KR20050020696A

KR20050020696A - 화상 형성 장치, 프로세스 카트리지 및 이들에 사용되는토너

Info

Publication number: KR20050020696A
Application number: KR1020040065786A
Authority: KR
Inventors: 타와다타카아키; 카와하라신이치; 수다타케오; 카타오카쵸오타로; 요시다케이이치; 미즈이시하루지
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2003-08-22
Filing date: 2004-08-20
Publication date: 2005-03-04
Also published as: CN1584750A; KR100630485B1; CN100557515C; US20050152722A1; JP2005070276A; EP1521138A3; EP1521138A2; US7209698B2; EP1521138B1

Abstract

본 발명은 감광체의 마찰 계수를 작게 하여 화상 형성 장치에서의 전사율을 향상시키고, 클리닝 블레이드에 의한 클리닝성을 향상시키며, 공급된 윤활제를 감광체상에 박막으로 도포하고, 박막으로 도포되지 않은 윤활제를 회수하여 효율적으로 이용하는 도포 장치를 구비하는 화상 형성 장치, 프로세스 카트리지, 및 이들에 사용되는 토너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

내부에 수용한 윤활제(L)를 감광체(1)상에 공급하고 도포 블레이드(7a)에 의해 감광체(1)상에 윤활제 박막을 형성하는 도포 장치(7)를 클리닝 장치(2)와 대전 장치(6) 사이에 구비하는 화상 형성 장치(200)를 특징으로 한다. 이것에 의해, 균일한 윤활제(L) 박막을 효율적으로 감광체(1)상에 형성함으로써 소경화·구형화 토너를 클리닝 블레이드(2a)로 클리닝할 수 있어 고품위 화상을 얻을 수 있다.

Description

화상 형성 장치, 프로세스 카트리지 및 이들에 사용되는 토너{IMAGE FORMING APPARATUS,PROCESS CARTRIDGE AND TONER FOR USE IN THEM}

본 발명은 복사기, 팩시밀리, 프린터 등의 정전 복사 프로세스에 따른 화상 형성 장치에 관한 것이고, 또한 이 화상 형성 장치에 이용되는 프로세스 카트리지, 토너에 관한 것이다.

근래, 전자 사진 방식을 이용한 컬러 화상 형성 장치가 널리 보급되고 있고, 디지털화된 화상을 용이하게 입수할 수 있는 관계로 프린트 화상의 보다 높은 고정밀화가 요망되고 있다. 화상의 보다 높은 해상도나 계조성이 검토되고 있는 가운데, 고정밀 화상을 형성하기 위하여 토너의 소입경화·구형화의 검토가 이루어지고 있다. 소입경화·구형화된 토너는 충실히 전사되기 위하여 고정밀 화상 형성에 적합하지만, 구형화된 토너는 쉽게 굴러가기 때문에, 클리닝 장치의 클리닝 블레이드와 감광체 사이로 침입되어 클리닝되지 않고 감광체상에 잔류하고, 장치내에 비산하여 대전 롤러 등을 오염시킴으로써 화상상에 흑점, 바탕 흐림 등의 이상 화상의 원인이 되는 경우가 있다.

이에, 예컨대 기록재에 전사한 후 감광체상에 잔류하는 토너를 탄성 고무 블레이드로 클리닝하는 클리닝 부재를 구비하는 전자 사진 화상 형성 방법에 있어서, 토너 중에 스테아린산 아연이 토너 중량에 대하여 0.01% 이상, 0.5% 이하의 양을 함유하고, 동시에, 탄성 고무 블레이드가 클리닝 부재에 고정되기 위한 지지 부재에 클리닝 블레이드의 감광체 접촉면 측에서 실질적으로 지지되어 있는 전자 사진 화상 형성 방법이 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 평 11－184340호). 그러나, 토너에 스테아린산 아연을 첨가하면, 현상되는 화상 상태에 따라 감광체상의 스테아린산 아연이 불균일하게 되어 이상 화상의 발생을 방지할 수 없다는 문제점이 있다.

또, 클리닝 블레이드보다 전자 사진 감광체 드럼 회전 방향 상류측에서 전자 사진 감광체 드럼에 접촉하여 배치된 브러시 롤러를 구비하고, 윤활제의 막대 모양 성형체로부터 긁어낸 윤활제가 도포되는 클리닝 장치가 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 2003－140518호). 이 클리닝 장치에서는 도전성 브러시로 윤활제를 감광체에 도포하는 것이 개시되어 있다. 그러나, 브러시 표면에 윤활제, 토너가 부착하고 쉽게 떨어지지 않아 윤활제의 도포 성능이 저하한다는 문제점이 있었다.

또, 제1 화상 담지체의 표면에 접촉하는 클리닝 블레이드와, 클리닝 블레이드보다 제1 화상 담지체 회전 방향 하류 측에 설치되어 제1 화상 담지체 표면에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 수단과, 윤활제 공급 수단보다 제1 화상 담지체 회전 방향의 하류 측에 설치되어 제1 화상 담지체 표면에 공급되는 윤활제를 균일화하는 균일화 수단을 구비하는 클리닝 장치가 제안되어 있다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 2000－330443호). 그러나, 클리닝 장치내에 마련하면, 클리닝 장치가 대형화되어 구조가 복잡하게 된다는 문제가 있다. 또, 특허 문헌 3에서는 접촉식의 대전 롤러가 개시되어 있다. 따라서, 균일화된 윤활제는 상기 대전 롤러에 접촉하게 된다. 접촉한 윤활제는 대전 롤러 표면으로 이행하여 부착 퇴적한다. 그것에 의해, 대전 롤러 전체의 저항값이 변화하여 정상적인 대전을 방해하게 된다. 또, 윤활제로서 개시되어 있는 지방산 금속염, 예컨대 스테아린산 아연 등은 대전 롤러에 일반적으로 사용하는 재료인 니트릴 고무나 우레탄 등에 매우 쉽게 부착한다. 롤러 표면에 불소계 화합물 등을 코팅하여 이물 부착 방지를 노리어도 윤활제와 롤러 표면이 직접 접촉하기 때문에, 윤활제의 부착 퇴적을 방지하지 못하여 대전 롤러의 수명을 단축시킨다는 치명적인 문제점이 있다.

본 발명은 상기 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 상 담지체의 마찰 계수를 작게 하여 화상 형성 장치에서의 전사율을 향상시키고, 클리닝 블레이드에 의한 클리닝성을 향상시킬 수 있는 도포 장치를 구비하는 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 공급한 윤활제를 상 담지체상에 박막으로 도포하고, 박막으로 도포되지 않은 윤활제를 회수하여 효율적으로 이용하는 도포 장치를 구비하는 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.

또한, 박막을 형성하는 윤활제가 다른 부재, 특히, 대전 장치를 오염시키는 것을 방지하여 상 담지체를 균일하게 대전시킬 수 있는 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또, 소경화·구형화 토너이어도 블레이드 클리닝이 가능하고 고정밀의 가는 선 재현성을 구비하는 고품위 화상을 얻을 수 있는 토너를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하는 수단인 본 발명의 특징을 아래에 열거한다.

본 발명의 화상 형성 장치는 잠상을 형성하는 상 담지체와, 상 담지체 표면에 균일하게 대전을 실시하는 대전 장치와, 대전한 상 담지체 표면에 화상 데이터에 근거하여 노광하여 잠상을 기록하는 노광 장치와, 상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상화하는 현상 장치와, 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 구비하고, 상 담지체 표면의 가시상을 직접 또는 중간 전사체에 전사한 후 기록 매체에 전사하는 전사 장치와, 기록 매체상의 토너상을 정착시키는 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 클리닝 장치와 상기 대전 장치 사이에, 수용한 윤활제를 도포 블레이드에 의해 상 담지체상에 도포하여 박막을 형성하는 도포 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 도포 장치가 섬유형의 브러시를 구비하는 공급 롤러를 구비하고, 상기 공급 롤러로 윤활제를 상 담지체에 도포한 후 도포 블레이드로 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 도포 장치가 복수개의 필름을 구비하는 공급 롤러를 구비하고, 상기 공급 롤러로 윤활제를 상 담지체에 도포한 후 도포 블레이드로 박막을 형성하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 복수개의 클리닝 장치를 구비하고, 동시에 상기 도포 장치가 상 담지체 이동 방향 최상류에 있는 제1 클리닝 장치의 하류 측에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 제1 클리닝 장치의 하류 측에 배치되어 있는 제2 클리닝 장치가 클리닝 블레이드를 구비하고, 상기 도포 장치가 제1 클리닝 장치와 제2 클리닝 장치의 사이에 배치되어 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 제 1 클리닝 장치가 클리닝 블레이드를 구비하고, 상기 제 2 클리닝 장치의 클리닝 블레이드의 접촉압이 제1 클리닝 장치의 클리닝 블레이드의 접촉압보다 작은 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 도포 장치가 몇개의 클리닝 장치내에 설치되는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 도포 장치가 기계적인 진동 또는 충격을 부여하는 부재를 구비하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 도포 장치는 상 담지체의 중심을 포함한 수평면의 위쪽에 마련하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 대전 장치는 상 담지체와 접촉하지 않는 대전 부재를 구비하고, 대전 부재에 직류와 교류를 중첩한 바이어스를 인가하고 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 도포 장치에 이용되는 윤활제가 분말체형이며, 0.1~3.0 mm의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 윤활제는 지방산 금속염이고, 상기 지방산 금속염의 금속이 아연, 철, 칼슘, 알루미늄, 리튬, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 세륨, 티탄, 지르코늄, 납, 망간 중에서 선택되는 금속이며, 상기 지방산 금속염의 지방산이 라우릴산, 스테아린산, 팔미틴산, 미리스트산(myristatic acid), 올레산 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 지방산인 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 화상 형성 장치가 체적 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고, 체적 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 상기 화상 형성 장치가 SF－1이 100 내지 180이며, SF－2가 100 내지 180의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 추가로 외관 형상이 거의 구형이며, 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위이고, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위이며, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는 토너를 이용하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 화상 형성 장치는 나아가 상기 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시키는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 프로세스 카트리지는 적어도 잠상을 담지하는 상 담지체와, 대전 부재를 상 담지체 표면에 접촉 또는 근접시켜 상 담지체를 대전하는 대전 장치와, 현상제 담지체상에 토너를 담지하고 상 담지체의 잠상에 토너를 부착시켜 현상하는 현상 장치와, 상 담지체상의 잔류 토너를 클리닝하는 클리닝 장치 중에서 선택되는 장치를 구비하고, 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능한 프로세스 카트리지에 있어서, 상기 프로세스 카트리지는 클리닝 장치와 대전 장치 사이에, 수용한 윤활제를 블레이드에 의해 상 담지체상에 도포하여 박막을 형성하는 도포 장치를 마련하는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 프로세스 카트리지는 추가로 청구항 2 내지 9중 어느 한 항에 기재의 도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 토너는 잠상을 형성하는 상 담지체와, 상 담지체 표면에 균일하게 대전을 실시하는 대전 장치와, 대전한 상 담지체 표면에 화상 데이터에 근거하여 노광하고 잠상을 기록하는 노광 장치와, 상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상화하는 현상 장치와, 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 구비하고, 상 담지체 표면의 가시상을 직접 또는 중간 전사체에 전사한 후에 기록 매체에 전사하는 전사 장치와, 기록 매체상의 토너상을 정착시키는 정착 장치를 구비하고, 동시에, 블레이드로 수용하는 윤활제를 상 담지체상에 도포하여 박막을 형성하는 도포 장치를 상기 클리닝 장치와 상기 대전 장치 사이에 마련하는 화상 형성 장치에 이용되는 토너이며, 체적 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고, 체적 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 토너는 추가로 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 토너는 추가로 SF－1이 100 내지 180이며, SF－2가 100 내지 180의 범위에 있는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 토너는 추가로 외관 형상이 거의 구형이며, 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위이고, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위이며, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는 것을 특징으로 한다.

