[논문]프린터 토너의 점착력 특성 및 평가 기법

이정은; 김광일; 김현준; 김대은

프린터 토너의 점착력 특성 및 평가 기법
Characteristics and Assessment of Printer Toner Adhesion 원문보기

정보저장시스템학회논문집 = Transactions of the society of information storage systems, v.5 no.2, 2009년, pp.82 - 88

이정은 (연세대학교 기계공학과) , 김광일 (연세대학교 기계공학과) , 김현준 (연세대학교 기계공학과) , 김대은 (연세대학교 기계공학과)

Abstract ▼ AI-Helper

Understanding the adhesion behavior and characteristics of toner film is required to achieve image and text printing with high quality resolution. Toner can be considered as a thin film coating on a media such as paper or polymer film. Quantitative measurement of adhesion characteristics of the thin film is important to assess the reliability of the system. In this work the main objective was to investigate the adhesion characteristic between the toner and the media by ramp loading scratch test method. The scratch test may be used to obtain quantitative information about the adhesion of the film to the substrate. In the scratch test a diamond tip was used to scratch the surface of the toner film under an increasing normal load until the toner detached or fractured. The critical load (LC) was obtained from the experimental results. Also, the relationship between the critical load and the adhesive strength of the interface between the substrate and the toner was obtained by measuring the normal and tangential forces during the scratch test. Finally, theoretical analysis of the toner scratch characteristics was performed based on Benjamin and Weaver theory, Plowing model, and Laugier model.

주제어

AI 본문요약
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문제 정의

따라서 본 연구에서는 기존의 tape peel off test 대신 ramp loading scratch test [9.너 이 기법을 이용하여 토너의 점착력 특성을 평가하였다. 토너 필름의 scratch 파손현상은 광학 현미경과 Scanning Electron Microscopy (SEM)을이용하여 관찰하고 그 발생 메커니즘을 분석하였다.
4(b)에서 보는 바와 같이 접촉각윤 시간이 경과함에 따라 표면에 흡수되거나 증발 함으로써 접촉각이 빠르게 변화하게 된다. 따라서 본 연구에서는 접촉각 측정욜 액체 방욜의 생성 후 10 뿐 이내에 측정하는 것으로 실시하였다
토너 필름의 scratch 파손현상은 광학 현미경과 Scanning Electron Microscopy (SEM)을이용하여 관찰하고 그 발생 메커니즘을 분석하였다. 또한 토너 필름의 점착력 측정에 대한 실험결과를 다양한 이론적 모델에 적용하고 평가함으로써 그 활용 가능성에 대해 고찰해 보았다.

가설 설정

1. 토너 필름의 scratch test 결고)', 필름이 완전 히 파괴 되는 시점 에서 의 임 계 하중윤 32mN 이다.
2. Critical load 가 작용하지 않은 시점에서의 scratch hardness te 41 × 10^-2 mN/㎛² 이다.
여기서 토너 필춈을밀어내기 위한 힘을 P2 라고 하면, 이 때. 미끄럼이 진행되는 방향으로 투영된 접촉면을 팁의형상에 따라 삼각형으로 가정하여 계산하였고토너 필름의 작용하는 수직 하중에 대응하는 수직방향의 투영된 접촉면의 단면적은 Fig. 11 에서와 같이 토너 필름의 전면 부분에서 작용하기때문에 반원으로 가정하여 계산하였다. 또한 토너 필름은 모든 방향에서 작용하는 경도가 같은등방성 채료로 가정하면 식 (3.

