KR100595596B1 - 미립자 조성물을 제조하는 방법 - Google Patents

Abstract

(a) 제 1 액체 내에서 안정화된 제 1 입자를 포함하는 제 1 분산액을 형성하는 단계;

(b) 제 1 액체와 섞일 수 있는, 제 2 액체 내에서 안정화된 제 2 입자를 포함하는 제 2 분산액을 형성하는 임의의 단계;

(c) 제 1 및 제 2 분산액을 함께 혼합시키는 임의의 단계 후(또는 동시에) 제 2 분산액이 단계 (b)로부터 형성되었다면 분산된 입자 사이의 결합을 유도하여 덩어리를 형성하는 단계; 및

(d) 입자를 덩어리 내에서 결합시키는 단계;

를 포함하고,

상기 제 1 및/또는 제 2 입자가 단계 (d)에서의 입자 결합을 촉진하기 위하여 최소한 하나의 극성 관능기를 포함하는 것을 특징으로하는 미립자 조성물 제조 방법이 기술되어 있다. 바람직하게는 극성기가 산 이외의 기이고, 더욱 바람직하게는 최소한 하나의 히드록시 기, 비-산성 극성기 및/또는 비-염기성 극성 기를 포함하고, 제일 바람직하게는 하나 이상의 히드록시 기 및/또는 에테르 기(예, 임의로 폴리머인 알킬렌 글리콜 알킬 에테르)를 포함한다. 본발명의 바람직한 구체예는 두 개의 수성 분산액의 입자(예, 히드록시 기 관능 라텍스 폴리머의 안료 입자 및 염료 입자)를 함께 혼합시키는 것을 포함한다. 분산액은 계면활성제로 안정화된다. 입자를 덩어리 내로 결합시키는 것은 공지의 수단에 의해 유도되고(예, 가 열 및 교반) 덩어리는 응집에 의해 엉성한 매트릭스로 성장하고 이 것이 더욱 융합하여 전기복사적 토너에 사용될 수 있는 입자를 형성한다.

토너

Description

미립자 조성물을 제조하는 방법{PROCESS FOR MAKING PARTICULATE COMPOSITIONS}

본발명은 미립자 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다. 이러한 조성물은 전기복사 분야에서 특별히 유용하다. 본발명의 바람직한 양상은 전기 복사에 사용하기 위한 토너 조성물을 제조하는 방법에 관한 것이다.

전기복사는 전기 및 통상 전자기 광선 더욱 통상적으로는 가시광선인 입사광선에 의해 이미지가 재생되는 공정이다. 전기복사는 사진복사 및 레이저 인쇄 기술을 포함하는 전자 사진기술을 포함한다. 이들 두 기술모두에서 전하를 띤 정전기적 잠상(latent image)은 광전도성 드럼을 광선에 노출시킴으로써 생성된다. 이는 조사된 광으로부터 또는 통상 컴퓨터로부터의 지시하에서 레이저로 드럼을 스캐닝함으로써(레이저 인쇄) 반사된 광선일 수 있다. 일단 잠상이 전하를 띠도록 생성되면 드럼상에 보이는 이미지를 형성하도록 현상되어야만 하고 이후 적절한 기판상에 옮겨져서 이미지의 하드 카피가 얻어진다(예, 종이에 인쇄함으로써).

적절한 현상액은 액체 또는 건조 조성물일수 있으며, 잠상에 정전기적으로 이끌리는 토너 입자를 포함한다. 액체 현상액은 적절한 절연 액체에 분산된 토너를 포함한다. 건조 현상액은 토너를 포함하는 단일 성분 시스템, 또는 토너와 담체의 혼합물을 포함하는 이 성분 시스템을 포함할 수 있다. 토너는 폴리머 성분, 착색제 및 임의로 토너 입자의 유동성을 향상시키기 위한 전하조절제 및/또는 표면 첨가제와 같은 기타 내부 및/또는 외부 첨가제를 포함할 수 있다. 토너의 폴리머 성분은 정전기적으로 절연되어 전기복사 공정 중에 토너가 정전기적으로 대전되도록 하고 또한 토너를 인쇄된 기판에 고정시키는 작용을 하는데, 통상 가열에 의해 기판상에 폴리머를 융함시킴에 의한다. 착색제는 보통 안료이고 필요한 색상을 토너에 부여한다.

전기복사 장치 내에서의 사용 중, 토너 입자와 담체 및 또는 토너가 사용된 장치 내의 부분 사이의 마찰은 토너입자가 정전기적 전하로 대전되도록 유도한다(마찰전하). 토너 이미지를 생성하는 정확한 매카니즘은 사용된 특정 장치에 따라 다를 것이다. 예를 들면 통상의 사진복사기 내에서 토너 조성물은 마찰전하를 띤 토너 입자가 드럼 상의 잠상과 반대 전하를 띠고 토너가 드럼상의 잠상에 이끌려서 최초 서류에 해당하는 토너내의 이미지를 현상하도록 제제화될 수 있다. 현상된 이미지는 이후 종이와 같은 기판으로 (압력 롤러 및/또는 전압에 의해) 전사된다. 전사된 아미지는 기판에 고정되어(예, 열, 압력 및/또는 적절한 용매에 의해)이미지의 하드 카피를 생성한다. 이미지 드럼은 이후 청소되고 장치는 다음 카피를 생성할 준비가 된다. 그러므로, 현상액 조성물은 잠상을 드럼상에 현상하고 최종 하드 카피를 생성하기 위한 용도 모두로 사용된다.

토너를 제조하는 여러 방법이 있다. 가장 흔한 방법은 수지의 용융점 이상에서 볼밀 내에서 반죽시킴으로써 중합체와 임의의 기타 성분(예, 착색제)를 함께 혼합하는 것이다. 임의의 성분은 수지의 용융 이전 또는 이후에 동시에 또는 순차적으로 부가될 수 있지만 통상 용융시 수지에 부가된다. 일반적으로, 이는 임의의 성분이(존재하는 경우) 토너 수지 전체에 균일하게 분산시키기 위해, 120-200℃에서 수시간 동안 용융된 조성물을 혼합시키는 것을 포함한다. 얻어진 용융물은 이후 냉각되고, 압출된 후 대표적으로 20㎛이하의 평균 직경을 갖는 입자로 만들어진다. 입자 형성은 압출물을 파쇄, 빻기, 밀링, 및/또는 가루화시키는 물리적 공정에 의해 이루어진다. 이렇게 얻어진 칼러 토너 또는 토너-수지의 미세 가루는 직접 사용되거나 또는 담체와 같은 불활성 고체로 희석되거나 및/또는 예를 들면 적절한 혼합 기계 내에서 혼합시킴으로써 실리카와 같은 표면 첨가제로 착색된다.

이러한 물리적 공정은 극심하게 에너지 집약적일 뿐만 아니라, 토너 내의 입자 크기 분포가 넓어지는 결과를 낳는다. 이는 상당한 단점을 유발한다. 넓은 입도 범위는 토너 내의 마찰전하가 더욱 불규칙해지는 것을 발생시키고 이는 최종 이미지 내의 인쇄 밀도가 불규칙해지는 결과를 유발한다. 이러한 토너 조성물 내의 미세 먼지는 생성된 이미지의 혼탁화를 유발하고 토너가 사용된 장치 내부를 더욱 오염시키기 쉽다. 더 큰 입자는 토너로 현상된 이미지의 해상도를 감소시킨다. 이러한 넓은 입도를 분류시키기 위한 방법(공기 분류화 또는 체 사용)은 소모적인데 필요한 입도 범위 밖의 물질은 재활용되어 비용을 증가시키기 때문이다.

현대적인 전기복사 장치는 앞선 단점 일부 또는 모두를 회피하고 다음의 특성을 일부 또는 전부 갖는 토너를 필요로 한다: 토너 이미지가 인쇄된 기판으로 고정되는 온도가 낮을 것; 토너의 융합이 일어나는 온도 범위가 넓은 것; 사용된 장 치의 오염이 적을 것; 마찰전하가 조절가능한 범위 내에서 발생하고 시간에 대해 안정적이고 온도 또는 습도에 합리적으로 의존적일 것; 좋은 이미지 해상도를 제공하기 위해서 입도 분포가 좁으면서 입자 크기가 작을 것(바람직하게는 < 7㎛);대량 생산하기에 저렴할 것; 착색제 및 기타 첨가제[예, 전하조절제(CCAs) 및 왁스]의 분산이 균일할 것; 요구되는 광택 없는 또는 광택 있는 이미지를 생성하는 능력이 있을 것; 광학 밀도가 높을 것; 색상 범위가 넓을 것; 및/또는 최종 이미지에서의 얼룩 및 더러워짐에 저항할 것. 이들 특성은 토너 수지의 선택에 의해 강하게 영향받는다. 상기한 종래의 압출 및 밀링 공정을 사용하여 이들 파라미터를 갖는 토너를 생성하는 것은 용이하지 않으며 비용면에서 효과적이지 않다.

