KR20040025812A

KR20040025812A - 정전하 현상용 토너, 그 제조방법, 화상형성방법,화상형성장치 및 토너 카트리지

Info

Publication number: KR20040025812A
Application number: KR1020030019801A
Authority: KR
Inventors: 이시야마다카오; 사토슈지; 가마다히로시; 이이지마마사카즈
Original assignee: 후지제롯쿠스 가부시끼가이샤
Priority date: 2002-09-20
Filing date: 2003-03-29
Publication date: 2004-03-26
Also published as: CN100498555C; JP2004109939A; US20040058267A1; TWI303358B; US6887638B2; TW200405140A; KR100512284B1; CN1484104A

Abstract

정착시의 박리성과 토너 제조시의 형상 제어성이 뛰어난 정전하 현상용 토너가 제공된다. 본 발명에 따른 정전하 현상용 토너는 수평균분자량(Mn)이 10,000∼30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0∼6.0의 범위내인 것을 특징으로 한다.

Description

정전하 현상용 토너, 그 제조방법, 화상형성방법, 화상형성장치 및 토너 카트리지{Toner for developing static charges, manufacturing method thereof, image forming method, image forming apparatus and toner cartridge}

본 발명은 전자 사진법 또는 정전기록법 등에 의해 형성되는 정전잠상을 현상제에 의해 현상할 때 사용되는 정전하 현상용 토너, 그 제조방법, 및 이러한 정전하 현상용 토너를 사용한 화상형성방법, 화상형성장치 및 토너 카트리지에 관한 것이다.

전자 사진법 등 정전하상(靜電荷像)을 거쳐 화상정보를 가시화하는 방법은, 현재 여러 분야에서 이용되고 있다. 전자 사진법에 있어서는, 감광체 표면을 균일하게 대전한 다음, 이러한 감광체 표면에 정전하상을 형성하고, 토너를 포함하는 현상제로 정전잠상을 현상하여 토너상(토너像)으로서 가시화하며, 이러한 토너상을 기록매체 표면에 전사, 정착하여 화상을 형성한다.

여기서 사용되는 현상제로는, 토너 및 캐리어로 이루어지는 2성분 현상제와자성 토너 또는 비자성 토너를 단독으로 사용하는 1성분 현상제가 알려져 있다. 이러한 현상제에 사용되는 토너의 제조방법은 통상 열가소성 수지를 안료, 대전제어제, 왁스와 같은 이형제와 함께 용융혼련하고 냉각한 다음, 미분쇄·분급하는 혼련분쇄 제조방법이 이용되고 있다. 또한, 토너의 제조에 있어서는, 필요하면 유동성이나 클리닝성을 개선하기 위한 무기물 및/또는 유기물의 미립자를 토너 입자 표면에 첨가하기도 한다. 이러한 토너 제조방법은 뛰어난 토너를 제조하는 것이 가능하나, 이하에 설명하는 바와 같은 몇가지의 문제점을 갖는다.

통상의 혼련분쇄 제조방법에서는, 토너형상 및 토너의 표면구조가 부정형(不定型)이고, 사용재료의 분쇄성이나 분쇄공정의 조건에 의해 미묘하게 변화하지만 의도적인 토너형상 및 토너의 표면구조의 제어는 어렵다. 또한, 혼련분쇄법에서는, 토너를 제작할 때 사용하는 재료의 선택범위에 제한이 있다. 구체적으로는, 재료로서 사용되는 수지 착색제 분산체는 충분히 무르고, 경제적으로 가능한 제조장치로 미분쇄될 수 있는 것이어야 한다. 그러나, 이러한 요구를 만족시키기 위해 수지 착색제 분산체를 무르게 하면, 현상기내에서 제공되는 기계적인 전단력 등에 의해 미세 분말을 더 발생시키거나, 토너 형상에 변화를 초래할 수 있다. 이러한 영향에 의해 2성분 현상제에 있어서는, 미세 분말의 캐리어 표면으로의 고착에 의한 현상제의 대전열화가 가속되거나, 1성분 현상제에 있어서는 입도분포의 확대에 의해 토너비산이 발생되거나, 토너 형상의 변화에 의한 현상성의 저하에 의해 화질의 열화가 발생되기 쉬워진다.

또한, 왁스 등의 이형제를 다량으로 내첨하여 토너를 제작하는 경우, 열가소성 수지와의 조합에 의해 토너 표면으로의 이형제의 노출이 발생되는 경우가 많다.특히, 고분자량 성분에 의해 탄성이 증가한 약간 분쇄되기 어려운 수지와 폴리에틸렌과 같이 무른 왁스를 조합하여 제작한 토너에서는, 토너 표면에 폴리에틸렌의 노출이 많이 보인다. 이러한 경우, 정착시의 이형성이나 감광체 표면에 잔류하고 있는 미전사 토너의 클리닝에는 유리하지만, 토너 표면에 노출된 폴리에틸렌이 기계적인 힘에 의해 다른 부재로 용이하게 이행되기 때문에, 현상 롤이나 감광체, 캐리어의 오염을 일으키기 쉬워지고, 이는 신뢰성의 저하의 원인이 된다.

또한, 토너 형상이 부정형인 것에 의한 유동성의 저하를 억제하기 위하여 유동성 조제를 첨가할 수 있다. 그러나, 이러한 경우에 있어서도 토너의 유동성이 충분히 얻어지지 않을 수 있으며, 화상 형성시의 기계적 전단력에 의해, 토너 표면에 첨가된 유동성 조제 미립자의 토너 요부분(凹部分)에의 이동이 일어나고, 시간에 경과됨에 따라 유동성이 저하되거나, 유동성 조제의 토너 내부에의 매몰이 발생함으로써 현상성, 전사성, 클리닝성이 악화된다. 또한, 클리닝에 의해 회수된 이러한 토너를 다시 현상기로 되돌려 보내 사용하면 화질의 저하를 더 일으키기 쉽다. 이러한 문제를 방지하기 위하여, 토너 표면에 유동성 조제를 더 증가시키면, 감광체상으로의 흑점의 발생이나 유동성 조제 미립자의 비산이 발생한다.

최근, 의도적인 토너 형상 및 토너 표면 구조의 제어를 가능하게 하는 수단으로서 유화중합 응집법에 의한 토너의 제조방법이 제안된 바 있다(예컨대, 특허문헌 1, 특허문헌 2 참조). 이러한 토너 제조방법은, 일반적으로 유화중합 등에 의해 제작한 수지미립자 분산액과 용매에 착색제를 분산시킨 착색제 입자 분산액을 적어도 혼합하고, 토너 입경에 상당하는 응집체를 형성한 다음, 이러한 응집체를 가열함으로써 융합ㆍ합일시키는 공정을 거쳐 토너를 얻는 제조방법이다. 이러한 토너 제조방법에 의해 토너 입도의 소경화(小徑化)가 용이해질 뿐만 아니라, 입도분포에 있어서도 매우 우수한 토너가 얻어질 수 있다.

또한, 최근, 고화질화에 대한 요구가 높아지고 특히 컬러 화상 형성에 있어서는, 고정세(高精細) 화상을 실현하기 위하여 토너의 소경화 경향이 현저하다. 그러나, 종래와 같은 입도분포를 유지한 채 단순히 토너를 소경화하여도 입도분포의 소경측(小徑側) 토너의 존재에 의해 캐리어나 감광체의 오염, 토너 비산의 문제가 현저해져 고화질과 고신뢰성을 동시에 실현하기는 어렵다. 이를 위해서는 입도분포의 협분포화와 소입경화가 가능한 것도 필요하게 된다. 이러한 이유에서도, 유화중합 응집법을 이용한 토너 제조방법은 유리하다.

또한, 최근, 디지털 머신화나 오피스 도큐먼트의 생산성 향상이라는 관점에서 요구되는 고속화나 성(省)에너지화 등에 대응하기 위하여, 저온 정착성이 더 필요해지고 있다. 이러한 이유에서도 유화중합 응집법을 이용한 토너 제조방법에 의해 얻어진 토너는 입도분포가 좁고 입자경이 작기 때문에, 저온 정착성에 관하여 뛰어난 특성을 가지고 있다.

또한, 정착온도의 저온도화에 대한 대응과 함께, 정착시의 박리성을 확보하기 위하여, 종래 정착 롤 등의 토너상과 접촉하는 각종 부재 표면을 폴리테트라플루오로에틸렌 등과 같은 불소계 수지 피막에 의해 피복함으로써 그 표면 에너지를 낮게 하고 있다.

그러나, 예컨대, 정착 롤에 내장된 가열원에 의해 정착 롤 표면을 가열하는 경우, 이러한 불소계 수지 피막이 가열원으로부터 정착 롤 표면으로의 효율적인 열전도를 저해할 수 있다. 따라서, 정착 롤 표면에 마련되는 불소계 수지 피막의 두께에는 제한이 있다. 또한, 효율적인 열전도를 행하기 위하여 불소계 수지 피막의두께를 얇게 한 경우에는, 불소계 수지 피막의 마모에 의해 정착 롤 표면의 낮은 젖음성을 장기간 안정적으로 유지할 수 없게 된다. 따라서, 정착 롤 등의 토너상(토너像)과 접촉하는 각종 부재의 표면을 표면 에너지가 낮은 불소계 수지 피막 등에 의해 피복할 필요가 없는 토너의 개발이 요망되고 있다.

<특허문헌 1>

일본특허공개 소 63- 282752호 공보

<특허문헌 2>

일본특허공개 평 6-250439호 공보

본 발명은, 상기 문제점을 해결하는 것을 과제로 한다. 즉, 본 발명은, 정착시의 박리성과 토너 제조시의 형상 제어성이 뛰어난 정전하 현상용 토너, 그 제조방법 및 이러한 정전하 현상용 토너를 사용한 화상형성방법, 화상형성장치 및 토너 카트리지를 제공하는 것을 과제로 한다.

도 1은 본 발명의 화상형성장치의 일예를 나타낸 개략도이다.

<도면의 주요부호의 설명>

100 : 화상형성장치

101 : 상담지체(像擔持體)

102 : 대전기

103 : 정전잠상 형성용 기록장치

104a : 옐로우(Y)용 현상기

104b : 마젠타(M)용 현상기

104c : 시안(C)용 현상기

104d : 블랙(K)용 현상기

105 : 제전 램프

106 : 클리닝 장치

107 : 중간 전사체

108 : 전사 롤

109 : 정착 롤

110 : 압압 롤

111 : 기록매체

상기 과제는 이하의 본 발명에 의해 달성된다. 즉, 본 발명은,

<1> 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

<2> <1>에 있어서, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적 평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

<3> <1>에 있어서, 하기식(1)로 표시되는 표면성 지표값이 2이하인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

[식 (1)]

(표면성 지표값)=(비표면적 실측값)/(비표면적 계산값)

(단, 식 (1)에 있어서, 비표면적 계산값은 6Σ(n×R²)/{ρ×Σ(n×R³)}로 표시되고, 상기 비표면적 계산값을 나타내는 식에 있어서, n은 콜터 카운터에서의 채널내의 입자수(개/1채널)를 나타내고, R은 콜터 카운터에서의 채널 입경(μm)을 나타내고, ρ은 토너 밀도(g/μm³)를 나타낸다. 그리고, 상기 채널의 분할수는 16이다. 또한, 분할의 크기는 로그 스케일로 0.1간격이다.)

