KR100739756B1

KR100739756B1 - 비자성일성분방식 현상장치

Info

Publication number: KR100739756B1
Application number: KR1020050110129A
Authority: KR
Inventors: 고이치 쯔네미; 김상우; 김준호
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2005-11-17
Filing date: 2005-11-17
Publication date: 2007-07-13
Anticipated expiration: 2025-11-17
Also published as: KR20070052464A; CN1967404A; US20070110479A1; CN100578381C; US7610001B2

Abstract

개시된 현상장치는, 현상기 중의 토너가 소모되었을 때에 상기 현상기로 토너를 보충할 수 있는 현상장치로서, 보충되는 토너가 기 사용되던 토너와 코어와 외첨제 중 적어도 어느 한 쪽이 다른 토너이며, 두 토너의 대전량을 각각 Q1, Q2라 할 때에 0.6<Q1/Q2<1.7을 만족하며, Q1과 Q2의 절대치는 각각 10μC/g 이상인 것을 특징으로 한다.

Description

비자성일성분방식 현상장치{Nonmagnetic monocomponent type developing apparatus}

도 1은 본 발명에 따른 현상장치의 일 실시예의 구성도.

도 2는 도 1에 도시된 현상기의 분해사시도.

도 3은 본 발명에 따른 현상장치의 다른 실시예의 구성도.

도 4는 2종의 토너의 대전량의 비와 배경부 오염도와의 관계를 도시한 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>

1......화상수용체 2......대전기

3......노광기 4......전사기

5......정착기 11......현상롤러

12......규제블레이드 13......공급롤러

14......교반기 16......토너이송수단

20......토너용기 30......현상기

본 발명은 현상장치에 관한 것으로서, 특히 비자성일성분방식 현상장치에 관한 것이다.

종래의 일성분비자성토너를 사용하는 현상장치에는, 현상기에 충진된 토너가 다 소모되면, 현상기를 구성하는 다른 부품(예를 들어 현상롤러, 현상블레이드, 공급롤러 등)이 아직 수명에 이르지 않아도, 현상기를 교환하는 방법이 채용되고 있었다. 현상기의 수명은 토너의 충진량, 인쇄속도 등에 따라서 다르지만, 통상 2000-30000매 정도이며, 다른 부품의 수명은 일반적으로 그 이상이다. 이 방법은, 제조사의 사후 서비스를 필요로 하지 않고, 사용자가 현상기를 교환하는 것만으로 고화질 화상을 유지할 수 있다는 이점이 있었다. 그러나, 최근 환경 문제 등으로, 세계적으로 가능한 한 폐기물을 내지 않게 하는 것이 요구되고 있어 이러한 토너 카트리지 자체를 교환하지 않고 토너만을 보충하여 사용하는 방법이 고려되었다. 이 방식은 종래부터 이성분현상제를 사용하는 현상장치에 이용되어 왔다.

토너 만을 현상기에 보충하는 경우에, 보충되는 토너는 코어 부분과 외첨제 부분이 실질적으로 보충 전의 토너와 동일한 토너가 이용되고 있다. 여기서 코어는 적어도 수지, 착색제를 포함한 평균 입경 3-10 um의 입자를 말하며, 외첨제는 코어에 내첨되지 않는 왁스나 대전 제어제(CCA: charge control agent) 등을 말한다. 토너는 상술한 원재료를 용해, 혼련한 후에 분쇄 및 분급과정을 거쳐 소정의 크기의 입자로 제조하는 분쇄법과, 용매 중에서 모노머(monomer)를 현탁 혹은 유화시켜 중합하는 중합법에 의하여 제조된다.

일반적으로, 조성이 서로 다른 토너를 현상기 내에서 혼합하면 하나는 정극 성으로 다른 하나는 부극성으로 대전된다. 인쇄된 화상은 배경부(ackground) 오염도가 높아지고 솔리드(solid)부분의 광학농도가 필요 이상으로 높아져서 토너 소모량이 많아지는 등의 문제가 발생되며, 사용하는 환경에 따라서는 솔리드 부분의 광학농도가 저하되는 경우도 있어서, 고화질 화상을 유지하기가 어렵다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, 조성이 다른 2종의 토너를 현상기에 보충하는 경우에 고화질 화상을 장기에 걸쳐 유지할 수 있는 비자성일성분 현상장치을 제공하는데 그 목적이 있다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현상장치는, 화상수용체와, 상기 화상수용체와 대면된 현상롤러를 구비한 현상기를 포함하며, 상기 현상기 중의 토너가 소모되었을 때에 상기 현상기로 토너를 보충할 수 있는 현상장치로서, 보충되는 토너가 기 사용되던 토너와 코어와 외첨제 중 적어도 어느 한 쪽이 다른 토너이며, 두 토너의 대전량을 각각 Q1, Q2라 할 때에 0.6<Q1/Q2<1.7을 만족하며, Q1과 Q2의 절대치는 각각 10μC/g 이상인 것을 특징으로 한다.

두 토너가 혼합된 경우의 대전량을 Q12라 하면, Q1/Q12와 Q2/Q12는 각각 0.6 내지 1.7범위인 것이 바람직하다.

상기 현상롤러 상의 두 토너의 단위중량당의 대전량(Q/M)과 단위면적당의 토너중량(M/A)는 그 차이가 각각 40% 이하인 것이 바람직하다.

