KR20060045525A

KR20060045525A - 클리닝 장치, 이 클리닝 장치를 구비한 프로세스 카트리지및 화상 형성 장치

Info

Publication number: KR20060045525A
Application number: KR1020050028501A
Authority: KR
Inventors: 토쿠야 오지미; 토시오 코이케; 타카아키 타와다; 타케시 신타니; 유지 아라이; 타쿠지 요네다; 마사노리 카와스미; 마사미 토미타; 켄 아메미야; 신이치 카와하라
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2004-04-07
Filing date: 2005-04-06
Publication date: 2006-05-17
Also published as: CN1680889A; CN100394329C; EP1586958A3; US20050232666A1; JP2005300626A; US7292816B2; KR100741338B1; EP1586958A2; EP1586958B1

Abstract

본 발명은 윤활제 등을 도포하여 감광체를 저마찰화하여도 상기 감광체 표면에 접촉하여 클리닝하는 클리닝 블레이드를 토너가 빠져나가지 못하도록 함으로써 클리닝성을 향상시킨 클리닝 장치, 및 이 클리닝 장치를 구비하는 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

감광체(5) 표면을 클리닝하는 클리닝 장치(15)로서, 감광체(5) 표면에 접촉 배치되어 감광체(5) 표면에 부착한 토너를 긁어 내는 클리닝 블레이드(151)와, 감광체(5) 표면의 마찰 계수를 절감하기 위한 윤활제 도포 수단(16)을 구비하는 클리닝 장치(15)에 있어서, 클리닝 블레이드(151)는 경도(JIS－A)가 70도 이상, 반발 탄성률이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

토너, 클리닝 블레이드, 윤활제 도포 장치, 감광체, 화상 형성 장치

Description

클리닝 장치, 이 클리닝 장치를 구비한 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치{CLEANING APPRATUS, AND PROCESS CARTRIDGE AND IMAGE FORMING APPRATUS USING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성도.

도 2는 본 발명에 따른 화상 형성 장치에서의 화상 형성 유닛의 구성을 나타내는 개략도.

도 3은 선압과 접촉각을 나타내는 도면.

도 4는 감광체 마찰 계수 측정 방법을 설명하기 위한 도면.

도 5a, 5b는 토너의 형상을 모식적으로 나타낸 도면.

도 6a, 6b, 6c는 토너의 외형 형상을 나타내는 개략도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

1　 화상 형성 장치

2　 화상 형성 유닛

21　 프로세스 카트리지

3　 전사 장치

31　 전사 벨트

5　 감광체(상 담지체)

6　 노광 장치

7　 양면 유닛

8　 반전 유닛

9　 정착 장치

10　 현상 장치

11, 12 용지 공급 카세트

13　 수동 공급 트레이

14　 대전 장치

141　 대전 롤러

142　 대전 롤러 클리닝 브러시

15　 클리닝 장치

151　 클리닝 블레이드

152 블레이드 가압 스프링

153 블레이드 회전 지지점

154 클리닝 블레이드 지지체

155　 폐토너 회수 코일

158　 브러시형 롤러 스크레이퍼(scraper)

16　 윤활제 도포 장치

161　 브러시 롤러

162　 고형 윤활제(윤활제 성형체)

163　 막대 가압 스프링

20　 반전 용지 배출로

25　 롤러쌍

26　 용지 받이

45a, 45b　 이송 안내판

46　 이송 롤러

55, 56 분리 용지 공급부

58　 용지 흡착 롤러

59　 레지스트레이션 롤러쌍

본 발명은 복사기, 프린터, 팩시밀리 등 전자 사진 프로세스를 이용한 화상 형성 장치에 관한 것이고, 더 자세하게는 블레이드 클리닝 방식의 클리닝 장치 및 이 클리닝 장치를 구비한 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자 사진 프로세스를 이용하는 화상 형성 장치는 감광체 등 상 담지체에 형성된 정전 잠상을 토너에 의해 토너상(가시상)으로 현상하고, 전사 공정에서 감광체로부터 전사지 등 전사 매체에 토너상이 전사된 후, 정착 공정에서 용지면에 정착되어 화상이 형성된다. 전사 공정에서는 감광체 상에 약간 토너가 잔존하기 때문에, 이 토너를 제거하는 클리닝을 수행한다. 이 감광체 클리닝에는 블레이드 방 식, 털 브러시 방식, 자석 브러시 방식 등이 있지만, 소형이고 저비용인 블레이드 클리닝 방식이 널리 이용된다.

또, 고화질화를 위하여 토너의 소입경화 및 고원형도(高圓形度)화가 진척되고 있다. 분쇄법에 의해 제조된 토너는 이러한 특성에 한계가 있기 때문에, 소입경화나 고원형도화가 가능한 현탁 중합법, 유화 중합법, 분산 중합법 등에 의해 제조된 중합 토너가 채용되고 있다.

일반적으로 원형도가 높은 토너는 클리닝성이 열화되는 경향이 있다. 이것은 종래의 분쇄 토너를 이용한 경우에 클리닝 수단으로서 이용되어 온 고무 블레이드의 가장자리에 원형도가 높은 토너가 걸리지 않고 굴러 가기 때문에, 블레이드를 빠져나가기 쉬워지는 것에 기인한다. 빠져나간 토너에 의해 블레이드의 마모가 촉진되어 블레이드의 수명이 짧아지거나 빠져나간 토너가 대전 롤러에 부착하여 필름의 원인이 되어 이상 화상을 초래하게 된다. 블레이드 클리닝성의 여유도를 향상시키기 위해서는 감광체의 마찰 계수를 낮추는 것이 유효하지만, 토너가 빠져나가는 것을 효과적으로 방지하지는 못한다.

감광체의 마찰 계수를 저하시키기 위하여, 감광체의 표면층에 불소계 수지를 함유시켜 감광체의 내구성 향상이나 클리닝 블레이드 말림을 개선하는 방법도 있지만, 구형 토너의 클리닝성 향상에 어느 정도의 효과는 볼 수 있었지만 원형도 0.93 이상의 토너를 블레이드로 확실하게 클리닝하지는 못하였다.

또, 일본 특허 공개 공보 평11-184340호에 기재되어 있는 바와 같이, 토너 중에 스테아린산 아연을 혼합시켜 감광체에 도포함으로써 블레이드 클리닝성을 개 선하는 제안도 있지만, 혼합비 및 도포하는 타이밍 등에 따른 제약이 커지는 경향이 있다.

상기 문제점을 감안하여 본 발명은 윤활제 등을 도포하여 감광체를 저마찰화하여도 토너가 상기 감광체 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 블레이드와 감광체 사이를 빠져나가는 것을 방지함으로써 클리닝성을 향상시킨 클리닝 장치, 및 이 클리닝 장치를 구비하는 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치로서, 상 담지체 표면에 접촉 배치되어 상 담지체 표면에 부착한 토너를 긁어 내는 클리닝 블레이드와, 상 담지체 표면의 마찰 계수를 절감하기 위한 저마찰화 기구를 구비하는 클리닝 장치에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 경도(JIS－A)가 70도 이상, 반발 탄성률이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 300% 인장 응력(modulus) 값이 20 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 200% 인장 응력 이상에서 파단(破斷)되는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 기구는 상기 상 담지체와 접촉하는 브러시를 구비하 고, 상기 브러시로 고형의 윤활제를 긁어 내어 상기 상 담지체에 도포하는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 상기 저마찰화 기구의 브러시와 상 담지체가 접촉하는 위치보다 상 담지체 회전 방향의 더 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단의 브러시는 상기 상 담지체와의 접촉 위치에서 상 담지체 회전의 순방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단은 토너 제거 수단으로서도 기능하고 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 적어도 잠상을 담지하는 상 담지체와, 전사 후의 상기 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 일체로 포함하여 화상 형성 장치 본체에 대하여 착탈이 자유롭게 구성되는 프로세스 카트리지에 있어서, 상기 클리닝 장치는 상 담지체 표면에 접촉 배치되어 상 담지체 표면에 부착한 토너를 긁어 내는 클리닝 블레이드와, 상 담지체 표면의 마찰 계수를 절감하기 위한 저마찰화 수단을 구비하는 클리닝 장치로서, 상기 클리닝 블레이드는 경도(JIS－A)가 70도 이상, 반발 탄성률이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 300% 인장 응력(modulus) 값이 20 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 200% 인장 응력(modulus) 이상에서 파단(破斷)되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단은 상기 상 담지체와 접촉하는 브러시를 구비하고, 상기 브러시로 고형의 윤활제를 긁어 내어 상기 상 담지체에 도포하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 상기 저마찰화 수단의 브러시와 상 담지체가 접촉하는 위치보다 상 담지체 회전 방향의 더 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단의 브러시는 상기 상 담지체와의 접촉 위치에서 상 담지체 회전의 순방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단은 토너 제거 수단으로서도 기능하고 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 잠상을 담지하는 상 담지체와, 상 담지체 표면에 균일하게 대전을 수행하는 대전 장치와, 대전한 상 담지체의 표면에 화상 데이터에 근거하여 노광하여 잠상을 기록하는 노광 장치와, 상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상(可視像)화하는 현상 장치와, 상 담지체 표면의 가시상을 전사 매체에 전사하는 전사 장치와, 전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 클리닝 장치는 상 담지체 표면에 접촉 배치되어 상 담지체 표면에 부착한 토너를 긁어 내는 클리 닝 블레이드와, 상 담지체 표면의 마찰 계수를 절감하기 위한 저마찰화 수단을 구비하는 클리닝 장치로서, 상기 클리닝 블레이드는 경도(JIS－A)가 70도 이상, 반발 탄성률이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 300% 인장 응력(modulus) 값이 20 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 200% 인장 응력(modulus) 이상에서 파단(破斷)되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단은 상기 상 담지체와 접촉하는 브러시를 구비하고, 상기 브러시로 고형의 윤활제를 긁어 내어 상기 상 담지체에 도포하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 클리닝 블레이드는 상기 저마찰화 수단의 브러시와 상 담지체가 접촉하는 위치보다 상 담지체 회전 방향의 더 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단의 브러시는 상기 상 담지체와의 접촉 위치에서 상 담지체 회전의 순방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 저마찰화 수단은 토너 제거 수단으로서도 기능하고 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 중량 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고 중량 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 토너를 이용 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 화상 형성 장치는 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 화상 형성 장치는 외관 형상이 거의 구형이고, 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위이며, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위이고, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 화상 형성 장치는 적어도 질소 원자를 포함한 작용기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시키는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 잠상을 담지하는 상 담지체와, 상 담지체 표면에 균일하게 대전을 수행하는 대전 장치와, 대전한 상 담지체의 표면에 화상 데이터에 근거하여 노광하여 잠상을 기록하는 노광 장치와, 상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상(可視像)화하는 현상 장치와, 상 담지체 표면의 가시상을 전사 매체에 전사하는 전사 장치와, 전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서, 제8항에 기재의 프로세스 카트리지를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 제22항 또는 제23항에 기재의 화상 형성 장치에 이용되는 토너에 있어서, 중량 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고, 중량 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 토너를 제공한다.