그러므로, 이들 단점을 극복하기 위해서, 토너를 화학적으로 생성하는 방법이 개발되어 왔는데 화학적 생성 공정에서 토너 입자는 훨씬 더 큰 크기의 입자를 물리적 공정에 의해 마모시키기보다는 응집 또는 현탁과 같은 화학적 공정에 의해 제조된다. 종래의 현탁 방법에 의해 제조된 화학적으로 제조된 토너는 덜 만족스러운데 입자 모양의 제어가 어렵고 이러한 방법으로 입자 크기의 좁은 분포를 얻기 어렵기 때문이다. 응집 공정이 바람직한데 응집공정은 크기 분포, 입자 형태 및/또는 입자 조성과 같은 결과적인 토너 입자의 성질을 훨씬 더 잘 제어할 수 있기 때문이다.

어떤 선행 출원(예를 들면 JP 2-259770, JP 2-259771, JP 2-11968, JP 2-061650 및 JP 2-093659[Kokai] 및 US 4983488, US 5066560 및 EP 0162577, 모두 Hitachi가 출원인임)은 입자 성장을 위한 비가역적 응고법을 사용하여 토너를 화학 적으로 생산하는 방법을 개시한다. JP 2-061650은 이들 중의 대표적이며 라텍스 및 안료의 수성 분산액을 혼합시킨 후 응고시키는 것을 기술한다. 이들 Hitachi 특허는 모두 적절한 염과 같은 응고제의 사용을 기술하는데, 응고제는 콜로이드의 안정성을 비가역적으로 감소시킨다.

Hitachi 공정의 메카니즘은 다음과 같다. 전하를 띤 계면활성제에 의해 안정화된 콜로이드에서, 연속적인(대표적으로는 수상인) 상 내의 분산된 각 입자 주위로 카운터 이온(입자의 총전하에 대해 반대 전하의)이 과량으로 존재하는 소위 '이중층'이 존재할 것이다. 카운터 이온이 과량으로 존재하는 정도는 분산된 입자로부터의 거리가 증가함에 따라 감소할 것이다. 이 이중층의 두께는 총전하가 특히 콜로이드의 이온 강도에 의존하는 입자로부터의 거리에 따라 감소하는 속도에 따라 결정될 것이다. 콜로이드는 단지 안정적일 뿐인 반면에 이들 이중층간의 이온 반발력은 분산된 입자를 단범위 인력(반데르발스 힘과 같은)을 벗어나는 거리를 불충분한 정도로 유지시킨다. 만약 이중층이 너무 얇으면 분산된 입자는 이들 인력에 대해 충분히 가깝게 접근할 수 있어서 우세하다. 그러므로, 콜로이드의 이온 강도를 변경시킴으로써 이중층의 두께에 영향을 주고 그러므로 콜로이드의 안정성에 영향을 준다. 이온강도가 특정량으로 상승하면 이중층은 너무 얇아져서 입자간 이온 반발력이 실질적으로 존재하지 않고 입자간의 힘은 순수한 인력이어서 큰 고체 덩어리를 형성하는 것을 유도한다. 그러므로, 적절한 이온 염을 특정 농도에서 콜로이드에 부가하여(소위 염석효과) 분산된 입자가 별도의 덩어리를 비가역적으로 돌연 형성한다.

EP 0225476, EP 0609443, EP 0302939는 모두 Nippon Carbide 명의로 되어 있고 응집이 유도되는(예를 들면 가열에 의해) 다양한 화학적 토너 생산 방법을 기술한다.

Xerox명의의 여러 특허출원(예 EP 0631196, EP 0631057, EP 0631197, EP 0631194, EP 0671664, EP 0631195, GB 2279464, GB 2279465 및 GB 2269179)은 토너의 화학적 생산 방법의 변조를 기술하는데 이 방법에서 반대 전하를 띤 계면활성제로 안정화된 분산액이 함께 혼합되어 응집을 시작한다. 이들 출원 중 대표적인 것은 EP 0631196(Xerox)인데 이온성 계면활성제로 안정화된 안료의 수성 현탁액 및 안료를 안정화시키는 전하의 반대 전하를 띤 이온성 계면활성제로 안정화된 라텍스의 수성 현탁액의 혼합물의 응집에 의한 토너 제조방법을 기술한다. 반대의 전하를 띤 계면활성제는 안료 및 라텍스 입자가 입자의 덩어리로 응집하도록 유도하고 곧 분산액은 혼합된다. 이 덩어리는 가열에 의해 성장한다. 일단 원하는 크기의 덩어리에 도달하면 덩어리의 현탁액을 안정화시키는 추가적인 계면활성제를 부가함으로써 더 이상의 응집은 최소화된다. 이후 입자 덩어리는 상기 혼합물을 라텍스의 유리 전이 온도(Tg) 이상으로 가열하여 수집가능한 안료 및 라텍스를 포함하는 불규칙 형상의 토너 입자를 형성시킴으로써 서로 융합된다.

이들 공정에서 서로 다른 분산된 입자는 분산액이 혼합하자마자 결합하기 시작한다. 결합의 양은 두 개의 계면활성제 사이의 양이온 기 대 음이온 기의 비에 의해 조절되는데 두 개의 계면활성제는 두 개의 서로 다른 입자 성분의 필요한 비와 균형을 이루어야 한다. 두 개의 계면활성제의 비는 정확한 량의 성분 혼합이 일어나는 것을 보장하도록 신중하게 결정되어야 한다.

상기 선행 공정에서 분산된 입자가 결합되어 덩어리로 성장된후; 입자 덩어리는 융합된 불규칙 형상 매트릭스(토너로서의 사용에 적합한)를 형성하도록 내부적으로 결합되어야만 한다. 선행기술에서 결합 단계는 종종 어렵고 에너지 집약적이다. 토너와 같은 미립자 조성물을 화학적으로 제조하는 향상된 공정을 제공하는 것이 본발명의 목적이다.

본발명은 미립자 조성물(화학적으로 제조된 토너와 같은)을 생성하는 향상된 공정에 관한 것인데 결합된 입자의 융합이 더욱 쉽게 이루어진다. 놀랍게도 본출원인은 입자가 극성 관능기, 특히 히드록시 기를 포함하면 융합단계가 쉽게 이루어질 수 있음을 발견하였다.

그러므로 광범위하게 본발명의 한 양상에 따르면 다음의 단계

(a) 제 1 액체 내에서 안정화된 제 1 입자를 포함하는 제 1 분산액을 형성하는 단계;

(b) 제 1 액체와 섞일 수 있는, 제 2 액체 내에서 안정화된 제 2 입자를 포함하는 제 2 분산액을 형성하는 임의의 단계;

(c) 제 1 및 제 2 분산액을 함께 혼합시키는 임의의 단계 후(또는 동시에) 제 2 분산액이 단계 (b)로부터 형성되었다면 분산된 입자 사이의 결합을 유도하여 덩어리를 형성하는 단계; 및

(d) 입자를 덩어리 내에서 결합시키는 단계;

를 포함하고,

상기 제 1 및/또는 제 2 입자가 최소한 하나의 극성 관능기를 포함하는 것을 특징으로하는 미립자 조성물 생성 방법이 제공된다.

본출원인은 단계 (a) 및/또는 (b)로부터의 입자가 극성 관능기를 포함할 때 단계 (d)에서의 입자 결합이 촉진된다는 것을 발견하였다(예를 들면 가열에 의해 융합을 조절함으로써). 바람직하게는 극성기가 산 및/또는 염기성 극성기 이외의 기를 포함하고, 더욱 바람직하게는 최소한 하나의 히드록시 기, 비-산성 극성기 및/또는 비-염기성 극성 기를 포함하고, 제일 바람직하게는 하나 이상의 히드록시 기 및/또는 에테르 기(예, PEG 관능기 및/또는 알킬렌 글리콜 알킬 에테르).

만약 단계 (a) 및/또는 (b)로부터의 입자가 하나 이상의 폴리머를 포함한다면, 최소한 하나의 이러한 폴리머가 극성 기(바람직하게는 상기한 바와 같은)를 포함하여 단계 (d)에서의 입자 결합을 조절하는 것이 유리하다. 특히 호모 또는 코폴리머일 수 있는 폴리머는 히드록시 또는 기타 극성 기를 포함할 수 있다. 바람직한 히드록시-기 폴리머는 임의로 에멀젼 중합에 의해 제조되는 히드록시 기가 있는 라텍스 코폴리머이다. 바람직한 극성-기 폴리머는 히드록시 기를 포함하지 않고, 또한 융합을 조절하는데 적합하며: 폴리머성 알킬렌 글리콜 알킬 에테르:예를 들면 폴리(에틸렌 글리콜) 모노메틸 에테르 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트; 및/또는 폴리(프로필렌 글리콜) 모노메틸 에테르 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 포함한다.