상기 현상기는 그 내부의 토너를 교반시켜 상기 현상롤러로 이송시키는 둘 이상의 교반기를 구비하며, 교반기의 수는 4개 이하인 것이 바람직하다.

상기 두 토너의 체적평균입경은 모두 4-12 ㎛ 범위이며, 두 토너의 입경 5 ㎛이하인 입자의 함량의 차이는 개수기준으로 15%이하인 것이 바람직하다.

상기 두 토너의 체적평균입경은 모두 4-12 ㎛ 범위이며, 두 토너의 체적평균입경의 차이가 1.5 ㎛ 이내이다. 두 토너의 입경 5 ㎛이하인 입자의 함량의 차이는 개수기준으로 15% 이하이다.

두 토너의 코어를 형성하는 수지는 폴리에스테르계인 것이 바람직하다.

상기 교반기에 의한 토너의 이동속도는 현상프로세스속도보다 작은 것이 바람직하다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현상장치는, 화상수용체와, 상기 화상수용체와 대면된 현상롤러를 구비한 현상기를 포함하며, 상기 현상기 중의 토너가 소모되었을 때에 상기 현상기로 토너를 보충할 수 있는 현상장치에 있어서, 상기 현상기는 그 내부의 토너를 교반시켜 상기 현상롤러로 이송시키는 둘 이상의 교반기를 구비하며, 보충되는 토너는 기 사용되던 토너와 코어가 동일하고 외첨제의 조성이 다른 토너이며, 상기 두 토너의 체적평균입경은 모두 4-12 ㎛ 범위인 것을 특징으로 한다.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 현상장치는, 화상수용체와, 상기 화상수용체와 대면된 현상롤러를 구비한 현상기를 포함하며, 상기 현상기 중의 토너가 소모되었을 때에 상기 현상기로 토너를 보충할 수 있는 현상장치에 있어서, 상기 현상기는 그 내부의 토너를 교반시켜 상기 현상롤러로 이송시키는 둘 이상의 교 반기를 구비하며, 보충되는 토너는 기 사용되던 토너와 코어가 다르며, 상기 두 토너의 체적평균입경은 모두 4-12 ㎛, 체적평균입경의 차이가 1.5 ㎛ 이내, 입경 5 ㎛이하인 입자의 함량의 차이는 개수기준으로 15%이하인 것을 특징으로 한다.

이하 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1도 2는 본 발명에 따른 전자사진방식 현상장치의 예를 도시한 구성도와 현상기의 분해사시도이다. 도 1과 도 2를 보면, 화상수용체(1), 대전기(2), 노광기(3), 현상기(30), 전사기(4), 정착기(5)가 도시되어 있다. 화상수용체(1)로서는 감광드럼이나 감광벨트 등의 화상수용체나, 정전드럼(또는 정전벨트)가 사용된다. 본 실시예에서는 화상수용체(1)로서 감광드럼이 사용된다. 대전기(2)는 화상수용체(1)의 표면을 균일한 전위로 대전시키는 것으로서, 본 실시예에서는 대전바이어스전압이 인가되는 대전롤러가 사용되나, 코로나 방전기가 사용될 수도 있다. 노광기(3)는 화상수용체(1)의 표면에 화상정보에 대응되는 광을 주사하여 정전잠상을 형성하기 위한 것으로서, 레이저 다이오드를 광원으로 사용하는 LSU(laser scanning unit)이 주로 사용된다. 화상수용체(1)로서 정전드럼(또는 벨트)가 사용되는 경우에는 노광기(3) 대신에 정전기록헤드가 채용된다. 현상기(30)는 정전잠상에 토너를 공급하여 정전잠상을 가시적인 토너화상으로 현상시킨다. 토너화상은 전사기(4)에 인가되는 전사바이어스에 의하여 기록매체(P)로 전사되며, 정착기(5)에 의하여 용지에 정착된다.

현상기(30)는 현상롤러(11), 규제블레이드(12), 공급롤러(13), 두 개의 교반 기(14)를 구비한다. 비접촉현상방식을 채용하는 본 실시예의 현상장치에 따르면, 현상롤러(11)는 그 표면이 화상수용체(1)의 표면으로부터 현상갭(Dg)만큼 이격되게 위치된다. 현상갭(Dg)은 수십 내지 수백 미크론 정도인 것이 바람직하다. 현상롤러(11)에는 토너를 화상수용체(1)의 정전잠상으로 비상시키기 위한 현상바이어스가 인가된다. 교반기(14)는 현상롤러(11)와 공급롤러(13) 쪽으로 이송시킨다. 교반기(14)로서는 예를 들면 도 2에 도시된 바와 같은 오거가 채용될 수 있다. 공급롤러(13)는 현상갭(Dg)을 통과한 후에 현상롤러(11)에 잔류되는 토너를 제거하는 동시에 현상롤러(11)의 표면에 새로운 토너를 공급한다. 공급롤러(13)에는 토너를 현상롤러(11)로 부착시키기 위한 바이어스가 인가된다. 규제블레이드(12)는 현상롤러(11)의 표면에 탄력적으로 접촉되어 현상롤러(11)의 표면에 부착된 토너를 대전시키는 동시에 토너층의 두께를 균일하게 규제한다. 규제블레이드(12)에는 토너를 대전시키기 위한 바이어스가 인가될 수 있다.

