KR101042542B1 - 토너 제조 방법, 토너 제조 장치 및 토너 - Google Patents

Abstract

토너 제조 장치, 토너 제조 방법 및 토너가 개시된다. 토너 제조 장치는, 복수의 노즐이 형성된 박막 및 상기 박막을 진동하기 위하여 상기 박막의 변형가능 영역의 주변부에 배치된 고리형 진동부를 갖는 액적 생성부; 적어도 수지 및 착색제를 포함하는 토너 함유액을 저장하고 상기 토너 함유액(10)을 상기 액적 생성부로 공급하는 저장부; 및 상기 액적 생성부의 상기 노즐로부터 주기적으로 토출된 액적을 토너 입자를 형성하도록 경화하는 과립화부;를 포함한다.

Description

토너 제조 방법, 토너 제조 장치 및 토너{A TONER MANUFACTURING METHOD, A TONER MANUFACTURING APPARATUS, AND A TONER}

본 발명은 토너 제조 방법, 토너 제조 장치 및 토너에 관한 것이며; 더욱 상세하게는 분사 과립화 방법(sprary granulating method)을 이용한 토너 제조 방법,분사 과립화 방법을 이용한 토너 제조 장치 및 분사 과립화 방법을 이용하여 제조된 토너에 관한 것이다.

전자 사진, 정전 기록(electrostatic recording), 정전 인쇄 등에서 정전 잠상(electrostatic latent image)을 현상하기 위한 현상제는 먼저 현상 공정(development process)에서 정전 잠상이 형성되는 정전 잠상 담지체와 같은 상 담지체에 부착된다. 그 다음, 현상제는 전사 공정(trasnfer process)에서 정전 잠상으로부터 전사 매체로 전사되며; 이어서, 정착 단계(fixing process)에서 현상제는 용지에 정착된다. 여기에서, 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하기 위한 현상제는 캐리어(carrier)와 토너로 이루어진 2 성분계 현상제와, 캐리어를 포함하지 않는 자성 토너 또는 비자성 토너와 같은 단일 성분계 현상제를 포함한다.

종래에는, 건식 토너가 전자 사진, 정전 기록, 정전 인쇄 등에 이용되었으 며, 이 건식 토너는 용융혼련되고(melt-kneaded) 연마된(ground)(분말로 된) 토너 바인더(스티렌계 수지 및 폴리에스테르계 수지와 같은) 및 착색제로 이루어진 이른바 분말형(ground tyoe) 토너이다.

최근에는, 이른바 중합형(polymerization type) 토너가 현상제를 위하여 검토된다. 중합형 토너는 현탁 중합(suspension polymerization) 방법 및 유화 중합 응집(emulsion polymerization condensing) 방법을 포함하는 토너 제조 공정에 의해 생산된다. 또한, 체적 수축을 생성하는 폴리머 용해 현탁(polymer dissolution suspending) 방법도 검토된다(특허 문헌 1). 이 방법에 의하면, 토너 재료는 낮은 끓는 점의 유기 용제와 같은 휘발성 용제에서 분산되고 용해되며; 분산제를 함유하는 수계 매체(aquatic medium)에서 유화되고 액적화되며; 그 다음, 휘발성 용제가 제거된다. 이 방법은 수지와 관련하여 큰 유연성을 제공하며, 현탁 중합 방법 및 유화 중합 응집 방법과는 다르게 폴리에스테르 수지에 적용가능하다. 폴리에스테르 수지는 투과성, 정착 후의 화상의 평탄성이 요구되는 풀 컬러 공정에 바람직하다.

그러나, 중합형 토너를 제조하는 종래의 방법에 따르면, 분산제가 수계 매체에 이용되는 것이 전제되며, 이는 토너의 대전(charging) 특성을 손상시키고, 토너의 표면 상에 잔류하는 경향이 있어 환경적 안정성을 열화시킨다. 따라서, 분산제가 세정되는 것이 시도되며; 이를 위하여 많은 양의 물이 요구된다. 이러한 이유로, 이 방법이 반드시 만족스러운 것은 아니다.

다른 종래의 관례는 수계 매체가 사용되지 않는 토너를 제조하는 분사 건조 방법을 이용한다(특허 문헌 2). 이 방법에 따르면, 분무기(atomizer)는 토너 재료의 용융액 및 토너가 함유액이 용해된 액체 중 하나를 방출함으로써 입자를 생성한다. 그 다음, 방출된 입자는 토너 입자를 얻기 위하여 건조된다. 따라서, 수계 용매의 이용에 따른 문제점은 발생하지 않는다.

그럼에도 불구하고, 종래의 분사 과립화 방법에 의해 얻어진 토너 입자는 비교적 거칠고 크다; 그리고, 입자 크기 분포도 크다. 이것은 토너의 특성을 열화시킨다.

그 다음, 종래의 관례를 대체하려는 시도에서, 특허 문헌 3은 토너 제조 방법 및 장치를 제안한다. 이 방법에 따르면, 압전 임펄스를 이용하여 미소 액적(minute droplet)이 형성되며, 이 액적이 건조된다. 또한, 특허 문헌 4는 노즐에서의 열팽창을 이용하여 미소 액적을 형성하는 방법을 제안한다; 형성된 액적은 건조된다.

[특허 문헌 1] 일본 특허 공개 공보 평7-152202호

[특허 문헌 2] 일본 특허 공보 소57-201248호

[특허 문헌 3] 일본 특허 공보 3786034

[특허 문헌 4] 일본 특허 공보 3786035

그럼에도 불구하고, 특허 문헌 3 및 4에 의해 제안된 토너 제조 방법 및 장치에 따르면, 압전체가 한 노즐로부터만 액적을 방출한다. 즉, 단위 시간에 방출되는 액적의 개수는 상대적으로 적으며, 생산성이 낮다.

그래서, 본 발명의 출원인은 특허 문헌 5 및 6으로 토너 제조 방법 및 장치 를 개시하였다. 특허 문헌 5에 따르면, 토너를 함유하는 유체의 액적이 고정 주파수로 방출되도록 노즐이 압전체의 팽창 및 수축에 의해 진동되며, 토너를 함유하는 유체의 액적은 토너가 되도록 경화된다. 특허 문헌 6에 따르면, 방출 홀을 갖는 방출 부재 및 진동부가 포함되고, 액적이 방출 홀로부터 방출되도록 방출 부재는 진동부에 의해 진동되며; 그 다음, 액적은 토너 입자를 형성하도록 건조되고 경화된다.

[특허 문헌 5] 일본 특허 공개 공보 제2006-293320호

[특허 문헌 6] 일본 특허 공개 공보 제2006-297325호

그럼에도 불구하고, 특허 문헌 5에 따르면, 압전체는 노즐의 주연부를 대면하며, 압전체의 팽창 및 수축에 의해 노즐을 진동시킨다; 그 다음, 압전체의 개구에 대응하는 노즐의 영역만이 진동한다. 즉, 노즐의 충분한 변위가 얻어지지 않는다. 따라서, 많은 양의 고체 성분을 함유하는 높은 점도(예를 들어, 10 mPa·s)를 갖는 토너 함유액(10)을 방출할 때, 노즐은 막히기 쉽다. 즉, 토너는 안정적이고 효율적으로 생산될 수 없다. 또한, 특허 문헌 6이 압전체를 갖는 액적 방출부를 진동하는 기술을 개시하지만, 어떠한 특정 구성도 개시하고 있지 않으며, 그 범위는 특허 문헌 5를 초과하지 않는다.

따라서, 본 발명은 전술한 문제점의 관점에서 이루어지며, 노즐이 형성되는 부재가 크게 변위되는 구성을 제공한다.

본 발명에 따르면, 토너 생산성이 개선되며, 생산된 토너는 종래의 토너에 비해 유동성 및 대전(charging)과 같은 특성에 있어서 작은 변동을 가진다.

본 발명은 관련 기술의 한계 및 불이익에 의해 야기된 하나 또는 그 이상의 문제를 실질적으로 제거한 토너 제조 방법, 토너 제조 장치 및 토너를 제공한다.

본 발명의 실시예의 특징은 이어지는 설명에서 설명되며, 부분적으로 설명 및 첨부된 도면으로부터 자명하거나 설명에서 제공된 교육 내용에 따른 본 발명의 실시예에 의해 배울 수 있다. 본 발명의 실시예에 의해 제공된 문제 해법은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진자가 본 발명을 실시하도록 하기 위하여 완전하고, 분명하고, 간결하고 정확한 용어로 본 명세서에서 특별히 지적된 토너 제조 방법, 토너 제조 장치 및 토너에 의해 실현되고 얻어질 수 있다.

이러한 해법을 획득하기 위하여, 본 발명의 일 양태에 따라, 여기에서 구체화되고 광범위하게 설명된 바와 같이, 본 발명의 실시예는 다음과 같은 토너 제조 방법, 토너 제조 장치 및 토너를 제공한다.

본 발명의 실시예에 따르면, 토너 제조 방법은,

적어도 수지 및 착색제를 포함하는 토너 함유액의 액적을 생성하는 액적 생성 공정, 및

상기 액적을 경화하는 과립화 공정

을 포함하며,

상기 액적은 노즐이 형성된 박막과 박막을 진동하기 위한 진동부를 포함하는 액적 생성부에 의해 2 또는 그 이상의 노즐로부터 주기적으로 방출되며, 상기 진동부(고리형 진동부)는 원형으로 형성되며, 변형 가능 영역(박막의 변형이 가능한 영역)의 주변부에 배치된다.

본 발명의 실시예에 따른 토너 제조 장치는,

2 또는 그 이상의 노즐이 형성된 박막 및 상기 박막을 진동하기 위하여 상기 박막의 변형가능 영역의 주변부에 배치되고 원형상인 고리형 진동부를 갖는 액적 생성부,

적어도 수지 및 착색제를 포함하는 토너 함유액(10)을 저장하고 상기 토너 함유액(10)을 상기 액적 생성부로 공급하는 저장부, 및

상기 액적 생성부의 상기 노즐로부터 주기적으로 토출된 상기 토너 함유액(10)의 액적을 토너 입자를 생산하도록 경화하는 과립화부;

를 포함한다.

본 발명의 실시예에 따른 토너 제조 방법 및 토너 제조 장치에 따르면, 토너 함유액(10)은 노즐을 갖는 박막의 변형 가능 영역의 주변부에 배치된 고리형 진동부를 포함하는 액적 생성부에 의해 액적으로 방출된다. 따라서, 박막이 효율적으로 진동하고, 액적이 노즐로부터 효율적으로 토출되며, 토너 입자(집합적으로, 토너)가 효율적으로 생산될 수 있다. 또한, 전례에 없던 단일분산된 토너 입자 크기가 얻어진다.

본 발명의 실시예에 따라 제조된 토너 입자는 종래의 토너에 비하여 유동성 및 대전성과 같은 바람직한 특성값에서 더 작은 변동을 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 제조 방법을 수행하는 토너 제조 장치에 대한 개략적인 도면이다.

도 2는 토너 제조 장치의 예시적인 적용례를 도시하는 개략적인 도면이다.

도 3은 토너 제조 장치의 액적 생성 장치에 대한 개략적인 도면이다.

도 4는 액적 생성 장치의 저면도이다.

도 5는 액적 생성 장치의 액적 생성부의 확대 단면도이다.

도 6은 액적 생성부의 비교예의 확대 단면도이다.

도 7은 동작 원리를 도시하는 액적 생성부의 박막에 대한 개략적인 도면이다.

도 8은 박막 진동의 기본 모드를 도시하는 그래프이다.

도 9는 박막 진동의 제2 모드를 도시하는 그래프이다.

도 10은 박막 진동의 제3 모드를 도시하는 그래프이다.

도 11은 박막의 중심부에서 볼록부분을 갖는 박막의 개략적인 도면이다.

도 12는 액적 생성부의 동작 원리를 나타내는 개략적인 도면이다.

도 13은 액적 생성부에 의해 토출된 액적의 전자 현미경 사진이다.

도 14는 건조되고 경화된 토너 입자의 전자 현미경 사진이다.

도 15는 비교예의 경우에 토출된 액적의 전자 현미경 사진이다.

도 16은 비교예의 경우에 건조되고 경화된 토너 입자의 전자 현미경 사진이다.

도 17은 본 발명의 실시예에 따른 토너 제조 장치의 다른 예에 대한 개략적인 도면이다.

도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토너 제조 장치의 액적 생성 장치의 액적 생성부의 제1 예에 대한 저면도이다.

도 19는 액적 생성부의 단면도이다.

도 20은 실시예에 따른 토너 제조 장치의 액적 생성 장치의 액적 생성부의 제2 예에 대한 저면도이다.

도 21은 액적 생성부의 단면도이다.

[본 발명의 실시하기 위한 최선의 형태]

이하, 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면을 참조하여 설명된다. 먼저, 본 발명에 따른 토너 제조 장치를 수행하는 토너 제조 장치(1)의 실시예가 도 1을 참조하여 설명된다.

토너 제조 장치(1)는,

토너 함유액을 저장하는 저장부와 토너 함유액(10)의 액적을 생성하는 액적 생성부(11)를 포함하는 액적 생성 장치(2),

상부에 액적 생성 장치(2)가 배치되며, 토너 입자(T)를 형성하기 위하여 액적 생성 장치(2)로부터 방출된(토출된) 액적을 경화하는 과립화부(3),

과립화부(3)에 의해 형성된 토너 입자(T)를 수집하는 토너 수집부(4),

토너 수집부(4)에 의해 수집되고 튜브(5)를 통해 이송된 토너 입자(T)를 저장하는 토너 저장부(6),

토너 함유액(10)을 수용하는 원료 저장부(7), 및

원료 저장부(7)로부터 토너 함유액)(10)을 강제 공급하는 펌프(9)

를 포함한다.

도 1은 단지 하나의 액적 생성 장치(2) 배치된 예를 도시한다. 그러나, 실제 구현에 있어서, 2 또는 그 이상의 액적 생성 장치(2)가 생산성을 개선하기 위하여 제공되는 것이 바람직하다. 도 2는 4개의 액적 생성 장치(2)가 제공된 경우를 도시한다. 그럼에도 불구하고, 액적 생성 장치(2)의 개수는 더 클 수 있다; 예를 들어, 그 개수는 제어가능성의 관점으로부터 100 내지 1000 사이의 범위에 있을 수 있다. 도 2에 도시된 바와 같이, 액적 생성 장치(2)는 과립화부(3)의 상부면(3A)에 배치되며, 배관(8A)은 원료 저장부(7)(일반적인 액체 저장소)로부터 토너 함유액(10)을 각 액적 생성 장치(2)로 향하게 한다. 이러한 방법으로, 방출되는 액적의 개수는 증가되며, 생산성이 향상된다.

토너 제조 장치(1)가 펌프(9)를 포함하지만 없어도 된다; 즉, 토너 함유액(10)은 펌프(9) 없이 원료 저장부(7)로부터 액적 생성 장치(2)로 공급될 수 있다. 여기에서, 토너 함유액(10)은 적어도 하나의 수지 및 착색제를 포함하는 토너 조성이 용제에서 각각 용해되거나 분산된 용액 및 분산액 중 하나이다.

다음으로, 액적 생성 장치(2)가 도 3 내지 5를 참조하여 설명된다. 여기에서, 도 3은 액적 생성 장치의 단면도이며, 도 4는 액적 생성 장치의 저면도이며, 도 5는 액적 생성부(11)의 단면도이다.

액적 생성부(2)는 토너 함유액(10)의 액적을 생성하는 액적 생성부(11)와 채널 부품(13)을 포함하며, 액체 채널(12)이 토너 함유액(10)을 액적 생성부(11)에 공급하기 위하여 형성된다.

액적 생성부(11)는 2 또는 그 이상의 노즐(방출 개구)(15)이 형성되는 박막, 박막(16)을 진동하기 위하여 원형상을 갖는 전기 기계 트래스듀서(17)(고리형 진동부)를 포함한다. 박막(16)의 외주부(도 4의 영역의 음영 영역)는 토너 함유액(10)에서 용해되지 않는 수지 접합 재료 및 솔더(solder) 중 하나로 채널 부품(13)에 부착되고 첨부된다.

전기 기계 트랜스듀서(17)(고리형 진동부)는 박막(16)의 변형 가능(변위 가능) 영역(16A)의 주변부, 즉 채널 부품(13)이 고정되지 않은 영역에 배치된다. 구동 회로(구동 신호 발생원)(23)는 배선(21, 22)을 통해 미리 정해진 주파수의 구동 전압(구동 신호)을 전기 기계 트랜스 듀서(17)에 제공하며, 예를 들어, 벤딩(bending) 진동이 생성된다.

여기에서, 박막(16)의 재료와 노즐(15)의 구성에 어떠한 특별한 제한도 가해지지 않는다. 그러나, 매우 균일한 액적의 입자 크기 얻는다는 관점으로부터, 박막(16)은 5 내지 500 ㎛ 사이의 두께를 갖는 금속 플레이트로 형성되고, 노즐(15)의 개구 지름은 3 내지 35 ㎛ 사이인 것이 바람직하다. 여기에서, 노즐(15)의 개구가 완전한 원이면, 개구의 지름은 지름이며; 타원형이면, 지름은 단축이다. 또한, 노즐(15)의 개수는 2 내지 3000 사이이다.

전술한 바와 같이 안정된 진동이 고정 주파수에서 박막(16)에 부여될 수 있는 한, 전기 기계 트랜스듀서(17)의 재료에 어떠한 특별한 제한이 가해지지 않는다. 따라서, 바이모르프(bimorph) 왜곡(굴곡(flexural)) 진동을 제공할 수 있는 압전체가 제공된다. 압전체는 리드 지르코늄 타나네이트(lead zirconium titanate)(PZT)와 같은 압전 세라믹일 수 있다. 변위량이 일반적으로 크지 않기 때문에, 재료는 충분한 변위량을 얻기 위하여 적층된다. 또한, 압전체는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF)와 같은 압전 폴리머 및 크리스탈, LiNbO₃, LiTaO₃ 및 KNbO₃와 같은 단결정일 수 있다.

토너 함유액(10)을 액체 채널(12)에 공급하기 위한 액체 공급 튜브(18)와 거품을 방출하기 위한 거품 방출 튜브(19)는 적어도 한 위치에서 채널 부품(13)에 연결된다. 액적 생성 장치(2)는 채널 부품(13)에 부착된 지지 부품(20)에 의해 과립화부(3)의 상부에 배치된다. 액적 생성 장치(2)가 과립화부(3)의 상부에 배치된 예이다; 그럼에도 불구하고, 액적 생성 장치(2)는 건조부 측벽 또는 과립화부(3)의 하부 중 어느 하나에서 배치될 수 있다.

전술한 바와 같이, 본 실시예에 따라 액적 생성부(11)는 액체 채널(12)에 인접한 노즐(15)을 갖는 박막(16)의 변형 가능 영역(16A)의 주변부에 배치된 원 형상의 전기 기계 트랜스듀서(고리형 진동부)(17)를 포함한다. 이것은 도 6에 도시된 바와 같은 전기 기계 트랜스듀서(17A)가 박막(16)의 주변부를 유지하는 비교예와 비교된다. 본 실시예에 따라, 막(16)의 변위량은 비교예의 변위량에 비하여 크다. 노즐(15)은 비교예보다 상대적으로 큰 영역(1mmφ 또는 그 이상과 같은)에 배치될 수 있다. 따라서, 비교예보다 더 많은 개수의 액적이 안정적으로 생산될 수 있다.

