체계 화합물을 포함한다.
대전 제어제는 마스터 배치와 함께 용융-혼련된 후 용해되거나 분사되거나, 상기 토너의 각 성분과 함께 상기 유기 용제에 직접 용해되거나 분산되거나, 토너 입자 제조후 토너의 표면에 고정될 수 있다.
토너 내의 대전 제어제의 함량은 바인더 수지의 종류, 첨가제의 유무, 및 분산 방법에 따라 상이해지며, 절대적으로 규정되지 않고, 바인더 수지 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 내지 10 질량부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.2 질량부 내지 5 질량부이다. 함량이 0.1 질량부 미만이면, 제어 제어능이 가끔 얻어지지 않을 수 있다. 한편, 함량이 10 질량부 이상이면, 토너의 대전능이 너무 커져서, 대전 제어제의 주 효과가 저하하여, 현상 롤러와의 정전 흡수력이 커지고, 결과적으로 현상제의 유동성 저하 및 화상 밀도의 저하가 초래된다.
- 외부 첨가제 -
외부 첨가제는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 공지의 외부 첨가제로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 실리카 미립자, 소수화(疎水化)된 실리카 미립자, 지방산 금속염(예컨대, 스테아르산 아연, 스테아르산 알루미늄 등); 금속 산화물(예컨대, 티타니아, 알루미나, 산화 주석, 산화 안티몬 등) 또는 그것의 소수화 물질 및 플루오로폴리머를 포함한다. 이들 외부 첨가제 중에서, 소수화된 실리카 미립자, 티타니아 입자 및 소수화된 티타니아 미립자가 바람직하다.
실리카 미립자는 예컨대, HDK H 2000, HDK H 2000/4, HDK H 2050EP, HVK21 및 HDK H1303(모두 헤기스토사 제조); 및 R972, R974, RX200, RY200, R202, R805 및 R812(모두 일본 에로실 주식회사 제조)를 포함한다. 티타니아 미립자는 예컨대, P-25(일본 에로실 주식회사 제조); STP-30 및 STT-65C-S(모두 티탄 고교 가부시키가이샤 제조); TAF-140(후지 티탄 공업 주식회사 제조); 및 MT-150W, MT-500B, MT-600B 및 MT-150A(모두 TAYCA사 제조)를 포함한다. 소수화된 산화티탄 미립자는 예컨대, T-805(일본 에로실 주식회사 제조); STT-30A 및 STT-65S-S(모두 티탄 고교 가부시키가이샤 제조); TAF-500T 및 TAF-1500T(모두 후지 티탄 공업주식회사 제조); MT-100S, MT-100T(모두 TAYCA사 제조) 및 IT-S(이시하라 산교 가이샤 주식회사 제조)를 포함한다.
소수화된 실리카 미립자, 소수화된 티타니아 미립자 및 소수화된 알루미나 미립자는 소수성 미립자를 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란 또는 옥틸트리메톡시실란 등의 실란 커플링제로 처리하여 얻을 수 있다.
소수화제는 예컨대, 디알킬-디할로겐화 실란, 트리알킬-할로겐화 실란, 알킬-트리알로겐화 실란 또는 헥사알킬디실라잔 등의 실란 커플링제, 실릴화제, 플루오르화 알킬기를 갖는 실란 커플링제, 유기 티타네이트계 커플링제, 알루미늄계 커플링제, 실리콘 오일, 및 실리콘 바니시(varnish)를 포함한다.
또한, 유기 미립자를 가열하에 실리콘 오일로 선택적으로 처리하여 얻은 오일-처리된 무기 미립자가 바람직하다.
무기 미립자는 예컨대, 실리카, 알루미나, 산화티탄, 티탄산바륨, 티탄산마 그네슘, 티탄산칼슘, 티탄산스트론튬, 산화철, 산화구리, 산화아연, 산화주석, 실리카 모래(sand), 점토, 운모, 규회석, 규조토, 산화크롬, 산화세륨, 블러드 레드(blood red), 삼산화안티몬, 산화마그네슘, 수산화지르코늄, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 탄화규소 및 질화규소를 포함한다. 이들 무기 미립자 중에서, 실리카 및 이산화규소가 바람직하다.
실리콘 오일은 예컨대, 디메틸 실리콘 오일, 메틸페닐 실리콘 오일, 클로로페닐 실리콘 오일, 메틸하이드로젠 실리콘 오일, 알킬 변성 실리콘 오일, 불소 변성 실리콘 오일, 폴리에테르 변성 실리콘 오일, 알코올 변성 실리콘 오일, 아미노 변성 실리콘 오일, 에폭시 변성 실리콘 오일, 에폭시-폴리에테르 변성 실리콘 오일, 페놀 변성 실리콘 오일, 카르복실 변성 실리콘 오일, 머캅토 변성 실리콘 오일, 아크릴 또는 메타크릴 변성 실리콘 오일, 및 α-메틸스티렌 변성 실리콘 오일을 포함한다.
무기 미립자의 1차 입자의 평균 입경은 1nm 내지 100nm가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 3nm 내지 70nm이다. 평균 입경이 1nm 미만이면, 무기 미립자는 토너 내에 매립하고, 그 기능이 효과적으로 발휘되기 어렵다. 한편, 평균 입경이 100nm를 초과하면, 정전 잠상 담지체의 표면이 불균일하게 스크래치될 수 있다. 외부 첨가제로서, 무기 미립자 및 소수화된 무기 미립자를 조합하여 사용할 수 있다. 소수화된 1차 입자의 평균 입경은 1 nm 내지 100nm가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 5nm 내지 70nm이다. 평균 입경이 20nm 이하인 소수화된 1차 입자를 적어도 2종류 포함하고, 평균 입경이 30nm 이상인 무기 미립자를 적어도 1종류 포함하는 것이 바람직하다. BET법에 의해 측정한 무기 미립자의 비표면적은 20m2/g 내지 500m2/g인 것이 바람직하다.
토너 내의 외부 첨가제의 함량은 0.1질량% 내지 5질량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.3질량% 내지 3질량%이다.
외부 첨가제로서, 수지 미립자를 첨가할 수 있다. 그 예는 소프 프리(soaf free) 유화(乳化) 중합, 현탁 중합 또는 분산 중합에 의해 얻어진 폴리스티렌으로 이루어진 수지 미립자; 메타크릴레이트 에스테르 또는 아크릴레이트 에스테르의 공중합체로 이루어진 수지 미립자; 실리콘, 벤조구아나민 또는 나일론 등의 중축합 수지로 이루어진 수지 미립자; 및 열경화성 수지의 중합체 입자를 포함한다. 이들 수지 미립자와 조합하여 사용함으로써, 토너의 대전성을 향상하고, 역대전 토너를 저감하고, 배경 얼룩을 줄일 수 있다. 토너 내의 수지 미립자의 함량은 0.01질량% 내지 5질량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1질량% 내지 2질량%이다.
- 기타 성분 -
기타 성분은 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 유동성 향상제, 클리닝성(cleanablity) 향상제, 자기 재료 및 금속 비누(metal soap)를 포함한다.
유동성 향상제는 표면 처리에 의해 소수성을 강화하고, 고습도하에서도 유동성 및 대전성 저하를 방지할 수 있으며, 예컨대, 실란 커플링제, 실릴화제, 플루오르화 알킬기를 갖는 실란 커플링제, 유기 티타네이트계 커플링제, 알루미늄계 커플 링제, 실리콘 오일 및 변성 실리콘 오일을 포함한다.
클린성 향상제는 정전 잠상 담지체 또는 중간 전사체 상에 잔류하는 전사후의 현상제를 제거하기 위해 토너에 첨가되며, 예컨대, 스테아르산 아연, 스테아르산 칼슘 또는 스테아르산 등의 지방산 금속염과; 폴리메틸 메타크릴레이트 미립자 또는 폴리스티렌 미립자 등 소프 프리 유화 중합에 의해 제조된 중합체 미립자를 포함한다. 중합체 미립자는 비교적 입도 분포가 좁고 체적 평균 입경이 0.01㎛ 내지 1㎛이다.
자기 재료는 특별히 제한되지 않고, 목적에 따라 공지된 자기 재료로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 철 분말, 마그네타이트 및 페라이트를 포함한다. 이들 자성 재료 중에서, 백색 자성 재료가 색조의 관점에서 바람직하다.
- 토너의 제조 방법 -
토너의 제조 방법은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 종래의 공지된 토너 제조 방법으로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 혼련 및 분쇄법, 중합법, 용해 현탁법, 및 분무 조립화법을 포함한다.
- 혼련 및 분쇄법 -
혼련 및 분쇄법은 적어도 바인더 수지 및 착색제를 함유하는 토너 재료를 용융 혼련하고, 결과적인 혼련된 혼합물을 분쇄하고, 분급에 의해 토너의 모체 입자를 제조하는 방법이다.
용융 혼련 공정에서, 토너 재료를 혼합하고, 그 혼합물을 용융 혼련기에 주입한 후, 용융 혼련시킨다. 용융 혼련기로서, 예컨대, 단일축 또는 2축 연속 혼련 기 또는 롤 밀(roll mill)을 사용하는 배치(batch)식 혼련기를 사용할 수 있다. 예컨대, 고베 스틸(KOBE STEEL)사 제조의 KTF 타입 2축 압출기, 도시바 머신(TOSHIBA MACHINE)사에 의해 제조된 TEM타입 압출기, KCK사에 의해 제조된 2축 압출기, 이케가이 텍코소(Ikegai Tekkosho) 가부시키가이샤에 의해 제조된 PCM타입 2축 압출기, 및 부스(Buss)사에 의해 제조된 코크니더(cokneader)가 바람직하게 사용된다. 이러한 용융 혼련 공정은 바인더 수지의 분사 사슬의 절단을 초래하지 않도록 적절한 조건하에 수행하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 용융 혼련 온도는 바인더 수지의 연화점을 참조하여 설정한다. 용융 혼련 온도가 연화점보다 높으면, 심각한 절단이 발생한다. 한편, 용융 혼련 온도가 너무 낮으면, 분산이 진행하지 않을 수 있다.
분쇄 프로세서에서, 혼련 공정에서 얻은 혼련된 혼합물이 분쇄된다. 분쇄 공정에서, 혼련된 혼합물은 조분쇄한 후에 미분쇄하는 것이 바람직하다. 이 경우, 혼련된 혼합물을 제트 기류(jet stream) 내에서 충돌판에 충돌시켜 분쇄시키거나, 제트 기류 중 내에서 입자끼리 서로 충돌시켜 분쇄시키거나, 기계적으로 회전하는 회전자와 고정자 사이의 좁은 갭에서 입자를 분쇄시키는 방식을 바람직하게 사용할 수 있다.
분급 공정에서, 분쇄에 의해 얻은 분쇄품은 소정의 입경을 갖는 입자를 얻기 위해 분급된다. 분급은 사이클론 분리기, 디캔터(decanter) 또는 원심분기기를 사용하여 미립자 부분을 제거함으로써 수행될 수 있다.
분쇄 및 분급의 종료 후에, 분쇄품은 원심력에 의해 에어 플로우(air flow) 내에서 분급하여, 소정의 입경을 갖는 토너 모체 입자를 제조할 수 있다.
다음으로, 외부 첨가제를 토너 모체 입자에 외부로부터 첨가한다. 토너 모체 입자와 외부 첨가제를 교반하여 혼합함으로써, 외부 첨가제는 분쇄되면서 토너 모체 입자의 표면상에 코팅된다. 이때, 내구성의 관점에서 무기 미립자 또는 수지 미립자 등의 외부 첨가제를 토너 모체 입자의 표면에 균일하고 견고하게 부착시키는 것이 중요하다.
- 중합법 -
중합법을 사용하여 토너를 제조하는 방법에 따라, 예컨대, 우레아 또는 우레탄 결합가능(bondable) 변성 폴리에스테르계 수지와, 착색제를 적어도 함유하는 토너 재료를 유기 용제에 용해 또는 분산시킨다. 결과적인 용액 또는 분산액을 수성 매체 내에서 분산시키고, 중부가 반응(polyaddition reaction)시켜, 분산 용액의 용제를 제거한 후 세정한다.
우레아 또는 우레아 결합가능 변성 폴리에스테르계 수지는, 예컨대, 폴리에스테르의 말단에 카르복실기 또는 수산기를 갖는 폴리에스테르 프레폴리머(prepolymer)를 다가 이소시나네이트 화합물(PIC)과 반응시켜 이소시아네이트기를 갖는 폴리에스테르 프레폴리머를 포함한다. 폴리에스테르 프레폴리머 및 아민의 반응을 통하여 분자 사슬의 가교 및/또는 확장하여 얻은 변성 폴리에스테르 수지는 저온 정착성을 유지하면서 핫 오프셋 특성을 향상시킬 수 있다.
다가 이소시아네이트 화합물(PIC)은 예컨대, 지방족 다가 이소시아네이트(테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,6-디이소시아네이 토메틸 카프로에이트(carproate) 등); 지환식 폴리이소시아네이트(이소포론 디이소시아네이트, 시클로헥실메탄 디이소시아네이트 등); 방향족 디이소시아네이트(톨리렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트 등); 방향지방족 디이소시아네이트(α,α,α',α'-테트라메틸자일렌(tetramethylxylylene) 디이소시아네이트 등); 이소시아네이트; 및 폴리이소시아네이트를 페놀 유도체, 옥심 또는 카프로락탐으로 블로킹하여 얻는 물질을 포함한다. 이들 다가 이소시아네이트 화합물은 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다.
다가 이소시아네이트 화합물(PIC)에 대하여, 이소시아네이트기[NCO]와 수산기를 갖는 폴리에스테르의 수산기[OH]의 당량비인 [NCO]/[OH]는 5/1 내지 1/1이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 4/1 내지 1.2:1이며, 더욱더 바람직하게는 2.5:1 내지 1.5:1이다.
이소시아네이트기(A)를 갖는 폴리에스테르 프레폴리머의 1분자당 함유된 이소시아네이트기의 수는 1이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 평균 1.5 내지 3이며, 더욱더 바람직하게는 평균 1.8 내지 2.5이다.
폴리에스테르 프레폴리머와 반응될 아민(B)은 예컨대, 2가 아민 화합물(B1), 3가 이상의 다가 아민 화합물(B2), 아미노알코올(B3), 아미노머캡탄(B4), 아미노산(B5), 및 B1 내지 B5의 아미노기가 블로킹된 화합물(B6)을 포함한다.
2가 아민 화합물(B1)은 예컨대, 방향족 다아민(페닐렌 디아민, 디에틸톨루엔디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄 등)과; 지환식 디아민(4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디시클로헥실메탄, 디아민시클로헥산, 이소포론디아민 등)과; 지방족 디아민(에 틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민 등)을 포함한다.
3가 이상의 다가 아미노 화합물(B2)은 예컨대, 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라아민을 포함한다.
아미노알코올(B3)은 예컨대, 에탄올아민 및 히드록시에틸아닐린을 포함한다.
아미노머캅탄(B4)은 예컨대, 아미노에틸머캅탄 및 아미노프로필머캅탄을 포함한다.
아미노산(B5)은 예컨대, 아미노프로피온산 및 아미노카프론산을 포함한다.
B1 내지 B5의 아미노기가 블로킹되는 화합물(B6)은 예컨대, 아민(B1 내지 B5) 및 케톤(아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등)으로부터 얻어지는 케티민 화합물 및 옥사졸리딘 화합물을 포함한다. 이들 아민(B) 중에서, B1, 및 B1과 소량의 B2의 혼합물이 특히 바람직하다.
아민(B)의 비율에 대하여, 이소시아네이트기를 갖는 폴리에스테르 프레폴리머(A) 내의 이소시아네이트기[NCO]와, 아민(B) 내의 아미노기[NHx]의 당량비인 [NC0]/[NHx]는 1/2 내지 2/1이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1.5/1 내지 1/1.5이며, 더욱더 바람직하게는 1.2/1 내지 1/1.2이다.
전술한 중합법을 사용하여 토너를 제조하는 방법에 따르면, 작은 입경과, 구형상을 갖는 토너를 적은 환경 부하에서 저비용으로 제조할 수 있다.
토너의 색은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 블랙 토너, 시안 토너, 마젠타 토너 및 엘로우 토너로부터 선택한 적어도 하나일 수 있다. 각각의 색은 착색제를 적절히 선택하여 얻을 수 있고, 컬러 토너 가 바람직하다.
토너의 중량 평균 입경은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 토너의 중량 평균 입경은 이하의 방식으로 구할 수 있다.
[토너의 중량 평균 입경]
측정 장치: 콜터 멀티사이저(Coulter Multisizer) II(베크만 콜터사(BECKMAN COULTER Co.) 제조)
어퍼쳐 직경: 100㎛
분석 소프트웨어: 콜터 멀티사이저 아커콤프(Acocomp) 버전 1.19(베크만 콜터사 제조)
전해액: 이소톤(Isotone) II(베크만 콜터사 제조)
분산액: EMULGEN 109P(카오 코퍼페이션(Kao Corporation)제조, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, HLB = 13.6)의 5 질량% 전해약
분산 조건: 분산액(1) 5㎖에 샘플 10mg을 첨가하고, 초음파 분산기를 사용하여 1분간 분산시킨 후, 전해액 25㎖를 첨가하고 초음파 분산기를 사용하여 1분간 추가로 분산시킨다.
측정 조건: 비이커에 전해액 100㎖와 분산액 첨가하고, 30,000개 입자의 입경을 20초 내에 측정할 수 있는 농도에서 30,000개 입자를 측정하고, 입도 분포로부터 중량 평균 입경을 측정한다.
[현상제]
현상제는 적어도 토너를 함유하고, 또한 캐리어 등의 선택된 다른 성분을 적 절히 함유한다. 현상제는 1성분 현상제 또는 2성분 현상제일 수 있다. 최근 정보 처리 속도의 향상에 대처하는 고속 프린터에 사용되는 경우, 현상제는 수명 향상의 관점에서 2성분 현상제가 바람직하다.
토너를 사용하는 1성분 현상제의 경우, 토너를 장기간 동안 여러번 리로드(reload) 하더라도 토너 입경에서의 변동이 작고, 현상 롤러에의 토너 막 형성이나 층 두께 제어 부재(토너층의 두께를 감소시키기 위한 블레이드)로의 융착이 발생하지 않는다. 또한, 현상 유닛을 장기간 동안 사용(교반) 하더라도 안정적인 현상능 및 우수한 화상을 얻을 수 있다. 토너를 사용하는 2성분 현상자의 경우, 장기간 동안의 리로드 이후에도, 현상제는 토너 입경에서의 변동을 적게 야기하고, 현상 유닛을 장기간 교반한 경우에도, 우수하고 안정적인 현상능을 얻을 수 있다.
- 캐리어 -
캐리어는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 수지층과 수지층으로 피복한 코어재를 포함하는 것이 바람직하다.
코어재의 재료는 특별히 한정되지 않고 공지의 재료로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 50emu/g 내지 90emu/g의 망간-스트론튬(Mn-Sr)계 재료 또는 망간-마그네슘(Mn-Mg)계 재료가 바람직하다. 화상 밀도의 확보 관점에서, 철 분말(100emu/g 이상) 또는 마그네타이트(75emu/g 내지 120emu/g) 등의 고 자화 재료가 바람직하다. 또한, 토너가 냅핑(napping) 상태에 있는 정전 잠상 담지체로의 접촉을 줄일 수 있기 때문에, 구리-아연(Cu-Zn)계 재료(30emu/g 내지 80emu/g) 등의 약 자화 재료가 바람직하다. 이들 재료는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
