KR101528554B1 - 현상 장치, 현상 방법 및 현상 장치용 자성 토너 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 목적은, 우수한 화상 농도 및 적은 포깅을 갖는 화상을 제공할 수 있는 현상 장치를 제공하는 것이다.
본 발명은, 자성 토너-담지체가 특정 범위 내의 표면에서의 일함수값을 갖고, 자성 토너-담지체 상에 담지되는 토너를 규제하는 토너 규제 부재가 자성 토너와 접촉하는 부분에서 특정 물질로 형성되고, 자성 토너의 이론적 비표면적 B에 대한 실리카 미세 분말의 양 W의 비율 [W/B]이 특정 관계를 만족하는 것인 현상 장치에 관한 것이다.

Description

현상 장치, 현상 방법 및 현상 장치용 자성 토너 {DEVELOPING APPARATUS, DEVELOPING METHOD AND MAGNETIC TONER FOR DEVELOPING APPARATUS}
본 발명은 전자사진에서 정전 화상을 현상하기 위한 화상-형성 방법에 사용되는 현상 장치, 현상 방법 및 자성 토너에 관한 것이다.
복사기 및 프린터와 같은 화상-형성 장치는 최근 사용 목적 및 환경이 다양해졌고, 뿐만 아니라 보다 빠르고, 보다 높은 화질을 제공하고, 보다 높은 안정성을 갖도록 요구되고 있다. 예를 들어, 통상적으로 사무실에서 주로 사용되었던 프린터는 현재 거친 환경에서도 사용되며, 따라서 프린터가 이러한 조건 하에 안정화된 화상을 제공하는 것이 중요하다. 이러한 화상-형성 장치에 사용되는 공지된 현상 장치는 일반적으로 토너 코트 양을 규제하는 토너층 두께 규제 부재로서 작동하는 고무 또는 금속으로 제조된 블레이드가 현상제 (토너)-담지체로서 작동하는 현상 슬리브의 표면과 접촉되는 구성을 포함한다.
토너에는 규제 부재와 토너 사이의 마찰에 의해 및/또는 토너-담지체와 토너 사이의 마찰에 의해 양전하 또는 음전하가 제공된다. 대전된 토너는 규제 부재에 의해 토너-담지체의 표면 상에 얇게 도포된다. 토너-담지체에 대향하는 정전 잠상 담지체의 표면 상의 정전 잠상에, 대전된 토너를 비상시키고, 부착시키는 현상 방법이 일반적이다.
최근, 화상-형성 장치 기술은 고정밀도, 고품질 및 고화질 뿐만 아니라 고속 및 장기간 사용을 위한 고신뢰성을 제공할 것을 지향한다. 한편, 에너지 절약의 관점에서, 보다 저온에서 보다 우수한 정착성을 제공하는 것이 또한 요구된다. 이러한 상황 하에, 규제 부재의 물질의 유형, 사용 환경 또는 화상 인쇄 조건, 예컨대 프로세스 속도에 따라, 토너는 현상 장치의 각종 부재 상에 융착될 수 있어, 화상 농도 불균일성 또는 줄무늬(streak)와 같은 화상 결함이 초래된다.
토너 대전을 일으키는 데 특히 불리한 고온, 고습 환경에서, 장기간 동안 연속적 화상 인쇄가 수행되면, 보다 빠르게 대전을 일으키는 현상 장치 내 일부 자성 토너가 때때로 우선적으로 소비될 수 있고, 즉 소위 선택적 현상이 발생할 수 있다. 그 결과, 현상 장치를 사용 후반 동안 방치시킨 후, 다시 화상 인쇄에 사용하는 경우, 예를 들어 저밀도 및 포깅(fogging)에 의해 화상이 열화될 수 있다.
한편, 규제 부재 및 토너-담지체를 개선하기 위한 다양한 시도가 이루어져왔다. 일본 특허 출원 공개 제2004-4751호에는, 현상제 담지체의 표면의 경도와 변형률 및 현상제 양 규제 블레이드의 현상제 담지체와 접촉하는 표면의 10점 평균 조도 (Rz)가 0.3 내지 20 ㎛인 현상 장치가 개시되어있다. 상기 특허 문헌에서는, 현상 장치 상에서 비-자성 흑색 토너를 평가하고, 이는 각각의 환경에서 솔리드(solid) 화상 농도, 불균일성 및 줄무늬에 대한 효과를 나타낸다. 한편, 장기간 내구성 시험에서의 안정성은 충분히 평가되지 않았고, 특히 1성분 자성 토너를 사용하는 경우에는 효과가 불충분한 경향이 있다.
일본 특허 출원 공개 제2007-79118호에는, 특정 토너 규제 블레이드를 사용하여 토너 규제 블레이드와 토너 사이의 부착력을 규정함으로써 토너 융착 및 세선 재현성을 향상시키기 위한 시도가 개시되어 있다. 그러나, 상기 문헌에서는, 블레이드의 물질 또는 외부 첨가제(들)의 양이 충분히 최적화되지 않아, 특히 장기간 내구성 시험 후 나타나는 저농도 또는 포깅의 관점에서 개선의 여지가 있다.
따라서, 장기간 내구성 시험에서 안정하고, 장기간 내구성 시험 후 방치된 경우에도 우수한 화상 농도 및 적은 포깅을 갖는 바람직한 화상을 제공할 수 있는 1성분 자성 토너를 포함하는 현상 장치에 대한 필요성이 존재하였다.
발명의 요약
본 발명은 상기 문제를 해결하는 현상 장치를 제공하는 것이다.
즉, 본 발명은, 프로세스 속도가 빠르고, 대용량 프로세스 카트리지를 사용하며, 고온, 고습 환경에서 사용되는 경우에, 선택적 현상을 방지하고, 사용 후반 동안 방치된 경우에도 우수한 화상 농도 및 적은 포깅을 갖는 화상을 제공할 수 있는 현상 장치, 현상 방법, 및 현상 장치에 사용되는 자성 토너를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 유사하게, 프로세스 속도가 빠르고, 대용량 프로세스 카트리지를 사용하며, 고온, 고습 환경에서 사용되는 경우에도, 자성 토너-담지체 또는 규제 부재 상의 자성 토너의 융착을 방지하여 장기간 동안 화상 농도 불균일성 또는 줄무늬 없이 바람직한 화상을 제공할 수 있는 현상 장치 및 현상 방법을 제공한다.
본 발명자들은, 자성 토너-담지체 표면의 일함수값을 특정 범위 내로 조정하고, 특정 토너 규제 부재를 사용하고, 자성 토너에 함유되는 실리카 미세 분말의 양을 규제함으로써 상기 문제가 해결될 수 있다는 것을 발견하였고, 이로써 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 하기와 같이 기재된다:
정전 잠상이 형성되는 정전 잠상 담지체, 정전 잠상을 현상하기 위한 자성 토너, 정전 잠상 담지체에 대향하도록 배열된, 자성 토너를 담지하고 운반하기 위한 자성 토너-담지체, 및 자성 토너-담지체와 접촉하고 자성 토너-담지체 상에 담지되는 자성 토너를 규제하는 토너 규제 부재를 포함하는 현상 장치이며,
자성 토너-담지체는 4.6 eV 이상 4.9 eV 이하의 표면에서의 일함수값을 갖고,
자성 토너와 접촉하는 토너 규제 부재의 일부는 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀으로 제조되고,
자성 토너는
i) 그 각각이 결착 수지 및 자성 분말을 함유하는 자성 토너 입자, 및 실리카 미세 분말을 포함하고,
ii) 음 대전성을 갖고,
iii) 입자 직경 분포 (개수 통계치)로부터 결정되는 자성 토너의 이론적 비표면적 B (m2/g)에 대한 실리카 미세 분말의 양 W (자성 토너에 대한 질량%)의 비율 [W/B]를 갖고, 이러한 비율은 하기 수학식 1을 만족한다.
<수학식 1>
2.5 ≤ W/B ≤ 10.0
본 발명의 추가의 특징은 첨부된 도면을 참조로 하여 예시적 실시양태에 대한 하기 설명으로부터 명백해질 것이다.
도 1은 현상 장치의 자성 토너-담지체 및 규제 부재 주변의 토너 거동을 나타내는 도면.
도 2는 화상-형성 장치의 일례를 나타내는 개략적 단면도.
도 3은 현상 장치의 일례를 나타내는 개략적 단면도.
도 4는 일함수 측정 곡선의 일례를 나타내는 도면.
바람직한 실시양태의 설명
이하에서, 본 발명을 상세히 설명할 것이다.
따라서, 본 발명의 현상 장치는, 정전 잠상이 형성되는 정전 잠상 담지체, 정전 잠상을 현상하기 위한 자성 토너, 정전 잠상 담지체에 대향하도록 배열된, 자성 토너를 담지하고 운반하기 위한 자성 토너-담지체, 및 자성 토너-담지체와 접촉하고 자성 토너-담지체 상에 담지되는 자성 토너를 규제하는 토너 규제 부재를 포함하는 현상 장치이며,
자성 토너-담지체는 4.6 eV 이상 4.9 eV 이하의 표면에서의 일함수값을 갖고,
자성 토너와 접촉하는 토너 규제 부재의 일부는 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀으로 제조되고,
자성 토너는
i) 그 각각이 결착 수지 및 자성 분말을 함유하는 자성 토너 입자, 및 실리카 미세 분말을 포함하고,
ii) 음 대전성을 갖고,
iii) 입자 직경 분포 (개수 통계치)로부터 결정되는, 자성 토너의 이론적 비표면적 B (m2/g)에 대한 실리카 미세 분말의 양 W (자성 토너에 대한 질량%)의 비율 [W/B]를 갖고, 이러한 비율은 하기 수학식 1을 만족한다.
<수학식 1>
2.5 ≤ W/B ≤ 10.0
일반적으로 자성 1성분 현상에서, 자성 토너는 자성 토너-담지체에 의해 운반되고, 토너 규제 부재 (이하에서는, 단지 규제 부재라고도 지칭함)는 자성 토너 코트층의 두께를 규제한다. 이러한 상황 하에, 자성 토너는 자성 토너-담지체가 규제 부재와 접촉하는 부분 (이하에서는, 규제부로 지칭함)에서 하기와 같이 거동한다.
자성 토너-담지체의 표면 근방의 자성 토너는, 자성 토너-담지체의 회전력 및 규제부에 인가되는 규제 부재로부터의 가압 압력 뿐만 아니라 자성 토너-담지체의 요철에 의한 영향으로 인해 교반되도록 교체되면서 운반된다 (도 1 참조). 자성 토너는 주로 그의 자성 토너-담지체와의 접촉으로 인해 대전된다.
한편, 자성 토너 규제 부재 근방의 자성 토너는 자성 토너-담지체의 표면 요철로부터 상대적으로 멀리 떨어져 있어, 교반되기 어렵다. 또한, 일반적으로 자성 토너의 규제 부재 및 자성 토너가 각각 양 대전성 및 음 대전성을 갖기 때문에, 토너 규제 부재와 자성 토너 사이에 정전기력이 발생할 수 있다. 이로 인해, 자성 토너는 덜 이동성이고, 토너 규제 부재 근방에서 덜 교체된다. 이 때문에, 규제 부재 근방의 자성 토너는 과도하게 대전되어, 자성 토너의 대전량의 불균일한 분포가 초래된다.
자성 토너의 대전량을 증가시키기 위해, 규제 부재의 접촉 압력을 증가시키거나 규제 부재에 보다 높은 양 대전성을 갖는 물질을 사용하는 것이 일반적인 관행이다. 그러나, 이들 수단은 자성 토너의 이동성을 추가로 제한할 수 있고, 상기한 바와 같이 일부 자성 토너의 과도한 대전을 현저히 초래할 수 있다.
이러한 경우, 규제 부재의 물질, 또는 화상 인쇄 환경 등의 화상 인쇄 조건에 따라, 대전 상승이 보다 빠른 현상 장치 내의 일부 자성 토너가 때때로 우선적으로 소비될 수 있고, 즉 소위 선택적 현상이 발생할 수 있다. 그 결과, 현상 장치를 사용 후반 동안 방치시킨 후 다시 화상 인쇄에 사용하는 경우, 화상이, 예를 들어 낮은 화상 농도 및 포깅에 의해 열화될 수 있다.
또한, 자성 토너는 자성 토너-담지체 또는 규제 부재 상에 융착되어 화상 농도 불균일성을 일으킬 수 있고, 특히 토너 융착의 수준이 적절하지 않은 경우, 줄무늬 등을 일으키는 것과 같이 화질이 저하될 수 있다. 본 발명자들은 그 이유에 대하여 하기와 같이 생각하고 있다.
상기한 바와 같이, 자성 토너가 규제 부재 및 자성 토너-담지체 근방에서 덜 이동성이어서 부동층을 형성하는 경우에는, 규제 부재 및 자성 토너-담지체 근방의 자성 토너가 과도하게 대전될 수 있다. 그 결과, 과도하게 대전된 자성 토너는, 정전 인력에 의해 덜 대전된 자성 토너와의 정전 응집을 일으킬 수 있어, 자성 토너-담지체 상에 자성 토너의 비교적 두껍고 높은 자기 스파이크(magnetic spike)를 형성할 수 있다.
두껍고 높은 자기 스파이크는 자성 토너의 다른 자기 스파이크에 비해 규제 부재 및 자성 토너-담지체와의 불균일한 접촉을 일으켜, 자성 토너의 불균일한 대전을 더욱 촉진시킨다. 따라서, 보다 빠른 대전 상승을 갖는 자성 토너가 현상시 우선적으로 소비되는 선택적 현상이 일어나는 경향이 있다.
특히, 대전 상승에 있어서 불리한 고온, 고습 환경에서는, 자성 토너의 대전량 분포가 불균일한 경향이 있고, 비교적 큰 입자 직경을 갖는 자성 토너와 같은 보다 느린 대전 상승을 갖는 현상 장치 내의 자성 토너가 현상 장치 내에 축적되는 경향이 있다.
이러한 상황 하에, 인쇄를 정지하고, 장치를 장시간 동안 방치시켜 대전이 완화된 후에 화상 인쇄를 다시 수행하는 경우에, 자성 토너가 규제부에서 덜 교체되고, 뿐만 아니라 효과적인 대전이 저해됨으로써, 종종 낮은 화상 농도 및 포깅을 일으키는 등의 화질 저하가 나타난다.
높은 프로세스 속도를 갖는 현상 장치에서는, 자성 토너가 자성 토너-담지체와 규제 부재 사이의 규제부를 단시간 내에 이동하며, 이는 대전 상승에 불리하고, 자성 토너가 덜 교체되기 때문에 상기 문제가 특히 현저할 수 있다.
높은 프로세스 속도를 갖는 현상 장치에서는 유사하게, 자성 토너가 상기한 바와 같은 규제 부재 근방에 축적되고, 따라서 전단력이 자성 토너 상에 집중될 수 있고, 자성 토너가 규제 부재 또는 자성 토너-담지체 상에 융착된다. 따라서, 화질이 화상 농도 불균일성 및 줄무늬로 종종 저하될 수 있다.
대용량 프로세스 카트리지가 사용되는 경우에는, 현상 장치 내의 자성 토너의 자체 중량으로 인해 자성 토너-담지체 상에 자성 토너가 가압되기 때문에, 자기 스파이크 형성이 더욱 불안정해질 수 있고, 자성 토너-담지체 상에 토너의 융착을 쉽게 일으킬 수 있다.
최근 화상-형성 장치의 소형화에 따라 자성 토너-담지체의 직경 감소가 수반된다. 따라서, 자성 토너-담지체 자체의 곡률로 인해 현상 영역이 보다 작아지고, 따라서 자성 토너-담지체로부터 자성 토너가 비상하기가 어려워질 수 있다. 이는 또한 선택적 현상을 촉진시켜 상기 문제를 악화시킨다.
