KR100987744B1

KR100987744B1 - 정전 화상 현상용 토너, 2성분 현상제, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지

Info

Publication number: KR100987744B1
Application number: KR1020087011174A
Authority: KR
Inventors: 구미 하세가와
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2006-09-04
Filing date: 2007-08-30
Publication date: 2010-10-18
Also published as: CA2630933C; AU2007292107B2; AU2007292107A1; EP2059856B1; CA2630933A1; EP2059856A1; EP2059856A4; WO2008029863A1; US8084179B2; US20090202934A1; KR20080086431A

Abstract

본 발명은 착색제와, 이형제와, 바인더 수지로 이루어진 토너 입자를 포함하는 토너를 제공한다. 토너 입자의 개수 평균 입경(D1)은 쿨터 방법에 의해 결정되는 3.5㎛ 내지 6.5㎛의 범위에 있고, 개수 분포 표준 편차를 개수 평균 입경(D1)으로 나누어 얻어지는 토너 입자의 개수 분포 변동 계수는 22.0 내지 35.0의 범위이며, 토너 입자의 40 개수% 내지 59 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 8.0㎛이다.

토너, 착색제, 이형제, 바인더 수지, 개수 평균 직경, 개수 분포 표준 편차

Description

정전 화상 현상용 토너, 2성분 현상제, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지{ELECTROSTATIC IMAGE DEVELOPING TONER, TWO-COMPONENT DEVELOPER, IMAGE FORMING METHOD AND PROCESS CARTRIDGE}

본 발명은 정전 화상 현상용 토너, 이를 사용하는 2성분 현상제, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지에 관한 것이다.

최근, 상당수의 고화질 화상을 신속하게 형성할 수 있으면서 이 능력을 장시간에 걸쳐 유지할 수 있는 소형 복사기에 대한 수요가 높아지고 있다. 그러나, 최근의 어떠한 고속 복사기도 이러한 소형화 요구를 성공적으로 달성하지 못하고 있는 실정이다. 그 원인 중 하나는 토너상 전사 후 남은 회수 토너 입자를 수용하기 위해 복사기 내부 공간의 상당 부분을 할당하여야 하기 때문이다. 다른 한편으로, 토너 입자의 회수는 환경적인 관점에서 중요한 문제로 대두되고 있으며, 잔류 토너 입자의 처리 문제도 큰 관심사가 되어 왔다. 전술한 바와 같은 문제들은 화상의 현상 시에 잔류 토너 입자를 재사용하는 방식으로 해결할 수 있다. 이러한 방식에 의하면, 복사기로 인한 환경적인 부하를 줄일 수 있는 소형의 고속 복사기를 성공적으로 달성할 수 있을 것이다. 회수 토너 입자를 재사용함으로써, 이와 같이 토너 입자를 회수하여 재사용하지 않는 경우와 비교하여, 동일한 양의 토너를 공급할 시 에 복사 가능한 매수를 증가시킬 수 있다. 따라서, 전술한 바와 같은 고속 복사기는 상당한 경제적인 장점을 갖추고 있다.

이에 따라, 잔류 토너 입자를 회수하여 재사용하기 위한 시도가 많이 있어 왔다. 그러나 불행하게도, 그러한 시도들은 장시간에 걸쳐 고화질 화상을 안정적으로 형성할 수 있는 능력을 유지할 수 있는 방법은 제시하고 있지 못하다. 그 이유는, 잔류 토너 입자를 회수하여 재사용하게 되면 화질 및 화상 농도가 저하되고, 또한 이러한 시스템으로 복사할 때마다 다른 문제를 유발할 가능성이 커지기 때문이다.

이하에 참조하고 있는 특허 문헌 1을 보면, 장시간에 걸쳐 고화질 화상을 형성할 수 있도록 입도(粒度) 분포가 소정 범위 내에서 조절되어 있는 토너 입자를 회수하여 재사용할 것을 제안하고 있다. 이 제안된 토너의 경우, 토너 입자 중 90 질량% 이상은 직경이 D(3√2)^-1 내지 3√2D의 범위에 있으며, 5 질량% 이하는 직경이 D(3√2)^-1보다 작다. 여기서, D는 입자의 체적 평균 입경이다. 전술한 종래 기술에 제안된 토너는 그 사용 범위가 2성분 현상 방법으로만 한정되어 있는 토너로서, 극도로 작은 토너 입자가 차지하는 비율을 줄여 토너 비산 및 흐릿해지는 현상(토너 입자를 회수하여 재사용하는 경우에 보통 발생하는 현상)을 방지할 수 있는 장점이 있다. 그러나 불행하게도, 그 제안된 토너는 고해상도의 화상을 제공할 수 없다는 문제가 있다. 그 이유는, 미세한 화상을 형성하기 위해 필요한 크기가 작은 토너 입자가 차지하는 비율이 충분하지 못하기 때문이다.

또한, 특허 문헌 2에서는 특정 입도 분포를 갖는 다른 토너가 제안되고 있다. 그러나, 상기 문헌에서 제안되고 있는 토너의 경우, 캐리어의 소비량을 더 줄일 필요가 있으며, 흐릿해지는 현상이 더욱 방지되어야 한다.

한편, 고해상도의 화상을 형성하기 위한 미세 입자를 다량 함유하고 있는 토너의 경우, 화상 형성 후의 감광체 표면으로부터의 잔류 토너 입자 제거와 관련하여 몇 가지 단점이 있다. 그러한 단점 중 하나는, 화상 형성 후 감광체 표면을 클리닝하기 위한 수단으로서 클리닝 블레이드가 사용되고 있는 시스템에 전술한 바와 같은 토너를 사용하는 경우 야기되는 것으로서, 상기 블레이드로는, 전사되지 않은 미세한 입자나 감광체에 남아 있는 입자를 거의 제거할 수 없다는 것이다.

전술한 바와 같은 종류의 토너의 다른 단점 중 하나는, 감광체에 부착된 토너 입자로부터 왁스(wax)와 무기 미립자가 쉽게 분리된다는 점이다. 왁스와 무기 미립자는 모두 토너에 첨가되는 첨가제로서, 왁스는 토너의 방면 특성을 개선할 목적으로 토너에 내부적으로 또는 외부적으로 첨가되며, 무기 미립자는 토너의 유동성을 개선할 목적으로 첨가된다. 토너 입자가 작아질수록, 입자 중에서 이들 첨가제가 차지하는 비율이 커지게 된다. 따라서, 이와 같이 입자의 크기가 작아질수록 감광체 상에 부착되는 전술한 바와 같은 첨가제의 양이 증대하는 경향이 있다.

특허 문헌 3을 보면, 감광체로부터 부착된 물질을 제거하기 위한 클리닝 유닛의 일 예가 개시되어 있다. 상기 문헌에서 제안되고 있는 클리닝 유닛은 클리닝 블레이드와 클리닝 롤러를 포함하며, 클리닝 롤러의 표면은 연마재로 피복되어 있다. 그러나 불행하게도, 롤러의 표면에 피복된 연마 입자는 떨어져 나가기가 쉽기 때문에, 이 특허 문헌에서 제안되고 있는 기술은 장시간에 걸쳐 클리닝 능력을 유지하기 어렵다는 문제가 있다. 또한, 특허 문헌 4에서 제안되고 있는 다른 예의 클리닝 유닛은 가장자리에 연마 입자가 접착되어 있는 클리닝 블레이드를 포함한다. 이 경우에는 그러나, 전술한 바와 같은 블레이드를 사용하여서는 잔류 토너 입자와 부착 물질 모두를 동시에 제거하기가 상당히 어렵다는 단점이 있다. 또한, 연마 입자가 블레이드 가장자리로부터 쉽게 떨어져 나간다는 단점도 있다.

전술한 바와 같이, 상기와 같은 종래 기술의 클리닝 블레이드 또는 클리닝 롤러를 포함하는 클리닝 유닛으로는, 감광체 표면으로부터 부착된 물질을 제거하는 경우, 만족할 만한 결과를 달성할 수 없었다. 그 결과, 제거되지 못한 부착 물질은, 특히 이 물질이 주로 왁스로 이루어진 경우, 얇은 막(film)을 형성하게 된다. 또한, 제거되지 못한 부착 물질이 주로 이러한 부착 물질의 성장에 있어 중추적인 역할을 하는 무기 미립자로 이루어진 경우에는, 제거되지 못한 부착 물질로 인해 시간 경과에 따른 화질 저하가 불가피하다.

전술한 바와 같은 이유로 인해, 본 발명의 발명자는 특허 문헌 5에 개시된 클리닝 유닛을 제안한 바 있다. 이 특허 문헌을 보면, 두 개의 서로 다른 블레이드, 즉 제1 블레이드와 제2 블레이드를 사용할 것을 제안하고 있는데, 상기 제2 블레이드는 베이스와 연마 입자 함유층으로 이루어진 샌딩(sanding) 블레이드이다. 이들 제1 및 제2 클리닝 블레이드는 감광체의 둘레에, 감광체 회전 방향의 상류 및 하류 위치에 각각 설치되어 있다. 이 특허 문헌에 제안되고 있는 바와 같은 클리닝 유닛의 경우, 감광체 표면으로부터 부착된 물질과 잔류 토너 입자를 효과적으로 제 거할 수는 있지만, 여전히 입도 분포가 좁은 미세한 토너 입자를 제거하기 위한 효과적인 수단이라고는 볼 수 없다. 따라서, 이러한 미세 토너 입자를 효과적으로 제거할 수 있는 클리닝 유닛에 대한 요구가 상당히 높은 실정이다.

[특허 문헌 1] : 일본 특허 출원 공개 공보 (JP-A) 제02-157765호.

[특허 문헌 2] : 일본 특허 (JP-B) 제2896826호.

[특허 문헌 3] : JP-A 제10-111629호

[특허 문헌 4] : JP-A 제2001-296781호

[특허 문헌 5] : JP-A 제2004-117465호

본 발명의 제1 태양은 전술한 문제들을 해결하는 것으로서, 토너 입자가 회수되어 재사용되는 시스템에 있어서, 고화질 화상을 형성할 수 있으며 정착 온도를 낮출 수 있는, 입경이 작고 입도 분포가 좁은 정전 화상 현상용 토너를 제공하는 것이다. 또한, 상기 토너를 사용하는 2성분 현상제와, 화상 형성 방법 및 프로세스 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 제2 태양은 입경이 작고 입도 분포가 좁은 토너를 이용한 화상 형성 방법을 제공하는 것이다. 이 방법에 의하면, 감광체 표면 상에서 부착된 물질 뿐만 아니라 잔류 또는 비전사 토너 입자를 효과적으로 제거할 수 있으며, 장시간에 걸쳐 클리닝 능력을 유지할 수 있다. 본 발명은 또한, 전술한 우수한 클리닝 능력을 제공할 수 있으면서 장시간에 걸쳐 그러한 클리닝 능력을 유지할 수 있는 클리닝 단계를 포함하는 화상 형성 방법, 그리고 이러한 화상 형성 방법을 내포하는 프로세스 카트리지를 제공하는 것이다.

본 발명의 발명자는, 토너의 입경이 작고 입도 분포가 좁은 경우, 이러한 토너 입자를 회수하여 재사용하는 시스템에 있어서, 특정 질량 분포 변동 계수 및 특정 입도 분포를 갖는 토너를 사용함으로써 시간 경과에 따른 화질 열화를 방지할 수 있음을 입증하였다.

본 발명의 발명자는 또한, 대다수의 제안된 클리닝 유닛과 토너 중에서, 입경이 작고 입도 분포가 좁은 특정 토너를 이용하는 특정 클리닝 유닛을 사용함으로써 다음과 같은 장점을 달성할 수 있음을 입증하였다. 즉, 감광체 표면으로부터 토너 입자를 우수한 능력으로 제거할 수 있으며, 선명도 및 농도가 뛰어난 화상을 얻을 수 있고, 화상이 흐릿해지는 현상의 발생을 방지할 수 있으며, 입자 제거 능력 및 이러한 화상 형성 능력을 장시간 동안 유지할 수 있는 장점이 있다.

본 발명은 발명자에 의한 전술한 발견에 기초한 것으로서, 전술한 문제점들을 해결하기 위한 방법은 다음과 같다:

<1> 토너로서,

착색제와,

이형제와,

바인더 수지를 포함하며,

상기 토너의 개수 평균 입경(D1)은 쿨터 방법(Coulter method)으로 결정되는 3.5㎛ 내지 6.5㎛의 범위에 있고,

개수 분포 표준 편차를 상기 개수 평균 입경(D1)으로 나누어 얻어지는 상기 토너의 개수 분포 변동 계수는 22.0 내지 35.0의 범위에 있으며,

상기 토너의 40 개수% 내지 59 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 8.0㎛인 토너가 제공된다.

<2> 상기 <1>에 따른 토너에 있어서, 상기 토너의 15 개수% 내지 35 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 5.0㎛이다.

<3> 상기 <1> 또는 <2>에 따른 토너에 있어서, 상기 토너의 중량 평균 입경(D4)은 3.5㎛ 내지 5.5㎛의 범위에 있다.

<4> 상기 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 토너에 있어서, 상기 D1에 대한 상기 D4의 비율은 1.04 내지 1.30의 범위에 있다.

<5> 상기 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 따른 토너에 있어서, 상기 토너의 이완 겉보기 밀도는 0.30g/cm³ 내지 0.39g/cm³의 범위에 있다.

<6> 상기 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 따른 토너에 있어서, 상기 바인더 수지는 촉매로서 무기 주석(II) 화합물을 사용하여 생성된 폴리에스테르 수지를 함유하며,

상기 토너의 상한 피크 분자량은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 결정되는 4,000 내지 8,000의 범위에 있다.

<7> 상기 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 따른 토너에 있어서, 상기 토너의 1/2 유동 온도는 145℃ 내지 165℃의 범위에 있으며, 상기 1/2 유동 온도는 유동 시험기로 결정된다.

<8> 상기 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 따른 토너에 있어서, 상기 바인더 수지는, 비닐 중합 유닛과, 촉매로서 무기 주석(II) 화합물을 사용하여 생성된 폴리에스테르 유닛으로 구성된 하이브리드 수지를 함유하며, 상기 하이브리드 수지의 함량(A)과 상기 이형제의 함량(B)은 (1/2)×B≤A≤3B의 조건을 만족한다.

<9> 상기 <6> 내지 <8> 중 어느 하나에 따른 토너에 있어서, 상기 무기 주석(II) 화합물은 주석(II) 옥틸레이트이다.

<10> 상기 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 토너와, 캐리어를 포함하는 2성분 현상제가 제공된다.

<11> 화상 담지체(image bearing member)의 표면을 대전시키는 단계와,

상기 표면을 노출시켜 정전 잠상을 형성하는 단계와,

상기 정전 잠상을 토너를 이용하여 가시 화상으로 현상하는 단계와,

상기 가시 화상을 기록 매체에 전사하는 단계와,

이렇게 전사된 가시 화상을 기록 매체 상에 정착시키는 단계와,

상기 표면으로부터 잔류 토너를 제거하는 단계를 포함하며,

상기 토너는 상기 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 토너인 화상 형성 방법이 제공된다.

<12> 상기 <11>에 따른 화성 형성 방법에 있어서, 제거된 토너를 회수하여 이 회수 토너를 정전 잠상을 현상하는 데에 재사용하는 단계를 더 포함한다.

<13> 상기 <11> 또는 <12>에 따른 화상 형성 방법에 있어서, 상기 기록 매체는 상기 가시 화상을 정착시키기 위해 정착 롤러와 가압 롤러 사이에 공급되고, 상기 정착 롤러는 상기 가시 화상을 정착시키기 위해 기록 매체에 열을 가하며, 상기 정착 롤러의 벽 두께는 1.0mm이거나 이보다 얇고,

상기 롤러 중 한 롤러의 표면이 다른 롤러 표면의 단위 면적에 가한 압력은 1.5×10⁵ Pa이거나 이보다 작으며, 상기 압력은 롤러 사이의 하중을 접촉 면적으로 나누어 산출된다.

<14> 상기 <11> 내지 <13> 중 어느 하나에 따른 화상 형성 방법에 있어서, 상기 잔류 토너를 제거하는 단계는 상기 화상 담지체의 표면을 클리닝하도록 구성된 클리닝 유닛을 이용하여 수행되며, 상기 클리닝 유닛은 상기 화상 담지체의 회전 방향의 상류 및 하류에 각각 배치된 제1 클리닝 블레이드와 제2 클리닝 블레이드로 구성되고, 상기 제2 클리닝 블레이드는 샌딩 블레이드(sanding blade)로서 연마 입자 함유층과 베이스로 구성된다.

<15> 정전 잠상 담지체와,

현상 유닛과,

클리닝 유닛을 포함하며,

상기 현상 유닛은 토너를 이용하여 상기 화상 담지체 표면 상에서 정전 잠상을 현상하여 상기 화상을 가시 화상으로 형성하도록 구성되고,

상기 클리닝 유닛은 상기 화상 담지체의 표면으로부터 잔류 토너를 제거하도록 구성되며,

상기 토너는 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 토너인 프로세스 카트리지가 제공된다.

<16> 상기 <15>에 따른 프로세스 카트리지에 있어서, 상기 클리닝 유닛은 상기 화상 담지체의 표면을 클리닝하도록 구성되며, 상기 클리닝 유닛은 상기 화상 담지체의 회전 방향의 상류 및 하류에 각각 배치된 제1 클리닝 블레이드와 제2 클리닝 블레이드를 포함하고, 상기 제2 클리닝 블레이드는 샌딩 블레이드로서 연마 입자 함유층과 베이스층으로 구성된다.

도 1은 본 발명의 토너를 이용하여 화상을 형성하기 위한 디지털 복사기를 예시적으로 도시한 개략적인 설명도이다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치를 도시한 예시적으로 개략적인 구성도이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 화상 형성 장치에 제공된 제2 클리닝 블레이드를 예시적으로 도시한 개략적인 설명도이다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화성 형성 장치를 도시한 개략적인 구성도이다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 화상 형성 장치에 설치된 제2 클리닝 블레이드에 측방향으로 진동을 가하기 위한 기구를 도시한 개략도이다.

도 6은 본 발명의 화상 형성 장치에 사용된 정착 유닛을 예시적으로 도시한 개략적인 설명도이다.

도 7은 문자의 선명도를 평가하기 위한 예제에 사용된 등급 매김 기준을 도 시한 도면이다.

(토너)

본 발명의 토너는 적어도 하나의 착색제, 이형제 및 바인더 수지를 포함하며, 필요한 경우 기타 성분을 더 포함한다.

본 발명의 토너가 고화질 화상을 형성할 수 있으면서 낮은 정착 온도로 정착될 수 있도록 하기 위해서는, 반드시, 쿨터(Coulter) 카운터법으로 측정한 개수 평균 입경 값이 3.5㎛ 내지 6.5㎛ 이어야 하며, 토너 입자의 개수 분포 변동 계수(여기서, 변동 계수는 개수 분포의 표준 편차를 개수 평균 입경으로 나누어 구해진다)가 22.0 내지 35.0의 범위에 있어야 하고, 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 직경을 갖는 토너 입자의 함유량이 40 개수% 내지 59 개수% 이어야 한다.