또한, 토너는 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 토너를 제공한다.

또한, 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 토너를 제공한다.

또한, 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 작용기를 구비하는 폴리에스테르 프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시키는 것을 특징으로 하는 토너를 제공한다.

실시예

아래에 본 발명을 실시하기 위한 최적예를 도면을 참조하면서 설명한다. 또한 아래의 설명은 본 발명의 최적예에 대한 설명이고, 이른바 당업자는 특허 청구 범위 내에서 변경수정하여 다른 실시예를 이루는 것이 용이한 바, 아래의 설명이 특허 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 일 실시예인 화상 형성 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 1은 본 발명을 풀 컬러 소형 프린터에 적용한 예를 나타내는 전체 구성도이다. 화상 형성 장치 본체(이하, [장치 본체]라 함)(1) 내에는 4개의 상 담지체인 감광체를 구비하는 화상 형성 유닛(2M, 2C, 2Y, 2Bk)을 장치 본체(1)에 대하여 각각 착탈 가능하게 장착하고 있다. 장치 본체(1)의 대략 중앙에는 전사 벨트(31)를 복수개의 롤러에 화살표 A 방향으로 회전 가능하게 장착한 전사 장치(3)를 배치하고 있다.

그 전사 벨트(31)의 위쪽 면에는 화상 형성 유닛(2M, 2C, 2Y, 2Bk)에 각각 설치되어 있는 감광체(5)가 접촉하도록 배치되어 있다. 그리고, 그 화상 형성 유닛(2M, 2C, 2Y, 2Bk)에 대응하여 각각 사용하는 토너의 색이 상이한 현상 장치(10M, 10C, 10Y, 10Bk)를 배치하고 있다.

화상 형성 유닛(2M, 2C, 2Y, 2Bk)은 동일한 구성을 한 유닛이며, 화상 형성 유닛(2M)은 마젠타색에 대응하는 화상을 형성하고, 화상 형성 유닛(2C)은 시안색에 대응하는 화상을 형성하며, 화상 형성 유닛(2Y)은 옐로우색에 대응하는 화상을 형성하고, 화상 형성 유닛(2Bk)은 블랙색에 대응하는 화상을 형성한다.

또, 그 화상 형성 유닛(2M, 2C, 2Y, 2Bk)의 윗쪽에는 기록 유닛(6)을 배치하고, 전사 벨트(31)의 하부에는 양면 유닛(7)을 각각 배치하고 있다. 또, 이 소형 프린터는 장치 본체(1)의 좌측에 화상 형성 후의 전사지를 반전시켜 배출하거나 양면 유닛(7)으로 이송하는 반전 유닛(8)을 장착하고 있다.

기록 유닛(6)은 각 색별로 마련된 레이저 다이오드(LD) 방식의 4개의 광원과 6면의 다각형 미러와 다각형 모터로 구성되는 1조의 다각형 스캐너와 각 광로에 배치된 fθ 렌즈, 긴 원통형의 렌즈 등의 렌즈로 구성되어 있다. 레이저 다이오드로부터 사출된 레이저광은 다각형 스캐너에 의해 편향 주사되어 감광체(5) 상에 조사된다.

양면 유닛(7)은 쌍을 이루는 이송 안내판(45a, 45b)과, 쌍을 이루는 복수개(본 예에서는 4조)의 이송 롤러(46)로 구성되고, 전사지의 양면에 화상을 형성하는 양면 화상 형성 모드시에는 한 면에 화상이 형성되어 반전 유닛(8)의 반전 이송로(54)로 이송된 후 전환 복귀되어 온 전사지를 받아들이고, 다시 그 전사지를 후술하는 용지 공급부를 향하여 이송한다.

반전 유닛(8)은 각각 쌍을 이루는 복수개의 이송 롤러와 쌍을 이루는 복수개의 이송 안내판으로 구성되고, 상술한 바와 같이 양면 화상 형성 시의 전사지를 안팎 반전시켜 양면 유닛(7)으로 송출하거나 화상 형성 후의 전사지를 그대로 기외 로 배출하거나 또는 안팎을 반전시켜 기외로 배출하는 기능을 한다.

전사 벨트(31)와 반전 유닛(8)의 사이에는 화상이 전사된 전사지 상의 화상을 정착하는 정착 장치(9)가 설치되어 있다. 그 정착 장치(9)의 전사지 이송 방향 하류 측에는 반전 용지 배출로(20)를 분기 형성하고, 그 용지 배출로(20)로 이송된 전사지를 용지 배출 롤러쌍(25)에 의해 용지 받이(26) 상으로 배출 가능토록 하고 있다.

또, 장치 본체(1)의 하부에는 상하 2단으로 크기가 다른 용지를 수납 가능한 용지 공급 카세트(11, 12) 및 용지를 1매씩 분리하여 공급하는 용지 분리 공급부(55, 56)가 각각 배치되어 있고, 상기 용지 공급 카세트(11, 12), 용지 분리 공급부(55, 56) 및 복수개의 이송 롤러쌍에 의해 용지 공급부를 구성하고 있다.

또한, 장치 본체(1)의 우측면에는 수동 공급 트레이(13)를 화살표 B 방향으로 개폐 가능하게 구비하고, 그 수동 공급 트레이(13)를 개방하여 용지를 수동으로 공급할 수 있도록 한다.

다음에, 본 화상 형성 장치의 화상 형성 시의 동작에 대하여 설명한다. 화상 형성 동작이 개시되면, 각 감광체(5)가 도 1에서 시계 바늘 방향으로 각각 회전한다. 그리고, 그 각 감광체(5)의 표면이 대전 롤러(141)(도 2 참조)에 의해 균일하게 대전된다. 그리고, 화상 형성 유닛(2M)의 감광체(5)에는 기록 유닛(6)에 의해 마젠타 화상에 대응하는 레이저광이 조사되고, 화상 형성 유닛(2C)의 감광체(5)에는 시안 화상에 대응하는 레이저광이 조사되며, 화상 형성 유닛(2Y)의 감광체(5)에는 옐로우 화상에 대응하는 레이저광이 조사되고, 화상 형성 유닛(2Bk)의 감광체 (5)에는 블랙 화상에 대응하는 레이저광이 조사됨으로써 각 감광체(5)에 각 색의 화상 데이터에 대응한 잠상이 각각 형성된다. 각 잠상은 감광체(5)가 회전하여 현상 장치(10M, 10C, 10Y, 10Bk)의 위치에 이르면, 거기서 마젠타, 시안, 옐로우 및 블랙의 각 토너에 의해 현상되어 4색의 토너상으로 된다.

