KR20100032926A - 비자성 토너 - Google Patents

Abstract

결착 수지, 착색제 및 왁스 성분을 적어도 함유하는 토너 입자와, 무기 미분체를 갖는 비자성 토너이며, 1) 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도를 T1이라고 하였을 때, 상기 온도 T1에서의 상기 토너의 저장 탄성률(G'(T1))의 값이 5.00×10⁷≤G'(T1)≤1.00×10⁹(dN/m²)이고, 2) 상기 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 0.80 내지 2.00의 값을 나타내는 온도가 연속해서 15℃ 이상의 범위에서 존재하고, 3) 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 1.00 이상인 것을 특징으로 하는 비자성 토너에 관한 것이다.

Description

비자성 토너 {NONMAGNETIC TONER}

본 발명은 전자 사진법, 정전 기록법, 토너 제트법과 같은 기록 방법에 사용되는 비자성 토너에 관한 것이다.

최근, 프린터 장치와 같은 전자 사진 장치에 대해서는, 고정밀화, 고화질화, 에너지 절약화를 지금까지 이상으로 달성하면서, 보다 고속의 인자가 가능하고, 저 러닝 코스트인 것이 강하게 요구되고 있다.

그에 수반하여, 토너에 요구되는 특성도 점점 높고 다방면에 걸쳐 오고 있으며, 다양한 관점에서의 개발이 행하여지고 있다.

고정밀, 고화질의 관점으로부터는 1200, 2400dpi와 같은 머신의 고해상도화에 아울러, 토너로서는 미립자화의 방향이 요구되고 있다. 그 미립자화된 토너의 제조 방법 중 하나로서, 중합법에 의한 제조가 제안되어 있다. 이 중합법 토너에는, 유화 회합(응집)한 수지 입자와 착색제 입자를 응집, 융착시켜 부정형화한 토너(유화 회합(응집)형 토너)를 제조하는 방법이나, 라디칼 중합성 단량체와 착색제를 분산시키고, 계속해서 수계 매체 등에 원하는 토너 입경이 되도록 액적 분산하고, 현탁 중합시키는 공정을 거쳐 토너 입자를 제조하는 방법(현탁 중합 토너)이 있다.

특히, 현탁 중합법에 의한 토너 입자의 제조에서는, 미립자화가 용이할 뿐만 아니라, 얻어지는 토너는 입도 분포가 샤프하고, 구형도가 높으며, 또한 표면의 재질이 거의 균일해지기 때문에, 균일한 마찰 대전성이 얻어진다. 그 결과, 고현상성, 고전사성을 갖는 토너를 얻을 수 있다. 또한, 상술한 바와 같이, 샤프한 입도 분포가 얻어진다고 하는 점으로부터 분급 공정의 간략화도 가능해진다. 그로 인해, 현탁 중합법에 의한 토너 입자의 제조는, 에너지의 절약, 제조 시간의 단축, 공정 수율의 향상, 비용 삭감 효과도 커서, 저 러닝 코스트의 관점에서도 바람직하다.

또한, 전자 사진의 분야에 있어서는, 컬러화가 급속하게 진행되고 있다. 컬러 화상은 일반적으로 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙의 4색의 토너를 적절하게 겹쳐 현상함으로써 형성되기 때문에, 각 색의 토너에는 단색시보다도 높은 현상 특성이 요구된다. 즉, 정전 하상을 충실하게 현상할 수 있고, 비산없이 전사재에 확실하게 전사되며, 용이하게 종이와 같은 전사재에 정착되는 토너가 요구되고 있다. 상기와 같은 현탁 중합법으로 만들어진 토너는, 이러한 관점에 있어서도 적합하다.

에너지 절약의 관점으로부터는, 저온에서 용이하게 종이와 같은 전사재에 정착되는 토너의 개발이 요구되고 있다. 그와 동시에, 화상의 해상도의 향상에 수반하여, 사진이나 인쇄의 화질에 근접하기 위하여, 화상 형성으로서는 화상의 광택도를 제어하는 것이 요구되고 있다. 나아가, 컬러 화상의 형성에 있어서는, 혼색성이 양호하고, 광범위에 걸친 양호한 색 재현성이 요구되고 있다. 예를 들어, 사진 화질에 가까운 광택도가 높은 화상을 얻는 것이 요구되고 있다.

그로 인해, 토너에 사용하는 결착 수지의 유리 전이점(Tg)을 낮추는 것이나, 토너에 사용하는 결착 수지의 평균 분자량을 낮추는 것이 필요하다. 그러나, 단순하게 토너에 사용하는 결착 수지의 Tg나 평균 분자량을 낮추게 되면, 극단적인 경우, 토너의 보존 안정성이 손상되어 화상을 얻을 수 없게 된다. 또한, 특히 고속에서의 현상시나, 저 러닝 코스트이며, 소형의 장치에 적절하게 적용할 수 있는 비자성 1성분 현상 방식의 경우에 있어서, 토너 강도의 저하에 의해 토너가 손상되기 쉬워져, 토너 융착이나 왁스의 스며나옴에 의한 부재 오염이 일어나기 쉬워지게 된다. 그 결과, 수명이 길고 저 러닝 코스트라고 하는 목표를 달성할 수 없게 되는 경우가 있다. 즉, 단순하게 정착 특성을 신장시키고자 하면, 현상 특성이 손상되게 된다. 반대로 현상 특성을 우선시키면 정착 특성이 신장되지 않는다고 하는 관계에 빠지게 되는 경우가 있다. 특히, 상술한 바와 같이, 고정밀, 고화질의 관점에서, 토너의 평균 입자 직경을 작게 하는 것은 확실히 유효한 수단이지만, 토너 융착이나 왁스의 스며나옴에 의한 부재 오염에 대해서는 불리한 방향이며, 저온 정착성과 현상 특성의 양립을 더욱 곤란하게 하고 있다.

이와 같은 토너의 현상 안정성과 저온 정착성이라고 하는 일견 모순된 성능을 양립하는 것은 토너에 요구되고 있는 중요한 과제이며, 지금까지도 여러가지의 제안이 이루어져 있다.

예를 들어, 토너의 점탄 특성에 착안한 제안이 이루어져 있으며, 60 내지 80℃, 130 내지 190℃라고 하는 2가지 온도 영역의 점탄 특성을 규정함으로써, 저온 정착성과 내오프셋성의 양립을 달성할 수 있는 것이 개시되어 있다(특허 문헌 1 및 특허 문헌 2 참조).

또한, 토너의 점탄 특성에 대하여, 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 극대치 및 극소치를 규정함으로써, 한층 더한 정착성의 향상 및 현상성의 양립을 달성할 수 있는 것이 개시되어 있다(특허 문헌 3 및 특허 문헌 4 참조).

그러나, 종래 제안된 기술에서는, 양호한 정착성 및 고광택성을 유지하면서, 전술한 바와 같은 토너에의 손상을 경감하고, 예를 들어 접촉 현상계에서의 연속 급지에 의한 기내 승온이 발생한 경우에 있어서도, 장기적으로 안정된 현상성을 얻는다고 하는 점에 대해서는 아직 과제를 안고 있다.

일본특허공개평9-34163호공보 일본특허공개제2004-333968호공보 일본특허공개제2004-151638호공보 일본특허공개제2004-264484호공보

본 발명은 상기의 종래 기술의 문제점을 해결하는 데에 있다.

(1) 즉, 본 발명의 목적은, 고해상, 고정밀의 화상을 얻을 수 있는 비자성 토너를 제공하는 데에 있다.

(2) 또한, 본 발명의 목적은, 상기 (1)의 목적을 달성하면서, 저온 정착성이 우수하고, 사진이나 인쇄의 화질에 근접하기 위하여 필요한 광택도 및 화상 농도를 가진 화상을 얻을 수 있는 비자성 토너를 제공하는 데에 있다.

(3) 또한, 본 발명의 목적은, 상기 (1)의 목적을 달성하면서, 모든 환경하에서의 화상 출력에 있어서도 부재 오염의 발생이 억제되어 있고, 내구성이 우수한 비자성 토너를 제공하는 데에 있다.

(4) 또한, 본 발명의 목적은, 대전의 상승이 빠르고, 샤프한 대전량 분포를 가지며, 높은 현상성 및 전사성을 갖는 비자성 토너를 제공하는 데에 있다.

(5) 또한, 본 발명의 목적은, 고온 방치에 있어서의 블로킹의 발생이 억제된 보존 안정성이 우수한 비자성 토너를 제공하는 데에 있다.

본 발명자들은 예의 검토를 거듭한 결과, 이하의 구성에 의해 전술한 문제를 해결할 수 있는 것을 발견하고, 본 발명에 도달한 것이다.

즉, 본 발명은 결착 수지, 착색제 및 왁스 성분을 적어도 함유하는 토너 입자와, 무기 미분체를 갖는 비자성 토너이며,

1) 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도를 T1이라고 하였을 때, 상기 온도 T1에서의 상기 토너의 저장 탄성률(G'(T1))(dN/m²)의 값이 5.00×10⁷≤G'(T1)≤1.00×10⁹을 만족하고,

2) 상기 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 0.80 내지 2.00을 나타내는 온도가 연속해서 15℃ 이상의 범위에서 존재하고,

3) 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 항상 1.00 이상인 것을 특징으로 하는 비자성 토너에 관한 것이다.

본 발명의 비자성 토너는, 저온 정착성을 가지면서도, 토너 입자의 강인성이 크기 때문에, 부재 오염을 일으키기 어렵고, 토너의 마찰 대전 특성의 변화가 적으며, 장기 내구성이 우수한 것이다. 또한, 전사성이 우수하여, 고정밀, 고화질의 화상을 얻을 수 있는 것이다.

도 1은, 본 발명의 토너를 적용할 수 있는 화상 형성 장치의 일례를 도시하는 개략도.
도 2는, 중간 전사 드럼을 사용한 화상 형성 장치의 일례를 도시하는 개략도.
도 3은, 중간 전사 벨트의 구성의 일례를 도시하는 설명도.
도 4는, 복수 화상 형성부에서 각 색의 토너 화상을 각각 형성하고, 이것을 동일 전사재에 순차적으로 겹쳐 전사하도록 한 화상 형성 방법의 일례를 도시하는 개략도.
도 5는, 복수 화상 형성부에서 각 색의 토너 화상을 각각 형성하고, 이것을 동일 전사재에 순차적으로 겹쳐 전사하도록 한 화상 형성 장치의 일례를 도시하는 개략도.
도 6은, 실시예에서 사용한 화상 형성 장치의 일례를 도시하는 개략도.
도 7은, 가열 장치(필름식 정착 장치)의 개략적인 횡단측면 모식도.
도 8은, FPIA-3000으로 측정한 입자의 2치화 화상의 일례를 도시하는 도면.
도 9는, 본 발명의 토너의 저장 탄성률 곡선, 손실 탄성률 곡선 및 tan(δ)의 곡선의 일례를 도시하는 도면.

이하, 본 발명의 실시 형태를 나타내어, 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명의 비자성 토너(이하, 간단히 토너라고도 함)는 결착 수지, 착색제 및 왁스 성분을 적어도 함유하는 토너 입자와, 무기 미분체를 갖는 비자성 토너이며,

1) 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도를 T1이라고 하였을 때, 상기 온도 T1에서의 상기 토너의 저장 탄성률(G'(T1))(dN/m²)의 값이 5.00×10⁷≤G'(T1)≤1.00×10⁹을 만족하고,

2) 상기 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 0.80 내지 2.00을 나타내는 온도가 연속해서 15℃ 이상의 범위에서 존재하고,

3) 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 1.00 이상이라고 하는 특징을 갖는다.

특히, 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 0.80 내지 2.00(≒1 부근의 값)을 나타내는 온도가 연속해서 15℃ 이상의 범위에서 존재하고 있는 것이 큰 특징이다. 보다 바람직하게는 20℃ 이상의 범위이다. 이것은 그 온도 영역에 있어서, 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")이 동일한 값을 나타내고 있다고 하는 것을 보이고 있다. 즉, 토너의 탄성 성분과 점성 성분의 밸런스가 취해져 있는 온도가 광범위하게 걸친다고 하는 것을 나타내고 있다. 이것이 부재 오염을 억제함과 함께, 토너 표면의 균일한 마찰 대전을 촉진하여, 흐려짐, 비산과 같은 화상 결함의 발생을 억제하고, 또한 전사성을 개선하여, 고정밀, 고화질의 화상을 장기간에 걸쳐 얻을 수 있는 것과 상관 관계가 있는 것을 본 발명자들은 발견하였다. 특히 고온 환경하에서의 화상 출력에 있어서 현저한 상관 관계가 보여지고 있다.

이러한 상관 관계가 생기는 메커니즘은 명확하지는 않지만, 발명자들은 이하와 같이 생각하고 있다.

우선, 상기 50 내지 80℃의 온도는, 특히 고온 환경하에서 연속된 화상 형성을 행한 경우에, 토너 담지체나 감광체 및 그들 주변 부재의 표면 온도가 도달할 것으로 여겨지는 온도 영역이며, 토너는 이 온도 영역에서 현상 공정에 사용된다.

상기 50 내지 80℃의 온도에 있어서, 상기 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 0.80 미만의 값을 나타내는 온도가 광범위하게 걸침으로써, 0.80 내지 2.00을 나타내는 온도가 연속해서 15℃ 이상의 범위에서 존재하지 않는 경우, 이것은 토너 입자의 탄성 성분이 강한 온도 영역이 넓다고 하는 것을 나타내고 있다. 이 경우, 토너의 변형이 억제된 온도 영역이 넓고, 이 온도 영역에서는 토너와 대전 부재가 점으로 접촉하게 되기 쉽다. 그 결과, 토너의 표면에 균일한 마찰 대전이 이루어지지 않고, 흐려짐, 비산 등과 같은 화상 결함을 일으키기 쉬워진다. 또한, 외부 첨가제가 토너로부터 유리하기 쉬워져, 유리된 외부 첨가제에 의해 부재의 오염이 발생하기 쉬워진다.

상기 50 내지 80℃의 온도에 있어서, 상기 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 2.00을 초과하는 값을 나타내는 온도가 광범위하게 걸침으로써, 0.80 내지 2.00의 값을 나타내는 온도가 연속해서 15℃ 이상의 범위에서 존재하지 않는 경우, 이것은 토너 입자의 점성 성분이 강한 온도 영역이 넓다고 하는 것을 나타내고 있다. 즉, 토너가 변형을 일으키는 것이 용이한 온도 영역이 넓기 때문에, 대전 공정에 있어서는 토너의 표면에 균일한 마찰 대전이 이루어지기 쉬워진다. 그러나, 일단 받은 변형을 원래대로 회복하는 힘이 약하기 때문에, 감광체 상에 현상된 토너상이 전사될 때, 감광체와의 접촉 면적이 넓어져 전사성이 저하하기 쉬워진다. 또한, 고정밀을 겨냥하여, 미립자 토너를 사용한 경우나, 고속기에서의 화상 출력이라고 하는 엄격한 현상 조건에서 사용된 경우, 부재 오염이 촉진되기 쉽고, 장기 내구성이 저하하기 쉬워진다.

본 발명의 비자성 토너는, 상기 50 내지 80℃의 온도에 있어서, 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도를 T1이라고 하였을 때, 상기 온도 T1에서의 상기 토너의 저장 탄성률(G'(T1))이 5.00×10⁷dN/m² 이상 1.00×10⁹dN/m² 이하이다.

토너의 저장 탄성률(G'(T1))이 5.00×10⁷dN/m² 미만이었던 경우, 토너 입자에 있어서의 탄성 성분의 절대량이 적다고 하는 것을 나타내고 있다. 그 결과, 현상 장치 내의 승온의 영향에 의해, 대전 부여 부재나 규제 부재에 토너 융착이 일어나기 쉬워진다. 한편, 상기 온도 T1에서의 저장 탄성률(G'(T1))이 1.00×10⁹dN/m²을 초과하는 경우, 토너 입자에 있어서의 탄성 성분의 절대량이 많다고 하는 것을 나타내고 있다. 그 결과, 토너의 표면에 균일한 마찰 대전이 이루어지기 어렵고, 흐려짐, 비산과 같은 화상 결함을 일으키기 쉬워진다. 또한, 외부 첨가제가 토너 입자로부터 유리하기 쉬워져, 유리된 외부 첨가제에 의해 부재 오염되기 쉬워진다. 보다 바람직하게는 저장 탄성률(G'(T1))은 5.00×10⁷dN/m² 이상 5.00×10⁸dN/m² 이하이다.

