KR101892892B1 - 토너, 현상제, 및 화상 형성 장치 - Google Patents

토너, 현상제, 및 화상 형성 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너로서, 상기 폴리에스테르 수지가 구성 성분으로서 디올 성분 및 가교 성분을 포함하고, 상기 디올 성분이 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상의 양으로ㅛ포함하며, 상기 가교 성분이 3가 이상의 지방족 알콜을 포함하고, 상기 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 유리 전이 온도(Tg1st)가 20℃ 내지 50℃인 토너에 관한 것이다.

Description

토너, 현상제, 및 화상 형성 장치{TONER, DEVELOPER, AND IMAGE FORMING APPARATUS}
본 발명은 토너, 현상제, 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.
근년, 토너에는 출력 화상의 고품질화를 위해 작은 입도 및 내고온오프셋성, 에너지 절약을 위한 저온 정착성, 및 제조 후 보관시 또는 운반시에 고온 고습 환경에 견딜 수 있는 내열 보존성이 요구되고 있다. 특히, 정착시 소비 전력은 전체 화상 형성 공정에서 소비 전력의 대부분을 차지하기 때문에 저온 정착성은 토너의 매우 중요한 품질이다.
종래, 혼련 분쇄법으로 제조된 토너가 사용되어 왔다. 혼련 분쇄법으로 제조된 토너는 입도를 감소시키는 것이 곤란하고 입자의 형상이 부정형인데다가 입경 분포가 넓기 때문에 출력 화상의 품질이 만족스럽지 않고 토너의 정착에 많은 양의 에너지가 요구된다는 문제점이 있다. 또한, 정착성 향상을 위해 왁스(예컨대, 이형제)를 토너에 첨가하는 경우, 혼련 분쇄법으로 제조된 토너는 분쇄시에 왁스의 계면으로부터 혼련 생성물이 깨지기 때문에 토너 표면 근처에 존재하는 다량의 왁스를 함유한다. 그래서, 이형 효과가 발현되기는 하지만, 한편으로 캐리어, 감광체 및 블레이드 상에 토너의 부착(즉, 막형성)이 일어나기 쉽다. 따라서, 이러한 토너는 전체적인 성능으로서는 만족스럽지 않다.
혼련 분쇄법과 관련된 상기 문제점을 극복하기 위해, 중합법에 따른 토너 제조 방법이 제안되었다. 중합법으로 제조된 토너는 작은 입자로서 제조하기 용이하고, 분쇄법으로 제조된 토너의 입경 분포에 비하여 샤프한 입경 분포를 가지며, 이형제를 내포할 수 있다. 중합법에 따른 토너의 제조 방법으로서는 저온 정착성 및 내고온오프셋성의 개선을 목적으로 토너 바인더로서 우레탄 변성 폴리에스테르의 신장 반응 생성물을 사용하여 토너를 제조하는 방법이 제안되어 있다(특허문헌 1 참조).
또한, 토너가 소직경 토너로서 제조된 경우, 분체 유동성 및 전사성이 우수하면서 내열보존성, 저온 정착성 및 내고온오프셋성이 모두 우수한 토너의 제조 방법이 제안되어 있다(특허문헌 2 및 3 참조).
또한, 안정한 분자량 분포를 갖는 토너 바인더를 제조하고 저온 정착성 및 내고온오프셋성을 모두 달성하기 위하여 숙성 공정을 갖는 토너의 제조 방법이 개시되어 있다(특허문헌 4 및 5 참조).
그러나, 이들 제안된 기술은 근년 요구되는 높은 수준의 저온 정착성을 갖는 토너를 제공하지 못한다.
따라서, 높은 수준의 저온 정착성을 얻을 목적으로, 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 수지 및 이형제를 함유하고 수지와 이형제(예컨대, 왁스)가 해도(海島) 형태로 서로 비상용인 상 분리 구조를 갖는 토너가 제안되어 있다(특허문헌 6 참조).
또한, 결정성 폴리에스테르 수지, 이형제 및 그래프트 중합체를 함유하는 토너가 제안되어 있다(특허문헌 7 참조).
이들 제안된 기술은 결정성 폴리에스테르 수지가 비정질 폴리에스테르 수지에 비하여 급속히 용융하기 때문에 저온 정착을 얻을 수 있다. 그러나, 해도 상 분리 구조에서 도를 형성하는 결정성 폴리에스테르 수지가 용융되어도, 구조의 대부분을 차지하는 해를 형성하는 비정질 폴리에스테르 수지는 아직 용융되지 않는다. 결정성 폴리에스테르 수지 및 비정질 폴리에스테르 수지 쌍방이 어느 정도 용융되지 않으면 정착이 일어날 수 없기 때문에, 이들 기술은 그 수준이 더 높아지고 있는 있는 높은 수준의 저온 정착성을 달성하지 못한다.
또한, 추가의 품질 향상에 대한 최근의 수요로부터 저온 정착성, 내고온오프셋성 및 내열보존성이 우수할 뿐만 아니라 화상 광택 및 착색성이 우수한 토너가 요구되고 있으나, 이러한 토너는 얻어지고 있지 않다.
이러한 상황에서, 현재 저온 정착성, 내고온오프셋성 및 내열보존성이 우수할 뿐만 아니라 화상 광택 및 착색성이 우수한 토너가 요망된다.
특허문헌 1: 일본 특허 출원 공개(JP-A) 11-133665호 특허문헌 2: JP-A 2002-287400호 특허문헌 3: JP-A 2002-351143호 특허문헌 4: 일본 특허(JP-B) 2579150호 특허문헌 5: JP-A 2001-158819호 특허문헌 6: JP-A 2004-46095호 특허문헌 7: JP-A 2007-271789호
본 발명은 상기 기존의 문제들을 해결하고 이하의 과제를 달성하는 것을 목적으로 한다. 즉, 저온 정착성, 내고온오프셋성 및 내열보존성이 우수할 뿐만 아니라 화상 광택 및 착색성이 우수한 토너를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하는 수단은 다음과 같다.
즉, 본 발명의 토너는 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너로서,
상기 폴리에스테르 수지가 구성 성분으로서 디올 성분 및 가교 성분을 포함하고,
상기 디올 성분이 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상의 양으로 포함하며,
상기 가교 성분이 3가 이상의 지방족 알콜을 포함하고,
상기 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 토너의 유리 전이 온도(Tg1st)가 20℃ 내지 50℃이다.
본 발명은 상기 기존의 문제들을 해결하고 저온 정착성, 내고온오프셋성 및 내열보존성이 우수할 뿐만 아니라 화상 광택 및 착색성이 우수한 토너를 제공할 수 있다.
도 1은 본 발명의 화상 형성 장치의 한 예를 도시하는 개략 구성도이다.
도 2는 본 발명의 화상 형성 장치의 다른 예를 도시하는 개략 구성도이다.
도 3은 본 발명의 화상 형성 장치의 또 다른 예를 도시하는 개략 구성도이다.
도 4는 도 3의 부분 확대도이다.
도 5는 프로세스 카트리지의 한 예를 도시하는 개략 구성도이다.
(토너)
본 발명의 토너는 적어도 폴리에스테르 수지를 포함하고, 바람직하게는 결정성 폴리에스테르 수지를 더 포함하고, 필요하다면 착색제와 같은 다른 성분들을 더 포함한다.
상기 폴리에스테르 수지는 구성 성분으로서 디올 성분 및 가교 성분을 함유한다.
상기 디올 성분은 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상의 양으로 함유한다.
상기 가교 성분은 3가 이상의 지방족 알콜을 함유한다.
상기 토너는 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 유리 전이 온도(Tg1st)가 20℃ 내지 50℃이다.
토너의 저온 정착성을 향상시키기 위해 생각할 수 있는 한 방법은 폴리에스테르 수지(예컨대, 비정질 폴리에스테르 수지)가 결정성 폴리에스테르 수지와 함께 용융하도록 상기 폴리에스테르 수지의 분자량 또는 유리 전이 온도를 낮추는 것이다. 그러나, 단순히 폴리에스테르 수지의 분자량 또는 유리 전이 온도를 낮추어 용융 점성을 낮춘 경우, 생성되는 토너의 내열보존성 및 정착시의 내고온오프셋성이 악화되는 것을 용이하게 상상할 수 있다.
본 발명의 토너에서는, 폴리에스테르 수지가 디올 성분을 포함하고, 디올 성분은 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상의 양으로 함유한다. 디올 성분은 유리 전이 온도 및 용융 점성을 낮추어 저온 정착성을 담보한다. 또한, 폴리에스테르 수지는 가교 성분으로서 3가 이상의 지방족 알콜을 함유한다. 이 3가 이상의 지방족 알콜은 폴리에스테르 수지가 분자 골격 중에 분지 구조를 갖게 하여 분자쇄가 3차원적 망상 구조가 된다. 그 결과, 폴리에스테르 수지가 저온에서 변형하지만 유동하지 않는 고무적 성질을 갖기 때문에 토너가 내열보존성 및 내고온오프셋성을 유지할 수 있다.
예컨대 3가 이상의 카르복실산 또는 에폭시를 가교 성분으로서 사용하는 것도 가능하다. 그러나, 이 경우, 다수의 3가 이상의 카르복실산이 방향족 화합물이거나 가교 성분의 에스테르 결합의 밀도가 높아지기 때문에 가열 정착시켜 얻어지는 정착 화상이 충분한 광택을 나타내지 않을 수 있다. 에폭시와 같은 가교제의 사용은 폴리에스테르 중합 후에 가교 반응을 필요로 하여, 가교점 사이의 거리의 제어가 곤란하고 의도하는 점탄성을 얻을 수 없고/없거나 정착 화상에서의 불균일로 인한 화상 밀도 또는 광택의 열화가 일어날 수 있다. 정착 화상에서의 불균일이 일어나는 이유는 에폭시가 폴리에스테르의 생성시 형성된 올리고머와 반응하기 쉬워 가교 밀도가 높은 부분이 형성되기 때문이다.
<폴리에스테르 수지>
폴리에스테르 수지는 구성 성분으로서 디올 성분 및 가교 성분을 함유하며, 바람직하게는 구성 성분으로서 디카르복실산 성분을 더 함유한다.
폴리에스테르 수지는 바람직하게는 비정질 폴리에스테르 수지이다.
폴리에스테르 수지 중의 디올 성분은 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상, 바람직하게는 80 몰% 이상, 더 바람직하게는 90 몰% 이상의 양으로 함유한다.
탄소수 3∼10의 지방족 디올의 예는 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 및 1,12-도데칸디올을 포함한다.
바람직하게는, 폴리에스테르 수지의 한 바람직한 예인 비정질 폴리에스테르 수지를 구성하는 디올 성분의 주쇄의 탄소수는 홀수이고, 디올 성분은 측쇄에 알킬기를 가진다.
바람직하게는, 탄소수 3∼10의 지방족 디올의 주쇄의 탄소수는 홀수이고, 탄소수 3∼10의 지방족 디올은 측쇄에 알킬기를 가진다. 이하의 일반식(1)으로 표시되는 지방족 디올인 것이 바람직하다:
HO-(CR1R2)n-OH ㆍㆍㆍ 일반식(1)
상기 식에서, R1 및 R2는 각각 독립적으로 수소 원자 또는 탄소수 1∼3의 알킬기이고, n은 3∼9의 홀수이며, n개의 반복 단위에서, R1은 서로 동일하거나 상이할 수 있고 R2는 서로 동일하거나 상이할 수 있다.
폴리에스테르 수지에서, 가교 성분은 3가 이상의 지방족 알콜을 함유하고, 바람직하게는 정착 화상의 양호한 광택 및 양호한 화상 밀도를 얻는 관점에서 3가 또는 4가의 지방족 알콜을 함유한다. 가교 성분은 3가 이상의 지방족 알콜로 이루어질 수 있다.
3가 이상의 지방족 알콜의 예는 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 및 디펜타에리트리톨을 포함한다.
폴리에스테르 수지의 구성 성분 중의 가교 성분의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 0.5 질량% 내지 5 질량%, 더 바람직하게는 1 질량% 내지 3 질량%이다.
폴리에스테르 수지의 구성 성분인 다가 알콜 성분 중의 3가 이상의 지방족 알콜의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 50 질량% 내지 100 질량%, 더 바람직하게는 90 질량% 내지 100 질량%이다.
폴리에스테르 수지에서, 디카르복실산 성분은 바람직하게는 탄소수 4∼12의 지방족 디카르복실산을 함유하며, 바람직하게는 탄소수 4∼12의 지방족 디카르복실산을 50 몰% 이상의 양으로 함유한다.
또한, 폴리에스테르 수지에서, 디카르복실산 성분은 바람직하게는 탄소수 4∼12의 지방족 디카르복실산을 60 몰% 미만의 양으로 함유한다.
탄소수 4∼12의 지방족 디카르복실산의 예는 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세박산, 및 도데칸산을 포함한다.
폴리에스테르 수지는 단독으로 또는 다른 폴리에스테르 수지와 조합하여 사용할 수 있다.
다른 폴리에스테르 수지는 예컨대 그 구성 성분으로서 디올 성분 및 디카르복실산 성분을 포함한다. 다른 폴리에스테르 수지는 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 그 구성 성분으로서 함유하거나 함유하지 않을 수 있다. 다른 폴리에스테르 수지는 그 구성 성분으로서 가교 성분을 함유하거나 함유하지 않을 수 있다.
폴리에스테르 수지는 종이와 같은 기록 매체에의 접착성이 보다 우수하다는 점에서 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 폴리에스테르 수지 중에 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 함유함으로써, 우레탄 결합 또는 우레아 결합이 유사 가교점과 같이 거동하여 폴리에스테르 수지의 고무적 성질을 증가시킨다. 그 결과, 얻어지는 토너는 내열보존성 및 내고온오프셋성이 보다 우수하다.
-디올 성분-
디올 성분은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 2-메틸-1,3-프로판디올, 1,5-펜탄디올, 3-메틸-1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 및 1,12-도데칸디올과 같은 지방족 디올; 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리테트라메틸렌 글리콜과 같은 옥시알킬렌 기를 함유하는 디올; 1,4-시클로헥산디메탄올 및 수소첨가 비스페놀 A와 같은 지환식 디올; 지환식 디올에 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 및 부틸렌 옥시드와 같은 알킬렌 옥시드를 부가한 것; 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 비스페놀 S와 같은 비스페놀; 및 비스페놀에 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드, 및 부틸렌 옥시드와 같은 알킬렌 옥시드를 부가한 것을 포함한다. 이들 중에서, 탄소수 4∼12의 지방족 디올이 바람직하다.
이들 디올은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
-디카르복실산 성분-
디카르복실산 성분은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 지방족 디카르복실산 및 방향족 디카르복실산을 포함한다. 그 외에, 이들의 무수물, 이들의 저급(C1 내지 C3) 알킬-에스테르화물, 또는 이들의 할로겐화물도 사용할 수 있다.