평균 입경(체적 평균 입경(D50))의 관점에서, 코어재의 입경은 10㎛ 내지 200㎛가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 40㎛ 내지 100㎛이다. 평균 입경(체적 평균 입경(D50))이 10㎛미만이면, 캐리어 입자 분포에 있어서, 미립자의 양이 증가하고, 입자당 자화가 저감하여, 캐리어 비산이 일어날 수 있다. 한편, 평균 입경이 200㎛ 이상이면, 비표면적 감소 및 토너 비산이 일어날 수 있다. 여러 고체부(solid portion)를 포함하는 풀 컬러의 경우, 고체부의 재현이 저하될 수 있다.
수지층의 재료는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 공지 재료로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 아미노계 수지, 폴리비닐계 수지, 폴리스티렌계 수지, 할로겐화 올레핀 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리카보네이트계 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리플루오르화비닐 수지, 폴리플르오르화비닐리덴 수지, 폴리트리플루오로에틸렌 수지, 폴리헥사플루오로프로필렌 수지, 폴리플루오르화비닐리덴 및 아크릴 단량체의 공중합체, 폴리플루오르화비닐리덴 및 플루오르화비닐의 공중합체, 테트라플루오로에틸렌, 폴리플르오르화비닐리덴 및 비플루오르화 단량체의 터폴리머(terpolymer) 등의 플루오로터폴리머(플루오르화 3중(다중) 공중합체), 및 실리콘 수지를 포함한다. 이들 재료는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이들 재료중에서, 실리콘 수지가 특히 바람직하다.
실리콘 수지는 특별히 한정되지 않지만, 목적에 따라 공지의 실리콘 수지로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 유기실록산 결합만을 갖는 스트레이 트(straight) 실리콘 수지; 및 알키드 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 아크릴 수지 또는 우레탄 수지로 변성된 실리콘 수지를 포함한다.
사용되는 실리콘 수지는 상업적으로 입수가능하며, 스트레이트 실리콘 수지는 예컨대, 신에쯔 화학 주식회사 제조의 KR271, KR255 및 KR152; 및 다우 코닝 토레이 실리콘 주식회사 제조의 SR2410을 포함한다.
사용되는 변성 실리콘 수지는 상업적으로 입수가능하며, 예컨대, 신에쯔 화학 주식회사 제조의 KR206(알키드로 변성), KR5208(아크릴 변성), ES1001N(에폭시 변성) 및 KR305(우레탄 변성); 및 다우 코딩 토레이 실리콘 주식회사 제조의 SR2115(에폭시 변성) 및 SR2110(알키드 변성)을 포함한다.
실리콘 수지는 단독으로 사용하거나, 가교반응하는 성분 및 대전량 제어 성분 등과 조합하여 사용할 수 있다.
필요한 경우, 수지층은 도전 분말을 함유할 수 있으며, 도전 분말은 예컨대, 금속 분말, 카본 블랙, 산화티탄, 산화주석 및 산화아연을 포함한다. 도전 분말의 평균 입경은 1㎛ 이하인 것이 바람직하다. 평균 입경이 1㎛ 초과한 경우, 전기 저항 제어가 어려워질 수 있다.
수지층은 예컨대, 용제에 실리콘 수지를 용해시켜 코팅액을 제조하고, 그 코팅액을 공지된 코팅법을 이용하여 코어재의 표면에 균일하게 코팅한 후, 건조 및 소성시켜 제조할 수 있다. 코팅법은 예컨대, 침지법, 분무법 및 브러시 코팅법을 포함한다.
용제는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨 대, 톨루엔, 크실렌, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤, 셀로솔브(cellosolve) 및 부틸 아세테이트를 포함한다.
소성법은 특별히 한정되지 않으며, 외부 가열 방식이나 내부 가열 방식을 사용하는 방법일 수 있으며, 예컨대, 고정형 전기로, 플로우형 전기로, 회전 전기로 또는 버너로를 사용하는 방법 및 마이크로파를 사용하는 방법을 포함한다.
캐리어 내의 수지층의 함량은 0.01 질량% 내지 5.0 질량%인 것이 바람직하다. 함량이 0.01질량% 미만이면, 코어재의 표면에 균일한 수지층을 형성할 수 없다. 한편, 함량이 5.0질량%를 초과하면, 결과적인 수지층의 두께가 너무 커서, 캐리어의 과립화가 일어나서 균일한 캐리어 입자를 얻을 수 없다.
현상제가 2성분 현상제인 경우, 2성분 형상제 내의 캐리어의 함량은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 90질량% 내지 98질량%가 바람직하고, 더욱 바람직하게는 93질량% 내지 97질량%이다.
2성분계 현상제 내에서의 캐리어에 대한 토너의 비율에 있어서, 토너의 양은 캐리어의 100질량부에 대해 1질량부 내지 10 질량부가 바람직하다.
현상 유닛은 건조 현상 방식 또는 습식 현상 방식을 사용하는 유닛일 수 있다. 현상 유닛은 단색 현상 유닛 또는 다색 현상 유닛일 수 있고, 예컨대, 토너 또는 현상제의 마찰 교반에 의해 대전시킬 수 있는 교반기 및 회전가능 자석 롤러을 갖는 현상 유닛을 포함한다.
현상 유닛 내에서, 예컨대, 토너 및 캐리어는 교반에 의해 혼합되고, 토너는 교반에 의한 혼합시의 마찰에 의해 대전되고, 이에 의해 회전하는 자석 롤러의 표 면이 냅핑 상태로 유지되어 자기 블러시를 형성한다. 자석 롤러는 정전 잠상 담지체의 근방에 배치되고, 자석 롤러의 표면에 형성된 자기 브러시를 구성하는 토너의 일부가 전기적인 인력에 의해 정전 화상 담지체의 표면으로 이동한다. 그 결과, 정전 잠상이 토너에 의해 현상되어, 정전 잠상 담지체의 표면에 토너로 이루어진 가시상이 형성된다.
현상 유닛에 포함되는 현상제는 토너를 함유하는 현상제이며, 현상제는 1성분 현상제 또는 2성분 현상제일 수 있다.
[1성분 현상 유닛]
1성분 현상 유닛으로서, 토너가 공급될 현상제 담지체와, 현상제 담지체 표면상에 토너의 박층을 형성하는 층 두께 제어 부재를 포함하는 1성분 현상 장치가 바람직하게 사용된다.
도 5는 1성분 현상 장치의 일 예를 도시하는 개략도이다. 토너로 이루어진 1성분 현상제를 사용하는 1성분 현상 장치에 따르면, 토너층은 현상제 담지체로서의 현상 롤러(402) 상에 형성되고, 현상제 롤러(402) 상의 토너층은 정전 잠상 담지체로서의 감광체 드럼(1)과 접촉하는 동안 전사되고, 이에 의해 감광체 드럼(1) 상의 정전 잠상이 현상되는 접촉 1성분 현상을 수행한다.
도 5에서, 케이싱(401) 내의 토너는 교반 유닛인 교반기(411)의 회전에 의해 교반되고, 토너 공급 부재로서의 공급 롤러(412)에 기계적으로 공급된다. 공급 롤러(412)는 발포 폴리우레탄으로 이루어지고, 가요성을 갖고, 50㎛ 내지 500㎛ 직경의 셀 내에 토너를 용이하게 유지하는 구조를 갖는다. 또한, 공급 롤러의 JIS-A 경도는 10°내지 30°로서 비교적 낮고, 공급 롤러는 현상 롤러(402)와 균일하게 접촉될 수 있다.
공급 롤러(412)는 현상 롤러(402)와 동일 방향으로, 즉, 양 롤러의 대향부에서 상호의 표면이 역 방향으로 이동하도록 회전 구동된다. 또한, 선속비(공급 롤러/현상 롤러)는 0.5 내지 1.5가 바람직하다. 또한, 공급 롤러(412)는 현상 롤러(402)와 역 방향으로, 즉, 양 롤러의 대향부에서 상호의 표면이 동일 방향으로 이동되도록 회전 구동될 수 있다. 본 실시예에서, 공급 롤러(412)는 현상 롤러(402)와 동일한 방향으로 회전되고, 선속은 0.9로 설정하였다. 현상 롤러(402)에 대한 공급 롤러(412)의 가이드 부재(8)의 바이트량(bite quantity)은 0.5mm 내지 1.5mm로 설정된다. 본 실시예에서, 유닛 유효 폭은 240mm(A4 종방향 사이즈)이고, 필요 토크는 14.7N·㎝ 내지 24.5N·㎝이다.
현상 롤러(402)는 도전성 기판과, 도전성 기판 상에 형성되고 고무 재료로 이루어진 표면층을 포함하며, 직경이 10mm 내지 30mm이며, 표면 조도(Rz)는 표면을 적절히 거칠게 하여 1㎛ 내지 4㎛ 범위 내로 조절된다. 표면 조도(Rz) 값은 토너의 평균 입경의 13% 내지 80%인 것이 바람직하다. 따라서, 토너는 현상 롤러(402)의 표면에 매립되지 않고 이송될 수 있다. 현상 롤러(402)의 표면 조도(Rz)는 저 대전 토너를 보유하지 않도록 평균 입경의 20% 내지 39%인 것이 바람직하다.
고무 재료는 예컨대, 실리콘 고무, 부타디엔 고무, NBR 고무, 히드린 고무 및 EPDM 고무를 포함한다. 현상 롤러(402)의 표면은 시간의 경과에 따라 품질을 안정화시키기 위해 코팅층으로 피복하는 것이 바람직하다. 코팅층의 재료는 예컨 대, 실리콘계 재료 및 Teflon®계 재료를 포함한다. 실리콘계 재료는 토너 대전성이 우수하고, Teflon®계 재료는 박리성이 우수하다. 도전성을 얻기 위해, 카본 블랙 등의 도전성 재료를 함유할 수 있다. 코팅층의 두께는 5㎛ 내지 50㎛가 바람직하다. 두께가 상기 범위에 있지 않을 경우, 균열 등의 결함이 발생하기 쉽다.
공급 롤러(412) 내부 또는 표면에 존재하는 소정 극성(본 실시예의 경우 음극성)의 토너는, 회전을 통해 접촉 지점에서 반대 방향으로 회전하는 현상 롤러(402) 사이에 개재되는 것에 의해, 또는 음전하가 마찰 대전 효과에 얻어진 후 인가되는 정전기력에 의해, 또는 현상 롤러(402)의 표면 조도를 통한 이송 효과에 의해 현상 롤러(402) 상에 유지된다. 그러나, 현상 롤러(402) 상의 토너층은 균일하지 않고, 과도한 토너가 부착한다(1 mg/㎠ 내지 3 mg/㎠). 따라서, 층 두께 제어 부재로서의 제어 블레이드(413)를 현상 롤러(402)에 접촉시킴으로써, 균일한 두께를 갖는 토너 박층이 현상 롤러(402) 상에 형성된다. 제어 블레이드(413)의 팁 부위는 현상 롤러(402)의 회전 방향에 대하여 하류측을 향하고, 제어 블레이드(413)의 중심 부위는 롤러와 접촉되어, 소위 가압 접촉 상태가 된다. 또한, 역방향으로 설정하여 에지 접촉을 구현하는 것도 가능하다.
제어 블레이드의 재료는 SUS304 등의 금속이 바람직하며, 두께는 0.1 ㎜ 내지 0.15 ㎜가 바람직하다. 금속에 추가하여, 1mm 내지 2mm의 두께를 갖는 폴리우레탄 고무 등의 고무 재료와, 실리콘 등의 비교적 고 경도를 갖는 수지 재료를 사용할 수 있다. 금속 이외에 카본 블랙을 혼합함으로써 저항을 저감시킬 수 있기 때문에, 바이어스 전원을 접속하여 현상 롤러(402)와의 사이에 전계를 형성할 수 있다.
층 두께 제어 부재로서의 제어 블레이드(413)에 대하여, 홀더로부터의 자유단 길이는 10mm 내지 15mm가 바람직하다. 자유단 길이가 15mm를 초과하면, 현상 유닛이 커지게 되고, 화상 형성 장치를 콤팩트하게 수용할 수 없게 된다. 한편, 자유단 길이가 10mm 미만이면, 제어 블레이드가 현상 롤러(402)의 표면에 접촉될 때 진동이 발생하기 쉬워, 계단 형상의 불균일과 같은 비정상 화상이 화상의 측면 방향에 발생하기 쉽다.
제어 블레이드(413)의 접촉 압력은 0.049N/cm 내지 2.45N/cm가 바람직하다. 접촉 압력이 2.45N/cm를 초과하면, 현상 롤러(402)에 부착하는 토너의 양이 감소하고, 토너 대전량이 과도하게 증가하여, 현상량이 저하할 수 있고, 화상 밀도가 저하할 수 있다. 접촉 압력이 0.049N/cm 미만이면, 박층이 균일하게 형성되지 않고, 토너 덩어리가 제어 블레이드를 통과하여, 화상 품질이 급격히 저하된다. 본 실시예에서, JIS-A 경도가 30°인 현상 롤러(402)를 사용하고, 0.1mm 두께 SUS 플레이트를 제어 블레이드(413)로서 사용하였고, 접촉 압력은 60gf/cm로 설정하였다. 이때, 현상 롤러에 부착되는 토너의 목표량을 달성할 수 있었다.
층 두께 제어 부재로서의 제어 블레이드(413)의 접촉 각도는 팁 부위가 현상 롤러(402)의 하류측을 향하여 대면하는 방향에서 10°내지 45°가 바람직하다. 제어 블레이드(413)와 현상 롤러(402) 사이에 개재되는 토너 박층의 형성에 필요하지 않은 토너를 현상 롤러(402)로부터 제거하여, 단위 면적당 0.4mg/㎠ 내지 0.8mg/㎠의 목표 범위 내의 균일한 두께를 갖는 박층을 형성한다. 이때, 본 실시예에서, 토너 전하는 -10μC/g 내지 -30μC/g 내이고, 감광체 드럼(1) 상의 정전 잠상을 대향한 상태에서 현상된다.
따라서, 본 실시예의 1성분 현상 장치에 따르면, 감광체 드럼(1)의 표면과, 현상 롤러(402)의 표면 사이의 간격이 종래의 2성분 현상 유닛의 경우에 비하여 더 감사하고, 현상능은 향상되어, 저 전위로 현상할 수 있게 된다.
[2성분 현상 유닛]
2성분 현상 유닛은 내부 고정 자계 발생 유닛과, 자성 캐리어 및 토너로 이루어진 2성분 현상제를 표면상에 담지할 수 있는 회전 가능 현상제 담지체를 포함하는 2성분 현상 장치가 바람직하다.
여기에서, 도 6은 토너와 자성 캐리어를 사용하는 2성분 현상 장치의 일 예를 도시한다. 도 6에 도시한 2성분 현상 장치에서, 2성분 현상제는 스크류(441)에 의해 교반 및 반송되고, 현상제 담지 부재로서의 현상 슬리브(442)에 공급된다. 현상 슬리브(442)에 공급되는 2성분 현상제는 층 두께 제어 부재로서의 닥터 블레이드(443)에 의해 제어되며, 공급되는 현상제의 양은 닥터 블레이드(443)와 현상 슬리브(442) 사이의 갭으로서의 닥터 갭에 의해 규제된다. 닥터 갭이 너무 작으면, 현상제의 양이 너무 작아 화상 밀도가 충분하지 않게 된다. 한편, 닥터 갭이 너무 크면, 현상제가 과도하게 공급되어, 정전 잠상 담지체로서의 감광체 드럼(1) 상에 퇴적되는 문제가 발생한다. 그리하여, 현상 슬리브(442) 내에는, 주면(周面) 상의 현상제의 냅핑 상태를 야기하는 자계를 형성하는 자계 발생 유닛으로서의 자석을 설치한다. 이 자석으로부터 발생하는 자력의 법선 방향을 따르도록, 현상제 가 현상 슬리브(442) 상에 체인 상의 냅핑 상태로 퇴적되어, 자기 브러시가 형성된다.
현상 슬리브(442) 및 감광체 드럼(1)은 고정된 간격(현상 갭)으로 근접 배치되고, 그 양측의 대향부에 현상 영역이 형성된다. 현상 슬리브(442)는 알루미늄, 황동, 스테인리스 스틸 또는 도전성 수지 등의 비자성제로 이루어진 원통형으로 형성되고, 회전 구동 기구(비 도시)에 의해 회전된다. 자기 브러시는 현상 슬리브(442)의 회전에 의해 현상 영역으로 이송된다. 현상 슬리브(442)에는, 현상용 전원(도시 생략)으로부터 현상 전압이 인가되고, 자기 브러시 상의 토너는 현상 슬리브(442)와 감광체 드럼(1) 사이에 형성된 현상 전계에 의해서 캐리어로부터 분리되어, 감광체 드럼(1) 상에 정전 잠상이 현상된다. 현상 전압에는 교류를 중첩시킬 수 있다.
현상 갭은 현상제 입경의 약 5배 내지 30배인 것이 바람직하다. 현상제의 입경이 50㎛인 경우, 현상 갭은 0.5mm 내지 1.5mm의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 현상 갭이 넓어지면, 소망하는 화상 밀도를 얻기 어려워질 수 있다.
또한, 닥터 갭은 현상 갭과 동일하거나 큰 것이 바람직하다. 감광체(1)의 드럼 사이즈 및 드럼 선속뿐만 아니라, 현상 슬리브(442)의 슬리브 직경 및 슬리브 선속은 장치의 복사 속도 및 사이즈의 제약에 의해 결정된다. 드럼 선속에 대한 슬리브 선속의 비율은 필요한 화상 밀도를 얻기 위해 1.1 이상으로 조정되는 것이 바람직하다. 현상 후의 위치에 센서를 설치하고, 광학적 반사율로부터 토너 부착량을 검출하여 프로세스 조건을 제어할 수 있다.
<전사 단계 및 전사 유닛>
전사 단계는 가시상을 기록 매체에 전사하는 단계이며, 전사 유닛을 이용하여 수행된다. 전사 유닛은 정전 잠상 담지체 상의 가시상을 기록 매체에 직접 전사하는 전사 유닛과, 가시상을 중간 전사체에 1차 전사한 후에, 가시상을 기록 매체에 2차 전사하는 2차 전사 유닛으로 대별된다.
가시상은 전사 대전기를 사용하여 정전 잠상 담지체를 대전시킴으로써 전사할 수 있고, 전사는 전사 유닛에 의해 수행할 수 있다. 바람직한 태양에서, 전사 유닛은 가시상을 중간 전사체에 전사하여 복합 전사 상을 형성하는 1차 전사 유닛과, 복합 전사 상을 기록 매체에 전사하는 2차 전사 유닛을 포함한다.
- 중간 전사체 -
중간 전사체는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 공지된 전사 유닛으로부터 적절히 선택할 수 있고, 예컨대, 전사 벨트 및 전사 롤러를 바람직하게 포함한다.
중간 전사체의 정지 마찰 계수는 0.1 내지 0.6이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 0.5이다. 중간 전사체의 체적 저항은 수 Ω×㎝ 내지 103Ω×㎝의 범위 내가 바람직하다. 중간 전사체의 체적 저항이 수 Ω×㎝ 내지 103Ω의 범위 내로 조정되는 경우, 중간 전사체 자체의 대전이 방지되고, 전하 인가 유닛에 의해 인가된 전하가 중간 전자 부재 상에 잔류하기 어렵기 때문에, 2차 전사시의 전사 불균일을 방지할 수 있다. 또한, 2차 전사시의 전사 바이어스 인가를 용이하게 할 수 있다.
중간 전사체의 재질은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 공지의 재료로부터 적절히 선택할 수 있고, 바람직하게는 이하의 것일 수 있다.
(1) 영률(인장탄성률)이 높은 재료를 단층 벨트의 재료로 사용하며, 그 재료는 예컨대, PC(폴리카보네이트), PVDF(폴리염화비닐리덴), PAT(폴리알킬렌 테레프탈레이트), PC(폴리카보네이트)와 PAT(폴리알킬렌 테레프탈레이트)의 혼합 재료, ETFE(에틸렌 테트라플루오로에틸렌 공중합체)와 PC(폴리카보네이트)의 혼합 재료, ETFE(에틸렌 테트라플루오로에틸렌 공중합체)와 PAT의 혼합 재료, ETFE와 PAT의 혼합 재료, PC와 PAT의 혼합 재료, 카본 블랙 분산 열경화성 폴리이미드를 포함한다. 높은 영률을 갖는 단층 벨트는 화상 형성시의 응력에 대하여 변형을 덜 야기하고, 화상 형성시 리브(rib) 시프트를 덜 야기한다는 장점을 갖는다.
(2) 영률이 높은 상기 (1)의 벨트를 기초 층으로 하고, 그 외주에 형성된 표면층 또는 중간층을 포함하는 2층 또는 3층 구성의 벨트이고, 2층 또는 3층 구성을 갖는 그러한 벨트는 단층 벨트의 경도에 의해 야기되는 선 화상의 보이드를 방지할 수 있는 성능을 갖는다.
(3) 수지, 고무, 또는 엘라스토머를 사용하여 비교적 낮은 영률을 갖는 탄성 벨트이고, 그와 같은 탄성 벨트는 그것의 연성으로 인하여 선 화상의 보이드를 거의 야기하지 않는다. 또한, 탄성 벨트의 폭을 구동 롤러 및 레잉(laying) 롤러보다 크게 하고, 롤러로부터 돌출하는 벨트 에지의 탄성력을 이용함으로써, 사행(meandering)이 방지될 수 있어서, 리브 및 사행 방지 장치를 필요로 하지 않고 저비용으로 구현될 수 있다.
