(19)대한민국특허청(KR)
(12) 등록특허공보(B1)
(51) 。Int. Cl.
G03G 15/02 (2006.01)
G03G 15/00 (2006.01)
(45) 공고일자
(11) 등록번호
(24) 등록일자
2006년11월29일
10-0650633
2006년11월21일
(21) 출원번호 10-2004-0067838 (65) 공개번호 10-2005-0021894
(22) 출원일자 2004년08월27일 (43) 공개일자 2005년03월07일
심사청구일자 2004년08월27일
(30) 우선권주장 JP-P-2003-00307090
JP-P-2003-00373030
JP-P-2003-00358850
2003년08월29일
2003년10월31일
2003년10월20일
일본(JP)
일본(JP)
일본(JP)
(73) 특허권자 가부시키가이샤 리코
일본 도쿄도 오다꾸 나가마고메 1쵸메 3-6
(72) 발명자 코스게아키오
일본, 도쿄도, 오다-꾸, 나가마고메 1-쵸메, 3-6, 가부시키가이샤 리코
내
(74) 대리인 특허법인씨엔에스
(56) 선행기술조사문헌
JP2002287567 A
JP2001100491 A
JP11212372 A
* 심사관에 의하여 인용된 문헌
심사관 : 유진태
전체 청구항 수 : 총 25 항
(54) 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지
(57) 요약
본 발명은 감광체의 내마모성이 양호하고 대전 불량을 초래시키지 않으며, 또한 전사성이 양호한 화상 형성 장치를 제공하
는 것을 목적으로 한다. 또한, 고화질이면서 안정성이 뛰어난 화상을 장기간에 걸쳐 형성할 수 있는 화상 형성 장치를 제공
하는 것을 다른 목적으로 한다.
표면 보호층에 금속 산화물 미립자가 함유된 유기계 감광체(5)와, 이 감광체(5)를 균일하게 대전하는 대전 롤러(14)와, 감
광체(5)의 표면을 클리닝하는 브러시 롤러(15)를 구비하고 있다. 감광체(5)와 대전 롤러(14)의 대전 부재(14b)는 감광체
(5)의 화상 영역과 미소한 간격을 두고 있다. 그리고, 상기 클리닝 브러시에는 고체형 윤활제(16)가 접촉하고 있고, 클리닝
브러시(15)가 감광체(5)의 표면을 클리닝함과 동시에, 감광체(5)의 표면에 윤활제를 도포한다.
등록특허 10-0650633
- 1 -
또한, 상 담지체(5) 표면에 공급 부재(브러시 롤러)(15)를 이용하여 윤활제(16)를 공급하는 윤활제 공급 동작 실시 타이밍
을 화상 형성 동작 타이밍 이외에 실시하도록 하였다. 이것에 의해, 상 담지체(5) 표면에서의 잔존 토너 발생이 적은 상태
에서 상 담지체(5) 표면에 윤활제(16)를 공급할 수 있으므로, 양호한 공급 상태를 유지할 수 있다.
대표도
도 4
특허청구의 범위
청구항 1.
표면에 잠상이 형성되는 상 담지체와,
상기 상 담지체 표면을 대전시키는 대전 수단과,
상기 상 담지체 표면에 토너를 공급하여 잠상을 가시상화하는 현상 수단을 구비하는 화상 형성 장치에 있어서,
상기 상 담지체의 마찰 계수는 0.10 ∼ 0.30 이고,
상기 화상 형성 장치는,
상기 상 담지체에 대향하는 공급 부재를 통하여 상기 상 담지체 표면에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 수단과,
상기 윤활제 공급 수단에 대하여 화상 형성 동작 타이밍 외의 소정의 타이밍으로 윤활제 공급 동작을 실행시키는 공급 제
어 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 2.
제1항에 있어서,
상기 대전 수단은 상기 상 담지체와 소정 간격을 두고 근접 배치되어 있고,
상기 상 담지체는 그 최외층에 금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 3.
제2항에 있어서,
상기 상 담지체에 공급되는 윤활제가 지방산 금속염인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 4.
제3항에 있어서,
상기 상 담지체의 최외층의 두께는 3 ㎛ ∼ 8 ㎛이며, 최외층에 포함되는 금속 산화물 미립자의 양은 최외층 전체 중량에
대하여 5 ∼ 40 % 인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
등록특허 10-0650633
- 2 -
청구항 5.
제1항에 있어서,
상기 상 담지체로부터 토너상이 전사되는 중간 전사체와, 상기 중간 전사체 상의 토너상을 검지하는 검지 수단을 추가로
구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 6.
제5항에 있어서,
상기 상 담지체 표면의 마찰 계수가 상기 중간 전사체 표면의 마찰 계수와 동등하거나 작은 것을 특징으로 하는 화상 형성
장치.
청구항 7.
제6항에 있어서,
상기 중간 전사체 표면의 마찰 계수는 0.55 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 8.
제1항에 있어서,
상기 상 담지체는 복수개 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 9.
제1항에 있어서,
상기 토너는 체적 평균 입경이 3 ㎛ ∼ 7 ㎛ 이고, 체적 평균 입경(Dｖ)과 개수 평균 입경(Dn)의 비(Dｖ／Dn)는 1.00 ∼
1.40 이고, 형상 계수 SF－1은 100 ∼ 180, 형상 계수 SF－2는 100 ∼ 180 인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 10.
제1항에 있어서,
상기 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 유
기 용매 중에 분산시킨 토너 재료액을 수계 매체 중에서 가교 및/또는 신장 반응시켜 얻어지는 토너인 것을 특징으로 하는
화상 형성 장치.
청구항 11.
제1항에 있어서,
등록특허 10-0650633
- 3 -
상기 토너는 지방산 금속염 입자가 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 12.
제1항에 있어서,
상기 대전 수단은 DC 바이어스에 방전 개시 전압의 2배 이상의 정점간 전압을 구비하는 AC 바이어스를 공급하여 상 담지
체의 표면을 대전시키고, 상기 대전 수단과 상 담지체의 간격은 10 ㎛ ∼ 80 ㎛이며, 상기 AC 바이어스의 주파수는 상 담
지체 선속도의 7배 ∼ 12배 인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 13.
제1항에 있어서,
상기 대전 수단의 대전 부재는 도전성 수지 재료로 구성되어 있고, 상기 대전 부재에는 절연성 부재가 설치되어 있으며, 상
기 절연성 부재가 상기 상 담지체의 화상 형성 영역 이외에 접촉하여 간격을 형성하고 있는 것을 특징으로 하는 화상 형성
장치.
청구항 14.
삭제
청구항 15.
제1항에 있어서,
상기 공급 제어 수단은 상기 대전 수단과 상기 현상 수단을 동작시키지 않고 상기 상 담지체를 회전시켜 윤활제 공급 동작
을 실행하며,
상기 화상 형성 장치는
상기 상 담지체의 회전량을 검지하는 회전량 검지 수단과
토너의 소비량을 검지하는 토너 소비량 검지 수단
을 추가로 구비하고,
상기 공급 제어 수단은 상기 상 담지체의 회전량이 소정 회전량에 도달하는 동안, 소정 소비량 이상의 토너가 소비되었을
경우에 윤활제 공급 동작을 실행하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 16.
제1항에 있어서,
상기 공급 부재에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가 수단과
상기 공급 부재에 인가하는 바이어스를 화상 형성 동작 중과 윤활제 공급 동작 중에 서로 다르게 하는 바이어스 조정 수단
을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
등록특허 10-0650633
- 4 -
청구항 17.
제16항에 있어서,
상기 바이어스 조정 수단은 화상 형성 동작 중에 토너의 대전 극성과 역극성의 바이어스를 인가하고, 윤활제 공급 동작 중
에 토너의 대전 극성과 동극성의 바이어스를 인가하거나 오프로 하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 18.
제1항에 있어서,
상기 상 담지체는 복수개 설치되어 있고, 상기 공급 제어 수단은 상기 상 담지체마다 설치되어 있으며,
상기 화상 형성 장치는 윤활제 공급 동작을 실행하는지의 여부를 상기 상 담지체마다 설정 가능토록 하는 공급 설정 수단
을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 19.
제1항에 있어서,
상기 상 담지체는 그 최외층에 윤활제를 함유한 표면층을 구비한 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 20.
제19항에 있어서,
상기 상 담지체 표면층의 두께는 4 ㎛ ∼ 10 ㎛ 이하이며, 표면층에 포함되는 윤활제의 양이 표면층 전 중량에 대하여 30
∼ 80 % 인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 21.
제19항에 있어서,
상기 윤활제는 불소 수지, 실리콘 수지, 폴리올레핀 수지의 미립자인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 22.
제19항에 있어서,
상기 윤활제가 점유하는 면적율은 상 담지체의 표면층 전체 표면의 10% 이상인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 23.
제19항에 있어서,
등록특허 10-0650633
- 5 -
표면층에 포함되는 윤활제 전체 체적은 표면층 전체 체적의 20% 이상인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.
청구항 24.
대전 수단, 노광 수단, 현상 수단, 클리닝 수단을 포함하는 화상 형성 수단 중 적어도 어느 하나와 상 담지체를 일체화하여
화상 형성 장치에 대하여 착탈 가능하게 구성한 프로세스 카트리지에 있어서,
상기 상 담지체 표면의 마찰 계수는 0.10 ∼ 0.30 이고,
상기 프로세스 카트리지는,
상기 상 담지체에 대향하는 공급 부재를 통하여 상기 상 담지체 표면에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 수단과,
상기 윤활제 공급 수단에 대하여 화상 형성 동작 타이밍 외의 소정의 타이밍으로 윤활제 공급 동작을 실행시키는 공급 제
어 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
청구항 25.
제24항에 있어서,
상기 화상 형성 수단 중 적어도 대전 수단을 포함하되, 상기 대전 수단이 근접 대전 수단이고, 상기 상 담지체의 최외층은
금속 산화물을 함유하는 것을 특징으로 하는 프로세스 카트리지.
청구항 26.
제24항에 있어서,
상기 화상 형성 수단 중 적어도 클리닝 수단을 포함하되, 상기 클리닝 수단은 클리닝 블레이드를 구비하고, 공장 출하 시에
상기 클리닝 블레이드 표면에 분말체가 도포되어 있지 않은 상태로 프로세스 카트리지에 세트되어 있는 것을 특징으로 하
는 프로세스 카트리지.
명세서
발명의 상세한 설명
발명의 목적
발명이 속하는 기술 및 그 분야의 종래기술
본 발명은 화상 형성 장치, 또는 이 화상 형성 장치에 대하여 착탈 가능하게 구성된 프로세스 카트리지에 관한 것이다.
종래, 화상 형성 장치에는 감광체 표면을 균일하게 대전시키는 대전 수단으로서의 대전 롤러, 상 담지체로서의 감광체, 감
광체 표면에 정전 잠상을 형성하는 노광 수단, 이 정전 잠상에 토너를 부착시켜 감광체 표면에 토너상을 형성하는 현상 수
단 등을 구비한 것이 알려져 있다. 또, 이 화상 형성 장치는 상기 토너상을 전사지나 전사 벨트에 전사하는 전사 수단, 전사
수단에 의해 전사되지 않고 감광체에 부착한 토너를 제거하는 클리닝 수단으로서의 클리닝 브러시나 클리닝 블레이드 등
도 구비하고 있다.
등록특허 10-0650633
- 6 -
상기 화상 형성 장치에 이용되는 감광체로서는 염가, 대량 생산성, 무공해성 등의 이점으로부터 유기계 재료로 이루어지는
유기계 감광체가 사용되고 있다. 그러나, 유기 감광체는 내마모성이 낮고 무기계 감광체에 비하여 내구성이 뒤떨어지고 있
었다. 이에, 유기계 감광체의 내마모성을 향상시키는 목적으로 감광체 표면층에 금속 산화물 미립자를 포함시킨 것이 알려
져 있다.
또, 근래의 고화질화에 수반하여 토너의 소입경화나 구형화가 진척되고 있다. 이와 같은 소입경이고 구형인 토너를 이용한
화상 형성 장치에서는 브러시 롤러나 클리닝 블레이드 등의 클리닝 장치로서는 전부를 클리닝할 수 없어 상기 클리닝 장치
로 다 제거하지 못한 토너가 대전 롤러에 부착하여 감광체에 대한 대전 불량 등이 초래되는 경우가 있었다. 이에, 일본 특
허 공개 공보 2001－109235호에는 감광체에 대하여 대전 롤러를 소정 간격 두고 마련함으로써 대전 롤러에 대한 토너 부
착을 절감시켜 감광체에 대한 대전 불량을 방지하는 것이 기재되어 있다. 또, 상기 특허 문헌 1에서는 대전 롤러와 감광체
사이의 간격 불균일로 인한 대전 불균일을 방지하기 위하여, DC 전압에 AC 바이어스를 중첩한 AC 롤러 대전을 실시하
고 있다.
또한, 전자 사진 방식의 화상 형성 장치에는 상 담지체에 윤활제를 공급하는 기구가 구비된 것이 있다. 이와 같은 화상 형
성 장치에는 상 담지체 표면의 마모를 절감시키거나, 전사 공정에서의 전사율을 향상시키거나, 전사 화상이 일부 누락하는
등의 이상 화상의 발생을 방지하거나, 상 담지체 표면의 클리닝을 위하여 상 담지체 표면에 접촉된 블레이드에 의한 클리
닝성을 향상시키는 등의 각종 효과가 있다.
이와 같은 화상 형성 장치에 있어서, 상 담지체에 대하여 고형의 윤활제를 공급하는 경우에는, 화상 형성 장치의 사용에 따
라 윤활제가 점차 감소되어 가기 때문에, 양호한 도포 조건을 장기간에 걸쳐 유지하는 것이 곤란하게 된다.
종래에는 예컨대, 토너 부착량 검지 센서를 이용하여 상 담지체에 대한 윤활제의 도포 상태를 검지함으로써 윤활제의 도포
상태를 유지하도록 한 기술이 있다(예컨대, 일본 특허 공개 공보 평 8－234642호, 특허 공개 공보 평 11－202569호를 참
조).
또, 예컨대, 용지 통과 매수에 따라 공급 부재에 대한 윤활제의 접촉압을 변화시키거나 윤활제 공급 부재의 회전수나 회전
시간을 변화시킴으로써 점차 윤활제가 삭감되어 감에 따른 도포량의 저하를 보충하도록 한 기술이 있다(예컨대, 일본 특허
공개 공보 평 8－234642호, 특허 공개 공보 2002－341695호를 참조).
발명이 이루고자 하는 기술적 과제
그러나, 상술한 AC 롤러 대전은 감광체의 근처에서 고에너지 방전이 발생하기 때문에, 오존 등의 방전 생성물이 DC 전압
의 대전 롤러에 비하여 현저히 발생하게 된다. 그리고, 이 방전 생성물이 감광체 표면의 성질을 변질시켜 마찰 계수를 상승
시킨다. 또한, 상기 감광체 표면층에 금속 산화물 미립자를 포함한 감광체는 내마모성이 높기 때문에, 변질한 감광체 표면
이 마모되기 어려워 결과적으로 상기 감광체 표면의 변질이 더한층 진척되어 마찰 계수의 상승이 현저하게 된다. 이와 같
이, 감광체 표면의 마찰 계수가 상승하게 되면, 전사 불량이 발생하기 쉬워진다. 특히, 전사하고자 하는 전사면이 평활한
경우, 감광체 표면의 마찰 계수 상승에 따른 전사 불량이 현저하게 나타나게 된다.
또한, 고화질화를 위해서는 토너의 소입경화가 유효한 바, 근래 토너의 소입경화가 진척되고 있다. 한편, 소입경의 토너
는 클리닝의 면에서는 불리하다. 상술한 바와 같이, 클리닝성의 향상을 위해서는 상 담지체에 대한 윤활제 공급이 유효하
지만, 종래의 기술로는 윤활제에 의한 상 담지체의 표면 상태 유지가 반드시 충분하다고는 말할 수 없었다.
예컨대, 토너 부착량 검지 센서에 의해 윤활제의 도포 상태를 검지하는 방식으로는 상 담지체의 길이 방향 중, 토너 부착량
검지 센서가 장착되어 있는 부분의 정보밖에 얻을 수 없기 때문에, 반드시 상 담지체 전체의 도포 상태와 일치하지 않는 경
우가 있다. 또, 소형이면서 고속의 풀 컬러 화상 형성이 가능한 탠덤(tandem) 방식의 화상 형성 장치가 실용화되어 있지만,
복수개의 상 담지체에 각각 토너 부착량 검지 센서를 설치하게 되면 비용이 상승될 뿐만 아니라, 장치 소형화의 면에서도
불리하다.
또, 예컨대, 화상 면적율에 의해 윤활제의 공급 조건을 제어하는 방식으로는 화상이 형성되는 기록재에 대한 화상 면적율
을 검출하고 있기 때문에, 기록재에 대한 화상 면적이 동일한 화상을 동일 매수 출력한 경우라도, 한 장씩 출력할 때와 다
수매를 한 번에 연속 출력할 때에 상 담지체의 회전 횟수가 크게 달라지게 된다. 이 때문에, 검출된 화상 면적율이 같아도
출력 조건에 따라서는 상 담지체의 표면 상태가 일치하지 않는 경우가 있다.
등록특허 10-0650633
- 7 -
본 발명은 이상의 점을 감안하여 이루어진 것으로서, 감광체의 내마모성이 양호하여 대전 불량을 초래시키기 어렵고, 또한
전사성이 양호한 화상 형성 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 고화질이면서도 안정성이 뛰어난 화상 형성 장치를 제공하는 것을 다른 목적으로 한다.
발명의 구성
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 1에 기재의 발명은 표면에 잠상이 형성되는 상 담지체와, 상기 상 담지체 표면을 대
전시키는 대전 수단과, 상기 상 담지체 표면에 토너를 공급하여 잠상을 가시상화하는 현상 수단을 구비하는 화상 형성 장
치에 있어서, 상기 상 담지체의 마찰 계수는 0.10 ∼ 0.30 인 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재의 발명은 상기 대전 수단은 상기 상 담지체와 소정 간격을 두고 근접 배치되어 있고, 상기 상 담지체는 그
최외층에 금속 산화물을 함유하며, 상기 화상 형성 장치는 추가로 상기 상 담지체 표면에 윤활제를 공급하는 공급 수단을
구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재의 발명은 상기 상 담지체에 공급되는 윤활제가 지방산 금속염인 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재의 발명은 상기 상 담지체의 최외층의 두께는 3 ㎛ ∼ 8 ㎛이며, 최외층에 포함되는 금속 산화물 미립자의
양은 최외층 전체 중량에 대하여 5 ∼ 40 % 인 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재의 발명은 상기 상 담지체로부터 토너상이 전사되는 중간 전사체와, 상기 중간 전사체 상의 토너상을 검지
하는 검지 수단을 추가로 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재의 발명은 상기 상 담지체 표면의 마찰 계수가 상기 중간 전사체 표면의 마찰 계수와 동등하거나 작은 것
을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재의 발명은 상기 중간 전사체 표면의 마찰 계수는 0.55 이하인 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재의 발명은 상기 상 담지체는 복수개 마련되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 9에 기재의 발명은 상기 토너는 체적 평균 입경이 3 ㎛ ∼ 7 ㎛ 이고, 체적 평균 입경(Dｖ)과 개수 평균 입경(Dn)의
비(Dｖ／Dn)는 1.00 ∼ 1.40 이고, 형상 계수 SF－1은 100 ∼ 180, 형상 계수 SF－2는 100 ∼ 180 인 것을 특징으로 한
다.
청구항 10에 기재의 발명은 상기 토너는 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에
스테르, 착색제, 이형제를 유기 용매 중에 분산시킨 토너 재료액을 수계 매체 중에서 가교 및/또는 신장 반응시켜 얻어지는
토너인 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재의 발명은 상기 토너는 지방산 금속염 입자가 첨가되어 있는 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재의 발명은 상기 대전 수단은 DC 바이어스에 방전 개시 전압의 2배 이상의 정점간 전압을 구비하는 AC
바이어스를 공급하여 상 담지체의 표면을 대전시키고, 상기 대전 수단과 상 담지체의 간격은 10 ㎛ ∼ 80 ㎛이며, 상기 AC
바이어스의 주파수는 상 담지체 선속도의 7배 ∼ 12배 인 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재의 발명은 상기 대전 수단의 대전 부재는 도전성 수지 재료로 구성되어 있고, 상기 대전 부재에는 절연성
부재가 설치되어 있으며, 상기 절연성 부재가 상기 상 담지체의 화상 형성 영역 이외에 접촉하여 간격을 형성하고 있는 것
을 특징으로 한다.
청구항 14에 기재의 발명은 상기 상 담지체에 대향하는 공급 부재를 통하여 상기 상 담지체 표면에 윤활제를 공급하는 윤
활제 공급 수단과, 상기 윤활제 공급 수단에 대하여 화상 형성 동작 타이밍 외의 소정의 타이밍으로 윤활제 공급 동작을 실
행시키는 공급 제어 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
등록특허 10-0650633
- 8 -
청구항 15에 기재의 발명은 상기 공급 제어 수단은 상기 대전 수단과 상기 현상 수단을 동작시키지 않고 상기 상 담지체를
회전시켜 윤활제 공급 동작을 실행하며, 상기 화상 형성 장치는 상기 상 담지체의 회전량을 검지하는 회전량 검지 수단과
토너의 소비량을 검지하는 토너 소비량 검지 수단을 추가로 구비하고, 상기 공급 제어 수단은 상기 상 담지체의 회전량이
소정 회전량에 도달하는 동안, 소정 소비량 이상의 토너가 소비되었을 경우에 윤활제 공급 동작을 실행하는 것을 특징으로
한다.
청구항 16에 기재의 발명은 상기 공급 부재에 바이어스를 인가하는 바이어스 인가 수단과 상기 공급 부재에 인가하는 바이
어스를 화상 형성 동작 중과 윤활제 공급 동작 중에 서로 다르게 하는 바이어스 조정 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으
로 한다.
청구항 17에 기재의 발명은 상기 바이어스 조정 수단은 화상 형성 동작 중에 토너의 대전 극성과 역극성의 바이어스를 인
가하고, 윤활제 공급 동작 중에 토너의 대전 극성과 동극성의 바이어스를 인가하거나 오프로 하는 것을 특징으로 한다.
청구항 18에 기재의 발명은 상기 상 담지체는 복수개 설치되어 있고, 상기 공급 제어 수단은 상기 상 담지체마다 설치되어
있으며, 상기 화상 형성 장치는 윤활제 공급 동작을 실행할지의 여부를 상기 상 담지체마다 설정 가능토록 하는 공급 설정
수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 19에 기재의 발명은 상기 상 담지체는 그 최외층에 윤활제를 함유한 표면층을 구비한 것을 특징으로 한다.
