KR20010096492A - 정전하 현상용 토너 및 그 제조 방법, 정전하상 현상용현상제 및 화상 형성방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서브 마이크론 입자 비산에 의한 대전기 등의 오염 문제를 일으키지 않고, 구형 토너의 클리닝 불량에 관한 문제를 해결하는 정전하(靜電荷) 현상용 토너 및 그 제조 방법, 정전하상(像) 현상용 현상제 및 화상 형성 방법의 제공을 목적으로 한다.

결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자에 응집 입자를 외부 첨가하여 되는 정전하 현상용 토너로서, 그 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2종의 입자를 함유하여 되고, 또한 상기 응집 입자는, 형상계수가 130 이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너에 의해 상기 과제를 해결한다.

Description

정전하 현상용 토너 및 그 제조 방법, 정전하상 현상용 현상제 및 화상 형성 방법{TONERS FOR DEVELOPING ELECTROSTATIC LATENT IMAGES AND METHODS FOR FABRICATING THE SAME, DEVELOPERS FOR DEVELOPING ELECTROSTATIC LATENT IMAGES AND METHODS FOR FORMING IMAGES}

본 발명은 전자 사진법 또는 정전 기록법 등에서, 정전 잠상을 현상할 때에 사용하는 정전하상 현상용 토너 및 그 제조 방법, 정전하상 현상용 현상제, 및 화상 형성 방법에 관한 것이다.

전자 사진법 등 정전하상을 거쳐 화상 정보를 가시화 하는 방법은 현재 여러 분야에서 이용되고 있다. 이 전자 사진법은 대전·노광 공정에서 감광체 위에 정전하상을 형성하고, 토너를 함유하는 현상제로 정전 잠상을 현상하고, 전사 공정, 정착 공정을 거쳐 가시화된다. 여기서 사용되는 현상제는 토너 및 캐리어로 되는 2성분 현상제와, 자성 토너 또는 비자성 토너를 단독으로 사용하는 1성분 현상제가 있다. 토너는 통상, 열가소성 수지를 안료, 대전 제어제, 및 왁스 등의 이형제와 함께 용융 혼련하여, 냉각한 뒤, 미분쇄하고, 또한 분급하는 혼련 분쇄법으로 제조한다. 이 토너는 유동성이나 클리닝성을 개선하기 위해서, 필요에 따라 무기미립자나 유기 미립자를 토너 입자 표면에 첨가하는 것도 있다.

한편, 근년, 고도의 정보화 사회의 발전에서, 다양한 수법으로 구축된 정보 문서를, 보다 높은 화질 화상으로 제공함에 대한 요청이 높으며, 여러 화상 형성법에서 고화질화의 연구가 진행되고 있다. 전자 사진법을 사용하는 화상 형성법에서도, 이 요구는 예외 없이, 특히 전자 사진법에서, 칼라 화상 형성에서의, 보다 고정밀 화상을 실현하기 위해서, 토너의 소경(小徑)화와 샤프(sharp)한 입도 분포, 및 토너 입자의 구형화 기술 개발이 진행되고 있다.

이 경우, 토너 입자의 구형화에서, 그 형상이 전사 공정에서의 토너 입자의 정밀 전사성에 영향을 주며, 최종 화상을 얻을 때까지의 토너가, 그 담지체와의 접촉 면적을 최소로 유지할 수 있는 구형상이기 때문에 그 정밀 전사성이 높으며, 이에 따른 세선 재현성 등 최종 화질 특성의 향상을 기대할 수 있다.

그렇지만 이 구형상 토너를 사용한 경우 토너 입자의 전사 후에 담지체 위에 잔류하는 토너 입자의 클리닝이 곤란한 점을 문제로 들 수 있다.

특히 전사한 뒤의 토너의 클리닝은, 통상 블레이드에 의한 방식이, 장치가 간편하고, 또한 내구성의 관점에서 널리 이용되고 있다. 그러나, 이 블레이드 클리닝 방식에서, 구형상의 토너는 그 형상 때문에, 블레이드를 빠져나갈 확률이 높고, 클리닝 불량이 발생하기 쉽고, 결과적으로 이에 따른 화질의 저하가 생기기 쉽다. 따라서, 고화질화를 위해서 사용되는 구형상 토너는 그 클리닝성을 얼마만큼 획득하는가가 큰 과제이다.

이 문제를 해결하기 위해, 예를 들면 블레이드 가장자리부에 걸리는 선압을 상승시켜서, 토너가 빠져나감을 방지함이 시도되었다. 그러나 이 경우, 단순한 선압 상승으로는 블레이드 가장자리의 마모 촉진, 블레이드 울림 진동에 의한 이음의 발생, 담지체의 마모 촉진 등의 관점에서 문제가 있다.

이 이음이나 마모를 개선하기 위해, 윤활제 미립자를 블레이드 가장자리부에 공급하여, 블레이드 가장자리부의 마찰 계수를 감소시키는 방법이 제안되었다. 이 경우, 블레이드 가장자리부에 윤활제를 공급해서, 효율적으로 마찰 계수를 감소시키려면, 윤활제 미립자의 입경을 0.2㎛ 이하 정도의 소입자로 함이 바람직하다. 그러나, 이들 서브 마이크론의 윤활제 소립자는 기계 내로의 입자 비산을 일으키기 쉽고, 대전기 등을 오염시켜 대전 불량 등을 생성하여, 결과적으로 화상 품질을 저하시키는 문제를 일으킨다.

또한, 서브 마이크론의 부정형 무기 미립자를 블레이드 가장자리부에 공급하고, 블레이드 가장자리부에 봉합(seal)재(材)를 형성하여, 구형 토너의 빠져나감을 어렵게 하는 방법이 제안되었다. 이 방법은 예를 들면 부정형상 실리카, 알루미나를 블레이드 가장자리부에 공급하여, 이들 부정형태 입자에 의해서 빠져나가기 쉬운 구형 토너 입자를 트랩(trap)하는 메카니즘에 근거한다. 그러나, 이 방법도 상기 윤활제와 같이, 블레이드 가장자리부에 공급하여 구형 토너가 빠져나가는 것을 효율적으로 행함에는, 부정형 입자의 입경이 0.2㎛ 이하 정도임이 필요하고, 이 경우도, 상기 윤활제와 동일한 문제를 일으킨다.

따라서, 본 발명의 목적은 상기와 같은 문제를 해결함에 있다. 즉, 본 발명의 목적은 상술한 서브 마이크론 입자 비산에 의한 대전기 등의 오염 문제를 일으키지 않고, 구형 토너의 클리닝 불량에 관한 문제를 해결하는 정전하 현상용 토너 및 그 제조 방법, 정전하상 현상용 현상제 및 화상 형성 방법을 제공함에 있다.

본 발명자들은 예의 검토의 결과, 형상계수가 130 이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 응집 입자이고, 그 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2 종의 입자를 포함하여 되는 응집 입자를 일정량 구형 토너 입자에 외부 첨가 혼합하여 형성되는 정전하 현상용 토너를 사용함을 발명하였다. 그 응집 입자를 사용하면, 그 응집 입자가 클리닝 부재 선단부에서 생기는 하중에 의해 흩어져 분쇄되므로서, 0.2㎛ 이하인 부정형의 미립자를 클리닝 부재 가장자리부에 효과적으로 공급할 수 있다. 이에 의해서, 상술의 서브 마이크론 입자 비산에 의한 상기 대전기 등의 오염 문제를 일으키지 않고, 상기 구형 토너의 클리닝 불량에 관한 문제를 해결할 수 있음을 발견하였다. 즉, 본 발명자들은 이하의<1>∼<19>의 발명을 하였다.

<1> 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자에 응집 입자를 외부 첨가해서 되는 정전하 현상용 토너로서, 그 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2 종의 입자를 함유하고, 또한 상기 응집 입자는 이하의 식I로 나타내는 형상계수가 130 이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛이상 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너.

형상계수 = (ML²/A) ×(π/4) ×100 식I

(식 I중, ML은 응집 입자의 절대 최대 길이이고, A는 응집 입자의 투영 면적임.)