<4> <1>에 있어서, 식 (2)로 표시되는 형상계수(SF1)가 120 내지 135의 범위내인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

[식 (2)]

SF1= ML²/(4A/π)×100

(단, 식 (2)에 있어서, ML은 토너의 최대 길이(μm)를 나타내고, A는 토너의 투영 면적(μm²)을 나타낸다.)

<5> <1>에 있어서, 토너가 이형제를 더 함유하여 이루어지고, 상기 이형제는 160℃에서의 점도(η₁)와 200℃에서의 점도(η₂)의 비(η₂/η₁)가 0.5 내지 0.7의 범위내의 토너인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

<6> <1>에 있어서, 토너 입자가 코어/쉘 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

<7> <6>에 있어서, 쉘층의 두께가 150 내지 300nm의 범위내인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

<8> <6>에 있어서, 중심입경이 1μm 이하인 제1 수지미립자를 분산한 수지미립자 분산액과, 착색제 입자를 분산한 착색제 입자 분산액, 및 이형제 입자를 분산한 이형제 입자 분산액을 혼합하여 상기 제1 수지미립자와 상기 착색제 입자 및 상기 이형제 입자를 포함하는 코어 응집 입자를 형성하는 제1 응집공정 ;

상기 코어 응집 입자의 표면에 제2 수지미립자를 포함하는 쉘층을 형성하여 코어/쉘 응집입자를 얻는 제2 응집공정; 및

상기 코어/쉘 응집입자를 상기 제1 수지미립자 또는 상기 제2 수지미립자의 글래스 전이온도 이상으로 가열하여 융합ㆍ합일하는 융합ㆍ합일공정;을 적어도 거쳐 제작되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너이다.

<9> 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 정전하 현상용 토너의 제조방법으로서, 중심입경이 1μm이하인 제1 수지미립자를 분산한 수지미립자 분산액과, 착색제 입자를 분산한 착색제 입자 분산액 및 이형제 입자를 분산한 이형제 입자 분산액을 혼합하여 상기 제1 수지미립자와 상기 착색제 입자 및 상기 이형제 입자를 포함하는 코어 응집 입자를 형성하는 제1 응집공정;

상기 코어/쉘 응집입자를 상기 제1 수지미립자 또는 상기 제2 수지미립자의 글래스 전이온도 이상으로 가열하여 융합ㆍ합일하는 융합ㆍ합일공정;을 적어도 포함하는 정전하 현상용 토너의 제조방법이다.

<10> <9>에 있어서, 쉘층의 두께가 150 내지 300nm의 범위내인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너의 제조방법이다.

<11> <9>에 있어서, 상기 이형제는 160℃에서의 점도(η₁)와 200℃에서의 점도(η₂)의 비(η₂/η₁)가 0.5 내지 0.7의 범위내인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너의 제조방법이다.

<12> 상담지체(像擔持體) 표면을 균일하게 대전하는 대전공정과, 균일하게 대전된 상기 상담지체 표면에 화상정보에 따른 정전잠상을 형성하는 정전잠상 형성공정과, 상기 상담지체 표면에 형성된 상기 정전잠상을 적어도 토너를 포함하는 현상제에 의해 현상하여 토너상을 얻는 현상공정 및 상기 토너상을 기록매체 표면에 정착하는 정착공정을 적어도 포함하는 화상형성방법에 있어서,

상기 토너의 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 화상형성방법이다.

<13> <12>에 있어서, 상기 정착공정이 가열 롤과 가압 롤을 사용하여 이루어지고, 상기 가열 롤이 이형성층을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 화상형성방법이다.

<14> <13>에 있어서, 상기 가열 롤이 금속 롤인 것을 특징으로 하는 화상형성방법이다.

<15> <12>에 있어서, 상기 토너가, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상인 것을 특징으로 하는 화상형성방법이다.

<16> 상담지체 표면을 균일하게 대전하는 대전수단과, 균일하게 대전된 상기 상담지체 표면에 화상정보에 따른 정전잠상을 형성하는 정전잠상 형성수단과, 상기 상담지체 표면에 형성된 상기 정전잠상을 적어도 토너를 포함하는 현상제에 의해 현상하여 토너상을 얻는 현상수단 및 상기 토너상을 기록매체 표면에 정착하는 정착수단을 적어도 포함하는 화상형성장치에 있어서,

상기 토너의 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 것을 특징으로 하는 화상형성장치이다.

<17> <16>에 있어서, 상기 정착수단이 가열 롤과 가압 롤로 이루어지고, 상기 가열 롤이 이형성층을 갖지 않는 것을 특징으로 하는 화상형성장치이다.

<18> <17>에 있어서, 상기 가열 롤이 금속 롤인 것을 특징으로 하는 화상형성장치이다.

<19> <16>에 있어서, 상기 토너가, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상인 것을 특징으로 하는 화상형성장치이다.

<20> 화상형성장치에 착탈가능하도록 장착되고, 상기 화상형성장치내에 마련된 현상수단으로 공급하기 위한 토너를 수납하는 토너 카트리지로서,

상기 토너의 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지이다.

<21> <20>에 있어서, 상기 토너가, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상의 토너인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지이다.

<22> <20>에 있어서, 상기 토너가, 이형제를 더 함유하여 이루어지고, 상기 이형제는 160℃에서의 점도(η₁)와 200℃에서의 점도(η₂)의 비(η₂/η₁)가 0.5 내지 0.7의 범위내의 토너인 것을 특징으로 하는 토너 카트리지이다.

이하, 본 발명을 정전하 현상용 토너, 그 제조방법, 화상형성방법, 화상형성장치 및 토너 카트리지의 순서대로 설명한다.

<정전하 현상용 토너 및 그 제조방법>

본 발명의 정전하 현상용 토너(이하,「토너」라 약칭할 수 있음)는, 수평균분자량(Mn)이 10,000∼30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0∼6.0의 범위내인 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 토너는, 정착시의 박리성과 토너 제조시의 형상 제어성이우수하다. 이러한 정착시의 박리성의 향상에 의해, 본 발명의 토너를 사용하여 정착을 행할 경우에는, 정착 롤 등의 토너상과 접촉하는 부재 표면에 저표면 에너지의 불소계나 실리콘계 등의 수지 피막을 마련할 필요가 없어진다. 또한, 토너 제조시의 형상 제어성이 뛰어나므로, 토너 형상에 기인하는 토너 비산이나 화질저하 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

본 발명의 토너에 있어서, 수평균분자량(Mn)은 10,000∼30,000의 범위내인 것이 필요하고, 11,000∼25,000의 범위내인 것이 바람직하다. 수평균분자량(Mn)이 10,000보다 작은 경우에는 정착성이 저하될 뿐 아니라, 정착시에 토너가 가열용융 되었을 때 예사성이 보여 박리성이 저하된다. 또한, 수평균분자량(Mn)이 30,000보다 큰 경우에는, 토너의 글래스 전이온도(Tg)이상으로 가열하였을 때의 유동성이 저하되므로, 토너 제조시의 형상 제어성을 손상시킨다. 한편, 종래 사용되고 있는 토너의 수평균분자량(Mn)은 수천의 값이다.

한편, Z평균분자량(Mz)은, 토너의 분자량 분포내의 고분자의 분포를 주체적으로 나타내는 것인데, 이러한 분포가 박리시 용융된 토너의 터프니스(toughness)를 반영하므로 중요하다. 이러한 Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)는,토너의 고분자량 성분의 분포를 나타내고, 본 발명에 있어서는, Mz/Mw는 3.0∼6.0의 범위내인 것이 필요하고, 3.2∼5.8의 범위내인 것이 바람직하다.

Mz/Mw가 3.0보다 작은 경우에는 박리성이 저하된다. 또한, Mz/Mw가 6.0보다 큰 경우에는, 토너 제조시의 형상 제어성을 손상시킨다.

본 발명의 토너의 제조방법은 특별히 한정되지 않으나, Mn 및 Mz/Mw의 값을상기 범위내로 조정하기 위해서는, 실용상으로는 이하에 설명하는 방법에 의해 제작된 토너인 것이 바람직하다.

즉, 본 발명의 토너는, 적어도 입자경이 1μm 이하인 제1 수지미립자를 분산한 수지미립자 분산액과, 착색제 입자를 분산한 착색제 입자 분산액 및 이형제 입자를 분산한 이형제 입자 분산액을 혼합하여 상기 제1 수지미립자와 상기 착색제 입자 및 상기 이형제 입자를 포함하는 코어 응집 입자를 형성하는 제1 응집공정과,상기 코어 응집 입자의 표면에 제2 수지미립자를 포함하는 쉘층을 형성하여 코어/쉘 응집입자를 얻는 제2 응집공정과, 상기 코어/쉘 응집입자를 상기 제1 수지미립자 또는 상기 제2 수지미립자의 글래스 전이온도 이상으로 가열하여 융합ㆍ합일하는 융합ㆍ합일공정을 적어도 거쳐 제작된 것이 바람직하다.

한편, 이러한 본 발명의 토너의 제작의 바람직한 제조방법에 대하여는 나중에 상세하게 설명하기로 한다.

상기한 본 발명의 토너를 제작할 때, 제1 응집공정에 있어서, 제1 수지미립자와 착색제 입자 및 이형제 입자를 포함하는 코어 응집 입자를 형성한 다음, 제2 응집공정에 있어서, 이러한 코어 응집 입자의 표면에 제2 수지미립자를 다시 부착시킴으로써 제2 수지미립자로 이루어지는 피복층(쉘층)을 형성하여 코어 응집 입자의 표면에 쉘층을 마련한 코어/쉘 구조도 갖는 응집입자(코어/쉘 응집입자)를 얻는다. 이 때의 쉘층의 두께는 특별히 한정되지 않으나, 150∼3OOnm의 범위내인 것 바람직하다.

