KR100636157B1

KR100636157B1 - 음대전 코팅된 전자사진용 토너 입자, 이를 포함하는 토너조성물 및 이의 제조 방법

Info

Publication number: KR100636157B1
Application number: KR1020040061944A
Authority: KR
Inventors: 무드라이로날드제이.; 퀴안줄리에와이.; 베이커제임스에이.
Original assignee: 삼성전자주식회사
Priority date: 2004-05-07
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2006-10-19
Also published as: KR20050107273A; US7183030B2; EP1594011A2; US20050250029A1; EP1594011A3; CN1694002A; JP2005321808A

Abstract

폴리머 바인더 입자와 코팅 재료를 포함하는 음대전 코팅된 음대전 토너 입자가 제공된다. 상기 코팅 재료는 폴리머 바인더 입자의 외부 표면에 코팅된 하나 이상의 시각개선첨가제를 포함한다. 상기 입자들을 포함하는 전자사진용 토너 조성물, 특히 자기 보조(magnetically assisted) 충격 코팅 공정으로 상기 입자들을 제조하는 방법도 제공된다.

Description

음대전 코팅된 전자사진용 토너 입자, 이를 포함하는 토너 조성물 및 이의 제조 방법{Negatively charged coated electrographic toner particles, toner composition comprising the same, and method for preparing the same}

본 발명은 전자사진용 토너 입자, 이를 포함하는 토너 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 본 발명은 시각개선첨가제를 포함하는 코팅을 가진 음대전(negatively charged) 토너 입자, 이를 포함하는 토너 조성물 및 이의 제조 방법에 관한 것이다.

토너 조성물은 전자사진 인쇄 공정 및 정전 인쇄(electrostatic printing) 공정(통칭하여 전기기록공정(electrographic process)이라 함)에 사용되어 각각 감광 요소 또는 유전 요소의 표면에 정전 화상을 형성한다. 이러한 토너 조성물은 바인더 요소, 시각개선첨가제 및 흔히 전하조절첨가제 또는 전하디렉터를 포함한다. 종래의 토너 제조 공정에서는 폴리머 바인더가 생성되어 시각개선첨가제 및 기타 임의의 성분들과 균질하게 혼합된다.

몇몇 제조 기법에서는 입자들은 별도의 코팅이 제공된다. 이러한 코팅된 입자들은 예를 들면 촉매, 제약 및 화장품 산업에서 알려져 있다.

미국특허 제 6,037,019호는 지지체에 분말을 접착시키는 방법을 개시하고 있다. 상기 방법은 a) 감쇠진동 자기장(oscillating magnetic field)을 제공하는 단계, b) 상기 자기장에 코팅 재료, 지지체 및 적어도 코팅 재료의 유동상을 형성하여 상기 지지체에 코팅재료를 부착하고(affix), 코팅 재료가 상기 지지체의 표면에 접착하도록 하기에 충분한 힘을 제공하는 수단을 연속해서 도입하는 단계를 포함한다.

액체를 입자상 지지체에 접착시키는 방법은 미국특허 제 5,962,082호에 개시되어 있다. 상기 방법은 a) 챔버내에 감쇠진동 자기장을 만들어낼 수 있는 장치를 제공하는 단계, b) 상기 감쇠진동 자기장을 활성이도록 하면서 상기 장치의 챔버내에 입자상 자성 재료를 제공하는 단계, c) 감쇠진동 자기장내의 챔버에 액체 코팅 재료와 상기 액체로 코팅될 입자상 지지체를 넣는 단계, d) 상기 자기장이 적어도 상기 입자상 자성 재료의 유동상을 형성하고, 상기 액체 코팅 재료가 입자상 지지체의 표면을 코팅하는 단계, 및 e) 선택적으로 코팅된 입자상 지지체를 연속적으로 수집하는 단계를 포함한다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 자기 보조(magnetically assisted) 음대전 코팅된 토너 입자, 그를 포함한 토너 조성물 및 그 제조 방법을 제공하는 것이다.

본 발명은 폴리머 바인더 입자 및 하나 이상의 시각개선첨가제를 포함한 코 팅 재료를 포함하는 음대전 코팅된 토너 입자를 제공하며, 여기서 코팅 재료는 폴리머 바인더 입자의 외부 표면에 코팅된다.

본 발명의 한가지 태양에서 음대전 토너 입자는 코팅 재료와 폴리머 바인더 입자의 블렌드를 제공함으로써 제조되며, 여기서 코팅 재료는 시각개선첨가제를 포함하고, 상기 블렌드는 자성 요소를 포함한다. 상기 블렌드는 시간에 따라 방향이 달라지는 자기장에 노출되어 자기장중 자성 요소의 움직임이, 코팅 재료가 폴리머 바인더 입자 표면에 접착되도록 하기에 충분한 힘을 제공하여, 음대전 코팅된 토너 입자를 형성하도록 한다. 바람직하게는 코팅 재료와 폴리머 바인더 입자의 블렌드는 유동화된다.

본원에 기재된 토너 입자는 시각개선첨가제가 토너 입자 표면에 위치한다는 점에서 독특한 배치를 가진다. 상기 배치는 시각개선첨가제가 폴리머 바인더 재료와 균질하게 혼합되어 있는 종래의 토너 배치와는 현저히 다르다. 상기 독특한 배치는 독특한 보호 요소를 제공하는데 중요한 이점을 제공하여, 토너의 최종 사용시에 토너의 기능에 기여하지 않는(또는 심지어는 불리한 영향을 미치는) 성분들을 첨가하지 않아도 토너 입자의 폴리머 바인더 성분이 습도, 화학적 민감성 및 광 민감성과 같은 불리한 환경적 상태로부터 보호될 수 있게 한다. 또한 이러한 폴리머 바인더의 외부 코팅은 특별하게 슬립제 또는 기타 이러한 재료들을 첨가하지 않고서도 바람직한 입자간 응집 방지 기능 또는 기타 상호작용 방지 기능을 제공할 수 있다. 바인더 입자의 표면에 시각개선첨가제가 위치하면 색포화도가 더 좋아져 종래의 토너와 비교했을 때 토너 입자에 시각개선첨가제의 총량을 증가시키지 않고서 도 우수한 광학밀도를 제공할 수 있다. 놀랍게도 시각개선첨가제와 선택적인 기타 성분들이 바인더 입자의 표면에 위치하는 것은 화상형성 과정에서 최종 지지체에 토너 입자를 접착시키는데 불리한 영향을 미치지 않는다.

한가지 특히 바람직한 구현예에서 실질적으로 모든 시각개선첨가제는 토너 입자의 표면에 위치한다.

또다른 특히 바람직한 구현예에서 본 발명의 토너 입자는 하나 이상의 S 재료 부분과 하나 이상의 D 재료 부분을 포함하는 하나 이상의 양친매성 그래프트 공중합체를 포함하는 바인더로부터 제조된다. 이러한 양친매성 그래프트 코폴리머는, 코팅 재료로 폴리머 바인더 입자를 코팅하는 것을 특히 촉진할 수 있는 코폴리머의 독특한 기하학적 배열에 특별한 이점을 제공한다. 특히 바람직한 구현예에서 양친매성 그래프트 코폴리머의 S 부분은 비교적 낮은 T_g를 가지는 반면, D 부분은 S 부분보다 높은 T_g를 가진다. 이 구현예는 코팅 재료로 코팅하기가 매우 쉬운 표면을 가진 폴리머 바인더 입자를 제공하는 반면, 폴리머 바인더 입자의 총 T_g는 저장시 또는 사용시 토너 입자가 블로킹되거나 달라붙을 정도로 충분히 낮지는 않다.

놀랍게도, 선택된 폴리머 재료를 가진 바인더 입자를 포함하는 토너 입자는 내생의(generated inherently) 음의 토너 입자가 된다. 토너 입자는 내생의 음의 토너 입자로 되는 선택된 폴리머 배료를 포함하는 바인더 입자로부터 유리하게 제조될 수 있다. 특히 내생의 음의 토너 입자로 되는 폴리머 재료의 적당한 계열은 랜덤하게 배열된 폴리머이다. 또한 본원에 기재된 것처럼 선택된 양친매성 그래프 트 코폴리머로부터 제조된 바인더 입자는 내생의 양의 토너 입자가 되는 것이 또한 밝혀졌다. 다른 구현예에서, 내생의 음의 토너 입자가 되지 않는 토너 입자는 전체가 음대전 토너 입자로 되는 전하디렉터 또는 전하조절첨가제를 포함한 성분을 선택하여 음으로 될 수 있다.

본 발명의 음대전 코팅된 토너 입자는 바람직하게는 바인더 입자의 표면을 실질적으로 덮기에 충분한 시각개선첨가제를 코팅내에 포함한다. 더욱 바람직하게는 상기 입자는 바인더 입자 표면을 완전히 덮기에 충분한 시각개선첨가제를 코팅내에 포함한다. 사용되는 코팅 재료의 양은 코팅 재료의 첨가 및 코팅 두께에 의해 요구되는 바람직한 성질에 좌우된다. 바인더 입자 대 코팅 중량비는 약 100:1 내지 1:20, 더욱 바람직하게는 50:1 내지 1:1, 가장 바람직하게는 20:1 내지 5:1이다.

일반적으로 레이저 회절 입자 사이즈 측정법으로 결정한 토너 입자의 부피평균 입자 직경(D_v)은 바람직하게는 약 0.05 내지 약 50.0 미크론, 더욱 바람직하게는 약 3 내지 약 10미크론, 가장 바람직하게는 약 5 내지 약 7미크론이다. 바람직하게는 코팅 입자에 대한 바인더 입자의 직경비는 약 20보다 크다.

2가지 타입의 토너, 즉 습식 토너와 건식 토너가 널리 상업적으로 사용되고 있다. 본 발명의 토너 입자는 화상형성 공정에서 최종적으로 사용하기 위한 습식 또는 건식 토너 조성물에 사용될 수 있다. "건식"이란 용어는 건식 토너가 어느 액체 성분도 완전히 없다는 뜻이 아니라 토너 입자가 임의의 상당량의 용매, 예를 들면 통상적으로 10중량퍼센트 미만의 용매를 함유하지 않는다는 것을 의미하며(일반적으로 건식 토너라 함은 용매 함량면에서 꽤 실질적으로 건조하다는 것이다), 마찰대전 전하(triboelectric charge)를 수반할 수 있다는 것을 의미한다. 이것은 건식 토너 입자를 습식 토너 입자와 구별시킨다.

본 발명의 음대전 코팅된 토너 입자는 폴리머 바인더 입자 및 상기 폴리머 바인더 입자의 외부 표면에 코팅된 하나 이상의 시각개선첨가제를 포함하는 코팅 재료를 포함한다.