본 발명자들이 예의 검토 한 결과, 이들은 자성 토너의 규제 부재로서 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀을 사용하고, 자성 토너-담지체 표면에서의 일함수값을 4.6 eV 이상 4.9 eV 이하로 조정하고, 특정 자성 토너를 사용함으로써 상기 문제를 해결할 수 있음을 발견하였다. 특히, 본 발명자들은, 상기 구성에 의해 자기 스파이크를 작고 미미하고 균일하게 규제하는 것이 중요하다고 생각한다.
자성 토너-담지체 상의 자성 토너의 자기 스파이크를 작고 미미하고 균일하게 규제하기 위해서는, 규제 부재 및 자성 토너-담지체 근방에서 자성 토너의 부동층이 가능한 한 적어지도록 규제부에서의 자성 토너의 교체를 향상시키는 것이 효과적이다.
자성 토너가 규제 부재 근방에 축적되면, 규제부에 의한 자성 토너의 운반에 주로 관여되는 자성 토너-담지체의 표면 요철로부터 멀리 떨어져 있기 때문에 규제 부재 근방에 부동층이 형성되는 경향이 있다.
따라서, 본 발명자들은 규제 부재와 자성 토너 사이의 정전 부착력을 감소시킴으로써 규제부에서의 자성 토너의 교체를 향상시킬 것을 고려하였다.
즉, 규제 부재로서, 이들은 자성 토너에 비해 양 대전성을 갖는 일반적인 실리콘 고무, 폴리우레탄, 폴리카르보네이트 등 대신에, 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀을 사용하였다. 폴리페닐렌 술피드 및 폴리올레핀은 자성 토너에 비해 거의 동일한 전위 또는 약한 음 대전성을 가져서, 규제 부재 근방의 자성 토너가 거의 대전되지 않는다. 이로 인해, 규제 부재와 자성 토너 사이의 정전 부착력을 현저히 감소시킬 수 있고, 그 결과로 규제부에서의 자성 토너의 교체를 현저히 향상시킬 수 있다고 생각된다.
한편, 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀으로 제조된 규제 부재는 대전에 거의 관여하지 않기 때문에, 자성 토너를 효율적으로 대전시키기 위해, 자성 토너-담지체가 4.6 eV 이상 4.9 eV 이하의 표면에서의 일함수값을 갖는 것이 중요하다.
일함수값은 일반적으로 자유 전자 방출 용이성의 지표이며, 값이 낮을수록 자유 전자를 방출하기가 보다 쉽다는 것을 의미한다. 보다 낮은 일함수값을 갖는 자성 토너-담지체의 표면은, 자성 토너와 접촉 및 마찰될 때 자유 전자가 보다 쉽게 교체되기 때문에, 자성 토너의 보다 용이한 대전을 가능하게 한다. 따라서, 자성 토너-담지체가 4.9 eV 이하의 표면에서의 일함수값을 갖는 것이 중요하다.
여기서, 자성 토너-담지체가 4.9 eV 초과의 표면에서의 일함수값을 갖는 것은 바람직하지 않은데, 이는 자성 토너-담지체 표면과 자성 토너 사이에서 자유 전자를 적절하게 교체하는 것이 어려워 토너의 대전량의 감소를 초래하기 때문이다.
한편, 자성 토너-담지체가 4.6 eV 미만의 표면에서의 일함수값을 갖고, 자성 토너의 대전량이 과도하여 정전 부착력이 증가되는 것은 바람직하지 않다. 그 결과, 자성 토너-담지체 상의 자성 토너는 덜 이동성이되고, 대전량의 분포가 넓어진다.
즉, 규제 부재로서 폴리페닐렌 술피드 및 폴리올레핀 중 임의의 것을 사용함으로써, 규제 부재 근방의 자성 토너가 더 이동성이다. 그 결과, 자성 토너가 특정 일함수값을 갖는 자성 토너-담지체의 표면과 보다 빈번히 접촉할 수 있어 효과적으로 대전될 수 있다.
본 발명에서, 자성 토너-담지체의 표면에서의 일함수값의 조정은, 자성 토너-담지체의 표면층을 형성하는 수지층에 하기하는 도전성 입자를 포함시키는 것으로 적합하게 예시될 수 있다. 도전성 입자는 금속 (알루미늄, 구리, 니켈, 은 등)의 미세 분말, 도전성 금속 산화물 (산화안티몬, 산화인듐, 산화주석, 산화티타늄, 산화아연, 산화몰리브덴, 티타늄산칼륨 등)의 입자, 결정질 흑연, 탄소 섬유, 도전성 카본 블랙 등을 포함할 수 있다.
본 발명에서는, 이들 도전성 입자의 유형 및 그의 양을 적절히 선택하여 자성 토너-담지체 표면에서의 일함수를 조정할 수 있다.
일함수는, 예를 들어 낮은 일함수값을 갖는 도전성 입자, 예컨대 알루미늄, 구리, 은, 니켈 등의 금속 분말 또는 흑연을 다량 첨가함으로써 감소될 수 있다. 또한, 산화된 카본 블랙을 첨가하거나 도전성 입자 자체의 양을 감소시킴으로써 일함수값을 증가시킬 수 있다.
카본 블랙은, 예를 들어, 오존 등을 사용한 표면 산화, 과망간산칼륨 등을 사용한 산화로 예시될 수 있는 공지된 기술에 의해 산화될 수 있다. 이러한 기술에 따라 카본 블랙의 표면을 산화시킴으로써, 카본 블랙의 표면에 일함수값을 증가시킬 수 있는 카르복실 및 술포네이트 기와 같은 표면 관능기가 제공될 수 있다.
그러나, 자성 토너가 자성 토너-담지체와 규제 부재 사이의 규제부를 단시간 내에 이동하는 높은 프로세스 속도를 갖는 현상 장치에 자성 토너를 적용하거나, 또는 대용량 프로세스 카트리지를 사용하는 경우에는, 자기 스파이크를 작고 미미하고 균일하게 규제하기 위해서는 상기 구성만으로는 여전히 불충분하다.
본 발명은, 자성 토너 입자에 실리카 미세 분말이 추가로 외부 첨가되며, 자성 토너의 입자 직경 분포로부터 결정되는 이론적 비표면적 B (m2/g)에 대한 실리카 미세 분말의 양 W (자성 토너에 대한 질량%)의 비율 [W/B]를 갖고, 이러한 비율은 하기 수학식 1:
<수학식 1>
2.5 ≤ W/B ≤ 10.0
을 만족하는 것을 특징으로 한다.
상기 [W/B]는 바람직하게는 3.0≤W/B≤5.0을 만족한다. 자성 토너의 입자 직경 분포로부터 결정되는 이론적 비표면적 B (m2/g)에 대한 실리카 미세 분말의 양 W의 비율을 상기 범위로 조정함으로써, 비교적 많은 양의 실리카 미세 분말이 자성 토너 입자의 표면에 존재한다. 그 결과, 자성 토너 입자들 사이 또는 자성 토너와 부재 사이의 반데르발스 힘 및 정전 부착력이 스페이서 효과로 인해 현저히 감소될 수 있다.
따라서, 특히 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀이 규제 부재에 사용되는 경우, 자성 토너가 현저히 증가된 용이성으로 규제 부재로부터 이탈될 수 있다. 그 결과, 토너가 규제 부재 상에 덜 융착되고, 따라서 심지어 토너가 대용량 프로세스 카트리지에 또는 고온, 고습 환경 하에 높은 프로세스 속도를 갖는 현상 장치에 사용되는 경우에도, 토너 융착으로 인한 화상 농도 불균일성 및 줄무늬가 보다 적게 발생한다.
상기에 기재된 규제 부재 및 자성 토너-담지체를 사용하고, W/B를 상기 범위 내로 조정함으로써, 심지어 토너를 높은 프로세스 속도를 갖는 현상 장치에 적용하는 경우에도 자기 스파이크를 최초로 효과적으로 작고 미미하고 균일하게 규제할 수 있다.
규제 부재 및 자성 토너-담지체에 의한 규제부에서의 자성 토너의 바람직한 교체, 및 자성 토너 입자의 표면 상에 풍부하게 존재하는 실리카 미세 분말 사이의 정전 반발에 기인하여 자기 스파이크가 서로 응집되는 것이 방지되기 때문에, 자기 스파이크가 미미하고 균일할 수 있는 것으로 생각된다. 그 결과, 심지어 대용량 프로세스 카트리지가 사용되거나, 높은 프로세스 속도를 갖는 현상 장치에 토너가 사용되는 경우에도, 선택적 현상이 현저히 억제될 수 있고, 규제부에서의 향상된 교체에 기인하여 토너가 효과적이고 빠르게 대전될 수 있기 때문에, 토너를 장기간 내구성 시험 후 방치시킨 후의 낮은 화상 농도 또는 포깅이 현저히 억제될 수 있다.
W/B가 2.5 미만인 경우에는, 자성 토너가 규제부에서 충분하게 교체되지 않을 수 있고, 부착력 감소 효과가 충분하게 나타나지 않을 수 있고, 토너 융착으로 인한 화상 농도 불균일성, 줄무늬 등에 의해 화질이 저하될 수 있다.
한편, W/B가 10.0 초과인 경우에는, 심지어 자성 토너가 바람직하게 교체되는 경우에도, 자성 토너가 대전 축적(charge up)되고, 대전량 분포가 균일하지 않아, 포깅 등에 의해 화질을 저하시키는 경향이 있다.
W/B는, 자성 토너의 입자 직경 분포 및 참(true)밀도를 규제하고, 실리카 미세 분말의 첨가량을 조정함으로써 규제할 수 있다.
<자성 토너의 입자 직경 분포로부터 결정되는 이론적 비표면적 B의 계산 방법>
자성 토너의 입자 직경 분포로부터 결정되는 이론적 비표면적 B는 하기와 같이 계산된다.
사용되는 측정 기기는 세공 전기 저항 원리에 따라 작동되고, 100 ㎛의 개구 튜브가 장착된 정밀 입도 분포 측정 기기 "코울터 카운터 멀티사이저(Coulter Counter Multisizer) 3" (등록상표, 베크만 코울터사(Beckman Coulter, Inc.) 제조)이다. 첨부된 전용 소프트웨어, 즉 "베크만 코울터 멀티사이저 3 버젼 3.51"을 사용하여, 측정 조건을 설정하고 측정 데이터를 분석한다. 측정은 실효 측정 채널 수에 대하여 25000 채널로 수행한다.
측정에 사용되는 전해 수용액은 특급 염화나트륨을 이온-교환수에 대략 1 질량%의 농도를 제공하도록 용해시킴으로써 제조되고, 예를 들어, "이소톤(ISOTON) II" (베크만 코울터사)가 사용될 수 있다. 측정 및 분석에 앞서 하기와 같이 전용 소프트웨어를 구성한다.
전용 소프트웨어에서 "표준 작동 방법 (SOM)을 변경" 화면에서, 컨트롤 모드의 총 카운트 수를 50000 입자로 설정하고; 측정 횟수를 1회로 설정하고; Kd 값을 "표준 입자 10.0 ㎛" (베크만 코울터사)를 사용하여 얻은 값으로 설정한다. "역치/노이즈 레벨 측정 버튼"을 누름으로써 역치 및 노이즈 레벨을 자동 설정한다. 또한, 전류를 1600 μA로 설정하고; 게인(gain)을 2로 설정하고; 전해액을 이소톤 II로 설정하고; "측정 후 개구 튜브 플러쉬"에 대해 체크를 도입한다. 전용 소프트웨어의 "펄스로부터 입자 직경으로의 변환 설정" 화면에서, 빈(bin) 간격을 로그 입자 직경으로 설정하고; 입자 직경 빈을 256 입자 직경 빈으로 설정하고; 입자 직경 범위를 2 ㎛ 내지 60 ㎛로 설정한다.
구체적인 측정 절차는 하기와 같다.
(1) 멀티사이저 3과 사용하도록 의도된 250-mL의 둥근 바닥 유리 비커에 상기한 전해 수용액 대략 200 mL를 도입하고, 이를 샘플 스탠드에 넣고, 교반 막대로 시계 반대 방향의 교반을 24 회전/초로 수행한다. 전용 소프트웨어의 "개구 플러쉬"기능에 의해 개구 튜브 내의 오염 및 기포를 미리 제거한다.
(2) 100-mL의 평바닥 유리 비커에 상기한 전해 수용액 대략 30 mL를 도입한다. 여기에, 분산제로서 "컨태미논(Contaminon) N" (비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 유기 빌더(builder)를 포함하는, 정밀 측정 기기의 세정을 위한 중성 pH 7 세제의 10 질량% 수용액, 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈사(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 제조)의 이온-교환수로 대략 3배 (질량) 희석하여 제조된 희석액 대략 0.3 mL를 첨가한다.
(3) "울트라소닉 디스퍼젼 시스템 테토라(Ultrasonic Dispersion System Tetora) 150" (니카키 바이오즈사(Nikkaki Bios Co., Ltd.)) (이는 전기적 출력 120 W의 초음파 분산기임)을 준비하고, 위상이 180° 변위되도록 배치된 2개의 발진기 (발진 주파수 = 50 kHz)를 장착한다. 상기 초음파 분산기의 수조 내에 소정량의 이온-교환수를 도입하고, 컨태미논 N 대략 2 mL를 수조에 첨가한다.
(4) (2)에 기재된 비커를 초음파 분산기 상의 비커 고정 구멍에 셋팅하고, 초음파 분산기를 작동시킨다. 비커 내의 전해 수용액의 표면의 공진 상태가 최대가 되도록 하는 방식으로 비커의 높이를 조정한다.
(5) (4)에 따라 셋팅된 비커 내의 전해 수용액에 초음파를 조사하면서, 자성 토너 대략 10 mg을 소량씩 전해 수용액에 첨가하고 분산을 수행한다. 추가의 60초 동안 초음파 분산 처리를 계속한다. 초음파 분산 동안 수조 내의 수온을 10℃ 이상 40℃ 이하가 되도록 적절히 규제한다.
(6) 피펫을 이용하여, (1)에 기재된 바와 같은 샘플 스탠드에 셋팅된 둥근 바닥 비커에 (5)에서 제조된 분산된 자성 토너-함유 전해 수용액을 적하하며, 대략 5%의 측정 농도를 제공하도록 조정한다. 이어서, 측정 입자 수가 50000 개에 도달할 때까지 측정을 수행한다.
(7) 측정 데이터를 기기와 함께 제공된 상기 전용 소프트웨어로 분석하고, 하기와 같이 이론적 비표면적을 계산한다. 먼저, 전용 소프트웨어로 그래프/개수%로 설정시 "분석/개수 통계치 (산술 평균)" 화면에서 하기 16개 채널에 대한 결과를 계산한다. 구체적으로는, 측정된 토너 샘플의 입자 직경 분포 (즉, 개수 통계치)를 하기 16개 채널로 분할하고, 각각의 범위 내의 입자 직경의 개수%를 계산한다.
개수
CH 범위 DIF%
1 1.587 내지 2.000 ㎛ N1
2 2.000 내지 2.520 ㎛ N2
3 2.520 내지 3.175 ㎛ N3
4 3.175 내지 4.000 ㎛ N4
5 4.000 내지 5.040 ㎛ N5
6 5.040 내지 6.350 ㎛ N6
7 6.350 내지 8.000 ㎛ N7
8 8.000 내지 10.079 ㎛ N8
9 10.079 내지 12.699 ㎛ N9
10 12.699 내지 16.000 ㎛ N10
11 16.000 내지 20.159 ㎛ N11
12 20.159 내지 25.398 ㎛ N12
13 25.398 내지 32.000 ㎛ N13
14 32.000 내지 40.317 ㎛ N14
15 40.317 내지 50.797 ㎛ N15
16 50.797 내지 64.000 ㎛ N16
다음으로, 각각의 입자 직경 범위 내의 입자는 각 범위의 정확히 중간에 있는 입자 직경 및 참밀도 d (g/cm3)를 갖는 진구 입자로 가정된다 (예를 들어, 1.587 내지 2.000 ㎛ 범위의 입자는 이들 모두가 1.7935 ㎛의 직경을 갖는다고 가정됨). 이어서, 각 범위 내의 1개 입자의 표면적 및 그 범위 내의 개수%를 이용하여 자성 토너의 이론적 비표면적 (m2/g)을 계산한다. 즉, Rn (m)을 범위의 중간에 있는 반경으로 하고 Nn (개수%)을 그 범위의 개수%로 하면, 자성 토너의 입자 직경 분포로부터 결정되는 이론적 비표면적 B는 해당하는 모든 범위에 대하여 계산을 축적함으로써 하기와 같이 계산될 수 있다.
