KR101243715B1 - 우수한 장기 안정성을 가지는 비자성 일성분계 칼라토너 및이의 제조방법 - Google Patents

우수한 장기 안정성을 가지는 비자성 일성분계 칼라토너 및이의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 우수한 장기 안정성을 가지는 비자성 일성분계 칼라토너 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 토너 모입자와, 평균입경 0.2 내지 2.0 um의 스테아린산 아연염, 평균입경 0.35 내지 0.5 um 의 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트 공중합체, 실리카 분말 및 바늘모양의 이산화티탄을 동시에 기계적으로 혼합하여 토너 모입자 표면에 코팅층이 형성되는 비자성 일성분계 칼라토너에 관한 것이다.
본 발명의 토너는 대전 분포가 좁고, 고대전성을 가지며 대전유지성을 향상시킬 뿐만 아니라 대전부 오염을 현저히 감소시키므로 화상특성, 전사효율 및 장기안정성이 우수하고, 특히 장기적으로 토너 대전량이 감소하여 나타나는 백그라운드 오염발생이 없어 고품질의 화상을 구현한다.
비자성 일성분계 칼라 토너, 이산화티탄, 실리카, 고 대전성, 대전유지성, 장기신뢰성

Description

우수한 장기 안정성을 가지는 비자성 일성분계 칼라토너 및 이의 제조방법{Non-magnetic color toner of one-component with long-time stability and method of preparation for the same}
본 발명은 비자성 일성분계 칼라토너에 관한 것으로, 보다 상세하게는 대전 분포가 좁고 고대전성을 가지며, 대전부 오염을 감소시켜서 화상특성, 전사효율 및 장기 안정성이 우수하고 백그라운드오염이 없는 우수한 화상특성을 가진 비자성 일성분계 칼라토너에 관한 것이다.
최근, 전자사진 등의 화상형성방법을 이용한 하드카피, 프린터 기술은 흑백에서부터 풀 칼라로 급속하게 전개되고 있다. 특히, 칼라 프린터의 경우는 시장이 급속하게 팽창하고 있다. 풀 칼라 전자사진법에 의한 칼라화상형성은 일반적으로 시안(cyan), 마젠타(magenta), 옐로(yellow)의 3색의 칼라 토너, 또는 여기에 흑색(black)을 가한 4색의 칼라 토너를 이용하여 모든 색을 재현한다.
이와 같이 급팽창하는 풀 칼라 시장에서 이전에 비해 더욱 필요로 하는 것은 소형화, 경량화, 저가격화, 고속화, 고화질, 고 신뢰성을 필요로 하는데, 그 중에서도 고화질, 고 신뢰성은 기본적이면서도 가장 중요한 특성으로 자리 잡고 있으며 여기에 대응하기 위한 화상형성방법 및 이에 사용되는 토너의 개선과 개발이 다양하게 이루어지고 있다.
일반적인 전자 사진 방식의 화상 형성은
1. 정전기를 발생시켜 감과 드럼의 표면을 균일하게 양의 전하를 갖게 대전하는 대전 공정,
2. 상기 대전된 감광 드럼의 표면을 노광하여 정전 잠상을 형성하는 노광 공정,
3. 현상 롤러의 표면에 형성된 음의 전하를 갖는 토너를 이용하여 드럼의 표면에 잠상을 현상하고 토너 화상을 얻는 현상 공정,
4. 해당 토너 화상을 피 전자재상에 전사하는 전사 공정,
5. 피 전사재상의 토너 화상을 정착하는 정착 공정,
6. 상기 전사 공정에서 드럼의 표면에 잔류하는 토너를 제거하는 클리닝 공정으로 구성된다.
이상과 같은 전자사진방식의 화상형성장치의 각 공정과 관련하여 토너에 요구되는 기본 특징은 다음과 같다.
현상 공정은 적합한 토너 대전량, 대전 유지성, 환경 안정성 등이 요구되고, 전사 공정은 양호한 전사 성능이 요구되고, 정착 공정은 저온 정착성, 내 옵 셋(offset)성이 요구되며, 또한 클리닝 공정은 클리닝 성능, 내오염성 등이 요구된다. 특히, 최근에는 고화질화, 고속화, 칼라화의 촉진에 따라 위의 특성들이 점점 복잡하고도 복합적으로 요구되고 있다.