액적 생성부(11)의 동작 원리가 도 7을 참조하여 설명된다. 도 7의 윗 부 분((a)로 표시된)에 도시된 바와 같이 박막(16)의 외주부(16B)는 도 7의 아래 부분((b)로 표시된)에 도시된 바와 같이 고정된다. 원형인 박막(16)이 고정된(즉, 변형 가능 영역(16A)의 주변부가 고정된다) 원형 박막(16)의 외주부(16B)와 함께 진동하면, 주변부는 노드가 되며, 기본 진동이 도 8에 도시된 바와 같이 된다. 구체적으로는, 변위량 Δ는 원형 박막의 중심(O)에서 최대(ΔLmax)이다. 여기에서, 박막(6)은 상하로 수직으로 그리고 주기적으로 진동한다.

박막(16)이 도 8에 도시된 바와 같이 외주부(16)의 노드 이외에 지름 방향으로 노드를 가지지 않는 진동 모드를 갖는 것이 바람직하다. 또한, 더 높은 차수의 진동 모드가 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 존재하는 것을 알 수 있다. 더 높은 차수의 모드는 원형 박막(16) 상에 동심원 형상의 하나 또는 그 이상의 노드를 갖는다. 이러한 노드는 본질적으로 지름 방향으로 대칭인 변형을 갖는다. 또한, 도 11에 도시된 바와 같이, 볼록부(16C)가 원형 박막(16)의 중심부에서 형성될 수 있으며, 이는 액적 방출 방향을 제어하고 진동 진폭량을 조절할 수 있게 한다. 도 11에 도시된 구성의 상세가 아래에서 설명된다.

원형 박막(16)이 진동할 때, 박막(16)의 진동 속도 Vm에 비례하는 압력 Pa가 박막(16) 내에 형성된 노즐(15) 근처에서 토너 함유액(10)에 가해진다. 압력 Pa는 매체(여기에서는, 토너 함유액(10))의 방사 임피던스 Zr의 반응에 따라 생성된다고 알려지며, 다음의 수학식 1에 의해 나타낸 바와 같이, 방사 임피던스 Zr 및 박막(16)의 진동 속도 Vm의 곱으로 표현될 수 있다.

Pa(r, t) = Zr × Vm(r, t)

박막(16)의 진동 속도 Vm은 시간에 대하여 주기적으로 파동하며, 이에 따라 시간의 함수이다. 따라서, Vm은 정현파 또는 구형파와 같은 다양한 주기 파동의 형상을 가질 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 박막(16)의 진동 방향으로의 변위량은 위치에 따라 상이할 수 있으며, 진동 속도 Vm도 박막(16)에서의 위치 좌표의 함수이다. 박막(16)의 바람직한 진동 모드는 전술한 바와 같이 지름 방향으로 대칭인 변형이며, 속도 Vm은 본질적으로 극좌표의 함수로 표현될 수 있다. 따라서, 수학식 1에서의 r 및 t는 극좌표의 반지름 및 탄젠트(tangent)이다.

전술한 바와 같이, 압력이 박막(16)의 진동 속도 Vm에 비례하여 생성되며, 진동 속도 Vm은 분포를 갖는다; 액체 채널(12)에서의 토너 함유액(10)은 압력의 주기적 변동에 대응하여 기상(gaseous phase)으로 토출된다; 토너 함유액(10)은 액상 및 기상 사이의 표면 장력 차이에 따라 구(sphere)를 형성하도록 액상에서 기상으로 주기적으로 방출된다; 그리고, 토너 함유액(10)은 노즐(15)로부터 액적으로 방출된다.

이 상황이 도 12에 도시된다. 박막(16)의 변형 가능 영역에 벤딩 진동을 제공하는 전기 기계 트랜스듀서(17)에 의해 박막(12)은 액체 채널(12)을 향하여 구부러지는 측(도 12에서 (a)로 표시된 상부)과 그 반대측(도 12에서 (b)로 표시된 하부) 사이에서 진동한다. 그 결과, 토너 함유액(10)은 박막(16)의 진동에 의해 액적(31)으로 형성되며, 액적(31)은 토출(방출)된다.

여기에서, 박막(16)의 진동 주파수는 20 kHz 내지 2.0 MHz 사이인 것이 바람 직하며, 더욱 바람직하게는, 50 kHz 내지 500 kHz 사이이다. 20 kHz 이상의 진동 주파수로, 토너 함유액(10)에서 페인트 및 왁스와 같은 입자의 분사는 액체의 여기에 의해 촉진된다.

또한, 압력 Pa가 10kPa 이상이면, 입자 분사는 더욱 적합하게 촉진된다.

여기에서, 형성된 액적(31)의 지름은 노즐(15)이 박막(16)에서 형성되는 영역의 변위량이 큰 경우에 더 커지는 경향이 있다. 거꾸로 말하면, 변위량이 작으면, 액적(31)의 지름은 작아지거나 소정의 경우에는 액적이 생성되지 않는다. 따라서, 노즐(15)이 변위량에 대하여 적절한 위치에 박막(16) 상에 형성되는 것이 중요하다.

구체적으로는, 박막(16)의 변위량이 ΔLmax 내지 ΔLmin 사이의 범위에 있는 영역이 고려된다. 즉, 고려되는 영역에서, 변위량은 ΔLmax 내지 ΔLmin 사이의 범위에 있다. 실험을 통해, 비 ΔLmax/ΔLmin가 2.0과 같거나 작은 영역에 노즐(15)이 제공된다면, 토너 입자 크기(지름)의 분포가 고품질 화상을 생성하는데 만족스러운 것으로 밝혀졌다.

더하여, 위성 입자(형성된 주 입자의 대략 1/10의 지름을 갖는 입자)가 생성된다면, 토너 입자 크기의 분포를 열화시킨다. 구체적으로는, 도 13은 액적(31)이 적합하게 분사된 경우의 사진이다. 도 14는 단일 분포를 보여주는 건조되고 경화된 토너 입자(T)의 사진이다. 반대로, 도 15는 2 또는 그 이상의 위성(32)이 주 액적(31)의 뒤에 생성된 사진이며, 이는 압력 Pa가 500kPa를 초과하는 경우 발생한다. 이 경우에, 주 입자보다 더 작은 많은 소형 입자(Ts)가 도 16에 도시된 바와 같이 생성된다.

이와 관련하여, 실험이 토너 함유액(10)의 조건을 변경함으로써 수행되었다. 위성 생성 시작 영역은 점도가 20 mPa·s 또는 그 이하이며 표면 장력이 20 내지 75 mN/m인 영역과 동일한 것이 밝혀졌다. 이에 근거하여, 압력의 바람직한 범위는 10 Pa 내지 500 kPa 사이; 더욱 바람직하게는 100 kPa 이하로 판별되었다. 위성 생성은 압력이 이 범위 내에 있는 경우에 감소될 수 있다. 다른 말로 하면, 노즐(15)은 압력이 전술한 범위 내에 있는 박막(16)의 영역 내에 배치되어야 한다.

다음으로, 도 1을 다시 참조하여, 토너 입자(T)를 형성하기 위하여 토너 함유액(10)의 액적(31)을 경화하는 과립화부(3)가 설명된다.

여기에서, 토너 함유액(10)이 적어도 하나의 수지 및 착색제를 포함하는 토너 조성이 용제에서 각각 용해되거나 분산된 용액 및 분산액 중 하나이기 때문에, 토너 입자(T)는 액적(31)을 건조시키고 경화시켜 형성된다. 즉, 실시예에 따라, 과립화부(3)는 토너 입자(T)를 형성하도록 액적(31)의 용제를 제거하기 위하여 액적(31)을 건조시킨다. 따라서, 과립화부(3)는 용제 제거부 및 건조부로 불릴 수 있다.

구체적으로는, 액적 생성 장치(2)의 노즐(15)로부터 방출된 액적(31)은 과립화부(3)에서 액적(31)의 비행 방향으로 흐르는 건성 가스(35)에 의해 이송되며, 토너 입자(T)를 형성하기 위하여 액적(31)의 용제는 제거된다. 여기에서, 대기압 하에서의 건성 가스(35)의 이슬점 온도는 -10 ℃ 이하이다. 건성 가스(35)는 공기, 질소와 같은 액적(31)을 건조시킬 수 있는 임의의 가스일 수 있다.

다음으로, 과립화부(3)에 의해 형성된 토너 입자(T)를 수집하는 토너 수집부(4)가 설명된다.

토너 수집부(4)는 입자(T)의 비행 방향으로 과립화부(3)로 케스케이드되며, 테이퍼진(tapered) 구역(41)을 포함한다. 즉, 테이퍼진 구역(41)의 입구측(즉, 액적 생상 장치(2) 측)의 지름이 출구측의 지름보다 더 크다. 토너 수집부(4)에서, 하류측으로 가는 소용돌이(vortex)인 가스 흐름(42)이, 예를 들어, 토너 입자(T)가 가스 흐름(42)에 의해 수집될 수 있도록 도시되지 않은 흡인 펌프에 의해 생성된다. 이러한 방법으로, 토너 입자(T)는 가스 흐름(42) 소용돌이의 원심력에 의해 수집되며 하류에 제공된 토너 저장부(6)로 이송된다.

또한, 과립화부(3)에서 형성된 토너 입자(T)의 전하가 일시적으로 중성화(방전)되도록 토너 수집부(4)의 입구부에 전하 제거부(43)가 제공된다. 전하 제거부(43)는 토너 입자(T)에 연(soft) X-선을 조사하는 연 X-선 조사 장치(43A)를 채용한다; 그럼에도 불구하고, 전하 제거 장치(43)는 도 17에 도시된 바와 같이 토너 입자(T)에 플라즈마를 조사하는 플라즈마 조사 장치(43B)를 채용할 수 있다.

토너 수집부(4)에 의해 수집된 토너 입자(T)는 튜브(5)를 통해 소용돌이(가스 흐름(42))에 의해 토너 저장부(6)로 이송되어, 토너 저장부(6)에 저장된다. 여기에서, 토너 수집부(4), 튜브(5), 및 토너 저장부(6)가 전도성 재료로 이루어질 수 있다면, 전기적으로 접지되는 것이 바람직하다. 또한, 전체로서의 토너 제조 장치(1)는 전체로서 방폭인 것이 바람직하다. 더하여, 토너 제조 장치(1)는 토너 입자(T)가 압력에 의해; 또는, 이 대신에 토너 저장부(6)의 흡인에 의해 토너 수집 부(4)로부터 토너 저장부(6)로 이송될 수 있도록 구성될 수 있다.

다음으로, 토너 제조 장치(1)를 이용하는 본 발명의 일 실시예에 따른 토너 제조 방법의 개요가 설명된다.

전술한 바와 같이, 토너 조성(적어도 수지 및 착색제)이 분산되거나 용해된 토너 함유액(10)이 액적 생성 장치(2)의 액체 채널(12)로 공급된다. 구동 주파수의 구동 신호는 액적 생성부(11)의 전기 기계 트랜스듀서(17)에 인가된다. 그 다음, 전기 기계 트랜스듀서(17)는 벤딩하고 진동한다; 그리고, 박막(16)은 전기 기계 트랜스듀서(17)의 벤딩 진동에 의해 주기적으로 진동한다. 그 다음, 토너 함유액(10)의 액적(31)은 박막(16)의 진동에 의해 노즐(15)로부터 과립화부(3)로 주기적으로 방출된고(도 1 참조), 과립화부(3)는 용제를 제거한다.

구체적으로는, 과립화부(3)로 방출된 액적(31)은 과립화부(3)에서 액적(31)의 비행 방향으로 흐르는 건성 가스(35)에 의해 이송되고, 용제가 제거되며, 토너 입자(T)가 형성된다. 과립화부(4)에 의해 형성된 토너 입자(T)는 하류에서의 공기 흐름(42)에 의해 토너 수집부(4)에 의해 수집되며, 튜브(5)를 통해 토너 저장부(6)로 이송되어 토너 저장부(6)에 저장된다.

따라서, 2 또는 그 이상의 노즐(15)이 액적 생성 장치(2)의 액적 생성부(11) 내에 형성되기 때문에, 매우 많은 개수의 액적이 연속적으로 동시에 방출된다; 따라서, 토너의 생산성이 현저하게 개선된다. 또한, 액적 생성부(11)의 전기 기계 트랜스듀서(고리형 진동부)(17)가 원형이고 액체 채널(12)에 인접한 노즐(15)을 갖는 박막(16)의 변형 가능 영역(16A)의 주변부에 배치되기 때문에 상당한 변위량이 박막(16)의 진동 방향으로 얻어질 수 있다. 변위가 큰 영역에 노즐(15)을 배치함으로써, 노즐(15)을 막히게 하지 않으면서 안정적이고 효율적으로 액적이 생성될 수 있다. 즉, 안정적이고 효율적인 토너 제조가 실현된다. 더하여, 토너 입자(T)는 종래에는 없던 크기(지름)의 단일 분포를 갖는다는 것이 증명되었다.

여기에서, 본 발명의 일 실시예에 따라, 토너 함유액(10)은 적어도 수지 및 착색제를 함유하는 토너 조성이 각각 용제에 분산되거나 용해된 용액 또는 분산액이며, 액적은 액적(31)에 함유된 유기 용제를 증발시키는 과립화부(3)(용제 제거부)에 의해 건조되고 경화된다. 그럼에도 불구하고, 다른 방법이 가능하다.

예를 들어, 토너 조성이 토너 함유액(10) 역할을 하도록 가열 저장소에서 용융되거나 액화될 수 있으며, 토너 함유액(10)의 액적은 방출되고, 액적은 토너 입자를 형성하기 위하여 경화되도록 냉각된다. 다른 예는 토너 함유액(10)이 열경화성 재료를 포함하며, 이러한 토너 함유액의 액적은 토너 입자를 형성하기 위하여 경화되도록 가열된다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 따른 토너가 설명된다. 토너는 전술한 토너 제조 장치(1)를 이용하는 제조 방법에 의해 제조된다. 이러한 방법으로, 토너 입자(T)의 크기(지름)의 단일 분포가 얻어진다.

구체적으로, 토너 입자 크기 분포(중량 평균 입자 지름/개수 평균 입자 지름)의 범위는 1.00 내지 1.05 사이에 있는 것이 바람직하다. 또한, 중량 평균 입자 지름은 1 내지 20 ㎛ 사이에 있는 것이 바람직하다.

본 실시예의 토너 제조 방법에 의해 제조된 토너 입자(집합적으로 토너)는 정전 반발 효과에 의해 공기 내에서 용이하게 분산될(부유될) 수 있다. 이 때문에, 토너는 종래의 전자 사진 장치에 의해 이용된 이송 수단 없이 현상 영역으로 이송될 수 있다. 즉, 토너는 간단한 공기 펌프를 이용하여 충분한 이송을 제공하고 현상용으로 그대로 이용되는 약한 공기 흐름에 의해 현상 영역으로 이송될 수 있다.

화상이 공기 흐름에 의한 난기류없이 형성되는 이른바 "분말 구름 현상(powder cloud development)"이 수행되기 때문에, 정전 잠상의 고품질 현상이 얻어진다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 토너는 종래의 현상 시스템에 적합하게 적용가능하다. 이 때, 캐리어 및 현상 슬리브(sleeve)와 같은 부품이 토너를 이송하는데에만 이용되며, 종래의 관례에서 마찰 대전을 제공하는 것은 필요하지 않다. 따라서, 더 큰 내구성 및 경제성을 위한 재료 선택의 자유도가 상당히 증가한다.

다음으로, 본 발명의 실시예에 의해 이용될 수 있는 토너 함유액(10)(토너 재료)이 설명된다. 먼저, 토너 조성이 용제에서 분산되고 용해되는 토너 조성액(10)이 설명된다.

전자 사진을 위한 종래의 토너에 의해 이용되는 토너 재료가 이용될 수 있다. 스티렌 아크릴계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리올계 수지 및 에폭시계 수지와 같은 토너 바인더(binder)는 유기 용제에서 용해되며, 착색제는 분산되며, 성형 윤활제가 토너 함유액(10)을 얻기 위하여 분산되거나 또는 용해된다. 토너를 얻기 위한 토너 제조 방법에 따라 이와 같은 토너 함유액(10)의 액적(31)이 생성되 고, 건조되고 경화된다. 이 대신에 전술한 재료는 열적으로 용융되거나 혼련되고, 혼련체가 토너 함유액(10)을 얻기 위하여 용제에서 용해되거나 분산되며, 토너는 본 실시예에 따른 토너 제조 방법에 의해 얻어진다.

[토너 재료]

토너 재료는 적어도 수지 및 착색제를 포함하며, 필요에 따라 캐리어 및 왁스와 같은 다른 성분을 포함한다.

[수지]

수지는 본딩 수지일 수 있다.

본딩 수지는 스티렌계 모노머, 아크릴계 모노머, 메타크릴계 모노머의 비닐 폴리머, 전술한 모노머의 단독 또는 복합의 코폴리머, 폴리에스테르계 폴리머, 폴리올 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 프란 수지, 에폭시 수지, 크실렌 수지, 테르펜 수지, 쿠마론 인딘 수지, 폴리카보네이트 수지 및 석유계 수지와 같은 임의의 범용 재료일 수 있다.

스티렌계 모노머는, o-메틸 스티렌, m-메틸 스티렌, p-메틸 스티렌, p-페닐 스티렌, p-에틸 스티렌, 2, 4-디메틸 스티렌, p-n-아밀 스티렌, p-tert-부틸 스티렌, p-n-헥실 스티렌, p-n-옥틸 스티렌, p-n-노닐 스티렌, p-n-데실 스티렌, p-n-도데실 스티렌, p-메톡실 스티렌, p-클로로스티렌, 3, 4-디클로로 스티렌, m-니트로 스티렌, o-니트로 스티렌, 및 p-니트로글리세린 스티렌과 같은 스티렌 및 스티렌의 유도체를 포함한다.

아크릴계 모노머는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 프로필 아크릴레 이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소 부틸 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, n-도데실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 스테아릭 아크릴레이트, 2-클로로에틸 아크릴레이트, 및 페닐 아크릴레이트와 같은 아크릴산 및 아크릴산 에스테르를 포함한다.

메타크릴계 모노머는 에틸 메타크릴레이트, 프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소 부틸 메타크릴레이트, n-옥틸 메타크릴레이트, n-도데실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 및 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트와 같은 메틸아크릴산 및 메틸아크릴산 에스테르를 포함한다.

비닐 폴리머 및 코폴리머를 형성하는 다른 모노머는 다음을 포함한다.

