KR940005134B1 - 상형성방법 및 상형성장치 - Google Patents

상형성방법 및 상형성장치 Download PDF

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야스따까 아까시
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마꼬또 우노
마사아끼 다야
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Description

상형성방법 및 상형성장치
제1도는 1780㎝-1부근에서의 본 발명에 따른 결합제수지의 적외선 흡수 스펙트럼,.
제2도는 본 발명에 따른 상형성방법과 상형성장치의 한 구체예를 나타내는 개략도.
제3도는 내지 제6도는 비대칭교류 바이어스전압을 나타내는 파형도.
제7도는 대칭교류 바이어스전압을 나타내는 파형도이다.
본 발명은 전자사진기술, 정전기 프린팅 및 정전기기록과 같은 상형성방법에 사용되는 정전기상을 현상하기 위한 토너, 이 토너를 사용하는 상형성방법 및 그를 위한 상형성장치예 관한 것이다. 지금까지, 미합중국 특허 제2, 297, 691호, 3,666,363 및 4, 071,361호에 개시된 것을 포함하여 다수의 전자사진방법이 공지되어 있다. 일반적으로 이러한 방법들에서는 광전도성물질로 이루어지는 감광성부재 위에 각종 수단으로 정전기적 잠상을 형성하고, 이 잠상은 토너로 현상되고, 결과의 토너상은 원하는대로 종이등과 같은 전자재료에 전사된 후 가열, 압착 또는 가열 및 압착으로 정착하거나 또는 용매증기로 정착하여 사본을 얻는다.
상기한 종이와 같은 시이트에 토너상을 정착시키는 최종단계에 있어서 각종 방법 및 장치가 개발되어 있는데, 그중에서 가장 대중적인 것은 핫롤러를 사용하여 가열 및 압착하는 시스템이다.
가열 및 압착시스템에 있어서, 정착될 토너상을 운반하는 시이트(이하 "정착시이트"라함)는 토너와의 이 형성이 있는 핫 롤러의 표면이 압력하에서 정착시이트의 토너상표면과 접하도록 하면서 핫롤러를 통과하여 토너상을 정착시킨다. 이 방법에서 핫롤러표면과 정착시이트위의 토너상이 압력하에서 서로 접촉하기 때문에 토너상을 정착시이트에 용융정착하는데 있어 매우 우수한 열효율이 얻어져 신속한 정착을 할 수 있으므로, 이 방법은 고속 전자사진복사기에 매우 효과적이다.
그러한 정착방법에 있어서, 정착특성을 개선시키기 위해 산성분이 들어있는 결합제수지를 사용하는 것이 제안되어 왔다. 그러나, 그러한 결합제수지를 사용하는 토너는 고습도 조건하에서 불충분하게 충전되고 저습도 조건하에서는 과도하게 충전되므로 환경조건의 변화에 영향을 받기가 쉽다. 몇몇 경우에 그러한 토너는 흐림(fog)을 초래하거나 상밀도를 낮게한다.
한편 산무수물은 충전성을 증가시키는 작용이 있기 때문에 산무수물을 함유한 수지를 사용하는 것이 제안되었는데, 예를들면 일본 공개특허출원(JP-A) 59-139053과 62-280758이 있다. 이 참고문헌에는 산무수물 단위를 고밀도로 함유하고 있는 폴리머를 결합제 수지로 희석하는 방법이 나타나 있다. 그러한 방법에서, 산무수물함유수지를 결합제 수지에 균일하게 분산하는 것이 필요하고, 균일하게 분산하지 못하면 토너 입자가 균일하게 충전되지 못하므로 흐림을 유발하고 현상성능에 불리한 영향을 끼치기 쉽다.
이러한 방법들은 음의 대전성을 제공하기 쉬우므로 양으로 충전가능한 토너에 사용하기는 적절하지 못하다.
산무수물단위가 결합제수지를 구성하는 폴리머사슬과 공중합하여 분산 및 희석하면 상기한 분산이 균일하지 못한 문제는 해결되어 토너입자가 균일하게 충전되도록 할 수 있다. 그러한 토너는 예컨대 JP-A 61-123856과 61-123857에 개시되어 있고, 우수한 정착 특성, 안티-오프셋(anti-offset) 특성 및 현상특성이 있다고 알려져 있다. 그러나 그러한 토너는 저습도 조건하에서 고속복사기에 이용할 경우 과도하게 충전될 수 있기 때문에 흐려지거나 밀도가 감소될 가능성이 있다. 이것은 이러한 토너에 들어있는 결합제 수지중의 산무수물단위가 균일하게 분산되면서 더크게 접촉하기 때문이다.
본 발명의 목적은 상기한 문제점들을 해결한 정전기상을 현상하기 위한 토너를 제공하는 것이다.
본 발명의 더욱 구체적인 목적은 정착특성을 손상시키지 않고서 흐림이 없는 고밀도 토너상을 제공하는, 정전기상 현상용토너를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 환경변화에 거의 영향을 받지않고 저습도와 고습도 조건 모두하에서 양호한 상을 제공하는 정전기상 현상용 토너를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 고속상형성 장치에서도 양호한 상을 안정하게 제공하여 각종 장치에 사용할 수 있는 정전기상 현상용 토너를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 상기한 것과 같은 특정한 토너와 비대칭현상 바이어스 전압을 사용하는 상형성 방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 내구성이 뛰어나고 상밀도가 높은 토너상을 안정하게 제공할 수 있고 장기간 연속적으로 사용해도 백색바탕의 흐림이 없는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 계조(階調, gradation) 특성이 풍부하고 해상력이 뛰어나고 가는선 재생성이 뛰어난 토너상을 제공할 수 있는 상형성방법 및 상형성장치에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 낮은 습도조건하에서도 상밀도가 높은 토너상을 안정하게 제공할 수 있는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 자기토너가 토너운반부재에 균일하게 가해지고 과도하지 않게 또는 부족하지 않고 안정하고 균일하게 충전되어 자기토너가 더욱 효과적으로 날게되는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 토너-운반부재 메모리가 방해 또는 억제되는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 a-Si(비정질 실리콘) 위에 형성된 정전기장상이 효과적으로 현상되는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 표면전위가 낮은 a-Si감광성부재를 사용하여서도 충분한 상을 제공할 수 있는 상형성 방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 a-Si 감광성부재위의 전위대비가 작아도 정확하게 현상할 수 있어 점진적인 상을 제공하는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 목적은 a-Si 감광성부재위에 형성된 섬세한 잠상을 정확하게 현상하여 가는선 재생성과 해상력이 뛰어난 토너상을 제공하는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또다른 목적은 a-Si 감광성부재를 사용하여 높은 현상속도와 높은 내구성을 실현할 수 있는 상형성방법 및 상형성장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 결합제수지와 착색제로 이루어지는 정전기상을 현상하기 위한 토너가 제공된다. 여기서 결합제수지는 산무수물기가 있는 비닐공중합체로 이루어지고 결합제 수지는 총산가(A)가 2-100mgKOH/g이고 산무수물기로 인한 총산가(B)가 6mgKOH/g 미만이기 때문에 [(B)/(A)]×100은 60% 이하이다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 정전기상을 유지하기 위한 잠상보유부재와 자기토너를 운반하기 위한 토너운반부재를 현상위치에 소정의 간격을 두고 배치하는 단계 자기토너는 결합제수지와 자기분말로 이루어지고 부피평균입경이 4-10미크론이고, 결합제수지는 산무수물기를 가진 비닐공중합체로 이루어지고, 결합제 수지는 총산가(A)가 2-100mgKOH/g이고 산무수물기로 인한 총산가(B)가 6mgKOH/g미만이어서 [(B)/(A)]×100이 60%이하이다; 토너-운반 부재에 운반되고 소정의 간격보다 얇은 두께로 조절되는 층중의 자기토너를 현상위치로 운반하는 단계 현상위치에서 모터-운반부재와 잠상보유부재사이에 DC바이어스 전압과 비대칭 AC바이어스전압으로 이루어지는 교류 바이어스전압을 중첩하여 가하여 현상측 전압성분과 역-현상측 전압성분으로 이루어지는 교류 바이어스전기장을 제공하고, 현상측 전압성분은 역현상측 전압성분과 크기가 같거나 더 크고 지속시간이 역현상측 전압성분보다 더 작기 때문에 토너운반부재위의 자기토너가 잠상보유부재에 전달되어 현상단계에서 정전기상을 현상하는 단계로 이루어지는 상형성방법이 제공된다.
본 발명의 또다른 면에 따르면, 정전기상을 유지하기 위한 잠상보유부재, 자기토너층을 운반하기 위한 토너운반부재, 토너운반부재에 공급되는 자기토너를 담기위한 토너용기, 토너운반부재 위의 자기토너층을 조절하기 위한 토너층 조절부재 및 토너운반부재와 잠상보유부재사이에 DC바이어스전압과 비대칭 AC바이어스전압으로 이루어지는 교류바이어스전압을 중첩하여 가하기 위한 바이어스 적용수단으로 이루어지는 상형성장치가 제공되고, 여기서 잠상보유부재와 토너운반부재는 현상위치에서 소정의 간격을 두고 배치되고 토너층 조절수단은 소정의 간격보다 얇은 두께로 토너운반부재위에 자기토너층을 조절하도록 놓여지고 자기토너는 결합제수지와 자기분말로 이루어지고 부피평균입경이 4-10미크론이고, 결합제수지는 산무수물기가 있는 비닐공중합체로 이루어지고, 결합제수지는 총산가(A)가 2-100mgKOH/g 이고 산무수물기로 인한 총산가(B)가 6mgKOH/g 미만이므로 [(B)/(A)]×100이 60% 이하이고; 바이어스적용수단이 현상측 전압성분과 역현상측 전압성분으로 이루어지고, 현상측 전압성분은 역현상측 전압 성분과 크기가 같거나 더 크고 지속시간은 역현상측 전압성분보다 더 작은 교류바이어스 전기장을 제공하여 토너운반부재상의 자기토너가 잔상-보유부재로 전달되어 현상위치에서 정전기상을 현상하게 된다.
본 발명의 이러한 목적 및 기타 목적, 특징 및 이점들은 첨부한 도면과 함께 이하 본 발명의 바람직한 구체예의 설명을 고려하면 더욱 명확해 질 것이다.
본 발명에 따른 토너에 사용되는 결합제수지는 산가, 더욱 구체적으로는 총산가(A)가 산무수물기가 가수분해되는 조건하에서 측정했을 때 2-100mgKOH/g, 바람직하게는 5-70mgKOH/g, 더욱 바람직하게는 5-50mgKOH/g이어서 정착특성을 개선시키는 것을 특징으로 한다.
총산가(A)RK 2mgKOH/g 미만일 경우, 양호한 정착특성을 얻기는 힘들다. 100mgKOH/g을 넘을 경우, 토너의 충전성을 용이하게 조절할 수가 없다. 산가는 카르복실기와 산무수물기로 제공되고, 이러한 관능기는 토너의 충전성에 크게 영향을 거친다. 예컨대 폴리머 사슬에 있는 카르복실기는 약한 음의 대전성을 부여할 수 있다. 그러나, 카르복실기의 함량이 증가하면 친수성이 증가하게 되기 때문에 공기중에에서 전하를 수분에 방출하기가 쉽다. 이러한 경향은 카르복실기의 함량이 증가함에 따라 두드러진다.
한편, 산무수물기는 음전하부여능력이 있지만 방전성은 전혀 또는 거의 없다. 이러한 관능기를 가진 결합제수지는 음의 대전성이 있기 때문에 음으로 대전될 수 있는 토너를 제공하는데 유리하게 사용될 수 있지만, 또한 전하조절제를 선택하여 양으로 대전될 수 있는 토너를 제공하는데 사용할 수도 있다. 더욱 구체적으로는 양전하조절제의 전하부여능력이 수지중 관능기의 음전하부여 능력보다 탁월할 경우 관능기는 양전하의 방출을 조절하도록 작용한다.
따라서, 그러한 관능기의 비율은 토너의 대전성을 안정화하는데 중요하다. 카르복실기는 방전하는 작용을 할 뿐만 아니라 대전성을 부여한다.
한편 산무수물기는 단지 대전성만 부여하도록 작용한다. 카르복실기가 큰 비율로 존재하면 빈번하게 방전이 일어나 토너의 대전이 불충분하게 되어 상밀도를 충분히 얻지 못한다. 이러한 경향은 고습도 조건하에서 뚜렷해진다.
한편 산무수물기가 큰 비율로 존재하면 토너대전성은 과도해져서 흐림을 증가시키기 쉽다. 이러한 경향은 고습도조건하에서 뚜렸해져 상밀도가 불충분하게 된다.
