KR20140059849A

KR20140059849A - 정전 잠상 현상용 토너

Info

Publication number: KR20140059849A
Application number: KR1020147009236A
Authority: KR
Inventors: 도모하루 미키; 다쿠야 가도타; 요시히로 미쿠리야; 츠요시 노자키; 요시미치 이시카와; 가주오키 후와; 도모히로 후카오
Original assignee: 가부시키가이샤 리코
Priority date: 2011-09-16
Filing date: 2012-09-12
Publication date: 2014-05-16
Also published as: US9285695B2; EP2756355B1; CA2848876A1; ES2580479T3; US20140356774A1; AU2012309336B2; CN103959175B; RU2568952C2; CN103959175A; EP2756355A4; AU2012309336A1; CA2848876C; RU2014114939A; BR112014006194B1; BR112014006194A2; EP2756355A1; WO2013039257A1

Abstract

적어도 결착 수지, 착색제 및 이형제를 함유하는 코어 입자; 및 코어 입자의 표면 상의 쉘을 포함하는 토너로서, 파장이 800 nm인 빛에 대한 투과율이 50% 내지 90%인 상등액을 제공하고, 여기서 상등액은 3 g의 토너를 0.5 질량%의 도데실황산나트륨을 함유하는 40 g의 이온교환수에 첨가한 후, 90분 동안 교반하고, 5분 동안 20 kHz 및 80 W의 초음파를 조사하고, 토너의 분산액을 5분 동안 3,000 rpm에서 원심분리한 후에 형성되는 토너.

Description

정전 잠상 현상용 토너{LATENT ELECTROSTATIC IMAGE DEVELOPING TONER}

본 발명은 전자사진법, 정전 기록법 및 정전 인쇄법으로 형성된 정전 잠상을 현상하기 위한 정전 잠상 현상용 토너; 및 정전 잠상 현상용 토너를 각기 이용하는 화상 형성 방법, 화상 형성 장치 및 프로세스 카트리지에 관한 것이다.

종래, 각종 시도 및 기술적 접근법을 통해 전자사진술에 대한 연구 및 개발이 행해져 왔다. 전자사진법은 잠상 담지체(이하 "전자사진방식 광전도체" 또는 "광전도체"로도 칭해짐)의 표면을 대전하는 단계; 그것의 대전된 표면을 노광함으로써, 정전 잠상을 형성하는 단계; 착색 토너로 정전 잠상을 현상함으로써, 토너상을 형성하는 단계; 토너상을 전사 표적, 예컨대 종이에 전사하는 단계; 및 토너상을 가열 롤러로 정착시키는 단계를 포함하는 공정을 통해 화상을 형성한다.

접촉 가열형 정착 방법, 예컨대 고온 롤러 정착 방법이 토너를 정착시키는 방법으로서 널리 사용되어 왔다. 고온 롤러 정착 방법에 사용되는 정착 장치에는 가열 롤러 및 가압 롤러가 장착되어 있다. 정착 장치에서, 토너상을 그 위에 담지하고 있는 기록 시트를 가열 롤러와 가압 롤러 사이의 압접부(닙부)에 통과시키도록 하고, 토너상을 용융함으로써, 기록 매체 상에 정착시킨다.

토너에 주로 사용되는 수지는, 예를 들어 비닐계 중합성 수지 및 폴리에스테르 골격을 가지는 수지이다. 이 수지들은 토너의 작용성, 예컨대 유동성, 전사성, 대전성, 정착성 및 화상 품질에 우수하거나 열등하다. 최근, 양 수지 모두는 조합하여 사용되거나, 소위 양 골격 모두를 가지는 하이브리드 수지가 사용된다.

공지된 토너 생성 방법에는 통상적 혼련/분쇄 방법; 및 유기 용매 및 수성 용매를 이용하는 현탁 방법 및 유화 방법을 포함하는 소위 화학적 토너 방법; 중합성 단량체의 소적들을 제어가능하게 중합하여, 토너 입자를 직접적으로 수득하는 현탁 중합법; 및 유화된 미립자를 생성시키고 응집시켜, 토너 입자를 수득하는 응집 방법이 포함된다. 화학적 토너로서, 코어가 대전 및 내열성에 유리한 수지 입자로 피복된, 열정착에 유리한 수지로 형성된 코어를 포함하는 코어-쉘 토너가 이미 공지되었다.

예를 들어, 계면활성제를 이용하는 유화 중합법 또는 유화 분산 방법에 의해 생성된 수지 입자를 이용하여, 유화 분산 방법에 의해 생성된 착색 수지 입자의 표면 상에, 폴리에스테르 수지의 코어 및 코팅 층이 형성되어 있는 비닐계 수지의 코팅 층을 포함하는 정전 잠상 현상용 토너가 개시되었다(특허 문헌 1 참조).

또한, 강도, 내열성 및 정착성에 유리한 폴리에스테르 수지를 수지 물질로서 사용하는 코어-쉘 토너가 공지되었다. 예를 들어, 응집 염을 이용하는 폴리에스테르 수지 미립자 분산액의 응집/염석을 통해 코어 입자를 형성하는 단계; 및 이어서 부가적으로, 폴리에스테르 수지 미립자 분산액을 거기에 첨가하고, 유사하게 응집 염을 이용한 상기 분산액의 응집/염석을 통해 쉘을 형성하는 단계; 및 이어서 쉘을 융착하는 단계를 포함하는 방법이 공지되었다(특허 문헌 2 참조).

또한, 폴리에스테르 수지를 유기 용매에 용해시키는 단계; 용액을 상전환 유화시켜, 수지 미립자를 형성하는 단계; 및 전해질을 첨가하여 수지 미립자를 응집시키는 단계를 포함하는 공정을 통해 코어-쉘 구조를 형성하는 공지된 방법이 있었다(특허 문헌 3 참조).

또한, 분산액 중에 분산된 적어도 수지 미립자 및 착색제 미립자의 응집 및/또는 융착을 통해 코어 입자를 형성하는 단계; 수지 미립자의 분산액을 코어 입자의 분산액에 첨가하는 단계; 및 수지 미립자의 응집 및/또는 융착을 통해 코팅 층을 코어 입자의 표면에 형성하는 단계를 포함하는 공정을 통해 정전 잠상 현상용 토너가 수득되는 방법이 개시되었다(특허 문헌 4 참조).

많은 통상적 코어-쉘 토너는 쉘로 싸여진 토너 내장(코어)을 가지고, 내열 저장성 및 저온 정착성을 모두 달성하도록 설계된다. 또한, 그것은 쉘 내 고작용성 수지를 이용하거나, 착색 토너 중에 쉘을 형성함으로써 착색제의 효과를 감소시키도록 하여, 대전성이 향상되도록 설계된다.

그러나, 다량의 쉘이 코어-쉘 토너에 형성될 때, 쉘이 토너 표면에서 제거되고, 제거된 쉘은 예를 들어 토너 규제 블레이드에 부착된다. 반면 쉘의 양이 지나치게 작거나 불충분할 때, 배경 오염(background smear)을 유발하는 쉘의 효과가 얻어진다. 또한, 외첨제는 분해 후 토너 입자 내에 상당히 포매되고(embedded), 이로써 그것의 유동성이 불충분해진다.

인용 문헌 목록

특허 문헌

특허 문헌 1: 일본 특허 공개 공보 제2005-084183호

특허 문헌 2: 일본 특허 공고 공보 제4033096호

특허 문헌 3: 일본 특허 공개 공보 제2008-089670호

특허 문헌 4: 일본 특허 공개 공보 제2005-099233호

본 발명은 쉘이 토너의 내구성 및 대전성을 향상시키는 기능을 만족스럽게 나타내고, 제거된 쉘은 토너 규제 블레이드에 부착되지 않는 코어-쉘 구조를 가지는 토너를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제들을 해결하기 위해 예의 연구를 수행하여, 그 결과, 쉘을 토너 표면에 강고하게 부착시켜 쉘의 제거를 방지함으로써, 형성된 토너는 신뢰가능하게 높은 대전성 및 내구성을 가질 수 있다는 것을 밝혀냈다. 본 발명자들은 또한, 토너 규제 블레이드 상에 쉘을 부착시키는 것을 수반하지 않도록 하는 정도로 쉘이 토너 표면에서 제거되도록 제어함으로써, 제거된 쉘이 토너 입자들 간의 스페이서로서 작용하여 토너 입자가 직접 접촉되는 것을 방지하기 때문에 외첨제의 포매가 방지될 수 있다는 것도 밝혀냈다. 상기 발견에 기초하여, 본 발명이 완성되었다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단으로서의 본 발명의 토너는,

적어도 결착 수지, 착색제 및 이형제를 함유하는 코어 입자; 및

코어 입자의 표면 상의 쉘

을 포함하고,

여기서 토너는 파장이 800 nm인 빛에 대한 투과율이 50% 내지 90%인 상등액을 제공하고, 여기서 상등액은 3 g의 토너를 0.5 질량%의 도데실황산나트륨을 함유하는 40 g의 이온교환수에 첨가한 후, 90분 동안 교반하고, 5분 동안 20 kHz 및 80 W의 초음파를 조사하고, 토너의 분산액을 5분 동안 3,000 rpm에서 원심분리한 후에 형성된다.

본 발명은 토너의 내구성 및 대전성을 향상시키는 기능을 만족스럽게 나타내고 제거된 쉘은 토너 규제 블레이드에 부착되지 않는 코어-쉘 구조를 가지는 토너를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 토너가 사용되는 한 예시적 화상 형성 장치의 필수 부의 설명도이다.
도 2는 본 발명의 토너가 사용되는 화상 형성 장치에서의 정착 유닛의 구성의 설명도이다.
도 3은 본 발명의 토너가 사용되는 또 다른 화상 형성 장치의 설명도이다.
도 4는 본 발명의 토너가 사용되는 또 다른 화상 형성 장치의 설명도이다.
도 5는 본 발명의 토너가 사용되는 프로세스 카트리지의 설명도이다.
도 6은 실시예 1의 [후처리 토너 모체 입자 1]의 주사 전자 현미경(SEM) 화상이다.
도 7은 본 발명의 토너의 긴 변의 산출 방법 및 돌기부의 피복율의 설명에 사용되는 스케치이다.

(토너)

본 발명의 토너는 적어도 결착 수지, 착색제 및 이형제를 함유하는 코어 입자; 및 코어 입자의 표면 상의 쉘을 가지는 토너이다.

토너는 바람직하게는 코어 입자 및 돌기부로 이루어진 구조를 가지고, 여기서 코어 입자는 결착 수지, 이형제 및 착색제를 함유하고; 필요한 경우, 다른 성분도 추가로 함유하며, 필요한 경우, 코어 입자의 표면에 부착된 수지 미립자에 의해 돌기부가 형성된다. 그러한 구조를 가지는 토너는 하기 용해 현탁 방법에 의해 적당히 생성될 수 있다.

이하, 코어 입자는 코어로서 칭해질 수 있다. 쉘은 돌기부를 가지고, 코어 입자의 표면 상에 부착된 수지 미립자에 의해 형성된다. 수지 미립자 그 자체 또는 수지 미립자의 집합체는 쉘로 칭해질 수 있다. 그러한 토너는 코어-쉘 토너로 칭해질 수 있다.

본 발명의 토너에서, 코어 입자(코어)의 표면의 전체 또는 부분이 돌기부로 피복될 수 있거나, 토너 입자의 표면이 수지 미립자로 피복되어, 토너 입자의 표면이 바다를 형성하고 수지 미립자가 섬을 형성하고 있는 해-섬(sea-island) 구조를 형성한다.

바람직하게는, 돌기부의 긴 변의 길이의 평균은 0.1 ㎛ 이상이나 0.5 ㎛ 미만이고, 돌기부의 긴 변의 길이의 표준 편차는 0.2 이하이며, 돌기부의 피복율은 30% 내지 90%이다.

토너 입자를 주사 전자 현미경(SEM) 하에 관찰하고, 얻어진 SEM 화상을 사용하여, 각 토너 입자의 돌기부의 긴 변의 길이 및 각 토너 입자 상의 돌기부의 피복율을 측정할 수 있다.

도 7과 관련하여, 그 다음 돌기부의 긴 변 및 피복율에 대한 산출 방법이 기술될 것이다.

<피복율>

- 토너 입자와 접촉하는 2개의 평행 직선 사이의 최단 길이를 구하고, 접점을 A 및 B로 정의한다.

- 선분 AB의 중점 O를 중심으로 하고 선분 AO의 길이를 직경으로 하는 원의 면적을 산출하고, 원에 포함되는 돌기부의 총 면적을 산출함으로써, 토너 입자 상의 돌기부의 피복율을 얻는다(즉, 돌기부의 총 면적/원의 면적).

- 100개 이상의 토너 입자에 대하여 상기 방법으로 피복율을 산출한 후, 얻어진 피복율의 평균을 구한다.

<긴 변의 길이의 평균>

- 100개 이상의 토너 입자 상의 100개 이상의 돌기부의 긴 변의 길이를 측정함으로써, 긴 변의 길이의 평균을 얻는다.

특히, 100개의 토너 입자를 선택하고, 한 토너 입자 당 한 돌출부의 긴 변의 길이를 측정한다. 선택된 100개의 토너 입자를 이러한 식으로 측정하였다.

- 돌기부의 면적 및 돌기부의 긴 변은 화상 해석식 입도 분포 측정 소프트웨어 "맥-뷰(MAC-VIEW)"(마운테크 컴퍼니 리미티드(Mountech Co., Ltd.) 제품)로 측정하였다.

돌기부의 긴 변의 길이 및 돌기부의 면적의 측정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

돌기부의 긴 변의 길이의 평균은 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.5 ㎛, 더욱 바람직하게는 0.1 ㎛ 내지 0.3 ㎛이다.

상기 평균이 0.5 ㎛ 이상일 때, 표면 상의 돌기부가 드물어지고, 표면 개질의 효과가 얻어질 수 없는 경우가 있다.

돌기부의 긴 변의 길이의 표준 편차는 바람직하게는 0.2 이하, 더욱 바람직하게는 0.1 이하이다.

상기 표준 편차가 0.2 초과일 때, 표면 상의 돌기부의 크기가 불균일해지고, 이는 실패를 초래할 수 있다.

피복율은 바람직하게는 30% 내지 90%, 더욱 바람직하게는 40% 내지 80%, 더욱 더 바람직하게는 50% 내지 70%이다.

피복율이 30% 미만일 때, 배경 오염이 일어나고, 내열 저장성이 불충분해진다. 상기 피복율이 90% 초과일 때, 저온 정착성이 저감될 수 있다.

본 발명에서, 토너는 파장이 800 nm인 빛에 대한 투과율이 50% 내지 90%인 상등액을 제공하고, 여기서 상등액은 3 g의 토너를 0.5 질량%의 도데실황산나트륨을 함유하는 40 g의 이온교환수에 첨가한 후, 90분 동안 교반하고, 5분 동안 20 kHz 및 80 W의 초음파를 조사하고, 토너의 분산액을 5분 동안 3,000 rpm에서 원심분리한 후에 형성된다.

상기 투과율은 수지 미립자를 코어 입자(코어)로부터 제거하는 것이 얼마나 어려운지를 가리키는 지수이다. 50% 이상의 상기 투과율을 가지는 상등액을 형성하는 토너는, 쉘이 통상적 코어-쉘 토너에서보다 코어 입자의 표면에 더욱 강고하게 부착되어 있는 토너이다. 쉘이 보다 적은 양으로 토너로부터 제거되기 때문에, 토너가 높은 대전성 및 내구성을 가지도록 확실히 할 수 있다.

투과율이 50% 미만일 때, 토너로부터 제거된 쉘은 예를 들어, 토너 규제 블레이드에 부착되어, 비정상 화상을 형성한다. 토너 층의 두께가 현상 장치 내의 블레이드로 제어될 때, 토너로부터 쉘(즉, 수지 미립자)의 제거가 일어난다. 초음파 조사를 위한 조건은 토너 층의 두께 제어를 위한 조건에 상응한다. 상등액은 수지 미립자를 포함할 뿐만 아니라, 착색제 및 이형제도 포함한다. 그러나, 800 nm의 파장을 가지는 빛은 착색제 및 이형제에 의해 영향을 보다 덜한 정도로 받고, 이에 따라 수지 미립자에 의한 흡수를 관찰하는 데 적당하다.

투과율이 95% 초과일 때, 제거된 쉘은 토너 입자들 간의 스페이서 영향을 나타낼 수 없다. 그 결과, 토너 입자는 서로 직접적으로 접촉하고, 외첨제는 토너 표면 내에 포매되어, 잠정적으로 토너를 분해한다.

종래, 50 W 및 20 W의 초음파의 조사 조건(전력) 하에서 어떻게 물질이 토너 표면에서 제거되는지를 조정하는 기법이 알려졌다. 수지 미립자가 강고하게 부착되어 있는 본 발명의 토너에서, 유리 물질들의 접착과 양과 같은 품질들 간의 상관은 50 W 및 20 W의 초음파의 조사 조건(전력) 하에서 관찰될 수 없었다.

투과율은 하기 방식으로 측정될 수 있다.

먼저, 1-L 폴리프로필렌 용기를 고체 불순물이 미리 제거된 995 g의 이온교환수로 채운다.

그 다음, 분산제로 작용하는 5 g의 "도데실황산나트륨"(칸토 카가쿠 카부시키가이샤(KANTO KAGAKU K.K.) 제)을 이온교환수에 첨가함으로써, 0.5 질량% 분산액을 제조한다.

이어서, 40 g의 제조된 분산액을 칭량하고, 3 g의 토너와 혼합한 후, 90분 동안 교반한다. 생성된 혼합물을 100-mL 스테인레스 컵(톱 컴퍼니(TOP Co.) 제)으로 옮기고, 거기에서 전력을 80 W로 설정한 초음파 조사 장치("VCX-750", 소닉스 앤드 머티리얼즈 인코포레이티드(Sonics & Materials, Inc.) 제)를 이용하여 5분 동안 초음파를 조사한다.

조사 전에, 초음파 원이 분산액에 잘 침지되었는지(액체 표면으로부터 1 cm 이상의 깊이)를 확인한다.

분산액을, 그 온도가 초음파 조사 중에 10℃ 내지 40℃ 범위 내에 포함되도록 적절하게 냉각시킨다.

초음파의 조사 후의 토너 분산액(11 mL)를 15-mL 원심분리관에 두고, 그것을 5분 동안 3,000 rpm에서 원심분리한다. 사용된 원심분리 장치는 샹타이 인코포레이티드(HSIANGTAI Inc.) 제조의 "CN-1040"이었다.

원심분리 후의 상등액을 액체 표면의 상부로부터 1.6 mL의 양으로 샘플링한다. 샘플링된 상등액은 UV-Vis 분광계(UV-2550, 시마즈 코포레이션(Shimadzu Corporation) 제)의 석영 셀 내에 설치하고, 800 nm의 파장을 가지는 빛에 대한 투과율을 측정하였다.

이 측정에서, 도데실황산나트륨의 0.5 질량% 수용액을 기준으로 사용하였다. 파장을 가지는 빛에 대한, 도데실황산나트륨 800 nm의 0.5 질량% 수용액의 투과율을 100%로 간주한다.

<용해 현탁 방법>

용해 현탁 방법을 이용하는 한 토너 생성 방법은, 유기 용매 중에 적어도 결착 수지, 이형제, 착색제 및 임의적 기타 성분을 함유하는 토너 조성물을 용해 또는 분산시켜, 용액 또는 분산액을 수득하는 단계; 의도하는 입도 분포를 가지는 토너 입자를 수득하도록 하는 방식으로, 통상 사용되는 교반기, 호모믹서 또는 호모지나이저를 사용하여 분산제의 존재 하에 용액 또는 분산액을 수성 매체 중에 분산시키는 단계; 및 유기 용매를 제거하여, 토너 슬러리(토너 모체 입자)를 수득하는 단계를 포함하는 방법이다. 수득된 토너 모체 입자는 공지된 방법에 따라 세정/여과 및 건조시킴에 의한 회복을 통해 단리될 수 있다. 또한, 수득된 토너 모체 입자를 외첨제와 같은 입자와 혼합함으로써, 토너 입자가 수득될 수 있다.