이들 벨트 중에서, 탄성 벨트(3)가 특히 바람직하다.
탄성 벨트는 전사부에서 토너 층과, 평탄성이 나쁜 기록 매체에 대응하여 변형한다. 즉, 탄성 벨트가 국부적인 불균일에 대응하여 변형하기 때문에, 토너 층에의 전사 압력의 과도한 증가없이 얻어지고, 문자의 공백이 발생하지 않으며, 평탄도가 나쁜 기록 매체를 사용하는 경우에도 우수한 균일성을 갖는 전사 화상을 얻을 수 있다.
탄성 벨트에 사용된 수지는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 폴리카보네이트 수지, 불소계 수지(ETFE, PVDF), 폴리스티렌 수지, 클로로폴리스티렌 수지, 폴리-α-메틸스티렌 수지, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-염화비닐 공중합체, 스티렌-아세트산비닐 공중합체, 스티렌 말레산 공중합체, 스티렌-아크릴레이트 에스테르 공중합체(예컨대, 스티렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-옥틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-페닐 아크릴레이트 공중합체 등), 스티렌-메타크릴레이트 에스테르 공중합체(예컨대, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-페닐 메타크릴레이트 공중합체 등), 스티렌-α-클로로메틸 아크릴레이트 공중합체, 또는 스티렌-아크릴로니트릴-아크릴레이트 에스테르 공중합체 등의 스티렌계 수지(스티렌 또는 스티렌 치환체를 함유하는 단독 중합체 또는 공중합체), 부틸 메타크릴레이트 수지, 에틸 아크릴레이트 수지, 부틸 아크릴레이트 수지, 변성 아크릴 수지(예컨대, 실리콘 변성 아크릴 수지, 염화비닐수지 변성 아크릴 수지, 아크릴-우레탄 수지 등), 염화 비닐 수지, 스티렌-비닐 아세테이트 공중합체, 염화비닐-비닐 아세테이트 공중합체, 로진 변성 말레산 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에스테르폴리우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리부타디엔, 염화폴리비닐리덴 수지, 이오노머 수지, 폴리우레탄 수지, 실리콘 수지, 케톤 수지, 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체, 크실렌 수지, 폴리비닐 부티랄 수지, 폴리아미드 수지, 및 변성 폴리페닐렌 옥시드 수지를 포함한다. 이들 수지는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
탄성 벨트에 사용된 고무는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 천연 고무, 부틸 고무, 불소계 고무, 아크릴 고무, EPDM 고무, NBR 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 고무, 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌 3량체, 클로로프렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌, 염소화 폴리에틸렌, 우레탄 고무, 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔, 에피클로로히드린계 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 다황화 고무, 폴리노르보넨 고무 및 수소화니트릴 고무 등을 포함할 수 있다. 이들 고무는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
탄성 벨트에 사용된 엘라스토머는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 폴리스티렌계 열가소성 엘라스토머, 폴리올레핀계 열가소성 엘라스토머, 폴리염화비닐계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레탄계 열가소성 엘라스토머, 폴리아미드계 열가소성 엘라스토머, 폴리우레아 열가소성 엘라스토머, 폴리에스테르계 열가소성 엘라스토머, 및 불소계 열가소성 엘라스토머를 포함 한다. 이들 엘라스토머는 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
탄성 벨트에 사용된 저항값을 제어하기 위한 도전제는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 카본 블랙, 그라파이트, 알루미늄 또는 니켈 등의 금속 분말; 및 산화주석, 산화티탄, 산화안티몬, 산화인듐, 티탄산칼슘, 산화안티몬-산화 주석 복합산화물(ATO), 및 산화인듐-산화주석 복합산화물(ITO)을 포함한다. 도전성 금속 산화물은 황산바륨, 규산마그네슘 또는 탄산칼슘의 절연성 미립자로 피복할 수 있다.
또한, 탄성 벨트의 표면층은 탄성 재료에 의한 정전 잠상 담지체의 표면 오염을 방지하고, 벨트 표면의 마찰 저항을 줄여서, 토너의 부착을 저감시키고, 세정 특성 및 2차 전사능을 향상시킨다. 표면층은 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지 또는 에폭시 수지 등의 바인더 수지와; 표면 에너지를 저감시켜 윤활능을 향상시킬 수 있는 재료, 예컨대, 플루오로수지, 불소 화합물, 불소화 탄소, 이산화티탄 또는 탄화규소의 분말 또는 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 또한, 열 처리에 의해 불소 리치 표면층이 형성되어 표면 에너지를 저감시킬 수 있는 불소계 고무 재료를 사용할 수 있다.
탄성 벨트를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, (1) 회전하는 원통형 몰드에 재료를 주입하여 벨트를 형성하는 원심분리 성형법과, (2) 액상 코팅 재료를 분무하여 막을 형성하는 분무법과, (3) 재료 용액 내에 원통형 몰드를 침지시키고 몰드를 들어올리는 침지법과, (4) 내무 몰드 또는 외부 몰드에 주입하는 주조법과, (5) 원통형 몰드 주위에 화합 물을 권치한 후, 가황 연마를 행하는 방법을 포함한다.
또한, 탄성 벨트의 신장을 방지하는 방법은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, (1) 코어층에서의 신장을 방지할 수 있는 재료를 부가하는 방법, (2) 신장을 덜 야기하는 코어층 상에 고무층을 형성하는 방법을 포함한다.
신장을 방지하는 재료는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 면 및 실크 섬유 등의 천연 섬유; 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리염화비닐리덴 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리아세탈 섬유, 폴리플루오로에틸렌 섬유 및 페놀 섬유 등의 합성 섬유; 탄소 섬유, 유리 섬유 및 붕소 섬유 등의 무기 섬유; 및 철 섬유 및 구리 섬유 등의 금속 섬유를 포함한다. 이들 섬유는 직포 또는 얀(yarn)으로 만든 후에 사용된다.
코어층 형성법은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, (1) 원통형 직포로 금속 몰드를 피복하고, 그 위에 코팅층을 형성하는 방법, (2) 원통형 직포를 액상 고무에 침지하여 코어층의 일면 또는 양면에 코팅층을 형성하는 방법, (3) 금속 몰드의 둘레에 얀을 소정 피치로 나선형으로 권치하고 그 위에 코팅층을 형성하는 방법을 포함한다.
코팅층의 두께는 코팅층의 두께에 따라 변할 수 있다. 두께가 너무 크면, 표면의 큰 신축으로 인하여 표면상에 균열이 발생하기 쉽다. 신축량이 커져, 화상의 신장 및 수축이 커지기 때문에, 큰 두께(약 1mm 이상)는 바람직하지 않다.
전사 유닛(1차 전사 유닛, 2차 전사 유닛)은 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상을 기록 매체측에 분리 대전시키는 전사기를 적어도 갖는 것이 바람직하다. 하나 또는 두 개의 전사 장치가 배치될 수 있다. 전사 장치의 예는 코로나 방전을 이용하는 코로나 전사 장치, 전사 벨트, 전사 롤러, 압력 전사 롤러 및 점착 전사 장치를 포함한다.
기록 매체는 통상적으로는 보통 종이이지만, 특별히 한정되지 않고, 전사후의 비정착 화상을 전사할 수 있는 한, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, OHP용 PET 베이스를 사용할 수 있다.
- 탠덤 타입 화상 형성 장치의 전사 유닛 -
탠덤 타입 화상 형성 장치는 각각 정전 잠상 담지체, 대전 유닛, 현상 유닛 및 전사 유닛을 적어도 포함하는 복수의 화상 형성 요소가 배치되는 장치이다. 이러한 탠덤 타입 화상 형성 장치에는 엘로우, 마젠타, 시안 및 블랙 컬러용 4개의 화상 형성 요소가 구비되고, 가시상을 4개의 화상 형성 요소에 병렬로 형성하고, 기록 매체 또는 중간 전사체 상에서 중첩시켜서, 풀 컬러 화상을 고속으로 형성할 수 있다.
탠덤 타입 화상 형성 장치는, (1) 도 7에 도시한 바와 같이, 복수의 화상 형성 요소의 각 정전 화상 담지체(1)와 대향하는 전사 위치를 표면이 통과하는 기록 매체(S)에, 각 정전 잠상 담지체(1)에 형성된 가시상이 전사 유닛(2)에 의해 순차적으로 전사되는 직접 전사 방식과; (2) 도 8에 도시한 바와 같이, 복수의 화상 형성 요소의 각 정전 잠상 담지체(1) 상의 가시상이 전사 유닛(1차 전사 유닛)(2)에 의해 중간 전사체(4)에 전사된 후, 중간 전사체(4) 상의 화상이 2차 전사체(5)에 의해 기록 매체(S)에 일괄 전사되는 간접 전사 방식으로 분류된다. 도 8에 도시한 구성에서, 2차 전사 유닛으로 전사 벨트를 사용하였지만, 롤러를 사용할 수도 있다.
상기 (1)의 직접 전사 방식과 상기 (2)의 간접 전사 방식을 구분하면, 상기 (1)의 직접 전사 방식은, 정전 잠상 담지체(1)가 배열된 탠덤 타입 화상 형성부(T)의 상류측에 급지 장치(6)를 배치하고, 하류측에 정착 유닛으로서의 정착 장치(7)를 배치할 필요가 있고, 이는 기록 매체의 이송 방향에서 장치의 사이즈가 커지게 한다. 이와 대조적으로, 상기 (2)의 간접 전사 방식은, 2차 전사 위치가 비교적 자유롭게 결정될 수 있고, 급지 장치(6) 및 정착 장치(7)는 탠덤 타입 화상 형성부(T)와 중첩하여 배치될 수 있기 때문에, 장치 사이즈를 소형화할 수 있는 이점이 있다.
또한, 상기 (1)의 직접 전사 방식의 경우, 기록 매체의 이송 방향에서 장치 사이즈가 커지는 것을 회피하기 위하여, 정착 장치(7)는 탠덤 타입 화상 형성부(T)에 근접하게 배치된다. 이는, 기록 매체(S)가 휘도록하는 충분한 여백을 갖고 정착 장치(7)를 배치하는 것을 불가능하게 한다. 그 결과, 정착 장치(7)에 진입하는 기록 매체(S)의 선단의 충격(이 충격은 기록 매체가 두꺼운 경우 특히 현저해진다) 및/또는 정착 장치(7)를 통과하는 기록 매체의 반송 속도와, 전사 벨트에 의해 반송되는 반송 속도 사이의 차이로 인하여, 정착 장치(7)는 상류에서 수행되는 화상 형성 단계에 영향을 미치기 쉽다. 이와 대조적으로, 상기 (2)의 간접 전사 방식 은, 기록 매체(S)의 휨을 허용하는 충분한 여백을 갖고 정착 장치(7)를 배치할 수 있게 하여, 정착 장치(7)는 화상 형성 단계에 영향을 미치지 않는다.
전술한 이유로 인하여, 간접 전사 방식이 최근 주목되고 있다. 컬러 화상 형성 장치에서, 1차 전사 이후 정전 잠상 담지체(1) 상에 잔류하는 잔류 토너는 클리닝 장치(8)에 의해 정전 잠상 담지체(1)의 표면을 클리닝함으로써 제거하여, 다음의 화상 형성 구동을 준비한다. 또한, 2차 전사 이후 중간 전사체(4) 상에 잔류하는 잔류 토너는 중간 전사체 클리닝 장치(9)에 의해 중간 전사체(4)의 표면을 클리닝함으로써 제거하여, 다음의 화상 형성 구동을 준비한다.
<정착 단계 및 정착 유닛>
정착 단계는 기록 매체에 전사된 가시상이 정차 유닛에 의해 정착되는 단계이다.
정착 유닛은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 정착 부재와, 정착 부재를 가열하기 위한 열원을 갖는 정착 장치가 바람직하게 사용된다.
정착 부재는, 접촉하여 닙(nip) 부위를 형성할 수 있는 한 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있고, 무단 벨트와 롤러의 조합 또는 롤러의 조합일 수 있다. 워밍업 기간을 단축하고, 에너지 소모를 줄이기 위해, 무단 벨트와 롤러의 조합, 또는 유도 가열에 의해 정착 부재의 표면을 가열하는 방법을 채택하는 것이 바람직하다.
가열 부재는, 예컨대, 종래 기술에 공지된 가열 및 가압 유닛(가열 유닛 및 가압 유닛의 조합)을 포함한다. 무단 벨트와 롤러의 조합이 채택되는 경우, 가열 및 가압 유닛은, 가열 롤러, 가압 롤러, 및 무단 벨트의 조합일 수 있다. 롤러 조합이 채택되는 경우, 가열 롤러 및 가압 롤러의 조합이 사용될 수 있다.
정착 부재로서 무단 벨트를 사용하는 경우, 무단 벨트는 열용량이 작은 재료로 형성하는 것이 바람직하며, 예컨대, 베이스재 상에 오프셋 방지층이 설치되는 태양이 있다. 베이스재는 예컨대, 니켈 또는 폴리이미드로 이루어질 수 있고, 오프셋 방지층은 예컨대, 실리콘 고무 또는 불소계 수지로 이루어질 수 있다.
정착 부재로서 롤러를 사용하는 경우, 롤러의 코어 금속은 고압하에 변형되는 것을 방지하기 위해 비탄성재로 형성하는 것이 바람직하다. 비탄성재는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 바람직하게는, 알루미늄, 철, 스테인레스스틸 또는 황동 등의 전도율이 높은 재료를 포함한다. 롤러는 그 표면을 오프셋 방지층으로 피복하는 것이 바람직하다. 오프셋 방지층을 형성하는데 사용되는 재료는 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, RTV 실리콘 고무, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로아킬 비닐 에테르(PFA) 또는 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)를 포함하는 것이 바람직하다.
정착 단계에서, 토너로 형성된 화상을 기록 매체에 전사하고, 위에 화상이 전사된 기록 매체를 닙 부위를 통과시킴으로써 기록 매체에 화상을 정착하거나, 대안적으로, 기록 매체에 화상을 전사 및 정착하는 단계를 닙 부위에서 동시에 수행할 수 있다.
정착 단계는 기록 매체에 상이한 컬러의 화상이 전사될 때마다 수행하거나, 상이한 컬러의 화상을 중첩한 후 한번 수행할 수 있다.
닙 부위는 적어도 두 개의 정착 부재가 서로 접촉 배치되어 구성된다.
닙 부위의 표면 압력은 특별히 제한되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 표면 압력은 5N/㎠ 이상이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 7N/㎠ 내지 100N/㎠이며, 더욱더 바람직하게는 10N/㎠ 내지 60N/㎠이다. 닙 부위의 표면 압력이 너무 높으면, 롤러의 내구성이 낮아질 수 있다. 닙 부위의 표면 압력이 5N/㎠ 이하이면, 충분한 정착 효과가 달성되지 않을 수 있다.
토너로 형성된 화상이 기록 매체에 정착되는 온도(즉, 가열 유닛에 의해 가열되는 정착 부재의 표면 온도)는 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 온도는 120℃ 내지 170℃가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 120℃ 내지 160℃이다. 정착 온도가 120℃ 미만이면, 충분한 정착 효과가 얻어지지 않고, 정착 온도가 170℃를 초과하면, 에너지 소비 관점에서 바람직하지 않다.
정착 유닛은, (1) 정착 유닛이 롤러 또는 벨트를 적어도 갖고, 토너와 접촉하지 않는 표면으로부터 가열되어, 기록 매체에 전사된 화상이 가열 및 가압되어 정착되는 내부 가열 모드를 채택하는 것과, (2) 정착 유닛이 롤러 또는 벨트를 적어도 갖고 토너와 접촉하는 표면으로부터 가열되어, 기록 매체에 전사된 화상이 가열 및 가압되어 정착되는 외부 가열 모드를 채택하는 것으로 대별된다. 내부 가열 모드 및 외부 가열 모드가 조합된 정착 유닛을 채택할 수도 있음에 유의한다.
내부 가열 모드를 채택하는 정착 유닛은 정착 부재 자체가 내부에 가열수단을 갖는 것을 예시할 수 있다. 그러한 가열 유닛은 탄성 히터 또는 할로겐 램프 등의 열원일 수 있다.
외부 가열 모드를 채택하는 정착 유닛은 정착 부재의 적어도 하나의 표면의 적어도 일부를 가열 유닛에 의해 가열한다. 가열 유닛은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 자기 유도 가열 유닛일 수 있다.
전자 유도 가열 유닛은 특별히 한정되지 않고 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 자장을 발생하도록 구성된 유닛과, 전자 유도에 의해 열을 발생하도록 구성된 유닛을 바람직하게 포함한다.
전자 유도 가열 유닛은 정착 부재(예컨대, 가열 롤러)의 근방에 배치된 유도 코일과, 위에 유도 코일이 설치되는 차폐층과, 위에 유도 코일이 설치된 차폐층의 표면에 대향하는 측에 배치된 절연층을 포함하는 구성을 갖는 것이 바람직하다. 이 경우, 가열 롤러는 자성재 또는 히트 파이프(heat pipe)로 구성하는 것이 바람직하다.
유도 코일은, 가열 롤러와 정착 부재(예컨대, 가압 롤러, 무단 벨트 등)가 서로 접촉하는 표면과 대향하는 측에 있는 가열 롤러 표면의 적어도 반원통형 부위를 둘러싸도록 배치하는 것이 바람직하다.
- 내부 가열 모드를 채택하는 정착 유닛 -
도 9는 내부 가열 모드를 채택하는 정착 유닛의 일 예로서의 벨트 타입 정착 장치를 도시한다. 도 9에 도시한 벨트 타입 정착 장치(510)는 가열 롤러(511), 정착 롤러(512), 정착 벨트(513) 및 가압 롤러(514)를 포함한다.
정착 벨트(513)는 회전 가능하게 배치된 가열 롤러(511) 및 정착 롤러(512) 를 가로질러 뻗어있고, 가열 롤러(511)에 의해 소정의 온도로 가열된다. 가열 롤러(511)는 내부에 설치된 열원(515)을 포함하고, 가열 롤러(511)의 근방에 탑재한 온도 센서(517)에 의해 그 온도를 제어할 수 있도록 설계된다. 정착 롤러(512)는 정착 벨트(513)의 내면과 접촉하면서 회전할 수 있도록 정착 벨트(513)의 내측에 배치된다. 가압 롤러(514)는 정착 벨트(513)의 외면과 접촉하여 정착 롤러(512)를 가압하도록 정찰 벨트(513)의 외측에 회전가능하게 배치된다. 정착 벨트(513)의 표면 경도는 가압 롤러(514)의 표면 경도보다 낮다. 정착 롤러(512)와 가압 롤러(514) 사이에 형성되는 닙 부위(N)에서, 기록 매체(S)의 도입단과 배출단 사이에 위치한 중간 영역은 도입단과 배출단 측보다는 정착 롤러(512) 측에 위치된다.