(1) 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 및 이소 부틸렌과 같은 모노 올레핀;

(2) 부타디엔 및 이소프렌과 같은 폴리엔;

(3) 비닐 클로라이드, 비닐리덴 클로라이드, 비닐 브로마이드, 비닐 플루오라이드와 같은 비닐 할라이드;

(4) 비닐 아세테이트, 비닐 프로이오네이트, 비닐 벤조에이트와 같은 비닐 에스테르;

(5) 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르 및 비닐 이소 부틸 에테르와 같은 비닐 에테르;

(6) 비닐 메틸 케톤, 비닐 헥실 케톤, 및 메틸 이소프로페닐 케톤과 같은 비닐 케톤;

(7) N-비닐 피롤, N-비닐 카르바졸, N-비닐 인돌, 및 N-비닐 피롤리돈과 같은 N-비닐 화합물;

(8) 비닐 나프탈렌;

(9) 아크로니트릴, 메타크릴로 니트릴, 아크릴라미드와 같은 아크릴레이트 및 메타크릴레이트 유도체;

(10) 말레릭산, 시트라코닉산, 이타코닉산, 알케닐숙시닉산, 푸마릭산, 및 메사코닉산과 같은 불포화 이염기산;

(11) 말레릭산 무수물, 시트라코닉산 무수물, 이타코닉산 무수물, 및 알케닐숙시닉산 무수물과 같은 불포화 이염기산의 무수물;

(12) 모노메틸 에스테르 말레에이트, 모노에틸 에스테르 말레에이트, 모노부틸 에스테르 말레에이트, 시트라코닉 모노메틸 에스테르, 시트라코닉 모노에틸 에스테르, 시트라코닉 모노부틸 에스테르, 이타코닉 모노에틸 에스테르, 알케닉숙시닉 모노메틸 에스테르, 푸마릭 모노메틸 에스테르, 및 메사코닉 모노메틸 에스테르와 같은 불포화 이염기산의 모노에스테르;

(13) 디메틸 말레익산, 및 디메틸 푸마릭산과 같은 불포화 이염기산의 에스테르;

(14) 크로톤산, 및 시나몬산과 같은 α, β-불포화 지방산;

(15) 크로톤 무수물, 및 시나몬 무수물과 같은 α, β-불포화 무수물;

(16) α, β-불포화 무수물 및 낮은 등급의 지방산의 무수물, 알케닐 말로닉산, 알케닉 크로타릭산, 알케닉 아디핀산, 산들의 무수물, 및 산들의 무수물의 모 노에스테르와 같은 카르복실기를 갖는 모노머;

(17) 2-하이드록시에틸 아크릴레이트, 2-하이드록시메틸 아크릴레이트, 2-하이드록시프로필메타크릴레이드와 같은 아크릴산 및 메틸아크릴산의 하이드록시알킬 에스테르; 그리고

(18) 4-(1-하이드록시-1-메틸부틸) 스티렌, 및 4-(1-하이드록시-1-메틸부틸) 스티렌과 같은 하이드록시기를 갖는 모노머;

본 발명의 실시예에 따른 토너의 본딩 수지 역할을 하는 비닐 폴리머 및 코폴리머는 가교제를 가질 수 있으며, 2 또는 그 이상의 비닐기를 갖는 가교제에 의해 브리지가 형성된다. 가교제는:

디비닐 벤젠 및 디비닐나프탈렌과 같은 방향족 디비닐 화합물;

에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1, 3-부틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 1, 4-부탄 디올 디아크릴레이트, 1, 5-펜탄 디올 디아크릴레이트, 1, 6 헥산디올디아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디아크릴레이트, 및 아크릴레이트가 메타크릴레이트로 치환된 리스트된 화합물과 같은 알킬 체인(chain)에 연결된 디아크릴레이트 화합물; 및

디에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌 글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 #400 디아크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 #600 디아크릴레이트, 디프로피렌 글리콜 디아크릴레이트 및 아크릴레이트가 메타아크릴레이로 치환된 리스트된 화합물과 같은 에테르 조합을 포함하는 알킬 체인과 연결된 디아크릴레이트 화합물;

을 포함한다.

또한, 방향족 및 에테르 결합을 포함하는 체인 조성을 갖는 디아크릴레이트 화합물 및 디메타크릴레이트 화합물이 이용될 수 있다. 더하여, MANDAN (Nippon Kayaku Co., Ltd. 제조)과 같은 폴리에스테르형 디아크릴레이트가 이용될 수 있다.

또한, 펜타 에리트리톨 트리아크릴레이트, 트리메틸롤레탄 트리아크릴레이트, 트리메틸롤 프로판 트리아크릴레이트, 테트라 메틸롤 메탄 테트라아크릴레이트, 올리고 에스테르 아크릴레이트, 및 아크릴레이트가 메타크릴레이트, 트리알릴 시아누레이트 및 트리아릴 트리멜리테이트로 대체되는 리스트된 화합물과 같은 다관능(polyfunctional) 가교제가 이용될 수 있다.

가교제의 양은 다른 모노머 성분의 100 질량부에 대하여 0.01 내지 10 질량부 사이에 있는 것이 바람직하며; 더욱 바람직하게는 0.03 내지 5 질량부 사이에 있다. 브리지 모노머 중에서, 방향족 디비닐 화합물(특히, 디비닐 벤젠) 및 방향족과 하나의 에테르 결합을 갖는 결합 체인과 연결된 디아크릴레이트 화합물이 토너 수지의 정착성 및 오프셋 방지성의 관점에서 바람직하다. 또한, 이 중에서, 스티렌계 코폴리머 및 스티렌-아크릴계 코폴리머 역할을 하는 모노머 조합이 바람직하다.

본 발명의 실시예의 비닐 폴리머 및 코폴리머를 제조하는데 중합 개시제(polymerization initiator)가 이용된다. 중합 개시제는, 2, 2'-아조비스이소부티로 니트릴, 2, 2'-아조비스(4-메톡시-2, 4-디메틸발레로니트릴), 2, 2'-아조비 스(2, 4-디메틸발레로니트릴), 2, 2'-아조비스(2-메틸부티로니트릴), 디메틸-2, 2'-아조비스이소부티레이트, 1, l'-아조비스(1-시클로헥산카보니트릴), 2-(카르바모이라조)-이소부티로니트릴, 2, 2'-아소비스(2, 4, 4-트리메틸 펜탄), 2-페닐아조-2', 4'-디메틸-4'-메톡시발레로니트릴, 2, 2'-아조비스(2-메틸 프로판), 메틸에틸케톤에페록사이드와 같은 케톤 페록사이드, 아세틸아세톤에페록사이드, 시클로헥산온케톤에페록사이드, 2, 2-비스(tert-부틸페록시) 부탄, tert-부틸하이드로페록사이드, 큐멘 하이드로페록사이드, 1, 1, 3-테트라메틸부틸 하이드로페록사이드, di-tert-부틸 페록사이드, tert-부틸큐밀 페록사이드, di-큐밀 페록사이드, α-(tert-부틸 페록시) 이소프로필벤젠, 이소부틸 페록사이드, 옥탄오일 페록사이드, 데칸오일 페록사이드, 라우로일 페록사이드, 3, 5, 5-트리메틸헥산오일 페록사이드, 벤조일 페록사이드, m-톨릴 페록사이드, di-이소프로필 페록시 디카보네이트, di-2-에틸헥실 페록시 디카보네이트, di-n-프로필 페록시 디카보네이트, di-2-에톨시에틸 페록시 카보네이트, di-에톡시 이소프로필 페록시 디카보네이트, di-(3-메틸-3-메톡시 부틸) 페록시 카보네이트, 아세틸 시클로헥실 설포닐 페록사이드, tert-부틸 페록시 아세테이트, tert-부틸페록시이소부틸레이트, tert-부틸페록시-2-에틸헥사레이트, tert-부틸페록시 라우레이트, tert-부틸-옥시벤조에이트, tert-부틸페록시 이소프로필 카보네이트, di-tert-부틸 페록시 이소 프탈레이트, tert-부틸 페록시 알릴 카보네이트, 이소 아밀 페록시-2-에틸 헥산오에이트, di-tert-부틸페록시 헥사하이드로 테레프탈레이트, 및 tert-부틸페록시 아젤레이트를 포함하다.

본딩 수지가 스티렌-아크릴계 수지인 경우, 수지에 대한 테트라하이드로푸 란(THF)으로의 추출물의 GPC에 의한 분자량 분포에 대하여, 정착성, 오프셋 성질 및 긴 수명 성질의 관점에서 3,000 내지 50,000 사이의 분자량 영역에서 적어도 하나의 피크와 100,000 이상의 분자량 영역에서 적어도 하나의 피크를 가지는 것이 바람직하다. 또한, THF 추출물에 대하여, 100,000 이하의 분자량 성분이 본딩 수지의 50 내지 90 %를 차지하는 것이 바람직하며; 본딩 수지가 5,000 내지 30,000 사이의 분자량 영역에서 주된 피크를 갖는다면 더욱 바람직하며; 그리고, 가장 바람직한 것은 본딩 수지가 5,000 내지 20,000 사이의 분자량 영역에서 주된 분자량 피크를 갖는 것이다.

본딩 수지가 스티렌-아크릴계 수지의 비닐 폴리머인 경우, 바람직하게는 산가는 0.1 mgKOH/g 내지 100 mgKOH/g 사이에 있으며, 더욱 바람직하게는 0.1 mgKOH/g 내지 70 mgKOH/g 사이에 있으며, 가장 바람직하게는 0.1 mgKOH/g 내지 50 mgKOH/g 사이에 있다.

폴리에스테르계 폴리머를 구성하는 모노머는 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1, 3-부탄에디올, 1, 4-부탄에디올, 2, 3-부탄에디올, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 1, 5-펜탄에디올, 1, 6-헥산에디올, 네오펜틸 글리콜, 2-에틸-l, 3 헥산에디올, 수소화 비스페놀 A, 및 비스페놀 A의 중합에 의해 얻어진 디올과 같은 디하이드릭 알콜과 에틸렌 옥사이드 및 프로필렌 옥사이드와 같은 고리형 에테르를 포함한다. 폴리에스테르 수지를 가교하기 위하여, 3가 또는 그 이상의 다가 알콜이 추가되는 것이 바람직하다.

3가 이상의 다가 알콜은, 소르비톨, 1, 2, 3, 6-헥산에테트롤, 1, 4-소르비 톨, 펜타에리트리톨, 디펜타에리트리톨, 트리펜타에리트리톨, 1, 2, 4-부탄트리올, 1, 2, 5-펜타트리올, 글리세롤, 2-메틸프로판트리올, 2-메틸-1, 2, 4-부탄트리올, 트리메티롤 에탄, 트리메티롤 프로판, 및 1, 3, 5-트리하이드록시 벤젠을 포함한다.

폴리에스테르계 폴리머를 형성하는 산 성분을 다음을 포함한다:

프탈산, 이소프탈산 및 테레프탈산과 같은 벤젠 디카르복실산 및 그 무수물;

숙신산, 아디프산, 세바신산, 아제라인산과 같은 알킬 디카르복실산 및 그 무수물;

말레산, 시트라코닉산, 이타코닉산, 알케닐 숙신산, 푸마르산, 및 메사코닉산과 같은 불포화 이염기산;

말레산 무수물, 시트라코닉산 무수물, 이타코닉산 무수물, 및 알케닐 숙신산 무수물과 같은 불포화 이염기산 무수물.

또한, 3가 또는 그 이상의 다가 카르복시산은 트리멜리트산, 파이로멜리트산, 1, 2, 4-벤젠 트리카르복실산, 1, 2, 5-벤젠 트리카르복실산, 2, 5, 7-나프탈렌 트리카르복실산, 1, 2, 4-나프탈렌 트리카르복실산, 1, 2, 4-부탄 트리카르복실산, 1, 2, 5-헥산 트리카르복실산, 1, 3-디카르복시-2-메틸-2-에틸렌 카르복실 프로판, 테트라 (메틸렌 카르복시) 메탄, 1, 2, 7, 8-옥탄 테트라 카르복실산, En Pol 트리머산, 및 그 무수물과 저급의 알킬 에스테르를 포함한다.

본딩 수지가 스티렌-아크릴계 수지인 경우, 수지 성분의 THF-수용성 성분의 분자량 분포에 관하여 3,000 내지 50,000 사이의 분자량 영역에서 적어도 하나의 피크를 갖는 것이 바람직하다. 이것은 토너의 정착성 및 오프셋 방지성의 관점에서 이다. 또한, THF-수용성 성분의 60 내지 80 %의 분자량이 100,000 이하인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는, 본딩 수지는 5,000 내지 20,000 사이의 분자량 영역에서 적어도 하나의 피크를 갖는다.

본딩 수지가 폴리에스테르 수지인 경우, 산가는 0.1 mgKOH/g 내지 100 mgKOH/g 사이에 있는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 mgKOH/g 내지 70 mgKOH/g 사이에 있으며, 가장 바람직하게는 0.1 mgKOH/g 내지 50 mgKOH/g 사이에 있다.

본 발명의 실시예에 따라, 본딩 수지의 분자량 분포는 THF를 용제로 사용하는 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 측정된다.

본 발명의 실시예의 토너에 이용될 수 있는 비닐 폴리머 성분 및 폴리에스테르계 성분 중 적어도 하나는 비닐 폴리머 성분 및 폴리에스테르계 성분에 반응할 수 있는 모노머 성분을 포함하는 수지를 포함할 수 있다. 폴리에스테르계 수지 성분을 구성하고 비닐 폴리머에 반응할 수 있는 모노머는 프탈산, 말레산, 시트라코닉산, 이타코닉산 및 그 무수물과 같은 불포화 디카복시산을 포함한다. 비닐 폴리머 성분을 구성하는 모노머는 하나의 카르복실기를 갖는 모노머, 하이드록시기를 갖는 모노머, 아크릴레이트 에스테르 및 메타크릴레이트 에스테르를 포함한다.

또한, 다른 본딩 수지가 폴리에스테르계 폴리머 및 비닐 폴리머와 함께 사용되는 경우, 60 질량% 이상의 본딩 수지의 산가는 0.1 및 50 mgK0H/g 사이인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시에에 따라, 토너 조성의 본딩 수지 성분의 산가는 다음의 방법에 의해 얻어지며, 기본 동작은 JIS K-0070을 따른다.

(1) 본딩 수지(폴리머 성분)가 아닌 외부 첨가제가 사전에 제거되도록 시료가 처리된다; 또는 이 대신에, 본딩 수지 및 가교된 본딩 수지가 아닌 외부 첨가제의 성분 및 산가가 사전에 계산된다. 그 다음 시료는 분말로 되며, 시료의 0.5 내지 2.0 g이 취해지고, 시료의 중량이 정밀하게 측정된다. 폴리머 성분의 이러한 중량은 W (g)로 표현된다. 예를 들어, 토너의 본딩 수지의 산가를 측정할 때, 적용에 따라 착색제 및 자성체의 산가 및 성분이 사전에 측정되며, 본딩 수지의 산가가 계산된다.

(2) 시료가 300 ml 비이커로 넣어지며, 150 ml의 톨루엔/에탄올 혼합액(부피비 = 4/1)이 첨가되며, 시료가 혼합액에 용해된다.

(3) KOH 0.1 mol/l의 에탄올 용액을 이용하여 전위차 적정 장치에 의해 적정(titration)이 수행된다.

(4) 이 때 사용되는 KOH 수용액의 양은 S (ml)로 표현되며, 동시에 블랭크(blank)가 측정되고 이 때 사용되는 KOH 수용액의 양은 B (ml)로 표현되며, 산가는 다음의 식으로 계산되며, 여기에서 f는 KOH의 팩터이다.

산가 (mgKOH/g) =[(S-B) x f x 5.61] /W

토너의 본딩 수지 및 본딩 수지를 함유하는 조성의 토너 수명의 관점에서 글라스 전이 온도 (Tg)가 35 내지 80 ℃ 사이에 있는 것이 바람직하며; 더욱 바람직학게는 40 내지 75 ℃ 사이이다. Tg가 35 ℃보다 작다면, 토너는 고온의 분위기 하에서 열화되는 경향이 있으며, 오프셋이 정착시에 발생하는 경향이 있다. 또한, Tg가 80 ℃를 초과하면, 정착성이 열화된다.

본 발명의 실시예에 의해 이용될 수 있는 자성체는 (1) 마그네타이트, 마그헤마이트 페라이트 및 다른 금속 산화물을 함유하는 산화철과 같은 자성 산화제1철, (2) 철, 코발트 및 니켈과 같은 금속; 및 금속과 알루미늄, 코발트, 구리, 납, 마그네슘, 주석, 아연, 안티몬, 베릴륨, 비스무트, 카드뮴, 칼슘, 망간, 셀레늄, 티타늄, 텅스텐 및 바나듐의 합금, 및 (3) 그 혼합물을 포함한다.

자성체의 특정 예는 Fe₃O₄, γ-Fe₂O₃, ZnFe₂O₄, Y₃Fe₅O₁₂, CdFe₂O₄, Gd₃Fe₅O₁₂, CuFe₂O₄, PbFe₁₂O, NiFe₂O₄, NdFe₂O, BaFe₁₂O₁₉, MgFe₂O₄, MnFe₂O₄, LaFeO₃, 철 분말, 코발트 분말, 및 니켈 분말을 포함한다. 리스트된 재료는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 리스트된 재료 중에서, Fe₃O₄, 및 γ-Fe₂O₃ 가 바람직하다.

또한, "이종(different)" 원소를 함유하는 마그네타이트, 마그헤마이트 및 페라이트와 같은 자성 산화철 및 그 혼합물도 사용될 수 있다. 이러한 "이종" 원소는 리튬, 베릴륨, 보론, 마그네슘, 알루미늄, 실리콘, 인, 게르마늄, 지르코늄, 주석, 황, 칼슘, 스칸듐, 티타늄, 바나듐, 크롬, 망간, 코발트, 니켈, 구리, 아연 및 갈륨을 포함한다. "이종" 원소 중 바람직한 것들은 마그네슘, 알루미늄, 실리콘, 인, 및 지르코늄이다. "이종" 원소는 산화철의 크리스탈 격자로 들어갈 수 있으며, 산화물로서 산화철로 들어갈 수 있으며, 산화물 또는 수산화물로서 표면에 존재할 수 있다. "이종" 원소는 산화물로서 함유되는 것이 바람직하다. "이종" 원소는 자성체를 생산할 때, "이종" 원소의 염을 혼합함으로써 입자로 들어갈 수 있다. 또한, "이종" 원소는 "이종" 원소의 염을 첨가하고 pH 조정에 의해 또는 자성체 입자가 형성된 후의 pH 조정에 의해 입자로 들어갈 수 있다. 이 목적을 위해 사용된 자성체의 양에 대하여는, 본딩 수지의 100 질량부에 대하여 자성체의 10 내지 200 질량부가 사용되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 20 내지 150 질량부 사이이다. 질량체의 개수 평균 입자 지름에 대하여는, 바람직한 범위는 0.1 내지 2 ㎛ 사이이며, 더욱 바람직한 범위는 0.1 내지 0.5 ㎛ 사이이다. 개수 평균 입자 지름은 입자가 투과 전자 현미경으로 확대촬영한 사진을 디지타이저 및 이와 유사한 것으로 입자를 측정함으로써 얻어진다.

또한, 자성체의 자성에 대하여는, 10 kOe(Orsted, 오스테드)가 인가될 때 포화 보자력이 20 내지 150 Oe 사이이고, 포화 자력이 50 내지 200 emu/g 사이이고, 잔류 자화가 2 내지 20 emu/g 사이인 것이 바람직하다. 또한, 자성체는 착색제로서 이용될 수 있다.