쉘층의 두께가 150nm미만인 경우에는, 토너 표면에 이형제가 유출되고, 유출된 이형제가 결과적으로 감광체 등을 오염시킬 수 있다. 또한, 쉘층의 두께가 300nm을 초과하는 경우에는, 코어 성분을 형성시키는 공정의 슬러리계내 점도가 저하되고, 쉘 형성시에 첨가되는 수지미립자의 수가 급격하게 증가하기 때문에 계내 슬러리의 점도가 크게 상승하므로, 쉘 형성시에 입자경이나 입자경 분포가 악화될 수 있다. 또한, 상기 쉘 형성시에 미립자가 생성되기 쉽고, 이러한 잔류 수지미립자를 포함하는 토너 슬러리를 필터 등으로 고액(固液)분리, 제거할 때의 막힘이 발생되기 쉬워지는 등 토너 제조상의 문제가 발생할 수 있다.

또한, 본 발명의 토너는, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상인 것이 바람직하다.

체적 분포지표(GSDv)가 1.30을 초과하는 경우에는, 화상의 해상성이 저하될 수 있고, 또한, 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95미만인 경우, 토너의 대전성 저하나 토너의 비산, 흑화(fog) 등이 발생되어 화상 결함을 초래할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서, 토너의 입경이나 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv), 수평균 입도분포지표(GSDp)의 값은 다음과 같이 측정하여 산출하였다. 먼저, 콜터 카운터 TA II(닛카키(日科機) 주식회사 제품), 멀티 사이저-Ⅱ(닛카키 주식회사 제품) 등의 측정기를 사용하여 측정된 토너의 입도분포가 분할된 입도범위(채널)에 대하여, 개개의 토너 입자의 체적 및 수에 대하여 직경이 작은 측으로부터 누적 분포를 그리고, 누적 16%가 되는 입경을 체적평균 입자경 D16v및 수평균 입자경 D16p로 정의하고, 누적 50%가 되는 입경을 체적평균 입자경 D50v 및 수평균 입자경 D50p로 정의한다. 마찬가지로, 누적 84%가 되는 입자직경을 체적평균 입자경 D84v 및 수평균 입자경 D84p으로 정의한다. 이 때, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 (D84v/D16v)^1/2로서 정의되고, 수평균 입도지표(GSDp)는 (D84p/D16p)^1/2로서 정의된다. 이러한 관계식을 사용하여 체적평균 입도분포지표(GSDv) 및 수평균 입도 지표(GSDp)를 산출할 수 있다.

또한, 본 발명의 토너는, 하기식(1)로 표시되는 표면성 지표값이 2이하인 것이 바람직하다.

[식(1)]

(표면성 지표값)=(비표면적 실측값)/(비표면적 계산값)

(단, 식 (1)에 있어서, 비표면적 계산값은 6Σ(n×R²)/{ρ×Σ(n×R³)}로 표시되고, 상기 비표면적 계산값을 나타내는 식에 있어서, n은 콜터 카운터에서의 채널내의 입자수(개/1채널)를 나타내고, R은 콜터 카운터에서의 채널 입자직경(μm)을 나타내고, ρ은 토너 밀도(g/μm³)를 나타낸다. 그리고, 상기 채널의 분할수는 16이다. 또한, 분할의 크기는 로그 스케일로 0.1간격이다.)

표면성 지표값은 2이하가 바람직하고, 더 바람직하기로는 1.8이하이다. 2를 초과하면 토너 표면의 평활성이 손상되고, 토너 표면에 외첨제를 외첨하였을 때 이러한 외첨제의 매몰 등이 발생되며, 대전성이 저하될 수 있다.

또한, 비표면적 계산값은 상기 비표면적 계산값을 나타내는 식에 나타낸 바와 같이, 콜터 카운터의 각 채널의 입경과 그 입경의 입자수를 측정하고, 각 입자를 구환산(球換算)하고, 입도분포를 가미한 형태로 구하였다.

또한, 비표면적 실측값은 가스 흡착·탈착법에 기초하여 측정되고, 랭뮤어 비표면적을 구함으로써 얻을 수 있다. 측정 장치로는, 콜터 카운터 SA 3100타입(콜터 카운터 주식회사 제품)이나, 제미니 2360/2375(시마즈(島津) 제작소 제품) 등을 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 토너는, 하기식(2)로 표시되는 형상 계수(SF1)가 120∼135의 범위내인 것이 바람직하다.

[식 (2)]

SF1= ML²/(4A/π)×100

형상계수(SF1)가 120미만인 경우에는, 일반적으로 화상형성시 전사공정에서 잔존 토너가 생기므로 이러한 잔존 토너의 제거가 필요해지는데, 잔존 토너를 블레이드 등에 의해 클리닝 할 때의 클리닝성을 손상시키기 쉬워, 결과적으로 화상 결함을 일으킬 수 있다.

한편, 형상계수(SF1)가 135를 초과하는 경우에는, 토너를 현상제로서 사용하는 경우, 현상기내에서의 캐리어와의 충돌에 의해 토너가 파괴될 수 있다. 이 때,결과적으로 미세 분말이 증가하거나, 이에 따라 토너 표면에 노출된 이형제 성분에 의해 감광체 표면 등이 오염되어 대전특성을 손상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 미세 분말에 기인하는 흑화의 발생 등의 문제를 일으킬 수 있다.

형상계수(SF1)는 루젝스 화상해석장치(주식회사 니레코사 제품, FT)를 사용하여 이하와 같이 측정하였다.

먼저, 슬라이드 글래스상에 산포시킨 토너의 광학 현미경상을 비디오 카메라를 통해 루젝스 화상해석장치에 삽입하고, 50개 이상의 토너에 대하여 최대 길이(ML)와 투영 면적(A)를 측정하고, 개개의 토너에 대하여 최대 길이의 제곱/(4×투영면적/π), 즉, ML²/(4A/π)×100D을 산출하고, 이를 평균한 값을 형상계수(SF1)로서 구하였다.

또한, 본 발명의 토너의 대전량의 절대값은 20∼40μC/g의 범위내가 바람직하며, 15∼35μC/g의 범위내가 보다 바람직하다. 대전량이 20μC/g미만인 경우에는 배경 오염(흑화)가 발생되기 쉬워지고, 40μC/g을 초과하는 경우에는 화상농도가 저하되기 쉬워질 수 있다.

또한, 본 발명의 토너의 여름철(고온 다습:28℃, 85RH%)에 있어서의 대전량과 겨울철(저온저습:10℃, 30RH%)에 있어서의 대전량의 비율(고온고습시의 대전량/저온저습시의 대전량)로는 0.5 ∼ 1.5가 바람직하고, 0.7 ~ 1.3이 보다 바람직하다.상기 비율이 이러한 범위밖에 있으면 대전성의 환경의존성이 강하고, 대전의 안정성이 부족하여 실용상 바람직하지 않을 수 있다.

본 발명의 토너의 입경은 3∼9μm의 범위내가 바람직하고, 3∼8μm의 범위내가 보다 바람직하다. 입자직경이 3μm미만인 경우에는 토너의 대전성이 불충분해져 현상성이 저하될 수 있고, 9μm을 초과하는 경우에는 화상의 해상성이 저하될 수 있다.

-토너의 제조방법-

다음, 본 발명의 토너를 제조할 때의 바람직한 토너 제조방법에 대하여 설명하기로 한다.

즉, 본 발명의 토너 제조방법은, 적어도 입자경이 1μm이하인 제1 수지미립자를 분산한 수지미립자 분산액과, 착색제 입자를 분산한 착색제 입자 분산액 및 이형제 입자를 분산한 이형제 입자 분산액을 혼합하여 상기 제1 수지미립자와 상기 착색제 입자 및 상기 이형제 입자를 포함하는 코어 응집 입자를 형성하는 제1 응집공정과, 상기 코어 응집 입자의 표면에 제2 수지미립자를 포함하는 쉘층을 형성하여 코어/쉘 응집입자를 얻는 제2 응집공정과, 상기 코어/쉘 응집입자를 상기 제1 수지미립자 또는 상기 제2 수지미립자의 글래스 전이온도 이상으로 가열하여 융합ㆍ합일하는 융합ㆍ합일공정을 적어도 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 토너 제조방법을 이용하여 토너를 제작함으로써, 수평균분자량(Mn)이 10,000∼30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0∼6.0의 범위내인 본 발명의 토너를 용이하게 얻을 수 있다.

제1 응집공정에 있어서는, 먼저, 수지미립자 분산액과, 착색제 입자 분산액 및 이형제 입자 분산액을 준비한다. 수지미립자 분산액은, 유화중합 등에 의해 제작한 제1 수지미립자를 이온성 계면활성제를 사용하여 용매내에 분산시킴으로써 조정 한다. 착색제 입자 분산액은, 수지미립자 분산액의 제작에 사용한 이온성 계면활성제와 반대극성의 이온성 계면활성제를 사용하여, 청색, 적색, 황색 등 원하는 색의 착색제 입자를 용매내에 분산시킴으로써 조정한다. 또한, 이형제 입자 분산액은, 이형제를 수중에 이온성 계면활성제나 고분자산이나 고분자 염기 등의 고분자 전해질과 함께 분산하고, 융점 이상으로 가열함과 함께 강한 전단을 걸 수 있는 호모지나이저나 압력토출형 분산기에 의해 미립자화시킴으로써 조정한다.

이어서, 수지미립자 분산액과 착색제 입자 분산액 및 이형제 입자 분산액을 혼합하고, 제1 수지미립자와 착색제 입자 및 이형제 입자를 헤테로응집시켜 원하는 토너직경에 거의 가까운 직경을 갖는 제1 수지미립자와 착색제 입자 및 이형제 입자를 포함하는 응집입자(코어 응집 입자)를 형성한다.

제2 응집공정은, 제1 응집공정에서 얻어진 코어 응집 입자의 표면에 제2 수지미립자를 포함하는 수지미립자 분산액을 사용하여 제2 수지미립자를 부착시키고, 원하는 두께의 피복층(쉘층)을 형성함으로써 코어 응집 입자 표면에 쉘층이 형성된 코어/쉘 구조도 갖는 응집입자(코어/쉘 응집입자)를 얻는다. 또한, 이 때 사용하는 제2 수지미립자는 제1 수지미립자와 동일할 수도 있고, 다를 수도 있다.

또한, 제1 및 제2 응집공정에 있어서 사용된 제1 수지미립자, 제2 수지미립자, 착색제 입자, 이형제 입자의 입자경은, 토너경(토너徑) 및 입도분포를 원하는 값으로 조정하는 것을 용이하게 하기 위하여, 1μm 이하인 것이 바람직하고, 100∼300nm의 범위내인 것이 보다 바람직하다.

제1 응집공정에 있어서는, 수지미립자 분산액이나 착색제 입자 분산액에 포함되는 2개의 극성의 이온성 계면활성제(분산제)의 양의 밸런스를 미리 불일치하게 해 놓을 수 있다. 예컨대, 질산 칼슘 등의 무기 금속염, 또는 폴리염화 알루미늄 등의 무기 금속염의 중합체를 사용하여 이를 이온적으로 중화하고, 제1 수지미립자의 글래스 전이온도이하에서 가열하여 코어 응집 입자를 제작할 수 있다.

