KR20070118217A

KR20070118217A - 프로세스 카트리지의 조립 방법

Info

Publication number: KR20070118217A
Application number: KR1020070121681A
Authority: KR
Inventors: 슈지 타나카; 신이치 카와하라; 요시유키 키무라; 히로시 호소카와; 요시오 하또리; 타케오 수다; 유타카 타카하시; 타카츠구 후지시로; 테루유키 카스가; 히루미 하라다; 토쿠야 오지미; 마사토 야나기다; 타카아키 타와다; 타부치 타케시; 나오히로 쿠마가이; 초오타로 카와오카; 히데마사 사토
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2005-09-14
Filing date: 2007-11-27
Publication date: 2007-12-14
Also published as: US7542712B2; EP1764661A2; CN1996169B; EP1764661A3; CN1996169A; US20070059067A1; KR100870530B1

Abstract

본 발명은 상 담지체 표면에 공급된 윤활제를 보다 균일하게 도포하여 이상 화상의 발생을 저지할 수 있는 윤활제 도포 장치를 제공한다. 또한, 윤활제 도포량 부족으로 인하여 상 담지체 토크가 상승되는 것을 방지하여 색 차이가 발생되지 않도록 하는 고품질의 화상 형성 장치를 제공한다. 또한, 구성 부재의 조립 누락을 방지함과 동시에, 감광체 및 클리닝 블레이드 에지가 손상되는 것을 방지할 수 있는 프로세스 카트리지를 제공한다.

고형 윤활제와, 상기 고형 윤활제와 상기 상 담지체 표면과 접촉하여 회전하는 윤활제 공급 부재와, 상기 윤활제 공급 부재에 의해 공급된 상기 상 담지체 상의 윤활제를 균일하게 도포하기 위한 균일화 부재를 포함하는 윤활제 도포 장치를 추가로 구비하고, 상기 상 담지체 표면의 상기 균일화 부재와 상기 윤활제 공급 부재 사이에 존재하는 윤활제 양이 0.11∼1.2mg/m²의 범위에 있도록 한다. 또한, 상기 균일화 부재는 경도가 JIS-A(K6301) 경도로 79° 이상인 균일화 블레이드로 이루어지고, 상기 균일화 블레이드의 상 담지체 표면에 대한 접촉각은 10° 이상이며, 접촉 선압은 0.01N/cm 이상이도록 한다.

상 담지체(10)와, 이 상 담지체(10)에 고형 윤활제(22)를 공급하는 윤활제 공급 부재(23) 및 공급된 윤활제(22)를 균일하게 도포하기 위한 균일화 부재(21)를 구비하고, 상기 상 담지체(10)를 대전시키는 대전 모듈(30), 상 담지체(10)의 정전 잠상을 가시상화하는 현상 모듈(50) 및 가시상을 전사시킨 후의 상 담지체(10) 표면에 잔존하는 현상제를 회수하는 클리닝 모듈(40) 중에서 선택된 적어도 하나와 일체로 형성된 프로세스 카트리지(100)이며, 이 프로세스 카트리지는 하우징(110)에 윤활제를 균일화하는 균일화 부재(21)와 윤활제(22)와 윤활제 공급 부재(23)가 설치된 후, 상 담지체(10)가 설치되도록 한다.

감광체, 윤활제 도포 장치, 고형 윤활제, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치

Description

프로세스 카트리지의 조립 방법{METHOD FOR ASSEMBLING THE PROCESS CARTRIDGE}

본 발명은 상 담지체 표면에 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 장치와 그 윤활제 도포 장치를 구비한 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.

또한, 본 발명은 전자 사진 방식을 이용한 복사기, 프린터, 팩시밀리 등 화상 형성 장치에 적용되는 프로세스 카트리지, 및 그 구성 부재의 조립 순서를 규정한 프로세스 카트리지의 조립 방법 및 이 프로세스 카트리지를 구비하는 화상 형성 장치에 관한 것이다.

화상 형성 장치 분야에 있어서, 감광체와 예컨대, 대전 수단, 현상 수단, 클리닝 수단 등 프로세스 수단을 일체로 지지하여 화상 형성 장치 본체에 대하여 착탈 자유롭게 구성된 프로세스 카트리지가 알려져 있다. 이와 같은 프로세스 카트리지를 채용함으로써, 각 프로세스 수단의 수리가 필요할 때 또는 각 프로세스 수단의 수명이 끝난 경우에, 프로세스 카트리지를 하나의 단위로 교환하여 현상 복귀시킴으로써 화상 형성 장치의 계속 사용이 가능하게 된다. 또, 프로세스 카트리지의 교환 작업만으로 현상 복귀할 수 있으므로, 유저 측에 가서 수행되는 서비스 맨의 필요한 작업 시간이 단축되고, 경우에 따라서는 서비스 맨이 직접 가지 않고 유저가 스스로 교환할 수도 있게 된다.

이와 같은 프로세스 카트리지를 구비한 화상 형성 장치에 있어서는, 고품위의 화상을 형성하기 위하여 프로세스 카트리지를 구성하는 모든 프로세스 수단을 정밀도 높게 조립할 필요가 있다. 특히, 클리닝 블레이드가 감광체 표면에 정밀도 높게 접촉하지 않으면, 예컨대 길이 방향을 따른 접촉압, 접촉 각도 등이 변동하고, 따라서 클리닝 불량이 발생하여 흑색 솔리드부 또는 하프톤부에 흰 반점이나 퍼석퍼석한 입자 형상의 거친 이상 화상이 발생하는 경우가 있다.

감광체 표면에 잔류하는 현상제의 클리닝성을 높이기 위해서는, 감광체 표면에 미리 윤활제가 도포되는 경우가 있다. 감광체 표면에 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 수단 또는 이 윤활제 도포 수단을 구비한 프로세스 카트리지에 관련되는 종래 기술로서, 예컨대 일본 특허 공개 공보 2005－070276호에는 감광체의 마찰 계수를 저하시켜 화상 형성 장치에 의한 전사율을 향상시키는 것을 목적으로 하여 개발된 장치이며, 잠상을 형성하는 상 담지체와, 상 담지체 표면을 균일하게 대전하는 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, 상기 상 담지체 표면의 가시상을 직접 또는 중간 전사체에 전사 한 후 기록 매체에 전사하는 전사 장치와, 기록 매체 상의 토너상을 정착시키는 정착 장치를 구비한 화상 형성 장치에 있어서, 기록 클리닝 장치와 기록 대전 장치의 사이에 도포 블레이드를 이용하여 윤활제를 상 담지체 상에 도포하는 윤활제 도포 장치를 구비한 화상 형성 장치가 개시되어 있다.

근래의 화상 형성 장치에 있어서는, 고화질에 대한 추구로부터 대전 장치에는 교류 전압(AC)에 직류 전압(DC)을 중첩한 전압이 인가되고, 토너로서는 중합 토너가 이용되는 경우가 많아지고 있다.

그러나, 대전 장치에 AC＋DC를 인가할 경우에는, 감광체의 필름 현상이 발생한다는 문제가 있다. 이것에 대해서는, 상술한 바와 같이 감광체 표면에 윤활제를 도포함으로써 대응하고 있다. 윤활제로서는 예컨대 ZnSt(스테아르산 아연)이 널리 이용되고 있다.

한편, 중합 토너를 이용할 경우, 감광체 표면에 부착한 토너를 블레이드에 의해 클리닝하기 쉽지 않고, 블레이드 에지에 조그마한 상처가 생겨도 화상에 영향을 주게 된다. 또한, 윤활제, 윤활제 도포 수단으로서의 브러시 롤러 및 윤활제를 박층화하는 수단에 부품 결여가 존재하는 것은 이상 화상의 발생, 나아가 프로세스 카트리지를 교환하지 않으면 안되는 큰 문제로 발전하게 된다. 또, 클리닝 블레이드 에지의 상처도 마찬가지로 이상 화상의 원인으로 되며, 이 경우에는 블레이드 교환 이외에는 현상 복귀가 불가능하게 된다. 따라서, 윤활제, 브러시 롤러, 윤활제 박층화 수단 및 클리닝 블레이드의 상처, 및 이와 같은 상처에 기인하는 상 담지체의 손상을 방지하는 것이 이상 화상을 방지하는데 있어서 중요한 요건이 된다.

화상 형성 장치에 있어서 상 담지체로서의 감광체는 동작 중에 상처입는 경우도 있지만, 장치의 조립시, 특히, 감광체를 다른 프로세스 수단과 일체화하는 프로세스 카트리지의 조립 시에 손상되는 것이 의외로 많은 것이 알려지고 있다.

그러나, 상술한 종래 기술은 프로세스 카트리지 조립 시의 감광체를 비롯한 각종 구성 부재의 손상을 방지하는 것에 대해서는 전혀 고려하고 있지 않다.

또, 일본 특허 공개 공보 2005－018047호에는 감광체 드럼 등에 공급되는 윤활제의 불필요한 소비를 방지하는 것을 목적으로 하여 개발된 장치이며, 표면 이동 부재의 표면에 부착한 불필요한 토너를 회수하는 클리닝 장치와 상기 표면 이동 부재의 표면에 마찰 계수를 저하시키기 위한 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 장치를 구비한 화상 형성 장치에 있어서, 상기 윤활제 공급 장치는 상기 클리닝 장치의 외부에 설치되고 또한 상기 표면 이동 부재의 표면과 대향하는 측만 개방한 케이싱의 개구 가장자리부를 상기 표면 이동 부재에 접촉시키며, 상기 케이싱의 내벽면과 상기 표면 이동 부재의 표면 부분에 둘러싸인 폐쇄 공간 내에 수용된 윤활제를 상기 폐쇄 공간 내로부터 공급하는 화상 형성 장치가 개시되어 있다.

또한, 일본 특허 공개 공보 2001－305907호에는 벌레 먹은 듯한 화상, 흐린 화상, 퍼석퍼석한 입자가 거친 화상 등 이상 화상을 없애는 것을 목적으로 하여 개발된 중간 전사 방식의 화상 형성 장치이며, 엔드리스 이동하는 표면에 토너상을 담지하는 상 담지체와, 엔드리스 이동하는 표면을 구비하고 상기 상 담지체와의 대향 위치에서 상 담지체 상의 토너상이 일차 전사됨으로써 토너상을 담지하는 중간 전사체를 구비하며, 이 중간 전사체 상에 담지된 토너상을 전사재에 2차 전사하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 상 담지체와 상기 중간 전사체 중의 적어도 어느 한 쪽 표면의 토너상을 담지하기 전의 토너상 미담지 영역에 대하여, 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 수단과, 이 윤활제가 도포되기 전의 피도포 부재 표면을 클리닝하는 클리닝 수단과, 상기 윤활제 도포 수단에 의해 공급된 윤활제를 균일하게 도포하는 윤활제 균일화 수단을 마련한 화상 형성 장치가 개시되어 있다.

또한, 상 담지체 상에 토너상을 형성하고, 토너상 전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝 장치에 의해 클리닝하는 화상 형성 장치는 종래부터 주지된 것이다. 상 담지체는 감광체 또는 감광체로부터 토너상을 전사받는 중간 전사체 등으로 구성된다. 이와 같이 상 담지체 표면에 윤활제를 도포함과 동시에, 그 상 담지체 상의 윤활제를 균일화 블레이드에 의해 균일하게 하여 상 담지체 표면에 윤활제 층을 형성하는 윤활제 도포 장치를 구비한 화상 형성 장치도 종래부터 공지된 것이다(예컨대, 일본 특개 2001－305907호 공보 참조). 이와 같은 화상 형성 장치에 의하면, 윤활제가 도포된 상 담지체 표면의 마찰 계수를 저하시켜 구형화, 소입경화된 토너를 이용한 경우에도 토너상 전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝 부재에 의해 효율적으로 클리닝할 수 있어 고품질의 화상을 형성할 수 있다.

본 발명자들이 검토한 바에 의하면, 단지 상 담지체 표면에 윤활제를 도포하고, 그 도포된 윤활제를 균일화 블레이드에 의해 균일화하는 것만으로는 상 담지체 표면에 균일한 윤활제층을 형성하는 것이 곤란한 바, 상 담지체 표면의 마찰 계수가 불균일하게 되어 소위 [벌레 먹은 듯한 화상]이라 불리는 화상부의 중간 부분 누락이나, 소위 [흐린 화상]이라 불리는 화상부의 토너 부착 부족이나, 소위 [퍼석퍼석한 입자 형상의 거친 화상]이라 불리는 거친 화상 등 이상 화상이 발생할 우려 가 있다.

또한,　종래 감광체 등 상 담지체에 지방산 금속염 등 윤활제를 공급하여 상 담지체 자체의 마찰 계수를 저하시키는 기술이 알려져 있다. 상 담지체에 윤활제를 공급하는 구성의 하나로서 상 담지체의 회전 방향에 대하여 클리닝 부재의 상류측에서 윤활제를 상 담지체에 공급하는 구성도 알려져 있다. 이와 같은 구성에서는 상 담지체 상에 공급된 윤활제는 클리닝 부재로 신장되어 상 담지체 표면에 균일하게 도포된다. 따라서, 윤활제를 신장시키는 기구를 구비하지 않는 경우와 달리, 상 담지체 상에서 윤활제가 응집 상태로 존재하여 마찰 계수를 저하시키는 효과를 발휘하지 못하거나, 대전 부재, 현상 롤러 등에 부착하여 이상 화상을 발생시키는 일이 없다. 그러나, 클리닝 부재로 윤활제를 신장시키게 되면 윤활제가 전사 잔류 토너와 함께 클리닝 부재에 진입하게 되므로 토너가 존재하는 영역과 존재하지 않는 영역의 윤활제 양에 차이가 나게 된다. 또 전사 잔류 토너에 부착한 윤활제가 토너와 함께 클리닝되는 등 윤활제의 공급량, 소비량에 대한 제어가 곤란하였다.

윤활제 도포 수단을 클리닝 부재의 하류 측에 배치하여 상 담지체 표면에 공급되는 윤활제에 전사 잔류 토너가 혼입되는 것을 억제함과 동시에, 상 담지체 상에 공급된 윤활제를 신장시키기 위한 신장 수단을 윤활제 도포 수단의 더욱 하류 측에 마련하는 구성도 제안되어 있다. 예컨대 일본 특허 공개 공보 2000－330443호에는 클리닝 블레이드와 블레이드형의 균일화 수단(윤활제 신장 수단)의 사이에 윤활제를 수납한 구성이 개시되어 있다. 균일화 수단은 감광체에 대하여 카운터 방향으로 접촉하는 폴리우레탄 블레이드로서, 접촉압은 1.37g/mm, 경사각은 11.7°이 다. 한편, 클리닝 블레이드는 감광체에 대하여 카운터 방향으로 접촉하는 폴리우레탄 블레이드로서, 접촉압은 2.97g/mm, 경사각은 9.6°이다. 또, 특허 공개 공보 2001－305907호에는 벨트형의 감광체에 대하여 카운터 방향으로 접촉하는 클리닝 블레이드와 감광체 이동 방향에 있어 클리닝 블레이드의 하류에서 감광체와 접촉하는 윤활제 공급 기구와 감광체 이동 방향에 대하여 윤활제 공급 기구의 하류에서 종동 방향으로 접촉하는 균일화 블레이드가 개시되어 있다. 또, 특허 공개 공보 2004－354695호에는 감광체 이동 방향에 있어 클리닝 수단의 하류 측에 배치된 윤활제 도포 수단과 윤활제 도포 수단의 하류 측에 배치된 브러시형의 균일화 수단이 개시되어 있다.

본 발명자들은 윤활제의 소비량이 안정하고 또한 상 담지체 표면에 균일하게 윤활제를 공급할 수 있는 시스템을 구축하기 위하여, 클리닝 부재와 상 담지체의 이동 방향에 있어 클리닝 부재의 하류 측에 배치된 윤활제 도포 수단과 윤활제 도포 수단의 하류 측에 배치되고 상 담지체 상의 윤활제를 균일하게 신장시키는 균일화 부재를 구비하는 프로세스를 검토하였다. 실험 결과, 이와 같은 프로세스에 있어서는 아래와 같은 문제가 발생하기 쉽다는 것이 판명되었다. 즉, 시간이 경과함에 따라 화상 형성을 계속할 경우, 도트 위치가 부주사 방향으로 어긋나게 되어 결과적으로 부주사 방향으로 줄무늬가 발생하는 경우가 있다. 컬러의 경우, 이 위치 어긋남에 의해 색 차이가 발생한다. 균일화 수단을 구비하지 않는 시스템에 비하여 현상 수단이나 대전 수단으로 윤활제가 혼입되는 것이 빈번하게 발생하고, 이 원인으로 인한 이상 화상이 발생하기 쉽다(현상 수단으로 윤활제가 혼입됨으로 인한 토 너 대전량 변화나, 대전 수단으로 윤활제가 혼입됨으로 인한 대전 불균일의 발생). 또 단색 화상 형성 스테이션이 부주사 방향으로 복수개 배치되는 이른바 탠덤 구성의 화상 형성 장치에 있어서는 하류측의 스테이션으로부터 전사될 때에 벌레 먹은 듯한 화상이 발생하기 쉽다.

본 발명자들은 이와 같은 문제가 발생한 원인에 대하여 검토한 결과, 윤활제 도포 수단으로부터 상 담지체 표면에 공급된 균일화 부재 상류에 존재하는 윤활제량이 너무 적으면, 상 담지체의 표면에 윤활제가 존재하지 않는 부분이 발생하게 된다는 것을 발견하였다.

윤활제가 존재하지 않는 부분에서는 균일화 부재 및 클리닝 부재가 윤활제를 통하지 않고 직접 상 담지체 표면과 접촉하여 이것이 토크의 증대를 초래함으로써 부주사 방향의 위치 어긋남을 발생시킨다. 균일화 부재 및 클리닝 부재의 양자가 상 담지체와 접촉하고 있기 때문에, 종래의 클리닝 부재만의 시스템과 비교하여 부하 토크가 커져 위치 어긋남이 발생하기 쉽다. 특히 균일화 부재 및 클리닝 부재가 모두 블레이드 형상을 하고 있는 경우, 현상 수단 등과 비교하여 부하 토크가 큰 블레이드형 부재 2개가 상 담지체와 접촉하고 있는 것으로 되므로 토크가 매우 커지게 된다. 구체적으로는, 아래 표의 [토크가 큼으로 인한 위치 어긋남의 이상 화상]의 평가에 나타낸 바와 같이, 윤활제로서 지방산 금속염을 이용한 경우, 균일화 부재 상류의 윤활제 존재량이 0.11mg/m² 미만이 되면 위치 차이가 빈번하게 발생하게 된다. 이 표에 나타내는 실험은 후술하는 실시예의 장치에서 1000매의 용지를 통과시키는 동안에 이상이 발생하면 ×, 이상이 발생하지 않으면 ○으로 평가하였다([대전 롤러나 현상 유닛에 대한 부착으로 인한 이상 화상]의 평가도 마찬가지임). 이 0.11mg/m²의 양은 균일화 부재나 클리닝 부재의 상 담지체에 대한 압압력 변동으로 인한 영향은 거의 받지 않는다. 이것은 윤활제의 양이 어느 정도 이하이면 이들 부재의 압압력과 관계없이 윤활제가 존재하지 않는 영역이 발생하고, 이것이 토크의 증대를 초대하기 때문이라고 생각된다. 여기서, [균일화 부재 상류의 윤활제 존재량]은 아래와 같이 측정한다. 화상 형성 후에 상 담지체를 꺼내고, 윤활제 공급 부재와 균일화 부재 사이에 존재하는 윤활제를 채취하여 이 중량을 측정한다. 측정된 중량을 윤활제를 채취한 영역의 면적으로 나누어 단위 면적 당의 윤활제 존재량을 구한다. 윤활제를 채취한 영역의 면적은 특별히 한정되는 것은 아니고, 윤활제 공급 부재와 균일화 부재 사이의 영역이면 된다.

윤활제 도포량 (mg/m²)	대전 롤러나 현상 유닛에 대한 부착으로 인한 이상 화상	토크가 큼으로 인한 위치 어긋남의 이상 화상
0.04	○	×
0.08	○	×
0.10	○	×
0.11	○	○
0.13	○	○
0.16	○	○
0.20	○	○
0.40	○	○
0.60	○	○
0.80	○	○
0.90	○	○
1.00	○	○
1.15	○	○
1.20	○	○
1.30	×	○
1.45	×	○
1.50	×	○

윤활제 도포 수단으로부터 상 담지체 표면에 공급된, 균일화 부재 상류에 존재하는 윤활제의 양이 너무 많으면, 윤활제의 일부가 응집 상태를 유지한 채로 균일화 부재를 통과하게 된다. 응집 상태의 윤활제는 마찰 계수를 저하시키는 효과를 발휘하지 못할 뿐만 아니라 대전 부재, 현상 롤러 등에 부착하기 쉬워 이상 화상의 원인이 된다. 종래의 클리닝 블레이드로 윤활제 신장을 실행하고 있는 시스템과 비교하여 전사 잔류 토너가 신장 작용을 구비한 부재와 접촉하지 않기 때문에 과잉의 윤활제가 토너에 부착하여 클리닝되지 않고, 이 때문에 응집 상태의 윤활제가 균일화 부재를 통과하기 쉽다. 또한 탠덤 구성의 화상 형성 장치에서는 전사부에서 응집 상태인 채로 중간 전사체 등에 전사된 윤활제는 전사와 함께 전사 닙부에서 신장되어 그 영역의 중간 전사체 등의 마찰 계수를 저하시키게 된다. 이 결과, 하류측의 스테이션에서는 마찰 계수가 저하된 영역에서 중간 전사체 등에 윤활제가 전사되기 어려워 토너의 일부가 전사되지 않는 소위 [벌레먹은 듯한 화상]이란 이상 화상이 초래되기 쉬워진다. 특히 균일화 부재의 상 담지체에 대한 단위 면적 당의 압압력이 클리닝 부재로부터 상 담지체에 대한 단위 면적 당의 압압력보다 낮은 경우에는, 종래보다도 압압력이 낮은 균일화 부재에 대하여 토너와 혼입되지 않고 윤활제가 돌입하기 때문에, 응집 상태의 윤활제가 균일화 부재를 통과하기 쉽다. 구체적으로는, 상기 표의 [대전 롤러나 현상 유닛에 대한 부착으로 인한 이상 화상]의 평가에 나타낸 바와 같이, 윤활제로서 지방산 금속염을 이용한 경우, 균일화 부재 상류에 존재하는 윤활제량이 1.2mg/m²를 초과하면, 대전 부재나 현상 부재에 윤 활제가 부착하는 것이 빈번하게 발생하게 되었다. 이 1.2mg/m²란 양은 상 담지체에 대한 균일화 부재의 압압력의 영향을 거의 받지 않는다. 메카니즘은 명확하지 않지만, 윤활제 존재량이 일정량 이상인 경우에는 적층한 윤활제의 내부나 윤활제와 균일화 블레이드의 접촉면에서 미끄럼이 발생하는 결과, 압압력에 영향을 받지 않고 소정량의 윤활제가 응집 상태인 채로 균일화 부재를 빠져나가는 것이라고 예상된다. 또한 대전 부재의 부착은 특히 대전 부재에 교류 전압을 인가하여 대전시키는 경우에 현저하게 발생한다.