도 9에 도시한 벨트 타입 정착 장치(510)에서, 정착될 토너 화상(T)이 형성된 기록 매체(S)가 가열 롤러(511)까지 반송된다. 그 후, 기록 매체(S) 상에 형성된 토너 화상(T)은 내장 열원(515)에 의해 소정 온도까지 가열되는 가열 롤러(511) 및 정착 벨트(513)에 의해 가열 용융된다. 이러한 상태에서, 기록 매체(S)는 정착 롤러(512)와 가압 롤러(514) 사이에 형성된 닙 부위(N)로 삽입된다. 닙 부위(N)에 삽입된 기록 매체(S)는, 정착 롤러(512)와 가압 롤러(514)의 회전에 동기하여 구동하는 정착 벨트(513)의 표면에 접촉되고, 닙 부위(N)를 통과하면서 가압되어, 토너 화상(T)이 기록 매체(S) 상에 정착된다.
토너 화상(T)이 정착되는 기록 매체(S)는 정착 롤러(512)와 가압 롤러(514) 사이를 통과하여 정착 벨트(513)로 분리되고, 트레이(도시 생략)까지 반송된다. 이때, 기록 매체(S)는 가압 롤러(514)를 향하여 배출되어, 기록 매체(S)가 정착 벨 트(513)에 감기는 것이 방지된다. 정착 벨트(513)는 클리닝 롤러(516)에 의해 클리닝된다.
도 10에 도시된 가열 롤 타입 정착 장치(515)는 정착 부재로서 역할하는 가열 롤러(520), 및 그것과 접촉하여 배치된 가압 롤러(530)를 포함한다.
가열 롤러(520)는, 표면이 오프셋 방지층(522)으로 덮이고 가열 램프(523)가 내장된 중공 금속 실린더(521)를 갖는다. 가압 롤러(530)는 표면이 오프셋 방지층(532)으로 덮인 금속 실린더(531)를 갖는다. 가압 롤러(530)는 내부에 가열 램프(533)가 배치된 중공 형상의 금속 실린더(531)를 갖는다.
가열 롤러(520) 및 가압 롤러(530)는 스프링(도시 생략)에 의해 서로 접촉하도록 부세된 상태에서, 회전 가능하고 닙 부위(N)를 형성한다. 가열 롤러(520)의 오프셋 방지층(522)의 표면 경도는 가압 롤러(530)의 오프셋 방지층(532)의 표면 경도보다 낮다. 가열 롤러(520)와 가압 롤러(530) 사이에 형성된 닙 부위(N)에서, 기록 매체(S)의 도입단과 배출단 사이에 위치하는 중간 영역은 도입단과 배출단 측보다는 가열 롤러(520) 측에 위치한다.
도 10에 도시한 가열 롤 타입 정착 장치(515)에 있어서, 먼저, 정착될 토너 화상(T)이 형성된 기록 매체(S)는 가열 롤러(520)와 가압 롤러(530) 사이에 형성된 닙 부위(N)까지 반송된다. 그 후, 기록 매체(S) 상의 토너(T)는 닙 부위(N)를 통과하는 동안에 내장 가열 램프(523)에 의해 소정 온도로 가열되는 가열 롤러(520)에 의해서 가열 용융되고, 가압 롤러(530)에 의해 압력이 인가되어 토너 화상(T)이 기록 매체(S) 상에 정착된다.
토너 화상(T)이 정착되는 기록 매체(S)는 가열 롤러(520)와 가압 롤러(530)를 통과하여 트레이(도시 생략)까지 반송된다. 이때, 기록 매체(S)는 가압 롤러(530)를 향하여 배출되어, 기록 매체(S)가 가압 롤러(530)에 의해 감기는 것이 방지된다. 가열 롤러(520)는 클리닝 롤러(도시 생략)에 의해 클리닝된다.
- 외부 가열 모드를 채택하는 정착 유닛 -
도 11은 외부 가열 모드를 채택하는 정착 유닛의 일 예로서 전자 유도 가열 타입 정착 장치(570)를 도시한다. 전자 유도 가열 타입 정착 장치(570)는 가열 롤러(566), 정착 롤러(580), 정착 벨트(567), 가압 롤러(590) 및 전자 유도 가열 유닛(560)을 포함한다.
정착 벨트(567)는 회전 가능하게 배치되는 가열 롤러(566) 및 정착 롤러(580)를 가로질러 뻗어있고, 가열 롤러(566)에 의해 소정 온도까지 가열된다.
가열 롤러(566)는 철, 코발트, 니켈 또는 이들 금속의 합금 등의 자성 금속으로 이루어진 중공 실린더 부재를 갖고, 외경이 20mm 내지 40mm이며, 벽 두께가 0.3mm 내지 1.0mm이고, 신속한 승온을 위해 낮은 열 용량을 갖는다.
정착 롤러(580)는 스테인리스 스틸 또는 기타 금속으로 이루어진 코어 금속(581)을 갖고, 코어 금속(581)의 표면은 내열성을 갖고 솔리드(solid)상 또는 발포상으로 형성된 실리콘 고무로 이루어진 탄성층(582)에 의해 커버된다. 정착 롤러(580)는 정착 벨트(567)의 내측에, 정착 벨트(567)의 내면과 접촉하면서 회전가능하도록 배치되어 있다. 정착 롤러(580)는 가압 롤러(590)의 가압하에 가압 롤러(590)와 정착 롤러(580) 사이에 소정의 폭을 갖는 닙 부위(N)를 형성하도록, 가 열 롤러(566)의 외경보다 큰 약 20mm 내지 약 40mm의 외경을 갖는다. 탄성층(582)은 약 4mm 내지 약 6mm의 두께를 갖도록 형성되고, 가열 롤러(566)는 그것의 워밍업 시간을 단축하기 위해, 정착 롤러(580)의 열용량보다 작은 열용량을 갖도록 형성된다.
가압 롤러(590)는 구리 또는 알루미늄 등의 열 전도성이 높은 금속으로 제조한 원통형 부재로 이루어진 코어 금속(591)을 갖고, 코어 금속(591)의 표면은 내열성이 높고 토너 이형성이 높은 탄성층(592)으로 덮여 있다. 가압 롤러(590)는 정착 벨트(567)의 외측에, 정착 롤러(580)에 압력을 인가하도록 정착 벨트(567)의 외면과 접촉하면서 회전가능하게 배치된다. 코어 금속(591)은 상술한 금속 이외에 SUS로 형성할 수 있다.
전자 유도 가열 유닛(560)은 가열 롤러(566)의 축 방향을 따라 가열 롤러(566)의 근방에 배치된다. 전자 유도 가열 유닛(560)은 자계를 발생하도록 구성된 여자(勵磁) 코일(561)과, 여자 코일(561)이 둘레에 권취되는 코일 가이드 판(562)을 포함한다. 코일 가이드 판(562)은 가열 롤러(566)의 외주면 근방에 배치된 반원통 형상을 갖고, 여자 코일(561)은 긴 와이어를 코일 가이드 판(562)의 둘레에 가열 롤러(566)의 축방향에서 교호적으로 권취하여 형성된다. 여자 코일(561)은 가변 주파수의 발진 회로를 갖는 구동 전원(도시 생략)에 접속된다. 여자 코일(561)의 외측에는, 페라이트 등의 강자성체로 이루어진 반원통 형상의 여자 코일 코어(563)가, 여자 코일 코어 지지 부재(564)에 고정되어 여자 코일(561)에 근접 배치된다.
도 11에 도시한 전자 유도 가열 타입 정착 장치(570)에서, 전자 유도 가열 유닛(560)의 여자 코일(561)에 전력이 공급되면, 전자 유도 가열 유닛(560)의 주위에 교번 자계가 발생되고, 여자 코일(561)의 근방에 배치되어 여자 코일(561)에 의해 둘러싸인 가열 롤러(566)는 유도된 와전류에 의해 균일하고 효율적으로 예열된다. 정착될 토너 화상(T)이 표면상에 형성된 기록 매체(S)는 정착 롤러(580)와 가압 롤러(590) 사이의 닙 부위(N)로 반송된다. 그 후, 기록 매체(S) 상에 형성된 토너 화상(T)은, 전자 유도 가열 유닛(560)에 의해 소정의 온도로 가열되는 가열 롤러(566)에 의해 가열 롤러(566)와 접촉하는 접촉 영역(W2)에서 가열된 정착 벨트(567)에 의해서 가열 용융된다. 이러한 상태에서, 기록 매체(S)는 정착 롤러(580)와 가압 롤러(590) 사이에 형성된 닙 부위(N)로 삽입된다. 닙 부위(N)에 삽입된 기록 매체(S)는, 정착 롤러(580) 및 가압 롤러(590)의 회전에 동기하여 구동하는 정착 벨트(567)의 표면에 접촉하고, 닙 부위(N)를 통과하는 동안 압착되어, 토너 화상(T)이 기록 매체(S)에 정착된다.
토너 화상(T)이 위에 형성된 기록 매체(S)는 정착 롤러(580)와 가압 롤러(590) 사이를 통과하여, 정착 벨트(567)로부터 분리되고, 트레이(도시 생략)까지 반송된다. 이때, 기록 매체(S)는 가압 롤러(590) 측으로 배출되어, 기록 매체(S)가 정착 벨트(567)에 감기는 것이 방지된다. 정착 벨트(567)는 클리닝 롤러(도시 생략)에 의해 클리닝된다.
도 12에 도시한 유도 가열 방식에 기초한 롤 타입 정착 장치(525)는, 정착 부재로서 역할하는 정착 롤러(520)와, 정착 롤러(520)와 접촉하여 배치되는 가압 롤러(530)와, 정착 롤러(520) 및 가압 롤러(530)를 외부로부터 가열하는 전자 유도 열원(540)을 포함하는 정착 유닛이다.
정착 롤러(520)는 코어 금속(521)을 갖고, 코어 금속(521)의 표면은 단열 탄성층(522), 발열층(523) 및 이형층(524) 순으로 피복된다. 가압 롤러(530)는 코어 금속(531)을 갖고, 코어 금속(521)의 표면은 단열 탄성층(532), 발열층(533) 및 이형층(534) 순으로 피복된다. 이형층(524) 및 이형층(534)은 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르(PFA)로 형성된다.
정착 롤러(520) 및 가압 롤러(530)는 스프링(도시 생략)에 의해 부세(付勢)되어 서로 접촉된 상태에서 회전 가능하고 닙 부위(N)를 형성할 수 있다.
전자 유도 열원(540)은 정착 롤러(520) 및 가압 롤러(530)의 근방에 배치되어, 전자 유도에 의해 발열층(523) 및 발열층(533)을 가열한다.
도 12에 도시한 정착 장치에서, 정착 롤러(520) 및 가압 롤러(530)는 전자 유도 열원(540)에 의해 균일하고 효율적으로 예열된다. 또한, 롤러들의 조합으로 장치를 구성하기 때문에, 닙 부위(N)에서 높은 표면 압력을 용이하게 달성할 수 있다.
<클리닝 단계 및 클리닝 유닛>
클리닝 단계는 정전 잠상 담지체에 잔류한 토너를 제거하기 위한 단계이며, 클리닝 유닛에 의해 바람직하게 수행할 수 있다.
또한, 현상 유닛이 정전 잠상 담지체의 표면과 접촉하는 현상제 캐리어를 갖고, 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하고, 정전 잠상 담지체 상의 잔여 토너를 회수하는 것에 의해, 정전 잠상 담지체는 클리닝 유닛을 설치하지 않고 클리닝될 수 있다(클리닝리스(cleaningless) 방식).
클리닝 유닛은 특별히 한정되지 않고, 정전 잠상 담지체 상에 잔류한 잔류 토너를 제거할 수 있는 한 목적에 따라 공지된 클리너로부터 적절히 선택할 수 있고, 자기 브러시 클리너, 정전 브러시 클리너, 자기 롤러 클리너, 클리닝 블레이드, 브러시 클리너 또는 웹 클리너를 포함할 수 있다. 이들 클리너 중에서, 토너 제거 능력이 높고 콤팩트하며 저렴한 클리닝 블레이드를 채택하는 것이 바람직하다.
클리닝 블레이드의 고무 블레이드는 우레탄 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 클로로프렌 고무 또는 부타디엔 고무로 이루어질 수 있고, 이들 중에서 우레탄 고무가 특히 바람직하다.
도 13은 클리닝 블레이드(613)와 정전 잠상 담지체 사이의 접촉 영역(615) 주위의 일부 확대도이다. 클리닝 블레이드(613)는 접촉 영역(S)으로부터 정전 잠상 담지체의 회전 방향 상류를 향하여 넓어지는 공간(S)만큼 감광체 드럼(1)의 표면으로부터 분리되는 토너 차단면(617)이 형성된다. 본 실시예에서, 토너 차단면(617)은 접촉 영역(615)으로부터 정전 잠상 담지체의 회전 방향 상류를 향하여 뻗어 있기 때문에, 공간(S)은 예각을 갖는다.
토너 차단면(617)은 도 13에 도시한 바와 같이 클리닝 블레이드(613)보다 높은 마찰 계수를 갖는 코팅부(618)를 갖는다. 코팅부(618)는 클리닝 블레이드(613)보다 높은 마찰 계수를 갖는 재료(고 마찰 재료)로 형성된다. 고 마찰 재료는 예 컨대, DLC(diamond-like carbon)로 이루어질 수 있지만, 고 마찰 재료는 DLC에 한정되지는 않는다. 코팅부(618)는 토너 차단면(617) 상에서 감광체 드럼(1)의 표면과 접촉하지 않는 영역에 설치된다.
클리닝 유닛은, 도면에 도시하지 않았을지라도, 클리닝 블레이드에 의해 벗겨진 잔류 토너를 회수하는 토너 회수 베인과, 토너 회수 베인에 의해 회수된 잔류 토너를 저장부로 반송하는 토너 회수 코일을 포함한다.
- 화상 형성 장치 및 클리닝리스 방식 -
도 14는 현상 유닛이 클리닝 유닛으로도 작용하는 클리닝리스 화상 형성 장치의 일 예를 도시하는 개략도이다.
도 14에서, 도면부호 1은 정전 잠상 담지체로서 역할하는 감광체 드럼을 지시하고, 도면부호 620은 접촉 대전 유닛으로서 역할하는 브러시 대전 장치를 지시하며, 도면부호 603은 노광 유닛으로서 역할하는 노광 장치를 지시하고, 도면부호 604는 현상 유닛으로서 역할하는 프로세서를 지시하며, 도면부호 640은 급지 카세트를 지시하고, 도면부호 650은 롤러 전사 유닛을 지시하며, P는 기록 매체를 지시한다.
클리닝리스 화상 형성 장치에서, 감광체 드럼(1)의 표면상의 전사 후 잔류 토너는 감광체 드럼(1)의 후속 회전에 의해 감광체 드럼(1)과 접촉하는 접촉 대전 장치(620)에 의해 제거되고, 감광체 드럼(1)과 접촉하는 브러시 대전 부재(621)의 자기 브러시(도시 생략)에 의해 임시적으로 회수된다. 일단 회수된 토너는 감광체 드럼(1)의 표면으로 다시 배출되고, 프로세서(604) 내의 현상제와 함께 현상제 캐 리어(631)에 의해 최종적으로 회수되며, 감광체 드럼(1)은 화상 형성을 위해 반복 사용된다.
현상 유닛(604)이 클리닝 유닛으로도 역할한다는 것은, 전사후 감광체 드럼(1) 상에 잔류하는 소량의 토너를 현상 바이어스(현상제 캐리어(631)에 인가되는 DC 전압과 감광체 드럼(1)의 표면 전위 사이의 차)에 의해 회수하는 방법을 의미한다.
현상 유닛이 클리닝 유닛으로도 작용하는 클리닝리스 화상 형성 장치에서, 전사후 잔류하는 토너는 프로세서(604)에 의해 회수되고, 후속 조작시 사용된다. 그 결과, 장치는 폐기 토너가 없어, 메인터넌스 프리(maintenance-free)가 되고, 클리너가 없게 되므로, 스페이스면에서의 이점이 현저하여, 화상 형성 장치의 현저한 소형화를 달성할 수 있게 된다.
<다른 단계 및 다른 유닛>
방전 단계는 정전 잠상 담지체에 대하여 방전 바이어스를 인가하여 정전 전하를 제거하는 단계이며, 방전 유닛에 의해 바람직하게 수행할 수 있다.
방전 유닛은 특별히 한정되지 않고 정전 잠상 담지체에 대하여 방전 바이어스를 인가할 수 있는 한 목적에 따라 공지된 방전 장치로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 방전 램프를 포함한다.
리사이클 단계는 클리닝 단계에서 회수된 전자 사진 토너를 현상 수단에 리사이클하는 단계이며 리사이클 수단에 의해 바람직하게 수행할 수 있다. 리사이클 유닛은 특별히 한정되지 않고, 예컨대, 공지된 반송 유닛을 포함한다.
제어 단계는 상술한 단계를 제어하는 단계이며, 제어 유닛에 의해 바람직하게 수행할 수 있다.
제어 유닛은 특별히 한정되지 않고, 상술한 유닛의 구동을 제어할 수 있는 한 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 시퀀서(sequencer) 또는 컴퓨터와 같은 장치를 포함한다.
- 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법 -
이하, 본 발명의 화상 형성 장치에 의해 화상 형성 방법을 구현하는 실시예를 도 15를 참조하여 기술한다. 도 15에 도시한 화상 형성 장치(100)는 정전 잠상 담지체로서 역할하는 감광체 드럼(10)과, 대전 유닛으로서 역할하는 대전 롤러(20)와, 노광 유닛으로서 역할하는 노광 장치에 의해 생성된 노광(30)과, 현상 유닛으로서 역할하는 프로세서(40)와, 중간 전사체(50)와, 클리닝 유닛으로서 역할하는 클리닝 블레이드(60)와, 방전 유닛으로서 역할하는 방전 램프(70)를 포함한다.
중간 전사체(50)는 3개의 롤러(51)에 의해 도면에서 화살표로 지시한 방향으로 이동가능하도록 설계된 무단 벨트이며, 상기 롤러(51)의 위에 벨트가 팽팽하게 걸쳐 있다. 3개의 롤러(51)의 일부는 중간 전사체(50)에 소정의 바이어스(1차 전사 바이어스)를 인가할 수 있는 전사 바이어스 롤러로서도 작용한다. 중간 전사체(50)의 근방에는 중간 전사체 클리닝 블레이드(90)가 배치되고, 가시상(토너 화상)을 기록 매체(95)에 전사(2차 전사)하기 위한 전사 바이어스를 인가할 수 있는 전사 유닛으로서 전사 롤러(80)가 대향하여 배치된다. 중간 전사체(50)의 주위에는 중간 전사체(50) 상에 형성된 가시상에 전하를 인가하기 위한 코로나 대전 장 치(58)가, 중간 전사체(50)의 회전 방향으로, 정전 잠상 담지체(10)와 중간 전사체(50)의 접촉 영역과 중간 전사체(50)와 기록 매체(95) 사이의 접촉 영역 사이의 위치에 배치된다.
프로세서(40)는 현상 벨트(41)의 주위에 배치된, 현상제 캐리어로서 역할하는 현상 벨트(41)와, 블랙 현상 유닛(45K), 엘로우 현상 유닛(45Y), 마젠타 현상 유닛(45M) 및 시안 현상 유닛(45C)을 포함한다. 블랙 현상 유닛(45K)은 현상제 수용부(42K), 현상제 공급 롤러(43K) 및 현상 롤러(44K)를 포함한다. 엘로우 현상 유닛(45Y)은 현상제 수용부(42Y), 현상제 공급 롤러(43Y) 및 현상 롤러(44Y)를 포함한다. 마젠타 현상 유닛(45M)은 현상제 수용부(42M), 현상제 공급 롤러(43M) 및 현상 롤러(44M)를 포함한다. 시안 현상 유닛(45C)은 현상제 수용부(42C), 현상제 공급 롤러(43CK) 및 현상 롤러(44C)를 포함한다. 현상 벨트(41)는 복수의 벨트 롤러 상에서 진행할 수 있도록 그 위에 팽팽히 걸쳐 있는 무단 벨트이며, 그 일부가 정전 잠상 담지체(10)와 접촉한다.
도 15에 도시한 화상 형성 장치에서, 대전 롤러(20)는 먼저 감광체 드럼(10)을 균일하게 대전시킨다. 노광 장치(도시 생략)는 감광체 드럼(10)에 화상형태의 노광(30)을 인가하여 정전 잠상을 형성한다. 감광체 드럼(10) 상에 형성된 정전 잠상은 프로세서(40)로부터 토너를 공급하여 형상되어 가시상을 형성한다. 가시상은 롤러(51)로부터 인가된 전압에 의해 중간 전사체(50)에 전사되고(1차 전사), 기록 매체(95)에 추가로 전사된다(2차 전사). 그 결과, 전사된 화상이 기록 매체(95)에 형성된다. 정전 잠상 담지체(10) 상에 잔류한 토너는 클리닝 블레이 드(60)에 의해 제거되고, 정전 잠상 담지체(10) 상의 전하는 방전 램프(70)에 의해 즉시 제거된다.
본 발명의 화상 형성 장치에 의해 본 발명의 화상 형성 방법을 구현하기 위한 다른 실시예를 도 16을 참조하여 이하에 기술한다. 도 16에 도시한 화상 형성 장치(100)는, 도 15에 도시한 화상 형성 장치(100)의 현상제 캐리어로서 역할하는 현상 벨트(41)가 설치되지 않고, 블랙 현상 유닛(45K), 엘로우 현상 유닛(45Y), 마젠타 현상 유닛(45M) 및 시안 현상 유닛(45C)이 정전 잠상 담지체(10) 둘레에 직접 대향하여 배치된 것을 제외하면, 도 15에 도시한 화상 형성 장치(100)와 유사한 구성을 갖는다. 도 16에서, 도 15에 도시한 것과 유사한 구성은 동일한 도면부호로 지시된다.
