KR20130030183A - 정전하상 현상용 토너, 정전하상 현상제, 토너 카트리지, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치, 및, 화상 형성 방법 - Google Patents

Abstract

[과제] 전자사진 감광체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생을 억제한 정전하상 현상용 토너를 제공하는 것.
[해결 수단] 수분율이 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 토너 입자와, 체적평균 입경이 70nm 이상 400nm 이하, 평균 원형도가 0.5 이상 0.9 이하인 외첨제를 갖는 정전하상 현상용 토너이다.

Description

정전하상 현상용 토너, 정전하상 현상제, 토너 카트리지, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치, 및, 화상 형성 방법{ELECTROSTATIC CHARGE IMAGE DEVELOPING TONER, ELECTROSTATIC CHARGE IMAGE DEVELOPER, TONER CARTRIDGE, PROCESS CARTRIDGE, IMAGE FORMING APPARATUS, AND IMAGE FORMING METHOD}

본 발명은, 정전하상 현상용 토너, 정전하상 현상제, 토너 카트리지, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치, 및, 화상 형성 방법에 관한 것이다.

전자사진법에 있어서는, 일반적으로는, 광도전성 물질을 이용한 감광체(정전잠상 유지체) 표면에, 각종 수단에 의해 전기적으로 잠상을 형성하고, 형성된 잠상을, 토너를 함유하는 현상제를 사용하여 현상하여 현상상을 형성한 후, 이 현상상을, 필요에 따라 중간 전사체를 거쳐, 종이 등의 피전사체 표면에 전사하고, 가열, 가압, 가열 가압 등에 의해 정착하는 복수의 공정을 거쳐, 화상이 형성된다.

예를 들면, 특허문헌 1에서는, 「장기간 사용에 의한 토너 열화나 감광체 표면에의 토너의 고착 등을 방지하는 것을 목적으로 하여, 적어도 토너 입자 및 외첨제를 갖는 토너에 있어서, 당해 토너는, (a) 플로우식 입자상 분석 장치에 의해 측정되는 입자의 원형도 분포에 있어서, 0.920 내지 0.995의 평균 원형도를 갖고, 또한 원형도 0.950 미만의 입자를 2 내지 40개수% 함유하고 있고, 또한 (b) 콜터법에 의해 측정되는 중량평균 입경 2.0 내지 9.0㎛를 갖고 있고, 당해 외첨제는, 당해 토너 입자 상에서, 1차 입자 또는 2차 입자의 상태로 존재하고 있는 평균 장경 10 내지 400㎛ 및 형상 계수 SF-1이 100 내지 130의 무기 미분체(A)와, 입자가 복수 합일함으로써 생성된 형상 계수 SF-1이 150보다 큰 비구상 무기 미분체(B)를 적어도 갖고 있는 토너」가 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 2에서는, 「중부가 반응 혹은 중축합 반응에 의해 얻어진 수지와 착색제로 이루어지는 정전잠상 현상용 토너로서, 당해 토너는, (1) 원형도의 평균값이 0.95～0.99, (2) 원상당경의 평균값이 2.6～7.4㎛, (3) 산가가 20mgKOH/g 미만이고, 또한, 수산기가가 7～57mgKOH/g, (4) 30℃, 80%RH의 환경에 2시간 방치 후의 칼피셔(Karl Fischer) 수분계에 의한 수분량이 0.10% 이상 0.70% 미만, (5) 피크탑(peak top) 분자량이 3000～9500, Mw/Mn이 1.5～2.8인 정전잠상 현상용 토너」가 제안되어 있다.

또한, 특허문헌 3에서는, 「분산 안정제를 함유하는 수계 분산 매체 중에서 조립(造粒)하는 공정을 포함하는 방법에 의해 형성되는 착색 입자를 함유하는 정전하상 현상용 비자성 토너에 있어서, 당해 착색 입자의 체적평균 입경이 3～10㎛이며, 당해 정전하상 현상용 비자성 토너의 온도 32℃, 상대 습도 80%에 있어서의 흡착 수분량이, 0.1～0.25중량%인 것을 특징으로 하는 정전하상 현상용 비자성 토너」가 제안되어 있다.

일본 특개평11-174731호 공보 일본 특개2004-295110호 공보 일본 특개2007-121882호 공보

본 발명의 과제는, 정전잠상 유지체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생을 억제한 정전하상 현상용 토너를 제공하는 것이다.

상기 과제는, 이하의 수단에 의해 해결된다. 즉,

제1항에 따른 발명은,

토너 입자와 외부 첨가제를 함유하여 이루어지고,

상기 토너 입자는, 수분 함유율이 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하이며,

상기 외부 첨가제는, 체적평균 입경이 70nm 이상 400nm 이하, 평균 원형도가 0.5 이상 0.9 이하인, 정전하상 현상용 토너.

제2항에 따른 발명은,

외부 첨가제의 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너.

제3항에 따른 발명은,

토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너.

제4항에 따른 발명은,

외부 첨가제의 체적평균 입경이 100nm 이상 250nm 이하인 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너.

제5항에 따른 발명은,

외부 첨가제의 원형도의 표준 편차가, 0.1 이하인 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너.

제6항에 따른 발명은,

상기 외부 첨가제가 실리카 입자인 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너.

제7항에 따른 발명은,

상기 외부 첨가제의 함유량이, 토너 입자 100질량부에 대해, 0.9질량부 이상 3.5질량부 이하인 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너.

제8항에 따른 발명은,

상기 외부 첨가제가,

알코올을 함유하는 용매 중에, 0.6mol/L 이상 0.85mol/L 이하의 농도로 알칼리 촉매가 함유되는 알칼리 촉매 용액을 준비하는 공정과,

상기 알칼리 촉매 용액 중에, 상기 알코올에 대해, 0.002mol/(mol·min) 이상 0.009mol/(mol·min) 이하의 공급량으로 테트라알콕시실란을 공급함과 함께, 상기 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol당에 대해, 0.1mol 이상 0.4mol 이하로 알칼리 촉매를 공급하여 실리카 입자를 얻는 공정

을 거쳐 얻어진 실리카 입자인 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너.

제9항에 따른 발명은,

제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너를 함유하는 정전하상 현상제.

제10항에 따른 발명은,

상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 제9항에 기재된 정전하상 현상제.

제11항에 따른 발명은,

상기 정전하상 현상용 토너의 토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 제9항에 기재된 정전하상 현상제.

제12항에 따른 발명은,

토너 수용실을 갖고, 토너 수용실에 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너를 함유하는 토너 카트리지.

제13항에 따른 발명은,

상유지체와,

현상제를 사용하여, 상기 상유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너 화상을 형성하는 현상 수단을 갖고,

상기 현상제는, 제9항에 기재된 정전하상 현상용 현상제인, 화상 형성 장치용 프로세스 카트리지.

제14항에 따른 발명은,

상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 제13항에 기재된 화상 형성 장치용 프로세스 카트리지.

제15항에 따른 발명은,

상유지체와,

상기 상유지체의 표면을 대전시키는 대전 수단과,

상기 상유지체의 표면에 정전잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과,

현상제를 사용하여, 상기 상유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너 화상을 형성하는 현상 수단과,

상기 현상된 토너상을 피전사체에 전사하는 전사 수단을 갖고,

상기 현상제는, 제9항에 기재된 정전하상 현상용 현상제인, 화상 형성 장치.

제16항에 따른 발명은,

상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 제15항에 기재된 화상 형성 장치.

제17항에 따른 발명은,

상기 정전하상 현상용 토너의 토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 제15항에 기재된 화상 형성 장치.

제18항에 따른 발명은,

상유지체의 표면을 대전시키는 대전 공정과,

상기 상유지체의 표면에 정전잠상을 형성하는 잠상 형성 공정과,

현상제를 사용하여, 상기 상유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너 화상을 형성하는 현상 공정과,

상기 현상된 토너상을 피전사체에 전사하는 전사 공정을 갖고,

상기 현상제는, 제9항에 기재된 정전하상 현상용 현상제인 화상 형성 방법.

제19항에 따른 발명은,

상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 제18항에 기재된 화상 형성 방법.

제20항에 따른 발명은,

상기 정전하상 현상용 토너의 토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 제18항에 기재된 화상 형성 방법.

제1항 또는 제3항에 따른 발명에 의하면, 수분율이 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 토너 입자와, 체적평균 입경이 70nm 이상 400nm 이하, 평균 원형도가 0.5 이상 0.9 이하인 외첨제를 조합하지 않는 경우에 비해, 정전잠상 유지체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생을 억제한 정전하상 현상용 토너를 제공할 수 있다.

제2항에 따른 발명에 의하면, 외첨제의 원형도의 표준 편차가 상기 범위 외의 경우에 비해, 정전잠상 유지체의 편마모가 억제된 정전하상 현상용 토너를 제공할 수 있다.

제8항에 따른 발명에 의하면, 외첨제가 상기 공정을 거쳐 얻어진 실리카 입자가 아닌 경우에 비해, 정전잠상 유지체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생을 억제한 정전하상 현상용 토너를 제공할 수 있다.

제9항～제20항에 따른 발명에 의하면, 수분율이 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하의 토너 입자와, 체적평균 입경이 70nm 이상 400nm 이하, 평균 원형도가 0.5 이상 0.9 이하인 외첨제의 조합을 갖지 않은 정전하상 현상용 현상제를 사용하는 경우에 비해, 정전잠상 유지체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생을 억제하는 정전하상 현상용 현상제, 토너 카트리지, 프로세스 카트리지, 화상 형성 장치, 및 화상 형성 방법을 제공할 수 있다.

[도 1] 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치의 일례를 나타내는 개략 구성도.
[도 2] 본 실시 형태에 따른 프로세스 카트리지의 일례를 나타내는 개략 구성도.

이하, 본 발명의 일례인 실시 형태에 대해 상세하게 설명한다.

[정전하상 현상용 토너]

본 실시 형태에 따른 정전하상 현상용 토너(이하, 단지 「토너」라 한다)는, 토너 입자와, 외첨제를 함유하여 구성되어 있다.

토너 입자는, 수분율이 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하이다.

한편, 외첨제는, 체적평균 입경이 70nm 이상 400nm 이하이고, 평균 원형도가 0.5 이상 0.9 이하이다.

본 실시 형태에 따른 토너는, 상기 구성에 의해, 정전잠상 유지체(예를 들면 전자사진 감광체)의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생이 억제된다.

이 이유는 명확하지 않지만, 이하에 나타내는 이유에 의한 것으로 생각된다.

우선, 종래, 기계적인 부하에 의해, 외첨제가 토너 입자에 매몰하는 것을 억제하는 목적에서, 외첨제로서, 구상의 대경(大徑) 외첨제가 사용되고 있다.

그러나, 구상의 대경 외첨제를 사용하면, 클리닝 블레이드와 정전잠상 유지체와의 접촉부로부터의 외첨제의 빠져나감이 발생하여, 색줄무늬가 발생하는 경우가 있다. 이 현상은, 특히, 저온저습 환경 하에서 저화상 밀도의 동 패턴 화상이 연속하여 프린트되면, 비화상부의 위치의 클리닝 블레이드와 정전잠상 유지체와의 접촉부에, 외첨제가 머물기 어려워, 현저하게 발생하기 쉽다.