지방족 디카르복실산은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 숙신산, 아디프산, 세박산, 데칸디오산, 말레산 및 푸마르산을 포함한다.
방향족 디카르복실산은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 및 나프탈렌디카르복실산을 포함한다. 이들 중에서, 탄소수 4∼12의 지방족 디카르복실산이 바람직하다.
이들 디카르복실산은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
-3가 이상의 지방족 알콜-
3가 이상의 지방족 알콜은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨, 소르비톨, 및 디펜타에리트리톨을 포함한다.
이들 중에서, 3가 또는 4가의 지방족 알콜이 바람직하다. 이들 3가 이상의 지방족 알콜은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
-우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 함유하는 폴리에스테르 수지-
우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 함유하는 폴리에스테르 수지는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 활성 수소기를 갖는 폴리에스테르 수지와 폴리이소시아네이트의 반응 생성물[이 반응 생성물은 후술하는 경화제와 반응하는 반응 전구체(이하 "프리폴리머"라 칭할 수 있음)로서 바람직하게 사용됨]을 포함한다. 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 함유하는 폴리에스테르 수지는 상기 반응 생성물과 경화제의 반응 생성물일 수 있다.
활성 수소기를 갖는 폴리에스테르 수지의 예는 히드록시기를 갖는 폴리에스테르 수지를 포함한다.
--폴리이소시아네이트--
폴리이소시아네이트는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 디이소시아네이트 및 3가 이상의 이소시아네이트를 포함한다.
디이소시아네이트의 예는 지방족 디이소시아네이트; 지환족 디이소시아네이트; 방향족 디이소시아네이트; 방향족 지방족 디이소시아네이트; 이소시안우레이트; 및 이들을 페놀류 유도체, 옥심, 또는 카프로락탐으로 블록킹한 블록 생성물을 포함한다.
지방족 디이소시아네이트는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,6-디이소시아네이토 메틸 카프로에이트, 옥타메틸렌 디이소시아네이트, 데카메틸렌 디이소시아네이트, 도데카메틸렌 디이소시아네이트, 테트라데카메틸렌 디이소시아네이트, 트리메틸헥산 디이소시아네이트, 및 테트라메틸헥산 디이소시아네이트를 포함한다.
지환족 디이소시아네이트는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 이소포론 디이소시아네이트, 및 시클로헥실메탄 디이소시아네이트를 포함한다.
방향족 디이소시아네이트는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 톨릴렌 디이소시아네이트, 디이소시아네이토 디페닐 메탄, 1,5-나프틸렌 디이소시아네이트, 4,4'-디이소시아네이토 디페닐, 4,4'-디이소시아네이토-3,3'-디메틸디페닐, 4,4'-디이소시아네이토-3-메틸디페닐 메탄, 및 4,4'-디이소시아네이토-디페닐 에테르를 포함한다. 방향족 지방족 디이소시아네이트는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 α,α,α',α'-테트라메틸크실렌 디이소시아네이트를 포함한다.
이소시안우레이트는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 트리스(이소시아네이토알킬)이소시안우레이트, 및 트리스(이소시아네이토시클로알킬)이소시안우레이트를 포함한다.
이들 폴리이소시아네이트는 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
--경화제--
경화제는 프리폴리머와 반응할 수 있으면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 활성 수소기 함유 화합물을 포함한다.
---활성 수소기 함유 화합물---
활성 수소기 함유 화합물 중의 활성 수소기는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 수산기(예컨대, 알콜성 수산기, 및 페놀성 수산기), 아미노기, 카르복실기, 및 머캅토기를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
활성 수소기 함유 화합물은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 우레아 결합을 형성할 수 있으므로 아민에서 선택되는 것이 바람직하다.
아민은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 디아민, 3가 이상의 아민, 아미노 알콜, 아미노 머캅탄, 아미노산, 및 상기 화합물들의 아미노기를 블록킹한 화합물을 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서, 디아민, 및 디아민과 소량의 3가 이상의 아민의 혼합물이 바람직하다.
디아민은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 방향족 디아민, 지환족 디아민, 및 지방족 디아민을 포함한다. 방향족 디아민은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 페닐렌 디아민, 디에틸 톨루엔 디아민, 및 4,4'-디아미노디페닐 메탄을 포함한다. 지환족 디아민은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디시클로헥실메탄, 디아미노시클로헥산, 및 이소포론 디아민을 포함한다. 지방족 디아민은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 에틸렌 디아민, 테트라메틸렌 디아민, 및 헥사메틸렌 디아민을 포함한다.
3가 이상의 아민은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 디에틸렌 트리아민, 및 트리에틸렌 테트라민을 포함한다.
아미노 알콜은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 에탄올 아민, 및 히드록시에틸 아닐린을 포함한다.
아미노머캅탄은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 아미노에틸 머캅탄, 및 아미노프로필 머캅탄을 포함한다.
아미노산은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 아미노프로피온산, 및 아미노카프로산을 포함한다.
아미노기가 블록킹된 화합물은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 아미노기가 아세톤, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤과 같은 케톤으로 블록킹된 케트이민, 및 옥사졸린 화합물을 포함한다.
폴리에스테르 수지의 분자 구조는 용액 상태 또는 고체 상태 NMR, X선 회절, GC/MS, LC/MS, 또는 IR 분광법으로 확인할 수 있다. 간단한 방법은 적외선 흡수 스펙트럼에서 965 cm-1 ± 10 cm-1 및 990 cm-1 ± 10 cm-1에서 올레핀의 δCH(면외 변각 진동)에 기초한 흡수를 갖지 않는 것을 폴리에스테르 수지로서 검출하는 방법을 포함한다.
폴리에스테르 수지의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 토너 100 질량부에 대하여 바람직하게는 50 질량부 내지 90 질량부, 더 바람직하게는 70 질량부 내지 85 질량부이다. 상기 양이 50 질량부 미만인 경우, 얻어지는 토너의 저온 정착성 및 내고온오프셋성이 악화될 수 있다. 상기 양이 90 질량부를 초과하면, 토너의 내열보존성이 악화될 수 있고, 정착 후 얻어지는 화상의 광택 및 착색성이 저하될 수 있다. 상기 양이 상기 언급한 더 바람직한 범위 내에 있으면, 저온 정착성, 내고온오프셋성 및 내열보존성이 모두 우수하므로 유리하다.
<결정성 폴리에스테르 수지>
결정성 폴리에스테르 수지는 결정성을 가지므로 정착 개시 온도 부근의 온도에서 점도가 급격히 저하되는 열용융 특성을 나타낸다. 상기한 특성을 갖는 결정성 폴리에스테르 수지를 상기 폴리에스테르 수지와 함께 토너에 사용함으로써, 용융 개시 온도까지는 결정성으로 인하여 토너의 내열보존성이 우수하고, 용융 개시 온도에서는 결정성 폴리에스테르 수지의 용융 때문에 토너의 점도가 급격히 저하한다. 급격한 점도 저하와 더불어, 결정성 폴리에스테르 수지는 상기 폴리에스테르 수지와 함께 용융하여 점도가 급격히 저하됨으로써 정착된다. 따라서, 내열보존성 및 저온 정착성이 우수한 토너가 얻어질 수 있다. 또한, 토너는 이형폭(정착 하한 온도와 고온 오프셋 발생 온도 사이의 차) 면에서도 우수한 결과를 나타낸다.
결정성 폴리에스테르 수지는 다가 알콜 및 다가 카르복실산 또는 다가 카르복실산 무수물 및 다가 카르복실산 에스테르와 같은 이의 유도체로부터 얻어진다.
본 발명에서, 결정성 폴리에스테르 수지는 상기한 바와 같이 다가 알콜과 다가 카르복실산 또는 다가 카르복실산 무수물 및 다가 카르복실산 에스테르와 같은 이의 유도체로부터 얻어지는 것으로, 폴리에스테르 수지를 변성하여 얻어지는 수지, 예컨대, 상기한 프리폴리머, 및 상기 프리폴리머를 가교 및/또는 신장 반응시켜 얻어지는 수지는 결정성 폴리에스테르 수지에 속하지 않는다.
-다가 알콜-
다가 알콜은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 디올, 및 3가 이상의 알콜을 포함한다.
디올의 예는 포화 지방족 디올을 포함한다. 포화 지방족 디올의 예는 직쇄 포화 지방족 디올 및 분지쇄 포화 지방족 디올을 포함한다. 이들 중에서, 직쇄 포화 지방족 디올이 바람직하고, C2-C12 직쇄 포화 지방족 디올이 더 바람직하다. 포화 지방족 디올이 분지쇄 구조를 갖는 경우, 결정성 폴리에스테르 수지 C의 결정성이 낮을 수 있고, 이것은 융점을 낮출 수 있다. 포화 지방족 디올 중의 탄소수가 12를 초과하면, 실용상 재료를 입수하기가 어려워질 수 있다. 따라서, 탄소수는 12 이하가 바람직하다.
포화 지방족 디올의 예는 에틸렌 글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 1,9-노난디올, 1,10-데칸디올, 1,11-운데칸디올, 1,12-도데칸디올, 1,13-트리데칸디올, 1,14-테트라데칸디올, 1,18-옥타데칸디올, 및 1,14-에이코산데칸디올을 포함한다. 이들 중에서, 얻어지는 결정성 폴리에스테르 수지에 높은 결정성을 부여하고 우수한 샤프 용융성을 부여한다는 점에서 에틸렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올, 1,8-옥탄디올, 1,10-데칸디올, 및 1,12-도데칸디올이 바람직하다.
3가 이상의 알콜의 예는 글리세린, 트리메틸올 에탄, 트리메틸올프로판, 및 펜타에리트리톨을 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
-다가 카르복실산-
다가 카르복실산은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 2가 카르복실산 및 3가 이상의 카르복실산을 포함한다.
2가 카르복실산의 예는 옥살산, 숙신산, 글루타르산, 아디프산, 수베르산, 아젤라산, 세박산, 1,9-노난디카르복실산, 1,10-데칸디카르복실산, 1,12-도데칸디카르복실산, 1,14-테트라데칸디카르복실산, 및 1,18-옥타데칸디카르복실산과 같은 포화 지방족 디카르복실산; 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산, 나프탈렌-2,6-디카르복실산, 말론산, 및 메사콘산과 같은 이염기산의 방향족 디카르복실산; 및 상기 화합물들의 무수물, 및 상기 화합물들의 저급 (C1-C3) 알킬 에스테르를 포함한다.
3가 이상의 카르복실산의 예는 1,2,4-벤젠트리카르복실산, 1,2,5-벤젠트리카르복실산, 1,2,4-나프탈렌 트리카르복실산, 이들의 무수물 및 이들의 저급 (C1-C3) 알킬 에스테르를 포함한다.
또한, 다가 카르복실산은, 포화 지방족 디카르복실산 또는 방향족 디카르복실산 외에, 술폰산 기를 갖는 디카르복실산을 함유할 수 있다. 또한, 다가 카르복실산은, 포화 지방족 디카르복실산 또는 방향족 디카르복실산 외에, 이중 결합을 갖는 디카르복실산을 함유할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
결정성 폴리에스테르 수지는 바람직하게는 탄소수 4∼12의 직쇄 포화 지방족 디카르복실산 및 탄소수 2∼12의 직쇄 포화 지방족 디올로 구성된다. 구체적으로, 결정성 폴리에스테르 수지는 바람직하게는 탄소수 4∼12의 포화 지방족 디카르복실산에서 유래하는 구성 단위 및 탄소수 2∼12의 포화 지방족 디올에서 유래하는 구성 단위를 함유한다. 이로써, 결정성이 증가하고, 샤프 용융성이 개선되므로, 토너의 우수한 저온 정착성이 발현되므로 바람직하다.
결정성 폴리에스테르 수지의 융점은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 60℃ 내지 80℃이다. 상기 융점이 60℃ 미만이면, 결정성 폴리에스테르 수지가 저온에서 용융하기 쉬워, 토너의 내열보존성이 저하될 수 있다. 상기 융점이 80℃보다 높으면, 정착시 인가되는 열에 의한 결정성 폴리에스테르 수지의 용융이 불충분할 수 있어, 토너의 저온 정착성이 저하될 수 있다.
결정성 폴리에스테르 수지의 분자량은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 샤프한 분자량 분포 및 저분자량을 갖는 것들이 저온 정착성이 우수하고, 저분자량 성분의 양이 많으면 얻어지는 토너의 내열보존성이 저하하므로, 결정성 폴리에스테르 수지의 o-디클로로벤젠 가용성 성분은 GPC로 측정하여 중량 평균 분자량(Mw)이 3,000∼30,000, 수 평균 분자량(Mn)이 1,000∼10,000, Mw/Mn이 1.0∼10인 것이 바람직하다. 또한, 중량 평균 분자량(Mw)이 5,000∼15,000이고, 수 평균 분자량(Mn)이 2,000∼10,000이며, Mw/Mn이 1.0∼5.0인 것이 더 바람직하다.
결정성 폴리에스테르 수지의 산가는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 종이와 수지 사이의 친화성의 관점에서 원하는 저온 정착성을 얻기 위해서는 5 mgKOH/g 이상이 바람직하고, 10 mgKOH/g 이상이 더 바람직하다. 한편, 상기 산가는 내고온오프셋성을 개선할 목적에서 45 mgKOH/g 이하인 것이 바람직하다.
결정성 폴리에스테르 수지의 수산기가는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 원하는 저온 정착성 및 우수한 대전 특성을 얻기 위해서 바람직하게는 0 mgKOH/g 내지 50 mgKOH/g, 더 바람직하게는 5 mgKOH/g 내지 50 mgKOH/g이다.
결정성 폴리에스테르 수지의 분자 구조는 용액 상태 또는 고체 상태 NMR, X선 회절, GC/MS, LC/MS, 또는 IR 분광법으로 확인할 수 있다. 간단한 방법은 적외선 흡수 스펙트럼에서 965 cm-1 ± 10 cm-1 및 990 cm-1 ± 10 cm-1에서 올레핀의 δCH(면외 변각 진동)에 기초한 흡수를 갖는 것을 결정성 폴리에스테르 수지로서 검출하는 방법을 포함한다.
결정성 폴리에스테르 수지의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 토너 100 질량부에 대하여 바람직하게는 3 질량부 내지 20 질량부, 더 바람직하게는 5 질량부 내지 15 질량부이다. 상기 양이 3 질량부 미만이면, 결정성 폴리에스테르 수지는 충분한 샤프 용융성을 나타내지 않아, 얻어지는 토너의 저온 정착성이 불충분할 수 있다. 상기 양이 20 질량부를 초과하면, 얻어지는 토너의 내열보존성이 낮아 화상의 포깅(fogging)을 야기할 수 있다. 상기 양이 상기한 더 바람직한 범위 내에 있으면, 얻어지는 토너가 고화질 및 저온 정착성의 양면에서 우수하기 때문에 유리하다.
