KR20010060335A - 토너 카트리지 및 이것을 사용한 현상장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은, 장기에 걸쳐서 화상에 결함이 없는 우수한 화상을 얻을 수 있고, 안정된 교반/반송이 가능한 토너 및 토너 카트리지와, 이것을 사용한 현상장치를 제공하는 것을 과제로 한다. 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 토너 카트리지 본체의 내부에 수용하고, 상기 토너 카트리지 본체의 내부로부터 토너를 교반/반송하면서 공급하기 위한 토너 교반반송부재를 구비한 토너 카트리지에 있어서, 상기 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또한 토너 중심 입경이 3∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 토너 카트리지 본체의 내벽 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록, 당해 토너 카트리지 본체의 내부에 회전 가능하게 설치하여 상기 과제를 해결한다.
Description
본 발명은 전자사진법이나 정전기록법을 적용한 복사기나, 프린터 또는 팩시밀리 등의 화상형성장치에 사용되는 토너와 토너 카트리지 및 이것을 사용한 현상장치에 관한 것이다.
종래, 이러한 종류의 복사기나 프린터 등의 화상형성장치에서는, 일반적으로 칼손법을 기초로 한 전자사진법이나 정전기록법이 사용되고 있다. 이와 같은 전자사진법이나 정전기록법을 적용한 화상형성장치는, 광학적 수단에 의해서 감광체 드럼 상에 형성된 정전잠상(靜電潛像)을 현상공정에서 현상한 후, 전사(轉寫)공정에서 기록지 등의 기록매체 상에 전사하고, 다음에 정착(定着)공정에서 일반적으로 열과 압력으로 기록지 등의 기록매체에 정착함으로써, 화상을 형성하도록 구성되어 있다. 그리고, 상기 감광체 드럼은 화상형성에 반복 사용하기 때문에, 전사 후에 감광체 드럼 상에 남는 잔존 토너를 제거하기 위해서 클리닝장치가 설치되어 있다.
이 정전잠상 현상에 사용되는 현상방식으로서는, 토너만을 사용하는 1성분 현상방식과, 토너와 캐리어를 사용하는 2성분 현상방식이 있으나, 2성분 현상방식의 현상제에서는 토너와 캐리어를 교반(攪拌)함으로써 토너를 마찰 대전시키기 때문에, 캐리어의 특성이나 교반조건을 선정함으로써 토너의 마찰 대전량을 상당 정도까지 제어할 수 있으므로, 화상품질의 신뢰성이 높고 우수하다.
한편, 전자사진 프로세스에 사용하는 토너를 제조하기 위해서는 각종 합성수지, 예를 들면 폴리에스테르수지, 스티렌-아크릴수지, 엑폭시수지 등에 착색제나 대전 제어제나 이형제(離型濟) 등을 가하고 용융 혼련(混練)하여 균일하게 분산시킨 후 소정의 입도(粒度)로 분쇄하고, 또 과잉의 조분(粗粉), 미분(微粉)을 분급기를 사용하여 제거하는 분쇄/ 분급법에 의한 제조방법이 일반적으로 사용되고 있다. 그러나, 최근 가일층의 고화질화의 요구에 수반되어, 토너를 더욱 소입경화하는 것이 필요하게 되었다. 또, 에너지 절약화의 요청으로부터, 수지보다도 저온으로 정착할 수 있도록 저 유리전이화, 저 연화점화(軟化点化)하는 것이 필요하게 되었다.
또, 풀 컬러 복사기나 프린터 등에 탑재되는 컬러 토너는, 정착공정에서 다색토너가 충분히 혼합되어야 하고, 색재현성이나 OHP 화상의 투명성이 중요하다. 흑색 토너에 비해서 컬러 토너는 이 혼색성(混色性)을 높이기 위해서, 일반적으로 순시에 용융·혼합 가능한 샤프 멜트(sharp melt)의 저분자량 수지로 형성되는 것이 바람직하다.
종래, 흑색 토너에 있어서는, 정착의 내(耐) 오프셋(offset)성을 얻기 위해서 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 결정성이 높고, 비교적 융점이 높은 왁스가 사용되고 있으나, 풀 컬러용의 컬러 토너에 있어서는 OHP화상의 투명성이 손상된다. 이 때문에 통상의 풀 컬러용의 컬러 토너는 왁스를 포함하지 않고, 이 오프셋을 방지하기 위해서, 가열정착 롤러의 표면을 토너에 대한 이형성이 우수한 실리콘 고무나 불소수지로 형성하고, 또 그 표면에 실리콘 오일 등의 이형성 액체를 공급하는 방법이 취해지고 있다. 이 방법은 토너의 오프셋 현상을 방지하는 점에서는 매우 효과적이지만, 가열정착 롤러의 표면에 오프셋 방지액을 공급하기 위한 장치가 필요하게 되는 등의 문제가 있다. 이것은 화상형성장치의 소형화나 경량화와는 반대의 방향이고, 또 오프셋 방지액이 가열되어 증발하여 불쾌한 냄새가 나거나, 기내에 오염이 생기는 일이 있다.
그래서, 풀 컬러 토너에 있어서도, 오프셋 방지액을 사용하지 않고 왁스를 사용한 후에, 정착공정에서 다색토너가 충분히 혼합될 수 있고 내 오프셋성이나 색재현성, OHP화상의 투명성도 확보할 수 있을 것이 갈망되고 있으며, 저융점 왁스로 구성된 토너로 분쇄/분급제법에 의한 샤프 멜트(sharp melt)한 수지, 착색제, 또한 소입경인 토너가 검토되고 있다.
또, 토너를 토너 카트리지로부터 강제적으로 교반/반송시키어, 감광체 드럼 상의 정전잠상을 현상하고, 토너 상(像)을 기록매체에 전사시킨 후, 기록매체에 토너 상을 정착시키는 방법에서, 통상 강제적으로 교반/반송시키기 위해서는 애지테이터(agitator)나 오거(auger) 등의 교반/반송부재를 사용할 필요가 있다.
그러나, 이와 같은 교반/반송부재를 갖는 토너 카트리지에, 상기와 같은 토너를 사용하여 반복 교반/반송시험을 행한 경우, 종래의 흑백토너나 왁스를 포함하지 않는 컬러 토너보다도 변형되기 쉽기 때문에, 또 소입경인 토너를 많이 함유하고 또한 이 소입경 토너가 상대적으로 부착성이 증가하기 때문에, 토너와 내벽 등 접촉부와의 접찰(摺擦)이나, 凹부의 토너의 체류에 의해 토너가 기계적 부하를 받아서 토너 응집체가 만들어지게 된다. 이것은 토너가 그 표면에 왁스 노출부를 가지고 있는 것도 원인으로 생각된다. 그리고, 이 토너 응집체가 현상됨으로써 화상에 결함이 발생하는 등의 문제점을 갖고 있었다.
그래서, 본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 해결하기 위해서 이루어진 것으로서, 그 목적으로 하는 바는, 장기간에 걸쳐서 결함이 없는 우수한 화상을 얻을 수 있으며, 안정된 교반/반송이 가능한 토너 및 토너 카트리지와 이것을 사용한 현상장치를 제공하는 데에 있다.