이 관능기들이 적당한 비율로 공존할 경우 전하부여 및 전하방출이 적절히 균형을 이루어 토너대전상을 안정화하기 때문에 토너대전성에 대한 환경변화의 영향을 최소화할 수 있다. 본 발명에 따르면 산무수물기가 존재함으로써 대전성이 부여되고 카르복실기의 존재로 전하방출이 촉진되기 때문에 토너가 과도하게 대전되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명에 따른 결합제수지는 산무수물기로 인한 총산기(B)를 6mgKOH/g 이하로 가열하는 것을 특징으로 한다. 6mgKOH/g보다 클 경우 토너는 과도하게 대전되고 저습도 조건하에서 밀도가 감소하고 흐림을 초래하기 쉽다.
총산가(B)는 바람직하게는 0.1mgKOH/g 내지 6mgKOH/g 미만이고, 더욱 바람직하게는 0.5- 5.5mgKOH/g이다.
산무수물기로 인한 총산가(B)는 전결합제수지의 총산가(A)의 60% 이하, 바람직하게는 50% 이하, 더욱 바람직하게는 40% 이하로 지정된다. 60%를 넘으면 전하부여와 전하방출이 균형을 잃게돼 전하부여능력이 탁월해져 토너가 과도하게 대전되기 쉽다.
비[(B)/(A)]×100은 바람직하게는 1-60%, 더 바람직하게는 2-50%, 더더욱 바람직하게는 3-40%이다.
본 발명에 따른 결합제수지중에 산무수물기가 존재하는 것은 적외선(1R) 흡수 스팩트럼에서 산무수물기로 인한 흡수피이크(약 1750㎝-1 ∼㎝-1범위에서)의 존재로 확인된다. 그러한 흡수피이크가 관찰할 수 있게 존재한다는 것은 토너의 충분한 마찰전기 전하안정성을 제공하기에 충분하다.
산무수물기중의 카르보닐로 인한 흡수피이크는 대응하는 에스테르기 또는 산기에 있어서의 흡수피이크보다 더 높은 파수에서 나타나기 때문에 카르보닐의 존재를 확인할 수 있다.
본 발명에 따른 결합제수지는 아래 나타낸 것과 같은 비닐단량체로부터 얻을 수 있다. 더욱 상세하게는, 산가가 있는 결합제수지를 제공하는 비닐단량체의 예로는 말레산, 시트라콘산, 알케닐숙신산, 푸마르산 및 메사콘산과 같은 불포화 2염기산; 말레산 무수물, 시트라콘산 무수물, 이타콘산 무수물 및 알케닐숙신산 무수물과 같은 불포화 2염기산 무수물; 말레산 모노메틸, 말레산 모노에틸, 말레산 모노부틸, 시트라콘산 모노메틸, 시트라콘산 모노에틸, 시트라콘산 모노부틸, 이타콘산 모노메틸, 알케닐숙신산 모노메틸, 푸마르산 모노메틸 및 메사콘산 모노메틸과 같은 불포화 2염기산의 반에스테르(half ester); 말레산 디메틸과 푸마르산 디메틸과 같은 불포화 2염기상 에스테르가 있다 또, 아크릴산, 메타크릴산, 크로톤산 및 신남산과 같은 α,β-불포화산; 크로톤산 무수물, 신납산 무수물과 같은 α,β-불포화산 무수물; 그러한 α,β-불포화산과 저급지방산간의 무수물; 알케닐말로산, 알케닐글루타르산, 알케닐아디프산, 이러한 산의 무수물 및 이러한 산의 모노에스테르를 들 수 있다.
이중에서 말레산, 푸마르산 및 숙신산과 같은 α,β-불포화화 2염기산의 모노에스테르가 본 발명에 따른 결합제수지를 제공하는 비닐단량체로 특히 바람직하게 사용된다.
상기한 산성비닐단량체와 함께 비닐공중합체를 생성하고 또다른 결합제수지성분을 생성하기 위해, 또다른 비닐단량체를 사용할 수 있는데, 그 예로는 스티렌; 0-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌, p-페닐스티렌, p-클로로스티렌, 3,4,-디클로로스티렌, p-에틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, p-n-부틸스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-n-헥실스티렌, p-n-옥틸스티렌, p-n-노닐스티렌, p-n-데실스티렌 및 p-n-도데실스티렌과 같은 스티렌 유도체; 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 및 이소부틸렌과 같은 에틸렌성 불포화모노올레핀; 부타디엔과 같은 불포화폴리엔; 염화비닐, 염화비닐리덴, 브롬화 비닐 및 플루오르화비닐과 같은 할로겐화비닐; 아세트산비닐, 프로피온산비닐 및 벤조산비닐과 같은 비닐 에스테르; 메틸메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, 2-에틸핵실 메타크릴레이트, 스테아릴, 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 디메틸아미노에킬 메타크릴레이트 및 디에틸아미노에틸 메이크릴레이트와 같은 메타크릴레이트; 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아르릴레이트, 프로필 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 2-클로로에틸아크릴레이트 및 페닐아크릴레이트와 같은 아크릴레이트; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르 및 비닐이소부틸에테르와 같은 비닐에테르; 비닐메틸케톤, 비닐헥실케논 및 메틸이소프로페닐케톤과 같은 비닐케톤; N-비닐피롤, N-비닐카르바졸, N-비닐인돌 및 N-비닐피롤리돈과 같은 N-비닐화합물; 비닐나프탈렌; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 및 아크릴아미드와 같은 아크릴산 유도체 또는 메타크릴산 유도체; 상기한 α,β-불포화산의 에스테르와 상기한 2염기산의 데이스테르가 있다. 이러한 비닐단량체는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이중에서 스티렌형 공중합과 스티렌-아크릴형 공중합체를 제공하는 단량체의 조합이 특히 바람직하다.
본 발명에 따른 결합제수지는 상기한 것처럼 둘 또는 그 이상의 중합가능한 이중결합을 가진 단량체인 가교결합단량체를 사용하여 얻어지는 가교결합된 중합체일 수 있다. 그 예는 다음과 같이 열거된다.
디비닐벤젠과 이비닐나프탈렌과 같은 방향족 디비닐화합물; 에틸렌 글리콜디아크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,4-부탄디올 디아크릴레이트, 1,5-펜탄디올 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레애트 및 네오펜틸 글리콜디아크릴레이트와 같은 알킬사슬과 연결된 디아크릴레이트 화합물 및 상기한 화합물중의 아크릴레이트기를 메타크릴레이트기로 치환하여 얻은 화합물; 디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 #400 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 #600 디아크릴레이트, 디프로필렌 글리콜 디아크릴레이트와 같이 에테르결합이 있는 알킬사슬과 연결된 디아크릴레이트 화합물 및 상기한 화합물중의 아크릴레이트기를 메타크릴레이트기로 치환하여 얻은 화합물; 폴리옥시에틸렌 (2)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판디아크릴레이트, 폴리옥시에틸렌(4)-2,2-비스(4-히드록시페닐)-프로판디아크릴레이트와 같이 방향족기와 에테르결합이 있는 사슬과 연결된 디아크릴레이트 화합물 및 상기한 화합물 및 상기한 화합물중의 아크릴레이트기를 메타크릴레이트기로 치환하여 얻은 화합물 및 상표명 MANDA(니혼 가야꾸사제)으로 알려져 있는 것과 같은 폴리에스테르형 디아크릴레이트 화합물.
펜타에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸에탄 트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라크릴레이트, 올리고에스테르 아크릴레이트 및 상기한 화합물중의 아크릴레이트기를 메타크릴레이트기로 치환하여 얻은 화합물; 트리알릴시아누레이트와 트리알릴 트리멜리테이트와 같은 다관능성 가교결합제, 이러한 가교결합제는 기타 단량체성분 100중량부당 바람직하게는 약 0.01-5중량부, 특히 약 0.03-3중량부의 비율로 사용된다.
상기한 가교결합 단량체중에서 방향족 디비닐화합물(특히 디비닐벤젠)과 방향족기와 에테르결합이 있는 사슬과 연결된 디아크릴레이트 화합물이 정착 특성과 안티-옵셋 특성면에서 토너수지에 적절히 사용된다.
이와 같이 얻은 본 발명에 따른 결합제수지를 구성하는, 산무수물기를 가진 비닐공중합체는 전술한 것처럼 상기한 비닐단량체의 호모폴리머 또는 코폴리머, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시수지, 폴리비닐부티랄, 로신, 변성로신, 테르페수지, 페놀수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소수지, 방향족 석유수지, 할로파라핀 또는 파라핀 왁스인 또다른 결합제수지와 혼합할 수 있다.
본 발명에 따른 결합제 수지중의 관능기의 정성 및 정량 측정은 예컨대 IR(적외선) 흡수스펙트럼의 관찰, JIS(Japanese Industrial Standards) K-0070에 따른 산가측정 및 가수분해 산가측정(총산가 측정)으로 행해진다.
예컨대 IR흡수에 의하면 산무수물중의 카르보닐기로 인한 흡수피이크는 1780㎝-1 근방에 나타나므로 산무수물의 존재를 확인할 수 있다.
본 발명에서, IR흡수 스팩트럼중의 피이크는 해상력이 4㎝-1인 FT-IR (예를 들면 Perkin-Elmer사제의 "FT-IR 1600")으로 16회 적분한 후의 분명히 인지할 수 있는 피이크를 말한다.
JIS K-0070에 따라 측정된 산가(이하 "JIS 산가"라 칭함)에는 산가 (즉, 대응 디카르복실산에 해당하는 값)의 이론치의 약 50%가 포함된다. 한편 총산가(A)의 방법에 따라, 실제적으로 산무수물의 이론적인 산가가 측정된다. 따라서 총산가(A)와 JIS산가와의 차이는 다카르복실산으로서 측정되는 산무수물의 이론치의 약 50%에 해당된다. 따라서 결합제수지중의 산무수물로 인한 총산가(B)[mgKOH/g]는 다음과 같이 계산된다.
총산가(B)=[총산가(A)-JIS산가]×2
또한, 예로써 모노옥틸 말레에이티를 산성분으로 사용하여 용액중합과 현탁중합을 통해 결합제수지로 사용되는 비닐공중합체 조성물을 생성할 경우 용액중합으로 얻은 비닐공중합체 (예컨대 스티렌과 부틸아크릴레이트로써)의 JIS 산가와 총산가(A)을 측정하여 비닐공중합체의 총산가(B)를 얻고, 중합 및 후속 용매제거단계에서 생성되는 산무수물(말레산무수물)함량 (예컨대 몰%로)은 총산가(B)와 용액중합에 사용된 비닐단량체 조성물로부터 계산할 수 있다. 또한 용액중합으로 제조된 비닐공중합체는 스티렌과 부틸아크릴레이트와 같은 단량체로 용해되어 단량체 조성물을 형성하고 이것은 현탁중합된다. 이때 미리 형성된 비닐공중합체에서 산무수물기의 일부는 개환을 일으킨다.
현탁중합으로 얻은 비닐공중합체 조성물과 용액중합으로 제조된 비닐공중합체를 포함하는 현탁중합을 위한 단량체조성물의 JIS산가와 총산기(A)로부터 결합체수지중의 디카르복실산기, 산무수물기 및 디카로복실산 모노에스테르기의 양을 계산할 수 있다.
여기에 사용되는 결합제수지(그리고 필요하다면 중간생성물수지)의 총산가(A)는 다음 방법으로 측정된다.
2g의 시료수지를 디옥산 30ml에 용해시키고 피리딘 10ml, 디메틸아미노피리딘 20mg 및 물 3.5ml를 가하고 나서 4시간 동안 가열환류하였다. 냉각시킨 후 결과의 용액을 THF(테트라히드로푸란)중의 1/10 N-KOH용액으로, 페놀프탈레인을 지시약으로 하여 중성이 될 때까지 적정하여 총산가(A)인 산가를 측정하였다. 상기한 총사가(A)의 측정조건하에서, 산무수물기는 디카르복실산기로 가수분해되지만 아크릴산 에스테르기, 메타크릴산 에스테르기 또는 디카르복실산 모노에스테르기는 가수분해되지 않는다.
상기한 THF중의 1/10 N-KOH용액은 다음과 같이 제조된다. 먼저 KOH 1.5g을 약 3ml의 물에 용해시키고 THF 200ml와 물 30ml를 가하고나서 교반한다. 방치한 후, 필요하다면, 용액이 분리될 경우는 소량의 에탄올을 가하거나 용액이 혼탁할 경우는 소량의 물을 가하여 균일한 투명용액이 형성된다. 그런다음 이와 같이 얻은 1/10 N-KOH-THF용액의 인자를 1/10 N-HCI 표준용액으로 표준화한다.
JIS K-0070에 따른 산가측정은 일반적으로 다음과 같다.
아래 기재한 시약을 사용한다.
(a) 용매는 에틸에테르/에틸알코올 혼합물(1/1 또는 2/1) 또는 벤젠/에틸알코올 혼합물(1/1 또는 2/1)로서 제조된다. 용매는 페놀프탈레인을 지시약으로 하여 1/10 N-KOH에틸알코올 용액으로 중성화한다.
(b) 페놀프탈레인용액은 에틸알코올 100ml에 페놀프탈레인 1g을 용해시켜 제조된다(95V/V%).