<다른 성분>
다른 성분의 예는 이형제, 착색제, 대전제어제, 외첨제, 유동성 향상제, 클리닝성 향상제, 및 자성 재료를 포함한다.
-이형제-
이형제는 임의의 제한 없이 업계에 공지된 것들에서 적절히 선택된다.
이형제로서의 왁스의 예는 식물성 왁스(예컨대, 카르나우바 왁스, 코튼 왁스, 재팬 왁스 및 라이스 왁스), 동물성 왁스(예컨대, 밀랍 및 라놀린), 광물성 왁스(예컨대, 오조켈라이트 및 세레신) 및 석유 왁스(예컨대, 파라핀 왁스, 미세정질 왁스 및 페트롤라텀)와 같은 천연 왁스를 포함한다.
상기 천연 왁스 이외의 왁스의 예는 합성 탄화수소 왁스(예컨대, 피셔-트롭쉬 왁스 및 폴리에틸렌 왁스; 및 합성 왁스(예컨대, 에스테르 왁스, 케톤 왁스 및 에테르 왁스)를 포함한다.
또한, 이형제의 다른 예는 12-히드록시스테아르산 아미드, 스테아르산 아미드, 무수 프탈산 이미드 및 염소화 탄화수소와 같은 지방산 아미드; 아크릴계 단독중합체(예컨대, 폴리-n-스테아릴 메타크릴레이트 및 폴리-n-라우릴 메타크릴레이트) 및 아크릴계 공중합체(예컨대, n-스테아릴 아크릴레이트-에틸 메타크릴레이트 공중합체)와 같은 저분자량 결정성 고분자; 및 측쇄로서 장쇄 알킬기를 갖는 결정성 고분자를 포함한다.
이들 중에서, 파라핀 왁스, 미세정질 왁스, 피셔-트롭쉬 왁스, 폴리에틸렌 왁스, 및 폴리프로필렌 왁스와 같은 탄화수소 왁스가 바람직하다.
이형제의 융점은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 60℃ 내지 80℃이다. 이의 융점이 60℃ 미만이면, 이형제가 저온에서 용융하기 쉬워, 내열보존성이 악화될 수 있다. 이의 융점이 80℃를 초과하면, 수지가 용융하여 정착 온도 범위에 있는 경우라도, 이형제가 충분히 용융하지 않아 정착 오프셋을 일으켜 화상 결함을 발생시킬 수 있다.
이형제의 양은 임의의 제한 없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택되지만, 토너 100 질량부에 대하여 바람직하게는 2 질량부 내지 10 질량부, 더 바람직하게는 3 질량부 내지 8 질량부이다. 이의 양이 2 질량부 미만이면, 얻어지는 토너의 정착시의 내고온오프셋성 및 저온 정착성이 불충분할 수 있다. 이의 양이 10 질량부를 초과하면, 얻어지는 토너의 내열보존성이 불충분할 수 있고 화상의 포깅을 야기하기 쉽다. 이의 양이 상기한 더 바람직한 범위 내에 있으면, 화상 품질 및 정착 안정성이 향상될 수 있으므로 유리하다.
-착색제-
착색제는 임의의 제한 없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 카본 블랙, 니그로신 염료, 철흑, 나프톨 옐로우 S, 한자 옐로우(10G, 5G 및 G), 카드뮴 옐로우, 황색 산화철, 황토, 황연, 티탄황, 폴리아조 옐로우, 오일 옐로우, 한자 옐로우(GR, A, RN 및 R), 피그먼트 옐로우 L, 벤지딘 옐로우(G 및 GR), 퍼머넌트 옐로우(NCG), 불칸 페스트 옐로우(5G, R), 타르트라진 레이크, 퀴놀린 옐로우 레이크, 안트라센 옐로우 BGL, 이소인돌리논 옐로우, 벵가라, 연단, 연주, 카드뮴 레드, 카드뮴 머큐리 레드, 안티몬 버밀리온, 퍼머넌트 레드 4R, 파라 레드, 피셔 레드, 파라클로로오르토니트로 아닐린 레드, 리톨 페스트 스칼렛 G, 브릴리언트 페스트 스칼렛, 브릴리언트 카르민 BS, 퍼머넌트 레드(F2R, F4R, FRL, FRLL 및 F4RH), 페스트 스칼렛 VD, 불칸 페스트 루빈 B, 브릴리언트 스칼렛 G, 리톨 루빈 GX, 퍼머넌트 레드 F5R, 브릴리언트 카르민 6B, 피그먼트 스칼렛 3B, 보르도 5B, 톨루이딘 마룬, 퍼머넌트 보르도 F2K, 헬리오 보르도 BL, 보르도 10B, BON 마룬 라이트, BON 마룬 미디엄, 에오신 레이크, 로다민 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린 레이크, 티오인디고 레드 B, 티오인디고 마룬, 오일 레드, 퀴나크리돈 레드, 피라졸론 레드, 폴리아조 레드, 크롬 버밀리온, 벤지딘 오렌지, 페리논 오렌지, 오일 오렌지, 코발트 블루, 세루린 블루, 알칼리 블루 레이크, 피콕 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 메탈 프리 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 블루, 페스트 스카이 블루, 인단트렌 블루(RS 및 BC), 인디고, 울트라마린 블루, 아이언 블루, 안트라퀴논 블루, 페스트 바이올렛 B, 메틸 바이올렛 레이크, 코발트 퍼플, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안트라퀴논 바이올렛, 크롬 그린, 아연 그린, 산화크롬, 비리디안, 에메랄드 그린, 피그먼트 그린 B, 나프톨 그린 B, 그린 골드, 애시드 그린 레이크, 말라카이트 그린 레이크, 프탈로시아닌 그린, 안트라퀴논 그린, 산화티탄, 징크 플라워 및 리토폰을 포함한다,
착색제의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 토너 100 질량부에 대하여 바람직하게는 1 질량부 내지 15 질량부, 더 바람직하게는 3 질량부 내지 10 질량부이다.
착색제는 착색제가 수지와 복합체를 형성하는 마스터 배치로서 사용될 수 있다. 마스터 배치와 함께 또는 마스터 배치의 제조에서 혼련되는 바인더 수지의 예는, 상기 언급한 결정성 폴리에스테르 수지 외에, 스티렌 또는 그 치환체의 중합체(예컨대, 폴리스티렌, 폴리-p-클로로스티렌, 및 폴리비닐); 스티렌 공중합체(예컨대, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐 나프탈렌 공중합체, 스티렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-옥틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 α-클로로메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 및 스티렌-말레산 에스테르 공중합체); 및 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리염화비닐, 폴리아세트산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 에폭시 폴리올 수지, 폴리우레탄, 폴리아미드, 폴리비닐 부티랄, 폴리아크릴산 수지, 로진, 변성 로진, 테르펜 수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소 수지, 방향족 석유 수지, 염소화 파라핀, 및 파라핀 왁스를 포함하는 다른 것들을 포함한다. 이들은 독립적으로 또는 조합하여 사용될 수 있다.
마스터 배치는 마스터 배치용 수지와 착색제를 혼합 및 혼련함으로써 제조할 수 있다. 혼합 및 혼련에서, 착색제와 수지 사이의 상호작용을 개선시키기 위하여 유기 용매를 사용할 수 있다. 또한, 마스터 배치는 착색제를 함유하는 수성 페이스트를 수지 및 유기 용매와 혼합 및 혼련한 다음 착색제를 수지로 이행시켜 물과 유기 용매를 제거하는 플래싱법(flashing method)으로 제조될 수 있다. 이 방법은 착색제의 웨트 케이크가 그대로 사용되고 착색제의 제조를 위해 착색제의 웨트 케이크를 건조할 필요가 없기 때문에 바람직하게 사용된다. 착색제 및 수지의 혼합 및 혼련에서, 고전단 분산기(예컨대, 3롤 밀)가 바람직하게 사용된다.
-대전 제어제-
대전 제어제는 임의의 제한 없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 니그로신계 염료, 트리페닐메탄계 염료, 크롬 함유 금속 착체 염료, 몰리브덴산 킬레이트 안료, 로다민 염료, 알콕시 아민, 4급 암모늄염(불소 변성 4급 암모늄염 포함), 알킬아미드, 인, 인 화합물, 텅스텐, 텅스텐 화합물, 불소계 활성제, 살리실산의 금속염, 및 살리실산 유도체의 금속염을 포함한다.
이의 구체적인 예는 니그로신 염료 BONTRON 03, 4급 암모늄염 BONTRON P-51, 금속 함유 아조 염료 BONTRON S-34, 옥시나프토산계 금속 착체 E-82, 살리실산계 금속 착체 E-84 및 페놀계 축합물 E-89(모두 ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD사 제품); 4급 암모늄염 몰리브덴 착체 TP-302 및 TP-415(모두 Hodogaya Chemical Co., Ltd사 제품); LRA-901; 붕소 착체 LR-147(Japan Carlit Co., Ltd사 제품); 구리 프탈로시아닌; 페릴렌; 퀴나크리돈; 아조계 안료; 및 작용기로서 술폰산 기, 카르복실 기, 4급 암모늄염 등을 갖는 고분자계 화합물을 포함한다.
대전 제어제의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 토너 100 질량부에 대하여 0.1 질량부 내지 10 질량부, 더 바람직하게는 0.2 질량부 내지 5 질량부이다. 이의 양이 10 질량부를 초과하면, 토너의 대전성이 과도해져셔, 대전 제어제의 효과를 감소시시키고, 현상 롤러에 대한 정전력을 증가시키며, 현상제의 유동성을 저하시키거나 또는 얻어지는 화상의 화상 밀도를 저하시킬 수 있다. 이들 대전 제어제는 마스터 배치 및/또는 수지와 함께 혼합 및 혼련된 후 분산 및 용해될 수 있다. 대전 제어제는 물론 용해 및 분산시에 유기 용매에 직접 첨가될 수 있다. 이와는 다르게, 대전 제어제는 토너 입자의 제조 후 토너 입자의 표면에 정착될 수 있다.
-외첨제-
외첨제로서, 산화물 입자 외에, 무기 입자 및 소수화 처리된 무기 입자의 조합이 사용될 수 있다. 소수화 처리된 입자의 평균 일차 입경은 바람직하게는 1 nm 내지 100 nm이다. 5 nm 내지 70 nm의 무기 입자가 더 바람직하다.
또한, 외첨제가 평균 일차 입경이 20 nm 이하인 1종 이상의 소수화 처리된 무기 입자 및 평균 일차 입경이 30 nm 이상인 1종 이상의 무기 입자를 함유하는 것이 바람직하다. 또한, 외첨제의 BET 비표면적은 바람직하게는 20 m2/g 내지 500 m2/g이다.
외첨제는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 그 예는 실리카 입자, 소수성 실리카, 지방산 금속염(예컨대, 스테아르산아염, 및 스테아르산알루미늄), 금속 산화물(예컨대, 티타니아, 알루미나, 산화주석, 및 산화안티몬), 및 플루오로폴리머를 포함한다.
적합한 첨가제의 예는 소수성 실리카, 티타니아, 이산화티탄 및 알루미나 입자를 포함한다. 실리카 입자의 예는 R972, R974, RX200, RY200, R202, R805, 및 R812(모두 Nippon Aerosil Co., Ltd사 제조)를 포함한다. 티타니아 입자의 예는 P-25(Nippon Aerosil Co., Ltd사 제조); STT-30, STT-65C-S(둘다 Titan Kogyo, Ltd사 제조); TAF-140(Fuji Titanium Industry Co., Ltd사 제조); 및 MT-150W, MT-500B, MT-600B, MT-150A(모두 TAYCA CORPORATION사 제조)를 포함한다.
소수화 처리된 이산화티탄 입자의 예는 T-805(Nippon Aerosil Co., Ltd사 제조); STT-30A, STT-65S-S(둘다 Titan Kogyo, Ltd사 제조); TAF-500T, TAF-1500T(둘다 Fuji Titanium Industry Co., Ltd사 제조); MT-100S, MT-100T(둘다 TAYCA CORPORATION사 제조); 및 IT-S(ISHIHARA SANGYO KAISHA, LTD사 제조)를 포함한다.
소수화 처리된 산화물 입자, 소수화 처리된 실리카 입자, 소수화 처리된 티타니아 입자, 및 소수화 처리된 알루미나 입자는 예컨대 친수성 입자를 메틸트리메톡시 실란, 메틸트리에톡시 실란, 및 옥틸트리메톡시 실란과 같은 실란 커플링제로 처리함으로써 얻어진다. 또한, 임의로 가열하면서 실리콘 오일을 첨가하여 처리한 실리콘 오일 처리 산화물 입자, 또는 실리콘 오일 처리 무기 입자도 외첨제로서 적합하게 사용된다.
실리콘 오일의 예는 디메틸 실리콘 오일, 메틸페닐 실리콘 오일, 클로로페닐 실리콘 오일, 메틸 하이드로젠 실리콘 오일, 알킬 변성 실리콘 오일, 불소 변성 실리콘 오일, 폴리에테르 변성 실리콘 오일, 알콜 변성 실리콘 오일, 아미노 변성 실리콘 오일, 에폭시 변성 실리콘 오일, 에폭시-폴리에테르 변성 실리콘 오일, 페놀 변성 실리콘 오일, 카르복실 변성 실리콘 오일, 머캅토 변성 실리콘 오일, 메타크릴 변성 실리콘 오일, 및 α-메틸스티렌-변성 실리콘 오일을 포함한다.
무기 입자의 예는 실리카, 알루미나, 이산화티탄, 티탄산바륨, 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘, 티탄산스트론튬, 산화철, 산화구리, 산화아연, 산화주석, 규사, 클레이, 운모, 규회석, 규조토, 산화크롬, 산화세륨, 벵가라, 삼산화안티몬, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 탄화규소, 및 질화규소를 포함한다. 이들 중에서, 실리카 및 이산화티탄이 바람직하다.
외첨제의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 100 질량부의 토너에 대하여 바람직하게는 0.1 질량부 내지 5 질량부, 더 바람직하게는 0.3 질량부 내지 3 질량부이다.
무기 입자의 1차 입자의 평균 입경은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 100 nm 이하, 더 바람직하게는 3 nm 내지 70 nm이다. 상기한 범위보다 작으면, 무기 입자가 토너 입자 내에 매립되므로, 무기 입자의 기능이 효과적으로 발현될 수 없다. 평균 입경이 상기한 범위를 초과하면, 무기 입자가 감광체 표면을 불균일하게 손상시킬 수 있으므로 바람직하지 않다.