도 1 은 본 발명의 실시예 1에 의한 현상제 카트리지를 나타낸 구성도.
도 2 는 본 발명의 실시예 1에 의한 현상제 카트리지를 나타낸 요부구성도.
도 3 은 본 발명의 실시예 1에 의한 토너 및 현상제 카트리지와 현상장치를 적용한 화상형성장치로서의 디지털 컬러 프린터장치를 나타낸 구성도.
도 4 는 본 발명의 실시예 1에 의한 현상장치를 나타낸 구성도.
도 5 는 본 발명의 실시예 1에 의한 현상장치를 나타낸 구성도.
도 6 은 본 발명의 실시예 1에 의한 토너를 나타낸 모식도.
도 7 은 본 발명의 실시예 1에 의한 평가결과를 나타낸 도표.
도 8 은 본 발명의 실시예 2에 의한 평가결과를 나타낸 도표.
※ 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 ※
50: 현상제 카트리지
61: 수용케이스(카트리지 본체)
64: 현상제
65: 애지테이터(agitator)
A: 애지테이터(65)와 수용케이스(61)의 내벽 간의 거리(간극)
본 발명의 상기 목적은, 특허청구의 범위에 기재된 토너 및 토너 카트리지와 이것을 사용한 현상장치에 의해서 달성된다.
즉, 청구항 1에 기재된 발명은, 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 토너 카트리지 본체의 내부에 수용하고, 상기 토너 카트리지 본체의 내부로부터 토너를 교반(攪拌)/반송(搬送)하면서 공급하기 위한 토너 교반반송부재를 구비한 토너 카트리지에 있어서, 상기 토너는 왁스를 1∼ 15중량% 함유하고, 또한 토너 중심입경이 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 상기 토너 카트리지 본체의 내벽과의 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록, 상기 토너 카트리지 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지이다.
또, 청구항 2에 기재된 발명은, 상기 왁스의 흡열개시(吸熱開始) 온도가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 토너 카트리지이다.
또, 청구항 3에 기재된 발명은, 상기 왁스는 융점이 70∼120℃인 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 토너 카트리지이다.
또, 청구항 4에 기재된 발명은, 상기 왁스는 120℃의 용융점도가1∼200cp(centipoise)인 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 토너 카트리지이다.
또, 청구항 5에 기재된 발명은, 상기 토너는 무기 미립자를 1∼10중량% 더 내포하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 토너 카트리지이다.
또, 청구항 6에 기재된 발명은, 상기 토너는 컬러 토너인 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 토너 카트리지이다.
또, 청구항 7에 기재된 발명은, 상기 토너 반송부재는 그 양단이 상기 토너 카트리지 본체에 유지되는 것을 특징으로 하는 청구항 1 기재의 토너 카트리지이다.
청구항 8에 기재된 발명은, 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 현상장치 본체의 내부에 수용하는 동시에, 상기 현상장치 본체의 내부에 수용된 토너를 교반(攪拌)/반송(搬送)하기 위한 토너 교반반송부재를 구비하고, 상기 토너를 상기 토너 교반반송부재에 의해서 현상제 담지체(擔持體)로 반송하고, 상기 현상제 담지체의 표면에 담지(擔持)된 토너에 의해서 상담지체(像擔持體) 상에 형성된 정전잠상(靜電潛像)을 현상하는 현상장치에 있어서, 상기 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또한 토너중심 입경이 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 상기 현상장치 본체의 내벽과의 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록, 상기 현상장치 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 현상장치이다.
또, 청구항 9에 기재된 발명은, 상기 토너는 무기 미립자를 1∼10중량% 내포하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 8 기재의 현상장치이다.
또, 청구항 10에 기재된 발명은, 상기 왁스의 흡열개시 온도가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 8 기재의 현상장치이다.
또, 청구항 11에 기재된 발명은, 상기 왁스는 융점이 70∼120℃인 것을 특징으로 하는 청구항 8 기재의 현상장치이다.
또, 청구항 12에 기재된 발명은, 상기 왁스는 120℃의 용융점도가 1∼200cp(centipoise)인 것을 특징으로 하는 청구항 8 기재의 현상장치이다.
또, 청구항 13에 기재된 발명은, 상기 토너가 컬러 토너인 것을 특징으로 하는 청구항 8 기재의 현상장치이다.
또, 청구항 14에 기재된 발명은, 상기 토너 반송부재의 양단이 현상장치에 유지되는 것을 특징으로 하는 청구항 8 기재의 현상장치이다.
청구항 15에 기재된 발명은, 청구항 8에 기재된 현상장치를 사용한 화상형성방법이다.
또, 청구항 16에 기재된 발명은, 상기 토너는 무기 미립자를 1∼10중량% 내포하고 있는 것을 특징으로 하는 청구항 15 기재의 화상형성방법이다.
또, 청구항 17에 기재된 발명은, 상기 왁스의 흡열개시 온도가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 청구항 15 기재의 화상형성방법이다.
또, 청구항 18에 기재된 발명은, 상기 왁스는 융점이 70∼120℃인 것을 특징으로 하는 청구항 15 기재의 화상형성방법이다.
또, 청구항 19에 기재된 발명은, 상기 화상형성방법이 풀 컬러 화상형성방법인 것을 특징으로 하는 청구항 15 기재의 화상형성방법이다.
또, 청구항 20에 기재된 발명은, 상기 토너 반송부재의 양단이 현상장치에 유지되는 것을 특징으로 하는 청구항 15 기재의 화상형성방법이다.
본 발명자 등은, 종래 기술에서의 전술한 바와 같은 결점을 개선하기 위해 토너 및 토너 카트리지, 및 현상장치를 지금까지와는 다른 관점에서 연구하여 검토한 결과, 상기의 구성을 채용함으로써 전술한 과제를 해결하는데 성공하였다.
즉, 상기 목적을 달성할 수 있는 본 발명의 토너 카트리지 및 현상장치에 있어서, 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또 토너 중심입경이 3㎛∼10㎛이고, 또한 무기 미립자를 1∼10중량% 내포하도록 구성한 것이다.
또, 본 발명에 의한 토너 카트리지는, 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 토너 카트리지 본체의 내부에 수용하고, 상기 토너 카트리지 본체의 내부로부터 토너를 교반/반송하면서, 공급하기 위한 토너 교반반송부재를 구비한 토너 카트리지에 있어서, 상기 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또한 토너 중심입경이 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 토너 카트리지 본체의 내벽과의 사이에, 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록, 당해 토너 카트리지 본체의 내부에 회전 가능하게 설치하여 구성한 것이다.
또, 본 발명에 의한 현상장치는 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 현상장치 본체의 내부에 수용하는 동시에, 상기 현상장치 본체의 내부에 수용된 토너를 교반/반송하기 위한 토너 교반반송부재를 구비하고, 상기 토너를 토너 교반반송부재에 의해서 현상제 담지체로 반송하고, 당해 현상제 담지체의 표면에 담지(擔持)된 토너에 의해서, 상담지체(像擔持體) 상에 형성된 정전잠상을 현상하는 현상장치에 있어서, 상기 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또한 토너중심 입경은 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 현상장치 본체의 내벽과의 사이에, 0.5mm 이상3.0mm 이하의 거리를 형성하도록 당해 현상장치 본체의 내부에 회전 가능하게 설치하여 구성한 것이다.