토너 조성물의 바인더는 전자사진공정 동안 및 그 후에 모두 바인더의 기능을 만족시킨다. 가공성 면에서 바인더의 특성은 마찰대전 및 전하보유 특성, 토너 입자의 흐름 및 정착 특성에 영향을 준다. 이러한 특성은 현상, 전사 및 정착동안에 우수한 성능을 달성하는데 중요하다. 화상이 최종 수용체상에 형성된 후 바인더의 특성(예를 들면 유리전이온도, 용융 점도, 분자량) 및 정착 조건(예를 들면 온도, 압력 및 정착기 배치)은 내구성(예를 들면 내블로킹성 및 내삭제성), 수용체에 대한 접착성, 광택 등에 영향을 미친다.

본원에 사용되는 것처럼, "코폴리머"란 용어는 올리고머와 폴리머 재료를 모두 포함하고, 2 이상의 모노머가 포함된 폴리머를 포함한다.

본원에 사용되는 것처럼, "모노머"란 용어는 하나 이상의 중합가능한 기를 가진 비교적 저분자량의 재료(예를 들면 약 500Dalton 미만의 분자량을 가짐)를 의미한다. "올리고머"는 2 이상의 모노머를 포함하고, 일반적으로 분자량이 약 500 내지 약 10,000 Dalton인 비교적 중간 크기의 분자를 의미한다. "폴리머"는 2 이 상의 모노머, 올리고머 및/또는 폴리머 성분으로부터 형성된 하위 구조를 포함하고, 분자량이 약 10,000Dalton을 넘는 비교적 큰 재료를 의미한다.

유리전이온도(T_g)는 (코)폴리머가 가열될 때 (코)폴리머 또는 그 일부가 경질의 유리질 재료에서 고무질 또는 점성의 재료로 변하는 온도를 의미하며, 이는 자유 부피가 극적으로 증가하는 것에 해당한다. (코)폴리머 또는 그 일부의 T_g는 고분자량 호모폴리머에 대한 기지의 T_g 값 및 하기 폭스 방정식을 사용하여 계산할 수 있다:

1/T_g=w₁/T_g ₁+w₂/T_g ₂+ .....+ w_i/T_gi

상기 식에서 각각의 w_n은 모노머 "n"의 중량분율이고, 각각의 T_gn은 윅스 등이 기재한 것처럼(Wicks, A.W., F.N. Jones & S.P. Pappas, Organic Coatings 1, John Wiley, NY, pp 54-55(1922)) 모노머 "n"의 고분자량 호모폴리머의 절대 유리전이온도(°K)이다.

본 발명을 실시하는 경우, 전체 코폴리머의 T_g 는 예를 들면 시차주사열량계를 사용하여 실험적으로 측정할 수 있지만, 바인더의 폴리머 또는 그 일부(그래프트 코폴리머의 D 또는 S 부분)에 대한 T_g 값은 상기한 폭스 방정식을 사용하여 측정할 수 있다.

S와 D 부분의 유리전이온도(T_g)는 넓은 범위에 걸쳐 달라질 수 있으며, 생성된 토너 입자의 생산성 및/또는 성능을 향상시키도록 독립적으로 선택될 수 있다. S와 D 부분의 T_g는 각 부분을 구성하는 모노머의 타입에 따라 크게 좌우될 것이다. 따라서 높은 T_g를 가진 코폴리머 재료를 제공하기 위해, 모노머가 사용될 코폴리머 부분의 타입(D 또는 S)에 따라 적당한 용해도 특성을 가진 하나 이상의 높은 T_g를 가진 모노머를 선택할 수 있다. 반대로, 낮은 T_g를 가진 코폴리머 재료를 제공하기 위해, 모노머가 사용될 부분의 타입에 적당한 용해도 특성을 가진 하나 이상의 낮은 T_g를 가진 모노머를 선택할 수 있다.

폴리머 바인더 입자 조성물의 일부로 사용되는 경우, 여러 적당한 토너 수지를, 본원에 기재된 것과 같은 코팅 재료로 코팅하기 위해 선택될 수 있다. 대표적인 수지의 예로는 폴리아미드류, 에폭시화물, 폴리우레탄류, 비닐수지류, 폴리카보네이트류, 폴리에스테르류 등 및 그 혼합물을 포함한다. 2 이상의 비닐 모노머의 호모폴리머 또는 코폴리머를 포함하는 임의의 적당한 비닐 수지를 선택할 수 있다. 이러한 비닐 모노머 유니트의 대표적인 예로는 스티렌; 비닐 나프탈렌; 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌, 이소부틸렌 등과 같은 에틸렌계 불포화 모노-올레핀류; 비닐 아세테이트, 비닐프로피오네이트, 비닐벤조에이트, 비닐 부티레이트 등과 같은 비닐 에스테르류; 부타디엔, 이소프렌 등과 같은 에틸렌계 불포화 디올레핀류; 메틸아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, n-부틸 아크릴레이트, 이소부틸 아크릴레이트, 도데실 아크릴레이트, n-옥틸 아크릴레이트, 페닐 아크릴레이트, 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트 등과 같은 불포화 모노카르복실산의 에스 테르; 아크릴로니트릴; 메타크릴로니트릴; 비닐 메틸 에테르, 비닐 이소부틸 에테르, 비닐 에틸 에테르 등과 같은 비닐 에테르; 비닐 메틸 케톤, 비닐 헥실 케톤, 메틸 이소프로페닐 케톤 등과 같은 비닐 케톤류; 및 그 혼합물을 들 수 있다. 또한 토너 수지로 하나 이상의 다른 수지, 바람직하게는 우수한 마찰대전 특성 및 물리적 열화에 대한 균일한 내성을 가진 기타 비닐 수지와 혼합된 다양한 비닐 수지를 선택할 수 있다. 또한 수지 개질된 페놀포름알데히드 수지, 오일 개질된 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지, 셀룰로스 수지, 폴리에테르 수지, 폴리에스테르 수지 및 그 혼합물과 같은 비-비닐형(non-vinyl type) 열가소성 수지를 사용할 수도 있다.

이러한 폴리머 바인더 입자는 다양한 제조 기법을 통하여 제조할 수 있다. 한가지 널리 사용되는 제조 방법은 성분들을 용융 혼합하고, 고체 블렌드를 분쇄하여 입자를 형성한 다음, 생성된 입자를 분급하여 원하지 않는 크기를 가진 미세하거나 더 큰 재료를 제거하는 것이다.

바람직하게는 폴리머 바인더 입자는 그래프트 양친매성 코폴리머를 포함한다. 폴리머 바인더 입자는 하나 이상의 S 재료 부분과 하나 이상의 D 재료 부분을 가진 하나 이상의 양친매성 코폴리머를 포함하는 폴리머 바인더를 포함한다.

본원에 사용되는 것처럼, "양친매성"이란 용어는 코폴리머를 제조하는데 사용되는 바람직한 액체 캐리어에서 구별되는 용해도 및 분산성을 가진 부분이 조합된 코폴리머이다. 바람직하게는 액체 캐리어("캐리어 액체"라고도 함)는 코폴리머의 적어도 한 부분(S 재료 또는 블록이라 함)이 캐리어에 의해 더 용매화되는 반 면, 코폴리머의 적어도 하나의 다른 부분(D 재료 또는 블록)이 캐리어에서 분산된 상을 더 구성하도록 선택된다.

한 가지 관점에서, 액체 캐리어에 분산될 때 폴리머 입자는 D 재료가 코어에 있는 반면, S 재료는 쉘에 있는 경향이 있는 코어/쉘 구조로 볼 수 있다. 따라서 S 재료는 분산 조제, 입체 안정제 또는 그래프트 코폴리머 안정제로 작용하여 액체 캐리어내에 코폴리머 입자의 분산액을 안정화시키는데 도움이 된다. 따라서, S 재료는 본원에서 "그래프트 안정제"로 언급되기도 한다. 바인더 입자의 코어/쉘 구조는 상기 입자가 습식 토너 입자에 포함될 때, 건조되는 경우에도 유지되는 경향이 있다.

통상적으로 오가노졸은 중합가능한 화합물(예를 들면 모노머)의 비수성 분산 중합에 의해 합성되어 저유전율의 탄화수소 용매(캐리어 액체)에 분산된 코폴리머 바인더 입자를 형성한다. 상기 분산된 코폴리머 입자는, 분산된 코어 입자가 중합에서 형성되었을 때 캐리어 액체에 의해 용매화된 입체 안정제(예를 들면 그래프트 안정제)를 상기 분산된 코어 입자에 화학결합시킴으로써 응집에 대해 입체적으로 안정하다. 이러한 입체 안정화 메카니즘에 대한 세부 사항은 나퍼(Napper, D.H.)의 "콜로이드성 분산액의 폴리머 안정화"(Polymeric Stabilization of Colloidal Dispersions, Academic Press, New York, N.Y., 1983)에 기재되어 있다. 자기 안정성(self-stable) 오가노졸의 합성 방법은 "유기 매질에서의 분산중합"(Dispersion Polymerization in Organic Media, K.E.J. Barrett, ed., John Wiley: New York, N.Y., 1975)에 기재되어 있다.

폴리머 바인더 입자 재료는 바람직하게는 내생의 음인 토너 입자를 제공하도록 선택된다. 일반적인 원칙으로 이러한 폴리머는 스티렌, 스티렌 부틸 아크릴레이트, 스티렌 부틸 메타크릴레이트 및 몇몇 폴리에스테르를 포함한다.

또한 내생의 양 전하를 가진 입자로 되는 폴리머 바인더 입자의 폴리머도 사용할 수 있다. 일반적인 원칙으로 많은 아크릴레이트 및 메타크릴레이트계 폴리머는 내생의 양의 토너 입자를 생성한다. 이러한 바람직한 폴리머로는 아크릴산 또는 메타크릴산 모노머의 하나 이상의 C1-C18 에스테르를 포함한다. 바인더 입자를 위해 양친매성 코폴리머에 포함시키기에 바람직한 구체적인 아크릴레이트류 및 메타크릴레이트류로는 이소노닐(메타)아크릴레이트, 이소보닐(메타)아크릴레이트, 2-에틸헥실(메타)아크릴레이트, 이소부틸 (메타)아크릴레이트, 이소데실(메타)아크릴레이트, 라우릴(도데실)(메타)아크릴레이트, 스테아릴 (옥타데실)(메타)아크릴레이트, 베헤닐(메타)아크릴레이트, n-부틸 (메타)아크릴레이트, 메틸 (메타)아크릴레이트, 에틸(메타)아크릴레이트, 헥실(메타)아크릴레이트, 이소옥틸(메타)아크릴레이트, 이들의 조합 등을 포함한다. 폴리머 바인더 입자에 사용되는 폴리머의 전체적인 경향이 양의 토너 입자가 되는 경우, 음대전된 전하 디렉터 또는 전하조절첨가제는 토너 입자에 전체적으로 음의 전하를 부여하는 데 효과적인 방법으로 포함될 수 있다.