또, 본 발명의 토너는 추가로 상기 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시키는 것을 특징으로 한다.

실시예

아래에, 본 발명을 실시하기 위한 최적 형태를 도면에 근거하여 설명한다. 또한, 이른바 당업자는 특허 청구 범위의 본 발명을 변경·수정하여 다른 실시 형태를 이루는 것은 용이하며, 이러한 변경·수정은 본 특허 청구 범위에 포함되는 것으로서, 아래의 설명은 본 발명의 최적 형태의 예일 뿐, 본 특허 청구 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 대략 중앙 단면도이다. 도 1에 있어서, 상 담지체인 감광체(1)는 회전 가능하게 지지되어 도면의 화살표 방향으로 회전한다. 감광체(1)의 외주부에는 클리닝 장치(2), 도포 장치(7), 대전 장치(3), 노광 장치(4), 현상 장치(5), 전사 장치(6)가 배치되어 있다. 대전 장치(3)와 현상 장치(5) 사이에는 노광 장치(4)로부터의 빛 정보가 입사될 수 있는 공간이 확보되어 있다. 감광체(1)는 4개(도면의 a, b, c, d) 마련되어 있는데, 각각 주위에 마련되는 화상 형성용의 부품 구성은 같지만, 현상 장치(5)가 취급하는 색 재료(토너)의 색은 각각 다르다.

감광체(1)는 일부가 전사 장치(6)의 중간 전사 벨트(10)에 접하고 있다. 감광체(1)는 직경이 30 내지 100 mm 정도의 알루미늄 원통 표면에 광 도전성 물질인 유기 반도체 층을 마련한 감광체이다. 아몰퍼스(amorphous) 실리콘 표면층을 구비한 감광체도 채용할 수 있다. 또한, 도 1에서는 드럼형의 감광체를 이용하고 있지만, 벨트형의 감광체도 채용할 수 있다.

노광 장치(4)는 공지의 레이저 방식에 의해 컬러 화상 형성에 대응한 빛 정보를 균일하게 대전된 감광체(1) 표면에 잠상으로서 조사한다. LED 어레이(array)와 결상 수단으로 이루어지는 노광 장치도 채용할 수 있다.

중간 전사 벨트(10)는 회전 롤러(11, 12, 13)에 씌워져 도면의 화살표 방향와 같이 이동 가능하고, 벨트 루프의 내측에는 제1 전사 롤러(6a)가 감광체(1) 근처에 각각 배치되어 있다. 또, 이 외에 도시하지 않지만, 벨트에 장력을 주기 위한 인장 롤러(14)를 적당히 마련할 수 있다. 여기에서는 제1 전사 롤러(6a)는 고전압을 인가하는 롤러 타입이지만, 전극으로부터 방전하는 챠저를 채용할 수도 있다. 제1 전사 롤러(6a)를 제외한 상술한 롤러는 접지시키는 것이 바람직하다. 제1 전사 롤러(6a)는 중간 전사 벨트(10)와의 마찰로 대전되어 중간 전사 벨트(10)상의 토너를 마찰 전하로 움직이게 하면 화상이 흐트러지는 것을 방지할 수 있다. 중간 전사 벨트(10)는 기체의 두께가 20 ㎛ 내지 600 ㎛의 수지 필름, 또는 고무를 기체로 한 내열성의 벨트로서, 감광체(1)로부터 토너를 정전적(靜電的)으로 전사 가능케 하는 저항값을 구비하고, 표면 조도(Rz)는 1~4 ㎛ 정도가 바람직하다.

중간 전사 벨트(10)의 벨트 루프 외측에는 클리닝 장치(25)가 배치되어도 좋은 바, 이것에 의해 중간 전사 벨트(10)의 표면에 잔류하는 불필요한 토너가 제거된다. 또, 중간 전사 벨트(10)에는 인장 롤러(14)를 배치하여 중간 전사 벨트(10)가 느슨해 지는 것을 방지하고, 이 인장 롤러(14)에 의해 중간 전사 벨트(10)를 매끄럽게 이동시킴으로써 전사 불균일을 억제할 수 있다. 또, 중간 전사 벨트(10) 이동 시의 편향을 억제할 수 있다. 또한, 회전 롤러(11)는 발열체를 내포하는 제2 전사 수단으로서 이용하여도 좋다. 그 경우, 인장 롤러(14)는 냉각 수단으로서 히트 파이프(heat pipe)로 하는 것이 바람직하고, 감광체(1) 주변이 고온이 되지 않도록 중간 전사 벨트(10)를 냉각시킨다.

도 1에서 도면의 우측에는 이송 벨트(100)가 배치되어 있다. 이송 벨트(100)는 회전 롤러(111, 112, 113)에 씌워져 도면의 화살표 방향으로 이동 가능하고, 벨트 루프의 내측에는 제2 전사 롤러(110)가 마련되어 있고, 도전성 고무로 표면이 피복된 이 제2 전사 롤러(110)에 바이어스를 인가하여 전사지에 토너를 전사시킨다. 이송 벨트(100)는 중간 전사 벨트(10)와 동일 양태로, 기체의 두께가 20 ㎛ 내지 600 ㎛의 수지 필름, 또는 고무를 기체로 한 내열성의 벨트이다. 토너와의 접촉각은 90°, 표면 조도(Rz)는 5~10 ㎛ 정도가 바람직하다. 또한, 제2 전사 롤러(110)로서 탄성체 롤러를 배치하여도 좋다. 이 경우, 중간 전사 벨트(10)와 이송 벨트(100)는 발열체를 구비하는 롤러(11)와 탄성체 롤러(110)로 전사 닙부를 형성하여 열전사시켜도 좋다. 이것에 의해, 중간 전사 벨트(10)상의 토너상을 이송 벨트(100)에 전사하고, 다음에 재차 중간 전사 벨트(10)에 토너상을 형성한 후, 전사지(P)를 이송하여 전사지(P)의 양면에 동시에 화상을 형성할 수 있다.

다음에, 도포 장치(7)를 포함한 감광체(1) 주변의 구성에 대하여 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 제1 실시예의 감광체(1) 주변의 구성을 나타내는 개략도이다. 윤활제 도포 장치(7)는 클리닝 장치(2)와는 별개로 마련되고, 감광체(1)상의 윤활제(L)를 박막화하는 도포 블레이드(7a)와, 윤활제(L)를 감광체(1)에 공급하는 필름을 구비하는 공급 롤러(7b)와, 윤활제(L)를 수납하는 윤활제 수납부(7c)로 구성되어 있다. 공급 롤러(7b)는 원통형의 금속 롤러에 복수매의 수지제 필름을 마련하고 있다. 또는, 브러시를 금속 롤러 표면에 마련하여도 좋다. 필름은 폴리에스테르 수지, 불소 수지, 스티렌 수지, 아크릴 수지 중에서 선택된다. 브러시는 동일 양태의 수지 외에, 마모에 강하고 강도가 높은 나일론 등의 폴리아미드 수지를 이용할 수 있다. 또, 마찰 대전을 방지하기 위하여, 도전성 분말로서는 아세틸렌 블랙, 퍼네이스(furnace) 블랙 등의 카본 블랙, 흑연, 또는, 동, 은 등의 금속 분말의 도전성 분말을 함유시켜도 좋다. 구체적으로는, 전기 저항은 10²~10⁸ Ω·cm의 범위로 하는 것이 바람직하다. 도포 블레이드(7a)는 불소 수지, 우레탄 수지, 실리콘 수지의 탄성 수지(elastomer)를 블레이드형으로 하여 이용한다. 특히, 탄성이 강하고 마모하기 어려운 우레탄 수지가 바람직하다. 도포 블레이드(7a)의 감광체(1)에 접촉하는 방식은 카운터 방식이어도 트레일링(trailing) 방식이어도 좋지만 카운터 방식이 바람직하다. 블레이드 말림(curl) 발생이 적고, 윤활제(L)를 균일하게 박막화할 수 있다. 접촉압은 5~30 N/m, 접촉 각도는 10~30°의 범위로 한다. 침입량 등의 다른 조건은 블레이드의 탄성률에 의해 적당히 결정할 수 있다. 다만, 경도가 낮은 윤활제(L)를 박막화하는 것이므로, 클리닝 시의 클리닝 블레이드(2a)의 접촉 조건과 비교하여 접촉압 등은 낮게 설정한다.

이 도포 장치(7)는 공급 롤러(7a)가 윤활제 수납부(7c)에 있는 윤활제(L)를 공급 롤러(7b)의 필름에 실어 감광체(1)에 공급하고, 감광체(1)에 접촉된 도포 블레이드(7a)로 윤활제(L)를 박막화하여 도포한다. 이것에 의해, 감광체(1)의 마찰 계수를 작게 할 수 있어 토너의 전사율을 향상시킴으로써 폐기하는 토너량을 감소시킬 수 있다.

나아가, 클리닝하기 어려운 구형의 토너이어도 클리닝할 수 있다. 또, 윤활제(L)의 박막화를 도포 블레이드(7a)로 실시함으로써, 불필요한 윤활제(L)는 도포 블레이드(7a)로 막을 수 있으므로 감광체(1)에 박막을 형성하는 양을 가능한 한 줄일 수 있어 윤활제(L) 막을 최소 두께로 형성할 수 있다. 또, 이 때, 박막화 되지 않은 윤활제(L)는 도포 블레이드(7a)상에 잔류하기 때문에, 윤활제 수납부(7c)의 윤활제(L)를 장기간 사용할 수 있다.