한편, 외첨제를 이형화하면, 클리닝 블레이드에 대한 긁어냄성이 향상하므로, 클리닝 블레이드와 정전잠상 유지체와의 접촉부로부터의 외첨제의 빠져나감이 억제된다고 생각된다.

그러나, 외첨제를 이형화하면, 토너 입자에 대한 외첨제의 접촉 면적이 저감하기 때문에, 외첨제가 토너 입자로부터 유리하기 쉬워져, 그 결과, 외첨제가 과잉으로 클리닝 블레이드와 정전잠상 유지체와의 접촉부에 공급되고, 그 결과, 정전잠상 유지체의 마모가 증가하는 경향이 있다.

이것에 대해, 본 실시 형태에서는, 외첨제로서의 기능(스페이서 기능)을 확보함과 함께 토너 입자로부터 유리하기 어려운 체적평균 입경(70nm 이상 400nm 이하)을 갖고, 클리닝 블레이드와 정전잠상 유지체와의 접촉부로부터의 외첨제의 빠져나감을 억제하는 목적에서 이형화(평균 원형도 0.5 이상 0.9 이하)한 외첨제를 채용한다.

그리고, 이형화한 외첨제와, 적당한 수분을 유지한 토너 입자(수분율을 상기 범위의 토너 입자)를 조합함으로써, 토너 입자 표면에 존재하는 수분의 액가교력에 의해, 토너 입자에 대한 이형화한 외첨제의 부착력을 향상시켜, 토너 입자에 대한 이형화한 외첨제의 유리가 억제된다고 생각된다.

따라서, 본 실시 형태에 따른 토너는, 정전잠상 유지체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생이 억제된다고 생각된다.

이하, 본 실시 형태에 따른 토너의 구성에 대해 상세하게 설명한다.

(토너 입자)

토너 입자는, 그 수분율이 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하이지만, 바람직하게는 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5질량% 이상 2.0질량% 이하이다.

토너 입자의 수분율이, 0.1% 이상으로 함으로써, 토너 입자 표면에 존재하는 수분의 액가교력이 발현하기 어려워, 토너 입자에 대한 외첨제의 부착력이 저감하여, 외첨제의 유리가 억제된다.

한편, 토너 입자의 수분율이, 5.0질량% 이하로 함으로써, 과잉의 수분을 유지하는 것에 의한 토너 입자의 표면 경도의 저하에 의한 외첨제의 매몰이 억제된다.

토너 입자의 수분율을 상기 범위로 조정하는 방법으로서는, 예를 들면, 공지의 용융 현탁법, 유화 응집·합일법, 용해 현탁법 등을 채용하여, 토너 입자의 건조 온도나 건조 시간을 조정하는 방법을 들 수 있다.

토너 입자의 수분율은, 22.5℃/50%RH의 환경에 24시간 방치한 토너를 칼피셔 적정 장치를 사용하여, 정전압 분극 전압 적정법에 의해 측정한 것이다. 예를 들면, 미쯔비시가세이사제의 용량 적정식 수분 측정 장치 KF-06형에 의해 측정한다. 즉 마이크로 시린지로, 순수를 10μl 정칭(精秤)하고, 이 물을 제거하기 위해서는 필요한 시약 적정량에 의해, 칼피셔 시약 1ml당의 수분(mg)을 산출한다. 다음으로, 측정 샘플을 100mg 이상 200mg 이하의 범위로 정칭하여, 측정 플라스크 내에서 5분간 마그네틱 스터러에 의해 충분히 분산시킨다. 분산 후, 측정을 개시하여, 적정에 필요한 칼피셔 시약의 적정량(ml)을 적산하여 하기 식에 의해 수분량 및 수분율을 산출하고, 그 수분율로 칼피셔 수분율을 나타낸 것이다.

·수분량(mg)=시약 소비량(ml)×시약 역가(reagent titer)(mgH₂O/ml)

·수분율(%)=[수분량(mg)/샘플량(mg)]×100

토너 입자로서 구체적으로는, 예를 들면, 결착 수지와, 필요에 따라, 착색제와, 이형제와, 기타 첨가제를 함유하여 구성된다.

결착 수지로서는, 특히 제한은 없지만, 예를 들면, 스티렌, 파라클로로스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌류; 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산n-프로필, 아크릴산n-부틸, 아크릴산라우릴, 아크릴산2-에틸헥실, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산n-프로필, 메타크릴산라우릴, 메타크릴산2-에틸헥실 등의 비닐기를 갖는 에스테르류; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 비닐니트릴류; 비닐메틸에테르, 비닐이소부틸에테르 등의 비닐에테르류; 비닐메틸케톤, 비닐에틸케톤, 비닐이소프로페닐케톤 등의 비닐케톤류; 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등의 폴리올레핀류 등의 단량체로 이루어지는 단독 중합체, 또는 이들을 2종 이상 조합하여 얻어지는 공중합체, 또한 이들의 혼합물을 들 수 있다. 또한, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리에테르 수지 등, 비(非)비닐 축합 수지, 또는, 이들과 상기 비닐 수지와의 혼합물이나, 이들의 공존 하에서 비닐계 단량체를 중합하여 얻어지는 그래프트 중합체 등을 들 수 있다.

스티렌 수지, (메타)아크릴 수지, 스티렌-(메타)아크릴계 공중합 수지는, 예를 들면, 스티렌계 단량체 및 (메타)아크릴산계 단량체를, 단독 또는 적절히 조합하여 공지의 방법에 의해 얻어진다. 또, 「(메타)아크릴」이란, 「아크릴」 및 「메타크릴」의 어느 하나를 포함하는 표현이다.

폴리에스테르 수지는, 디카르복시산 성분과 디올 성분 중에서 호적한 것을 선택하여 조합하여, 예를 들면, 에스테르 교환법 또는 중축합법 등, 종래 공지의 방법을 사용하여 합성함으로써 얻어진다.

스티렌 수지, (메타)아크릴 수지 및 이들의 공중합 수지를 결착 수지로서 사용하는 경우, 중량평균 분자량 Mw가 20,000 이상 100,000 이하, 수평균 분자량 Mn이 2,000 이상 30,000 이하의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다. 한편, 폴리에스테르 수지를 결착 수지로서 사용하는 경우는, 중량평균 분자량 Mw가 5,000 이상 40,000 이하, 수평균 분자량 Mn이 2,000 이상 10,000 이하의 범위의 것을 사용하는 것이 바람직하다.

결착 수지의 유리전이 온도는, 40℃ 이상 80℃ 이하의 범위에 있는 것이 바람직하다. 유리전이 온도가 상기 범위임으로써, 최저 정착 온도가 유지되기 쉬워진다.

착색제로서는, 공지의 착색제이면 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 퍼니스(furnace) 블랙, 채널 블랙, 아세틸렌 블랙, 써멀 블랙 등의 카본 블랙, 벵갈라, 감청, 산화티탄 등의 무기 안료, 패스트 옐로우, 디스아조 옐로우, 피라졸론 레드, 킬레이트 레드, 브릴리언트 카민, 파라 브라운 등의 아조 안료, 구리프탈로시아닌, 무금속 프탈로시아닌 등의 프탈로시아닌 안료, 플라반트론(flavanthrone) 옐로우, 디브로모안트론 오렌지, 페릴렌 레드, 퀴나크리돈 레드, 디옥사진 바이올렛 등의 축합 다환계 안료를 들 수 있다.

특히, 착색제 중에서도, 아조계 안료가 토너의 수분량에 대해 너무 적어지지 않는 점에서 보다 바람직하다. 이것은 아조기의 부분이 친수성을 갖기 때문에, 결착 수지의 친수기 부분과의 상호 작용에서 수분을 어느 정도 유지할 수 있는 것으로 생각된다.

즉, 본 실시 형태에 따른 토너는, 정전잠상 유지체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생을 억제하는 관점에서, 아조계 안료를 함유하는 마젠타 토너 입자를 갖는 마젠타 토너의 태양이 호적하다.

또, 아조계 안료로서는 C.I. Pigment Red37, 38, 41, 111, C.I. Pigment Orange13, 15, 16, 34, 44 등의 디스아조계 안료, C.I. Pigment Red144, 166, 214, 220, 221, 242, 248, 262, C.I. Pigment Orange31 등의 디스아조 축합계 안료를 호적하게 들 수 있다.

착색제는, 필요에 따라 표면 처리된 착색제를 사용해도 좋고, 분산제와 병용해도 된다. 또한, 착색제는, 복수종을 병용해도 된다.

착색제의 함유량으로서는, 결착 수지의 전 질량에 대해, 1질량% 이상 30질량% 이하의 범위가 바람직하다.

이형제로서는, 예를 들면, 탄화수소계 왁스; 카나우바 왁스, 라이스 왁스, 칸델릴라 왁스 등의 천연 왁스; 몬탄 왁스 등의 합성 혹은 광물·석유계 왁스; 지방산에스테르, 몬탄산에스테르 등의 에스테르계 왁스 등을 들 수 있지만, 이것에 한정되는 것은 아니다.

이형제의 융점은, 보존성의 관점에서, 50℃ 이상인 것이 바람직하고, 60℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한, 내오프셋성의 관점에서, 110℃ 이하인 것이 바람직하고, 100℃ 이하인 것이 보다 바람직하다.

이형제의 함유량은, 1질량% 이상 15질량% 이하가 바람직하고, 2질량% 이상 12질량% 이하가 보다 바람직하고, 3질량% 이상 10질량% 이하가 보다 더 바람직하다.

그 밖의 첨가제로서는, 예를 들면, 자성체, 대전 제어제, 무기 분체 등을 들 수 있다.

토너 입자의 형상 계수 SF1이 125 이상 140 이하(바람직하게는 125 이상 135 이하, 보다 바람직하게는 130 이상 135 이하)이며, 형상 계수 SF2가 105 이상 130 이하(바람직하게는 110 이상 125 이하, 보다 바람직하게는 115 이상 120 이하)인 것이 좋다.

토너 입자의 형상 계수 SF1은, 하기 식에 의해 구해진다.

·식: 형상 계수 SF1=(ML²/A)×(π/4)×100

상기 식 중, ML은 토너 입자의 절대 최대길이, A는 토너 입자의 투영 면적을 각각 나타낸다.

형상 계수 SF1은, 주로 현미경 화상 또는 주사전자 현미경(SEM) 화상을 화상 해석 장치를 사용하여 해석함으로써 수치화되어, 예를 들면, 이하와 같이 하여 산출할 수 있다. 즉, 슬라이드 유리 표면에 산포한 토너 입자의 광학 현미경상을, 비디오 카메라를 통하여 루젝스 화상 해석 장치에 집어넣고, 100개의 토너 입자의 최대길이와 투영 면적을 구하고, 상기 식에 의해 계산하고, 그 평균값을 구함으로써 얻어진다.