한편, 용지 공급 카세트(11, 12)로부터 용지가 용지 분리 공급부(55, 56)에 의해 공급되고, 공급된 용지는 전사 벨트(31) 바로 앞쪽에 설치되어 있는 레지스트레이션 롤러쌍(59)에 의해 각 감광체(5) 상에 형성되는 토너상과 일치하는 타이밍으로 이송된다. 전사지는 전사 벨트(31)의 입구 부근에 배치되어 있는 용지 흡착 롤러(58)에 의해 양극성으로 대전되고, 따라서 전사 벨트(31)의 표면에 정전적으로 흡착된다. 그리고, 전사지는 전사 벨트(31)에 흡착한 상태로 이송되면서 마젠타, 시안, 옐로우 및 블랙색의 각 토너상이 순차적으로 전사되어 4색 중첩된 풀 컬러 토너 화상이 형성된다. 그 전사지는 정착 장치(9)에서 열과 압력에 의해 토너상이 용융 정착된 후 지정된 모드에 따른 용지 배출계를 경유하여 장치 본체(1) 상부의 용지 받이(26)로 반전 배출되거나 정착 장치(9)로부터 직진하여 반전 유닛(8)내를 거쳐 직접 배출되거나 또는 양면 화상 형성 모드가 선택된 경우에는, 전술한 반전 유닛(8)내의 반전 이송로로 이송된 후 스위치 백되어 양면 유닛(7)으로 이송되고, 용지 공급부의 이송 롤러에 의해 재차 화상 형성 유닛(2M, 2C, 2Y, 2Bk)이 설치되어 있는 화상 형성부로 공급되어 뒷면에 화상이 형성된 후 용지 받이(26)상으로 배출된다.

한편, 전사 벨트(31)로부터 떨어진 감광체(5)는 그대로 회전을 계속하고, 브러시형 롤러(161)(도 2 참조)가 윤활제 성형체(162)로부터 긁어낸 윤활제를 감광체(5)에 도포한다.

이후의 화상 형성에서는 상술한 화상 형성 프로세스가 반복되는데, 감광체(5) 상에 형성되는 윤활제 막은 매우 얇기 때문에, 감광체(5)에 대한 대전 장치(14)의 대전을 저해하지 않는다. 그 후, 감광체(5) 상에 재차 현상된 토너상은 전사 벨트(31)에 흡착된 상태의 전사지에 전사된다.

현상 장치(10M, 10C, 10Y, 10Bk)는 감광체(5)에 대향한 현상 롤러, 현상제를 이송교반하는 스크루, 토너 농도 센서 등으로 구성된다. 현상 롤러는 외측의 회전 자유로운 슬리브와 내측에 고정된 자석으로 구성되어 있다. 토너 농도 센서의 출력에 따라 토너 보급 장치로부터 토너가 보급된다. 본 실시예에서는 현상제로서 토너와 캐리어로 이루어지는 2 성분 현상제를 이용한다.

캐리어는 심재(芯材) 그 자체로 이루어지거나, 심재 상에 피복층을 구비한 것이 일반적으로 사용된다. 본 발명에서 이용할 수 있는 수지 피복 캐리어의 심재로서는 페라이트, 마그네타이트이다. 이 심재 물질의 입경은 20~65 ㎛, 바람직하게는 30~60 ㎛ 정도가 적당하다. 캐리어 피복층 형성에 사용되는 수지는 스티렌 수지, 아크릴 수지, 불소 수지, 실리콘 수지 또는 이들의 혼합물, 공중합체를 이용할 수 있다. 피복층 형성법으로서는 종래와 마찬가지로 캐리어 심재 입자의 표면에 분무법, 침지법 등에 의해 수지를 도포하면 좋다.

도 2는 화상 형성 유닛의 구성을 나타내는 개략도이다. 화상 형성 유닛(2M, 2C, 2Y, 2Bk)은 도 2에 나타낸 바와 같이, 정전 잠상이 형성되는 감광체(5)와, 이 감광체(5)의 표면을 대전시키는 대전 장치(14)와, 감광체(5)의 표면을 클리닝하는 클리닝 장치(15)로 구성되어 있다.

감광체(5)는 광 전도성을 구비하는 비정질 실리콘, 비정질 셀렌 등의 비정질 금속, 또는 비스아조 안료, 프탈로시아닌 안료 등의 유기 화합물을 이용할 수 있다. 환경 문제 및 사용 후의 후처리를 고려할 때, 유기 화합물을 이용한 OPC(organic photoconductor) 감광체가 바람직하다.

대전 장치(14)는 코로나 방식, 롤러 방식, 브러시 방식, 블레이드 방식 중 어느 하나를 이용하여도 좋고, 여기에서는 롤러 방식의 대전 장치(14)를 이용한 경우를 나타낸다. 대전 장치(14)는 대전 롤러(141), 및 상기 대전 롤러(141)를 클리닝하기 위하여 접촉되는 대전 롤러 클리닝 브러시(142), 대전 롤러(141)에 접속되는 도시하지 않는 전원을 구비한다. 상기 대전 롤러(141)에 고전압을 인가하여 감광체(5)의 표면을 균일하게 대전하는 것이다.

클리닝 장치(15)는 감광체(5)에 접촉하는 클리닝 블레이드(151) 및 클리닝 블레이드(151)보다 감광체(5) 회전 방향의 더 상류 측에 위치하는 저마찰화 수단으로서의 윤활제 도포 수단(16)을 구비한다. 상기 클리닝 블레이드(151)는 블레이드 가압 스프링(152)으로부터 블레이드 회전 지지점(153)에 의해 회전 가능토록 구성되어 있는 클리닝 블레이드 지지체(154)를 통하여 힘이 부여됨으로써 감광체(5)와 항상 접촉할 수 있도록 구성되어 있다. 또한, 윤활제 도포 수단(16)은 막대 가압 스프링(163)에 의해 눌리워 항상 브러시 롤러(161)와 압력 접촉하도록 구성되어 있는 고형 윤활제(162)를 브러시 롤러(161)로 긁어 내어 감광체(5) 상에 공급한다.

또한, 도 2는 윤활제 도포 수단(16)이 토너 제거 수단도 겸비함으로써 클리닝 장치의 구조를 간단하게 하고 있다. 즉, 일차 전사를 끝낸 후의 감광체(5) 상에 잔존하는 토너는 우선 윤활제 도포 수단(토너 제거 수단)(16)에 의해 감광체(5) 상으로부터 회수되고, 계속하여 감광체(5) 상에 윤활제 도포 수단(16)에 의해 고형 윤활제(162)의 미립자가 공급된다. 감광체(5) 상에 잔존하는 토너나 필름 등은 최종적으로 클리닝 블레이드(151)에 의해 긁어 떨어져 브러시형 롤러 스크레이퍼(158)에 의해 폐토너 회수 코일(155)에 회수된다.

상기 도 2에 나타낸 바와 같이, 토너 제거 수단을 겸비하는 윤활제 도포 수단(16)으로서는 브러시 롤러(161)를 이용한다. 브러시 롤러(161)의 털 브러시는 나일론, 아크릴 등 수지에 카본 블랙 등 저항 제어 재료를 첨가하여 체적 저항율 1×10³~1×10⁸ Ω㎝으로 조정한 재료를 이용하여 형성되어 있다. 고형 윤활제(162)로서는 올레인산 납, 올레인산 아연, 올레인산 동, 스테아린산 아연, 스테아린산 코발트, 스테아린산 철, 스테아린산 동, 팔미틴산 아연, 팔미틴산 동, 리놀렌산 아연 등 지방산 금속 염류를 이용할 수 있지만, 이 중에서도 본 실시예에서는 스테아린산 아연을 이용하고 있다. 또, 윤활제는 스테아린산 아연, 스테아린산 칼슘 등을 분말체로 한 것을 고형 성형체에 도포하여 윤활제 성형체로 하여도 좋다.

브러시 롤러(161)는 회전 구동함으로써 고형 윤활제(윤활제 성형체)(162)를 긁어 내어 미립자화한 윤활제를 감광체(5) 표면에 공급한다. 그 후, 감광체(5) 표면과 클리닝 블레이드(151)의 접촉에 의해 윤활제는 박막 상태로 균일하게 도포되 어 감광체(5) 표면의 마찰 계수를 저하시킨다. 브러시 롤러(161)의 회전 방향은 감광체와의 접촉 위치에서는 순방향으로 회전하고 있다.

또, 스테아린산 아연, 스테아린산 칼슘 등 분말체를 분말체 공급 수단으로 직접 감광체 상에 도포하여도 좋다.

감광체(5)에 부착한 토너를 긁어내는 클리닝 블레이드(151)는 10℃ 내지 40℃에서의 반발 탄성률이 40% 이하이면, 블레이드의 울림, 물결 모양의 진동 등이 쉽게 발생하지 않는다. 또, 감광체의 마모도 경감된다. 이것은 반발 탄성률이 작으면 감광체와의 접촉 부분에서의 이른바 스틱 슬립(stick slip)이 감소하여 마모가 경감되기 때문이다. 또, 클리닝 블레이드(151)를 5도 굽혔을 때의 지지점으로부터 5 mm 떨어진 곳의 휨 강도가 400 mN 이상이면 클리닝성이 향상된다. 휨 강도가 낮으면 동일한 조건으로 접촉한 경우에 감광체(5)에 클리닝 블레이드(151)가 접촉하는 부분의 선압(線壓)이 낮아져 토너가 누출되는 것을 저지하는 힘이 저하된다. 클리닝 블레이드(151)의 JIS－A 경도는 경도가 낮으면 감광체(5)에 접촉된 블레이드가 변형하기 쉽고, 블레이드의 접촉 면적이 증가함으로써 접촉 부분의 면압(面壓)이 낮아져 토너가 누출되는 것을 저지하는 힘이 저하된다. 또, 토너가 블레이드 가장자리로 침입했을 때에 되물리치는 힘이 약하므로 토너가 빠져나가기 쉬워진다.