윤활제(L)로서는 예컨대, 올레산 납, 올레산 아연, 올레산 동, 스테아린산 아연, 스테아린산 코발트, 스테아린산 철, 스테아린산 동, 팔미틴산 아연, 팔미틴산 동, 리놀렌산 아연 등의 지방산 금속염류나, 폴리 테트라플루오로 에틸렌, 폴리 클로로 트리플루오로 에틸렌, 폴리 불화 비닐리덴, 폴리 트리플루오로 크롤 에틸렌, 디클로로 디플루오로 에틸렌, 테트라 플루오로 에틸렌-에틸렌 공중합체, 테트라플루오로 에틸렌-헥사플루오로프로필렌 공중합체 등의 불소계 수지를 들 수 있다. 특히, 감광체(1)의 마찰을 감소시키는 효과가 큰 지방산 금속염이되, 지방산으로서 스테아린산, 금속으로서 아연, 또는 칼슘을 이용하는 스테아린산 아연, 스테아린산 칼슘이 보다 바람직하다.

또, 윤활제(L)는 분말체형이며, 체적 평균 입경이 0.1~3.0 mm의 범위에 있는 것을 이용한다. 고체 성형된 윤활제(L)는 브러시로 강하게 문질러서 분말체형으로 긁어내어 감광체(1)에 공급하지 않으면 안되므로 브러시의 수명이 짧아지고, 또, 브러시를 구동시키기 위한 축, 기어의 강도를 높이지 않으면 안되므로 제조상 비용 절감이 곤란하다. 그러나, 분말체형의 윤활제(L)를 이용함으로써, 필름 또는 브러시를 구비하는 공급 롤러(7b)의 수명을 연장하여 도포 장치(7)의 사용 기간을 연장시킬 수 있다. 또, 분말체형 윤활제(L)의 체적 평균 입경을 작게 함으로써 도포 블레이드(7a)에 의한 박막화를 용이하게 할 수 있다. 윤활제(L)의 체적 평균 입경이 0.1 mm 미만이면 윤활제가 박막화되지 않고 도포 블레이드(7a)를 빠져나가 버린다. 또, 체적 평균 입경이 3.0 mm를 초과하면, 도포 블레이드(7a)로 클리닝되어 박막화할 수 없다.

도 3은 본 발명의 제2 실시예의 감광체 주변의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 도포 장치(7)를 감광체(1)의 중심을 포함한 수평면보다 위쪽에 마련한다. 위쪽으로부터 감광체(1)에 접촉하여 자중으로 공급함으로써 공급 롤러(7b)를 생략할 수 있고 구성을 간단하게 하여 비용을 절감시킬 수 있다. 또, 기계적 또는 전기적인 충격 또는 진동을 부여하는 부재를 마련한다. 캠(7e)을 회전시켜 윤활제 수납부(7c)에 충돌시킴으로써 충격을 부여할 수 있다. 그 외에, 솔레노이드로 철심을 이동시킴으로써 충격을 부여하여도 좋다. 또, 윤활제 수납부(7c)에 진동자(7f)를 달아 진동을 부여할 수 있다. 이와 같은 충격 또는 진동에 의해 윤활제 수납부(7c)에서 윤활제(L)의 브리지, 공동(空洞)을 형성하지 않고 윤활제(L)를 감광체(1)에 안정하게 공급할 수 있다.

도 4는 본 발명의 제3 실시예의 감광체 주변의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 4에 나타낸 바와 같이, 감광체(1)의 주변에 제2 클리닝 장치(8)를 마련한다. 감광체(1)상의 가시상화된 토너는 전사 장치(도시하지 않음)에 의해 전사지에 전사된다. 전사되지 않은 미전사 토너는 평판형 탄성체인 클리닝 블레이드(2a)를 구비하는 클리닝 장치(2)(이하, 「제1 클리닝 장치)라고 함)에 의해 감광체(1)상으로부터 제거된다. 미전사 토너의 대부분은 제1 클리닝 장치(2)로 제거되지만, 미전사 토너 모두를 제거하기는 곤란한 바, 감광체(1)와의 부착력이 강한 구형화 또는 입경이 작은 소경화 토너는 클리닝 블레이드(2a)의 가장자리로부터 빠져나간다. 제1 클리닝 장치(2)의 하류 측에는 도포 장치(7)가 설치되어 있다. 윤활제(L)는 분말체형이어도 좋지만, 고체형이어도 좋다. 여기에서는 성형된 고체형의 윤활제(L) 표면을 회전하는 브러시를 구비하는 공급 브러시(7b)로 긁어내어 감광체(1) 표면에 도포한다. 윤활제(L)는 홀더(7h)에 양면 접착 테이프 등에 의해 유지되고, 가압 스프링 등의 가압 부재(7g)는 홀더(7h)를 밀어 고체형 윤활제(L)가 소정 압력으로 공급 롤러(6b)에 적절히 가압되어 도포되도록 한다.

따라서, 도포 장치(7) 하류측의 감광체(1) 표면은 저마찰 상태로 유지되어 있다. 공급 롤러(7b)로 긁어낸 윤활제(L)가 너무 많아 감광체(1)에 다 도포되지 않고 브러시 하부에 퇴적되어도, 브러시에 의해 서서히 재차 감광체(1)에 도포된다. 퇴적된 윤활제(L)는 제1 클리닝 장치(2)로부터 빠져 나온 극소량의 토너 일부와 혼합되지만, 토너량이 극소량이기 때문에 윤활 효과에 영향을 줄 정도는 아니다. 도포 장치(7)의 하류 측에는 제2 클리닝 장치(8)가 배치되어 있다. 제2 클리닝 장치(8)는 평판형 탄성체인 클리닝 블레이드(8a)로 구성되고, 감광체(1)의 회전 방향에 대항하는 이른바 카운터 방향으로 감광체(1)에 접촉하고 있다. 감광체(1)에 대한 카운터 방향의 접촉은 토너 제거성이 뛰어나지만, 감광체(1)와 클리닝 블레이드(8a)의 마찰 계수가 높으면 반전된다는 결점이 있다.

도 5는 감광체에 접촉하고 있는 클리닝 블레이드가 반전되어 있는 상태를 모식적으로 나타낸 도면이다. 미전사 토너에는 마찰 계수를 저하시키는 작용이 있는데, 제1 클리닝 장치(2)는 미전사 토너가 충분히 입력되기때문에 반전되지 않는다. 제2 클리닝 장치(8)에는 제1 클리닝 장치(2)로부터 빠져 나온 극소량의 미전사 토너가 입력되지만, 그 입력량은 반전 방지에 대하여 충분하지 않다.

그러나, 감광체(1)와의 접촉 위치가 윤활제 도포 위치 하류측의 저마찰 상태 부분이기 때문에, 반전은 발생하지 않는다. 그 때문에, 제1 클리닝 장치(2)로부터 빠져 나오는 토너의 다소에 관계없이, 미전사 토너를 안정하게 제거할 수 있다. 제2 클리닝 장치(8)의 감광체(1)에 대한 접촉은 제1 클리닝 장치(2)의 감광체(1)에 대한 접촉보다 작게 설정하면 더욱 좋다. 그 이유는 접촉압이 크면 감광체(1)의 마모(삭감)이 증가하여 감광체(1)의 수명을 단축시킬 가능성이 있기 때문이다. 접촉압이 작으면 토너 제거성이 약해지지만, 제2 클리닝 장치(8)의 상류에 도포 장치(7)가 마련되어 있기 때문에, 감광체(1) 표면이 저마찰 상태에 있어 보다 작은 힘으로 토너를 제거할 수 있어 작은 접촉압에서의 토너 제거가 가능하게 된다. 여기서, 이용하는 윤활제(L)는 성형된 고체형이어도, 분말체형이어도 좋다. 특히, 박막을 균일하게 성형할 수 있는 분말체형인 것이 바람직하다.

이 윤활제(L)를 감광체(1) 표면에 공급함으로써 감광체(1) 표면에 윤활제(L) 막을 형성하여 마찰 계수를 0.3 이하로 한다. 감광체(1)의 마찰 계수는 0.3 이하, 더욱이 0.2 이하로 하는 것이 바람직하다. 마찰 계수를 0.3 이하, 특히 0.2 이하로 함으로써 감광체(1)와 토너의 상호 작용을 감소시켜 감광체(1)상의 토너를 떨어지기 쉽게 하므로 전사율을 높일 수 있다. 또, 클리닝 블레이드(2a)와 감광체(1)의 마찰이 커지는 것을 억제하여 클리닝 효율을 높일 수 있다. 특히, 원형도가 높은 토너는 감광체(1)위에서 쉽게 굴러가기 때문에 클리닝 불량의 발생을 억제할 수 있다. 또, 전사율을 높여 클리닝되는 토너량을 절감시킴으로써 장기간의 사용에 따른 클리닝 불량의 발생을 억제할 수 있다. 한편, 마찰 계수가 0.1 미만이 되면, 클리닝 블레이드(2a)와의 사이에서 너무 미끄러져 감광체(1)상의 토너가 클리닝 블레이드(2a)를 빠져나가는 클리닝 불량이 발생한다. 또, 제1 클리닝 장치(2)로부터 빠져 나오는 토너의 다소에 관계없이, 제2 클리닝 장치(8)는 감광체(1) 표면의 마모량을 줄이는 낮은 접촉압으로 미전사 토너를 안정하게 제거할 수 있다.

여기서, 감광체(1)의 마찰 계수는 아래와 같이, 오일러-벨트 방식으로 측정하였다.

도 6은 감광체의 마찰 계수의 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이 경우, 중간 두께의 인쇄 용지를 벨트로 하여 길이 방향으로 감광체(1) 드럼에 씌워 드럼의 원주 1/4에 접촉되도록 하고, 벨트의 일측에 예컨대, 0.98N(100gr)의 하중을 걸고, 타측에 인장 압축 측정기(디지털 푸쉬풀 게이지)를 설치하며, 인장 압축 측정기를 끌어당겨 벨트가 이동한 시점에서의 하중을 읽어내고, 마찰 계수 μs = 2/π × 1n (F/0.98)(μ：정지 마찰계수, F：측정값)에 대입하여 산출한다. 또한, 상기 화상 형성 장치(200)에서의 감광체(1)의 마찰 계수는 화상 형성의 정상(定常) 상태가 되었을 때의 값을 말한다. 감광체(1)의 마찰 계수는 화상 형성 개시 직후부터 일정 기간 그 값이 변화한다. A4판 기록지로 1,000매 정도 화상을 형성하게 되면 마찰 계수의 값은 거의 일정한 값이 된다. 따라서, 여기에서 말하는 마찰 계수란, 이 정상 상태(일정 상태)의 마찰 계수를 말한다.