토너 입자의 형상 계수 SF2는, 다음과 같이 하여 구한다.

주사형 전자 현미경(예를 들면 히다치가부시키가이샤제 : S-4100 등)을 사용하고 토너 입자를 관찰하여 화상을 촬영하고, 이 화상을 화상 해석 장치(예를 들면 LUZEXⅢ, 니레코사제)에 집어넣고 100개의 각각의 토너 입자에 대해, 다음식에 의거하여 SF2를 산출하고, 그 평균값을 구하고, 형상 계수 SF2로 한다. 또, 전자 현미경은 1시야 중에 외첨제가 3개 이상 20개 이하 정도 비치도록 배율을 조정하고, 복수 시야의 관찰을 합하여 다음식에 의거하여 SF2를 산출했다.

·식: 형상 계수 SF2=「PM²/(4·A·π)」×100

여기서, 식 중, PM는, 토너 입자의 주위길이를 나타낸다. A는, 토너 입자의 투영 면적을 나타낸다. π는, 원주율을 나타낸다.

토너 입자의 체적평균 입경으로서는, 2㎛ 이상 10㎛ 이하가 바람직하고, 4㎛ 이상 8㎛ 이하가 보다 바람직하다.

토너 입자의 체적평균 입경의 측정은, 콜터 멀티사이저-II형(베크먼-콜터사제)을 사용하여, 50㎛의 어퍼쳐경으로 측정한다. 이 때, 측정은, 토너 입자를 전해질 수용액(아이소톤 수용액)에 분산시켜, 초음파에 의해 30초 이상 분산시킨 후에 행한다.

측정법으로서는, 분산제로서 계면활성제, 바람직하게는 알킬벤젠설폰산나트륨의 5% 수용액 2ml 중에, 측정 시료를 0.5 내지 50mg 가하고, 이것을 상기 전해액 100 내지 150ml 중에 첨가한다. 이 측정 시료를 현탁시킨 전해액을 초음파 분산기로 약 1분간 분산 처리를 행하여, 입자의 입도 분포를 측정한다. 측정하는 입자수는 50,000이다.

측정된 입도 분포를, 분할된 입도 범위(채널)에 대해, 체적에 대해 소경측으로부터 누적 분포를 그려, 누적50%가 되는 입경을 체적평균 입경으로 정의한다.

(외첨제)

외첨제는, 체적평균 입경이 70nm 이상 400nm 이하이고, 평균 원형도가 0.5 이상 0.9 이하이다.

외첨제의 체적평균 입경은, 70nm 이상 400nm 이하이지만, 바람직하게는 100nm 이상 350nm 이하, 보다 바람직하게는 100nm 이상 250nm 이하이다.

외첨제의 체적평균 입경을 70nm 이상으로 함으로써, 외첨제로서의 기능(스페이서 기능)이 확보된다.

한편, 외첨제의 체적평균 입경을 400nm 이하로 함으로써, 토너 입자로부터의 유리가 억제됨과 함께, 기계적 부하에 의한 결손이 억제된다.

외첨제의 체적평균 입경은, 토너 입자에 실리카 입자를 분산시킨 후의 실리카 입자의 1차 입자 100개를 SEM(Scanning Electron Microscope) 장치에 의해 관찰하여, 1차 입자의 화상 해석에 의해 입자마다의 최장경, 최단경을 측정하고, 이 중간값에서 구상당경을 측정한다. 얻어진 구상당경의 누적 빈도에 있어서의 50%경(D50v)을 외첨제의 체적평균 입경으로 한다.

외첨제의 평균 원형도는, 0.5 이상 0.9 이하이지만, 바람직하게는 0.5 이상 0.8 이하이다.

외첨제의 평균 원형도를 0.5 이상으로 함으로써, 기계적 부하가 가해진 경우에 응력 집중을 억제하여, 기계적 부하에 의한 결손이 억제된다.

한편, 외첨제의 평균 원형도를 0.9 이하로 함으로써, 외첨제가 이형상이 되어, 클리닝 블레이드와 정전잠상 유지체와의 접촉부에서의 외첨제의 빠져나감이 억제된다.

외첨제의 원형도는, 토너 입자에 실리카 입자를 분산시킨 후의 외첨제의 1차 입자를, SEM 장치에 의해 관찰하여, 얻어진 1차 입자의 화상 해석에서, 하기 식에 의해 산출되는 「100/SF2」로서 얻어진다.

원형도(100/SF2)=4π×(A/I²)

〔식 중, I는 화상상에 있어서의 실리카 입자의 1차 입자의 주위길이를 나타내며, A는 외첨제의 1차 입자의 투영 면적을 나타낸다. SF2는 형상 계수를 나타낸다〕

그리고, 외첨제의 평균 원형도는, 상기 화상 해석에 의해 얻어진 1차 입자 100개의 원상당경의 누적 빈도에 있어서의 50% 원형도로서 얻어진다.

외첨제의 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 것이 좋고, 바람직하게는 0.2 이하, 보다 바람직하게는 0.1 이하이다.

외첨제의 원형도의 표준 편차를 0.3 이하로 함으로써, 외첨제 전체에 점하는 동 정도의 원형도를 갖는 외첨제의 비율이 높아지기 쉬워진다. 그 결과, 외첨제에 의한 정전잠상 유지체의 편마모가 억제되기 쉬워진다. 이것은, 외첨제의 원형도가 다르면, 정전잠상 유지체의 마모의 정도도 다르므로, 외첨제 전체에 점하는 동 정도의 원형도를 갖는 외첨제의 비율이 높아지면, 그 정도가 보다 균일화된다고 생각되기 때문이다.

외첨제의 원형도의 표준 편차는, 기술한 바에 따라, 외첨제의 원형도를 구하고, 얻어진 외첨제의 원형도에 대해, 각 외첨제의 원형도와 평균 원형도와의 차의 2승의 합을 구하고 전 외첨제의 입자수로 나누어, 그 값의 평방근을 취한 것으로서 산출된다.

외첨제로서는, 상기 특성을 만족시키는, 무기 입자, 유기 입자 등, 주지의 것을 들 수 있다. 무기 입자로서는, 예를 들면, 실리카(예를 들면, 퓸드 실리카, 졸겔 실리카 등), 알루미나, 티타니아, 산화아연, 산화주석, 산화철, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 인산3칼슘, 산화세륨, 산화주석, 산화철 등의 통상 토너 표면의 외첨제로서 사용되는 모든 입자를 들 수 있다.

유기 입자로서는, 예를 들면, 비닐계 수지, 폴리에스테르 수지, 실리콘 수지, 불소계 수지 등의 통상 토너 표면의 외첨제로서 사용되는 모든 입자를 들 수 있다.

이들 외첨제는, 표면에 소수화 처리가 실시되어 있는 것이 좋다.

이들 외첨제 중에서도, 외첨제로서는, 실리카 입자인 것이 바람직하다.

실리카 입자로서는, 예를 들면, 물유리를 원료로서 실리카졸을 얻는 방법이나, 알콕시실란으로 대표되는 규소 화합물을 원료로 하여, 졸겔법에 의해 입자를 생성하는, 이른바 습식 방법에 의해 제조해도 좋지만, 상기 특성을 만족시키는 이형상의 실리카 입자를 얻는 관점에서, 하기 실리카 입자의 제조 방법(이하, 본 실리카 입자의 제조 방법이라 한다)에 의해 얻어진 것임이 좋다.

이하, 본 실리카 입자의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실리카 입자의 제조 방법은, 알코올을 함유하는 용매 중에, 0.6mol/L 이상 0.87mol/L 이하의 농도로 알칼리 촉매가 함유되는 알칼리 촉매 용액을 준비하는 공정(이하, 「알칼리 촉매 용액 준비 공정」이라 하는 경우가 있다)과, 상기 알칼리 촉매 용액 중에, 테트라알콕시실란을 공급함과 함께, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol당에 대해 0.1mol 이상 0.4mol 이하로 알칼리 촉매를 공급하는 공정(이하, 「입자 생성 공정」이라 하는 경우가 있다)을 갖는다.

즉, 본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 상기 농도의 알칼리 촉매가 함유되는 알코올의 존재 하에, 원료인 테트라알콕시실란과, 별도, 촉매인 알칼리 촉매를 각각 상기 관계로 공급하면서, 테트라알콕시실란을 반응시켜, 실란 입자를 생성하는 방법이다.

본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 상기 방법에 의해, 조대(粗大) 응집물의 발생이 적고, 상기 특성을 만족시키는 이형상의 실리카 입자가 얻어진다.

특히, 본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 표면이 만곡상으로 구성된 둥그스름함을 띤 이형상의 실리카 입자가 얻어지므로, 건식의 제법으로 얻어지는 표면이 예각상으로 뾰족한 돌기를 갖는 이형상의 실리카 입자에 비해, 토너 입자에 대한 접촉 면적이 커져, 이형상의 실리카 입자이어도, 토너 입자로부터의 이탈이 억제되기 쉽고, 또는, 기계적 부하에 의한 결손도 억제되기 쉽고, 그 결과, 정전잠상 유지체의 마모를 억제하면서, 색줄무늬의 발생이 억제되기 쉬워진다.

이 이유는, 명확하지는 않지만 이하의 이유에 의한 것으로 생각된다.

우선, 알코올을 함유하는 용매 중에, 알칼리 촉매가 함유되는 알칼리 촉매 용액을 준비하고, 이 용액 중에 테트라알콕시실란과 알칼리 촉매를 각각 공급하면, 알칼리 촉매 용액 중에 공급된 테트라알콕시실란이 반응하여, 핵 입자가 생성된다. 이 때, 알칼리 촉매 용액 중의 알칼리 촉매 농도가 상기 범위에 있으면, 2차 응집물 등의 조대 응집물의 생성을 억제하면서, 원형도가 낮은 핵 입자가 생성한다고 생각된다. 이것은, 알칼리 촉매는, 촉매 작용 이외에, 생성되는 핵 입자의 표면에 배위하여, 핵 입자의 형상, 분산 안정성에 기여하지만, 그 양이 상기 범위 내이면, 알칼리 촉매가 핵 입자의 표면을 균일하게 덮지 않기 때문에(즉, 알칼리 촉매가 핵 입자의 표면에 편재하여 부착하기 때문에), 핵 입자의 분산 안정성은 유지하지만, 핵 입자의 표면 장력 및 화학적 친화성에 부분적인 치우침이 생겨, 원형도가 낮은 핵 입자가 생성된다고 생각되기 때문이다.

그리고, 테트라알콕시실란과 알칼리 촉매와의 공급을 각각 계속해가면, 테트라알콕시실란의 반응에 의해, 생성한 핵 입자가 성장하여, 실란 입자가 얻어진다. 여기서, 이 테트라알콕시실란과 알칼리 촉매와의 공급을, 그 공급량을 상기 관계로 유지하면서 행함으로써, 2차 응집물 등의 조대 응집물의 생성을 억제하면서, 원형도가 낮은 핵 입자가 그 이형성을 유지한 그대로 입자 성장하여, 결과, 원형도가 낮은 실리카 입자가 생성된다고 생각된다. 이것은, 이 테트라알콕시실란과 알칼리 촉매와의 공급량을 상기 관계로 함으로써, 핵 입자의 분산을 유지하면서도, 핵 입자 표면에 있어서의 장력과 화학적 친화성의 부분적인 치우침이 유지되므로, 이형성을 유지하면서의 핵 입자의 입자 성장이 생긴다고 생각되기 때문이다.