클리닝 블레이드(151)의 형성 재료로서는 우레탄 고무이면 특별히 한정되지 않는다. 그 중에서도 클리닝 블레이드(151)의 성형 공정을 고려할 경우, 액상의 열강화성 형성 재료를 이용할 수 있다. 또, 제조 방법으로서는 프리폴리머법, 원 쇼트(one-shot)법 및 이들의 중간인 유사(類似) 원 쇼트법이 이용된다.

상기 액상의 형성 재료로서는 예컨대, 우레탄 고무용 프리폴리머 및 경화제를 주성분으로 하는 것이 이용된다. 우레탄 고무용 프리폴리머는 폴리이소시아네이트와 폴리올을 부분적으로 중합하여 얻어지는 것이다.

본 발명자들은 윤활제를 도포한 저마찰 계수의 감광체에 접촉되어 있는 클리닝 블레이드(151)에서 토너가 빠져나가는 것을 방지하기 위하여, 전사 잔류 토너를 클리닝 블레이드(151)로 저지하는 것이 유효하다고 생각하였고, 저지 시의 클리닝성이 양호하고 또 접촉 시의 클리닝 블레이드(151)의 자세가 안정하게 되는 클리닝 블레이드(151)의 경도 및 반발 탄성률의 최적값을 실험에 의해 얻었다.

아래의 [표 1]은 본 실시예에서 경도(JIS－A)와 반발 탄성률이 상이한 9 종류의 클리닝 블레이드에 대하여 1만매를 프린트한 후의 블레이드 마모량을 평가한 것이다. 마모량이 4 ㎛ 미만을 ○, 4 ㎛ 이상 7 ㎛ 미만을 △, 7 ㎛ 이상을 ×로 나타내고 있다. 또한 접촉 조건은 선압이 25 g/cm, 초기 접촉각이 17°이다. 브러시의 감광체에 대한 침입량은 1.0 mm이다. 도 3은 선압과 접촉각을 나타내는 도면이다.

또한, 상기 실시예에서 이용한 감광체의 마찰 계수는 0.25이다. 여기서, 감광체(5)의 마찰 계수는 오일러-벨트 방식(Euler belt method)으로 측정하였다. 도 4는 본 발명에 따른 감광체의 마찰 계수 측정 방법을 설명하기 위한 도면이다. 이 경우, 측정용 감광체를 대좌에 고정하고, 벨트로서 중등 두께의 상질 용지를 길이 방향으로 감광체(5) 드럼에 씌우고, 벨트의 일단부에 예컨대 0.98 N(100 g)의 하중을 걸며, 벨트의 타단부는 디지털 푸쉬풀 게이지(digital push-pull gage)에 연결 한다. 이 디지털 푸쉬풀 게이지를 끌고 벨트가 이동한 시점에서의 하중을 읽어내고, 다음 식에 대입하여 마찰 계수를 산출한다.

μs = 2/π × ｌn(F/0.98) (여기서, μs：정지 마찰계수, F：판독한 하중, π：원주율)

또한, 본 화상 형성 장치(1)에서의 감광체(5)의 마찰 계수는 화상 형성에 의해 감광체(5)가 정상 상태로 되었을 때의 값을 말한다. 이것은 감광체(5)의 마찰 계수는 화상 형성 장치(1)에 배치되는 다른 장치의 영향을 받기 때문에, 화상 형성 직후부터 마찰 계수의 값은 변화하기 시작한다. 그러나, A4 기록지로 1,000매 정도 화상을 형성하게 되면 마찰 계수의 값은 거의 일정한 값으로 된다. 따라서, 여기에 말하는 마찰 계수란, 이 정상 상태에서 일정한 값으로 되었을 때의 마찰 계수를 말한다.

	경도 (도)	반발 탄성률 (%)	100% 인장 응력 (Mpa)	300% 인장 응력 (Mpa)	마모량 (㎛)	평가
A	75	16	4.4	-	1	○
B	72	15	4.4	-	1	○
C	70	17	3.6	-	2	○
D	72	17	2.8	37	4	△
E	70	50	3.1	11	8	×
F	75	45	3.9	15	7	×
G	70	37	5.5	40	5	△
H	78	49	5.1	13	12	×
I	72	29	3.2	21	5	△

상기 표 1로부터 클리닝 블레이드의 경도(JIS－A)가 70도 이상, 동시에 반발 탄성률이 30% 이하일 때에 안정된 토너 저지성 클리닝을 수행할 수 있고, 또 마모량이 4 ㎛ 미만에서 클리닝성이 양호하다는 결과가 얻어졌다. 이 때의 클리닝 블레이드 300% 인장 응력(modulus) 값이 20 MPa 이상, 또는 200% 인장 응력 이상에서 파단(破斷)된다는 것이 판명되었다.

또한, 이상 설명하여 온 본 발명의 클리닝 장치(15)는 감광체(5)와 일체로 지지되어 화상 형성 장치 본체에 착탈이 자유롭게 형성한 프로세스 카트리지로 할 수 있다. 프로세스 카트리지는 그 밖에 대전 장치(14) 및/또는 현상 장치(10)를 포함하여 구성하는 것이어도 좋다. 본 프로세스 카트리지에 의해 원형도가 높고 또 소입경인 토너를 이용하여 현상을 수행하는 화상 형성 프로세스에서도 감광체(5) 상의 클리닝을 양호하게 수행하여 화질의 열화를 초래시키지 않는 프로세스 카트리지로 할 수 있다.

또, 프로세스 카트리지화함으로써 보수 관리 면에서 유리하고, 감광체(5), 클리닝 장치(15), 및 대전 장치(14) 및/또는 현상 장치(10) 등에 기인한 고장이 발생한 경우, 카트리지만 교환하면 조기에 원상 회복시킬 수 있기 때문에, 서비스 시간을 대폭 단축시킬 수 있게 된다. 또, 감광체(5)의 클리닝성을 양호하게 함으로써, 프로세스 카트리지의 고수명화에 크게 기여할 수 있다.

또한, 본 발명의 클리닝 장치(15)를 탑재함으로써 효과를 크게 얻을 수 있는 화상 형성 장치(1)는 현상 장치(10)에서 사용하는 토너가 평균 원형도 0.93 이상으로 원형도가 높은 토너인 경우이다.

따라서, 본 발명의 클리닝 장치(15)에 의해 상기와 같은 평균 원형도가 높은 토너를 이용하는 경우에도, 아래와 같이 함으로써 효율적으로 감광체(5) 표면을 클리닝할 수 있다. 즉, 감광체(5) 상의 잔류 토너는 우선 토너 제거 수단을 겸비하는 브러시 롤러(161)에 의해 회수하고, 그 후, 브러시 롤러(161)에 의해 감광체(5) 표면에 고형 윤활제(162)를 도포하여 감광체(5) 표면의 마찰 계수를 저하시킴으로써, 최종적으로 클리닝 블레이드(151)에 의해 감광체(5)에 잔존한 토너가 저지되어 제거된다. 이와 같이 함으로써 감광체(5) 표면을 손상시키지 않고 효율적으로 클리닝을 실행할 수 있다.

본 발명은 구형에 가까운 토너의 클리닝에도 적합하다. 구형 토너는 아래의 형상 계수 SF－1, SF－2의 값으로 규정할 수 있다. 본 화상 형성 장치에서 이용하는 토너로서는 형상 계수 SF－1이 100~180, 형상 계수 SF－2가 100~180인 토너이다.

도 5a, 5b는 형상 계수 SF－1, 형상 계수 SF－2를 설명하기 위하여 토너의 형상을 모식적으로 나타낸 도면이다. 형상 계수 SF－1은 토너 형상의 둥글기 비율을 나타내는 것으로서, 아래와 같은 수학식(1)로 표시된다. 토너를 2차원 평면에 투영하여 이루어지는 형상의 최대 길이(MXLNG)의 제곱을 도형 면적(AREA)으로 나눈 후, 100π／4를 곱한 값이다.

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

상기 SF－1의 값이 100인 경우, 토너의 형상은 진구형으로 되고, SF－1의 값이 커질 수록 부정형으로 된다.

또, 형상 계수 SF－2는 토너 형상의 요철 비율을 나타내는 것으로서, 아래와 같은 수학식(2)로 표시된다. 토너를 2차원 평면에 투영하여 이루어지는 도형의 둘레 길이(PERI)의 제곱을 도형 면적(AREA)으로 나눈 후, 100π／4를 곱한 값이다.

SF－2 ＝｛(PERI)²/AREA｝×(100π／4) ···수학식(2)

상기 SF－2의 값이 100인 경우, 토너 표면에 요철이 존재하지 않는 상태로 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 찍은 후, 이것을 화상 해석 장치(LUSEX3：니레코 회사제)에 도입하여 해석 계산하였다.

토너의 형상이 구형에 가깝게 되면, 토너와 토너 또는 토너와 감광체(5)의 접촉이 점 접촉으로 되기 때문에, 토너끼리의 흡착력이 약해지고 따라서 유동성이 높아지며, 또, 토너와 감광체(5)의 흡착력도 약해져 전사율이 높아진다. 한편, 상술한 바와 같이, 구형 토너는 블레이드 방식의 클리닝에서는 클리닝 불량을 초래시키기 쉽지만, 본 발명의 클리닝 장치(15)에 의해 양호한 클리닝을 수행할 수 있다. 또한, SF－1과 SF－2가 커지면, 화상 상에 토너가 비산하여 화상 품위가 저하하기 때문에, SF－1과 SF－2는 180을 초과하지 않는 것이 바람직하다.