이론적 비표면적 B (m2/g)
= {Σ(4πRn2 × Nn)} / [Σ{(4/3)πRn3 × Nn × d × 10-6}]
(여기서, n = 1 내지 16)
본 발명에서, 자성 토너의 참밀도 d는 시마즈사(Shimadzu Corporation)로부터의 건식 자동 밀도계 "아큐피크(Accupyc) 1330"에서 첨부된 기기의 사용 설명서에 따라 측정한다.
본 발명에서, 이론적 비표면적 B는 바람직하게는 0.3 m2/g 이상 1.5 m2/g 이하, 보다 바람직하게는 0.4 m2/g 이상 1.2 m2/g 이하이다. 예를 들어, 비표면적은 질소 흡착에 기초한 BET법에 의해 측정될 수 있다. BET법에 따르면, 표면 요철 뿐만 아니라 세공 수준까지의 정확한 비표면적이 결정될 수 있다. 그러나, 본 발명의 효과를 가능한 한 크게 나타내기 위해서는, 규제부에서 자성 토너의 교체를 규제하는 것이 중요하며, W/B를 조정하기 위해서는, BET법으로 계산된 것을 이용하는 것보다 자성 토너 입자 직경 분포로부터 계산된 이론적 비표면적 B를 이용하는 것이 보다 적합하다.
이에 대한 이유는 명확히 설명되지 않았다. 그러나, 본 발명자들은, 규제부에서 자성 토너의 교체를 실제로 조정하기 위해서는 세공 수준까지 고려한 질소 흡착에 의한 것과는 다른 거동을 나타낼 수 있는 자성 토너 입자의 차이를 고려하여 W/B를 규제하는 것이 보다 유리하다고 생각한다.
본 발명에서, 자성 토너는, 그 각각이 결착 수지 및 자성 분말을 함유하는 자성 토너 입자에 적어도 실리카 미세 분말을 외부 첨가함으로써 얻어진 음 대전성을 갖는 것이다.
실리카 미세 분말은, 규소 할라이드의 증기상 산화에 의해 생성된 미세 분말인, 건식 실리카 또는 흄드(humed) 실리카로 불리는 것으로 적합하게 예시될 수 있다. 예를 들어, 산소 및 수소 중에서의 사염화규소 기체의 열분해 산화 반응을 이용하는 기본 반응식은 하기와 같다.
SiCl4 + 2H2 + O2 → SiO2 + 4HCl
상기 제조 단계에서, 예를 들어 염화알루미늄 또는 염화티타늄과 같은 다른 금속 할라이드를 규소 할라이드와 함께 사용함으로써, 실리카 및 다른 금속 산화물의 복합 미세 분말을 얻을 수 있다. 이러한 복합 미세 분말 또한 포함된다.
규소 할라이드의 증기상 산화에 의해 생성된 시판용 실리카 미세 분말은, 예를 들어 하기 상표명으로 시판되는 것들을 포함할 수 있다.
에어로실(AEROSIL)® 130, 200, 300, 380, TT600, MOX170, MOX80, COK84 (모두 니폰 에어로실사(Nippon Aerosil Co., Ltd.) 제조)
Ca-O-SiLM-5, MS-7, MS-75, HS-5, EH-5 (모두 캐보트사(CABOT Co.) 제조)
와커(Wacker) HDK® N20, V15, N20E, T30, T40 (모두 와커-케미사(WACKER-CHEMIE GMBH) 제조)
D-C 파인 실리카(Fine SiliCa) (다우 코닝사(Dow Corning CO.))
프란솔(Fransol) (프란실(Fransil))
규소 할라이드의 증기상 산화에 의해 생성된 실리카 미세 분말의 소수성 처리에 의해 얻어진 개질된 실리카 미세 분말을 사용하는 것이 보다 바람직하다. 개질된 실리카 미세 분말이, 메탄올 적정 시험에 의해 측정시 30 내지 80 범위의 소수화도가 얻어지도록 실리카 미세 분말을 처리함으로써 얻어지는 것이 특히 바람직하다.
소수성 처리 방법은, 실리카 미세 분말을, 무기 미세 분말과 반응하거나 그에 물리적으로 흡착되는 유기규소 화합물 및/또는 실리콘 오일로 화학적으로 처리하는 방법으로 예시될 수 있다. 규소 할라이드의 증기상 산화에 의해 생성된 실리카 미세 분말을 유기규소 화합물로 처리하는 것이 바람직하다.
유기규소 화합물은, 헥사메틸디실라잔, 트리메틸실란, 트리메틸클로로실란, 트리메틸에톡실실란, 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란, 알릴디메틸클로로실란, 알릴페닐디클로로실란, 벤질디메틸클로로실란, 브로모메틸디메틸클로로실란, α-클로로에틸트리클로로실란, β-클로로에틸트리클로로실란, 클로로메틸디메틸클로로실란, 트리오르가노실릴메르캅탄, 트리메틸실릴메르캅탄, 트리오르가노실릴아크릴레이트, 비닐디메틸아세톡시실란, 디메틸에톡실실란, 디메틸디메톡시실란, 디페닐디에톡실실란, 헥사메틸디실록산, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,3-디페닐테트라메틸디실록산, 및 분자 당 2 내지 12개의 실록산 단위 및 말단에 위치하는 단위(들)의 Si 당 1개의 히드록시 기를 함유하는 디메틸폴리실록산을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상의 화합물의 혼합물로 사용될 수 있다.
아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡실실란, 디메틸아미노프로필트리메톡시실란, 디에틸아미노프로필트리메톡시실란, 디프로필아미노프로필트리메톡시실란, 디부틸아미노프로필트리메톡시실란, 모노부틸아미노프로필트리메톡시실란, 디옥틸아미노프로필디메톡시실란, 디부틸아미노프로필디메톡시실란, 디부틸아미노프로필모노메톡시실란, 디메틸아미노페닐트리에톡실실란, 트리메톡시실릴-γ-프로필페닐아민, 트리메톡시실릴-γ-프로필벤질아민 등의 질소 원자-함유 커플링제가 단독으로 또는 조합하여 사용될 수 있다. 바람직한 실란 커플링제는 헥사메틸디실라잔 (HMDS)을 포함할 수 있다.
실리콘 오일은 바람직하게는 25℃에서 점도가 0.5 내지 10000 mm2/S이고, 보다 바람직하게는 1 내지 1000 mm2/S, 더욱 더 바람직하게는 10 내지 200 mm2/S이다. 구체적으로, 디메틸 실리콘 오일, 메틸페닐 실리콘 오일, α-메틸스티렌 개질 실리콘 오일, 클로로 페닐 실리콘 오일, 플루오린 개질 실리콘 오일이 포함될 수 있다.
실리콘 오일로의 처리 방법은, 예를 들어, 실란 커플링제로 처리된 실리카 미세 분말 및 실리콘 오일을 헨쉘(Henschel) 혼합기 등의 혼합기에서 직접 혼합하는 방법; 기재 실리카 미세 분말 상에 실리콘 오일을 분무하는 방법; 및 적절한 용매에 실리콘 오일을 용해 또는 분산시키고, 여기에 실리카 미세 분말을 첨가하고, 여기에서 혼합하고, 이어서 용매를 제거하는 방법을 포함할 수 있다.
보다 바람직하게는 실리콘 오일-처리된 실리카를 불활성 기체 중에서 200℃ 이상 (보다 바람직하게는 250℃ 이상)으로 가열하여 표면 상의 코팅을 안정화시킨다.
본 발명에서는, 소수화도의 관점에서 바람직하게는 실리카 미세 분말을 미리 커플링제로 처리하고, 이어서 실리콘 오일로 처리하거나, 또는 커플링제 및 실리콘 오일로 동시에 처리한다.
본 발명에서, 실리카 미세 분말은 1차 입자의 개수-평균 입자 직경 (D1)이 5 nm 이상 50 nm 이하이다. 본 발명에서, 실리카 미세 분말의 1차 입자의 개수-평균 입자 직경 (D1)은, 주사 전자 현미경으로 확대 하에 자성 토너에 외부 첨가하기 전에 실리카 미세 분말을 단독으로 관찰하거나, 또는 확대 하에 실리카 미세 분말이 외부 첨가된 자성 토너의 표면을 관찰함으로써 측정된다. 이들 관찰에서는, 300개 이상의 실리카 미세 분말의 1차 입자의 입자 직경을 측정하고, 1차 입자의 최대 직경을 산술 평균하여 1차 입자 개수-평균 입자 직경 (D1)을 얻는다.
실리카 미세 분말이 상기 범위 내의 1차 입자의 개수-평균 입자 직경 (D1)을 갖는 경우, W/B의 규제로 인해 스페이서 효과가 나타날 수 있고, 부착력 감소 및 자기 스파이크의 규제가 고도로 달성될 수 있다.
본 발명에서, 자성 토너에는 실리카 미세 분말 이외의 미세 분말이 외부 첨가될 수 있고, 이들은, 예를 들어, 플루오린화비닐리덴 미세 분말 및 폴리테트라플루오로에틸렌 미세 분말 등의 플루오린계 수지 분말, 산화티타늄 미세 분말, 알루미나 미세 분말, 및 산화티타늄 또는 알루미나 미세 분말을 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 실리콘 오일 등으로 처리하여 얻은 처리된 산화티타늄 미세 분말 및 처리된 알루미나 미세 분말, 및 마그네슘, 아연, 코발트, 망간, 스트론튬, 세륨, 칼슘, 바륨 등의 티타네이트 및/또는 실리케이트를 포함할 수 있다. 이들 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명에서, 자성 토너는, 하기에 기재되는 마이크로캐리어로서 효과가 있고, 특히 본 발명의 효과를 나타낼 수 있기 때문에 바람직하게는 티타늄산스트론튬 미세 분말을 포함한다. 보다 바람직하게는, 티타늄산스트론튬 미세 분말을, 예를 들어, 소결법에 의해 제조하고, 기계적 분쇄하고, 풍력 분급하여, 입도 분포를 규제한다.
본 발명에서, 티타늄산스트론튬 미세 분말은, 자성 토너 100 질량부에 대하여 0.10 내지 10 질량부, 보다 바람직하게는 0.20 내지 8 질량부로 사용된다. 자성 토너에 외부 첨가된 티타늄산스트론튬 미세 분말은, 상기한 바와 같이, 마이크로캐리어로서 효과를 갖는다. 본 발명에서, 자성 토너는 자성 토너-담지체 및 규제 부재의 규제부에서 효과적으로 교체될 수 있고, 반복적인 대전 부여 및 대전 완화에 의해 안정화된 대전량을 유지할 수 있다. 티타늄산스트론튬 미세 분말을 추가로 첨가하는 것은, 마이크로캐리어로서의 효과가 나타날 수 있고, 자성 토너 입자들 사이의 대전 부여 및 대전 완화가 효율적으로 수행되고, 따라서 더욱 균일한 대전량 분포가 용이하게 얻어질 수 있기 때문에 바람직하다.
즉, 티타늄산스트론튬 미세 분말을 첨가함으로써, 선택적 현상이 더욱 방지될 수 있고, 동시에 방치된 후에 화상 인쇄시에도 자성 토너가 효율적으로 대전됨으로써, 방치 후 낮은 화상 농도 및 포깅과 같은 현상이 더욱 향상된다.
본 발명에서, 자성 토너-담지체가 0.60 ㎛ 이상 1.50 ㎛ 이하의 표면 조도 (산술 평균 조도: RaS)를 가지며, 자성 토너와 접촉하는 토너 규제 부재의 부분의 표면 조도 (산술 평균 조도: RaB)에 대한 자성 토너-담지체의 표면 조도 (산술 평균 조도: RaS)의 비율 [RaS/RaB]이 1.0 이상 3.0 이하인 것은, 규제부에서 자성 토너가 더욱 바람직하게 교체될 수 있기 때문에 바람직하다. 자성 토너-담지체는 보다 바람직하게는 0.80 ㎛ 이상 1.30 ㎛ 이하의 표면 조도 (산술 평균 조도: RaS)를 갖고, [RaS/RaB]는 보다 바람직하게는 1.5 이상 2.5 이하이다.
RaS가 0.60 ㎛ 미만인 경우에는, 자성 토너가 불충분하게 운반되고, 교체 향상이 어렵다. 자성 토너가 덜 운반되고, 특히 높은 인쇄율을 갖는 화상이 출력되는 경우, 자성 토너의 공급이 불충분할 수 있고, 화상 농도 불균일성 및 낮은 농도 등의 문제가 발생할 수 있다. 또한, 규제 부재의 물질 유형 및 사용 환경에 따라, 토너가 규제 부재 및 자성 토너-담지체 상에 융착되어, 화상 농도 불균일성 및 줄무늬 등의 문제를 일으키는 경향이 있다. 한편, 자성 토너-담지체가 1.50 ㎛ 초과의 표면 조도 RaS를 갖는 경우에는, 자성 토너 운반량이 지나치게 많아, 결국 토너의 교체가 불충분할 수 있다. 또한, 자성 토너 코트층이 불안정화될 수 있고, 그 결과로 자성 토너의 대전량 분포가 불균일해질 수 있고, 포깅 및 낮은 농도 등의 문제가 발생할 수 있다.
자성 토너-담지체의 표면 상의 요철을 상기 범위 내로 조정함으로써, 규제부에서의 교체가 향상될 수 있지만, 자성 토너-담지체로부터 상대적으로 멀리 떨어져있는 규제 부재의 근방의 자성 토너는 많이 영향받지 않을 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, RaS/RaB를 1.0 이상 3.0 이하로 조정하여, 규제 부재 근방에서의 교체를 바람직하게 더욱 향상시킬 수 있다.
RaS/RaB가 1.0 미만인 경우에는, 자성 토너-담지체의 운반성이 상대적으로 낮아지고, 따라서 규제 부재 근방에 자성 토너가 더욱 축적될 수 있다.
한편, RaS/RaB가 3.0을 초과하는 경우에는, 규제 부재의 요철이 상대적으로 낮아지고, 규제 부재 근방에서의 교체가 열화되는 경향이 있다.
상기 범위 내의 표면 조도 (RaS)를 갖는 본 발명의 자성 토너-담지체는, 예를 들어, 자성 토너-담지체의 표면층의 연마 상태를 변경하거나, 또는 구형 탄소 입자, 탄소 미립자, 흑연, 수지 미립자 등을 첨가함으로써 얻어질 수 있다. 규제 부재의 표면 조도 (RaB)는 규제 부재의 표면 상에 테이퍼 연마를 적용함으로써 조정될 수 있다.
본 발명의 자성 토너는 왁스를 함유할 수 있다. 임의의 공지된 왁스를 상기 왁스로서 사용할 수 있다. 구체적 예는, 석유계 왁스, 예를 들어 파라핀 왁스, 미세결정 왁스 및 바셀린, 및 그의 유도체; 몬탄 왁스 및 그의 유도체; 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch)법에 의해 제공되는 탄화수소 왁스 및 그의 유도체; 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌으로 대표되는 폴리올레핀 왁스 및 그의 유도체; 천연 왁스, 예를 들어 카르나우바 왁스 및 칸델릴라 왁스 및 그의 유도체; 및 에스테르 왁스이다. 유도체는 산화 생성물, 비닐 단량체와의 블록 공중합체, 및 그래프트 변성물을 포함한다. 또한, 에스테르 왁스는 1관능성 에스테르 왁스 또는 다관능성 에스테르 왁스, 예를 들어 가장 두드러지게는 2관능성 에스테르 왁스 뿐만 아니라 4관능성 또는 6관능성 에스테르 왁스일 수 있다. 본 발명의 자성 토너에 왁스를 혼입하는 경우, 그 함량은 결착 수지 100 질량부에 대하여 바람직하게는 0.5 질량부 이상 10 질량부 이하이다. 왁스 함량이 상기한 범위 내에 있는 경우, 자성 토너의 저장 안정성이 손상되지 않으면서 정착성이 향상된다.