청구항 20에 기재의 발명은 상기 상 담지체 표면층의 두께는 4 ㎛ ∼ 10 ㎛ 이하이며, 표면층에 포함되는 윤활제의 양이 표
면층 전 중량에 대하여 30 ∼ 80 % 인 것을 특징으로 한다.
청구항 21에 기재의 발명은 상기 윤활제는 불소 수지, 실리콘 수지, 폴리올레핀 수지의 미립자인 것을 특징으로 한다.
청구항 22에 기재의 발명은 상기 윤활제가 점유하는 면적율은 상 담지체의 표면층 전체 표면의 10% 이상인 것을 특징으로
한다.
청구항 23에 기재의 발명은 표면층에 포함되는 윤활제 전체 체적은 표면층 전체 체적의 20% 이상인 것을 특징으로 한다.
청구항 24에 기재의 발명은 대전 수단, 노광 수단, 현상 수단, 클리닝 수단을 포함하는 화상 형성 수단 중 적어도 어느 하나
와 상 담지체를 일체화하여 화상 형성 장치에 대하여 착탈 가능하게 구성한 프로세스 카트리지에 있어서, 상기 상 담지체
표면의 마찰 계수는 0.10 ∼ 0.30인 것을 특징으로 한다.
청구항 25에 기재의 발명은 상기 화상 형성 수단 중 적어도 대전 수단을 포함하되, 상기 대전 수단이 근접 대전 수단이고,
상기 상 담지체의 최외층은 금속 산화물을 함유하며, 상기 프로세스 카트리지는 상기 상 담지체 표면에 윤활제를 공급하는
공급 수단을 추가로 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 26에 기재의 발명은 상기 화상 형성 수단 중 적어도 클리닝 수단을 포함하되, 상기 클리닝 수단은 클리닝 블레이드
를 구비하고, 공장 출하 시에, 상기 클리닝 블레이드 표면에 분말체가 도포되어 있지 않은 상태로 프로세스 카트리지에 세
트되어 있는 것을 특징으로 한다.
실시예
이하, 본 발명을 적용한 화상 형성 장치로서 탠덤(tandem) 직접 전사 방식의 풀 컬러 프린터에 적용한 예를 나타낸다.
도 1은 본 발명을 탠덤 직접 전사 방식의 풀 컬러 프린터에 적용한 예를 나타내는 전체 구성도이다. 장치 본체(1)내에는 상
담지체인 감광체(5M, 5C, 5Y, 5BK:이하, 단순히 5로 표기하는 경우도 있음)를 포함한 4개의 감광체 유닛(2M, 2C, 2Y,
2BK)을 장치 본체에 대하여 각각 착탈 가능하게 장착하고 있다. 감광체 유닛(2M, 2C, 2Y, 2BK)은 동일한 구성을 한 유닛
이며, 감광체 유닛(2M)은 마젠타(M) 색에 대응하는 화상을 형성하고, 감광체 유닛(2C)은 시안(C) 색에 대응하는 화상을
형성하며, 감광체 유닛(2Y)은 옐로(Y) 색에 대응하는 화상을 형성하고, 감광체 유닛(2BK)은 블랙(BK) 색에 대응하는 화
상을 형성한다.
등록특허 10-0650633
- 9 -
장치 본체의 대략 중앙에 전사 벨트(3)를 복수개의 롤러에 씌워 화살표 A 방향으로 정·역회전시키는 전사 유닛을 배치하고
있다. 전사 벨트(3)의 내측에는 4개의 전사 브러시(57)가 4개의 감광체에 대응하여 각각 설치되어 있다. 그 전사 벨트의 위
쪽 면은 각 감광체 유닛의 감광체에 접촉 가능하게 배치되어 있다. 감광체 유닛(2M, 2C, 2Y, 2BK)에 대응하여 각각 사용
하는 토너 색이 상이한 현상 장치(10M, 10C, 10Y, 10BK)를 배치하고 있다. 각 색의 현상 장치는 구성이 동일한 것으로서,
사용하는 토너 색만이 상이한 2 성분 현상 방식의 현상 장치이다. 그 각 색의 현상 장치 내에는 토너와 캐리어로 이루어지
는 현상제가 수용되어 있다.
현상 장치는 감광체(5)에 대향한 현상 롤러, 현상제를 이송·교반하는 스크루, 토너 농도 센서 등으로 구성된다. 현상 롤러
는 외측의 회전 자유로운 슬리브와 내측에 고정된 자석으로 구성되어 있다. 토너 농도 센서의 출력에 따라 도시하지 않는
토너 보급 장치로부터 필요량의 토너가 보급된다.
또, 감광체 유닛의 위쪽에는 기록 유닛(6)을 배치하고, 전사 벨트의 하부에는 양면 유닛(7)을 배치하고 있다. 이 프린터는
장치 본체의 좌측에 화상 형성 후의 전사지(P)를 반전시켜 배출하거나 양면 유닛으로 이송하는 반전 유닛(8)을 장착하고
있다.
기록 유닛(6)은 각 색마다 준비된 레이저 다이오드(LD) 방식의 4개의 광원과 6면의 다각형 미러와 다각형 모터로 구성되
는 1조의 다각형 스캐너와 각 광원의 광로에 배치된 fθ 렌즈, 긴 장방형의 WTL 등의 렌즈나 미러로 구성되어 있다. 레이
저 다이오드로부터 출사된 레이저 빛은 다각형 스캐너에 의해 편향 주사되어 감광체 상에 조사된다.
양면 유닛(7)은 쌍을 이루는 이송 안내판(45a, 45b)과, 쌍을 이루는 4조의 이송 롤러(46)로 구성되고, 전사지의 양면에 화
상을 형성하는 양면 화상 형성 모드시에는 한 면에 화상이 형성된 후 반전 유닛(8)의 반전 이송로(54)로 이송되어 스위치
백으로 이송된 전사지(P)를 접수하여 그 전사지를 용지 공급부를 향하여 이송한다.
반전 유닛(8)은 각각 쌍을 이루는 복수개의 이송 롤러와 쌍을 이루는 복수개의 이송 안내판으로 이루어지고, 상술한 바와
같이 양면 화상 형성 시에, 전사지(P) 안팎을 반전시켜 양면 유닛(7)에 송출하거나 화상 형성 후의 전사지(P)를 그대로 기
외로 배출하거나 안팎을 반전시켜 기외로 배출하는 등의 기능을 한다. 용지 공급 카세트(11, 12)가 설치되어 있는 용지 공
급부에는 전사지(P)를 1매씩 분리하여 공급하는 용지 분리 공급부(55,56)가 각각 마련되어 있다.
전사 벨트(3)와 반전 유닛(8) 사이에는 전사지에 전사된 화상을 정착하는 정착 장치(9)가 마련되어 있다. 그 정착 장치(9)
의 전사지 이송 방향 하류 측에는 반전 배출로(20)를 분기시켜 형성하여 이송되어 온 전사지(P)를 용지 배출 롤러쌍(25)에
의해 용지 받이(26)상으로 배출 가능토록 하고 있다.
또, 장치 본체의 하부에는 상하 2단으로 사이즈가 다른 전사지(P)를 수납 가능한 용지 공급 카세트(11, 12)가 각각 설치되
어 있다. 또한, 장치 본체의 우측면에는 수동 트레이(13)가 화살표 B 방향으로 개폐 가능하게 마련되어 있는 바, 그 수동 트
레이를 개방하여 수동 용지 공급이 가능토록 하고 있다.
우선, 이 풀 컬러 프린터의 풀 컬러 화상 형성 시의 동작을 설명한다. 이 풀 컬러 프린터가 풀 컬러 화상 데이터를 접수하면,
각 감광체(5)가 도 1에서 시계 바늘 회전 방향으로 각각 회전한다. 그리고, 그 각 감광체(5)의 표면이 대전 롤러에 의해 균
일하게 대전된다. 그리고, 각 색의 감광체 유닛(2M, 2C, 2Y, 2BK)의 감광체(5)에 기록 유닛(6)에 의해 각 색의 화상에 대
응하는 레이저 빛이 각각 조사되어 각 색의 화상 데이터에 대응한 잠상이 각각 형성된다. 각 잠상은 감광체(5)가 회전하여
현상 장치의 위치에 도달하면, M, C, Y 및 BK색 토너로 각각 현상되어 토너상이 형성된다.
한편, 용지 공급 카세트(11, 12)로부터 전사지(P)가 용지 분리 공급부(55,56)에 의해 공급되고, 그 전사지가 전사 벨트(3)
의 직전에 마련되어 있는 레지스트레이션 롤러쌍(59)에 의해 각 감광체(5) 상에 형성되어 있는 토너상과 일치하게 되는 타
이밍으로 이송된다. 전사지(P)는 전사 벨트(3)의 입구 부근에 배치되어 있는 용지 흡착 롤러(58)에 의해 양극성으로 대전
되어 전사 벨트의 표면에 정전적으로 흡착된다. 그리고, 전사지(P)는 전사 벨트(3)에 흡착된 상태로 이송되면서 M, C, Y
및 BK색의 각 토너상이 순차적으로 전사지(P)에 전사되어 4색 중첩된 풀 컬러의 토너 화상이 형성된다.
상기 전사지(P)는 정착 장치(9)에서 열과 압력이 가해짐으로써 토너상이 용융 정착되고, 그 후는 지정된 모드에 따른 용지
배출계를 거쳐 장치 본체 상부의 용지 받이(26)로 반전 배출되거나, 정착 장치(9)로부터 직진하여 반전 유닛(8) 내를 거쳐
직접 배출되거나, 또는, 양면 화상 형성 모드가 선택되어 있을 경우에는, 상술한 반전 유닛(8) 내의 반전 이송로에 이송된
등록특허 10-0650633
- 10 -
후 스위치 백되어 양면 유닛(7)으로 이송되고, 거기로부터 재차 공급되어 감광체 유닛(2M, 2C, 2Y, 2BK)이 설치되어 있
는 화상 형성부에서 뒷면에 화상이 형성된 후 배출된다. 이후, 2매 이상의 화상 형성이 지시되어 있을 때에는, 상술한 화상
형성 프로세스가 반복된다.
다음에, 이 풀 컬러 프린터의 흑백 화상 형성 시의 동작을 설명한다. 이 풀 컬러 프린터가 흑백의 화상 데이터를 접수하면,
흡착 롤러(58)에 대향하여 전사 벨트(3)를 지지하고 있는 종동 롤러가 하부로 이동하여 전사 벨트가 M, C, Y의 감광체(5)
로부터 이탈된다. BK의 감광체가 도 1의 시계 바늘 회전 방향으로 회전하여 BK감광체(5)의 표면이 대전 롤러에 의해 균
일하게 대전된다. 그리고, 나아가 감광체 유닛(2BK)의 감광체(5 BK)에는 BK 화상에 대응한 레이저빛이 조사되어 잠상이
형성된다. 잠상은 현상 장치(10BK) 위치에 도달되면, BK 토너에 의해 현상되어 토너상이 된다. 이 때, BK 이외의 3색의
감광체 유닛과 현상 장치는 정지되어 감광체나 현상제의 불필요한 소모를 방지한다.
한편, 용지 공급 카세트(11, 12)로부터 전사지(P)가 용지 분리 공급부(55,56)에 의해 공급되고, 그 전사지가 전사 벨트(3)
의 직전에 마련되어 있는 레지스트레이션 롤러쌍(59)에 의해 BK감광체(5BK) 상에 형성되어 있는 토너상과 일치하게 되
는 타이밍으로 이송된다. 전사지(P)는 전사 벨트의 입구 부근에 배치되어 있는 용지 흡착 롤러(58)에 의해 대전되어 전사
벨트(3)의 표면에 정전적으로 흡착된다. 그리고, 전사지(P)는 전사 벨트(3)에 정전 흡착된 상태로 이송되므로, 전사 벨트
(3)가 M, C, Y의 감광체로부터 이탈되어 있어도 전사지는 BK 감광체(5BK)까지 이송되어 전사지위에 BK 토너상이 전사
된다. 그 전사지(P)는 풀 컬러 화상의 경우와 마찬가지로, 정착 장치(9)에 의해 정착되어 지정된 모드에 따른 용지 배출계
를 통하여 처리된다. 이후, 2매 이상의 화상 형성이 지시되어 있을 때에는, 상술한 화상 형성 프로세스가 반복된다.
전사지를 안정하게 정전 흡착 이송하기 위하여 전사 벨트(3)는 적어도 표층이 고저항의 재료로 구성되어 있을 필요가 있
다. 전사 벨트의 재질로서는 폴리 불화 비닐리덴, 폴리이미드, 폴리카보네이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 수지 재
료를 이음매 없는 벨트로 성형하여 사용할 수 있다. 이러한 재료는 그대로 이용하거나 카본 블랙 등의 도전 재료에 의해 저
항을 조정할 수 있다. 또, 이와 같은 수지를 기층으로 하고, 분무나 침지 등의 방법에 의해 표층을 형성하여 적층 구조로 하
여도 좋다.
본 실시예에 있어서는, 공지의 기술(일본 특허 공개 공보 2002-49193호, 특허 공개 공보 2002-148876호 참조)과 마찬
가지로, 전사 벨트(3)에 정해진 패턴의 토너상을 직접 형성하고, 이 토너상을 부착량 센서(31)에 의해 검지한다. 그리고,
그 결과에 근거하여 대전 조건이나, 노광 조건, 현상 조건 등의 화상 형성 조건을 제어하고 있다.
또, 본 실시예에 있어서는, 전사 벨트를 폴리불화비닐리덴이나 폴리에틸렌 테레프탈레이트 등의 투명 또는 반투명의 전사
벨트를 사용하고, 전사 벨트의 표면에 발광 소자와 수광 소자로 이루어지는 부착량 센서(31)를 마련한다. 전사 벨트의 뒷
면에 반사 부재(32)를 배치하여 전사 벨트(3)의 토너상을 검지하도록 하고 있다.
우선, 도 2에 나타낸 바와 같이, 전사 벨트(3) 상에 M, Y, C, BK의 기준 패턴 토너상을 형성한다. 부착량 센서(31)의 발광
소자로부터 발사되는 빛은 검지 위치에서 반사 부재(32)(도 1 참조)에 의해 정반사 및 난반사한다. 이 정반사, 또는 난반사
한 빛 중 어느 하나 또는 양쪽 모두를 수광 소자로 검지하고, 이 광량에 근거하여 토너 부착량을 검지한다. 검지 위치에 전
사 벨트 상에 형성한 기준 패턴이 통과될 때에는, 토너량의 증가에 따라 토너층의 광 투과율이 저하하기 때문에, 부착량 센
서의 발광 소자로부터 전사 벨트를 투과하여 반사 부재(32)에 조사되는 빛이나, 반사 부재(32)로부터의 반사광의 광량이
적어진다. 한편, 전사 벨트 상에 토너가 존재하지 않을 때에는, 부착량 센서(31)의 발광 소자로부터 발광되는 빛이 전사 벨
트(3)를 투과하여 반사 부재(32)에 조사되고, 그 빛을 반사 효율이 높은 반사 부재(32)가 반사하여 광 강도가 강한 반사광
이 부착량 센서(31)의 수광 소자에 입력된다. 이 때문에, 전사 벨트 상에 토너가 존재하지 않을 때에는, 부착량 센서(31)의
출력이 높아진다. 이 결과, 전사 벨트 상에 토너가 존재하지 않을 때와 토너가 존재할 때, 부착량 센서(31)의 출력 차이가
커지기 때문에, 높은 S/N 비를 얻을 수 있어 토너 부착량의 검지 능력이 향상될 수 있다. 반사 부재(32)는 반사 부재(32)의
표면 가공을 용이하게 하여 높은 반사율을 얻기 위하여, 반사면을 평면으로 하고 있다. 또, 이와 같이, 반사 부재(32)의 반
사면을 평면으로 함으로써 부착량 센서(31)의 발광 소자로부터 반사 부재에 입사되는 빛의 입사 위치가 다소 어긋나도 반
사 부재(32)로부터의 반사광의 반사 방향 변동을 작게 할 수 있다. 또, 반사 부재(32)는 엔드리스 전사 벨트(3)의 뒷면을 지
지하고 있으므로, 전사 벨트(3)의 주행면이 안정되고, 이 안정된 위치에서 부착량 센서(31)의 빛을 조사할 수 있으므로 S/
N 비를 향상시킬 수 있다. 또한, 반사형의 부착량 센서(31)를 이용함으로써 발광 소자와 수광 소자를 하나의 지지 부재로
지지할 수 있고, 반사 부재(32)와의 상대 위치를 정하여 수행하는 조립 작업도 투과형의 부착량 센서에 비교하여 용이하게
실행할 수 있다.
그리고, 전사 벨트 상의 토너상을 검지한 후에는, 전사 벨트 상의 토너상을 도시하지 않는 클리닝 장치로 제거한다. 한편,
부착량 검지 결과에 따라 각 색의 화상 형성 조건을 제어하여 통상의 화상 인쇄를 실행한다.
등록특허 10-0650633
- 11 -
상기 토너 부착량 검지 수단은 각 색의 토너량을 검지하여 화상 형성 조건을 제어할 뿐만 아니라, 상기 일본 특허 공개 공
보 2002-148876호에 기재되어 있는 바와 같이, 각 색의 토너 화상의 위치 차이를 검지하는 위치 차이 검지 센서로서도 이
용할 수 있다.
일반적으로 전사 벨트(3)는 평활성이 높고 토너의 이형성도 뛰어난 재료가 사용되기 때문에, 감광체 상의 토너상을 전사
벨트(3)에 전사하는 전사성이 나쁘다. 또, 대전 장치의 방전 시에 발생하는 방전 생성물이 감광체 표면을 화학적 변질시켜
감광체의 마찰 계수를 상승시킨다. 그러면, 전사 불량이 발생하기 쉬워져 전사 벨트에 대한 전사성을 더한층 악화시킨다.
이와 같이, 전사성이 나쁜 상태에서 전사 벨트 상에 도 2와 같은 기준 패턴을 형성하면, 기준 패턴에 부분 탈락 등이 발생하
게 된다. 이 부분 탈락 상태의 기준 패턴이 있으면, 각 색의 토너 화상의 위치 차이를 검지하는 위치 차이 검지 센서가 정확
하게 검지하지 못하여 화상의 위치 차이 등 화상 열화를 초래하는 경우가 있었다. 이에, 본 실시예에서는 감광체(5)에 윤활
제를 공급하여 감광체의 마찰 계수의 상승을 억제함으로써, 토너상을 전사 벨트(3)에 전사하는 전사성을 양호하게 유지하
도록 하고 있다. 이 결과, 전사 불량으로 인한 기준 패턴의 부분 탈락 등이 발생하지 않게 되어 각 색의 토너 화상의 위치 차
이를 정확하게 검지할 수 있게 되었다. 또, 감광체의 마찰 계수를 바람직하게는 0.10~0.30의 범위, 특히 0.15~0.25의 범
위로 하고 있다. 감광체의 마찰 계수가 0.30보다 크게 되면 전사성을 개선하는 효과가 작다. 마찰 계수를 0.1 이하로 유지
하고자 하면 대량의 윤활제가 필요하게 되어 윤활제의 수명이 짧아지게 되므로 바람직하지 않다.
또, 감광체의 마찰 계수를 작게 유지함으로써, 감광체의 클리닝성이 향상된다.
또한, 본 실시예에서는 전사 벨트의 마찰 계수를 감광체의 마찰 계수보다 크게 되도록 설정하고 있다. 이것에 의해 전사 벨
트에 대한 전사성이 양호하게 되어 각 색의 토너 화상의 위치 차이를 정확하게 검지할 수 있다. 또, 종래 전사지는 그 표면
에 미소한 요철이 있어 감광체의 마찰 계수보다 큰 경우가 많다. 한편, 전사 벨트(3)는 평활성이 높고, 감광체의 마찰 계수
보다 작은 경우가 많다. 이와 같이, 마찰 계수가 다르면, 전사성에 차이가 생기게 된다. 이와 같이, 전사성에 차이가 있으면,
전사 벨트에 부착하는 토너의 양과 전사지에 부착하는 토너의 양이 달라지기 때문에, 전사 벨트에 부착한 토너의 양을 검
지한 결과가 실제 화상 형성 시의 결과에 반영되지 않는다. 그 결과, 전사 벨트에 부착한 토너량을 검지하여 화상 형성 조
건을 제어하여 화상 형성을 수행하면, 농도가 진한 화상이나 농도가 연한 화상이 나타나게 되었다. 그러나, 본 실시예에서
는 전사 벨트의 마찰 계수를 감광체의 마찰 계수보다 크게 하고 있으므로, 전사지와의 마찰 계수 차이가 작아진다. 그 결
과, 전사지와 전사 벨트의 전사성 차이를 줄일 수 있다.
그러나, 전사 벨트의 마찰 계수를 너무 높게 하면, 도시하지 않는 전사 벨트의 클리닝 수단으로서의 클리닝 블레이드에 감
김이 발생하여 전사 벨트 상의 토너를 제거할 수 없을 우려가 있다. 이에, 본 발명자는 아래에 나타내는 실험에 의해 전사
벨트의 최적인 마찰 계수에 대하여 검토하였다.
감광체의 마찰 계수를 0.20~0.25 범위로 유지하고, 전사 벨트의 마찰 계수를 여러 가지로 변경하여 감광체의 마찰 계수와
전사 벨트의 마찰 계수의 관계를 조사하였다. 윤활제로서의 PFA 입자를 55 중량% 함유한 두께 5 ㎛의 표면층을 형성한
감광체와 PI(폴리이미드)로 이루어지는 단층의 전사 벨트를 리코제 풀 컬러 복사기 ImagioColor5100에 편입하여 실험을
실시하였다. 전사 벨트의 마찰 계수를 변화시키기 위하여 전사 벨트 상에 윤활제(스테아린산아연)를 도포하는 브러시 롤러
를 마련하고 있다. 브러시 롤러에는 고체형 윤활제가 압력 접촉되어 있고, 브러시 롤러가 회전함으로써 고체형 윤활제가
깎아지며, 깎아내진 윤활제가 전사 벨트에 도포된다. 그리고, 고체형 윤활제로부터 브러시 롤러에 부여되는 압력을 변화시
킴으로써 전사 벨트에 도포되는 윤활제의 양을 조정하여 전사 벨트의 마찰 계수를 변화시켰다. 신품 시의 전사 벨트의 마
찰 계수는 0.48이었다. 이 때, 상술한 실험기로 복사를 실시하였는데, 화상에 문제가 없었다. 그리고, 서서히 전사 벨트에
도포하는 윤활제의 양을 많이 하여 전사 벨트의 마찰 계수를 서서히 낮게 하여 전사 벨트의 마찰 계수를 0.35보다 작게 한
결과, 문자나 라인부에서의 중간 부분 누락 화상이 확인되었다. 마찰 계수를 더 낮게 하여 감광체의 마찰 계수와 거의 동등
한 0.25 이하로 하면, 중간 부분 누락 화상이 현저하게 발생하였다. 다음에, 전사 벨트를 신품으로 바꾸고 용지를 통과시켜
서서히 전사 벨트의 마찰 계수를 높게 하였다. 용지를 통과시킴으로써 전사 벨트에 용지 분말이나 토너 등이 부착되어 가
고 전사 벨트의 마찰 계수를 증가시킨다고 생각할 수 있다. 이와 같이 용지 통과를 계속 실시하여 약 1000매 통과시킨 결
과, 전사 벨트를 클리닝하는 클리닝 블레이드에 감김이 발생하였다. 이 때의 전사 벨트의 마찰 계수는 0.6이었다.