이러한 경우, 제2 응집공정에 있어서는, 상기한 바와 같은 2개의 극성의 분산제의 밸런스의 불일치를 보전하는 극성 및 양의 분산제로 처리된 수지미립자 분산액을 코어 응집 입자를 포함하는 용액내에 첨가하고, 또한 필요에 따라 코어 응집 입자 또는 제2 응집공정에 있어서 사용되는 제2 수지미립자의 글래스 전이온도이하에서 약간 가열하여 코어/쉘 응집입자를 제작할 수 있다.

또한, 제1 및 제2 응집공정은, 단계적으로 복수회에 나누어 반복하여 실시할 수도 있다.

이어서, 융합ㆍ합일공정에 있어서, 제2 응집공정을 거쳐 얻어진 코어/쉘 응집입자를 용액내에서 이러한 코어/쉘 응집입자내에 포함되는 제1 또는 제2 수지미립자의 글래스 전이온도(수지의 종류가 2종류 이상인 경우에는 가장 높은 글래스 전이온도를 갖는 수지의 글래스 전이온도)이상으로 가열하고, 융합ㆍ합일함으로써 토너를 얻는다.

융합ㆍ합일공정이 끝난 후에는, 용액내에 형성된 토너를 공지의 세정공정, 고액분리공정, 건조공정을 거쳐 건조한 상태의 토너를 얻는다.

또한, 세정공정은, 대전성때문에 충분히 이온 교환수에 의한 치환세정을 실시하는 것이 바람직하다. 또한, 고액분리공정은, 특별히 제한은 없으나, 생산성이라는 점에서 흡인 여과, 가압여과 등이 바람직하게 사용된다. 또한, 건조공정도 특별히 방법에 제한은 없으나, 생산성이라는 점에서 동결건조, 플래쉬 젯 건조, 유동건조, 진동형 유동건조 등이 바람직하게 사용된다.

이와 같이 하여 얻어진 토너내에는, 이형제가 5∼25중량%의 범위로 포함되어 있는 것이 바람직하다. 또한, 상기한 바와 같이, 이형제는 쉘층에 피복된 코어 응집 입자의 부분에 포함되므로, 이형제의 토너 표면으로의 유실을 막아 대전성, 내구성을 확보할 수 있다.

―토너의 구성 재료들-

본 발명의 토너에 사용되는 수지로는 특별히 한정되지 않으며, 공지의 수지 재료를 사용할 수 있는데, 예컨대, 스틸렌, 파라클로로스틸렌, α―메틸스틸렌 등의 스틸렌류, 아크릴산 메틸, 아크릴산 에틸, 아크릴산 n- 프로필, 아크릴산 n-부틸, 아크릴산 라우릴, 아크릴산 2- 에틸헥실, 메타크릴산 메틸, 메타크릴산 에틸, 메타크릴산 n-프로필, 메타크릴산 라우릴, 메타크릴산 2-에틸헥실 등의 비닐기를 갖는 에스테르류, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴 등의 비닐니트릴류, 비닐메틸에테르, 비닐이소부틸에테르 등의 비닐에테르류, 비닐메틸 케톤, 비닐에틸 케톤, 비닐 이소프로페닐 케톤 등의 비닐케톤류, 에틸렌, 프로필렌, 부타디엔 등의 폴리올레핀류 등의 단량체 등의 중합체 또는 이들을 2종 이상 조합하여 얻어지는 공중합체 또는 이들의 혼합물을 들 수 있고, 나아가서는, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지 폴리우레탄 수지, 폴리아미드 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리에테르 수지 등비(非)비닐축합계 수지, 혹은 이들과 상기 비닐계 수지의 혼합물이나 이들의 공존하에서 비닐계 단량체를 중합할 때 얻어지는 그래프트 중합체 등을 들 수 있다.

또한, 수지가 비닐계 단량체를 사용하여 제작되는 경우에는, 이온성 계면활성제 등을 사용하여 유화중합을 실시하여 수지미립자 분산액을 제작할 수 있고, 그 밖의 수지의 경우에는 유성으로 물에 대한 용해도가 비교적 낮은 용제에 용해되는 것이면 수지를 그들 용제에 녹여 수중에 이온성 계면활성제나 고분자 전해질과 함께 호모지나이저 등의 분산기에 의해 수중에 미립자 분산하고, 그런 다음 가열 또는 감압하여 용제를 증산(蒸散)함으로써 수지미립자 분산액을 제작할 수 있다.

또한, 이와 같이 얻어진 수지미립자 분산액의 입자경은, 예컨대, 레이저회절식 입도분포 측정장치(LA- 700 호리바(掘場)제작소 제품)로 측정할 수 있다.

본 발명의 토너에 사용되는 이형제로는, ASTMD 3418- 8에 준거하여 측정된 주체 극대 피크가 50∼140℃의 범위내에 있는 물질이 바람직하다. 주체 극대 피크가 50℃미만이면 정착시에 오프셋을 일으키기 쉬워질 수 있다. 또한 140℃를 초과하면 정착온도가 높아지고, 화상 표면의 평활성이 불충분하기 때문에 광택성을 손상시킬 수 있다.

주체 극대 피크의 측정에는, 예컨대 퍼킨 엘마사 제품의 DSC-7을 사용할 수 있다. 이러한 장치의 검출부의 온도보정은 인듐과 아연의 융점을 사용하고, 열량의 보정에는 인듐의 융해열을 사용한다. 샘플은, 알루미늄제 팬을 사용하고, 대조용으로 빈(空) 팬을 세트하여 승온속도 1O℃/min로 측정을 행한다.

또한, 이형제의 160℃에서의 점도(η₁)는 20∼600mPaㆍs의 범위내인 것이 바람직하다. 점도(η₁)가 20mPaㆍs보다 작으면 핫 오프셋을 발생하기 쉽고, 600mPaㆍs보다 크면 정착시의 콜드 오프셋을 발생시킬 수 있다.

또한, 이형제의 160℃에서의 점도(η₁)와 200℃에서의 점도(η₂)의 비(η₂/η₁)는 0.5∼0.7의 범위내가 바람직하다. η₂/η₁가 0.5보다 작으면 저온도 시의 블리딩량이 작아 콜드 오프셋을 발생시킬 수 있다. 또한, 0.7보다 크면 고온에서의 정착시의 블리드량이 많아져 왁스 오프셋을 발생시킬 수 있을 뿐만 아니라, 박리 안정성에 문제를 일으킬 수 있다.

이형제의 구체적인 예로는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐 등의 저분자량 폴리올레핀류, 가열에 의해 연화점을 갖는 실리콘류, 올레인산 아미드, 에루카산 아미드, 리시놀산 아미드, 스테아린산 아미드 등과 같은 지방산 아미드류나 카나우바 왁스, 라이스 왁스, 칸데릴라 왁스, 목랍, 죠죠바유 등과 같은 식물계 왁스, 밀랍과 같은 동물계 왁스, 몬탄 왁스, 지랍(오조케라이트), 셀레신, 파라핀 왁스, 마이크로 크리스탈린 왁스, 피셔 트롭슈 왁스 등과 같은 광물, 석유계 왁스 및 그들의 변성물을 사용할 수 있다.

이들 이형제는, 수중에 이온성 계면활성제나 고분자산이나 고분자 염기 등의 고분자 전해질과 함께 분산하고, 융점 이상으로 가열함과 함께 강한 전단을 걸수 있는 호모지나이저나 압력토출형 분산기에 의해 미립자화되고, 입자경이 1μm이하인 이형제 입자를 포함하는 이형제 분산액을 제작할 수 있다.

또한, 얻어진 이형제 입자 분산액의 입자경은, 예컨대, 레이저 회절식 입도분포 측정장치(LA- 700 호리바 제작소 제품)으로 측정할 수 있다.

본 발명에 사용되는 착색제로는 공지의 착색제를 사용할 수 있다.

황색 안료로는, 예컨대 한자 옐로우, 한자 옐로우10G, 벤지딘 옐로우 G, 벤지딘 옐로우 GR, 스렌 옐로우(Threne Yellow), 퀴놀린 옐로우, 퍼머넌트 옐로우 NCG 등을 들 수 있다.

적색 안료로는, 아이언 레드, 워치 영 레드, 퍼머넌트 레드 4R, 리솔 레드, 브릴리언트 카민 3B, 브릴리언트 카민 6B, 듀퐁 오일 레드, 피라졸론 레드, 로다민 B 레이크, 레이크 레드 C, 로즈 아이언 레드, 에옥신 레드, 알리자린 레이크 등을 들 수 있다.

청색 안료로는, 감청, 코발트 블루, 알칼리 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 파스트 스카이 블루, 인단스렌 블루 BC(Indanthrene BLUE BC), 아닐린 블루, 울트라 마린 블루, 칼코 오일 블루, 메틸렌 블루 클로라이드, 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 그린, 말라카이트 그린 옥살레이트 등을 들 수 있다. 또한, 이들을 혼합하거나, 나아가서는 고용체의 상태로 사용할 수 있다.

이들 착색제는, 공지의 방법으로 분산되는데, 예컨대, 회전전단형 호모지나이자이저나 볼 밀, 샌드 밀, 아트라이터(attritter)등의 미디어식 분산기, 고압 대향 충돌식의 분산기 등이 바람직하게 사용된다.

또한, 이들 착색제는, 극성을 갖는 이온성 계면활성제를 사용하고, 상술한 바와 같은 호모지나이저를 사용하여 수계 용매내에 분산하여 착색제 입자 분산액을 제작할 수 있다.

착색제는, 색상각(色相角), 채도, 명도, 내후성, OHP 투과성, 토너내에서의 분산성의 관점에서 선택된다. 본 발명의 토너에 대한 착색제의 첨가량은, 토너에 포함되는 수지 100중량부에 대하여 4∼20중량부의 범위내가 바람직하다.

또한, 본 발명의 토너에는, 대전성을 더욱 향상 안정화시키기 위하여 대전 제어제를 첨가할 수 있다. 대전제어제로는 4급 암모늄염 화합물, 니글로신계 화합물, 알루미늄, 철, 크롬 등의 착체로 이루어지는 염료나 트리페닐메탈계 안료 등 통상 사용되는 각종 대전제어제를 사용할 수 있는데, 제1, 제2 응집공정이나 융합ㆍ합일공정에 있어서, 응집입자의 안정성에 영향을 미치는 이온 강도의 제어와 폐수 오염 감소라는 점에서 물에 용해되기 어려운 재료가 바람직하다.

