KR100290581B1 - 정전 화상 현상용 토너 및 화상 형성 방법 - Google Patents

정전 화상 현상용 토너 및 화상 형성 방법 Download PDF

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Abstract

전자 사진법 등에 사용하기에 적합한 토너는 각각 결합제 수지, 착색제 및 왁스 성분을 함유하는 토너 입자로 이루어진다. 상기 토너는 2 내지 6 ㎛의 수평균 입도 및 원 상당 직경의 수 기준 분포를 기준으로 2.6 미만의 입도 표준 편차, 및 0.970 내지 0.995의 평균 원형도 및 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.030 미만의 원형도 표준 편차를 가지고, 500 ppm 이하의 잔류 단량체 함량을 갖는다. 상기 토너 입자는 투과 전자 현미경으로 관찰하였을 때 입자 단면이 결합제 수지의 매트릭스 및 그 매트릭스에 왁스 입자가 분리된 형태로 분산되어 있는 것을 나타내도록 하는 미세 직물 구조를 갖는다.

Description

정전 화상 현상용 토너 및 화상 형성 방법 {Toner for Developing Electrostatic Images and Image Forming Method}
본 발명은 전자사진법, 정전 기록법, 자성 기록법 등을 이용하는 기록 방법에 사용하기 위한 토너 및 화상 형성 방법에 관한 것이다. 더욱 구체적으로는, 본 발명은 정전 화상 보유 부재에 미리 형성된 토너 화상이 전사 수용 물질 상에 전사되는 복사기, 인쇄기 및 팩스 장치에 사용하기 위한 토너 및 화상 형성 방법에 관한 것이다.
지금까지 많은 전자사진 방법이 알려져 있으며, 일반적으로 정전 잠상이 다양한 수단에 의하여 광전도성 물질을 포함하는 감광성 부재상에 형성되고, 그 후 잠상은 토너에 의하여 현상되고, 형성된 토너 화상은 필요하다면 종이와 같은 전사 (수용) 물질상에 전사되고, 열 및(또는) 압력의 인가에 의하여 정착되어 전사 물질 상에 최종 화상으로서 정착된 토너 화상을 형성한다.
최근에, 복사기, 인쇄기 및 팩스 장치를 포함하는 전자사진 장치는 컬러 화상 또는 기록에 대한 증가하는 요구에 따라 다양한 전사 물질 또는 종이 물질에 대하여 만족스러운 성능을 나타내야 한다. 그러나, 각각의 컬러 토너는 그들의 처방에 따라 상이한 전사성을 가지며, 종이 물질의 품질에 따라 상이한 최적 전사 조건이 요구될 수 있다. 예를 들면, 두꺼운 종이 및 OHP (오버헤드 프로젝터) 필름은 더 높은 값의 최적 전사 흐름을 필요로하고, 얇은 종이는 더 낮은 전사 흐름값을 필요로 한다. 따라서, 장치의 주요 몸체의 전사 조건이 두꺼운 종이 또는 OHP 필름에 대하여 최적화된다면, 얇은 종이가 사용될 때 전사 물질 상에 한번 전사된 토너 화상이 정전 화상 보유 부재로 되돌아가는 이른바 '재-전사 (re-transfer)' 현상, 또는 토너가 생성된 토너 화상 주위에 분산되는 '분산 (scattering)' 현상이 일어나기 쉽다. 한편, 전사 조건이 얇은 종이에 대하여 최적화된다면, 두꺼운 종이 또는 OHP 필름이 사용될 때, 정전 화상 보유 부재로 부터 전사 물질로의 토너 화상의 전사 효율 또는 속도가 저하되어, 따라서 화상 밀도 또는 해상과 관련된 문제가 초래된다.
이외에, 인쇄기 장치의 경우, 레이저 빔 또는 LED를 이용하는 인쇄기가 오늘날 시장에서 지배적이 되었으며, 다기능 용도에 부합할 수 있는 디지탈 기술에 근거한 복사기가 대중화되어 전에 보다 더 높은 해상력이 요구된다. 이러한 이유로, 현상 기구는 또한 고 해상에 부합되어야 한다. 특히, 디지탈 기술을 근거로 한 인쇄기 또는 복사기에서, 고해상의 정전 화상을 제공하기 위하여 더욱 얇은 두께의 감광층이 빈번히 채택된다. 이러한 얇은 감광층을 갖는 감광성 부재의 경우, 정전 화상는 더 낮은 전위의 콘트라스트를 갖게 되어 정전화상을 형성하기 위하여 사용되는 토너는 더 높은 현상 성능을 나타내는 것이 바람직하다.
특히, 이른바 '이어 (ear)' 또는 '사슬 (chain)' 형태의 토너가 현상에 사용되는 일성분 현상 기구에서, 측면 화상 방향에서의 해상은 종 방향에서 보다 불량해지기 쉽다. 더욱이, 솔리드 화상과 비교할 때, 선 화상은 더 많은 양의 부착된 토너로 현상되기 쉽고, 따라서 토너 소비가 증가하여 화상 재생성 및 경제적인 성능의 불량화가 초래된다. 더욱이, 토너에 의한 현상에서, 화상 부위의 그 이어 형태 외부로 토너가 돌출되어 나오는 테일링 (tailing) 현상 또는 화상 영역 주위의 토너 분산과 같은 문제점이 일어나기 쉬워 해상을 저하시키는 또 다른 요인이 제공된다.
화상 재현성을 향상시키기 위한 방법으로서, 극히 얇은 층의 토너를 토너 운반 부재 (현상 슬리브) 상에 도포하여, 그 위의 토너 이어를 단축하는 것이 필요하다. 그러나, 종래의 토너가 이러한 기구에 적용될 때, 토너 입자 및 토너 운반 부재 표면 모두에 많은 응력이 발휘되어 토너 표면의 불량화, 오염 또는 토너 운반 부재 표면상에서의 토너의 점성과 같은 문제점 및 화상 형성 장치와의 정합성의 문제가 초래된다.
이러한 문제점을 완화시키기 위하여, 특정한 형상 계수 SF-1 및 SF-2를 갖는 토너가 일본 특허공개 JP A 61-279864호에 제안되어 있으나, 토너의 전사성과 관련하여 특별한 고려가 없다. 더욱이, 일본 특허공개 JP A 63-235953에는 기계적 강도의 적용에 의하여 구형화된 자성 토너가 제안되어 전사성이 어느정도 개선되었으나, 충분하지 않으며, 현상 성능은 충분히 높은 선명도를 달성할 수준에 도달하지 못하였다.
한편, 고 해상도 및 고 선명도의 필요에 부응하여, 일본특허 공개 JP-A 1-112253, JP-A 1-191156, JP-A 2-214156, JP-A 2-284158, JP-A 3-181952 및 JP-A 4-162048에 특정한 입자 크기 분포를 갖는 작은 입자 크기 토너가 제안되었다. 이러한 토너는 토너 불량화에 따른 화상 품질의 저하 및 전사성에서의 문제를 가지고 있으며, 또한 저온/저습 환경에서 과도한 토너 대전에 따라 현상 성능이 저하되어 현저하게 낮은 해상도를 초래한다는 문제점이 있다.
JP-A 9-160283에는 6 내지 10 ㎛의 평균 입자 크기 (직경) 및 0.85 내지 0.98의 평균 원형도를 가지며, 0.85 이하의 원형도를 갖는 입자가 10 중량% 이하이며, 유동성, 신속한 대전 성능 및 세정 블레이드에 의한 세정성이 개선된 토너가 제안되어 있으나, 입자 크기의 감소에 따른 연속 화상 형성 성능과 환경적 안정성을 고려하지 않아 충분한 고해상도를 달성할 수 없다.
더욱이, JP-A 9-197714에는 현상제 입자의 10 % 평균 직경 (B) 및 50 % 평균 직경 (A) 사이의 비율 B/A가 40 내지 80 %이고, 평균 원형도가 0.93 내지 1.0이며, 0.85 이하의 원형도를 갖는 입자의 함량이 3.0 % 이하가 되도록 토너 입자 형상을 조절하여 전체 성능이 개선된 현상제가 제안되었다. 이 현상제는 화상 밀도 안정성을 제공한다는 점에서 다소의 개선을 보여주나, 8 ㎛ 미만의 50 % 평균 직경 및 0.96을 초과하는 평균 원형도를 갖는 작은 입자 크기를 고려하지 않아 상기 언급된 문제를 개선할 여지가 있다.
한편, 환경 보호가 고려되는 최근에 이르러서, 코로나 방전을 이용하는 종래의 기본 대전 및 전사 공정은 정전 화상 보유 부재에 대하여 인접한 대전 부재를 사용하는 기본 대전 및 전사 공정으로 점차 전환되고 있다.
예를 들면, JP-A 63-149669 및 JP-A 2-123385에는 전기전도성 탄성 롤러가 정전 잠상 보유 부재에 인접하여, 정전 잠상 보유 부재를 일정하게 대전하도록 전압을 공급하고, 정전 잠상 보유 부재는 노출 및 현상되어 그 위에 토너 화상을 형성하고, 전압이 공급되는 또 다른 전기전도성 롤러가 정전 잠상 보유부재를 가압하여 전사 물질이 그 사이에 통과하게 함으로써 정전 잠상보유 부재 상의 토너 화상이 전사되고, 정착 단계를 수행하여 전사 정착된 화상을 형성하는 접촉 기본 대전 단계 및 접촉 전사 단계를 포함하는 접촉 대전 시스템이 제안되어 있다.
그러나, 코로나 방전을 사용하지 않고, 전사 대전 부재가 전사시 전사 물질을 통하여 감광 부재 (정전 화상 보유 부재)에 가압되는 이러한 롤러 전사 기구에 따라, 감광 부재 상의 토너 화상은 전사시에 전사물질에 압착되어 부분적인 전사 오류, 이른바 '중공 화상 (hollow image)' 또는 '전사 탈락 (transfer dropout)'을 초래한다.
더욱이, 토너의 입자 크기가 감소하면서, 감광 부재상에 토너 입자의 부착력 (화상력 및 반델발스 힘)은 전사를 위하여 토너 입자에 작용하는 전기량과 비교할 때 우세해져 전사 잔류 토너가 증가하기 쉽다.
더욱이, 이러한 롤러 대전 기구에서, 대전 롤러 및 감광 부재 사이에 발생하는 방전의 물리적 및 화학적 작용은 코로나 방전 기구에서 보다 조밀하여져, 감광 부재 표면은 감광 부재 표면의 불량화에 따라 마모되어 감광 부재의 수명과 관련된 문제, 특히 유기 감광 부재 및 블레이드 세정 부재의 조합과 관련된 문제가 존재할 수 있다.
따라서, 접촉 대전 기구를 사용하는 이러한 화상 형성 시스템에서 토너 및 정전 화상 보유 부재는 모두 우수한 박리성을 나타내는 것이 필요하다.
토너에 필요한 상기 언급된 여러 성능은 대부분 서로 대립되는 것이나 최근에 이들 조합이 높은 수준에서 만족되는 것이 요구되고 있다. 따라서, 현상 성능을 포함하여 폭넓은 연구가 수행되어 있으나, 아직 충분하지 못하다.
따라서, 본 발명의 일반적인 목적은 상기 언급한 문제를 해결할 수 있는 정전 화상 현상용 토너를 제공하는 것이다.
본 발명의 더욱 구체적인 목적은 우수한 정착성 및 오프셋 방지성을 갖는 정전 화상 현상용 토너를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 정전 화상 보유 부재 및 토너 운반 부재와 같은 부재, 및 존재한다면 중간 전사 부재를 불리하게 작용함 없이 장시간 동안 고품질 화상을 안정적으로 제공할 수 있는 정전 화상용 토너를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 상기 설명한 토너를 사용하는 화상 형성 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 따라, 하나 이상의 결합제 수지, 착색제 및 왁스를 함유하는 토너 입자를 포함하며, 2 내지 6 ㎛의 수 평균 입도 및 원 상당 직경의 수 기준 분포를 기준으로 2.6 미만의 입도 표준 편차, 0.970 내지 0.995의 평균 원형도 및 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.030 미만의 원형도 표준 편차, 및 500 ppm 이하의 잔류 단량체 함량을 가지며, 상기 토너 입자를 투과 전자 현미경 (TEM)으로 관찰하였을 때, 입자 단면이 결합제 수지의 매트릭스와 이 매트릭스에 분리된 형태로 분산된 왁스 입자를 나타내는 미세 직물 구조를 갖는 정전 화상 현상용 토너가 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라,
화상 보유 부재를 대전시키는 대전 단계,
대전된 화상 보유 부재 상에 정전 화상을 형성시키는 정전 화상 형성 단계,
정전 화상을 현상제 운반 부재 상에 운반된 토너로 현상시켜 화상 보유 부재에 토너 화상을 형성시키는 현상 단계,
화상 보유 부재 상의 토너 화상을 중간 전사 부재상에 전사하는 제1 전사 단계,
중간 전사 부재상의 토너 화상을 기록 물질에 전사시키는 제2 전사 단계,
기록 물질상의 토너 화상을 가열 정착시키는 정착 단계를
포함하는 화상 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 또 다른 관점에 따라,
화상 보유 부재를 대전시키는 대전 단계,
대전된 화상 보유 부재 상에 정전 화상을 형성시키는 정전 화상 형성 단계,
정전 화상을 현상제 운반 부재 상에 운반된 상기 언급된 토너로 현상시켜 화상 보유 부재에 토너 화상을 형성시키는 현상 단계,
화상 보유 부재 상의 토너 화상을 기록 물질로 전사하는 전사 단계, 및
기록 물질상의 토너 화상을 가열 정착시키는 정착 단계를
포함하는 화상 형성 방법이 제공된다.
본 발명의 이러한 목적 및 그 외의 목적은 첨부된 도면과 연결하여 본 발명의 바람직한 구현예에 대한 하기 설명을 고려할 때 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 본 발명의 화상 형성 방법의 구현예를 실현하기 위하여 적합하게 사용되는 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 개략도.
도 2는 본 발명의 구현예에 사용되는 이성분형 현상제를 사용하는 현상 장치의 확대 단면도.
도 3은 본 발명의 구현예에 사용되는 일성분형 현상제를 사용하는 현상 장치의 확대 단면도.
도 4는 토너의 비전사된 부분이 재사용되는 화상 형성 장치를 설명하는 개략도.
도 5a 및 도 5b는 토너 입자에서 왁스 입자의 분산 상태를 나타내는 개략도.
도 6은 본 발명에 따른 토너에 사용되는 왁스의 온도 증가에 따른 DSC 곡선.
도 7은 토너의 현상 성능을 평가하기 위한 분리된 도트 패턴의 설명도.
도 8a 및 8b는 토너의 분산이 있는 및 분산이 없는 중국 글자의 토너 화상.
도 9a 및 9b는 중공 화상 부위가 있는 및 없는 또 다른 중국 글자의 토너 화상.
도 10은 본 발명의 구현예에서 사용되는 가열 가압 정착 장치의 필수적인 부분의 투시도.
도 11은 비구동 상태의 필름을 포함하는 정착 장치의 확대 단면도.
본 연구에 따라, 토너 입자의 입도 빈도 분포 및 원형도 빈도 분포가 토너의 현상 성능 및 전사능에 영향을 미침을 알게 되었다.
즉, 수평균 입도가 2 - 6 μm이고, 입도 표준 편차가 원 상당 직경의 수 기준 분포를 기준으로 2.6 미만이고, 평균 원형도가 0.970 - 0.995이고, 원형도의 표준 편차가 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.030 미만이 되도록, 토너 입자의 입도 분포와 입자 형상을 정확하게 조절하여 전사능과 현상 성능이 잘 조화되도록 개선시킬 수 있음을 알게 되었다.
보다 상세하게는, 원 상당 수평균 입도(직경)가 토너의 수 기준 입도 빈도 분포를 기준으로 2 - 6 μm가 되도록 토너 크기를 감소시킴으로써, 특히 특성 화상 및 선 패턴의 현상에서 우수한 재현성의 화상 윤곽을 제공할 수 있게 된다. 그러나, 토너 입자의 입도가 감소될 때, 미립자 토너의 비율이 자연히 증가되어 토너 입자의 균일한 대전이 어려워져서 화상 흐림 현상이 생기고 정전 화상 보유 부재의 표면에 대한 토너 접착력이 증가되어 전사 잔류 토너의 양이 증가되는 것이 일반적 경향이다.
그러나, 본 발명에 따른 토너에는 2.6 미만의 입도 표준 편차 및 0.030 미만의 원형도 표준 편차로 나타나는 균일한 입도 및 균일한 형상이 제공되어, 환경 조건의 변화에 대한 현상 성능과 전사능의 우수한 안정성, 및 또한 우수한 연속 화상 형성 성능이 제공된다.