상술한 실험에 의해 전사 벨트의 마찰 계수는 0.55 이하, 바람직하게는 0.5 이하로 하는 것이 바람직하다는 것을 알 수 있
다. 전사 벨트의 마찰 계수가 0.55를 초과하면, 전사 벨트를 클리닝하는 클리닝 블레이드에 감김이 발생하게 된다. 또, 전
사 벨트의 마찰 계수는 감광체의 마찰 계수에 대하여, 0.1 이상 높은 것이 바람직하다는 것을 알 수 있다. 전사 벨트의 마찰
계수가 감광체의 마찰 계수에 대하여 0.1 미만이 되면, 중간 부분 누락 화상이 발생하는 등 전사성이 악화되게 된다.
등록특허 10-0650633
- 12 -
여기서, 본 실시예의 마찰 계수는 오일러-벨트 방식(Euler belt method)에 의해 산출한 정지 마찰 계수를 의미하며, 다음
의 방법으로 산출한다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 측정용 감광체를 대좌에 고정하고, 폭 30 mm, 길이 297 mm로 자른 상질
용지(리코 Type6200)를 벨트로 하여 감광체 위에 씌우고, 벨트의 일단부에 100 g의 분동을 달고 벨트의 타단부를 디지털
푸쉬풀 게이지에 연결한다. 디지털 푸쉬풀 게이지를 일정 속도로 이동시켜 벨트 이동 개시 시의 하중으로부터 다음 식에
의해 정지 마찰 계수를 산출한다.
μs = 2/π × ln (F/W)
여기서 μs：정지 마찰 계수, F：판독한 하중, W：분동의 무게, π：원주율 이다. 본 측정 방법은 오일러 식으로부터 유도되
는 계산식이다.
전사 벨트와 같이 그대로는 원통 형상을 유지할 수 없는 마찰 계수에 관해서는 감광체 소관과 같은 원통 형상의 것에 감아
서 고정한 상태로 상기 방법에 의해 마찰 계수의 측정을 실행할 수 있다.
도 4는 본 실시예에 이용되는 감광체 유닛을 나타내고 있다. 감광체 유닛은 동일한 구성을 한 유닛이므로, 여기에서는 감
광체 유닛(2M)에 대해서만 설명한다. 이 감광체 유닛(2M)은 감광체(5)와, 이 감광체(5)를 균일하게 대전시키는 대전 롤러
(14)와, 감광체(5)의 표면을 클리닝하는 브러시 롤러(15)와 클리닝 블레이드(47)를 구비하고 있다. 대전 롤러(14)의 양단
부에는 도 6에 나타낸 바와 같이, 간격 유지부(14c)가 마련되어 있는데, 감광체(5)의 비화상 영역에 접촉되어 있다. 이것에
의해 감광체(5)와 대전 롤러(14)의 대전 부재(14b)는 감광체(5)의 화상 영역에서 미소한 간격을 두게 된다. 이와 같이, 대
전 부재(14b)와 감광체(5)가 접촉하지 않기 때문에, 대전 롤러(14)를 단단한 수지 재료로 하고, 감광체(5)를 금속 산화물
미립자를 포함한 유기 감광체로 한 경우에도 화상 영역의 감광층에 상처를 주는 일이 없다. 또, 상기 간격이 너무 벌어지면
이상 방전이 발생하여 균일하게 대전될 수 없기 때문에, 최대 간격은 100 ㎛ 이하로 억제시킬 필요가 있다. 그 때문에, 감
광체(5), 대전 롤러(14) 모두 고정밀도가 필요하여 진직도(眞直度)를 20 ㎛ 이하로 하는 것이 바람직하다.
또, 대전 롤러(14)의 단부에는 도시하지 않은 기어가 장착되어 있고 감광체(5)의 플랜지에 형성된 기어와 맞물리고 있다.
그리고, 도시하지 않은 감광체 구동 모터에 의해 감광체(5)가 회전하면, 대전 롤러(14)도 감광체와 거의 같은 선속도로 종
동 회전 방향으로 회전하도록 되어 있다. 또, 대전 롤러(14)의 도면 중 상부에는 대전 롤러(14)의 표면을 클리닝하는 클리
닝 롤러(49)가 설치되어 있다. 이 클리닝 롤러(49)는 금속제 심봉을 구비하고 있고, 이 심봉의 표면에는 도전성 섬유가 정
전(靜電) 식모되어 있다. 이 클리닝 롤러(49)는 자중으로 대전 롤러와 접촉하고 있어 대전 롤러의 회전에 수반하여 종동 회
전하도록 되어 있다. 이와 같이, 클리닝 롤러(49)가 대전 롤러(14)를 따라 회전함으로써 대전 롤러(14)에 부착한 토너 등
오점을 제거한다.
위에서 설명한 바와 같이, 감광체(5), 대전 롤러(14)의 진직도를 향상시켜도 감광체(5)와 대전 롤러(14)의 회전에 수반하
여 간격은 일정 범위 내에서 변동하게 된다. 이러한 상황하에서도 감광체를 균일하게 대전하기 위하여, 대전 부재(14b)에
인가하는 대전 바이어스에 DC 전압 외에 대전 부재(14b)와 감광체(5)간의 방전 개시 전압의 2배 이상의 정점 사이 전압
(peak-to-peak voltage)을 구비하는 AC 바이어스를 중첩시킨다. 여기서, 인가하는 AC 바이어스의 주파수가 낮으면 줄무
늬형의 대전 불균일이 눈에 띄기 때문에, 적어도 감광체 선속도ｖ［mm/s］의 7배 이상의 주파수 f［Hz］로 설정하는 것
이 바람직하다. 또, 인가하는 AC 바이어스의 주파수가 너무 높은 경우에는 과잉 방전이 발생하여 감광체의 마모량을 증대
시킨다. 또, 감광체에 토너나 토너 외첨제의 필름이 발생하기 쉬워지기 때문에, 감광체 선속도ｖ［mm/s］의 12배 이하의
주파수 f［Hz］로 설정하는 것이 바람직하다.
또한, 본 실시예에서는 감광체의 선속도ｖ는 125mm/s, AC 바이어스의 주파수 f는 900Hz로 하고 있다.
감광체 표면을 클리닝하는 브러시 롤러(15)에는 고형의 윤활제(16)가 접촉되어 있다. 브러시 롤러(15)가 회전하여 감광체
표면에 부착한 토너 등을 제거함과 동시에, 브러시 롤러에 부착한 윤활제를 감광체 표면에 공급하도록 되어 있다.
아래에, 감광체 유닛(2M)에서의 윤활제 공급 동작에 대하여 구체적으로 설명한다. 본 실시예의 컬러 프린터에서는 윤활제
공급 동작 시에, 감광체 유닛(2M)의 감광체(5)를 회전시킴과 동시에, 브러시 롤러(15)를 회전시킨다. 브러시 롤러(15)에
는 고형의 윤활제(16)가 접촉되어 있기 때문에, 브러시 롤러(15)가 회전됨으로써 윤활제(16)가 깎아지고, 깎아내진 윤활제
(16)가 브러시 롤러(15)에 의해 감광체(5)의 표면에 도포된다.
그런데, 윤활제(16)가 점차 깎아져 나가면, 브러시 롤러(15)에 대한 윤활제의 접촉압이 변화하거나, 감광체에 잔존하는 토
너가 브러시 롤러(15)에 부착하게 되면, 감광체(5)에 대한 윤활제(16)의 도포에 큰 영향을 주게 되는 경우가 있다.
등록특허 10-0650633
- 13 -
예컨대, 브러시 롤러(15)에 그다지 토너가 부착되어 있지 않는 상태에서는, 브러시 롤러(15)로 깎아낸 윤활제(16)가 감광
체(5)에 공급되고 클리닝 블레이드(47)로 감광체(5)에 균일하게 도포되어 효율이 높은 윤활제 공급이 실행된다. 이것에 대
하여, 브러시 롤러(15)가 대량의 토너를 유지하고 있는 상태에서는, 토너의 연마 작용에 의해 윤활제(16)가 보다 많이 깎아
지지만, 클리닝 블레이드(47)에 대해서는 윤활제(16)와 함께 토너도 공급되게 되므로, 윤활제(16)가 감광체(5) 표면에 도
포되기 어려워 윤활제(16)의 공급 효율이 나빠지게 된다.
본 실시예에서는 제어계에 따른 제어에 의해 상술한 화상 형성 동작을 수행하지 않는 타이밍으로 윤활제 공급 동작을 실행
한다. 이것에 의해, 감광체(5) 표면에서의 잔존 토너 발생이 적은 상태에서 윤활제(16)를 도포할 수 있으므로, 양호한 공급
상태를 유지할 수 있어 고화질이면서 안정성이 뛰어난 화상을 장기간에 걸쳐 형성할 수 있다.
또한, 윤활제 공급 동작은 화상 형성 동작을 실시하지 않는 상태에서, 또한 소정 매수의 화상 형성이 수행된 타이밍으로 실
행하도록 하여도 좋다. 이것에 의해 보다 양호한 공급 상태를 유지할 수 있어 고화질이면서 안정성이 뛰어난 화상을 더욱
장기간에 걸쳐 형성할 수 있다.
그런데, 브러시 롤러(15)가 대량의 토너를 유지하고 있는 상태에서는 이 토너가 장애로 되어 감광체(5)에 대한 윤활제(16)
의 공급 효율이 저하된다.
본 실시예에서는 윤활제 공급 동작 실행 시에, 현상 장치(10)의 동작을 정지시켜 둔다.
이것에 의해 윤활제 공급 동작 실행 시에, 감광체(5) 표면에 대한 토너의 부착을 억제하여 클리닝 블레이드(47)에 토너 입
력이 없는 상태에서 브러시 롤러(15)를 회전시킴으로써, 브러시 롤러(15)에 모인 토너의 배출을 촉진한다. 즉, 모인 토너가
제거된 브러시 롤러(15)에 의해 윤활제를 공급할 수 있으므로, 보다 효과적으로 윤활제를 공급할 수 있다.
여기서, 현상 장치(10)의 정지란, 예컨대, 본 실시예와 같이 감광체(5)에 접촉하는 현상 롤러를 구비하는 경우에는 현상 롤
러를 감광체(5)에 대하여 이탈 가능토록 하고, 윤활제 공급 동작 시에 이 현상 롤러를 감광체(5)로부터 이탈시키도록 하여
도 좋다. 또, 현상 롤러를 감광체에 대하여 이탈 가능토록 하지 않아도, 윤활제 공급 동작 시에는 현상 롤러의 회전을 정지
시키도록 하여도 좋다.
또, 본 실시예에서는 윤활제 공급 동작 실행 시에, 대전 롤러(14)의 동작을 정지시켜 둔다. 상술한 바와 같이, 대전 롤러
(14)의 정지란, 예컨대, 감광체(5)에 접촉하는 대전 롤러(14)에서는 대전 롤러(14)를 감광체(5)에 대하여 이탈 가능토록
하고, 윤활제 공급 동작 시에는 대전 롤러(14)를 감광체(5)로부터 이탈시키도록 하여도 좋다. 또, 대전 롤러(14)를 감광체
(5)에 대하여 이탈 가능토록 하지 않아도, 윤활제 공급 동작 중은 대전 바이어스를 인가하지 않토록 하여도 좋다.
상술한 바와 같이 하여 감광체(5)의 표면에 윤활제를 공급함으로써, 감광체(5) 표면에서의 마찰 계수를 저하시킨다. 감광
체(5) 표면의 잔존 토너를 절감시키기 위해서는 감광체(5) 표면에서의 마찰 계수가 낮은 것이 바람직하지만, 대전 롤러
(14)의 동작에 의해 발생하는 방전 생성물이 감광체(5)에 부착하게 되면 마찰 계수가 상승한다.
화상 형성 동작 중에 대전 롤러(14)를 정지시킬 수 없지만, 대전 롤러(14)의 동작을 정지시켜 둠으로써, 윤활제 공급 동작
중에는 감광체(5)의 표면에 방전 생성물이 발생하지 않는다. 이것에 의해, 윤활제 공급 동작 중의 토너 이송 오거(48)는 윤
활제 공급 동작 실행 직전까지의 동안에 브러시 롤러(15)에 축적된 토너를 제거하게 된다. 즉, 축적된 토너가 제거된 브러
시 롤러(15)에 의해 윤활제(16)를 도포할 수 있으므로, 보다 효과적으로 윤활제(16)를 공급할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 제어계에서의 계시 기능과 토너 소비량의 검지 결과에 근거하여 규정 기간 중에 소정량 이상의 토너
가 소비되었을 경우에, 윤활제 공급 동작을 실행한다.
여기서, 클리닝부에 입력되는 토너의 대부분은 화상 형성 동작 시에 감광체(5)로부터 완전히 전사되지 못하고 잔존한 토너
이다. 이 때문에, 클리닝부에 입력되는 토너량은 화상 면적의 영향을 받으므로 고화상 면적의 경우일 수록 대량의 토너가
입력되게 된다.
이것에 대하여, 본 실시예에서는 규정 기간 중에 소정량 이상의 토너가 소비되었을 경우에, 윤활제 공급 동작을 실행함으
로써, 브러시 롤러(15)로부터 토너를 제거하면서 감광체(5)에 윤활제를 공급할 수 있다.
등록특허 10-0650633
- 14 -
여기서, 상술한 특허 공개 공보 평8-234642호에 기재되어 있는 바와 같이, 종래에는 전사지 면적에 대한 화상 면적율을
산출하도록 한 기술이 있는데, 같은 화상을 예컨대 100매 출력하는 경우에도, 1매씩 100회의 화상 형성 동작을 수행할 때
와 100회의 화상 형성 동작을 연속하여 수행할 때에 감광체(5)의 주행 거리가 크게 상이하게 된다.
본 실시예에서는 감광체의 회전량과 토너 소비량을 검지함으로써, 감광체(5)의 회전량이 소정량에 도달하는 동안의 토너
소비량을 취득하고, 취득한 결과에 따라 브러시 롤러(15)의 토너 축적 상황을 예측하여 윤활제 공급 동작을 실행한다. 감
광체(5)의 회전량을 검지하려면, 예컨대, 감광체(5)의 회전 횟수나 회전 시간을 계수하면 된다. 여기에 회전량 검지 수단이
실현된다. 또, 토너 소비량을 검지하려면, 기록 화소수를 계수하여도 좋고, 토너 보급 장치를 갖춘 화상 형성 장치에서는
토너 보급 시간으로부터 토너 소비량을 예측할 수도 있다. 여기에 토너 소비량 검지 수단이 실현된다.
이것에 의해, 브러시 롤러(15)에 토너가 너무 축적되는 것을 방지할 수 있으므로, 감광체(5)에 대한 윤활제(16) 도포를 보
다 양호하게 수행할 수 있다.
또한, 특히 도시하지 않지만, 감광체(5)의 회전량이나 토너 소비량을 기억하는 기억 영역을 제어계에 마련하고, 이 기억 영
역에서의 기억치를 정기적으로 감시함으로써 윤활제 공급 동작의 실행 타이밍을 관리하도록 하여도 좋다.
또, 본 실시예의 컬러 프린터(1)에서는 윤활제 공급 동작 실행 시에, 도전성 브러시 롤러(15)에 바이어스를 인가할 수도 있
다. 여기에 바이어스 인가 수단으로서의 기능이 실현된다. 이것에 의해 기계적으로 긁어내는 힘뿐만 아니라 정전적인 힘을
이용하여 브러시 롤러(15)에 의해 감광체로부터 토너를 보다 효과적으로 제거할 수 있다.
여기서, 브러시 롤러(15)에 인가하는 바이어스로서는 토너의 대전 극성과 역극성의 바이어스가 바람직하다.
또한, 브러시 롤러(15)에 바이어스를 인가하는 경우, 조건에 따라서는 DC 성분에 AC 성분을 중첩시키는 것도 가능하다.
이와 같이, 브러시 롤러(15)에 바이어스를 인가함으로써, 감광체(5)로부터 토너를 제거하는 성능을 향상시킬 수 있다.
그러나, 브러시 롤러(15)에 토너가 부착되는 것이 촉진되기 때문에, 반대로, 브러시 롤러(15)로부터 토너를 배출시키기 곤
란하게 된다.
그 때문에, 본 실시예에서는 윤활제 공급 동작 중에는 바이어스 조정 수단에 의해 화상 형성 동작 중과는 반대로 토너의 대
전 극성과 동극성의 바이어스를 인가한다.
이것에 의해, 윤활제 공급 동작 시에, 브러시 롤러(15)가 정전적으로 유지하고 있는 토너를 효율적으로 배출할 수 있다.
또한, 윤활제 공급 동작 중에는 바이어스를 인가하지 않토록 하여도 좋다. 이것에 의해 윤활제 공급 동작 시에 브러시 롤러
(15)가 정전적으로 유지하고 있는 토너를 효율적으로 배출할 수 있다.
그런데, 탠덤 방식의 컬러 프린터에서는 통상 화상 면적이 색마다 크게 상이하여 각 색의 토너 소비량이 동일하지 않다. 이
때문에, 각 브러시 롤러(15)에서의 토너 축적 상태도 색마다 크게 다르게 된다.
이와 같은 상황에서 전 색의 감광체에 대하여 균일하게 윤활제 공급 동작을 실시하게 되면, 화상 면적이 작은 색의 감광체
에서는 윤활제(16)가 과잉으로 도포되게 된다. 감광체(5)에 윤활제(16)를 과잉으로 도포하는 것은 윤활제(16)를 낭비할
뿐만 아니라, 과잉의 윤활제(16)가 대전 롤러(14)에 부착하여 대전 불량을 초래시키거나 현상제에 혼입되어 토너의 대전
량을 저하시키므로 바람직하지 않다.
본 실시예에서는 각 감광체(5)를 개별적으로 구동 가능토록 하고, 필요한 색에 대응하는 감광체(5)에 대해서만 윤활제 공
급 동작을 실행 가능토록 함으로써 이와 같은 문제점의 발생을 방지할 수 있다. 여기에 공급 설정 수단으로서의 기능이 실
현된다.
이 때, 감광체(5)와 전사 벨트(3)가 접촉한 상태에서 감광체(5) 또는 전사 벨트(3) 중 어느 하나만을 동작시키면, 감광체
(5)와 전사 벨트(3) 사이에 미끄럼 접촉이 생겨 이 미끄럼 접촉에 의해 흠집이 발생하게 된다.
이 때문에, 감광체(5)와 전사 벨트(3)는 접촉과 이탈이 가능하게 해두는 것이 바람직하다.
등록특허 10-0650633
- 15 -
또, 본 실시예의 블랙색과 같이, 특정 색만 전사 벨트(3)가 이탈될 수 없는 경우에는, 윤활제 공급 동작 중의 전사 유닛은
블랙 단색 모드와 동일 위치로 하고, 윤활제 공급 동작 중에 전사 벨트(3)를 구동시킬지의 여부는 블랙 감광체(5BK)의 구
동과 동기시키면 좋다. 즉, 블랙 감광체(5BK)에서 윤활제 공급 동작이 실행되는 경우에는 전사 벨트(3)를 구동시키고, 블
랙 감광체(5BK)에서 윤활제 공급 동작이 실행되지 않는 경우에는 전사 벨트(3)도 정지시켜 두면 좋다.
상기 고체형 윤활제로서는 예컨대, 스테아린산아연, 스테아린산바륨, 스테아린산철, 스테아린산니켈, 스테아린산코발트,
스테아린산동, 스테아린산스트론튬, 스테아린산칼슘, 스테아린산마그네슘, 올레산아연, 올레산망간, 올레산철, 올레산코
발트, 올레산마그네슘, 펄미틴산아연, 펄미틴산망간, 펄미틴산철, 펄미틴산코발트, 펄미틴산마그네슘과 같은 지방산의 금
속염이나, 카르나우바 왁스와 같은 천연 왁스나, 폴리 테트라 플루오르 에틸렌과 같은 불소계의 수지를 이용할 수 있다.
상기에 나타낸 고형의 윤활제로서는 지방산 금속염을 이용하는 것이 바람직하다. 브러시 롤러(15)에 의해 감광체 표면에
도포된 윤활제는 감광체(5)와 도시하지 않는 현상 슬리브의 선속도 차이에 의해 긁어내져 약간 현상제 중에 혼입된다. 이
때, 윤활제로서 지방산 금속염을 사용하고 있으면, 지방산 금속염은 분자의 극성이 작기 때문에, 현상제 중에 혼입되어도
토너나 캐리어의 대전성을 손상시키지 않는다.
이 클리닝 블레이드(47)는 종래 대전 장치측에 감기는 것을 억제하기 위하여 분말체를 도포하여 감광체와 클리닝 블레이
드 사이의 마찰계수를 작게 하였다. 그러나, 본 실시예에 있어서는 감광체(5)의 표면에 윤활제 층을 형성하여 감광체의 마
찰 계수를 작게 하고 있으므로, 클리닝 블레이드에 분말체를 도포하지 않아도 감김을 억제할 수 있다. 이것에 의해 진동 등
에 의해 클리닝 블레이드의 분말체가 비산하여 대전 롤러 등에 부착하여 대전 불량 등을 초래시키는 일이 없어졌다.
폴리우레탄 고무로 이루어지는 클리닝 블레이드나 브러시 롤러에 의해 긁어내진 토너는 토너 이송 오거(48) 측으로 이동
된다. 그리고, 토너 이송 오거(48)를 회전함으로써 회수한 폐토너를 도 1에 나타내는 폐토너 회수부(18)로 이송한다.
본 실시예에서는 감광체(5)의 직경이 φ30 mm이며, 도 3의 화살표 C 방향으로 선속도 125 mm/Sec로 회전하고 있다. 브
러시 롤러(15)도 감광체(5)의 회전에 동기하여 도면의 시계 바늘 방향으로 회전한다.