<2> 상기 <1>의 정전하 현상용 토너에서, 상기 토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛이상인 것이 좋다. 또한, 형상계수는 상기 식 I로 나타낸다(단,<2>에서, ML은 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적임).

<3> 상기 <1> 또는 <2>의 정전하 현상용 토너에서, 상기 토너 입자가 이형제를 더 함유하는 것이 좋다.

<4> 상기 <1>∼<3>중 어느 하나의 정전하 현상용 토너에서, 토너 입자와 응집 입자의 합계 100중량부 중, 응집 입자가 0.3중량부 이상 10중량부 이하인 것이 좋다.

<5> 하기의 i)∼iii)으로 되는 군으로부터 선택하는 분산액을 준비하는 공정, 상기 분산액을 교반하거나 또는 혼합하는 공정, 교반물 또는 혼합물을 응집시켜 응집 입자를 형성하는 공정, 얻어진 응집 입자를 토너 입자와 혼합하여 정전하 현상용 토너를 얻는 공정을 갖는 정전하 현상용 토너의 제조 방법:

i)수지 미립자 분산액; ii)윤활제 미립자 분산액, 및 iii)수지 미립자 분산액, 윤활제 미립자 분산액 및 무기 미립자 분산액으로 되는 군으로부터 선택하는 적어도2종의 분산액.

<6> 상기 <5>의 정전하 현상용 토너의 제조 방법에서, 토너 입자가 적어도 1종의 수지 미립자 분산액 및 적어도 1종의 착색제 분산액을 혼합하여 혼합 입자를 형성하는 공정, 상기 혼합 입자를 응집시켜 혼합 입자의 응집체를 형성하는 공정, 상기 응집체를 상기 수지의 유리 전이점 이상의 온도로 가열해 상기 응집체를 융합하는 공정에 의해 얻는 것이 좋다.

<7> 상기 <5> 또는 <6>의 정전하 현상용 토너의 제조 방법에서, 토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛ 이상인 것이 좋다. 또한, 형상계수는 상기 식 I로 나타낸다(단, <7>에서, ML는 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적임).

<8> 상기 <6> 또는 <7>의 정전하 현상용 토너의 제조 방법에서, 혼합 입자를 형성하는 공정에서, 적어도 1종의 이형제 분산액을 준비하고, 이 이형제 분산액을 상기 수지 미립자 분산액 및 착색제 분산액과 혼합하는 것이 좋다.

<9> 상기 <5>∼<8> 중 어느 하나의 정전하 현상용 토너의 제조 방법에서, 토너 입자와 응집 입자의 합계 100중량부 중, 응집 입자가 0.3중량부 이상 10중량부 이하인 것이 좋다.

<10> 정전하 현상용 토너 및 캐리어로 되는 정전하상 현상용 현상제로서, 상기 정전하 현상용 토너가 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자에 응집 입자를 외부 첨가하여 되고, 그 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 또는 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2 종의 입자를 함유하고, 또한 상기 응집 입자는 상기 식 I로 나타내는 형상계수가 130 이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛ 이상 1O㎛이하인 것을 특징으로 하는 정전하상 현상용 현상제.

<11> 상기 <10>의 정전하상 현상용 현상제에서, 상기 토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛ 이상인 것이 좋다. 또한, 형상계수는 상기 식 I로 나타낸다(단, <11>에서, ML는 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적임).

<12> 상기 <10> 또는 <11>의 정전하상 현상용 현상제에서, 상기 토너 입자가 이형제를 더 함유하는 것이 좋다.

<13> 상기<10>∼<12>중 어느 하나의 정전하상 현상용 현상제에서, 토너 입자와 응집 입자의 합계 100중량부 중, 응집 입자가 0.3중량부 이상 10중량부 이하인 것이 좋다.

<14> 정전하 담지체 위에 정전 잠상을 형성하는 공정, 현상제로 정전 잠상을 현상하여 토너 화상을 현상제 담지체 위에 형성하는 공정, 및 상기 토너 화상을 전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 화상 형성 방법에서, 상기 현상제가 정전하 현상용 토너나 또는 상기 정전하 현상용 토너와 캐리어로 되고, 상기 정전하 현상용 토너가 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자에 응집 입자를 외부 첨가하여 되고, 상기 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2 종의 입자를 함유하고, 또한 상기 응집 입자는 상기 식I로 나타내는 형상계수가 130이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛이상 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.

<15> 상기 <14>의 화상 형성 방법에서, 상기 토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛이상인 것이 좋다. 또한, 형상계수는 상기 식 I로 나타낸다(단, <15>에서, ML은 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적이다).

<16> 상기 <14> 또는 <15>의 화상 형성 방법에서, 상기 토너 입자가 이형제를 더 함유하는 것이 좋다.

<17> 상기 <14>∼<16> 중 어느 하나의 화상 형성 방법에서, 토너 입자와 응집 입자의 합계 100중량부 중, 응집 입자가 0.3중량부 이상 10중량부 이하인 것이 좋다.

<18> 상기 <14>∼<17> 중 어느 하나의 화상 형성 방법에서, 전사 공정 후에, 정전 잠상 담지체 위에 잔존하는 정전하상 현상용 토너를 회수하는 클리닝 공정을 더 갖는 것이 좋다.

<19> 상기 <18>의 화상 형성 방법에서, 클리닝 공정 후에, 상기 클리닝 공정에서 회수한 정전하상 현상용 토너를 현상제 층으로 되돌리는 리사이클 공정을 더 갖는 것이 좋다.

<발명 실시의 형태>

이하, 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명의 정전하상 현상용 토너는 토너 입자에 응집 입자가 외부 첨가된다. 이하, 우선, 이 토너 입자에 대해서 설명하고, 그 다음 응집 입자에 대해서 설명한다.

본 발명의 정전하상 현상용 토너에 함유되는 토너 입자는, 필수 성분으로서 결착수지 및 착색제를 함유하고, 필요에 따라 이형제 또는 이형제 수지를 함유해도 좋다.

본 발명의 토너 입자에 함유되는 결착 수지는 종래부터 토너로 이용되고 있는 결착 수지를 사용할 수 있으며, 특별한 제한은 없다.

구체적으로는, 스티렌, 파라클로로스티렌, α-메틸스티렌 등의 스티렌류; 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 n-프로필, 아크릴산 라우릴, 아크릴산 2-에틸 헥실 등의 아크릴계 단량체; 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산 라우릴, 메타크릴산 2-에틸헥실 등의 메타크릴계 단량체; 아크릴산, 메타크릴산, 스티렌설폰산 나트륨 등의 에틸렌성 불포화산 단량체; 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 비닐니트릴류; 비닐메틸에테르, 비닐이소부틸에테르 등의 비닐 에테르류; 비닐메틸케톤, 비닐에틸케톤, 비닐이소프로페닐케톤 등의 비닐 케톤류; 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등의 올레핀류 등의 단량체 등의 단독 중합체, 그들 단량체를 2 종 이상 조합한 공중합체, 또는 그들의 혼합물, 또는, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리에테르 수지 등, 비(非)비닐축합계 수지, 또는, 그들과 상기 비닐계 수지의 혼합물, 이들의 공존하에서 비닐계 단량체를 중합해서 얻어지는 그라프트 중합체 등을 들 수 있다.

또한, 상술한 것과 같이, 본 발명의 토너 입자는 이형제 또는 이형제 수지를함유할 수 있다. 이 이형제 또는 이형제 수지는 상기의 결착 수지 성분의 일부로 첨가해도 좋다. 여기서 사용하는 이형제로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 등의 저분자량 폴리올레핀류; 실리콘류, 올레인산 아미드, 엘카산 아미드, 리시놀산 아미드, 스테아린산 아미드 등과 같은 지방산 아미드류; 카나우바 왁스, 라이스 왁스, 캔데릴라 왁스, 목랍, 호호바(jojoba)유 등과 같은 식물계 왁스; 비스왁스와 같은 동물계 왁스; 몬탄 왁스, 오조케라이트, 세레신, 파라핀 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 피셔트롭쉬 왁스 등과 같은 광물계, 석유계 왁스, 및 이들의 변성물 등을 들 수 있다. 이들 중 적어도 1종을 토너 입자 내에 함유하는 것이 좋다.