개수 평균 입경이 3.5㎛보다 작은 경우, 감광체 표면으로부터 토너 입자를 제거하기가 어려워질 수도 있어, 화상이 흐릿해지는 현상이 종종 발생한다. 또한, 개수 평균 입경이 6.5㎛보다 큰 경우에는, 문자의 선명도가 저하될 것이다. 변동 계수가 22.0 내지 35.0의 범위에 있는 경우, 사용되지 않은, 즉 최초 토너 입자가 회수 토너 입자와 혼합되는 토너 시스템으로 토너를 사용할 때 토너의 유동성 및 정전 대전성의 변동을 최소화할 수 있다. 따라서, 이러한 토너를 사용하여 장시간에 걸쳐 고화질 화상을 얻을 수 있다. 변동 계수가 22.0보다 작은 경우 또는 토너의 입도 분포가 좁은 경우, 토너는 개시 단계에서는 고화질 화상을 생성할 수 있지만, 시간이 갈수록 최초 토너 입자와 회수 토너 입자의 입도 분포가 서로 완전히 구별된다. 그 결과, 화상을 현상하는 데에 주로 최초 토너 입자가 사용되는 반면, 시간이 지날수록 대부분의 회수 토너 입자는 토너 하우징 내에 남겨져 축적됨으로써, 캐리어의 소비를 증가시키며 현상제의 응집 현상을 일으키게 된다. 마찬가지로, 변동 계수가 35.0보다 크거나 토너의 입도 분포가 넓은 경우, 화상을 현상하는 데에 주로 소정의 입도 분포를 갖는 토너 입자가 사용되어, 전술한 바와 동일한 문제를 일으키게 된다. 이러한 이유로, 토너는 22.0 내지 35.0의 변동 계수를 갖는 것이 바람직하다. 변동 계수가 상기 범위 내에 있는 경우, 회수 토너 입자가 최초 토너 입자와 혼합될 때 화상을 현상하는 데에 회수 토너 입자가 사용되지 않는 것을 방지할 수 있다.

우수한 정착성을 달성하기 위한 소정의 입도 분포의 관점에서, 토너의 입경은 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위에 있는 것이 바람직하다. 토너의 입경이 4.0㎛보다 작은 경우, 토너 입자가 용지 표면의 패인 부분에 묻히기가 쉽다. 이 경우에, 정착 단계에서 충분한 닙압(nip pressure)이 토너 입자에 가해질 수 없어, 정착 불량을 초래한다. 또한, 입경이 4.0㎛보다 작은 토너 입자는 열 전도성이 높다. 이러한 높은 열 전도성으로 인해, 토너 입자가 파쇄되어 용지 상의 넓은 영역으로 퍼지는 경향이 있어, 화상의 입상도가 저하된다. 반면에, 입경이 8.0㎛보다 큰 토너 입자는 열 전도성이 낮아, 정착성이 저하된다. 4.0㎛ 내지 8.0㎛ 범위의 입경을 갖는 입자의 경우, 정착 단계에서 입자가 파쇄되는 것을 방지함으로써 우수한 정착성을 제공하고, 또한 입상도가 높은 화상을 형성할 수 있도록 하는 가장 바람직한 열 전도성을 갖는다. 토너는 전술한 바와 같은 범위의 입경을 갖는 입자를 40∼59 개수% 포 함할 필요가 있다. 함량이 59개수%보다 높거나 토너의 입도 분포가 좁은 경우의 문제는, 회수 토너 입자와 최초 토너 입자가 혼합될 때 화상을 형성하는 데에 회수 토너 입자와 최초 토너 입자 중 어느 하나가 주로 사용된다는 점이다. 또한, 함량이 40 개수%보다 작은 경우에는, 화상의 입상도가 저하될 수도 있다.

입상도를 향상시키기 위해서는, 전술한 바와 같은 4.0㎛ 내지 8.0㎛ 범위의 입경을 갖는 토너에 있어서 입경의 범위가 4.0㎛ 내지 5.0㎛인 입자의 함량이 15 개수% 내지 35 개수%의 범위인 것이 바람직하다. 이 토너는 용지 상에 얇은 두께로 균일하게 정착될 수 있어, 소량의 토너로 농도가 높은 화상을 형성하는 장점이 있다. 그 함량이 15 개수% 미만인 경우에는, 토너가 전술한 바와 같은 장점을 충분히 제공할 수 없을 수도 있다. 또한, 그 함량이 35 개수%보다 높은 경우에는, 최초 토너 입자와 회수 토너 입자의 입도 분포가 시간이 지날수록 서로 완전히 구별되어, 회수 토너 입자가 화상을 현상하는 데에 사용되는 것을 방해할 수도 있다.

토너 입자의 중량 평균 입경(D4)은 바람직하게는 3.5㎛ 내지 5.5㎛의 범위이며, 보다 바람직하게는 4.4㎛ 내지 5.5㎛의 범위이다. 토너의 중량 평균 입경(D4)이 3.5㎛보다 작은 경우에는, 토너 입자가 용지 표면의 패인 부분에 묻히기가 쉽다. 이러한 경우에, 닙압이 정착 단계에서 토너 입자에 균일하게 가해지지 않을 수도 있으며, 이에 따라 토너의 정착성이 저하될 수도 있다. 또한, 토너의 중량 평균 입경(D4)이 5.5㎛보다 큰 경우에는, 토너의 열 전도성이 감소되며, 이에 따라 정착성이 불량해질 수도 있다.

토너 입자의 개수 평균 입경을 D1이라고 할 때, D4/D1의 비율은 바람직하게 는 1.04 내지 1.30의 범위에 있으며, 보다 바람직하게는 1.04 내지 1.20의 범위에 있다. 상기 D4/D1의 비율이 1.04 미만인 경우, 토너의 좁은 입도 분포로 인해 감광체의 표면으로부터 토너 입자가 제거되는 것을 방해할 수도 있다. D4/D1의 비율이 1.30보다 큰 경우에는, 화상이 흐릿해지는 현상이 쉽게 일어날 수도 있다.

토너 입자의 입도 분포를 측정하기 위해, 예를 들어, 쿨터 카운터 TA-II 또는 쿨터 멀티사이저(coulter multisizer) II[이들 모두 벡크만 쿨터사(Beckman Coulter, Inc.)에서 제조]를 이용한 쿨터 카운터법을 사용할 수 있다. 측정 장치가 달라질 경우, 특히 입경이 2.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위에 있는 입자의 개수 분포 검출 감도가 크게 달라질 수 있음에 유의하여야 한다. 이 측정 방법에 대해서는 상세하게 후술한다.

우선, 전해 수용액 100ml 내지 150ml 중에 분산제로서 계면활성제(바람직하게는, 폴리옥시에틸렌 알킬에테르)를 0.1ml 내지 5ml 첨가한다. 여기서, 전해 수용액은 1급 염화 나트륨을 이용하여 조제된 1% NaCl 수용액이다. 다음, 그 수용액에 측정 시료를 2mg 내지 20mg 첨가한다. 이어서, 초음파 분산기를 사용하여 1∼3분간 시료를 수용액 중에 분산시킨다. 100㎛의 구경을 갖는 전술한 측정 장치를 이용하여 토너 입자 및/또는 토너의 질량 및 토너 입자의 개수를 측정할 수 있다. 이렇게 해서 얻어진 결과치에 기초하여, 질량 분포 및 개수 분포를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 분포로부터 토너의 중량 평균 입경(D4)과 개수 평균 입경을 구할 수 있다.

채널로는, 2.00㎛ 내지 2.52㎛ 미만; 2.52㎛ 내지 3.17㎛ 미만; 3.17㎛ 내지 4.00㎛ 미만; 4.00㎛ 내지 5.04㎛ 미만; 5.04㎛ 내지 6.35㎛ 미만; 6.35㎛ 내지 8.00㎛ 미만; 8.00㎛ 내지 10.08㎛ 미만; 10.08㎛ 내지 12.70㎛ 미만; 12.70㎛ 내지 16.00㎛ 미만; 16.00㎛ 내지 20.20㎛ 미만; 20.20㎛ 내지 25.40㎛ 미만; 25.40㎛ 내지 32.00㎛ 미만; 그리고 32.00㎛ 내지 40.30㎛ 미만의 13개의 채널을 사용하고, 다시 말해, 입경이 2.00㎛ 내지 40.30㎛ 미만인 입자를 측정할 수 있다.

토너의 이완 겉보기 밀도(LAD: Loose Apparent Density)는 0.30 g/cm³ 내지 0.39 g/cm³의 범위인 것이 바람직하다. 일반적으로, 이완 겉보기 밀도가 크면 클수록 토너의 유동성, 정전 대전성 및 저장 안정성이 보다 향상된다. 그러나, 이완 겉보기 밀도가 0.39g/cm³보다 큰 경우, 회수 토너 입자가 다른 토너 입자에 균일하게 분산되지 않을 수도 있어, 종종 현상부 내에서 회수 토너 입자가 응집되는 결과가 초래될 수도 있다. 또한, 이완 겉보기 밀도가 0.30g/cm³보다 작은 경우에는, 토너의 유동성이 충분하지 못한 경우가 있어, 감광체 표면으로의 토너 입자 공급이 어려워지며 토너 응집물이 생성될 수 있다.

토너의 이완 겉보기 밀도(g/cm³)는 IH-2000[세이신 엔터프라이즈사(SEISHIN Enterprise Co., Ltd.)에서 제조한 가와기타식(Kawakita type) 겉보기 밀도 측정기]을 이용하여 측정될 수 있다. 이러한 측정을 위해, 48 메쉬에 토너 조성물을 공급한 다음 진동시킨다. 메쉬를 통과한 입자는 메쉬 아래에 배치된 20cm³의 용기에 수용된다. 입자의 총 질량(g)을 이 경우의 용기 용량 20cm³으로 나누어 이완 겉보기 밀도를 산출한다.

토너의 이완 겉보기 밀도는, 예를 들어 토너 입자에 첨가된 왁스의 양, 외부 첨가제의 첨가량, 토너 대전량을 변경함으로써 소정 수준으로 조절될 수 있다. 본 발명에서는, 외부 첨가제로서 첨가된, 입경의 범위가 10nm 내지 18nm인 소수성 실리카의 첨가량을 변경함으로써 조절되는 것이 바람직하다. 소수성 실리카의 이완 겉보기 밀도는 0.028g/cm³ 내지 0.033g/cm³의 범위인 것이 바람직하다. 소수성 실리카의 이완 겉보기 밀도는 전술한 토너의 이완 겉보기 밀도와 동일한 방식으로 측정될 수 있다.

-바인더 수지-

본 발명에 사용된 바인더 수지는 특별한 제한은 없으며 용도에 따라 공지된 수지 중에서 선택될 수 있다. 이러한 바인더 수지의 예에는, 스티렌, 폴리-α-스틸스티렌, 스티렌-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-염화 비닐 공중합체, 스티렌-아세테이트 비닐 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 스티렌 아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에스테르 공중합체 및 스티렌-α-메틸 클로로아크릴레이트 공중합체와 같은 스티렌 수지(단일 중합체와 스티렌 또는 스티렌 치환기를 함유한 공중합체를 포함); 폴리에스테르 수지; 에폭시 수지; 염화 비닐 수지; 변성 로진 말레산 수지; 페놀 수지; 폴리에틸렌 수지; 폴리프로필렌 수지; 석유 수지; 폴리우레탄 수지; 케톤 수지; 에틸렌-에틸아크릴레이트 공중합체; 크실렌 수지 및 폴리비닐 부티레이트 수지가 포 함된다. 이들 수지 중, 특히 정착성의 관점에서 폴리에스테르 수지가 바람직하다.

바인더 수지로는 무기 주석(II) 화합물을 촉매로 사용하여 얻어진 폴리에스테르 수지가 바람직하다. 폴리에스테르 수지는 무기 주석(II) 화합물을 촉매로서 사용한다는 전제 하에 알코올 성분과 산 성분의 축합 중합 반응에 의해 형성될 수 있다.

산 성분의 예에는, 테레프탈산, 이소프탈산, 프탈산, 디페닐-P·P'-디카르복실산, 나프탈렌-2·7-디카르복실산, 나프탈렌-2·6-디카르복실산, 디페닐메탄-P·P'-디카르복실산, 벤조페논-4·4'-디카르복실산, 1,2-디페녹시에탄-P·P'-디카르복실산을 포함하는 방향족 디카르복실산; 및 말레산, 푸마르산, 글루타르산, 시클로헥산 디카르복실산, 숙신산, 말론산, 아디프산, 메사콘산, 이타코닉산, 시트라코닉산, 세바스산, 이들 산의 무수물 및 저급 알킬 에스테르를 포함하는 기타 산이 포함된다.

산 성분의 예에는 또한, 트리멜리트산, 트리 n-에틸 1,2,4-트리카르복실레이트, 트리-n-부틸 1,2,4-트리카르복실레이트, 트리 n-헥실 1,2,4-트리카르복실레이트, 트리이소부틸 1,2,4-벤젠트리카르복실레이트, 트리 n-옥틸 1,2,4-벤젠트리카르복실레이트 및 트리 2-에틸헥실 1,2,4-벤젠트리카르복실레이트가 포함된다.

알코올 성분의 예에는, 폴리옥시프로필렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드로옥시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌(2)-2,2-비스(4-하이드로옥시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌(6)-2,2-비스(4-하이드로옥시페닐)프로판 및 폴리옥시프로필렌(13)-2,2-비스(4-하이드로옥시페닐)프로판이 포함된다.

알코올 성분의 예에는, 또한 에틸렌 글리콜, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 네오펜틸글리콜 및 1,4-부탄디올을 포함하는 디올; 1,4-비스(하이드로옥시메틸)시클로헥산; 비스페놀 A; 및 경화(hydrogenated) 비스페놀 A가 포함된다.

본 발명에 사용된 전술한 폴리에스테르 수지는 예를 들어, n-도데세닐기, 이소도데세닐기, n-도데실기 또는 이소도데실기를 구비한 말레산, 푸마르산, 글루타르산, 숙신산, 말론산 및 아디프산을 포함하는 산 성분(알킬기 또는 알케닐 치환기를 구비); 또는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌디올, 테트라메틸렌 글리콜, 1,4-부틸렌디올 및 1,5-펜틸디올을 포함하는 알코올 성분을 함유할 수도 있다.

전술한 무기 주석(II) 화합물의 바람직한 예로서, Sn-O 결합을 갖는 화합물과 Sn-X(여기서, X는 하나 이상의 할로겐 원자를 나타낸다) 결합을 갖는 화합물이 포함된다. Sn-O 결합을 갖는 화합물이 보다 바람직하다.

Sn-O 결합을 갖는 화합물의 예로는, 옥틸레이트 주석(II), 수산 주석(II), 이초산 주석(II), 디옥탄산 주석(II), 디라우릴산 주석(II), 디스테아린산 주석(II), 디올레산 주석(II)을 포함하는 카르복실산 주석(II)(2∼28 탄소 원자를 갖는 카르복실산기 포함); 디옥틸옥시 주석(II), 디라우릴옥시 주석(II), 디스테아릴옥시 주석(II) 및 디올레옥시 주석(II)을 포함하는 디알콕시 주석(II)(2∼28 탄소 원자를 갖는 알콕시기를 포함); 산화 주석(II); 및 황산 주석(II)이 포함된다.

Sn-X(여기서, X는 하나 이상의 할로겐 원자를 나타낸다) 결합을 갖는 화합물의 예에는, 염화 주석(II) 및 브롬화 주석(II)을 포함하는 할로겐화 주석(II)이 포 함된다.

이들 중, 대전 초기 상승 특성 및 촉매 특성의 향상의 관점에서 바람직한 화합물은 (R⁶COO)₂Sn(여기서, R⁶는 5∼19 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 알키닐기를 나타낸다)로서 표현되는 지방산 주석(II); (R⁷O)₂Sn(여기서, R⁷은 6∼20 탄소 원자를 갖는 알킬기 또는 알키닐기를 나타낸다)로서 표현되는 디알콕시 주석(II); SnO로서 표현되는 산화 주석(II)이다. (R⁶COO)₂Sn으로서 표현되는 지방산 주석(II)과 산화 주석(II)이 보다 바람직하다. 옥틸레이트 주석(II), 디옥탄산 주석(II), 디스테아린산 주석(II) 및 산화 주석(II)이 보다 바람직하며, 옥틸레이트 주석(II)이 가장 바람직하다.

전술한 무기 주석(II) 화합물과, 전술한 알코올 성분 및 전술한 산 성분을 함유하는 폴리에스테르 수지는 180℃ 내지 250℃ 범위의 온도에서 비활성 가스 중에 무기 주석(II) 화합물을 촉매로 사용하여 알코올 성분과 카르복실산 성분의 축합 중합 반응에 의해 형성될 수 있다.

이러한 중합 반응에 사용되는 무기 주석(II) 화합물의 양은 폴리에스테르 수지의 베이스 단량체 100 질량부 당 0.001 질량부 내지 5 질량부의 범위인 것이 바람직하며, 0.05 질량부 내지 2 질량부의 범위인 것이 보다 바람직하다.

바인더 수지로서 하이브리드 수지와 스티렌-아크릴레이트 수지의 5 질량% 내지 30 질량%를 각각 사용함으로써, 그 결과로 얻어진 토너의 정착성이 저하되는 것 을 방지할 수 있고, 크기가 작은 토너 입자를 형성할 수 있으며, 토너의 입도 분포가 좁아지게 할 수 있다.

하이브리드 수지는 화학 결합 시에 축중합 반응을 거친 수지(polycondensed resin) 및 추가 중합 반응을 거친 수지(addition polymerized resin) 모두와 반응하는 단량체인 것이 바람직하다. 이들 수지와 반응하는 단량체의 예에는, 푸마르산, 아크릴산, 메타크릴산, 말레산 및 디메틸 푸마르산이 포함된다.

전술한 수지와 반응하는 단량체의 사용량은 추가 중합 반응을 거친 수지의 베이스 단량체 100 질량부 당 1 질량부 내지 25 질량부의 범위인 것이 바람직하며, 2 질량부 내지 10 질량부의 범위인 것이 보다 바람직하다. 사용량이 1 질량부 미만인 경우, 토너와 사용되는 착색제 및/또는 대전 규제제가 토너에 충분히 분산되지 않을 수도 있어, 화질 저하 및 화상이 흐릿해지는 현상을 초래할 수도 있다. 사용량이 25 질량부보다 많은 경우에는, 수지의 젤라틴화가 초래할 수도 있다.

하이브리드 수지와의 전술한 수지 각각의 반응이 동일한 정도로 진행되거나 동시에 완료될 필요는 없다. 각각의 반응은 수지의 개개의 특성에 따라 조절된 상이한 반응 온도와 시간으로 수행될 수 있다.