-유동성 향상제-
유동성 향상제는 토너의 표면 처리를 실시하여 소수성을 증가시키고 고습도 환경에서도 토너의 유동 특성 및 대전 특성의 악화를 방지할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 실란 커플링제, 실릴화제, 플루오로알킬기를 갖는 실란 커플링제, 유기 티타네이트계 커플링제, 알루미늄계 커플링제, 실리콘 오일, 및 변성 실리콘 오일을 포함한다. 실리카 또는 산화티탄은 상기한 유동성 향상제로 처리한 소수성 실리카 또는 소수성 산화티탄으로서 사용하는 것이 특히 바람직하다.
-클리닝성 향상제-
클리닝성 향상제는 전사 후 감광체 또는 1차 전사 매체 상에 잔존하는 현상제를 제거할 목적에서 토너에 첨가될 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 스테아르산아연, 스테아르산칼슘, 및 스테아르산과 같은 지방산 금속염; 및 폴리메틸 메타크릴레이트 입자, 및 폴리스티렌 입자와 같은 소프 프리(soap-free) 유화 중합에 의해 제조된 폴리머 입자를 포함한다. 폴리머 입자는 비교적 입도 분포가 좁은 것이 바람직하고, 체적 평균 입경이 0.01 ㎛ 내지 1 ㎛인 폴리머 입자가 바람직하게 사용된다.
-자성 재료-
자성 재료는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 철 분말, 마그네타이트, 및 페라이트를 포함한다. 이들 중에서, 색조 면에서 백색의 자성 입자가 바람직하다.
<유리 전이 온도(Tg1st)>
토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 토너의 유리 전이 온도(Tg1st)는 20℃ 내지 50℃, 바람직하게는 25℃ 내지 50℃이다.
종래의 토너는 Tg가 약 50℃ 이하로 저하되면, 여름철 또는 열대 지방에서의 토너의 운송 또는 보관시 온도 변화에 의해 영향을 받아 토너 입자의 응집이 발생하기 쉽다. 그 결과, 토너병 또는 현상기 내에서의 토너의 부착이 일어난다. 또한, 토너병에서의 토너의 막힘에 의한 보급 불량 및 토너 부착에 의한 결함 화상의 형성이 일어나기 쉽다.
본 발명의 토너는 종래의 토너보다 Tg가 낮다. 그러나, 토너에서 낮은 Tg 성분인 폴리에스테르 수지가 비선형 쇄 구조를 가지므로, 본 발명의 토너는 내열보존성을 유지할 수 있다. 특히 폴리에스테르 수지가 응집력이 높은 우레탄 결합 또는 우레아 결합을 갖는 경우, 내열보존성을 유지하는 효과가 현저해진다.
토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 2회째에서 측정되는 토너의 유리 전이 온도(Tg2nd)는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 0℃ 내지 30℃, 바람직하게는 10℃ 내지 30℃이다.
시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 토너의 유리 전이 온도(Tg1st) 및 DSC의 승온 2회째에서 측정되는 토너의 유리 전이 온도(Tg2nd) 사이의 차(Tg1st - Tg2nd)는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 0℃ 이상(즉, Tg1st > Tg2nd), 더 바람직하게는 10℃ 이하이다. 상기 차의 상한은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 상기 차(Tg1st - Tg2nd)는 바람직하게는 50℃ 이하이다.
본 발명의 토너가 결정성 폴리에스테르 수지를 함유하는 경우, 가열 전(승온 1회째 전) 비상용 상태로 존재하는 결정성 폴리에스테르 수지 및 폴리에스테르 수지가 가열 후(승온 1회째 후) 상용 상태가 된다.
토너의 Tg1st가 20℃ 미만이면, 토너는 내열보존성이 불량하고 현상기 내에서의 블록킹을 야기하며 감광체 상에 막 형성을 야기한다. 이의 Tg1st가 50℃를 초과하면, 토너의 저온 정착성이 불량하다.
토너의 Tg2nd가 0℃ 미만이면, 정착 화상(인쇄물)의 내블록킹성이 저하할 수 있고, 반면에 30℃를 초과하면, 충분한 저온 정착성 및 광택도가 얻어질 수 없는 경우가 있다.
<체적 평균 입경>
토너의 체적 평균 입경은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 3 ㎛ 내지 7 ㎛이다. 또한, 개수 평균 입경에 대한 체적 평균 입경의 비는 바람직하게는 1.2 이하이다. 또한, 토너는 바람직하게는 체적 평균 입경이 2 ㎛ 이하인 토너 입자를 1 개수% 내지 10 개수%의 양으로 함유한다.
<토너 및 토너 구성 성분의 각종 특성의 산출 방법 및 분석 방법>
폴리에스테르 수지, 결정성 폴리에스테르 수지, 및 이형제의 Tg, 산가, 수산기가, 분자량, 및 융점을 각각 측정할 수 있다. 이와는 다르게, 각 성분을 실제 토너로부터 겔 침투 크로마토그래피(GPC) 등에 의해 분리하고 분리된 각 성분에 대하여 후술하는 분석 방법을 채용함으로써 Tg, 분자량, 융점, 및 구성 성분의 질량비를 산출할 수 있다.
GPC에 의한 각 성분의 분리는 예컨대 이하의 방법으로 실시할 수 있다.
테트라히드로푸란(THF)을 이동상으로서 사용하는 GPC에서, 용출액에 대하여 분획 콜렉터에 의해 분취를 행하고, 용출 곡선의 전체 면적으로부터 원하는 분자량 부분에 상응하는 분획을 수집한다.
수집된 용출액을 농축하고 증발기 등에 의해 건조하고, 얻어진 고형분을 중클로로포름 및 중THF와 같은 중용매에 용해시키고 1H-NMR 측정을 행한다. 각 원소의 적분 비로부터, 용출 성분 중의 수지의 구성 모노머의 비를 산출한다.
다른 방법으로서, 용출액 농축 후, 수산화나트륨 등으로 가수분해를 행하고, 분해 생성물을 고속 액체 크로마토그래피(HPLC)에 의해 정성 또는 정량 분석함으로써 구성 모노머의 비를 산출한다.
토너 제조 방법이 비선형 쇄 반응성 전구체와 경화제의 신장 반응 및/또는 가교 반응에 의해 폴리에스테르 수지를 생성함으로써 토너 모체 입자를 생성하는 경우, 폴리에스테르 수지를 GPC 등에 의해 실제 토너로부터 분리하여 이의 Tg를 구할 수 있다. 별법으로는, 비선형 쇄 반응성 전구체와 경화제의 신장 반응 및/또는 가교 반응에 의해 폴리에스테르 수지를 별도로 생성하고, 합성 폴리에스테르 수지에 대하여 Tg를 측정할 수 있다.
<<토너 구성 성분의 분리 수단>>
이하, 토너 분석시 각 성분의 분리 수단의 한 예를 구체적으로 설명한다.
먼저, 1 g의 토너를 100 mL의 THF에 첨가하고, 얻어진 혼합물을 30분 동안 25℃에서 교반하여, 가용 성분이 용해된 용액을 얻는다.
이후 용액을 개구가 0.2 ㎛인 멤브레인 필터로 여과하여 토너 중의 THF 가용 성분을 얻는다.
이어서, THF 가용 성분을 THF에 용해시켜, GPC 측정용 시료를 제조하고, 제조된 시료를 상기 언급한 각 수지의 분자량 측정에 이용되는 GPC에 주입한다.
한편, GPC의 용출액 배출구에 분획 콜렉터를 배치하여, 소정의 카운트당 용출액을 분취한다. 용출 곡선의 용출 개시(곡선의 상승)로부터 면적비로 5%마다 용출액을 얻는다.
이어서, 시료로서 각 용출 분획을 30 mg의 양으로 1 mL의 중클로로포름에 용해시키고, 이 용액에 0.05 체적%의 테트라메틸 실란(TMS)을 기준 물질로서 첨가한다.
직경 5 mm의 NMR용 유리관에 용액을 채우고, 이로부터 23℃ 내지 25℃의 온도에서 128회의 적산을 행하여 핵 자기 공명 장치(JNM-AL 400, JEOL Ltd사 제조)에 의하여 스펙트럼을 얻는다.
토너에 함유되는 폴리에스테르 수지, 결정성 폴리에스테르 수지 등의 조성비 및 모노머 조성을 얻어진 스펙트럼의 피크 적분비로부터 구한다.
예컨대, 이하의 방법으로 피크의 귀속을 행하고, 각각의 적분비로부터 구성 모노머의 성분비를 구한다.
피크의 귀속은 다음과 같다:
8.25 ppm 부근: 트리멜리트산의 벤젠환에서 유래(수소 원자 1개분)
8.07 ppm 내지 8.10 ppm 영역 부근: 테레프탈산의 벤젠환에서 유래(수소 원자 4개분)
7.1 ppm 내지 7.25 ppm 영역 부근: 비스페놀 A의 벤젠환에서 유래(수소 원자 4개분)
6.8 ppm 부근: 비스페놀 A의 벤젠환에서 유래(수소 원자 4개분), 및 푸마르산의 이중 결합에서 유래(수소 원자 2개분)
5.2 ppm 내지 5.4 ppm 영역 부근: 비스페놀 A 프로필렌 옥시드 부가물의 메틴에서 유래(수소 원자 1개분)
4.0 ppm 내지 5.0 ppm 영역 부근: 지방족 알콜의 메틸렌에서 유래(수소 원자 2개분)
3.7 ppm 내지 4.7 ppm 영역 부근: 비스페놀 A 프로필렌 옥시드 부가물의 메틸렌에서 유래(수소 원자 2개분), 및 비스페놀 A 에틸렌 옥시드의 메틸렌에서 유래(수소 원자 4개분)
2.2 ppm 내지 2.6 ppm 영역 부근: 지방족 카르복실산의 메틸렌에서 유래(수소 원자 2개분)
1.6 ppm 부근: 비스페놀 A 및 지방족 알콜의 메틸기에서 유래(수소 원자 6개분)
이들 결과로부터, 예컨대, 상기 폴리에스테르 수지가 상기 스펙트럼의 피크 적분비에서 90% 이상을 차지하는 분획에 회수된 추출물을 상기 폴리에스테르 수지로서 처리할 수 있다.
마찬가지로, 상기 결정성 폴리에스테르 수지가 상기 스펙트럼의 피크 적분비에서 90% 이상을 차지하는 분획에 회수된 추출물을 상기 결정성 폴리에스테르 수지로서 처리할 수 있다.
<<융점 및 유리 전이 온도(Tg)의 측정 방법>>
본 발명에서, 융점 및 유리 전이 온도(Tg)는 시차 주사 열량계(DSC)(Q-200, TA Instruments Japan Inc사 제조)에 의하여 측정할 수 있다.
구체적으로, 시료의 융점 및 유리 전이 온도는 이하의 방법으로 측정한다.
구체적으로, 먼저, 약 5.0 mg의 시료를 넣은 알루미늄 시료 용기를 홀더 유닛 상에 배치한 후, 홀더 유닛을 전기로 안에 셋팅한다. 이어서, 시료를 10℃/분의 가열 속도로 질소 분위기에서 -80℃에서 150℃까지 가열한다(승온 1회째). 이후, 시료를 10℃/분의 냉각 속도로 150℃에서 -80℃로 냉각한 다음 다시 10℃/분의 가열 속도로 150℃까지 가열한다(승온 2회째). 시차 주사 열량계(Q-200, TA Instruments Japan Inc사 제조)에 의하여 승온 1회째 및 승온 2회째 동안 DSC 곡선을 각각 측정한다.
Q-200 시스템 중에 저장된 분석 프로그램을 이용하여 얻어진 DSC 곡선으로부터 승온 1회째에 대한 DSC 곡선을 선택하여 승온 1회째에서의 시료의 유리 전이 온도를 구한다. 마찬가지로, 승온 2회째에 대한 DSC 곡선을 선택하여, 승온 2회째에서의 시료의 유리 전이 온도를 측정할 수 있다.
또한, Q-200 시스템 중에 저장된 분석 프로그램을 이용하여 얻어진 DSC 곡선으로부터 승온 1회째에 대한 DSC 곡선을 선택하고 승온 1회째에 대한 시료의 흡열 피크 톱 온도를 시료의 융점으로서 구한다. 마찬가지로, 승온 2회째에 대한 DSC 곡선을 선택하고, 승온 2회째에 대한 시료의 흡열 피크 톱 온도를 승온 2회째에서의 시료의 융점으로서 구할 수 있다.
토너를 시료로서 사용하는 경우, 본 명세서에서 승온 1회째에 대한 유리 전이 온도는 Tg1st로 표시하고, 승온 2회째에 대한 유리 전이 온도는 Tg2nd로 표시한다.
또한, 본 명세서에서, 폴리에스테르 수지, 결정성 폴리에스테르 수지, 및 이형제와 같은 다른 구성 성분의 흡열 피크 톱 온도 및 유리 전이 온도는 달리 언급하지 않는 한 승온 2회째에서의 각 시료의 융점 및 Tg로서 간주된다.
<토너의 제조 방법>
토너의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 토너는 바람직하게는 폴리에스테르 수지를 포함하고 바람직하게는 결정성 폴리에스테르 수지를 더 포함하며 필요에 따라 이형제 및 착색제를 더 포함하는 유상을 수계 매체 중에 분산시킴으로써 조립한다.
또한, 토너는 더 바람직하게는 폴리에스테르 수지로서 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 갖는 프리폴리머인 폴리에스테르 수지 및 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 갖지 않는 폴리에스테르 수지를 포함하고 바람직하게는 결정성 폴리에스테르 수지를 더 포함하며 필요에 따라 경화제, 이형제, 착색제 등을 더 포함하는 유상을 수계 매체 중에 분산시킴으로써 조립한다.
이러한 토너 제조 방법의 한 예로서, 종래의 용해 현탁법을 들 수 있다. 토너 제조 방법의 한 예로서, 프리폴리머와 경화제의 신장 반응 및/또는 가교 반응에 의해 폴리에스테르 수지를 신장시키면서 토너 모체 입자를 형성하는 방법을 이하 개시하기로 한다. 이러한 방법에서는, 수계 매체의 제조, 토너 재료를 함유하는 유상의 제조, 토너 재료의 유화 및/또는 분산, 및 유기 용매의 제거를 실시한다.
-수계 매체(수상)의 제조-
수계 매체의 제조는 예컨대 수지 입자를 수계 매체에 분산시킴으로써 실시할 수 있다. 수계 매체 중 수지 입자의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 100 질량부의 수계 매체에 대하여 바람직하게는 0.5 질량부 내지 10 질량부이다.
수계 매체는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 물, 물과 혼화가능한 용매, 및 이들의 혼합물을 포함한다. 이들은 독립적으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서, 물이 바람직하다.
물과 혼화가능한 용매는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 알콜, 디메틸 포름아미드, 테트라히드로푸란, 셀로솔브, 및 저급 케톤을 포함한다. 알콜은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 메탄올, 이소프로판올, 및 에틸렌 글리콜을 포함한다. 저급 케톤은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 아세톤 및 메틸 에틸 케톤을 포함한다.
