KR19990068188A - 토너, 2성분계 현상제, 화상 형성 방법 및 장치 유닛 - Google Patents

토너, 2성분계 현상제, 화상 형성 방법 및 장치 유닛 Download PDF

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Abstract

본 발명의 목적은 장기간 사용시에도 토너의 열화가 발생하지 않고, 화상 농도 안정성 및 정세부 재현성이 우수하고, 포그가 발생하지 않는 화상을 얻을 수 있는 토너, 이를 사용한 2성분계 현상제, 및 장치 유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
플로우식(flow type) 입자상 분석 장치에 의해 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고, 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 것인,
결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 포함하는 토너를 제공하고 있다.

Description

토너, 2성분계 현상제, 화상 형성 방법 및 장치 유닛{Toner, Two-component Developer, Image Forming Method and Apparatus Unit}
본 발명은 전자사진법, 정전기 기록법, 자기기록법, 또는 토너-젯 방식 기록법을 이용하는 기록 방법에 이용되는 토너에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 정전 잠상 담지체 상에 먼저 토너 화상을 형성한 후, 토너 화상을 전사체 상에 전사시켜서 화상을 형성하는, 복사기, 프린터 및 팩스에 사용되는 토너, 및 상기 토너를 사용하는 2성분계 현상제, 화상 형성 방법 및 장치 유닛에 관한 것이다.
종래에는, 노광 광학계를 사용하여 감광체(드럼) 상에 정전 잠상을 형성하고, 이렇게 형성된 정전 잠상을 현상 장치에 의해 현상시켜서 토너 화상을 형성하고, 형성된 토너 화상을 기록지에 전사시켜서 정착시키는, 화상 형성 장치가 공지되어 있다.
상기 현상 장치에서 사용되는 현상제에는 1성분계 현상제 및 2성분계 현성제가 포함된다. 일성분계 현상제에서, 토너 입자는 토너 입자들간의 마찰 또는 적합한 대전 부재와의 마찰에 의해 대전되고, 이렇게 대전된 토너 입자는 현상 장치의 현상 슬리브에 의해 운반된 후, 감광체 표면 상의 잠상부에 부착되어서 토너 화상을 형성한다.
지금까지, 상기 토너 화상의 형성에 있어서, 특히 1성분계 현상제의 경우에, 예를 들어 현상기를 장시간 정치시키기 때문에 현상제의 유동성이 저하되는 것은 토너 입자간의 부착력을 강화시켜서 토너 입자가 만족스럽게 대전되지 않아, 그 결과 비록 잠상 화상은 균일하더라도, 가시 화상은 불균일하게 형성되는 현상인, 소위 "불균일 화상" 또는 "흐릿한 (dimmed) 화상"이 일어날 수 있다. 이를 방지하기 위한 방법으로, 종래에는 현상 장치 내에서 먼저 현상제를 교반하여 유동성을 부여하는 방법을 광범위하게 사용하였다.
그러나, 현상제를 과잉 교반하는 것은 토너 열화를 촉진할 수 있고, 이는 현상제의 수명을 단축시킬 수 있다.
2성분계 현상제는 자성 캐리어 입자 및 합성 수지제의 비자성 토너 입자가 적합한 혼합비로 혼합된 것이다. 토너 입자는 캐리어 입자와 혼합시에 대전되고, 이렇게 대전된 토너 입자는 현상 장치의 현상 슬리브에 의해 운반된 후, 감광 부재 표면 상의 잠상부에 부착되어서 토너 화상을 형성한다. 상기 2성분계 현상제를 사용하는 현상 방법으로, 소위 자기 브러쉬 현상법은 일본 특개소 제55-32060호 및 동 제59-165082호에 개시되어 있고, 여기서 캐리어 입자 및 토너 입자로 구성된 2성분계 현상제를 사용하여 자석이 내부에 배치된 현상 슬리브 표면 상에서 자기 브러쉬가 형성되고, 미소한 현상 간극을 유지하면서 현상 슬리브에 대향된 감광 드럼에 형성된 자기 브러쉬를 문지르거나 또는 접근시키고, 현상 슬리브와 감광 드럼 간(S-D 간)에 연속적으로 교호 전기장을 인가하여 토너 입자를 반복적으로 현상 슬리브측에서 감광 드럼측으로 전위시키거나, 또는 그 역 방향으로 전위시켜서 현상을 수행한다.
2성분계 현상제를 사용하는 상기 자기 브러쉬 현상법에서, 토너 입자는 캐리어 입자와 혼합시에 마찰 대전 전하가 부여된다. 캐리어 입자가 토너 입자보다 비중이 높기 때문에, 혼합 시에 캐리어 입자와의 마찰로 인해 높은 기계적 응력을 받게되어서, 현상 기작의 반복 수행은 토너의 열화를 촉진하는 경향이 있다.
이와 같은 토너의 열화가 발생하면, 구체적으로, 장기간 사용한 결과 정착 화상의 농도가 변화되고, 비화상부에 토너 입자의 일부가 부착되어서 "포그"가 발행하고, 화상의 정세 재현성이 악화되는 현상이 일어난다.
광범위하게 연구한 결과, 본 발명은 상기 토너의 열화는 하기 3가지 현상과 관계가 있다는 것을 알게 되었다.
제1 현상은 토너 입자의 파쇄, 미립자화이다.
일반적으로 사용되는 분쇄법 토너에서 대표적인, 입자 형태가 굴곡이 있고, 각각의 형태가 상이한 토너를 장기간 현상 장치 내에서 교반하는 경우에, 토너 입자와 현상 담지체 또는 토너 입자간의 충돌로 인하여 토너 입자는 특히 그들의 볼록면이 파쇄되어 정세 입자가 된다는 것을 나타낸다.
제2 현상은 외첨제 입자가 토너 입자 표면(본원에서 사용된 "표면"은 최외각부를 의미함)에 매립되는 것이다.
토너의 입자가 굴곡형이고, 각 형태가 상이한 토너를 사용하는 경우, 외첨제 입자로 사용된 미립자는 토너의 볼록한 표면에서는 매립되는 반면, 오목한 면에서는 외첨제의 매립이 확인되지 않는다. 한편, 예를 들어 중합법 토너의 대표적인 예로는, 입자 형상이 구형인 토너 입자를 사용하는 경우에는 토너 입자의 파쇄, 미립자화가 확인되지 않고, 외첨제로서 첨가된 미립자가 토너 입자 표면에 균일하게 매립된 것으로 나타난다.
제3 현상은 토너 입자의 대전 특성의 불균일화이다.
종래에 공지된 일반적인 토너 입자를 사용함에 있어서, 그의 대전 분포를 측정하니 장기간에 걸쳐 토너 입자를 현상 장치 내에서 교반하는 경우에는 교반 전에 비해 대전 분포가 광범위해질 수 있는 것으로 나타난다.
본 발명의 목적은 상기 문제점을 해결하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 장기간 사용시에도 토너의 열화가 발생하지 않고, 화상 농도 안정성 및 정세부 재현성이 우수하며, 포그가 발생하지 않는 화상을 얻을 수 있는 토너, 이를 사용한 2성분계 현상제, 화상 형성 방법, 및 장치 유닛을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
플로우식(flow type) 입자상 분석 장치에 의해 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고, 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 것인,
결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 포함하는 토너를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은
(I) 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 포함하는 토너, 및 (II) 캐리어를 포함하는 2성분계 현상제로서,
플로우식 입자상 분석 장치에 의해 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A) 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고, 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 것인 2성분계 현상제를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은
(I) 정전 잠상을 담지하기 위한 정전 잠상 담지체를 대전시키는 단계,
(II) 대전시킨 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 단계,
(III) 상기 잠상 담지체 상의 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너 화상을 형성하는 단계, 및
(IV) 잠상 담지체 상에 형성된 토너 화상을 전사체로 전사시키는 단계
를 포함하는, 화상 형성 방법으로서,
여기서, 상기 토너는 결착 수지 및 착색제를 적어도 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 적어도 포함하며,
플로우식 입자상 분석 장치에 따라 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고, 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 화상 형성 방법을 제공한다.
또한, 본 발명은
결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 적어도 포함하는, 1성분계 현상제로서의 토너,
상기 1성분계 현상제를 수용하기 위한 현상 용기, 및
상기 현상 용기에 수용될 1성분계 현상제를 담지하여 현상 영역으로 현상제를 운송하기 위한 현상제 담지체
를 포함하는, 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능하게 장착되는 장치 유닛으로서,
여기서, 토너는 결착 수지 및 착색제를 적어도 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 포함하며,
플로우식 입자상 분석 장치에 따라 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고, 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 장치 유닛을 제공한다.
도 1은 본 발명의 토너를 사용한 화상 형성 방법을 실시할 수 있는 화상 형성 장치를 설명하고 있다.
도 2는 본 발명의 토너를 사용한 화상 형성 방법을 실시할 수 있는 다른 화상 형성 장치를 설명하고 있다.
도 3은 본 발명의 토너를 사용한 화상 형성 방법을 실시할 수 있는 또 다른 화상 형성 장치를 설명하고 있다.
도 4는 본 발명의 토너를 사용한 화상 형성 방법을 실시할 수 있는 또 다른 화상 형성 장치를 설명하고 있다.
도 5는 본 발명의 토너를 사용한 화상 형성 방법을 실시할 수 있는 또 다른 화상 형성 장치를 설명하고 있다.
도 6은 본 발명의 토너를 사용한 비자성의 1성분계 현상 방법을 사용하는 현상 장치를 설명하고 있다.
도 7은 본 발명의 토너를 사용한 2성분계 현상 방법을 사용하는 현상 장치를 설명하고 있다.
도 8은 도 1에 도시된 화상 형성 장치의 드럼형의 중간 전사체 대신 벨트형의 중간 전사체를 사용하는 화상 형성 장치를 설명하고 있다.
도 9는 정세부 화상의 재현성을 평가하기 위해 사용된 패턴을 도시하고 있다.
도 10은 비구형상 무기 미분말 (B)의 입자형태를 도식적으로 설명하고 있다.
도 11은 본 발명의 화상 형성 장치를 팩스 장치의 프린터에 적용시키는 경우의 블록도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
(1) 감광체 드럼(잠상 담지체)
(2) 대전 롤러
(3) 심금 (중간 전사체 수단)
(4) 현상기
(5) 중간 전사체
(6) 클리닝 기구
(7) 트레이
(8) 전사 수단
(9) 정착기
(9a) 정착 롤러
(9b) 가압 롤러
(L) 광원 장치
(E) 레이저 광
(119) 감광 드럼(잠상 담지체)
(120) 현상 장치
(121) 현상 슬리브 (현상제 담지체)
(122) 슬리브 기체
(123) 자석
(124), (125) 운송 스크류
(126) 현상 용기
(127) 현상 블레이드
(128) 현상제
(129) 보급용 토너
본 발명자들의 광범위한 연구 결과, 특정 원형도 분포를 갖고 원형에 상응하는 직경에 따른 특정 입도 분포를 갖는 토너에서 사용되는 외첨제 미분말로서 특정 형상 및 특정 갯수 평균 장경을 갖는 미분말을 2 종 이상 사용하는 경우, 장기간의 사용에서도 토너의 열화가 발생하지 않고, 화상 농도의 안정성 및 정세부 재현성이 우수하고, 포그 발생이 없는 화상이 얻어질 수 있음을 발견하게 되었다.
위와 같은 효과가 얻어질 수 있는 세부적인 이유는 분명하지 않으며, 다만 다음과 같이 추정된다.
광의의 연구 결과, 본 발명자들은 현상제의 열화가 다음의 세가지 현상과 관련이 있음을 밝혀내었다.
제1 현상은 토너 입자의 파쇄 및 미립자화이고, 제2 현상은 외첨제의 입자가 토너 입자 표면에 매몰되는 것이며, 제3 현상은 토너 입자의 대전 특성이 불균일해지는 것이다.
본 발명은 상기 현상에 근거하여 이루어졌다.
본 발명의 실시 양태들을 하기에 상세히 기재한다.
본 발명의 토너는 플로우식 입자상 측정 장치로 측정한 입자의 원형도 분포에서, 0.950 내지 0.995, 바람직하게는 0.960 내지 0.995의 평균 원형도를 갖는다. 이 때, 플로우식 입자상 측정 장치는 촬영한 입자상을 통계적으로 해석하는 장치를 말한다. 평균 원형도는 상기 장치를 사용하여 하기 식에 따라 구한 원형도의 상가 평균으로 계산한다.
원형도 = 해당 원의 원주 길이/입자투영상의 원주 길이
상기 식에서, 입자 투영상의 원주 길이는 2진법 코드화한 입자상의 가장자리점들을 연결하여 형성된 윤곽선의 길이를 의미한다. 상응하는 원의 원주 길이는 2진법 코드화한 입자상과 동일한 면적을 갖는 원의 원주 길이를 의미한다.
토너의 평균 원형도가 0.950 보다 작은 경우에는, 토너 입자간 또는 토너 입자와 토너에 전하를 부여하는 부재 (예, 토너 담지체) 간의 마찰이 커져 토너 입자가 파쇄되고 미립자화되며, 포그가 발생하고, 고정세성이 떨어지는 화상이 얻어질 수 있다. 토너의 평균 원형도가 0.995 보다 큰 경우에는, 마찰로 인해 토너를 대전시킬 수 없고, 균일성이 불량한 화상이 얻어질 수 있다.
플로우식 입자상 측정기를 사용하여 측정한 원형에 상응하는 직경에 따른 한 입도 분포에 있어서, 본 발명의 토너는 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유한다. 이 때, 최대값 Y를 구성하는 입자들은 유동성을 적정한 값으로 낮추는 역할을 한다.
플로우식 입자상 측정기를 사용하여 측정한 원형에 상응하는 직경에 따른 한 입도 분포에 있어서, 단일 피크만을 갖는 구형상 토너는 유동성이 너무 좋기 때문에, 초기 단계에서는 토너의 마찰 대전이 충분히 수행되지 않고, 초기 화상이 불균일해진다. 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 이상 2.00 ㎛ 미만인 입자의 함유량이 8.0 갯수% 미만인 경우에도 또한 토너의 유동성이 너무 좋기 때문에 초기 화상이 불균일해진다. 토너가 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 이상 2.00 ㎛ 미만인 입자의 함유량이 30.0 수%를 초과하는 경우에는 유동성 저하 효과가 너무커지고, 토너는 유동성이 불량해져 장시간 방치한 후의 초기 화상의 질이 불량해질 수 있다.
유동성 저하 효과는 중간 전사체를 사용하는 화상 형성 방법에서 더욱 두드러질 수 있으며, 따라서, 본 발명은 이러한 화상 형성 방법에 바람직하다. 그의 세부적인 기작은 불명확하다. 예를 들면, 컬러 토너를 사용하여 중간 전사체 상에 풀(full) 컬러 화상을 형성시킬 때, 유동성이 적정한 값으로 조절된 토너는 구동계로부터 발생하는 정세한 진동에 거의 영향을 받지 않고, 중간 전사체 상의 토너 화상이 정세하지 못하게 되는 것을 방지할 수 있는 것으로 추정된다.
본 발명에서, 원형에 상응하는 직경에 따른 한 입도 분포에서의 최대값 X 및 Y를 얻는 방법과 원형에 상응하는 직경이 0.60 ㎛ 이상 2.00 ㎛ 미만인 입자의 함량을 조정하는 방법에 대해서는 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 토너 열화와 관련하여 악영향을 미치지 않는 입자를 적절히 첨가하는 방법, 중합법에 의해 토너 입자를 제조하는 경우 부산물로서 형성되는 유화 입자를 모두 사용하는 방법, 부산물로서 형성되는 유화 입자의 일부를 습식 분류 또는 풍력 분류에 의해 제거하여 일부의 유화 입자를 사용하는 방법이 사용가능하다.
본 발명에서, 상기의 특정 평균 원형도를 갖는 토너는 예를 들면, 분쇄법에 의해 제조된 토너 입자를 처리하여 구형으로 만드는 경우에는, 처리 조건을 조절하여 토너를 제조하는 방법으로, 토너 입자를 중합법에 의해 제조하는 경우에는, 중합 조건을 조절하여 토너를 제조하는 방법으로 제조할 수 있다.
분쇄법에 의해 제조된 토너 입자를 구형화하는 방법으로 하기 방법을 실시할 수 있다. 결착 수지 및 착색제, 그리고 필요에 따라, 이형제 및 하전 제어제와 같은 토너 구성 재료를 헨셀 혼합기 또는 메디아 분산기와 같은 건식 혼합기를 사용하여 균일하게 분산시킴으로써 균일하게 분산된 혼합물을 제조하고, 얻어진 혼합물을 혼련기 또는 압출기와 같은 혼련기를 사용하여 용융 혼련시키고, 얻어진 혼련물을 냉각시킨 후, 해머 밀과 같은 분쇄기로 분쇄하고, 얻어진 분쇄물을 제트 기류 하에 표적에 충돌시켜 미분쇄하는 미분쇄기를 사용하여 분쇄하고, 얻어진 분쇄물을 추가로 분류기로 분류하여 조분(粗粉) 및 미분을 제거함으로써 입도 분포를 조절한다. 입도 분포를 조절한 입자는 토너 입자를 물에 분산시키고, 가열하는 탕욕법, 토너 입자를 열기류 중에 통과시키는 열처리법, 또는 토너 입자에 기계적 에너지에 의한 충돌력을 부여하는 기계적 충돌법에 의해 구형화할 수 있다. 토너 입자를 구형화하는데 사용되는 처리 온도, 처리 시간, 처리 에너지와 같은 처리 조건은 적절히 조절할 수 있으며, 이로써 토너 원형도를 조절할 수 있다.
중합법에 의해 토너 입자를 제조하는 방법으로는, 하기와 같은 방법이 있다.
중합성 단량체 중에 착색제, 그리고 필요에 따라, 이형제 및 하전 제어제와 같은 토너 구성 재료를 중합 개시제와 함께 첨가하고, 이들을 호모지나이저 또는 초음파 분산기와 같은 혼합기에서 균일하게 용해 또는 분산시켜 단량체 조성물을 제조한다. 이 단량체 조성물을 분산안정제를 함유한 수상 중에 호모믹서를 사용하여 분산시킨다. 단량체 조성물로부터의 액적이 원하는 토너 입자의 크기를 갖게 되는 단계에서 입자 제조를 중지한다. 입자 제조 후, 분산안정제의 작용에 의해 입자 상태가 유지되고, 입자의 침강을 방지할 수 있는 정도로 교반한다. 중합은 40℃이상, 통상적으로는 50 내지 90℃에 설정된 중합 온도에서 실시할 수 있다. 토너용 결착 수지의 분자량 분포를 조절하기 위해, 중합 반응의 후반부에 온도를 높일 수 있다. 또한, 미반응 중합성 단량체 및 부산물을 제거하기 위해 반응의 후반부 또는 반응 종결 후, 수성 매질을 일부 증발시킬 수 있다. 반응 종결 후, 생성된 토너 입자를 클리닝하고, 여과하여 회수하고, 건조시킨다. 현탁 중합법에서는 통상적으로 단량체 조성물 100 중량부에 대해 300 내지 3,000 중량부의 물을 분산 매질로서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 중합법에 의해 토너 입자를 제조하는 경우, 토너 원형도는 분산안정제의 종류 및 양, 교반 조건, 수상의 pH 및 중합 온도와 같은 중합 조건을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.
본 발명에서, 토너의 원형에 상응하는 직경의 원형도 분포 및 입도 분포는 플로우식 입자상 분석 장치 FPIA-1000 (Toa Iyou Denshi K.K. 제작)를 사용하여 다음과 같이 측정한다.
측정을 위해, 필터를 통해 정세한 먼지를 제거한 결과 10-3의 물 중에서 측정 범위 (예를 들면, 원형에 상응하는 직경이 0.60 ㎛ 내지 159.21 ㎛ 미만) 내의 입자 수가 20개 이하인 이온 교환수에 계면활성제 (바람직하게는 CONTAMINON (상표명); Wako Pure Chemical Industries, Ltd.로부터 입수 가능) 0.1 내지 5 중량%를 첨가하여 약 10 ㎖의 용액을 (20℃) 제조한다. 이 용액에 측정 시료 약 0.02 g을 첨가하고, 균일하게 분산시켜 시료 분산액을 제조한다. 초음파 분산기 UH-50 (K.K. SMT 제조, 진동자는 직경이 5 ㎜인 티탄 합금 칩)을 분산 시간 약 5 분 이상 동안 사용하고, 이 때 분산 매질은 적절히 냉각시켜 그의 온도가 40℃ 이상이 되지 않게 한다. 상기 플로우식 입자상 분석 장치를 사용하면, 0.60 ㎛ 이상 159.21 ㎛ 미만의 원형에 상응하는 직경을 갖는 입자의 입도 분포 및 원형도 분포가 측정된다.
측정 방법의 개요가 Toa Iyou Denshi K.K.가 발행한 FPIA-1000의 카탈로그 (1995년 6월 판), 측정 장치의 조작 매뉴얼 및 일본 특허 공개평 제8-136439호에 기재되어 있으며, 다음과 같다.
시료 분산액을 편평한 투명 플로우 셀 (두께: 약 200 ㎛)의 채널 (흐름 방향을 따라 뻗어 있음)을 통과시킨다. 플로우 셀의 두께에 대해 교차 통과하는 광로를 형성하도록, 플로우 셀에 대해 서로 반대편 위치에, 스트로브와 CCD (전하쌍 장치)카메라를 장착시킨다. 시료 분산액이 흐르는 동안, 스트로브 광은 플로우 셀을 통과하는 입자의 화상을 얻기 위해 1/30초의 간격을 두고 조사되어 각각의 입자가 플로우 셀에 평행한 일정 범위를 갖는 2차원 화상으로 촬영된다. 각각의 입자의 2차원 화상의 면적으로부터 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 원형에 상응하는 직경으로 계산한다. 각각의 입자의 2차원 화상이 동일한 면적을 갖는 특정 원 (상응하는 원)의 원주 길이를 각각의 입자의 2차원 화상의 원주 길이로 나누어 각각의 입자의 원형도를 산출한다.
하기 표 1에 제시된 바대로, 0.06 내지 400 ㎛의 범위를 226 채널 (1 옥타브에 대해 30 채널로 나눔)로 나누어 얻는다. 실제 측정에서는 원형에 상응하는 직경이 0.60 ㎛ 이상 159.21 ㎛ 미만의 범위로 측정된다.
하기 표 1에서, 각각의 입자 직경 범위에서 상한 값은 그 수 자체는 포함하지 않는다 (즉, "미만"을 의미함)
본 발명의 토너는 상기한 토너 입자와 외첨제 미분말을 갖는다. 외첨제 미분말은 적어도 토너 입자 상에 각각의 입자들이 개별적으로 존재하거나 응집된 상태로 존재하는 무기 미분말 (A) 및 다수의 입자가 합해져서 형성된 비구형상 무기 미분말 (B)를 갖는다. 이로써, 토너는 개선된 유동성을 갖게 되고 작업으로 인해 토너가 열화되는 것을 막을 수 있다.