새로운 토너를 현상기(30)에 보충하기 위하여 토너용기(20)을 교체한다. 이송수단(16)은 토너용기(20)로부터 현상기(30)로 들어온 토너는 교반기(14) 쪽으로 이송시킨다.

도 2에는 세 개의 교반기(14)(15)(16)를 구비한 현상장치가 개시되어 있다.

토너는 기본수지(base resin)와 내첨제로 된 코어와, 외첨제가 혼합된 것이다. 토너의 조성은 현상장치의 기종에 따라 달라질 수 있다. 토너를 현상기(30)에 보충할 때에, 기 사용되는 토너와 동일한 조성의 토너 만을 보충하여야 하고 조성이 다른 토너를 보충할 수 없다면, 제조사는 현상장치의 기종 수 만큼의 다양한 종 류의 토너를 생산하고 유지하여야만 한다. 본 발명자 등은, 특히 일성분비자성토너를 사용하는 현상장치에서, 코어와 외첨제 중 적어도 하나가 다른 토너가 보충되더라도 고화질을 유지하는 방법을 찾아냈다.

토너는 현상기(30) 내에서 교반기(14)에 의하여 교반된다. 본 발명자 등은, 2종의 토너가 급격하게 혼합되면 고화질을 유지하는데 불리하다는 것을 알아냈다. 이를 위하여는 현상기(30)에 둘 이상의 교반기(14)를 설치하여 온화하고 효율적인 교반과 혼합이 이루어지도록 할 필요가 있다. 그러나, 교반기(14)의 수가 너무 많아지면 구동 토오크(torque)의 상승, 구동기구의 복잡화, 교반 및 혼합 시간의 증대 등의 문제가 발생되므로 교반기(14)는 2개 내지 4개 정도가 적당하다. 복수 개의 교반기(14)의 회전속도가 모두 동일하여도 되며, 서로 달라도 된다. 또, 교반기(14)들의 최대 직경은 모두 같을 수 있으며 서로 다를 수도 있다. 하지만, 적어도 현상롤러(11)에 가까운 2개의 교반기(14)는 직경이 동일한 것이 좋다. 교반기(14)들의 회전 방향은 토너를 공급롤러(13)와 현상롤러(11)로 공급하기 위한 방향이면 되며 특별한 조건이 있는 것은 아니다. 또, 공급롤러(13)나 현상롤러(11)에 대한 회전 방향도 특히 한정되지 않는다. 공급롤러(13)와 현상롤러(11)는 일반적인 일성분 현상 방식의 경우는 같은 방향(즉, 공급롤러와 현상롤러가 대면된 영역에서는 그 표면의 이동방향이 서로 반대이다)으로 회전한다. 조성이 서로 다른 토너들을 온화한 조건에서 혼합하여 현상롤러(11)와 공급롤러(12)가 대면된 영역으로 이동시키기 위하여, 교반기(14)에 의한 토너이동속도는 현상프로세스속도보다 낮은 것이 바람직하다. 교반기(14)의 회전속도는 이 조건을 만족하도록 설정된다.

토너는 모두 동일한 극성으로 대전되어야 한다. 현상기(30)에 조성이 다른 두 종류의 토너가 충진된 경우에 교반기(14)에 의하여 토너끼리 마찰되어 서로 다른 극성으로 대전되어서는 안된다. 이와 같은 조건을 만족시킨다면, 일단 조성이 다른 두 종류의 토너를 혼합하여도 좋은 화질을 유지할 수 있다. 본 발명자등은 2종의 토너의 대전량을 각각 Q1, Q2라 하면, 대전량의 비(Q1/Q2)가 0.6에서 1.7의 범위이고, Q1, Q2의 절대치(현상장치에 따라 토너를 양극(positive) 또는 음극(negative)으로 대전시키므로, 대전량을 절대치로 표시한다.)가 각각 10 μC/g 이상이 되면 2종의 토너를 혼합하는 경우에 토너들의 대전극성이 동일하며 고화질 화상을 유지할 수 있는 것을 알아냈다. 토너대전량 측정법은, 여러 가지의 방법이 있지만, 본 발명자등은 일본화상학회에서 1998년 12월에 제정된 방법을 채용했다. 자세한 것은 일본화상학회잡지 vol. 37　page 461에 기재되어 있다. 측정기는 도시바 케미칼제 TB203형 블로우-오프(blow-off) 대전량 측정장치를 이용하였다.

또, 2종의 토너를 중량비 1:1로 혼합했을 때의 블로우-오프 대전측정기로 측정한 대전량을 Q12라 하면, 상술한 Q1과 Q2와의 비, 즉 Q1/Q12 및 Q2/Q12가 각각 0.6에서 1.7의 범위에 있으면 혼합된 후에도 고화질 화상을 유지할 수가 있다.