또, 이 감광체 유닛(2M)은 장치 본체(1)로부터 착탈 가능하게 되어 있다. 그리고, 장치 본체에 정확하게 장착할 수 있도록,
위치 결정 메인 기준부(51)를 마련함과 동시에, 브래킷(50)에 감광체 유닛(2M)의 앞쪽에는 앞쪽 위치 결정 서브 기준부
(52)를, 감광체 유닛(2M)의 안쪽에는 안쪽 위치 결정 서브 기준부(53)를 마련하고 있다. 감광체 유닛(2M)을 장치에 장착
할 때, 이들 기준부에 의해 정확하게 장착 위치에 장착할 수 있다.
분말체를 단순히 융해 고체화시킨 지방 금속염을 고형의 윤활제로 한 경우, 윤활성은 우수하지만 갈라지거나 깨지기 쉽기
때문에, 취급에는 주의가 필요하다. 그러나, 위에서 설명한 바와 같이, 감광체 유닛(2M)을 프로세스 카트리지화하여 감광
체(5), 윤활제(16), 윤활제 공급 부재로서의 브러시 롤러(15)를 일체적으로 장치로부터 착탈할 수 있도록 하고 있다. 이와
같이 하면, 감광체(5), 윤활제(16), 브러시 롤러(15)를 일체적으로 취급할 수 있어 사용자라도 윤활제를 용이하게 교환할
수 있다. 또, 본 실시예의 감광체 유닛(2M)을 프로세스 카트리지화함으로써, 대전 롤러(14)도 일체적으로 장치로부터 용
이하게 착탈할 수 있게 된다. 이것에 의해, 감광체 유닛(2M) 내에서 감광체와 대전 롤러의 위치가 정해지므로, 감광체와
대전 롤러 간에 미소한 간격을 용이하게 형성할 수 있다. 또, 감광체와 동시에 교환하면, 장착할 때마다 간격 조정을 실시
할 필요가 없기 때문에 사용자라도 용이하게 교환할 수 있다. 본 실시예에 있어서는, 감광체, 대전 장치, 클리닝 장치를 포
함한 감광체 유닛을 프로세스 카트리지로 하지만, 나아가 현상 장치도 일체적으로 프로세스 카트리지화할 수 있다.
다음에, 감광체 유닛에 이용하는 감광체(5)에 대하여 상세히 서술한다.
감광체(5)는 예컨대, 도 5a 또는 5b에 나타낸 바와 같이, 도전성 지지체(501) 위에 감광층(502)을 형성하고, 그 감광층
(502) 위에 보호층(505)을 마련하여 구성된다. 감광층(502)은 전하 발생층(503)과 전하 수송층(504)으로 형성되지만, 도
5a와 같이 전하 발생층(503) 위에 전하 수송층(504)을 마련하여도 좋고, 반대로 도 5b와 같이 전하 수송층(504) 위에 전
하 발생층(503)을 마련하여도 좋다.
도전성 지지체(501)는 체적 저항 1010 Ωcm 이하의 도전성을 나타내는 것, 예컨대, 알루미늄, 니켈, 크롬, 니크롬, 동, 은,
금, 백금 등의 금속, 산화 주석, 산화 인듐 등의 금속 산화물을 증착 또는 스패터링에 의해 필름형 또는 원통형의 플라스틱,
용지에 피복한 것, 알루미늄, 알루미늄 합금, 니켈, 스테인리스 등의 판 또는 그들을 소관화한 후 절삭, 정밀 다듬질, 연마
등으로 표면 처리한 관 등으로 이루어지는 것이다.
등록특허 10-0650633
- 16 -
전하 발생층(503)은 전하 발생 재료를 주성분으로 하는 층이다. 전하 발생 재료에는 무기 또는 유기 재료가 이용되고 대표
적인 것으로서는, 모노아조 안료, 디스아조 안료, 트리스아조 안료, 페릴렌계 안료, 페리논계 안료, 퀴나크리돈계 안료, 퀴
논계 축합 다환 화합물, 스크아르산계 염료, 프탈로시아닌계 안료, 나프탈로시아닌계 안료, 아즐레늄염(azulenium salt)계
염료, 셀렌, 셀렌-텔루르 합금, 셀렌-비소 합금, 아몰퍼스(amorphous)·실리콘 등을 들 수 있다. 이들 전하 발생 재료는 단
독으로 이용하여도 좋고, 2종류 이상 혼합하여 이용하여도 좋다.
전하 발생층(503)은 전하 발생 재료를 적당히 바인더 수지와 함께 테트라히드로푸란, 시클로헥사논, 디옥산, 2－부타논,
디클로로에탄 등의 용매를 이용하여 볼 밀, 아트라이터, 샌드 밀 등에 의해 분산시켜 분산액을 도포함으로써 형성할 수 있
다. 도포는 침지 도포법이나 분무 도포법, 비드 도포법(bead coating) 등에 의해 실시한다.
적당히 이용되는 바인더 수지로서는 폴리아미드, 폴리우레탄, 폴리에스테르, 에폭시, 폴리 케톤, 폴리카보네이트, 실리콘,
아크릴, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐포르말, 폴리비닐 케톤, 폴리스티렌, 폴리 아크릴 등의 수지를 들 수 있다. 바인더 수지
의 양은 중량 기준으로 전하 발생 재료 1부에 대하여 0~2부가 적당하다.
전하 발생층(503)은 공지의 진공 박막 제작법에 따라서도 형성할 수 있다. 전하 발생층(503)의 막두께는 통상은 0.01~5
㎛, 바람직하게는 0.1~2 ㎛이다.
전하 수송층(504)은 전하 수송 재료 및 바인더 수지를 적당한 용제에 용해 내지 분산하고, 이것을 도포, 건조함으로써 형성
할 수 있다. 또, 필요에 따라 가소제나 레벨링제 등을 첨가할 수도 있다.
전하 수송 재료 중, 저분자 전하 수송 재료에는 전자 수송 재료와 정공 수송 재료가 있다. 전자 수송 재료로서는 예컨대, 클
로라닐(chloranil), 브롬아닐(bromanil),
테트라시아노에틸렌(tetracyanoethylene), 테트라시아노퀴노디메탄(tetracyanoquinodimethane), 2,4,7－트리니트로-
9－플루오레논(2,4,7-trinitro-9-fluorenon), 2, 4, 5, 7－테트라 니트로-9－플루오레논(2,4,5,7-tetranitro-9-
fluorenon), 2, 4, 5, 7－테트라니트록산톤(2,4,5,7-tetanitroxanthone), 2, 4, 8－트리니트로티옥산톤(2,4,8-
trinitrothioxanthone), 2,6,8－트리니트로-4H－인데노〔1,2－b〕티오펜-4－온(2,6,8-trinitro-4H-indeno[1,2-b]
thiophene-4-one), 1,3,7－트리니트로디벤조티오펜-5,5－디옥사이드(1,3,7-trinitrodibenzothiphene-5,5-dioxide)
등의 전자 수용성 물질을 들 수 있다. 이들 전자 수송 재료는 단독으로 이용하여도 좋고, 2종류 이상의 혼합물로서 이용하
여도 좋다.
정공 수송 재료로서는, 예컨대, 옥사졸 유도체, 옥사디아졸 유도체, 이미다졸 유도체, 트리페닐아민 유도체
9－(p－디에틸아미노스티릴안트라센)(9-(p-diethylaminostyrylanthrathene),
1,1－비스-(4－디벤질아미노페닐)프로판(1,1-bis-(4-dibenzylaminophenyl)propane),
스티릴안트라센, 스티릴피라졸린, 페닐히드라존류, α－페닐 스틸벤 유도체, 티아졸 유도체, 트리아졸 유도체, 페나진 유도
체, 아크리딘 유도체, 벤조푸란 유도체, 벤즈 이미다졸 유도체, 티오펜 유도체 등의 전자 공여성 물질을 들 수 있다.
이들 정공 수송 재료는 단독으로 이용하여도 좋고, 2종류 이상의 혼합물로서 이용하여도 좋다.
또, 전하 수송 재료로서 고분자 전하 수송 재료를 이용하는 경우, 적당한 용제에 용해 내지 분산하고 이것을 도포, 건조하
여 전하 수송층(504)을 형성하여도 좋다. 고분자 전하 수송 재료는 상기 저분자 전하 수송 재료에 전하 수송성 치환기를 주
쇄 또는 측쇄로 구비한 재료이면 좋다. 또한 필요에 따라 고분자 전하 수송 재료에 바인더 수지, 저분자 전하 수송 재료, 가
소제, 레벨링제, 윤활제 등을 적당량 첨가할 수도 있다.
전하 수송 재료와 함께 전하 수송층에 사용되는 바인더 수지로서는, 폴리스티렌, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티
렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-무수 말레산 공중합체, 폴리에스테르, 폴리염화비닐, 염화 비닐-초산비닐 공중합체, 폴리
초산비닐, 폴리 염화 비닐리덴, 폴리아릴레이트, 페녹시, 폴리카보네이트, 초산셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 폴리비닐 부
티랄, 폴리비닐포르말, 폴리비닐 톨루엔, 아크릴, 실리콘, 에폭시, 멜라민, 우레탄, 페놀, 알키드 등의 열가소성 또는 열강화
성 수지를 들 수 있다.
등록특허 10-0650633
- 17 -
용제로서는 테트라히드로푸란, 디옥산, 톨루엔, 2－브타논, 모노클로로벤젠, 디클로로에탄, 염화 메틸렌 등을 들 수 있다.
소망에 따라 전하 수송층(504)에 첨가되는 가소제로서는 디부틸 프탈레이트, 디옥틸 프탈레이트 등 수지에 범용적인 가소
제를 예로 들 수 있고, 그 사용량은 중량 기준으로 바인더 수지에 대하여 0~30% 정도가 적당하다. 또, 소망에 따라 전하
수송층(504)에 첨가되는 레벨링제로서는 디메틸 실리콘 오일, 메틸 페닐 실리콘 오일 등의 실리콘 오일류, 측쇄에 퍼플루
오로 알킬기를 구비하는 폴리머 또는 올리고머를 들 수 있고, 그 사용량은 중량 기준으로 바인더 수지에 대하여 0~1% 정
도가 적당하다.
전하 수송층(504)의 두께는 5~30 ㎛ 범위에서 소망의 감광체 특성에 따라 적당히 선택하면 좋다.
감광층(502)에 함유되는 전하 수송재의 함유량은 전하 수송층(504)의 40 중량% 이상으로 하는 것이 바람직하다. 40 중
량% 미만이면, 상 담지체에 대한 레이저 기록 시의 펄스광 노광에 있어 고속 전자 사진 프로세스에서의 충분한 광 감쇠 시
간을 얻지 못하여 바람직하지 않다.
감광체(5)에서의 전하 수송층 이동도는 2.5×105~5.5×105V/cm 범위의 전하 수송층 전계 강도의 조건하에 3×10－
5cm2/V·s 이상의 것이 바람직하고, 7×10－5cm 2/V·s 이상의 것이 보다 바람직하다. 상기 이동도는 각 사용 조건하에 이
것을 달성하도록 구성을 적당히 조정할 수 있다. 이 이동도는 종래 공지의 TOF(Time Of Flight)법에 의해 구하면 된다.
감광체(5)에는 전도성 지지체(501)와 감광층(502)의 사이에 바닥층을 형성할 수 있다. 바닥층은 일반적으로는 수지를 주
성분으로 하지만, 이와 같은 수지는 그 위에 감광층(502)을 용제를 이용하여 도포하는 것을 고려하면, 일반 유기 용제에 대
하여 내용해성이 높은 수지인 것이 바람직하다. 이와 같은 수지로서는, 폴리비닐 알코올, 카세인, 폴리 아크릴산 나트륨 등
의 수용성 수지, 공중합 나일론, 메톡시 메틸화 나일론 등의 알코올 가용성 수지, 폴리우레탄, 멜라민, 알키드-멜라민, 에폭
시 등 삼차원 망 구조(three-dimensional network)를 형성하는 경화형 수지 등을 들 수 있다. 또, 바닥층에는 모아레
(moire) 방지, 잔류 전위의 절감 등을 위하여 산화 티탄, 실리카, 알루미나, 산화 지르코늄, 산화 주석, 산화 인듐 등의 금속
산화물 미분말을 가하여도 좋다.
이와 같은 바닥층은 전술한 감광층과 마찬가지로 적당한 용매 및 도포법을 이용하여 형성할 수 있다. 나아가, 본 발명의 바
닥층으로서 실란 커플링제, 티탄 커플링제, 크롬 커플링제 등을 사용하여 예컨대,졸-겔법(sol-gel method) 등에 의해 형
성한 금속 산화물층을 이용하는 것도 유용하다. 이 외, 본 발명의 바닥층에는 Al2O3을 양극 산화한 것에 의해 형성한 것,
폴리파락실리렌(파릴렌) (polyparaxylylene (parylene)) 등의 유기물이나 SiO2, SnO2, TiO2, ITO, CeO2 등의 무기물을
진공 박막 제작법에 의해 형성한 것도 유효하다. 바닥층의 막 두께는 0∼5 ㎛가 적당하다.
감광체(5)에는 표면층으로서 감광층(502)의 보호 및 내구성의 향상을 위한 금속 산화 미립자를 함유하는 보호층(505)이
감광층(502) 위에 형성되어 있다.
이 보호층(505)에 사용되는 재료로서는 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-
부타디엔-스티렌 공중합체, 올레핀-비닐 모노머 공중합체, 염소화 폴리에테르, 아릴, 페놀, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리
아미드이미드, 폴리아크릴레이트, 폴리아릴술폰, 폴리부틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리에테르술
폰, 폴리에틴, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리이미드, 아크릴, 폴리메틸펜텐, 폴리프로필렌, 폴리페닐렌 옥시드, 폴리술
폰, 폴리우레탄, 폴리염화비닐, 폴리염화 비닐리덴, 에폭시 등의 수지를 들 수 있다. 보호층(505)에는 내마모성을 향상하는
목적으로 금속 산화 미립자가 첨가된다.
이 금속 산화 미립자로서는 알루미나, 실리카, 산화 티탄, 산화 주석, 산화 지르코늄, 산화 인듐 등을 들 수 있다.
보호층(505)에 첨가되는 금속 산화 미립자의 양은 중량 기준으로 통상은 5~40%, 바람직하게는 10~30%이다. 금속 산화
미립자의 양이 5% 미만에서는 마모가 커져 내구성이 뒤떨어지고, 40%를 초과하면, 노광 시의 명부 전위 상승이 현저하여
감도 저하가 무시할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.
또한, 보호층(505)에는 금속 산화 미립자의 분산성을 향상시키기 위하여 분산조제를 첨가할 수 있다. 첨가되는 분산조제
는 도료 등에 사용되는 것이 적당히 이용되고, 그 양은 중량 기준으로 통상은 함유하는 금속 산화 미립자의 양에 대하여
0.5~4%, 바람직하게는 1~2%이다.
등록특허 10-0650633
- 18 -
또, 보호층(505)에는 전술한 전하 수송 재료를 첨가하는 것도 유효하다. 전하 수송 재료를 첨가함으로써 전하 발생층(503)
에서 발생한 전하를 보호층 표면까지 수송하기 때문에, 이 보호층 표면의 대전 전위를 해소하여 보호층 표면에 선명한 잠
상을 형성할 수 있다.
보호층(505)의 형성법으로서는 분무법 등 통상의 도포법이 채용된다.
보호층(505)의 두께는 1~10 ㎛, 바람직하게는 3~8 ㎛ 정도가 적당하다. 보호층의 막두께가 1 ㎛보다 얇으면 내구성이 열
화되고, 10 ㎛보다 두꺼우면 생산성이 저하하거나 시간이 경과함에 따라 잔류 전위의 상승이 커진다.
보호층에 첨가하는 금속 산화 미립자의 입경으로서는 0.1~0.8 ㎛가 적당하다. 금속 산화물 미립자의 입경이 0.8 ㎛보다
큰 경우에는, 보호층 표면의 요철이 커져 클리닝성이 저하하는 외에, 노광 빛이 보호층에서 산란되어 해상력이 저하하여
화상 품질이 열화된다. 금속 산화물 미립자의 입경이 0.1 ㎛보다 작으면 내마모성이 열화된다.
또, 본 실시예의 감광체(5)의 최외층에는 감광층의 보호 및 감광체의 마찰 계수의 절감을 목적으로 윤활제 입자를 함유하
는 표면층(505)이 형성되어 있다. 전하 수송층(504)에 윤활제를 분산시켜 감광체의 마찰 계수 절감을 도모하는 것도 고려
할 수 있지만, 상술한 바와 같이, 전하 수송층의 두께는 10㎛ 이상이므로, 감광체 표면의 마찰 계수를 절감시키기 위해서
는, 대량으로 윤활제를 전하 수송층에 분산시킬 필요가 있다. 이와 같이 전하 수송층에 대량의 윤활제를 분산시키면, 감광
체의 정전 특성이 열화되어 바람직하지 않다.
이러한 수지에 감광체의 마찰 계수를 저하시키는 목적으로 불소 수지 입자, 폴리올레핀 수지 입자, 실리콘 수지 입자 등 윤
활제를 첨가한다. 이들 윤활제는 단독으로 이용하여도 좋고, 2개 이상 조합하여 이용하여도 좋다. 불소 수지 입자의 구체
적인 예로서는 테트라플루오르에틸렌, 헥사플루오르프로필렌, 트리플루오르에틸렌, 클로로트리플루오르에틸렌, 불화비닐
리덴, 불화비닐 및 퍼플루오로알킬비닐에테르 등의 집합체, 및 그러한 공중합체가 이용된다. 폴리올레핀 수지 입자의 구체
적인 예로서는 에틸렌, 프로필렌, 부텐 등 올레핀의 단독 집합체, 이종 올레핀과의 공중합체, 또는 그러한 열변성물의 입자
이며, 구체적으로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리헥센, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 에틸렌부텐 공중합체, 에
틸렌-프로필렌-헥센 공중합체 등을 들 수 있다. 실리콘 수지 입자의 구체적인 예로서는, 실록산 결합이 삼차원으로 결합
하여 그물눈 구조를 취하고 규소 원자에 알킬기, 알릴기, 아미노 치환 알킬기, 디알킬실리콘 등 치환된 것으로, 유기 용매
에 불용인 것을 예로 들 수 있다. 상기 실록산 삼차원 그물눈 구조는 테트라에톡시실란, 트리메톡시메틸실란, 트리히드록
시메틸실란의 3 관능 실란 화합물의 축합 반응으로부터 얻을 수 있고, 공중합종류로서 아미노프로필트리메톡시실란, 디메
톡시디메틸실란, 트리메톡시 장쇄 알킬실란, 말단 실라놀 실리콘 오일, 이러한 축합체는 상이한 물성을 나타내고 임의로
선택하여 사용한다. 이들 삼차원 그물눈 구조체는 구형, 또는 부정형으로 얻을 수 있고, 유기 용매에 불용이다.
다음에, 표면층의 윤활제 미립자의 입경에 대하여 조사하였다. 기체 수지인 폴리카보네이트의 기체 수지와 PFA(불소 수
지) 입자를 테트라히드로푸란 중에 분산하고, 이 때의 분산액 중의 PFA 입자의 평균 입경과 표면층의 표면 조도, 마찰 계
수의 관계를 조사하였다. PFA의 평균 입경은 초원심식 자동 입도 분포 측정 장치를 이용하여 측정하였다. PFA의 평균 입
경은 일차 입자가 응집한 2차 입자의 입경을 포함하는 것이다. 상술한 기체 수지, 윤활제 미립자, 용제로 이루어지는 분산
액을 감광체에 분무법으로 도포, 건조하여 표면층을 형성하였다. 이와 같은 감광체를 복사기에 장착하여 클리닝성을 조사
하였다. 그 결과를 아래에 (표 1)에 나타낸다.
[표 1]
등록특허 10-0650633
- 19 -
상기 (표 1)로부터 알 수 있듯이, 평균 입경 0.4 ㎛, 1.0 ㎛의 윤활제 미립자를 분산한 것에 관해서는 큰 차이는 볼 수 없지
만, 윤활제 미립자의 평균 입경 3.6 ㎛인 감광체는 표면 조도가 상승되는 것을 알 수 있다. 이와 같이, 표면 조도가 커진 결
과, 마찰 계수가 상승되어 윤활제 미립자의 효과가 충분히 발휘되지 않는다는 것이 판명되었다. 또, 표면 조도가 커진 결
과, 소입경의 토너가 클리닝 블레이드에 의해 완전히 제거되지 못하고 감광체 표면에 부착되어 있었다. 이것으로부터, 윤
활제 미립자의 평균 입경은 3 ㎛ 이하가 바람직하다는 것을 알 수 있다.
다음에, 표면층의 막두께에 대하여 조사하였다. 상술한 바와 같이, 폴리카보네이트를 용해시킨 테트라히드로푸란 중에 55
중량%의 PFA 입자를 평균 입경이 1.0 ㎛가 되도록 분산하고, 이것을 감광체에 분무법으로 도포, 건조하여 표면층을 형성
하였다. 감광체는 직경 30 mm의 알루미늄 기체상에 3.5 ㎛의 바닥층, 0.15 ㎛의 전하 발생층, 22 ㎛의 전하 수송층과 상기
표면층을 구비하고 있다. 바닥층, 전하 발생층, 전하 수송층은 침지 도포법에 의해 형성하였다. 그리고, 표면층의 두께가 5
㎛, 9 ㎛, 15 ㎛인 표면층을 형성한 감광체, 및 표면층을 형성하지 않는 감광체를 각각 리코제 컬러 프린터
IpsioColor8100에 탑재하고, 대전 전위, 노광 후의 전위를 조사하였다. 측정 조건은
화상 형성 속도：125mm/s,
대전 바이어스：AC(주파수 f=900 Hz)＋DC(－700 V),
기록 밀도：600 dpi,
광원：파장 655 nm인 LD(laser diode),
감광체 표면의 LD 파워：0.23 mW로 하였다.
아래의 (표 2)에 그 측정 결과를 나타낸다.
[표 2]
(표 2)로부터 알수 있듯이, 표면층의 막두께가 두꺼워질수록 대전 전위가 낮고, 노광 후의 전위가 높은 경향이 있다는 것을
알 수 있다. 노광 후의 전위가 높은 경우에는 필요한 현상 전위를 얻기 위하여, 대전 전위를 높게 설정할 필요가 있고, 감광
층에 걸리는 전계 강도가 커지기 때문에, 감광체의 정전적인 열화가 진척되어 수명 면에서 불리하게 된다. 막두께가 13 ㎛
인 감광체는 대전 전위와 노광 후의 전위 차이가 500 V 이하로 되어 있고 대전 전위를 꽤 높게 설정할 필요가 있어 바람직
하지 않다. 또, 표면층의 막두께가 얇은 경우에도 표면층이 마모에 의해 조기에 소실되어 역시 수명 면에서 불리하게 된다.