본 발명의 토너 입자에 사용하는 착색제는 종래 공지의 착색제를 사용할 수 있으며, 특별한 제한은 없다. 예를 들면, 카본 블랙, 크롬 옐로우, 한사 옐로우, 벤지딘 옐로우, 스렌 옐로우, 퀴놀린 옐로우, 퍼머넌트 오렌지GTR, 피라조론 오렌지, 발칸 오렌지, 웨칭 레드, 퍼머넌트 레드, 브리리안커민3B, 브리리안커민6B, 듀퐁오일 레드, 피라조론 레드, 리소르 레드, 로다민B 레이크, 레이크 레드C, 로즈벵갈, 아니린 블루, 울트라마린 블루, 카르코오일 블루, 메틸렌블루 클로라이드, 프타로시아닌 블루, 프타로시아닌 그린, 마라카이트그린 옥사레이트 등의 여러 안료나, 아크리딘계, 크산틴계, 아조계, 벤조퀴논계, 아진계, 안트라퀴논계, 티오인디코계, 디옥사진계, 티아진계, 아조메틴계, 인디코계, 프타로시아닌계, 아니린블랙계, 폴리메틴계, 트리페닐메탄계, 디페닐메탄계, 티아진계, 티아졸계 등의 각종 염료 등을 1종 또는 2종 이상을 병용할 수 있다.

본 발명의 토너 입자는 상기 성분 외에, 다양한 특성을 제어하기 위해서, 여러 가지 성분을 함유할 수 있다. 예를 들면, 자성 토너로서 사용하는 경우, 자기 성분(예를 들면 페라이트나 마그네타이트), 환원철, 코발트, 니켈, 망간 등의 금속, 합금 또는 이들 금속을 포함하는 화합물 등을 함유할 수 있다. 또한 필요에 따라서, 4급 암모늄염, 니그로신계 화합물이나 트리페닐메탄계 안료 등, 통상 사용되는 여러 종류의 대전 제어제를 함유해도 좋다.

상기와 같은 성분을 함유하는 본 발명의 토너 입자는, 그 형상계수가 125 이하, 바람직하게는 120 이하, 보다 바람직하게는 118 이하인 것이 좋고, 또한 그 체적 평균 입경이 1㎛ 이상, 바람직하게는 3∼8㎛, 보다 바람직하게는 4∼7㎛인 것이 좋다. 형상계수가 상기 범위에 있으면, 얻어지는 화질이 소망한 특성을 가질 수 있다. 또한, 체적 평균 입경의 값이 지나치게 낮으면, 충분한 클리닝 특성, 및 현상성에 문제가 발생하기 쉽다.

또한, 형상계수는 이하의 식 I로 표시된다. 여기서, ML는 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적이다.

형상계수=(ML²/A) ×(π/4) ×100 식I.

상기의 조건을 만족하는 토너 입자를 얻는 방법은, 특별한 제한 없이, 통상의 분쇄법으로 선별한 부정형상 토너 입자를 기계적인 충격력에 의해 상기 조건을 만족하도록 구형화하는 건식의 고속 기계 충격법; 분산매 중에서의 부정형상 토너의 습식 용융 구형화법; 현탁 중합, 분산 중합, 유화 중합 응집법 등의 기존의 중합법에 의한 토너 제작법; 등을 사용할 수 있다. 또한, 이와 같이 얻어진 토너 입자는 종래 공지된 외부 첨가제로 처리해도 좋다.

다음에, 본 발명의 정전하상 현상용 토너에 함유되는 응집 입자에 대해서 설명한다.

본 발명의 정전하상 현상용 토너에 함유되는 응집 입자는 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2 종의 입자를 함유한다.

이하, i)에서부터 순서대로 설명한다.

본 발명의 응집 입자는 i)수지 미립자 단독으로 될 수 있다.

여기서, 수지 미립자로 이용되는 재료는, 특별한 제한 없이, 예를 들면 상기 결착 수지로 나타낸 여러가지 성분을 사용할 수 있다.

이들 수지 성분을 사용하여 기계적인 기존의 수지 분쇄법, 또는 물, 유기 용제 등의 액상 매체 중에서의 기존의 유화법 또는 분산법을 사용하여, 필요로 하는 수지 미립자를 조정할 수 있다. 예를 들면, 유화 중합법, 현탁중합법, 분산 중합법 등의 불균일 분산계에서의 중합법에 의해, 본 발명의 수지 미립자를 분산시킨 수지 미립자 분산액을 용이하게 얻을 수 있다. 또한 미리 용액 중합법이나 괴상 중합법 등으로 균일하게 중합한 수지 미립자의 중합체를, 그 중합체가 용해되지 않는 용매 중에 안정제와 함께 첨가하여 기계적으로 혼합 분산하는 방법 등, 임의의 방법으로, 본 발명의 수지 미립자를 분산시킨 수지 미립자 분산액을 얻을 수 있다.

예를 들면, 수지 미립자를 얻는데 비닐계 단량체를 사용하는 경우, 이온성계면활성제 등을 사용하며, 바람직하게는 이온성 계면활성제와 비이온성 계면활성제를 병용하여 유화 중합법이나 시드(seed) 중합법으로, 수지 미립자 분산액을 제조할 수 있다. 기타 수지의 경우, 유성으로 물에의 용해도가 비교적 낮은 용제에 용해하는 것이라면, 수지를 그들 용제에 용해하여 이온성의 계면활성제나 폴리아크릴산 등의 고분자 전해질과 함께, 호모게나이저 등의 분산기로 수중에 미립자로 분산시키고, 그 후, 가열 또는 감압하여 용제를 증발시킴으로서, 수지 미립자 분산액을 얻을 수 있다.

여기서 사용하는 계면활성제는 황산에스테르염계, 설폰산염계, 인산에스테르계, 비누계 등의 음이온 계면활성제; 아민염형, 4급 암모늄염형 등의 양이온계 계면활성제; 폴리에틸렌글리콜계, 알킬페놀에틸렌옥사이드 부가물계, 다가 알코올계 등의 비이온성 계면활성제, 및, 여러 종류의 그라프트 중합체 등을 들 수 있으며, 특별한 제한은 없다.

또한, 본 발명의 응집 입자는 ii)윤활제 미립자 단독으로 될 수 있다.

여기서, 본 발명에 사용하는 윤활제는 클리닝 부재와 감광체 등의 담지체 사이의 슬라이딩을 촉진하여, 그 마찰 저감을 위해서 이용된다.

윤활제의 예로는 흑연, 이황화 몰리브덴, 스테아린산 아연, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘 등을 들 수 있다. 또한, 상기 이형제로서 예시한 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 등의 저분자량 폴리올레핀류; 실리콘류, 올레인산 아미드, 엘카산 아미드, 리시놀산 아미드, 스테아린산 아미드 등과 같은 지방산 아미드; 카나우바 왁스, 라이스 왁스, 캔데리라 왁스, 목랍, 호호바유 등과 같은 식물계 왁스; 비스 왁스와 같은 동물계 왁스; 몬탄 왁스, 오조케라이트, 세레신, 파라핀 왁스, 마이크로크리스탈린 왁스, 피셔트롭쉬 왁스 등과 같은 광물계, 석유계의 왁스, 및 그들의 변성물 등을 들 수 있다.

이들 윤활제 성분을 사용하여 상기 수지 미립자에서 처럼, 기존의 기계적 분쇄법, 액상 매체 중에서의 유화법 또는 분산법을 사용함으로서, 윤활제 미립자 또는 윤활제 미립자 분산액을 조정할 수 있다.

또한, 본 발명의 응집 입자는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2종의 미립자를 함유하여 된다. 즉, 본 발명의 응집 입자는 iii)-a)수지 미립자와 윤활제 미립자로 되거나, iii)-b)수지 미립자와 무기 미립자로 되거나, iii)-c)윤활제 미립자와 무기 미립자로 되거나, 또는 iii)-d)수지 미립자와 윤활제 미립자와 무기 미립자로 되어도 좋다.

수지 미립자 및 윤활제 미립자의 재료로는 상술한 것을 사용할 수 있다.