왁스는, 예를 들어, 수지 제조 동안 수지를 용매에 용해시키고, 수지 용액의 온도를 상승시키고, 교반하면서 첨가 및 혼합을 수행하는 방법, 또는 자성 토너가 제조되는 동안에 용융 혼련 동안 첨가를 수행하는 방법에 의해 결착 수지에 혼입될 수 있다.
시차 주사 열량계 (DSC)를 이용하여 왁스에서 측정되는 최대 흡열 피크의 피크 온도 (이하에서는, 융점이라고도 지칭함)는 바람직하게는 60℃ 이상 140℃ 이하, 보다 바람직하게는 70℃ 이상 130℃ 이하이다. 최대 흡열 피크의 피크 온도가 60℃ 이상 140℃ 이하인 경우, 정착 동안 자성 토너가 용이하게 가소화되고, 정착성이 향상된다. 이는 또한, 장기간 저장 동안에도 왁스에 의한 외부 유출의 발생을 막기 때문에 바람직하다.
본 발명에서 왁스의 최대 흡열 피크의 피크 온도는 시차 주사 열량계 "Q1000" (TA 인스트루먼츠사(TA Instruments, Inc.))을 이용하여 ASTM D3418-82에 기초하여 측정된다. 기기 검출부의 온도 보정은 인듐 및 아연의 융점을 이용히여 수행하며, 인듐의 융해열을 이용하여 열량을 보정한다.
구체적으로, 대략 10 mg의 왁스를 정밀 칭량하고, 이것을 알루미늄 팬에 도입한다. 기준물로서 빈 알루미늄 팬을 이용하여, 측정 온도 범위 30 내지 200℃에서 10℃/분의 온도 상승 속도로 측정을 수행한다. 측정을 위해, 온도를 200℃까지 상승시키고, 이어서 30℃까지 하강시키고, 그 후 다시 상승시킨다. 상기 두번째의 온도 상승 단계에서 30 내지 200℃의 온도 범위에서 DSC 곡선으로부터 최대 흡열 피크의 피크 온도를 결정한다.
본 발명의 자성 토너의 결착 수지는 비닐 수지, 폴리에스테르 수지 등을 포함할 수 있고, 이는 제한 없이 임의의 통상적으로 공지된 수지일 수 있다.
구체적으로, 폴리스티렌, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 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-옥틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체 및 스티렌-말레산 에스테르 공중합체 등의 스티렌계 공중합체; 폴리아크릴레이트 에스테르, 폴리메타크릴레이트 에스테르, 폴리비닐 아세테이트 등을 단독으로 또는 1종 초과를 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중, 스티렌계 공중합체 및 폴리에스테르 수지가 현상 특징, 정착성 등의 관점에서 바람직하다.
본 발명의 자성 토너는 바람직하게는 45℃ 이상 70℃ 이하의 유리 전이 온도 (Tg)를 갖는다. 유리 전이 온도가 45℃ 이상 70℃ 이하이면, 바람직한 정착성을 유지하면서, 저장 안정성 및 내구성을 또한 향상시킬 수 있다.
본 발명의 자성 토너는 바람직하게는 하기하는 자성 분말을 함유하고, 특정 범위 내의 자기 특성을 갖는다. 즉, 본 발명에서, 자성 토너는 바람직하게는 795.8 kA/m의 측정 자장에서 35 Am2/kg 이상 45 Am2/kg 이하의 포화 자화 σs를 갖고, 795.8 kA/m의 측정 자장에서 3.0 Am2/kg 이하의 잔류 자화 σr을 갖는다. 또한, 자성 토너는 보다 바람직하게는 795.8 kA/m의 측정 자장에서 37 Am2/kg 이상 42 Am2/kg 이하의 포화 자화 σs를 갖고, 2.5 Am2/kg 이하의 잔류 자화 σr을 갖는다.
자성 토너의 자기 특성을 상기 범위 내로 조정함으로써, 즉 포화 자화 σs를 상대적으로 증가시키고, 잔류 자화 σr을 상대적으로 감소시킴으로써, 자성 토너-담지체 상에 균일한 스파이크를 형성시키기가 용이해진다. 이것은 하기 이유로 인한 것이라고 생각된다; 포화 자화 σs를 일정 범위 내로 조정함으로써 안정한 자기 스파이크가 형성될 수 있고, 동시에 잔류 자화 σr을 감소시킴으로써 자기 응집이 감소될 수 있다. 불균일한 두께 및 길이를 갖는 스파이크에 비해, 균일한 스파이크는 약한 전단력에 의해서도 붕괴되기 때문에, 상기에 기재된 바와 같은 규제부에서의 교체가 더욱 향상될 수 있다.
자기 특성을 상기 범위 내로 조정한 결과로, 장기간 내구성 시험 동안 방치 후의 낮은 화상 농도 및 포깅 및 토너 융착으로 인한 화상 농도 불균일성 및 줄무늬를 더욱 억제할 수 있다.
특히, 심지어 포화 자화 σs가 35 Am2/kg 이상 45 Am2/kg 이하인 경우에도, 잔류 자화 σr이 3.0 Am2/kg 초과인 경우에는 자성 토너의 자기 응집이 증가되는 경향이 있어, 장기간 내구성 시험 동안 방치 후의 낮은 화상 농도 및 포깅의 억제가 감소될 수 있다.
자성 토너의 자기 특성은 자성 분말의 자기 특성 및 양에 의해 적절히 조정할 수 있다.
본 발명에 따른 자성 토너에 사용되는 자성 분말은, 사삼산화철 및 γ-산화철 등의 산화철을 주성분으로서 함유하며, 인, 코발트, 니켈, 구리, 마그네슘, 망간, 알루미늄, 규소 등의 원소를 함유할 수 있다. 특히, 인 및 규소를 함유하는 자성 분말은 자기 특성이 더욱 용이하게 조정될 수 있기 때문에 바람직하다. 자성 분말은 바람직하게는 질소 흡착법에 따른 BET 비표면적이 2 m2/g 내지 30 m2/g이고, 보다 바람직하게는 3 m2/g 내지 20 m2/g이다. 자성 분말은 바람직하게는 5 내지 7의 모스 경도를 갖는다.
자성 분말은 적합하게는, 본 발명에 적합한 자기 특성에 대한 조정이 용이하게 수행된다는 관점에서, 구형, 다면체, 육면체 등의 형상을 갖는다. 자성 분말의 형상은 주사 전자 현미경 (SEM) 또는 투과 전자 현미경 (TEM)을 이용하여 확인할 수 있다. 형상 분포가 존재하는 경우, 자성 분말의 형상은 존재하는 형상 중 가장 빈번한 형상으로서 정의된다.
본 발명의 자성 분말은 바람직하게는, 자성 토너의 자기 특성이 조정된다는 관점에서, 795.8 kA/m의 측정 자장에서 75 Am2/kg 이상 85 Am2/kg 이하, 보다 바람직하게는 77 Am2/kg 이상 83 Am2/kg 이하의 포화 자화 σs를 갖는다. 한편, 자성 분말은 바람직하게는 795.8 kA/m의 측정 자장에서 1.0 Am2/kg 이상 5.0 Am2/kg 이하, 보다 바람직하게는 1.0 Am2/kg 이상 4.5 Am2/kg 이하의 잔류 자화 σr을 갖는다.
자성 분말은 바람직하게는 0.05 내지 0.40 ㎛의 개수-평균 입자 직경을 갖는다. 개수-평균 입자 직경이 0.05 ㎛ 미만인 경우에는, 흑색도가 현저히 저하되고, 착색력이 불충분할 수 있을 뿐만 아니라 자성 분말 입자간의 응집이 강해져 분산성이 감소될 수 있다. 또한, 자성 분말의 표면적이 증가하기 때문에, 자성 분말의 잔류 자화가 또한 증가하고, 결과적으로 자성 토너의 잔류 자화가 증가한다.
한편, 개수-평균 입자 직경이 0.40 ㎛ 초과인 경우, 잔류 자화는 감소하지만, 착색력이 불충분할 수 있다. 또한, 개별 자성 토너 입자 상에 자성 분말을 균일하게 분산시키는 것이 확률적으로 어려워지고, 결과적으로 분산성이 감소된다.
자성 입자의 개수-평균 입자 직경은 투과 전자 현미경 (배율: 30000배) 상에서 무작위로 선정된 300개의 입자를 관찰하여 얻어진 최대 직경의 산술 평균 값에 상응한다.
본 발명에서, 자성 분말 및 자성 토너의 포화 자화 σs 및 잔류 자화 σr은 진동형 자력계 VSM P-1-10 (토에이 인더스트리사((Toei Industry Co., Ltd.)) 상에서 25℃의 실온 및 795.8 kA/m의 외부 자장에서 측정한다.
본 발명의 자성 토너의 자기 특성 및 대전량 분포를 규제하는 관점에서, 자성 분말의 함량은 바람직하게는, 결착 수지 100 질량부에 대하여, 40 내지 150 질량부, 보다 바람직하게는 50 내지 120 질량부, 특히 바람직하게는 75 내지 110 질량부이다.
자성 토너 중의 자성 분말의 함량은, 퍼킨엘머사(PerkinElmer Inc.)로부터의 열 분석 장치 TGA Q5000IR을 이용하여 측정할 수 있다. 측정 방법에 대해서는, 질소 분위기 하에 온도 상승 속도 25℃/분으로 상온으로부터 900℃까지 자성 토너를 가열하고, 100℃로부터 750℃까지의 질량 감소를 자성 토너에서 자성 분말을 제외함으로써 얻어진 성분의 양으로 하고, 나머지 질량을 자성 분말의 양으로 한다. 본 발명에서 사용되는 자성 분말은, 예를 들어 하기 방법에 의해 제조될 수 있다. 제1철 염의 수용액에 철-성분 당량 이상의 수산화나트륨 등의 알칼리를 첨가하여 수산화제1철의 수용액을 제조한다. 제조된 수용액을 pH 7 이상으로 유지하면서, 수용액 내에 공기를 버블링하여 70℃ 이상으로 가열하여 수산화제1철의 산화 반응을 수행하고, 이로써 자성 산화철 분말의 코어로서 제공되는 시드(seed) 결정을 제조한다.
다음으로, 시드 결정을 함유하는 슬러리에, 이전에 첨가한 알칼리의 양을 기준으로 하여 대략 1 당량의 황산제1철을 함유하는 수용액을 첨가한다. 용액을 pH 5 이상 10 이하로 유지하면서, 공기를 버블링하여 수산화제1철의 반응을 진행시켜 시드 결정을 코어로 하여 자성 산화철 분말을 성장시킨다. 이 단계에서, 임의의 pH, 반응 온도 및 교반 조건을 선택함으로써, 자성 분말의 형상 및 자기 특성을 규제할 수 있다. 산화 반응이 진행됨에 따라, pH는 산성쪽으로 이동하지만; 용액의 pH가 5 미만으로 되지 않는 것이 바람직하다. 이렇게 얻어진 자성체를 통상의 방법에 따라 여과, 세척 및 건조시켜 자성 분말을 얻는다.
본 발명에 따른 자성 토너는 대전 특성 향상을 위해 필요에 따라 하전 제어제를 함유할 수 있다. 본 발명에서, 자성 토너는 음 대전성이기 때문에, 음 대전성을 갖는 하전 제어제를 첨가하는 것이 바람직하다.
유기금속 착화합물 및 킬레이트 화합물이 음 대전성의 하전 제어제로서 효과적이고, 이는 모노아조-금속 착화합물; 아세틸아세톤-금속 착화합물; 및 방향족 히드록시카르복실산 및 방향족 디카르복실산의 금속 착화합물로 예시될 수 있다. 시판품의 구체적 예는, 스필론 블랙(Spilon Black) TRH, T-77 및 T-95 (호도가야 케미칼사(Hodogaya Chemical Co., Ltd.) 및 본트론(BONTRON)® S-34, S-44, S-54, E-84, E-88 및 E-89 (오리엔트 케미칼 인더스트리즈사(Orient Chemical Industries Co., Ltd.))를 포함할 수 있다.
이들 하전 제어제 중 1종 또는 이들 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 하전 제어제의 사용량은, 자성 토너의 대전량의 관점에서, 바람직하게는 결착 수지 100 질량부 당 0.1 내지 10.0 질량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5.0 질량부이다.
본 발명의 자성 토너는, 과잉 대전 억제의 관점에서, 바람직하게는 0.935 이상 0.955 이하의, 보다 바람직하게는 0.938 이상 0.950 이하의 평균 원형도를 갖는다. 자성 토너의 평균 원형도는 일반적으로 자성 토너의 제조 방법 및 제조 조건을 조정함으로써 상기 범위로 조정할 수 있다.
이하에서, 본 발명의 자성 토너의 제조 방법을 예시하지만, 이는 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
본 발명의 자성 토너는 바람직하게는, 평균 원형도를 조정하는 단계를 포함하는 방법에 의해 제조된다. 다른 제조 단계는 특별히 제한되지 않고, 자성 토너는 공지된 제조 방법에 의해 제조될 수 있다.
이러한 제조 방법은 하기 방법으로 적합하게 예시될 수 있다.
먼저, 결착 수지 및 자성 분말, 및 임의의 왁스 및 하전 제어제 등의 물질을 헨쉘 혼합기 또는 볼 밀 등의 혼합기를 이용하여 충분히 혼합하고, 이어서 롤, 혼련기 또는 압출기 등의 가열 혼련 장치를 이용하여 용융시키고, 처리 및 혼련하여 수지를 서로 상용화시킨다. 얻어진 용융 및 혼련 물질을 냉각 및 고화시키고, 이어서 분쇄 및 분급하고, 적어도 실리카 미세 분말을 상기 혼합기를 이용하여 외부 첨가하여 자성 토너 얻는다.
혼합기는 헨쉘 혼합기 (미츠이 마이닝사(Mitsui Mining Co., Ltd.)); 슈퍼믹서(Supermixer) (카와타 매뉴팩쳐링사(Kawata Mfg. Co., Ltd.)); 리보콘(Ribocone) (오카와라사(Okawara Corporation)); 나우타(Nauta) 혼합기, 터뷸라이저(Turbulizer), 및 사이클로믹스(Cyclomix) (호소카와 마이크론사(Hosokawa Micron Corporation)); 스파이럴 핀 믹서(Spiral Pin Mixer) (퍼시픽 머쉬너리 & 엔지니어링사(Pacific Machinery & Engineering Co., Ltd.)); 및 로에디게 믹서(Loedige Mixer) (마츠보사(Matsubo Corporation))를 포함할 수 있다.
혼련 장치는 KRC 니이더(Kneader) (쿠리모토사(Kurimoto, Ltd.)); 부스 코-니더(Buss Ko-Kneader) (부스사(Buss Corp.)); TEM 압출기 (토시바 머신사(Toshiba Machine Co., Ltd.)); TEX 2축 혼련기 (더 재팬 스틸 웍스사(The Japan Steel Works, Ltd.)); PCM 니이더 (이케가이 아이런웍스사(Ikegai Ironworks Corporation)); 3-롤 밀, 혼합 롤 밀, 혼련기 (이노우에 매뉴팩쳐링사(Inoue Manufacturing Co., Ltd.)); 니덱스(Kneadex) (미츠이 마이닝사); 모델 MS 가압 혼련기 및 니이더-루더(Kneader-Ruder) (모리야마 매뉴팩쳐링사(Moriyama Mfg. Co., Ltd.)); 및 밴버리(Banbury) 혼합기 (고베 스틸사(Kobe Steel, Ltd.))를 포함할 수 있다.