조성이 다른 토너들이 균일하게 잘 혼합되도록 하기 위하여는 각 토너의 체적평균입경의 미디언값(D50)이 4-12㎛ 범위가 되는 것이 바람직하다. 토너입경이 4 ㎛ 이하로 작으면 토너의 유동성이 저하되어 서로 조성이 다른 토너들이 잘 혼합될 수 없다. 토너입경이 12 ㎛ 이상으로 큰 경우에는 토너들이 상호 접촉될 확률이 저하되어 균일하게 대전되기 어려워진다.(토너의 입경이 큰 경우에는 토너 사이의 공 극이 크다는 점을 생각하면 쉽게 이해될 수 있을 것이다.) 체적평균입경은, Coulter사의 Coulter　Multisizer 2형, 3형 등으로 측정되는 것이 좋지만, 체적평균입경과 체적입경분포, 개수평균입경과 개수입경분포, 체적분율, 개수분율등을 측정할 수 있으면 다른 측정장치를 하용하여도 된다. 교반기(14)에 의한 온화한 혼합이 수행되는 경우에, 토너의 입경만을 상술한 바와 같이 조절함으로써 고화질의 인쇄화상을 얻을 수 있었다.

이종의 토너들이 균일하고 신속하게 혼합되려면, 체적평균입경의 차이가 1.5 ㎛ 이하인 것이 바람직하며, 차이가 그 이상이 되면 균일하게 혼합되지 않고 토너의 외관밀도(apparent density)가 불균일하게 되어 화상품질에 악영향을 미친다.

입경 5 ㎛ 이하인 미세토너의 함량은 토너의 유동성, 대전성, 내구성 등에 영향을 미친다. 미세토너는 차지하는 체적이나 중량은 작아도 개수가 많기 때문에 화상품질에 미치는 영향을 개수를 기준으로 규율하는 것이 바람직하다. 미세토너의 함량은 coulter　multisizer 등, 개수분포 측정이 가능한 입도분포 측정기로 측정될 수 있다. 체적평균입경 8-12 ㎛의 토너에 대해서는, 5 ㎛ 이하의 미세토너의 비율은, 토너의 제조방법, 분급방법에 따라서 다르지만, 통상 5-30%이다. 체적평균입경이 저하되면, 당연히 5 ㎛ 이하(개수기준)인 미세토너의 비율도 증가하여 체적평균입경 4 ㎛의 토너는 그 비율이 60%를 넘는 경우도 있다. 입경이 5 ㎛ 이하인 미세토너의 함량이 달라지면 대전 불량, 유동성 불량이 발생될 가능성이 높아진다. 본 발명자 등은 기사용되는 토너와 보충되는 토너의 입경5 ㎛ 이하의 미세토너의 함량의 차이가 15% 이하가 되는 것이 바람직하다는 것을 알아냈다. 예를 들어, 입 경 5 ㎛ 이하의 미세토너의 비율이 10%인 토너에 대해서는 나중에 보충되는 토너는 입경 5 ㎛ 이하의 미세토너 비율이 25%를 넘어서는 안 된다. 또, 입경 5 ㎛ 이하의 미세토너의 비율이 20%인 토너에 대해서, 나중에 보충되는 토너의 입경 5 ㎛ 이하의 미세토너의 비율은 5-35%까지 허용된다.　그 이유는, 미세토너의 함량 차이가 15% 이상이 되면, 혼합했을 경우에 외관밀도의 불균일성이 커져서 화상품질에 악영향을 미치기 때문이다.

본 발명에 이용하는 토너의 기본수지(base resin)로서는, 특히 마찰대전속도가 빠른 폴리에스테르(polyester)수지가 바람직하며, 두 종의 토너의 폴리에스테르를 구성하는 모노머 성분까지 동일한 필요는 없다. 수지로서 스틸렌-아크릴레이트(styrene-acrylate)계 수지를 이용하면, 대전속도가 늦기 때문에 외첨제 조성의 최적화 등이 필요하여 토너 조성 상의 곤란성이 커진다.

현상롤러(11) 상에 부착된 토너를 취하여 그 중량과 대전량으로부터 단위중량당의 대전량(Q/M)과 단위면적당의 토너중량(M/A)을 측정할 수 있다. 2종의 토너의 단위중량당의 대전량(Q/M)과 단위면적당의 토너중량(M/A)의 차이가 각각 40% 이하가 되도록 하면 2종의 토너를 혼합하는 경우에 고화질을 구현할 수 있다.

이하에서 코어의 조성과 외첨제의 조성을 조절하면서 2종의 토너를 혼합하는 경우의 화상품질을 시험한 실시예들과 비교예들을 기재한다. 화상은 삼성제 CLP510형 칼라프린터를 개조한 실험기(color 6 page/min, mono 24 page/min, 현상 프로세스 속도 약 150 mm/s)를 이용하여 인쇄하였다. 이 프린터는, 비접촉 방식의 비자성 일성분 현상 방식을 채용하고 있다.

<실시예 1>

코어는 동일하고 외첨제의 조성이 다른 2종의 토너를 사용하여 화상품질을 확인하였다. 토너AA는 코어A에 외첨제A를 혼합한 것이며, 토너AB는 코어A에 외첨제B를 혼합한 것이다. 토너AA와 토너AB는 모두 평균입경이 4-12㎛ 범위이다.