코폴리머는 히드록시-기 및/또는 기타 극성-기 폴리머 전구체(바람직하게는 모노머)를 기타 폴리머 전구체(예 기타 모노머)와 공중합시켜(예를 들면 에멀젼 중합에 의해) 코폴리머 입자(예를 들면 스티렌, 부틸 아크릴레이트 및 히드록시 기 모노머의 코폴리머)를 형성시킴으로써 제조될 수 있다. 바람직하게는 히드록시 기가 있는 모노머는 약 0.1 - 약 10 w/w %, 바람직하게는 약 1 - 약 5 w/w%의 양으로 존재하여 융합 공정을 조절하는데 유용하다. 적절한 히드록시-관능 폴리머 및/또는 이를 제조하기 위한 폴리머 전구체는: 2-히드록시에틸 아크릴레이트 및/또는 메타크롤레이트; 히드록시프로필 및/또는 히드록시부틸 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트; 폴리(에틸렌 글리콜) 모노 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트; 및/또는 폴리(프로필렌 글리콜) 모노 아크릴레이트 및/또는 메타크릴레이트를 포함한다.

극성 관능기 입자(바람직하게는 히드록시-관능기 코폴리머)를 본발명의 공정에 사용하는 장점은 융합 공정을 조절한다는 것이다. 단계 (c)에서 비-관능기 폴리머의 입자는 쉽게 결합하고 성장한다. 입자는 또한 합체가 쉽게 일어난다는 점에서 쉽게 융합한다. 그렇지만 그러한 중합체로는 "그리팅(gritting)"이 발생하기 때문에 입자 크기 분포를 유지하기 어렵다. 매우 높은 수준의 극성기(예, >10%)는 우수한 입자 크기 안정성을 부여하지만, 합체 비율이 낮아질 수 있다. 중간 수준의 극성 기(약 2%-약 10%)는 우수한 입자 크기 조절 및 충분한 합체 비율을 부여하는 것으로 발견되었다.

문맥상 명백히 다르게 표시하지 않는 한, 본명세서에서 복수형으로 표기된 것은 단수형을 포함하고 그 역도 마찬가지이다.

바람직하게는 상기 방법으로 생산된 미립자 조성물은 전기복사적으로 효율적 이다. 더욱 바람직하게는 상기 방법은 (임의로 추가적인 완성 단계 이후) 전기복사 이미징 장치용 토너 및/또는 현상액 조성물로서 사용될 수 있는 조성물을 생산한다. '전기복사적으로 효과적인'(예들 들면, 본명세서에서 기술된 토너, 조성물, 성분 및/또는 공정과 관련하여)이란 용어는 예를 들면: 토너 및/또는 현상액(예를들면 본명세서에 기술된 것들)의 제제화에 적합한 불활성 담체 및/또는 희석제와 혼화가능하고, 전기복사 장치(사진-복사기 및/또는 레이저 프린터와 같은)와 호환가능하고, 및/또는 그러한 장치 내에서 인쇄될 수 있는 것과 같이 토너 및/또는 현상액에 요구되는 특성을 제공함으로써 전기복사적 방법에서 사용하기에 효과적임을 의미한다. 바람직하게는 전기복사 성분 내에서의 용도로 허용가능한 것은 Ames 음성이다.

비록 본발명의 방법에 의해 생산된 미립자 조성물이 전기복사에 사용되는 토너로서 특별한 유용성을 가지고 있자만, 좁은 크기 분포의 작은 입자 및 공지된 화학적 조성을 포함하는 조성물이 또한 장점이어서 예를 들면 촉매분해에서도 또한 유용할 수 있다.

단계 (c)에서 임의로, 선택된 시간동안 결합이 일어난 후, 입자 사이의 추가적인 결합이 실질적으로 차단될 수 있다. 바람직하게는 단계 (c)에서의 결합은 응집, 응결 및/또는 응고를 포함한다.

임의로 본발명의 방법은 단계 (c)에서 다음의 추가적인 성장 공정을 포함할 수도 있다:

(i) 임의로 가열 및/또는 교반에 의해 느슨하게 결합된 덩어리내로의 결합에 의해 형성된 덩어리의 성장을 유도하는 단계; 및

(ii) 임의로 일단 원하는 매트릭스 크기가 이루어지면, 적절한 수단, 예를 들면 비-이온 및/또는 이온성 계면활성제의 부가 및/또는 pH 변경에 의해 더 이상의 성장을 실질적으로 감소시키는 단계.

바람직하게는 극성 기는 입자 표면의 일부를 형성한다. 극성 기는 입자 표면에 직접 결합될 수 있다(예를 들면 입자기 형성되는 물질[폴리머와 같은]의 일부를 형성시킴으로써). 극성 기는 또한 입자 표면과 더욱 느슨하게 결합할 수도 있다(예를 들면 흡수, 흡착, 물리적 흡수 및/또는 화학적 흡수에 의해 적절한 계면활성제와 같은 표면에).

바람직하게는, 본발명의 공정에서(상기에서 라벨된 단계들) 바람직한 특징은:

(a) 제 1 액체 내에서 안정화된 제 1 입자를 포함하는 제 1 분산액을 형성하는 단계;

(b) 제 1 액체와 섞일 수 있는, 제 2 액체 내에서 안정화된 제 2 입자를 포함하는 제 2 분산액을 형성하는 임의의 단계;

(c) 입자 사이의 결합을 실질적으로 유도하여 덩어리를 형성하는 단계;

(d) 각 덩어리 내의 입자가 서로 융합하는 것을 유발하는 온도에서 혼합물을 가열시키는 단계; 및 부가적으로

(e) 융합된 덩어리를 수집하여 미립자 조성물을 형성하는 단계

를 포함한다.

그러므로 본발명의 바람직한 양상에서 입자는 계면활성제로 안정화될 수 있다.

단계 b) 및 c) 사이의 추가적인 임의 단계는 제 1 및 임의의 제 2 분산액을 혼합하여 제 1 및 제 2 입자가 실질적으로 결합하는 것이 차단된(예, 계면활성제에 의해), 실질적인 결합이 없는 실질적으로 균일한 혼합물을 얻는 단계를 포함한다.

단계 a) 및 b)로부터의 분산액을 혼합한 후의 또다른 추가적인 임의 단계는 얻어진 혼합물을 더 높은 온도까지 가열하여 혼합물의 균일한 분산을 돕는 것이다. 그런 경우 성장은 추가적인 가열 없이 단지 입자 분산액을 혼합시킴으로써 단계 (c)에서 일어날 수 있다. 만약 분산된 입자가 폴리머를 포함한다면 혼합온도는 실질적으로 폴리머 구성성분의 유리 전이 온도(Tg) 또는 그 이상 일 수 있다. 그러므로 예를 들면, 아래에서 기술되는 바람직한 방법에서 제 1 및 제 2 분산액(예를 들면 안료 및 라텍스 분산액)은 성장 온도 또는 그 온도 바로 아래까지 가열시킨 후에 혼합된다. 바람직하게는 단계 'c)'에서의 이 혼합물은 교반되고 구성 폴리머(예를 들면 라텍스)의 Tg보다 약 30℃ 이하 내지 Tg 보다 약 30℃ 이상의 범위(바람직하게는 약 ±20℃, 더욱 바람직하게는 약 ±10℃)의 온도에서 가열시켜 안료/폴리머 덩어리 입자의 성장을 실질적으로 유도하여 매트릭스를 형성시킨다. 단계 (c)에서의 혼합 온도는 바람직하게는 약 30 - 약 80℃의 범위 내이다.

가열의 장점은 결합된 화합물의 점도가 너무 높은 수준에 도달하는 일이 결코 없다는 것이다. 이에 대한 이유는 아직 밝혀지지 않았다. 그렇지만, 이론에 얽매일 필요 없이, 혼합 온도가 더 높아지면 어떤 덩어리 성장이 결합 도중 발생하 기 때문일 수 있다; 및/또는 아마도 겔의 점도가 온도가 높아질수록 더 낮기 때문일 수 있다.

본발명(상기에서 라벨된 단계들)의 더욱 바람직한 양상은:

(a) 제 1 계면활성제에 의해 안정화된, 제 1 액체 내에서 분산된 제 1 입자를 포함하는 제 1 분산액을 형성하는 단계;

(b) 제 1 액체와 섞일 수 있고 제 2 계면활성제에 의해 안정화된, 제 2 액체 내에서 분산된 제 2 입자를 포함하는 제 2 분산액을 형성하는 임의의 단계;

(c) 제 1 및 임의의 제 2 분산액을 혼합하여 실질적인 결합이 없는 실질적인 균일한 혼합물을 얻는 단계; 및 균일화된 혼합물 내의 분산된 입자의 안정성을 감소시켜 입자 사이의 결합을 실질적으로 유도하여 덩어리를 형성하는 단계

를 포함한다.