상기한 것처럼, 본 발명의 토너 입자는 건식 또는 습식 토너 조성물에 사용될 수 있다. 폴리머 바인더 재료의 선택은 토너 입자가 사용될 최종 화상 형성 공정에 의해 부분적으로 결정될 것이다. 건식 토너 입자에 사용하기에 적당한 폴리 머 바인더 재료는 통상적으로 정착 후 우수한 내블로킹성을 얻기 위해 약 50-65℃ 이상의 높은 유리전이온도를 가지지만, 토너 입자를 연화 또는 용융시켜 토너를 최종 화상 수용체에 적절히 정착시키기 위해 약 200-250 ℃의 높은 정착 온도를 필요로 한다. 높은 정착 온도는 고온 정착과 관련하여 긴 워밍업 시간과 높은 에너지 소비, 그리고 종이의 자연 발화 온도(233℃)에 근접한 온도에서 토너를 종이에 정착시키는 것과 관련된 화재 위험성 때문에 건식 토너에 불리하다.

또한 높은 T_g를 가진 폴리머 바인더를 사용한 몇몇 건식 토너는 최적 정착 온도 위 또는 아래의 온도에서 톤 화상이 최종 화상 수용체로부터 정착기 표면으로 바람직스럽지 못하게 부분적으로 전사(옵셋)되는 것으로 알려져 있어, 상기 옵셋을 방지하기 위해 정착기 오일을 도포하거나 정착기 표면에 낮은 표면에너지를 가진 재료를 사용하는 것을 필요로 한다고 알려져 있다. 또한 다양한 윤활제 또는 왁스가 이형제 또는 슬립제로 작용하도록 제조시 건식 토너 입자에 물리적으로 혼합되어 왔지만, 이러한 왁스는 폴리머 바인더에 화학적으로 결합된 것은 아니어서 토너 입자의 마찰대전에 불리한 영향을 미치거나 토너 입자로부터 떨어져 나와 감광체, 중간 전사 요소, 정착기 요소 또는 전자사진 공정에 중요한 기타 표면을 오염시킨다.

습식 토너 조성물에 사용하기에 적합한 폴리머 바인더 재료는 원하는 T_g와 용해도 특성을 얻기 위하여 폴리머 성분을 다소 다르게 선택할 수 있다. 예를 들면 접착 전사 화상형성 공정에 사용되는 습식 토너 입자는 "필름이 형성되어야 하 고(film-formed)", 감광체 상에 현상 후 접착성을 가져야 하는 반면, 정전 전사 화상 형성공정에 사용되는 습식 토너는 감광체 상에 현상 후에 별개의 대전 입자로 남아 있어야 하므로, 사용되는 전사 형태에 따라 습식 토너 조성물은 크게 달라질 수 있다.

접착 전사 공정에 유용한 토너 입자는 일반적으로 약 30 ℃ 미만의 유효 유리전이온도를 가지고 부피평균 입자 직경이 약 0.1 내지 약 1 미크론이다. 이러한 비교적 낮은 T_g 값으로 인하여 이러한 입자는 본원의 공정에서는 일반적으로 선호되지 않는데, 이는 이러한 입자를 건조 형태로 저장 및 가공하는 것은 입자가 함께 블로킹하여 들러붙는 것을 피하기 위하여 특별한 취급을 하여야 한다는 문제가 있기 때문이다. 입자의 주위 온도를 건조 형태로 있을 때 블로킹 또는 들러붙음이 일어나는 온도 미만으로 유지하는 것과 같은 특수한 취급 과정은 이 구현예에 이용될 수 있다고 예상된다. 또한 접착 전자 화상형성 공정에 사용되는 습식 토너에 있어서, 캐리어 액체는 일반적으로 감광체, 전사 벨트, 및/또는 수용체 시이트에 토너를 부착시킨 후 용매를 신속하게 증발시킬 수 있도록 하기에 충분히 높은 증기압을 가진다. 이것은 특히 여러 색이 단일 화상을 형성하기 위해 연속적으로 부착되어 중첩될 때 그러한데, 이는 접착 전사 시스템에서 전사는 높은 응집력을 가진(통상적으로 "막이 형성되는 것(film-formed)"으로 언급됨) 건조 톤 화상에 의해 촉진되기 때문이다. 일반적으로 톤 화상은 우수한 접착 전사를 나타내기에 충분하게 "막이 형성되도록" 약 68-74부피 퍼센트 초과의 고형분을 가지도록 건조되어야 한 다. 미국특허 제6,255,363호는 접착 전사를 이용한 화상 형성 공정에 사용하기에 적당한 습식 전자사진용 토너의 제조를 기재하고 있다.

반대로, 정전 전사 공정에 유용한 토너 입자는 일반적으로 약 40℃가 넘는 유효 유리전이온도를 가지고 부피평균 입자 직경이 약 3 내지 약 10미크론이다. 정전 전사 화상형성 공정에 사용된 습식 토너에 있어서, 톤 화상은 바람직하게는 우수한 전사를 위해 단지 약 30% w/w의 고형분을 가지는 것이 바람직하다. 따라서 신속하게 증발되는 캐리어 액체는 정전 전사를 이용한 화상 형성 공정에 바람직하지 않다. 미국특허 제 4,413,048호는 정전 전사를 이용한 화상형성 공정에 사용하기 적당한 한 가지 유형의 습식 전자사진용 토너를 기재하고 있다.

바인더 입자에 사용하기 위한 바람직한 그래프트 양친매성 코폴리머는 본원에 참조 문헌으로 통합되어 있는, 퀴안(Qian) 등의 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원 제 10/612,243호(ORGANOSOL INCLUDING AMPHIPATHIC COPOLYMERIC BINDER AND USE OF THE ORGANOSOL TO MAKE DRY TONERS FOR ELECTROGRAPHIC APPLICATIONS) 와 2003년 6월 30일에 출원된 미국특허출원 제 10/612,535호(ORGANOSOL INCLUDING AMPHIPATHIC COPOLYMERIC BINDER HAVING CRYSTALLINE MATERIAL, AND USE OF THE ORGANOSOL TO MAKE DRY TONER FOR ELECTROGRAPHIC APPLICATIONS FOR DRY TONER COMPOSITIONS) ; 및 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원제 10/612,534호( ORGANOSOL LIQUID TONER INCLUDING AMPHIPATHIC COPOLYMERIC BINDER HAVING CRYSTALLINE COMPONENT); 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원 제 10/612,765호( ORGANOSOL INCLUDING HIGH Tg AMPHIPATHIC COPOLYMERIC BINDER AND LIQUID TONER FOR ELECTROPHOTOGRAPHIC APPLICATIONS); 및 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원 제10/612,533호(ORGANOSOL INCLUDING AMPHIPHTHIC COPOLYMERIC BINDER MADE WITH SOLUBLE HIGH Tg MONOMER AND LIQUID TONERS FOR ELECTROPHOTOGRAPHIC APPLICATIONS FOR LIQUID TONER COMPOSITIONS)에 기재되어 있다. 바인더 입자에 사용하기에 특히 바람직한 그래프트 양친매성 코폴리머는 폭스 방정식을 사용하여 계산한 유리전이온도(그래프팅 사이트 제외)가 약 90℃ 이상, 더욱 바람직하게는 약 100℃ 내지 약 130℃인 S 부분을 포함한다.

시각개선첨가제는 일반적으로 이러한 재료를 포함한 토너 입자가 수용체상에 프린트될 때 바람직한 시각 효과를 제공하는 임의의 하나 이상의 유체 및/또는 입자상 재료를 포함할 수 있다. 예로는 하나 이상의 착색제, 형광 재료, 진주 광택 재료, 무지개빛 재료, 금속 재료, 플립-플롭(flip-flop) 안료, 실리카, 폴리머 비이드, 반사 및 비반사 유리 비이드, 마이카, 이들의 조합 등을 포함한다. 바인더 입자 위에 코팅된 시각개선첨가제의 양은 여러 범위에 걸쳐 다양할 수 있다. 대표적인 구현예에서 코폴리머 대 시각개선첨가제의 적당한 중량비는 1/1 내지 20/1, 바람직하게는 2/1 내지 10/1, 가장 바람직하게는 4/1 내지 8/1이다.

유용한 착색제는 당해 기술분야에서 공지되어 있으며, 염료, 스테인(stain) 및 안료를 포함하여, 더 소사이어티 오브 다이어즈 앤드 칼러리스트(the Society of Dyers and Colourists, Bradford, England)에 의해 발행된 칼라 인덱스에 열거된 재료를 포함한다. 바람직한 착색제는 바인더 폴리머를 포함하는 성분들과 조합되어 본원에 기재된 구조를 가진 건식 토너 입자를 형성할 수 있는 안료일 수 있으 며, 적어도 명목상으로는 캐리어 액체에 불용성이고 이와 반응하지 않으며, 정전 잠상을 가시적으로 만드는데 유용하고 효과적이다. 시각개선첨가제는 물리적 및/또는 화학적으로 서로 상호작용하여 바인더 폴리머와도 작용하는 시각개선첨가제의 집합물 및/또는 응집물을 형성한다. 적당한 착색제의 예로는 프탈로시아닌 블루(C.I. Pigment Blue 15:1, 15:2, 15:3 및 15:4), 모노아릴리드 옐로우(C. I. Pigment Yellow 1, 3, 65, 73 및 74), 디아릴리드 옐로우(C.I. Pigment Yellow 12, 13, 14, 17 및 83), 아릴아미드(한사(Hansa)) 옐로우(C.I. Pigment Yellow 10, 97, 105 및 111), 이소인돌린 옐로우(C.I. Pigment Yellow 138), 아조레드(C.I. Pigment Red 3, 17, 22, 23, 38, 48:1, 48:2, 52:1, 및 52:179), 퀴나크리돈 마젠타(C.I. Pigment Red 122, 202 및 209), 레이크드 로다민 마젠타(C.I. Pigment Red 81:1, 81:2, 81:3 및 81:4) 및 미분된 카본(Cabot Monarch 120, Cabot Regal 300R, Cabot Regal 350R, Vulcan X72, 및 Aztech EK 8200)과 같은 블랙 안료 등이 있다.