다음으로, 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 1.00 이상 필요한 이유에 대하여 설명한다.

상기 120 내지 160℃의 온도 범위는, 화상 형성시 정착기가 도달하는 온도 영역이며, 토너는 이 온도 영역에서 정착 공정에 사용된다.

본 발명의 비자성 토너는, 상기 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 항상 1.00 이상이다. 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 1.00 미만이라고 하는 것은, 탄성 성분이 지나치게 강하다고 하는 것이다. 이 경우, 변형하기 어려운 토너로 되어 버리기 때문에, 전사재와의 부착력이 약하고, 내오프셋성을 유지하면서 고광택성을 갖는 화상을 안정되게 형성하기 어려워진다. 즉, 본 발명의 목적 중 하나인 저온 정착성이 떨어지는 결과가 되어 버린다.

또한, 본 발명에서는 50 내지 80℃의 온도에 있어서, 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도 T1에 있어서의 토너의 손실 탄젠트(tanδ(T1))의 값이 1.00≤tanδ(T1)≤2.00을 만족하는 것이 바람직하다. 상기 손실 탄젠트(tanδ(T1))의 값이 상기의 범위 내인 경우에는, 토너의 표면이 균일하게 마찰 대전되고, 흐려짐, 비산과 같은 화상 결함을 보다 양호하게 억제할 수 있다. 또한, 외부 첨가제의 토너 입자로부터의 유리를 억제할 수 있고, 유리된 외부 첨가제에 기인하는 부재 오염을 억제할 수 있다. 또한, 양호한 전사성을 얻을 수 있고, 고정밀을 겨냥하여 미립자 토너를 사용한 경우나, 고속기에서의 화상 출력과 같은 엄격한 현상 조건에서 사용된 경우에도, 부재 오염을 양호하게 억제할 수 있고, 우수한 내구성을 얻을 수 있다.

또한, 본 발명에서는 상기 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 토너의 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도를 T2라고 하였을 때, 상기 온도 T2에서의 상기 토너의 손실 탄젠트(tanδ(T2))의 값이 1.50≤tanδ(T2)≤4.50을 만족하고, 또한 상기 온도 T2에서의 상기 토너의 저장 탄성률(G'(T2))의 값이 1.00×10³dN/m² 이상 1.00×10⁵dN/m² 이하를 만족하는 것이 바람직하다.

손실 탄젠트(tanδ(T2))의 값이 상기의 범위 내인 경우, 전사재에 대한 부착력과 정착 부재에 대한 부착력의 밸런스가 적당하고, 특히 양호한 내오프셋성이 얻어지며, 높은 광택도를 갖는 화상을 형성하기 쉬워진다. 손실 탄젠트(tanδ(T2))은 1.50 이상 4.00 이하인 것이 보다 바람직하다.

또한, 상기 저장 탄성률(G'(T2))의 값이 상기의 범위 내인 경우, 토너 입자에 있어서의 탄성 성분의 양이 적정하다. 그로 인해, 전사재에 대한 부착력과 정착 부재에 대한 부착력의 밸런스가 적당하고, 내오프셋성의 유지와 높은 광택도를 갖는 화상의 형성을 양호하게 양립할 수 있다. 저장 탄성률(G'(T2))은 1.00×10³dN/m² 이상 5.00×10⁴dN/m² 이하인 것이 보다 바람직하다.

상술한 바와 같은 점탄 특성을 가진 토너를 얻는 방법의 일례로서는, 토너 입자의 내층을 형성하는 결착 수지의 유리 전이점(Tg)을 낮추거나, 피크 분자량(Mp)을 낮추거나 한 후에, 토너 입자의 외층으로서 Tg나 Mp가 높은 극성 수지를 충분한 양 존재시켜, 코어/쉘 구조를 갖는 토너 입자로 하는 것을 들 수 있다.

이러한 코어/쉘 구조를 취하는 타입의 토너 입자에는, 내층과 외층으로 분리되어 있는 것이 있다. 이것은 외층에 의해 내층 성분을 보호하는 것을 주목적으로 하고, 우수한 기능을 갖는 것이다. 그러나 내층과 외층의 밀착성이 약하기 때문에, 연속 출력으로 토너가 스트레스를 계속 받으면, 외층의 박리나 절삭이 발생하여, 토너 입자의 표면 조성이 일정 시점에서 급격하게 변화할 가능성이 있어, 현상성이나 전사성에 대한 고신뢰를 얻기 어려워진다. 본 발명에 있어서는, 극성을 가지면서 결착 수지와의 상용성도 동시에 갖는 수지를 쉘 결합제로서 사용함으로써, 내층과의 밀착성을 충분히 확보하면서 외층을 형성하는 것이 중요하다고 생각하고 있다.

본 발명에 있어서의 토너의 저장 탄성률 G' 및 손실 탄성률 G"는, 통상의 동적 점탄성 측정에 의해 구해지고, 손실 탄젠트(tanδ)은 저장 탄성률(G')의 손실 탄성률(G")에 대한 비(tanδ=G"/G')를 취함으로써 산출된다.

예를 들어, 본 발명에 있어서는 이하의 방법에 의해 구하였다.

측정 장치로서는, 회전 평판형 레오미터(상품명: ARES, TA INSTRUMENTS사제)를 사용한다. 측정 시료는 온도 25℃에 있어서 정제 성형기를 사용하고, 직경 7.9mm, 두께 2.0±0.3mm의 원판 형상으로 토너를 가압 성형한 것을 사용한다. 측정 장치의 패러렐 플레이트에 시료를 장착하고, 15분간 실온(25℃)에서부터 온도 105℃까지 승온시켜 원판의 형태를 정돈하고, 점탄성의 측정 개시 온도까지 냉각한 후, 측정을 개시한다.

측정은 이하의 조건에서 행한다.

(1) 직경 7.9mm의 패러렐 플레이트를 사용한다.

(2) 주파수(Frequency)는 1.0Hz로 한다.

(3) 유동 밀도(Fluid Density)는 1.0g/cm³로 설정한다.

(4) 픽스쳐 컴플라이언스(Fixture Compliance)는 0.83μrad /gㆍcm로 설정한다.

(5) 인가 왜곡 초기값(Strain)을 0.02％로 설정한다.

(6) 35 내지 200℃의 사이를 승온 속도(Ramp Rate) 2.0℃/min으로 측정을 행한다.

(7) 최대 왜곡(Max Applied Strain)을 20.0％로 설정한다.

(8) 최대 토크(Max Allowed Torque)를 150.0gㆍcm로 하고, 최저 토크(Min Allowed Torque)를 1.0gㆍcm로 설정한다.

(9) 왜곡 조정(Strain Adjustment)을 커런트 왜곡(Current Strain)의 20.0％로 설정한다.

(10) 자동 텐션 디렉션(Auto Tension Direction)을 텐션(Tension)으로 설정한다.

(11) 초기 스태틱 포스(Initial Static Force)를 10.0g, 자동 텐션 센서티비티(Auto Tension Sensitivity)를 40.0g으로 설정한다.

(12) 자동 텐션(Auto Tension)의 작동 조건은, 샘플 모듈러스(Sample Modulus)가 1.0×10⁷Pa 이상이다.

(13) 측정 데이터의 취득은 30초 간격으로 행한다.

본 발명의 토너는, 플로우 테스터에 의해 측정되는 100℃에 있어서의 상기 토너의 용융 점도가 5.00×10³ 내지 2.00×10⁴Paㆍs인 것이 바람직하다. 플로우 테스터에 의해 측정되는 온도 100℃에 있어서의 토너의 용융 점도가 상기 범위 내인 경우, 왁스의 스며나옴이 적당해져, 보다 양호한 내고온 오프셋성이 얻어진다. 또한, 적절한 강인성이 유지되기 때문에, 현상성이나 전사성이 보다 양호해진다. 또한, 전사지와의 부착력이 적절해지기 때문에, 저온 정착성이나 휘감김성에 관하여 보다 양호한 효과가 얻어진다. 또한, 높은 광택도를 갖는 정착 화상을 보다 얻기 쉬워진다. 100℃에 있어서의 토너의 용융 점도는 5.00×10³ 내지 1.80×10⁴Paㆍs인 것이 보다 바람직하다.

본 발명에 있어서의 토너의 용융 점도는 이하의 방법으로 측정된다.

본 발명에 있어서의 용융 점도는 플로우 테스터 승온법에 의한 토너의 100℃의 점도이다. 장치로서는, 예를 들어 플로우 테스터 CFT-500D(가부시끼가이샤 시마즈 세이사꾸쇼제)를 사용하고, 하기의 조건에서 측정을 행한다.

ㆍ샘플: 1.1g의 토너를 칭량하고, 이것을 가압 성형기로 성형하여 샘플로 한다.

ㆍ다이 구멍 직경: 0.5mm

ㆍ다이 길이: 1.0mm

ㆍ실린더 압력: 9.807×10⁵Pa

ㆍ측정 모드: 승온법

ㆍ승온 속도: 4.0℃/min

상기의 방법에 의해, 온도 50 내지 200℃에 있어서의 토너의 점도를 측정하고, 100℃에 있어서의 용융 점도를 구한다. 또한, 상기 용융 점도는, 결착 수지의 분자량이나 유리 전이 온도를 조정하거나, 왁스 성분의 종류 및 함유량을 조정함으로써 조건을 만족할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태인 중합 토너의 경우에는, 중합 조건(온도, 개시제 종류, 개시제량)으로 조절하는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서의 토너는, 플로우식 입자상 분석 장치로 측정된 토너의 평균 원형도가 0.960 내지 0.995인 것이 바람직하다. 평균 원형도가 상기 범위 내인 경우에는, 양호한 전사성을 얻을 수 있다. 또한 유동성 향상제(외부 첨가제)를 토너 입자 표면에 보다 균일에 가까운 상태로 부착시킬 수 있어, 평활성이 낮은 전사재에 있어서도 양호한 전사가 가능해진다. 토너의 평균 원형도는 0.970 내지 0.995인 것이 보다 바람직하다. 또한, 토너의 평균 원형도는, 토너의 제조시에 온도를 조정함으로써 그 조건을 만족할 수 있다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태인 중합 토너의 경우에는, 분산 안정제의 투입량을 조정함으로써 조건을 만족할 수 있다.

본 발명에 있어서의 토너의 평균 원형도의 측정은, 플로우식 입자상 측정 장치를 사용한다. 플로우식 입자상 분석 장치 「FPIA-3000형」(시스멕스사제)의 측정 원리는, 흐르고 있는 입자를 정지 화상으로서 촬상하고, 화상 해석을 행한다고 하는 것이다. 시료 챔버에 첨가된 시료는, 시료 흡인 시린지에 의해 플랫 시스 플로우 셀로 보내진다. 플랫 시스 플로우 셀로 보내진 시료는, 시스액 사이에 끼워져 편평한 흐름을 형성한다. 플랫 시스 플로우 셀 내를 통과하는 시료에 대해서는, 1/60초 간격으로 스트로보 광이 조사되고 있어, 흐르고 있는 입자를 정지 화상으로서 촬영하는 것이 가능하다. 또한, 편평한 흐름이기 때문에, 초점이 맞은 상태로 촬상된다. 입자상은 CCD 카메라로 촬상되고, 촬상된 화상은 512×512의 화상 처리 해상도(하나의 화소당 0.37㎛×0.37㎛)로 화상 처리되고, 각 입자상의 윤곽 추출을 행하여, 입자상의 투영 면적이나 주위 길이 등이 계측된다.

화상 처리부에서 화상 신호는 A/D 변환되어, 화상 데이터로서 취득되며, 기억한 화상 데이터에 대하여 입자의 유무를 판별하기 위한 화상 처리가 행하여진다.

다음으로, 입자상의 윤곽을 정확하게 추출하기 위한 전처리로서 윤곽 강조 처리가 행하여진다. 그리고, 화상 데이터를 임의의 적당한 임계값 레벨로 2치화한다. 화상 데이터를 임의의 적당한 임계값 레벨로 2치화하면 각 입자 화상은 도 8에 도시한 바와 같은 2치화 화상이 된다. 다음으로, 2치화된 각 입자 화상에 대하여 에지점(윤곽을 나타내는 윤곽 화소)인지의 여부를 판정함과 함께, 착안하고 있는 에지점에 대하여 인접하는 에지점이 어느 방향에 있는지의 정보, 즉 체인 코드를 생성한다.

다음으로, 각 입자상의 투영 면적 S와 주위 길이 L을 구한다. 상기 면적 S와 주위 길이 L을 사용하여 원 상당 직경과 원형도를 구한다. 원 상당 직경이란, 입자상의 투영 면적과 동일한 면적을 갖는 원의 직경을 말하며, 원형도 C는 원 상당 직경으로부터 구한 원의 주위 길이를 입자 투영상의 주위 길이로 나눈 값으로서 정의되며, 다음 수학식에 의해 산출된다.

입자상이 원형일 때 원형도는 1.000으로 되고, 입자상의 외주의 요철 정도가 커지면 커질수록 원형도는 작은 값이 된다. 각 입자의 원형도를 산출한 후, 원형도 0.2 내지 1.0의 범위를 800 분할하고, 그 분할점의 중심값과 측정 입자수를 사용하여, 산술 평균에 의해 평균 원형도의 산출을 행한다.

구체적인 측정 방법으로서는, 미리 불순 고형물을 제거한 이온 교환수 10㎖를 용기 내에 준비하고, 그 안에 분산제로서 계면 활성제(바람직하게는 알킬벤젠술폰산염)를 첨가한 후, 또한 측정 시료 0.02g을 첨가하여, 균일하게 분산시킨다. 분산 수단으로서는 초음파 분산기 UH-50형(에스엠티사제)에 진동자로서 직경 5mm의 티타늄 합금 칩을 장착한 것을 사용하고, 5분간 분산 처리를 행하여, 측정용의 분산액으로 한다. 그 때, 상기 분산액의 온도가 40도 이상이 되지 않도록 적절하게 냉각한다.

측정에는 표준 대물 렌즈(10배)를 탑재한 상기 플로우식 입자상 분석 장치를 사용하고, 시스액에는 파티클 시스 「PSE-900A」(시스멕스사제)를 사용하였다. 상기 수순을 따라 조정한 분산액을 상기 플로우식 입자상 분석 장치에 도입하고, HPF 측정 모드에서, 총 카운트 모드로 3000개의 토너 입자를 계측하여, 입자 해석시의 2치화 임계값을 85％로 하고, 해석 입자 직경을 원 상당 직경 2.00㎛ 이상 200.00㎛ 이하로 한정하여, 토너의 평균 원형도를 구하였다.

측정에 있어서는, 측정 개시 전에 표준 라텍스 입자(예를 들어 듀크 사이언티픽(Duke Scientific)사제 5200A를 이온 교환수로 희석)를 사용하여 자동 초점 조정을 행한다. 그 후, 측정 개시로부터 2시간마다 초점 조정을 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 본원 실시예에서는 시스멕스사에 의한 교정 작업이 행하여진 시스멕스사가 발행하는 교정 증명서의 발행을 받은 플로우식 입자상 분석 장치를 사용하고, 해석 입자 직경을 원 상당 직경 2.00㎛ 이상 200.00㎛ 이하로 한정한 것 이외에는, 교정 증명을 받았을 때의 측정 및 해석 조건에서 측정을 행하였다.

본 발명에 있어서의 토너의 중량 평균 입경(D4)은 고정밀, 고화질의 화상을 얻는다고 하는 관점에서 4.0 내지 9.0㎛인 것이 바람직하다. 중량 평균 입경이 상기의 범위 내인 경우에는, 부재에 대한 오염을 보다 양호하게 억제할 수 있고, 또한 양호한 도트 재현성을 얻을 수 있다. 토너의 중량 평균 입경은 4.0 내지 8.0㎛인 것이 보다 바람직하다.

중량 평균 입경(D4)은 콜터 카운터 TA-II형 혹은 콜터 멀티사이저(콜터사제)와 같은 방법으로 측정 가능하다. 구체적으로는 하기와 같이 측정할 수 있다. 콜터 멀티사이저(콜터사제)를 사용하여, 개수 분포, 체적 분포를 출력하는 인터페이스(닛까끼제) 및 PC9801 퍼스널 컴퓨터(NEC제)를 접속한다. 전해액은 1급 염화나트륨을 사용하여 1％ NaCl 수용액을 제조한 것을 사용할 수 있고, 예를 들어 ISOTON R-II(콜터 사이언티픽 재팬사제)를 사용할 수 있다. 측정 수순은 이하와 같다.