또, 상기 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 클리닝 장치(8)의 하류 측에는 대전 부재로서 대전 롤러(3a)를 구비하는 대전 장치(3)가 배치되어 있다.

도 7은 대전 롤러(3a)의 구성을 나타내는 개략도이다. 대전 롤러(3a)는 감광체(1)에 대하여 그 표면이 소정 간격으로 떨어진 상태로 배치되도록 단부에 간격 유지 부재(3c)가 마련되어 있다. 간격 부재의 두께는 10~300 ㎛ 정도로, 인가되는 전압과의 관계에 따라 적당히 결정된다. 또, 스프링(3d)에 의해 감광체에 가압 접촉되어 있고, 도시하지 않은 전원으로부터 소정 전압이 인가되어 있다. 인가 전압은 직류와 교류가 중첩된 것을 이용하고 있다. 이와 같이 대전 롤러(3a)가 감광체(1)에 대하여 접촉하지 않기 때문에, 감광체(1) 표면에 도포된 윤활제(L)가 대전 롤러(3a)에 부착하여 퇴적하지 않는다. 여기에서는 대전 롤러(3a)를 예로 하였지만, 이른바 챠저 방식의 대전 장치(3)이어도 좋다.

이 때 토너는 체적 평균 입경이 10 ㎛ 이하인 토너를 이용한다. 체적 평균 입경이 10 ㎛를 초과하면 고정밀 화상 재현이 곤란하게 된다. 나아가, 토너의 체적 평균 입경은 8 ㎛ 이하이면 더욱 고정밀 화상을 재현할 수 있다. 그러나, 토너의 체적 평균 입경은 3 ㎛ 이상으로 한다. 체적 평균 입경이 3 ㎛ 미만이면 감광체(1)에 윤활제(L)를 박막화하여 도포하고 감광체(1)의 마찰 계수를 0.3 이하로 하여도 클리닝 블레이드(2a)에 의한 토너 클리닝이 곤란하게 된다. 나아가, 체적 평균 입경과 개수 평균 입경의 비로 표현되는 분산도는 1.00~1.40의 범위로 한다. 분산도가 1.40을 초과하면, 대전량 분포가 넓어져 가는선 사이의 토너 비산이나, 흰 바탕의 오점이 많아져 화상 품위가 저하한다. 또, 클리닝 블레이드(2a)를 빠져나가는 토너량이 증가하기 때문에, 도포 블레이드(7a)에 토너가 많아지고 도포 블레이드(7a)와 감광체(1) 사이로 토너가 침입하여 감광체(1)상에 형성되는 윤활제 박막이 고르지 않게 된다.

또, 토너의 평균 원형도는 0.93 이상이다. 이 원형도는 건식 분쇄로 제조되는 토너에서는 열적 또는 기계적으로 구형화 처리된다. 열적으로는 예컨대, 분무기 등으로 열기류와 함께 토너 입자를 분무함으로써 구형화 처리를 실시할 수 있다. 또, 기계적으로는 볼 밀 등의 혼합기에 비중이 가벼운 유리 등의 혼합 매체와 함께 투입하여 교반함으로써 구형화 처리할 수 있다. 다만, 열적 구형화 처리에서는 응집하여 입경이 큰 토너 입자가 발생하고, 기계적 구형화 처리에서는 미분말(微粉)이 발생하기 때문에 재차 분급(分級) 공정이 필요하게 된다. 또, 수계 용매 중에서 제조되는 토너에서는 용매를 제거하는 공정에서 강한 교반을 부여함으로써 형상을 제어할 수 있다. 원형도는 원형도 SR = (입자 투영 면적과 같은 면적의 원의 둘레길이/입자 투영상(投影像)의 둘레길이)×100%로 정의되고, 토너가 구형에 가까울 수록 100%에 가까운 값이 된다. 원형도가 높은 토너는 캐리어 또는 현상 슬리브상에 있어 전기력선의 영향을 받기 쉽고, 정전 잠상의 전기력선에 따라 충실히 현상된다. 미소한 잠상 도트를 재현할 때에는 치밀하고 균일하게 토너가 배치되기 때문에, 가는선 사이의 토너 비산이 적어 가는선의 재현성이 향상된다. 특히, 0.93 미만에서는 화상 품위가 낮고, 특히 가는선의 재현성이 저하하여 고정밀 화상 재현이 곤란하게 된다.

또, 토너는 원형도 중에서 형상 계수 SF－1은 100 이상 180 이하의 범위에 있고, 형상 계수 SF－2는 100 이상 180 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 형상 계수 SF－1은 토너 형상의 둥글기의 비율을 나타내는 것으로서, 아래와 같이 식(1)로 표현된다. 토너를 2 차원 평면에 투영하여 이루어진 형상의 최대 길이(MXLNG)의 제곱을 도형 면적(AREA)으로 나누고, 100 π／4를 곱한 값이다.

SF－1=｛(MXLNG)²/AREA｝×(100π／4) ···식 (1)

SF－1의 값이 100인 경우에, 토너의 형상은 구형이 되고, SF－1의 값이 커질 수록 부정형이 된다.

또, 형상 계수 SF－2는 토너 형상의 요철의 비율을 나타내는 것으로서, 아래와 같이 식(2)로 표현된다. 토너를 2 차원 평면에 투영하여 이루어진 도형의 둘레길이(PERI)의 제곱을 도형 면적(AREA)으로 나누고, 100π／4를 곱한 값이다.

SF－2=｛(PERI)²/AREA｝×(100π／4) ···식 (2)

SF－2의 값이 100인 경우에, 토너 표면에 요철이 존재하지 않게 되고, SF－2의 값이 커질 수록 토너 표면의 요철이 현저하게 된다.

형상 계수의 측정은 구체적으로는 주사형 전자 현미경(S－800：히타치 제작소제)으로 토너의 사진을 찍고, 이것을 화상 해석 장치(LUSEX3：니레코 회사제)에 도입하여 해석 및 계산하였다.

SF－1과 SF－2이 커지면, 형상이 부정형이 되고 요철도 많아지며, 이동 또는 비상(飛翔)시에 있어 공기 저항을 불균일하게 받기 때문에, 현상·전사 시의 전계에 따른 이동이 곤란하여 화상 품위를 저하시킨다.

나아가, 이 화상 형성 장치(200)에 이용하는 토너는 대략 구형이어도 좋다. 도 8a, 8b는 토너의 외형 형상을 나타내는 개략도로서, 도 8a는 토너의 외관도, 도 8b는 토너의 단면도이다. 도 8a, 8b에 있어서, X축에 토너의 장축(r1)을, Y축에 단축(r2)을, Z축에 두께(r3)를 나타내고, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 구비하고 있다.

이 토너는 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0인 대략 구형의 형상을 구비하고 있다. 또한, 축 비는 주사형 전자 현미경(SEM)으로 시야 각도를 바꾸고 관찰하면서 측정하였다. 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5 미만, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7 미만에서는 토너 외관이 부정형이 되기 때문에, 자성 캐리어와의 접촉이 불균일하게 되어 대전량 분포가 넓어지므로 비산이 많아지고 화상 품위가 저하한다.

도 9는 클리닝 블레이드가 감광체에 접촉하는 가장자리부에서 토너에 작용하는 힘의 관계를 모식적으로 나타낸 도면이다. 특히, 본 발명의 화상 형성 장치(200)에서는 감광체(1)상에 얇고 균일하게 도포된 윤활제(L) 박막이 존재하기 때문에 토너와 감광체(1)의 마찰 계수가 작으므로 도 9에 나타낸 바와 같이, 토너를 막고자 하는 힘(F2)과 토너가 클리닝 블레이드(2a, 8a)를 빠져나가고자 하는 힘(F1)의 관계가 F2＞F1이 되기 때문에 클리닝이 용이하게 된다. 나아가, 복수개의 클리닝 장치(2, 8)(도 4 참조)를 마련하고 있기 때문에, 제1 클리닝 장치(2)로 다 제거할 수 없는 토너도 제2 클리닝 장치(8)로 제거할 수 있다. 따라서, 일반적으로 클리닝하기 어려운, 평균 입경 10 ㎛ 이하의 소입경 토너나 중합법에 따라 만들어진 중합 토너도 클리닝할 수 있게 된다.

여기에서는 클리닝 장치를 2개로 설명했지만, 물론 더욱 많아도 좋다. 또, 제1 클리닝 장치(2)도 평판형 탄성 부재인 클리닝 블레이드(2a)가 아니고, 이른바 브러시 타입이어도 좋다. 또, 브러시에는 정전적으로 토너를 제거하기 위한 소정 전압을 인가하여도 좋다. 브러시를 사용하는 경우에는 브러시에 부착한 토너를 브러시로부터 튀기기 위한 요동 부재(7i)를 마련하는 것이 바람직하다(도 4 참조). 또, 윤활제의 도포 방법도 도 4에 한정되는 것은 아니고, 윤활제가 분말체형이어도 좋고, 윤활제를 원통 형상으로 하여 감광체(1)에 직접 접촉시켜 도포하여도 좋다.

또, 이와 같은 대략 구형 형상인 토너로서는 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시킨 토너가 바람직하다. 이 반응에 의해 제조된 토너는 토너 표면을 경화시킴으로써 핫 오프셋(hot offset)을 줄일 수 있고, 정착 장치(30) 오점이 되어 화상상에 나타나는 것을 억제할 수 있다.

아래에, 토너의 구성 재료 및 가장 적합한 제조 방법에 대하여 설명한다.

(폴리에스테르)

폴리에스테르는 다가 알코올 화합물과 다가 카르본산 화합물의 중축합 반응에 의해 얻을 수 있다.

다가 알코올 화합물(PO)로서는, 2가 알코올(DIO) 및 3가 이상의 다가 알코올(TO)을 예로 들 수 있는데, 2가 알코올(DIO) 단독, 또는 2가 알코올(DIO)과 소량의 다가 알코올(TO)의 혼합물이 바람직하다. 2가 알코올(DIO)로서는, 알킬렌 글리콜(에틸렌 글리콜, 1, 2－프로필렌 글리콜, 1, 3－프로필렌 글리콜, 1, 4－부탄디올, 1, 6－헥산디올 등)；알킬렌 에테르 글리콜(디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라 메틸렌에테르 글리콜 등)；지환식 디올(1, 4－시클로헥산디메탄올, 수소 첨가 비스페놀 A 등)；비스페놀류(비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S 등)；상기 지환식 디올의 알킬렌 옥사이드(에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 등) 부가물；상기 비스페놀류의 알킬렌 옥사이드(에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 등) 부가물 등을 예로 들 수 있다. 이들 중 바람직한 것은 탄소수 2~12의 알킬렌 글리콜 및 비스페놀류의 알킬렌 옥사이드 부가물이며, 특히 바람직한 것은 비스페놀류의 알킬렌 옥사이드 부가물, 및 이것과 탄소수 2~12의 알킬렌 글리콜의 병용이다. 3가 이상의 다가 알코올(TO)로서는 3~8가 또는 그 이상의 다가 지방족 알코올(글리세린, 트리 메틸올 에탄, 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨 등)；3가 이상의 페놀류(트리스페놀 PA, 페놀 노볼락, 크레졸 노볼락 등)；상기 3가 이상의 폴리페놀류의 알킬렌 옥사이드 부가물 등을 예로 들 수 있다.