코어A:

폴리에스테르 수지(산가 5, Mw/Mn=30, Mw(중량평균분자량)=90000, Mn(수평균분자량)=3000) 92% / 붕소착체계 대전제어제(CCA) 1% / 카본 블랙(carbon　black)　4% / Tm(녹는 온도)=70ㅁ3℃의 에스테르(ester)계 왁스 3% / 체적평균입경 8.5 ㎛, 20 ㎛ 이상의 입자 0.1%(중량), 5 ㎛ 이하의 입자 17%(개수)

외첨체A:

BET법에 따르는 비표면적이 200 m²/g이며, 표면을 HMDS(Hexa Methyl Di Silazane)처리한 소수성 실리카(silica)　1% / BET법에 따르는 비표면적이 50 m²/g의 HMDS 처리한 소수성 실리카 1% / 이산화티탄(TiO₂)　0.2%

외첨제B:

BET법에 따르는 비표면적이 300 m²/g이며, 표면을 실리콘 오일(silicone　oil) 처리한 소수성 실리카　1% / BET법에 따르는 비표면적이 120 m²/g이며 실리콘 오일 처리한 소수성 실리카　1% / TiO₂　0.2%

도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 교반기(14)를 구비하는 현상기(30)를 사용하였다. 현상기(30)에 우선 토너AA를 넣고 화상을 출력했는데, 양호한 화상이 출력되었다.

현상기(30) 내의 토너AA가 20% 소비된 시점에서, 코어A와 외첨제B에 의하여 제조된 토너AB를 보충하여 화상 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너AA를 충진하고 토너AA가 50% 소비된 때에 토너AB를 보충하여 화상 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너AA를 충진하고 토너AA가 90% 소비된 때에 토너AB를 보충하여 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다. 이 현상기(30) 내의 토너(토너AA와 토너AB가 혼함된 상태)가 90% 소비된 때에 토너AA를 보충하여 화상 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

<실시예 2>

코어와 외첨제가 모두 다른 2종의 토너를 사용하여 화상품질을 확인하였다. 토너AA는 코어A(실시예 1과 동일)에 외첨제A(실시예 1과 동일)를 혼합한 것이며, 토너BC는 코어B에 외첨제C를 혼합한 것이다. 토너AA와 토너BC는 모두 평균입경이 4-12㎛ 범위이다. 토너AA와 토너BC의 평균입경의 차이는 1.2㎛으로서 1.5㎛보다 작다. 5㎛이하 미세입자의 함량차이는 11%로서 15% 보다 작다.

코어B:

폴리에스테르(산가 10, Mw/Mn=10, Mw=30000, Mn=3000)92% / 붕소착체계 대전 제어제(CCA) 1% / 카본 블랙　4% / Tm=70ㅁ3℃의 에스테르계 왁스 3% / 평균입경(D50, 중량 평균) 7.3 ㎛, 20 ㎛이상의 입자 0.1%(중량), 5 ㎛이하의 입자 28%(개수)

외첨제C:

BET법에 따르는 비표면적이 130 m2/g이며 표면을 HMDS 처리한 소수성 실리카　1.5% / BET법에 따르는 비표면적이 50 m²/g 이며 실리콘 오일 처리한 소수성 실리카　2% / TiO₂　0.2% / 평균 입경 0.1 ㎛의 수지 미립자(resin bead) 0.2%

도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 교반기(14)를 구비하는 현상기(30)를 사용하였다. 현상기(30)에 우선 토너AA를 넣어 화상 출력했는데, 양호한 화상이 출력되었다.

현상기(30) 내의 토너AA가 20% 소비된 때에 토너BC를 보충하여 화상 출력했 는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너AA를 충진하고 토너AA가 50% 소비된 때에 토너BC를 보충하여 화상 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너AA를 충진하고 토너AA가 90% 소비된 때에 토너BC를 보충하여 화상 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다. 다음에 이 현상기(30) 내의 토너(토너AA와 토너BC가 혼합된 상태)가 90% 소비된 때에 토너AA를 보충하여 화상 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

<실시예 3>

코어는 다르고 외첨제가 동일한 2종의 토너를 사용하여 화상품질을 확인하였다. 토너CA는 코어C에 외첨제A(실시예 1과 동일)를 혼합한 것이며, 토너DA는 코어D에 외첨제A(실시예 1과 동일)를 혼합한 것이다. 토너CA와 토너DA는 모두 평균입경이 4-12㎛ 범위이다. 토너CA와 토너DA의 평균입경의 차이는 1.1㎛으로서 1.5㎛보다 작다. 5㎛이하 미세입자의 함량차이는 13%로서 15% 보다 작다.

코어C:

폴리에스테르(산가 5, Mw/Mn=30, Mw=90000, Mn=3000) 92% / 붕소착체계 대전 제어제(CCA) 1% / 카본 블랙　4% / Tm=70ㅁ3℃의 에스테르계 왁스 3% / 평균입경(D50, 중량 평균) 4.8 ㎛, 20 ㎛이상의 입자 0.1%(중량), 5 ㎛이하의 입자 65%(개수)

코어D:

폴리에스테르(산가 10, Mw/Mn=10, Mw=30000, Mn=3000) 92% / 철을 중심 금속에 포함한 착체계 대전제어제(CCA) 1% / 카본 블랙　4% / Tm=70ㅁ3℃의 에스테르계 왁스 3% / 평균입경(D50, 중량 평균) 5.9 ㎛, 20 ㎛이상의 입자 0.1%(중량), 5 ㎛이하의 입자 52%(개수)

도 3에 도시된 바와 같이 세 개의 교반기(14)를 구비하는 현상기(30)를 사용하였다. 현상기(30)에 우선 토너CA를 넣어 화상을출력했는데, 양호한 화상이 출력되었다.