보다 구체적으로, 외첨제 미분말 (A)는 토너 입자의 표면 주변을 적절히 이동하여 토너 입자 표면 상의 전하를 균일화하고, 토너의 대전량 분포를 첨예하게 하고, 토너의 유동성을 향상시키는 작용을 한다. 비구형상 무기 미분말 (B)는 토너 입자의 스페이서로 기능하여 토너 입자가 무기 미분말 (A)에 매몰되는 것을 억제한다.
일반적으로, 표면이 덜 불균일하고 구형에 근접한 토너 입자가 현상 슬리브와 같은 토너에 마찰 대전 전하를 부여하는 부재와 접촉할 경우, 토너 입자 표면에 외부적으로 첨가된 외첨제 미분말이 빠져 나갈 통로가 좁아져서 토너 입자 표면에 매몰되기 쉽고, 토너 입자가 열화되기 쉽다.
본 발명의 토너는 상기한 바와 같이, 평균 원형도가 0.950 내지 0.995인 구형에 가까운 토너이다. 그러나, 외첨제 미분말로서 무기 미분말 (A)와 비구형상 무기 미분말 (B)를 토너 입자 표면 상에 갖기 때문에, 비구형상 무기 미분말 (B)에 의해 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면에 매몰되는 것을 효과적으로 방지할 수 있다.
무기 미분말 (A)는 토너 입자 상의 1차 입자로서 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 이상 30 m㎛ 미만, 바람직하게는 1 m㎛ 내지 25 m㎛이다. 이는 토너의 대전량 분포 및 토너의 유동성을 향상시킬 수 있기 때문에 좋다.
무기 미분말 (A)의 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 미만인 경우에는, 무기 미분말 (A)가 토너 표면에 매몰되기 쉽고, 장기간 사용한 토너는 열화될 수 있다.
무기 미분말 (A)의 1차 입자의 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 이상이면, 토너 입자 표면의 하전을 균일화하는 능력이 불량해져, 토너의 대전량 분포가 넓어지고, 토너 비산, 포그 등의 문제가 발생할 수 있다.
무기 미분말 (A)를 토너 입자 표면에 분산시킬 때, 바람직한 형태로 균일하게 분산시킬 수 있다는 점에서 무기 미분말 (A)는 토너 입자 표면 상의 1차 장경/단경의 비 (장경과 단경의 비)가 1.0 내지 1.5, 보다 바람직하게는 1.0 내지 1.3인 것이 바람직할 수 있다.
무기 미분말 (A)가 1.5 이상의 1차 입자의 장경/단경의 비를 갖는다면, 무기 미분말 (A)의 응집력이 과하게 되어, 널리 사용되고 있는 교반 혼합기를 사용하여 무기 미분말 (A)를 토너 입자 표면 상에 바람직한 형태로 균일하게 분산시키는 것이 곤란할 수 있다.
무기 미분말 (A)는 토너 입자 표면 상의 1차 입자로서, 100 내지 130, 바람직하게는 100 내지 125의 형상 계수 SF-1을 가질 수 있으며, 이는 토너 입자 상에서 적절히 이동하여 토너에 양호한 유동성을 부여한다는 점에서 좋다.
만일 무기 미분말 (A)의 1차 입자 형상 계수 SF-1이 130을 초과한다면, 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면 상을 적절히 이동할 수 있는 능력이 저하되어, 농도 균일성과 정세 화상 재현성이 불량한 화상이 얻어질 수 있다.
본 발명에서, 형상 계수를 가리키는 SF-1은 FE-SEM (S-4700; Hitachi Ltd.에서 제조한 전계-방출 주사 전자 현미경)을 사용하여 입자 화상 중 100 개의 입자를 무작위로 샘플링하고, 이 화상 정보를 분석하기 위해 인터페이스를 통하여 화상 분석 장치 (LUZEX-III; 니코르 사 제조)에 도입하고, 하기 식에 따라 데이터를 계산함으로써 수득된 값이다.
SF-1 = (MXLNG)2/AREA × π/4 × 100
상기 식 중, MXLNG는 화상 상의 토너 입자의 절대 최대 길이를 나타내고, AREA는 토너 입자의 투사된 면적을 나타낸다.
무기 미분말 (A)의 형상 계수 SF-1은 FE-SEM 상에서 10,000배 확대하여 측정한다.
무기 미분말 (A)는 토너 입자의 대전 성능을 쉽게 안정하게 유지할 수 있도록, BET 법에 따라 질소 흡착법으로 측정하였을 때, 바람직하게는 50 내지 150 m2/g, 보다 바람직하게는 60 내지 140 m2/g의 비표면적 (BET 비표면적)을 갖는 것이 바람직하다.
무기 미분말 (A)의 BET 비표면적이 50 m2/g 보다 작으면, 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면으로부터 쉽게 분리되어 토너 비산 및 포그와 같은 문제를 발생시킬 수 있다. 또한 화상 농도의 균일성이 불량해진다.
무기 미분말 (A)의 BET 비표면적이 150 m2/g 보다 크면, 토너는 특히 장기간 동안 고습 환경에 방치될 때 불안정한 대전 특성을 가져 토너 비산 및 포그와 같은 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명에서, 미분말의 BET 비표면적은 퀀텍 롬 사에서 제조한 비표면적 측량계인 오토솔브(Autosorb) I를 사용하여 하기 방법으로 측정한다.
약 0.1 g의 측정 시료를 셀 내에서 칭량하고, 40 ℃ 온도에서 1.0 x 10-3㎜Hg 이하의 진공하에 12 시간 이상 동안 탈기한다. 그 이후, 시료를 액체 질소로 냉각시킨 상태에서 질소 기체를 흡착시키고, 다중 검정법으로 그 값을 측정한다.
본 발명에 사용되는 비구형상 무기 미분말 (B)는 그 스스로가 토너 입자 표면 상을 이동하지 못하게 하고 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면에 매몰되는 것을 방지하기 위하여 150 이상, 바람직하게는 190 이상, 보다 바람직하게는 200 이상의 토너 입자상 형상 계수 SF-1을 가질 수 있다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 형상 계수 SF-1이 150 이하이면, 비구형상 무기 미분말 (B) 자체가 토너 입자 표면상에 매몰될 수 있어 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면 상에 매몰되는 것을 제한하는데 덜 효과적일 수 있다.
토너 입자 상의 비구형상 무기 미분말 (B)의 형상 계수 SF-1은 FE-SEM에서 50,000배의 배율로 측정한다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 입자 형상으로서, 그 입자는 단순히 막대형 입자 또는 덩어리형 입자와 같은 비구형상 입자가 아니라, 도 10에 나타낸 것처럼 다수의 입자의 합체로 형성된 것일 수 있다. 이는 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면에 매몰되는 것을 방지하는데 효과적이다. 그 이유는 다음과 같이 추정된다. 다수의 입자의 합체에 의해 형성된 비구형상 무기 미분말 (B)의 입자들은 굽어진 부분이 있는 형상을 가지며, 따라서, 비구형상 무기 미분말 (B)가 토너 입자에 매몰되는 것을 억제할 수 있고, 비구형상 무기 미분말 (B)가 토너 입자 상의 스페이서로 작용하여 무기 미분말 (A)가 토너 입자에 매몰되는 것을 방지할 수 있다.
비구형상 무기 미분말 (B)는 또한 토너 입자 상의 스페이서로의 기능을 잘 수행할 수 있도록 바람직하게는 30 내지 600 m㎛, 보다 바람직하게는 30 내지 300 m㎛, 훨씬 더 바람직하게는 35 내지 300 m㎛의 갯수 평균 장경을 가질 수 있다.
만일 비구형상 무기 미분말 (B)가 30 m㎛ 미만의 갯수 평균 장경을 갖는다면, 그것을 첨가한 효과는 무기 미분말 (A) 만을 단독으로 첨가할 때 얻어지는 효과와 비슷하여 무기 미분말 (A)의 매몰을 방지하는 것이 곤란할 수 있다.
만일 비구형상 무기 미분말 (B)가 600 m㎛ 보다 큰 갯수 평균 장경을 갖는다면, 무기 미분말 (A)는 토너 입자와 비구형상 무기 미분말 (B)의 마찰로 인해 토너 입자 표면에 매몰되게 되고, 토너를 열화시킬 수 있다.
비구형상 무기 미분말 (B)는 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면에 매몰되는 것을 효과적으로 억제하기 위해서 바람직하게는 1.7 이상, 보다 바람직하게는 2.0 이상, 훨씬 더 바람직하게는 3.0 이상의 입자 상 장경/단경 비를 가질 수 있다.
비구형상 무기 미분말 (B)가 1.7 미만의 장경/단경 비를 갖는다면, 비구형상 무기 미분말 (B)는 덜 굽어진 구조를 가질 수 있으며, 따라서, 비구형상 무기 미분말 (B) 자체가 토너 입자 표면에 매몰되어 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면에 매몰되는 것을 억제하는 효과가 덜 할 수 있다.
비구형상 무기 미분말 (B)는 또한 토너 입자 상 바람직하게는 20 m㎛ 내지 200 m㎛, 보다 바람직하게는 30 m㎛ 내지 200 m㎛의 평균 페렛(Feret) 직경 최소폭을 갖는 1차 입자 다수의 합체에 의해 생성되는 것이 토너 입자 표면으로의 무기 미분말 (A)의 매몰을 효과적으로 억제할 수 있다는 점에서 좋다.
만일 비구형상 무기 미분말 (B)의 합체된 입자를 구성하는 1차 입자의 평균 페렛 직경 최소폭이 20 m㎛ 미만일 경우는, 비구형상 무기 미분말 (B)의 응집성이 증가하여 광범위하게 사용중인 교반 혼합기를 사용하여 비구형상 무기 미분말 (B)를 토너 입자 표면 상에 균일하게 분산시키기가 곤란하다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 응집된 입자를 구성하는 1차 입자의 평균 페렛 직경 최소폭이 200 m㎛을 초과하는 경우에는, 덜 굽어진 굴곡 구조를 가질 수 있고, 그 밖에, 토너 입자와 비구형상 무기 미분말 (B)의 마찰로 인해 토너 입자 표면에 무기 미분말 (A)가 바람직하지 못하게 매몰될 수 있다.
비구형상 무기 미분말 (B)는 BET법에 따른 질소 흡착에 의한 비표면적 (BET 비표면적)이 바람직하게는 20 내지 90 ㎡/g, 보다 바람직하게는 25 내지 70 ㎡/g인 것이, 무기 미분말 (A)의 첨가 효과를 방지하는 점에서 좋다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 BET 비표면적이 20 ㎡/g 미만인 경우에는 널리 사용되는 교반 혼합기를 사용하는 교반 조작 시에, 비구형상 무기 미분말 (B)로 인해 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면 상에 이미 매몰되어있기 때문에 무기 미분말 (A)의 첨가 효과가 저하될 수 있다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 BET 비표면적이 90 ㎡/g을 초과할 경우에는, 비구형상 무기 미분말 (B)의 세공 내로 무기 미분말 (A)가 도입되어 무기 미분말 (A)의 첨가 효과가 저감될 수 있다.
본 발명에서, 토너의 전자 현미경 확대 사진을 관찰할 때, 0.5 ㎛ X 0.5 ㎛의 면적 당 개별적으로 또는 응집된 상태로 존재하는 무기 미분말 (A)의 1차 입자 수의 합계가 평균하여 바람직하게는 20 개 이상, 보다 바람직하게는 25개 이상 토너 입자의 표면 상에 존재하고, 1.0 ㎛ X 1.0 ㎛의 면적 당 비구형상 무기 미분말 (B)이 평균하여 바람직하게는 1 내지 20개, 보다 바람직하게는 2 내지 18개 토너 입자의 표면 상에 존재하는 것이 바람직할 수 있다. 토너 입자의 표면 상에 존재하는 무기 미분말 (A)의 1차 입자 합계수는 개별적으로 존재하는 1차 입자와 응집체를 구성하는 1차 입자의 총수를 의미한다.
토너 입자 상에 존재하는 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 합계가 평균하여 20개 미만일 경우에는 유동성이 불량해질 수 있으며 그 결과 균일성이 불량한 화상이 얻어진다.
외첨제 미분말의 갯수 평균 장경, 장경/단경의 비, 및 평균 페렛 직경 최소폭 및 토너 입자 표면 상에 존재하는 외첨제 미분말의 입자 수는 다음과 같이 측정한다.
무기 미분말 (A)의 각 수치는 주사 전자 현미경 FE-SEM (S-4700, Hitachi Ltd. 제작)로 100,000 배 확대한 토너 입자 표면의 사진을 촬영하고, 상기 확대 사진을 사용하여 장경이 1 내지 40 m㎛인 입자를 측정함으로써 측정한다. 1차 입자의 장경 및 폭은 상기한 바와 같이 100,000 배 내지 500,000 배 범위의 확대 배율 내에서 적절히 측정한다.
무기 미분말 (A)의 1차 입자의 평균 길이는 확대 사진에서 10 시야 상의 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 길이를 측정하고, 그의 평균값을 평균 길이로 한다. 유사하게, 무기 미분말 (A)의 1차 단경의 평균값을 평균 폭으로서 결정하고, 평균 장경/평균 단경의 비는 무기 미분말 (A)의 각각의 1차 입자의 장경/단경 비로서 계산한다. 이 때, 1 차 입자의 길이는 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 윤곽선에 접하게 그린 일련의 평행선들 중 가장 큰 평행선 간의 거리에 해당하고, 1차 입자의 폭은 상기 평행선들 중 가장 적은 평행선 간 거리에 해당한다.
무기 미분말 (A)의 길이 및 폭의 측정 시에 측정된 직경이 실제 스케일에서 1 ㎜ 이하일 경우에, 토너 입자 표면의 확대 사진의 확대 배율을 500,000 배 이하의 범위에서 적절히 확대하여 측정한다.
토너 입자 표면 상의 무기 미분말 (A)의 입자 수는 토너 입자 표면 0.5 ㎛ X 0.5 ㎛ (100,000 배의 확대 사진에서는 50 ㎜ X 50 ㎜)의 단위 면적 당 무기 미분말 (A)의 1차 입자 갯수를 확대 사진 10 시야 상에서 계수하고, 그 평균값을 계산하여 결정한다. 무기 미분말 (A)의 입자 수를 계수할 때 1차 입자의 수는 확대 사진의 중심부의 0.5 ㎛ X 0.5 ㎛에 해당하는 부분에 존재하는 무기 미분말 (A)를 계수하고, 응집된 상태의 무기 미분말 (A)에 대해서는 응집체를 구성하는 1차 입자의 수를 계수한다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 각각의 수치는 주사 전자 현미경 FE-SEM (S-800, Hitachi Ltd. 제작)로 50,000 배 확대한 토너 입자 표면의 사진을 촬영하고, 상기 확대 사진을 사용하여 장경이 1 내지 40 m㎛인 입자를 측정함으로써 측정한다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 입자의 평균 장경은 확대 사진에서 10 시야 상의 비구형상 무기 미분말 (B)의 각 장경을 측정하고, 그의 평균값을 평균 장경으로 한다. 유사하게, 비구형상 무기 미분말 (B)의 단경의 평균값은 평균 단경으로서 결정하고, 평균 장경/평균 단경의 비는 비구형상 무기 미분말 (B)의 입자의 장경/단경 비로서 계산한다. 이 때, 입자의 길이는 비구형상 무기 미분말 (B)의 각각의 입자의 윤곽선에 접하게 그린 일련의 평행선들 중 가장 큰 평행선 간의 거리에 해당하고, 1차 입자의 폭은 상기 평행선들 중 가장 적은 평행선 간 거리에 해당한다.
토너 입자 표면 상의 비구형상 무기 미분말 (B)의 입자 수는 토너 입자 표면 1.0 ㎛ X 1.0 ㎛ (50,000 배의 확대 사진에서는 50 ㎜ X 50 ㎜)의 단위 면적 당 비구형상 무기 미분말 (B)의 입자 수를 확대 사진 10 시야 상에서 계수하고, 그 평균값을 계산하여 결정한다. 비구형상 무기 미분말 (B)의 수를 계수할 때, 확대 사진의 중심부 1.0 ㎛ X 1.0 ㎛에 상당하는 면적에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)에 대해 계수한다.
비구형상 무기 미분말 (B)의 응집 입자를 구성하는 1차 입자의 평균 페렛 직경 최소 폭은 확대 사진에서 복수 시야 상의 비구형상 무기 미분말 (B) 입자 20개 이상을 샘플링하고, 비구형상 무기 미분말 (B)의 합체된 입자를 구성하는 1차 입자의 페렛 직경 최소 폭을 측정할 수 있는 샘플링한 모든 입자의 페렛 직경 최소 폭을 시야 내에서 측정하고, 그의 평균값을 평균 페렛 직경 최소 폭으로 한다. 이 때, 비구형상 무기 미분말 (B)의 합체된 입자를 구성하는 1차 입자의 윤곽선에 접하게 그린 일련의 평행선 간의 가장 작은 거리를 페렛 직경 최소 폭이라 한다.
주사 전자 현미경 확대 사진에서 무기 미분말 (A)와 비구형상 무기 미분말 (B)를 식별하는 것은 무기 미분말 간의 입자 형상이 명확이 차이가 나는 경우에는, 주사 전자 현미경 확대 사진에서 입자 형상의 차이에 따라 판단하는 방법을 사용한다. 또는, 무기 미분말들의 조성 차가 있는 경우에는, X선 마이크로나이저를 사용하여 지정된 특정 원소만을 검출함으로써 무기 미분말 (A)와 비구형상 무기 미분말 (B)를 각각 검출하는 방법을 사용할 수 있다.
본 발명에서, 무기 미분말 (A) 및(또는) 비구형상 무기 미분말 (B)는 실리콘 오일을 함유하는 것이 바람직하다. 실리콘 오일로 무기 미분말을 처리하면 무기 미분말(들)의 내수성이 향상되고, 비자성 1성분계 현상 방식에 있어서는 대전 부재가 무기 미분말에 의해 손상되는 것을 방지할 수 있으며, 그 결과 토너의 대전 특성이 불균일하게 되는 것을 방지할 수 있다. 이 때, 실리콘 오일은 무기 미분말(들)이 극소량 추출되어 윤활제로서 역할을 하는 것으로 추정된다.
본 발명에서, 무기 미분말 (A) 및(또는) 비구형상 무기 미분말 (B)는 무기 화합물(들)인 것이 바람직하다. 무기 미분말 (A)가 유기 화합물인 경우에는, 장기간 사용으로 인해 입자가 변형되고 토너 입자 표면에 고착된 형상이 될 수 있다. 한편, 비구형상 무기 미분말 (B)가 유기 화합물일 경우에는 대전 부재와의 마찰로 인해 변형되거나 붕괴되어 스페이서 입자로서의 역할을 충분히 할 수 없다.
본 발명에 사용되는 무기 미분말 (A) 및 (B)로서, 종래의 공지된 물질을 사용할 수 있다. 대전안정성, 현상성, 유동성, 보존성 향상을 위해, 실리카, 알루미나, 티타니아 또는 그의 복산화물로부터 선택된 것이 바람직할 수 있다. 특히, 정세한 실리카 분말이 바람직한데, 이는 1차 입자 또는 합체된 1차 입자의 형성을 어느 정도는 임의로 조절할 수 있기 때문이다. 예를 들면, 실리카는 규소 할로겐화물 또는 알콕사이드의 증기상 산화법에 의해 생성된 건식법 실리카 또는 훈증 실리카 및 알콕사이드 또는 수글라스로부터 제조되는 습식 실리카를 포함하며, 둘 중 어느 것이나 사용가능하다. 표면 및 내부에 있는 실라놀 기가 적고, Na2O 및 SO3 2-와 같은 제조잔기가 적은 건식 실리카가 바람직하다.
비구형상 무기 미분말 (B)는 특히 하기의 제조 방법으로 제조하는 것이 바람직할 수 있다.
실리카 미분말을 예로 들면, 규소 할로겐화물을 기상 산화시켜 실리카 미분말을 생성하고, 얻어진 실리카 미분말을 내수화처리하여 비구형상 실리카 미분말을 제조한다. 특히, 기상 산화 시에, 실리카의 1차 입자가 합체될 정도로 고온에서 가열하는 것이 바람직할 수 있다.
이러한 비구형상 무기 미분말 (B)는 1차 입자들이 서로 합체된 합체 입자를 분급하여 비교적 거친 입자를 수득하고, 토너 입자 표면 상에 존재하는 상태에서 갯수 평균 길이의 조건을 만족시키도록 입자 크기 분포를 조정하는 것이 바람직하다.
본 발명의 토너는, 토너 입자 100 중량부에 대해, 무기 미분말 (A)를 0.1 내지 3 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 2 중량부를 가질 수 있고, 비구형상 무기 미분말 (B)를 0.1 내지 3 중량부, 바람직하게는 0.2 내지 1.5 중량부 가질 수 있다.
토너가 갖는 무기 미분말 (A)의 양이 0.1 중량부 미만일 경우에는 토너에 충분한 유동성을 부여하지 못하여 균일하지 못한 화상이 얻어진다.
토너가 갖는 무기 미분말 (A)의 양이 3 중량부를 초과하는 경우에는 무기 미분말 (A)가 토너 입자 표면으로부터 분리되어, 무기 미분말 (A)의 응집체를 다수 형성함으로써 종이 상에 포그를 형성하고 정세선 표현성이 불량한 화상을 초래한다.
토너가 갖는 비구형상 무기 미분말 (B)의 양이 0.1 중량부 미만일 경우에는 비구형상 무기 미분말 (B)를 첨가한 효과를 얻을 수 없고, 장기간 사용할 경우 화상의 균일성이 저하될 수 있다.
토너가 갖는 비구형상 무기 미분말 (B)의 양이 3 중량부를 초과하는 경우에는 비구형상 무기 미분말 (B)가 토너 입자 표면으로부터 분리되어, 비구형상 무기 미분말 (B)의 응집체를 다수 형성함으로써 종이 상에 포그를 형성하고 정세선 표현성이 불량한 화상을 초래한다.
본 발명의 토너에는 필요에 따라, 상기 무기 미분말 (A) 및 비구형상 무기 미분말 (B) 외에 다른 미립자를 외첨제가 첨가될 수 있다.
이러한 미립자에는 일반적으로 외첨제로서 널리 알려져 있는 유기 또는 무기 미립자를 사용할 수 있다.
