KR20140006071A - 토너 및 화상 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은, 결착 수지 및 착색제를 포함하는 토너 모체 입자와 이에 부착된 외첨제를 각각 포함하는 토너 입자를 포함하는 토너로서, 상기 토너 모체 입자는 각각 표면에 돌기부를 갖고, 상기 돌기부의 장변의 길이의 평균이 0.10 ㎛ 이상 0.50 ㎛ 미만이며, 상기 돌기부의 장변의 길이의 표준 편차가 0.2 이하이고, 상기 돌기부의 토너 모체 입자의 표면 피복률이 10% ∼ 90%이며, 상기 외첨제가 아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자를 포함하는 토너를 제공한다.

Description

토너 및 화상 형성 장치{TONER AND IMAGE FORMING APPARATUS}

본 발명은 전자사진법, 정전 기록법 및 정전 인쇄법으로 형성된 정전 잠상을 현상하기 위한 토너, 및 화상 형성 장치에 관한 것이다.

잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 현상제로 가시화하여 기록 화상을 얻는 전자 복사기, 프린터 및 팩시밀리와 같은 화상 형성 장치에서는, 분말형 현상제를 이용하는 건식 현상 장치가 널리 채용되고 있다.

근래, 전자사진 방식을 이용하는 컬러 화상 형성 장치가 광범위하게 채용되고 있으며, 디지털화 화상을 용이하게 입수할 수 있다. 따라서, 화상을 보다 높은 선명도로 인쇄하는 것이 요구되고 있다. 화상의 보다 높은 해상도와 계조성(gradation)을 연구하면서, 잠상을 가시화하는 토너의 개량으로서, 고선명도로 화상을 형성하기 위해 더욱 구형화하고 입도를 소형화하는 것이 연구되어 왔다. 그리고, 분쇄법으로 제조된 토너에서는, 이들의 구형화 및 소형화가 제한적이기 때문에, 구형화 및 입도의 소형화가 가능한 현탁 중합법, 유화 중합법 및 분산 중합법으로 제조된, 이른바 중합 토너가 채용되고 있다.

중합 토너는 입경이 작기 때문에 부재에 대한 부착력이 높아, 전사 효율의 악화 및 필름 형성(filming)의 발생을 초래한다. 또한, 중합 토너는 구형이기 때문에, 클리닝성(cleanability)이 부족하다. 또한, 중합 토너의 제조 방법에서는, 낮은 저항을 갖는 토너 성분이 토너 모체 입자의 표면 부근에 편재되기 때문에, 대전성이 낮아져 배경 얼룩이 야기된다.

또한, 에너지 절약을 달성하기 위해서 저온 정착성을 갖는 토너에 대한 요구가 높기 때문에, 용융 온도가 낮은 결착 수지를 사용하는 것이 바람직하다. 그러나, 저온 정착성을 갖는 토너는 내열 보존성과 관련된 새로이 대두되는 문제가 있다.

이를 고려하여, 토너 모체 입자의 표면을 개질하여 이들 과제를 해결하려는 시도가 이루어져 왔다. 개시되어 있는 표면 개질 방법은, 예를 들어, 각각 제1 수지 입자 및 착색제를 함유하는 토너 모체 입자의 표면을, 제2 수지 입자로 부분적으로 또는 전부 피복하는 방법이다(예컨대, 특허 문헌 1 참고). 그러나, 이 개시된 방법에서는, 제2 수지 입자가 너무 방대하고 불균일하다. 얻어진 토너 입자는 클리닝성(cleaning property)이 향상되나, 배경 얼룩 또는 보존성의 향상은 불충분하다. 또한, 이들은 전사성의 악화도 야기한다.

특허 문헌 1: 일본 특허 출원 공개(JP-A) 제2008-090256호

본 발명의 목적은, 대전 수단, 현상 수단, 감광체 및 중간 전사체를 오염시키지 않고, 장기간의 반복 인쇄 후에도 배경 얼룩이 매우 적은 적합한 화상 농도를 갖는 고품질 화상을 형성할 수 있으며, 어떠한 기록 매체 상에서도 재현성이 높게 비산에 의한 반점 또는 번짐을 수반하지 않고 화상을 안정적으로 형성할 수 있는 토너; 및 이 토너를 이용하는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위한 수단은 다음과 같다. 구체적으로, 본 발명의 토너는:

결착 수지 및 착색제를 포함하는 토너 모체 입자와 이에 부착된 외첨제를 각각 포함하는 토너 입자를 포함하는 토너로서,

상기 토너 모체 입자는 표면에 돌기부를 갖고,

상기 돌기부의 장변의 길이의 평균이 0.10 ㎛ 이상 0.50 ㎛ 미만이며,

상기 돌기부의 장변의 길이의 표준 편차가 0.2 이하이고,

상기 돌기부의 토너 모체 입자 표면 피복률이 10% ∼ 90%이며,

상기 외첨제가 아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자를 포함하는 토너이다.

본 발명은 대전 수단, 현상 수단, 감광체 및 중간 전사체를 오염시키지 않고, 장기간의 반복 인쇄 후에도 배경 얼룩이 매우 적은 적합한 화상 농도를 갖는 고품질 화상을 형성할 수 있으며, 어떠한 기록 매체 상에서도 재현성이 높게 비산에 의한 반점 또는 번짐을 수반하지 않고 화상을 안정적으로 형성할 수 있는 토너; 및 이 토너를 이용하는 화상 형성 장치를 제공할 수 있다. 이들 토너 및 화상 형성 장치는 전자사진 현상의 분야에서 대단히 유용하다.

도 1은 본 발명의 토너의 돌기부의 한 측정 방법을 설명하는 데에 이용되는 스케치이다.
도 2는 본 발명의 한 예시적인 프로세스 카트리지의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 한 예시적인 화상 형성 장치의 개략 단면도이다.
도 4는 감광체가 배치되는, 한 예시적인 화상 형성부의 개략 단면도이다.
도 5는 한 예시적인 현상 수단의 개략 단면도이다.
도 6은 한 예시적인 프로세스 카트리지의 개략 단면도이며, 여기서 "P"는 프로세스 카트리지를 나타내고, "D"는 현상제 용기를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 토너의 토너 모체 입자의 돌기부의 장변의 측정 방법에 대한 설명도이다.

(토너)

본 발명의 토너는, 토너 모체 입자 및, 이 토너 모체 입자 각각의 표면상의 돌기부를 포함하며, 여기서 상기 돌기부의 장변의 길이의 평균은 0.10 ㎛ 이상 0.50 ㎛ 미만이고, 상기 돌기부의 장변의 길이의 표준 편차는 0.2 이하이며, 상기 돌기부의 토너 모체 입자 표면 피복률은 10% ∼ 90%이다. 토너 모체 입자의 표면에 이러한 돌기부를 제공함으로써 고품질 화상 형성을 달성할 수 있다. 이 이로운 효과를 얻을 수 있는, 한가지 가능한 이유는 하기에 있다.

중합 토너의 제조 방법에서는, 낮은 저항을 갖는 토너 성분이 토너 모체 입자의 표면 부근에 편재된다. 따라서, 토너 모체 입자의 표면에, 낮은 저항의 토너 성분이 없는 돌기부를 제공하여, 낮은 대전성으로 인한 배경 얼룩의 발생을 억제한다. 또한, 이들 표면의 오목부 및 볼록부에 의해, 이들의 원형도가 높게 유지되면서, 부재와의 접촉 면적을 감소시킬 수 있다. 따라서, 내고착성, 전사성 및 클리닝성의 향상이 예상된다. 또한, 토너 모체 입자를 완전히 피복하지 않고 표면 개질함으로써, 저온 정착성을 유지하면서, 생성된 토너의 고온, 고습 조건 하에서의 보존성을 향상시킬 수 있다.

<돌기부의 장변 및 표면 피복률>

상기를 달성하기 위해서는, 돌기부가 하기 조건에 부합해야 한다. 본원에서 사용되는 용어 "돌기부의 장변"은 돌기부와 토너 코어 입자 간의 경계선상의 임의의 두 지점을 연결하는 선분 중에서 가장 긴 선분을 의미한다(도 7에서, 용어 "돌기부의 장변"은, 두 화살표로 표시된 두 지점 사이에 걸친 선분을 가리킴).

돌기부의 장변의 길이의 평균은, 0.10 ㎛ 이상 0.50 ㎛ 미만인 한해서는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는 0.10 ㎛ ∼ 0.3 ㎛인 것이 바람직하다. 그 길이의 평균이 0.10 ㎛ 미만이면, 돌기부가 가져오는 효과를 얻지 못하는 경우가 있다. 그 길이의 평균이 0.5 ㎛ 초과일 경우, 돌기부와 토너의 형상이 불균일해지는 결과, 배경 얼룩 및 전사율 저하와 같은 결함이 있을 수 있다.

돌기부의 장변의 길이의 표준 편차는, 0.2 이하인 한해서는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 0.1 이하인 것이 바람직하다. 그 표준 편차가 0.2 초과일 경우, 돌기부의 크기가 다양해져 잠재적으로 결함을 야기한다.

각각의 토너 모체 입자의 표면상의 돌기부의 피복률은, 10% ∼ 90%인 한해서는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 20% ∼ 70%인 것이 바람직하다. 이 표면 피복률이 10% 미만이면, 돌기부가 가져오는 효과를 얻지 못하는 경우가 있다. 90% 초과일 경우, 클리닝성의 악화 및 정착 온도의 상승이 있을 수 있다.

다음에, 도 1 및 도 7을 참조하여 실시예에 기재된 돌기부의 장변 및 피복률의 산출 방법을 설명한다.

돌기부의 장변의 길이는, 주사형 전자 현미경(SEM) 하에서의 관찰을 통해 얻은 토너 모체 입자의 SEM 화상으로부터 측정한다.

돌기부의 장변의 평균 길이의 측정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 돌기부의 장변의 평균 길이는 다음과 같이 얻는다. 구체적으로, 측정을 위해 100개 이상의 토너 모체 입자를 선택하고, 토너 모체 입자상의 총 100개 이상의 돌기부를 장변의 길이에 대하여 측정하고, 측정된 길이의 평균을 낸다(도 7 참조).

돌기부의 토너 모체 입자 피복률은, 주사형 전자 현미경(SEM) 하에서의 관찰을 통해 얻은 토너 모체 입자의 SEM 화상으로부터 측정한다.

구체적으로, 토너 모체 입자와 접하는 두 평행 직선 사이의 최단 길이를 구하고, 접점들을 A 및 B로 정한다. 이어서, 그 선분 AB의 중점 O를 중심으로 갖고 선분 AO의 길이를 직경으로 갖는 원의 면적을 산출한다. 이 원에 포함된 돌기부의 총 면적을 산출하여 토너 모체 입자상의 돌기부의 피복률(즉, 돌기부의 총 면적/원의 면적)을 구한다. 돌기부의 총 면적의 측정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 100개 이상의 토너 입자를, 상기 방법으로 피복률에 대하여 산출한 다음, 구한 피복률의 평균을 낸다(도 1 참조).

돌기부의 면적, 돌기부의 장변, 및 원형도는 화상 분석식 입도 분포 측정 소프트웨어 "MAC-VIEW"(Mountech Co., Ltd. 제품)로 측정한다.

<토너 모체 입자>

본 발명에서, 용어 "토너 모체 입자"는, 돌기부를 가지며 결착 수지 및 착색제를 필수 성분으로 함유하는 토너 코어 입자를 지칭한다. 또한, 용어 "토너 입자"는, 외첨제를 지지하고 있는 토너 모체 입자를 지칭한다.

본 발명의 토너는 결착 수지 및 착색제를 필수 성분으로 함유하는 토너 모체 입자에 외첨제를 첨가하여 얻으며, 여기서 외첨제는 유동성, 현상성 및 대전성과 같은 다양한 특성들을 향상시키기 위한 것이다.

특히, 토너 모체 입자는, 필요할 경우, 이형제, 대전 제어제 및/또는 가소제와 같은 기타 성분을 더 함유할 수 있다.

<<결착 수지>>

결착 수지는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지, 에폭시 수지 및 비닐 수지가 있다. 화학적으로 결합된 상이한 수지들로 형성된 하이브리드 수지가 사용될 수 있다. 신장시키기 위해, 수지의 말단 또는 측쇄에 반응성 작용기를 도입하고, 토너의 제조 공정에서 같이 결합시킴으로써 신장시킬 수 있다. 결착 수지 1종을 사용할 수 있으나, 크기가 균일한 돌기부를 갖는 토너를 제조하기 위해서는, 토너 모체 입자를 구성하는 수지가 돌기부를 구성하는 수지와 상이한 것이 바람직하다.

-토너 코어 입자를 구성하는 수지-

토너 코어 입자를 구성하는 수지는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 수지의 예로는, 적어도 그 일부가 후술하는 유기 용매에 용해되는 수지를 들 수 있다.

토너 코어 입자를 구성하는 수지의 산가는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 2 mgKOH/g ∼ 24 mgKOH/g인 것이 바람직하다. 그 산가가 24 mgKOH/g을 초과일 경우, 수지가 수상으로 전환되는 경향이 있어, 제조 공정을 거치며 수지의 손실이 발생하거나 유적의 분산 안정성이 쉽게 악화된다. 또한, 토너가 다량의 물을 흡착하게 되어, 대전성 및 고온, 고습 환경 하에서의 보존성의 악화로 이어질 수 있다. 반면 그 산가가 2 mgKOH/g 미만일 경우, 수지의 극성이 낮아져, 착색제를 유적 내에 균일하게 분산시키는 것을 잠재적으로 어렵게 할 수 있다.

토너 코어 입자를 구성하는 수지의 종류는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그러나, 생성된 토너를, 전자사진에서 정전 잠상 현상용 토너로 사용하는 경우, 양호한 정착성을 얻는 관점에서, 폴리에스테르 골격을 갖는 수지를 사용하는 것이 바람직하다.

폴리에스테르 골격을 갖는 수지는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 폴리에스테르 수지 및, 폴리에스테르 수지와 그 외의 골격을 갖는 수지의 블록 공중합체가 있다. 이들 중, 폴리에스테르 수지를 사용하는 것이, 얻어지는 토너 코어 입자의 균일성이 높기 때문에 바람직하다.

--폴리에스테르 수지--

폴리에스테르 수지는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 폴리에스테르 수지의 예로는, 락톤의 개환 중합체, 히드록시카르복실산의 중축합물, 및 폴리올과 폴리카르복실산의 중축합물이 있다. 이들 중, 폴리올과 폴리카르복실산의 중축합물이, 매우 다양한 폴리에스테르를 형성할 수 있기 때문에 바람직하다.

폴리에스테르 수지의 피크 분자량은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 바람직하게는 1,000 ∼ 30,000, 더 바람직하게는 1,500 ∼ 10,000, 특히 바람직하게는 2,000 ∼ 8,000이다. 피크 분자량이 1,000 미만일 경우, 토너의 내열 보존 안정성이 악화될 수 있다. 반면, 피크 분자량이 30,000을 초과할 경우, 정전 잠상 현상용 토너로서의 토너의 저온 정착성이 악화될 수 있다.

또한, 폴리에스테르 수지의 유리 전이 온도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 45℃ ∼ 70℃가 바람직하고, 50℃ ∼ 65℃인 것이 더 바람직하다. 유리 전이 온도가 45℃ 미만일 경우, 하기의 결함이 일어날 수 있다. 구체적으로, 본 발명에서와 같이, 각각 돌기부 및 이로 피복된 토너 코어 입자를 함유하는 토너 입자를 고온, 고습 환경 하에서 보관하는 경우, 대기 수분에 의해 돌기부가 가소화되어 유리 전이 온도의 저하가 야기될 수 있다. 토너 또는 토너 카트리지는 40℃ 및 90%의 고온, 고습 환경 하에서 수송되는 것으로 추정된다. 따라서, 얻어진 토너 입자가, 일정한 압력의 적용시 변형되거나, 서로 부착될 수 있다. 결과적으로, 토너 입자가 입자로서 거동하지 못할 가능성이 있다. 반면, 폴리에스테르 수지의 유리 전이 온도가 70℃를 초과하는 경우, 정전 잠상 현상용 토너로서 사용되는 토너 입자는 저온 정착성이 악화될 수 있다.

--폴리올과 폴리카르복실산의 중축합물--

---폴리올---

폴리올(1)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 디올(1-1) 및 3가 이상의 폴리올(1-2)이 있으며, 디올(1-1) 단독 또는, 디올(1-1)과 소량의 3가 이상의 폴리올(1-2)을 함유하는 혼합물이 바람직하다.

디올(1-1)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 알킬렌 글리콜(예컨대, 에틸렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,4-부탄디올 및 1,6-헥산디올); 알킬렌 에테르 글리콜(예컨대, 디에틸렌 글리콜, 트리에틸렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜, 폴리에틸렌 글리콜, 폴리프로필렌 글리콜 및 폴리테트라메틸렌 에테르 글리콜); 지환식 디올(예컨대, 1,4-시클로헥산디메탄올 및 수소 첨가 비스페놀 A); 비스페놀(예컨대, 비스페놀 A, 비스페놀 F 및 비스페놀 S); 상기 열거한 지환식 디올의 알킬렌 옥사이드(예컨대, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드) 부가물; 4,4'-디히드록시비페닐, 예컨대 3,3'-디플루오로-4,4'-디히드록시비페닐; 비스(히드록시페닐)알칸, 예컨대 비스(3-플루오로-4-히드록시페닐)메탄, 1-페닐-1,1-비스(3-플루오로-4-히드록시페닐)에탄, 2,2-비스(3-플루오로-4-히드록시페닐)프로판, 2,2-비스(3,5-디플루오로-4-히드록시페닐)프로판(테트라플루오로비스페놀 A로도 알려짐) 및 2,2-비스(3-히드록시페닐)-1,1,1,3,3,3-헥사플루오로프로판; 비스(4-히드록시페닐)에테르, 예컨대 비스(3-플루오로-4-히드록시페닐)에테르; 및 상기 열거한 비스페놀의 알킬렌 옥사이드(예컨대, 에틸렌 옥사이드, 프로필렌 옥사이드 및 부틸렌 옥사이드) 부가물이 있다. 이들 중, C2 ∼ C12 알킬렌 글리콜 및 비스페놀의 알킬렌 옥사이드 부가물이 바람직하다. 비스페놀의 알킬렌 옥사이드 부가물과 C2 ∼ C12 알킬렌 글리콜의 조합이 특히 바람직하다.

3가 이상의 폴리올(1-2)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 3가 ∼ 8가 이상의 지방족 다가 알코올(예컨대, 글리세린, 트리메틸올에탄, 트리메틸올프로판, 펜타에리트리톨 및 소르비톨); 3가 이상의 페놀(예컨대, 트리스페놀 PA, 페놀 노볼락 및 크레졸 노볼락); 및 상기 3가 이상의 폴리페놀의 알킬렌 옥사이드 부가물이 있다.

---폴리카르복실산---

폴리카르복실산(2)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 디카르복실산(2-1) 및 3가 이상의 폴리카르복실산(2-2)이 있으며, 디카르복실산(2-1) 단독 또는, 디카르복실산(2-1)과 소량의 3가 이상의 폴리카르복실산(2-2)을 함유하는 혼합물이 바람직하다.