충분한 수명을 확보하기 위하여, 적어도 4 ㎛ 이상의 표면층 막두께가 필요하다.
감광체의 표면에는 항상 어느 정도의 윤활제 미립자가 존재하도록 표면층의 전체 고형분에 대하여 30 중량% 이상의 윤활
제 미립자를 배합하는 것이 바람직하다. 윤활제 미립자가 표면층의 전체 고형분에 대하여 30 중량% 미만인 경우, 감광체
표면의 윤활제 존재량이 적어져 마찰 계수를 절감시키는 효과가 작아지게 된다. 또, 윤활제 미립자가 80 중량%를 초과하
면, 표면층 막질이 취약해진다. 표면층이 폴리카보네이트의 기체 수지(비중 1.2)에 PFA(비중 2.1)의 윤활제 미립자를 분
등록특허 10-0650633
- 20 -
산한 것인 경우, 적어도 그 표면에는 10% 이상의 윤활제 미립자가 존재할 필요가 있다. 또, 표면층이 마모되어도 계속 표
면층에 10% 이상의 윤활제 미립자를 존재시키기 위하여, 윤활제 미립자는 표면층의 전 고형분에 대하여 체적 비율로 20%
이상 분산시킬 필요가 있다.
또, 표면층의 내마모성을 향상시키는 목적으로 알루미나, 실리카, 산화 티탄, 산화 주석, 산화 지르코늄, 산화 인듐 등의 금
속 산화물 입자를 첨가하여도 좋다. 표면층(505)에 첨가되는 금속 산화물 입자의 양은 표면층의 전 고형분에 대하여 5~20
중량%가 바람직하다. 금속 산화물 입자의 양이 5% 미만이면, 내마모성 향상이 적고, 20%를 초과하면, 반대로 내마모성이
너무 커지기 때문에, 윤활제에 의한 마찰 계수 절감의 효과가 구현되기 어렵게 된다. 표면층에 첨가하는 금속 산화물 입자
의 입경으로서는 0.1~0.8 ㎛가 적당하다. 금속 산화물 입자의 입경이 너무 큰 경우에는 보호층 표면의 요철이 커져 클리닝
성이 저하하는 외에, 노광 빛이 보호층에서 산란되기 쉽고 해상력이 저하하여 화상 품질이 뒤떨어진다. 금속 산화물 미립
자의 입경이 너무 작으면 내마모성이 뒤떨어지게 된다.
또한, 표면층(505)에는 윤활제 입자의 분산성을 향상시키기 위하여 분산 조제를 첨가할 수 있다. 첨가되는 분산 조제는 도
료 등에 사용되는 것을 적당히 이용할 수 있고 그 양은 중량 기준으로 통상은 함유하는 윤활제 미립자의 양에 대하여
0.5~4%, 바람직하게는 1~2%이다.
또, 내환경성의 개선을 위하여 특히, 감도 저하, 잔류 전위의 상승을 방지하는 목적으로, 필요에 따라 각 층에 산화 방지제,
가소제, 자외선 흡수제, 저분자 전하 수송 물질 및 레벨링제를 첨가할 수 있다.
각 층에 첨가할 수 있는 산화 방지제로서 예컨대 아래 것을 들 수 있다.
(a) 페놀계 화합물
2, 6－디-t－부틸-p－크레졸,
부틸화 히드록시 아니솔,
2, 6－디-t－부틸-4－에틸 페놀,
n－옥타데실-3－(4'-히드록시-3',5'-디-t－부틸 페놀),
2, 2'-메틸렌-비스-(4－메틸-6－t－부틸 페놀),
2, 2'-메틸렌-비스-(4－에틸-6－t－부틸 페놀),
4, 4'-티오 비스-(3－메틸-6－t－부틸 페놀),
4, 4'-브틸리덴비스-(3－메틸-6－t－부틸 페놀),
1, 1, 3－트리스-(2－메틸-4－히드록시-5－t－부틸 페닐) 부탄,
1, 3, 5－트리메틸-2, 4, 6－트리스(3, 5－디-t－부틸-4－히드록시 벤질) 벤젠,
테트라키스-［메틸렌-3－(3', 5'-디-t－부틸-4'-히드록시 페닐) 프로피오네이트］메탄,
비스［3, 3'-비스(4'-히드록시-3'-t-부틸 페닐) 브티릭앗시드］글리콜 에스테르(glycol ester),
토코페롤(tocopherol)류 등.
(b) 파라페닐렌디아민류
N－페닐-N－이소프로필-p－페닐렌 디아민,
N, N－디- sec－부틸-p－페닐렌 디아민,
등록특허 10-0650633
- 21 -
N－페닐-N－sec－부틸-p－페닐렌 디아민,
N, N－디-이소프로필- p－페닐렌 디아민,
N, N－디메틸-N, N－디-t－부틸-p－페닐렌 디아민 등.
(c) 하이드로퀴논류
2, 5－디-t－옥틸 하이드로퀴논,
2, 6－디도데실하이드로퀴논(didodecylhydroquinone),
2－도데실 하이드로퀴논,
2－도데실-5－클로로 하이드로퀴논,
2－t－옥틸-5－메틸 하이드로퀴논,
2－(2－옥타데세닐)－5－메틸 하이드로퀴논 등.
(d) 유기 유황 화합물류
디라우릴(Dilauryl) -3, 3－티오디프로피오네이트,
디스테아릴-3, 3－티오디프로피오네이트,
디테트라데실- 3, 3－티오디프로피오네이트 등.
(e) 유기 인 화합물류
트리 페닐 포스핀,
트리(노닐페닐) 포스핀,
트리(디노닐페닐) 포스핀,
트리크레실 포스핀,
트리(2, 4－디부틸 페녹시) 포스핀 등.
각 층에 첨가할 수 있는 가소제로서는 예컨대, 아래의 것을 들 수 있다.
(a) 인산 에스테르계 가소제
인산 트리페닐, 인산 트리크레실, 인산 트리옥틸, 인산 옥틸 디페닐, 인산 트리클로로에틸, 인산 크레실 디페닐, 인산 트리
부틸, 인산 트리-2－에틸 헥실, 인산 트리페닐 등.
(b) 프탈산 에스테르계 가소제
프탈산 디메틸, 프탈산 디에틸, 프탈산 디이소부틸, 프탈산 디부틸, 프탈산 디헵틸, 프탈산 디-2－에틸 헥실, 프탈산 디이
소옥틸, 프탈산 디-n－옥틸, 프탈산 디노닐, 프탈산 디이소노닐, 프탈산 디이소데실, 프탈산 디운데실, 프탈산 디트리데실,
프탈산 디시클로 헥실, 프탈산 부틸 벤질, 프탈산 부틸 라우릴, 프탈산 메틸올레일, 프탈산 옥틸데실, 푸마르산 디부틸, 푸
마르산 디옥틸 등.
등록특허 10-0650633
- 22 -
(c) 방향족 카르본산 에스테르계 가소제
트리멜리트산 트리옥틸, 트리멜리트산 트리-n－옥틸, 옥시 안식향산 옥틸 등.
(d) 지방족 2염기산 에스테르계 가소제
아디프산 디부틸, 아디프산 디-n－헥실, 아디프산 디-2-에틸 헥실, 아디프산 디-n－옥틸, 아디프산-n－옥틸-n－데실, 아
디프산 디이소데실, 아디프산 디카프릴, 아제라산 디-2-에틸 헥실(di-2-etylhexyl azelate), 세바스산 디메틸, 세바스산
디에틸, 세바스산 디부틸, 세바스산 디- n－옥틸, 세바스산 디-2-에틸 헥실, 세바스산 디-2-에톡시 에틸, 호박산 디옥틸,
호박산 디이소데실, 테트라 히드로 프탈산 디옥틸, 테트라히드로프탈산 디-n－옥틸 등.
(e) 지방산 에스테르 유도체
올레산 부틸, 글리세린 모노 올레산 에스테르, 아세틸리시놀레산 메틸(methyl acetylricinolate), 펜타에리트리톨 에스테
르(pentaerythritol esters), 디펜타에리트리톨 헥사에스테르(dipentaerythritol hexaesters), 트리아세틴, 트리브티린
(tributyrin) 등.
(f) 옥시산 에스테르계 가소제
아세틸리시놀레산 메틸, 아세틸리시놀레산 부틸, 부틸푸탈릴부틸 글리코레이트, 아세틸 구연산 트리부틸 등.
(g) 에폭시 가소제
에폭시화 콩유, 에폭시화 아마인유, 에폭시 스테아르산 부틸, 에폭시 스테아르산 데실, 에폭시 스테아르산 옥틸, 에폭시 스
테아르산 벤질, 에폭시 헥사 히드로 프탈산 디옥틸, 에폭시 헥사히드로프탈산 디데실 등.
(h) 2가 알코올 에스테르계 가소제
디에틸렌 글리콜 벤조에이트, 트리에틸렌 글리콜 디-2-에틸 부틸레이트 등.
(i) 함염소 가소제
염소화 파라핀, 염소화 디페닐, 염소화 지방산 메틸, 메톡시 염소화 지방산 메틸 등.
(j) 폴리에스테르계 가소제
폴리프로필렌 아디페이트(Polypropylene adipate), 폴리프로필렌 세바케이트(polypropylene sebacate), 폴리에스테르,
아세틸화 폴리에스테르(acetylated polyesters) 등.
(k) 술폰산 유도체계 가소제
p－톨루엔 술폰 아미드, o－톨루엔 술폰 아미드, p－톨루엔 술폰 에틸 아미드, o－톨루엔 술폰 에틸 아미드, 톨루엔 술폰-
N－에틸 아미드, p－톨루엔 술폰-N－시클로 헥실 아미드 등.
(l) 구연산 유도체계 가소제
구연산 트리에틸, 아세틸구연산 트리에틸, 구연산 트리부틸, 아세틸 구연산 트리부틸, 아세틸구연산 트리-2－에틸 헥실,
아세틸구연산-n－옥틸 데실 등.
(m) 그 외
테르페닐(Terphenyl), 부분수첨(部分水添) 테르페닐, 장노(camphor), 2－니트로 디페닐, 디노닐 나프탈렌, 아비에틴산
메틸(methyl abietate) 등.
등록특허 10-0650633
- 23 -
또, 각 층에 첨가할 수 있는 자외선 흡수제로서는, 예컨대 아래 것을 예로 들 수 있지만, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아
니다.
(a) 벤조페논계 자외선 흡수제
2－히드록시벤조페논,
2, 4－디히드록시벤조페논,
2, 2', 4－트리히드록시벤조페논,
2, 2', 4, 4' - 테트라히드록시벤조페논,
2, 2'-디히드록시-4－메톡시벤조페논 등.
(b) 살리실레이트계 자외선 흡수제
페닐살리실레이트,
2, 4 디-t－부틸 페닐-3, 5－디-t－부틸-4-히드록시벤조에이트 등.
(c) 벤조트리아졸계 자외선 흡수제
(2－히드록시페닐) 벤조트리아졸,
(2－히드록시-5－메틸페닐) 벤조트리아졸,
(2－히드록시-3－t-부틸-5－메틸페닐) 5－클로로벤조트리아졸
(d) 시아노 아크릴레이트계 자외선 흡수제
에틸-2－시아노 3, 3－디페닐 아크릴레이트,
메틸-2－카르보 메톡시-3－(파라메톡시) 아크릴레이트 등.
(e) 쿠엔쳐(Quenchers) (금속 착염계) 자외선 흡수제
니켈(2,2'-티오비스(4－t－옥틸)페놀레이트)n-부틸아민, 니켈디부틸디티오카르바메이트
(nickeldibutyldithiocarbamate),
코발트디시클로헥실디티오포스페이트(cobaltdicyclohexyldithiophosphate) 등.
(f) HALS(힌더드아민)계 자외선 흡수제
비스(2, 2, 6, 6－테트라 메틸-4－피페리딜)세바케이트,
비스(1, 2, 2, 6, 6－펜타메틸-4－피페리딜)세바케이트,
1－［2－〔3－(3,5－디-t－부틸-4－히드록시페닐)프로피오닐옥시］에틸］－4－〔3－(3, 5－디-t－부틸-4－히드록시
페닐) 프로피오닐옥시〕－2, 2, 6, 6－테트라 메틸 피리딘,
8－벤질-7, 7, 9, 9－테트라 메틸-3－옥틸-1, 3, 8－트리아자스피로〔4 , 5〕운데칸 2, 4－디온,
등록특허 10-0650633
- 24 -
4－벤조일 옥시-2, 2, 6, 6－테트라메틸피페리딘 등.
등을 예로 들 수 있다.
또, 각층에 첨가할 수 있는 레벨링제로서는 디메틸 실리콘 오일, 메틸 페닐 실리콘 오일 등의 실리콘 오일류, 측쇄에 퍼플
루오로 알킬기를 구비하는 폴리머 또는 올리고머를 예로 들 수 있다
다음에, 본 실시예에 이용하는 대전 롤러에 대하여 설명한다. 도 6은 대전 롤러의 단면도이다. 이 대전 롤러(14)는 도전성
지지체인 심봉(14a)과 대전 부재로서의 수지층(14b)과 간격 유지 부재(14c)로 구성되어 있다. 심봉(14a)은 스테인리스 등
의 금속이 이용되고 그 직경은 6~10 mm 정도로 형성되어 있다. 직경이 6 mm보다 작으면 대전 부재의 절삭 가공 시에나,
감광체에 가압되었을 때의 휨 영향을 무시할 수 없게 되어 필요한 간격 정밀도를 얻기 곤란하다. 또, 직경이 10 mm보다 크
면 대전 롤러가 대형화하거나 질량이 무거워지는 문제가 있다.
대전 롤러의 수지층(14b)은 104~109 cm의 체적 저항을 구비하는 재료로 형성되는 것이 바람직하다. 저항이 104 cm보다
낮으면 감광체(5)에 핀홀 등의 결함이 있는 경우, 대전 바이어스의 누전이 발생하기 쉽고, 109 cm보다 큰 저항이면 방전이
충분히 발생하지 않아 균일한 대전 전위를 얻을 수 없다. 상기 수지층은 기재가 되는 수지에 도전성 재료를 배합하여 소망
의 저항을 얻도록 하고 있다. 기재 수지로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 메타크릴산 메틸, 폴리스티렌, 아크릴로니
트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리카보네이트 등의 수지를 이용할 수 있다. 이러한 기재 수지는 성형성이 좋기 때문에
용이하게 성형 가공할 수 있다.
도전성 재료로서는 4급 암모늄 염기를 구비하는 고분자 화합물과 같은 이온 도전성 재료가 바람직하다. 4급 암모늄 염기
를 구비하는 폴리올레핀의 예로서는, 4급 암모늄 염기를 구비하는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐, 폴리 이소프렌,
에틸렌-에틸 아크릴레이트 공중합, 에틸렌-메틸 아크릴레이트 공중합, 에틸렌-초산비닐 공중합, 에틸렌-프로필렌 공중
합, 에틸렌-헥센 공중합 등의 폴리올레핀이다. 이러한 4급 암모늄 염기를 구비하는 고분자 화합물은 이미 시판되어 있는
것도 있다. 본 실시예에 있어서는, 4급 암모늄 염기를 구비하는 폴리올레핀에 대하여 예시했지만, 4급 암모늄 염기를 구비
하는 폴리올레핀 이외의 고분자 화합물이어도 좋다. 종래에는 저항 조정제로서 카본 블랙과 같은 전자 도전성 재료를 추가
로 배합하지만, 본 실시예와 같이, 감광체(5)와 비접촉의 대전 롤러인 경우, 이상 방전에 의한 대전 불균일이 발생하기 때
문에, 본 실시예에 이용하는 대전 롤러에는 배합하지 않는다.
간격 유지 부재(14c)의 재질로서는 수지층(14b)의 기재 수지와 마찬가지로 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리 메타크릴산
메틸, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴-부타디엔-스티렌 공중합체, 폴리카보네이트 등의 수지를 이용할 수 있다. 다만, 감광
층에 간격 유지 부재를 접촉시키므로 감광층이 손상되는 것을 방지하기 위하여, 대전 부재보다 경도가 낮은 것을 이용하는
것이 바람직하다. 또, 미끄럼 이동성이 뛰어나고 감광층에 손상주기 어려운 수지 재료로서 폴리아세탈, 에틸렌-에틸 아크
릴레이트 공중합체, 폴리불화 비닐리덴, 테트라플루오르에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체, 테트라플루오르에
틸렌-헥사플루오르프로필렌 공중합체 등의 수지를 이용할 수도 있다.
대전 롤러는 다음과 같이 하여 성형된다. 우선, 상술한 이온 도전성 재료를 2축 혼련기, 니더(kneader) 등의 수단을 이용하
여 기재 수지에 균일하게 배합시킨다. 다음에, 이 기재를 심봉(14a)에 사출 성형, 또는 압출 성형함으로써 롤러 형상으로
성형한다. 이온 도전성 재료와 기재 수지의 배합량은 기재 수지 100 중량부에 대하여 30~80 중량부 배합하는 것이 바람직
하다. 수지층(14b)의 두께는 수지층이 너무 두꺼우면 대전 롤러가 대형화되는 외에 수지층의 실제 저항이 커져 대전 효율
이 저하하기 때문에 0.5~3 mm가 바람직하다.
수지층을 형성한 후, 수지층의 양단에 간격 유지 부재(14c)를 압입 또는/및 접착하여 고정한다. 그리고, 간격 유지 부재
(14c)를 기준으로 하여 대전 롤러(14)의 외경을 연삭 가공 또는 절삭 가공하여 대전 부재와 간격 유지 부재의 요동 위상을
가지런히 하여 대전 간격의 변동을 절감시킨다. 대전 부재로서의 수지층(14b)의 양단에 간격 유지 부재(14c)를 고정하는
방법은 상술한 방법에 한정되지 않고, 2색 성형에 의해 심봉에 대전 부재와 간격 유지 부재를 동시에 성형할 수도 있다.
대전 부재(14b)를 수지 재료로 함으로써, 종래의 고무 재료에 비하여 절삭 가공이 용이하고 고정밀도로 가공하기 쉽다. 또,
수지 재료는 종래의 고무 재료에 비하여 외형이나 경도의 환경 변동도 작기 때문에, 대전 간격의 환경 변동도 작게 억제할
수 있다.
등록특허 10-0650633
- 25 -
또, 수지층이나 간격 유지 부재에는 코팅 등에 의해 토너 등이 부착하기 어려운 표층을 수 10 ㎛ 정도의 두께로 형성할 수
도 있다.
다음에, 본 발명의 화상 형성 장치에 매우 적합하게 사용되는 토너에 대하여 설명한다.
600 dpi 이상의 미소한 도트를 재현하기 위하여, 토너의 체적 평균 입경은 3~7 ㎛가 바람직하다. 체적 평균 입경(Dｖ)과
개수 평균 입경(Dn)의 비(Dｖ／Dn)는 1.00~1.40의 범위에 있는 것이 바람직하다. (Dｖ／Dn)가 1.00에 가까울 수록 입경
분포가 샤프한 것을 나타낸다. 이러한 소입경이면서 입경 분포가 좁은 토너에서는 토너의 대전량 분포가 균일하게 되어 바
탕 오점이 적은 고품위의 화상을 얻을 수 있고, 또, 정전 전사 방식에서는 전사율을 높일 수 있다.
또, 토너의 형상 계수 SF－1 및 SF－2를 규정하는 것이 바람직하다. 도 7은 형상 계수 SF－1의 설명도, 도 8은 형상 계수
SF－2의 설명도이다.
우선, 형상 계수 SF－1에 대하여 설명한다. 형상 계수 SF－1이란, 도 7에 나타낸 바와 같이, 구형 물질 형상의 둥글기의 비
율을 나타내는 값이며, 구형 물질을 2 차원 평면 상에 투영하여 이루어지는 타원형 도형의 최대 길이(MXLNG)의 제곱을
도형 면적(AREA)으로 나누고, 100π／4를 곱한 값으로 표현된다. 즉, 형상 계수 SF－1은 다음의 <수학식 1>로 나타내는
식으로 정의된다.
＜수학식 1＞
SF－1=｛(MXLNG) 2/AREA｝×(100π／4)
이 형상 계수 SF－1의 값이 100인 경우에는, 물질의 형상이 진구형이 되고, SF－1의 값이 커질 수록 물질의 형상은 부정
형이 된다.
한편, 형상 계수 SF－2는 도 8에 나타낸 바와 같이, 물질 형상의 요철의 비율을 나타내는 수치이다. 물질을 2 차원 평면 상
에 투영하여 이루어진 도형의 둘레길이(PERI)의 제곱을 도형 면적(AREA)으로 나누고 100π／4를 곱한 값으로 표현된다.
즉, 형상 계수 SF－2는 다음의 <수학식 2>에 나타내는 식으로 정의된다.
＜수학식 2＞
SF－2=｛(PERI) 2/AREA｝×(100π／4)
이 SF－2의 값이 100인 경우에는, 물질의 표면에 요철이 존재하지 않고, SF－2의 값이 커질 수록 물질 표면의 요철은 현
저하게 된다.
또한, 상기 형상 계수는 일본 히타치 제작소제의 FE－SEM(S－800)을 이용하여 토너상을 100회 무작위로 샘플링하고 그
화상 정보를 니레코 회사제 화상 해석 장치(LUSEX3)에 도입하여 해석하여 상기 수학식으로부터 산출하였다.
본 발명자 등의 검토에 의하면, 형상 계수 SF－1 및 SF－2가 동시에 100에 근접하고 토너의 형상이 구형에 아주 근접하
면, 전사 효율이 높아진다는 것이 판명되었다. 이것은 형상 효과에 의해 토너 입자와 이 토너 입자와 접촉하는 것(토너 입
자끼리, 감광체 등) 사이에서는 점 접촉하게 되고, 이 결과, 토너 유동성이 높아지거나 상 담지체 등에 대한 흡착력(반사력)
이 약해져 전사 전계의 영향을 받기 쉬워지기 때문이라고 생각된다. 형상 계수 SF－1 및 SF－2 중 어느 한쪽이 180을 초
과하게 되면, 전사 효율이 저하하여 바람직하지 않다.
본 실시예에 따른 토너는 통상의 분쇄법에 따라 제조하는 것도 가능하지만, 상술한 바와 같은 소입경이면서 구형에 가까운
토너를 제조하는 것은 효율이 낮고 비용이 상승하게 된다. 이와 같이, 소입경이면서 구형에 가까운 토너를 제조하는 방법
으로서 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색제, 이형제를 유기 용
매 중에 분산시킨 토너 재료액을 수계 용매 중에서 가교 및/또는 신장 반응시켜 제조하는 방법이 바람직하다. 아래에 토너
구성 재료 및 제조 방법에 대하여 설명한다.
