KR100221662B1

KR100221662B1 - 정전 화상 현상용 토너 정전 화상용 현상제 및 이를 사용한 화상 형성 프로세스

Info

Publication number: KR100221662B1
Application number: KR1019960046955A
Authority: KR
Inventors: 히로시 타까노; 마사노리 이찌무라; 마사끼 하시모토; 히데유끼 아까기; 까즈야 후루타; 꼬지 후꾸시마; 마사히로 타까기; 껜사꾸 토가오; 사토루 이시가끼; 미찌오 타게; 유까 이시하라
Original assignee: 사까모도 마사모도; 후지제롯쿠스 가부시기가이샤
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1996-10-19
Publication date: 1999-09-15
Also published as: EP0772092B1; DE69619334T2; DE69619334D1; KR970028880A; EP0772092A1; TW402698B; US5804351A

Abstract

착색제(colorant) 및 바인더 수지(binder resin)로 된 토너 입자들(toner particles)을 포한하는 정전 화상(electrostatic-image) 현상용 토너에 있어서, 상기 토너 입자들을 3 내지 9㎛의 체적-평균 입자 직경 및 식(1) 및 (2)를 만족하는 입자 크기 분포를 갖는다.

D16(v)/D50(v)1.475 - 0.036 × D50(v) (1)

D50(p)/D84(p)1.45 (2)

여기서, D16(v) 및 D50(v)는 각각 절대값으로 더 큰 직경측으로부터 보아서 토너 입자들의 누적 체적 입자 직경 분포(cumulative volume particle diameter distribution)의 누적 16％ 직경(㎛) 및 누적 50％ 직경(㎛)를 나타내고, D50(p) 및 D84(p)는 각각 절대값으로 더 큰 직경측으로부터 보아서 토너 입자들의 누적 집단 입자 직경 분포(cumulative population parricle diameter distribution)의 누적 50％ 직경(㎛) 및 누적 84％ 직경(㎛)를 나타낸다.

Description

정전 화상 현상용 토너, 정전 화상용 현상제 및 이를 사용한 화상 형성 프로세스.

본 발명은 정전 잠상(electrostatic latent image)을 현상하는데 사용하기 위한 토너, 정전 화상용 현상제 및 이를 사용한 화상 형성 프로세스에 관한 것이다.

전자 사진술에서, 광전도성 광수용제(photoconductive photoreceptor) 등에 형성된 정전 잠상을 토너를 사용하여 가시적인 화상(visible image)으로 변환하는 종래의 공지된 프로세스들에는 예를 들어 미국 특허 제2,874,063호에 기재된 자기 블러시 현상(magnetic blush development), 미국 특허 제2,618,552호에 기재된 자기 캐스케이드(magnetic cascade)현상 및 미국특허 제2,221,776호에 기재된 파우더 클라우드(powder cloud) 현상 등이 있다. 이들 현상 프로세스에 일반적으로 사용되는 토너는 열가소성 수지 및 착색제의 혼합물로 되어 있다. 상기 또는 기타 현상 프로세스에 의해 광전도성 광수용체상에 형성된 토너 화상은 종이 등의 지지체(support)에 전사(transfer)되어 압력 및/또는 열을 가함으로써 그에 고착된다. 근래의 복사에 있어서 고품질의 화상에 대한 요망이 증대함에 따라, 복사기 및 현상제 양자에 있어서 여러 가지 개선들이 행해지고 있다. 특히, 화상 품질을 개선하는데 자주 사용되는 기술은 평균 입경이 감소된 토너 입자들을 사용하는 것이다. 평균 입경이 감소된 토너 입자들의 사용이 화상 품질을 개선하는데 효과적인 수단이기는 하지만, 이 기술은 트리보(tribo) 즉 단위 중량당 전하량이 증가하여 소망의 밀도를 얻기가 어렵고 토너가 입자당 가질 수 있는 전하량이 감소하여 블러링(blurring)이 더 자주 발생한다는 단점이 있다. 이와 같이 이러한 토너들은 사용할 때 그 종류가 한정된다. 단순히 감소된 입경을 갖도록 토너를 조절하면, 예를 들어 토너 화상이 화상 지지체, 예를 들어 종이에 정착될 때 토너 입자들이 바람직하지 않게도 종이 섬유(paper fibers) 사이의 공간에 끼여 소망의 색상의 재생을 불가능하게 하는 문제점이 있을 수도 있다. 특히, 혼련(kneading) 및 분쇄(pluverization)를 통한 토너 생산의 경우에, 평균 입경이 더 작을수록 단가가 더 높아지는 문제점이 있다.

상기한 문제점을 해소하기 위해, 조절된 입자크기 분포를 갖는 여러 가지 토너들이 지금까지 제안되었다. 예를 들어, 평균 입경이 7 내지 14㎛인 특정 입자크기 분포를 갖는 토너가 일본특개소 62-103675호에 제안되어 있으며, 좁은 입자크기 분포를 갖는 토너가 특개평 2-132459호에 제안되어 있다. 일반적으로, 넓은 입자크기 분포는 소위 수명을 감소시키는 감소된 전하 보유력(charge retention)을 초래하는 경향이 있다. 이것은 현상에 더 적합한 더 큰 토너 입자들이 현상에 사용되는 반면, 비교적 더 작은 토너 등은 긴 시간 동안 현상기계내에 남아있기 때문이다. 더 좁은 입자크기 분포를 갖는 토너들이 바람직하지만, 토너 생산 및 단가의 견지에서 볼 때 얻을 수 있는 좁은 입자크기 분포의 정도에는 한계가 있다. 상기 공보에 기재된 토너들은 그 입자크기 분포가 더 큰 입자측 또는 더 작은 입자측에 대해서 좁지 않기 때문에 고품질 화상을 제공할 수 없다. 특개평 2-132459호에 기재된 토너는 더 작은 입경을 갖는 미세 입자들을 포함하기 때문에 블러링을 일으키기 쉽고 입상도(graininess)가 나쁜 화상만을 제공할 수 있다.

또한, 더 큰 입경을 갖는 토너 입자들은 입상도 이외의 화상 특성에 영향을 준다. 특히, 큰 토너 입자들이 정착된 화상 영역은 고광택을 갖는 반면, 작은 토너 입자들이 정착된 화상 부분들은 저광택을 가져 특히 작은-파일-높이 영역(small-pile-height area)에서 광택의 미세한 불균일이 있게 된다. 종래의 토너의 또다른 문제점은 큰 토너 입자들 근처에 있는 작은 토너 입자들이 전사 단계에서 전사되어 전사의 미세한 불균일 또는 백색 도트가 생기게 된다.

본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이다.

본 발명의 목적은 토너 입자들이 과도하게 작지 않고 이러한 토너 입경에도 불구하고 블러링이 없는 고품질 화상을 제공하는 정전 화상 현상용 토너를 제공하고, 토너를 포함하는 정전 화상용 현상제를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 목적은 정전 잠상을 충실하게 현상하고 이와 같이 고품질 화상을 제공하기 위해 우수한 전사 화상을 형성하는 정전 화상 현상용 토너를 제공하고, 토너를 포함하는 정전 화상용 현상제를 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 고품질 화상을 얻을 수 있는 화상 형성 프로세스를 제공하는 것이다.

상기한 종래 기술의 문제점들을 해결하기 위해 본 발명자들에 의한 연구의 결과로서, 이들 문제점들은 특정 입자크기 분포를 갖도록 토너를 조절함으로써 해결됨을 알았다. 본 발명은 이 발견에 근거하여 완성된 것이다.