디카르복실산(2-1)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 알킬렌 디카르복실산(예컨대, 숙신산, 아디프산 및 세바스산); 알케닐렌 디카르복실산(예컨대, 말레산 및 푸마르산); 방향족 디카르복실산(예컨대, 프탈산, 이소프탈산, 테레프탈산 및 나프탈렌 디카르복실산), 3-플루오로이소프탈산, 2-플루오로이소프탈산, 2-플루오로테레프탈산, 2,4,5,6-테트라플루오로이소프탈산, 2,3,5,6-테트라플루오로테레프탈산, 5-트리플루오로메틸이소프탈산, 2,2-비스(4-카르복시페닐)헥사플루오로프로판, 2,2-비스(3-카르복시페닐)헥사플루오로프로판, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-비페닐디카르복실산, 3,3'-비스(트리플루오로메틸)-4,4'-비페닐디카르복실산, 2,2'-비스(트리플루오로메틸)-3,3'-비페닐디카르복실산 및 헥사플루오로이소프로필리덴디프탈산 무수물이 있다. 이들 중, C4 ∼ C20 알케닐렌디카르복실산 및 C8 ∼ C20 방향족 디카르복실산이 바람직하다.

3가 이상의 폴리카르복실산(2-2)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 C9 ∼ C20 방향족 폴리카르복실산(예컨대, 트리멜리트산 및 피로멜리트산)이 있다. 특히, 폴리카르복실산(2)은, 상기 카르복실산의 산 무수물 또는 저급 알킬 에스테르(예컨대, 메틸 에스테르, 에틸 에스테르 및 이소프로필 에스테르)를 이용하여 폴리올(1)과 반응시킬 수 있다.

폴리올과 폴리카르복실산 간의 비율은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 수산기[OH] 대 카르복실기[COOH]의 당량비[OH]/[COOH]로 바람직하게는 1/2 ∼ 2/1, 더 바람직하게는 1/1.5 ∼ 1.5/1, 특히 바람직하게는 1/1.3 ∼ 1.3/1이다.

-변성 수지-

토너 입자의 기계적 강도를 높이고, 토너 입자가 정전 잠상 현상용 토너로서 사용될 경우에는 추가로 정착시의 고온 오프셋을 갖지 않도록 하기 위해, 말단 이소시아네이트기를 함유하는 변성 수지를 유상에 용해시켜 토너 입자를 제조할 수 있다.

변성 수지의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 이소시아네이트기 함유 모노머를 중합 반응에 사용하여 이소시아네이트기 함유 수지를 얻는 방법; 및 말단에 활성 수소 함유 기를 갖는 수지를 중합을 통해 얻은 다음, 폴리이소시아네이트와 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 함유하는 폴리머를 얻는 방법이 있다. 폴리머의 말단에 이소시아네이트기를 충분히 도입하는 관점에서, 후자의 방법이 바람직하다.

활성 수소 함유 기는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 수산기(즉, 알코올성 수산기 및 페놀성 수산기), 아미노기, 카르복실기 및 메르캅토기가 있으며, 알코올성 수산기가 바람직하다.

변성 수지의 골격은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 입자의 균일성을 고려하여, 변성 수지의 골격은, 유기 용매에 용해 가능한 수지의 골격과 동일한 것이 바람직하다. 수지가 폴리에스테르 골격을 갖는 것이 더 바람직하다.

말단에 알코올성 수산기를 갖는 폴리에스테르의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 작용기 수가 많은 폴리올과 작용기 수가 적은 폴리카르복실산 간에 중축합 반응을 실시하는 방법이 있다.

---아민 화합물---

수상 중에 유상을 분산시켜 입자를 얻는 과정에서, 변성 수지의 이소시아네이트기 일부는 아미노기로 가수분해된 다음, 이것이 미반응 이소시아네이트기와 반응하여 신장 반응이 진행된다. 또한, 상기 반응 이외에도, 신장 반응을 확실하게 실시하거나 가교점을 도입하기 위해, 아민 화합물을 병용할 수 있다.

아민 화합물(B)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 디아민(B1), 3가 이상의 폴리아민(B2), 아미노알코올(B3), 아미노메르캅탄(B4), 아미노산(B5) 및, (B1) ∼ (B5)의 아미노기를 블록킹하여 얻은 아미노 블록 화합물(B6)이 있다. 이들 중, 디아민(B1) 및, 디아민(B1)과 소량의 3가 이상의 폴리아민(B2)을 함유한 혼합물이 바람직하다.

디아민(B1)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 방향족 디아민(예컨대, 페닐렌 디아민, 디에틸톨루엔 디아민, 4,4'-디아미노디페닐메탄, 테트라플루오로-p-크실릴렌디아민 및 테트라플루오로-p-페닐렌디아민); 지환식 디아민(예컨대, 4,4'-디아미노-3,3'-디메틸디시클로헥실메탄, 디아민시클로헥산 및 이소포론디아민); 및 지방족 디아민(예컨대, 에틸렌디아민, 테트라메틸렌디아민, 헥사메틸렌디아민, 도데카플루오로헥실렌디아민 및 테트라코사플루오로도데실렌디아민)이 있다.

3가 이상의 폴리아민(B2)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 디에틸렌트리아민 및 트리에틸렌테트라민이 있다.

아미노알코올(B3)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 에탄올아민 및 히드록시에틸아닐린이 있다.

아미노메르캅탄(B4)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 아미노에틸메르캅탄 및 아미노프로필메르캅탄이 있다.

아미노산(B5)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 아미노프로피온산 및 아미노카프로산이 있다.

(B1) ∼ (B5)의 아미노기를 블록킹하여 얻는 아미노 블록 화합물(B6)은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 아민 (B1) ∼ (B5) 및 케톤(예컨대, 아세톤, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤)에서 유래된 케티민 화합물 및 옥사졸리딘 화합물이 있다.

이소시아네이트기 함유 프리폴리머(A)의 양에 대한 아민(B)의 양은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 아민(B) 중의 아미노기[NHx]의 수는, 이소시아네이트기 함유 프리폴리머(A) 중의 이소시아네이트기[NCO]의 수의 4배 이하인 것이 바람직하고, 더 바람직하게는 2배 이하, 더욱더 바람직하게는 1.5배 이하, 특히 바람직하게는 1.2배 이하이다. 아민(B) 중의 아미노기[NHx]의 수가 이소시아네이트기 함유 프리폴리머(A) 중의 이소시아네이트기[NCO]의 수의 4배 초과일 경우, 과잉의 아미노기가 이소시아네이트기를 불리하게 블록킹하여 변성 수지의 신장 반응을 막는다. 결과적으로, 폴리에스테의 분자량이 감소함으로써, 토너의 고온 오프셋 내성이 악화된다.

--유기 용매--

유기 용매는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 용이하게 제거된다는 관점에서 비점이 100℃ 미만인 휘발성 유기 용매가 바람직하다. 그 예로는 톨루엔, 크실렌, 벤젠, 사염화탄소, 염화메틸렌, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 트리클로로에틸렌, 클로로포름, 모노클로로벤젠, 디클로로에틸리덴, 아세트산메틸, 아세트산에틸, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤이 있다. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다. 유기 용매 중에 용해 또는 분산시키는 수지가 폴리에스테르 골격을 갖는 경우, 에스테르 유기 용매(예컨대, 아세트산메틸, 아세트산에틸 및 아세트산부틸) 또는 케톤 유기 용매(예컨대, 메틸 에틸 케톤 및 메틸 이소부틸 케톤)를 사용하는 것이, 이들 용매가 수지에 대한 용해성이 높기 때문에 바람직하다. 이들 중, 아세트산메틸, 아세트산에틸 및 메틸 에틸 케톤이, 더 용이하게 제거할 수 있기 때문에 특히 바람직하다.

<<수계 매체>>

수계 매체는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 물을 단독으로 함유하는 수계 매체, 또는 물과 수혼화성 용매를 함께 함유하는 수계 매체가 있다.

수혼화성 용매는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 알코올(예컨대, 메탄올, 이소프로판올 및 에틸렌 글리콜), 디메틸포름아미드, 테트라히드로푸란, 셀로솔브(예컨대, 메틸 셀로솔브) 및 저급 케톤(예컨대, 아세톤 및 메틸 에틸 케톤)이 있다.

-계면활성제-

계면활성제는, 수계 매체 중에 유상을 분산시켜 액적을 형성하기 위해 사용된다.

계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 음이온 계면활성제, 예컨대 알킬벤젠술폰산 염, α-올레핀 술폰산 염 및 인산 에스테르; 양이온 계면활성제, 예컨대 아민 염(예컨대, 알킬 아민 염, 아미노알코올 지방산 유도체, 폴리아민 지방산 유도체 및 이미다졸린), 및 4급 암모늄 염(예컨대, 알킬트리메틸 암모늄 염, 디알킬 디메틸 암모늄 염, 알킬 디메틸 벤질 암모늄 염, 피리디늄 염, 알킬 이소퀴놀리늄 염 및 염화벤제토니움); 비이온 계면활성제, 예컨대 지방산 아미드 유도체 및 다가 알코올 유도체; 양성 계면활성제, 예컨대 알라닌, 도데실디(아미노에틸)글리신, 디(옥틸아미노에틸)글리신 및 N-알킬-N,N-디메틸암모늄 베타인; 및 플루오로알킬기 함유 계면활성제가 있다. 이들 중, 플루오로알킬기 함유 계면활성제가, 소량으로도 분산 효과를 낼 수 있기 때문에 바람직하다.

플루오로알킬기 함유 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 플루오로알킬기 함유 음이온 계면활성제 및 플루오로알킬기 함유 양이온 계면활성제가 있다.

플루오로알킬기 함유 음이온 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 2개 ∼ 10개의 탄소 원자를 갖는 플루오로알킬 카르복실산 및 이의 금속염, 퍼플루오로옥탄술포닐글루타민산 디나트륨, 3-[ω-플루오로알킬(C6 ∼ C11)옥시]-1-알킬(C3 또는 C4) 술폰산나트륨, 3-[ω-플루오로알카노일(C6 ∼ C8)-N-에틸아미노]-1-프로판술폰산나트륨, 플루오로알킬(C11 ∼ C20) 카르복실산 및 이의 금속염, 퍼플루오로알킬카르복실산(C7 ∼ C13) 및 이의 금속염, 퍼플루오로알킬(C4 ∼ C12)술폰산 및 이의 금속염, 퍼플루오로옥탄술폰산 디에탄올 아미드, N-프로필-N-(2-히드록시에틸)퍼플루오로옥탄술폰 아미드, 퍼플루오로알킬(C6 ∼ C10)술폰아미드 프로필트리메틸암모늄 염, 퍼플루오로알킬(C6 ∼ C10)-N-에틸술포닐글리신의 염 및 모노퍼플루오로알킬(C6 ∼ C16) 에틸포스페이트가 있다.

플루오로알킬기 함유 양이온 계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 플루오로알킬기를 함유하는 지방족 1급, 2급 또는 3급 아민산, 지방족 4급 암모늄 염(예컨대, 퍼플루오로알킬(C6 ∼ C10) 술폰아미드 프로필트리메틸암모늄 염), 벤즈알코늄 염, 염화벤제토니움, 피리디늄 염 및 이미다졸리늄 염이 있다.

수계 매체 중의 계면활성제의 농도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 바람직하게는 1 질량% ∼ 10 질량%, 더 바람직하게는 2 질량% ∼ 8 질량%, 특히 바람직하게는 3 질량% ∼ 7 질량%이다. 이 농도가 1 질량% 미만일 경우, 유적이 안정적으로 분산되지 않아 조대 유적을 형성한다. 반면, 이 농도가 10 질량%을 초과할 경우, 각 유적이 너무 작아지고 또한 역 미셀 구조(reverse micellar structure)를 갖는다. 따라서, 이러한 양으로 첨가된 계면활성제로 인해 분산 안정성이 저하됨으로써, 조대 유적이 쉽게 형성된다.

-무기 분산제-

토너 조성물의 용해물 또는 분산물은, 무기 분산제 또는 수지 미립자의 존재 하에 수계 매체 중에 분산시킬 수 있다. 무기 분산제를 이용하는 것이, 샤프한 입도 분포 및 안정적인 분산 상태를 얻을 수 있기 때문에 바람직하다.

무기 분산제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 인산삼칼슘, 탄산칼슘, 산화티타늄, 콜로이드 실리카 및 히드록시아파타이트가 있다.

-고분자계 보호 콜로이드-

고분자계 보호 콜로이드는, 분산 액적을 안정화시키기 위해 사용될 수 있다. 고분자계 보호 콜로이드는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 산(예컨대, 아크릴산, 메타크릴산, α-시아노아크릴산, α-시아노메타크릴산, 이타콘산, 크로톤산, 푸마르산, 말레산 및 무수 말레인산); 수산기 함유 (메트)아크릴계 단량체(예컨대, β-히드록시에틸 아크릴레이트, β-히드록시에틸 메타크릴레이트, β-히드록시프로필 아크릴레이트, β-히드록시프로필 메타크릴레이트, γ-히드록시프로필 아크릴레이트, γ-히드록시프로필 메타크릴레이트, 3-클로로-2-히드록시프로필 아크릴레이트, 3-클로로-2-히드록시프로필 메타크릴레이트, 디에틸렌 글리콜 모노아크릴산 에스테르, 디에틸렌 글리콜 모노메타크릴산 에스테르, 글리세린 모노아크릴산 에스테르, 글리세린 모노메타크릴산 에스테르, N-메틸올아크릴아미드 및 N-메틸올메타크릴아미드), 비닐 알코올 및 이의 에테르(예컨대, 비닐 메틸 에테르, 비닐 에틸 에테르 및 비닐 프로필 에테르), 비닐 알코올과 카르복실기 함유 화합물 간에 형성된 에스테르(예컨대, 아세트산비닐, 프로피온산비닐 및 부티르산비닐); 아크릴아미드, 메타크릴아미드, 디아세톤 아크릴아미드 및 이들의 메틸올 화합물; 산 클로라이드(예컨대, 아크릴산 클로라이드 및 메타크릴산 클로라이드); 질소 함유 화합물 및 질소 함유 복소환 화합물의 단독중합체 또는 공중합체(예컨대, 비닐 피리딘, 비닐 피롤리돈, 비닐 이미다졸 및 에틸렌이민); 폴리옥시에틸렌(예컨대, 폴리옥시에틸렌, 폴리옥시프로필렌, 폴리옥시에틸렌 알킬 아민, 폴리옥시프로필렌 알킬 아민, 폴리옥시에틸렌 알킬 아미드, 폴리옥시프로필렌 알킬 아미드, 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴페닐 에스테르 및 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에스테르); 및 셀룰로오스(예컨대, 메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스 및 히드록시프로필 셀룰로오스)가 있다.

분산 안정제로서 산 용해성 또는 알칼리 용해성 화합물(예컨대, 인산칼슘)을 사용하는 경우, 사용할 인산칼슘을 산(예컨대, 염산)으로 용해시킨 다음, 물로 세정하여, 형성된 미립자로부터 제거한다. 또한, 인산칼슘은 효소 분해를 통해 제거할 수도 있다. 다르게는, 사용한 분산제가 토너 입자의 표면에 잔존할 수도 있다. 그러나, 형성된 토너의 대전성의 면에서, 분산제는 신장 및/또는 가교 반응 후에 세정으로 제거하는 것이 바람직하다.

<<착색제>>

착색제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 공지의 염료 및 안료가 있다. 구체예로는 카본 블랙, 니그로신 염료, 철흑, 나프톨 옐로우 S, 한자 옐로우(10G, 5G 및 G), 카드뮴 옐로우, 황색 산화철, 황토, 황연, 티타늄 옐로우, 폴리아조 옐로우, 오일 옐로우, 한자 옐로우(GR, A, RN 및 R), 피그먼트 옐로우 L, 벤지딘 옐로우(G 및 GR), 퍼머넌트 옐로우(NCG), 벌컨 패스트 옐로우(5G, R), 타르트라진레이크, 퀴놀린 옐로우 레이크, 안트라잔 옐로우 BGL, 이소인돌리논 옐로우, 철단, 연단, 연주(lead vermilion), 카드뮴 레드, 카드뮴 머큐리 레드, 안티몬주, 퍼머넌트 레드 4R, 파라레드, 파이세르 레드(fiser red), 파라클로로오르토니트로 아닐린 레드, 리톨 패스트 스칼렛 G, 브릴리언트 패스트 스칼렛, 브릴리언트 카민 BS, 퍼머넌트 레드(F2R, F4R, FRL, FRLL 및 F4RH), 패스트 스칼렛 VD, 벌컨 패스트 루빈 B, 브릴리언트 스칼렛 G, 리톨 루빈 GX, 퍼머넌트 레드 F5R, 브릴리언트 카민 6B, 피그먼트 스칼렛 3B, 보르도 5B, 톨루이딘 마룬, 퍼머넌트 보르도 F2K, 헬리오 보르도 BL, 보르도 10B, 본 마룬 라이트, 본 마룬 미디움, 에오신 레이트, 로다민 레이크 B, 로다민 레이크 Y, 알리자린 레이크, 티오인디고 레드 B, 티오인디고 마룬, 오일 레드, 퀴나크리돈 레드, 피라졸론 레드, 폴리아조 레드, 크롬 버밀리언, 벤지딘 오렌지, 페린온 오렌지, 오일 오렌지, 코발트 블루, 세룰리언 블루, 알칼리 블루 레이크, 피콕 블루 레이크, 빅토리아 블루 레이크, 무금속 프탈로시아닌 블루, 프탈로시아닌 블루, 패스트 스카이 블루, 인단트렌 블루(RS 및 BC), 인디고, 군청, 감청, 안트라퀴논 블루, 패스트 바이올렛 B, 메틸바이올렛 레이크, 코발트 퍼플, 망간 바이올렛, 디옥산 바이올렛, 안트라퀴논 바이올렛, 크롬 그린, 징크 그린, 산화크롬, 비리디언, 에메랄드 그린, 피그먼트 그린 B, 나프톨 그린 B, 그린 골드, 애시드 그린 레이크, 말라카이트 그린 레이크, 프탈로시아닌 그린, 안트라퀴논 그린, 산화티타늄, 아연화, 리소폰 및 이들의 혼합물이 있다.

-마스터배치-

착색제는 수지와 혼합하여 마스터배치를 형성할 수 있다.

마스터배치와 함께 혼련되는 결착 수지는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 전술한 변성 또는 미변성 폴리에스테르 수지; 스티렌 중합체 및 이의 치환체(예컨대, 폴리스티렌, 폴리-p-클로로스티렌 및 폴리비닐톨루엔); 스티렌 공중합체(예컨대, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐나프탈렌 공중합체, 스티렌-메틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-옥틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-에틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-메틸 α-클로로 메타크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐 메틸 케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체, 스티렌-말레산 공중합체 및 스티렌-말레산 에스테르 공중합체); 폴리메틸 메타크릴레이트; 폴리부틸 메타크릴레이트; 폴리염화비닐; 폴리아세트산비닐; 폴리에틸렌; 폴리프로필렌, 폴리에스테르; 에폭시 수지; 에폭시 폴리올 수지; 폴리우레탄; 폴리아미드; 폴리비닐 부티랄; 폴리아크릴산 수지; 로진; 변성 로진; 테르펜 수지; 지방족 또는 지환식 탄화수소 수지; 방향족 석유 수지; 염소화 파라핀; 및 파라핀 왁스가 있다. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

마스터배치의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 마스터배치의 제조에서 사용하는 착색제 및 수지를, 높은 전단력을 적용하여 혼합 및/또는 혼련함으로써 마스터배치를 제조하는 방법이 있다.