다가 카르본산(PC)으로서는 2가 카르본산(DIC) 및 3가 이상의 다가 카르본산(TC)을 예로 들 수 있는데, 2가 카르본산(DIC) 단독, 및 2가 카르본산(DIC)과 소량의 다가 카르본산(TC)의 혼합물이 바람직하다. 2가 카르본산(DIC)으로서는 알킬렌 디카르본산(호박산, 아디핀산, 세바신산 등)；알케닐렌 디카르본산(말레산, 푸마르산 등)；방향족 디카르본산(프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 나프탈렌 디카르본산 등) 등을 예로 들 수 있다. 이들 중 바람직한 것은 탄소수 4~20의 알케닐렌 디카르본산 및 탄소수 8~20의 방향족 디카르본산이다. 3가 이상의 다가 카르본산(TC)으로서는 탄소수 9~20의 방향족 다가 카르본산(트리멜리트산, 피로멜리트산 등) 등을 예로 들 수 있다. 또한, 다가 카르본산(PC)으로서는 상술한 것의 산무수물 또는 저급 알킬 에스테르(메틸 에스테르, 에틸 에스테르, 이소프로필 에스테르 등)를 이용하여 다가 알코올(PO)과 반응시켜도 좋다.

다가 알코올(PO)과 다가 카르본산(PC)의 비율은 수산기［OH］와 카르복실기［COOH］의 당량비［OH］/［COOH］로서 통상 2/1~1/1이며, 바람직하게는 1.5/1~1/1, 더욱 바람직하게는 1.3/1~1.02/1이다.

다가 알코올(PO)과 다가 카르본산(PC)의 중축합 반응은 테트라부톡시티탄산염, 디부틸틴옥사이드 등 공지의 에스테르화 촉매의 존재하에 150~280℃로 가열하고, 필요에 따라 감압하면서 생성되는 물을 유거(留去)하여 수산기를 구비하는 폴리에스테르를 얻는다. 폴리에스테르의 수산기가는 5 이상인 것이 바람직하고, 폴리에스테르의 산가는 통상 1~30, 바람직하게는 5~20이다. 산가를 갖게 함으로써 부대전성이 되기 쉽고, 또한 기록지에 정착 시, 기록지와 토너의 친화성이 좋아져 저온 정착성이 향상된다. 그러나, 산가가 30을 초과하면 대전의 안정성, 특히 환경 변동에 대하여 악화되는 경향이 있다.

또, 중량 평균 분자량은 10,000~400,000이고, 바람직하게는 20,000~200,000이다. 중량 평균 분자량이 10,000 미만이면, 핫 오프셋(hot offset)이 발생하기 때문에 바람직하지 않다. 또, 400,000을 초과하면 정착성을 확보할 수 없다.

폴리에스테르에는 상기의 중축합 반응으로 얻을 수 있는 미변성 폴리에스테르 외에, 우레아 변성의 폴리에스테르가 바람직하게 함유된다. 우레아 변성의 폴리에스테르는 상기의 중축합 반응으로 얻어진 폴리에스테르 말단의 카르복실기나 수산기 등과 다가 이소시아네이트 화합물(PIC)을 반응시켜 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르 프리폴리머(A)를 얻으며, 이것과 아민류의 반응에 의해 분자쇄가 가교 및/또는 신장되어 얻어지는 것이다.

다가 이소시아네이트 화합물(PIC)로서는, 지방족 다가 이소시아네이트(테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2, 6－디이소시아나토메틸카프로에이트 등)；지환식 폴리이소시아네이트(이소포론 디이소시아네이트, 시클로 헥실 메탄 디이소시아네이트 등)；방향족 디이소시아네이트(톨릴렌 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트 등)；방향 지방족 디이소시아네이트(α, α, α', α'－테트라 메틸 크실렌 디이소시아네이트 등)；이소시아네이트류；상기 폴리이소시아네이트를 페놀 유도체, 옥심, 카프로락탐 등으로 블록한 것； 및 이들 2종 이상의 병용을 예로 들 수 있다.

다가 이소시아네이트 화합물(PIC)의 비율은 이소시아네이트기［NCO］와 수산기를 구비하는 폴리에스테르의 수산기［OH］의 당량비［NCO］/［OH］로서 통상 5/1~1/1이며, 바람직하게는 4/1~1.2/1, 더욱 바람직하게는 2.5/1~1.5/1이다. ［NCO］/［OH］가 5를 초과하면 저온 정착성이 악화된다. ［NCO］의 몰비가 1 미만이면, 우레아 변성 폴리에스테르를 이용하는 경우, 그 에스테르 중의 우레아 함량이 낮아져 내 핫 오프셋(耐 hot offset)성이 악화된다.

이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A) 중의 다가 이소시아네이트 화합물(PIC) 구성 성분의 함유량은 통상 0.5~40 wt%이며, 바람직하게는 1~30 wt%, 더욱 바람직하게는 2~20 wt%이다. 0.5wt% 미만이면, 내 핫 오프셋성이 악화됨과 동시에, 내열 보존성과 저온 정착성 양립의 면에서 불리하게 된다. 또, 40 wt%를 초과하면 저온 정착성이 악화된다.

이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A) 중의 1 분자당에 함유되는 이소시아네이트기는 통상 1개 이상이며, 바람직하게는 평균 1.5~3개, 더욱 바람직하게는 평균 1.8~2.5개이다. 1 분자당 1개 미만이면, 우레아 변성 폴리에스테르의 분자량이 낮아져 내 핫 오프셋성이 악화된다.

다음에, 폴리에스테르프리폴리머(A)와 반응시키는 아민류(B)로서는 2가 아민 화합물(B1), 3가 이상의 다가 아민 화합물(B2), 아미노 알콜(B3), 아미노 메르캅탄(B4), 아미노산(B5), 및 B1~B5의 아미노기를 블록한 것(B6) 등을 예로 들 수 있다.

2가 아민 화합물(B1)로서는 방향족 디아민(페닐렌디아민, 디에틸톨루엔디아민, 4, 4'－디아미노디페닐메탄 등)；지환식 디아민(4, 4'－디아미노 3, 3'－디메틸디시클로헥실메탄, 디아민시클로헥산, 이소포론디아민 등)；및 지방족 디아민(에틸렌 디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민 등)등을 예로 들 수 있다. 3가 이상의 다가 아민 화합물(B2)로서는 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌테트라민 등을 예로 들 수 있다. 아미노 알콜(B3)로서는 에탄올 아민, 히드록시 에틸아닐린 등을 예로 들 수 있다. 아미노 메르캅탄(B4)으로서는 아미노 에틸 메르캅탄, 아미노 프로필 메르캅탄 등을 예로 들 수 있다. 아미노산(B5)으로서는 아미노 프로피온산, 아미노 카프로산 등을 예로 들 수 있다. B1~B5의 아미노기를 블록한 것(B6)으로서는 상기 B1~B5의 아민류와 케톤류(아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등)로부터 얻을 수 있는 케티민 화합물, 옥사조리딘 화합물 등을 예로 들 수 있다. 이들 아민류(B) 중 바람직한 것은 B1 및 B1과 소량의 B2의 혼합물이다.

아민류(B)의 비율은 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A) 중의 이소시아네이트기［NCO］와 아민류(B) 중의 아미노기［NHx］의 당량비［NCO］/［NHx］로서 통상 1/2~2/1이고, 바람직하게는 1.5/1~1/1.5, 더욱 바람직하게는 1.2/1~1/1.2이다. ［NCO］/［NHx］가 2를 초과하거나 1/2 미만이면, 우레아 변성 폴리에스테르의 분자량이 낮아져 내 핫 오프셋성이 악화된다.

또, 우레아 변성 폴리에스테르 중에는 우레아 결합과 함께 우레탄 결합을 함유하고 있어도 좋다. 우레아 결합 함유량과 우레탄 결합 함유량의 몰비는 통상 100/0~10/90이며, 바람직하게는 80/20~20/80, 더욱 바람직하게는 60/40~30/70이다. 우레아 결합의 몰비가 10% 미만이면, 내 핫 오프셋(offset)성이 악화된다.

우레아 변성 폴리에스테르는 원 쇼트(one-shot)법 등에 의해 제조된다. 다가 알코올(PO)과 다가 카르본산(PC)을 테트라부톡시티타네이트, 디부틸틴옥사이드 등 공지의 에스테르화 촉매의 존재하에 150~280℃로 가열하고, 필요에 따라 감압하면서 생성되는 물을 유거하여 수산기를 구비하는 폴리에스테르를 얻는다. 그 다음에 40~140℃에서 이 폴리에스테르에 다가 이소시아네이트(PIC)를 반응시켜 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A)를 얻는다. 나아가, 이 폴리에스테르프리폴리머((A)에 아민류(B)를 0~140℃에서 반응시켜 우레아 변성 폴리에스테르를 얻는다.

이소시아네이트(PIC)를 반응시킬 때, 및 폴리에스테르프리폴리머(A)와 아민류(B)를 반응시킬 때, 필요에 따라 용제를 이용할 수도 있다. 사용 가능한 용제로서는 방향족 용제(톨루엔, 크실렌 등)；케톤류(아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등)；에스테르류(초산에틸 등)；아미드류(디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등) 및 에테르류(테트라히드로푸란 등) 등의 이소시아네이트(PIC)에 대하여 불활성적인 것을 예로 들 수 있다.

또, 폴리에스테르프리폴리머(A)와 아민류(B)의 가교 및/또는 신장 반응에는 필요에 따라 반응 정지제를 이용하여 얻을 수 있는 우레아 변성 폴리에스테르의 분자량을 조정할 수 있다. 반응 정지제로서는 모노아민(디에틸 아민, 디부틸 아민, 부틸 아민, 라우릴 아민 등), 및 그들을 블록한 것(케티민 화합물) 등을 예로 들 수 있다.