(c) N/10-KOH 에틸알코올 용액을 7.0g의 수산화칼륨으로 가능한한 소량으로 제조하고 에틸알코올(95V/V%)을 가하여 혼합물 1ι를 만들고 2-3일동안 방치한 후 여과한다. 이 용액을 JIS K8006(시약의 정량 시험중 적정에 관한 기초)에 따라 표준화한다.
JIS 산가는 이 시약들은 사용하여 다음과 같이 측정한다.
시료를 정확하게 달고 용매 100ML와 지시약으로 페놀프탈레인 용액 몇방울을 가하고 시료가 완전히 용해될 때까지 충분히 흔든다. 고체시료인 경우 수욕에서 가온함으로써 용해한다. 냉각후, 지시약의 엷은 붉은 색이 30초 동안 계속되는 것으로 판단되는 종말점까지 N/10 KOH-에틸알코올 용액으로 이 용액을 적정한다. 산가 A는 다음 등식으로 계산된다.
A=(B×f×5.611)/S
식중 B : N/10-KOH- 에틸알코올 용액의 양(ml), f : N/10-KOH- 에틸알코올 용액의 인자, S : 시료의 중량(g)이다. 본 발명에 따른 결합제수지의 총산가(A)가 2-100mgKOH/g이면, 산성분이 포함된 비닐공중합체는 JIS 산가가 100미만이 바람직하다. 만일 JIS산가가 100이상이면 비닐공중합체에는 카르복실기와 산무수물기와 같은 관능기가 높은 농도로 들어있기 때문에 좋은 대전성 균형을 얻을수가 없으며, 희석하더라도 그 분산성은 적절하지 못하게 된다.
본 발명에 따른 결합제수지는 벌크중합, 용액중합, 현탁중합 또는 에멀션중합과 같은 중합법으로 제조할 수 있다. 카르복실란 단량체 또는 산무수물 단량체를 사용할 경우, 벌크중합 또는 용액 중합은 단량체의 특성면을 고려할 때 바람직하게 사용된다.
본 발명의 비닐공중합체 특성은 예컨대, 불포화 디카르복실산; 디카르복실산 무수물 또는 디카르복실산 모노에스테르와 같은 단량체를 사용하여 벌크중합 또는 용액중합을 통하여 얻어진다. 용액중합에 있어서, 디카르복실산 또는 디카르복실산 모노에스테르의 일부는 용매를 증류제거하기 위한 조건을 적절히 선택함으로써 산무수물 구조로 변환될 수 있다. 또한 벌크중합 또는 용액중합으로 얻은 비닐공중합체를 가열처리하여 산무수물로 변환시킬 수 있다. 더욱이, 산무수물 구조는 알코올과 같은 화합물로 처리함으로써 부분적으로 에스테르화할 수 있다.
반대로, 이와같이 비닐공중합체중의 산무수물 구조를 가수분해하여 디카르복실산 구조로 변환시킬 수도 있다.
한편, 벌크중합 또는 용액중합으로 얻은 비닐공중합체는 가열 및 가수분해하여 무수물을 개환시켜 디카르복실산 단위를 형성함으로써 무수물을 변환시킬 수 있다. 벌크중합 또는 용액중합을 통하여 얻은 비닐공중합체를 단량체로 용해시키고 현탁중합 또는 에멀션중합하여 비닐중합체를 형성하면 비닐공중합체중의 산무수물 구조의 일부가 개환되어 디카르복실 단위를 형성한다. 중합시에 단량체에 또다른 수지를 용해시키고 결과의 수지를 열처리하여 산무수물 구조를 형성하고 약한 알칼리 수용액으로 처리하여 산무수물을 개환하고 알코올처리로 에스테르화하는 것도 가능하다.
디카르복실산 단량체와 디카르복실산 무수물 단량체가 교호중합하는 경향이 강하기 때문에 산무수물기 또는 카르복실기와 같은 관능기가 무작위로 들어 있는 비닐공중합체는 예컨대 다음 방법으로 생성하는 것이 바람직하다. 따라서 디카르복실산 모노에스테르 단량체를 사용하여 용액중합으로 생성된 비닐공중합체를 단량체로 용해시키고 현탁 중합하여 결합제 수지를 얻는다. 이 방법에 따르면 용액중합후 디카르복실산 모노에스테르 구조의 전부 또는 일부는 용매를 증류제거하기 위한 조건을 선택함으로써 탈알코올 폐환을 통해 산무수물기로 변환될 수 있다. 현탁 중합시에 산무수물기의 일부는 가수분해 개환을 일으켜 디크라복실산 단위를 형성한다.
중합체에서 산무수물 단위의 생성 또는 소멸은 카르보닐기의 흡수 피이크가산 또는 에스테르기에서보다 산무수물기에서 더 높은 파수쪽으로 이동하는 것으로 확인할 수 있다.
이렇게 생성된 결합제 수지에서 (디)카르복실기와 산무수물기는 균일하게 분산되어 결합제수지는 충전성이 우수한 결과로서의 토너를 제공할 수 있다.
본 발명에 따른 정전기상을 현상하기 위한 토너는 원한다면 전하조절제와 함께 또한 사용할 수 있어 대전성을 더 안정화할 수 있다. 그러한 전하조절제는 결합제수지 100중량부당 0.1-10중량부, 특히 0.1-5중량부의 비율로 사용되는 것이 바람직하다. 현재 이 분야에서 공지되어 있는 전하조절제로는 아래와 같은 것들이 있다.
토너에 음전하성을 부여하는 전하조절제로는 유기금속착체와 유효 화합물로서 킬레이트 화합물을 들 수 있는데, 이것에는 차례로 : 모노아조 금속착제, 및 방향족 히드록시카르복실산과 방향족 디카르복실산의 금속착체가 있다. 기타 예로는 : 방향족 히드록시 카르복실산, 방향족 모노- 및 폴리카르복실산, 그의 금속염, 무수물 및 에스테르 및 비폐놀 유도체가 있다.
토너에 급전하성을 뷰여하기 위한 전하조절제의 예로는 : 니그로신과 지방족 금속염과의 그의 변성생성물 : 트리부틸벤질암모늄 1-히드록시-4나프토술포네이트와 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트와 같은 테트라암모늄, 포스포늄염과 같은 그것들의 유사체로서의 오니엄염 및 그것들이 레이크안료; 트리페닐메탄 염료 및 그것들의 레이크안료(레이크안료의 예로는 포스포텅스텐산, 포스포몰리브덴산, 포스포텅스텐몰리브덴산, 타닌, 라우르산, 갈산, 페리시아나이드 및 페로시아나이드가 있다; 고급지방산의 금속염; 디부틸틴옥사이드, 디옥틸틴 옥사이드 및 디시클로헥실틴 옥사이드와 같은 디오르가노틴옥사이드; 및 디부틸틴보레이트, 디옥틸틴보레이트 및 디시클로헥실틴 보레이트와 같은 디오르가노틴 보레이드가 있다. 이러한 것들은 단독으로 또는 2종이상을 조합하여 사용할 수 있다.
또한 양전하 조절제로서 다음 식으로 나타내는 질소- 함유 단량체의 호모폴리머 또는 스티렌, 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 같은, 상기한 것처럼 또다른 중합가능한 단량체와의 질소함유 단량체의 공중합체를 사용하는 것도 가능하다 :
식중 R1은 H도는 CH3를 나타내고, R2와R3는 각각 치환기를 가질 수 있는 알킬기를 나타낸댜. 결과의 질소함유 호모폴리머 또는 코폴리머는 결합제수지의 일부 또는 전부로서 작용할 수 있다.
이중에서 니그로신 기제화합물 또는 테트라 암모늄염과 같은 양전하 조절제가 특히 바람직하다.
전하안정성, 현상 특정 및 유동성을 개선시키기 위해 본 발명에 따른 토너를 실리카 미분말과 함께 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 사용되는 실리카 미분말은 BET 방법에 따라 질소흡착으로 측정했을 때 비표면적이 30m2/g이상, 바람직하게는 50-400m2/g일 때 좋은 결과가 얻어진다. 실리카미분말은 토너 100중량부당 0.01-8중량부, 바람직하게는 0.1-5중량부의 비율로 가해진다.
소수성 및/또는 조절된 대전성을 갖추기 위해 실리카 미분말은 실리콘 바니쉬, 각종 변성 실리콘 바니쉬, 실리콘 오일, 각종 변성 실리콘 오일, 실란 커플링제, 관능기가 있는 실렌커플링제 도는 기타 유기실리콘 화합물과 같은 처리제로, 또는 또다른 처리제와 함께 처리하는 것은 당연하다.
기타 첨가제도 첨가할 수 있는데, 그 예로는 폴리테트라플루오로에틸렌, 스테아르산 아연 및 폴리비닐리덴 플루오라이드와 같은 윤활제(폴리비닐리덴 플루오라이드가 바람직하다); 고결방지제; 카본블랙, 산화아연 및 산화주석과 같은 전기전도성 부여제; 극성이 토너와 반대인 백색 미립자와 흑색 미립자와 같은 현상 특성향상제가 있다.
핫롤러 정착시에 토너의 이형성을 개선시키기 위한 결합제수지 100중량부당 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌, 미세결정성 왁스, 카르나우바왁스, 사솔왁스 또는 파라핀왁스와 같은 왁스물질 0.5-10중량부를 토너에 가하는 것도 바람직하다.
본 발명에 따른 토너는 담체분말과 혼합하여 2성분형 현상제를 만들 수 있다. 이 경우에 토너와 담체분말을 혼합하여 토너농도가 0.1-50중량%, 바람직하게는 0.5-10중량%, 더욱 바람직하게는 3-5중량%가 되도록 한다.
본 발명에 사용되는 담체는 공지의 것이고, 그 예로는 철분말, 페라이트분말 및 니켈분말과 같은 자성분말, 그러한 분말의 표면을 플루오르함유수지, 비닐수지, 실리콘수지 등으로 처리함으로써 얻어지는 것들이 있다.
본 발명에 따른 토너는 입자내에 자성물질을 함유한 자기토너로서 구성될 수 있다. 이 경우에 자성물질은 착색제로도 작용한다. 자성물질의 예로는 마그네티트, 헤마티트 및 페라이트와 같은 산화철; 철, 코발트 및 니켈과 같은 금속; 이러한 금속과 알루미늄, 코발트, 구리, 납, 마그네슘, 주석, 아연 안티몬, 베릴륨, 비스무드, 카드뮴, 칼슘, 방간, 셀레늄, 티타늄 텅스텐 및 바나듐과 같은 다른 금속과의 합금; 및 이러한 물질의 혼합물을 들수 있다.
자성물질은, 평균입경이 0.1-2미크론, 바람직하게는 0.1-0.5미크론이고, 수지성분 100중량부당 2-200중량부, 바람직하게는 40-150중량부의 비율로 토너에 함유된다.
자성물질은 10ke(kilo-Oersted)를 가했을 때 자성을 가지는 것이 바람직하고 보자력(Hc)이 20-150Oe, 포화자화(σs),가 50-200emu/g, 잔류자기(σr)이 2-20eum/g인 것이 바람직하다.
본 발명에 사용될 수 있는 착색제는 적당한 염료 또는 안료이다, 예컨대, 안료에는 카본블랙, 아닐린블랙, 아세틸렌블랙, 나프톨, 옐로우, 한사옐로우, 로다민 레이크, 알리가린 레이크, 레드산화철, 프탈로시아블루 및 인단트렌 블루가 있다. 이 안료들은 충분한 농도로 상을 정착시키기에 충분한 양을 사용된다.
더욱 구체적으로는 안료는 수지 100중량부당 0.1-20중량부, 바람직하게는 1-10중량부의 양으로 사용된다. 유사한 목적으로 염료를 사용할 수도 있는데, 그 예로는 아조염료, 안트라퀴논염료, 크산텐염료 및 메틴염료가 있다. 염료는 수지 100중량부당 0.1-20중량부, 바람직하게는 0.3-10중량부의 양으로 사용된다. 본 발명에 따른 정전기상을 현상하기 위한 토너는 결합제수지, 염료, 안료 또는 자성물질과 같은 착색제 및 원한다면 전하조절제 등을 포함하여 기타 첨가제를 헨셀 믹서 또는 볼 밀과 같은 블렌더로 혼합하고, 이 혼합물 핫 롤러, 니이더 및 압출기와 같은 핫- 니딩 수단으로 용융- 니딩하여 금속화합물과 안료, 염료 및/또는 자성물질이 분산되어 있거나 서로 수지상 물질로 용해되어 있는 제품을 생성하고, 냉각하여 고형화하고 고형화된 제품을 분쇄하고 분쇄된 제품을 분류하여 소정의 입겸분포를 가진 입자로 이루어진 토너를 회수한다.
이와 같이 제조된 토너를 원한다면 헨셀 믹서와 같은 블렌더로 소정의 첨가제와 더 혼합하여, 첨가제가 토너입자표면에 부착되어 있는 본 발명에 따른 정전기상을 현상하기 위한 토너를 생성할 수 있다. 본 발명에 따른 토너가 부피평균입경이 4-10미크론인 자기 토너일 경우, 아래 기재하는 것처럼 상형성방법 및 상형성장치에 유리하게 적용할 수 있으므로 매우 양질의 토너상이 얻어진다.