혼합/혼련 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 고전단 분산기(예컨대, 3롤 밀)를 혼합/혼련에 사용하는 방법이 바람직하다.

또한, 착색제와 수지 간의 상호 작용을 향상시키기 위해 유기 용매를 사용할 수 있다. 또한, 착색제를 함유하는 수성 페이스트를 수지 및 유기 용매와 혼합/혼련한 다음, 착색제를 수지로 이동시켜 수분과 유기 용매를 제거하는 플래싱법(flashing method)이, 착색제의 습윤 케이크를 바로 사용할 수 있기 때문에(즉, 건조를 실시할 필요가 없음) 바람직하게 사용된다.

<외첨제>

사용되는 외첨제는, 아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자이다.

-무기 미립자의 표면 처리-

무기 미립자 표면의 처리 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 무기 미립자를 소수화하는 방법이 있으며, 여기에는 무기 미립자와 반응하거나 무기 미립자가 물리적으로 흡착될 수 있는 유기 규소 화합물로 무기 미립자를 화학적으로 처리하는 방법이 포함된다.

특히, 증기상인 할로겐화 금속 화합물로 무기 미립자를 산화시킨 다음, 유기 규소 화합물로 처리하는 방법이 바람직하다.

유기 규소 화합물은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 헥사메틸 디실라잔, 트리메틸실란, 트리메틸클로로실란, 트리메틸에톡시실란, 디메틸디클로로실란, 메틸트리클로로실란, 알릴디메틸클로로실란, 알릴페닐디클로로실란, 벤질디메틸클로로실란, 브로모메틸디메틸클로로실란, α-클로로에틸트리클로로실란, ρ-클로로에틸트리클로로실란, 클로로메틸디메틸클로로실란, 트리오르가노실릴메르캅탄, 트리메틸실릴메르캅탄, 트리오르가노실릴 아크릴레이트, 비닐디메틸아세톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란, 헥사메틸디실록산, 1,3-디비닐테트라메틸디실록산, 1,3-디페닐테트라메틸디실록산, 1 분자당 2 ∼ 12개의 실록산 단위를 가지며, 각 말단 부분에, Si에 결합한 수산기를 갖는 디메틸폴리실록산이 있다.

상술한 바와 같이, 무기 미립자는 아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된다.

아미노기 함유 실란 커플링제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 아미노프로필트리메톡시실란, 아미노프로필트리에톡시실란, 디메틸아미노프로필트리메톡시실란, 디에틸아미노프로필트리메톡시실란, 디프로필아미노프로필트리메톡시실란, 디부틸아미노프로필트리메톡시실란, 모노부틸아미노프로필트리메톡시실란, 디옥틸아미노프로필트리메톡시실란, 디부틸아미노프로필디메톡시실란, 디부틸아미노프로필모노메톡시실란, 디메틸아미노페닐트리에톡시실란, 트리메톡시실릴-γ-프로필페닐아민, 트리메톡시실릴-γ-프로필벤질아민, 트리메톡시실릴-γ-프로필피페리딘, 트리메톡시실릴-γ-프로필모르포린, 및 트리메톡시실릴-γ-프로필이미다졸이 있다. 이들은 단독으로 또는 조합하여 사용할 수 있다.

본 발명의 토너 입자는, 외첨제로서, 아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자를 함유한다.

아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자는, 강한 양의 대전성을 갖는다.

아미노기 함유 실란 커플링제로 소수화된 무기 미립자는 토너로부터 현상제 담지체로 이동되며, 그 결과 상기 현상제 담지체는 무기 미립자로 피복된다. 상기 무기 미립자가 마찰 대전되는 토너 입자일 경우, 이 토너 입자는 강하게 음으로 대전된다. 여기서, 무기 미립자는 토너 입자로부터 점진적으로 일정하게 공급되기 때문에, 토너의 대전성을 장기간 안정화할 수 있다. 장기간 광범위하게 이 이로운 효과를 얻기 위한 한가지 가능한 조치는 외첨제의 양을 증가시키는 것이다. 그러나, 이 경우에, 외첨제가 박리되기 쉽다. 결과적으로, 초기에 국소적으로는 증가하는 양에 비례하는 효과가 얻어지나, 이를 장기간 광범위하게 얻는 것은 어렵다. 외첨제의 박리를 방지하기 위해, 외첨제가 토너 입자와 접촉하는 것이 바람직하다. 일정량의 외첨제를 토너 입자에 부착하기 위해서는, 토너 입자의 표면적이 증가하는 것이 바람직하다. 본 발명에서와 같이, 토너 표면에 돌기부를 제공하여 토너 입자의 표면적을 증대시킴으로써, 토너 입자가 다량의 외첨제를 담지할 수 있게 한다. 또한, 토너와 부재 간의 접촉면을 감소시킴으로써, 외첨제의 박리를 방지할 수 있다. 이 방식으로, 표면에 돌기부를 갖는 토너 입자와 아미노기 함유 실란 커플링제로 처리된 외첨제를 함께 조합시킴으로써 탁월한 효과를 얻을 수 있다.

아미노기 함유 실란 커플링제로 처리된 무기 미립자를 외첨제로 사용할 경우, 외첨제의 총량 중 무기 미립자의 양은 5 질량% ∼ 30 질량%인 것이 바람직하고, 5 질량% 이상 30 질량% 미만인 것이 더 바람직하며, 10 질량% 이상 20 질량% 미만인 것이 특히 바람직하다. 5 질량% 미만이면, 무기 미립자가 효과를 나타내지 못하는 경우가 있다. 반면, 30 질량% 초과이면, 외첨제가 높은 양의 대전성을 갖게 되어, 얻어지는 토너 입자가 목적의 토너로서 정상적으로 기능하지 않는 경우가 있다.

상기 기술한 바와 동일한 이유로, 토너에 함유되는, 아미노기 함유 실란 커플링제로 처리된 무기 미립자의 양은 0.1 질량% ∼ 2.0 질량%인 것이 바람직하고, 0.2 질량% ∼ 1.5 질량%인 것이 더 바람직하다.

-무기 미립자-

무기 미립자는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 실리카, 알루미나, 산화티타늄, 티탄산바륨, 티탄산마그네슘, 티탄산칼슘, 티탄산스트론튬, 산화철, 산화구리, 산화아연, 산화주석, 규사, 점토, 미카, 규회석, 규조토, 산화크롬, 산화세륨, 철단, 삼산화안티몬, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 황산바륨, 탄산바륨, 탄화규소 및 질화규소가 있다. 이들 중, 실리카 및 산화티타늄이 특히 바람직하다.

토너에 함유되는 외첨제의 양은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 1.0 질량% ∼ 7.0 질량%인 것이 바람직하고, 2.0 질량% ∼ 6.0 질량%인 것이 더 바람직하다.

무기 미립자의 일차 입자의 평균 입경은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 100 nm 이하인 것이 바람직하고, 80 nm 이하인 것이 더 바람직하다. 그 일차 입자의 평균 입경이 100 nm 초과일 경우, 얻어지는 토너 입자는 유동성이 현저히 저하되며, 쉽게 박리될 수도 있다. 또한, 이들이 감광체 표면을 불균일하게 손상시킬 수 있다. 단, 여기서 기술하는 평균 입경은 수 평균 입경을 지칭한다.

무기 미립자의 평균 입경의 측정 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 동적 광산란을 이용하는 입도 분포 분석기[예컨대, DLS-700(Otsuka Electronics Co., Ltd. 제품) 및 COULTER N4(Coulter Electronics, Inc. 제품)]로 평균 입경을 측정하는 방법이 있다. 그러나, 소수화 처리 후 이차 응집된 미립자를 분리하는 것이 어렵기 때문에, 주사형 전자 현미경 또는 투과형 전자 현미경으로 촬영한 사진을 이용하여 직접 입경을 구하는 것이 바람직하다. 토너 입자 표면의 외첨제를, FE-SEM(전계 방출형의 주사형 전자 현미경)을 이용하여 100,000의 배율로 관찰하는 것이 더 바람직하다. 이 경우에는, 100개 이상의 무기 미립자를 관찰하여, 그의 장축의 평균 길이를 산출하는 것이 바람직하다. 토너 입자 표면에 외첨제가 응집되어 있는 경우, 이 응집체를 구성하는 각 일차 입자의 장축의 길이를 측정한다.

외첨제는 토너에 첨가 및 혼합한다.

외첨제와 토너의 혼합은, 일반적으로 사용되는 분말용 혼합기로 실시한다. 내부 온도를 조절하기 위해 재킷(jacket)을 갖는 혼합기가 바람직하다. 외첨제에 부여하는 부하를 변화시키기 위해, 외첨제를 점진적으로 또는 혼합 도중에 첨가하거나, 혼합기의 회전수와 전동 속도(rolling speed), 및 혼합 시간과 온도를 변화시킬 수 있다. 처음에 높은 부하를 부여하고, 이어서 비교적 낮은 부하를 부여할 수 있고, 그 반대일 수 있다. 사용 가능한 혼합기의 예로는 록킹 믹서(locking mixer), LOEDIGE MIXER, NAUTOR MIXER 및 HENSHEL MIXER가 있다.

-이형제-

토너를 정전 잠상 현상용 토너로 이용할 때에 토너의 정착시 이형성을 증가시키기 위해, 이형제를 유기 용매에 분산시킬 수 있다.

이형제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 정착 공정 도중에 가열될 때 충분히 낮은 점성을 나타내고 정착 부재 표면에서 다른 토너 물질과 상용 또는 팽윤하기 어려운, 왁스 및 실리콘 오일과 같은 물질이 있다. 토너 입자 자체의 보존 안정성을 고려하면, 통상의 조건에서 보관시에 착색 수지 입자 중에서 고체로 존재하는 왁스를 사용하는 것이 바람직하다.

왁스는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 장쇄 탄화수소 함유 왁스 및 카르보닐기 함유 왁스가 있다.

장쇄 탄화수소 함유 왁스는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 폴리올레핀 왁스(예컨대, 폴리에틸렌 왁스 및 폴리프로필렌 왁스); 석유 왁스(예컨대, 파라핀 왁스, SASOL 왁스 및 미정질 왁스); 및 Fischer-Tropsch 왁스가 있다.

카르보닐기 함유 왁스는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 폴리알칸산 에스테르(예컨대, 카르나우바 왁스, 몬탄 왁스, 트리메틸올프로판 트리베헤네이트, 펜타에리트리톨 테트라베헤네이트, 펜타에리트리톨 디아세테이트디베헤네이트, 글리세린 트리베헤네이트 및 1,18-옥타데칸디올 디스테아레이트); 폴리알칸올 에스테르(예컨대, 트리스테아릴 트리멜리테이트 및 디스테아릴 말리에이트); 폴리알칸산 아미드(예컨대, 에틸렌디아민 디베헤닐아미드); 폴리알킬아미드(예컨대, 트리멜리트산 트리스테아릴아미드); 및 디알킬 케톤(예컨대, 디스테아릴 케톤)이 있다.

이들 중, 장쇄 탄화수소 함유 왁스가, 보다 양호한 이형성을 나타내기 때문에 바람직하다. 또한, 장쇄 탄화수소 함유 왁스는 카르보닐기 함유 왁스와 병용할 수 있다.

토너에 함유되는 이형제의 양은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 바람직하게는 2 질량% ∼ 25 질량%이고, 더 바람직하게는 3 질량% ∼ 20 질량%이며, 특히 바람직하게는 4 질량% ∼ 15 질량%이다. 2 질량% 미만일 경우, 이형제가 형성된 토너의 이형성을 향상시키는 효과를 나타내지 못한다. 반면, 25 질량% 초과일 경우, 형성된 토너 입자는 기계적 강도가 저하될 수 있다.

-대전 제어제-

필요할 경우, 대전 제어제를 유기 용매 중에 용해 또는 분산시킬 수 있다.

대전 제어제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 니그로신 염료, 트리페닐메탄 염료, 크롬 함유 금속 착체 염료, 몰리브덴산 킬레이트 안료, 로다민 염료, 알콕시 아민, 4급 암모늄 염(불소 변성 4급 암모늄 염 포함), 알킬아미드, 인, 인 화합물, 텅스텐, 텅스텐 화합물, 플루오로 화학 계면활성제, 살리실산의 금속염, 및 살리실산 유도체의 금속염이 있다.

구체예로는, 니그로신 염료 BONTRON 03, 4급 암모늄 염 BONTRON P-51, 금속 함유 아조 염료 BONTRON S-34, 옥시나프토산계 금속 착체 E-82, 살리실산계 금속 착체 E-84 및 페놀 축합물 E-89(이들은 ORIENT CHEMICAL INDUSTRIES CO., LTD의 제품), 4급 암모늄 염 몰리브덴 착체 TP-302 및 TP-415(이들은 Hodogaya Chemical Co., Ltd.의 제품), 4급 암모늄 염 COPY CHARGE PSY VP 2038, 트리페닐메탄 유도체 COPY BLUE PR, 4급 암모늄 염 COPY CHARGE NEG VP2036 및 COPY CHARGE NX VP434(이들은 Hoechst AG의 제품), LRA-901 및 붕소 착체 LR-147(이들은 Japan Carlit Co., Ltd.의 제품), 구리 프탈로시아닌, 페릴렌, 퀴나크리돈, 아조 안료 및 술폰산기, 카르복실기 또는 4급 암모늄 염과 같은 작용기를 갖는 고분자 화합물이 있다.

토너에 함유되는 대전 제어제의 양은 특별히 한정되지 않으며, 대전 제어제가 토너의 정착성을 저해하지 않으면서 자신의 성능을 나타낼 수 있는 한해서는, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 양은 0.5 질량% ∼ 5 질량%인 것이 바람직하고, 0.8 질량% ∼ 3 질량%인 것이 더 바람직하다.

<토너 모체 입자의 제조 방법>

토너 모체 입자의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 용해 현탁법, 현탁 중합법 및 유화 응집법과 같은 공지의 습식 과립법 및 분쇄법이 있다. 이들 중, 토너 모체 입자의 입경 및 형상을 제어하기 용이한 점에서, 용해 현탁법 및 유화 응집법이 바람직하다.

유화법 및 현탁 중합법으로 토너 모체 입자(토너 입자의 코어의 역할을 함)를 제조하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 토너 코어 입자(토너 모체 입자의 코어의 역할을 함)를 얻은 다음, 수지 미립자를 반응계에 첨가함으로써, 수지 미립자를 토너 코어 입자의 표면에 부착 또는 융착시키는 방법이 있다.

여기서, 수지 미립자의 부착 및 융착을 촉진하기 위해, 반응계를 가열할 수 있다. 또한, 금속염의 사용도 부착 및 융착의 촉진에 효과적이다.

-수지 미립자-

본 발명에서 돌기부를 형성하는 수지 미립자는, 수계 매체 중에 분산된 수지 미립자일 수 있다. 수지 미립자의 수지는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 비닐 수지, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리우레아 수지 및 에폭시 수지가 있다. 이들 중, 수계 매체에 분산된 수지 미립자를 용이하게 얻는 관점에서, 비닐 수지가 바람직하다.

비닐 수지 미립자의 수계 분산체의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 유화 응집법, 현탁 중합법 및 분산 중합법과 같은 중합법이 있다. 이들 중, 본 발명에 적합한 입경을 갖는 입자를 용이하게 얻는 관점에서, 유화 응집법이 바람직하다.

--비닐 수지 미립자--

본 발명에서 사용되는 비닐 수지 미립자는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 적어도 스티렌 모노머를 함유하는 모노머 혼합물의 중합을 통해 얻는 비닐 수지가 있다.

토너 입자를, 정전 잠상 현상용 토너 입자와 같은 대전 기능성 입자(charged functional particle)로 사용하기 위해서, 토너 모체 입자 각각은 쉽게 대전 가능한 표면을 갖는 것이 바람직하다.

스티렌 모노머는, 방향 고리 구조에서 볼 수 있는 바와 같이 전자가 안정적으로 이동할 수 있는 전자 궤도를 갖기 때문에, 토너 모체 입자의 표면을 쉽게 대전 가능하게 한다.

모노머 혼합물에 함유되는 스티렌 모노머의 양은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 바람직하게는 50 질량% ∼ 100 질량%이고, 더 바람직하게는 80 질량% ∼ 100 질량%이며, 특히 바람직하게는 95 질량% ∼ 100 질량%이다. 스티렌 모노머의 양이 50 질량% 미만일 경우, 얻어지는 토너 모체 입자의 대전성이 부족하여, 토너 모체 입자의 용도를 한정할 수 있다.

여기서, 스티렌 모노머는 비닐 중합성 작용기를 갖는 방향족 화합물을 지칭한다. 비닐 중합성 작용기의 예로는 비닐기, 이소프로페닐기, 알릴기, 아크릴로일기 및 메타크릴로일기가 있다.

스티렌 모노머는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 스티렌, α-메틸스티렌, 4-메틸스티렌, 4-에틸스티렌, 4-tert-부틸스티렌, 4-메톡시스티렌, 4-에톡시스티렌, 4-카르복시스티렌 및 이의 금속염; 4-스티렌술폰산 및 이의 금속염; 1-비닐나프탈렌, 2-비닐나프탈렌, 알릴벤젠, 페녹시알킬렌 글리콜 아크릴레이트, 페녹시알킬렌 글리콜 메타크릴레이트, 페녹시폴리알킬렌 글리콜 아크릴레이트 및 페녹시폴리알킬렌 글리콜 메타크릴레이트가 있다. 이들 중, 입수가 용이하며, 반응성이 우수하고 대전성이 높기 때문에, 스티렌을 사용하는 것이 바람직하다.

또한, 비닐 수지 미립자를 얻을 때, 모노머 혼합물에 산 모노머가 함유될 수 있다. 모노머 혼합물에 함유되는 산 모노머의 양은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 0 질량% ∼ 7 질량%인 것이 바람직하고, 0 질량% ∼ 4 질량%인 것이 더 바람직하며, 0 질량%, 즉, 산 모노머를 함유하지 않는 것이 특히 바람직하다. 7 질량% 초과일 경우, 비닐 수지 미립자가 토너 모체 입자로부터 박리되기 쉽다. 비닐 수지 미립자 자체가 분산 안정성이 높기 때문이다. 따라서, 수상 중에 분산된 유적을 함유하는 분산액에 이러한 비닐 수지 미립자를 첨가하는 경우, 이들은 상온에서 부착되기 어렵다. 또는, 비닐 수지 미립자가 부착된 경우에도, 이들은 용매의 제거, 세정, 건조 및 외첨제 첨가의 과정을 거치며 박리되는 경향이 있다. 반면, 모노머 혼합물에 함유되는 산 모노머의 양이 4 질량% 이하인 경우, 얻어지는 토너 모체 입자는 작업 환경에 따른 대전성의 변화가 적다.