-유상의 제조-
토너 재료를 함유하는 유상은, 적어도 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 갖는 프리폴리머인 폴리에스테르 수지, 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 갖지 않는 폴리에스테르 수지, 및 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하고, 필요에 따라 경화제, 이형제, 착색제 등을 더 포함하는 토너 재료를 유기 용매 중에 용해 또는 분산시킴으로서 제조할 수 있다.
유기 용매는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 제거가 용이하다는 점에서 150℃ 미만의 비점을 갖는 유기 용매가 바람직하다.
150℃ 미만의 비점을 갖는 유기 용매는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 사염화탄소, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 모노클로로벤젠, 디클로로에틸리덴, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 메틸 에틸 케톤, 및 메틸 이소부틸 케톤을 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
이들 중에서, 아세트산에틸, 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 클로로포름, 및 사염화탄소가 특히 바람직하고, 아세트산에틸이 더 바람직하다.
-유화 또는 분산-
토너 재료의 유화 또는 분산은 수계 매체 중에 토너 재료를 함유하는 유상을 분산시킴으로써 행할 수 있다. 토너 재료의 유화 또는 분산 동안, 경화제와 프리폴리머를 신장 반응 또는 가교 반응시킬 수 있다.
프리폴리머를 생성하기 위한 반응 조건(예컨대, 반응 시간 및 반응 온도)은 특별히 한정되지 않으며 경화제와 프리폴리머의 조합에 따라 적절히 선택될 수 있다.
반응 시간은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 10분 내지 40시간, 더 바람직하게는 2시간 내지 24시간이다.
반응 온도는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 0℃ 내지 150℃, 더 바람직하게는 40℃ 내지 98℃이다.
수계 매체 중에 프리폴리머를 함유하는 분산액을 안정하게 형성하는 방법은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 용매 중에 토너 재료를 용해 및/또는 분산시켜 제조한 유상을 수계 매체상에 첨가한 후 전단력을 이용하여 분산시키는 방법을 포함한다.
분산에 사용되는 분산기는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 저속 전단식 분산기, 고속 전단식 분산기, 마찰식 분산기, 고압 제트식 분산기 및 초음파 분산기를 포함한다.
이들 중에서, 분산체(오일 액적)의 입경을 2 ㎛ 내지 20 ㎛의 범위로 제어할 수 있으므로 고속 전단식 분산기가 바람직하다.
고속 전단식 분산기를 사용하는 경우, 회전 속도, 분산 시간, 및 분산 온도와 같은 분산 조건은 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
회전 속도는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 1,000 rpm 내지 30,000 rpm, 더 바람직하게는 5,000 rpm 내지 20,000 rpm이다.
분산 시간은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 배치 방식의 경우 바람직하게는 0.1분 내지 5분이다.
분산 온도는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 가압하에서 바람직하게는 0℃ 내지 150℃, 더 바람직하게는 40℃ 내지 98℃이다. 일반적으로 말해서, 분산 온도가 높을수록 분산을 용이하게 행할 수 있다.
토너 재료의 유화 또는 분산에 사용되는 수계 매체의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 100 질량부의 토너 재료에 대하여 바람직하게는 50 질량부 내지 2,000 질량부, 더 바람직하게는 100 질량부 내지 1,000 질량부이다.
수계 매체의 양이 50 질량부 미만인 경우, 토너 재료의 분산 상태가 악화되어, 원하는 입경을 갖는 토너 모체 입자를 얻을 수 없다. 이의 양이 2,000 질량부를 초과하는 경우, 제조 비용이 증가할 수 있다.
토너 재료를 함유하는 유상을 유화 또는 분산시킬 때, 오일 액적과 같은 분산체를 안정화시켜 원하는 토너 입자 형상을 얻고 샤프한 입도 분포를 얻을 목적에서 분산제를 사용하는 것이 바람직하다.
분산제는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 계면활성제, 수불용성 무기 화합물 분산제, 및 고분자 보호 콜로이드를 포함한다. 이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다. 이들 중에서, 계면활성제가 바람직하다.
계면활성제는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 비이온성 계면활성제, 및 양성 계면활성제를 포함한다.
음이온성 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 알킬 벤젠 술폰산염, α-올레핀 술폰산염 및 인산 에스테르를 포함한다. 이들 중에서, 플로오로알킬기를 갖는 것이 바람직하다.
-유기 용매의 제거-
유화 슬러리와 같은 분산액으로부터 유기 용매를 제거하는 방법은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 전체 반응계를 서서히 가열하여 오일 액적 중의 유기 용매를 증발시키는 방법 및 분산액을 건조 분위기 중에 분무하여 오일 액적 중의 유기 용매를 제거하는 방법을 포함한다.
유기 용매가 제거될 때, 토너 모체 입자가 형성된다. 토너 모체 입자를 세정 및 건조할 수 있고, 추가로 분급할 수 있다. 분급은 액체 중에서 사이클론, 디켄터, 또는 원심 분리기에 의해 작은 입자를 제거함으로써 행하거나 또는 건조 후의 입자에 대하여 행할 수 있다.
얻어진 토너 모체 입자는 외첨제 및 대전 제어제와 같은 입자와 혼합될 수 있다. 혼합시 기계적 충격을 인가함으로써, 외첨제와 같은 입자가 토너 모체 입자의 표면으로부터 탈리하는 것을 방지할 수 있다.
기계적 충격을 인가하는 방법은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 고속으로 회전하는 블레이드에 의하여 혼합물에 충격력을 인가하는 방법, 고속 기류 중에 혼합물을 첨가하여 흐름 속도를 가속시켜 입자들을 다른 입자들과 충돌시키거나 복합 입자를 적절한 충격판에 충돌시키는 방법을 포함한다.
이 방법에 사용되는 장치는 임의의 제한 없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으며, 이의 예는 ANGMILL(Hosokawa Micron Corporation사 제품), I식 밀(Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd사 제품)을 개조하여 분쇄 공기압을 감소시킨 장치, 하이브리드화 시스템(Nara Machinery Co., Ltd사 제품), 크립트론 시스템(Kawasaki Heavy Industries, Ltd사 제품) 및 자동 유발을 포함한다.
(현상제)
본 발명의 현상제는 적어도 토너를 함유하고, 필요에 따라 캐리어와 같은 적절히 선택된 다른 성분들을 더 함유할 수 있다.
따라서, 현상제는 전사성 및 대전성이 우수하고 고화질 화상을 안정하게 형성할 수 있다. 현상제는 1성분 현상제 또는 2성분 현상제일 수 있으나, 최근의 높은 정보 처리 속도에 대응한 고속 프린터에 사용되는 경우에는 수명이 향상될 수 있으므로 2성분 현상제가 바람직하다.
현상제를 1성분 현상제로서 사용하는 경우, 토너가 반복적으로 공급되고 소모될지라도 토너 입자의 직경이 크게 변하지 않고, 토너가 현상 롤러에 대한 막 형성을 야기하지 않으며, 토너층의 두께를 얇게 하는 블레이드와 같은 층 두께 조절 부재에의 융착이 없고, 현상 장치에서 장시간 교반되어도 우수하고 안정한 현상성 및 화상을 제공한다.
현상제를 2성분 현상제로서 사용하는 경우, 토너가 반복적으로 공급되고 소모될지라도 현상제 중의 토너 입자의 직경이 크게 변하지 않고, 토너가 현상 장치에서 장시간 교반되어도 우수하고 안정한 현상성 및 화상을 제공할 수 있다.
<캐리어>
캐리어는 임의의 제한 없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택되지만, 심재 및 심재를 피복하는 수지층을 갖는 캐리어가 바람직하다.
-심재-
심재의 재료는 임의의 제한 없이 의도하는 목적에 따라 적절히 선택되며, 이의 예는 50 emu/g 내지 90 emu/g의 망간-스트론튬(Mn-Sr) 재료, 및 50 emu/g 내지 90 emu/g의 망간-마그네슘(Mn-Mg) 재료를 포함한다. 충분한 화상 밀도를 확보하기 위해서는, 철 분말(100 emu/g 이상), 및 마그네타이트(75 emu/g 내지 120 emu/g)와 같은 경자성 재료를 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 브러시의 형태로 담지체 상에 담지된 현상제에 의해 감광체에 인가되는 충격이 감소될 수 있어 화질 향상에 유리하므로 30 emu/g 내지 80 emu/g의 구리-아연 재료와 같은 연자성 재료를 사용하는 것이 바람직하다.
이들은 단독으로 또는 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.
심재의 체적 평균 입경은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 10 ㎛ 내지 150 ㎛, 더 바람직하게는 40 ㎛ 내지 100 ㎛이다. 이의 체적 평균 입경이 10 ㎛ 미만이면, 캐리어 입경 분포에서 미립자의 비율이 증가하여 캐리어 입자당 자화가 낮아 캐리어 비산이 일어난다. 이의 체적 평균 입경이 150 ㎛를 초과하면, 비표면적이 감소되어, 토너 비산을 야기할 수 있어, 솔리드 화상 부분이 많은 풀 컬러 인쇄에서 특히 솔리드 화상 부분에서의 재현성이 악화된다.
토너가 2성분 현상제에 사용되는 경우, 토너는 캐리어와 혼합하여 사용된다. 2성분 현상제 중의 캐리어의 양은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 100 질량부의 2성분 현상제에 대하여 바람직하게는 90 질량부 내지 98 질량부, 더 바람직하게는 93 질량부 내지 97 질량부이다.
본 발명의 현상제는 자성 1성분 현상 방법, 비자성 1성분 현상 방법, 및 2성분 현상 방법과 같은 각종 공지된 전자사진법에 의한 화상 형성에 적합하게 사용될 수 있다.
(현상제 수용 용기)
본 발명의 현상제 수용 용기는 본 발명의 현상제를 수용한다. 이 용기는 특별히 한정되지 않으며 공지된 용기로부터 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 용기 본체와 캡을 갖는 것을 포함한다.
용기 본체의 크기, 형상, 구조 및 재료는 특별히 한정되지 않는다. 용기 본체는 바람직하게는 예컨대 중공 원통형이다. 내면에 나선형 요철부를 갖고 이들의 일부 또는 전부가 아코디언 형상을 형성할 수 있고 수용된 현상제가 회전에 의해 배출구 포트로 전달될 수 있는 중공 원통체인 것이 특히 바람직하다. 현상제 수용 용기의 재료는 특별히 한정되지 않으며 바람직하게는 용기 본체가 고도의 치수 정확성을 갖고 형성될 수 있는 것이다. 이의 예는 폴리에스테르 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리염화비닐 수지, 폴리아크릴산, 폴리카르보네이트 수지, ABS 수지 및 폴리아세탈 수지를 포함한다.
상기 현상제 수용 용기는 취급성이 우수하다. 즉, 보관, 운송에 적합하고, 예컨대 후술되는 프로세스 카트리지 및 화성 형성 장치에 탈착가능하게 설치되어 현상제의 보급에 적합하게 사용된다.
(화상 형성 장치 및 화상 형성 방법)
본 발명의 화상 형성 장치는 적어도 정전 잠상 담지체, 정전 잠상 형성 수단, 및 현상 수단을 포함하고, 필요에 따라 다른 수단을 더 포함한다.
본 발명의 화상 형성 방법은 적어도 정전 잠상 형성 단계 및 현상 단계를 포함하고, 필요에 따라 다른 단계를 더 포함한다.
화상 형성 방법은 화상 형성 장치에 의해 적합하게 행할 수 있고, 정전 잠상 형성 단계는 정전 잠상 형성 수단에 의해 적합하게 행할 수 있으며, 현상 단계는 현상 수단에 의해 적합하게 행할 수 있고, 다른 단계는 다른 수단에 의해 적합하게 행할 수 있다.
<정전 잠상 담지체>
정전 잠상 담지체의 재료, 구조 및 크기는 특별히 한정되지 않으며 업계에 공지된 것들로부터 적절히 선택될 수 있다. 재료에 관해서, 정전 잠상 담지체는 예컨대 무정질 실리콘 또는 셀렌으로 제조된 무기 감광체, 또는 폴리실란 또는 프탈로폴리메틴으로 제조된 유기 감광체이다. 이들 중에서, 무정질 실리콘 감광체가 수명이 길므로 바람직하다.
무정질 실리콘 감광체는 예컨대 지지체 및 50℃ 내지 400℃로 가열된 상기 지지체 상에 진공 증착, 스퍼터링, 이온 플레이팅, 열 CVD(화학 증착), 광 CVD 또는 플라즈마 CVD와 같은 성막 방법에 의해 형성되는 a-Si의 전기 광전도층을 갖는 감광체일 수 있다. 이들 중에서, 직류의 인가 또는 고주파 또는 마이크로파 글로우 방전에 의해 가스 원료를 분해하여 지지체 상에 a-Si 퇴적막을 형성하는 플라즈마 CVD가 적합하게 이용된다.
정전 잠상 담지체의 형상은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 중공 원통형이다. 중공 원통형 정전 잠상 담지체의 외경은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 3 mm 내지 100 mm, 더 바람직하게는 5 mm 내지 50 mm, 특히 바람직하게는 10 mm 내지 30 mm이다.
<정전 잠상 형성 수단 및 정전 잠상 형성 단계>
정전 잠상 형성 수단은 정전 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 수단이라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시키는 대전 부재 및 정전 잠상 담지체의 표면을 화상에 따라 노광하는 노광 부재를 적어도 포함하는 수단을 포함한다.
정전 잠상 형성 단계는 정전 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 정전 잠상 형성 단계는 예컨대 정전 잠상 담지체의 표면을 대전시킨 다음 이 표면을 화상에 따라 노광함으로써 정전 잠상 형성 수단을 이용하여 행할 수 있다.
-대전 부재 및 대전-
대전 부재는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 예컨대 도전성 또는 반도전성 롤러, 브러시, 필름 및 고무 블레이드를 갖는 자체 공지된 접촉형 대전기 및 코로트론 및 스코로트론과 같은 코로나 방전을 이용하는 비접촉형 대전기를 포함한다.
대전은 예컨대 대전 부재를 이용하여 정전 잠상 담지체의 표면에 전압을 인가함으로써 행할 수 있다.
대전 부재는 대전 롤러 및 자기 브러시 또는 퍼 브러시와 같은 임의의 형상을 가질 수 있다. 이의 형상은 화상 형성 장치의 사양 또는 형태에 따라 적합하게 선택될 수 있다.
대전 부재는 상기 언급한 접촉형 대전 부재에 한정되지 않는다. 그러나, 대전 부재로부터 발생되는 오존의 양이 저감된 화상 형성 장치를 제조한다는 관점에서 접촉형 대전 부재가 바람직하게 사용된다.