폴리에스테르 수지를 형성하기 위한 축합 중합 반응 수행 방법은, 반응 용기에 혼합물 B를 낙하시킴으로써 용기 내에 포함된 혼합물 B에 혼합물 A를 혼합하는 단계(여기서, 상기 혼합물 A는 비닐 수지와 중합 반응 개시제로 이루어진 추가 중합 반응을 거친 베이스 단량체를 포함하며, 상기 혼합물 B는 폴리에스테르 수지 및 다른 성분용의 축중합 반응을 거친 베이스 단량체를 포함한다)와; 라디칼 반응에 의해 비닐 수지를 중합 반응시키는 단계; 그리고 반응 온도를 증가시킴으로써 폴리에스테르 수지의 축합 중합 반응을 실시하는 단계를 포함한다. 반응 용기 내에서 개개의 수지에 대해 전술한 단계를 수행함으로써, 즉, 하나의 수지에 대한 전술한 순차적인 단계와 병행하여 다른 수지에 대해서도 역시 전술한 순차적인 단계를 수행하면서, 이들 수지가 효과적으로 분산될 수 있다. 중합 반응의 수행 시에, 하이브리드 수지의 산가는 바람직하게는 15mgKOH/g 내지 70mgKOH/g의 범위이며, 보다 바람직하게는 20mgKOH/g 내지 50mgKOH/g의 범위이며, 보다 더 바람직하게는 20mgKOH/g 내지 30mgKOH/g의 범위이다. 산가가 15mgKOH/g 내지 70mgKOH/g의 범위에 있는 경우, 이형제가 충분히 효과적으로 분산될 수 있으며, 또한, 이렇게 해서 얻어진 토너는 저온에서 정착이 가능하고 내기후성(weatherability)이 우수하다. 이러한 내기후성의 향상은 정착 온도 강하에 기인하는 것으로 여겨지는데, 이러한 정착 온도 강하는 산가 증가에 따른 수지와 용지 사이의 호환 적합성 증가에 의해 달성된다. 산가가 15mgKOH/g보다 낮은 경우, 하이브리드 수지 내에 포함되어 분산되어 있는 이형제가 폴리에스테르 수지로부터 쉽게 분리된다. 또한, 산가가 70mgKOH/g보다 높은 경우에는, 이렇게 해서 얻어진 토너의 대전량이 공기 중의 소량의 수증기에 의해서도 쉽게 영향을 받아 불안정해질 수 있다.

겔 투과 크로마토그래피, 즉 GPC에 의해 측정된 토너의 상한 피크 분자량(Mp)은 4,000 내지 8,000의 범위인 것이 바람직하다. 유동 시험기로 측정한 토너의 1/2 유동 온도는 145℃ 내지 165℃의 범위인 것이 바람직하다. 또한, 바인더 수지는 촉매로서 무기 주석(II) 화합물을 포함하는 것이 바람직하다. 상한 피크 분자 량(Mp)이 4,000 내지 8,000의 범위에 있는 경우, 토너의 정착성이 저하되는 것을 방지할 수 있으며, 회수 토너 입자가 저분자량 성분에 의해 분쇄되는 것을 방지할 수 있다.

토너의 1/2 유동 온도가 145℃ 내지 165℃의 범위에 있는 경우, 용지 상에 있는 토너 입자는 파쇄 및 변형 위험 없이 점탄성을 유지할 수 있으므로, 형성된 화상의 입상도가 향상될 수 있다. 무기 주석(II) 화합물이 바인더 수지를 촉매로서 함유하는 경우, 토너의 정전하 대전성이 향상될 수 있어, 감광체 표면으로부터 회수되어야 하는 토너 입자의 개수가 감소된다. 상기 정전하 대전성은 특히, 무기 주석(II) 화합물로서 옥틸레이트 주석을 사용함으로써 향상될 수 있다. 재사용(회수)되어야 하는 토너 입자의 개수를 감소시키기 위해서는, 토너 입자에 포함된 왁스를 충분히 분산시킬 필요가 있다. 바인더 수지가 폴리에스테르 수지인 경우, 토너 입자에 왁스가 충분히 분산되지 않을 수도 있다. 이 경우에, 무기 주석(II) 화합물을 촉매로서 구비하는 폴리에스테르 유닛과 비닐 중합 유닛 모두를 포함하는 하이브리드 수지 성분(바인더 수지)을 추가함으로써 왁스가 토너 중에 충분히 분산될 수 있다. 하이브리드 수지의 함량(A)과 이형제의 함량(B)이 이하의 수식 1을 만족하는 경우 왁스가 입자 중에 가장 효과적으로 분산될 수 있다.

[수식 1]

(1/2)×B ≤A≤ 3B

상기 하이브리드 수지의 함량(A)과 이형제의 함량(B)이 수식 1을 만족하는 경우, 하이브리드 수지는 폴리에스테르 수지 중의 이형제 및 분산제로서 효과적으 로 작용할 수 있으며, 이에 따라 폴리에스테르 수지가 바인더 수지로서의 역할을 하는 입자 중에 특히 왁스가 충분히 분산될 수 있다. 본 발명의 발명자는 분산 착색제가 이형제에 부착되는 경향이 있기 때문에 이형제의 분산성이 안료의 분산성에 영향을 준다는 사실을 발견하였다. 그 이유는, 분말 형태의 토너 원료가 혼합되어 있는 경우, 카본 블랙과, 안료 및/또는 마스터배치(masterbatch) 안료를 포함하는 착색제가, 이형제의 고점착 특성으로 인해 견인된 바인더 수지에보다, 이형제에 더 잘 부착되기 때문이다. 또한, 하이브리드 수지 중의 비닐 중합 유닛의 소수성이 토너의 수분 흡수량을 감소시킬 수 있어 토너의 우수한 내기후성 및 대전 안정성을 달성할 수 있다. 수분 흡수량이 감소하면 토너 입자가 수분을 흡수하는 것을 방지할 수 있어 토너 응집을 방지할 수 있다. 이형제의 우수한 분산성은 토너로 형성된 화상의 광택도가 저하되는 것을 방지할 수 있고, 이형제가 불충분하게 분산된 경우 발생하는 토너 응집을 방지할 수 있으며, 안료가 유색 토너에 충분히 분산될 수 있도록 함으로써 고도의 색 재현성을 갖는 화상을 제공할 수 있게 된다. 하이브리드 수지의 함량(A)이 상기 수식 1에서의 {(1/2)×B}보다 작은 경우에는, 하이브리드 수지의 함량이 부족하므로, 이형제와 착색제가 충분히 분산될 수 없어 결국 화상의 광택도가 쉽게 저하되며 토너 응집이 쉽게 발생할 수 있다. 반면에, 하이브리드 수지의 함량(A)이 상기 수식 1의 3B보다 큰 경우에는, 하이브리드 수지의 함량이 과다하므로, 바인더 수지로서 역할하는 폴리에스테르 수지와 하이브리드 수지가 서로 쉽게 분리되며 하이브리드 수지 성분에서 비닐 중합 유닛의 함량이 증가하여, 화상의 광택도가 쉽게 저하되며 형성된 화상은 불균일한 광휘를 나타내는 경향이 있다. 또한, 토너의 정착 온도가 높아질 수도 있다.

상한 피크 분자량(Mp)은, GPC 크로마토그래프 측정 장치를 사용하여, 40℃로 가열된 가열 챔버 내에서 이와 동일한 온도로 컬럼(column)을 안정화시키는 단계와, 용제로서 THF를 분당 1ml의 유량으로 상기 컬럼에 유동시키는 단계, 그리고 1㎕의 THF 시료 용액을 주입하는 단계를 연속적으로 수행함으로써 측정될 수 있다. 분자량이 측정되고 나면, 여러 개의 단분산(monodispersion) 폴리스티렌 표준 시료에 기초하여 작성된 표준 곡선의 로그 값과 산출 수와의 관계로부터 시료의 분자량 분포가 산출된다.

표준 폴리스티렌 시료로서, 10² 내지 10⁷의 분자량을 갖는 시료가 사용될 수 있다. 이러한 표준 폴리스티렌 시료의 예로는, 도요 소다 코교사(Toyo Soda Kogyo) 및 쇼와 덴코사(Showa Denko K.K.)에서 제조한 시료가 있다. 10개 이상의 표준 폴리스티렌 시료를 사용하는 것이 바람직하다.

검출기로는 RI(refraction index; 굴절 계수) 검출기가 사용될 수 있다.

측정 시에는, 여러 개의 컬럼을 조합하여 사용하는 것이 바람직하다. 이러한 컬럼은 예를 들어, SHODEX GPC KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807 및800P(이들 모두 쇼와 덴코사에서 제조)로 이루어진 그룹, 또는 TSKgel G1000H(HXL), G2000H(HXL), G3000H(HXL), G4000H(HXL), G5000H(HXL), G6000H(HXL), G7000H(HXL) 및 TSKguardcolumn(모두 도요 소다 코교사에서 제조)으로부터 선택될 수 있다.

일반적으로, GPC 크로마토그래프에서는, 기준선으로부터 분자량 하한선인 분 자량 400까지 크로마토그래프가 상승하는 것을 이용하여 상한 피크 분자량(Mp)이 측정된다.

1/2 유동 온도가 유동 시험기[시마드주사(SHIMADZU CORPORATION)에서 제조]를 이용하여 JIS K72101 표준에 따라 측정되었다. 이러한 측정 시에는, 체적이 1cm³인 수지 시료를 온도가 분당 6℃씩 상승하도록 가열한다. 그 후, 플런저(plunger)를 사용하여, 시료에 10kg/cm²의 압력을 가하여, 직경이 0.5mm이고 길이가 1mm인 노즐을 통해 시료를 인출한다. 노즐을 통해 시료를 인출하는 동안 시험 기구를 사용하여 S-자형 강하량 온도 곡선의 플롯을 작성한다. 1/2 유동 온도는 수지의 절반이 강하하는 높이인 h/2에 대응하는 온도로서, 여기서, "h"는 구해진 곡선의 높이를 나타낸다.

일반적으로, 직경이 보다 작은 입자로 이루어진 토너는 정전하 대전성은 뛰어난 반면, 화상 현상 장치의 구성 부재 둘레에 입자가 용이하게 비산되는 단점이 있다. 토너의 유동성과 정전하 대전성의 균형을 이루기 위해서는, 적어도 소수성 티타늄 산화물 미립자를 포함하는 것이 바람직하다.

또한, 소수성 티타늄 산화물 미립자가 후술하는 조건을 만족한다면, 감광체 표면으로부터의 토너 입자의 제거 특성을 향상시킬 수 있다. 즉, Ia/Ib의 비율(여기서, "Ia"는 최대 회절 강도를 나타내는 것이며, "Ib"는 최소 회절 강도를 나타내는 것이다)은, 후술하는 X-선 회절법에 의해 측정한 바에 따르면, 2θ=20.0°내지 40.0°의 범위 내에서 1.0보다 높고 3.0보다는 작다. Ia/Ib의 비율이 1.0보다 작은 경우, 미립자는 결정 구조를 갖추고 있지 않다. 그 결과, 이러한 미립자를 토너 입자에 첨가할 경우 정전하 대전성을 향상시킬 수 없으며, 또한 토너 입자가 클리닝되기 어렵게 할 수 있다. 그 이유는, 이러한 미립자는 토너 입자의 경도를 감소시키며, 그 자체 점성으로 인해 감광체에 부착되는 경향이 있기 때문이다. Ia/Ib의 비율이 3.0보다 큰 경우에는, 미립자가 강력한 결정 구조를 갖추게 된다. 그 결과, 미립자로 인해 클리닝 블레이드(cleaning blade)가 마모되어, 블레이드의 클리닝 능력이 감소될 수 있다.

-X-선 회절-

측정 기구 : MXP-18[맥 사이언스사(MAC Science Co.)에서 제조한 X-선 회절 측정계]

방사선 공급원(타깃) : 구리(Cu)

파장 길이 : 1.5405 옹스트롬 (CuKα1의 방사선)

관 전압/관 전류 : 40.0kV 및 200mA

발산 슬릿 : 1.0°

수용 슬릿" : 0.30mm

스캐터 슬릿 : 1.0°

주사 속도 : 4.0도/분

이하에서는, 본 발명에 사용된 소수성 티타늄 산화물을 형성하기 위한 방법이 설명된다. 이 방법은 후술하는 연속적인 단계(a) 내지 단계(e)를 포함한다:

(a) 티탄광석을 황산을 이용하여 분해하여 얻은 분산 용액을 소수화하여, 슬 러리 형태의 메타티타닉산을 생성하는 단계와;

(b) 생성된 메타티타닉 산의 pH 레벨을 조절하는 단계와;

(c) 입자가 응집되는 것을 방지하도록 수성계 매체 중에 메타티타닉산을 충분히 분산시키는 단계와;

(d) 소수화제를 상기 매체 안에 투하하여 소수화제와 메타티타닉산을 반응시키는 단계와;

(e) 이렇게 얻은 반응 생성물을 여과, 건조 또는 분쇄하여 소수성 티타늄 산화물 미립자를 얻는 단계.

또한, 후술하는 연속적인 단계(a') 내지 단계(f')를 포함하는 다른 방법도 있다:

(a') 화학 펌프를 이용하여 캐리어 가스인 질소 가스 중에 포함된 유리면(glass wool)에 티타늄 테트라이소프로폭사이드를 조금씩 공급하고, 공급된 티타늄 테트라이소프로폭사이드가 증발하도록 유리면을 약 200℃까지 가열하는 단계와;

(b') 반응 용기 내에서 일정 시간 이내에 증발 가스를 약 300℃의 온도로 열분해하는 단계와;

(c') 열분해 생성물을 급속 냉각하여 반응 생성물을 얻는 단계와;

(d') 2시간 동안 약 300℃에서 상기 반응 생성물을 하소 처리(calcination)하는 단계와;

(e') XD-브래그(bragg) 각도(2θ)가 20.0° 내지 40.0°의 범위에 있도록 Ia/Ib의 비율을 조절하는 단계; 그리고

(f') 이렇게 해서 얻어진 생성물을 소수화하여 소수성 티타늄 산화물 미립자를 얻는 단계.

-착색제-

본 발명에 사용된 착색제로는, 공지된 모든 안료 및 염료가 사용될 수 있다. 예를 들어, 카본 블랙, 니그로신(nigrosine) 염료, 아이언 블랙, 나프톨 옐로우 S, 한자(hanza) 옐로우(10G, 5G, G), 카드뮴 옐로우, 옐로우 아이언 산화물, 옐로우 오커(ocher), 크롬 옐로우, 티타늄 옐로우, 폴리아조(polyazo) 옐로우, 오일 옐로우, 한자 옐로우(GR, A, RN, R), 안료 옐로우 L, 벤지딘 옐로우(G, GR), 퍼머넌트 옐로우(NCG), 발칸 패스트(Balkan fast) 옐로우(5G, R), 타트라진 레이크(tartrazine lake), 퀴놀린(quinoline) 옐로우 레이크, 안스라잔(anthrazane) 옐로우 BGL, 이소인돌리논(isoindolinone) 옐로우, 철단(colcothar), 적납(red lead), 버밀리온 납, 카드뮴 레드, 카드뮴 머큐리 레드, 안티몬 버밀리온, 퍼머넌트 레드(4R), 파라레드(parared), 페이서 레드(faicer red), 파라클로로오소니트로아닐린 레드, 리솔 패스트 스칼렛(lithol fast scarlet) G, 밝은 패스트 스칼렛, 밝은 카민 BS, 퍼머넌트 레드(F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), 패스트 스칼렛 VD, 발칸 패스트 루빈(rubine) B, 밝은 스칼렛 G, 리솔 루빈 GX, 퍼머넌트 레드 F5R, 밝은 카민 6B, 안료 스칼렛 3B, 보르도(Bordeaux) 5B, 톨루이딘 적갈색, 퍼머넌트 보르도 F2K, 헬리오 보르도 BL, 보르도 10B, 본 적갈색 라이트, 본 적갈색 매체, 에오신(eosin) 레이크, 로다민(rhodamine) 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린(alizarin) 레이크, 시오인디고(thioindigo) 레드 B, 시오인디고 적갈색, 오일 레드, 퀴나크리돈(quinacridone) 레드, 피라조론(pyrazolone) 레드, 폴리아조(polyazo) 레드, 크롬 버밀리온, 벤지딘 오렌지, 페리논(perinone) 오렌지, 오일 오렌지, 코발트 블루, 세루린 블루, 알칼리 블루 레이크, 피코크 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 비금속 프타로시아닌 블루, 프타로시아닌 블루, 패스트 스카이 블루, 인단스렌 블루(RS, BC), 인디고, 울트라마린 블루, 프러시안 블루, 안스라퀴논(anthraquinone) 블루, 패스트 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 레이크, 코발트 바이올렛, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안스라퀴논 바이올렛, 크롬 그린, 아연 그린, 산화 크롬, 피리디안(pyridian), 에머랄드 그린, 안료 그린 B, 나프톨 그린 B, 그린 골드, 산 그린 레이크, 말라카이트 그린, 프타로시아닌 그린, 안타퀴논 그린, 산화 티타늄, 아연 플라워, 리소폰(lithopone) 및 이들의 혼합물이 사용될 수 있다. 전술한 모든 안료 및 염료는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

착색제가 특정 색채로 제한되는 것은 아니며, 그 용도에 따라 흑색 및 기타 다른 색채 중에서 선택될 수 있다. 이러한 착색제의 색채는 하나가 될 수도 있고 조합 색채일 수도 있다.

블랙 착색제의 예에는, 용광로 블랙, 램프 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 블랙을 포함하는 카본 블랙(C.I. 안료 블랙 7)과; 구리, 철(C.I. 안료 블랙 11)과 산화 티타늄을 포함하는 금속; 그리고 아닐린 블랙(C.I. 안료 블랙 1)을 포함하는 유기 안료가 포함된다.

기타 다른 색채의 착색제의 예에는, C.I 안료 레드 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 21, 22, 23, 30, 31, 32, 37, 38, 39, 40, 41, 48, 48:1, 49, 50, 51, 52, 53 및 53:1, 54, 55, 57, 57:1, 58, 60, 63, 64, 68, 81, 83, 87, 88, 89, 90, 112, 114, 122, 123, 163, 177, 179, 202, 206, 207, 209 및 211을 포함하는 마젠타 안료; C.I. 안료 바이올렛 19; 및 C.I. 버드레드 1, 2, 10, 13, 15, 23, 29 및 35가 포함된다.

기타 다른 색채의 착색제의 예로, C.I. 안료 블루 2, 3, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 15:6, 16, 17 및 60을 포함하는 시안 안료와; C.I. 버드블루 6; C.I. 산 블루 45와; 프타로시아닌 구조가 1 내지 5 프타리미도메틸기로 대체된 구리 프타로시아닌 안료; 그리고 그린 7 및 36이 있다.

기타 다른 색채의 착색제의 예로, C.I 안료 옐로우 1-16, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 23, 55, 65, 73, 74, 83, 97, 110, 151, 154 및 180을 포함하는 옐로우 안료와; C.I. 버드 옐로우 1, 3 및 20; 그리고 오렌지 36이 있다.