여기서, 산 모노머는 산기 및 비닐 중합성 작용기를 갖는 화합물을 지칭한다. 산기는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 카르복실산, 술폰산 및 인산이 있다.

산 모노머는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 카르복실기 함유 비닐 모노머 및 이의 염(예컨대, (메트)아크릴산, 말레산 또는 무수 말레인산, 말레인산모노알킬, 푸마르산, 푸마르산모노알킬, 크로톤산, 이타콘산, 이타콘산모노알킬, 이타콘산글리콜 모노에테르, 시트라콘산, 시트라콘산모노알킬 및 신남산), 술폰산기 함유 비닐 모노머 및 이의 염, 비닐 황산 모노에스테르 및 이의 염, 및 인산기 함유 비닐 모노머 및 이의 염이 있다. 이들 중, (메트)아크릴산, 말레산 또는 무수 말레인산, 말레인산모노알킬, 푸마르산 및 푸마르산모노알킬이 바람직하다.

또한, 토너 코어 입자와의 상용성을 제어하기 위해, 에틸렌 옥사이드(EO) 사슬을 갖는 모노머를 사용할 수 있다. 에틸렌 옥사이드(EO) 사슬을 갖는 모노머는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 페녹시 알킬렌 글리콜 아크릴레이트, 페녹시 알킬렌 글리콜 메타크릴레이트, 페녹시 폴리알킬렌 글리콜 아크릴레이트 및 페녹시 폴리알킬렌 글리콜 메타크릴레이트가 있다.

에틸렌 옥사이드(EO) 사슬을 갖는 모노머의 사용량은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 모노머의 총량에 대하여 10 질량% 이하인 것이 바람직하고, 5 질량% 이하인 것이 더 바람직하며, 2 질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. 그 양이 10 질량% 초과일 경우, 토너 모체 입자 표면의 극성기의 수가 증가하여, 환경에 대한 대전 안정성이 현저히 저하되어 바람직하지 않다. 또한, 토너 코어 입자와의 상용성이 너무 높아져, 돌기부의 매몰율(embedment rate)이 높아지고, 결과적으로 돌기부의 토너 모체 입자 표면 피복률이 저하되기 쉽다.

또한, 토너 코어 입자와의 상용성을 제어하기 위해, 에스테르 결합을 갖는 모노머를 사용할 수 있다. 에스테르 결합을 갖는 모노머는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 2-아크릴로일옥시에틸 숙시네이트 및 2-메타크릴로일옥시에틸 프탈레이트가 있다.

에스테르 결합을 갖는 모노머의 사용량은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 모노머의 총량에 대하여 10 질량% 이하인 것이 바람직하고, 5 질량% 이하인 것이 더 바람직하며, 2 질량% 이하인 것이 특히 바람직하다. 그 양이 10 질량% 초과일 경우, 토너 모체 입자 표면에 극성기의 수가 증가하여, 환경에 대한 대전 안정성이 현저히 저하되어 바람직하지 않다. 또한, 토너 코어 입자와의 상용성이 너무 높아져, 돌기부의 매몰율이 높아지고, 토너 모체 입자 표면의 돌기부 피복률이 저하되기 쉽다.

비닐 수지 미립자를 얻는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 하기의 방법 (a) ∼ (f)가 있다:

(a) 모노머 혼합물을, 현탁 중합법, 유화 중합법, 시드 중합법(seed polymerization method) 또는 분산 중합법으로 중합 반응시킴으로써, 비닐 수지 미립자의 분산액을 제조하는 방법;

(b) 모노머 혼합물을 중합시킨 다음, 얻어진 수지를, 예를 들어 기계 회전식 또는 제트식의 미분쇄기를 이용하여 분쇄하고, 이어서 분급함으로써 수지 미립자를 제조하는 방법;

(c) 모노머 혼합물을 중합시킨 다음, 얻어진 수지를 용매에 용해시키고, 이어서 생성된 수지 용액을 분무함으로써, 수지 미립자를 제조하는 방법;

(d) 모노머 혼합물을 중합시키고, 얻어진 수지를 용매에 용해시키고, 생성된 수지 용액에 다른 용매를 첨가하여 수지 미립자를 석출한 다음, 용매를 제거하여 수지 미립자를 얻는 방법; 또는, 모노머 혼합물을 중합시키고, 얻어진 수지를 가열하여 용매에 용해시키고, 생성된 수지 용액을 냉각시켜 수지 미립자를 석출한 다음, 용매를 제거하여 수지 미립자를 얻는 방법;

(e) 모노머 혼합물을 중합시키고, 얻어진 수지를 용매에 용해시키고, 생성된 수지 용액을 적절한 분산제의 존재 하에 수계 매체 중에 분산시킨 다음, 분산액을, 예를 들어 가열하거나 감압하에 방치하는 방법; 및

(f) 모노머 혼합물을 중합시키고, 얻어진 수지를 용매에 용해시키고, 생성된 수지 용액에 적절한 유화제를 용해시킨 다음, 물을 첨가하여 전상 유화하는 방법.

이들 중, 수지 미립자를 분산액으로 제조하기 용이하고, 그 분산액이 다음 공정에 사용하기 용이하기 때문에, 방법 (a)를 채용하는 것이 바람직하다.

방법 (a)의 중합 반응에서는, (i) 수계 매체에 분산 안정제를 첨가하고, (ii) 중합 반응시킬 모노머 혼합물에, 중합을 통해 얻은 수지 미립자에 분산 안정성을 부여할 수 있는 모노머(즉, 반응성 유화제)를 함유시키거나, 상기 (i) 및 (ii)를 병용함으로써, 얻어지는 비닐 수지 미립자에 분산 안정성을 부여하는 것이 바람직하다.

분산 안정제 또는 반응성 유화제를 사용하지 않을 경우, 입자는 분산 상태로 유지될 수 없으며, 결과적으로 비닐 수지를 미립자로 얻을 수 없는 경우가 있다.

또한, 분산 안정제 또는 반응성 유화제를 사용하지 않을 경우, 얻어지는 수지 미립자의 분산 안정성이 부족하기 때문에, 보존 안정성이 부족하여, 보관 중에 응집한다.

또한, 분산 안정제 또는 반응성 유화제를 사용하지 않을 경우, 후술하는 수지 미립자 부착 단계에서, 입자의 분산 안정성이 저하되어, 코어 입자가 응집하거나 섞이기 쉽고, 그 결과, 최종적으로 얻어지는 토너 모체 입자는, 예를 들어 입경, 형상 및 표면의 균일성이 저하된다.

분산 안정제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 계면활성제 및 무기 분산제가 있다.

계면활성제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 음이온 계면활성제, 예컨대 알킬벤젠술폰산 염, α-올레핀 술폰산 염 및 인산 에스테르; 양이온 계면활성제, 예컨대 아민 염(예컨대, 알킬 아민 염, 아미노알코올 지방산 유도체, 폴리아민 지방산 유도체 및 이미다졸린), 및 4급 암모늄 염(예컨대, 알킬트리메틸암모늄 염, 디알킬 디메틸암모늄 염, 알킬 디메틸 벤질 암모늄 염, 피리디늄 염, 알킬 이소퀴놀리늄 염 및 염화벤제토니움); 비이온 계면활성제, 예컨대 지방산 아미드 유도체 및 다가 알코올 유도체; 및 양성 계면활성제, 예컨대 알라닌, 도데실디(아미노에틸)글리신, 디(옥틸아미노에틸)글리신 및 N-알킬-N,N-디메틸암모늄 베타인이 있다.

무기 분산제는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는 인산삼칼슘, 탄산칼슘, 산화티타늄, 콜로이드 실리카 및 히드록시아파타이트가 있다.

비닐 수지의 중량 평균 분자량은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 중량 평균 분자량은 3,000 ∼ 300,000인 것이 바람직하고, 4,000 ∼ 100,000인 것이 더 바람직하며, 5,000 ∼ 50,000인 것이 특히 바람직하다. 중량 평균 분자량이 3,000 미만일 경우, 비닐 수지의 기계적 강도가 낮다(즉, 취약함). 따라서, 최종적으로 얻어지는 토너 모체 입자의 표면이, 작업 환경 또는 일부 용도에 따라 쉽게 변화한다. 예를 들면, 얻어지는 토너 입자는, 대전성의 현저한 변화 및/또는 주변 부재로의 부착과 같은 오염이 일어나며, 이는 화질의 악화를 초래한다. 반면, 중량 평균 분자량이 300,000 초과일 경우, 분자 말단의 수가 감소함으로써 분자쇄와 토너 코어 입자의 상호 작용이 적어져, 토너 코어 입자에 대한 부착성이 저하되어 바람직하지 않다.

비닐 수지의 유리 전이 온도(Tg)는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 45℃ ∼ 100℃인 것이 바람직하고, 55℃ ∼ 90℃인 것이 더 바람직하며, 65℃ ∼ 80℃인 것이 특히 바람직하다. 유리 전이 온도(Tg)가 45℃ 미만일 경우, 다음의 문제들이 일어날 수 있다. 구체적으로, 토너 입자를 고온, 고습 환경 하에 보관하는 경우, 토너 입자의 돌기부의 수지가 대기 수분에 의해 가소화되어 유리 전이 온도의 저하를 유발할 수 있다. 토너 또는 토너 카트리지는 40℃ 및 90%의 고온, 고습 환경 하에서 수송될 것으로 생각된다. 따라서, 얻어진 토너 모체 입자가 일정 압력의 적용시 변형되거나 서로 점착될 수 있다. 결과적으로, 토너 입자가 입자로서 거동할 수 없을 가능성이 있다. 반면, 비닐 수지의 유리 전이 온도(Tg)가 100℃ 초과일 경우, 토너 입자의 정착성이 저하될 수 있다. 양쪽 경우 모두 바람직하지 않다.

<유상의 제조 단계>

유기 용매, 및 이 유기 용매 중에 용해 또는 분산된 수지 및 착색제와 같은 물질을 함유하는 유상의 제조 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 수지 및 착색제와 같은 물질을 교반 하에 유기 용매에 점진적으로 첨가하여, 이들 물질을 용해 및 분산시키는 방법이 있다. 특히, 안료를 착색제로 사용하는 경우 및/또는 사용할 이형제 및 대전 제어제와 같은 물질을 유기 용매에 용해시키기 어려운 경우, 유기 용매에 첨가하기 전에 이들 물질의 입자를 미분화하는 것이 바람직하다.

전술한 바와 같이, 착색제는 마스터배치로 형성할 수 있다. 마찬가지로, 이형제 및 대전 제어제와 같은 물질을 마스터배치로 형성할 수 있다.

다른 수단에서는, 필요할 경우 분산 조제의 존재 하에, 착색제, 이형제 및 대전 제어제를 유기 용매 중에 습식으로 분산시켜 웨트 마스터(wet master)를 얻을 수 있다.

또 다른 수단에서는, 유기 용매의 비점보다 낮은 온도에서 용융되는 물질을 분산시키는 경우, 필요에 따라 분산 조제의 존재 하에, 유기 용매에서 이들을 교반하면서 가열하여 분산질과 함께 교반되도록 하고; 생성된 용액을 교반 또는 전단하면서 냉각시켜 용해된 물질을 결정화함으로써, 분산질의 미결정을 제조한다.

상기 수단 중 어느 하나로 분산된 착색제, 이형제 및 대전 제어제를 수지와 함께 유기 용매 중에 용해 및 분산시킨 후, 생성된 혼합물을 더 분산시킬 수 있다. 분산 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 예를 들어 비드 밀 또는 디스크 밀을 이용하는 방법이 있다.

<토너 코어 입자의 제조 단계>

이 단계에서는, 적어도 계면활성제를 함유하는 수계 매체 중에, 전술한 단계에서 얻은 유상을 분산시켜, 유상의 토너 코어 입자를 함유하는 분산액을 제조한다.

분산 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 그 예로는, 예를 들어 저속 전단 분산기, 고속 전단 분산기, 마찰 분산기, 고압 제트 분산기 또는 초음파 분산기를 이용하는 방법이 있다.

분산질의 입경은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 고속 전단 분산기의 사용을 고려하여 2 ㎛ ∼ 20 ㎛인 것이 바람직하다.

고속 전단 분산기의 회전 속도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 1,000 rpm ∼ 30,000 rpm인 것이 바람직하고, 5,000 rpm ∼ 20,000 rpm인 것이 더 바람직하다.

분산 시간은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 배치 방식에서 통상 0.1 분 ∼ 5 분이다. 분산 시간이 5 분보다 길 경우, 원치 않는 작은 입자들이 잔존하고, 또한 분산이 과하게 실시됨으로써 분산계가 불안정하게 되며, 잠재적으로 응집체 및 조대 입자를 형성하여 바람직하지 않다.

분산 온도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 0℃ ∼ 40℃인 것이 바람직하고, 10℃ ∼ 30℃인 것이 바람직하다. 분산 온도가 40℃ 초과일 경우, 분자 운동이 활발해져 분산 안정성이 저하되며, 응집체 및 조대 입자가 형성되기 쉬워 바람직하지 않다. 반면, 분산 온도가 0℃ 미만일 경우, 분산액의 점도가 높아져 분산에 필요한 에너지가 증가하므로, 제조 효율이 저하된다.

사용 가능한 계면활성제는, 전술한 수지 미립자의 제조 방법에서 언급한 것과 동일한 것일 수 있다. 용매를 함유하는 유적을 효율적으로 분산시키기 위해서는, 계면활성제로 HLB가 비교적 높은 디술폰산 염을 사용하는 것이 바람직하다.

수계 매체 중의 계면활성제의 농도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 후술하는 수지 미립자 부착 단계에서 소정의 돌기부를 형성하기 위해서는 낮은 것이 바람직하다. 구체적으로, 수계 매체 중의 계면활성제의 농도가 3 질량% ∼ 7 질량%인 것이 바람직하다. 그 이유는 하기에 있는 것으로 생각된다. 즉, 수지 미립자가 각 토너 코어 입자 내에 도입되어 팽윤되고, 후술하는 탈용매 단계에서 유기 용매의 제거시 토너 코어 입자의 표면에 수지 미립자가 편재되는 것으로 추정된다. 계면활성제의 농도가 너무 높을 경우, 토너 코어 입자의 표면의 습윤성이 너무 높아진다. 결과적으로, 수지 미립자가 도입되지 않고, 토너 코어 입자의 표면 또는 분산 용매 중에 잔류한다.

또는, 토너 코어 입자에 도입된 경우에도, 수지 미립자가 표면의 편재시에 토너 코어 입자로부터 방출된다.

<수지 미립자 부착 단계>

용해 현탁법은 상기 기술한 바와 같이 실시할 수 있다. 그러나, 수지 미립자가 보다 견고하게 토너 코어 입자에 부착하거나 융착하기 때문에, 하기의 방법을 채용하는 것이 바람직하다. 구체적으로, 그 방법에는, 유기 용매 중에 토너 코어 입자의 재료를 용해 또는 분산시켜 유상을 제조하고, 수계 매체 중에 유상을 분산시키고, 수지 미립자를 첨가하여 토너 코어 입자의 표면에 부착 및 융착시킴으로써 토너 모체 입자 분산액을 얻는 것이 포함된다. 토너 코어 입자의 제조 단계에서 수지 미립자를 첨가하면, 크고 불균일한 돌기부가 형성되어, 바람직하지 못한 경우가 있다.

얻어진 토너 코어 입자 분산액은, 이 분산액이 교반되고 있는 한, 토너 코어 입자의 안정적인 액적을 함유한다. 수지 미립자를 토너 코어 입자에 부착하기 위해서는, 수지 미립자 분산액을 이 코어 입자 슬러리에 첨가한다. 비닐 수지 미립자 분산액을 첨가하는 시간은 30 초 이상인 것이 바람직하다. 30 초 이하로 첨가하는 경우, 분산계가 급격하게 변화하여 응집 입자를 형성한다. 또한, 비닐 수지 미립자가 코어 입자에 불균일하게 부착되어 바람직하지 않다. 한편, 불필요하게 장시간(예컨대, 60 분 이상)에 걸쳐 비닐 수지 미립자 분산액을 첨가하는 것은, 제조 효율을 낮추는 관점에서 바람직하지 못한 경우가 있다.

코어 입자 분산액에 첨가하기 전에, 비닐 수지 미립자 분산액은, 소정의 농도를 갖도록 적절하게 희석하거나 농축할 수 있다.

비닐 수지 미립자 분산액의 농도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 5 질량% ∼ 30 질량%인 것이 바람직하고, 8 질량% ∼ 20 질량%인 것이 더 바람직하다. 그 농도가 5 질량% 미만일 경우, 유기 용매의 농도가 분산액의 첨가시 크게 변화하여 수지 미립자의 부착이 불충분해지므로, 바람직하지 못한 경우가 있다. 또한, 그 농도가 30 질량%를 초과할 경우, 수지 미립자가 토너 코어 입자 분산액에 편재하는 경향이 있으며, 그 결과 수지 미립자가 토너 코어 입자에 불균일하게 부착되어 바람직하지 못한 경우가 있다.

다음은, 본 발명의 방법에 의해 비닐 수지 미립자가 토너 코어 입자에 충분히 견고하게 부착되는 이유를 설명해줄 수 있다. 구체적으로, 비닐 수지 미립자가 코어 입자의 액적에 부착될 때, 코어 입자가 자유롭게 변형되어 비닐 수지 미립자와의 접촉면을 충분히 형성할 수 있고, 유기 용매로 비닐 수지 미립자가 팽윤 또는 용해되어, 비닐 수지 미립자가 코어 입자 내의 수지에 접착하는 것이 쉬워진다. 따라서, 이 상태에서는, 유기 용매가 계 내에 충분히 다량으로 존재해야 한다. 토너 코어 입자 분산액에서, 유기 용매의 양은, 고형분(예컨대, 수지, 착색제, 이형제 및 대전 제어제)의 양에 대하여 50 질량% ∼ 150 질량%인 것이 바람직하고, 70 질량% ∼ 125 질량%인 것이 더 바람직하다. 유기 용매의 양이 150 질량%를 초과할 경우, 한 제조 공정을 통해 얻는 착색 수지 입자의 양이 감소되어, 제조 효율이 낮아진다. 또한, 다량의 유기 용매는 분산 안정성을 저해함으로써, 안정적인 제조의 달성을 어렵게 하여 바람직하지 못한 경우가 있다.

토너 코어 입자에 비닐 수지 미립자를 부착하는 온도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 10℃ ∼ 60℃인 것이 바람직하고, 20℃ ∼ 45℃인 것이 더 바람직하다. 60℃를 초과할 경우, 제조에 필요한 에너지가 증가하여 환경 부하가 커지며, 산가가 낮은 비닐 수지 미립자가 액적의 표면에 존재하면, 분산계를 불안정하게 하여, 잠재적으로 조대 입자를 형성한다. 한편, 10℃ 미만일 경우, 분산액의 점도가 증가하여, 수지 미립자의 부착이 불충분해진다. 말할 필요도 없이, 양쪽 경우 모두 바람직하지 않다.