본 발명의 토너 입자는 상기한 것처럼 하나 이상의 첨가제를 더 포함할 수 있다. 추가의 첨가제로는 예를 들면 UV 안정제, 방미제(mold inhibitor), 살세균제, 살진균제, 정전기 방지제, 광택 개질제, 기타 폴리머 또는 올리고머 재료, 산화방지제 등을 포함한다.

이들 첨가제는 코팅하기 전에 바인더 입자에 포함되거나, 코팅 재료에 포함되거나 또는 둘 다에 포함될 수 있다. 상기 첨가제가 코팅하기 전에 바인더 입자에 포함되는 경우, 바인더 입자는 원하는 첨가제와 조합되어, 생성된 조성물은 균질화, 마이크로유동화, 볼밀링, 분쇄기(attritor) 밀링, 고에너지 비이드(샌드) 밀 링, 바스켓 밀링 또는 분산액중 입자 사이즈를 감소시기기 위해 당해 기술분야에서 알려진 기타 방법과 같은 하나 이상의 혼합 공정을 거친다. 혼합 공정은 존재하는 경우 응집된 첨가제 입자를 파괴하여 일차 입자(직경이 약 0.005 내지 약 5 미크론, 더욱 바람직하게는 약 0.05 내지 약 3 미크론, 가장 바람직하게는 약 0.1 내지 약 1 미크론)로 되도록 작용하고, 바인더를 부분적으로 잘게 잘라 첨가제와 결합할 수 있는 단편으로 만들 수 있다. 상기 구현예에 따르면 코폴리머 또는 코폴리머로부터 유래한 단편은 첨가제와 결합한다. 선택적으로, 하나 이상의 시각개선첨가제는 바인더 입자내에 포함될 수 있을 뿐 아니라 바인더 입자 외부에 코팅될 수 있다.

대전제어제는 다른 성분들이 그것만으로는 소망하는 마찰대전특성 또는 전하 보유특성을 제공하지 않을 때 건식 토너에 흔히 사용된다.

이러한 대전제어제를 한 종류 이상 사용할 수 있다. 대전제어제의 양은 토너 고형분 100중량부 기준으로 일반적으로 0.01 내지 10중량부, 바람직하게는 0.1 내지 5중량부이다.

토너용 음 대전제어제의 예로는 오가노메탈 착체와 킬레이트 화합물을 포함한다. 대표적인 착체로는 모노아조 금속 착체, 아세틸아세톤 금속 착체 및 방향족 히드록시카르복실산 및 방향족 디카르복실산의 금속 착체를 포함한다. 부가적인 음 대전제어제는 방향족 히드록실 카르복실산, 방향족 모노- 및 폴리-카르복실산 및 그 금속염, 무수물, 에스테르 및 비스페놀과 같은 페놀 유도체를 포함한다. 다른 음 대전제어제는 미국특허 제 4,656,112호에 개시된 아연 화합물 및 미국특허 제 4,845,003호에 개시된 알루미늄 화합물을 포함한다.

시중 구입할 수 있는 음대전된 대전제어제의 예로는 오리엔트 케미칼 컴파니(Orient Chemical Company(Japan))로부터 구입할 수 있는 BONTRON E-84와 같은 아연 3,5-디-tert-부틸 살리실레이트 화합물; 에스프릭스 테크놀로지즈(esprix^ㄾ technologies)로부터 N-24 및 N-24HD로 구입할 수 있는 아연 살리실레이트 화합물; 오리엔트 케미칼 컴파니로부터 구입할 수 있는 BONTRON E-88과 같은 알루미늄 3,5-디-tert-부틸 살리실레이트 화합물; 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 N-23으로 구입할 수 있는 알루미늄 살리실레이트 화합물; 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 N-25로 구입할 수 있는 칼슘 살리실레이트 화합물; 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 N-28로 구입할 수 있는 지르코늄 살리실레이트 화합물; 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 N-29로 구입할 수 있는 보론 살리실레이트 화합물; 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 N-31로 구입할 수 있는 보론 아세틸 화합물; 오리엔트 케미칼 컴파니로부터 구입할 수 있는 BONTRON E-89와 같은 칼릭사렌(calixaren); 오리엔트 케미칼 컴파니로부터 구입할 수 있는 BONTRON S-34와 같은 아조-금속 착체 Cr(III); 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 N-32A, N-32B 및 N-32C로 구입할 수 있는 크롬 아조 착체; 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 구입할 수 있는 N-22 및 아베시아 리미티드(Avecia Limited)로부터 구입할 수 있는 PRO-TONER CCA 7과 같은 크롬 화합물; 클레리언트(Clariant)로부터 Copy Charge N4P와 같은 개질 무기 폴리머 화합물; 및 에스프릭스 테크놀로지즈로부터 N-33로 구입할 수 있는 철 악소 착체(iron axo complex)를 포함한다.

바람직하게는 음 대전제어제는 무색이어서 대전제어제는 토너의 원하는 색을 나타내는데 방해하지 않는다. 다른 구현예에서 대전제어제는 안료와 같이 별도로 제공되는 착색제에 대한 보조제로 작용할 수 있는 색을 나타낸다. 또는 대전제어제는 토너에서 유일한 착색제일 수 있다. 또 다른 경우에 안료는 음전하를 가진 안료를 제공하는 방법으로 처리될 수 있다.

색을 가지거나 음대전된 안료를 가진 음대전제어제의 예로는 클레리언트(Clariant)로부터의 Al-아조 착체인 Copy Charge NY VP 2351; 클레리언트로부터 개질된 무기 폴리머 화합물인 Hostacoply N4P-N101 VP 2624 및 Hostacoply N4P-N203 VP2655를 들 수 있다.

최종 토너 조성물이 습식 토너일 경우, 하나 이상의 전하 디렉터는 필요하다면 상기 혼합공정 전 또는 후에 첨가될 수 있다. 전하 디렉터는 임의의 습식 토너 공정에 이용될 수 있고, 특히 토너 입자 또는 전사 보조재의 정전 전사를 위해 사용될 수 있다. 전하 디렉터는 통상적으로 토너 입자에 소망하는 균일한 전하 극성을 제공한다. 바꿔 말하면 전하디렉터는 캐리어 액체에 분산되었을 때 토너 입자에 선택된 극성의 전기적 전하를 부여하는 작용을 한다. 바람직하게는 전하 디렉터는 바인더 입자의 외부에 코팅된다. 선택적으로 또는 추가적으로 전하 디렉터는 적당한 모노머를 다른 모노머와 공중합하여 코폴리머를 형성하거나, 전하 디렉터를 토너 입자와 화학적으로 반응시키거나, 전하 디렉터를 토너 입자상에 화학적 또는 물리적으로 흡착시키거나, 또는 전하 디렉터를 토너 입자에 포함된 작용기에 킬레 이팅시키거나 하는 여러가지 방법을 사용하여 토너 입자에 포함시킬 수 있다.

당해 기술분야에서 기재된 것과 같은 임의의 수의 전하 디렉터는 토너 입자에 음 전하를 부여하기 위해 본 발명의 습식 토너 또는 전사 보조재에 사용될 수 있다. 예를 들면 전하디렉터는 레시틴, 오일 가용성 페트롤륨 설포네이트(Sonneborn Division of Witco Chemical Corp., New York, N.Y.에 의해 제조된 중성 칼슘 페트로네이트^TM, 중성 바륨 페트로네이트^TM, 및 염기성 바륨 페트로네이트 ^TM 등), 폴리부틸렌 숙신이미드(Chevron Corp. 에 의해 판매되는 OLOA^TM 1200 및 Amoco 575)및 글리세리드 염(Chan 등의 미국특허 제 4,886,726호에 개시된 불포화 및 포화 산 치환체를 가진 포스페이티드 모노- 및 디글리세리드의 나트륨염 등)을 포함한다. 바람직한 유형의 글리세리드 전하 디렉터는 포스포글리세리드의 알칼리 금속염(예를 들면 Na)이다. 이러한 전하디렉터의 바람직한 예는 Emphos^TM D70-30C(Witco Chemical Corp., New York. N.Y.)인데, 이는 포스페이티드 모노 및 디글리세리드의 나트륨 염이다.

주어진 토너 배합에 바람직한 전하디렉터 또는 전하조절첨가제의 양은 폴리머 바인더의 조성을 포함하여 다수의 인자에 좌우될 것이다. 바람직한 폴리머 바인더는 그래프트 양친매성 코폴리머이다. 오가노졸 바인더 입자를 사용할 때 전하 디렉터 또는 전하조절첨가제의 바람직한 양은 그래프트 코폴리머의 S 부분의 조성, 오가노졸의 조성, 오가노졸의 분자량, 오가노졸의 입자 사이즈, 그래프트 코폴리머의 코어/쉘 비, 토너를 만드는데 사용된 안료, 및 오가노졸 대 안료의 비에 또한 좌우된다. 또한 바람직한 전하 디렉터 또는 전하조절제의 양은 전자사진화상형성 공정의 특성, 특히 현상 하드웨어 및 감광요소의 디자인에 좌우된다. 그러나 전하디렉터 또는 전하조절 첨가제의 수준은 특정한 응용을 위한 원하는 결과를 달성하기 위해 다양한 파라미터에 근거하여 조절될 수 있다.

폴리머 바인더 입자를 제조한 후 코팅을 위한 입자를 제조한다. 본 발명의 바람직한 코팅 공정에서 바인더 입자는 코팅을 위해 건조된다. 분산액이 건조되는 방법은 생성된 토너 입자가 집합 및/또는 응집되는 정도에 영향을 끼친다. 바람직한 구현예에서 입자는 캐리어 가스에서 유동화, 흡인, 현탁 또는 포획(통칭하여 "유동화")되면서 건조되어 입자가 건조될 때 건식 토너 입자의 응집 및/또는 집합을 최소화한다. 실질적인 결과로 유동화된 입자는 저밀도 상태에 있으면서 건조된다. 이것은 입자간 충돌을 최소화하여 입자가 다른 입자들로부터 상대적으로 분리되어 건조되도록 한다. 이러한 유동화는 진동 에너지, 정전기적 에너지, 유동 가스, 이들의 조합 등을 사용하여 이루어질 수 있다. 캐리어 가스는 일반적으로 비활성인 하나 이상의 가스를 포함한다(예를 들면 질소, 공기, 이산화탄소, 아르곤 등). 또는 캐리어 가스는 하나 이상의 반응 종을 포함할 수 있다. 예를 들면 산화 및/또는 환원 종을 필요하다면 사용할 수 있다. 유리하게도, 유동화된 건조의 생성물은 입자 사이즈 분포가 좁은 자유 흐름(free-flowing) 건식 토너 입자를 구성한다.

