KR20210155701A - 토너카트리지 자기현상롤라의 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 토너카트리지의 주요부품인 자기현상롤라(magnetic developer roller)의 마모면을 토너가루의 협착성이 개선되도록 인산이온, 망간이온, 과망간산이온으로 이루어진 수용액조에 침지하여 화성처리하여 재생하는 방법을 제공한다. 자기현상롤라표면의 알루미늄은 산화막과 인산피복의 조화에 의하여 토너가루 밀착성을 개선된다.

Description

토너카트리지 자기현상롤라의 재생방법{regeneration method for magnetic developer roller oftoner catridge}

본 발명은 토너카트리지 자기현상롤라의 재생방법에 관한 것이다.레이저빔프린터에 사용되는 토너카트리지는 기본적으로 소모품으로 설계되어 토너가 다 사용된 후에 폐기되고 새로운 토너카트리지로 장착되어 사용된다.

프린터 메이커에서 공급되는 토너카트리지는 고가임으로 프린터 구입비에 못지않은 상당한 유지 관리비가 든다. 또한 사용된 토너카트리지의 폐기는 자원의 낭비뿐만 아니라 환경오염의 문제를 야기한다. 따라서 경제적, 환경적 요구에 의하여 토너카트리지의 재활용이 다양하게 실시되고 있다. 이러한 재활용은 주로 토너를 재주입하고 실링을 함으로써 이루어지고 있다.

자기현상롤라(magnetic developer roller ; 일명 "마그롤라")는 토너카트리지를 구성하는 부품으로 알루미늄재질로되어 있고 내부에 자기봉이 장착되어있어 자기력으로 토너가루를 협착하여 감광드럼(OPC drum)에 정전기차에 의하여 토너가루를 이송한다.

자기현상롤라는 회전시에 닥터블레이드와의 접촉에 의하여 표면이 마모되어 전체적으로 또는 부분적으로 거울면(경면)상태가 되어 토너가루가 고루게 밀도를 유지하면서 협착되지 않아 인쇄화질을 떨어뜨린다.

한국특허공개 2000-49477호에는 현상기롤라를 재생하기위하여 현상기롤라를 연마한 후에 테프론 코팅하는 것을제안하고 있다. 그러나 현상기롤라를 연마하는 것은 개별적으로 기계적 가공을 해야 하는 것이므로 비용이 많이 들고 테프론 용액을 침지 또는 분무하여 도포하는 것은 그 두께를 정확하게 제어하는 것이 어렵다. 부분적인 도포두께가 불균일하게 되면 인쇄화질에 나쁜 영향을 미치게 된다.

사용된 자기현상롤라의 성능을 개선하기 위하여 다양한 연마제에 의한 브러싱이 현장에서는 이루어지고 있으나 충분한 표준작업기준에 정해져 있지 않아 품질의 불균일성이 발생할 수 있을 뿐만 아니라 표면마모에 이은 연마에 의하여 칫수손실에 의한 감광드럼과의 이격이 발생하는 문제가 있다.강의 화성피막처리 예를 들면 인산피막염이나 크롬전환피막은 잘 알려져 있다. 강의 화성피막처리의 반응기전은 명백하지는 않으나 강이 산에 의하여 Fe +2 이온으로 용해되고 용액 중의 인산이나 크롬산과 결합하여 용해도가 낮은 염을 형성하여 금속에 침착하는 것으로 이해되고 있다. 이러한 화성피막은 사용하는 반응제, 온도와 pH와 같은 반응 조건에 따라서 피막의 결정입도, 두께, 색깔 등이 다양하게 만들어진다. 이러한 화성피막은 주로 도장을 위한 베이스 코팅으로 사용된다. 화성피막은 그 자체로 내부식성, 내마모성과 함유성과 같은 강의 기계적 특성을 개선하나 페인트 와의 결착력을 강화시켜 강 표면에 오래 존속되는 도막을 가능하게 한다.

본 발명자는 이러한 화성 처리가 표면의 물리적 상태를 개선하여 자기현상롤라의 토너가루 협착을 강화시킬 수 있지 않을까 하는 점에 착안하였다. 또한 이러한 화성처리는 기계가공처럼 칫수의 손실을 수반하지 뿐만 아니라 대량적으 로 실시할 수 있는 장점이 있을 것이다.