<<결착 수지>>

결착 수지는 용해-현탁 방법으로 용매 내로 용해될 수 있는 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들어, 토너에 통상 사용되는 수지가 사용될 수 있다.

이의 예에는 폴리에스테르 수지, 스티렌-아크릴 수지, 폴리올 수지, 비닐계 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 실리콘 수지, 페놀 수지, 멜라민 수지, 우레아 수지, 아닐린 수지, 이오노머 수지, 및 폴리카르보네이트 수지가 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다. 이들 중에서, 정착성의 측면에서 폴리에스테르 수지가 바람직하고, 비결정성 폴리에스테르 수지가 특히 바람직하다.

비결정성 폴리에스테르 수지는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이소시아네이트 변성 폴리에스테르 수지 및 비변성 폴리에스테르 수지가 바람직하다.

-이소시아네이트 변성 폴리에스테르 수지-

이소시아네이트 변성 폴리에스테르 수지는, 양호한 점탄성을 가지는 토너를 달성하기 위해 이소시아네이트기를 폴리에스테르 수지의 말단에 도입함으로써 형성된다. 토너 생성 공정 중에, 바람직하게는, 이소시아네이트기를 신장을 위해 반응하도록 함으로써, 형성된 토너에 적절한 가교된 구조를 제공한다.

이소시아네이트 변성 폴리에스테르의 예에는 폴리올(1) 및 폴리카르복실산(2)의 중축합물이고 활성 수소기를 가지는 폴리에스테르를 폴리이소시아네이트(3)와 반응시킴으로써 수득된 것이 포함된다.

폴리에스테르에 함유된 활성 수소기의 예에는 수산기 (알코올성 수산기 및 페놀성 수산기), 아미노기, 카르복실기, 및 머캅토기가 포함된다. 이들 중에서, 알코올성 수산기가 특히 바람직하다.

--폴리올--

폴리올(1)의 예에는 디올(1-1) 및 3가 이상의 폴리올(1-2)이 포함되고, 여기서 디올(1-1) 단독, 또는 디올(1-1)과 소량의 3가 이상의 폴리올(1-2)을 포함하는 혼합물이 바람직하다.

디올(1-1)의 예에는 알킬렌 글리콜(예를 들어, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올 및 1,6-헥산디올); 알킬렌 에테르 글리콜(예를 들어, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜); 지환족 디올(예를 들어, 1,4-시클로헥산디메탄올 및 수첨 비스페놀 A); 비스페놀(예를 들어, 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 비스페놀 S); 상기 열거된 지환족 디올의 알킬렌 옥시드(예를 들어, 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드 및 부틸렌 옥시드)과의 부가물; 및 상기 열거된 비스페놀의 알킬렌 옥시드(예를 들어, 에틸렌 옥시드, 프로필렌 옥시드 및 부틸렌 옥시드)와의 부가물이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

이들 중에서, C2 내지 C12 알킬렌 글리콜, 및 비스페놀의 알킬렌 옥시드와의 부가물이 바람직하다. 비스페놀의 알킬렌 옥시드와의 부가물 및 비스페놀의 알킬렌 옥시드와의 부가물과 C2 내지 C12 알킬렌 글리콜의 조합이 특히 바람직하다.

3가 이상의 폴리올(1-2)의 예에는 3가 내지 8가 이상의 지방족 폴리알코올(예를 들어, 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리스리톨 및 소르비놀); 3가 이상의 페놀(예를 들어, 트리스페놀 PA, 페놀 노볼락 및 크레졸 노볼락); 및 상기 3가 이상의 폴리페놀의 알킬렌 옥시드와의 부가물이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

--폴리카르복실산--

폴리카르복실산(2)의 예에는 디카르복실산(2-1) 및 3가 이상의 폴리카르복실산(2-2)이 포함되고, 여기서 디카르복실산(2-1) 단독, 또는 디카르복실산(2-1)과 소량의 3가 이상의 폴리카르복실산(2-2)을 포함하는 혼합물이 바람직하다.

디카르복실산(2-1)의 예에는 알킬렌 디카르복실산(예를 들어, 숙신산, 아디프산 및 세박산); 알케닐렌 디카르복실산(예를 들어, 말레산 및 푸마르산); 방향족 디카르복실산(예를 들어, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 및 나프탈렌 디카르복실산)이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다. 이들 중에서, C4 내지 C20 알케닐렌디카르복실산 및 C8 내지 C20 방향족 디카르복실산이 바람직하다.

3가 이상의 폴리카르복실산(2-2)의 예에는 C9 내지 C20 방향족 폴리카르복실산(예를 들어, 트리멜리트산 및 피로멜리트산)아 포함된다. 특히, 폴리카르복실산(2)은 이의 산 무수물 또는 저급 알킬 에스테르(예를 들어, 메틸 에스테르, 에틸 에스테르 및 이소프로필 에스테르)의 형태로 폴리올(1)과 반응할 수 있다.

폴리올(1)과 폴리카르복실산(2)의 비는 수산기[OH] 대 카르복실기[COOH]의 당량비 [OH]/[COOH]의 측면에서, 바람직하게는 2/1 내지 1/1, 더욱 바람직하게는 1.5/1 내지 1/1, 더욱 더 바람직하게는 1.3/1 내지 1.02/1이다.

--폴리이소시아네이트--

폴리이소시아네이트(3)의 예에는 지방족 폴리이소시아네이트(예를 들어, 테트라메틸렌 디이소시아네이트, 헥사메틸렌 디이소시아네이트, 2,6-디이소시아네이트 메틸 카프로에이트); 지환족 폴리이소시아네이트(예를 들어, 이소포론 디이소시아네이트, 시클로헥실메탄 디이소시아네이트); 방향족 디이소시아네이트(예를 들어, 톨릴렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트); 방향족 지방족 디이소시아네이트(예를 들어, α,α,α',α'-테트라메틸 자일릴렌 디이소시아네이트); 이소시아누레이트; 폴리이소시아네이트의, 예를 들어 페놀 유도체, 옥심 또는 카프로락탐과의 차단 생성물; 또는 이들의 2종 이상의 조합이 포함된다.

폴리이소시아네이트(3)의 비율은 이소시아네이트기[NCO] 대 수산기 (OH)를 가지는 폴리에스테르의 수산기의 당량비 [NCO]/[OH]의 측면에서, 바람직하게는 5/1 내지 1/1, 더욱 바람직하게는 4/1 내지 1.2/1, 및 더욱 더 바람직하게는 2.5/1 내지 1.5/1이다. NCO/OH의 값이 5 초과일 경우, 잔류 폴리이소시아네이트 화합물은 토너의 대전성에 대한 부정적 영향을 가질 수 있다.

--신장제--

아민(B)은 이소시아네이트 변성 폴리에스테르를 신장하기 위해 신장제로서 사용될 수 있다.

아민(B)의 예에는 디아민(B1), 3가 이상의 폴리아민(B2), 아미노알코올(B3), 아미노메르캅탄(B4), 아미노산(B5), 및 B1 내지 B5의 아미노기를 차단함으로써 수득된 아미노-차단 화합물(B6)이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

디아민(B1)의 예에는 방향족 디아민(예를 들어, 페닐렌 디아민, 디에틸톨루엔 디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 테트라플루오로-p-자일릴렌디아민 및 테트라플루오로-p-페닐렌디아민); 지환족 디아민(예를 들어, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디시클로헥실메탄, 디아민시클로헥산 및 이소포론디아민); 및 지방족 디아민(예를 들어, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 도데카플루오로헥실렌디아민 및 테트라코사플루오로도데실렌디아민)이 포함된다.

3가 이상의 폴리아민(B2)의 예에는 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라민이 포함된다.

아미노알코올(B3)의 예에는 에탄올아민 및 히드록시에틸아닐린이 포함된다.

아미노머캅탄(B4)의 예에는 아미노에틸머캅탄 및 아미노프로필머캅탄이 포함된다.

아미노산(B5)의 예에는 아미노프로피온산 및 아미노카프로산이 포함된다.

B1 내지 B5의 아미노기를 차단함으로써 수득된 아미노-차단 화합물(B6)의 예에는 아민 B1 내지 B5 및 케톤(예를 들어, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤)로부터 유도된 케티민 화합물 및 옥사졸리딘 화합물이 포함된다.

이들 아민류 (B) 중, B1, 및 B1 및 소량의 B2를 함유하는 혼합물이 바람직하다.

아민(B)의 비율은 이소시아네이트 변성 폴리에스테르 내의 이소시아네이트기[NCO] 대 아민(B) 내의 아미노기[NHx]의 당량비 [NCO]/[NHx]의 측면에서, 바람직하게는 1/2 내지 2/1, 보다 바람직하게는 1.5/1 내지 1/1.5, 보다 더 바람직하게는 1.2/1 내지 1/1.2이다. [NCO]/[NHx]의 값이 2 초과 또는 1/2 미만일 때, 이소시아네이트 변성 폴리에스테르가 충분히 신장되지 않을 수 있는 경우도 있다. 따라서, 의도하는 점탄성이 얻어지지 않을 수 있다.

상기 이소시아네이트 변성 폴리에스테르는 단독으로 사용될 수 있다. 그러나, 하나 이상의 유형의 선형 이소시아네이트 변성 폴리에스테르가 하나 이상의 유형의 분지형 이소시아네이트 변성 폴리에스테르와 조합하여 사용될 때, 형성된 토너의 점탄성은 바람직한 방식으로 설계될 수 있다. 토너가 충분히 먼 가교점을 각기 가지는 가교된 구조를 균일하게 가지도록 하기 위해, 특히 바람직하게는 분지형 이소시아네이트 변성 폴리에스테르가 비교적 낮은 분자량을 가지도록 설계되어, 선형 이소시아네이트 변성 폴리에스테르와 조합하여 사용된다.

이소시아네이트 변성 폴리에스테르를 긴 분자 사슬을 가지도록 설계함으로써 형성된 토너의 열 특성의 악화가 유발될 수 있다. 이에 대한 한 가능한 이유는 다음과 같다. 구체적으로, 그러한 긴 분자 사슬은 토너 생성 공정의 유상의 무작위 코일 형태로 수축되고, 가교된 구조가 국소적으로 형성되거나, 이소시아네이트기의 반응이 그것의 분자 내에 완료되어, 그 결과 형성된 토너가 토너 전반에 걸쳐 균일하게 가교된 구조를 가질 수 없다.

-비변성 폴리에스테르 수지-

본 발명에서, 이소시아네이트(비변성 폴리에스테르 수지)로 변성되지 않은 폴리에스테르는 이소시아네이트 변성 폴리에스테르와 조합되어 사용될 수 있다.

비변성 폴리에스테르 수지는 토너의 점탄성이 용이하게 설정될 수 있도록 한다.

이의 예에는 폴리올(1) 및 폴리카르복실산(2)의 중축합물이 포함된다.

-결정성 폴리에스테르 수지-

본 발명의 토너는 저온 정착성 향상을 위해 결정성 폴리에스테르 수지를 함유할 수 있다.

결정성 폴리에스테르 수지는 또한 폴리올과 폴리카르복실산의 중축합에 의해 수득될 수 있다.

폴리올은 특별히 한정되지 않고, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 지방족 디올이 바람직하다.

지방족 디올의 예에는 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 1,5-펜탄디올, 1,6-헥산디올, 1,7-헵탄디올, 1,8-옥탄디올, 네오펜틸 글리콜, 및 1,4-부텐디올이 포함된다. 이들 중에서, 1,4-부탄디올, 1,6-헥산디올 및 1,8-옥탄디올이 바람직하고, 1,6-헥산디올이 특히 바람직하다.

폴리카르복실산의 예에는 방향족 디카르복실산(예를 들어, 프탈산, 이소프탈산 및 테레프탈산) 및 C2-C8 지방족 카르복실산이 포함된다. 이들 중에서, 지방족 카르복실산이 결정화도 증가를 위해 바람직하다. 이들 중에서, 지방족 카르복실산이 높은 결정화도의 측면에서 바람직하다.

토너에 함유된 결정성 폴리에스테르 수지의 양은 바람직하게는 3 질량% 내지 10 질량이다%. 상기 양이 3 질량% 미만일 때, 결정성 폴리에스테르 수지는 저온 정착성을 매우 많이 향상시킬 수 없다. 상기 양이 10 질량% 초과일 때, 토너의 대전성을 악화시켜, 잠정적으로 산란을 유발한다.

특히, 결정성 폴리에스테르 수지는 열 특성의 측면에서 비결정성 폴리에스테르 수지와 구분된다. 결정성 폴리에스테르 수지는, 예를 들어 왁스에서 볼 수 있는 바와 같이 DSC를 통해 명확한 흡열 피크를 나타내는 수지를 지칭한다. 비결정성 폴리에스테르 수지는 유리 전이에 기인한 완만한 곡선을 나타낸다.

<<이형제>>

이형제는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 왁스가 바람직하다.

왁스는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 폴리올레핀 왁스(예를 들어, 폴리에틸렌 왁스 및 폴리프로필렌 왁스); 장쇄 탄화수소(예를 들어, 파라핀 왁스, 피셔-트롭쉬(Fischer-Tropsch) 왁스 및 사솔(SASOL) 왁스); 카르보닐기 함유 왁스, 합성 에스테르 왁스 및 쌀 왁스가 포함된다. 이들 중에서, 카르보닐기 함유 왁스가 바람직하다.

카르보닐기 함유 왁스의 예에는 폴리알칸산 에스테르(예를 들어, 카르나우바 왁스, 몬탄 왁스, 트리메틸올프로판 트리베헤네이트, 펜타에리트리톨 테트라베헤네이트, 펜타에리트리톨 디아세테이트디베헤네이트, 글리세린 트리베헤네이트 및 1,18-옥타데칸디올 디스테아레이트); 폴리알칸올 에스테르(예를 들어, 트리스테아릴 트리멜리테이트 및 디스테아릴 말레에이트); 폴리알칸산 아미드(예를 들어, 에틸렌디아민 디베헤닐아미드); 폴리알킬아미드(예를 들어, 트리스테아릴아미드 트리멜리테이트); 및 디알킬 케톤(예를 들어, 디스테아릴 케톤)이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

이들 중에서, 낮은 극성, 낮은 용융 점도 및 우수한 이형성의 측면에서, 파라핀 왁스, 합성 에스테르 왁스, 폴리올레핀 왁스, 카르나우바 왁스 및 쌀 왁스로부터 선택되는 하나 이상이 바람직하다. 파라핀 왁스 및 피셔-트롭쉬 왁스가 특히 바람직하다.

토너에 함유된 이형제의 양은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 바람직하게는 4.0 질량% 내지 8.0 질량%이다. 상기 양이 4.0 질량% 미만일 때, 충분량의 이형제가 충분히 압출되지 않고, 이는 페이퍼 잼을 유발하기 쉽다. 상기 양이 8.0 질량% 초과일 때, 토너 코어 입자는 부재와 접하기 더욱 쉬워지고, 이는 잠정적으로 OPC 필름화와 같은 문제를 잠정적으로 유발한다.

낮은 극성을 가지는 이형제는 n-헥산에 용이하게 용해된다. 따라서, 토너를 n-헥산에 침지한 후, 토너 표면에서 추출된 이형제의 양을 제어할 때, 이형성이 향상되고 부재의 오염이 없는 토너를 제공하는 것이 가능하다.

헥산으로 추출된 이형제의 양(추출된 왁스의 양)은 바람직하게는 10 mg/g 내지 25 mg/g, 더욱 바람직하게는 13 mg/g 내지 22 mg/g이다. 상기 양이 10 mg/g 미만일 때, 토너의 이형성이 불충분해져, 페이퍼 잼이 용이하게 유발된다. 상기 양이 25 mg/g 초과일 때, 토너 코어 입자는 부재와 접촉하기 더 용이해지고, OPC 필름화와 같은 문제를 잠정적으로 유발한다.

헥산으로 추출된 이형제의 양은, 예를 들어 첨가된 이형제의 양 및 사용된 분산제의 양을 제어함으로써, 조정될 수 있다.

헥산으로 추출된 이형제의 양(추출된 왁스의 양)은 하기 방법으로 측정될 수 있다.

구체적으로, 1.0 g의 토너를 25℃±2℃의 온도에서 30-mL 유리 스크류관에서 칭량한다. 이어서, 7 mL의 n-헥산을 거기에 첨가하고, 생성되는 혼합물을 1분 동안 120 rpm에서 롤 밀로 교반한다. 1 ㎛의 개구를 가지는 PTFE 멤브레인 필터를 이용하여 수득된 용액을 흡인을 통해 여과한다.

여액을 24시간 동안 40℃에서 건조시키고, 건조 후의 여액의 질량을 측정한다. 얻어진 측정은 "추출된 이형제의 양"으로 정의된다.

헥산으로 추출된 이형제의 양은 "추출된 이형제의 양"을 1 g("추출된 이형제의 양"/1 g)으로 나눔으로써 계산될 수 있다.

<<착색제>>

착색제는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 카본 블랙, 아닐린 블루, 칼코일 블루, 크롬 옐로우, 울트라마린 블루, 듀폰(DuPont) 오일 레드, 퀴놀린 옐로우, 메틸렌 블루 클로라이드, 구리 프탈로시아닌, 말라카이트 그린 옥살레이트, 램프 블랙, 로즈 벵갈(Bengal), C.I. 피그먼트 레드 48:1, C.I. 피그먼트 레드 122, C.I. 피그먼트 레드 57:1, C.I. 피그먼트 레드 184, C.I. 피그먼트 옐로우 97, C.I. 피그먼트 옐로우 12, C.I. 피그먼트 옐로우 17, C.I. 피그먼트 옐로우 74, C.I. 용매 옐로우 162, C.I. 피그먼트 옐로우 180, C.I. 피그먼트 옐로우 185, C.I. 피그먼트 블루 15:1 및 C.I. 피그먼트 블루 15:3이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

토너의 양에 대한 착색제의 양은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 100 질량부의 결착 수지에 대한 2 질량부 내지 15 질량부가 바람직하다.

착색제는 바람직하게는 분산성 측면에서 착색제가 결착 수지에 분산된 마스터배치의 형태로 사용된다. 함유된 마스터배치의 양은 착색제의 양이 상기 범위 내인 한, 임의의 양일 수 있다. 마스터배치 내의 착색제의 양은 바람직하게는 20 질량% 내지 40 질량%이다.

<<유기 용매>>

유기 용매는 바람직하게는 100℃ 미만의 비점을 가지고, 이로써 용이하게 제거되게 된다. 유기 용매는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 톨루엔, 자일렌, 벤젠, 사염화탄소, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 모노클로로벤젠, 디클로로에틸리덴, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 메틸 에틸 케톤, 메틸 이소부틸 케톤이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

<<수성 매체>>

수성 매체는 물 단독 또는 물과 물에 상용성인 용매의 조합일 수 있다. 물에 상용성인 용매는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 알코올, 예컨대 메탄올, 이소프로판올 및 에틸렌 글리콜; 디메틸 포름아미드; 테트라히드로푸란; 셀로솔브, 예컨대 메틸 셀로솔브; 저급 케톤, 예컨대 메틸에틸케톤이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

사용되는 수성 매체의 양은 토너 물질 100 질량부에 대해, 바람직하게는 50 질량부 내지 2,000 질량부, 더욱 바람직하게는 100 질량부 내지 1,000 질량부이다. 상기 양이 50 질량부 미만일 때, 토너 물질의 분산 상태가 악화될 수 있다. 또한, 2,000 질량부 초과의 양으로 수성 매체를 사용하는 것이 경제적이지 않다.

<<분산제>>

분산제의 예에는 무기 분산제가 포함된다.

무기 분산제는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 인산삼칼슘, 인산마그네슘, 인산알루미늄, 인산아연, 탄산마그네슘, 수산화칼슘, 수산화마그네슘, 수산화알루미늄, 메타규산칼슘, 황산칼슘, 황산바륨, 벤토나이트, 알루미나, 탄산칼슘, 산화티탄, 콜로이드성 실리카 및 히드록시아파타이트가 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

<<외첨제>>

무기 미립자는 토너의 유동성, 현상성 및 대전성을 보조하기 위해 사용되는 외첨제로서 바람직하게는 사용될 수 있다.