이상과 같이 요구되는 특성들 중 반복적으로 계속되는 프린트 중에도 장기적으로 화상이 변하지 않고, 특히 전사 공정에서 칼라 화상을 형성할 때 감광드럼에서 직접 4색을 혼합하는 방법도 있으며, 최근의 고속화 추세에 발맞추어 각 칼라 별로 각각의 드럼을 가지도록 하는 고속 프린터에 적합한 탠덤 방식의 현상방식도 널리 사용되고 있다. 그러므로, 장기적으로 안정된 고화질의 풀 칼라 화상을 얻기 위해서는 보다 안정된 대전성능을 위해 고대전성을 가질 수 있는 토너가 요구된다.
일반적으로 토너에 사용되는 첨가제는 현상공정에서 토너 공급부에서 현상 슬리브가 회전할 때 발생되는 저항을 감소시켜 슬리브 위에 균일하고 안정된 토너층을 보다 쉽게 형성시키는데 도움을 준다. 또한 과도한 마찰열 등으로 인하여 발생되어질 수 있는 대전 블레이드에(charging blade)등에 토너가 융착되거나 토너끼리 응집하는 것을 억제하는 역할을 하고 토너가 적절한 마찰 대전 특성을 가지도록 할 뿐 아니라 대전 특성을 안정화시키고 대전 유지성을 향상시킨다.
수 um의 토너가 모두 균일한 조성으로 코팅되게 하기 위해서는 적절한 첨가제의 선택과 함량이 무엇보다 중요하다. 토너의 표면에 첨가제가 균일하게 분포하고 있지 않을 경우 토너 입자간의 대전성이 서로 상이하여 균일한 화상을 얻을 수 없을 뿐 아니라, 장기 안정성 또한 급격히 떨어지고 코팅된 외첨제들이 쉽게 이탈 된다. 이탈된 외첨제들은 Primary Charging Roller에 쉽게 오염이 되므로 장기적으로 고품질의 화상을 얻을 수 없게 된다.
따라서, 대전분포가 좁고 고대전성을 가짐으로써 대전부의 오염 없이 장기 안정성이 우수한 토너에 대한 연구가 더욱 요구되고 있다.
본 발명은 대전 분포가 좁고 고 대전성을 가지며 대전부 오염을 감소시킴으로써 화상특성, 전사효율, 장기 안정성이 우수한 비자성 일성분계 칼라토너 및 이의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 토너 모입자에
i) 입경 크기가 0.2 ~ 2.0 um의 스테아린산 아연염;
ii) 입경 크기가 0.35 ~ 0.5 um의 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말;
iii) 입경 크기가 6 ~ 40 nm의 실리카 분말 및
iv) 입자 길이가 1.5 um ~ 5.0 um이고, 입자 직경이 0.1 ~ 0.3 um의 이산화티탄 분말을 첨가하여 동시에 기계적으로 혼합하여 상기 토너 모입자 표면에 정착시키는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라토너 및 이의 제조방법을 제공한다.
특히 상기 칼라 토너 입자는 토너 모입자 100중량부에 대하여 i) 스테아린산 아연염 분말 0.1 ~ 2.0중량부; ii) 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말 0.1 ~2.0 중량부; iii) 실리카 1.0 ~ 3.0 중량부; 및 iv) 이산화티탄 0.1 ~ 2.0 중량부를 첨가하여 제조된다.
상기 이산화티탄은 특정 입자 길이는 입자 직경을 가짐으로써 바늘모양의 형상인 것이 바람직하다.
이때 혼합은 헨셀믹서, 터빈형 교반기, 슈퍼믹서 및 하이브리다이저로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 혼합기를 이용하여 10 ~ 30m/sec의 선속도 범위 내에서 수행하는 것이 바람직하다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 따른 비자성 일성분계 칼라토너는 대전 분포가 좁고, 고 대전성을 가지며 동시에 화상특성, 전사효율 및 장기 안정성이 우수하고 대전 유지성을 현저히 향상시켜 장기신뢰성이 우수한 장점이 있다.