등록특허 10-0650633
- 26 -
토너는 결착 수지에 착색제, 전하 제어제 및 이형제 등의 다른 재료를 함유시킨 모체 입자에 추가로 첨가제 등을 외첨시킨
것을 이용하고 있다.
본 실시예의 토너는 결착 수지로서 폴리에스테르를 이용한다. 보다 자세하게는 미변성 폴리에스테르, 우레아 변성 폴리에
스테르, 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르를 포함한 것 등을 예로 들 수 있다.
미변성 폴리에스테르는 다가 알코올 화합물과 다가 카르본산 화합물과의 중축합 반응에 의해 얻을 수 있다.
다가 알코올 화합물로서는 2가 알코올 및 3가 이상의 다가 알코올을 예로 들 수 있는데, 2가 알코올 단독, 또는 2가 알코올
과 소량의 3가 이상의 다가 알코올의 혼합물이 바람직하다. 또, 다가 카르본산으로서는 2가 카르본산 및 3가 이상의 다가
카르본산을 예로 들 수 있는데, 2가 카르본산 단독, 및 2가 카르본산과 소량의 3가 이상의 다가 카르본산의 혼합물이 바람
직하다.
2가 알코올로서는 다음의 것을 예로 들 수 있다.
(a) 알킬렌 글리콜
에틸렌 글리콜, 1, 2－프로필렌 글리콜, 1, 3－프로필렌 글리콜, 1, 4－부탄디올, 1, 6－헥산디올 등
(b) 알킬렌 에테르 글리콜
디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 폴리테트라 메틸렌
에테르 글리콜 등
(c) 지환식 디올
1, 4－시클로헥산디메탄올, 수소 첨가 비스페놀 A 등
(d) 비스페놀류
비스페놀 A, 비스페놀 F, 비스페놀 S 등
(e) 상기 지환식 디올의 알킬렌 옥사이드
에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 등
(f) 부가물
상기 비스페놀류의 알킬렌 옥사이드(에틸렌옥사이드, 프로필렌 옥사이드, 부틸렌 옥사이드 등) 부가물
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.
또, 3가 이상의 다가 알코올로서는 다음의 것을 예로 들 수 있다.
(a) 3~8가 또는 그 이상의 다가 지방족 알코올
글리세린, 트리 메틸올 에탄, 트리메틸올 프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨 등
(b) 3가 이상의 페놀류
트리스페노르 PA, 페놀 노볼락, 크레졸 노볼락 등
등록특허 10-0650633
- 27 -
(c) 부가물
상기 3가 이상의 폴리페놀류의 알킬렌 옥사이드 부가물 등
또, 2가 카르본산으로서는 다음의 것을 예로 들 수 있다.
알킬렌 디카르본산
호박산, 아디핀산, 세바신산 등
(b) 알케닐렌 디카르본산
말레산, 푸마르산 등
(c) 방향족 디카르본산
프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 나프탈렌 디카르본산 등
이들 중 바람직한 것은 탄소수 4~20의 알케닐렌 디카르본산 및 탄소수 8~20의 방향족 디카르본산이다.
3가 이상의 다가 카르본산으로서는 탄소수 9~20의 방향족 다가 카르본산(트리멜리트산, 피로멜리트산 등) 등을 들 수 있
다. 또한, 다가 카르본산(PC)으로서는 상술한 것의 산무수물 또는 저급 알킬 에스테르(메틸 에스테르, 에틸 에스테르, 이소
프로필 에스테르 등)를 이용하여 다가 알코올(PO)과 반응시켜도 좋다.
다음에, 다가 알코올과 다가 카르본산의 중축합 반응에 대하여 설명한다. 다가 알코올과 다가 카르본산의 비율을 수산기
［OH］와 카르복실기［COOH］의 당량비［OH］/［COOH］로서 통상 2/1~1/1, 바람직하게는 1.5/1~1/1, 더욱 바람
직하게는 1.3/1~1.02/1로서 중축합 반응을 실시한다. 중축합 반응은 테트라부톡시티타네이트, 디부틸틴옥사이드 등 공지
의 에스테르화 촉매의 존재하에 150~280℃로 가열하고, 필요에 따라 감압하면서 생성되는 물을 제거하여 수산기를 구비
하는 폴리에스테르를 얻는다. 폴리에스테르의 수산기가는 5 이상인 것이 바람직하고, 폴리에스테르의 산가는 통상 1~30,
바람직하게는 5~20이다. 산가를 구비시킴으로써 부대전성이 되기 쉽고, 또한 기록지에 정착 시에, 기록지와 토너의 친화
성이 좋아져 저온 정착성이 향상된다. 그러나, 산가가 30을 초과하면 대전의 안정성, 특히 환경 변동에 대하여 악화되는 경
향이 있다. 또, 중량 평균 분자량의 적정 범위는 1만~40만, 바람직하게는 2만~20만이다. 중량 평균 분자량이 1만 미만에
서는 내오프셋성이 악화되기 때문에 바람직하지 않고, 40만을 초과하면 저온 정착성이 악화되기 때문에 바람직하지 않다.
결착 수지는 상기의 중축합 반응으로 얻어지는 미변성 폴리에스테르에 우레아 변성의 폴리에스테르를 함유하는 것이 바람
직하다. 우레아 변성의 폴리에스테르는 상기의 중축합 반응으로 얻어진 미변성 폴리에스테르의 말단의 카르복실기나 수산
기 등과 다가 이소시아네이트 화합물을 반응시켜 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머를 얻으며, 이것
과 아민류의 반응에 의해 분자쇄가 가교 및/또는 신장되어 얻어지는 것이다.
상술한 다가 이소시아네이트 화합물로서는 다음의 것을 예로 들 수 있다.
(a) 지방족 다가 이소시아네이트
테트라메틸렌디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 2, 6－디이소시아나토메틸카프로에이트 등
(b) 지환식 폴리이소시아네이트
이소포론 디이소시아네이트, 시클로 헥실 메탄 디이소시아네이트 등
(c) 방향족 디이소시아네이트
톨릴렌 디이소시아네이트, 디페닐 메탄 디이소시아네이트 등
등록특허 10-0650633
- 28 -
(d) 방향 지방족 디이소시아네이트
α, α, α', α' - 테트라 메틸 크실렌 디이소시아네이트 등
(e) 이소시아네이트류
상기 폴리이소시아네이트를 페놀 유도체, 옥심(oximes), 카프로락탐(caprolactams) 등으로 블록한 것
상술한 다가 이소시아네이트 화합물은 1 종류로 이용하여도 좋고, 또 2 종류 이상 병용하여 이용하여도 좋다.
이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머와 반응시키는 아민류로서는 2가 아민 화합물, 3가 이상의 다가 아
민 화합물, 아미노 알콜, 아미노 메르캅탄, 아미노산, 및 상기 아민류의 아미노기를 블록한 것 등을 들 수 있다.
2가 아민 화합물로서는, 다음의 것을 예로 들 수 있다.
(a) 방향족 디아민
페닐렌 디아민, 디에틸 톨루엔 디아민, 4, 4＇－디아미노디페닐메탄 등
(b) 지환식 디아민
4, 4＇－디아미노 3, 3＇－디메틸 디시클로헥실메탄, 디아민시클로헥산, 이소포론 디아민 등
(c) 지방족 디아민
에틸렌 디아민, 테트라메틸렌디아민, 헤키사메틸렌디아민 등
3가 이상의 다가 아민 화합물로서는, 디에틸렌 트리아민, 트리에틸렌테트라민 등을 예로 들 수 있다. 아미노 알콜로서는
에탄올 아민, 히드록시 에틸아닐린 등을 예로 들 수 있다. 아미노 메르캅탄으로서는 아미노 에틸 메르캅탄, 아미노 프로필
메르캅탄 등을 예로 들 수 있다. 아미노산으로서는 아미노 프로피온산, 아미노 카프로산 등을 예로 들 수 있다. 아민류의
아미노기를 블록한 것으로서는, 전술한 아민류와 케톤류(아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤 등)로부터 얻어지는
케티민 화합물, 옥사조리딘 화합물 등을 들 수 있다.
이러한 아민 화합물 중, 매우 적합한 것은 2가 아민 화합물, 및 2가 아민 화합물과 소량의 3가 이상의 다가 아민 화합물의
혼합물이다.
우레아 변성 폴리에스테르는 상술한 화합물을 이용하여 원 쇼트(one-shot)법 등에 의해 제조된다. 우선, 상술한 방법과 같
이, 미변성 폴리에스테르를 제조한다. 구체적으로는, 다가 알코올과 다가 카르본산을 테트라부톡시티타네이트, 디부틸틴
옥사이드 등 공지의 에스테르화 촉매의 존재하에 150~280℃로 가열하고, 필요에 따라 감압하면서 생성되는 물을 제거하
여 수산기를 구비하는 폴리에스테르를 얻는다.
그 다음에 40~140℃에서 이 폴리에스테르에 다가 이소시아네이트를 반응시켜 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테
르프리폴리머를 얻는다. 이 때, 다가 이소시아네이트 화합물의 비율은 이소시아네이트기［NCO］와 수산기를 구비하는
미변성 폴리에스테르의 수산기［OH］의 당량비［NCO］/［OH］로서 통상 5/1~1/1, 바람직하게는 4/1~1.2/1, 더욱 바
람직하게는 2.5/1~1.5/1로 한다. ［NCO］/［OH］가 5를 초과하면 저온 정착성이 악화된다. 또,［NCO］의 몰비가 1 미
만의 우레아 변성 폴리에스테르는 그 에스테르 중의 우레아 함량이 낮아져 토너의 내핫 오프셋성(hot-offset resistance
of the toner)이 악화된다. 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머 중의 다가 이소시아네이트 화합물 구성
성분의 함유량은 통상 0.5~40 wt%이며, 바람직하게는 1~30 wt%, 더욱 바람직하게는 2~20 wt%이다. 0.5wt% 미만이
면, 내핫 오프셋성이 악화됨과 동시에, 내열 보존성과 저온 정착성 양립의 면에서 불리하게 된다. 또, 40 wt%를 초과하면
저온 정착성이 악화된다. 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머 중의 1 분자당에 함유되는 이소시아네이
트기는 통상 1개 이상이며, 바람직하게는 평균 1.5~3개, 더욱 바람직하게는 평균 1.8~2.5개이다. 1 분자당 1개 미만이
면, 우레아 변성 폴리에스테르의 분자량이 낮아져 내핫 오프셋성이 악화된다.
등록특허 10-0650633
- 29 -
그리고, 상술한 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머에 아민류를 0~140℃에서 반응시키고, 분자쇄가
가교 및/또는 신장시켜 우레아 변성 폴리에스테르를 얻는다. 이 때, 아민류의 비율을 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에
스테르프리폴리머 중의 이소시아네이트기［NCO］와 아민류 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 초과하거
나 1/2 미만에서는 우레아 변성 폴리에스테르의 분자량이 낮아져 내핫 오프셋성이 악화된다. 또, 폴리에스테르프리폴리머
와 아민류의 가교 및/또는 신장 반응에는 필요에 따라 반응 정지제를 이용하여 얻어지는 우레아 변성 폴리에스테르의 분자
량을 조정할 수 있다. 반응 정지제로서는 모노아민(디에틸 아민, 디부틸 아민, 부틸 아민, 라우릴 아민 등), 및 그들을 블록
한 것(케티민 화합물) 등을 예로 들 수 있다.
다가 이소시아네이트를 반응시킬 때, 및 폴리에스테르프리폴리머와 아민류를 반응시킬 때, 필요에 따라 용제를 이용할 수
도 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 이소시아네이트에 대하여 불활성적인 것을 예로 들 수 있다.
또, 우레아 변성 폴리에스테르 중에는 우레아 결합과 동시에 우레탄 결합을 함유하고 있어도 좋다. 우레아 결합 함유량과
우레탄 결합 함유량의 몰비는 통상 100/0~10/90이며, 바람직하게는 80/20~20/80, 더욱 바람직하게는 60/40~30/70이
다. 우레아 결합의 몰비가 10% 미만에서는 내핫 오프셋성이 약화된다.
우레아 변성 폴리에스테르의 중량 평균 분자량은 통상 1만 이상, 바람직하게는 2만~1000만, 더욱 바람직하게는 3만
~100만이다. 1만 미만에서는 내핫 오프셋성이 악화된다.
우레아 변성 폴리에스테르 등의 수 평균 뷴자량은 상술한 미변성 폴리에스테르와 이용하는 경우에는 특히 한정되는 것은
아니고, 상기 중량 평균 분자량으로 하는 데에 얻기 쉬운 수의 평균 분자량으로 하는 것이 좋다. 토너의 결착 수지로서 우
레아 변성 폴리에스테르를 단독으로 사용하는 경우에는, 그 수 평균 분자량은 통상 2000~15000, 바람직하게는
2000~10000, 더욱 바람직하게는 2000~8000으로 한다. 수 평균 분자량이 20000을 초과하는 결착 수지를 이용한 토너
는 저온 정착성 및 풀 컬러 장치에 이용 시의 광택성이 열화된다. 토너의 결착 수지로서 미변성 폴리에스테르와 우레아 변
성 폴리에스테르를 병용함으로써, 저온 정착성 및 풀 컬러 화상 형성 장치에 이용 시의 광택성이 향상되므로, 우레아 변성
폴리에스테르를 단독으로 사용하는 것보다도 바람직하다. 또한, 미변성 폴리에스테르는 우레아 결합 이외의 화학 결합으
로 변성된 폴리에스테르를 포함하여도 좋다. 또, 토너의 결착 수지로서 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성폴리에스테르
를 병용하는 경우, 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르는 적어도 일부가 상용(相溶)하고 있는 것이 저온 정
착성, 내핫 오프셋성의 면에서 바람직하다. 따라서 미변성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르는 유사한 조성인 것
이 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 80/20~93/7으로 한다. 우레아 변성 폴리에스테르의 중량
비가 5% 미만이면, 내핫 오프셋성이 악화됨과 동시에 내열 보존성과 저온 정착성 양립의 면에서 불리하게 된다. 또, 미변
성 폴리에스테르와 우레아 변성 폴리에스테르를 포함한 결착 수지의 유리 전이점(Tg)은 통상 45~65℃, 바람직하게는
45~60℃로 한다. 45℃ 미만에서는 토너의 내열성이 악화되고, 65℃를 초과하면 저온 정착성이 불충분하게 된다. 또, 우레
아 변성 폴리에스테르는 얻어지는 토너 모체 입자의 표면에 존재하기 쉽기 때문에, 공지의 폴리에스테르계 토너와 비교하
여 유리 전이점이 낮아도 내열 보존성이 양호한 경향을 나타낸다.
다음에, 토너에 함유되는 착색제로서는 종래부터 공지된 염료나 안료를 사용할 수 있다. 예컨대, 카본 블랙, 니그로신 염
료, 철흑, 나프톨 옐로 S (Naphthol Yellow S)(C.I. 10316), 한자 옐로10G(Hansa Yellow 10G)(C.I. 11710), 한자 옐로
5G(C.I. 11660), 한자 옐로 G (C.I. 11680), 카드뭄 옐로, 황색 산화철, 황토, 황연, 티탄 옐로, 폴리아조 옐로, 오일 옐로,
한자 옐로 GR(C.I. 11730), 한자 옐로 A(C.I. 11735), 한자 옐로 RN(C.I. 11740), 한자 옐로 R(C.I. 12710), 안료 옐로 L
(C.I. 12720), 벤지딘 옐로 G(C.I. 21095), 벤지딘 옐로 GR(C.I. 21100), 퍼머너느 옐로 NCG(C.I. 20040), 벌컨 패스트 옐
로 5G(Vulcan Fast Yellow 5G) (C.I. 21220), 벌컨 패스트 옐로 R(Vulcan Fast Yellow R)(C.I. 21135),, 타르트라진 레
이크, 퀴놀린 옐로 레이크, 안트라잔 옐로 BGL(Anthrazane Yellow BGL)(C.I. 60520), 이소인돌리논 옐로, 적산화철, 레
드 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(C.I. 12310), 퍼머넌트 레드 F4R(C.I. 12335), 퍼머넌트 레드 FRL(C.I.
12440), 퍼머넌트 레드 FRLL(C.I. 12460), 퍼머넌트 레드 F4RH(C.I. 12420), 패스트 스칼릿 VD, 벌컨 패스트 루빈 B, 브
릴리언트 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 라이
트(C.I. 15825), 본 마룬 미디엄(C.I. 15880), 에오신 레이크, 로다민 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린 레이크, 티오인
등록특허 10-0650633
- 30 -
디고 레드 B, 티오인디고 마룬(Thioindigo Maroon), 오일 레드, 퀴나크리돈 레드, 피라졸론 레드(Pyrazolone Red), 폴리
아조 레드, 크롬 버밀리온, 벤지딘 오렌지, 페리논 오렌지, 오일 오렌지, 코발트 블루, 세룰리안 블루, 알칼리 블루 레이크,
피콕 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 무금속 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 블루, 패스트 스카이 블루, 인단트렌
블루 RS(Indanthrene Blue RS)(C.I. 69800), 인단트렌 블루 BC(C.I. 69825), 인디고, 군청, 감청, 안트라퀴논 블루, 패스
트 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 레이크, 코발트 바이올렛, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안트라퀴논 바이올렛, 크롬 그
린, 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 있
다.
착색제의 함유량은 토너에 대하여 통상 1~15 중량%, 바람직하게는 3~10 중량%이다.
또, 착색제는 결착 수지와 복합화된 마스터 배치(Master batches)로서 이용될 수도 있다. 마스터 배치의 제조, 또는 마스
터 배치와 함께 혼련되는 결착 수지로서는, 폴리스티렌, 폴리-p－클로로 스티렌, 폴리비닐 톨루엔 등의 스티렌 및 그 치환
체의 집합체, 또는 이들과 비닐 화합물의 공중합체, 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐,
폴리초산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 에폭시 폴리올 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리
비닐 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, 이들은 단독 또는 혼합하여 사용할 수 있다.
다음에, 토너에 함유되는 전하 제어제에 대하여 설명한다. 전하 제어제로서는 공지의 것을 사용할 수 있다. 예컨대, 니그로
신계 염료, 트리페닐 메탄계 염료, 크롬 함유 금속 착체 염료, 몰리브덴산 킬레이트 안료, 로다민계 염료, 알콕시계 아민, 4
급 암모늄염(불소 변성 4급 암모늄염을 포함한다), 알킬 아미드, 인의 단체 또는 화합물, 텅스텐의 단체 또는 화합물, 불소
계 활성제, 살칠산 금속염 및, 살칠산 유도체의 금속 염 등을 사용할 수 있다. 이 중, 특히 토너를 음극성으로 제어하는 물질
이 바람직하게 사용된다. 전하 제어제의 사용량은 결착 수지의 종류, 필요에 따라 사용되는 첨가제의 유무, 분산 방법을 포
함한 토너 제조 방법에 따라 결정되므로, 일의적으로 한정되는 것은 아니지만, 바람직하게는 결착 수지 100 중량부에 대하
여, 0.1~10 중량부의 범위로 이용된다. 바람직하게는 0.2~5 중량부의 범위가 좋다. 10 중량부를 초과하는 경우에는 토너
의 대전성이 너무 크게 되어 전하 제어제의 효과를 감퇴시키고, 현상 롤러와의 정전적 흡인력이 증대하여 현상제의 유동성
저하나, 화상 농도의 저하를 초래시킨다.
다음에, 이형제에 대하여 설명한다. 이형제로서는 융점이 50~120℃인 저융점 왁스가 결착 수지와의 분산 중에 이형제로
서 보다 효과적으로 정착 롤러와 토너 계면 사이에서 작용하고, 이것에 의해 정착 롤러에 오일과 같은 이형제를 도포하는
일 없이 고온 오프셋(offset)에 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 등의 식물계 왁스, 밀랍, 라놀린(lanolin) 등의 동물계 왁스,
오조케라이트, 세레신 등의 광물계 왁스, 및 파라핀, 마이크로크리스탈린, 페트로라탐 등의 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 왁
스 등을 들 수 있다. 또한, 12－히드록시 스테아린산아미드, 스테아린산아미드, 무수프탈산 이미드, 염소화 탄화수소 등의
지방산 아미드 및 저분자량의 결정성 고분자 수지인 폴리-n－스테아릴 메타크릴레이트, 폴리-n－라우릴 메타크릴레이트
등의 폴리 아크릴레이트의 호모중합체 또는 공중합체(예컨대, n－스테아릴 아크릴레이트-에틸 메타크릴레이트의 공중합
체 등) 등 측쇄에 긴 알킬기를 구비하는 결정성 고분자 등도 이용할 수 있다.
상술한 전하 제어제, 이형제는 마스터 배치, 결착 수지와 함께 용융 혼련할 수도 있고, 물론 유기 용제에 용해, 분산할 때에
첨가하여도 좋다.
다음에, 토너의 모체 입자에 외첨시키는 외첨제에 대하여 설명한다. 토너 입자의 유동성이나 현상성, 대전성을 보조하기
위한 외첨제로서 무기 미립자가 바람직하게 이용된다. 이 무기 미립자의 일차 입자 경은 5×10－3~2 ㎛인 것이 바람직하
고, 특히 5×10－3~0.5 ㎛인 것이 바람직하다. 또, BET법에 따르는 비 표면적은 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.
상술한 무기 미립자의 구체적인 예로서는, 실리카, 알루미나, 산화 티탄, 티탄산바륨, 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘, 티탄산
스트론튬, 산화 아연, 산화 주석, 백사(silver sand), 진흙, 운모, 샌드 석회석(sand-lime), 규조토, 산화크롬, 산화 세륨, 철
단, 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 병용하
는 것이 바람직하다. 특히 양미립자의 평균 입경이 5×10－2 ㎛ 이하의 것을 사용하여 교반 혼합을 실행한 경우, 토너와의
등록특허 10-0650633
- 31 -
정전력, 반데르발스력(van der Waals force)은 현저히 향상된다. 이것에 의해 소망의 대전 레벨을 얻기 위하여 수행되는
현상 장치 내부의 교반 혼합에 의해서도 토너로부터 유동성 부여제가 이탈되지 않아 토너의 응집체 등이 발생하지 않는 양
호한 화상 품질을 얻을 수 있으므로 더한층 전사 잔류 토너의 절감을 도모할 수 있다.
산화 티탄 미립자는 환경 안정성, 화상 농도 안정성이 뛰어난 반면, 대전 개시 특성이 악화되는 경향이 있으므로, 산화 티
탄 미립자 첨가량이 실리카 미립자 첨가량보다 많아지면, 이 부작용의 영향이 커진다고 생각할 수 있다. 그러나, 소수성 실
리카 미립자 및 소수성 산화 티탄 미립자의 첨가량이 0.3~1.5wt%의 범위에서는 대전 개시 특성이 크게 손상되지 않아 소
망의 대전 개시 특성을 얻을 수 있어 복사를 반복하여 실시하여도 안정된 화상 품질을 얻을 수 있다.