무기 미립자의 예로는 금속 산화물 (예를 들면, 산화 알루미늄, 산화 티탄, 티탄산스트론튬, 산화 세륨, 산화 마그네슘, 산화 크롬, 산화 주석, 산화 아연), 질화물 (예를 들면, 질화 규소), 탄화물 (예를 들면, 탄화규소), 금속염 (예를 들면, 황산 칼슘, 황산 바륨 및 황산 칼슘), 지방산금속염 (예를 들면, 스테아르산 아연 및 스테아르산 칼슘), 카본 블랙 및 실리카가 있으며, 상기 중 임의의 것이 사용가능하다. 유기 미립자의 예로는 유화중합법 또는 분무 건조법에 의해 얻어지는 스티렌, 아크릴산, 메틸메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 및 2-에틸헥실 아크릴레이트와 같은 토너용 결착 수지에 사용되는 단량체 성분의 단독 중합체 또는 공중합체가 있다.
본 발명의 토너에 사용되는 미립자는, 내수성을 높여 환경 특성을 보다 향상시키고 입경 및 형상 제어의 조작성을 향상시키기 위해, 실란 커플링제로 처리하거나, 알루미나 코팅을 미립자 표면에 형성시키는 표면 처리를 실시할 수 있다.
구체적으로, 실란 커플링제로는 헥사메틸디실라잔 또는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.
RmSiYn
(상기 식에서, R은 알콕실 기 또는 염소 원자이고; m은 1 내지 3의 정수이고; Y는 알킬기 또는 비닐기, 글리시독실기 또는 메타크릴기를 함유하는 탄화수소기이고; n은 1 내지 3이다)
상기 식 1로 표시된 화합물의, 예로는 대표적으로, 디메틸디클로로실란, 트리메틸클로로실란, 알릴디메틸클로로실란, 알릴페닐디클로로실란, 벤질디메틸클로로실란, 비닐트리에톡시실란, γ-메타크릴옥시프로필트리메톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 디비닐클로로실란 및 디메틸비닐클로로실란이 있다.
실란 커플링체 처리 방법은, 교반에 의해 클라우드 상태로 만든 미분말을 실란 커플링제와 반응시키는 건식법, 및 미분말을 용매 중에 분산시키고, 실란 커플링제를 여기에 적가하여 반응을 실시하는 습식법을 포함하는 방법에 의해 실시할 수 있으며, 두 가지 방법 중 어느 것이나 사용할 수 있다.
알루미나 코팅은 수용액 또는 용매 중에 염화 알루미늄, 질산 알루미늄 또는 황산 알루미늄을 첨가하고, 미립자를 여기에 침지하고, 건조시키는 방법 또는 함수 알루미나, 함수 알루미나-실리카, 함수 알루미나-티타니아, 함수 알루미나-티타니아-실리카 또는 함수 알루미나-티타니아-실리카-산화 아연을 수용액 또는 용매 중에 첨가하고, 미립자를 여기에 침지하고, 건조시키는 방법에 의해 형성시킬 수 있다.
본 발명의 토너에 함유된 토너 입자는 1종 이상의 결착 수지 및 착색제를 함유한다.
본 발명에 사용되는 결합제 수지로는 폴리스티렌 및 폴리비닐 톨루엔과 같은 스티렌 및 그의 유도체의 단독중합체; 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐나프탈렌 공중합체, 스티렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-옥틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-디메틸아미노에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 비닐 에테르 공중합체, 스티렌-에틸 비닐 에테르 공중합체, 스티렌-메틸 비닐 케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체 및 스티렌-말레이트 공중합체와 같은 스티렌 공중합체; 폴리메틸 메타크릴레이트; 폴리부틸 메타크릴레이트; 폴리비닐 아세테이트; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌; 폴리비닐 부티랄; 폴리아크릴산 수지; 로진; 변성 로진; 테르펜 수지; 지방족 또는 지환족 탄화수소 수지; 방향족계 석유 수지; 파라핀 왁스; 카르나우바 왁스이 있다. 이들 중 임의의 것을 단독으로 또는 혼합물의 형태로 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 착색제로서, 블랙 착색제는 카본 블랙, 자성체, 하기 제시되는 옐로우/마젠타/시안 착색제를 사용하여 흑색을 만든 착색제를 사용한다.
옐로우 착색제로는, 축합 아조 화합물, 이소인돌리논 화합물, 안트라퀴논 화합물, 아조 금속 착물, 메틴 화합물 및 알릴아미드 화합물과 같은 대표적인 화합물을 사용한다. 구체적으로, C.I. 피그먼트 옐로우 12, 13, 14, 15, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 109, 110, 111, 128, 129, 147, 168 및 180이 바람직하게 사용될 수 있다.
마젠타 착색제로는, 축합 아조 화합물, 디케토피로피롤 화합물, 안트라퀴논 화합물, 퀴나크리돈 화합물, 염기 염료 레이크 화합물, 나프톨 화합물, 벤즈이미다졸론 화합물, 티오인디고 화합물 및 페릴렌 화합물을 사용한다. 구체적으로, C.I. 피그먼트 레드 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81:1, 122, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221 및 254가 특히 바람직하다.
시안 착색제로서, 구리 프탈로시아닌 화합물 및 그의 유도체, 안트라퀴논 화합물 및 염기 염료 레이크 화합물을 사용할 수 있다. 구체적으로, C.I. 피그먼트 블루 1, 7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62 및 66이 특히 바람직하게 사용될 수 있다.
이들 중 임의의 착색제를 단독으로, 혼합물 형태로 또는 고용체 상태로 사용할 수 있다.
본 발명의 착색제는 컬러 토너의 경우 색상각, 채도, 명도 내후성, OHP 필름 상 투명성, 토너 중의 분산성을 고려하여 선택한다. 착색제의 첨가량은 수지 100 중량부에 대해 1 내지 20 중량부의 양으로 사용한다.
본 발명의 토너에는, 필요에 따라, 하전 제어제를 사용할 수 있다.
본 발명에 사용되는 하전 제어제로는 공지된 것을 사용할 수 있다. 컬러 토너의 경우, 특히 무색이고, 토너의 대전 속도가 빠르며, 일정한 대전량을 안정하게 유지하는 하전 제어제가 바람직하다.
구체적인 화합물로는, 네가티브 하전 제어제로서, 살리실산, 나프톤산, 디카르복실산 또는 이들의 유도체의 금속화합물, 측쇄에 술폰산 또는 카르복실산을 갖는 고분자형 화합물, 붕소 화합물, 요소 화합물, 규소 화합물 및 카리사렌 등이 있다. 포지티브 하전 제어제로는 4급 암모늄염, 측쇄에 4급 암모늄 염을 갖는 고분자형 화합물, 구아니딘 화합물 및 이미다졸 화합물이 있다.
전하제어제는 결착 수지 100 중량부에 대해 0.5 내지 10 중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 그러나, 본 발명에서는, 전하제어제의 첨가가 필수적인 것은 아니다. 2성분 현상 방법을 사용하는 경우에는 캐리어를 사용한 마찰대전을 이용할 수 있다. 또한, 비자성 1성분 블레이드 코팅 현상 방법을 이용하는 경우에는 블레이드 부재나 슬리브 부재를 사용하는 마찰 대전을 이용한다. 따라서, 토너 입자 중에 하전 제어제가 함유되는 것이 필수적인 것은 아니다.
본 발명의 토너에서는, 필요에 따라, 저연화점 물질로서 왁스를 사용할 수 있다.
본 발명의 토너에 사용되는 저연화점 물질로는 파라핀 왁스, 폴리올레핀 왁스, 정클리닝질 왁스 및 피셔-트로프쉐 왁스, 아미드 왁스, 고급지방산, 장쇄 알콜, 에스테르 왁스 및 그래프트 화합물 및 블록 화합물과 같은 이들의 유도체가 있다. 이들은 저분자량 성분이 제거되고 DSC 습열 곡선의 최대 흡열 피크가 예리한 것이 바람직할 수 있다.
바람직하게 사용될 수 있는 왁스는 탄소수 15 내지 100 개의 직쇄 알킬 알콜, 직쇄 지방산, 직쇄 산아미드, 직쇄 에스테르 또는 몬탄계 유도체 등이다. 이들 왁스로부터 액상 지방산과 같은 불순물을 제거한 것이 또한 바람직하다.
보다 바람직하게 사용될 수 있는 왁스로는 알킬렌을 고압 하에 라디칼 중합하거나 저압하에 지글러 촉매 또는 임의의 다른 촉매를 사용하여 중합한 저분자량의 알킬렌 중합체; 고분자량의 알킬렌 중합체를 열분해하여 얻은 알킬렌 중합체; 알킬렌을 중합할 때 부산물로 형성되는 저분자량 알킬렌 중합체를 분산 정제한 것; 일산화탄소 및 수소로 이루어진 합성 기체로부터 아르게법에 의해 얻어지는 탄화수소 중합체의 증류 잔류물로부터 또는 증류 잔류물을 수소첨가하여 얻은 합성 탄화수소로부터 특정 성분을 추출 분별하여 얻어지는 폴리메틸렌 왁스를 포함될 수 있다.
본 발명에 사용되는 저연화점 물질은 DSC (시차 주사 열량계)에 의해 측정한 흡열 곡선에서 40 내지 90℃, 보다 바람직하게는 45 내지 85℃ 범위의 온도에서 흡열 주피크를 갖는 것이 바람직하다. 흡열 주피크는 폭의 1/2이 10℃ 내인, 보다 바람직하게는 5℃ 내인 융점 범위가 좁은 저연화점 물질이 바람직하다. 특히, 탄소수 15 내지 45개의 장쇄 알킬 알콜과 탄소수 15 내지 45개의 장쇄 알킬카르복실산의 에스테르 화합물을 주성분으로 하는 에스테르 왁스가 OHP용 시트의 투명성과 정착시 저온 정착성 및 내고온 옵셋성의 면에서 좋다.
본 발명에서, DSC의 측정법은 예를 들면, DSC-7 (Perkin Elmer Co. 제조)를 사용한다. 장치의 검출부에서 온도는 인듐과 아연의 융점을 기준으로 하여 보정하고 열량은 인듐 융해열을 사용하여 보정한다. 샘플은 알루미늄으로 제조한 팬 내에 두고 아무것도 두지 않은 팬을 대조군으로 정하여 승온 속도 10℃/분으로 20℃에서 200℃로 승온하면서 측정한다.
저연화점 물질은 토너 입자 중에 결착 수지 100 중량부에 대해 바람직하게는 3 내지 40 중량부, 보다 바람직하게는 5 내지 35 중량부를 함유된 것이 좋다.
저연화점 물질의 함유량이 5 중량부 미만인 경우에는 충분한 내고온 옵셋 특성을 얻기 어렵다. 또한, 기록재의 양면에 화상을 정착시킬 때 두번째 (이면)의 정착 시에 첫번째 (표면) 화상이 옵셋될 수 있다.
저연화점 물질의 함유량이 40 중량부를 초과할 경우에는, 토너 제조 시에 분쇄법으로 토너 입자를 제조할 경우에는 토너 제조 장치 내에서 토너 성분의 융착이 발생하기 쉽고, 중합법에 의해 1차 입자를 제조할 경우에는 입자 제조 시에 과립화 성능이 저하될 수 있고 토너 입자들 끼리 합체될 수 있다.
본 발명에서, 중합법으로 토너 입자를 얻는 경우, 사용되는 중합성 단량체로는 스티렌, o-, m- 또는 p-메틸스티렌, 및 m- 또는 p-에틸스티렌과 같은 스티렌계 단량체; 메틸 아크리레이트 또는 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 프로필 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 부틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 도데실 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 베헤닐 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 및 디에틸아미노에틸 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트와 같은 아크릴산 또는 메타크릴산 에스테르 단량체; 및 부타디엔, 이소프렌, 시클로헥센, 아크릴로- 또는 메타크릴로니트릴 및 아크릴산 아미드와 같은 올레핀 단량체가 있으며, 상기 중 임의의 것을 사용할 수 있다. 상기 중합성 단량체들은 그 중 임의의 것을 단독으로 사용할 수 있고 또는 일반적으로 출판물 POLYMER HANDBOOK, 2nd Edition, III pp. 139-192 (John Wiley & Sons, Inc.)에 기재된 바와 같이 이론적 유리 전이 온도 (Tg)가 40 내지 80℃이도록 혼합된 적절한 혼합물의 형태로 사용할 수 있다. 이론적인 유리 전이 온도가 40℃ 미만일 경우에는 토너의 보존 안정성 또는 현상제의 내구 안정성 면에서 문제가 발생한다. 80℃를 초과할 경우에는 토너의 정착점이 높아질 수 있다. 특히, 풀 컬러 화상을 위한 토너의 경우에, 각각의 컬러 토너의 색 혼합 성능이 정착시에 충분하지 못할 수 있고, 그 결과 색재현성이 불량해지고, OHP 화상의 투명성이 심각하게 저하될 수 있다. 따라서, 이러한 온도는 고화질의 화상에는 바람직하지 않다.
중합법을 사용하여 토너 입자를 얻는 방법에서는, 중합성 단량체의 중합 반응을 방해 없이 실시하기 위해 극성 수지를 동시에 첨가하는 것이 특히 바람직하다. 본 발명에 사용되는 극성 수지로는 스티렌과 아크릴산 또는 메타크릴산의 공중합체, 말레산 공중합체, 폴리에스테르 수지 및 에폭시 수지가 바람직할 수 있다. 극성 수지는 중합성 단량체와 반응할 수 있는 임의의 불포화기를 분자 중에 함유하지 않은 것이 바람직할 수 있다.
본 발명에 사용되는 중합 개시제로는 예를 들면, 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 1,1'-아조비스-(시클로헥산-1-카르보니트릴), 2,2'-아조비스-4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴 및 아조비스이소부티로니트릴과 같은 아조계 중합 개시제; 및 벤조일 퍼옥사이드, 메틸 에틸 케톤 퍼옥사이드, 디이소프로필퍼옥시 카르보네이트, 쿠멘히드로퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조일 퍼옥사이드 및 라우로일 퍼옥사이드와 같은 퍼옥사이드계 중합 개시제가 있다.
토너 입자의 입도 분포 및 입경의 제어는 난수용성의 무기염 또는 보호 콜로이드의 작용을 갖는 분산제의 종류 또는 첨가량을 변화시키는 방법, 또는 기계적 장치 조건, 예를 들면, 로터의 주속, 패스 횟수 및 교반 블레이드의 형상과 같은 교반 조건 및 용기 형상, 또는 수용액 중의 고형분 농도를 조절하는 방법에 의해 조절할 수 있다.
본 발명에서, 토너 입자는 쉘 부분이 중합에 의해 합성된 중합체로 형성되고 코어 부가 저연화점 물질로 형성된 코어/쉘 구조를 가질 수 있다. 이는 토너의 내블록킹성을 저하시키지 않고 토너의 정착성을 향상시키며, 토너 입자로부터 잔존하는 단량체를 쉽게 제거할 수 있기 때문에 바람직하다.
본 발명의 토너 입자의 단층면을 관찰하는 구체적인 방법으로는, 상온 경화성 에폭시 수지 중에 토너 입자를 충분히 분산시킨 후, 온도 40℃의 분위기 중에서 2일간 경화시켜 얻어진 경화물을 필요에 따라, 트리오스뮴 테트라옥사이드와 배합된 트리루테늄 테트라옥사이드로 염색시키고, 다이아몬드 절단기를 갖는 마이크로톰을 사용하여 박편상으로 샘플을 절단하여 투사 전자 현미경 (TEM)을 사용하여 토너 입자의 단면 형태를 관찰한다. 본 발명에서는 코어부를 구성하는 저연화점 물질과 쉘부를 구성하는 수지 간의 결정화도 차이를 이용하여 재료 간의 콘트라스트를 형성하기 위해 트리루테늄 테트라옥사이드 염색 방법을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
본 발명의 토너는 토너를 함유한 1성분계 현상제로 사용할 수 있거나, 2성분계 현상제로 사용하기 위해 토너를 캐리어와 혼합할 수도 있다.
본 발명의 토너를 2성분계 현상제로서 사용하는 경우, 캐리어로는, 예를 들어 표면 산화되거나 미산화된 철, 니켈, 구리, 아연, 코발트, 망간, 크롬 및 희토류 원소, 및 이들의 합금 또는 산화물과 같은 자성 금속의 입자, 및 페라이트가 있으며, 이들 중 어느것이라도 사용할 수 있다. 이들의 제조 방법에는 특별한 제한이 없다.
또한, 대전 조절 등의 목적을 위해서는 캐리어 입자의 표면을 수지 함유 피복재로 피복시키는 것이 바람직하다. 이 방법으로서는, 예를 들어 수지 함유 피복재를 용제 중에 용해시키거나 현탁시킨 뒤 도포하여 캐리어 입자에 부착되도록 만드는 방법, 또는 간단히 분말 형태로 혼합하는 방법 등의 종래 공지된 어떠한 방법이라도 사용할 수 있다. 피복층을 안정하게 만들기 위해, 피복재를 용제에 용해시킨 뒤 도포하는 방법이 바람직하다.
캐리어 입자 표면에 피복할 수 있는 피복재는 토너의 재료에 따라 다를 수 있다. 토너 재료의 예로는, 예를 들어 아미노아크릴레이트 수지, 아크릴 수지, 임의의 이들 수지와 스티렌 수지의 공중합체; 및 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 불소계 수지, 폴리테트라불소계에틸렌, 모노클로로트리불소계에틸렌 중합체 및 폴리비닐리덴 플루오라이드 중 어떠한 것이라도 사용하는 것이 바람직할 수 있으나, 이것만으로 한정하는 것은 아니다. 이들 화합물의 피복량은 캐리어의 대전-부여 성능을 만족시키도록 적당하게 결정할 수 있으며, 일반적으로 캐리어의 중량을 기준하여 총량의 0.1 내지 30 중량%, 바람직하게는 0.3 내지 20 중량% 범위일 수 있다.
본 발명에 사용되는 캐리어 재질로는 98 % 이상의 Cu-Zn-Fe [조성비 : (5 내지 20) : (5 내지 20) : (30 내지 80)]의 조성을 갖는 페라이트 입자가 대표적일 수 있이며, 캐리어의의 성능이 손상되지 않는 것이라면 특별한 제한이 없다. 또한, 캐리어는, 예를 들어 결착 수지, 금속 산화물 및 자성 금속 산화물로 구성되는 수지 캐리어 형태일 수도 있다.
상기 캐리어를 토너 입자와 혼합하는 경우, 2성분계 현상제 중에 토너가 2 내지 9 중량%, 바람직하게는 3 내지 8 중량% 농도가 되는 비율로 혼합하는 것이 우수한 결과를 얻을 수 있다. 토너 농도가 2 중량% 미만인 경우에는, 화상 농도가 낮아 실용할 수 없게 된다. 토너 농도가 9 중량% 초과인 경우에는, 포그 및 기계내 비산이 자주 발생하여 현상제의 내용 수명을 단축시킬 수 있다.
본 발명의 토너를 사용하는 화상 형성 방법 및 장치 유닛을 도면을 참고하여 하기에 기재할 것이다.
도 1 내지 도 8은 중간 전사체를 사용하는 본 발명의 화상 형성 방법에 의해 다중 토너 화상이 기록 매체에 일괄 전사되는 화상 형성 장치를 개략적으로 설명한다.
도 1은 중간 전사체를 사용하는 본 발명의 화상 형성 방법에 의해 다중 토너 화상이 기록 매체에 일괄 전사되는 화상 형성 장치를 개략적으로 설명한다.
대전 바이어스 전압이 인가되는 대전 부재로서의 회전가능한 대전 롤러 (2)는 잠상 담지체로서의 감광 드럼 (1)의 표면에 하전 롤러 (2)가 회전하면서 접촉하게 되어 감광 드럼 표면의 균일한 일차 대전을 수행한다. 이어서, 노광 수단으로서의 광원 (L)로부터 발생된 레이저 광 (E)에 노광됨으로써 감광 드럼 (1) 상에 제1 정전 잠상이 형성된다. 따라서, 형성된 제1 정전 잠상은 회전가능한 로타리 유닛 (4) 중에 구비된, 제1 현상기로서 블랙 현상기 (4Bk)에 담긴 블랙 토너를 사용하여 현상되어 블랙 토너 화상을 형성한다. 감광 드럼 (1) 상에 형성된 블랙 토너 화상은 중간 전사체의 도전성 지지체에 인가된 전사 바이어스 전압의 작용에 의해 중간 전사 드럼 (5)으로 정전기적으로 1차 전사된다. 이어서, 제2 정전 잠상이 상기와 동일한 방법으로 감광 드럼 (1)의 표면 상에 형성되고, 로타리 유닛 (4)가 회전하여 제2 현상기로서 옐로우 현상기 (4Y)에 담긴 옐로우 토너에 의해 제2 정전 잠상이 현상되어 옐로우 토너 화상이 형성된다. 옐로우 토너 화상은 중간 전사 드럼 (5) 상에 1차 전사된 블랙 토너 화상 위에 정전기적으로 1차 전사된다. 동일하게, 제3 및 제4 정전 잠상이 로타리 유닛 (24)가 회전하면서 형성되고, 제3 현상기로서 마젠타 현상기 (4M)에 담긴 마젠타 토너 및 제4 현상기로서 시안 현상기 (4C)에 담긴 시안 토너를 각각 사용함으로써 순차적으로 현상되고, 형성된 마젠타 토너 화상 및 시안 토너 화상이 순차적으로 1차 전사된다. 따라서, 각 색상의 토너 화상이 중간 전사 드럼 (5) 상에 1차 전사된다. 중간 전사 드럼 (5) 상에 다중 토너 화상으로서 1차 전사된 토너 화상은 개록 매체 (P)를 거쳐 대응측에 위치하는 제2 전사 장치 (8)로부터 인가된 전사 바이어스 전압의 작용에 의해 기록 매체 (P) 상에 정전기적으로 일괄 2차 전사된다. 기록 매체 (P) 상에 2차 전사된 다중 토너 화상은 가열 롤러 (3a) 및 가압 롤러 (3b)를 갖는 정착 장치 (3)에 의해 기록 매체 (P)에 열고착된다. 전사 후의 감광 드럼 (1) 표면상에 잔류하는 전사 잔류 토너는 감광 드럼 (1)의 표면에 접촉하여 있는 클리닝용 블레이드를 갖는 클리너에 의해 회수되고, 이로써 광감체 드럼 (1)이 클리닝된다.
감광 드럼 (1)로부터 중간 전사 드럼 (5)로의 1차 전사에 있어서, 전사 전류는 제1 전사 장치로서 제공되는 중간 전사 드럼 (5)의 도전성 지지체에 전원 (도시하지 않음)으로부터의 바이어스를 인가함으로써 형성되고, 이로써 토너 화상이 전사된다.