-노광 부재 및 노광-
노광 부재는 대전 부재로 대전된 정전 잠상 담지체의 표면에 원하는 화상에 따른 노광을 행하는 것이면 특별히 한정되지 않으며 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 복사 광학 노광기, 로드 렌즈 어레이 노광기, 레이저 광학 노광기, 및 액정 셔터 노광기와 같은 각종 노광 부재를 포함한다.
노광 부재에 사용되는 광원은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 형광 램프, 텅스텐 램프, 할로겐 램프, 수은 램프, 나트륨 램프, 발광 다이오드(LED), 레이저 다이오드(LD) 및 일렉트로루미네센스(EL) 장치와 같은 종래의 발광 장치를 포함한다.
또한, 원하는 파장 범위의 광만을 방출하기 위하여 각종 필터를 사용할 수 있다. 필터의 예는 샤프 컷 필터, 밴드 패스 필터, 적외선 컷 필터, 다이크로익 필터, 간섭 필터 및 색 온도 변환 필터를 포함한다.
노광은 예컨대 노광 부재를 이용하여 정전 잠상 담지체의 표면을 화상에 따라 노광함으로써 행할 수 있다.
본 발명에서, 광은 정전 잠상 담지체의 지지체를 향하는 측으로부터 화상에 따라 인가될 수 있다.
<현상 수단 및 현상 단계>
현상 수단은 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 가시상을 형성하는 토너를 함유하는 현상 수단이라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다.
현상 단계는 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 현상 단계는 현상 수단에 의해 행할 수 있다.
현상 수단은 건식 또는 습식 현상 공정을 이용할 수 있고, 단색 또는 다색 현상 수단일 수 있다.
현상 수단은, 교반시 발생하는 마찰에 의해 토너를 대전시키는 교반기, 내부에 고정된 자기장 발생 수단, 및 표면에 토너를 함유하는 현상제를 담지하고 회전가능한 현상제 담지체를 갖는 현상 장치인 것이 바람직하다.
현상 수단 내에서는, 토너 입자와 캐리어 입자가 교반되고 혼합되어, 이들 사이에서 발생한 마찰에 의하여 토너 입자가 대전된다. 대전된 토너 입자는 회전하는 자기 롤러의 표면에 체인형으로 유지되어 자기 브러시를 형성한다. 자기 롤러는 정전 잠상 현상 부재 근방에 배치되므로, 자기 롤러 상에 자기 브러시를 형성하는 토너 입자의 일부가 전기적 흡입력의 작용에 의해 정전 잠상 현상 부재의 표면으로 이동된다. 그 결과, 정전 잠상이 토너 입자로 현상되어 정전 잠상 현상 부재의 표면에 토너 가시상을 형성한다.
<다른 수단 및 다른 단계>
다른 수단의 예는 전사 수단, 정착 수단, 클리닝 수단, 제전 수단, 리사이클링 수단, 및 제어 수단을 포함한다.
다른 단계의 예는 전사 단계, 정착 단계, 클리닝 단계, 제전 단계, 리사이클링 단계, 및 제어 단계를 포함한다.
-전사 수단 및 전사 단계-
전사 수단은 기록 매체 상에 가시상을 전사하는 수단이라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 바람직하게는, 전사 수단은, 가시상을 중간 전사체에 전사하여 복합 전사상을 형성하는 1차 전사 수단 및 상기 복합 전사상을 기록 매체 상에 전사하는 2차 전사 수단을 포함한다.
전사 단계는 기록 매체 상에 가시상을 전사하는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이 단계에서, 바람직하게는, 가시상이 일차적으로 중간 전사체에 전사되고, 이렇게 전사된 가시상이 이차적으로 기록 매체에 전사된다.
예컨대, 전사 단계는 전사 대전기로 감광체를 대전하여 가시상을 전사함으로써 전사 수단을 이용하여 행할 수 있다.
여기서, 이차적으로 기록 매체 상에 전사되는 화상이 복수 색의 토너로 이루어지는 컬러 화상인 경우, 전사 수단이 중간 전사체 상에 색 토너를 순차적으로 중첩하여 중간 전사체 상에 화상을 형성하고 중간 전사체 상의 화상을 중간 전사 수단에 의해 이차적으로 기록 매체 상에 한번에 전사하는 구성을 이용할 수 있다.
중간 전사체는 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 공지된 전사체로부터 적절히 선택될 수 있다. 예컨대, 중간 전사체는 바람직하게는 전사 벨트이다.
전사 수단(1차 및 2차 전사 수단 포함)은 바람직하게는 적어도 가시상을 감광체로부터의 기록 매체 상으로 전사하는 전사기를 포함한다. 전사기의 예는 코로나 방전을 이용하는 코로나 전사기, 전사 벨트, 전사 롤러, 압력 전사 롤러 및 점착 전사기를 포함한다.
기록 매체는 현상된 미정착 화상을 전사할 수 있는 것이면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 기록 매체의 예는 보통지 및 OHP용 PET 베이스를 포함하며, 보통지가 일반적으로 사용된다.
-정착 수단 및 정착 단계-
정착 수단은 기록 매체 상에 전사된 전사상을 정착시키는 수단이라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 공지된 가열 가압 부재가 바람직하다. 이의 예는 가열 롤러 및 가압 롤러의 조합 및 가열 롤러, 가압 롤러 및 무단 벨트의 조합을 포함한다.
정착 단계는 기록 매체 상에 전사된 전사상을 정착시키는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 정착 단계는 각 색 토너의 화상이 기록 매체 상에 전사될 때마다 행하거나 또는 색 토너들의 적층 화상에 대해 한번에(동시에) 행할 수 있다.
정착 단계는 정착 수단에 의해 행할 수 있다.
가열 가압 부재는 통상 바람직하게는 80℃ 내지 200℃에서 가열을 행한다.
특히, 본 발명에서는, 의도하는 목적에 따라 정착 수단에 더하여 또는 정착 수단 대신에 공지된 광정착기를 사용할 수 있다.
정착 단계의 면압은 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있으나, 바람직하게는 10 N/cm2 내지 80 N/cm2이다.
-클리닝 수단 및 클리닝 단계-
클리닝 수단은 감광체 상에 잔존하는 토너를 제거할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 자기 브러시 클리너, 정전 브러시 클리너, 자기 롤러 클리너, 블레이드 클리너, 브러시 클리너 및 웹 클리너를 포함한다.
클리닝 단계는 감광체 상에 잔존하는 토너를 제거하는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이것은 클리닝 수단에 의해 행할 수 있다.
-제전 수단 및 제전 단계-
제전 수단은 감광체에 대하여 제전 바이어스를 인가하여 제전하는 수단이라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 제전 램프를 포함한다.
제전 단계는 감광체에 대하여 제전 바이어스를 인가하여 제전하는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이것은 제전 수단에 의해 행할 수 있다.
-리사이클링 수단 및 리사이클링 단계-
리사이클링 수단은 클리닝 단계에서 제거된 토너를 현상 장치로 리사이클링하는 수단이라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 공지된 반송 수단을 포함한다.
리사이클링 단계는 클리닝 단계에서 제거된 토너를 현상 장치로 리사이클링하는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 리사이클링 단계는 리사이클링 수단에 의해 행할 수 있다.
-제어 수단 및 제어 단계-
제어 수단은 상기 각 수단의 동작을 제어할 수 있다면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 이의 예는 시퀀서 및 컴퓨터와 같은 장치를 포함한다.
제어 단계는 상기 각 수단의 동작을 제어하는 단계라면 특별히 한정되지 않으며 의도하는 목적에 따라 적절히 선택될 수 있다. 제어 단계는 제어 수단에 의해 행할 수 있다.
이제 도 1을 참조하여 본 발명의 화상 형성 장치에 의해 화상 형성 방법을 실시하는 한 실시양태를 설명한다. 도 1에 도시된 화상 형성 장치(100A)는 정전 잠상 담지체로서의 감광체 드럼(10)(이하 "감광체(10)"라 칭할 수 있음), 대전 수단으로서의 대전 롤러(20), 노광 수단으로서의 노광 장치(30), 현상 수단으로서의 현상기(40), 중간 전사체(50), 클리닝 블레이드를 갖는 클리닝 수단으로서의 클리닝 장치(60) 및 제전 수단으로서의 제전 램프(70)를 포함한다.
중간 전사체(50)는 무단 벨트이고, 상기 벨트 내부에 배치되어 그 둘레에서 벨트가 신장되는 3개의 롤러(51)에 의해 화살표로 표시된 방향으로 이동가능하게 설계되어 있다. 상기 3개의 롤러(51)의 일부는 상기 중간 전사체(50)에 소정의 전사 바이어스(1차 전사 바이어스)를 인가할 수 있는 전사 바이어스 롤러로서도 기능한다. 또한, 클리닝 블레이드를 포함하는 클리닝 장치(90)가 상기 중간 전사체(50) 근방에 배치된다. 또한, 기록 매체로서의 전사지(95) 상에 현상된 화상(토너 화상)을 전사(2차 전사)하기 위한 전사 바이어스를 인가할 수 있는 전사 수단으로서의 전사 롤러(80)가 상기 중간 전사체(50)에 대향하여 상기 중간 전사체(50) 근방에 배치된다. 또한, 상기 중간 전사체(50) 주위에, 중간 전사체(50) 상에 전사된 토너 화상에 전하를 인가하기 위한 코로나 대전기(58)가 중간 전사체(50)의 회전 방향으로 정전 잠상 담지체(10)와 중간 전사체(50)의 접촉부 및 중간 전사체(50)와 전사지(95)의 접촉부 사이에 배치된다.
현상기(40)는 현상제 담지체로서의 현상 벨트(41); 및 상기 현상 벨트(41) 주위에 배열된 블랙 현상 유닛(45K), 옐로우 현상 유닛(45Y), 마젠타 현상 유닛(45M) 및 시안 현상 유닛(45C)을 포함한다. 여기서, 블랙 현상 유닛(45K)은 현상제 용기(42K), 현상제 공급 롤러(43K) 및 현상 롤러(44K)를 포함한다. 옐로우 현상 유닛(45Y)은 현상제 용기(42Y), 현상제 공급 롤러(43Y) 및 현상 롤러(44Y)를 포함한다. 마젠타 현상 유닛(45M)은 현상제 롤러(42M), 현상제 공급 롤러(43M) 및 현상 롤러(44M)를 포함한다. 시안 현상 유닛(45C)은 현상제 롤러(42C), 현상제 공급 롤러(43C) 및 현상 롤러(44C)를 포함한다. 또한, 현상 벨트(41)는 복수의 벨트 롤러 둘레에서 회전가능하게 신장되는 무단 벨트이고 부분적으로 정전 잠상 담지체(10)와 접촉한다.
도 1에 도시된 컬러 화상 형성 장치(100)에서, 대전 롤러(20)가 감광체 드럼(10)의 표면을 균일하게 대전시키고, 이어서 노광 장치(30)가 감광체 드럼(10)을 화상에 따라 노광하여 정전 잠상을 형성한다. 이어서, 감광체 드럼(10) 상에 형성된 정전 잠상을 현상기(40)로부터 공급된 토너로 현상하여 토너 화상을 형성한다. 또한, 토너 화상을 롤러(51)로부터 인가되는 전압에 의하여 중간 전사체(50) 상에 전사(1차 전사)한 다음 전사지(95) 상에 전사(2차 전사)한다. 그 결과, 전사된 화상이 전사지(95) 상에 형성된다. 특히, 감광체 드럼(10) 상에 남아있는 잔존 토너를 클리닝 장치(60)에 의해 제거하고 감광체 드럼(10)을 일단 제전 램프(70)에 의해 제전한다.
도 2는 본 발명의 화상 형성 장치의 다른 예의 개략 구성도이다. 화상 형성 장치(100B)는, 현상 벨트(41)가 포함되지 않고, 감광체 드럼(10) 주위에, 블랙 현상 유닛(45K), 옐로우 현상 유닛(45Y), 마젠트 현상 유닛(45M) 및 시안 현상 유닛(45C)이 정전 잠상 담지체에 직접 대향하여 배치되는 것을 제외하고, 도 1에 도시된 화상 형성 장치(100A)와 동일한 구성을 가진다.
도 3은 본 발명의 화상 형성 장치의 또 다른 예의 개략 구성도이다. 도 2에 도시된 컬러 화상 형성 장치는 복사 장치 본체(150), 급지 테이블(200), 스캐너(300) 및 원고 자동 반송장치(ADF)(400)를 포함한다.
무단 벨트인 중간 전사체(50)는 복사 장치 본체(150)의 중앙부에 배치된다. 중간 전사체(50)는지지 롤러(14, 15 및 16) 둘레에서 신장되고 도 3에서 시계 방향으로 회전할 수 있다. 지지 롤러(15) 근방에는, 중간 전사체(50) 상에 잔류하는 잔존 토너를 제거하기 위해 중간 전사체용 클리닝 장치(17)가 배치되어 있다. 지지 롤러(14 및 15) 둘레에서 신장된 중간 전사체(50) 상에는, 그 반송 방향을 따라 옐로우, 시안, 마젠타 및 블랙의 화상 형성 수단(18)이 서로 대향하여 평행하게 배치된 탠덤형 현상기(120)가 배치되어 있다. 노광 부재로서의 노광 장치(21)는 상기 탠덤형 현상기(120) 근방에 배치된다. 또한, 탠덤형 현상기(120)가 배치되는 측과 반대되는 중간 전사체(50) 측에 2차 전사 장치(22)가 배치된다. 상기 2차 전사 장치(22)에서, 무단 벨트인 2차 전사 벨트(24)가 한 쌍의 롤러(23) 둘레에서 신장되고, 2차 전사 벨트(24) 상에서 반송되는 전사지와 중간 전사체(50)가 서로 접촉할 수 있다. 여기서, 정착 수단으로서의 정착 장치(25)는 2차 전사 장치(22) 근방에 배치된다. 정착 장치(25)는 무단 벨트인 정착 벨트(26) 및 정착 벨트에 대하여 압압되게 배치되는 가압 롤러(27)를 포함한다.
여기서, 탠덤형 화상 형성 장치에서는, 2차 전사 장치(22) 및 정착 장치(25)의 근방에 전사지의 양면에 화상을 형성하는 경우 전사지를 반전시키기 위한 시트 반전 장치(28)가 배치된다.
이어서, 탠덤형 현상기(120)를 이용한 풀 컬러 화상 형성 방법(컬러 복사)에 대해 설명한다. 먼저, 원고 자동 반송장치(ADF)(400)의 원고대(130) 상에 컬러 원고를 셋팅한다. 별법으로, 원고 자동 반송장치(400)를 열고, 스캐너(300)의 접촉 유리(32) 상에 컬러 원고를 셋팅하고, 원고 자동 반송장치(400)를 닫는다.