또, 토너의 외첨제로서 지방산 금속염 입자와 같은 윤활제를 첨가할 수도 있다. 클리닝부에서 브러시 롤러로 긁어낸 고형
의 윤활제를 감광체에 공급하는 방법은 연속적으로 고화상 면적의 화상 출력을 수행하는 경우와 같이, 클리닝부에 대량의
토너가 입력되면, 브러시 롤러로부터 감광체로의 윤활제 공급을 방해할 수 있고, 감광체의 마찰 계수가 상승하게 되는 경
향이 있다. 이 때, 토너에 윤활제를 첨가해 두면, 고화상 면적인 경우일 수록 현상으로부터 공급되는 윤활제의 양이 증가하
기 때문에, 클리닝 브러시로부터 또 현상으로부터의 윤활제 공급이 서로 보충하여 화상 면적에 의거하지 않고 감광체의 마
찰 계수를 목적하는 범위에 유지할 수 있다.
토너에 첨가하는 윤활제의 예로서는, 스테아린산아연, 스테아린산바륨, 스테아린산철, 스테아린산니켈, 스테아린산코발
트, 스테아린산동, 스테아린산스트론튬, 스테아린산칼슘, 스테아린산마그네슘, 올레산아연, 올레산망간, 올레산철, 올레산
코발트, 올레산 마그네슘,펄미틴산아연,펄미틴산망간,펄미틴산철,펄미틴산코발트,펄미틴산마그네슘과 같은 지방산의 금
속염이나, 폴리 테트라 플루오르 에틸렌과 같은 불소계의 수지를 이용할 수 있다. 특히 지방산 금속염은 분자의 극성이 약
하기 때문에, 토너에 첨가하여도 토너나 캐리어의 대전성에 악영향을 주지 않는다. 윤활제 입자의 입경은 0.5~5 ㎛ 정도
가 바람직하고, 첨가량은 토너의 0.01~0.5wt%인 것이 바람직하다.
다음에, 토너의 제조 방법에 대하여 설명한다. 이하에 나타내는 제조 방법은 바람직한 일례이며, 본 발명은 이들에 한정되
는 것은 아니다.
우선, 착색제, 미변성 폴리에스테르, 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 이형제를 유기용매 중에 분
산시켜 토너 재료액을 만든다. 유기 용매는 비등점이 100℃ 미만인 휘발성인 것이 토너 모체 입자 형성 후의 제거가 용이
하여 바람직하다. 구체적으로는, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 사염화탄소, 염화 메틸렌, 1, 2－디클로로에탄, 1, 1, 2－트리클로
로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 모노클로로벤젠, 디클로로에틸리덴, 초산메틸, 초산에틸, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이
소부틸 케톤 등을 단독 또는 2종 이상 조합하여 이용할 수 있다. 특히, 톨루엔, 크실렌 등의 방향족계 용매 및 염화 메틸렌,
1, 2－디클로로에탄, 클로로포름, 사염화탄소 등의 할로겐화 탄화수소가 바람직하다. 유기용매의 사용량은 폴리에스테르
프리폴리머 100 중량부에 대하여 통상 0~300 중량부, 바람직하게는 0~100 중량부, 더욱 바람직하게는 25~70 중량부이
다.
다음에, 토너 재료액을 계면 활성제, 수지 미립자의 존재하에 수계 매체 중에서 유화시킨다. 수계 매체는 물 단독으로도 좋
고, 알코올(메탄올, 이소프로필 알코올, 에틸렌글리콜 등), 디메틸 포름아미드, 테트라히드로푸란, 셀솔브류(메틸 셀솔브
등), 저급 케톤류(아세톤, 메틸 에틸 케톤 등) 등의 유기 용매를 포함하는 것이어도 좋다. 토너 재료액 100 중량부에 대한
수계 매체의 사용량은 통상 50~2000 중량부이고, 바람직하게는 100~1000 중량부이다. 50 중량부 미만이면, 토너 재료
액의 분산 상태가 좋지 않아 소정 입경의 토너 입자를 얻을 수 없다. 20000 중량부를 초과하면 비경제적이다. 또, 수계 매
체 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, 아
미노 알콜 지방산 유도체, 폴리아민 지방산 유도체, 이미다졸린 등의 아민염형이나, 알킬 트리메틸 암모늄염, 디알킬 디메
틸 암모늄염, 알킬 디메틸 벤질 암모늄염, 피리디늄염, 알킬 이소퀴놀리늄염, 염화 벤제트니움 등의 4급 암모늄염형의 양
이온성 계면 활성제, 지방산 아미드 유도체, 다가 알코올 유도체 등의 비이온 계면 활성제, 예컨대 알라닌, 도데실디(아미
노 에틸) 글리신, 디(옥틸 아미노 에틸)글리신이나 N－알킬-N, N－디메틸 암모늄 베타인 등의 양성 계면 활성제를 예로
들 수 있다.
또, 플루오로 알킬기를 구비하는 계면 활성제를 이용함으로써, 매우 소량으로 그 효과를 높일 수 있다. 바람직하게 이용되
는 플루오로 알킬기를 구비하는 음이온성 계면 활성제로서는 탄소수 2~10의 플루오로 알킬카르본산 및 그 금속염, 퍼플
루오로 옥탄술포닐 그루타민산 디나트륨, 3－［ω－플루오로 알킬(C6~C11) 옥시］－1－알킬(C3~C4) 술폰산 나트륨, 3
－［ω－플루오로 알카노일(C6~C8)－N－에틸 아미노］－1－프로판 술폰산 나트륨, 플루오로 알킬(C11~C20) 카르본산
및 금속염, 퍼플루오로 알킬카르본산(C7~C13) 및 그 금속염, 퍼플루오로 알킬(C4~C12) 술폰산 및 그 금속염, 퍼플루오
등록특허 10-0650633
- 32 -
로 옥탄 술폰산 디에탄올 아미드, N－프로필-N－(2－히드록시 에틸) 퍼플루오로 옥탄 술폰 아미드, 퍼플루오로 알킬
(C6~C10) 술폰 아미드 프로필 트리 메틸 암모늄염, 퍼플루오로 알킬(C6~C10)－N－에틸술포닐글리신염, 모노 퍼플루오
로 알킬(C6~C16) 에틸 인산 에스테르 등을 예로 들 수 있다.
또, 양이온성 계면 활성제로서는 플루오로 알킬기를 구비하는 지방족 1급, 2급 또는 2급 아민산, 퍼플루오로 알킬
(C6~C10) 술폰 아미드 프로필 트리 메틸 암모늄염 등의 지방족 4급 암모늄염, 벤잘코늄염(benzalkonium salts), 염화 벤
제토늄(benzetonium chloride), 피리디늄염, 이미다졸리늄염을 예로 들 수 있다.
또, 상술한 수지 미립자는 수계 매체 중에서 형성되는 토너 모체 입자를 안정화시키기 위하여 첨가된다. 이 때문에, 토너
모체 입자의 표면상에 존재하는 피복율이 10~90%의 범위로 되도록 첨가되는 것이 바람직하다. 예컨대, 폴리 메타크릴산
메틸 미립자 1 ㎛ 및 3 ㎛, 폴리스티렌 미립자 0.5 ㎛ 및 2 ㎛, 폴리(스티렌-아크릴로니트릴) 미립자 1 ㎛ 등이 있다.
또한, 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－히
드록시 에틸, 메타크릴산-β－히드록시 에틸, 아크릴산-γ－히드록시 프로필, 메타크릴산-β－히드록시 프로필, 아크릴산-
γ－히드록시 프로필, 메타크릴산-γ－히드록시 프로필, 아크릴산-3－클로로 2－히드록시 프로필, 메타크릴산-3－클로로
-2－히드록시 프로필, 디에틸렌글리콜 모노 아크릴산 에스테르, 디에틸렌글리콜 모노 메타크릴산 에스테르, 글리세린 모
노 아크릴산 에스테르, 글리세린 모노 메타크릴산 에스테르, N－메틸올 아크릴 아미드, N－메틸올 메타크릴 아미드 등, 비
닐 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 아
미드, 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 구
비하는 것 등의 호모폴리머 또는 공중합체, 폴리옥시 에틸렌, 폴리옥시 프로필렌, 폴리옥시 에틸렌 알킬 아민, 폴리옥시 프
로필렌 알킬 아민, 폴리옥시 에틸렌 알킬 아미드, 폴리옥시 프로필렌 알킬 아미드, 폴리옥시 에틸렌 노닐 페닐 에테르, 폴
리옥시 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 사
용할 수 있다.
분산 방법으로서는 특히 한정되는 것은 아니지만, 저속 전단(剪斷)식, 고속 전단식, 마찰식, 고압 분사식, 초음파 등의 공지
의 설비를 적용할 수 있다. 이 중에서도 분산체의 입경을 2~20 ㎛로 하기 위하여 고속 전단식이 바람직하다. 고속 전단식
분산기를 사용한 경우, 회전수는 특히 한정되는 것은 아니지만, 통상 1000~30000 rpm이고, 바람직하게는 5000~20000
rpm이다. 분산 시간은 특히 한정되는 것은 아니지만, 배치(batch) 방식의 경우에는 통상 0.1~5분이다. 분산시의 온도로서
는 통상 0~150℃(가압 하에)이고, 바람직하게는 40~98℃이다.
다음에, 상기 유화액의 제작과 동시에, 아민류를 첨가하여 이소시아네이트기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머와의 반
응을 동시에 실시하게 한다. 이 반응은 분자쇄의 가교 및/또는 신장을 수반한다. 반응 시간은 폴리에스테르프리폴리머가
구비하는 이소시아네이트기 구조와 아민류의 반응성에 의해 선택되지만, 통상 10분~40시간, 바람직하게는 2~24시간이
다. 반응 온도는 통상 0~150℃, 바람직하게는 40~98℃이다. 또, 필요에 따라 공지의 촉매를 사용할 수 있다. 구체적으로
는 디부틸 주석 라우레이트(dibutyltin laurate), 디옥틸 주석 라우레이트(dioctyltin laurate) 등을 들 수 있다.
그리고, 상기 반응 종료후, 유화 분산체(반응물)로부터 유기 용매를 제거하고, 세정, 건조하여 토너 모체 입자를 얻는다. 유
기 용매를 제거하기 위해서는 계 전체를 서서히 층류의 교반 상태에서 온도 상승시키고, 일정한 온도역에서 강한 교반을
부여한 후, 탈용매를 실시함으로써 방추형(紡錘形)의 토너 모체 입자를 제작할 수 있다. 또, 분산 안정제로서 인산 칼슘염
등의 산, 알칼리에 용해 가능한 것을 이용한 경우에는 염산 등의 산에 의해 인산 칼슘염을 용해한 후, 세면하는 등 방법에
따라 토너 모체 입자로부터 인산 칼슘염을 제거한다. 그 외 효소에 의한 분해 등의 조작에 의해서도 제거할 수 있다.
상기와 같이 하여 얻어진 토너 모체 입자에 전하 제어제를 때려 박고, 실리카 미립자, 산화 티탄 미립자 등의 무기 미립자,
필요에 따라 윤활제 입자를 외첨시켜 토너를 얻는다. 전하 제어제의 때려박음, 및 외첨제의 첨가는 믹서 등을 이용한 공지
의 방법에 따라 실행된다.
등록특허 10-0650633
- 33 -
이상과 같은 제조 방법에 의해 소입경이고 입경 분포가 샤프한 토너를 용이하게 얻을 수 있다. 또한, 유기 용매를 제거하는
공정에서 강한 교반을 부여함으로써 진구(眞球)형으로부터 럭비볼형 사이의 형상을 제어할 수 있고, 또한 표면 형상도 매
끄러운 것으로부터 매실 장아찌형 사이의 형상을 제어할 수 있다.
이와 같이 하여 제조한 토너는 토너 용기에 충전되어 화상 형성 장치에 장착된다. 또, 캐리어와 혼합한 현상제로써 현상 장
치에 충전된다.
캐리어는 심재 그 자체로 이루어지거나, 심재 상에 피복층을 마련한 것이 일반적으로 사용된다. 본 발명에서는 수지 피복
캐리어의 심재로서는 페라이트, 마그네타이트 등의 자성체를 이용한다. 이 심재 물질의 입경은 20~70 ㎛ 정도가 적당하
다. 캐리어 입경이 작을 수록 고정밀 화상을 얻을 수 있지만, 캐리어 입경이 너무 작으면 캐리어 부착이 발생하기 쉬워지기
때문에, 출력 화상 상에 캐리어가 부착하여 반대로 화상 품질을 저하시켜 버린다. 캐리어 피복층 형성에 사용되는 재료로
서는 비닐리덴 플루오라이드, 테트라 플루오르 에틸렌, 헥사 플루오르 프로필렌, 퍼플루오로 알킬 비닐 에테르, 불소 원자
를 치환하여 이루어지는 비닐 에테르, 불소 원자를 치환하여 이루어지는 비닐 케톤 등이 있다. 피복층의 형성법으로서는
종래와 같이 캐리어 심재 입자의 표면에 분무법, 침지법 등의 수단으로 수지를 도포하면 좋다.
도 9에 상기 현상 장치를 회전형 현상 유닛(430)으로 구성한 화상 형성 장치의 일례를 나타낸다. 도 9에 있어서, 회전 현상
유닛(430)은 BK토너를 이용하는 BK현상기(431), Y토너를 이용하는 Y현상기(432), C토너를 이용하는 C현상기(433), M
토너를 이용하는 M현상기(434)를 구비하고 있다. 이 회전 현상 유닛(430)은 도시하지 않는 현상 회전 구동부에 의해 전체
가 역시계 바늘 방향으로 회전하도록 구성되어 있다. 회전 현상 유닛(430)의 각 현상기는 현상 슬리브(12)와 현상제를 퍼
올려 교반하기 위하여 회전하는 현상제 패들, 및 현상 슬리브(12)의 구동부 등으로 구성되어 있다.
대기 상태에서의 회전 현상 유닛(430)은 BK현상기(431)가 현상 위치에 위치하는 홈 포지션에 정지하고 있다. 복사 개시
키가 눌러지면, 원고 화상 데이터의 판독이 개시되고 그 컬러 화상 데이터에 근거하여 레이저광(L)에 의한 광 기록, 즉 정
전 잠상 형성이 시작된다. 이하, BK화상 데이터에 의한 정전 잠상을 「BK정전 잠상」이라고 한다. Y, C, M에 대해서도 동
일 양태이다.
이 BK정전 잠상의 선단부로부터 현상 가능토록 하기 위하여, B현상 위치에 정전 잠상의 선단부가 도달하기 전에, BK현상
기(431)의 현상 슬리브(12) 회전을 개시하여 BK정전 잠상을 BK토너로 현상한다. 이후, B정전 잠상의 현상 동작을 계속하
는데, BK정전 잠상의 후단부가 BK현상 위치를 통과한 시점에서 신속하게 다음 색의 현상기가 현상 위치로 회전할 때까지
회전 현상 유닛(430)이 회전한다. 이 회전은 적어도 다음의 화상 데이터에 의한 정전 잠상의 선단부가 현상 위치에 도달하
기 전에 완료된다.
도 9에 있어서, 화상 형성 동작이 개시되면, 도시하지 않는 구동 모터에 의해 감광체 드럼(100), 및 중간 전사 벨트(319)가
화살표로 나타내는 역시계 바늘 방향으로 동기 회전한다. 이것에 의해 중간 전사 벨트(319) 상에는 감광체 드럼(100) 상에
순차적으로 형성되는 BK, Y, C, M의 토너상이 동일면에 순차적으로 위치 맞추어 중첩되어 1차 전사된다. 이 화상 형성 동
작이 개시되는 시기에 전사지가 용지 공급 뱅크(403)의 전사지 카세트 또는 수동 트레이 등의 용지 공급부로부터 이송되
어 레지스트레이션 롤러의 닙부에서 대기하고 있다. 그리고, 중간 전사 벨트(319) 상의 토너상의 선단이 소정 위치에 이르
는 타이밍으로 전사 이송 벨트(322) 유닛이 중간 전사 벨트(319)에 접촉한다. 그 후, 전사지의 선단이 상기 토너상의 선단
에 일치하도록 레지스트레이션 롤러가 구동되어 전사지와 토너상의 위치 맞춤이 수행된다. 그리고, 전사지가 중간 전사 벨
트(319) 상의 토너상과 중첩되어 2차 전사부를 통과할 때에, 2차 전사 롤러(323)에 의해 중간 전사 벨트(319) 상의 4색 중
첩 토너상이 전사지 위에 일괄 전사된다. 이 전사지는 전사 이송 벨트(322)로부터 박리되어 정착 장치(328)를 향하여 이송
된다. 그리고, 전사지 위의 토너가 정착 장치(328)의 한 쌍의 정착 롤러 닙부에서 용융 정착된 후, 도시하지 않는 배출 롤러
에 의해 장치 본체 밖으로 전사지가 배출된다.
한편, 1차 전사 후 감광체 드럼(100)의 표면에 잔류하는 전사 잔류 토너는 감광체 클리닝 유닛(310)에 의해 클리닝된다.
또, 전사지에 토너상을 전사한 후의 중간 전사 벨트(319)의 표면에 잔류하는 전사 잔류 토너는 벨트 클리닝 유닛(321)에
의해 클리닝된다.
여기서, 반복 복사 시에는, 컬러 스캐너(301)의 동작 및 감광체 드럼(100)에 대한 화상 형성은 제1매의 제4색(M)의 화상
형성 공정에 계속하여 소정 타이밍으로 제2매의 제1색(BK)의 화상 형성 공정으로 진척된다. 또, 중간 전사 벨트(319)는
제1매의 4색 중첩 토너상이 전사지에 일괄 전사되는 공정에 계속하여 표면의 벨트 클리닝 유닛(321)으로 클리닝된 영역에
제2매의 BK토너상이 벨트에 전사되도록 한다. 그 후는 제 1매와 동일 양태의 동작이 반복된다.
등록특허 10-0650633
- 34 -
이상은 4색 풀 컬러 복사를 얻는 복사 모드이지만, 3색 복사 모드, 2색 복사 모드의 경우에는, 지정된 색과 횟수 분에 대하
여, 상기와 동일 양태의 동작을 실시하게 된다. 또, 단색 복사 모드의 경우에는, 소정 매수가 종료할 때까지 회전 현상 유닛
(430)의 소정 색의 현상기만을 현상 동작 상태로 하고 벨트 클리닝 유닛(321)을 중간 전사 벨트(319)에 대하여 누른 상태
의 위치로 하여 복사 동작을 실시한다.
상술한 감광체 드럼(100)은 그 보호층에 금속 산화물 미립자를 함유한 유기계 감광체이다. 그리고, 이 감광체 드럼(100)에
윤활제를 공급하여 감광체 드럼의 마찰 계수의 상승을 방지하고, 중간 전사 벨트(319)에 대한 전사성을 양호하게 유지하
고 있다. 또, 중간 전사 벨트(319)의 마찰 계수를 감광체 드럼(100)의 마찰 계수와 동등하거나, 또는 크게 되도록 설정되어
있다.
본 실시예에서는 감광체의 마찰 계수를 0.10~0.30의 범위로 하고 있다. 감광체의 마찰 계수를 이 범위내로 유지함으로써
전사 불량이 억제된다. 나아가, 전사 벨트의 마찰 계수를 0.55 이하로 하고 있다. 이것에 의해 전사 벨트에 전사된 토너가
전사 벨트의 클리닝 수단에 의해 양호하게 제거될 수 있다.
도 10에 상기 각 현상 장치 및 감광체 드럼(100) 등으로 이루어지는 화상 형성 유닛을 복수개 구비한 탠덤형의 화상 형성
장치의 일례를 나타낸다. 또한 이 화상 형성 장치에 있어서, 도9에 나타낸 화상 형성 장치의 각 구성 요소와 동등의 구성 및
기능을 구비하는 것에는 동 도면에 나타낸 각 구성 요소에 부여한 부호와 같은 부호를 부여하고 그 설명을 생략한다.
지지 롤러(514)와 제2 지지 롤러(515)에 씌워진 중간 전사 벨트(319) 상에는 시안·마젠타·옐로·블랙의 4개의 화상 형성 수
단을 나란히 배치하여 탠덤 화상 형성부(520)를 구성하고 있다. 탠덤 화상 형성부(520)는 BK토너를 이용하는 BK현상기
(521), Y토너를 이용하는 Y현상기(522), C토너를 이용하는 C현상기(523), M토너를 이용하는 M현상기(524) 및 4개의 각
색에 대응하는 감광체(1)를 구비하고 있다.
도 10에 있어서, 화상 형성 동작이 개시되면, 도시하지 않는 구동 모터에 의해 화살표로 나타내는 역시계 바늘 방향으로 각
감광체 드럼(100), 및 중간 전사 벨트(319)가 동기 회전한다. 이것에 의해, 각 감광체 드럼(100) 상에 BK, Y, C, M의 토너
상이 각각 형성된다. 각 감광체 드럼(100) 상의 BK, Y, C, M의 토너상은 중간 전사 벨트(319) 상에 각각 일차 전사 롤러
(320)에 의해 순차적으로 위치 맞추어 1차 전사된다. 이 화상 형성 동작이 개시되는 시기에, 전사지가 용지 공급 뱅크
(403)의 전사지 카세트 또는 수동 트레이 등의 용지 공급부로부터 이송되어 레지스트레이션 롤러의 닙부에서 대기한다.
그리고, 중간 전사 벨트(319) 상의 토너상의 선단이 소정 위치에 이르는 타이밍으로 전사 이송 벨트(322) 유닛이 중간 전
사 벨트(319)에 접촉한다. 그 후, 전사지의 선단이 상기 토너상의 선단에 일치하도록 레지스트레이션 롤러가 구동되어 전
사지와 토너상의 위치 맞춤이 수행된다. 그리고, 전사지가 중간 전사 벨트(319) 상의 토너상과 중첩되어 2차 전사부를 통
과할 때에, 2차 전사 롤러(323)에 의해 중간 전사 벨트(319) 상의 4색 중첩 토너상이 전사지 위에 일괄 전사된다. 이 전사
지는 전사 이송 벨트(322)로부터 박리되어 정착 장치(328)를 향해 송출된다. 그리고, 전사지 위의 토너가 정착 장치(328)
의 한 쌍의 정착 롤러 닙부에서 용융 정착된 후, 도시하지 않는 배출 롤러에 의해 장치 본체 밖으로 전사지가 배출된다.
