KR20150076084A

KR20150076084A - 화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 현상 장치, 및 현상 방법

Info

Publication number: KR20150076084A
Application number: KR1020140182146A
Authority: KR
Inventors: 미치히사 마고메; 다카시 마츠이; 고즈에 우라타니; 아츠히코 오오모리; 마사키 야마다; 미노루 이토
Original assignee: 캐논 가부시끼가이샤
Priority date: 2013-12-26
Filing date: 2014-12-17
Publication date: 2015-07-06
Also published as: JP2015143853A; CN104749924A; US20150185655A1; CN104749924B; US9442416B2; DE102014119496A1; DE102014119496B4; JP6408907B2

Abstract

본 발명은 정전 잠상을 현상하기 위한 토너, 토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및 토너 캐리어에 의해 보유된 토너의 층 두께를 규제하기 위한 규제 부재를 포함하는 현상 장치를 제공한다. 토너 캐리어는 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치된다. 토너 캐리어는, 기재, 탄성 층, 및 우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함한다. 우레탄 수지는 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖는다. 토너는, 각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및 무기 미립자를 함유한다. 토너는 9.5μm 내지 14.0μm의 중량 평균 입경(D4)을 갖는다. 토너는 50 이상 56 이하의 다공도를 갖는다.

Description

화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 현상 장치, 및 현상 방법{IMAGE-FORMING APPARATUS, IMAGE-FORMING METHOD, DEVELOPING APPARATUS, AND DEVELOPING METHOD}

본 발명은, 각각 전자 사진법을 사용하는 화상 형성 장치, 화상 형성 방법, 현상 장치, 및 현상 방법에 관한 것이다.

많은 방법이 각각 전자 사진법으로서 공지되어 있지만, 일반적인 방법은 하기에 기재된 바와 같다. 다양한 유닛에 의해 광도전성 재료를 사용하여 정전 잠상을 정전 잠상 캐리어 상에 형성한다. 이어서, 토너를 사용하여 정전 잠상을 현상하여 가시 상으로 전환하고, 토너 상을 필요에 따라서 기록 매체, 예컨대 종이 상에 전사한다. 그 후, 토너 상을 열, 압력 등에 의해 기록 매체 상에 정착시켜 복사물을 제공한다. 복사기, 프린터 등이 이러한 화상 형성 장치로서 사용가능하다.

이러한 프린터 또는 복사기는 최근 아날로그 시스템으로부터 디지탈 시스템으로 전환이 진행되어, 프린터 또는 복사기는 우수한 잠상 재현성 및 높은 해상도를 갖는 것이 강하게 요구된다. 동시에, 특히, 프린터의 소형화가 강하게 요구된다.

지금까지, 프린터는 하기의 방식으로 다양한 경우에 사용되었다. 프린터는 네트워크에 연결되어, 다수의 사람들이 프린터로 출력을 수행한다. 그러나, 최근 하기 방식이 많아지고 있다. PC 및 프린터를 개인 책상에 두고, 개인이 가까이에서 출력을 수행한다. 이를 위해서, 프린터의 공간 절약이 필요하기 때문에, 프린터의 소형화에 대한 요구가 커졌다.

또한, 이러한 컴팩트 프린터가 고화질이고, 프린터가 장기간 동안 사용되는 경우에도 화질 변동이 적은 이러한 높은 내구성을 갖는 것이 강하게 요구되고 있다.

여기에서, 프린터의 소형화에 주목한다. 정착 디바이스의 소형화 및 현상 장치의 소형화가 소형화에 주로 효과적이다. 특히, 후자는 프린터의 부피의 상당한 부분을 차지하기 때문에, 현상 장치의 소형화는 프린터의 소형화에 필수적이라고 할 수 있다.

현상 시스템을 고려한다. 2-성분 현상 시스템 또는 1-성분 현상 시스템이 프린터의 현상 시스템으로서 사용가능하지만, 1-성분 현상이 컴팩트 프린터가 성취될 수 있는 관점에서 적합하다. 그 이유는 캐리어가 사용되지 않기 때문이다.

다음으로, 1-성분 현상에서의 소형화를 고려한다. 정전 잠상 담지 부재 또는 토너 캐리어의 직경 감소가 현상 장치의 소형화에 효과적이다.

또한, 클리너리스(cleaner-less) 시스템이 현상 장치의 소형화에 매우 적합하다. 다수의 프린터에서, 전사 단계 후에 남아있는 정전 잠상 담지 부재 상의 토너(이하, "전사 잔여 토너" 또는 "잔여 토너"라 칭함)는 클리닝 블레이드 등에 의해 긁어져서 클리너 용기에 회수된다. 그러나, 클리너리스 시스템은 클리닝 블레이드 및 클리너 용기가 존재하지 않기 대문에 현상 장치의 크기를 상당히 감소시킬 수 있다.

한편, 클리너리스 시스템은 그 자신의 특유의 문제점을 포함한다. 문제점 중 하나는 잔여 토너의 회수성이다. 클리너리스 시스템에서, 잔여 토너는 토너 캐리어 및 정전 잠상 담지 부재가 서로 인접한 영역(이하 "현상 영역"이라 칭함)에서 토너 캐리어 중에 회수된다. 그러나, 잔여 토너의 회수성이 불량한 경우, 토너는 정전 잠상 담지 부재 상에 보유되어 남아있으며, 이는 포그(fog) 또는 클리너리스 고스트(ghost)의 증가와 같은 상 결함을 유발한다. 여기에서, 클리너리스 고스트는 전사 후 잔여 토너가 현상부(developing portion)에서 회수되지 않고, 이후의 전사 단계에서 전사되는 현상이다.

회수성에 주목한다. 저온 및 저습 환경에서는, 토너의 완전 대전(charge-up)이 발생하기 쉽고, 정전 잠상 담지 부재에 대한 토너의 접착력이 증가한다. 그 결과, 잔여 토너의 회수성이 악화되는 경향이 있다.

이러한 문제점을 해결하기 위해서, 예를 들어 직류 전압을 현상 바이어스의 교류 전압 상에 중첩하거나 또는 토너의 원형도(circularity) 및 잔여 자화를 제어하는 경우, 클리너리스 시스템도 상온 및 상습 환경에서 양호한 화질을 유지할 수 있음이 보고되어 있다(일본 특허 출원 공개 번호 2005-173484 및 일본 특허 출원 공개 번호 2006-154093 참고).

그러나, 이러한 현상 장치 및 토너를 사용하는 경우에도, 저온 및 저습 환경에서의 회수성은 개선의 여지가 있다.

다른 한편, 저온 및 저습 환경에서 회수성을 개선시키려는 관점에서, 토너와 정전 잠상 담지 부재 간의 접착력을 감소시키기 위해서 토너의 대전량을 감소시키는 경우, 특히 고온 및 다습 환경에서 포그가 악화된다. 일반적으로, 포깅 토너는, 그의 대전 극성이 정규 대전 극성과 반대이거나 또는 그의 대전량이 실질적으로 0이기 때문에 전사되기 어렵다. 또한, 클리너리스 시스템에서, 잔여 토너를 긁기 위한 메커니즘, 예컨대 클리닝 블레이드가 존재하지 않기 때문에 잔여 토너는 대전 부재를 오염시킨다. 대전 부재가 오염되는 경우, 미리 설정된 것과 동일한 전위(정전 잠상 담지 부재 상의 전위)를 수득할 수 없기 때문에, 포그가 추가로 증가되는 경향이 있다.

상기에 기재된 바와 같이, 클리너리스 시스템에서는, 저온 및 저습 환경에서 잔여 토너의 회수성과 고온 및 다습 환경에서 포그의 억제 간의 양립성을 성취하기 어렵기 때문에, 이러한 시스템은 추가로 개선될 여지가 있다.

본 발명의 목적은 각각 고온 및 다습 환경 하에서도 포그가 억제된 상을 제공하고, 저온 및 저습 환경 하에서도 양호한 회수성을 제공하는 현상 장치, 현상 방법, 화상 형성 장치, 및 화상 형성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시양태에 따라서,

정전 잠상 담지 부재;

정전 잠상 담지 부재의 표면을 대전시키기 위한 대전 유닛;

정전 잠상 담지 부재의 대전된 표면을 상 노광 광(image exposure light)으로 조사하여 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 정전 잠상을 형성하기 위한 상 노광 유닛;

정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하기 위한 현상 장치;

정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 토너 상을 중간 전사 부재를 통해 또는 중간 전사 부재를 통하지 않고 전사재 상에 전사하기 위한 전사 유닛; 및

전사재 상에 전사된 토너 상을 전사재 상에 정착시키기 위한 정착 유닛을 포함하는 화상 형성 장치를 제공하며,

화상 형성 장치는 토너 상의 전사 후에 정전 잠상 담지 부재의 표면 상의 전사 잔여 토너를 현상 장치로 회수하도록 구성되고,

여기서, 현상 장치는,

정전 잠상을 현상하기 위한 토너,

토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및

토너 캐리어에 의해 보유된 토너의 층 두께를 규제하기 위한 규제 부재를 포함하고,

토너 캐리어는 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,

토너 캐리어는,

기재(substrate),

탄성 층, 및

우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,

우레탄 수지는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖고,

토너는,

각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및

무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,

토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,

하기 수학식 1로부터 수득되는 토너의 다공도(porosity)는 50 이상 56 이하이다.

[수학식 1]

다공도=((진 밀도(true density)-탭 밀도(tap density))/진 밀도)×100

[화학식 1]

화학식 1에서, n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고,

R³은 각각 독립적으로 하기(a) 내지(c)로 구성된 군으로부터 선택된 기를 나타내고,

(a) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기,

(b) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기, 및

(c) 하기 화학식 2로 표현되는 기,

R⁴는 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고,

[화학식 2]

화학식 2에서, m은 2 또는 3이고, R⁵는 2개 이상 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타낸다.

추가로, 본 발명의 일 실시양태에 따라서,

정전 잠상 담지 부재의 표면을 대전시키는 대전 단계;

정전 잠상 담지 부재의 대전된 표면을 상 노광 광으로 조사하여 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 정전 잠상을 형성하는 상 노광 단계;

정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상 장치로 현상하여 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하는 현상 단계;

정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 토너 상을 중간 전사 부재를 통해 또는 중간 전사 부재를 통하지 않고 전사재 상에 전사하는 전사 단계; 및

전사재 상에 전사된 토너 상을 전사재 상에 정착시키는 정착 단계를 포함하는 화상 형성 방법을 제공하며,

화상 형성 방법은 토너 상의 전사 후에 정전 잠상 담지 부재의 표면 상의 전사 잔여 토너를 현상 장치로 회수하는 단계를 포함하고,

여기서, 현상 장치는

정전 잠상을 현상하기 위한 토너,

토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및

토너 캐리어는 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,

토너 캐리어는

기재,

탄성 층, 및

우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,

토너는,

각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및

무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,

토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,

하기 수학식 1로부터 수득되는 토너의 다공도는 50 이상 56 이하이다.

추가로, 본 발명의 일 실시양태에 따라서, 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하기 위한 현상 장치를 제공하며,

현상 장치는

정전 잠상을 현상하기 위한 토너,

토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및

여기서, 토너 캐리어는 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,

토너 캐리어는

기재,

탄성 층, 및

우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,

토너는, 각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및

무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,

토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,

추가로, 본 발명의 일 실시양태에 따라서, 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하는 것을 포함하는 현상 방법을 제공하며,

여기서, 현상 장치는

정전 잠상을 현상하기 위한 토너,

토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및

토너 캐리어는 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,

토너 캐리어는

기재,

탄성 층, 및

우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,

무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,

토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,

본 발명의 실시양태에 따라서, 각각 고온 및 다습 환경 하에서도 포그가 억제된 상을 제공하고, 저온 및 저습 환경 하에서도 양호한 회수성을 제공하는 현상 장치, 현상 방법, 화상 형성 장치, 및 화상 형성 방법을 제공할 수 있다.

본 발명의 추가 특징은 첨부된 도면을 참고로 하기 예시적인 실시양태의 설명으로부터 명백해질 것이다.

도 1은 본 발명에 따른 토너 캐리어의 예를 도시한 단면 도식도.
도 2는 본 발명에 따른 현상 장치의 예를 도시한 단면 도식도.
도 3은 본 발명에 따른 현상 장치를 포함하는 화상 형성 장치의 예를 도시한 단면 도식도.
도 4는 본 발명에 따른 현상 장치의 예를 도시한 단면 도식도.

이제 본 발명의 바람직한 실시양태를 첨부된 도면에 따라서 상세히 설명할 것이다.

본 발명의 현상 장치는 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하기 위한 현상 장치이며,

현상 장치는

정전 잠상을 현상하기 위한 토너,

토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및

토너 캐리어는,

기재,

탄성 층, 및

우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,

무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,

토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,

<수학식 1>

다공도=((진 밀도-탭 밀도)/진 밀도)×100

<화학식 1>

화학식 1에서, n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고,

(a) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기,

(b) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기, 및

(c) 하기 화학식 2로 표현되는 기,

<화학식 2>

본 발명의 발명자들이 수행한 상세한 연구는 표면 층 내에 특정 우레탄 수지를 함유하는 토너 캐리어, 및 특정 중량 평균 입경(D4) 및 특정 다공도를 갖는 토너를 사용하는 것이 고온 및 다습 환경에서의 포그의 억제와 저온 및 저습 환경에서의 토너의 회수성 간의 양립성을 성취할 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자들은 본 발명에 이르렀다.

이러한 이유를 하기에 설명한다.

먼저, 토너가 대전되기 어려운 고온 및 다습 환경에서 포그를 억제할 수 있기 위해서는 토너가 신속히 대전되는 것이 중요하다. 상기에 기재된 바와 같이, 클리너리스 시스템에서는, 대전 부재의 오염으로 인해서 클리너를 갖는 종래의 시스템에 비해서 포그가 악화되기 때문에, 포그의 억제를 위한 요건이 엄격해진다.

고온 및 다습 환경에서의 포그와 관련하여, 토너가 대전되기 어려운 고온 및 다습 환경에서 균일한 대전성을 얻기 위해서 하기 2가지 조건이 필요할 수 있다. 한 조건은 부재의 대전성이 높은 것이고, 다른 조건은 토너가 대전될 기회를 많이 갖는 것이다. 첫번째 조건, 즉 부재의 대전성과 관련하여, 토너는 토너 캐리어와 접촉하고, 캐리어와 마찰됨으로써 대전될 수 있다. 이러한 관점에서, 본 발명자들은 토너 캐리어의 표면 층에 화합물을 혼입하는 다양한 연구를 수행하였으며, 그 결과, 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖는 우레탄 수지가 높은 대전 능력을 갖는다는 것을 발견하였다. 그 이유는 이하에 설명된 바와 같다. 화학식 1로 표현되는 화합물은 중심에 질소 원자(N)를 갖고, 질소 원자는 고립 전자쌍(lone pair)을 갖기 때문에, 화학식 1로 표현되는 화합물은 루이스(Lewis) 염기이다. 루이스 염기는 전자 주개이기 때문에, 토너를, 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖는 우레탄 수지와 접촉시키는 것은 충분한 대전량을 제공할 수 있다. 또한, 화학식 1로 표현되는 화합물과 이소시아네이트 간의 반응은 다수의 우레탄 기 또는 우레아 기가 화학식 1로 표현되는 화합물의 구조 주위에 생성된 그러한 가교 구조를 형성한다. 그 결과, 화합물의 미시적인 경도(hardness)가 증가하기 때문에, 토너-규제 부재 및 토너 캐리어가 서로에 인접한 부분(이하, "규제부(regulating portion)"로 약칭함)에서 토너를 규제할 때에도 토너는 토너 캐리어의 표면에서 거의 케이빙(caving)되지 않는다. 그 결과, 토너의 양호한 롤링성이 유지될 수 있기 때문에, 토너에 대한 대전성이 개선된다.