토너 모입자의 표면에 존재하는 첨가제는 토너의 대전성능 및 대전 유지성에 크게 영향을 미친다. 즉, 대전시 슬리브(developing roller)와 대전 블레이드(charging blade)에서 토너가 받는 마찰저항을 줄여 대전 블레이드 상에 용융이나 토너간의 고체 부착(solid adhesion)의 형성을 방지할 뿐만 아니라, 유기 감광 드럼의 표면에 전사되고 남은 토너 및 이탈된 외첨제들의 크리닝성을 향상시켜서 대전부여 롤러(primary charge roller; PCR)의 오염을 방지하여 장기적으로 안정적인 화상을 얻을 수 있게 한다. 이에 본 발명은 토너 모입자의 표면에 스테아린산 아연염, 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트의 공중합체, 실리카와 함께 바늘 모양의 형상을 갖는 이산화티탄을 사용함으로써 대전 분포가 좁고, 고대전성을 가지며, 대전부 오염을 적게 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 언급되는 토너는 비자성 일성분 칼라토너를 일반적으로 지칭하며 그 모입자의 제조 방법은 분쇄법이나 중합법 양쪽 모두 가능하다. 분쇄법의 경우에는 바인더 수지, 안료, CCA, wax를 넣고 melt mixing을 한 후에 milling과 classifiying의 과정을 거쳐서 제조 되며, 중합법의 경우에는 모노머, 안료, CCA, wax를 넣고 중합을 하고 decant를 한 후 washing, drying의 과정을 거쳐서 원하는 토너 모입자를 얻게 된다. 이와 같이 전혀 다른 과정을 거쳐서 제조되는 토너의 경우들에서도 공히 계속적인 프린트를 실시하는 결과, 토너의 표면 개질을 위해서 그리고 고대전성을 위해서 사용된 외첨 물질들이 PCR을 오염 시킴으로써 감광드럼의 대전 균일성을 떨어뜨리는 문제가 발생된다.
상술한 방법으로 제조되는 비자성 일성분 칼라토너 모입자 제조에 사용되는 원재료로서, 바인더 수지는 폴리 아크릴산 메틸, 폴리 아크릴산 에틸, 폴리 아크릴산 부틸, 폴리 아크릴산 2-에틸 헥실, 또는 폴리 아크릴산 라우릴 등의 아크릴산 에스테르 중합체; 폴리 메타크릴산 메틸, 폴리 메타크릴산 부틸, 폴리 메타크릴산 헥실, 폴리 메타크릴산 2-에틸 헥실 또는 폴리 메타크릴산 라우릴 등의 메타크릴산 에스테르 중합체; 아크릴산 에스테르와 메타아크릴산 에스테르와의 공중합체; 스타이렌계 단량체와 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르와의 공중합체; 폴리 초산 비닐, 폴리 프로피온산 비닐, 폴리 낙산 비닐, 폴리에틸렌, 또는 폴리프로필 렌 등의 에틸렌계 중합체; 및 그 공중합체; 스타이렌 부타디엔 공중합체, 스타이렌 이소프렌 공중합체, 또는 스타이렌 말레산 공중합체 등의 스타이렌계 공중합체; 폴리스타이렌계 수지; 폴리비닐 에테르계 수지; 폴리비닐 케톤계 수지; 폴리에스테르계 수지; 폴리우레탄계 수지; 에폭시 수지; 또는 실리콘 수지 등을 단독 또는 혼합하여 사용하며, 바람직하게는 폴리스타이렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 스티렌 아크릴산 알킬 공중합체, 스타이렌 메타크릴산 알킬 공중합체, 스타이렌 아크릴로니트릴 공중합체, 스타이렌 부타디엔 공중합체, 스타이렌 말레산 공중합체를 사용한다.
착색제로는 탄소 블랙, 자성분, 염료 또는 안료를 사용할 수 있으며, 그 구체적인 예로는 니구로신 염료, 아닐린 블루, 카르코일 블루, 크롬 옐로, 군청색 블루, 듀폰 오일 레드, 메틸렌 블루 염화물, 프탈로시아닌 블루, 램프 블랙, 로즈벤갈, C.I.안료·레드 48:1, C.I.안료·레드 48:4, C.I.안료·레드 122, C.I.안료·레드 57:1, C.I.안료·레드 257, C.I.안료·레드 296, C.I.안료·옐로 97, C.I.안료·옐로 12, C.I.안료·옐로 17, C.I.안료·옐로 14, C.I.안료·옐로 13, C.I.안료·옐로 16, C.I.안료·옐로 81, C.I.안료·옐로 126, C.I.안료·옐로 127, C.I.안료·블루 9, C.I.안료·블루 15, C.I.안료·블루 15:1, 또는 C.I.안료·블루 15:3 등을 사용할 수 있다.