중간 전사 드럼 (5)는 강체인 도전성 지지체 (5a) 및 그의 표면을 덮고 있는 탄성층 (5b)으로 이루어진다.
도전성 지지체 (5a)에는, 예를 들어 알루미늄, 철, 구리 또는 스테인레스 강과 같은 금속, 또는 탄소 또는 금속 입자가 분산된 도전성 수지를 사용하여 형성할 수 있다. 이들의 형상에 있어, 지지체는 원통상, 원통의 중심에 축을 관통시킨 것, 내부가 보강된 원통일 수 있다.
탄성층 (5b)는 스티렌-부타디엔 고무, 고급 스티렌 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 니트릴 부타디엔 고무 (NBR), 클로로프렌 고무, 부틸 고무, 실리콘 고무, 불소계 고무, 니트릴 고무, 우레탄 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무 및 노르보르난 고무를 비롯한 엘라스토머 고무를 사용하여 형성하는 것이 바람직할 수 있으나, 이것만으로 한정하는 것은 아니다. 폴리올레핀 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지, 폴리카르보네이트 수지와 같은 수지, 및 이들의 공중합체 또는 혼합물을 사용할 수도 있다.
또한, 탄성층의 표면에는 고도의 윤활성 및 수성-반발 윤활제 분말이 임의의 결합제 중에 분산되어 표면층을 형성할 수 있다.
윤활제에는 특별한 제한이 없다. 다양한 불소계 고무, 불소계 엘라스토머, 불소-결합된 그래파이트를 포함하는 탄소 플루오라이드, 예를 들어 폴리테트라불소계에틸렌 (PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 에틸렌-테트라불소계에틸렌 공중합체 (ETFE) 및 테트라불소계에틸렌-퍼불소계알킬 비닐 에테르 공중합체 (PFA)와 같은 불소 화합물, 예를 들어 실리콘 수지 입자, 실리콘 고무 및 실리콘 엘라스토머와 같은 실리콘계 화합물, 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 페놀 수지, 및 에폭시 수지를 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
표면층의 결합제 중에서, 저항을 제어하기 위해 도전제를 적절하게 첨가할 수 있다. 도전제로는 다양한 도전성 무기 입자, 카본 블랙, 이온성 도전제, 도전성 수지 및 도전성 입자가 분산된 수지가 있다.
중간 전사 드럼 (5) 상의 다중 토너 화상은 제2 전사 장치 (8)에 의해 기록 매체 (P) 상에 일괄적으로 2차 전사된다. 전사 수단으로서 코로나 대전기를 사용하는 비접촉성 정전 전사 수단, 또는 전사 롤러 또는 전사 벨트를 사용하는 접촉성 정전 전사 수단이 이용가능하다.
정착 장치 (3)에 있어서, 가열 롤러 (3a) 및 가압 롤러 (3b)를 갖는 열 롤러 정착 장치 대신에, 기록 매체 (P) 상의 토너 화상과 접촉되어 있는 필름이 가열되어 기록 매체 (P) 상의 토너 화상이 가열됨으로써 기록 매체 (P)상의 다중 토너가 열정착되는 필름 가열 정착 장치를 사용할 수 있다.
도 1에 도시된 화상 형성 장치에 사용되는 중간 전사체로서 중간 전사 드럼 대신에, 중간 전사 벨트를 기록 매체에 다중 토너 화상을 일괄 전사하는데 사용할 수 있다. 이러한 중간 전사 벨트는 도 8에 도시된 바와 같이 구성된다.
감광 드럼 (1) 상에 형성 보유된 토너 화상을 감광 드럼 (1) 및 중간 전사 벨트 (10) 사이의 닙에 통과시키는 과정에서, 1차 전사 롤러 (12)를 통해 중간 전사 벨트 (10)에 인가된 1차 전사 바이어스의 도움으로 중간 전사 벨트 (10)의 외주면에 연속적으로 1차 전사된다.
중간 전사 벨트 (10)에 제1 내지 제4 색 토너 화상의 순차적인 중첩 전사를 위한 1차 전사 바이어스는 토너에 극성에 대해 역극성을 가지며, 바이어스 전원 (14)로부터 인가된다.
부호 (13b)는 2차 전사 롤러를 나타내며, 이는 2차 전사 대향 롤러 (13a)와 축방향으로 평행하게 지지되어 있으며, 중간 전사 벨트 (10)의 하면부로부터 분리할 수 있도록 설치된다.
감광 드럼 (1)로부터 중간 전사 벨트 (10)으로의 제1 내지 제3색 토너 화상의 1차 전사 단계에서, 2차 전사 롤러 (13b) 및 중간 전사 벨트 클리너 (9)는 중간 전사 벨트 (10)으로부터 떨어져 위치할 수 있다.
중간 전사 벨트 (10) 상에 전사된 합성 전색 토너 화상을 기록 매체 (P)에 전사하기 위해, 제2 전사 롤러 (13b)를 중간 전사 벨트 (10)과 접촉되게 하고, 동시에 기록 매체 (P)를 중간 전사 벨트 (10) 및 제2 전사 롤러 (13b) 사이의 닙에 소정 시간에서 도입함으로써 제2차 전사 바이어스는 바이러스 전원 (16)으로부터 제2 전사 롤러 (13b)에 인가된다. 이러한 제2 전사 바이어스의 도움으로, 중간 전사 벨트 (10)으로부터 기록 매체 (P)로 합성된 전색 토너 화상이 2차 전사된다.
기록 매체 (P)에 화상 전사가 완료된 후에, 클리닝용 대전 부재 (9)를 중간 전사 벨트 (10)에 접촉시키고, 감광 드럼 (1)의 극성에 대해 역극성을 갖는 바이어스를 바이어스 전원 (15)로부터 인가하여, 감광 드럼 (1)과 역극성을 갖는 전하를 기록 매체 (P)에 전사되지 않고 중간 전사 벨트 (10) 상에 잔류하는 토너 (전사 잔류 토너)에 부가한다.
상기 전사 잔류 토너는 중간 전사 벨트 (10) 및 감광 드럼 (1) 사이의 닙 및 그의 부근에서 감광 드럼 (1)로 정전기적으로 전사되어, 중간 전사 벨트 (10)가 클리닝된다.
중간 전사 벨트 (10)은 벨트형 기저층 및 기저층 위에 제공된 표면처리층을 포함한다. 표면 처리층은 다수의 층으로 구성될 수 있다.
기저층 및 표면 처리층에는 고무, 엘라스토머 또는 수지를 사용할 수 있다. 예를 들어, 고무 및 엘라스토머로서 천연 고무, 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고부, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체, 클로로프렌 고무, 클로로술포네이트화 폴리에틸렌, 염소화 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 고무, 우레탄 고무, 신디옥타틱 1,2-폴리부타디엔, 에피클로로히드린 고무, 아크릴 고무, 실리콘 고무, 불소계 고무, 폴리술파이드 고무, 폴리노르보르난 고무, 수소화 고무, 및 열가소성 엘라스토머 (예를 들어, 폴리스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리비닐 클로라이드계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계 및 불소 수지계 엘라스토머)로 구성되는 군으로부터 선택된 1종 이상의 물질을 사용할 수 있으나, 이들 물질만으로 한정하는 것은 아니다. 수지로서, 폴리올레핀 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지 및 폴리카르보네이트 수지와 같은 수지를 사용할 수 있다. 또한, 이들 수지의 임의의 공중합체 또는 혼합물을 사용할 수도 있다.
기저층으로서, 필름으로 형성된 상기의 고무, 엘라스토머 및 수지 중 어떠한 것이라도 사용할 수 있다. 피복, 흡착 또는 분무된 상기 고무, 엘라스토머 및 수지의 임의의 한면 또는 양면 상에 직포 형상, 부직포 형상, 사상 또는 필름 형상을 갖는 심체층을 사용할 수 있다.
심체층을 구성하는 재료에는, 예를 들어 면, 견 및 리그닌과 같은 천연 섬유; 키틴 섬유, 알긴산 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유와 같은 재생 섬유; 아세트산 섬유와 같은 반합성 섬유; 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐 알콜 섬유, 폴리비닐 클로라이드 섬유, 폴리비닐리덴 클로라이드 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리알킬파라옥시벤조에이트 섬유, 폴리아세탈 섬유, 아르아미드 섬유, 폴리불소계에틸렌 섬유 및 페놀 섬유와 같은 합성 섬유; 탄소 섬유, 유리 섬유 및 붕소 섬유와 같은 무기 섬유; 및 철 섬유 및 구리 섬유와 같은 금속 섬유로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 재료를 사용할 수 있으나, 이러한 재료만으로 한정하는 것은 아니다.
또한, 중간 전사 벨트의 저항성을 제어하기 위해 기저층 및 표면 처리층에 도전제를 첨가할 수 있다. 이러한 도전제에는 특별한 제한이 없다. 예를 들어, 탄소 분말, 알루미늄 또는 니켈 분말과 같은 금속 분말, 산화 티탄과 같은 금속 산화물, 및 4급 암모늄염 함유 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 아닐린, 폴리비닐 피롤, 폴리디아세틸렌, 폴리에틸렌이민, 붕소 함유 고분자 화합물, 및 폴리피롤과 같은 도전성 고분자 화합물로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 도전제를 사용할 수 있지만, 이러한 도전제만으로 한정하는 것은 아니다.
임의로는, 중간 전사 벨트의 윤활성을 향상시키기 위해 윤활제를 첨가하여 그의 전사 성능을 향상시킨다.
윤활제에는 특별한 제한이 없다. 다양한 불소계 고무, 불소계 엘라스토머, 불소 결합된 그래파이트를 포함하는 탄소 불소 화합물, 폴리테트라불소계메틸렌 (PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드 (PVDF), 에틸렌-테트라불소계에틸렌 공중합체 (ETFE) 및 테트라불소계에틸렌-퍼불소계알킬 비닐 에테르 공중합체 (PFA)와 같은 불소 화합물, 실리콘 수지 입자, 실리콘 고무 및 실리콘 엘라스토머와 같은 실리콘 화합물, 폴리에틸렌 (PE), 폴리프로필렌 (PP), 폴리스티렌 (PS), 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 페놀 수지, 에폭시 수지등을 사용하는 것이 바람직하다.
복수개의 화상 형성부에서 상이한 색의 토너 화상을 각각 형성하고, 이들을 순차적으로 중첩시키면서 동일한 전사 매체에 전사하는 화상 형성 방법을 도 2를 참고하여 기재할 것이다.
상기 방법에서, 제1, 제2, 제3 및 제4 화상 형성부 (29a), (29b), (29c) 및 (29d)가 병설되고, 각 화상 형성부는 그 안에 전용의 잠상 담지체, 즉 감광 드럼 (19a), (19b), (19c) 및 (19d)를 각각 갖는다.
감광 드럼 (19a) 내지 (19b)는 그의 외주변에 각각 잠상 형성 수단 (23a), (23b), (23c) 및 (23d), 현상 수단 (17a), (17b), (17c) 및 (17d), 전사 방전 수단 (24a), (24b), (24c) 및 (24d), 및 클리닝용 수단 (18a), (18b), (18c) 및 (18d)이 배치된다.
이러한 구조하에서, 우선 제1 화상 형성부 (29a)의 감광 드럼 (19a) 상에서 황색 성분 색의 잠상이 잠상 형성 수단 (23a)에 의해 형성된다. 이 잠상은 현상 수단 (17a)의 옐로우 토너 함유 현상제를 사용하여 가시 화상 (토너 화상)으로 전환되고,이 토너 화상은 전사 수단 (24a)에 의해 전사 매체 (S), 기록 매체에 전사된다.
옐로우 토너 화상이 상기 기재한 바와 같이 전사 매체 (S)에 전사되는 과정에서, 제2 화상 형성부 (29b)에서는 감광 드럼 (19b) 상에 마젠타 성분의 잠상이 형성되고, 이어서 현상 수단 (17b)의 마젠타 토너 함유 현상제를 사용하여 가시 화상 (토너 화상)으로 전환된다. 이 가시 화상 (마젠타 토너 화상)은 상기 제1 화상 형성부 (29a)에서의 전사가 종료된 전사 매체 (S)가 전사 수단 (24d)에 반입되는 시점에서 전사 매체 (S)의 소정 위치에 중첩하여 전사된다.
이어서, 상기 기재한 바와 동일한 방식으로 시안 및 블랙 토너 화상이 제3 및 제4 화상 형성부 (29c) 및 (29d)에 각각 형성되고, 이 시안 및 블랙 토너 화상이 동일한 전사 매체 (S)에 중첩하여 전사된다. 이러한 화상 형성 과정이 종료된 후에, 전사 매체 (S)가 정착부 (22)에 반송되어, 전사 매체 (S) 상의 토너 화상이 정착된다. 따라서, 전사 매체 (S) 상에 다색 화상이 얻어진다. 전사가 완료된 각각의 감광 드럼 (19a), (19b), (19c) 및 (19d)는 클리닝 수단 (18a), (18b), (18c) 및 (18d)에 의해 각각 클리닝되어 잔류 토너를 제거하고, 이어서 수행되는 잠상 형성에 제공된다.
상기 화상 형성 장치에서, 기록 매체, 전사 매체 (S)를 반송하는데 반송 벨트 (25)를 사용하였다. 도 2에 도시된 바와 같이, 전사 매체 (S)는 우측에서 좌측으로 반송되고, 이 반송 과정에서 각 화상 형성부 (29a), (29b), (29c) 및 (29d)의 각 전사 수단 (24a), (24b), 24(c) 및 24(d)를 통과한다.
이러한 화상 형성 방법에서, 전사 매체를 반송하는 반송 수단으로서 테토론 섬유로 제조된 메쉬로 이루어진 반송 벨트 및 폴리에틸렌 테레프탈레이트 수지, 폴리아미드 수지 또는 우레탄 수지로 제조된 박막 유전성 시이트로 구성되는 반송 벨트를 가공의 용이성 및 내구성 관점에서 사용한다.
전사 매체 (S)가 제4 화상 형성부 (29d)를 통과한 후에, AC 전압이 제전기 (20)에 인가되어 전사 매체 (S)가 제전되고, 벨트 (68)로부터 분리되어, 이어서 정착기 (22)로 보내져 토너 화상이 정착되고, 최종적으로 종이 배출구 (26)을 통해 배출된다.
이러한 화상 형성 방법에서, 화상 형성부에는 각각의 독립적인 잠상 담지체가 구비되고, 전사 매체를 벨트형 반송 수단에 의해 각각의 잠상 담지체의 전사 영역으로 순차적으로 보내지도록 구성할 수 있다.
이러한 화상 형성 방법에서, 각각의 화상 형성부에 공통의 잠상 담지체가 구비되어 있으며, 전사 매체는 드럼형의 반송 수단을 사용하여 잠상 담지체의 전사 영역으로 반복적으로 보내지게 되어 각 색의 토너 화상이 전사 매체에 수령되도록 구성하여도 좋다.
그러나, 반송 벨트는 체적 저항이 높기 때문에, 색 화상 형성 장치의 경우에서 처럼 전사가 수회 반복되는 과정에서 반송 벨트는 대전량을 계속 증가시킨다. 따라서, 전사 전류가 각 전사마다 보다 순차적으로 증가되지 않는다면 균일한 전사가 유지될 수 없다.
본 발명의 토너는 각 전사마다 토너의 전사 성능이, 대전 수단의 대전이 전사 반복 마다 증가될 지라도 동일한 전사 전류하로 균일하게 될 수 있어 양질의 품질을 가진 화상 및 고품질 수준을 얻을 수 있으므로 우수한 전사 성능을 갖는다.
또 다른 실시양태에 따른 전색 화상의 화상 형성 방법을 도 3을 참고하여 추가로 기재할 것이다.
적당한 수단을 통해 감광 드럼 (33) 상에 형성된 정전 잠상은 화살표 방향으로 회전하는 회전 현상 유닛 (39)에 부착된, 현상 수단으로 제공되는 현상기 (36)에 담긴 현상제에 의해 가시화될 수 있다. 따라서, 감광 드럼 (33) 상에 형성된 색 토너 화상 (제1 색)은 전사 대전기 (44)에 의해 그리퍼 (47)에 의해 전사 드럼 (48) 상에 유지된 전사 매체, 개록 매체 (S)에 전사된다. 전사 후에 감광 드럼 (33)의 표면 상에 잔류하는 전사 잔류 토너는 감광 드럼 (33)의 표면에 접촉되어 있는 클리닝용 블레이드를 갖는 클리너에 의해 회수되어 감광 드럼 (33)이 클리닝된다.
전사 대전기 (44)로서, 코로나 대전기 또는 접촉 전사 대전기를 사용한다. 코로나 대전기를 전사 대전기 (44)로 사용하는 경우, -10 kV 내지 +10 kV의 전압을 인가하고, 전사 전류는 -500 μA 내지 +500 μA로 설정한다. 전사 드럼 (48)의 외주면 상에, 유지 부재를 장착한다. 이 유지 부재는 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지 필름 또는 폴리에틸렌 테레프탈레이트 필름과 같은 필름형 유전성 시이트로 형성된다. 예를 들어, 100 ㎛ 내지 200 ㎛ 두께 및 1012내지 1014Ω·㎝의 체적 저항을 갖는 시이트를 사용한다.
제2 색의 경우, 회전 현상 유닛는 현상기 (35)가 감광 드럼 (33)에 대향할 때까지 회전한다. 이어서, 제2 색 잠상이 현상기 (35)에 담긴 제2 현상제에 의해 현상되고, 형성된 색 토너 화상이 상기와 같이 전사 매체, 기록 매체 (S)에 중첩되어 전사된다.
또한, 동일한 작업을 제3 및 제4 색에 대해 반복한다. 따라서, 전사 드럼 (48)은 전사 매체, 기록 매체 (S)를 그리핑된 채로 유지시키면서 소정 횟수 회전되어, 소정 색 수에 대응하는 토너 화상이 기록 매체에 다중 전사된다. 정전 전사용 전사 전류는 제1색 < 제2색 < 제3색 < 제4색 순으로 높아지도록 제공하여 전사 후에 토너가 감광 드럼 상에 거의 남지 않는 것이 바람직하다.
한편, 높은 전사 전류는 전사되는 화상이 흐려질 수 있기 때문에 바람직하지 않다. 그러나, 본 발명의 토너는 우수한 전사 성능을 가져, 다중 전사될 제2, 제3 및 제4 색 화상이 확실히 전사할 수 있다. 따라서, 모든 색의 화상이 말끔하게 형성되고, 선명한 색조의 다색 화상을 얻을 수 있다. 또한, 전색 화상에서, 우수한 색 재현성을 갖는 훌륭한 화상을 얻을 수 있다. 더욱이, 전사 전류를 더 이상 이와같이 크게 할 필요가 없으므로, 전사 단계에서의 화상 흐림화가 덜 발생할 수 있다. 기록 매체 (S)가 전사 드럼 (48)과 분리될 때, 분리된 대전기 (45)에 의해 전하가 제거되고, 전사 전류가 클 경우 기록 매체 (S)는 전사 드럼에 정전기적으로 심하게 끌려질 수 있고, 분리와 동시에 전류가 더 증가하지 않으면 전사 매체는 분리될 수 없다. 전류가 더 증가하는 경우에는, 이러한 전류는 전사 전류의 극성에 대한 역극성을 가지므로 토너 화상이 흐려질 수 있거나, 토너가 전사 매체로부터 비산되어 화상 형성 장치의 내부가 오염될 수 있다. 본 발명의 토너는 용이하게 전사될 수 있으므로, 분리 전류를 증가시키지 않은채 전사 매체를 쉽게 분리할 수 있어, 분리와 동시에 일어나는 화상 흐림 및 토너 비산을 방지할 수 있다. 따라서, 본 발명의 토너는 다중 전사 단계를 포함하는 다색 화상 또는 전색 화상을 형성하는 화상 형성 방법에 특히 바람직하게 사용될 수 있다.
다중 전사가 완료된 기록 매체 (S)는 분리 대전기 (45)에 의해 전사 드럼 (48)로부터 분리된다. 이어서, 그 위에 보유된 토너 화상은 실리콘 오일로 함침된 웹을 구비한 가열-가압 롤러 정착기 (32)에 의해 정착되고, 정착시에 첨가색이 혼합되어 전색 복사 화상이 형성된다.
다중 현상 일괄 전사 방법을 전색 화상 형성 장치의 예를 나타내는 도 4를 참고하여 기재할 것이다.
대전기 (102) 및 레이저 광을 사용하는 노광부 (101)에 의해 감광 드럼 (103) 상에 형성된 정전 잠상은 현상기 (104), (105), (106) 및 (107)에 의해 토너를 사용하여 순차적으로 수행된 현상에 의해 가시화된다. 현상 과정에서, 비접촉 현상이 바람직하게 사용된다. 비접촉 현상에 있어서, 현상기에 형성된 현상제 층은 화상 형성체 감광 드럼 (103)의 표면과 마찰하지 않아서 제2 및 후속적인 현상 단계에서는 선행하는 현상 단계에서 형성된 화상이 흐려지지 않으면서 현상이 수행될 수 있다.
감광 드럼 (103)에 중첩되어 형성된 다색 화상 또는 전색 화상에 대한 토너 화상은 전사 대전기 (109)에 의해 전사 매체, 기록 매체 (S)로 전사된다. 전사 단계에서, 코로나 방전 전사 또는 접촉 전사가 이용되는 경우 정전 전사가 바람직하게 사용된다. 전자의 코로나 방전 전사법은 코로나 방전을 발생시키는 전사 대전기 (109)가 토너 화상의 반대편에서 제공되고 그 사이에 전사 매체 기록 매체 (S)가 삽입되고, 코로나 방전이 기록 매체의 후면에서 작용하여 정전기적으로 토너 화상이 전사되는 방법이다. 후자의 접촉 전사법은 전사 롤러 또는 전사 벨트가 감광 드럼 (103)에 접하게 하고 이어서 롤러에 바이어스를 인가하면서 또는 그 사이에 전사 매체 기록 매체 (S)가 삽입된 벨트의 후면으로부터의 정전 대전에 의해 토너 화상이 전사되는 방법이다. 이와 같은 정전 전사에 의해, 감광 드럼 (103)에 보유된 다색 토너 화상이 동시에 전사 매체, 기록 매체 (S)에 전사된다. 이와 같은 일괄 전사 시스템에서 전사된 토너는 다량이므로, 전사 후 토너는 다량으로 잔류할 수 있어 불균일한 전사가 야기되는 경향이 있고, 전색 화상에서는 컬러 불균일화가 야기되는 경향이 있다.