토너의 총 질량에 대한, 돌기부를 구성하는 수지의 질량비는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 1% ∼ 20%인 것이 바람직하고, 3% ∼ 15%인 것이 더 바람직하며, 5% ∼ 10%인 것이 특히 바람직하다. 1% 미만일 경우, 돌기부의 효과가 충분하지 않다. 반면, 20% 초과일 경우, 과잉의 수지 미립자가 토너 코어 입자에 약하게 부착하여, 예를 들어 필름 형성을 야기한다.

수지 미립자 부착 단계에서 채용 가능한 방법의 예로는, 토너 모체 입자 및 수지 미립자를 교반하면서 혼합하여, 수지 미립자를 토너 모체 입자에 기계적으로 부착하거나 피복하는 방법이 있다.

<탈용매 단계>

얻어진 토너 모체 입자 분산액으로부터 유기 용매를 제거하기 위해, 계 전체를 교반하면서 점진적으로 승온하여, 액적에 함유된 유기 용매를 완전히 증발 제거할 수 있다.

다르게는, 얻어진 토너 모체 입자 분산액을 교반하면서 건조 분위기에 분무하여, 액적에 함유된 유기 용매를 완전히 증발 제거할 수 있다.

또 다르게는, 토너 모체 입자 분산액을 교반하면서 감압하여 유기 용매를 증발 제거할 수 있다.

후자의 두 가지 수단 각각은 첫 번째 수단과 병용할 수 있다.

유화 분산액이 분무되는 건조 분위기는, 가열한 기체(예컨대, 공기, 질소, 이산화탄소 및 연소 가스), 특히, 사용하는 용매의 최고 비점 이상의 온도로 가열된 기류를 이용한다. 예를 들어 분무 건조기, 벨트 건조기 또는 회전 가마를 이용하여, 단시간에 유기 용매를 제거하여도, 생성물은 충분히 바람직한 품질을 갖는다.

<숙성 단계>

말단 이소시아네이트기를 갖는 변성 수지를 첨가할 경우, 이소시아네이트의 신장 또는 가교 반응을 진행시켜 숙성 단계를 실시할 수 있다.

숙성 시간은 통상 10 분 ∼ 40 시간, 바람직하게는 2 시간 ∼ 24 시간이다.

숙성 온도는 통상 0℃ ∼ 65℃, 바람직하게는 35℃ ∼ 50℃이다.

<세정 단계>

전술한 방식으로 얻은 토너 모체 입자의 분산액은 토너 모체 입자뿐만 아니라, 분산제(예컨대, 계면활성제)와 같은 부재료를 함유한다. 따라서, 분산액을 세정하여 부재료로부터 토너 모체 입자를 분리한다. 토너 모체 입자를 분리하기 위한 세정 방법의 예로는 원심분리법, 감압 여과법 및 필터 프레스법이 있으나, 본 발명에서 채용 가능한 세정 방법은 이에 한정되지 않는다. 상기 방법 중 어느 것에 의해서도 토너 모체 입자의 케이크가 형성된다. 토너 모체 입자가 단 한번의 세정 공정으로 충분히 세정되지 않는 경우, 형성된 케이크를 수계 용매에 다시 분산시켜 슬러리를 형성하고, 이를 상기 방법 중 어느 하나로 반복 처리하여, 토너 모체 입자를 얻어낼 수 있다. 세정에 감압 여과법 또는 필터 프레스법을 채용할 경우, 수계 용매를 케이크에 관통시켜 토너 모체 입자에 함유된 부재료를 씻어낼 수 있다. 세정에 사용되는 수계 용매는, 물 또는, 물과 알코올, 예컨대 메탄올 또는 에탄올의 용매 혼합물이다. 비용 감소 및, 예를 들어 배수 처리에 의해 야기되는 환경 부하의 관점에서 물 단독으로 사용하는 것이 바람직하다.

<건조 단계>

수계 매체를 다량으로 함유하는 세정된 토너 모체 입자를 건조하여 수계 매체를 제거함으로써, 토너 모체 입자만을 얻을 수 있다.

건조 방법은, 예를 들어 분무 건조기, 진공 동결 건조기, 감압 건조기, 통풍 선반 건조기(ventilation shelf dryer), 이동식 선반 건조기, 유동조식 건조기(fluidized-bed-type dryer), 회전식 건조기 또는 교반식 건조기를 사용하여 실시할 수 있다.

토너 모체 입자는, 함수량이 최종적으로 1 질량% 미만으로 감소할 때까지 건조하는 것이 바람직하다.

또한, 건조 토너 모체 입자가 면상 응집(flocculate)하여, 사용시에 불편함이 생기는 경우, 예를 들어 제트 밀, HENSCHEL MIXER, 슈퍼 믹서, 커피 밀, 오스터 블렌더(oster blender) 또는 푸드 프로세서를 이용하여 파쇄함으로써, 면상 응집된 입자를 서로 분리할 수 있다.

-토너의 부피 평균 입경-

토너의 부피 평균 입경은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 균일하고 충분하게 대전할 수 있는 점에서 3 ㎛ ∼ 9 ㎛인 것이 바람직하고, 4 ㎛ ∼ 8 ㎛인 것이 더 바람직하며, 4 ㎛ ∼ 7 ㎛인 것이 특히 바람직하다. 부피 평균 입경이 3 ㎛ 미만인 토너 입자는 토너 부착력이 상대적으로 증대되어 있으며, 이는, 전계 하에서 토너 입자의 조작성을 저하시키기 때문에 바람직하지 못한 경우가 있다. 부피 평균 입경이 9 ㎛를 초과하는 토너 입자는, 화질(예컨대, 세선의 재현성)이 저하된 화상을 형성할 수 있다.

또한, 상기 토너 입자에서, 부피 평균 입경 대 수 평균 입경(부피 평균 입경/수 평균 입경)의 비율은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 이는, 1.25 이하인 것이 바람직하고, 1.20 이하인 것이 더 바람직하며, 1.17 이하인 것이 더욱더 바람직하다. 이 비율이 1.25를 초과할 경우; 즉, 토너 입자가 입경의 균일성이 낮은 경우, 돌기부의 크기 또는 높이가 다양해지는 경향이 있다. 또한, 반복 사용시, 입경이 큰 토너 입자, 또는 경우에 따라 입경이 작은 토너 입자가 먼저 소비되어, 현상 장치 내에 잔존하는 토너 입자의 평균 입경이 초기 상태에서의 토너 입자의 평균 입경과 달라진다. 따라서, 처음에 설정한 현상 조건이, 잔존하는 토너 입자의 현상에 최적이지 않다. 결과적으로, 대전 불량, 반송되는 토너 입자의 양의 현저한 증가 또는 감소, 토너 막힘 및 토너 누출을 포함한 여러가지 바람직하지 않은 현상이 발생하기 쉽다.

토너 입자의 입도 분포의 측정에 채용 가능한 장치의 예로는 COULTER COUNTER TA-II 및 COULTER MULTISIZER II(이들은 Coulter, Inc.의 제품)가 있다. 이하에 측정 방법을 기술한다.

먼저, 전해액(100 mL ∼ 150 mL)에 분산제로서 계면활성제(0.1 mL ∼ 5 mL), 바람직하게는 알킬벤젠 술폰산 염을 첨가한다. 여기서, 전해액은 1급 염화나트륨을 이용하여 제조한 약 1 질량% NaCl 수용액이며, 그 시판품의 예로는 ISOTON-II(Coulter, Inc. 제품)가 있다. 이후, 측정 시료(2 mg ∼ 20 mg)를 상기에서 얻은 전해액에 현탁한다. 생성된 전해액을 초음파 분산기로 약 1 분 ∼ 3 분 동안 분산시킨다. 이렇게 얻은 분산액을, 100 ㎛의 구경(aperture)을 이용하는 전술의 장치로 분석하여, 토너 입자 또는 토너의 부피 및 개수를 측정한다. 이어서, 얻은 값으로부터 부피 입도 분포 및 개수 입도 분포를 산출한다. 이들 분포로부터, 토너의 부피 평균 입경(D4) 및 수 평균 입경(D1)을 구할 수 있다.

특히, 이 측정에서는, 13개의 채널: 2.00 ㎛ 이상 ∼ 2.52 ㎛ 미만; 2.52 ㎛ 이상 ∼ 3.17 ㎛ 미만; 3.17 ㎛ 이상 ∼ 4.00 ㎛ 미만; 4.00 ㎛ 이상 ∼ 5.04 ㎛ 미만; 5.04 ㎛ 이상 ∼ 6.35 ㎛ 미만; 6.35 ㎛ 이상 ∼ 8.00 ㎛ 미만; 8.00 ㎛ 이상 ∼ 10.08 ㎛ 미만; 10.08 ㎛ 이상 ∼ 12.70 ㎛ 미만; 12.70 ㎛ 이상 ∼ 16.00 ㎛ 미만; 16.00 ㎛ 이상 ∼ 20.20 ㎛ 미만; 20.20 ㎛ 이상 ∼ 25.40 ㎛ 미만; 25.40 ㎛ 이상 ∼ 32.00 ㎛ 미만; 및 32.00 ㎛ 이상 ∼ 40.30 ㎛ 미만을 사용한다; 즉, 2.00 ㎛ 이상 ∼ 40.30 ㎛ 미만의 입경을 갖는 입자를 측정의 대상으로 한다.

-토너의 평균 원형도-

토너의 평균 원형도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 0.930 이상인 것이 바람직하고, 0.950 이상인 것이 더 바람직하며, 0.970 이상인 것이 특히 바람직하다. 평균 원형도가 0.930 미만일 경우, 외첨제가 오목부에 집적되어, 실리콘 오일이 충분히 공급되는 것을 막는다. 또한, 평균 원형도가 0.930 미만인 토너는 유동성이 부족하여, 현상시에 불량을 야기하기 쉬울 뿐만 아니라 전사 효율도 저하된다. 말할 필요도 없이, 양쪽 경우 모두 바람직하지 않다.

토너 입자의 평균 원형도는 유동식 입자상 분석기 FPIA-2000를 이용하여 측정할 수 있다. 구체적으로, 고형 불순물을 미리 제거한, 용기 중의 물 100 mL ∼ 150 mL에, 분산제로서 계면활성제(바람직하게는 알킬벤젠 술폰산 염) 0.1 mL ∼ 0.5 mL를 첨가한다. 이어서, 측정 시료 약 0.1 g ∼ 약 0.5 g을 상기 용기에 첨가한 다음, 분산시킨다. 생성된 현탁액을 초음파 분산기로 약 1 분 ∼ 약 3 분 동안 분산 처리하고, 분산액의 농도를 시료의 입자의 수가 마이크로리터당 3,000 ∼ 10,000이 되도록 조정한다. 이 상태에서, 상기 분석기를 사용하여 토너의 형상 및 분포를 측정한다.

-비닐 수지 미립자의 입경의 측정-

수지 미립자의 입경은 UPA-150EX(NIKKISO CO., LTD.의 제품)를 이용하여 측정하였다.

수지 미립자의 평균 입경은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 50 nm ∼ 200 nm인 것이 바람직하고, 80 nm ∼ 160 nm인 것이 더 바람직하며, 100 nm ∼ 140 nm인 것이 특히 바람직하다. 그 입경이 50 nm 보다 작을 경우, 토너 표면에 충분히 큰 돌기부를 형성하기 어렵다. 입경이 200 nm를 초과할 경우, 형성된 돌기부가 불균일해져 바람직하지 않다.

또한, 수지 미립자의 부피 평균 입경 대 수 평균 입경(부피 평균 입경/수 평균 입경)의 비율은 1.25 이하인 것이 바람직하고, 1.20 이하인 것이 더 바람직하며, 1.17 이하인 것이 더욱더 바람직하다. 수지 미립자의 입경이 1.25를 초과할 경우; 즉, 수지 미립자의 입경의 균일성이 부족할 경우, 형성된 돌기부의 크기가 다양해지기 쉽다.

-토너의 총 질량에 대한, 돌기부를 구성하는 수지의 질량의 비율-

토너의 총 질량에 대한, 돌기부를 구성하는 수지의 질량의 비율은 다음과 같이 구한다. 구체적으로, 토너를 2액 경화형 에폭시 수지와 혼합한 다음, 경화시킨다. 생성된 경화물을, 마이크로톰을 이용하여 박편으로 형성한다. 형성된 박편을 주사형 투과 전자 현미경(STEM) 하에서 관찰하고, 얻어진 STEM 화상을 사용하여 상기 비율을 측정한다. 100개 이상의 토너 입자에서, 돌기부를 구성하는 수지가 점유하는 부분과 그 이외의 부분을 2치화하여, 돌기부가 점유하는 면적의 비율을 계산한다. 얻은 값을, 토너의 총 질량에 대한, 돌기부를 구성하는 수지의 질량의 비율로 정한다. 토너 입자 및 돌기부의 면적은, 화상 분석식 입도 분포 측정 소프트웨어 "MAC-VIEW"(Mountech Co., Ltd.의 제품)로 측정하였다. 돌기부를 구성하는 수지를 관찰하기 어려울 경우, 토너 입자 및 돌기부를, 예를 들어 사산화루테늄으로 염색할 수 있다.

토너 입자 및 돌기부의 면적을 측정하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다.

-분자량의 측정(GPC)-

수지의 분자량은 GPC(gel permeation chromatography: 겔 투과 크로마토그래피)를 통해, 이하의 조건 하에서 측정하였다.

장치: GPC-150C(Waters Co.의 제품)

컬럼: KF801 ∼ 807(Shodex Co.의 제품)

온도: 40℃

용매: THF(테트라히드로푸란)

유속: 1.0 mL/분

주입한 시료: 농도가 0.05% ∼ 0.6%인 시료 0.1 mL

상기 조건 하에서 측정한 수지의 분자량 분포로부터, 단분산 폴리스티렌 표준 시료로부터 얻은 분자량 검정 곡선을 사용하여 수지의 수 평균 분자량 및 중량 평균 분자량을 산출하였다. 검정 곡선을 얻는 데 사용되는 표준 폴리스티렌 시료는, Showdex STANDARD의 Std. Nos. S-7300, S-210, S-390, S-875, S-1980, S-10.9, S-629, S-3.0 및 S-0.580(SHOWA DENKO K.K.의 제품) 및 톨루엔이었다. 사용한 검출기는 RI(굴절률) 검출기였다.

-유리 전이 온도(Tg)의 측정(DSC)-

Tg는, TG-DSC 시스템 TAS-100(Rigaku Denki Co., Ltd.의 제품)을 사용하여 측정하였다. 먼저, 시료(약 10 mg)을 알루미늄 용기에 넣고, 이를 홀더 유닛(holder unit) 상에 둔다. 이어서, 홀더 유닛을 전기 오븐에 셋팅한다. 시료를, 10 ℃/분의 승온 속도로 실온으로부터 150℃까지 가열하고, 150℃에서 10 분간 방치하고, 실온까지 냉각하고, 10 분간 방치한다. 질소 분위기에서, 시료를 다시 10 ℃/분의 승온 속도로 150℃까지 가열하여 DSC 분석을 한다. TAS-100 시스템의 분석 시스템을 이용하여, Tg 부근의 흡열 곡선의 접선과 베이스선(base line) 간의 접점으로부터 Tg를 산출한다.

-고형분의 농도의 측정-

유상에 함유된 고형분의 농도는 다음과 같이 측정하였다.

알루미늄 플레이트(약 1 g ∼ 약 3 g)를 미리 정확하게 칭량한다. 유상 약 2 g을 30 초 이내에 알루미늄 플레이트 상에 놓은 다음, 놓아둔 유상을 정확하게 칭량한다. 상기 알루미늄 플레이트를, 150℃로 설정한 오븐에 1시간 동안 두어 용매를 증발시킨다. 그 후, 알루미늄 플레이트를 오븐에서 꺼내어 냉각되도록 방치한다. 이후, 알루미늄 플레이트와 유상의 고형분의 총 질량을 전자 저울로 측정한다. 알루미늄 플레이트의 질량을, 알루미늄 플레이트와 유상에 함유된 고형분의 총 질량으로부터 공제하여 유상에 함유된 고형분의 질량을 구하고, 이를 알루미늄 플레이트 상에 놓은 유상의 질량으로 나누어, 유상에 함유된 고형분의 농도를 구한다. 또한, 유상에 함유된 고형분에 대한 용매의 비율은 다음으로부터 얻은 값이다: (유상의 질량 - 유상에 함유된 고형분의 질량); 즉, 용매의 질량 / 유상에 함유된 고형분의 질량.

-산가의 측정-

수지의 산가는, 이하에 구체적으로 기술할 JIS K1557-1970에 따라 측정한다. 분쇄된 시료 약 2 g을 정확하게 칭량한다(W (g)). 200 mL 삼각 플라스크에 시료를 첨가한다. 이어서, 톨루엔/에탄올(2:1)의 용매 혼합물 100 mL를 상기 플라스크에 첨가한다. 생성된 혼합물을 5 시간 동안 방치하여 용해시킨다. 이 용액에, 지시약의 역할을 하는 페놀프탈레인 용액을 첨가한다. 생성된 용액을, 수산화칼륨의 0.1 N 알코올 용액으로 적정한다. KOH 용액의 양을 S(mL)로 정한다. 블랭크 테스트(blank test)를 실시하고, KOH 용액의 양을 B(mL)로 정한다.

다음의 식을 이용하여 산가를 계산한다:

산가 = [(S-B)×f×5.61]/W

상기 식에서 f는 KOH 용액의 지수이다.

본 발명의 토너는 1성분 현상제 또는, 정전상 현상용 토너와 정전상 현상용 캐리어로 구성된 2성분 현상제로 사용될 수 있다. 본 발명의 현상제는 우수한 내구성을 제공하고, 장기간에 걸쳐 대전성을 유지하며, 고품질 화상 안정적으로 형성할 수 있다.

특히, 본 발명의 전자사진 현상제에 사용되는 정전상 현상용 캐리어(캐리어)는 특별히 한정되지 않으나, 결착 수지 및 전도성 미립자를 함유하는 피복층으로 피복된 캐리어 코어 재료가 있다.

캐리어 코어 재료는 특별히 한정되지 않으며, 공지된 전자사진용 2성분 캐리어, 예컨대 페라이트, Cu-Zn 페라이트, Mn 페라이트, Mn-Mg 페라이트, Mn-Mg-Sr 페라이트, 자철석, 철 및 니켈을, 용도 및 사용 목적에 따라 적절하게 선택하여 사용할 수 있다.

또한, 본 발명의 토너는, 사용전에 용기에 충전될 수 있다. 토너를 함유하는 토너 용기는, 예를 들어 환경 변화에 안정적이어서, 취급이 간단하고 용이하게 된다. 또한, 이 사용 형태는 장치의 오염의 방지로도 이어진다.

(프로세스 카트리지)

본 발명의 토너는 본 발명의 프로세스 카트리지에 적합하게 사용될 수 있다.

본 발명의 프로세스 카트리지는 적어도 정전 잠상 담지체 및, 이 정전 잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상을 상기 토너로 현상하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 수단을 포함한다.