본 발명자들은 이러한 개선점은 토너층 두께-조절 부재에 의해 발현되는 조절력이 일반적인 수준에 비해 개선되기도 하지만, 본 발명에 따른 토너가 현상 단계에서 충분한 코팅 속도로 토너 박층을 형성할 수 있어서 토너 운반 부재의 손상 없이 토너 운반 부재 상의 토너에 마찰전기 전하의 제공이 가능해지는 메카니즘에 기인하는 것으로 간주한다.
또한, 토너의 평균 원형도를 0.970 - 0.995, 바람직하게는 0.980 - 0.995로 조절함으로써, 이전까지 곤란했던 소립자 토너의 전사능이 현저히 개선될 수 있고, 또한 토너가 잠재성이 낮은 잠상에 대해 현저히 개선된 현상 성능을 나타될 수 있게 되었다. 이는, 디지탈 조직 내에 형성된 미세한 스팟 잠상의 현상에 특히 효과적이다.
평균 원형도가 0.970 미만이면, 본 발명의 소립자 토너의 경우에 전사능이 열등해지고 현상 성능이 저하된다. 평균 원형도가 0.995를 초과하면, 토너 표면 열화가 확실해져서 연속 화상 형성 성능에서 문제가 생긴다.
본 발명에 따른 토너를 정의하기 위해 본원에 기재된 토너의 원 상당 직경, 원형도 및 그의 분포는 유동 입자 화상 분석기('FPIA-1000', 도아 이유 덴시 가부시끼가이샤 제품)를 사용하여 다음과 같은 식으로 측정한 수치를 기준으로 한다.
계면활성제(바람직한 예로는, 와꼬 준야꾸 가부시끼가이샤로부터 시판되는 'Contaminon'이 있다) 0.1 - 0.5 중량%를 탈이온수에 부가하여 형성된 용액 10 ml(20 ℃)에{이로부터, 여과기에 통과시켜 미세한 오물이 제거되어 측정 범위내의 입도(즉, 0.60 μm 이하 내지 159.21 μm 미만인 원 상당 직경)를 갖는 오염 입자의 수가 20 입자 이하로 감소된다}, 분산 매체를 바람직하게는 40 ℃를 초과하지 않도록 냉각하면서 시료 약 0.02 g을 부가하고 초음파 분산제(K.K. SMT로부터 입수되는 5 mm 직경의 티타늄 합금 팁을 보유한 진동기를 포함한 'UH-50')로 5 분 이상 균일하게 분산한다. 상기 유동 입자 화상 분석기를 사용하여, 얻어진 시료 분산액에 대해 0.60 - 159.21 μm(상한, 제외되는 값)의 원 상당 직경 범위에서 입도 분포 및 입자의 원형도 분포를 측정한다.
측정에 대한 상세한 사항은 도아 이유 덴시 가부시끼 기이샤로부터 발행된 'FPIA-1000'에 대한 기술사항 팜플렛 및 첨부된 작동 메뉴얼(1995년 6월 25일) 및 일본 특허 공개 제8-136439호에 기재되어 있다. 측정에 대한 개요는 다음과 같다.
시료 분산액은 분기된 유동로를 갖는 평평한 얇은 투명 유동 셀(두께=약 200 μm)을 통해 유동하게 된다. 스트로브(strobe) 및 CCD 카메라가 유동 셀에 대해 마주보는 위치에 배치되어 유동 셀의 두께 방향을 가로지르는 광학로가 형성된다. 시료 분산액 유동 중에, 유동 셀을 통과하는 입자의 화상을 포착하기 위해 스트로브는 매 1/30 초의 간격으로 섬광을 일으켜서, 각 입자는 유동 셀에 대한 평행한 특정 면적을 갖는 2차원 화상을 제공한다. 각 입자의 2차원 화상 면적으로부터, 동일한 면적(동일한 원)을 갖는 원의 직경을 원 상당 직경으로 결정한다. 또한, 각 입자에 대해, 동일한 원의 외주 길이를 결정하고, 이를 입자의 2차원 화상 상에서 측정한 외주 길이로 나누어서 입자의 원형도를 결정한다. 결과(빈도% 및 누적%)는 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 226개의 채널(1개의 옥타브에 대해 30개의 채널(나누어짐))에 대해 0.60 μm - 400.00 μm의 범위로 주어지고(각 채널에 대해, 하한 크기 값은 포함되고 상한 크기 값은 제외된다), 한편 원 상당 직경이 0.60 μm - 159.21 μm(상한, 제외된다) 범위인 입자가 실질적으로 측정된다.
본원에 기재된 토너 입자의 원형도는 입자 환도에 대한 측정치이고, 완전 구형 토너 입자에 대해 1.000의 값을 제공하고, 표면 형상이 복잡해짐에 따라 보다 작은 값을 제공한다.
시료 토너의 원 상당 수평균 입도및 입도 표준 편자 SDd를 하기 식으로부터 계산할 수 있다. 여기서, 측정한 수 기준 입도 분포는 각 채널 i(i = 1 내지 n)에 대한 원 상당 직경 di의 중앙 값 및 채널 i에 대한 측정 빈도 fi를 포함한다:
또한, 시료 토너의 평균 원형도및 원형도 표준 편차 SDc는 측정된 복수개( i = 1 내지 n)의 토너 입자 각각에 대해 측정된 원형도(Ci)를 기준으로 하기 식에 따라 계산할 수 있다:
또한, 본 발명에 따른 토너는 잔류 단량체 함량이 500 ppm 이하, 바람직하게는 150 ppm 이하, 보다 바람직하게는 50 ppm 이하로 감소된다. 토너 내의 잔류 단량체 함량이 500 ppm을 초과하면, 대전능 및 항차폐성의 관점에서 문제가 된다.
결합제 수지가 하기의 방법으로 직접 중합화됨으로써 결합제 수지가 제조되거나 토너 입자가 제조될 때, 잔류 단량체는 토너 내에서 단량체 미반응분으로서 존재할 수 있다.
본 발명에 따른 토너 내의 잔류 단량체 함량을 감소시키기 위해 공지의 방법을 사용할 수 있다. 예를 들면, 결합제 수지의 생성 또는 토너의 직접 제조를 위한 중합화 중에, 잔류 단량체 함량은 개시제 부가 방식 또는 반응 온도를 적절히 조절함으로써, 또는 중합화 후 증류화를 수행함으로서 억제될 수 있다. 또한, 미분화법에 의한 토너 제조의 경우에, 혼련기 등에서 가열하면서 개시 재료를 용융 혼련하는 중에 감압시킴으로써 잔류 단량체 함량을 비교적 효과적으로 감소시킬 수 있다. 토너 제조를 위한 중합화 공정 후 분무 건조를 수행하는 것 또한 효과적이다. 특히, 현탁 중합법에 의해 토너 제조의 경우, 예를 들면 원뿔형 블렌더형 건조기에서 감압하에 가열하면서 교반함으로써 토너 입자를 가열하에 건조하는 중에 단량체가 감소될 수 있다. 토너 입자를 건조하는 일반적인 단계 중에 토너로부터 수분만이 제거되지만, 교반 조건 및 가공 기간이 적합하게 조절되면 잔류 단량체의 제거, 뿐만 아니라 토너 입자의 구형화가 동시에 수행될 수 있어서, 바람직한 토너 형상이 제공된다. 예를 들면, 잔류 단량체 함량을 500 ppm 이하로 감소시키면서 바람직한 토너 형상을 공급하는 것은, 토너 입자를 4 시간 이상 13.3 kPa(100 토르) 이하의 감압 하에서 35 ℃ 내지 결합제 수지의 유리 전이 온도(Tg)에서 가열함으로써 수행될 수 있다. 이와 같은 처리 조건 하에서, 통상의 토너는 잔류 단량체 제거에 문제가 있거나 토너 입자의 응집 또는 융합의 문제를 야기했지만, 본 발명에 따른 토너는 하기와 같은 왁스의 분산 상태 및 열 특성으로 인해 상기한 바와 같이 토너 입자의 구형화 처리 중에 토너 입자의 내부로부터 잔류 토너가 비교적 쉽게 제거되고 토너 입자의 조도화 또는 왁스의 역효과가 최소화된다.
토너 내의 잔류 단량체의 정량적 측정은, (1) 열균형법 등을 사용하여 가열 하에서 중량 손실을 측정하는 열중량(TG)법 또는 (2) 가스 크로마토그래피를 사용하는 방법과 같은 공지의 방법으로 수행될 수 있다. 이 중에서, 가스 크로마토그래피를 사용하는 것이 특히 효과적이다.
TG 법에 따른 정량적 분석의 경우에, 시료 토너 내의 잔류 단량체 함량은 시료 토너를 최고 200 ℃로 가열하여 야기된 질량 손실로 측정한다. TG 법의 특정 예는 다음과 같다.
〈TG에 따른 측정>
장치: 'TGA-7' 또는 'PE7700'(퍼킨-엘머 코포레이션 제품)
온도 증가율: 10 ℃/분
측정 환경: N2
한편, GC에 대한 토너 내의 잔류 단량체 함량의 측정은 예를 들면 하기 방법에 따라 수행될 수 있다.
〈GC에 따른 측정>
장치: 'GC-14A'(신마쯔 세이사꾸소 가부시끼가이샤 제품)
칼럼: 융합 실리카 모세관 칼럼(J ＆ W 사이엔티픽사 제품; 크기: 30 m x 0.249 mm, 액상: DBWAX, 두께: 0.25 μm)
시료: 내부 표준물인 DMF 2.55 mg에 아세톤 100 ml를 부가함으로써 내부 표준물 함유 용매를 제조한다. 이어서, 시료 토너 400 mg을 용매에 분산시켜 시료 액체 10 ml를 제조하고, 이어서 30분 동안 초음파 진동으로 처리하고, 1 시간 동안 정치하고 0.5 μm-여과기를 통해 여과시켜서 시료 액상물을 제조한다. 이어서, 시료 액상물 4 μl를 GC 측정을 위해 주입한다.
검출기: FID (분할비=1:20)
운반 기체: N2
오븐 온도: 70 ℃에서 2분간 정치하고, 5 ℃/분의 속도로 최고 220 ℃로 가열한다.
주입 포트 온도: 200 ℃
검출기 온도: 200 ℃.
검정 곡선의 생성: 시료 액상물을 제조하기 위해 사용된 것과 동일한 내부 표준물 함유 용매 내로 다양한 양의 대상 단량체를 부가하여 표준 시료를 제조하고, 이에 대해 유사하게 GC 측정을 하였다. 각 표준 시료에 대해, 중량비(부가량 기준의 기지값) 및 실질비(가스 크로마토그램에서의 실측값)를 대상 단량체 및 내부 표준물(DMF) 사이에서 측정한다. 수개의 표준 값에 대해서, 실질비에 대해 중량비를 플롯하여 검정 곡선을 만든다.
토너 입자의 횡단면을 투과형 전자 현미경(TEM)을 통해 관찰할 때, 본 발명에 따른 토너 내의 왁스(성분)이 결합제 수지의 매트릭스 내에 별개의 입자 또는 섬 형태, 바람직하게는 매트릭스 결합제 수지와 용해되지 않는 구 형상 또는 스핀들 형상으로 분산되거나 포획된다.
본 발명에 따른 토너 내의 왁스 분산 상태는 바람직하게는 다음과 같이 정의될 수 있다. 즉, 중량 평균 구형 직경을 상기 유동 입자 화상 분석기(FPIA) 측정을 기준으로 측정하고 D4(μm)로 표시한다. 이어서, 에폭시 수지 내에 삽입된 슬라이스화 입자를 TEM으로 촬영하여 도 5A 및 5B에 도시한 사진을 얻고, 장축 직경 R이 D4 x 0.9 내지 D4 x 1.1의 범위 내에 속하는 10 개의 토너 입자 횡단면 시료를 사진 상에서 선정한다. 장축 직경 R을 나타내는 각 토너 입자 횡단면에 있어서, 존재하는 경우 이에 포획된 복수개의 왁스 입자 중 최장축 직경 r을 갖는 왁스 입자를 선택적으로 결정한다. 10 개의 토너 입자 횡단면에서, 평균비 r/R을 선정하고, 평균이 0.05 - 0.95(즉, 0.05 ≤ (r/R)평균≤ 0.95)인 경우, 매트릭스 결합제 수지 내에 개별적으로 또는 불용적으로 분산되거나 포획된 왁스 입자의 존재가 확인된다. 이 상태는 또한 구형 또는 스핀들 형상의 섬 형태의 분산액으로 간주될 수 있다.
상기한 바와 같이 왁스 분산액 또는 포획된 상태를 만들어서, 화상 형성 장치의 토너로 토너 열화 및 단일화를 효과적으로 방지할 수 있다. 특히, 0.25 ≤ (r/R)평균≤ 0.90인 경우, 우수한 대전능을 보유하고 토너 화상에 장기산 우수한 도트 재현성을 제공할 수 있다. 또한, 가열 하에서 왁스가 효과적으로 작용함에 따라서, 만족스러운 저온 정착성 및 오프셋 방지성을 얻을 수 있다.
본 발명에 따른 토너를 한정하는 토너 입자의 횡단면이 하기의 방법으로 TEM을 통해 관찰할 수 있다. 시료 토너 입자는 냉경화 에폭시 수지 중에 충분히 분산되고, 이어서 40 ℃에서 2일 동안 경화된다. 이어서, 경화된 생성물이 사산화삼루테늄으로 염색되고 다이아몬드 절단기를 갖는 마이크로톰에 의해 얇은 플레이크로 슬라이스화된다. 토너 입자 횡단면을 필요한 수로 제공하기에 충분한 갯수의 얇은 플레이크 시료가 관찰되고, 이를 예를 들면 104- 105확대도에서 투과 전자 현미경(TEM)으로 촬영하였다. 결정도 간의 약간의 차이를 이용함으로써 왁스와 결합제 수지를 대비시키기 위하여 사산화삼루테늄에 의한 염색을 바람직하게 사용할 수 있어서, 바람직한 왁스 분산 또는 포획 상태를 확실히 할 수 있다. 이후에 기재된 실시예에 의해 얻어진 대표적인 왁스 분산 상태를 도 5A 및 5B에 나타낸다. 여기서, 외부 셀 수지 또는 매트릭스 결합제 수지(51) 내의 왁스 입자(52)의 바람직한 분산 또는 포획 상태가 관찰된다.
본 발명에서 사용된 왁스(성분)는 바람직하게는 열 증가 중에 최대 흡열 피크가 50 - 100 ℃ 범위이고, 최대 흡열 피크를 포함하는 흡열 피크 증가시의 개시 온도가 40 ℃ 이상이고, 최대 흡열 피크 온도 및 개시 온도 간의 온도 차이가 7 - 50 ℃임을 나타내는, 미분 주사 열량계에 의해 얻어진 DSC 곡선을 제공하는 열 유형을 나타낸다.
온도 증가시 DSC 곡선을 기초로 한 상기 열 유형을 나타내는 왁스를 사용함으로써, 다른 첨가제의 분산도를 개선시키고 왁스 자체의 상기 분산 상태를 쉽게 제어할 수 있게 된다.
결과적으로, 얻어진 토너는 물론 우수한 정착성, 및 왁스에 의한 개선된 방출 효과를 보여줄 수 있으므로, 현상 성능, 항차폐성 및 화상 형성 장치에 미치는 왁스 사용에 의한 역효과 없이 충분히 정착성인 온도 영역을 확실히 할 수 있다. 특히, 토너 입자 형상이 구형에 가까와짐에 따라 토너의 비표면적이 감소하므로, 왁스 분산 상태의 조절이 매우 효과적으로 된다.
왁스 또는 토너의 DSC 측정은, 바람직하게는 고정확도의 내부 열-입력 보상형인 주사 열량계를 사용하여 왁스로의 열 입력 및 그로부터의 열 방출 및 그 유형을 관찰함으로써 수행할 수 있다. 예를 들면, 퍼킨-엘머사로부터 입수한 'DSC-7'을 사용할 수 있다.
ASTM D3418-82에 따라 측정을 수행할 수 있다. 왁스 단독의 DSC 곡선을 얻는 경우는, 시료를 먼저 그의 열 역사가 제거되도록 온도 증가-감소 사이클 처리하고, 이어서 10 ℃/분의 온도 증가 속도로 온도 증가에 대해 DSC 측정한다. 토너에 함유된 상태로 왁스의 DSC 곡선을 얻는 경우에, 열 역사 제거 처리없이 시료 토너를 DSC 측정할 수 있다.
본 발명에 사용된 왁스를 특정짓는 일부의 온도는, DSC 곡선의 예를 나타내는 도 6을 참조하여 다음과 같은 정의할 수 있다.