무기 미립자의 1차 평균 입경은 바람직하게는 5 nm 내지 2 ㎛, 더욱 바람직하게는 5 nm 내지 500 nm이다. BET 방법에 따른 비표면적은 바람직하게는 20 m²/g 내지 500 m²/g이다. 함유된 무기 미립자의 양은 토너의 양에 대해 바람직하게는 0.01 질량% 내지 5 질량%, 보다 바람직하게는 0.01 질량% 내지 2.0 질량%이다.

무기 미립자는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 실리카, 알루미나, 산화티탄, 티탄산바륨, 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘, 티탄산스트론튬, 산화아연, 산화주석, 실리카 샌드, 클레이, 운모, 규회석, 규조토, 산화크롬, 산화세륨, 철단, 삼산화안티몬, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 황산바륨, 탄산바륨, 탄산칼슘, 탄화구소 및 질화규소가 포함된다.

중합체 미립자는 외첨제로서 사용될 수 있다. 이의 예에는 비누 불포함 유화 중합, 현탁 중합 및 분산 중합에 의해 수득된 폴리스티렌; 메타크릴산 에스테르 또는 아크릴산 에스테르의 공중합체; 중축합물, 예컨대 실리콘, 벤조구아나민 및 나일론; 및 열경화 수지로부터의 중합체 입자가 포함된다.

실리콘 오일(외첨제 A)로 표면 처리된 무기 미립자 및 아미노기 함유 실란 커플링제(외첨제 B)로 표면 처리된 무기 미립자의 조합이 바람직하게는 외첨제로서 사용된다.

-실리콘 오일(외첨제 A)로 표면 처리된 무기 미립자-

실리콘 오일의 예에는 디메틸실리콘 오일, 메틸페닐실리콘 오일, 클로로페닐실리콘 오일, 메틸수소실리콘 오일, 알킬-변성 실리콘 오일, 불소-변성 실리콘 오일, 폴리에테르-변성 실리콘 오일, 알코올-변성 실리콘 오일, 아미노-변성 실리콘 오일, 에폭시-변성 실리콘 오일, 에폭시/폴리에테르-변성 실리콘 오일, 페놀-변성 실리콘 오일, 카르복실-변성 실리콘 오일, 머캅토-변성 실리콘 오일, 아크릴-변성 실리콘 오일, 메타크릴-변성 실리콘 오일 및 α-메틸스티렌-변성 실리콘 오일이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

외첨제가 장시간 동안 광범위한 각 토너 입자에 실리콘 오일을 공급하도록 하기 위해, 외첨제가 방출되지 않도록 하는 것이 중요하다. 외첨제의 방출을 곤란하게 하기 위한 조치는, 예를 들어 외첨제의 토너 모체 입자에의 접착력을 증가시키는 조치 및 토너 입자의 부재와의 접촉 면적을 감소시키는 조치이다. 특히 전자의 경우, 외첨제가 토너 모체 입자와 접촉되는 것이 더 낫다. 토너 모체 입자의 표면적은 특정 양의 외첨제가 토너 모체 입자에 부착되도록 하기 위해 보다 큰 것이 바람직하다. 본 발명에서와 같이, 토너 모체 입자의 표면에 균일한 크기를 가지는 돌기부를 제공함으로써, 표면 개질의 효과를 만족스럽게 얻을 수 있으면서도 토너 모체 입자의 표면적을 증가시킬 수 있다. 그 결과, 토너 모체 입자가 증가된 양의 외첨제를 담지하도록 하는 것이 가능하다. 또한, 돌기부의 제공으로써, 토너와 부재 간의 접촉 면적을 감소시킬 수 있고, 이에 따라 외첨제가 방출되도록 하는 것을 방지할 수 있고, 토너에 의한 부재의 오염 억제, 전사율 향상, 클리닝 실패의 억제 및 토너 입자들 간의 응집 방지와 같은 효과를 얻는는 것이 가능해진다. 상술된 바와 같이 균일한 크기의 돌기부를 가지는 실리콘 오일 및 토너 모체 입자로 처러된 외첨제와 조합함으로써, 현저한 효과를 얻을 수 있다.

- 아미노기 함유 실란 커플링제(외첨제 B)로 표면 처리된 무기 미립자 -

무기 미립자의 소수화 방법에는 무기 미립자를 무기 미립자와 반응할 수 있거나 무기 미립자에 물리적으로 흡착될 수 있는 유기 규소 화합물로 화학적으로 처리하는 방법이 포함된다. 무기 미립자를 증기상의 할로겐화 금속 화합물에 의해 산화한 후, 유기 규소 화합물로 처리하는 방법이 바람직하다.

무기 미립자의 소수화 방법에 사용되는 유기 규소 화합물의 예에는 헥사메틸렌 디실라잔, 트리메틸실란, 트리메틸클로로실란, 트리메틸에톡시실란, 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란, 알릴디메틸클로로실란, 알릴페닐디클로로실란, 벤질디메틸클로로실란, 브르모메틸디메틸클로로실란, α-클로로에틸트리클로로실란, ρ-클로로에틸트리클로로실란, 클로로메틸디메틸클로로실란, 트리오르가노실릴머캅탄, 트리메틸실릴머캅탄, 트리오르가노실릴 아크릴레이트, 비닐디메틸아세톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 헥사메틸디실록산, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,3-디페닐테트라메틸디실록산, 분자당 2 내지 12개의 실록산 단위를 가지며 각 말단 단위에 Si 원자에 결합된 1개의 수산기를 가지는 디메틸폴리실록산이 포함된다.

미처리 무기 미립자를 함질소 실란 커플링제를 사용하여 소수화할 수 있다.

질소 함유 실란 커플링제의 예에는 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 디메틸아미노프로필트리메톡시실란, 디에틸아미노프로필트리메톡시실란, 디프로필아미노프로필트리메톡시실란, 디부틸아미노프로필트리메톡시실란, 모노부틸아미노프로필트리메톡시실란, 디옥틸아미노프로필트리메톡시실란, 디부틸아미노프로필디메톡시실란, 디부틸아미노프로필모노메톡시실란, 디메틸아미노페닐트리에톡시실란, 트리메톡시실릴-γ-프로필페닐아민, 트리메톡시실릴-γ-프로필벤질아민, 트리메톡시실릴-γ-프로필피페리딘, 트리메톡시실릴-γ-프로필모르폴린 및 트리메톡시실릴-γ-프로필이미다졸이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

무기 미립자는 함질소 실란 커플링제로 처리될 때 높은 양 대전성을 보인다. 함질소 실란 커플링제로 소수화된 무기 미립자가 토너 입자에서 현상제 담지체로 전사될 때, 현상제 담지체는 무기 미립자로 피복된다. 무기 미립자 및 토너 입자가 마찰 대전될 때, 토너 입자는 강하게 음성으로 대전될 수 있다. 또한, 무기 미립자는 토너 입자로부터 일정하게 또한 점진적으로 공급되어, 토너의 대전성이 장시간 안정화하는 것이 가능해진다. 이 효과를 광범위한 토너 입자들에 대해 장시간 동안 얻기 위한 한 가능한 수단은, 외첨제의 양을 증가시키는 것이다. 이 경우, 의도하는 효과가 초기에 또한 국소적으로 얻어질 수 있으나, 외첨제의 방출이 보다 용이해지고, 이로써 광범위한 토너 입자들에 대해 장기산 상기 효과를 얻는 것이 어려워진다. 외첨제의 방출을 어렵게 하기 위해, 외첨제를 토너 입자와 접촉시키는 것이 바람직하다. 토너 입자의 표면적은 특정 양의 외첨제가 토너 입자 상에 부착되기 위해, 보다 큰 것이 바람직하다. 본 발명에서와 같이, 토너 표면에 수지 미립자의 돌기부를 제공함으로써, 표면 입자의 표면적을 증가시킬 수 있고, 이로써 토너 입자가 증가된 양의 외첨제를 담지하도록 하는 것이 가능하다. 또한, 토너와 부재 간의 접촉 면적을 감소시킴으로써, 외첨제의 방출을 방지하는 것이 가능하다. 상술된 바와 같이, 함질소 실란 커플링제로 처리된 외첨제와 조합하여 사용함으로써, 현저한 효과를 얻을 수 있다.

질소 함유 실란 커플링제로 처리된 무기 미립자가 외첨제로서 사용될 때, 그 양은 외첨제의 총 질량에 대해 바람직하게는 5 질량% 내지 30 질량%, 더욱 바람직하게는 10 질량% 내지 20 질량%이다. 상기 양이 5 질량% 미만일 때, 함질소 실란 커플링제로 처리된 무기 미립자는 그것의 효과를 달성할 수 없어, 바람직하지 않다. 상기 양이 30 질량% 초과일 때, 외첨제로부터 유도된 양 대전성이 높아지게 되고, 이로써 생성된 토너는 의도하는 토너로서 정상적으로 작동하지 않는다. 같은 이유로, 함질소 실란 커플링제로 처리된 무기 미립자의 양은 토너의 총 질량에 대래 바람직하게는 0.1 질량% 내지 2.0 질량%, 더욱 바람직하게는 0.5 질량% 내지 1.5 질량%이다.

<<수지 미립자>>

수지 미립자는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 바람직하게는 비닐계 수지 미립자이다.

비닐계 수지 미립자는 비닐계 중합성 작용기를 가지는 방향족 화합물을 단량체로서 주로 함유하는 단량체 혼합물의 중합을 통해 수득된 비닐계 수지로 이루어진다. 토너 표면은 바람직하게는 용이하게 대전가능한 구조를 가진다. 토너 표면이 그러한 구조를 가지도록 하기 위해, 방향족 구조에서 볼 수 있는 바와 같이 전자가 안정하게 이동할 수 있는 전자 궤도를 가지는 비닐계 중합성 작용기를 가지는 방향족 화합물은 단량체 혼합물의 총량에 대해, 바람직하게는 80 질량% 이상, 더욱 바람직하게는 80 질량% 내지 100 질량%의 양으로 단량체 혼합물 내에 함유된다. 비닐계 중합성 작용기를 가지는 방향족 화합물의 양이 80 질량% 미만일 경우, 수득된 토너가 대전성이 불량할 수 있다.

비닐계 중합성 작용기를 가지는 방향족 화합물 내의 중합성 작용기의 예에는 비닐기, 이소프로페닐기, 알릴기, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기가 포함된다.

단량체의 구체예에는 스티렌, α-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-에틸스티렌, 4-tert-부틸스티렌, 4-메톡시스티렌, 4-에톡시스티렌, 4-카르복시스티렌 또는 이들의 금속 염; 4-스티렌술폰산 및 이의 금속 염; 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌, 알릴벤젠, 페녹시알킬렌 글리콜 아크릴레이트, 페녹시알킬렌 글리콜 메타크릴레이트, 페녹시폴리알킬렌 글리콜 아크릴레이트 및 페녹시폴리알킬렌 글리콜 메타크릴레이트가 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다.

이들 중에서, 바람직하게는 스티렌이 주로 사용되며, 이는 입수가 용이하고, 반응성이 우수하며, 대전성이 높기 때문이다.

본 발명에 사용되는 비닐계 수지는 바람직하게는 산 단량체를 함유하지 않는다. 산 단량체가 사용될 때, 수득된 비닐계 수지 미립자 그 자체가 높은 분산 안정성을 가진다. 따라서, 그러한 비닐계 수지 미립자가 수상에 분산된 유적들(oil droplets)을 함유하는 분산액에 첨가될 때, 비닐계 수지 미립자는 상온에서 그것에 부착되기 어렵다. 대안적으로, 심지어 비닐계 수지 미립자가 거기에 부착되었을 때에도, 그것은 탈용(desolvation), 세정, 건조 또는 외첨의 공정을 통해 벗겨지는 경향이 있다. 한편, 산 단량체를 함유하지 않는 비닐계 수지는 수득된 토너가 작업 환경에 따라 대전성이 덜 변화하도록 한다.

비닐계 중합성 작용기 및 산기를 가지는 화합물 내의 산기의 예에는 카르복실산기, 술폰산기 및 포스폰 산기가 포함된다.

비닐계 중합성 작용기 및 산기를 가지는 화합물의 예에는 카르복실기 함유 비닐계 단량체 또는 이의 염(예를 들어, (메트)아크릴산, 말레산, 말레산 무수물, 말레산모노알킬, 푸마르산, 푸마르산모노알킬, 크로톤산, 이타콘산, 이타콘산모노알킬, 이타콘산 글리콜 모노에테르, 시트라콘산, 시트라콘산모노알킬 및 신남산), 술폰산기 함유 비닐계 단량체, 비닐계 황산 모노에스테르 또는 이들의 염, 및 인산기 함유 비닐계 단량체 또는 이의 염이 포함된다. 이들은 단독으로 사용되거나 조합되어 사용될 수 있다. 이들 중에서, (메트)아크릴산, 말레산, 말레산 무수물, 말레산모노알킬, 푸마르산 및 푸마르산모노알킬가 바람직하다.

비닐계 중합성 작용기 및 에스테르기를 가지는 화합물의 예에는 비닐 아세테이트, 비닐 부티레이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 부티레이트, 디알릴 프탈레이트, 디알릴 아디페이트, 이소프로페닐 아세테이트, 비닐 메타크릴레이트, 메틸-4-비닐 벤조에이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 벤질 메타크릴레이트, 페닐 (메트)아크릴레이트, 비닐 메톡시아세테이트, 비닐 벤조에이트, 에틸-α-에톡시아크릴레이트, 탄소수 1 내지 50의 알킬기를 가지는 알킬 (메트)아크릴레이트, 2개의 알킬기가 C2 내지 C8 직쇄형, 분지형 또는 지환족 알킬기인 디알킬 푸마레이트, 2개의 알킬기가 C2 내지 C8 직쇄형, 분지형 또는 지환족 알킬기인 디알킬 말레에이트, 폴리(메트)알릴옥시알칸, 폴리알킬렌 글리콜 사슬을 가지는 비닐계 단량체, 폴리(메트)아크릴레이트, 비닐 (알킬)에테르, 비닐 케톤 및 비닐 술폰이 포함된다.

탄소수 1 내지 50의 알킬기를 가지는 알킬 (메트)아크릴레이트의 예에는 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, 프로필 (메트)아크릴레이트, 부틸 (메트)아크릴레이트, 2-에틸헥실 (메트)아크릴레이트, 도데실 (메트)아크릴레이트, 헥사데실 (메트)아크릴레이트, 헵타데실 (메트)아크릴레이트 및 에이코실 (메트)아크릴레이트가 포함된다.

폴리(메트)알릴옥시알칸의 예에는 디알릴옥시에탄, 트리알릴옥시에탄, 테트라알릴옥시에탄, 테트라알릴옥시프로판, 테트라알릴옥시부탄 및 테트라메탈릴옥시에탄이 포함된다.

폴리알킬렌 글리콜 사슬을 가지는 비닐계 단량체의 예에는 폴리에틸렌 글리콜(분자량: 300) 모노(메트)아크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜(분자량: 500) 모노아크릴레이트, 메틸 알코올 에틸렌 옥시드 10 mol 부가물 (메트)아크릴레이트 및 라우릴 알코올 에틸렌 옥시드 30 mol 부가물 (메트)아크릴레이트가 포함된다.

폴리(메트)아크릴레이트의 예에는 다가 알코올의 (메트)아크릴레이트, 예컨대 에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 프로필렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 네오펜틸 글리콜 디(메트)아크릴레이트, 트리메틸올프로판 트리(메트)아크릴레이트 및 폴리에틸렌 글리콜 디(메트)아크릴레이트가 포함된다.

비닐 (알킬)에테르의 예에는 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르, 비닐 프로필 에테르, 비닐 부틸 에테르, 비닐-2-에틸헥실 에테르, 비닐 페닐 에테르, 비닐-2-메톡시에틸 에테르, 메톡시부타디엔, 비닐-2-부톡시에틸 에테르, 3,4-디히드로-1,2-피란, 2-부톡시-2'-비닐옥시디에틸 에테르, 비닐-2-에틸머캅토에틸 에테르, 아세톡시스티렌 및 페녹시스티렌이 포함된다.

비닐 케톤의 예에는 비닐 메틸 케톤, 비닐 에틸 케톤 및 비닐 페닐 케톤이 포함된다.

비닐 술폰의 예에는 디비닐 술피드, p-비닐 디페닐 술피드, 비닐 에틸 술피드, 비닐 에틸 술폰, 디비닐 술폰 및 디비닐 술폭시드가 포함된다.

비닐계 수지 미립자를 수득하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택할 수 있다. 이의 예에는 하기 방법 (a) 내지 (f)가 포함된다:

(a) 단량체 혼합물을 현탁 중합법, 유화 중합법, 씨드 중합법 또는 분산 중합법에 의해 중합함으로써, 비닐계 수지 미립자의 분산액을 생성시키는 방법;

(b) 단량체 혼합물을 중합한 후, 수득된 수지를 미분쇄기, 예컨대 기계 회전형 미분쇄기 또는 제트형 미분쇄기를 이용하여 분쇄한 후, 분급화함으로써, 수지 미립자를 생성시키는 방법;

(c) 단량체 혼합물을 중합한 후, 수득된 수지를 용매에 용해시키고, 그 후 생성된 수지 용액을 분무함으로써, 수지 미립자를 생성시키는 방법;

(d) 단량체 혼합물을 중합하고, 수득된 수지를 용매에 용해시킨 후, 다른 용매를 생성된 수지 용액에 첨가하여 수지 미립자를 석출시킨 후, 용매를 제거함으로써, 수지 미립자를 생성시키는 방법; 또는 단량체 혼합물을 중합하고, 수득된 수지를 가열 하에 용매에 용해시키고, 생성된 수지 용액을 냉각시켜 수지 미립자를 석출시킨 후, 용매를 제거함으로써, 수지 미립자를 생성시키는 방법;

(e) 단량체 혼합물을 중합하고, 수득된 수지를 용매에 용해시키고, 생성된 수지 용액을 적절한 분산제의 존재 하에 수성 매체에 분산시킨 후, 용매를 예를 들어 가열 또는 감압 하에서 생성된 분산액으로부터 제거하는 방법; 및

(f) 단량체 혼합물을 중합하고, 수득된 수지를 용매에 용해시키고, 적절한 유화제를 생성된 수지 용액에 용해시킨 후, 물을 첨가하여 상 전이 유화시키는 방법.

이들 중에서, 방법 (a)를 이용하는 것이 바람직한데, 이는 비닐계 수지 미립자가 분산액으로서 생성될 수 있고, 이는 다음 단계에서 사용하기 용이하기 때문이다.

방법 (a)의 중합 반응에서, 바람직하게는 (i) 분산 안정제를 수성 매체에 첨가하고, (ii) 중합을 통해 얻어지는 수지 미립자에 대한 분산 안정성을 부여할 수 있는 단량체(즉, 반응성 유화제)를 중합할 단량체 혼합물에 첨가하거나, 또는 상기 (i) 및 (ii)를 함께 수행함으로써, 수득된 비닐계 수지 미립자에 분산 안정성을 부여한다. 분산 안정제도 반응성 유화제도 사용하지 않을 경우, 입자는 분산 상태를 유지할 수 없어서, 비닐계 수지가 미립자로서 수득될 수 없고, 수득된 수지 미립자의 분산 안정성이 불량하여, 저장 안정성이 불량하고, 그 결과 저장 중에 응집이 일어나거나, 또는 입자의 분산 안정성이 후술되는 수지 미립자 부착 단계에서 악화됨으로써, 토너 코어 입자가 쉽게 서로 응집되거나 함께 조합되어, 그 결과 최종적으로 수득되는 착색된 수지 입자가 예를 들어 입경, 형상 및 표면의 균일성이 악화되어, 바람직하지 않다.

분산 안정제의 예에는 계면활성제 및 무기 분산제가 포함된다.

계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 음이온성 계면활성제, 예컨대 알킬벤젠술폰산 염, α-올레핀 술폰산 염 및 인산 에스테르; 양이온성 계면활성제, 예컨대 아민 염 유형의 양이온성 계면활성제(예를 들어, 알킬 아민 염, 아미노알코올 지방산 유도체, 폴리아민 지방산 유도체 및 이미다졸린) 및 4급 암모늄 염 유형의 양이온성 계면활성제(예를 들어, 알킬트리메틸암모늄 염, 디알킬 디메틸암모늄 염, 알킬 디메틸 벤질암모늄 염, 피리디늄 염, 알킬 이소퀴놀리늄 염 및 염화벤제토늄); 비이온성 계면활성제, 예컨대 지방산 아미드 유도체 및 다가 알코올 유도체; 및 양성 계면활성제, 예컨대 알라닌, 도데실디(아미노에틸)글리신, 디(옥틸아미노에틸)글리신 및 N-알킬-N,N-디메틸암모늄 베타인이 포함된다.