본 발명의 토너는, 예를 들어 도 2에 도시된 프로세스 카트리지를 구비한 화상 형성 장치에서 사용될 수 있다. 도 2에 도시된 프로세스 카트리지는 정전 잠상 담지체(3K), 정전 잠상 담지체 대전 수단(7K), 정전 잠상 담지체로부터 다음 단계의 부재로 화상이 전사된 후 정전 잠상 담지체의 표면에 잔존하는 토너를 재대전하도록 구성된 대전 부재(10K), 및 현상 수단(40K)을 포함한다. 이 프로세스 카트리지는, 복사기 또는 프린터와 같은 화상 형성 장치의 본체에 탈착 가능하게 장착된다.

이 프로세스 카트리지의 작동시, 정전 잠상 담지체(3K)가 소정의 주속도로 회전한다. 회전 과정에서, 정전 잠상 담지체(3K)는 대전 수단(7K)으로부터 그 주변에 특정 전위의 균일한 양전하 또는 음전하를 받은 다음, 슬릿 노출 또는 레이저 빔 주사 노출과 같은 화상 노출 수단으로부터 화상 노출광(L)을 받고, 정전 잠상이 정전 잠상 담지체(3K)의 표면에 순차 형성된다. 이어서, 형성된 정전 잠상은 현상 수단(40K)에 의해 토너로 현상되고, 현상된 화상(토너 화상)은, 급지 수단(도시하지 않음)으로부터 정전 잠상 담지체(3K)와 전사 수단(66K) 사이의 부분으로 정전 잠상 담지체(3K)의 회전과 동기화되어 급송된 전사 표적 재료(61)로, 전사 수단(66K)에 의해 순차 전송된다. 이어서, 화상이 전사된 전사 표적 재료(61)는 정전 잠상 담지체의 표면에서 분리되고, 화상 정착 수단에 도입되어 전사 표적 재료(61)에 화상이 정착된 후, 정착된 화상을 갖는 전사 표적 재료(61)가 복사물 또는 인쇄물로서 장치 외부로 출력된다.

화상 전사 후 정전 잠상 담지체(3K)의 표면에서, 탄성부(8K) 및 도전성 시트(9K)(도전성 재료로 형성됨)를 포함하고, 정전 잠상 담지체로부터 다음 단계의 부재로 화상이 전사된 후 정전 잠상 담지체의 표면에 잔존하는 토너를 재대전하도록 구성된 대전 부재(10K)에 의해, 전사되지 않은 잔존 토너가 재대전된다. 이어서, 토너는 정전 잠상 담지체 대전부를 통과하고, 현상 단계에서 회수되고, 반복적으로 화상 형성에 사용된다.

현상 수단(40K)은 케이스(41K), 및 이 케이스(41K)에 구비된 개구부에서 원주면이 일부 노출된 현상 롤러(42K)를 포함한다. 현상제 담지체의 역할을 하는 현상 롤러(42K)에 있어서, 길이 방향에 대하여 그의 양 말단으로부터 돌출되는 축은, 각각의 베어링(도시하지 않음)에 의해 회전 가능한 방식으로 지지되어 있다. 케이스(41K)는 K 토너를 수용하며, K 토너는 회전 구동되는 교반기(43K)에 의해 도면 중 우측에서 좌측으로 반송된다. 교반기(43K)의 좌측(도면 중)에, 구동 수단(도시하지 않음)에 의해 반시계 방향(도면 중)으로 회전 구동되는 토너 공급 롤러(44K)가 제공된다. 이 토너 공급 롤러(44K)의 롤러 부분은 스펀지와 같은 탄성 발포체로 이루어지며, 따라서 교반기(43K)로부터 반송된 K 토너를 양호하게 포착한다.

방금 기술한 바와 같이 포착된 K 토너는, 이어서, 토너 공급 롤러(44K)와 현상 롤러(42K) 간의 접촉부를 통해 현상 롤러(42K)에 공급된다. 현상제 담지체의 역할을 하는 현상 롤러(42K)의 표면에 담지된 K 토너는, 현상 롤러(42K)가 반시계 방향(도면 중)으로 회전 구동됨에 따라, 규제 블레이드(45K)와 접촉하게 되는 위치를 통과할 때, 그의 층 두께가 규제되며 효과적으로 마찰 대전된다. 그 후, K 토너는, 정전 잠상 담지체(감광체)(3K)와 대면하는 현상 영역에 반송된다.

토너의 부착성을 고려하여, 정전 잠상 담지체로부터 다음 단계의 부재로 화상이 전사된 후 정전 잠상 담지체의 표면에 잔존하는 토너를 재대전하도록 구성되는 대전 부재는, 이 대전 부재가 절연성일 경우, 차지업(charge-up)으로 인해 토너가 부착하기 때문에, 도전성인 것이 바람직하다.

대전 부재는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 예를 들면, 나일론, PTFE, PVDF 및 우레탄에서 선택되는 하나 이상의 재료가 바람직하다. 토너의 대전성의 관점에서 PTFE 및 PVDF가 더 바람직하다.

대전 부재는, 표면 저항이 10² Ω/sq. ∼ 10⁸ Ω/sq.이고, 부피 저항이 10¹ Ω/sq. ∼ 10⁶ Ω/sq인 것이 바람직하다.

대전 부재는, 예를 들면 롤러, 브러쉬, 시트 등의 형태이다. 부착된 토너의 방출성(releasability)의 관점에서, 대전 부재는 시트의 형태인 것이 바람직하다.

토너 대전의 관점에서, 대전 부재에 인가되는 전압은 -1.4 kV ∼ 0 kV의 범위 내인 것이 바람직하다.

대전 부재가 도전성 시트의 형태인 경우에, (대전 부재와 정전 잠상 담지체 간의 접촉 압력의 관점에서) 대전 부재의 두께가 0.05 mm ∼ 0.5 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.

또한, 토너가 대전될 때의 대전 부재와 정전 잠상 담지체 간의 접촉 시간의 길이의 관점에서, 닙(nip) 폭(대전 부재가 잠상 담지체와 접촉하는 곳)이 1 mm ∼ 10 mm의 범위 내인 것이 바람직하다.

(화상 형성 장치 및 화상 형성 방법)

본 발명의 화상 형성 장치는: 잠상을 담지하도록 구성된 잠상 담지체; 잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하도록 구성된 대전 수단; 대전된 잠상 담지체의 표면을, 화상 데이터를 기초로 하여 노광시켜, 잠상 담지체의 표면에 정전 잠상을 기록하도록 구성된 노광 수단; 잠상을 가시화하기 위한 토너; 잠상 담지체의 표면에 형성된 정전 잠상에 토너를 공급하여 정전 잠상을 가시상으로 형성하도록 구성된 현상 수단; 잠상 담지체 표면의 가시상을 전사 표적에 전사하도록 구성된 전사 수단; 및 전사 표적 상의 가시상을 정착시키도록 구성된 정착 수단을 포함한다. 필요할 경우, 화상 형성 장치는 적합하게 선택되는 기타 수단, 예컨대 제전 수단, 클리닝 수단, 재생 수단(recycling unit), 제어 수단 등을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 화상 형성 방법은: 잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하는 단계; 대전된 잠상 담지체의 표면을, 화상 데이터를 기초로 하여 노광시켜, 잠상 담지체의 표면에 정전 잠상을 기록하는 단계; 현상제층 규제 부재에 의해 현상제 담지체 상에 소정의 층 두께의 현상제층을 형성하고, 이 현상제층을 이용하여 잠상 담지체 표면의 정전 잠상을 현상하여 정전 잠상을 가시상으로 형성하는 단계; 잠상 담지체 표면의 가시상을 전사 표적에 전사하는 단계; 및 전사 표적 상의 가시상을 정착시키는 단계를 포함한다. 본 화상 형성 방법은 적어도 정전 잠상 형성 단계, 현상 단계, 전사 단계 및 정착 단계를 포함하며, 필요할 경우, 적합하게 선택되는 기타 단계, 예컨대 제전 단계, 클리닝 단계, 재생 단계, 제어 단계 등을 포함할 수 있음을 주지하라.

상기 정전 잠상은, 예를 들어 대전 수단에 의해 잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전한 다음, 노광 수단에 의해 화상 형성 방식으로 상기 표면을 노광시킴으로써 형성할 수 있다.

현상에 의한 가시상의 형성은 구체적으로 다음과 같을 수 있다: 현상제 담지체의 역할을 하는 현상 롤러 상에 토너층을 형성하고, 현상 롤러 상의 토너층을, 잠상 담지체의 역할을 하는 감광체 드럼과 접촉하도록 반송하여, 감광체 드럼 상의 정전 잠상을 현상함으로써 가시상을 형성한다.

토너는 교반 수단에 의해 교반되고, 현상제 공급 부재에 기계적으로 공급된다.

현상제 공급 부재로부터 공급된 다음, 현상제 담지체 상에 퇴적된 토너는, 현상제 담지체의 표면과 접하는 방식으로 제공된 현상제층 규제 부재를 통과함으로써 균일한 박층으로 형성되고 대전된다.

잠상 담지체 상에 형성된 정전 잠상은, 현상 영역에서, 대전된 토너를 현상 수단에 의해 부착시킴으로써 현상되고, 이렇게 토너 화상이 형성된다.

예를 들어, 잠상 담지체(감광체) 상의 가시상은, 전사 대전기를 이용하여 잠상 담지체를 대전함으로써 전사될 수 있고, 전사 수단에 의해 전사될 수 있다.

기록 매체에 전사된 가시상은, 정착 수단을 이용하여 그에 정착시킨다. 각 색상의 토너는, 이들이 기록 매체에 전사될 때 개별적으로 정착시킬 수 있다. 다르게는, 각 색상의 토너를, 적층된 상태로 한번에 정착시킬 수 있다.

정착 수단은 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있다. 공지의 가열ㆍ가압 수단이 바람직하다.

상기 가열ㆍ가압 수단의 예로는, 가열 롤러와 가압 롤러의 조합, 및 가열 롤러, 가압 롤러 및 순환 벨트(endless belt)의 조합이 있다.

상기 가열ㆍ가압 수단에 의해 가열이 실시되는 온도는 특별히 한정되지 않으며, 사용 목적에 따라 적절하게 선택될 수 있으나, 80℃ ∼ 200℃의 범위 내인 것이 바람직하다.

다음에, 본 발명의 실시형태에 따른 화상 형성 장치(프린터)의 기본적인 구조를, 도면을 참조하여 더 설명한다.

도 3은 본 발명의 실시형태에 따른 화상 형성 장치의 구조를 도시하는 개략도이다.

여기서, 화상 형성 장치를 전자사진식 화상 형성 장치로 사용한 실시형태를 설명한다.

화상 형성 장치는 4가지 색, 즉, 황색(이하 "Y"로 기재), 시안색(이하 "C"로 기재), 마젠타색(이하 "M"으로 기재) 및 흑색(이하 "K"로 기재)의 토너를 이용하여 컬러 화상을 형성한다.

우선, 복수의 잠상 담지체를 포함하는 화상 형성 장치(탠덤형 화상 형성 장치)[여기서, 잠상 담지체는, 표면 이동 부재의 이동 방향으로 병렬됨]의 기본적인 구조에 관해 설명한다.

이 화상 형성 장치는 잠상 담지체로서 4개의 감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K)를 포함한다. 여기서는 드럼형 감광체를 예로 들고 있으나, 대신에 벨트형 감광체를 채용할 수도 있음을 주지하라.

감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K)는, 표면 이동 부재의 역할을 하는 중간 전사 벨트(10)와 접촉하면서, 도면 중 화살표 방향으로 회전 구동된다.

감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K)는 각각, 비교적 얇은 원통형의 도전성 기재상에 감광층을 형성하고, 추가로, 이 감광층 상에 보호층을 형성함으로써 제조한다. 또한, 감광층과 보호층 사이에는 중간층을 제공할 수도 있다.

도 4는 감광체가 배치되는 화상 형성부(2)의 구조를 도시하는 개략도이다.

도 4에는, 화상 형성부(2Y, 2C, 2M 및 2K) 중, 감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K)의 구조와 이들의 주변 구성이 각각 동일하기 때문에 단 하나의 화상 형성부(2)를 도시하며, 색상 차이를 가리키기 위한 부호 Y, C, M 및 K는 생략한다.

감광체(1) 주위에는, 감광체(1)의 표면이 이동하는 방향을 따라, 하기 부재들이 언급하는 순서로 배치된다: 대전 수단으로서의 대전 장치(3), 현상 수단으로서의 현상 장치(5), 감광체(1) 상의 토너 화상을 기록 매체 또는 중간 전사 벨트(10)로 전사하도록 구성된 전사 수단으로서의 전사 장치(6), 및 감광체(1) 상의 미전사 토너를 제거하도록 구성된 클리닝 장치(7).

대전 장치(3)와 현상 장치(5)의 사이에는, 노광 장치(4)(대전된 감광체(1)의 표면을, 화상 데이터를 기초로 하여 노광하여, 감광체(1)의 표면에 정전 잠상을 기록하도록 구성된 노광 수단의 역할을 함)에서 방출된 빛이 통과하여 감광체(1)까지 도달할 수 있도록 형성된 공간이 있다.

대전 장치(3)는, 감광체(1)의 표면이 음극성을 갖도록 대전한다.

본 실시형태에서의 대전 장치(3)는, 접촉 또는 근접 대전 방식으로 대전을 실시하는 대전 부재의 역할을 하는 대전 롤러를 포함한다.

구체적으로, 이 대전 장치(3)는, 대전 롤러를 감광체(1)의 표면과 접촉 또는 근접하도록 배치하고, 그 대전 롤러에 음극성의 바이어스를 인가함으로써, 감광체(1)의 표면을 대전한다.

감광체(1)의 표면 전위가 -500 V가 되도록 직류의 대전 바이어스를 대전 롤러에 인가한다.

또한, 직류 바이어스에 교류 바이어스를 중첩시켜 제조한 대전 바이어스를 이용할 수도 있다.

대전 장치(3)는 대전 롤러의 표면을 클리닝하는 클리닝 브러쉬를 구비할 수 있다.

또한, 대전 장치(3)에 있어서는, 대전 롤러의 원주면 상의 (축 방향의) 양단 둘레에 얇은 필름을 감을 수 있고, 이 필름을 감광체(1)의 표면과 접하도록 배치할 수 있다.

이 구조에서는, 대전 롤러의 표면과 감광체(1)의 표면은, 이들 사이의 거리가 필름의 두께와 같을 정도로 서로 매우 근접한다. 따라서, 대전 롤러에 인가되는 대전 바이어스에 의해, 대전 롤러의 표면과 감광체(1)의 표면 사이에 방전이 발생하며, 이 방전에 의해 감광체(1)의 표면이 대전된다.

이렇게 대전된 감광체(1)의 표면은 노광 장치(4)에 의해 노광되고, 각 색상에 대응하는 정전 잠상이 감광체(1)의 표면에 형성된다.

이 노광 장치(4)는 화상 정보(각 색상에 대응함)를 기초로 하여, 감광체(1)의 표면에 정전 잠상(각 색상에 대응함)을 기록한다.

본 실시형태에서의 노광 장치(4)는 레이저 방식이나, LED 배열 및 화상 형성부를 포함하는, 다른 방식의 노광 장치를 채용할 수도 있음을 주지하라.

토너 보틀(31Y, 31C, 31M 및 31K)로부터 현상 장치(5) 내로 공급된 각각의 토너는 현상제 공급 롤러(5b)에 의해 반송된 다음, 현상 롤러(5a) 상에 담지된다.

이 현상 롤러(5a)는 감광체(1)를 대면하는 영역(이하, 이 영역을 "현상 영역"으로 지칭한다)으로 반송된다.

현상 영역에서, 현상 롤러(5a)의 표면은 감광체(1)의 표면보다 높은 선속도로, 그와 동일한 방향으로 이동한다.

이어서, 현상 롤러(5a) 상의 토너는, 감광체(1)의 표면에 마찰되면서 감광체(1)의 표면에 공급된다. 이 때, 현상 롤러(5a)에, 전원(도시하지 않음)으로부터 -300 V의 현상 바이어스가 인가되어, 현상 영역에 현상 전계가 형성된다.

감광체(1) 상의 정전 잠상과 현상 롤러(5a) 사이에는, 정전 잠상을 향해가는 정전력이, 현상 롤러(5a) 상에 담지된 토너에 작용한다.

따라서, 현상 롤러(5a) 상의 토너는, 감광체(1) 상의 정전 잠상에 부착된다. 이 부착에 의해, 감광체(1) 상의 정전 잠상이 각 색상에 대응하는 토너 화상으로 현상된다.

전사 장치(6)에서의 중간 전사 벨트(10)는, 세 지지 롤러(11, 12 및 13) 상에 연신된 방식으로 장착되어 있으며, 도면 중 화살표 방향으로 무한히 이동하도록 구성된다.

이 중간 전사 벨트(10)에, 감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K) 상의 토너 화상이, 정전 전사 방식에 의해 상기 토너 화상이 서로 중첩되도록 전사된다.

정전 전사 방식은 전사 대전기를 갖는 구조를 채용할 수 있다. 그러나, 이 실시형태에서는, 전사된 토너의 비산 발생이 적은 1차 전사 롤러(14)를 갖는 구조를 채용한다.

구체적으로, 각각 전사 장치(6)의 구성부재인 1차 전사 롤러(14Y, 14C, 14M 및 14K)는, 감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K)와 접촉하게 되는 중간 전사 벨트(10)의 부분의 이면에 배치된다.

여기서, 1차 전사 롤러(14Y, 14C, 14M 및 14K)에 의해 가압되는 중간 전사 벨트(10)의 부분 및 감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K)는 각각의 1차 전사 닙부(nip portion)를 구성한다.

감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K) 상의 토너 화상이 중간 전사 벨트(10)로 전사될 때, 양극성의 바이어스가 각각의 1차 전사 롤러(14)에 인가된다.

이에 따라, 각각의 1차 전사 닙부에 전사 전계가 형성되고, 감광체(1Y, 1C, 1M 및 1K) 상의 토너 화상이 중간 전사 벨트(10) 상에 정전적으로 부착됨으로써 전사된다.

중간 전사 벨트(10)의 표면에 잔류하는 토너를 제거하기 위한 벨트 클리닝 장치(15)는 중간 전사 벨트(10)의 부근에 제공된다.

이 벨트 클리닝 장치(15)는, 퍼 브러쉬(fur brush) 또는 클리닝 블레이드를 이용하여 중간 전사 벨트(10)의 표면에 부착된 불필요한 토너를 회수하도록 구성된다.

추가로, 회수된 불필요한 토너는 반송 수단(도시하지 않음)에 의해 벨트 클리닝 장치(15) 내로부터 폐토너 탱크(도시하지 않음)까지 반송된다.

중간 전사 벨트(10)가 지지 롤러(13) 상에 연신된 방식으로 장착된 부분에는, 2차 전송 롤러(16)가 중간 전사 벨트(10)와 접촉하도록 배치된다.

상기 중간 전사 벨트(10)와 2차 전송 롤러(16) 사이에는 2차 전송 닙부가 형성되며, 소정의 시기에 이 2차 전송 닙부로 기록 매체인 전사지가 송달된다.