(최대 흡열 피크 온도)
도 6에 나타낸 바와 같이 온도 증가에 따른 DSC 곡선에서 최대 흡열 피크의 피크 최고 온도(도 6의 MP에 해당한다)를 50 - 100 ℃에서 설정한다.
(흡열 피크 개시 온도)
온도 증가에 따른 DSC 곡선에서 바탕선과 접선의 교차점의 온도(도 6의 SP에 해당한다)를 DSC 곡선의 미분화가 먼저 최대로 되는 점에서 선정한다.
본 발명에 사용된 왁스(성분)의 예로는 파라핀 왁스, 미정질 왁스 및 페트로락탐 및 그의 유도체와 같은 석유 원액; 몬탄 왁스 및 그의 유도체, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 법에 의해 얻어진 탄화수소 왁스 및 그의 유도체, 폴리에틸렌으로 나타내는 폴리올레핀 왁스 및 그의 유도체, 카노바 왁스, 칸델리라 왁스, 천연 왁스, 및 이들 왁스의 유도체를 들 수 있고, 여기서 유도체로는 산화물, 비닐 단량체와의 블록 공중합체, 및 크라프트 생성물을 들 수 있다. 다른 예로는 고급 지방 알코올과 같은 알코올, 스테아르산 및 팔미트산과 같은 지방산, 그의 화합물; 산 아미드, 에스테르, 케톤, 경질 피마자유 및 그의 유도체, 식물성 왁스 및 동물성 왁스를 들 수 있다. 이들 왁스 또는 왁스 성분을 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.
이 중에서, 바람직하게는 보다 개선된 현상 성능 및 전사능을 제공하기 위해 폴리올레핀, 피셔-트롭쉬 왁스법에 의해 얻어진 탄화수소 왁스, 석유 왁스, 고급 알코올 또는 고급 에스테르를 사용한다.
왁스(성분)은 산화방지제를 토너 대전능에 부작용을 미치지 않는 정도의 양으로 함유할 수 있다.
왁스(성분)은 바람직하게는 결합제 수지 100 중량부 당 1 - 30 중량부, 보다 바람직하게는 4 - 20 중량부의 양으로 사용될 수 있다.
본 발명에 사용된 결합제 수지의 예로는 일반적으로 사용되는 스티렌-(메트)아크릴레이트 공중합체, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 및 스티렌-부타디엔 공중합체를 들 수 있다. 중합화에 의해 직접적으로 토너 입자를 제조하는 방법에서, 이들 결합제 수지의 단량체를 사용한다. 이의 예로는 스티렌, o-, m-, 또는 p-메틸스티렌 및 m- 또는 p-에틸스티렌과 같은 스티렌 단량체, ; 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 옥틸 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트, 스테아릴 (메트)아크릴레이트, 베헤닐 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 메틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트, 및 디에틸아미노에틸 (메트)아크릴레이트와 같은 (메트)아크릴레이트 에스테르 단량체; 부타디엔, 이소프렌, 시클로헥센, (메트)아크릴로니트릴, 및 아크릴아미드를 들 수 있다. 이들 단량체는 문헌 [중합체 핸드북, 제2판, III, pp. 139-192(John Wilery ＆ Sons)]에 기재된 40 - 75 ℃의 이론적 유리 전이 온도(Tg)의 중합체가 제공되도록 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다. 이론적 유리 전이 온도가 40 ℃ 미만이면, 얻어진 토너는 저장 안정성 및 연속 화상 형성 안정성에 대한 어려움을 경험하기 쉽다. 한편, 75 ℃를 초과하는 경우, 토너는 증가된 정착성 온도를 나타낸다. 각 컬러 토너의 컬러 혼합성이 낮아져서 열등한 컬러 재현성이 얻어지고 OHP 화상의 투명도가 낮아짐에 따라, 이 토너는 전체 컬러 화상을 형성하기 위한 컬러 토너로는 특히 바람직하지 않다.
결합제 수지의 분자량(분포)는 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에 의해 측정할 수 있다. 본 발명에서와 같은 포획된 왁스를 함유하는 토너에 대한 특정 GPC 측정법에서, 시료 토너를 일단 속슬렛 추출기에 의해 톨루엔 용매로 20 시간 동안 추출하고, 추출물을 회수하는 회전 증발기에 의해 추출액으로부터 톨루엔을 증발시키고, 이어서 왁스(성분)를 용해시킬 수 있으나 결합제 수지를 용해시킬 수 없는 유기 용매(예를 들면, 클로로포름)으로 충분히 세척한다. 이어서, 잔류 고상 결합제 수지를 테트라플루오로푸란(THF)에 용해하고, 얻어진 용액을 개공 크기(직경)가 0.2 μm인 용매 저항성 막 여과기를 통해 여과시켜서 시료 용액을 제조하고, 이어서 예를 들면 GPC 장치(예를 들면, 워터즈(Waters)사가 시판하는 'GPC-150 C')를 사용하여 GPC 처리한다. 0.05 - 0.6 중량%의 결합제 수지 농도가 얻어지도록 시료 용액을 제조할 수 있다. 시료 용액을 50 - 200 μl의 양으로 주입할 수 있다. 칼럼은 쇼와 덴꼬 가부시끼가이샤의 일련의 제품, 예를 들면 A-801, 802, 803, 804, 805, 806 및 807을 포함할 수 있고, 분자량 분포를 제공하는 검정 곡선은 표준 폴리스티렌을 사용하여 만들 수 있다. 본 발명에서 사용된 결합제 수지는 바람직하게는 주요 피크 분자량(Mp)이 5 x 103- 106이고, 중량 평균 분자량(Mw)과 수평균 분자량(Mn)의 비(Mw/Mn)가 2 - 100이다.
본 발명에서, 상기의 주로 비닐형인 결합제 수지가 폴리에스테르 또는 폴리카르보네이트와 같은 극성 수지와 조합되어 사용될 수 있다. 특히 바람직하게는 하기 화학식 1로 나타내는 반복 단위를 갖는 폴리카르보네이트 수지를 사용하여, 개선된 대전능, 화상 흐림 현상 및 분산 억제능, 및 우수한 도트 재현성을 갖는 양질의 화상 제공능을 토너에 제공할 수 있다. 또한, 토너에 적합한 정도의 기계적 강도가 제공되어 화상 형성 장치와의 조화도가 개선되고, 상기한 바와 같은 건조 단계 또는 구형화 단계 중에 토너 열화가 최소화된다.
식 중, R은 유기기를 나타낸다.
화학식 1의 반복 단위는 용액 또는 용융 상태에서 2가 페놀 및 카르보네이트 전구체 간의 반응에 의해 제조된 것을 포함하는 다양한 형태일 수 있다. 이의 특정 예는 하기 화학식 2로 나타낼 수 있다:
식 중, R2는 수소 원자, 지방족 탄화수소기 또는 방향족 탄화수소기이고;
m은 0 - 4이고, m ≥ 2인 경우 복수개의 R2는 동일하거나 상이할 수 있고;
Z는 단일 결합, 치환체로부터 방향족 환으로 유도되는 결합, 또는 -S-, -SO-, -SO2-, -O- 또는 -CO-로 나타내는 결합을 나타낸다.
이들 폴리카르보네이트 수지는 다양한 반응에 의해 제조할 수 있으나, 하기 화학식 3 - 5 중 임의의 것으로 나타나는 2가 페놀과 포스겐 또는 카르보네이트 에스테르 화합물과 같은 카르보네이트 전구체와의 반응에 의해 일반적으로 쉽게 제조할 수 있다.
식 중, R2, m 및 Z는 화학식 2와 동일하다.
보다 상세하게는, 2가 페놀 및 포스겐과 같은 카르보네이트 전구체는 염화메틸렌과 같은 용매 중에서 공지된 산 수용체 또는 분자량 조절제의 존재하에서 서로 반응하거나, 또는 2가 페놀 및 디페닐 카르보네이트와 같은 카르보네이트 전구체가 에스테르 교환 반응 처리된다.
상기 화학식 3 - 5로 나타낸 히드릭 페놀은 다양한 형태를 나타낼 수 있고, 그의 예로는 디히드록시디아릴알칸, 대표적으로 2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판(일반적으로 '비스페놀 A'로 명명됨), 또한 비스(4-히드록시페닐)메탄, 비스(4-히드록시페닐)페닐-메탄, 비스(4-히드록시페닐)나프틸메탄, 비스(4-히드록시페닐)-(4-이소프로필페닐)메탄, 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1-나프틸-1,1-(비스(4-히드록시페닐)에탄, 1-페닐-1,1-비스(4-히드록시페닐)에탄, 1,2-비스(4-히드록시페닐)에탄, 2-메틸-1,1-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디메틸-5-히드록시페닐)프로판, 1-에틸-1,1-비스(4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3-메틸-4-히드록시페닐)프로판, 1,1-비스(4-히드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)부탄, 1,4-비스(4-히드록시페닐)부탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)펜탄, 4-메틸-2,2-비스(4-히드록시페닐)펜탄, 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로헥산, 2,2-비스(4-히드록시페닐)-헥산, 4,4-비스(4-히드록시페닐)헵탄, 2,2-비스(4-히드록시페닐)노난, 1-10-비스(4-히드록시페닐)데칸 및 1,1-비스(4-히드록시페닐)시클로데칸; 비스(4-히드록시페닐)술폰, 및 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)술폰과 같은 디히드록시아릴 술폰; 비스(4-히드록시페닐)-에테르 및 비스(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)에테르와 같은 디히드록시아릴 에테르; 4,4'-디히드록시벤조페논 및 3,3',5,5'-테트라메틸-4,4'-디히드록시-벤조페논과 같은 디히드록시아릴 케톤; 비스(4-히드록시페닐) 술피드, 비스(3-메틸-4-히드록시페닐)술피드 및 비스(4-히드록시페닐) 술피드와 같은 디히드록시아릴 술피드; 비스(4-히드록시페닐)술폭시드와 같은 디히드록시아릴 술폭시드; 4,4'-디히드록시디페닐과 같은 디히드록시디페닐; 히드로퀴논, 레조르시놀 및 메틸히드로퀴논과 같은 디히드록시벤젠; 1,5-디히드록시-나프탈렌 및 2,6-디히드록시나프탈렌과 같은 디히드록시나프탈렌을 들 수 있다. 이들 2가 페놀은 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다.
또한, 카르보네이트 에스테르 화합물의 예로는 디페닐 카르보네이트와 같은 디아릴 카르보네이트; 디메틸 카르보네이트 및 디에틸 카르보네이트와 같은 디알킬 카르보네이트를 들 수 있다.
본 발명에 사용된 폴리카르보네이트 수지는 이들 2가 페놀의 단일 종을 사용하여 수득된 동종중합체, 또는 2종 이상의 2가 페놀을 사용하여 수득된 공중합체, 또는 이들 동종중합체 및(또는) 공중합체의 블렌드일 수 있다. 3개 이상의 작용기를 갖는 다가 방향족 화합물을 상기 2가 페놀 및(또는) 카르보네이트 전구체와 반응시켜 얻어진 열가소성인 랜덤하게 분지된 폴리카르보네이트 수지를 사용할 수 있다.
또한, 폴리카르보네이트 수지의 유리 전이 온도 및 점탄성을 조절하기 위해, 폴리카르보네이트를 구성하는 일부분의 2가 페놀을 2개 이상의 히드록실기를 갖는 다가 알코올, 예를 들면 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜, 1,4-비스(히드록시메틸)시클로헥산, 1,4-비스(2-히드록시에틸)벤젠, 1,4-시클로헥산-디메탄올, 폴리에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 수소화 비스페놀 A 또는 그의 유도체, 비스페놀 A 에틸렌 옥시드-부가생성물, 비스페놀 A 프로필렌 옥시드-부가 생성물, 글리세린, 트리메틸올프로판, 또는 펜타에리트리톨로 대체하여 얻어지는 형태로 개질된 폴리카르보네이트 수지를 적합하게 사용할 수도 있다. 다른 방법의 일예로서, 2가 페놀과 지방족 또는 방향족 비스클로로포르메이트를 염화메틸렌 용매 중에서 촉매 피리딘의 존재 하에서 서로 반응시킬 수 있다. 물론, 다른 제조 방법 또한 사용될 수 있다.
폴리카르보네이트 수지로서, 상기 폴리카르보네이트와 다른 중합체, 예를 들면 폴리스티렌, 스티렌-(메트)아크릴레이트 공중합체, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 폴리올레핀, 폴리아미드, 폴리술폰, 폴리시아노아릴 에테르, 또는 폴리아릴렌 술피드, 또는 알킬(메트)아크릴레이트, (메트)아크릴산, 말레산 또는 스티렌 단량체와 같은 단량체의 그래프트-중합화에 의해 얻어지는 그래프트-개질된 공중합체의 블록 공중합체를 사용할 수도 있다.
본 발명에 사용된 폴리카르보네이트 수지는 기본적으로 임의의 분자량일 수 있으나, 바람직하게는 피크 분자량(Mp)은 103- 5 x 105, 보다 바람직하게는 2 x 103- 105의 범위이다. 피크 분자량이 1000 미만이면, 얻어진 토너의 대전능이 일부 경우에 역효과를 미칠 수 있다. 5 x 105의 경우에는, 용융 점도가 과도하게 되고, 토너의 정착성이 일부 경우에 역효과를 미칠 수 있다. 본 발명에 사용되는 폴리카르보네이트 수지의 제조에서, 분자량 조절제, 점탄성 개선을 위한 분지화제, 또는 필요한 경우 반응 촉진 촉매와 같은 적합한 작용제를 사용할 수 있다.
폴리카르보네이트 수지는 기본적으로 임의의 양으로 사용될 수 있으나, 일반적으로 폴리카르보네이트 수지 이외의 총 결합제 수지 100 중량부 당 0.1 - 50 중량부, 바람직하게는 0.5 - 30 중량부일 수 있다. 0.1 중량부 미만인 경우, 부가 효과는 충분히 나타나지 않을 수 있다. 50 중량부를 초과하는 경우, 대전능, 점착능 및 화상 형성 장치와의 조화성에 대한 약간의 어려움이 있을 수 있다.
본 발명에 사용되는 착색제로는 하기의 착색제 군으로부터 선택될 수 있는 옐로우 착색제, 마젠타 착색제, 시안 착색제, 그리고 카본블랙, 자성 재료, 또는 하기에 나타나는 옐로우/마젠타/시안 착색제의 컬러 혼합에 의해 블랙을 나타내는 착색제를 포함하는 블랙 착색제를 들 수 있다.
옐로우 착색제의 예로는 축합 아조 화합물, 이소인돌리논 화합물, 안트라퀴논 화합물, 아조 금속 착물, 메틴 화합물 및 아크릴아미드 화합물을 들 수 있다. 이의 특정한 바람직한 예로는 C.I. 안료 옐로우 12, 13, 14, 15, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 109, 110, 111, 128, 129, 147, 168 및 180을 들 수 있다.
마젠타 착색제의 예로는 축합 아조 화합물, 디케토피롤피롤 화합물, 안트라퀴논 화합물, 퀴나크리돈 화합물, 염기성 염료 레이크 화합물, 나프톨 화합물, 벤즈이미다졸 화합물, 티오인디고 화합물 및 퍼릴렌 화합물을 들 수 있다. 그의 특정한 바람직한 예로는 C.I. 안료 레드 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81:1, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221, 및 254를 들 수 있다.
시안 착색제의 예로는 구리 프탈로시아닌 화합물 및 그의 유도체, 안트라퀴논 화합물 및 염기성 염료 레이크 화합물을 들 수 있다. 그의 특정한 바람직한 예로는 C.I. 안료 블루 1, 7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62, 및 66을 들 수 있다.
이들 착색제는 2종 이상의 혼합물 또는 고상 용액 상태에서 단독으로 사용될 수 있다. 상기 착색제는 색조, 컬러 포화도, 컬러도, 내후성, OHP 투명도, 및 토너 입자에서의 분산도의 관점에서 적합하게 선택할 수 있다. 상기 착색제는 바람직하게는 결합제 수지 100 중량부 당 1 - 20 중량부의 비로 사용될 수 있다. 다른 착색제와 달리 마젠타 재료를 포함하는 블랙 착색제는 바람직하게는 결합제 수지 100 중량부 당 40 - 150 중량부의 비로 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 토너는 대전 조절제를 포함할 수 있다. 대전 조절제는 공지된 것일 수 있으며, 바람직하게는 높은 대전 속도와 규정된 전하량을 안전하게 유지할 수 있는 특성을 가지는 것이다. 직접 중합 반응으로 본 발명의 토너 입자를 제조하는 경우에, 대전 조절제는 특히 바람직하게는 중합 억제성이 없는 것이고 수성 매질 중에 가용성인 성분을 포함하지 않을 수 있다.