상형성방법은 정전기상을 유지하기 위한 잠상보유부재와, 결합제 수지와 자성분말로 이루어지는 자기 토너를 운반하기 위한 토너운반부재를 현상위치에 소정의 간격을 두고 배치하는 단계; 토너-운반부재로 운반되고 소정의 간격보다 얇은 두께로 조절되는 충중의 자기토너를 현상위치로 운반하는 단계; 현상위치에서 토너운반부재와 잠상보유부재사이에 DC바이어스 전압과 비대칭 AC바이어스 전압으로 이루어지는 교류 바이어스 전압을 중첩하여 기하여 현상측 전압성분과 역현상측 전압성분으로 이루어지는 교류바이어스 전기장을 제공하고, 현상측 전압성분은 역현상측 전압성분과 크기가 같거나 더 크고 지속시간은 역현상측 전압성분보다 더 짧아 토너운반부재상의 자성부재가 잠상보유부재에 전달되어 현상위치에서 정전기상을 현상하게 되는 단계로 이루어진다.
상형성장치는 정전기상을 유지하기 위한 잠상보유부재, 자기토너층을 운반하기 위한 토너운반부재, 토너 운반부재에 공급되는 자기토너를 담기 위한 토너용기, 토너운반부재상의 자기토너층을 조절하기 위한 토너층 조절부재, DC바이어스 전압과 비대칭 AC바이어스 전압으로 이루어지는 교류바이어스 전압을 토너-운반부재와 잠상보유부재 사이에 겹쳐 가하기 위한 바이어스 적용수단으로 이루어지고, 잠상보유부재와 토너운반부재는 현상위치에서 소정의 간격을 두고 위치하고; 토너층 조절수단은 소정의 간격보다 더 얇은 두께로 토너운반부재위에 자기토너층을 조절하도록 배치되고, 바이어스 적용수단은 현상측 전압성분과 역현상측 전압성분으로 이루어지는 교류이어스 전기장을 제공하도록 배치된다. 현상측 전압성분은 역현상측 전압성분과 크기가 같거나 더 크고 지속시간은 더 짧다.
상형성방법과 상형성장치의 특성은 본 발명에 따른 한 구체예를 나타내는 제2도를 참조하여 설명될 것이다.
제2도에서 보면 이 장치는 전자사진기술용의 회전드럼과 같은 잠상보유부재(이른바 감광성부재)일 수 있는 잠상보유부재(1); 일렉트로팩스(Electrofax)용 감광성종이; 또는 직접적인 정전기 기록용 정전기 기록지가 포함된다. 정전기 잠상은 잠상보유부재(1)의 표면에 잠상형성 메카니즘 또는 잠상 형성수단(도시되지 않음)으로 형성되고 잠상보유부재는 화살표 방향으로 회전한다.
장치에는 또한 차례로, 토너를 지지하기 위한 토너용기(21) (호퍼)와 자성롤러와 같은 자기장 발생수단(23)이 놓여있는 토너-운반부재(이하, "(현상)슬리브"라 칭함)로서의 회전실린더(22)가 포함된다.
현상슬리브(22)의 우측반주위(right half periphery) 대부분은(도시한대로) 호퍼(21)내에 놓여있고 슬리브(22)의 좌측반주위 대부분은 호퍼바깥에 노출되어 있다. 이 상태로 슬리브(22)는 축방향으로 지지되고 표시한 화살표 방향으로 회전한다. 토너층 조절수단인 닥터블레이드(24)는 하부 모서리가 슬리브(22)의 상부 표면에 가까이오도록 슬리브(22)위에 놓여있다. 교반기(27)는 호퍼(21)내에서 토너를 교반하도록 놓여진다.
슬리브(22)는 그 축이 실질적으로 잠상-보유부재(1)의 모선과 평행하고 잠상보유부재(1) 표면과 약간의 틈을 주고 마주하도록 놓여진다. 슬리브(22)의 표면이동속도(원주상 속도)는 실질적으로 잠상보유부재(1)의 표면이동속도와 같거나 약간 더 크다. 잠상보유부재(1)와 슬리브(22)사이에 AC바이어스 전압적용수단 So와 DC바이어스 전압적용수단(S1)으로 DC전압과 AC전압이 겹쳐서 가해진다.
본 발명의 상형성방법에 있어서, 교류바이어스 전기장의 크기뿐만 아니라 그것의 적용시간은 조절 현상 바이어스 전압에 적합하게 되는 마찰전기 전하와 마찬가지로 조절된다. 더욱 상세하게는, 교류바이어스에 있어서, 그 주파수는 변하지 않지만 현상측 바이어스 성분은 적용시간이 짧아지면 증가되고, 마찬가지로 적용시간이 길어지면 역현상측 바이어스 성분이 낮게 억제되어 교류바이어스 전압의 충격비가 변한다.
본 발명에서, 현상측 바이어스(전압) 성분은 잠상보유부재에서의 잠상 전위(토너운반부재에 관하여)의 극성과 반대되는 극성(바꿔말하면, 잠상을 현상하기 위한 토너와 같은 극성)을 가진 전압성분을 뜻하고, 역현상측 바이어스(전압) 성분은 잠상과 같은 극성(토너와 반대되는 극성)을 가진 전압성분을 뜻한다. 예컨대, 제 3도는 AC바이어스 전압과 DC 바이어스 전압으로 이루어지는 비대칭 교류바이어스 전압의 한 예를 나타낸다. 제 3도는 음전하를 가진 토너가 토너운반부재에 대해 양전하를 가진 잠상을 현상하기 위해 사용되는 경우를 나타낸다. 부분a는 현상측 바이어스 성분을 나타내고 부분b는 역현상측 바이어스 성분을 나타낸다. 현상측 성분과 역현상측 성분의 크기는 Va와 Vb 절대값으로 표시된다.
본 발명에서 교류바이어스 전압의 튜티팩터(duty factor)는 DC바이어스 전압성분의 경우를 제외하고는 다음과 같이 나타낸다 :
듀티팩터 = ta/(ta+tb)(×100)%
식중, ta는 AC바이어스 전압(현상측 바이어스 성분a를 구성한다)의 한 싸이클의 잠상보유부재로 토너를 향하게하는 극성을 지닌 전압성분의 지속시간을 나타내고, tb는 반대로 AC바이어스 전압(역현상측 바이어스 성분 b를 구성한다)의 잠상보유부재로부터 토너를 벗겨내기 위한 극성을 지닌 전압성분의 지속시간을 뜻한다. 한편 DC바이어스 전압은 잠상보유부재의 암부 명부 전위의 사이에 놓여지고 바람직하게는 AC바이어스 전압과 DC바이어스 전압으로 이루어지는 교류바이어스 전압이 기저수준에 각각 역현상측 바이어스 성분과 극성이 같은 성분보다 전폭이 큰 현상측 바이어스 성분과 극성이 같은 전압성분을 가지도록 지정된다.
다시 제 2도에 대해 언급하면, 현상슬리브(22)의 우측반주위 대부분은 항상 호퍼(21)내에서 토너와 접촉하고 슬리브표면 근방에서 토너는 슬리브(22)에 놓여진 자기장 발생수단(23)으로 발생되는 자기력 및/또는 정전기력의 작용하에서 슬리브표면에 부착되고 지지된다. 현상슬리브(22)가 회전함에 따라 슬리브에 지지되는 자기토너층은 닥터 블레이드(24)의 위치를 지날 때 실질적으로 균일한 두께를 가진 얇은 토너층(T1)으로 평평하게 된다. 자기토너의 충전은 슬리브(22)의 회전으로 초래되는 슬리브표면과 슬리브표면 부근의 토너스톡의 마찰을 통한 마찰전기 발생으로 주로 이루어진다. 현상슬리브(22)상의 얇은 자기토너층을 슬리브가 회전하여 잠상보유부재(1)와 현상슬리브(22) 사이에 가해지는 DC 및 AC전압의 작용하에서 날리고 현상지역 A에서 잠상보유부재(1) 표면과 현상슬리브(22) 표면사이에서 왕복운동을 한다. 마지막으로 현상슬리브(22)위의 자기토너는 선택적으로 움직여 잠상전위 패턴에 해당하는 잠상보유부재(1)에 부착되어 계속해서 토너상 T2를 형성한다.
현상 지역 A를 통과하고 그위의 자기토너를 선택적으로 소모한 현상슬리브 표면은 자기토너가 다시 공급되는 호퍼(21)내의 토너스톡으로 다시 회전해 들어가 현상슬리브(22)위의 얇은 토너층(T1)은 현상단계가 반복될 때 계속해서 현상지역 A로 움직인다.
상기한 것처럼 단일성분 현상제를 사용하는 그러한 현상스킴(비접촉 현상법)에 수반되는 문제점은 몇몇 경우에 현상슬리브 표면근방에서 자기토너 입자부착력이 증가하여 현상성능이 감소될 수 있다는 것이다. 자기토너와 슬리브는 항상 현상슬리브(22)가 회전할 때 서로 마찰하기 때문에 자기토너는 점차로 큰 전하를 띠게 되어 자기토너와 슬리브사이의 정전기력(쿨롱력)이 증가되어 자기토너의 플라잉력을 약화시킨다. 결과적으로 자기토너는 슬리브 부근에서 흐르지 않게 되어 다른 토너입자의 마찰전기 발생을 방해하므로 결과적으로 현상특성이 감소하게 된다. 이것은 특히 저습도 조건하에서 또는 현상단계를 반복할 경우 발생한다. 유사한 메카니즘으로, 상기한 토너운반부재가 메모리가 발생한다.
자기토너가 슬리브로부터 잠상-보유부재(1)로 날아가는 자기토너가 AC바이어스 전기장의 작용하에서 잠상표면에 충분히 도달할 수 있도록 가속도를 제공하기 위해 요구된다. 토너입자의 질량을 m으로 나타내면 힘는로 주어진다. 토너입자의 전하를 q로 나타내고, 슬리브로부터의 거리를 d, 교류바이어스전기장을로 나타내면 힘는 대략=·q-(ε·ε0·q2)/d2로 주어진다. 따라서 잠상표면에 도달하는 토너의 힘은 슬리브가 지닌 정전기적 인력과 정기장력 사이의 균형으로 결정된다.
이 경우에 현상슬리브 부근에 모이기 쉬운 5미크론이하의 토너입자는 전기장이 증가하면 역시 날 수 있다. 그러나 현상측 바이어스 전압이 단순히 증가하기만하면 토너는 잠상패턴에 관계없이 잠상측을 향하여 날아가게 된다. 이러한 경향은 토너입자가 5미크론 이하일 경우 심하기 때문에 바탕 흐림을 초리해기 쉽다. 바탕 흐림은 역현상측 전압을 증가시킴으로써 방지할 수 있지만, 잠상보유부재(1)와 현상슬리브(22) 사이에 방전이 직접 초래되므로 상의 질을 현저히 손상시키게 된다. 더욱이 역현상측 전압이 또한 증가할 때 비잠상부 뿐만 아니라 잠상부(상부)에 부착된 토너도 벗겨진다. 따라서 잠상보유부재에 대한 영상인력(image force)이 비교적 작은 8-12.7미크론의 자기토너입자가 제거되기 쉬워 잠상부의 커버리지기 빈약하여 현상패턴의 방해, 제조특성과 선 재생성의 열화 및 중공상(hollow image)의 장애(상중앙부의 백색 드롭아웃(dropout))과 같은 상결함이 생기게 된다.
상기한 결과로부터, 역현상측 바이어스 전압을 낮은 값으로 억제함으로써 교류바이어스 전기장을 과도하게 증가시키지 않고서 슬리브 부근의 토너를 날도록 하여 왕복운동하도록 하는 것이 중요하다.
본 발명의 스킴에 따른 현상측 바이어스 전기장을 충분히 증가시킴으로써, 상의 질을 개선시키기 위한 필수성분을 이루는, 슬리브위의 5미크론이하의 토너입자들이 효과적으로 날아 왕복운동할 수 있게 한다. 결과적으로 상농도의 감소와 토너-운반부재 메모리를 억제할 수 있다.
역현상측 전기장이 그 크기가 억제되면서 충분히 긴 지속시간을 갖추게 되면 잠상보유부재(1)로부터 잠상 패턴의 바깥에 부착된 여분의 토너를 벗겨내기 위한 힘이 주어져 바탕흐림을 방지할 수 있다.
이때 역현상측 전기장이 낮게 억제되면 토너 커버리지의 필수성분을 이루는 8-12미크론의 토너입자는 벗겨지지 않는다. 제4도는 본 발명에 사용되는 교루바이어스 전압파형의 한예를 나타낸다.