다음으로, 토너 캐리어 상의 토너의 거동을 고려한다. 토너는 토너 캐리어에 의해 운반되고, 규제부에서는, 토너가 토너 캐리어에 의해 운반되는 힘 및 규제 블레이드로부터의 가압에 의한 힘이 토너 상에 작용한다. 그 결과, 토너 캐리어의 표면 상의 토너는 예컨대 혼합되어 교체되면서 운반된다. 또한, 토너가 규제부에서 롤링되고, 교체될 때, 토너는 토너 캐리어와 접촉하고, 캐리어와 마찰된다. 따라서, 토너는 전하가 제공되어 대전된다.

여기서 중요한 것은, 토너가 규제부에서 롤링되고, 교체되는 것이다. 그러나, 인접부(abutting portion)에서, 토너는 규제 블레이드로부터의 가압에 의해 압축되어 패킹된 상태가 된다. 토너가 규제부에서 조밀하게 패킹되면, 토너의 이동이 규제되기 때문에, 그의 양호한 롤링성 및 양호한 교체 성능이 제한된다. 따라서, 토너는 압축될 때 어느 정도 공극(pore)을 갖는 것이 중요할 수 있다.

이러한 이유로 인해서, 토너의 압축 시 다공도, 즉, 수학식 1로 표현되는 다공도가 50 이상 56 이하인 것이 중요하다.

토너의 다공도가 50 미만인 경우에는, 압축된 토너의 다공도가 낮기 때문에, 토너의 롤링성 또는 교체 성능이 규제부에서 불충분해지고, 그의 신속한 대전이 손상되기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 토너의 미세 분말의 양이 많은 경우 또는 토너의 유동성이 불량한 경우는, 다공도가 56을 초과하기 쉽다. 이러한 임의의 경우는 미세 분말 및 불량한 유동성의 영향으로 인해서 포그가 증가되기 때문에 또한 바람직하지 않다.

수학식 1로 표현되는 바와 같이, 다공도는 토너의 진 밀도와 탭 밀도 간의 차를 진 밀도로 나눔으로써 결정되고, 토너의 탭핑(tapping) 시 토너의 입자들 사이에 존재하는 공극이 비를 나타낸다. 토너의 탭핑 시 다공도인 이유는 상기에 기재된 바와 같이 규제부에서의 토너의 압축 때문이다. 따라서, 탭핑된 토너는 규제부에서 압축된 상태에 근사될 수 있다고 추정된다.

토너의 다공도는 토너의 입경 또는 형상, 외첨제(external additive)의 종류 또는 양, 또는 외부 첨가 단계 시의 제조 조건을 조정함으로써 제어될 수 있다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 토너 캐리어는 그의 표면 층 내에 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖는 우레탄 수지를 함유하기 때문에, 높은 대전성을 가지며, 또한, 토너는 중간 정도의 다공도를 갖기 때문에, 대전될 기회가 많을 수 있다. 그러한 2가지 효과 간의 상승작용적 효과로 인해서, 토너가 대전되지 어려운 고온 및 다습 환경에서도, 신속하고 높은 대전성이 수득될 수 있고, 포그가 억제될 수 있다.

다음으로, 저온 및 저습 환경에서의 회수성을 설명한다. 정전 잠상 담지 부재에 대한 토너의 접착력이 낮고, 토너가 현상 영역에서 적절한 대전성을 갖고, 잔여 토너(전사 잔여 토너)와 토너 캐리어 상의 토너가 서로와 교체되는 것이 회수성을 개선시키는데 중요할 수 있다. 이러한 이유를 하기에 설명한다.

정전 잠상 담지 부재에 대한 토너의 접착력이 높은 경우, 토너가 정전 잠상 담지 부재에 접착되기 때문에, 회수성이 불량해진다. 또한, 클리너리스 시스템에서, 토너 캐리어 상의 토너 및 잔여 토너 모두가 서로 교체되는 것처럼 이들이 서로와 혼합하여, 이로 인해서 잔여 토너가 회수된다.

이러한 이유로 인해서, 접착력에 주목한다. 접착력은 비-정전기력(non-electrostatic force)(반데르 발스 힘(Van der Waals force)) 및 정전기력(반사력(reflection force))의 합이다. 따라서, 반데르 발스 힘 및 반사력 모두를 감소시키는 것이 중요하다.

먼저, 반데르 발스 힘을 설명한다. 토너 입경이 증가할 때, 토너와 정전 잠상 담지 부재 간의 접촉 면적이 감소하기 때문에, 반데르 발스 힘이 감소한다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 토너의 중량 평균 입경(D4)이 9.5μm 이상 14.0μm 이하인 것이 중요하다.

다음으로, 반사력을 설명한다. 본 발명에서 사용되는 토너 캐리어는 그의 표면 층 내에 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖는 유레탄 수지를 함유하기 때문에, 신속한 대전성을 수득할 수 있다. 이는 저온 및 저습 환경에 대해서도 동일하지만, 다른 한편, 토너는 그의 완전 대전이 발생하기 쉬운 상태일 수 있다.

그러나, 본 발명에서 사용되는 토너는 상기에 기재된 바와 같이 50 이상의 다공도를 갖기 때문에, 토너는 규제부에서 압축되기 어렵고, 양호한 롤링성 및 양호한 교체 성능이 유지될 수 있다. 추가로, 본 발명에서 사용되는 토너의 중량 평균 입경(D4)은 9.5μm 이상만큼 크기 때문에, 그의 비표면적이 작은 직경의 토너에 비해서 작고, 토너의 전기 대전량이 감소한다. 따라서, 규제부에서 토너의 롤링성과 교체 성능이 양호하다는 것과, 토너의 전기 대전의 양이 감소한다는 것 간의 상승작용적 효과로 인해서, 저온 및 저습 환경에서도, 완전 대전이 발생하지 않고, 반사력이 감소될 수 있다.

상기에 설명된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 토너의 반데르 발스 힘 및 반사력이 작기 때문에, 접착력이 감소될 수 있다.

다음으로, 현상 영역에서의 토너의 거동을 고려한다. 상기에 설명된 바와 같이, 잔여 토너가 회수될 수 있기 위해서 토너 캐리어 상의 토너 및 잔여 토너가 서로 교체되는 것이 중요하다. 지금까지 규제부에서의 토너의 롤링성 및 교체 성능을 설명하였지만, 현상 영역에서도 마찬가지이다.

즉, 본 발명에서 사용되는 토너의 경우, 토너 캐리어 상의 토너의 롤링성 및 교체 성능이 현상 영역에서도 마찬가지로 양호하다. 또한, 토너의 접착력이 작기 때문에, 잔여 토너는 현상 영역에서 토너 캐리어 상의 토너와 쉽게 혼합된다. 추가로, 잔여 토너는 다양한 대전성을 가질 수 있지만, 잔여 토너가 현상 영역에서 토너 캐리어 상의 토너와 혼합되고, 특정 화합물을 함유하는 본 발명에서 사용되는 토너 캐리어와 접촉되어, 캐리어와 마찰하는 경우, 잔여 토너는 토너 캐리어 상의 토너와 동일한 대전성을 가질 수 있다.

이러한 이유로 인해서, 본 발명에서, 회수성이 악화되기 쉬운 저온 및 저습 환경에서도 양호한 회수성이 유지될 수 있고, 고온 및 다습 환경에서 포그가 억제될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 토너는 그의 수 평균 입경(D1)에 대한 그의 중량 평균 입경(D4)의 비 D4/D1가 바람직하게는 1.30 이하, 보다 바람직하게는 1.25 이하이다. D4/D1가 1.30 이하인 것은 토너의 입자 크기 분포가 좁다는 것을 의미한다. D4/D1의 최소값은 1.00이다. 즉, D4/D1은 1.00 이상이다.

지금까지 설명된 바와 같이, 본 발명에서 사용되는 토너의 접착력이 작은 것이 중요하다. 접착력은 또한 토너의 입경에 좌우된다. 입경이 작을수록, 접착력이 증가하고, 입경이 클수록, 접착력이 감소한다. 따라서, 입자 크기 분포는 바람직하게는 좁으며, 그 이유는 토너 입자들 간의 접착력 편차가 감소하기 때문에, 규제부에서 토너의 교체 성능이 쉽게 양호해지기 때문이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 토너의 중량 평균 입경(D4)은 9.5μm 이상 14.0μm 이하이다. 따라서, D4/D1의 비가 1.30 이하인 경우가 매우 바람직한데, 그 이유는 이러한 범위인 경우 미세 분말의 양이 적어져서, 포그가 완화되기 때문이다.

본 발명에서 사용되는 토너의 유리 전이 온도(Tg)는 바람직하게는 40.0℃ 이상 70.0℃ 이하이다. 유리 전이 온도는 바람직하게는 이 범위 내에 포함되는데, 그 이유는 토너의 양호한 정착성이 유지되면서, 토너의 저장 안정성 및 내구성이 개선될 수 있기 때문이다.

본 발명에서 사용되는 토너의 결합제 수지의 예에는 비닐계 수지 및 폴리에스테르계 수지가 포함되지만, 수지는 이에 특별히 제한되지 않으며, 종래의 공지된 수지가 사용될 수 있다.

사용될 수 있는 결합제 수지의 구체적인 예에는 스티렌 및 그의 치환된 유도체의 단독중합체, 예컨대 폴리스티렌 및 폴리비닐 톨루엔; 스티렌계 공중합체, 예컨대 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐 톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐 나프탈렌 공중합체, 스티렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-옥틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-디메틸아미노에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 에테르 공중합체, 스티렌-비닐 에틸 에테르 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체, 및 스티렌-말레산 에스테르 공중합체; 및 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리부틸 메타크릴레이트, 폴리비닐 아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리비닐부티랄, 폴리에스테르 수지, 폴리아미드 수지, 에폭시 수지, 및 폴리아크릴산 수지가 포함된다. 이러한 수지의 1종이 단독으로 사용될 수 있거나, 또 이들의 2종 이상이 조합으로 사용될 수 있다. 이들 중에서, 예를 들어, 현상 특징 및 정착성의 관점에서 스티렌계 공중합체 및 폴리에스테르 수지가 특히 바람직하다.

본 발명에서 사용되는 토너에서, 대전 특징을 개선시키기 위해서, 필요에 따라서 대전 제어제(charge control agent)를 블렌딩할 수 있다. 공지된 대전 제어제를 대전 제어제로서 사용할 수 있으며, 대전 제어제가 고속으로 대전될 수 있고, 특정 대전량을 안정하게 유지시킬 수 있는 특징을 갖는 것이 특히 바람직하다. 대전 제어제의 구체적인 예에는 방향족 카르복실산, 예컨대 살리실산, 알킬살리실산, 디알킬살리실산, 나프토산 및 디카르복실산의 금속 화합물; 아조 염료 및 아조 안료의 금속 염 및 금속 착물; 측쇄 내에 각각 술폰산 기 또는 카르복실산기를 갖는 중합체 화합물; 붕소 화합물; 우레아 화합물; 규소 화합물; 및 칼릭사렌이 포함된다.

이러한 대전 제어제의 사용은 결합제 수지의 종류, 임의의 다른 첨가제의 유무, 및 분산 방법을 비롯한 토너의 제조 방법에 따라서 결정되기 때문에, 특별하게 제한되지는 않는다. 그러나, 대전 제어제가 각각의 토너 입자에 내부적으로 첨가되는 경우, 대전 제어제는 결합제 수지 100 질량부에 대해서 바람직하게는 0.1 질량부 이상 10.0 질량부 이하, 보다 바람직하게는 0.1 질량부 이상 5.0 질량부 이하의 범위의 양으로 사용된다. 또한, 대전 제어제가 각각의 토너 입자에 외부적으로 사용되는 경우, 사용은 토너 100 질량부에 대해서 바람직하게는 0.005 질량부 이상 1.000 질량부 이하, 보다 바람직하게는 0.010 질량부 이상 0.300 질량부 이하이다.

본 발명에서 사용되는 토너는 그의 정착성을 개선시키기 위해서 이형제를 함유할 수 있으며, 이형제의 양은 결합제 수지에 대해서 바람직하게는 1.0 질량％ 이상 30.0 질량％ 이하, 보다 바람직하게는 3.0 질량％ 이상 25.0 질량％ 이하이다.

1.0 질량％ 미만의 이형제의 함량은 바람직하지 않은데, 그 이유는 저온 오프셋-억제 효과가 불량하기 때문이다. 30.0 질량％를 초과하는 이형제의 함량은 바람직하지 않은데, 그 이유는 토너의 장기간 저장 안정성이 악화되고, 예를 들어 이형제가 토너의 표면에 배출되어, 규제 실패가 악화되기 쉽기 때문에, 토너의 대전 균일성이 불량해지기 때문이다.

본 발명에서 사용되는 토너에서 사용될 수 있는 이형제의 예에는 석유계 왁스, 예컨대 파라핀 왁스, 미세결정질 왁스, 또는 페트로(petro)-락탐 및 그의 유도체; 몬탄 왁스 및 그의 유도체; 피셔 트롭쉬 공정(Fischer Tropsch process)에 의해 수득된 탄화수소 왁스 및 그의 유도체; 폴리에틸렌을 특징으로 하는 폴리올레핀 왁스 및 그의 유도체; 및 천연 왁스, 예컨대 카르나우바 왁스 또는 칸데릴라 왁스 및 그의 유도체가 포함된다. 유도체에는 산화물, 및 비닐 단량체와의 블록 공중합체 또는 그래프트-개질된 생성물이 포함된다. 추가로, 예를 들어, 고급 지방족 알콜, 지방산, 예컨대 스테아르산 또는 팔미트산, 산 아미드 왁스, 에스테르 왁스, 수소화 피마자유 및 그의 유도체, 식물성 왁스, 및 동물성 왁스가 또한 사용될 수 있다.