이러한 토너, 토너 카트리지 및 현상장치를 도입함으로써 토너 카트리지 내에서, 애지테이터(agitator)나 오거(auger) 등의 토너 교반반송부재를 사용하여, 토너를 반복해서 교반/반송하는 시험을 행한 경우, 소입경 토너에 의해서 상대적으로 부착성이 증가되어도 토너에 대한 기계적 부하가 적기 때문에, 토너 응집체는 만들어지기 어렵게 되어, 토너 응집체에 의한 화상의 결함이 적어지는 것을 알 수 있었다.
애지테이터 또는 오거 등의 토너 교반반송부재와 내벽과의 거리가 0.5mm보다 작아지면, 구동시간의 진동 등에 의해서 토너 교반반송부재가 토너 카트리지나 현상장치 본체의 내벽과 접촉 마찰되는 일이 있고, 그 결과 토너는 기계적 부하를 받아 토너 응집체가 만들어지게 되어, 토너 응집체에 의한 화상의 결함이 발생한다. 또, 애지테이터 또는 오거 등의 토너 교반반송부재와 내벽의 거리가 3.0mm보다 커지면, 본래의 목적인 토너의 교반/반송이 불충분하게 된다.
또, 여기서 말하는 토너 교반반송부재로서의 애지테이터는, 토너 교반/반송을 위해서 선상(線狀) 스테인레스 등의 금속재를 나선상으로 가공한 것이 일반적이고, 오거에 관하여는 ABS, PS, POM 등의 합성수지나 스테인레스 등의 금속재료로 만들어진 것이 일반적이다.
또, 카트리지 본체나 현상장치 본체를 형성하는 재료로서는, 각종의 합성수지가 사용 가능하지만, 최근에는 ABS, PS, POM 등의 합성수지가 바람직하게 사용된다.
이 토너 카트리지나 현상장치에 더하여, 무기 미립자를 1∼10중량% 내포시킨 토너를 도입함으로써, 종래와 같이 왁스가 들어 있는 컬러 토너보다도 기계적 부하에 대하여 강하게 되므로, 토너 응집체는 잘 만들어지지 않아, 토너 응집체에 의한 화상의 결함은 적어진다.
본 발명에 사용하는 토너에 내포되는 무기 미립자로서는, 예를 들면 SiO2, TiO2, Al2O3, Fe2O3, MnO, ZnO, MgO, CaO, K2O, Na2O, SnO2, ZrO2, CaO·SnO2, K2O·(TiO2)n 등의 무기산화 미립자를 들 수 있다.
이들의 무기 미립자는 1중량% 미만이면, 토너 응집체가 만들어지지 않도록 하는 데에 별 효과는 없고, 10중량%를 넘으면 왁스가 토너 표면에 물들기 어렵게 되므로 정착성이 악화된다.
또, 애지테이터 또는 오거 등으로 이루어진 토너 교반반송부재의 지지부의 凹부를 실랜트(상품명) 등의 경화성수지를 충전하여 밀봉 경화하여도, 凹부에의 토너 체류가 없어지고, 토너에의 기계적 부하가 적어지기 때문에, 토너 응집체는 만들어지기 어렵게 되어, 토너 응집체에 의한 화상의 결함은 감소된다.
현재 고화질화를 위해서 토너의 소입경화가 요망되고 있는데, 토너의 평균입경은 3㎛∼10㎛가 바람직하다. 3㎛보다 작으면 정전적 부착력이 중력에 비해서 커져, 분체로서 핸들링하기가 곤란하게 된다.
또, 그 입도분포에 있어서는 토너의 소직경측의 양이 증가되면 토너 응집체가 만들기 쉬어지기 때문에, 토너의 평균입경을 7㎛ 정도로 한 경우에는, 입도분포로 4㎛ 이하의 개수%는 30% 이하가 바람직하다.
최근에 보급되어 온 풀 컬러복사기, 프린터에 있어서는 그 정착공정에서 롤의 오염, 오프셋을 방지하기 위해서 가열정착 롤에 오프셋 방지액을 공급하기 위한 장치가 필요하게 되는 등의 문제가 있었다. 이것은 소형화, 경량화와는 반대의 방향이고, 또한 오프셋 방지액이 가열되어 증발해서 불쾌한 냄새를 풍기거나, 기내에 오염이 생기는 일도 있다.
따라서, 실질적으로 오프셋 방지액이 없는 상태에서, 양호한 정착성을 얻기 위해서, 토너는 왁스를 포함하여야 된다.
왁스는 시사주사(示唆走査) 열량계에 의해서 측정되는 DSC곡선에서 흡열개시 온도가 40℃ 이상이어야 하며, 보다 바람직하게는 50℃ 이상이다. 40℃ 보다 낮으면 복사기 내에서나 토너 용기 내에서 토너의 응집이 발생되고 만다. 흡열개시 온도는 왁스를 구성하는 분자량 분포 중, 저분자량의 것이나 그 구조가 갖는 극성기의 종류나 양으로 좌우된다. 일반적으로 고분자량화되면 융점과 함께 흡열개시 온도도 상승하지만, 이 방식으로는 왁스 본래의 저용융온도와, 저점도를 깨뜨리게 되고 만다. 따라서, 왁스의 분자량분포 중, 이들 저분자량의 것만을 선별하여 배제하는 것이 유효하지만, 이 방법으로서 분자증류, 용제분별, 가스 크로마토그래피분별 등의 방법이 있다.
왁스는 70∼120℃의 어느 온도에서 용융하고, 120℃에서 1∼200cp(centipoise)의 용융점도를 나타내는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 1∼100cp의 용융점도를 나타낼 것이 요망된다. 용융하는 것이 70℃ 미만에서는 왁스의 변화온도가 너무 낮아서, 내(耐) 블로킹성이 열화되거나 복사기내 온도가 높아졌을 때에 현상성이 악화되거나 한다. 120℃를 넘는 경우에는 왁스의 변화온도가 너무 높아서, 고온에서의 정착을 하면 되지만, 에너지 절약의 관점에서 바람직하지 않다. 또, 200cp보다 높은 용융점도에서는 토너로부터의 용출이 약하여 정착박리성(定着剝離性)이 불충분하게 되고 만다.
왁스의 토너에 대한 첨가량은 3∼10중량%이다. 왁스가 3중량%보다 적으면, 충분한 정착 래티튜드(latitude)(토너의 오프셋 없이 정착할 수 있는 정착롤 온도범위)를 얻을 수 없고, 10중량%보다 많으면, 토너의 분체(粉體) 유동성이 악화되어 토너 응집체가 만들어지기 쉬워진다. 또, 왁스는 결착수지에 비해서 투명성이 뒤떨어지기 때문에 OHP 등의 화상의 투명성이 저하되어 거무스름해진 투영상으로 되고 마는 등의 폐해도 발생한다.