토너 중의 이러한 착색제의 함량은 특히 제한되어 있는 것은 아니며, 그 용도에 따라 적절한 수준으로 결정될 수 있지만, 바람직하게는 1 질량% 내지 15 질량%의 범위이며, 보다 바람직하게는 3 질량% 내지 10 질량%의 범위이다. 함량이 1 질량% 미만인 경우, 토너로 형성되는 화상의 색상 강도가 저하된다. 또한, 함량이 15 질량% 이상인 경우에는, 착색제가 토너 입자 중에 충분히 분산되지 않을 수도 있어, 색상의 강도 저하 및 토너의 전기 특성 열화가 초래된다.

착색제는 수지와 조합된 상태에서 마스터배치로서 사용될 수도 있다. 이러한 마스터배치의 생성에 사용되거나 마스터배치와 반죽되는 결합 수지에는, 전술한 바 와 같은 바인더 수지 외에도, 폴리스티렌, 폴리 p-클로로스티렌, 폴리비닐 톨루엔과 같은 스티렌 중합체 및 그 대체 생성물과; 스티렌 p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐 나프탈렌 공중합체, 스티렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-옥틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸-클로로메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴로니크릴 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체 및 스티렌-말레이트 에스테르 공중합체와 같은 스티렌계 공중합체; 그리고 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 염화물, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 에폭시 폴리올 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 부티랄, 폴리아크릴산 수지, 로진, 개질 로진, 테르펜 수지, 지방족 또는 지환식 하이드로카본 수지, 방향족 석유 수지, 염화 파라핀 및 파라핀 왁스가 있다. 이들 착색제는 단독으로 사용되거나 조합하여 사용될 수도 있다.

-대전 규제제-

본 발명의 토너에는 적어도 하나의 대전 규제제가 사용될 수 있다. 이러한 대전 규제제의 예에는, 니그로신 염료와; 4원계 암모늄염과; 아미노기를 포함하는 중합체와; 금속을 포함하는 아조(azo) 염료와; 살리실산 착화합물; 및 페놀 화합물 이 포함된다. 이들 규제제는 단독으로 사용되거나 조합하여 사용될 수 있다.

-이형제-

본 발명의 토너에 사용되는 이형제는 특히 제한되어 있는 것은 아니며 그 용도에 따라 공지된 이형제 중에서 선택될 수 있다. 그러나, 바람직한 예로는, 무지방산 카나버 왁스, 몬탄 왁스 및 산화 라이스 왁스가 있다. 이들 왁스는 단독으로 사용되거나 조합하여 사용될 수 있다. 이들 왁스 중 적어도 하나를 사용함으로써, 전술한 하이브리드 수지가 효과적으로 분산될 수 있다.

카나버 왁스는 미세 결정 형태인 것이 바람직하며, 5mgKOH/g 이하의 산가를 갖는다. 이러한 카나버 왁스 입자의 경우 토너 바인더에 혼합되는 경우에는 입경이 1㎛ 이하인 것이 바람직하다.

몬탄 왁스는 일반적으로, 광물질을 정제한 몬탄계 왁스를 일컫는 것이다. 카나버 왁스와 마찬가지로, 미세 결정 형태인 것이 바람직하다. 이 몬탄 왁스의 산가는 5mgKOH/g 내지 14mgKOH/g 의 범위인 것이 바람직하다.

산화 라이스 왁스는 쌀겨 왁스를 공기에서 산화시켜 얻어진다. 산화 라이스 왁스의 산가는 10mgKOH/g 내지 30mgKOH/g의 범위인 것이 바람직하다.

기타 이형제로서, 공지되어 있는 왁스 중에서 선택된 적어도 하나 또는 두 개 이상의 조합물이 사용될 수 있다. 그 예로, 고형 실리콘 왁스와, 고지방산 고알콜 몬탄 에스테르 왁스, 그리고 저분자량 폴리프로필렌 왁스가 있다.

이형제의 체적 평균 입경은, 이형제가 토너 바인더 중에 분산되기 이전에는, 10㎛ 내지 800㎛의 범위인 것이 바람직하다.

-기타 성분-

기타 성분은 특히 제한되어 있는 것은 아니며 그 용도에 따라 선택될 수 있다. 이러한 기타 성분의 예로는, 테플론(등록 상표) 분말, 아연 스테아르산 분말 및 플루오르화 폴리비닐라이덴 분말과 같은 분말 광택제; 산화 세륨 분말, 실리콘 카바이드 분말 및 스트론튬 티탄산염 분말과 같은 연마제 분말; 카본 블랙 분말, 산화 아연 분말 및 산화 주석 분말과 같은 전도성 강화제; 그리고 극성이 역전된 백색 미립자와 흑색 미립자와 같은 현상 능력을 갖춘 강화제가 있다.

(토너 제조 방법)

본 발명의 토너 제조 방법은 특히 제한되어 있는 것은 아니며 그 용도에 따라 공지되어 있는 방법 중에서 선택될 수 있다. 이러한 방법의 예에는, 반죽-제분, 중합 반응, 용액 현탁 및 스프레이 과립화가 있다. 이들 방법 중, 착색제를 충분히 분산시키면서 고생산성을 달성하기 위해서는 반죽-제분이 바람직하다.

반죽-제분 공정은 예를 들어, 적어도 바인더 수지와, 대전 규제제 및 안료로 이루어진 토너 성분을 기계적으로 혼합하는 단계와, 이 혼합물을 용융 반죽하는 단계와, 그 생성 결과물을 분쇄하는 단계, 그리고 이렇게 얻은 입자를 분류하는 단계를 포함한다. 토너 성분을 기계적으로 혼합하거나 혼합물을 용융 반죽함에 있어서, 최종 생성물에는 사용되지 않는 분쇄/분류 입자가 재사용될 성분/혼합물에 혼합될 수도 있다.

상기 표현 "최종 생성물에는 사용되지 않는 입자" 또는 부산물은 분쇄/분류 시에 얻어진 입자를 일컫는 것으로, 최종 생성물에 사용하기에는 크기가 너무 작거 나 너무 큰 입자이다. 이러한 입자가 토너 성분/혼합물에 혼합되는 경우, 입자 대 토너의 비율은 1:99 내지 50:50의 범위인 것이 바람직하다.

토너 성분을 기계적으로 혼합하기 위한 방법은 특히 제한되어 있는 것은 아니다. 일반적으로, 정규 조건 하에서 회전 가능한 블레이드가 장착된 공지된 믹서를 사용하여 이루어질 수 있다.

혼합 완료 후, 이렇게 해서 얻어진 혼합물은 반죽기 내에 배치되어 용융 반죽 과정을 거치게 된다. 반죽기로는, 단축의 연속적인 반죽기와, 2축의 연속적인 반죽기, 그리고 배치 타입 롤 제분기(batch type roll mill) 중 어느 하나가 사용될 수 있다.

혼합물은 바인더 수지의 분자 체인이 쪼개지지 않도록 주의 깊게 선택된 조건/환경 하에서 용융 반죽되어야 한다. 보다 구체적으로 설명하자면, 용융 반죽 온도는 바인더 수지의 연화점에 따라 결정되어야 한다. 이 연화점보다 지나치게 낮은 온도는 다수의 체인이 쪼개지도록 만드는 반면, 지나치게 높은 온도는 성분이 분산되는 것을 방해한다.

용융 반죽 완료 후, 그 결과로 얻어진 생성물은 분쇄된다. 이러한 생성물의 분쇄 시, 생성물은 우선 대충 분쇄된 다음, 다시 곱게 분쇄되는 것이 바람직하다. 이러한 생성물의 바람직한 분쇄 방법은 제트류를 이용하여 분쇄 플레이트에 맞대어 생성물/입자를 충돌시키는 단계와, 그 생성물/입자를 회전 로터와 스테이터 사이의 좁은 간극에 배치하는 단계를 포함한다.

분쇄 완료 후, 이렇게 해서 얻어진 입자는 예를 들어, 원심력을 이용하여 유 출 흐름(stream) 형태로 분류되어, 토너 베이스로서 사용되는 특정 직경의 입자가 얻어진다. 결과물인 토너의 유동성, 저장 안정성, 현상 능력 및 전사 효율을 향상시키기 위하여, 이렇게 해서 얻어진 입자에 후술하는 바와 같이 제조되는 소수성 실리카 분말과 같은 무기 미립자가 첨가 및 혼합될 수도 있다.

외부 첨가제의 혼합에는 일반적인 분말 믹서가 사용된다. 이러한 믹서는 그 내부 온도가 제어될 수 있도록 재킷 등을 내장하고 있는 것이 바람직하다. 믹서 내에서 외부 첨가제에 연속적으로 가해지는 압력의 세기를 변경할 수 있도록, 첨가제는 점차적으로 첨가될 수도 있고, 또는 몇 차례로 첨가될 수 있다. 믹서의 회전 속도, 롤링 운동 속도, 혼합 온도 및 혼합 시간을 변경하기 위한 기타 수단이 사용될 수 있다. 초기에는 첨가제에 강한 압력에 이어 약한 압력을 가할 수 있으며, 또는 그 반대 방식도 가능하다.

첨가제의 혼합을 위해, V-자형 믹서, 록킹(locking) 믹서, 로에디지(loedige) 믹서, NAUTA 믹서 또는 헨셀(Henschel) 믹서가 사용될 수 있다.

(2성분 현상제)

본 발명의 2성분 현상제는 본 발명의 토너와 캐리어를 포함한다.

캐리어는 특히 제한되어 있는 것은 아니며 그 용도에 따라 공지된 캐리어 중에서 선택될 수 있다. 이러한 캐리어의 예로는, 철 분말, 페라이트 분말, 니켈 분말 및 자철광 분말과 같은 자성 코어 재료 입자; 수지로 피복된 자성 입자; 그리고 자성 입자가 분산되어 있는 수지 입자가 있다. 이들 광물 중, 그 코어 재료 입자 상에 피복 층을 갖는 캐리어 재료가 특히 바람직하다.

피복 층이 형성되어 있는 수지는 특히 제한되어 있는 것은 아니며 그 용도에 따라 선택될 수 있다. 이러한 수지의 예로는, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 염화 폴리에틸렌 및 염화술폰산 폴리에틸렌과 같은 폴리올레핀 수지; 폴리스티렌, 아크릴(폴리메틸메타아크릴레이트), 폴리아클로니트릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 알코올, 폴리비닐 부티랄, 염화비닐, 폴리비닐 카르바졸, 폴리비닐 에테르 및 폴리비닐 케톤과 같은 폴리비닐 또는 폴리비닐리덴 수지; 염화폴리비닐 아세테이트 공중합체, 폴리테트라플로오로에틸렌, 플루오르화폴리비닐, 플루오르화폴리비닐리덴 및 폴리클로로플루오로에틸렌과 같은 플루오르화수지; 폴리아미드; 폴리에스테르; 폴리우레탄; 폴리카보네이트; 우레아-포름알데히드 수지와 같은 아미노 수지; 에폭시 수지; 그리고 실리콘 수지가 있다. 이들 수지는 단독으로 사용될 수도 있고 조합하여 사용될 수도 있다.

캐리어의 평균 입경은 대전성을 향상시키기 위한 35㎛ 내지 80㎛의 범위인 것이 바람직하다.

바람직하게는, 2성분 현상제는 공지되어 있는 각종 전자 사진 시스템에서 화상 형성에 사용될 수 있다. 본 발명의 후술하는 바와 같은 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법에 사용되는 것이 특히 바람직하다.

(토너 용기)

본 발명의 토너 용기는 본 발명의 토너 및/또는 현상제를 수용하고 있다.

토너 용기는 특히 제한되어 있는 것은 아니며 용도에 따라 공지되어 있는 용기 중에서 적절하게 선택될 수도 있다. 바람직한 예의 용기로는 뚜껑이 장착된 용 기가 있다.

토너 용기의 크기, 구성, 구조 및 재료는 특히 제한되어 있는 것은 아니며 그 용도에 따라 적절하게 결정될 수 있다. 예를 들어, 토너 용기는 원통형인 것이 바람직하다. 특히, 내주면에 나선형 홈이 형성되고, 회전을 통해 내부에 수용된 토너 입자를 출구로 운반하도록 구성되며, 일부 또는 전체가 후술하는 바와 같이 작용하도록 구성된 원통형 토너 용기를 사용하는 것이 바람직하다.

토너 용기의 재료는 특히 제한되어 있는 것은 아니며 적절한 재료 중에서 선택될 수 있다. 고정밀도를 달성할 수 있는 재료 중에서 선택하는 것이 바람직한데, 이러한 재료에는 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 염화폴리비닐, 폴리아크릴 수지, 폴리카보네이트 수지, ABS 수지 및 폴리아세틸 수지가 포함된다.

본 발명의 토너 용기는 저장 및 이송이 용이하며, 취급성이 뛰어나고, 예를 들어, 토너 공급을 위한 본 발명의 프로세스 카트리지 또는 화상 형성 장치에 착탈 가능하게 부착되는 경우 바람직하게 사용될 수 있다.

(프로세스 카트리지)

본 발명의 프로세스 카트리지는 적어도 정전 잠상 담지체(이하에서, 전자 사진 감광체, 전자 사진 감광체 또는 화상 담지체로 일컫는다)와, 정전 잠상 담지체 상의 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시 화상을 형성하도록 구성된 현상 유닛, 그리고 화상 현상 후 상기 정전 잠상 담지체의 표면에 남아 있는 토너 입자를 제거하도록 구성된 클리닝 유닛을 포함하며, 필요에 따라 기타 적절하게 선택된 유닛을 더 포함한다.

현상 유닛은 적어도 본 발명의 현상제를 저장하기 위한 용도로서, 또한 본 발명의 토너를 수용할 수도 있는 적어도 하나의 현상제 용기를 포함하며, 또한 토너 및/또는 현상제를 공급하기 위한 적어도 하나의 현상제 캐리어를 포함한다. 캐리어를 통해 공급된 토너 층의 두께를 제어하기 위한 층 두께 제어 부재를 포함할 수도 있다.

본 발명의 프로세스 카트리지는 각종 전자 사진 화상 현상 장치에 착탈 가능하게 부착될 수 있으며, 본 발명에 사용되는 후술하는 화상 형성 장치에 착탈 가능하게 부착되는 것이 바람직하다.

(화상 형성 방법)

본 발명의 화상 형성 방법은 적어도 대전 단계, 노출 단계, 현상 단계, 정착 단계, 클리닝 단계 및 토너 회수 단계를 포함하며, 또한 바람직하게는, 잔류 토너 입자를 재사용하기 위해 회수하는 단계를 포함한다. 또한, 전하 제거 단계 및 제어 단계와 같은 기타 적절하게 선택된 단계를 더 포함할 수도 있다. 대전 단계와 노출 단계의 조합 단계를 총칭하여 정전 잠상 형성 단계라 칭할 수도 있다.

본 발명에 사용된 화상 형성 장치는 적어도 대전 유닛, 노출 유닛, 현상 유닛, 정착 유닛, 클리닝 유닛 및 토너 회수 유닛을 포함하며, 또한 바람직하게는, 잔류 토너 입자를 재사용하기 위해 회수하도록 구성된 유닛을 포함한다. 또한, 전하 제거 유닛 및 제어 유닛과 같은 기타 적절하게 선택된 유닛을 더 포함할 수도 있다. 대전 유닛과 노출 유닛의 조합 유닛을 총칭하여 정전 잠상 형성 유닛이라 칭 할 수도 있다.

본 발명의 화상 형성 방법에 사용된 화상 형성 장치는 전자 사진 화상을 형성하는 것이라면 특별히 제한되지 않는다. 이러한 화상 형성 장치는, 예를 들어 복사기 또는 프린터일 수 있다.

본 발명의 화상 형성 방법에 사용되는 화상 형성 장치를 구현하기 위한 실시예를 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1의 디지털 복사기 형태의 화상 형성 장치는 공지되어 있는 전자 사진 기법을 이용하여 화상을 형성하며, 감광체 드럼(1)을 포함하고 있다. 이 감광체(1)의 둘레에는 회전 방향(A)의 상류에서 하류로 대전 장치(2), 노출 유닛(3), 현상 유닛(4), 전사 유닛(5), 클리닝 유닛(6), 토너 회수 유닛(15) 및 정착 유닛(10)이 설치되어 있다.

노출 유닛(3)은 압반(platen)(7) 상의 원본 또는 복사본을 판독 유닛(8)으로 스캐닝함으로써 생성된 화상 신호로부터 감광체(1) 상에 정전 잠상을 형성하도록 구성된 것이다.

감광체(1) 상의 정전 잠상은 현상 유닛(4)에 의해 토너상으로 현상된다. 이어서, 토너상은 전사 유닛(5)에 의해 전사 용지 상에 정전기적인 방식으로 전사된다[용지 공급 섹션(9)에 의해 공급된다]. 그 후, 전사 용지는 토너상을 정착하도록 정착 유닛(10)에 공급된 다음, 장치로부터 배출된다.

토너상 전사 후, 감광체(1) 상의 잔류 토너 입자 및 이물질이 클리닝 유닛(6)에 의해 제거된다. 이렇게 회수된 토너 입자는 토너 회수 유닛(15)을 통해 토너 호퍼(도시하지 않음)에 공급되어, 다른 토너 입자와 혼합된다. 이러한 토너 입 자는 그 후, 현상제 용기(도시하지 않음)에 회수되어, 다른 화상의 형상에 사용된다.

도 2에는 본 발명의 화상 형성 장치의 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 감광체(1) 둘레에 또는 감광체(1)와 접촉하여, 다음과 같은 부재, 감광체(1)의 표면을 균일하게 대전시키기 위한 대전 장치(2); 대전 표면 상에 정전 잠상을 형성하기 위한 노출 유닛(3); 정전 잠상을 토너상으로 전환하기 위한 현상 유닛(4); 기록 용지에 토너상을 전사하기 위한 전사 유닛(5); 토너상의 전사 후 감광체(1)의 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 유닛(8); 그리고 감광체(1)의 표면으로부터 잔류 전하를 배출하기 위한 전하 제거 유닛(10)이 설치되어 있다.

이하에는, 도 2의 클리닝 유닛(8)을 설명한다. 클리닝 유닛(8)은 감광체(1)의 회전 방향의 상류 및 하류에 각각 배치된 제1 클리닝 블레이드(11)와, 제2 클리닝 블레이드(12)를 포함한다. 클리닝 유닛은 또한, 토너 회수 블레이드(13)와, 이 토너 회수 블레이드(13)에 의해 회수된 토너 입자를 이송하기 위한 토너 회수 코일(14)을 포함한다. 회수된 토너 입자는 토너 회수 유닛(도시하지 않음)을 통해 토너 호퍼에 공급되어 토너 호퍼 내부의 다른 토너 입자와 혼합된다. 이러한 토너 입자는 현상제 용기로 복귀되어 다른 화상의 형성에 사용된다.

제1 클리닝 블레이드(11)는 예를 들어, 금속, 수지 또는 고무로 형성된다. 바람직하게는, 예를 들어, 플루오르화 고무, 규소 고무, 부틸 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무 및 폴리우레탄 고무 중에서 선택된 고무로 형성되는 것이 바람직하다. 이들 고무 중 폴리우레탄 고무가 특히 바람직하다.