그러나, 본 발명의 토너는 전사 성능이 우수하여 다색 화상의 임의의 컬러 화상이 깔끔하게 형성될 수 있다. 전색 화상에서는, 우수한 컬러 재현성을 갖는 훌륭한 화상이 얻어질 수 있다. 더욱이, 낮은 전류에서도 토너는 우수한 효율로 전사될 수 있으므로, 화상 흐림이 일어나는 것이 방지될 수 있다. 더욱이, 기록 매체는 용이하게 분리될 수 있으므로, 분리시에 임의의 토너 비산이 일어나는 것이 또한 방지될 수 있다. 또한, 우수한 이형성으로 인해서 우수한 전사 성능이 접촉 전사 수단에서 실현될 수 있다. 따라서, 본 발명의 토너는 다중 화상 일괄 전사 단계를 갖는 화상 형성 방법에도 바람직하게 사용될 수 있다.
다색 토너 화상이 한번에 전사된 기록 매체 (S)는 감광 드럼 (103)으로부터 분리된 후, 가열 롤러 정착기 (112)에 의해 정착되고, 그 결과 다색 화상이 형성된다.
전사 후에 감광 드럼 (103)의 표면 상에 잔류하는 전사 잔류 토너는 감광 드럼 (1)의 표면에 접촉될 수 있는 클리닝용 블레이트를 갖는 클리너 (108)에 의해 회수되어, 감광 드럼 (103)이 클리닝된다. 클리너 (108)의 클리닝용 블레이드는 대기하는 동안에는 감광 드럼 (103)의 표면으로부터 떨어져 있고, 토너 화상이 감광 드럼 (103)으로부터 전사 매체, 기록 매체 (S)에 전사될 때에는 감광 드럼 (103)에 접촉할 수 있도록 가동할 수 있다.
도 5는 중간 전사 드럼에 1차 전사된 제4색 토너 화상이 중간 전사 드럼을 사용함으로써 기록 매체에 일괄 전사될 때의 제2 전사 수단으로서 전사 벨트를 사용하는 화상 장치를 설명한다.
도 5에 도시된 장치 시스템에서, 시안 토너를 갖는 현상제, 마젠타 토너를 갖는 현상제, 옐로우 토너를 갖는 현상제 및 블랙 토너를 갖는 현상제는 현상기 (244-1), (244-2), (244-3) 및 (244-4)에 각각 담긴다. 감광체 (241) 상에 형성된 정전 잠상은 현상되어 감광체 (241) 상에 각각의 색의 토너 화상을 형성한다. 감광체 (241)은 a-Se, CdS, ZnO2, OPC 또는 a-Si로 형성된 감광 절연재층을 갖는 감광 드럼 또는 감광 벨트이다. 감광체 (241)은 구동 장치 (도시하지 않음)에 의해 회전된다.
감광체 (241)로서, 비결정형 실리콘 감광층 또는 유기 감광층을 갖는 감광체 (241)를 사용하는 것이 바람직하다.
유기 감광층은 감광층이 동일 층에 전하 발생 물질 또는 전하 전송 물질을 함유하는 단층형일 수 있거나, 전하 전송층 및 전하 발생층으로 이루어진 기능 분리형 감광층일 수 있다. 전도성 기재 및 그 기재 위에 중첩되게 형성된 전하 발생층 및 전하 전송층을 순서대로 포함하는 다층형 감광층이 바람직한 예이다.
유기 감광층의 결착 수지로서, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지 또는 아크릴 수지는 특히 우수한 전사능 및 클리닝 성능을 가지며, 클리닝 불량, 감광체에 토너의 용융 점착 및 외첨제의 막형성을 거의 발생하지 않는다.
대전 단계는 코로나 대전기를 이용하는 감광체 (241)과 비접촉되는 방식, 또는 롤러 등을 사용하는 접촉형 방식을 갖는다. 이 두가지 방식을 모두 사용할 수 있다. 효율적이고 균일한 대전을 가능케하고, 시스템을 단순화하고, 오존 발생을 저감시키기 위해 도 5에 도시한 접촉형 방식을 사용하는 것이 바람직하다.
대전 롤러 (242)는 심금 (242b) 및 그의 외주를 형성하는 도전성 탄성층 (242a)로 기본적으로 구성된다. 대전 롤러 (242)는 감광체 (241)의 표면에 압력을 가지면서 접촉되어 있으며, 감광체 (241)이 회전함에 따라 동반 회전한다.
대전 롤러를 사용하는 경우, 대전 과정은 5 내지 500 g/㎝의 롤러 접촉 압력, 및 DC 전압에 가하여 AC 전압이 형성되는 경우에는 0.5 내지 5 kVpp의 AC 전압, 50 Hz 내지 5 kHz의 AC 주파수 및 ± 0.2 내지 ± 1.5 kV의 DC 전압, 및 DC 전압을 사용하는 경우에는 ± 0.2 내지 ± 5 kV의 DC 전압의 조건하에 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
대전 롤러와는 다른 대전 수단으로는, 대전 블레이드를 사용하는 방법 및 도전성 브러쉬를 사용하는 방법이 있다. 이러한 접촉성 대전 수단은, 예를 들어 높은 전압이 필요치 않고, 오존 발생을 저감시키는 효과를 갖는다.
접촉 대전 수단으로서 대전 롤러 및 대전 블레이드는 도전성 고무로 제조하는 것이 바람직할 수 있으며, 그의 표면에 이형성 피막을 제공할 수 있다. 이형성 피막은 나일론 수지, PVDF (폴리비닐리덴 플루오라이드) 또는 PVDC (폴리비닐리덴 클로라이드) 중 어느것이라도 사용하여 형성할 수 있다.
감광체 (241) 상의 토너 화상은 전압 (예를 들어, ± 0,1 내지 ± 5 kV)를 인가할 때 중간 전사 드럼 (245)에 전사된다. 감광체 (241)의 표면은 클리닝용 블레이드 (248)을 갖는 클리닝 수단 (249)에 의해 클리닝된다.
중간 전사 드럼 (245)는 파이프형 도전성 심금 (245b) 및 그의 외주면에 형성된 중저항 탄성체층 (245a)로 이루어진다. 심금 (245b)는 도전성 피막이 그 위에 제공된 플라스틱 파이프를 포함할 수 있다.
중저항 탄성체층 (245a)는 실리콘 고무, 테플론 고무, 클로로프렌 고무, 우레탄 고무 또는 EPDM (에틸렌-프로필렌-디엔 3원 공중합체)와 같은 탄성 재료로 제조되고, 카본 블랙, 산화 아연, 산화 주석 또는 탄화 실리콘과 같은 도전성 부가재가 배합되고 분산되어 전기 저항치 (체적 저항)을 105내지 1011Ω·㎝의 중저항으로 조정하는 고체 또는 발포재층이다.
중간 전사 드럼 (245)는 감광체 (241)에 대해 축 방향으로 평행하게 지지되어 있는 감광체 (241)의 하면부와 접촉되게 구비되며, 감광체 (241)과 동일한 원주 속도에서 화살표로 표시한 바와 같이 반시계 방향으로 회전한다.
감광체 (241)의 표면에 형성되고 보유된 제1 시안 토너 화상은, 감광체 (241) 및 중간 전사 드럼 (245)가 접촉되는 전사 닙 부분을 통과하는 과정에서, 중간 전사 드럼 (245)에 인가된 전사 바이어스에 의한 전사 닙 부분에서 형성된 전계의 도움으로 중간 전사 드럼 (245)의 외면에 순차적으로 중간 전사된다.
필요에 따라, 토너 화상이 전사체에 전사된 후에, 중간 전사 드럼 (245)의 표면을 중간 전사 드럼과 접촉되거나 분리될 수 있는 클리닝 수단으로 클리닝할 수 있다. 토너가 중간 전사 드럼 (245) 상에 존재하는 경우, 토너 화상이 흐려지지 않게 하도록 클리닝 수단을 중간 전사 드럼의 표면과 이격시킨다.
전사 수단 (247)은 중간 전사 드럼 (245)에 대해 축 방향으로 평행하게 지지되어 있는 중간 전사 드럼 (245)의 하면부와 접촉되게 장착된다. 전사 수단 (247)은, 예를 들어 전사 롤러 또는 전사 벨트이고, 중간 전사 드럼 (245)와 동일한 원주 속도에서 화살표로 표시한 것과 같이 반시계 방향으로 회전한다. 전사 수단은 중간 전사 드럼과 직접 접촉되게 장착될 수 있거나, 벨트 등 중간 전사 드럼 및 전사 수단과 및 사이에서 접촉되도록 배치될 수도 있다.
전사 롤러는 중심에서의 심금 및 그의 외주를 형성하는 도전성 탄성층으로 기본적으로 구성된다.
중간 전사 드럼 및 전사 롤러는 일반적으로 이용가능한 재료로 형성할 수 있다. 전사 롤러의 탄성층은 중간 전사 드럼의 탄성층의 체적 저항 보다 적게 설정된 체적 저항을 갖도록 제조될 수 있으며, 그에따라 전사 롤러에 인가된 전압이 감소될 수 있으며, 우수한 토너 화상을 전사체 상에 형성할 수 있고, 전사체는 중간 전사 드럼 주위에서의 구부러짐을 방지할 수 있다. 특히, 중간 전사 드럼의 탄성층은 전가 롤러의 탄성층의 체적 저항의 10배 이상의 체적 저항을 갖는 것이 바람직할 수 있다.
중간 전사 드럼 및 전사 롤러의 경도는 JIS K-6301에 따라 측정한다. 본 발명에서 사용한 중간 전사 드럼은 10 내지 40 범위의 경도를 갖는 탄성층으로 구성하는 것이 바람직할 수 있다. 전사 롤러의 경도에 있어서, 전사 롤러는 중간 전사 드럼 주위에서 전사체가 말려들어가는 것을 방지하기 위해 중간 전사 드럼의 탄성층의 경도 보다 높은 경도를 갖는 탄성을 갖는 것이 바람직하며, 41 내지 80 값을 갖는다. 중간 전사 드럼 및 전사 롤러가 역 경도를 갖는다면, 전사 롤러면 상에 요면이 형성되어 전사체가 중간 전사 드럼 주위에서 말림이 발생하기 쉽다.
도 5에 도시한 바와 같이, 전사 벨트 (247)은 중간 전사 드럼 (245)의 아래에 배치된다. 전사 벨트 (247)은 중간 전사 드럼 (245)의 축에평행하게 제공된 2개의 롤러, 즉 바이어스 롤러 (247a) 및 텐션 롤러 (247c)에 걸쳐 부설되고, 구동 수단 (도시하지 않음)을 통해 구동된다. 전사 벨트 (247)은 텐션 롤러 (247c) 주위의 바이어스 롤러 (247a)의 면 상에서 화살표 방향으로 가동될 수 있도록 구성되어, 화살표 방향의 위 아래에서 중간 전사 드럼 (245)로부터 접촉되거나 떨어지게 할 수 있다. 바이어스 롤러 (247a)에 있어서, 목적하는 2차 전사 바이어스가 2차 전사 바이어스 전원 (247b)에 의해 인가된다. 텐션 롤러 (247c)은 접지형이다.
본 발명의 실시양태에 사용한 전사 벨트 (247)은 카본 블랙이 분산되어 약 300 ㎛의 두께 및 108내지 1012Ω·㎝ (1 kV 인가시에)의 체적 저항을 갖도록 제어될 수 있는 열경화성 우레탄 엘라스토머를 포함하는 고무이며, 그의 표면에는 20 ㎛ 두께의 불소계 고무가 덮혀있어 105Ω·㎝ (1kV 인가시에)의 체척 저항을 갖도록 제어될 수 있다. 외부 크기가 80 ㎜ 길이 및 300 ㎜ 너비인 튜브 형상을 갖는다.
상기 기재한 전사 벨트 (247)은 바이어스 롤러 (247a) 및 텐션 롤러 (247c)의 도움으로 인가된 장력에 의해 약 5 % 신장된다.
전사 벨트 (247)은 중간 전사 드럼 (245)의 원주 속도와 동일하거나 다르게 설정된 속도에서 회전한다. 전사체 (246)은 중간 전사 드럼 (245) 및 전사 벨트 (247) 사이에서 반송되고, 동시에 토너의 극성에 대해 역극성을 갖는 바이어스가 전사 바이어스 인가 수단으로부터 전사 전사 벨트 (247)로 인가되어, 중간 전사 드럼 (245) 상의 토너 화상이 전사체 (246)의 표면에 전사된다.
전사용 회전체는 대전 롤러에 사용된 것과 동일한 재료로 제조할 수 있다. 전사 과정은 5 내지 500 g/㎝의 롤러 접촉 압력 및 ± 0.2 내지 ± 10 kV의 DC 전압 조건하에서 수행하는 것이 바람직할 수 있다.
바이어스 롤러(247a)의 전도성 탄성층(247a1)은 카본 등의 도전재를 분산시킨, 폴리우레탄, 에틸렌-프로필렌-디엔계 삼원 공중합체(EPDM) 등의 체적 저항 106내지 1010Ω ㎝ 정도의 탄성체이다. 심금(247a2)에 정전압 전원에 의해 바이어스가 인가된다. 바이어스 조건은 ±0.2 내지 ±10 kV가 바람직하다.
이어서, 전사재(246)은 할로겐 히터와 같은 발열체가 내장된 가열 롤러 및 압력 하에 인접된 탄성체의 가압 롤러를 기본 구조로하는 정착기(281)에 운송되고, 가열 롤러와 가압 롤러 간을 통과하여서 토너 화상이 전사재에 가열가압 정착된다. 필름을 통해 히터에 의해 정착시키는 방법도 사용될 수 있다.
상기 도 1 내지 도 5에서 도시된 현상 장치(현상기)에서는, 1성분계 현상제를 사용한 1성분계 현상 방법, 또는 토너 및 캐리어를 함유하는 2성분계 현상제를 사용하는 2성분계 현상방법 중 하나를 적용할 수 있다.
본 발명의 토너를 사용하는 1성분계 비자성 현상제를 사용하는 현상 방법을 도 6에 도시한 개략 구성도를 기초로 설명하고 있다.
현상 장치(170)은 비자성 토너로서 비자성 1성분계 현상제(176)을 수용하는 현상 용기(171), 현상용기(171)에 수용될 1성분계 비자성 현상제(176)을 담지하여 현상 영역에 운송하기 위한 현상제 담지체(172), 현상제 담지체 상에 1성분계 자성 현상제를 공급하기 위한 공급 롤러(173), 현상제 담지체 상의 현상제 층 두께를 규제하기 위한 현상제 층 두께 규제 부재의 탄성 블레이드 (174), 현상 용기(171) 중의 1성분계 자성 현상제(176)을 교반하기 위한 교반 부재(175)를 지닌다.
(169)는 정전 잠상을 담지하기 위한 잠상 담지체이고, 잠상 형성은 도시되지 않은 전자 사진 프로세스 수단 내지 정전 기록 수단에 사용된다. (172)는 현상제 담지체로 작용하는 현상 슬리브이고, 알루미늄 또는 스테인레스 강철로 제작된 비자성 슬리브로 구성된다.
현상 슬리브는, 알루미늄 또는 스테인레스의 조관을 그 자체로 사용하여 제조할 수 있고, 바람직하게는 그의 표면을 균일하게 거칠게 하기 위하여 유리 구슬을 분사하거나, 그의 표면을 경면 처리하거나, 또는 수지로 코팅하여 제조될 수 있다. 특히, 슬리브 표면을 수지로 코팅하는 방법은 수지 중에 각종 입자를 분산시켜서, 표면 조도 및 슬리브의 도전성을 쉽게 조정하고, 윤활성을 쉽게 부여할 수 있기 때문에 바람직하게 사용될 수 있다.
슬리브 표면을 코팅하는데 사용되는 수지 및 수지에 첨가되는 각종 입자에 대한 제한은 없다. 수지로서는, 바람직하게는 열가소성 수지, 예를 들어 스티렌 수지, 비닐 수지, 폴리에테르 술폰 수지, 폴리카보네이트 수지, 폴리페닐렌 옥사이드 수지, 폴리아미드 수지, 불소계 수지, 셀룰로오즈 수지 및 아크릴계 수지; 및 열경화성 또는 광경화성 수지, 예를 들어, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 알키드 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 폴리우레탄 수지, 우레아 수지, 실리콘 수지 및 폴리아미드 수지가 있다.
첨가되는 각종 입자로서는, 바람직하게는 PMMA, 아크릴계 수지, 폴리부타디엔 수지, 폴리스티렌 수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부타디엔, 또는 상기의 공중합체, 벤조구아나민 수지, 페놀 수지, 폴리아미드 수지, 나일론, 불소계 수지, 실리콘 수지, 에폭시 수지 및 폴리에스테르; 카본 블랙, 예를 들어 퍼네스(furnace) 블랙, 램프 블랙, 써말(thermal) 블랙, 아세틸렌 블랙 및 채널 블랙; 금속 산화물, 예를 들어 산화티탄, 산화 주석, 산화 아연, 산화 몰리브덴, 티탄산 칼륨, 산화 안티몬 및 산화 인듐; 금속, 예를 들어, 알루미늄, 구리, 은 및 니켈; 및 무기 충전제, 예를 들어 그래파이트, 금속 섬유 및 탄소 섬유가 있다.
1성분계 비자성 현상제(176)은 현상 용기(171)에서 저장되고, 공급 롤러(173)에 의해 현상제 담지체(172) 상으로 공급된다. 공급 롤러(85)는 폴리우레탄 발포체와 같은 발포체로 구성되고, 현상제 담지체에 대해 정 방향 또는 역 방향으로 0이 아닌 상대 속도로 회전하여, 현상제가 현상제 담지체 상에 공급될 수 있고, 또한 전사된 후에 현상 담지체 상에 잔류하는 현상제 (이 현상제는 현상에 사용되지 않음)를 제거할 수 있다. 현상제 담지체(172) 상에 공급된 1성분계 비자성 현상제는 현상제층 두께 규제 부재로서 탄성 블레이드(174)를 사용하여 박층으로 균일하게 코팅된다.
탄성 코팅 블레이드가 현상제 담지체에 접하기 위해서는, 현상제 담지체의 모선방향의 선압으로 0.3 내지 25 ㎏/m의 압력, 바람직하게는 0.5 내지 12 ㎏/m의 압력이 유효하다. 인접 압력이 0.3 ㎏/m보다 작은 경우, 1성분계 비자성 현상제를 균일하게 코팅하는 것이 어렵고, 결과적으로 1성분계 비자성 현상제의 대전하량 분포가 광범위하여서 포그 또는 흑점이 선형 화상 주변에 생기게 된다. 인접 압력이 25 ㎏/m을 초과하는 경우, 과압이 1성분계 비자성 현상제에 가해져서 1성분계 비자성 현상제가 열화되고 1성분계 비자성 현상제가 합해져서, 상기 압력은 바람직하지 못하고, 또한 현상제 담지체를 구동시키기 위해 큰 톨크(torque)를 요하기 때문에 바람직하지 못하다. 즉, 0.3 내지 25 ㎏/m의 인접 압력은 1성분계 비자성 현상제의 응집을 효과적으로 느슨하게 하고, 1성분계 비자성 현상제의 대전량을 동시에 상승시킬 수 있게 한다.
탄성 블레이드로서, 실리콘 고무, 우레탄 고무 및 NBR과 같은 고무 탄성체, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리아미드와 같은 엘라스토머, 및 스테인레스 강철, 강철 및 인산화 청동과 같은 금속 탄성체가 있다. 상기 물질들의 복합체도 사용될 수 있다. 우레탄 또는 실리콘 고무와 같은 고무 재료, 또는 폴리아미드 엘라스토머와 같은 각종 유형의 엘라스토머가 사출 성형에 의해 제공되는, 스테인레스 강철 또는 인산화 청동의 금속 시이트를 포함하는 것이 바람직할 수 있다.
1성분계 비자성 현상 방법에서, 1성분계 비자성 현상제는 블레이드에 의해 현상 슬리브 상에 박층 코팅되는 계에서, 현상 슬리브 상의 1성분계 비자성 현상제의 두께는 현상 슬리브와 잠상 담지체 계면 간의 갭 α보다 작을 수 있고, 교호 전장을 이 갭에 인가될 수 있다. 이는 충분한 화상 농도를 얻기 위해 바람직하다. 더 구체적으로, 교호 전장 또는 교호 전장 상에 DC 전장을 중첩시킴으로써 형성된 현상 바이어스는 현상 슬리브(172)로부터 잠상 담지체(169) 상에 인가될 수있다. 이는 1성분계 비자성 현상제가 현상 슬리브 표면으로부터 잠상 담지체의 표면으로 이동하기 쉽게하여, 보다 양질의 화상을 얻을 수 있다.
본 발명에서, 잠상 담지체와 현상제 담지체간의 갭 α는 바람직하게는 예를 들어, 50 내지 500 ㎛로 설정될 수 있고, 현상제 담지체 상에 담지된 현상제층의 두께는 예를 들어, 4 내지 400 ㎛일 수 있다.
현상 슬리브는 잠상 담지체에 대해 100 내지 200%의 원주 속도로 회전된다. 교호 전장은 바람직하게는 0.1 kV 이상, 바람직하게는 0.2 내지 3.0 kV, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2.0 kV의 피크간 전압으로 가할 수 있다. 교호 바이어스는 1.0 내지 5.0 kHz, 바람직하게는 1.0 내지 3.0 kHz, 더욱 바람직하게는 1.5 내지 3.0 kHz의 주파수로 인가할 수 있다. 교호 바이어스의 파장 형태로서는, 사각파, 사인파, 톱니형파, 삼각파가 사용될 수 있다. 정방향/역방향 전압 인가 시간이 상이한 비대칭 AC 바이어스도 사용될 수 있다. 또한, DC 바이어스를 중첩시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 토너 및 캐리어로 구성된 2성분계 현상제는 도 7에 도시된 그의 개략 구성도에 기초하여 설명하고 있다.
현상 장치(120)은 2성분계 현상제(128)을 수용하기 위한 현상 용기(126), 현상 용기(126) 내에 수용된 2성분계 현상제(128)를 담지하고 현상부로 운송하기 위한 현상 담지체로서의 현상 슬리브(121), 및 현상 슬리브(121) 상에 형성된 토너층의 층 두께를 규제하기 위한 현상제층 두께 규제 수단으로서 현상 블레이드(127)을 포함한다.
현상 슬리브(121)는 비자성 슬리브 기체(122) 내의 자석(123)가 배치된다.
현상 용기(126)의 내부는 격벽(130)에 의해 현상 챔버(제1 챔버, R1) 및 교반 챔버(제2 챔버, R2)로 분획된다. 교반 챔버 (R2)의 상부에서, 교반 저장 챔버 (R3)은 격벽 (130)의 다른 측면 상에 형성된다. 현상제(128)은 현상 챔버(R1) 및 교반 챔버(R2) 내에 수용되고, 보급용 토너(비자성 토너)(129)는 토너 저장실(R3)에 수용된다. 토너 저장실(R3) 내에 보급구(131)가 설치되어, 소비되는 토너의 양에 상응하는 양으로 보급구(131)을 통해 교반실(R2)를 통해 적가된다.