본 발명의 정전 화상 현상용 토너의 일실시예는 착색제 및 바인더 수지를 포함하는 토너 입자들로 된 정전 화상 현상용 토너로서, 상기 토너 입자들은 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 이하의 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 갖는다.

D(16v)/D50(v)1.475-0.036×D50(v) (1)

D50(p)/D84(p)1.45 (2)

여기서 D16(v) 및 D50(v)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 체적 입경분포 중 각각 누적 16％의 직경(㎛) 및 누적 50％의 직경(㎛)을 나타내며, D50(p) 및 D84(p)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 개수 입경분포중 각각 누적 50％의 직경(㎛) 및 누적 84％의 직경(㎛)을 나타낸다.

본 발명에 따른 토너의 다른 실시예는 착색제 및 바인더 수지로 된 토너 입자들을 포함하는데, 상기 토너는 (a) 20㎚ 이상 10㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제 및 (b) 7㎚ 이상 20㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제를 포함하는 외부 첨가제들(external additives)을 포함한다.

여기서, 토너 입자들은 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 상기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 가지며, 상기 토너 입자들은 토너 입자들의 전체 표면적의 적어도 20％의 커버리지(coverage)가 외부 첨가제 (a)로, 그리고 적어도 40％의 커버리지가 외부 첨가제(b)로 덮여 있고, 외부첨가제 (a) 및 (b)의 합계 커버리지가 토너 입자들의 전체 표면적을 기준으로 60％ 이상 120％ 이하이다.

본 발명에서 사용된 커버리지는 외부 첨가제의 첨가량을 변환함으로써 얻은 계산값이다. 결과적으로, 외부첨가제가 토너 표면적의 120％를 그것으로 덮을 수 있는 양으로 첨가되는 경우, 합계 커버리즈는 120％로 된다.

본 발명의 정전 화상용 현상제의 일실시예는 (a) 착색제 및 바인더 수지를 포함하는 토너 입자들을 및 (b) 캐리어(carrier)로 되며, 상기 토너 입자들은 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 상기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 가지며, 캐리어는 수지-코팅 캐리어이다.

본 발명의 정전 화상용 현상제의 다른 실시예는 (A) 착색제 및 바인더 수지를 포함하며 (a) 20㎚ 이상 100㎚ 이하의 평균입경을 갖는 외부 첨가제 및 (b) 7㎚ 이상 20㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 갖는 외부 첨가제를 포함하는 외부 첨가제들을 포함하는 토너 입자들 및 (b) 수지-코팅 캐리어를 포함하며, 상기 토너 입자들은 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 상기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 가지며, 상기 토너 입자들은 토너 입자들의 전체 표면적의 적어도 20％의 커버리지(coverage)가 외부 첨가제 (a)로, 그리고 적어도 40％의 커버리지가 외부 첨가제 (b)로 덮여 있고, 외부 첨가제 (a) 및 (b)의 합계 커버리지가 토너 입자들의 전체 표면적을 기준으로 60％ 이상 120％ 이하이다.

본 발명의 화상 형성 프로세스의 실시예는 잠상 홀더(latent-image holder)상에 잠상을 형성하는 단계와, 현상제 용기의 현상제를 사용하여 잠상 홀더상에 토너 화상을 형성하는 단계와, 상기 토너 화상을 화상 지지체에 전사하는 단계 및 상기 토너 화상을 화상 지지체에 정착하는 단계를 포함하며, 상기 현상제는 착색제 및 바인더 수지를 포함하며 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 상기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 갖는 토너 입자들을 포함한다.

본 발명의 화상 형성 프로세스의 다른 실시예는 상기 한 단계들을 포함하며, 상기 현상제는 수지-코팅 캐리어 및 토너 입자들을 포함하며, 상기 토너 입자들은 착색제 및 바인더 수지를 포함하며 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 상기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 갖는다.

이들 프로세서에서, 잠상 홀더상에 형성된 토너 화상은 중간 전사 매체(intermediate transfer medium)를 사용하여 잠상 홀더로부터 화상 지지체로 간접적으로 전사할 수도 있다.

본 발명의 화상 형성 프로세스의 또다른 실시예는 상기한 단계들을 포함하며, 상기 화상 지지체는 다음 식 (7)을 만족하는 표면 평활도(surface smoothness, Sp)를 가진다:

Sp5 X TMA^-3(7)

여기서, Sp는 화상 지지체의 표면 평활도를 나타내고, TMA는 1.7의 원색 밀도(primary-color density)를 얻는 데 필요한 단위 면적당 토너량(mg/cm²)을 나타내며, 양자는 모두 절대값으로 되어 있다.

상기한 화상 형성 프로세스에서, 토너 입자들(D50(v)의 체적-평균 입경과 화상 지지체의 단색으로 착색된 영역에 고착하는 토너의 중량(TMA)간의 관계는 양호하게는 다음 식 (3)으로 표시된다:

0.116 XD50(v)/2TMA"0.223×D50(v)/2 (3)

여기서, TMA는 1.7의 원색 밀도를 얻는 데 필요한 단위 면적당 토너량(mg/cm²)를 나타내며 절대값으로 되어 있고, D50(v)는 상기 정의한 것과 같다.

또한 상기한 토너, 현상제 및 화상 형성 프로세스에서, 토너 입자들의 체적-평균 입경(D50(v))과 토너 입자들내의 착색제 함유량(c)간의 관계는 양호하게는 다음 식 (4)로 표시된다.

22/D50(v)C43/D50(v) (4)

여기서, c는 착색제 함유량(wt％)을 나타내며, D50(v)는 상기 정의한 것과 같다.

또한 토너 입자들은 양호하게는 다음 식 (5) 및 (6)을 만족하는 용융 점도를 갖는다.

1 × 10⁵ η(90℃)1 × 10⁶(5)

1 × 10⁴ η(100℃)1 × 10⁵(6)

여기서, η(90℃) 및 η(100℃)는 각각 90℃ 및 100℃에서의 토너의 용융 점도(Pa·s)를 나타낸다.

본 발명을 이하에 상세히 설명한다.

본 발명에서의 토너 입자들은 바인더 수지 및 착색제를 주성분으로서 포함하고 있다.

본 발명에 사용하기 위한 바인더 수지의 일례는 다음과 같은 단독 중합체(homopolymer) 및 공중합체(copolymer)가 있다 : 스티렌 및 클로로스티렌 등의 스티렌유도체(styrene derivative); 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 및 이소부틸렌 등의 모노올레핀(monoolefin); 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 비닐 벤조에이트 및 비닐 부티레이트 등의 비닐 에스테르(vinyl ester); 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 옥틸 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 및 도데실 메타크릴레이트 등의 지방족 알파-메틸렌 모노카복실산(aliphatic α-methylene monocarboxylic acid)의 에스테르; 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르 및 비닐 부틸 에테르 등의 비닐 에테르(vinyl ether); 및 비닐 메틸케톤, 비닐 헥실 케톤 및 비닐 이소프로페닐 케톤 등의 비닐 케톤(vinyl ketone), 특별히 대표적인 바인더 수지의 일례로는 폴리스티렌, 스티렌-알킬 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-알킬 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-말레인산무수물 공중합체 및 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 등이 있다. 또한 바인더 수지의 다른 일례로는 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 폴리아미드, 변성로진(modified rosin) 및 파라핀 왁스 등이 있다.

폴리에스테르 수지는 저온도 고정성(low-temperature fixability)이 우수하기 때문에 바람직하게 사용된다.

본 발명에서는 다가 알코올 성분과 폴리카복실산 성분으로부터 합성한 폴리에스테르수지가 바람직하게 사용된다.