본 발명의 목적은 칫수 손실이 발생하지 않으면서 자기현상롤라의 토너가루 협착성과 균일성을 개선하는 방법을 제공하기 위한 것이다. 또한 본 발명의 목적은 경제적으로 자기현상롤라를 재생하는 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명은 인산염피막과 같은 화성처리에 의하여 바람직한 표면결정입도를 가지는 표면을 얻을 수 있을 것이다 는데 착안하여 여러 가지 실험을 행한 결과 인산염과 과망간산염을 조합하고 적절한 반응조건에 의하여 토너가루 부착성 이 균일하면서도 우수한 표면 결정구조를 가지는 피막을 가질 수 있다는 것을 발명하고 본 발명을 완성하게 되었다

본 발명에 의하면 화성처리된 알루미늄자기현상롤라는 그 표면의 산화막과 인산염피복으로 이루어진 결정립이 토너가루를 협착하는 데 최적화되어 양술한 토너가루 밀착과 인쇄품질을 보여준다

도1은 상형성공정의 개략도
도2는 자기현상롤라의 확대도와 토너가 붙어있는 사진

본 발명에 의하여 1) 자기현상롤라에서 유기오염물질을 제거하는 단계

2) 상기 자기현상롤라를 세정하는 단계

3) 상기 세정된 자기현상롤라를 PO 43- 5∼40g/ℓ, Mn +2 1∼5g/ℓ, MnO -1 0.1∼0.5g/ℓ, 농도의 pH 1.5∼3.5 수용액으로 이루어진 욕조에서 40°∼ 80°C 범위에 1∼5분간 침지하는 단계

4) 위 단계에 처리된 자기현상롤라를 세정하는 단계로 이루어지는 자기현상롤라의 재생방법이 제공된다.재생하고자 하는 자기현상롤라에서 유기 오염물질을 제거해야 화성피막처리가 용이하게 된다. 바람직하게는 가온 조건에서 알카리 수용액에 30초 내지 10분 간 침지한다. 예를 들면 70°C에서 0.1%의 가성소다 용액에 2분정도 침지한다. 오염물질이 제거된 자기현상롤라는 다음 화성처리단계에서 pH에 영향을 주지 않도록 충분하게 세척해 주어야 한다.상기 세정된 자기현상롤라를 바람직하게는 PO 43- 10∼25g/ℓ, Mn +2 1.5∼3g/ℓ, MnO 4-1 0.2∼0.4g/ℓ농도의 pH 2∼3으로 조정된 수용액으로 이루어진 욕조에서 40°∼ 80°C 범위에 1∼5분간 침지하여 화성처리한다. 화성처리욕에서 PO 43- 의 농도의 공급은 인산이나, 알카리 또는 알카리토류 또는 암모늄의 제일인산염 또는 제이인 산염 등이 사용하여 이루어진다. 예를 들면 H 3 PO 4 이나 NH 4 H 2 PO 4,를 첨가하여 조정한다.Mn +2 의 초기 농도는 화성반응을 방해하지 않는 강산염으로 조성하는 것이 바람직하다. 예를 들면 Mn(NO 3) 2 를 가한다. MnO 4-1 는 예를 들면KMnO 4-1 로서 가한다. pH를 조절할 필요가 있을 때 HNO 3 와 같은 산을 추가로 가할 수 있다. MnO 4-1 의 농도가 0.1g/ℓ미만이면 반응속도가 느리고 0.5g/ℓ를 초과하면 금속(알루미늄)의 산화 반응이 급격하게 진행되어 반응조절하기가 어렵고 코팅표면이 산화막으로만 형성되어 표면 결정입도가 너무 미세해져 본 발명의 목적에 맞지 않게 된다. MnO 4-1 를 가하지 않으면 반응속도가 느리고 비교적 장시간 침지하여 두면 등록특허 10-0415702- 3 -밝은 회흑색의 코팅막이 생성되나 MnO 4-1 를 가하는 경우에 비하여 표면 결정립이 조대하여 토너가루 흡착의 밀도가 떨어진다.자기현상롤라의 표면에 일어나는 화성반응을 화학식으로 표시하면 Al + 3H + -----→ Al +3 +3/2H 2(1)Al +3 + PO4 3- ----→ AlPO 4(2)3Mn +2 + 2PO 4 ----→ Mn 3(PO 4) 2(3)AlPO 4 와 Mn 3(PO 4) 2 는 용해도가 낮으므로 자기현상롤라의 표면에 침전되어 부착된다. 상기 인산염형성과 산화물이 형성되는 데 다음과 같다.MnO 4-1 + 5e ----→ Mn +2 + 2O 2(4)4Al + 3O 2 ----→ 2Al 2 O 3