운송 스크류(124)는 현상실(R1)에 배치된다. 운송 스크류(124)가 회전구동됨에 따라, 현상실(R1)에 수용된 현상제(128)은 현상 슬리브(121)의 종방향으로 운송된다. 유사하게, 운송 스크류(125)는 교반실(R2) 내에 배치되고, 운송 스크류(125)가 회전됨에 따라, 보급구(131)로부터 교반실(R2)로 적가된 토너는 현상 슬리브(121)의 종방향으로 운송된다.
현상제(128)은 비자성 토너 및 자성 캐리어를 포함하는 2성분계 현상제이다.
현상 용기(126)은 광감 드럼(119)에 접하는 부위에 개구부가 배치되고, 현상 슬리브(121)은 개구부로부터 돌출되고, 여기서 현상 슬리브(121)과 감광 드럼(119) 간에 갭이 형성된다. 비자성체로 형성된 현상 슬리브(121) 내에 바이어스 전압 인가를 위한 바이어스 인가 수단(132)가 배치된다.
현상 슬리브(121) 내에 고정된 자계 발생 장치로서 작용하는 마그네트 롤러 즉, 자석(123)은 현상 자극 (S1), 하류에 위치한 자극 (N3), 현상제(128)을 운송하기 위한 (S2) 및 (N1)을 갖는다. 자석(123)은 슬리브 기체(122) 내부에 현상 자극 (S1)이 감광 드럼(119)와 접하는 방식으로 배치된다. 현상 자극 (S1)은 현상 슬리브(121)과 감광 드럼(119)간의 한정된 현상부에 자장을 형성하고, 여기서 자기 브러쉬는 자계에 의해 형성된다.
현상 슬리브(121)의 상방에 배치되고, 현상 슬리브(121) 상의 현상제(128)의 층 두께를 규제하기 위한 현상제층 규제 블레이드(127)는 알루미늄 또는 SUS316 스테인레스 강철과 같은 비자성 재료로 제작된다. 비자성 블레이드(127)의 말단과 현상 슬리브(121)의 계면 간의 거리 A는 300 내지 1000 ㎛, 바람직하게는 400 내지 900 ㎛이다. 이러한 거리가 300 ㎛ 미만인 경우, 자성 캐리어는 이들 사이에 갇혀서 현상층이 불균일해지는 경향이 있고, 또한, 양호한 현상을 위해 요구되는 현상제는 슬리브 상에 코팅될 수 없어서, 낮은 농도 및 불균일하게 현상된 화상만을 얻게되는 문제가 야기된다. 현상제 내에 혼재하는 불용 입자로 인한 불균일 코팅을 막기 위하여, 상기 거리는 400 ㎛ 이상인 것이 바람직할 수 있다. 이러한 거리가 1000 ㎛을 초과하는 경우, 현상 슬리브(121) 상에 코팅된 현상제 양은 바람직하지 못한 현상제층 두께 규제을 증폭시켜서, 자성 캐리어 입자가 감광 드럼(119)에 다량으로 부착되는 문제를 야기시킬 수 있고, 또한 현상제의 순환, 비자성 현상제층의 형성 및 블레이드(127)에 의한 현상 규제력이 약해져 토너의 마찰전기가 부족하여 포그를 야기시켜서 비효율적이 될 수 있다.
상기 2성분계 현상 장치(120)에 의한 현상은 교호전계를 인가시키면서, 토너 및 자성 캐리어로 구성된 자기 브러쉬가 잠상 담지체(예: 감광 드럼)(119)와 인접된 상태로 현상을 수행한다. 상기 자기 브러쉬가 잠상 담지체와 인접하기 때문에, 저사 후 담지체 상에 담지된 전사 잔류 토너는 자기 브러쉬로 취해진 후 현상실(R1)에서 회수된다. 현상 담지체(현상 슬리브)(121)과 감광 드럼(119) 간의 거리 B(S-D 간의 거리)는 바람직하게는 100 내지 1000 ㎛일 수 있다. 이는 캐리어 부착 및 도트 재현성을 개선시키기에 바람직하다. 갭이 100 ㎛보다 좁은 경우, 현상제는 충분히 공급되지 못하여 낮은 화상 농도를 얻게된다. 상기 갭이 1000 ㎛를 초과하는 경우, 자석 S1으로 부터의 자력선이 넓어져서 자기 브러쉬의 밀도가 낮아지고 도트 재현성이 불량해지거나, 또는 캬리어를 구속하는 힘이 약해져 캐리어 부착이 일어난다.
교호 전장은 바람직하게는 피크간 전압이 500 내지 5000 V이고, 주파수가 500 내지 10,000 Hz, 바람직하게는 500 내지 3,000 Hz로 인가될 수 있고, 이들은 각각 적절히 선별되어 인가될 수 있다. 이러한 경우에, 사용된 파형은 삼각파, 사각파, 사인파, 또는 다양한 듀티(duty) 비율의 파형으로부터 선택될 수 있다. 인가된 전압이 500 V보다 낮은 경우, 충분한 화상 농도를 얻기 어렵고, 비화상부에서의 포그 토너는 때로는 잘 회수될 수 없다. 인가된 전압이 5000 V를 초과하는 경우, 자기 브러쉬를 통하여 잠상이 무질서해져서 때로는 화질 저하를 일으킨다.
양호하게 대전된 토너를 갖는 2성분계 현상제는 포그 제거 전압(Vback)을 낮추고, 감광 부재가 그의 1차 대전에서 낮게 대전됨으로써, 감광 부재가 좀더 긴 수명을 갖게할 수 있다. Vback은, 현상계에 따라, 바람직하게는 150 V 이하일 수 있고, 더욱 바람직하게는 100 V 이하일 수 있다.
콘트라스트 전위는, 200 V 내지 500 V의 전위가 바람직하게 사용되어서 충분한 화상 농도를 얻을 수 있다.
주파수가 500 Hz 미만인 경우, 캐리어로 대전 주입이 일어나서, 이는 공정 스피트로 이어지고, 캐리어 부착이 일어나거나 또는 잠상을 무질서하게 하여 화질을 낮추게 된다. 10,000 Hz를 초과하는 경우, 토너는 전장을 수반하지 않아 화질을 낮아지는 경향이 있다.
충분한 화상 농도를 현상하기 위해서는, 우수한 도트 재현성을 얻고, 캐리어 부착이 없으며, 현상 슬리브(121) 상에서 자기 브러쉬가 3 내지 8 mm의 폭 (현상 닙 C)으로 감광 드럼(119)와 인접되게 하는 것이 바람직할 수 있다. 현상닙 C가 3 mm보다 좁은 경우, 충분한 화상 농도 및 도트 재현성을 만족시키기 어려울 수 있다. 8 mm보다 넓을 경우, 현상제는 닙으로 되돌아가서 기계 작옹이 중단되거나, 또는 캐리어 부착을 충분히 막기 어려울 수 있다. 현상 닙을 조절하기 위한 방법으로서, 닙 폭은 현상제층 두께 규제 블레이드(127)와 현상 슬리브(121) 간의 거리 A, 또는 현상 슬리브(121)과 감광 드럼(119) 간의 거리 B를 조절함으로써 적절히 조절될 수 있다.
2성분계 현상제를 사용하는 상기 현상계는 현상 동시 클리닝 방식으로 수행할 수 있고, 여기서 감광 드럼의 표면과 입접한 임의의 클리닝 부재는 전사 단계의 전사부와 대전 단계의 대전부 간에 그리고 현상 단계의 대전부와 현상부 간에 제공되지 않고, 전사 후에 감광 드럼 상에 잔류하는 전사 잔류 토너는 현상 단계의 현상 장치에 의해 수거된다.
상기 현상 동시 클리닝 단계에서, 현상부, 전사부 및 대전부는 잠상 담지체의 이동 방향에 대해 상기 순서로 위치하고, 감광 드럼의 표면에 인접하여 잠상 담지체의 표면 상에 존재하는 전사 잔류 토너를 제거하기 위한 임의의 클리닝 부재는 전사부와 대전부 간에 그리고 대전부와 현상부 간에 제공되지 않는다.
현상 동시 클리닝 방식을 사용한 화상 형성 방법에서, 현상 단계에서 토너의 대전 극성과 잠상 담지체의 대전 극성이 동일한 극성을 갖는 상태로 현상을 수행한, 반전 현상을 예로 들어 설명하고 있다. 마이너스 대전성의 감광체 및 마이너스 대전성의 토너를 사용하는 경우, 상기 전사 단계는 플러스 극성의 전사 부재에 의해 가시화된 상을 전사재에 전사시킬 수 있고, 여기서 전사재의 종류(두께, 저항, 전도율 등의 차이)와 화상 면적에 따라, 전사 잔류 토너의 대전 극성이 플러스부터 아미너스로 변동된다. 그러나, 마이너스 대전성 감광체를 대전시키는 경우, 마이너스 극성의 대전 부재에 따라, 감광체 표면의 극성뿐만 아니라 전사 잔류 토너의 극성이 전사 단계에서 플러스 극성으로 변환될지라도, 마이너스 측으로 대전 극성이 균일해질 수 있다. 따라서, 현상 방법으로 반전 현상이 사용되는 경우, 마이너스로 대전된 전사 잔류 토너는 토너의 명부 전위부에 잔류하여 현상된다. 전사 잔류 토너는 현상되지 않는 토너의 암부 전위부에 잔류하지 않고, 현상 전계와의 관계로 인해 현상제 자기 브러쉬 또는 현상제 담지체 쪽으로 견인되어, 토너는 그곳에 잔류하지 않게 된다.
본 발명의 장치 유닛은 도 6을 참고로 하여 설명될 것이다.
본 발명의 장치 유닛은 화상 형성 장치의 본체(예를 들어, 복사기, 레이저 빔 프린터 또는 팩시밀리 장치)로부터 분리가능하게 장착된다.
도 6에 나타난 실시태양에 있어서, 장치 유닛은 현상 장치 (170)이고 현상 장치는 화상 형성 장치의 본체로부터 분리 가능하게 장착된다.
즉, 현상 장치에는 현상제(176), 현상 용기(171), 현상제 담지체(172), 공급 롤러(173), 현상제층 두께 규제 부재(174) 및 교반 부재(175)가 있다. 본 발명의 장치 유닛으로서, 적어도 현상제(176), 현상 용기(171) 및 현상 담지체(172)가 있을 수 있다.
장치 유닛에는 추가로 잠상 담지체, 클리닝 부재 또는 대전 부재가 단일체로서 함께 있을 수 있다.
본 발명의 화상 형성 방법을 팩시밀리 장치 중의 프린터에 적용하는 경우, 광상 노출광 L은 수신 데이타를 인쇄하는데 사용되는 노출광으로 작용한다. 도 11은 그의 한 예를 블록 선도 형태로 나타낸 것이다.
조절기(91)은 화상 판독부(90) 및 프린터(99)를 조절한다. 조절기(91) 전체는 CPU(97)에 의해 조절된다. 화상 판독부로부터 출력된 화상 데이타는 송신 회로(93)을 통해 다른 팩시밀리 부분으로 보내진다. 다른 부분으로부터 수신된 데이타는 수신 회로(92)를 통해 프린터(99)로 보내진다. 소정의 화상 데이타는 화상 메모리(96)에 기억된다. 프린터 조절기(98)은 프린터(99)를 조절한다. (94)번은 전화를 나타낸다.
회선(95)로부터 수신된 화상(회선을 통해 접속된 원격 단말기로부터의 화상 정보)은 수신 회로(92)에 복조된 후 CPU(97)에 의해 화상 정보가 부호 처리된 후 에 화상 메모리(96)에 연속적으로 기억된다. 이어서 한 페이지 이상의 화상이 메모리(96)에 기억되면 그 페이지에 대한 화상 기록이 수행된다. CPU(97)은 메모리(96)으로부터의 한 페이지에 대한 화상 정보를 판독하고 그 페이지에 대한 코드화된 화상 정보를 프린터 조절기(98)로 보낸다. CPU(97)로부터의 한 페이지에 대한 화상 정보를 수신한 프린터 조절기(98)은 프린터(99)를 조절하여 한 페이지에 대한 화상 정보가 기록되게 한다.
CPU(97)은 프린터(99)가 기록하는 동안 다음 페이지에 대한 정보를 수신한다.
화상은 상기 방법으로 수신 및 기록된다.
본 발명에 따라, 장 기간의 사용에서 조차 토너의 불량화를 초래하지 않으면서 우수한 화상 농도 안정성 및 정세 화상 재현성을 갖는, 포그가 없는 화상이 얻어질 수 있다.
본 발명은 주어진 실시에 의해 보다 상세히 하기에 설명될 것이나, 이 실시예에 의해 본 발명이 제한되지는 않는다.
실시예 1
0.1 M Na3PO4수용액 450 중량부를 이온 교환수 700 중량부에 도입한 후 50 ℃까지 가열한 후 이어서 TK식 호모믹서(homomixer)(Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. 제품)를 이용하여 10,000 rpm으로 교반시켰다. 이로부터 생성된 혼합물에, 1.0 M CaCl2수용액 70 중량부를 소량씩 첨가하여 인산칼슘 화합물을 함유하는 수성 매질을 수득하였다.
(단량체) (중량부)
스티렌 170 중량부
n-부틸 아크릴레이트 30 중량부
(착색제)
씨.아이. 피그먼트 블루(C.I. Pigment Blue) 15:3 15 중량부
(하전 제어제)
살리실산 금속 화합물 2 중량부
(극성 수지)
포화 폴리에스테르 수지(산 가: 10; 피크 분자량:150,000) 20 중량부
(이형제)
베헤닐 스테아레이트 30 중량부
(가교 결합제)
디비닐벤젠 0.5 중량부
상기 물질을 50 ℃까지 가열하고 TK식 호모믹서(Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. 제품)를 이용하여 9,000 rpm으로 균일하게 용해 또는 분산시켰다. 수득된 혼합물에 중합 개시제 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 10 중량부를 용해시켜 중합성 단량체 조성물을 제조하였다.
중합성 단량체 조성물을 상기 매질 중에 유입한 후 질소 분위기하, 50 ℃에서 TK식 호모믹서를 8,000 rpm으로 교반시켜 중합성 단량체 조성물을 과립화하였다.
그 후, 2 시간 동안 온도를 60 ℃까지 상승시키는 동안 수득된 과립화 생성물을 혼합용 패들 블레이드로 교반시켰다. 4 시간 후, 온도를 시간 당 40 ℃의 온도 상승 속도로 70 ℃까지 상승시키고, 여기서 반응을 5 시간 동안 수행하였다. 중합이 끝난 후, 잔여 단량체를 감압하에서 증발 제거하고 반응계를 냉각시킨 후 여기에 염산을 첨가하여 인산칼슘을 용해시켜 시안 토너 입자(1-a)를 함유하는 현탁액을 수득하였다.
이렇게 수득된 시안 토너 입자(1-a)의 평균 원형도 분포 및 입도 분포를 플로우식 입자 화상 측정기(Toa Iyou Denshi K.K. 제품)로 측정하였다. 그 결과, 입자는 평균 원형도가 0.970이고 원형에 상응하는 직경 6.1 μm에서 최대치 X를 갖고 원형에 상응하는 직경 0.6 μm 내지 2.00 μm의 범위에서 최대치 Y를 갖지 않았다. 원형에 상응하는 직경 0.60 μm 내지 2.00 μm인 입자의 함유량은 4 갯수%이었다.
한편, 스티렌 단량체 7 중량부 및 수용성 개시제로서 과황산칼륨 3 중량부를 이온 교환수 500 중량부에 첨가하고 수득된 혼합물을 온도를 70 ℃까지 상승시키는동안에 혼합용 패들 블레이드로 교반시켜 비누 무함유 중합을 24 시간 동안 수행하였다. 따라서, 미립자 중합체(1-b)를 함유하는 현탁액을 수득하였다.
이렇게 수득된 미립자 중합체(1-b)의 평균 원형도 분포 및 입도 분포를 플로우식 입자 화상 측정기(Toa Iyou Denshi K.K. 제품)로 측정하였다. 그 결과, 입자는 평균 원형도가 0.972이고 원형에 상응하는 직경 0.8 μm에서만 최대치를 가졌다. 원형에 상응하는 직경 0.60 μm 내지 2.00 μm인 입자의 함유량은 72 갯수%이었다.
미립자 중합체(1-b)를 함유하는 현탁액 전체량을 시안 토너 입자(1-a)를 함유하는 현탁액에 첨가하고 수득된 혼합물을 혼합용 패들 블레이드로 2시간 동안 교반시킨 후 여과하고 물 세척한 후 이어서 건조시켜 중량 평균 입경이 6.5 μm인 시안 토너 입자(1)을 수득하였다.
이렇게 수득된 시안 토너 입자(1) 100 중량부에, 실리콘 오일 처리되고 BET 비표면적 110 m2/g인 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부와, 실리콘 오일 및 실란 커플링제로 처리되고 BET 비표면적 50 m2/g인 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 첨가한 후 헨쉘(Henschel) 혼합기(Mitsui Mining & Smelting Co., LTD. 제품)를 이용하여 균일하게 교반시켜 시안 토너(1)을 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(1)로 하였다.
상기 실리카 미분말(B-1)은 시판되는 실리카 미분제 NAX50(Nippon Aerosil Co., Ltd. 제품) 100 중량부를 디메틸실리콘 오일 10 중량부로 표면 처리한 후 풍력 등급을 행하여 비교적 굵은 입자를 모아 입도 분포를 조절함으로써 수득한 생성물이었다. 투과형 전자현미경(TEM)으로 100,000배 확대하여 촬영한 사진과 주사 전자 현미경(SEM)으로 30,000배 확대하여 촬영한 사진에서, 실리카 미분말(B-1)은 1차 입경이 40 mμm인 1차 입자가 복수로 합해져 형성된 입자인 것으로 확인되었다. 이 확대 사진으로 확인한 실리카 미분말(B-1)의 입자 형상을 도 10에 나타냈다.
시안 토너(1)의 확대 사진에서, 토너 입자에 존재하는 실리카 미분말(A-1)의 1차 입자는 형상 계수 SF-1(100,000 배 확대 사진)이 117이고 토너 입자에 또한 존재하는 실리카 미분말(B-1)의 입자는 형상 계수 SF-1(50,000 배 확대 사진)이 290이었다.
주사형 전자현미경으로 촬영한 시안 토너(1)의 500,000 배 확대 사진에서, 실리카 미분말(A-1)은 갯수 평균 장경이 7.35 mμm이고, 장경/단경 비율이 1.1이고, 100,000 배 확대 사진에서는 0.5 μm × 0.5 μm의 단위 면적 당 122개의 입자수로 존재함이 확인되었다. 주사형 전자현미경으로 촬영한 시안 토너(1)의 500,000 배 확대 사진에서, 실리카 미분말(B-1)은 평균 장경이 152 mμm이고, 장경/단경 비율이 3.2이고 1.0 μm × 1.0 μm의 단위 면적 당 6개의 입자수로 존재함이 확인되었다.
주사형 전자현미경으로 촬영한 시안 토너(1)의 100,000 배 확대 사진에서, 실리카 미분말(B-1)을 구성하는 1차 입자는 페렛의 직경 최소 폭의 평균치(직경 최소 폭의 평균치)가 42 mμm인 것으로 밝혀졌다.
시안 토너(1)의 평균 원형도 분포 및 입도 분포를 플로우식 입자 화상 측정기(Toa Iyou Denshi K.K. 제품)로 측정하였다. 그 결과, 토너는 평균 원형도 0.970이고, 원형에 상응하는 직경 6.1 μm에서 최대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.8 μm에서 최대치 Y를 갖는 원형에 상응하는 직경이 0.60 μm 내지 2.00 μm인 입자의 함유량은 24 갯수%이었다.
시판되는 레이저 빔 프린터 캐논(CANON) LBP-2030을 도 1과 같이 개조한 개조기에 수득된 현상제를 넣었다. 개별 평가 항목에 대해 평가를 하기 위해 이것을이용하여 5,000 매의 가동 시험을 행하였다.
LBP-2030의 개조기는 도 1에 나타난 바와 같이 구성된다. 블랙 현상기(4BK), 마젠타 현상기(4Y), 마젠타 현상기(4M)과, 시안 현상기 4C로서 비자성 1성분계 현상기를 이용하여 도 6에 나타난 비자성 1성분계 현상계의 현상 방식의 현상기(170)이 분리가능하게 제공되는 회전 유닛(4)를 현상 장치로 사용하여, 중간전사 드럼(5) 위에 1차 전사된 각각의 컬러 토너로 형성된 다중 토너 화상을 기록재(P)로 일괄적으로 2차 전사시킨 후 기록재(P)로 가열 정착시키는 것으로 구성된다. 정착기(9)는 또한 다음 방식으로 구성되도록 변형된다.
2 종류의 층으로 피복된 알루미늄 심축으로 구성된 롤러가 정착기(9)의 정착 롤러(9a)로 사용된다. 그 하층부에는 고온 가황된 실리콘 고무(HTV 실리콘 고무)가 탄성층으로 사용된다. 탄성층은 두께가 2.1 mm이고 고무 경도가 3°(JIS-A)이다. 상층부에는 분무 코팅에 의해 얇은 막으로 형성된 테트라불소계에틸렌-퍼불소계알킬 비닐 에테르 공중합체(PFA)가 이형층으로 사용된다. 얇은 막은 두께가 20 μm이다.
정착기(9)의 가압 롤러(9b)는 유사한 물질과 동일한 두께 및 물성치로 형성된 하층 실리콘 고부 탄성층 및 상층 플루오르 수지 이형제 층으로 피복되고 유사한 물질과 동일한 두께 및 물성치로 형성되는 정착 롤러(9a)와 구조가 유사하다
정착부의 닢 폭은 9.5 mm로, 정착 압력은 2.00 × 105Pa로, 대기시의 정착 롤러 표면 온도는 180 ℃로 설정된다. 정착 오일의 도포 기구는 분리가능하다.
NBR 및 에피클로로히드린의 혼합물로 형성된 두께 5 mm의 탄성층으로 피복된 알루미늄 원추의 표면층으로 구성된 드럼이 중간 전사 드럼(5)로 사용된다.
상기 LBP-2030의 개조기의 시안 현상기(4C)를 상기 비자성 1성분계 현상제(1) 160 g으로 충전시켰다. 시판되는 복사 종이 CLC 페이퍼(Paper) A4(CANON SALES INC. 제품, 기본 중량: 81.4 g/m2)를 트레이(7)에 기록재(P)로배치하고, 연속 가동 시험을 하기 조건하에서 행하였다.