본 발명에 사용되는 대전 조절제는 네가티브형 또는 포지티브형일 수 있다. 네가티브 대전 조절제의 특정 예로는 살리실산, 알킬살리실산, 디알킬살리실산, 나프토산, 디카르복실산 및 이러한 산들의 유도체와 같은 산을 포함하는 금속 함유 산 기재의 화합물; 술폰산 또는 카르복실산을 포함하는 측쇄를 가지는 중합 화합물; 붕소 화합물; 우레아 화합물; 규소 화합물; 및 칼릭사렌이 있다. 포지티브 대전 조절제의 특정 예로는 4급 암모늄염; 4급 암모늄염을 포함하는 측쇄를 가지는 중합 화합물; 구아니딘 화합물; 및 이미다졸 화합물이 있다.
본 발명에 사용되는 대전 조절제는 바람직하게는 결합제 수지의 100 중량부 당 0.5-10 중량부의 비율로 사용할 수 있다. 그러나, 대전 조절제는 본 발명에 사용되는 토너 입자에 대해 필수적인 성분은 아니다. 대전 조절제는 일부 경우에서 첨가제로 사용되거나 사용되지 않을 수 있다. 이성분형 현상 방법을 사용하는 경우에, 캐리어로 마찰전기 대전을 이용할 수 있다. 비자성 일성분형 블레이드 코팅 현상 방법을 사용하는 경우에, 블레이드 부재 또는 슬리브 부재를 사용하여 마찰을 통한 마찰전기 대전을 양전기로 이용함으로써 대전 조절제를 생략할 수 있다.
현상 성능, 수송능, 안정된 대전능, 유동성 및 연속적인 화상 형성 성능을 개선하기 위하여 본 발명에 따른 토너에 무기 미세 분말을 외부에서 가하는 것이 바람직하다. 이 목적을 위하여 공지된 무기 미세 분말을 사용할 수 있지만, 실리카, 알루미나, 이산화티타늄 및 이러한 산화 착물로부터 선택된 것을 이용하는 것이 바람직하다. 실리카를 사용하는 것이 더 바람직하다. 이 목적을 위하여 사용되는 실리카는 건조 가공 실리카 또는 규소 할라이드 또는 알콕시드의 증기상 산화에 의하여 생성되는 열 분해법 실리카 및 규소 알콕시드, 물유리 등으로부터 생성되는 습윤 가공 실리카를 포함할 수 있다. 그러나, 실란올기가 입자의 표면 또는 내부에서 보다 적고, Na2O, SO3 2-등과 같은 생성 잔기가 보다 적은 건조 가공 실리카를 사용하는 것이 바람직하다. 건조 가공 실리카의 제조 방법에서는, 염화알루미늄 또는 염화 티타늄과 같은 다른 금속 할로겐화물을 할로겐화 규소와 함께 사용하여 실리카와 다른 금속 산화물의 산화 착물의 미세 분말을 얻을 수 있고, 이는 실리카의 종류로서 본 발명의 바람직한 무기 미세 분말로 사용될 수 있다.
BET 다점식 방법에 따른 질소 기체의 샘플 표면으로의 흡착에 대한 비표면 계량기 (예로, Yuasa Ionix K.K.로부터 입수할 수 있는 'Autosorb 1')를 이용하는 것과 같은 BET 방법에 따른 질소 흡착으로 측정된 비표면적을 가질 때 이러한 무기 미세 분말은 양호한 성능을 나타낼 수 있다. 무기 미세 분말은 토너의 100 중량부 당 0.1-8 중량부, 바람직하게는 0.5-5 중량부, 더욱 바람직하게는 1.0-5 중량부, 보다 바람직하게는 1.0-3.0 중량부로 가할 수 있다.
목적하는 바와 같은 소수화, 대전능 조절 등의 목적을 위하여, 무기 미세 분말을 바람직하게는 실리콘 오일 또는 실리콘 바니시, 다양한 변형 실리콘 오일, 실란 커플링제, 관능기를 가진 실리카 커플링제, 다른 유기규소 화합물, 및 유기 티타늄 화합물과 같은 조절제 단독으로 또는 조합으로 처리할 수 있다. 고 대전능을 유지하고 토너의 저 소모량 및 고 전사능을 달성하기 위하여 무기 미세 분말을 1종 이상의 실리콘 오일로 처리하는 것이 더 바람직하다.
실질적으로 역효과를 발휘하지 않는 범위 안에서, 토너는 폴리테트라플루오로에틸렌, 스테아르산아연 및 플루오르화 폴리비닐리덴과 같은 윤활 분말; 산화세륨, 탄화규소 및 티탄산스트론튬의 분말과 같은 연마재; 산화티타늄 및 산화알루미늄의 분말과 같은 유동성 부여제; 케이킹 방지제 및 카본 블랙 및 산화아연과 산화주석의 분말과 같은 전기전도성 부여제를 포함하는 다른 첨가제를 더 포함할 수 있다. 토너 입자와 반대인 마찰전기 대전능을 가지는 소량의 유기 및(또는) 무기 미세 입자를 가하는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 토너를 제조하는 방법으로, 결합제 수지, 착색제, 왁스 (성분) 및 대전 조절제 및 다른 내부 첨가제와 같은 다른 임의적인 첨가제를 가압 혼련기, 압출성형기 또는 매질 분산기로 균일하게 혼련하고 분산하고, 혼련된 생성물을 기계적으로 분쇄하거나 분류해서 타깃에 충돌시켜 목적하는 토너 입자 크기 정도로 분쇄시키고, 이어서 분쇄된 입자를 고르고 구형으로 만드는 단계를 거치거나 또는 거치지 않고 이어서 보다 한정된 입자 크기 분포로 분류하여 토너 입자를 형성할 수 있다. 더욱이, 일본 특허 제JP-B 56-13945호 등에 개시된 바와 같은 디스크 또는 멀티유체 노즐을 사용하여 용융 혼합물을 공기 중으로 분사하여 구형 토너 입자를 얻는 방법; 일본 특허 제JP-B 36-10231호, 제JP-A 59-53856호, 및 제JP-A 59-61824호에서 개시된 바와 같은 현탁액 중합에 따른 토너 입자를 직접 제조하는 방법; 단량체가 가용성이지만 생성되는 중합체가 불용성인 유기 수성 용매 중에서 토너 입자를 직접 제조하는 분산 중합 방법; 및 토너 입자가 가용성 중합 개시제의 존재 하에서 중합체 의하여 직접 형성되는 비누 없는 중합에 의하여 나타나는 에멀젼 중합에 따라서 토너 입자를 제조하는 방법을 채택하는 것도 가능하다.
토너 제조를 위한 분쇄 방법에 따라서, 원형도가 규정된 범위 안인 토너 입자를 얻는 것은 어렵다. 용융 분사 방법에 따르면, 생성되는 토너 입자는 그들이 특정 범위의 원형도를 가짐에도 넓은 입자 크기 분포를 갖는 경향이 있고, 적절하게 조절된 표면 상태의 토너 입자를 제공하는 것이 어렵다. 다른 한편, 분산 중합 방법은 극단적으로 뚜렷한 입자 크기 분포를 가지지만, 사용 가능한 물질의 선택에 대하여 제한된 정도를 허용하고, 유기 용매의 사용은 복잡한 제조 장치와 폐용매의 처분과 용매의 인화성을 수반하는 까다로운 작동을 요구한다. 비누 없는 중합으로 나타나는 에멀젼 중합 방법은 상대적으로 제한된 입자 크기 분포를 가지는 토너 입자를 제공하는 데 효과적이지만, 사용되는 유화제 및 중합 개시제 말단은 토너 입자 표면에 존재하므로, 열등한 환경 특성을 야기한다.
본 발명에서는, 제한된 원형도 빈도 분포를 가지는 토너 입자를 제공하는 것이 중요하고, 이 목적을 위하여, 표준 압력 또는 승압 하에서 수평균 원 상당 직경이 2-6 μm인 미세 토너 입자를 상대적으로 쉽게 제공하는 것이 가능한 에멀젼 중합 방법 또는 현탁액 중합 방법을 채택하는 것이 바람직하다. 미리 얻어진 중합 입자를 매질을 사용하거나 충돌 판으로 직접 충돌시켜서 형태 조절 처리시키거나, 수성 매질 중에 제한된 pH 하에서 반대 극성 표면 전하를 가지는 입자를 동결, 염석 또는 응고시켜서 중합 입자를 응집시키는 것도 가능하다. 단량체가 미리 얻어진 중합 입자에 더 흡착하고 중합 개시제를 사용하여 중합되는 파종 중합 방법을 채택하는 것도 가능하다.
중합 가능한 단량체 조성물의 액적이 수성 매질 중에 중합되는 직접 중합 방법을 통하여 토너 입자를 제공하는 경우에서는, 수 난용성 무기염 또는 보호 콜로이드로 작용하는 분산제의 종류와 양을 변화시키고; 로터 원주 속도, 다양한 패스 및 교반하는 블레이드 형과 같은 교반 조건, 및 용기 형태를 포함하는 기계적 가공 조건을 조절하고(거나); 수성 분산 매질 중의 고체 물질의 중량%를 제한하여 생성되는 토너 입자의 원형도 분포 및 입자 크기 분포를 조절할 수 있다. 더욱이, 본 명세서에서 언급된 바와 같이, 토너 입자를 건조하기 위한 원뿔형 건조 기계의 교반 조건과 공정 시간을 조절하여 규정된 입자를 얻는 것도 가능하다.
직접 중합에 의한 토너 제조에서는, 중합 개시제로는 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스이소부틸로니트릴, 1,1'-아조비스(시클로헥산-2-카르보니트릴), 2,2'-아조비스-4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스-이소부티로니트릴과 같은 아조- 또는 디아조- 형 중합 개시제; 및 벤조일 포옥시드, 메틸 에틸 케톤 퍼옥시드, 디이소프로필 퍼옥시카르보네이트, 큐멘 히드로퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥시드, 및 라우릴 퍼옥시드와 같은 퍼옥시드 형 중합 개시제가 있다. 중합 개시제의 첨가량은 얻어지는 중합 정도에 달려있다. 중합 개시제는 일반적으로는 중합 가능한 단량체의 중량을 기준으로 약 0.5-20 중량%의 범위로 사용될 수 있다. 중합 개시제는 사용되는 중합 방법에 따라서 다소 변하고 그들의 10 시간 반감기 온도에 관련되는 동안 단독으로 또는 혼합물로 사용될 수 있다.
생성되는 결합제 수지의 분자량을 조절하기 위하여, 가교결합제, 연쇄전달제, 중합 개시제 등을 가하는 것도 가능하다.
분산 안정화제를 사용하는 현탁 중합에 의하여 토너 입자를 제조하는 경우에, 수성 분산 매질 중에 무기 및(또는) 유기 분산 안정화제를 사용하는 것이 바람직하다. 무기 분산 안정화제의 예로는 인산삼칼슘, 인산마그네슘, 인산알루미늄, 인산아연, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 메타규산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트, 실리카, 및 알루미나가 있다. 유기 분산 안정화제의 예로는 폴리비닐 알코올, 젤라틴, 메틸 셀룰로오스, 메틸 히드록시프로필 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰로오스 나트륨염, 폴리아크릴산 및 그의 염 및 전분이 있다. 이러한 분산 안정화제는 바람직하게는 중합 가능한 단량체 혼합물의 100 중량부 당 0.2-20 중량부의 양으로 수성 분산 매질 중에 사용할 수 있다.
무기 분산 안정화제를 사용하는 경우에는, 상업적으로 입수 가능한 제품을 그대로 사용할 수 있지만, 분산 매질 중에서 안정화제를 형성하여 그의 미세 입자를 제공하는 것도 가능하다. 인산삼칼슘의 경우에서는, 예를 들면 집중적인 교반 하에서 인산나트륨 수용액과 염화칼슘 수용액을 혼합하여 현탁액 중합에 적합한, 수성 매질 중에 인산삼칼슘 입자를 얻는 것이 적절하다.
분산 안정화제의 미세한 분산을 얻기 위하여, 배합물 중에 계면활성제 0.001-0.1 중량%를 사용하여, 안정화제의 규정된 기능을 개선시키는 것도 효과적이다. 계면활성제의 예로는 나트륨 도데실벤젠술포네이트, 나트륨 테트라데실 술페이트, 나트륨 펜타데실 술페이트, 나트륨 옥틸 술페이트, 나트륨 올리에이트, 나트륨 라우레이트, 칼륨 스테아레이트, 및 칼슘 올리에이트가 있다.
본 발명에 따른 토너 입자는 다음 방식으로 직접 중합에 의하여 제조할 수 있다. 비닐 단량체, 착색제, 왁스 (성분), 및 임의적으로는 대전 조절제에 중합 개시제 및 다른 임의의 첨가제를 가하고 균일하게 용해시키거나 분산시켜서 중합 가능한 단량체 조성물을 형성하고, 이어서 이것을 바람직하게는 중합 가능한 단량체 조성물의 액적이 교반 속도 및(또는) 교반 시간을 조절하여 생성되는 토너 입자의 목적하는 입자 크기를 가질 수 있는 조건 하에서 교반기, 호모믹서 또는 호모게나이저에 의하여 분산 안정화제를 함유하는 분산 매질 중에 분산시키고 입자로 형성한다. 그 이후에, 이렇게 형성된 중합 가능한 단량체 조성물의 입자를 유지하고 입자의 침강을 방지하는 정도로 교반을 계속할 수 있다. 중합은 40℃ 이상에서, 바람직하게는 50-90℃에서 수행할 수 있다. 온도는 중합의 후반 단계에서 올릴 수 있다. 수성 시스템의 일부분을 중합의 후반 단계 또는 중합 이후에 증류시켜서 중합 가능한 단량체의 아직 중합되지 않은 부분과 토너 정착 단계에서 악취를 야기할 수 있는 부산물을 제거할 수도 있다. 반응 이후에, 제조된 토너 입자를 세척하고, 여과하고, 건조한다. 현탁액 중합에서, 일반적으로는 단량체 조성물의 100 중량부 당 분산 매질로 물 300-3000 중량부를 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 토너를 적용할 수 있는 화상 형성 방법을 이제 도면과 관련하여 설명할 것이다.
도 1에 대하여, 화상 형성 장치는 기본적으로 (정전) 화상 보유 부재로 화상 감광성 부재 (1), 대전 수단으로 대전 롤러 (2), 현상 단위 (4-1), (4-2), (4-3), (4-4)를 포함하는 현상 장치 (4), 중간 전사 부재 (5), 전사 부재로 전사 롤러 (7)과 정착 부재로 정착 장치 (H)를 포함한다.
시안 토너 입자, 마젠타 토너 입자, 옐로우 토너 입자, 및 블랙 토너 입자를 포함하는 4개의 현상제는 현상 단위 (4-1) 내지 (4-4)에 혼입된다. 정전 화상은 감광성 부재 (1) 상에 형성되고 자성 브러시 현상 시스템 또는 비자성 일성분형 현상 시스템과 같은 현상 방법에 의하여 4가지 컬러 토너 입자로 현상됨으로써 개별적 토너 화상이 감광성 부재 (1) 상에 형성된다.
본 발명에 따른 비자성 토너는 자성 캐리어와 혼합되고 도 2에 도시된 현상 수단을 사용하여 현상에 사용될 수 있다. 자성 브러시가 교류 전기장 적용 하에서 감광성 드럼 (13)과 같은 잠상 보유 부재와 접촉하는 상태에서 현상하는 것이 바람직하다. 그 안에 자성 롤러 (14)를 포함하는 현상제 운반 부재 (현상 슬리브) (11)이 바람직하게는 감광성 드럼 (13)으로부터 100-1000 μm의 틈 B가 있도록 배치되어 토너 부착을 방지하고 도트 재현성을 개선시킨다. 틈이 100 μm보다 좁다면, 현상제의 공급은 불충분하여 저 화상 밀도를 나타낼 것이다. 1000 μm보다 크면, 현상 극판 S1에서 가하여지는 자기력의 선이 퍼져서 저밀도의 자성 브러시를 제공하여 열등한 도트 재현성과 캐리어 부착을 야기하는 약한 캐리어 구속력을 일으키는 경향이 있다.
교류 전기장는 바람직하게는 피크-피크 전압이 500-5000 볼트이고 주파수가 500-10000 Hz이고, 바람직하게는 500-3000 Hz이고, 이는 방법에 따라서 적절하게 선택될 수 있다. 그러므로 파형은 삼각형 파, 사각형 파, 사인 파 또는 동작 책무비를 변형하여 얻어지는 파형으로부터 적절하게 선택될 수 있다. 적용 전압이 500 볼트 이하라면, 충분한 화상 밀도를 얻는 것이 어려울 수 있고 일부 경우에서 비화상 지역 상에 흐림 토너를 만족스럽게 재생시킬 수 없다. 5000 볼트 이상이면, 잠상이 자성 브러시로 교란되어 일부 경우에서 저 화상 품질을 야기할 수 있다.