역현상측 바이어스전기장은 약하지만 그 지속시간을 연장하면 잠상보유부재로부터 벗겨 내는 유효력은 여전히 동일하다. 토너상에 부착된 토너상은 방해받지 않으므로 계조 특성이 있는 양질의 상이 얻어진다. 5미크론 이하의 토너입자는 현상측 바이어스에 의해 효과적으로 소모되어 높은 질의 상을 이루고 현상슬리브의 표면에 달라붙지 않아 토너운반부재 메모리의 상 농도가 감소되지 않는다. 토너입자는 8-12.7미크론인 경우에도 마찬가지이다. 따라서 이 입자들은 현상측 바이어스 전압 작용하에 현상하는데 충분히 사용될 수 있으므로 높은 상농도와 계조특성을 이룰 수 있고 역현상측 바이어스의 작용하에서 잠상보유부재로부터 벗겨지지 않으므로 중간부 드롭아웃과 선 영상(line image)의 방해를 제거할 수 있다.
본 발명에 따른 현상바이어스 전압의 작용하에서, 토너 플라이로 형성된 이어(ear)와 이어의 수단은 잠상보유부재와 접할 경우 이어 선단부근에 있는 토너입자, 크기가 작은 입자와 전하가 큰 입자는 영사인력 때문에 현상하기 위한 잠상보유부재에 부착하게 되고, 반면에 트레일링(trailing)단부를 구성하는 입자 또는 전하량이 작은 입자들은 역현상측 바이어스 작용하에서 토너운반부재로 되돌아간다. 따라서 이어는 파괴되기 쉬워 이어로 인한 테일링과 산란이 경감된다. 본 발명에 사용되는 자기토너는 균일하고 작은 이어를 형성하므로 효과가 향상된다.
슬리브위에 특정한 입자 크기분포를 가진 자기토너는 본 발명에 따른 현상 바이어스의 작용하에서 계속해서 잠상에 공급되므로 토너 커버리지 결점이 생기지 않는다.
본 발명에 사용되는 교류바이어스 전기장에 따르면 현상측 바이어스 전기장은 강력하기 때문에 슬리브 표면근처의 토너입자가 날도록 하여 전하량이 큰 토너입자가 잠상패턴을 현상하는데 더욱 강력하게 사용된다. 따라서 전하량이 큰 토너입자는 정전기력으로 인한 약한 잠상패턴에도 단단히 부착되므로 가장자리가 예리한 영상도 해상력이 높게 얻을 수 있다. 더욱이 높은 질의 상을 실현하는데 효과적인 5미크론이하의 자기토너입자는 양질의 상을 제공하는데 효과적으로 사용된다.
결합제수지의 전체 총산가(A)가 100mgKOH/g을 넘거나 결합제수지에 산무수물가 없을 경우, 결과의 자기토너는 전하량이 충분하지 못하고 8-12.7.미크론의 자기토너입자는 역현상측 바이어스 전압에 의해 잠상보유부재로부터 벗겨지게 되므로 자기토너의 커버리지가 악화되어 중간부 드롭아웃과 선영상의 방해를 초래할 수 있다. 자기토너입자의 플라잉이 또한 감소함에 따라 충분한 상밀도를 얻기가 어려워 상의 질이 떨어지게 된다.
한편, 산무수물기로 인한 총산가(B)가 6mgKOH/g을 넘거나 전체 총산가(A)DML 60%를 넘으면 5미크론 이하의 자기토너입자로 인한 고질의 상이 얻어질 수 없다. 더욱이 이러한 미세토너입자는 토너운반부재에 축적되기 쉬우므로 기타 입자의 마찰전기 발생이 방해를 받아 현상성능이 떨어지고 상농도감소, 토너운반부재 메모리가 초래되고 상기 거칠어지고 흐려진다.
여기서, 16미크론 이상의 토너입작 2vol.%을 초과할 경우 토너의 대전성을 증가시키기 위해 산무수물의 함량을 증가시켜 선택적인 현상을 방지하는 것을 고려할 수 있다.
그러나 이 경우에 큰입자의 함량이 증가함에 따라 본 발명이 목적으로 하는 높은 질의 상이 얻어지지 않고, 과도한 커버리지와 산란으로 인한 선과 문자 영상의 해상력 감퇴와 같은 어려움에 직면하게 된다. 더욱이 5미크론 이하의 토너입자가 토너운반부재에 부착되는 것을 막이 어려우므로 본 발명에 따른 현상 바이어스 전압을 가하더라도 상농도 감소와 토너운반부재 메모리가 초래될 수 있다.
본 발명에 사용된 현상방법에서, 현상 슬리브(22)와 잠상보유부재(1) 사이의 간격이 이하 기재할 실시예에서는 0.3mm가 대표적으로 사용되었지만 0.1mm 내지 0.5mm일 때 만족스러운 현상이 이루어진다. 이것은 현상측 바이어스가 높은수록 현상슬리브와 잠상보유부재 상이에 종래의 현상방법에서 보다 더 큰 틈이 생기게 하기 때문이다.
교류바이어스 전압의 절대치가 1.0kV 이상이면 만족할만한 상을 얻을 수 있다. 잠상보유부재에 가능한 누출을 고려하면 교류바이어스 전압의 피크-피크전압은 1.0kV 이상 2.0kV 이하가 바람직하다. 누출은 물론 현상슬리브(22)와 잠상보유부재(1) 사이의 틈에 따라 변할 수 있다.
교류바이어스의 주파수는 1.0kHz 내지 5.0kHz가 바람직하다. 주파수가 1.0kHz보다 작으면 더 나은 계조가 얻어지지만 바탕 흐림을 해결하기는 힘들다. 이것은 토너의 왕복운동의 주파수가 더 낮은 저주파수 지역에서, 현상측에 기인한 잠상보유부재쪽으로 토너를 누르는 힘은 비영상지역에서도 과도하게 되므로 비영상부분에 부착된 토너부분이 역현상측 바이어스 전기장에 의한 박리력으로도 완전히 제거될 수 없기 때문이다. 한편 주파수가 5.0kHz를 넘을 경우 역현상측 바이어스 전기장은 토너가 잠상보유부재와 충분히 접하기 전에 가해지므로 현상성능이 현저히 저하된다. 바꾸어 말하면 토너 그 자체는 그러한 고주파 전기장에 반응할 수 없다.
본 발명에서 교류바이어스 전기장의 주파수가 1.5kHz 내지 3kHz일 때 상의 질이 최적이었다.
본 발명에 따른 교류바이어스 전기장 파형의 듀티팩터는 실질적으로 50% 미만이고 바람직하게는 10%≤듀티팩터≤40%이다. 듀티팩터가 40%를 넘으면 상기한 결함들이 인지할 수 있을 정도가 되어 본 발명에 따른 상 질의 개선을 이룰수가 없다. 듀티팩터가 10%보다 작으면 교류바이어스 전기장에 대한 토너의 반응이 떨어져 현상성능이 저하된다. 듀티팩터는 15 내지 35%(포함)가 최적이다. 교류바이어스 파형은 예컨대 직사각형파, 사인파, 톱니파 또는 삼각형파 형태이다.
자기토너의 현상 특성을 평가하기 위한 테스트로서, 입경분포가 0.5미크론 내지 30미크론인 자기토너를 토너입자의 대다수가 현상에 사용되는 큰 전위의 콘트라스트로부터 중간 색조의 콘트라스트를 거쳐 토너입자의 얼마안되는 부분만 현상에 사용되는 작은 전위의 콘트라스트에 이르기까지 다양한 표면전위 콘트라스트를 가진 감광성부재에 잠상을 현상하는데 사용하였다. 그런다음 잠상을 현상하는데 사용된 토너입자를 감과성부재로부터 회수하여 입경분포를 측정하였다. 결과로 8미크론 이하, 특히 5비크론 이하의 자기토너입자의 비율이 증가됨을 발견하였다. 또한 현상에 가장 적합한 5미크론 이하의 자기토너입자의 감광성 부재위에 잠상에 원활하게 공급될 때 잠상이 확대되지 않고 정확하게, 재생성이 좋게 현상됨이 발견되었다.
본 발명에 따른 자기토너는 입경이 5미크론 이하인 자기토너입자를 12수%(% by number) 이상 함유하는 것이 바람직하다. 지금까지는 5미크론 이하의 자기토너입자에 부여되는 전하를 조절하기가 어려워 이러한 작은 입자는 과도하게 대전되기가 쉬웠다.
이런 까닭으로 5미크론 이하의 자기토너입자는 현상슬리브위에 강한 영상인력을 가진다고 여겨져 왔고 슬리브표면에 강하게 부착되어 다른 입자의 마찰전기 발생을 방해하여 토너입자가 불충분하게 대전되도록 하여 상이 조잡해지고 상농도가 감소한다고 여겨져 왔다. 따라서 5미크론 이하의 자기토너입자를 감소시킬 필요학 있다고 여겨져 왔다.
그러나, 본 발명자들이 연구한 결과, 5미크론 이하의 자기토너입자가 높은 질의 상을 제공하기 위한 필수성분은 구성한다는 것을 발견하였다. 본 발명의 현상방법에 따라 5미크론 이하의 토너입자들이 효과적으로 날라게되고 슬리브표면에 고착되는 것이 방지된다.
본 발명에 사용되는 자기토너에서 8-12.7미크론인 토너입자가 33수% 이하를 구성하는 것이 또한 바람직하다. 이것은 상기한 자기토너입자가 5미크론 이하일 필요성과 관련되어 있다. 5미크론 이하인 자기토너입자는 엄밀하게 피복하고 잠상을 정확히 재생하지만 잠상 그 자체는 중심부에서보다 주변 모서리에서 전기장 강도가 더 높다. 결과적으로, 토너입자는 주위부에서보다 중심부에서 더 얇게 부착되므로 내부가 밀도에 있어 더 얇아지기 쉽다. 이러한 경향은 특히 자기토너압지가 5미크론 이하일 때 관찰된다.
본 발명자들은 8-12.7미크론의 토너입자를 33수% 이하의 비율로 사용하여 이 문제를 해결하여 선명한 상을 제공할 수 있음을 발견하였다. 이것은 8-12.7미크론인 자기토너 입자가 5미크론 이하인 자기토너입자에 비해 적당히 조절되는 전하를 가지므로 잠상의 가장자리보다 더 작은 강도를 가진 내부에 공급되어 토너입자의 더 작은 커버리지를 보상할 수 있어 균일하게 상이 현상되기 때문이다. 따라서, 밀도가 높고 해상력과 계조특성이 뛰어난 윤곽이 뚜럿한 상을 얻을 수 있다.
5미크론 이하의 토너입자가 12-60%의 비율로 들어있는 것이 바람직하다. 또한 부피 평균입경이 6-10미크론일 경우, 바람직하게는 7-10미크론일 경우 5미크론 이하의 토너입자의 함량이 수%와 (N%) 부피%(V%)로 N/V=-0.04N+k(여기서 4.5≤k≤6.5이고 12≤N≤60의 범위에 있는 N값에 대해서, 큰 N/V값은 5미크론보다 작은 입자의 다량이 넓은 입경분포로 존재함을 뜻하고 작은 N/V값은 5미크론근방의 입경을 가진 입자들이 다량으로 존재하고 그보다 작은 입자들이 소량으로 존재함을 뜻한다. N이 12 내지 60인 범위내에서 N/V가 2.1-5.82의 범위에 있을 때 훨씬 더좋은 가는선 재생성과 높은 해상력이 얻어지고 상기 식 관계를 더욱 만족시킨다. 16미크론 이상이 자기토너입자는 많아야 2.0부피% 이도록 억제되는데 적을수록 더 좋다.
본 발명에 사용되는 자기토너의 입경분포는 이하에서 더욱 상세히 설명될 것이다. 5미크론 이하의 자기토너입자는 총 입자수의 12수% 이상, 바람직하게는 12-60수%, 더욱 바람직하게는 17-60수%의 비율로 들어있다. 5미크론 이하의 자기토너입자의 함량이 12수% 보다 적으면 고질의 상을 제공하는데 효과적인 자기 토너입자부분이 적어지고, 특히 복사 또는 인화를 계속할 때 토너가 소모됨에 따라 유효성분이 우선적으로 소모되어 자기토너의 입경분포가 분명치 않게 되고 상의 질이 서서히 열화된다. 함량이 60수%를 넘으면 자기토너입자가 서로 응집되어 적당한 크기보다 더큰 토너덩어리를 만들게 되기 쉬워 상의 질이 조야해지고 해상력이 낮아지고 상의 윤곽선과 내부사이의 밀도차가 커져 다소간 중공상이 생기게 된다.
본 발명자들이 연구한 바에 따르면, 5미크론 이하인 자기토너입자는 연속적인 상형성 또는 복사시에 현상 슬리브에 자기토너의 부피평균입경을 안정화시키기 위한 필수성분을 구성한다는 것을 발견하였다.
연속적인 상을 형성하는 동안 현상에 가장 적합한 5미크론 이하의 자기토너입자는 대량 소모되므로 이 크기의 입자량이 적으면 슬리브위의 자기토너의 부피평균이 점차 증가되고 슬리브위의 질량 M/S(mg/㎝2)가 증가되어 슬리부위에 균일한 토너코팅을 이루기가 힘들다.