1차 대전 조건:
전원(도시되지 않았음)으로부터, -600 V의 DC 전압 및 1,150 Hz 사인파의 AC 전압을 2 kvpp의 진폭으로 가하여 형성된 대전 바이어스 전압을, 방전시켜 전하를 이동시키는 동안 대전 롤러(2)에 가하여 절연물질의 감광 드럼(1)을 일정하게 대전시켰다.
잠상 형성 조건:
일정하게 대전된 감광 드럼(1) 위를 레이저 광 L로 조사 노출시켜 정전 잠상 화상을 형성시켰다. 노출 부분에 -200 V의 표면 전위를 제공하도록 레이저 광의 강도를 설정하였다.
현상 조건:
-350 V의 DC 전압 및 2,300 Hz 사인파의 AC 전압을 1.8 kvpp의 진폭으로 가하여 형성된 현상 바이어스 전압을 도 1에 나타난 시안 현상기(4C)의 현상 슬리브에 가하여, 현상을 수행하기 위해 각각의 현상 슬리브 위의 토너(토너 층 두께: 170 μm)가 감광 드럼(1)로 비상하도록 제조된 현상 슬리브 및 감광 드럼(1) 사이의 간격(거리: 300 μm)에서, 교번 전계를 형성시켰다.
1차 전사 조건:
현상기(4C)에 의해 감광 드럼(1) 위에 형성된 토너 화상을 중간 전사 드럼(5)로 1차 전사시키기 위해, DC 전압 +300 V를 알루미늄 드럼(5a)에 1차 전사 바이어스 전압으로 가하였다.
2차 전사 조건:
중간 전사 드럼(5) 위에 형성된 토너 화상을 기록재(P)로 1차 전사시키기 위해, DC 전압 +2,000 V를 전사 수단(8)에 2차 전사 바이어스 전압으로 가하였다.
초기 단계 및 상기 매수의 종이에서 가동 한 후의 화상 농도 및 베타 화상의 화상 농도 안정성, 초기 단계에서의 종이 위의 포그량과, 상기 매수의 종이에서 가동한 후의 가는 선 재현성에 대해 다음 방식으로 평가하였다.
화상 농도:
전체 베타 화상을 종이에 인쇄하고 형성된 전체 베타 화상으로부터 무작위 로 선택한 10 개 점의 화상 농도를 반사식 농도계(REFLECTOMETER MODEL TC-6DS, Tokyo Denshoku Co., Ltd. 제품)로 측정하였다.
측정을 3회 행하여 전체 30 개 점의 화상 농도를 측정하여 이로부터 얻은 수치의 산갯수 평균치를 초기 화상의 농도로 하였다.
화상 농도의 평가를 상기 매수의 종이에서 가동 한 후의 화상, 즉 1,000 매, 3,000 매 및 5,000 매 인쇄 시의 화상에서도 상기 평가 방법을 이용하여 이와 유사하게 측정하였다.
베타 화상의 화상 농도 안정성:
전체 베타 화상을 온도 20 ℃ 및 습도 30%의 환경에서 1매의 종이에서 인쇄하고 형성된 전체 베타 화상으로부터 무작위로 선택한 10 개 점의 화상 농도를 반사식 농도계(REFLECTOMETER MODEL TC-6DS, Tokyo Denshoku Co., Ltd. 제품)로 측정하였다.
측정을 3 회 행하여 전체 30 개 점의 화상 농도를 측정하고, 이로부터 얻은 수치의 최대치 및 최소치 간의 차이를 계산하고, 그 결과로부터 다음과 같이 등급을 정하였다.
a: 최대치 및 최소치의 차이가 0.2 이하임.
b: 최대치 및 최소치의 차이가 0.2 내지 0.4임.
c: 최대치 및 최소치의 차이가 0.4 내지 0.6임.
d: 최대치 및 최소치의 차이가 0.6 내지 0.8임.
e: 최대치 및 최소치의 차이가 0.8 이상임.
상기 평가에 있어서, 최대치 및 최소치 간의 차이가 작을수록, 초기 화상에 흐리거나 또는 고르지 않은 화상이 더 없는 것이고, 화상 농도 안정성이 더 우수한 보다 양호한 화상이다.
베타 화상의 화상 농도 안정성에 대한 상기 평가를 상기 매수의 종이에서 가동 한 후의 화상, 즉 1,000 매, 3,000 매 및 5,000 매 인쇄 시의 화상에서도 상기 평가 방법을 이용하여 이와 유사하게 측정하였다.
종이 위의 포그량:
시판되는 복사 종이 CLC 페이퍼 A4(CANON SALES INC. 제품, 기본 중량: 81.4 g/m2)를 기록재로 사용하여, 베타 백화상부가 있는 화상을 그 위에 인쇄하였다. 베타 백화상부의 반사 농도 및 인쇄 전의 반사 농도를 반사식 농도계(RELECTOMETER MODEL TC-6DS, Tokyo Denshoku Co., Ltd. 제품)로 측정하였다.
인쇄 후의 백지부 반사 농도 최악치(Ds) 및 인쇄 후 종이의 반사 농도 평균치(Dr) 간의 차이, 즉 Ds - Dr를 종이 위의 포그량으로 하였다.
종이 위의 포그량이 2% 이하인 화상은 종이 위에 포그가 없는 양호한 화상이고 5% 이상이면 종이 위에 뚜렷하게 포그가 있는 선명하지 않은 화상이다.
a: 5,000 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 2% 이하임.
b: 3,000 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 5% 이하이고 5,000 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 5% 이상임.
c: 1,000 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 5% 이하이고 3,000 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 5% 이상임.
d: 500 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 5% 이하이고 1,000 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 5% 이상임.
e: 500 매의 인쇄가 끝났을 때 종이 위의 포그량이 5% 이상임.
가는 선 재현성:
가는 선 재현성을 평가하기 위해, 잠상을 도 9에 나타낸 바와 같이, 줄무늬로 형성시키고 정착 후의 화상에 대해 평가를 하였다.
잠상부의 폭이 600 dpi의 해상도에서 4 도트(170 μm)이고 비잠상부의 폭이 10 도트(420 μm)인 잠상을 도 9에 나타냈다.
줄무늬의 잠상을 1,000 매의 종이에 연속으로 형성시키고 1,000 매의 종이 위의 고정상을 사용하였다. 화상부로부터 무작위로 5 개의 점을 선택하여 가는 선 재현성을 5 개 점의 화상부 폭의 평균치 및 이론 잠상부 폭(170 μm) 사이의 절대치로 평가하였다.
a: 0 μm 내지 30 μm.
b: 30 μm 내지 60 μm.
c: 60 μm 내지 90 μm.
d: 90 μm 이상.
상기 평가를 3,000 매 및 5,000 매 인쇄 시의 화상에 대해서도 행하였다.
토너의 다양한 물리적 특성을 표 2[2a 내지 2b]에 나타내고 그 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 2
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(2)를 그 안에 사용되는 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 표면 처리되지 않고 BET 비표면적 81 m2/g인 실리카 미분말(B-2) 0.4 중량부로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(2)로 하였다.
상기 비자성 1성분계 현상제(2)를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 3
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(3)을 그 안에 사용되는 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를, 실리콘 오일로 표면 처리되고 BET 비표면적이 145 m2/g인 알루미나 미분말(A-2) 1.0 중량부 및 실리콘 오일로 표면 처리되고 BET 비표면적 70 m2/g인 실리카 미분말(B-3) 0.6 중량부 각각으로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(3)으로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(3)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 4
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(2)를 그 안에 사용되는 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 헥사메틸디실라잔 및 디메틸실리콘 오일의 순서로 표면 처리되고 BET 비표면적 73 m2/g인 실리카 미분말(B-4) 0.6 중량부로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(4)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(4)를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 5
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(5)를 그 안에 사용되는 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 실리콘 오일로 표면 처리되지 않고 BET 비표면적 141 m2/g인 실리카 미분말(A-3) 0.8 중량부와, 헥사메틸디실라잔 및 디메틸실리콘 오일의 순서로 표면 처리되고 BET 비표면적 60 m2/g인 실리카 미분말(B-5) 0.6 중량부 각각으로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(5)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(5)를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 6
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(6)을 그 안에 사용되는 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 표면 처리되지 않고 BET 비표면적 86 m2/g인 이산화티탄 미분말(B-6) 0.6 중량부로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(6)으로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(6)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 7
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(7)을 그 안에 사용되는 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 실리카 미분말(A-1) 1.3 중량부와, 실리콘 오일로 표면 처리되고 BET 비표면적 60 m2/g인 실리카 미분말(B-7) 0.6 중량부 각각으로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(7)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(7)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 8
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(8)을 그 안에 사용되는 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를, 실리카 미분말(A-1) 4.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부 각각으로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(8)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(8)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 9
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(9)를 그 안에 사용된 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를, 실리카 미분말(A-1) 0.7 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 3.6 중량부 각각으로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(8)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(9)를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 10
표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(10)을 그 안에 사용되는 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를, 실리카 미분말(A-1) 2.4 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 1.7 중량부 각각으로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(10)으로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(10)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 11
이온 교환수 700 중량부에 0.1 M Na3PO4수용액 450 중량부를 도입한 후 50 ℃까지 가열한 후 이어서 TK식 호모믹서(Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. 제품)를 이용하여 10,000 rpm으로 교반시켰다. 이로부터 생성된 혼합물에, 1.0 M CaCl2수용액 70 중량부를 소량씩 첨가하여 인산칼슘 화합물을 함유하는 수성 매질을 수득하였다.
(단량체) (중량부)
스티렌 170 중량부
n-부틸 아크릴레이트 25 중량부
(착색제)
씨.아이. 피그먼트 블루 15:3 15 중량부
(하전 제어제)
본토론(BONTORON) E-84(Orient Chemical Industries Ltd. 제품) 3 중량부
(극성 수지)
포화 폴리에스테르 수지(산 가: 10; 피크 분자량:150,000) 20 중량부
(이형제)
베헤닐 스테아레이트 30 중량부
(가교 결합제)
디비닐벤젠 1.5 중량부
상기 물질을 50 ℃까지 가열하고 TK식 호모믹서(Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd. 제품)를 이용하여 9,000 rpm으로 균일하게 용해 또는 분산시켰다. 수득된 혼합물에 중합 개시제 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴) 5 중량부를 용해시켜 중합성 단량체 조성물을 제조하였다.
중합성 단량체 조성물을 상기 매질 중에 유입한 후 질소 분위기하, 50 ℃에서 TK식 호모믹서를 8,500 rpm으로 교반시켜 중합성 단량체 조성물을 과립화하였다.
그 후, 수득된 과립화 생성물을 2 시간 동안 온도를 60 ℃까지 상승시키는 동안 혼합용 패들 블레이드로 교반시켰다. 4 시간 후, 온도를 시간 당 40 ℃의 온도 상승 속도로 70 ℃까지 상승시키고, 여기서 반응을 5 시간 동안 수행하였다. 중합이 끝난 후, 잔여 단량체를 감압하에서 증발 제거하고 반응계를 냉각시킨 후 여기에 염산을 첨가하여 인산칼슘을 용해시킨 후, 여과, 물 세척에 이어 건조시켜 중량 평균 입경 6.5 μm인 시안 토너 입자(2-a)를 수득하였다.
이렇게 수득된 시안 토너 입자(2-a)의 평균 원형도 분포 및 입도 분포를 플루오 르 식 입자 화상 측정기(Toa Iyou Denshi K.K. 제품)로 측정하였다. 그 결과, 입자는 평균 원형도가 0.973이고 원형에 상응하는 직경 1.0 μm에서 최대치 X를 갖고 원형에 상응하는 직경 6.9 μm에서 최대치 Y를 갖고 원형에 상응하는 직경 0.60 μm 내지 2.00 μm인 입자의 함유량은 4 갯수%이었다.
시안 토너 입자(2-a)를 풍력 분류시켜 비교적 정세한 입자를 제거하여 시안 토너 입자(2)를 수득하였다.
이렇게 수득된 시안 토너 입자(2) 100 중량부에, 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 실시예 1과 동일한 방법으로 첨가한 후 헨쉘 혼합기(Mitsui Mining & Smelting Co., LTD. 제품)를 이용하여 균일하게 교반시켜 표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(11)을 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(11)로 하였다.
시안 토너(11)의 평균 원형도 분포 및 입도 분포를 플로우식 입자 화상 측정기(Toa Iyou Denshi K.K. 제품)로 측정하였다. 그 결과, 토너는 평균 원형도가 0.970이고 원형에 상응하는 직경 1.0 μm에서 최대치 X를 갖고 원형에 상응하는 직경 6.5 μm에서 최대치 Y를 갖고 원형에 상응하는 직경 0.60 μm 내지 2.00 μm인 입자의 함유량은 18 갯수%이었다.
이 비자성 1 성분계 현상제(11)을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 1
질소 치환된 물 180 중량부 및 폴리비닐알콜의 0.2% 수용액 20 중량부를 4목 플라스크에 유입한 후, 스티렌 75 중량부, n-부틸 아크릴레이트 25 중량부, 벤조일 퍼록시드 3.0 중량부 및 디비닐벤젠 0.01 중량부를 첨가한 후 교반시켜 현탁액을 생성시켰다. 이어서 플라스크 내부를 질소로 치환시킨 후 온도를 80 ℃까지 상승시켜 계를 그 온도로 10 시간 동안 유지시키면서 중합 반응을 수행하였다.
수득된 중합체를 물로 세척하고 온도를 65 ℃로 유지시키면서 감압 환경에서 이를 건조시켜 수지를 수득하였다. 이어서 수득된 수지 88 중량부, 금속 함유 아조 염료 씨.아이. 피그먼트 블루 15:3 12 중량부 및 파라핀 왁스 10 중량부를, 그 통기 구멍이 흡입 펌프에 연결된 고정조식 건조 혼합기로 혼합시키고, 통기 구멍을 통해 흡입되게 하면서 수득된 혼합물을 2축 압출기에서 용융 혼련시켰다.
수득된 용융 혼련된 생성물을 햄머 밀로 분쇄시켜 1 mm 메쉬 통과 가능한 토너 조성물의 분쇄 생성물을 수득하였다. 이 분쇄 생성물을 기계식 분쇄기를 이용하여 체적 평균 입경이 20 내지 30 μm인 생성물로 더 미분시킨 후 선회류 중의 입자간 충돌을 이용하는 젯 밀로 미분시킨 후 표면 개질기 중의 토너 조성물을 열적, 기계적 전단력으로 개질시키고 이어서 다분할 분류기로 분류시켜 중량 평균 입경이 7.0 μm인 시안 토너 입자(3)을 수득하였다.
이렇게 수득된 시안 토너 입자(3) 100 중량부에, 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 실시예 1과 동일한 방법으로 첨가한 후 헨쉘 혼합기(Mitsui Mining & Smelting Co., LTD. 제품)를 이용하여 균일하게 교반시켜 표 3[3(A) - 3(B)]에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(12)를 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(12)로 하였다.
이 비자성 1 성분계 현상제(12)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 2
표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(13)을 그 안에 사용되는 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를, 실리카 미분말(B-1) 0.8 중량부로만 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(13)으로 하였다.
이 비자성 1 성분계 현상제(13)을 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다.
그 평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 3
표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(14)를 그 안에 사용된 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를, 실리카 미분말(A-1) 1.4 중량부로만 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(14)로 하였다.
이 비자성 1 성분계 현상제(14)를 이용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 행하였다.
그 평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 4
표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(15)를 그 안에 사용되는 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 헥사메틸디실라잔 및 디메틸실리콘 오일의 순서로 표면 처리되고 BET 비표면적 38 m2/g인 실리카 미분말(B-10) 0.5 중량부로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(15)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(15)를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 5
표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(16)을 그 안에 사용되는 실리카 미분말(A-1)도 사용하지 않고 실리카 미분말 (B-1)도 사용하지 않고 시안 토너 입자(1)을 그 자체로 사용하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1성분계 현상제(16)으로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(16)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다. 그 결과, 명백하게 초래된 토너의 기계 내 비산의 매우 불량한 결과도 또한 초기 단계 및 1,000 매 가동 후의 화상 농도, 베타 화상의 화상 농도 안정성, 종이 위의 포그량 및 가는 선 재현성의 모든 평가 항목에서 얻어졌다. 따라서, 1,000 매 인쇄하였을 때 평가를 멈추었다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 6
시안 토너 입자(4)를 그 안에 시안 토너 입자(1)을 생성시키기 위한 조건으로, 시안 토너 입자(1-b)를 함유하는 현탁액을 사용하지는 않으면서 시안 토너 입자(1-a)을 함유하는 현탁액만을 여과, 물 세척 및 건조 처리하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다.
이렇게 수득된 시안 토너 입자(4) 100 중량부에, 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 실시예 1과 동일한 방법으로 첨가한 후 헨쉘 혼합기(Mitsui Mining & Smelting Co., LTD. 제품)를 이용하여 균일하게 교반시켜 표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(17)을 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(17)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(17)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 7
(단량체) (중량부)
스티렌 단량체 7 중량부
디비닐벤젠 0.2 중량부
(개시제)
과황산칼륨 4 중량부
상기 물질을 이온 교환수 500 중량부에 첨가하고 온도를 70 ℃까지 상승시키는 동안에 수득된 혼합물을 혼합용 패들 블레이드로 교반시켜 비누 무함유 중합을 72 시간 동안 수행하였다. 따라서, 미립자 중합체(5-b)를 함유하는 현탁액을 수득하였다.
이렇게 수득된 미립자 중합체(5-b)의 평균 원형도 분포 및 입도 분포를 플로우식 입자 화상 측정기(Toa Iyou Denshi K.K. 제품)로 측정하였다. 그 결과, 입자는 평균 원형도가 0.972이고 원형에 상응하는 직경 2.6 μm에서만 최대치를 갖고 원형에 상응하는 직경 0.60 μm 내지 2.00 μm인 입자의 함유량은 72 갯수%이었다.
시안 토너 입자(5)를 그 안에 사용되는 미립자 중합체(1-b)를 미립자 중합체(5-b)로 대체하고 이것을 시안 토너 입자(1-a)를 함유하는 현탁액에 첨가하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다.
이렇게 수득된 시안 토너 입자(5) 100 중량부에, 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 실시예 1과 동일한 방법으로 첨가한 후 헨쉘 혼합기(Mitsui Mining & Smelting Co., LTD. 제품)를 이용하여 균일하게 교반시켜 표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너(18)을 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(18)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(18)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 8
표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너 입자(19)를, 그 안에 사용되는 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 그 입도 분포를 조절하기 위해 비교적 정세한 입자를 모을 정도로 변형된 분류 조건하에서 수득되고 BET 비표면적 110 m2/g인 실리카 미분말(B-8)로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(19)로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(19)를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
비교예 9
표 3에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 시안 토너 입자(20)을, 그 안에 사용되는 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부를 그 입도 분포를 조절하기 위해 보다 굵은 입자만을 모을 수 있도록 분류 실시를 반복하도록 변형된 분류 조건하에서 수득되고 BET 비표면적 22 m2/g인 실리카 미분말(B-9)로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(20)으로 하였다.
이 비자성 1성분계 현상제(20)을 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 평가를 하였다.
평가 결과를 표 4에 나타냈다.
실시예 12
마젠타 토너 입자(6), 옐로우 토너 입자(7) 및 블랙 토너 입자(8)을, 그 안에 사용되는 씨.아이. 피그먼트 블루 15:3을 씨.아이. 피그먼트 레드 122 11 중량부, 씨.아이. 피그먼트 옐로우 17 14 중량부 및 카본 블랙 10 중량부 각각으로 대체하였다는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 생성시켰다.
수득된 마젠타 토너 입자(6), 옐로우 토너 입자(7) 및 블랙 토너 입자(8) 의 100 중량부에 실리카 미분말(A-1) 1.0 중량부 및 실리카 미분말(B-1) 0.5 중량부 각각을 실시예 1과 동일한 방법으로 첨가한 후 헨쉘 혼합기(Mitsui Mining & Smelting Co., LTD. 제품)를 이용하여 균일하게 교반시켜 표 2에 나타난 바와 같은 다양한 물리적 특성을 갖는 마젠타 토너(21), 옐로우 토너(22) 및 블랙 토너(23)을 수득하였다. 이 토너를 비자성 1 성분계 현상제(21), (22) 및 (23)으로 하였다.
실시예 1에 사용된 것과 동일한 LBP-2030 개조기를 사용하여 시안 현상기(4C), 마젠타 현상기(4M), 옐로우 현상기(4Y) 및 블랙 현상기(4BK)에 실시예 1에 사용된 비자성 1 성분계 현상제(21) 160 g, 비자성 1 성분계 현상제(22) 160 g 및 비자성 1 성분계 현상제(23) 160 g 각각을 충전시켰다.
화상 형성을 하기에 나타낸 조건으로 행하였다.
1차 대전 조건:
전원(도 1에 도시되지 않았음)으로부터, -600 V의 DC 전압 및 1,150 Hz 사인파의 AC 전압을 2 kvpp의 진폭으로 가하여 형성된 대전 바이어스 전압을, 방전시켜 전하를 이동시키는 동안 대전 롤러(2)에 가하여 절연물질의 감광 드럼(1)을 일정하게 대전시켰다.
잠상 형성 조건:
일정하게 대전된 감광 드럼(1) 위에 레이저 광 L로 조사 노출시켜 정전 잠상 화상을 형성시켰다. 노출 부분에 -200 V의 표면 전위를 제공하도록 레이저 광의 강도를 설정하였다.
정전 잠상 화상을 옐로우, 마젠타, 시안 및 블랙의 색 순서대로 진행시키고 각각의 색 토너 화상을 중간 전사 드럼 위로 연속적으로 1차 전사시키고 중간 전사 드럼 위로 1차 전사된 4색의 다중 토너 화상을 기록재 위에 일괄적으로 2차 전사시키고 4색의 다중 토너 화상을 기록재 위에 가열 정착시켜 풀 컬러의 화상을 형성시켰다.
현상 조건:
-350 V의 DC 전압 및 2,300 Hz 사인파의 AC 전압을 1.8 kvpp의 진폭으로 가하여 형성된 대전 바이어스 전압을 도 1에 나타난 시안 현상기(4C), 마젠타 현상기(4M) 및 블랙 현상기(4BK) 각각의 현상 슬리브에 가하여, 현상을 수행하기 위해 각각의 현상 슬리브 위의 토너(토너 층 두께: 170 μm)가 감광 드럼(1)로 비상하도록 제조된 현상 슬리브 및 감광 드럼(1) 사이의 간격(거리: 300 μm)에서, 교번 전계를 형성시켰다.