또한, 시차 주사 열량계(differential scanning calorimeter)(DSC)에 의해 측정된 온도 증가 시 최고 흡열 피크 온도로 특정되는 임의의 이러한 이형제의 융점은 바람직하게는 60℃ 이상 140℃ 이하, 보다 바람직하게는 65℃ 이상 120℃ 이하이다. 융점이 60℃ 이하인 경우는 바람직하지 않은데, 그 이유는 토너의 점도가 감소되기 쉽기 때문에, 토너 캐리어에 대한 그의 융착(fusion)이 발생하기 쉽기 때문이다. 다른 한편, 융점이 140℃ 이상인 경우는 바람직하지 않은데, 그 이유는 토너의 저온 정착성이 불량해지기 쉽기 때문이다.

이형제의 융점은 DSC를 사용하여 측정 시 그의 흡열 피크의 피크 최고점(peak top)으로서 정의된다. 흡열 피크의 피크 최고점의 측정은 ASTM D 3417-99에 따라서 수행한다. 예를 들어, 퍼킨엘머, 인크.(PerkinElmer, Inc.)에서 제조된 DSC-7, TA 인스트루먼츠(TA Instruments)에서 제조된 DSC2920, 또는 TA 인스트루먼츠에서 제조된 Q1000이 이러한 측정에서 사용될 수 있다. 인듐 및 아연의 융점이 임의의 이러한 장치의 검출부의 온도 보정을 위해서 사용되며, 인듐의 용융열이 열량의 보정을 위해서 사용된다. 측정 시, 알루미늄으로 제조된 팬을 측정 샘플을 위해서 사용하며, 참고를 위해서 빈 팬을 사용한다.

본 발명에서 사용되는 토너는 자성 물질을 함유하고, 자성 물질의 함량은 결합제 수지 100 질량부에 대해서 바람직하게는 20 질량부 이상 150 질량부 이하이다.

토너 내의 자성 물질의 함량은 퍼킨엘머, 인크.에서 제조된 열 분석기 TGA7을 사용하여 측정될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 측정 방법을 하기에 설명한다. 질소 분위기 하에서, 토너를 25℃/min의 온도 상승 속도로 상온에서 900℃로 가열한다. 100℃에서 750℃ 범위에서의 손실(질량％)이 결합제 수지의 양으로서 정의되며, 남아있는 질량이 대략 자성 물질의 양으로서 정의된다.

자성 물질은 주성분으로서 자성 산화철, 예컨대 사산화삼철 또는 γ-산화철을 사용하고, 예를 들어, 인, 코발트, 니켈, 구리, 마그네슘, 망간, 알루미늄 또는 규소의 원자를 함유할 수 있다. 임의의 이러한 자성 물질은 질소 흡착 방법에 의해 측정되는 BET 비표면적이 바람직하게는 2 m₂/g 이상 30 m²/g 이하, 보다 바람직하게는 3 m²/g 이상 28 m²/g 이하이다. 자성 물질의 형상은 예를 들어, 다면체형, 팔면체형, 육면체형, 구체형, 침상형 또는 비늘형(scaly shape)이다. 자성 물질은 상 밀도를 증가시키기 위해서 바람직하게는 비등방도(degree of anisotropy)가 낮은 형상, 예컨대 다면체형, 팔면체형, 육면체형, 또는 구체형을 갖는다.

자성 물질은 바람직하게는 0.10μm 이상 0.40μm 이하의 부피 평균 입경(D3)을 갖는다. 자성 물질의 부피 평균 입경(D3)이 이러한 범위 내에 포함되는 것이 바람직한데, 그 이유는 자성 물질의 분산성이 개선되고, 토너의 착색력이 개선되기 때문이다.

자성 물질의 부피 평균 입경(D3)은 투과 전자 현미경(transmission electron microscope)으로 측정될 수 있다는 것을 주목해야 한다. 구체적으로, 관찰될 토너 입자를 에폭시 수지 중에 충분히 분산시키고, 이어서, 생성물을 40℃의 온도를 갖는 분위기 중에서 2일 동안 경화시켜서 경화 생성물을 수득할 수 있다. 생성된 경화 생성물을 마이크로톰(microtome)을 사용하여 박편 샘플로 만들고, 이어서, 샘플을 10,000 내지 40,000의 배율로 투과 전자 현미경(TEM)으로 사진 찍는다. 사진의 시야 내의 100개의 자성 물질 입자의 직경을 측정한다. 이어서, 자성 물질의 투영 면적에 대한 면적에 동일한 원의 상응하는 직경을 기준으로 부피 평균 입경(D3)을 계산한다. 대안으로, 상 분석기를 사용하여 입경을 측정할 수 있다.

자성 물질은 예를 들어, 하기 방법에 의해 제조될 수 있다. 알칼리, 예컨대 수산화나트륨을 제1철 염의 수용액에 철 성분에 대해서 당량 이상 첨가하여 수산화제일철을 함유하는 수용액을 제조할 수 있다. 제조된 수용액의 pH값을 pH 7 이상으로 유지시키면서, 공기를 수용액에 불어넣는다. 이어서, 수용액을 70℃ 이상으로 가열하면서, 수산화제일철의 산화 반응을 수행한다. 이에 따라서, 자성 산화철 분말의 코어로서의 시드 결정이 먼저 생성된다.

다음으로, 미리 첨가된 알칼리의 첨가량을 기준으로 1 당량의 황산제일철을 함유하는 수용액을 시드 결정을 함유하는 슬러리-유사 액체에 첨가한다. 생성된 액체의 pH값을 pH 5 이상 pH 10 이하로 유지시키면서, 공기를 액체에 불어넣는다. 공기를 불어넣는 동안, 수산화제일철의 반응이 진행되어 자성 산화철 분말이 코어로서의 시드 결정과 함께 성장될 수 있다. 이 때, 임의의 pH 값, 임의의 반응 온도 및 임의의 교반 조건을 선택함으로써 자성 물질의 형상 및 자성 특징을 제어할 수 있다. 산화 반응이 진행됨에 따라서, 액체의 pH 값은 산성 값으로 이동한다. 그러나, 액체의 pH 값은 바람직하게는 pH 5 미만이 되는 것이 방지된다. 이렇게 수득된 자성 물질을 통상의 방법에 의해 여과하고, 세척하고, 건조한다. 이에 따라서, 자성 물질을 수득할 수 있다.

본 발명에서, 자성 물질 이외에 착색제를 함께 사용할 수 있다. 함께 사용될 수 있는 착색제의 예에는 공지된 염료 및 안료 이외에, 자성 또는 비자성 무기 화합물이 포함된다. 그의 구체적인 예에는 강자성(ferromagnetic) 금속 입자, 예컨대 코발트 및 니켈, 크롬, 망간, 구리, 아연, 알루미늄, 희토류 원소 등을 이것에 첨가함으로써 수득된 그들의 합금, 입자, 예컨대 적철석(hematite), 티타늄 블랙 및 니그로신 염료/안료, 카본 블랙 및 프탈로시아닌이 포함된다. 이들은 또한 바람직하게는 표면 소수성 처리된 후에 사용될 수 있다.

본 발명에서 사용되는 토너는 공지된 방법 중 임의의 하나에 의해 제조될 수 있다. 토너가 분쇄 방법에 의해 제조되는 경우, 토너에 필요한 성분, 예컨대 결합제 수지, 착색제 및 이형제, 임의의 다른 첨가제 등을 혼합기, 예컨대 헨쉘(Henschel) 혼합기 또는 볼 밀을 사용하여 충분히 혼합한다. 그 후, 혼합물을 가열 혼련기, 예컨대 가열 롤, 혼련기, 또는 압출기를 사용하여 용융 및 혼련하여 토너 물질을 분산시키거나 용해시킨다. 이어서, 생성물을 냉각시켜서 고화시키고, 분쇄한다. 그 후, 분쇄된 생성물을 분급하고, 필요에 따라서 표면 처리에 적용한다. 이에 따라서, 토너 입자를 수득할 수 있다. 분급 및 표면 처리 중 하나가 다른 것 이전에 수행되는지의 여부는 중요하지 않다. 분급 단계에서, 생산 효율성의 관점에서, 바람직하게는, 다분할 분급기(multi-division classifier)를 사용한다.

분쇄 단계는 공지된 분쇄 장치, 예컨대 기계적 충격 유형 또는 제트 유형 분쇄 장치를 사용하는 것을 포함하는 방법에 의해 수행될 수 있다. 추가로, 열을 가하면서 분쇄를 수행하거나 또는 보조적인 방식으로 기계적 충격을 가하는 것을 포함하는 처리를 수행하는 것이 바람직하다. 대안적으로는,(필요에 따라서 분급된) 미분된 토너 입자를 뜨거운 물 중에 분산시키는 것을 포함하는 고온 수조법, 입자를 열기류에 통과시키는 것을 포함하는 방법 등을 사용할 수 있다.

예를 들어, 기계적 충격 유형 분쇄기, 예컨대 가와사키 헤비 인더스트리즈(Kawasaki Heavy Industries)에서 제조된 크립트론 시스템(Kryptron system) 또는 터보 코교 코., 엘티디.(Turbo Kogyo Co., Ltd.)에서 제조된 터보 밀을 사용하는 것을 포함하는 방법이 기계적 충격력을 가하는 방법으로서 제공된다. 또한, 호소카와 마이크론 코퍼레이션(Hosokawa Micron Corporation)에서 제조된 메카노푸젼 시스템(Mechanofusion System)과 같은 장치와 같이 고속으로 회전하는 블레이드에 의해 토너를 케이싱의 내부에 대해서 원심력에 의해 누르고, 토너에 기계적 충격력을 가하는 것을 포함하는 방법이 제공된다.

바람직하게는 4 nm 이상 80 nm 이하, 보다 바람직하게는 6 nm 이상 40 nm 이하의 1차 입자의 수 평균 입경(D1)을 갖는 무기 미립자를 본 발명에서 사용되는 토너의 토너 입자에 첨가하는 것이 필요하다. 무기 미립자는 토너의 유동성을 개선시키고, 토너 입자의 대전을 균일하게 하기 위해서 첨가된다. 무기 미립자를 처리, 예컨대 소수성 처리함으로써 토너의 대전량을 조정하고, 그의 환경적인 안정성을 개선시키는 것과 같은 기능을 부여하는 것이 또한 바람직하다.

본 발명에서, 무기 미립자의 1차 입자의 수 평균 입경(D1)의 측정은 주사 전자 현미경을 사용하여 특정 배율로 사진 찍힌 토너의 사진을 사용하여 수행한다.

실리카, 산화티타늄, 알루미나 등이 본 발명에서 사용되는 무기 미립자로서 사용될 수 있다. 예를 들어, 소위 건조 방법 실리카인 건식 실리카 또는 규소 할라이드의 증기상 산화에 의해 제조된 퓸드(fumed) 실리카 및 물 유리(water glass) 등으로부터 제조된 소위 습식 실리카 모두가 각각 실리카 미립자로서 사용될 수 있다. 그러나, 표면 상에 그리고 실리카 미립자 내에 존재하는 실란올 기의 수가 적고, Na₂O 또는 SO₃ ^2-와 같은 제조 잔류물이 적기 때문에, 건식 실리카가 바람직하다.

무기 미립자의 첨가량은 토너 입자 100 질량부에 대해서 바람직하게는 0.1 질량부 이상 3.0 질량부 이하이다. 무기 미립자의 함량은 형광 X-선 분석법을 사용함으로써 표준 샘플로부터 생성된 검량선을 사용하여 결정될 수 있다.

본 발명에서, 무기 미립자는 바람직하게는 소수성 처리되는데, 그 이유는 토너의 환경 안정성이 개선될 수 있기 때문이다. 무기 미립자의 소수성 처리에 사용되는 처리제로서, 예를 들어, 실리콘 바니시, 다양하게 개질된 실리콘 바니시, 실리콘 오일, 다양하게 개질된 실리콘 오일, 실란 화합물, 실란 커플링제 및 다른 유기규소 화합물, 및 유기 티타늄 화합물이 있다. 이러한 처리제의 1종을 단독으로 사용할 수 있거나 또는 그들의 2종 이상을 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명에서 사용되는 토너는 바람직하게는 100 nm 이상 2.0μm 이하의 1차 입자의 수 평균 입경(D1)을 갖는 미립자를 함유한다. 또한, 미립자는 바람직하게는 수지 미립자, 스트론튬 티타네이트 미립자, 바륨 티타네이트 미립자, 및 칼슘 티타네이트 미립자로부터 선택된 미립자 중 적어도 1종이다. 이러한 미립자의 첨가는 규제부에서 토너의 롤링성 및 교체 성능을 개선시킨다. 이는 1차 입자의 수 평균 입경(D1)이 100 nm 이상 2.0μm 이하만큼 크기 때문에 토너의 접착력이 감소된다는 것과, 이러한 미립자가 실질적으로 대전되지 않기 때문에 토너의 완전 대전이 억제된다는 것 간의 상승작용적 효과를 기본으로 한다.

수지 미립자는 바람직하게는 주성분으로서 메타크릴레이트를 사용하는 수지 미립자, 주성분으로서 아크릴레이트를 사용하는 수지 미립자, 또는 주성분으로서 스티렌 및 스티렌 유도체를 사용하는 수지 미립자이다. 용어 "주성분"의 정의는 그 성분이 모든 성분의 양의 60 질량％ 이상을 차지하는 것임을 주목해야 한다.

그러한 수지 미립자를 위해서 사용되는 중합성 단량체의 예에는 스티렌계 단량체, 예컨대 스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-메톡시스티렌, 및 p-에틸스티렌; 아크릴레이트, 예컨대 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, n-프로필 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 스테아릴 아크릴레이트, 2-클로로에틸 아크릴레이트, 및 페닐 아크릴레이트; 메타크릴레이트, 예컨대 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, n-프로필 메타크릴레이트, n-부틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, n-옥틸 메타크릴레이트, 도데실 메타크릴레이트, 2-에틸헥실 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 페닐 메타크릴레이트, 디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 및 디에틸아미노에틸 메타크릴레이트; 및 다른 단량체, 예컨대 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 및 아크릴아미드가 포함된다. 이들 단량체중 1종을 단독으로 사용할 수 있거나, 또는 이들의 2종 이상을 혼합물로서 사용할 수 있다.

미립자의 첨가량은 토너 입자 100 질량부에 대해서 바람직하게는 0.1 질량부 이상 3.0 질량부 이하이다. 0.1 질량부 이상 3.0 질량부 이하의 미립자의 첨가량이 매우 바람직한데, 그 이유는 그러한 효과가 쉽게 나타나기 때문이다.

다음으로, 본 발명에서 사용되는 토너 캐리어를 설명한다.

본 발명에서 사용되는 토너 캐리어는 기재(substrate), 탄성 층, 및 우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하며, 우레탄 수지는 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖는다.

도 1은 본 발명의 일 실시양태에 따른 토너 캐리어를 도시한다. 도 1에 도시된 도전성 롤러(1)(토너 캐리어)는 원통형 또는 중공 원통형 도전성 기재(2)의 외주 면 상에 탄성 층(3)을 형성함으로써 수득된다. 또한, 표면 층(4)이 탄성 층(3)의 외주 면을 피복한다.