상기한 분쇄용 장치는 카운터 제트 밀(Counter Jet Mill), 마이크론 제트(Micron Jet), 및 이노마이저(Inomizer) (호소카와 마이크론사); IDS 밀(Mill) 및 PJM 제트 밀(Jet Mill) (니폰 뉴매틱 매뉴팩쳐링사(Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.)); 크로스(Cross) 제트 밀 (쿠리모토사(Kurimoto, Ltd.)); 울맥스(Ulmax) (니소 엔지니어링사(Nisso Engineering Co., Ltd.)); SK 제트-오-밀(Jet-O-Mill) (세이신 엔터프라이즈사(Seishin Enterprise Co., Ltd.)); 크립트론(Kryptron) (카와사키 헤비 인더스트리즈사(Kawasaki Heavy Industries, Ltd.)); 터보 밀(Turbo Mill) (터보 코교사(Turbo Kogyo Co., Ltd.)); 및 슈퍼 로터(Super Rotor) (닛신 엔지니어링사(Nisshin Engineering Inc.))를 포함할 수 있다.
이들 중, 터보 밀을 사용하여 미분쇄 동안 배기 가스 온도를 조정함으로써 평균 원형도를 규제할 수 있다. 보다 낮은 배기 가스 온도 (예를 들어, 40℃ 이하)는 보다 작은 평균 원형도 값을 제공하며, 보다 높은 배기 가스 온도 (예를 들어, 약 50℃)는 보다 높은 평균 원형도 값을 제공한다.
상기한 분급용 장치는 클래시엘(Classiel), 마이크론 클래시파이어(Micron Classifier), 및 스페딕 클래시파이어(Spedic Classifier) (세이신 엔터프라이즈사); 터보 클래시파이어(Turbo Classifier) (닛신 엔지니어링사); 마이크론 세퍼레이터(Micron Separator), 터보플렉스(Turboplex) (ATP), 및 TSP 세퍼레이터(Separator) (호소카와 마이크론사); 엘보 제트(Elbow Jet) (니테츠 마이닝사(Nittetsu Mining Co., Ltd.)); 디스퍼젼 세퍼레이터(Dispersion Separator) (니폰 뉴매틱 매뉴팩쳐링사); 및 YM 마이크로컷(Microcut) (야스카와 쇼지사(Yasukawa Shoji Co., Ltd.))을 포함할 수 있다.
조립자를 스크리닝하는 데 사용될 수 있는 스크리닝 장치는 울트라소닉(Ultrasonic) (코에이 산교사(Koei Sangyo Co., Ltd.)), 레조나 시브(Rezona Sieve) 및 자이로-시프터(Gyro-Sifter) (토쿠주사(Tokuju Corporation)), 바이브라 소닉 시스템(Vibrasonic System) (달톤사(Dalton Co., Ltd.)), 소니클린(Soniclean) (신토코지오사(Sintokogio, Ltd.)), 터보 스크리너(Turbo Screener) (터보 코교사(Turbo Kogyo Co., Ltd.)), 마이크로시프터(Microsifter) (마키노 매뉴팩쳐링사(Makino Mfg. Co., Ltd.)), 및 원형 진동 체를 포함할 수 있다.
본 발명의 자성 토너는 바람직하게는 6.0 내지 11.0 ㎛, 보다 바람직하게는 7.0 내지 10.0 ㎛의 중량-평균 입자 직경 (D4)을 갖는다. 상기 범위 내의 중량-평균 입자 직경 (D4)을 갖는 자성 토너는 유리하게 라인 화상 주위의 스폿 및 포깅의 발생을 억제하면서 고정밀 화상을 제공할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명은 정전 잠상이 형성되는 정전 잠상 담지체, 정전 잠상을 현상하는 자성 토너, 정전 잠상 담지체에 대향하도록 배열된, 자성 토너를 담지 및 운반하는 자성 토너-담지체, 및 자성 토너-담지체와 접촉하고 자성 토너-담지체 상에 담지되는 자성 토너를 규제하는 토너 규제 부재를 포함하는 현상 장치에 관한 것이다. 본 발명의 현상 장치는, 자성 토너-담지체의 표면에서의 일함수값이 특정 범위 내에 있고, 규제 부재가 자성 토너와 접촉하는 부분에서 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀을 함유하고, 이것이 본 발명의 자성 토너를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이하에서는, 본 발명의 현상 장치를 도면을 이용하여 상세하게 설명하지만, 이는 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도 3은 본 발명의 현상 장치의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다. 도 2는 본 발명의 현상 장치를 함유하는 화상-형성 장치의 일례를 나타내는 개략적 단면도이다.
도 2 또는 3에서, 정전 잠상이 형성된 화상 담지체인 정전 잠상 담지체 (감광체) (1)은 화살표 R1 방향을 따라 회전한다. 자성 토너-담지체 (3)은 현상 장치 (4)의 자성 토너 (14)를 담지하고, 화살표 R2 방향을 따라 회전하여, 자성 토너-담지체 (3)이 정전 잠상 담지체 (감광체) (1)에 대향하여 있는 현상 영역에 자성 토너 (14)를 운반한다. 자성 토너-담지체 (3)에는, 자성 토너를 자성 토너-담지체 (3) 상에 자기적으로 흡인하고 유지하기 위해 자석 (16)이 제공된다.
정전 잠상 담지체 (감광체) (1)의 주위에는 대전 롤러 (2), 전사 부재 (전사 롤러) (5), 클리너 용기 (6), 클리닝 블레이드 (7), 정착 유닛 (8), 픽업 롤러 (9) 등이 배치되어 있다. 정전 잠상 담지체 (감광체) (1)은 대전 롤러 (2)에 의해 대전된다. 레이저 발생 장치 (11)로부터 레이저 광을 정전 잠상 담지체 (감광체) (1)에 조사함으로써 노광이 수행되어 의도된 화상에 상응하는 정전 잠상이 형성된다. 정전 잠상 담지체 (감광체) (1) 상의 정전 잠상은 현상 장치 (4)의 자성 토너로 현상되어 토너 화상을 제공한다. 토너 화상은, 전사재를 개재시켜 정전 잠상 담지체 (감광체) (1)와 접촉된 전사 부재 (전사 롤러) (5)에 의해 전사재 (종이) (10) 상에 전사된다. 토너 화상을 함유하는 전사재 (종이) (10)은 정착 유닛 (8)로 이송되어 전사재 (종이) (10) 상의 정착이 수행된다. 또한, 정전 잠상 담지체 (감광체) (1) 상에 어느 정도 남아있는 자성 토너 (14)는 클리닝 블레이드 (7)에 의해 스크래핑되어 클리너 용기 (6)에 저장된다.
본 발명의 현상 장치에서 수행되는 대전 단계에서는, 정전 잠상 담지체가 접촉 부분을 형성하여 대전 롤러와 접촉하고, 특정 대전 바이어스를 대전 롤러에 인가하여 정전 잠상 담지체의 표면을 원하는 극성 및 전위로 대전시키는 접촉 대전 장치가 바람직하게 사용된다. 이러한 접촉 대전은 안정하고 균일한 대전을 가능하게 하고, 오존의 발생량을 감소시킬 수 있다.
그러나, 고정형 대전 부재를 사용하는 경우에는, 대전 부재와 회전하는 정전 잠상 담지체 사이의 접촉을 균일하게 유지하기가 어려워, 대전 불균일성이 종종 발생하게 된다. 정전 잠상 담지체와의 균일한 접촉을 유지하고, 균일한 대전을 얻기 위해, 대전 롤러는 바람직하게는 정전 잠상 담지체와 동일한 방향으로 회전한다.
대전 롤러 사용시 바람직한 공정 조건은, 4.9 내지 490.0 N/m (5.0 내지 500.0 g/cm)의 대전 롤러의 접촉 압력; 및 DC 전압 또는 AC 및 DC 중첩 전압으로 예시될 수 있다. AC 전압을 중첩하는 경우, AC 전압은 0.5 내지 5.0 kVpp이고, AC 주파수는 50 내지 5 kHz이며, DC 전압은 200 내지 1500 V의 절대치를 갖는 것이 바람직하다. 전압의 극성은 사용되는 현상 장치에 따라 달라진다. 대전 단계에서 사용되는 AC 전압의 파형은 사인파, 구형파(square wave), 삼각파 등일 수 있다.
대전 롤러에 사용되는 탄성체의 물질은, 저항 조정을 위해 카본 블랙이나 금속 산화물 등의 도전성 물질을 에틸렌-프로필렌-디엔 고무 (EPDM), 폴리우레탄, 부타디엔 아크릴로니트릴 고무 (NBR), 실리콘 고무, 이소프렌 고무 등에 분산시켜 얻은 고무 물질, 및 이들의 발포 물질을 포함할 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 또한 도전성 물질을 분산시키지 않거나, 또는 도전성 물질을 이온 도전성 물질과 조합하여 사용하여 저항을 조정할 수도 있다.
대전 롤러의 코어 바는 알루미늄, SUS 등을 포함할 수 있다. 대전 롤러는, 이를 피대전체, 즉 정전 잠상 담지체에 대하여 탄성에 대항하여 소정의 가압 압력으로 가압하여 제공되고, 따라서 대전 롤러와 정전 잠상 담지체 사이의 접촉 부분인 대전 접촉 부분이 형성된다.
본 발명의 현상 장치에서는, 포깅이 없는 고화질을 얻기 위하여, 자성 토너-담지체 상에 자성 토너-담지체와 정전 잠상 담지체 사이 (S-D 사이)의 최근접 거리보다 얇은 두께로 자성 토너가 적용되고, 적용된 자성 토너가 현상 단계에서 정전 잠상의 현상에 사용되는 것이 바람직하다. 일반적으로 공지된, 자성 토너-담지체 상의 자성 토너를 규제하는 규제 부재는 자기 컷팅 수단 및 규제 블레이드를 포함하며, 이들 중 규제 블레이드가 본 발명에서 바람직하게 사용된다. 규제 블레이드는 상기한 바와 같은 자성 토너와 접촉하는 부분에 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀을 함유하는 것이 용이하다.
본 발명에서, 규제 부재는 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀를 성형하여 얻은 시트 형태의 물품 그대로일 수 있다. 다르게는, 이것은 적합하게는 수지를 접합시키거나 코팅한 금속 기판 (금속 탄성체)일 수 있다.
폴리올레핀은 폴리프로필렌 또는 폴리에틸렌일 수 있고, 구체적으로는 노바텍(Novatec) PP FW4BT (재팬 폴리프로필렌사(Japan Polypropylene Corporation)) 및 테르모룬(Thermorun) 3855 (미츠비시 케미칼사(Mitsubishi Chemical Corporation))가 적합하게 사용될 수 있다. 폴리페닐렌 술피드는 적합하게는 토렐리나(Torelina) (토레이 인더스트리즈사(Toray Industries, Inc.))일 수 있다. 토너 규제 부재는 바람직하게는 금속 탄성체 상에 폴리올레핀 필름 (폴리프로필렌 필름, 폴리에틸렌 필름 등) 또는 폴리페닐렌 술피드 필름을 접합시켜 얻은 것이다.
폴리페닐렌 술피드 및 폴리올레핀은 대전성 등을 조정하기 위해 20 질량% 이하의 수준으로 다른 수지 또는 첨가제를 함유할 수 있다.
본 발명에서, 규제 부재는 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀을 성형하여 얻은 시트 형태의 물품 그대로일 수 있다. 다르게는, 이것은 적합하게는 수지를 접합시키거나 코팅한 금속 탄성체 (도 3에서 (13))일 수 있다. 규제 부재와 자성 토너-담지체 사이의 접촉 압력은 바람직하게는, 자성 토너-담지체의 발생원 방향의 선압(linear pressure)으로 나타낼 때, 4.9 내지 118.0 N/m (5 내지 120 g/cm)이다. 접촉 압력이 4.9 N/m 미만인 경우에는, 자성 토너를 균일하게 적용하기가 어렵고, 이는 라인 화상 주위의 스폿 및 포깅을 일으킬 수 있다. 한편, 접촉 압력이 118.0 N/m 초과인 경우에는, 고압이 자성 토너에 인가되고, 이는 자성 토너의 열화를 일으킬 수 있다.
바람직하게는 자성 토너-담지체 상에 7.0 g/m2 이상 18.0 g/m2 이하로 토너층이 형성된다. 자성 토너-담지체 상의 토너의 양이 7.0 g/m2 미만인 경우에는, 충분한 화상 농도가 얻어지지 않을 수 있다. 그 이유는 하기와 같다: 정전 잠상 담지체 상에 현상된 토너의 양은 [자성 토너-담지체 상의 토너의 양] × [정전 잠상 담지체의 원주 속도에 대한 자성 토너-담지체의 원주 속도의 비율] × [현상 효율]에 의해 결정되지만; 자성 토너-담지체 상의 토너의 양이 적으면 현상 효율이 아무리 높아도 충분한 양의 토너가 현상되지 않는다.
한편, 자성 토너-담지체 상의 토너의 양이 18.0 g/m2 초과인 경우에는, 현상 효율이 낮아도 충분한 화상 농도가 얻어질 수 있는 것으로 보일 수 있다. 그러나, 사실상 이는 자성 토너의 균일한 대전을 어렵게 하는 경향이 있고, 따라서 현상 효율이 충분히 증가하지 않고, 충분한 화상 농도가 얻어지지 않을 수 있다. 또한, 균일한 대전성이 열화되기 때문에, 전사성이 감소할 뿐만 아니라 포깅이 증가할 수 있다.
본 발명에서, 자성 토너-담지체 상의 토너의 양은 자성 토너-담지체의 표면 조도 (RaS), 규제 부재의 자유 길이 또는 규제 부재의 접촉 압력을 변화시킴으로써 적절히 변화될 수 있다. 자성 토너-담지체 상의 토너의 양은 하기와 같이 측정된다: 외경이 6.5 mm인 흡입 노즐에 원통형 여과지를 부착시키고, 이어서 이를 진공 클리너에 부착시켜 자성 토너-담지체를 진공 흡입한다. 토너의 진공 흡입량 (g)을 진공 흡입 면적 (m2)으로 나누어 자성 토너-담지체 상의 토너의 양을 얻는다.
본 발명에 사용되는 자성 토너-담지체는 바람직하게는 알루미늄, 스테인리스 스틸 등의 금속 또는 합금으로 제조된 도전성 원통형 물품이다. 도전성 원통형 물품은 충분한 기계적 강도 및 도전성을 갖는 수지 조성물로 제조될 수 있거나, 또는 도전성 고무 롤러일 수 있다.
본 발명에 사용되는 자성 토너-담지체는 바람직하게는 내부에 고정된 다극성 자석을 함유하고, 자극의 수는 바람직하게는 3 내지 10이다.
본 발명에서, 현상 단계는 바람직하게는, 자성 토너-담지체 상에 교류 전계를 현상 바이어스로서 인가함으로써 정전 잠상 담지체 상의 정전 잠상에 자성 토너를 전이시켜 자성 토너 화상을 형성하는 단계이다. 인가되는 현상 바이어스는 교류 전계와 중첩된 DC 전압일 수 있다.
교류 전계의 파형은 원하는 바에 따라 사인파, 구형파, 삼각파 등일 수 있다. DC 전원을 주기적으로 온/오프하여 형성된 펄스파일 수 있다. 따라서, 사용되는 교류 전계의 파형은 주기적으로 변하는 전압 값을 갖는 바이어스일 수 있다.
본 발명의 현상 방법은, 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을, 정전 잠상 담지체에 대향하도록 배열된 자성 토너-담지체 상에 담지되고 자성 토너-담지체와 접촉하는 토너 규제 부재에 의해 규제되는 자성 토너를 사용하여 현상하는 방법이며, 여기서,
자성 토너-담지체는 4.6 eV 이상 4.9 eV 이하의 표면에서의 일함수값을 갖고,
자성 토너와 접촉하는 토너 규제 부재의 부분은 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀으로 제조되고,
자성 토너는
i) 그 각각이 결착 수지 및 자성 분말을 함유하는 자성 토너 입자, 및 실리카 미세 분말을 포함하고,
ii) 음 대전성을 갖고,
iii) 입자 직경 분포 (개수 통계치)로부터 결정되는 자성 토너의 이론적 비표면적 B (m2/g)에 대한 실리카 미세 분말의 양 W (자성 토너에 대한 질량%)의 비율 [W/B]를 갖고, 이러한 비율은 하기 수학식 1:
<수학식 1>
2.5 ≤ W/B ≤ 10.0
을 만족한다.