이상과 같이, 클리닝 부재와 상 담지체의 이동 방향에 있어서 클리닝 부재의 하류 측에 배치된 윤활제 도포 수단과 윤활제 도포 수단의 하류 측에 배치되고 또한 상 담지체 상의 윤활제를 균일하게 신장시키는 균일화 부재를 구비하는 프로세스에서는 균일화 부재의 바로 상류 영역에 존재하는 윤활제 존재량이 극히 중요하다. 상기 공지된 공보에는 균일화 부재의 압압력 등은 기재되어 있지만, 균일화 부재의 바로 상류 영역의 윤활제 존재량에 대해서는 아무것도 기재된 것이 없다.

본 발명은 상기 종래 기술의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로서, 상 담지체 표면에 윤활제를 보다 균일하게 도포하여 이상 화상의 발생을 억제할 수 있는 윤활제 도포 장치와 그 윤활제 도포 장치를 구비하는 프로세스 카트리지 및 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 윤활제 도포량 부족으로 인한 상 담지체 토크의 상승을 방지하여 색 차이를 발생시키지 않는 고품질의 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다. 또한, 윤활제 도포량 과다로 인한 윤활제 응집체의 성장을 방지하여 이상 화상을 초래하지 않는 고품질의 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 감광체, 감광체 표면에 도포되는 윤활제, 윤활제 도포 수단 및 윤활제 균일화 수단을 구비하는 프로세스 카트리지에서 각 구성 부재를 케이스에 조립하는 순서를 규정함으로써 각 구성 부재의 부품 결여, 즉 조립 누락을 방지함과 동시에, 감광체 및 클리닝 블레이드 에지의 손상을 방지할 수 있는 프로세스 카트리지, 그 조립 방법 및 이 프로세스 카트리지를 구비한 화상 형성 장치를 제공하는 것을 또 다른 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은 상 담지체 표면에 윤활제를 도포하 는 윤활제 도포 장치로서, 고형 윤활제와, 상기 고형 윤활제와 상 담지체 표면과 접촉하여 회전하는 윤활제 공급 롤러와, 상기 윤활제 공급 롤러에 의해 공급된 상기 상 담지체 상의 윤활제를 균일하게 도포하는 균일화 블레이드를 구비하는 윤활제 도포 장치에 있어서,

상기 균일화 블레이드의 경도는 JIS-A(K6301) 경도로 79° 이상인 것을 특징으로 하는 윤활제 도포 장치를 제공한다.

또한, 화상 형성 장치에 장착되는 프로세스 카트리지로서,

상 담지체와,

고형 윤활제와, 상기 고형 윤활제와 상기 상 담지체 표면과 접촉하여 회전하는 윤활제 공급 부재와, 상기 윤활제 공급 부재에 의해 도포된 상기 상 담지체 상의 윤활제를 균일하게 하는 균일화 부재를 포함하는 윤활제 도포 장치, 및

상기 상 담지체를 대전시키기 위한 대전 장치, 상기 상 담지체 상에 토너상을 형성시키기 위한 현상 장치, 및 상기 토너상이 전사된 후의 상기 상 담지체 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 장치 중의 적어도 어느 하나를 일괄적으로 구비하는 프로세스 카트리지에 있어서,

상기 상 담지체 표면의 상기 균일화 부재와 상기 윤활제 공급 부재 사이에 존재하는 윤활제 양이 0.11∼1.2mg/m²의 범위에 있는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지를 제공한다.

또한, 상기 균일화 부재는 균일화 블레이드이며, 상 담지체 표면의 이동 방 향에 대하여 종동 방향으로 배치되어 있도록 한다.

또한, 상기 균일화 블레이드의 상 담지체 표면에 대한 접촉각은 10° 이상이고, 접촉 선압은 0.01N/cm 이상이 되도록 한다.

또한, 상기 클리닝 장치는 상기 윤활제 도포 장치에 의해 윤활제가 도포되기 전의 상 담지체 표면을 클리닝하도록 한다.

또한, 상기 균일화 부재는 경도가 JIS-A(K6301) 경도로 79° 이상인 균일화 블레이드로 구성되도록 한다.

또한, 상기 프로세스 카트리지는 상기 윤활제를 균일하게 도포하기 위한 균일화 부재, 상기 고형 윤활제 및 상기 윤활제 공급 부재를 프로세스 카트리지의 하우징에 설치한 후, 상기 상 담지체를 설치하도록 한다.

또한, 상기 상 담지체가 설치된 후에, 상기 대전 장치, 현상 장치 및 클리닝 장치 중에서 선택되는 적어도 하나가 설치되도록 한다.

또한, 본 발명은 상 담지체와, 상기 상 담지체 상에 화상 정보에 따른 토너상을 형성하는 토너상 형성 장치와, 형성된 토너상이 상기 상 담지체 상으로부터 전사된 후에 상기 상 담지체 상에 잔류하는 토너 입자를 제거하는 클리닝 장치를 구비하고, 상기 상 담지체 상에 형성된 토너상을 전사함으로써 화상을 형성하는 화상 형성 장치에 있어서,

고형 윤활제와, 상기 고형 윤활제와 상기 상 담지체 표면과 접촉하여 회전하는 윤활제 공급 부재와, 상기 윤활제 공급 부재에 의해 공급된 상기 상 담지체 상의 윤활제를 균일하게 도포하기 위한 균일화 부재를 포함하는 윤활제 도포 장치를 추가로 구비하고,

상기 상 담지체 표면의 상기 균일화 부재와 상기 윤활제 공급 부재 사이에 존재하는 윤활제 양이 0.11∼1.2mg/m²의 범위에 있도록 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 평균 원형도가 0.93~1.00의 범위에 있는 토너를 이용한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 형상 계수 SF-1이 100~180의 범위에 있고, 형상 계수 SF-2가 100~180의 범위에 있는 토너를 이용한다.

또한, 상기 균일화 부재는 탄성체(elastomer)로 이루어지도록 한다.

또한, 상기 탄성체는 우레탄 고무로 구성되도록 한다.

또한, 상기 균일화 부재는 균일화 블레이드이며, 상기 상 담지체 표면의 이동 방향에 대하여 종동 방향으로 배치되어 있도록 한다.

또한, 상기 윤활제는 지방산 금속염이고, 상기 지방산 금속염의 금속은 아연, 철, 칼슘, 알루미늄, 리튬, 마그네슘, 스트론튬, 바륨, 세륨, 티탄, 지르코늄, 연, 망간 중에서 선택되는 금속이고, 상기 지방산 금속염의 지방산이 라우르산, 스 테아르산, 팔미트산, 미리스트산, 올레산 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 지방산이도록 한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 중량 평균 입경(D4)이 3~8 ㎛이고, 중량 평균 입경(D4)과 개수 평균 입경(D1)의 비(D4/D1)가 1.00~1.40의 범위에 있는 토너를 이용하도록 한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 외관 형상이 대략 구형이고, 단축과 장축의 비(r2/r1)가 0.5~1.0의 범위에 있고, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7~1.0의 범위에 있으며, 장축 r1 ≥ 단축 r2 ≥ 두께 r3의 관계를 만족시키는 토너를 이용한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 유기 용매 중에 분산시킨 토너 재료액을 수계 매체 중에서 가교 및/또는 신장 반응시켜 얻어지는 토너를 이용한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 토너 모체 입자 표면에 평균 일차 입경이 50~500 nm이고, 부피 밀도가 0.3g/cm³ 이상인 미립자를 외첨가하여 얻어지는 토너를 이용한다.

또한, 상기 화상 형성 장치는 적어도 결착 수지, 착색제, 이형제를 포함하고, 유리 전이 온도가 45~65℃, 유출 개시 온도가 90~115℃인 토너를 이용한다.

또한, 본 발명은 상기 화상 형성 장치가 적어도 상 담지체 표면을 대전시키는 대전 장치와, 대전한 상 담지체 표면을 화상 정보에 따라 노광하여 정전 잠상을 형성하는 노광 장치와, 상기 상 담지체 표면에 형성된 정전 잠상에 토너를 공급하여 가시상화하는 현상 장치와, 얻어진 가시상을 기록 매체에 전사시키는 전사 장치와, 상 전사 후의 상 담지체 표면에 잔류하는 토너를 회수하는 클리닝 장치를 구비하고,

상기 상 담지체와, 상기 상 담지체에 윤활제를 도포하기 위한 윤활제 공급 부재 및 윤활제 균일화 부재를 구비한 윤활제 도포 장치와, 상기 대전 장치와 상기 현상 장치와 상기 클리닝 장치 중의 적어도 하나가 프로세스 카트리지로서 일체적으로 형성되며,

상기 프로세스 카트리지는 우선 상기 윤활제, 상기 윤활제 공급 부재 및 상기 윤활제 균일화 부재가 설치된 후, 상기 상 담지체가 상기 프로세스 카트리지 하우징에 설치되어 조립된 것인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

또한, 상기 대전 장치는 직류에 교류를 중첩한 전압이 인가됨으로써 상기 상 담지체를 대전시키도록 한다.

또한, 본 발명은 상 담지체와, 상기 상 담지체에 도포되는 윤활제와, 상기 상 담지체 및 상기 윤활제의 양쪽 모두와 접촉하는 윤활제 공급 부재 및 이 윤활제 공급 부재에 의해 상기 상 담지체에 도포된 윤활제를 균일화하는 균일화 부재를 구비하고, 상기 상 담지체를 대전시키는 대전 장치, 상기 상 담지체에 형성된 정전 잠상을 가시상화하는 현상 장치 및 상기 가시상을 전사시킨 후의 상 담지체 표면에 잔존하는 현상제를 회수하는 클리닝 장치 중에서 선택되는 적어도 하나와 일체로 형성되는 프로세스 카트리지의 조립 방법에 있어서,

상기 윤활제, 상기 윤활제 공급 부재 및 상기 윤활제 균일화 부재를 프로세스 카트리지의 하우징에 설치한 후, 상기 상 담지체를 상기 프로세스 카트리지 하우징에 설치하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지의 조립 방법을 제공한다.

또한, 상기 상 담지체를 설치한 후, 나아가 상기 대전 장치, 현상 장치 및 클리닝 장치 중에서 선택되는 적어도 하나를 상기 프로세스 카트리지 하우징에 설치하도록 한다.

또한, 상기 윤활제 균일화 부재가 미리 장착된 프로세스 카트리지의 하우징에 순차로 상기 윤활제 및 상기 윤활제 공급 부재를 설치한 후, 상기 상 담지체를 설치하도록 한다.

본 발명의 프로세스 카트리지에 의하면, 프로세스 카트리지의 구성 부재, 특히 감광체의 손상을 방지할 수 있다.

본 발명의 프로세스 카트리지의 조립 방법에 의하면, 윤활제를 박층화하는 수단, 윤활제, 브러시 롤러 등 구성 부재의 조립을 시각적으로 확인하여 그 조립 누락을 방지할 수 있음과 동시에, 감광체, 클리닝 블레이드 에지 등의 손상을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 화상 형성 장치에 의하면, 감광체, 클리닝 블레이드 에지 등의 손상을 방지하여 이상 화상을 없애어 고품질의 화상을 형성할 수 있다.　

또한, 본 발명에 의하면, 상 담지체 표면에 윤활제를 종래보다 한층 더 균일하게 도포할 수 있어 이상 화상의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 윤활제 도포량 부족으로 인한 상 담지체 토크의 상승을 방지하여 색 차이를 초래하지 않는 고품질의 화상 형성 장치 또는 프로세스 카트리지를 제공할 수 있다.

또한, 윤활제 도포량 과다로 인한 윤활제 응집체의 성장을 방지하여 이상 화상을 초래하지 않는 고품질의 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지를 제공할 수 있다는 효과가 있다.

아래에 본 발명의 실시예에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한 아래의 설명은 본 발명의 바람직한 예로서, 특허 청구의 범위를 한정하는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치로서, 풀 컬러 화상을 형성하는 화상 형성 장치의 단면을 나타내는 도면이다.

도 1에 있어서, 이 화상 형성 장치(200)는 본체 내에 병렬된 4개의 프로세스 카트리지(100(Y, C, M, K)), 엔드리스형의 중간 전사 벨트(72), 2차 전사 롤러(75), 프로세스 카트리지에 토너를 공급하는 각 색의 토너 병(79) 등을 구비하고 있다.

중간 전사 벨트(72)는 각 프로세스 카트리지(100)의 상 담지체인 감광체(10)(도 2 참조)의 위쪽에 위치하고, 중간 전사 벨트(72)의 아래쪽 주행변이 각 감광체(10)의 외주면과 접촉하고 있다. 중간 전사 벨트(72)는 각 감광체(10)의 표 면에 각각 형성된 서로 다른 색의 토너상이 중첩 전사되는 전사재를 구성한다. 또한 각 감광체(10) 상에 토너상을 형성하고, 그 토너상을 중간 전사 벨트(72)에 전사하는 구성은 토너상의 색이 다른 것 이외는 실질적으로 모두 동일하다.

도 2는 도 1의 프로세스 카트리지의 단면도이다. 도 2에 있어서, 이 프로세스 카트리지(100)는 상 담지체로서의 감광체(10)를 구비하고 있다. 감광체(10)의 주변에는 클리닝 수단인 클리닝 모듈(40), 윤활제 도포 수단인 윤활제 도포 모듈(20), 대전 수단인 대전 모듈(30), 현상 수단인 현상 모듈(50)이 배치되어 있다.

대전 모듈(30)에는 감광체(10)의 표면과 대향 배치된 대전 롤러(32)와 이 대전 롤러(32)의 표면을 클리닝하는 대전 롤러 클리너(33)가 설치되어 있다.

대전 롤러(32)는 감광체(10) 상을 균일하게 대전시킨다. 대전 롤러(32)는 비접촉 대전 롤러로서 와이어에 의한 대전인 스코로트론 방식, 코로트론 방식, 접촉 대전 장치로서 중저항 고무 롤러를 이용하는 접촉 롤러 방식, 비접촉 롤러 방식이 있다. 도 2의 대전 롤러는 비접촉 대전 방식의 것이다.

스코로트론 방식은 이전에는 감광체를 (－)로 대전시키는 경우에 많이 이용되었지만, 방전 시에 오존이 발생하기 때문에 환경을 중시하는 관점으로부터 현재는 한정된 기종 군에서만 사용되고 있다. 한편, 코로트론 방식은 감광체를 (＋)로 대전시키는 것으로서, 오존 발생은 적지만, 그다지 일반적으로는 사용되지 않는다.

최근에는 오존 발생을 억제할 수 있는 대전 롤러의 단가가 저렴하기 때문에, 롤러 대전 방식이 가장 일반적인 대전 수단으로 되고 있다.

접촉식 롤러 대전 방식, 비접촉 롤러 대전 방식 모두 직류에 교류를 중첩하 는 방법과 직류만을 인가하는 방법이 있다. 직류에 교류를 중첩하는 경우에는, 직류만을 인가하는 경우에 비하여 고화질 화상을 얻을 수 있지만, 감광체 필름이 발생된다는 문제에 주의가 필요하다.

접촉식의 경우, 직류에 교류를 중첩시켜 인가하는 방법은 교류를 정전류 제어함으로써, 표면 전위에 대하여 환경 변화에 따른 대전 롤러의 저항값 변동의 영향을 받지 않는다는 이점이 있는 반면, 고압 전원의 비용이 높아지고, 교류 고주파음이 문제로 된다. 한편, 직류만을 인가하는 방법은 표면 전위에 대하여 환경 변화에 따른 대전 롤러의 저항값 변동의 영향을 그대로 받기 때문에, 환경 변화에 대하여 어떠한 인가 전압의 보정 수단이 필요하게 된다.

또, 비접촉의 경우에는 교류를 정전류 제어하면, 감광체와 대전 롤러의 갭 변동의 영향으로 인하여 화상에 불균일이 발생하기 때문에, 직류만을 인가하는 경우와 마찬가지로, 인가 전압을 보정하는 수단이 필요하게 된다. 단, 비접촉이기 때문에 대전 롤러 오점에 대해서는 접촉식보다 여유가 있다. 인가 전압의 보정 방법으로서는 대전 롤러 근처의 온도를 검지하여 인가 전압을 전환하는 수단과, 감광체 상의 오점을 정기적으로 검지하여 인가 전압을 전환하는 수단이 있다. 이와 같은 방법을 취함으로써 감광체 표면을 대략 -500 V~－700 V 정도로 대전시킬 수 있다.

대전 롤러(32)의 구동 방식으로서는 감광체(10)와 압접시켜 마찰력에 의해 종동시키는 방법과, 감광체 기어 등으로부터 구동력을 얻는 방법이 있다. 저속기에서는 전자의 방법이 취해지는 경우가 많지만, 고속, 고화질이 요구되는 기계에서는 후자의 경우가 많다.

또, 대전 롤러 표면이 오염된 경우에는, 오점이 부착된 부분의 대전 능력이 떨어져 감광체를 목적하는 전위로 대전시킬 수 없게 되고, 따라서 대전 불량의 이상 화상이 나타난다. 따라서, 이와 같은 대전 불량에 의한 이상 화상의 발생을 방지하기 위하여, 대전 롤러 클리너(33)를 접촉시키고 있다. 대전 롤러 클리너(33)는 멜라민으로 되어 있는 것이 주류이며, 특히 구동을 부여하지 않고 대전 롤러(32)에 종동시킴으로써 대전 롤러(32) 표면의 오점을 제거하고 있다.

현상 모듈로서의 현상 장치(50)는 감광체(10)에 현상제로서의 토너를 공급하는 현상 롤러(52)를 구비하고 있고, 토너가 수용되는 현상 용기(53)에는 토너 농도 센서(54)가 배치되어 있다. 토너 농도 센서(54)는 토너와 캐리어를 순환시키고 있는 경로 저면에 배치되며, 현상 장치 내의 토너 농도에 관한 정보를 화상 형성 장치 본체로 전송한다. 이 데이터를 전송하기 위하여, 프로세스 카트리지와 장치 본체는 예컨대 커넥터에 의해 연결되어 있다.

클리닝 모듈(40)의 클리닝 블레이드(41) 근처에는 폐토너 회수 코일(토너 이송 오거)(43)이 설치되어 있고, 클리닝 블레이드(41)에 의해 회수된 폐토너는 일단 토너 수용부(42)에 수납된 후, 폐토너 회수 코일(43)에 의해 회수된다.

클리닝 블레이드(41)로서는 예컨대 우레탄 고무를 감광체(10) 표면에 카운터 방향으로 접촉시켜 그 에지부로 전사 후의 잔류 토너를 긁어내는 방식의 것이 가장 일반적으로 이용된다. 본 실시예에서는 클리닝 블레이드(41)에 의해 긁어낸 토너는 폐토너 회수 코일(43)에 의해 이송되어 도시를 생략한 폐토너 탱크에 수용된다. 또한 수용된 폐토너는 본 실시예에서는 재사용되지 않는다. 또, 근래 이용되고 있는 중합 토너는 형상이 진구(眞球)에 가까워지고 있어 블레이드에 의한 클리닝에는 여유가 없어지고 있다. 이 때문에, 클리닝 블레이드(41)의 접촉 상태를 고정밀도로 안정시킬 필요가 있다. 또, 근래 토너의 평균 입경은 작아지고 있어 약간의 상처가 있어도 클리닝 불량이 발생하여 화상 상에 세로 줄무늬가 나타나는 경우가 있다.

클리닝 모듈(40)과 대전 모듈(30)의 사이에는 윤활제 도포 모듈(20)이 배치되어 있다. 윤활제 도포 모듈(20)에는 고형 윤활제(22) 및 이 윤활제(22)를 감광체(10) 표면에 도포하는 브러시 롤러(23) 및 감광체(10)에 도포된 윤활제를 균일하게 하는 균일화 블레이드(21)가 설치되어 있다.

고형 윤활제(22)는 감광체(10)의 필름을 방지하기 위하여 도포되는 것으로, 감광체 표면의 마찰 계수를 낮은 레벨로 안정시킨다.

고형 윤활제(22)는 브러시 롤러(23)에 대하여 압접되어 있고, 브러시 롤러(23)는 회전하면서 고형 윤활제(22)를 서서히 깎아내어 그 깎아낸 분말형의 윤활제를 감광체(10) 표면에 도포한다. 감광체(10) 표면에 도포된 윤활제(22)는 균일화 블레이드(21)에 의해 균일한 두께로 조정되어 감광체(10) 표면에 정착한다. 균일화 블레이드의 감광체에 대한 접촉 방식은 카운터 방식, 종동 방식 중 어느 것이라도 좋지만, 바람직하게는 종동 방식이다. 브러시 롤러(23)로서는 절연성 PET, 전도성 PET, 아크릴 섬유제의 브러시 롤러가 매우 적합하게 이용된다.

아래에 이와 같은 구성의 프로세스 카트리지(100)를 구비한 화상 형성 장치의 동작에 대하여 설명한다.

도 1 및 2에 있어서, 감광체(10)를 시계 바늘 방향으로 회전 구동시키고, 대 전 전압이 인가된 대전 모듈로서의 대전 장치(30)에 의해 감광체(10)를 소정의 극성으로 대전한다. 대전 후의 감광체(10)에 대하여 광 기록 장치(70)로부터 출사되어 광 변조된 레이저 빔(L)을 조사하고, 이것에 의해 감광체(10) 표면에 정전 잠상을 형성한다.