유동화된 상(bed) 건조기를 사용한 한 예로, 습식 토너는 여과 또는 원심분리되어 젖은 케이크를 형성한다. 젖은 필터 케이크는 유체상 건조기(Niro Aeromatic, Niro Corp., Hudson, WI로부터 구입할 수 있는 것 등)의 원추형 건조 챔버에 놓여질 수 있다. 약 35-50℃, 또는 바람직하게는 코폴리머의 T_g 미만의 주위 공기를, 임의의 건조된 분말을 들어올려 용기내에 분말이 떠있도록 하기에 충분한 유속으로 챔버를 통과하도록(하부에서 상부로) 한다. 공기는 가열되거나 그렇지 않으면 미리 처리된다. 용기중 백(bag) 필터는 공기가 건조 용기를 떠나도록 하면서 분말은 함유되어 있도록 한다. 필터 백에 축적된 토너는 필터를 통해 공기 흐름을 주기적으로 거꾸로 흐르게 하여 가라앉힐 수 있다. 샘플은 용매의 특성(예를 들면 비점), 초기 용매 함량 및 건조 상태에 따라 10-20분 내지 수 시간의 임의의 시점에서 건조될 수 있다.

상기한 것처럼, 독특한 음 대전된 토너 입자는 본원에 기재된 것처럼 자기 보조 코팅(magnetically assisted coating; MAIC) 공정에 의해 제조될 수 있다. 또는 하나 이상의 시각개선첨가제를 포함하는 코팅 재료에 의해 폴리머 바인더 입자의 외부 표면에 코팅되는, 음대전 코팅 토너 입자를 제공할 수 있는 다른 코팅 공정도 사용될 수 있다. 예를 들면 스프레이 코팅, 용매 증발 코팅 또는 기타 본원에 기재된 것처럼 층을 제공할 수 있는 코팅 공정을 당해 기술분야에 통상의 지식을 가진 자에 의해 인정되는 것처럼 이용될 수 있다.

바람직한 자기 보조 코팅 공정에서, 코팅 재료와 폴리머 바인더 입자의 블렌드가 제공되는데, 여기서 상기 블렌드는 자성 요소를 포함한다. 이러한 블렌드는 시간에 따라 방향이 달라지는 자기장에 노출되어 자기장내에서의 자성 요소의 움직 임으로 코팅 재료가 폴리머 바인더 입자 표면에 접착하기에 충분한 힘을 제공하여 음대전 코팅된 토너 입자를 제공하게 된다.

바람직하게는 자기장은 진동 자기장이다. 이러한 진동 자기장은 예를 들면 오실레이터, 오실레이터/증폭기의 조합, 고체 상 진동 장치(pulsating device) 및 모터 발전기로 전력이 공급될 수 있다. 자기장은 또한 공기 코어 또는 라미네이티드 금속 코어, 고정자(stator) 장치 등으로 제공될 수 있다. 바람직한 자기장 발생기는 하나 이상의 모터 고정자 즉 변환기를 통해 교류 전류공급에 의해 전력이 공급되는, 전기자(armature)가 제거된 모터로 제공된다. 또한 금속 스트립은 자기장 발생기 바깥에 놓여져 자기장을 특정한 공간 체적으로 한정시킨다.

유용한 자기장은 바람직한 이동을 일으키기에는 충분하지만 감쇠진동 자기장에 의해 움직이는 코팅 재료 또는 자성 요소의 자기적 특성을 손상시키지 않도록 하는 강도를 가진 것이다. 바람직하게는 자기장은 약 100 Oersted 내지 3000 Oersted 자기 강도, 더욱 바람직하게는 약 200 내지 2500 Oersted 자기 강도를 가진다.

감쇠진동 자기장에서의 진동수는 자기장내에서 움직이는 요소와, 움직이는 자성 요소 또는 특성상 자성인 코팅 재료와 충돌함으로써 바람직하게 유동화되는(즉 항상 움직이는) 주변 입자간에 일어나는 충돌 횟수에 영향을 준다. 바람직하게는 자기장의 진동은 지속적이고 단절되지 않는 리듬으로 행해진다. 또는 자기장의 진동은 불규칙한 진동수 및/또는 크기일 수도 있다. 선택적으로, 당해기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 이해할 수 있는 것처럼 공기 흐름을 사용하는 것과 같 은 추가의 메카니즘 및 시스템이 입자의 유동화를 돕는데 이용될 수 있다. 진동수가 너무 크면 자성 요소 또는 자성인 것이 특징인 코팅 재료가 상기 요소의 관성 때문에 변하는 자기장에서 스핀하는 것이 불가능하다. 진동수가 너무 작으면 입자를 유동화시키기 위해 자성 요소 또는 자성인 코팅 재료의 움직임이 충분해질 때까지 체류 시간이 길어진다. 자기장의 진동은 본원에 참조문헌으로 통합되어 있는 미국특허 제 3,848,363호; 제 3,892,908호; 또는 제 4,024,295호에 개시되어 있는 것처럼 회전 자기장을 만들기 위해 다중상 고정자를 사용하여 일으키거나, 쌍극자 감쇠진동 자기장을 만들기 위해 초당 특정 사이클로 AC 전원이 공급되는 단일상 자기장 발생기를 사용하여 일으킬 수도 있다. 진동수는 5Hz 내지 1,000,000Hz, 바람직하게는 50 내지 1000Hz, 더욱 바람직하게는 AC전원에 통상적으로 사용되는 즉, 50Hz, 60Hz, 및 400Hz이다. 쌍극자 자기장은 사용되는 자기장 발생기가 회전 자기장을 만드는데 사용되는 것보다 덜 비싸고 더 구입이 용이하므로 바람직하다.

본 발명의 바람직한 태양에 있어서, 코팅 재료는 건조 상태의 재료로 제공된다. 입자 형태인 경우 코팅 재료는 예를 들면 구형, 플레이크 및 불규칙한 형태와 같은 다양한 형태를 가질 수 있다.

바인더 입자는 응집물이 자기장에서의 충돌에 의해 용이하게 깨질 때 느슨한 응집물 형태일 수 있다. 그러나 바인더 입자의 깨지기 쉬운 정도는 넓은 범위에 걸쳐 다양할 수 있으며, 바인더 입자는 1차 바인더 입자의 파손 없이 자성 요소로부터 다수의 충돌하에서 각 입자가 상호작용하는 것을 허용하기에 충분히 견고하여야한다는 것에만 제한된다.

코팅 재료는, 코팅 재료가 바인더 입자를 치도록(peening)하는 가변적인 자기장에서, 추가의 자성 요소(이하 기재함)의 작용에 의해, 또는 자성인 경우 코팅 재료 또는 바인더 입자의 작용으로 바인더 입자에 가해질 수 있다. 코팅 재료와 입자상 바인더 입자 둘 다 자성이 아닌 경우, 가변적인 자기장은, 코팅 재료가 바인더 입자를 치는 작용으로 바인더 입자에 가해지도록 하기 위해, 코팅 재료에 자성 요소가 충돌하도록 한다.

다르게는 코팅 재료는 액체 형태로 제공될 수 있다. 이 구현예에서 액체는 코팅되는 입자상 바인더 입자에 무관하게 조성물에 도입되거나(예를 들면 스프레이, 주입, 드리핑(dripping), 다른 입자상에의 운반 및 챔버에 액체를 제공하는 임의의 기타 방법으로, 코팅될 비자성 입자를 도입하기 전, 도입과 함께 또는 도입 후에 자성 입자의 움직임 개시 전, 개시 후 또는 개시동안에 첨가하여 움직이는 입자에 의해 접촉되고 코팅 챔버에 걸쳐 분포되도록 한다) 또는 입자상 재료와 함께 도입된다(예를 들면 자성이건 비자성이건 입자는 액체로 미리 처리되거나 액체로 미리 코팅되고 입자 움직임이 개시되거나, 입자가 코팅되거나, 또는 액체가 동일 또는 상이한 유입 수단을 통해 동시에 첨가된다). 미리 처리된(미리 코팅된) 자성 입자는 입자를 움직이기 전 또는 입자가 움직이는 동안 제공될 수 있다. 비자성 입자는 입자를 움직이기 전 또는 입자가 움직이는 동안 첨가될 수 있다. 상(bed) 내에서 입자를 습식 코팅하기 위해 행해질 필요가 있는 것은 입자가 움직이는 동안 일정 시간에 코팅할 액체와 코팅되고자 하는 입자가 시스템 내에 존재하여야 한다는 것 뿐이다. 시스템 내에 작동하는 물리적 힘은 입자와 액체가 합당한 시간동안 시스템내에 유지되도록 한다면 액체가 입자에 균일하게 퍼지게 할 것이다. 시스템이 평형화하는 시간은 수 초에서 수 분으로 다양하고, 부분적으로는 액체의 점도에 좌우된다. 액체의 점도가 높을수록 액체가 입자 표면에 퍼지는데 시간이 많이 걸린다. 이 시간 인자는 일상적인 실험으로 용이하게 결정될 수 있고, 점도, 입자 사이즈, 입자 표면에 대한 액체의 상대적 습윤 능력 및 기타 시스템의 용이하게 관찰될 수 있는 특성으로부터 평가되고 상호관련된다.

선택적으로, 코팅에서 시각개선첨가제 및/또는 기타 재료를 바인더 입자에 접착시키는 것은 가공 조건 또는 화학적 결합 기법을 사용하여 향상된다. 예를 들면 코팅 공정은 바인더 입자의 표면이 적어도 부분적으로 점성이 되어 상기 코팅 재료가 접착성에 의해 바인더 입자에 접착되는 것이 향상되도록 다소 고온에서 수행될 수 있다. 이러한 구현예에서 처리 온도는 바인더 입자와 코팅 재료 둘 다의 농도에 따라 주의 깊게 균형을 맞추어야 할 뿐 아니라, 다른 인자(예를 들면 폴리머의 T_g, 특히 폴리머가 양친매성 그래프트 공중합체일 경우 S부분의 T_g)와 균형을 맞추어 입자 코팅 공정동안 바인더 입자의 바람직하지 않은 응집을 최소화할 수 있어야 한다. 바람직하게는 폴리머 바인더 입자의 T_g보다 약 10℃ 내지 약 35℃ 아래에서 코팅 공정이 일어나는 용기내 주변 온도에서 수행된다. 바람직한 구현예에서 폴리머 바인더 입자는 S와 D 부분을 가진 그래프트 코폴리머이고, 용기내 주변 온도는 폴리머 바인더 입자의 S 부분의 T_g보다 약 10 ℃ 내지 약 35 ℃ 아래이다.