[착색제]

본 발명의 실시예의 착색제는 특별한 것을 요구하지 않지만, 카본 블랙, 니그로신 염료, 철 블랙(블랙 합성 산화물), 나프톨 옐로우 S, 한자 옐로우(10G, 5G, G), 카드뮴 옐로우, 옐로우 산화철, 황토(ocher), 크롬 옐로우, 티타늄 옐로우, 폴리아조 옐로우, 오일 옐로우, 한자 옐로우(GR, A, RN, R), 안료 옐로우 L, 벤진 옐로우(G, GR), 퍼머넌트 옐로우(NCG), 발칸 패스트 옐로우(5G, R), 타트라진 레이크, 퀴놀린 옐로우 레이크, 안트라잔 옐로우 BGL, 이소인돌리논 옐로우, 철단, 광 명단, 납주, 카드뮴 레드, 카드뮴 수은 레드, 안티몬 버밀리온, 퍼머넌트 레드 4R, 파라 레드, 파이세 레드, 파라클로로오르토니트로아닐린 레드, 리솔 패스트 스칼렛 G, 브릴리언트 패스트 스칼렛, 브릴리언트 카민 BS, 퍼머넌트 레드(F2R, F4R, FRL, FRLL, F4RH), 패스트 스칼렛 VD, 발칸 패스트 루빈 B, 브릴리언트 스칼렛 G, 리솔 루빈 GX, 퍼머넌트 레드 F5R, 브릴리언트 카민 6B, 안료 스칼렛 3B, 보르도 5B, 톨루이딘 밤색, 퍼머넌트 보르도 F2K, 헤리오 보르도 BL, 보르도 10B, 본 밝은 밤색, 본 중간 밤색, 에오신 레이크, 로다민 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린 레이크, 티오인디고 레드 B, 티오인디고 밤색, 오일 레드, 퀴나크리돈 레드, 피라졸론 레드, 폴리아조 레드, 크롬 주홍, 벤지딘 오렌지, 페리논 오렌지 또는 오일 오렌지, 코발트 블루, 세루린 블루, 알칼리 블루 레이크, 공작 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 비금속 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 블루, 패스트 스카이 블루, 인단트렌 블루(RS, BC), 인디고, 군청, 감청, 안트라퀴논 블루, 패스트 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 레이크, 코발트 바이올렛, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안트라퀴논 바이올렛, 크롬 그린, 아연 그린, 산화크롬, 피리디안, 에머랄드 그린, 안료 그린 B, 나프톨 그린 B, 그린 골드, 산 그린 레이크, 공작석 그린, 프탈로시아닌 그린 또는 안트라퀴논 그린, 산화티탄, 아연화, 리토폰 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

토너에서의 착색제의 함유량에 대하여 1∼15 질량%가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 3∼10 질량%이다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 토너에 이용되는 착색제는 수지와 복합화된 마스터배치(masterbatch)로서 이용될 수도 있다. 마스터 배치의 제조 또는 마스터 배치와 혼련되는 바인더 수지는,

전술한 변성 및 미변성 폴리에스테르 수지;

폴리스티렌, 폴리 p-클로로스티렌 및 폴리비닐톨루엔과 같은 스티렌 및 스티렌 치환체의 폴리머;

스티렌-p-클로로스티렌 코폴리머, 스티렌-프로필렌 코폴리머, 스티렌-비닐톨루엔 코폴리머, 스티렌-비닐나프탈렌 코폴리머, 스티렌-메틸 아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-에틸 아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-부틸 아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-옥틸 아크릴레이트 코폴리머, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 코폴리머, 스티렌-에틸 메타크릴레이트 코폴리머, 스티렌-부틸 메타크릴레이트 코폴리머, 스티렌-메틸α-클로로메타크릴레이트 코폴리머, 스티렌-아크릴로니트릴 코폴리머, 스티렌-비닐 메틸 케톤 코폴리머, 스티렌-부타디엔 코폴리머, 스티렌-이소프렌 코폴리머, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 코폴리머, 스티렌-말레산 코폴리머 및 스티렌-말레에이트 에스테르 코폴리머등의 스티렌계 코폴리머;

폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 클로라이드, 폴리 아세트산 비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 에폭시 폴리올 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 부티랄, 폴리아크릴산 수지, 로진, 변성 로진, 테르펜 수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소수지, 방향족계 석유 수지, 염소화 파라핀 및 파라핀 왁스;

를 포함한다. 이들은 단독으로 사용될 수 있으며, 리스트된 항목의 2 이상 의 조합으로 사용될 수 있다.

본 마스터 배치는 고전단력을 인가하여 마스터 배치용의 수지와 착색제를 혼합하여 이루어진다. 이때, 착색제와 수지의 상호작용을 높이기 위해서, 유기 용제를 이용할 수 있다. 또한, 착색제의 물을 포함한 수성 페이스트(물을 함유하는)를 수지와 유기 용제와 동시에 혼합 혼련하고, 착색제를 수지에 이행시켜 물(수분)과 유기 용제를 제거하는 착색제의 함습 케이크를 이용하는 이른바 섬광법(flashing method)이 이용될 수 있으며, 건조 과정을 필요로 하지 않는다. 혼합 혼련하기 위해서는 3개의 롤밀 등의 고전단 분산 장치가 바람직하게 이용된다.

마스터배치의 양에 대하여, 바람직한 범위는 본딩 수지의 100 질량부에 대하여 1 및 20 질량부 사이에 있다.

또한, 마스터배치를 제조하기 위한 수지에 대하여, 산가는 30 mgKOH/g 이하이고, 아민값은 1 및 100 사이이며, 착색제는 분산되는 것이 바람직하다; 더욱 바람직하게는, 산가는 20 mgKOH/g 이하이고, 아민값은 10 및 50 사이이며, 착색제는 분산되는 것이 바람직하다. 산가가 30 mgKOH/g를 초과하는 경우, 높은 습도 환경에서, 대전성이 열화되며, 착색제의 분산성이 열화된다. 또한, 아민값이 1 미만이거나 100 초과인 경우 착색제 분산은 부적절하게 될 수 있다. 여기에서, 산가는 JIS K0070에서 제공된 방법에 의해 측정될 수 있으며, 아민값은 JIS K7237에서 제공된 방법에 의해 측정될 수 있다.

또한, 적합한 착색제 분산이 얻어질 수 있도록 분산제는 본딩 수지와 매우 큰 양립가능성을 갖는 것이 바람직하다. 상업적으로 사용가능한 바람직한 분산제 는 "Ajisper PB821", "Ajisper PB822" (Ajinomoto Fine-techno company 제조), "Disperbry-2001" (BYK Chemie GmbH 제조), 및 "EFKA-4010" (EFKA 제조)를 포함한다.

분산제의 양은 토너의 착색제의 0.1 내지 10 질량% 사이이다. 이 양이 0.1 질량%보다 작으면, 착색 부산은 부적절하게 될 수 있다. 이 양이 10 질량%보다 더 크다면, 높은 습도 환경에서 대전성이 열화될 수 있다.

분산제의 중량 평균 분자량은 겔 침투 크로마토그래피에서 스티렌 환산 중량에서의 주된 피크의 지역적 최대값의 분자량에 있어서 500 내지 100000의 범위에 있는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 그 범위는 착색제 분산의 관점에서 3000 내지 100000 사이이다; 더욱 더 바람직하게는 그 범위는 5000 내지 50000 사이이며; 가장 바람직하게는 그 범위는 5000 내지 30000이다. 분자량이 500보다 작다면, 극성이 높게 되어, 착색제의 분산이 열화되게 한다. 분자량이 100000을 초과하면, 용제에 대한 친화도가 높게되어 착색제의 분산이 열화된다.

분산량은 착색제의 100 질량부에 대하여 1 내지 200 질량부의 범위에 있는 것이 바람직하다; 더욱 바람직한 범위는 5 내지 80 질량부 사이이다. 이 양이 1 질량부보다 작다면, 분산 능력은 감소될 수 있다. 이 양이 200 질량부를 초과하면, 대전성이 열화될 수 있다.

[다른 성분]

<캐리어>

본 발명의 실시예에 따른 토너는 2 성분계 현상제 역할을 하도록 캐리어와 혼합될 수 있다. 캐리어는 페라이트, 마그네타이트 및 수지 코팅된 캐리어와 같은 일반적으로 사용가능한 재료일 수 있다.

수지 코팅된 캐리어는 캐리어 코어 입자 및 캐리어 코어 입자를 덮는(코팅하는) 수지로 이루어진 피복 재료를 포함한다.

피복 재료로 이용되는 수지는:

스틸렌-아크릴레이트 에스테르 코폴리머 및 스티렌-메타크릴레이트 에스테르 코폴리머와 같은 스테렌-아크릴레이트계 수지;

아크릴레이트 에스테르 코폴리머 및 메타크릴레이트 에스테르 코폴리머와 같은 아크릴계 수지;

폴리 테트라플루오로에틸렌, 모노크로로트리플루오로 에틸렌 폴리머, 및 폴리 비닐리덴 플루오라이드와 같은 플루오린 성분 수지;

실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 폴리 비닐 부티랄, 및 아미노 아크릴레이트 수지;

를 포함한다.

또한, 캐리어를 덮는(코팅하는) 수지는 이오노머 수지 및 폴리 페닐렌 설파이드 수지와 같은 수 있다. 앞에서 리스트된 수지는 단독으로 또는 조합하여 이용될 수 있다. 또한, 자성 분말이 분산된 바인더형 캐리어 코어가 사용될 수 있다.

수지 코팅된 캐리어는 캐리어 코어에 용제 내의 수지의 수용액 또는 현탁액을 도포함으로써 이루어질 수 있으며, 또는 분말로서의 캐리어 코어와 수지를 혼합함으로써 이루어질 수 있다.

수지 코팅 재료의 양은 수지 코팅된 캐리어의 0.01 내지 5 질량%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.1 내지 1 질량% 사이이다.

2 또는 그 이상의 재료가 캐리어를 덮기 위해 혼합되는 피복(코팅) 재료의 일례는,

(1) 디메틸 디클로로 실란 및 디메틸 실리콘 오일의 혼합물(질량비 1:5)의 12 질량부로 처리된 티타늄-옥사이드 미분말의 100질량부, 및

(2) 디메틸 디클로로 실란 및 디메틸 실리콘 오일의 혼합물(질량비 1:5)의 20 질량부로 처리된 실리카 미분말의 100질량부

를 포함한다.

전술한 수지 중에서, 실리콘 수지, 스트렌-메타크릴레이트 메틸 코폴리머, 및 플루오로 함유 수지 및 스티렌계 코폴리머가 바람직하다; 특히, 실리콘 수지가 바람직하다. 플루오로-함유 수지 및 스티렌계 코폴리머는:

폴리 비닐리덴 플루오라이드 및 스티렌-메타크릴레이트 메틸 코폴리머의 혼합물;

폴리 테트라 플루오로 에틸렌 및 스티렌-메타크릴레이트 메틸 코폴리머의 혼합물; 및

비닐리덴플루오라이드-테트라플루오로에틸렌 코폴리머화(코폴리머화 질량비는 10:90 내지 90:10 사이이다), 스티렌-2-에틸헥실 아크릴레이트 코폴리머(코폴리머화 질량비는 10:90 내지 90:10 사이이다), 및 스틸렌-2-에틸헥실 아크릴레이트-메틸 메타크릴레이트 코폴리머(크폴리머화 질량비는 20-60 : 5-30 : 10-50이다)의 혼합물;

을 포함한다.

실리콘 수지는 질소 함유 실리콘 수지 및 질소 함유 실라인 커플링제에 반응하는 실리콘 수지에 의해 생성된 변성 수지이다.

캐리어 코어용 자성 재료는 페라이트, 오베리론 페라이트, 마그네타이트, 및 γ-산화철과 같은 산화물; 철, 코발트 및 니켈과 같은 금속; 및 전술한 금속의 합금을 포함한다.

또한, 자성 재료에 함유된 원소는, 예를 들어, 철, 코발트, 니켈, 알루미늄, 구리, 납, 마그네슘, 주석, 아연, 안티몬, 베릴륨, 비스무트, 칼슘, 망간, 셀레늄, 티타늄, 텅스텐, 및 바나듐일 수 있다. 이들 중에서, 구리-아연-철계 페라이트(구리, 아연, 철을 주요 성분으로서 함유하는), 및 망간-마그네슘-철계 페라이트(망간, 마그네슘, 철을 주요 성분으로서 함유하는)가 바람직하다.

캐리어의 저항은 캐리어의 거칠기/부드러움 정도를 조정하고 피복 수지의 양을 조정함으로써 10⁶ 내지 10¹⁰Ω·cm로 될 수 있다.

캐리어의 입자 지름은 4 내지 200 ㎛ 사이, 바람직하게는 10 내지 150 ㎛, 더욱 바람직하게는 20 내지 100 ㎛ 사이일 수 있다. 특히, 수지 코팅된 캐리어에 대하여는, 입자의 50 %는 20 내지 70 ㎛ 사이의 지름을 갖는 것이 바람직하다.

2 성분계 현상제의 경우에, 본 실시예에 따른 토너량은 캐리어의 100 질량부에 대하여 1 내지 200 질량부 사이의 범위를 갖는 것이 바람직하고; 더욱 바람직하 게는 이 범위는 2 내지 50이다.

<왁스>

더하여, 본 발명의 실시예에 따르면, 왁스가 본딩 수지 및 착색제에 첨가될 수 있다.

왁스에 특별한 요구 사항이 적용되지 않으며, 일반적으로 사용가능한 왁스가 사용될 수 있다; 예를 들어, 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌, 폴리 올레핀 왁스, 마이크로크리스탈라인 왁스, 파라핀 왁스 및 사솔 왁스와 같은 지방족 하이드로카본계 왁스; 산화된 폴리에틸렌 왁스 및 그 블록 코폴리머와 같은 지방족 하이드로카본계 왁스의 산화물; 칸델리라 왁스, 카나우바 왁스, 일본 왁스(야채 기름), 조조바 왁스와 같은 식물계 왁스; 밀랍 및 라놀린과 같은 동물계 왁스; 오조케라이트, 크레신 및 페트로라툼과 같은 광물계 왁스; 몬타닉산 에스테르 및 카스터 왁스와 같은 지방산 에스테르 왁스; 및 탈산화된 카나우바 왁스와 같은 부분적으로 또는 전부 탈산화된 지방산 에스테르를 포함한다.

왁스의 예는 팔미트산, 스테아르산, 몬타닉산과 같은 포화 직접-체인 지방산 및 직접-체인 알킬기를 갖는 직접-체인 알킬카르복실산; 브라시딕산, 엘레오스테아르산, 및 파린아릭산과 같은 불포화 지방산; 스테아릴 알콜, 에피코실 알콜, 베헤닐 알콜, 카르아우빌 알콜, 세릴 알콜, 메리실 알콜 및 긴-체인 알킬 알콜과 같은 불포화 지방산; 소르비톨과 같은 폴리하이드릭 알콜; 리놀릭산 아미드, 올레익산 아미드 및 라우릭산 아미드와 같은 지방산 아미드; 메틸에네비스 카르픽산 아미드, 데틸레네비스 라우릭산 아미드 및 헥사메틸레네비스 세테아르산 아미드와 같은 포 화 지방산; 에틸레네비스 올레익산 아미드, 헥사메틸레네비스 올레익산 아미드, N, N'-디올레일아디픽산 아미드 및 N, N'-디올레일세비식산 아미드와 같은 불포화 지방산 아미드; m-크실렌비스 스테아릭산 아미드 및 N, N'-디스테아릴이소프탈릭산 아미드와 같은 방향족 비스아미드; 칼슘 스테아레이트, 칼슘 라우레이트, 아연 스테아레이트 및 마그네슘 스테아레이트와 같은 지방산 금속염; 스트렌 및 아크릴산과 같은 비닐 모노머를 지방산 하이드로카본 왁스에 접목하여 얻어진 왁스; 폴리하이드릭 알콜을 모노클레세라이드 베헤네이트와 같은 지방산으로 부분적으로 에스테르화한 제품; 및 식물성 지방 및 오일을 수소화여 얻어진 하이드록실기를 갖는 메틸 에스테르화된 화합물을 포함한다.

왁스의 바람직한 예는 고압에서 라디칼-중합된 폴리 올리핀, 고분자량 폴리 올레핀을 중합할 때 생성된 저분자량 부산물을 중합하는 경우 얻어지는 폴리 올레핀, 저압하에서 치글러(Ziegler) 촉매 및 메탈로센 촉매와 같은 촉매를 이용하여 중합된 폴리 올레핀, 방사선, 전자기파, 또는 빛에 의해 중합된 폴리 올레핀, 폴리 올레핀 폴리머의 열적 분해에 의해 얻어진 가볍고 저분자량의 폴리 올레핀, 파라핀 왁스, 마이크로크리스탈라인 왁스, 피셔-트로프쉬 왁스, 신톨법, 하이드로콜법, 아르게법 등에 의해 생산된 합성 하이드로카본 왁스, 모노머가 탄소수가 1인 화합물인 합성 왁스, 하이드록실기 및 카르복실기와 같은 관능기를 갖는 하이드로카본계 왁스 하이드로카본계 왁스 및 동일한 관능기를 갖는 하이드로카본계 왁스의 혼합물, 및 스티렌, 말레인산 에스테르, 아크릴레이트, 메타크릴레이트 및 무수 말레아틱산에 의해 그래프트 변성된 전술한 왁스 중 하나인 그래프트 변성 왁스이다.

더하여, 왁스의 분자량 분포는 프레스 발한법, 용제법, 재결정법, 진공증류법, 초임계 가스압출법 및 용액 결정법과 같은 방법에 의해 날카로운(작은 변동) 것이 바람직하다. 또한, 왁스가 저분자량 고체 지방산, 저분자량 고체 알콜, 저분자량 고체 화합물 및 다른 불순물을 제거함으로써 불순물이 제거되는 것이 바람직하다.

왁스의 용융점은 70 내지 140 ℃ 사이인 것이 바람직하며, 정착성과 오프셋 방지성의 관점에서 더욱 바람직하게는 70 내지 120 ℃인 것이 바람직하다. 용융점이 70 ℃보다 작으면, 차단 방지성이 열화되는 경향이 있다. 용융점이 140 ℃보다 더 크면, 오프셋 방지성이 열화될 수 있다.

또한, 상이한 종류의 왁스를 조합함으로써, 플라스틱 가공성 및 이형성 모두를 얻을 수 있다.

플라스틱 가공성을 갖는 왁스는 낮은 용융점 왁스, 그 분자 구성에서 가지 및 극성기를 갖는 왁스를 포함한다.

이형성을 갖는 왁스는 극성기 및 관능기를 가지지 않는 직접 체인을 갖는 높은 용융점을 포함한다. 따라서, 상이한 왁스를 조합하는 예는 폴리 올레핀 및 그래프트 변성 폴리 올레핀의 조합; 및 용융점이 10 내지 100 ℃ 사이의 범위만큼 상이한 용융점을 갖는 왁스들의 조합이다.

유사한 구성을 갖는 2 종류의 왁스가 선택된 경우에, 상대적으로 낮은 용융점을 갖는 왁스는 플라스틱 가공성을 발휘하며, 다른 것은 이형성을 발휘한다. 이 경우에, 용융점의 차이가 10 내지 100 ℃ 사이라면, 기능 분리가 효율적으로 발휘 된다. 이 차이가 10 ℃보다 작다면, 기능 분리 효과는 용이하게 얻어질 수 없다. 이 차이가 100 ℃보다 크다면, 상호 작용에 의한 기능 강조는 얻기 어려울 수 있다. 따라서, 기능 분리 효과의 관점에서, 적어도 하나의 왁스의 용융점은 70 내지 120 ℃ 사이인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 70 내지 100 ℃이다.

가지 구조를 갖고, 관능기와 유사한 극성기를 갖고 주성분과 상이한 성분에 의해 변성된 왁스는 플라스틱 가공성을 발휘하기 쉽다. 반대로, 직접 체인 구조를 갖고, 관능기와 극성기를 가지지 않으며, 변성되지 않은 왁스는 이형성을 발휘하기 쉽다. 따라서, 바람직한 조합은:

에틸렌이 주요 재료인 폴리에틸렌 호모폴리머 또는 코폴리머와 에틸레인 아닌 올레핀이 주요 재료인 폴리 올레핀 호모폴리머 또는 코폴리머의 조합;

폴리 올레핀와 그래프트-변성 폴리 올레핀의 조합;

알콜 왁스, 지방산 왁스 또는 에스테르 및 하이드로카본계 왁스의 조합; 피셔-트로프쉬 왁스 또는 폴리 올레핀 왁스, 및 파라핀 왁스 또는 마이크로크리스탈라인 왁스의 조합;

피셔-트로프쉬 왁스와 폴리 올레핀 왁스의 조합;

파라핀 왁스와 마이크로크리스탈라인 왁스의 조합;

및 카나우바 왁스, 칸델리라 왁스, 쌀 왁스, 또는 몬탄 왁스, 및 하이트로카본계 왁스의 조합;

을 포함한다.