본 발명에 사용하는 무기 미립자의 재료로는 실리카, 알루미나, 산화아연, 산화세륨, 산화철, 티탄산 스트론튬, 산화티탄, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 인산3칼슘 등을 들 수 있다.

또한, 무기 미립자의 형상은 침상 등의 부정형상이고, 그 장경과 단경의 비율(장경/단경)로 나타내는 종횡비(aspect ratio)가 보다 큰 것이 바람직하다.

이들 무기 미립자의 재료를 사용하여 상기 수지 미립자에서 처럼, 기존의 기계적 분쇄법, 액상 매체 중에서의 유화법 또는 분산법을 사용함으로서, 무기 미립자 또는 무기 미립자 분산액을 조정할 수 있다.

상기의 수지 미립자, 윤활제 미립자 또는 무기 미립자는 각각 상기와 같이 제조할 수 있지만, 그 입경은 0.2㎛이하인 것이 좋다.

또한, 상기 미립자의 2종 이상으로 되는 응집 입자는 특별한 제한은 없지만, 이하와 같은 방법으로 제조할 수 있다. 즉, 상기 미립자를 건식으로 기계 혼합하여 응집체를 형성하는 방법, 액상 매체 중에서의 전기적 응집법, 고분자 응집제 등을 사용한 물리적 응집법 등을 그 예로 들 수 있다.

이 경우, 필요에 따라서, 응집체의 제조 시 또는 제조 후에 그 계(系)를 가열함으로서, 수지 미립자나 윤활제 미립자, 또는 이들 중의 하나와 무기 미립자간의 응집력 또는 접착력이 제어되어, 응집 입자의 해분쇄력에 대한 강도를 조정할 수 있다.

상기 미립자의 2종 이상으로 되는 응집 입자의 조정법을, 구체적인 예를 들어 간단하게 설명한다. 즉, 각각의 미립자가 분산된 분산액을 혼합하여 혼합 입자를 형성하고, 그 혼합 입자를 응집시켜 혼합 입자의 응집체를 형성하고, 이것을 응집 입자로 한다. 또한, 상술한 바와 같이, 응집 입자가 수지 미립자 또는 윤활제 미립자를 함유하는 경우, 상기 응집체를 상기 수지 미립자 또는 윤활제 미립자의 글라스 전이점 이상의 온도로 가열하여 응집체를 융합함으로서, 응집 입자를 형성하는 것이 좋다.

이와 같이 제조되는 응집 입자는 화상 형성 장치 내의 클리닝부재 가장자리부에서 실제로 작용하기 때문에, 그 체적 평균 입경이 0.5㎛이상 10㎛이하, 바람직하게는 0.7∼5㎛, 보다 바람직하게는 1∼3㎛인 것이 좋다. 체적 평균 입경이 0.5㎛미만인 경우, 현상기내 등으로 입자가 비산하기 쉽고, 화상 형성 장치내에서 오염을 일으키는 문제가 발생하는 경향이 있다. 한편, 체적 평균 입경이 1O㎛를 넘으면, 클리닝부재 가장자리부로 봉합(seal)제로서의 응집 입자의 공급이 충분하게 이루어지지 않기 때문에, 양호한 클리닝 특성을 얻을 수 없는 경향이 있다.

또한, 본 발명의 응집 입자는 형상계수가 130 이상, 바람직하게는 135∼150, 보다 바람직하게는 140∼145인 것이 좋다. 형상계수의 값이 낮으면, 봉합(seal)제로서의 작용이 충분히 행해지지 않는 경향이 있다. 또한, 형상계수는 이하의 식 I로 표시되고, 식I 중, ML는 응집 입자의 절대 최대 길이이고, A는 응집 입자의 투영 면적이다.

형상계수=(ML²/A) ×(π/4) ×100 식I.

또한, 본 발명의 응집 입자는 착색제를 함유하지 않는 것이 좋다. 본 발명의 응집 입자의 일부가 토너 입자와 함께 최종 화상 위에 전사 정착된 경우에도, 그들에 의하여 화상 결함이 생기는 것을 방지하기 위해서이다.

상술한 바와 같이 얻어지는 응집 입자를 상술한 토너 입자에, 일정 비율로 외부 첨가 혼합함으로서, 본 발명의 정전하 현상용 토너, 특히 고화질 특성과 클리닝 특성을 양립한 정전하 현상용 토너를 제조할 수 있다.

이 경우, 그 비율은 토너 입자와 응집 입자의 합계 100 중량부 중, 응집 입자가 0.3중량부 이상 10중량부 이하, 바람직하게는 0.5∼5중량부, 보다 바람직하게는 1∼3중량부인 것이 좋다.

응집 입자의 외부 첨가량이 0.3중량부 미만인 경우, 클리닝 효과가 충분하지 못한 경향이 있는 반면, 10중량부를 넘으면 토너로서의 대전 특성, 토너로서의 유동 특성이 현저하게 줄어드는 경향이 있다.

상기에 의해 얻어진 정전하 현상용 토너는 상기 토너만으로 되는 1성분 현상제, 또는 상기 토너와 캐리어로 되는 2성분 현상제로서 사용할 수 있다.

또한, 상기에 의해 얻어진 정전하 현상용 토너는 이하와 같은 화상 형성 방법에서 사용할 수 있다. 즉, 정전하 담지체 위에 정전 잠상을 형성하는 공정, 현상제로 정전 잠상을 현상하여 토너 화상을 현상제 담지체 위에 형성하는 공정, 및 상기 토너 화상을 전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 화상 형성 방법에서, 상기 현상제가 상술의 정전하 현상용 토너이거나 또는 상기 정전하 현상용 토너와 캐리어로 되어도 좋다.

또한, 이 화상 형성 방법은 전사 공정 후에, 정전 잠상 담지체 위에 잔존하는 정전하상 현상용 토너를 회수하는 클리닝 공정을 더 갖는 것이 좋다.

또한, 이 화상 형성 방법은 클리닝 공정 후에, 상기 클리닝 공정에서 회수한 정전하상 현상용 토너를 현상제 층으로 되돌리는 리사이클 공정을 더 갖는 것이 좋다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예 및 비교예를 이용하여, 보다 구체적으로 설명한다. 또한, 본 발명의 정전하 현상용 토너를 구성하는 토너 입자 및 응집 입자로서, 토너 입자 X-1 및 응집 입자 Y-1∼Y-4를 이하에 나타내는 유화 중합 응집법을 사용하여 제조하였다.

(비교예 1)

미리, 다음 방법으로 수지 미립자 분산체 A-1 및 수지 미립자 분산체 A-2, 이형제 미립자 분산체 B-1, 안료 분산체 C-1를 제조하여, 이하의 토너 입자 X-1의 제조에 사용하였다.

(수지 미립자 분산액 A-1)

하기 성분을 혼합한 용액을 준비하였다.

스티렌 370중량부

n-부틸 아크릴레이트 30중량부

아크릴산 6중량부

도데칸티올 24중량부

4브롬화 탄소 4중량부

이 용액 434g과, 비이온성 계면활성제(삼양화성(三洋化成)사 제품, 노니폴 400) 6g, 및 음이온성 계면활성제(제일제약(第一製藥)사 제품, 네오겐R) 10g을 이온교환수 550g에 용해한 용액을 플라스크 중에 넣어 분산, 유화하고, 10분간 천천히 교반·혼합하면서, 과황산암모늄 4g를 용해한 이온 교환수 50g를 투입하였다. 그 후, 플라스크 속를 질소로 충분히 치환한 뒤 교반하면서 오일배스에서 계내가 70℃가 될 때까지 가열하고, 5시간 그대로 유화 중합을 계속하여, 수지 미립자 분산액 A-1을 얻었다.

수지 미립자 분산액 A-1로 얻어진 라텍스는, 레이저 회절식 입도 분포 측정장치(굴장제작소(堀場製作所) 제품, LA-700)로 수지 미립자의 체적 평균 입경(D₅₀)을 측정한 결과 155nm이고, 시차주사 열량계(도진(島津)제작소사 제품, DSC-50)를 사용하여 온도상승 속도 10℃/min로 수지의 글라스 전이점을 측정한 결과 59℃이고, 분자량 측정기(동(東)소사 제품, HLC-8020)를 사용하여, THF를 용매로 하여 중량 평균 분자량(폴리스티렌 환산)을 측정한 결과 13,000 이었다.