상기 전해 수용액을 100 내지 150㎖ 첨가하고, 또한 측정 시료를 2 내지 20mg 첨가한다. 시료를 현탁한 전해액은 초음파 분산기로 약 1 내지 3분간 분산 처리를 행하여 상기 콜터 멀티사이저에 의해 100㎛ 애퍼쳐를 사용하여 2㎛ 이상의 토너 입자의 체적, 개수를 측정하여 체적 분포와 개수 분포를 산출한다. 이로부터 중량 평균 입경(D4)을 구한다.

또한, 상기 토너의 중량 평균 입경(D4)에 관한 상기의 조건은, 토너 제조시에 풍력 분급, 체 분류와 같은 입도 조정 공정에 있어서 입도 조정함으로써 만족시키는 것이 가능하다. 또한, 본 발명의 바람직한 형태인 중합 토너의 경우에는, 분산 안정제의 투입량으로 조정하는 것이 가능하다.

본 발명의 토너는 양호한 정착 화상을 얻기 위하여, 결착 수지 100질량부에 대하여 0.5 내지 50질량부, 바람직하게는 3 내지 30질량부의 왁스 성분을 함유하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 5질량부 내지 20질량부이다. 왁스 성분의 함유량이 상기의 범위 내이면, 장기간의 보존성을 유지하면서, 저온 오프셋을 양호하게 억제할 수 있다. 또한, 다른 토너 재료의 분산을 방해하지 않고, 양호한 유동성이나 화상 특성을 유지할 수 있다.

본 발명의 토너에 사용 가능한 왁스 성분으로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 파라핀 왁스, 마이크로 크리스탈린 왁스, 페트로락탐과 같은 석유계 왁스 및 그의 유도체; 몬탄 왁스 및 그의 유도체; 피셔-트롭쉬법에 의한 탄화수소 왁스 및 그의 유도체; 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스와 같은 폴리올레핀 왁스 및 그의 유도체; 카르나우바 왁스, 칸델릴라 왁스와 같은 천연 왁스 및 그의 유도체. 이들 유도체에는 산화물이나, 비닐계 단량체와의 블록 공중합물, 그래프트 변성물을 포함한다. 나아가, 고급 지방족 알코올, 스테아르산, 팔미트산 등의 지방산, 혹은 그의 화합물, 산 아미드 왁스, 에스테르 왁스, 케톤, 경화 피마자유 및 그의 유도체, 식물계 왁스, 동물성 왁스를 들 수 있다. 이 중에서 특히 이형성이 우수하다고 하는 관점에서 에스테르 왁스 및 탄화수소 왁스가 바람직하다. 더욱 바람직하게는 총 탄소수가 동일한 화합물이 50 내지 95질량％로 왁스 성분에 함유되어 있는 것이 왁스 순도가 높고 현상성의 관점에서 본 발명의 효과를 발현하기 쉽다.

이들 왁스 중에서는, 시차 주사 열량 측정 장치에 의해 측정되는 DSC 곡선의 최대 흡열 피크가 40℃ 내지 110℃의 범위에 있는 것이 바람직하고, 나아가 45℃ 내지 90℃의 범위에 있는 것이 보다 바람직하다. 또한, 최대 흡열 피크의 반값폭은 2 내지 15℃인 것이 바람직하고, 2 내지 10℃인 것이 보다 바람직하다. 최대 흡열 피크의 반값폭이란, 흡열 피크에 있어서의 베이스 라인으로부터 피크 높이의 2분의 1의 값을 나타내는 부분의 흡열 차트의 온도 폭을 말한다. 반값폭이 상기의 범위 내인 경우, 왁스의 결정성이 적절하고, 적절한 경도를 갖기 때문에, 감광체나 대전 부재에의 오염 발생을 억제할 수 있다.

또한, 본 발명의 토너는 시차 주사 열량 측정 장치에 의해 측정되는 DSC 곡선의 70 내지 120℃의 범위에 상기 왁스의 융점에 기인하는 최대 흡열 피크를 갖는 것이 바람직하다.

DSC 곡선은, 시차 주사 열량 측정 장치(DSC 측정 장치) DSC-7(퍼킨 엘머사제)을 사용하여 ASTM D3418-82에 준하여 측정한다. 구체적으로는, 이하와 같이 하여 측정을 행한다.

측정 시료는 5 내지 20mg, 바람직하게는 10mg을 정밀하게 칭량한다.

이것을 알루미늄 팬 중에 넣고, 레퍼런스로서 빈 알루미늄 팬을 사용하여, 측정 온도 범위 30 내지 200℃의 사이에서 승온 속도 10℃/min으로 상온 상습하에서 측정을 행한다.

이 승온 과정에서, 상기 왁스의 흡열 피크 및 상기 토너의 최대 흡열 피크가 얻어진다.

본 발명에 있어서의 토너의 THF 가용분의 GPC에서의 메인 피크 분자량 Mp는 10,000 내지 40,000이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15,000 내지 35,000이다. 메인 피크 분자량이 상기 범위 내인 경우, 왁스의 스며나옴이 적절해져, 양호한 내고온 오프셋성이 얻어진다. 또한, 적절한 강도를 갖기 때문에, 양호한 현상성이나 전사성을 얻을 수 있다. 또한, 저온 정착성에 관해서도 우수한 특성이 얻어진다.

또한, 상기 토너의 메인 피크 분자량 Mp에 관한 상기의 조건은, 토너 제조시의 온도를 조정함으로써 만족시키는 것이 가능하고, 특히 본 발명의 바람직한 제조법인 중합법으로 토너를 제조하는 경우에 있어서는, 중합 조건(온도, 개시제 종류, 개시제량)을 조정함으로써 만족시키는 것이 가능하다.

본 발명에 있어서의 토너의 THF 가용분의 메인 피크 분자량, 중량 평균 분자량(Mw) 및 수 평균 분자량(Mn)은 이하의 측정 방법으로 측정된다.

측정 시료는 이하와 같이 하여 작성한다.

시료와 THF를 약 0.5 내지 5mg/㎖(예를 들어 약 5mg/㎖)의 농도로 혼합하고, 실온에서 몇시간(예를 들어 5 내지 6시간) 방치한 후, 충분히 진탕하고, THF와 시료를 잘 섞고(시료의 합일체가 없어질 때까지), 또한 실온에서 12시간 이상(예를 들어 24시간) 정치한다. 이 때 시료와 THF의 혼합 개시 시점으로부터, 정치 종료 시점까지의 시간이 24시간 이상이 되도록 한다. 그 후, 샘플 처리 필터(포어 크기 0.45 내지 0.5㎛, 예를 들어 마이쇼리디스크 H-25-2 도소사제, 에키크로디스크 25CR 겔만 사이언스 재팬사제를 바람직하게 이용할 수 있음)를 통과시킨 것을 GPC의 시료로 한다. 시료 농도는 수지 성분이 0.5 내지 5mg/㎖로 되도록 조정한다.

<측정 조건>

장치: 고속 GPC 「HLC8120 GPC」(도소사제)

칼럼: 쇼덱스(Shodex) KF-801, 802, 803, 804, 805, 806, 807의 7시리즈(쇼와 덴꼬사제)

용리액: THF

유속: 1.0㎖/min

오븐 온도: 40.0℃

시료 주입량: 0.10㎖

또한, 시료의 분자량의 산출시에는, 표준 폴리스티렌 수지(도소사제 TSK 스탠다드 폴리스티렌 F-850, F-450, F-288, F-128, F-80, F-40, F-20, F-10, F-4, F-2, F-1, A-5000, A-2500, A-1000, A-500)에 의해 작성한 분자량 교정 곡선을 사용한다.

본 발명에 있어서의 토너의 시차 주사 열량 측정 장치에 의해 측정되는 유리 전이 온도(Tg)는 30 내지 58℃인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 40 내지 55℃이다.

또한, 본 발명에 있어서의 토너의 Tg의 측정 방법은, 기본적으로 왁스의 흡열 피크를 얻는 방법과 동일한 장치를 사용하지만, 가열시에 왁스의 DSC 융점 피크와 토너의 Tg가 중복되는 경우가 있기 때문에, 본 발명의 토너에 있어서는 모듈레이티드 모드를 사용하여, 이하의 조건에서 측정하고, 승온 1회째의 DSC 곡선의 피크 위치로부터 구한다. 또한, 코어 결착 수지의 유리 전이 온도, 쉘 결착 수지(극성 수지)의 유리 전이 온도도 마찬가지로 하여 측정한다. 코어 결착 수지의 유리 전이 온도에 대해서는, 코어 결착 수지만을 토너 입자로부터 단리하는 것이 곤란하기 때문에, 그 처방으로부터 계산되는 이론 Tg를 코어 결착 수지의 Tg로 간주하여도 된다.

<측정 조건>

ㆍ20℃에서 5분간 평형을 유지한다.

ㆍ1.0℃/min의 모듈레이션을 걸어, 140℃까지 1℃/min으로 승온한다.

ㆍ140℃에서 5분간 평형을 유지한다.

ㆍ20℃까지 강온한다.

본 발명의 토너는, 내층(코어)과 외층(쉘)의 밀착성이 높은 코어 쉘 구조를 갖는다. 이러한 코어 쉘 구조를 형성할 목적으로, 쉘을 형성하는 수지(쉘 결착 수지)로서, 코어를 형성하는 결착 수지(코어 결착 수지)와 동일 조성의 것을 포함하고 있는 극성 수지를 사용하고, 현탁 중합법에 의해 토너를 제조하는 것이 바람직하다. 이러한 설계로 함으로써, 코어 결착 수지 중에 쉘 결착 수지가 상용하면서, 상 분리가 일어나기 때문에, 내층과 외층의 계면에 있어서, 각각의 성분이 상용된 밀착성이 높은 코어 쉘 구조를 갖는 토너 입자를 얻을 수 있다.

코어 결착 수지로서, 폴리스티렌, 스티렌 치환체의 단독중합체, 스티렌계 공중합체와 같은 비닐계 중합체가 사용되고 있는 경우, 쉘 결착 수지로서도 비닐계 중합체를 사용하는 것이 바람직하다.

코어 결착 수지, 혹은 쉘 결착 수지로서 사용할 수 있는 비닐계 중합체로서는, 예를 들어 이하의 것을 들 수 있다. 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐 나프탈린 공중합체, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-아크릴산 에스테르-아크릴산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에스테르-아크릴산 공중합체, 스티렌-아크릴산 에스테르-메타크릴산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에스테르-메타크릴산 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-α-클로로메타크릴산 메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐메틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐에틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐메틸케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체.

또한, 코어 결착 수지로서, 페놀 수지, 말레산 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 푸란 수지, 에폭시 수지, 폴리비닐부티랄, 테르펜 수지, 쿠마론인덴 수지, 석유계 수지가 사용되고 있는 경우에는, 쉘 결착 수지로서는 비닐계 중합체와 상기 각각의 수지의 변성 수지를 들 수 있다.

쉘 결착 수지로서는, GPC에서의 피크 분자량 Mp가 8,000 내지 250,000, 중량 평균 분자량 Mw가 8,000 내지 260,000, 수 평균 분자량과 중량 평균 분자량의 비(Mw/Mn)가 1.05 내지 5.00인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는, 피크 분자량 Mp가 15,000 내지 250,000, 중량 평균 분자량 Mw가 15,000 내지 260,000이며, 더욱 바람직하게는 피크 분자량 Mp가 20,000 내지 100,000, 중량 평균 분자량 Mw가 20,000 내지 110,000이다. 또한, 유리 전이 온도 Tg는 80 내지 120℃인 것이 바람직하다. 또한, 산값은 5 내지 40mgKOH/g인 것이 바람직하다.

쉘 결착 수지의 함유량은, 중합성 단량체 또는 결착 수지의 100질량부에 대하여 10 내지 40질량부인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 15 내지 30질량부이다.

현탁 중합법으로 토너 입자를 제조할 때에는, 첨가하는 극성 수지(쉘 결착 수지)가 상용함으로써 Tg가 상승하는 것을 고려하여, 코어 결착 수지를 생성하기 위한 단량체의 이론 Tg를 낮게 설정하고, 제조되는 토너의 Tg가 소정의 범위 내로 되도록 하는 것이 바람직하다. 낮은 이론 Tg로 설계한 경우에는 내열성(내블로킹성)이 저하하게 되기 쉽지만, 이와 같이 설계함으로써 내열성의 저하를 억제할 수 있다. 그리고, 현상성, 전사성 및 정착성의 향상을 달성할 수 있고, 종래의 토너보다도 양호한 특성을 얻는 것이 가능해진다.

본 발명에 있어서는, 코어 결착 수지의 유리 전이 온도는 10 내지 45℃인 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 15 내지 40℃이다.

또한, 메커니즘이 명확하지는 않지만, 현탁 중합법에 의해 토너 입자를 제조할 때, 단량체 중에 방향족계의 유기 용매(예를 들어 톨루엔이나 크실렌)를 첨가하면, 코어 결착 수지 중에 쉘 결착 수지가 상용하면서, 상 분리되는 것이 촉진되어 본 발명의 효과를 발휘하기 쉬워진다.

본 발명에 있어서의 토너는, 술폰산기, 술폰산염기 또는 술폰산 에스테르기의 중합체를 함유하는 것이 바람직하다. 이러한 중합체를 함유시킴으로써 토너 담지체의 길이 방향의 토너 코팅량이 균일해져, 감광체 상에의 현상을 보다 충실하게 행할 수 있게 된다. 또한, 동일 페이지 내에 있어서의 균일성이 높은 화상을 얻을 수 있다. 이 밖에 평활성이 낮은 전사재라도 평활성이 높은 전사재와 마찬가지의 전사 균일성을 얻을 수 있다. 또한, 현탁 중합법에 의해 토너 입자를 제조하는 경우에는, 수계 매체 중의 조립(造粒) 안정성을 높일 수 있다. 상기 술폰산기를 갖는 단량체로서 스티렌술폰산, 2-아크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 2-메타크릴아미드-2-메틸프로판술폰산, 비닐술폰산, 메타크릴술폰산을 예시할 수 있다. 그리고, 이들 단량체가 갖는 술폰산기를 염으로 한 것, 메틸기나 에틸기에 의해 에스테르화한 화합물도 사용할 수 있다.

본 발명에 사용되는 술폰산기 등을 함유하는 중합체는, 상기 단량체의 단독중합체이어도 상관없지만, 상기 단량체와 다른 단량체의 공중합체이어도 상관없다. 상기 단량체와 공중합체를 이루는 단량체로서는, 비닐계 중합성 단량체가 있고, 단관능성 중합성 단량체 혹은 다관능성 중합성 단량체를 사용할 수 있다.

단관능성 중합성 단량체로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 스티렌; α-메틸스티렌, β-메틸스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, p-n-부틸스티렌, p-tert-부틸스티렌, p-n-헥실스티렌, p-n-옥틸스티렌, p-n-노닐스티렌, p-n-데실스티렌, p-n-도데실스티렌, p-메톡시스티렌, p-페닐스티렌과 같은 스티렌계 중합성 단량체; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, n-프로필아크릴레이트, iso-프로필아크릴레이트, n-부틸아크릴레이트, iso-부틸아크릴레이트, tert-부틸아크릴레이트, n-아밀아크릴레이트, n-헥실아크릴레이트, 2-에틸헥실아크릴레이트, n-옥틸아크릴레이트, n-노닐아크릴레이트, 시클로헥실아크릴레이트, 벤질아크릴레이트, 디메틸포스페이트에틸아크릴레이트, 디에틸포스페이트에틸아크릴레이트, 디부틸포스페이트에틸아크릴레이트, 2-벤조일옥시에틸아크릴레이트와 같은 아크릴계 중합성 단량체; 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, n-프로필메타크릴레이트, iso-프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, iso-부틸메타크릴레이트, tert-부틸메타크릴레이트, n-아밀메타크릴레이트, n-헥실메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, n-옥틸메타크릴레이트, n-노닐메타크릴레이트, 디에틸포스페이트에틸메타크릴레이트, 디부틸포스페이트에틸메타크릴레이트와 같은 메타크릴계 중합성 단량체; 메틸렌 지방족 모노카르복실산 에스테르; 아세트산 비닐, 프로피온산 비닐, 부티르산 비닐, 벤조산 비닐, 포름산 비닐과 같은 비닐에스테르; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르, 비닐이소부틸에테르와 같은 비닐에테르; 비닐메틸케톤, 비닐헥실케톤, 비닐이소프로필케톤과 같은 비닐케톤.