현상기(30) 내의 토너CA가 20% 소비된 때에 토너DA를 보충하여 화상 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너CA를 충진하고 토너CA가 50% 소비된 때에 토너DA를 보충하고 화상을 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너CA를 충진하고 토너CA가 90% 소비된 때에 토너DA를 보충하고 화상을 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다. 이 현상기(30) 내의 토너(토너CA와 토너DA가 혼합된 상태)가 90% 소비된 때에 토너CA를 보충하고 화상을 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

<실시예 4>

코어는 동일하고 외첨제의 조성이 다른 2종의 토너를 사용하여 화상품질을 확인하였다. 토너ED는 코어E에 외첨제D를 혼합한 것이며, 토너EE는 코어E에 외첨제E를 혼합한 것이다. 토너ED와 토너EE는 모두 평균입경이 4-12㎛ 범위이다.

코어E:

폴리에스테르(산가 10, Mw/Mn=30, Mw=90000, Mn=3000) 92% / 붕소착체계 대전 제어제(CCA)1% / 카본블랙　4% / Tm=70ㅁ3℃의 에스테르계 왁스 1. 5% / 평균입경(D50, 중량 평균) 8.5 ㎛, 20 ㎛이상의 입자 0.1%(중량), 5 ㎛이하의 입자 21%(개수)

외첨제D:

BET법에 따르는 비표면적이 300 m²/g이며 표면을 실리콘 오일 처리한 소수성 실리카　1% / BET법에 따르는 비표면적이 130 m²/g이며 HMDS 처리한 소수성 실리카　1% / TiO₂　0.4%

외첨제E:

BET법에 따르는 비표면적이 200 m²/g이며 표면을 silicone　oil 처리한 소수성 실리카　1% / BET법에 따르는 비표면적이 120 m2/g의 실리콘 오일처리한 소수성 실리카　1% / TiO₂　0.2%

도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 교반기(14)를 구비하는 현상기(30)를 사용하였다. 이 프린터의 흑현상기(30)를 개조한 현상기(30)에 우선 토너ED를 넣어 화상을 출력했는데, 양호한 화상이 출력되었다.

현상기(30) 내의 토너ED가 20% 소비된 때에 토너EE를 보충하고 화상을 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너ED를 충진하고 토너ED가 50% 소비된 때에 토너EE를 보충하고 화상을 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너ED를 충진하고 토너ED가 90% 소비된 때에 토너EE를 보충하고 화상을 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다. 이 현상기(30)의 토너(토너ED와 토너EE가 혼합된 상태)가 90% 소비된 때에 토너ED를 보충하고 화상을 출력했는데, 고화질 화상을 유지했다.

이 때, 교반기(14)에 의하여 이송되는 토너의 이동 속도를 측정했다. 측정은, 현상기(30)에 색이 다른 토너를 보충하여 그 토너의 이동속도를 측정하는 방식을 사용하였다. 토너의 이동 속도는 12 mm/s이며, 현상 프로세스 속도(150 mm/s)보다 작았다.

<실시예 5>

실시예 1의 두 종류의 토너(토너AA와 토너AB)의 대전량을 블로우-오프 대전량 측정기로 측정했다. 측정법은 일본화상학회에서 제정한 표준 캐리어와 표준 측정 방법을 이용했다(일본화상학회잡지 vol. 37　page 461 참조). 측정기는 도시바 케미칼제 TB203형을 이용했다. 토너AA의 대전량(Q1)은 -20.4 uC/g, 토너AB의 대전량(Q2)은 -21.3 uC/g이며 GretagMacbeth^TM로 측정한 화상수용체(1) 상의 배경부의 오염도는 0.02(배경부의 오염도를 광학농도측정기로 측정한 값으로서 수치가 높을수록 배경부가 토너에 의하여 많이 오염되었다는 의미이다)였다. 다음으로 토너AB의 대전제어제의 종류와 함유율 및 외첨제의 종류와 첨가량을 변화시켜 대전량을 조절했다(이렇게 대전량을 조절한 토너를 이하에서 토너ab라 한다). 이에 의하여 Q1/Q2의 비를 0.4에서 1.7의 범위에서 변화시켰다. 대전량을 낮추는 방법으로는, 금속 착체계 대전제어제의 첨가량을 극단적으로 증가(8%이상)시키든지, 대전제어제의 첨가량을 1-3%로 통상의 첨가량의 범위로 하고 외첨제로서 친수성 실리카를 이용하는 방법이 있다. 또, 대전량을 증가시키려면, 소수성의 BET법에 따르는 비표면적이 130 m²이상이며 표면을 소수화 처리한 실리카를 1% 이상 첨가하든지, 평균입경이 0.05-0. 5 ㎛의 아크릴 수지, 멜라민 수지 등의 미립자를 0.1-1%의 범위에서 첨가한다.

이렇게 제조한 여러 가지의 대전량을 가지는 토너ab를 토너AA와 중량비1:1로 혼합하여 실시예 1에 준거하여 화상을 출력했다. 도 4의 그래프에 도시된 바와 같이, Q1/Q2의 비가 0.6에서 1.7의 범위에서는, 배경부의 오염도가 0.03 이하의 양호 한 화상을 얻을 수 있었지만, Q1/Q2의 비가 이 범위를 일탈하면 배경부의 오염이 급증한다.