코팅에서 시각개선첨가제 및/또는 기타 재료의 바인더 입자에 대한 접착성을 향상시키는 또다른 구현예에서, 코팅 조성물중 하나 이상의 재료의 바인더 입자에 대한 화학적 친화도는, 접착제와 같은 가교 화학물질을 사용하거나 코팅 재료와 바인더 입자 둘 다에 화학적 작용기를 포함시켜 공유 결합을 형성하거나, 바인더 입자에 대한 하나 이상의 코팅 재료의 접착성을 향상시킴으로써 개선될 수 있다.

폴리머 바인더 입자에 대한 코팅의 향상된 접착성은 특히 건식 및 습식 토너 환경에서 바람직하다. 건식 토너 조성물에서 토너의 수송은 접착 실패에 이르는 약간의 충돌을 초래할 수 있다. 마찬가지로 습식 토너 조성물에서 코팅의 접착성이 부족하면 저장시 또는 사용시 폴리머 바인더 입자로부터 코팅이 바람직하지 못하게 분리되도록 한다. 이러한 환경에서 코팅 재료가 바인더 입자에 부적절하게 접착되면 잘못된 사인(sign) 토너가 생기는 것과 같은 현상 문제를 야기시키는 미세 분말을 초래할 수 있다.

바람직한 구현예에서, 코팅 공정은 연속 공정이다. 이러한 공정에서 일정량의 코팅 재료는 평형상태에 이를 때까지 자성 요소와 반응챔버를 코팅한다. 일단 평형상태가 되면 연속 코팅 공정이 진행될 동안 유지된다. 이것은 평형상태에 이르거나 이르지 않아서 일정하게 균일한 코팅을 제공하지 않는 시간소모적인 뱃지 공정에 대한 개선점이다.

코팅 재료는 일반적으로 약 200 내지 500 Oersted의 보자력을 가지는 자성 분말과 같은 자성 요소를 가진다.

상기한 자성 요소는 코팅 재료와 바인더 입자간 충돌을 일으키는데 사용될 수 있는 각각의 미세한 영구자석이다. 이러한 자성 요소는 일반적으로 200 내지 3000 Oersted의 보자력을 가진다. 적당한 자성 요소는 예를 들면 감마 산화철, 경질 바륨 페라이트, 입자상 알루미늄-니켈-코발트 합금 또는 그 혼합물을 들 수 있다. 자성 요소는 또한 Arnold Engineering Co., Norfolk, Nebr로부터 구입할 수 있는 PLATIFORM^TM Bonded Magnet의 분쇄 조각과 같이, 가황 니트릴 고무에 매립된 바륨 페라이트와 같은, 폴리머 매트릭스에 매립된 자성 분말을 포함할 수 있다. 또한 자성 요소는, 예를 들면 자성 요소의 표면을 부드럽게 하거나 내마모성이 더 커지도록 예를 들어 경화 에폭시 또는 폴리테트라플루오로에틸렌과 같은 폴리머 재료로 코팅될 수 있다. 이것의 특별한 이점은 백색 분말 코팅 재료로 코팅할 때 분명한데, 이는 생성된 코팅이 백색으로 남아 있고, 공정에서 탈색되거나 및/또는 검게 변하지 않기 때문이다.

자성 요소는 가해지는 코팅 재료 분말 크기 미만 내지 코팅되는 바인더 입자 크기의 1000배가 넘는 크기를 가질 수 있다. 자성 요소가 너무 작으면 코팅된 바인더 입자로부터 분리되기가 어려울 수 있다. 일반적으로 자성 요소의 크기는 0.005㎛ 내지 1cm일 수 있다. 폴리머에 매립된 자성 재료 스트립은 바인더 입자의 크기의 수 배 길이이고, 때로는 점착성 입자상 폴리머 바인더 입자를 유동화시키는데 유용할 수도 있다. 일반적으로 자성 스트립은 입자 사이즈가 약 0.05mm 내지 500mm, 더욱 바람직하게는 약 0.2mm 내지 100mm이고, 가장 바람직하게는 1.0mm 내지 25mm이다. 자성 요소의 적당한 사이즈는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 결정할 수 있다.

자기장에 사용될 수 있는 자성 요소의 양은 체류 시간, 코팅 유형, 및 코팅 재료와 바인더 입자간 충돌을 일으키는 움직이는 자성 요소의 능력에 좌우될 수 있다. 바람직하게는 이러한 충돌을 일으키는데, 바람직하게는 블렌드를 유동화시키는데 필요한 자성 요소의 양만큼만 사용된다. 일반적으로 자성 요소의 중량은 소정 시간에 자기장에 있는 블렌드 중량과 근사적으로 같아야 한다.

본 발명에 유용한 챔버는 플린트(flint) 유리; 템퍼드(tempered) 유리, 예를 들면 PYREX^TM 유리; 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리카보네이트 및 나일론과 같은 합성 유기 플라스틱 재료; 및 세라믹 재료와 같은 다양한 비금속 재료일 수 있다. 금속 재료는 감쇠진동 자기장에 부정적인 영향을 주고 이를 극복하기 위해 증가된 전력이 필요한 에디 전류가 발생할 수 있지만 사용할 수는 있다.

챔버 벽의 두께는 자성 요소의 충돌을 견뎌내기에 충분하여야 하고 사용되는 재료에 좌우된다. 적당한 두께는 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 결정될 수 있다. 폴리카보네이트가 챔버를 구성하는데 사용되는 경우, 적당한 벽 두께는 0.1mm 내지 25mm, 바람직하게는 1mm 내지 5mm, 더욱 바람직하게는 1mm 내지 3mm이다.

챔버의 형태는 원통형, 구형, 다각형 또는 불규칙할 수 있는데, 이는 자기장이 임의의 형태를 채우고 바람직하게는 챔버 내에 분말을 유동화하기 때문이다. 챔버는 예를 들어 수직, 수평, 경사, 또는 코크스크류(corkscrew) 방향과 같은 임 의의 방향일 수 있다. 바람직한 챔버 배치는 본원에 참조 문헌으로 통합되어 있는 미국특허 제 6,037,019호 및 제 5,962,082호에 개시되어 있다.

시각개선첨가제를 포함하는 코팅 조성물로 바인더 입자를 코팅한 후에 생성된 토너 입자는 선택적으로 추가의 코팅 공정 또는 구상화 소둔(spheroidizing), 화염처리(flame treating) 및 플래쉬 램프 처리(flash lamp treating)와 같은 표면 처리를 더 할 수 있다.

그런 다음 토너 입자는 완제품 형태(ready-for-use)의 토너 조성물로 제공되거나 토너 조성물을 형성하기 위해 추가의 성분들과 혼합될 수 있다.

선택적으로 토너 입자는 액체 캐리어에 토너 입자를 현탁 또는 분산시킴으로써 습식 토너 조성물로 제공된다. 액체 캐리어는 통상적으로 정전 잠상 화상을 방전시키는 것을 피하기 위해 비전도성 분산제이다. 습식 토너 입자는 일반적으로 액체 캐리어(또는 캐리어 액체)에 어느 정도, 통상적으로 저극성, 저유전 상수의 실질적으로 비수성 캐리어 용매의 50중량 % 넘게 용매화된다. 습식 토너 입자는 일반적으로 캐리어 용매에서 해리되는 극성 기를 사용하여 화학적으로 대전되지만 액체 캐리어에 용매화 및/또는 분산되는 동안 마찰대전 입자를 수반하지 않는다. 습식 토너 입자는 또한 통상적으로 건식 토너 입자보다 더 작다. 약 5 미크론 내지 서브 미크론에 이르는 더 작은 입자 사이즈로 인하여 습식 토너는 고해상도의 톤 화상을 생성할 수 있고 따라서 고해상도의 다색 인쇄 분야에 바람직하다.

습식 토너 조성물의 액체 캐리어는 바람직하게는 실질적으로 비수성 용매 또는 용매 블렌드이다. 바꿔 말하면 액체 캐리어의 소량 성분만(일반적으로 25중량% 미만)이 물을 포함한다. 바람직하게는 실질적으로 비수성 액체 캐리어는 20중량% 미만, 더욱 바람직하게는 10중량% 미만, 더욱 더 바람직하게는 3중량% 미만, 가장 바람직하게는 1중량% 미만의 물을 포함한다. 캐리어 액체는 당해 기술분야에서 알려져 있는 다양한 재료 또는 이들의 조합으로부터 선택될 수 있지만, 바람직하게는 카우리 부탄올 넘버가 30ml 미만인 것이다. 액체는 바람직하게는 친유성이고 다양한 조건하에서 화학적으로 안정하고, 전기절연성이다. 전기절연성이라 함은 낮은 유전상수와 높은 전기 비저항을 가진 분산제 액체를 의미한다. 바람직하게는 액체 분산제는 유전 상수가 5미만; 더욱 바람직하게는 3 미만이다. 캐리어 액체의 전기적 비저항은 통상적으로 10⁹Ohm-cm보다 크고; 더욱 바람직하게는 10¹⁰ Ohm-cm보다 크다. 또한 습식 캐리어는 바람직하게는 토너 입자를 제조하는 데 사용되는 성분들에 대해 대부분의 경우에 화학적으로 비활성이다.

적당한 액체 캐리어의 예로는 지방족 탄화수소류(n-펜탄, 헥산, 헵탄 등), 지환족 탄화수소류(시클로펜탄, 시클로헥산 등), 방향족 탄화수소류(벤젠, 톨루엔, 크실렌 등), 할로겐화 탄화수소 용매류(염소화 알칸류, 플루오르화 알칸류, 클로로플루오로카본류 등) 실리콘 오일 및 이들 용매의 혼합물을 포함한다. 바람직한 캐리어 액체는 Isopar^TM G, Isopar^TM H, Isopar^TM K, Isopar ^TM L, Isopar^TM M 및 Isopar^TM V(Exxon Corporation, NJ로부터 구입)와 같은 분지형 파라핀계 용매 블렌드를 포함하고, 가장 바람직한 캐리어는 Norpar^TM 12, Norpar^TM 13 및 Norpar^TM 15(Exxon Corporation, NJ로부터 구입)과 같은 지방족 탄화수소 용매 블렌드이다. 특히 바 람직한 캐리어 액체는 약 13 내지 약 15MPa^1/2의 힐데브란트 용해도 파라미터를 가진다.

본 발명의 바람직한 건식 토너를 제조하기 위한 전체 조성의 예시적인 특성은 예를 들면 Qian 등의 출원: 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원 제 10/612,243호, 2003년 6월 30일 출원된 미국출원 제 10/612, 535호에 개시되어 있다.

본 발명에 따른 바람직한 습식 토너를 제조하기 위한 전체 조성의 예시적인 특성은 예를 들면 Qian 등의 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원 제 10/612,534호; 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원 제 10/612,765호 및 2003년 6월 30일 출원된 미국특허출원 제 10/612,533호에 기재되어 있다.