다관능성 중합성 단량체로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 디에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디아크릴레이트, 1,6-헥산디올 디아크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디아크릴레이트, 트리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디아크릴레이트, 2,2'-비스(4-(아크릴옥시ㆍ디에톡시)페닐)프로판, 트리메틸올프로판 트리아크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라아크릴레이트, 에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 디에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 트리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 테트라에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,3-부틸렌글리콜 디메타크릴레이트, 1,6-헥산디올 디메타크릴레이트, 네오펜틸글리콜 디메타크릴레이트, 폴리프로필렌글리콜 디메타크릴레이트, 2,2'-비스(4-(메타크릴옥시ㆍ디에톡시)페닐)프로판, 2,2'-비스(4-메타크릴옥시ㆍ폴리에톡시)페닐)프로판, 트리메틸올프로판 트리메타크릴레이트, 테트라메틸올메탄 테트라메타크릴레이트, 디비닐벤젠, 디비닐나프탈린, 디비닐에테르.

상기 술폰산기 등을 함유하는 중합체는, 결착 수지 100질량부에 대하여 0.01 내지 5.0질량부 함유되는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 0.1 내지 3.0질량부이다. 상기 술폰산기 등을 함유하는 중합체의 함유량이 상기 범위 내이면, 토너에 양호한 마찰 대전성을 부여할 수 있다. 또한, 현탁 중합시의 조립 안정성을 양호하게 높일 수 있어, 얻어지는 입자의 입도 분포가 샤프해진다.

본 발명에 있어서, 토너 입자는 수계 매체 중에서 조립하는 공정을 거쳐 제조된 입자인 것이 바람직하다.

수계 매체 중에서 토너 입자를 제조하는 방법으로서는, 이하의 방법을 들 수 있다. 토너 입자의 필수 성분으로 구성되는 유화액을 수계 매체 중에서 응집시키는 유화 응집법; 유기 용매 중에 토너 필수 성분을 용해시킨 후, 수계 매체 중에서 조립한 후 유기 용매를 휘발시키는 현탁 조립법; 토너 필수 성분을 용해시킨 중합성 단량체를 직접 수계 매체 중에서 조립한 후 중합하는 현탁 중합법이나 유화 중합법; 또한 그 후 시드 중합을 이용하여 토너에 외층을 형성하는 방법; 계면 중축합이나 액중 건조로 대표되는 마이크로 캡슐법.

이들 중에서, 본 발명의 작용 효과를 발휘하기 쉬운 것으로서, 특히 현탁 중합법이 바람직하다. 현탁 중합법에 있어서는, 중합성 단량체에 착색제 및 왁스 성분(또한 필요에 따라 중합 개시제, 가교제, 대전 제어제, 그 밖의 첨가제)을 균일하게 용해 또는 분산시켜 단량체 조성물로 한 후, 분산 안정제를 함유하는 연속층(예를 들어 수상) 중에 이 단량체 조성물을 적당한 교반기를 사용하여 분산시키고, 그리고 중합 반응을 행하게 하여, 원하는 입경을 갖는 토너 입자를 얻는 것이다. 상기 토너 입자는 중합 종료 후, 공지된 방법에 의해 여과, 세정, 건조를 행하고, 무기 미분체를 외부 첨가에 의해 혼합하여 표면에 부착시킴으로써, 본 발명의 토너를 얻을 수 있다.

현탁 중합법으로 토너 입자를 제조하는 경우에는, 개개의 토너 입자 형상이 거의 구형으로 일치되어 있기 때문에, 마찰 대전량의 분포도 비교적 균일해져, 양호한 현상 특성을 갖는 토너가 얻어지기 쉽다. 또한 외부 첨가제에의 의존도가 적은 높은 전사성을 유지하는 토너가 얻어지기 쉽다.

현탁 중합법에 의해 토너 입자를 제조할 때의 중합성 단량체로서는, 상기한 단관능성 중합성 단량체, 다관능성 중합성 단량체를 들 수 있다.

다관능성 중합성 단량체는, 가교제로서 작용하고, 단관능성 중합성 단량체 100질량부에 대하여 0.001 내지 15질량부의 비율로 사용할 수 있다. 다관능성 중합성 단량체로서는, 상기한 것에 추가하여 디비닐아닐린, 디비닐술피드, 디비닐술폰과 같은 디비닐 화합물이나 3개 이상의 비닐기를 갖는 화합물을 들 수 있다.

중합 개시제로서는, 유용성 개시제 및/또는 수용성 개시제가 사용된다. 바람직하게는, 중합 반응시의 반응 온도에 있어서의 반감기가 0.5 내지 30시간인 것이다. 또한, 중합성 단량체 100질량부에 대하여 0.5 내지 20질량부의 첨가량으로 중합 반응을 행하면, 통상, 분자량 1만 내지 4만 사이에 극대를 갖는 중합체가 얻어지고, 적당한 강도와 용융 특성을 갖는 토너를 얻을 수 있다.

중합 개시제의 예로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 2,2'-아조비스-(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 1,1'-아조비스(시클로헥산-1-카르보니트릴), 2,2'-아조비스-4-메톡시-2,4-디메틸발레로니트릴, 아조비스이소부티로니트릴과 같은 아조계 또는 디아조계 중합 개시제; 벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼옥시2-에틸헥사노에이트, t-부틸퍼옥시피발레이트, t-부틸퍼옥시이소부티레이트, t-부틸퍼옥시네오데카노에이트, 메틸에틸케톤퍼옥시드, 디이소프로필퍼옥시카르보네이트, 쿠멘히드로퍼옥시드, 2,4-디클로로벤조일퍼옥시드, 라우로일퍼옥시드와 같은 과산화물계 중합 개시제. 특히 바람직하게는 중합 반응 중의 분해시에 에테르 화합물을 생성하는 중합 개시제이다.

본 발명에 있어서, 하기 화학식 1 혹은 2로 표시되는 에테르 화합물을 함유함으로써, 특히 동일 페이지 내에 있어서의 균일성이 높은 화상을 얻을 수 있다. 또한, 토너 담지체의 길이 방향의 토너 코팅량이 균일해져, 보다 충실한 현상이 가능해진다. 또한, 평활성이 낮은 전사재이어도 평활성이 높은 전사재와 마찬가지의 전사 균일성을 얻을 수 있다. 상기 에테르 화합물은, 토너 입자의 제조시에 처방으로서 첨가하여 함유시켜도 되지만, 중합 개시제의 분해물로부터 중합 용기 내에서 발생시킬 수도 있다.

[식 중, R₁ 내지 R₆은 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기이고, 서로 동일하여도 되고 상이하여도 된다.]

[식 중, R₇ 내지 R₁₁은 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기이고, 서로 동일하여도 되고 상이하여도 된다.]

상기 에테르 화합물은, 결착 수지와의 상용성이 우수하기 때문에, 토너 입자에 함유시킨 경우에는, 균일에 가까운 상태로 분산되어 존재한다고 생각된다. 또한, 산소 원자는 전기 음성도가 높은 원소이기 때문에, 토너 중에 발생한 부(negative) 전하를 비국재화시킨다. 상기 에테르 화합물은 이 2가지 특징을 갖기 때문에, 토너의 부 전하를 안정화시킨다. 그로 인해, 상기 에테르 화합물을 함유시키는 효과는, 본 발명의 토너가 부 대전성 토너인 경우에 특히 현저해진다. 또한, 정(positive) 대전성 토너에 있어서는, 차지 업을 억제하는 효과를 발휘한다.

또한, 상기 에테르 화합물은 3급 탄소를 갖고 있고 벌키한 구조이다. 3급 탄소를 중심으로 하는 관능기는 입체 장해로서 기능하기 때문에, 물의 영향을 받기 어려워 전하의 누설이 억제된다. 그러나, 산소 원자에 결합되어 있는 탄소가 회전 운동함으로써, 입체 장해가 될 수 있는 관능기도 움직일 수 있기 때문에, 대전 누설에 관여하는 수 분자에 대하여 완전한 입체 장해로는 되지 않는다. 그 결과, 3급 탄소를 중심으로 하는 관능기는, 적절한 입체 장해로서의 기능을 한다.

따라서, 상기 극성 수지와 상기 에테르 화합물을 조합함으로써, 종래 내층 수지 전체의 전하 안정화 효과에 기여하고 있었던 것이, 외층 수지 중에 있어서도 전하 안정화 효과에 기여할 수 있게 된다. 그 때문에, 고온 고습 환경에서부터 저온 저습 환경에 이르기까지, 토너 전체로서의 전하 밸런스가 우수하고, 토너 담지체 상의 토너 코팅 균일성이나, 고전사 효율 유지나, 동일 페이지 내의 화상의 전사 균일성이나, 낮은 평활성의 전사재에의 전사 균일성에 대하여 우수한 효과를 발휘한다. 또한, 상술한 적절한 입체 장해는, 중합성 단량체의 반응성을 적절하게 제어하는 것이 가능해져, 본 발명과 같은 점탄 특성을 가진 토너를 얻는데 효과적이다.

상기 화학식 1, 2로 표시되는 에테르 화합물에 있어서, R₁ 내지 R₁₁ 중 어느 하나가 수소 원자인 경우에는, 입체 장해로서의 기능이 대폭으로 저감하게 되고, 반대로 탄소수가 7 이상의 알킬기인 경우에는, 소수성과 친수성의 밸런스가 현저하게 변화하는 것이나 결착 수지와의 상용성이 낮아지는 것에 의해, 에테르 화합물을 첨가하는 효과가 얻어지지 않게 된다. 그리고, R₁ 내지 R₁₁은 탄소수 1 내지 4의 알킬기인 것이 보다 바람직하다.

상기 화합물은, 상기와 같은 효과를 충분히 발현하기 위해서는, 토너의 질량 기준으로 5 내지 1,000ppm 함유되어 있는 것이 바람직하다. 보다 바람직하게는 10 내지 800ppm이며, 더욱 바람직하게는 10 내지 500ppm이다. 상기 에테르 화합물은, 1종 이상 함유되어 있으면 되며, 다른 구조의 상기 에테르 화합물이 포함되어 있어도 된다. 그 때의 함유량은, 함유되어 있는 에테르 화합물량의 총합으로 한다.

상기 에테르 화합물의 구조의 일례로서, 이하와 같은 구조를 들 수 있다.

본 발명에 있어서는, 중합성 단량체의 중합도를 제어하기 위하여, 공지된 연쇄 이동제, 중합 금지제를 사용하여도 된다.

본 발명에 사용되는 착색제는, 흑색 착색제로서 카본 블랙 또는 이하에 나타내는 옐로우/마젠타/시안 착색제를 사용하여 각 색으로 조절된 것이 이용된다. 또한, 현탁 중합법에 의해 토너 입자를 제조하는 경우에는, 착색제가 갖는 중합 저해성이나 수상 이행성에 주의를 기울일 필요가 있으며, 착색제를 표면 개질(예를 들어 중합 저해가 없는 소수화 처리)하는 것이 바람직하다. 특히 염료나 카본 블랙은 중합 저해성을 갖고 있는 것이 많기 때문에 사용시에 주의를 요한다.

옐로우 착색제로서는 축합 아조 화합물, 이소인돌리논 화합물, 안트라퀴논 화합물, 아조 금속 착체, 메틴 화합물, 알릴아미드 화합물로 대표되는 화합물이 사용된다. 구체적으로는 C.I.피그먼트 옐로우 12, 13, 14, 15, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 97, 109, 110, 111, 120, 128, 129, 138, 147, 150, 155, 168, 180, 185, 214가 적합하게 사용된다.

마젠타 착색제로서는, 축합 아조 화합물, 디케토피롤로피롤 화합물, 안트라퀴논, 퀴나크리돈 화합물, 염기 염료 레이크 화합물, 나프톨 화합물, 벤즈이미다졸론 화합물, 티오인디고 화합물, 페릴렌 화합물이 사용된다. 구체적으로는 C.I.피그먼트 레드 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81:1, 122, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221, 238, 254, 269, C.I.피그먼트 바이올렛 19가 적합하게 사용된다.

본 발명에 사용되는 시안 착색제로서는, 구리 프탈로시아닌 화합물 및 그의 유도체, 안트라퀴논 화합물, 염기 염료 레이크 화합물을 들 수 있다. 구체적으로는 C.I.피그먼트 블루 1, 7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62, 66이 특히 적합하게 이용된다.

이들 착색제는 단독 또는 혼합하고 나아가 고용체의 상태로 사용할 수 있다. 착색제는 색상각, 채도, 명도, 내광성, OHP 투명성, 토너 내에의 분산성의 점으로부터 선택된다. 착색제의 첨가량은, 결착 수지 100질량부에 대하여 1 내지 20질량부가 적합하다.

본 발명의 토너에는, 대전 특성을 안정화하기 위하여 상기 술폰산기 등을 측쇄에 갖는 고분자 이외에, 다른 대전 제어제를 더 배합하여도 된다. 대전 제어제로서는 공지의 것을 이용할 수 있으며, 특히 대전 속도가 빠르고, 또한 일정한 마찰 대전량을 안정되게 유지할 수 있는 대전 제어제가 바람직하다. 또한, 토너를 직접 중합법으로 제조하는 경우에는, 중합 저해성이 낮고, 수계 분산 매체에의 가용화물이 실질적으로 없는 대전 제어제가 특히 바람직하다. 구체적인 화합물로서는, 부 대전 제어제로서 살리실산, 알킬살리실산, 디알킬살리실산, 나프토산, 디카르복실산과 같은 방향족 카르복실산의 금속 화합물, 아조 염료 혹은 아조 안료의 금속염 또는 금속 착체, 붕소 화합물, 규소 화합물, 칼릭스아렌을 들 수 있다. 정 대전 제어제로서 4급 암모늄염, 상기 4급 암모늄염을 측쇄에 갖는 고분자형 화합물, 구아니딘 화합물, 니그로신계 화합물, 이미다졸 화합물을 들 수 있다.

이들 대전 제어제의 사용량으로서는, 결착 수지의 종류, 다른 첨가제의 유무, 분산 방법을 포함한 토너 제조 방법에 의해 결정되는 것이며, 일의적으로 한정되는 것은 아니지만, 내부 첨가하는 경우에는, 바람직하게는 결착 수지 또는 중합성 단량체 100질량부에 대하여 0.1 내지 10질량부, 보다 바람직하게는 0.1 내지 5질량부의 범위에서 사용된다. 또한, 외부 첨가하는 경우, 토너 입자 100질량부에 대하여, 바람직하게는 0.005 내지 1.0질량부, 보다 바람직하게는 0.01 내지 0.3질량부이다.

현탁 중합할 때 사용되는 수계 매체에는, 유기 또는 무기의 분산 안정제를 첨가하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 무기 분산 안정제로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 인산 칼슘, 인산 마그네슘, 인산 알루미늄, 인산 아연, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 수산화 칼슘, 수산화 마그네슘, 수산화 알루미늄, 메타규산 칼슘, 황산 칼슘, 황산 바륨, 벤토나이트, 산화 규소, 산화 알루미늄. 유기 분산 안정제로서, 이하의 것을 들 수 있다. 폴리비닐알코올, 젤라틴, 메틸셀룰로오스, 메틸히드록시프로필셀룰로오스, 에틸셀룰로오스, 카르복시메틸셀룰로오스의 나트륨염, 폴리아크릴산 및 그의 염, 전분. 분산 안정제는, 중합성 단량체 100질량부에 대하여 0.2 내지 20질량부 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 이들 분산 안정제의 미세한 분산을 위해, 0.001 내지 0.1질량부의 계면 활성제를 사용하여도 된다. 이것은 상기 분산 안정제의 소기의 작용을 촉진하기 위한 것이며, 그 구체예로서는 이하의 것을 들 수 있다. 도데실벤젠 황산 나트륨, 테트라데실 황산 나트륨, 펜타데실 황산 나트륨, 옥틸 황산 나트륨, 올레산 나트륨, 라우르산 나트륨, 스테아르산 칼륨, 올레산 칼슘.

무기 분산 안정제를 사용하는 경우에는, 시판 중인 것을 그대로 사용하여도 되지만, 보다 미세한 입자를 얻기 위하여, 수계 매체 중에서 상기 무기 화합물을 생성시켜도 된다. 예를 들어 인산 칼슘의 경우, 높은 교반하에서 인산 나트륨 수용액과 염화 칼슘 수용액을 혼합하면 된다.

본 발명의 토너는 결착 수지, 착색제 및 왁스 성분을 적어도 함유하는 토너 입자와, 무기 미분체를 갖는 토너이며, 무기 미분체는 외부 첨가되어 있는 것이 바람직하다.