<기재>

기재(2)는 도전성 롤러(1)를 위한 전극 및 지지 부재로서 기능하고, 도전성 재료, 예컨대 금속 또는 합금, 예컨대 알루미늄, 구리 합금 또는 스테인레스강; 크롬 또는 니켈로 도금 처리된 철; 또는 도전성을 갖는 합성 수지로 구성된다.

<탄성 층>

탄성 층(3)은 도전성 롤러와 정전 잠상 담지 부재 사이의 인접부에서 소정의 폭을 갖는 인접부를 형성하기 위해 필요한 탄성을 도전성 롤러에 부여한다.

일반적으로, 탄성 층(3)은 고무 물질의 성형품으로 형성된 것이 바람직하다. 고무 물질의 예에는 에틸렌-프로필렌-디엔 공중합 고무(EPDM), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR), 클로로프렌 고무(CR), 천연 고무(NR), 이소프렌 고무(IR), 스티렌-부타디엔 고무(SBR), 플루오로고무, 실리콘 고무, 에피클로로히드린 고무, NBR의 수소화 생성물, 및 우레탄 고무가 포함된다. 이러한 물질 중 1종을 단독으로 사용할 수 있거나, 또는 이들의 2종 이상을 혼합물로서 사용할 수 있다.

이들 중에서, 실리콘 고무가 특히 바람직한데, 그 이유는 임의의 다른 부재(예컨대 현상제-규제 블레이드)가 장기간에 걸쳐서 서로와 인접한 경우에도 탄성 층에서 압축 세트(compression set)가 거의 발생하지 않기 때문이다. 실리콘 고무는 예를 들어, 부가-경화성 실리콘 고무의 경화 생성물이다. 더욱이, 부가-경화성 디메틸 실리콘 고무의 경화 생성물이 특히 바람직한데, 그 이유는 후술하는 표면 층에 대한 그의 우수한 접착 특성 때문이다.

다양한 첨가제, 예컨대 도전성-부여제, 비도전성 충전제, 가교제 및 촉매 각각을 탄성층(3)에 적절하게 블렌딩한다. 카본 블랙, 도전성 금속, 예컨대 알루미늄 또는 구리 또는 도전성 산화금속, 예컨대 산화아연, 산화주석 또는 산화티타늄의 미세입자를 도전성-부여제로서 사용할 수 있다. 이들 중에서, 카본 블랙이 특히 바람직한데, 그 이유는 카본 블랙은 비교적 쉽게 입수되고, 양호한 도전성을 제공하기 때문이다. 카본 블랙을 도전성-부여제로서 사용하는 경우, 카본 블랙을 고무 물질 중의 고무 100 질량부에 대해서 2 내지 50 질량부의 양으로 블렌딩한다. 비도전성 충전제의 예에는 실리카, 석영 분말, 산화티타늄, 산화아연, 및 탄산칼슘이 포함된다. 가교제의 예에는 디-t-부틸 퍼옥시드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 및 디쿠밀 퍼옥시드가 포함된다. 촉매의 예는 일반적으로 사용되는 공지된 촉매이다.

<표면 층>

표면 층(4)은 주성분으로서 우레탄 수지를 사용하는 수지 층이며, 우레탄 수지는 폴리올과 폴리이소시아네이트 간의 반응에 의해 수득되고, 하기에 기재된 바와 같이 합성될 수 있다.

먼저, 폴리올 성분, 예컨대 폴리에테르 폴리올 또는 폴리에스테르 폴리올 및 폴리이소시아네이트를 서로 반응시켜서 이소시아네이트 기-말단 예비중합체를 제공한다.

다음으로, 이소시아네이트 기-말단 예비중합체를 화학식 1로 표현되는 구조를 갖는 화합물과 반응시켜서, 본 발명에 따른 우레탄 수지를 수득할 수 있다.

폴리에테르 폴리올의 예에는 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 및 폴리테트라메틸렌 글리콜이 포함된다. 폴리에스테르 폴리올의 예에는 디올 성분, 예컨대 1,4-부탄디올, 3-메틸-1,4-펜탄디올, 또는 네오펜틸 글리콜, 트리올 성분, 예컨대 트리메틸올프로판, 및 디카르복실산, 예컨대 아디프산, 프탈산 무수물, 테레프탈산, 또는 헥사히드록시프탈산의 축합 반응에 의해 각각 수득되는 폴리에스테르 폴리올이 포함된다.

상기에 기재된 것 이외에, 폴리올 성분의 예에는 폴리올레핀 폴리올, 예컨대 폴리부타디엔 폴리올 또는 폴리이소프렌 폴리올 및 그의 수소화 생성물, 및 폴리카르보네이트 폴리올이 포함된다.

폴리올 성분을 필요에 따라서 이소시아네이트, 예컨대 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트(TDI), 1,4-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 또는 이소포론 디이소시아네이트(IPDI)로의 사슬 연장을 통해서 예비중합체로 미리 형성시킬 수 있다.

폴리에테르 폴리올 및 폴리에스테르 폴리올 각각의 수 평균 분자량은 특히 바람직하게는 1,000 이상 4,000 이하이다. 임의의 이러한 폴리올의 수 평균 분자량이 이러한 범위에 포함되면, 분자량에 대해서 히드록실 기의 양이 많아지기 때문에, 폴리올이 이소시아네이트와 높은 반응성을 나타내어 미반응 성분의 양이 감소된다. 따라서, 고온 및 다습 환경에서 토너 캐리어의 대전성이 추가로 양호해진다.

폴리올 성분 및 화학식 1로 표현되는 화합물과 반응시키는 이소시아네이트 화합물은 특별히 제한되지 않으며, 지방족 폴리이소시아네이트, 예컨대 에틸렌 디이소시아네이트 및 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트(HDI); 지환족 폴리이소시아네이트, 예컨대 이소포론 디이소시아네이트(IPDI), 시클로헥산 1,3-디이소시아네이트, 및 시클로헥산 1,4-디이소시아네이트; 방향족 이소시아네이트, 예컨대 2,4-톨릴렌 디이소시아네이트, 2,6-톨릴렌 디이소시아네이트(TDI), 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(MDI), 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트, 크실렌 디이소시아네이트, 및 나프탈렌 디이소시아네이트; 및 그들의 공중합체, 그들의 이소시아누레이트, 그들의 TMP 부가물, 그들의 비우레트 화합물, 및 그들의 블로킹 화합물을 사용할 수 있다.

이들 중에서, 방향족 이소시아네이트, 예컨대 톨릴렌 디이소시아네이트, 디페닐메탄 디이소시아네이트, 및 중합체 디페닐메탄 디이소시아네이트가 가장 적합하게 사용된다.

폴리올 성분 및 화학식 1로 표현되는 화합물과 반응시키는 이소시아네이트 화합물의 혼합비는 바람직하게는, 이소시아네이트 기 비를 기준으로, 폴리올 성분 및 그 화합물 각각의 히드록실 기 1.0에 대해서 1.0 내지 2.0의 범위에 포함된다.

본 발명에서 사용되는 토너 캐리어의 표면 층은 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖는 우레탄 수지를 함유한다. 지금까지 설명된 바와 같이, 우레탄 수지의 사용은 토너의 양호한 롤링성을 유지시킬 수 있고, 토너에 높은 대전성을 부여할 수 있다.

<화학식 1>

화학식 1로 표현되는 화합물을 상세히 설명한다. 화학식 1로 표현되는 화합물은 그의 분자 내에 아민 구조를 갖는 다관능성 폴리올 또는 말단 아미노 화합물을 나타낸다. n이 1 이상 4 이하를 나타내는 경우, 즉, 화합물이 반응성 관능기로서 4개 이상 7개 이하의 히드록실 기 또는 아미노기를 갖는 구조를 갖는 경우, 우레탄 기 또는 우레아 기를 기재로 하는 가교 구조가 만족스럽게 형성되기 때문에, 화합물의 미시적인 경도가 증가한다. 그 결과, 토너의 양호한 롤링성이 유지될 수 있다.

다음으로, 본 발명의 발명자들이 수행한 연구에 따르면, 화학식 1로 표현되는 화합물의 히드록실 기 또는 아미노 기의 수가 4개 이상 7개 이하일 때 그 효과가 나타난다. 따라서, 화학식 1로 표현되는 화합물의 말단 관능기의 수는 단지 적어도 4일 필요가 있고, 다른 기가 알킬 기로 치환된 경우에도 동일한 효과가 수득된다.

화학식 1에서, R³은 각각 독립적으로 하기(a) 내지(c)로 구성된 군으로부터 선택된 기를 나타낸다:

(a) 2개 이상 8개 이하 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기,

(b) 2개 이상 8개 이하 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기, 및

(c) 화학식 2로 표현되는 기.

R³이 히드록시알킬 기를 나타내는 경우, 그의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 1개 이상 8개 이하이며, R³이 아미노알킬 기를 나타내는 경우, 그의 탄소 원자의 수는 바람직하게는 2개 이상 8개 이하인데, 그 이유는 우레탄 또는 우레아 기를 기재로 하는 가교 구조가 쉽게 형성되기 때문이다.

화학식 2는 그의 말단이 히드록실 기인 기를 나타내며, 그 기는 소위 에테르 반복 단위를 갖는다. R³이 화학식 2로 표현되는 기를 나타내는 경우에도 마찬가지로, 동일한 이유로 인해서, R⁵가 2개 이상 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고, 에테르 반복수 m이 2 이상 3 이하를 나타내는 것이 바람직하다.

<화학식 2>

화학식 1에서, R⁴는 바람직하게는 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타낸다. 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기의 경우, 토너 캐리어의 대전성이 개선된다. 이는 아마도 R⁴가 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내는 경우, 화합물의 분자가 적당한 크기이기 때문에, 이소시아네이트와의 반응 시 그의 분산성이 양호해지기 때문일 것이다.

화학식 1로 표현되는 화합물 중에서, 화학식 3으로 표현되는 화합물이 바람직하다. 즉, 화학식 1에서, n이 1 또는 2를 나타내고, R³이 각각 독립적으로 2개 또는 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고, R⁴가 2개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내는 것이 특히 바람직하다.

화학식 3으로부터 유래된 일부 구조를 포함하는 우레탄 수지가 특히 바람직한데, 그 이유는 관능기 값(5관능성), 및 우레탄 기들 간의 거리가 가장 적합한 범위 내에 포함되기 때문에, 규제부에서 토너의 롤링성이 양호해지기 때문이다.

[화학식 3]

화학식 3에서, n은 1 또는 2를 나타내고, R⁶은 각각 독립적으로 2개 또는 3개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고, R⁷은 2개의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타낸다.

본 발명에서, R³이(a) 2개 이상 8개 이하 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기, 또는(c) 화학식 2로 표현되는 기인 경우, 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 형성된 구조는 화학식 1의 말단에 우레탄 기를 갖는 구조가 된다는 것을 주목해야 한다.

또한, R³이(b) 1개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기 인 경우, 그 구조는 화학식 1의 말단에 우레아 기를 갖는 구조가 된다.

표면 층(4)는 바람직하게는 도전성을 갖는다. 도전성을 부여하는 방법은 예를 들어, 이온 도전제 또는 도전성 미립자의 첨가이다. 이들 중에서, 저비용으로 입수가능하고, 환경으로 인한 저항의 변동이 작은 도전성 미립자가 적합하게 사용되고, 도전성-부여 특성 및 보강 특성(reinforcing property)의 관점에서 카본 블랙이 특히 바람직하다. 도전성 미립자의 특성과 관련하여, 18 nm 이상 50 nm 이하의 1차 입경 및 50 mL/100 g 이상 160 mL/100 g 이하의 DBP 오일 흡수도를 갖는 카본 블랙이 바람직한데, 그 이유는 그의 도전성, 경도 및 분산성 간의 균형이 양호하기 때문이다. 도전성 미립자의 함량은 표면 층을 형성하는 수지 성분 100 질량부에 대해서 바람직하게는 10 질량％ 이상 30 질량％ 이하이다.

토너 캐리어가 표면 조도(surface roughness)를 갖는 것이 필요한 경우, 조도 제어를 위한 미립자를 표면 층(4)에 첨가할 수 있다. 조도 제어를 위한 미립자는 바람직하게는 3 내지 20μm의 부피 평균 입경을 갖는다. 또한, 표면 층에 첨가되는 입자의 첨가량은 표면 층의 수지 고체 함량 100 중량부에 대해서 바람직하게는 1 내지 50 질량부이다. 폴리우레탄 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리에테르 수지, 폴리아미드 수지, 및 아크릴 수지, 또는 페놀 수지의 미립자를 조도 제어를 위한 미립자로서 사용할 수 있다.

표면 층(4)의 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 예를 들어, 페인트를 사용한 분무 코팅, 침지 코팅 또는 롤 코팅이다. 표면 층을 형성하는 방법으로서, 일본 특허 출원 공개 번호 S57-5047에 기재된 바와 같은 침지 탱크의 상단부로부터 페인트를 오버플로우시키는 것을 포함하는 침지 코팅 방법이 단순하고, 제조 안정성이 우수하다.

다음으로, 본 발명의 현상 장치를 도면을 참고로 상세히 설명하지만, 본 발명은 이에 제한되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 현상 장치의 예를 도시한 단면 도식도이다. 또한, 도 3은 본 발명의 현상 장치가 탑재된 화상 형성 장치의 예를 도시한 단면 도식도이다.

도 2 및/또는 도3에서, 정전 잠상이 형성된 상 캐리어로서의 정전 잠상 담지 부재(5)가 화살표 R1로 표시된 방향으로 회전한다. 토너 캐리어(7)가 화살표 R2로 표시된 방향으로 회전하여, 토너 캐리어(7) 및 정전 잠상 담지 부재(5)가 서로에 대향하는 현상 영역에 토너(17)를 운반한다. 또한, 토너-공급 부재(8)가 토너 캐리어와 접촉되어 있으며, 화살표 R3으로 표시된 방향으로 회전하여 토너 캐리어의 표면에 토너(17)를 공급한다.

정전 잠상 담지 부재(5)이 주위에는 예를 들어, 대전 롤러(6), 전사 부재(전사 롤러)(10), 정착 디바이스(11) 및 픽업 롤러(12)가 제공되어 있다. 정전 잠상 담지 부재(5)는 대전 롤러(6)에 의해 대전된다. 이어서, 정전 잠상 담지 부재(5)를 레이저 발생기(상 노광 유닛)(14)로부터의 레이저 광(상 노광 광)을 사용하여 조사함으로써 노광(상 노광)이 수행되어, 목적하는 상에 상응하는 정전 잠상이 형성된다. 정전 잠상 담지 부재(5) 상의 정전 잠상이 현상 디바이스(9)에서 토너로 현상되어 토너 상을 제공한다. 토너 상은 전사재를 통해서 정전 잠상 담지 부재(5)와 인접한 전사 부재(전사 롤러)(10)에 의해 전사재(종이)(13) 상에 전사된다. 전사재 상의 토너 상의 전사는 중간 전사 부재를 통해서 수행될 수 있다. 토너 상이 장착된 전사재(종이)(13)은 상을 전사재(종이)(13) 상에 정착시키는 정착 디바이스(11)로 운반된다.