감광체(10)에 형성된 정전 잠상을 현상 모듈로서의 현상 장치(50)에 의해 가시상화하여 감광체(10) 표면에 각 색의 토너상을 형성한다. 각 감광체(10) 상에 형성된 토너상을 중간 전사 벨트(72)를 사이에 두고 감광체(10)와 대향하도록 배치된 일차 전사 롤러(71)에 전사 전압을 인가함으로써 순차로 중간 전사 벨트(72) 상에 일차 전사 및 적층하여 합성 토너(컬러) 화상을 형성한다.

토너상 전사 후의 감광체(10) 상에 부착되는 전사 잔류 토너를 클리닝 모듈(40)의 클리닝 블레이드(41)에 의해 회수, 제거한다. 전사 잔류 토너가 제거된 감광체(10) 상에 윤활제 도포 모듈(20)의 브러시 롤러(23)에 의해 고형 윤활제(22)를 도포하고, 균일화 블레이드(21)에 의해 윤활제를 균일하게 도포하며, 이에 따라 감광체(10) 표면의 마모를 절감하여 클리닝성의 향상을 도모한다.

한편, 중간 전사 벨트(72) 상에 일차 전사된 합성 토너 화상을 아래와 같이 하여 기록 매체에 2차 전사한다. 즉, 도 1에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치 본체(200) 내의 하부에는 예컨대 전사 용지인 기록 매체를 수용한 용지 공급 카세트를 구비하는 용지 공급 장치(230)가 배치되고, 이 용지 공급 장치(230)에 의해 소정의 타이밍으로 중간 전사 벨트(72)와 이것과 대향 배치된 2차 전사 롤러(75) 사이로 기록 매체를 공급한다. 이 때, 2차 전사 롤러(75)에는 도시하지 않는 전원으 로부터 소정의 전사 전압이 인가되고, 이 인가 전압에 의해 중간 전사 벨트(72) 상의 합성 토너 화상을 기록 매체에 2차 전사한다.

합성 토너 화상이 2차 전사된 기록 매체를 하류 방향의 정착 장치(90)로 이송하고, 여기서 기록 매체 상의 합성 토너상을 열과 압력의 작용에 의해 정착한다. 합성 토너상이 정착된 기록 매체를 용지 배출 롤러쌍에 의해 화상 형성 장치 본체(200) 상부의 배출부로 배출한다.

본 실시예에 의하면, 클리닝 수단, 대전 수단, 현상 수단 등 각 프로세스 수단을 각각 모듈화하므로, 프로세스 카트리지를 화상 형성 장치 본체로부터 취출한 상태에서 각 프로세스 모듈을 모듈 단위로 교환할 수 있다. 따라서, 아직 사용할 수 있는 프로세스 수단을 프로세스 카트리지와 함께 폐기함으로 인한 자원 낭비를 방지할 수 있다. 또, 본 실시예에 의하면, 유저 또는 서비스 맨은 필요에 따라 프로세스 카트리지 단위로 교환 또는 프로세스 모듈 단위로 교환할 수 있으므로, 사용 편리성이 향상된다.

다음에, 본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 조립 방법에 대하여 도 3~16을 참조하여 상세하게 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 기본적인 구성 부재의 조립 방법을 나타내는 설명도이다. 도 3에 있어서, 이 프로세스 카트리지는 프로세스 카트리지의 하우징(이하, 단지 하우징이라 함)(110)과, 이 하우징(110)에 조립되는 상 담지체로서의 감광체(10) 및 그 회전축(11)과 윤활제 도포 모듈의 구성 부재인 균일화 블레이드(21), 고형 윤활제(22) 및 브러시 롤러(23)로 주로 구성된다.

프로세스 카트리지를 조립할 때에는 예컨대, 도 4에 나타낸 바와 같이, 하우징(110)에 설치된 윤활제 수용부(111)에 윤활제 유지 부재(24)에 지지된 고형 윤활제(22)를 삽입하고, 그 다음 도 5에 나타낸 바와 같이, 고형 윤활제(22)의 위쪽으로부터 브러시 롤러(23)을 설치한다. 고형 윤활제(22) 및 브러시 롤러(23)를 조립한 후, 도 6에 나타낸 바와 같이 균일화 블레이드(21)를 설치하여 하우징(110)에 대한 윤활제 도포 모듈(20)의 조립을 완료한다. 도 6은 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 윤활제 도포 모듈(20)을 조립한 상태를 나타내는 일부 노치 사시도이다.

다음에, 윤활제 도포 모듈(20)의 조립이 완료된 하우징(110)의 소정 위치에 감광체(10)를 설치한다. 구체적으로는, 예컨대 감광체(10)의 회전축(11)(도 3 참조) 축받이를 구비하고 있지 않는 쪽의 단부를 하우징(110)의 한 쪽(제1) 측판(120)의 축받이부에 삽입하고, 감광체(10) 내를 관통시켜 다른 한 쪽(제2) 측판(130)에 장착된 축받이에 삽입한다. 그리고, 회전축(11)에 미리 삽입되어 있는 축받이를 상기 한 쪽 축받이부에 끼워 맞추고, 이에 따라 감광체(10)를 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 회전 자유롭게 고정한다.

*도 7은 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 윤활제 도포 모듈(20)을 조립한 후, 감광체(10)를 조립한 상태를 나타내는 사시도이다. 도 7에 있어서, 감광체(10)와 윤활제 도포 모듈(20)이 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 의해 일체로 조립되어 있다.

하우징(110)에 윤활제 도포 모듈(20)을 조립한 후, 감광체(10)를 조립함으로 써, 감광체(10)를 설치할 때 감광체(10)와 접촉하는 블레이드 부재는 균일화 블레이드(21)뿐이므로, 예컨대 클리닝 블레이드와 균일화 블레이드의 양쪽 모두가 하우징(110)에 장착된 후, 감광체(10)를 조립하는 경우에 비하여 블레이드 부재의 선단이 손상되거나 변형할 우려가 절감된다. 즉, 감광체(10)를 설치하기 전에 윤활제 도포 모듈(20)을 설치함으로써, 감광체(10)를 하우징(110)에 설치할 때 균일화 블레이드(21)에만 주의하면 되므로, 클리닝 블레이드와 균일화 블레이드의 양쪽 모두에 주의하지 않으면 안되는 경우에 비하여 주의력이 분산되지 않아 블레이드 선단 또는 감광체(10)가 손상되는 것을 방지할 수 있다.

프로세스 카트리지의 하우징(110)에는 다른 프로세스 유닛이 조립될 수 있다. 조립될 수 있는 프로세스 유닛으로서 예컨대 클리닝 모듈, 대전 모듈, 현상 모듈을 들 수 있다.

도 8~10은 각각 클리닝 모듈(40), 현상 모듈(50) 및 대전 모듈(30)을 나타내는 사시도이다.

도 8에 있어서, 클리닝 모듈(40)은 감광체 표면에 잔류하는 토너를 회수하는 클리닝 블레이드(41)와, 회수한 토너를 저장하는 토너 수용부(42)와, 토너를 이송하는 이송 오거(폐토너 회수 코일)(43), 및 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 설치될 때 사용되는 유지판(44)을 구비하고 있다.

도 9에 있어서, 현상 모듈(50)은 현상제를 감광체(10) 표면에 공급하는 현상 롤러(52)와, 현상제를 수용하는 현상제 수납부(56)와, 현상제 수납부(56) 내에 배치된 교반 롤러(57) 및 공급 롤러(58)(도 2 참조)를 구비하고 있다.

또, 도 10에 있어서, 대전 모듈(30)은 감광체(10)의 상 담지면을 균일하게 대전시키는 대전 롤러(32)와, 이 대전 롤러(32) 표면을 클리닝하는 대전 클리닝 롤러(33)를 구비하고 있다.

클리닝 모듈(40), 현상 모듈(50) 및 대전 모듈(30)의 조립 순서는 특히 한정되지 않지만, 예컨대 클리닝 모듈(40)을 조립한 후, 대전 모듈(30) 및 현상 모듈(50)이 조립된다.

클리닝 모듈(40)을 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 조립할 때에는, 후술하는 도 13에 나타낸 바와 같이, 하우징(110)의 클리닝 모듈용 접촉면에 설치된 위치 결정용 돌기(133)를 이용하여 클리닝 모듈(40)의 유지판(44)(도 8 참조)을 위치 결정한 후 나사(134)로 고정한다. 이와 같이 함으로써, 적은 부품으로 정밀도 높은 위치 결정, 설치가 가능하게 된다. 이 때, 유지판(44)은 프로세스 카트리지 하우징(110)의 양단측, 즉 가능한 한 길이 방향으로 간격을 두고 고정된다. 이것에 의해 유지판을 중앙부 부근에서 고정한 경우에 비하여 안정하게 유지할 수 있고, 클리닝 블레이드(41)를 감광체(10)에 대하여 정밀도 높게 설치할 수 있다.

다음에, 대전 모듈(30)을 프로세스 카트리지 하우징(110)의 위치 결정판에 의해 위치 결정하여 설치한다. 대전 모듈(30)을 조립한 후, 현상 모듈(50)을 조립한다.

현상 모듈(50)을 하우징(110)에 설치할 때는 예컨대 도 11에 나타낸 바와 같은 면판(60)을 이용하여 실시한다. 면판(60)은 감광체(10)의 회전축(11)을 지지하는 측판의 축받이 외주에 끼워 맞춰지고, 감광체(10)의 회전축(11)에 대하여 위치 결정되는 구멍 부분(61)을 구비하고 있다. 또, 면판(60)은 현상 모듈(50)의 현상 롤러(52) 축이 삽입되는 삽입부(62), 면판(60)을 하우징(110)의 제1 측판(120)에 고정하는 나사용의 고정 구멍(63)을 구비하고 있다.

도 12는 클리닝 모듈(40), 대전 모듈(30) 및 현상 모듈(50)을 하우징(110)에 조립한 프로세스 카트리지의 완성 상태를 제1 측판(120) 측에서 바라본 일부 노치 사시도이며, 도 13은 제2 측판(130) 측에서 바라본 일부 노치 사시도이다.

도 12에 있어서, 현상 모듈(50)의 현상 슬리브(52) 축(52a)이 제1 측판(120)에 마련된 안내 홈에 삽입되고, 감광체(10)의 회전축(11)이 관통하고 있는 축받이 외주에 면판(60)의 구멍 부분(61)을 끼워 맞춤으로써 위치 결정되고, 위치 결정된 후 고정 구멍(63)에 의해 현상 모듈(50)의 가이드가 고정되며, 이것에 의해 현상 모듈(50)이 하우징(110)에 고정된다. 또한 대전 모듈(30)은 그 편입되는 위치 관계로 도면에는 나타내지 않는다.

또, 도 13에 있어서, 제2 측판(130)의 안내 홈(131)에 의해 현상 모듈(50)의 교반 롤러(57) 축받이가 지지되어 있고, 현상 롤러(슬리브)(52) 축의 축받이가 구멍 부분(132)에 끼워 맞춰진다. 이에 따라 현상 모듈(50)의 제2 측판(130) 측이 위치 결정된다.

또, 감광체(10)가 하우징(110) 내에 회전 자유롭게 장착된 후, 감광체(10) 회전축(11)의 제2 측판(130)측 단부에 커플링(140)이 장착된다. 커플링(140)은 프로세스 카트리지(100)를 화상 형성 장치(200)에 장착할 때, 화상 형성 장치 본체 측에 설치된 구동 수단(도시하지 않음)에 연결되어 감광체(10)에 회전 구동력을 전 달한다.

본 실시예의 프로세스 카트리지의 조립 방법에 의하면, 감광체(10)를 조립하기 전에, 균일화 블레이드(21), 고형 윤활제(22), 브러시 롤러(23)를 구비한 윤활제 도포 모듈(20)을 하우징(110)에 조립한 후에 감광체(10)를 조립하며, 그 후, 손상되기 쉬운 클리닝 블레이드(41)를 구비한 클리닝 모듈(40)을 조립하도록 하므로, 각 구성 부재의 조립 누락을 방지하고, 또 구성 부재, 특히 감광체(10), 균일화 블레이드(21) 및 클리닝 블레이드(41)의 손상을 방지할 수 있다. 따라서, 이 방법에 따라 조립한 프로세스 카트리지, 이 프로세스 카트리지를 구비한 화상 형성 장치에 의하면, 구성 부재의 손상을 방지하여 이상 화상을 제거함으로써 고품질의 화상을 형성할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 윤활제 도포 모듈(20)의 구성 부재를 프로세스 카트리지 하우징(110)에 설치할 때의 설치 순서를 고형 윤활제(21), 브러시 롤러(23) 및 균일화 블레이드(21)의 순서로 하였지만, 본 발명에서 이와 같은 설치 순서는 특히 한정되는 것은 아니고, 예컨대, 하우징(110)에 대하여 우선 감광체(10)에 도포된 고형 윤활제를 박층화하는 수단인 균일화 블레이드(21)를 설치한 후에, 고형 윤활제(22) 및 브러시 롤러(23)를 순차로 하우징(110)에 조립하도록 하여도 좋다. 또, 고체 윤활제(22), 균일화 블레이드(21) 및 브러시 롤러(23)의 순서로 할 수도 있다.

본 실시예에 있어서, 감광체(10)를 먼저 조립하면, 상술한 윤활제 도포 모듈(20)의 각 구성 부재를 조립할 수 없게 되지만, 감광체(10)를 조립하기 전에 이 와 같은 구성 부재를 시인성 높게 조립함으로써, 감광체(10)를 조립할 때의 조립 누락을 방지할 수 있다. 또, 윤활제 도포 모듈(20)을 조립한 후, 클리닝 모듈(40) 등 프로세스 모듈을 조립할 수도 있지만, 감광체(10)보다 먼저 클리닝 모듈(40) 등을 조립하게 되면, 감광체(10)를 조립할 때에 블레이드의 에지를 손상시킬 가능성이 있다. 따라서, 본 실시예에서는 감광체(10)를 조립한 후, 클리닝 모듈(40), 현상 모듈(50), 대전 모듈(30) 등 프로세스 모듈을 조립한다. 클리닝 모듈(40), 현상 모듈(50), 대전 모듈(30) 등 프로세스 모듈의 조립 순서는 특히 한정되는 것은 아니다.

프로세스 카트리지(100)의 조립에 있어서, 감광체(10)를 조립하는 작업은 필수이며 중요한 작업이다. 따라서, 본 실시예에서는 상술한 바와 같은 순서로 또한 감광체(10)보다 먼저 설치하는 부재를 시인성 좋게 설치하여 배치함으로써, 조립 누락(부품 결여)을 방지할 수 있다. 또, 클리닝 블레이드(41)와 같이 손상되기 쉽고, 그 상처로 인하여 프로세스 카트리지 또는 화상 형성 장치의 기능이 크게 손상되는 것은 가능한 한 마지막에 적어도 감광체(10)보다 후에 조립하는 것이 바람직하다.

본 실시예에 있어서, 클리닝 모듈(40)의 유지판(44)으로서 강도가 높은 재료를 사용함으로써, 클리닝 블레이드(41)의 감광체(10)에 대한 접촉 정밀도를 높일 수 있다. 클리닝 블레이드(41)의 유지판(44)은 제1 측판(120) 및 제2 측판(130)과 프로세스 카트리지의 하우징(110)이 비틀어지거나 휘는 것을 규제하는 역할을 한다.　따라서, 강성이 높은 유지판(44)에 의해 클리닝 모듈(40)을 프로세스 카트리 지(100)에 조립한 후, 현상 모듈(50) 및/또는 대전 모듈(30)을 조립하도록 하면, 클리닝 모듈(40)을 먼저 설치하여 비틀림, 휨 영향이 절감되므로, 결과적으로 현상 모듈(50), 대전 모듈(30)의 설치를 고정밀도로 수행할 수 있다. 또, 대전 모듈(30)과 감광체(10) 사이의 틈새 정밀도를 높일 수 있어 오존, 방전 생성물의 발생을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 감광체(10)의 수명을 연장시킬 수 있다. 또한, 감광체(10)와 현상 롤러(52) 사이의 틈새 정밀도를 높일 수 있어 고품위의 화상을 얻을 수 있다.

본 실시예에 있어서, 프로세스 카트리지(100)에 프로세스 카트리지 내의 온도 습도를 검지하기 위한 온도 습도 센서, 감광체(10)의 전위를 검지하는 전위 센서, 현상 후의 감광체(10) 상의 현상된 토너량을 검지하는 토너 농도 센서 등 검지 수단을 설치하여도 좋다. 또한, 예컨대 전사전(前) 방전 장치, 클리닝전(前) 방전 장치를 마련할 수도 있다.

본 실시예에 있어서, 윤활제 도포 모듈의 고형 윤활제를 프로세스 카트리지의 하우징에 조립할 때, 미리 하우징에 윤활제 카트리지 케이스를 설치하여 두고, 이 카트리지 케이스에 고형 윤활제를 설치할 수도 있다.

도 14는 프로세스 카트리지의 하우징에 장착된 윤활제 카트리지 케이스(165) 내에 윤활제 유지 부재(162A)에 지지된 고형 윤활제(162)를 장착하고 고형 윤활제(162)의 상부에 접촉하도록 브러시 롤러(161)를 장착한 부분 단면도이다.

도 14에 있어서, 윤활제 카트리지(160)의 케이스(165) 내부에는 용수철(163C) 및 한 쌍의 가동 부재(163A)(한쪽은 도시 생략)가 장착된 윤활제 유지 부 재(162A)에 홀딩된 상태의 고형 윤활제(162)가 수용되어 있다.

윤활제 카트리지 케이스(165)는 가동 부재(163A)에 가해지는 접촉 방향(도면 중 위 방향)과는 반대 방향(도면 중 아래 방향)으로의 반력을 받는 접수면(165A)과, 윤활제 유지 부재(162A)에 접촉함으로써 그 접촉 방향에 대하여 직교하는 방향(도면 중 좌우 방향 및 도면 중 전후 방향)으로 윤활제 유지 부재(162A)가 변위하는 것을 규제하는 면(165B)을 내벽면에 구비하고, 또한 그 접수면(165A)과 대향하는 부분에 윤활제 유지 부재(162A)에 유지된 고형 윤활제(162)가 통과 가능한 개구부(165C)를 구비하고 있다.

고형 윤활제(162)를 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 장착된 윤활제 카트리지 케이스(165)에 설치할 때에는, 우선 윤활제 유지 부재(162A)에 고형 윤활제(162)를 홀딩시키고, 윤활제 유지 부재(162A)에 용수철(163C) 및 한 쌍의 가동 부재(163A)를 설치한다. 그리고, 이것을 도 15에 나타낸 바와 같이, 윤활제 카트리지 케이스(165) 내에 도 15의 위쪽으로부터 밀어넣도록 하여 장착한다. 이와 같이 하여 고형 윤활제(162)를 카트리지 케이스(165)에 장착한 후, 고형 윤활제(162)의 위쪽에 브러시 롤러(161)를 조립한다.

브러시 롤러(161)를 설치할 때에, 윤활제 카트리지 케이스(165)에 설치한 고형 윤활제(162)가 압압 기구인 용수철(163C)의 가세력에 의해 카트리지 케이스(165)로부터 튀어나오려는 힘이 더해지지만, 도 15에서는 카트리지 케이스(165)의 개구부(165C) 가장자리, 구체적으로는 길이 방향에서의 개구부(165C)의 가장자리에 윤활제 유지 부재(162A)가 접촉하는 돌기부(166)가 마련되어 있으므로, 윤활 제 유지 부재(162A)는 이 돌기부(166)에 의해 걸려 이동이 저지된다. 이에 따라 윤활제 유지 부재(162A)가 소정의 규제 위치(예컨대, 도 15에 나타내는 윤활제 유지 부재(162A)의 위치)를 넘어 도 15의 위쪽 방향으로 변위하는 이동이 규제된다. 또, 고형 윤활제(162)를 설치한 상태에서 손을 떼어 놓아도 고형 윤활제(162)가 튀어 나오지 않아 임시 고정 상태가 유지된다.

돌기부(166)와 접촉하는 윤활제 유지 부재(162A)의 접촉부(162B)가 고형 윤활제(162)의 미끄럼 마찰 면의 반대측 면, 즉, 윤활제 유지 부재(162A)의 윤활제 유지면(162C)에 접촉하는 고형 윤활제(162)의 면과 같은 높이에 위치하는 경우, 그 돌기부(166)의 두께만큼 고형 윤활제(162)를 다 사용할 수 없어 낭비가 발생한다.

이에 도 15에 나타낸 바와 같이, 돌기부(166)에 의해 접촉 방향(도면 중 위쪽 방향)으로의 변위가 규제될 때의 윤활제 유지 부재(162A)의 위치(소정의 규제 위치)가 고형 윤활제(162)를 다 사용했을 때에 윤활제 유지 부재(162A)가 위치하는 위치 또는 이 위치보다 접촉 방향(도면 중 위쪽 방향), 즉 브러시 롤러(161) 측으로 편위되는 위치로 되도록 구성되어 있다. 구체적으로는, 윤활제 유지 부재(162A)의 접촉부(162B)가 고형 윤활제(162)의 미끄럼 마찰 면의 반대측 면보다 수용 케이스(165)의 개구부(165C) 가장자리의 두께 이상의 거리만큼 접촉 방향과는 반대 방향(도면 중 아래 방향)으로 편위된 위치에 마련되어 있다. 이에 따라 고형 윤활제(162)가 브러시 롤러(161)에 미끄럼 마찰되어 서서히 마모되어 가 윤활제 유지 부재(162A)와 함께 고형 윤활제(162)가 접촉 방향으로 변위할 때, 그 고형 윤활제(162) 모두가 브러시 롤러(161)에 의해 미끄럼 마찰되어 마모될 때까지 윤활제 유지 부재(162)의 접촉부(162B)가 돌기부(166)와 접촉하지 않게 된다. 따라서, 고형 윤활제(162)를 끝까지 다 사용할 수 있어 고형 윤활제(162)의 소용량화를 도모할 수 있다.

본 실시예에 있어서, 감광체로서 감광체(10)와 회전축(11)이 분리된 형식의 것을 적용한 경우에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니고, 회전축과 감광체가 일체로 된 감광체를 적용할 수도 있다.