무기 분산제는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 인산삼칼슘, 탄산칼슘, 산화티탄, 콜로이드성 실리카 및 히드록시아파타이트를 포함한다.

쉘을 형성하는 비닐계 수지 미립자들의 중량 평균 분자량이 5,000 미만일 때, 비닐계 수지 미립자의 물리적 강도가 낮아, 비닐계 수지 미립자가 취약하다. 그 결과, 토너 표면이 변화하기 쉬워, 예를 들어 대전성의 상당한 변화, 주변 부재 상에의 침착과 같은 오염, 및 이에 동반되는 품질에 관한 문제를 유발하여, 바람직하지 않다. 쉘을 형성하는 비닐계 수지 미립자들의 중량 평균 분자량이 400,000 초과일 때, 정착 성능이 악화될 수 있다. 정착성 및 내구성을 고려할 때, 쉘을 형성하는 비닐계 수지 미립자들의 중량 평균 분자량은 10,000 내지 50,000이다.

비닐계 수지 미립자가 코어 입자의 표면 상에 부착되는지의 여부를, 주사 전자 현미경(SEM) 하에서의 관찰을 통해 확인될 수 있다.

함유된 수지 미립자의 양은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 상기 양은 코어 입자의 100 질량부에 대해 바람직하게는 3 질량부 내지 15 질량부, 더욱 바람직하게는 3 질량부 내지 10 질량부이다.

함유된 수지 미립자의 양이 3 질량부 미만일 때, 광전도체 상에의 배경 오염이 일어난다. 상기 양이 15 질량부 초과일 때, 광전도체의 오염 및 규제 블레이드에의 접착을 유발하는 토너의 대전성의 악화 작용과 같은 품질에 관한 문제가 있을 수 있다.

<<기타 성분>>

기타 성분은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 전하 제어제, 유동성 향상제, 클리닝 향상제 및 자성 물질이 포함된다.

<토너 생성 방법>

바람직한 토너 생성 방법에는 용해 현탁 방법이 포함된다.

용해 현탁 방법은 유상의 제조 단계, 토너 모체 입자의 생성 단계 및 수지 미립자의 부착 단계를 포함하고; 필요한 경우, 다른 단계를 추가로 포함한다.

<<유상의 제조 단계>>

결착 수지, 이형제 및 착색제와 같은 물질이 유기 용매에 용해되거나 분산된 유상은 하기 방식으로 제조될 수 있다. 구체적으로, 결착 수지, 이형제 및 착색제와 같은 물질을 교반 하에 유기 용매에 점진적으로 첨가하여, 이 물질들이 거기에 용해되거나 분산되도록 한다. 특히, 안료가 착색제로 사용되고/되거나 사용된 이형제와 같은 물질이 유기 용매에 잘 용해되지 않을 때, 이 물질들의 입자는 유기 용매에 첨가하기 전에 마이크론화될 수 있다.

또 다른 수단으로는, 유기 용매의 비점 미만의 온도에서 용융되는 물질을 분산시킬 때, 그 물질을 분산질과 함께 가열 및 교반하면서, 필요한 경우에는 분산 에이드의 존재 하에 유기 용매 중에 용해시키고; 생성된 용액을 용해되는 물질이 결정화되도록 교반 또는 전단 하에 냉각시킴으로써, 분산질의 미세결정을 생성시킨다.

상기 수단들 중 임의의 수단으로 분산된 착색제 및 이형제를 결착 수지와 함께 유기 용매에 용해하거나 분산시킨 후, 생성된 용액 또는 분산액을 추가 분산시킬 수 있다. 비드 밀 또는 디스크 밀과 같은 공지된 분산기를 이용하여 분산을 수행할 수 있다.

<<토너 모체 입자의 생성 단계>>

본 발명에서, "토너 모체 입자"라는 용어는 수지 미립자가 코어 입자에 부착된 입자를 의미한다.

상기 수득된 유상을 계면활성제를 함유하는 수성 매체에 분산시킴으로써, 유상으로 이루어진 코어 입자가 분산되어 있는 분산액을 생성시키는 방법의 예는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 분산기, 예컨대 저전단 분산기, 고전단 분산기, 마찰 분산기, 고압 제트 분산기 및 초음파 분산기를 이용하는 방법이 포함된다.

분산액의 입경을 2 ㎛ 내지 20 ㎛로 조정하기 위해, 고전단 분산기가 바람직하다. 고전단 분산기를 사용할 때, 회전 속도는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 상기 속도는 바람직하게는 1,000 rpm 내지 30,000 rpm, 더욱 바람직하게는 5,000 rpm 내지 20,000 rpm이다.

분산 시간은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 상기 시간은 배치 방법의 경우에는 바람직하게는 0.1분 내지 5분이다. 분산 시간이 5분 초과일 때, 바람직하지 못한 작은 입자가 남을 수 있고, 과잉 분산이 수행되어, 분산계가 불안정화될 수 있어, 잠정적으로 응집체 및 조질 입자를 형성할 수 있다.

분산 온도는 바람직하게는 0℃ 내지 40℃, 더욱 바람직하게는 10℃ 내지 30℃이다. 분산 온도가 40℃ 초과일 때, 분자 이동이 여기되어, 분산 안정성을 악화시키고, 이에 따라 응집체 및 조질의 입자가 형성되기 쉽다. 반면, 분산 온도가 0℃ 미만일 때, 분산을 위해 분산 점도가 증가하여 상승된 에너지를 필요로 하며, 그 결과 생성 효율이 악화된다.

유용한 계면활성제는 상기 수지 미립자의 생성 방법에 언급된 것들과 동일할 수 있다. 용매를 함유하는 유적들을 효율적으로 분산시키기 위해, 사용되는 계면활성제는 바람직하게는 비교적 높은 HLB를 가지는 이술폰산 염이다.

수성 매체 내에 함유된 계면활성제의 농도는 바람직하게는 1 질량% 내지 10 질량%, 더욱 바람직하게는 2 질량% 내지 8 질량%, 더욱 더 바람직하게는 3 질량% 내지 7 질량%이다. 상기 농도가 10 질량%을 초과할 때, 각 유적은 지나치게 작아지고, 또한 역 미셀형 구조를 가진다. 따라서, 분산 안정성은 상기 양으로 첨가되는 계면활성제로 인해 악화되고, 이로써 조질의 유적이 형성되기 쉽다. 반면, 상기 농도가 1 질량% 미만일 때, 유적은 안정하게 분산될 수 없어, 조질의 유적을 형성한다. 물론, 양 경우 모두 바람직하지 않다.

<<수지 미립자 부착 단계>>

수득된 코어 입자 분산액은 분산액이 교반되고 있는 한, 코어 입자의 안정한 유적을 함유할 수 있다. 따라서, 비닐계 수지 미립자를 코어 입자에 부착시키기 위해, 비닐계 수지 미립자 분산액을 교반 하에 코어 입자 분산액에 첨가한다. 비닐계 수지 미립자 분산액을 첨가하는 시간은 바람직하게는 30초 이상이다. 그것을 30초 이하 동안 첨가할 때, 분산계가 급격하게 변화하여, 응집된 입자를 형성한다. 또한, 비닐계 수지 미립자는 코어 입자에 불균일하게 접착되어, 바람직하지 않다. 한편, 불필요하게 긴 시간(예를 들어, 60분 이상)에 걸친 비닐계 수지 미립자 분산액의 첨가는 생성 효율을 낮춘다는 측면에서 바람직하지 않다.

비닐계 수지 미립자 분산액을 코어 입자 분산액에 첨가하기 전에, 요망되는 농도를 갖도록 적절하게 희석하거나 농축시킬 수 있다. 비닐계 수지 미립자 분산액 내의 비닐계 수지 미립자의 농도는 바람직하게는 5 질량% 내지 30 질량%, 더욱 바람직하게는 8 질량% 내지 20 질량%이다. 상기 농도가 5 질량% 미만일 때, 비닐계 수지 미립자 분산액의 첨가 시에 유기 용매의 농도가 크게 변화함으로써, 수지 미립자가 불충분하게 부착되게 되어, 바람직하지 않다. 또한, 상기 농도가 30 질량%를 초과할 때, 수지 미립자가 코어 입자 분산액에 국소화하는 경향이 있고, 그 결과 수지 미립자가 코어 입자에 불균일하게 부착되어, 바람직하지 않다.

첨가하는 비닐계 수지 미립자 분산액은 저분자량 수지 미립자의 분산액과 고분자량 수지 미립자의 분산액을 혼합함으로써 제조되는 분산액일 수 있다. 바람직하게는, 저분자량 수지 미립자의 분산액을 먼저 첨가한 후, 5분 내지 60분 후에 고분자량 수지 미립자의 분산액을 첨가한다. 첨가 전에 상기 분산액들을 함께 혼합해도 되는 이유는 하기와 같다. 저분자량 수지 미립자는, 코어 입자에 대한 상용성이 더 크기 때문에 용매를 함유하는 코어 입자의 표면 상에 쉘을 먼저 형성하며, 이에 저분자량 수지 미립자가 형성된 쉘을 형성한 후, 고분자량 수지 미립자가 코어 입자의 표면 상에 쉘을 형성한다.

이하, 비닐계 수지 미립자가 수지 미립자의 부착 단계를 이용할 때 코어 입자에 충분히 강고하게 부착되는 이유를 설명할 수 있다. 구체적으로는, 비닐계 수지 미립자가 코어 입자의 액적에 부착될 때, 코어 입자는 자유롭게 탈형되어, 비닐계 수지 미립자와의 접촉 표면을 충분히 형성할 수 있고, 비닐계 수지 미립자는 유기 용매 내에 팽윤되거나 용해되어, 비닐계 수지 미립자가 코어 입자 내의 결착 수지에 부착되기 더 쉬워진다. 그러므로, 이 상태에서, 유기 용매는 충분히 큰 양으로 시스템 내에 존재해야 한다. 구체적으로, 코어 입자 분산액에서, 유기 용매의 양은 고형물(예를 들어, 결착 수지, 착색제, 이형제 및 필요한 경우, 전하 제어제) 100 중량부에 대해 바람직하게는 50 질량부 내지 150 질량부, 더욱 바람직하게는 70 질량부 내지 125 질량부이다. 유기 용매의 양이 150 질량부를 초과할 때, 한 생성 공정을 통해 수득된 착색된 수지 입자의 양은 감소되고, 그 결과 생성 효율이 낮아진다. 또한, 다량의 유기 용매는 분산 안정성을 저해하여, 안정한 생성을 달성하기 어렵게 되어, 바람직하지 않다.

비닐계 수지 미립자를 코어 입자에 부착시킬 때의 온도는 바람직하게는 10℃ 내지 60℃, 더욱 바람직하게는 20℃ 내지 45℃이다. 상기 온도가 60℃를 초과할 때, 생성에 필요한 에너지가 상승하여, 환경 부하를 증가시키며, 산가가 낮은 비닐계 수지 미립자가 액적의 표면에 존재하면 분산계를 불안정하게 함으로써, 잠정적으로 조질의 입자를 형성시킨다. 한편, 상기 온도가 10℃ 미만일 때, 분산액의 점도가 증가하여, 수지 미립자를 불충분하게 부착시킨다. 물론, 양쪽 경우 모두 바람직하지 않다.

또한, 수지 미립자를 교반 하에 코어 입자와 혼합하여, 코어 입자에 기계적으로 부착시켜 그것을 피복할 수 있다.

<<기타 단계>>

-탈용 단계-

수득된 토너 모체 입자 분산액으로부터 유기 용매를 제거하기 위한 한 이용가능한 수단에 있어서, 전체 계는 교반 하에 온도가 점진적으로 증가함으로써, 액적에 함유된 유기 용매가 완전히 증발된다.

다른 이용가능한 수단에 있어서, 교반 하의 수득된 토너 모체 입자 분산액을 건조 분위기 쪽으로 분무함으로써, 액적에 함유된 유기 용매를 완전히 증발시킨다. 또 다른 이용가능한 수단에 있어서, 토너 모체 입자 분산액을 교반 하에 감압하여, 유기 용매를 증발시킨다. 후자의 두 수단은 제1 수단과 조합하여 이용될 수 있다.

토너 모체 입자 분산액이 분무되게 되는 쪽의 유화된 분산액을 분무하는 건조한 분위기는 일반적으로 가열된 기체(예를 들어, 공기, 질소, 이산화탄소 및 연소 가스), 특히 사용되는 용매의 최고 비점 이상의 온도로 가열된 기류를 사용한다. 구체적으로, 예를 들어 분무 건조기, 벨트 건조기 또는 로터리 킬른을 사용하여 단시간에도 유기 용매를 제거함으로써, 수득되는 생성물이 만족스러운 품질을 가진다

-숙성 단계-

말단 이소시아네이트기를 가지는 변성 수지를 첨가할 때, 숙성 단계를 수행하여, 이소시아네이트의 신장 및/또는 가교 반응을 진행시킬 수 있다.

숙성 시간은 일반적으로 10분 내지 40시간, 바람직하게는 2시간 내지 24시간이다. 숙성 온도는 일반적으로 0℃ 내지 65℃, 바람직하게는 35℃ 내지 50℃이다.

-세정 단계-

상기 방식으로 수득된 토너 모체 입자의 분산액은 토너 모체 입자뿐만 아니라, 계면활성제 및 분산제와 같은 부재료를 함유한다. 따라서, 분산액을 세정하여, 부재료로부터 토너 모체 입자를 분리한다.

토너 모체 입자의 세정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 원심분리법, 감압 여과법 및 필터 프레스법이 포함된다. 상기 방법 중 어느 방법으로 토너 모체 입자의 케이크를 형성시킨다. 토너 모체 입자가 단 1회의 세정 과정을 통해 충분히 세정되지 않은 경우, 형성된 케이크를 수성 용매에 재차 분산시켜 슬러리를 형성시킬 수 있고, 상기 슬러리를 상기 방법들 중 어느 방법으로 반복 처리하여 토너 모체 입자를 취출한다. 감압 여과법 또는 필터 프레스법을 세정에 이용하는 경우, 수성 용매를 케이크에 관통시켜, 토너 모체 입자에 함유된 부재료를 세정할 수 있다. 세정에 사용되는 수성 용매는 물, 또는 물과 알코올, 예컨대 메탄올 또는 에탄올의 용매 혼합물일 수 있다. 물을 사용하는 것이 비용 절감 및 예를 들어 배수 처리에 의해 유발되는 환경 부하의 관점에서 바람직하다.

-건조 단계-

대량으로 수성 매체를 함유하는 세정된 토너 모체 입자를 건조시켜 수성 매체를 제거함으로써, 토너 모체 입자만을 수득할 수 있다. 건조 방법에 사용되는 건조기는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 분무 건조기, 진공 동결 건조기, 감압 건조기, 환기 쉐프(ventilation shelf) 건조기, 이동식 쉐프 건조기, 유동상형 건조기, 회전 건조기 또는 교반형 건조기가 포함된다.

토너 모체 입자를 바람직하게는, 함수량이 최종적으로 1 질량% 미만으로 감소될 때까지 건조시킨다. 또한, 건조된 토너 모체 입자들이 응집하여 사용시 불편을 초래할 경우, 응집된 입자를 예를 들어 제트밀, 헨셀(HENSCHEL) 믹서, 수퍼 믹서, 커피 밀, 오스터 블렌더 또는 푸드 프로세서를 이용하는 해쇄(beating)를 통해 서로 분리할 수 있다.

-제거되는 쉘의 양을 제어하는 단계-

제거되는 쉘의 양을 제어하는 방법은, 예를 들어 토너 표면으로부터 약한 접착력을 통해 거기에 부착된 쉘을 미리 제거하고 블레이드에 대향하는 코어 표면 상에 쉘을 강고하게 형성하는 수단으로서 공지된 믹서를 이용하여 코어-쉘 토너 입자를 혼합함으로써, 토너 표면 상에 쉘을 형성하는 방법; 및 토너 생성 공정(탈용) 중의 반응계를 토너의 유리 전이 온도 Tg 부근으로 가열함으로써, 쉘과 코어 간의 접착성을 향상시키는 방법이다. 코어에 약하게 부착된 쉘을 미리 제거하는 방법은 토너 입자를 초음파 세정하는 단계를 포함한다. 상기 공정을 통해 수득된 토너는 그 쉘이 특정 양으로 제거된 상태일 수 있다.

제거되는 쉘의 양을 제어함으로써, 제어 부분의 효과가 방지되고, 충분한 내구성 및 대전성이 확보된다. 또한, 상기 방법을 이용한 제거되는 쉘의 양의 제어로써, 쉘이 토너 입자들 간의 직접적 접촉을 방지하는 스페이서로서 작용함으로써, 외첨제의 포매를 방지하는 것이 가능해진다.

-돌기부의 형상을 탈형하는 단계-

돌기부의 형상을 탈형하는 단계에서, 공지된 믹서를 사용하여, 돌기부를 편평한 형상을 가지도록 탈형할 수 있다.

믹서는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 제트 밀, 헨셀 믹서, 수퍼 믹서, 커피 밀, 오스터 블렌더 및 푸드 프로세서가 포함된다. 또한, 편평한 형상을 가지도록 돌기부를 효과적으로 탈형하기 위해, 가열 처리를 동시에 처리할 수 있다. 이처럼 행함으로써, 공지된 표면 개질 장치, 예컨대 메테오레인보우(METEORAINBOW)(닛뽄 뉴마틱 매뉴팩처 컴퍼니 리미티드(Nippon Pneumatic Mfg. Co. Ltd.) 제)를 사용할 수 있다.

-토너 모체 입자의 가열 단계-

토너 모체 입자의 가열 단계에서, 공지된 가열 장치 및 방법을 사용할 수 있다.

가열 장치는 토너 모체 입자에 열을 가하는 수단인 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 온도를 일정하게 조정한 항온조 및 고온조가 포함된다.

-토너 모체 입자의 재세정 단계-

토너 모체 입자의 재세정 단계는 일단 토너 모체 입자를 건조시키고, 이를 재분산시킴으로써 수행된다. 대안적으로, 이 단계는 세정 단계 중에 수행될 수 있다. 이 단계에 사용된 초음파 조사 장치는 토너 모체 입자의 표면에 특정 양의 에너지를 인가할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

-외첨제의 첨가 단계-

상기 수득된, 건조된 토너 분말을 다른 입자, 예컨대 외첨제, 전하 제어 미립자 또는 유동자 미립자와 혼합하고, 혼합된 분말에 기계적 충격을 가하여, 표면에 다른 입자를 정착시키고 융착하고, 다른 입자가 상기 수득된 복합 입자의 표면에서 떨어져 나가는 것을 방지할 수 있다. 이를 달성하기 위한 특정 방식에는, 혼합물에 높은 속도로 회전하는 블레이드에 의해 충격력을 가하는 방법, 및 혼합물을 고속 기류에 넣고, 가속화하여, 입자들이 상호 충돌하거나 복합 입자가 적절한 충돌판과 충돌하도록 하는 방법이 포함된다. 이를 위해 사용되는 장치는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 옹 밀(ONG MILL)(호소카와 미클론(Hosokawa Micron) 제), 분쇄 공기압을 낮춘, 개질된 I식 밀 (닛뽄 뉴마틱 회사(Nippon Pneumatic) 제), 하이브리다이제이션 시스템(HYBRIDIZATION SYSTEM)(나라 기계 제작소(Nara Machine) 제), 크립트론 시스템(KRYPTRON SYSTEM)(가와사키 중공업 회사(Kawasaki Heavy Industries) 제), 및 자동 모르타르가 포함된다.

본 발명의 토너는 특별히 한정되지 않으며, 그것의 형상, 크기 및 물성의 측면에서 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

-ATR로 측정되는, 700 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비-

토너 표면 부근의 물질의 배치는 FTIR-ATR 방법에 의해 얻어진 강도 비에 기초하여 관찰될 수 있다.