다가 알코올 성분의 예로는 에킬렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올, 2,3-부탄디올, 디에틸렌 글리콜, 네오펜틸렌 글리콜, 1,4-사이클로헥산디메탄올, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜, 비스페놀 A, 수소화 비스페놀 A 등이 있다. 이들 다가 알코올 성분 중 특히 양호한 것으로는 다음 화학식으로 표시되는 비스페놀 A 유도체이다 :

식중 R은 에틸렌 또는 프로필렌기를 나타내고, a 및 b는 정수로서 양자의 합은 2 내지 7이다.

비스페놀 A 유도체는 구체예로는 폴리옥시프로필렌(6.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로판, 폴리옥시에틸렌(2.2)-2,2,-비스(4-하이드록시페닐) 프로판 및 폴리옥시프로필렌(2.0)-폴리옥시에틸렌(2.0)-2,2-비스(4-하이드록시페닐) 프로판 등이 있다. 사용가능한 3가 이상의 알코올 성분들로는 글리세롤, 소르비톨, 1.4-소르비탄 및 트리메틸올프로판 등이 있다.

폴리카복실산 성분의 예로는 말레인산, 말레인산무수물, 푸마르산, 프탈산, 테레프탈산, 이소프탈산, 말론산, 숙신산, 글루타르산, n-옥틸숙신산, n-도데실숙신산, 1,2,4-벤젠트리카복실산, 1,2,4-사이클로헥산트리카복실산, 1,2,5-나프탈렌트리카복실산, 1,3-디카복시-2-메틸-2-카복시메틸프로판, 테트라(카복시메틸)메탄, 1,2,7,8-옥탄테트라카복실산, 트리멜리트산, 피로멜리트산 및 이들 산의 저급알킬 에스테르 등이 있다.

상기한 폴리에스테르 수지는 양호하게는 2,500 내지 3,500의 개수평균(number-average) 분자량 M_n을 갖는다. 개수평균 분자량이 3,500을 초과하면, 생성 토너의 분쇄성이 감소되어 생산 효율이 떨어지게 된다. 반면에, 개수평균 분자량이 2,500 이하이면 토너 화상 강도가 감소되고 과분쇄(overpulverization)(토너입자들이 복사기의 현상기 내에서 분쇄되는 것)가 야기된다. 폴리에스테르 수지는 양호하게는 7,000 내지 300,000의 중량 평균(weight-average) 분자량 M_w을 갖는다. 중량 평균 분자량이 300,000을 초과하면, 분쇄성이 감소되어 생산 효율이 떨어지게 된다. 반면에, 폴리에스테르 수지가 7,000 이하의 중량 평균 분자량을 가지면 분자 응집력이 감소되어 토너 릴리스성(releasability)이 감소된다.

상기한 바인더 수지는 단독으로 또는 2개 이상 조합하여 사용할 수도 있다.

착색제의 예로는 카본 블랙, 아닐린 블루, 칼코 오일블루, 크롬 옐로우, 울트라머린 블루, 듀퐁 오일 레드, 퀴노린 옐로우, 메틸린 블루 클로라이드, 카퍼 프탈로시아닌, 말라쉬트 그린 옥살레이트, 램프 블랙, 로즈 벤갈, 씨.아이.적색 안료 48:1, 씨.아이.적색안료 122, 씨.아이.적색 안료 57:1, 씨.아이.황색 안료 17, 씨.아이. 청색안료 15:1, 및 씨.아이. 청색안료 15:3 등이 있다. 착색제의 다른 예로는 자기분말, 산화티타늄 및 산화아연 등이 있다. 토너 입자들에서의 착색제의 함유량은 착색제의 비중 또는 착색력에 따라 적절하게 선택할 수 있지만, 함유량은 일반적으로 토너 입자의 전체 중량기준 2 내지 50중량％이다.

릴리스제(release agent)는 필요에 따라서 본 발명의 토너 입자에 첨가할 수도 있다. 릴리스제의 성분으로서 사용되는 물질의 예로는 폴리에틸렌 및 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀, 말레인산무수물 또는 다른 변성제 폴리올레핀을 변형시켜 얻은 변형 폴리올레핀, 카르나우바 왁스, 라이스 왁스, 칸데릴라 왁스 및 호호바 왁스 등의 식물성 왁스, 파라핀 왁스 및 마이크로 크리스탈 왁스 등의 석유왁스, 몬탄 왁스 및 피숴-트로프쉬 왁스 등의 기타 왁스 및 에틸렌비스테아린산 아미드 등의 아미드 등이 있다. 릴리스제는 이들 예에 한정되는 것은 아니다.

상기한 성분들 이외에도, 토너 입자들은 또한 필요에 따라 전하 제어제(charge control agent), 세척 보조제 및 유동제를 함유할 수도 있다.

전하 제어제의 대표적인 예로는 살리실산과 금속의 화합물, 4차 암모늄염, Cr-함유염료 및 이들 전하 제어 관능기를 함유하는 수지들이 있다. 필요에 따라서는 이들 전하 제어제들은 2이상의 혼합물로서 사용할 수도 있다.

본 발명에 사용하기 위한 토너 입자들은 다른 성분들과 함께 착색제 및 바인더 수지를 가열 교반하고 이 혼합물을 분쇄한 다음에 분급하여 얻을 수 있다. 이와 같이 제조한 토너 입자는 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 다음 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 갖는다 ;

D(16v)/D50(v)1.475-0.036×D50(v) (1)

D50(p)/D84(p)1.45 (2)

토너 입자가 3㎛보다 작은 체적-평균 입경을 갖는 경우, 토너가 입자당 가질 수 있는 전하량이 감소되어 블러링이 상당히 많게 되어 화상 품질이 열화되게 된다. 토너 입자가 9㎛을 초과하는 체적-평균 입경을 갖는 경우, 토너 입자의 입상도가 나빠져서 토너는 거친 표면을 갖는 이미지를 제공한다.

또한 화상 품질 향상의 측면에서 볼 때, 상기 식에 의해 정의된 범위내의 입자크기 분포를 갖도록 하기 위해서 토너 입자들을 조절함이 필요하다. 보다 큰 입자측 입자크기 분포, D16/D50이 식 (1)에 의해 정의된 범위를 초과하는 경우, 토너 입자는 입상도가 나빠져 거친 표면을 갖는 화상을 나타낸다. 보다 작은 입자측 입자크기 분포, D50/D84가 1.45를 초과하면, 토너는 약간 블러링을 갖는 화상을 제공하며, 또한 입상도가 나빠지는 경향도 있다. 또한, 외부 첨가제를 이러한 토너 입자에 첨가하는 경우에 외부 첨가제의 많은 부분이 더 큰 토너 입자에 부착되고, 중심 입경을 갖는 토너 입자에 부착하는 외부 첨가제의 양은 따라서 소망의 양보다 낮게 되어 전사성(transferability)이 나빠지게 된다.