- 탠덤 타입 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법 -
본 발명의 화상 형성 장치에 의해 본 발명의 화상 형성 방법을 구현하는 다른 실시예를 도 17을 참조하여 이하에 기술한다. 도 17에 도시한 탠덤 타입 화상 형성 장치는 탠덤 타입 컬러 화상 형성 장치이다. 탠덤 타입 컬러 화상 형성 장치는 복사기(150), 급지 테이블(200), 스캐너(300) 및 자동 문서 공급 장치(ADF)(400)를 포함한다.
복사기(150)는 그 중앙에 배치된 무단 벨트 형태를 갖는 중간 전사체(50)를 갖는다. 중간 전사체(50)는 도 17에서 시계 방향으로 이동하도록 지지 롤러(14, 15 및 15) 위에 팽팽히 걸쳐 있다. 지지 롤러(15)의 근방에는 중간 전사체(50)로부터의 잔류 토너를 제거하는 전자 부재 클리닝 유닛(17)이 배치된다. 지지 롤 러(14) 및 지지 롤러(15)에 팽팽히 걸쳐 있는 중간 전사체(50)의 방향을 따라서, 서로 대향하는 탠덤 타입으로 배치된 엘로우, 시안, 마젠타 및 블랙 컬러용 4개의 화상 형성 유닛(18)으로 구성된 탠덤 현상 유닛(120)이 설치되어 있다. 탠덤 현상 유닛(120)의 근방에는 노광 장치(21)가 배치된다. 중간 전사체(50)에서 탠덤 현상 유닛(120)이 배치된 측과 반대측에는 2차 전사 유닛(22)이 배치된다. 제2 전사 유닛(22)에서, 2차 전사 벨트(24) 상에 반송된 기록 매체와 중간 전사체(50)가 서로 접촉할 수 있도록, 무단 벨트인 2차 전사 벨트(24)는 한 쌍의 롤러(23) 위에 팽팽히 걸쳐 있다. 2차 전사 유닛(22)의 근방에는 정착 장치(25)가 배치된다.
2차 전사 유닛(22) 및 정착 장치(25)의 근방에는, 기록 매체의 양면에 화상을 형성하기 위해 기록 매체를 반전시키는 반전 장치(28)가 배치된다.
탠덤 현상 유닛(120)을 사용한 풀 컬러 화상의 형성(컬러 복사)을 이하에 기술한다. 먼저, 원고는 자동 문서 공급 장치(ADF)(400)의 문서 스테이지(130) 상에 세팅되거나, 또는 자동 문서 공급 장치(400)를 개방하여 스캐너(300)의 접촉 유리(32) 상에 세팅되고, 자동 문서 공급 장치(400)를 닫는다.
스타트 스위치(도시 생략)를 누르면, 원고가 자동 문서 공급 장치(400)에 의해 세팅된 경우에 원고가 접촉 유리(32)로 반송된 후에, 또는 원고가 접촉 유리(32) 위에 세팅된 경우는 바로 즉시, 스캐너(300)가 구동하고, 제 1 캐리지(33) 및 제 2 캐리지(34)가 주행한다. 이때, 광원으로부터의 광이 제 1 캐리지(33)에 의해 인가되고, 원고 면에서 반사된 광이 제 2 캐리지(34)의 미러 상에서 반사되며, 결상 렌즈(35)를 통과하여 판독 센서(36)에 의해 수광되고, 컬러 원고(컬러 화 상)가 판독되어, 블랙, 엘로우, 마젠타 및 시안 컬러의 화상 정보를 생성한다.
블랙, 엘로우, 마젠타 및 시안 컬러의 각각의 화상 정보는 탠덤 현상 유닛(120)의 대응하는 화상 형성 유닛(18)(블랙 화상 형성 유닛, 엘로우 화상 형성 유닛, 마젠타 화상 형성 유닛 및 시안 화상 형성 유닛)에 전송되어서, 블랙, 엘로우, 마젠타 및 시안 컬러의 토너 화상이 각각의 화상 형성 유닛에서 형성된다. 탠덤 현상 유닛(120)의 화상 형성 유닛(18)(블랙 화상 형성 유닛, 엘로우 화상 형성 유닛, 마젠타 화상 형성 유닛 및 시안 화상 형성 유닛)은 도 18에 도시한 바와 같이, 정전 잠상 담지체(10)(블랙용 정전 잠상 담지체(10K), 엘로우용 정전 잠상 담지체(10Y), 마젠타용 정전 잠상 담지체(10M), 시안용 정전 잠상 담지체(10C))와, 정전 잠상 담지체(10)를 균일하게 대전시키는 대전 장치(160)와, 각각의 컬러 화상 정보에 따라 각 컬러의 정전 잠상 담지체에 화상형태로 조사(도 18에서 L)하여 정전 잠상 담지체 상에 각 컬러 화상에 대응하는 정전 잠상을 형성하는 노광 장치와, 컬러 토너(엘로우 토너, 마젠타 토너, 시안 토너 및 블랙 토너)를 사용하여 정전 잠상을 현상하여 각 토너로부터의 토너 화상을 형성하는 프로세서(61)와, 토너 화상을 중간 전사체(50) 상에 전사하는 전사 충전 장치(62)와, 클리닝 장치(63)와, 방전 장치(64)를 구비하여, 각 컬러의 화상 정보에 따라 단색 화상(블랙 화상, 엘로우 화상, 마젠타 화상 및 시안 화상)을 형성할 수 있다. 블랙 화상, 엘로우 화상, 마젠타 화상 및 시안 화상은, 블랙용 정전 잠상 담지체(10K) 상에 형성된 블랙 화상, 엘로우용 정전 잠상 담지체(10Y) 상에 형성된 엘로우 화상, 마젠타용 정전 잠상 담지체(10M) 상에 형성된 마젠타 화상, 및 시안용 정전 잠상 담지체(10C) 상 에 형성된 시안 화상으로서, 지지 롤러(14, 15 및 16)에 의해 구동되는 중간 전사체(50)에 순차적으로 전사(1차 전사)된다. 그 후, 블랙 화상, 엘로우 화상, 마젠타 화상 및 시안 화상은 중간 전사체(50) 상에 중첩되어 합성된 컬러 화상(전사된 컬러 화상)을 형성한다.
급지 테이블(200)에서, 급지 롤러(142) 중 하나를 선택적으로 회전 구동하여, 페이퍼 뱅크(143)에 다단으로 설치된 급지 카세트 중 하나로부터 기록 매체를 공급하고, 그 기록 매체는 분리 롤러(145)에 의해 하나씩 분리되어 급지 통로(146)로 보내지고, 그 기록 매체는 반송 롤러(147)에 의해 복사기(150) 내의 급지 통로로 안내되고, 저항 롤러(49)와 접촉되어 정지된다. 대안적으로, 수동 급지 트레이(54)에 배치된 기록 매체는 급지 롤러(142)의 회전에 의해 공급되고, 분리 롤러(52)에 의해 하나씩 분리되어 수동 급지 통로(150)로 보내지고, 저항 롤러(49)와 접촉되어 정지한다. 저항 롤러(49)는 일반적으로 접지되어 사용되지만, 기록 매체로부터 발생된 페이퍼 분진을 제거하기 위해 바이어스시켜 사용할 수도 있다. 저항 롤러(49)는 중간 전사체(50) 상에서 합성된 전사 컬러 화상과 동기하여 회전 구동되어서, 기록 매체는 중간 전사체(50)와 2차 전사 유닛(22) 사이에 공급된다. 그후, 합성된 컬러 화상(전사된 컬러 화상)은 2차 전사 유닛(22)에 의해 기록 매체에 전사(2차 전사)되어 기록 매체 상에 컬러 화상을 형성한다. 화상 전사후 중간 전사체(50) 상의 잔류 토너는 중간 전사체 클리닝 장치(17)에 의해 클리닝된다.
전사되어 형성된 컬러 화상을 갖는 기록 매체는 2차 전사 유닛(22)에 의해 정착 장치(25)로 반송되고, 정착 장치(25)에서의 가열 및 가압에 의해 합성 컬러 화상(전사된 컬러 화상)이 기록 매체에 정착된다. 그 후, 기록 매체는, 선택 클로(claw)(55)에 의해 통로가 선택되어, 배출 롤러(56)에 의해 배출되고 페이퍼 배출 트레이(57) 상에 적층된다. 대안적으로, 배출 롤러(56)에 의해 배출되어 페이퍼 배출 트레이(57)에 적층되기 이전에, 기록 매체를 반전 장치(28)에 의해 반전시켜 기록 매체의 뒷면에 화상이 형성되는 전사 위치로 안내할 수 있도록 선택 클로(55)에 의해 통로를 선택한다.
<토너 수용기>
토너 수용기는 내부에 토너 또는 현상제를 수용한다.
수용기는 특별히 한정되지 않고 공지된 용기로부터 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 수용기 본체와 캡을 갖는 용기를 포함한다.
토너 수용기 본체의 사이즈, 형상, 구조 및 재질은 특별히 한정되지 않고, 목적에 따라 적절히 선택할 수 있으며, 예컨대, 형상은 원통 형상이 바람직하며, 내주에 나선형 요철이 형성되어 내용물이 토너가 배출구측으로 이동할 수 있으며, 나선형 부위의 일부 또는 전체가 벨로우즈(bellows) 기능을 또한 갖는 형상이 특히 바람직하다.
토너 수용기 본체의 재질은 특별히 한정되지 않고 치수 정밀도가 우수한 것이 바람직하며, 예컨대 수지를 바람직하게 포함한다. 예컨대, 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴산 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS 수지 및 폴리아세탈 수지가 특히 바람직하다.
토너 수용기는 보존 및 반송이 용이하고, 취급 특성이 우수하며, 본 발명의 화상 형성 장치나 프로세스 카트리지에 탈착가능하게 부착하여 토너를 리필하도록 바람직하게 사용할 수 있다.
<프로세스 카트리지>
본 발명의 프로세스 카트리지는 정전 잠상 담지체와, 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 가시상을 형성하도록 구성되는 현상 유닛을 적어도 포함하며, 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치 본체로부터 탈착될 수 있고, 또한, 프로세스 카트리지는 대전 유닛, 노광 유닛, 전사 유닛, 클리닝 유닛 및 방전 유닛과 같이 선택적으로 적절하게 선택한 다른 유닛을 더 포함한다.
토너는 바인더 수지 및 착색제를 적어도 포함하며, 또한 바인더 수지는 (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분과 알코올 성분의 축중합에 의해 얻어지는 폴리에스테르 수지를 함유한다.
폴리에스테르 수지로서, 전술한 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법에서와 동일한 폴리에스테르 수지를 사용할 수 있다.
현상 유닛은 토너 또는 현상제를 수용하는 현상제 수용기와, 현상제 수용기 내에 포함된 토너 또는 현상제를 지지하여 반송하는 현상제 담지체를 적어도 포함하며, 현상제 담지체 상에 지지되는 토너 층의 두께를 규제하기 위한 층 두께 제어 부재를 더 포함할 수 있다.
특히, 전술한 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법에서의 1성분 현상 유닛 또는 2성분 현상 유닛을 바람직하게 사용할 수 있다.
대전 유닛, 노광 유닛, 전사 유닛, 클리닝 유닛 및 방전 유닛으로서, 전술한 화상 형성 장치에서의 것과 동일한 것을 적절히 선택하여 사용할 수 있다.
각종 전자 사진 화상 형성 장치, 팩시밀리, 및 프린터에 프로세스 카트리지를 탈착 가능하게 설치할 수 있고, 특히 본 발명의 화상 형성 장치에 탈착가능하게 설치할 수 있다.
여기에서, 프로세스 카트리지는 예컨대, 도 19에 도시한 바와 같이, 정전 잠상 담지체(101)를 내장하고, 대전 유닛(102), 현상 유닛(104), 전사 유닛(108) 및 클리닝 유닛(107)을 포함하며, 또한 선택적으로 다른 유닛을 포함한다. 도 19에서, 부재번호 103은 노광 유닛에 의한 노광을 지시하고, 도면부호 105는 기록 매체를 지시한다.
다음으로, 도 19에 도시한 프로세스 카트리지에 의한 화상 형성 프로세스를 설명한다. 정전 잠상 담지체(101)가 화살표 방향으로 회전하는 경우, 대전 유닛(102)에 의한 대전 및 노광 유닛(도시 생략)에 의한 노광(103)에 의해 노광 화상에 대응하는 정전 잠상이 표면에 형성된다. 이와 같이 형성된 정전 잠상은 현상 유닛(104)에 의해 현상되고, 결과적인 가시상은 전사 유닛(108)에 의해 기록 매체)(105)에 전사된 후 인쇄된다. 화상의 전사 후, 정전 잠상 담지체의 표면은 클리닝 유닛(107)에 의해 클리닝되고, 방전 유닛(도시 생략)에 의해 방전이 수행되며, 전술한 조작이 재차 반복된다.
실시예
이하, 본 발명의 실시예를 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 특별히 한 정되지 않는다. 실시예에서, 달리 언급하지 않는 한 "부"는 "중량부"를 의미함을 유념해야 한다.
이하의 실시예 및 비교예에서, "폴리에스테르 수지의 연화점", "폴리에스테르 수지의 유리 전이점(Tg)", "로진의 연화점", "폴리에스테르 수지 및 로진의 산가", "폴리에스테르 수지의 수산기가", "500 이하의 저 분자량을 갖는 저 분자량 성분의 함량", "로진의 SP 값", 및 (메타)아크릴산에 의한 로진의 변성도"를 이하의 방식으로 측정하였다.
<폴리에스테르 수지의 연화점 측정>
플로우 테스터(flow tester)(시마즈 코포레이션(Shimadzu Corporation) 제조; CFT500D)를 사용하여, 시료로서 1g의 각각의 폴리에스테르계 바인더 수지를 승온 속도 6℃/분으로 가열하면서 플런저(plunger)로부터 1.96 MPa의 하중을 인가하여, 직경 1mm 길이 1mm의 노즐로부터 압출하였다. 온도에 대한 플로우 테스터의 플런저의 강하량을 플로팅(plotted)하고, 시료의 양의 절반이 유출된 온도를 연화점으로서 취하였다.
<폴리에스테르 수지의 유지 전이 온도(Tg)의 측정>
시차 주사 열량계(세이코 전자 산업 주식회사 제조; DSC210)를 사용하여, 0.01g 내지 0.02g의 각 폴리에스테르계 바인더 수지를 시료로서 알루미늄 팬에 칭량하였다. 그 시료를 200℃까지 가열시킨 후, 그 온도로부터 0℃까지 10℃/분의 강온 속도로 냉각한 시료를 10℃/분의 승온 속도로 가열한 후, 흡열 최대 피크 온도보다 낮은 온도에서의 베이스 라인의 연장선과, 피크의 상승 슬로프로부터 피크 정점까지의 최대 슬로프를 나타내는 탄젠트 선의 교차점에서의 온도를 유리 전이 온도로서 취하였다.
<연화점의 측정>
(1) 시료 조제
로진 10g을 170℃에서 2시간 동안 용융시켰다. 개방상태에서, 로진을 25℃의 온도, 50%의 상대 습도의 환경에서 1시간 동안 자연 냉각시킨 후, 커피 밀(coffee mill)(National MK-61M)로 10초 동안 분쇄하여 시료를 얻었다.
(2) 측정
플로우 테스터(시마즈 코포레이션 제조; CFT-500D)를 사용하여, 시료로서 1g의 각각의 폴리에스테르계 바인더 수지를 승온 속도 6℃/분으로 가열하면서 플런저로부터 1.96 MPa의 하중을 인가하여, 직경 1mm 길이 1mm의 노즐을 통해 압출하였다. 온도에 대한 플로우 테스터의 플런저의 강하량을 플로팅하고, 시료의 양의 절반이 유출된 온도를 연화점으로서 취하였다.
<폴리에스테르 수지 및 로진의 산가>
JIS K0070에 규정된 방법에 따라, 산가를 측정하였다. 측정 용제의 경우만, JIS K0070에서 규정된 에탄올 및 에테르의 혼합 용제를 아세톤 및 톨로웬(아세톤:톨루엔 = 1:1(용적비))로 대체하였다.
<폴리에스테르 수지의 수산기가>
수산기가는 JIS K0070에서 규정한 방법에 따라 측정하였다.
<500 이하의 분자량을 갖는 저 분자량 성분의 함량>
분자량 분포는 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 측정하였다. 먼저, 30mg의 각각의 폴리에스테르계 바인더수지에, 10㎖의 테트라히드로푸란을 첨가하였고, 볼밀을 사용하여 1시간 동안 혼합한 후, 포아 사이즈(pore size)가 2㎛인 플루오로 수지 필터 "FP-200"(스미토모(Sumitomo) 전기 공업 주식회사 제조)를 통해 필터링하여 비용해 성분을 제거하여 시료 용액을 제조하였다.
용리액(溶離液)으로서의 테트라히드로푸란을 1㎖/분의 유속으로 유동시켜, 40℃의 항온조 내의 컬럼(column)을 안정화시키고, 100㎕의 시료 용액을 주입한 후, 측정을 수행하였다. "GMHLX + G3000HXL"(도소 코포레이션(TOSOH CORPORATION)제조)을 분석 컬럼으로서 사용하고, 분자량의 검량선(calibration curve)은 수종류의 단분산(monodisperse) 폴리스티렌(도소 코포레이션 제조의 2.63×103, 2.06×104, 1.02×105 및 GL 사이언스사 제조의 2.10×103, 7.00×103, 5.04×104)을 표준 시료로서 사용하여 작성하였다.
다음으로, 분자량이 500 이하인 저 분자량 성분의 함량(%)은, RI(굴절률) 검출기에 의해 얻은 챠트 면적에서의 대응 영역의 면적 비율로서 산출하였다.
<로진의 SP 값의 측정>
용해된 상태의 각 시료 2.1g을 소정의 링에 주입하고, 실온까지 냉각시킨 후, JIS B7410에 따른 이하의 조건하에서 SP값을 측정하였다.
측정 장치: 환구식 자동 연화점 테스터(ASP-MGK2; 주식회사 메이테크(MEITECH) 제조)
승온 속도: 5℃/분
승온 개시 온도: 40℃
측정 용제: 글리세린
<(메타)아크릴산에 의한 로진의 변성도 측정>
(메타)아크릴산에 의한 로진의 변성도는 이하의 수식(1)에 의해 측정하였다.
(수식 2): (메타)아크릴산에 의한 변성도 = [(X1-Y)/(X2-Y)]×100(수식 1)
여기에서, X1은 변성도가 산출될 (메타)아크릴산 변성 로진의 SP 값을 나타내며, X2는 (메타)아크릴산 1몰과 로진 1몰의 반응에 의해 얻어지는 (메타)아크릴산 변성 로진의 포화 SP 값을 나타내며, Y는 로진의 SP 값을 나타낸다.
포화 SP 값은, (메타)아크릴산과 로진의 반응을 결과적인 (메타)아크릴산 변성 로진의 SP 값이 포화 값에 도달할 때까지 반응시킨 때의 SP 값을 의미한다. 산가를 x(mgKOH/g)로 하는 경우, 로진 1g이 수산화칼륨(분자량:56.1) xmg(x×10-3g)과 반응한 것으로 간주되어, 로진 1몰의 분자량은 이하의 수식: 분자량 = (56,100/x)로 산출할 수 있다.
(합성예 1)
- 로진의 정제 -
증류관, 환류 응축기 및 수용기를 구비한 2,000㎖ 용적 증류 플라스크에, 톨 로진(tall rosin) 1000g을 넣고, 1kPa의 감압하에 증류하여 195℃ 내지 250℃에서의 증류분을 분류로서 수집하였다. 이하, 정제될 톨 로진을 미정제 로진이라 하 고, 분류로서 수집된 로진을 정제 로진이라 한다.
각 로진 20g을 커피 밀(National MK-61M)에서 5초 동안 분쇄하고, 1mm의 시브(sieve) 개구 사이즈를 갖는 시브를 통과시킨 후, 로진 파우더 0.5g을 헤드 스페이스용 바이얼(vial)(20㎖)에서 칭량하였다. 헤드 스페이스 가스를 샘플링한 후, 미정제 로진 내의 불순물 및 정제된 로진을 헤드 스페이스 GC-MS법을 사용하여 이하의 방식으로 분석하였다. 결과는 표 1에 나타낸다.
<헤드 스페이스 GC-MS법의 측정 조건>
A. 헤드 스페이스 샘플러("Agilent Co."제조, HP7694)
샘플 온도: 200℃
루프(loop) 온도: 200℃
트랜스퍼 라인 온도: 200℃
샘플 가열 밸런스 시간: 30분
바이얼 가압 가스: 헬륨(He)
바이얼 가압 시간: 0.3분
루프 충전 시간: 0.03분
루프 평행 시간: 0.3분
주입 시간: 1분
B. GC(가스 크로마토그라피)("Agilent Co."제조, HP6890)
분석 컬럼: DB-1(60m - 320㎛ - 5㎛)
캐리어: 헬륨(He)
유동 조건: 1㎖/분
주입구 온도: 210℃
컬럼 헤드 압력: 34.2 kPa
주입 모드: 스플리트(split)
스플리트 비율: 10:1
오븐 온도 조건: 45℃(3분) - 10℃/분 - 280℃(15분)
C. MS(질량분석기)("Agilent Co."제조, HP5973)
이온화 방법: EI(전자 충격)법
인터페이스 온도: 280℃
이온 소스 온도: 230℃
4중극 온도: 150℃
검출 모드: 스캔 29m/s 내지 350m/s