대전 제어제로서, 습식으로 무기 미립자를 토너에 첨가하는 경우, 이러한 무기 미립자의 예로는, 실리카, 알루미나, 티타니아, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 인산 3칼슘 등 통상 토너 표면의 외첨제로서 사용하는 모든 무기 미립자를 들 수 있다. 이러한 경우, 이들 무기 미립자는 이온성 계면활성제나 고분자산, 고분자 염기 등을 사용하여 용매내에 분산시켜 이용할 수 있다.

또한, 유동성 부여나 클리닝성 향상의 목적에서 통상의 토너와 같이 건조 후 실리카, 알루미나, 티타니아, 탄산 칼슘 등의 무기 입자나 비닐계 수지, 폴리에스테르, 실리콘 등의 수지미립자를 유동성 조제나 클리닝 조제로 하여 건조상태에서 전단을 걸어 본 발명의 토너표면에 첨가할 수 있다.

본 발명의 토너를 제조할 때, 유화중합, 안료 분산, 수지미립자, 이형제 분산, 응집 또는 그 안정화 등에 사용하는 계면활성제의 예로는, 황산 에스테르염계,술폰산염계, 인산 에스테르계, 비누계 등의 음이온계 계면활성제, 아민염형, 4급 암모늄염형 등의 양이온계 계면활성제, 그리고 폴리에틸렌 글리콜계, 알킬페놀에틸렌옥사이드 부가물계, 다가알코올계 등의 비이온성 계면활성제를 함께 사용하는 것도 효과적이고, 분산을 위한 수단으로는, 회전전단형 호모지나이저나 미디어를 갖는 볼밀, 샌드밀, 다이노밀 등의 일반적인 것이 사용가능하다.

<화상형성방법 및 화상형성장치>

다음, 본 발명의 토너를 사용한 화상형성방법 및 화상형성장치에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명의 화상형성방법은, 상담지체 표면을 균일하게 대전하는 대전공정과, 균일하게 대전된 상기 상담지체 표면에 화상정보에 따른 정전잠상을 형성하는 정전잠상형성 공정과, 상기 상담지체 표면에 형성된 상기 정전잠상을 적어도 토너를 포함하는 현상제에 의해 현상하여 토너상을 얻는 현상공정 및 상기 토너상을 기록매체 표면에 정착하는 정착공정을 적어도 포함하는 화상형성방법에 있어서, 상기 토너로서 상술한 본 발명의 토너를 사용하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 화상형성방법은, 정착시의 박리성과, 토너 제조시의 형상 제어성이 뛰어난 본 발명의 토너를 사용하고 있으므로, 정착함에 있어서 토너상과 접촉하는 부재와의 박리성이 뛰어나고, 현상시의 토너비산이나 정착후에 얻어진 화상의 화질저하 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 화상형성방법은, 상술한 바와 같은 대전공정과, 정전잠상 형성공정과, 현상공정 및 정착공정을 적어도 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 그 밖의 공정을 포함하고 있을 수도 있고, 예컨대, 현상공정을 거친 다음의 상담지체 표면에 형성된 토너상을 전사체에 전사하는 전사공정 등을 가질 수도 있다.

마찬가지로, 본 발명의 화상형성장치는, 상담지체 표면을 균일하게 대전하는 대전수단과 균일하게 대전된 상기 상담지체(像擔持體) 표면에 화상정보에 따른 정전잠상을 형성하는 정전잠상 형성수단과, 상기 상담지체 표면에 형성된 상기 정전잠상을 적어도 토너를 포함하는 현상제에 의해 현상하여 토너상을 얻는 현상수단 및 상기 토너상을 기록매체 표면에 정착하는 정착수단을 적어도 포함하는 화상형성장치에 있어서, 상기 토너로서 상기 본 발명의 토너를 사용하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 본 발명의 화상형성장치는, 정착시의 박리성과 토너 제조시의 형상 제어성이 뛰어난 본 발명의 토너를 사용하여 화상형성을 행할 수 있으므로, 정착함에 있어서 토너상과 접촉하는 부재의 박리성이 뛰어나고, 현상시의 토너비산이나 정착후에 얻어진 화상의 화질저하 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 본 발명의 화상형성장치는, 상술한 바와 같은 대전수단과, 정전잠상 형성수단과, 현상수단 및 정착수단을 적어도 포함하는 것이면 특별히 한정되지 않으나, 그 밖의 수단을 포함하고 있을 수도 있고, 예컨대 현상공정을 거친 다음의 상담지체 표면에 형성된 토너상을 전사체에 전사하는 전사수단 등을 가지고 있을 수도 있다.

이어서, 상술한 바와 같은 본 발명의 화상형성장치를 사용한 본 발명의 화상형성방법에 대하여 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은, 이하에 설명하는 구체예에만 한정되지 않는다.

도 1은, 본 발명의 화상형성장치의 일예를 나타낸 개략도이다. 도 1에 있어서 화상형성장치(100)는, 상담지체(101), 대전기(102), 정전잠상형성용 기록장치(103), 블랙(K), 옐로우(Y), 마젠타(M), 시안(C)의 각 색의 현상제를 수용한 현상기(104a, 104b, 104c, 104d), 제전램프(105), 클리닝장치(106), 중간전사체(107) 및 전사 롤(108)로 이루어진다. 또한, 현상기(104a, 104b, 104c, 104d)내에 수납되는 현상제에는 본 발명의 토너가 포함되어 있다.

상담지체(101)의 주위에는, 상담지체(101)의 회전방향(화살표 A방향)을 따라 순서대로 상담지체(101) 표면을 균일하게 대전시키는 비접촉형의 대전기(102), 화상정보에 따라 화살표 L로 표시되는 주사노광을 상담지체(101) 표면에 조사함으로써 상담지체(101) 표면에 정전잠상을 형성시키는 기록장치(103), 상기 정전잠상에 각 색의 토너를 공급하는 현상기(104a, 104b, 104c, 104d), 상담지체(101) 표면에 맞닿으며 상담지체(101)의 화살표 A방향으로의 회전에 따라 화살표 B방향으로 종동(從動)회전할 수 있는 드럼상의 중간 전사체(107), 상담지체(101) 표면을 제전하는 제전램프(105) 및 상담지체(101) 표면에 맞닿는 클리닝 장치(106)가 배치되어 있다.

또한, 중간 전사체(107)에 대하여 상담지체(101)의 반대측에, 중간 전사체(107) 표면에 맞닿거나 맞닿지 않는 제어가 가능한 전사 롤(108)이 배치되어 있고, 맞닿을 때에는 전사 롤(108)은 중간 전사체(107)의 화살표 B방향으로의 회전에 따라 화살표 C방향으로 종동회전할 수 있다.

중간 전사체(107)와 전사 롤(108) 사이는, 화살표 N방향과 반대측으로부터 도시되지 않은 반송수단에 의해 화살표 N방향으로 반송되는 기록매체(111)가 삽입통과될 수 있다. 중간 전사체(107)의 화살표 N방향측에는 가열원(미도시)을 내장한 정착 롤(109)이 배치되고, 전사 롤(108)의 화살표 N방향측에는 압압(押壓) 롤(110)이 배치되며, 정착 롤(109)과 압압 롤(110)은 압접되어, 압접부(닙부)를 형성하고 있다.또한, 중간 전사체(107)와 전사 롤(108) 사이를 통과한 기록매체(111)는 이러한 압접부를 화살표 N방향으로 삽입통과할 수 있다.

또한, 본 발명의 화상형성장치는, 정착시의 박리성이 뛰어난 본 발명의 토너를 사용하고 있으므로, 정착 롤(109) 표면을 종래와 같이 불소계 수지 피막 등의 저표면 에너지의 막으로 피복한 것을 사용하지 않아도 된다. 이러한 경우, 정착 롤(109) 표면은 예컨대 정착 롤(109)의 심금재(芯金材)인 SUS재나 A1재가 그대로 노출된 것일 수 있다.

이어서, 화상형성장치(100)를 사용한 화상형성에 대하여 설명하기로 한다. 먼저, 상담지체(101)의 화살표 A방향으로의 회전에 따라, 비접촉형의 대전기(102)에 의해 상담지체(101) 표면을 균일하게 대전하고, 기록장치(103)에 의해 균일하게 대전된 상담지체(101) 표면에 각 색의 화상정보에 따른 정전잠상을 형성하고, 이러한 정전잠상이 형성된 상담지체(101) 표면에 상기 정전잠상의 색정보에 따라 현상기(104a, 104b, 104c, 104d)로부터 본 발명의 토너를 공급함으로써 토너상을 형성한다.

이어서, 상담지체(101) 표면에 형성된 토너상은, 도시되지 않은 전원에 의해 상담지체(101)와 중간 전사체(107)의 사이에 전압이 인가됨으로써, 상담지체(101)와 중간 전사체(107)의 접촉부에서 중간 전사체(107) 표면에 전사된다.

토너상을 중간 전사체(107)에 전사된 상담지체(101)의 표면은 제전램프(105)로부터 광이 조사됨으로써 제전되고, 상기 표면에 잔류해 있는 토너는 클리닝 장치(106)의 클리닝 블레이드에 의해 제거된다.

상술한 공정을 각 색마다 반복함으로써 중간 전사체(107)의 표면에 각 색의 토너상을 화상정보에 대응되도록 적층형성한다.

또한, 상술한 공정시에는 전사 롤(108)은 상기 중간 전사체(107)와 맞닿지 않은 상태로 되어 있으며, 중간 전사체(107) 표면상에 모든 색의 토너상이 적층형성된 후의 기록매체(111)에의 전사시에는 중간 전사체(107)와 맞닿게 된다.

이와 같이 중간 전사체(107) 표면에 적층형성된 토너상은, 중간 전사체(107)의 화살표 B방향으로의 회전에 따라, 중간 전사체(107)와 전사 롤(108)의 접촉부로 이동한다. 이 때, 접촉부를 기록매체(111)가 도시되지 않은 용지 반송 롤에 의해 화살표 N방향으로 삽입통과되고, 중간 전사체(107)와 전사 롤(108)의 사이에 인가된 전압에 의해 중간 전사체(107) 표면에 적층형성된 토너상이 접촉부에서 기록매체(111) 표면으로 일괄적으로 전사된다.

이와 같이 토너상이 그 표면에 전사된 기록매체(111)는 정착 롤(109)과 압압 롤(110)의 닙부에 반송되고, 닙부를 통과할 때 내장된 가열원(미도시)에 의해 그 표면이 가열된 정착 롤(109)에 의해 가열된다. 이 때, 토너상이 기록매체(111) 표면에 정착됨으로써 화상이 형성된다.

<토너 카트리지>

이어서, 본 발명의 토너 카트리지에 대하여 설명하기로 한다. 본 발명의 토너 카트리지는, 화상형성장치에 착탈가능하도록 장착되고, 적어도 상기 화상형성장치내에 마련된 현상수단으로 공급하기 위한 토너를 수납하는 토너 카트리지에 있어서, 상기 토너가 상술한 본 발명의 토너인 것을 특징으로 한다.