본발명의 바람직한 공정에서 히드록시 기 폴리머를 사용하여 착색된 토너 조성물을 생성한다. 그러므로 이 공정은(상기에서 라벨된 단계들)은:

(a) 안료 입자를 포함하는 제 1 수성 분산액을 형성하는 단계;

(b) 히드록시 관능기를 포함하는 폴리머 입자를 포함하는 제 2 수성 분산액을 형성하는 단계;

(c) 제 1 및 임의의 제 2 분산액을 혼합하여 실질적인 결합이 없는 실질적인 균일한 혼합물을 얻는 단계; 입자의 결합을 유도하여 덩어리를 형성하는 단계; 및 이후 느슨하게 결합된 덩어리의 분산된 매트릭스 내로의 덩어리의 성장을 유도하는 단계;

(d) 단계 'c)'로부터의 혼합물을 구성성분인 히드록시 관능 폴리머의 유리전이 온도 이상의 온도에서 가열하여 덩어리진 입자를 서로 융합시켜 착색된 토너의 내부적으로 응고된 입자를 형성시키는 단계; 및

(e) 단계 'f)'로부터 얻어진 착색된 미립자 토너를 수집하여 임의의 세척, 건조 및/또는 기타 적절한 성분과의 배합 후 착색된 토너 조성물을 생성하는 단계

를 추가로 포함한다.

제 1 및 제 2 계면활성제는 임의로 동일할 수 있다.

본발명의 공정에서 용이하게 조절가능하고 좁은 범위 내에 있는 크기 분포를 갖는 입자를 갖는 미립자 조성물을 생성한다. 본 공정은 추가적인 에너지 집약적 밀링 또는 분류 단계를 할 필요가 없다. 본 공정은 최종 입자 크기의 정확한 조절이 가능하게 하고 분광(fines)이 적은 경제적으로 높은 수율로 작은 입자를 생성한다. 이러한 작은 입자는 향상된 해상도의 이미지를 생성을 위해 작은 입자가 바람직한 토너에서 사용되는데 이상적이다. 본발명의 공정에 의해 생성된 토너 조성물은 흑색을 포함하는 어떠한 색상일 수도 있다.

단계 c)[입자가 덩어리로의 성장] 및 단계 d)[입자 덩어리의 융합] 사이의 임의의 단계는 융합을 실행하기 위해 온도를 올리기 이전에 입자 크기 분포를 안정화시키는 것이다. 한가지 방법은 이온성 또는 비-이온성인 다른 계면활성제를 부가하는 것이다.

입자상에 잔존할 수 있는 계면활성제를 제거하는 것이 바람직한데 그렇지 않은 경우 얻어진 토너의 마찰전하 수준이 습도 의존적일 것이기 때문이다.

바람직하게는 본발명의 공정은 약 2㎛ - 약 20㎛, 바람직하게는 약 3㎛ - 약 15㎛, 가장 바람직하게는 약 5㎛ - 약 10㎛의 직경을 실질적으로 갖는 토너 입자를 직접 생성한다. 바람직하게는 입자의 80%, 더욱 바람직하게는 90%, 가장 바람직하게는 95%가 상기한 입자 범위 내에 존재한다. 평균 5㎛ 또는 그 이하의 입자 크기를 갖는 토너는 고 해상도 인쇄용으로써 특별한 용도를 가질 수 있다.

본명세서에서 주어진 입자 크기는 실질적으로 불규칙 형상일 수 있는 특정한 대상 입자와 동일한 부피를 갖는 대략적인 구의 직경에 상응하는 1 차원이다.

그러므로 본발명의 공정은 넓은 범위의 계면활성제 조합이 사용될 수 있기 때문에 수지 성분 및 착색제의 선택에 있어서 고도의 융통성을 제공함을 알 수 있다. 본발명은 예를 들면 본 명세서에서 기술된 선행기술에 개시된 응집, 응결 및/또는 응고 방법과 같은 어떠한 적합한 입자 결합의 유도 및 방해 방법도 사용할 수 있다. 입자 분산제는 예를 들면 계면활성제(비-이온 또는 이온성일 수 있음)같은 어떠한 적절한 수단에 의해 안정화 및 탈-안정화될 수 있다. 이는 입자 크기 분포를 더욱 정확히 조절하는 수단을 제공하고, 이는 사용된 성분 및 최종 토너 제품에서 요구되는 특성에 대해 쉽고도 저렴하게 최적화될 수 있다. 바람직한 방법은 본출원인의 동시-계류 중인 영국 출원 GB 9708815.7호에 개시된 것이다.

단계 'a)'에서의 안료 입자의 분산액은 안료만으로 구성될 수 있다; 또는 안료 및 예를 들면 다음의 방법 중 하나에 의해 생산된 폴리머의 혼합물을 포함할 수 있다. 안료 입자를 포함하는 착색제는 흑색을 포함하는 어떠한 색상일 수 있고, 염료[부가되는 매체의 실질적으로 가용성임] 및/또는 안료[부가되는 매체에 실질적 으로 불가용성임]를 포함할 수 있다.

안료 입자의 수성 현탁액은 다음의 방법에서 용액 분산 공정에 의해 생산될 수 있다. 폴리머(예, 폴리에스테르)는 유기용매에 용해된다. 물과 섞이지 않는 어떠한 용매는 폴리머를 용해시키고 증류에 의해 비교적 쉽게 제거될 수 있어서 사용될 수 있다. 적절한 용매는 자일렌, 에틸 아세테이트 및/또는 메틸렌 클로라이드를 포함한다. 이 용액에 착색제 또는 안료 또는 염료가 부가된다. 만약 염료가 사용되면 폴리머 용액 내에 단순히 용해되어 착색된 액체 용액을 생성한다. 만약 안료가 사용되면 바람직하게는 하나 이상의 적절한 안료 분산제(이온성 또는 비-이온성일 수 있음)와 함께 부가될 수 있고 안료는 폴리머 용액 내에서 분쇄되어 착색된 액체 분산액을 생성한다. 전하 조절제 및 왁스와 같은 기타 첨가제가 액체에 부가될 수 있다(또는 용매 내에 용해되거나 분산됨).

투명성이 바람직한 경우, 예를 들면 토너가 광이 투사되는 투명한 기판 상에 임의로 착색된 이미지를 생성하는데 사용되는 경우(오버헤드 프로젝터 상에 사용하기 위해 슬라이드에 인쇄하는 것과 같이) 토너가 토너 내의 작은 크기의 염료 입자를 포함하는 것이 바람직하다. 그러므로 그러한 투명 토너를 생성하기 위해 안료 분산액 내의 입자는 작은 입자 크기일 수 있다(바람직하게는 평균 입자 크기 직경이 약 300nm 미만).

착색된 액체는 계면활성제를 포함하는 수성 용액에 부가되고 철저히 혼합하여 에멀젼을 생성시킨다. 계면활성제는 추가의 임의적 안정적 계면활성제로 보충될 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 에멀젼은 에멀젼의 연속 수상 내에 분산된 착색된 유기 액체의 액적을 포함하는 분산 상(예, 폴리머 용액 내에 분산된 고형 안료 입자)을 포함한다. 바람직하게는 형성된 액적이 약 0.1㎛ - 약 3.0㎛의 입자 크기 직경을 갖는다. 착색된 유기 액체의 액적은 제 1 이온 종에 의해 수상 내에서 안정화된다.

유기 용매는 이후 증류에 의해 분산 상으로부터 제거되어 고형 폴리머 내에 분산 또는 용해된 착색제를 함유한 안료 입자의 수성 분산액이 남고, 분산된 상은 제 1 이온성 계면활성제에 의해 수상 내에서 안정화된다. 분산된 안료 입자는 단계 a)에서 원료 물질로 사용될 수 있고 약 60nm - 약 2㎛, 더욱 바람직하게는 약 100 nm - 약 2 ㎛의 입자 직경을 갖는다. 안료 입자의 크기는 이온 종의 양 및 에멀젼의 혼합 정도에 의해 조절될 수 있다.

단계 'a)'에서의 안료 입자의 분산액은 또한 에멀젼 중합에 라텍스를 형성하도록 제조될 수 있다(예, 스티렌 및 아크릴 모노머의 혼합물을 사용하여). 착색제는 예를 들면 다음의 여러 방법 및/또는 이들의 조합에 의해 다양한 방법으로 라텍스 내로 첨합될 수 있다. 순수한 안료 및/또는 안료화 또는 염료화된 폴리머(상기한 용액/분산액 공정에 의해 생성된)의 수성 분산액은 중합에 대한 씨로서 사용될 수 있다. 택일적으로 안료(임의로 용매 내에 용해된)는 가열에 뒤이어 라텍스에 부가될 수 있다. 또다른 방법은 바람직하게는 라텍스 형성에 사용된 모노머와 공중합할 수 있는 안료 존재하에서 에멀젼 중합을 수행하는 것이다.

임의로 상기에서 제조된 어떠한 착색된 폴리머 입자는 단계 'b)'에서의 폴리머 분산액 없이 단독으로 자신이 덩어리가 될 수 있다.

바람직하게는 단계 'b)'에서의 폴리머 분산액은 히드록시가 있는 라텍스를 포함하는데, 이 라텍스는 무색일 수 있고, 종래의 에멀젼 중합(예를 들면 스티렌 및 아크릴 모노머를 사용하여)에 의해 형성된다. 예를 들면 서로 다른 분자량 분포를 가진 폴리머를 이용하여 여러 에멀젼 중합체가 제조될 수 있는데, 이들은 이후 본발명의 응집 공정에서 배합물로 사용되기 이전에 배합될 수 있다.