이상에서, 본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 조대 응집물의 발생이 적고, 이형상의 실리카 입자가 얻어진다고 생각된다.

그리고, 본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 이형성을 유지하면서의 핵 입자의 입자 성장이 생기므로, 표면이 만곡상으로 구성된 둥그스름함을 띤 이형상의 실리카 입자가 얻어진다고 생각된다.

여기서, 테트라알콕시실란의 공급량은, 실리카 입자의 입도 분포나 원형도에 관계한다고 생각된다. 테트라알콕시실란의 공급량을, 0.002mol/(mol·min) 이상 0.0055mol/(mol·min) 미만으로 함으로써, 적하된 테트라알콕시실란과 핵 입자와의 접촉 확률을 낮추어, 테트라알콕시실란끼리의 반응이 일어나기 전에, 테트라알콕시실란이 핵 입자에 치우침없이 공급된다고 생각된다. 따라서, 테트라알콕시실란과 핵 입자와의 반응을 치우침없이 발생시킬 수 있다고 생각된다. 그 결과, 입자 성장의 불균일을 억제하여, 분포폭이 좁은 실리카 입자를 제조할 수 있다고 생각된다.

또, 실리카 입자의 체적평균 입경은, 테트라알콕시실란의 총공급량에 의존한다고 생각된다.

또한, 본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 이형상의 핵 입자를 생성시켜, 이 이형상을 유지한 그대로 핵 입자를 성장시켜 실리카 입자가 생성된다고 생각되므로, 기계적 부하에 대한 형상 안정성이 높은 이형상의 실리카 입자가 얻어진다고 생각된다.

또한, 본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 생성한 이형상의 핵 입자가 이형상을 유지한 그대로 입자 성장되어, 실리카 입자가 얻어진다고 생각되므로, 기계적 부하에 강하여, 부서지기 어려운 실리카 입자가 얻어진다고 생각된다.

또한, 본 실리카 입자의 제조 방법에서는, 알칼리 촉매 용액 중에, 테트라알콕시실란과 알칼리 촉매를 각각 공급함으로써, 테트라알콕시실란의 반응을 발생시켜, 입자 생성을 행하고 있으므로, 종래의 졸겔법에 의한 이형 실리카 입자를 제조하는 경우에 비해, 총사용 알칼리 촉매량이 적어지고, 그 결과, 알칼리 촉매의 제거 공정의 생략도 실현된다. 이것은, 특히, 고순도가 요구되는 제품에 실리카 입자를 적용하는 경우에 유리하다.

다음으로, 알칼리 촉매 용액 준비 공정에 대해 설명한다.

알칼리 촉매 용액 준비 공정은, 알코올을 함유하는 용매를 준비하여, 이것에 알칼리 촉매를 첨가하여, 알칼리 촉매 용액을 준비한다.

알코올을 함유하는 용매는, 알코올 단독의 용매이어도 되고, 필요에 따라 물, 아세톤, 메틸에틸케톤, 메틸이소부틸케톤 등의 케톤류, 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 부틸셀로솔브, 아세트산셀로솔브 등의 셀로솔브류, 디옥산, 테트라히드로푸란 등의 에테르류 등의 다른 용매와의 혼합 용매이어도 된다.

혼합 용매의 경우, 알코올의 다른 용매에 대한 양은 80질량% 이상(바람직하게는 90질량% 이상)인 것이 좋다.

또, 알코올로서는, 예를 들면, 메탄올, 에탄올 등의 저급 알코올을 들 수 있다.

한편, 알칼리 촉매로서는, 테트라알콕시실란의 반응(가수 분해 반응, 축합 반응)을 촉진시키기 위한 촉매이며, 예를 들면, 암모니아, 요소, 모노아민, 4급 암모늄염 등의 염기성 촉매를 들 수 있고, 특히 암모니아가 바람직하다.

알칼리 촉매의 농도(함유량)는, 0.6mol/L 이상 0.87mol/L이며, 바람직하게는 0.63mol/L 이상 0.78mol/L이며, 보다 바람직하게는 0.66mol/L 이상 0.75mol/L이다.

알칼리 촉매의 농도가, 0.6mol/L보다 적으면, 생성한 핵 입자의 성장 과정의 핵 입자의 분산성이 불안정하게 되어, 2차 응집물 등의 조대 응집물이 생성되거나, 겔화상이 되거나 하여, 입도 분포가 악화하는 경우가 있다.

한편, 알칼리 촉매의 농도가, 0.87mol/L보다 많으면, 생성한 핵 입자의 안정성이 과대하게 되어, 진구상(眞球狀)의 핵 입자가 생성되어, 평균 원형도가 0.90 이하의 이형상의 핵 입자를 얻는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.

또, 알칼리 촉매의 농도는, 알코올 촉매 용액(알칼리 촉매+알코올을 함유하는 용매)에 대한 농도이다.

입자 생성 공정에 대해 설명한다.

입자 생성 공정은, 알칼리 촉매 용액 중에, 테트라알콕시실란과, 알칼리 촉매를 각각 공급하여, 당해 알칼리 촉매 용액 중에서, 테트라알콕시실란을 반응(가수 분해 반응, 축합 반응)시켜, 실리카 입자를 생성하는 공정이다.

이 입자 생성 공정에서는, 테트라알콕시실란의 공급 초기에, 테트라알콕시실란의 반응에 의해 핵 입자가 생성한 후(핵 입자 생성 단계), 이 핵 입자의 성장을 거쳐(핵 입자 성장 단계), 실리카 입자가 생성한다.

알칼리 촉매 용액 중에 공급하는 테트라알콕시실란으로서는, 예를 들면, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 테트라프로폭시실란, 테트라부톡시실란 등을 들 수 있지만, 반응 속도의 제어성이나 얻어지는 실리카 입자의 형상, 입경, 입도 분포 등의 점에서, 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란이 좋다.

테트라알콕시실란의 공급량은, 알칼리 촉매 용액 중의 알코올에 대해, 0.002mol/(mol·min) 이상 0.0055mol/(mol·min) 이하로 한다.

이것은, 알칼리 촉매 용액을 준비하는 공정에서 사용한 알코올 1mol에 대해, 1분간당 0.002mol 이상 0.0055mol 이하의 공급량으로 테트라알콕시실란을 공급하는 것을 의미한다.

또, 실리카 입자의 입경에 대해서는, 테트라알콕시실란의 종류나, 반응 조건에도 의하지만, 입자 생성의 반응에 사용하는 테트라알콕시실란의 총공급량을, 예를 들면 실리카 입자 분산액 1L에 대해 0.756mol 이상으로 함으로써, 입경이 70nm 이상의 1차 입자가 얻어지고, 실리카 입자 분산액 1L에 대해 4.4mol 이하로 함으로써, 입경이 400nm 이하의 1차 입자가 얻어진다.

테트라알콕시실란의 공급량이, 0.002mol/(mol·min)보다 적으면, 적하된 테트라알콕시실란과 핵 입자와의 접촉 확률을 보다 내리게는 되지만, 테트라알콕시실란의 총공급량을 적하 종료까지에 장시간을 요하여, 생산 효율이 나쁘다.

테트라알콕시실란의 공급량이 0.0055mol/(mol·min)를 초과하면, 적하된 테트라알콕시실란과 핵 입자가 반응하기 전에, 테트라알콕시실란끼리의 반응을 발생시키게 된다고 생각된다. 그 때문에, 핵 입자에의 테트라알콕시실란 공급의 편재화를 조장하여, 핵 입자 형성의 불균일을 가져오므로, 형상 분포의 분포폭이 확대하여, 원형도의 표준 편차가 0.3 이하의 실리카를 제조하는 것이 곤란하게 되는 경우가 있다.

테트라알콕시실란의 공급량은, 0.002mol/(mol·min) 이상 0.0045mol/(mol·min) 이하가 바람직하고, 보다 바람직하게는, 0.002mol/(mol·min) 이상 0.0035mol/(mol·min) 이하이다.

한편, 알칼리 촉매 용액 중에 공급하는 알칼리 촉매는, 상기 예시한 것을 들 수 있다. 이 공급하는 알칼리 촉매는, 알칼리 촉매 용액 중에 미리 함유되는 알칼리 촉매와 동일한 종류의 것이어도 되고, 다른 종류의 것이어도 좋지만, 동일한 종류의 것임이 좋다.

알칼리 촉매의 공급량은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol당에 대해 0.1mol 이상 0.4mol 이하로 하고, 바람직하게는 0.14mol 이상 0.35mol 이하, 보다 바람직하게는 0.18mol 이상 0.30mol 이하이다.

알칼리 촉매의 공급량이, 0.1mol보다 적으면, 생성한 핵 입자의 성장 과정의 핵 입자의 분산성이 불안정하게 되어, 2차 응집물 등의 조대 응집물이 생성하거나, 겔화상이 되거나 하여, 입도 분포가 악화하는 경우가 있다.

한편, 알칼리 촉매의 공급량이, 0.4mol보다 많으면, 생성한 핵 입자의 안정성이 과대하게 되어, 핵 입자 생성 단계에서 원형도가 낮은 핵 입자가 생성되어도, 그 핵 입자 성장 단계에서 핵 입자가 구상으로 성장하여, 원형도가 낮은 실리카 입자가 얻어지지 않는 경우가 있다.

여기서, 입자 생성 공정에 있어서, 알칼리 촉매 용액 중에, 테트라알콕시실란과, 알칼리 촉매를 각각 공급하지만, 이 공급 방법은, 연속적으로 공급하는 방식이어도 되고, 간헐적으로 공급하는 방식이어도 된다.

또한, 입자 생성 공정에 있어서, 알칼리 촉매 용액 중의 온도(공급시의 온도)는, 예를 들면, 5℃ 이상 50℃ 이하인 것이 좋고, 바람직하게는 15℃ 이상 40℃ 이하의 범위이다.

이상의 공정을 거쳐, 실리카 입자가 얻어진다. 이 상태로, 얻어지는 실리카 입자는, 분산액의 상태로 얻어지지만, 용매를 제거하여 실리카 입자의 분체로서 취출하여 사용된다.

실리카 입자 분산액의 용매 제거 방법으로서는, 1) 여과, 원심 분리, 증류 등에 의해 용매를 제거한 후, 진공 건조기, 붕단(棚段) 건조기 등에 의해 건조하는 방법, 2) 유동층 건조기, 스프레이 드라이어 등에 의해 슬러리를 직접 건조하는 방법 등, 공지의 방법을 들 수 있다. 건조 온도는, 특히 한정되지 않지만, 바람직하게는 200℃ 이하이다. 200℃보다 높으면 실리카 입자 표면에 잔존하는 실라놀기의 축합에 의한 1차 입자끼리의 결합이나 조대 입자의 발생이 일어나기 쉬워진다.