한편, 1차 전사 후 감광체 드럼(100)의 표면에 잔류하는 전사 잔류 토너는 감광체 클리닝 유닛에 의해 클리닝된다. 또, 전
사지에 토너상을 전사한 후 중간 전사 벨트(319)의 표면에 잔류하는 전사 잔류 토너는 벨트 클리닝 유닛에 의해 클리닝된
다.
상술한 탠덤형 화상 형성 장치에 있어서도, 각 감광체(100)의 보호층에 금속 산화물 미립자를 함유하고 있다. 그리고, 각
감광체(100)에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 수단을 각각 구비하고 있다. 그리고, 중간 전사 벨트(319)의 마찰 계수를
감광체(100)의 마찰 계수와 동등, 또는 크게 되도록 설정되어 있다.
본 실시예에서는 감광체의 마찰 계수를 0.10~0.30의 범위로 하고 있다. 감광체의 마찰 계수를 이 범위내로 유지함으로써
전사 불량이 억제된다. 나아가, 전사 벨트의 마찰 계수를 0.55 이하로 하고 있다. 이것에 의해 전사 벨트에 전사된 토너가
전사 벨트의 클리닝 수단에 의해 양호하게 제거될 수 있다.
본 실시예에 의하면, 감광체(5)를 표면층에 금속 산화물 미립자를 함유한 유기계 감광체로 하고 있다. 이것에 의해 내마모
성이 뛰어난 감광체로 할 수 있다. 또, 대전 부재(14b)와 감광체(5)에 소정 간격을 두어 대전 부재(14b)를 비접촉으로 하고
있다. 이것에 의해 클리닝 장치로 다 제거하지 못한 토너가 대전 부재(14b)에 부착하여 감광체(5)에 대전 불량 등을 초래
시키는 일이 없다. 또한 감광체(5)에 윤활제를 공급하여 감광체(5)의 마찰 계수를 바람직한 범위로 유지한다. 이것에 의해,
대전 장치의 방전에 의해 발생한 방전 생성 물질에 의해 감광체 표면이 변질하여도 마찰 계수가 증가하는 일이 없다. 이 결
과, 전사지 등에 대한 전사성이 향상하여 양호한 화상을 얻을 수 있다. 또, 본 실시예에서는 표면층에 금속 산화물 미립자
등록특허 10-0650633
- 35 -
를 함유한 유기계 감광체, 감광체(5)와 소정 간격을 두어 비접촉으로 하고 있는 대전 수단으로서의 대전 부재(14b), 감광
체(5)에 윤활제를 공급하는 윤활제 공급 수단으로서의 고체형 윤활제(16)와 브러시 롤러(15)를 구비하고 있으므로, 양호
한 전사성을 얻을 수 있음과 동시에, 대전 부재, 감광체의 내구성이 뛰어난 화상 형성 장치로 구성할 수 있다.
또한, 본 실시예의 화상 형성 장치에서는 감광체의 표면에 윤활제 미립자를 함유한 표면층을 형성하고 있다. 이것에 의해
비접촉의 대전 방식에 의해 발생하는 방전 물질이 감광체의 표면을 변질시켜도 감광체의 표면상의 윤활제 미립자에 의해
감광체의 마찰 계수가 상승하는 것을 억제할 수 있다. 이 결과, 전사지 등에 대한 전사성이 향상되어 양호한 화상을 얻을
수 있다. 특히, 전사 벨트 등 평활한 면에 대한 전사성을 양호하게 유지할 수 있다.
또, 본 실시예의 화상 형성 장치에 있어서, 감광체의 표면층에 함유되는 윤활제의 미립자는 불소 수지, 실리콘 수지, 폴리
올레핀 수지로 하고 있다. 이들 수지는 윤활성을 구비함과 동시에, 표면층에 대량으로 분산시켜도 감광체의 정전 특성을
열화 시키지 않는다.
또, 본 실시예의 화상 형성 장치에 있어서, 감광체의 표면층(505)에 첨가되는 윤활제 미립자의 양을 중량 기준으로
30~80%로 하고 있다. 이것에 의해 감광체의 표면층(505)의 두께를 4~10 ㎛로 하고 있다. 이것에 의해 감광체 표면의 마
찰 계수를 양호하게 유지할 수 있어 표면층이 취약해지지 않는다. 또, 감광체의 정전 특성을 손상 주지 않으며 감광체의 수
명을 유지할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 화상 형성 장치에 있어서는, 감광체 표면의 윤활제 미립자의 존재율을 10% 이상으로 하고 있다. 이것
에 의해 감광체 표면의 마찰 계수를 양호한 범위로 할 수 있다.
또, 본 실시 형태의 화상 형성 장치에 있어서, 윤활제 미립자는 표면층의 체적율에 대하여 20% 이상으로 하고 있다. 이것
에 의해 마모로 표면층이 삭감되어 가도 항상 감광체의 표면에는 일정한 윤활제 미립자가 존재하게 된다. 이 결과, 감광체
표면의 마찰 계수를 양호한 범위로 유지할 수 있다.
또, 전사 벨트(3)와 대향하는 위치에 반사형 센서(31)를 배치하고, 전사 벨트에 직접 형성한 기준 패턴 토너상의 위치나 토
너의 부착량을 검지하고, 그 검지 결과에 근거하여 화상 형성 조건을 제어하고 있다. 종래, 전사 벨트(3)는 평활성이 높고
토너의 이형성도 뛰어난 재료가 사용되기 때문에, 감광체 상의 토너상을 전사 벨트에 전사하는 전사성이 낮았다. 또, 감광
체(5)의 표면은 상술한 방전 생성물에 의해 감광체의 마찰 계수가 상승하여 전사 벨트에 대한 전사성을 더한층 악화시키고
있었다. 이와 같이, 전사성이 낮은 상태에서 전사 벨트 상에 기준 패턴을 형성하면, 기준 패턴에 부분 탈락 등이 발생하게
된다. 이 부분 탈락 상태의 기준 패턴이 있으면, 각 색의 토너 화상의 위치 차이를 검지하는 위치 차이 검지 센서가 정확하
게 검지하지 못하여 화상의 위치 차이 등 화상 열화를 야기시키는 경우가 있었다. 그러나, 본 실시예에서는 감광체(5)에 윤
활제를 공급하여 감광체 마찰 계수의 상승을 억제하고 있으므로, 전사 벨트(3)에 전사하는 전사성이 양호하다. 따라서, 전
사 불량으로 인한 기준 패턴의 부분 탈락 등이 발생하지 않게 되어 각 색의 토너 화상의 위치 차이를 정확하게 검지할 수
있다.
본 실시예에 의하면, 전사 벨트의 마찰 계수를 감광체의 마찰 계수와 동등하거나, 또는 크게 설정되어 있다. 이것에 의해,
전사 벨트에 대한 전사성이 양호하게 되고 각 색의 토너 화상의 위치 차이를 정확하게 검지할 수 있다. 또, 종래, 전사 벨트
(3)는 평활하여 감광체에 비하여 마찰 계수가 낮다. 한편, 전사지는 표면에 미소한 요철이 있어 감광체에 비하여 마찰 계수
가 높다. 이 마찰 계수의 차이가 양자의 전사성에 큰 차이를 초래시키고 있었다. 그리고, 이와 같이 전사성에 큰 차이가 있
으면, 전사 벨트에 부착하는 토너의 양과 전사지에 부착하는 토너량이 달라 지기 때문에, 전사 벨트에 부착한 토너의 양을
검지한 결과가 실제 화상 형성 시의 결과에 반영되지 않아 화상의 흐트러짐을 초래시키고 있었다. 그러나, 전사 벨트의 마
찰 계수를 감광체의 마찰 계수와 동등, 또는 크게 설정함으로써, 전사지와의 마찰 계수 차이를 줄였다. 그 결과, 전사지와
의 전사성 차이를 거의 해소할 수 있다. 이 결과, 전사 벨트에 부착한 토너량을 검지한 결과가 실제 화상 형성 시의 결과에
정확하게 반영되게 되어 고정밀도의 화질을 얻을 수 있다. 본 실시예에서는 감광체의 마찰 계수를 0.10~0.30의 범위로 하
고 있다. 이것에 의해 윤활제를 효율적으로 사용하여 전사성을 개선할 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 토너의 형상 계수 SF－1, SF－2가 모두 100 이상, 180 이하, 동시에, 토너의 체적 평균 입경(Dｖ)
3~7 ㎛, 토너의 체적 평균 입경(Dｖ)에 대한 개수 평균 입경(Dn)의 비(Dｖ／Dn)가 1.00 이상, 1.40 이하이다. 토너가 상
기 범위에 있으면, 토너의 대전량 분포가 균일하게 되어 바탕 오점이 적은 고품위 화상을 얻을 수 있고, 또, 정전 전사 방식
에서는 전사율을 높일 수 있다.
등록특허 10-0650633
- 36 -
또, 본 실시예에서는 토너를 적어도 질소 원자를 포함한 관능기를 구비하는 폴리에스테르프리폴리머, 폴리에스테르, 착색
제, 이형제를 유기 용매 중에 분산시킨 토너 재료액을 수계 용매 중에서 가교 및/또는 신장 반응시켜 제조하고 있다. 이것
에 의해, 소입경이고 입경 분포가 샤프한 토너를 용이하게 얻을 수 있다.
또, 본 실시예에서는 감광체의 보호층(505)에 첨가되는 금속 산화 미립자의 양을 중량 기준으로 5~40%로 하고, 감광체의
보호층(505)의 두께를 3~8 ㎛로 하고 있다. 이것에 의해 감도가 양호하고 내구성이 뛰어나 생산성이 높은 감광체로 할 수
있다.
또, 감광체(5)에 공급되는 윤활제를 지방산 금속염으로 하고 있다. 이것에 의해 윤활제가 현상제 중에 혼입되어도 토너나
캐리어의 대전성을 손상주는 일이 없다. 또한 토너에 지방산 금속염을 첨가함으로써, 클리닝 브러시 및 현상으로부터의 윤
활제 공급이 서로 보충되어 화상 면적에 의거하지 않고 감광체의 마찰 계수를 목적의 범위에 유지할 수 있다.
또, 본 실시예에서는 대전 롤러(14)에 인가하는 AC 바이어스의 주파수가 감광체 선속도ｖ［mm/s］의 7배 이상, 감광체
선속도ｖ［mm/s］의 12배 이하로 하고 있다. 이것에 의해 줄무늬형의 대전 불균일이나 감광체에 토너 필름이 발생하지
않는다.
또한, 본 실시예에서는 대전 롤러(14)의 대전 부재(14b)를 수지 재료로 하고, 간격 유지 부재(14c)를 절연성 수지 재료로
하고 있다. 이것에 의해 종래의 고무 재료에 비하여 절삭 가공이 용이하고 고정밀도로 가공하기 쉽다. 또, 종래의 고무 재
료에 비하여 외형이나 경도의 환경 변동도 작기 때문에, 대전 간격의 환경 변동도 작게 억제할 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 감광체 유닛은 감광체(5)와 이 감광체(5)를 균일하게 대전하는 대전 롤러(14)와 감광체(5)의 표면
을 클리닝함과 동시에, 감광체에 윤활제를 공급하는 브러시 롤러(15)를 적어도 구비하고 있고, 이 감광체 유닛을 화상 형
성 장치로부터 용이하게 착탈 가능한 프로세스 카트리지로 하고 있다. 이것에 의해 사용자가 용이하게 윤활제의 교환을 수
행할 수 있다. 또, 대전 롤러(14)와 감광체(5)의 미소한 간격을 용이하게 조정할 수 있다.
또, 본 실시예에 의하면, 클리닝 블레이드 표면에 분말체를 도포하고 있지 않다. 종래, 클리닝 블레이드의 감김을 방지하기
위하여, 클리닝 블레이드에 분말체를 도포하여 감광체와 클리닝 블레이드의 마찰을 작게 함으로써 감김을 방지하고 있었
다. 그러나, 본 실시예에 있어서는, 감광체의 표면층에 윤활제를 함유하여 감광체의 마찰 계수를 작게 하고 있으므로, 클리
닝 블레이드에 분말체를 도포하여 마찰 계수를 작게 하지 않아도, 클리닝 블레이드가 감겨 들어가는 일이 없다. 이 결과,
클리닝 블레이드, 감광체, 대전 장치 등을 구비한 프로세스 카트리지를 수송 시에, 진동 등에 의해 클리닝 블레이드에 도포
한 분말체가 비산하여 대전 장치에 부착함으로써 대전 불량으로 인한 이상 화상이 발생하는 일이 없어진다.
다음에, 본 발명을 실시하기 위한 최적한 다른 실시예에 대하여 도 11을 참조하여 설명한다. 본 실시예는 풀 컬러 복사가
가능한 복사 장치에 대한 적용예를 나타낸다.
도 11은 본 발명에 따른 복사 장치를 나타내는 종단 정면도이다. 도 11에 나타낸 바와 같이, 복사 장치(630)는 원고 화상을
읽어내는 화상 판독 장치로서의 컬러 스캐너 장치(631)와 상술한 컬러 프린터(1)를 구비하고 있다.
컬러 스캐너 장치(631)는 스캐너 유닛(632)과 스캐너 유닛(632)의 위쪽에 배치된 ADF(Auto Document Feeder：자동
원고 이송 장치)(633)를 구비하고 있다.
공지의 기술이기 때문에 상세한 설명은 생략하지만, ADF(633)는 원고 재치대(634)에 재치된 원고를 접촉 유리(654) 상으
로 송출함과 동시에, 화상 판독이 종료된 원고를 원고 배출대(635)로 배출하는 원고 이송 기구(636)를 구비하고 있다.
접촉 유리(654)는 스캐너 유닛(632)의 케이싱(637) 윗면에 마련되어 있다. 이 접촉 유리(654)의 아래쪽에는 조명 램프
(638)와 미러(639)가 탑재된 제1 주행체(640)와 미러(641, 642)가 탑재된 제2 주행체(643)가 도시하지 않은 모터에 의해
부주사 방향으로 2：1의 속도비로 이동 가능토록 설치되어 있다. 미러(639, 641, 642)로부터의 반사 광로 상에는 결상 렌
즈(644)를 통하여 컬러 CCD(645)가 배치되어 있다.
이와 같은 복사 장치(630)에서는 스캐너 유닛(632)으로 읽어낸 화상 데이터에 근거하여 컬러 프린터(1)에서 화상 형성 동
작을 실행한다.
이것에 의해 상술한 실시예의 각종 효과를 이루어 품질이 양호한 화상을 복사할 수 있다.
등록특허 10-0650633
- 37 -
본 발명은 상기 실시예들에 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 청구 범위내에서 각종 변경이 가능하다.
발명의 효과
본 발명에 의하면, 상 담지체는 그 최외층에 금속 산화물을 함유하고 있다. 이것에 의해 내구성이 뛰어난 상 담지체를 얻을
수 있다. 또, 대전 수단은 상 담지체와 소정 간격을 두고 근접 배치되어 있다. 이것에 의해 상 담지체상에 부착한 토너 등의
오점이 대전 수단에 부착하여 감광체를 균일하게 대전할 수 없게 하는 일이 초래되지 않는다. 또, 대전 수단을 상 담지체로
부터 격리시켜 마련하기 때문에, 상 담지체 표면을 균일하게 대전시키기 위하여 대전 수단에 높은 전압을 인가하여 방전에
의해 대전시킬 필요가 있다. 이 때 발생하는 오존 등의 방전 생성 물질이 상 담지체의 최외층을 화학적으로 변질시켜 마찰
계수를 상승시킨다. 한편, 상술한 최외층에 금속 산화물 미립자를 포함한 상 담지체는 내마모성이 뛰어나기 때문에, 변질
한 상 담지체 표면이 종래의 상 담지체 표면에 비하여 마모되기 어렵다. 그 결과, 상 담지체의 방전 생성 물질에 의한 변질
이 진척되어 상 담지체의 마찰 계수가 종래의 상 담지체에 비하여 더한층 커지게 된다. 상 담지체의 마찰 계수가 커지면,
상 담지체의 토너상 전사성이 열화되게 된다. 특히, 상 담지체의 토너상이 전사되는 전사면이 평활하고 마찰 계수가 작은
경우, 상 담지체의 마찰 계수 상승에 따른 전사성의 저하가 현저하게 나타나게 된다. 그러나, 본 발명에 있어서는 상 담지
체에 윤활제를 공급하고 있으므로, 상 담지체의 표면이 변질하여도 상 담지체에 윤활제를 공급하여 상 담지체의 마찰 계수
를 바람직한 범위로 유지할 수 있다. 이것에 의해, 토너상의 전사성을 양호하게 유지할 수 있다. 이상으로부터 본 발명의
화상 형성 장치는 상 담지체의 내마모성이 뛰어나 대전 불량이 초래되지 않고, 또한 전사성이 양호한 화상 형성 장치를 이
룰 수 있다는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 대전 수단과 상 담지체를 비접촉으로 하고 있으므로 클리닝 장치로 완전히 제거하지 못한 토너가
대전 수단에 부착하여 초래시키는 상 담지체의 대전 불량을 억제할 수 있다. 또, 상 담지체 표면의 마찰 계수가 상 담지체
표면의 표면층에 의해 미리 작게 설정되어 있다. 이 때문에, 비접촉의 대전 방식에 의해 발생하는 방전 물질이 상 담지체를
변질시켜 상 담지체의 마찰 계수를 상승시켜도, 전사 불량이 될 정도의 마찰 계수에 이르는 것을 억제할 수 있다. 이 결과,
전사지 등에 대한 전사성이 향상되어 양호한 화상을 얻을 수 있다. 특히, 전사 벨트 등 평활한 면에 대한 전사성을 양호하
게 유지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상 담지체 표면에는 화상 형성 동작 이외의 소정의 타이밍으로 윤활제가 도포되므로, 상 담지체
표면에 잔존 토너의 발생이 적은 상태에서 윤활제를 공급하여 양호한 공급 상태를 유지할 수 있어 고화질이면서 안정성이
뛰어난 화상을 장기간에 걸쳐 형성할 수 있다.
또한, 상 담지체 표면에 대한 방전 생성물이나 토너의 부착을 방지한 상태로 윤활제 공급 동작이 수행되므로, 보다 양호한
공급 상태를 유지할 수 있어 고화질이면서 안정성이 뛰어난 화상을 더욱 장기적으로 형성할 수 있다.
또한, 상 담지체 표면에는 상 담지체의 회전량이 소정 회전량에 도달하는 동안, 소정 소비량 이상의 토너가 소비되었을 경
우에 윤활제가 도포되므로, 윤활제의 공급 효율이 크게 저하하기 전에 윤활제 공급 수단에 축적된 토너를 제거하여 윤활제
공급 부재에 토너가 축적되는 것을 억제하고, 윤활제 공급 부재에 토너가 축적됨으로써 윤활제의 공급 효율이 저하하는 것
을 방지할 수 있다.
또한, 상 담지체와 상기 공급 부재 사이에 인가하는 바이어스는 화상 형성 동작 중과 윤활제 공급 동작 중에 서로 다르게
함으로써, 화상 형성 동작 중은 상 담지체로부터 토너를 제거하기 쉽도록 하고, 윤활제 공급 동작 중은 윤활제 공급 수단으
로부터 토너를 배출하기 쉽도록 할 수 있다.
또한, 화상 형성 동작 중에 토너의 대전 극성과 역극성의 바이어스를 인가함으로써 상 담지체로부터 공급 부재에 토너를
이동하기 쉽도록 하고, 윤활제 공급 동작 중에 토너의 대전 극성과 동극성의 바이어스를 인가함으로써 공급 부재로부터 토
너를 배출하기 쉽도록 할 수 있으므로, 양호한 공급 상태를 유지할 수 있다.
또한, 화상 형성 동작 중에 토너의 대전 극성과 역극성의 바이어스를 인가함으로써 상 담지체로부터 공급 부재에 토너를
이동하기 쉽도록 하고, 윤활제 공급 동작 중의 바이어스를 오프함으로써 토너를 공급 부재로부터 배출하기 쉽도록 할 수
있으므로, 양호한 공급 상태를 유지할 수 있다.
또한, 각 상 담지체의 사용 상황에 따라 윤활제 공급 동작을 실행할 수 있음으로써 윤활제가 공급 과다로 되거나 공급 부족
으로 되는 일 없이, 모든 상 담지체에서 양호한 공급 상태를 유지할 수 있다.
등록특허 10-0650633
- 38 -
또한, 토너를 소입경화함으로써 고화질화를 도모함과 동시에, 소입경의 토너를 사용한 경우에도 양호한 클리닝 성능을 얻
을 수 있으므로, 양호한 윤활제의 공급 상태를 유지할 수 있다.
도면의 간단한 설명
도 1은 본 실시예에 따른 화상 형성 장치를 탠덤(tandem) 직접 전사 방식의 풀 컬러 프린터에 적용한 예를 나타내는 전체
구성도.
도 2는 상기 탠덤 직접 전사 방식의 풀 컬러 프린터에 의해 형성되는 기준 패턴상을 나타내는 모식도.
도 3은 감광체의 마찰 계수 측정 방법을 설명하기 위한 도면.
도 4는 상기 탠덤 직접 전사 방식의 풀 컬러 프린터의 감광체 유닛을 나타내는 모식도.
도 5a, 5b는 본 발명의 실시예에 따른 상 담지체의 부분 단면 구성도.
도 6은 본 발명의 실시예에 따른 대전 롤러의 부분 단면 구성도.
도 7은 형상 계수 SF－1의 설명도.
도 8은 형상 계수 SF－2의 설명도.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 회전형 현상 장치를 구비한 풀 컬러 프린터/복사 장치에 적용한 예를 나
타내는 전체 구성도.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 화상 형성 장치를 탠덤 중간 전사 방식의 풀 컬러 프린터/복사 장치에 적용한 예를 나타
내는 전체 구성도.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 복사 장치를 나타내는 종단 정면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
1 장치 본체 2M, 2C, 2Y, 2BK 감광체 유닛
3 전사 벨트 5 감광체
14 대전 롤러 15 브러시 롤러
16 고체형 윤활제 31 부착량 센서
32 반사 부재 47 클리닝 블레이드
48 토너 이송 오거 100 감광체 드럼
14a 심봉(心棒) 14b 대전 부재
14c 간격 유지부 319 중간 전사 벨트
322 전사 이송 벨트 430 회전 현상 유닛
520 탠덤 화상 형성부 630 복사 장치
등록특허 10-0650633
- 39 -
631 화상 판독 장치
도면
도면1
등록특허 10-0650633
- 40 -
도면2
등록특허 10-0650633
- 41 -
도면3
도면4
등록특허 10-0650633
- 42 -
도면5
도면6
도면7
등록특허 10-0650633
- 43 -
도면8
도면9
등록특허 10-0650633
- 44 -
도면10
등록특허 10-0650633
- 45 -
도면11
등록특허 10-0650633
- 46 -
카테고리 없음