이제, 본 발명에 따른 각종 물성의 측정 방법을 설명한다.
<자성 토너의 중량-평균 입자 직경 (D4)의 측정 방법>
자성 토너의 중량-평균 입자 직경 (D4)은 다양한 방법으로 계산할 수 있다. 본 발명에서, 이는 자성 토너의 입자 직경 분포로부터 결정된 이론적 비표면적의 측정에서와 같이 "코울터 카운터 멀티사이저 3"을 사용하여 측정한다.
자성 토너의 중량-평균 입자 직경 (D4) 및 개수-평균 입자 직경 (D1)은 하기와 같이 계산된다. 사용되는 측정 기기는 기공 전기 저항 원리에 따라 작동하고 100 ㎛의 개구 튜브가 장착된 정밀 입도 분포 측정 기기 "코울터 카운터 멀티사이저 3" (등록상표, 베크만 코울터사)이다. 첨부된 전용 소프트웨어, 즉 "베크만 코울터 멀티사이저 3 버젼 3.51"을 사용하여, 측정 조건을 설정하고 측정 데이터를 분석한다. 측정은 실효 측정 채널 수에 대하여 25000 채널로 수행한다.
측정에 사용되는 전해 수용액은 특급 염화나트륨을 이온-교환수에 대략 1 질량%의 농도를 제공하도록 용해시킴으로써 제조되고, 예를 들어, "이소톤 II" (베크만 코울터사)가 사용될 수 있다.
측정 및 분석에 앞서 하기와 같이 전용 소프트웨어를 구성한다.
전용 소프트웨어의 "표준 작동 방법 (SOM)을 변경" 화면에서, 컨트롤 모드의 총 카운트 수를 50000 입자로 설정하고; 측정 횟수를 1회로 설정하고; Kd 값을 "표준 입자 10.0 ㎛" (베크만 코울터사)를 사용하여 얻은 값으로 설정한다. "역치/노이즈 레벨 측정 버튼"을 누름으로써 역치 및 노이즈 레벨을 자동 설정한다. 또한, 전류를 1600 μA로 설정하고; 게인을 2로 설정하고; 전해액을 이소톤 II로 설정하고; "측정 후 개구 튜브 플러쉬"에 대해 체크를 도입한다.
전용 소프트웨어의 "펄스로부터 입자 직경으로의 변환 설정" 화면에서, 빈 간격을 로그 입자 직경으로 설정하고; 입자 직경 빈을 256 입자 직경 빈으로 설정하고; 입자 직경 범위를 2 ㎛ 내지 60 ㎛로 설정한다.
구체적인 측정 절차는 하기와 같다.
(1) 멀티사이저 3과 사용하도록 의도된 250-mL의 둥근 바닥 유리 비커에 상기한 전해 수용액 대략 200 mL를 도입하고, 이를 샘플 스탠드에 넣고, 교반 막대로 시계 반대 방향의 교반을 24 회전/초로 수행한다. 전용 소프트웨어의 "개구 플러쉬"기능에 의해 개구 튜브 내의 오염 및 기포를 미리 제거한다.
(2) 100-mL의 평바닥 유리 비커에 상기한 전해 수용액 대략 30 mL를 도입한다. 여기에, 분산제로서 "컨태미논 N" (비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 유기 빌더를 포함하는, 정밀 측정 기기의 세정을 위한 중성 pH 7 세제의 10 질량% 수용액, 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈사 제조)의 이온-교환수로 대략 3배 (질량) 희석하여 제조된 희석액 대략 0.3 mL를 첨가한다.
(3) "울트라소닉 디스퍼젼 시스템 테토라 150" (니카키 바이오즈사) (이는 전기적 출력 120 W의 초음파 분산기임)을 준비하고, 위상이 180° 변위되도록 배치된 2개의 발진기 (발진 주파수 = 50 kHz)를 장착한다. 상기 초음파 분산기의 수조 내에 대략 3.3 L의 이온-교환수를 도입하고, 컨태미논 N 대략 2 mL를 수조에 첨가한다.
(4) (2)에 기재된 비커를 초음파 분산기 상의 비커 고정 구멍에 셋팅하고, 초음파 분산기를 작동시킨다. 비커 내의 전해 수용액의 표면의 공진 상태가 최대가 되도록 하는 방식으로 비커의 높이를 조정한다.
(5) (4)에 따라 셋팅된 비커 내의 전해 수용액에 초음파를 조사하면서, 자성 토너 대략 10 mg을 소량씩 전해 수용액에 첨가하고 분산을 수행한다. 추가의 60초 동안 초음파 분산 처리를 계속한다. 초음파 분산 동안 수조 내의 수온을 10℃ 이상 40℃ 이하가 되도록 적절히 규제한다.
(6) 피펫을 이용하여, (1)에 기재된 바와 같은 샘플 스탠드에 셋팅된 둥근 바닥 비커에 (5)에서 제조된 분산된 토너-함유 전해 수용액을 적하하며, 대략 5%의 측정 농도를 제공하도록 조정한다. 이어서, 측정 입자 수가 50000 개에 도달할 때까지 측정을 수행한다.
(7) 측정 데이터를 기기와 함께 제공된 상기 전용 소프트웨어로 분석하고, 중량-평균 입자 직경 (D4) 및 개수-평균 입자 직경 (D1)을 계산한다. 전용 소프트웨어로 그래프/부피%로 설정시 "분석/부피 통계치 (산술 평균)" 화면에서 "평균 직경"은 중량-평균 입자 직경 (D4)이고, 전용 소프트웨어로 그래프/개수%로 설정시 "분석/개수 통계치 (산술 평균)" 화면에서 "평균 직경"은 개수-평균 입자 직경 (D1)이다.
<자성 토너의 평균 원형도 측정 방법>
자성 토너의 평균 원형도는 유동 입자 상 분석기 "FPIA-3000" (시스멕스사(Sysmex Corporation))을 사용하여 보정 공정으로부터의 측정 및 분석 조건을 이용하여 측정한다.
구체적인 측정 방법은 하기와 같다. 먼저, 유리 용기에 미리 고체 불순물 등을 제거한 이온-교환수 대략 20 mL를 넣는다. 여기에, 분산제로서 "컨태미논 N" (비이온 계면활성제, 음이온 계면활성제 및 유기 빌더를 포함하는, 정밀 측정 기기의 세정을 위한 중성 pH 7 세제의 10 질량% 수용액, 와코 퓨어 케미칼 인더스트리즈사 제조)의 이온-교환수로 대략 3배 (질량) 희석하여 제조된 희석액 대략 0.2 mL를 첨가한다. 또한, 측정 샘플 대략 0.02 g을 첨가하고, 초음파 분산기를 이용하여 2분 동안 분산 처리를 수행하여 측정에 적용하기 위한 분산액을 제공한다. 이 처리 동안 10℃ 이상 40℃ 이하의 분산액 온도를 제공하도록 적절히 냉각시킨다. 여기서 사용되는 초음파 분산기는 50 kHz의 발진 주파수 및 150 W의 전기 출력을 갖는 탁상형 초음파 클리너/분산기 (예를 들어, 벨보-클리어사(Velvo-Clear Co., Ltd.)로부터의 "VS-150")이고; 소정량의 이온-교환수를 수조 내에 도입하고, 또한 상기 언급된 컨태미논 N 대략 2 mL를 수조에 첨가한다.
표준 대물 렌즈 (10배 배율)가 탑재된 상기 언급된 유동형 입자 상 분석기를 측정에 이용하고, 시스(sheath) 용액에는 파티클 시스(Particle Sheath) "PSE-900A" (시스멕스사)를 사용한다. 상기한 절차에 따라 제조된 분산액을 유동형 입자 상 분석기에 도입하고, HPF 측정 모드에서 총 카운트 모드에 따라 3000개의 자성 토너 입자를 측정한다. 입자 분석 동안 2진화 역치를 85%로 설정하고, 분석된 입자 직경을 1.985 ㎛ 이상 39.69 ㎛ 미만의 원-상당 직경으로 제한하여 자성 토너의 평균 원형도를 결정한다.
이 측정을 위해, 측정 개시 전에 표준 라텍스 입자 (예를 들어, 듀크 사이언티픽(Duke Scientific)으로부터의 "RESEARCH AND TEST PARTICLES Latex Microsphere Suspensions 5200A"의 이온-교환수로 희석)를 사용하여 자동 초점 조정을 수행한다. 그 후, 바람직하게는 측정 개시 후 2시간마다 초점 조정을 수행한다.
본 발명에서, 사용된 유동형 입자 상 분석기는 시스멕스사에 의해 보정되고, 시스멕스사에 의한 보정 인증이 발행된 것이다. 분석 입자 직경을 1.985 ㎛ 이상 39.69 ㎛ 미만의 원-상당 직경으로 제한하는 것을 제외하고는, 보정 인증을 받았을 때와 동일한 측정 및 분석 조건 하에 측정을 수행한다.
"FPIA-3000" 유동형 입자 상 분석기 (시스멕스사)는 유동 입자의 정지 화상을 촬영하고, 화상 분석을 수행하는 것을 기초로 하는 측정 원리를 이용한다. 샘플 챔버에 첨가된 샘플은 샘플 흡입 시린지에 의해 편평한 시스 유동 셀 내로 이송된다. 편평한 시스 유동으로 이송된 샘플은 시스 액체에 의해 삽입되어 편평한 유동을 형성한다. 편평한 시스 유동 셀을 통과하는 샘플을 1/60초 간격으로 스트로보 광에 노출시키고, 따라서 유동하는 입자의 정지 화상을 촬영하는 것이 가능하다. 또한, 편평한 유동이 일어나기 때문에, 초점이 맞는 상태 하에 사진이 얻어진다. 입자 상은 CCD 카메라로 촬영되고; 촬영된 화상은 512 × 512 화소의 화상 처리 해상도 (화소 당 0.37 ㎛ × 0.37 ㎛)로 화상 처리되고; 각각의 입자 상에서 윤곽 추출을 수행하고; 특히 투영 면적 S 및 주변 길이 L을 입자 상에서 측정한다.
이어서, 상기 면적 S 및 주변 길이 L을 이용하여 원-상당 직경 및 원형도를 결정한다. 원-상당 직경은 입자 상의 투영 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경이다. 원형도는 원-상당 직경으로부터 결정된 원의 주변 길이를 입자 투영상의 주변 길이로 나누어 얻어진 값으로 정의되며, 하기 식을 이용하여 계산된다.
원형도 = 2 × (π × S)1/2/L
입자 상이 원형이면 원형도는 1.000이고, 입자 상의 주변에서의 요철의 정도가 증가할수록 원형도 값이 감소한다. 각 입자의 원형도를 계산 한 후, 0.200 내지 1.000의 원형도 범위에서 800 분할하고; 얻어진 원형도의 산술 평균 값을 계산하고; 이 값을 평균 원형도로서 이용한다.
<자성 토너-담지체의 표면에서의 일함수값의 측정 방법>
자성 토너-담지체의 표면에서의 일함수값은 광전자 분광계 AC-2 [리켄 케이키(Riken Keiki Co., Ltd.)]를 이용하여 하기 조건 하에 측정한다.
조사 에너지 : 4.2 eV 내지 6.2 eV
광량 : 300 nW
카운트 시간 : 10초/1점
플레이트 전압 : 2900 V
자성 토너-담지체를 1 cm × 1 cm 크기로 절단하여 측정 시편을 제조한다. 시편에 4.2 내지 6.2 eV의 UV 광을 낮은 에너지 준위에서 높은 에너지 준위 순서로 0.05 eV 간격으로 스캐닝한다. 이 때 방출된 광전자를 카운팅하고, 양자 효율 지수 플롯에서의 역치로부터 일함수값을 계산한다.
상기 조건 하에 측정으로부터 얻은 일함수 측정 곡선을 도 4에 나타내었다. 도 4에서, X-축은 여기 에너지 [eV]를 나타내고, Y-축은 방출된 광전자의 개수의 0.5 제곱인 값 Y (정규화된 광자 수율)를 나타낸다. 일반적으로, 여기 에너지가 특정 역치를 초과하면, 방출된 광전자의 양, 즉 정규화된 광자 수율이 급격히 증가하고, 일함수 측정 곡선이 빠르게 상승한다. 그 상승점을 일함수값 [Wf]으로서 정의한다.
<표면 조도 (RaS) 및 (RaB)의 측정 방법>
표면 조도 (RaS) 및 (RaB)는 JIS B0601 (2001)의 표면 조도 [구체적으로는, Ra: 산술 평균 조도]에 기초하며, 이는 코사카 래보래토리사(Kosaka Laboratory Ltd.)로부터의 서프코더(Surfcorder) SE-3500을 이용하여 측정한다. 측정 조건은, 컷오프: 0.8 mm, 평가 길이: 8 mm 및 공급 속도: 0.5 mm/s이다.
샘플이 자성 토너-담지체인 경우, 자성 토너-담지체의 중앙 점과, 중앙 점과 코팅의 양단부 사이의 중간 점 각각 (총 3개 점), 자성 토너-담지체를 90도 회전한 후의 유사한 3개 점, 또한 자성 토너-담지체를 추가로 90도 회전한 후의 유사한 3개 점의 총 9개 점에 대해 수행된 측정 결과의 평균을 취한다. 샘플이 토너 규제 부재인 경우에는, 자성 토너-담지체와 접촉하는 부분의 중앙, 양단부, 및 중앙부와 양단부 사이의 중간 점 각각의 5개 점에 대해 수행된 측정 결과의 평균을 취한다.
<흑연화도 d (002)의 측정 방법>
흑연화된 입자를 비-반사 샘플 플레이트 상에 로딩하고, CuKα 공급원을 이용하여 리가쿠사(Rigaku Corporation)로부터의 수평 샘플 장착 고출력 X-선 회절계 RINT/TTR-II (상표명) 상에서 X-선 회절 차트를 얻는다. CuKα 선을 단색화장치로 단색화하였다.
이 X-선 회절 차트로부터 격자 간격 d (002)에 대해, X-선 회절 스펙트럼에 기초하여 흑연 (002) 면으로부터 회절 선의 피크 위치를 결정하고, 브래그(Bragg) 식 (하기 수학식 2)으로부터 흑연 d (002)를 계산한다. CuKα 선의 파장 λ는 0.15418 nm이다.
<수학식 2>
흑연 d (002) = λ/2 sinθ
측정 조건:
광학계 : 평행 빔 광학계
각도측정기 : 로터 수평형 각도측정기 (TTR-2)
튜브 전압/전류 : 50 kV/300 mA
측정 방법 : 연속 방법
스캐닝 축 : 2θ/θ
측정 각도 : 10° 내지 50°
샘플링 간격 : 0.02°
스캔 속도 : 4°/분
발산 슬릿 : 개방
발산 수직 슬릿 : 10 mm
산란 슬릿 : 개방
수광 슬릿 : 1.00 mm
실시예
이하에서, 실시예 및 비교예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 결코 이에 제한되는 것은 아니다. 달리 언급되지 않는 한, 실시예 및 비교예에서 "부(들)" 및 "%"는 질량 기준이다.
<자성 토너-담지체 1의 제조예>
콜-타르 피치로부터 용매 분별에 의해 β-수지를 추출하고, 이를 수소첨가 및 중질화 처리에 적용한 후, 톨루엔으로 용매-가용성 분획을 제거하여 중간상 피치를 얻었다. 중간상 피치의 분말을 미분쇄하고, 공기 중에서 대략 300℃에서 산화시킨 후, 질소 분위기에서 2800℃에서 열 처리 및 분급하여, 3.4 ㎛의 부피-평균 입자 직경 및 0.39의 흑연화도 p (002)를 갖는 흑연화 입자 A를 얻었다.