고품질의 화상을 얻기 위해서는 잠상 홀더, 예를 들어 광전도성 광수용체 상에 형성된 정전 잠상을 보다 충실하게 재생하는 것이 필요하다. 그러나, 정전 잠상에 대한 충실성은 현상, 전사 및 정착의 단계를 통해 점차적으로 나빠진다. 특히, 화상 품질은 전사시에 상당히 열화된다. 상세한 메카니즘을 명백하게 설명하지는 않았지만, 넓은 입자크기 분포를 갖는 토너를 사용함으로써 전사 동안에 상당한 양의 토너 날림(toner flying)이 있게 된다. 특히, 큰 토너 입자들의 날림은 상당한 화상 품질 열화를 초래한다. 더 작은 입자 측에 대해 넓은 입자크기 분포를 갖는 토너가 외부 첨가제와 함께 사용하는 경우에, 외부 첨가제는 더 작은 토너 입자에는 거의 부착하지 않고 따라서 전사 실패를 초래할 수도 있다. 이 문제점들은 식 (1)로 정의한 범위내의 보다 큰 입자측 입자크기 분포를 가지며, 식 (2)로 정의한 범위내의 보다 작은 입자측 입자크기 분포를 갖도록 토너를 조절함으로써 피할 수 있으며, 또한 고품질의 화상을 얻을 수 있다. 즉 상기 범위내의 입자크기 분포를 갖도록 토너를 조절함으로써, 입자크기 분포가 좁아지게 되고 토너 입자들은 정전 잠상 위에 극히 충실하게 정렬될 수 있다. 이와같이, 화상 품질을 개선시키는데 효과가 얻어진다. 본 발명에서 요구되는 입자 크기 분포는 분쇄 조건 및 분류 조건을 적절히 선택함으로써 달성할 수 있다.

외부 첨가제는 토너 입자들의 표면을 덮기 위해 본 발명에서 사용하기 위한 토너 입자들에 첨가할 수 있다. 본 발명에서 사용하는 외부 첨가제의 예로는 TiO_2,SiO₂, Al₂O₃, MgO, CuO, ZnO, SnO₂, CeO₂, Fe₂O₃, BaO, CaO·SiO₂, K₂O(TiO₂)_n, Al₂O₃·2SiO₂, CaCO₃, MgCO₃, BaSO₄, MgSO₄, MoS₂실리콘 카바이드, 질화붕소, 카본 블랙, 흑연 및 플루오르화 흑연 등의 무기물의 미세분말 및 폴리카보네이트, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리스티렌 및 폴리(비닐리덴 플루오라이드) 등의 중합체의 미세분말 등이 있다. 이들 외부 첨가제들은 단독으로 또는 2개 이상 혼합하여 사용할 수도 있다. 외부 첨가제의 첨가량은 일반적으로 토너의 전체 주양에 대하여 통상 0 내지 5중량％, 바람직하게는 0.5 내지 3중량％이다.

TiO₂및 SiO₂의 조합이 본 발명에서 바람직하게 사용된다.

이들 외부 첨가제를 사용하는 경우에, 그들은 양호하게는 20㎚ 이상 100㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제는 토너 입자의 전체 표면적을 기준으로 적어도 20％로 커버리지를 제공하도록 첨가하며, 7㎚ 이상 20㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제는 토너 입자의 전체 표면적을 기준으로 적어도 40％로 커버리지를 제공하도록 첨가하고, 외부 첨가제를 갖는 2개의 커버리지의 총합이 토너 입자의 전체 표면적 기준 60％ 내지 120％의 범위내에 있도록 첨가한다. 토너 입자들의 전체 표면적은 다음 식 (8)로 주어진다:

여기서 d_x는 톤 입자의 직경을 나타내고, n_x는 토너 입자의 수를 나타낸다.

20㎚ 이상 100㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제의 커버리지를 토너 입자의 전체 표면적을 기준으로 적어도 20％로 조절함으로써, 토너/잠상 홀더 접촉 영역을 감소시켜 장시간 동안에 안정된 전사성을 얻는 것이 가능하다. 7㎚ 이상 20㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제의 커버리지를 토너 입자의 전체 표면적을 기준으로 적어도 40％로 조절함으로써, 장시간 동안에 안정된 유동성(flowability)을 얻을 수 있다. 또한, 이들 두 종류의 외부 첨가제의 합계 커버리지를 토너 입자의 전체 표면적을 기준으로 60％ 이상 120％ 이하로 조절함으로써, 코메트(comet) 및 막형성(filming)의 발생이 감소되고 양호한 입상도가 얻어지며, 따라서 장시간 동안 만족스러운 화상이 얻어진다.

상기한 본 발명의 토너는 1-성분 현상제로서 단독으로 사용할 수 있지만, 캐리어를 조합 사용하여 2-성분 현상제로서 사용할 수도 있다. 2-성분 현상제에 사용하기 위한 캐리어의 예로는 페라이트, 산화철 분말, 니켈 등의 자기 입자, 이들 자기 입자를 수지로 코팅하여 얻은 코팅된 캐리어 및 바인더 수지로 분산된 자기 입자를 포함하는 분산형 캐리어(dispersion type carrier) 등이 있다. 이들 중 양호한 것은 내구성에서 볼 때 수지로 코팅된 자기입자를 포함하는 코팅된 캐리어이다. 코팅된 캐리어에 사용하기 위한 코팅용 수지의 예로는 불소수지(fluoro-resin), 실리콘 수지 및 아크릴 수지 등이 있다. 일반적으로, 20 내지 100㎛의 입경을 갖는 캐리어가 양호한 것으로 사용된다.

2-성분 현상제의 경우에, 토너 입자와 캐리어의 혼합비율은 적절하게 선택할 수 있다. 그러나, 이 비율은 양호하게는 중량으로 1/99 내지 15/85이다.

본 발명의 화상 형성 프로세스는 잠상 홀더, 예를 들어 광전도성 광수용체 상에 잠상을 형성하는 단계와, 현상제 용기의 현상제를 사용하여 잠상 홀더상에 토너 화상을 형성하는 단계 및 토너 화상을 화상 지지체상에 전사하는 단계를 포함하며, 상기 현상제는 상기한 토너 입자를 포함하는 1-성분 또는 2-성분 현상제이다. 화상 지지체로 전사된 토너 화상은 그에 정착된다. 사용된 화상 지지체가 종이 등이 경우에, 그 지지체는 다음 식을 만족하는 표면 평활도(Sp)를 갖는 것이 바람직하다.

Sp5 S TMA^-3(7)

여기서, Sp는 화상 지지체의 표면 평활도를 나타내고, TMA는 1.7의 원색 밀도를 얻는 데 필요한 단위 면적당 토너량(mg/cm²)를 나타내며, 양자는 절대값이다. 특히 양호하게는 Sp5×TMA^-3이다. TMA는 광수용체의 감도, 노출량 및 토너의 전하량을 제어함으로써 조정할 수 있다.

본 발명에서, 상기 범위내의 표면 평활도를 갖는 화상 지지체의 사용이 화상 품질을 향상시키는데 효과적이다. 특히 컬러 화상의 형성에서, 컬러 중첩에 의해 형성된 컬러는 화상 지지체 등의 사용으로 과도할 정도로 잘 재생될 수 있으며 컬러 불균일을 방지할 수 있다. 표면 평활도는 종이를 생산할 때 일반적으로 카렌더링(calendering) 단계에서 제어할 수 있다.

상기의 경우에, 토너 입자의 체적-평균 입경(D50(v))과 화상 지지체의 단색 착색된 영역에 고착하는 토너의 중량(TMA)간의 관계는 양호하게는 다음 식 (3)으로 표시된다:

0.116 ×D50(v)/2TMA0.223×D50(v)/2 (3)

여기서, TMA는 절대값으로서 1.7의 원색 밀도를 얻는데 필요한 단위 면적당 토너량(mg/cm²)을 나타내며, D50(v)은 상기 정의한 것과 같다.

TMA를 0.116 ×D50(v)/2 내지 0.223×D50(v)/2의 범위내의 값으로 조절함으로써, 소망의 화상 밀도가 즉시로 얻어져 인쇄물의 판독성(readability)이 개선된다.