건조된 실리카 입자는, 필요에 따라 해쇄(解碎), 사분(篩分)에 의해, 조대 입자나 응집물의 제거를 행하는 것이 좋다. 해쇄 방법은, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 제트 밀, 진동 밀, 볼 밀, 핀 밀 등의 건식 분쇄 장치에 의해 행한다. 사분 방법은, 예를 들면, 진동체, 풍력 사분기 등 공지의 것에 의해 행한다.

여기서, 본 실리카 입자의 제조 방법에 의해 얻어지는 실리카 입자는, 소수화 처리제에 의해 실리카 입자의 표면을 소수화 처리하여 사용하고 있어도 된다.

소수화 처리제로서는, 예를 들면, 알킬기(예를 들면 메틸기, 에틸기, 프로필기, 부틸기 등)를 갖는 공지의 유기 규소 화합물을 들 수 있고, 구체예에는, 예를 들면, 실라잔 화합물(예를 들면 메틸트리메톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 트리메틸클로로실란, 트리메틸메톡시실란 등의 실란 화합물, 헥사메틸디실라잔, 테트라메틸디실라잔 등) 등을 들 수 있다. 소수화 처리제는, 1종으로 사용해도 되고, 복수종 사용해도 된다.

이들 소수화 처리제 중에서도, 트리메틸메톡시실란, 헥사메틸디실라잔 등의 트리메틸기를 갖는 유기 규소 화합물이 호적하다.

소수화 처리제의 사용량은, 특히 한정은 되지 않지만, 소수화의 효과를 얻기 위해서는, 예를 들면, 실리카 입자에 대해, 1질량% 이상 100질량% 이하, 바람직하게는 5질량% 이상 80질량% 이하이다.

소수화 처리제에 의한 소수화 처리가 실시된 소수성 실리카 입자 분산액을 얻는 방법으로서는, 예를 들면, 실리카 입자 분산액에 소수화 처리제를 필요량 첨가하고, 교반 하에서 30℃ 이상 80℃ 이하의 온도 범위로 반응시킴으로써, 실리카 입자에 소수화 처리를 실시하여, 소수성 실리카 입자 분산액을 얻는 방법을 들 수 있다. 이 반응 온도가 30℃보다 저온에서는 소수화 반응이 진행하기 어렵고, 80℃를 초과한 온도에서는 소수화 처리제의 자기 축합에 의한 분산액의 겔화나 실리카 입자끼리의 응집 등이 일어나기 쉬워지는 경우가 있다.

한편, 분체의 소수성 실리카 입자를 얻는 방법으로서는, 상기 방법으로 소수성 실리카 입자 분산액을 얻은 후, 상기 방법으로 건조하여 소수성 실리카 입자의 분체를 얻는 방법, 실리카 입자 분산액을 건조하여 친수성 실리카 입자의 분체를 얻은 후, 소수화 처리제를 첨가하여 소수화 처리를 실시하여, 소수성 실리카 입자의 분체를 얻는 방법, 소수성 실리카 입자 분산액을 얻은 후에 건조하여 소수성 실리카 입자의 분체를 얻은 후, 또한 소수화 처리제를 첨가하여 소수화 처리를 실시하여, 소수성 실리카 입자의 분체를 얻는 방법 등을 들 수 있다.

여기서, 분체의 실리카 입자를 소수화 처리하는 방법으로서는, 헨쉘 믹서나 유동상 등의 처리조 내에서 분체의 친수성 실리카 입자를 교반하고, 거기에 소수화 처리제를 가하고, 처리조 내를 가열함으로써 소수화 처리제를 가스화하여 분체의 실리카 입자의 표면의 실라놀기와 반응시키는 방법을 들 수 있다. 처리 온도는, 특히 한정되지 않지만, 예를 들면, 80℃ 이상 300℃ 이하가 좋고, 바람직하게는 120℃ 이상 200℃ 이하이다.

이상 설명한 외첨제는, 후술하는 토너 입자 100질량부에 대해 0.5질량부 이상 5.0질량부 이하로 첨가하는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 0.7질량부 이상 4.0질량부 이하이며, 더욱 바람직하게는 0.9질량부 이상 3.5질량부 이하이다.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 토너의 제조 방법에 대해 설명한다.

본 실시 형태에 따른 토너는, 토너 입자를 제조 후, 토너 입자에 대해, 외첨제로서의 외첨제를 외첨함으로써 얻어진다.

토너 입자의 제조 방법으로서는, 습식 조립법에 의해 행해지는 것이 바람직하다. 습식 조립법으로서는, 예를 들면, 공지의 용융 현탁법, 유화 응집·합일법, 용해 현탁법 등의 방법을 들 수 있다.

얻어진 토너 입자에 외첨제를 외첨하는 방법으로서는, 예를 들면, V형 블렌더나 헨쉘 믹서나 뢰디게 믹서 등의 공지의 혼합기에 의해 혼합하는 방법을 들 수 있다.

[정전하상 현상제]

본 실시 형태에 따른 정전하상 현상제는, 본 실시 형태에 따른 토너를 적어도 함유하는 것이다.

본 실시 형태에 따른 정전하상 현상제는, 본 실시 형태에 따른 토너만을 함유하는 1성분 현상제이어도 되고, 당해 토너와 캐리어와 혼합한 2성분 현상제이어도 된다.

캐리어로서는, 특히 제한은 없고, 공지의 캐리어를 들 수 있다. 캐리어로서는, 예를 들면, 수지 코팅 캐리어, 자성 분산형 캐리어, 수지 분산형 캐리어 등을 들 수 있다.

상기 2성분 현상제에 있어서의, 본 실시 형태에 따른 토너와 상기 캐리어와의 혼합비(질량비)는, 토너:캐리어=1:100 내지 30:100 정도의 범위가 바람직하고, 3:100 내지 20:100 정도의 범위가 보다 바람직하다.

[화상 형성 장치 및 화상 형성 방법]

다음으로, 본 실시 형태에 따른 토너를 사용한 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치 및 화상 형성 방법에 대해 설명한다.

본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치는, 정전잠상 유지체와, 정전잠상 유지체의 표면을 대전하는 대전 수단과, 정전잠상 유지체의 표면에 정전잠상을 형성하는 정전잠상 형성 수단과, 본 실시 형태에 따른 정전하 현상용 현상제를 수용함과 함께, 정전잠상 유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 당해 현상제에 의해 현상하여 토너상을 형성하는 현상 수단과, 토너상을 기록 매체에 전사하는 전사 수단과, 기록 매체의 토너상을 정착하는 정착 수단과, 토너상의 전사 후, 정전잠상 유지체의 표면에 접촉하여 당해 표면을 클리닝하는 클리닝 블레이드를 갖는 클리닝 수단을 구비하여 구성된다.

본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치에 의하면, 정전잠상 유지체의 표면을 대전하는 대전 공정과, 대전한 정전잠상 유지체의 표면에 정전하상을 형성하는 정전잠상 형성 공정과, 본 실시 형태에 따른 정전하 현상용 현상제에 의해, 정전잠상 유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너상을 형성하는 현상 공정과, 토너상을 기록 매체에 전사하는 전사 공정과, 기록 매체의 토너상을 정착하는 정착 공정과, 토너상의 전사 후, 정전잠상 유지체의 표면에 접촉하는 클리닝 블레이드에 의해 당해 표면을 클리닝하는 클리닝 공정을 갖는 화상 형성 방법이 실시된다.

본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치에 있어서의 화상의 형성은, 정전잠상 유지체로서 전자사진 감광체를 이용한 경우, 예를 들면, 이하와 같이 행한다. 우선, 전자사진 감광체의 표면을, 코로트론 대전기, 접촉 대전기 등에 의해 대전한 후, 노광하여, 정전하상을 형성한다. 이어서, 표면에 현상제층을 형성시킨 현상 롤과 접촉 혹은 근접시켜, 정전잠상에 토너를 부착시켜, 전자사진 감광체 위에 토너상을 형성한다. 형성된 토너상은, 코로트론 대전기 등을 이용하여 종이 등의 기록 매체 표면에 전사된다. 또한, 기록 매체 표면에 전사된 토너상은, 정착 장치에 의해 정착되어, 기록 매체에 화상이 형성된다. 또한, 토너상의 전사 후, 정전잠상 유지체의 표면은, 클리닝 블레이드에 의해 클리닝된 후, 다시, 대전이 행해진다.

또, 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치에 있어서, 예를 들면, 현상 수단을 포함하는 부분이, 화상 형성 장치에 대해 탈착되는 카트리지 구조(토너 카트리지, 프로세스 카트리지 등)이어도 된다.

토너 카트리지로서는, 예를 들면, 본 실시 형태에 따른 정전하상 현상용 토너를 수용하고, 화상 형성 장치에 탈착되는 토너 카트리지가 호적하게 사용된다.

프로세스 카트리지로서는, 예를 들면, 본 실시 형태에 따른 정전하 현상용 현상제를 수용함과 함께, 정전잠상 유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 당해 정전하 현상용 현상제에 의해 현상하여 토너상을 형성하는 현상 수단을 구비하고, 화상 형성 장치에 탈착되는 프로세스 카트리지가 호적하게 사용된다.

이하, 본 실시 형태에 따른 화상 형성 장치의 일례를 나타내지만, 이것에 한정되는 것은 아니다. 또, 도면에 나타내는 주용부(主用部)를 설명하고, 그 밖에는 그 설명을 생략한다.

도 1은, 4련 탠덤 방식의 컬러 화상 형성 장치를 나타내는 개략 구성도이다. 도 1에 나타내는 화상 형성 장치는, 색분해된 화상 데이터에 의거하는 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)의 각색의 화상을 출력하는 전자사진 방식의 제1 내지 제4 화상 형성 유닛(10Y, 10M, 10C, 10K)(화상 형성 수단)을 구비하여 있다. 이들의 화상 형성 유닛(이하, 단지 「유닛」이라 하는 경우가 있다)(10Y, 10M, 10C, 10K)은, 서로 미리 정해진 거리 이간하여 병설되어 있다. 또, 이들 유닛(10Y, 10M, 10C, 10K)은, 화상 형성 장치 본체에 대해 탈착 가능한 프로세스 카트리지이어도 된다.

각 유닛(10Y, 10M, 10C, 10K)의 도면에 있어서의 상방에는, 각 유닛을 통하여 중간 전사체로서의 중간 전사 벨트(20)가 연설(延設)되어 있다. 중간 전사 벨트(20)는, 도면에 있어서의 좌에서 우 방향으로 서로 이간하여 배치된 구동 롤러(22) 및 중간 전사 벨트(20) 내면에 접하는 지지 롤러(24)에 권부(捲付)하여 마련하고, 제1 유닛(10Y)에서 제4 유닛(10K)으로 향하는 방향으로 주행되도록 되어 있다. 또, 지지 롤러(24)는, 도시하지 않는 스프링 등에 의해 구동 롤러(22)로부터 멀어지는 방향으로 힘이 가해져 있어, 양자에 권부된 중간 전사 벨트(20)에 장력이 부여되어 있다. 또한, 중간 전사 벨트(20)의 상유지체 측면에는, 구동 롤러(22)와 대향하여 중간 전사체 클리닝 장치(30)가 구비되어 있다.