다음으로, 암모늄 촉매를 사용하여 얻은 레졸형 페놀 수지 (다이니폰 잉크 & 케미칼즈사(Dainippon Ink & Chemicals, Inc.), 상표명: J325) 100 질량부 (고형분 환산), 도전성 카본 블랙 A (데구사(Degussa), 상표명: 스페셜 블랙(Special Black) 4) 40 질량부, 흑연화 입자 A 60 질량부 및 메탄올 150 질량부를 혼합하고, 1 mm의 직경을 갖는 유리 비드를 매질 입자로서 사용하는 샌드 밀에서 2시간 동안 분산시켜, 중간체 코팅재 M1을 얻었다.
상기 레졸형 페놀 수지 (고형분 환산으로 50 질량부), 4급 암모늄염 (오리엔트 케미칼 인더스트리즈사, 상표명: P-51) 30 질량부, 도전성 구형 입자 1 (니폰 카본사(Nippon Carbon Co., Ltd.), 상표명: 니카비즈(Nicabeads) ICB 0520) 30 질량부 및 메탄올 40 질량부를 혼합하고, 2 mm의 직경을 갖는 유리 비드를 매질 입자로서 사용하는 샌드 밀에서 45분 동안 분산시켜, 중간체 코팅재 J1을 얻었다. 중간체 코팅재 M1 및 중간체 코팅재 J1을 혼합하고, 교반하여, 코팅액 B1을 얻었다.
이어서, 코팅액 B1에 메탄올을 첨가하여 고형분 농도를 38%로 조정하였다. 10 mm의 외경 및 0.2 ㎛의 산술 평균 조도 Ra를 갖는 연삭 가공에 의해 얻은 알루미늄으로 제조된 원통형 튜브를 회전대 상에서 회전시키고, 양단부에서 마스킹을 적용하고, 에어 스프레이 건을 일정한 속도로 하강시켜 코팅액 B1을 그의 표면 상에 코팅하여, 도전성 수지 코팅층을 형성하였다. 코팅 조건은 30℃/35% RH의 환경 하에 있었고, 코팅액의 온도를 항온조를 이용하여 28℃로 규제함으로써 코팅을 수행하였다. 이어서, 열풍 건조 오븐에서 150℃에서 30분 동안 가열하여 도전성 수지 코트층을 경화시켜, 0.95 ㎛의 산술 평균 조도 Ra (RaS)를 갖는 자성 토너-담지체 1을 제조하였다. 자성 토너-담지체 1의 표면에서의 일함수값을 측정하여 4.8 eV를 얻었다.
<자성 토너-담지체 2의 제조예>
도전성 카본 블랙 A 40 질량부 대신에 도전성 카본 블랙 B (토케이 카본사(Tokai Carbon Co., Ltd.), 상표명: #5500) 10 질량부를 사용하고, 흑연화 입자 A 90 질량부를 사용한 것을 제외하고는, 상기와 동일한 방식으로 코팅액 B2를 제조하였다. 코팅액 B2를 상기와 동일한 방식으로 사용하여 0.95 ㎛의 산술 평균 조도 Ra (RaS)를 갖는 자성 토너-담지체 2를 제조하였다. 자성 토너-담지체의 도전성 수지 코팅층의 일함수값을 측정하여 4.6 eV를 얻었다.
<자성 토너-담지체 3 내지 9의 제조예>
표 1에 나타낸 배합을 사용한 것을 제외하고는, 자성 토너-담지체 1의 제조와 동일한 방식으로 자성 토너-담지체 3 내지 9를 얻었다. 자성 토너-담지체 3 내지 9의 조성 및 얻어진 자성 토너-담지체의 물성을 표 1에 나타내었다.
자성 토너-담지체
1 2 3 4 5 6 7 8 9
도전성 CB #5500 - 10 질량부 - - - - - - -
스페셜 블랙 4 40 질량부 - 70 질량부 40 질량부 40 질량부 40 질량부 40 질량부 - 100 질량부
금속 입자 은 입자 (SPH02J) - - - - - - - 30 질량부 -
흑연화 입자 A 60 질량부 90 질량부 30 질량부 60 질량부 60 질량부 60 질량부 60 질량부 90 질량부 -
구형 입자 ICB0520 30 질량부 30 질량부 30 질량부 10 질량부 - 5 질량부 - 30 질량부 30 질량부
ICB1020 - - - - 25 질량부 - 30 질량부 - -
일함수값 (eV) 4.8 4.6 4.9 4.8 4.8 4.8 4.8 4.5 5.0
RaS (㎛) 0.95 0.95 0.95 0.60 1.50 0.50 1.70 0.95 0.95
상기 표에서, 은 입자 (SPH02J)는 미츠이 마이닝 & 스멜팅사(Mitsui Mining & Smelting Co., Ltd.)로부터의 것이며, 또한 구형 입자 ICB1020은 니폰 카본사로부터의 니카비즈 ICB1020 (상표명)이다.
<자성 분말 1의 제조예>
황산제1철 수용액을 1.0 이상 및 1.1 이하의 철-원소 당량의 가성 소다 용액, 철 원소에 대한 인 원소를 기준으로 하여 0.15 질량%의 양의 P2O5, 및 철 원소에 대한 규소 원소를 기준으로 하여 0.50 질량%의 양의 SiO2와 혼합하여, 수산화제1철을 함유하는 수용액을 제조하였다. 수용액을 pH 8.0으로 조정하고, 공기를 버블링하면서 85℃에서 산화 반응을 수행하여, 시드 결정을 함유하는 슬러리를 제조하였다.
슬러리에 초기 알칼리 양 (가성 소다의 나트륨 성분)에 대하여 0.9 당량 이상 1.2 당량 이하가 되도록 황산제1철 수용액을 첨가하고, pH 7.6에서 유지하고, 공기를 버블링하면서 산화 반응을 수행하여, 자성 산화철을 함유하는 슬러리를 얻었다. 슬러리를 여과, 세척 및 건조시킨 후, 얻어진 입자를 해쇄처리(crashing)하여 0.22 ㎛의 개수-평균 입자 직경을 갖는 자성 분말을 얻었다. 얻어진 자성 분말 1의 물성을 표 2에 나타내었다.
<자성 분말 2 내지 11의 제조예>
자성 분말 1의 제조에서 P2O5 및 SiO2의 양을 조정하여 자성 분말 2 내지 11을 얻었다. 얻어진 자성 분말의 물성을 표 2에 나타내었다.
개수-평균 입자 직경
(㎛)		 σs (Am2/kg) σr (Am2/kg)
자성 분말 1 0.22 84.8 4.2
자성 분말 2 0.22 84.7 2.4
자성 분말 3 0.21 84.7 7.3
자성 분말 4 0.25 86.7 1.9
자성 분말 5 0.25 86.7 5.8
자성 분말 6 0.22 85.7 2.5
자성 분말 7 0.27 88.6 1.9
자성 분말 8 0.19 84.7 7.7
자성 분말 9 0.20 85.7 7.6
자성 분말 10 0.23 86.7 6.2
자성 분말 11 0.26 88.6 5.8
<결착 수지 1의 제조예>
4-목 플라스크에 크실렌 300 질량부를 충전시키고, 가열 및 환류시키며, 스티렌 80 질량부, n-부틸 아크릴레이트 20 질량부 및 디-tert-부틸퍼옥시드 2 질량부의 혼합 용액을 5시간에 걸쳐 적가하여 저분자량 중합체 (L-1) 용액을 얻었다.
4-목 플라스크에 탈기된 물 180 질량부 및 폴리비닐 알콜의 2 질량% 수용액 20 질량부를 충전시킨 후, 스티렌 75 질량부, n-부틸 아크릴레이트 25 질량부, 디비닐 벤젠 0.005 질량부 및 2,2-비스(4,4-디-tert-부틸퍼옥시헥실)프로판 (반감기 10 시간 온도: 92℃) 0.1 질량부의 혼합 용액을 첨가하고, 교반하여, 현탁액을 얻었다. 플라스크 내부를 질소로 충분히 치환한 후, 85℃까지 온도 상승시키고, 중합을 수행하고; 24시간 동안 유지 후, 벤조일 퍼옥시드 (반감기 10 시간 온도: 72℃) 0.1 질량부를 첨가하고, 추가의 12시간 동안 유지를 계속하여, 고분자량 중합체 (H-1)의 중합을 완료하였다.
상기 저분자량 중합체 (L-1)의 균일 용액 300 질량부에 고분자량 중합체 (H-1) 25 질량부를 첨가하고, 환류 하에 충분히 혼합한 후, 유기 용매를 증류 제거하여, 스티렌-아크릴 수지 1 (유리 전이 온도 Tg: 60℃, 산가: 0 mg-KOH/g)을 얻었다.
<자성 토너 입자 1의 제조예>
스티렌-아크릴 수지 1: 100 질량부
왁스: 5.0 질량부
(저분자량 폴리에틸렌, 융점: 102℃, 수 평균 분자량 (Mn): 850)
자성 분말 1: 95 질량부
하전 제어제 T-77 (호도가야 케미칼사): 1.5 질량부
상기 출발 물질을 헨쉘 혼합기 FM10C (미츠이 미이케 카코키사(Mitsui Miike Kakoki K.K.))에서 예비혼합한 후, 회전 속도 200 rpm으로 설정된 2축 혼련기/압출기 (PCM-30: 이케가이 아이런웍스사)를 이용하여, 혼련 물질의 출구 부근의 직접 온도가 150℃가 되도록 설정 온도를 조정하여 혼련하였다.
생성된 용융-혼련 물질을 냉각시키고, 냉각된 용융-혼련 물질을 커터 밀로 조분쇄하고, 생성된 조분쇄 물질을 터보 밀 T-250 (터보 코교사)을 사용하여, 공급 속도를 20 kg/hr로 하고 38℃의 배기 가스 온도를 제공하도록 공기 온도를 조정하여 미분쇄하고, 코안다(Coanda) 효과에 기초한 다분할 분급기를 이용하여 분급을 수행하여 8.5 ㎛의 중량-평균 입자 직경 (D4)을 갖는 자성 토너 입자 1을 얻었다. 자성 토너 입자 1에 대한 제조 조건 및 물성을 표 3에 나타내었다.
<자성 토너 입자 2 내지 16의 제조예>
자성 토너 1의 제조예에서, 자성 분말의 종류 및 양, 미분쇄시의 배출 온도 및 분급 조건을 표 3에 나타낸 바와 같이 적절히 조정하여 자성 토너 입자 2 내지 16을 얻었다. 자성 토너 입자 2 내지 16에 대한 제조 조건 및 물성을 표 3에 나타내었다.
자성 토너 입자 자성 분말 자성 분말의 함량 (질량부) 분쇄시 배출 온도 (℃) 평균 원형도 D4 (㎛) 참밀도 d (g/cm3)
1 1 95 38 0.943 8.5 1.68
2 1 95 25 0.936 8.4 1.68
3 1 95 38 0.954 8.6 1.69
4 2 75 45 0.954 8.8 1.56
5 3 75 45 0.953 8.9 1.55
6 4 115 45 0.954 7.5 1.92
7 5 100 45 0.953 7.6 1.72
8 5 115 45 0.952 7.7 1.92
9 6 70 45 0.953 9.0 1.53
10 7 115 45 0.954 7.8 1.91
11 8 75 45 0.953 8.7 1.56
12 9 70 45 0.952 8.9 1.53
13 10 115 45 0.953 4.6 1.91
14 11 115 45 0.954 7.8 1.92
15 6 70 50 0.956 8.7 1.52
16 6 70 20 0.934 8.8 1.53
<자성 토너 1의 제조예>
자성 토너 입자 1에 대해 계산된 이론적 비표면적 B는 0.60 m2/g이었다. 자성 토너 입자 1, 100 질량부를, 실리카 미세 분말 [건식법 실리카 (BET 비표면적: 200 m2/g, 1차 입자의 개수-평균 입자 직경 (D1): 12 nm) 100 질량부를 헥사메틸디실라잔 20 질량부로 처리하고, 처리된 실리카 100 질량부를 디메틸 실리콘 오일 10 질량부로 처리하여 얻은 소수성 실리카 미세 분말] 2.1 질량부 및 1차 입자의 개수-평균 입자 직경이 0.9 ㎛인 티타늄산스트론튬 1.0 질량부와 혼합하고, 헨쉘 혼합기 FM10C에 충전시켰다. 헨쉘 혼합기 FM10C에서, 4000 rpm의 블레이드 회전 속도 조건 하에 5분 동안 외부 첨가를 수행하고, 블레이드를 1분 동안 정지시켜 내부 온도를 하강시킨 후, 추가의 5분 동안 외부 첨가를 수행하였다. 이 절차를 5분 동안 5회 외부 첨가가 수행되도록 반복하여 자성 토너 1을 얻었다. 자성 토너 1의 물성을 표 4에 나타내었다.
<자성 토너 2 내지 25의 제조예>
표 4에 나타낸 자성 토너 입자를 사용하고, 이론적 비표면적 및 실리카 미세 분말의 양에 의해 W/B를 조정한 것을 제외하고는, 자성 토너 1의 제조예와 동일한 방식으로 자성 토너 2 내지 25를 얻었다. 자성 토너 2 내지 25의 물성을 표 4에 나타내었다.
자성 토너 자성 토너 입자 W/B 평균 원형도 자성 토너의 σs (Am2/kg) 자성 토너의 σr (Am2/kg) 티타늄산스트론튬의 양 (질량부)
1 1 3.5 0.943 40.2 2.2 1.0
2 2 3.5 0.936 39.9 1.9 1.0
3 3 3.5 0.954 40.1 2.0 1.0
4 3 2.5 0.954 40.1 2.1 1.0
5 3 10.0 0.954 40.0 1.9 1.0
6 3 3.0 0.954 40.1 2.1 1.0
7 3 5.0 0.954 39.9 1.9 1.0
8 4 3.5 0.954 35.0 1.0 1.0
9 5 3.5 0.953 35.1 3.0 1.0
10 6 3.5 0.954 45.0 1.0 1.0
11 7 3.5 0.953 39.5 2.4 1.0
12 8 3.5 0.952 44.9 3.0 1.0
13 9 3.5 0.953 34.0 1.0 1.0
14 10 3.5 0.954 46.1 1.0 1.0
15 11 3.5 0.953 35.1 3.2 1.0
16 12 3.5 0.952 34.2 3.0 1.0
17 13 3.5 0.953 44.9 3.2 1.0
18 14 3.5 0.954 46.0 3.0 1.0
19 15 3.5 0.956 34.2 1.0 1.0
20 16 3.5 0.934 34.0 1.0 1.0
21 16 3.5 0.934 34.1 1.0 0.0
22 1 2.5 0.943 40.0 2.0 1.0
23 1 2.4 0.943 40.1 2.0 1.0
24 1 10.0 0.943 40.2 2.1 1.0
25 1 10.5 0.943 39.9 1.9 1.0
<실시예 1>
[평가 1: 고온, 고습 환경에서 내구성 시험 농도 및 방치 후의 농도 감소]
평가 장치는, 프로세스 속도가 310 mm/sec가 되도록 개조한 휴렛-팩커드사(Hewlett-Packard Company)로부터의 레이저 빔 프린터: 레이저 젯(Laser Jet) 2055dn이었다.
프로세스 카트리지를 개조하여 용량이 2배가 되도록, 또한 자성 토너-담지체로서 자성 토너-담지체 1을 함유하도록 하였다.
사용된 토너 규제 부재는, 100 ㎛의 두께를 갖는 폴리페닐렌 술피드 필름 (토렐리나 필름 유형 3000, 토레이 인더스트리즈사)의 블레이드 물질이 접합되어 있는 100 ㎛의 두께를 갖는 인청동 플레이트의 지지 부재를 함유하는 것이었다. 폴리페닐렌 술피드의 표면을 테이퍼 연마하였고, 자성 토너-담지체와 접촉하는 부분의 표면 조도 (RaB)는 0.48 ㎛였다.