따라서, 토너 카트리지의 착탈이 가능한 구성을 갖는 화상형성장치에 있어서는, 본 발명의 토너를 수납한 토너 카트리지를 사용함으로써 정착시의 박리성과, 토너 제조시의 형상 제어성이 뛰어난 본 발명의 토너를 사용하여 화상형성을 행할 수 있으므로, 정착함에 있어 토너상과 접촉하는 부재와의 박리성이 뛰어나고, 현상시의 토너 비산이나, 정착후에 얻어진 화상의 화질 저하 등의 문제의 발생을 방지할 수 있다.

또한, 도 1에 나타낸 화상형성장치가 토너 카트리지의 착탈이 가능한 구성을 갖는 화상형성장치인 경우에는, 예컨대 현상기(104a, 104b, 104c, 104d)는 각각의 현상기(색)에 대응한 토너 카트리지(미도시)와 토너 공급관(미도시)으로 접속된다.

이러한 경우, 화상을 형성함에 있어서는, 각각의 현상기(색)에 대응된 토너 카트리지로부터 토너 공급관을 통하여 현상기(104a, 104b, 104c, 104d)로 토너가 공급되므로, 장기간에 걸쳐 본 발명의 토너를 사용하여 화상을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 토너 카트리지내에 수납되어 있는 토너가 적어진 경우에는, 이러한 토너 카트리지를 교환할 수 있다.

실시예

이하, 본 발명을 실시예를 들어 보다 구체적으로 설명하기로 한다. 다만, 본 발명은 이하의 실시예에 한정되지 않는다.

또한, 이하로 설명하는 각 실시예에서는, 상술한 바와 같은 본 발명의 토너 제조방법을 이용하여 본 발명의 토너를 제작하였다. 또한, 각 실시예 및 비교예에 서 얻어진 토너는 토너의 제 물성에 대하여 평가함과 동시에, 화상형성장치를 사용하여 화상을 형성하고, 이 때의 박리성, 정착성, 토너의 흑화·비산에 대하여 평가하였다.

(수지미립자 분산액 1의 조제)

·스틸렌(와코쥰야쿠(和光純藥) 제품): 325중량부

·n부틸아크릴레이트(와코쥰야쿠 제품): 75중량부

·β카르복시 에틸아크릴레이트(로디아 닛카(日華) 제품): 9중량부

·1,10데칸디올디아크릴레이트(신나카무라(新中村) 화학 제품): 1.5중량부

·도데칸티올(와코우쥰야쿠 제품): 2.7중량부

상기 성분을 혼합 용해한 것에, 음이온성 계면활성제 다우팩스(다우 케미칼사 제품) 4중량부를 이온교환수 550중량부에 용해한 용액을 가하여 플라스크내에서 분산, 유화하여 10분간 천천히 교반·혼합하면서, 과황산 암모늄 6중량부를 용해한 이온교환수 50중량부를 더 투입하였다. 이어서, 플라스크내의 질소치환을 충분히 행한 다음, 플라스크 내의 용액을 교반하면서 오일배스에서 70℃가 될 때까지 가열하고, 5시간 그대로 유화중합을 계속하여, 고형 분량 42%의 음이온성의 수지미립자분산액 1을 얻었다.

수지미립자 분산액 1내의 수지미립자는 중심입경이 196nm, 글래스 전이온도가 51.5℃, 중량평균분자량(Mw)이 32,400이었다.

(수지미립자 분산액 2의 조제)

·스틸렌(와코쥰야쿠 제품): 280중량부

·n부틸 아크릴레이트(와코쥰야쿠 제품): 120중량부

·β카르복시 에틸아크릴레이트(로디아 닛카 제품): 9중량부

상기 성분을 혼합 용해한 것에 음이온성 계면활성제 다우팩스(다우 케미칼사제품) 1.5중량부를 이온교환수 550중량부에 용해한 용액을 플라스크내에서 분산, 유화하여 10분간 천천히 교반· 혼합하면서, 과황산 암모늄 0.4중량부를 용해한 이온교환수 50중량부를 더 투입하였다. 이어서, 플라스크내의 질소 치환을 충분히 행한 다음, 플라스크내의 용액을 교반하면서 오일배스에서 70℃가 될 때까지 가열하고, 5시간 그대로 유화중합을 계속하여, 고형 분량 42%의 음이온성 수지미립자 분산액 2를 얻었다.

수지미립자 분산액 2내의 수지미립자는 중심입경이 150nm, 글래스 전이온도가 53.2℃, 중량평균분자량(Mw)이 691,200, 수평균분자량(Mn)이 244,900였다.

(착색제 입자 분산액 1의 조제)

·카본 블랙(캐봇사 제품:리걸330): 30중량부

·음이온 계면활성제(일본유지(주) 제품:뉴렉스 R): 2중량부

·이온교환수: 220중량부

상기 성분을 혼합하고, 호모지나이저(IKA 울트라트랙스)에 의해 10분간 예비분산한 다음, 알티마이저(대항 충돌형 습식분쇄기:스기노(杉野) 머신 제품)를 사용하여 압력 245Mpa에서 15분간 분산처리를 행하여, 착색제 입자의 중심입경이 354nm인 착색제 입자 분산액 1을 얻었다.

(착색제 입자 분산액 2의 조제)

·청색 안료(구리 프탈로시아닌 B15:3:다이니치 정밀화학 제품): 45중량부

·이온성 계면활성제 네오겐 RK(제일공업제약): 5중량부

·이온 교환수: 200중량부

상기 성분을 혼합하고, 호모지나이저(IKA 울트라 트랙스)에 의해 10분간 분산한 다음, 알티마이저(대항 충돌형 습식분쇄기:스기노 머신 제품)를 사용하여 압력 245Mpa에서 15분간 분산처리를 행하여, 착색제 입자의 중심입경이 462nm인 착색제 입자 분산액 2를 얻었다.

(이형제 입자 분산액 1의 조정)

·폴리에틸렌 왁스 PW725(융점 103℃, 160℃에서의 η_{1 :}4.8mPaㆍs, η₂/η₁: 0.5, 동양 페트로라이트): 45중량부

·양이온성 계면활성제 네오겐 RK(제일공업제약): 5중량부

·이온 교환수: 200중량부

상기 성분을 혼합하여 95℃로 가열하고, IKA제품 울트라 트랙스 T 50에서 충분히 분산한 다음, 압력토출형 골린 호모지나이저로 분산처리하여, 이형제 입자의 중심입경이 186nm, 고형 분량이 21.5%인 이형제 입자 분산액 1을 얻었다.

(이형제 입자 분산액 2의 조정)

·폴리에틸렌 왁스 PW 1000(융점 113℃, 160℃에서의 η_{1 :}36.5mPaㆍs, η₂/η₁: 0.67, 동양 페트로라이트): 45중량부

·양이온성 계면활성제 네오겐 RK(제일공업 제약): 5중량부

·이온 교환수: 200중량부

상기 성분을 혼합하여 100℃에서 가열하여, IKA제 울트라 트랙스 T50에서 충분히 분산한 다음, 압력토출형 골린 호모지나이저로 분산처리하여, 이형제 입자의 중심입경이 196nm, 고형 분량이 21.5%인 이형제 입자 분산액 2를 얻었다.

(실시예 1)

·수지미립자 분산액1: 64중량부

·수지미립자 분산액2: 16중량부

·착색제 입자 분산액1: 45중량부

·이형제 입자 분산액1: 36중량부

상기 성분을 환형 스테인레스제 플라스크내에서 울트라 트랙스 T 50에 충분히 혼합·분산한 용액을 얻었다.

이어서, 이 용액에 폴리염화 알루미늄 0.4중량부를 가하여 코어 응집 입자를 제작하고, 울트라 트랙스를 사용하여 분산 조작을 계속하였다. 또한, 가열용 오일배스에서 플라스크내의 용액을 교반하면서 49℃까지 가열하여, 49℃에서 60분간 유지한 다음, 여기에 수지미립자 분산액 1을 서서히 32중량부를 추가하여, 코어/쉘응집입자를 제작하였다.

그런 다음, 0.5 Mo1/ L의 수산화 나트륨 수용액을 가하여 용액의 pH를 5.6으로 만든 다음, 스테인레스제 플라스크를 밀폐하고, 자력 실링을 사용하여 교반을 계속하면서 96℃까지 가열하고, 5시간 유지한 다음, 냉각하여, 착색제 농도26.4%, 표면성 지표값 1.68인 흑색 토너를 얻었다.

이어서, 용액내에 분산한 상태의 흑색 토너를 여과하고, 이온교환수로 충분히 세정한 다음, 누체식 흡인 여과에 의해 고액분리를 행하였다. 이를 다시 40℃의 이온교환수 3L에 재분산하고, 15분간 300rpm으로 교반· 세정하였다.

이를 5회 더 반복하고, 여과액의 pH가 7.01, 전기전도도 9.8μS/cm, 표면장력이 71.1Nm가 됐을 때, 누체식 흡인 여과에 의해 No5A 여과지를 사용하여 고액분리를 행하고, 얻어진 흑색 토너로 이루어지는 고형물을 12시간에 걸쳐 진공 건조시킨 실시예 1의 토너를 얻었다.

- 토너의 물성평가-

실시예 1의 토너의 입자직경을 콜터 카운터로 측정하였더니, 체적평균 입자직경(D50v)은 6.4μm, 수평균 입도분포지표(GSDp)는 1.20이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 1.18이며, 이 때의 GSDv/GSDp는 0.98이었다.

또한, 루젝스 화상해석장치에 의한 형상관찰에 의해 구한 실시예 1의 토너 입자의 형상계수(SF1)는 122이었다. 또한, 본 실시예 1의 토너의 Mn은 12,100이고, Mz/Mw는 3.4였다. 또한, 투과형 전자현미경화상으로부터 구한 쉘층의 두께는 293nm이었다.

또한, 이러한 토너 3.5g를 평균 입자경 50μm의 페라이트 캐리어 50g과 혼합하고, 터블러에서 30시간 진탕한 다음의 토너의 D50v, GSDp 및 SF1을 측정하였더니, 모두 진탕전의 값과 동일하며 전혀 변화하지 않았음이 확인되었다.

-외첨제의 첨가 및 현상제의 조정-

또한, 실시예 1의 토너 50중량부에 대하여 외첨제로서 소수성 실리카(TS720:캐봇 제품) 3.5중량부를 첨가하고, 샘플 밀에서 블렌딩하였다.

이어서, 평균 입경 50μm의 페라이트 입자 표면을 폴리메틸 메타크릴레이트(소켄(綜硏)화학사 제품)로 코팅한 페라이트 캐리어(페라이트 입자에 대한 폴리메틸 메타아크릴레이트의 배합량:1중량%)에 대하여 외첨제를 첨가한 실시예 1의 토너를 토너농도가 5중량%가 되도록 혼합하고, 볼 밀에서 5분간 교반·혼합하여 현상제를 조정하였다.