도 3에 도시된 바와 같이, 감광체의 표면을 긁어내도록 구성된 제2 클리닝 블레이드(12)는 베이스(12a)와 연마 입자 함유층(12b)의 두 개의 층으로 구성되어 있다.

베이스(12a)는, 예를 들어 고무, 수지 또는 금속으로 이루어져 있다. 제1 클리닝 블레이드와 마찬가지로, 베이스(12a)에는 고무가 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 폴리우레탄 고무가 특히 바람직하다. 연마 입자 함유층(12b)은 고무 중에 연마 입자를 분산시켜 형성된다.

베이스(12a)가 고무로 형성된 경우, 연마 입자 함유층(12b)에 사용되는 다른 고무는 65° 내지 85°의 경도를 갖는 것이 바람직하다. 경도가 65°보다 작은 경우, 연마 입자 함유층(12b)이 빠르게 닳을 수도 있다. 또한, 경도가 85°보다 높은 경우, 연마 입자 함유층(12b)의 가장자리에 쉽게 금이 갈 수도 있다.

연마 입자의 예에는, 질화 규소와 같은 질화물; 알루미늄 규산염, 마그네슘 규산염, 운모, 칼슘 규산염, 칼슘 카보네이트 및 석고와 같은 석회 물질; 탄화 규소, 탄화 붕소, 탄화 탄탈늄, 탄화 티타늄, 탄화 알루미늄 및 탄화 지르코늄과 같은 탄화물; 그리고 산화 세륨, 산화 크롬, 산화 티타늄 및 산화 알루미늄과 같은 산화물이 포함된다.

전술한 예 중, 산화 세륨이 우수한 연마 효과를 얻기에 바람직하다.

연마 입자의 평균 입경은 0.05㎛ 내지 100㎛의 범위인 것이 바람직하다. 평균 입경이 0.05㎛보다 작은 경우에는, 고무 중에 충분히 분산되어 충분한 연마 효과를 제공하기에는 입자가 너무 작다. 평균 입경이 100㎛보다 큰 경우에는, 입자가 너무 커 연마력이 지나치게 강해지게 되어, 감광체(1)의 표면에 스크래치가 생기게 된다.

연마 입자 함유층(12b) 중의 연마 입자 함유량은 0.5 질량% 내지 50 질량%의 범위인 것이 바람직하다. 연마 입자의 함유량이 0.5 질량% 미만인 경우, 연마 입자가 연마 입자 함유층(12b) 중에 드문드문 분산되어 충분한 연마 효과를 제공할 수 없다. 또한, 연마 입자의 함유량이 50 질량%보다 큰 경우에는, 연마 입자의 양이 지나치게 많아, 연마 입자가 연마 입자 함유층(12b)으로부터 쉽게 탈락된다. 이와 같은 높은 함량은 또한, 연마 입자 함유층(12b)의 생산비를 증가시키게 된다.

기본적으로, 베이스(12a)와 연마 입자 함유층(12b)은 소정 두께로 형성될 수 있지만, 연마 입자 함유층(12b)의 두께는 제2 클리닝 블레이드(12)의 두께의 0.5% 내지 50% 이내인 것이 바람직하다. 연마 입자 함유층(12b)의 두께가 제2 클리닝 블레이드(12)의 두께의 0.5%보다 얇은 경우, 연마 입자 함유층(12b)은 장시간에 걸쳐 연마 효과를 제공하기에는 너무 얇다. 또한, 연마 입자 함유층(12b)의 두께가 제2 클리닝 블레이드(12) 두께의 50%보다 두꺼운 경우에는, 제2 클리닝 블레이드(12)가 충분한 탄성을 구비하지 않을 수도 있어 감광체(1)의 표면이 제2 클리닝 블레이드에 의해 균일하게 긁혀질 수 없다. 제2 클리닝 블레이드(12)는 그 연마 입자 함유층(12b)이 감광체(1)와 접촉하도록 배치된다.

제1 클리닝 블레이드(11)는 주로 감광체(1)의 표면으로부터 잔류 토너 입자 및 종이 먼지를 제거하기 위해 설치된다. 제2 클리닝 블레이드(12)는, [감광체(11)의 표면에 부착되어 있으며 주로 토너 입자로부터 분리된 무기 미립자로 이루어져 있는]물질을 긁어내고, 연마 입자 함유층(12b)을 이용하여 감광체(1)로부터 벗겨지는 물질로 막을 형성하도록 설치되어 있다. 제2 클리닝 블레이드(12)는 또한, 감광체(1)의 표면으로부터 제1 클리닝 블레이드(11)에 의해 제거되지 않은 잔류 토너 입자 및 종이 먼지를 제거하기 위해 설치된다. 연마 입자가 연마 입자 함유층(12b)에 전술한 범위 이내에서 균일하게 분산되기 때문에, 연마 입자에 의해 연마 입자 함유층(12b)이 감광체(1)의 표면에 형성된 표면 층을 균일하게 긁어낼 수 있어, 표면에 어떠한 문제도 야기하지 않도록 한다.

또한, 분산된 연마 입자는 클리닝 블레이드의 표면에 제공된 연마 입자와 비교하여 보다 장시간 견딜 수 있으면서도 짧은 시간 내에 용이하게 제거될 수 있다. 따라서, 제2 클리닝 블레이드(12)는 장시간에 걸쳐 감광체의 표면을 클리닝하기 위한 효과적인 수단으로서 사용될 수 있다.

제1 클리닝 블레이드(11)와 제2 클리닝 블레이드(12)의 구성에 대해 후술한다. 바람직한 실시예에서, 제1 클리닝 블레이드(11)와 베이스(12a)가 고무로 만들어진 경우, 베이스(12a)를 구성하는 고무의 경도가 제1 클리닝 블레이드(11)의 경도보다 높은 것이 바람직하다. 베이스(12a)가 이와 같이 더 높은 경도를 가짐에 따라 클리닝 블레이드(12)는 제1 클리닝 블레이드(11)와 비교하여 더 강한 압력을 가할 수 있게 되어, 제2 클리닝 블레이드(12)는 제1 클리닝 블레이드(11)를 이용하여서는 감광체의 표면으로부터 제거할 수 없었던 부착 물질을 제거하고 그러한 물질로 막을 형성할 수 있다.

제1 클리닝 블레이드(11)와 제2 클리닝 블레이드(12)는 각각, 도 2에 도시된 바와 같이, 감광체(1)에 맞대어 배열되는 것이 바람직하다. 제1 클리닝 블레이드(11)는, 이와 같이 맞대어 배열되는 경우, 감광체(1)의 표면으로부터 잔류 토너 입자와 종이 먼지를 효과적으로 제거할 수 있다. 또한, 제2 클리닝 블레이드(12)는, 맞대어 배열되는 경우, 제2 클리닝 블레이드(12)와 물질 사이에 발생한 충격에 의해 감광체(1)의 표면으로부터 상기 물질을 효과적으로 제거할 수 있다.

감광체(1)의 표면에 대한 제2 클리닝 블레이드(12)의 접촉각은 5° 내지 25°의 범위인 것이 바람직하다. 클리닝 블레이드(12)의 접촉각이 5°보다 좁다면, 블레이드의 바닥면과 감광체(1)가 접촉하여, 블레이드의 크리프(creep) 변형을 유발한다. 이 경우에, 연마 효과는 짧은 시간 안에 소멸된다. 또한, 접촉각이 25°보다 넓다면, 화상 형성 공정 완료 후 감광체(1)의 회전 방향이 바뀌는 경우 블레이드가 역방향으로 비틀어질 수도 있다.

제2 클리닝 블레이드(12)에 의해 감광체(1)의 표면에 가해지는 선형 압력은 10gf/cm 내지 60gf/cm의 범위인 것이 바람직하다. 접촉 압력이 10gf/cm²보다 낮은 경우, 이 압력은 감광체(1)의 표면으로부터 물질을 긁어내기에는 불충분하여, 물질 중 일부가 표면 상에 남게 된다. 또한, 접촉 압력이 60gf/cm²보다 강한 경우에는, 감광체(1)에 형성된 층이 지나치게 긁혀 감광체(1)의 작동 수명이 줄어들게 된다.

제2 클리닝 블레이드(12)가 감광체(1) 상의 층과 접촉하여 이루어지는 변형 깊이[제2 클리닝 블레이드(12)의 경도 및 접촉 압력에 의해 결정됨]는 0.2mm 내지 1.5mm의 범위인 것이 바람직하다. 만입부의 깊이가 상기 범위가 되도록 제2 클리닝 블레이드(12)가 구성되어 배열되는 경우에는, 감광체(1) 상의 층이 지나치게 긁히는 것을 방지할 수 있으며, 따라서 표면으로부터 물질을 제거하기 위한 효과적인 수단으로서 역할할 수 있다.

도 4에는 본 발명의 화상 형성 장치의 다른 실시예가 개략적으로 도시되어 있다. 도 4에 도시된 바와 같이, 제2 클리닝 블레이드(12)는 감광체(1) 상에서 끌리도록 배열될 수 있는 반면, 제1 클리닝 블레이드(11)는 감광체(1)에 맞대어 배열된다. 제1 클리닝 블레이드(11)는 전술한 바와 동일한 이유로 맞대어 배열된다. 제2 클리닝 블레이드(12)가 감광체(1) 상에 끌리도록 배열됨에 따라 클리닝 성능이 약간 떨어지는 점에 유의하여야 한다. 그러나, 이와 같이 끌리도록 배열함에 따른 장점으로서, 제2 클리닝 블레이드가 역방향으로 쉽게 비틀어지는 것을 방지할 수 있다. 제2 클리닝 블레이드는 앞서가는 방식으로 배열되는 경우에는 쉽게 비틀어지는데, 그 이유는 감광체(1)의 표면 상에 제2 클리닝 블레이드에 의해 제거되어야 할 입자가 거의 없기 때문이다.

제2 클리닝 블레이드(12)가 맞대어 배열되는 경우와 마찬가지로, 제2 클리닝 블레이드(12)에 의해 감광체(1)의 표면에 가해지는 접촉 압력은 10gf/cm² 내지 60gf/cm²의 범위인 것이 바람직하다. 접촉 압력이 상기 범위에 있는 경우, 제2 클리닝 블레이드(12)는 감광체(1)의 표면을 효과적으로 클리닝할 수 있다.

도 2 및 도 4에 도시된 클리닝 유닛에 있어서, 제2 클리닝 블레이드(12)는 항상 감광체(1)와 접촉하도록 배열될 수도 있고, 또는 필요한 경우에만 접촉하도록 배열될 수도 있다. 이 경우에, 제2 클리닝 블레이드(12)는 솔레노이드 또는 캠 기구와 같은 제어 장치에 의해 이동할 것이다. 제2 클리닝 블레이드(12)가 감광체(1)와 항상 접촉하지는 않도록 배열되는 경우, 긁어 내어지는 표면 층의 양이 감소되어, 감광체(1)의 작동 수명을 연장할 수 있게 된다.

제2 클리닝 블레이드(12)에는 측방향 진동을 인가하기 위한 기구가 더 설치되는 것이 바람직하다. 도 5에는 제2 클리닝 블레이드(12)와 함께 측방향 진동을 인가하기 위한 기구가 개략적으로 도시되어 있다. 제2 클리닝 블레이드(12)는 압력 홀더(도시하지 않음)에 의해 유지되어 있다. 이 압력 홀더를 지지하기 위해 한 쌍의 베어링이 코킹 가장자리(caulked edge)에서 압력 홀더에 부착되어 있다. 제2 클리닝 블레이드(12)의 일측 가장자리는 진동 캠을 구비한 기어 휠(15)의 캠 원주면(15a)에 맞대어 가압된다. 감광체(1)가 방향(A)으로 회전하는 경우, 기어 휠(15)은 방향(B)으로 회전하여, 제2 클리닝 블레이드(12)에 측방향(C)으로 진동을 인가한다. 이와 같이 측방향 진동을 인가하기 위한 기구는, 연마 입자가 연마 입자 함유층(12a)에 균일하게 분산되어 있지 않은 경우 제2 클리닝 블레이드(12)가 감광체(1) 상의 층을 균일하게 긁어낼 수 있도록 할 수 있다.

제1 클리닝 블레이드(11)에는 연마 입자가 없지만, 제1 클리닝 블레이드는 감광체(1) 상의 층을 어느 정도 긁어내게 된다. 따라서, 제1 클리닝 블레이드(11)에도 또한 측방향 진동 인가 기구가 설치되는 것이 바람직하다. 또한, 감광체(1) 상의 층이 보다 더 균일하게 긁혀지도록 제1 및 제2 클리닝 블레이드(11, 12)에 서로 다른 진동 타이밍이 주어지는 것이 바람직하다.

이와 같이 서로 다른 진동 타이밍을 인가하기 위해, 캠 원주(15a)와 상이한 상(phase)의 다른 캠 원주가 제공되어, 제1 및 제2 클리닝 블레이드(11, 12)에 서로 다른 캠 원주로부터 측방향 진동이 인가될 수도 있다.

본 발명의 프로세스 카트리지에는, 전술한 클리닝 유닛(8)과, 감광체, 대전 유닛 및 현상 유닛 중 적어도 어느 하나가 일체형으로 포함되어 있다. 이러한 프로세스 카트리지는 화상 형성 장치에 착탈 가능하게 부착되도록 구성된다. 이러한 프로세스 카트리지에 의해, 장시간에 걸쳐 감광체의 표면을 매우 양호한 상태로 유지할 수 있으며, 또한 토너 입자가 작은 경우에도 화질 저하를 방지할 수 있다.

본 발명의 클리닝 유닛(8)을 구비한 화상 형성 장치는 도 1, 도 2 및 도 4에 도시된 실시예에만 제한되는 것은 아니며, 감광체로부터 토너상이 전사되는 중간 전사 부재를 구비한 것이거나, 상이한 색상용의 복수 개의 감광체를 구비하는 것일 수도 있다. 본 발명에 있어서, 현상 유닛(4)에 사용된 토너가 후술하는 조건을 만족하는 경우 클리닝 유닛(8)이 특히 효과적일 수 있다. 즉, 쿨터 방법으로 측정된 개수 평균 입경(D1)은 3.5㎛ 내지 6.5㎛의 범위이어야 하며, 토너 입자의 개수 분포 변동 계수(여기서, 변동 계수는 토너 입자의 개수 분포 표준 편차를 개수 평균 입경으로 나누어 구해진다)는 22.0 내지 35.0의 범위이어야 하고, 직경이 4.00㎛ 내지 8.00㎛의 범위인 토너 입자의 함량은 40 개수% 내지 59 개수%의 범위이어야 한다. 미세 토너 입자는 감광체의 표면과 클리닝 블레이드 사이의 간극을 쉽게 통과한다. 또한, 토너 입자 중의 왁스 및/또는 무기 미립자와 같은 첨가제의 함량은 토너 입자의 직경 감소에 따라 증가하는 경향이 있으므로, 이들 첨가제는 토너 입 자가 작을수록 토너 입자로부터 보다 용이하게 분리되어, 다른 부재에 오염을 야기할 수 있다.

그러나, 본 발명에서는, 클리닝 유닛(8)에 의해 감광체의 표면으로부터 미세 토너 입자 및 토너 입자 중의 첨가제/물질을 제거할 수 있다. 이러한 클리닝 유닛(8)에 있어서, 제1 클리닝 블레이드(11)는 감광체(1)의 표면으로부터 미세 토너 입자와 종이 먼지를 제거하며, 제2 클리닝 블레이드(12)는 연마 입자 함유층(12a)에 의해 감광체(1)의 표면으로부터 주로 왁스 또는 무기 미립자로 이루어진 부착 물질을 긁어낸다. 제2 클리닝 블레이드(12)는 또한, 감광체(1)의 표면으로부터 제1 클리닝 블레이드(11)에 의해 제거되지 않은 토너 입자 및 종이 먼지를 제거한다. 베이스(12a) 그리고 연마 입자가 균일하게 분산되어 있는 연마 입자 함유층(12b)으로 구성된 제2 클리닝 블레이드(12)는 그 연마 입자가 분리되는 것을 방지하여, 장시간에 걸쳐 우수한 클리닝 성능을 제공할 수 있다.

토너 입자가 회수되어 재공급되는 통상의 시스템에 있어서, 전술한 조건을 만족하는 미세 토너 입자는 감광체의 표면으로부터 거의 제거될 수 없으며, 분쇄되고, 첨가제와 혼합됨으로써 토너의 유동성이 저하되고, 인쇄 용지가 늘어날수록 상당량의 종이 먼지와 혼합됨으로써 토너 입자의 재사용이 점점 더 어려워지게 된다. 그러나, 본 발명에서는, 감광체(1)의 회전 방향의 상류 및 하류에 각각 배치된 제1 클리닝 블레이드와 제2 클리닝 블레이드(베이스와 연마 입자 함유층을 구비하며 감광체의 표면을 긁어내도록 구성됨)를 구비한 클리닝 유닛이 전술한 바와 같은 미세 토너 입자에 맞서 우수한 클리닝 성능을 제공할 수 있다.

본 발명의 토너가 우수한 정착성을 가짐에 따라, 벽 두께가 1.0mm 이거나 이보다 얇은 정착 롤러를 구비한 정착 유닛을 사용하면서 롤러 중 하나(정착 또는 가압 롤러)의 표면의 단위 면적에 다른 롤러 표면에 의해 인가된 압력(롤러 간의 하중을 접촉 면적으로 나누어 산출된 압력)이 1.5×10⁵Pa 이거나 이보다 낮은 조건 하에서도 용지에 적당하게 정착될 수 있다. 이러한 표면 압력이 낮은 정착 유닛을 사용함으로써, 상기 토너로 더 높은 입상도를 갖는 화상을 생성할 수 있다.

이러한 정착 유닛의 일 예가 도 6에 도시되어 있다. 도시된 정착 유닛에 있어서, 토너상이 이미 제공되어 있는 기록 매체가 정착 롤러(토너상에 열을 가하는 롤러)와 가압 롤러 사이에 공급되어, 토너상이 상기 매체에 열적으로 정착된다. 이러한 정착 유닛에 있어서, 토너상과 접촉하는 정착 롤러의 벽 두께는 1.0mm 이거나 이보다 얇으며, 롤러에 인가되는 표면 압력은 1.5×10⁵ Pa이거나 이보다 낮다. 도 6에서, 도면 부호 21은 정착 롤러이며, 도면 부호 22는 가압 롤러이다. 정착 롤러(21)는 금속 실린더(23)와, 이 금속 실린더(23)에 피복되어 있는 오프셋 방지 층(24)으로 구성되어 있다. 금속 실린더(23)는 알루미늄, 스테인레스강 또는 황동과 같은 고열전도성 재료로 형성된다. 오프셋 방지 층(24)은 예를 들어, 상온 가황 고무(즉, 상온에서 탄성 고체 상태인 RTV), 실리콘 고무, 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로 알킬 비닐에테르(또는 PFA), 또는 폴리테트라플로오로에틸렌(즉, PTFE)로 형성된다. 히터(25)가 정착 롤러(21)의 내측에 설치된다. 일반적으로, 가압 롤러(22)를 구성하는 금속 실린더(26)는 금속 실린더(23)와 동일한 재료로 형성된다. 금속 실린더(26)의 표면은 오프셋 방지 층(27)으로 피복되어 있으며, 상기 오프셋 방지 층(27)은 예를 들어, PFA 또는 페록시트리플루오로 초산(즉, PTFA)으로 형성된다. 히터(28)가 가압 롤러(22)의 내측에 설치될 수도 있다.