토너 규제 부재 (12)를, 도 3에 나타낸 바와 같이, 길이 방향으로 주름지지 않도록 토너 규제 부재 (12)의 한쪽 자유 단부를 2개의 금속 탄성체 (13) 사이에 삽입하고, 나사로 고정시키는 방식으로, 현상 용기에 고정시켰다. 토너 규제 부재 (12)의 다른쪽 자유 말단을 그의 단부에서 소정의 압력으로 자성 토너-담지체 (3)의 표면과 접촉시켜, 그의 형상을 탄성에 의해 변화시켰다. 토너 규제 부재 (12)는 자석 (16)의 자력에 의해 자성 토너-담지체의 표면에 이끌리는 자성 토너 (14)의 층 두께를 규제한다. 본 실시예에서는, 토너 규제 부재 (12)에 의해 자성 토너-담지체 (3)에 인가되는 압력은 10 N/m였고, 토너 규제 부재가 자성 토너-담지체와 접촉하는 위치와 자유 말단 사이의 거리는 2 mm였다. 개조된 프로세스 카트리지에 자성 토너 1을 충전시켰다.
개조된 카트리지를 함유하는 평가 장치를 32.5℃ 및 80% RH의 고온, 고습 환경에서 밤새 방치시켰다.
이를 화상 인쇄 시험 장치로서 이용하여, A4 보통 용지 (75 g/m2)를 사용하여 1%의 인쇄율로 수평선의 1매 단속적(intermittent) 방식으로 20000매-인쇄 내구성 시험을 수행하였다. 비교적 작은 직경을 갖는 자성 토너-담지체를 사용하고, 상기 방식을 이용함으로써, 방치 후의 농도 감소 및 포깅을 더욱 엄격히 평가할 수 있다.
20000매-인쇄 후 솔리드 화상의 화상 농도를 측정한 후, 장치를 동일한 환경에서 5일 동안 그대로 방치시킨 후, 화상 농도 측정을 위한 솔리드 화상의 인쇄를 수행하였다.
화상 농도는 "맥베쓰(MacBeth) 반사 농도계" (맥베쓰사(MacBeth Corporation))를 사용하여 0.00의 농도를 갖는 출력 화상에서 백색 대역에 대한 상대적 농도로서 측정하였다.
20000매-인쇄 후 솔리드 화상의 화상 농도 (표 6에서 "평가 1: 내구성 시험 후 농도") 및 추가의 5일 방치 후 솔리드 화상의 화상 농도 (표 6에서 "평가 1: 방치 후 농도 감소")를 하기 기준 따라 평가하였다. 결과를 표 6에 나타내었다.
20000매-인쇄 후 솔리드 화상의 화상 농도의 평가 기준은 하기와 같다.
A: 1.40 이상
B: 1.35 이상 1.40 미만
C: 1.30 이상 1.35 미만
D: 1.30 미만
5일 방치 후 솔리드 화상의 화상 농도의 평가 기준은 하기와 같다.
A: 5일 방치 이전 농도에 비해 0.05 미만의 농도 감소.
B : 5일 방치 이전 농도에 비해 0.05 이상 0.10 미만의 농도 감소
C : 5일 방치 이전 농도에 비해 0.10 이상 0.15 미만의 농도 감소
D : 5일 방치 이전 농도에 비해 0.15 이상의 농도 감소
[평가 2: 고온, 고습 환경에서 방치 후 포깅]
평가 1 후에, 평가 장치 및 개조된 프로세스 카트리지를 동일한 환경에서 추가의 3일 동안 방치시켰다.
방치 후, 솔리드 백색 화상을 출력하여 포깅을 평가하였다. 반사측정기 (도쿄 덴쇼쿠사(Tokyo Denshoku Co., Ltd.))로 측정한 전사지의 백색도와 백색 솔리드 화상의 인쇄 후 전사지의 백색도의 비교로부터 포깅 (%)을 계산하였다.
포깅의 평가 기준은 하기와 같다.
A: 지면 내의 최대 포깅이 1.0% 미만임
B: 지면 내의 최대 포깅이 1.0% 이상 1.5% 미만임
C: 지면 내의 최대 포깅이 1.5% 이상 2.5% 미만임
D: 지면 내의 최대 포깅이 2.5% 이상임
[평가 3: 토너 융착으로 인한 화상 농도 불균일성/줄무늬]
평가 1에서 20000매 인쇄 후, 또한 하프톤 화상을 출력하고, 토너 융착으로 인한 화상 농도 불균일성 및 줄무늬를 평가하였다. 하프톤 화상은 솔리드 화상에 비해 화상 농도 불균일성 및 줄무늬의 보다 엄격한 평가를 가능하게 한다.
화상 농도 불균일성 및 줄무늬에 대한 평가 기준은 하기와 같다.
A: 화상 농도 불균일성 또는 줄무늬가 없음
B: 경미한 화상 농도 불균일성 및 줄무늬가 하프톤 화상에서 나타나지만, 솔리드 화상에서는 없음
C: 경미한 화상 농도 불균일성이 나타나지만, 솔리드 화상에서도 유의한 줄무늬가 나타나지 않음
D: 솔리드 화상에서 현저한 화상 농도 불균일성 및 줄무늬가 나타남
<실시예 2 내지 43 및 비교예 1 내지 11>
표 5에 나타낸 구성으로 실시예 1과 동일한 방식으로 평가를 수행하였다. 결과를 표 6에 나타내었다.
토너 토너 규제 부재 토너-담지체 RaS/RaB
RaS (㎛) 일함수값 (eV)
실시예 1 1 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 2 1 올레핀 1 0.95 4.8 2.0
실시예 3 2 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 4 3 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 5 4 PPS 2 0.95 4.6 2.0
실시예 6 5 PPS 2 0.95 4.6 2.0
실시예 7 4 PPS 3 0.95 4.9 2.0
실시예 8 5 PPS 3 0.95 4.9 2.0
실시예 9 3 올레핀 1 0.95 4.8 2.0
실시예 10 4 올레핀 2 0.95 4.6 2.0
실시예 11 6 올레핀 2 0.95 4.6 2.0
실시예 12 7 올레핀 2 0.95 4.6 2.0
실시예 13 5 올레핀 2 0.95 4.6 2.0
실시예 14 4 올레핀 3 0.95 4.9 2.0
실시예 15 6 올레핀 3 0.95 4.9 2.0
실시예 16 7 올레핀 3 0.95 4.9 2.0
실시예 17 5 올레핀 3 0.95 4.9 2.0
실시예 18 8 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 19 9 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 20 10 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 21 11 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 22 12 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 23 13 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 24 14 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 25 15 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 26 16 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 27 17 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 28 18 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 29 19 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 30 20 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 31 21 PPS 1 0.95 4.8 2.0
실시예 32 21 PPS 4 0.60 4.8 1.0
실시예 33 21 PPS 4 0.60 4.8 3.0
실시예 34 21 PPS 5 1.50 4.8 1.0
실시예 35 21 PPS 5 1.50 4.8 3.0
실시예 36 21 PPS 4 0.60 4.8 0.8
실시예 37 21 PPS 6 0.50 4.8 1.0
실시예 38 21 PPS 4 0.60 4.8 3.2
실시예 39 21 PPS 6 0.50 4.8 3.0
실시예 40 21 PPS 5 1.50 4.8 0.8
실시예 41 21 PPS 7 1.70 4.8 1.0
실시예 42 21 PPS 5 1.50 4.8 3.2
실시예 43 21 PPS 7 1.70 4.8 3.0
비교예 1 1 실리콘 1 0.95 4.8 2.0
비교예 2 1 PC 1 0.95 4.8 2.0
비교예 3 1 PET 1 0.95 4.8 2.0
비교예 4 22 PPS 8 0.95 4.5 2.0
비교예 5 23 PPS 2 0.95 4.6 2.0
비교예 6 22 PPS 9 0.95 5.0 2.0
비교예 7 23 PPS 3 0.95 4.9 2.0
비교예 8 24 PPS 8 0.95 4.5 2.0
비교예 9 25 PPS 2 0.95 4.6 2.0
비교예 10 24 PPS 9 0.95 5.0 2.0
비교예 11 25 PPS 3 0.95 4.9 2.0
상기 표에서, PPS는 상기 폴리페닐렌 술피드 필름을 나타내고, PC는 폴리카르보네이트 시트 (팬라이트(Panlite) 시트 PC-2151: 테이진 케미칼즈사(Teijin Chemicals Ltd.))를 나타내고, PET는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름 (테이진 테토론(Teijin Tetoron) 필름 G2: 테이진 듀폰 필름즈 재팬 리미티드(Teijin DuPont Films Japan Limited))을 나타내고, 실리콘은 실리콘 고무 시트 (SC50NNS: 쿠레하 엘라스토머사(Kureha Elastomer Co., Ltd.))를 나타낸다. 올레핀으로서는, 폴리프로필렌 필름 (노바텍 PP FW4BT: 재팬 폴리프로필렌사)을 사용하였다. 사용된 규제 부재는, 실시예 1과 같이, 100 ㎛의 두께를 갖는 인청동 플레이트의 표면 상에 PC, PET, 올레핀 또는 실리콘을 접합시키고, 테이퍼 연마하여 얻은 것이었다.
평가 1:
내구성 시험 후 농도		 평가 1:
방치 후 농도 감소		 평가 2:
방치 후 포깅		 평가 3:
화상 농도 불균일성/줄무늬
실시예 1 A (1.45) A (0.02) A (0.3) A
실시예 2 A (1.45) A (0.02) A (0.4) A
실시예 3 A (1.43) A (0.03) A (0.4) A
실시예 4 A (1.44) A (0.02) A (0.4) A
실시예 5 A (1.44) A (0.02) A (0.8) A
실시예 6 A (1.44) A (0.04) A (0.4) A
실시예 7 A (1.40) A (0.03) A (0.3) A
실시예 8 A (1.43) A (0.03) A (0.4) A
실시예 9 A (1.44) A (0.02) A (0.4) A
실시예 10 A (1.44) A (0.02) A (0.9) A
실시예 11 A (1.44) A (0.02) A (0.9) A
실시예 12 A (1.44) A (0.03) A (0.7) A
실시예 13 A (1.43) A (0.04) A (0.4) A
실시예 14 A (1.41) A (0.03) A (0.4) A
실시예 15 A (1.41) A (0.03) A (0.4) A
실시예 16 A (1.41) A (0.03) A (0.4) A
실시예 17 A (1.40) A (0.04) A (0.5) A
실시예 18 A (1.43) A (0.03) B (1.1) A
실시예 19 A (1.43) A (0.03) A (0.6) A
실시예 20 A (1.42) A (0.03) A (0.6) A
실시예 21 B (1.39) B (0.05) A (0.3) A
실시예 22 B (1.39) B (0.05) A (0.4) A
실시예 23 A (1.43) A (0.03) B (1.3) B
실시예 24 B (1.39) B (0.05) A (0.6) B
실시예 25 A (1.43) A (0.03) C (1.5) B
실시예 26 A (1.42) A (0.03) B (1.1) B
실시예 27 B (1.36) C (0.10) A (0.7) B
실시예 28 B (1.36) B (0.09) A (0.6) B
실시예 29 A (1.42) A (0.04) B (1.4) B
실시예 30 B (1.39) A (0.03) B (1.4) B
실시예 31 B (1.38) A (0.04) B (1.4) B
실시예 32 B (1.36) B (0.08) B (1.3) B
실시예 33 B (1.38) B (0.05) B (1.4) B
실시예 34 B (1.38) B (0.06) B (1.3) B
실시예 35 B (1.35) B (0.09) B (1.4) B
실시예 36 B (1.36) B (0.09) B (1.4) C
실시예 37 C (1.34) B (0.08) B (1.4) C
실시예 38 B (1.37) B (0.09) B (1.3) C
실시예 39 C (1.34) B (0.08) B (1.4) B
실시예 40 B (1.35) B (0.09) B (1.3) C
실시예 41 B (1.36) C (0.11) B (1.4) C
실시예 42 B (1.35) B (0.09) C (1.8) C
실시예 43 B (1.35) C (0.12) C (1.9) C
비교예 1 C (1.32) D (0.21) D (2.6) D
비교예 2 C (1.31) D (0.20) D (2.7) D
비교예 3 C (1.32) D (0.22) D (2.6) D
비교예 4 C (1.34) D (0.16) D (2.7) C
비교예 5 C (1.34) D (0.17) D (2.6) D
비교예 6 D (1.29) D (0.16) C (2.0) C
비교예 7 D (1.29) D (0.18) D (2.7) D
비교예 8 C (1.33) D (0.17) D (2.6) C
비교예 9 C (1.34) D (0.16) D (2.8) D
비교예 10 D (1.29) D (0.17) C (2.1) C
비교예 11 D (1.28) D (0.18) D (2.6) D

Claims (5)

  1. 정전 잠상이 형성되는 정전 잠상 담지체, 정전 잠상을 현상하기 위한 자성 토너, 정전 잠상 담지체에 대향하도록 배열된, 자성 토너를 담지하고 운반하기 위한 자성 토너-담지체, 및 자성 토너-담지체와 접촉하고 자성 토너-담지체 상에 담지되는 자성 토너를 규제하는 토너 규제 부재를 포함하는 현상 장치이며,
    자성 토너-담지체는 4.6 eV 이상 4.9 eV 이하의 표면에서의 일함수값을 갖고,
    자성 토너와 접촉하는 토너 규제 부재의 일부는 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀으로 제조되고,
    자성 토너는
    i) 그 각각이 결착 수지 및 자성 분말을 함유하는 자성 토너 입자, 및 실리카 미세 분말을 포함하고,
    ii) 음 대전성을 갖고,
    iii) 입자 직경 분포 (개수 통계치)로부터 결정되는 자성 토너의 이론적 비표면적 B (m2/g)에 대한 실리카 미세 분말의 양 W (자성 토너에 대한 질량%)의 비율 [W/B]를 갖고, 이러한 비율은 하기 수학식 1을 만족하는 것인 현상 장치.
    <수학식 1>
    2.5 ≤ W/B ≤ 10.0
  2. 제1항에 있어서,
    자성 토너-담지체가 0.60 ㎛ 이상 1.50 ㎛ 이하의 표면 조도 (RaS)를 갖고,
    자성 토너와 접촉하는 토너 규제 부재의 부분의 표면 조도 (RaB)에 대한 자성 토너-담지체의 표면 조도 (RaS)의 비율 [RaS/RaB]이 1.0 이상 3.0 이하인 현상 장치.
  3. 제1항에 있어서, 자성 토너가 티타늄산스트론튬 미세 분말을 추가로 포함하는 것인 현상 장치.
  4. 제1항에 있어서, 자성 토너가 795.8 kA/m의 측정 자장에서 35 Am2/kg 이상 45 Am2/kg 이하의 포화 자화 σs를 갖고, 795.8 kA/m의 측정 자장에서 3.0 Am2/kg 이하의 잔류 자화 σr을 갖는 것인 현상 장치.
  5. 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을, 정전 잠상 담지체에 대향하도록 배열된 자성 토너-담지체 상에 담지되고 자성 토너-담지체와 접촉하는 토너 규제 부재에 의해 규제되는 자성 토너를 사용하여 현상하는 방법이며,
    자성 토너-담지체는 4.6 eV 이상 4.9 eV 이하의 표면에서의 일함수값을 갖고,
    자성 토너와 접촉하는 토너 규제 부재의 부분은 폴리페닐렌 술피드 또는 폴리올레핀으로 제조되고,
    자성 토너는
    i) 그 각각이 결착 수지 및 자성 분말을 함유하는 자성 토너 입자, 및 실리카 미세 분말을 포함하고,
    ii) 음 대전성을 갖고,
    iii) 입자 직경 분포 (개수 통계치)로부터 결정되는 자성 토너의 이론적 비표면적 B (m2/g)에 대한 실리카 미세 분말의 양 W (자성 토너에 대한 질량%)의 비율 [W/B]를 갖고, 이러한 비율은 하기 수학식 1을 만족하는 것인 현상 방법.
    <수학식 1>
    2.5 ≤ W/B ≤ 10.0

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