(수지 미립자 분산액 A-2)

하기 성분을 혼합한 용액을 준비하였다.

스티렌 280중량부

n-부틸 아크릴레이트 120중량부

아크릴산 8중량부

상기 용액 408g과 비이온성 계면활성제(삼양화성사 제품, 노니폴 400) 6g, 및 음이온성 계면활성제(제일공업제약사 제품, 네오겐R) 12g을 이온교환수 550g으로 용해한 용액을 플라스크 내에 넣어 분산, 유화하고, 10분간 천천히 교반·혼합하면서, 과황산암모늄 3g를 용해한 이온교환수 50g를 투입하였다. 그 후, 플라스크 내를 질소로 충분히 치환한 뒤 교반하면서 오일배스에서 계내가 70℃가 될 때까지 가열하고, 5시간 그대로 유화 중합을 계속하여, 수지 미립자 분산액 A-2를 얻었다.

얻어진 수지 미립자 분산액 A-2 중의 라텍스를, 수지 미립자 분산액 1과 동일하게, 모든 특성을 측정하였다. 수지 미립자의 체적 평균 입경이 105nm이고, 글라스 전이점이 53℃이고, 중량 평균 분자량이 55만 이었다.

(이형제 미립자 분산액 B-1)

하기 성분을 호모게나이저(LKA사 제품, 울트라타락스 T50)로 95℃에서 가열하면서 충분히 분산시킨 후, 압력 토출형 호모게나이저에 옮겨 분산 처리하여, 이형제 미립자의 체적 평균 입경(D₅₀)이 550nm인 이형제 미립자 분산액 B-1를 얻었다.

파라핀 왁스 50중량부

(일본정랍(精蠟)사 제품, HNP0190, 융점 85℃)

양이온성 계면활성제 5중량부

(花王사 제품, 사니졸 B50)

이온 교환수 200중량부

(안료 분산액 C-1)

하기 성분을 호모게나이저(LKA사 제품, 울트라타락스 T50)로 10분간 분산하고, 초음파 호모게나이저로 더 분산하여, 체적 평균 입경(D₅₀) 150nm인 청색 안료 분산액 C-1을 얻었다.

프탈로시아닌 안료 50중량부

(BASF사 제품, PB-FAST BLUE)

음이온성 계면활성제 5중량부

(제일공업제약사 제품, 네오겐R)

이온 교환수 200중량부

(토너 입자 X-1의 제조)

하기 성분을 환형 스텐레스제 플라스크 내에 넣어 호모게나이저(LKA 사 제품, 울트라타락스 T50)로 충분히 혼합·분산한 뒤, 플라스크 내의 내용물을 교반하면서 가열용 오일배스에서 50℃까지 가열하고, 그 온도로 30분간 유지한 뒤, 또한 가열용 오일배스의 온도를 55℃까지 올려 그 온도로 1시간 유지하여 응집 토너 입자 X-1의 입경 및 그 입경 분포를 조정하였다.

수지 미립자 분산액 A-1 120중량부

수지 미립자 분산액 A-2 80중량부

이형제 분산액 B-1 40중량부

안료 분산액 C-1 11.3중량부

양이온성 계면활성제 0.5중량부

(화왕(花王)사 제품, 사니졸 B50)

이 경우, 토너 입자 X-1의 체적 평균 입경(D₅₀)을 콜타 카운터(일과기(日科機)사 제품, TAII)를 사용하여 측정한 결과, 5.0㎛이고, 체적 평균 입경 분포(GSDv)는 1.21이었다. 여기서, 체적 평균 입경(D₅₀) 및 체적 평균 입경 분포(GSDv)는 측정되는 입도 분포를 분할된 입도 범위(채널)에 대해서, 소립자 지름으로 누적 분포를 그려, 체적 누적이 16%로 되는 입경을 체적 D16, 체적 누적이 50%로 되는 입경을 체적 D50, 체적 누적이 84%로 되는 입경을 체적 D84라 하고, 이 체적 누적 50%를 체적 평균 입경 D₅₀, (D84/D16)^1/2로부터 구해지는 값을 체적 평균 입경 분포 GSDv라고 하였다.

이 응집 토너 입자 분산액에 음이온성 계면활성제(제일제약사 제품, 네오겐R) 3g을 첨가하여, 입자의 응집을 중지시키고, 응집 토너 입자를 안정화한 뒤, 스텐레스제 플라스크를 밀폐하고, 자력 봉합(seal)을 이용하여 교반을 계속하면서 93℃까지 가열하고, 5시간 유지하여 응집 토너 입자를 융합시켜서, 그 형상 및 형상 분포를 조정하였다. 이 경우, 융합 토너 입자의 체적 평균 입경(D₅₀)을 콜타 카운터(일과기(日科機)사 제품, TAII)를 사용하여 측정한 결과, 5.0㎛이고, 체적 평균 입도 분포 계수(GSDv)는 1.21이었다.

이 융합 토너 입자를 냉각한 뒤, 여과하고, pHl0의 이온 교환수로 충분히 세정하고, pH6.5의 이온 교환수로 충분히 더 세정한 뒤, 동결건조기로 건조하여 토너 입자 X-1을 얻었다. 토너 입자의 체적 평균 입경(D₅₀)을 콜타 카운터(일과기사 제품, TAII)를 사용하여 측정한 결과, 5.0㎛이고, 체적 평균 입도 분포 계수(GSDv)는 1.21 이었다.

또한, 전자현미경으로 토너 입자 X-1의 표면 상태를 관찰하였다. 토너 입자 X-1 표면에 수지 미립자가 융착한 연속층이 확인되었다. 또한, 투과형 전자현미경으로 토너 입자 X-1 단면을 관찰하면, 표층에서의 안료의 노출은 거의 확인되지 않았다. 또한, 루젝스 화상 해석 장치(니코레사 제품, LUZEXIII)를 사용하여, 100개의 토너의 주위장(ML) 및 투영 면적(A)을 측정하고, (ML²/A)를 계산하여, 형상계수 SF의 평균치를 구한 결과, 중심 형상계수 115 였다.

(현상제 Z-1의 제조)

또한, 이 토너 입자 100g에 대해, 소수성 실리카(캐봇트사 제품, TS720)를 0.43g 첨가해서 샘플 밀로 혼합하여 첨가하였다. 또한, 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학(總硏化學)사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어에 대해, 토너 농도가 5%로 되도록 상기의 외부 첨가 토너를 칭량하고, 볼밀로 5분간 교반·혼합하여 현상제 Z-1를 제조하였다.

이 현상제 Z-1를 사용하여, 이하의 클리닝 특성 및 화질 특성(세선(細線) 재현성, 계조(階調) 재현성 및 하이라이트부 입상성(粒狀性))을 평가하였다. 그 결과를, 표 1에 나타낸다.

(평가)

(1) 클리닝 특성 평가:

상기에서 제조된 현상제를, 후지 제록스사 제품 칼라 레이저 윈드 3310 개조 복사기에 적용하고, 온도 22℃ 및 습도 55%의 환경 하에서, 최종전사재로 하여 후지 제록스제 J 코팅지를 사용해서 면적율 5%의 화상을 20,000매 출력하였다. 이 20,000매의 화상 위에, 클리닝 불량에 의한 선상(線狀) 또는 섬유상의 화질 결함의 유무를 관찰하고, 이하의 기준을 사용하여 평가하였다.

Ｏ: 20,000매까지 화질 결함 없음,

××:100매 이내에서 화질 결함 발생.

(2)화질 특성 평가:

상기 (1)과 동일한 조건 하에서, 20,000매의 화상을 출력하여 화질을 평가하였다. 단, 이하의 i)세선 재현성, ii)계조 재현성, 및 iii)하이라이트부 입상성으로 나타내는 조건 하에서 각각을 평가하였다. 또한, 각 평가에서, 클리닝 불량에 의한 화질 결함이 발생한 경우, 화질 특성은 모두 불량(××)으로 하였다.