두 개의 분산액을 혼합하고 이후 결합시키는 장점 중 하나는 토너 입자가 각 분산액 내에서 제조된 넓은 범위의 폴리머 및 기타 성분을 가지도록 얻어질 수 있다는 것인데, 그렇지 않은 경우 이들은 동일 토너 수지내에서 섞일 수 없거나 또는 제제화하기 어려울 수 있다. 예를들면, 단계 a)[본명세서에서 기술된]에서 용액/분산액 방법에 의해 제조되는 폴리머는 단계 b)에서 바람직한 에멀젼 중합 방법에 의해 쉽게 제조될 수 없고 그 역도 마찬가지이다. 폴리머의 혼합물을 사용하면 최종 토너의 특성을 조절할 수 있는 가능성이 더욱 커지는데, 이는 폴리머의 선택에 의해 강하게 좌우된다.

입자는 원심분리, 마이크로-여과 동결 건조 또는 분무 건조와 같은 종래의 어떠한 편리한 방법에 의해 단계 g)에서 수집될 수 있다.

원칙적으로 결합 단계 c)는 용기가 고 전단 혼합기 및 벌크 교반기를 구비한 경우 단계 a) 및 b)로부터의 분산액이 초기에 혼합된 용기와 동일한 용기 내에서 수행될 수 있다. 실무적으로는, "순환" 시스템 및 "단일 패스" 시스템인 두 개의 방법이 선호된다.

"순환" 시스템에서 단계 a) 및 b)로부터의 분산액의 혼합물(임의로 폴리머 Tg 근처까지 가열됨, 아래 참조)은 교반된 탱크로부터 루프 내에서 펌프되어 외부 고 전단 혼합기를 지나 반응 용기 내로 들어간다. 입자 결합은 산(또는 염기)을 고 전단 헤드 및/또는 반응 용기 바로 이전에 스트림 내로 부가함으로써 pH 조절에 의해 수행된다.

"단일 패스" 방법에서 단계 a) 및 b)로부터의 분산액의 혼합물은 하나의 (임의로 가열된) 반응 용기로부터 고 전단 헤드를 지나 다른 반응 용기로 펌프된다. pH는 역시 산(또는 염기)을 고 전단 헤드 및/또는 반응 용기 바로 이전에 스트림 내로 부가함으로써 조절된다.

본발명의 또다른 양상은 본 명세서에 기술된 본발명의 공정에 의해 얻어진 및/또는 얻어질 수 있는 입자를 포함한다. 바람직하게는 본발명의 미립자 조성물은 전기복사적으로 유효한 조성물(예, 토너 및/또는 현상액 조성물)을 포함한다. 바람직한 토너는 본 명세서에 기술된 입자 크기를 나타낸다. 바람직한 현상액은 전기복사적으로 유효한, 불활성 담체 및/또는 희석제(예를 들면 본명세서에 기술된 것)를 추가로 포함한다. 담체 및/또는 희석제는 실질적으로 약 20㎛- 약 100㎛ 범위의 크기의 입자를 포함한다.

본발명의 또다른 양상은 전기복사 장치(예, 사진복사기, 레이저 프린터 및/또는 팩스 기계와 같은 칼러 및/또는 흑백 인쇄용 장치), 그 장치의 부품 및/또는 그 장치에 사용될 수 있는 소모품을 제공하는데;이들 모두는 본 명세서에 기술된 본발명의 공정에 따라 제조될 수 있다.

본발명의 조성물은 전기복사 장치 및/또는 전 장치와 별도록 판매되거나 판 매되지 않는 그 부품(예, 스페어 부분 및/또는 대체가능한 기계적 요소) 내에 밀봉되어 존재할 수 있다. 더욱 통상적으로는, 본발명의 조성물은 상기 장치 및 기타 부품과 별도로 장치 내에 사용되는 소모품으로서 판매된다. 이들 장치에 사용가능한 소모품은 액체 및/또는 고체일 수 있는 본발명의 토너 및/또는 현상액을 포함하는 카트리지를 포함할 수 있다. 카트리지는 밀봉된, 1회용 카트리지(미리-충전되고 한번 사용된) 또는 재충전가능한, 재활용가능 카트리지(사용자에 의해 비어있거나 및/또는 충전될 수 있고 리필을 위해 장치 제조자 또는 제 3자에게 보내질 수 있는)일 수 있다. 카트리지는 장치로부터 제거가능할 수 있고(전체적으로 또는 부분적으로); 특정한 장치 또는 일반적 장치에 꼭 들어맞도록 성형될 수 있고; 카트리지가 사용된 장치 내의 메카니즘의 다른 부분도 포함할 수 있다. 카트리지는 단일색상 토너(예 흑색)을 혼합하기 위한 단일 저장 격실을 포함할 수도 있고 부분 또는 완전 칼러 이미지를 인쇄할 수 있는 장치 내에 사용되기 위해 다수개의 저장 격실을 포함할 수도 있다. 그러므로 네 개의 격실을 갖는 카트리지는 세가지 색상의 삼원색 및 흑색을 혼합할 수 있다. 덜 통상적으로, 세 개의 격실을 갖는 카트리지는 흑색이 삼원색의 세 색상의 혼합에 의해 형성되는 경우 충분할 수 있다.

본발명의 또다른 양상은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 얻어질 수 있는 조성물의, 전기복사 장치의 제조에 있어 상기 장치에 대한 부품 및/또는 상기 장치에 사용되는 소모품으로서의 용도를 제공한다.

본발명의 토너는 바람직하게는 바인더로서 수지를 포함한다. 수지 및 폴리머라는 용어는 본 명세서에서 혼용하여 사용되는데 이들 사이에 기술적 차이가 없 기 때문이다. 토너 조성물에 임의로 부가될 수 있는 기타 성분은 다음의 것들 및 이들의 적절한 혼합물을 하나 이상 포함한다: 착색제, 자기(magnetic) 첨가제, 전하 조절제, 왁스 및/또는 토너의 유동, 전하, 융합 및/또는 전사 특성을 개선하기 위한 첨가제, 및/또는 토너가 사용된 장치(예, 이미지 드럼)의 청소를 돕는 첨가제.

본명세서에서 사용된 히드록시 관능화된 수지에 부가하여 토너 수지는 토너 조성물의 제조에 사용되기에 적합한 기타 어떠한 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 바람직하게는 토너 수지는 다음 중 하나 이상을 포함한다: 스티렌 및/또는 치환된 스티렌 폴리머,(호모폴리머[예를 들면 폴리스티렌] 및/또는 코폴리머[예를 들면 스티렌-부타디엔 코폴리머 및/또는 스티렌 아크릴 코폴리머{예, 스티렌-부틸 메타크릴레이트 코폴리머 및/또는 스트렌-부틸 아크릴레이트 및 히드록시 아크릴레이트 또는 히드록시 메타크릴레이트와 같은 기타 아크릴 모노머로부터 제조된 폴리머}]와 같은); 폴리에스테르(특히 알콕시화된 비스-페놀 주성분 폴리에스테르 수지[예를 들면 미국 특허 제 5,143, 809 호에 기술된 것]), 폴리비닐 아세테이트, 폴리알켄, 폴리(비닐 클로라이드), 폴리우레탄, 폴리아미드, 실리콘, 에폭시 수지 및 페놀 수지. 토너 수지는 임의로 가교-결합될 수 있다(예를 들면, 요구되는 용융 유동성을 제공하기 위해). 그러므로 다-관능 모노머가 토너 수지에 부가되어(예 중합 도중) 가교-결합된 폴리머 입자를 제조할 수 있다(예를 들면, 디 또는 트리-관능 아크릴레이트 또는 메타크릴레이트 및/또는 디비닐벤젠과 같은 모노머가 스티렌-아크릴 코폴리머에 부가될 수 있다). 사슬 전달제는 토너 수지에 부가되어 분자량을 감소시킬 수 있다(예를 들면 티올은 스티렌-아크릴 수지에 부가될 수 있다). 토너 수지는 또한 폴리머 화학자에게 널리 공지된 기타 통상적 방법에 의해 변조되어(예를 들면 중합 이전, 도중, 및/또는 이후 중 어떠한 적절한 때라도) 특히 요구되는 특성을 달성할 수 있다. 전기한 수지 및 토너에 효과적으로 사용되는 기타 수지의 추가적인 실시예는 R.M.Shafert에 의한 책 "전자사진기술"(Focal 출판사) 및 다음의 특허 또는 특허출원에서 주어진다:GB 2,090,008, US 4,206,064 및 US 4,407,924. 토너 수지는 사용된 임의의 착색제와 혼화될 수 있어서 수지 내에서 제제화하기 쉽고, 선명하고, 지속적이고 밝은 복사 이미지를 생성하는 것이 특히 바람직하다. 바람직하게는, 수지는 약 120℃ - 약 180℃ 사이, 더욱 바람직하게는 약 140℃ - 약 180℃인 용융점을 갖는다. 그렇지만 어떤 수지(예를 들면 착색된 토너에 사용되는 수지들)는 더 낮은 용융점을 가질 수 있다.