또한, 각 유닛(10Y, 10M, 10C, 10K)의 현상 장치(현상 수단)(4Y, 4M, 4C, 4K)의 각각에는, 토너 카트리지(8Y, 8M, 8C, 8K)에 수납된 옐로우, 마젠타, 시안, 블랙의 4색의 토너를 함유하는 토너가 공급 가능하다.

상술한 제1 내지 제4 유닛(10Y, 10M, 10C, 10K)은, 동등한 구성을 갖고 있기 때문에, 여기서는 중간 전사 벨트 주행 방향의 상류측에 배설된 옐로우 화상을 형성하는 제1 유닛(10Y)에 대해 대표하여 설명한다. 또, 제1 유닛(10Y)과 동등한 부분에, 옐로우(Y) 대신에, 마젠타(M), 시안(C), 블랙(K)을 붙인 참조 부호를 붙임으로써, 제2 내지 제4 유닛(10M, 10C, 10K)의 설명을 생략한다.

제1 유닛(10Y)은, 상유지체로서 작용하는 감광체(1Y)를 갖고 있다. 감광체(1Y)의 주위에는, 감광체(1Y)의 표면을 미리 정해진 전위로 대전시키는 대전 롤러(2Y), 대전된 표면을 색분해된 화상 신호에 의거하는 레이저광선(3Y)에 의해 노광하여 정전하상을 형성하는 노광 장치(정전하상 형성 수단)(3), 정전하상에 대전한 토너를 공급하여 정전하상을 현상하는 현상 장치(현상 수단)(4Y), 현상한 토너상을 중간 전사 벨트(20) 위에 전사하는 1차 전사 롤러(5Y)(1차 전사 수단), 및 1차 전사 후에 감광체(1Y)의 표면에 잔존하는 토너를 제거하는 클리닝 블레이드(6Y-1)를 갖는 감광체 클리닝 장치(클리닝 수단)(6Y)가 순서대로 배치되어 있다.

또, 1차 전사 롤러(5Y)는, 중간 전사 벨트(20)의 내측에 배치되고, 감광체(1Y)에 대향한 위치에 마련되어 있다. 또한, 각 1차 전사 롤러(5Y, 5M, 5C, 5K)에는, 1차 전사 바이어스를 인가하는 바이어스 전원(도시하지 않음)이 각각 접속되어 있다. 각 바이어스 전원은, 도시하지 않는 제어부에 의한 제어에 의해, 각 1차 전사 롤러에 인가하는 전사 바이어스를 가변한다.

이하, 제1 유닛(10Y)에 있어서 옐로우 화상을 형성하는 동작에 대해 설명한다. 우선, 동작에 앞서, 대전 롤러(2Y)에 의해 감광체(1Y)의 표면이 -600V 내지 -800V 정도의 전위로 대전된다.

감광체(1Y)는, 도전성(20℃에 있어서의 체적 저항률 : 1×10^-6Ωcm 이하)의 기체 위에 감광층을 적층하여 형성되어 있다. 이 감광층은, 통상은 고저항(일반의 수지 정도의 저항)이지만, 레이저광선(3Y)이 조사되면, 레이저광선이 조사된 부분의 비저항이 변화하는 성질을 갖고 있다. 그래서, 대전한 감광체(1Y)의 표면에, 도시하지 않는 제어부로부터 보내오는 옐로우용의 화상 데이터에 따라, 노광 장치(3)를 거쳐 레이저광선(3Y)을 출력한다. 레이저광선(3Y)은, 감광체(1Y)의 표면의 감광층에 조사되고, 그것에 의해, 옐로우 인자 패턴의 정전하상이 감광체(1Y)의 표면에 형성된다.

정전하상이란, 대전에 의해 감광체(1Y)의 표면에 형성되는 상이며, 레이저광선(3Y)에 의해, 감광층의 피조사 부분의 비저항이 저하하여, 감광체(1Y)의 표면의 대전한 전하가 흐르고, 한편, 레이저광선(3Y)이 조사되지 않은 부분의 전하가 잔류함으로써 형성되는, 이른바 네가티브 잠상이다.

이와 같이 하여 감광체(1Y) 위에 형성된 정전하상은, 감광체(1Y)의 주행에 따라 미리 정해진 현상 위치까지 회전된다. 그리고, 이 현상 위치에서, 감광체(1Y) 위의 정전하상이, 현상 장치(4Y)에 의해 가시상(현상상)화된다.

현상 장치(4Y) 내에는, 예를 들면, 적어도 옐로우 토너와 캐리어를 함유하는 본 실시 형태에 따른 정전하상 현상제가 수용되어 있다. 옐로우 토너는, 현상 장치(4Y)의 내부에서 교반됨으로써 마찰 대전하여, 감광체(1Y) 위에 대전한 대전하와 동극성(부극성)인 전하를 가지며 현상제 롤(현상제 유지체) 위에 유지되어 있다. 그리고 감광체(1Y)의 표면이 현상 장치(4Y)를 통과해감으로써, 감광체(1Y) 표면상의 제전된 잠상부에 옐로우 토너가 정전적으로 부착하여, 잠상이 옐로우 토너에 의해 현상된다. 옐로우의 토너상이 형성된 감광체(1Y)는, 이어서 미리 정해진 속도로 주행되어, 감광체(1Y) 위에 현상된 토너상이 미리 정해진 1차 전사 위치로 반송된다.

감광체(1Y) 위의 옐로우 토너상이 1차 전사로 반송되면, 1차 전사 롤러(5Y)에 1차 전사 바이어스가 인가되어, 감광체(1Y)로부터 1차 전사 롤러(5Y)를 향하는 정전기력이 토너상에 작용되어, 감광체(1Y) 위의 토너상이 중간 전사 벨트(20) 위에 전사된다. 이 때 인가되는 전사 바이어스는, 토너의 극성(-)과 역극성인 (+)극성이며, 예를 들면 제1 유닛(10Y)에서는 제어부(도시하지 않음)에 의해 +10μA 정도로 제어되어 있다.

한편, 감광체(1Y) 위에 잔류한 토너는 클리닝 장치(6Y)의 클리닝 블레이드(6Y-1)로 제거되어 회수된다.

또한, 제2 유닛(10M) 이후의 1차 전사 롤러(5M, 5C, 5K)에 인가되는 1차 전사 바이어스도, 제1 유닛에 준하여 제어되어 있다.

이렇게 하여, 제1 유닛(10Y)에서 옐로우 토너상이 전사된 중간 전사 벨트(20)는, 제2 내지 제4 유닛(10M, 10C, 10K)을 통하여 순차 반송되어, 각색의 토너상이 겹쳐져 다중 전사된다.

제1 내지 제4 유닛을 통하여 4색의 토너상이 다중 전사된 중간 전사 벨트(20)는, 중간 전사 벨트(20)와 중간 전사 벨트 내면에 접하는 지지 롤러(24)와 중간 전사 벨트(20)의 상유지면측에 배치된 2차 전사 롤러(2차 전사 수단)(26)로 구성된 2차 전사부에 이른다. 한편, 기록지(피전사체)(P)가 공급 기구를 거쳐 2차 전사 롤러(26)와 중간 전사 벨트(20)가 압접(壓接)되어 있는 간극에 미리 정해진 타이밍으로 급지되어, 2차 전사 바이어스가 지지 롤러(24)에 인가된다. 이 때 인가되는 전사 바이어스는, 토너의 극성(-)과 동극성인 (-)극성이며, 중간 전사 벨트(20)로부터 기록지(P)를 향하는 정전기력이 토너상에 작용되어, 중간 전사 벨트(20) 위의 토너상이 기록지(P) 위에 전사된다. 또, 이 때의 2차 전사 바이어스는 2차 전사부의 저항을 검출하는 저항 검출 수단(도시하지 않음)에 의해 검출된 저항에 따라 결정되는 것이며, 전압 제어되어 있다.

이후, 기록지(P)는 정착 장치(롤상 정착 수단)(28)에 있어서의 한쌍의 정착 롤의 압접부(닙부)로 송입되고 토너상이 가열되어, 색겹침한 토너상이 용융되어, 기록지(P) 위로 정착된다.

토너상을 전사하는 피전사체로서는, 예를 들면, 전자사진 방식의 복사기, 프린터 등에 사용되는 보통지, OHP 시트 등을 들 수 있다.

정착 후에 있어서의 화상 표면의 평활성을 더욱 향상시키기 위해서는, 상기 피전사체의 표면도 가능한 한 평활한 것이 바람직하고, 예를 들면, 보통지의 표면을 수지 등으로 코팅한 코트지, 인쇄용의 아트지 등이 호적하게 사용된다.

컬러 화상의 정착이 완료한 기록지(P)는, 배출부를 향하여 반출되어, 일련의 컬러 화상 형성 동작이 종료된다.

또, 상기 예시한 화상 형성 장치는, 중간 전사 벨트(20)를 거쳐 토너상을 기록지(P)에 전사하는 구성으로 되어 있지만, 이 구성에 한정되는 것은 아니고, 감광체로부터 직접 토너상이 기록지에 전사되는 구조이어도 된다.

<프로세스 카트리지, 토너 카트리지>

도 2는, 본 실시 형태에 따른 정전하상 현상제를 수용하는 프로세스 카트리지의 호적한 일례의 실시 형태를 나타내는 개략 구성도이다. 프로세스 카트리지(200)는, 감광체(107)와 함께, 대전 롤러(108), 현상 장치(111), 클리닝 블레이드(113-1)를 갖는 감광체 클리닝 장치(113), 노광을 위한 개구부(118), 및, 제전 노광을 위한 개구부(117)를 부착하고, 레일(116)을 사용하여 조합, 그리고 일체화한 것이다. 또, 도 2에 있어서 부호 300은 피전사체를 나타낸다.

그리고, 이 프로세스 카트리지(200)는, 전사 장치(112)와, 정착 장치(115)와, 도시하지 않는 다른 구성 부분으로 구성되는 화상 형성 장치에 대해 착탈 자재로 한 것이다.

도 2에 나타내는 프로세스 카트리지(200)에서는, 대전 장치(108), 현상 장치(111), 클리닝 장치(113), 노광을 위한 개구부(118), 및, 제전 노광을 위한 개구부(117)를 구비하여 있지만, 이들 장치는 선택적으로 조합하는 것이 가능하다. 본 실시 형태에 따른 프로세스 카트리지에서는, 감광체(107) 외에는, 대전 장치(108), 현상 장치(111), 클리닝 장치(클리닝 수단)(113), 노광을 위한 개구부(118), 및, 제전 노광을 위한 개구부(117)로 구성되는 군에서 선택되는 적어도 1종을 구비하는.