본 발명에 사용되는 왁스로서는, 다음과 같은 왁스를 들 수 있다. 파라핀 왁스 및 그 유도체, 몬탄 왁스 및 그 유도체, 마이크로 크리스탈린 왁스 및 그 유도체, 피셔 트롭슈 왁스 및 그 유도체, 폴리올레핀 왁스 및 그 유도체 등이다. 유도체란 산화물, 비닐 모노머와의 중합체, 그래프트 변성물을 포함한다. 이 이외에, 알콜, 지방산, 식물계 왁스, 동물계 왁스, 광물계 왁스, 에스테르 왁스, 산아미드 등도 이용할 수 있다.
정착롤 표면은 역시 토너를 부착시킬 목적으로, 예를 들면 롤 표면을 토너에 대하여 이형성이 우수한 재료, 실리콘 고무나 불소계 수지 등으로 형성할 필요가 있다.
본 발명에 사용되는 토너에는 적어도 종래 공지의 착색제와 결착수지가 사용된다.
결착수지로서는, 스티렌, 클로로스티렌 등의 스티렌류, 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 이소프렌 등의 모노올레핀, 초산비닐, 프로피온산비닐, 안식향산비닐, 초산비닐 등의 비닐 에스테르, 아크릴산메틸, 아크릴산에테르, 아크릴산부틸, 아크릴산도데실, 아크릴산옥틸, 아크릴산페닐, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산부틸, 메타크릴산도데실 등의 a-메틸렌지방족모노카본산에스테르, 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 비닐부틸에테르 등의 비닐에테르, 비닐메틸케톤, 비닐헥실케톤, 비닐이소프로페닐케톤 등의 비닐케톤 등의 단독중합체 또는 공중합체를 예시할 수 있고, 특히 대표적인 결착수지로서는 폴리스티렌, 스티렌-아크릴산알킬공중합체, 스티렌-메타크릴산알킬공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴공중합체, 스티렌-부타디엔공중합체, 스티렌-무수말레인산공중합체, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌을 들 수 있다. 또, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 엑폭시수지, 실리콘수지, 폴리마미드, 변성로진, 파라핀, 왁스류를 들 수 있다. 이 중에서도 특히 폴리에스테르를 결착수지로 한 경우에 유효하다. 예를 들면 비스페놀 A와 다가 방향족카본산을 주단량체 성분으로 한 중축합물로 이루어진 선상 폴리에스테르수지를 바람직하게 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 폴리에스테르수지로서는, 폴리올 성분과 폴리카본산 성분으로 중축합에 의해서 합성된다. 사용되는 폴리올 성분으로서는, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 1,3-부탄디올, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,5-부탄디올, 1,6-헥산디올, 네오펜틸글리콜, 시클로헥산디메타놀, 수소첨가 비스페놀A, 비스페놀A 에틸렌옥사이드 부가물, 비스페놀A 프로필렌옥사이드 부가물 등을 들 수 있다. 폴리올 성분으로서는, 말레인산, 프마르산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 호박산, 도데세닐호박산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 시클로헥산트리카본산, 2,5,7-나프탈렌트리카본산, 1,2,4-나프탈렌트리카본산, 1,2,5-헥산트리카본산, 1,3-디카복실-2-메틸렌카복시프로판테트라메틸렌카본산 및 그들의 무수물(無水物)을 들 수 있다.
또, 연화점 90∼150℃, 유리전이점 55∼75℃, 수평균(數平均) 분자량 2000∼6000, 중량평균 분자량 8000∼150000, 산가(酸價) 5∼30, 수산기가(水酸基價) 5∼40을 나타내는 수지를 특히 바람직하게 사용할 수 있다.
한편, 토너입자의 착색제로서는, 카본블랙, 니그로신, 아닐린블루, 칼코일블루, 크롬옐로, 울트라마린블루, 듀폰오일레드, 퀴놀린옐로, 메틸렌블루클로라이드, 프탈로시아닌블루, 말라카이트그린·옥사레이트, 램프블랙, 로즈벤갈, C.I.피그멘트·레드48:1, C.I.피다멘트·레드122, C.I.피그멘트·레드57:1, C.I.피그멘트·옐로97, C.I.피그멘트·옐로12, C.I.피그멘트·블루15:1, C.I.피그멘트·블루15:3 등을 대표적인 것으로서 예시할 수 있다.
본 발명에 사용되는 토너는, 결착수지와 카본블랙 등의 착색제, 왁스, 무기미립자 이외에 내부첨가제로서 대전을 조정하는 대전제어제를 하나 이상 포함하여 구성하여도 좋다. 또, 토너의 분쇄성이나 열보존성을 만족시키기 위해서 석유계 수지를 포함하여도 좋다. 석유계 수지란 석유류의 스팀그렉킹에 의해 에틸렌, 프로필렌 등을 제조하는 에틸렌플랜트에서 부생(副生)되는 분해유류분에 포함되는, 디올레핀 및 모노올레핀을 원료로서 합성된 것이다. 또, 토너의 장기보존성, 유동성, 현상성, 전사성을 보다 향상시키기 위해서, 본 발명에 사용되는 토너는 그 토너 표면에 무기분말, 수지분말을 단독 또는 병용하여 첨가하여도 좋다. 무기분말로서는 예를 들면 카본블랙, 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화아연, 수지분말로서는 PMMA, 나일론, 멜라민, 벤조구아나민, 불소계 등의 구상(球狀)입자, 그리고 염화비닐리덴, 지방산금속염 등의 부정형 분말을 들을 수 있다. 표면에 첨가하는 경우 각각의 첨가량은 0.2∼4중량%, 보다 바람직하게는 0.5∼3중량%의 배합량이 되도록 첨가된다.
본 발명에 사용되는 토너에 있어서, 상기 내부첨가제를 토너입자 내부에 첨가하는 것은 혼련(混練)처리로 행하여진다. 이 때의 혼련으로서는 각종의 가열혼련기를 사용하여 할 수 있다. 가열혼련기(加熱混練機)는 3식 롤형, 1축 스크류형, 2축 스크류형, 밴버리 믹서형이 알려져 있다.
본 발명에 사용되는 토너의 제조법은 임의이다. 상기 혼련물의 분쇄는 예를 들면 마이크로나이저, 울막스, Jet-o-마이저, KTM(크립톤), 터보밀 등이 있다. 또 I식 Jet-Mill이 있다. 분급(分級)은 코안다효과를 사용한 엘보제트, 풍력식의 또 그 후공정으로서 하이브리다이제이션 시스템(나라기까이세이사꾸쇼 제), 메카노프존 시스템(호소가와 미클론사 제), 크립톤 시스템(가와자끼주우고교사 제) 등을 가함으로써 형상을 변화시킬 수 있고, 열풍에 의한 구형화도 이룰 수 있다.
캐리어로서는 공지의 캐리어이면 특히 제한되는 것은 아니고, 철분계 캐리어, 페라이트계 캐리어, 표면코트 페라이트 캐리어 등을 사용할 수 있다.
실시예
이하에 본 발명을 도시된 실시예에 의해서 설명한다.