1차 전사 조건:
현상기(4Y)의 현상에 의해 형성된 토너 화상을 중간 전사 드럼(5)로 1차 전사시키기 위해, DC 전압 +100 V를 알루미늄 드럼(5a)에 1차 전사 바이어스 전압으로 가하였다. 현상기(4M)의 현상에 의해 형성된 토너 화상을 중간 전사 드럼(5)로 1차 전사시키기 위해, DC 전압 +200 V를 알루미늄 드럼(5a)에 1차 전사 바이어스 전압으로 가하였다. 현상기(4C)의 현상에 의해 형성된 토너 화상을 중간 전사 드럼(5)로 1차 전사시키기 위해, DC 전압 +300 V를 알루미늄 드럼(5a)에 1차 전사 바이어스 전압으로 가하였다. 현상기(4BK)의 현상 형성된 토너 화상을 중간 전사 드럼(5)로 1차 전사시키기 위해, DC 전압 +400 V를 알루미늄 드럼(5a)에 1차 전사 바이어스 전압으로 가하였다.
2차 전자 조건:
중간 전사 드럼(5) 1차 전사된 4색의 풀 컬러의 토너 화상을 기록재(P)로 1차 전사시키기 위해, DC 전압 +2,000 V를 전사 수단(8)에 2차 전사 바이어스 전압으로 가하였다.
그 결과, 5,000 매의 가동에서 조차도 정착 화상의 화상 농도, 종이 위의 포그 방지 및 가는 선 재현성에 대해 양호한 결과를 얻었고, 우수한 색조 재현성을 갖는 풀 컬러의 화상을 안정하게 얻을 수 있었다.
실시예 13
도 6에 나타난 비자성 1성분계 현상제를 사용하여 비자성 1성분계 현상 방식의 현상계 (170)이 도 2에 나타난 화상 형성 장치 각각의 현상부(17a), (17b), (17c) 및 (17d)에 사용된 풀 컬러의 화상 형성 장치를 사용하고, 실시예 1에서 생성된 비자성 1성분계 현상제(1)과, 각각 실시예 12에서 생성된 비자성 1성분계 현상제(21), (22) 및 (23)을 사용하여 풀 컬러의 화상을 형성시켰다.
현상부(17a)의 현상기를 비자성 1성분계 현상제(21)로, 현상부(17b)의 현상기를 비자성 1성분계 현상제(1)로, 현상부(17c)의 현상기를 비자성 1성분계 현상제(22)로, 현상부(17d)의 현상기를 비자성 1성분계 현상제(23)으로 충전시켰다. 정전 잠상 화상 및 잔사재로서의 기록재를 하기 조건하에서 블랙, 시안, 마젠타 및 옐로우의 색 순서대로 수행하여 기록재 위에 4색의 다중 토너 화상을 형성시킨 후 기록재 위에 가열 정착시켜 풀 컬러의 화상을 형성시켰다.
감광체에 형성된 정전 잠상 화상: -150 V
현상 바이어스 전압:
DC 성분: -300 V
AC 성분: 2,000 Hz, 진폭 2kVpp
감광체 드럼 및 현상 슬리브 사이의 거리: 300 μm
현상 슬리브 위의 현상제 층 두께: 170 μm
전사 바이어스 전압:
전사부(24a): +100 V
전사부(24b): +170 V
전사부(24c): +240 V
전사부(24d): +310 V
그 결과, 장 시간에 걸친 20,000 매의 가동에서 조차도 정착 화상의 화상 농도, 종이 위의 포그 방지 및 가는 선 재현성이 양호한 결과를 얻었고, 우수한 색조 재현성을 갖는 풀 컬러의 화상을 안정하게 얻을 수 있었다.
실시예 14
도 6에 나타난 비자성 1성분계 현상제를 사용하여 비자성 1성분계 현상 방식의 현상계(170)이 도 5에 나타난 화상 형성 장치 각각의 현상기(244-1), (244-2), (244-3) 및 (244-4)에 사용된 풀 컬러의 형성 장치를 사용하고, 실시예 1에서 생성된 비자성 1성분계 현상제(1)과, 실시예 12에서 생성된 비자성 현상제(21), (22) 및 (23) 각각을 사용하여 풀 컬러의 화상을 형성시켰다.
현상기(244-1)을 비자성 1성분계 현상제(23)으로, 현상기(244-2)를 비자성 1성분계 현상제(21)로, 현상기(244-3)을 비자성 1성분계 현상제(1)로, 현상기(244-4)를 비자성 1성분계 현상제(22)로 충전시켰다. 현상을 블랙, 마젠타, 시안 및 옐로우의 색 순서대로 수행하고 각각의 색 토너 화상을 중간 전사 드럼 위에 연속으로 전사시키고 중간 전사 드럼 위에 전사된 4색의 다중 토너 화상을 기록재 위에 일괄적으로 전사시킨 후 가열 정착시켜 기록재 위에 풀 컬러의 화상을 형성시켰다.
중간 전사 드럼:
전도체: 알루미늄
탄성층: 스티렌-부타디엔 고무, 두께 5 mm
1차 대전 조건:
DC 성분: -600 V
AC 성분: 2,000 Hz, 진폭 1.8kVpp
감광체에 형성된 정전 잠상 화상: -250 V
현상 바이어스 전압:
DC 성분: -400 V
AC 성분: 2,000 Hz, 진폭 1.8kVpp
감광체 드럼 및 현상 슬리브 사이의 거리: 300 μm
현상 슬리브 위의 현상제 층 두께: 170 μm
1차 전사 조건
DC 전압: +100 V
DC 전압: +150 V
DC 전압: +200 V
DC 전압: +250 V
2차 전사 조건:
DC 전압: +2,000 V
그 결과, 장 기간에 걸친 15,000 매의 가동에서 조차도 정착 화상의 화상 농도, 종이 위의 포그 방지 및 가는 선 재현성이 양호한 결과를 얻었고, 우수한 색조 재현성을 갖는 완전한 색상의 화상을 안정하게 얻을 수 있었다.
본 발명은 장기간 사용시에도 현상제가 열화되지 않고, 화상 농도 안정성, 정세부 재현성이 우수하며, 포그라 발생하지 않는 화상을 얻을 수 있다.

Claims (99)

  1. 플로우식(flow type) 입자상 분석 장치에 의해 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
    외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 것인,
    결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 포함하는 토너.
  2. 제1항에 있어서, 플로우식 입자상 분석 장치로 측정된 입자의 원형 분포도에서, 상기 토너의 평균 원형도가 0.960 내지 0.995인 토너.
  3. 제1항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)는, 토너 입자 상에서, 1차 입자가 1 m㎛ 내지 25 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 것인 토너.
  4. 제1항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 1.0 내지 1.5의 장경과 단경의 비(장경/단경)를 갖는 토너.
  5. 제1항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 30 m㎛ 내지 300 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 토너.
  6. 제1항에 있어서, 토너 입자 상에서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 30 m㎛ 내지 200 m㎛의 페렛 직경 최소폭의 평균치를 갖는 다수의 1차 입자가 합해져서 형성되는 토너.
  7. 제1항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 50 m2/g 내지 150 m2/g의 비표면적을 갖는 토너.
  8. 제1항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 20 m2/g 내지 90 m2/g의 비표면적을 갖는 토너.
  9. 제1항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 100 내지 125의 형상 계수 SF-1을 갖는 토너.
  10. 제1항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 190을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 토너.
  11. 제1항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 200을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 토너.
  12. 제1항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 20개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 1 내지 20개인 토너.
  13. 제1항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 25개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 2 내지 18개인 토너.
  14. 제1항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 무기 미분말 (A)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 토너.
  15. 제1항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 비구형상 무기 미분말 (B)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 토너.
  16. 제1항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카, 알루미나, 티타니아 및 그의 복산화물로 구성된 군으로부터 선택된 입자를 지닌 토너.
  17. 제1항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카 분말을 지닌 토너.
  18. 제1항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리콘 오일을 지닌 토너.
  19. 제1항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 중합법에 의해 생성되는 것인 토너.
  20. 제1항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 현탁 중합법에 의해 생성되는 것인 토너.
  21. 제1항에 있어서, 비자성 토너인 토너.
  22. 제1항에 있어서, 1성분계 현상제로 사용되는 토너.
  23. 제1항에 있어서, 비자성 토너이며, 1성분계 현상제로 사용되는 토너.
  24. (I) 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 포함하는 토너, 및 (II) 캐리어를 포함하는 2성분계 현상제로서,
    플로우식 입자상 분석 장치에 의해 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
    외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 것인 2성분계 현상제.
  25. 제24항에 있어서, 플로우식 입자상 분석 장치로 측정된 입자의 원형 분포도에서, 상기 토너의 평균 원형도가 0.960 내지 0.995인 현상제.
  26. 제24항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 1차 입자로서 1 m㎛ 내지 25 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 현상제.
  27. 제24항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 1.0 내지 1.5의 장경과 단경의 비(장경/단경)를 갖는 현상제.
  28. 제24항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 30 m㎛ 내지 300 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 현상제.
  29. 제24항에 있어서, 토너 입자 상에서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 30 m㎛ 내지 200 m㎛의 페렛 직경 최소폭의 평균치를 갖는 다수의 1차 입자가 합해져서 형성되는 현상제.
  30. 제24항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 50 m2/g 내지 150 m2/g의 비표면적을 갖는 현상제.
  31. 제24항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 20 m2/g 내지 90 m2/g의 비표면적을 갖는 현상제.
  32. 제24항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 100 내지 125의 형상 계수 SF-1을 갖는 현상제.
  33. 제24항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 190을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 현상제.
  34. 제24항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 200을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 현상제.
  35. 제24항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 20개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 1 내지 20개인 현상제.
  36. 제24항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 25개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 2 내지 18개인 현상제.
  37. 제24항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 무기 미분말 (A)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 현상제.
  38. 제24항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 비구형상 무기 미분말 (B)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 현상제.
  39. 제24항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카, 알루미나, 티타니아 및 그의 복산화물로 구성된 군으로부터 선택된 입자를 지닌 현상제.
  40. 제24항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카 분말을 지닌 현상제.
  41. 제24항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리콘 오일을 지닌 현상제.
  42. 제24항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 중합법에 의해 생성되는 것인 현상제.
  43. 제24항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 현탁 중합법에 의해 생성되는 것인 현상제.
  44. 제24항에 있어서, 상기 토너가 비자성 토너인 현상제.
  45. (I) 정전 잠상을 담지하기 위한 정전 잠상 담지체를 대전시키는 단계,
    (II) 대전시킨 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 형성하는 단계,
    (III) 상기 잠상 담지체 상의 정전 잠상을 토너에 의해 현상하여 토너 화상을 형성하는 단계, 및
    (IV) 잠상 담지체 상에 형성된 토너 화상을 전사체로 전사시키는 단계
    를 포함하는, 화상 형성 방법으로서,
    여기서, 상기 토너는 결착 수지 및 착색제를 적어도 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 적어도 포함하며,
    플로우식 입자상 분석 장치에 따라 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
    외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자의 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 화상 형성 방법.
  46. 제45항에 있어서, 플로우식 입자상 분석 장치로 측정된 입자의 원형 분포도에서, 상기 토너의 평균 원형도가 0.960 내지 0.995인 방법.
  47. 제45항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)는, 토너 입자 상에서, 1차 입자가 1 m㎛ 내지 25 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 방법.
  48. 제45항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 1.0 내지 1.5의 장경과 단경의 비(장경/단경)를 갖는 방법.
  49. 제45항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 30 m㎛ 내지 300 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 방법.
  50. 제45항에 있어서, 토너 입자 상에서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 30 m㎛ 내지 200 m㎛의 페렛 직경 최소폭의 평균치를 갖는 다수의 1차 입자가 합해져서 형성되는 방법.
  51. 제45항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 50 m2/g 내지 150 m2/g의 비표면적을 갖는 방법.
  52. 제45항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 20 m2/g 내지 90 m2/g의 비표면적을 갖는 방법.
  53. 제45항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 100 내지 125의 형상 계수 SF-1을 갖는 방법.
  54. 제45항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 190을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 방법.
  55. 제45항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 200을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 방법.
  56. 제45항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 20개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 1 내지 20개인 방법.
  57. 제45항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 25개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 2 내지 18개인 방법.
  58. 제45항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 무기 미분말 (A)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 방법.
  59. 제45항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 비구형상 무기 미분말 (B)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 방법.
  60. 제45항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카, 알루미나, 티타니아 및 그의 복산화물로 구성된 군으로부터 선택된 입자를 지닌 방법.
  61. 제45항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카 분말을 지닌 방법.
  62. 제45항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리콘 오일을 지닌 방법.
  63. 제45항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 중합법에 의해 생성되는 것인 방법.
  64. 제45항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 현탁 중합법에 의해 생성되는 것인 방법.
  65. 제45항에 있어서, 상기 토너가 비자성 토너인 방법.
  66. 제45항에 있어서, 상기 토너가 1성분계 현상제로 사용되는 방법.
  67. 제45항에 있어서, 상기 토너가 비자성 토너로서, 1성분계 현상제로 사용되는 방법.
  68. 제45항에 있어서, 비자성 토너로서, 캐리어와 함께 혼합되어 2성분계 현상제로 사용되는 방법.
  69. 제45항에 있어서, 상기 전사체는 기록체로서, 잠상 담지체 상에 형성된 토너 화상이 기록체로 직접 전사되고, 기록체로 전사된 토너 화상이 기록체에 정착되는, 화상 형성 방법.
  70. 제45항에 있어서, 상기 전사체는 중간 전사체를 포함하여, 잠상 담지체 상에 형성된 토너 화상이 중간 전사체로 1차 전사되고, 중간 전사체로 1차 전사된 토너 화상이 기록체로 2차 전사되고, 기록체로 2차 전사된 토너 화상이 기록체에 정착되는, 화상 형성 방법.
  71. 제45항에 있어서,
    (i) 정전 잠상을 담지시키기 위한 정전 잠상 담지체를 대전시키는 단계,
    (ii) 대전시킨 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 형성시키는 단계,
    (iii) 시안 토너, 마젠타 토너 및 옐로우 토너로 구성된 군으로부터 선택된 컬러 토너를 사용하여 잠상 담지체 상에 정전 잠상을 현상시켜서 컬러 토너 화상을 형성하는 단계, 및
    (iv) 잠상 담지체 상에 형성된 컬러 토너 화상을 전사체로 전사시키는 단계
    를 포함하는, 상기 단계 (i) 내지 (iv)는 각각 상이한 컬러를 갖는 컬러 토너를 사용하여 2회 이상 순차적으로 수행하여 전사체에 다색 토너 화상을 형성하는, 화상 형성 방법으로서,
    여기서,
    상기 시안 토너는 i) 결착 수지 및 시안 착색제를 적어도 함유하는 상기 토너 입자로서의 시안 토너 입자, 및 ii) 상기 외첨제 미분말을 포함하고,
    상기 마젠타 토너는 i) 결착 수지 및 마젠다 착색제를 적어도 함유하는 상기 토너 입자로서의 마젠타 토너, 및 ii) 외첨제 미분말을 포함하고,
    상기 옐로우 토너는 i) 결착 수지 및 옐로우 착색제를 적어도 함유하는 상기 토너 입자로서의 옐로우 토너, 및 ii) 외첨제 미분말을 포함함)
  72. 제71항에 있어서, 상기 시안 토너, 상기 마젠타 토너, 상기 옐로우 토너 외에 블랙 토너를 포함하는 4색 토너를 사용하여 상기 단계 (i) 내지 (iv)를 각 컬러를 갖는 컬러 토너를 사용하여 4회 순차적으로 수행하여 전사체 상에 4색 컬러 토너 화상을 형성하는, 풀 컬러(full-color) 화상 형성 방법으로서,
    여기서, 상기 블랙 토너가 i) 결착 수지 및 블랙 착색제를 적어도 함유하는 상기 토너 입자로서의 블랙 토너 입자 및 ii) 외첨제 미분말을 포함하는 화상 형성 방법.
  73. 제45항에 있어서, 상기 전사 단계 후에 잠상 담지체의 표면에 잔류하는 토너를 회수하는 클리닝 단계를 추가로 포함하는, 화상 형성 방법.
  74. 제73항에 있어서, 상기 클리닝 단계가 잠상 담지체에 닿는 클리닝 부재를 사용하여 잠상 담지체 표면을 클리닝하는 현상 전 클리닝 방식을 사용하는 화상 형성 방법.
  75. 제74항에 있어서, 현상 전 클리닝 방식에서 상기 클리닝 단계는 전사 단계 후 및 대전 단계 전에 수행하는 것인 화상 형성 방법.
  76. 제73항에 있어서, 상기 전사 단계에서의 전사부, 상기 대전 단계에서의 대전부 및 상기 현상 단계에서의 현상부를 잠상 담지체의 표면 이동 방향에 대해 전사부, 대전부 및 현상부의 순으로 배치시키고, 잠상 담지체의 표면에 접하는 잠상 담지체의 표면 상에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 클리닝 부재가 전사부와 대전부 간에 그리고 대전부와 현상부 간에는 존재하지 않고,
    상기 클리닝 단계는, 현상 단계 시에, 상기 토너를 보유하는 현상 장치가 상기 잠상 담지체 상에 담지된 정전 잠상을 현상시키고, 동시에 잠상 담지체의 표면 상에 잔류하는 토너를 현상 장치가 회수하여 잠상 담지체의 표면을 클리닝하는 현상 동시 클리닝 방식을 사용하는, 화상 형성 방법.
  77. 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 적어도 포함하는, 1성분계 현상제로서의 토너,
    상기 1성분계 현상제를 수용하기 위한 현상 용기, 및
    상기 현상 용기에 수용될 1성분계 현상제를 담지하여 현상 영역으로 현상제를 운송하기 위한 현상제 담지체
    를 포함하는, 화상 형성 장치 본체에 착탈 가능하게 장착되는 장치 유닛으로서,
    여기서, 토너는 결착 수지 및 착색제를 적어도 함유하는 토너 입자, 및 외첨제 미분말을 포함하며,
    플로우식 입자상 분석 장치에 따라 측정된 입자의 원형 분포도 및 원형에 상응하는 직경에 따른 입도 분포에 있어서, 토너는 0.950 내지 0.995의 평균 원형도를 지니고, 원형에 상응하는 직경 3.0 ㎛ 내지 9.0 ㎛의 영역에서 극대치 X 및 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.00 ㎛의 영역에서 극대치 Y를 지닌, 원형에 상응하는 직경 0.60 ㎛ 내지 2.0 ㎛ 미만의 입자를 8.0 내지 30.0 갯수% 함유하며,
    외첨제 미분말은, 상기 토너 입자 상에서, 1차 입자로서 갯수 평균 장경이 1 m㎛ 내지 30 m㎛인 무기 미분말 (A), 및 다수의 입자가 합해져서 형성되며 형상 계수 SF-1이 150을 초과하고 갯수 평균 장경이 30 m㎛ 내지 600 m㎛인 비구형상 무기 미분말 (B)를 적어도 포함하는 장치 유닛.
  78. 제77항에 있어서, 플로우식 입자상 분석 장치로 측정된 입자의 원형 분포도에서, 상기 토너의 평균 원형도가 0.960 내지 0.995인 장치 유닛.
  79. 제77항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)는, 토너 입자 상에서, 1차 입자가 1 m㎛ 내지 25 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 것인 장치 유닛.
  80. 제77항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 1.0 내지 1.5의 장경과 단경의 비(장경/단경)를 갖는 장치 유닛.
  81. 제77항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 30 m㎛ 내지 300 m㎛의 갯수 평균 장경을 갖는 장치 유닛.
  82. 제77항에 있어서, 토너 입자 상에서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 30 m㎛ 내지 200 m㎛의 페렛 직경 최소폭의 평균치를 갖는 다수의 1차 입자가 합해져서 형성되는 장치 유닛.
  83. 제77항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 50 m2/g 내지 150 m2/g의 비표면적을 갖는 장치 유닛.
  84. 제77항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 BET법에 따라 질소 흡착에 의해 측정하여 20 m2/g 내지 90 m2/g의 비표면적을 갖는 장치 유닛.
  85. 제77항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A)가, 토너 입자 상에서, 100 내지 125의 형상 계수 SF-1을 갖는 장치 유닛.
  86. 제77항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 190을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 장치 유닛.
  87. 제77항에 있어서, 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가, 토너 입자 상에서, 200을 초과하는 형상 계수 SF-1을 갖는 장치 유닛.
  88. 제77항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 20개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 1 내지 20개인 장치 유닛.
  89. 제77항에 있어서, 상기 토너 입자 상에서, 상기 무기 미분말 (A)는 1차 입자가 단독으로 또는 응집 상태로 존재하며,
    상기 토너의 전자 현미경 확대 사진에서 관찰된 바에 의해, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 상기 무기 미분말 (A)의 1차 입자의 수는 0.5 ㎛ × 0.5 ㎛의 단위 면적 당 총 평균 25개 이상이고, 상기 토너 입자 표면 상에 존재하는 비구형상 무기 미분말 (B)의 수는 1.0 ㎛ × 1.0 ㎛의 단위 면적 당 평균 2 내지 18개인 장치 유닛.
  90. 제77항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 무기 미분말 (A)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 장치 유닛.
  91. 제77항에 있어서, 토너 100 중량부를 기준으로 상기 비구형상 무기 미분말 (B)를 0.1 중량부 내지 3.0 중량부의 양으로 함유하는 장치 유닛.
  92. 제77항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카, 알루미나, 티타니아 및 그의 복산화물로 구성된 군으로부터 선택된 입자를 지닌 장치 유닛.
  93. 제77항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리카 분말을 지닌 장치 유닛.
  94. 제77항에 있어서, 상기 무기 미분말 (A) 및 상기 비구형상 무기 미분말 (B)가 각각 실리콘 오일을 지닌 장치 유닛.
  95. 제77항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 중합법에 의해 생성되는 것인 장치 유닛.
  96. 제77항에 있어서, 상기 토너 입자는, 중합성 단량체 및 착색제를 적어도 함유하는 중합성 단량체 조성물이 중합 개시제의 존재 하에 수성 매질 중에서 중합되는 현탁 중합법에 의해 생성되는 것인 장치 유닛.
  97. 제77항에 있어서, 상기 토너가 비자성 토너인 장치 유닛.
  98. 제77항에 있어서, 상기 1성분계 현상제, 상기 현상 용기 및 상기 현상제 담지체 외에, 정전 잠상을 담지하기 위한 잠상 담지체, 잠상 담지체를 정전기적으로 대전시키기 위한 대전 부재, 및 잠상 담지체의 표면을 클리닝하기 위한 클리닝 부재로 구성된 군으로부터 선택된 임의의 부재를 추가로 포함하는 장치 유닛.
  99. 제 77항에 있어서, 상기 1성분계 현상제, 상기 현상 용기 및 상기 현상제 담지체 외에, 정전 잠상을 담지하기 위한 잠상 담지체로서의 전자사진용 광감체를 추가로 포함하는 장치 유닛.
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