무기 미분체의 첨가량은, 토너 입자 100질량부에 대하여 0.01 내지 5질량부인 것이 바람직하고, 0.1 내지 4.0질량부인 것이 보다 바람직하다. 첨가량이 상기의 범위 내이면, 정착성의 저하를 억제하면서, 충분한 유동성의 향상 효과가 얻어진다. 상기 무기 미분체는, 개수 평균 1차 입경이 4 내지 80nm인 것이 바람직하고, 4 내지 60nm인 것이 보다 바람직하다.

무기 미분체로서는 산화 티타늄 분말, 산화 알루미늄 분말, 산화 아연 분말과 같은 금속 산화물; 습식 제법 실리카, 건식 제법 실리카와 같은 실리카 미분말을 들 수 있다. 또한, 상기 금속 산화물이나 실리카 미분말을 실란 커플링제, 티타늄 커플링제, 실리콘 오일과 같은 처리제에 의해 표면 처리하여도 된다. 나아가, 알루미늄 도핑 실리카, 티탄산 스트론튬, 히드로탈사이트를 들 수 있다.

그 밖에도 외부 첨가제로서 불화비닐리덴 미분말, 폴리테트라플루오로에틸렌 미분말과 같은 불소계 수지 분말; 스테아르산 아연, 스테아르산 칼슘, 스테아르산납 등과 같은 지방산 금속염을 첨가할 수도 있다.

다음으로, 본 발명의 토너를 사용한 화상 형성 방법에 대하여 설명한다.

본 발명의 토너를 적용할 수 있는 화상 형성 방법에 있어서의 현상 방법으로서는, 토너 담지체와 정전 잠상 담지체인 감광체의 표면이 접촉되어 있어도 되고 비접촉이어도 된다. 여기에서는, 접촉되어 있는 경우에 대하여 설명한다.

토너 담지체로서는 탄성 롤러를 사용하고, 탄성 롤러 표면 등에 토너를 코팅하고, 이것을 감광체 표면과 접촉시켜 현상하는 방법을 이용할 수 있다. 탄성 롤러로서는, 탄성층의 경도가 ASKER-C 경도 30 내지 60도인 것이 적합하게 사용된다. 토너 담지체와 감광체 표면을 접촉시켜 현상을 행하는 경우에는, 감광체와 토너층을 개재하여 대향하는 탄성 롤러와의 사이에 현상 전계를 형성함으로써 현상이 행하여진다. 이로 인해, 탄성 롤러의 탄성체를 중 저항 영역으로 저항 제어하거나, 도전성 롤러의 표면층에 박층의 절연층을 형성하여, 감광체 표면과의 도통을 방지하면서 전계를 유지할 필요가 있다. 또한, 토너 담지체로서, 강체 롤러를 사용하고, 감광체를 벨트와 같은 유연한 것으로 한 구성도 가능하다. 토너 담지체의 저항으로서는, 양호한 전계를 형성하는 관점에서 10² 내지 10⁹Ωㆍcm의 범위가 바람직하다.

토너 담지체의 표면 상태로서는, 그 표면 조도 Ra를 0.2 내지 3.0㎛로 되도록 설정하면, 고화질 및 고내구성의 양립에 공헌하는 것이 가능하다. 상기 표면 조도 Ra는 토너 반송 능력 및 토너 대전 능력과 상관된다. 상기 토너 담지체의 표면 조도 Ra를 상기의 범위로 함으로써, 토너 담지체 표면의 토너의 반송 능력을 적절하게 억제하고, 상기 토너 담지체 상의 토너층을 박층화할 수 있다. 또한, 상기 토너 담지체와 토너의 접촉 횟수가 많아지기 때문에, 상기 토너의 대전성도 개선되므로 상승적으로 화질이 향상되는 경향이 있다.

본 발명에 있어서, 토너 담지체의 표면 조도 Ra는 JIS 표면 조도 「JIS B 0601」에 기초하여, 표면 조도 측정기(서프코더 SE-30H, 가부시끼가이샤 고사까 겡뀨쇼제)를 사용하여 측정되는 중심선 평균 조도에 상당한다. 구체적으로는, 조도 곡선으로부터 그 중심선의 방향으로 측정 길이 a로서 2.5mm의 부분을 뽑아내고, 이 뽑아낸 부분의 중심선을 X축, 세로 배율의 방향을 Y축, 조도 곡선을 y=f(x)로 나타냈을 때, 다음 수학식에 의해 구해지는 값을 마이크로미터(㎛)로 나타낸 것을 말한다.

토너 담지체 상의 토너 코팅량은 0.1 내지 1.5mg/cm²가 바람직하다. 토너 코팅량이 상기의 범위인 경우에는, 충분한 화상 농도가 얻어지고, 또한 균일한 마찰 대전을 얻을 수 있다. 토너 코팅량으로서는 0.2 내지 0.9mg/cm²가 보다 바람직하다.

토너 담지체는, 감광체와의 대향부에 있어서 동일한 방향으로 회전하여도 되고, 역 방향으로 회전하여도 된다. 양자의 회전이 동일한 방향인 경우, 토너 담지체의 주속을 감광체의 주속에 대하여 1.05 내지 3.0배가 되도록 설정하는 것이 바람직하다. 토너 담지체의 주속이 상기 범위 내인 경우에는, 기계적 스트레스에 의한 토너의 열화나 토너 담지체에의 토너 고착을 억제하면서, 감광체 상의 토너에 대한 교반 효과를 충분히 발휘할 수 있어, 양호한 화상이 얻어지기 쉬워진다. 감광체로서는 a-Se, CdS, ZnO₂, OPC, a-Si와 같은 광 도전 절연 물질층을 갖는 감광 드럼 혹은 감광 벨트가 적합하게 사용된다.

OPC 감광체에 있어서의 감광층은, 전하 발생 물질 및 전하 수송 성능을 갖는 물질을 동일 층에 함유하는 단일층형이어도 되고, 또는 전하 수송층과 전하 발생층을 성분으로 하는 기능 분리형 감광층이어도 된다. 도전성 기체 상에 전하 발생층, 계속해서 전하 수송층의 순으로 적층되어 있는 구조의 적층형 감광층은 바람직한 예 중 하나이다. 또한, 유기계 감광층의 결착 수지는 특별히 한정되는 것은 아니지만, 폴리카르보네이트 수지, 폴리에스테르 수지, 아크릴계 수지가 특히 전사성이 우수하고, 감광체에의 토너의 융착, 외부 첨가제의 필르밍이 일어나기 어렵기 때문에 바람직하다.

다음에 본 발명의 토너를 적용할 수 있는 화상 형성 장치에 대하여 첨부 도면을 참조하면서 이하에 설명한다.

도 1에 있어서, 도면 부호 100은 현상 장치, 109는 감광체, 105는 종이 등의 피전사체, 106은 전사 부재, 107은 정착용 가압 롤러, 108은 정착용 가열 롤러, 110은 감광체(109)에 접촉하여 직접 대전을 행하는 1차 대전 부재를 나타낸다.

1차 대전 부재(110)는, 감광체(109) 표면을 균일하게 대전하는 것이며, 바이어스 전원(115)이 접속되어 있다.

현상 장치(100)는 토너(104)를 수용하고 있고, 정전 잠상 담지체(감광체)(109)와 접촉하여 화살표 방향으로 회전하는 토너 담지체(102)를 구비한다. 또한, 토너량 규제 및 대전 부여를 행하는 규제 부재로서의 현상 블레이드(101)와, 토너(104)를 토너 담지체(102)에 부착시키고 또한 토너에의 대전 부여를 행하기 위하여 화살표 방향으로 회전하는 도포 롤러(103)를 구비하고 있다. 토너 담지체(102)에는 현상 바이어스 전원(117)이 접속되어 있다. 도포 롤러(103)에도 도시하지 않은 바이어스 전원이 접속되어 있고, 부 대전성 토너를 사용하는 경우에는 현상 바이어스보다도 부측에, 정 대전성 토너를 사용하는 경우에는 현상 바이어스보다도 정측에 전압이 설정된다.

전사 부재(106)에는 감광체(109)와 반대 극성의 전사 바이어스 전원(116)이 접속되어 있다.

여기서, 감광체(109)와 토너 담지체(102)의 접촉 부분에 있어서의 회전 방향의 길이, 소위 현상 닙의 폭은 0.2 내지 8.0mm가 바람직하다. 현상 닙의 폭이 상기의 범위 내이면, 보다 양호한 현상을 행할 수 있고, 또한 감광체의 마모를 억제할 수 있다.

토너 코팅량은 현상 블레이드(101)에 의해 제어되지만, 이 현상 블레이드(101)는 토너층을 개재하여 토너 담지체(102)에 접촉되어 있다. 이 때의 접촉압은 4.9 내지 49N/m(5 내지 50gf/cm)가 바람직한 범위이다. 접촉압이 상기의 범위인 경우에는, 토너 코팅량이나 마찰 대전량을 적정한 범위로 조정하기 쉽고, 또한 토너 입자의 변형이나 부재에의 융착을 억제할 수 있다.

현상 블레이드(102)의 자유 단부는, 바람직한 NE 길이(현상 블레이드의 토너 담지체에 대한 접촉부에서부터 자유 단부까지의 길이)를 제공하는 범위이면 어떠한 형상이어도 되며, 예를 들어 단면 형상이 직선 형상인 것 이외에도, 선단 근방에서 굴곡된 L자 형상의 것이나, 선단 근방이 구 형상으로 부풀어 오른 형상의 것 등이 적합하게 사용된다.

토너 코팅량의 규제 부재로서는, 탄성 블레이드 이외에도 강성이 있는 금속 블레이드 등을 사용하여도 된다.

탄성의 규제 부재에는, 원하는 극성으로 토너를 대전시키기에 적합한 마찰 대전 계열의 재질을 선택하는 것이 바람직하며, 실리콘 고무, 우레탄 고무, NBR과 같은 고무 탄성체, 폴리에틸렌테레프탈레이트와 같은 합성 수지 탄성체, 스테인리스, 철, 인청동과 같은 금속 탄성체를 사용할 수 있다. 또한, 그들의 복합체이어도 된다.

또한, 탄성의 규제 부재와 토너 담지체에 내구성이 요구되는 경우에는, 금속 탄성체에 수지나 고무를 슬리브 접촉부에 맞대도록 접합하거나, 코팅한 것이 바람직하다.

또한, 탄성의 규제 부재 중에 유기물이나 무기물을 첨가하여도 되고, 용융 혼합시켜도 되며, 분산시켜도 된다. 예를 들어, 금속 산화물, 금속분, 세라믹스, 탄소 동소체, 위스커, 무기 섬유, 염료, 안료, 계면 활성제 등을 첨가함으로써, 토너의 대전성을 컨트롤할 수 있다. 특히, 탄성체가 고무나 수지 등의 성형체인 경우에는, 실리카, 알루미나, 티타니아, 산화 주석, 지르코니아, 산화 아연 등의 금속 산화물 미분말, 카본 블랙, 일반적으로 토너에 사용되는 하전 제어제 등을 함유시키는 것도 바람직하다.

또한, 규제 부재에 직류 전압 및/또는 교류 전압을 인가하는 것에 의해서도 토너에의 풀기 작용으로 인해, 균일한 박층 도포성, 균일한 대전성이 보다 향상되고, 충분한 화상 농도의 달성 및 양질의 화상을 얻을 수 있다.

대전 부재로서는, 비접촉식의 코로나 대전기와, 롤러 등을 사용하는 접촉형의 대전 부재가 있으며, 어느 것도 사용할 수 있다. 효율적인 균일한 대전, 심플화, 저 오존 발생화를 위해서는 접촉 방식의 것이 바람직하게 사용된다.

도 1에 있어서는, 접촉형의 대전 부재를 사용하고 있다.

도 1에서 사용하고 있는 1차 대전 부재(110)는, 중심의 심봉(110b)과 그 외주를 형성한 도전성 탄성층(110a)을 기본 구성으로 하는 대전 롤러이다. 대전 롤러(110)는, 정전 잠상 담지체 일면에 가압력을 갖고 접촉되며, 정전 잠상 담지체(109)의 회전에 수반하여 종동 회전한다.

대전 롤러를 사용하였을 때의 바람직한 프로세스 조건으로서는, 롤러의 접촉압이 4.9 내지 490N/m(5 내지 500gf/cm)이고, 직류 전압에 교류 전압을 중첩한 것을 인가 전압으로서 사용하였을 때에는, 교류 전압=0.5 내지 5.0kVpp, 교류 주파수=50Hz 내지 5kHz, 직류 전압=±0.2∼±1.5kV이며, 직류 전압을 사용하였을 때에는, 직류 전압=±0.2∼±5.0kV이다. 또한, 드럼의 절삭량을 억제하는 관점으로부터는, 직류 전압만을 인가 전압으로서 사용하는 것이 보다 바람직하다. 이 밖의 접촉 대전 수단으로서는 대전 블레이드를 사용하는 방법이나, 도전성 브러시를 사용하는 방법이 있다. 이들 접촉 대전 수단은, 비접촉의 코로나 대전과 비교하여, 고전압이 불필요하고, 또한 오존의 발생이 저감된다고 하는 점에서 우수하다. 접촉 대전 수단으로서의 대전 롤러 및 대전 블레이드의 재질로서는 도전성 고무가 바람직하고, 그 표면에 이형성 피막을 설치하여도 된다. 이형성 피막으로서는, 나일론계 수지, PVDF(폴리불화비닐리덴), PVDC(폴리염화비닐리덴) 등이 적용 가능하다.

또한, 도 1에 기재된 화상 형성 장치의 설명으로서, 접촉 대전 수단에 대하여 설명하였지만, 그 밖의 구성의 화상 형성 장치에 있어서도 접촉 대전 수단을 이용하는 경우에는, 동일한 장치 및 조건을 이용할 수 있다.

1차 대전 공정에 이어서, 발광 소자로부터의 노광(123)에 의해 감광체(109) 상에 정보 신호에 따른 정전 잠상을 형성하고, 토너 담지체(102)와 접촉하는 위치에 있어서 토너에 의해 정전 잠상을 현상하여 가시상화한다. 또한, 본 발명의 화상 형성 방법에 있어서, 특히 감광체 상에 디지털 잠상을 형성한 현상 시스템과 조합함으로써, 잠상이 흐트러지지 않기 때문에 도트 잠상에 대하여 충실하게 현상하는 것이 가능해진다. 상기 가시상은 전사 부재(106)에 의해 피전사체(105)에 전사되고, 가열 롤러(108)와 가압 롤러(107)의 사이를 통과하여 정착되어, 정착 화상을 얻는다. 또한, 가열 가압 정착 수단으로서는, 할로겐 히터 등의 발열체를 내장한 가열 롤러와 이것과 가압력을 갖고 압접된 탄성체의 가압 롤러를 기본 구성으로 하는 열 롤러 방식 이외에, 필름을 개재하여 히터에 의해 가열 정착하는 방식도 이용된다.

한편, 전사되지 않고 감광체(109) 상에 남은 전사 잔류 토너는, 감광체(109)의 표면에 접촉되는 클리닝 블레이드를 갖는 클리너(138)에서 회수되고, 감광체(109)는 클리닝된다.

또한, 본 발명의 토너를 사용한 화상 형성 방법 및 장치 유닛에 관하여 도면을 사용하여 설명한다.

도 2 및 도 3에는, 본 발명의 화상 형성 방법을 중간 전사체를 사용하여 다중 토너상을 기록재에 일괄 전사하는 화상 형성 장치의 개략도를 도시한다.