이성분형 현상제를 포함하는 충분히 대전된 토너를 사용함으로써, 감광성 부재 상에 저 포그 제거 전압 (Vback) 및 저 우선 대전 전압을 사용하는 것이 가능하므로, 감광성 부재의 수명을 연장시킬 수 있다. Vback은 바람직하게는 150 볼트이하, 더 바람직하게는 100 볼트이하이다.
대조 전위 200-500 볼트를 사용하여 충분한 화상 밀도를 제공하는 것이 바람직하다.
주파수는 방법에 영향을 미칠 수 있고, 500 Hz 이하의 주파수는 캐리어에 대전 주사를 일으키고, 이는 일부 경우에서 캐리어 부착 및 잠상 교란으로 인하여 저 화상 품질을 만든다. 1000 Hz 이상이면, 토너가 전기장를 따르는 것을 어렵게 하여 저 화상 품질을 야기할 수 있다.
본 발명에 따른 현상 방법에서는, 감광성 드럼 (13)을 가지는 현상 슬리브 (11) 상의 자성 브러시의 접촉 폭 (현상 닙) C를 3-8 mm로 정하여 캐리어 부착을 일으키지 않고 충분한 화상 밀도 및 탁월한 도트 재현성을 제공하여 현상하는 것이 바람직하다. 현상 닙 C가 3 mm보다 좁다면, 충분한 화상 밀도 및 양호한 도트 재현성을 만족시키는 것은 어려울 수 있다. 8 mm보다 두껍다면, 현상제는 충전되어 장치의 동작을 중단시키기 쉽고, 캐리어 부착을 충분히 방지하기 어렵게 될 수 있다. 현상 닙 C는 현상제 조절 부재 (18)과 현상 슬리브 (11) 사이의 거리 A를 변화시키고(거나) 현상 슬리브 (11)과 감광성 드럼 (13) 사이의 틈 B를 변화시켜서 적절히 조절할 수 있다.
망판 재현성이 매우 중요한 풍부한 컬러 화상의 형성은 적어도 마젠타, 시안색 및 옐로우에 대한 3개의 현상 도구를 사용하고, 본 발명에 따른 토너를 채택하고, 바람직하게는 조합으로 디지탈 잠상을 현상하는 현상 시스템을 채택하여 수행함으로써 자성 브러시와 잠상 교란의 역효과를 피하면서 도트 잠상에 충실하게 현상되는 것을 가능하게 한다. 본 발명에 따른 토너의 사용은 또한 다음의 전사 단계에서 고 전사 비율을 실행하는 데 효과적이다. 그 결과로서, 망판 부분 및 솔리드 화상 부분에서 고 화상 품질을 얻는 것이 가능해 진다.
화상 형성의 개시 단계에서 고 화상 품질에 더하여, 본 발명에 따른 토너의 사용이 다수의 시트 상의 연속적 화상 형성에서 화상 품질을 저하시키는 것을 방지하는 데 효과적이다.
본 발명에 따른 토너는 일성분형 현상 방법을 위한 토너로 이해될 수도 있다. 도 3은 이러한 현상 장치에 대한 실례를 예시한다.
도 3에 대하여, 전자사진법 또는 정전 기록법에 의한 정전 화상 보유 부재 (25) 상에 형성된 정전 화상을 토너 용기 (21)에 포함되고 알루미늄 또는 스테인레스 강철로 이루어진 비자성 현상 슬리브 (토너 운반 부재) (24) 상에 도포된 토너 T로 현상할 수 있다.
현상 슬리브의 원주 거의 절반은 토너 용기 (21)에 저장된 토너 T와 항상 접촉하고, 현상 슬리브 (24)와 인접한 토너는 현상 슬리브에서 자기장 형성 수단으로 생성된 자기력 및(또는) 정전기력의 작용 하에서 현상 슬리브 (24)에 부착되고 운반된다.
토너 운반 부재 (24)는 표면 조도 Ra를 1.5 μm 이하, 바람직하게는 1.0 μm 이하, 더 바람직하게는 0.5 μm 이하로 조절한다.
표면 조도 Ra를 최대 1.5 μm로 조절함으로써, 토너 운반 부재의 토너 입자 운반력을 억제하여 토너 운반 부재 상의 얇은 토너층의 형성을 허용하고 토너 운반 부재와 토너 사이의 용량을 증가시켜서 토너 대전능을 개선시킨다.
토너 운반 부재의 표면 조도 Ra가 1.5를 초과하는 경우에, 토너 운반 부재 상의 토너의 얇은 층이 형성되고 토너 대전능을 개선시키는 것이 어렵게 되어, 화상 품질에서의 향상이 어렵게 된다.
토너 운반 부재의 표면 조도 Ra는 JIS B0601에 따른 표면 조도 시험기 ('Surfcoder SE-30H', K.K. Kosaka Kenkyusho로부터 입수 가능함)에 의하여 측정되는 중앙선 평균 조도를 언급한다. 보다 구체적으로는, 표면 조도 Ra는 중앙선 (x-축상)을 따라서 2.5 mm의 길이 a를 측정하고, y=f(x)의 함수에 의하여 조도 곡선을 나타내는 y-축 방향에서 조도를 측정하여 다음 방정식으로부터 표면 조도 Ra (μm)를 계산한다.
토너 운반 부재는 바람직하게는 스테인레스 스틸, 알루미늄 등의 원통 또는 벨트를 포함하는 데, 이는 금속, 수지, 또는 수지, 금속, 카본 블랙 또는 대전 조절제의 미세 입자를 함유하는 수지일 수 있다.
토너 운반 부재의 표면 이동 속도를 정전 보유 부재의 표면 이동 속도의 1.05-3.0배로 맞춘다면, 토너 운반 부재 상의 토너층은 정전 화상의 충실한 재현을 실행하는 적절한 정도의 교반 효과를 얻는다.
토너 운반 부재의 표면 속도가 정전 화상 보유 부재의 표면 속도보다 1.05 배 이하라면, 이러한 토너층 교반 효과가 불충분하여, 양호한 화상 형성을 기대하기 어렵게 된다. 또한, 넓은 면적에 대하여 많은 양의 토너를 필요로 하는 솔리드 화상을 형성하는 경우에, 정전 화상에 토너 공급이 불충분하여 저 화상 밀도를 야기한다. 다른 한편, 3.0이 초과할 때, 토너는 과도하게 대전되어 토너 변질 또는 토너 운반 부재 (현상 슬리브) 상에 점착성과 같은 곤란함을 야기한다.
호퍼 (토너 용기) (21)에 저장되는 토너 T를 공급 부재 (22)에 의하여 현상 슬리브 (24)에 공급한다. 공급 부재는 바람직하게는 다공성 탄성 재료 또는 연성 폴리우레탄 발포체와 같은 발포체 재료를 포함하는 공급 롤러의 형태일 수 있다. 공급 롤로 (22)는 현상 슬리브에 대하여 앞으로 또는 뒤로 비제로 상대 속도로 회전함으로써, 현상 슬리브로 토너 공급과 현상 슬리브로부터 토너 (현상에 사용되지 않은 토너의 부분)의 필링이 동시에 일어난다. 토너 공급과 토너 필링 사이의 균형에 있어서, 공급 롤러 (22)는 바람직하게는 2.0-10.0 mm, 보다 바람직하게는 4.0-6.0 mm의 폭으로 현상 슬리브에 인접할 수 있다. 다른 한편, 큰 응력이 토너에 적용되어 토너 변질 또는 응집 또는 현상 슬리브와 공급 롤러 상의 용융 점착성을 진행시키는 경향이 있지만, 본 발명에 따른 토너가 유동성, 박리성 및 내구성이 탁월하기 때문에, 토너가 공급 롤러 등을 사용하는 현상 방법에 적합하게 사용될 수 있다. 공급 부재는 나일론 또는 레이온과 같은 수지 섬유의 브러시 부재를 포함할 수도 있다. 이러한 공급 부재의 사용은 토너 도포를 위하여 자성 구속을 사용할 수 없는 비자성 일성분형 토너에 매우 효과적이지만, 자성 일성분형 방법을 사용하는 일성분형 현상 방법에 적용할 수도 있다.
현상 슬리브에 공급되는 토너를 조절 부재에 의하여 얇은 층으로 균일하게 도포할 수 있다. 얇은 토너층 조절 부재는 현상 슬리브로부터 일정 틈으로 배치된 금속 블레이드 또는 자성 블레이드와 같은 훑개 블레이드를 포함할 수 있거나, 별법으로 그 안에 자기장 형성 수단을 포함하거나 포함하지 않는 경성 롤러 또는 금속 슬리브, 수지 또는 세라믹 재료를 포함할 수 있다.
다른 양식으로는, 압력 하에서 토너를 도포하는 데 탄성 블레이드 또는 탄성 롤러와 같은 탄성 부재로 얇은 토너층 조절 부재 등을 구성하는 것도 가능하다. 예를 들면, 도 3은 현상제 용기 (21)의 상단이지만 근원 부분에 고정되고 현상 슬리브에 대하여 적절한 압력으로 하부 자유 길이 부분을 가져서 역방향으로 (도시된 바와 같거나 앞쪽으로) 연장되는 탄성 블레이드 (23)을 도시한다. 이러한 도포 방법을 사용함으로써, 환경적 변화에 대하여 안정된 단단한 토너층을 형성하는 것이 가능하게 된다. 이의 메카니즘은 아직 완전히 밝혀지지 않았지만, 탄성 부재로 인하여 현상 슬리브 표면과 강제적인 마찰 전기가 환경적 변화에 수반하는 토너 작용의 변화에 관계없이 대전되는 일정한 상태를 허용하는 것으로 추정된다.
다른 한편, 이러한 탄성 블레이드의 사용은 과도한 대전 및 현상 슬리브 또는 탄성 블레이드에 토너 용융 점착을 야기하지만, 본 발명의 토너는 탁월한 박리성 및 안정된 마찰전기 대전성 때문에 사용되는 것이 적합하다.
탄성 물질은 바람직하게는 마찰 전기 대전성 연속에서 적절한 대전능 위치를 가지는 물질을 포함하여 토너를 적절한 극성으로 대전시키고, 예를 들면 실리콘 고무, 우레탄 고무 또는 NBR과 같은 엘라스토머; 폴리에틸렌 테레프탈레이트와 같은 탄성 합성 수지; 스테인레스 스틸, 강철 및 인청동과 같은 탄성 금속; 또는 이들의 복합재료 물질을 포함할 수 있다.
내수성 탄성 부재의 경우에서는, 탄성 금속 및 수지 또는 고무의 박판을 사용하거나 코팅된 부재를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 탄성 물질은 용융 혼합 또는 분산 등에 의하여 이에 가해진 유기 물질 또는 무기 물질을 포함할 수 있다. 예를 들면, 산화금속, 금속 분말, 세라믹, 탄소 동소체, 수염 결정, 무기 섬유, 염료, 안료 또는 계면활성제를 가하여 토너 대전능을 조절할 수 있다. 특히, 고무 또는 수지로 형성된 탄성 부재를 사용하는 경우에는, 이러한 실리카, 알루미나, 이산화티탄, 산화주석, 산화지르코니아 또는 산화아연과 같은 산화금속의 미세 분말; 카본 블랙; 또는 토너에 일반적으로 사용되는 대전 조절제를 가하는 것이 바람직하다.
또한, DC 및(또는) AC 전기장을 블레이드 조절 부재, 또는 공급 롤러 또는 브러시 부재에 적용함으로써, 토너층 상의 붕괴 작용이 일어나게 하고, 특히 조정 위치에서 균일한 얇은 층 도포 성능 및 균일한 대전능을, 공급 위치에서 토너 공급/필링 위치를 강화하여, 증가된 화상 밀도 및 보다 나은 화상 품질을 제공한다.
탄성 부재는 토너 운반 부재의 모선의 방향으로 선형 압력에 대하여 0.1 kg/m 이상, 바람직하게는 0.3-25 kg/m, 더 바람직하게는 0.5-12 kg/m의 인접 압력으로 토너 운반 부재에 대하여 인접할 수 있다. 그 결과로, 효과적으로 토너를 붕괴하여 토너의 신속한 대전을 실현할 수 있다. 인접 압력이 0.1 kg/m 이하이면, 균일한 토너 도포는 넓은 토너 대전 분포가 어려워져서 흐림과 산발을 야기한다. 25 kg/m 이상이면, 과도한 압력이 토너에 적용되어 토너 변질 또는 토너 응집을 야기하고, 많은 토크가 토너 운반 부재를 음직이는데 필요하게 된다.
정전 화상 보유 부재 (25) 및 토너 운반 부재 (24)를 50-500 μm의 틈으로 배치하고, 닥터 블레이드를 토너 운반 부재로부터 50-400 μm의 틈으로 배치하는 것이 바람직하다.
토너층 두께는 정전 화상 보유 부재와 토너 운반 부재 사이의 틈보다 얇게 조절하는 것이 일반적으로 가장 바람직하지만, 토너층 두께는 토너층을 구성하는 토너 이어 부분이 정전 화상 보유 부재와 접촉하도록 조절될 수 있다.
또한, 바이어스 전압 공급 (26)으로부터 정전 화상 보유 부재와 토너 운반 부재 사이에 교류 전기장을 형성함으로써 토너 운반 부재로부터 정전 화상 보유 부재로 토너의 움직임을 용이하게 하여, 보다 나은 품질의 화상을 형성하는 것이 가능하게 된다. 교류 전기장은 피크-피크 전압 Vpp가 100 볼트 이상, 바람직하게는 200-3000 볼트, 더 바람직하게는 300-2000 볼트이고, 주파수 f가 500-5000 Hz, 바람직하게는 1000-3000 Hz, 더 바람직하게는 500-5000 Hz이다. 교류 전기장은 사각형 파, 사인 파, 톱니형 파 또는 삼각형 파의 파형을 포함할 수 있다. 또한, 서로 다른 전압과 지속 기간을 가지는 양성 파 부분과 음성 파 부분을 가지는 비대칭 AC 바이어스 전기장을 적용하는 것도 가능하다. DC 바이어스 성분을 중첩하는 것도 바람직하다.
또한, 도 1과 관련하여, 정전 화상 보유 부재 (1)은 a-Se, CdS, ZnO2, OPC (유기 광도체), 및 a-Si (무정형 규소)와 같은 광전도성 절연 물질층으로 이루어진 감광성 드럼 (또는 감광성 벨트)을 포함할 수 있다. 정전 화상 보유 부재 (1)은 바람직하게는 a-Si 감광성층 또는 OPC 감광성층으로 이루어질 수 있다.
유기 감광성층은 전하 발생 물질과 전하 수송 물질로 이루어진 단일층으로 이루어질 수 있거나 전하 발생층과 전하 수송층으로 이루어진 기능분리형 감광성층일 수 있다. 기능 분리형 감광성층은 바람직하게는 전기전도성 지지체, 전하 발생층, 및 전하 수송층의 순서로 이루어질 수 있다. 유기 감광성층은 바람직하게는 폴리카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지 또는 아크릴 수지와 같은 결합제 수지로 이루어질 수 있는데, 이는 이러한 결합제 수지가 전사능 및 청결 특성을 개선시키는 데 효과적이고 감광성 부재 상의 토너 점착성 또는 외부 첨가제의 필름화를 야기하지 않기 때문이다.
대전 단계는 감광성 부재 (1)과 접촉하지 않는 코로나 대전을 사용하거나 대전 롤러와 같은 접촉 대전체를 사용하여 수행할 수 있다. 도 1에 도시되는 바와 같은 접촉 대전 시스템은 바람직하게는 균일한 대전의 효율, 단순함 및 저 오존 발생 특성의 관점에서 사용될 수 있다.
대전 롤러 (2)는 코어 금속 (2b) 및 코어 금속 (2b)의 주변을 둘러싸는 전기전도체 탄성층 (2a)으로 이루어진다. 대전 롤러 (2)를 규정된 압력 (압축력)에서 감광성 부재 (1)에 대하여 가압하고 감광성 부재 (1)의 회전과 같이 회전시킨다.
대전 롤러를 사용하는 대전 단계는 바람직하게는 AC 전압과 DC 전압을 중첩하여 적용하는 경우에는 롤러의 가압 5-500 g/cm, AC 전압 0.5-5 kVpp, AC 주파수 50-5 kHz와 DC 전압 ±0.2-±1.5 kV; DC 전압을 적용하는 경우에는 롤러의 가압 5-500 g/cm와 DC 전압 ±0.2-±1.5 kV와 같은 처리 조건 하에서 수행할 수 있다.