(실시 형태1)
도 3 은 본 발명의 실시예 1에 의한 토너 및 토너 카트리지, 및 현상장치를 적용한 화상형성장치로서의 풀 컬러 프린터장치를 나타낸 것이다.
도 3 에 있어서 1은 상담지체로서의 감광체 드럼을 나타낸 것이며, 이 감광체 드럼(1)은 도시하지 않은 구동수단으로 화살표(2) 방향을 따라 소정의 속도로 회전 구동하도록 되어 있다. 상기 감광체 드럼(1)의 표면은 대전 롤(3)에 의해서 소정 전위로 균일하게 대전된 후, ROS(Raster Output Scanner) 등으로 이루어진 노광장치(4)에 의해서, 풀 컬러의 화상을 형성하는 경우에는 옐로(Y), 마젠터(M), 시안(C), 흑색(K)의 4색의 화상이 차례로 노광되어 각 색에 대응한 정전잠상이 형성된다. 상기 감광체 드럼(1)의 표면에 형성된 소정 색의 정전잠상은, 회전식 현상장치(5)의 대응하는 색현상기(5Y, 5M, 5C, 5K)에 의해 현상되고, 소정 색의 토너 상(像)으로 된다. 이 회전식 현상장치(5)는 풀 컬러 현상을 하기 위해서, 옐로(Y), 마젠터(M), 시안(C), 흑색(K)의 4색 현상기(5Y, 5M, 5C, 5K)를 구비하고, 각 현상기(5Y, 5M, 5C, 5K)는 각각 감광체 드럼(1) 상의 잠상을 옐로, 마젠터, 시안 및 흑색의 토너로 현상한다. 각 색의 토너를 현상할 때에는 도시하지않은 모터에 의해서 회전식 현상장치(5)를 화살표(R) 방향으로 회전시켜서, 해당하는 색현상기(5Y, 5M, 5C, 5K)가 감광체 드럼(1)과 대향하는 현상위치에 위치 맞춤된다. 또 상기 감광체 드럼(1) 상에는 프로세스 콘트롤 모드에서, 테스트 차트가 형성되고, 이 테스트 차트의 농도가 농도센서(6)에 의해서 검출하도록 되어 있다. 또, 상기 감광체 드럼(1) 상에 현상된 각 색의 토너상은 1차 전사 롤(7)에 의해서 중간전사체로서의 중간전사 벨트(9) 상에 차례로 전사되어 4색의 토너상이 서로 중첩된다. 상기 중간전사 벨트(9)는 구동 롤(10)과, 아이들 롤(11)과, 백업 롤(12)과, 아이들 롤(13)에 의해서 회동 가능하게 설치되어 있다. 구동 롤(10)은 도시하지 않은 정속성(定速性)이 우수한 구동모터에 의해서 구동되며, 중간전사 벨트(9)를 소정 속도로 회전 구동하는 것이다.
상기 중간전사 벨트(9) 상에 다중으로 전사된 4색의 토너상은 기록매체로서의 기록지(P) 상에, 백업 롤(12)과 중간전사 벨트(9)를 통해서 압접(壓接)하는 2차 전사 롤(14)에 의해서 일괄해서 전사된다. 이 기록지(P)는, 프린터장치 본체 내의 하부에 설치된 2개의 급지 카세트(16, 17) 중의 어느 하나로부터 급지 롤(18 또는 19)에 의해서 급지되고, 복수의 반송 롤쌍(20, 21)을 통해서 레지스트 롤쌍(22)으로 반송되어서 일단 정지된다. 그 후 상기 기록지(P)는 중간전사 벨트(9) 상에 전사된 토너상과 동기하여 회전을 개시하는 레지스트 롤쌍(22)에 의해서, 백업 롤(12)과 2차 전사롤(14)이 중간전사 벨트(9)를 통해서 서로 압접하는 2차 전사위치로 반송된다. 그리고, 상기 기록지(P) 상에는, 2차 전사위치에서 중간전사벨트(9) 상에서 4색의 토너상이 일괄하여 전사된 후, 기록지(P)는 정착기(23)에 의하여 열 및 압력에 의한 정착처리를 받고, 장치 본체측면의 배출 트레이(24), 또는 장치 본체 상부의 배출 트레이(25)에 도시하지 않은 전환게이트에 의해서 전환되어 배출된다.
또, 토너상의 전사공정이 종료된 후의 감광체 드럼(1)은 블레이드 등으로 이루어진 클리닝장치(8)에 의해서 잔류토너가 제거되고, 다음의 화상형성공정 등에 대비한다. 또, 토너상의 전사공정이 종료된 후의 중간전사 벨트(9)는 아이들 롤(13)과 대향하는 벨트 클리너(15)에 의해서 잔류토너가 제거되고, 다음의 화상형성공정에 대비하도록 되어 있다.
상기 감광체 드럼(1) 또는 중간전사 벨트(9)에서 클리닝장치(8) 및 벨트 클리너(15)로 긁혀 떨어진 폐(廢) 토너는, 폐토너 회수용기(26)에 회수된다. 특히, 벨트 클리너(15)로부터 회수된 폐토너는 수송관(27) 내를 오거 또는 반송 스크류 등으로 이루어진 반송수단에 의해서 폐토너 회수용기(26)까지 반송된다.
도 4 는 상기 회전식 현상장치(5)의 하나의 현상장치로서의 현상기를 나타낸 단면도이다.
이 회전식 현상장치(5)는 도 3 에 나타낸 바와 같이 시계회전방향으로 회전 구동되는 회전체를 구비하고 있고, 이 회전체(30)에는 도시되어 있지 않은 장착수단에 의해서 옐로(Y), 마젠터(M), 시안(C), 흑색(K)의 4개의 현상장치로서의 현상기(5Y, 5M, 5C, 5K)가 실장되어 있다.
이들의 현상기(5Y, 5M, 5C, 5K)는 모두 똑 같이 구성되어 있기 때문에, 여기서는 옐로(Y) 현상기(5Y)를 예로 들어 설명하면, 이 옐로(Y) 현상기(5Y)는 도 4 에 나타낸 바와 같이 크게 나누어서, 현상기 본체(40)와 현상제 카트리지(50)로 구성되어 있다.
현상기 본체(40)의 내부에는 도 4 및 도 5 에 나타낸 바와 같이 당해 현상기 본체(40)의 개구부에 설치되고, 지면에 수직인 방향으로 긴 현상 롤(41)과, 이 현상 롤(41)의 배면측에 위치하고, 당해 현상 롤(41)과 평행하게 뻗는 2개의 현상제 교반반송부재로서의 스파이럴 오거(spiral auger)(42, 43)가 설치되어 있다. 여기서 현상 롤(41)이 회전하면 스파이럴 오거(42)는 현상기 본체(40) 내에 수용되어 있는 현상제(44)를 지면과 수직인 한방향으로 교반하면서 반송하는 것이다. 한편, 스파이럴 오거(43)는 스파이럴 오거(42)의 반송방향과는 역방향으로 현상제(44)를 교반하면서 반송하여, 현상제(44)를 현상 롤(41)에 균등하게 공급하는 것이다.