토너는 결착 수지에 기인하는 (828 cm^-1에서의) 피크 Pa 및 쉘을 형성하는 스티렌-아크릴 수지에 기인하는 (700 cm^-1에서의) 피크 Pb를 나타낸다.

특정 값을 가지는 강도 비(Pb/Pa)는 스티렌-아크릴 수지로 형성된 돌기부를 반영할 수 있고, 바람직하게는 0.30 이상, 더욱 바람직하게는 0.30 내지 0.70, 더욱 더 바람직하게는 0.40 내지 0.60이다.

토너 표면 상에 존재하는 수지 미립자는 NN 환경(온도: 23℃, 습도: 40%RH) 하에 접착 방지 효과를 가진다. 그러나, 강도 비(Pb/Pa)를 0.3 이상으로 조정할 때, HH 환경(온도: 28℃, 습도: 80%RH) 하에서도 만족스러운 접착 방지 효과를 확보하는 것이 가능하다. 상기 비가 0.7 초과일 때, 토너 표면 상에서의 수지 미립자의 피복율이 지나치게 커진다. 그 결과, 수지 미립자는 토너 입자의 정착성을 방해하고, 또한 수지 미립자는 제거되기 쉬운 경향이 있어, 바람직하지 않다.

상기 강도 비(Pb/Pa)는, 예를 들어 첨가되는 쉘의 양을 제어하거나 세정 중에 초음파 세정을 수행함으로써 조정될 수 있다.

-ATR로 측정되는, 475 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비-

토너는 결착 수지에 기인하는 (828 cm^-1에서의) 피크 Pa 및 실리카 외첨제에 기인하는 (475 cm^-1에서의) 피크 Pc를 나타낸다.

특정 값을 가지는 강도 비(Pc/Pa)는, 스티렌-아크릴 수지로 형성된 돌기부가 특정 양의 외첨제를 함유함을 가리키고, 바람직하게는 0.15 이상, 더욱 바람직하게는 0.15 내지 0.40, 더욱 더 바람직하게는 0.20 내지 0.35이다.

수지 미립자가 코어 입자의 표면에 부착된 본 발명의 토너에서, 토너 모체 입자는 오목 부분 및 볼록 부분을 가진다. 따라서, 볼록 부분 상의 외첨제의 양을 최적화할 필요가 있다. 그러므로, 475 cm^-1에서의 강도 및 828 cm^-1에서의 강도를 통상적 형광 X 선 대신에 ATR로 측정함으로써, 볼록 부분에만 있는 외첨제를 측정하는 것이 바람직하다.

상기 강도 비(Pc/Pa)는, 예를 들어 토너에 첨가되는 외첨제의 양을 제어함으로써 조정될 수 있다.

(현상제)

본 발명의 토너는 1-성분 현상제 또는 2-성분 현상제로서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 본 발명의 토너는 1-성분 현상제로서 사용된다.

(화상 형성 장치 및 화상 형성 방법)

본 발명의 화상 형성 방법은:

잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하는 단계인 대전 단계;

잠상 담지체의 대전된 표면을 노광함으로써, 정전 잠상을 형성하는 단계인 노광 단계;

토너를 잠상 담지체의 표면 상에 형성된 정전 잠상에 공급하여, 현상 롤러 및 토너 규제 블레이드를 이용하여 가시상을 형성하는 단계로서, 현상 롤러는 잠상 담지체와 접촉하게 되고 토너를 그 표면 상에 담지하도록 구성되고, 토너 규제 블레이드는 현상 롤러의 표면 상의 토너 양을 규제하고 토너의 박층을 형성하도록 구성되는 현상 단계;

잠상 담지체 표면으로부터의 가시상을 기록 매체 상에 전사하는 단계인 전사 단계; 및

가시상을 기록 매체 상에 정착시키는 단계인 정착 단계

를 포함하고; 필요한 경우, 다른 단계도 추가로 포함한다.

본 발명의 토너는 화상 형성 방법에서 토너로서 사용된다.

다른 단계의 예에는 클리닝 단계, 제전 단계, 리사이클링 단계 및 제어 단계가 포함된다.

본 발명의 화상 형성 장치는:

잠상을 담지하도록 구성된 잠상 담지체;

잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하도록 구성된 대전 유닛;

잠상 담지체의 대전된 표면을 화상 데이터에 기초하여 노광함으로써, 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 유닛;

현상 롤러 및 토너 규제 블레이드를 포함하고, 토너를 잠상 담지체의 표면 상에 형성된 정전 잠상에 공급하여, 현상 롤러 및 토너 규제 블레이드를 이용하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛으로서, 현상 롤러는 잠상 담지체와 접촉하게 되고 토너를 그 표면 상에 담지하도록 구성되고, 토너 규제 블레이드는 현상 롤러의 표면 상의 토너 양을 규제하고 토너의 박층을 형성하도록 구성되는 현상 유닛;

잠상 담지체의 표면으로부터의 가시상을 기록 매체 상에 전사하도록 구성된 전사 유닛; 및

가시상을 기록 매체 상에 정착시키도록 구성된 정착 유닛

을 포함하고; 필요한 경우, 다른 유닛을 추가로 포함한다.

화상 형성 장치에 사용되는 토너는 본 발명의 토너이다.

정착 유닛은 바람직하게는 열-정착 유닛이다. 정착 유닛은 바람직하게는 오일 적용을 필요하지 않는 정착 부재를 가진다.

도 1은 본 발명의 한 예시적인 화상 형성 장치를 도시한다. 이 화상 형성 장치는 미도시된 본체 케이싱 내에 도 1 중 시계 방향으로 회전되는 잠상 담지체(1)를 함유한다. 대전 장치(2), 노광 장치(3), 본 발명의 정전 화상 현상용 토너(T)를 가지는 현상 장치(4), 클리닝부(5), 중간 전사체(6), 지지 롤러(7), 전사 롤러(8), 미도시된 제전 유닛 및 다른 부재가 잠상 담지체(1) 주위에 구비된다.

이 화상 형성 장치는 기록 매체의 한 예인 복수의 기록지 시트(P)를 포함하는 미도시된 급지 카세트를 가진다. 급지 카세트 내의 기록지 시트(P)는 미도시된 급지 롤러에 의해 1장씩 전사 유닛으로서 작용하는 전사 롤러(8)와 중간 전사체(6) 사이에 공급된다. 그 사이에 공급되기 전에, 기록지 시트는 소정 타이밍에 공급될 수 있도록 한 쌍의 레지스트레이션 롤러로 유지된다.

이 화상 형성 장치에서, 잠상 담지체(1)를 도 1에서의 시계 방향으로 회전하면서 대전 장치(2)로 균일하게 대전한다. 이어서, 노광 장치(3)로부터의 화상 데이터에 의해 변조된 레이저 빔을 잠상 담지체(1)에 조사함으로써, 정전 잠상을 형성한다. 잠상 담지체(1) 상에 형성된 정전 잠상을 현상 장치(4)를 사용하여 토너로 현상한다. 이어서, 현상 장치(4) 상에 형성된 토너상을 잠상 담지체(1)로부터 중간 전사체(6)에 전사 바이어스의 인가를 통해 전사한다. 별도로, 중간 전사체(6)와 전사 롤러(8) 사이에 기록지 시트(P)를 공급하여, 토너상을 기록지 시트(P)에 전사한다. 또한, 토너상을 가지는 기록지 시트(P)를 미도시된 정착 유닛에 반송한다.

정착 유닛은 빌트인 히터로 소정의 정착 온도로 가열하는 정착 롤러, 및 소정의 압력으로 정착 롤러에 대해 가압하는 가압 롤러를 가진다. 정착 유닛은 전사 롤러(8)로부터 반송된 기록지를 가열 및 가압함으로써, 기록지 시트 상에 토너상을 정착시킨 후, 미도시된 배지 트레이에 배출한다.

상기 기록 공정 후의 화상 형성 장치에서는, 토너상이 잠상 담지체(1)로부터 전사 롤러(8)에 의해 기록지 시트 상에 전사되는 데, 그 잠상 담지체(1)를 더 회전시켜, 클리닝부(5)로 보내며, 여기서 잠상 담지체(1)의 표면 상에 남아 있는 토너는 긁어 제거한다. 이어서, 잠상 담지체(1)를 미도시된 제전 장치로 제전한다. 화상 형성 장치는 대전 장치(2)로 제전 장치에 의해 제전된 잠상 담지체(1)를 균일하게 대전시킨 후, 상기 설명한 것과 동일한 방식으로 그 다음의 화상 형성을 수행한다.

그 다음, 본 발명의 화상 형성 장치에 적당하게 사용되는 부재를 상세히 설명한다.

잠상 담지체(1)의 재료, 형상, 구조 및 크기는 특별히 한정되지 않으며, 당업계에 공지된 것들로부터 적절하게 선택될 수 있다. 잠상 담지체는 적절하게는 드럼 또는 벨트의 형상이며, 예를 들어, 예컨대 비정질 규소 또는 셀레늄으로 제조된 무기 감광체 및 예컨대 폴리실란 또는 프탈로폴리메틴으로 제조된 유기 감광체이다. 이들 중에서, 비정질 규소 감광체 또는 유기 감광체가 수명이 길어 바람직하다.

정전 잠상은 예컨대 잠상 담지체(1)의 표면을 화상 방식으로 노광시켜 정전 잠상 현상 유닛으로 잠상 담지체(1) 상에 형성될 수 있다. 정전 잠상 형성 유닛은 적어도 잠상 담지체(1)의 표면을 대전하는 대전 장치(2) 및 잠상 담지체(1)의 표면을 화상 방식으로 노광하는 노광 장치(3)를 포함한다.

대전 단계는 예를 들어 대전 장치(2)를 사용하여 잠상 담지체(1)의 표면에 전압을 인가함으로써 수행될 수 있다.

대전 장치(2)는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 예를 들어 도전성 또는 비도전성 롤러, 브러쉬, 필름 및 고무 블레이드를 가지는, 그 자체로 공지된 접촉식 대전기; 및 코로트론 및 스코로트론과 같은 코로나 방전을 이용하는 비접촉식 대전기가 포함된다.

대전 장치(2)는 자성 브러쉬 또는 퍼(fur) 브러쉬뿐만 아니라, 대전 롤러일 수 있다. 이의 형상은 전자사진방식 장치의 사양 또는 구성에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 자성 브러쉬를 대전 장치로서 사용할 때, 자성 브러쉬는 Zn-Cu 페라이트와 같은 다양한 페라이트 입자의 대전 부재, 페라이트 입자를 지지하기 위한 비자성 도전 슬리브, 및 비자성 도전 슬리브에 포함된 자성 롤러로 이루어진다. 또한, 퍼 브러쉬는 예를 들어, 예컨대 탄소, 황화구리, 금속 또는 금속 산화물로 도전성이 되도록 퍼 처리되며, 퍼를 도전성이 되도록 처리된 금속 또는 금속 코어에 코일링 또는 장착함으로써, 대전 장치를 얻는다.

대전 장치(2)는 상기 언급된 접촉식 대전기에 한정되지 않는다. 그러나, 화상 형성 장치에서 대전기로부터 발생되는 오존의 양을 감소시킨다는 관점에서, 접촉식 대전기를 사용하는 것이 바람직하다.

노광은 예를 들어 노광 장치(3)로 잠상 지지 부재 표면을 화상 방식으로 노광하여 수행될 수 있다. 노광 장치(3)는 대전 장치(2)로 대전된 잠상 담지체(1)의 표면에 대한 소정의 화상 방식의 노광을 달성하는 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 복사 광학계 노광 장치, 로드(rod) 렌즈 어레이 노광 장치, 레이저 광학 노광 장치 및 액정 셔터 노광 장치와 같은 다양한 노광 장치들이 포함된다.

현상은 예를 들어 현상 장치(4)를 사용하여 본 발명의 토너로 정전 잠상을 현상함으로써 수행될 수 있다. 현상 장치(4)는 그것이 본 발명의 토너를 사용하여 현상을 달성하는 한, 특별히 한정되지 않으며, 공지된 현상 유닛으로부터 적절하게 선택될 수 있다. 현상 유닛의 바람직한 예에는 그 안에 본 발명의 토너를 가지며 접촉 또는 비접촉 방식으로 정전 잠상에 토너를 도포할 수 있는 현상 장치를 가지는 것들이 포함된다.

현상 장치(4)는 바람직하게는 현상 롤러(40) 및 박층 형성 부재(41)를 포함한다. 여기서, 현상 롤러(40)는 이의 외주면 상에 토너를 가지며, 현상 롤러(40)가 접촉되어 있는 잠상 담지체(1)와 함께 회전하면서, 잠상 담지체(1) 상에 형성된 정전 잠상에 토너를 공급한다. 박층 형성 부재(41)는 현상 롤러(40)의 외주면과 접촉하여 현상 롤러(40) 상에 토너의 박층을 형성한다.

사용되는 현상 롤러(40)는 바람직하게는 금속 롤러 또는 탄성 롤러이다. 금속 롤러는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 알루미늄 롤러가 포함된다. 금속 롤러를 블라스트 처리를 통해 처리함으로써, 소정의 표면 마찰 계수를 가지는 현상 롤러(40)를 비교적 용이하게 형성할 수 있다. 구체적으로는, 알루미늄 롤러를 유리 비드 블라스팅을 통해 처리하여 롤러 표면을 조질화할 수 있음으로써, 이에 수득된 현상 롤러에 적절량의 토너를 부착시킬 수 있다.

사용되는 탄성 롤러는 탄성 고무 층으로 코팅된 롤러이다. 롤러 위에는 토너와는 반대 극성으로 용이하게 대전가능한 재료로 제조된 표면 코팅 층이 추가로 구비된다.

탄성 롤러와 박층 형성 부재(41) 사이의 접촉 영역의 압력 농도로 인해 토너가 악화되는 것을 방지하기 위해, 탄성 롤러의 경도는 아스커(Asker) C 경도로 바람직하게는 85° 이하, 더욱 바람직하게는 80 °이하로 설정된다. 탄성 롤러의 경도가 낮을 때, 박층 형성 부재 상의 융착 물질을 긁어 제거하는 것이 어려워져, 잠정적으로 그 위의 물질의 강고한 접착을 초래한다. 따라서, 탄성 롤러의 아스커 C 경도는 바람직하게는 60° 이상, 더욱 바람직하게는 65° 이상으로 설정된다.

탄성 롤러의 아스커 C 경도는 사용되는 수지의 가교도를 조정함에 의한 방법과 같은 공지된 방법에 의해 설정될 수 있다.

탄성 롤러의 표면 조도 Ra는 바람직하게는 0.5 ㎛ 내지 3.0 ㎛이다. 이의 표면 조도 Ra가 0.5 ㎛ 미만일 때, 박층 형성 부재 상의 융착 물질을 긁어 제거하는 것이 어려워져, 잠정적으로 그 위의 물질의 강고한 접착을 초래한다. 따라서, 본 발명에서와 같이 수지 미립자가 강고하게 부착된 토너의 경우에, 이의 표면 조도 Ra가 3.0 ㎛ 초과일 때, 세선(thin line)의 재현성이 악화될 수 있다. 이에 대한 한 가능한 이유는 하기와 같다. 구체적으로, 토너 입자의 표면 상에의 높은 대전성을 가지는 수지 미립자가 있기 때문에, 큰 Ra를 가지는 현상 롤러가 사용될 때, 토너 입자가 현상 롤러의 표면의 오목 부분을 소집하여, 그 사이의 반발을 유발한다. 탄성 롤러의 표면 조도 Ra는 직경이 조정된 조질의 입자가 탄성 롤러의 표면 부근에 배치되도록 하는 방법과 같은 공지된 방법에 의해 조정될 수 있다.

또한, 현상 롤러(40)는 현상 롤러(40)와 잠상 담지체(1) 사이에 전기장을 형성시키기 위한 현상 바이어스를 수용하기 때문에, 탄성 고무 층의 저항은 10³ Ω 내지 10¹⁰ Ω가 되도록 설정된다. 현상 롤러(40)는 시계 방향으로 회전시켜, 그 위에 유지된 토너를, 현상 롤러(40)가 박층 형성 부재(41) 및 잠상 담지체(1)와 대향하는 위치로 반송한다.

박층 형성 부재(41)는 공급 롤러(42)와 현상 롤러(40) 사이의 접촉 영역보다 낮은 영역에 구비된다. 박층 형성 부재(41)는 스테인레스강(SUS) 또는 인청동의 금속판 스프링이고, 이의 자유 말단을 10 N/m 내지 40 N/m의 압압력으로 현상 롤러(40)의 표면과 접촉시킨다. 박층 형성 부재(41)는 압압력에 의해 아래에 통과하는 토너를 박층으로 형성하며, 토너를 마찰 대전시킨다. 또한, 마찰 대전을 보조하기 위해, 박층 형성 부재(41)는 현상 바이어스에 대해 토너의 극성과 동일한 방향으로 오프셋시킨 값을 가지는 제어 바이어스를 수용한다.

현상 롤러(40)의 표면을 형성하는 고무 탄성체는 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 스티렌-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무, 아크릴 고무, 에피클로로히드린 고무, 우레탄 고무, 실리콘 고무 및 이들 중 2 이상의 배합물이 포함된다. 이들 중에서, 에피클로로히드린 고무와 아크릴로니트릴-부타디엔 공중합체 고무의 배합 고무가 특히 바람직하다.

현상 롤러(40)는 예를 들어 도전성 샤프트(shaft)의 외주면을 고무 탄성체로 코팅함으로써 생성된다. 도전성 샤프트는 예를 들어 스테인레스강(SUS)과 같은 금속으로 제조된다.

전사는 예를 들어 잠상 담지체(1)를 전사 롤러로 대전시킴으로써 수행될 수 있다. 전사 롤러는 바람직하게는 중간 전사체(6)에 토너상을 전사하여 전사상을 형성하도록 구성된 1차 전사 유닛; 및 기록지 시트(P)에 전사상을 전사하도록 구성된 2차 전사 유닛(전사 롤러(8))을 가진다. 더욱 바람직하게는, 2개 이상의 컬러의 토너, 바람직하게는 풀 컬러 토너를 사용하는 경우에, 전사 롤러는 중간 전사체(6)에 토너상을 전사하여 복합 전사상을 형성하는 1차 전사 유닛; 및 기록지 시트(P)에 복합 전사상을 전사하는 2차 전사 유닛을 가진다.

특히, 중간 전사체(6)는 특별히 한정되지 않으며, 공지된 전사체로부터 적절하게 선택될 수 있다. 이의 바람직한 예는 전사 벨트를 포함한다.

전사 유닛(1차 전사 유닛 또는 2차 전사 유닛)은 바람직하게는 적어도 기록지 시트(P) 쪽으로 잠상 담지체(1)로부터 토너상을 대전 박리하는 전사 장치를 가진다. 전사 유닛의 수는 1 이상일 수 있다. 전사 유닛의 예에는 코로나 방전을 이용하는 코로나 전사 장치, 전사 벨트, 전사 롤러, 가압 전사 롤러 및 접착 전사 장치가 포함된다.

특히, 기록지 시트(P)의 전형예에는 보통지(plain paper)가 포함된다. 그러나, 기록지는 현상 후에 형성된 미정착상을 수용할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이용가능한 기록지의 다른 예는 OHP에 사용하기 위한 PET 베이스가 포함된다.

정착은 예를 들어 정착 유닛으로 기록지 시트(P)에 전사된 토너상을 정착시킴으로써 수행될 수 있다. 컬러의 토너상의 정착은 각 토너상이 기록지 시트(P)에 전사될 때마다 또는 컬러의 토너상을 수동으로 적층한 후 한 번에 수행될 수 있다.

정착 유닛은 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 정착 유닛은 바람직하게는 공지된 가열-가압 유닛이다. 가열-가압 유닛의 예에는 가열 롤러와 가압 롤러의 조합, 및 가열 롤러, 가압 롤러 및 무단 벨트의 조합이 포함된다. 특히, 가열-가압 유닛의 가열 온도는 바람직하게는 80℃ 내지 200℃이다.