제안 방법

3. 이론적인 모델인 Plowing model 과 Laugier mod이 을 적용하여 토너 필름을 OHP 표면으로부터 분리하기 위해 필요한힘 hocizont기 force 와 전단력을 계산하였다.
리니어 엑추에이터는 C 프로:!래밍에 의해 X—Y—Z 축으로 3 축 상대 운동이 가능하며 토너 필름에 작용하는수직하중을 미세정밀저울을 이용하여 측정할 수 있다. 그리고 미세정밀저울의 정보는 제어 컴퓨터에 의해 feedback 작용이 가능하도록 하였다.
사용하였다. 그리고 토너 필름의 scratch track 을 광학현미경과 SEM 을 이용하여 분석하고 force 센서를 이용하여 그 힘을 측정하였다.
5 와 같이 종이 표면의 섬유조직 구조 때문에 토너 입자들이 종이 표면 안으로침투하여 종이와 토너 필름 사이의 경계면를 명확하게 구분하기 어려웠기 때문이다. 따라서 본연구에서는 실험 표면과 토너 필름의 경계면이명확하게 분리 될 수 있고 그 정략적인 파손 메커니즘을 파악할 수 있는 OHP 표면을 실험 표면으로 사용하였다. Fig.
7 (a)와(b)에서는 토너필름의 파괴 시점을 명확하게 구분하기가 어렵다그 이유는 앞서 설명한 바와 같이 토너 입자들이 종이 표면의 섬유조직 속으로 침투하여그 경계면을 불명확하게 하기 때문이다. 따라서본 실험에서는 아HP 표면 위에 토너 필름을 인쇄하여 그 scratch track 과 점착력 특성을 정량적으로 분석하였다. Fig.
R 과 P? 를 plowing 모델로 대체하는 것이더 실제 데이터에 근접한 결과를 얻율 수 있다는 사실을 확인할 수 있었으므로 P2 를 Bowden 과 Tabor 에 의한 제시된 갈림 현상에대한 Plowing model 로 대체하여 계산하였다.
경도 실험을 실시하였다. 본 경도 실험에는비커스 경도 측정방법을 사용하였으며 팁의 대면각이 136° 인 사각뿔 형상의 다이아몬드 팁을 이용하여 일정 하중으로 토너 필름의 표면에압입한 후, 표면에 생성된 마름모꼴의 대각선의길이를 측정하였다. Fig.
너 이 기법을 이용하여 토너의 점착력 특성을 평가하였다. 토너 필름의 scratch 파손현상은 광학 현미경과 Scanning Electron Microscopy (SEM)을이용하여 관찰하고 그 발생 메커니즘을 분석하였다. 또한 토너 필름의 점착력 측정에 대한 실험결과를 다양한 이론적 모델에 적용하고 평가함으로써 그 활용 가능성에 대해 고찰해 보았다.
토너 필름의 경도를 측정하기 위하여 마이크로 경도 실험을 실시하였다. 본 경도 실험에는비커스 경도 측정방법을 사용하였으며 팁의 대면각이 136° 인 사각뿔 형상의 다이아몬드 팁을 이용하여 일정 하중으로 토너 필름의 표면에압입한 후, 표면에 생성된 마름모꼴의 대각선의길이를 측정하였다.
토너 필름의 스크래치 튝성을 관찰하기 위하여 Fig. 2와 같은 마이크로 스크래치 테스터를 구성하였다. 본 장치는 정밀 스테이지(precision stage), 리니어 엑츄에이터(line「actuators), 다이아몬드 팁(diamond tip), 미세정밀저울 그리고로드셀(load cell)로 구성되어 있다.
토너 필름의 파손 메커니즘을 명확하게 파악하기 위하여 종이 대신 OHP 표면 위에 토너 필름을 생성하였다. 여기서 OHP 표면을 실험 표면으로 사용한 이유는 종이 위에 토너 필름을 사용할 경우에는 Fig.
표면 특성을 알아보기 위하여 증류수와의 접촉각 (contact angle)를 측정하였다. 여기서 contact angle 은 고체 표면 위에 액체 방울을 떨어뜨린후 에너지 평형을 이룰 때 가지는 각도를 말하는것으로서 이는 표면에너지의 상대적인 차이를 말한다[11L 즉, 높은 접촉각은 소수성과 낮은 표면에너지를 뜻하고 낮은 접촉각은 친수성과 높은 표면에너지를 뜻한다.

대상 데이터

본 실험에서 사용한 다이아몬드 팁은 Fig. 3과 같이 끝단 반경이 약 5 μm 이며 그 팁과 실험표면 사이의 각도는 90° 로 유지하여 실험하였다. 여기서 다이아몬드 팁을 선정한 이유는 전체실험이 진행되는 동안 팁의 변형에 대한 영향력이 없을 정도의 높은 경도와 내구성을 가지고 있기 때문이다.
2와 같은 마이크로 스크래치 테스터를 구성하였다. 본 장치는 정밀 스테이지(precision stage), 리니어 엑츄에이터(line「actuators), 다이아몬드 팁(diamond tip), 미세정밀저울 그리고로드셀(load cell)로 구성되어 있다. 리니어 엑추에이터는 C 프로:!래밍에 의해 X—Y—Z 축으로 3 축 상대 운동이 가능하며 토너 필름에 작용하는수직하중을 미세정밀저울을 이용하여 측정할 수 있다.

이론/모형

[15] 그리고 이때 발생하는 전단력 (T) 은 Laugier model 를 사용하여 구하였다.[16-17] 먼저 horizontal force 의 경우, 토너 필름을 수평방향으로 밀어내기 위해 필요한 힘을 Plowing ㅡodel을 이용하여 식 (3.
여기서 다이아몬드 팁을 선정한 이유는 전체실험이 진행되는 동안 팁의 변형에 대한 영향력이 없을 정도의 높은 경도와 내구성을 가지고 있기 때문이다. 본 연구에서는 토너 필름 위에 scratch track 을 발생하기 위해 수직하중을 0~98mN 까지 서서히 증가시키면서 수평방향의미끄럼 속도를 2.5 μm/s 로 설정하는 방법의 ramp loading 방식을 사용하였다. 자세한 실험조건은 Table 1과 같다.
본 연구에서는 토너 필름과 OHP 필름 사이의점착력을 측정하기 위하여 ramp loading scratch 방법을 사용하였다. 그리고 토너 필름의 scratch track 을 광학현미경과 SEM 을 이용하여 분석하고 force 센서를 이용하여 그 힘을 측정하였다.

성능/효과

결과적으로 그 horizontal force 와 전단력은 21 mN 와 144 mN 임을 확인하였다.
10 은 비커스 경도 실험 후 토너 필름 표면에 형성된 압입 자국을 광학 현미경으로 촬영한 것이다. 그 결과, 토너필름의 압입 깊이와 경도는 약 2.1㎛ 와 2.74GPa 으로 측정되었다.
4(a)는 프린트된 후 즉시토너 필름의 접촉각을 측정한 것으로서 그 각도는약 100° 였다. 따라서 본 실험에서 사용된 토너필름의 표면은 소수성에 가까우며 낮은 표면에너지를 가진다는 것을 알 수 있다. 그러나 Fig.

참고문헌 (17)

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표제어: PCR

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용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

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