도 16은 회전축과 일체로 된 감광체(310)를 적용한 프로세스 카트리지의 조립도이다. 이 경우에는, 프로세스 카트리지의 하우징(410)으로서 회전축이 부대된 감광체용의 측판을 구비하는 2분할 타입의 것을 사용할 필요가 있고, 조립 공정이 이에 따라 약간 다른 것 외에, 기본적인 구성 및 작용 효과는 상술한 실시예와 거의 동일하다.

본 발명에 따른 프로세스 카트리지의 조립 방법은 신제품의 조립시 뿐만 아니라, 재활용 시에도 적용할 수 있다. 아래에, 프로세스 카트리지의 재활용 시의 조립 방법의 일 실시예에 대하여 설명한다.

화상 형성 장치의 프로세스 카트리지가 재활용될 때에는, 통상 감광체, 클리닝 모듈의 클리닝 블레이드, 윤활제 도포 모듈의 고형 윤활제 및 균일화 블레이드 등이 신품과 교환되지만, 균일화 블레이드에 관해서는, 교환의 필요가 없으면 그대로 재사용되는 경우가 있다.

예컨대, 도 2의 프로세스 카트리지(100)가 재활용될 때, 클리닝 모듈(40)의 클리닝 블레이드(41), 윤활제 도포 모듈(20)의 고형 윤활제(22) 및 브러시 롤 러(23)를 신품으로 교환하고, 그 외의 부재를 재사용하여 프로세스 카트리지를 조립할 수 있다. 이 경우, 도시를 생략한 하우징(110)(도 3, 도 12 참조)으로부터 클리닝 모듈(40), 대전 모듈(30) 및 현상 모듈(50)을 취출하고, 그 후 감광체(10)를 취출하며, 그 다음에 윤활제 도포 모듈(20)의 브러시 롤러(23) 및 고형 윤활제(유지 부재만)(22)를 취출하고, 균일화 블레이드(21)만 장착된 상태의 프로세스 카트리지 하우징(110)에 신품의 소모 부품을 포함한 각 구성 부재를 조립할 수 있다.

즉, 프로세스 카트리지(100)의 재활용 시의 조립은 아래와 같이 수행된다. 먼저, 윤활제 박층화 수단인 균일화 블레이드(21)만 미리 장착된 프로세스 카트리지의 하우징(110)에 순차적으로 고형 윤활제(22) 및 브러시 롤러(23)를 설치하고, 그 후 감광체(10)를 설치한다. 이와 같이 하여 윤활제 도포 모듈(20)과 감광체(10)를 하우징(110)에 설치한 후, 나아가 클리닝 블레이드를 신품으로 교환한 클리닝 모듈(40), 대전 모듈(30) 및 현상 모듈(50) 중 하나 또는 그 이상의 프로세스 모듈을 설치한다.

본 실시예에 의하면, 재활용 시에도 각 구성 부재의 조립을 시각적으로 확인할 수 있어 조립 누락을 방지할 수 있는 외에, 감광체(10), 클리닝 블레이드(41) 등의 손상을 방지할 수 있다.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 풀 컬러 화상을 형성할 수 있는 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 수직 단면도이다. 여기에 나타낸 화상 형성 장치는 복수개의 지지 롤러(504, 505, 506)에 씌워져 화살표 A 방향으로 회전 구동되는 엔드리스형의 중간 전사 벨트(503)와, 그 중간 전사 벨트(503)에 대향 배치된 제1 내 지 제4의 프로세스 카트리지(507Y, 507C, 507M, 507BK)를 구비하고 있다. 각 프로세스 카트리지(507Y~507BK)는 각각 상이한 색의 토너상이 형성되는 드럼형의 감광체로 구성된 상 담지체(502Y, 502C, 502M, 502BK)를 구비하고, 그 각 상 담지체 상에 상이한 색의 토너상이 각각 형성되며, 그 각 토너상이 중간 전사 벨트(503) 상에 중첩 전사된다. 중간 전사 벨트(503)로 이루어지는 중간 전사체 대신에, 드럼형의 중간 전사체를 이용할 수도 있다. 또, 도 17에서 부호 501은 화상 형성 장치 본체를 나타내고 있다.

제1 내지 제4 프로세스 카트리지(507Y~507BK)의 각 상 담지체(502Y~502BK) 상에 토너상을 형성하고, 그 토너상을 중간 전사 벨트(503)에 전사하는 구성은 토너상의 색이 다를 뿐, 실질적으로 구성은 모두 동일하기 때문에, 제1 프로세스 카트리지(507Y)의 상 담지체(502Y)에 토너상을 형성하고, 이것을 중간 전사 벨트(503)에 전사하는 구성만 설명한다.

도 18은 제1 프로세스 카트리지(507Y)의 확대 단면도이다. 여기에 나타낸 프로세스 카트리지(507Y)의 상 담지체(502Y)는 유닛 케이스(508)에 회전 자유롭게 지지되어 있고, 도시하지 않는 구동 장치에 의해 시계 바늘 방향으로 회전 구동된다. 이 때, 유닛 케이스(508)에 회전 자유롭게 지지되는 대전 롤러(509)를 구비한 대전 장치에 대전 전압이 인가되고, 이에 따라 상 담지체(502Y) 표면이 소정의 극성으로 대전된다. 대전 후의 상 담지체(502Y)에는 프로세스 카트리지(507Y)와는 별도로 도 1에 나타낸 광 기록 장치(510)로부터 출사되는 광 변조된 레이저광(L)이 조사되고, 이에 따라 상 담지체(502Y)에 정전 잠상이 형성된다. 광 기록 장치(510)는 대전 후 의 상 담지체 표면을 노광하여 정전 잠상을 형성하는 것이다. 이 정전 잠상은 현상 장치(511)에 의해 옐로우 토너상으로 가시상화된다.

현상 장치(511)는 유닛 케이스(508)의 일부에 의해 구성된 현상 케이스(512)를 구비하고, 이 현상 케이스(512)에는 토너와 캐리어를 포함한 2 성분계의 건식 현상제(D)가 수용되어 있다. 또, 이 현상 케이스(512)에는 현상제(D)를 교반하는 2개의 스크루(513, 514)와 역시계 바늘 방향으로 회전 구동되는 현상 롤러(523)가 배치되고, 이 현상 롤러(523)의 주위면으로 퍼 올려진 현상제는 상기 현상 롤러(523)의 주위면에 담지되며, 상기 현상 롤러(523)의 회전 방향으로 이송되어 독터 블레이드(524)를 통과한 현상제가 현상 롤러(523)와 상 담지체(502Y) 사이의 현상 영역으로 이동한다. 이 때, 그 현상제 중의 토너가 상 담지체(502Y)에 형성된 정전 잠상에 정전기적으로 이행하여 그 잠상이 토너상으로서 가시상화된다. 현상 영역을 통과한 현상제는 현상 롤러(523)로부터 분리되어 스크루(513, 514)에 의해 교반된다. 이와 같이 하여 상 담지체(502Y)에 토너상이 형성되는 것이다. 또한 캐리어를 포함하지 않는 일성분계 현상제를 이용하는 현상 장치를 채용할 수도 있다.

한편, 중간 전사 벨트(503)를 사이에 두고 프로세스 카트리지(507Y)의 반대 측에는 일차 전사 롤러(525)가 배치되고, 이 일차 전사 롤러(525)에 전사 전압이 인가됨으로써 상 담지체(502Y) 상의 토너상이 화살표 A 방향으로 회전 구동되는 중간 전사 벨트(503) 상에 일차 전사된다. 토너상 전사 후의 상 담지체(502Y) 상에 부착되는 전사 잔류 토너는 클리닝 장치(526)에 의해 제거된다. 본 실시예의 클리닝 장치(526)는 유닛 케이스(508)의 일부에 의해 구성된 클리닝 케이스(527)와 선 단 에지부가 상 담지체(502Y)의 표면과 압접한 클리닝 블레이드(528)와 그 클리닝 블레이드(528)를 홀딩하는 블레이드 홀더(529)와 클리닝 케이스(527) 내에 배치된 토너 이송 스크루(530)를 구비하고 있다. 블레이드 홀더(529)는 클리닝 케이스(527)에 대하여 고정되고, 클리닝 블레이드(528)는 상 담지체(502Y)의 표면 이동 방향에 대하여 카운터 방향으로 배치되어 있다. 해당 클리닝 블레이드(528)는 클리닝 부재의 일례를 구성하는 것으로서, 우레탄 고무, 실리콘 고무 또는 그 외의 고무 등 탄성체에 의해 구성되고, 그 클리닝 블레이드(528)의 기단 측이 예컨대 접착제에 의해 블레이드 홀더(529)에 고정된다. 이 클리닝 블레이드(528)의 선단 에지부가 상 담지체(502Y)의 표면에 압접함으로써 상 담지체(502Y) 상의 전사 잔류 토너가 긁어져 제거된다. 제거된 토너는 회전 구동되는 토너 이송 스크루(530)에 의해 클리닝 케이스 밖으로 이송된다.

이와 같이 하여 클리닝 장치(526)는 토너상 전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝하는 기능을 수행하게 된다. 클리닝 블레이드(528) 대신에 바이어스가 인가되는 중저항 또는 저저항의 전도성 브러시로 이루어지는 클리닝 부재를 이용할 수도 있다.

또, 프로세스 카트리지(507Y)에는 상 담지체(502Y)의 표면에 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 장치(531)가 설치되어 있는데, 상세한 내용은 후술한다.

상술한 것과 동일 양태로 하여 도 17에 나타낸 제2~제4 상 담지체(502C, 502M, 502BK) 상에 시안 토너상, 마젠타 토너상 및 블랙 토너상이 각각 형성되고, 이들 토너상이 옐로우 토너상이 전사된 중간 전사 벨트(503) 상에 순차로 중첩되어 일차 전사됨으로써 중간 전사 벨트(503) 상에 합성 토너상이 형성된다. 토너상 전사 후의 각 상 담지체(502C, 502M, 502BK) 상의 전사 잔류 토너가 클리닝 장치에 의해 제거되는 것도 제1 상 담지체(502Y)의 경우와 마찬가지이다.

한편, 도 17에 나타낸 바와 같이, 화상 형성 장치 본체(501)내의 하부에는 예컨대 전사지로 이루어진 기록 매체(P)를 수용한 용지 공급 카세트(521)와 용지 공급 롤러(515)를 구비한 용지 공급 장치(516)가 배치되고, 용지 공급 롤러(515)의 회전에 따라 맨 위쪽의 기록 매체(P)가 화살표 B 방향으로 송출된다. 송출된 기록 매체는 레지스트레이션 롤러쌍(517)에 의해 소정의 타이밍으로 지지 롤러(504)에 씌워진 중간 전사 벨트(503) 부분과 이것과 대향하여 배치된 2차 전사 롤러(518)의 사이로 이송된다. 이 때, 2차 전사 롤러(518)에는 소정의 전사 전압이 인가되고, 이에 따라 중간 전사 벨트(503) 상의 합성 토너상이 기록 매체(P)에 2차 전사된다.

합성 토너상이 2차 전사된 기록 매체(P)는 나아가 위쪽으로 이송되어 정착 장치(519)를 통과하고, 이 때 기록 매체(P) 상의 토너상이 열과 압력의 작용에 의해 정착된다. 정착 장치(519)를 통과한 기록 매체(P)는 화상 형성 장치 본체(501) 상부의 용지 받이(22)로 배출된다. 또, 토너상 전사 후의 중간 전사 벨트(503) 상에 부착되는 전사 잔류 토너는 클리닝 장치(520)에 의해 제거된다.

여기서, 도 18에 나타낸 클리닝 블레이드(528)와 상 담지체(502Y)의 마모를 억제하고 또한 소입경인 구형 토너를 이용할 경우에도 클리닝 블레이드(528)에 의한 높은 클리닝 성능이 유지되도록 본 실시예의 화상 형성 장치에는 전술한 윤활제 도포 장치(531)가 설치되어 있다. 이 윤활제 도포 장치(531)는 제2 내지 제4 프로세스 카 트리지(507C, 507M, 507BK)에도 설치되어 있지만, 그 구성과 작용은 모두 동일하기 때문에, 여기에서도 도 18에 나타낸 프로세스 카트리지(507Y)의 윤활제 도포 장치(531)만 설명한다.

도 18에 나타낸 윤활제 도포 장치(531)는 상 담지체(502Y)의 표면에 접촉하는 브러시 롤러(533)로 구성된 도포 롤러와, 이 브러시 롤러(533)에 대향하여 배치된 고형 윤활제(534)와, 이 고형 윤활제(534)를 고정 지지하는 윤활제 홀더(535)와, 이 윤활제 홀더(535)를 통하여 고형 윤활제(534)를 안내하는 가이드(536)와, 가압 부재의 일례인 압축 코일 용수철(537)을 구비하고 있다. 브러시 롤러(533)는 심 축(538)과, 그 심 축(538)에 기단부가 고정된 다수의 브러시 섬유(539)를 구비하고, 해당 브러시 롤러(533)는 상 담지체(502Y)에 대하여 거의 평행으로 또한 이 상 담지체(502Y)를 따라 그 길이 방향으로 연장되어 있고, 브러시 롤러(533)의 심 축(538)의 길이 방향의 각 단부가 도시하지 않는 베어링을 통하여 유닛 케이스(508)에 대하여 회전 자유롭게 지지되어 있다. 화상 형성 동작 시에, 브러시 롤러(533)는 도 18에 나타낸 역시계 바늘 방향으로 회전 구동된다. 브러시 롤러(533)를 시계 바늘 방향으로 회전 구동할 수도 있다. 또, 고형 윤활제(534)는 예컨대 스테아르산 아연을 주성분으로 하는 윤활유 첨가제를 용해한 후 냉각 고체화시킨 것으로서, 브러시 롤러(533)에 대하여 평행으로 길게 연장된 막대형 또는 직방체형으로 형성되며, 그 브러시 롤러(533)를 향한 쪽의 선단 면이 브러시 롤러(533)의 브러시 섬유(539)와 접촉하고, 이것과는 반대쪽인 기단 면이 윤활제 홀더(535)에 고정되어 있다. 가이드(536)는 서로 평행으로 간격을 두고 대향 배치된 한 쌍의 안내 판(540, 541)을 구비하고, 이들 안내판(540, 541)은 연결판(542)에 의해 일체화되어 있다. 한 쌍의 안내판(540, 541)과 연결판(542)은 유닛 케이스(508)의 일부에 의해 구성되어 있다.

윤활제 홀더(535)는 한 쌍의 안내판(540, 541) 사이에 배치되고, 그 각 안내판(540, 541)의 서로 대향하는 면에 윤활제 홀더(535)가 미끄럼 이동 가능하게 접촉한다. 또, 압축 코일 용수철(537)은 도 19에도 나타낸 바와 같이 연결판(542)과 윤활제 홀더(535) 사이에 복수개 배치되고, 이 압축 코일 용수철(537)들이 윤활제 홀더(535)를 통하여 고형 윤활제(534)를 브러시 롤러(533)에 대하여 가압한다. 압축 코일 용수철 대신에 비틀림 코일 스프링이나 판 스프링 등으로 이루어지는 가압 부재를 이용할 수도 있다.

위에서 설명한 바와 같이 하여 고형 윤활제(534)가 브러시 롤러(533)의 브러시 섬유(539)와 압접함과 동시에, 그 브러시 섬유(539)가 상 담지체(502Y)의 표면과 접촉하며, 이 때 브러시 롤러(533)가 회전함으로써, 고형 윤활제(534)가 브러시 섬유(539)에 의해 깎아지고, 그 깎아진 분말체형의 윤활제가 상 담지체(502Y)의 표면에 도포된다. 이와 같이, 브러시 롤러(533)는 고형 윤활제(534)로부터 깎아낸 분말체형의 윤활제를 상 담지체 표면에 도포하는 도포 롤러의 일례를 구성하고 있다. 상기 브러시 롤러 대신에 심 축 주위에 고정된 발포체를 구비하는 도포 롤러 등을 이용할 수도 있다.

고형 윤활제(534)는 브러시 롤러(533)에 의해 삭감되어 소모되고, 시간이 경과함에 따라 그 두께가 감소하지만, 고형 윤활제(534)는 압축 코일 용수철(537)에 의해 가압되어 있으므로, 상기 고형 윤활제(534)는 항상 브러시 롤러(533)의 브러시 섬유(539)와 접촉되어 있다.

고형 윤활제(534)로서는 건조한 고체 소수성 윤활제를 이용할 수 있고, 스테아르산 아연 외에도, 스테아르산 바륨, 스테아르산 연, 스테아르산 철, 스테아르산 니켈, 스테아르산 코발트, 스테아르산 동, 스테아르산 스트론튬, 스테아르산 칼슘, 스테아르산 카드뮴, 스테아르산 마그네슘 등 스테아르산기를 갖는 것을 이용할 수 있다. 또, 같은 지방산기인 올레산 아연, 올레산 망간, 올레산 철, 올레산 코발트, 올레산 납, 올레산 마그네슘, 올레산 동이나, 팔미트산 아연, 팔미트산 코발트, 팔미트산 동, 팔미트산 마그네슘, 팔미트산 알루미늄, 팔미트산 칼슘을 이용하여도 좋다. 그 밖에도, 카프르산 납, 카프로산 납, 리놀렌산 아연, 리놀렌산 코발트, 리놀렌산 칼슘, 및 리콜리놀렌산 카드뮴(cadmium lycolinolenate) 등 지방산, 지방산의 금속염 등도 사용할 수 있다. 또한, 칸데릴라(candelilla) 왁스, 카르나우바 왁스, 라이스 왁스, 나무 납, 호호바 오일, 밀납, 라놀린 등 왁스 등도 사용할 수 있다.

도 19에 나타낸 바와 같이, 고형 윤활제(534)를 고정 지지한 윤활제 홀더(535)를 가압하는 압축 코일 용수철(537)은 복수개 설치되어 있는데, 도 19에서는 고형 윤활제(534)의 길이 방향 단부 측에 위치하는 압축 코일 용수철(537)에는 특별히 부호 537A를 부여하고, 중앙 측에 위치하는 압축 코일 용수철에는 특별히 부호 537B를 부여한다. 이 때, 단부 측에 위치하는 압축 코일 용수철(537A)의 가압력보다 중앙 측에 위치하는 압축 코일 용수철(537B)의 가압력이 작아지도록 각 용 수철의 탄력이 설정되어 있다. 이것은 가압 부재로서 판 스프링 등을 이용하였을 때에도 마찬가지로 한다. 이와 같이 용수철의 가압력을 변화시키는 것은 아래의 이유에 근거하기 때문이다.

우선, 압축 코일 용수철(537)을 한 개 마련하는 것 만으로는 고형 윤활제의 길이 방향에 걸쳐 윤활제를 균일하게 상 담지체(502Y)에 도포할 수 없다. 이 때문에, 복수개의 압축 코일 용수철(537)이 이용되고 있는 것이지만, 이 때 모든 압축 코일 용수철(537A, 537B)의 가압력이 같으면, 단부 측에 위치하는 압축 코일 용수철(537A)의 가압력이 외측으로 쉽게 빠지기 때문에, 고형 윤활제(534)는 그 길이 방향의 중앙 영역이 큰 압력을 받게 되어 상 담지체(502Y)에 윤활제가 균일하게 도포되지 않는다. 이 때문에, 단부 측에 위치하는 압축 코일 용수철(537A)의 가압력보다 중앙 측에 위치하는 압축 코일 용수철(537B)의 가압력을 작게 하여 고형 윤활제(534)가 그 길이 방향 전체에 걸쳐 균일한 압력으로 브러시 롤러(533)와 접촉함으로써 상 담지체(502Y)의 표면에 윤활제를 균일하게 도포할 수 있도록 하는 것이다.

또, 도 19에 나타낸 예에서는 압축 코일 용수철(537)로 이루어지는 가압 부재를 4개 마련하였지만, 이 가압 부재의 수는 2개 이상, 바람직하게는 3개 이상 마련하는 것이 좋다. 가압 부재가 2개인 경우에는, 예컨대 고형 윤활제의 길이 방향의 각 단부 측에 가압 부재가 각각 설치되게 되지만, 이와 같이 하면, 중앙 영역에 위치하는 가압 부재가 없기 때문에, 고형 윤활제의 길이 방향에 걸쳐 압력이 균일하지 않아 상 담지체(502Y)에 윤활제가 균일하게 도포되지 않게 된다. 따라서, 3개 이상의 가압 부재를 고형 윤활제의 길이 방향을 따라 설치하여 고형 윤활제의 전체 길이에 걸쳐 압력 균형을 잡음으로써 상 담지체(502Y)에 윤활제를 균일하게 도포할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

위에서 설명한 바와 같이, 본 실시예의 윤활제 도포 장치(503)는 고형 윤활제(534)와 이 고형 윤활제(534) 및 상 담지체(502Y)의 표면과 접촉하면서 회전하는 브러시 롤러(533)로 이루어지는 도포 롤러를 구비하고, 이 브러시 롤러(533)가 고형 윤활제(534)로부터 윤활제를 긁어내어 그 분말체형의 윤활제를 상 담지체(502Y)의 표면에 도포하는 것이다.

또, 도 18에 나타낸 윤활제 도포 장치(531)는 브러시 롤러(533)보다 상 담지체 표면 이동 방향 하류 측에 배치된 균일화 블레이드(532)를 구비하고, 이 균일화 블레이드(532)는 고무 등 탄성체로 이루어지며, 그 선단 에지부가 상 담지체(502Y)의 표면과 접촉하고, 그 기단측이 홀더(545)에 고정되어 있다. 균일화 블레이드(532)는 상 담지체 표면의 이동 방향에 대하여 종동 방향으로 배치되고, 홀더(545)는 유닛 케이스(508)에 고정되어 있다. 한편, 전술한 브러시 롤러(533)는 도 18로부터 알 수 있듯이 클리닝 블레이드(528)보다 상 담지체 표면 이동 방향의 하류 측에 배치되어 있다. 클리닝 장치(526)가 윤활제 도포 장치(531)에 의해 윤활제가 도포되기 전에 상 담지체 표면을 클리닝할 수 있도록 구성되어 있는 것이다.