또한, 토너 모입자는 헥사메틸디실라잔, 디메틸 디클로로 실레인, 옥틸 트리 메톡시 실레인 등의 소수화 처리가 가해진 SiO2, TiO2, MgO, Al2O3, MnO, ZnO, Fe2O3, CaO, BaSO4, CeO2, K2O, Na2O, ZrO2, CaO·SiO, K2O·(TiO2)n 또는 Al2O3·2SiO2 등의 무기물 산화물 미립자를 유동촉진제로 추가적으로 첨가할 수 있으며, 이외에도 이형제 또는 전하 조절제를 추가로 첨가할 수 있다.
다음으로 본 발명은 토너 모입자 표면에 입경 크기가 0.2 ~ 2.0 um의 스테아린산 아연염; 입경 크기가 0.35 ~ 0.5 um의 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말; 입경 크기가 6 ~ 40 nm의 실리카 분말 및 입자 길이가 1.5 um ~ 5.0 um이고, 입자 직경이 0.1 ~ 0.3 um의 이산화티탄 분말을 첨가하여 동시에 기계적으로 혼합하여 정착시키는 것을 특징으로 한다.
평균 입경 0.2 ~ 2.0 um의 스테아린산 아연염은 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 2.0 중량부로 포함된다. 그 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 그 효과가 미미하며, 2.0 중량부를 초과할 경우에는 토너입자 표면에 존재하는 스테아린산 아연염에 의하여 대전부의 오염이 증가되고, 전사효율 감소, 소모량 증가등의 부작용이 생긴다.
본 발명에 사용되는 평균 입경 0.35 ~ 0.5um의 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말은 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 2.0 중량부로 포함된다. 0.1 중량부 미만이면 구형 유기 분말을 첨가함으로써 과도한 마찰력을 줄여서 얻어지는 대전 균일성의 확보를 기대하기 어렵고, 2.0 중량부를 초과하게 되면 대전블레이드와 슬리브 사이의 마찰력을 낮추어 대전 균일성은 얻을 수 있으나, 부분적으로 구형 유기 분말 입자들이 서로 응집되어 부분적으로 토너가 융착되는 현상이 발생할 수 있다.
실리카는 토너 모입자의 유동성을 부여하여 토너와 드럼 사이의 부착력을 낮추는 역할을 하며, 본 발명에 사용되는 입경 크기가 6 ~ 40nm의 실리카는 토너 모입자 100 중량부에 대하여 1.0 ~ 3.0 중량부로 포함된다. 1.0 중량부 미만이면 토너 모입자에 유동성을 주기 힘들어 실리카 첨가에 따른 토너 입자와 드럼간의 부착력 저하를 기대하기 힘들고, 3.0 중량부를 초과하게 되면 토너 모입자와의 부착이 어려워 이탈이 발생하며, 실리카가 가지고 있는 환경 의존성에 의해 저온 저습 환경하에서 화상 농도 얼룩이 발생한다거나 고온 고습 환경하에서 비화상 부위의 오염문제가 발생한다.
이산화티탄은 전기 저항이 실리카에 비하여 낮고 전하 교환성이 높아 전하 분포를 좁혀줘 고대전성을 갖게 함으로써 장기적으로 안정성을 갖게 한다. 본 발명에 사용된 입자 길이가 1.5 ~ 5.0 um이고 입자 직경이 0.1 ~ 0.3 um의 바늘모양의 이산화티탄 분말은 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.1 ~ 2.0 중량부로 포함된다. 사용되는 함량이 0.1 미만이면 이산화티탄 첨가에 따른 효과를 얻을 수 없고, 2.0 중량부를 초과하게 되면 토너 모입자와 부착력이 약화되어 이탈이 되기 쉽고 그에 따른 감광 드럼상에 스크래치를 만들어 드럼 필르밍(drum filiming)을 일으킬 수 있으므로, 상기 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다. 바늘 모양의 루틸 구조를 갖는 이산화티탄은 보통의 무정형의 이산화티탄에 비해서 기계적인 특성이 매우 뛰어나다. 이러한 강한 기계적 성질로 인해 토너 모입자에 균일하게 존재 하는 바늘 모양의 이산화티탄은 전사과정 이후 감광 드럼 표면에 잔류하는 토너를 보다 효과적으로 제거할 수 있게 도와줄 뿐만 아니라, 감광 드럼에 이탈된 토너에 의해 오염이 되는 것을 방지하게 된다.