또, 토너의 체적 평균 입경이 3~8 ㎛이고, 체적 평균 입경(Dｖ)과 개수 평균 입경(Dn)의 비(Dｖ／Dn)가 1.00~1.40의 범위에 있는 소입경이고 입경 분포도 좁은 토너를 사용하는 경우에도 양호한 클리닝성을 얻을 수 있다. 토너는 입경 분포를 좁게 함으로써 대전량 분포가 균일하게 되어 바탕 오점이 적은 고품위 화상을 얻을 수 있고, 전사율을 높일 수 있다. 이러한 소입경 토너는 종래의 블레이드 방식의 클리닝에서는 감광체(5)와의 부착력을 극복하고 클리닝하는 것이 곤란하다. 또, 소입경이면 토너의 외첨제 미립자 등의 함유율이 상대적으로 높아지는 경향이 있기 때문에, 이들이 토너로부터 이탈하여 감광체(5) 상에 필름을 초래시키기 쉽게 된다. 그러나, 본 발명의 클리닝 장치(15)에 의해 브러시 롤러(161)가 감광체(5) 표면에 윤활제를 도포하여 감광체(5) 표면의 마찰 계수를 절감시키고, 클리닝 블레이드(151)가 토너를 저지함으로써 토너가 빠져나가는 것을 방지하여 클리닝 성능을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 화상 형성 장치에 매우 적합하게 이용되는 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 작용기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 유기 용매 중에 각각 용해 또는 분산시킨 토너 재료액을 수계 용매 중에서 가교 및/또는 신장 반응시켜 얻어지는 토너이다. 아래에, 토너의 구성 재료 및 제조 방법에 대하여 설명한다.

(변성 폴리에스테르)

본 발명의 토너는 바인더 수지로서 변성 폴리에스테르(i)를 포함한다. 변성 폴리에스테르(i)로서는 폴리에스테르 수지 중에 에스테르 결합 이외의 결합기가 존재하거나 또 폴리에스테르 수지 중에 구성이 다른 수지 성분이 공유 결합, 이온 결합 등으로 결합된 상태를 나타낸다. 구체적으로는, 폴리에스테르 말단에 카르본산기, 수산기와 반응하는 이소시아네이트기 등의 작용기를 도입하여 한층 더 활성 수소 함유 화합물과 반응시켜 폴리에스테르 말단을 변성한 것을 나타낸다.

변성 폴리에스테르(i)로서는 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A)와 아민류(B)와의 반응에 의해 얻어지는 우레아 변성 폴리에스테르 등을 예로 들 수 있다. 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A)로서는 다가 알코올(PO)과 다가 카르본산(PC)의 중축합물로, 동시에 활성 수소기를 구비하는 폴리에스테르를 한층 더 다가 이소시아네이트 화합물(PIC)과 반응시킨 것 등을 들 수 있다. 상기 폴리에스테르가 구비하는 활성 수소기로서는 수산기(알코올성 수산기 및 페놀성 수산기), 아미노기, 카르복실기, 메르캅토기 등을 들 수 있고, 이들 중 바람직한 것은 알코올성 수산기이다.

우레아 변성 폴리에스테르는 아래와 같이 생성된다.

다가 알코올 화합물(PO)로서는 2가 알코올(DIO) 및 3가 이상의 다가 알코올(TO)을 들 수 있고, 2가 알코올(DIO) 단독, 또는 2가 알코올(DIO)과 소량의 3가 이상의 다가 알코올(TO)의 혼합물이 바람직하다. 2가 알코올(DIO)로서는 알킬렌 글리콜(에틸렌글리콜, 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, 폴리테트라메틸렌에테르 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(에틸렌옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 등) 부가물 등을 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, 트리메틸올 에탄, 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨 등)；3가 이상의 페놀류(트리스페노르 PA, 페놀 노볼락, 크레졸 노볼락 등)；상기 3가 이상의 폴리페놀류의 알킬렌 옥사이드 부가물 등을 들 수 있다.

다가 카르본산(PC)으로서는 2가 카르본산(DIC) 및 3가 이상의 다가 카르본산(TC)을 들 수 있고, 2가 카르본산(DIC) 단독, 및 3가 이상의 다가 카르본산(DIC)과 소량의 3가 이상의 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 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 들 수 있다. 또한, 다가 카르본산(PC)으로서는 상술의 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 2/1~1/1, 바람직하게는 1.5/1~1/1, 더욱 바람직하게는 1.3/1~1.02/1이다.

다가 이소시아네이트 화합물(PIC)로서는

지방족 다가 이소시아네이트(테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 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 블록 한 것；

및 이들 2종 이상의 병용을 들 수 있다.

다가 이소시아네이트 화합물(PIC)의 비율은 이소시아네이트기［NCO］와 수산기를 구비하는 폴리에스테르의 수산기［OH］의 당량비［NCO］/［OH］로서 통상 5/1~1/1, 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 미만에서는 우레아 변성 폴리에스테르를 이용하는 경우, 그 에스테르 중의 우레아 함량이 낮아져 내핫 오프셋성이 악화된다.

이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A) 중의 다가 이소시아네이트 화합물(PIC) 구성 성분의 함유량은 통상 0.5~40 wt%, 바람직하게는 1~30 wt%, 더욱 바람직하게는 2~20 wt%이다. 0.5wt%미만에서는 내핫 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 분자 당에 함유되는 이소시아네이트기는 통상 1개 이상, 바람직하게는 평균 1.5~3개, 더욱 바람직하게는 평균 1.8~2.5개이다. 1 분자 당 1개 미만에서는 우레아 변성 폴리에스테르의 분자량이 낮아져 내핫 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 들 수 있다.

2가 아민 화합물(B1)로서는 방향족 디아민(페닐렌 디아민, 디에틸 톨루엔 디아민, 4, 4＇－디아미노디페닐메탄 등)；지환식 디아민(4, 4＇－디아미노 3, 3＇－디메틸 디시클로 헥실 메탄, 디아민 시클로 헥산, 이소포론 디아민 등)；및 지방족 디아민(에틸렌 디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민 등) 등을 들 수 있다. 3가 이상의 다가 아민 화합물(B2)로서는 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌테트라민 등을 들 수 있다. 아미노 알콜(B3)로서는 에탄올 아민, 히드록시 에틸아닐린 등을 들 수 있다. 아미노 메르캅탄(B4)으로서는 아미노 에틸 메르캅탄, 아미노 프로필 메르캅탄 등을 들 수 있다. 아미노산(B5)으로서는 아미노 프로피온산, 아미노 카프로산 등을 들 수 있다. B1~B5의 아미노기를 블록한 것(B6)로서는 상기 2가 아민 화합물(B1)~아미노산(B5)의 아민류와 케톤류(아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등)로부터 얻어지는 케티민 화합물, 옥사졸리딘 화합물 등을 들 수 있다. 이들 아민류(B) 중 바람직한 것은 2가 아민 화합물(B1) 및 2가 아민 화합물(B1)과 소량의 3가 이상의 다가 아민 화합물(B2)의 혼합물이다.

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

본 발명에서 이용되는 변성 폴리에스테르(i)는 원 쇼트(one-shot)법, 프리폴리머법에 의해 제조된다. 변성 폴리에스테르(i)의 중량 평균 분자량은 통상 1만 이상, 바람직하게는 2만~1000만, 더욱 바람직하게는 3만~100만이다. 이 때의 정점 분자량은 1000~10000이 바람직하며, 1000 미만에서는 신장 반응하기 어려워 토너의 탄성이 적고, 그 결과 내핫 오프셋성이 악화된다. 또, 10000을 초과하면 정착성의 저하나 입자화나 분쇄 제조 상의 과제가 높아지게 된다. 변성 폴리에스테르(i)의 개수 평균 분자량은 후술하는 변성되지 않은 폴리에스테르(ii)를 이용하는 경우에는 특별히 한정되는 것은 아니고, 상기 중량 평균 분자량으로 하는데에 얻기 쉬운 개수 평균 분자량으로 좋다. 변성 폴리에스테르(i) 단독의 경우에는 개수 평균 분자량은 통상 20000 이하, 바람직하게는 1000~10000, 더욱 바람직하게는 2000~8000이다. 20000을 초과하면 저온 정착성 및 풀 컬러 장치에 이용하는 경우의 광택성이 악화된다.

변성 폴리에스테르(i)를 얻기 위한 폴리에스테르프리폴리머(A)와 아민류(B)의 가교 및/또는 신장 반응에는 필요에 따라 반응 정지제를 이용하여 얻어지는 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 들 수 있다.