8-12.7미크론 범위에 있는 입자의 함량이 바람직하게는 33수% 이하, 더욱 바람직하게는 1-33수%이다. 33수%를 넘으면 몇몇 경우에 높은 상밀도를 얻기가 어렵게 된다. 5미크론 이하의 자기토너입자의 함량은 수%(N%)와 부피%(V%)로 N/V=-0.04N+k(여기서 k는 4.5≤k≤6.5, 바람직하게는 4.5≤k≤6.0을 만족하는 양수를 나타내고, N은 12≤N≤60을 만족하는 수이다)인 관계를 만족시키는 것이 바람직하다. 이때 부피평균 입자크기는 4-10미크론이다.
k<4.5이면 5.0미크론 이하인 자기토너입자가 불충분하게 되고 결과의 상밀도, 분해능 및 선명도가 감소한다. 종래에 쓸모가 없다고 여겨져 온 자기토너중의 미세토너입자가 적당량 존재할 경우 현상에서 토너가 가장 밀접하게 패킹되도록 할 수 있고 조야하지 않은 균일한 상을 형성할 수 있다. 특히 이러한 입자들이 가는 선 부분과 상의 외곽선부분을 채우게돼 그 선명도를 가시적으로 개선시킨다. 상기 식에서k<4.5이면 그러한 성분이 입경분포에서 불충분하게 되어 상기한 특성들이 뒤떨어지게 된다.
더욱이, 제조공정면에서 k<4.5인 조건을 만족시키기 위해 다량의 미세분말을 분류하여 제거해야만 한다. 그러나 그러한 공정은 수율과 토너비용면에서 이롭지 못하다.
한편 k>6.5이면 미세분말이 과량으로 존재하여 입경분포의 균형이 연속적인 복사 또는 인화시에 방해를 받아 토너응집이 증가되고 효과적인 마찰전기발생이 되지 못하고 클리닝실패와 흐림이 발생하는 등의 어려움을 겪는다.
본 발명의 자기토너에 있어서, 입경이 16미크론 이상이 자기토너입자의 양은 바람직하게는 2.0부피% 이하, 더 바람직하게는 1.0부피% 이하, 더더욱 바람직하게는 0.5부피% 이하이다.
상기한 양이 2.0부피%보다 크면 이 입자들은 가는선 재생성을 손상시킬 뿐만아니라 얇은 토너층위에 투영형태로 감광성 부재위에 현상한 후에 16미크론 이상의 조립자가 존재하여 토너층에 의한 감광성부재와 전사지 사이에 섬세한 접촉을 불규칙하게 하여 전사가 실패하게 되는 전사조건의 변화를 초래하기 때문에 전사가 실패하게 된다.
본 발명의 상형성 방법에 있어서, 16미크론 이상의 토너입자는 충분히 대전되지 않으면 잠상보유부재 위로 날릴 수 없으므로 토너운반부재에 남아 있게 되어 입경분포가 변하게 되고 다른 토너입자의 마찰전기발생을 방해하여 현상성능을 저하시키고 형상토너 이어를 방해하여 상을 질을 열화시킨다.
5미크론 이하인 자기토너입자와는 대조적으로, 16미크론 이상인 자기토너입자는 연속적인 상 형성에 있어서 비교적 덜 소모적이다. 따라서 2.0부피%가 넘는 비율로 함유되면 슬리브위의 자기토너의 부피평균입경이 서서히 증가되어 슬리브위의 M/S가 증가되는데 이것은 바람직하지 못하다.
본 발명에 사용되는 자기토너는 부피평균입경이 바람직하게는 4-10미크론, 더욱 바람직하게는 4-9미크론이다. 이 값은 앞에서 언급한 인자들과 분리해서 생각할 수 없다. 부피평균입경이 4미크론보다 작으면 그래프상과 같은 높은 상 지역비율을 가진 상에 대해 전사지위의 토너 커버리지가 불충분하게 되기 수비다. 이것은 잠상의 내부가 외곽선보다 낮은 밀도로 현상되는 문제와 같은 이유 때문이다. 부피평균입경이 10미크론을 넘으면 좋은 해상력이 얻어지지 않고 입경분포가 복사를 계속하면 변화되기 쉬워 복사 초기단계에서는 만족스러울지라도 상의 질이 저하된다.
특정한 이경분포를 가진 본 발명에 사용된 자기토너는 감광성부재에 형성된 잠상의 가는 선도 정확하게 재생할 수 있고 중간색조점과 디지털점과 같은 점상의 재생성도 뛰어나므로 계조와 해상력이 뛰어난 상을 제공한다. 또한 복사 또는 인화를 계속할 때에도 높은 질의 상을 유지할 수 있고 종래의 자기토너보다 토너 소비가 작은 고밀도상을 잘 현상할 수 있으므로 본 발명의 자기토너는 경제적인 요인과 복사기와 프린터 주요부의 크기를 감소시키는 면을 고려할 때 유리하다.
본 발명에 따른 자기토너에 적용되는 현상방법은 상기한 효과를 더욱 효과적으로 성취할 수 있게 한다. 토너의 압경분포는 본 발명에서는 쿨터(Coulter) 계수기로 측정하는데 여러방법으로 측정할 수 있다. 쿨터 계수기 모델 TA-Ⅱ(클터 일렉트로닉스사제)는 측정장치로 사용되는데 여기에 수기준분포와 부피기준분포를 제공하기 위한 접속장치(니까끼사제)와 퍼스날 컴퓨터 CX-1(캐논사제)가 연결된다.
측정을 하기 위해, 전해질용액으로 시약등급 염화나트륨을 사용하여 1%-NaCL 수용액을 제조한다. 예컨대 ISOTON,-Ⅱ(쿨터 일렉트로닉스사제)를 사용한다. 전해질용액 100 내지 150ml에 계면활성제, 바람직하게는 알킬벤젠 술폰산염 0.1 내지 5ml을 분산제로 가하고 시료 2 내지 200mg을 거기에 가한다. 전해액중의 시료의 결과의 분산액을 초음파 분산기로 약 1-3분동안 분산처리 하고나서 100미크론 구경의 상기한 쿨터 계수기 모델 TA-Ⅱ를 사용하여 2-40미크론 범위에서 입경분포를 측정하여 분피기준 분포와 수기준 분포를 얻었다. 부피기준 분포와 수기준 분포의 결과로부터 본 발명의 자성토너를 특징 짓는 변수가 얻어진다. 여기에 기재된 현상 슬리브위의 토너층의 전하 데이터는 소위 흡인형 패러데이 케이지방법으로 측정된 값을 기준으로 한다. 더욱 상세하게는, 패러데이 케이지법에 따라 패러데이 케이지의 외측 실린더를 현상 슬리브에 대해 눌러 슬리브의 소정지역에 놓인 토너가 빨려들어가 필터에 의해 내측실린더에 모여 단위필터에 의해 내측실린더에 모여 단위면적내 토너층 중량을 필터의 증량증가로부터 계산한다. 동시에 외부로부터 분리된 내부 실린더 안에 축적된 전하를 측정하여 슬리브위의 전하를 구한다.
본 발명에서 "가는선 재생성"은 다음 방법으로 평가하였다. 정확히 너비가 100미크론인 가는선상의 원본을 적당한 복사 조건하에서 복사하여 측정용 샘플 카피를 준비한다. 카피위의 토너상의 선너비를 루젝스 400 입자 분석기의 모니터에서 측정한다. 선 너비는 가는선 토너상의 길이를 따라 몇 개의 지점에서 측정하여 너비의 변동면에서 적당한 평균치를 구한다.
가는선 재생성 값(%)은 다음식으로 계산한다. :
본 발명에서 해상력은 다음방법으로 측정하였다.
선너비와 간격이 동일하도록 서로 간격을 둔 5개의 선으로 각각 이루어지는 10개의 원본 선상을 가진 원본 시이트를 준비하다. 10개의 원본상은 각각 2.8, 3.2, 3.6, 4.0, 4.5, 4.5, 5.0, 5.6, 6.3, 7.1, 8.0, 9.0 및 10.0선/mm의 피치에서 5개의 선으로 이루어진다.
원본 시이트를 적당한 조건하에서 복사하여 10개의 선 상 각각을 확대 유리를 통해 관찰하고 선이 서로 구별되는 상의 선의 최대수(선/mm)를 측정된 해상력으로 인정한다. 수가 크면 더 높은 해상력을 나타낸다.
이하, 본 발명을 실시예를 기초로하여 더욱 상세히 설명할 것이다. 이하 조성을 나타내는데 사용되는 "부"는 중량부이다. 먼저 본 발명에 따른 정전기상을 현상하기 위한 토너 및 비교하기 위한 토너를 제조하는데 사용되는 결합제수지의 합성예를 설명한다. 총산가(A), JIS산가, 산무수물로 인한 총산가(B) 및 이와 같이 제조된 결합제수지와 중간 생성수지의 [(B)/(A)×100 값은 이하 표 1과 2에 요약되어 있다.]
[합성예 1]
스티렌 76.5중량부
부틸 아크릴레이트 13.5중량부
모노부틸 말레에이트 10.0중량부
Di-tert-부틸 퍼옥시드 6.0중량부
혼합물중의 상기 성분들을 환류온도로 가열된 크실렌 중량부에 4시간내에 적가하였다. 중합화를 더 계속하고 크실렌을 환류하면서(138-144℃) 완료하였다. 계를 감압하에서 200℃로 더 가열하고 크실렌을 증류 제거하였다. 결과의 수지를 수지 A로 하였다.
[합성예 2]
스티렌 67.5중량부
부틸 아크릴레이트 17.5중량부
모노부틸 말레에이트 15.0중량부
Di-tert-부틸 퍼옥시드 6.0중량부
상기한 성분들을 사용하여 합성예 1에서와 동일한 방법으로 수지 B를 얻었다.
[합성예 3]
스티렌 67.5중량부
부틸 아크릴레이트 17.5중량부
모노부틸 말레에이트 15.0중량부
디비닐벤젠 0.5중량부
Di-tert-부틸 퍼옥시드 6.0중량부
상기한 성분들을 사용하여 합성예 1과 동일한 방법으로 수지 C를 얻었다.
[합성예 4]
수지 A를 전공하 150℃ 6시간동안 가열하여 수지 D를 제조하였다.
[합성예 5]
수지 B를 분쇄하고 디옥산/물/피리딘/디메틸아미노피리딘의 혼합액체중에서 6시간동안 교반하여 수지 E를 얻었다.
[합성예 6]
스티렌 76.5중량부
부틸 아크릴레이트 13.5중량부
모노부틸 말레에이트 10.0중량부
Di-tert-부틸 퍼옥시드 6.0중량부
상기한 성분들을 사용하여 합성예 1에서와 동일한 방법으로 수지 F를 얻었다.
[합성예 7]
스티렌 76.5중량부
부틸 아크릴레이트 13.5중량부
모노부틸n-부테닐숙시네이트 10.0중량부
Di-tert-부틸퍼옥시드 6.0중량부
상기한 성분들을 사용하여 합성예 1에서와 같은 방법으로 수지 G를 얻었다.
[표 1]
[합성예 8]
수지 A 30.0중량부
스티렌 46.0중량부
부틸 아크릴레이트 21.0중량부
모노부틸 말레에이트 3.0중량부
디비닐벤젠 0.4중량부
벤조일퍼옥시드 1.5중량부
상기한 성분들의 혼합물에 부분적으로 비누화된 폴리비닐 알코올 0.12중량부를 함유한 물 170중량부를 격렬하게 교반하면서 가하여 현탁액을 형성하였다. 50중량부의 물이 들어있고 질소를 채운 반응용기에 상기현탁액을 가하고 80℃에서 8시간 동안 현탁 중합하였다. 반응후 생성물을 물로 세척하고 탈수하고 건조시켜 수지 H를 얻었다.
결과의 수지 H는 다음 단위들의 총량을 100몰%로 했을때 모노부틸 말레에이트 단위 73.3몰%, 말레산 무수물 단위 6.7몰%, 말레산 단위 20몰%가 들어 있었다.
[합성예 9]
수지 B 30.0중량부
스티렌 45.0중량부
부틸 아크릴레이트 20.0중량부
모노부틸 말레에이트 5.0중량부
디비닐벤젠 0.4중량부
벤조일퍼옥시드 1.5중량부
상기 혼합액을 사용하여 합성예 8에서와 동일한 방법으로 수지 Ⅰ를 제조하였다.
[합성예 10]
수지 A 30.0중량부
스티렌 46.0중량부
부틸 아크릴레이트 21.0중량부
모노부틸 말레에이트 3.0중량부
디비닐벤젠 0.4중량부
벤조일퍼옥시드 1.5중량부
상기 혼합액을 사용하여 합성예 8과 동일한 방법으로 수지 J를 제조하였다.
[합성예 11]
수지 A 대신 수지 D를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 8에서와 동일한 방법으로 수지 K를 제조하였다.
[합성예 12]
수지 B대신 수지 E를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 9에서와 동일한 방법으로 수지 L를 제조하였다.