<비교예 1>

코어가 다르고 외첨제가 동일한 2종의 토너를 사용하여 화상품질을 확인하였다. 토너AA는 코어A(실시예 1과 동일)에 외첨제A(실시예 1과 동일)를 혼합한 것이며, 토너FA는 코어F에 외첨제A(실시예 1과 동일)를 혼합한 것이다. 토너AA와 토너FA는 모두 평균입경이 4-12㎛ 범위이다. 토너AA와 토너FA의 평균입경의 차이는 1.9㎛으로서 1.5㎛보다 크다. 5㎛이하 미세입자의 함량차이는 18%로서 15%보다 크다.

코어F:

폴리에스테르(산가 10, Mw/Mn=10, Mw=30000, Mn=3000) 92% / 붕소착체계 대전 제어제(CCA) 1% / 카본블랙　4% / Tm=70ㅁ3℃의 에스테르계 왁스 3% / 평균입경(D50, 중량 평균) 6.6 ㎛, 20 ㎛이상의 입자 0.1%(중량), 5 ㎛이하의 입자 35%(개수)

도 1에 도시된 바와 같이 두 개의 교반기(14)를 구비하는 현상기(30)를 사용하였다. 현상기(30)에 우선 토너AA를 넣어 화상을 출력했는데, 문제 없고 양호한 화상이 출력되었다.

현상기(30) 내의 토너AA가 20% 소비된 때에 토너FA를 보충하고 화상을 출력 했는데, 인쇄한 화상의 비화상부에 토너가 부착하는 이른바 배경부 오염이 발생했다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너AA를 충진하고 토너AA가 50% 소비된 때에 토너FA를 보충하고 화상을 출력해도 배경부 오염은 개선되지 않았다.

토너가 없는 현상기(30)에 토너AA를 충진하고 토너AA가 90% 소비된 때에 토너FA를 보충하고 화상을 출력했는데 역시 배경부 오염은 개선되지 않았다. 이 현상기(30)의 토너(토너AA와 토너FA가 혼합된 상태)가 90% 소비된 때에 토너FA를 보충하고 화상을 출력했는데, 역시 배경부 오염은 남았다.

<비교예 2>

코어가 다르고 외첨제가 동일한 2종의 토너를 사용하여 화상품질을 확인하였다. 토너AA는 코어A(실시예 1과 동일)에 외첨제A(실시예 1과 동일)를 혼합한 것이며, 토너GA는 코어G에 외첨제A(실시예 1과 동일)를 혼합한 것이다. 토너AA와 토너GA는 모두 평균입경이 4-12㎛ 범위이다. 토너AA와 토너GA의 평균입경의 차이는 0.4㎛으로서 1.5㎛ 보다 작다. 5㎛이하 미세입자의 함량차이는 3%로서 15%보다 작다. 또, 코어G는 스틸렌-아크릴레이트계 수지를 채용한다. 또, 도면으로 도시되지는 않았지만 교반기(14)가 하나만 설치된 현상기를 사용하였다.

코어G:

스틸렌-아크릴레이트계 수지(Mn=30000)92% / 붕소착체계 대전제어제(CCA) 1% / 카본블랙　4% / Tm=70ㅁ3℃의 에스테르계 왁스 3% / 평균입경(D50, 중량 평균) 8.1 ㎛, 20 ㎛이상의 입자 0.1%(중량), 5 ㎛이하의 입자 20%(개수)

현상기에 우선 토너AA를 넣어 화상 출력했는데, 문제 없고 양호한 화상이 출력되었다.

현상기 내의 토너AA가 20% 소비된 때에 토너GA를 보충하고 화상을 출력했는데, 인쇄한 화상의 비화상부에 토너가 부착하는 이른바 배경부 오염이 발생했다.

토너가 없는 현상기에 토너AA를 충진하고 토너AA가 50% 소비된 때에 토너GA를 보충하고 화상을 출력해도 배경부 오염은 개선되지 않았다.

토너가 없는 현상기에 토너AA를 충진하고 토너AA가 90% 소비된 때에 토너GA를 보충하고 화상을 출력했는데, 역시 배경부 오염은 개선되지 않았다. 이 현상기 내의 토너(토너AA와 토너GA가 혼합된 상태)가 90% 소비된 때에 토너AA를 보충하고 화상을 출력했는데, 역시 배경부 오염은 남았다.

<비교예 3>

코어는 다르고 외첨제의 조성이 동일한 2종의 토너를 사용하여 화상품질을 확인하였다. 토너AA는 코어A(실시예 1)에 외첨제A(실시예 1)를 혼합한 것이며, 토너BA는 코어B(실시예 1)에 외첨제A(실시예 1)를 혼합한 것이다. 토너AA와 토너BA는 모두 평균입경이 4-12㎛ 범위이다. 토너AA와 토너BA의 평균입경의 차이는 1.2㎛으로서 1.5㎛보다 작다. 5㎛이하 미세입자의 함량차이는 11%로서 15% 보다 작다. 또, 도면으로 도시되지는 않았지만 교반기(14)가 하나만 설치된 현상기를 사용하였다.

현상기 내의 토너AA가 20% 소비된 때에 토너BA를 보충하고 화상을 출력했는데, 인쇄한 화상의 비화상부에 토너가 부착하는 배경부 오염이 발생했다.

토너가 없는 현상기에 토너AA를 충진하고 토너AA가 50% 소비된 때에 토너BA를 보충하고 화상을 출력해도 배경부 오염은 개선되지 않았다.