현상 롤(41)은 내부에 설치되는 도시하지 않은 마그넷 롤에 의해서, 현상제(44)에 포함되는 캐리어를 자력(磁力)으로 흡착하고, 당해 현상 롤(41)의 표면에 현상제(44)의 자기브러시를 형성하여, 캐리어에 흡착된 토너를 감광체 드럼(1)과 대향하는 현상영역으로 반송한다. 그리고, 감광체 드럼(1) 상에 형성된 정전잠상은 현상 롤(41)의 표면에 형성된 캐리어와 토너로 이루어진 현상제(44)의 자기브러시에 의해서 현상되도록 되어 있다.
즉, 현상제 카트리지(50)는 도 1 에 나타낸 바와 같이 지면에 수직인 방향으로 긴 원통상의 용기로 이루어지고, 당해 현상제 카트리지(50)의 내부에는 신(新)현상제가 수용되어 있다. 신현상제의 수용실에는 후술과 같이 공급구가 설치되어 있고, 이 공급구는 도 4 에 나타낸 바와 같이, 신현상제를 현상기 본체(40)에 유도하기 위한 대략 원통상의 케이싱(51)과 연통되어 있다. 이 원통상의 케이싱(51)은 현상기 본체(40)의 배면측의 상부에 설치되어 있다. 상기 케이싱(51) 내에는 도시하지 않은 스파이럴 오거가 설치되어 있고, 현상제 카트리지(50)로부터 보급되는 현상제(44)는 이 스파이럴 오거에 의해서, 현상기 본체(40)의 배면측의 상면에 설치된 공급구(53)에 유도되어 현상기 본체(40) 내로 공급된다. 상기 현상기 본체(40)의 공급구(53)의 하단부에 위치하는 출구에는 도시하지 않은 플랩이 개폐 가능하게 설치되어 있다.
그런데, 본 실시예에서는 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를, 토너 카트리지 본체의 내부에 수용하고, 상기 토너 카트리지 본체의 내부에서 토너를 교반/반송하면서 공급하기 위한 토너 교반반송부재를 구비한 토너 카트리지에 있어서, 상기 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또한 토너 중심 입경이 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 토너 카트리지 본체의 내벽 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록 당해 토너 카트리지 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되도록 구성되어 있다.
본 실시예에서는 토너 카트리지로서, 토너와 캐리어를 혼합한 현상제(64)를 수용한 현상제 카트리지(50)가 사용되고 있다. 그러나, 토너만을 수용한 토너 카트리지를 사용하여도 좋은 것은 물론이다.
상기 현상제 카트리지(50)에 수용되는 현상제(64) 중의 토너로서는, 적어도결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너가 사용되고, 또한 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또 토너 중심 입경은 3㎛∼10㎛의 것이 사용되고 있다.
또, 본 실시예에서는 도 6 에 나타낸 바와 같이, 토너(T)는 무기 미립자(70)를 1∼10중량% 내포하도록 구성되어 있다. 상기 무기 미립자(70)는 토너(T)에 외첨(外添)되는 것이 아니라 토너(T)에 내포되는 것이지만, 그 일부는 토너(T)의 표면에 노출되어 있다. 또, 도 6 중 71은 토너(T)에 함유되는 왁스를 나타내고 있다.
다음에 상기 현상제 카트리지(50)의 구성에 대하여 도 1 을 참조하여 설명한다.
이 현상제 카트리지(50)는 도 1 에 나타낸 바와 같이, 신(新)현상제(64)를 수용하는 원통상의 긴 카트리지 본체로서의 수용케이스(61)와, 그 일단을 봉쇄하는 탈착 가능한 캡 부재로서의 캡(62)과, 수용케이스(61)로부터 신현상제(64)를 현상기의 현상기 본체(40)에 공급하기 위한 통로의 입구인 공급구(63)와, 상기 수용케이스(61)의 내부에서 토너를 교반/반송하면서 공급하기 위한 토너 교반반송부재로서의 애지테이터(agitator)(65)를 갖고 있다. 상기 애지테이터(65)로서는, 예를 들면 토너를 포함한 현상제(64)를 교반하면서 반송하기 때문에 선상 스테인레스 등의 금속재를 나선상으로 가공한 것이 사용된다. 또, 상기 애지테이터(65)는 수용케이스(61)의 중심에 축방향으로 연장하는 직선형상부(65a)와, 이 직선형상부(65a)의 외주에 나선상으로 설치된 나선형상부(65b)로 구성되어 있다.
또, 상기 애지테이터(65)는 도 1 에 나타낸 바와 같이, 그 일단이 현상제 카트리지(50)의 캡(62)에 회전 가능하게 지지되어 있는 동시에, 그 타단은 수용케이스(61) 안쪽의 측벽(61a)에 축부재(66)를 통하여 회전 가능하게 지지되어 있다. 또, 애지테이터(65)의 단부를 지지한 축부재(66)의 凹부(67)에는 도 2 에 나타낸 바와 같이 실랜트(상품명) 등의 경화성수지가 충전되어 밀봉 경화되어 있다. 이렇게 함으로써, 凹부(67)에의 토너체류가 없어지고, 토너에 대한 기계적 부하가 작아지기 때문에 토너 응집체는 잘 만들어지기 않아, 이 점에서도 토너 응집체에 의한 화상의 결함은 감소된다.
또, 본 실시예에서 애지테이터(65)는 그 외주가 수용케이스(61)의 내벽과의 사이에, 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리(간극)(A)를 형성하도록 당해 수용케이스(61)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있다.
(실시예 1)
다음에, 본 발명을 실시예에 의해서 설명하겠으나, 본 발명은 이 들에 의해서 한정되는 것은 아니다.
실시예 1-1
1-1. 토너의 작성
선상(線狀) 폴리에스테르수지 100중량부
(테레프탈산/비스페놀A에틸렌옥사이드 부가물/시클로헥산디메타놀로부터 얻어진 선상 폴리에스테르: Tg(유리전이점) = 65℃, Tm(연화점) = 112℃, Mn=5000, Mw=30000)
MAGENTA 안료(C.I.Pigment RED 57:1) 6중량부
카르나바 왁스(융점: 81℃, 120℃에 있어서의 용융점도: 30cp(centipoise), 흡열개시 온도: 50℃) 7중량부
상기 재료를 엑스트루더(extruder)로 혼련하고, 제트밀로 분쇄, 풍력분급하여 체적평균 입자직경 7.5미크론의 착색입자를 얻었다. 이 입자에 치타니아(루틸형 20nm로 데실트리메톡시실란16부 처리한 것) 1부와 실리카(처리전 비표면적50m2/g, 디메틸실리콘 오일, 100cs) 1부 첨가하여 헨쉘 믹서에 의해 혼합하여 토너를 만들었다.
1-2. 캐리어 및 현상제의 조정
페라이트 입자 100중량부
(Cu-Zn 페라이트: 평균입자 직경 35미크론)
톨루엔 20중량부
불소함유 아크릴수지 3.2중량부
(Mn=15000, Mw=45000)
카본블랙 0.44중량부
(평균입자 직경 30nm: 상품명VXC72: 캐봇사 제)
멜라민수지 미립자 0.3중량부
페라이트 입자를 제외한 상기 성분을 샌드 밀로 분산하여, 피복층 형성액을 제조하였다. 이 피복층 형성액과 페라이트 입자를 진공탈포형(眞空脫泡型) 니더에 넣고, 60℃에서 30분간 교반 후, 탈용매하여 캐리어를 얻었다.