상술한 구성에 의하면, 토너상 전사 후의 상 담지체 표면에 부착되는 전사 잔류 토너는 클리닝 블레이드(528)에 의해 제거되고, 이에 따라 오염이 없는 상태로 된 상 담지체(502Y)의 표면에 브러시 롤러(533)에 의해 윤활제가 도포된다. 그 후, 도포된 상 담지체(502Y) 상의 윤활제는 상 담지체 표면과 접촉한 균일화 블레이드(532)를 통과할 때, 상기 균일화 블레이드(532)에 의해 상 담지체(502Y) 표면에 균일하게 도포됨으로써 상 담지체 상에 균일한 윤활제층이 형성된다.

위에서 설명한 바와 같이, 상 담지체(502Y)의 표면에 윤활제를 도포하므로, 그 도포 후의 상 담지체 표면의 마찰 계수를 저하시켜 상 담지체 자체의 마모나, 클리닝 블레이드(528)의 마모를 억제할 수 있다. 또한, 구형화, 소입경화된 토너를 이용하였을 때에도, 토너상 전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝 블레이드(528)에 의해 효율적으로 클리닝할 수 있다. 또한, 상 담지체(502Y)를 클리닝한 후에 윤활제를 도포하고 그 윤활제를 균일화하므로, 상 담지체 표면에 도포되는 윤활제 양이나 그 표면의 마찰 계수에 편차가 생기는 것을 방지할 수 있어 기록 매체 상에 형성되는 화상의 화질을 높일 수 있다. 또한, 균일화 블레이드(532)는 상 담지체 표면의 이동 방향에 대하여 종동 방향으로 배치되어 있으므로, 윤활제 도포 장치(531)의 전체 구조를 소형화할 수 있다.

그러나, 위에서 설명한 바와 같이, 단지 상 담지체(502Y)에 윤활제를 도포하고 또한 그 윤활제를 균일화하는 것만으로는 상 담지체(502Y) 상에 도포된 윤활제 층을 균일한 두께로 하는 것이 어렵고, 이에 따라 기록 매체에 형성된 화상에 소위 벌레먹은 듯한 화상이나, 흐린 화상이나, 퍼석퍼석한 거친 화상 등 이상 화상이 발생할 우려가 있다.

이에, 본 실시예의 윤활제 도포 장치(531)에서는 전술한 각 구성에 더하여 균일화 블레이드(532)의 경도가 JIS－A(K6301) 경도로 79° 이상으로 설정되어 있 다. 이와 같은 구성에 의해 도 20에 모식적으로 나타낸 바와 같이, 상 담지체(502Y) 상에 도포된 분말체형의 윤활제(550)를 균일화 블레이드(532)에 의해 균일하게 하여 상 담지체 상에 두께가 균일한 윤활제층(551)을 형성할 수 있어 그 전체의 마찰 계수를 균일화할 수 있다. 이에 따라 기록 매체 상에 형성된 화상에 소위 벌레먹은 듯한 화상이나, 흐린 화상이나, 퍼석퍼석한 거친 화상이 발생하는 것을 효과적으로 방지하여 이상 화상의 발생을 효과적으로 억제할 수 있다. 또한, 상 담지체 표면의 마찰 계수가 균일하게 되므로, 그 표면을 클리닝하는 클리닝 부재로서 클리닝 블레이드(528)를 이용하였을 때에도, 그 클리닝 블레이드(528)에 말림이 발생하는 문제도 방지할 수 있다.

또한, 본 실시예의 윤활제 도포 장치에서는 도 18 및 도 20에 나타낸 바와 같이, 상 담지체(502Y)의 표면의 이동 방향에 대하여 종동 방향으로 접촉한 균일화 블레이드(532)의 상 담지체 표면에 대한 접촉 각도(θ)가 10° 이상이며, 또한 그 접촉 선압이 0.01N/cm 이상으로 설정되어 있다. 이에 따라 균일화 블레이드(532)에 의해 균일화된 상 담지체 상의 윤활제층(551)의 두께를 보다 확실하게 균일화할 수 있어 이상 화상의 발생을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.

또, 도 18에 나타낸 장치에서는 상 담지체(502Y)와 대전 장치와 현상 장치(511)와 클리닝 장치(526)와 윤활제 도포 장치(531)가 일체적으로 조립된 프로세스 카트리지(507Y)로서 구성되어 있지만, 프로세스 카트리지(507Y)의 구성 요소는 적당히 선택할 수 있다. 요컨대, 상 담지체와, 그 상 담지체를 대전하는 대전 장치와, 상 담지체에 형성된 정전 잠상을 토너상으로서 가시상화하는 현상 장치와, 토 너상 전사 후의 상 담지체 표면을 클리닝하는 클리닝 장치 중 적어도 하나와 윤활제 도포 장치를 일체적으로 조립하여 프로세스 카트리지를 구성하면 좋다.

또, 본 발명에 따른 윤활제 도포 장치는 감광체로 이루어지는 상 담지체뿐만 아니라, 감광체로부터 토너상이 전사되는 중간 전사체로 이루어지는 상 담지체의 표면에 윤활제를 도포하는 장치로서도 구성할 수 있다. 도 21은 중간 전사 벨트(503)로 이루어지는 상 담지체의 표면에 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 장치(631)와 상기 중간 전사 벨트(503)를 클리닝하는 클리닝 장치(520)를 나타내는 개략도이다. 여기에 나타낸 클리닝 장치(520)는 중간 전사 벨트(503)의 이동 방향에 대하여 카운터 방향의 자세로 그 중간 전사 벨트(503)의 표면과 압접하는 클리닝 블레이드(628)를 구비하고 있다. 또, 윤활제 도포 장치(631)는 클리닝 블레이드(628)보다 중간 전사 벨트 이동 방향 하류측 위치에서 중간 전사 벨트(503)의 표면과 압접하는 브러시 롤러(633)로 이루어지는 도포 롤러와, 그 브러시 롤러(633)와 압접한 고형 윤활제(634)와, 브러시 롤러(633)보다 중간 전사 벨트 이동 방향 하류 측에 배치된 균일화 블레이드(632)를 구비하고, 이 균일화 블레이드(132)는 중간 전사 벨트(503)의 이동 방향에 대하여 종동 방향의 자세로 중간 전사 벨트(503)의 표면과 압접하고 있다. 균일화 블레이드(632)의 경도는 JIS－A(K6301) 경도로 79° 이상이고, 또한 그 균일화 블레이드(632)가 중간 전사 벨트(503)로 이루어지는 상 담지체의 표면에 대하여 접촉하는 각도(θ1)는 10° 이상이며, 그 접촉 선압은 0.01N/cm 이상이다. 상기 구성에 의해 중간 전사 벨트(503)의 표면에 균일한 윤활제 층을 형성하여 그 표면의 마찰 계수를 균일하게 저하시킬 수 있으므로 클리닝 블레이드(628)의 말림 발생과 이상 화상의 발생을 저지할 수 있다.

다음에, 윤활제 도포 장치의 보다 구체적인 예를 설명한다.

[실시예 1]

클리닝 블레이드(528)는 토요 고무 공업 주식회사 제의 두께 1.8 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 상 담지체에 대하여 접촉압 55±10(g/cm), 접촉각 70±10(°)로 되도록 설치하고, 브러시 롤러(533)에는 주식회사 츠치야 제의 털 길이 2.5 mm의 전도성 폴리에스테르 브러시를 이용하고 상 담지체에 대하여 침입량 0.5 mm로 되도록 설치하며, 균일화 블레이드(532)에는 토요 고무 공업 주식회사 제의 두께 1.3 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하여 접촉각 15±5(°), 접촉 선압을 0.02±0.01(N/cm), 균일화 블레이드(532)의 JIS－A(K6301) 경도를 다양하게 변화시켜 프로세스 카트리지를 작성하였다. 이들 프로세스 카트리지를 주식회사 리코제 ImagioNeoC325에 설치하고, 실험실 환경하에서 A4 사이즈 용지를 화상 폭 방향으로 투입하는 조건으로 연속 1000매 통과시켜 상 담지체의 표면 상태를 확인하였다. 결과는 아래의 표 1과 같이, 경도가 79° 이상의 경우에는 상 담지체 표면에 균일하게 윤활제가 도포되고, 72° 이하에서는 상 담지체 표면에 윤활제가 입자형으로 부착되어 보얗게 흐려있었다.

[표 1]

블레이드 경도(H_A)	68°	72°	79°	83°	93°
윤활제 도포 상태	×	×	○	○	○

[실시예 2]

균일화 블레이드(532)는 반도 화학 주식회사 제의 두께 2 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 상 담지체를 세트하였을 때에 접촉압 25±10(g/cm), 접촉 각도는 0~90(°)까지 변화할 수 있도록 종동 방향 자세로 설치하고, 브러시 롤러(533)에는 도오에이 산업 주식회사 제의 털 길이 3 mm의 전도성 나일론 브러시를 이용하고 상 담지체에 대하여 침입량 1 mm로 되도록 설치하여 윤활제 도포 장치(531)를 작성하였다. 이 윤활제 도포 장치를 이용하여 상 담지체에 충분히 윤활제가 도포될 때까지(대체로 5~10분간) 공회전을 시키고, 이 윤활제 도포 장치 및 상 담지체를 이용하여 프로세스 카트리지를 작성하였다. 이 프로세스 카트리지를 주식회사 리코제 ImagioNeoC325에 설치하고, 온도 35℃, 습도 80%의 환경하에, A4 사이즈 용지를 화상 폭 방향으로 투입하는 조건으로 연속 1000매 통과시켰다. 결과는 아래의 표 2와 같이, 접촉 각도가 10°보다 작은 경우에는 클리닝 블레이드의 말림이 발생하고, 그 외는 발생하지 않았다.

[표 2]

접촉 각도(°)	블레이드의 말림 발생의 유무
5	있음
8	있음
10	없음
20	없음
30	없음
40	없음
50	없음
60	없음
70	없음
80	없음

[실시예 3]

균일화 블레이드(532)는 호쿠신 공업 주식회사 제의 두께 1.6 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 상 담지체를 세트 시의 접촉압 55±10(g/cm), 접촉 각도 0~90(°)까지 변화할 수 있도록 하여 종동 방향 자세로 설치하고, 브러시 롤러(533)에는 주식회사 츠치야 제의 털 길이 2.5 mm의 전도성 나일론 브러시를 이용하고 상 담지체에 대하여 침입량 0.5 mm로 되도록 설치하여 윤활제 도포 장치(531)를 작성하였다. 이 윤활제 도포 장치(531)를 이용하여 상 담지체에 충분히 윤활제가 도포될 때까지(대체로 5~10분간) 공회전을 시키고, 이 윤활제 도포 장치 및 상 담지체를 이용하여 프로세스 카트리지를 작성하였다. 이 프로세스 카트리지를 주식회사 리코제 ImagioNeoC325에 설치하고, 온도 35℃ 습도 80%의 환경하에 A4 사이즈 용지를 화상 폭방향으로 투입하는 조건으로 연속 1000매 통과시켰다. 결과는 아래의 표 3과 같이 접촉 각도가 10° 보다 작은 경우에는 클리닝 블레이드의 말림이 발생하고, 그 외는 발생하지 않았다.

[표 3]

[실시예 4]

균일화 블레이드(532)는 토요 고무 공업 주식회사 제의 두께 1.5 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 상 담지체를 세트 시에 접촉압 20±10(g/cm), 접촉 각 도 0~90(°)까지 변화할 수 있도록 종동 방향 자세로 설치하고, 브러시 롤러(533)에는 주식회사 츠치야 제의 털 길이 3 mm의 전도성 나일론 브러시를 이용하고 상 담지체에 대하여 침입량 1 mm로 되도록 설치하여 윤활제 도포 장치(531)를 작성하였다. 이 윤활제 도포 장치(531)를 이용하여 상 담지체에 충분히 윤활제가 도포될 때까지(대체로 5~10분간) 공회전을 시키고, 이 윤활제 도포 장치 및 상 담지체를 이용하여 프로세스 카트리지를 작성하였다. 이들 프로세스 카트리지를 주식회사 리코제 ImagioNeoC325에 설치하고, 온도 35℃ 습도 80%의 환경하에 A4 사이즈 용지를 화상 폭방향으로 투입하는 조건으로 연속 1000매 통과시켰다. 결과는 아래의 표 4와 같이 접촉 각도가 10° 보다 작은 경우에는 클리닝 블레이드의 말림이 발생하고, 그 외는 발생하지 않았다.

[표 4]

[실시예 5]

클리닝 블레이드(528)는 반도 화학 주식회사 제의 두께 2 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 상 담지체에 대하여 접촉압 20±10(g/cm), 접촉각 75±10(°)로 되도록 설치하고, 브러시 롤러(533)에는 도오히데 산업 주식회사 제의 털 길이 3 mm의 전도성 나일론 브러시를 이용하고 상 담지체에 대하여 침입량 1 mm로 되도록 설치하며, 균일화 블레이드(532)에는 토요 고무 공업 주식회사 제의 두께 1.5 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 접촉각 15±5(°), 접촉 선압은 다양하게 변화시켜 프로세스 카트리지를 작성하였다. 이들 프로세스 카트리지를 주식회사 리코제 ImagioNeoC325에 설치하고, 실험실 환경하에 A4 사이즈 용지를 화상 폭방향으로 투입하는 조건으로 연속 1000매 통과시키고 기내 오염의 유무를 확인하였다. 결과는 아래의 표 5와 같이 접촉 선압이 0.01(N/cm)보다 작은 경우에는 기내 오염이 확인되었고, 그 외는 문제 없었다.

[표 5]

접촉 선압(N/cm)	기내 오염의 유무
0.001	있음
0.005	있음
0.01	없음
0.05	없음
0.1	없음
0.5	없음
1.0	없음
5.0	없음

[실시예 6]

클리닝 블레이드(528)는 호쿠신 공업 주식회사 제의 두께 2 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고, 상 담지체에 대하여 접촉압 25±10(g/cm), 접촉각 70±10(°)로 되도록 설치하고, 브러시 롤러(533)에는 주식회사 츠치야 제의 털 길이 3 mm의 절연 폴리에스테르 브러시를 이용하고 상 담지체에 대하여 침입량 1 mm로 되도록 설치하며, 균일화 블레이드(532)에는 토요 고무 공업 주식회사 제의 두께 1 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 접촉각 25±5(°), 접촉 선압은 다양하게 변화시켜 프로세스 카트리지를 작성하였다. 이들 프로세스 카트리지를 주식회사 리코제 ImagioNeoC325에 설치하고, 실험실 환경하에 A4 사이즈 용지를 화상 폭방향으로 투입하는 조건으로 연속 1000매 통과시키고 기내 오염의 유무를 확인하였다. 결과는 아래의 표 6과 같이 접촉 선압이 0.01(N/cm)보다 작은 경우에는 기내 오염이 확인되었고, 그 외는 문제 없었다.

[표 6]

[실시예 7]

클리닝 블레이드(528)는 토요 고무 공업 주식회사 제의 두께 1.6 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 상 담지체에 대하여 접촉압 55±10(g/cm), 접촉각 70±10(°)으로 되도록 설치하고, 브러시 롤러(533)에는 주식회사 츠치야 제의 털 길이 2.5 mm의 절연 폴리에스테르 브러시를 이용하고 상 담지체에 대하여 침입량 0.5 mm로 되도록 설치하며, 균일화 블레이드(532)에는 반도 화학 주식회사 제의 두께 1.3 mm의 우레탄 고무 시이트를 이용하고 접촉각 22±5(°), 접촉 선압은 다양하게 변화시켜 프로세스 카트리지를 작성하였다. 이들 프로세스 카트리지를 주식회사 리코 제 ImagioNeoC325에 설치하고, 실험실 환경하에 A4 사이즈 용지를 화상 폭방향으로 투입하는 조건으로 연속 1000매 통과시키고 기내 오염의 유무를 확인하였다. 결과는 아래의 표 7과 같이 접촉 선압이 0.01(N/cm)보다 작은 경우에는 기내 오염이 확인되었고, 그 외는 문제 없었다.

[표 7]

또한, 도 18에 나타낸 바와 같이, 브러시 롤러(533)보다 상 담지체 표면 이동 방향 상류 측에 클리닝 블레이드(528)를 배치한 경우의 프로세스 카트리지 1과, 도 2와는 달리 브러시 롤러(533)보다 상 담지체 표면 이동 방향 하류 측에 클리닝 블레이드(528)를 배치한 경우의 프로세스 카트리지 2의 비교예를 아래의 표 8에 나타낸다.

[표 8]

	프로세스 카트리지 1	프로세스 카트리지 2
클리닝 블레이드	두께 1.3mm의 우레탄 블레이드	두께 1.3mm의 우레탄 블레이드
클리닝 블레이드의 위치	브러시 롤러의 상류측	브러시 롤러의 하류측
클리닝 블레이드의 설치 방식	카운터 방향	카운터 방향
브러시 롤러	절연 PET	절연 PET
브러시 롤러의 접촉압	1250mN x 4	1250mN x 4
균일화 블레이드	두께 1.3mm의 우레탄 블레이드	두께 1.3mm의 우레탄 블레이드
균일화 블레이드의 위치	브러시 롤러의 하류측	브러시 롤러의 하류측
균일화 블레이드의 설치 방식	종동 방향	카운터 방향

상기 조건으로 윤활제의 도포를 실행하고, 중합 토너를 사용한 화상 면적율 50%의 화상 형성 조건하에 상 담지체 표면 마찰 계수를 0.2로 유지하기 위하여 필요한 윤활제의 도포량을 비교하였다.

그 결과, 프로세스 카트리지 1의 경우, 필요한 윤활제의 도포량은 0.04g/km이고, 프로세스 카트리지 2의 경우,　0.35g/km이었다. 따라서, 윤활제 도포 후에 클리닝하는 방식에 비하여, 클리닝 후에 윤활제를 도포하고 균일화 블레이드로 균일하게 하는 방식이 상 담지체 표면의 마찰 계수 저하에 효과가 높다는 것이 확인되었다.

아래에, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치인 풀 컬러 복사기(이하, 복사기(700)이라 함)에 대하여 설명한다. 도 22는 이 복사기(700)의 내부 구성을 나타내는 개략 구성도이다.

도 22에 나타낸 바와 같이, 본체 중간 부분으로 용지를 배출하는 형식인 화상 형성 장치의 대략 중앙에 화상 형성부(220)가 배치되고, 이 화상 형성부(220)의 바로 아래에 용지 공급부(230)가 배치되어 있다. 또한 필요에 따라 다른 용지 공급 장치를 하부에 증설할 수 있다. 또, 화상 형성부(220)의 위쪽에는 용지 받이(780)를 사이에 두고 원고를 판독하는 판독부(210)가 배치되어 있다. 용지 받이(780)에는 화상 형성된 기록 매체(이하, 기록지(P)라 함)가 배출되어 수납된다. 도 22 중의 화살표 A는 용지 통과 경로를 나타내고 있다.

화상 형성부(220)에는 옐로우(Y), 시안(C), 마젠타(M), 블랙(K)의 각 색 화상을 형성하기 위한 4개의 화상 형성 유닛(712Y, 712M, 712C, 712K)이 설치되어 있다. 화상 형성 유닛(712Y, 712M, 712C, 712K)의 위쪽에는 엔드리스형의 중간 전사체인 중간 전사 벨트(741)를 구비하는 중간 전사 유닛(704)이 배치되고, 화상 형성 유닛(712Y, 712M, 712C, 712K)의 아래 쪽에는 노광 장치(710)가 설치되어 있다. 이들 화상 형성 유닛의 번호에 부여한 K, M, C, Y는 취급하는 토너의 색과 대응시킨 것이다. 이하, 특별히 취급하는 토너의 색을 구별하지 않을 때에는 단지 [화상 형성 유닛(712)]이라 하며, 다른 부재에 대해서도 마찬가지이다.

드럼형의 상 담지체인 감광체(701)의 주위에 감광체(701)의 표면에 대전 처리를 수행하는 대전 장치(702), 화상 정보를 감광체 표면에 레이저광으로 조사하는 노광 장치(710), 감광체(701)의 표면에 노광되어 형성된 정전 잠상을 가시화하는 현상 장치(703)가 구비되어 있다. 또한, 현상 장치(703)로 가시상화된 토너상을 중간 전사 벨트(741)에 전사하는 일차 전사 롤러(713)가 중간 전사 벨트(741)를 사이에 두고 감광체(701)와 대향하여 배치된다. 그리고, 전사 후의 감광체(701) 표면에 잔류하는 토너를 제거 회수하는 감광체 클리닝 장치(706), 윤활제 피도포면인 감광체(701) 표면의 마찰 계수를 저하시키기 위한 감광체 윤활제 도포 장치(707)가 구 비되어 있다.

중간 전사 유닛(704)의 우측에는 복수개의 감광체(701) 상에서 각각 현상된 토너상을 중첩시키는 중간 전사 벨트(741) 상의 토너상을 기록지(P)에 전사하는 2차 전사 롤러(751)을 구비한 2차 전사 장치(705)가 배치되어 있다. 또, 중간 전사 유닛(704)의 좌측에는 전사 후의 중간 전사 벨트(741) 표면에 잔류하는 토너를 제거 회수하는 중간 전사체 클리닝 장치(746), 윤활제 피도포면으로서의 중간 전사 벨트(741) 표면의 마찰 계수를 저하시키기 위한 중간 전사체 윤활제 도포 장치(747)가 구비되어 있다.

나아가, 도면의 우측에는 2차 전사 롤러(751)에 토너가 부착하면 기록지(P) 바탕 오염의 원인이 되므로, 2차 전사 롤러(751) 표면에 부착한 토너를 제거 회수하는 2차 전사 부재 클리닝 장치(756)가 배치되어 있다. 또한, 윤활제 피도포면으로서의 2차 전사 롤러(751)의 마찰 계수를 저하시키기 위한 2차 전사 부재 윤활제 도포 장치(757)가 구비되어 있다.

또한, 2차 전사 장치(705)에 의해 토너상이 전사된 기록지(P) 상의 토너를 정착 처리하는 정착 장치(708)가 용지 이송 경로의 하류에 배치되어 있다. 정착 장치(708)를 통과한 용지는 용지 배출 롤러(709)를 거쳐 용지 받이(780)에 배출 수납된다.

보수 관리를 용이하게 하기 위하여, 화상 형성 유닛(712)은 감광체(701), 대전 장치(702), 현상 장치(703), 감광체 클리닝 장치(706) 등을 프로세스 카트리지로서 하나의 유닛으로 조립하여 복사기(700) 본체에 대하여 착탈 가능하게 하고 있 다.