토너 보존성과 정착성 사이의 균형 관점으로부터, 토너의 DSC 측정에서 관찰 되는 흡열성 피크의 가장 큰 피크의 피크 온도는 70 내지 110 ℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직학게는 70 내지 110 ℃이다.

왁스의 전체 함량은 본딩 수지의 100 질량부에 대하여 0.2 내지 20 질량부 사이인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.5 내지 10 질량부이다.

본 발명의 실시예에서, 왁스의 용융점은 DSC에 의해 측정된 흡열성 피크의 가장 큰 피크의 피크 온도이다.

왁스의 DSC 측정을 위하여, 내부 열 입력 보상형 고정밀 차이 스캐닝 카로리미터가 이용된다. 측정은 ASTM D3418-82에 따라 수행된다. 본 실시예는 먼저 온도를 상승시켜 히스테리시스를 취하고, 다음으로 온도를 하강시키며, 그 다음 온도는 측정 결과를 얻기 위하여 분당 10 ℃의 속도로 상승시켜 얻어진 DSC 곡선의 측정 결과를 이용한다.

<유동성 향상제>

유동성 향상제가 본 발명의 일 실시예에 따라 토너에 첨가될 수 있다. 유동성 향상제는 토너의 유동성(흐르기 쉬움)을 향상시키기 위하여 토너 입자의 표면에 첨가된다.

유동성 향상제는, 예를 들어, 카본 블랙, 플루오르화 비닐리덴 미분말, 폴리 테트라 플루오로 에틸렌 미분말과 같은 플루오르계 수지; 습식처리 실리카와 같은 실리카 미분말로 이루어진 처리된 실리카, 처리된 티나늄 옥사이드, 및 처리된 알루미나; 및 실란 커플링제, 티타늄 커플링제 및 실리콘 오일을 이용한 표면처리에 의한 건식 처리 실리카, 티타늄 옥사이드 비분말, 알루미나 미분말;일 수 있다.

방향성 향상제는 바람직하게는 실리카 미분말, 티타늄 옥사이드 미분말 및 알루미늄 미분말이다. 더하여, 더욱 바람직한 것은 실란 커플링제 및 실리콘 오일 중 하나로 표면처리된 실리카 미분말, 티타늄 옥사이드 미분말 및 알루미늄 미분말로 이루어진 처리 실리카이다.

유동성 향상제의 주 입자의 평균 지름은 0.001 내지 2 ㎛ 사이에 있는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.002 내지 0.2 ㎛ 사이이다.

실리카 미분말은 실리콘 및 할로겐 화합물의 기상 산화에 의해 생성되며, 건식 처리 실리카 퓸드(fumed) 실리칼로 불린다.

실리콘 및 할로겐 화합물의 기상 산화에 의해 생성된 상업적으로 사용가능한 실리카 미분말은:

AEROSIL (Japan Aerosil company 제조) - 130, -300, -380, -TT600, -MOX170, -MOX80, 및 - COK84;

Ca-O-SiL (CABOT 제조) -M-5, -MS-7, -MS- 75, -HS-5, 및 -EH-5;

Wacker HDK -N20 V15, -N20E, -T30, 및 -T40 (WACKER-CHEMIE 제조);

D-CFineSilica (Dow Corning 제조) ; 및

Fransol (Fransil 제조);

를 포함한다.

더하여, 미분말이 실리콘 및 할로겐 화합물의 기상 산화에 의해 생성된 소수화된 실리카에 의해 생산된 처리 실리카 분말이 더욱 바람직하다. 매턴올 적정 검사에 의해 측정된 처리 실리카 미분말의 소수화의 정도는 30 내지 80 %인 것이 바 람직하다. 실리카 미분말의 소수화는 유기 실리콘 화합물에 화학적 또는 물리적으로 수행되며, 실리카 분말에 의해 물리적으로 흡수된다. 바람직한 처리는 실리카 미분말이 유기 실리콘 화합물로 처리되는 것이다.

유기 실리콘 화합물은, 예를 들어, 하드록시-프로필-트리메톡시실란, 페닐트리메톡시실란, n-헥사데실 트리메톡시 실란, n-옥타데실 트리메톡시 실란, 비닐 메톡시 실란, 비닐 트리에톡시 실란, 비닐 트리아세톡시 실란, 디메틸비닐 클로로 실란, 디비닐클로로 실란, γ-메타크릴록시 프로필 트리메톡시 실란, 헥사메틸 디실란, 트리메틸 실란, 트리메틸 클로로 실란, 디메틸 디클로로 실란, 메틸 트리클로로 실란, 알릴 디메틸 클로로 실란, 알릴 페닐 디클로로 실란, 벤질 디메틸 클로로 실란, 브로모 메틸 디메틸 클로로 실란, α- 클로로 에틸 트리클로로 실란, β-클로로 에틸 트리클로로 실란, 클로로메틸 디메틸 클로로 실란, 트리오가노실릴 메르캅탄, 트리메틸실릴 메르캅탄, 트리오가노실 아크릴레이트, 비닐디메틸 아세톡시 실란, 디메틸 에톡시 실란, 트리메틸 에톡시 실란, 트리메틸 메톡시실란, 메틸 트리에톡시 실란, 이소-부틸 트리메톡시 실란, 디메틸 디메톡시 실란, 디페닐-디에톡시 실란, 헥사메틸 디실록산, 1, 3-디비닐 테트라 메틸 디실록산, 1, 3-디페닐 테트라 메틸 디실록산, 및 분자당 2 - 12 실록산 단위와 Si와 결합된 0 - 1 하이드록실기를 함유하는 열단위를 갖는 디메틸 폴리 실록산일 수 있다. 또한, 디메틸 실리콘 오일과 같은 실리콘 오일이 사용될 수 있다. 전술한 재료는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

유동성 향상제의 개수 평균 입자 지름은 5 내지 100 nm 사이에 있는 것이 바 람직하며, 더욱 바람직하게는 5 내지 50 nm이다.

유동성 향상제의 특정 표면은 30 m²/g보다 더 큰 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 60 내지 400 m²/g 사이이다. 특정 표면은 BET 방법을 이용하여 질소 흡수에 의해 측정된다. 미분말에 대하여, 처리되는 표면은 바람직한 범위는 20 m²/g보다 크고, 더욱 바람직하게는 40 및 300 m²/g이다.

미분말의 양은 토너 입자의 100 질량부에 대하여 0.03 내지 8 질량부 사이의 범위에 있는 것이 바람직하다.

다른 외부 첨가제가 다음의 기술 분야에서 개선이 획득될 수 있도록 본 발명의 실시예에 따라 토너에 첨가될 수 있다; 즉, 정전 잠상 담지체 및 캐리어의 보호, 세정성, 열특성 조정, 전기적 특성, 물리적 특성, 저항의 조정, 연성점 조정, 정착 속도 등. 이러한 외부 첨가제는 다양한 금속 지방산 금속염, 프루오린계 표면 활성제, 디옥틸 프탈레이트, 및 전기 전도제를 포함한다. 전기 전도제는 산화 주석, 산화 아연, 카본 블랙, 산화 안트몬, 산화 티타늄, 산화 알루미늄, 및 알루미나와 같은 무기 분말을 포함한다. 필요하다면, 유기 분말은 소수화된다. 더하여, 다음과 같은 재료의 적은 양이 첨가된다: 폴리 테트라 프루오로 에틸렌, 아연 스테아레이트 및 폴리 불화물첨가 비닐리덴과 같은 윤활 재료; 산화 세슘, 실리콘 카바이드, 및 스트론튬 타타네이트와 같은 연마제; 케이크 방지제; 및 극성이 토너 입자에 반대인 입자 극성을 갖는 블랙 및 화이트 입자의 혼합물인 현상 향상제. 외부 첨가제는 실리콘 바니시, 다양한 변성 실리콘 바니시, 실리콘 오일, 다양한 변성 실리콘 오일, 실란 커플링제, 관능기를 갖는 실란 커플링제, 다른 실리콘 유기 화합물 및 대전량이 제어될 수 있게 하기 위한 다른 처리 재료로 처리되는 것이 바람직하다.

현상제를 준비할 때, 유동성, 수명, 현상성 및 전사성이 개선되도록 전술한 소수 실리카 미분말과 같은 유기 입자가 첨가되어 혼합될 수 있다. 외부 첨가제를 혼합하는 경우에, 보통의 혼합기가 이용될 수 있다; 그러나, 혼합기는 내부 온도가 조정될 수 있도록 재킷을 포함하는 것이 바람직하다. 첨가제에 의한 부하의 히스테리시스를 변경하기 위하여, 외부 첨가제는 점진적으로 첨가되며, 혼합기의 회전 속도, 롤링 속도, 시간, 온도, 등이 변경될 수 있다; 또한, 초기에 큰 부하를 제공하고 그 후에 작은 부하를 제공하는 것도 가능하며, 반대로 처음에는 작은 부하를 그리고 그 후에는 큰 부하를 제공하는 것도 가능하다.

사용될 수 있는 혼합기는 V-형 혼합기, 록킹(rocking) 혼합기, 로딕(Loedige) 혼합기, 나우터 혼합기, 및 헨쉘 혼합기를 포함한다.

획득된 토너 입자의 형상을 추가로 조정하는 방법에 대하여는, 특별한 제한이 없으며, 적합한 방법이 목적에 따라 채용될 수 있다. 예는: (1) 본딩 수지 및 착색제가 용융혼련되고, 그 다음 분말화되며, 형상은 하이브리다이저(hybridizer)를 이용하거나 메카노-퓨전 공정을 이용하여 기계적으로 조정되는 방법; (2) 토너 재료가 토너 바인더를 용해할 수 있는 용제에 용해/분산되고, 용제가 분사 건조 장치에 의해 제거되고, 토너 입자가 얻어지는 이른바 분사-건조 방법; 및 (3) 수계 용액을 가열하여 입자가 얻어지는 방법; 이다.

외부 첨가제로서, 유기 입자가 바람직하게 사용될 수 있다.

유기 입자는 실리카, 알루미늄, 산화 티타늄, 바륨 타타네이트, 마그네슘 티타네이트, 칼슘 티타네이트, 스트론튬 티타네이트, 산화 아연, 산화 주석, 클레이, 운모, 규회석 디아톰 토류, 산화 크로뮴, 산화 세륨, 콜코타르, 3산화 안티몬, 산화 마그네슘, 산화 지르코늄, 바륨 설페이트, 바륨 카보네이트, 칼슘 카보네이트, 실리콘 카보네이트 및 실리콘 니트라이드를 포함한다.

유기 입자의 주 입자의 지름은 5 nm 내지 2 ㎛ 사이인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 500 nm 사이이다.

BET 방법에 의해 측정된 특정 표면은 20 내지 500 m²/g 사이인 것이 바람직하다.

유기 입자의 양은 토너의 0.01 내지 5 질량% 사이인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 2.0 질량% 사이이다.

또한, 지방산 금속염이 없는 이멀젼 중합, 가교 중합 및 분산 중합에 의해 얻어진 폴리스티렌, 메타크릴레이트 에스테르 및 아크릴레이트 에스테르 코폴리머와 같은 폴리머 입자; 중축합에 의해 얻어진 실키논, 벤조구아나민, 및 나일론; 및 열경화성 수지가 외부 첨가제로서 이용될 수 있다.

높은 습도에서의 전술한 외부 첨가제의 열화가 표면 처리제를 이용하여 소수성을 증가시킴으로써 감소될 수 있다.

이를 위하여, 다음의 표면 처리제가 적절하게 이용될 수 있다; 즉, 실란 커플링제, 실리레이션제, 알킬 플루오라이드를 갖는 실란 커플링제, 알킬 플루오라이드, 유기 티타네이트 시스템 커플링제, 알루미늄계 커플링제, 실리콘 오일, 변성 실리콘 오일 등.

무기 입자의 주 입자의 지름은 5 nm 내지 2 ㎛ 사이인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 500 nm 사이이다. 또한, BET 방법에 의해 측정된 특정 표면은 20 내지 500 m²/g 사이인 것이 바람직하다. 무기 입자의 양은 토너의 0.01 내지 5 중량% 사이인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.01 내지 2.0 중량% 사이이다.

화상 전사 후에 정전 잠상 담지체 및 주 전사 매체에 잔류하는 현상제를 제거하기 위한 세정제는, 예를 들어, 아연 스테아레이트, 칼슘 스테아레이트, 및 스테아릭산과 같은 지방산 금속염; 및 폴리 메틸 메타크릴레이트 입자와 폴리트티렌 입자와 같은 지방산 금속염이 없는 이멀젼 중합에 의해 제조된 폴리머 입자일 수 있다. 폴리머 입자는 비교적 작은 입자 크기 분포를 가지고, 체적 평균 입자 지름이 0.01 내지 1 ㎛ 사이인 것이 바람직하다.

본 발명의 실시예에 따른 토너가 종래의 정전 잠상 담지체 모두를 이용한 현상에 적용될 수 있지만, 바람직한 것은 유기 정전 잠상 담지체, 비정형 실리카 정전 잠상 담지체, 셀레늄 정전 잠상 담지체, 및 산화 아연 정전 잠상 담지체를 포함한다.

다음으로, 과립화부에 의한 경화를 위해 냉각되는(과립화 과정) 토너 함유액(10)이 설명된다.

열적으로 용융되고 경화를 위해 냉각되는 토너 조성은 낮은 점도의 용액을 얻기 위하여 주로 다음의 재료를 포함하는 것이 바람직하다.

즉, 모노아민, 버스 아미드, 테라 아미드, 폴리아미드, 에스테르 아미드, 폴리에스테르, 폴리 비닐 아세테이트, 아크릴레이트계 및 메타크릴레이트계 폴리머, 스티렌계 폴리머, 에틸렌 비틸 아세테이트 코폴리머, 폴리 케톤, 실리콘, 쿠마론, 지방산 에스테르, 트리 글리코사이드, 자연 수지, 자연 왁스 및 합성 왁스 중 하나 또는 조합이다.

폴리아미드는 VERSAMID 711, VERSAMID 725, VERSAMID 930, VERSAMID 940, VERSALON 1117, VERSALON 1138, VERSALON 1300(Henkel 제조) , TOHMIDE 391, TOHMIDE 393, TOHMIDE 394, TOHMIDE 395, TOHMIDE 397, TOHMIDE 509, TOHMIDE 535, TOHMIDE 558, TOHMIDE 560, TOHMIDE 1310, TOHMIDE 1396, TOHMIDE 90, 및 TOHMIDE 92(Fuji Chemicals 제조)를 포함한다. 폴리에스테르는 KTR2150(Kao 제조)를 포함한다. 폴리 비닐 아세테이트는 AC401, AC540, 및 AC580(Allied Chemical 제조)를 포함한다. 실리콘은 실리콘 SH6018(Toray Silicone 제조), 실리콘 vhgakKR215, 실리콘 KR216, 및 실리콘 KR220(Shin-etsu Silicone 제조)을 포함한다. 쿠마론은 Escron G-90(Nippon Steel Chemical 제조)을 포함한다.

지방산은 다음의 재료의 하나 또는 조합일 수 있다: 즉, 스테아릭산, 아라친산, 베헤닉산, 릭노세릭산, 세로틱산, 몬타닉산, 멜리식산 및 이와 유사한 것들과 이들의 에스테르.

지방산 아미드는 라우릭 아미드, 스테아릭 아민, 올레익 아미드, 에루식 아미드, 레시노레익 아미드, 스테아릭 에스테르 아미드, 팔미틱 아미드, 베헤닉 아미드, 및 브라시딕 아미드를 포함한다; N-치환 지방산 아미드는 N, N'-2-하이드록시 스테아릭 아미드, N, N1-에틸렌 비스 올레익 아미드, N, N'-크실렌 비스 스테아릭 아미드, 스테아릭산 모노메틸올 아미드, N-올레일 스테아릭 아미드, N-스테아릴 스테아릭 아미드, N-올레일 팔미틱 아미드, N-스테아릴 에루식 아미드, N, N1- 디올레일 아디픽 아미드, N, N'-디올레일 세바식 아미드, N, N'-디스테아릴 이소프타릭 아미드, 및 2-스테아라미드 에틸 스테아레이트를 포함한다. 재료는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.

지방산 에스테르에 대하여, 모노하이드록시 또는 다가 알콜 지방산 에스테르가 바람직하다. 예를 들어, 소르비탄 모드 팔미테이트, 소르비탄 모노 스테아레이트, 소르비탄 모노 베헤네이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노 스테아레이트, 폴리에틸렌 글리콜 디스테아레이트, 프로피렌 글리콜 모노 스테아레이트 및 에틸렌 글리콜 디스테아레이트가 바람직하다.

구체적으로는, 상용 제품은 Leodol SP-SlO, Leodol SP-S30, Leodol SA 10, Emazol P-10, Emazol S-10, Emazol S-20, EmazolB, Leodol super SP-SlO, Emanon 3199, Emanon 3299, 및 Exceparl PE-MS(Kao 제조)를 포함한다.

또한, 스테아릭산 모노글리세라이드, 팔미틱산 모노글리세라이드, 올레익산 모노글리세라이드, 및 베헤믹산 모노글리세라이드를 포함하는 글리세린 지방산 에 스테르가 더욱 바람직하다. 상용 제품은 Leodol MS-50, Leodol MS- 60, Leodol MS-165, Leodol MO-60, Exceparl G-MB(Kao 제조), Carnauba Wax(탈취되고 정화된) No.l, Candililla Wax(정화된) No.l(Noda wax(Cerarica Noda) 제조), Syncro Wax ERL-C, Syncro Wax HR-C(Croda 제조), 및 KF2(Kawaken Fine Chemicals 제조). 또한, Exceparl DS-C2(Kao 제조), Kawaslip-L, 및 Kawaslip-R (Kawaken Fine Chemicals 제조)와 같은 특별한 에스테르계 왁스가 사용될 수 있다. 미리실 세로테이트, 세릴 세로테이트, 세릴 몬타네이트, 미리실 팔미테이트, 미리실 스테아레이트, 세틸 팔미테이트, 및 세틸 스테아레이트와 같은 더 높은 지방산의 더 높은 알콜 에스테르가 사용될 수 있다.

여기에서, 알킬기는 지방산 및 알콜에 모두 존재한다. 지방산 에스테르는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 카본-카본 결합에 비하여, 지방산 에스테르는 낮은 용융 점도를 가지며, 잉크 용융 시점에 유동성이 안정되고, 유연성이 크며, 표면 보호력이 크다; 이러한 이유로, 인쇄된 화상은 손상 없이 구부러질 수 있다. 지방산 에스테르는 1보다 더 큰 침투(침투도)를 가지면서 용이하게 압력 처리될 수 있는 것이 바람직하다. 더하여, 주입시의 점도는 20 mPaΩ·s보다 작은 것이 바람직하다.

폴리아미드는 일반적으로 방향족 폴리아미드와 이량(dimer)산 폴리아미드로 나뉜다. 본 발명의 실시예에 따르면, 이량산계 폴리아미드가 바람직하다, 또한, 염기 역할을 하는 산은 올레익산, 리놀레익산, 리놀레익산 또는 엘레오스테아릭산이 바람직하다. 구체적으로, 다음의 제품이, 즉, Macromelt 6030, Macromelt 6065, Macromelt 6071, Macromelt 6212, Macromelt 6217, Macromelt 6224, Macromelt 6228, Macromelt 238, Macromelt 6239, Macromelt 6240, Macromelt 6301, Macromelt 6900, DPX 335-10, DPX H- 415, DPX 335-11, DPX 830, DPX 850, DPX 925, 및 DPX 927. DPX 1160, DPX 1163, DPX 1175, DPX 1196, DPX 1358(Henkel Hakusui 제조), SYLVAMIDE-5(Arizona Chemical 제조), UNIREZ 2224, 및 UNIREZ 2970(Union Camp 제조)이 사용될 수 있다.