정착 장치는 도 2에 도시된 바와 같이 불소 함유 표층을 가지는 소프트 롤러형 정착 장치일 수 있다. 이 정착 유닛은 가열 롤러(9) 및 가압 롤러(14)를 가진다. 가열 롤러(9)는 알루미늄 코어(10), 실리콘 고무의 탄성체 층(11), PFA(테트라플루오로에틸렌-퍼플루오로알킬 비닐 에테르 공중합체) 표층(12) 및 히터(13)를 포함하며, 여기서 탄성체 층(11) 및 PFA 표층(12)은 알루미늄 코어(10) 상에 제공되고, 히터(13)는 알루미늄 코어(10) 내측에 제공된다. 가압 롤러(14)는 알루미늄 코어(15), 실리콘 고무의 탄성체 층(16) 및 PFA 표층(17)을 가지며, 여기서 탄성체 층(16) 및 PFA 표층(17)은 알루미늄 코어(15) 상에 구비된다. 특히, 미정착상(18)을 가지는 기록지 시트(P)가 도시된 바와 같이 공급된다.

특히, 본 발명에 있어서, 공지된 광학 정착 장치가 의도하는 목적에 따라, 정착 유닛에 부가하여 또는 정착 유닛을 대신하여 사용할 수 있다.

제전은 바람직하게는 예를 들어 제전 유닛으로 잠상 담지체에 제전 바이어스를 인가함으로써 수행한다. 제전 유닛은 잠상 담지체에 제전 바이어스를 인가할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않으며, 공지된 제전 장치들로부터 적절하게 선택될 수 있다. 이의 바람직한 예에는 제전 램프가 포함된다.

클리닝은 바람직하게, 예를 들어 클리닝 유닛으로 잠상 담지체 상에 남은 토너를 제거함으로써 수행된다. 클리닝 유닛은 잠상 담지체에 남은 토너를 제거할 수 있는 한, 특별히 한정되지 않으며, 공지된 클리너들로부터 적절하게 선택될 수 있다. 이의 바람직한 예에는 자성 브러쉬 클리너, 정전 브러쉬 클리너, 자성 롤러 클리너, 블레이드 클리너, 브러쉬 클리너 및 웹 클리너가 포함된다.

리사이클링은 바람직하게, 예를 들어 리사이클링 유닛으로 클리닝 유닛에 의해 제거되었던 토너를 현상 유닛으로 반송함으로써 수행된다. 리사이클링 유닛은 특별히 한정되지 않으며, 임의의 공지된 반송 유닛일 수 있다.

제어는 바람직하게는 제어 유닛으로 각 유닛을 제어함으로써 수행된다. 제어 유닛은 각 유닛을 제어할 수 있는 한 특별히 한정되지 않으며, 의도하는 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이의 예에는 시퀀서(sequencer) 및 컴퓨터가 포함된다.

본 발명의 화상 형성 장치, 화상 형성 방법 또는 프로세스 카트리지는 정착성이 우수하고 정착 공정에서의 응력으로 인한 악화(예를 들어 크랙)를 수반하지 않는 정전 잠상 현상용 토너를 사용하므로, 양호한 화상을 제공할 수 있다.

<다색 화상 형성 장치>

도 3은 본 발명이 적용된 다색 화상 형성 장치의 한 예의 개략도이다. 도 3에 도시된 다색 화상 형성 장치는 탠덤형 풀 컬러 화상 형성 장치이다.

도 3의 화상 형성 장치는 미도시된 본체 케이싱에 도 3에서 시계 방향으로 회전되는 잠상 담지체(1)를 포함한다. 대전 장치(2), 노광 장치(3), 현상 장치(4), 중간 전사체(6), 지지 롤러(7), 전사 롤러(8) 및 다른 부재가 잠상 담지체(1) 주위에 구비된다. 이 화상 형성 장치는 복수의 기록지 시트를 포함하는 미도시된 급지 카세트를 가진다. 급지 카세트 내의 기록지 시트(P)는 미도시된 급지 롤러에 의해 1장씩 중간 전사체(6)와 전사 롤러(8) 사이에 공급된 후, 정착 유닛(19)에 의해 정착된다. 그 사이에 공급되기 전에, 기록지 시트는 소정 타이밍에 공급될 수 있도록 한 쌍의 레지스트 롤러로 유지된다.

이 화상 형성 장치에서, 각 잠상 담지체(1)는 도 3에서 시계 방향으로 회전하면서 상당하는 대전 장치(2)로 균일하게 대전된다. 이어서, 상당하는 노광 장치(3)로부터의 화상 데이터에 의해 변조된 레이저 빔을 잠상 담지체(1)에 조사함으로써, 정전 잠상을 형성한다. 잠상 담지체(1) 상에 형성된 정전 잠상을 상당하는 현상 장치(4)를 사용하여 토너로 현상한다. 다음으로, 현상 장치(4)로 잠상 담지체에 토너를 도포하여 형성된 토너상을 잠상 담지체(1)로부터 중간 전사체(6)에 전사한다. 상기 공정을 시안(C), 마젠타(M), 옐로우(Y) 및 블랙(K)의 4색으로 수행함으로써, 풀 컬러 토너상을 형성한다.

도 4는 리볼버(revolver) 형의 풀 컬러 화상 형성 장치의 한 예의 개략도이다. 이 화상 형성 장치는 각각의 현상 장치의 작동을 전환시켜, 1개의 잠상 담지체(1) 상에 순차적으로 착색 토너를 도포하여 현상한다. 전사 롤러(8)를 사용하여, 중간 전사체(6)로부터의 착색 토너상을 기록지 시트(P) 상에 전사한 후, 이를 정착부로 반송하여 정착상을 얻기 위해 사용된다.

화상 형성 장치에 있어서, 토너상이 중간 전사체(6)로부터 기록지 시트(P)에 전사된 후, 잠상 담지체(1)가 더 회전하여, 잠상 담지체(1)의 표면에 남은 토너를 블레이드에 의해 긁어 제거하는 클리닝부(5)에 도달하도록 한 후, 제전부에 의해 제전한다. 이어서, 화상 형성 장치가 제전 장치에 의해 제전된 잠상 담지체(1)를 대전 장치(2)로 균일하게 대전시키고, 상기 설명한 것과 동일한 방식으로 다음 화상 형성을 수행한다. 특히, 클리닝부(5)는 잠상 담지체(1) 상에 남은 토너를 블레이드에 의해 긁어 제거하는 부분에 한정된다. 예를 들어, 클리닝부(5)는 잠상 담지체(1) 상에 남은 토너를 퍼 브러쉬에 의해 긁어 제거하는 부분일 수 있다.

본 발명의 화상 형성 방법 또는 화상 형성 장치는 본 발명의 토너를 현상제로서 사용하므로, 양호한 화상을 제공할 수 있다.

(프로세스 카트리지)

본 발명의 프로세스 카트리지는 잠상 담지체, 및 잠상 담지체 상의 정전 잠상을 토너로 현상하여, 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛을 포함하고, 화상 형성 장치에 탈착가능하게 탑재된다.

본 발명의 토너는 상기 언급된 토너로서 사용된다.

현상 유닛은 적어도 본 발명의 토너 또는 현상제를 수용하는 현상제 용기, 및 현상제 용기에 수용된 토너 또는 현상제를 담지 및 반송하는 현상제 담지체를 가지며; 임의적으로 예를 들어 현상제 담지체 상의 토너의 층 두께를 제어하기 위한 층 토너 규제 블레이드를 포함한다. 본 발명의 프로세스 카트리지는 각종 전자사진방식 화상 형성 장치, 팩시밀리 및 프린터에 착탈 가능하게 탑재될 수 있다. 바람직하게는, 이는 본 발명의 화상 형성 장치에 착탈가능하게 탑재된다.

도 5에 도시된 바와 같이, 프로세스 카트리지는 잠상 담지체(1), 대전 장치(2), 현상 장치(4), 전사 롤러(8) 및 클리닝부(5)를 포함하고; 필요한 경우, 다른 유닛도 추가로 포함할 수 있다. 도 5에서, (L)은 미도시된 노광 장치로부터 방출되는 빛을 나타내고, (P)는 기록지 시트를 나타낸다. 잠상 담지체(1)는 상기 화상 형성 장치에 사용된 것과 동일한 것일 수 있다. 대전 장치(2)는 임의의 대전 부재일 수 있다.

다음으로, 도 5에 도시된 프로세스 카트리지에 의한 화상 형성 공정이 설명될 것이다. 화살표 방향으로, 잠상 담지체(1)는 대전 장치(2)로 대전된 후, 미도시된 노광 유닛으로부터 방출된 빛(L)에 노광된다. 그 결과, 노광 패턴에 대응하는 정전 잠상이 잠상 담지체(1)의 표면에 형성된다. 정전 잠상은 현상 장치(4)에서 토너로 현상된다. 현상된 토너상은 전사 롤러(8)로 기록지 시트(P) 상에 전사된 후, 인쇄된다. 이어서, 토너상이 전사된 잠상 담지체 표면이 클리닝부(5)에서 클리닝되고, 미도시된 제전 유닛으로 제전된다. 상기 공정이 반복적으로 수행된다.

실시예

이후, 본 발명을 실시예 및 비교예를 통해 더욱 상세히 기술될 것이나, 이 실시예들은 본 발명을 제한하는 것으로 간주되어서는 안된다.

먼저 실시예 및 비교예에서 수득된 토너에 대한 분석 및 평가 방법이 기술될 것이다.

1-성분 현상제로서 사용되는 본 발명의 토너에 대해 하기 평가를 행하였으나, 본 발명의 토너는 또한 적당한 외부 처리 및 적당한 캐리어를 가지는 2-성분 현상제로도 사용될 수 있다.

<비닐계 수지 미립자의 입경의 측정>

비닐계 수지 미립자의 입경을 UPA-150EX(니키소 컴퍼니 리미티드(NIKKISO CO., LTD.) 제)를 이용하여 체적 평균 입경으로서 측정하였다.

<분자량의 측정(GPC)>

수지의 분자량을 하기 조건 하에서 GPC(겔 투과 크로마토그래피)를 통해 측정하였다.

장치: GPC-150C(워터스 컴퍼니(Waters Co.) 제)

컬럼: KF801 내지 807(쇼덱스 컴퍼니(Shodex Co.) 제)

온도: 40℃

용매: THF(테트라히드로푸란)

유속: 1.0 mL/min

주입 시료: 농도가 0.05 질량% 내지 0.6 질량%인 0.1 mL의 시료

상기 조건 하에서 측정한 수지의 분자량 분포로부터, 단분산 폴리스티렌 표준 시료로부터 얻어진 분자량 보정 곡선을 이용하여 수지의 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량을 산출하였다. 보정 곡선을 얻기 위해 사용한 표준 폴리스티렌 시료는 톨루엔 및 쇼덱스 스탠다드(Showdex STANDARD)의 Std. 제S-7300호, 제S-210호, 제S-390호, 제S-875호, 제S-1980호, 제S-10.9호, 제S-629호, 제S-3.0호 및 제S-0.580호(쇼와 덴코 가부시키가이샤(SHOWA DENKO K.K.) 제)이었다. 이용된 검출기는 RI(굴절율) 검출기였다.

<유리 전이 온도(Tg)의 측정(DSC)>

TG-DSC 시스템 TAS-100(리가쿠 덴키 컴퍼니 리미티드(Rigaku Denki Co., Ltd.) 제)을 이용하여 유리 전이 온도(Tg)를 측정하였다.

약 10 mg의 시료를 홀더 유닛에 놓인 알루미늄 용기에 넣었다. 이어서 홀더 유닛을 전기로 내에 세팅하였다. 시료를 10℃/분의 승온 속도로 실온으로부터 150℃로 가열하였고, 10분 동안 150℃에서 방치한 후, 실온으로 냉각시켰으며, 10분 동안 방치하였다. 질소 분위기에서, 시료를 재차 10℃/분의 승온 속도로 150℃로 가열하여, DSC 분석을 했다. TAS-100 시스템의 분석 시스템을 이용하여, Tg 부근의 흡열 곡선의 접선과 기준선의 접점으로부터 Tg를 산출하였다.

<헥산으로 추출된 이형제의 양(추출된 왁스의 양)>

헥산으로 추출된 이형제의 양(추출된 왁스의 양)을 하기 방법으로 측정하였다.

구체적으로, 1.0 g의 토너를 25℃±2℃의 온도에서 30-mL 유리 스크류관에서 칭량하였다. 이어서, 7 mL의 n-헥산을 거기에 첨가하였고, 생성되는 혼합물을 1분 동안 120 rpm에서 롤 밀로 교반하였다. 수득된 용액을 1 ㎛의 개구를 가지는 PTFE 멤브레인 필터를 이용하여 흡인 여과하였다.

여액을 24시간 동안 40℃에서 건조시키고, 건조 후의 여액의 질량을 측정하였다. 얻어진 측정값을 "추출된 이형제의 양"으로서 정의하였다. 헥산으로 추출된 이형제의 양(추출된 왁스의 양)을 "추출된 이형제의 양"은, 1 g으로 나눔으로써("추출된 이형제의 양"/1 g) 산출되었다.

<현상 롤러의 아스커 C 경도>

현상 롤러의 아스커 C 경도를 스프링형 경도 테스터 아스커 C(고분쉬 케이키 컴퍼니 리미티드(KOBUNSHI KEIKI CO., LTD.) 제)로 측정한다.

<현상 롤러의 표면 조도(Ra)>

현상 롤러의 표면 조도(Ra)를 JIS B0601-1994에 따라, 접촉 표면 조도 테스터 서프콤(SURFCOM)(도쿄 세이미츠 컴퍼니 리미티드(TOKYO SEIMITSU CO., LTD.) 제)로 측정한다.

<투과율의 측정>

먼저, 1-L 폴리프로필렌 용기를 고체 불순물을 미리 제거한 995 g의 이온교환수로 채웠다.

그 다음, 분산제로서 작용하는 5 g의 "도데실황산나트륨"(간토 가가쿠 가부시키가이샤(KANTO KAGAKU K.K.) 제)를 이온교환수에 첨가함으로써, 0.5 질량% 분산액을 제조하였다.

이어서, 40 g의 제조된 분산액을 칭량하여, 3 g의 토너와 혼합한 후, 90분 동안 교반하였다. 생성된 혼합물을 100-mL 스테인레스 컵(톱 컴퍼니(TOP Co.) 제)에 옮겨, 거기서 전력을 80 W로 설정한 초음파 조사 장치("VCX-750", 소닉스 앤드 머티리얼즈 인코포레이티드 제)를 이용하여 5분 동안 초음파를 조사하였다.

조사 전에, 초음파원이 분산액에 (액체 표면에서 1 cm 이상의 깊이에서) 잘 침지되었음을 확인하였다.

분산액을 그 온도가 초음파 조사 동안에 10℃ 내지 40℃ 범위 내에 속하도록 적절하게 냉각시켰다.

초음파 조사 후의 토너 분산액(11 mL)을 15-mL 원심분리관에 두었고, 이를 5분 동안 3,000 rpm에서 원심분리하였다. 사용된 원심분리 장치는 "CN-1040"(샹타이 인코포레이티드 제)였다.

원심분리 후의 상등액을 액체 표면의 상부로부터 1.6 mL의 양으로 샘플링하였다. 샘플링된 상등액을 UV-가시광 분광계(UV-2550, 시마즈 코포레이션(Shimadzu Corporation) 제)의 석영 셀에 세팅하여, 800 nm의 파장을 가지는 빛에 대한 투과율을 측정하였다.

이 측정에서, 도데실황산나트륨의 0.5 질량% 수용액을 기준 물질로서 사용하였다. 800 nm의 파장을 가지는 빛에 대한 도데실황산나트륨의 0.5 질량% 수용액의 투과율을 100%로 간주하였다.

<감쇠 전반사(attenuated total reflection; ATR)에 의해 측정되는, 700 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비, 및 475 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비>

하기 장치를 사용하여, 감쇠 전반사(ATR)에 의해 측정되는, 700 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비, 및 475 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비를 구하였다.

장치명: 스펙트럼 원(Spectrum One)

부속물: 유니버셜 ATR 악세서리(Universal ATR Accessory)

제조업체: 퍼어킨 엘머 인코포레이티드(Perkin Elmer Inc.)

<대전성(배경 오염)>

토너를 화상 형성 장치(IPSIO SP C220, 리코 컴퍼니 리미티드(Ricoh Company, Ltd.) 제)의 흑색(Bk) 카트리지에 두었다. 화상 형성 장치가 블랭크 시트를 인쇄하도록 함으로써, 블랭크 시트 및 잠상 담지체(광전도체) 상의 상태를 관찰하였다. 이 인쇄를 23℃ 및 40%RH의 NN 환경 하에 수행하였다.

[평가 기준]

A: 블랭크 시트 또는 광전도체에 부착된 토너 입자가 없음.

B: 블랭크 시트에 부착된 토너 입자는 없으나, 광전도체가 기울어진 경우, 광전도체 상에 약간 부착된 토너 입자가 관찰되었다.

C: 블랭크 시트가 기울어진 경우, 블랭크 시트 상에 약간 부착된 토너 입자가 관찰되었다.

D: 블랭크 시트 상에 부착된 토너 입자가 명료하게 관찰되었다.

<내접착성(NN 환경)>

탄성 롤러가 72°의 아스커 C 경도 및 1.1 ㎛의 표면 조도(Ra)를 가지는, 개질된 화상 형성 장치 IPSIO SP C220(리코 컴퍼니 리미티드 제)를 이용하여 2,000매 시트의 백색 베타 화상을 인쇄한 후, 규제 블레이드 상에 부착된 토너를 하기 4개 등급에 기초하여 평가하였다. 온도가 23℃이고, 상대 습도(RH)가 40%(NN 환경)인 환경 하에서 측정을 수행하였다.

[평가 기준]

A: 토너 접착이 관찰되지 않아, 매우 양호함.

B: 현저한 토너 접착이 관찰되지 않아, 화상 품질에 대한 부작용이 없었음.

C: 토너 접착이 관찰되어, 화상 품질에 대한 부작용이 있었음.

D: 현저한 토너 접착이 관찰되어, 화상 품질에 대한 상당한 부작용이 있었음.

<내접착성(HH 환경)>

탄성 롤러가 72°의 아스커 C 경도 및 1.1 ㎛의 표면 조도(Ra)를 가지는, 개질된 화상 형성 장치 IPSIO SP C220(리코 컴퍼니 리미티드 제)를 이용하여 2,000매 시트의 백색 베타 화상을 인쇄한 후, 규제 블레이드 상에 부착된 토너를 하기 4개 등급에 기초하여 평가하였다. 온도가 28℃이고, 상대 습도(RH)가 80%(HH 환경)인 환경 하에서 측정을 수행하였다.

[평가 기준]

A: 토너 접착이 관찰되지 않아, 매우 양호함.

<화상 밀도의 변화>

화상 형성 장치(IPSIO SP C220, 리코 컴퍼니 리미티드 제)를 이용하여 1%의 화상 면적 비율을 가지는 도표가 있는 2,000매 시트를 인쇄하기 전 및 후에, 흑색 베타 화상을 종이(타입 6000, 리코 컴퍼니 리미티드 제) 상에 인쇄하였다. 이어서, 화상 밀도를 분광밀도계(X-라이트(X-Rite) 제)로 측정하여, 하기 기준에 기초하여 2,000매 시트를 인쇄하기 전과 후 사이의 화상 밀도 차이에 대해 평가하였다.

[평가 기준]

A: 차이 < 0.1%

B: 0.1% ≤ 차이 < 0.2%

C: 0.2% ≤ 차이 < 0.3%

D: 0.3% ≤ 차이

<정착 분리능>

화상 형성 장치(IPSIO SP C220, 리코 컴퍼니 리미티드 제)를 사용하여, 1.1±0.1 mg/cm²로 토너로 현상된 화상을 각기 가지는 6매 종이 시트를 형성하였다. 이 화상은 화상의 긴 변을 따른 방향으로 3 mm의 블랭크 선단부를 가지는 베타 미정착상이었다.