전술한 바와 같은 조성을 이용하여 토너를 제조하기 위해, 먼저 각각의 용도에 부합되도록 바인더 수지, 착색제 및 이형제가 포함된 토너 모입자를 헨셀믹서, 터빈형 교반기, 슈퍼믹서 및 하이드리다이저 등의 혼합기에 주입한다.
상기 혼합기에 토너 모입자에 대하여 일정 중량비로 스테아린산 아연염, 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말, 실리카 및 바늘형상의 이산화티탄을 주입한 후, 10 ~ 30 m/s의 선속도 범위에서 기계적으로 혼합한다.
이와 같은 방법에 의해 얻어진 비자성 일성분계 칼라토너는 입경이 1um ~ 15um, 바람직하게 3um ~ 12um의 크기를 가진다. 상기 비자성 일성분계 칼라 토너는 토너 모입자의 표면에 균일하게 형성되어 마치 구형화한 효과를 가지며 전사효율 및 장기성 향상에 기여할 뿐 아니라, 바늘형상의 특정 이산화티탄의 사용으로 국소적으로 발생하는 과저항을 보다 효과적으로 해소시켜 블러링(blurring)현상을 기존의 이산화티탄보다 더 효율적으로 개선시키고, 감광 드럼 클리닝 과정에서 효율적으로 외첨제 및 토너를 제거함으로써 PCR오염을 최소화 할 수 있게 된다. 나아가 대전분포를 좁게 만들어 장기안정성이 우수한 토너를 만들 수 있다.
이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1>
1-1. 마젠타 토너 모입자 제조
폴리에스테르수지(분자량: 2.5 ×104) 92 중량부, 퀴나크리돈 Red 122 5 중량부, 4급 암모늄염 1 중량부, 저분자량 폴리프로필렌 2 중량부를 헨셀믹서로 혼합하였다. 이를 2축 용융 혼련에서 165 ℃의 온도로 용융 혼련하고, 제트밀 분쇄기로 미분쇄한 후, 풍력분급기에서 분급하여 체적 평균입경이 8.0 ㎛인 토너 모입자를 제조하였다.
1-2. 비자성 일성분계 칼라 토너 입자의 제조
이와 같이 제조한 토너 모 입자 100 중량부에 대하여 평균입경 1.0um의 스테아린산 아연염 0.2 중량부, 구형 유기 분말로 0.4um의 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트 공중합체 0.5 중량부, 평균입경 7nm의 실리카 2.0 중량부 및 입자 길이가 3.0um이고 입자 직경이 0.2um인 바늘모양의 이산화티탄 0.3 중량부를 토너 모입자 표면에 코팅하였다. 상기 코팅은 외첨제들을 헨셀믹서 또는 하이브리다이저를 사용하여 선속도 20m/s로 2분 동안 교반, 혼합함으로써 외첨제들이 토너 표면에 균 일하게 분포하는 비자성 일성분계 칼라토너를 제조하였다.
<실시예 2~27>
상기 실시예1과 동일한 방법으로 칼라 토너 입자를 제조하였으며 이 때 사용된 각각의 함량은 표1에 나타낸 바와 같다.
구분 스테아린산 아연염 구형 유기분말 이산화티탄
입자크기 중량부 화학구조 입자크기 중량부 입자길이 입자직경 중량부
실시예2 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
실시예3 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 1.0
실시예4 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 2.0
실시예5 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
실시예6 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 1.0
실시예7 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 2.0
실시예8 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 3um 0.2um 0.3
실시예9 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 3um 0.2um 1.0
실시예10 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 3um 0.2um 2.0
실시예11 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 5um 0.3um 0.3
실시예12 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 5um 0.3um 1.0
실시예13 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 5um 0.3um 2.0
실시예14 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
실시예15 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 1.0
실시예16 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 2.0
실시예17 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
실시예18 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 1.0
실시예19 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 2.0
실시예20 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 1.5 3um 0.2um 0.3
실시예21 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 1.5 3um 0.2um 1.0
실시예22 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 1.5 3um 0.2um 2.0
실시예23 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 1.5 5um 0.3um 0.3
실시예24 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 1.5 5um 0.3um 1.0
실시예25 1.0um 1.0 P(st/MMA) 0.4um 1.5 5um 0.3um 2.0
실시예26 2.0um 1.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 5um 0.3um 1.0
실시예27 2.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 3um 0.2um 1.0
P(st/MMA): 스티렌과 메틸메타아크릴레이트와의 공중합체
<비교예 1~47>
상기 실시예 1~27와 동일한 방법으로 칼라 토너 입자를 제조하였으며 구체적인 조성은 하기 표2에 타나낸 바와 같다. 지방산 금속염, 구형유기분말 및 이산화티탄의 화학적 성분, 입자의 크기 및 함량을 변화시켜가며 실시하였다.