본 발명의 현상 장치에서 대전 단계에서, 정전 잠상 담지 부재와 대전 롤러가 서로 접촉되어, 인접부를 형성하고, 소정의 대전 바이어스가 대전 롤러에 인가되어 정전 잠상 담지 부재의 표면을 소정의 극성을 갖는 소정의 전위로 대전시키는 그러한 접촉 대전 장치를 사용하는 것이 바람직하다. 상기와 같이 접촉 대전을 수행하는 경우, 안정하고 균일한 대전이 수행될 수 있고, 오존의 발생이 감소될 수 있다. 또한, 정전 잠상 담지 부재와의 접촉이 균일하게 유지되고, 균일한 대전한 대전이 수행될 수 있기 위해서, 정전 잠상 담지 부재와 동일한 방향으로 회전하는 대전 롤러가 보다 바람직하게 사용된다.

대전 롤러의 사용 시 바람직한 공정 조건은 예를 들어, 직류 전압 또는 직류 전압에 교류 전압을 중첩함으로써 수득된 전압을 4.9 N/m 이상 490.0 N/m 이하의 대전 롤러의 인접 압력에서 인가하는 것이다.

교류 전압이 0.5 kVpp 이상 5.0 kVpp 이하의 피크-대-피크(peak-to-peak) 전압, 및 50 Hz 이상 5 kHz 이하의 교류 주파수를 갖고, 직류 전압이 400 V 이상 1700 V 이하의 전압 절대값을 갖는 것이 바람직하다.

대전 롤러를 위한 물질로서의 탄성 물질로서, 예를 들어, 에틸렌-프로필렌-디엔 폴리에틸렌(EPDM), 우레탄, 부타디엔-아크릴로니트릴 고무(NBR), 실리콘 고무, 또는 이소프렌 고무 중에 저항 조정을 위한 도전성 재료, 예컨대 카본 블랙 또는 산화 금속을 분산시킴으로써 수득된 고무 물질; 및 그들의 발포 생성물이 있다. 그러나, 이러한 물질은 이것으로 제한되지 않는다. 또한, 도전성 재료를 분산시키지 않거나, 또는 도전성 재료와 조합하여 이온 도전성 재료를 사용함으로써 저항 조정을 수행할 수 있다.

또한, 대전 롤러에서 사용되는 만드렐은 예를 들어, 알루미늄 또는 SUS이다. 대전 롤러는 탄성에 대항하여 소정의 압력으로 정전 잠상 담지 부재로서 대전된 부재와 압착 접촉되어 있도록 배치된다. 따라서, 대전 롤러와 정전 잠상 담지 부재 사이에 인접부로서 대전 인접부가 형성된다.

다음으로, 본 발명의 현상 장치에서 바람직하게 적용되는 접촉 전사 단계를 구체적으로 설명한다. 접촉 전사 단계에서, 정전 잠상 담지 부재가 기록 매체를 통해서 토너와 극성이 반대인 전압이 인가된 전사 부재와 인접하면서, 토너 상이 기록 매체 상에 정전기적으로 전사된다. 전사 부재의 인접 압력은 선형 압력으로 바람직하게는 2.9 N/m 이상, 보다 바람직하게는 19.6 N/m 이상이다. 인접 압력으로서의 선형 압력이 2.9 N/m 미만인 경우, 기록 매체의 운반 변화 또는 전사 실패가 발생하기 쉽다.

본 발명에서, 토너-규제 부재가 바람직하게는 토너를 통해서 토너 캐리어에 인접하여 토너 캐리어 상의 토너 층의 두께를 규제한다. 이러한 구성에서, 포그가 없는 고품질의 상이 수득될 수 있다. 토너 캐리어와 인접한 토너-규제 부재는 일반적으로는 규제 블레이드이고, 블레이드는 마찬가지로 본 발명에서 적합하게 사용된다.

고무 탄성체, 예컨대 실리콘 고무, 우레탄 고무, 또는 NBR, 합성 수지 탄성체, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 또는 금속 탄성체, 예컨대 인 청동 플레이트 또는 SUS 플레이트가 규제 블레이드로서 사용될 수 있고, 이들의 2종 이상의 복합물이 또한 허용된다. 추가로, 토너의 대전성을 제어할 목적으로, 토너 캐리어와 인접한 지지체의 부분과 접촉하도록, 대전 제어 물질, 예컨대 수지, 고무, 산화금속 또는 금속을 탄성 지지체, 예컨대 고무, 합성 수지, 또는 금속 탄성체에 부착함으로써 수득된 생성물을 사용할 수 있다. 이들 중에서, 토너 캐리어와 인접한 탄성체의 부분과 접촉하도록, 수지 또는 고무를 금속 탄성체에 부착함으로써 수득된 생성물이 특히 바람직하다.

금속 탄성체에 부착된 부재를 위한 물질은 바람직하게는 양극으로 쉽게 대전되는 물질, 예컨대 우레탄 고무, 우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 또는 나일론 수지이다.

규제 블레이드의 상부 측면부 부분으로서의 기저부는 현상 디바이스 측 상에 고정되어 유지되고, 그의 하부 측면부 부분은 블레이드의 탄성력에 대항하여 토너 캐리어의 순방향 또는 역방향으로 굴곡진 상태(curved state)로 적당한 탄성 압력으로 토너 캐리어의 표면과 인접한다.

규제 블레이드와 토너 캐리어 간의 인접 압력은 토너 캐리어의 모선 방향에서의 선형 압력으로 바람직하게는 1.30 N/m 이상 245.0 N/m 이하, 보다 바람직하게는 4.9 N/m 이상 118.0 N/m 이하인 것이 효과적이다. 인접 압력이 1.30 N/m 미만인 경우, 토너를 균일하게 적용하기가 어려우며, 이는 포그 또는 산란의 원인이 되기 쉽다. 인접 압력이 245.0 N/m를 초과하는 경우, 큰 압력이 토너에 적용되기 때문에, 토너의 열화가 발생되기 쉽다.

토너 캐리어 상의 토너 층의 양은 바람직하게는 2.0 g/m² 이상 15.0 g/m² 이하, 보다 바람직하게는 3.0 g/m² 이상 14.0 g/m² 이하이다.

토너 캐리어 상의 토너의 양이 2.0 g/m² 미만인 경우, 충분한 상 밀도가 수득되기 어렵다.

다른 한편, 토너 캐리어 상의 토너의 양이 15.0 g/m²를 초과하는 경우, 규제 실패가 발생하기 쉽다. 또한, 토너의 균일한 대전성이 손상되기 쉬워서, 포그 증가의 원인이 된다.

본 발명에서, 토너 캐리어 상의 토너의 양은 토너 캐리어의 표면 조도(Ra), 규제 블레이드의 자유 길이, 및 규제 블레이드의 인접 압력을 변화시킴으로써 임의로 변화될 수 있음을 주목해야 한다.

토너 캐리어 상의 토너의 양은 하기에 설명된 바와 같이 측정된다. 6.5 mm의 외경을 갖는 석션 입구 상에 팀블(thimble)을 장착한다. 생성물을 클리너에 부착하고, 팀블을 흡입하면서 토너 캐리어 상의 토너를 석션한다. 석션된 토너의 양(g)을 석션 면적(m²)으로 나눔으로써 수득된 값을 토너 캐리어 상의 토너의 양으로서 간주한다.

본 발명에서, 토너를 보유하는 토너 캐리어의 외경은 바람직하게는 8.0 mm 이상 14.0 mm 이하이다. 현상 장치의 크기가 감소될 수 있다는 관점에서, 토너 캐리어의 외경은 가능한 작은 것이 바람직하다. 그러나, 외경이 감소함에 따라서, 현상 장치의 현상성이 저하되기 쉽고, 포그가 악화되는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 토너 캐리어 및 토너에서, 크기 감소와 포그의 억제 간의 양립성이 성취될 수 있기 위해서, 토너 캐리어의 외경은 바람직하게는 8.0 mm 이상 14.0 mm 이하이다.

본 발명에서 사용되는 토너 캐리어의 표면 조도는 JIS B 0601:1994 "표면 조도"의 표준에서 중심선 평균 조도 Ra가 바람직하게는 0.3μm 이상 5.0μm 이하, 보다 바람직하게는 0.5μm 이상 4.5μm 이하의 범위에 포함된다.

Ra가 0.3μm 이상 5.0μm 이하인 경우, 토너의 운반량이 충분하게 수득되고, 토너 캐리어 상의 토너의 양이 쉽게 규제되기 때문에, 규제 실패가 거의 발생하지 않는다. 또한, 토너의 대전량이 쉽게 균일해진다.

JIS B 0601:1994 "표면 조도"의 표준에서 토너 캐리어의 표면의 중심선 평균 조도 Ra는 코사카 래보레이토리 엘티디.(Kosaka Laboratory Ltd.)에 의해 제조된 SURFCORDER SE-3500을 사용하여 측정된다. 9개 지점(축 방향으로 일정한 간격으로 찍은 3개의 지점의 각 지점에 대해 원주 방향으로 3개의 지점)을 컷오프 0.8 mm, 평가 길이 4 mm, 및 공급 속도 0.5 mm/s의 측정 조건 하의 측정에 적용하고, 측정된 9개의 값의 평균을 계산하였다.

본 발명에서 토너 캐리어의 표면 조도는 예를 들어, 토너 캐리어의 표면 층의 연마 상태를 변화시키거나 또는 구형 탄소 입자, 탄소 미립자, 흑연, 수지 미립자 등을 첨가함으로써 그 범위 내에 포함되게 할 수 있다.

본 발명에서, 현상 단계는 바람직하게는 토너 캐리어에 현상 바이어스를 인가하여 토너가 정전 잠상 담지 부재 상의 정전 잠상을 전사하여 토너 상을 형성하는 단계이고, 인가된 현상 바이어스는 직류 전압일 수 있거나 또는 직류 전압 상에 교번 전계를 중첩시킴으로써 수득된 전압일 수 있다.

정현파(sinusoidal wave), 구형파(rectangular wave), 삼각파(triangular wave) 등이 교번 전계의 파형으로서 적절하게 사용될 수 있다. 직류 전원을 주기적으로 온 및 오프함으로써 형성된 펄스파가 또한 허용된다. 상기에 설명된 바와 같이, 전압 값이 주기적으로 변하는 바이어스가 교번 전계의 파형으로서 사용될 수 있다.

본 발명에서 임의의 토너-공급 부재를 이용하지 않고 자성에 의해 토너가 운반되는 그러한 시스템을 사용하는 경우, 토너 캐리어 내에 자석을 배치할 필요가 있다(도 4의 부호(19)). 이 경우, 토너 캐리어는 바람직하게는 그 내부에 다수의 자극(magnetic pole)을 갖는 고정된 자석을 가지며, 자석은 바람직하게는 3 이상 10 이하의 자극을 갖는다.

본 발명에서, 대전 유닛이 정전 잠상 담지 부재의 표면을 대전시킬 때 정전 잠상 담지 부재의 표면의 전위(V1)와, 정전 잠상이 현상될 때 토너 캐리어에 인가되는 직류 전압(V2) 간의 차의 절대값(|V1-V2|)은, 바람직하게는 200 V 이상 600 V 이하이다.

|V1-V2|와 회수성 간에 상관 관계가 존재하며, |V1-V2|가 증가함에 따라서, 잔여 토너의 회수성이 개선된다. 따라서, |V1-V2|는 바람직하게는 200 V 이상이다. 다른 한편, |V1-V2|가 600 V를 초과하는 경우, 특히 고온 및 다습 환경에서 포그가 악화되는 경향이 있다. 따라서, 본 발명에서, |V1-V2|는 바람직하게는 200 V 이상 600 V 이하이다.

본 발명에서 |V1-V2|에 대한 값 [V]와 관련하여, 저온 및 저습 환경(15℃, 10％RH)에서의 값 [V]는 바람직하게는 고온 및 다습 환경(32.5℃, 80％RH)에서의 값 [V]보다 100 V 이상 크다. 상기에서 설명된 바와 같이, 저온 및 저습 환경에서 잔여 토너의 회수성은 |V1-V2|가 증가함에 따라서 개선된다. 다른 한편, 고온 및 다습 환경에서, 포그는 |V1-V2|가 증가함에 따라서 악화되는 경향이 있다. 따라서, 저온 및 저습 환경에서 |V1-V2|에 대한 값 [V]는 매우 바람직하게는 고온 및 다습 환경에서 |V1-V2|에 대한 값 [V]보다 100 V 이상 높게 설정되는데, 그 이유는 이러한 설정에서 회수성과 포그 억제 간의 높은 수준의 양립성이 성취될 수 있기 때문이다.

다음으로, 본 발명에서 사용되는 토너와 관련된 다양한 물성의 측정 방법을 설명한다.

<자성 토너의 평균 입경 및 입자 크기 분포>

토너의 중량 평균 입경(D4)을 하기 방식으로 계산한다. 측정 장치로서, 100μm의 조리개 튜브가 제공된 공극 전기 저항 방법을 기초로 하는 정밀 입자 크기 분포 측정 장치 "쿨터 카운터 멀티사이저(Coulter Counter Multisizer) 3"(상표, 베크만 쿨터, 인크(Beckman Coulter, Inc.) 제품)을 사용한다. 측정 조건 설정 및 측정 데이터 분석을 위해서, 장치 "베크만 쿨터 멀티사이저 3 버전 3.51"(베크만 쿨터, 인크 제품)에 포함된 전용 소프트 웨어를 사용한다. 측정은 실효 측정 채널 설정수 25,000에서 수행한다.

시약 등급 염화나트륨을 이온 교환수 중에 1 질량％의 농도를 갖도록 용해시킴으로써 제조된 전해질 수용액, 예를 들어, "ISOTON II"(베크만 쿨터, 인크 제품)를 측정에서 사용할 수 있다.

측정 및 분석 이전에 전용 소프트웨어를 하기에 설명된 바와 같이 설정했다는 것을 주목해야 한다.

전용 소프트웨어의 "표준 측정 방법(SOM)을 변경함" 화면에서, 컨트롤 모드의 총 카운트 수를 50,000개 입자로 설정하고, 측정 횟수를 1회로 설정하고, "각각 10.0μm의 입경을 갖는 표준 입자"(베크만 쿨터, 인크 제품)를 사용하여 수득된 값을 Kd 값으로서 설정한다. "한계/노이즈 수준 측정 버튼"을 눌러서 한계 및 노이즈 수준을 자동 설정한다. 또한, 전류를 1600μA로 설정하고, 게인을 2로 설정하고, 전해질 용액을 ISOTON II로 설정하고 "측정 후 조리개 튜브 플러시(flush)"에 관련된 체크 박스에 체크한다.