이와 별도로, 정착 부분을 화상 형성 장치로부터 취하여, 정착 벨트의 온도 및 선 속도를 원하는 값으로 조정함으로써 개질된 정착 시험 장치가 생성되도록 개질하였다. 이 개질된 정착 시험 장치를 사용하여, 그것의 3-mm 블랭크 선단부로부터의 종이 시트 상의 베타 미정착상을 정착시켰고, 이 때 정착 벨트의 선형 속도는 125 mm/sec로 설정하였고, 정착 벨트의 온도는 10℃의 증가분으로 140℃에서 190℃로 승온시켰다. 정착 벨트 주변을 권취하거나 정착 장치의 출구에서의 페이퍼 잼을 유발하지 않으면서 정상적으로 정착될 수 있는 종이 시트의 수에 기초하여, 분리능을 평가하였다.

[평가 기준]

A: 정상적으로 정착될 수 있는 종이 시트의 수가 5 이상이었음.

B: 정상적으로 정착될 수 있는 종이 시트의 수가 4 이하이나 3 이상이었음.

C: 정상적으로 정착될 수 있는 종이 시트의 수가 2 이하였음.

화상 형성 장치(IPSIO SP C220, 리코 컴퍼니 리미티드 제)를 사용하여, HH 환경(28℃, 80%RH) 하에 1%의 화상 점유율을 가지는 소정의 인쇄 패턴을 연속 인쇄하였다. 5,000매 시트의 연속 인쇄 후, 잠상 담지체(광전도체) 및 베타 화상을 목시로 관찰하였고, 하기 기준에 따라 평가하였다.

[평가 기준]

A: 광전도체 상에 필름화가 형성되지 않았고; 문제가 없었다.

B: 광전도체 상에 필름화가 형성되었고; 화상에 문제가 없었다.

C: 광전도체 상에 필름화가 형성되었고; 화상에 문제가 있었다.

<대전 안정성>

외첨 처리를 가한 토너(현상제)를 포함하는 화상 형성 장치(IPSIO SP C220, 리코 컴퍼니 리미티드 제)를 사용하여, HH 환경(28℃, 80%RH) 하에 6%의 B/W 비를 가지는 소정의 인쇄 패턴을 연속 인쇄하였다. 50매 시트 및 2,000매 시트의 연속 인쇄(지속가능한 수행) 후에, 흡인형 컴팩트 하전량 미터(모델 210HS, 트렉 재팬(TREK JAPAN) 제)를 사용하여, 블랭크 패턴의 인쇄 중에 현상 롤러 상의 토너를 흡인 제거하였다. 또한, 50매 시트 및 2,000매 시트의 인쇄 후의 토너의 하전량을 측정하여, 하기 기준에 따라 평가하였다.

[평가 기준]

A: 하전량 간의 차이는 절대 값으로서 15 μC/g 이상이나 25 μC/g 이하였다.

B: 하전량 간의 차이는 절대 값으로서 10 μC/g 이상이나 15 μC/g 미만이었다.

C: 하전량 간의 차이는 절대 값으로서 10 μC/g 미만이었다.

<세선 재현성>

개질된 화상 형성 장치(IPSIO SP C220, 리코 컴퍼니 리미티드 제)를 사용하여, 종이 시트 상에 잠상 담지체(광전도체)의 축 방향으로 1×1 도트(1 도트 온(dot on), 1 도트 오프(dot off))의 선 화상을 인쇄하였다. 얻어진 화상의 세선 화상을 목시로 관찰하였고, 하기 기준에 따라 평가하였다.

[평가 기준]

A: 세선이 균일하게 재현되었다.

B: 세선이 거의 균일하게 재현되었으나, 약간 탈형되었다.

C: 세선이 탈형되었으나, 실제적으로 허용가능하였다.

D: 세선이 현저하게 탈형되었고, 실제적으로 허용가능하지 않았다.

실시예 및 비교예에 사용되는 각종 물질들의 제조예가 이제 기재된다.

(비닐 미세 수지 분산액 1의 제조예)

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 라우릴황산나트륨(0.7 질량부) 및 이온교환수(498 질량부)로 채운 후, 가열 용해 하에 80℃로 가열하였다. 이어서, 이온교환수(104 질량부) 중의 과황산칼륨(2.6 질량부)의 용액(106.6 질량부)을 생성된 용액에 첨가하였다. 첨가한 지 15분 후, 스티렌 단량체(170 질량부), 메톡시디에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(30 질량부) 및 n-옥탄티올(1.4 질량부)의 단량체 혼합물을 90분 동안 생성된 혼합물을 적가하였다. 후속하여, 혼합물의 온도를 60분 동안 80℃에서 유지시켜, 중합 반응을 수행하였다. 이어서, 이에 수득된 반응 생성물을 냉각시켜, 72℃의 유리 전이 온도(Tg), 41,300의 중량 평균 분자량(Mw) 및 100 nm의 체적 평균 입경을 가지는 백색 [비닐 미세 수지 분산액 1]을 수득하였다.

(비닐 미세 수지 분산액 2의 제조예)

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 라우릴황산나트륨(0.7 질량부) 및 이온교환수(498 질량부)로 채운 후, 가열 용해 하에 80℃로 가열하였다. 이어서, 이온교환수(104 질량부) 중의 과황산칼륨(2.6 질량부)의 용액(106.6 질량부)을 생성된 용액에 첨가하였다. 첨가한 지 15분 후, 스티렌 단량체(160 질량부), 메톡시디에틸렌 글리콜 메타크릴레이트(40 질량부) 및 n-옥탄티올(1.4 질량부)의 단량체 혼합물을 90분 동안 생성된 혼합물을 적가하였다. 후속하여, 혼합물의 온도를 60분 동안 80℃에서 유지시켜, 중합 반응을 수행하였다. 이어서, 이에 수득된 반응 생성물을 냉각시켜, 62℃의 유리 전이 온도(Tg), 43,500의 중량 평균 분자량(Mw) 및 105 nm의 체적 평균 입경을 가지는 백색 [비닐 미세 수지 분산액 2]을 수득하였다.

(비닐 미세 수지 분산액 3의 제조 방법)

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 라우릴황산나트륨(0.7 질량부) 및 이온교환수(498 질량부)로 채운 후, 가열 용해 하에 80℃로 가열하였다. 이어서, 이온교환수(104 질량부) 중의 과황산칼륨(2.6 질량부)의 용액(106.6 질량부)을 생성된 용액에 첨가하였다. 첨가한 지 15분 후, 스티렌 단량체(180 질량부), n-부틸 아크릴레이트(20 질량부) 및 n-옥탄티올(1.4 질량부)의 단량체 혼합물을 90분 동안 생성된 혼합물을 적가하였다. 후속하여, 혼합물의 온도를 60분 동안 80℃에서 유지시켜, 중합 반응을 수행하였다. 이어서, 이에 수득된 반응 생성물을 냉각시켜, 75℃의 유리 전이 온도(Tg), 40,000의 중량 평균 분자량(Mw) 및 105 nm의 체적 평균 입경을 가지는 백색 [비닐 미세 수지 분산액 3]을 수득하였다.

(비닐 미세 수지 분산액 4의 제조 방법)

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 라우릴황산나트륨(0.7 질량부) 및 이온교환수(498 질량부)로 채운 후, 가열 용해 하에 80℃로 가열하였다. 이어서, 이온교환수(104 질량부) 중의 과황산칼륨(2.6 질량부)의 용액(106.6 질량부)을 생성된 용액에 첨가하였다. 첨가한 지 15분 후, 스티렌 단량체(170 질량부), n-부틸 아크릴레이트(30 질량부) 및 n-옥탄티올(1.4 질량부)의 단량체 혼합물을 90분 동안 생성된 혼합물을 적가하였다. 후속하여, 혼합물의 온도를 60분 동안 80℃에서 유지시켜, 중합 반응을 수행하였다. 이어서, 이에 수득된 반응 생성물을 냉각시켜, 69℃의 유리 전이 온도(Tg), 42,100의 중량 평균 분자량(Mw) 및 105 nm의 체적 평균 입경을 가지는 백색 [비닐 미세 수지 분산액 4]을 수득하였다.

(비닐 미세 수지 분산액 5의 제조 방법)

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 라우릴황산나트륨(0.7 질량부) 및 이온교환수(498 질량부)로 채운 후, 가열 용해 하에 80℃로 가열하였다. 이어서, 이온교환수(104 질량부) 중의 과황산칼륨(2.6 질량부)의 용액(106.6 질량부)을 생성된 용액에 첨가하였다. 첨가한 지 15분 후, 스티렌 단량체(160 질량부), n-부틸 아크릴레이트(40 질량부) 및 n-옥탄티올(1.4 질량부)의 단량체 혼합물을 90분 동안 생성된 혼합물을 적가하였다. 후속하여, 혼합물의 온도를 60분 동안 80℃에서 유지시켜, 중합 반응을 수행하였다. 이어서, 이에 수득된 반응 생성물을 냉각시켜, 60℃의 유리 전이 온도(Tg), 44,000의 중량 평균 분자량(Mw) 및 108 nm의 체적 평균 입경을 가지는 백색 [비닐 미세 수지 분산액 5]을 수득하였다.

(비닐 미세 수지 분산액 6의 제조 방법)

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 라우릴황산나트륨(0.7 질량부) 및 이온교환수(498 질량부)로 채운 후, 가열 용해 하에 80℃로 가열하였다. 이어서, 이온교환수(104 질량부) 중의 과황산칼륨(2.6 질량부)의 용액(106.6 질량부)을 생성된 용액에 첨가하였다. 첨가한 지 15분 후, 스티렌 단량체(200 질량부) 및 n-옥탄티올(1.4 질량부)의 단량체 혼합물을 90분 동안 생성된 혼합물을 적가하였다. 후속하여, 혼합물의 온도를 60분 동안 80℃에서 유지시켜, 중합 반응을 수행하였다.

이어서, 이에 수득된 반응 생성물을 냉각시켜, 95℃의 유리 전이 온도(Tg), 41,500의 중량 평균 분자량(Mw) 및 102 nm의 체적 평균 입경을 가지는 백색 [비닐 미세 수지 분산액 6]을 수득하였다.

표 1-1 및 1-2는 예를 들어 단량체 조성 및 분자량의 측면에서, [비닐계 수지 미립자 분산액 1] 내지 [비닐계 수지 미립자 분산액 6] 내 비닐계 수지 미립자를 요약한다.

[표 1-1]

[표 1-2]

[비결정성 폴리에스테르 수지 1의 합성예]

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 비스페놀 A 에틸렌 옥시드 2 mol 부가물(229 질량부), 비스페놀 A 프로필렌 옥시드 2 mol 부가물(400 질량부), 테레프탈산(208 질량부), 아디프산(46 질량부) 및 디부틸 주석 옥시드(2 질량부)로 채운 후, 상압 하에 8시간 동안 230℃에서 반응시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 10 mmHg 내지 18 mmHg의 감압 하에 7시간 동안 반응시켰다. 이어서, 트리멜리트산 무수물(20 질량부)을 반응 용기에 첨가한 후, 상압 하에 연화점이 110℃에 도달할 때까지 180℃에서 반응시킴으로써, [비결정성 폴리에스테르 수지 1]을 합성하였다. 이에 수득된 [비결정성 폴리에스테르 수지 1]은 63℃의 유리 전이 온도를 가지는 것으로 나타났다.

[비결정성 폴리에스테르 수지 2의 합성예]

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 비스페놀 A 에틸렌 옥시드 2 mol 부가물(1,210 질량부), 비스페놀 A 프로필렌 옥시드 3 mol 부가물(2,750 질량부), 테레프탈산(910 질량부), 아디프산(190 질량부) 및 디부틸 주석 옥시드(10 질량부)로 채운 후, 상압 하에 8시간 동안 230℃에서 반응시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 10 mmHg 내지 18 mmHg의 감압 하에 5시간 동안 반응시켰다. 이어서, 트리멜리트산 무수물(220 질량부)을 반응 용기에 첨가한 후, 상압 하에 연화점이 95℃에 도달할 때까지 180℃에서 반응시킴으로써, [비결정성 폴리에스테르 수지 2]를 합성하였다. 이에 수득된 [비결정성 폴리에스테르 수지 2]는 49℃의 유리 전이 온도를 가지는 것으로 밝혀졌다.

[결정성 폴리에스테르 수지의 합성예]

질소 도입관, 탈수관, 교반기 및 열전대가 장착된 5-L 4목 플라스크를 1,10-데칸산(2,300 g), 1,8-옥탄디올(2,530 g) 및 히드로퀴논(4.9 g)으로 채운 후, 10시간 동안 180℃에서 반응시켰다. 반응 혼합물을 3시간 동안 200℃에서 반응시킨 후, 2시간 동안 8.3 kPa에서 반응시킴으로써, [결정성 폴리에스테르 수지]를 수득하였다. 수득된 [결정성 폴리에스테르 수지]는 3,000의 수 평균 분자량 및 10,000의 중량 평균 분자량을 가지고, DSC를 통해 측정 시에 약 70°에서 흡열 피크를 나타내는 것으로 밝혀졌다.

[예비중합체의 합성]

응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 비스페놀 A 에틸렌 옥시드 2 mol 부가물(682 질량부), 비스페놀 A 프로필렌 옥시드 2 mol 부가물(81 질량부), 테레프탈산(283 질량부), 트리멜리트산 무수물(22 질량부) 및 디부틸 주석 옥시드(2 질량부)로 채운 후, 상압 하에 8시간 동안 230℃에서 반응시켰다. 이어서, 반응 혼합물을 10 mmHg 내지 15 mmHg의 감압 하에 5시간 동안 반응시킴으로써, [중간 폴리에스테르 수지 1]을 합성하였다. 이에 수득된 [중간 폴리에스테르 수지 1]은 2,100의 수 평균 분자량, 9,500의 중량 평균 분자량, 55℃의 유리 전이 온도, 0.5 mgKOH/g의 산가 및 49 mgKOH/g의 수산가를 가지는 것으로 밝혀졌다.

이어서, 응축기, 교반기 및 질소 도입관이 장착된 반응 용기를 [중간 폴리에스테르 1](411 질량부), 이소포론 디이소시아네이트(89 질량부) 및 아세트산에틸(500 질량부)로 채운 후, 5시간 동안 100℃에서 반응시킴으로써, [예비중합체 1]를 수득하였다.

[마스터배치 1의 제조]

C.I. 피그먼트 레드 122(40 질량부), 상기 합성된 [비결정성 폴리에스테르 수지 1](60 질량부) 및 물(30 질량부)을 헨쉘 믹서를 이용하여 함께 혼합함으로써, 물로 함침된 안료 응집체를 함유하는 혼합물을 수득하였다. 수득된 혼합물을 롤 표면 온도를 130℃로 조정한 2-롤 밀로 45분 동안 혼련하였다. 혼련된 생성물을 1 mm의 크기를 가지도록 분쇄기로 분쇄함으로써, [마스터배치 1]을 수득하였다.

(실시예 1)

<수상의 제조>

이온교환수(970 질량부), 분산 안정화용 유기 수지 미립자(스티렌-메타크릴산-부틸 메타크릴레이트-메타크릴산 에틸렌 옥시드 부가물 황산 에스테르의 나트륨 염의 공중합체)의 25 질량% 수성 분산액(40 질량부), 나트륨 도데실 디페닐 에테르 디술포네이트의 48.5 질량% 수용액(95 질량부) 및 아세트산에틸(98 질량부)을 교반 하에 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물은 pH가 6.2인 것으로 밝혀졌다. 이어서, 수산화나트륨의 10 질량% 수용액을 거기에 적가하여 pH를 9.5로 조정함으로써, [수상 1]을 수득하였다.

<왁스 분산액의 제조 단계>

교반 막대 및 온도계가 장착된 용기를 [비결정성 폴리에스테르 수지 1](20 질량부), [파라핀 왁스(융점: 72℃)](12 질량부), 아세트산에틸(100 질량부) 및 스티렌-폴리에틸렌 중합체(6 질량부)(유리 전이 온도(Tg): 72℃, 수 평균 분자량: 7,100)를 왁스 분산제로서 채웠다. 혼합물을 교반 하에 80℃로 승온시키고, 5시간 동안 80℃에서 유지시키고 1시간 동안 30℃로 냉각시켰으며, 왁스를 액체 공급 속도: 1 kg/hr, 원반 원주 속도: 6 m/s, 80 체적%로 충전된 0.5 mm-지르코니아 비드 및 3 패스의 조건 하에, 비드 밀(울트라 비스코밀(ULTRA VISCOMILL; 아이멕스 컴퍼니 리미티드(AIMEX CO., Ltd.) 제)로 분산시켜, [왁스 분산액 1]을 수득하였다.

<유상의 제조 단계>

[비결정성 폴리에스테르 수지 1](90 질량부), [비결정성 폴리에스테르 수지 2](10 질량부), [결정성 폴리에스테르 수지](7 질량부), [마스터배치 1](12 질량부), [왁스 분산액 1](33 질량부) 및 아세트산에틸(80 질량부)을 TK 호모믹서(도쿠슈 기카 고교 컴퍼니 리미티드(Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.) 제)로 8,000 rpm에서 30분 동안 혼합하였다. 이어서, [예비중합체 1](15 질량부)을 첨가하고, TK 호모믹서로 8,000 rpm에서 2분 동안 혼합함으로써, [유상 1]을 수득하였다. 수득된 [유상 1]의 고형분 함량은 58 질량%인 것으로 측정되었다.

<코어 입자의 생성 단계>

수득된 [유상 1](100 질량부) 및 [수상 1](100 질량부)을, 믹서의 전단열로 인한 온도 증가를 억제하기 위해 수조에서 20℃ 내지 23℃로 조정하면서, 8,000 rpm 내지 15,000 rpm에서 TK 호모믹서로 2분 동안 혼합하였다. 그 후, 혼합물을 앵커 윙(anchor wing)이 장착된 3-1 모터를 이용하여 130 rpm 내지 350 rpm에서 10분 동안 교반함으로써, 수상 내에 분산된 유상(코어 입자)의 액적을 함유하는 [코어 입자 슬러리 1]을 수득하였다.

<수지 미립자의 부착 단계>

[비닐계 수지 미립자 분산액 1](11.6 질량부)을 이온교환수(20.8 질량부)와 혼합하였다. 생성된 혼합물을, 그 온도를 22℃에 유지시키고 앵커 윙이 장착된 3-1 모터를 이용하여 130 rpm 내지 350 rpm에서 교반하면서, 3분 동안 [코어 입자 슬러리 1]에 적가하였다. 그 후, 혼합물을 200 rpm 내지 450 rpm에서 30분 동안 더욱 교반하여, [복합 입자 슬러리 1]을 수득하였다.

<탈용 단계>

교반기 및 온도계가 장착된 용기를 [복합 입자 슬러리 1]로 채우고, 이를 8시간 동안 30℃에서 교반 하에 탈용하여, [분산 슬러리 1]을 수득하였다.

<세정/ 건조 단계>

[분산 슬러리 1](100 질량부)을 감압 하에 여과한 후, 하기 처리 (1) 내지 (4)를 수행하였다.

(1) 이온교환수(100 질량부)를 여과 케이크에 첨가한 후, TK 호모믹서로 (10분 동안 12,000 rpm에서) 혼합하고, 여과하였다.

(2) 이온교환수(900 질량부)를 (1)에서 수득된 여과 케이크에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 TK 호모믹서로 (30분 동안 12,000 rpm에서) 혼합한 후, 감압 하에 여과하였다. 이 처리를 리슬러리가 10 μC/cm 이하의 전기 전도도를 가질 때까지 반복하였다.

(3) 10 질량% 염산을 (2)에서 수득된 리슬러리에 첨가하여 pH 4로 한 후, 3-1 모터로 30분 동안 교반하고 여과하였다.

(4) 이온교환수(100 질량부)를 (3)에서 수득된 여과 케이크에 첨가한 후, TK 호모믹서로 (10분 동안 12,000 rpm에서) 혼합하고 여과하였다. 이 처리를 리슬러리가 10 μC/cm 이하의 전기 전도도를 가질 때까지 반복함으로써, [여과 케이크 1]을 수득하였다.

[여과 케이크 1]을 48 시간 동안 45℃에서 공기 순환 건조기로 건조시킨 후, 개구 크기가 75 ㎛인 메쉬로 체질하여, [토너 모체 입자 1]을 수득하였다.

<돌기부를 강고하게 결합시키는 단계>

<<기계적 힘을 이용한 결합>>

수득된 [토너 모체 입자 1](100 질량부)을 개질된 헨쉘 믹서(10 리터)에 두어, 거기서 혼합하고, 30분 동안 5,000 rpm에서 교반함으로써, [후처리 토너 모체 입자 1]을 수득하였다.