 헥산산
 펜탄산
 벤즈
알데히드
 N-헥사놀
 2-펜틸
푸란
 SP 값(℃) 산가
(mgKOH/g)
 1몰의
분자량
연화점(℃)
미정제 로진
 0.9×107
0.6×107
0.6×107
1.8×107
1.1×107
77 169
 332
74.3
정제
로진
 0.4×107
0.2×107
0.2×107
1.4×107
0.7×107
76.8 166
 338
75.1
<미정제 로진을 사용한 아크릴산 변성 로진의 SP값 측정>
증류관, 환류 응축기 및 수용기를 구비한 1,000㎖ 용적 증류 플라스크에, 미정제 로진(SP 값: 77.0℃) 332g(1몰) 및 아크릴산 72g(1몰)을 넣었다. 160℃ 내지 230℃에서 8시간에 걸쳐 가열한 후, SP 값이 230℃에서 증가하지 않는지를 확인하고, 미반응 아크릴산 및 저융점 물질을 5.3kPa의 감압하에 증류하여 아크릴산 변성 로진을 얻었다. 결과적인 아크릴산 변성 로진의 SP 값, 즉, 미정제 로진을 사용한 아크릴산 변성 로진의 포화 SP 값은 110.1℃였다.
<정제 로진을 사용한 아크릴산 변성 로진의 포화 SP 값의 측정>
증류관, 환류 응축기 및 수용기를 구비한 1,000㎖ 용적 증류 플라스크에, 정제 로진(SP 값: 76.8℃) 338g(1몰) 및 아크릴산 72g(1몰)을 넣었다. 160℃ 내지 230℃에서 8시간에 걸쳐 가열한 후, SP 값이 230℃에서 증가하지 않는지를 확인하고, 미반응 아크릴산 및 저융점 물질을 5.3kPa의 감압하에 증류하여 아크릴산 변성 로진을 얻었다. 결과적인 아크릴산 변성 로진의 SP 값, 즉, 정제 로진을 사용한 아크릴산 변성 로진의 포화 SP 값은 110.4℃였다.
(합성예 2)
- 아크릴산 변성 로진 A의 합성 -
증류관, 환류 응축기 및 수용기를 구비한 10L 용적 증류 플라스크에, 정제 로진(SP 값: 76.8℃) 6,084g(18몰) 및 아크릴산 907.9g(12.6몰)을 넣었다. 160℃ 내지 220℃에서 8시간에 걸쳐 가열한 후, 220℃에서 2시간 동안 반응을 수행하고, 5.3kPa의 감압하에 증류를 수행하였다. 결과적인 아크릴산 변성 로진의 SP 값은 110.4℃였고, 아크릴산에 의한 변성도는 100이었다.
(합성예 3)
- 아크릴산 변성 로진 B의 합성 -
증류관, 환류 응축기 및 수용기를 구비한 10L 용적 증류 플라스크에, 정제 로진(SP 값: 76.8℃) 6,084g(18몰) 및 아크릴산 648.5g(9.0몰)을 넣었다. 160℃ 내지 220℃에서 8시간에 걸쳐 가열한 후, 220℃에서 2시간 동안 반응을 수행하고, 5.3kPa의 감압하에 증류를 수행하여 아크릴산 변성 로진 B를 얻었다. 결과적인 아크릴산 변성 로진 B의 SP 값은 99.1℃였고, 아크릴산에 의한 변성도는 66.4이었다.
(합성예 4)
- 아크릴산 변성 로진 C의 합성 -
증류관, 환류 응축기 및 수용기를 구비한 10L 용적 증류 플라스크에, 정제 로진(SP 값: 76.8℃) 6,084g(18몰) 및 아크릴산 259.4g(3.6몰)을 넣었다. 160℃ 내지 220℃에서 8시간에 걸쳐 가열한 후, 220℃에서 2시간 동안 반응을 수행하고, 5.3kPa의 감압하에 증류를 수행하여 아크릴산 변성 로진 C를 얻었다. 결과적인 아크릴산 변성 로진 C의 SP 값은 91.9℃였고, 아크릴산에 의한 변성도는 44.9였다.
(합성예 5)
- 아크릴산 변성 로진 D의 합성 -
증류관, 환류 응축기 및 수용기를 구비한 10L 용적 증류 플라스크에, 미정제 로진(SP 값: 77.0℃) 5,976g(18몰) 및 아크릴산 907.6g(12몰)을 넣었다. 160℃ 내지 220℃에서 8시간에 걸쳐 가열한 후, 250℃에서 2시간 동안 반응을 수행하고, 5.3kPa의 감압하에 증류를 수행하여 아크릴산 변성 로진 D를 얻었다. 결과적인 아크릴산 변성 로진 D의 SP 값은 110.1℃였고, 아크릴산에 의한 변성도는 100이었다.
(합성예 6 내지 10과, 12 내지 14)
- 폴리에스테르계 바인더 수지 1 내지 5, 7 내지 9의 합성 -
표 2에 도시한 알코올 성분, 무수 트리메틸산 이외의 카르복실산 성분, 및 에스테르화 촉매를, 질소 도입관, 탈수관, 교반기 및 열전대를 구비한 5리터 용적 4-넥(neck) 플라스크에 충전하고, 230℃의 질소분위기하에서 10시간 동안 축중합 반응시킨 후, 8kPa 압력하에 230℃에서 1시간 동안 반응을 수행하였다. 220℃까지 냉각시킨 후, 표 2에 도시한 무수 트리멜리트산을 충전하고, 상압(101.3kPa)하에서 1시간 동안 반응을 수행한 후, 온도가 소망하는 연화점에 도달할 때까지 20kPa 압력하의 220℃에서 반응을 수행하여, 폴리에스테르계 바인더 수지 1 내지 5, 7 내지 9를 합성하였다.
(합성예 11)
- 폴리에스테르계 바인더 수지 6의 합성 -
표 2에 도시한 알코올 성분, 무수 트리메틸산 이외의 카르복실산 성분, 및 에스테르화 촉매를, 질소 도입관, 탈수관, 교반기 및 열전대를 구비한 5리터 용적 4-넥 플라스크에 충전하고, 230℃의 질소분위기하에서 10시간 동안 축중합 반응시킨 후, 8kPa 압력하에 230℃에서 1시간 동안 반응을 수행하였다. 180℃까지 냉각시킨 후, 표 2에 도시한 푸마르산을 충전하고, 5시간에 걸쳐 온도를 210℃까지 상승시킨 후, 온도가 소망하는 연화점에 도달할 때까지 10kPa 압력하에 210℃에서 반응을 수행하여, 폴리에스테르계 바인더 수지 6을 합성하였다.