다른 대전 방법은 대전 블레이드 또는 전기전도성 브러시를 사용하는 것을 포함할 수 있다. 이러한 접촉 대전 방법은 고전압을 생략하거나 오존 발생을 감소시키는 데 효과적이다. 각각 접촉 대전 방법으로 사용되는 대전 롤러 및 대전 브러시는 바람직하게는 전기전도성 고무를 포함할 수 있고 그 표면 상에 박리 필름을 포함하거나 포함하지 않을 수 있다. 박리 필름은 나일론 기재의 수지, 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF) 또는 염화폴리비닐리덴 (PVDC) 등으로 이루어질 수 있다.
정전 화상 보유 부재 (1)에 형성된 토너 화상을 전압 (예, ±0.1 - ±5 kV)이 인가된 중간 전사 부재 (5)로 전사하였다. 그 다음 정전 화상 보유 부재의 표면을 세정 블레이드 (8)을 포함하는 세정 수단 (9)으로 세정할 수 있다.
중간 전사 부재 (5)는 파이프형 전기전도 코어 금속 (5b)과 이의 둘레를 감싸는 중간 저항 탄성층 (5a) (예, 탄성 롤러)로 이루어진다. 코어 금속 (5b)은 전기전도 도금으로 코팅된 플라스틱 파이프를 포함할 수 있다. 중간 저항 탄성층 (5a)은 카본 블랙, 산화아연, 산화주석 또는 탄화실리콘 등의 전기전도성 부여 물질을 혼합하고 실리콘 고무, 테플론 고무, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 삼량체 (EPDM)와 같은 탄성 재료에 분산시켜 전기저항 또는 용적 저항을 중간 수준의 저항 105- 1011Ωcm, 특히 107- 1010Ωcm로 조절하는 고체층이나 발포재층일 수 있다. 중간 전사 부재 (5)를 정전 화상 보유 부재 (1)의 아래에 배치하여 이것의 축 (또는 샤프트)이 정전 화상 보유 부재 (1)의 축과 나란하게 놓여서 정전 화상 보유 부재 (1)와 접촉하도록 한다. 중간 전사 부재 (5)는 정전 화상 보유 부재 (1)과 동일한 원주 속도로 화살표 방향 (반시계 방향)으로 회전한다.
각 컬러 토너 화상은 전사 닙 영역을 통과할때 정전 화상 보유 부재 (1)과 중간 전사 부재 (5) 사이의 전사 닙 영역에 엇갈리게 전사하여 형성된 탄성필드에 의해 중간 전사 부재 (5)의 원주면에 연속적으로 전사된다.
각 토너 화상의 중간 전사 후, 중간 전사 부재 (5)의 표면을 필요하다면 화상 형성 장치에 탈착될 수 있는 세정 수단으로 세정한다. 토너 화상을 중간 전사 부재 (5)에 놓은 경우, 세정 수단을 중간 전사 부재 (5)의 표면으로부터 탈착하거나 떼어서 토너 화상을 교란시키지 않도록 한다.
전사 수단 (7) (예, 전사 롤러)을 중간 전사 부재 (5)의 아래에 놓아서 이의 축 (또는 샤프트)이 중간 전사 부재 (5)의 축과 나란하게 놓여서 중간 전사 부재 (5)와 접촉하게 한다. 전사 수단 (7) (롤러)은 중간 전사 부재 (5)와 동일한 원주 속도로 화살표 방향 (시계 방향)으로 회전한다. 전사 롤러 (7)은 중간 전사 부재 (5)와 직접 접촉하거나 벨트 등을 통해 중간 전사 부재 (5)와 접촉하도록 놓일 수 있다. 전사 롤러 (7)는 코어 금속 (7b)의 원주면에 놓인 전기전도성 탄성층 (7a)를 포함할 수 있다.
중간 전사 부재 (5)와 전사 롤러 (7)는 일반적으로 사용되는 것과 같은 공지의 재료를 포함할 수 있다. 중간 전사 부재 (5)의 탄성층 (5a)의 용적부하를 전사 롤러의 탄성층 (7b)의 용적 저항보다 높게 설정함으로써, 전사 롤러 (7)에 가한 전압을 낮출 수 있다. 이 결과, 양호한 토너 화상이 전사 수용 재료상에 형성되고 전사 수용 재료가 중간 전사 부재 (5)의 둘레에 감기는 것을 방지한다. 중간 전사 부재 (5)의 탄성층 (5a)은 바람직하게는 전사 롤러 (7)의 탄성층 (7b)의 10배 이상의 용적 부피를 가질 수 있다.
전사 롤러 (7)는 코어 금속 (7b)과, 분산된 탄소와 같은 전기전도성 물질을 함유하는 폴리우레탄 또는 에틸렌-프로필렌-디엔 삼량체 (EPDM)와 같은 용적 저항이 106- 1010Ωcm인 탄성재를 함유하는 전기전도 탄성층 (7a)을 포함할 수 있다. 정압 공급에 의해 특정 바이어스 전압 (예, 바람직하게는 ±0.2 - ±10 kV)을 코어 금속 (7b)에 가한다.
본 발명에 따른 토너는 전사 단계에서 높은 전사 효율을 나타내어 전사 잔류 토너를 거의 남기지 않으며 또한 우수한 세정성을 보이므로, 정전 화상 보유 부재에서 필름밍을 쉽사리 일으키지 않는다. 또한, 심지어 많은 매수의 시트에 대해 연속적인 화상 형성 시험을 할때에도, 본 발명에 따른 토너는 토너 입자 표면에 외부 첨가물이 박히는 것을 거의 허용치 않으므로, 장기간 동안 양질의 화상을 제공할 수 있다. 특히, 본 발명에 따른 토너는 정전 화상 보유 부재상의 전사 잔류 토너와 중간 전사 부재를 회수하여 화상 형성에 재사용하는 재활용 기구를 갖춘 화상 형성 장치에 적절히 사용될 수 있다.
그 다음 열-압 정착 장치로 전사된 토너 화상을 운반하는 전사 수용 재료 (6)를, 할로겐 가열기와 같은 열발생 부재가 내장된 가열 롤러, 가열 롤러에 대해 가압된 탄성재를 포함하는 압축 롤러, 및 필름을 통해 가열하여 정착시키기 위한 고온 정착 기구 (도 10 및 11에 나타낸 바와 같이, 참조 번호 31은 온도 감지 소자를 포함하는 가열 부재를, 32는 장력이 걸리지 않은 상태로 놓인 정착 필름을, 및 33은 압축 롤러를 의미한다)를 기본적으로 포함하는 고온 롤러 정착 기구를 포함하는 운반한다. 본 발명에 따른 토너는 우수한 가용성 및 오프셋 방지성을 가지고, 토너는 상기 가열-가압 정착 기구와 조합하여 적절히 사용된다.
[실시예]
아래에서 본 발명은 실시예 및 비교예를 기초로 하여 보다 상세하게 기재될 것이다.
아래 실시예 및 비교예에서, 피셔 트롭쉬 (Fischer Tropsch) 방법을 통해 합성된 폴리알킬렌을 분류하여 각각 왁스 〈A> 내지 〈D> 및 〈a>를 얻었다. 이들 왁스의 DSC 측정 데이터 및 분자량 데이터를 아래의 표 2에 요약하였다.
왁스의 DSC 데이터 및 분자량
왁스 DSC 데이터 중량 평균 분자량 (Mw)
열 흡수 피크 MP - SP (℃)
최대 피크 온도 (MP) (℃) 개시 온도 (SP) (℃)
〈A> 76 51 25 1050
〈B> 64 55 9 890
〈C> 97 64 33 1590
〈D> 52 42 10 670
〈a> 107 54 53 2260
[토너 제조예 및 비교 제조예]
토너 제조예 1
고속 교반기가 장착된 2리터들이 4목 분별 플라스크 (도꾸수 기까 고교사제 'TK Homomixer')에 증류수 650 중량부와 0.1 몰/리터 Na3PO4수용액 500 중량부를 채우고, 12000 rpm에서 교반하고 70℃에 두었다. 이 시스템에 0.1 몰/리터 CaCl2수용액 70 중량부를 조금씩 첨가하여 미세하게 분산된 거의 불수용성인 분산액 안정화제 Ca3(PO4)2를 함유하는 수분산액 매질을 제조하였다.
한편, 분산되는 재료로서 아래의 방법으로 중합성 단량체 조성물을 제조하였다. 즉, 아래의 성분들을 아트리터 (미쯔이 긴조꾸 가꼬 K.K사제)로 3시간 동안 분산시켰다.
스티렌 77 중량부
2-에틸헥실 아크릴레이트 23 중량부
디비닐벤젠 0.2 중량부
카본 블랙 8 중량부
1,1-비스(4-히드록시페닐)-시클로헥산 폴리카르보네이트 6 중량부
(피크 분자량 (Mp) = 6500, Mw = 7500, Mn = 2800)
음전하 조절제 (아조 염료 철 화합물) 2 중량부
표 2의 왁스 〈A> 10 중량부
그 다음 2,2'-아조비스(2,4-디메틸벨레로니트릴) 5 중량부를 첨가하여 중합성 단량체 조성물을 제조하였다.
이에 따라 형성된 중합성 단량체 조성물을 위에서 제조된 수분산액 매질에 첨가하고, 이 시스템을 70℃ 질소 대기에서 고속 교반기를 사용하여 12000 rpm에서 15분간 고속 교반하여 중합성 단량체 조성물의 분산액 소적을 형성하였다. 그후, 고속 교반기를 프로펠러 교반 블레이드로 바꾸고, 이 시스템을 10시간 동안 70℃에서 50 rpm으로 교반하여 중합을 완료하였다.
중합 후, 잔류 단량체를 47 kPa (350 토르)의 감압하의 80℃에서 증류 제거하고, 현탁액을 냉각시키고 묽은 염산을 첨가하여 분산 안정화제를 제거하였다. 생성되는 중합성 입자를 물로 수회 세척한 다음 나선형 리본 교반 블레이드가 장착된 원뿔형 블렌더식 건조기 (오까와라 세이사꾸쇼 K.K.사제)에 채웠고, 중합체 입자를 나선형 리본 교반기로 6시간 동안 교반하여 구형화하고 건조시키고, 45℃ 및 1.3 kPa (10 토르)의 감압에서 가열하여 중합체 입자 (A)를 얻었고, 이 입자는 수평균 원 상당 직경 (d1또는 d1평균.)이 3.7 ㎛이고, 원 상당 직경의 표준 편차 (SDd)가 1.5이고, 평균 원형도 (C 또는 Φ평균.)가 0.990이고, 원형도의 표준 편차 (SDc또는 SDΦ)가 0.1이었고 GPC 데이터는 피크 분자량 (Mp) 1.3 x 104및 Mw/Mn비 12를 나타내었다.
이에 따라 처리된 중합체 입자 (A) 100 중량부와 소수성 오일로 처리된 실리카 미분 (BET 비표면적 (SBET) = 200 m2/g) 2 중량부를 헨쉘 (Henschel) 혼합기를 이용해 건조 혼합하여 본 발명에 따른 토너 (A)를 얻었고, 이를 다시 FPIA 측정한 결과는 중합체 입자 (A)를 측정한 d1평균., SDd, Φ평균.및 SDΦ와 동일한 값을 나타내었다. 또한 토너 (A)는 잔류 단량체 함량 (Mres.)이 29 ppm이었고 TEM 사진에 따르면 도 5A에 구조를 나타낸 것과 같은 별도 상태 또는 섬모양의 구형 왁스 입자로된 분산액을 나타내었다.
토너 (A) 5 중량부를 수지 코팅된 자성 아철산염 담체 (평균 입경 (D평균) = 40 ㎛) 95 중량부와 혼합하여 자성 브러시 현상을 위한 2 성분형 현상액 (A)를 제조하였다.
토너 제조예 2 - 6
표 3에 나타낸 것과 같이 왁스의 종류와 양 및 극성 수지의 종류와 양을 바꾼 것, 잔류 단량체 증류 조건 (온도, 감압 정도 및 공정 시간)을 바꾼 것 및 원뿔형 블렌더식 건조기에 의한 처리 조건 (온도, 교반 조건 및 공정 시간)을 바꾼 것을 제외하고는 토너 제조예 1과 동일한 방법으로 중합체 입자 (B) - (F)를 제조하여, 생성 토너 입자 (중합체 입자)의 입경 분포, 원형도 및 잔류 단량체 함량을 조절하였다. 이에 따라 제조된 중합체 입자 (B) - (F)로부터 본 발명에 따른 토너 (B) - (F)와 현상액 (B) - (F)를 각각 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하였다.
덧붙이면, 토너 (B) - (D)에 사용된 극성 수지는 실시예 1에서의 토너 (A)의 제조에 사용된 것과 동일한 종류이고, 토너 (F)의 제조에 사용된 극성 수지는 프로폭시화 비스페놀 A와 테레프탈산의 중축합에 의해 형성된 폴리에스테르 수지 (Mp = 5000, Mw = 6000, Mn = 1700)이다.
토너 비교 제조예 1
왁스 〈A>와 폴리카르보네이트 수지를 각각 왁스 (D)와 포화 폴리에스테르 수지 (프로폭시화 비스페놀 A와 테레프탈산 사이에서의 중축합으로 형성, Mp = 7000)로 바꾼 것을 제외하고 토너 제조예 1에서와 같은 방법으로 비교 중합체 입자 (a)를 제조하였고, 40℃ 및 2.6 kPa (20 토르)의 건조기에서 구형화 및 건조 처리를 행하였다. 비교 중합체 입자 (a)로부터 비교 토너 (a)와 비교 현상액 (a)을 토너 제조예 1에서와 같은 방법으로 제조하였다.
토너 비교 제조예 2
스티렌-2-에틸헥실 아크릴레이트디비닐벤젠 공중합체 100 중량부
(Mp = 1.3 x 104, Mw/Mn = 2.2, Tg = 50℃)
포화 폴리에스테르 수지 (토너 비교 제조예 1에서와 동일) 6 중량부
카본 블랙 (토너 제조예 1에서와 동일) 8 중량부
음전하 조절제 (토너 제조예 1에서와 동일) 2 중량부
왁스 〈a> (표 2) 10 중량부
상기 성분들을 쌍-스크류 압출기를 통해 융해-혼련시키고, 냉각시킨 후 혼련된 생성물을 해머 밀을 사용하여 거친 가루로 분쇄하고 제트 밀로 곱게 빻았다. 생성된 분말을 고온 기류에 뿌려서 열에 의해 구형화하였다. 이에 따라 구형화된 분말을 분류하여 중합체 입자 (A) 대신에 사용되는 분류된 분말 (b)을 회수하여 토너 제조예 1에서와 같은 방법으로 비교 토너 (b)와 비교 현상액 (b)을 제조하였다.
비교 토너 (b)는 잔류 단량체 함량 (Mres.) 188 ppm을 나타내었고 각 토너 입자에서 왁스는 미분산된 상태로 존재하였다.
토너 비교 제조예 3
왁스 〈A>와 폴리카르보네이트 수지를 각각 왁스 (D)와 포화 폴리에스테르 수지 (Mp = 6600, Tg = 60℃)로 바꾼 것을 제외하고 토너 제조예 1에서와 같은 방법으로 비교 중합체 입자 (c)를 제조하고 50℃ 및 1.3 kPa (10 토르)에서 3.5 시간 동안 건조기에서 구형화 및 건조 처리를 행하였다. 비교 중합체 입자 (c)로부터 토너 제조예 1에서와 동일한 방법으로 비교 토너 (c)와 비교 현상액 (c)을 제조하였다.
비교 토너 (c)는 Mp = 1.4 x 104및 Mw/Mn = 14를 포함하는 GPC 데이터, 잔류 단량체 함량 485 ppm을 나타내었고, 왁스는 토너 입자에 미분산된 상태로 존재하였다.
다양한 성질 (수평균 원 상당 직경 (d1), 원 상당 직경의 표준 편차 (SDd), 평균 원형도 (Φ평균.), 원형도 표준 편차 (SDΦ), 잔류 단량체 함량 (Mres.) 및 위에서 제조된 토너 (A) - (F)와 비교 토너 (a) - (c)의 왁스 입경 (r)과 토너 입경 (R)간의 비 r/R인 왁스 분산도를 포함)을 상기된 방법으로 측정하였고 아래의 표 3에 망라하여 나타내었다.