본 발명에서, 토너 입자의 체적-평균 입경(D50(v))과 토너 입자에서의 착색제 함유량(c)의 관계는 양호하게는 다음 식 (4)로 표시된다:

22/D50(v)c43/D50(v) (4)

여기서, c는 착색제 함유량(wt％)이고, D50(v)는 상기 정의한 것과 같다.

착색제 함유량(c)을 22/D50(v) 내지 43/D50(v)의 범위내의 값으로 조절함으로써, 소망의 화상 밀도가 즉시로 얻어져 인쇄물의 판독성(readability)이 개선된다.

또한 1×10⁵내지 1×10⁶의 범위내의 용융 점도 η(90℃) 및 1×10⁴내지 1×10⁵의 범위내의 용융 점도 η(100℃)를 갖도록 토너 입자를 조절함으로써 감소된 컬러 불균일을 갖는 우수한 화상이 낮은 표면 평활도를 갖는 화상 지지체를 사용할 때도 얻어질 수 있다. 이들 용융 점도값(Pa·s)는 그들 온도에서 플로우 테스터(flow teater)를 사용하여 측정하여 결정한다. 토너 입자의 용융 점도는 토너 입자에 사용하기 위한 바인더 수지의 종류, 바인더 수지의 분자량 및 그의 분포를 적절히 선택함으로써 조정할 수 있다.

일반적으로, 보다 작은 입경을 갖는 토너는 화상 지지체와의 더 강한 상호작용을 보여준다. 이것은 토너 입자들이 지지체가 종이 또는 그와 유사한 물질로 제조된 경우에 화상 지지체내의 섬유사이의 공간에 끼어드는 현상으로, 그 결과 농도 및/또는 광택이 감소된 화상이 얻어진다. 예를 들어, 풀-컬러 화상 형성의 경우에, 이러한 미세한 토너 입자들은 컬러들, 예를 들어 적색, 청색 및 녹색의 중첩에 의해 형성된 컬러들의 재생을 열화할 수도 있다. 종이 등에서의 섬유들 사이의 공간에 토너 입자들의 이러한 침투를 피하기 위해 화상 지지체의 표면 평활도를 조절하는 것이 필요하다. 이들 문제점들은 식 (7)을 만족하도록 화상 지지체의 표면 평활도를 조절하거나 또는 토너 입자들의 용융점도를 조절함으로써 제거된다.

또한 토너 입자크기의 감소는 일반적으로 토너가 현상제로서 사용할 수 있는 토너 농도의 범위를 상당히 좁히는 경향이 있다. 양호하게는 식 (4)를 만족하도록 토너의 착색제 함유량을 조절함으로써, 감소된 입경을 갖는 토너가 문제를 일으키지 않고 사용될 수 있다. 이것은 소망의 화상 밀도가 작은 토너 양이 상기 조절에 의해 현상에서 사용될 때도 얻어질 수 있기 때문이다. 그러나, 단지 이 편법을 취할 때는, 그 결과 생기는 화상은 너무 높은 최대 밀도를 가지며 외관이 나쁘다. 따라서 식 (3)을 만족하도록 단위 면적당 최대 밀도 단색 영역에 고착하는 토너의 양을 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명을 이하의 예들을 참조하여 상세히 설명하지만, 본 발명은 이들 예에 한정되는 것은 아니다. 이하에서 모든 부는 중량부이다.

입경 및 입경분포는 TA2 타입의 쿨터 카운터(Coulter Counter)로 측정하였다. 커버리지에 대해서, 외부 첨가제의 첨가는 목적 커버리지(objective coverage)가 얻어질 수 있도록 계산된 첨가량으로 행해졌으며, 여기서 쿨터 카운터로 측정한 결과로부터 계산된 토너 입자의 전체 표면적을 100％로 하였다. 계산에서, 토너 입자의 표면적(S)는를 쿨터 카운터로 측정한 토너 입자의 카운트 수로 나눔으로써 얻으며, 토너 입자의 반경은 표면적 S로부터 결정하였다. 외부 첨가제의 첨가량은 다음 식으로부터 계산하였다.

f=() X (D/d) X (ρ_c/ρ_e) X c

여기서, f는 외부 첨가제의 커버리지를 나타내며, D와 d는 각각 토너입자와 외부 첨가제의 직경을 나타내며, ρ_c와 ρ_e는 각각 토너 입자와 외부 첨가제의 비중을 나타내며, c는 외부 첨가제의 중량 퍼센트를 나타낸다. 목적 커버리지는 커버리지로서 간주하였다. 화상 밀도의 측정을 위해, 엑스-라이트사(X-Rite Co.)에 의해 제조된 엑스-라이트 404 타입의 덴시토미터(densitometer)를 사용하였다. 각각의 화상 지지체의 표면 평활도는 JIS P8119(TAPPI 규격 T479 su-71과 실질적으로 동일함)에 따라 측정하였으며, Sp 값이 높을수록 표면 평활도가 높아진다. 토너입자의 용융점도(Pa·s)는 80℃의 초기 온도, 300초의 예열시간, 0.989666MPa의 압력 및 직경 1mm X 1mm의 다이 크기의 조건하에서 플로우 테스터(시마즈사(Shimadzu Corp.)에 의해 제조된 CFT-500C)로 각각의 온도에서 측정하였다.

[실시예 1]

(토너)

폴리에스테르 바인더 중합체 95부

(테레프탈산/비스페놀 A의 에틸렌옥사이드 부가물)

(Mw : DIR 10,000)

(상표명 : NE382, 카오사 제품)

착색제 5부

(씨. 아이. 적색 안료 57:1)

상기한 성분들을 2축 혼련기로 혼련하여 생성 혼합물을 분쇄하여 7㎛의 체적-평균 입경(D50(v))를 갖는 토너 입자를 분급하여 얻었다. 토너 입자는 1.21의 D16(v)/D50(v)와 1.25의 D50(v)/D84(v)를 갖는다. 100부의 생성 토너 입자들에 1부의 미세한 실리칸 입자들을 첨가하였다. 이 혼합물은 헨쉘 믹서(Henschel mixer)로 처리한 다음에 45㎛의 메쉬 크기를 갖는 체(screen)로 걸렸다.

(캐리어)

Cu-Zn-Fe 코어(50㎛) 100부

플루오린 함유 아크릴 중합체 0.5부

상기한 성분들을 혼련기로 혼합한 다음에 약 50㎛의 체적-평균 입경을 갖는 캐리어 입자들을 건조하여 얻었다.

(현상제)

토너를 캐리어와 중량비와 10:100으로 혼합하여 마젠타 현상제를 제조하였다.

[실시예 2]

착색제를 씨.아이. 청색안료 15:3으로 대체한 것과, 분쇄 및 분급 단계에서 토너 입자들이 D16(v)/D50(v)가 1.0이고 D50(p)/D84(p)가 1.35인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[실시예 3]

착색제를 씨.아이. 황색안료 17로 대체한 결과 분쇄 및 분급 단계에서 토너 입자들이 3㎛의 체적-평균 입경과 D16(v)/D50(v)가 1.35이고 D50(p)/D84(p)가 1.36인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[실시예 4]

분쇄 및 분급 단계에서 토너 입자들이 5㎛의 체적-평균 입경과 D16(v)/D50(v)가 1.29이고 D50(p)/D84(p)가 1.37인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[실시예 5]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들이 9㎛의 체적-평균 입경과 D16(v)/D50(v)가 1.10이고 D50(p)/D84(p)가 1.20인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[실시예 6]

(토너)

스티렌-n-부틸 아크릴레이트 (80/20) 공중합체 95부

(M_w: 20,000)