본명세서에 사용된 착색제라는 용어는 염료(부가된 매체에 실질적으로 가용성) 및 안료(부가되는 매체에 실질적으로 불가용성) 모두를 포함한다. 착색제는 예를 들면 사람 눈에 가시적인 전자기 스펙트럼 영역에서의 빛의 감쇄, 흡수, 반사 및/또는 산란과 같은 어떠한 매카니즘에 의해 매체에 색을 부여하는 어떠한 물질을 포함한다. 본명세서에서 사용된 착색제는 흑색, 백색, 회색 뿐만 아니라 적색, 녹색, 청색과 같은 색상도 포함한다. 예를 들면 색상은 화학적 공정(예, 흡수, 재-복사, 인광(phosphoresce), 형광), 물리적 공정(입사 광선 파장에 대해 크기가 비슷한 입자에 의한 빛의 산란) 및/또는 기타 공정에 의해 발생할 수 있다. 본명세서에서 착색제 및 색상이라는 용어는 문맥상 다르게 표시된 경우를 제외하고는 사 람 눈에 비-가시적인 전자기 스펙트럼 영역에서(적외선 또는 자외선) 효과를 갖는 물질을 포함하고 보안적 응용에서 임의로 비가시적 마커(예 화폐 및 보안 마킹)와 같은 전기복사 영역에서의 응용성을 가질 수 있다.

착색제는 적절한 경우[예, 단계 'a)'의 안료 입자 내에서] 염료(부가되는 매체에 가용성) 및/또는 안료(부가되는 매체에 불가용성)를 포함할 수 있다. 염료는 한 종류의 용매(예, 물)에는 분산가능하지만 다른 용매(토너 입자의 융합에 과한 수지)에는 가용성인 분산가능한 염료를 포함할 수 있다. 토너용으로 염료 또는 안료는 서로 다른 장점을 가지고 사용될 수 있다. 토너 내에 색상을 부여하기 위해 안료보다 염료를 사용하는 장점은 다음의 어느 것을 포함한다: 필요한 염료의 양이 적다; 마찰전하 효율에 부정적 영향을 미칠 가능성이 적다; 더욱 밝은 색상은 더 나은 색상 혼합 및 넓은 색상 범위를 유도하면서 얻어질 수 있다; 염료의 대표적 흡수/반사 스펙트럼이 뽀족하고 좁은 피크를 포함한다; 생성된 이미지가 덜 거칠다; 토너의 융점 및/또는 점도가 더 낮아질 수 있다; 염료가 화학적으로 변조되어 토너의 특성을 변경시킬 수 있다; 및 염료는 쉽게 정화될 수 있다. 토너 내에 색상을 부여하기 위해 염료보다 안료를 사용하는 장점은 다음의 어느 것을 포함한다: 이미지 내에서의 번짐(bleeding) 또는 흐려짐(blooming)의 문제가 거이 없다; 광선 및 용매 견뢰도(fastness)가 향상된다; 열 안정성이 높아진다; 특히 100 nm 미만의 직경의 입자에 대한 흡광 계수가 높다; 및 화학적 불활성도가 더 크다. 본발명의 방법의 장점 중 하나는 염료 및 안료 모두를 포함하는 토너 입자가 두 착색제의 장점을 모두 가지면서 용이하게 제조될 수 있다는 것이다. 택일적으로 더 많은 다양 한 종류의 착색제가 본발명의 방법에 사용될 수 있기 때문에 선택된 특이적 착색제는 특정 용도의 토너의 특성을 더욱 정확하게 최적화시키도록 선택될 수 있다.

바람직하게는, 토너는 안료와 같은 적절한 착색제를 포함하는데, 예를 들면 토너가 흑색(흑백 이미지 생성을 위해)인 경우 적절한 착색제는 카본 블랙을 포함할 수 있다. 착색된 토너(예를 들면 칼러 복사 및 칼러 레이저 프린터에 사용되는)는 삼색 세트의 토너를 포함할 수 있는데, 삼색 토너 세트의 각 토너는 바람직하게는 토너 수지 및 각각의 청색 착색제, 적색 착색제 및 노란색 착색제를 포함한다. 칼러 토너에 대한 통상의 착색제는 예를 들면 US 5,102,764; US 5,032,483 및 EP 0,159,166에 기술되어 있다. 토너 조성물에 사용되기에 적절한 기타 착색제는 다음의 것들 중 하나 이상 및 이들의 적절한 혼합물로부터 선택될 수 있다: 페라이트, 자철광, 금속화된 프탈로시아닌(예, 구리 또는 니켈 프탈로시아닌, Pc로도 알려져있고 청색임), 퀴나크리돈, 페릴렌, 벤지딘, 니그로신, 아닐린, 퀴놀린, 안트라퀴논, 아조 분산 염료(예, 아조 피리돈, AP로서도 알려짐, 노란색임), 벤조디후라논(BDF로도 공지됨, 예를 들면 적색), 금속화된 진홍색 안료; 수불용성 또는 가용성 염기성 염료(특히 수가용성 트리페닐메탄 염료);크산텐; 모노아조 및/또는 디아조 안료; 디아릴리드; 벤지미다졸론; 이솔인돌린; 이소인돌리논; 및 이들의 혼합물. 토너 조성물은 조성물 중량의 20%까지, 바람직하게는 약 0.1% - 약 10%, 더욱 바람직하게는 약 0.5% - 약 10% 및 가장 바람직하게는 약 1% - 약 8%의 착색제를 포함할 수 있다.

토너 조성물에 사용되는 착색는 일반적으로 우수한 열 및 광선 견뢰도와 함 께 적용되는 기판에서 낮은 번짐 특성을 갖는다. 바람직하게는 착색제는 염색면에서 강하고, 사용하기 간편하고 명암 범위를 확장하여 유도체의 넓은 범위를 사용가능하다. 더욱 바람직하게는 착색제는 제제화에서 만나게 되는 처리 조건에서 안정하고, 기판에 적용될 때 우수한 안정성 및 견뢰도를 나타내고 칼러 공간에서 적은 수의 착색제로부터 넓고 유용한 명암 범위를 제공하는 특성이 있다. 일반적으로 착색제는 안료를 포함하지만, 착색제는 또는 염료, 바람직하게는 현탁된 염료 또는 용매-가용성 염료를 포함할 수 있다.

착색제는 임의로 착색제와 혼합된 자기 첨가제(예, 페라이트 및/또는 자철광)을 포함할 수 있고, 이 경우 착색제는 바람직하게는 토너 조성물의 중량의 5 - 70%, 더욱 바람직하게는 10 - 50%로 존재한다. 카본 블랙과 자철광의 혼합물은 상업적으로 이용가능하고 약 1 - 15%를 포함하는 것이 바람직하고, 특히 카본 블랙 및 자철광의 중량에 기초하여 2 - 6% 카본 블랙을 함유하는 것이 바람직하다.

자기 첨가제를 포함하는 토너는 자기 잉크 문자 인식(MICR)과 같은 방법에 사용되는 항목을 인쇄하는데 유용할 수 있다. MICR은 다량의 인쇄된 데이터(예를 들면 수표)를 기계로 처리하는데 사용된다. 자성인 본발명의 화학적으로 생산된 토너는 MICR에 특히 유용한데 제어된 입자 크기가 인쇄된 이미지를 더욱 선명하게 하고 기계가 원래 이미지를 읽는데 실패하거나 잘못 검출하는 경향을 줄이기 때문이다. 그러므로 본발명의 MICR 토너는 높은 용량의 응용에서 에러율을 줄인다. 어떤 용도에서는(예, 수표) 보안이 또한 중요할 수 있다. 자성 토너를 사용하여 인쇄된 항목의 자기적 특성은 사용자에 의해 쉽게 검출될 수 없다. 그러므로 불법 복사를 시도하는 사람은 종래의(비-자성) 토너를 사용할 것이고 원래의 자성 특성은 종래의 복사 방법에 의해 쉽게 복사될 수 없다. 그러므로 MICR은 원본과 불법 복사본을 식별하는데에도 사용될 수 있다.

착색된 토너는 시트 또는 필름 재료, 특히 종이 및 슬라이드(예를 들면 오버헤드 슬라이드로 사용되는 폴리에스테르 및 아세테이트와 같은 플라스틱으로부터 제조된 것) 상에 칼러 이미지를 생성하는 칼러 전기복사에서 사용된다. 특히 유용한 칼러 토너는 밝고 강한 색상을 나타내는 것이고 우수한 견뢰도 특성을 가진 이미지를 생성하며 이들은 특히 종이 상에 레이저 인쇄하는데 특히 유용하다.

토너조성물이 정전기적 전하(마찰전하)를 용이하게 보유하는 입자를 함유하여 드럼상에 잠상이 쉽게 이끌려서 잠상이 현상될 수 있는 것이 바람직함을 알 수 있다. 쉽게 마찰전하를 갖는 토너는 잔류하는 토너가 이미지 드럼으로부터(예를 들면 정전기적 반발력에 의해) 빠르고 더욱 완벽하게 제거되는 것을 촉진하는 부가적인 장점 또한 갖는다. 이는 이미지 품질을 향상시킬 수 있고(이전의 복사물로부터 흔적(ghost) 이미지를 감소시킴으로써) 복사 사이의 순환 시간을 감소시킬 수 있어서 복사 속도를 증가시킨다.