도 6에서, 정착 롤러(21)는 그 양 단부에 설치된 한 쌍의 스프링에 의해 가압 롤러(22)와 접촉하도록 힘을 받으면서 회전한다.

기록 매체(예를 들어, 종이)가 정착 롤러(21)와 가압 롤러(22) 사이에 공급되어, 기록 매체 상에 제공된 토너상이 정착된다.

본 발명에 따른 정착 유닛에 사용된 정착 롤러의 금속 실린더에 있어서, 그 벽 두께는 1.0mm이거나 이보다 얇아, 상당히 짧은 시간 내에 소정 온도로 가열될 수 있다.

금속 실린더의 두께는 그 강도 및 열 전도성에 따라 결정된다. 일반적으로, 0.2mm 내지 0.7mm의 범위인 것이 바람직하다.

정착 롤러에 의해 가압 롤러에 인가된 하중 또는 표면 압력은 1.5×10⁵Pa이거나 이보다 낮은 범위인 것이 바람직하다. 표면 압력은 스프링에 의해 정착 롤러의 양 단부에 인가된 총 압력 크기를 롤러의 접촉 면적으로 나누어 얻은 값으로 결정된다.

롤러의 접촉 면적을 구하기 위하여, 기록 매체는 정상 정착 온도로 가열된 정착 롤러와 가압 롤러 사이에 공급되며, 이러한 매체의 공급은 수십 초 동안 정착 롤러와 가압 롤러의 사이에서 매체의 소정 면적(A)이 가압되는 점에서 정지된다. 상기 면적(A)의 표면 조건은 크게 변경될 수 있으며, 이 면적(A)으로부터 접촉 면적이 구해진다. 기록 매체는 일단 가열되고 나면 표면 조건이 크게 변하는 OHP 시트와 같은 재료로부터 선택된다.

토너상의 정착을 위해 보다 높은 표면 압력이 적절하긴 하지만, 벽 두께가 1.0mm 이거나 이보다 얇은 금속 실린더로 구성된 정착 롤러 상에 상당한 크기의 압력이 인가되는 경우에는 변형을 초래할 수도 있다. 따라서, 상기 압력은 1.5× 10⁵Pa이거나 이보다 낮은 것이 바람직하며, 0.5×10⁵Pa 내지 1.0×10⁵Pa의 범위인 것이 보다 바람직하다.

작은 입경 및 좁은 입도 분포 때문에, 본 발명의 토너는 우수한 열 전도성을 갖는다. 따라서, 이러한 토너로부터 형성된 토너상은 전술한 범위의 표면 압력을 갖는 정착 롤러를 구비한 정착 유닛에 의해 적당하게 정착될 수 있다. 상기 범위에서, 입상도가 보다 높은 화상이 구해질 수 있다.

예

후술하는 예들을 통해 본 발명을 보다 상세히 설명하지만, 이들 예가 본 발명을 제한하기 위한 것은 아니다. 후술하는 예들에 사용된 용어 "부(part)" 및 "%"는 따로 언급이 없는 한 각기 "질량부" 및 "질량%"로 간주한다.

(제조예 1)

-산화 티타늄 분말 제조-

산화 티타늄 분말(A, B, C) 각각을 후술하는 단계를 수행하여 제조하였다. 이러한 제조 단계는, (a) 기본 재료인 티타늄 테트라이소프로폭사이드를 화학 펌프를 이용하여 유리면에 조금씩 공급하고, 이 유리면을 질소 가스(캐리어 가스로서 사용) 환경 하에서 상기 공급 티타늄 테트라이소프로폭사이드가 증발하도록 200℃로 가열하는 단계와, (b) 반응 용기 내에서 320℃에서 상기 증발 가스를 열분해하는 단계와, (c) 이렇게 해서 얻어진 열분해 생성물을 급속 냉각하는 단계, 그리고 (d) 아래의 표 1에 따른 온도 및 시간에서 상기 냉각 생성물을 하소 처리하는 단계를 포함한다.

이렇게 해서 얻어진 분말(A, B, C) 각각에 대하여 후술하는 단계를 수행함으로써 소수성 산화 티타늄 분말(A, B, C)을 제조하였다. 이러한 제조 단계는, (a) 분말을 물에 충분히 분산시키는 단계와, (b) 분말과 입자를 응집되지 않도록 분산시키면서, 이렇게 해서 얻은 용액에, 고체 함량을 기준으로, 방울 모양으로(dropwise) 소수성 메틸 트리메톡시 실란 30 질량부(분말 100 질량부 당)를 첨가하는 단계와, (c) 그 결과로 얻어진 용액을 여과 및 건조하는 단계와; (d) 이렇게 해서 얻은 생성물을 2시간 동안 120℃에서 가열하는 단계, 그리고 (e) 제트 밀을 이용하여 가열 생성물을 분쇄하는 단계를 포함한다.

이렇게 해서 얻은 소수성 산화 티타늄 분말(A, B, C)의 특성은 아래의 표 1에 기재된 바와 같다.

[표 1]

	하소 온도(℃)	하소 시간(min)	Ia:cps	Ib:cps	강도비율(Ia/Ib)
산화티타늄분말(A)	220	150	2516	2100	1.2
산화티타늄분말(B)	300	80	2412	731	3.3
산화티타늄분말(C)	250	120	1914	1044	1.8

(합성 예 1A)

-폴리에스테르 수지(1A)의 합성-

온도계, 스테인레스강 교반기, 박막 수직 하강 응축기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 목부가 4개인 2L 유리 플라스크 내부에 후술하는 구성 원료를 배치하였다. 구성 원료는 폴리옥시프로필렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 740g; 폴리옥시에틸렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 300g; 디메틸 테레프탈레이트 466g; 이소도데세닐 숙신산 무수물 80g; 트리-n-부틸 1,2,4-벤젠트리카복실레이트 114g; 그리고 주석(II) 옥틸레이트 10g으로 이루어져 있다. 그 후, 상기 플라스크를 전기 맨틀 히터(electric mantle heater) 내부에 배치하여 210℃의 질소 가스 환경 하에서 상기 구성 원료를 반응시켰다. 이러한 반응의 처음 절반은 정상 압력 조건 하에서 수행하였으며, 나머지 절반은 감소 압력 조건 하에서 수행하였다. 이렇게 해서, 폴리에스테르 수지(1A)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 폴리에스테르 수지(1A)의 비율은 22%이었다. 폴리에스테르 수지(1A)의 상한 피크 분자량은 8,500이었다.

(합성 예 2A)

-폴리에스테르 수지(2A)의 합성-

온도계, 스테인레스강 교반기, 박막 수직 하강 응축기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 목부가 4개인 3L 유리 플라스크 내부에 후술하는 구성 원료를 배치하였다. 구성 원료는 폴리옥시프로필렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시필)프로판 551g; 폴리옥시에틸렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 463g; 푸마르산 191g; 1,2,4-벤젠트리카복실산 169g; 그리고 주석(II) 수산화물 12g으로 이루어져 있다. 그 후, 상기 플라스크를 전기 맨틀 히터 내부에 배치하여 210℃의 질소 가스 환경 하에서 상기 구성 원료를 반응시켰다. 이러한 반응의 처음 절반은 정상 압력 조건 하에서 수행하였으며, 나머지 절반은 감소 압력 조건 하에서 수행하였다. 이렇게 해서, 폴리에스테르 수지(2A)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 폴리에스테르 수지(2A)의 비율은 18%이었다. 폴리에스테르 수지(2A)의 상한 피크 분자량은 6,000이었다.

(합성 예 3A)

-하이브리드 수지(1A)의 합성-

낙하 깔때기에, 비닐 수지 단량체인 스티렌 410g과, 2-에틸헥실 아크릴레이트 90g, 그리고 중합 반응 개시제로서의 아조비스이소부티로니트릴 20g을 배치하였다. 온도계, 스테인레스강 교반기, 박막 수직 하강 응축기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 목부가 4개인 5L 유리 플라스크 내부에 후술하는 구성 원료를 배치하였다. 구성 원료는 폴리옥시프로필렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시필)프로판 780g; 푸마르산 24g; 이소도데세닐 숙신산 무수물 76g; 테레프탈산 250g; 그리고 주석(II) 옥틸레이트 5g으로 이루어져 있다. 그 후, 상기 플라스크를 전기 맨틀 히터 내부에 배치하여 질소 가스 환경 하의 135℃에서 상기 구성 원료를 휘저었다. 1시간 동안 낙하 깔때기로부터 방울 모양으로 비닐 수지 단량체와 중합 반응 개시제를 첨가하였다. 이어서, 결과물인 혼합물을 2시간 동안 135℃에서 숙성시킨 다음 그 구성 원료를 230℃에서 반응시켰다. 이러한 반응을 ASTM E28-67 표준에 따라 연화점이 115℃ 에 도달할 때까지 계속하였다. 이렇게 해서, 하이브리드 수지(1A)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 하이브리드 수지(1A)의 비율은 0%이었다. 하이브리드 수지(1A)의 상한 피크 분자량은 7,300이었다.

(합성 예 4A)

-스티렌-아크릴레이트 수지(1A)-

온도계, 교반기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 고압 반응 용기 내부에, 크실렌 200부를 배치하였으며, 또한 질소 가스로 용기를 정화 처리하였다. 이러한 질소 정화 후 용기(및 그 내용물)를 170℃로 가열하였다. 이어서, 용기 내에 3시간 동안 후술하는 구성 원료를 방울 모양으로 첨가하였다. 그 첨가 구성 원료는 스티렌 719.2부와, n-부틸 아크릴레이트 271.6부 및 γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란 9.2부의 혼합물; 중합 반응 개시제로서의 디-t-부틸 페록사이드 1.5부; 그리고 디비닐벤젠 12부와 가교 결합제로서의 크실렌 100부의 혼합물이다. 이어서, 용기 내부의 결과물인 혼합물을 1시간 동안 170℃에서 숙성시켜 그것의 중합 반응을 완료하였다. 그 다음, 이렇게 해서 얻은 생성물을 감소 압력 하에서 탈용매화 처리하였다. 이렇게 해서, 스티렌-아크릴레이트 수지(1A)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 스티렌-아크릴레이트 수지(1A)의 비율은 38%이었다. 스티렌-아크릴레이트 수지(1A)의 상한 피크 분자량은 15,600이었다.

(합성 예 5A)

-폴리에스테르 수지(3A)의 합성-

체적이 7m³이고 가스 도입 관과 응축기 및 교반기가 장착된 배치(batch) 반응 용기 내부에, 폴리옥시프로필렌(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 2100kg, 푸마르산 670kg 및 주석 옥틸레이트 20kg을 배치하였다. 이들 원료 및 용기를 240℃로 가열하여 8시간 동안 정상 압력 하에서 반응시켰다. 이어서, 반응물을 연화점이 소정 온도에 도달할 때까지 3kPa의 감소 압력 하에서 추가로 반응시켰다. 그 후, 용기 내부의 압력을 정상 수준으로 복원하고, 가열 및 교반 공정을 중지하여 축합 중합 반응을 종결시켰다. 용기 내부의 워터 자켓(water jacket) 내에 냉수가 유동하도록 하여 상기 반응 생성물을 냉각시켰다. 냉각 후, 냉각된 반응 생성물을 분쇄하였다. 이렇게 해서, 폴리에스테르 수지(3A)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 폴리에스테르 수지(3A)의 비율은 0%이었다. 폴리에스테르 수지(3A)의 상한 피크 분자량은 3,500이었다.

(합성 예 6A)

-하이브리드 수지(2A)의 합성-

주석(II) 옥틸레이트 5g 대신 디라우리록시 주석(II) 7g을 사용한 점을 제외하고는 합성 예 3과 동일한 방식으로 하이브리드 수지(2A)를 제조하였다. 연화점이 108℃에 도달할 때까지 하이브리드 수지(2A)를 계속 반응시켰다. 이렇게 해서, 하이브리드 수지(2A)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 하이브리드 수지(2A)의 비율은 0%이었다. 하이브리드 수지(2A)의 상한 피크 분자량은 6,800이었다.

(합성 예 7A)

전술한 바와 같은 방식으로, 스티렌-아크릴레이트 수지(2A)를 제조하였다.

온도계, 교반기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 고압 반응 용기 내부에, 크실렌 300부를 배치하였으며, 또한 질소 가스로 용기를 정화 처리하였다. 이러한 질소 정화 후 용기(및 그 내용물)를 170℃로 가열하였다. 이어서, 용기 내에 3시간 동안 후술하는 구성 원료의 혼합물을 방울 모양으로 첨가하였다. 그 첨가 구성 원료는 스티렌 719.2부와, n-부틸 아크릴레이트 271.6부; γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란 9.2부; 그리고 중합 반응 개시제로서의 디-t-부틸 페록사이드 1.5부이다. 이어서, 용기 내부의 결과물인 혼합물을 1시간 동안 170℃에서 숙성시켜 중합 반응을 완료하였다. 그 다음, 이렇게 해서 얻은 생성물을 감소 압력 하에서 탈용매화 처리하였다. 이렇게 해서, 스티렌-아크릴레이트 수지(2A)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 스티렌-아크릴레이트 수지(2A)의 비율은 0%이었다. 스티렌-아크릴레이트 수지(2A)의 상한 피크 분자량은 3,400이었다.

(예 1)

폴리에스테르 수지(1A) 20부

하이브리드 수지(1A) 5부

폴리에스테르 수지(3A) 50부

X-11[오리엔트 케미컬 인더스트리즈사(Orient Chemical Industries, LTD.)에서 제조한 살리사이클릭산 유도체 계통의 지르코늄 복합체] 5부

WEP-2[노프사(NOF Corporation)에서 제조한 에스테르 왁스] 10부

REGAL 330R[카보트사(CABOT Corporation)에서 제조한 카본 블랙] 10부

전술한 토너 성분들을 FM10B[미츠이 미케 머시너리사(Mitsui Miike Machinery Co., LTD.)에서 제조한 헨첼(Henschel) 믹서]를 사용하여 함께 혼합하였다. 이 혼합물을 150℃에서 PCM-30[이케가이 테코사(Ikegai Tekko Co., LTD.)에서 제조한 2축 반죽기]을 이용하여 반죽하였으며, 그 반죽 생성물을 IDS-2(니폰 뉴메틱 엠에프지사(Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.)에서 제조한, 파쇄 판이 장착된 분쇄기)를 사용하여 분쇄하였다. 이렇게 해서 얻은 입자를 MDS-I(니폰 뉴메틱 엠에프지사에서 제조한 스트림 분류기)를 사용하여 분류하였다. 이러한 방식으로, 토너 베이스 입자(1)를 제조하였다. 샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자(1) 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트(일본)사(Clariant(Japan) K.K.)]에서 제조한 H-2000) 2.0부를 첨가하여 이들을 함께 혼합하였다. 초음파 메쉬를 사용하여 상기 혼합물로부터 응집 입자를 제거하여, 토너(1)를 제조하였다.

토너(1)의 입도 분포를 쿨터 멀티사이저 II를 사용하여 채널 함량 퍼센테이지(개수%)에 따라 분석하였다. 입도 분포, 개수 분포 변동 계수(A)[여기서, 변동 계수(A)는 개수 분포 표준 편차를 개수 평균 입경으로 나누어 구한 값이다], 체적 분포 변동 계수(B)[여기서, 변동 계수(B)는 체적 분포 표준 편차를 체적 평균 입경으로 나누어 구한 값이다], 1/2 유동 온도, 상한 피크 분자량 및 이완 겉보기 밀도를 포함하는 결과치가 표 2에 기재되어 있다.

-현상제(1)의 제조-

토너(1)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨 가량은 토너(1)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(1)를 제조하였다.

예 2 내지 예 14 및 비교예 1 내지 비교예 4의 토너 성분은 이하에 제시되는 바와 같다. 예 1에서와 동일한 반죽기/분쇄기 및 기타 장치를 사용하여, 예2 내지 예 14 및 비교예 1 내지 비교예 4의 후술하는 바와 같은 토너 성분을 반죽하였다. 그 결과 얻어진 반죽물을 분쇄하여 예 2 내지 예 14 및 비교예 1 내지 비교예 4의 토너 베이스 입자를 형성한 다음, 이들 입자를 분류하였다. 분쇄 및 분류 조건을 각각의 예 및 비교예 별로 조절하여, 표 2에 개시한 소정 직경을 갖는 입자를 제조하였다. 그 각각의 토너 베이스 입자(2 내지 14)에 대하여, 해당 섹션에서 언급하는 첨가제를 제공하여, 토너(2 내지 14)를 제조하였다.

각각의 토너(2 내지 14)와, 평균 체적 직경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 각각의 토너의 총 질량의 5%로 하였다)를 혼합하여 현상제(2 내지 14)를 제조하였다.

이렇게 해서 얻은 토너(2 내지 14)의 특성과, 입도 분포, 개수 분포 변동 계수(A)[여기서, 변동 계수(A)는 개수 분포 표준 편차를 개수 평균 입경으로 나누어 구한 값이다], 체적 분포 변동 계수(B)[여기서, 변동 계수(B)는 체적 분포 표준 편차를 체적 평균 입경으로 나누어 구한 값이다], 1/2 유동 온도, 상한 피크 분자량 및 이완 겉보기 밀도를 포함하는 결과치가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

(예 2)

토너 베이스 입자(2)의 토너 성분은 토너 베이스 입자(1)에서와 동일하며, 분쇄 및 분류 조건은 예 1에서와 다르게 하였다.

-토너 성분-

토너 베이스 입자(2) 100부

H-2000[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 1.0부

산화 티타늄 분말(C) 0.5부

(예 3)

토너 베이스 입자(3)의 토너 성분은 토너 베이스 입자(1)에서와 동일하며, 분쇄 및 분류 조건은 예 1에서와 다르게 하였다.