착색제 (씨.아이. 청색안료 15:3) 5부

상기 성분들을 실시예 1과 동일한 방법으로 처리하여 7㎛의 체적-평균 입경과 (D50(v))과 1.21의 D16(v)/D50(v)과 1.35의 D50(p)/D84(p)를 갖는 토너를 얻었다. 이 토너를 사용하여 실시예 1과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[비교예 1]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들이 5㎛의 체적-평균 입경과 D16(v)/D50(v)가 1.33이고 D50(p)/D84(p)가 1.40인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[비교예 2]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들이 5㎛의 체적-평균 입경과 D16(v)/D50(v)가 1.40이고 D50(p)/D84(p)가 1.40인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[비교예 3]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들이 D16(v)/D50(v)가 1.21이고 D50(p)/D84(p)가 1.51인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[비교예 4]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들이 D16(v)/D50(v)가 1.40이고 D50(p)/D84(p)가 1.40인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[비교예 5]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들이 2.5㎛의 체적-평균 입경과 D16(v)/D50(v)가 1.30이고 D50(p)/D84(p)가 1.50인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[비교예 6]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들이 9.5㎛의 체적-평균 입경과 D16(v)/D50(v)가 1.10이고 D50(p)/D84(p)가 1.3인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 3과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

(실험)

이와 같이 얻은 실시예 1 내지 실시예 6 및 비교예 1 내지 비교예 6에서 제조한 현장제들을 각각 복사기(후지 제록스사에 의해 제조된 A-컬러 6.35)내로 도입하고, 복사조작을 행하여 생성화상을 평가하였다. 얻은 결과를 표 1에 나타났다.

*1 및 *2 : 평가는 G1(양호) 내지 G5(불량)에 이르는 5등급의 표준 샘플들과의 비교에 의하여 하였다 ; 채택가능한 레벨은 G1 내지 G3이다.

*3 : 30kcV 이후의 블러링에서의 등급을 나타내는 수명은 G1(양호) 내지 G5(불량)에 이르는 5등급의 표준 샘플들과의 비교에 의하여 평가하였다 ; 채택가능한 레벨은 G1 내지 G3이다.

표 1에 나타낸 특성들은 이하의 기준에 의하여 평가하였다. 입상도는 G1(양호) 내지 G5(불량)에 이르는 5등급의 표준 샘플들과의 비교에 의하여 결정하였다 ; 채택 가능한 레벨은 G1 내지 G3이다. 블러링도 또한 G1(양호) 내지 G5(불량)에 이르는 5등급의 표준 샘플들과의 비교에 의하여 결정하였다; G2가 실제로 채택가능한 레벨에 있지만 화상이 블러링을 갖는 반면, G3 내지 G5 각각은 실제로는 상당한 블러링을 가져 채택할 수 없는 레벨이다.

상기 결과로부터 분명한 바와 같이, 토너 입경이 작을수록 입상도는 더 좋아진다. 그러나 더 작은 토너 입자들은 블러링을 야기하기 더 쉽다. 비교예의 토너들은 토너 입경의 감소에도 불구하고 입상도가 전혀 개선되지 않았다.

본 발명의 실시예들의 토너들은 비교예들의 토너에 비해 광택의 불균일, 전사의 불균일, 내구성 및 블러링에 있어서 더 우수하였다.

[실시예 7]

(토너)

폴리에스테르 바인더 중합체 95부

(테레프탈산(A)/사이클로헥산디올(B)/비스페놀 A의 에틸렌 옥사이드 부가물(C) 축합물; A/B/C = 50/20/30

(몰 단위) ;

(Mw: 10,000 Mn: 3,000)

착색제(씨.아이. 적색안료 57:1) 5부

상기한 성분들은 2축 혼련기로 혼련하여 생성 혼합물을 분쇄 분급하여 7㎛의 체적-평균 입경(D50(v))을 갖는 토너 입자들을 얻었다. 토너 입자들은 1.21의 D16(v)/D50(v)와 1.35의 D50(p)/D84(p)를 가진다. 10wt％ 디메틸디클로로실란으로 처리된 20㎚의 평균 일차 입경을 갖는 미세한 실리카 입자들을 토너 입자들의 전체 표면적 기준 20％의 커버리지를 제공한 정도의 양으로 상기에서 얻은 토너 입자들에 제1 외부 첨가제(외부 첨가제 1)로서 첨가하였다. 또한 12wt％ 트리메톡시데실실란으로 처리된 15㎚의 평균 일차 입경을 갖는 미세한 산화티타늄 입자들을 토너 입자들의 전체 표면적 기준 40％의 커버리지를 제공할 정도의 양으로 제2외부 첨가제(외부 첨가제2)로서 첨가하였다. 생성 혼합물을 헨쉘 믹서로 처리한 다음에 45㎛의 메쉬 크기를 갖는 체로 걸렸다.

(캐리어)

Cu-Zn-Fe 코어 (50㎛) 100부

플루오린-함유 아크릴 중합체 0.5부

상기한 성분들을 혼련기로 혼련한 다음에 약 50㎛의 체적-평균 입경을 갖는 캐리어 입자를 건조하여 얻었다.

(현상제)

토너와 캐리어를 10:100의 중량비로 혼합하여 마젠타 현상제를 제조하였다.

[실시예 8]

외부 첨가제 1을 80㎚의 평균 일차 입경을 갖는 미세한 실리카 입자들로 대체한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 현상제를 제조하였다.

[실시예 9]

외부 첨가제 2의 커버리지를 70％로 변경한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 현상제를 제조하였다.

[실시예 10]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들을 5㎛의 체적-평균 입경(D50)과 D16(v)/D50(v)가 1.24이고, D50(p)/D84(p)가 1.32인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[실시예 11]

외부 첨가제 1의 커버리지를 50％로 변경한 것을 제외하고는 실시예 10과 동일하게 현상제를 제조하였다.

[실시예 12]

외부 첨가제 1을 80㎚이 평균 일차 입경을 갖는 미세한 실리카 입자로 대체하고, 외부 첨가제 2의 커버리지를 60％로 변경한 것을 제외하고는 실시예 10에서와 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[실시예 13]

분쇄 및 분급단계에서 토너 입자들을 3㎛의 체적-평균 입경(D50)과 D16(v)/D50(v)가 1.23이고 D50(p)/D84(p)가 1.35인 입자크기 분포를 갖도록 조절한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일한 방법으로 현상제를 제조하였다.

[실시예 14]

외부 첨가제 1(20㎚의 미세한 실리카 입자)을 첨가하지 않은 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 현상제를 제조하였다.

[실시예 15]

외부 첨가제 2(15㎚의 미세한 산화티타늄 입자)의 커버리지를 30％로 변경한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 현상제를 제조하였다.

[실시예 16]

외부 첨가제 1 및 2의 커버리지를 각각 60％로 변경한 것을 제외하고는 예 7과 동일하게 현상제를 제조하였다.

[실시예 17]

외부 첨가제 1로서 미세한 실리카 입자들의 입경을 40㎚로 변경하고, 외부 첨가제 2로서 미세한 산화티타늄 입자의 입경을 7㎚로 변경한 것을 제외하고는 실시예 7과 동일하게 현상제를 제조하였다.

이와 같이 얻은 실시예 7 내지 실시예 17에서 제조한 현상액들을 각각 복사기(후지 제록스사에 의해 제조된 A-컬러 635)내로 도입하고, 복사 조작을 행하여 생성화상을 평가하였다. 얻은 결과를 표 2에 나타냈다.