특정한 전하 조절제(이후 CCAs로 언급함)를 토너 조성물에 부가하면 토너 내의 마찰전하의 생성 및 안정성을 돕는다는 것을 발견되었다. CCAs의 사용은 또한 잠상이 종이로 전사될 때 향상된 이미지 품질을 유도할 수 있다. CCAs 의 작용 매카니즘은 불명확하지만, 업계에서는 CCAs로서 향상된 능력을 갖는 화합물을 계속 연구하고 있다. 이상적인 CCAs에서 바람직한 특성; CCAs가 부가되는 토너 조성물; 및/또는 이들이 생성하는 하드 카피는 당업계의 숙련자에게 널리 공지되어 있다. 이러한 특성은 다음 중 어느 것 또는 모두를 포함할 수 있다: 더 큰 마찰전하를 안정화시키는 능력; 향상된 마찰전하 분포 및/또는 개개의 토너 입자 내 및/또는 토너 조성물 내의 토너 입자 집단의 전하의 균일성; 감소된 비용, 감소된 독성 또는 비-독성, 사용 조건에서의 더 커진 안정성, 토너 내의 결합 수지와의 우수한 혼화성, 향상된 이미지 해상도, 향상된 이미지 생성 속도, 하드 카피 내 인쇄 번짐 감소 및/또는 향상된 착색제 특성.

CCAs는 착색되거나 실질적으로 무색일 수 있다. 착색된 CCAs는 CCAs가 사용되는 기판에 따라서 예를 들면 염료 또는 안료로서 토너 내의 착색제로서의 유용성을 가진다. 무색의 CCAs는 비-흑색 토너(약한 명암을 가진 칼러에 대한 것과 같이)에서 특히 유용한데 무색 CCAs를 부가하는 것은 CCAs가 부가되는 토너의 색상을 실질적으로 변경시키지 않는다.

CCA는 양 정전기적 전하(양전하) 및/또는 음 정전기적 전하(음 전하)를 안정화시킬 수 있다. 바람직한 양 전하 CCAs는 아민 유도체, 더욱 바람직하게는 알콕시화된 아민 및/또는 세틸 피리디늄 클로라이드 또는 브로마이드 같은 사차 암모늄 화합물을 포함한다. 바람직한 음전하 CCAs는 바람직하게는 예를 들면 비스 아조 아릴 부분같은 아릴 부분을 포함하는 금속 착염 또는 염, 더욱 바람직하게는 히드록시나프토익산 및/또는 나프테닉산의 2:1 금속 착염 또는 염을 포함한다. Zn 또는 Cr의 착염은 또한 효과적인 무색 음전하 CCAs일 수 있다(예, 디 터트-부틸 살리실레이트 착염). CCAs는 적절한 전자 부여 염료(예, 니그로신)을 또한 포함할 수 있다.

CCA에 대한 치환체는 CCA 및, CCA와 함께 제제화되는 토너 수지의 혼화성을 향상시키도록 선택될 수 있다. 그러므로, 치환체의 크기 및 길이는 수지와의 물리적 얽힘 또는 상호 위치를 최적화하도록 선택될 수 있거나 수지와의 화학적 반응할 수 있는 반응성 물질을 함유할 수 있다.

토너 내의 CCA의 양은 바람직하게는 토너 중량의 최소한 약 0.1%, 더욱 바람직하게는 최소한 약 0.5% 및 가장 바람직하게는 최소한 약 1%이다. 토너 내의 CCA의 양은 소망스럽게는 토너 중량의 약 12%까지, 바람직하게는 약 10%까지, 더욱 바람직하게는 약 5%까지 특히 약 3%까지이다. 바람직하게는 토너는 입자 유동을 조절하기 위하여 다음 중의 하나 이상과 같은 적절한 시약을 함유한다: 알루미나, 실리카, 벤조구아닌-포름알데하이드 수지, 히드록시아파티트, 플루로수지, 아크릴 폴리머 비드, 티타니아 및/또는 이들의 적절한 혼합물.

여기서 열거한 성분 중 하나 이상은 하나 이상의 기능을 위해 본발명의 토너 조성물에 부가될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면 자철광은 착색제 및 자성 물질 모두로서의 역할을 할 수 있다.

본발명은 다음의 비-제한적 실시예에 의해 보다 상세히 예시되는데, 양에 대한 모든 언급(w/w 같은)은 반대적인 표시가 없는한 성분이 부가되는 조성물의 총 중량에 대한 성분의 중량에 대한 퍼센트이다.

실시예 1

(a) 수성 안료 분산액

수 내 Heliogen Blue L7080(청색 안료 15:3, BASF)의 분산액(27.3% 고체)이 Eiger 비드 밀, 및 분산제 Akypo RLM100(안료의 10 w/w%, Kao corporation으로부터 상업적으로 이용가능) 및 Solsperse 27000(안료의 10w/w%)을 사용하여, 상기 실시예 1a)에서 제조된 분산액과 유사한 방법으로 제조되었다.

(b) 라텍스

히드록시 관능 폴리머 라텍스가 에멀젼 중합에 의해 제조되었는데, 이 폴리머는 스티렌(82.5%), 아크릴 모노머(15.2%) 및 2-히드록시에틸 메타크릴레이트(2.5%)로부터 제조되었다. 암모늄 퍼설페이트(모노머의 0.5 w/w%)가 개시제로서 사용되었고 티올 사슬 전달제(2.5%)의 혼합물이 사용되었다. 중합에서 사용된 계면활성제는 Akypo RLM100(모노머의 3 w/w%)였다. 라텍스는 40%의 고체 수준을 가졌다. 폴리머의 Tg는 61℃였고, 폴리스티렌 표준에 대한 GPC 분석은 Mn이 7,500, Mw가 23,700으로 결정되었다.

(c1) 분산액의 혼합

라텍스(677g), 안료 분산액(52.2g) 및 물(1050g)을 교반된 탱크 내에서 혼합시키고 57℃까지 가열시켰다. 교반 속도는 550 rpm이었다. 혼합물을 이후 연동 펌프를 사용하여 탱크로부터, 10,000rpm에서 작동하는 Ultra Turrax T50 고전단 혼합기가 장착된 유동 셀을 통하여 펌프시키고, 다시 교반된 탱크내로 펌프시켰다.

(c2) 결합의 유도

순환 도중 황산(120g)의 2% 용액을 12분에 걸쳐 고 전단 헤드 근처에 부가시 켰다. 결합된 혼합물의 최종 pH는 2.1이었다. 추가적인 3분의 순환 후, 고전단 혼합을 중단하고 유동 셀 내에 존재하는 결합된 물질을 교반된 탱크 내로 펌프시켰다.

(c3) 덩어리 성장

단계(c2)의 탱크 내의 혼합물의 온도는 66℃까지 상승되었고, 혼합물을 한 시간동안 교반되었다. pH를 이후 수 내 1% 수산화 나트륨 용액의 부가에 의해 7.9로 조절하고, 혼합물을 추가적인 5분동안 교반시켰다.

(d) 융합

단계(c3)의 혼합물의 온도를 92℃까지 상승시키고 2시간 동안 유지시키고, 실온으로 냉각시켰다. 소듐 도데실벤젠설포네이트(토너의 2 w/w%, 수내 10% 용액으로서 부가됨)를 이후 작은 샘플에 부가시켰다. 혼합물을 110℃에서 가압하에서 2시간동안 가열시키고 샘플을 연속적으로 교반시켰다. 결과적인 청색 토너 입자는 매끄럽지만 비-구형인 외관을 가졌다. 쿨터 카운터 분석 결과 평균 부피 입자 크기가 7.2㎛, GSD가 1.34였다. 분리된 샘플을 상기와 같이 2% 도데실벤젠설포네이트와 혼합시켰고 가압하에서 120℃에서 30분동안 융합시켰다. 결과적인 토너는 구형 모양이었다. 쿨터 카운터 분석결과 평균 부피 입자 크기가 7.0㎛, GSD가 1.30이었다.

실시예 2

(a) 수성 안료 분산액

수 내 Monolite Rubine 3B(안료 적색 122, Zeneca)의 분산액(24.6% 고체)가 상기 실시예 1a)와 유사한 방법으로 Eiger 비드 밀, 분산제 Akypo RLM100(안료의 10w/w%) 및 Solsperse 27000(안료의 10 w/w%)을 사용하여 제조되었다.

(b) 라텍스

라텍스는 실시예 1에서 사용된 것과 동일하였다.

(c1) 분산액의 혼합

라텍스(451g), 안료 분산액(38.6g) 및 물(1310g)을 교반된 탱크 내에서 혼합시키고 66℃까지 가열시켰다. 교반 속도는 510 rpm이었다. 혼합물을 이후 연동 펌프를 사용하여 탱크로부터, 10,000rpm에서 작동하는 Ultra Turrax T50 고전단 혼합기가 장착된 유동 셀을 통하여 펌프시키고, 다시 교반된 탱크내로 펌프시켰다.