전용 소프트웨어의 "펄스에서 입경으로의 전환을 위한 설정" 화면에서, 빈(bin) 간격을 대수 입경으로 설정하고, 입경 빈의 수를 256으로 설정하고, 입경 범위를 2μm 내지 60μm 범위로 설정한다.

구체적인 측정 방법은 하기에 설명된 바와 같다.

(1) 멀티사이저 3의 전용 유리로 제조된 250 mL 둥근 바닥 비커에 전해질 수용액 200 mL를 충전시킨다. 비커를 샘플 스탠드에 고정시키고, 비커 내의 전해질 수용액을 교반기 막대를 사용하여 24 회전/초로 반시계 방향으로 교반한다. 이어서, 전용 소프트웨어의 "조리개 플러시" 기능에 의해 조리개 튜브의 오염 및 방울을 제거한다.

(2) 유리로 제조된 100 mL의 편평한 바닥 비커에 전해질 수용액 30 mL를 충전시킨다. "컨테미논(Contaminon) N"(비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 유기 빌더(builder)로 형성되고, pH 7인 정밀 측정 디바이스를 세척하기 위한 중성 세제 10 질량％ 수용액, 와코 퓨어 케미컬 인더스트리즈. 엘티디.(Wako Pure Chemical Industries, Ltd.) 제품)을 이온 교환수로 3 질량배 희석함으로써 제조된 희석 용액 0.3 mL를 분산제로서 전해질 수용액에 첨가한다.

(3) 각각 50 kHz의 진동 주파수를 갖는 2개의 오실레이터가 위상이 180°차이 나도록 설정되고, 120 W의 전기 출력을 갖는 초음파 분산 유닛 "울트라소닉 디스펜션 시스템 테토라(Ultrasonic Dispension System Tetora) 150"을 준비한다. 초음파 분산 유닛의 수조에 3.3 L의 이온 교환수를 충전시킨다. 수조 중에 컨테미논 N을 2 mL 충전시킨다.

(4) 상기(2)의 비커를 초음파 분산 유닛의 비커 고정 구멍에 넣고, 초음파 분산 유닛을 작동한다. 이어서, 비커 내의 전해질 수용액의 액체 수준이 가능한 완전한 양으로 초음파 분산 유닛으로부터의 초음파와 공명될 수 있게 하기 위해서, 비커의 높이 위치를 조정한다.

(5) 상기(4)의 비커 내의 전해질 수용액을 초음파로 조사한 상태로, 비커 내의 전해질 수용액 중에 10 mg의 토너를 서서히 첨가하고, 분산시킨다. 이어서, 초음파 분산 처리를 60초 동안 추가로 계속한다. 초음파 분산시에는 수조의 수온이 10℃ 이상 40℃ 이하가 되도록 적절히 조정된다는 것을 주목해야 한다.

(6) 샘플 스탠드에 설치된 상기(1)의 둥근 바닥 비커에 피펫을 사용하여 토너가 분산된 상기(5)의 전해질 수용액을 적가하여 측정된 토너의 농도가 5％가 되도록 조정한다. 이어서, 50,000개 입자의 입경이 측정될 때까지 측정을 수행한다.

(7) 측정 데이터를 장치와 함께 포함된 전용 소프트웨어로 분석하고, 중량 평균 입경(D4) 및 수 평균 입경(D1)을 계산한다.

<토너의 다공도 측정>

다공도=((진 밀도-탭 밀도)/진 밀도)×100

진 밀도 및 탭 밀도의 측정 방법을 하기에 설명한다.

(진 밀도의 측정)

토너의 진 밀도는 토너 5.0 g을 정밀하게 칭량한 후 시마주 코퍼레이션(Shimadzu Corporation)에서 제조된 건식 자동 덴시메터(densimeter) "아쿠피크(Accupyc) 1330"을 사용하여 측정한다.

(탭 밀도의 측정)

호소카와 마이크론 코퍼레이션(Hosokawa Micron Corporation)에서 제조된 분말 시험기 및 상기 분말 시험기에 포함된 용기를 사용하여, 분말 시험기의 설명서의 절차에 따라서 측정을 수행한다. 즉, 분말 시험기의 측정 컵(내부 부피: V cm³)에 토너를 넣고, 탭핑한다. 탭핑 후, 여분의 토너를 블레이드를 사용하여 제거하고, 용기 내의 토너의 중량(W g)을 측정하고, 다음 수학식에 의해 그의 탭 밀도를 수득할 수 있다. 탭 횟수는 600회로 설정되는 것을 주목해야 한다.

탭 밀도=W/V(g/cm³)

이하에서, 본 발명을 제조 실시예 및 실시예에 의해 보다 구체적으로 설명하지만, 실시예는 본 발명을 제한하려는 의미가 아니다. 하기 제제 모두 각각에서 용어 "부(들)"는 "질량부(들)"를 의미한다는 것을 주목해야 한다.

(기재(2)의 제조)

기재(2)로서, SUS304로 제조되고 6 mm의 직경을 갖는 만드렐 상에 프라이머(상표명: DY35-051; 다우 코닝 토레이 코., 엘티디.(Dow Corning Toray Co., Ltd.) 제품)를 도포하고, 베이킹함으로써 수득된 생성물을 제조하였다.

(탄성 롤러의 제조)

상기에서 제조된 기재(2)를 금형에 넣고, 하기 물질을 혼합하여 수득된 부가형 실리콘 고무 조성물을 금형에 형성된 캐비티에 부었다.

·액체 실리콘 고무 물질(상표명: SE 6724 A/B; 다우 코닝 토레이 코., 엘티디. 제품): 100 질량부

·카본 블랙(상표명: TOKABLACK #4300; 토카이 카본 코., 엘티디.(Tokai Carbon Co., Ltd.) 제품): 15 질량부

·내열성 부여제로서의 실리카 분말: 0.2 질량부

·백금 촉매: 0.1 질량부

하기 표 1에 기재된 물질을 혼합함으로써 수득된 부가형 실리콘 고무 조성물을 금형에 형성된 캐비티에 부었다. 이어서, 금형을 가열하여 가황하고, 실리콘 고무를 150℃의 온도에서 15분 동안 경화시켰다. 주변 면 상에 경화된 실리콘 고무 층이 형성된 기재를 금형으로부터 제거한 후, 기재를 180℃의 온도에서 1시간 동안 추가로 가열하여 실리콘 고무 층의 경화 반응을 완결시켰다. 따라서, 기재(2)의 외주 상에 12 mm의 직경을 갖는 실리콘 고무 탄성 층이 형성된 탄성 롤러 D-1을 제조하였다.

(표면 층(4)의 제조)

본 발명의 폴리우레탄 표면 층을 수득하기 위한 합성 실시예를 하기에 설명한다.

(이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-1의 합성)

질소 분위기 하에서, 폴리프로필렌 글리콜계 폴리올(상표명: EXCENOL 4030; 아사히 글래스 코., 엘티디.(ASAHI GLASS CO., LTD.) 제품) 100.0 g을 반응 용기의 온도를 65℃로 유지시키면서, 반응 용기 내의 톨릴렌 디이소시아네이트(TDI)(COSMONATE T80; 미츠이 케미컬 잉크(Mitsui Chemicals, Inc.)) 17.7 질량부에 서서히 적가하였다. 적가를 완결한 후, 혼합물을 65℃의 온도에서 2시간 동안 반응시켰다. 생성된 반응 혼합물을 실온으로 냉각하여 3.8 중량％의 이소시아네이트 기 함량을 갖는 이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-1을 제공하였다.

(이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-2의 합성)

질소 분위기 하에서, 부틸렌 아디페이트계 폴리올(상표명: NIPPOLAN 4010; 니폰 폴리우레탄 인더스트리 코., 엘티디.(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.) 제품) 100.0 g을 반응 용기의 온도를 65℃로 유지시키면서, 반응 용기 내의 중합체 MDI(상표명: MILLIONATE MR; 니폰 폴리우레탄 인더스트리 코., 엘티디. 제품) 33.8 질량부에 서서히 적가하였다. 적가를 완결한 후, 혼합물을 65℃의 온도에서 2시간 동안 반응시켰다. 생성된 반응 혼합물을 실온으로 냉각하여 4.3 중량％의 이소시아네이트 기 함량을 갖는 이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-2를 제공하였다.

(아미노 화합물(화학식 1로 표현되는 화합물)의 합성)

(아미노 화합물 B-1의 합성)

교반 장치, 온도 게이지, 환류 튜브, 적가 장치, 및 온도-조정 장치가 탑재된 반응 용기에서, 에틸렌디아민 100.0 질량부(1.67 mol) 및 순수한 물 100 질량부를 교반하면서 40℃로 가온하였다. 다음으로, 반응 온도를 40℃ 이하로 유지시키면서, 프로필렌 옥시드 425.3 질량부(7.35 mol)를 30분에 걸쳐서 서서히 적가하였다. 1시간 동안 혼합물을 추가로 교반하여 반응을 수행하였다. 이에 따라서, 반응 혼합물을 수득하였다. 생성된 반응 혼합물을 감압 하에서 가열하여 물을 증류하였다. 이에 따라서, 아미노 화합물 B-1 426 g을 수득하였다.

(아미노 화합물 B-2의 합성)

프로필렌 옥시드의 블렌딩 양 및 반응 시간을 하기 표 1에 나타낸 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 아미노 화합물 B-1의 합성 실시예에서와 동일한 방식으로 아미노 화합물 B-2를 수득하였다.

(아미노 화합물 B-3의 합성)

교반 장치, 온도 게이지, 적가 장치, 및 온도-조정 장치가 탑재된 반응 용기에서, 디에틸렌트리아민 100.0 질량부(0.97 mol) 및 에탄올 100 질량부를 교반하면서 40℃로 가온하였다. 다음으로, 반응 온도를 60℃ 이하로 유지시키면서, 에틸렌 옥시드 235.0 질량부(5.34 mol)를 30분에 걸쳐서 서서히 적가하였다. 1시간 동안 혼합물을 추가로 교반하여 반응을 수행하였다. 이에 따라서, 반응 혼합물을 수득하였다. 생성된 반응 혼합물을 감압 하에서 가열하여 에탄올을 증류하였다. 이에 따라서, 아미노 화합물 B-3 276 g을 수득하였다.

(아미노 화합물 B-4의 합성)

에틸렌 옥시드를 2-메틸-테트라히드로푸란으로 변경하고, 그의 블렌딩 양 및 반응 시간을 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 아미노 화합물 B-3의 합성 실시예에서와 동일한 방식으로 아미노 화합물 B-4를 수득하였다.

(아미노 화합물 B-5의 합성)

교반 장치, 온도 게이지, 환류 튜브, 적가 장치, 및 온도-조정 장치가 탑재된 반응 용기에서, 테트라에틸렌펜타아민 100.0 질량부(0.53 mol) 및 에탄올 100 질량부를 교반하면서 40℃로 가온하였다. 다음으로, 반응 온도를 40℃ 이하로 유지시키면서, 8-브로모-1-옥탄올 851.5 질량부(4.08 mol)를 30분에 걸쳐서 서서히 적가하였다. 1.5시간 동안 혼합물을 추가로 교반하여 반응을 수행하였다. 이에 따라서, 반응 혼합물을 수득하였다. 생성된 반응 혼합물을 감압 하에서 가열하여 에탄올을 증류하였다. 이에 따라서, 아미노 화합물 B-5 1,288 g을 수득하였다.

(아미노 화합물 B-6의 합성)

교반 장치, 온도 게이지, 환류 튜브, 적가 장치, 및 온도-조정 장치가 탑재된 반응 용기에서, 부틸렌디아민 100.0 질량부(1.14 mol) 및 에탄올 100 질량부를 교반하면서 40℃로 가온하였다. 다음으로, 반응 온도를 40℃ 이하로 유지시키면서, 에틸렌이민 215.0 질량부(5.02 mol)를 30분에 걸쳐서 서서히 적가하였다. 1시간 동안 혼합물을 추가로 교반하여 반응을 수행하였다. 이에 따라서, 반응 혼합물을 수득하였다. 생성된 반응 혼합물을 감압 하에서 가열하여 에탄올을 증류하였다. 이에 따라서, 아미노 화합물 B-6 216 g을 수득하였다.

(아미노 화합물 B-7의 합성)

에틸렌이민을 8-브로모-1-아미노옥탄으로 변경하고, 그의 블렌딩 양을 표 1에 기재된 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 아미노 화합물 B-6의 합성 실시예에서와 동일한 방식으로 아미노 화합물 B-7을 수득하였다.

표 2는 생성된 아미노 화합물의 구조를 나타낸다. 표에서, n은 화학식 1로 표현되는 아미노 구조 단위의 반복수를 나타내고, m은 R³이 화학식 2로 표현되는 경우 에테르 반복수를 나타낸다. 또한, 표에서 "기의 수" 컬럼은 각각의 아미노 화합물 한 분자 내의 말단 히드록실 기 또는 말단 아미노 기의 수를 나타낸다.

<화학식 1>

<화학식 2>

<토너 캐리어 1의 제조>

표면 층(4)을 위한 물질로서, 이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-1 617.9 질량부, 아미노 화합물 B-1 34.2 질량부, 카본 블랙(상표명: MA230; 미츠비시 케미컬 코퍼레이션(Mitsubishi Chemical Corporation) 제품) 117.4 질량부 및 우레탄 수지 미립자(상표명: ART PEARL C-400; 네가미 케미컬 인더스트리얼 코., 엘티디.(Negami Chemical Industrial Co., Ltd.) 제품) 130.4 질량부를 교반하고, 혼합하였다.

다음으로, 총 고체 함량비가 30 질량％가 되도록, 메틸 에틸 케톤(이하 "MEK"라 칭함)을 혼합물에 첨가하였다. 그 후, 내용물을 샌드 밀(sand mill)로 혼합하였다. 다음으로, MEK를 사용하여 혼합물의 점도를 10 내지 13 cps로 추가로 조정하였다. 이에 따라서, 표면 층 형성을 위한 페인트를 제조하였다.

먼저 제조된 탄성 롤러 D-1을 표면 층 형성을 위한 페인트 중에 침지하여 탄성 롤러 D-1의 탄성 층의 표면 상에 페인트의 코팅막을 형성하고, 건조하였다. 건조된 생성물을 150℃의 온도에서 1시간 동안 추가로 열 처리하여 탄성 층의 외주 상에 15μm의 두께를 갖는 표면 층을 제공하였다. 이에 따라서, 토너 캐리어 1을 제조하였다.

<토너 캐리어 2 내지 7의 제조>

표면 층(4)을 위한 물질로서 하기 표 3에 기재된 물질을 사용한 것을 제외하고는, 토너 캐리어 1의 제조에서와 동일한 방식으로 표면 층 형성을 위한 페인트를 각각 제조하였다. 이어서, 토너 캐리어 1의 제조에서와 동일한 방식으로 각각의 페인트를 탄성 롤러 D-1에 적용하고, 건조하고, 가열하여 토너 캐리어 2 내지 7을 각각 제조하였다.