(미변성 폴리에스테르)

본 발명에서는 상기 변성된 폴리에스테르(i)를 단독으로 사용할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 변성된 폴리에스테르(i)와 동시에 미변성 폴리에스테르(ii)를 바인더 수지 성분으로서 함유시킬 수도 있다. 상기 미변성 폴리에스테르(ii)를 병용함으로써 저온 정착성 및 풀 컬러 장치에 이용하는 경우의 광택성이 향상되어 단독 사용보다 바람직하다. 미변성 폴리에스테르 수지(ii)로서는 상기 변성 폴리에스테르 수지(i)의 폴리에스테르 성분과 같은 다가 알코올(PO)과 다가 카르본산(PC)의 중축합물 등을 들 수 있고, 바람직한 것도 상기 변성 폴리에스테르 수지(i)와 같다. 또, 미변성 폴리에스테르 수지(ii)는 변성되지 않은 폴리에스테르뿐만 아니라, 우레아 결합 이외의 화학 결합으로 변성되어 있는 것이라도 좋고, 예컨대 우레탄 결합으로 변성되고 있어도 좋다. 변성 폴리에스테르 수지(i)와 미변성 폴리에스테르 수지(ii)는 적어도 일부가 상용(相溶)하고 있는 것이 저온 정착성, 내핫 오프셋성의 면에서 바람직하다. 따라서, 변성 폴리에스테르 수지(i)의 폴리에스테르 성분과 미변성 폴리에스테르 수지(ii)는 유사한 조성인 것이 바람직하다. 미변성 폴리에스테르 수지(ii)를 함유시키는 경우의 변성 폴리에스테르 수지(i)와 미변성 폴리에스테르 수지(ii)의 중량비는 통상 5/95~80/20, 바람직하게는 5/95~30/70, 더욱 바람직하게는 5/95~25/75, 특히 바람직하게는 7/93~20/80이다. 변성 폴리에스테르 수지(i)의 중량비가 5% 미만에서는 내핫 오프셋성이 악화됨과 동시에, 내열 보존성과 저온 정착성 양립의 면에서 불리하게 된다.

미변성 폴리에스테르 수지(ii)의 정점 분자량은 통상 1000~10000, 바람직하게는 2000~8000, 더욱 바람직하게는 2000~5000이다. 1000 미만에서는 내열 보존성이 악화되고, 10000을 초과하면 저온 정착성이 악화된다. 미변성 폴리에스테르 수지(ii)의 수산기가는 5 이상인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 10~120, 특히 바람직하게는 20~80이다. 5 미만에서는 내열 보존성과 저온 정착성 양립의 면에서 불리하게 된다. 미변성 폴리에스테르 수지(ii)의 산가는 1~5가 바람직하고, 보다 바람직하게는 2~4이다. 왁스에 고산가 왁스를 사용하기 때문에, 바인더는 저산가 바인더가 대전이나 고체적 저항으로 직결되므로 2 성분계 현상제에 이용하는 토너에 적합하다.

바인더 수지의 유리 전이점(Tg)은 통상 35~70℃, 바람직하게는 55~65℃이다. 35℃ 미만에서는 토너의 내열 보존성이 악화되고, 70℃를 초과하면 저온 정착성이 불충분하게 된다. 우레아 변성 폴리에스테르는 얻어지는 토너 모체 입자의 표면에 존재하기 쉽기 때문에, 본 발명의 토너에서는 공지의 폴리에스테르계 토너와 비교하여 유리 전이점이 낮아도 내열 보존성이 양호한 경향을 나타낸다.

(착색제)

착색제로서는 공지의 염료 및 안료를 모두 사용할 수 있고, 예컨대, 카본 블랙, 니그로신 염료, 철흑, 나프톨 옐로 S, 한자 옐로(10G, 5G, G), 카드뮴 옐로, 황색 산화철, 황토, 황연, 티탄 옐로, 폴리아조 옐로, 오일 옐로, 한자 옐로(GR, A, RN, R), 안료 옐로 L, 벤지딘 옐로(G, GR), 퍼머넌트 옐로(NCG), 벌컨 패스트 옐로(5G, R), 타르트라진 레이크, 퀴놀린 옐로 레이크, 안트라잔 옐로 BGL, 이소인돌리논 옐로, 적산화철, 레드 연(red lead), 오렌지 연(orange lead), 카드뮴 레드, 카드뮴 머큐리 레드, 안티몬 레드, 퍼머넌트 레드 4R, 파라 레드, 파이어 레드, 파라클로로 니트로아닐린 레드(p-chloro-o-nitroaniline red), 리솔 패스트 스칼릿 G, 브릴리언트 패스트 스칼릿, 브릴리언트 카민 BS, 퍼머넌트 레드(F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), 패스트 스칼릿 VD, 벌컨 패스트 루빈 B, 브릴리언트 스칼릿 G, 리솔 루빈 GX(Lithol Rubine GX), 영구 레드 F5R, 브릴리언트 카민 6B, 안료 마젠타 3B, 보르도 5B, 톨루이딘 마룬, 퍼머넌트 보르도 F2K, 헬리오 보르도 BL, 보르도 10B, 본 마룬 라이트, 본 마룬 미디엄, 에오신 레이크, 로다민 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린 레이크, 티오인디고 레드 B, 티오인디고 마룬(Thioindigo Maroon), 오일 레드, 퀴나크리돈 레드, 피라졸론 레드(Pyrazolone Red), 폴리아조 레드, 크롬 버밀리온, 벤지딘 오렌지, 페리논 오렌지, 오일 오렌지, 코발트 블루, 세룰리안 블루, 알칼리 블루 레이크, 피콕 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 무금속 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 블루, 패스트 스카이 블루, 인단트렌 블루 (RS, BC), 인디고, 군청, 감청, 안트라퀴논 블루, 패스트 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 레이크, 코발트 바이올렛, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안트라퀴논 바이올렛, 크롬 그린, 징크 그린, 산화 크롬, 비리디언(viridian), 에메랄드 그린, 안료 그린 B, 나프톨 그린 B, 그린 골드, 애시드 그린 레이크, 말라카이트 그린 레이크, 프탈로시아닌 그린, 안트라퀴논 그린, 산화 티탄, 아연화, 리토폰 및 이들 혼합물을 사용할 수 있다. 착색제의 함유량은 토너에 대하여 통상 1~15중량%, 바람직하게는 3~10 중량%이다.

착색제는 수지와 복합화된 마스터 배치로서 이용할 수도 있다. 마스터 배치의 제조, 또는 마스터 배치와 함께 혼련되는 바인더 수지로서는 폴리스티렌, 폴리-p－클로로 스티렌, 폴리비닐 톨루엔 등의 스티렌 및 그 치환체의 중합체, 또는 이들과 비닐 화합물의 공중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리초산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 에폭시 폴리올 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 부티랄, 폴리 아크릴산 수지, 로진, 변성 로진, 테르펜 수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소 수지, 방향족계 석유 수지, 염소화 파라핀, 파라핀 왁스 등을 예로 들 수 있고, 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

(전하 제어제)

전하 제어제로서는 공지의 것을 사용할 수 있고, 예컨대 니그로신계 염료, 트리페닐 메탄계 염료, 크롬 함유 금속 착체 염료, 몰리브덴산 킬레이트 안료, 로다민계 염료, 알콕시계 아민, 4급 암모늄염(불소 변성 4급 암모늄염을 포함), 알킬 아미드, 인의 단체 또는 화합물, 텅스텐의 단체 또는 화합물, 불소계 활성제, 살리실산 금속염 및 살리실산 유도체의 금속염 등이다. 구체적으로는 니그로신계 염료의 본트론(BONTRON) 03, 4급 암모늄염의 본트론 P－51, 금속 함유 아조 염료인 본트론 S－34, 옥시나프토산계 금속 착체인 E－82, 살리실산계 금속 착체인 E－84, 페놀계 축합물인 E－89(이상, 오리엔트 화학공업 회사제), 4급 암모늄염 몰리브덴 착체인 TP－302, TP－415(이상, 호도가야 화학공업 회사제), 4급 암모늄염인 카피 차지(COPY CHARGE) PSY　VP2038, 트리페닐 메탄 유도체인 카피 블루(COPY BLUE) PR, 4급 암모늄염인 카피 차지　NEG　VP2036, 카피 차지　NX　VP434(이상, 헥스트 회사제), LRA－901, 붕소 착체인 LR－147(일본 카릿트 회사제), 동 프탈로시아닌, 페릴렌, 퀴나크리돈, 아조계 안료, 그 외 술폰산기, 카르복실기, 4급 암모늄염 등의 작용기를 구비하는 고분자계 화합물을 들 수 있다. 이 중, 특히 토너를 음극성으로 제어하는 물질이 바람직하게 사용된다.

전하 제어제의 사용량은 바인더 수지의 종류, 필요에 따라 사용되는 첨가제의 유무, 분산 방법을 포함한 토너 제조 방법에 따라 결정되므로 일의적으로 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부의 범위로 이용된다. 바람직하게는 0.2~5 중량부의 범위가 좋다. 10 중량부를 넘는 경우에는 토너의 대전성이 너무 커서 전하 제어제의 효과를 감퇴시키고, 현상 롤러와의 정전기적 흡인력이 증대하여 현상제의 유동성 저하나, 화상 농도의 저하를 초래한다.