본 발명의 토너는 바람직한 구현예에서 전자사진공정 및 정전공정을 포함하여 전기기록공정에서 화상을 형성하는데 사용된다.

제로그래피로도 언급되는 전자사진인쇄 공정에서 전자사진기법은 종이, 필름 등과 같은 최종 화상 수용체상에 화상을 형성하는데 사용된다. 전자사진 기법은 복사기, 레이저 프린터, 팩시밀리기 등을 포함한 광범위한 장치에 포함된다.

전자사진법은 최종의 영구 화상 수용체상에 전자사진 화상을 형성하는 과정에서 감광체로 알려져 있는, 재사용가능하고, 감광성이며 일시적인 화상 수용체를 통상적으로 사용한다. 대표적인 전자사진 공정은 대전, 노광, 현상, 전사, 정착, 세정 및 제전을 포함하여 수용체 상에 화상을 형성하기 위한 일련의 단계를 포 함한다.

대전 단계에서, 감광체는 통상적으로 코로나 또는 대전 롤러로 음이든 양이든 원하는 극성의 전하로 피복된다. 노광 단계에서, 광학 시스템, 통상적으로 레이저 스캐너 또는 다이오드 어레이는 최종 화상 수용체상에 형성될 소망하는 화상에 대응하는 화상 방식으로 감광체의 대전된 표면을 선택적으로 방전시켜 잠상을 형성한다. 현상 단계에서, 적당한 극성의 토너 입자는 일반적으로 토너 극성과 반대되는 전위로 전기적으로 바이어스된 현상기를 사용하여 감광체상의 잠상과 접촉하도록 된다. 토너 입자는 감광체로 이동하고 정전기력에 의해 잠상에 선택적으로 접착하여 감광체 상에 톤 화상을 형성한다.

전사 단계에서, 톤 화상은 감광체로부터 원하는 최종 화상 수용체로 전사된다; 때로는 중간 전사 요소가 감광체로부터 톤화상을 전사하는데 사용되고, 이는 계속해서 톤 화상을 최종 화상 수용체로 전사하게 된다. 정착 단계에서, 최종 화상 수용체상의 톤 화상은 가열되어 토너 입자를 연화 또는 용융시켜 톤 화상을 최종 수용체에 정착시킨다. 다른 정착 방법은 열의 존재 또는 비존재하에 고압하에서 최종 수용체에 토너를 정착시키는 것을 포함한다. 세정 단계에서, 감광체에 남아있는 잔류 토너가 제거된다.

최종적으로 제전 단계에서, 감광체 전하는 특정 파장 밴드의 광에 노광시켜 실질적으로 균일하게 낮은 값으로 감소되어, 원래의 잠상의 잔류물을 제거하고 후속 화상 형성 사이클을 위해 감광체를 준비하게 된다.

이하 비제한적인 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.

실시예

테스트 방법 및 장치

하기 토너 조성물의 실시예에서 그래프트 안정제 용액, 오가노졸 및 습식 토너 분산액의 고형분의 백분율은 알루미늄 칭량 팬에서 원래 칭량된 샘플을 160℃에서 4시간동안 건조시키고, 상기 건조된 샘플을 칭량한 다음, 알루미늄 칭량 팬의 중량을 계산한 후에 원래의 샘플 중량에 대해 건조된 샘플 중량의 백분율을 계산하여 열중량법으로 측정하였다. 약 2g의 샘플을 사용하여 이러한 열중량법으로 고형분 백분율을 각각 측정하였다.

본 발명을 실시하는데 있어서 분자량은 통상적으로 중량평균 분자량으로 표현되는데 반하여, 분자량 다분산성은 수평균 분자량에 대한 중량평균 분자량의 비로 주어진다. 분자량 파라미터는 테트라히드로푸란을 캐리어 용매로 사용하여 겔투과크로마토그래피(GPC)로 측정하였다. 절대 중량평균 분자량은 Dawn DSP-F 광 산란 검출기(Wyatt Technology Corp., Santa Barbara, Calif)를 사용하여 측정한 반면, 다분산성은 Optilab 903 시차굴절계 검출기(Wyatt Technology Corp., Santa Barbara, Calif)를 사용하여 측정된 수평균 분자량에 대한 중량평균 분자량의 비로 평가하였다.

오가노졸과 습식 토너 입자 사이즈 분포는 Horiba LA-900 또는 LA-920 레이저 회절 입자 사이즈 분석기(Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif.)를 사용하여 레이저 회절 광산란법으로 측정하였다. 액체 샘플을 Norpar^TM 12에 약 1/10 부 피비로 희석하고, 제조자의 지시에 따라 입자 사이즈 분석기에서 측정하기에 앞서 150watt 및 20kHz에서 1분동안 초음파처리하였다. 건식토너 입자 샘플을 습윤제로 첨가된 1% Triton X-100 계면활성제로 물에 분산시켰다. 입자 사이즈는 수평균직경(D_n)과 부피평균직경(D_v)으로 표현되고, 근본적인(1차) 입자 사이즈와 집합물 또는 응집물의 존재를 모두 표시하기 위한 것이다.

제로그래피 토너의 한가지 중요한 특성은 Coulomb/g 단위로 주어지는 토너의 정전 대전 특성(또는 비전하)이다. 각 토너의 비전하는 블로우-오프 트리보-테스터 장치(Toshiba Model TB200, Toshiba Chemical Co., Tokyo, Japan)를 사용하여 하기 실시예에서 설정하였다. 상기 장치를 사용하여 토너를 먼저 캐리어 분말과 혼합하여 정전기적으로 대전시킨다. 캐리어 분말은 흔히 폴리머 쉘로 코팅된 페라이트 분말이다. 토너 및 코팅된 캐리어 입자는 함께 현상제를 형성한다. 현상제를 부드럽게 교반할 경우, 마찰 대전으로 성분 분말이 크기가 동일하고 부호가 반대인 정전기적 전하를 얻게 되는 데, 그 크기는 대전에 영향을 미치기 위해 토너에 의도적으로 공급되는 임의의 화합물(예를 들면 대전제어제)과 함께 토너의 성질에 의해 결정된다.

일단 대전되면 현상제 혼합물은 블로우-오프 트리보-테스터의 내에 있는 소형 홀더에 놓여진다. 상기 홀더는 전하 측정 패러데이 컵으로 작용하고 민감한 용량계에 부착되어 있다. 상기 컵은 압축 질소라인과, 더 작은 토너 입자는 통과하게 하고 더 큰 캐리어 입자는 남도록 사이징되어 기부에 놓인 미세 스크린에 연결 부를 가진다. 가스 라인이 가압되는 경우 가스는 컵을 통해 흐르고, 토너 입자가 미세 스크린을 통해 컵 밖으로 나가도록 한다. 캐리어 입자는 패러데이 컵에 남아있다. 테스터내 용량계는 캐리어의 전하를 측정한다; 제거된 토너상 전하는 크기는 같고 부호는 반대이다. 토너의 손실량을 측정하면 토너 비전하를 microCoulomb/g 단위로 얻을 수 있다.

본 측정에 있어서, 평균 입자 사이즈가 약 80-100미크론인 실리콘 코팅된 페라이트 캐리어(Vertex Image Systems Type 2)를 사용하였다. 토너를 캐리어 분말에 첨가하여 현상제중 3중량%의 토너 함량을 얻었다. 상기 현상제는 블로우-오프 시험 전에 적어도 45분동안 롤러 테이블에서 부드럽게 교반하였다. 비전하 측정은 각 토너에 대해 5회 이상 반복하여 평균값과 표준 편차를 얻었다. 테스트는 블로우-오프동안 토너 손실량이 각 샘플에 대해 예상되는 총 토너 함량의 50 내지 100% 이면 유효하다고 간주되었다. 상기 값을 벗어나는 질량 손실이 있는 테스트는 고려하지 않았다.

합성된 토너 재료에 대한 열 전이 데이터는 DSC 냉동 냉각 시스템(-70℃ 최소 온도 한계), 건조 헬륨 및 질소 교환 가스를 구비한 TA 장치 모델 2929 시차 주사열량계(New Castle, DE)를 사용하여 얻었다. 열량계는 버전 8.1B 소프트웨어로 Thermal Analyst 2100 워크스테이션에서 실행하였다. 빈 알루미늄 팬을 기준으로 사용하였다. 실험 재료 6.0 내지 12.0mg을 알루미늄 샘플 팬에 놓고 상부 리드를 집어서 DSC 시험을 위해 기밀 샘플을 준비하였다. 결과는 질량 당 기준으로 정규화하였다. 각 샘플을 각 가열 또는 냉각 경사(ramp) 끝에 5-10분 등온 바스(bath) 를 하는 10℃/분 가열 및 냉각 속도로 평가하였다. 실험 재료는 5회 가열하였다;첫번째 가열 경사는 샘플의 예전 열 이력을 제거하고 10℃/분 냉각처리하고, 계속하여 가열 경사로 안정한 유리전이온도 값을 얻었다-이러한 값들은 제 3 또는 제 4 가열 경사로부터 기록되었다.

재료

하기 약어를 실시예에서 사용하였다:

St: 스티렌(Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI로부터 입수함)

BHA: 베헤닐 아크릴레이트(Ciba Specialty Chemical Co., Suffolk, VA로부터 구입할 수 있는 PCC)

BMA: 부틸 메타크릴레이트(Aldrich Chemical Co., Milwaukee, WI로부터 입수함)

AIBN: 아조비스이소부티로니트릴(DuPont Chemical Co., Wilmington, DE로부터 VAZO-64란 상품명으로 입수한 개시제)

PVP: 폴리비닐피롤리돈(International Specialty Products, Wayne, NJ로부터 구입)

P(St-BMA): 스티렌과 부틸 메타크릴레이트의 코폴리머

P(St-BHA): 스티렌과 베헤닐 아크릴레이트의 코폴리머

명명법

하기 실시예에서, 각 코폴리머의 조성의 상세는 코폴리머를 만드는데 사용된 모노머의 중량 백분율을 평가하여 요약할 것이다. 그래프팅 사이트 조성은 경우에 따라 코폴리머 또는 코폴리머 전구체를 이루는 모노머의 중량 백분율로 표현된다. 예를 들면 그래프트 안정제(코폴리머의 S 부분에 대한 전구체)는 TCHMA/HEMA-TMI(97/3-4.7)로 명명되고, 상대적 기준으로 97중량부의 TCHMA와 3중량부의 HEMA를 공중합하여 만들어지고, 상기 히드록시 작용기를 갖는 폴리머를 4.7중량부의 TMI와 반응시킨다.