또, 같은 이유로부터 중간 전사체 클리닝 장치(746)와 중간 전사체 윤활제 도포 장치(747)를 하나의 유닛 내에 수용하여 중간 전사 벨트(741)에 대하여 착탈 가능하게 하고 있다. 또, 중간 전사 유닛(704)과 중간 전사체 클리닝 장치(746), 중간 전사체 윤활제 도포 장치(747) 및 중간 전사 벨트(741)를 하나의 유닛으로 조립하여 복사기(700) 본체에 대하여 착탈 가능하게 하여도 좋다.

또한, 2차 전사 부재 클리닝 장치(756)와 2차 전사 부재 윤활제 도포 장치(757)와 2차 전사 롤러(751)를 일체적으로 수용하여 복사기(700) 본체에 대하여 착탈 가능하게 하고 있다.

용지 공급부(230)에는 미사용 기록지(P)가 수용되어 있고, 용지 공급 롤러(742)의 회전에 따라 맨 위의 기록지(P)가 용지 공급 카세트(740)로부터 송출되어 레지스트레이션 롤러(711)로 이송된다. 레지스트레이션 롤러(711)는 용지 이송을 일시적으로 정지시켜 중간 전사 벨트(741) 표면의 토너상과 용지 선단의 위치 관계가 소정 위치로 되는 타이밍에 맞추어 회전이 개시되도록 제어된다.

판독부(210)에서는 접촉 유리(212) 상에 재치되는 원고(도시하지 않음)를 판독 주사하기 위하여, 원고 조명용 광원과 미러로 이루어지는 판독 주행체(211)가 왕복 이동한다. 이 판독 주행체(211)에 의해 주사된 화상 정보는 렌즈(213)의 뒤쪽에 설치되어 있는 CCD(214)에 화상 신호로서 판독된다. 이 판독된 화상 신호는 디지털화되어 화상 처리된다. 화상 처리된 신호에 근거하여 노광 장치(710)의 레이저 다이오드(도시하지 않음)의 발광에 의해 감광체(701) 표면에 정전 잠상이 형성된 다. 레이저 다이오드로부터의 광 신호는 공지의 다각형 미러나 렌즈를 통하여 감광체(701)에 도달한다.

도 23은 복사기(700)의 부분 확대도이다. 도 23 중의 화살표 B는 감광체(701)의 회전 방향을 나타내고 있다. 대전 장치(702)는 주로 대전 부재(721)와 그 대전 부재(721)를 감광체(701)에 소정의 압력으로 가압하는 대전 가압 부재(722)로부터 이루어진다. 대전 부재(721)는 전도성의 축 주위에 전도성 탄성층을 마련한다. 전압 인가 장치(도시하지 않음)에 의해 전도성 축을 통하여 전도성 탄성층과 감광체(701) 사이의 공극에 소정의 전압을 인가하여 감광체(701) 표면에 전하를 부여한다. 현상 장치(703)에서는 교반 스크루(733)에 의해 현상제를 충분히 교반하여 현상제를 현상 롤러(731)에 자기적으로 부착시킨다. 현상 롤러(731)에 부착된 현상제는 현상 독터(732)에 의해 박층화된다. 박층화된 현상제로 감광체(701) 상의 정전 잠상을 가시상화한다. 가시상화된 토너상은 전사 바이어스 롤러인 일차 전사 롤러(713)에 의해 중간 전사 벨트(741) 상에 부착된다. 중간 전사 벨트(741) 상에 전사되지 않는 잔류 토너는 감광체 클리닝 장치(706)의 감광체 클리닝 블레이드(761)에 의해 감광체(701)로부터 제거된다.

감광체 클리닝 장치(706)의 감광체(701) 표면 이동 방향 하류 측에는 감광체 윤활제 도포 장치(707)가 설치되어 있다. 감광체 클리닝 블레이드(761)의 하류 측에는 윤활제 공급 부재(771)가 설치되어 있고, 더 하류 측에는 윤활제 균일화 블레이드(774)가 설치되어 있다. 감광체 클리닝 블레이드(761)의 하류 측에 윤활제 공급 부재(771)를 마련함으로써, 감광체(701) 상의 잔류 토너 위로부터 윤활제가 도 포되는 것을 방지할 수 있다. 또, 윤활제 공급 부재(771)의 하류 측에 윤활제 균일화 블레이드(774)를 마련함으로써 감광체(701) 표면 상의 윤활제를 박층화할 수 있다. 감광체(701)에 윤활제를 도포하는 윤활제 공급 부재(771)는 금속 축에 브러시를 감아 롤러형으로 형성한다. 고형 윤활제(772)는 가세 부재(773)에 의해 윤활제 공급 부재(771)에 가세되어 있고, 윤활제 공급 부재(771)를 회전시킴으로써 고형 윤활제(772)를 미분말형으로 깎아내어 감광체(701)의 표면에 도포한다. 윤활제 공급 부재(771)는 감광체(701)와 동방향으로 회전한다. 감광체(701)에 도포된 분말형의 윤활제는 균일화 부재로서의 균일화 블레이드(774)에 의해 감광체(701)의 표면 상에 균일하게 압착·신장된다. 또한 도면에서 부호 777은 감광체 클리닝 장치(706), 윤활제 도포 장치(707), 대전 장치(702)를 일체적으로 포함한 케이싱(777)을 나타낸다.

상기 윤활제 도포 장치(707)로부터 상기 상 담지체 표면(701)에 공급되는, 상기 균일화 블레이드(774) 상류 측에 존재하는 윤활제량이 너무 적으면, 상 담지체의 표면에 윤활제가 존재하지 않는 부분이 발생하게 된다. 아래에 본 실시예 9에 대하여 구체적으로 설명한다.

윤활제가 존재하지 않는 부분에서는 균일화 블레이드(774) 및 클리닝 블레이드(761)가 윤활제를 통하지 않고 직접 상 담지체 표면과 접촉하고, 이것이 토크의 증대를 초래하여 부주사 방향의 위치 어긋남을 발생시킨다. 균일화 블레이드(774) 및 클리닝 블레이드(761)의 양자가 상 담지체와 접촉하고 있기 때문에, 종래의 클리닝 부재만의 시스템과 비교하여 부하 토크가 커져 위치 어긋남이 발생하기 쉽다. 특히 균일화 부재 및 클리닝 부재가 모두 블레이드 형상을 하고 있으므로, 현상 수단 등과 비교하여 부하 토크가 큰 블레이드형 부재 2개가 상 담지체와 접촉하고 있는 것으로 되므로 토크가 매우 커지게 된다. 구체적으로는, 표 9의 [토크가 큼으로 인하여 위치 어긋난 이상 화상의 발생]의 평가에 나타낸 바와 같이, 윤활제로서 지방산 금속염을 이용한 경우, 균일화 블레이드(774) 상류의 윤활제 존재량이 0.11mg/m² 미만이 되면 위치 차이가 빈번하게 발생하게 된다. 이 표 9에 나타내는 실험은 본 실시예에 따른 화상 형성 장치에 1000매의 용지를 통과시키는 동안에 이상이 발생하면 [있음], 이상이 발생하지 않으면 [없음]으로 평가하였다([대전 롤러나 현상 유닛에 윤활제가 부착함으로 인한 이상 화상의 발생]의 평가도 마찬가지임). 이 0.11mg/m²의 양은 상 담지체에 대한 균일화 블레이드나 클리닝 블레이드의 압압력의 변동으로 인한 영향은 거의 받지 않는다. 이것은 윤활제의 양이 어느 정도 이하이면 이들 부재의 압압력과 관계없이 윤활제가 존재하지 않는 영역이 발생하고, 이것이 토크의 증대를 초대하기 때문이다. 여기서, [균일화 블레이드 상류에 존재하는 윤활제량]은 아래와 같이 측정한다.

１） 화상 형성 후에 상 담지체(701)를 꺼내고, 윤활제 공급 부재(771)와 균일화 블레이드(774) 사이에 존재하는 윤활제를 채취하여 이 중량을 측정한다.

２） 측정된 중량을 윤활제를 채취한 영역의 면적으로 나누어 단위 면적 당의 윤활제 존재량을 구한다. 윤활제를 채취한 영역의 면적은 특히 한정되는 것은 아니고, 윤활제 공급 부재와 균일화 블레이드 사이의 영역이면 된다.

[표 9]

윤활제 도포량 (mg/m²)	대전 롤러나 현상 유닛에 윤활제가 부착함으로 인한 이상 화상의 발생	토크가 큼으로 인한 위치 어긋난 이상 화상의 발생
0.04	없음	있음
0.08	없음	있음
0.10	없음	있음
0.11	없음	없음
0.13	없음	없음
0.16	없음	없음
0.20	없음	없음
0.40	없음	없음
0.60	없음	없음
0.80	없음	없음
0.90	없음	없음
1.00	없음	없음
1.15	없음	없음
1.20	없음	없음
1.30	있음	없음
1.45	있음	없음
1.50	있음	없음

윤활제 도포 수단으로부터 상 담지체 표면에 공급되는, 균일화 부재 상류에 존재하는 윤활제량이 너무 많으면, 윤활제의 일부가 응집 상태를 유지한 채로 균일화 부재를 통과하게 된다. 응집 상태의 윤활제는 마찰 계수를 저하시키는 효과를 발휘하지 못할 뿐만 아니라 대전 부재, 현상 롤러 등에 부착되기 쉬워 이상 화상의 원인이 된다. 종래의 클리닝 블레이드로 윤활제의 신장을 실행하고 있는 시스템과 비교하여 전사 잔류 토너가 신장 작용을 구비한 부재와 접촉하지 않기 때문에 과잉의 윤활제가 토너에 부착하여 클리닝되지 않고, 이 때문에 응집 상태의 윤활제가 균일화 부재를 통과하기 쉽다. 또한 탠덤 구성의 화상 형성 장치에서는 전사부에서 응집 상태인 채로 중간 전사체 등에 전사된 윤활제는 전사와 함께 전사 닙부에서 신장되어 그 영역의 중간 전사체 등의 마찰 계수를 저하시키게 된다. 이 결과, 하류측 스테이션에서는 마찰 계수가 저하된 영역에서 중간 전사체 등에 윤활제가 전사되기 어려워 토너의 일부가 전사되지 않는 소위 [벌레먹은 듯한 화상]이란 이상 화상이 초래되기 쉽게 된다. 특히 상 담지체에 대한 균일화 부재의 단위 면적 당의 압압력이 상 담지체에 대한 클리닝 부재의 단위 면적 당의 압압력보다 낮은 경우에는, 종래보다도 압압력이 낮은 균일화 부재에 대하여 토너와 혼입되지 않고 윤활제가 돌입하기 때문에, 응집 상태의 윤활제가 균일화 부재를 통과하기 쉽다. 구체적으로는, 상기 표 9의 [대전 롤러나 현상 유닛에 윤활제가 부착함으로 인한 이상 화상의 발생]의 평가에 나타낸 바와 같이, 윤활제로서 지방산 금속염을 이용한 경우, 균일화 부재 상류에 존재하는 윤활제량이 1.2mg/m²를 초과하게 되면, 대전 부재나 현상 부재에 윤활제가 부착하는 것이 빈번하게 발생하게 된다. 이 1.2mg/m² 의 윤활제량은 상 담지체에 대한 균일화 부재의 압압력의 영향을 거의 받지 않는다. 메카니즘은 명확하지 않지만, 윤활제 존재량이 일정 이상인 경우에는 적층한 윤활제의 내부나 윤활제와 균일화 블레이드의 접촉면에서 미끄럼이 발생한 결과, 압압력에 영향을 받지 않고 소정량의 윤활제가 응집 상태인 채로 균일화 부재를 빠져나가기 때문이라고 예상된다. 또한 대전 부재에 윤활제가 부착하는 것은 특히 대전 부재에 교류 전압을 인가하여 대전시키는 경우에 현저하게 발생한다.

이상과 같이, 클리닝 부재와 상 담지체의 이동 방향에 있어서 클리닝 부재의 하류 측에 배치된 윤활제 도포 수단과 윤활제 도포 수단의 하류 측에 배치되고 또 한 상 담지체 상의 윤활제를 균일하게 신장시키는 균일화 부재를 구비하는 프로세스에서는 균일화 부재의 바로 상류 영역에 존재하는 윤활제량이 극히 중요한 것이다.

이상, 본 실시예의 화상 형성 장치에 의하면, 상 담지체 표면의 이동 방향에 있어 균일화 부재의 상류 또한 윤활제 공급 수단의 하류에 존재하는 윤활제 존재량이 0.11mg/m² 이상 내지 1.2mg/m²이하로 함으로써, 윤활제 도포량 부족으로 인한 감광체 토크의 상승을 방지하여 색 차이를 초래시키지 않도록 하고, 또한, 윤활제 도포량 과다로 인한 윤활제 응집체의 성장을 방지하여 이상 화상을 초래시키지 않도록 한다.

또, 균일화 부재는 탄성체로 구성되므로 균일화 부재 하류에 배치되는 부재나 기내 오염을 경감하여 고품질의 화상을 형성할 수 있다.

또한, 탄성체는 우레탄 고무이므로, 시간이 경과함에 따른 열화를 경감하여 장기에 걸쳐 고품질을 유지할 수 있다.

또한, 상기 우레탄 고무는 시이트형으로 형성되고, 그 에지부로 윤활제를 균일화하도록 설치되어 있으므로, 부품 정밀도의 오차에도 안정하게 기능함으로써 고품질의 화상을 형성할 수 있다.

또한, 상기 우레탄 고무 시이트의 접촉 방식이 종동 방식이므로, 균일화 부재 하류에 배치되는 부재나 기내 오염을 경감하여 고품질의 화상을 형성할 수 있다.

또, 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 라우르산, 스테아르산, 팔미트산, 미리스트산, 올레산 중에서 선택되는 적어도 하나 이상의 지방산이므로, 피도포 부재를 안정하게 보호할 수 있다.

다음에, 본 발명의 화상 형성 장치에 매우 적합하게 사용되는 토너에 대하여 설명한다.

600 dpi 이상의 미소한 도트를 재현하기 위해서는, 토너의 중량 평균 입경(D4)은 3~8 ㎛가 바람직하다. 이 범위에서는 미소한 잠상 도트에 대하여 충분히 작은 입경의 토너 입자를 구비하고 있으므로 도트 재현성이 우수하다. 중량 평균 입경(D4)이 3 ㎛ 미만에서는 전사 효율의 저하, 블레이드 클리닝성의 저하가 발생하기 쉽다. 한편, 중량 평균 입경(D4)이 8 ㎛를 초과하면, 문자나 선의 비산(飛散)을 억제하는 것이 어렵게 된다.

또, 중량 평균 입경(D4)과 개수 평균 입경(D1)의 비(D4/D1)는 1.00~1.40의 범위인 것이 바람직하다. 비(D4/D1)가 1.00에 가까울 수록 입경 분포가 섬세한 것을 나타낸다. 이와 같은 소입경이면서 입경 분포가 좁은 토너에서는 토너의 대전량 분포가 균일하게 되어 바탕 오점이 적은 고품위의 화상을 얻을 수 있고, 또, 정전 전사 방식에서는 전사율을 높일 수 있다.

다음에, 토너 입자의 입도 분포의 측정 방법에 대하여 설명한다.

콜터 카운타법에 따르는 토너 입자의 입도 분포 측정 장치로서는 예컨대, 콜 터카운터(COULTER COUNTER) TA－II 및 콜터멀티사이저(COULTER MULTISIZER) II(모두 콜터 회사제)를 들 수 있다. 아래에 그 측정 방법에 대하여 설명한다.

우선, 전해 수용액 100~150 ml 중에 분산제로서 계면 활성제, 예컨대 알킬 벤젠 술폰산염을 0.1~5 ml 첨가한다. 전기 분해액으로서는 예컨대, 1급 염화 나트륨을 이용하여 조정한 대략 1% NaCl 수용액, 예컨대 ISOTON－II(콜터 회사제)를 사용한다. 계면 활성제를 첨가한 전계 수용액에 측정 시료를 2~20 mg 첨가한다. 시료를 현탁한 전기 분해액에 대하여 초음파 분산기로 대략 1~3분간 분산 처리하고, 상기 입경 분포 측정 장치에 의해 100 ㎛ 구멍을 이용하여 토너 입자 또는 토너의 중량, 개수를 측정하여 중량 분포와 개수 분포를 산출한다. 얻어진 분포로부터 토너의 중량 평균 입경(D4), 개수 평균 입경(D1)을 구한다.

채널로서는 예컨대, 2.00~2.52 ㎛ 미만；2.52~3.17 ㎛ 미만；3.17~4.00 ㎛ 미만；4.00~5.04 ㎛ 미만；5.04~6.35 ㎛ 미만；6.35~8.00 ㎛ 미만；8.00~10.08 ㎛ 미만；10.08~12.70 ㎛ 미만；12.70~16.00 ㎛ 미만；16.00~20.20 ㎛ 미만；20.20~25.40 ㎛ 미만；25.40~32.00 ㎛ 미만；32.00~40.30 ㎛ 미만의 13 채널을 사용하고, 입경 2.00 ㎛ 이상 내지 40.30 ㎛ 미만의 입자를 대상으로 한다.

토너의 형상 계수 SF－1은 100~180, 형상 계수 SF－2는 100~180의 범위에 있는 것이 바람직하다. 도 24a, 24b는 각각 형상 계수 SF－1, 형상 계수 SF－2를 설명하기 위하여 토너의 형상을 모식적으로 나타낸 도면이다.

형상 계수 SF－1은 토너 형상의 둥글기의 비율을 나타내는 것으로서, 아래와 같은 수학식(1)로 나타낸다. 토너를 2차원 평면에 투영하여 이루어지는 형상의 최 대 길이(MXLNG)의 제곱을 도형 면적(AREA)으로 나눈 후, 100π／4를 곱한 값이다.

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

SF－1의 값이 100인 경우에 토너의 형상은 진구(眞球)로 되고, SF－1의 값이 커질 수록 부정형으로 된다.

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

SF－2=｛(PERI) ²/AREA}×(100/4π) ... 수학식(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 찍은 후, 이것을 화상 해석 장치(LUSEX3：니레코 회사제)에 도입하여 해석 및 계산한다.

토너의 형상이 구형에 가까우면, 토너와 토너 또는 토너와 감광체의 접촉 상태가 점 접촉으로 되기 때문에, 토너끼리의 흡착력이 약해져 유동성이 높아지고, 또, 토너와 감광체의 흡착력도 약해져 전사율이 높아진다. 형상 계수 SF－1, SF－2 중 어느 하나가 180을 초과하면, 전사율이 저하하기 때문에 바람직하지 않다.

본 발명에 적용하는 토너는 모체 입자 표면에 평균 일차 입경이 50~500 nm이며 부피 밀도가 0.3 g/cm³ 이상의 미립자를 외첨가하여 얻어진 토너이다.

외첨가제로서 평균 일차 입경이 50~500 nm이며 부피 밀도가 0.3mg/cm³ 이상의 미립자를 이용함으로써, 클리닝성이 양호함과 동시에, 특히 고화질을 이룰 수 있는 소입경 토너를 이용하는 경우에 현상성 및 전사성의 저하를 개선할 수 있다.

이하, 본 발명에 적용하는 토너를 상세하게 설명한다. 본 발명에 적용하는 토너는 토너의 입자 표면에 평균 일차 입경이 50~500 nm이며 부피 밀도가 0.3mg/cm³ 이상의 미립자(이하, 단지 미립자라 함)를 부착시킨 것이다. 또한, 통상의 유동성 향상제로서 실리카 등이 흔히 이용되는데, 예컨대, 이 실리카의 평균 일차 입경은 통상 10~30 nm, 부피 밀도는 0.1~0.2mg/cm³이다.

토너의 표면에 적절한 특성의 미립자가 존재함으로써 토너 입자와 대상 물체의 사이에 적당한 공극이 형성된다. 또, 미립자는 토너 입자, 감광체, 대전 부여 부재와의 접촉 면적이 매우 작고, 또 균등하게 접촉하므로 부착력 절감 효과가 크고, 현상·전사 효율의 향상에 유효하다. 또한 롤러의 역할을 하기 때문에, 감광체를 마모 또는 손상시키지 않아 클리닝 블레이드와 감광체의 고도의 스트레스(고하중, 고속도 등) 하에서 클리닝할 때에도, 토너 입자에 매몰되기 어렵고, 또는 조금 매몰되어도 이탈, 복귀가 가능함으로써, 장기간에 걸쳐 안정된 특성을 얻을 수 있다. 또한, 토너의 표면으로부터 적당히 이탈하여 클리닝 블레이드의 선단부에 축적함으로써, 이른바 댐(dam) 효과에 의해 블레이드로부터 토너가 통과하는 현상을 방지하는 효과가 있다. 이와 같은 특성은 토너 입자가 받는 분담을 절감시키는 작용을 나타내므로, 고속 정착(저에너지 정착)을 위하여 토너에 함유되어 있는 저유동 학 성분에 의한 토너 자신의 필름 절감의 효과를 발휘한다. 또한, 미립자로서 평균 일차 입경이 50~500 ㎛의 범위의 것을 이용하면, 충분히 그 뛰어난 클리닝 성능을 활용할 수 있는 외에, 매우 소입경이기 때문에 토너 분말체의 유동성을 저하시키지 않는다. 또한 상세한 것은 분명하지 않지만, 표면 처리된 미립자는 토너에 외부 첨가되어도 만일 캐리어를 오염시킨 경우에도 현상제 열화의 정도가 적다.

미립자의 평균 일차 입경(이하, 평균 입경이라 함)은 50~500 nm이며, 특히 100~400 nm인 것이 바람직하다. 50 nm 미만이면 미립자가 토너 표면의 볼록 부분에 매몰되어 롤러의 역할을 저하시키는 경우가 발생한다. 한편, 500 ㎛보다 크면 미립자가 블레이드와 감광체 표면의 사이에 위치하는 경우, 토너 자신의 접촉 면적과 동일한 레벨로 되어 클리닝되어야 할 토너 입자를 통과시킨다는 클리닝 불량을 발생시키기 쉽다.