(c2) 결합의 유도

순환 도중 황산(85g)의 2% 용액을 10분에 걸쳐 교반된 탱크 내로 부가시켰다. 결합된 혼합물의 최종 pH는 2.1이었다. 추가적인 3분의 순환 후, 고전단 혼합을 중단하고 유동 셀 내에 존재하는 결합된 물질을 교반된 탱크 내로 펌프시켰다.

(c3) 덩어리 성장

단계(c2)의 탱크 내의 혼합물의 온도는 66℃까지 상승되었고, 혼합물을 한 시간동안 교반되었다. pH를 이후 수 내 1% 수산화 나트륨 용액의 부가에 의해 7.7로 조절되었다.

(d) 융합

단계(c3)의 혼합물의 온도를 92℃까지 상승시키고 2시간 동안 유지시키고, 실온으로 냉각시켰다. 소듐 도데실벤젠설포네이트(토너의 2 w/w%, 수내 10% 용액으로서 부가됨)를 이후 작은 샘플에 부가시켰다. 혼합물을 120℃에서 가압하에서 30분동안 가열시키고 샘플을 연속적으로 교반시켰다. 결과적인 적색 토너 입자는 매끄럽지만 비-구형인 외관을 가졌다. 쿨터 가운터 분석 결과 평균 부피 입자 크기가 8.6㎛, GSD가 1.22였다.

실시예 3

(a) 수성 안료 분산액

수 내 Pigment Yellow 3G(안료 노란색 17은 Tennants로부터 상업적으로 이용가능)의 분산액(25.7% 고체)이 상기 실시예 1a)와 유사한 방법으로 Eiger 비드 밀, 분산제 Akypo RLM100(안료의 10w/w%) 및 Solsperse 27000(안료의 10 w/w%)을 사용하여 제조되었다.

(b) 라텍스

라텍스는 실시예 1 및 2에서 사용된 것과 동일하였다.

(c1) 분산액의 혼합

라텍스(890g), 안료 분산액(73g) 및 물(1386g)을 교반된 탱크 내에서 혼합시키고 66℃까지 가열시켰다.

(c2) 결합의 유도

혼합물을 이후 연동 펌프를 사용하여 탱크로부터, 10,000rpm에서 작동하는 Ultra Turrax T50 고전단 혼합기가 장착된 유동 셀을 통하여 펌프시키고, 별도의 교반된 탱크내로 펌프시켰다. 동시에,황산(150g)의 2% 용액을 3.5분에 걸쳐 고 전단 헤드 근처의 유동 셀 내로 주입시키고, 라텍스 및 안료 혼합물을 혼합시켰다.

(c3) 덩어리 성장

단계(c2)의 탱크 내의 혼합물의 온도을 66℃에서 1시간동안 교반하고, 이후 소듐 도데실벤젠설포네이트(토너의 5 w/w%, 수내 10% 용액으로서 부가됨)를 부가시켰다.

(d) 융합

온도를 대략 100℃까지 상승시키고 6시간 동안 유지시키고, 실온으로 냉각시켰다. 결과적인 노란색 토너 입자는 매끄럽지만 비-구형인 외관을 가졌다. 쿨터 카운터 분석 결과 평균 부피 입자 크기가 6.4㎛, GSD가 1.25였다.

실시예 4

(a) 수성 안료 분산액

수 내 Heliogen Blue L7080(청색 안료 15:3, BASF)의 분산액(24.2% 고체)이 Eiger 비드 밀, 및 분산제 Akypo RLM100(안료의 10 w/w%) 및 Solsperse 27000(안료의 10w/w%)을 사용하여, 상기 실시예 1a)에서 제조된 분산액과 유사한 방법으로 제조되었다.

(b) 라텍스

라텍스는 실시예 1, 2 및 3에서 사용된 것과 동일하였다.

(c1) 분산액의 혼합

라텍스(891g), 안료 분산액(77.5g) 및 물(1382g)을 교반된 탱크 내에서 혼합시키고 62℃까지 가열시켰다.

(c2) 결합의 유도

혼합물을 이후 연동 펌프를 사용하여 탱크로부터, 10,000rpm에서 작동하는 Ultra Turrax T50 고전단 혼합기가 장착된 유동 셀을 통하여 펌프시키고, 별도의 교반된 탱크내로 펌프시켰다. 동시에,황산(150g)의 2% 용액을 3.5분에 걸쳐 고전단 헤드 근처의 유동 셀 내로 주입시키고, 라텍스 및 안료 혼합물과 혼합시켰다.

(c3) 덩어리 성장

결합된 혼합물을 550rpm에서 교반시키고, 온도를 68℃까지 상승시켰다. 한 시간후 pH는 수산화 나트륨 용액의 부가에 의해 9로 상승되었다.

(d) 융합

단계 (c3)의 혼합물의 온도를 100℃까지 상승시키고 4시간 동안 교반시켰다. 분산액을 이후 냉각시키고 교반된 가압 용기 내로 옮기고 온도를 120℃로 상승시켰다. 분산액을 이 온도에서 1시간 교반시킨 후, 실온으로 냉각시켰다. 30분 후 결과적인 청색 토너 입자는 매끄럽지만 불규칙한 외관을 가졌다. 쿨터 카운터 분석 결과 평균 부피 입자 크기가 7.4㎛, GSD가 1.25였다. 한 시간 후 토너 입자는 거의 구형이었고, 평균 부피 입자 크기가 7.4㎛, GSD가 1.26이었다.

Claims (12)

1. (a) 제 1 유체 중 안정화된 제 1 입자를 포함하는 제 1 분산액을 제조하는 단계;

   (b) 제 2 입자를 형성하는 하이드록시 관능화된 중합체의 일부를 형성하여 상기 제 2 입자의 표면에 직접 결합된 하이드록시기를 포함하는, 중합체 입자이고 하이드록시 관능화된 중합체를 포함하는 제 2 입자를 포함하는 제 2 분산액으로서, 상기 제 2 입자는 산성 극성기 또는 염기성 극성기를 포함하지 않고, 유체 내에서 안정화되며 상기 제 1 유체와 혼화되는, 제 2 분산액을 제조하는 단계;

   (c) 상기 제 1 분산액과 상기 제 2 분산액을 혼합하는 단계;

   (d) 분산된 입자 간의 결합을 유도하여 덩어리 (cluster) 를 형성하는 단계; 및

   (e) 상기 덩어리를 가열하여 용융시킴으로써 상기 덩어리 내의 상기 입자를 결합시키는 단계

   를 포함하는 미립자 조성물의 제조 방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제 1 입자가 안료 입자인 것을 특징으로 하는 미립자 조성물의 제조 방법.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 단계 (e)가 상기 입자들이 유체에 분산되는 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 미립자 조성물의 제조 방법.
4. 제1항 또는 제2항의 방법을 포함하는, 전기복사적으로 유효한 토너 또는 현상액 조성물의 제조 방법.
5. 제4항의 방법에 의해 제조된 전기복사적으로 유효한 토너 또는 현상액 조성물.
6. 제1항 또는 제2항의 방법으로 제조된 입자를 포함하는 전기복사적 토너 조성물로서, 토너 입자의 80%가 2 - 20㎛ 범위의 직경을 갖는 전기복사적 토너 조성물.
7. 제5항의 전기복사적 토너 조성물 및 전기복사적으로 유효한 불활성 담체 또는 희석제를 함유한 현상액 조성물.
8. 제5항의 조성물을 포함하는 전기복사 장치, 상기 장치에 사용되는 부품 또는 상기 장치에 사용가능한 소모품.
9. 삭제
10. (a) 안료 입자를 포함하는 제 1 수성 분산액을 제조하는 단계;

    (b) 산성 극성기 또는 염기성 극성기를 포함하지 않고, 하이드록시 관능기를 포함하는 중합체 입자를 포함하는 제 2 수성 분산액을 제조하는 단계;

    (c) 상기 제 1 수성 분산액 및 상기 제 2 수성 분산액을 혼합하여, 결합이 비존재하는 균일한 혼합물을 얻는 단계;

    (d) 상기 입자의 결합을 유도하여 덩어리를 형성하는 단계;

    (e) 분산된 매트릭스의 느슨하게 결합된 덩어리로 상기 덩어리의 성장을 유도하는 단계;

    (f) 상기 단계 (e)로부터 얻은 혼합물을 상기 혼합물의 구성 요소인 하이드록시 관능 중합체의 유리전이 온도 이상의 온도로 가열하여, 내부적으로 응집된 입자의 착색된 토너를 형성하는 단계; 및

    (g) 상기 단계 (f)로부터 얻은 착색된 미립자 토너를 회수한 후, 선택적으로 세척, 건조 또는 기타 적합한 성분과 블렌딩시켜, 착색된 토너 조성물을 제조하는 단계

    를 포함하는 착색된 토너 조성물의 제조 방법.
11. 삭제
12. 삭제