(이형제)

이형제로서는 융점이 50~120℃인 저융점 왁스가 바인더 수지와의 분산 중에 이형제로서 보다 효과적으로 정착 롤러와 토너 계면 사이에 작용하고, 이것에 의해 정착 롤러에 오일과 같은 이형제를 도포하는 일 없이 고온 오프셋(offset)에 대하여 효과를 발휘한다. 이러한 왁스 성분으로서는 이하의 것을 예로 들 수 있다. 납(蠟)류 및 왁스류로서는 카르나우바왁스, 면 납, 나무 납, 라이스 왁스 등의 식물계 왁스, 밀랍, 라놀린(lanolin) 등의 동물계 왁스, 오조케라이트, 세레신 등의 광물계 왁스, 및 파라핀, 마이크로크리스탈린, 페트로라탐 등의 석유 왁스 등을 예로 들 수 있다. 또, 이들 천연 왁스 외에, 피셔트로프슈 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 탄화수소 왁스, 에스테르, 케톤, 에테르 등의 합성 왁스 등을 들 수 있다. 또한, 12－히드록시 스테아린산아미드, 스테아린산아미드, 무수프탈산 이미드, 염소화 탄화수소 등의 지방산 아미드 및 저분자량의 결정성 고분자 수지인 폴리-n－스테아릴 메타크릴레이트, 폴리-n－라우릴 메타크릴레이트 등의 폴리 아크릴레이트의 호모중합체 또는 공중합체(예컨대, n－스테아릴 아크릴레이트-에틸 메타크릴레이트의 공중합체 등) 등 측쇄에 긴 알킬기를 구비하는 결정성 고분자 등도 이용할 수 있다.

전하 제어제, 이형제는 마스터 배치, 바인더 수지와 함께 용융 혼련할 수도 있고, 물론 유기 용제에 용해, 분산할 때에 첨가하여도 좋다.

(외첨제)

토너 입자의 유동성이나 현상성, 대전성을 보조하기 위한 외첨제로서 무기 미립자가 바람직하게 이용된다. 이 무기 미립자의 일차 입자 경은 5×10^－3~2 ㎛인 것이 바람직하고, 특히 5×10^－3~0.5 ㎛인 것이 바람직하다. 또, BET법에 따르는 비표면적은 20~500 m²/g인 것이 바람직하다. 이 무기 미립자의 사용 비율은 토너의 0.01~5 wt%인 것이 바람직하고, 특히 0.01~2.0wt%인 것이 바람직하다.

무기 미립자의 구체적인 예로서는, 예컨대 실리카, 알루미나, 산화 티탄, 티탄산바륨, 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘, 티탄산스트론튬, 산화 아연, 산화 주석, 백사(silver sand), 진흙, 운모, 샌드 석회석(sand-lime), 규조토, 산화 크롬, 산화 세륨, 철단, 삼산화 안티몬, 산화 마그네슘, 산화 지르코늄, 황산바륨, 탄산발륨, 탄산칼슘, 탄화 규소, 질화 규소 등을 들 수 있다. 그 중에서 유동성 부여제로서는 소수성 실리카 미립자와 소수성 산화 티탄 미립자를 병용하는 것이 바람직하다. 특히 양 미립자의 평균 입경이 5×10^－2 ㎛ 이하의 것을 사용하여 교반 혼합을 실시한 경우, 토너와의 정전력, 반데르발스력(van der Waals force)은 현저히 향상됨으로써, 소망의 대전 레벨을 얻기 위하여 수행되는 현상 장치 내부의 교반 혼합에 의해서도 토너로부터 유동성 부여제가 이탈되지 않아 토너 응집체 등이 발생하지 않는 양호한 화상 품질을 얻을 수 있으므로 더 한층 전사 잔류 토너의 절감을 도모할 수 있다.

산화 티탄 미립자는 환경 안정성, 화상 농도 안정성이 뛰어난 반면, 대전 상승 특성이 악화되는 경향이 있으므로, 산화 티탄 미립자 첨가량이 실리카 미립자 첨가량보다 많아지면, 이 부작용의 영향이 커진다고 생각된다. 그러나, 소수성 실리카 미립자 및 소수성 산화 티탄 미립자의 첨가량이 0.3~1.5wt%의 범위에서는 대전 개시 특성이 크게 손상되지 않아 소망의 대전 상승 특성을 얻을 수 있어 복사를 반복하여 실시하여도 안정된 화상 품질을 얻을 수 있다.

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

(토너의 제조 방법)

　1) 착색제, 미변성 폴리에스테르, 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 이형제를 유기 용매 중에 분산시켜 토너 재료액을 만든다.

　유기 용매는 비등점이 100℃ 미만의 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 부틸 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. 유기 용매의 사용량은 폴리에스테르프리폴리머 100 중량부에 대하여 통상 0~300 중량부, 바람직하게는 0~100 중량부, 더욱 바람직하게는 25~70 중량부이다.

　2) 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 유기 용매를 포함하는 것이어도 좋다.

토너 재료액 100 중량부에 대한 수계 매체의 사용량은 통상 50~2000 중량부이고, 바람직하게는 100~1000 중량부이다. 50 중량부 미만에서는 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 트리메틸암모늄염, 디알킬 디메틸암모늄염, 알킬 디메틸 벤질 암모늄염, 피리디늄염, 알킬이소퀴놀리늄염, 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 들 수 있다.

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

상품명으로서는 서풀론(SURFLON) S－111, S－112, S－113(아사히가라스 회사제), 프로라드(FRORARD) FC－93, FC－95, FC－98, FC－129(스미토모 3M 회사제), 유니다인(UNIDYNE) DS－101, DS－102(다이킨공업 회사제), 메가팩(MEGAFAC) F－110, F－120, F－113, F－191, F－812, F－833(다이니폰잉크 회사제), 에크톱(ECTOP) EF－102, 103, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204, (토오켐 프로덕츠 회사제), 프타젠트(FUTARGENT) F－100, F150(네오스 회사제) 등을 들 수 있다.

또, 양이온성 계면 활성제로서는 플루오르 알킬기를 구비하는 지방족 1급, 2급 또는 3급 아민산, 퍼플루오르 알킬(C6~C10) 술폰 아미드 프로필 트리 메틸 암모늄염 등의 지방족 4급 암모늄염, 벤잘코늄염(benzalkonium salts), 염화 벤제토늄(benzetonium chloride), 피리디늄염, 이미다졸리늄염, 상품명으로서는 서풀론(SURFLON S－121(아사히가라스 회사제), 프로라드(FRORARD) FC－135(스미토모3M 회사제), 유니다인(UNIDYNE) DS－202(다이킨공업 회사제), 메가팩(MEGAFAC) F－150, F－824(다이니폰잉크 회사제), 에크톱(ECTOP) EF－132(토오켐 프로덕츠 회사제), 프타젠트(FUTARGENT) F－300(네오스 회사제) 등을 예로 들 수 있다.

수지 미립자는 수성 분산체를 형성할 수 있는 수지이면 어떠한 수지도 사용할 수 있고, 열가소성 수지이어도 열강화성 수지이어도 좋다. 예컨대 비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 규소계 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 아닐린 수지, 이오노머 수지, 폴리카보네이트 수지 등을 예로 들 수 있다. 수지로서는 상기 수지를 2종 이상 병용하여도 된다.

이 중 바람직한 것은 미세 구형 수지 입자의 수성 분산체를 용이하게 얻을 수 있는 점으로부터 비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 이들을 병용한 것이 바람직하다. 예컨대 비닐계 수지로서는 비닐계 모노머를 단독 중합 또는 공중합한 폴리머로서, 예컨대, 스티렌-(메타) 아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, (메타) 아크릴산-아크릴산 에스테르 중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-무수 말레산 공중합체, 스티렌-(메타) 아크릴산 공중합체 등의 수지를 예로 들 수 있다. 수지 미립자의 평균 입경은 5~200 nm, 바람직하게는 20~300 nm이다.

또, 인산칼슘, 탄산칼슘, 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, 부티르산 비닐 등, 아크릴 아미드, 메타크릴 아미드, 디아세톤아크릴아미드 또는 이들 메틸올 화합물, 아크릴산 클로라이드, 메타크릴산 클로라이드 등의 산 클로라이드류, 비닐 피리딘, 비닐 피롤리돈, 비닐 이미다졸, 에틸렌이민 등 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 등 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 rpm, 바람직하게는 5000~20000 rpm이다. 분산 시간은 특히 한정되는 것은 아니지만, 배치(batch) 방식의 경우에는 통상 0.1~5분이다. 분산시의 온도로서는 통상 0~150℃(가압하), 바람직하게는 40~98℃이다.

　3) 유화액을 제작함과 동시에, 아민류(B)를 첨가하여 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A)와 반응하도록 한다.

이 반응은 분자쇄의 가교 및/또는 신장을 수반한다. 반응 시간은 폴리에스테르프리폴리머(A)가 구비하는 이소시아네이트기 구조와 아민류(B)와의 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.

　4) 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 부여한 후, 탈용매를 수행함으로써 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 등 산에 의해 인산 칼슘염을 용해한 후, 세면하는 등 방법으로 토너 모체 입자로부터 인산 칼슘염을 제거한다. 그 외 효소에 의한 분해 등 조작에 의해서도 제거할 수 있다.

　5) 상기와 같이 얻어진 토너 모체 입자에 전하 제어제를 때려박고, 그 다음에 실리카 미립자, 산화 티탄 미립자 등 무기 미립자를 외첨가시켜 토너를 얻는다.