-화상형성 테스트―

상기 현상제를 사용하고, 화상형성장치(Vivace 555 改造機)를 사용하여 토너안치량 4.5g/m²로 조정하여 화상을 낸 다음, 프로세스 스피드 220mm/sec에서 정착하였다. 또한, 화상형성시에 사용한 용지로는 PAL 304(후지 제록스사 제품)를 사용하였다. 또한, 화상형성장치의 정착 롤은 직경 35mm의 SUS제로서, 그 표면에 어떠한 피복처리도 실시되어 있지 않은 것을 사용하였다.

그 결과, 얻어진 화상은 충분히 정착되어 있고, 정착시에도 용지의 화상이 형성된 면과 정착 롤 표면 사이는 원활하게 박리되었다. 또한, 토너의 흑화·비산도 보이지 않았다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실시예 2)

실시예 1에 있어서, 코어 응집 입자를 제작할 때 사용한 수지미립자 분산액 1, 2의 사용량을 각각 56중량부, 24중량부로 하고, 이형제 입자 분산액 1 대신 이형제 입자 분산액 2를 사용하고, 또한, 코어/쉘 응집입자를 제작할 때 추가로 첨가한 수지미립자 분산액 1의 첨가량을 32중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 토너를 제작하여, 표면성 지표값 1.75인 실시예 2의 토너를 얻었다.

실시예 2의 토너의 입자직경을 콜터 카운터로 측정한 결과, 체적평균 입자직경(D50v)은 6.4μm, 수평균 입도분포지표(GSDp)는 1.24이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 1.18이고, 이 때의 GSDv/GSDp는 0.95이었다.

또한, 루젝스 화상해석장치에 의한 형상관찰에 의해 구한 실시예 2의 토너 입자의 형상계수(SF1)는 135이었다. 또한, 본 실시예 2의 토너의 Mn은 29,400이고, Mz/Mw는 5.9이었다. 또한, 투과형 전자현미경 화상으로부터 구한 쉘층의 두께는 210nm이었다.

또한, 이러한 토너 3.5g을 평균 입경 50μm의 페라이트 캐리어 50g과 혼합하고, 터블러로 30시간 진탕한 다음의 토너의 D50v, GSDp 및 SF1을 측정한 결과, 모두 진탕 전의 값과 동일하며 전혀 변화되지 않았음이 확인되었다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로 실시예 2의 토너에 외첨제를 첨가하고, 현상제를 제작하고, 이 현상제를 사용하여 실시예 1과 동일한 화상형성 테스트를 실시하였다. 그 결과, 얻어진 화상은 충분히 정착되어 있고, 정착시에도 용지의 화상이 형성된 면과 정착 롤 표면 사이는 원활하게 박리되었다. 또한, 토너의 흑화·비산도 볼 수 없었다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실시예 3)

실시예 1에 있어서, 코어 응집 입자를 제작할 때 사용한 수지미립자 분산액 1, 2의 사용량을 각각 72중량부, 8중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 같은 방법으로 토너를 제작하여, 표면성 지표값 1.81인 실시예 3의 토너를 얻었다.

실시예 3의 토너의 입자경을 콜터 카운터로 측정한 결과, 체적평균 입자직경(D50v)은 6.6μm, 수평균 입도분포지표(GSDp)는 1.25이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 1.21이고, 이 때의 GSDv/GSDp는 0.97이었다.

또한, 루젝스 화상해석장치에 의한 형상관찰에 의해 구한 실시예 3의 토너 입자의 형상계수(SF1)는 125이었다. 또한, 본 실시예 3의 토너의 Mn은 11,200이고, Mz/Mw는 3.1이었다. 또한, 투과형 전자현미경 화상으로부터 구한 쉘층의 두께는 289nm이었다.

또한, 이러한 토너 3.5g을 평균 입자경 50μm의 페라이트 캐리어 50g과 혼합하고, 터블러로 30시간 진탕한 다음의 토너의 D50v, GSDp 및 SF1을 측정한 결과, 모두 진탕전의 값과 동일하며 전혀 변화되지 않았음이 확인되었다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 실시예 3의 토너에 외첨제를 첨가하고, 현상제를 제작하고, 이러한 현상제를 사용하여 실시예 1과 동일한 화상형성 테스트를 실시하였다. 그 결과 얻어진 화상은 충분히 정착되어 있고, 정착시에도, 용지의 화상이 형성된 면과 정착 롤 표면 사이는 원활하게 박리되었다. 또한, 토너의 흑화·비산도 볼 수 없었다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(실시예 4)

실시예 1에 있어서, 코어 응집 입자를 제작할 때 사용한 수지미립자 분산액 1, 2의 사용량을 각각 78중량부, 18중량부로 하고, 이형제 입자 분산액 1 대신에 이형제 입자 분산액 2를 사용한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 토너를 제작하여, 표면성 지표값 1.34인 실시예 4의 토너를 얻었다.

실시예 4의 토너의 입자직경을 콜터 카운터로 측정하였더니, 체적평균 입자직경(D50v)은 5.8μm, 수평균 입도분포지표(GSDp)는 1.23이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 1.22이며, 이 때의 GSDv/GSDp는 0.99이었다.

또한, 루젝스 화상해석장치에 의한 형상관찰에 의해 구한 실시예 4의 토너 입자의 형상계수(SF1)는 132이었다. 또한, 본 실시예 4의 토너의 Mn은 10.400이고, Mz/Mw는 3.0이었다. 또한, 투과형 전자현미경 화상으로부터 구한 쉘층의 두께는 282nm이었다.

또한, 이러한 토너 3.5g을 평균 입자경 50μm인 페라이트 캐리어 50g과 혼합하고, 터블러로 30시간 진탕한 다음의 토너의 D50v, GSDp 및 SF1을 측정하였더니,모두 진탕전의 값과 동일하여 전혀 변화되지 않았음이 확인되었다.

이어서, 실시예 1과 동일한 방법으로 실시예 4의 토너에 외첨제를 첨가하고, 현상제를 제작하고, 이러한 현상제를 사용하여 실시예 1과 동일한 화상형성테스트를 실시하였다. 그 결과 얻어진 화상은 충분히 정착되어 있고, 정착시도, 용지의 화상이 형성된 면과 정착 롤 표면 사이는 원활하게 박리되었다. 또한, 토너의 흑화·비산도 볼 수 없었다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예 1)

실시예 1에 있어서, 코어 응집 입자를 제작할 때 사용한 수지미립자 분산액 1, 2의 사용량을 각각 40중량부, 40중량부로 하고, 이형제 입자 분산액 1 대신 이형제 입자 분산액 2를 사용하고, 첨가량을 54중량부로 하고, 또한 쉘 형성을 위해 추가로 첨가한 수지미립자 분산액의 양을 65중량부로 한 것 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 토너를 제작하여, 표면성 지표값 2.02인 비교예 1의 토너를 얻었다.

비교예 1의 입자경을 콜터 카운터로 측정한 결과, 체적평균 입자직경(D50v)은 6.7μm, 수평균 입도분포지표(GSDp)는 1.25이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 1.31이고, 이 때의 GSDv/GSDp는 0.94이었다.

또한, 루젝스 화상해석장치에 의한 형상관찰에 의해 구한 비교예 1의 토너 입자의 형상 계수(SF1)는 145이었다. 또한, 이러한 비교예 1의 토너의 Mn은 31,300이고, Mz/Mw는 6.2이었다. 또한, 투과형 전자현미경 화상으로부터 구한 쉘층의 두께는 525nm이었다.

또한, 이러한 토너 3.5g을 평균 입자경 50μm인 페라이트 캐리어 50g과 혼합하고, 터블러로 30시간 진탕한 다음의 토너의 D50v, GSDp 및 SF1을 측정한 결과, D50v가 6.1μm까지 저하되었고, GSDp는 1.37이 되었다. 또한, SF1도 137까지 저하되었고, 토너가 파괴되어 있음을 알 수 있었다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 비교예 1의 토너에 외첨제를 첨가하고, 현상제를 제작하여 이 현상제를 사용하여 실시예 1과 동일한 화상형성테스트를 실시하였다. 그 결과, 정착시에 있어서, 용지의 화상이 형성된 면과 정착 롤 표면 사이의 박리성은 충분하였지만, 화상을 약하게 손톱으로 문지르면 용이하게 화상에 결손이 생겨 정착성이 불충분하였다. 또한 화상에는 흑화가 보였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예 2)

실시예 1에 있어서, 코어 응집 입자를 제작할 때 사용한 수지미립자 분산액 1, 2의 사용량을 각각 75중량부, 5중량부로 하고, 이형제 입자 분산액 1 대신에 이형제 입자 분산액 2를 사용하고, 코어 응집 입자 제작 후에 추가로 첨가한 수지미립자 분산액의 양을 72중량부라고 한 것 이외에는 실시예 1과 같이 토너를 제작하고, 표면성 지표값 2.03인 비교예 2의 토너를 얻었다.

비교예 2의 토너의 입자경을 콜터 카운터로 측정하였더니 체적평균 입자경(D50v)은 6.7μm, 수평균 입도분포지표(GSDp)는 1.31이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 1.23이고, 이 때의 GSDv/GSDp는 0.93이었다.

또한, 루젝스 화상해석장치에 의한 형상관찰에 의해 구한 비교예 2의 토너 입자의 형상계수(SF1)는 119이었다. 또한, 이 비교예 2의 토너의 Mn은 7,900이고, Mz/Mw은 1.9이었다. 또한, 투과형 전자현미경 화상으로부터 구한 쉘층의 두께는 672nm이었다.

또한, 이러한 토너 3.5g을 평균 입자경 50μm인 페라이트 캐리어 50g과 혼합하고, 터블러로 30시간 진탕한 다음의 토너의 D50v, GSDp 및 SF1을 측정한 결과, D50v가 6.5μm까지 저하되었고, GSDp는 1.31이 되었다. 또한, SF1도 123까지 악화되었고, 토너가 파괴되어 있음을 알 수 있었다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 비교예 2의 토너에 외첨제를 첨가하고, 현상제를 제작하고, 이 현상제를 사용하여 실시예 1과 동일한 화상형성테스트를 실시하였다. 그 결과, 정착시에 있어서, 용지의 화상이 형성된 면과 정착 롤 표면 사이의 박리성이 불충분하였고, 화상의 정착 롤에의 감김·오프셋이 발생되었으므로, 충분한 화상의 평가를 할 수 없었다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

(비교예 3)

실시예 1에 있어서, 코어 응집 입자를 제작할 때 사용한 수지미립자 분산액 1, 2의 사용량을 각각 75중량부, 5중량부로 하고, 이형제 입자 분산액 1 대신에 이형제 입자 분산액 2를 사용하고, 그 첨가량을 18중량부라고 하고, 코어 응집 입자 제작후에 수지미립자 분산액을 추가로 첨가하지 않은 점 이외에는 실시예 1과 동일한 방법으로 토너를 제작하여, 표면성 지표값 2.11인 비교예 3의 토너를 얻었다.