클리세라이드는 로진 에스테르, 라놀린 에스테르, 수화 캐스터 오일, 부분적으로 수화된 캐스터 오일, 많이 수화된 콩 오일, 그리고 많이 수화된 유채씨 오일, 및 많이 수화된 식물성 오일일 수 있다.

왁스계에 대하여, 바람직한 것은,

파라핀 왁스 및 마이크로 크리스탈라인 왁스와 같은 석유계 왁스,

칸델리라 왁스 및 카나우바 왁스와 같은 식물성 왁스,

폴리에틸렌 왁스, 수화 캐스터 오일, 스테아릭산, 및 베헤닉산과 같은 더 높은 지상산 및 더 높은 알콜,

스테아론 및 라우론과 같은 케톤

을 포함한다.

특히, 지방산 에스테르 아미드, 포화 또는 불포화 지방산 아미드 및 지방산 에스테르가 바람직하다.

더하여, 지방산, 지방산 아미드, 글리세라이드, 왁스 및 다른 것들의 임의의 조합이 잉크 성분으로 적합한 한 사용될 수 있다.

또한, 착색제 및 이와 유사한 것은 전술한 바와 같다.

전술한 성분을 혼련하고 분산하기 위하여, 다양한 종류의 널리 알려진 분말화 및 분산 장치가 특별한 제한 없이 사용될 수 있다. 이러한 장치는 고속 텀블링 및, 롤러 및, 컨테이너 구동 매체 및, 매체 교반밀, 및 제트 밀로 분류될 수 있다; 이들은, 실린더 회전 밀, 진동 볼 밀, 원심 볼 밀, 매체 교반 밀, 및 콜로이드 밀로 분류될 수 있다. 이러한 장치는 커터 밀, 케이지 밀, 해머 밀, 원심 분류 밀, 스템프 밀, 프렛(fret) 밀, 원심 밀, 볼 베어링 밀, 링 롤링 밀, 테이블 밀, 회전 볼 밀, 튜브 밀, 원뿔 밀, 트리콘 밀, 포트 밀, 케스케이드 밀, 원심 유동체 밀, 고리 밀, 고속 분산기, 임펠러 분산기, 게이트 혼합기, 비드 밀, 샌드 밀, 펄 밀, 코브라 밀, 핀 밀, 펄리녹스(Molyneux) 밀, 교반 밀, 유니버셜 밀, 센츄리 밀, 압력 밀, 교반기 밀, 2-롤 사출 성형기, 2-롤 밀, 3-롤 밀, "니체(niche)" 밀, 혼련기, 혼합기, 스톤 밀, KD 시리즈 다이노 밀, 유성기어 밀, 진동 밀, 고리 밀, 교반 튜브를 갖는 교반 밀, 수직 순환 튜브 교반 밀, 볼 밀, 패들 혼합기, 타워 밀, 마찰기, 센트리(centri) 밀, 샌드 연마기, 그레인(grain) 밀, 마찰 밀, 유성기어 밀, 진동 밀, 플로우 제트 혼합기, 슬래셔(slasher) 밀, 페그(peg) 밀, 마이크로 유동화기, 클리어믹스(clearmix), 리노(Rhino) 밀, 균질화기, 핀을 갖는 비드 밀, 수평형 비드 밀, 핀 밀, 및 마작(majack) 밀을 포함한다.

전술한 혼련/분산 장치를 이용하여 토너 재료를 혼련, 밀링 및 분산하여 생산된 토너 함유액(10)은 액적(31)이 액적 생성부(11)의 노즐(15)로부터 토출될 수 있도록 용해되는 액체 채널(12)로 유입된다. 이 대신에, 토너 함유액(10)은 냉각 되고, 경화되고, 거칠게 연마되어 저장될 수 있다; 그 다음, 연마된 것은 열적으로 용융되기 위하여 액체 채널(12)로 유입되고, 액적 생성 장치(11)의 노즐(15)로부터 액적으로서 토출된다.

다음으로, 토너 함유액(10)이 방사(radiatioin) 경화 재료를 함유하고 있는 경우가 설명된다. 광학적 조사(irradiation)가 경화반응이 수행되도록 토너 함유액(10)으로 수행되며, 입자가 생산된다.

방사 경화 재료는 환화된(cyclized) 폴리 이소프렌, 환화된 폴리부타이덴, 폴리 에테르의 폴리 (메타) 아크릴레이트 에스테르, 폴리 비닐 알콜의 육계 에스테르, 노보락 수진, 폴리 메타크릴레이트, 글리시딜 및 염소화 폴리 메틸 스티렌과 같은 방사 수지 및 방사 경화 수지를 포함한다.

방사 경화 재료 용제나 중합가능한 모노머를 이용하여 희석되며, 조사 가교제 또는 조사 중화 개시제가 첨가된다. 중합 가능 모노머는 스티렌, α-메틸 스티렌, 비닐톨루엔, 클로로 스티렌스티렌, 및 디비닐 벤젠과 같은 비닐 방향족 모노머; (메타) 아크릴릭산, (메타) 메틸 아크릴레이트, (메타) n-부틸 아크릴레이트, (메타) 하이드록시 에틸 아크릴레이트, 에틸렌 글리콜 디 (메타) 아크릴레이트 에스테르, 및 (메타) 아크릴로니트릴과 같은 아크릴릭계 모노머; 포름산 비닐, 및 아세틱산 비닐과 같은 비닐 에스테르계 모노머; 비닐 콜라이드, 염소화 비닐리덴과 같은 비닐 할라이드계 모노머; 디알릴 프타레이트 및 트리알릴 시아누레이트를 포함한다.

중합 가능 모노머는 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 시티렌, (메 타) 아크릴레이트 에스테르 및 디비닐 벤젠의 양은 정착성을 유지하면서도 오프셋 현상을 방지하는 관점에서 토너 함유액(10)의 100 중량부에 대하여 0.05 내지 3 중량부 사이에 있는 것이 바람직하다.

조사 가교제 및 조사 중합 개시제는 방향족 아자이드, 트리클로로메틸 트리아자이드와 같은 아자이드 화합물; 할로겐화 은 할라이드, 비스 이미다졸 유도체, 시아닌 착색 재료, 및 케토 쿠마린 착색 재료를 포함한다. 또한, 다음과 같은 아조계 라디칼 중합 개시제, 즉, 아조-비스 이소부틸로니트릴 및 아조비스 발레로 니트릴이 사용될 수 있다.

전술한 바와 같이, 방사 경화 재료를 함유하는 토너 수용액(10)의 액적(31)은 액적(31)이 빛의 조사에 의해 부유하는 동안 경화된다. 빛의 파장은 자외선과 480 nm 사이인 것이 바람직하다; 더욱 바람직하게는 250 내지 410 nm 사이이다. 빛은 고압 또는 저압 수은 증기 램프로부터 사용가능하다. 경화에 필요한 에너지는 수 mJ/cm² 내지 수 J/cm² 사이인 것이 바람직하다.

다음으로 본 발명의 실시예의 특정 예가 설명된다. 그럼에도 불구하고, 본 발명은 다음의 예에 전혀 한정되지 않는다.

(실시예 1)

- 착색제 분산 용액 제조 -

먼저, 착색제로서 카본 블랙의 분산액이 분산된다.

구체적으로, 17 질량부의 카본 블랙(Cabot에 의해 제조된 Regal400) 및 3 질 량부의 분산제가 80 질량부의 에틸 아세테이트에 혼합되었고, 교반 블레이드를 갖는 혼합기를 이용하여 혼합되었다; 그리고, 1차 분산액이 얻어졌다. 분산제는 Ajisper PB821(Ajinomoto Fine-Techno 제조)이었다. 다이모 밀을 이용한 강력한 전단력이 5 ㎛ 이상으로 측정된 모든 집단이 제거되도록 얻어진 1차 분산액에 인가되었다.

- 왁스 분산액 제조 -

다음으로, 왁스 분산액이 준비되었다.

구체적으로, 18 질량부의 카나우바 왁스와 2 질량부의 왁스 분산제가 80 질량부의 에틸 아세테이트에 혼합되었고, 교반 블레이드를 갖는 혼합기를 이용하여 혼합되었다; 그리고, 1차 분산액이 얻어졌다. 1차 분산액이 교반되고 80 ℃ 까지 데워졌으며, 카나우바 왁스가 용해되었고, 그 다음, 온도는 실온으로 감소되고 왁스 입자가 침전되었다. 여기에서, 왁스 입자의 지름은 3 ㎛ 이하이었다. 왁스 분산제는 스틸렌-아크릴레이트 부틸 코폴리머가 그래프트된(grafted) 폴리에틸렌 왁스이었다. 그 다음, 왁스 입자의 최대 지름이 2 ㎛ 이하가 되도록 강력한 전단력이 다이모 밀에 의해 1차 분산액에 인가되었다.

- 토너 함유 분산액 제조 -

다음으로, 본딩 수지를 함유하는 토너 함유액(10), 착색제 분산액, 및 확스 분산액이 다음과 같이 준비되었다.

구체적으로, 본딩 수지 역할을 하는 100 질량부의 폴리에스테르 수지, 30 질량부의 착색제 분산액, 30 질량부의 왁스 분산액 및 840 질량부의 에틸 아세테이트 가 교반 블레이트를 갖는 혼합기를 이용하여 재료가 균일하게 분산되도록 10분동안 혼합되었다. 어떠한 왁스 또는 페인트 입자도 희석에 의한 쇼크에 의해 생성되지 않았다. 분산액의 전기 전도도는 1.8xlO^-7 S/m이었다.

- 토너 생산 -

토너 함유액(10)(앞에서 얻어진 분산액)은 토너 제조 장치(1)의 액적 생성부(11)의 노즐(15)로 공급되었다. 박막(16)(노즐 플레이트)은 20 ㎛의 두께와 80 ㎛의 직경을 갖는 니켈 플레이트로 이루어졌다; 노즐(15)(방출 홀)은 박막(16)의 전기 성형 공정에 의해 형성되었다; 각 방출 홀은 10 ㎛의 지름을 갖는 원과 유사한 형상을 갖는다; 노즐(15)은 박막(16)의 중심에서 대략 5 mmφ의 영역에서 준비되었다; 노즐(15)은 하운드 투스(hound's-tooth) 체크 형상으로 100 ㎛의 간격으로 형성되었다. 노즐(15)(방출 홀)의 유효 개수는 대략 1000개로 계산되었다.

토너 함유액(10)(전술한 바와 같이 준비된 분산액)의 액적(31)은 후술되는 토너 생산 조건 하에서 토너 입자가 되도록 건조되고 경화되었다. 토너 입자가 토출될 때 대전되고 정전기를 갖는 벽면에 부착하기 쉽기 때문에, 토너 수집 효율은 열화될 수 있다; 따라서, 토너 입자를 수집하기 전에 전하가 연 X-선 조사로 제거되었다. 연 X-선 조사 장치(43A), 방폭 포토 이온화기(L9499; Hamamatsu Photonics 제조)가 사용되었다. 이러한 배치로, 어떤 토너 입자도 벽에 부착되지 않았다.

- 박막 평가 -

<진동 변위의 측정>

노즐(15)이 형성된 박막(16)의 진동에 의한 변위가 레이저-도플러 진동 미터(Graphtec Corp. 제조)를 이용하여 측정되었다. 레이저빔이 현미경 렌즈를 통해 박막(16)으로 집광된다. 그 다음, 반사광이 동축 광계를 이용한 포토다이오드에 의해 전기적으로 검출되며, 진동 속도가 도플러 효과에 기초하여 계산되었다. 진동에 의한 변위량은 진동 속도의 적분에 의해 계산되었다. 신호는 오실로스코프(Tektronik 제조)로 검출되었며, 개인용 컴퓨터(PC)에 저장되었다.

[토너 생산 조건]

분산액의 비중: ρ=1.1888 g/cm3

건성 공기 흐름: 장치 내 건조 질소: 30.0 L/min.

장치 내 온도: 27 - 28 ℃

이슬점 온도: -20 ℃

노즐 진동 주파수: 98 kHz

인가된 사인파 전압의 피크: 20.0 V

여기에서, 노즐 진동 주파수는 박막(16)의 진동 주파수이다. 또한, 토너 함유액(10)에 인가된 압력은 변위의 측정 결과에 따른 계산에 의해 대략 20 kPa로 결정되었다. 전술한 조건 하에서, 토너 함유액(10)은 막힘 없이 부드럽게 방출되었다.

토너 입자는 연 X-선 조사에 의해 방출되었으며, 1 ㎛의 홀을 갖는 필터에 의해 수집되었다. 수집된 입자의 입자 크기 분포는 후술되는 측정 조건 하에서 흐 름형 입자 화상 분석기(Flow-type Particle Image Analyzer)(FPIA-2000; SYSMEX 제조)를 이용하여 측정되었다; 중량 평균 입자 지름(D4)는 5.2 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.9 ㎛이었다; 즉, D4/Dn=1.06의 토너 입자가 얻어졌다. 도 14는 토너 입자의 주사 전자 현미경 사진이다.

-토너 평가 -

얻어진 토너는 다음과 같이 평가되었다. 평가 결과는 표 1에 도시된다.

<입자 크기 분포>

측정은 흐름 입자 화상 분석기를 이용하여 다음과 같이 이루어졌다.

분석기는 토너, 토너 입자 및 외부 첨가제를 측정할 수 있다.

먼저, 기설정된 크기를 갖는 10^-3 cm³당 20개보다 많지 않은 입자가 존재하는 10 ml의 물이 미세한 외부 입자를 제거하기 위한 필터를 이용하여 준비되었다. 기설정된 크기는, 예를 들어, 0.60 내지 1.59.21 ㎛의 지름을 갖는 균등한 원이다. 그 다음, 여러 방울의 비이온성 계면 활성제(바람직하게는 Wako Pure Chemical Industries에 의해 제조된 Contaminon)가 그 물에 첨가되었다. 다음으로, 5 mg의 측정 타겟(입자) 시료가 첨가되었다. 그 다음, 초음파 분산기(STM에 의해 제조된 UH-50)를 이용하여 20 kHz 및 50 W/10 cm³의 조건 하에서 분산 처리가 수행되었다; 또한, 시료 입자가 4000 내지 8000/10^-3 cm³의 밀도로 존재하는 시료 분산액을 얻기 위하여 분산 처리가 전체 5분 동안 수행되었다(측정 균등 원에서 입자를 타겟팅하여). 그 다음, 기설정된 크기(0,60 내지 159.21 ㎛)를 갖는 입자 크기 분포가 측 정되었다.

시료 분산액이 편평한 투명 흐름셀(대략 200 ㎛의 두께)의 채널에 흐르게 하였으며, 이 채널은 흐름 방향으로 연장되었다. 광경로가 흐름셀의 두께를 교차하여 형성되도록 스트로보스코프가 흐름셀의 일측에 배치되었고, CCD 카메라가 흐름셀의 타측에 배치되었다. 시료 분산액이 흐르는 동안, 스트로보스코프 빛이 1/30초 간격으로 조사되었고, 흐름셀 상에 흐르는 입자의 화상이 얻어졌으며, 각 입자는 흐름셀에 대하여 평행한 2차원 영역으로서 도시되었다. 균등원 지름은 균등원의 면적이 입자의 2차원 화상의 면적과 동일하도록 결정된다.

1200 개 이상의 입자의 균등원 지름이 대략 1분 내에 측정되었다; 그리고, 균등원 지름의 분포에 따른 개수, 특정 균등원 지름을 갖는 입자의 비(개수%)가 얻어졌다. 결과(주파수% 및 누적%)가 표 1에 도시된 바와 같이 226 채널(옥타브당 30 채널)로 분할된 0.06 내지 400 ㎛ 사이의 범위에 대하여 얻어질 수 있다. 그럼에도, 실제 측정에서, 0.06 내지 159.21 ㎛ 사이의 균등원 지름을 갖는 입자가 측정되었다.

<전하량>

전하량이 흡입형 전하-질량비 측정 장치를 이용하여 측정되었다. 구체적으로는, 200 내지 250 mg의 토너가 토너를 수집하기 위한 필터를 갖는 패러데이 케이지로 흡인되었고, 흡인된 토너의 전체 전하량이 측정되도록 전기미터가 연결되었다. 토너의 질량은 5-피규어(figure) 정밀도의 화학 균형으로 사전에 측정된 필터의 질량을 증가시켜 결정되었다. 전체 전하량은 단위 질량의 전하량(q/m)을 얻기 위하여 필터 상의 토너 질량으로 나누어졌다. 흡인형 전하-질량비 측정 장치는 Trek Japan, Inc.(모델 210HS-2A)로부터 사용가능하다; 그럼에도, 동일한 구성을 갖는 수제 장치가 사용되었다. 토너를 수집하기 위한 필터는 21 mm의 지름을 갖는 글라스 마이크로섬유(Whatman 제조)이었다. 흡인 시간(지속 시간)에 의한 측정차가 거의 없었지만, 흡인 시간은 30초 내로 특정되었다.

<정상 온도와 높은 습도 (NH) 하에서의 전하량>

시료의 전하량은 12시간의 조건 하에서 시료가 놓인 후에 온도가 30 ℃이고 상대 습도가 90%인 환경적 실험실에서 측정되었다.

<전하량의 분포>

토너의 전하량 분포는 전하량 분포 분석기(HOSOKAWA MICRON CORP.에 의해 제조된 E-Spart Analyzer EST-2)를 이용하여 측정되었다. 구체적으로는, 토너는 일정한 속도로 피더를 갖는 분석기의 토너 흡입 개구로 직접 공급되었으며, 전하량 분포가 측정되었다.

전하량 분포 지수로서, 이른바 반가(half-value) 폭이 이용된다. 구체적으로는, 이러한 폭은 최대 주파수의 값(피크값)[q/d]과 최대 주파수의 1/2의 값(1/2 피크값) 사이의 거리이다. 대전량 분포가 토너의 바람직한 특성으로서 작은(날카로운) 것이 바람직하지만, 반가 폭이 더 클수록 대전량도 더 커지는 일반적인 경향이 있다.

<세선 재생>

토너는 본 실시예용으로 현상부가 개조된 상용 복사 장치(Ricoh Co., Ltd.에 의해 제조된 Imagio Neo 271)로 투입되었다. 복사가 7% 커버리지에서 Ricoh Co., Ltd.에 의해 제조된 타입 6000 용지를 이용하여 수행되었다. 10번째 용지의 세선 부분 부분과 30,000번째 용지의 동일한 부분이 100배 확대를 위한 광학 현미경을 위하여 원본과 비교되었다. 평가는 4가지 등급으로 이루어졌으며, 라인을 생략한 상태와 등급 샘플을 비교하였다. 화상 품질(세선 재생)은 표 1에서 A>B>C>D 순으로 높았다. 여기에서, D로 평가된 경우는 상용 제품으로서 적합하지 않았다. 토너가 음의 대전 극성을 가질 때, 유기 정전 잠상 담지체가 이용되었다. 토너가 양의 대전 극성을 가질 때, 비정형 실리콘 정전 잠상 담지체가 이용되었다.

현상이 2가지 방법을 이용하여 수행되었다. 현상 방법 1에 따르면, 토너는 공기 흐름에 의해 현상부로 직접 이송되었고, 현상이 분말 구름으로 실행되었다.

현상 방법 2에 따르면, 종래의 전자 사진에서 이용된 수지 코팅된 캐리어가 이송 수단으로서 이용되었다. 캐리어는 다음과 같은 재료로 이루어졌다.

[캐리어]

코어 재료: 50 ㎛ 평균 지름의 구 형상의 페라이트 입자

코팅 재료: 실리콘 수지

그 다음, 실리콘 수지가 톨루엔에 분산되고, 분산액이 조절되고, 데워지고, 코어 재료로 분사 코팅되었다. 그 다음, 0.2 ㎛의 평균 코팅 수지막 두께를 갖는 캐리어 입자가 소성 및 냉각 후에 얻어졌다.