-토너 성분-

토너 베이스 입자(3) 100부

H-2000[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 1.5부

(예 4)

-토너 베이스 입자(4)의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(1A) 15부

폴리에스테르 수지(3A) 30부

하이브리드 수지(1A) 30부

X-11(오리엔트 케미컬 인더스트리즈사에서 제조한 살리사이클릭산 유도체 계통의 지르코늄 복합체) 5부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

토너 베이스 입자(4) 100부

H-2150VP[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 0.5부

(예 5)

-토너 베이스 입자(5)의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(1A) 25부

폴리에스테르 수지(3A) 30부

하이브리드 수지(2A) 20부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

토너 베이스 입자(5) 100부

산화 티타늄 분말(A) 0.8부

(예 6)

-토너 베이스 입자(6)의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(1A) 21부

하이브리드 수지(1A) 4부

폴리에스테르 수지(3A) 50부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

토너 베이스 입자(6) 100부

OX50([클라리언트사(일본)에서 제조한 소수성 실리카[ 0.5부

산화 티타늄 분말(C) 0.4부

(예 7 및 예 8)

-토너 베이스 입자(7, 8)의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(2A) 55부

하이브리드 수지(1A) 25부

PB34(오리엔트 케미컬 인더스트리즈사에서 제조한 아조 크롬 복합제) 3부

WEP-1(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 7부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

토너 베이스 입자(7, 8) 100부

H-2000[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 1.2부

산화 티타늄 분말(B) 0.7부

(예 9 내지 예 11)

-토너 베이스 입자(9 내지 11)의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(1A) 60부

스티렌-아크릴레이트 수지(2A) 20부

토아고세이 주식회사(Toagosei Co., Ltd.)에서 제조한 카나바 왁스 7부

X-11(오리엔트 케미컬 인더스트리즈사에서 제조한 살리사이클릭산 유도체 계통의 지르코늄 복합체) 3부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

토너 베이스 입자(9/10/11) 100부

R972[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 0.8부

(예 12)

-토너 베이스 입자(12)의 토너 성분-

스티렌-아크릴레이트 수지(1A) 40부

스티렌-아크릴레이트 수지(2A) 40부

Viscol 660P[산요 케미컬 인더스트리즈사(Sanyo Chemical Industries)에서 제조한 폴리프로필렌 왁스] 5부

E-84(오리엔트 케미컬 인더스트리즈사에서 제조한 살리사이클릭산 유도체 계통의 지르코늄 복합체) 5부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

토너 베이스 입자(12) 100부

H-30[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 1.5부

(예 13)

-토너 베이스 입자(13)의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(1A) 70부

폴리에스테르 수지(3A) 30부

WEP-1(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 5부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

토너 베이스 입자(13) 100부

H-30[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 1.5부

산화 티타늄 분말(C) 0.5부

(예 14)

토너 베이스 입자(1) 100부

H-2000[클라리언트사(일본)에서 제조한 콜로이드 실리카] 2.5부

산화 티타늄 분말(C) 0.3부

(비교예 1)

-비교예 1의 토너 베이스 입자의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(1A) 55부

하이브리드 수지(1A) 20부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

비교예 1의 토너 베이스 입자 100부

(비교예 2)

-비교예 2의 토너 베이스 입자의 토너 성분-

폴리에스테르 수지(2A) 70부

스티렌 아크릴레이트 수지(2A) 5부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

-토너 성분-

비교예 2의 토너 베이스 입자 100부

(비교예 3 및 비교예 4)

비교예 3 및 비교예 4의 토너 베이스 입자 100부

산화 티타늄 분말(C) 0.3부

<평가>

이하의 수식 2를 이용하여 중량 평균 입경(Dv) 및 개수 평균 입경(Dn)을 구하였으며, 그 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

[수식 2]

여기서, "n"은 측정 입자의 개수를 나타내며, CH는 각각의 채널을 나타낸다.

예 1 내지 예 14 및 비교예 1 내지 비교예 4의 모든 토너를 Imagio NEO 450[리코사(Ricoh Company, Ltd.)에서 제조한 화상 형성 장치로서, 토너 입자가 회수되어 재공급되도록 구성됨]을 사용하여 그 특성을 평가하였다.

Imagio NEO 450은 도 2에 도시된 바와 같은 제1 클리닝 블레이드(11)를 포함 하며, 제2 클리닝 블레이드(12)는 구비하고 있지 않다.

예 15에서는, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 클리닝 블레이드(12)가 부착된 Imagio NEO 450을 사용하여 예 1의 토너의 특성을 측정하였다.

예 16에서도, 도 2에 도시된 바와 같이 제2 클리닝 블레이드(12)가 부착된 Imagio NEO 450을 사용하여 예 3의 토너의 특성을 측정하였다.

<화상 형성>

상온/습도, 25℃/60% 상대 습도 하에서 Imagio NEO 450을 사용하여 100,000매의 용지를 인쇄한 후 후술하는 평가를 수행하였으며, 그 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

<선명도>

전체 크기가 용지 상의 2mm² 의 면적에 들어가도록 한자 "電" 을 형성하였다. 도 7에 도시된 한자는 등급 매김 기준을 사용하여 선명도를 평가하기 위해 30배로 확대한 크기이다. 순위 2(4)의 선명도는 1과 3(3과 5) 사이의 중간 등급을 의미한다. 선명도 평가 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

<화상 농도>

직경이 3cm인 검은색 실선으로 된 원을 종이에 형성하였다. 이 원 내부의 10개의 서로 다른 점의 평균 농도를 맥베스(Macbeth) 농도계를 사용하여 측정함으로써 화상 농도를 구하였다. 그 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

<화상 농도의 불균일도>

상기 검은색 실선으로 된 원 내부의 10개의 서로 다른 점의 농도 중에서 최대 농도와 최소 농도 사이의 차이를 산출함으로써 화상 농도의 불균일도를 구하였다. 그 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

<화상이 흐릿해지는 현상>

후술하는 평가 기준을 사용하여 화상이 흐릿해지는 현상의 발생 등급을 매겼으며, 그 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

A : 화상이 흐릿해지는 현상이 인지되지 않았다.

B : 화상이 흐릿해지는 현상이 어느 정도 인지되었지만 실제 사용시 허용 가능한 수준이었다.

C : 화상이 흐릿해지는 현상이 인지되었으며 실제 사용시 허용 불가능한 수준이었다.

<토너 입자 제거 능력>

화상에 나타난 수직 여백 선으로부터, 토너 입자의 제거 능력을 후술하는 기준을 사용하여 등급을 매겼다.

A : 수직 여백 선이 인지되지 않았다.

B : 약간의 수직 여백 선이 인지되었지만 실제 사용시 허용 가능한 수준이었다.

C : 다수의 수직 여백 선이 인지되었으며 실제 사용시 허용 불가능한 수준이었다.

이와 같은 결과는 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

<토너 입자의 정착성>

토너 입자의 정착성을 평가하기 위해, 각각의 토너에 대해 서로 다른 정착 온도를 사용하여, Imagio 420(리코사에서 제조한 화상 형성 장치)에 의해 화상을 형성하였다.

3M 컴퍼니에서 시판하고 있는 수정 테이프를 준비하고, 2kg 중량의 웨이트(weight)를 사용하여 압력을 가함으로써 수정 테이프의 부분을 (0.85±0.05mg/cm²의 토너 증착량을 갖는)개개의 화상에 부착시켰다. 그 후, 상기 테이프를 천천히 벗겨내었다. 테이프가 부착되어 있었던 화상 영역의 농도를 부착 전에 그리고 테이프 제거 후에 각각 측정하였다. 이 화상 농도는 맥베스 농도계를 사용하여 측정하였다. 각각의 토너 입자의 정착성을 토너 입자 잔류율(%)에 관한 이하의 수식 3을 사용하여 평가하였다.

[수식 3]

토너 입자 잔류율(%) =

(테이프 제거 후의 화상 농도/테이프 부착 이전의 화상 농도)×100

표 2 및 표 3의 최저 정착 온도는 토너 입자 잔류율(%)이 80%이거나 이보다 작은 경우를 기준으로 한 것이다. 이러한 최저 정착 온도는 화상 형성 장치의 정착 온도를 소정량 감소시킴으로써 얻어진 것이다.

<핫 오프셋 온도>

정착 토너의 핫 오프셋(hot offset) 현상이 발생하는 정착 온도를 최저 정착 온도 시험 방식과 동일한 방식으로 측정하였다. 이러한 핫 오프셋 현상은 육안으로 관찰되었으며, 그 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

<분쇄 입자 공급>

토너 제조 공정에 사용되는 평평한 파쇄 판이 장착된 IDS-2(니폰 뉴메틱 엠프지사에서 제조한 분쇄기)를 사용하여, 후술하는 조건, 즉 공기 압력: 6.0kg/cm², 창(louver) 높이: 20mm, 조절 링: 60mm, 이격 링: 20mm, 간극: 80mm, 창 간격: 2mm, 단축 관: 20mm, UR 상부 밸브 개도:40, 사이클론 상부 개도: 90과 같은 조건 하에 각각의 토너를 분쇄하였다. 각각의 토너의 이렇게 해서 얻어진 분쇄 입자 중에서, 중량 평균 입경에 기초하여 직경이 5.0㎛ 내지 5.3㎛의 범위인 분쇄 입자의 공급을 측정하였다. 그 결과가 표 2 및 표 3에 개시되어 있다.

[표 2]

		예1	예2	예3	예4	예5	예6	예7	예8	예9	예10
채널	입도 분포
1	1.26-1.59(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
2	1.59-2.00(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
3	2.00-2.52(개수%)	14.2	8.8	8.1	0.8	0.8	4.7	4.8	1.0	1.2	0.0
4	2.52-3.17(개수%)	15.4	18.2	20.8	9.5	9.7	12.0	10.7	1.5	4.8	6.8
5	3.17-4.00(개수%)	30.2	25.7	29.2	30.4	30.8	27.4	30.5	38.4	10.1	13.1
6	4.00-5.04(개수%)	32.6	27.2	36.6	44.4	45.0	34.9	29.7	25.2	13.0	15.2
7	5.04-6.35(개수%)	7.2	16.4	5.3	12.8	12.9	18.6	19.0	21.2	19.8	18.9
8	6.35-8.00(개수%)	0.4	3.5	0.0	1.8	0.8	2.3	4.3	11.2	25.3	24.2
9	8.00-10.10(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.4	0.0	0.1	1.1	1.2	20.5	18.8
10	10.10-12.70(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.2	5.1	3.0
11	12.70-16.00(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.2	0.0
12	16.00-20.20(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
13	20.20-25.40(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
14	25.40-32.00(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
15	32.00-40.30(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
16	40.30-50.80(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
개수 평균 입경(D1)(㎛)		3.7	4.1	3.8	4.2	4.2	4.2	4.3	4.7	6.5	6.2
개수 분포 변동 계수(A)		26.1	30.5	23.3	22.0	22.4	25.6	28.9	28.4	34.7	34.9
질량 분포 변동 계수(B)		21.4	32.4	18.7	19.4	19.4	26.3	29.7	27.9	24.3	23.6
4.00-8.00㎛ 입자 비율 (개수%)		40.2	47.0	41.9	59.0	58.8	55.8	52.9	57.7	58.1	58.4
중량 평균 입경(D4)(㎛)		4.4	5.2	4.3	4.9	4.7	5.0	5.5	6.0	8.5	8.1
D4/D1		1.19	1.28	1.15	1.16	1.12	1.20	1.28	1.27	1.31	1.32
이완겉보기밀도(LAD) (g/cm³)		0.39	0.36	0.35	0.36	0.35	0.32	0.34	0.33	0.31	0.30
피크 분자량(Mp)		4000	4000	4000	5200	5800	4000	6800	6800	8200	8200
1/2 유동 온도(℃)		148	148	148	152	158	148	162	162	165	165
화상 농도		1.50	1.52	1.45	1.46	1.42	1.48	1.47	1.45	1.40	1.40
화상 농도의 불균일도		0.02	0.01	0.03	0.03	0.06	0.05	0.04	0.04	0.08	0.05
선명도		5	5	5	5	5	5	4-5	4-5	4	4
화상이 흐릿해지는 현상		A	A	A	A	A-B	A-B	B	B	B	B
토너 입자 제거 능력		B	A	B	B	A	A	A-B	A-B	B	B
최저 정착 온도(℃)		120	120	125	120	125	120	130	135	145	140
핫 오프셋 온도(℃)		230	230	230	230	230	230	235	235	235	235
분쇄 입자(kg/H)		15	15	15	13	13	15	10	10	8	8

[표 3]

		예11	예12	예13	예14	예15	예16	비교예1	비교예2	비교예3	비교예4
채널	입도 분포
1	1.26-1.59(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
2	1.59-2.00(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
3	2.00-2.52(개수%)	0.0	1.0	5.5	14.2	14.2	8.1	2.46	0.1	15.2	5.6
4	2.52-3.17(개수%)	6.8	9.8	12.4	15.4	15.4	20.8	6.15	5.5	20.1	16.2
5	3.17-4.00(개수%)	13.1	22.1	23.0	30.2	30.2	29.2	11.84	10.5	25.3	32.1
6	4.00-5.04(개수%)	15.2	23.9	29.2	32.6	32.6	36.6	15.94	11.3	34.4	40.2
7	5.04-6.35(개수%)	18.9	18.4	23.6	7.2	7.2	5.3	17.56	15.2	4.9	5.8
8	6.35-8.00(개수%)	24.2	16.7	5.0	0.4	0.4	0.0	26.24	29.2	0.2	0.0
9	8.00-10.10(개수%)	18.8	8.0	1.4	0.0	0.0	0.0	16.95	19.9	0.0	0.0
10	10.10-12.70(개수%)	3.0	0.2	0.0	0.0	0.0	0.0	2.70	8.2	0.0	0.0
11	12.70-16.00(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.16	0.1	0.0	0.0
12	16.00-20.20(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
13	20.20-25.40(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
14	25.40-32.00(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
15	32.00-40.30(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
16	40.30-50.80(개수%)	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0	0.0
개수 평균 입경(D1)(㎛)		6.2	5.13	4.4	3.7	3.7	3.8	6.1	6.7	3.6	3.9
개수 분포 변동 계수(A)		34.9	34.9	30.1	26.1	26.1	23.3	35.9	34.9	25.3	21.6
질량 분포 변동 계수(B)		23.6	26.3	28.3	21.4	21.4	18.7	23.8	24.5	20.4	26.4
4.00-8.00㎛ 입자 비율 (개수%)		58.4	59.0	57.7	40.2	40.2	41.9	59.7	55.6	39.4	46.1
중량 평균 입경(D4)(㎛)		8.1	6.9	5.7	4.4	4.4	4.3	8.1	8.8	4.3	4.4
D4/D1		1.32	1.34	1.28	1.19	1.19	1.15	1.33	1.31	1.20	1.13
이완 겉보기 밀도(LAD) (g/cm³)		0.29	0.33	0.35	0.41	0.39	0.35	0.35	0.33	0.38	0.37
피크 분자량(Mp)		8200	7800	3800	4000	4000	4000	7800	5500	4000	4000
1/2 유동 온도(℃)		165	168	145	148	148	148	157	150	148	148
화상 농도		1.39	1.41	1.42	1.48	1.50	1.45	1.31	1.35	1.25	1.34
화상 농도의 불균일도		0.09	0.08	0.09	0.04	0.02	0.03	0.15	0.09	0.08	0.22
선명도		4	4-5	5	5	5	5	3	2	5	5
화상이 흐릿해지는 현상		B	B	B	A-B	A	A	C	B	B	C
토너 입자 제거 능력		B	B	A	A	A	A	A	B	C	B
최저 정착 온도(℃)		140	145	125	120	120	125	150	150	145	130
핫 오프셋 온도(℃)		235	235	230	230	230	230	235	230	230	230
분쇄 입자(kg/H)		8	3	15	15	15	15	13	15	15	15

(합성 예 1B)

-폴리에스테르 수지(1B)의 합성-

온도계, 스테인레스강 교반기, 박막 수직 하강 응축기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 2L 유리 플라스크 내부에 후술하는 구성 원료를 배치하였다. 구성 원료 는 폴리옥시프로필렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 740g; 폴리옥시에틸렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 300g; 디메틸 테레프탈레이트 466g; 이소도데세닐 숙신산 무수물 80g; 트리-n-부틸 1,2,4-벤젠트리카복실레이트 114g; 그리고 주석(II) 옥틸레이트 10g으로 이루어져 있다. 그 후, 상기 플라스크를 전기 맨틀 히터 내부에 배치하여 210℃의 질소 가스 환경 하에서 상기 구성 원료를 반응시켰다. 이러한 반응의 처음 절반은 정상 압력 조건 하에서 수행하였으며, 나머지 절반은 감소 압력 조건 하에서 수행하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 폴리에스테르 수지의 비율은 25%이었다. 폴리에스테르 수지의 상한 피크 분자량은 9,000이었다. 이렇게 해서, 폴리에스테르 수지(1B)를 제조하였다.

(합성 예 2B)

-폴리에스테르 수지(2B)의 합성-

온도계, 스테인레스강 교반기, 박막 수직 하강 응축기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 목부가 4개인 3L 유리 플라스크 내부에 후술하는 구성 원료를 배치하였다. 구성 원료는 폴리옥시프로필렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시필)프로판 551g; 폴리옥시에틸렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시페닐)프로판 463g; 푸마르산 191g; 1,2,4-벤젠트리카복실산 189g; 그리고 주석(II) 산화 디옥탄 8g으로 이루어져 있다. 그 후, 상기 플라스크를 전기 맨틀 히터 내부에 배치하여 210℃의 질소 가스 환경 하에서 상기 구성 원료를 반응시켰다. 이러한 반응의 처음 절반은 정상 압력 조건 하에서 수행하였으며, 나머지 절반은 감소 압력 조건 하에서 수행하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 폴리에스테르 수지의 비율은 8%이었다. 폴리 에스테르 수지의 상한 피크 분자량은 6,000이었다. 이렇게 해서, 폴리에스테르 수지(2B)를 제조하였다.

(합성 예 3B)

-하이브리드 수지(1B)의 합성-

낙하 깔때기에, 비닐 수지 단량체인 스티렌 410g과, 2-에틸헥실 아크릴레이트 90g, 그리고 중합 반응 개시제로서의 아조비스이소부티로니트릴 20g을 배치하였다.

온도계, 스테인레스강 교반기, 박막 수직 하강 응축기, 그리고 질소 공급 관이 장착된 목부가 4개인 5L 유리 플라스크 내부에 후술하는 구성 원료를 배치하였다. 구성 원료는 폴리옥시프로필렌(2,2)-2,2-비스(4-하이드록시필)프로판 780g; 푸마르산 24g; 이소도데세닐 숙신산 무수물 76g; 테레프탈산 250g; 그리고 주석(II) 옥틸레이트 5g으로 이루어져 있다. 그 후, 상기 플라스크를 전기 맨틀 히터 내부에 배치하여 질소 가스 환경 하의 135℃에서 상기 구성 원료를 휘저었다. 1시간 동안 낙하 깔때기로부터 방울 모양으로 비닐 수지 단량체와 중합 반응 개시제를 첨가하였다. 이어서, 결과물인 혼합물을 2시간 동안 135℃에서 숙성시킨 다음 그 구성 원료를 230℃에서 반응시켰다. 이러한 반응을 ASTM E28-67 표준에 따라 연화점이 120℃에 도달할 때까지 계속하였다. 이렇게 해서, 하이브리드 수지(1B)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 하이브리드 수지(1B)의 비율은 0%이었다. 하이브리드 수지(1B)의 상한 피크 분자량은 8,300이었다.