우레아 변성 폴리에스테르의 중량 평균 분자량은 통상 1만 이상이고, 바람직하게는 2만~1000만, 더욱 바람직하게는 3만~100만이다. 1만 미만에서는 내 핫 오프셋성이 악화된다. 우레아 변성 폴리에스테르 등의 수 평균 분자량은 앞서의 미변성 폴리에스테르를 이용하는 경우에는 특히 한정되는 것은 아니고, 상기 중량 평균 분자량으로 하는 데에 얻기 쉬운 수 평균 분자량으로 좋다. 우레아 변성 폴리에스테르를 단독으로 사용하는 경우에는, 그 수 평균 분자량은 통상 2000~15000이고, 바람직하게는 2000~10000, 더욱 바람직하게는 2000~8000이다. 20000을 초과하면, 저온 정착성 및 풀 컬러 장치에 이용 시의 광택성이 악화된다.

미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르를 병용함으로써, 저온 정착성 및 풀 컬러 화상 형성 장치(200)에 이용 시의 광택성이 향상되므로, 우레아 변성 폴리에스테르를 단독으로 사용하는 것보다 바람직하다. 또한, 미변성 폴리에스테르는 우레아 결합 이외의 화학 결합으로 변성된 폴리에스테르를 포함하여도 좋다.

미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르는 적어도 일부가 상용(相溶)하고 있는 것이 저온 정착성, 내 핫 오프셋성 면에서 바람직하다. 따라서, 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르는 유사한 조성인 것이 바람직하다.

또, 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르의 중량비는 통상 20/80~95/5이고, 바람직하게는 70/30~95/5, 더욱 바람직하게는 75/25~95/5, 특히 바람직하게는 80/20~93/7이다. 우레아 변성 폴리에스테르의 중량비가 5% 미만이면, 내 핫 오프셋성이 악화됨과 동시에, 내열 보존성과 저온 정착성 양립의 면에서 불리하게 된다.

미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르를 포함한 바인더 수지의 유리 전이점(Tg)은 통상 45~65℃이며, 바람직하게는 45~60℃이다. 45℃ 미만에서는 토너의 내열성이 악화되고, 65℃를 초과하면 저온 정착성이 불충분하게 된다.

또, 우레아 변성 폴리에스테르는 얻어지는 토너 모체 입자의 표면에 쉽게 존재하기 때문에, 공지의 폴리에스테르계 토너와 비교하여 유리 전이점이 낮아도 내열 보존성이 양호한 경향을 나타낸다.

또한 여기서, 착색제, 대전 제어제, 이형제 등은 기존의 물질을 선택하여 이용할 수 있다.

다음에, 토너의 제조 방법에 대하여 설명한다. 여기에서는 바람직한 제조 방법에 대하여 기재하지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

(토너의 제조 방법)

착색제, 미변성 폴리에스테르, 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 이형제를 유기용매 중에 분산시켜 토너 재료액을 만든다.

유기용매는 비등점이 100℃ 미만인 휘발성인 것이 토너 모체 입자 형성 후의 제거가 용이하여 바람직하다. 구체적으로는, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 사염화탄소, 염화 메틸렌, 1, 2－디클로로에탄, 1, 1, 2－트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 모노클로로벤젠, 디클로로에틸리덴, 초산메틸, 초산에틸, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등을 단독 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다. 특히, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용매 및 염화 메틸렌, 1, 2－디클로로에탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소가 바람직하다. 유기용매의 사용량은 폴리에스테르프리폴리머 100 중량부에 대하여 통상 0~300 중량부, 바람직하게는 0~100 중량부, 더욱 바람직하게는 25~70 중량부이다.

토너 재료액을 계면 활성제, 수지 미립자의 존재하에 수계 매체 중에서 유화시킨다.

수계 매체는 물 단독으로도 좋고, 알코올(메탄올, 이소프로필 알코올, 에틸렌글리콜 등), 디메틸 포름아미드, 테트라히드로푸란, 셀솔브류(메틸 셀솔브 등), 저급 케톤류(아세톤, 메틸 에틸 케톤 등) 등의 유기용매를 포함하는 것이어도 좋다.

토너 재료액 100 중량부에 대한 수계 매체의 사용량은 통상 50~2000 중량부이고, 바람직하게는 100~1000 중량부이다. 50 중량부 미만이면, 토너 재료액의 분산 상태가 나빠 소정 입경의 토너 입자를 얻을 수 없다. 2000 중량부를 초과하면 비경제적이다.

또, 수계 매체 중의 분산을 양호하게 하기 위하여 계면 활성제, 수지 미립자 등의 분산제를 적당히 첨가한다.

계면 활성제로서는 알킬 벤젠 술폰산염, α－올레핀 술폰산염, 인산 에스테르 등의 음이온성 계면 활성제, 알킬 아민염, 아미노 알콜 지방산 유도체, 폴리아민 지방산 유도체, 이미다졸린 등의 아민염형이나, 알킬 트리메틸 암모늄염, 디알킬 디메틸 암모늄염, 알킬 디메틸 벤질 암모늄염, 피리디늄염, 알킬 이소퀴놀리늄염, 염화 벤제트니움 등의 4급 암모늄염형의 양이온성 계면 활성제, 지방산 아미드 유도체, 다가 알코올 유도체 등의 비이온 계면 활성제, 예컨대 알라닌, 도데실디(아미노 에틸) 글리신, 디(옥틸 아미노 에틸) 글리신이나 N－알킬-N, N－디메틸 암모늄 베타인 등의 양성 계면 활성제를 예로 들 수 있다.

또, 플루오로 알킬기를 구비하는 계면 활성제를 이용함으로써, 매우 소량으로 그 효과를 높일 수 있다. 바람직하게 이용되는 플루오로 알킬기를 구비하는 음이온성 계면 활성제로서는 탄소수 2~10의 플루오로 알킬카르본산 및 그 금속염, 퍼플루오로 옥탄술포닐 그루타민산 디나트륨, 3－［ω－플루오로 알킬(C6~C11) 옥시］－1－알킬(C3~C4) 술폰산 나트륨, 3－［ω－플루오로 알카노일(C6~C8)－N－에틸 아미노］－1－프로판 술폰산 나트륨, 플루오로 알킬(C11~C20) 카르본산 및 금속염, 퍼플루오로 알킬카르본산(C7~C13) 및 그 금속염, 퍼플루오로 알킬(C4~C12) 술폰산 및 그 금속염, 퍼플루오로 옥탄 술폰산 디에탄올 아미드, N－프로필-N－(2－히드록시 에틸) 퍼플루오로 옥탄 술폰 아미드, 퍼플루오로 알킬(C6~C10) 술폰 아미드 프로필 트리 메틸 암모늄염, 퍼플루오로 알킬(C6~C10)－N－에틸술포닐글리신염, 모노 퍼플루오로 알킬(C6~C16) 에틸 인산 에스테르 등을 예로 들 수 있다.

상품명으로서는 서프론 S－111, S－112, S－113(일본 아사히 가라스 회사제), 플로라드 FC－93, FC－95, FC－98, FC－129(스미토모3M 회사제), 유니다인 DS－101, DS－102(다이킨공업 회사제), 메가팩 F－110, F－120, F－113, F－191, F－812, F－833(다이니폰 잉크 회사제), 에크톱 EF－102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204, (토오켐 프로덕츠 회사제), 프타-젠트 F－100, F150(네오스 회사제) 등을 예로 들 수 있다.

또, 양이온성 계면 활성제로서는 플루오로 알킬기를 구비하는 지방족 1급, 2급 또는 2급 아민산, 퍼플루오로 알킬(C6~C10) 술폰 아미드 프로필 트리 메틸 암모늄염 등의 지방족 4급 암모늄염, 벤자르코니움염, 염화 벤제트니움, 피리디니움염, 이미다졸륨염을 예로 들 수 있다.

상품명으로서는 서프론 S－121(아사히 유리 회사제), 플로라드 FC－135(스미토모3 M 회사제), 유니다인 DS－202(다이킨공업 회사제), 메가팩 F－150, F－824(다이니폰잉크 회사제), 에크톱 EF－132(토오켐 프로덕츠 회사제), 프타-젠트 F－300(네오스 회사제) 등을 예로 들 수 있다.

수지 미립자는 수계 매체 중에서 형성되는 토너 모체 입자를 안정화시키기 위하여 첨가된다. 이 때문에, 토너 모체 입자의 표면상에 존재하는 피복율이 10~90%의 범위로 되도록 첨가되는 것이 바람직하다. 예컨대, 폴리 메타크릴산 메틸 미립자 1 ㎛ 및 3 ㎛, 폴리스티렌 미립자 0.5 ㎛ 및 2 ㎛, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) 미립자 1 ㎛, 상품명으로는 PB－200 H(카오 회사제), SGP(소오켄 회사제), 테크노 폴리머 SB(세키스이화성품공업 회사제), SGP－3G(소오켄 회사제), 미크로 펄(세키스이화인케미칼 회사제) 등이 있다.

또, 인산 칼슘, 탄산 칼슘, 산화 티탄, 콜로이달 실리카, 히드록시 아파타이트 등의 무기 화합물 분산제도 이용할 수 있다.

상기 수지 미립자, 무기 화합물 분산제와 병용하여 사용 가능한 분산제로서 고분자계 보호 콜로이드에 의해 분산 액적(液滴)을 안정화시켜도 좋다. 예컨대 아크릴산, 메타크릴산, α－시아노아크릴산, α－시아노메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 푸마르산, 말레산 또는 무수 말레산 등의 산류, 또는 수산기를 함유하는 (메타) 아크릴계 단량체, 예컨대 아크릴산-β－히드록시 에틸, 메타크릴산-β－히드록시 에틸, 아크릴산-γ－히드록시 프로필, 메타크릴산-β－히드록시 프로필, 아크릴산-γ－히드록시 프로필, 메타크릴산-γ－히드록시 프로필, 아크릴산-3－클로로 2－히드록시 프로필, 메타크릴산-3－클로로-2－히드록시 프로필, 디에틸렌글리콜 모노 아크릴산 에스테르, 디에틸렌글리콜 모노 메타크릴산 에스테르, 글리세린 모노 아크릴산 에스테르, 글리세린 모노 메타크릴산 에스테르, N－메틸올 아크릴 아미드, N－메틸올 메타크릴 아미드 등, 비닐 알코올 또는 비닐 알코올과의 에테르류, 예컨대 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 비닐 프로필 에테르 등, 또는 비닐 알코올과 카르복실기를 함유하는 화합물의 에스테르류, 예컨대 초산비닐, 프로피온산 비닐, 낙산 비닐 등, 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, 디아세톤 아크릴아미드 또는 이들 메틸올 화합물, 아크릴산 클로라이드, 메타크릴산 클로라이드 등의 산 클로라이드류, 비닐 피리딘, 비닐 피롤리돈, 비닐 이미다졸, 에틸렌이민 등의 함질소 화합물, 또는 그 복소환을 구비하는 것 등의 호모폴리머 또는 공중합체, 폴리옥시 에틸렌, 폴리옥시 프로필렌, 폴리옥시 에틸렌 알킬 아민, 폴리옥시 프로필렌 알킬 아민, 폴리옥시 에틸렌 알킬 아미드, 폴리옥시 프로필렌 알킬 아미드, 폴리옥시 에틸렌 노닐 페닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 라우릴 페닐 에테르, 폴리옥시 에틸렌 스테아릴 페닐 에스테르, 폴리옥시 에틸렌 노닐 페닐 에스테르 등의 폴리옥시 에틸렌계, 메틸 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 셀룰로오스 등의 셀룰로오스류 등을 사용할 수 있다.