이 전사지는 노광 장치(4)의 (도면 중) 하측에 위치하는 급지 카세트(20) 내에 보관되며, 이어서 이 전사지는 급지 롤러(21), 한 쌍의 레지스트 롤러(registration roller)(22) 등에 의해 2차 전송 닙부로 반송된다.

2차 전송 닙부에서는, 중간 전사 벨트(10) 상에 서로 중첩된 토너 화상이 전사지로 한번에 전사된다.

이 2차 전송시에, 양극성의 바이어스가 2차 전송 롤러(16)에 인가되며, 바이어스의 인가로 인해 형성된 전사 전계에 의해 중간 전사 벨트(10) 상의 토너 화상이 전사지로 전사된다.

정착 수단의 역할을 하는 가열 정착 장치(23)는, 전사지가 반송되는 방향에 대하여 2차 전송 닙부의 하류 측에 배치된다.

이 가열 정착 장치(23)는, 히터를 내장한 가열 롤러(23a) 및 압력을 가하기 위한 가압 롤러(23b)를 포함한다.

2차 전송 닙부를 통과한 전사지는, 이들 롤러 사이에 끼워져 열과 압력을 받는다. 이로 인해, 전사지 상의 토너가 용융되고, 토너 화상이 전사지에 정착된다. 토너 화상이 정착된 전사지는 배지 롤러(24)에 의해, 장치 윗면에 위치하는 배지 트레이 상에 배출된다.

현상 장치(5)에 있어서, 현상제 담지체의 역할을 하는 현상 롤러(5a)는 현상 장치(5)의 케이스의 개구부로부터 부분적으로 노출되어 있다.

또한, 이 실시형태에서는, 캐리어를 포함하지 않는 1성분 현상제를 사용한다.

현상 장치(5)는 토너 보틀(31Y, 31C, 31M 및 31K)(도 3에 도시함)로부터 공급된 토너(각 색상에 대응함)를 수취하며, 이를 내부에 저장한다.

이들 토너 보틀(31Y, 31C, 31M 및 31K)은, 이들이 개별적으로 교환될 수 있도록 화상 형성 장치의 본체에 탈착 가능하게 장착된다.

이러한 구조로 인해, 토너 중 어느 하나가 소진되었을 경우, 토너 보틀(31Y, 31C, 31M 및 31K) 중 해당 토너 보틀을 독립적으로 교환할 수 있다. 따라서, 토너 중 어느 하나가 소진되었을 경우, 아직 수명이 다하지 않은, 해당 토너 보틀 이외의 구성부재를 계속 이용할 수 있어, 사용자가 비용을 절약할 수 있다.

도 5는 도 4에 도시된 현상 장치(5)의 구조를 도시하는 개략도이다.

현상제 저장 용기에 수용된 현상제(토너)는, 현상제 공급 롤러(5b)에 의해 교반되면서, 현상 롤러(5a)[감광체(1)에 공급되는 현상제를 표면에 담지하도록 구성된 현상제 담지체의 역할을 함]와 현상제 공급 롤러(5b)[현상제 공급 부재의 역할을 함] 사이에 형성된 닙부로 반송된다. 이때, 현상제 공급 롤러(5b)와 현상 롤러(5a)는 닙부에서 서로의 반대 방향(카운터 회전)으로 회전한다.

현상 롤러(5a) 상의 토너의 양은, 현상 롤러(5a)와 접하도록 구비된 규제 블레이드(5c)(현상제층 규제 부재의 역할을 함)에 의해 규제되며, 이렇게 토너 박층이 현상 롤러(5a) 상에 형성된다.

또한, 토너는, 현상제 공급 롤러(5b)와 현상 롤러(5a) 사이의 닙부 및 규제 블레이드(5c)와 현상 롤러(5a) 사이의 부분에서 마찰되고, 적절한 대전량을 갖도록 제어된다.

도 6은 프로세스 카트리지의 구조를 도시하는 개략도이다.

본 발명에 따른 토너는, 예를 들어 도 6에 도시된 프로세스 카트리지를 구비한 화상 형성 장치에서 사용될 수 있다.

본 발명에서, 정전 잠상 담지체, 정전 잠상 대전 수단 및 현상 수단과 같은 구성부재 중, 복수의 부재가 프로세스 카트리지로서 단일체를 구성하며, 이 프로세스 카트리지는 복사기 또는 프린터와 같은 화상 형성 장치의 본체에 탈착 가능하게 장착될 수 있는 방식으로 구성된다.

도 6에 도시된 프로세스 카트리지는 정전 잠상 담지체, 정전 잠상 대전 수단 및 도 5를 참조하여 설명한 현상 수단을 포함한다.

실시예

이하, 실시예를 통해 본 발명을 설명하나, 이들 실시예로 본 발명이 한정되는 것으로 생각되어서는 안 된다. 하기의 실시예에서, 단위 "부"는 질량부이고, 단위 "%"는 질량%이다.

<수지 분산액 1의 제조 방법>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 도데실 황산나트륨(0.7 부) 및 이온 교환수(498 부)를 주입한 다음, 교반 하에 80℃까지 가열하여 용해시켰다. 이어서, 생성된 용액에, 이온 교환수(104 부) 중 과황산칼륨(2.6 부)의 용액을 첨가하였다. 첨가 15 분 후, 생성된 혼합물에, 스티렌 모노머(200 부)와 n-옥탄티올(4.2 부)의 모노머 혼합물을 90 분간 적가하였다. 이후, 혼합물의 온도를 80℃에서 60 분간 유지하여 중합 반응을 실시하였다.

이어서, 반응 혼합물을 냉각시켜, 부피 평균 입경이 135 nm인 백색의 [수지 분산액 1]을 얻었다. 이후, 이렇게 얻은 [수지 분산액 1] 2 mL을 페트리 접시에 첨가하고, 여기서 분산매를 증발시켰다. 얻은 건조물을 수 평균 분자량, 중량 평균 분자량 및 Tg에 대해 측정하였으며, 이는 각각 8,300, 16,900 및 83℃로 확인되었다.

<수지 분산액 2의 제조>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 도데실 황산나트륨(1.1 부) 및 이온 교환수(498 부)를 주입한 다음, 교반 하에 80℃까지 가열하여 용해시켰다. 이어서, 생성된 용액에, 이온 교환수(104 부) 중 과황산칼륨(2.6 부)의 용액을 첨가하였다. 첨가 15 분 후, 생성된 혼합물에, 스티렌 모노머(200 부)와 n-옥탄티올(4.2 부)의 모노머 혼합물을 90 분간 적가하였다. 이후, 혼합물의 온도를 80℃에서 60 분간 유지하여 중합 반응을 실시하였다.

이어서, 반응 혼합물을 냉각시켜, 부피 평균 입경이 93 nm인 백색의 [수지 분산액 2]를 얻었다. 이후, 이렇게 얻은 [수지 분산액 2] 2 mL를 페트리 접시에 첨가하고, 여기서 분산매를 증발시켰다. 얻은 건조물을 수 평균 분자량, 중량 평균 분자량 및 Tg에 대해 측정하였으며, 이는 각각 8,100, 16,100 및 81℃로 확인되었다.

<수지 분산액 3의 제조>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 도데실 황산나트륨(0.7 부) 및 이온 교환수(498 부)를 주입한 다음, 교반 하에 80℃까지 가열하여 용해시켰다. 이어서, 생성된 용액에 이온 교환수(101 부) 중 과황산칼륨(2.5 부)의 용액을 첨가하였다. 첨가 15 분 후, 생성된 혼합물에 스티렌 모노머(169 부), 부틸 아크릴레이트(30 부) 및 디비닐 벤젠(1 부)의 모노머 혼합물을 90 분간 적가하였다. 이후, 혼합물의 온도를 80℃에서 60 분간 유지하여 중합 반응을 실시하였다.

이어서, 반응 혼합물을 냉각시켜, 부피 평균 입경이 100 nm인 백색의 [수지 분산액 3]를 얻었다. 이후, 이렇게 얻은 [수지 분산액 3] 2 mL를 페트리 접시에 첨가하고, 여기서 분산매를 증발시켰다. 얻은 건조물을 수 평균 분자량, 중량 평균 분자량 및 Tg에 대해 측정하였으며, 이는 각각 31,300, 88,300 및 75℃로 확인되었다.

<수지 분산액 4의 제조>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 도데실 황산나트륨(0.7 부) 및 이온 교환수(498 부)를 주입한 다음, 교반 하에 80℃까지 가열하여 용해시켰다. 이어서, 생성된 용액에 이온 교환수(101 부) 중 과황산칼륨(2.5 부)의 용액을 첨가하였다. 첨가 15 분 후, 생성된 혼합물에 스티렌 모노머(149 부), 디에틸렌 글리콜 모노메틸 메타크릴레이트(50 부) 및 디비닐 벤젠(1 부)의 모노머 혼합물을 90 분간 적가하였다. 이후, 혼합물의 온도를 80℃에서 60 분간 유지하여 중합 반응을 실시하였다.

이어서, 반응 혼합물을 냉각시켜, 부피 평균 입경이 110 nm인 백색의 [수지 분산액 4]를 얻었다. 이후, 이렇게 얻은 [수지 분산액 4] 2 mL를 페트리 접시에 첨가하고, 여기서 분산매를 증발시켰다. 얻은 건조물을 수 평균 분자량, 중량 평균 분자량 및 Tg에 대해 측정하였으며, 이는 각각 12,000, 42,000 및 52℃로 확인되었다.

<수지 분산액 5의 제조>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 도데실 황산나트륨(1.4 부) 및 이온 교환수(498 부)를 주입한 다음, 교반 하에 80℃까지 가열하여 용해시켰다. 이어서, 생성된 용액에, 이온 교환수(104 부) 중 과황산칼륨(2.6 부)의 용액을 첨가하였다. 첨가 15 분 후, 생성된 혼합물에 스티렌 모노머(200 부)와 n-옥탄티올(4.2 부)의 모노머 혼합물을 90 분간 적가하였다. 이후, 혼합물의 온도를 80℃에서 60 분간 유지하여 중합 반응을 실시하였다.

이어서, 반응 혼합물을 냉각시켜, 부피 평균 입경이 65 nm인 백색의 [수지 분산액 5]를 얻었다. 이후, 이렇게 얻은 [수지 분산액 5] 2 mL를 페트리 접시에 첨가하고, 여기서 분산매를 증발시켰다. 얻은 건조물을 수 평균 분자량, 중량 평균 분자량 및 Tg에 대해 측정하였으며, 이는 각각 8,500, 17,300 및 82℃로 확인되었다.

[중합 토너의 제조 방법]

<폴리에스테르 1의 합성>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 비스페놀 A 에틸렌 옥사이드 2 몰 부가물(229 부), 비스페놀 A 프로필렌 옥사이드 3 몰 부가물(529 부), 테레프탈산(208 부), 아디프산(46 부) 및 디부틸 틴 옥사이드(2 부)를 주입한 다음, 상압 하에 230℃에서 8 시간 동안 반응시켰다. 그 다음, 반응 혼합물을 10 mmHg ∼ 15 mmHg의 감압 하에 5 시간 동안 반응시켰다. 이어서, 반응 용기에 무수 트리멜리트산(44 부)을 첨가한 다음, 상압 하에 180℃에서 2 시간 동안 반응시켜, [폴리에스테르 1]을 합성하였다. 이렇게 얻은 [폴리에스테르 1]은 수 평균 분자량이 2,500, 중량 평균 분자량이 6,700, 유리 전이 온도가 43℃, 산가가 25 mgKOH/g으로 확인되었다.

<폴리에스테르 2의 합성>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 비스페놀 A 에틸렌 옥사이드 2 몰 부가물(264 부), 비스페놀 A 프로필렌 옥사이드 2 몰 부가물(523 부), 테레프탈산(123 부), 아디프산(173 부) 및 디부틸 틴 옥사이드(1 부)를 주입한 다음, 상압 하에 230℃에서 8 시간 동안 반응시켰다. 그 다음, 반응 혼합물을 10 mmHg ∼ 15 mmHg의 감압 하에 8 시간 동안 반응시켰다. 이어서, 반응 용기에 무수 트리멜리트산(26 부)을 첨가한 다음, 상압 하에 180℃에서 2 시간 동안 반응시켜, [폴리에스테르 2]를 얻었다. [폴리에스테르 2]는 수 평균 분자량이 4,000, 중량 평균 분자량이 47,000, Tg가 65℃, 산가가 12로 확인되었다.

<폴리에스테르 3의 합성>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 비스페놀 A 에틸렌 옥사이드 2 몰 부가물(270 부), 비스페놀 A 프로필렌 옥사이드 2 몰 부가물(497 부), 테레프탈산(110 부), 이소프탈산(102 부), 아디프산(44 부) 및 디부틸 틴 옥사이드(2 부)를 주입한 다음, 상압 하에 230℃에서 9 시간 동안 반응시켰다. 그 다음, 반응 혼합물을 10 mmHg ∼ 18 mmHg의 감압 하에 7 시간 동안 반응시켰다. 이어서, 반응 용기에 무수 트리멜리트산(40 부)을 첨가한 다음, 상압 하에 180℃에서 2 시간 동안 반응시켜, [폴리에스테르 3]을 얻었다. [폴리에스테르 3]은 수 평균 분자량이 3,000, 중량 평균 분자량이 8,600, 유리 전이 온도가 49℃, 산가가 22 mgKOH/g으로 확인되었다.

<이소시아네이트 변성 폴리에스테르 1의 합성>

냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 비스페놀 A 에틸렌 옥사이드 2 몰 부가물(682 부), 비스페놀 A 프로필렌 옥사이드 2 몰 부가물(81 부), 테레프탈산(283 부), 무수 트리멜리트산(22 부) 및 디부틸 틴 옥사이드(2 부)를 주입한 다음, 상압 하에 230℃에서 8 시간 동안 반응시켰다. 그 다음, 반응 혼합물을 10 mmHg ∼ 15 mmHg의 감압 하에 5 시간 동안 반응시켜, [중간체 폴리에스테르 1]를 합성하였다. 이렇게 얻은 [중간체 폴리에스테르 1]은 수 평균 분자량이 2,200, 중량 평균 분자량이 9,700, 유리 전이 온도가 54℃, 산가가 0.5 mgKOH/g, 수산기 값이 52 mgKOH/g으로 확인되었다.

그 다음, 냉각기, 교반기 및 질소 도입관을 구비한 반응 용기에 [중간체 폴리에스테르 1](410 부), 이소포론 디이소시아네이트(89 부) 및 아세트산에틸(500 부)을 주입한 다음, 100℃에서 5 시간 동안 반응시켜, [이소시아네이트 변성 폴리에스테르 1]을 얻었다.

<마스터배치의 합성>

카본 블랙(40 부)(REGAL 400R, Cabot Corporation의 제품), 결착 수지로서의 폴리에스테르 수지(60 부)(RS-801, Sanyo Chemical Industries, Ltd.의 제품, 산가: 10, Mw: 20,000, Tg: 64℃) 및 물(30 부)을, HENSCHEL MIXER를 이용하여 함께 혼합하여, 물로 함침된 안료 응집체를 함유하는 혼합물을 얻었다. 얻은 혼합물을, 롤 표면 온도를 130℃로 조절한 2롤 밀로 45 분간 혼련하였다. 그 혼련물을 1 mm의 크기를 갖도록 분쇄기로 분쇄함으로써, [마스터배치 1]을 얻었다.

(실시예 1)

<유상의 제조 단계>

교반봉 및 온도계가 설치된 용기에 [폴리에스테르 1](545 부), [파라핀 왁스(융점: 74℃)](181 부) 및 아세트산에틸(1,450 부)을 주입하였다. 그 혼합물을, 교반 하에 80℃까지 승온하고, 80℃에서 5 시간 동안 유지하고, 30℃까지 1 시간 동안 냉각시켰다. 이어서, 용기에 [마스터배치 1](500 부) 및 아세트산에틸(100 부)를 주입한 다음, 1 시간 동안 혼합하여, [원료 용액 1]을 얻었다.

[원료 용액 1](1,500 부)을 용기에 넣고, 여기서 안료 및 왁스를, 송액 속도 1 kg/hr, 디스크 원주 속도 6 m/s, 80 부피%로 충전한 0.5 mm-지르코니아 비즈, 및 3 패스(pass)의 조건 하에서 비드 밀("ULTRA VISCOMILL", AIMEX CO., Ltd.의 제품)로 분산시켰다. 그 다음, 여기에 [폴리에스테르 2]의 66 질량% 아세트산에틸 용액(655 부)을 첨가하고, 상기 조건 하에서 비드 밀로 1회 패스하여, [안료/왁스 분산액 1]을 얻었다.

[안료/왁스 분산액 1](976 부)을 TK 호모믹서(Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.의 제품)으로 5,000 rpm에서 1 분간 혼합하였다. 이어서, [이소시아네이트 변성 폴리에스테르 1](88 부)을 상기 [안료/왁스 분산액 1]에 첨가하였다. 생성된 혼합물을 TK 호모믹서(Tokushu Kika Kogyo Co., Ltd.의 제품)으로 5,000 rpm에서 1 분간 혼합하여, [유상 1]을 얻었다. 측정을 통해, [유상 1]의 고형분이 52.0 질량%로 확인되었으며, 고형분 중 아세트산에틸의 양은 92 질량%로 확인되었다.

<수상의 제조>

이온 교환수(970 부), 분산을 안정시키기 위한 유기 수지 미립자(스티렌-메타크릴산-부틸 아크릴레이트-메타크릴산 에틸렌 옥사이드 부가물 황산 에스테르의 나트륨 염의 공중합체)의 25 질량% 수성 분산액 40 부, 도데실 디페닐 에테르 디술폰산나트륨의 48.5 질량% 수용액 95 부 및 아세트산에틸 98 부를 교반 하에 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물은 pH가 6.2로 확인되었다. 이어서, 여기에 수산화나트륨 10 질량% 수용액을 적가하여 pH를 9.5로 조정함으로써, [수상 1]을 얻었다.

<코어 입자의 제조 단계>

얻은 [수상 1](1,200 부)을 [유상 1]에 첨가하였다. 생성된 혼합물을, 혼합기의 전단열에 의한 온도 상승을 억제하기 위해 수조에서 20℃ ∼ 23℃로 조정하면서, TK 호모믹서로 8,000 rpm ∼ 15,000 rpm에서 2 분간 혼합하였다. 그 후, 혼합물을, 앵커 날개(anchor wing)를 구비한 3-1 모터(three-one motor)를 이용하여 130 rpm ∼ 350 rpm으로 10 분간 교반하여, 수상에 분산된 유상의 액적(코어 입자)을 함유하는 [코어 입자 슬러리 1]을 얻었다.