[합성예 13]
수지 F 30.0중량부
스티렌 46.0중량부
부틸 아크릴레이트 21.0중량부
모노부틸 말레에이트 3.0중량부
디비닐벤젠 0.4중량부
벤조일퍼옥시드 1.5중량부
상기 혼합액을 사용하여 합성예8에서와 동일한 방법으로 수지 M을 제조하였다.
[합성예 14]
수지 A 대신 수지 G를 사용하는 것을 제외하고는 합성예 8에서와 동일한 방법으로 수지 N을 제조하였다.
[표 2]
[합성예 15]
스티렌 70.0중량부
부틸 아크릴레이트 23.0중량부
모노부틸 말레에이트 6.0중량부
디비닐벤젠 1.4중량부
Di-tert-부틸퍼옥시드 4.0중량부
상기 혼합액을 사용하여 합성예 1에서와 동일한 방법으로 용액 중합하여 수지 0제조하였다.
[합성예 16]
스티렌 70.0중량부
부틸 아크릴레이트 23.0중량부
모노부틸 말레에이트 60.0중량부
디비닐벤젠 0.5중량부
벤조일퍼옥시드 1.5중량부
상기 혼합액을 사용하여 합성예 8에서와 동일한 방법으로 현탁 중합하여 수지 P를 제조하였다.
[실시예 1]
수지 H(결합제 수지) 100중량부
자기 산화철 60중량부
(Dn(수평균 입경)=0.18㎛;
Hc=121Oe(Oersred),=83.4emu/g,
=10KOe를 가했을대 11.7emu/g)
저분자량 에틸렌-프로필렌 공중합체 3중량부
모노아조 착체 1중량부
[음전하 조절제]
상기 성분들을 헨셀 믹서로 예비 혼합하고 2축 압출기로 130℃에서 용융혼련하였다. 혼련된 생성물을 방치하여 냉각하고 커터밀로 거칠게 분쇄하고 제트 기류를 사용하여 미분쇄기로 미분쇄하고 풍력 분립기로 분류하여 부피평균 입경이 11미크론인 흑색 미분말(자기토너)을 얻었다.
자기토너 100중량부에 소수성 건조 공정 실리카(BET 200m2/g) 0.4중량부를 가하고, 이 혼합물을 헨셀믹서로 충분히 혼합하였다. 이와 같이 얻은 자기토너를 82시이트(A4)/분의 복사속도의 고속 전자사진복사기(양전하의 정전기상을 정상적으로 현상하기 위해, a-Si(비정질실리콘) 감광성 드럼이 부하된 캐논사제"NP-8540")으로 10,000광의 시이트를 복사 테스트 하였다. 온도 15℃-습도 10% RH의 조건하에서의 결과는 표 3에, 온도 32.5℃-습도 85% RH의 조건하에서의 결과는 표 4에 각각 나타내었다.
이 표들로부터 명백한 것처럼 고밀도이고 흐림이 없는 선명한 상이 얻어졌다.
[실시예 2-6]
각각 부피 평균 입경이 11미크론인 자기토너를 수지 H 대신 각각 수지 I, J, K, L, M 및 N을 사용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 얻고나서 실시예 1에서와 같은 복사 테스트를 하여 표 3과 4에 나타낸 것처럼 각 경우에서 양질의 상을 얻었다.
[실시예 7]
수지 H 80중량부
폴리에스테르 수지(총산가=18) 20중량부
페릴렌 스칼렛 3중량부
저분자량 에틸렌-프로필렌 공중합체 3중량부
부피 평균입경이 11미크론인 적색 미세분말(비자기 토너)을 상기한 성분들을 사용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하고, 이 분말 100중량부를 소수성 건조 공정 실리카(BET 200m2/g)와 충분히 혼합하였다.
실리카 미세분말과 혼합한 토너 8중량부를 아크릴수지로 코팅된 페라이트 담체 입자 100중량부와 더 혼합하여 2성분형 현상제를 얻었다.
2성분형 현상제를 시중 구입할 수 있는 전자 사진 복사기("NP-6650"캐논사제)로 10,000광 시이티를 복사 테스트 하였다. 15℃-10% RH 조건하에서 결과의 상은 초기 단계에서 1.25, 10,000번째 카피에서 1, 27의 밀도를 나타내었고 흐림이 관찰되지 않았다.
또한, 32.5℃-85% RH 조건하에서는 초기 단계에서 1.20, 10,000번째 카피에서 1.24를 나타내는 선명한 사을 얻었다.
[실시예 8]
수지 H 80중량부
스티렌-부타디엔 공중합체 20중량부
자기 산화철 80중량부
(Dn=0.17㎛; Hc=110Oe,
=80emu/g,=11emu/g)
저분자량 에틸렌-프로필렌 공중합체 4중량부
니그로신 2중량부
부피 평균입경이 8.5미크론인 흑색미세분말(양으로 대전가능한 절연 자기토너)을 상기한 성분들을 사용하여 실시예 1에서와 동일한 방법으로 제조하였다.
그런 후 양으로 대전가능한 소수성 건조 공정 실리카(BET 150m2/g) 0.6중량부를 자기토너 100중량부에 가하고 이 혼합물을 헨셀 믹서로 잘 혼합하였다.
이와 같이 제조된 토너는 시중 구입할 수 있는 복사기9음전하의 정전기상을 정상적으로 현상하기 위한, OPC 감광성 드럼이 부하된 캐논사제 "NP-4835")로 10,000광의 시이트를 복사 테스트 하였다.
15℃-10% RH 조건하에서, 초기 단계에서 1.37, 10,000번째 시이트에서는 1.32를 나타내는 흐림이 없는 상을 얻었다.
[비교예 1-3]
각각 부피 평균 입경이 11미크론인 자기토너를 수지 H 대신 수지 L,O,P를 각각 사용하여 실시예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다. 결과의 토너를 실시예 1에서와 같은 복사 테스트를 하여 표 3과 표 4에 나타낸 결과를 얻었다. 표 3과 4 각각에서 흐림에 관한 상평가는 다음 기준에 따라 눈으로 관찰한 결과에 기초하여 나타내었다.
⊙: 우수 ○: 양호 △: 보통 ×: 부적당
표에 나타낸 것처럼 저밀도를 나타내는 상은 비교예 1과 3에서 32.5℃-82.5% RH에서 얻어졌다. 비교예 2에서 15℃-10% RH 하에서, 초기단계에서는 양호한 상기 관찰되었으나 복사를 계속함에 따라 상밀도가 점점 낮아져 조야한 상이 얻어졌다.
[표 3]
[표 4]
상기한 것처럼 특정한 비율로 관능기를 함유한 결합제 수지를 사용하여 정전기 상을 현상하기 위한 토너가 제공되는데 이것은 다음과 같은 효과를 나타낸다.
(1) 밀도가 높고 흐림이 없는 토너상을 얻을 수 있다.
(2) 환경변화에 영향을 받지 않고 저습 및 고습 조건하에서도 양호한 토너상이 제공된다.
(3) 고속 복사기에서도 양호한 상이 안정하게 제공되고 다양한 전자사진 상형성장치에 이용할 수 있다.
[실시예 9]
수지 H 100중량부
자기 산화철 80중량부
저분자량 에틸렌-프로필렌 공중합체 4중량부
모노아조 크롬 착체 2중량부
상기한 성분들을 블렌더로 잘 혼합하고 2축 압출기로 150℃에서 용융훈련하였다. 혼련된 제품을 냉각시키고 커터 밀로 거칠게 분쇄하고 제트기류를 사용하여 미분쇄기로 미분쇄하고나서 고정벽형 풍력 분립기(닛뽄뉴메틱 메뉴팩쳐링사제 DS-형 풍력 분립기)로 분류하여 분류된 분말 제품을 얻었다. 코안다(Coanda)효과를 이용하는 복수구역 분립기(니테쓰 고오교오사제 엘보우제트 분립기)로써 분류된 분말로부터 초미분과 조분을 동시에 정밀하게 제거하여 음으로 대전할 수 있는 절연 흑색 미세분말(자기토너)을 얻었다. 자기토너의 입경분포는 이하의 표 5에 나타내었다.
이와 같이 얻은 자기토너 100중량부와 음으로 대전 가능한 소수성 건조공정실리카 미세분말(BET 비표면적=300m2/g) 0.6중량부를 헨셀 믹서로 혼합하여 실리카 미세분이 토너 입자 표면에 부착된 자기토너를 제조하였다. 이 혼합물 상태의 자기토너를 토너 No.1로 하였다.
[실시예 10]
수지 I 100중량부
자기 산화철 90중량부
저분자량 에틸렌-프로필렌 공중합체 3중량부
3,5-Di-tert-부틸살리실산크롬착체 2중량부
표 5에 나타낸 것과 같은 입경 분포의 음으로 대전가능한 절연 자기토너를 실시예 9에서와 동일한 방법으로 상기한 성분들로부터 제조하여 마찬가지로 소수성 건조 공정 실리카 미세분말과 혼합하여 토너 No.2를 얻었다.
[실시예 11]
수지 J 100중량부
자기 산화철 100중량부
저분자량 에틸렌-프로필렌 공중합체 3중량부
모노아조 크론 착체 2중량부
표 5에 나타낸 것과 같은 입경분포의 음으로 대전가능한 절연 자기토너를 실시예 9에서와 동일한 방법으로 제조하고 이 토너 100중량부를 소수성 건조공정 실리카 미세분말(BET=300m2/g) 0.8중량부와 혼합하여 토너 No.3을 얻었다.
[실시예 12]
수지 M 100중량부
자기 산화철 80중량부
저분자량 에틸렌-프로필렌 공중합체 4중량부
3-5-Di-tert-부틸살리실산크롬착체 2중량부
표 5에 나타낸 것과 같은 입경분포의 음으로 대전가능한 절연 자기토너를 실시예 9에서와 동일한 방법으로 상기한 성분들로부터 제조하고, 이 토너 100중량부를 소수성 건조 공정 실리카 미세분말(BET 200m2/g)과 혼합하여 토너 No.4를 얻었다. 앞에서 제조한 실시예 토너 No.1-4( 및 이하 기재할 비교예 토너)를 제2도에 간략하게 나타낸 것처럼 현상 바이어스 전압을 가하기 위한 수정된 전원을 부하하기 위해, 시중구입할 수 있는 전자사진 복사기(양극성의 정전기상을 정상적으로 현상하기 위한, a-Si 감광성 드럼이 부하된 캐논사제 "NP-8500")을 수정하여 제조한 장치로 복사 테스트를 하였다.
a-Si 감광성드럼(1)과 현상슬리브(22) 사이의 틈()을 0.3mm로 놓고 현상슬리브(22)와 자기 닥터 블레이드(24) 사이의 틈을 0.25mm로 지정하여 두께가 약 120미크론인 자기토너층을 형성한다. 사용된 바이어스 전력 1-4의 명세는 표 6에 요약되어 있고, 그렇게 해서 주어지는 교류 전기장 파형은 제4도 내지 제7도에 개략적으로 나타나있는데 이것은 각각 AC 공급수단 So로 주어지는 AC 바이어스 전압과 DC 공급수단 S1으로 주어지는 DC 바이어스 전압의 중첩을 나타낸다.
[실시예 13]
온도 15℃와 습도 10% RH 하에서 토너 1와 전원 1을 사용하여 50,000장의 시이트를 복사 테스트 하였다. 결과는 표 7과 8에서 나타내었다. 계속해서 32.5℃-85% RH 조건하에서 50,000장의 시이트를 마찬가지로 복사 테스트 하였다. 이 표들에 나타낸 결과로부터 명백한 것처럼, 밀도가 높고 흐림이 없는 고선명도의 상을 제공하는 토너가 환경조건에 관계없이 얻어졌다. 슬리브위의 전하는 안정하고 토너 운반부재 메모리는 관찰되지 않았다.
토너 2와 전원 2(실시예 14), 토너 3과 전원 3(실시예 15) 및 토너 4와 전원 1(실시예 16)의 조합으로 실시예 13에서와 유사한 복사 테스트를 하였다. 결과는 표 7-10에 나타내었다.
[비교예 4]
비교예 1에서 제조한 부피 평균 입경이 11미크론인 자기토너와 전원 1을 조합해서 사용하여 실시예 13에서와 유사한 복사 테스트를 하였다. 결과는 표 7-10에 나타내었다. 32.5℃-85% RH의 고온 고습 조건하에서 상농도가 낮아지고 내구성 시험에서 복사된 시이트의 수가 증가했을 때 상열화가 관찰되었다. 15℃-1-% RH의 저온-저습 조건하에서는 내구성 시험의 초기 단계에서 양호한 토너상이 얻어졌지만 복사된 종이의 수가 증가함에 따라 상의 질의 열화가 관찰되었다.