분산 방법으로서는 특히 한정되는 것은 아니지만, 저속 전단(剪斷)식, 고속 전단식, 마찰식, 고압 분사식, 초음파 등의 공지의 설비를 적용할 수 있다. 이 중에서도 분산체의 입경을 2~20 ㎛로 하기 위하여 고속 전단식이 바람직하다. 고속 전단식 분산기를 사용한 경우, 회전수는 특히 한정되는 것은 아니지만, 통상 1000~30000 rpm이고, 바람직하게는 5000~20000 rpm이다. 분산 시간은 특히 한정되는 것은 아니지만, 배치(batch) 방식의 경우에는 통상 0.1~5분이다. 분산시의 온도로서는 통상 0~150℃(가압 하에)이고, 바람직하게는 40~98℃이다.

유화액의 제작과 동시에, 아민류(B)를 첨가하여 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A)와 반응시킨다.

이 반응은 분자쇄의 가교 및/또는 신장을 수반한다. 반응 시간은 폴리에스테르프리폴리머(A)가 구비하는 이소시아네이트기 구조와 아민류(B)의 반응성에 의해 선택되지만, 통상 10분~40시간, 바람직하게는 2~24시간이다. 반응 온도는 통상 0~150℃, 바람직하게는 40~98℃이다. 또, 필요에 따라 공지의 촉매를 사용할 수 있다. 구체적으로는 디부틸 주석 라우레이트(dibutyltin laurate), 디옥틸 주석 라우레이트(dioctyltin laurate) 등을 들 수 있다.

반응 종료후, 유화 분산체(반응물)로부터 유기 용매를 제거하고, 세정, 건조하여 토너 모체 입자를 얻는다.

유기 용매를 제거하기 위해서는, 계 전체를 서서히 층류의 교반 상태에서 온도 상승시키고, 일정한 온도역에서 강한 교반을 수행한 후, 탈용매를 실시함으로써 방추형(紡錘形)의 토너 모체 입자를 제작할 수 있다. 또, 분산 안정제로서 인산 칼슘염 등의 산, 알칼리에 용해 가능한 것을 이용한 경우에는, 염산 등의 산에 의해 인산 칼슘염을 용해한 후, 세정하는 등 방법에 의해 토너 모체 입자로부터 인산 칼슘염을 제거한다. 그 외, 효소에 의한 분해 등의 조작에 의해서도 제거할 수 있다.

상기와 같이 얻어진 토너 모체 입자에 대전 제어제를 때려 박고, 그 다음에 실리카 미립자, 산화 티탄 미립자 등의 무기 미립자를 외첨(外添)하여 토너를 얻는다.

외첨제, 윤활제(L)를 첨가하여 현상제를 조제할 때에는, 이들을 동시에 또는 별도로 첨가하여 혼합하여도 좋다. 외첨제 등의 혼합에는 일반 분말체의 혼합기가 이용되지만 재킷 등을 장비하여 내부의 온도를 조절할 수 있는 것이 바람직하다. 사용할 수 있는 혼합 설비의 예로서는, V형 혼합기, 록킹 믹서, 레이디게 믹서, 나우터 믹서, 헨셸 믹서 등을 들 수 있다. 혼합 조건인 회전수, 전동 속도, 시간, 온도 등을 변화시켜 외첨제의 매몰 및 윤활제(L)의 토너 표면에 대한 박막 형성을 방지하는 것이 바람직하다.

이것에 의해, 소입경이고 입경 분포가 명확한 토너를 용이하게 얻을 수 있다.　나아가, 유기 용매를 제거하는 공정에서 강한 교반을 수행함으로써 구형으로부터 방추형 사이의 형상을 제어할 수 있고, 나아가 표면의 형태(morphology)도 매끄러운 것으로부터 매실 장아찌 모양까지의 형상을 제어할 수 있다.

이 토너는 자성 캐리어와 혼합하여 2 성분 현상제로서 이용할 수 있다. 이 경우, 현상제 중의 캐리어와 토너 비율은 캐리어 100 중량부에 대하여 토너 1~10 중량부가 바람직하다. 또, 본 발명의 토너는 캐리어를 사용하지 않는 일성분 계의 자성 토너 또는 비자성 토너로서도 이용할 수 있다.

이 윤활제(L)의 도포 장치(7)를 이른바 프로세스 카트리지로서 구성하여도 좋다. 감광체(1)에 윤활제(L)를 도포함으로써 감광체(1)와 클리닝 블레이드(2a, 8a)의 마모를 절감시키고, 복수개의 클리닝 수단을 구비하고 있음으로써 뛰어난 클리닝성을 확보하여 대전 롤러(3a)의 오염이 방지되므로 감광체(1)와 대전 롤러(3a)의 장기적 수명화가 가능해진다. 또, 이 프로세스 카트리지를 이용한 장치에서는 프로세스 카트리지의 수명이 연장되므로 화상 형성 장치(200)의 프로세스 카트리지 교환 사이클을 연장하여 교환 시의 번거로움을 경감할 수 있다. 또, 이러한 프로세스 카트리지를 복수개 이용한 장치에서는 상기 이점이 더욱 강조되므로 조작성, 보수성을 대폭 향상시킬 수 있다.

다음에, 본 발명의 화상 형성 장치(200)에 따른 화상 형성에 대하여 도 1을 참조하여 구체적으로 설명한다.

우선, 감광체(1)에 상을 형성한다. 노광 장치(4)의 작동에 의해 LD 광원으로부터 출사된 빛은 광학 부품을 거쳐 대전 장치(3)에 의해 균일하게 대전된 감광체(1) 중에서 a로 기재된 감광체(1)상에 이르고, 색에 따른 기록 정보에 대응하여 잠상을 형성한다. 감광체(1)상의 잠상은 현상 장치(5)로 현상되고, 토너에 의한 가시상이 감광체(1)의 표면에 형성·유지된다. 이 토너상은 제1 전사 롤러(6a)에 의해 감광체(1)와 동기하여 이동하는 중간 전사 벨트(10)의 표면에 전사된다. 감광체(1)의 표면은 잔존한 토너가 클리닝 장치(2)로 클리닝되어 다음의 화상 형성 사이클에 대비한다. 이 때, 클리닝 장치(2)로 클리닝된 후에, 도포 장치(7)의 윤활제(L)가 감광체(1)에 공급되고 도포 블레이드(7a)와 감광체(1) 사이에서 윤활제가 압력받아 감광체(1)상에 윤활제 박막이 형성된다. 이 박막은 화상 형성시 뿐만 아니라, 감광체(1)를 회전시킬 때에 동시에 동작시킴으로써 화상 형성 전에도 감광체(1)에 박막을 형성하도록 할 수 있다. 형성된 박막은 매우 얇아 대전 장치(3)가 감광체(1)를 대전시키는 데에 영향을 주지 않으므로, 대전 불균일이나 전사 불균일 등의 화상 형성에 대한 폐해는 없다.

또, 현상된 감광체(1)상의 토너상은 중간 전사 벨트(10)에 접촉하고, 나아가 제1 전사 롤러(6a)에 눌러져 현상 바이어스가 인가되어 감광체(1)로부터 중간 전사 벨트(10)에 전사된다. 이 때, 감광체(1)에 형성된 박막에 의해 감광체(1)의 마찰 계수가 0.3 이하로 되어 있고, 토너와 감광체(1)의 부착력이 작아 토너가 쉽게 떨어지므로 높은 전사율로 중간 전사 벨트(10)에 전사되며, 동시에, 평균 원형도가 0.93 이상의 구형화 토너를 이용하여 전사 전계에 충실하게 전사됨으로써 고정밀 전사 화상을 얻을 수 있다. 또, 높은 전사율에 의해 미전사 토너를 감소시킴으로써 클리닝 블레이드(2a)의 부담을 절감하고 클리닝 블레이드(2a)의 교환 수명을 연장할 수 있다.

중간 전사 벨트(10)는 표면에 전사된 토너상을 담지하여 화살표 방향으로 이동한다. b로 기재된 감광체(1)에 다른 색에 대응하는 잠상이 기록되고, 대응하는 색의 토너로 현상되어 가시상이 된다. 이 가시상은 앞서 중간 전사 벨트(10)를 타고 있는 앞 색의 가시상에 중첩되어 최종적으로 4색이 중첩되게 된다.

이른바 탠덤 형식인 4개의 감광체(1)상에서 화상이 형성되고, 중간 전사 벨트(10)가 이동하면서 진행되므로 시간을 단축할 수 있다. 중간 전사 벨트(10)가 소정 장소까지 이동하면, 전사지(P) 공급이 개시된다. 픽업 롤러(22)가 화살표 방향으로 회전하면, 용지 공급 장치(20)내의 최상부에 있는 전사지(P)가 인출되어 레지스터 롤러쌍(28)으로 이송된다. 레지스터 롤러쌍(28)을 거쳐 중간 전사 벨트(10)와 이송 벨트(100) 사이로 이송되는 전사지(P)의 일면에 중간 전사 벨트(10) 표면의 토너상이 제2 전사 롤러(110)에 의해 한 번에 전사된다. 전사 시에, 전사지(P)는 화상의 위치가 정규 위치로 되도록 타이밍을 맞추어 이송된다.