토너 왁스 극성 수지 C.E.D.*1 원형도 잔류 단량체 (ppm) 왁스 분산도 (r/R) 블로킹 방지
종류 양 (중량부) 종류*2 양 (중량부) 피크 M.W. (Mp) d1 SDd Φ평균. SDΦ
(A) 〈A> 10 PC 6 6500 3.7 1.5 0.990 0.016 29 0.52 A
(B) 〈B> 18 PC 25 2200 3.9 1.6 0.981 0.021 45 0.67 A
(C) 〈B> 5 PC 11 13000 5.8 1.9 0.993 0.013 191 0.31 A
(D) 〈C> 25 PC 47 4000 4.6 1.7 0.972 0.028 436 0.93 B
(E) 〈D> 3 PC 0.1 46x104 2.2 1.3 0.988 0.019 142 0.12 B
(F) 〈B> 15 PES 10 5000 3.5 2.3 0.971 0.029 48.3 0.15 C
비교(a) 〈D> 10 PES 6 7000 5.1 2.7 0.962 0.032 725 0.15 C
비교(b) 〈a> 10 PES 6 7000 5.8 3.6 0.997 0.011 188 0.01 D
비교(c) 〈D> 22 PES 6 6600 3.8 2.0 0.980 0.039 485 0.17 C
*1: C.E.D. = 원 상당 직경*2: PC = 폴리카르보네이트, PES = 폴리에스테르
실시예 1 - 5 및 비교 실시예 1 -2
상기 제조예에서 제조된 각 현상액 (A) - (E) 및 비교 현상액 (a) 및 (b)를 도 1에서 나타낸 것과 같은 전색 화상 형성 장치에서 블랙 현상 단위 4-4 (상세한 구조를 도 2에 나타내었음)에 채웠고 블랙 단색식 화상 형성 시험을 하였다. 무엇보다도 화상 형성 장치를 대략 설명하였다.
도 1에서는 유기 광반도체를 함유하고 그 위에 지지체 (1a)와 광민감층 (1b)이 놓인 감광성 부재 (1)를 화살표 방향으로 회전시키고 대전시켜 대전 롤러 (2) (전기전도성 탄성층 (2a) 및 코어 금속 (2b)를 포함)에 의해 약 -600 V의 표면 전위를 갖도록 하였다. 다각 거울을 통한 디지탈 화상 정보에 기초한 ON 및 OFF 작용을 하는 화상 노출 수단을 사용하여 감광성 부재 (1)을 밝은 화상에 노출시켜 밝은 (노출된) 부분 전위가 -100 V이고 어두운 부분 전위가 -600 V인 정전 화상을 감광성 부재 (1)에 형성하였다. 정전 화상을 역현상식에 따른 현상 단위 4-4에 포함된 블랙 토너 입자로 현상하여 감광성 부재 (1) 상에 블랙 토너 화상을 형성하였다. 이에 따라 형성된 블랙 컬러 토너 화상을 중간 전사 부재 (5) (지지체인 탄성층 (5a) 및 코어 금속 (5b)를 포함)로 옮겨서 블랙 컬러 화상을 형성하였다. 전사 후 감광성 부재 (1)에서 잔류 토너 입자를 세정 부재 (8)로 회수하여 잔류 토너 용기 (9)에 담았다.
아크릴로니트릴-부타디엔 고무 (NBR)에 충분히 분산된 카본 블랙 (전기전도성 부여 재료로서)을 함유하는 탄성층 (5a)용 코팅액을 파이프형 코어 금속 (5b)에 도포하여 중간 전사 부재 (5)를 형성하였다. 중간 전사 부재 (105)의 탄성층 (5a)은 JIS K-6301로 측정하였을때 30도의 경도를 나타내었고 용적 저항 (Rv)은 109Ωcm였다. 감광성 부재 (1)로부터 중간 전사 부재 (5)로의 전사는 약 4 μA의 필수 전사 전류를 제공하도록 전원 공급기로부터 코어 금속 (5b)으로 + 500 V의 전압을 가하여 행하였다.
전사 롤러 (7)의 직경은 18 mm였고 발포 에틸렌-프로필렌-디엔 삼량체 (EPDM)에서 충분히 분산된 탄소 (전기전도성-부여 재료로서)를 함유하는 탄성층 (7a)용 코팅액을 9 mm 직경의 코어 금속 (7b)에 도포하여 형성하였다. 전사 롤러 (7)의 탄성층 (7a)는 JIS K-6301로 측정하였을때 경도가 33도였고 용적 저항이 106Ωcm였다. 15 μA의 전사 전류를 제공하는 전사 롤러 (7)에 전압을 가하여 중간 전사 부재 (5)로부터 전사 수용 재료 (6)로 전사시켰다.
열정착 기구 (H)는 오일이 없는 도포기 시스템인 고온 롤러형 정착 기구이다. 상부 롤러 및 하부 롤러는 둘다 불소-함유 수지로 표면처리되었고 직경이 55 mm였다. 정착 온도는 155℃였고 닙 폭은 8 mm로 설정하였다.
상기 설정 조건하에서, 도 2의 현상 장치에 담긴 앞서 제조된 현상액 (A) - (E)와 비교 현상액 (a) 및 (b) 각각을 정상 온도/정상 습도 (N.T./N.H. = 25℃/60 %RH) 또는 저온/저습도 (L.T./L.H. = 15℃/10 %RH)에서 분당 25매의 A4-규격 시트의 인쇄 속도에 필요한 해당 블랙 토너를 재보충하면서, 3000 시트에 대해 단색 방식 연속 프린팅 시험 (즉, 현상 기구를 포즈하지 않는 토너 소모 증진에 의해)으로 평가하여 인쇄된 화상의 질을 평가하였다.
각 현상액을 또한 사용된 화상 형성 장치와의 적합성에 대해 평가하였다.
세정에 의해 회수된 잔류 토너를 운반하고 재활용 기구에 의해 현상 기구에서 재사용하였다.
평가 결과를 아래의 표 4에 망라하였다. 평가 기준은 본 명세서의 말미에 전부 기재하였다.
인쇄된 화상 및 화상 형성 장치와의 적합성에 대한 평가
실시예 및 비교예 현상액 인쇄된 화상 조정
25℃/60%RH 15℃/10%RH 드럼*4 I.T.M*5 정착 기구*6
I.D.*1 D.U*2 포그 I.D.*1 Dot*3 포그 종이에 분산
75 g/m2 105 g/m2 135 g/m2
실시예 1 (A) A A A A A A A A A A A A
실시예 2 (B) A A A A A A A A A A A A
실시예 3 (C) A B B A B B A A B B C C
실시예 4 (D) A B A A B A A B C B A B
실시예 5 (E) B B B B A C A A B C B B
비교예 1 비교(a) C C C C D C C C C C C D
비교예 2 비교(b) C D D C D D D D D C D D
*1: 화상 밀도*2: 밀도 균일도*3: 도트-재현성*4: 감광성 드럼*5: 중간 전사 부재*6: 정착 기구
실시예 6과 7 및 비교예 3
도 2에서 나타내었고 실시예 1 등에서 사용된 화상 형성 장치의 현상 기구를 도 3에서 예시된 것으로 대체하고, 각 토너 (B), 토너 (F) 및 비교 토너 (a)를, 토너 운반 부재의 원주 이동 속도를 정전 화상 보유 부재의 2.8배로 설정하고 필요할 경우 연속적으로 토너를 재보충하면서, 10초의 포즈를 연속 화상 형성 주기 사이에 삽입하여 현상 기구의 재출발 준비를 수반하는 예비 조작으로 인한 토너의 기능 저하를 촉진하는 중간 삽입 방식에 따라 A4 규격 종방향 24매/분의 속도로 화상 형성 시험을 하였다. 실시예 1 등에서와 유사하게 평가하였다.
사용된 토너 운반 부재는 표면 거칠기 (Ra)가 1.5였고, 토너 제어 블레이드가 황동인 기저 시트상에 우레탄 고무 시트를 도포하고 추가로 나일론으로 코팅하여 표면을 인접시켜 얻은 것이다. 정착 기구 (H)는 열저항 필름을 통해 토너 화상을 가열하기 위한 가열 부재를 포함하는 도 (10 및 11)에서 예시된 것으로 대체되었다. 가열 부재 (31)는 그의 온도 검출 소자에 의해 측정하였을때 표면온도가 130℃가 되도록 설정하였고 가열 부재 (31)는 총압력 8 kg으로 스펀지 압력 롤러 (33)와 연접하여 스펀지 압력 롤러 (33)와 정착 필름 (32)간에 6 mm의 닙을 이루도록 하였다. 정착 필름 (32)은 표면에서 전사지와 접촉하는 전기전도성 물질을 가진 폴리테트라플루오로에틸렌 (고분자량 종류)을 포함하는 저저항 방출층으로 코팅된 60 ㎛ 두께의 열저항 폴리이미드로 이루어졌다.
평가한 결과를 표 5에 나타내었다.
인쇄된 화상 및 화상 형성 장치와의 적합성에 대한 평가
실시예 및 비교예 현상기 인쇄된 화상 적합성
25℃/60%RH 15℃/10%RH 슬리브*7 정착 기구*6
I.D.*1 D.U*2 포그 I.D.*1 Dot*3 포그 종이상의 중공 화상
128 g/m2 135 g/m2
실시예 6 (B) A A A A A A A A A B
실시예 7 (F) B B B B C B B B B B
비교예 3 비교(a) C C C C D D D D C D
*1: 화상 밀도*2: 밀도 균일도*3: 도트-재현성*6: 정착 기구*7: 현상 슬리브
실시예 8 및 비교예 4 및 5
시판되는 레이저 빔 인쇄기 ('LBP-EX', 캐논 K.K.사제)를 사용하여 재활용 기구를 부착하여 개조한 후 시험하였다. 보다 구체적으로, 인쇄기는 감광성 드럼 (40) 상의 잔류 (비전사된) 토너가 세정기 (41)의 감광성 드럼에 인접한 탄성 블레이드 (42)에 의해 작은 부스러기로 떨어지고 세정기 (41)의 내부로 주입되며, 세정기 스크류 (43)를 통해 현상 장치 (46)로 재순환되고 공급 파이프 (44)에 재순환 토너의 재사용을 위한 운반 스크류 및 호퍼 (45)가 장착된 도 4에 나타낸 것과 같은 시스템으로 제공되었다. 화상 형성을 위해, 감광성 드럼 (40)은 내부에 분산된 전기전도성 탄소를 함유하는 고무 롤러를 포함하는 일차 대전기 롤러 (47)에 의해 먼저 대전되고 나일론 수지로 코팅되고 50 g/cm의 압력으로 감광성 드럼 (40)에 인접한 12 mm의 직경을 가진다. 감광성 드럼 (40)은 600 dpi에서 레이저 빔에 노출되어 암부 전위 VD= -700 볼트 및 광부 전위 VL= -200 볼트인 정전 화상을 형성한다. 정전 화상은 카본 블랙이 분산되고 표면 거칠기 (Ra)가 1.1인 수지층으로 코팅된 현상 슬리브 (48)의 형태로 토너-운반 부재상으로 운반된 토너에 의해 현상되었다. 현상 슬리브 (48)에 토너 제어 부재로서 우레탄 고무 블레이드를 장착시키고 원주 속도를 감광성 드럼 (40)의 1.1배로 회전시켰다. 슬리브 (48)를 현상 바이어스 전압으로 가한 AC-중첩 DC 전압을 가로질러, 270 ㎛의 갭으로 감광성 드럼 (40)으로부터 이격시켰다. 고온 정착 장치 (H)를 150℃의 설정 온도에서 작동시켰다.
상기 설정 조건하에서, 10초의 포즈를 연속 화상 형성 주기 사이에 삽입하여, 정상 온도/정상 습도 (25℃/60%RH) 및 고온/고습도 (30℃/80%RH)의 환경에서 A4 규격 종방향 24매/분의 속도로 인쇄하는, 현상 기구의 재출발 준비를 수반하는 예비 조작으로 인한 토너의 기능 저하를 촉진하는 중간 삽입 방식에 따라서, 필요할 경우 토너를 재보충하면서, 각각의 토너 (A) 및 비교 토너 (b) 및 (c)를 3000 매에 대해 화상 형성 시험을 하였다. 각 토너를 표 6에 나타낸 것과 같은 항목에 대해 평가하였고 평가의 결과를 표 6에 요약하였다.
인쇄된 화상 및 화상 형성 장치와의 적합성에 대한 평가
실시예 및 비교예 현상기 인쇄된 화상 적합성
25℃/60%RH 30℃/80%RH 드럼*4 슬리브*7
I.D.*1 D.U*2 포그 I.D.*1 Dot*3 포그 종이상의 분산
75 g/m2 105 g/m2 135 g/m2
실시예 8 A A A A A A A A A A A A
비교예 4 비교 b C D C C D D C D D D D
비교예 5 비교 c C C C C C D C C D C D
*1: 화상 밀도*2: 밀도 균일도*3: 도트-재현성*4: 감광성 드럼*7: 현상 슬리브
실시예 9
도 4에 나타낸 것과 같은 토너 재활용 기구를 제거한 것을 제외하고는 실시예 8에서와 유사하게 토너 (A)를 인쇄 시험하였고, 인쇄 속도는 분당 16매 A4-규격 시트로 하고 필요할 경우 토너를 재보충하면서 연속 방식 (즉, 현상 기구를 포즈하지 않는 토너 소모 촉진 방식)으로 인쇄 시험을 행하였다.
토너 (A)를 인쇄 화상 항목 및 또한 하기된 방법에 따라 화상 형성 장치와의 적합성에 대해 평가하니, 토너 (A)는 평가한 모든 항목에 대해 양호한 성능을 나타내었다.
표 3 - 6에 나타낸 평가 항목에 대해, 평가 방법 및 평가 기준은 하기된 것들을 망라한다.
[토너의 블록방지성]
시료 토너 10 g을 50 ㎖의 플라스틱 컵에 넣고 50℃의 고온 기류 건조기에서 1주일간 두었다. 그 다음, 아래의 기준에 따라 플라스틱 컵을 천천히 돌리면서 토너의 유동성을 육안으로 관찰하였다.
A: 유동성이 떨어지지 않았슴.
B: 유동성이 떨어졌으나 컵을 계속 돌림에 따라 점차 회복되었슴.
C: 응괴가 관찰되었지만 바늘로 찔러서 붕괴시킬 수 있슴.
D: 바늘로 찔러도 붕괴되지 않을 정도로 심각한 응괴 또는 케이킹이 관찰됨.
[인쇄된 화상의 평가]
〈1> I.D. (화상 밀도)
아래의 기준에 따라 원래 밀도가 0.00인 백색 바탕 부분의 인쇄된 화상에 대해 맥베쓰 (Macbeth) 반사 밀도계에 의한 소정의 매수의 보통 복사지 (75 g/m2)에 인쇄한 후 상대 화상 밀도에 근거하여 평가함.
A: ≥ 1.40
B: ≥ 1.35 및 〈 1.40
C: ≥ 1.00 및 〈 1.35
D: 〈 1.00
〈2> 화상 밀도 균일도
완전 검정 화상을 2매의 시트에 연속적으로 인쇄하고, 맥베쓰 반사 밀도계를 사용하여 제2시트에서 발생하는 밀도차를 측정하였다.
A: 〈 0.05
B: ≥ 0.05 및 〈 0.10
C: ≥ 0.10 및 〈 0.30
D: ≥ 0.30
〈3> 도트 재현성
잠상 전기장에 의한 밀폐 전기장의 부담으로 재현성이 다소 떨어지는, 도 7에 나타낸 것과 같은 작은 직경 (직경 50 ㎛)의 별도 도트 패턴을 인쇄하고, 결손 도트의 수를 세어서 도트의 재현성을 평가하였다.
A: ≤ 2의 결손 도트/100 도트
B: 3 내지 5개의 결손 도트/100 도트
C: 6 내지 10개의 결손 도트/100 도트
D: ≥ 11개의 결손 도트/100 도트
〈4> 포그
반사 밀도계 (도쿄 덴쇼꾸 K.K.사제 'REFLECTOMETER')를 사용하여 측정한 값을 기초로 인쇄된 화상의 백색 바탕 부분과 인쇄 전의 전사지 자체와의 백색도 차 (반사율)를 기초로한 포그 밀도 (%)에 근거한 화상 포그를 평가하였다.
A: 〈 1.5%
B: ≥ 1.5% 내지 〈 2.5%
C: ≥ 2.5% 내지 〈 4.0%
D: ≥ 4%
〈5> 분산도 (화상 주변의 토너 분산)
도 8A에 나타낸 차이니즈 문자 화상 패턴 (실제 폰트 크기 = 6 포인트)을 보통지 (75 g/m2)와 두꺼운 종이 (105 g/m2및 135 g/m2)에 인쇄하고, 문자 화상 둘레의 토너 분산 상태 (도 8B에 대략적으로 예시된 것과 같음)를 30배율의 돋보기로 관찰하였다.
A: 실질적으로 산재되지 않았슴.
B: 약간 산재되었슴.
C: 어느 정도 산재되었슴.
D: 뚜렷이 산재되었슴.