1-3. 현상제의 조정
토너농도 8중량부로 되도록 하여 V블렌더를 사용하여 현상제(64)를 조정하였다.
1-4. 현상제 카트리지의 준비
도 1 에 나타낸 바와 같이, 내부에 토너 교반/반송용의 애지테이터(65)를 장비한 ABS로 만든 원통형의 현상제 카트리지(50)를 작성하고, 여기에서의 애지테이터(65)와 내벽으로부터의 거리(A)는 2.0mm로 하였다.
이 현상제 카트리지(50)에 현상제 160g를 충전하였다.
실시예 1-2
애지테이터(65)와 내벽으로부터의 거리(A) 0.5mm, 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
실시예 1-3
애지테이터(65)와 내벽으로부터의 거리(A) 3.0mm, 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
실시예 1-4
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 3중량부 가하여, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
실시예 1-5
도 2 에 나타낸 바와 같이 현상제 카트리지(50) 내의 애지테이터 지지부의凹부(67)에 실란트(68)(1액형 실리콘고무계 씰재)를 사용한 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
실시예 1-6
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 1중량부 가하고, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
실시예 1-7
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 7중량부 가하고, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
실시예 1-8
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 10중량부 가하고, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
실시예 1-9
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 0.5중량부 가하고, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
비교예1-1
애지테이터(65)와 내벽으로부터의 거리(A) 0.3mm, 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
비교예1-2
애지테이터(65)와 내벽으로부터의 거리(A) 3.5mm, 이외는 실시예 1-1과 같이하였다.
비교예1-3
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 12중량부 가하고, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외는 실시예 1-1과 같이 하였다.
평가
실시예 1-1∼1-9 및 비교예1-1∼1-3의 현상제 카트리지(50)를 토너 투입 후 1개월 방치한 것을, 후지제록스사 제 CLW3330 개조기로 A4지를 사용해서 1000매의 프린트 테스트를 실시하였다. 실험은 28℃ 85%의 환경하에서 행하였다.
또, 색점/탈색(脫色)의 평가에 있어서는 화상면적율 100%의 화상을 A3지로 프린트하여 200매마다 발생개수를 카운트하였다. 색점은 크기에도 따르지만 5개까지는 허용 레벨, 그것을 초과하는 것은 허용할 수 없는 것이다.
색의 줄무늬의 평가는 화상면적율 50%의 화상을 A3지로 프린트하여 200매마다 10매를 빼내어, G1 양호에서 G4 불량까지를 4단계의 견본에 의해서 평가하였다. G3 이상은 허용할 수 없는 것이다.
카트리지내 애지테이터의 본래의 목적인 토너 교반/반송성이 나빠지면 토너 잔량은 증가하게 되나, 5g 이하면 허용레벨이다.
도 7 은 상기 실시예 및 비교예의 평가결과를 나타낸 것이다. 실시예의 토너 및 현상제 카트리지에 의하면, 우수한 화질을 제공할 수 있는 것이다.
<평가결과>
평가판정기준
색점/탈색·색 줄무늬·정착성·토너 잔량 모두 만족할 수 있는 레벨…A
색점/탈색·색 줄무늬·정착성·토너 잔량 모두 허용 레벨…B
색점/탈색·색 줄무늬·정착성·토너 잔량 중 어느 하나라도 허용할 수 없는 레벨…C
도 7 에서 명백한 바와 같이, 특히 실시예 1-4와 1-5는 토너 응집체의 발생에 수반되는 색점이나 탈색 개수도 적고, 색 줄무늬 등급이나 정착성도 양호하다. 실시예 1-7, 1-8도 상대적으로 양호하지만, 실리카의 내포량이 비교적 많아, 약간 정착성이 낮다.
(실시 형태 2)
도 4 및 도 5 는 본 발명의 실시 형태 2를 나타낸 것이며, 상기 실시 형태 1과 동일한 부분에는 동일한 부호를 붙여서 설명하면, 본 실시 형태 2에서는 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 현상장치 본체의 내부에 수용하는 동시에, 상기 현상장치 본체의 내부에 수용된 토너를 교반/반송하기 위한 토너 교반반송부재를 구비하고, 상기 토너를 토너 교반반송부재에 의해서 현상제 담지체로 반송하고, 당해 현상제 담지체의 표면에 담지된 토너에 의해서 상담지체 상에 형성된 정전잠상을 현상하는 현상장치에 있어서, 상기 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또한 토너중심 입경이 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 현상장치 본체의 내벽과의 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록 당해 현상장치 본체의 내부에 회전 가능하게 설치하도록 구성되어 있다.
또, 본 실시 형태 2에서는, 상기 토너가 무기 미립자를 1∼10중량% 내포하도록 구성되어 있다.
즉, 본 실시예에서는 도 4 및 도 5 에 나타낸 바와 같이 현상기(5)의 현상장치 본체(40)의 내부에, 당해 현상장치 본체(40)의 내부에 수용된 현상제를 교반/수송하기 위한 현상제 교반반송부재로서의 2개의 스파이럴 오거(42, 43)가 설치되어 있고, 상기 2개의 스파이럴 오거(42, 43)는 현상장치 본체(40)의 내벽(40a)과의 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리(간극)을 형성하도록 당해 현상장치 본체(40)의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있다.
상기 현상장치 본체(40)에 수용되는 현상제(44) 중의 토너로서는, 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너가 사용되고, 또한 이 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또 토너중심입경은 3㎛∼10㎛가 사용되고 있다.
또, 본 실시 형태에서는 도 6 에 나타낸 바와 같이 토너(T)는 무기 미립자(70)를 1∼10중량% 내포하도록 구성되어 있다. 상기 무기미립자(70)는 토너(T)에 외첨되는 것이 아니라 토너(T)에 내포되는 것이지만, 그 일부는 토너(T)의 표면에 노출되어 있다. 또, 도 6 중 71은 토너(T)에 함유되는 왁스를 나타내고 있다.
실시예 2
다음에 본 발명을 실시예 2에 의해서 설명하겠으나, 본 발명은 이들에 의해서 한정되는 것은 아니다.
실시예 2-1
2-1. 토너의 작성
선상 폴리에스테르수지 100중량부
(테레프탈산/비스페놀A에틸렌옥사이드 부가물/시클로헥산디메타놀로부터 얻어진 선상 폴리에스테르: Tg(유리전이점) = 65℃, Tm = 112℃(연화점), Mn=5000, Mw=30000)
MAGENTA 안료(C.I.Pigment RED 57:1) 6중량부
카루나바 왁스(융점: 81℃, 120℃에서의 용융점도: 30cp, 흡열개시 온도: 50℃) 7중량부
상기 재료를 엑스트루더로 혼련하고, 제트 밀로 분쇄, 풍력 분급하여 체적평균 입자직경 7.5미크론의 착색입자를 얻었다. 이 입자에 티타니아(루틸형 20nm로 데실트리메톡시실란 16부 처리한 것) 1부와 실리카(처리전비표면적 50m2/g, 디메틸실리콘 오일, 100cs) 1부 첨가하여 헨쉘 믹서에 의해서 혼합하여 토너를 얻었다.