전하 제어제의 때려박음, 및 무기 미립자의 외첨가 등은 믹서 등을 이용한 공지의 방법에 따라 실행된다.

이것에 의해 소입경이고 입경 분포가 샤프한 토너를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 유기 용매를 제거하는 공정에서 강한 교반을 부여함으로써 진구(眞球)형으로부터 방추형 사이의 형상을 제어할 수 있고, 또한 표면 형상도 매끄러운 것으로부터 매실 장아찌형 사이의 형상으로 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 토너 형상은 대략 구형이며, 이하의 형상 규정에 의해 나타낼 수 있다.

도 6a∼6c는 본 발명의 토너 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 6a∼6c에서 대략 구형의 토너를 장축 r1, 단축 r2, 두께 r3(단, r1 ≥ r2 ≥ r3로 함)으로 규정할 때, 본 발명의 토너는 장축과 단축의 비(r2/r1)(도 6b 참조)가 0.5~1.0이고, 두께와 단축의 비(r3/r2)(도 6c 참조)가 0.7~1.0의 범위에 있는 것이 바람직하다. 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5 미만에서는 진구형으로부터 멀어지기 때문에 도트 재현성 및 전사 효율이 뒤떨어져 고품위 화질을 얻을 수 없게 된다. 또, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7 미만에서는 편평한 형상에 가깝게 되어 구형 토너와 같은 고전사율을 얻을 수 없게 된다. 특히, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 1.0에서는 장축을 회전축으로 하는 회전체로 되어 토너의 유동성을 향상시킬 수 있다.

또한, r1 = r2 = r3은 주사형 전자현미경(SEM)으로 시야의 각도를 변화시키면서 사진을 찍어 관찰 측정하였다.

이상과 같이 제조된 토너는 자성 캐리어를 사용하지 않는 1 성분계의 자성 토너, 또는 비자성 토너로서도 이용할 수 있다.

또, 2 성분계 현상제에 이용하는 경우에는, 자성 캐리어와 혼합하여 이용하면 좋고, 자성 캐리어로서는 철, 마그네타이트, Mn, Zn, Cu 등 2가 금속을 포함한 페라이트이며, 체적 평균 입경 20~100 ㎛가 바람직하다. 평균 입경이 20 ㎛ 미만에서는 현상시에 감광체(5)에 캐리어 부착이 발생하기 쉽고, 100 ㎛를 초과하면, 토너와의 혼합성이 낮고 토너의 대전량이 불충분하여 연속 사용시의 대전 불량 등을 초래시키기 쉽다. 또, Zn를 포함한 Cu 페라이트는 포화 자화가 높은 것으로부터 바람직하며, 화상 형성 장치(1)의 프로세스에 따라 적당히 선택할 수 있다. 자성 캐리어를 피복하는 수지로서는 특히 한정되는 것은 아니지만, 예컨대 실리콘 수지, 스티렌-아크릴 수지, 불소 함유 수지, 올레핀 수지 등이 있다. 그 제조 방법은 코팅 수지를 용매 중에 용해하고, 유동층 중에 분무하여 코어 상에 코팅하여도 되며, 또, 수지 입자를 정전기적으로 핵입자에 부착시킨 후 열용융시켜 피복하는 것이어도 좋다. 피복되는 수지의 두께는 0.05~10 ㎛, 바람직하게는 0.3~4 ㎛가 좋다.

본 발명에 의하여 윤활제 등을 도포하여 감광체를 저마찰화하여도 토너가 상기 감광체 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 블레이드를 빠져나가는 것을 방지함으로써 클리닝성을 향상시킨 클리닝 장치, 및 이 클리닝 장치를 구비한 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치를 제공할 수 있게 된다.

Claims

상 담지체 표면에 접촉 배치되어 상 담지체 표면에 부착한 토너를 긁어 내는 클리닝 블레이드와,

상 담지체 표면의 마찰 계수를 절감하기 위한 저마찰화 기구를 구비하는 클리닝 장치에 있어서,

상기 클리닝 블레이드는 경도(JIS－A)가 70도 이상, 반발 탄성률이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
제1항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 300% 인장 응력(modulus) 값이 20 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
제1항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 200% 인장 응력(modulus) 이상에서 파단(破斷)되는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
제1항에 있어서, 상기 저마찰화 기구는 상기 상 담지체와 접촉하는 브러시를 구비하고, 상기 브러시로 고형의 윤활제를 긁어 내어 상기 상 담지체에 도포하는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
제1항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 상기 저마찰화 기구의 브러시와 상 담지체가 접촉하는 위치보다 상 담지체 회전 방향의 더 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
제1항에 있어서, 상기 저마찰화 수단의 브러시는 상기 상 담지체와의 접촉 위치에서 상 담지체 회전의 순방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
제1항에 있어서, 상기 저마찰화 수단은 토너 제거 수단으로서도 기능하고 있는 것을 특징으로 하는 클리닝 장치.
적어도 잠상을 담지하는 상 담지체와, 전사 후의 상기 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 일체로 포함하여 화상 형성 장치 본체에 대하여 착탈이 자유롭게 구성되는 프로세스 카트리지에 있어서,

상기 클리닝 장치는

상 담지체 표면에 접촉 배치되어 상 담지체 표면에 부착한 토너를 긁어 내는 클리닝 블레이드와,

상 담지체 표면의 마찰 계수를 절감하기 위한 저마찰화 수단을 구비하는 클리닝 장치로서,

상기 클리닝 블레이드는 경도(JIS－A)가 70도 이상, 반발 탄성률이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제8항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 300% 인장 응력(modulus) 값이 20 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제8항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 200% 인장 응력(modulus) 이상에서 파단(破斷)되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제8항에 있어서, 상기 저마찰화 수단은 상기 상 담지체와 접촉하는 브러시를 구비하고, 상기 브러시로 고형의 윤활제를 긁어 내어 상기 상 담지체에 도포하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제8항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 상기 저마찰화 수단의 브러시와 상 담지체가 접촉하는 위치보다 상 담지체 회전 방향의 더 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제8항에 있어서, 상기 저마찰화 수단의 브러시는 상기 상 담지체와의 접촉 위치에서 상 담지체 회전의 순방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
제8항에 있어서, 상기 저마찰화 수단은 토너 제거 수단으로서도 기능하고 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
잠상을 담지하는 상 담지체와,

상 담지체 표면에 균일하게 대전을 수행하는 대전 장치와,

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

상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상(可視像)화하는 현상 장치와,

상 담지체 표면의 가시상을 전사 매체에 전사하는 전사 장치와

전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

상기 클리닝 장치는

상 담지체 표면에 접촉 배치되어 상 담지체 표면에 부착한 토너를 긁어 내는 클리닝 블레이드와,

상 담지체 표면의 마찰 계수를 절감하기 위한 저마찰화 수단을 구비하는 클리닝 장치로서,

상기 클리닝 블레이드는 경도(JIS－A)가 70도 이상, 반발 탄성률이 30% 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 300% 인장 응력(modulus) 값이 20 MPa 이상인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 200% 인장 응력(modulus) 이상에서 파단(破斷)되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 저마찰화 수단은 상기 상 담지체와 접촉하는 브러시를 구비하고, 상기 브러시로 고형의 윤활제를 긁어 내어 상기 상 담지체에 도포하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 클리닝 블레이드는 상기 저마찰화 수단의 브러시와 상 담지체가 접촉하는 위치보다 상 담지체 회전 방향의 더 하류 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 저마찰화 수단의 브러시는 상기 상 담지체와의 접촉 위치에서 상 담지체 회전의 순방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 저마찰화 수단은 토너 제거 수단으로서도 기능하고 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 상기 화상 형성 장치는 중량 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고 중량 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서, 화상 형성 장치는 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서,

화상 형성 장치는

외관 형상이 거의 구형이고,

장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위이며, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위이고, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제15항에 있어서,

화상 형성 장치는

적어도 질소 원자를 포함한 작용기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시키는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
잠상을 담지하는 상 담지체와,

상 담지체 표면에 균일하게 대전을 수행하는 대전 장치와,

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

상 담지체 표면에 형성된 잠상에 토너를 공급하여 가시상(可視像)화하는 현상 장치와,

상 담지체 표면의 가시상을 전사 매체에 전사하는 전사 장치와,

전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치를 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,

제8항에 기재의 프로세스 카트리지를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제26항에 있어서, 상기 화상 형성 장치는 중량 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고 중량 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제26항에 있어서, 화상 형성 장치는 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제26항에 있어서,

화상 형성 장치는

외관 형상이 거의 구형이고,

장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위이며, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위이고, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제26항에 있어서,

화상 형성 장치는

적어도 질소 원자를 포함한 작용기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시키는 토너를 이용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
제22항 또는 제23항에 기재의 화상 형성 장치에 이용되는 토너에 있어서,

중량 평균 입경이 10 ㎛ 이하이고, 중량 평균 입경과 개수 평균 입경의 비(분산도)가 1.00 내지 1.40의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 토너.
제31항에 있어서, 토너는 평균 원형도가 0.93 내지 1.00의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 토너.
제31항에 있어서,

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.
제31항에 있어서, 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 작용기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 포함한 토너 조성물을 수계 매체 중에서 수지 미립자의 존재하에 가교 및/또는 신장 반응시키는 것을 특징으로 하는 토너.