(2) -i) 세선 재현성:

감광체 위에 선폭 50㎛로 되는 형태로 세선의 화상을 형성하고, 그것을 전사 및 정착하였다. 이 전사재 위의 정착상의 세선의 화상을 VH-6200 마이크로하이스코프(키엔스사 제품)를 사용하여 배율 175배로 관찰하였다. 그 구체적 평가 기준은 이하와 같고, 이 중 ◎를 허용 범위로 하였다.

Ｏ: 세선이 토너로 균일하게 채워져 가장자리부의 흐트러짐이 없음.

××: 세선이 토너로 균일하게 채워지지 않고, 가장자리부에서 지그재그가 많이 눈에 띔.

(2)-ii) 계조 재현성:

화상 면적율 10%, 20%, 30%, 40%, 50%, 60%, 70%, 80%, 90%, 및 100%의 각 수준의 계조 화상을 형성하고, X-Rite404에서 화상 농도를 측정하여 그 계조성을 평가하였다. 그 구체적 평가 기준은 이하와 같고, 이 중 ◎를 허용 범위로 하였다.

◎: 저화상 면적에서부터 고화상 면적까지 모든 계조 화상에 대해서 계조성이 매우 양호

××: 고/저화상 면적부에서의 계조 재현 영역이 약간 좁고 계조성이 불안정.

(2)-iii) 하이라이트부 입상성:

화상 면적율 5% 및 10%의 수준의 계조 화상을 작성하고, 얻어진 화상을 눈으로 관찰하여, 하이라이트부 입상성을 평가하였다. 또한, 그 구체적 평가 기준은 이하와 같고, ◎를 허용 범위로 하였다.

◎: 5%, 10% 모두 입상성이 매우 양호.

××:5%, 10% 모두 입상성이 나쁨.

(실시예 1)

윤활제 미립자 및 수지 미립자로 되는 부정형상 응집 입자 Y-1의 사용:

(윤활제 미립자 분산액 D-1의 제조)

하기 성분을 호모게나이저(LKA사 제품, 울트라타락스 T50)로 95℃로 가열하면서 충분히 분산한 뒤, 압력 토출형 호모게나이저에 옮겨 분산 처리를 행하여, 윤활제 미립자의 체적 평균 입경(D₅₀)이 400nm인 윤활제 미립자 분산액 D-1를 얻었다.

스테아린산아연 50중량부

음이온성 계면활성제 5중량부

(제일공업제약(第一工業製藥)사 제품, 네오겐R)

이온 교환수 200중량부

(부정형상 응집 입자 Y-1의 제조)

비교예 1에서 제조한 수지 미립자 분산액 A-1를 200중량부, 상기 윤활제 미립자 분산액 D-1를 450중량부, 양이온성 계면활성제(화왕사 제품, 사니졸 B50) 0.5중량부를 함께 환형 스텐레스제 플라스크 내에 넣어 호모게나이저(LKA사 제품, 울트라타락스 T50)로 충분히 혼합·분산하였다. 그 후, 플라스크 내의 내용물을 교반하면서 가열용 오일배스에서 35℃까지 가열하고, 그 온도에서 30분간 유지한 뒤, 가열용 오일배스의 온도를 40℃까지 올려 그 온도에서 1시간 더 유지해 응집 입자의 입경 및 그 입경 분포를 조정하였다. 이 경우, 응집 입자의 체적 평균 입경(D₅₀)을 측정한 결과, 3.1㎛이고, 체적 평균 입경 분포(GSDv)는 1.30이었다.

이 응집 입자 분산액에 음이온성 계면활성제(제일공업제약사 제품, 네오겐R) 3g를 첨가하여, 입자의 응집을 중단시켜, 응집 입자를 안정화한 뒤, 스텐레스제 플라스크를 밀폐하고, 자력 봉합(seal)을 이용하여 교반을 계속하면서 60℃까지 가열하고, 30분간 유지한 뒤, 냉각하여, 입자(Y-1)'를 얻었다. 이 입자(Y-1)'의 체적 평균 입경(D₅₀)을 콜타 카운터를 사용하여 측정한 결과, 3.1㎛이고, 체적 평균 입도 분포계수(GSDv)는 1.30이었다.

또한, 얻어진 입자(Y-1)'를 전자현미경으로 그 표면 상태를 관찰하였다. 사용한 수지 미립자 분산액 A-1 중의 수지 미립자와 윤활제 미립자 분산액 D-1 중의 윤활제 미립자의 일차 입자 계면을 각각 관찰하였으나, 토너 입자 X-1에서 관찰된 것과 같은 수지의 연속 층은 관찰되지 않았다.

이 입자(Y-1)'를 여과하고, pH6.5의 이온 교환수로 충분히 세정 뒤, 동결 건조기로 건조하여, 부정형상 응집 입자 Y-1을 얻었다. 이 부정형상 응집 입자 Y-1의 체적 평균 입경(D₅₀)을 측정한 결과, 3.1㎛이고, 체적 평균 입도 분포계수(GSDv)는 1.30이었다. 또한, 이 부정형상 응집 입자 Y-1의 형상계수 SF의 평균치를 구한 결과, 중심 형상계수 140이었다.

(현상제 Z-2의 제조)

다음에, 이 부정형상 응집 입자 Y-1 3중량부와, 비교예 1에서 얻은 외부 첨가 처리된 토너 입자 X-1 97.4 중량부를, 샘플 밀로 혼합하여, 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를, 상기 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼밀로 5분간 교반·혼합하여 현상제 Z-2를 제조하였다. 이 현상제 Z-2를 사용하여, 비교예 1과 같이, 클리닝 특성 및 화질 특성(세선 재현성, 계조 재현성 및 하이라이트부 입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 2)

수지 미립자 및 무기 미립자로 되는 부정형상 응집 입자 Y-2의 사용:

(무기 미립자 분산액 E-1의 제조)

하기 성분을 호모게나이저(LKA사 제품, 울트라타락스 T50)로 10분간 분산하고, 초음파 호모게나이저로 더 분산하여, 실리카 미립자의 체적 평균 입경(D₅₀)이 150nm인 무기 미립자(실리카 미립자) 분산액 E-1를 얻었다.

실리카(일본 아엘로질 제품 R972) 50중량부

음이온성 계면활성제(제일공업제약사 제품, 네오겐R) 5중량부

이온 교환수 200중량부

(부정형상 응집 입자 Y-2의 제조)

상기 실시예 1에서 사용한 윤활제 미립자 분산액 D-1 대신에, 상기에서 제조한 무기 미립자 분산액 E-1를 450중량부 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 체적 평균 입경(D₅₀)이 2.8이고, 체적 평균 입경 분포가 1.31인 응집 입자(Y-2)'를 얻었다. 그 후, 실시예 1과 동일하게, 상기 응집 입자(Y-2)'를 여과, 세정, 건조하여 최종 체적 평균 입경(D₅₀)이 2.8㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.31이고, 중심 형상계수가 145인 부정형상 응집 입자 Y-2를 얻었다.

(현상제 Z-3의 제조)

또한 이 부정형상 응집 입자 Y-2 3중량부와, 비교예 1에서 얻은 외부 첨가 처리된 토너 입자 X-1 97.4중량부를, 샘플 밀로 혼합하고, 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를, 그 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼밀로 5분간 교반·혼합하여 현상제 Z-3를 제조하였다. 이 현상제 Z-3을 사용하여, 비교예 1과 같이, 클리닝 특성 평가 및 화질 특성(세선 재현성, 계조 재현성 및 하이라이트부 입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 3)

윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 부정형상 응집 입자 Y-3의 사용:

(부정형상 응집 입자 Y-3의 제조)

실시예 1에서 사용한 수지 미립자 분산액 A-1 대신에, 실시예 2에서 얻은 무기 미립자 분산액 E-1를 450중량부 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 체적 평균 입경(D₅₀)이 4.5㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.40인 응집 입자 (Y-3)'를 얻었다. 그 후, 실시예 1과 동일하게, 그 응집 입자(Y-3)'를 여과, 세정, 건조하여, 최종 체적 평균 입경(D₅₀)이 4.5㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.40이고, 중심 형상계수가 145인 부정형상 응집 입자 Y-3을 얻었다.