(5)반응은 (3)반응에 비하여 급격하게 일어나므로 MnO 4-1 의 농도를 일정하게 유지하기 위하여 KMnO 4, NH 4MnO 4 또는 NaMnO 4 등의 과망간산염을 소량씩 계속적으로 투여해야 한다.이하 실시예에 의하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 본 발명을 제한 하는 것으로 해석돼서는 아니 된다.

실시예1 사용한 자기현상롤라를 40°C로 가열된 0.1% 가성소다 수용액에 2분간 침지하여 탈지하고 흐르는 물에 세척한 다음 15000ppm의 PO 43- , 200ppm의 MnO 4-1 , 2100ppm의 Mn +2 농도와 pH 2.5, 온도 50°C로 조정된 수용액의 욕조에 1분간 침지한 후 물에 수차레 세척하였다. 흑회색의 코팅이 형성되었다. 마이크로메타로 측정한 결과 칫수변화는 10μm이내였다.토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 밀도 있게 자기현상롤라의 표면에 흡착되었다. 인쇄 품질이 양호하였다.실시예220000ppm의 PO 43- , 300ppm의 MnO 4-1 , 1100ppm의 Mn +2 농도를 사용한 것을 제외하고는

실시예1 과 동일한 방법으로 실시하였다. 흑회색의 코팅이 형성되었다. 마이크로메타로 측정한 결과 칫수변화는 10μm이내였다.토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 밀도 있게 자기현상롤라의 표면에 흡착되었다. 인쇄 품질이 양호하였다.

비교예1 MnO 4-1 가 없는 것을 제외하고는 실시예1과 같은 방법으로 실시하였다. 옅은 회색의 코팅막이 형성되었으나 육안으로 보기에도 화성처리가 충분히 되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 마이크로메타로 측정한 결과 칫수변화는 10μm이내였다.토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 자기현상롤라의 표면에 충분히 흡착되지 않았다. 인쇄 품질이 불량하였다.

비교예2 화성욕조에 10분간 침지하는 것을 제외하고는 비교예1과 동일한 방법으로 실시하였다. 회색의 코팅이 형성되었다.마이크로메타로 측정한 결과 칫수변화는 20μm이내였다. 토너카트리지에 조립하여 자기현상롤라를 회전시키니까 토너가루가 비교적 밀도 있게 자기현상롤라의 표면에 흡착되었다. 인쇄 품질이 보통이였다.결과를 아래에 표로 정리하였다.

Claims (3)

1) 자기현상롤라에서 유기오염물질을 제거하는 단계;
2) 상기 자기현상롤라를 세정하는 단계;
3) 상기 세정된 자기현상롤라를 PO 43- 5∼40g/ℓ, Mn +2 1∼5g/ℓ, MnO 4
-1 0.1∼0.5g/ℓ, 농도의 pH 1.5∼3.5 수용액으로 이루어진 욕조에서 40°∼80℃ 범위에 1∼5분간 침지하는 단계; 및
4) 위 단계에 처리된 자기현상롤라를 세정하는 단계로 이루어지는 알미늄 자기현상롤라의 재생방법

제1항에 있어서, 상기 1)단계에서 가성소다수용액으로 유기오염물질을 제거하고 상기 3)단계에서 PO 43- 10∼25g/ℓ, Mn +2 1.5∼3g/ℓ, MnO 4-1 0.2∼0.4g/ℓ 농도의 pH 2∼3으로 조정된 수용액에서 화성처리하는 알미늄 자기현상롤라의 재생방법

제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 3)단계에서 KMnO 4, NH 4 MnO 4 또는 NaMnO 4 를 소량씩 계속적으로 첨가하여 MnO 4-1 의 농도를 유지하는 알미늄자기현상롤라의 재생방법

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