비교예 3의 토너의 입자직경을 콜터 카운터로 측정하였더니 체적평균 입자직경(D50v)은 6.3μm, 수평균 입도분포지표(GSDp)는 1.32이고, 체적평균 입도분포지표(GSDv)는 1.24이고, 이 때의 GSDv/GSDp는 0.94이었다.

또한, 루젝스 화상해석장치에 의한 형상관찰에 의해 구한 비교예 3의 토너 입자의 형상계수(SF1)은 117이었다. 또한, 이 비교예 3의 토너의 Mn은 8,000이고, Mz/Mw는 1.83이었다. 또한, 투과형 전자현미경 화상에 의해 쉘층은 형성되어 있지 않음을 확인하였다.

또한, 이러한 토너 3.5g을 평균 입자경 50μm인 페라이트 캐리어 50g과 혼합하고, 터블러로 30시간 진탕한 다음의 토너의 D50v, GSDp 및 SF1을 측정하였더니, D50v가 6.6μm까지 증대하였고, GSDp는 1.34까지 악화되었다. 또한, SF1도 120까지 악화되었고, 토너가 파괴되어 있음을 알 수 있었다.

이어서, 실시예 1과 마찬가지로, 비교예 3의 토너에 외첨제를 첨가하고, 현상제를 제작하고, 이 현상제를 사용하여 실시예 1과 동일한 화상형성테스트를 실시하였다. 그 결과, 정착시에 있어서, 용지의 화상이 형성된 면과 정착 롤 표면 사이의 박리성이 불충분하였고, 화상의 정착 롤에의 감김·오프셋이 발생되여 충분한 화상의 평가가 불가능하였다. 그 결과를 표 1에 나타내었다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	비교예1	비교예2	비교예3
토너의 물성	Mn	12100	29400	11200	10400	31300	7900	8000
	Mz/Mw	3.4	5.9	3.1	3.0	6.2	1.9	1.83
	쉘층의 두께(nm)	293	210	289	282	525	672	0
	GSDp	1.2	1.24	1.25	1.23	1.31	1.31	1.32
	GSDv	1.18	1.10	1.21	1.22	1.23	1.23	1.24
	GSDv/SGDp	0.98	0.95	0.97	0.99	0.94	0.93	0.94
	표면성지표	1.66	1.75	1.81	2.02	2.02	2.03	2.11
	SF1	122	135	126	132	145	119	117
	D50v(μm)	6.4	6.4	6.6	5.8	6.7	6.7	6.3
화상형성테스트 평가결과	박리성	○	○	○	○	○	×	×
	정착성	○	○	○	○	×	-	-
	토너의 흑화·비산	없음	없음	없음	없음	있음	-	-

또한, 표 1에 있어서, 「박리성」란의「0」표시는 정착시의 박리가 원활하게 이루어져 실용상 문제가 없는 레벨을 의미하고, 「×」 표시는 정착시의 박리가 불충분하여 실용상 문제가 되는 레벨을 의미한다.

또한, 「정착성」란의「0」표시는 화상을 가볍게 손톱으로 문질렀을 때, 화상에 결손이 발생되지 않아 실용상 문제가 없는 레벨을 의미하고, 「×」표시는 화상을 가볍게 손톱으로 문질렀을 때 화상에 결손이 발생되고, 실용상 문제가 되는 레벨을 의미한다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 정착시의 박리성과 토너 제조시의 형상 제어성이 뛰어난 정전하 현상용 토너, 그 제조방법 및 이러한 정전하 현상용 토너를 사용한 화상형성방법, 화상형성장치 및 토너 카트리지를 제공할 수 있다.

Claims

수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 것을 특징으로 하는 정전하 현상용 토너.
제 1항에 있어서, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상인 정전하 현상용 토너.
제 1항에 있어서, 하기식(1)로 표시되는 표면성 지표값이 2이하인 정전하 현상용 토너.

[식 (1)]

(표면성 지표값)=(비표면적 실측값)/(비표면적 계산값)

(단, 식 (1)에 있어서, 비표면적 계산값은 6Σ(n×R²)/{ρ×Σ(n×R³)}로 표시되고, 상기 비표면적 계산값을 나타내는 식에 있어서, n은 콜터 카운터에서의 채널내의 입자수(개/1채널)를 나타내고, R은 콜터 카운터에서의 채널 입경(μm)을 나타내고, ρ은 토너 밀도(g/μm³)를 나타낸다. 그리고, 상기 채널의 분할수는 16이다. 또한, 분할의 크기는 로그 스케일로 0.1간격이다.)
제 1항에 있어서, 식 (2)로 표시되는 형상계수(SF1)가 120 내지 135의 범위내인 정전하 현상용 토너.

[식 (2)]

SF1= ML²/(4A/π)×100

(단, 식 (2)에 있어서, ML은 토너의 최대 길이(μm)를 나타내고, A는 토너의 투영 면적(μm²)을 나타낸다.)
제 1항에 있어서, 토너가 이형제를 더 함유하여 이루어지고, 상기 이형제는 160℃에서의 점도(η₁)와 200℃에서의 점도(η₂)의 비(η₂/η₁)가 0.5 내지 0.7의 범위내인 정전하 현상용 토너.
제 1항에 있어서, 토너 입자가 코어/쉘 구조를 갖는 정전하 현상용 토너.
제 6항에 있어서, 쉘층의 두께가 150 내지 300nm의 범위내인 정전하 현상용 토너.
제 6항에 있어서, 중심입경이 1μm 이하인 제1 수지미립자를 분산한 수지미립자 분산액과,착색제 입자를 분산한 착색제 입자 분산액 및 이형제 입자를 분산한이형제 입자 분산액을 혼합하여 상기 제1 수지미립자와 상기 착색제 입자 및 상기 이형제 입자를 포함하는 코어 응집 입자를 형성하는 제1 응집공정;

상기 코어 응집 입자의 표면에 제2 수지미립자를 포함하는 쉘층을 형성하여 코어/쉘 응집입자를 얻는 제2 응집공정; 및

상기 코어/쉘 응집입자를 상기 제1 수지미립자 또는 상기 제2 수지미립자의 글래스 전이온도 이상으로 가열하여 융합ㆍ합일하는 융합ㆍ합일공정;을 적어도 거쳐 제작되어 이루어진 정전하 현상용 토너.
수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 정전하 현상용 토너의 제조방법으로서,

중심입경이 1μm이하인 제1 수지미립자를 분산한 수지미립자 분산액과,착색제 입자를 분산한 착색제 입자 분산액 및 이형제 입자를 분산한 이형제 입자 분산액을 혼합하여 상기 제1 수지미립자와 상기 착색제 입자 및 상기 이형제 입자를 포함하는 코어 응집 입자를 형성하는 제1 응집공정;

상기 코어 응집 입자의 표면에 제2 수지미립자를 포함하는 쉘층을 형성하여 코어/쉘 응집입자를 얻는 제2 응집공정; 및

상기 코어/쉘 응집입자를 상기 제1 수지미립자 또는 상기 제2 수지미립자의 글래스 전이온도 이상으로 가열하여 융합ㆍ합일하는 융합ㆍ합일공정;을 적어도 포함하는 정전하 현상용 토너의 제조방법.
제 9항에 있어서, 쉘층의 두께가 150 내지 300nm의 범위내인 정전하 현상용 토너의 제조방법.
제 9항에 있어서, 상기 이형제는 160℃에서의 점도(η₁)와 200℃에서의 점도(η₂)의 비(η₂/η₁)가 0.5 내지 0.7의 범위내인 정전하 현상용 토너의 제조방법.
상담지체 표면을 균일하게 대전하는 대전공정과, 균일하게 대전된 상기 상담지체 표면에 화상정보에 따른 정전잠상을 형성하는 정전잠상 형성공정과, 상기 상담지체 표면에 형성된 상기 정전잠상을 적어도 토너를 포함하는 현상제에 의해 현상하여 토너상을 얻는 현상공정 및 상기 토너상을 기록매체 표면에 정착하는 정착공정을 적어도 포함하는 화상형성방법에 있어서,

상기 토너의 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 화상형성방법.
제 12항에 있어서, 상기 정착공정이 가열 롤과 가압 롤을 사용하여 이루어지고, 상기 가열 롤이 이형성층을 갖지 않는 화상형성방법.
제 13항에 있어서, 상기 가열 롤이 금속 롤인 화상형성방법.
제 12항에 있어서, 상기 토너가, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상인 화상형성방법.
상담지체 표면을 균일하게 대전하는 대전수단과, 균일하게 대전된 상기 상담지체 표면에 화상정보에 따른 정전잠상을 형성하는 정전잠상 형성수단과, 상기 상담지체 표면에 형성된 상기 정전잠상을 적어도 토너를 포함하는 현상제에 의해 현상하여 토너상을 얻는 현상수단 및 상기 토너상을 기록매체 표면에 정착하는 정착수단을 적어도 포함하는 화상형성장치에 있어서,

상기 토너의 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 것을 특징으로 하는 화상형성장치.
제 16항에 있어서, 상기 정착수단이 가열 롤과 가압 롤로 이루어지고, 상기 가열 롤이 이형성층을 갖지 않는 화상형성장치
제 17항에 있어서, 상기 가열 롤이 금속 롤인 화상형성장치.
제 16항에 있어서, 상기 토너가, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수 평균입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95이상인 화상형성장치.
화상형성장치에 착탈가능하도록 장착되고, 상기 화상형성장치내에 마련된 현상수단에 공급하기 위한 토너를 수납하는 토너 카트리지로서,

상기 토너의 수평균분자량(Mn)이 10,000 내지 30,000의 범위내이고, Z평균분자량(Mz)과 중량평균분자량(Mw)의 비(Mz/Mw)가 3.0 내지 6.0의 범위내인 토너 카트리지.
제 20항에 있어서, 상기 토너가, 체적평균 입도분포지표(GSDv)가 1.30이하이고, 상기 체적평균 입도분포지표(GSDv)와 수평균 입도분포지표(GSDp)의 비(GSDv/GSDp)가 0.95 이상인 토너인 토너 카트리지.
제 20항에 있어서, 상기 토너가, 이형제를 더 함유하여 이루어지고, 상기 이형제는 160℃에서의 점도(η₁)와 200℃에서의 점도(η₂)의 비(η₂/η₁)가 0.5 내지 0.7의 범위내의 토너인 토너 카트리지.