<돌기부의 형성>

먼저, [수지 분산액 1](106 부)을 이온 교환수(71 부)와 혼합하였다. 생성된 혼합물(고형분 농도: 15%)을, 온도를 22℃로 조정한 [코어 입자 슬러리 1]에 3 분간 적가하였다. 이 첨가는, [코어 입자 슬러리 1]을, 앵커 날개를 구비한 3-1 모터로 130 rpm ∼ 350 rpm에서 교반하면서 실시하였다. 그 후, 혼합물을 200 rpm ∼ 450 rpm으로 30 분간 더 교반하여 [복합 입자 슬러리 1]을 얻었다. 이어서, [복합 입자 슬러리 1] 1 mL를 10 mL의 부피를 갖도록 희석한 다음, 원심 분리하여, 투명한 상청액을 얻었다.

<탈용매화>

교반기 및 온도계를 설치한 용기에 [복합 입자 슬러리 1]를 주입하고, 이를 교반하면서 30℃에서 8 시간 동안 탈용매화하여 [분산 슬러리 1]을 얻었다. 소량의 [분산 슬러리 1]을 글라스 슬라이드(glass slide)에 놓고, 광학 현미경(×200) 하에서 커버 글라스를 통해 관찰하였다. 결과적으로, 균일한 착색 입자가 관찰되었다. 또한, [분산 슬러리 1] 1 mL를 10 mL의 부피를 갖도록 희석한 다음, 원심 분리하여, 투명한 상청액을 얻었다.

<세정 및 건조 단계>

[분산 슬러리 1](100 부)을 감압 여과한 다음,

(1): 여과 케이크에 이온 교환수(100 부)를 첨가하고, 그 혼합물을 TK 호모믹서로 혼합(12,000 rpm에서 10 분간)한 다음, 여과하였다.

(2): (1)에서 얻은 여과 케이크에 이온 교환수(900 부)를 첨가하고, 그 혼합물을, 초음파 진동을 부여하여 TK 호모믹서로 혼합(12,000 rpm에서 30 분간)한 다음, 감압 여과하였다. 리슬러리(reslurry)의 전기 전도도가 10 μC/cm 이하가 될 때까지, 이 조작을 반복하였다.

(3): pH를 4로 조정하기 위해서 (2)에서 얻은 리슬러리에 10% 염산을 첨가하고, 그 생성물을 3-1 모터로 30 분간 교반한 다음, 여과하였다.

(4): (3)에서 얻은 여과 케이크에 이온 교환수(100 부)를 첨가하고, 그 혼합물을 TK 호모믹서로 혼합(12,000 rpm에서 10 분간)한 다음, 여과하였다. 리슬러리의 전기 전도도가 10 μC/cm 이하가 될 때까지 이 조작을 반복하여, [여과 케이크 1]를 얻었다.

[여과 케이크 1]을 공기 순환식 건조기(air-circulation dryer)로 45℃에서 48 시간 동안 건조한 다음, 구멍 크기가 75 ㎛인 메쉬로 체질하여 [토너 모체 1]을 얻었다. 얻어진 [토너 모체 1]을 주사형 전자 현미경 하에서 관찰하여, 코어 입자의 표면에 비닐 수지가 균일하게 부착되어 있는 것을 확인하였다.

[토너 모체 1](100 부) 및 표 1의 외첨제를, HENSCHEL MIXER를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 구멍 크기가 60 ㎛인 체에 통과시켜 조대 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 1]을 얻었다.

(실시예 2)

[수지 분산액 1]을 [수지 분산액 2]로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 2]를 얻었다.

(실시예 3)

[수지 분산액 1]을 [수지 분산액 3]으로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 3]을 얻었다.

(실시예 4)

[이소시아네이트 변성 폴리에스테르 1]을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 4]를 얻었다.

(실시예 5)

<돌기부의 형성>의 단계에서 "수지 분산액" 및 이온 교환수의 양을 각각 [수지 분산액 1] 42 부 및 이온 교환수 31 부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 5]를 얻었다.

(실시예 6)

<돌기부의 형성>의 단계에서 "수지 분산액" 및 이온 교환수의 양을 각각 [수지 분산액 1] 318 부 및 이온 교환수 231 부로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 6]을 얻었다.

(실시예 7)

실시예 1의 [토너 모체 1](100 부) 및 표 1의 외첨제를, HENSCHEL MIXER를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 구멍 크기가 60 ㎛인 체에 통과시켜 조대 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 7]을 얻었다.

(실시예 8)

실시예 1의 [토너 모체 1](100 부) 및 표 1의 외첨제를, HENSCHEL MIXER를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 구멍 크기가 60 ㎛인 체에 통과시켜 조대 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 8]을 얻었다.

(실시예 9)

실시예 1의 [토너 모체 1](100 부) 및 표 1의 외첨제를, HENSCHEL MIXER를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 구멍 크기가 60 ㎛인 체에 통과시켜 조대 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 9]를 얻었다.

(실시예 10)

실시예 1의 [토너 모체 1](100 부) 및 표 1의 외첨제를, HENSCHEL MIXER를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 구멍 크기가 60 ㎛인 체에 통과시켜 조대 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 10]을 얻었다.

(비교예 1)

[수지 분산액 1]을 첨가하지 않은 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 11]을 얻었다.

(비교예 2)

<돌기부의 형성>의 단계에서 [수지 분산액 1]을 [수지 분산액 4]로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 12]를 얻었다.

(비교예 3)

<돌기부의 형성>의 단계에서 [수지 분산액 1]을 [수지 분산액 5]로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 13]을 얻었다.

(비교예 4)

<돌기부의 형성>의 단계에서 [수지 분산액 1](106 부) 및 이온 교환수(71 부)를 [수지 분산액 1](53 부), [수지 분산액 5](53 부) 및 이온 교환수(71 부)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 14]를 얻었다.

(비교예 5)

<돌기부의 형성>의 단계에서, [수지 분산액 1]의 양을 106 부에서 530 부로 변경하고, [수지 분산액 1]의 첨가와 동시에 도데실 디페닐 에테르 디술폰산나트륨의 48.5% 수용액 105 부를 첨가한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 15]를 얻었다.

(비교예 6)

<돌기부의 형성>의 단계에서 [수지 분산액 1](106 부) 및 이온 교환수(71 부)를 [수지 분산액 1](10 부) 및 이온 교환수(7 부)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 16]을 얻었다.

(비교예 7)

<돌기부의 형성>의 단계에서 [수지 분산액 1](106 부) 및 이온 교환수(71 부)를 [수지 분산액 1](530 부) 및 이온 교환수(385 부)로 변경한 것 이외에는, 실시예 1에서와 동일한 방식으로 [토너 17]을 얻었다.

(비교예 8)

실시예 1의 [토너 모체 1](100 부) 및 표 1의 외첨제를, HENSCHEL MIXER를 이용하여 함께 혼합하였다. 생성된 혼합물을 구멍 크기가 60 ㎛인 체에 통과시켜 조대 입자 및 응집체를 제거함으로써, [토너 18]을 얻었다.

표 1의 외첨제는 이하의 것을 나타냄을 주지하라:

RX200: Nippon Aerosil Co., Ltd.의 제품

일차 입자 직경: 12 nm

아미노기 함유 실란 커플링제로 처리하지 않음

NA50H: Nippon Aerosil Co., Ltd.의 제품

일차 입자 직경: 30 nm

아미노기 함유 실란 커플링제로 처리함

MSP-009: Tayca Corporation의 제품

일차 입자 직경: 80 nm

아미노기 함유 실란 커플링제로 처리함.

(평가)

상기에서 얻은 토너를 후술하는 방법으로 평가하였다.

<배경 얼룩>

컬러 전자사진 장치(IPSIO SP C220)를 이용하여 화상 면적비가 1%인 차트를 갖는 시트 2,000매를 인쇄한 후, 백색의 고체 화상을 인쇄 중인 감광체 상에 부착된 토너를 제거하기 위해 스카치 테이프의 단편을 사용하고, 이 테이프의 단편을 백지에 부착시켰다. 이어서, 분광 농도계(X-Rite, Incorporated의 제품)로 ΔE를 측정하고, 하기의 4 등급에 기초하여 평가하였다.

[평가 기준]

A: ΔE < 3

B: 3 ≤ ΔE < 5

C: 5 ≤ ΔE < 10

D: 10 ≤ ΔE

<내고착성>

컬러 전자사진 장치(IPSIO SP C220)를 이용하여 화상 면적비가 1%인 차트를 갖는 시트 2,000매를 인쇄한 후, 흑색 고체 화상을 인쇄하였다. 흑색 고체 화상(7.8 cm × 1.0 cm)을, 하기의 4 등급에 기초하여 각 등급과 비교함으로써 내고착성에 대해 평가하였다.

[평가 기준]

A: 백색 줄무늬가 관찰되지 않음; 매우 양호한 수준

B: 뚜렷한 백색 줄무늬가 관찰되지 않으며, 발견된 백색 줄무늬는 화질에 악영향을 주지 않음

C: 백색 줄무늬가 관찰되며, 화질에 악영향을 줌

D: 백색 줄무늬가 관찰되며, 화질에 현저한 악영향을 줌

<화상 농도의 변화>

컬러 전자사진 장치(IPSIO SP C220)를 이용하여 화상 면적비가 1%인 차트를 갖는 시트 2,000매를 인쇄하기 전과 후에, 흑색 고체 화상을 용지(TYPE 6000, Ricoh Company, Ltd.의 제품)에 인쇄하였다. 이어서, 화상 농도를 분광 농도계(X-Rite, Incorporated의 제품)로 측정하고, 화상 농도의 변화; 즉, 상기 분광 농도계에 의해 측정된, 시트 2,000매의 인쇄 전후 간의 반사율의 차이(시트 2,000매 인쇄 전의 반사율 - 시트 2,000매 인쇄 후의 반사율)에 대해 평가하였다.

[평가 기준]

A: 차이 < 0.1%

B: 0.1% ≤ 차이 < 0.2%

C: 0.2% ≤ 차이 < 0.3%

D: 0.3% ≤ 차이

<정착성>

개조한 IPSIO SP C220에 토너를 넣고, Ricoh Company Ltd. 제조의 My Recycle Paper(100 T-Type 용지)상에 첨가되는 토너의 양이 11 g/m²가 되도록 복사기를 설정하고, 50 제곱 mm의 미정착 고체 인쇄 화상 19매를 준비하였다.

그 다음, 개조한 정착 수단을 이용하여, 시스템 속도를 180 mm/sec으로 설정하고, 상기와 같이 준비한 미정착 고체 화상을 통과시켜, 용지상에 화상을 정착시켰다. 정착 온도를 10℃씩의 상승으로 120℃에서 200℃까지 변화시키면서 정착 시험을 실시하였다. 상기 용지를 정착 화상과 안쪽으로 접고, 이 용지를 펼쳤다. 이어서, 상기 용지를 지우개로 가볍게 마찰시켰다. 접은 선이 지워지지 않은 최저 온도를 최저 정착 온도로 간주하였다.

[평가 기준]

A: 최저 정착 온도 < 130℃

B: 130℃ ≤ 최저 정착 온도 < 140℃

C: 140℃ ≤ 최저 정착 온도 < 150℃

D: 150℃ ≤ 최저 정착 온도

<대전 롤러 얼룩>

컬러 전자사진 장치(IPSIO SP C220)를 이용하여 화상 면적비가 1%인 차트를 갖는 시트 2,000매를 인쇄한 후, 대전 롤러의 표면을, 하기의 4 등급에 기초하여 얼룩에 대해 육안으로 평가하였다.

A: 롤러 얼룩이 관찰되지 않음, 매우 양호함

B: 롤러 얼룩이 관찰되었으나, 실용상 문제 없음

C: 롤러 얼룩이 관찰되었으며, 실용상 문제 있음

D: 현저한 롤러 얼룩이 관찰됨

<감광체 마모>

컬러 전자사진 장치(IPSIO SP C220)를 이용하여 화상 면적비가 1%인 차트를 갖는 시트 2,000매를 인쇄한 후, 감광체의 표면을, 하기의 4 등급에 기초하여 마모에 대해 육안으로 평가하였다.

A: 줄무늬형 마모가 관찰되지 않음, 매우 양호함

B: 줄무늬형 마모가 관찰되었으나, 실용상 문제 없음

C: 줄무늬형 마모가 관찰되었으며, 실용상 문제 있음

D: 현저한 줄무늬형 마모가 관찰됨

본 발명의 실시형태는 다음과 같다.

<1> 결착 수지 및 착색제를 포함하는 토너 모체 입자와 이에 부착된 외첨제를 각각 포함하는 토너 입자를 포함하는 토너로서,,

상기 토너 모체 입자는 표면에 돌기부를 갖고,

상기 돌기부의 장변의 길이의 평균이 0.10 ㎛ 이상 0.50 ㎛ 미만이며,

상기 돌기부의 장변의 길이의 표준 편차가 0.2 이하이고,

상기 돌기부의 토너 모체 입자 표면 피복률이 10% ∼ 90%이며,

상기 외첨제가 아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자를 포함하는 토너.

<2> <1>에 있어서, 상기 무기 미립자의 일차 입자가 평균 입경이 100 nm 이하인 토너.

<3> <1> 또는 <2>에 있어서, 상기 토너 중의 무기 미립자의 양이 0.1 질량% ∼ 2.0 질량%인 토너.

<4> <1> 내지 <3> 중 어느 하나에 있어서, 상기 외첨제 중의 무기 미립자의 양이 5 질량% ∼ 30 질량%인 토너.

<5> <1> 내지 <4> 중 어느 하나에 있어서, 상기 돌기부가 수지로 구성되며, 이 수지는 스티렌을 함유하는 모노머 혼합물을 중합하여 얻어지는 것인 토너.

<6> <5>에 있어서, 상기 토너 중 상기 돌기부를 구성하는 수지의 양이 1 질량% ∼ 20 질량%인 토너.

<7> <1> 내지 <6> 중 어느 하나에 있어서, 상기 토너의 부피 평균 입경 대 수 평균 입경의 비율이 1.25 이하인 토너.

<8> <1> 내지 <7> 중 어느 하나에 있어서, 평균 원형도가 0.930 이상인 토너.

<9> <1> 내지 <8> 중 어느 하나에 있어서, 상기 토너 모체 입자는, 토너 코어 입자를 제조하는 단계; 및 토너 코어 입자의 표면에 돌기부를 융착 및 부착하는 단계를 포함하는 방법으로 얻어지는 토너.

<10> 잠상을 담지하는 잠상 담지체;

잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하도록 구성된 대전 수단;

대전된 잠상 담지체의 표면을, 화상 데이터를 기초로 하여 노광시켜 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 수단;

정전 잠상을 가시화하는 토너;

토너를 공급하여 잠상 담지체의 표면에 형성된 정전 잠상을 현상함으로써, 잠상 담지체의 표면에 가시상을 형성하도록 구성된 현상 수단;

잠상 담지체의 표면에 형성된 가시상을 피전사체 상에 전사하도록 구성된 전사 수단; 및

피전사체 상에 전사된 가시상을 정착시키도록 구성된 정착 수단

을 포함하는 화상 형성 장치로서,

상기 토너가 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 토너인 화상 형성 장치.

<11> 잠상 담지체,

잠상 담지체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 수단

을 포함하고, 상기 잠상 담지체와 상기 현상 수단을 일체형으로 지지하며, 화상 형성 장치에 탈착 가능하게 장착되는 프로세스 카트리지로서,

상기 토너가 <1> 내지 <9> 중 어느 하나에 따른 토너인 프로세스 카트리지.

1, 1Y, 1C, 1M, 1K 감광체
2, 2Y, 2C, 2M, 2K 화상 형성부
3 대전 장치
3K 정전 잠상 담지체
4 노광 장치
5 현상 장치
5a 현상 롤러
5b 현상제 공급 롤러
6 전사 장치
7 클리닝 장치
7K 대전 수단
8K 탄성부
9K 도전성 시트
10K 대전 부재
10 중간 전사 벨트
11, 12, 13 지지 롤러
14, 14Y, 14C, 14M, 14K 1차 전사 롤러
15 벨트 클리닝 장치
16 2차 전송 롤러
20 급지 카세트
21 급지 롤러
22 한 쌍의 레지스트 롤러
23 가열 정착 장치
23a 가열 롤러
23b 가압 롤러
24 배지 롤러
31Y, 31C, 31M, 31K 토너 보틀
40K 현상 수단
41K 케이스
42K 현상 롤러
43K 교반기
44K 토너 공급 롤러
45K 규제 블레이드
66K 전사 수단
61 전사 표적 재료

Claims (11)

1. 결착 수지 및 착색제를 포함하는 토너 모체 입자와 이에 부착된 외첨제를 각각 포함하는 토너 입자를 포함하는 토너로서,
   상기 토너 모체 입자는 표면에 돌기부를 갖고,
   상기 돌기부의 장변의 길이의 평균이 0.10 ㎛ 이상 0.50 ㎛ 미만이며,
   상기 돌기부의 장변의 길이의 표준 편차가 0.2 이하이고,
   상기 돌기부의 토너 모체 입자 표면 피복률이 10% ∼ 90%이며,
   상기 외첨제가 아미노기 함유 실란 커플링제로 표면 처리된 무기 미립자를 포함하는 토너.
2. 제1항에 있어서, 상기 무기 미립자의 일차 입자가 평균 입경이 100 nm 이하인 토너.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 토너 중의 무기 미립자의 양이 0.1 질량% ∼ 2.0 질량%인 토너.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 외첨제 중의 무기 미립자의 양이 5 질량% ∼ 30 질량%인 토너.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌기부가 수지로 구성되며, 이 수지는 스티렌을 함유하는 모노머 혼합물을 중합하여 얻어지는 것인 토너.
6. 제5항에 있어서, 상기 토너 중 상기 돌기부를 구성하는 수지의 양이 1 질량% ∼ 20 질량%인 토너.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토너의 부피 평균 입경 대 수 평균 입경의 비율이 1.25 이하인 토너.
8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 평균 원형도가 0.930 이상인 토너.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 토너 모체 입자는, 토너 코어 입자를 제조하는 단계; 및 토너 코어 입자의 표면에 돌기부를 융착 및 부착하는 단계를 포함하는 방법으로 얻어지는 토너.
10. 잠상을 담지하는 잠상 담지체;
    잠상 담지체의 표면을 균일하게 대전하도록 구성된 대전 수단;
    대전된 잠상 담지체의 표면을, 화상 데이터를 기초로 하여 노광시켜 정전 잠상을 형성하도록 구성된 노광 수단;
    정전 잠상을 가시화하는 토너;
    토너를 공급하여 잠상 담지체의 표면에 형성된 정전 잠상을 현상함으로써, 잠상 담지체의 표면에 가시상을 형성하도록 구성된 현상 수단;
    잠상 담지체의 표면에 형성된 가시상을 피전사체 상에 전사하도록 구성된 전사 수단; 및
    피전사체 상에 전사된 가시상을 정착시키도록 구성된 정착 수단
    을 포함하는 화상 형성 장치로서,
    상기 토너가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 토너인 화상 형성 장치.
11. 잠상 담지체,
    잠상 담지체의 표면에 형성된 정전 잠상을 토너로 현상하여 가시상을 형성하도록 구성된 현상 수단
    을 포함하고, 상기 잠상 담지체와 상기 현상 수단을 일체화하여, 화상 형성 장치에 탈착 가능하게 장착되는 프로세스 카트리지로서,
    상기 토너가 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 토너인 프로세스 카트리지.

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