2-2. 캐리어 및 현상제의 조정
페라이트입자 100중량부
(Cu-Zn 페라이트: 평균입자직경 35미크론)
톨루엔 20중량부
불소함유 아크릴수지 3.2중량부
(Mn=15000, Mw=45000)
카본블랙 0.44중량부
(평균입자직경 30nm: 상품명 VXC72: 캐봇사 제)
멜라민수지 미립자 0.3중량부
페라이트입자를 제외한 상기 성분을 샌드밀로 분산하여 피복층 형성액을 제조하였다. 이 피복층 형성액과 페라이트입자를 진공탈포형 니더에 넣고, 60℃에서 30분간 교반 후, 탈용매하여 캐리어를 얻었다.
2-3. 현상제의 조정
토너 농도 8중량부로 되도록 하여 V블렌더를 사용하여 현상제(64)를 조정하였다.
2-4. 현상장치의 준비
도 4 에 나타낸 바와 같이, 내부에 토너 교반/반송용의 오거(42, 43)를 장비한 현상장치(5)를 작성하고, 여기에서의 오거(42, 43)와 내벽으로부터의 거리(A)는 2.0mm로 하였다.
이 현상장치 본체(40)에 현상제 270g를 충전하였다.
실시예 2-2
오거(42, 43)와 내벽으로부터의 거리(A) 0.5mm 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
실시예 2-3
오거(42, 43)와 내벽으로부터의 거리(A) 3.0mm 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
실시예 2-4
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 3중량부 가하여, 무기미립자를 내포시킨 것 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
실시예 2-5
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 1중량부 가하여, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
실시예 2-6
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 7중량부 가하여, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
실시예 2-7
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 10중량부 가하여, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
실시예 2-8
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 0.5중량부 부가하여, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
비교예2-1
애지테이터(65)와 내벽으로부터의 거리(A) 0.3mm 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
비교예2-2
애지테이터(65)와 내벽으로부터의 거리(A) 3.5mm 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
비교예2-3
토너 혼련 시에 실리카(SiO2)를 12중량부 가하여, 무기 미립자를 내포시킨 것 이외의 것은 실시예 2-1과 같이 하였다.
평가
실시예 2-1∼2-8 및 비교예 2-1∼2-3의 현상장치에 현상제를 투입 후 1개월 방치한 것을, 후지제록스사 제 CLW3330 개조기로 A4지를 사용하여 1000매의 프린트 테스트를 실시하였다. 실험은 28℃, 85%의 환경하에서 행하였다.
또, 색점/탈색의 평가에 있어서는 화상면적율 100%의 화상을 A3지로 프린트하여 200매마다 발생개수를 카운트하였다. 색점은 크기에도 따르지만 5개까지가 허용레벨이고, 그것을 초과하는 것은 허용할 수 없는 것이다.
색 줄무늬의 평가는 화상면적율 50%의 화상을 A3지로 프린트하여 200매마다 10매를 빼내어 G1 양호에서 G4 불량까지를 4단계의 견본에 의해서 평가하였다. G3 이상은 허용할 수 없는 것이다.
도 8 은 상기 실시예 및 비교예의 평가결과를 나타낸 것이다. 실시예의 현상장치에 의하면, 우수한 화질을 제공할 수 있는 것이다.
<평가결과>
평가판정기준
색점/탈색·색 줄무늬·정착성·토너 잔량 모두 만족할 수 있는 레벨…A
색점/탈색·색 줄무늬·정착성·토너 잔량 모두 허용할 수 있는 레벨…B
색점/탈색·색 줄무늬·정착성·토너 잔량 중의 어느 하나라도 허용할 수 없는 레벨…C
기타의 구성 및 작용은 상기 실시 형태 1과 같기 때문에 그 설명을 생략한다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 장기간에 걸쳐서 화상에 결함이 없는 우수한 화상을 얻을 수 있고, 안정된 교반/반송이 가능한 토너 및 토너 카트리지와 이것을 사용한 현상장치를 제공할 수 있다.
Claims (20)
- 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 토너 카트리지 본체의 내부에 수용하고, 상기 토너 카트리지 본체의 내부로부터 토너를 교반(攪拌)/반송(搬送)하면서 공급하기 위한 토너 교반반송부재를 구비한 토너 카트리지에 있어서, 상기 토너는 왁스를 1∼ 15중량% 함유하고, 또한 토너 중심입경이 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 상기 토너 카트리지 본체의 내벽과의 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록, 상기 토너 카트리지 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 왁스의 흡열개시(吸熱開始) 온도가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 왁스는 융점이 70∼120℃인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 왁스는 120℃의 용융점도가 1∼200cp(centipoise)인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 토너는 무기 미립자를 1∼10중량% 더 내포하고 있는것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 토너는 컬러 토너인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
- 제 1 항에 있어서, 상기 토너 반송부재는 그 양단이 상기 토너 카트리지 본체에 유지되는 것을 특징으로 하는 토너 카트리지.
- 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 함유한 토너를 현상장치 본체의 내부에 수용하는 동시에, 상기 현상장치 본체의 내부에 수용된 토너를 교반(攪拌)/반송(搬送)하기 위한 토너 교반반송부재를 구비하고, 상기 토너를 상기 토너 교반반송부재에 의해서 현상제 담지체(擔持體)로 반송하고, 상기 현상제 담지체의 표면에 담지(擔持)된 토너에 의해서 상담지체(像擔持體) 상에 형성된 정전잠상(靜電潛像)을 현상하는 현상장치에 있어서, 상기 토너는 왁스를 3∼10중량% 함유하고, 또한 토너중심 입경이 3㎛∼10㎛이고, 상기 토너 교반반송부재는 상기 현상장치 본체의 내벽과의 사이에 0.5mm 이상 3.0mm 이하의 거리를 형성하도록, 상기 현상장치 본체의 내부에 회전 가능하게 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 현상장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 토너는 무기 미립자를 1∼10중량% 내포하고 있는 것을 특징으로 하는 현상장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 왁스의 흡열개시 온도가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 현상장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 왁스는 융점이 70∼120℃인 것을 특징으로 하는 현상장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 왁스는 120℃의 용융점도가 1∼200cp(centipoise)인 것을 특징으로 하는 현상장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 토너가 컬러 토너인 것을 특징으로 하는 현상장치.
- 제 8 항에 있어서, 상기 토너 반송부재의 양단이 현상장치에 유지되는 것을 특징으로 하는 현상장치.
- 제 8 항에 기재된 현상장치를 사용한 화상형성방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 토너는 무기 미립자를 1∼10중량% 내포하고 있는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 왁스의 흡열개시 온도가 40℃ 이상인 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 왁스는 융점이 70∼120℃인 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 화상형성방법이 풀 컬러 화상형성방법인 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
- 제 15 항에 있어서, 상기 토너 반송부재의 양단이 현상장치에 유지되는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
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