부피 밀도가 0.3mg/cm³ 미만에서는 유동성 향상에 대한 기여는 있지만, 토너 및 미립자의 비산성 및 부착성이 높아지기 때문에, 토너의 롤러로서의 효과나, 클리닝부에서 축적하여 토너의 클리닝 불량을 방지하는 이른바 댐 효과의 기능이 저하하게 된다.

무기 화합물 미립자로서는 SiO₂ , TiO₂, Al₂ O₃ , MgO, CuO, ZnO, SnO₂ , CeO₂ , Fe₂ O₃ , BaO, CaO, K₂ O, Na₂ O, ZrO₂ , CaO·SiO₂ , K₂ O(TiO₂) n, Al₂ O₃·2 SiO₂, CaCO₃, MgCO₃, BaSO₄ , MgSO₄, SrTiO₃ 등을 예시할 수 있고, 바람직하게는 SiO₂, TiO₂, Al₂ O₃ 을 들 수 있다. 특히 이들 무기 화합물은 각종 커플링제, 헥사메틸딘실라잔, 디메틸디클로로실란, 옥틸트리메톡시실란 등으로 소수화 처리가 수행되어도 좋다.

또, 유기 화합물 미립자로서는 열가소성 수지이어도 열강화성 수지이어도 좋고, 예컨대 비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 규소계 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 아닐린 수지, 이오노머(ionomer) 수지, 폴리카보네이트 수지 등을 들 수 있다. 수지 미립자로서는 상기 수지를 2종류 이상 병용 하여도 좋다. 이 중 바람직한 것은 미세 구형 수지 입자의 수성 분산체를 쉽게 얻을 수 있는 점으로부터 비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 및 이들을 병용한 수지이다. 비닐계 수지의 구체적인 예로서는, 비닐계 모노머를 단독 중합 또는 공중합한 폴리머로서, 예컨대 스티렌-(메타) 아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, (메타) 아크릴산-아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-무수 말레산 공중합체, 스티렌-(메타) 아크릴산 공중합체 등을 들 수 있다.

또한, 미립자의 부피 밀도는 아래와 같은 방법에 의해 측정하였다. 100 ml의 메스 실린더(graduated cylinder)를 이용하여 미립자를 서서히 첨가하여 100 ml로 하였다. 이 때, 진동은 부여하지 않았다. 이 메스 실린더의 미립자를 넣는 전후의 중량 차이에 의해 부피 밀도를 측정하였다.

부피 밀도(g/cm³)=미립자 양(g/100 ml)÷100

상술한 미립자를 토너 표면에 외첨가하여 부착시키는 방법으로서는 토너 모체 입자와 미립자를 각종 공지의 혼합 장치를 이용하여 기계적으로 혼합하여 부착시키는 방법이나, 액상 중에서 토너 모체 입자와 미립자를 계면 활성제 등으로 균일하게 분산시켜 부착 처리한 후, 건조시키는 방법 등이 있다.

토너 정착성에 관련되는 토너의 특성은 많이 알려져 있는데, 특히 1/2 유출 온도(연화점)가 관련되는 것이 알려져 있지만, 본 발명의 정착 장치에서는 1/2 유출 온도(연화점)(도 25b에서 Mp로 나타냄)와 정착성은 관련성이 보이지 않고, 유리 전이 온도가 45~65℃, 유출 개시 온도가 90~115℃인 양 특성을 만족시키는 토너를 이용함으로써 양호한 정착성을 얻을 수 있다는 것이 판명되었다. 유리 전이 온도가 45℃보다 낮은 경우에는, 정착 시에 오프셋(offset)이 발생하는 경우가 있고, 반대로 65℃보다 높은 경우에는, 충분한 정착성을 얻지 못하여 화상이 전사지로부터 쉽게 벗겨지게 되는 경우가 있다. 또, 유출 개시 온도가 90℃보다 낮은 경우에는, 정착 시에 오프셋(offset)이 발생하는 경우가 있고, 반대로 115℃보다 높은 경우에는, 충분한 정착성을 얻지 못하여 화상이 전사지로부터 쉽게 벗겨지게 되는 경우가 있다.

여기서, 유리 전이점(Tg)의 측정 방법에 대하여 설명한다. Tg를 측정하는 장치로서 예컨대 일본 리가쿠 전기 회사제의 TG－DSC 시스템 TAS－100을 사용한다. 구체적으로는, 우선 시료 약 10 mg을 알루미늄제 시료 용기에 넣고, 그것을 홀더 유닛에 태워 전기 노 중에 세트한다. 다음에, 실온으로부터 온도 상승 속도 10℃／min으로 150℃까지 가열한 후, 150℃에서 10 min동안 방치하고, 실온까지 시료를 냉각하여 10 min 방치하며, 질소 분위기 하에서 재차 150℃까지 온도 상승 속도 10℃／min으로 가열하여 DSC 측정을 수행하였다. Tg는 TAS－100 시스템 중의 해석 시스템을 이용하여 Tg 근처의 흡열 곡선의 접선과 기초선(base line)과의 접점으로부터 산출한다.

토너의 유출 개시 온도는 흐름 시험기를 이용하여 측정할 수 있다. 흐름 시험기로서는 예컨대 일본 시마즈 제작소 회사제의 고가식(高架式) 흐름 시험기 CFT500D형을 들 수 있다. 측정 방법은 아래와 같다.

1) 1cm³의 토너 샘플을 셀(cell)에 세트하고, 온도 상승 속도：3.0℃／min의 조건하에 예컨대 하중：5kg/cm²으로 가압하여 다이 구경：1.00 mm, 다이 길이：10.0 mm인 다이로부터 토너 샘플을 압출한다.

2) 온도와 피스톤 행정 사이의 흐름 곡선 관계는 도 25a, 25b에 나타낸 바와 같고 이 도면으로부터 각각의 온도를 읽어낼 수 있다. 도면 중, Tfb는 유출 개시 온도이며, 1/2법에 따른 용해 온도(도면에서 Mp로 표시)라는 것은 T1/2 온도를 나타낸다.

또, 토너에 이용하는 결착 수지로서는 본 발명의 토너 특성을 만족시키는 것이면, 아래 조성의 것을 사용할 수 있다. 즉, 예컨대, 폴리에스테르, 폴리스티렌, 폴리p－클로로 스티렌, 폴리비닐 톨루엔 등의 스티렌 및 그 치환체의 단중합체；스 티렌-p－클로로 스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐 나프탈린 공중합체, 스티렌-아크릴산 메틸 공중합체, 스티렌-아크릴산 에틸 공중합체, 스티렌-아크릴산 부틸 공중합체, 스티렌-아크릴산 옥틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산 메틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산 부틸 공중합체, 스티렌-α－크롤 메타크릴산 메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 에테르 공중합체, 스티렌-비닐 에틸 에테르 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체, 스티렌 말레산 공중합체, 스티렌 말레산 에스테르 공중합체 등의 스티렌계 공중합체를 들 수 있다. 또, 아래와 같은 수지를 혼합하여 사용할 수도 있다. 혼합 가능 수지로서는, 예컨대 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리초산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리우레탄, 폴리아미드, 에폭시 수지, 폴리비닐 부티랄, 폴리아크릴산 수지, 로진, 변성 로진, 테르펜 수지, 페놀 수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소 수지, 방향족계 석유 수지, 염소화 파라핀, 파라핀 왁스 등을 들 수 있다.

이 중에서 특히 폴리에스테르 수지가 충분한 정착성을 얻기 위하여 특히 바람직하다. 폴리에스테르 수지는 알코올과 카르본산의 중축합 반응에 의해 얻을 수 있지만, 이용되는 알코올로서는 폴리에틸렌 글리콜, 디에틸렌글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,2－프로필렌 글리콜, 1,3－프로필렌 글리콜, 1,4－부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4－브텐디올 등의 디올류, 1,4－비스(히드록시 메틸) 시클로 헥산, 비스 페놀 A, 수소 첨가 비스페놀 A, 폴리엑시 에틸렌화 비스페놀 A, 폴리옥시 프로필렌화 비스페놀 A 등의 에테르화 비스페놀류, 이들을 탄소수 3~22의 포화 또는 불포화의 탄화수소기로 치환한 2가 알코올 단체, 그 밖의 2가 알코올 단체를 들 수 있다.　또, 폴리에스테르 수지를 얻기 위하여 이용되는 카르본산으로서는, 예컨대 말레산, 푸마르산, 메사콘산, 시트라콘산, 이타콘산, 글루타콘산, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 시클로헥산디카르본산, 호박산, 아디핀산, 세바스산, 말론산, 이들을 탄소수 3~22의 포화 또는 불포화의 탄화수소기로 치환한 2가 유기산 단량체, 이와 같은 산 무수물, 저급 알킬 에스테르와 리놀렌산의 2량체, 그 밖의 2가 유기산 단량체를 들 수 있다.

바인더 수지로서 이용하는 폴리에스테르 수지를 얻기 위해서는, 이상의 2 관능성 단량체만에 의한 중합체 뿐만 아니라, 3 관능 이상의 다관능성 단량체에 의한 성분을 함유하는 중합체를 이용하는 것도 매우 적합하다. 상기 다관능성 단량체인 3가 이상의 다가 알코올 단량체로서는, 예컨대 소르비톨, 1,2,3,6－헥산테트롤, 1,4－솔비탄, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 자당, 1,2,4－부탄 트리올, 1,2,5－펜 탄 트리올, 글리세롤, 2－메틸 프로판 트리올, 2－메틸-1,2,4－부탄 트리올, 트리메틸올 에탄, 트리메틸올프로판, 1,3,5－트리히드록시 메틸 벤젠, 및 그 외의 것을 들 수 있다.

또, 3가 이상의 다가 카르본산 단량체로서는 예컨대 1,2,4－벤젠트리카르본산, 1,2,5－벤젠트리카르본산, 1,2,4－시클로 헥산 트리카르복실산, 2,5,7－나프탈렌 트리카르복실산, 1,2,4－나프탈렌 트리카르복실산, 1,2,4－부탄 트리카르복실 산, 1,2,5－헥산 트리카르복실산, 1,3－디카르복실-2-메틸-2－메틸렌카르복시프로판, 테트라(메틸렌카르복실) 메탄, 1,2,7,8－옥탄테트라카르본산, 엠볼 3량체산, 이들의 산무수물, 및 그 외의 것을 들 수 있다.

또, 토너에는 정착 시의 정착 벨트 표면의 토너의 이형성을 향상시키는 목적으로 이형제를 함유시킬 수 있다. 이형제로서는 공지의 것을 모두 사용할 수 있지만, 특히 탈유리 지방산형 카르나우바 왁스, 몬탄 왁스 및 산화 라이스 왁스, 에스테르 왁스를 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 카르나우바 왁스로서는 미결정인 것이 바람직하고, 산가가 5 이하이며, 토너 바인더 중에 분산시켰을 때의 입경이 1 ㎛ 이하인 것이 바람직하다. 몬탄 왁스는 일반적으로 광물로부터 정제된 몬탄계 왁스를 가리키며, 카르나우바 왁스와 같이 미결정이고, 산가가 5~14인 것이 바람직하다. 산화 라이스 왁스는 쌀겨 왁스를 공기 산화시킨 것으로서, 그 산가는 10~30이 바람직하다. 각 왁스의 산가가 각각 상기 범위 미만인 경우, 저온 정착 온도가 상승하여 저온 정착화가 불충분하게 된다. 반대로 산가가 각각 범위를 초과하는 경우, 콜드 오프셋(cold offset) 온도가 상승하여 저온 정착화가 불충분하게 된다. 왁스의 첨가량으로서는 바인더 수지 100 중량부에 대하여 1~15 중량부, 바람직하게는 3~10 중량부의 범위에서 이용된다. 1 중량부 미만에서는 그 이형(離型) 효과가 적어 소망하는 효과를 얻기 어렵다. 또, 15 중량부를 초과할 경우에는 캐리어에 대한 소모가 현저하게 되는 등 문제가 발생한다.

또, 토너에 대전을 부여하는 목적으로 대전 제어제를 함유시킬 수 있다. 대 전 제어제로서는 종래 공지의 것을 모두 사용할 수 있다. 정대전 제어제로서는 니그로신, 알칼리성 염료, 알칼리성 염료의 레이크 안료, 4급 암모늄염 화합물 등을 들 수 있고, 부대전 제어제로서는 모노아조 염료의 금속염, 살리실산, 나프토산, 다이카르본산의 금속 착체 등을 들 수 있다. 본 극성 제어제의 사용량은 바인더 수지의 종류, 필요에 따라 사용되는 첨가제의 유무, 분산 방법을 포함한 토너 제조 방법에 따라 결정되는 바, 일의적으로 한정되는 것은 아니지만, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.01~8 중량부, 바람직하게는 0.1~2 중량부의 범위에서 이용된다. 0.01 중량부 미만에서는 환경 변동 시에 있어 대전량 Q/M의 변동에 대하여 그 효과가 작고, 8 중량부를 넘으면 저온 정착성이 떨어지는 결과를 초래하게 된다.

또, 사용되는 함금속 모노아조 염료로서는 함크롬 모노아조 염료, 함코발트 모노아조 염료, 함철 모노아조 염료를 단독 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이들을 첨가함으로써 현상제 중의 대전량 Q/M의 상승(포화까지의 시간)이 보다 뛰어난 것으로 된다. 사용량으로서는 상기 극성 제어제와 마찬가지로 바인더 수지의 종류, 필요에 따라 사용되는 첨가제의 유무, 분산 방법을 포함한 토너 제조 방법에 따라 결정되는 바, 일의적으로 한정되는 것은 아니지만, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.1~10 중량부, 바람직하게는 1~7 중량부의 범위에서 이용된다. 0.1 중량부 미만에서는 그 효과가 적고, 10 중량부를 넘으면 대전량의 포화 레벨이 저하하는 등 결점이 초래된다.

또, 컬러 토너에는 살리실산 유도체의 금속염을 이용하는 것이 특히 바람직하지만, 필요에 따라 컬러 토너의 색조를 손상시키지 않는 투명 또는 백색의 물질 을 첨가하여 토너의 대전성을 안정적으로 부여할 수 있다. 구체적으로는 유기 붕소 염류, 함불소 4급 암모늄 염류, 칼릭스아렌계 화합물 등이 이용되지만, 이것들에 한정되는 것은 아니다.

또한, 토너에 자성 재료를 함유시켜 자성 토너로서도 사용할 수 있다. 자성 토너 중에 포함되는 자성 재료로서는 마그네타이트, 헤마타이트, 페라이트 등 산화철, 철, 코발트, 니켈과 같은 금속 또는 이들 금속의 알루미늄, 코발트, 동, 연, 마그네슘, 주석, 아연, 안티몬, 베릴륨, 비스무트, 카드뮴, 칼슘, 망간, 셀렌, 티탄, 텅스텐, 바나듐과 같은 금속의 합금 및 그 혼합물 등을 들 수 있다.

이와 같은 강자성체는 평균 입경이 0.1~2 ㎛ 정도의 것이 바람직하고, 토너 중에 함유시키는 양으로서는 수지 성분 100 중량부에 대하여 약 20~200 중량부, 특히 바람직하게는 수지 성분 100 중량부에 대하여 40~150 중량부이다.

착색제로서는 토너용으로서 공지의 것을 모두 사용할 수 있다. 흑색 착색제로서는 예컨대, 카본 블랙, 아닐린 블랙, 펄네이스(furnace) 블랙, 램프 블랙 등을 사용할 수 있다. 시안 착색제로서는 예컨대, 프탈로시아닌 블루, 메틸렌 블루, 빅토리아 블루, 메틸 바이올렛, 아닐린 블루, 울트라마린 블루 등을 사용할 수 있다. 마젠타 착색제로서는 예컨대, 로다민 6G 레이크, 디메틸 퀴나크리돈, 워칭 레드, 로즈벵갈, 로다민 B, 알리자린 레이크 등을 사용할 수 있다. 옐로우 착색제로서는 예컨대, 크롬 옐로우, 벤지딘 옐로우, 한자 옐로우, 나프톨 옐로우, 몰리브덴 오렌지, 퀴놀린 옐로우, 타르트라진 등을 사용할 수 있다. 본 발명의 토너에 이용되는 착색제는 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙의 각 색 토너를 얻을 수 있는 염료 및 안료 를 사용할 수 있다. 예컨대, 카본 블랙, 램프 블랙, 군청, 아닐린, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 한자 옐로우 G, 로그민 6G 레이크, 카르코오일 블루, 크롬 옐로우, 퀴나크리돈, 벤지딘 옐로우, 로즈벵갈, 트리아릴 메탄계 염료 등의 염안료 등, 종래 공지의 어떠한 염안료도 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.

또, 외첨가제로서 토너의 유동성을 향상시키는 목적으로 소수성의 실리카, 산화 티탄, 알루미나 등, 필요에 따라 지방산 금속 염류나 폴리 불화 비닐리덴 등을 첨가하여도 좋다.　

또한, 토너를 2성분 현상제로서 이용하는 경우에 사용할 수 있는 캐리어로서는 공지의 것이 모두 사용 가능하고, 예컨대 철분, 페라이트 가루, 니켈 가루와 같은 자성을 구비하는 분말체, 유리 비드 등 및 이와 같은 표면을 수지 등으로 처리한 것 등을 들 수 있다.

캐리어에 코팅할 수 있는 수지 분말로서는 스티렌-아크릴 공중합체, 실리콘 수지, 말레산 수지, 불소계 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 등이 있다. 스티렌-아크릴 공중합체의 경우에는, 30~90 중량%의 스티렌을 구비하는 것이 바람직하다. 이 경우, 스티렌이 30 중량% 미만이면 현상 특성이 낮고, 90 중량%를 넘으면 코팅 막이 딱딱해져 박리하기 쉬워지므로 캐리어의 수명이 짧아진다.

또, 캐리어의 수지 코팅은 상기 수지 외에 접착 부여제, 경화제, 윤활제, 전기 전도재, 전하 제어제 등을 함유하여도 좋다.

본 발명에 있어서, 실리콘 수지로 피복하는 캐리어 핵체 입자로서는 종래부터 공지의 것을 이용하여도 좋고, 예컨대 철, 코발트, 니켈 등 강자성 금속；마그 네타이트, 헤마타이트, 페라이트 등 합금이나 화합물；유리 비드 등을 들 수 있다. 이들 핵체 입자의 평균 입경은 통상 10~1000 ㎛, 바람직하게는 30~500 ㎛이다. 또한 실리콘 수지의 사용량으로서는 통상 캐리어 핵체 입자에 대하여 1~10 중량%이다.

또, 본 발명에서 이용되는 실리콘 수지로서는 종래부터 알려진 어떠한 실리콘 수지이어도 좋고, 예컨대 시판품으로서 입수할 수 있는 일본 신에츠 실리콘 회사제의 KR261, KR271, KR271, KR272, KR275, KR280, KR282, KR285, KR251, KR155, KR220, KR201, KR204, KR205, KR206, SA－4, ES1001, ES1001N, ES1002T, KR3093나, 일본 토오레 실리콘 회사제의 SR2100, SR2101, SR2107, SR2110, SR2108, SR2109, SR2115, SR2400, SR2410, SR2411, SH805, SH806A, SH840 등이 이용된다. 실리콘 수지층의 형성법으로서는 종래와 같이, 캐리어 핵체 입자의 표면에 분무법, 침지법 등의 수단으로 실리콘 수지를 도포하면 된다.

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

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 알코 올(TO)을 예로 들 수 있는데, 2가 알코올(DIO) 단독, 또는 2가 알코올(DIO)과 소량의 3가 이상의 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(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, 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 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 3가 이상의 다가 카르본산(TC)의 혼합물이 바람직하다. 2가 카르본산(DIC)으로서는 알킬렌 디카르본산(호박산, 아디핀산, 세바신산 등); 알케닐렌 디카르본 산(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 상술한 것의 산 무수물 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 알코올(PO)과 다가 카르본산(PC)의 중축합 반응은 테트라부톡시티타네이트, 디부틸틴옥사이드 등 공지의 에스테르화 촉매의 존재하에 150~280℃에서 가열하고, 필요에 따라 감압하면서 생성되는 물을 제거하여 수산기를 구비하는 폴리에스테르를 얻는다. 폴리에스테르의 수산기가는 5 이상인 것이 바람직하고, 폴리에스테르의 산가는 통상 1~30, 바람직하게는 5~20이다. 산가를 구비시킴으로써 부대전성이 되기 쉽고, 또한 기록지에 정착 시, 기록지와 토너의 친화성이 좋아져 저온 정착성이 향상된다. 그러나, 산가가 30을 초과하면 대전의 안정성, 특히 환경 변동에 대한 악화 경향이 있다. 또, 중량 평균 분자량은 1만~40만, 바람직하게는 2만~20만이다. 중량 평균 분자량이 1만 미만이면 내 핫 오프셋성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다. 또, 40만을 초과하면 저온 정착성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다.

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

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(oximes), 카프롤락탐(caprolactams) 등으로 블록한 것; 및 이들 2 종류 이상을 병용한 것을 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］/［OH］가 1 미만이면 우레아 변성 폴리에스테르를 이용하는 경우, 그 에스테르 중의 우레아 함량이 낮아져 내 핫 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. 다가 이소시아네이트 화합물(PIC) 구성 성분의 함유량이 0.5wt% 미만에서는 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 분자 당에 함유되는 이소시아네이트기는 통상 1개 이상, 바람직하게는 평균 1.5~3개, 더욱 바람직하게는 평균 1.8~2.5개이다. 1 분자 당 1개 미만이면, 우레아 변성 폴리에스테르의 분자량이 낮아져 내 핫 오프셋성이 악화된다.

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 디시클로헥실메탄, 디아민시클로헥산, 이소포론 디아민 등); 지방족 디아민(에틸렌 디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민 등)을 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 에틸아 닐린 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. 아민류의 아미노기를 블록한 것(B6)으로서는, 전술한 B1∼B5 아민류와 케톤류(아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등)로부터 얻어지는 케티민 화합물, 옥사조리딘 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 1.2/1~1/1.2로 한다. ［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 오프셋성이 악화된다.

우레아 변성 폴리에스테르는 원 쇼트법(one-shot method) 등에 의해 제조된다. 다가 알코올(PO)과 다가 카르본산(PC)을 테트라부톡시티타네이트, 디부틸틴옥사이드 등 공지의 에스테르화 촉매의 존재하에 150~280℃에서 가열하고, 필요에 따 라 감압하면서 생성되는 물을 제거하여 수산기를 구비하는 폴리에스테르를 얻는다. 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.