토너가 없는 현상기에 토너AA를 충진하고 토너AA가 90% 소비된 때에 토너BA를 보충하고 화상을 출력했는데, 역시 배경부 오염은 개선되지 않았다. 이 현상기 내의 토너(토너AA와 토너BA가 혼합된 상태)가 90% 소비된 때에 토너BA를 보충하고 화상을 출력했는데, 역시 배경부 오염은 남았다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따른 현상장치에 의하면, 코어와 외첨제의 조성 중에서 적어도 한 쪽이 다른 2종 이상의 토너를 섞어서 사용하여도 고화질의 화상을 유지할 수 있다.

본 발명은 상기에 설명되고 도면에 예시된 것에 의해 한정되는 것은 아니며, 다음에 기재되는 청구의 범위 내에서 더 많은 변형 및 변용예가 가능한 것임은 물론이다.

Claims

화상수용체와, 상기 화상수용체와 대면된 현상롤러를 구비한 현상기를 포함하며, 상기 현상기 중의 토너가 소모되었을 때에 상기 현상기로 토너를 보충할 수 있는 현상장치에 있어서,

상기 현상기는 그 내부의 토너를 교반시켜 상기 현상롤러로 이송시키는 둘 이상의 교반기를 구비하며,

상기 교반기에 의한 토너의 이동속도는 현상프로세스속도보다 작으며,

보충되는 토너는 기 사용되던 토너와 코어와 외첨제 중 적어도 어느 한 쪽이 다른 토너이며, 두 토너의 대전량을 각각 Q1, Q2라 할 때에 0.6<Q1/Q2<1.7을 만족하며, Q1과 Q2의 절대치는 각각 10μC/g 이상인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제1항에 있어서,

두 토너가 혼합된 경우의 대전량을 Q12라 하면, Q1/Q12와 Q2/Q12는 각각 0.6 내지 1.7범위인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제2항에 있어서,

상기 현상롤러 상의 두 토너의 단위중량당의 대전량(Q/M)과 단위면적당의 토너중량(M/A)는 그 차이가 각각 40% 이하인 것을 특징으로 하는 현상장치.
삭제
제1항에 있어서,

상기 현상기는 4개 이하의 교반기를 구비하는 것을 특징을 하는 현상장치.
제1항, 제2항, 제3항, 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서,

두 토너의 코어를 형성하는 수지는 폴리에스테르계인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제6항에 있어서,

상기 두 토너의 체적평균입경은 모두 4-12 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제7항에 있어서,

상기 두 토너의 입경 5 ㎛이하인 입자의 함량의 차이는 개수기준으로 15%이하인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제8항에 있어서,

두 토너의 체적평균입경의 차이가 1.5 ㎛ 이내인 것을 특징으로 현상장치.
삭제
화상수용체와, 상기 화상수용체와 대면된 현상롤러를 구비한 현상기를 포함하며, 상기 현상기 중의 토너가 소모되었을 때에 상기 현상기로 토너를 보충할 수 있는 현상장치에 있어서,

상기 현상기는 그 내부의 토너를 교반시켜 상기 현상롤러로 이송시키는 둘 이상의 교반기를 구비하며,

상기 교반기에 의한 토너의 이동속도는 현상프로세스속도보다 작으며,

보충되는 토너는 기 사용되던 토너와 코어가 동일하고 외첨제의 조성이 다른 토너이며,

두 토너의 대전량을 각각 Q1, Q2라 할 때에 0.6<Q1/Q2<1.7을 만족하며, Q1과 Q2의 절대치는 각각 10μC/g 이상이며,

상기 두 토너의 체적평균입경은 모두 4-12 ㎛ 범위인 것을 특징으로 하는 현상장치.
화상수용체와, 상기 화상수용체와 대면된 현상롤러를 구비한 현상기를 포함하며, 상기 현상기 중의 토너가 소모되었을 때에 상기 현상기로 토너를 보충할 수 있는 현상장치에 있어서,

상기 현상기는 그 내부의 토너를 교반시켜 상기 현상롤러로 이송시키는 둘 이상의 교반기를 구비하며,

상기 교반기에 의한 토너의 이동속도는 현상프로세스속도보다 작으며,

보충되는 토너는 기 사용되던 토너와 코어가 다르며,

두 토너의 대전량을 각각 Q1, Q2라 할 때에 0.6<Q1/Q2<1.7을 만족하며, Q1과 Q2의 절대치는 각각 10μC/g 이상이며,

상기 두 토너의 체적평균입경은 모두 4-12 ㎛범위이며, 체적평균입경의 차이가 1.5 ㎛ 이내이며, 입경 5 ㎛이하인 입자의 함량의 차이는 개수기준으로 15%이하인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제11항 또는 제12항에 있어서,

두 토너의 코어를 형성하는 수지는 폴리에스테르계인 것을 특징으로 하는 현상장치.
삭제
삭제
제13항에 있어서,

두 토너가 혼합된 경우의 대전량을 Q12라 하면, Q1/Q12와 Q2/Q12는 각각 0.6 내지 1.7범위인 것을 특징으로 하는 현상장치.
제16항에 있어서,

상기 현상롤러 상의 두 토너의 단위중량당의 대전량(Q/M)과 단위면적당의 토너중량(M/A)는 그 차이가 각각 40% 이하인 것을 특징으로 하는 현상장치.