다음으로, 본 실시 형태에 따른 토너 카트리지에 대해 설명한다. 본 실시 형태에 따른 토너 카트리지는, 정전하상 현상용 토너를 수용하고, 화상 형성 장치에 탈착되는 토너 카트리지이다.

또, 도 1에 나타내는 화상 형성 장치는, 토너 카트리지(8Y, 8M, 8C, 8K)의 착탈이 가능한 구성을 갖는 화상 형성 장치이며, 현상 장치(4Y, 4M, 4C, 4K)는, 각각의 현상 장치(색)에 대응한 토너 카트리지와, 도시하지 않는 토너 공급관으로 접속되어 있다. 또한, 토너 카트리지 내에 수용되어 있는 토너가 적어진 경우에는, 이 토너 카트리지가 교환된다.

[실시예]

이하, 본 실시 형태를 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 실시 형태는 이들의 실시예에 하등 한정되는 것은 아니다. 또, 이하의 설명에 있어서, 특히 언급이 없는 한, 「부」「%」는 모두 「질량부」「질량%」를 의미한다.

[토너 입자의 제작]

(토너 입자1)

-폴리에스테르 수지 분산액의 제조-

·에틸렌글리콜〔와코준야쿠고교(주)제〕 37부

·네오펜틸글리콜〔와코준야쿠고교(주)제〕 65부

·1,9노난디올〔와코준야쿠고교(주)제〕 32부

·테레프탈산〔와코준야쿠고교(주)제〕 96부

상기 모노머를 플라스크에 투입하고, 1시간을 걸쳐 온도 200℃까지 올리고, 반응계 내가 교반되어 있는 것을 확인한 후, 디부틸주석옥사이드를 1.2부 투입했다. 또한, 생성하는 물을 유거하면서 동 온도에서 6시간을 걸쳐 240℃까지 온도를 올리고, 240℃에서 4시간 더 탈수 축합 반응을 계속하여, 산가가 9.4mgKOH/g, 중량평균 분자량 13,000, 유리전이 온도 62℃인 폴리에스테르 수지A를 얻었다.

이어서, 폴리에스테르 수지A를 용융 상태 그대로, 캐비트론CD1010((주)유로텍제)에 매분 100부의 속도로 이송했다. 별도 준비한 수성 매체 탱크에 시약 암모니아수를 이온교환수로 희석한 0.37% 농도의 묽은 암모니아수를 넣고, 열교환기로 120℃로 가열하면서 매분 0.1리터의 속도로 상기 폴리에스테르 수지 용융체와 동시에 상기 캐비트론으로 이송했다. 회전자의 회전 속도가 60Hz, 압력이 5kg/cm²의 조건으로 캐비트론을 운전하여, 체적평균 입경 160nm, 고형분 30%, 유리전이 온도 62℃, 중량평균 분자량 Mw가 13,000의 수지 입자가 분산된 비결정성 폴리에스테르 수지 분산액을 얻었다.

-착색제 분산액1의 제조-

·시안 안료〔Pigment Blue15:3, 다이니치세이카고교(주)제〕 10부

·음이온성 계면활성제〔네오겐SC, 다이이치고교세이야쿠(주)제〕 2부

·이온교환수 80부

상기 성분을 혼합하여, 고압 충격식 분산기 얼티마이저〔HJP30006, (주)스기노머신제〕에 의해 1시간 분산하여, 체적평균 입경 180nm, 고형분 20%의 착색제 분산액을 얻었다.

-이형제 분산액의 제조-

·파라핀 왁스〔HNP9, 니혼세이로사제〕 50부

·음이온성 계면활성제〔네오겐SC, 다이이치고교세이야쿠제〕 2부

·이온교환수 200부

상기 성분을 120℃로 가열하여, IKA사제, 울트라터랙스T50으로 충분하게 혼합·분산한 후, 압력 토출형 호모지나이저로 분산 처리하여, 체적평균 입경이 200nm, 고형분 20%의 이형제 분산액을 얻었다.

-토너 입자1의 제작-

·폴리에스테르 수지 분산액 200부

·착색제 분산액 125부

·폴리염화알루미늄 0.4부

·이온교환수 100부

상기 성분을 스테인리스제 플라스크에 투입하여, IKA사제의 울트라터랙스를 사용하여 충분하게 혼합, 분산한 후, 가열용 오일 배쓰에서 플라스크를 교반하면서 48℃까지 가열했다. 48℃로 30분 유지한 후, 여기에 상기와 같이 폴리에스테르 수지 분산액을 느긋하게 70부 추가했다.

그 후, 농도 0.5mol/L의 수산화나트륨 수용액을 사용하여 계내의 pH를 8.0으로 조정한 후, 스테인리스제 플라스크를 밀폐하여, 교반축의 씰을 자력씰하여 교반을 계속하면서 90℃까지 가열하여 3시간 유지했다. 반응 종료 후, 강온 속도를 2℃/분으로 냉각하고, 여과, 이온교환수로 충분하게 세정한 후, 누체식 흡인 여과에 의해 고액 분리를 행했다. 이것을 또한 30℃의 이온교환수 3L를 사용하여 재분산하여, 15분간 300rpm으로 교반·세정했다. 이 세정 조작을 6회 더 반복하여, 여과액의 pH가 7.54, 전기전도도 6.5μS/cm가 된 지점에서, 누체식 흡인 여과에 의해 No.5A 여과지를 사용하여 고액 분리를 행했다. 이어서 진공 건조를 12시간 계속하여 토너 입자1을 얻었다.

토너 입자(1)의 체적평균 입경D50v를 콜터 카운터로 측정한 바, 5.8㎛이며, SF1은 130이었다.

(토너 입자2)

토너 입자1의 제작에 있어서, 진공 건조를 8시간 계속한 이외는, 토너 입자1과 같이 하여, 토너 입자2를 얻었다.

(토너 입자3)

-착색제 분산액2의 제조-

착색제 분산액1에 있어서, C.I. 피그먼트 레드144(디스아조 축합계 안료 : 치바가이키사제 : 크로모프탈 레드BRN)로 변경한 이외는 착색제 분산액1과 같은 방법으로 착색제 분산액2를 제조했다.

-토너 입자3의 제작-

토너 입자1의 제작에 있어서, 착색제 분산액2를 사용한 이외는 토너 입자1과 같이 하여, 토너 입자3(마젠타 토너 입자)을 얻었다.

(토너 입자4)

토너 입자3의 제작에 있어서, 진공 건조를 8시간 계속한 이외는, 토너 입자3과 같이 하여, 토너 입자4(마젠타 토너 입자)를 얻었다.

(토너 입자5)

폴리에스테르 수지A 83질량부와, 착색제로서 C.I. 피그먼트 레드144(디스아조 축합계 안료 : 치바가이키사제 : 크로모프탈 레드BRN) 5질량부와, 이형제로서 파라핀 왁스(니뽄세이로(주)제, HNP-9, 융해 온도 : 75℃) 9질량부를 밴버리형 혼련기로 용융 혼련하여, 냉각 후 조분쇄하고, 또한 제트식 미분쇄기로 분쇄하고, 그 후 기류식 분급기(엘보우제트, EJ-LABO)로 분급하여, 체적평균 입경이 7㎛의 토너 입자5(마젠타 토너 입자)를 제조했다.

(토너 입자6)

토너 입자3의 제작에 있어서, 진공 건조를 4시간 계속한 이외는, 토너 입자3과 같이 하여, 토너 입자6(마젠타 토너 입자)을 얻었다.

[외첨제의 제작]

(실리카 입자1)

-알칼리 촉매 용액 준비 공정〔알칼리 촉매 용액(1)의 제조〕-

교반 날개, 적하 노즐, 온도계를 가진 용적 2L의 유리제 반응 용기에 메탄올 600질량부, 10% 암모니아수 90질량부를 넣고, 교반 혼합하여, 알칼리 촉매 용액(1)을 얻었다. 이 때의 알칼리 촉매 용액(1)의 암모니아 촉매량 : NH₃량(NH₃〔mol〕/(NH₃+메탄올+물)〔L〕)은, 0.62mol/L이었다.

-실리카입자 생성 공정〔실리카 입자 현탁액(1)의 제조〕-

다음으로, 알칼리 촉매 용액(1)의 온도를 25℃로 조정하고, 알칼리 촉매 용액(1)을 질소 치환했다. 그 후, 알칼리 촉매 용액(1)을 120rpm으로 교반하면서, 테트라메톡시실란(TMOS) 280질량부와, 촉매(NH₃) 농도가 4.44질량%의 암모니아수 120질량부를, 하기 공급량으로, 동시에 적하를 개시하여, 20분에 걸쳐 적하를 행하여, 실리카 입자의 현탁액(실리카 입자 현탁액(1))을 얻었다.

여기서, 테트라메톡시실란(TMOS)의 공급량은, 알칼리 촉매 용액(1) 중의 메탄올 총mol수에 대해, 15g/min, 즉, 0.0053mol/(mol·min)으로 했다. 또한, 4.44% 암모니아수의 공급량은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량에 대해, 6.0g/min으로 했다. 이것은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol에 대해 0.170mol/min에 상당한다.

그 후, 얻어진 실리카 입자 현탁액(1)의 용매를 가열 증류에 의해 250질량부 유거하여, 순수를 250질량부 가한 후, 동결 건조기에 의해 건조를 행하여, 이형상의 친수성 실리카 입자(1)를 얻었다.

-실리카 입자의 소수화 처리-

또한, 친수성 실리카 입자(1) 100질량부에 트리메틸실란 20질량부를 첨가하고, 150℃에서 2시간 반응시켜, 실리카 표면이 소수화 처리된 이형상의 소수성 실리카 입자를 얻었다.

얻어진 이형상의 소수성 실리카 입자를, 실리카 입자1로 했다.

(실리카 입자2)

실리카 입자1의 제작에 있어서, 4.44% 암모니아수를 180질량부로 하고, 공급량을, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량에 대해, 9.0g/min으로 한 이외는, 실리카 입자1과 같이 하여, 실리카 입자2를 얻었다.

(실리카 입자3)

실리카 입자1의 제작에 있어서, 테트라메톡시실란(TMOS)을 450질량부, 4.44% 암모니아수를 250질량부로 하고, 테트라메톡시실란(TMOS)의 공급량을, 알칼리 촉매 용액(1) 중의 메탄올 총mol수에 대해, 9g/min, 즉, 0.0032mol/(mol·min)으로 했다. 또한, 4.44% 암모니아수의 공급량은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량에 대해, 5.0g/min으로 했다. 이것은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol에 대해 0.22mol/min에 상당한다.

이들 이외는, 실리카 입자1과 같이 하여, 실리카 입자3을 얻었다.