(실시예 2)

방출 홀(노즐)(15)의 지름이 30 ㎛이고, 에틸 아세테이트의 양이 25840 중량 부인 것을 제외하면, 실시예 2는 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.1 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.8 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(실시예 3)

방출 홀(노즐(15))의 지름이 5 ㎛이고, 에틸 아세테이트의 양이 400 중량부인 것을 제외하면, 실시예 3은 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 3.0 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 2.8 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(실시예 4)

전기 기계 트랜스듀서(17) 역할을 하는 압전체가 노즐의 공진 주파수가 540 kHz가 되도록 공진 주파수가 540 kHz인 것으로 대체되는 것을 제외하고는, 실시예 4는 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.3 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.9 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(실시예 5)

전기 기계 트랜스듀서(17)가 노즐의 공진 주파수가 1.2 MHz가 되도록 공진 주파수가 1.2 MHz를 갖는 것으로 대체되는 것을 제외하고는, 실시예 5는 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.5 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.5 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(실시예 6)

방출 홀(노즐)(15)이 75 ㎛ 간격으로 배치된 것을 제외하고는, 실시예 6은 실시예 1과 동일하였다. 노즐의 유효 개수는 대략 1600이었다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.4 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.9 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(실시예 7)

방출 홀(노즐)(15)이 50 ㎛ 간격으로 배치된 것을 제외하고는, 실시예 7은 실시예 1과 동일하였다. 노즐의 유효 개수는 대략 2200이었다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.7 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 5.1 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(실시예 8)

박막(16)의 두께가 10 ㎛인 것을 제외하고는, 실시예 8은 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.1 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 5.0 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(실시예 9)

박막(16)의 두께가 50 ㎛인 것을 제외하고는, 실시예 9는 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.2 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 5.0 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다. 또한, 박막(16)의 진동 모드가 진동 변위 미터에 의해 측 정되었다. 그 결과, 진동은 박막(16)의 지름 방향으로 노드가 존재하지 않는 1차 기본 진동인 것이 확인되었다.

(실시예 10)

박막(16)의 두께가 200 ㎛인 것을 제외하고는, 실시예 10은 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.2 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 5.0 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다. 또한, 박막(16)의 진동 모드가 진동 변위 미터에 의해 측정되었다. 그 결과, 진동은 박막(16)의 지름 방향으로 노드가 존재하지 않는 3차 기본 진동인 것이 확인되었다.

(실시예 11)

전기 기계 트랜스듀서(17) 역할을 하는 압전체에 인가된 구동 신호 역할을 하는 사인파의 피크값이 40V (98kHz)인 것을 제외하고는, 실시예 11은 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.0 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.6 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다. 또한, 이 경우에, 토너 함유액(10)에 인가된 압력은 측정된 변위량에 따라 대략 500 kPa이 되는 것으로 계산되었다. 이러한 조건에서, 토너 함유액(10)은 막힘없이 연속적으로 안정되게 방출된다.

(실시예 12)

노즐(15) 형성된 영역이 원이고 그 원의 주변부에서 변위량이 중심의 최대 변위의 1/2과 동일하며; 구체적으로는 그 영역이 2.4 mm의 지름을 갖는 원이라는 것을 제외하고는, 실시예 12는 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.0 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.6 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다. 또한, 이 경우에, 토너 함유액(10)에 인가된 압력은 측정된 변위량에 따라 대략 500 kPa이 되는 것으로 계산되었다. 이러한 조건에서, 토너 함유액(10)은 막힘없이 연속적으로 안정되게 방출된다.

(실시예 13)

전하 제거부(43) 역할을 하는 연 X-선 조사 장치(43A)가 배리어 방전을 이용하는 플라즈마 생성기(플라즈마 조사 장치)(43)로 대체된 것을 제외하고는, 실시예 13은 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.1 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.9 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(비교예 1)

- 토너 함유 분산액 제조 -

착색제 분산액 및 왁스 분산액이 실시예 1과 동일한 조건 하에서 준비되었다; 그리고, 수지, 착색제와 왁스의 분산액이 분산된 토너 함유액이 실시예 1과 동일한 조건 하에서 준비되었다.

- 토너의 생산 -

실시예 1의 장치가 토너 함유 분산액을 저장하기 위한 저장부, 저장부에 인가되는 압전의 팽창 및 수축에 의해 생성된 임펄스에 의해 노즐로부터 액적을 토출 하도록 구성된 헤드부로 대체되다는 점에서 비교예 1은 실시예 1과 다르다. 이러한 액적은 토너 입자를 제조하도록 건조되고 경화되었다. 더 분명하게 하기 위하여, 실시예 1에서, 액적은 노즐이 형성된 박막을 진동함으로써 생산되었고; 대비하여, 비교예 1에서는 액적은 저장부를 진동함으로써 생산된다.

[토너 생산 조건]

분산액의 비중: ρ=1.1888 g/cm3

건성 공기 흐름: 장치 내 공기 3.0 L/min.

장치 내 온도: 27 - 28 ℃

이슬점 온도: -20 ℃

압전 펄스 주파수: 20 kHz

토너 입자(건조되고 경화된)는 흡인을 이용하여 1 ㎛의 홀을 갖는 필터에 의해 수집되었다. 수집된 입자의 입자 크기 분포는 흐름형 입자 화상 분석기(FPIA-2000)를 이용하여 측정되었다. 그 다음, 중량 평균 입자 지름는 7.8 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름은 5.2 ㎛이었으며, 즉, 비교예 1에 따른 토너 입자는 도 16에 도시(비교예 1에 따른 토너 입자의 주사 전자 현미경으로로 촬영한 화상)된 바와 같이 넓게 분포되었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(비교예 2)

- 토너 함유 분산액 제조 -

수지, 착색제와 왁스의 분산액이 분산된 토너 함유액이 실시예 1과 동일한 조건 하에서 준비되었다.

- 토너의 생산 -

실시예 1의 장치가 토너 함유 분산액을 저장하기 위한 저장부, 저장부에 인가되는 압전 장치의 팽창 및 수축에 의해 생성되고 음향 렌즈를 이용하여 수렴하는 임펄스에 의해 노즐로부터 액적을 토출하도록 구성된 헤드부로 대체되다는 점에서 비교예 2은 실시예 1과 다르다. 이러한 액적은 토너 입자를 제조하도록 건조되고 경화되었다. 더 분명하게 하기 위하여, 실시예 1에서, 액적은 노즐이 형성된 박막을 진동함으로써 생산되었고; 대비하여, 비교예 1에서는 액적은 저장부를 진동함으로써 생산된다.

토너 입자(건조되고 경화된)는 흡인을 이용하여 1 ㎛의 홀을 갖는 필터에 의해 수집되었다. 수집된 입자의 입자 크기 분포는 흐름형 입자 화상 분석기(FPIA-2000)를 이용하여 측정되었다. 그 다음, 중량 평균 입자 지름는 7.2 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름은 5.6 ㎛이었으며, 즉, 비교예 2에 따른 토너 입자는 넓게 분포되었다.

얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

(바교예 3)

전기 기계 트랜스듀서(17) 역할을 하는 압전체에 인가된 구동 신호 역할을 하는 사인파의 피크값이 120V (98kHz)인 것을 제외하고는, 비교예 3은 실시예 1과 동일하였다. 다음으로, 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 4.9 ㎛이며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 3.8 ㎛이었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다. 여기에서, 토너 함유액(10)에 인가된 압력은 측정된 변위량에 따라 대략 500 kPa이 되는 것으로 계산되었다. 비교에 3에서, 주 액적이 아닌 작은 액적이 형성되었다; 그리고, 2 ㎛ 이하의 지름을 갖는 미소 입자가 얻어진 토너에 함유되었다. 얻어진 토너는 전술한 바와 같이 평가되었으며, 그 결과는 표 1에 도시된다.

EX: 실시예

CM EX: 비교예

표 1에 도시된 바와 같이, 고품질 토너의 효율적인 제조가 본 발명에 의해 실현된다. 또한, 본 발명의 실시예들에 의해 현상된 화상은 매우 높은 품질을 가지며, 정전 잠상에 충실하다.

다음으로, 본 발명의 토너 제조 장치의 다른 실시예가 도 18 내지 21을 참조하여 설명된다. 도 18은 본 발명의 다른 실시예에 따른 토너 제조 장치의 액적 생성 장치의 액적 생성부의 제1 예에 대한 저면도이다. 도 19는 액적 생성부의 단면도이다. 도 20은 실시예에 따른 토너 제조 장치의 액적 생성 장치의 액적 생성부의 제2 예에 대한 저면도이다. 도 21은 액적 생성부의 단면도이다.

본 실시예에 따르면, 볼록부가 액적 생성부(11)의 박막(16)에 생성된다. 구체적으로, 볼록부(16D)(도 19에 도시된 바와 같은 제1 예) 및 볼록부(16E)(도 21에 도시된 바와 같은 제2 예) 중 하나가 액적 방출 방향으로 형성된다. 볼록부(16D, 16E)에서, 노즐(15)이 형성된다.

도 18 및 19에 의해 도시된 제1 예에 따르면, 박막(16)의 볼록부(16D)는 원뿔 형상을 갖는다. 볼록부(16D)의 원뿔의 높이는 h로 나타내며, 밑면의 지름(원뿔의 지름)은 R로 나타내며, 비 R/h는 14 내지 40 사이인 것이 바람직하다.

도 20 및 21에 의해 도시된 제2 예에 따르면, 박막(16)의 볼록부(16E)는 원뿔대 형상을 갖는다. 볼록부(16E)의 원뿔의 높이는 h로 나타내며, 밑면의 지름(원뿔의 지름)은 R로 나타내며, 윗면의 지름(평탄한 부분)은 r로 나타내며, 비 R/h는 바람직하게 14 내지 40 사이이며, 비 r/h는 바람직하게 0.125 내지 0.375 사이이다.

즉, 액적(31)은 노즐(15)이 전술한 바와 같이 형성된 박막(16)의 주변부(변형 가능 영역 내) 내에 형성된 전기 기계 트랜스듀서(17)와 같은 고리형 진동부를 이용하여 박막(16)을 진동시켜 형성된다. 여기에서, 박막(16)은 고리 형상인 전기 기계 트랜스듀서(고리형 진동부)(17)에 의해 수직으로 구부러지고(변위되고), 액적(31)이 효율적으로 방출될 수 있도록 많은 박막(16) 변위량이 얻어진다.

다음으로, 본 발명자들은 고리형 진동부(17)에 의해 제공된 진동이 박막에 효율적으로 전달하여 또는 박막(16)의 진폭(변위)를 증폭시켜 더욱 효율적으로 액적을 생성할 수 있는 박막의 형상에 대하여 진지하게 연구하여 왔다.

구체적으로는, 박막(16)이 평탄한 형상인 경우에, 박막의 중심 주위에 있는 노즐만이 액적(31)을 생산하였으며, 이는 모든 노즐의 대략 20%를 나타낸다. 이것은 노즐(15)의 효율적 이용의 필요성 관점에서 충분하지 않다. 다른 말로 하면, 여러 개의 노즐을 갖는 박막(16)에 의해 방출된 액적(31)의 수는 더 큰 것이 바람직하다.

토너 생산의 생산성을 개선하기 위하여, 박막(16) 내에 형성된 노즐(15)로부터 액적(31)이 효율적으로 생산되는 것이 필수불가결하다. 특히, 액적 생성 장치(2)가 과립화부(3)의 상류에 배치될 때(전하 제거 및 건조를 위하여), 액적 생성 장치(11)의 돌출 영역에 제한이 있다. 이러한 관계에서, 효율적인 노즐 비는 적어도 70%이며; 또는 더욱 바람직하게는 80% 이거나 더 크다.

박막(16) 평탄하다면, 고리형 진동부(17)에 의해 제공된 진동은 노즐(15)을 갖는 박막(16)을 효율적으로 벤딩하지 않는다는 것이 밝혀졌다.

다음으로, 박막(16)의 효율적인 변위 진동을 얻기 위하여, 박막(16)의 적어도 일부에서 16D와 16E와 같은 볼록부를 제공하는 것이 적합하다. 또한, 액적을 효율적으로 얻기 위한 볼록부의 형상에 관한 최적의 범위가 결정된다. 즉, 바람직한 범위는 제1 및 제2 실시예를 참조하여 전술한 바와 같이 볼록부의 지름에 대한 높이비에 대하여 알 수 있다.

여기에서, 원뿔 형상의 볼록부(16D)는 먼저 평탄한 박막에 노즐을 형성하고 그 다음 평탄한 박막을 기계적으로 롤링하여 박막(16)에서 형성될 수 있다. 반대로, 먼저 박막(노즐이 없는)에서 볼록부를 준비하고 그 다음 예를 들어 레이저 빔 가공에 의해 볼록부에 노즐을 형성하는 것도 가능하다. 그러나, 이것은 만곡부를 갖는 막에 대한 공정이며, 매우 정밀한 기계 공정을 필요로 한다. 따라서, 먼저 설명된 방법(즉, 노즐이 평탄한 박막 내에 형성되고 박막이 롤링되는)이 바람직하다.

박막(16)에 볼록부(16D)를 형성하기 위하여, 얇고 날카로운 로드(rod) 형상의 가공 지그가 금속으로 이루어진 박막(16)으로 눌러진다. 따라서, 눌러진 위치가 롤링되며, 원뿔 형상의 볼록부(16D)가 얻어진다. 볼록부(16D)의 높이 h는 박막(16)을 누르는 압력을 변경함으로써 제어될 수 있다. 금속 박막(16)의 강도와 두께에 따라, 높이 h는 동일한 크기의 압력에 대하여 상이할 수 있다. 롤링이 진행함에 따라, 박막은 파손된다; 따라서, 얻을 수 있는 높이 h의 한계가 있다. 볼록부(16D)의 높이(h)의 최대값은 박막(16)의 금속의 종류보다는 박막(16)의 두께에 더 의존한다.

원뿔대(또는 돔)인 볼록부(16E)는 로드 형상의 가공 지그의 형상을 변경함으로써 형성된다. 구체적으로는, 지그의 단부는 이 목적을 위하여 편평하게 제작된다.

다음으로, 본 실시예의 구체적인 예가 설명된다. 그럼에도, 본 발명은 다음의 예에 한정되지 않는다.

먼저, 노즐(15)을 갖는 박막(16)에 볼록부를 형성하는 가공 방법이 설명된다.

첫 번째로, 볼록부(16D)가 20 ㎛ 두께, 9.5 mmφ 니켈 막으로 이루어진 박막으로 형성되며, 노즐(15)은 전술한 가공 방법에 의해 형성되었다. 공정은 75 ㎛부터 300 ㎛까지의 높이에 대하여 25 ㎛ 간격으로 수행되었다. 여기에서, 볼록부의 밑면 지름(원뿔의 지름) R은 4000 ㎛이었다. 이 경우에, h=250 ㎛까지 파손이 발생하지 않았다; 그러나, h=275 ㎛에서, 박막(16)이 일부가 파손되었다.

두 번째로, 박막이 20 ㎛ 두께의 플라티늄 막으로 이루어진 것을 제외하고는 전술한 것과 동일한 실험이 수행되었다. h=250 ㎛까지 파손이 발생하지 않았다; 그러나, h=275 ㎛에서, 박막(16)의 일부가 파손되었다.

세번째로, 박막이 20 ㎛ 두께의 SU304 막으로 이루어진 것을 제외하고는 전술한 것과 동일한 실험이 수행되었다. 225 ㎛까지 파손이 발생하지 않았으며, 크랙이 250 ㎛에서 노즐(15) 사이 부분에서 생성되었으며, 275 ㎛에서 파손이 발생되었다.

위의 결과에 따라, 4000 ㎛의 밑면 지름을 갖는 원뿔 형상의 볼록부(16D)의 높이는 금속의 종류의 영향은 그렇게 많이 받지 않으며 20 ㎛ 두께의 박막에서 대략 250 ㎛까지일 수 있는 것으로 판단되었다.

또한, 볼록부의 밑면의 지름이 5000 ㎛이고(앞의 예들의 4000 ㎛ 대신에), 다른 것들은 첫번째 예와 동일한 추가 실험이 수행되었다. 이 경우에, 300 ㎛까지 파손이 발생되지 않았지만, 325 ㎛에서 노즐(15) 사이 부분에 크랙이 발생하였다.

다음으로, 원뿔대 형상의 볼록부(16E)를 형성하기 위하여 단부에서 디스크 형상을 갖는 것으로 가공 지그가 대체되었디.

먼저, 볼록부(16E)가 20 ㎛ 두께, 9.5 mmφ 니켈 막으로 이루어진 박막으로 형성되며, 노즐(15)은 전술한 가공 방법 따라 형성되었으며, 로드 형상의 가공 지그의 디스크 지름은 500 ㎛에서 3000 ㎛으로 50 ㎛ 간격으로 변경되었다. 또한 볼록부(16E)의 높이는 75 ㎛부터 350 ㎛까지 25 ㎛ 간격으로 수행되었다. 또한, 볼록부(16E)의 밑면 지름(워뿔의 지름) R은 4000 ㎛이었다.

결과로서, 디스크 지름이 500 ㎛ 내지 1000 ㎛ 사이인 경우에, h=250 ㎛까지 파손이 발생하지 않았다; 그러나, h=275 ㎛에서, 박막(16)의 일부가 파손되었다. 또한, 디스크 지름이 1500 ㎛인 경우에, h=225 ㎛까지 파손이 발생하지 않았다; 그러나, h=250 ㎛에서, 박막(16)의 일부가 파손되었다. 또한, 디스크 지름이 2000 ㎛인 경우에, 225 ㎛까지 파손이 발생되지 않았지만, 볼록부의 높이 h는 250 ㎛에 이르지 못한다.

앞에서 얻은 결과에 따라, 롤링에 의한 금속 박막의 파손 때문에, 비 R/h의 상한은 대략 14이라는 것이 판별되었으며, 여기에서, R은 노즐(15)을 갖는 박막(16) 내에 형성된 볼록부(16D)의 원뿔의 밑면의 지름이다. 또한, 돔 형상(원뿔대)의 볼록부(16E)는 비 r/R이 0.125 내지 0.375이었을 때, 비 R/h = 16에서 제조될 수 있다고 판단되었으며, 여기에서 r은 원뿔대의 윗면의 지름이다.

제조된 박막의 노즐(15)의 이용율이 표 2에 도시된 바와 같이 얻어졌다. 여기에서, 노즐(15)의 이용율은 모든 노즐이 생산하고 있는 경우 고정 주파수에서 방출되는 액체의 이상적인 양(ml/min)에 대한 액적으로서 방출된 액체의 실제로 측정된 양(ml/min)의 비율로 정의된다.

노즐의 ID 번호가 노즐부의 상이한 형상을 갖는 박막 각각에 대하여 부여되었다; 즉, 원뿔의 볼록부를 갖는 것, 원뿔대의 볼록부를 갖는 것 및 볼록부가 없는 것. 표 2에 도시된 바와 같이, 노즐(15)을 갖는 박막(16)의 적어도 일부가 볼록부를 갖는다면, 편평한 박막을 갖는 것, 즉 볼록부를 갖지 않는 것과 비교하여 액적 방출 효율은 상당히 증가한다.

또한, 비 R/h가 14 내지 40 사이에, 더욱 바람직하게는 15 내지 27 사이에 있다면, 원뿔 형상의 볼록부(16D)가 제조될 수 있으며, 액적 방출 효율, 즉 토너 생산성이 크다.