마찬가지로 TCHMA/HEMA-TMI/EMA(97-3-4.7//100)으로 명시된 그래프트 코폴리머 오가노졸은 명시된 그래프트 안정제(TCHMA/HEMA-TMI(97/3-4.7)(S부분 또는 쉘)와 명시된 코어 모노머 EMA(D 부분 또는 코어)를 실시예에 기재된 상대 중량으로 결정된 특정 비의 D/S(코어/쉘)로 공중합하여 만들어진다.

1. 오가노졸 입자 제조

실시예 1

32온스(0.72리터)의 입구가 좁은 유리 병에 122.6g의 DDI(증류 및 탈이온된) 물, 490.6g의 에틸 알코올, 39.2g의 St, 30.8g의 BMA, 14g의 PVP K-30(International Specialty Products, Wayne, NJ) 및 2.8g의 AIBN을 채웠다. 상기 병을 약 1.5리터/분의 속도로 건조 질소로 1분동안 퍼지한 다음 테프론 라이너로 꼭 맞게 한 스크류캡으로 밀봉하였다. 상기 캡을 전기 테이프로 제 위치에 단단히 고정하였다. 밀봉된 병을 금속 케이지 어셈블리에 넣고 아틀라스 론더-오미터(Atlas Launder-Ometer, Atlas Electric Devices Company, Chicago, IL)의 교반기 어셈블리에 설치하였다. 상기 론더-오미터는 수조 온도를 70℃로 하고 42rpm의 고정된 교반 속도로 작동시켰다. 상기 혼합물을 약 16-18시간동안 반응하도록 두 었으며, 이 시간동안 모노머가 폴리머로 전환하는 것은 정량적이었다. 그런 다음 상기 혼합물을 실온으로 냉각시켜 불투명한 분산액을 얻었다.

P(St-BMA)의 입자 사이즈는 상기한 것처럼 Horiba LA-900 레이저 회절 입자 사이즈 분석기(Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif.)를 사용하여 측정하였다. 분산된 안료는 부피 평균 직경이 4.7㎛였다.

입자들은 가라앉도록 두었으며, 에틸알코올과 물의 혼합물을 제거하고, 농축액을 실온에서 공기 순환율이 높은 후드에서 트레이 건조하였다. 건조된 P(St-BMA)의 입자 사이즈는 상기한 것처럼 Horiba LA-900 레이저 회절 입자 사이즈 분석기(Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif.)로 측정하였다. 분산된 안료는 부피 평균 입자 직경이 6.5㎛였다. 유리전이온도는 상기한 것처럼 DSC를 사용하여 측정하였다. P(St-BMA) 입자는 T_g가 56℃였다.

실시예 2

실시예 1의 방법 및 장치를 사용하여 613.2g의 에틸 알코올, 56g의 St, 14g의 BHA, 14g의 PVP K-30, 2.8g의 AIBN을 혼합하고, 생성된 혼합물을 70℃에서 16시간동안 반응시켰다. 그런 다음 혼합물을 실온으로 냉각시켜 불투명한 분산액을 얻었다.

P(St-BHA)의 입자 사이즈는 상기한 것처럼 Horiba LA-900 레이저 회절 입자 사이즈 분석기(Horiba Instrumnets, Inc., Irvine, Calif.)로 측정하였다. 분산된 안료는 부피평균 입자 직경이 7.2㎛였다.

입자를 가라앉도록 두고, 에틸 알코올을 제거하고, 농축물을 공기 순환율이 높은 후드에서 실온에서 트레이 건조하였다. 건조된 P(St-BHA)의 입자 사이즈는 상기한 것처럼 Horiba LA-900 레이저 회절 입자 사이즈 분석기(Horiba Instruments, Inc., Irvine, Calif.)를 사용하여 측정하였다. 분산된 안료는 부피 평균 입자 직경이 8.6㎛였다. 유리전이온도는 DSC를 사용하여 상기한 것처럼 측정하였다. P(St-BHA)입자는 T_g가 65℃였다.

2. 폴리머 입자에 안료를 MAIC 코팅하여 얻은 건식 토너

실시예 3

실시예 2에서 얻은 건조된 폴리머 입자를 14.3g의 10.0wt%의 카본 블랙(Black Pearls L, Cabot Corporation, Billerica, MA)과 혼합하였다. 음 대전제어제(Copy Charge N4P, Clariant, Coventry, RI)를 1wt%로 첨가하였다. 분말 혼합은 4L 트윈 쉘("V") 블렌더로 행하였다. 각 폴리머/안료/CCA를 오픈 컬럼을 이용하여 MAIC에 통과시켰다.

미리 혼합된 분말(오가노졸/안료/대전제어제)을 약 50g의 소형 영구자석과 함께 닫힌 용기에 놓았다. 상기 용기(jar)를 소형 자석의 유동상을 형성하도록 MAIC의 교류 장에 노출시켰다.

3. 토너 입자의 평가

1) 블로우 - 오프 테스터에 의한 Q/M

실시예 3에서 얻은 MAIC 코팅된 샘플을 캐리어 분말(Vertex Image Systems, Type 2)과 혼합하였다. 적어도 45분동안 저속 혼합후 토너/캐리어를 도시바 블로우-오프(Toshiba Blow-off) 테스터로 분석하여 각 토너의 비전하(microCoulomb/g)를 얻었다. 이러한 측정을 3회 이상 하여 평균값과 표준편차를 구하였다. 데이타를 질, 즉 질량 손실이 각 블로우 오프 샘플의 총 토너 함량의 70-100% 내에 떨어지는지를 모니터링하였다. 알려진 대전 특성의 토너에 대해서도 테스트 검정 표준을 위해 시험하였다.

2) 토너 입자 사이즈

실시예 3으로부터 얻은 MAIC 코팅된 샘플을 1% Aerosol OT(디옥틸 소디움 설포숙시네이트, 나트륨염, Fisher Scientific, Fairlawn, NJ)를 함유한 Norpar^TM 12에 분산시켰다. 토너 입자 사이즈는 상기한 것처럼 Horiba LA-900 레이저 회절입자 사이즈 분석기로 측정하였다.

MAIC에 의한 건식 토너

토너	카본 블랙(중량%)	Dv(㎛)	Q/M(μ/g)
			평균	표준편차
1	14	11.7	-101.8	7.43
2	10	17.4	-57.9	4.87

본원에 인용된 모든 특허, 특허 문서 및 공보는 각각이 포함된 것처럼 참조문헌으로 포함되어 있다. 달리 표시 하지 않으면 모든 부 및 퍼센트는 중량부 및 중량 퍼센트이고 모든 분자량은 중량평균 분자량이다. 전술한 상세한 설명은 이해를 명확히 하기 위한 것이다. 그로부터 어떠한 불필요한 제한을 하려는 것은 아님 을 이해할 것이다. 본 발명은 도시하고 기재한 엄밀한 세부사항에 제한되는 것이 아니고, 다양한 변형이 청구범위에 한정된 발명내에 포함된다는 것을 당해 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 이해할 것이다.

본 발명에 따른 음대전 코팅된 토너는 자기 보조 방법으로 코팅되어, 폴리머 바인더 성분을 불리한 환경적 상태로부터 보호하고, 입자간 응집 및 상호작용이 방지되며, 색포화도가 뛰어나다.

Claims

a) 복수개의 폴리머 바인더 입자; 및

b) 상기 폴리머 바인더 입자의 외부 표면에 코팅된 하나 이상의 시각개선첨가제를 포함하는 코팅 재료를 포함하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 코팅 재료는 하나 이상의 대전제어제 또는 전하 디렉터를 포함하는 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 코팅 재료는 하나 이상의 흐름제(flow agent)를 포함하는 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 폴리머 바인더 입자는 랜덤 폴리머로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 폴리머 바인더 입자는 하나 이상의 S 재료 부분과 하나 이상의 D 재료 부분을 포함하는 하나 이상의 양친매성 그래프트 코폴리머를 포함하는 폴리머 바인더로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 바인더 입자 대 코팅의 중량비는 50:1 내지 1:1인 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 바인더 입자 대 코팅의 중량비는 20:1 내지 5:1인 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 코팅 재료는 자성인 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 있어서, 상기 폴리머 바인더 입자는 자성인 것을 특징으로 하는 음대전 코팅된 토너 입자.
제 1항에 따른 복수개의 음대전된 토너 입자를 포함하는 건식 음대전 전자사 진용 토너 조성물.
제 10항에 있어서, 상기 조성물은 자성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 조성물.
a) 카우리 부탄올 넘버가 30ml 미만인 액체 캐리어; 및

b) 상기 액체 캐리어에 분산된 제 1항에 따른 복수개의 음대전된 토너 입자를 포함하는 습식 음대전 전자사진용 토너 조성물.
제 12항에 있어서, 상기 조성물은 자성 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 음대전 전자사진용 토너 조성물.
a) 시각개선제를 포함하는 코팅 재료와 폴리머 바인더 입자의 블렌드로서, 자성 요소를 포함하는 블렌드를 제공하는 단계;

b) 상기 블렌드를 시간에 따라 방향이 변하는 자기장에 노출시켜 자기장중 자성 요소의 움직임이 폴리머 바인더 입자 표면에 코팅 재료가 부착하도록 하여 음대전 코팅된 토너 입자를 형성하기에 충분한 힘을 제공하도록 하는 단계를 포함하는, 폴리머 바인더 입자에 시각개선첨가제를 접착시키는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 자기장이 감쇠진동 자기장인 것을 특징으로 하는 방 법.
제 15항에 있어서, 상기 감쇠진동 자기장은 쌍극자 진동 자기장인 것을 특징으로 하는 방법.
제 15항에 있어서, 상기 자기장의 진동은 지속적이고 단절되지 않는 리듬으로 행해지는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 단계 (b)의 코팅 재료와 폴리머 바인더 입자의 블렌드가 유동화되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 폴리머 바인더 입자가 자성 요소인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 코팅 재료가 자성 요소를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 자성 요소가 코팅 재료 및 폴리머 바인더 입자와 분리된 입자인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 코팅 재료가 건조 입자 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 코팅 재료가 액체 형태인 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 코팅 재료가 하나 이상의 대전제어제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 코팅 재료가 하나 이상의 흐름제를 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 폴리머 바인더 입자가 랜덤 폴리머로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
제 14항에 있어서, 상기 폴리머 바인더 입자가 하나 이상의 S 재료 부분과 하나 이상의 D 재료 부분을 포함하는 하나 이상의 양친매성 그래프트 코폴리머를 포함하는 폴리머 바인더로부터 형성되는 것을 특징으로 하는 방법.
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