(실리카 입자4)

실리카 입자1의 제작에 있어서, 테트라메톡시실란(TMOS)을 420질량부, 4.44% 암모니아수를 300질량부로 하고, 테트라메톡시실란(TMOS)의 공급량을, 알칼리 촉매 용액(1) 중의 메탄올 총mol수에 대해, 7g/min, 즉, 0.0025mol/(mol·min)으로 했다. 또한, 4.44% 암모니아수의 공급량은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량에 대해, 5.0g/min으로 했다. 이것은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol에 대해 0.283mol/min에 상당한다.

이들 이외는, 실리카 입자1과 같이 하여, 실리카 입자4를 얻었다.

(실리카 입자5)

-알칼리 촉매 용액 준비 공정〔알칼리 촉매 용액(2)의 제조〕-

교반 날개, 적하 노즐, 온도계를 가진 용적 2L의 유리제 반응 용기에 메탄올 500질량부, 10% 암모니아수 120질량부를 넣고, 교반 혼합하여, 알칼리 촉매 용액(1)을 얻었다. 이 때의 알칼리 촉매 용액(1)의 암모니아 촉매량 : NH₃량(NH₃〔mol〕/(NH₃+메탄올+물)〔L〕)은, 0.94mol/L이었다.

그리고, 실리카 입자1의 제작에 있어서, 알칼리 촉매액(2)을 사용하여, 테트라메톡시실란(TMOS)을 250질량부, 4.44% 암모니아수를 250질량부로 하고, 테트라메톡시실란(TMOS)의 공급량을, 알칼리 촉매 용액(1) 중의 메탄올 총mol수에 대해, 5g/min, 즉, 0.0021mol/(mol·min)으로 했다. 또한, 4.44% 암모니아수의 공급량은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량에 대해, 5.0g/min으로 했다. 이것은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol에 대해 0.397mol/min에 상당한다.

이들 이외는, 실리카 입자1과 같이 하여, 실리카 입자5를 얻었다.

(실리카 입자6)

실리카 입자1의 제작에 있어서, 테트라메톡시실란(TMOS)을 600질량부, 4.44% 암모니아수를 300질량부로 하고, 테트라메톡시실란(TMOS)의 공급량을, 알칼리 촉매 용액(1) 중의 메탄올 총mol수에 대해, 10g/min, 즉, 0.0035mol/(mol·min)으로 했다. 또한, 4.44% 암모니아수의 공급량은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량에 대해, 5.0g/min으로 했다. 이것은, 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol에 대해 0.198mol/min에 상당한다.

이들 이외는, 실리카 입자1과 같이 하여, 실리카 입자6을 얻었다.

이상, 제작한 실리카 입자의 특성을 표 1에 나타낸다.

[실시예1～13, 비교예1～4]

표 2의 조합에 따라, 토너 입자(1) 20질량부에, 외첨제로서의 실리카 입자 0.4질량부, 및 유동화제(RX50, 니뽄에어로질사제) 0.2질량부를 첨가하고, 헨쉘 믹서로 2000rpm으로 3분간 혼합하여, 각 토너를 얻었다.

그리고, 얻어진 각 토너와 캐리어를, 토너(1):캐리어=5:95(질량비)의 비율로 V블렌더에 넣고, 20분간 교반하여, 현상제를 얻었다.

또, 캐리어는 다음과 같이 제작된 것을 사용했다.

니더로 Mn-Mg페라이트(체적평균 입경 : 50㎛, 파우더텍사제, 형상 계수 SF1 : 120)를 1,000부 투입하여, 퍼플루오로옥틸메틸아크릴레이트-메틸메타크릴레이트 공중합체(중합 비율 : 20/80, Tg : 72℃, 중량평균 분자량 : 72,000, 소켄가가쿠(주)제〕 150부를 톨루엔 700부에 용해한 용액을 가하고, 상온에서 20분 혼합한 후, 70℃로 가열하여 감압 건조한 후, 취출하여, 코트 캐리어를 얻었다. 또한 얻은 코팅 캐리어를 75㎛ 오프닝의 메쉬로 체질하여, 조분(粗粉)을 제거하여 캐리어를 얻었다. 캐리어의 형상 계수 SF1은 122이었다.

[평가]

각 예에서 얻어진 현상제를, Docu Centre Color 400 개조기(후지제롯쿠스사제)의 현상기에 충전하여, 색줄무늬 평가, 및 감광체 마모에 대해 평가를 행했다. 결과를 표 2에 나타낸다.

-색줄무늬 평가-

색줄무늬 평가는, 다음과 같이 하여 행했다.

얻어진 현상제를, Docu Centre Color 400 개조기(후지제롯쿠스사제)의 현상기에 충전하여, 저온·저습(10℃, 15%RH) 하에서, 화상 밀도 1%의 화상 10000매를 출력한 후에, 화상 밀도 100%의 전면 화상을 100매 출력하여, 화상부에 줄무늬가 발생한 매수를 세었다.

평가 기준은, 이하와 같다.

◎ : 색줄무늬 발생없음

○ : 색줄무늬 발생 5매 이하

△ : 색줄무늬 발생 10매 미만

× : 색줄무늬 발생 10 이상

-감광체 마모 평가-

감광체 마모 평가는, 다음과 같이 하여 행했다.

저온·저습(10℃, 15%RH) 하에서, 계조(階調) 차트를 100000매 출력한 후의 감광체를 와전류 막후계(膜厚計)로, 열변형 온도를 HDT0.45Mpa(ISO-75-2)에 준하여 10점 측정하고, 그 마모량의 평균에서, 감광체 마모율을 선출했다. 여기서, 감광체 마모율이란, 1,000매 출력마다의 감광체 마모량을 의미한다.

또, 감광체 마모량은 적은 쪽이 좋은 것은 말할 것도 없지만, 20nm 이하가 필요하며, 15nm 이하가 보다 바람직하고, 10nm 이하가 더욱 바람직하다. 5nm 이하이면 더 좋다.

[표 1]

[표 2]

상기 결과에서, 본 실시예에서는, 비교예에 비해, 색줄무늬 평가 및 감광체 마모 평가 모두, 양호한 결과가 얻어져 있음을 알 수 있다.

1Y, 1M, 1C, 1K, 107…감광체(상유지체)
2Y, 2M, 2C, 2K, 108…대전 롤러
3Y, 3M, 3C, 3K…레이저광선
3, 110…노광 장치
4Y, 4M, 4C, 4K, 111…현상 장치(현상 수단)
5Y, 5M, 5C, 5K…1차 전사 롤러
6Y, 6M, 6C, 6K, 113…감광체 클리닝 장치(클리닝 수단)
8Y, 8M, 8C, 8K…현상제 카트리지
10Y, 10M, 10C, 10K…유닛
20…중간 전사 벨트
22…구동 롤러
24…지지 롤러
26…2차 전사 롤러(전사 수단)
28, 115…정착 장치(정착 수단)
30…중간 전사체 클리닝 장치
112…전사 장치
116…부착 레일
117…제전 노광을 위한 개구부
118…노광을 위한 개구부
200…프로세스 카트리지
P, 300…기록지(피전사체)

Claims (20)

1. 토너 입자와 외부 첨가제를 함유하여 이루어지고,
   상기 토너 입자는, 수분 함유율이 0.1질량% 이상 5.0질량% 이하이며,
   상기 외부 첨가제는, 체적평균 입경이 70nm 이상 400nm 이하, 평균 원형도가 0.5 이상 0.9 이하인, 정전하상 현상용 토너.
2. 제1항에 있어서,
   외부 첨가제의 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 정전하상 현상용 토너.
3. 제1항에 있어서,
   토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 정전하상 현상용 토너.
4. 제1항에 있어서,
   외부 첨가제의 체적평균 입경이 100nm 이상 250nm 이하인 정전하상 현상용 토너.
5. 제1항에 있어서,
   외부 첨가제의 원형도의 표준 편차가, 0.1 이하인 정전하상 현상용 토너.
6. 제1항에 있어서,
   상기 외부 첨가제가 실리카 입자인 정전하상 현상용 토너.
7. 제1항에 있어서,
   상기 외부 첨가제의 함유량이, 토너 입자 100질량부에 대해, 0.9질량부 이상 3.5질량부 이하인 정전하상 현상용 토너.
8. 제1항에 있어서,
   상기 외부 첨가제가,
   알코올을 함유하는 용매 중에, 0.6mol/L 이상 0.85mol/L 이하의 농도로 알칼리 촉매가 함유되는 알칼리 촉매 용액을 준비하는 공정과,
   상기 알칼리 촉매 용액 중에, 상기 알코올에 대해, 0.002mol/(mol·min) 이상 0.009mol/(mol·min) 이하의 공급량으로 테트라알콕시실란을 공급함과 함께, 상기 테트라알콕시실란의 1분간당에 공급되는 총공급량의 1mol당에 대해, 0.1mol 이상 0.4mol 이하로 알칼리 촉매를 공급하여 실리카 입자를 얻는 공정
   을 거쳐 얻어진 실리카 입자인 정전하상 현상용 토너.
9. 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너를 함유하는 정전하상 현상제.
10. 제9항에 있어서,
    상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 정전하상 현상제.
11. 제9항에 있어서,
    상기 정전하상 현상용 토너의 토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 정전하상 현상제.
12. 토너 수용실을 갖고, 토너 수용실에 제1항에 기재된 정전하상 현상용 토너를 함유하는 토너 카트리지.
13. 상유지체와,
    현상제를 사용하여, 상기 상유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너 화상을 형성하는 현상 수단을 갖고,
    상기 현상제는, 제9항에 기재된 정전하상 현상용 현상제인, 화상 형성 장치용 프로세스 카트리지.
14. 제13항에 있어서,
    상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 화상 형성 장치용 프로세스 카트리지.
15. 상유지체와,
    상기 상유지체의 표면을 대전시키는 대전 수단과,
    상기 상유지체의 표면에 정전잠상을 형성하는 잠상 형성 수단과,
    현상제를 사용하여, 상기 상유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너 화상을 형성하는 현상 수단과,
    상기 현상된 토너상을 피전사체에 전사하는 전사 수단을 갖고,
    상기 현상제는, 제9항에 기재된 정전하상 현상용 현상제인, 화상 형성 장치.
16. 제15항에 있어서,
    상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 화상 형성 장치.
17. 제15항에 있어서,
    상기 정전하상 현상용 토너의 토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 화상 형성 장치.
18. 상유지체의 표면을 대전시키는 대전 공정과,
    상기 상유지체의 표면에 정전잠상을 형성하는 잠상 형성 공정과,
    현상제를 사용하여, 상기 상유지체의 표면에 형성된 정전잠상을 현상하여 토너 화상을 형성하는 현상 공정과,
    상기 현상된 토너상을 피전사체에 전사하는 전사 공정을 갖고,
    상기 현상제는, 제9항에 기재된 정전하상 현상용 현상제인 화상 형성 방법.
19. 제18항에 있어서,
    상기 정전하상 현상용 토너의 외부 첨가제는, 원형도의 표준 편차가, 0.3 이하인 화상 형성 방법.
20. 제18항에 있어서,
    상기 정전하상 현상용 토너의 토너 입자는, 수분 함유율이 0.3질량% 이상 3.5질량% 이하인 화상 형성 방법.

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