〈6> 중공 화상 (탈락)
도 9A에 나타낸 바와 같은 차이니즈 문자 패턴 (실제 폰트 크기 = 10 포인트)을 두꺼운 종이 (128 g/m2및 135 g/m2)에 인쇄하였고, 중공 화상 탈락의 발생 상태를 (도 9B에 예시된 바와 같이) 30배율의 돋보기로 관찰하였다.
A: 실질적으로 탈락이 없슴
B: 약간 탈락되었슴.
C: 어느 정도 탈락되었슴.
D: 뚜렷이 탈락되었슴.
[화상 형성 장치와의 적합성을 평가]
〈1> 현상 슬리브와의 적합성
인쇄 시험 후, 현상 슬리브 표면상에 잔류 토너 접착의 발생 상태와 인쇄된 화상에 대한 그의 영향을 육안으로 평가하였다.
A: 관찰되지 않았슴.
B: 거의 관찰되지 않았슴.
C: 접착이 관찰되었으나 화상에는 거의 영향을 끼치지 않음.
D: 많은 접착으로 화상이 불규칙하게 됨.
〈2> 감광성 드럼과의 적합성
인쇄 시험 후, 감광성 드럼 표면상의 손상, 드럼 표면상에서 잔류 토너 접착의 발생 상태 및 인쇄된 화상에 대한 그의 영향을 육안으로 평가하였다.
A: 관찰되지 않았슴.
B: 약간의 손상이 관찰되었으나 화상에는 영향이 없슴.
C: 토너 접착과 손상이 관찰되었으나 화상에는 거의 영향이 없슴.
D: 많은 접착으로 수직 줄무늬 화상 결함을 초래.
〈3> 중간 전사 부재와의 적합성
인쇄 시험 후, 중간 전사 부재의 표면에서 손상 및 잔류 토너 접착 상태, 및 인쇄된 화상에 대한 그의 영향을 육안으로 평가하였다.
A: 관찰되지 않았슴.
B: 표면 잔류 토너가 관찰되었으나 화상에는 영향이 없슴.
C: 토너 접착과 손상이 관찰되었으나 화상에는 거의 영향이 없슴.
D: 많은 접착으로 화상이 불규칙하게됨.
〈4> 정착기구와의 적합성
인쇄 시험 후, 정착 필름 상의 손상 및 잔류 토너 접착 상태, 및 인쇄된 화상에 대한 그의 영향을 육안으로 평가하였다.
A: 관찰되지 않았슴.
B: 약간의 토너 접착이 관찰되었으나 화상에는 영향이 없슴.
C: 토너 접착과 손상이 관찰되었으나 화상에는 거의 영향이 없슴.
D: 많은 토너 접착으로 화상의 결함이 발생.
본 발명에 따라, 우수한 정착성 및 오프셋 방지성을 가지며, 정전 화상 보유 부재 및 토너 운반 부재와 같은 부재, 및 존재한다면 중간 전사 부재를 불리하게 작용함 없이 장시간 동안 고품질 화상을 안정적으로 제공할 수 있는 정전 화상용 토너, 및 상기 토너를 사용하는 화상 형성 방법이 제공된다.

Claims (51)

  1. 하나 이상의 결합제 수지, 착색제 및 왁스를 함유하는 토너 입자를 포함하며, 2 내지 6 ㎛의 수 평균 입도 및 원 상당 직경의 수 기준 분포를 기준으로 2.6 미만의 입도 표준 편차, 및 0.970 내지 0.995의 평균 원형도 및 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.030 미만의 원형도 표준 편차를 가지며, 잔류 단량체 함량이 500 ppm 이하이며, 상기 토너 입자가 투과 전자 현미경 (TEM)으로 관찰하였을 때, 입자 단면이 결합제 수지의 매트릭스와 이 매트릭스에 분리된 형태로 분산된 왁스 입자를 나타내는 미세 직물 구조를 가지는 정전 화상 현상용 토너.
  2. 제1항에 있어서, 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.980 내지 0.995의 평균 원형도를 갖는 토너.
  3. 제1항에 있어서, 잔류 단량체 함량이 200 ppm 이하인 토너.
  4. 제1항에 있어서, 잔류 단량체 함량이 50 ppm 이하인 토너.
  5. 제1항에 있어서, 결합제 수지 100 중량부당 1 내지 30 중량부의 왁스가 함유되어 있는 토너.
  6. 제1항에 있어서, 결합제 수지 100 중량부당 4 내지 20 중량부의 왁스가 함유되어 있는 토너.
  7. 제1항에 있어서, 폴리카르보네이트 수지를 더 함유하는 토너.
  8. 제7항에 있어서, 결합제 수지 100 중량부당 0.1 내지 50 중량부의 폴리카르보네이트 수지를 함유하는 토너.
  9. 제7항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 수지가 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)로 측정하였을 때 103내지 5×105의 피크 분자량을 갖는 토너.
  10. 제1항에 있어서, 유동 입자 화상 분석기로 측정하였을 때 중량 평균 원 상당 직경 D4와 관련하여 0.9×D4 ≤R≤1.1×D4 범위의 장축 직경 R을 갖는 10개의 토너 입자 단면을 임의로 선택하고, 임의로 선택된 10개의 토너 입자 단면은 0.05 ≤(r/R)평균≤0.95를 만족하는 평균 (r/R)평균이 되는 각각 10개의 r 및 R 값 (여기서, r은 각 토너 입자 단면의 결합제 수지의 매트릭스에서 구형 또는 방추형으로 분리되어 분산된 왁스 입자의 최대 장축 직경을 나타낸다)을 제공하는 미세 직물구조를 갖는 토너.
  11. 제10항에 있어서, (r/R)평균의 값이 0.25 ≤ (r/R)평균≤ 0.95의 범위인 토너.
  12. 화상 보유 부재를 대전시키는 대전 단계,
    대전된 화상 보유 부재 상에 정전 화상을 형성시키는 정전 화상 형성 단계,
    정전 화상을 현상제 운반 부재 상에 운반된 토너로 현상시켜 화상 보유 부재에 토너 화상을 형성시키는 현상 단계,
    화상 보유 부재 상의 토너 화상을 중간 전사 부재상에 전사하는 제1 전사 단계,
    중간 전사 부재상의 토너 화상을 기록 물질에 전사시키는 제2 전사 단계,
    기록 물질상의 토너 화상을 가열 정착시키는 정착 단계를
    포함하는 화상 형성 방법에 있어서,
    상기 토너가 하나 이상의 결합제 수지, 착색제 및 왁스를 함유하는 토너 입자를 포함하며, 2 내지 6 ㎛의 수 평균 입도 및 원 상당 직경의 수 기준 분포를 기준으로 2.6 미만의 입도 표준 편차, 및 0.970 내지 0.995의 평균 원형도 및 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.030 미만의 원형도 표준 편차를 가지며, 잔류 단량체 함량이 500 ppm 이하이며, 상기 토너 입자가 투과 전자 현미경 (TEM)으로 관찰하였을 때, 입자 단면이 결합제 수지의 매트릭스와 이 매트릭스에 분리된 형태로 분산된 왁스 입자를 나타내는 미세 직물 구조를 갖는 것인 화상 형성 방법.
  13. 제12항에 있어서, 상기 토너가 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.980 내지 0.995의 평균 원형도를 갖는 것인 화상 형성 방법.
  14. 제12항에 있어서, 상기 토너가 200 ppm 이하의 잔류 단량체 함량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
  15. 제12항에 있어서, 상기 토너가 50 ppm 이하의 잔류 단량체 함량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
  16. 제12항에 있어서, 상기 왁스가 결합제 수지 100 중량부당 1 내지 30 중량부의 양으로 토너에 함유되어 있는 것인 화상 형성 방법.
  17. 제12항에 있어서, 상기 왁스가 결합제 수지 100 중량부당 4 내지 20 중량부의 양으로 토너에 함유되어 있는 것인 화상 형성 방법.
  18. 제12항에 있어서, 상기 토너가 폴리카르보네이트 수지를 더 함유하는 것인 화상 형성 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 수지가 결합제 수지 100 중량부당 0.1 내지 50 중량부의 양으로 함유되어 있는 것인 화상 형성 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 수지가 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)로 측정하였을 때 103내지 5×105의 피크 분자량을 갖는 화상 형성 방법.
  21. 제12항에 있어서, 토너 입자가 유동 입자 화상 분석기로 측정하였을 때 중량 평균 원 상당 직경 D4와 관련하여 0.9×D4 ≤R≤1.1×D4 범위의 장축 직경 R을 갖는 10개의 토너 입자 단면을 임의로 선택하고, 임의로 선택된 10개의 토너 입자 단면은 0.05 ≤(r/R)평균≤0.95를 만족하는 평균 (r/R)평균이 되는 각각 10개의 r 및 R 값 (여기서, r은 각 토너 입자 단면의 결합제 수지의 매트릭스에서 구형 또는 방추형으로 분리되어 분산된 왁스 입자의 최대 장축 직경을 나타낸다)을 제공하는 미세 직물구조를 갖는 것인 화상 형성 방법.
  22. 제21항에 있어서, (r/R)평균의 값이 0.25 ≤ (r/R)평균≤ 0.95의 범위인 화상 형성 방법.
  23. 제12항에 있어서, 토너 운반 부재가 1.5 ㎛ 이하의 표면 조도 (Ra)를 가지며, 현상 영역에서 화상 보유 부재보다 1.05 내지 3 배 빠른 표면 속도로 이동하는 것인 화상 형성 방법.
  24. 제12항에 있어서, 자성 금속 블레이드가 토너 운반 부재로 부터 간격을 두고 대향되게 배치된 것인 화상 형성 방법.
  25. 제12항에 있어서, 탄성 블레이드가 토너 운반 부재에 대하여 대향되고 인접하게 배치된 것인 화상 형성 방법.
  26. 제12항에 있어서, 서로 간격을 두고 배치된 현상제 운반 부재 및 화상 보유 부재 사이에 교류 전기장을 인가하면서 현상을 수행하는 화상 형성 방법.
  27. 제12항에 있어서, 화상 보유 부재에 접촉하며 외부 전압 공급원으로부터 전압이 공급된 대전 부재에 의하여 화상 보유 부재가 대전되는 화상 형성 방법.
  28. 제12항에 있어서, 화상 보유 부재 상의 토너 화상이 기록 물질을 통하여 화상 보유 부재에 인접한 전사 부재의 작용에 의해 기록 물질상으로 전사되는 화상 형성 방법.
  29. 제12항에 있어서, 토너 화상의 가열 정착이 오프셋 방지액 또는 가열 정착 장치용 세정제의 공급 없이 가열 정착 장치에 의하여 수행되는 화상 형성 방법.
  30. 제12항에 있어서, 토너 화상의 가열 정착이 고정되어 지지된 가열 부재, 및 토너 화상을 운반하는 기록 물질을 필름을 통하여 가열 부재에 압착하는 압착 부재를 포함하는 가열 정착 장치에 의하여 수행되는 화상 형성 방법.
  31. 제12항에 있어서, 화상 보유 부재 상에 잔류하는 전사 잔류 토너를 회수하고, 현상 단계에서 회수된 토너를 재사용하는 재활용 기구가 장착된 화상 형성 장치에 의하여 수행되는 화상 형성 방법.
  32. 화상 보유 부재를 대전시키는 대전 단계,
    대전된 화상 보유 부재 상에 정전 화상을 형성시키는 정전 화상 형성 단계,
    정전 화상을 현상제 운반 부재 상에 운반된 토너로 현상시켜 화상 보유 부재에 토너 화상을 형성시키는 현상 단계,
    화상 보유 부재 상의 토너 화상을 기록 물질 상에 전사하는 전사 단계,
    기록 물질상의 토너 화상을 가열 정착시키는 정착 단계를
    포함하는 화상 형성 방법에 있어서,
    상기 토너가 하나 이상의 결합제 수지, 착색제 및 왁스를 함유하는 토너 입자를 포함하며, 2 내지 6 ㎛의 수 평균 입도 및 원 상당 직경의 수 기준 분포를 기준으로 2.6 미만의 입도 표준 편차, 및 0.970 내지 0.995의 평균 원형도 및 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.030 미만의 원형도 표준 편차를 가지며, 잔류 단량체 함량이 500 ppm 이하이고, 상기 토너 입자가 투과 전자 현미경 (TEM)으로 관찰하였을 때, 입자 단면이 결합제 수지의 매트릭스와 이 매트릭스에 분리된 형태로 분산된 왁스 입자를 나타내는 미세 직물 구조를 갖는 것인 화상 형성 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 토너가 원형도 빈도 분포를 기준으로 0.980 내지 0.995의 평균 원형도를 갖는 것인 화상 형성 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 토너가 200 ppm 이하의 잔류 단량체 함량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
  35. 제32항에 있어서, 상기 토너가 50 ppm 이하의 잔류 단량체 함량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
  36. 제32항에 있어서, 상기 왁스가 결합제 수지 100 중량부당 1 내지 30 중량부의 양으로 토너에 함유되어 있는 것인 화상 형성 방법.
  37. 제32항에 있어서, 상기 왁스가 결합제 수지 100 중량부당 4 내지 20 중량부의 양으로 토너에 함유되어 있는 것인 화상 형성 방법.
  38. 제32항에 있어서, 상기 토너가 폴리카르보네이트 수지를 더 함유하는 것인 화상 형성 방법.
  39. 제38항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 수지가 결합제 수지 100 중량부당 0.1 내지 50 중량부의 양으로 함유되어 있는 화상 형성 방법.
  40. 제38항에 있어서, 상기 폴리카르보네이트 수지가 겔 투과 크로마토그래피 (GPC)로 측정하였을 때 103내지 5×105의 피크 분자량을 갖는 것인 화상 형성 방법.
  41. 제32항에 있어서, 토너 입자가 유동 입자 화상 분석기로 측정하였을 때 중량 평균 원 상당 직경 D4와 관련하여 0.9×D4 ≤R≤1.1×D4 범위의 장축 직경 R을 갖는 10개의 토너 입자 단면을 임의로 선택하고, 임의로 선택된 10개의 토너 입자 단면은 0.05 ≤(r/R)평균≤0.95를 만족하는 평균 (r/R)평균이 되는 각각 10개의 r 및 R 값 (여기서, r은 각 토너 입자 단면의 결합제 수지의 매트릭스에서 구형 또는 방추형으로 분리되어 분산된 왁스 입자의 최대 장축 직경을 나타낸다)을 제공하는 미세 직물구조를 갖는 것인 화상 형성 방법.
  42. 제41항에 있어서, (r/R)평균의 값이 0.25 ≤ (r/R)평균≤ 0.95의 범위인 화상 형성 방법.
  43. 제32항에 있어서, 토너 운반 부재가 1.5 ㎛ 이하의 표면 조도 (Ra)를 가지며, 현상 영역에서 화상 보유 부재보다 1.05 내지 3 배 빠른 표면 속도로 이동하는 것인 화상 형성 방법.
  44. 제32항에 있어서, 자성 금속 블레이드가 토너 운반 부재로 부터 간격을 두고 대향되게 배치된 것인 화상 형성 방법.
  45. 제32항에 있어서, 탄성 블레이드가 토너 운반 부재에 대하여 대향되고 인접하게 배치된 것인 화상 형성 방법.
  46. 제32항에 있어서, 서로 간격을 두고 배치된 현상제 운반 부재 및 화상 보유 부재 사이에 교류 전기장을 인가하면서 현상을 수행하는 화상 형성 방법.
  47. 제32항에 있어서, 화상 보유 부재에 접촉하며 외부 전압 공급원으로부터 전압이 공급된 대전 부재에 의하여 화상 보유 부재가 대전되는 화상 형성 방법.
  48. 제32항에 있어서, 화상 보유 부재 상의 토너 화상이 기록 물질을 통하여 화상 보유 부재에 인접한 전사 부재의 작용에 의해 기록 물질상으로 전사되는 화상 형성 방법.
  49. 제32항에 있어서, 토너 화상의 가열 정착이 오프셋 방지액 또는 가열 정착 장치용 세정제의 공급없이 가열 정착 장치에 의하여 수행되는 화상 형성 방법.
  50. 제32항에 있어서, 토너 화상의 가열 정착이 고정되어 지지된 가열 부재, 및 토너 화상을 운반하는 기록 물질을 필름을 통하여 가열 부재에 대하여 압착하는 압착 부재를 포함하는 가열 정착 장치에 의하여 수행되는 화상 형성 방법.
  51. 제32항에 있어서, 화상 보유 부재 상에 잔류하는 전사 잔류 토너를 회수하고, 현상 단계에서 회수된 토너를 재사용하는 재활용 기구가 장착된 화상 형성 장치에 의하여 수행되는 화상 형성 방법.
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