잠상 담지체로서의 정전 잠상 담지체(감광체 드럼)(1)의 표면에, 대전 바이어스 전압이 인가된 대전 롤러(2)를 회전시키면서 접촉시켜, 감광체 드럼 표면을 1차 대전하고, 그 후 노광 수단으로서의 광원 장치 L로부터 발광된 레이저광 E에 의해 감광체 드럼(1) 상에 제1 정전 잠상을 형성한다. 형성된 제1 정전 잠상은, 회전 가능한 로터리 유닛(24)에 설치되어 있는 제1 현상 장치로서 블랙 현상 장치(4Bk) 중의 블랙 토너에 의해 현상되어, 블랙 토너상이 형성된다. 감광체 드럼(1) 상에 형성된 블랙 토너상은, 중간 전사 드럼의 도전성 지지체에 인가되는 전사 바이어스 전압의 작용에 의해, 중간 전사 드럼(5) 상에 정전적으로 1차 전사된다. 다음으로, 상기와 마찬가지로 하여 감광체 드럼(1)의 표면에 제2 정전 잠상을 형성하고, 로터리 유닛(24)을 회전하여, 제2 현상 장치로서의 옐로우 현상 장치(4Y) 중의 옐로우 토너에 의해 현상하여 옐로우 토너상을 형성하고, 블랙 토너상이 1차 전사되어 있는 중간 전사 드럼(5) 상에 옐로우 토너상을 정전적으로 1차 전사한다. 마찬가지로 하여, 제3 정전 잠상을 형성하고, 로터리 유닛(24)을 회전하여, 제3 현상 장치로서의 마젠타 현상 장치(4M) 중의 마젠타 토너에 의해 현상하고, 또한 제4 정전 잠상을 형성하고, 로터리 유닛(24)을 회전하여, 제4 현상 장치로서 시안 현상 장치(4C) 중의 시안 토너에 의해, 순차적으로 1차 전사를 행하여, 중간 전사 드럼(5) 상에 각 색의 토너상을 각각 1차 전사한다. 중간 전사 드럼(5) 상에 1차 전사된 다중 토너상은, 기록재 P를 개재하여 반대측에 위치하는 제2 전사 장치(8)로부터의 전사 바이어스 전압의 작용에 의해, 기록재 P 상에 정전적으로 일괄적으로 2차 전사된다. 기록재 P 상에 2차 전사된 다중 토너상은 가열 롤러(9a) 및 가압 롤러(9b)를 갖는 정착 장치(9)에 의해 기록재 P에 가열 정착된다. 전사 후에 감광체 드럼(1)의 표면 상에 잔존하는 전사 잔류 토너는, 감광체 드럼(1)의 표면에 접촉하는 클리닝 블레이드를 갖는 클리너(6)에서 회수되고, 감광체 드럼(1)은 클리닝된다.

감광체 드럼(1)으로부터 중간 전사 드럼(5)에의 1차 전사는, 제1 전사 장치로서의 중간 전사 드럼(5)의 도전성 지지체에, 도시하지 않은 전원으로부터 전사 바이어스를 인가함으로써 토너 화상의 전사가 행하여진다.

중간 전사 드럼(5)은, 강체인 도전성 지지체(5a)와, 표면을 덮는 탄성층(5b)으로 이루어진다.

도전성 지지체(5a)로서는 알루미늄, 철, 구리 및 스테인리스 등의 금속이나 합금, 및 카본이나 금속 입자 등을 분산한 도전성 수지 등을 사용할 수 있고, 그 형상으로서는 원통 형상이나, 원통의 중심으로 축을 관통한 것, 원통의 내부에 보강을 실시한 것 등을 들 수 있다.

탄성층(5b)으로서는, 이하의 재료로 형성된 것을 들 수 있다. 스티렌-부타디엔 고무, 하이스티렌 고무, 부타디엔 고무, 이소프렌 고무, 에틸렌-프로필렌 공중합체, EPDM(에틸렌프로필렌디엔의 3원 공중합체), 니트릴부타디엔 고무(NBR), 클로로프렌 고무, 부틸 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 니트릴 고무, 우레탄 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무 및 노르보르넨 고무 등의 엘라스토머 고무. 폴리올레핀계 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지, 폴리카르보네이트 등의 수지 및 이들의 공중합체나 혼합물을 사용하여도 된다.

또한, 탄성층의 표면에 윤활성, 발수성이 높은 활제를 결합제 중에 분산시킨 표면층을 더 형성하여도 된다.

활제로서는 이하의 것을 들 수 있다. 각종 불소 고무, 불소 엘라스토머, 흑연이나 그래파이트에 불소를 결합한 불화 탄소 및 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리불화비닐리덴, 에틸렌-테트라플루오로에틸렌 공중합체 및 테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬비닐에테르 공중합체 등의 불소 화합물, 실리콘 수지, 실리콘 고무, 실리콘 엘라스토머 등의 실리콘계 화합물, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 아크릴 수지, 폴리아미드 수지, 페놀 수지 및 에폭시 수지.

또한, 표면층의 결합제 중에, 저항을 제어하기 위하여 도전제를 적시에 첨가하여도 된다. 도전제로서는, 각종 도전성 무기 입자 및 카본 블랙, 이온계 도전제, 도전성 수지 및 도전성 입자 분산 수지를 들 수 있다.

중간 전사 드럼(5) 상에 형성된 다중 토너상은, 제2 전사 부재(8)에 의해 기록재 P 상에 일괄적으로 2차 전사되는데, 전사 수단으로서는 코로나 대전기와 같은 비접촉 정전 전사 수단, 혹은 전사 롤러 및 전사 벨트와 같은 접촉 정전 전사 수단이 사용 가능하다.

전사 롤러를 사용하는 경우, 중간 전사 드럼의 탄성층의 체적 고유 저항값보다도 전사 롤러의 탄성층의 체적 고유 저항값을 보다 작게 설정함으로써 전사 롤러에의 인가 전압을 경감할 수 있고, 전사재 상에 양호한 토너상을 형성할 수 있음과 함께 전사재의 중간 전사체에의 휘감김을 방지할 수 있다. 특히 중간 전사체의 탄성층의 체적 고유 저항값이 전사 롤러의 탄성층의 체적 고유 저항값보다 10배 이상인 것이 특히 바람직하다.

중간 전사 드럼 및 전사 롤러의 경도는, JIS K-6301에 준거하여 측정된다. 본 발명에 사용되는 중간 전사 드럼은, 10 내지 40도의 범위의 탄성층으로 구성되는 것이 바람직하며, 한편 전사 롤러의 탄성층의 경도는, 중간 전사 드럼의 탄성층의 경도보다 단단하고, 41 내지 80도의 값을 갖는 것이 중간 전사 드럼에의 전사재의 휘감김을 방지하는 측면에서 바람직하다. 중간 전사 드럼과 전사 롤러의 경도가 반대로 되면, 전사 롤러측에 오목부가 형성되고, 중간 전사 드럼에의 전사재의 휘감김이 발생하기 쉽다.

정착 장치(9)로서는, 가열 롤러(9a)와 가압 롤러(9b)를 갖는 열 롤러 정착 장치 대신에, 기록재 P 상의 토너상에 접하는 필름을 가열함으로써, 기록재 P 상의 토너상을 가열하고, 기록재 P에 다중 토너상을 가열 정착하는 필름 가열 정착 장치를 사용할 수도 있다.

도 2에 도시한 화상 형성 장치가 사용하고 있는 중간 전사체로서의 중간 전사 드럼 대신에, 중간 전사 벨트를 사용하여 다중 토너상을 기록재에 일괄적으로 전사하는 것도 가능하다. 중간 전사 벨트의 구성에 대하여, 도 3에 도시한다.

정전 잠상 담지체(감광 드럼)(1) 상에 형성 담지된 토너 화상은, 감광 드럼(1)과 중간 전사 벨트(310)의 닙부를 통과하는 과정에서, 1차 전사 롤러(312)로부터 중간 전사 벨트(310)에 인가되는 1차 전사 바이어스에 의해 형성되는 전계에 의해, 중간 전사 벨트(310)의 외주면에 순차적으로 1차 전사된다. 도면 부호 311은 중간 전사 벨트(310)를 건너지르는 롤러이다.

감광 드럼(1)으로부터 중간 전사 벨트(310)에의 제1 내지 제4 색의 토너 화상의 순차 중첩 전사를 위한 1차 전사 바이어스는, 토너와는 역극성이며, 바이어스 전원(314)으로부터 인가된다.

감광 드럼(1)으로부터 중간 전사 벨트(310)에의 제1 내지 제3 색의 토너 화상의 1차 전사 공정에 있어서, 2차 전사 롤러(313b) 및 클리닝용 대전 부재(309)는 중간 전사 벨트(310)로부터 이격되는 것도 가능하다.

도면 부호 313b는 2차 전사 롤러이며, 2차 전사 대향 롤러(313a)에 대응하여 평행하게 베어링시켜 중간 전사 벨트(310)의 하면부에 이격 가능한 상태로 배치되어 있다.

중간 전사 벨트(310) 상에 전사된 다색 컬러 토너 화상의 전사재 P에의 전사는, 2차 전사 롤러(313b)가 중간 전사 벨트(310)에 접촉됨과 함께, 중간 전사 벨트(310)와 2차 전사 롤러(313b)의 접촉 닙에 소정의 타이밍에서 전사재 P가 급송되고, 2차 전사 바이어스가 바이어스 전원(316)으로부터 2차 전사 롤러(313b)에 인가된다. 이 2차 전사 바이어스에 의해 중간 전사 벨트(310)로부터 전사재 P에 다색 컬러 토너 화상이 2차 전사된다.

전사재 P에의 화상 전사 종료 후, 중간 전사 벨트(310)에는 클리닝용 대전 부재(309)가 접촉되고, 감광 드럼(1)과는 역극성의 바이어스를 바이어스 전원(315)으로부터 인가함으로써, 전사재 P에 전사되지 않고 중간 전사 벨트(310) 상에 잔류하고 있는 토너(전사 잔류 토너)에 감광 드럼(1)과 역극성의 전하가 부여된다.

상기 전사 잔류 토너는, 감광 드럼(1)과의 닙부 및 그 근방에 있어서 감광 드럼(1)에 정전적으로 전사됨으로써, 중간 전사체가 클리닝된다.

중간 전사 벨트는, 벨트 형상의 베이스층과 베이스층 상에 형성되는 표면 처리층으로 이루어진다. 또한, 표면 처리층은 복수의 층에 의해 구성되어 있어도 된다. 베이스층 및 표면 처리층에는 고무, 엘라스토머, 수지를 사용할 수 있다.

고무 및 엘라스토머로서는, 이하의 것을 들 수 있다. 천연 고무, 이소프렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 부타디엔 고무, 부틸 고무, 에틸렌-프로필렌 고무, 에틸렌-프로필렌 삼원 공중합체, 클로로프렌 고무, 클로로술폰화 폴리에틸렌, 염소화 폴리에틸렌, 아크릴로니트릴부타디엔 고무, 우레탄 고무, 신디오택틱 1,2-폴리부타디엔, 에피클로로히드린 고무, 아크릴 고무, 실리콘 고무, 불소 고무, 다황화 고무, 폴리노르보르넨 고무, 수소화 니트릴 고무 및 열가소성 엘라스토머(예를 들어 폴리스티렌계, 폴리올레핀계, 폴리염화비닐계, 폴리우레탄계, 폴리아미드계, 폴리에스테르계 및 불소 수지계 등). 이들 군으로부터 선택되는 1종류 혹은 2종류 이상을 사용할 수 있다.

또한, 수지로서는 폴리올레핀계 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지, 폴리카르보네이트와 같은 수지를 사용할 수 있다. 이들 수지의 공중합체나 혼합물을 사용하여도 된다.

베이스층으로서는 직포 형상, 부직포 형상, 실 형상, 필름 형상을 한 코어체층의 한쪽면 혹은 양면에 상술한 고무, 엘라스토머, 수지를 피복, 침지, 분무한 것을 사용하여도 된다.

코어체층을 구성하는 재료는, 이하의 것을 들 수 있다. 면, 견, 마 및 양모 등의 천연 섬유; 키틴 섬유, 알긴산 섬유 및 재생 셀룰로오스 섬유 등의 재생 섬유; 아세테이트 섬유 등의 반합성 섬유; 폴리에스테르 섬유, 나일론 섬유, 아크릴 섬유, 폴리올레핀 섬유, 폴리비닐알코올 섬유, 폴리염화비닐 섬유, 폴리염화비닐리덴 섬유, 폴리우레탄 섬유, 폴리알킬파라옥시벤조에이트 섬유, 폴리아세탈 섬유, 아라미드 섬유, 폴리플루오로에틸렌 섬유 및 페놀 섬유 등의 합성 섬유; 탄소 섬유, 유리 섬유 및 붕소 섬유 등의 무기 섬유; 철 섬유 및 구리 섬유 등의 금속 섬유. 이들 군으로부터 선택되는 1종 혹은 2종 이상을 사용할 수 있다.

또한, 중간 전사 벨트의 저항값을 조절하기 위하여 베이스층 및 표면 처리층 중에 도전제를 첨가하여도 된다. 도전제로서는 이하의 것을 들 수 있다. 카본; 알루미늄이나 니켈과 같은 금속 분말; 산화 티타늄과 같은 금속 산화물; 4급 암모늄염 함유 폴리메타크릴산 메틸; 폴리비닐아닐린, 폴리비닐피롤, 폴리디아세틸렌, 폴리에틸렌이민, 붕소 함유 고분자 화합물 및 폴리피롤과 같은 도전성 고분자 화합물. 이들 군으로부터 선택되는 1종 혹은 2종 이상을 사용할 수 있다.

또한, 중간 전사 벨트 표면의 미끄러짐성을 높이고, 전사성을 향상시키기 위하여 필요에 따라 활제를 첨가하여도 된다. 활제로서는, 중간 전사 드럼의 탄성층에 사용하는 것과 마찬가지의 활제를 사용할 수 있다.

다음으로, 복수 화상 형성부에서 각 색의 토너 화상을 각각 형성하고, 이것을 동일 전사재에 순차적으로 겹쳐 전사하도록 한 화상 형성 방법에 대하여 도 4에 따라 설명한다.

도 4에 도시되는 화상 형성 장치에 있어서는, 제1, 제2, 제3 및 제4 화상 형성부(29a, 29b, 29c, 29d)가 병렬 설치되어 있고, 각 화상 형성부는 각각 전용의 정전 잠상 담지체, 소위 감광 드럼(19a, 19b, 19c 및 19d)을 구비하고 있다.

감광 드럼(19a 내지 19d)의 외주측에는, 대전 수단(30a, 30b, 30c 및 30d), 잠상 형성 수단(23a, 23b, 23c 및 23d), 현상 수단(17a, 17b, 17c 및 17d), 전사 수단(전사용 방전 수단)(24a, 24b, 24c 및 24d), 및 클리닝 수단(18a, 18b, 18c 및 18d)이 배치되어 있다.

이러한 구성으로, 우선, 제1 화상 형성부(29a)의 감광 드럼(19a)이 대전 수단(30a)에 의해 대전되고, 그리고 잠상 형성 수단(23a)에 의해 원고 화상에 있어서의, 예를 들어 옐로우 성분 색의 잠상이 형성된다. 상기 잠상은 현상 수단(17a)의 옐로우 토너를 갖는 현상제로 가시 화상으로 되고, 전사 수단(24a)에서, 전사재로서의 기록재 S에 전사된다.

상기와 같이 옐로우 화상이 전사재 S에 전사되고 있는 동안에, 제2 화상 형성부(29b)에서는 마젠타 성분 색의 잠상이 감광 드럼(19b) 상에 형성되고, 계속해서 현상 수단(17b)의 마젠타 토너를 갖는 현상제로 가시 화상으로 된다. 이 가시 화상(마젠타 토너상)은, 상기의 제1 화상 형성부(29a)에서의 전사가 종료된 전사재 S가 전사부(24b)에 반입되었을 때, 상기 전사재 S의 소정 위치에 겹쳐 전사된다.

이하, 상기와 동일한 방법에 의해 제3, 제4 화상 형성부(29c, 29d)에 의해 시안색, 블랙색의 화상 형성이 행하여지고, 상기 동일한 전사재 S에 시안색, 블랙색을 겹쳐 전사한다. 이러한 화상 형성 프로세스가 종료된 후, 전사재 S는 반송 벨트(25)에 의해 정착 수단(22)에 반송되어, 전사재 S 상의 화상을 정착한다. 이에 의해 전사재 S 상에는 다색 화상이 얻어지는 것이다. 전사가 종료된 각 감광 드럼(19a, 19b, 19c 및 19d)은 클리닝 수단(18a, 18b, 18c 및 18d)에 의해 잔류 토너가 제거되고, 계속해서 일련의 화상 형성 프로세스가 반복된다.

이 화상 형성 장치에 있어서, 전사재를 반송하는 반송 수단으로서 가공의 용이성 및 내구성의 관점에서 테트론(등록 상표) 섬유의 메쉬를 사용한 반송 벨트나, 폴리에틸렌테레프탈레이트계 수지, 폴리이미드계 수지, 우레탄계 수지와 같은 얇은 유전체 시트를 사용한 반송 벨트가 바람직하게 이용된다.

일반적으로, 이러한 반송 벨트는 체적 저항이 높고, 컬러 화상 형성에 있어서 수회의 전사를 반복하는 과정에서 반송 벨트의 대전량이 증가하게 되므로, 균일한 전사를 유지하기 위해서는 각 전사마다 전사 전류를 순차적으로 증가시킬 필요가 있는데, 본 발명의 토너는 전사성이 우수하므로, 전사를 반복할 때마다 반송 수단의 대전이 증가하여도, 각 전사 공정에 있어서 동일한 전사 전류로 균일 정도가 높은 전사를 행할 수 있어, 고품위의 화상을 얻을 수 있다.