(합성 예 4B)

-스티렌-아크릴레이트 수지(1B)의 합성-

온도계, 교반기, 그리고 질소 공급관이 장착된 고압 반응 용기 내부에, 크실렌 200부를 배치하였으며, 또한 질소 가스로 용기를 정화 처리하였다. 이러한 질소 정화 후 용기(및 그 내용물)를 170℃로 가열하였다. 이어서, 용기 내에 3시간 동안 후술하는 구성 원료를 방울 모양으로 첨가하였다. 그 첨가 구성 원료는 스티렌 719.2부와, n-부틸 아크릴레이트 271.6부 및 γ-메타크릴록시프로필 트리메톡시실란 9.2부의 혼합물; 중합 반응 개시제로서의 디-t-부틸 페록사이드 1.5부; 그리고 디비닐벤젠 5부와 가교 결합제로서의 크실렌 100부의 혼합물이다. 이어서, 용기 내부의 결과물인 혼합물을 1시간 동안 170℃에서 숙성시켜 중합 반응을 완료하였다. 그 다음, 이렇게 해서 얻은 생성물을 감소 압력 하에서 탈용매화 처리하였다. 이렇게 해서, 하이브리드 수지(1B)를 제조하였다. 테트라하이드로푸란 중에 용해되지 않은 스티렌-아크릴레이트 수지(1B)의 비율은 20%이었다. 스티렌-아크릴레이트 수지(1B)의 상한 피크 분자량은 13,300이었다.

(예 17)

-토너(B1)의 제조-

폴리에스테르 수지(1B) 70부

하이브리드 수지(1B) 5부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

전술한 토너 성분들을 FM10B(미츠이 미케 머시너리사에서 제조한 헨첼 믹서)를 사용하여 함께 혼합하였다. 이 혼합물을 PCM-30(이케가이 테코사에서 제조한 2축 반죽기)을 이용하여 반죽하였으며, 그 반죽 생성물을 LAB JET 슈퍼소닉 제트 분쇄기(니폰 뉴메틱 엠에프지사에서 제조)를 사용하여 분쇄하였다. 이렇게 해서 얻은 입자를 MDS-I(니폰 뉴메틱 엠에프지사에서 제조한 스트림 분류기)를 사용하여 분류하였다. 이러한 방식으로 토너 베이스 입자를 제조하였다.

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 6.5㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 2.27이고; 개수 분포 변동 계수(A)[여기서, 계수(A)는 개수 분포 표준 편차를 개수 평균 입경으로 나누어 구한 값이다]는 35.0이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 59 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 15 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 H-2000] 2.0부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B1)를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 토너(B1)는 1/2 유동 온도가 165℃이며, 상한 피크 분자량이 9,000이고, 이완 겉보기 밀도는 0.35g/cm³이다.

-현상제(1B)의 제조-

토너(B1)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B1)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상 제(B1)를 제조하였다.

(예 18)

-토너(B2)의 제조-

폴리에스테르 수지(1B) 45부

하이브리드 수지(1B) 30부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

전술한 토너 성분들을 FM10B(미츠이 미케 머시너리사에서 제조한 헨첼 믹서)를 사용하여 함께 혼합하였다. 이 혼합물을 PCM-30(이케가이 테코사에서 제조한 2축 반죽기)을 이용하여 반죽하였으며, 그 반죽 생성물을 LAB JET 슈퍼소닉 제트 분쇄기(니폰 뉴메틱 엠에프지사에서 제조)를 사용하여 분쇄하였다. 이렇게 해서 얻은 입자를 MDS-I(니폰 뉴메틱 엠에프지사에서 제조한 스트림 분류기)를 사용하여 분류하였다. 이러한 방식으로, 토너 베이스 입자를 제조하였다.

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 4.1㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 0.902이고; 개수 분포 변동 계수(A)는 22.0이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 47 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 30 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라 리언트사(일본)에서 제조한 H-974] 2.5부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B2)를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 토너(B2)는 1/2 유동 온도가 155℃이며, 상한 피크 분자량이 7,200이고, 이완 겉보기 밀도는 0.40g/cm³이다.

-현상제(B2)의 제조-

토너(B2)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B2)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B2)를 제조하였다.

(예 19)

-토너(B3)의 제조-

폴리에스테르 수지(2B) 80부

PB34(오리엔트 케미컬 인더스트리즈사에서 제조한 아조 크롬 복합체) 2부

WEP-1(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 8부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 3.5㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 1.015이고; 개수 분포 변동 계수(A)는 29.0이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 40 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 35 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 H-30] 1.5부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B3)를 제조하였다.

이렇게 해서 얻어진 토너(B3)는 1/2 유동 온도가 145℃이며, 상한 피크 분자량이 6,000이고, 이완 겉보기 밀도는 0.33g/cm³이다.

-현상제(B3)의 제조-

토너(B3)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B3)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B3)를 제조하였다.

(예 20)

-토너(B4)의 제조-

폴리에스테르 수지(1B) 70부

하이브리드 수지(1B) 15부

PB34(오리엔트 케미컬 인더스트리즈사에서 제조한 아조 크롬 복합체) 5부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 6부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 4.1㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 1.06이고; 개수 분포 변동 계수(A)는 25.9이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 57 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 40 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 H-2150] 0.8부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B4)를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 토너(B4)는 1/2 유동 온도가 155℃이며, 상한 피크 분자량이 8,300이고, 이완 겉보기 밀도는 0.36g/cm³이다.

-현상제(B4)의 제조-

토너(B4)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B4)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B4)를 제조하였다.

(예 21)

-토너(B5)의 제조-

스티렌-아크릴레이트 수지(1B) 80부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 5부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 5.2㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 1.30이고; 개수 분포 변동 계수(A)는 25.0이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 57 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 29 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 H-2000] 1.5부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B4)를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 토너(B4)는 1/2 유동 온도가 155℃이며, 상한 피크 분자량이 9,800이고, 이완 겉보기 밀도는 0.38g/cm³이다.

-현상제(B5)의 제조-

토너(B5)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B5)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B5)를 제조하였다.

(예 22)

-토너(B6)의 제조-

샘플 제분기를 사용하여, 예 1의 토너 베이스 입자(1) 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 OX50] 0.5부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B6)를 제조하였다.

이렇게 해서 얻어진 토너(B6)는 1/2 유동 온도가 165℃이며, 상한 피크 분자량이 9,000이고, 이완 겉보기 밀도는 0.31g/cm³이다.

-현상제(B6)의 제조-

토너(B6)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B4)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B6)를 제조하였다.

(비교예 5)

-토너(B7)의 제조-

폴리에스테르 수지(1B) 55부

하이브리드 수지(1B) 20부

X-11(오리엔트 케미컬 인더스트리즈사에서 제조한 살리사이클릭 산 유도체 계통의 지르코늄 복합체) 5부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 3.1㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 0.65이고; 개수 분포 변동 계수(A)는 21.0이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 10 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 8 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 H-2000] 3.0부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B7)를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 토너(B1)는 1/2 유동 온도가 160℃이며, 상한 피크 분자량이 7,800이고, 이완 겉보기 밀도는 0.35g/cm³이다.

-현상제(B7)의 제조-

토너(B7)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B4)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B7)를 제조하였다.

(비교예 6)

-토너(B8)의 제조-

폴리에스테르 수지(2B) 70부

스티렌-아크릴레이트 수지(1B) 5부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 6.9㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 2.00이고; 개수 분포 변동 계수(A)는 29.0이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 59 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 10 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 H-2000] 1.0부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B8)를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 토너(B8)는 1/2 유동 온도가 150℃이며, 상한 피크 분자량이 6,200이고, 이완 겉보기 밀도는 0.34g/cm³이다.

-현상제(B8)의 제조-

토너(B8)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B8)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B8)를 제조하였다.

(비교예 7)

-토너(B9)의 제조-

폴리에스테르 수지(1B) 55부

하이브리드 수지(1B) 20부

WEP-2(노프사에서 제조한 에스테르 왁스) 10부

REGAL 330R(카보트사에서 제조한 카본 블랙) 10부

전술한 토너 성분들을 FM10B(미츠이 미케 머시너리사에서 제조한 헨첼 믹서) 를 사용하여 함께 혼합하였다. 이 혼합물을 PCM-30(이케가이 테코사에서 제조한 2축 반죽기)을 이용하여 반죽하였으며, 그 반죽 생성물을 LAB JET 슈퍼소닉 제트 분쇄기(니폰 뉴메틱 엠에프지사에서 제조)를 사용하여 분쇄하였다. 이렇게 해서 얻은 입자를 MDS-I(니폰 뉴메틱 엠에프지사에서 제조한 스트림 분류기)를 사용하여 분류하였다. 이러한 방식으로, 토너 베이스 입자를 제조하였다.

상기 토너 베이스 입자의 특성은 다음과 같다: 개수 평균 입경은 5.7㎛이며; 개수 분포 표준 편차는 2.07이고; 개수 분포 변동 계수(A)는 36.4이며; 4.0㎛ 내지 8.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 68 개수%이고; 4.0㎛ 내지 5.0㎛의 범위의 직경을 갖는 입자 비율은 32 개수%이다.

샘플 제분기를 사용하여, 토너 베이스 입자 100부 당 콜로이드 실리카[클라리언트사(일본)에서 제조한 H-2000] 1.0부를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서 토너(B8)를 제조하였다. 이렇게 해서 얻어진 토너(B1)는 1/2 유동 온도가 148℃이며, 상한 피크 분자량이 7,500이고, 이완 겉보기 밀도는 0.35g/cm³이다.

-현상제(B9)의 제조-

토너(B9)와, 체적 평균 입경이 50㎛인 실리콘 피복 캐리어(피복 캐리어의 첨가량은 토너(B9)의 총 질량의 5%로 하였다)를 함께 혼합하였다. 이렇게 해서, 현상제(B9)를 제조하였다.

<평가>

이렇게 해서 얻어진 현상제를 Imagio NEO 4532(리코사에서 제조한 화상 형성 장치로서, 토너 입자가 회수되어 재공급되도록 구성됨)를 사용하여 후술하는 방법/기준에 따라 그 특성을 평가하였다. 그 결과는 표 4에 개시되어 있다.

<화상 형성>

상온/습도, 25℃/60% 상대 습도 하에서 Imagio NEO 4532을 사용하여 100,000매의 용지를 인쇄한 후 후술하는 평가를 수행하였다.

<선명도>

전체 크기가 용지 상의 2mm² 의 면적에 들어가도록 한자 "電" 을 형성하였다. 도 7에 도시된 한자는 등급 매김 기준을 사용하여 선명도를 평가하기 위해 30배로 확대한 크기이다. 순위 2(4)의 선명도는 1과 3(3과 5) 사이의 중간 등급을 의미한다.

<화상 농도>

직경이 3cm인 검은색 실선으로 된 원을 종이에 형성하였다. 이 원 내부의 10개의 서로 다른 점의 평균 농도를 맥베스 농도계를 사용하여 측정함으로써 화상 농도를 구하였다.

<화상 농도의 불균일도>

상기 검은색 실선으로 된 원 내부의 10개의 서로 다른 점의 농도 중에서 최대 농도와 최소 농도 사이의 차이를 산출함으로써 화상 농도의 불균일도를 구하였다.

<화상이 흐릿해지는 현상>

후술하는 평가 기준을 사용하여 화상이 흐릿해지는 현상의 발생 등급을 매겼다.

A : 화상이 흐릿해지는 현상이 인지되지 않았다.

[표 4]

	예17	예18	예19	예20	예21	예22	비교예5	비교예6	비교예7
선명도	5	4	4	4	4	5	5	3	2
화상 농도	1.46	1.38	1.40	1.39	1.42	1.42	1.25	1.35	1.30
화상 농도의 불균일도	0.01	0.06	0.04	0.03	0.02	0.06	0.18	0.03	0.20
화상이 흐릿해지는현상	A	A	B	B	A	B	C	B	C

본 발명의 토너와 이를 사용하는 2성분 현상제는 고화질 영상을 제공하기 위한 수단으로서 전자 사진 화상 형성 시스템에 적절히 사용된다. 이러한 토너와 2성분 현상제는 정규 용지를 사용하는 직접 또는 간접 전자 사진 현상 방식의 풀 컬러 복사기와, 풀 컬러 레이저 프린터 및 풀 컬러 팩시밀리를 비롯한 각종 용례에 사용된다.

Claims

토너에 있어서,

착색제와,

이형제와,

바인더 수지

를 포함하며,

상기 토너의 개수 평균 입경(D1)은 쿨터 방법(Coulter method)으로 결정되는 3.5㎛ 내지 6.5㎛의 범위에 있고,

개수 분포 표준 편차를 상기 개수 평균 입경(D1)으로 나누어 얻어지는 상기 토너의 개수 분포 변동 계수는 22.0 내지 35.0의 범위에 있으며,

상기 토너의 40 개수% 내지 59 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 8.0㎛인 것인 토너.
제1항에 있어서, 상기 토너의 15 개수% 내지 35 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 5.0㎛인 것인 토너.
제1항에 있어서, 상기 토너의 중량 평균 입경(D4)은 3.5㎛ 내지 5.5㎛의 범위에 있는 것인 토너.
제3항에 있어서, 상기 D1에 대한 상기 D4의 비율은 1.04 내지 1.30의 범위에 있는 것인 토너.
제1항에 있어서, 상기 토너의 이완 겉보기 밀도는 0.30g/cm³ 내지 0.39g/cm³의 범위에 있는 것인 토너.
제1항에 있어서, 상기 바인더 수지는 촉매로서 무기 주석(II) 화합물을 사용하여 생성된 폴리에스테르 수지를 함유하며,

상기 토너의 상한 피크 분자량(Mp)은 겔 투과 크로마토그래피(GPC)로 결정되는 4,000 내지 8,000 범위에 있는 것인 토너.
제1항에 있어서, 상기 토너의 1/2 유동 온도는 145℃ 내지 165℃의 범위에 있고, 상기 1/2 유동 온도는 유동 시험기로 결정되는 것인 토너.
제1항에 있어서, 상기 바인더 수지는, 비닐 중합 유닛과, 촉매로서 무기 주석(II) 화합물을 사용하여 생성된 폴리에스테르 유닛으로 구성된 하이브리드 수지를 함유하며, 상기 하이브리드 수지의 함량(A)과 상기 이형제의 함량(B)은 (1/2)×B≤A≤3B의 조건을 만족하는 것인 토너.
제6항에 있어서, 상기 무기 주석(II) 화합물은 주석(II) 옥틸레이트인 것인 토너.
토너와,

캐리어

를 포함하는 2성분 현상제에 있어서, 상기 토너는,

착색제와,

이형제와,

바인더 수지

를 포함하며,

상기 토너의 개수 평균 입경(D1)은 쿨터 방법(Coulter method)으로 결정되는 3.5㎛ 내지 6.5㎛의 범위에 있고,

개수 분포 표준 편차를 상기 개수 평균 입경(D1)으로 나누어 얻어지는 상기 토너의 개수 분포 변동 계수는 22.0 내지 35.0의 범위에 있으며,

상기 토너의 40 개수% 내지 59 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 8.0㎛인 것인 2성분 현상제.
화상 담지체(image bearing member)의 표면을 대전시키는 단계와,

상기 표면을 노출시켜 정전 잠상을 형성하는 단계와,

상기 정전 잠상을 토너를 이용하여 가시 화상으로 현상하는 단계와,

상기 가시 화상을 기록 매체에 전사하는 단계와,

이렇게 전사된 가시 화상을 기록 매체 상에 정착시키는 단계와,

상기 표면으로부터 잔류 토너를 제거하는 단계

를 포함하며, 상기 토너는,

착색제와,

이형제와,

바인더 수지

를 포함하며,

상기 토너의 개수 평균 입경(D1)은 쿨터 방법(Coulter method)으로 결정되는 3.5㎛ 내지 6.5㎛의 범위에 있고,

개수 분포 표준 편차를 상기 개수 평균 입경(D1)으로 나누어 얻어지는 상기 토너의 개수 분포 변동 계수는 22.0 내지 35.0의 범위에 있으며,

상기 토너의 40 개수% 내지 59 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 8.0㎛인 것인 화상 형성 방법.
제11항에 있어서, 제거된 토너를 회수하여 이 회수 토너를 정전 잠상을 현상하는 데에 재사용하는 단계를 더 포함하는 화상 형성 방법.
제11항에 있어서, 상기 기록 매체는 가시 화상을 정착시키기 위해 정착 롤러와 가압 롤러 사이에 공급되고, 상기 정착 롤러는 가시 화상을 정착시키기 위해 기록 매체에 열을 가하며, 상기 정착 롤러의 벽 두께는 1.0mm이거나 이보다 얇고,

상기 롤러 중 한 롤러의 표면이 다른 롤러 표면의 단위 면적에 가한 압력은 1.5×10⁵ Pa이거나 이보다 작으며, 상기 압력은 롤러 간의 하중을 접촉 면적으로 나누어 산출되는 것인 화상 형성 방법.
제11항에 있어서, 상기 잔류 토너를 제거하는 단계는 상기 화상 담지체의 표면을 클리닝하도록 구성된 클리닝 유닛을 이용하여 수행되며, 상기 클리닝 유닛은 상기 화상 담지체의 회전 방향의 상류 및 하류에 각각 배치된 제1 클리닝 블레이드와 제2 클리닝 블레이드를 포함하고, 상기 제2 클리닝 블레이드는 샌딩 블레이드(sanding blade)로서 연마 입자 함유층과 베이스로 구성되는 것인 화상 형성 방법.
정전 잠상 담지체와,

현상 유닛과,

클리닝 유닛

을 포함하며,

상기 현상 유닛은 토너를 이용하여 상기 정전 잠상 담지체 표면 상의 정전 잠상을 현상하여 그 잠상을 가시 화상으로 형성하도록 구성되고,

상기 클리닝 유닛은 상기 정전 잠상 담지체의 표면으로부터 잔류 토너를 제거하도록 구성되며, 상기 토너는,

착색제와,

이형제와,

바인더 수지

를 포함하며,

상기 토너의 개수 평균 입경(D1)은 쿨터 방법(Coulter method)으로 결정되는 3.5㎛ 내지 6.5㎛의 범위에 있고,

개수 분포 표준 편차를 상기 개수 평균 입경(D1)으로 나누어 얻어지는 상기 토너의 개수 분포 변동 계수는 22.0 내지 35.0의 범위에 있으며,

상기 토너의 40 개수% 내지 59 개수%는 직경이 4.0㎛ 내지 8.0㎛인 것인 프로세스 카트리지.
제15항에 있어서, 상기 클리닝 유닛은 상기 정전 잠상 담지체의 표면을 클리닝하도록 구성되며, 상기 클리닝 유닛은 상기 정전 잠상 담지체의 회전 방향의 상류 및 하류에 각각 배치된 제1 클리닝 블레이드와 제2 클리닝 블레이드를 포함하고, 상기 제2 클리닝 블레이드는 샌딩 블레이드로서 연마 입자 함유층과 베이스층으로 구성되는 것인 프로세스 카트리지.