표2에 나타낸 특성들은 이하의 기준에 의하여 평가된 것이다. 입상도는 G1(양호) 내지 G5(불량)에 이르는 5등급의 표준 샘플들과의 비교에 의하여 결정하였다 ; 채택 가능한 레벨은 G1 내지 G3이다. 전사성(백색 도트)도 또한 G1(양호) 내지 G5(불량)에 이르는 5등급의 표준 샘플들과의 비교에 의하여 결정하였다; G2가 실제로 채택가능한 레벨이지만 백색 도트가 약간 관찰되는 반면, G3 내지 G5는 각각은 실제로는 상당한 블러링을 가져 채택할 수 없는 레벨이다.

상기한 결과들은 본 발명에 의한 실시예들의 토너들은 입상도 및 전사성이 상당히 개선되었음을 나타낸다.

[실시예 18}

(토너)

폴리에스테르 바인더 중합체 83.4부

(테레프탈산 (A)/사이클로헥산디옴 (B)/비스페놀 A의 에틸렌 옥사이드 부가물(C) 축합물; A/B/C = 50/20/30(몰) ;

(M_w: 10,000, M_n: 3,000, T_g: 65℃)

착색제 16.6부 (안료 5.0부)

(씨.아이. 적색안료 57:1의 웨트 케익을 상기한 폴리에스테르 바인더 중합체와 30부(물을 제외한 고체 안료량)대 70부의 비율로 혼합하여 안료를 분산시키기 위해 그 혼합물을 가열 혼련기로 처리함으로써 제조한 착색제)

상기한 성분들을 2축 혼련기로 혼련하여 생성 혼합물을 분쇄 분급하여 7㎛의 체적-평균 입경(D50)을 갖는 토너 입자를 얻었다. 토너 입자들은 1.21의 D16(v)/D50(v)와 1.25의 D50(p)/D84(p)를 가진다. 토너 입자들은 2×10⁵Pa·s의 용융 점도 η(90℃)와 1×10⁴Pa·s의 용융 점도 η(100℃)를 갖는다. 헥사메틸렌실라잔으로 표면 처리한 40㎚의 평균 일차 입경을 갖는 미세한 실리카 입자들을 토너 입자들의 전체 표면적 기준 20％의 커버리지를 제공할 정도의 양으로 상기에서 얻은 토너 입자들 100부에 첨가하였다. 또한, 트리메톡시데실실란으로 표면 처리한 20㎚의 평균 일차 입경을 갖는 미세한 실리카 입자들을 토너 입자들의 전체 표면적 기준 40％의 커버리지를 제공할 정도의 양으로 첨가하였다. 생성 혼합물을 헨쉘 믹서로 처리한 후에 45㎛의 메쉬 크기를 갖는 체로 걸렸다.

(캐리어)

Cu-Zn_Fe 코어 (50㎛) 100부

플루오린-함유 아크릴 중합체 0.5부

상기한 성분들을 혼련기로 혼련한 다음에 약 50㎛의 체적-평균 입경을 갖는 캐리어 입자들을 건조하여 얻었다.

(현상제)

토너와 캐리어를 중량비 10:100으로 혼합하여 마젠타 현상제를 제조하였다.

(현상)

상기한 현상제를 복사기(후지 제록스사에 의해 제조된 A-컬러 635)에 도입하여 평탄화 챠트(gradation chart)를 사용하여 현상을 행하였다. 사용된 종이의 표면 평활도는 50세크(sec), 100세크 및 500세크이었다. 1.7의 밀도를 제공하는 현상에 사용된 단위 면적당 토너량은 0.5mg/cm²이다.

[실시예 19]

(토너)

폴리에스테르 바인더 중합체 80.1부

(테레프탈산 / 글리세롤 / 비스페놀 A의 에틸렌 옥사이드 부가물 / 비스페놀 A의 프로필렌 옥사이드 부가물(몰비: 50/5/20/25) (M_w: 42,000, M_n: 3,800, T_g: 69℃))

착색제 19.9부 (안료 6.0부)

(씨.아이. 청색 안료 15:3의 웨트 케익을 상기한 폴리에스테르 바인더 중합체와 30부(고체 안료량) 대 70부의 비율로 혼합하여 혼합물을 가열혼련기로 혼련하여 분산처리함으로써 제조한 착색제)

상기한 성분들을 2축 혼련기로 혼련하여 생성 혼합물을 분쇄 분급하여 7㎛의 체적-평균 입경(D50)을 갖는 토너 입자를 얻었다. 토너 입자들은 1×10⁶Pa·s의 용융 점도 η(90℃)와 8.0×10⁴Pa·s의 용융 점도 η(100℃) 및 1.20의 D16(v)/D50(v)와 1.40의 D50(p)/D84(p)를 가진다.

이와 같이 얻은 토너 입자를 사용하여, 현상제를 제조하고, 이 현상제를 사용하여 실시예 18과 동일한 방식으로 현상을 행하였다. 사용된 종이의 표면 평활도는 50세크, 100세크 및 500세크이었다. 1.7의 밀도를 제공하는 현상에 사용된 단위 면적당 토너량은 0.45mg/cm²이다.

[실시예 20]

착색제의 양을 26.6중량부(안료량 8.0부)로 변경한 것을 제외하고는 실시예 13과 동일한 방법으로 토너입자를 제조하였다. 이와 같이 얻은 토너 입자들은 3.0×10⁵Pa·s의 용융 점도 η(90℃)와 2.0×10⁴Pa·s의 용융 점도 η(100℃)를 가진다. 이 토너입자들을 사용하여, 조를 제조하고, 이 현상제를 사용하여 실시예 18과의 동일한 방법으로 현상을 행하였다. 사용된 종이의 표면 평활도는 50세크, 100세크 및 500세크이었다. 1.7의 밀도를 제공하는 현상에 사용된 단위 면적당 토너량은 0.4mg/cm²이다.

실시예 18 내지 20에서 얻은 결과들을 표 3에 나타냈다.

표 3에서, 화상 열화는 정착된 화상내의 돌출된 종이 섬유에 의해 야기된 미세한 광택 불균일 또는 불균일을 나타낸다. 화상 열화의 평가는 G1(양호) 내지 G5(불량)에 이르는 5등급의 표준 샘플들과의 비교에 의하여 행하였다 ; 채택 가능한 레벨은 G1 내지 G3이다.

상기 결과들은 또한 본 발명의 실시예들의 토너들이 입상도를 개선하는데 매우 효과적임을 나타낸다.

상기한 바와 같이, 본 발명에 따른 정전 화상 현상용 토너 및 정전 화상용 현상제는 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경과 상기 식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 갖도록 조절되어 특히 더 큰 입자 측에서 좁은 입자크기 분포를 갖는 토너 입자들을 포함한다. 그 결과, 광택의 불균일 및 전사의 불균일이 감소되고 내구성 및 입상도가 양호하며 블러링이 없는 고품질 화상이 깊어질 수 있다.

본 발명을 특정 실시예들에 의하여 상세하게 기술하였지만 기술 분야의 전문가라면 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않고 여러 가지 변경 및 변형할 수 있음을 잘 알 것이다.