시작 버튼(도시 생략)을 누르면, 컬러 원고를 원고 자동 반송장치(400)에 셋팅한 경우에는 컬러 원고가 반송되어 접촉 유리(32)로 이동된 후 또는 컬러 원고를 접촉 유리(32) 상에 셋팅한 경우에는 즉시 스캐너(300)가 구동하여 제1 주행체(33) 및 제2 주행체(34)가 주행한다. 이 때, 제1 주행체(33)에서 광원으로부터 광이 조사되고, 원고의 표면으로부터 반사된 광이 제2 주행체(34)에서 거울에 의해 반사된 다음, 결상 렌즈(35)를 통해 판독 센서(36)에 의해 수광된다. 따라서, 컬러 원고(컬러 화상)이 판독되어 블랙, 옐로우, 마젠타 및 시안의 화상 정보를 형성한다.
블랙, 옐로우, 마젠타 및 시안의 화상 정보는 탠덤형 현상기(120)의 화상 형성 수단(18)(블랙 화상 형성 수단, 옐로우 화상 형성 수단, 마젠타 화상 형성 수단, 및 시안 화상 형성 수단)으로 전달되어, 블랙, 옐로우, 마젠타 및 시안의 토너 화상이 화상 형성 유닛에 형성된다. 도 4에 도시된 바와 같이, 탠덤형 현상기(120)의 화상 형성 수단(18)(블랙 화상 형성 수단, 옐로우 화상 형성 수단, 마젠타 화상 형성 수단, 및 시안 화상 형성 수단)은 정전 잠상 담지체(10)[블랙 정전 잠상 담지체(10K), 옐로우 정전 잠상 담지체(10Y), 마젠타 정전 잠상 담지체(10M), 및 시안 정전 잠상 담지체(10C)]; 상기 정전 잠상 담지체(10)를 균일하게 대전시키는 대전 장치(160); 컬러 화상 정보에 기초하여 정전 잠상 담지체를 화상에 따라 노광(도 4에서 L)하여 정전 잠상 담지체 상의 컬러 화상에 따라 정전 잠상을 형성하는 노광 장치; 정전 잠상을 컬러 토너(블랙 컬러 토너, 옐로우 컬러 토너, 마젠타 컬러 토너, 및 시안 컬러 토너)로 현상하여 컬러 토너의 토너 화상을 형성하는 현상 장치(61); 토너 화상을 중간 전사체(50) 상에 전사시키는 전사 대전기(62); 클리닝 장치(63); 및 제전기(64)를 포함한다. 각 화상 형성 수단(18)은 컬러의 화상 정보에 기초하여 단색 화상(블랙 화상, 옐로우 화상, 마젠타 화상, 및 시안 화상)을 형성할 수 있다. 이렇게 형성된 블랙 화상[즉, 블랙 정전 잠상 담지체(10K) 상에 형성된 블랙 화상], 옐로우 화상[즉, 옐로우 정전 잠상 담지체(10Y) 상에 형성된 옐로우 화상], 마젠타 화상[즉, 마젠타 정전 잠상 담지체(10M) 상에 형성된 마젠타 화상], 및 시안 화상(즉, 시안 정전 잠상 담지체(10C) 상에 형성된 시안 화상]은 지지 롤러(14, 15 및 16)에 의해 회전 이동되는 중간 전사체(50) 상에 순차적으로 전사(1차 전사)된다. 블랙 화상, 옐로우 화상, 마젠타 화상, 및 시안 화상이 중간 전사체(50) 상에서 중첩되어 복합 컬러 화상(컬러 전사상)을 형성한다.
한편, 급지 테이블(200) 상에서, 급지 롤러(142) 중 하나를 선택적으로 회전시켜 페이퍼 뱅크(143)에 다단으로 장착된 급지 카세트(144) 중 하나로부터 시트(기록지)를 공급한다. 시트를 분리 롤러(145)에 의해 하나씩 분리하고 급지로(146)에 보낸다. 시트(기록지)는 반송 롤러(147)로 반송되어 복사기 본체(150)의 급지로(148)로 인도되고 레지스트 롤러(49)와 충돌하여 멈춘다. 별법으로, 급지 롤러(142)를 회전시켜 수동 공급 트레이(54) 상에 시트(기록지)를 공급한다. 시트(기록지)는 분리 롤러(52)에 의해 하나씩 분리되어 수동 공급 트레이(53) 인도되고, 레지스트 롤러(49)와 충돌하여 멈춘다. 특히, 레지스트 롤러(49)는 일반적으로는 접지되어 사용되지만, 시트의 지분 제거를 위해 바이어스가 인가된 상태로 사용될 수도 있다. 이어서, 중간 전사체(50) 상에 형성된 복합 토너 화상(컬러 전사상)의 타이밍에 맞춰 레지스트 롤러(49)를 회전시킴으로써, 시트(기록지)를 중간 전사체(50)와 2차 전사 장치(22) 사이로 공급한다. 이로써, 복합 토너 화상(컬러 전사상)이 시트(기록지) 상에 2차 전사 장치(22)에 의해 전사(2차 전사)되어 시트(기록지) 상에 컬러 화상을 형성한다. 특히, 화상 전사 후 중간 전사체(50) 상에 잔류하는 잔존 토너는 중간 전사체용 클리닝 장치(17)에 의해 제거된다.
컬러 화상이 전사된 시트(기록지)는 2차 전사 장치(22)에 의해 반송된 후 정착 장치(25)로 반송된다. 정착 장치(25)에서, 복합 토너 화상(컬러 전사상)이 열 및 압력의 작용에 의해 시트(기록지) 상에 정착된다. 이어서, 시트(기록지)가 스위칭 클로(55)에 의해 스위칭되고, 배출 롤러(56)에 의해 배출되어 배지 트레이(57)에 쌓인다. 별법으로, 시트가 스위칭 클로(55)에 의해 스위칭되고, 반전 장치(28)에 의해 반전되어 다시 전사 위치로 인도된다. 마찬가지로 이면에도 화상을 형성한 후, 기록지가 배출 롤러(56)에 의해 배출되어 배지 트레이(57)에 쌓인다.
(프로세스 카트리지)
본 발명의 프로세스 카트리지는 각종 화상 형성 장치에 탈착가능하게 설치되도록 성형되며, 적어도 정전 잠상을 담지하는 정전 잠상 담지체 및 정전 잠상 담지체 상에 담지된 정전 잠상을 본 발명의 현상제로 현상하여 토너 화상을 형성하는 현상 수단을 포함한다. 본 발명의 프로세스 카트리지는 필요에 따라 다른 수단을 더 포함할 수 있다.
현상 수단은 적어도 본 발명의 현상제를 수용하는 현상제 수용 용기, 및 현상제 수용 용기에 수용된 현상제를 담지하고 반송하는 현상제 담지체를 포함한다. 현상 수단은 예컨대 담지하는 현상제의 두께를 규제하기 위한 규제 부재를 더 포함할 수 있다.
도 5는 본 발명의 프로세스 카트리지의 한 예를 도시한 것이다. 프로세스 카트리지(110)는 감광체 드럼(10), 코로나 대전기(52), 현상기(40), 전사 롤러(80), 및 클리닝 장치(90)를 포함한다.
실시예
이하 본 발명을 실시예에 의해 설명한다. 본 발명은 실시예에 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 달리 언급하지 않는 한, "부(들)"는 "질량부(들)"를 의미한다. 달리 언급하지 않는 한, "%"는 "질량%"를 의미한다.
이하 실시예에서의 측정은 본 명세서 중에 기재된 방법으로 측정되었다.
(제조예 A-1)
<비정질 폴리에스테르 수지 A1의 합성>
냉각관, 교반기 및 질소도입관이 장착된 반응조에 테레프탈산(26.5 부), 비스페놀 A의 에틸렌 옥시드 2.2몰 부가물(13.5 부), 비스페놀 A의 프로필렌 옥시드 2.2몰 부가물(59.9 부), 및 디부틸주석옥시드(0.2 부)를 투입하였다. 혼합물을 상압하 230℃에서 4시간 반응시킨 후, 10 mmHg 내지 15 mmHg의 감압하에 5시간 반응시켜 비정질 폴리에스테르 수지 A1을 얻었다.
(제조예 A-2)
<비정질 폴리에스테르 수지 A2의 합성>
냉각관, 교반기 및 질소도입관이 장착된 반응조에 이소프탈산(22.4 부), 비스페놀 A의 에틸렌 옥시드 2.2몰 부가물(56.9 부), 비스페놀 A의 프로필렌 옥시드 2.2몰 부가물(15.8 부), 및 디부틸주석옥시드(0.2 부)를 투입하였다. 혼합물을 상압하 230℃에서 4시간 반응시킨 후, 10 mmHg 내지 15 mmHg의 감압하에 5시간 반응시켜 비정질 폴리에스테르 수지 A2를 얻었다.
(제조예 A-3)
<비정질 폴리에스테르 수지 A3의 합성>
냉각관, 교반기 및 질소도입관이 장착된 반응조에 테레프탈산(16.5 부), 아디프산(21.7 부), 비스페놀 A의 에틸렌 옥시드 2.2몰 부가물(38.7 부), 3-메틸-1,5-펜탄디올(21.1 부), 및 디부틸주석옥시드(0.2 부)를 투입하였다. 혼합물을 상압하 230℃에서 4시간 반응시킨 후, 10 mmHg 내지 15 mmHg의 감압하에 5시간 반응시켜 비정질 폴리에스테르 수지 A3를 얻었다.
(제조예 A-4)
<비정질 폴리에스테르 수지 A4의 합성>
냉각관, 교반기 및 질소도입관이 장착된 반응조에 테레프탈산(25.8 부), 아디프산(27.8 부), 3-메틸-1,5-펜탄디올(44.9 부), 트리메틸올프로판(1.5 부), 및 디부틸주석옥시드(0.2 부)를 투입하였다. 혼합물을 상압하 230℃에서 4시간 반응시킨 후, 10 mmHg 내지 15 mmHg의 감압하에 5시간 반응시켜 비정질 폴리에스테르 수지 A4를 얻었다.
이어서, 냉각관, 교반기 및 질소도입관이 장착된 반응조에 비정질 폴리에스테르 수지 A4의 중간체(90 부) 및 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)(10 부)를 투입하였다. 혼합물을 아세트산에틸(100 부)로 희석하고 80℃에서 5시간 반응시켜 프리폴리머인 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 얻었다.
(제조예 A-5 내지 A-17)
<비정질 폴리에스테르 수지 A5 내지 A17의 합성>
각 모노머의 종류 및 양을 표 1-1 및 1-2에 나타낸 것으로 변경한 것 외에는 제조예 A-4와 동일한 방법으로, 프리폴리머인 비정질 폴리에스테르 수지 A5 내지 A17의 아세트산에틸 용액을 얻었다.
각 모노머의 종류 및 양은 표 1-1 및 1-2에 나타내었다. 이들 양의 단위는 "질량부"이다.
표 1-3 및 1-4는 디카르복실산 성분에서의 각 디카르복실산의 몰비(%) 및 디올 성분에서의 각 디올의 몰비(%)를 나타낸다.
표 2는 비정질 폴리에스테르 수지 A4 내지 A6 및 A8 내지 A17의 아세트산에틸 용액의 원재료 배합비를 나타낸다. 상기 비의 단위는 질량부이다.
[표 1-1]
Figure 112017124603121-pat00001
[표 1-2]
Figure 112017124603121-pat00002
[표 1-3]
Figure 112017124603121-pat00003
[표 1-4]
Figure 112017124603121-pat00004
[표 2]
Figure 112017124603121-pat00005
<결정성 폴리에스테르 수지 B의 합성>
질소도입관, 탈수관, 교반기 및 열전대가 장착된 5 L 4구 플라스크에, 도데칸디오산 및 1,6-헥산디올을, OH/COOH로 표시되는 카르복실기에 대한 수산기의 몰비가 0.9가 되도록 투입하였다. 얻어지는 혼합물을 티탄 테트라이소프로폭시드(수지 성분에 대하여 500 ppm)와 180℃에서 10시간 반응시켰다. 반응 혼합물을 200℃로 가열하고 3시간 반응시킨 후, 8.3 kPa의 압력에서 2시간 더 반응시켜 결정성 폴리에스테르 수지 B를 얻었다.
(실시예 1)
<마스터 배치(MB)의 제조>
물(1,200 부), 500부의 카본 블랙(Printex 35, Evonik Degussa Japan Co., Ltd사 제품)[DBP 오일 흡수량 = 42 mL/100 mg, pH = 9.5], 및 500부의 비정질 폴리에스테르 수지 A1를 첨가하고, HENSCHEL 믹서(NIPPON COLE & ENGINEERING CO., LTD에 의해 제조)에 의하여 함께 혼합하고, 생성되는 혼합물을 2개의 롤밀을 이용하여 150℃에서 30분 혼련하였다. 얻어지는 혼련된 생성물을 압연 냉각한 후 분쇄기로 분쇄하여 마스터 배치 1을 얻었다.
<WAX 분산액의 제조>
교반봉 및 온도계를 셋팅한 용기에 이형제로서 50부의 파라핀 왁스(HNP-9, Nippon Seiro Co., Ltd사 제조, 탄화수소 왁스, 융점: 75℃, SP값: 8.8) 및 450부의 아세트산에틸을 첨가한 후, 혼합하면서 80℃로 가열하였다. 온도를 80℃에서 5시간 유지한 후, 1시간에 걸쳐 30℃로 냉각하였다. 생성되는 혼합물을, 송액 속도 1 kg/hr, 디스크 원주 속도 6 m/s, 0.5 mm-지르코니아 비드 80 체적% 충전, 및 3 패스의 조건에서, 비드 밀(ULTRA VISCOMILL, AIMEX CO., Ltd사 제품)로 분산시켜 [WAX 분산액]을 얻었다.
<결정성 폴리에스테르 수지 분산액의 제조>
교반봉 및 온도계를 장착한 용기에 50부의 결정성 폴리에스테르 수지 B 및 450부의 아세트산에틸을 투입하고, 얻어진 혼합물을 교반하면서 80℃로 가열하였다. 온도를 80℃에서 5시간 유지한 후, 1시간에 걸쳐 30℃로 냉각하였다. 생성물을, 송액 속도 1 kg/hr, 디스크 원주 속도 6 m/s, 직경 0.5 mm 지르코니아 비드 80 체적% 충전, 및 3 패스의 조건에서, 비드 밀(ULTRA VISCOMILL, AIMEX CO., Ltd사 제품)로 분산시켜 [결정성 폴리에스테르 수지 분산액]을 얻었다.
<유상의 제조>
용기에 500부의 [WAX 분산액], 300부의 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액], 500부의 [결정성 폴리에스테르 수지 분산액], 700부의 [비정질 폴리에스테르 수지 A1], 100부의 [마스터 배치 1], 및 경화제로서 2부의 이소포론 디아민을 투입하였다. 생성되는 혼합물을 TK 호모믹서(PRIMIX Corporation사 제조)로 5,000 rpm에서 60분 혼합하여 [유상]을 얻었다.