또한, 볼록부가 볼록부(16E)와 같이 원뿔대 형상인 경우에, R/h가 14 내지 40 사이(또는 더욱 바람직하게는 15 내지 27 사이)에 있고 r/R이 0.125 내지 0.375 사이(또는 더욱 바람직하게는 0.25 내지 0.375 사이)에 있다면, 액적 방출 효율은 거의 80% 또는 그 이상에 이른다.

- 2 또는 그 이상의 노즐을 갖는 박막의 생산 -

2 이상의 노즐(15)이 형성된 전술한 모든 박막(16)은 전기 성형 방법을 이용하여 20 ㎛ 니켈 박막으로 이루어졌다. 노즐(15)은 하운드 투스 체크의 형상으로 박막(16) 전체에 걸쳐 100 ㎛ 간격으로 배치되었다. 모든 노즐(15)의 지름은 10±0.5 ㎛ 범위에 있었다. 볼록부는 로드 형상의 가공 지그로 박막(16)의 중심부만을 눌러서 만들어졌으며, 박막(16)의 주변부는 위아래로 고정되었다.

ID: 노즐 ID No.

CCBD: 원뿔 밑면 지름

TCTPD: 원뿔대 윗면 지름

PR: 생산

DDF: 액적 방출 효율

NA: 적용 불가

NP: 문제 없음

CR: 크랙

UM: 제조 불가

UA: 사용 불가

다음으로, 위에서 식별된 바와 같은 박막의 일부는 다음의 조건 하에서 토너를 제조하도록 채용되었으며, 성능 평가가 수행되었다. 비교를 위하여, 15로 식별된 볼록부가 없는 노즐이 포함되었다.

(실시예 14)

실시예 14에서, 표 2에서 나타낸 바와 같은 노즐 ID No. 2가 사용되었다.

- 착색 분산제 준비 -

먼저 카본 블랙 분색액이 착색제로서 준비되었다.

구체적으로, 17 질량부의 카본 블랙(Cabot에 의해 제조된 Regal400) 및 3 질량부의 분산제(Ajinomoto Fine-Techno에 의해 제조된 Ajisper PB821)가 1차 분산액을 얻기 위하여 교반 블레이드를 갖는 혼합기를 이용하여 80 질량부의 에틸 아세테이트에 분산되었다. 다이노 밀이 1차 (착색제) 분산액에서의 집합물이 밀의 강력한 전단력으로 더 미세하게 되도록 이용되며, 지름이 5 ㎛보다 큰 집합물이 존재하지 않는 2차 (착색제) 분산액이 얻어진다.

- 왁스 분산액 준비 -

다음으로, 왁스 분산액이 준비된다.

구체적으로, 18 질량부의 카나우바 왁스와 2 질량부의 왁스 분산제가 1차 (왁스) 분산액이 얻기 위하여 80 질량부의 에틸 아세테이트에 혼합되었고, 교반 블레이드를 갖는 혼합기가 이용되었다. 카나우바 왁스가 용해될 수 있도록 액을 교반하는 동안 1차 분산액이 80 ℃ 까지 데워졌다; 그 다음, 왁스 입자가 침전되도록 액은 상온으로 냉각되었다. 왁스 분산제는 스티렌-아크릴레이트 부틸 코폴리머가 그래프트된 폴리에틸렌 왁스이었다.

다이노 밀이 1차 (왁스) 분산액에서의 집합물이 밀의 강력한 전단력으로 더 미세하게 되도록 이용되며, 왁스의 지름이 2 ㎛보다 큰 집합물이 존재하지 않는 2차 (왁스) 분산액이 얻어진다.

- 토너 함유 분산액 준비 -

다음으로, 본딩 수지, 착색제 분산액 및 왁스 분산액을 포함하는 토너 함유 분산액이 준비된다.

구체적으로, 본딩 수지 역할을 하는 100 질량부의 폴리에스테르 수지, 30 질량부의 착색제 분산액, 30 질량부의 왁스 분산액 및 840 질량부의 에틸 아세테이트가 교반 블레이트를 갖는 혼합기를 이용하여 재료가 균일하게 분산되도록 10분동안 혼합되었다. 어떠한 왁스 또는 착색제 입자도 희석에 의한 쇼크에 의해 생성되지 않았다. 또한, 분산액의 전기 전도도는 1.8xlO^-7 S/m이었다.

- 토너 생산 -

볼록부(16D)를 갖는 박막(16)(노즐 ID No. 2)이 본 발명의 실시예의 토너 제조 장치(1)의 액적 생성 장치(2) 내에 배치되었으며, 얻어진 토너 함유 분산액이 액적 생성 장치(2)의 노즐(15)로 공급되었다.

토너 함유 분산액의 액적은 다음의 토너 생산 조건 하에서 생산되었으며, 토너 입자를 얻기 위하여 건조되고 경화되었다.

[토너 생산 조건]

건성 공기 흐름: 분산용 질소 2.0 L/min. 건조용 질소 30.0 L/min

장치 내 온도: 27 - 28 ℃

노즐 진동 주파수: 103 kHz

건조되고 경화된 토너 입자는 1 ㎛의 홀을 갖는 필터를 이용하여 흡인되고 수집되었다. 수집된 입자의 입자 크기 분포는 실시예 1과 관련하여 전술된 것과 동일한 방법에 의해 흐름형 입자 화상 분석기(FPIA-2000)를 이용하여 측정되었다. 토너 입자의 중량 평균 입자 지름(D4)는 5.2 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.9 ㎛이었다; 즉, 토너 입자의 D4/Dn는 1.06이었다.

- 토너 평가 -

다음의 평가가 얻어진 토너에 대하여 수행되었다; 그 결과는 표 3에 도시된다.

<입자 크기 분포>

본 실시예의 실시예 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 입자 크기 분포를 판단하는데 흐름 입자 화상 분석기가 이용되었다.

<전하량>

실시예 1을 참조하여 설명된 바와 같이, 전하량이 흡인형 전하-질량 비 측정 장치를 이용하여 측정되었다.

<정상 온도와 높은 습도 (NH) 하에서의 전하량>

본 실시예의 실시예 1을 참조하여 설명된 방법과 동일한 방법이 정상 온도와 높은 습도 (NH) 하에서의 전하량을 판단하는데 이용되었다.

<전하량 분포>

실시예 1을 참조하여 설명된 방법과 동일한 방법이 HOSOKAWA MICRON CORP.에 의해 제조된 E-Spart analyzer EST-2를 이용하여 전하량 분포를 판단하기 위하여 이용되었다.

<세선 재생>

실시예 1을 참조하여 설명된 방법과 동일한 방법이 Ricoh에 의해 제조된 복사기 Imagio Neo 271를 사용하여 세선 재생을 판단하는데 이용되었다; 따라서, 상세한 내용은 반복되지 않는다.

(실시예 15)

노즐 ID No. 5가 No. 2 대신에 이용된 것을 제외하고는, 실시예 15는 실시예 14와 동일하다. 얻어진 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.1 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.9 ㎛이었다. 비 D4/Dn은 1.04이었다. 전술한 바와 같은 평가가 얻어진 토너에 대하여 수행되었으며, 결과는 표 3에 도시된다.

(실시예 16)

노즐 ID No. 9가 이용된 것을 제외하고는, 실시예 16은 실시예 14와 동일하다. 얻어진 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.0 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.8 ㎛이었다. 비 D4/Dn은 1.04이었다. 전술한 바와 같은 평가가 수행되었으며, 결과는 표 3에 도시된다.

(실시에 17)

노즐 ID No. 12가 이용된 것을 제외하고는, 실시예 17은 실시예 14와 동일하다. 얻어진 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.0 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.9 ㎛이었다. 비 D4/Dn은 1.02이었다. 전술한 바와 같은 평가가 수행되었으며, 결과는 표 3에 도시된다.

(비교예 A)

노즐 ID No. 15가 이용된 것을 제외하고는, 비교예 A는 실시예 14와 동일하다. 얻어진 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 5.0 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 4.8 ㎛이었다. 비 D4/Dn은 1.04이었다. 그러나, 비교예 A는 동일한 양의 토너를 얻기 위하여 실시예 14 내지 17과 비교하여 4 내지 5배의 시간이 걸린다. 다른 말로 하면, 동일한 양의 토너가 동일한 시간 구간 내에 얻어지기 위해서는 4 내지 5배의 액적 생성부(11)가 필요할 것이다. 여기에서, 얻어진 토너에 대하여 전술한 바와 같은 평가가 수행되었으며, 결과는 표 3에 도시된다.

(비교예 B)

노즐 ID No. 11이 이용된 것을 제외하고는, 비교예 A는 실시예 14와 동일하다. 얻어진 토너의 중량 평균 입자 지름(D4)은 6.7 ㎛이었으며, 개수 평균 입자 지름(Dn)은 5.8 ㎛이었다. 비 D4/Dn은 1.16이었다. 그러나, 노즐 ID No. 11을 갖는 박막(16)은 50분 동안 연속하여 동작한 후에 완전히 파손되었으며, 실험은 계속될 수 없었다. 평균 입자 지름이 목표 보다 더 크다는 사실에 따라, 크랙이 점진적으로 번짐에 따라 액적이 뭉쳐졌다고 가정되었다.

여기에서, 얻어진 토너에 대하여 전술한 바와 같은 평가가 수행되었다. 결과는 표 3에 도시된다.

EX : 실시예

CEX: 비교예

CD: 전하 분포

TLR: 세선 재생

여기에서 구체화된 바와 같이, 본 발명의 토너는 본 발명의 토너 제조 방법에 의해 효율적으로 제조된다. 또한, 토너는 표 3에 도시된 바와 같은 바람직한 특성을 갖는다. 토너에 의해 잠상으로부터 현상된 화상은 현저하게 높은 품질을 제공하는 충실한 복사를 제공한다.

전술한 바와 같이, 본 발명의 토너 제조 방법은 토너의 효율적인 제조를 실현하였으며, 입자 분포는 전례가 없는 단일 분포이다. 또한, 유동성 및 대전성의 분포는 실질적으로 0이거나 종래의 경우와 비교하여 매우 작디. 따라서, 토너는 전자 사진, 전전 기록, 정전 인쇄 및 이와 유사한 것의 정전 잠상의 현상부에 의해 적절하게 이용될 수 있다.

또한, 본 발명은 실시예들에 한정되지 않으며, 수정물 및 변형물이 본 발명의 범위를 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다.

본 출원은 본 명세서에서 전문이 원용되는 일본 특허청에 2007년 3월 20일 출원된 일본 우선권 출원 제2007-073577호 및 2007년 4월 25일 출원된 일본 우선권 출원 제2007-116226호에 기초한다.

Claims (44)

1. 액적 생성 단계; 및

   과립화 단계;

   를 포함하며,

   상기 액적 생성 단계에서, 적어도 수지 및 착색제를 포함하는 토너 함유액이 박막, 상기 박막에 형성된 복수의 노즐, 및 상기 박막을 진동하기 위하여 변형가능 영역의 주변부에 배치된 고리형 진동부를 갖는 액적 생성부에 의해 액적으로 주기적으로 토출되며; 그리고,

   상기 과립화 단계에서, 상기 토출된 액적이 경화되어 토너 입자가 형성되는,

   토너 제조 방법.
2. 제1항에 있어서,

   토출되는 상기 액적의 방향으로 돌출한 볼록부가 상기 박막에 형성되며,

   상기 노즐은 상기 볼록부에 형성되는,

   토너 제조 방법.
3. 제2항에 있어서,

   상기 볼록부는 원뿔 형상이며,

   상기 원뿔의 밑면의 지름이 R이고, 상기 원뿔의 높이가 h일 때 비 R/h는 14 내지 40 사이인,

   토너 제조 방법.
4. 제2항에 있어서,

   상기 볼록부는 원뿔대 형상이며,

   상기 원뿔대의 밑면의 지름이 R이고, 상기 원뿔대의 높이가 h이고, 상기 원뿔대의 윗면의 지름이 r일 때, 비 R/h는 14 내지 40 사이이고, 비 r/R은 0.125 내지 0.375 사이인,

   토너 제조 방법.
5. 제1항에 있어서,

   상기 액적 생성부는 상기 박막의 지름 방향으로 노드를 생성하지 않는 진동 모드로 상기 박막을 진동시키는,

   토너 제조 방법.
6. 제1항에 있어서,

   상기 액적 생성부는 20 kHz 내지 2.0 MHz 사이의 주파수로 상기 박막을 진동시키는,

   토너 제조 방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 노즐은 상기 토너 함유액(10)에 인가된 압력이 10 내지 500 kPa 사이에 있는 상기 박막의 영역 내에 배치되는,

   토너 제조 방법.
8. 제1항에 있어서,

   ΔLmax가 진동 방향으로의 상기 박막의 최대 변위량이고, ΔLmin이 진동 방향으로의 상기 박막의 최소 변위량일 때, 상기 노즐은 비 ΔLmax/ΔLmin가 2.0보다 더 크지 않은 상기 박막의 영역에 배치되는,

   토너 제조 방법.
9. 제1항에 있어서,

   상기 박막은 5 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 금속막으로 이루어지며, 상기 노즐의 각각의 개구 지름은 3 내지 35 ㎛인,

   토너 제조 방법.
10. 제1항에 있어서,

    상기 노즐의 개수는 2 내지 3000 사이인,

    토너 제조 방법.
11. 제1항에 있어서,

    상기 액적은 건조에 의해 경화되는,

    토너 제조 방법.
12. 제11항에 있어서,

    상기 액적은 토출되는 상기 액적의 방향으로 흐르는 건성 가스에 의해 건조되는,

    토너 제조 방법.
13. 제12항에 있어서,

    상기 건성 가스는 공기 및 질소 중 하나인,

    토너 제조 방법.
14. 제1항에 있어서,

    전하 제거 단계를 더 포함하며,

    상기 토너 입자의 전하는 상기 전하 제거 단계에서 제거되는,

    토너 제조 방법.
15. 제14항에 있어서,

    전하 제거는 연 X-선을 조사하여 수행되는,

    토너 제조 방법.
16. 제14항에 있어서,

    상기 전하 제거는 플라즈마를 조사하여 수행되는,

    토너 제조 방법.
17. 제1항에 있어서,

    상기 토너 입자는 가스 흐름에 의해 수집되는,

    토너 제조 방법.
18. 제17항에 있어서,

    상기 토너 입자는 입구부와 비교하여 출구부 방향으로 개구 지름이 점진적으로 감소하는 테이퍼진 부분을 갖는 토너 수집부에 의해 수집되는,

    토너 제조 방법.
19. 제17항에 있어서,

    상기 가스 흐름은 소용돌이인,

    토너 제조 방법.
20. 제17항에 있어서,

    수집된 상기 토너 입자는 상기 가스 흐름에 의해 토너 저장부로 이송되는,

    토너 제조 방법.
21. 복수의 노즐이 형성된 박막 및 상기 박막을 진동하기 위하여 상기 박막의 변형가능 영역의 주변부에 배치된 고리형 진동부를 갖는 액적 생성부;

    적어도 수지 및 착색제를 포함하는 토너 함유액을 저장하고 상기 토너 함유액(10)을 상기 액적 생성부로 공급하는 저장부; 및

    상기 액적 생성부의 상기 노즐로부터 주기적으로 토출된 액적을 토너 입자를 형성하도록 경화하는 과립화부;

    를 포함하는,

    토너 제조 장치.
22. 제21항에 있어서,

    토출되는 상기 액적의 방향으로 돌출한 볼록부가 상기 박막에 형성되며,

    상기 노즐은 상기 볼록부에 형성되는,

    토너 제조 장치.
23. 제22항에 있어서,

    상기 볼록부는 원뿔 형상이며,

    상기 원뿔의 밑면의 지름이 R이고, 상기 원뿔의 높이가 h일 때 비 R/h는 14 내지 40 사이인,

    토너 제조 장치.
24. 제22항에 있어서,

    상기 볼록부는 원뿔대 형상이며,

    상기 원뿔대의 밑면의 지름이 R이고, 상기 원뿔대의 높이가 h이고, 상기 원뿔대의 윗면의 지름이 r일 때, 비 R/h는 14 내지 40 사이이고, 비 r/R은 0.125 내지 0.375 사이인,

    토너 제조 장치.
25. 제21항에 있어서,

    상기 액적 생성부는 상기 박막의 지름 방향으로 노드를 생성하지 않는 진동 모드로 상기 박막을 진동시키는,

    토너 제조 장치.
26. 제21항에 있어서,

    상기 액적 생성부는 20 kHz 내지 2.0 MHz 사이의 주파수로 상기 박막을 진동 시키는,

    토너 제조 장치.
27. 제21항에 있어서,

    상기 노즐은 상기 토너 함유액(10)에 인가된 압력이 10 내지 500 kPa 사이에 있는 상기 박막의 영역 내에 배치되는,

    토너 제조 장치.
28. 제21항에 있어서,

    ΔLmax가 진동 방향으로의 상기 박막의 최대 변위량이고, ΔLmin이 진동 방향으로의 상기 박막의 최소 변위량일 때, 상기 노즐은 비 ΔLmax/ΔLmin가 2.0보다 더 크지 않은 상기 박막의 영역에 배치되는,

    토너 제조 장치.
29. 제21항에 있어서,

    상기 박막은 5 내지 500 ㎛의 두께를 갖는 금속막으로 이루어지며, 상기 노즐의 각각의 개구 지름은 3 내지 35 ㎛인,

    토너 제조 장치.
30. 제21항에 있어서,

    상기 노즐의 개수는 2 내지 3000 사이인,

    토너 제조 장치.
31. 제21항에 있어서,

    상기 과립화부는 상기 토너 함유액(10)의 상기 액적을 건조하고 경화하기 위한 용제 제거부를 포함하는,

    토너 제조 장치.
32. 제31항에 있어서,

    상기 용제 제거부는 토출되는 상기 액적의 방향으로 흐르는 건성 가스를 이용하여 상기 액적을 건조시키는,

    토너 제조 장치.
33. 제32항에 있어서,

    상기 가스는 공기 및 질소 중 하나인,

    토너 제조 장치.
34. 제21항에 있어서,

    상기 토너 입자의 전하를 제거하는 전하 제거부;

    를 더 포함하는,

    토너 제조 장치.
35. 제34항에 있어서,

    상기 전하 제거부는 연 X-선을 조사하는,

    토너 제조 장치.
36. 제34항에 있어서,

    상기 전하 제거부는 플라즈마를 조사하는,

    토너 제조 장치.
37. 제21항에 있어서,

    상기 토너 입자를 가스 흐름에 의해 수집하는 토너 수집부;

    를 더 포함하는,

    토너 제조 장치.
38. 제37항에 있어서,

    상기 토너 입자는 입구부와 비교하여 출구부 방향으로 개구 지름이 점진적으로 감소하는 테이퍼진 부분을 갖는 상기 토너 수집부에 의해 수집되는,

    토너 제조 장치.
39. 제37항에 있어서,

    상기 가스 흐름은 소용돌이인,

    토너 제조 장치.
40. 제39항에 있어서,

    상기 토너 입자는 저장을 위해 상기 가스 흐름에 의해 토너 저장부로 이송되 는,

    토너 제조 장치.
41. 제40항에 있어서,

    상기 토너 수집부, 상기 토너 저장부 및 상기 토너 수집부를 연결하는 튜브 부품;

    을 더 포함하며,

    상기 토너 저장부, 상기 토너 수집부 및 상기 튜브 부품은 전도성 재료로 이루어지며 전기적으로 접지되는,

    토너 제조 장치.
42. 삭제
43. 제1항의 토너 제조 방법에 따라 제조된 토너에 있어서,

    개수 평균 입자 지름에 대한 중량 평균 입자 지름의 비인 입자 크기 분포가 1.00 내지 1.15 사이에 있는,

    토너.
44. 삭제

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