Claims

착색제 및 바인더 수지를 포함하는 토너 입자들로 된 정전 화상 현상용 토너에 있어서, 상기 토너 입자들은 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 하기식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 화상 현상용 토너:

D(16v)/D50(v)1.475-0.036×D50(v) (1)

D50(p)/D84(p)1.45 (2)

여기서 D16(v) 및 D50(v)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 체적 입경분포 중 각각 누적 16％의 직경(㎛) 및 누적 50％의 직경(㎛)을 나타내며, D50(p) 및 D84(p)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 개수 입경분포중 각각 누적 50％의 직경(㎛) 및 누적 84％의 직경(㎛)을 나타낸다.
제1항에 있어서, (a) 20㎚ 이상 10㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제 및 (b) 7㎚ 이상 20㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제로 된 외부 첨가제들을 더 포함하고, 상기 토너 입자들은 토너 입자들의 전체 표면적의 적어도 20％의 커버리지가 외부 첨가제 (a)로, 그리고 적어도 40％의 커버리지가 외부 첨가제(b)로 덮여 있으며, 외부첨가제 (a) 및 (b)의 합계 커버리지는 상기 토너 입자들의 전체 표면적을 기준으로 60％ 이상 120％ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 화상 현상용 토너.
(A) 착색제 및 바인더 수지를 포함하는 토너 입자들을 및 (B) 캐리어로 된 정전 화상용 현상제에 있어서,

상기 토너 입자들은 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 하기식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 가지며, 상기 캐리어는 수지-코팅 캐리어인 것을 특징으로 하는 정전 화상용 현상제:

D(16v)/D50(v)1.475-0.036×D50(v) (1)

D50(p)/D84(p)1.45 (2)

여기서 D16(v) 및 D50(v)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 체적 입경분포 중 각각 누적 16％의 직경(㎛) 및 누적 50％의 직경(㎛)을 나타내며, D50(p) 및 D84(p)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 개수 입경분포중 각각 누적 50％의 직경(㎛) 및 누적 84％의 직경(㎛)을 나타낸다.
제3항에 있어서, 상기 토너 입자들은 (a) 20㎚ 이상 100㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제 및 (b) 7㎚ 이상 20㎚ 이하의 평균 입경을 갖는 외부 첨가제를 포함하고, 상기 토너 입자들은 토너 입자들의 전체 표면적의 적어도 20％의 커버리지가 외부 첨가제(a)로, 그리고 적어도 40％의 커버리지가 외부 첨가제(b)로 덮여 있으며, 외부첨가제 (a) 및 (b)의 합계 커버리지는 상기 토너 입자들의 전체 표면적을 기준으로 60％ 이상 120％ 이하인 것을 특징으로 하는 정전 화상 현상용 현상제.
잠상 홀더상에 잠상을 형성하는 단계; 현상제 용기의 현상제를 사용하여 잠상 홀더상에 토너 화상을 형성하는 단계; 상기 토너 화상을 화상 지지체에 전사하는 단계; 및 상기 토너 화상을 화상 지지체에 정착하는 단계를 포함하며, 상기 현상제는, 착색제 및 바인더 수지를 포함하여 3 내지 9㎛의 체적-평균 입경 및 하기식 (1) 및 (2)를 만족하는 입자크기 분포를 갖는 토너 입자들을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

D(16v)/D50(v)1.475-0.036×D50(v) (1)

D50(p)/D84(p)1.45 (2)

여기서 D16(v) 및 D50(v)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 체적 입경분포 중 각각 누적 16％의 직경(㎛) 및 누적 50％의 직경(㎛)을 나타내며, D50(p) 및 D84(p)는 절대값으로 입경이 큰 쪽으로부터 보아서 상기 토너 입자들의 누적 개수 입경분포중 각각 누적 50％의 직경(㎛) 및 누적 84％의 직경(㎛)을 나타낸다.
제5항에 있어서, 상기 현상제는 수지-코팅 캐리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스
제6항에 있어서, 상기 토너 입자들의 체적 -평균 입경(D50(v))과 화상 지지체의 단색으로 착색된 영역에 고착하는 토너의 중량(TMA)간의 관계가 하기식 (3)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스;

0.116×D50(v)/2TMA0.223×D50(v)/2 (3)

여기서 TMA는 1.7의 원색 밀도를 얻는 데 필요한 단위 면적당 토너량(mg/cm²)를 나타낸다.
제6항에 있어서, 상기 토너 입자들의 체적-평균 입경(D50(v))과 토너 입자들내의 착색제 함유량(c)간의 관계는 하기식 (4)로 표시되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

22/D50(v)c43/D50(v) (4)

여기서, c는 착색제 함유량(wt％)을 나타낸다.
제7항에 있어서, 상기 토너 입자들은 하기식 (5) 및 (6)을 만족하는 용융 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

1×10⁵ η(90℃)1 × 10⁶(5)

1×10⁴ η(100℃)1 × 10⁵(6)

여기서, η(90℃) 및 η(100℃)는 각각 90℃ 및 100℃에서의 토너의 용융 점도(Pa·s)를 나타낸다.
제8항에 있어서, 상기 토너 입자들은 하기식 (5) 및 (6)을 만족하는 용융 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

1×10⁵ η(90℃)1 × 10⁶(5)

1×10⁴ η(100℃)1 × 10⁵(6)

여기서, η(90℃) 및 η(100℃)는 각각 90℃ 및 100℃에서의 토너의 용융 점도(Pa·s)를 나타낸다.
제5항에 있어서, 상기 화상 지지체는 하기식 (7)을 만족하는 표면 평활도(Sp)를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

Sp5×TMA^-3(7)

여기서, Sp는 화상 지지체의 표면 평활도를 나타내고, TMA는 1.7의 원색 밀도를 얻는 데 필요한 단위 면적당 토너량(mg/cm²)을 나타내며, 양자는 모두 절대값이다.
제11항에 있어서, 상기 토너 입자들의 체적-평균 입경(D50(v))과 화상 지지체의 단색으로 착색된 영역에 고착하는 토너의 중량(TMA)간의 관계가 하기식 (3)으로 표시되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

0.116×D50(v)/2TMA0.223×D50(v)/2 (3)

여기서, TMA는 1.7의 원색 밀도를 얻는 데 필요한 단위 면적당 토너량(mg/cm²)를 나타낸다.
제11항에 있어서, 상기 토너 입자의 체적-평균 입경(D50(v))과 토너 입자들 내의 착색제 함유량(c)간의 관계는 하기식 (4)로 표시되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

22/D50(v)c43/D50(v) (4)

여기서, c는 착색제 함유량(wt％)을 나타낸다.
제11항에 있어서, 상기 토너 입자들은 하기식 (5) 및 (6)을 만족하는 용융 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

1×10⁵ η(90℃)1 × 10⁶(5)

1×10⁴ η(100℃)1 × 10⁵(6)

여기서, η(90℃) 및 η(100℃)는 각각 90℃ 및 100℃에서의 토너의 용융 점도(Pa·s)를 나타낸다.
제12항에 있어서, 상기 토너 입자들은 하기식 (5) 및 (6)을 만족하는 용융 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스:

1×10⁵ η(90℃)1 × 10⁶(5)

1×10⁴ η(100℃)1 × 10⁵(6)

여기서, η(90℃) 및 η(100℃)는 각각 90℃ 및 100℃에서의 토너의 용융 점도(Pa·s)를 나타낸다.
제11항에 있어서, 상기 현상제는 수지-코팅 캐리어를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 프로세스.
제1항에 있어서, 상기 토너 입자들의 체적-평균 입경(D50(v))과 토너 입자들내의 착색제 함유량(c)간의 관계는 하기식 (4)로 표시되는 것을 특징으로 하는 정전 화상 현상용 토너;

22/D50(v)c43/D50(v) (4)

여기서, c는 착색제 함유량(wt％)을 나타낸다.
제1항에 있어서, 상기 토너 입자들은 하기식 (5) 및 (6)을 만족하는 용융 점도를 갖는 것을 특징으로 하는 정전 화상 현상용 토너:

1×10⁵ η(90℃)1 × 10⁶(5)

1×10⁴ η(100℃)1 × 10⁵(6)

여기서, η(90℃) 및 η(100℃)는 각각 90℃ 및 100℃에서의 토너의 용융 점도(Pa·s)를 나타낸다.