<유기 입자 에멀션(입자 분산액)의 합성>
교반봉 및 온도계를 장착한 반응 용기에, 683부의 물, 메타크릴산-에틸렌 옥시드 부가물의 황산 에스테르의 나트륨염(ELEMINOL RS-30, Sanyo Chemical Industries, Ltd사 제조) 11부, 138부의 스티렌, 138부의 메타크릴산, 및 1부의 과황산암모늄을 투입하고, 생성되는 혼합물을 15분간 400 rpm에서 교반하여, 백색의 에멀션을 얻었다. 얻어진 에멀션을 가열하여 계 온도를 75℃로 한 후, 5시간 반응시켰다. 상기 생성물에, 30부의 1% 과황산암모늄 수용액을 첨가한 후, 75℃에서 5시간 숙성하여, 비닐 수지(스티렌/메타크릴산/메타크릴산 에틸렌 옥시드 부가물의 황산 에스테르의 나트륨염의 공중합체)의 수성 분산액, 즉, [입자 분산액]을 얻었다.
[입자 분산액]을 LA-920(HORIBA, Ltd사 제조)으로 측정한 결과, 체적 평균 입자경이 0.14 ㎛였다. [입자 분산액]의 일부를 건조하고 이의 수지 성분을 단리하였다.
<수상의 제조>
물(990 부), 83부의 [입자 분산액], 도데실디페닐 에테르 디술폰산나트륨의 48.5% 수용액(ELEMINOL MON-7, Sanyo Chemical Industries Ltd사 제품) 37부, 및 90부의 아세트산에틸을 혼합 및 교반하여, 유백색의 액체를 얻었다. 얻어진 액체를 [수상]으로 사용하였다.
<유화 및 탈용제>
[유상]을 넣은 용기에, 1,200부의 [수상]을 첨가하고, 생성되는 혼합물을 TK 호모믹서로 13,000 rpm에서 20분간 혼합하여 [유화 슬러리]를 얻었다.
교반기 및 온도계가 장착된 용기에 [유화 슬러리]를 투입한 후, 30℃에서 8시간 탈용제하였다. 이후, 생성물을 45℃에서 4시간 숙성시켜, [분산 슬러리]를 얻었다.
<세정 및 건조>
100부의 [분산 슬러리]를 감압 여과한 후, 생성물에 대하여 이하에 개시된 일련의 처리 (1) 내지 (4)를 2회 행하여 [여과 케이크]를 얻었다:
(1): 여과 케이크에 이온교환수(100 부)를 첨가한 후 TK 호모믹서로 혼합(12,000 rpm에서 10분)하고 여과함;
(2): 10% 수산화나트륨 수용액(100 부)을 (1)에서 얻은 여과 케이크에 첨가한 후, TK 호모믹서로 혼합(12,000 rpm에서 30분)하고 감압여과함;
(3): 10 질량% 염산(100 부)을 (2)에서 얻은 여과 케이크에 첨가한 후, TK 호모믹서로 혼합(12,000 rpm에서 10분)하고 여과함; 및
(4): 이온교환수(300 부)를 (3)에서 얻은 여과 케이크에 첨가한 후, TK 호모믹서로 혼합(12,000 rpm에서 10분)하고 여과함.
[여과 케이크]를 순풍 건조기로 45℃에서 48시간 건조시킨 후, 75 ㎛의 메시 크기를 갖는 체로 걸러 [토너 모체 입자 1]을 제조하였다.
토너 모체 입자 1(100 질량부), 평균 입경 100 nm의 소수성 실리카(0.6 질량부), 평균 입경 20 nm의 산화티탄(1.0 질량부), 및 평균 입경 15 nm의 소수성 실리카 미분체(0.8 질량부)를 Henschel 혼합기에서 혼합하여 토너 1을 얻었다.
<캐리어의 제조>
100 질량부의 톨루엔, 100 질량부의 실리콘 수지(유기 직쇄 실리콘), 5 질량부의 γ-(2-아미노에틸)아미노프로필트리메톡시 실란, 및 10 질량부의 카본 블랙을 첨가하고, 생성되는 혼합물을 호모믹서로 20분간 분산시켜, 수지층 도포액을 조제하였다. 평균 입경 50 ㎛의 구형 마그네타이트 입자(1,000 질량부)의 표면에, 유동상 코팅 장치를 이용하여 상기 수지층 도포액을 도포하여 캐리어를 제조하였다.
<현상제의 제조>
볼밀을 이용하여, 5 질량부의 토너 및 95 질량부의 캐리어를 혼합하여, 현상제를 제조하였다. 이어서, 제조된 현상제 각각을 이하의 방법으로 각종 특성에 대하여 평가하였다.
이하의 평가를 행하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.
<내오프셋성>
각 현상제를 IMAGIO MP C4300 유닛(Ricoh Company, Ltd사 제품)에 투입하고 2 cm × 15 cm의 장방형 솔리드 화상을 PPC 페이퍼 시트[타입 6000 <70W> A4 롱 그레인(Ricoh Company, Ltd사 제품)]에 토너 부착량이 0.40 mg/cm2가 되도록 형성하였다. 화상 형성에서, 정착 롤러의 표면 온도를 변화시키고, 솔리드 화상의 현상 후 남은 화상이 원하는 장소 이외의 장소에 정착되는 오프셋이 발생하는가를 관찰하여 내오프셋성을 평가하였다. 오프셋이 일어나지 않는 최저 온도를 최소 정착 온도로서 정의한다.
[저온 오프셋 평가 기준]
A: 110℃ 미만
B: 110℃ 이상 120℃ 미만
C: 120℃ 이상 130℃ 미만
D: 130℃ 이상
[고온 오프셋 평가 기준]
A: 170℃ 이상
B: 160℃ 이상 170℃ 미만
C: 150℃ 이상 160℃ 미만
D: 150℃ 미만
<내열보존성>
50 mL 유리 용기에 각 토너를 충전하고, 이것을 50℃의 항온조에서 24시간 방치한 후, 24℃로 냉각하였다. 이렇게 처리된 토너에 대하여 침입 시험(JIS K2235-1991)에 따라 침입도를 측정하고 이하의 기준에 따라 내열보존성을 평가하였다.
[평가 기준]
A: 침입도 20 mm 이상
B: 침입도 15 mm 이상 25 mm 미만
C: 침입도 10 mm 이상 15 mm 미만
D: 침입도 10 mm 미만
<광택도>
정착 롤러로서 TEFLON(등록상표) 롤러를 사용하는 복사기 MF2200(Ricoh Company, Ltd사 제품)의 정착부를 개조한 장치를 이용하여 타입 6200지(Ricoh Company, Ltd사 제품)에 대하여 복사 시험을 행하였다. 구체적으로, 정착 온도를 저온 정착성의 평가에서 측정된 정착 하한 온도 + 25℃의 온도로 설정하고, 급지 선속도를 120 mm/sec 내지 150 mm/sec로 설정하며, 표면 온도를 1.2 kgf/cm2로 설정하고, 닙 폭을 3 mm로 설정하였다. 복사 시험 후의 화상에 대하여 광택도계 VG-7000(NIPPON DENSHOKU INDUSTRIES Co., Ltd사 제품)로 60도 광택을 측정하였다.
[평가 기준]
A: 30% 이상
B: 25% 이상 30% 미만
C: 20% 이상 25% 미만
D: 20% 미만
<화상 밀도(착색도)>
각 현상제를 IMAGIO MP C4300 유닛(Ricoh Company, Ltd사 제품)에 투입하고 2 cm × 15 cm의 장방형 솔리드 화상을 PPC 페이퍼 시트[타입 6000 <70W> A4 롱 그레인(Ricoh Company, Ltd사 제품)]에 토너 부착량이 0.40 mg/cm2가 되도록 형성하였다. 화상 형성에서, 정착 롤러의 표면 온도를 120℃로 하였다. 이어서, X-RITE938(X-Rite Co사 제품)을 이용하여, 솔리드 화상의 화상 밀도(ID)를 상태 A 모드 및 d50광으로 측정하였다.
[평가 기준]
A: 1.5 이상
B: 1.4 이상 1.5 미만
C: 1.2 이상 1.4 미만
D: 1.2 미만
(실시예 2)
<마스터 배치(MB)의 제조> 및 <유상의 제조>에서 비정질 폴리에스테르 수지 A1을 비정질 폴리에스테르 수지 A2로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 2의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 3)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A5의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 3의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 4)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A6의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 5)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A7의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 5의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 6)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A8의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 6의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 7)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A9의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 7의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 8)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A10의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 8의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 9)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A11의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 9의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 10)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A12의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 10의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 11)
<마스터 배치(MB)의 제조>에서 비정질 폴리에스테르 수지 A1을 비정질 폴리에스테르 수지 A3으로 변경하고 <유상의 제조>에서 비정질 폴리에스테르 수지 A1을 비정질 폴리에스테르 수지 A3으로 변경하며 비정질 폴리에스테르 수지 A3의 총량을 900부로 변경하고 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액] 및 [경화제]를 첨가하지 않은 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 11의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(실시예 12)
<유상의 제조>에서 [결정성 폴리에스테르 수지 분산액]을 첨가하지 않고 [비정질 폴리에스테르 수지 A1]의 총량을 800부로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 12의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(비교예 1)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A13의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 1의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(비교예 2)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A14의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 2의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(비교예 3)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A15의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 3의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(비교예 4)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A16의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 4의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(비교예 5)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A1]의 총량을 600부로 변경하고 [비정질 폴리에스테르 수지 A4]의 총량을 300부로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 5의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
(비교예 6)
<유상의 제조>에서 [비정질 폴리에스테르 수지 A4의 아세트산에틸 용액]을 [비정질 폴리에스테르 수지 A17의 아세트산에틸 용액]으로 변경한 것 외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 비교예 6의 토너를 얻었다.
얻어진 토너를 실시예 1과 동일한 방법으로 평가하였다. 결과를 표 4에 나타내었다.
표 3은 실시예 1∼12 및 비교예 1∼6의 토너의 조성을 나타낸다.
[표 3]
Figure 112017124603121-pat00006
[표 4]
Figure 112017124603121-pat00007
본 발명의 실시양태는 예컨대 다음과 같다.
<1> 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너로서,
상기 폴리에스테르 수지가 구성 성분으로서 디올 성분 및 가교 성분을 포함하고,
상기 디올 성분이 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상의 양으로 포함하며,
상기 가교 성분이 3가 이상의 지방족 알콜을 포함하고,
상기 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 유리 전이 온도(Tg1st)가 20℃ 내지 50℃인 토너.
<2> 폴리에스테르 수지를 구성하는 가교 성분이 3가 또는 4가 지방족 알콜인 <1>에 따른 토너.
<3> 폴리에스테르 수지를 구성하는 디올 성분의 주쇄의 탄소수가 홀수이고, 디올 성분은 알킬기를 측쇄에 포함하는 <1> 또는 <2>에 따른 토너.
<4> 결정성 폴리에스테르 수지를 더 포함하는 <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 따른 토너.
<5> 폴리에스테르 수지가 구성 성분으로서 디카르복실산 성분을 포함하고, 디카르복실산 성분이 탄소수 4∼12의 지방족 디카르복실산을 50 몰% 이상의 양으로 포함하는 <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 따른 토너.
<6> 폴리에스테르 수지가 우레탄 결합, 우레아 결합 또는 둘다를 포함하는 <1> 내지 <5> 중 어느 하나에 따른 토너.
<7> 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 2회째에서 측정되는 유리 전이 온도(Tg2nd)가 0℃ 내지 30℃이고, Tg1st가 Tg2nd보다 높은 <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 따른 토너.
<8> <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 따른 토너 및 캐리어를 포함하는 현상제.
<9> 정전 잠상 담지체;
상기 정전 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 정전 잠상 형성 수단;
상기 정전 잠상 담지체에 형성된 상기 정전 잠상을 현상하여 가시상을 형성하는, 토너를 함유하는 현상 수단을 포함하고, 상기 토너가 <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 따른 토너인 화상 형성 장치.

Claims (9)

  1. 비정질 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너로서,
    상기 비정질 폴리에스테르 수지는 구성 성분으로서 디올 성분 및 가교 성분을 포함하고,
    상기 디올 성분은 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상의 양으로 포함하고,
    상기 가교 성분은 3가 이상의 지방족 알콜을 포함하고,
    상기 탄소수 3∼10의 지방족 디올의 주쇄의 탄소수는 홀수이며, 탄소수 3∼10의 지방족 디올은 측쇄에 알킬기를 가지고,
    상기 비정질 폴리에스테르 수지의 양은, 토너 100 질량부에 대하여 50 질량부 내지 90 질량부이고,
    상기 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 유리 전이 온도(Tg1st)가 20℃ 내지 50℃인 토너.
  2. 비정질 폴리에스테르 수지를 포함하는 토너로서,
    상기 비정질 폴리에스테르 수지는 우레탄 결합, 우레아 결합, 또는 둘다를 포함하고,
    상기 비정질 폴리에스테르 수지는 구성 성분으로서 디올 성분 및 가교 성분을 포함하고,
    상기 디올 성분은 탄소수 3∼10의 지방족 디올을 50 몰% 이상의 양으로 포함하고,
    상기 가교 성분은 3가 이상의 지방족 알콜을 포함하고,
    상기 비정질 폴리에스테르 수지의 양은, 토너 100 질량부에 대하여 50 질량부 내지 90 질량부이고,
    상기 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 1회째에서 측정되는 유리 전이 온도(Tg1st)가 20℃ 내지 50℃인 토너.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비정질 폴리에스테르 수지를 구성하는 가교 성분이 3가 또는 4가 지방족 알콜인 토너.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서, 결정성 폴리에스테르 수지를 더 포함하는 토너.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서, 비정질 폴리에스테르 수지가 구성 성분으로서 디카르복실산 성분을 포함하고, 디카르복실산 성분이 탄소수 4∼12의 지방족 디카르복실산을 50 몰% 이상의 양으로 포함하는 토너.
  6. 제1항에 있어서, 비정질 폴리에스테르 수지가 우레탄 결합, 우레아 결합 또는 둘다를 포함하는 토너.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, 토너의 시차 주사 열량 측정(DSC)의 승온 2회째에서 측정되는 유리 전이 온도(Tg2nd)가 0℃ 내지 30℃이고, Tg1st가 Tg2nd보다 높은 토너.
  8. 제1항 또는 제2항에 따른 토너 및 캐리어를 포함하는 현상제.
  9. 정전 잠상 담지체;
    상기 정전 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 정전 잠상 형성 수단;
    상기 정전 잠상 담지체에 형성된 상기 정전 잠상을 현상하여 가시상을 형성하는, 토너를 함유하는 현상 수단을 포함하고,
    상기 토너가 제1항 또는 제2항에 따른 토너인 화상 형성 장치.
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