<토너 캐리어 8의 제조>

표면 층(4)을 위한 물질로서, 이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-2 632.8 질량부, 펜타에리트리톨 19.5 질량부, 카본 블랙(상표명: MA230; 미츠비시 케미컬 코퍼레이션 제품) 117.4 질량부, 및 우레탄 수지 미립자(상표명: ART PEARL C-400; 네가미 케미컬 인더스트리얼 코., 엘티디. 제품) 130.5 질량부를 교반하고, 혼합하였다.

토너 캐리어 1의 제조에 따른 표면 층 형성을 위한 페인트의 제조 방법에서와 동일한 방식으로 후속 절차를 수행함으로써 토너 캐리어 8에 따른 표면 층 형성을 위한 페인트를 제조하였다. 탄성 롤러 D-1의 실리콘 고무 탄성 층의 표면에 표면 층 형성을 위한 페인트를 도포하고, 페인트를 건조하여 토너 캐리어 1의 제조에서와 동일한 방식으로 표면 층을 형성함으로써 토너 캐리어 8을 제조하였다.

<토너 캐리어 9의 제조>

표면 층(4)을 위한 물질로서, 이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-2 351.6 질량부, 폴리프로필렌 글리콜계 폴리올(상표명: EXCENOL 230; 아사히 글래스 코., 엘티디. 제품) 300.5 질량부, 카본 블랙(상표명: MA230; 미츠비시 케미컬 코퍼레이션 제품) 117.4 질량부, 및 우레탄 수지 미립자(상표명: ART PEARL C-400; 네가미 케미컬 인더스트리얼 코., 엘티디. 제품) 130.5 질량부를 교반하고, 혼합하였다.

토너 캐리어 1의 제조에 따른 표면 층 형성을 위한 페인트의 제조 방법에서와 동일한 방식으로 후속 절차를 수행함으로써 토너 캐리어 9에 따른 표면 층 형성을 위한 페인트를 제조하였다. 탄성 롤러 D-1의 실리콘 고무 탄성 층의 표면에 표면 층 형성을 위한 페인트를 도포하고, 페인트를 건조하여 토너 캐리어 1의 제조에서와 동일한 방식으로 표면 층을 형성함으로써 토너 캐리어 9를 제조하였다.

<자성 물질 1의 제조>

황산제일철 수용액 중에, 철 원자에 대해서 1.1 당량의 양의 가성 소다 용액, 철 원자에 대해서 인 원자와 관련하여 0.15 질량％에 상응하는 양의 P₂O₅, 및 철 원자에 대해서 규소 원자와 관련하여 0.50 질량％에 상응하는 양의 SiO₂를 혼합하여 수산화제일철을 함유하는 수용액을 제조하였다. 수용액의 pH를 7.5로 설정하고, 용액에 공기를 불어넣으면서, 85℃에서 산화 반응을 수행하였다. 이에 따라서, 시드 결정을 함유하는 슬러리 액체를 제조하였다.

다음으로, 본래 알칼리 양(가성 소다의 나트륨 성분)에 대해서 1.1 당량이되도록 황산제일철 수용액을 슬러리 액체에 첨가하였다. 그 후, 슬러리 액체를 pH 7.4로 유지시키고, 액체에 공기를 불어넣으면서 산화 반응을 진행시켰다. 이에 따라서, 자성 산화철을 함유하는 슬러리 액체를 수득하였다. 슬러리를 여과, 세척, 건조하고 파쇄(shredding) 처리하여 0.22μm의 부피 평균 입경(D3)을 갖는 자성 물질 1을 제공하였다.

<토너 1의 제조>

스티렌/n-부틸 아크릴레이트 공중합체(질량비: 76/24): 100.0 질량부

자성 물질 1: 100.0 질량부

폴리에틸렌 왁스(융점: 110℃): 3.0 질량부

모노아조 염료의 철 착물(호도가야 케미컬 코., 엘티디.에서 제조된 T-77): 2.0 질량부

물질을 블렌더로 혼합하고, 혼합물을 120℃로 가열된 2축 압출기로 용융 및 혼련하였다. 혼련된 생성물을 냉각하고, 이어서 햄머 밀(hammer mill)을 사용하여 거칠게 분쇄하였다. 거칠게 분쇄된 생성물을 제트 밀을 사용하여 미세하게 분쇄하고, 이어서 미세하게 분쇄된 생성물을 공기 분급하여 토너 입자 1을 제공하였다.

토너 입자 1 100 질량부, 100 nm의 수 평균 입경(D1)을 갖는 폴리메틸 아크릴레이트 미립자 0.1 질량부, 및 12 nm의 수 평균 입경(D1)을 갖는 실리카 미립자 1.2 질량부를 헨쉘 혼합기 FM10C(니폰 코크 앤드 엔지니어링 코., 엘티디.(NIPPON COKE & ENGINEERING CO., LTD.) 제품)에 적재하였다. 이어서, 내용물을 4,000 rpm으로 4분 동안 혼합하여 토너 1을 제공하였다. 생성된 토너 1은 중량 평균 입경(D4)이 11.2μm이고, 그의 수 평균 입경(D1)에 대한 그의 중량 평균 입경(D4)의 비 D4/D1가 1.22이고, 다공도가 53이었다. 표 4는 토너 1의 물성을 나타낸다.

<토너 2 내지 17의 제조>

사용된 토너 입자 및 첨가된 미립자를 표 4에 기재된 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 토너 1의 제조에서와 동일한 방식으로 토너 2 내지 17을 각각 수득하였다. 표 4는 토너 2 내지 17의 물성을 나타낸다.

물질을 용융, 혼련, 냉각한 후 미세 분쇄를 위한 조건, 및 공기 분급을 위한 조건을 변경한 것을 제외하고는, 토너 1의 제조에서와 동일한 방식으로 토너 입자 2 내지 5 및 7 내지 10 각각을 수득하였음을 주목해야 한다.

토너 입자 5를 하이브리다이저(hybridizer)(나라 머시너리 코., 엘티디.(NARA MACHINERY CO., LTD.) 제품)를 사용하여 6,000 rpm으로 3분 동안 처리하는 것을 2회 반복하여 토너 입자 6을 수득하였다.

토너 입자 상에 고온 공기를 불어넣도록 구성된 장치로서 METEORAINBOW(니폰 뉴매틱 엠에프지. 코., 엘티디.(Nippon Pneumatic Mfg. Co., Ltd.))를 사용하여 토너 입자 5의 표면 개질을 수행하여 토너 입자의 표면을 개질시킴으로써 토너 입자 11을 수득하였다. 표면 개질은 2 kg/hr의 원료-공급 속도, 700 L/min의 고온 공기 유량, 및 300℃의 방출된 고온 공기 온도의 조건 하에서 수행하였다.

<실시예 1>

(화상 형성 장치)

캐논 인크.(Canon Inc.)에서 제조된 프린터 LBP7700C를 재구성하여, 상 출력 평가에 사용하였다. 프린터를 하기와 같이 재구성하였다: 현상 장치의 토너-공급 부재를 도 2에 도시된 바와 같이 토너 캐리어에 대해서 반대 방향으로 회전하도록 재구성하고, 토너-공급 부재의 전압 인가를 중지하였다. 또한, 클리닝 블레이드를 제거하고, 토너 캐리어와 정전 잠상 담지 부재 사이의 인접부의 폭이 1.1 mm가 되도록 인접 압력을 조정하였다.

토너 1 100 그램을 상기에 기재된 바와 같이 재구성된 현상 장치에 적재하고, 생성물 및 토너 캐리어 2를 사용하여 현상 장치를 제조하였다. 제조된 현상 장치를 블랙 스테이션(black station)에 설치하였다.

다음으로, 고온 및 다습 환경(32.5℃, 80％RH)에서, 정전 잠상 담지 부재 상의 전위가 -600 V가 되도록 대전 부재에 직류 전압을 인가하였다. 또한, |V1-V2|가 300 V가 되도록 토너 캐리어에 -300 V의 직류 전압을 인가하면서 상 출력 시험을 수행하였다.

저온 및 저습 환경(15℃, 10％RH)에서, 정전 잠상 담지 부재 상의 전위가 -900 V가 되도록 대전 부재에 직류 전압을 인가하였다. 또한, |V1-V2|가 600 V가 되도록 토너 캐리어에 -300 V의 직류 전압을 인가하면서 상 출력 시험을 수행하였다.

상 출력 시험은 연속적으로 공급되는 3,000장의 종이 상의 상으로서 2％의 인쇄율을 갖는 수평선을 사용하여 수행하였음을 주목해야 한다.

그 결과, 클리너리스 시스템의 경우에도, 고온 및 다습 환경에서, 포그가 없고, 선명한 상이 수득되었고, 저온 및 저습 환경에서, 회수성이 양호하고, 회수 실패로부터 유발되는 클리너리스 고스트가 존재하지 않는 양호한 상이 수득될 수 있었다. 표 5는 평가 결과를 나타낸다.

본 발명의 실시예 및 비교 실시예에서 수행된 각각의 평가를 위한 방법 및 그에 대한 판단 기준을 하기에 설명한다.

<상 밀도>

상 밀도와 관련하여, 단색(soild) 상 부분을 형성하고, 단색 상의 밀도를 맥베트 반사 덴시토메터(Macbeth reflection densitometer)(그레택맥베트(GretagMacbeth) 제품)을 사용하여 측정하였다.

<포그>

흰색 상을 출력하여, 그 반사율을 도쿄 덴쇼쿠 코., 엘티디.(Tokyo Denshoku CO., LTD.)에서 제조된 REFLECTOMETER MODEL TC-6DS를 사용하여 측정하였다. 한편, 흰색 상을 형성하기 전의 전사지(일반 용지)의 반사율을 유사하게 측정하였다. 필터로서 녹색 필터를 사용하였다. 하기 수학식을 사용하여 흰색 상의 출력 전 및 후의 반사율로부터 포그를 계산하였다.

포그(반사율)(％) = 일반 용지의 반사율(％) - 흰색 상 샘플의 반사율(％)

포그에 대한 판단 기준은 하기에 설명된 바와 같음을 주목해야 한다.

A: 매우 양호한 수준(포그가 1.5％ 미만임)

B: 양호한 수준(포그가 1.5％ 이상 2.5％ 미만임)

C: 실용적으로 어떤 문제도 유발하지 않는 수준(포그가 2.5％ 이상 3.5％ 미만임)

D: 실용적으로 바람직하지 않은 수준(포그가 3.5％ 이상임)

<회수성>

회수성과 관련하여, 정전 잠상 담지 부재의 1주기(one round)에 상응하는 단색 흑색 상을 형성하고, 상을 전사 단계, 및 대전 단계에 통과시키고, 현상 영역 통과 전에 잔여 토너를 테이핑하고, 테이프의 밀도를 맥베트 반사 덴시토메터를 사용하여 측정하였다. 잔여 토너가 있는 테이프의 밀도에서 테이프 만의 밀도를 뺌으로써 회수 전 밀도를 측정하였다. 다음으로, 상을 전사 단계, 대전 단계, 및 현상 영역에 통과시키고, 다음 전사 단계 전에 영역에서 정전 잠상 담지 부재의 상부를 테이핑하고, 테이프의 밀도를 맥베트 반사 덴시토메터를 사용하여 측정하였다. 이렇게 측정된 정전 잠상 담지 부재 상의 밀도에서 테이프 만의 밀도를 뺌으로써 회수 후 밀도를 측정하였다.

하기에 기재된 바와 같이 회수 전 밀도 및 회수 후 밀도를 사용하여 회수성을 계산하였다.

회수성 = 1 -(회수 후 밀도/회수 전 밀도)

회수성에 대한 판단 기준은 하기에 설명된 바와 같음을 주목해야 한다.

A: 회수성이 0.95 이상임, 즉, 매우 양호함.

B: 회수성이 0.90 이상 0.95 미만임, 즉 양호함.

C: 회수성이 0.85 이상 0.90 미만임, 즉, 실용적으로 어떤 문제도 유발하지 않는 수준임.

<실시예 2 내지 22>

토너 및 토너 캐리어를 표 5에 기재된 바와 같이 조합하고, 표 5에 기재된 바와 같이 |V1-V2|를 설정하여 현상 장치를 제조함으로써 실시예 1에서와 동일한 방식으로 상 출력 평가를 각각 수행하였다. 그 결과, 모든 현상 장치 각각에서, 고온 및 다습 환경에서 포그는 실용적으로 어떤 문제도 유발하지 않는 수준 이상이었고, 저온 및 저습 환경에서 회수성은 앙호하였고, 회수 실패로부터 유발되는 클리너리스 고스트가 존재하지 않는 상을 수득할 수 있었다. 표 5는 평가 결과를 나타낸다.

<참고 실시예 1 내지 4>

토너 및 토너 캐리어를 표 5에 기재된 바와 같이 조합하고, 표 5에 기재된 바와 같이 |V1-V2|를 설정하여 현상 장치를 제조함으로써 실시예 1에서와 동일한 방식으로 상 출력 평가를 각각 수행하였다. 그 결과, 모든 현상 장치 각각에서, 고온 및 다습 환경에서의 포그 및 저온 및 저습 환경에서의 회수성은 각각 실용적으로 어떤 문제도 유발하지 않는 수준 이상이었다. 표 5는 평가 결과를 나타낸다.

<비교 실시예 1 및 2>

토너 및 토너 캐리어를 표 5에 기재된 바와 같이 조합하여 현상 장치를 각각 제조하였고, 각각의 현상 장치를 실시예 1에서와 동일한 방식으로 상 출력 평가에 적용하였다. 그 결과, 각각의 현상 장치에서, 저온 및 저습 환경에서 회수성의 결과는 실용적으로 어떤 문제도 유발하지 않는 정도였지만, 고온 및 다습 환경에서 포그가 불량하였다. 표 5는 평가 결과를 나타낸다.

<토너 캐리어 10의 제조>

(기재의 제조)

기재 2로서 10 mmφ(직경)의 외경 및 0.2μm의 산술 평균 조도 Ra를 갖는 알루미늄으로 제조된 연삭된(ground) 원통형 튜브 상에 프라이머(상표명: DY35-051; 다우 코닝 토레이 코., 엘티디. 제품)를 도포하고, 베이킹함으로써 수득된 생성물을 제조하였다.

(탄성 롤러의 제조)

상기에서 제조된 기재를 금형에 넣고, 하기 물질을 혼합함으로써 수득된 부가형 실리콘 고무를 다이에 형성된 캐비티에 부었다.