전사재 S가 제4 화상 형성부(29d)를 통과하면, AC 전압이 제전기(20)에 가해져 전사재 S는 제전되고, 벨트(25)로부터 분리되며, 그 후 정착기(22)에 들어가 화상 정착되어 배출구(26)로부터 배출된다.

도 5는, 중간 전사 드럼을 사용하여 중간 전사 드럼 상에 1차 전사된 4색의 컬러 토너 화상을 기록재에 일괄적으로 2차 전사할 때의 2차 전사 수단으로서, 전사 벨트를 사용한 화상 형성 장치의 설명도이다.

도 5에 도시하는 장치 시스템에 있어서, 현상 장치(244-1, 244-2, 244-3, 244-4)에는 각각 시안 토너를 갖는 현상제, 마젠타 토너를 갖는 현상제, 옐로우 토너를 갖는 현상제 및 블랙 토너를 갖는 현상제가 도입되어 있다. 감광체(241)를 대전 수단에 의해 대전하고, 또한 노광(243)함으로써 정전하상을 형성하고, 상기 정전하상을 현상 장치(244-1 내지 244-4)를 사용하여 현상하고, 각 색 토너상을 정전 잠상 담지체(감광체)(241) 상에 순차적으로 형성한다. 또한, 감광체(241)는 도시하지 않은 구동 장치에 의해 화살표 방향으로 회전된다.

대전 공정에서는, 중심의 심봉(242b)과 그 외주를 형성한 도전성 탄성층(242a)을 기본 구성으로 하는 대전 롤러(242)가 사용되고 있다. 대전 롤러(242)는 감광체(241)면에 가압력을 갖고 압접되고, 감광체(241)의 회전에 수반하여 종동 회전한다.

감광체 상의 토너상은, 전압(예를 들어, ±0.1∼±5kV)이 인가되어 있는 중간 전사 드럼(245)에 전사된다. 전사 후의 감광체 표면은, 클리닝 블레이드(248)를 갖는 클리닝 수단(249)에 의해 클리닝된다.

중간 전사 드럼(245)은, 전술한 것과 마찬가지의 중간 전사 드럼을 사용할 수 있다. 또한, 도면 부호 245b는 강체인 도전성 지지체이고, 245a는 그 표면을 덮는 탄성층이다.

중간 전사 드럼(245)은 감광체(241)에 대하여 병행으로 베어링시켜 감광체(241)의 하면부에 접촉시켜 배치되어 있고, 감광체(241)와 동일한 주속도로 화살표의 반시계 방향으로 회전한다.

감광체(241)의 면에 형성 담지된 제1 색의 토너상이, 감광체(241)와 중간 전사 드럼(245)이 접하는 전사 닙부를 통과하는 과정에서 중간 전사 드럼(245)에 대한 인가 전사 바이어스로 전사 닙 영역에 형성된 전계에 의해, 중간 전사 드럼(245)의 외면에 대하여 중간 전사된다.

필요에 따라, 착탈 가능한 클리닝 수단(280)에 의해, 전사재에의 토너상의 전사 후에, 중간 전사 드럼(245)의 표면이 클리닝된다. 중간 전사 드럼 상에 토너상이 있는 경우, 토너상이 흐트러지지 않도록 클리닝 수단(280)은 중간 전사체 표면으로부터 이격된다.

도 5에서는 중간 전사 드럼(245)의 하방에는, 전사 벨트(247)가 배치되어 있다. 전사 벨트(247)는, 중간 전사 드럼(245)의 축에 대하여 병행으로 배치된 2개의 롤러, 즉 바이어스 롤러(247a)와 텐션 롤러(247c)에 걸쳐져 있고, 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 구동된다. 전사 벨트(247)는, 텐션 롤러(247c)측을 중심으로 하여 바이어스 롤러(247a)측이 화살표 방향으로 이동 가능하게 구성되어 있음으로써, 중간 전사 드럼(245)에 대하여 하방으로부터 화살표 방향으로 접촉ㆍ이격할 수 있다. 바이어스 롤러(247a)에는, 2차 전사 바이어스원(247d)에 의해 원하는 2차 전사 바이어스가 인가되어 있고, 한편 텐션 롤러(247c)는 접지되어 있다.

다음으로, 전사 벨트(247)에 관하여, 본 실시 형태에서는 카본을 분산시킨 열 경화성 우레탄 엘라스토머층(두께 약 300㎛, 체적 저항률 10⁸ 내지 10¹²Ωㆍcm(1kV 인가시)) 상에 불소 고무층(두께 20㎛, 체적 저항률 10¹⁵Ωㆍcm(1kV 인가시))을 겹친 고무 벨트를 사용하였다. 그 외경 치수는 둘레 길이 80mm×폭 300mm의 튜브 형상이다.

상술한 전사 벨트(247)는, 전술한 바이어스 롤러(247a)와 텐션 롤러(247c)에 의해 약 5％ 늘리는 장력 인가가 이루어져 있어도 된다.

전사 벨트(247)는 중간 전사 드럼(245)과 등속도 혹은 주속도에 차를 두고 회전시킨다. 전사재(246)는 중간 전사 드럼(245)과 전사 벨트(247) 사이에 반송됨과 동시에, 전사 벨트(247)에 토너가 갖는 마찰 전하와 역극성의 바이어스를 2차 전사 바이어스원(247d)으로부터 인가함으로써, 중간 전사 드럼(245) 상의 토너상이 전사재(246)의 표면측에 전사된다.

바이어스 롤러의 재질로서는, 대전 롤러와 동일한 것도 사용할 수 있으며, 바람직한 전사의 프로세스 조건으로서는 롤러의 접촉압이 4.9 내지 490N/m(5 내지 500gf/cm)이고 직류 전압이 ±0.2∼±10kV이다.

예를 들어, 바이어스 롤러(247a)의 도전성 탄성층(247a1)은 카본 등의 도전재를 분산시킨 폴리우레탄, 에틸렌-프로필렌-디엔계 3원 공중합체(EPDM) 등의 체적 저항 10⁶ 내지 10¹⁰Ωcm 정도의 탄성체로 만들어져 있다. 심봉(247a2)에는 정전압 전원에 의해 바이어스가 인가되어 있다. 바이어스 조건으로서는 ±0.2∼±10kV가 바람직하다.

다음으로 전사재(246)는, 할로겐 히터 등의 발열체를 내장시킨 가열 롤러와 이것과 가압력을 갖고 압접된 탄성체의 가압 롤러를 기본 구성으로 하는 정착기(281)에 반송되고, 가열 롤러와 가압 롤러 사이를 통과함으로써 토너상이 전사재에 가열 가압 정착된다. 필름을 개재하여 히터에 의해 정착하는 방법을 이용하여도 된다.

<실시예>

이하, 본 발명에 대하여 실시예를 들어 설명하지만, 본 발명은 실시예에 의해 제한되는 것이 아니다. 또한, 실시예 중에서 사용하는 부는 모두 질량부를 나타낸다.

<실시예 1>

(수계 분산 매체의 제조)

물 350부

인산삼칼슘 3부

상기 혼합물을 고속 교반 장치 TK식-호모믹서로 12,000rpm의 속도로 교반하면서, 60℃로 유지하여 수계 분산 매체를 제조하였다.

(중합성 단량체 조성물 1의 제조)

스티렌 65부

C.I.피그먼트 블루 15:3 5부

부 하전성 제어제(3,5-디-tert-부틸살리실산의 알루미늄 화합물) 1부

상기 처방을 아트라이터로 상온에서 5시간 분산시켜, 단량체 혼합물 1을 제조하였다.

계속해서, 단량체 혼합물 1을 온도 조절이 가능한 교반조에 투입하고, 이것을 60℃까지 승온하였다.

계속해서, 피셔-트롭쉬 왁스(최대 흡열 피크=75℃) 10부를 상기 교반조에 투입하고, 교반을 1시간 더 계속하여, 중합성 단량체 조성물 1을 제조하였다.

(중합성 단량체 조성물 2의 제조)

n-부틸아크릴레이트 35부

FCA1001NS(술폰산기를 갖는 비닐계 중합체; 후지꾸라 가세이사제) 1부

극성 수지(스티렌-메타크릴산-메타크릴산 메틸 공중합체(공중합비(질량비) 96:1.5:2.5, Mp=58,000, Mw=57,000, Tg=102℃, 산값=20mgKOH/g, Mw/Mn=2.1) 25부

디-t-부틸에테르(에테르 화합물 1) 0.05부

상기 처방을 온도 조절이 가능한 교반조에 투입하고, 60℃로 승온하였다. n-부틸아크릴레이트의 중합 첨가율이 5％에 도달할 때까지 교반하고, 중합성 단량체 조성물 2를 제조하였다. 또한 상기 중합 첨가율의 측정은, 단량체 혼합물을 아세톤으로 희석한 후 여과하고, 여과액을 가스 크로마토그래피에 거는 것에 의해 n-부틸아크릴레이트가 고유로 갖고 있는 피크의 피크 면적을 측정한다. 측정시에 있어서의 n-부틸아크릴레이트의 피크 면적과 전혀 반응하고 있지 않는 경우의 피크 면적과의 비로부터 첨가율을 정량할 수 있다.

(조립/중합 공정)

상기 수계 분산 매체 중에 중합성 단량체 조성물 1을 투입하고, 계속해서 중합성 단량체 조성물 2를 투입하였다. 또한, 중합 개시제인 2,2'-아조비스-이소부티로발레로니트릴 8.0부를 첨가하고, 교반기의 회전수를 12000rpm으로 유지하면서 30분간 조립하였다. 그 후, 고속 교반 장치를 프로펠러식 교반 장치로 교체하고, 내온을 70℃로 승온시켜 천천히 교반하면서 5시간 반응시켰다. 계속해서, 용기 내를 온도 80℃로 승온하여 5시간 유지하였다. 그 후 냉각하였다.

(세정/고액 분리/건조 공정/외부 첨가 공정)

얻어진 중합체 미립자 분산액에 희염산을 첨가하여 pH를 1.4로 하고, 분산 안정제 Ca₃(PO₄)₂를 용해하였다. 또한, 여과 분리, 세정 후, 온도 40℃에서 진공 건조시키고, 체를 사용한 분급에 의해 입자 직경을 조정하여 비자성의 시안 토너 입자를 얻었다. 얻어진 토너 입자 100부에 대하여, BET법에 의한 비표면적이 200m²/g인 소수성 실리카(모체 실리카 100부에 대하여 실리콘 오일로 10부 처리. 개수 평균 1차 입자 직경 13nm) 2.0부를 헨쉘 믹서로 10분간 교반함으로써 외부 첨가하고, 시안 토너 No.1을 얻었다. 시안 토너 No.1의 물성을 표 1에 나타낸다. 또한, 후술하는 평가를 행하고, 그 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

레이저 빔 프린터(캐논제: LBP-840) 개조기를 사용하고, 시안 토너 No.1을 사용하여 화상 형성을 행하여, 화상 평가를 행하였다.

도 6은, 비자성 1성분 접촉 현상 방식의 전자 사진 프로세스를 이용한 레이저 빔 프린터(캐논제: LBP-840) 개조기의 개략도이다. 본 실시예에서는 이하의 (a) 내지 (g)의 부분을 개조하였다.

(a) 장치의 대전 방식을 고무 롤러를 접촉하여 행하는 접촉 대전으로 하고, 직류 전압을 인가하였다(-1200V).

(b) 토너 담지체를 카본 블랙을 분산시킨 실리콘 고무로 이루어지는 중 저항 고무 롤러(직경 16mm, ASKER-C 경도 45도, 저항 10⁵Ωㆍcm)로 변경하고, 감광체에 접촉하였다.

(c) 상기 토너 담지체의 회전 주속은, 감광체와의 접촉 부분에 있어서 동일한 방향이며, 상기 감광체 회전 주속에 대하여 150％가 되도록 구동하였다.

(d) 감광체를 이하의 것으로 변경하였다.

Al 실린더를 기체(substrate)로 하고, 여기에 이하에 나타내는 바와 같은 구성의 층을 순차적으로 침지 도포에 의해 적층하여 감광체를 제작하였다.

ㆍ도전성 피복층: 산화 주석 및 산화 티타늄 함유 페놀 수지. 막 두께 15㎛.

ㆍ언더코팅층: 변성 나일론 및 공중합 나일론. 막 두께 0.6㎛.

ㆍ전하 발생층: 장파장역에 흡수를 갖는 티타닐프탈로시아닌 안료 함유 부티랄 수지. 막 두께 0.6㎛.

ㆍ전하 수송층: 트리페닐아민 화합물 함유 폴리카르보네이트 수지(오스왈드 점도법에 의한 분자량 2만). 막 두께 20㎛.

(e) 토너 담지체에 토너를 도포하는 수단으로서, 현상 장치 내에 발포 우레탄 고무로 이루어지는 도포 롤러를 설치하고, 상기 토너 담지체에 접촉시켰다. 도포 롤러에는 DC 성분(-600V)의 전압을 인가하였다.

(f) 상기 토너 담지체 상 토너의 코팅층 제어를 위해, 규제 부재로서 수지 코팅한 스테인리스제 블레이드를 사용하였다.

(g) 현상시의 인가 전압을 DC 성분(-450V)으로만 하였다.

상기 화상 형성 장치에 사용되는 토너 담지체와 동일 직경, 동일 경도, 동일 저항을 갖는 고무 롤러 표면에 시판 중인 도료를 극히 얇게 도포하고, 화상 형성 장치를 예비 조립한 후 상기 고무 롤러를 제거하고, 광학 현미경에 의해 스테인리스 블레이드 표면을 관찰하여 NE 길이를 측정하였다. NE 길이는 1.05mm이었다.

이들 프로세스 카트리지의 개조에 적합하도록 전자 사진 장치에 이하와 같이 개조 및 프로세스 조건 설정을 행하였다.

감광체 대전 전위는 암부 전위를 -600V로 하고, 명부 전위를 -150V로 하였다.

또한, 정착기는 도 7에서 도시한 필름을 개재하여 히터에 의해 정착하는 장치를 사용하여, 가열 온도를 150℃±20℃로 되도록 제어할 수 있게 개조하였다.

또한, 프로세스 속도를 150(mm/s)이 되도록 개조하였다.

이상의 조건에서, 고온 고습 환경(30℃, 85％RH)하에 토너가 충전된 프로세스 카트리지를 48시간 방치한 후, 1％의 인자 비율의 화상을 연속으로 3000매까지 프린트 아웃하고, 초기와 3000매시에 이하의 항목에 관하여 평가하였다. 또한, 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

또한, 여기에서 말하는 초기란, 프로세스 카트리지를 본체에 설치하고, 화상을 출력한 1매째부터의 것을 가리킨다. 또한, 이하의 (1) 내지 (4)까지의 일련의 평가를 행하는 데에 필요한 프린트 화상을 얻고 있는 동안은 초기 화상으로 간주한다.

(1) 화상 농도

통상의 복사기용 보통지(75g/m²)의 전사재를 사용하여, 화상 출력 시험에 있어서 3000매 인자 후에 솔리드 화상을 출력하고, 그 농도를 측정함으로써 평가하였다. 또한, 화상 농도는 「맥베스 반사 농도계 RD918」(맥베스사제)을 사용하여 부속의 취급 설명서에 따라, 원고 농도가 0.00인 백지 부분의 화상에 대한 상대 농도를 측정하였다.

A: 매우 양호 1.40 이상

B: 양호 1.35 이상 1.40 미만

C: 보통 1.00 이상 1.35 미만

D: 약간 문제 있음 1.00 미만

(2) 광택도

(1)에서 출력한 솔리드 화상의 광택도를 광택도계 PG-3D(닛본 덴쇼꾸 고교사제)를 사용하여 부속의 취급 설명서에 따라 측정하였다.

A: 매우 양호 20 이상

B: 양호 15 이상 20 미만

C: 보통 10 이상 15 미만

D: 약간 문제 있음 10 미만

(3) 둘레 방향의 줄무늬

(1)에서 솔리드 화상을 출력한 후, 현상 용기를 분해하고, 토너 담지체의 표면 및 단부를 육안으로 평가하였다. 이하에 판정 기준을 나타낸다.