다가 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 이소 부틸 케톤 등)；에스테르류(초산에틸 등)；아미드류(디메틸 포름아미드, 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 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 예로 들 수 있다.

우레아 변성 폴리에스테르의 중량 평균 분자량은 통상 1만 이상, 바람직하게는 2만~1000만, 더욱 바람직하게는 3만~100만이다. 1만 미만이면 내 핫 오프셋성이 악화된다. 우레아 변성 폴리에스테르 등의 개수 평균 분자량은 상술한 미변성 폴리에스테르를 이용하는 경우에는 특히 한정되는 것은 아니고, 상기 중량 평균 분자량 으로 제어하기 쉬운 개수 평균 분자량으로 좋다. 우레아 변성 폴리에스테르를 단독으로 사용하는 경우에는, 그 개수 평균 분자량은 통상 2000~15000, 바람직하게는 2000~10000, 더욱 바람직하게는 2000~8000이다. 20000을 초과하면, 저온 정착성 및 풀 컬러 장치에 이용 시의 광택성이 열화된다.

미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르를 병용함으로써, 저온 정착성 및 풀 컬러 화상 형성 장치(100)에 이용 시의 광택성이 향상되므로, 우레아 변성 폴리에스테르를 단독으로 사용하는 것보다 더 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 오프셋성의 면에서 바람직하다. 따라서, 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르는 유사한 조성인 것이 바람직하다.

또, 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르의 중량비는 통상 20/80~95/5, 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 결착 수지의 유리 전이점(Tg)은 통상 45~65℃, 바람직하게는 45~60℃로 한다. 45℃ 미만이면, 토너의 내열성이 악화되고, 65℃를 초과하면 저온 정착성이 불충분하게 된다. 또, 우 레아 변성 폴리에스테르는 얻어지는 토너 모체 입자의 표면에 존재하기 쉽기 때문에, 공지의 폴리에스테르계 토너와 비교하여 유리 전이점이 낮아도 내열 보존성이 양호한 경향을 나타낸다.

착색제로서는 공지의 염료나 안료 모두를 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)(C.I. 12825), 영구 레드 F5R, 브릴리언트 카민 6B, 안료 마젠타 3B, 보르도 5B, 톨루이딘 마룬, 퍼머넌트 보르도 F2K(C.I. 12170), 헬리오 보르도 BL(C.I. 14830), 보르도 10B, 본 마룬 라이트(C.I. 15825), 본 마룬 미디엄(C.I. 15880), 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 블 루, 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 1~15 중량%, 바람직하게는 3~10 중량%이다.

착색제는 수지와 복합화된 마스터 배치(Master batches)로서 이용될 수도 있다. 마스터 배치의 제조, 또는 마스터 배치와 함께 혼련되는 결착 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 제어제로서는 공지의 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 니그로신계 염료, 트리페닐 메탄계 염료, 크롬 함유 금속 착체 염료, 몰리브덴산 킬레이트 안료, 로 다민계 염료, 알콕시계 아민, 4차 암모늄염(불소 변성 4차 암모늄염을 포함), 알킬 아미드, 인의 단체 또는 화합물, 텅스텐의 단체 또는 화합물, 불소계 활성제, 살리실산 금속염 및, 살리실산 유도체의 금속염 등이다. 구체적으로는, 니그로신계 염료인 본트론(BONTRON) 03, 제4차 암모늄염인 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 화학　공업 회사(Orient Chemical Industries Co., Ltd.)제), 제4차 암모늄염 몰리브덴 착체인 TP－302, TP－415(이상, 호도가야 화학 공업 회사(Hodogaya Chemical Co., Ltd.)제), 제4차 암모늄염인 카피 차지(COPY CHARGE) PSY　VP2038, 트리페닐 메탄 유도체인 카피 블루(COPY BLUE) PR, 제4차 암모늄염의 카피 차지 NEG　VP2036, 카피 차지 NX　VP434(이상, 헥스트 회사(Hoechst AG)제), LRA－901, 붕소 착체인 LR－147(일본 카릿트 회사(Japan Carlit Co., Ltd.)제), 동 프탈로시아닌, 페릴렌, 퀴나크리돈, 아조계 안료, 그 외 술폰산기, 카르복실기, 4차 암모늄염 등의 관능기를 구비하는 고분자계의 화합물을 들 수 있다. 이 중, 특히 토너를 음극성으로 제어하는 물질이 바람직하게 사용된다.

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

이형제로서는 융점이 50~120℃인 저융점의 왁스가 결착 수지와의 분산 중에 이형제로서 보다 효과적으로 정착 롤러와 토너 계면 사이에서 작용하고, 이것에 의해 정착 롤러에 오일과 같은 이형제를 도포하지 않고 고온 오프셋에 대하여 효과를 발휘한다. 이러한 왁스 성분으로서는 아래의 것을 예로 들 수 있다. 납(蠟)류 및 왁스류로서는 카르나우바 왁스, 면 납, 나무 납, 라이스 왁스 등 식물계 왁스, 밀랍, 라놀린(lanolin) 등 동물계 왁스, 오조케라이트, 세레신 등 광물계 왁스, 및 파라핀, 마이크로크리스탈린, 페트로라탐 등 석유 왁스 등을 들 수 있다. 또, 이들 천연 왁스 외에, 피셔·트로프슈 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 탄화수소 왁스, 에스테르, 케톤, 에테르 등의 합성 왁스 등을 들 수 있다. 또한, 12－히드록시 스테아르산아미드, 스테아르산아미드, 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, 결착 수지와 함께 용융 혼련할 수도 있고, 물론 유기 용제에 용해, 분산할 때에 첨가하여도 좋다.

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 실리카, 알루미나, 산화 티탄, 티탄산바륨, 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘, 티탄산스트론튬, 산화 아연, 산화 주석, 백사(silver sand), 진흙, 운모, 샌드 석회석(sand-lime), 규조토, 산화크롬, 산화 세륨, 철단, 삼산화 안티몬, 산화 마그네슘, 산화 지르코늄, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 탄화 규소, 질화 규소 등을 들 수 있다. 그 중에서, 토너 입자의 유동성을 부여하는 유동성 부여제로서 소수성 실리카 미립자와 소수성 산화 티탄 미립자를 병용하는 것이 바람직하다. 특히 양미립자의 평균 입경이 5×10^－2 ㎛ 이하의 것을 사용하여 교반 혼합을 실행한 경우, 토너와의 정전력, 반데르발스력(van der Waals' force)은 현저히 향상된다. 이것에 의해 소망의 대전 레벨을 얻기 위하여 수행되는 현상 장치 내부의 교반 혼합에서도 토너로부터 유동성 부여제가 이탈되지 않아 토너의 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 커지는 것이 고려된다. 그러나, 소수성 실리카 미립자 및 소수성 산화 티탄 미립자의 첨가량이 0.3~1.5wt%의 범위에서는 대전 상승 특성이 크게 손상되지 않아 소망의 대전 상승 특성을 얻을 수 있어 복사를 반복하여 수행하여도 안정된 화상 품질을 얻을 수 있다.

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

(1) 우선 착색제, 미변성 폴리에스테르, 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 이형제를 유기 용매 중에 분산시켜 토너 재료액을 만든다. 유기 용매는 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 이소 부틸 케톤 등을 단독 또는 2종류 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) 다음에, 토너 재료액을 계면 활성제, 수지 미립자의 존재 하에 수계 매체 중에서 유화시킨다. 수계 매체는 물 단독으로도 좋고, 알코올(메탄올, 이소프로필 알코올, 에틸렌글리콜 등), 디메틸 포름아미드, 테트라 히드로 푸란, 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 중량부, 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 트리메틸 암모늄염, 디알킬디메틸 암모늄염, 알킬 디메틸 벤질 암모늄염, 피리디늄염, 알킬이소퀴놀리늄염, 염화 벤제트니움 등의 4차 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, 플루오로 알킬기를 구비하는 계면 활성제를 이용함으로써, 매우 소량으로도 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 금속 염, 퍼플루오로 알킬 카르본산(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－에틸 술포닐 글리신염, 모노 퍼플루오로 알킬(C6~C16) 에틸 인산 에스테르 등을 들 수 있다.

상품명으로서는 예컨대, 사푸론(SARFRON® S－111, S－112, S－113(아사히 가라스 회사(Asahi Glass Co., Ltd.)제), 플로라드(FLUORAD® FC－93, FC－95, FC－98, FC－l29(스미토모 3M 회사(Sumitomo 3M Ltd.)제), 유니다인(UNIDYNE® DS－101, DS－l02, (다이킨 공업 회사(Daikin Industries, Ltd.)제), 메가팩(MEGAFACE® F－110, F－120, F－113, F－191, F－812, F－833(다이니폰 잉크 회사(Dainippon Ink and Chemicals)제), 에크톱(ECTOP® EF－102, l03, 104, 105, 112, 123A, 123B, 306A, 501, 201, 204, (토오켐 프로덕츠 회사(Tohchem Products Co., Ltd.)제), 프타젠트(FUTARGENT® F－100, F150(네오스(Neos) 회사제) 등을 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, 벤잘코늄염(benzalkonium salts), 염화 벤제트니움(benzetonium chloride), 피리디늄염, 이미다졸리늄염을 들 수 있다. 상품명으로서는 사푸론(SARFRON® S－121(아사히 가라스 회사(Asahi Glass Co., Ltd.)제), 플로라드(FLUORAD® FC－135(스미토모 3M 회사(Sumitomo 3M Ltd.)제), 유니다 인(UNIDYNE® DS－202(다이킨 공업 회사(Daikin Industries, Ltd.)제), 메가팩(MEGAFACE® F－150, F－824(다이니폰 잉크 회사(Dainippon Ink and Chemicals)제) , 에크톱(ECTOP® EF－132(토오켐 프로덕츠 회사(Tohchem Products Co., Ltd.)제), 프타젠트(FUTARGENT® F－300(네오스(Neos) 회사제) 등을 들 수 있다.

수지 미립자는 수계 매체 중에서 형성되는 토너 모체 입자를 안정화시키기 위하여 첨가된다. 이 때문에, 토너 모체 입자의 표면 상에 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 ㎛ 등이 있다. 상품명으로는 PB-200H(카오 회사(Kao Corporation)제), SGP(일본 소오겐 회사제), 테크노폴리머SB(세끼스이 카세이힌 공업 회사(Sekisui Plstics Co.,Ltd.)제), SGP-3G(일본 소오겐 회사제), 미크로 펄(세끼스이 화인 케미칼 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, 아크릴 산-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 물건 아크릴산 에스테르, 글리세린 물건 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, 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 사용하는 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. 분산 시의 온도로서는 통상 0~150℃(가압 하), 바람직하게는 40~98℃이다.

(3) 유화액의 제작과 동시에, 아민류(B)를 첨가하여 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머(A)와 반응을 실시하도록 한다.

이 반응은 분자쇄의 가교 및/또는 신장을 수반한다. 반응 시간은 폴리에스테르프리폴리머(A)가 구비하는 이소시아네이트기구조와 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 디부틸틴라울레이트, 디옥틸틴라울레이트등을 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 온도 영역에서 강한 교반을 부여한 후, 탈용매를 실시함으로써 방추형의 토너 모체 입자를 제작할 수 있다. 또, 분산 안정제로서 인산 칼슘염 등 산, 알칼리에 용해 가능한 것을 이용하는 경우에는, 염산 등 산에 의해 인산 칼슘염을 용해한 후, 세정하는 등 방법에 따라 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 매입시키고, 그 다음에 실리카 미립자, 산화 티탄 미립자 등 무기 미립자를 외첨가시켜 토너를 얻는다. 전하 제어제의 매입 및 무기 미립자의 외첨가는 믹서 등을 이용한 공지의 방법에 따라 수행된다.

이와 같이 하여 소입경이며 입경 분포가 샤프한 토너를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 유기 용매를 제거하는 공정에서 강한 교반을 부여함으로써 진구(眞球)형 내지 럭비 볼 사이의 형상으로 제어할 수 있고, 또, 표면 형상도 매끄러운 것으로부터 매실 장아찌 사이의 형상으로 제어할 수 있다.

본 발명에 따른 토너의 형상은 대략 구형이며, 아래의 형상 규정에 의하여 나타낼 수 있다.

도 26a, 26b 및 26c는 본 발명의 토너의 형상을 모식적으로 나타내는 도면이다. 도 26a 내지 26c에 있어서, 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 26b 참조)가 0.5~1.0이고, 두께와 단축의 비(r3/r2)(도 26c 참조)가 0.7~1.0의 범위에 있는 것이 바람직하다. 장축과 단축의 비(r2/r1)가 0.5 미만이면, 진구형으로부터 멀어지기 때문에 도트 재현성 및 전사 효율이 떨어져 고품위의 화질을 얻을 수 없게 된다. 또, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 0.7 미만이면, 편평한 형상에 가까워져 구형 토너와 같은 고전사율은 얻을 수 없게 된다. 특히, 두께와 단축의 비(r3/r2)가 1.0이면, 장축을 회전축으로 하는 회전체로 되어 토너의 유동성을 향상시킬 수 있다.

또한, 상기 r1, r2, r3은 주사형 전자 현미경(SEM)으로 시야의 각도를 변화 시켜 사진을 찍어 관찰하면서 측정한 것이다.

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

또, 2 성분계 현상제에 이용하는 경우에는, 자성 캐리어와 혼합하여 이용하면 되고, 자성 캐리어로서는 철, 마그네타이트, Mn, Zn, Cu 등 2가 금속을 포함한 페라이트이며, 체적 평균 입경 20~100 ㎛가 바람직하다. 평균 입경이 20 ㎛ 미만에서는 현상 시에 감광체(701)에 캐리어 부착이 발생하기 쉽고, 100 ㎛를 초과하면, 토너와의 혼합성이 낮아 토너의 대전량이 불충분하여 연속 사용 시 대전 불량 등을 초래하기 쉽다. 또, Zn를 포함한 Cu 페라이트가 포화 자화(磁化)가 높기 때문에 바람직하지만, 화상 형성 장치의 프로세스에 따라 적당히 선택할 수 있다. 자성 캐리어를 피복하는 수지로서는 특히 한정되지 않지만, 예컨대 실리콘 수지, 스티렌-아크릴 수지, 함불소 수지, 올레핀 수지 등이 있다. 그 제조 방법은 코팅 수지를 용매 중에 용해하여 유동층 중에 분무하여 코어 상에 코팅하여도 좋고, 또, 수지 입자를 정전기적으로 핵 입자에 부착시킨 후에 열 용해하여 피복하여도 좋다. 피복되는 수지의 두께는 0.05~10 ㎛, 바람직하게는 0.3~4 ㎛가 좋다.

본 발명의 프로세스 카트리지의 조립 방법에 의하면, 윤활제를 박층화하는 수단, 윤활제, 브러시 롤러 등 구성 부재의 조립을 시각적으로 확인하여 그 조립 누락을 방지할 수 있음과 동시에, 감광체, 클리닝 블레이드 에지 등의 손상을 방지 할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성을 나타내는 단면도.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 단면도.

도 3은 도 2의 프로세스 카트리지의 조립 순서를 나타내는 도면.

도 4는 프로세스 카트리지의 조립 방법을 나타내는 설명도.

도 5는 프로세스 카트리지의 조립 방법을 나타내는 설명도.

도 6은 프로세스 카트리지의 하우징에 윤활제 도포 모듈을 조립한 상태를 나타내는 설명도.

도 7은 프로세스 카트리지의 하우징에 윤활제 도포 모듈 및 감광체를 조립한 상태를 나타내는 설명도.

도 8은 클리닝 모듈을 나타내는 사시도.

도 9는 현상 모듈을 나타내는 사시도.

도 10은 대전 모듈을 나타내는 사시도.

도 11은 현상 모듈을 프로세스 카트리지에 위치 결정 고정하는 면판의 사시도.

도 12는 제1 측판 측에서 바라본 프로세스 카트리지의 일부 노치(notch)의 사시도.

도 13은 제2 측판 측에서 바라본 프로세스 카트리지의 일부 노치의 사시도.

도 14는 프로세스 카트리지의 하우징에 고형 윤활제를 조립할 때에 적용되는 카트리지 케이스의 단면도.

도 15는 카트리지 케이스의 구성을 나타내는 부분 사시도.

도 16은 프로세스 카트리지 조립 방법의 변형예를 나타내는 설명도.

도 17은 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치를 나타내는 단면도.

도 18은 본 발명의 실시예에 따른 프로세스 카트리지의 확대 단면도.

도 19는 브러시 롤러와 고형 윤활제와 압축 코일 용수철의 배치 관계를 나타내는 설명도.

도 20은 상 담지체 상에 도포된 윤활제를 균일화 블레이드로 균일화하는 모습을 나타내는 설명도.

도 21은 중간 전사 벨트로 이루어지는 상 담지체 상의 전사 잔류 토너를 제거하는 클리닝 장치와, 그 중간 전사 벨트 표면에 윤활제를 도포하는 윤활제 도포 장치를 나타내는 도면.

도 22는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치의 개략 구성도.

도 23은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 유닛의 개략 구성도.

도 24a, 24b는 본 발명의 화상 형성 장치에 적용되는 토너의 형상 계수 SF－1, 형상 계수 SF－2를 설명하기 위한 모식도.

도 25a, 25b는 흐름 시험기의 흐름 곡선을 나타내는 도면.

도 26a는 토너의 형상을 좌표축 x, y, z 상에 나타내는 모식도, 도 26b는 토너의 형상을 좌표축 x, z 상에 나타내는 모식도, 도 26c는 토너의 형상을 좌표축 y, z 상에 나타내는 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10　　　 감광체(상 담지체)

11　　　 회전축

20　　　 윤활제 도포 모듈(윤활제 도포 장치)

21　　　 균일화 블레이드(균일화 부재)

22　　　 고형 윤활제

23　　　 브러시 롤러(윤활제 공급 부재)

24　　　 윤활제 유지 부재

30　　　 대전 모듈(대전 장치)

32　　　 대전 롤러

33　　　 대전 롤러 클리너

40　　　 클리닝 모듈(클리닝 장치)

41　　　 클리닝 블레이드(클리닝 부재)

42　　　 토너 수용부

43　　　 폐토너 회수 코일(이송 오거)

44　　　 유지판

50　　　 현상 모듈(현상 장치)

52　　　 현상 롤러

52a 축

53　　　 현상 용기

54　　　 토너 농도 센서

56　　　 현상제 수납부

57　　　 교반 롤러

58　　　 공급 롤러

60　　　 면판

61　　　 구멍 부분

62　　　 삽입부

63　　　 고정 구멍

70　　　 광 기록 장치

71　　　 일차 전사 롤러

72　　　 중간 전사 벨트

75　　　 2차 전사 롤러

79　　　 토너 병

90　　　 정착 장치

100　　 프로세스 카트리지

110　　 프로세스 카트리지의 하우징

111　　 윤활제 수용부

120　　 제1 측판

130　　 제2 측판

131　　 안내 홈

132　　 구멍 부분

133　　 위치 결정용 돌기

134　　 나사

140　　 커플링

161　　 브러시 롤러

162　　 고형 윤활제

162A　 윤활제 유지 부재

163A　 가동 부재

165　　 윤활제 카트리지 케이스

166　　 돌기부

200　　 화상 형성 장치

230　　 용지 공급 장치

310　　 감광체

410　　 프로세스 카트리지의 하우징

420　　 제1 측판

430　　 제2 측판

502Y, 502C, 502M, 502BK　 상 담지체

507Y, 507M, 507C, 507BK　 프로세스 카트리지

510　 광 기록 장치

511　 현상 장치

526　 클리닝 장치

531, 631 윤활제 도포 장치

532, 632 균일화 블레이드

534, 634 고형 윤활제

θ, θ1　 각도

701　　　 감광체

702　　　 대전 장치

703　　　 현상 장치

704　　　 중간 전사 유닛

705　　　 2차 전사 장치

706　　　 감광체 클리닝 장치

707　　　 감광체 윤활제 도포 장치

708　　　 정착 장치

709　　　 용지 배출 롤러

710　　 노광 장치

711　　 레지스트레이션 롤러

712　　 화상 형성 유닛

713　　 일차 전사 롤러

721　　 대전 부재

740　　 용지 공급 카세트

741　　 중간 전사 벨트(상 담지체)

761　　 감광체 클리닝 블레이드

771　　 윤활제 공급 부재

772　　 고형 윤활제

773　　 가세 부재

774　　 균일화 블레이드

775　　 탄성 부재

776　　 지지 부재

777　　 케이싱

780　　 용지 배출 수납부

700　 복사기

210　 판독부

220　 화상 형성부

230　 용지 공급부

Claims

상 담지체와, 상기 상 담지체에 도포되는 윤활제와, 상기 상 담지체 및 상기 윤활제의 양쪽 모두에 접촉하는 윤활제 공급 부재 및 이 윤활제 공급 부재에 의해 상기 상 담지체에 도포된 윤활제를 균일화하는 균일화 부재를 구비하고, 상기 상 담지체를 대전시키는 대전 장치, 상기 상 담지체에 형성된 정전 잠상을 가시상화하는 현상 장치 및 상기 가시상을 전사시킨 후의 상 담지체 표면에 잔존하는 현상제를 회수하는 클리닝 장치 중에서 선택되는 적어도 하나와 일체로 형성되는 프로세스 카트리지의 조립 방법에 있어서,

상기 윤활제, 상기 윤활제 공급 부재 및 상기 윤활제 균일화 부재를 프로세스 카트리지의 하우징에 설치한 후, 상기 상 담지체를 상기 프로세스 카트리지 하우징에 설치하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지의 조립 방법.
제1항에 있어서,

상기 상 담지체를 설치한 후, 나아가 상기 대전 장치, 현상 장치 및 클리닝 장치 중에서 선택되는 적어도 하나를 상기 프로세스 카트리지 하우징에 설치하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지의 조립 방법.
제1항에 있어서,

상기 윤활제 균일화 부재가 미리 장착된 프로세스 카트리지의 하우징에 순차로 상기 윤활제 및 상기 윤활제 공급 부재를 설치한 후, 상기 상 담지체를 설치하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지의 조립 방법.