(현상제 Z-4의 제조)

또한, 이 부정형상 응집 입자 Y-3 3중량부와, 비교예 1에서 얻은 외부 첨가 처리된 토너 입자 X-1 97.4중량부를, 샘플 밀로 혼합하여, 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를, 그 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼밀로 5분간 교반·혼합하여 현상제 Z-4를 제조하였다. 이 현상제 Z-4를 사용하여, 비교예 1과 동일하게 하여, 클리닝 특성 평가 및 화질 특성(세선 재현성, 계조 재현성 및 하이라이트부입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 4)

수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 부정형상 응집 입자 Y-4의 사용:

(부정형상 응집 입자 Y-4의 제조)

상술한 수지 미립자 분산액 A-1을 200중량부, 상술한 윤활제 미립자 분산액 D-1을 225중량부, 및 상술한 무기 미립자 분산액 E-1를 225중량부 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 체적 평균 입경(D₅₀)가 3.5㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.29인 응집 입자(Y-4)'를 얻었다. 그 후, 실시예 1과 동일하게, 그 응집 입자(Y-4)'를 여과, 세정, 건조하여, 최종 체적 평균 입경(D₅₀)이 3.5㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.29이고, 중심 형상계수가 138인 부정형상 응집 입자 Y-4를 얻었다.

(현상제 Z-5의 제조)

또한, 이 부정형상 응집 입자 Y-4 3중량부와, 비교예 1에서 얻은 외부 첨가 처리된 토너 입자 X-1 97.4중량부를, 샘플 밀로 혼합하여, 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를, 상기 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼밀로 5분간 교반·혼합하여 현상제 Z-5를 제조하였다. 이 현상제 Z-5를 사용하여, 비교예 1과 동일하게, 클리닝 특성 및 화질 특성(세선 재현성, 계조 재현성 및 하이라이트부 입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 5)

수지 미립자 단독으로 되는 부정형상 응집 입자 Y-5의 사용:

(부정형상 응집 입자 Y-.5의 제조)

상술한 수지 미립자 분산액 A-1만을 200중량부 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 체적 평균 입경(D₅₀)이 3.5㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.23인 응집 입자(Y-5)'를 얻었다. 그 후, 실시예 1과 동일하게, 상기 응집 입자(Y-5)'를 여과, 세정, 건조하여, 최종 체적 평균 입경(D₅₀)이 3.5㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.23이고, 중심 형상계수가 145인 부정형상 응집 입자 Y-5를 얻었다.

(현상제 Z-6의 제조)

또한, 이 부정형상 응집 입자 Y-5 3중량부와, 비교예 1에서 얻은 외부 첨가 처리된 토너 입자 X-1 97.4중량부를, 샘플 밀로 혼합하여, 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를, 상기 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리 메틸 메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼밀로 5분간 교반·혼합하여 현상제 Z-6를 제조하였다. 이 현상제 Z-6를 사용하여, 비교예 1과 동일하게 하여, 클리닝 특성 및 화질 특성(세선 재현성,계조 재현성 및 하이라이트부입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예6)

윤활제 미립자 단독으로 되는 부정형상 응집 입자 Y-6의 사용:

(부정형상 응집 입자 Y-6의 제조)

상술한 윤활제 미립자 분산액 D-1만을 200중량부 사용한 것 외에는, 실시예1과 동일하게 하여, 체적 평균 입경(D₅₀)이 4.0㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.30인 응집 입자(Y-6)를 얻었다. 그 후, 실시예 1과 동일하게, 그 응집 입자(Y-6)'를 여과, 세정, 건조하여, 최종 체적 평균 입경(D₅₀)이 4.0㎛이고, 체적 평균 입경 분포가 1.30이고, 중심 형상계수가 143인 부정형상 응집 입자 Y-6을 얻었다.

(현상제 Z-7의 제조)

또한, 이 부정형상 응집 입자 Y-6 3중량부와, 비교예 1에서 얻은 외부 첨가 처리된 토너 입자 X-1 97.4중량부를, 샘플 밀로 혼합하고, 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를, 상기 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼밀로 5분간 교반·혼합하여 현상제 Z-7를 제조하였다. 이 현상제 Z-7를 사용하여, 비교예 1과 동일하게 하여, 클리닝 특성 및 화질 특성(세선 재현성, 계조 재현성 및 하이라이트부 입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 7)

(안료 분산액 C-2의 제조)

하기 성분을 비교예 1과 동일하게 호모게나이저로 분산하고, 체적 평균 입경 130nm인 황색 안료 분산액 C-2를 얻었다.

황색 안료(대일정화(大日精化)사 제품, Y180) 50중량부

음이온성 계면활성제 5중량부

(제일공업제약사 제품, 네오겐R)

이온 교환수 200중량부

(토너 입자 X-2의 제조)

하기 성분을 비교예 1과 동일하게 호모게나이저로 혼합 분산한 뒤, 55℃까지 가열, 유지하고 응집 입자를 형성한 뒤, 93℃까지 가열 융합하고, 또한 세정, 건조함으로서 체적 평균 입경 5.1㎛, 체적 평균 입경 분포 1.21, 중심 형상계수 115인 토너 입자 X-2를 얻었다.

수지 미립자 분산액 A-1 120중량부

수지 미립자 분산액 A-2 80중량부

이형제 분산액 B-1 40중량부

안료 분산액 C-2 12중량부

양이온성 계면활성제 0.5중량부

(화왕사 제품, 사니졸 B50)

(현상제 Z-8의 제조)

또한 상기 토너 입자(X-2)를 비교예 1과 동일하게 외부 첨가 처리하였다. 이 외부 첨가처리 토너 입자(X-2) 97.4중량부와, 실시예 4에서 얻은 부정형상 응집 입자 Y-4 3중량부를, 샘플 밀로 혼합하여 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를 상기 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼밀로 5분간 교반, 혼합하여 현상제 Z-8을 제조하였다. 이 현상제 Z-8를 사용하여, 비교예 1과 동일하게 클리닝 특성 및 화질 특성(세선 재현성, 계조 재현성 및 하이라이트부 입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

(실시예 8)

(안료 분산액 C-3의 제조)

하기 성분을 비교예 1과 동일하게 호모게나이저로 분산하고, 체적 평균 입경 120nm의 적색 안료 분산액 C-3를 얻었다.

적색 안료(클라리언트사 제품, PR122) 50중량부

음이온성 계면활성제 5중량부

(제일공업제약사 제품, 네오겐R)

이온 교환수 200중량부

(토너 입자 X-3의 제조)

하기 성분을 비교예 1과 동일하게 호모게나이저로 혼합 분산한 뒤, 55℃까지 가열, 유지하여 응집 입자를 형성한 뒤, 93℃까지 가열 융합하고, 또한 세정 건조함으로서 체적 평균 입경 5.5㎛, 체적 평균 입경 분포 1.21, 중심 형상계수 115의 토너 입자 X-3를 얻었다.

수지 미립자 분산액 A-1 120중량부

수지 미립자 분산액 A-2 80중량부

이형제 분산액 B-1 40중량부

안료 분산액 C-3 12중량부

양이온성 계 면활성제 0.5중량부

(화왕사 제품, 사니졸 B50)

(윤활제 미립자 분산액 D-2의 제조)

하기 성분을 실시예 1의 윤활제 미립자 분산액 D-1와 동일하게 호모게나이저로 분산하여, 체적 평균 입경 230nm인 윤활제 미립자 분산액 D-2를 얻었다.