도 6은 수득된 [후처리 토너 모체 입자 1]의 주사 전자 현미경(SEM) 화상이다. 이 화상에서, 평탄화된 비닐계 수지 미립자를 융착하고, 코어 입자의 표면 상에 돌출시켜, 볼록 부분을 형성하였다.

<외첨제의 첨가 단계>

[토너 모체 입자 1](100 질량부), 실리카 미세 분말 RY50(0.9 질량부)(닛뽄 에어로실 컴퍼니 리미티드(Nippon Aerosil Co., Ltd.) 제; 평균 일차 입경: 40 nm; 실리콘 오일로 예비 처리됨) 및 H20TM(2.8 질량부)(클라리언트(일본) 가부시키가이샤(Clariant(Japan) K.K.) 제; 평균 일차 입경: 12 nm)을 헨쉘 믹서를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 개구 크기가 60 ㎛인 체에 통과하도록 하여 조질의 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 1]을 수득하였다.

(실시예 2)

[토너 모체 입자 1]를 외첨제를 이용하여 처리하기 전에 하기 열 처리를 수행한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로, [토너 2]를 생성시켰다.

<토너 모체 입자의 열 처리>

[토너 모체 입자 1](100 질량부)를 24시간 동안 60℃의 항온조에 둠으로써, [후처리 토너 모체 입자 2]를 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에, 수득된 [후처리 토너 모체 입자 2]를 관찰하였다. 그 결과, 수지 미립자가 토너 모체 입자 상에 강고하게 부착되었고 토너 모체 입자가 그 표면 상에 돌기부를 가졌음이 관찰되었다.

(실시예 3)

<토너 모체 입자를 철저히 세정하는 단계>

실시예 1에서 수득된 [토너 모체 입자 1]를 다음과 같이 처리하였다.

<<토너의 철저한 세정(재세정)>>

수득된 [토너 모체 입자 1](100 질량부)을 이온교환수(350 질량부) 중의 나트륨 도데실디페닐에테르 디술포네이트의 48.5 질량% 용액에 첨가한 후, 90분 동안 교반함으로써, [분산 슬러리 2]를 제조하였다. [분산 슬러리 2]를 전력이 80 W로 설정한 초음파 조사 장치를 이용하여 20분 동안 초음파 조사하였다.

분산액을 그 온도가 10℃ 내지 40℃의 범위 내에 속하도록 적절하게 냉각시켰다.

사용한 초음파 조사 장치는 "VCX-750"(소닉스 앤드 머티리얼즈 인코포레이티드 제)이었다.

초음파 조사 후, [분산 슬러리 2](100 질량부)를 상기 세정 단계(1)와 유사한 감압 하에 여과한 후, 하기 단계 (2) 내지 (4)를 수행하였다.

(4) 이온교환수(100 질량부)를 (3)에서 수득된 여과 케이크에 첨가한 후, TK 호모믹서로 (10분 동안 12,000 rpm에서) 혼합하고 여과하였다. 이 처리를 리슬러리가 10 μC/cm 이하의 전기 전도도를 가질 때까지 반복함으로써, [여과 케이크 2]를 수득하였다.

[여과 케이크 2]를 48시간 동안 45℃에서 공기 순환 건조기로 건조시킨 후, 개구 크기가 75 ㎛인 메쉬로 체질하여, [후처리 토너 모체 입자 3]을 수득하였다.

주사 전자 현미경 하에, 수득된 [후처리 토너 모체 입자 3]을 관찰하였다. 그 결과, 수지 미립자가 토너 모체 입자 상에 강고하게 부착되었고 토너 모체 입자가 그 표면 상에 돌기부를 가졌음이 관찰되었다.

이어서, 수득된 [후처리 토너 모체 입자 3](100 질량부), 실리카 미세 분말 RY50(0.9 질량부)(닛뽄 에어로실 컴퍼니 리미티드 제; 평균 일차 입경: 40 nm; 실리콘 오일로 예비 처리됨) 및 H20TM(2.8 질량부)(클라리언트(일본) 가부시키가이샤 제; 평균 일차 입경: 12 nm; 헥사메틸디실라잔으로 예비 처리됨)을 헨쉘 믹서를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 개구 크기가 60 ㎛인 체에 통과하도록 하여 조질의 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 3]을 수득하였다.

(실시예 4 내지 33)

비닐계 수지 미립자 분산액의 유형, 비닐계 수지 미립자 분산액의 양, 토너 모체 입자의 처리 방법, 외첨제의 유형, 외첨제의 양, 및 왁스의 양을 표 2-1, 2-1, 2-3 및 2-4에 기재된 것들로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 실시예 4 내지 33의 [토너 4] 내지 [토너 33]를 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에서의 관찰을 통해, 수득된 토너 모체 입자의 표면 상에 돌기부가 발견되었다.

특히, 사용된 외첨제는 다음과 같았다.

<외첨제>

실리카 미세 분말 RY50[닛뽄 에어로실 컴퍼니 리미티드 제; 평균 일차 입경: 40 nm; 실리콘 오일로 예비 처리됨]

H20TM[클라리언트(일본) 가부시키가이샤 제; 평균 일차 입경: 12 nm; 헥사메틸디실라잔으로 예비 처리됨]

RX50[닛뽄 에어로실 컴퍼니 리미티드 제; 평균 일차 입경: 40 nm; 헥사메틸디실라잔으로 예비 처리됨]

MSP009[타이카 코포레이션(Tayca Corporation) 제; 평균 일차 입경: 80 nm; 아미노실란/실리콘 오일으로 예비 처리됨]

(실시예 34)

유상의 제조 단계에서의 [왁스 분산액 1]의 양을 60 질량부로 바꾸고 수지 미립자의 부착 단계에서의 [비닐계 수지 미립자 분산액 1]의 양을 10.0 질량부로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 34]를 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에서의 관찰을 통해, 수득된 토너 모체 입자의 표면 상에 돌기부가 발견되었다.

(실시예 35)

유상의 제조 단계에서의 [왁스 분산액 1]의 양을 73 질량부로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 35]를 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에서의 관찰을 통해, 수득된 토너 모체 입자의 표면 상에 돌기부가 발견되었다.

(실시예 36)

유상의 제조 단계에서의 [왁스 분산액 1]의 양을 140 질량부로 바꾸고 수지 미립자의 부착 단계에서의 [비닐계 수지 미립자 분산액 1]의 양을 9.0 질량부로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 36]을 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에서의 관찰을 통해, 수득된 토너 모체 입자의 표면 상에 돌기부가 발견되었다.

(실시예 37)

유상의 제조 단계에서의 [왁스 분산액 1]의 양을 160 질량부로 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 37]을 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에서의 관찰을 통해, 수득된 토너 모체 입자의 표면 상에 돌기부가 발견되었다.

(실시예 38)

외첨제를 표 2-2에 나타낸 바와 같이 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 38]을 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에서의 관찰을 통해, 수득된 토너 모체 입자의 표면 상에 돌기부가 발견되었다.

(실시예 39)

코어 입자의 생성 단계에서, 스티렌-폴리에틸렌 중합체(유리 전이 온도 Tg = 72℃, 수 평균 분자량: 7,100)(1.0 중량부)를 [유상 1](100 질량부) 및 [수상 1](100 질량부)에 더욱 첨가한 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 39]를 수득하였다. 주사 전자 현미경 하에서의 관찰을 통해, 수득된 토너 모체 입자의 표면 상에 돌기부가 발견되었다.

(비교예 1)

수지 미립자의 부착 단계를 수행하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 모체 입자 24]를 수득하였다. 수득된 [토너 모체 입자 24]를 후처리하지 않았으나, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 외첨제를 첨가함으로써, 비교예 1의 [토너 101]를 수득하였다.

(비교예 2 내지 4)

비교예 1에서 수득된 [토너 모체 입자 24]에 외첨제를 이용하여 처리하기 전에 표 2-4에서의 "처리 방법"의 열에 나와 있는 각 처리를 행한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 비교예 2 내지 4의 [토너 102] 내지 [토너 104]를 수득하였다.

(비교예 5)

실시예 1에서 수득된 [토너 모체 입자 1]에 후처리를 행하지 않으면서 외첨제를 이용한 처리를 직접 행한 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 비교예 5의 [토너 105]를 수득하였다.

(비교예 6 내지 11)

비닐계 수지 미립자 분산액의 양 및 처리 방법을 표 2-2 및 2-4에 나와 있는 바와 같이 바꾼 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 비교예 6 내지 11의 [토너 106] 내지 [토너 111]를 수득하였다.

(비교예 12)

비닐계 수지 미립자 분산액의 유형 및 양을 표 2-2 및 2-4에 나와 있는 바와 같이 바꾼 것을 제외하고는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 비교예 12의 [토너 112]를 수득하였다.

그 다음, 실시예 1 내지 39 및 비교예 1 내지 12의 토너의 평가 결과가 하기 표 3-1, 3-2, 3-3 및 3-4에 나와 있다.

(실시예 40 내지 49 및 비교예 13 내지 22)

[토너 1] 및 [토너 105]를, 탄성 롤러의 아스커 C 경도 및 표면 조도 Ra를 표 4에 나와 있는 바와 같이 바꾼, 개질된 화상 형성 장치(IPSIO SP C220, 리코 컴퍼니 리미티드 제)를 이용하여, 내접착성(NN 및 HH 환경 하) 및 세선 재현성에 대해 평가하였다. 평가 결과가 탄성 롤러의 아스커 C 경도 및 표면 조도 Ra와 함께 표 4에 나와 있다.

본 발명의 측면들이 다음과 같다.

<1> 적어도 결착 수지, 착색제 및 이형제를 함유하는 코어 입자; 및

코어 입자의 표면 상의 쉘

을 포함하는 토너로서,

파장이 800 nm인 빛에 대한 투과율이 50% 내지 90%인 상등액을 제공하고, 여기서 상등액은 3 g의 토너를 0.5 질량%의 도데실황산나트륨을 함유하는 40 g의 이온교환수에 첨가한 후, 90분 동안 교반하고, 5분 동안 20 kHz 및 80 W의 초음파를 조사하고, 토너의 분산액을 5분 동안 3,000 rpm에서 원심분리한 후에 형성되는 토너.

<2> <1>에 있어서, 쉘은 돌기부를 포함하고, 코어 입자의 표면 상에 부착된 수지 미립자에 의해 형성되는 것인 토너.

<3> <2>에 있어서, 유기 용매에 결착 수지, 착색제 및 이형제를 용해 또는 분산시킴으로써 용액 또는 분산액을 제조하는 단계; 용액 또는 분산액을 수성 매체에 분산시켜, 유적(oil droplets)을 형성하는 단계; 및 수지 미립자를 유적의 표면에 부착시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 수득되는 토너.

<4> <2> 또는 <3>에 있어서, 결착 수지는 비결정성 폴리에스테르 수지를 함유하고, 수지 미립자는 비닐계 수지 미립자이며, 비닐계 수지 미립자의 양은 코어 입자 100 질량부 당, 3 질량부 내지 15 질량부인 토너.

<5> <4>에 있어서, 비닐계 수지 미립자는 비닐계 중합성 작용기를 가지는 방향족 화합물을 80 질량% 이상 함유하는 것인 토너.

<6> <4> 또는 <5>에 있어서, 감쇠 전반사(attenuated total reflection)에 의해 측정되는, 700 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비는 0.30 이상인 토너.

<7> <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서, 코어 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 함유하는 것인 토너.

<8> <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 있어서, 코어 입자는 이소시아네이트 변성 폴리에스테르 수지를 함유하는 것인 토너.

<9> <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 있어서, 이형제는 파라핀 왁스, 합성 에스테르 왁스, 폴리올레핀 왁스, 카르나우바 왁스 또는 쌀 왁스, 또는 이들의 임의의 조합인 토너.

<10> <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 있어서, 토너에 함유된 이형제의 양은 4.0 질량% 내지 8.0 질량%인 토너.

<11> <1> 내지 <10> 중 어느 하나에 있어서, 외첨제 A 및 외첨제 B를 추가로 포함하며, 여기서 외첨제 A는 표면이 실리콘 오일로 처리된 무기 미립자이고, 외첨제 B는 표면이 아미노기 함유 실란 커플링제로 처리된 무기 미립자인 토너.

<12> <11>에 있어서, 감쇠 전반사에 의해 측정되는, 475 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비가 0.15 이상인 토너.

<13> <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 따른 토너를 포함하는 현상제.

<14> 잠상 담지체; 및

잠상 담지체 상의 정전 잠상을 토너로 현상함으로써, 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛

을 포함하는 프로세스 카트리지로서,

프로세스 카트리지는 화상 형성 장치의 본체에 탈착가능하게 탑재되고,

토너는 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 따른 토너인

프로세스 카트리지.

<15> 잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하는 단계;

잠상 담지체의 대전된 표면을 노광함으로써, 정전 잠상을 형성하는 단계;

토너를 잠상 담지체의 표면 상에 형성된 정전 잠상에 공급하여, 현상 롤러 및 토너 규제 블레이드를 이용하여 가시상을 형성하는 단계로서, 현상 롤러는 잠상 담지체와 접촉하게 되고 토너를 그 표면 상에 담지하도록 구성되고, 토너 규제 블레이드는 현상 롤러의 표면 상의 토너 양을 규제하고 토너의 박층을 형성하도록 구성되는 단계;

잠상 담지체 표면으로부터의 가시상을 기록 매체 상에 전사하는 단계; 및

가시상을 기록 매체 상에 정착시키는 단계

를 포함하는 화상 형성 방법으로서,

토너는 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 따른 토너인

화상 형성 방법.

<16> 잠상을 담지하도록 구성된 잠상 담지체;

가시상을 기록 매체 상에 정착시키도록 구성된 정착 유닛

을 포함하는 화상 형성 장치로서,

토너는 <1> 내지 <12> 중 어느 하나에 따른 토너인

화상 형성 장치.

<17> <16>에 있어서, 정착 유닛은 열-정착 유닛인 화상 형성 장치.

<18> <16> 또는 <17>에 있어서, 현상 롤러는 60° 내지 85°의 아스커 C 경도를 가지는 것인 화상 형성 장치.

<19> <16> 내지 <18> 중 어느 하나에 있어서, 현상 롤러는 0.5 ㎛ 내지 3.0 ㎛의 표면 조도를 가지는 것인 화상 형성 장치.

1 잠상 담지체
2 대전 장치
3 노광 장치
4 현상 장치
5 클리닝부
6 중간 전사체
7 지지 롤러
8 전사 롤러
9 열 롤러
10 알루미늄 코어
11 탄성체 층
12 PFA 표층
13 히터
14 가압 롤러
15 알루미늄 코어
16 탄성체 층
17 PFA 표층
18 미정착상
19 정착 유닛
40 현상 롤러
41 박층 형성 부재
42 공급 롤러
L 노광용 빛
P 기록지
T 토너

Claims

적어도 결착 수지, 착색제 및 이형제를 함유하는 코어 입자; 및
코어 입자의 표면 상의 쉘
을 포함하는 토너로서,
파장이 800 nm인 빛에 대한 투과율이 50% 내지 90%인 상등액을 제공하고, 여기서 상등액은 3 g의 토너를 0.5 질량%의 도데실황산나트륨을 함유하는 40 g의 이온교환수에 첨가한 후, 90분 동안 교반하고, 5분 동안 20 kHz 및 80 W의 초음파를 조사하고, 토너의 분산액을 5분 동안 3,000 rpm에서 원심분리한 후에 형성되는 토너.
제1항에 있어서, 쉘은 돌기부를 포함하고, 코어 입자의 표면 상에 부착된 수지 미립자에 의해 형성되는 것인 토너.
제2항에 있어서, 유기 용매에 결착 수지, 착색제 및 이형제를 용해 또는 분산시킴으로써 용액 또는 분산액을 제조하는 단계; 용액 또는 분산액을 수성 매체에 분산시켜, 유적(oil droplets)을 형성하는 단계; 및 수지 미립자를 유적의 표면에 부착시키는 단계를 포함하는 방법에 의해 수득되는 토너.
제2항 또는 제3항에 있어서, 결착 수지는 비결정성 폴리에스테르 수지를 함유하고, 수지 미립자는 비닐계 수지 미립자이며, 비닐계 수지 미립자의 양은 코어 입자 100 질량부 당, 3 질량부 내지 15 질량부인 토너.
제4항에 있어서, 비닐계 수지 미립자는 비닐계 중합성 작용기를 가지는 방향족 화합물을 80 질량% 이상 함유하는 것인 토너.
제4항 또는 제5항에 있어서, 감쇠 전반사(attenuated total reflection)에 의해 측정되는, 700 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비는 0.30 이상인 토너.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 코어 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 함유하는 것인 토너.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 코어 입자는 이소시아네이트 변성 폴리에스테르 수지를 함유하는 것인 토너.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 이형제는 파라핀 왁스, 합성 에스테르 왁스, 폴리올레핀 왁스, 카르나우바 왁스 또는 쌀 왁스, 또는 이들의 임의의 조합인 토너.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 토너에 함유된 이형제의 양은 4.0 질량% 내지 8.0 질량%인 토너.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 외첨제 A 및 외첨제 B를 추가로 포함하며, 여기서 외첨제 A는 표면이 실리콘 오일로 처리된 무기 미립자이고, 외첨제 B는 표면이 아미노기 함유 실란 커플링제로 처리된 무기 미립자인 토너.
제11항에 있어서, 감쇠 전반사에 의해 측정되는, 475 cm^-1에서의 강도 대 828 cm^-1에서의 강도의 비가 0.15 이상인 토너.
제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 토너를 포함하는 현상제.
잠상 담지체; 및
잠상 담지체 상의 정전 잠상을 토너로 현상함으로써, 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛
을 포함하는 프로세스 카트리지로서,
프로세스 카트리지는 화상 형성 장치의 본체에 탈착가능하게 탑재되고,
토너는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 토너인
프로세스 카트리지.
잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하는 단계;
잠상 담지체의 대전된 표면을 노광함으로써, 정전 잠상을 형성하는 단계;
토너를 잠상 담지체의 표면 상에 형성된 정전 잠상에 공급하여, 현상 롤러 및 토너 규제 블레이드를 이용하여 가시상을 형성하는 단계로서, 현상 롤러는 잠상 담지체와 접촉하게 되고 토너를 그 표면 상에 담지하도록 구성되고, 토너 규제 블레이드는 현상 롤러의 표면 상의 토너 양을 규제하고 토너의 박층을 형성하도록 구성되는 단계;
잠상 담지체 표면으로부터의 가시상을 기록 매체 상에 전사하는 단계; 및
가시상을 기록 매체 상에 정착시키는 단계
를 포함하는 화상 형성 방법으로서,
토너는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 토너인
화상 형성 방법.
잠상을 담지하도록 구성된 잠상 담지체;
잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하도록 구성된 대전 유닛;
잠상 담지체의 대전된 표면을 화상 데이터에 기초하여 노광함으로써, 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 유닛;
현상 롤러 및 토너 규제 블레이드를 포함하고, 토너를 잠상 담지체의 표면 상에 형성된 정전 잠상에 공급하여, 현상 롤러 및 토너 규제 블레이드를 이용하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 유닛으로서, 현상 롤러는 잠상 담지체와 접촉하게 되고 토너를 그 표면 상에 담지하도록 구성되고, 토너 규제 블레이드는 현상 롤러의 표면 상의 토너 양을 규제하고 토너의 박층을 형성하도록 구성되는 현상 유닛;
잠상 담지체의 표면으로부터의 가시상을 기록 매체 상에 전사하도록 구성된 전사 유닛; 및
가시상을 기록 매체 상에 정착시키도록 구성된 정착 유닛
을 포함하는 화상 형성 장치로서,
토너는 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 토너인
화상 형성 장치.
제16항에 있어서, 정착 유닛은 열-정착 유닛인 화상 형성 장치.
제16항 또는 제17항에 있어서, 현상 롤러는 60° 내지 85°의 아스커 C 경도를 가지는 것인 화상 형성 장치.
제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 현상 롤러는 0.5 ㎛ 내지 3.0 ㎛의 표면 조도를 가지는 것인 화상 형성 장치.