여기에서는 감광체(1)상의 화상 형성에 이용되는 토너의 극성은 마이너스이다. 제1 전사 롤러(6a)에 플러스의 전하를 부여함으로써 감광체(1)에 형성된 토너상은 중간 전사 벨트(10)에 전사된다. 따라서, 제2 전사 롤러(110)에 플러스의 전하를 부여하면 중간 전사 벨트(10)에 형성된 토너상은 전사지(P)에 전사되게 된다. 상기 단계에서 양면 인쇄인 경우에, 양면에 토너상이 전사된 전사지(P)는 정착 수단(30)이 있는 영역으로 이송되고, 전사지(P)상의 토너상(양면)이 한 번에 정착되어 이송 경로를 거쳐 용지 배출 롤러(32)에 의해 본체 상부의 배출 용지 적재부(40)에 배출된다. 도 1과 같이 배출 용지 적재부(40)를 구성한 경우, 화상면이 아래쪽 면이 되어 배출 용지 적재부(40)에 적재되기 때문에, 1페이지째부터 순차적으로 화상 형성하여 나가면 페이지 정합이 가능하게 된다. 중간 전사 벨트(10)로부터 전사지(P)에 토너상을 전사한 후, 내부에 공지의 브러시 롤러, 회수 롤러, 블레이드 등을 갖춘 클리닝 장치(250)에 의해 불필요한 토너나 용지 분말을 클리닝하여 수납부(250B)에 회수한다.

이상의 실시예에서는 복수색의 토너를 사용하는 컬러 화상 형성에 대하여 서술하였지만, 흑백 화상 형성에도 본 발명의 기술 사상을 적용할 수 있다.

본 발명에 따른 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지가 구비하는 도포 장치에 의하여 도포 블레이드에 의해 감광체에 윤활제를 눌러서 박막을 형성하고, 그 외는 도포 블레이드로 막아 윤활제 수납부에 되돌림으로써 필요한 양만을 도포할 수 있다. 나아가, 감광체상의 미전사 토너의 클리닝 장치 뒤쪽에 윤활제의 박막을 형성하는 도포 장치를 마련함으로써 토너와 윤활제가 섞이는 것을 방지할 수 있다.

또, 본 발명에 따른 토너에 의해 소경화·구형화 토너이어도 클리닝이 가능하고, 높은 전사율을 구비하여 고정밀 화상을 얻을 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 대략 중앙 단면도.

도 2는 제1 실시예의 감광체 주변의 구성을 나타낸 개략도.

도 3은 제2 실시예의 감광체 주변의 구성을 나타낸 개략도.

도 4는 제3 실시예의 감광체 주변의 구성을 나타낸 개략도.

도 5는 감광체에 접촉하고 있는 클리닝 블레이드가 반전하고 있는 상태를 모식적으로 나타낸 도면.

도 6은 감광체의 마찰 계수의 측정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 7은 대전 롤러의 구성을 나타낸 개략도.

도 8a, 8b는 토너의 외형 형상을 나타내는 개략도로서, 도 8a는 토너의 외관도, 도 8b는 토너의 단면도.

도 9는 클리닝 블레이드가 감광체에 접촉하고 있는 가장자리부에 있어 토너에 작용하는 힘의 관계를 모식적으로 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1 상 담지체(감광체)

2 클리닝 장치

2a 클리닝 블레이드

2b 필름

2c 이송 오거(auger)

3 대전 장치

3a 대전 롤러

3b 크리닝 롤러

3c 간격 유지 부재

3d 스프링

4 노광 장치

5 현상 장치

5a 현상 슬리브

5b 독터 블레이드

5c 공급 롤러

5d 이송 롤러

6 전사 장치

6a 제1 전사 롤러

7 도포 장치

7a 박막화(薄膜化) 블레이드

7b 공급 롤러

7c 윤활제 수납부

7e 캠

7f 진동자

7g 가압 부재

7h 홀더

7i 요동 부재

8 제2 클리닝 장치

8a 제2 클리닝 블레이드

10 중간 전사 벨트

11, 12, 13 회전 롤러

14 인장 롤러

20 용지 공급 장치

21 공급 용지 카세트

22 픽업 롤러

28　 레지스터 롤러

29 공급 용지 가이드

30 정착 장치

31 이송 경로 가이드

32 용지 배출 롤러 쌍

40 배출 용지 적재부

100 이송 벨트

110 제2 전사 롤러

113 회전 롤러

130 제2 전사 롤러

150 이송 벨트 클리닝 장치

200 화상 형성 장치

L 윤활제

P 전사지

Claims

잠상을 형성하는 상 담지체와,

상 담지체 표면에 균일하게 대전을 실시하는 대전 장치와,

대전한 상 담지체 표면에 화상 데이터에 근거하여 노광하여 잠상을 기록하는 노광 장치와,

상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상화하는 현상 장치와,

상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치와,

상 담지체 표면의 가시상을 직접 또는 중간 전사체에 전사한 후에 기록 매체에 전사하는 전사 장치와,

기록 매체상의 토너상을 정착시키는 정착 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

상기 클리닝 장치와 상기 대전 장치 사이에, 내부에 수용한 윤활제를 상 담지체상에 공급하여 도포 블레이드에 의해 윤활제 박막을 형성하는 도포 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 도포 장치는 섬유형의 브러시를 구비하는 공급 롤러를 마련하고,

상기 공급 롤러로 윤활제를 상 담지체에 도포한 후, 도포 블레이드로 박막을 형성하는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 도포 장치는 복수개의 필름을 구비하는 공급 롤러를 구비하고,

상기 공급 롤러로 윤활제를 상 담지체에 도포한 후, 도포 블레이드로 박막을 형성하는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 화상 형성 장치는 복수개의 클리닝 장치를 구비하고,

상기 도포 장치는 상 담지체 이동 방향 최상류측에 있는 제1 클리닝 장치의 하류 측에 배치되어 있는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제4항에 있어서,

상기 화상 형성 장치는

제1 클리닝 장치의 하류 측에 배치되어 있는 제2 클리닝 장치가 클리닝 블레이드를 구비하고,

상기 도포 장치가 제1 클리닝 장치와 제2 클리닝 장치의 사이에 배치되어 있는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제5항에 있어서,

상기 제 1 클리닝 장치는 클리닝 블레이드를 구비하고,

상기 제 2 클리닝 장치의 클리닝 블레이드의 접촉압은 제1 클리닝 장치의 클리닝 블레이드의 접촉압보다 작은 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 화상 형성 장치는 복수개의 클리닝 장치를 구비하고,

상기 도포 장치는 그 중 어느 한 클리닝 장치내에 설치되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 도포 장치는 기계적인 진동 또는 충격을 부여하는 부재를 구비하는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 도포 장치는 상 담지체의 중심을 포함한 수평면의 위쪽에 마련한　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 도포 장치에 이용되는 윤활제는 분말체 형상이며, 체적 평균 입경이 0.1~3.0 mm의 범위에 있는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 윤활제는 지방산 금속염이고,

상기 지방산 금속염의 금속은 아연, 철, 칼슘, 알루미늄, 리튬, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 세륨, 티탄, 지르코늄, 납, 망간 중에서 선택되는 금속이며,

상기 지방산 금속염의 지방산은 라우릴산, 스테아린산, 팔미틴산, 미리스트산(myristatic acid), 올레산 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 지방산인　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 대전 장치는 상 담지체와 비접촉의 대전 부재를 구비하고, 상기 대전 부재에 직류와 교류를 중첩한 바이어스를 인가하고 있는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 화상 형성 장치는

체적 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고, 체적 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 토너를 이용하는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 화상 형성 장치는

평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 토너를 이용하는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 화상 형성 장치는

SF(형상 계수)－1이 100 내지 180이고, SF－2가 100 내지 180의 범위에 있는 토너를 이용하는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 화상 형성 장치는

외관 형상이 거의 구형(球形)이며, 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위이고, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위이며, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는 토너를 이용하는　것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제1항에 있어서,

상기 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시킨 것인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
잠상을 담지하는 상 담지체와,

적어도 대전 부재를 상 담지체 표면에 접촉 또는 근접시켜 상 담지체를 대전하는 대전 장치와,

현상제 담지체상에 토너를 담지하고 상 담지체상의 잠상에 토너를 부착시켜 현상하는 현상 장치와,

상 담지체상의 잔류 토너를 클리닝하는 클리닝 장치

중에서 선택되는 장치를 구비하여 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능한 프로세스 카트리지에 있어서,

클리닝 장치와 대전 장치 사이에, 내부에 수용한 윤활제를 상 담지체상에 공급하고 블레이드에 의해 상 담지체상에 윤활제 박막을 형성하는 도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제18항에 있어서,

섬유형의 브러시를 구비하는 공급 롤러를 마련하고, 상기 공급 롤러로 윤활제를 상 담지체에 도포한 후, 도포 블레이드로 박막을 형성하는　도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제18항에 있어서,

복수개의 필름을 구비하는 공급 롤러를 구비하고, 상기 공급 롤러로 윤활제를 상 담지체상에 도포한 후, 도포 블레이드로 박막을 형성하는　도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제18항에 있어서,

복수개의 클리닝 장치 중, 상 담지체 이동 방향 최상류측에 있는 제1 클리닝 장치의 하류 측에 배치되어 있는　도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제21항에 있어서,

제1 클리닝 장치의 하류 측에 배치되어 있는 제2 클리닝 장치가 클리닝 블레이드를 구비하고, 제1 클리닝 장치와 제2 클리닝 장치의 사이에 배치되어 있는　도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제22항에 있어서,

상기 제 1 클리닝 장치는 클리닝 블레이드를 구비하고,

상기 제 2 클리닝 장치의 클리닝 블레이드의 접촉압은 제1 클리닝 장치의 클리닝 블레이드의 접촉압보다 작은 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제18항에 있어서,

복수개의 클리닝 장치 중 어느 한 클리닝 장치내에 설치되어 있는 도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제18항에 있어서,

기계적인 진동 또는 충격을 부여하는 부재를 구비하는　도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제18항에 있어서,

상 담지체의 중심을 포함한 수평면의 위쪽에 마련되는　도포 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
잠상을 형성하는 상 담지체와,

상 담지체 표면에 균일하게 대전을 실시하는 대전 장치와,

대전한 상 담지체 표면에 화상 데이터에 근거하여 노광하여 잠상을 기록하는 노광 장치와,

상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상화하는 현상 장치와,

상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치와,

상 담지체 표면의 가시상을 직접 또는 중간 전사체에 전사한 후 기록 매체에 전사하는 전사 장치와,

기록 매체상의 토너상을 정착시키는 정착 장치와,

상기 클리닝 장치와 상기 대전 장치 사이에, 내부에 수용한 윤활제를 상 담지체상에 공급하고 블레이드로 상 담지체상에 윤활제 박막을 형성하는 도포 장치를 마련하는 화상 형성 장치에 이용되는 토너이며,

체적 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고, 체적 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 토너.
제20항에 있어서,

상기 토너는 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 토너.
제20항에 있어서,

상기 토너는 SF－1이 100 내지 180이며, SF－2가 100 내지 180의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 토너.
제20항에 있어서,

상기 토너는 외관 형상이 거의 구형이며,

장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위이고, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위이며, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는　것을 특징으로 하는 토너.
제20항에 있어서,

상기 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시킨 것인 것을 특징으로 하는 토너.