·카본 블랙(상표명: TOKABLACK #4300; 토카이 카본 코., 엘티디. 제품): 15 질량부

·내열성 부여제로서의 실리카 분말: 0.2 질량부

·백금 촉매: 0.1 질량부

이어서, 금형을 가열하여 가황하고, 실리콘 고무를 150℃의 온도에서 15분 동안 경화시켰다. 주변 면 상에 경화된 실리콘 고무 층이 형성된 기재를 금형으로부터 제거한 후, 기재를 180℃의 온도에서 1시간 동안 추가로 가열하여 실리콘 고무 층의 경화 반응을 완결시켰다. 따라서, 기재(2)의 외주 상에 0.5 mm의 두께를 갖고, 11 mm의 직경을 갖는 실리콘 고무 탄성 층이 형성된 탄성 롤러 D-2를 제조하였다.

<표면 층의 제조>

표면 층(4)을 위한 물질로서, 이소시아네이트 기-말단 예비중합체 A-1 617.9 질량부, 아미노 화합물 B-1 34.2 질량부, 카본 블랙(상표명: MA230; 미츠비시 케미컬 코퍼레이션 제품) 117.4 질량부, 및 우레탄 수지 미립자(상표명: ART PEARL C-400; 네가미 케미컬 인더스트리얼 코., 엘티디. 제품) 130.4 질량부를 교반하고, 혼합하였다.

다음으로, 총 고체 함량비가 30 질량％가 되도록, MEK를 첨가하였다. 이에 따라서, 표면 층 형성을 위한 페인트를 제조하였다.

다음으로, 미리 제조된 탄성 롤러 D-2의 고무 무함유 부분을 마스킹하였다. 마스킹된 롤러를 수직으로 세우고, 1,500 rpm으로 회전시키고, 분무 건을 30 mm/s로 하강시키면서, 페인트를 도포하였다. 이어서, 열풍 건조로(hot-air drying furnace) 내에서 180℃의 온도로 20분 동안 가열함으로써, 도포된 층을 경화 및 건조시켰고, 이로 인해서 8μm의 두께를 갖는 표면 층을 탄성 층의 외주 상에 형성하였다. 이에 따라서, 토너 캐리어 10을 제조하였다.

<토너 캐리어 11 내지 16의 제조>

하기 표 6에 기재된 물질을 표면 층(4)을 위한 물질로서 사용한 것을 제외하고는, 토너 캐리어 10의 제조에서와 동일한 방식으로 표면 층 형성을 위한 페인트를 각각 제조하였다. 이어서, 토너 캐리어 10의 제조에서와 동일한 방식으로 페인트 각각을 탄성 롤러 D-2에 도포하고, 페인트를 건조 및 가열하여 토너 캐리어 11 내지 16 각각을 제조하였다.

<실시예 23>

캐논 인크.에서 제조된 프린터 LBP3100을 재구성하여, 상 출력 평가에 사용하였다. 토너 캐리어(7)가 도 4에 도시된 바와 같이 정전 잠상 담지 부재와 인접하도록 프린터를 재구성하였다. 토너 캐리어와 정전 잠상 담지 부재 사이의 인접부의 폭이 1.0 mm가 되도록 인접 압력을 조정하였음을 주목해야 한다. 이는, 임의의 토너-공급 부재가 존재하지 않기 때문에, 고온 및 다습 환경에서 포그를 위한 엄격한 조건이다.

토너 1 50 그램을 상기에 기재된 바와 같이 재구성된 현상 장치에 적재하고, 생성물 및 토너 캐리어 10을 사용하여 현상 장치를 제조하였다.

저온 및 저습 환경(15℃, 10％RH)에서, 정전 잠상 담지 부재 상의 전위가 -800 V가 되도록 대전 부재에 직류 전압을 인가하였다. 또한, |V1-V2|가 500 V가 되도록 토너 캐리어에 -300 V의 직류 전압을 인가하면서 상 출력 시험을 수행하였다.

상 출력 시험은 연속적으로 공급되는 1,500장의 종이 상의 상으로서 2％의 인쇄율을 갖는 수평선을 사용하여 수행하였음을 주목해야 한다.

그 결과, 클리너리스 시스템의 경우에도, 고온 및 다습 환경에서, 포그가 없고, 선명한 상이 수득되었고, 저온 및 저습 환경에서, 회수성이 양호하고, 회수 실패로부터 유발되는 클리너리스 고스트가 존재하지 않는 양호한 상이 수득될 수 있었다. 표 7은 평가 결과를 나타낸다.

<실시예 24 내지 29>

토너 및 토너 캐리어를 표 7에 기재된 바와 같이 조합하고, |V1-V2|를 표 7에 기재된 바와 같이 설정하여 현상 장치를 제조함으로써 실시예 23에서와 동일한 방식으로 상 출력 평가를 각각 수행하였다.

그 결과, 모든 현상 장치 각각에서, 고온 및 다습 환경에서의 포그, 및 저온 및 저습 환경에서의 회수성 각각에 대해서 양호한 결과가 수득되었다. 표 7은 평가 결과를 나타낸다.

본 발명을 예시적인 실시양태를 참고로 설명하였지만, 본 발명은 개시된 예시적인 실시양태로 제한되지 않는다는 것을 이해해야 한다. 하기 특허청구범위의 범주는 모든 그러한 개질 및 등가의 구조 및 기능 모두를 포함하도록 가장 넓은 해석이 부여된다.

Claims

정전 잠상 담지 부재;
상기 정전 잠상 담지 부재의 표면을 대전시키기 위한 대전 유닛;
상기 정전 잠상 담지 부재의 대전된 표면을 상 노광 광으로 조사하여 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 정전 잠상을 형성하기 위한 상 노광 유닛;
상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 상기 정전 잠상을 현상하여 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하기 위한 현상 장치;
상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 토너 상을 중간 전사 부재를 통해 또는 상기 중간 전사 부재를 통하지 않고 전사재 상에 전사하기 위한 전사 유닛; 및
상기 전사재 상에 전사된 토너 상을 상기 전사재 상에 정착시키기 위한 정착 유닛을 포함하는 화상 형성 장치이며,
상기 화상 형성 장치는 상기 토너 상의 전사 후에 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상의 전사 잔여 토너를 상기 현상 장치로 회수하도록 구성되고,
상기 현상 장치는,
상기 정전 잠상을 현상하기 위한 토너,
상기 토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및
상기 토너 캐리어에 의해 보유된 토너의 층 두께를 규제하기 위한 규제 부재를 포함하고,
상기 토너 캐리어는 상기 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,
상기 토너 캐리어는,
기재(substrate),
탄성 층, 및
우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,
상기 우레탄 수지는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖고,
상기 토너는,
각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및
무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,
상기 토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,
하기 수학식 1로부터 수득되는 토너의 다공도(porosity)는 50 이상 56 이하인, 화상 형성 장치.
<수학식 1>
다공도=((진 밀도(true density)-탭 밀도(tap density))/진 밀도)×100
<화학식 1>

화학식 1에서, n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고,
R³은 각각 독립적으로 하기(a) 내지(c)로 구성된 군으로부터 선택된 기를 나타내고,
(a) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기,
(b) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기, 및
(c) 하기 화학식 2로 표현되는 기
R⁴는 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고,
<화학식 2>

화학식 2에서, m은 2 또는 3이고, R⁵는 2개 이상 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타낸다.
제1항에 있어서, 상기 토너의 수 평균 입경(D1)에 대한 상기 토너의 중량 평균 입경(D4)의 비(D4/D1)가 1.30 이하인, 화상 형성 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토너가 100 nm 이상 2.0μm 이하의 1차 입자의 수 평균 입경(D1)을 갖는 미립자를 함유하고,
상기 미립자는, 수지 미립자, 스트론튬 티타네이트 미립자, 바륨 티타네이트 미립자, 및 칼슘 티타네이트 미립자로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 미립자를 포함하는, 화상 형성 장치.
제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 대전 유닛이 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면을 대전시킬 때 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면의 전위(V1)와, 상기 현상 장치가 상기 정전 잠상을 현상할 때 상기 토너 캐리어에 인가되는 직류 전압(V2) 간의 차의 절대값(|V1-V2|)이 200 V 이상 600 V 이하인, 화상 형성 장치.
정전 잠상 담지 부재의 표면을 대전시키는 대전 단계;
상기 정전 잠상 담지 부재의 대전된 표면을 상 노광 광으로 조사하여 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 정전 잠상을 형성하는 상 노광 단계;
상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상 장치로 현상하여 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하는 현상 단계;
상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 토너 상을 중간 전사 부재를 통해 또는 상기 중간 전사 부재를 통하지 않고 전사재 상에 전사하는 전사 단계; 및
상기 전사재 상에 전사된 토너 상을 상기 전사재 상에 정착시키는 정착 단계를 포함하는 화상 형성 방법이며,
상기 화상 형성 방법은, 상기 토너 상의 전사 후에 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상의 전사 잔여 토너를 상기 현상 장치로 회수하는 단계를 포함하고,
상기 현상 장치는,
상기 정전 잠상을 현상하기 위한 토너,
상기 토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및
상기 토너 캐리어에 의해 보유된 토너의 층 두께를 규제하기 위한 규제 부재를 포함하고,
상기 토너 캐리어는 상기 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,
상기 토너 캐리어는,
기재,
탄성 층, 및
우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,
상기 우레탄 수지는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖고,
상기 토너는,
각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및
무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,
상기 토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,
하기 수학식 1로부터 수득되는 토너의 다공도는 50 이상 56 이하인, 화상 형성 방법.
<수학식 1>
다공도=((진 밀도-탭 밀도)/진 밀도)×100
<화학식 1>

화학식 1에서, n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고,
R³은 각각 독립적으로 하기(a) 내지(c)로 구성된 군으로부터 선택된 기를 나타내고,
(a) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기,
(b) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기, 및
(c) 하기 화학식 2로 표현되는 기,
R⁴는 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고,
<화학식 2>

화학식 2에서, m은 2 또는 3이고, R⁵는 2개 이상 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타낸다.
제5항에 있어서, 상기 토너의 수 평균 입경(D1)에 대한 상기 토너의 중량 평균 입경(D4)의 비(D4/D1)가 1.30 이하인, 화상 형성 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 토너가 100 nm 이상 2.0μm 이하의 1차 입자의 수 평균 입경(D1)을 갖는 미립자를 함유하고,
상기 미립자는, 수지 미립자, 스트론튬 티타네이트 미립자, 바륨 티타네이트 미립자, 및 칼슘 티타네이트 미립자로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 미립자를 포함하는, 화상 형성 방법.
제5항 또는 제6항에 있어서, 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면을 대전 단계에서 대전시킬 때 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면의 전위(V1)와, 상기 정전 잠상을 현상 단계에서 현상할 때 상기 토너 캐리어에 인가되는 직류 전압(V2) 간의 차의 절대값(|V1-V2|)이 200 V 이상 600 V 이하인, 화상 형성 방법.
정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하기 위한 현상 장치이며,
상기 현상 장치는,
상기 정전 잠상을 현상하기 위한 토너,
상기 토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및
상기 토너 캐리어에 의해 보유된 토너의 층 두께를 규제하기 위한 규제 부재를 포함하고,
상기 토너 캐리어는 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,
상기 토너 캐리어는,
기재,
탄성 층, 및
우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,
상기 우레탄 수지는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖고,
상기 토너는,
각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및
무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,
상기 토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,
하기 수학식 1로부터 수득되는 토너의 다공도는 50 이상 56 이하인 현상 장치.
<수학식 1>
다공도=((진 밀도-탭 밀도)/진 밀도)×100
<화학식 1>

화학식 1에서,
n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고,
R³은 각각 독립적으로 하기(a) 내지(c)로 구성된 군으로부터 선택된 기를 나타내고,
(a) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기,
(b) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기, 및
(c) 하기 화학식 2로 표현되는 기,
R⁴는 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고,
<화학식 2>

화학식 2에서, m은 2 또는 3이고, R⁵는 2개 이상 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타낸다.
제9항에 있어서, 상기 토너의 수 평균 입경(D1)에 대한 상기 토너의 중량 평균 입경(D4)의 비(D4/D1)가 1.30 이하인, 현상 장치.
제9항 또는 제10항에 있어서, 토너가 100 nm 이상 2.0μm 이하의 1차 입자의 수 평균 입경(D1)을 갖는 미립자를 함유하고,
상기 미립자는, 수지 미립자, 스트론튬 티타네이트 미립자, 바륨 티타네이트 미립자, 및 칼슘 티타네이트 미립자로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 미립자를 포함하는, 현상 장치.
현상 방법이며,
정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 형성된 정전 잠상을 현상하여 상기 정전 잠상 담지 부재의 표면 상에 토너 상을 형성하는 단계를 포함하고,
상기 현상 장치는,
상기 정전 잠상을 현상하기 위한 토너,
상기 토너를 보유하기 위한 토너 캐리어, 및
상기 토너 캐리어에 의해 보유된 토너의 층 두께를 규제하기 위한 규제 부재를 포함하고,
상기 토너 캐리어는 상기 정전 잠상 담지 부재와 접촉하게 배치되고,
상기 토너 캐리어는,
기재,
탄성 층, 및
우레탄 수지를 함유하는 표면 층을 포함하고,
상기 우레탄 수지는 하기 화학식 1로 표현되는 화합물과 폴리이소시아네이트 간의 반응으로부터 유래된 일부 구조를 갖고,
상기 토너는,
각각 결합제 수지 및 자성 물질을 함유하는 토너 입자, 및
무기 미립자를 함유하는 자성 토너를 포함하고,
상기 토너는 9.5μm 이상 14.0μm 이하의 중량 평균 입경(D4)을 갖고,
하기 수학식 1로부터 수득되는 토너의 다공도는 50 이상 56 이하인 현상 방법.
<수학식 1>
다공도=((진 밀도-탭 밀도)/진 밀도)×100
<화학식 1>

화학식 1에서, n은 1 이상 4 이하의 정수를 나타내고,
R³은 각각 독립적으로 하기(a) 내지(c)로 구성된 군으로부터 선택된 기를 나타내고,
(a) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 히드록시알킬 기,
(b) 2개 이상 8개 이하의 탄소 원자를 갖는 아미노알킬 기, 및
(c) 하기 화학식 2로 표현되는 기,
R⁴는 2개 이상 4개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타내고,
<화학식 2>

화학식 2에서, m은 2 또는 3이고, R⁵는 2개 이상 5개 이하의 탄소 원자를 갖는 알킬렌 기를 나타낸다.
제12항에 있어서, 상기 토너의 수 평균 입경(D1)에 대한 토너의 중량 평균 입경(D4)의 비(D4/D1)가 1.30 이하인, 현상 방법.
제12항 또는 제13항에 있어서, 상기 토너가 100 nm 이상 2.0μm 이하의 1차 입자의 수 평균 입경(D1)을 갖는 미립자를 함유하고,
상기 미립자는, 수지 미립자, 스트론튬 티타네이트 미립자, 바륨 티타네이트 미립자, 및 칼슘 티타네이트 미립자로 구성된 군으로부터 선택된 1종 이상의 미립자를 포함하는, 현상 방법.