폴리프로필렌 왁스 50중량부

(페트로라이트사 제품, 폴리 왁스 725)

음이온성 계면활성제 5중량부

(제일공업제약사 제품, 네오겐R)

이온 교환수 200중량부

(부정형상 응집 입자 Y-7의 제조)

실시예 1에 나타낸 부정형상 입자 Y-1의 제조에서, 윤활제 미립자 분산액 D-1 대신에 상기 윤활제 D-2를 사용한 것 외에는, 실시예 1과 동일하게 하여, 체적 평균 입경(D₅₀)이 3.5㎛, 체적 평균 입경 분포가 1.25인 응집 입자(Y-7)를 얻었다. 그 후, 실시예 1과 동일하게, 상기 응집 입자(Y-7)를 여과, 세정, 건조하여, 최종 체적 평균 입경(D₅₀)이 3.5㎛, 체적 평균 입경 분포가 1.27, 중심 형상계수가 144인 부정형상 응집 입자 Y-7을 얻었다.

(현상제 Z-9의 제조)

또한 상기 토너 입자(X-3)를 비교예 1과 동일하게 외부 첨가 처리하였다.이 외부 첨가 처리 토너 입자(X-3) 97.4중량부와, 상기 부정형상 응집 입자 Y-7 3중량부를 샘플 밀로 혼합하여 정전하용 현상 토너를 얻었다. 또한, 이 토너와 캐리어를 상기 토너 농도가 5%가 되도록 혼합하였다. 여기서, 사용한 캐리어는 폴리메틸메타크릴레이트(총연화학사 제품)를 1% 코팅한 평균 입경 50㎛의 페라이트 캐리어였다. 혼합물을 볼 밀로 5분간 교반, 혼합하여 현상제 Z-9를 제조하였다.

이 형상제 Z-9를 사용하여, 비교예 1과 동일하게 클리닝 특성 및 화질 특성(세선 재현성, 계조 재형성 및 하이라이트부 입상성)을 평가하였다. 그 결과를 표 1에 나타낸다.

표 1에서 명백한 바와 같이, 부정형상 미립자를 외부 첨가하지 않은 토너를 사용한 비교예는, 클리닝 특성 및 화질 특성의 둘다에서, 원하지 않는 결과를 내었다. 한편 부정형상 미립자가 토너 입자에 외부 첨가되는 토너를 사용한 실시예 1~6은, 클리닝 특성이 크게 개선되고, 그에 따라, 고화질의 화상을 제공할 수가 있다.

본 발명은 종래의 문제를 해결할 수 있다. 즉, 본 발명은 서브 마이크론 입자 비산에 의한 대전기 등의 오염 문제를 발생시키지 않고, 구형 토너의 클리닝 불량에 관한 문제를 해결할 수 있다.

Claims (18)

1. 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자에 응집 입자를 외부 첨가하여 되는 정전하 현상용 토너로서, 상기 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2종의 입자를 함유하고, 또한 상기 응집 입자는 이하의 식으로 나타내는 형상계수가 130이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛이상 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너: 형상계수 = (ML²/A) ×(π/4)×100 (식 중, ML은 응집 입자의 절대 최대 길이이고, A는 응집 입자의 투영 면적임.)
2. 제 1항에 있어서,

   토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛ 이상인 정전하 현상용 토너.
3. 제 1항에 있어서,

   토너 입자가 이형제를 더 함유하는 정전하 현상용 토너.
4. 제 1항에 있어서,

   토너 입자와 응집 입자의 합계를 100중량부로 했을 때, 응집 입자가 0.3중량부 이상 10중량부 이하인 정전하 현상용 토너.
5. 제 1항에 있어서,

   응집 입자가 수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2종의 입자를 함유하여 되는 정전하 현상용 토너.
6. 제 1항에 있어서,

   수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자의 평균 입경이 0.2㎛이하인 정전하 현상용 토너
7. 하기의 i)~iii)로 되는군으로부터 선택하는 분산액을 준비하는 공정, 상기 분산액을 교반하거나 또는 혼합하는 공정, 교반물 또는 혼합물을 응집시켜서 응집 입자를 형성하는 공정, 얻어진 응집 입자를 토너 입자와 혼합하여 정전하 현상용 토너를 얻는 공정을 갖는 정전하 현상용 토너의 제조 방법:

   i) 수지 미립자 분산액; ii) 윤활제 미립자 분산액, 및 iii) 수지 미립자 분산액, 윤활제 미립자 분산액 및 무기 미립자 분산액으로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2종의 분산액.
8. 제 7항에 있어서,

   토너 입자가 적어도 1종의 수지 미립자 분산액 및 적어도 1종의 착색제 분산액을 혼합하여 혼합 입자를 형성하는 공정, 상기 혼합 입자를 응집시켜서 혼합 입자의 응집체를 형성하는 공정, 상기 응집체를 상기 수지의 글라스 전이점 이상의 온도로 가열하여 상기 응집체를 융합하는 공정으로 얻어지는 정전하 현상용 토너의 제조 방법
9. 제 7항에 있어서,

   토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛이상인 정전하 현상용 토너의 제조 방법. 형상계수 = (ML²/A) ×(π/4) ×100으로 표시된다 (단, ML은 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적임).
10. 제 8항에 있어서,

    혼합 입자를 형성하는 공정에서, 적어도 1종의 이형제 분산액을 준비하고, 이 이형제 분산액을 상기 수지 미립자 분산액 및 착색제 분산액과 혼합하는 정전하 현상용 토너의 제조 방법
11. 제 7항에 있어서,

    토너 입자와 응집 입자의 합계가 100 중량부일 때, 응집 입자가 0.3 중량부 이상 10중량부 이하인 정전하 현상용 토너의 제조 방법
12. 제 7항에 있어서,

    수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자의 평균 입경이 0.2㎛ 이하인 정전하 현상용 토너의 제조 방법.
13. 정전하 현상용 토너 및 캐리어로 되는 정전하상 현상용 현상제로서, 상기 정전하 현상용 토너가 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자에 응집 입자를 외부 첨가하여 되고, 상기 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2종의 입자를 함유하여 되고, 또한 상기 응집 입자는, 이하의 식으로 표시되는 형상계수가 130 이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛이상 10㎛이하인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 현상제:

    형상계수 = (ML²/A) ×(π/4) ×100 (식 중, ML은 응집 입자의 절대 최대 길이이고, A는 응집 입자의 투영 면적임.)
14. 제 13항에 있어서,

    토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛ 이상인 정전하 현상용 현상제. 형상계수 = (ML²/A) ×(π/4) ×100으로 표시된다(단, ML은 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적임).
15. 정전하 담지(擔持)체 위에 정전 잠상을 형성하는 공정, 현상제로 정전 잠상을 현상하여 토너 화상을 현상제 담지체 위에 형성하는 공정, 및 상기 토너 화상을 전사체 위에 전사하는 공정을 포함하는 화상 형성 방법으로서, 상기 현상제가 정전하 현상용 토너이거나 또는 그 정전하 현상용 토너와 캐리어로 되고, 그 정전하 현상용 토너가 결착 수지 및 착색제를 함유하는 토너 입자에 응집 입자를 외부 첨가하여 되고, 상기 응집 입자가 i)수지 미립자 단독으로 되거나, ii)윤활제 미립자 단독으로 되거나, 또는 iii)수지 미립자, 윤활제 미립자 및 무기 미립자로 되는 군으로부터 선택하는 적어도 2종의 입자를 함유하여 되고, 또한 상기 응집 입자는 이하의 식으로 표시되는 형상계수가 130 이상이고, 체적 평균 입경이 0.5㎛ 이상 10㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법;

    형상계수 = (ML²/A) ×(π/4) ×100으로 표시된다(단, ML은 응집 입자의 절대 최대 길이이고, A는 응집 입자의 투영 면적임).
16. 제 15항에 있어서,

    토너 입자는 형상계수가 125 이하이고, 체적 평균 입경이 1㎛ 이상인 화상 형성 방법. 형상계수 = (ML²/A) ×(π/4) ×100으로 표시된다(단, ML은 토너 입자의 절대 최대 길이이고, A는 토너 입자의 투영 면적임).
17. 제 15항에 있어서,

    전사 공정 후에, 정전 잠상 담지체 위에 잔존하는 정전하상 현상용 토너를 회수하는 클리닝 공정을 더 갖는 화상 형성 방법.
18. 제 17항에 있어서,

    클리닝 공정 후에, 상기 클리닝 공정에서 회수한 정전하상 현상용 토너를 현상제 층에 되돌리는 리사이클 공정을 더 갖는 화상 형성 방법.