 합성예 N0.
6 7 8 9 10 11 12 13 14
폴리에스테르계
바인더 수지 No.		 1 2 3 4 5 6 7 8 9

알코올
성분		 BPA-PO* 2100g 2100g 2100g 2975g 2450g 2625g 2205g 2100g 2100g
BPA-EO* 487.5g 487.5g 487.5g - - - 877.5g 487.5g 487.5g
카르복실산
성분




 테레프탈산 871.5g 871.5g 871.5g 747g 415g 614.2g 896.4g 871.5g 871.5g
무수 트리멜리트산 144g 144g 144g 384g 19.2g - 249.6g 144g 144g
푸마르산 - - - - - 384g - - -
미정제
로진* 		- - - - - - - - 660g
아크릴산
변성
로진 A		 603g - - 402g 1809g 402g 442.2g - -
아크릴산
변성 로진 B		 - 603g - - - - - -
아크릴산
변성 로진 C		 - - 603g - - - - - -
아크릴산
변성 로진 D		 - - - - - - - 603g -
에스테르화 촉매 산화 디부틸주석 - - - - - 20g 20g - -
디옥탄산
주석(II)		 20g 20g 20g 21g - - - 20g 20g
티탄 디이소프로필레이트 비스트리에탄올아미네이트 - - - - 30g - - - -
카르복실산 성분 내의 로진의 함량(wt%) 37.3 37.3 37.3 26.2 80.6 29.5 27.8 37.3 39.4
산가(mgKOH/g) 35 32 26 20 25 18 8 33 26
수산기가 (mgKOH/g) 15 10 8 18 18 15 30 12 35
연화점(℃) 120.5 115.8 114.6 140.8 100.5 108 125.6 120.1 110.4
유리 전이 온도 65.6 62.3 58.5 67.1 53.2 58.2 60.6 61 53.6
분자량이 500 이하인 저 분자량 성분의 함량(%) 4.1 6 7.6 5.4 8.5 6.6 7.5 8.7 14.8
*미정제 로진: 미변성 로진
*BPA-PO: 폴리옥시프로필렌(2.2)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판
*BPA-EO: 폴리옥시에틸렌(2.2)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판
(제조예 1)
- 마스터 배치 1의 제조 -
이하의 조성을 갖는 안료, 폴리에스테르계 바인더 수지 1 및 순수(純水)를 1:1:0.5의 비율(질량비)로 혼합한 후, 트윈 롤러를 사용하여 혼련하였다. 혼련은 70℃에서 수행하고, 롤러 온도를 120℃까지 승온시켜 물을 증발시켜서, 시안 토너 마스터 배치 1(TB-C1), 마젠타 토너 마스터 배치 1(TB-M1), 엘로우 토너 마스터 배치 1(TB-Y1) 및 블랙 토너 마스터 배치 1(TB-K1)을 포함하는 마스터 배치 1을 얻었다.
[시안 토너 마스터 배치 1(TB-C1)의 조성]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
시안 안료(C.I. 피그먼트 블루 15:3) 100질량부
순수 50질량부
[마젠타 토너 마스터 배치 1(TB-C1)의 조성]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
마젠타 안료(C.I.피그먼트 레드 122) 100질량부
순수 50질량부
[엘로우 토너 마스터 배치 1(TB-Y1)의 조성]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
엘로우 안료(C.I.피그먼트 엘로우 180) 100질량부
순수 50질량부
[블랙 토너 마스터 배치 1(TB-K1)의 조성]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
블랙 안료(카본 블랙) 100질량부
순수 50질량부
(제조예 2 내지 9)
-마스터 배치 2 내지 9의 제조-
제조예 1에서의 폴리에스테르계 바인더 수지 1을 폴리에스테르계 바인더 수지 2 내지 9로 대체한 것을 제외하면, 제조예 1에서와 동일한 방식으로, 표 3에 도시한 시안 토너 마스터 배치 2 내지 9(TB-C2 내지 TB-C9), 엘로우 토너 마스터 배치 2 내지 9(TB-Y2 내지 TB-Y9), 마젠타 토너 마스터 배치 2 내지 9(TB-M2 내지 TB-M9), 및 블랙 토너 마스터 배치 2 내지 9(TB-K2 내지 TB-K9)를 포함하는 마스터 배치 2 내지 9를 제조하였다.
Figure 112008078569861-pct00002
(제조예 10)
<토너 1의 제조>
이하의 방식에서, 시안 토너 1, 마젠타 토너 1, 엘로우 토너 1 및 블랙 토너 1로 이루어진 토너 1을 제조하였다.
- 시안 토너 1의 제조 -
후술하는 시안 토너 조성 1에 따라, 성분을 헨쉘 믹서("MITSUI MIIKE MACHINERY CO., LTD" 제조, FM10B)를 사용하여 예비 혼합하고, 이축 혼련기("Ikegai Corporation" 제조, PCM-30)를 사용하여 혼련하였다. 그후, 혼련된 혼합물을 초음파 제트 분쇄기(라보제트(robojet), "Nippon Pneumatic Mfg. co., Ltd" 제조)를 사용하여 미세하게 분쇄하고, 에어 분급기("Nippon Pneumatic Mfg. co., Ltd" 제조, MDS-1)를 사용하여 분급하여, 중량 평균 입경이 7㎛인 토너 모체 입자를 제조하였다.
그후, 토너 모체 입자 100질량부와 콜로이달 실리카(H-2000, "Clariant Co., Ltd."제조) 1.0질량부를 샘플밀을 사용하여 혼합하여 시안 토너 1을 얻었다.
[시안 토너 조성 1]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
시안 토너 마스터 배치 1(TB-C1 ) 20질량부
대전 제어제(오리엔트 화학 공업 주식회사제, E-84) 1질량부
에스테르 왁스(산가=5mg KOH/g, 질량평균분자량=1,600) 5질량부
- 마젠타 토너 1의 제조 -
시안 토너 조성 1을 후술하는 마젠타 토너 1로 대체한 것을 제외하면, 시안 토너 1을 제조하는 방법으로 마젠타 토너 1을 제조하였다.
[마젠타 토너 조성 1]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
마젠타 토너 마스터 배치 1(TB-M1) 18질량부
대전 제어제(오리엔트 화학 공업 주식회사제, E-84) 1질량부
에스테르 왁스(산가=5mg KOH/g, 질량평균분자량=1,600) 5질량부
- 엘로우 토너 1의 제조 -
시안 토너 조성 1을 후술하는 엘로우 토너 1로 대체한 것을 제외하면, 시안 토너 1을 제조하는 방법으로 엘로우 토너 1을 제조하였다.
[엘로우 토너 조성 1]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
엘로우 토너 마스터 배치 1(TB-Y1) 20질량부
대전 제어제(오리엔트 화학 공업 주식회사제, E-84) 1질량부
에스테르 왁스(산가=5mg KOH/g, 질량평균분자량=1,600) 5질량부
- 블랙 토너 1의 제조 -
시안 토너 조성 1을 후술하는 블랙 토너 1로 대체한 것을 제외하면, 시안 토너 1을 제조하는 방법으로 블랙 토너 1을 제조하였다.
[블랙 토너 조성 1]
폴리에스테르계 바인더 수지 1 100질량부
블랙 토너 마스터 배치 1(TB-K1) 16질량부
대전 제어제(오리엔트 화학 공업 주식회사제, E-84) 1질량부
에스테르 왁스(산가=5mg KOH/g, 질량평균분자량=1,600) 5질량부
(제조예 11 내지 18)
-토너 2 내지 9의 제조-
제조예 10에서의 폴리에스테르계 바인더 수지 1을 폴리에스테르계 바인더 수지 2 내지 9로 대체하고, 마스터 배치 1을 마스터 2 내지 9로 대체한 점을 제외하고, 제조예 10에서와 동일한 방식으로, 표 4에 도시한 시안 토너 2 내지 9와, 엘로우 토너 2 내지 9와, 마젠타 토너 2 내지 9와, 블랙 토너 2 내지 9로 이루어진 토너 2 내지 9를 제조하였다.
Figure 112008078569861-pct00003
- 토너 성능의 평가 -
토너 1 내지 9의 보존성 및 냄새를 이하의 방식으로 평가하였다. 그 결과는 표 5에 나타내었다.
<토너 보존성의 평가 방법>
각 토너 4g을 직경 5cm, 높이 2cm의 오픈 타입 원통 용기에 넣어 샘플을 준비하였다. 하나의 샘플은 온도 40℃, 상대 습도 60%의 환경하에, 다른 샘플은 온도 55℃, 상대 습도 60%의 환경하에, 72시간 방치하였다. 방치 후, 토너를 넣은 용기를 흔들어, 토너의 응집이 발생하였는지를 시각적으로 관찰하였다. 그 후, 이하의 평가 기준에 따라 보존성을 평가하였다.
[평가 기준]
A: 40℃ 와 55℃ 모두에서 토너 입자 응집이 관찰되지 않음
B: 40℃에서 토너 입자 응집이 관찰되지 않지만, 55℃에서 일부 토너 입자의 응집이 관찰됨
C: 40℃에서 일부 응집된 토너 입자가 관찰되고, 55℃에서 명백한 토너 응집이 관찰됨
D: 40℃ 및 55℃ 양쪽에서 분명한 토너 응집이 관찰됨
<토너의 냄새 평가 방법>
각 토너 20g을 알루미늄 컵에 넣고, 이 알루미늄 컵을 150℃로 가열된 전열기(hot plate) 상에 30분간 둔 후, 토너로부터 발생한 냄새를 이하의 평가 기준에 따라 평가하였다.
A: 냄새 없음
B: 냄새 거의 없음
C: 페인트 냄새; 실용적 문제 없음
D: 강한 냄새
(실시예 1 내지 8, 비교예 1)
- 화상 형성 및 평가 -
상기와 같이 준비한 토너 1 내지 9를 도 20에 도시한 화상 형성 장치에 장전하고, 화상을 형성한 후, 각종 성능을 평가하였다. 결과는 표 5에 나타내었다.
<화상 형성 장치 A>
도 20에 도시한 화상 형성 장치는 접촉 대전 방식, 1성분 현상 방식, 직접 전사 방식, 클리너 리스 방식 및 내부 가열 벨트 정착 방식을 채택한 직접 전사 방식의 탠덤 타입 화상 형성 장치이다.
도 20에 도시한 화상 형성 장치 A에서, 도 1에 도시한 바와 같은 접촉 타입 대전 롤러를 대전 유닛(310)으로서 사용하고 있다. 도 5에 도시한 바와 같은 1성분 현상 장치를 현상 장치(324)로 사용하고, 이러한 프로세서가 잔여 토너를 회수할 수 있는 클리닝 리스 방식을 채택하고 있다. 도 9에 도시한 바와 같은 벨트 타입 정착 장치를 정착 유닛(327)으로서 채택하고 있고, 이러한 정착 장치는 가열 롤러의 열원으로서 할로겐 램프를 채택하고 있다. 도 20에서, 도면부호 330은 이송 벨트를 나타낸다.
도 20에 도시한 화상 형성 장치 A에서의 화상 형성 요소(341)에 있어서, 대전 유닛(310), 노광 유닛(323), 현상 유닛(324) 및 전사 유닛(325)이 감광체 드럼(321)의 주위에 설치되어 있다. 화상 형성 요소(341)에서의 감광체 드럼(321)은 회전하고, 노광 화상에 대응하는 정전 잠상이 대전 유닛(310)에 의한 대전과 노광 유닛(323)에 의한 노광에 의해 감광체 드럼의 표면에 형성된다. 이러한 정전 잠상은 현상 유닛(324)에 의해 엘로우 토너로 현상되어, 감광체 드럼(321) 상에 엘로우 토너에 의한 가시상을 형성한다. 이 가시상은 전사 유닛(325)에 의해 기록 매체(326)에 전사되고, 감광체 드럼(321)에 잔류한 토너는 현상 유닛(324)에 의해 회수된다. 유사하게, 마젠타 토너, 시안 토너 및 블랙 토너의 가시상이 각각의 화상 형성 요소(342, 343 및 344)에 의해 기록 매체(326) 상에 중첩되고, 기록 매체(326) 상에 형성된 컬러 화상은 정착 유닛(327)에 의해 정착된다.
<정착 온도의 하한>
화상 형성 장치 A를 사용하여, 1.0±0.05㎠의 토너를 현상하여 솔리드 화상(solid image)이 두꺼운 전사지("NBS Ricoh Co., Ltd"제조의 복사 용지<135>)에 형성되도록 조정을 행하고, 정착 유닛의 온도를 변경한 후, 정착 온도의 하한을 측정하였다. 정착 온도의 하한은 얻어진 정착 화상을 패트(pat)로 문지른 후의 화상 농도의 보존율이 70% 이상인 정착 유닛의 온도를 의미한다.
[평가 기준]
A: 하한이 135℃ 미만
B: 하한이 135℃ 이상, 145℃ 미만
C: 하한이 145℃ 이상, 155℃ 미만
D: 하한이 155℃ 이상
<화상 품질>
화상 품질에 대하여, 출력 화상에 의한 색조의 변화 유무, 배경 얼룩, 화상 농도 변화, 및 블러링(blurring)을 평가하였다. 화상 품질 평가에 있어서의 화상 이상(abnormal)은 이하의 3가지 랭크 기준에 기초하여 육안으로 점검하였다.
[평가 기준]
A: 화상 이상이 관찰되지 않음; 양호
B: 색tkd, 화상 농도, 및 배경 얼룩에서 미소한 차이가 발견되지만, 통상적인 온도 및 습도의 환경하에서는 실용적으로 문제가 되지 않음
D: 색조 및 화상 밀도에서 명백한 변화가 관찰되고, 배경 얼룩이 명백히 관찰되며, 실용적으로 만족되지 않는다.
<경시적 안정성>
전술한 화상 형성 장치 A를 사용하여, 러닝(running)하는 동안 35% 화상 면적의 화상 챠트를 50,000매 출력한 후, 솔리드 화상을 "Ricoh Company, Ltd."제조의 6000 페이퍼 시트에 출력하였다. 러닝의 개시후 수매의 화상 차트 출력시 및 러닝 종료시에서의 화상 품질을 관찰하였고, 이하의 3가지 랭크 기준에 기초하여 평가하였다.
[평가 기준]
A: 러닝의 개시시에 관찰된 화상 품질과, 러닝의 완료시 관찰된 화상 품질을 비교시 작은 변화가 관찰되고, 양호한 화상 품질이 유지됨
C: 러닝의 개시시에 관찰된 화상 품질과, 러닝의 완료시 관찰된 화상 품질을 비교시 작은 변화가 관찰되지만, 그 차이는 허용가능한 수준 내임
D: 러닝의 개시시에 관찰된 화상 품질과, 러닝의 완료시 관찰된 화상 품질을 비교시 큰 변화가 관찰되며, 그 차이는 허용가능한 수준 밖임
<총체적 평가>
각종 타입의 토너 성능의 결과를 이하의 기준에 기초하여 일반적으로 평가하였다.
B: 양호
C: 실용적으로 만족스러운 수준
D: 실용적으로 만족되지 않은 수준
토너 No. 보존성 냄새 화상 형성 장치 No. 정착 온도의 하한 화상 품질 경시적 안정성 총체적 평가
실시예 1 토너 1 A A A A A A B
실시예 2 토너 2 B A A A A A B
실시예 3 토너 3 B A A B A A B
실시예 4 토너 4 A A A A B B B
실시예 5 토너 5 B A A A A A B
실시예 6 토너 6 B A A A A A B
실시예 7 토너 7 B A A A A A B
실시예 8 토너 8 C C A A A A C
비교예 1 토너 9 D D A B B C D
(실시예 9 내지 16, 비교예 2)
- 캐리어의 제조 -
이하의 코팅재 조성에 따라, 성분을 교반기에 의해 10분간 분산시켜 코팅 용액을 제조하고, 이 코팅 용액과, 코어재료(Cu-Zn 페라이트 입자, 평균 입경 = 35㎛)를, 유동층(fluidized bed), 회전 저판 디스크 및 유동층 내에 배치된 교반 블레이드 디스크를 구비한 코팅 및 스피닝 스트림 형성용 코팅 장치에 충전하고, 코팅 용액을 코어재에 코팅하였다. 얻어진 코팅 코어재를 전기로 내에서 250℃에서 2시간 동안 소성하여 캐리어를 제조하였다.
[코팅재의 조성]
톨루엔: 450질량부
실리콘 수지(SR2400, 다우 코닝 토레이 실리콘 주식회사 제조, 비휘발성 함량:50 질량%): 450질량부
아미노실란(SH6020, 다우 코닝 토레이 실리콘 주식회사 제조): 10질량부
카본 블랙: 10질량부
- 2성분 현상제의 제조 -
상기와 같이 제조한 토너 1 내지 9 각각의 5질량%와, 상기와 같이 얻은 캐리어 95질량%를 튜블러 혼합기("Willy A. Bachofen AG Maschinenfabrik, T2F" 제조)에 의해 5분간 혼합하여 2성분 현상제 1 내지 9를 제조하였다.
- 화상의 형성 및 평가 -
상기와 같이 제조한 2성분 현상제 1 내지 9를 도 21에 도시한 화상 형성 장치 B에 장전하고, 화상을 형성한 후, 경시적 안정성을 평가하였다. 도 1 내지 8, 비교예 1과 동일한 방식으로, 정작 온도의 하한 및 화상 품질을 평가하여, 일반적인 평가를 수행하였다. 그 결과는 표 6에 나타내었다.
<화상 형성 장치 B>
도 21에 도시한 화상 형성 장치 B는 비접촉 대전 방식, 2성분 현상 방식, 2차 전사 방식, 블레이드 클리너리스 방식 및 외부 가열 롤러 정착 방식을 채택하는 간접 전사 방식의 탠덤 타입 화상 형성 장치이다.
도 21에 도시한 화상 형성 장치 B에 있어서, 도 3에 도시한 바와 같은 비접촉 타입 코로나 대전기를 대전 유닛(311)으로서 채용하고 있다. 도 6에 도시한 바와 같은 2성분 현상 장치를 현상 유닛(324)으로서 채용하고 있다. 도 10에 도시한 바와 같은 클리닝 블레이드를 클리닝 유닛(330)으로서 채용하고 있다. 도 12에 도시한 바와 같은 전자 유도 가열 방식을 롤러 타입 정착 유닛(327)으로서 채용하고 있다.
도 21에 도시한 화상 형성 장치(B)에서의 화상 형성 요소(351)에 관해서, 대전 유닛(311), 노광 유닛(323), 현상 유닛(324), 1차 전사 유닛(325) 및 클리닝 유닛(330)을 감광체 드럼(321)의 둘레에 배치하고 있다. 화상 형성 요소(351) 내의 감광체 드럼(321)이 회전하는 동안, 대전 유닛(310)에 의한 대전 및 노광 유닛(323)에 의한 노광을 통해 노광 화상에 대응하는 정전 잠상이 감광체 드럼의 표면상에 형성된다. 이러한 정전 잠상은 현상 유닛(324)에 의해 엘로우 토너로 현상되어 엘로우 토너에 의한 감광체 드럼(321) 상의 가시상을 형성한다. 이러한 가시상은 1차 전사 수단(325)에 의해 중간 전사 벨트(355)에 전사되고, 이후 감광체 드럼(321) 상에 잔류한 엘로우 토너는 클리닝 유닛(330)에 의해 제거된다. 유사하게, 마젠타 토너, 시안 토너 및 블랙 토너의 가시상이 각각의 화상 형성 요소(342, 343 및 344)에 의해 중간 전사 벨트(355) 상에 형성된다. 중간 전사 벨트(355) 상의 컬러 화상은 전사 장치(356)에 의해 기록 매체(326)로 전사되고, 중간 전사 벨트(355)상에 잔류한 토너는 중간 전사 벨트 클리닝 유닛(358)에 의해 제거된다. 기록 매체(326) 상에 형성된 컬러 화상은 정착 유닛(327)에 의해 정착된다.
<경시적 안정성>
전술한 화상 형성 장치 B를 사용하여, 러닝 동안 35% 화상 면적의 화상 챠트를 100,000매 출력한 후, 솔리드 화상을 "Ricoh Company, Ltd."제조의 6000 페이퍼 시트에 출력하였다. 러닝의 개시후 수매의 화상 차트 출력시 및 러닝 종료시에서 관찰한 화상 품질의 평가로서 실시예 1 내지 8 및 비교예 1에서와 동일 방법으로 화상 품질을 평가하였다.
[평가 기준]
A: 러닝의 개시시에 관찰된 화상 품질과, 러닝의 완료시 관찰된 화상 품질을 비교시 작은 변화가 관찰되고, 양호한 화상 품질이 유지됨
C: 러닝의 개시시에 관찰된 화상 품질과, 러닝의 완료시 관찰된 화상 품질을 비교시 변화가 관찰되지만, 그 차이는 허용가능한 수준 내임
D: 러닝의 개시시에 관찰된 화상 품질과, 러닝의 완료시 관찰된 화상 품질을 비교시 큰 변화가 관찰되며, 그 차이는 허용가능한 수준 밖임
2성분 현상제 No. 화상 형성 장치 No. 정착 온도의 하한 화상
품질		 경시적
안정성		 총체적
평가
실시예 9 2성분 현상제 1 B A A A B
실시예 10 2성분 현상제 2 B A A A B
실시예 11 2성분 현상제 3 B A A A B
실시예 12 2성분 현상제 4 B B B B B
실시예 13 2성분 현상제 5 B A A A B
실시예 14 2성분 현상제 6 B A A A B
실시예 15 2성분 현상제 7 B A A A B
실시예 16 2성분 현상제 8 B A A A C
비교예 2 2성분 현상제 9 B B B C D
표 5 및 6에 도시한 결과로부터, 토너 바인더 수지가 아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분과 알코올 성분의 축중합에 의해 얻은 폴리에스테르 수지를 포함하고, 토너 또는 2성분 현상제를 사용하는 실시예 1 내지 16에서는, 아크릴산 변성 로진을 사용하지 않는 비교예 1 및 2와 비교하여, 정착성이 우수하고 장기간 사용시 색조의 변화를 야기하지 않으며 밀도 감소 또는 얼룩 등의 이상이 없는 매우 높은 품질의 화상을 형성할 수 있음을 인식할 수 있을 것이다.
미정제 로진을 아크릴산으로 변성하여 얻은 아크릴산 변성 로진이 실시예 8 및 실시예 16에 사용되기 때문에, 화상 품질 및 경시적 안정성은 실시예 1 내지 3, 실시예 9 내지 11에서보다 미소하게 열등하다.
본 발명의 화상 형성 장치, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지는, 저온 정착성 및 보존성이 우수하고 냄새의 발생 또한 저감할 수 있는 토너를 사용함으로써, 정착성이 우수하고, 장기간동안 사용할 때 색조의 변화가 없으며, 밀도의 감소 또는 배경 얼룩과 같은 이상이 없는 매우 고품질의 화상을 형성할 수 있어서, 레이저 프린터, 직접 디지털 플레이트 마커, 직접 또는 간접 전자 사진 다중 컬러 화상 현상 방식을 사용하는 풀 컬러 레이저 복사기, 풀 컬러 레이저 프린터, 및 풀 컬러 보통지 팩시밀리에 널리 사용할 수 있다.

Claims (20)

  1. 정전 잠상 담지체와,
    상기 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시키도록 구성된 대전 유닛과,
    상기 정전 잠상 담지체의 대전된 상기 표면을 노광시켜, 그 표면상에 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 유닛과,
    상기 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛과,
    상기 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성된 전사 유닛과,
    상기 가시상을 상기 기록 매체에 정착하도록 구성된 정착 유닛
    을 포함하고,
    상기 토너는 바인더 수지와 착색제를 함유하고,
    상기 바인더 수지는 (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분과 알코올 성분의 축중합에 의해 얻은 폴리에스테르 수지를 포함하며,
    상기 폴리에스테르 수지 내의 분자량이 500 이하인 저분자량 성분의 함량은 8.5% 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 대전 유닛은 상기 정전 잠상 담지체와 접촉하지 않고 상기 정전 잠상 담지체를 대전시키도록 구성되는 대전 유닛인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 대전 유닛은 상기 정전 잠상 담지체와 접촉하면서 상기 정전 잠상 담지체를 대전시키도록 구성되는 대전 유닛인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 현상 유닛은 내측에 고정된 자계 발생 유닛을 포함하는 현상제 담지체를 포함하고,
    상기 현상제 담지체는 자성 캐리어 및 토너로 이루어진 2성분 현상제를 그 표면에 담지하면서 회전하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 현상 유닛은 토너가 공급되는 현상제 담지체와, 상기 현상제 담지체의 표면 상에 토너 박층을 형성하는 층 두께 제어 부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 전사 유닛은 상기 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상을 기록 매체에 전사하도록 구성된 전사 유닛인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  7. 제 1 항에 있어서, 적어도 정전 잠상 담지체, 대전 유닛, 현상 유닛 및 전사 유닛을 각각 포함하는 복수의 화상 형성 요소를 배열하여 이루어지고,
    상기 각각의 전사 유닛은, 상기 전사 유닛이 대응하는 상기 정전 잠상 담지체와 대면하는 전사 부위를 기록 매체가 순차적으로 통과함에 따라, 대응하는 상기 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상을 상기 기록 매체에 전사하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 전사 유닛은 상기 정전 잠상 담지체 상에 형성된 가시상이 1차 전사되는 중간 전사체와, 상기 중간 전사체 상에 형성된 가시상을 기록 매체에 2차 전사하도록 구성된 2차 전사 유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    클리닝 유닛을 더 포함하며,
    상기 클리닝 유닛은 상기 정전 잠상 담지체의 표면과 접촉되는 클리닝 블레이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 현상 유닛은 상기 정전 잠상 담지체의 표면과 접촉되는 현상제 담지체를 포함하고, 상기 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하고, 상기 정전 잠상 담지체 상에 잔류하는 토너 입자를 회수하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 정착 유닛은, 롤러와 벨트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 토너와 접촉하지 않는 측으로부터 가열하여, 상기 기록 매체 상에 전사된 상기 가시상을 가열 및 가압에 의해 정착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 정착 유닛은, 롤러와 벨트 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 토너와 접촉하는 측으로부터 가열하여, 상기 기록 매체 상에 전사된 상기 가시상을 가열 및 가압에 의해 정착하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  13. 제 1 항에 있어서, 상기 카르복실산 성분에서의 상기 (메타)아크릴산 변성 로진의 함량은 5질량% 내지 85질량%인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  14. 제 1 항에 있어서, 상기 (메타)아크릴산 변성 로진은 정제 로진을 (메타)아크릴산으로 변성하여 얻는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  15. 삭제
  16. 제 1 항에 있어서, 축중합이 Sn-C 결합을 갖지 않는 주석(II) 화합물과 티탄 화합물 중 적어도 하나의 존재하에 수행되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  17. 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시키는 단계와,
    상기 정전 잠상 담지체의 대전된 상기 표면을 노광시켜, 그 표면상에 정전 잠상을 형성하는 단계와,
    상기 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하는 단계와,
    상기 가시상을 기록 매체에 전사하는 단계와,
    상기 가시상을 상기 기록 매체에 정착하는 단계
    를 포함하고,
    상기 토너는 바인더 수지와 착색제를 함유하고,
    상기 바인더 수지는 (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분과 알코올 성분의 축중합에 의해 얻은 폴리에스테르 수지를 포함하며,
    상기 폴리에스테르 수지 내의 분자량이 500 이하인 저분자량 성분의 함량은 8.5% 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
  18. 프로세스 카트리지로서,
    정전 잠상 담지체와,
    상기 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 그 위에 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛
    을 포함하고,
    상기 토너는 바인더 수지와 착색제를 함유하고,
    상기 바인더 수지는 (메타)아크릴산 변성 로진을 함유하는 카르복실산 성분과 알코올 성분의 축중합에 의해 얻은 폴리에스테르 수지를 포함하고,
    상기 폴리에스테르 수지 내의 분자량이 500 이하인 저분자량 성분의 함량은 8.5% 이하이며,
    상기 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치에 탈착 가능하게 장착되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
  19. 제16항에 있어서,
    Sn-C 결합을 갖지 않는 상기 주석(II) 화합물은 Sn-O 결합 및 Sn-X(여기서, X는 할로겐 원자) 결합 중 적어도 하나를 갖는 주석(II) 화합물인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
  20. 제19항에 있어서,
    Sn-O 결합을 갖는 상기 주석(II) 화합물은 탄소수 2 내지 28의 알콕시기를 갖는 디알콕시 주석(II)인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
KR1020087027825A 2006-04-21 2007-04-20 화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 및 프로세스 카트리지 KR100970681B1 (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006118038A JP4749925B2 (ja) 2006-04-21 2006-04-21 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JPJP-P-2006-118038 2006-04-21