A: 토너 담지체의 표면이나 단부에는 토너 파괴나 융착에 의한 토너 규제 부재와 토너 담지체간에의 이물질 삽입이 전혀 없음

B: 토너 담지체와 토너 단부 밀봉부간에의 이물질 삽입이 약간 보여짐

C: 토너 담지체와 토너 단부 밀봉부간에의 이물질 삽입에 기인하는 둘레 방향의 줄무늬가 단부에서 1 내지 4개 보여짐

D: 토너 담지체와 토너 단부 밀봉부간에의 이물질 삽입에 기인하는 둘레 방향의 줄무늬가 전체 영역에서 5개 이상 보여짐

(4) 화상 흐려짐

그로스지 모드(1/2속)로, 광택지에 30％의 인자 비율의 화상을 프린트 아웃하고, 「리플렉트미터 모델(REFLECTMETER MODEL) TC-6DS」(도꾜 덴쇼꾸사제)를 사용하여, 측정한 인자 프린트 아웃 화상의 백지 부분의 백색도와 전사지의 백색도의 차로부터 흐려짐 농도(％)를 산출하고, 3000매 인자 후의 화상 흐려짐을 평가하였다. 필터는 시안의 경우에는 엄버라이트, 옐로우의 경우에는 블루, 마젠타 및 블랙에서는 그린 필터를 사용하였다.

A: 매우 양호 0.5％ 미만

B: 양호 0.5％ 이상 1.0％ 미만

C: 보통 1.0％ 이상 1.5％ 미만

D: 약간 문제 있음 1.5％ 이상

(5) 토너 비산에 의한 본체ㆍ카트리지 내의 오염

토너의 대전성ㆍ유동성의 밸런스를 평가하기 위하여 3000매 인자 후의 카트리지, 본체 내 카트리지 주변의 토너에 의한 오염 상태를 관찰하였다.

A: 매우 양호 카트리지, 본체 내 카트리지 주변에 토너에 의한 오염이 전혀 관찰되지 않음

B: 양호 카트리지에 미량의 토너에 의한 오염이 관찰됨

C: 보통 카트리지, 본체 내 카트리지 주변의 토너에 의한 오염이 관찰되지만, 화상ㆍ카트리지의 착탈에는 영 향을 미치지 않음

D: 약간 문제 있음 카트리지, 본체 내 카트리지 주변이 토너에 의해 현저하게 오염되고, 화상ㆍ카트리지의 착탈에도

악영향이 보임

(6) 대전의 상승

토너의 대전 상승은, 프린트의 1매째부터 20매째까지의 솔리드의 패치 화상의 농도 변화(맥베스 반사 농도계로 측정)에 의해 하기의 기준으로 판단하였다.

랭크 A: 매우 양호 농도 1.4에 이르기까지의 매수가 5매 이하

랭크 B: 양호 농도 1.4에 이르기까지의 매수가 6 내지 10매

랭크 C: 보통 농도 1.4에 이르기까지의 매수가 11 내지 20매

랭크 D: 약간 문제 있음 20매째에 있어서도 농도 1.4에 이르지 못함

(7) 전사 균일성

100매 및 3000매 인자 후의 하프톤 화상을 폭스 리버 본드(Fox River Bond) 종이(90g/m²)에 전사하여 평가하였다. 이하에 판정 기준을 나타낸다.

A: 3000매일 때에도 양호한 전사 균일성을 보이고 있음

B: 3000매일 때 전사 균일성이 약간 떨어지는 것이 확인됨

C: 100매, 3000매 샘플시에 전사 균일성이 약간 떨어지는 것이 확인됨

D: 100매, 3000매 샘플시에 전사 균일성이 크게 떨어지는 것이 확인됨

(8) 저온 정착성

토너가 채워진 프로세스 카트리지를 저온 상습 환경하(10℃/50％RH)에서 48시간 방치한다. 그 후, 10mm×10mm의 사각 화상이 전사지 전체에 균등하게 9 포인트 배치된 화상 패턴의 미정착 화상 출력을 행한다. 단색 토너 적재량은 0.2 내지 0.4mg/cm²의 하프톤 화상을 출력한다. 상기 미정착 화상을 사용하여 정착 개시 온도를 평가하였다. 또한, 정착 영역의 평가는 종이 종류로서 폭스 리버 본드 종이(90g/m²)를 사용하였다. 정착기는 오일 도포 기능이 없는 직경 40mm의 열 롤러를 갖는 온도 조절 제어가 가능한 외부 정착으로, 150mm/sec의 정착 조건에서 측정하였다. 또한, 이 때의 롤러 재질로서는 상부, 하부 모두 불소계의 것을 사용하였다. 닙폭은 6mm로 하였다.

정착 개시의 판단은, 정착 화상(저온 오프셋한 화상도 포함함)을 50g/cm²의 하중을 가한 실본지[렌즈 클리닝 페이퍼(Lenz Cleaning Paper) "dasper(R)"(오즈 페이퍼 캄파니 리미티드(Ozu Paper Co. Ltd))]로 문지르고, 마찰 전후의 농도 저하율이 20％ 미만이 되는 온도를 정착 개시점으로 정의하였다.

(9) 저온시 휘감김성

정착 롤러에의 휘감김성에 대해서는 육안으로 확인하고, 휘감김없이 급지한 온도를 휘감김 개시점이라고 정의하였다.

(10) 보존 안정성 시험

현상 장치로부터 초기 현상제를 10g 빼내고, 토너를 100㎖ 유리병에 넣어 50℃에서 10일간 방치한 후에 육안으로 판정하였다.

랭크 A: 매우 양호 변화 없음

랭크 B: 양호 응집체가 있지만, 바로 풀림

랭크 C: 보통 풀기 어려움

랭크 D: 약간 문제 있음 유동성 없음

랭크 E: 문제 있음 명백한 케이킹

<실시예 2>

극성 수지의 사용량을 40부로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.2를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 3>

극성 수지의 사용량을 10부로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.3을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 4>

중합성 단량체 조성물 1의 제조시, 스티렌 단량체를 55부 사용하도록 변경하고, 중합성 단량체 조성물 2의 제조시, n-부틸아크릴레이트를 45부 사용하도록 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.4를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 5>

중합성 단량체 조성물 1의 제조시, 스티렌 단량체를 55부 사용하도록 변경하고, 중합성 단량체 조성물 2의 제조시, 스티렌 단량체를 20부, n-부틸아크릴레이트를 25부 사용하도록 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.5를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 6>

극성 수지를 스티렌-α-메틸스티렌-메타크릴산-메타크릴산 메틸 공중합체(공중합비 65:30:1.5:2.5, Mp=80,000, Mw=82,000, Tg=119℃, 산값=20mgKOH/g, Mw/Mn=2.1)로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.6을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 7>

극성 수지를 스티렌-n부틸아크릴레이트-메타크릴산-메타크릴산 메틸 공중합체(공중합비 84:12:1.5:2.5, Mp=15,000, Mw=16,000, Tg=81℃, 산값=20mgKOH/g, Mw/Mn=2.1)로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.7을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 8>

수계 분산 매체 제조시에 있어서의 인산 칼슘의 양을 6부로 변경하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.8을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 9>

수계 분산 매체 제조시에 있어서의 인산 칼슘의 양을 2부로 변경하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.9를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 10>

FCA1001NS(후지꾸라 가세이사제)의 첨가량을 5부로 변경하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.10을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 11>

FCA1001NS(후지꾸라 가세이사제)를 첨가하지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.11을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 12>

디-t-부틸에테르(에테르 화합물 1)를 첨가하지 않는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.12를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 13>

FCA1001NS(후지꾸라 가세이사제)를 하기와 같이 합성되는 황 함유 중합체 1로 변경하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.13을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

(황 함유 중합체 1의 제조)

스티렌 100질량부

o-스티렌술폰산 메틸 15질량부

2,2'-아조비스이소부티로니트릴 1.3질량부

디메틸포름아미드 110질량부

냉각관, 교반기, 온도계 및 질소 도입관이 부착된 반응조 내에 스티렌, o-스티렌술폰산 메틸, 2,2'-아조비스이소부티로니트릴을 첨가하여 디메틸포름아미드에 용해시킨 후, 질소 분위기하에 70℃에서 5시간 중합시켰다. 반응 종료 후, 메탄올 500부에 재침전하여 회수하였다. 얻어진 중합체를 물 500부로 2회 세정하고, 감압 건조시킴으로써 하기 화학식 (1)로 표시되는 술폰산 메틸 유닛을 포함하는 황 함유 중합체 1(Mw=13200, Mw/Mn=2.6)을 얻었다.

<실시예 14>

디-t-부틸에테르(에테르 화합물 1)를 t-부틸이소부틸에테르(에테르 화합물 4)로 변경하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.14를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 15>

중합성 단량체 조성물 1의 제조시, 스티렌 단량체를 55부 사용하도록 변경하고, 중합성 단량체 조성물 2의 제조시, 스티렌 단량체를 3부, n-부틸아크릴레이트를 42부 사용하도록 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.15를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 16>

중합성 단량체 조성물 1의 제조시, 스티렌 단량체를 55부 사용하도록 변경하고, 중합성 단량체 조성물 2의 제조시, 스티렌 단량체를 17부, n-부틸아크릴레이트를 28부 사용하도록 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.16을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 17>

극성 수지를 스티렌-n부틸아크릴레이트-메타크릴산-메타크릴산 메틸 공중합체(공중합비 84:12:1.5:2.5, Mp=9,900, Mw=10,000, Tg=80℃, 산값=20mgKOH/g, Mw/Mn=2.2)로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.17을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<실시예 18>

극성 수지를 스티렌-n부틸아크릴레이트-메타크릴산-메타크릴산 메틸 공중합체(공중합비 84:12:1.5:2.5, Mp=20,000, Mw=22,000, Tg=81℃, 산값=20mgKOH/g, Mw/Mn=1.9)로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.18을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<비교예 1>

극성 수지를 스티렌-n부틸 아크릴레이트-메타크릴산-메타크릴산 메틸 공중합체(공중합비 84:12:1.5:2.5, Mp=15,000, Mw=16,000, Tg=81℃, 산값=20mgKOH/g, Mw/Mn=2.1) 10부로 변경하는 것을 제외하고는, 실시예 4와 마찬가지로 하여 시안 토너 No.19를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<비교예 2>

디-t-부틸에테르(에테르 화합물 1)를 첨가하지 않는 것 이외에는, 비교예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.20을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<비교예 3>

극성 수지를 스티렌-α-메틸스티렌-메타크릴산-메타크릴산 메틸 공중합체(공중합비 65:30:1.5:2.5, Mp=80,000, Mw=82,000, Tg=119℃, 산값=20mgKOH/g, Mw/Mn=2.1) 40부로 변경하고, 디-t-부틸에테르(에테르 화합물 1)를 첨가하지 않는 것 이외에는, 실시예 5와 마찬가지로 하여 시안 토너 No.21을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<비교예 4>

디-t-부틸에테르(에테르 화합물 1)를 0.05부 첨가하는 것 이외에는, 비교예 3과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.22를 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

<비교예 5>

극성 수지를 포화 폴리에스테르 수지(테레프탈산과 프로필렌옥시드 변성 비스페놀 A로부터 생성; Mp=9000, Mw=8900, Tg=72℃, 산값=12.0mgKOH/g, Mw/Mn=2.2) 20부로 변경하는 것 이외에는, 실시예 1과 마찬가지로 하여 시안 토너 No.23을 얻었다. 토너 물성을 표 1에, 평가 결과를 표 2에 나타낸다.

1: 감광 드럼
2: 대전 롤러
4Y: 옐로우 현상 장치
4M: 마젠타 현상 장치
4C: 시안 현상 장치
4Bk: 블랙 현상 장치
5: 중간 전사 드럼
5a: 도전성 지지체
5b: 탄성층
6: 클리너
8: 전사 부재
9: 정착 장치
9a: 가열 롤러
9b: 가압 롤러
24: 로터리 유닛
17a, 17b, 17c, 17d: 현상 수단
18a, 18b, 18c, 18d: 클리닝 수단
19a, 19b, 19c, 19d: 감광 드럼
20: 제전기
22: 정착기
23a, 23b, 23c, 23d: 잠상 형성 수단
24a, 24b, 24c, 24d: 전사 수단
25: 벨트
26: 배출구
29a, 29b, 29c, 29d: 화상 형성부
30a, 30b, 30c, 30d: 대전 수단
100: 현상 장치
101: 현상 블레이드
102: 토너 담지체
103: 도포 롤러
104: 토너
105: 피전사체
106: 전사 부재
107: 정착용 가압 롤러
108: 정착용 가열 롤러
109: 감광체
110: 1차 대전 부재(대전 롤러)
123: 노광
138: 클리너
241: 감광체
242: 대전 롤러
242a: 도전성 탄성층
242b: 심봉
243: 노광
244-1, 244-2, 244-3, 244-4: 현상 장치
245: 중간 전사 드럼
245a: 탄성층
245b: 도전성 지지체
246: 전사재
247: 전사 벨트
247a: 바이어스 롤러
247a1: 도전성 탄성층
247a2: 심봉
247c: 텐션 롤러
247d: 2차 전원 바이어스원
248: 클리닝 블레이드
249: 클리닝 수단
280: 클리닝 수단
281: 정착기
309: 클리닝용 대전 부재
310: 중간 전사 벨트
311: 텐션 롤러
312: 전사 롤러
313a: 2차 전사 대향 롤러
313b: 2차 전사 롤러
314, 315, 316: 바이어스 전원
410: 정착 벨트
416a, 416b: 필름(벨트) 가이드 부재
417a, 417b, 417c: 자성 코어
418: 여자 코일
419: 절연 부재(여자 코일 유지 부재)
422: 가압용 강성 스테이
426: 온도 센서
430: 가압 롤러(탄성)
430a: 심봉
430b: 탄성재층
440: 열 전도가 양호한 부재
450: 써모 스위치
N: 정착 닙
P: 전사재(기록재)

Claims (10)

1. 결착 수지, 착색제 및 왁스 성분을 적어도 함유하는 토너 입자와, 무기 미분체를 갖는 비자성 토너이며,
   1) 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도를 T1이라고 하였을 때, 상기 온도 T1에서의 상기 토너의 저장 탄성률(G'(T1))(dN/m²)의 값이
   5.00×10⁷≤G'(T1)≤1.00×10⁹을 만족하고,
   2) 상기 50 내지 80℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 0.80 내지 2.00을 나타내는 온도가 연속해서 15℃ 이상의 범위에서 존재하고,
   3) 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 항상 1.00 이상인 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
2. 제1항에 있어서, 상기 온도 T1에 있어서의 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ(T1))의 값이 1.00≤tanδ(T1)≤2.00을 만족하는 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 120 내지 160℃의 온도 범위에 있어서, 상기 토너의 저장 탄성률(G')과 손실 탄성률(G")의 비인 손실 탄젠트(tanδ)의 값이 최대가 되는 온도를 T2라고 하였을 때, 상기 온도 T2에서의 상기 토너의 손실 탄젠트(tanδ(T2))의 값이
   1.50≤tanδ(T2)≤4.50을 만족하고, 또한 상기 온도 T2에서의 상기 토너의 저장 탄성률(G'(T2))(dN/m²)이
   1.00×10³≤G'(T2)≤1.00×10⁵을 만족하는 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 플로우 테스터에 의해 측정되는 100℃에 있어서의 상기 토너의 용융 점도가
   5.00×10³ 내지 2.00×10⁴Paㆍs인 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토너 입자가 술폰산기, 술폰산염기, 또는 술폰산 에스테르기를 함유하는 중합체 또는 공중합체를 함유하는 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 하기 화학식 1 혹은 2로 표시되는 화합물을 더 함유하는 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
   <화학식 1>
   

   

   
   [식 중, R₁ 내지 R₆은 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기이고, 서로 동일하여도 되고 상이하여도 된다.]
   <화학식 2>
   

   

   
   [식 중, R₇ 내지 R₁₁은 탄소수 1 내지 6까지의 알킬기이고, 서로 동일하여도 되고 상이하여도 된다.]
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토너는, 플로우식 입자상 분석 장치에 의해 측정된 평균 원형도가 0.960 내지 0.995이고, 중량 평균 입경(D4)이 4.0 내지 9.0㎛인 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 무기 미분체는, 평균 1차 입경이 4 내지 80nm이고, 토너 입자 100질량부에 대하여 0.1 내지 4.0질량부 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토너 입자는, 수계 매체 중에서 조립하는 공정을 거쳐 제조되는 것을 특징으로 하는 비자성 토너.
10. 제9항에 있어서, 상기 토너 입자는 현탁 중합법으로 제조되는 것을 특징으로 하는 비자성 토너.

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