[비교예 5]
비교예 2에서 제조한 부피 평균 입경이 11미크론인 자기토너와 전원 1을 조합하여 사용하여 실시예 13에서와 유사한 복사 테스트를 하였다. 결과는 표 7-10에 나타내었다. 15℃-10% RH의 저온-저습 조건하에서 내구성 시험의 초기 단계에서는 양호한 토너상이 얻어졌지만 복사되는 시이트의 수가 증가함에 따라 상밀도가 낮아지고 흐림이 관찰되었다.
[비교예 6]
비교예 13에서 제조한 부피 평균 입경이 11미크론인 자기토너와 전원 4(듀티팩터-50%)를 조합해서 사용하여 실시예 13에서와 유사한 복사 테스트를 하였다. 결과는 표7-10에 나타내었다.
흐림과 토너 운반부재 메모리에 관한 상평가는 육안으로 관찰하여 행하였고 그 결과는 다음과 같은 기호로 나타내었다.
◎ : 우수
○ : 양호
△ : 보통
× : 부적당
[표 5]
[표 6]
[표 7]
[표 8]
[표 9]
[표 10]

Claims (58)

  1. 정전기상을 유지하기 위한 와 자기토너를 운반하기 위한 토너운반 부재를 현상위치에서 소정의 간격을 두고 배치하는 단계; 자기토너는 결합제수지와 자기분말로 이루어지고 부피 평균 입경이 4-10미크론이 고, 결합제수지는 산무수물기가 있는 비닐공중합체로 이루어지고 총산가(A)가 2-100mg KOH/g 이고 산무수물기로 인한 총산가(B)가 6mgKOH/g 미만이어서 [(B)/(A)]×100이 60g 이하이고; 토너운반 부재위에 운반되고 소정의 간격보다 더 얇은 두께로 조절되는 층중의 자기토너를 현상위치로 운반하는 단계; DC바이어스 전압과 비대칭 AC바이어스 전압으로 이루어지는 교류바이어스 전압을 현상위치에서 토너 운반부재와 잠상보유부재 사이에 중첩하여 가하여 현상측 전압 성분과 역현상측 전압성분으로 이루어지는 교루바이어스 전기장을 제공하고, 현상측 전압 성분은 역현상측 전압성분과 크기가 같거나 더 크고 지속시간은 더 작아 토너 운반부재 위의 자기토너는 잠상보유부재로 옮겨져 현상위치에서 정전기상을 현상하게 되는 단계로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  2. 제1항에 있어서, 교류바이어스 전압은 주파수가 1.0-5.0KHz인 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  3. 제1항에 있어서, 교류바이어스 전압은 듀티팩터가 10-40%인 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  4. 제1항에 있어서, 교류바이어스 전압은 피크-피크치가 1.0-2.0KV인 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기한 교류바이어스 전압은 주파수가 1.0-5.0KHZ, 피크-피크 전압이 1.0-2.0KV, 듀티팩터가 10-40%이고, 자기토너에는 5미크론 이하인 토너입자가 12-60수% 들어 있는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  6. 제1항에 있어서, 잠상보유부재가 a-Si의 감광성층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  7. 제1항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-70mgKOH/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  8. 제1항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-50mgKOH/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  9. 제1항에 있어서, 산무수물기로 인한 결합제수지의 총산가(B)가 0.1mgKOH/g 이상 6mgKOH/g 미만인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  10. 제1항에 있어서, 산무수물기로 인한 결합제수지의 총산가(B)가 0.5-5.5mgKOH/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  11. 제1항에 있어서, 결합제수지의 [(B)/(A)]×100값이 2-50%인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성 방법.
  12. 제1항에 있어서, 결합제수지의 [(B)/(A)]×100값이 3-40%인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성 방법.
  13. 제1항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-70mgKOH/g, 총산가(B)가 0.1mgKOH/g 이상 6mgKOH/g 미만이고 [(B)/(A)]×100값이 2-50%인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성 방법.
  14. 제1항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-50mgKOH/g, 총산가(B)가 0.5-5.5mgKOH/g이고 [(B)/(A)]×100값이 3-40%인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  15. 제1항에 있어서, 비닐공중합체가 2염기산기, 2염기산 모노에스테르기 및 2염기산무수물기인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  16. 제1항에 있어서, 비닐공중합체가 디카르복실산 무수물기, 디카르복실산기 및 디카르복실산 모노에스테르기를 가진 스티렌 공중합체로 이루어지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  17. 제1항에 있어서, 비닐공중합체가 적어도 스티렌 단위, 말레산 단위, 말레산 무수물 단위 및 말레산 모노에스테르 단위를 가지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  18. 제1항에 있어서, 비닐공중합체가 적어도 스티렌 단위, 아크릴레이트 에스테르 단위, 말레산 단위, 말레산 무수물 단위 및 말레산 모노에스테르 단위를 가지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  19. 제1항에 있어서, 비닐공중합체가 적어도 스티렌 단위, 메타크릴레이트 단위, 말레산 단위, 말레산 무수물 다위 및 말레산 모노에스테르 단위를 가지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  20. 제1항에 있어서,비닐공중합체가 적어도 스티렌 모노머와 불포화 디카르복실산 모노에스테르로 이루어지는 모노머 조성물을 용액 중합하여 스티렌 공중합체를 생성하고, 이 스티렌 공중합체를 적어도 스티렌 모노머로 이루어지는 모노머 조성물에 용해시켜 중합가능한 조성물을 형성하고 이 중합가능한 조성물을 현작중합하여 제조되는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  21. 제1항에 있어서, 착색제가 자기물질로 된 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  22. 제21항에 있어서, 자기물질은 수평균입경이 0.1-2미크론이고 보자력(Hc)이 20-150에르스테드이고 포화 자화(σs)가 50-200emu/g이고 10킬로에르스테드를 가했을 때 잔류자기(σr)가 2-20emu/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성 방법.
  23. 제22항에 있어서, 자기물질은 수평균 입경이 0.1-0.5미크론인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성 방법.
  24. 제21항에 있어서, 부피 평균 입경이 4-10미크론인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  25. 제24항에 있어서, 부피 평균 입경이 4-9미크론인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성 방법.
  26. 제24항에 있어서, 수지 100중량부당 자기물질 20-200중량부가 들어있는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  27. 제24항에 있어서, 수지 100중량부당 자기물질 40-150중량부가 들어있는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  28. 제24항에 있어서, 입경이 5미크론 이하인 자기토너입자 12수% 이상, 입경이 8-12.7미크론인 자기토너입자 33수% 이하 및 입경이 16미크론 이상인 자기토너입자 2부피% 이하로 이루어지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  29. 제24항에 있어서, 입경이 5미크론 이하인 자기토너입자가 12-60수% 들어있고; N/V=-0.04N+k(여기서 N은 5미크론 이하의 토너입자의 수%로 함량을 나타낸 12-60인 수이고, V는 5미크론 이하의 토너입자의 부피%로 함량을 나타낸 수이고 k는 4.5-6.5인 수이다)의 조건을 만족시키는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성방법.
  30. 정전기상을 유지하기 위한 잠상보유부재, 자기토너층을 운반하기 위한 토너운반부재, 토너운반부재에 공급되는 자기토너를 담기 위한 토너용기, 토너운반부재 위의 자기토너층을 조절하기 위한 토너층 조절부재, 및 DC바이어스 전압과 비대칭 AC바이어스 전압으로 이루어지는 교류바이어스 전압을 토너운반부재와 잠상보유부재 사이에 중첩하여 가하기 위한 바이어스 적용수단으로 이루어지고; 잠상보유부재와 토너운반부재는 현상위치에서 소정의 간격을 두고 배치되고; 토너층 조절수단은 토너운반부재 위의 자기토너층을 소정의 간격보다 더 얇은 두께로 조절하도록 놓여지고; 자기토너는 결합제수지와 자기분마롤 이루어지고 부피 펴균 입경이 4-10미크론이고 결합제수지는 산무수물기가 있는 비닐공중합체로 이루어지고, 결합제수지는 총산가(A)가 2-100mgKOH/g이고, 산무수물기로 인한 총산가(B)가 6mgKOH/g 미만이어서 [(B)/(A)]×100이 60% 이하이고; 바이어스 적용수단이 현상측 전압성분과 역현상측 전압성분으로 이루어지고 현상측 전압성분이 역현상측 전압성분과 크기가 같거나 더 크고 지속시간은 역현상측 전압 성분보다 더 작은 교류바이어스 전기장을 제공하여 토너운반부재 위의 자기토너가 잠상보유부재로 옮겨져 현상위치에서 정전기상을 현상하는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  31. 제30항에 있어서, 바이어스 적용수단은 주파수가 1.0-5.0KHZ인 교류바이어스 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 상형성 장치.
  32. 제30항에 있어서, 바이어스 적용수단은 듀티팩터가 10-40%인 교류바이어스 전압을 가하는 것을 특징으로 하는 상형성 장치.
  33. 제30항에 있어서, 교류바이어스 전압은 피크-피크치가 1.0-2.0KV인 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  34. 제30항에 있어서, 상기한 교류바이어스 전압은 주파수가 1.0-5.0KHZ이고 피크-피크 전압이 1.0-2.0KV이고 듀티팩터가 10-40%이고, 자기토너에는 5미크론 이하의 토너 입자가 12-60수% 들어 있는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  35. 제30항에 있어서, 잠상보유부재가 a-Si의 감광성층으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  36. 제30항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-70mgKOH/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  37. 제30항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-50mgKOH/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  38. 제30항에 있어서, 산무수물기로 인한 결합제수지의 총산가(B)가 0.1mgKOH/g이상 6mgKOH/g미만인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  39. 제30항에 있어서, 산무수물기로 인한 결합제수지의 총산가(B)가 0.5-5.5mgKOH/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  40. 제30항에 있어서, 결합제수지의 [(B)/(A)]×100값이 2-50%인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  41. 제30항에 있어서, 결합제수지의 [(B)/(A)]×100값이 3-405인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  42. 제30항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-70mgKOH/g, 총산가(B)가 0.1mgKOH/g이상 6mgKOH/g미만이고 [(B)/(A)]×100값이 2-50%인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  43. 제30항에 있어서, 결합제수지의 총산가(A)가 5-50mgKOH/g, 총산가(B)가 0.5-5.5mgKOH/g이고 [(B)/(A)]×100값이 3-40%인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  44. 제30항에 있어서, 비닐공중합체가 2염기산기, 2염기산 모노에스테르기 및 2염기산 무수물기인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  45. 제30항에 있어서, 비닐공중합체가 디크라복실산 무수물기, 디카르복실산기 및 디카르복실산 모노에스테르기를 가진 스티렌 공중합체로 이루어지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  46. 제30항에 있어서, 비닐공중합체가 적어도 스티렌 단위, 말레산 단위, 말레산 무수물 단위 및 말레산 모노에스테르 단위를 가지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  47. 제30항에 있어서, 비닐공중합체가 적어도 스티렌 단위, 아크릴레이트 에스테르 단위, 말레산 단위, 말레산 무수물 단위 및 말레산 모노에스테르 단위를 가지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  48. 제30항에 있어서, 비닐공중합체가 적어도 스티렌 단위, 메타크릴레이트단위, 말레산 단위, 말레산 무수물 단위 및 말레산 모노에스테르 단위를 가지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  49. 제30항에 있어서, 비닐공중합체가 적어도 스티렌 모노머와 불포화 디카르복실산 모노에스테르로 이루어지는 모노머 조성물을 용액 중합하여 스티렌 공중합체를 생성하고, 이 스티렌 공중합체를 적어도 스티렌 모노머로 이루어지는 모노머 조성물에 용해시켜 중합가능한 조성물을 형성하고 이 중합가능한 조성물을 현탁중합하여 제조되는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  50. 제30항에 있어서, 착색제가 자기물질로 된 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  51. 제50항에 있어서, 자기물질은 수평균입경이 0.1-2미크론이고 보자력(Hc)이 20-150에르스테드이고 포화 자화(σs)가 50-200emu/g이고 10킬로에르스테드를 가했을 때 전류자기(σr)가 2-20emu/g인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  52. 제51항에 있어서, 자기물질은 수평균 입경이 0.1-0.5미크론인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성 장치.
  53. 제50항에 있어서, 부피 평균 입경이 4-10미크론인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  54. 제53항에 있어서, 부피 평균 입경이 4-9미크론인 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  55. 제53항에 있어서, 수지 100중량부당 자기물질 20-200중량부가 들어있는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  56. 제53항에 있어서, 수지 100중량부당 자기물질 40-150중량부가 들어있는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  57. 제53항에 있어서, 입경이 5미크론 이하인 자기토너입자 12수% 이상, 입경이 8-12.7미크론인 자키토너입자 33수% 이하 및 입경이 16미크론 이상인 자기토너입자 2부피% 이하로 이루어지는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
  58. 제53항에 있어서, 5미크론 이하의 자기토너입자가 12-60수% 들어있고; N/V=-0.04N+k(여기서 N은 5미크론 이하의 토너입자의 수%로 합량을 나타낸 12-60인 수이고, V는 5미크론 이하의 토너입자의 부피%로 함량을 나타낸 수이고 k는 4.5-6.5인 수이다)의 조건을 만족시키는 자기토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 상형성장치.
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