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20080110676A KR20080110676A (ko) 2008-12-18
KR100970681B1 true KR100970681B1 (ko) 2010-07-15

Family

ID=38625162

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020087027825A KR100970681B1 (ko) 2006-04-21 2007-04-20 화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 및 프로세스 카트리지

Country Status (10)

Country Link
US (1) US7873304B2 (ko)
EP (1) EP2010968B1 (ko)
JP (1) JP4749925B2 (ko)
KR (1) KR100970681B1 (ko)
CN (1) CN101473273B (ko)
AU (1) AU2007241745B2 (ko)
BR (1) BRPI0710560B1 (ko)
CA (1) CA2650222C (ko)
MX (1) MX2008013505A (ko)
WO (1) WO2007123273A1 (ko)

Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5090057B2 (ja) 2007-05-11 2012-12-05 株式会社リコー トナー、並びにこれを用いた画像形成装置及び画像形成方法
EP1990683B1 (en) 2007-05-11 2012-09-05 Ricoh Company, Ltd. Toner, image forming apparatus, image forming method and process cartridge using the toner
JP5054443B2 (ja) * 2007-06-20 2012-10-24 株式会社リコー 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
EP2051142B1 (en) 2007-10-19 2016-10-05 Ricoh Company, Ltd. Toner and image forming apparatus using it
WO2010005058A1 (ja) * 2008-07-10 2010-01-14 株式会社ブリヂストン 荷電制御されたウレタンフォームおよびそれを用いたトナー搬送ローラ
KR20100079939A (ko) * 2008-12-31 2010-07-08 삼성정밀화학 주식회사 입도 분포가 좁은 토너의 제조방법
US8211610B2 (en) * 2009-03-18 2012-07-03 Ricoh Company Limited Carrier for use in developer developing electrostatic image, developer using the carrier, and image forming method and apparatus and process cartridge using the developer
JP5494922B2 (ja) 2009-06-10 2014-05-21 株式会社リコー トナー、現像剤、トナー入り容器、プロセスカートリッジ、画像形成方法及び画像形成装置
US8481239B2 (en) * 2009-10-13 2013-07-09 Ricoh Company Limited Carrier for two-component developer
JP5743140B2 (ja) * 2011-03-15 2015-07-01 株式会社リコー １成分現像装置
JP5975977B2 (ja) * 2011-12-19 2016-08-23 キヤノン株式会社 帯電部材、プロセスカートリッジ及び電子写真装置
CN104460270B (zh) * 2014-12-09 2021-05-18 珠海展望打印耗材有限公司 显影辊及处理盒
CN109563258A (zh) * 2016-05-13 2019-04-02 瑞翁化学有限合伙公司 导电聚合物组合物和应用
JP2019061073A (ja) * 2017-09-27 2019-04-18 富士ゼロックス株式会社 画像形成装置、及び、画像形成方法
TWI659978B (zh) 2017-12-20 2019-05-21 財團法人工業技術研究院 彈性體
KR20200143115A (ko) * 2019-06-14 2020-12-23 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 토너 리필 카트리지에서의 토너 주입량 검출
CN110262203B (zh) * 2019-07-10 2023-05-05 珠海精通打印耗材有限公司 一种避免间隙轮变薄导致打印墨迹模糊的打印机显影磁棍
JP2022098532A (ja) * 2020-12-22 2022-07-04 富士フイルムビジネスイノベーション株式会社 熱伝動管、熱処理装置および処理システム

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003105071A (ja) * 2001-09-27 2003-04-09 Arakawa Chem Ind Co Ltd ポリエステル樹脂、その製造法、印刷インキ用バインダーおよび印刷インキ
KR100518206B1 (ko) * 2002-02-28 2005-10-04 캐논 가부시끼가이샤 신규 폴리하이드록시알카노에이트와, 그 제조방법,폴리하이드록시알카노에이트를 함유하는 하전제어제,토너바인더, 토너, 및 상기 토너를 이용한 화상형성방법과화상형성장치
JP2005350597A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Mitsui Chemicals Inc トナー用バインダー樹脂及び電子写真用トナー

Family Cites Families (78)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH083663B2 (ja) * 1986-11-10 1996-01-17 東洋インキ製造株式会社 低温定着性に優れた電子写真用トナ−組成物
JP2516886B2 (ja) 1987-06-16 1996-07-24 キヤノン株式会社 像加熱装置
JP2673959B2 (ja) 1988-04-15 1997-11-05 キヤノン株式会社 定着装置
JPH0282267A (ja) 1988-09-19 1990-03-22 Arakawa Chem Ind Co Ltd 低温定着性に優れた電子写真用トナー組成物
CA2000803C (en) * 1988-10-21 1997-04-01 Hisao Furukawa Resin composition
EP0377553A3 (en) * 1989-01-05 1991-12-27 Resinall Corporation Toner composition comprising rosin modified styrene acrylic resin
US5019622A (en) 1989-01-19 1991-05-28 Resinall Corporation Rosin modified styrene acrylic resin
US4971881A (en) 1989-01-05 1990-11-20 Monsanto Company Toner composition comprising rosin modified styrene acrylic resin
JPH0470765A (ja) 1990-07-11 1992-03-05 Arakawa Chem Ind Co Ltd 電子写真用トナー組成物
JPH0782254B2 (ja) * 1991-04-04 1995-09-06 日本合成化学工業株式会社 トナー用のバインダー樹脂
JPH05341617A (ja) 1992-06-12 1993-12-24 Toshiba Corp カラー画像形成装置
JPH07271083A (ja) * 1994-04-01 1995-10-20 Toray Ind Inc フラッシュ定着用電子写真トナー組成物
JPH0822206A (ja) 1994-07-08 1996-01-23 Canon Inc 加熱装置および画像形成装置
US5512408A (en) * 1995-06-23 1996-04-30 Lexmark International, Inc. Dry toner with gelled resin for high speed printer
KR20000022285A (ko) 1996-07-03 2000-04-25 내쉬 로저 윌리엄 음성 액티비티 검출기 및 검출 방법
US6183926B1 (en) 1998-10-26 2001-02-06 Ricoh Company, Ltd. Toner and two-component developer for electrophotographic process and image formation method and image formation apparatus using the toner
JP3767846B2 (ja) 1999-05-28 2006-04-19 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー及び画像形成方法
US6363229B1 (en) 1999-11-17 2002-03-26 Ricoh Company, Ltd. Full-color toner image fixing method and apparatus
US6503681B2 (en) 1999-12-21 2003-01-07 Ricoh Company, Ltd. Process for the production of toner for developing electrostatic image
JP3916826B2 (ja) 2000-01-21 2007-05-23 株式会社リコー 静電荷像現像用トナーの製造方法
US7122286B2 (en) 2000-04-05 2006-10-17 Ricoh Company, Ltd. Toner for development of electrostatic latent images, method of forming images, image formation apparatus, toner container containing the toner therein, and image formation apparatus equipped with the toner container
EP1158366B1 (en) 2000-05-23 2006-06-14 Ricoh Company, Ltd. Two-component developer, container filled with the two-component developer, and image formation apparatus
JP4416965B2 (ja) 2000-06-26 2010-02-17 株式会社リコー 静電荷像現像用カラートナー及び定着方法、トナー容器、画像形成装置
US20020039698A1 (en) 2000-07-17 2002-04-04 Ricoh Company, Ltd. Electrophotographic image formation method
JP4107817B2 (ja) 2000-09-29 2008-06-25 株式会社リコー 画像形成用トナー、画像形成方法及び画像形成装置
JP4360589B2 (ja) 2000-10-20 2009-11-11 株式会社リコー 二成分現像剤、及びそれを使用する画像形成装置、画像形成方法
US6653037B2 (en) 2000-11-20 2003-11-25 Ricoh Company, Ltd. Toner for developing latent electrostatic images, and image forming method and device
JP3933385B2 (ja) 2000-11-28 2007-06-20 株式会社リコー 静電潜像現像用トナー及び画像形成方法
JP3912649B2 (ja) 2000-11-30 2007-05-09 株式会社リコー 画像形成用トナー、画像形成方法および画像形成装置
JP2002214846A (ja) * 2001-01-17 2002-07-31 Fuji Xerox Co Ltd 静電潜像現像用キャリア、静電潜像現像剤及び画像形成方法
US6667141B2 (en) 2001-02-20 2003-12-23 Ricoh Company, Ltd. Image forming method and apparatus
JP3779628B2 (ja) 2001-02-20 2006-05-31 株式会社リコー 画像形成装置
JP2002251033A (ja) 2001-02-22 2002-09-06 Ricoh Co Ltd カラートナー、その製造方法及び画像形成方法
US6790575B2 (en) 2001-03-22 2004-09-14 Ricoh Company, Ltd. Two-component developer, image forming apparatus, and image forming method
DE10216849B4 (de) * 2001-04-23 2015-11-05 Kyocera Corp. Toner und Bilderzeugungsverfahren unter Verwendung desselben
US6835517B2 (en) 2001-05-21 2004-12-28 Ricoh Company, Ltd. Toner, developer and image forming method using the toner
US6830859B2 (en) 2001-06-07 2004-12-14 Ricoh Company, Ltd. Charge control agent and toner using same
US20030152857A1 (en) 2001-08-07 2003-08-14 Hideki Sugiura Toner, developer, image-forming method and image-forming device
US6821698B2 (en) 2001-09-21 2004-11-23 Ricoh Company, Ltd Toner for developing electrostatic latent image, toner cartridge, image forming method, process cartridge and image forming apparatus
JP3883426B2 (ja) 2001-12-10 2007-02-21 株式会社リコー 帯電付与材料、これを含有する静電荷像現像用トナー、現像剤担持体及び現像剤規制部材
JP3946518B2 (ja) 2001-12-28 2007-07-18 株式会社リコー 画像形成用カラートナー、画像形成装置及びトナー容器
US7052815B2 (en) 2002-05-24 2006-05-30 Ricoh Company, Limited Color toner for developing electrostatic images, toner container containing the color toner, and image forming method and apparatus using the color toner
JP3793920B2 (ja) 2002-07-23 2006-07-05 株式会社リコー 電子写真用トナーの製造方法、このトナーを用いた現像剤、現像方法、転写方法及びプロセスカートリッジ
JP4003877B2 (ja) 2002-08-22 2007-11-07 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー、現像剤、画像形成方法および画像形成装置
JP3948716B2 (ja) 2002-08-26 2007-07-25 株式会社リコー 画像形成用カラートナー、画像形成装置及びトナー容器
US7541128B2 (en) 2002-09-26 2009-06-02 Ricoh Company Limited Toner, developer including the toner, and method for fixing toner image
JP4079257B2 (ja) 2002-10-01 2008-04-23 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー
JP3998242B2 (ja) * 2002-10-29 2007-10-24 花王株式会社 トナー用ポリエステル樹脂組成物
JP3913159B2 (ja) * 2002-10-31 2007-05-09 キヤノン株式会社 画像形成方法
JP4812049B2 (ja) * 2002-11-06 2011-11-09 荒川化学工業株式会社 ポリエステル樹脂、その製造法、印刷インキ用バインダーおよび印刷インキ
JP3773906B2 (ja) 2002-12-20 2006-05-10 三菱レイヨン株式会社 トナー用線状ポリエステル樹脂およびトナー
KR100503373B1 (ko) * 2003-01-13 2005-07-26 주식회사 엘지화학 전사효율이 우수한 정대전성 비자성 일성분계 토너 조성물
JP2004258170A (ja) 2003-02-25 2004-09-16 Ricoh Co Ltd 電子写真用トナー及び画像形成方法
JP4030907B2 (ja) 2003-03-19 2008-01-09 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー
JP4702590B2 (ja) * 2003-03-24 2011-06-15 星光Ｐｍｃ株式会社 印刷インキ用樹脂及び該印刷インキ用樹脂を使用した印刷インキ
JP4037329B2 (ja) 2003-06-25 2008-01-23 株式会社リコー 静電荷像現像用トナー、現像剤、画像形成方法、画像形成装置及びプロセスカートリッジ
EP1494082B1 (en) 2003-07-01 2015-08-05 Ricoh Company, Ltd. Toner method for preparing the toner, and image forming method and apparatus using the toner
EP1701220B9 (en) 2003-09-18 2016-09-21 Ricoh Company, Ltd. Toner and developer, toner charged container, process cartridge, image forming apparatus and method of image forming
JP2005121899A (ja) * 2003-10-16 2005-05-12 Sharp Corp 定着装置及び画像形成装置
JP4332421B2 (ja) * 2003-12-24 2009-09-16 キヤノン株式会社 画像形成装置
JP4093416B2 (ja) 2004-01-06 2008-06-04 株式会社リコー 電子写真用トナー及びその製造方法
EP1720077B1 (en) 2004-02-03 2012-10-03 Ricoh Company, Ltd. Toner and developing agent, container packed with toner, and image forming method
JP4105650B2 (ja) 2004-03-16 2008-06-25 株式会社リコー トナー、現像剤、現像装置、画像形成装置
US7209684B2 (en) * 2005-06-27 2007-04-24 Kabushiki Kaisha Toshiba Image forming apparatus and method for forming image with developing agent having adhesive strength
US7862973B2 (en) 2006-11-22 2011-01-04 Ricoh Company, Ltd. Toner and developer, and image forming apparatus, image forming method and process cartridge
EP1847883B1 (en) 2006-04-21 2012-12-26 Ricoh Company, Ltd. Image forming method
EP2012184B1 (en) * 2006-04-21 2013-08-21 Kao Corporation Toner
US20070275315A1 (en) 2006-05-23 2007-11-29 Tsuneyasu Nagatomo Toner, method for manufacturingthe toner, and developer, image forming method, image forming apparatus and process cartridge using the toner
JP4749939B2 (ja) 2006-06-02 2011-08-17 株式会社リコー 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4749937B2 (ja) 2006-06-02 2011-08-17 株式会社リコー 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
US8034526B2 (en) 2006-09-07 2011-10-11 Ricoh Company Limited Method for manufacturing toner and toner
JP4668887B2 (ja) 2006-11-22 2011-04-13 株式会社リコー トナー、並びにこれを用いた画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
US8137087B2 (en) 2007-04-05 2012-03-20 Ricoh Company, Ltd. Toner preparation method and apparatus, and toner prepared thereby
JP5229606B2 (ja) 2007-05-16 2013-07-03 株式会社リコー トナーの製造方法及びトナーの製造装置
JP5047688B2 (ja) 2007-05-16 2012-10-10 株式会社リコー トナーの製造方法、トナーの製造装置及びトナー
JP5054443B2 (ja) 2007-06-20 2012-10-24 株式会社リコー 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP5014015B2 (ja) 2007-08-07 2012-08-29 株式会社リコー 電子写真用トナー及びその製造方法
JP4966166B2 (ja) 2007-11-06 2012-07-04 株式会社リコー トナーの製造方法及びトナー、現像剤、画像形成方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003105071A (ja) * 2001-09-27 2003-04-09 Arakawa Chem Ind Co Ltd ポリエステル樹脂、その製造法、印刷インキ用バインダーおよび印刷インキ
KR100518206B1 (ko) * 2002-02-28 2005-10-04 캐논 가부시끼가이샤 신규 폴리하이드록시알카노에이트와, 그 제조방법,폴리하이드록시알카노에이트를 함유하는 하전제어제,토너바인더, 토너, 및 상기 토너를 이용한 화상형성방법과화상형성장치
JP2005350597A (ja) * 2004-06-11 2005-12-22 Mitsui Chemicals Inc トナー用バインダー樹脂及び電子写真用トナー

Also Published As

Publication number Publication date
CA2650222A1 (en) 2007-11-01
KR20080110676A (ko) 2008-12-18
BRPI0710560A2 (pt) 2013-07-16
EP2010968A4 (en) 2011-08-24
AU2007241745B2 (en) 2011-02-17
US20090175658A1 (en) 2009-07-09
CN101473273A (zh) 2009-07-01
AU2007241745A1 (en) 2007-11-01
EP2010968A1 (en) 2009-01-07
US7873304B2 (en) 2011-01-18
CN101473273B (zh) 2012-06-27
WO2007123273A1 (en) 2007-11-01
MX2008013505A (es) 2008-10-28
EP2010968B1 (en) 2014-09-03
BRPI0710560B1 (pt) 2019-02-12
CA2650222C (en) 2011-04-05
JP4749925B2 (ja) 2011-08-17
JP2007292860A (ja) 2007-11-08

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100970681B1 (ko) 화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 및 프로세스 카트리지
JP4668887B2 (ja) トナー、並びにこれを用いた画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
EP1862859B1 (en) Image forming apparatus, image forming method, and process cartridge
JP4749937B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP5054443B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP2008310280A (ja) トナー、並びにこれを用いた画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4749938B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP5245421B2 (ja) トナーの製造方法
JP4749940B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4749929B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4971756B2 (ja) トナー、並びにこれを用いた画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4749928B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4749924B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4749927B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ
JP4749926B2 (ja) 画像形成装置、画像形成方法、及びプロセスカートリッジ

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20130627

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20140626

Year of fee payment: 5

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20150625

Year of fee payment: 6

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20160630

Year of fee payment: 7

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180628

Year of fee payment: 9

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190627

Year of fee payment: 10