구분 지방산 금속염 구형 유기분말 이산화티탄
화학구조 입자크기 중량부 화학구조 입자크기 중량부 입자길이 입자직경 중량부
비교예 1 Mg-st 0.5um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예2 Mg-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예3 Ca-st 0.5um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예4 Ca-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예5 Al-st 0.5um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예6 Al-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예7 Mg-st 0.5um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
비교예8 Mg-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
비교예9 Ca-st 0.5um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
비교예10 Ca-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
비교예11 Al-st 0.5um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
비교예12 Al-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
비교예13 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예14 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 0.5 3um 0.2um 1.0
비교예15 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 0.5 3um 0.2um 2.0
비교예16 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 1.5 3um 0.2um 0.3
비교예17 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 1.5 3um 0.2um 1.0
비교예18 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 1.5 3um 0.2um 2.0
비교예19 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 0.5 5um 0.3um 0.3
비교예20 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 0.5 5um 0.3um 1.0
비교예21 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 0.4um 0.5 5um 0.3um 2.0
비교예22 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 1.0um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예23 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 1.0um 0.5 3um 0.2um 1.0
비교예24 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 1.0um 0.5 3um 0.2um 2.0
비교예25 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 1.0um 1.5 3um 0.2um 0.3
비교예26 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 1.0um 1.5 3um 0.2um 1.0
비교예27 Zn-st 1.0um 0.5 PMMA 1.0um 1.5 3um 0.2um 2.0
비교예28 Zn-st 2.0um 0.5 PMMA 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예29 Zn-st 2.0um 1.5 PMMA 0.4um 0.5 3um 0.2um 1.0
비교예30 Zn-st 1.0um 0.5 PST 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.5
비교예31 Zn-st 1.0um 0.5 PTFE 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.5
비교예32 Zn-st 1.0um 0.5 PVDF 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.5
비교예33 Zn-st 1.0um 3.0 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 0.3
비교예34 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 3.0 3um 0.2um 0.3
비교예35 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 3um 0.2um 3.0
비교예36 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 0.2um 0.2um 0.3
비교예37 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 0.2um 0.2um 1.0
비교예38 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 0.2um 0.2um 2.0
비교예39 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 0.2um 0.2um 2.0
비교예40 Zn-st 1.0um 1.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 0.2um 0.2um 2.0
비교예41 Zn-st 2.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 0.2um 0.2um 2.0
비교예42 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 1.0um 1.0um 0.3
비교예43 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 1.0um 1.0um 1.0
비교예44 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 0.5 1.0um 1.0um 2.0
비교예45 Zn-st 1.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 1.0um 1.0um 2.0
비교예46 Zn-st 1.0um 1.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 1.0um 1.0um 2.0
비교예47 Zn-st 2.0um 0.5 P(st/MMA) 0.4um 1.5 1.0um 1.0um 2.0
Zn-st : 스테아린산 아연염
Mg-st : 스테아린산 마그네슘염
Ca-st : 스테아린산 칼슘염
Al-st : 스테아린산 알루미늄염
PMMA : 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethylmethacrylate)
PST : 폴리스티렌 (polystyrene)
PTFE : 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluoroethylene)
PVDF : 폴리비닐리덴플루오라이드(polyvinylidene fluoride)
<실험예>
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 비자성 일성분계 칼라 토너의 물성을 측정하기 위해, 칼라 토너를 사용하는 텐덤(tandum)방식의 현상기구로 시판되는 비자성 일성분 현상방식의 프린터(HP2600, Hewlett-Packard사)를 이용하여 3,000 매까지 프린트하여 화상오염 및 화상의 균일성을 확인하였고, 프린터를 완료한 후 PCR을 회수하여 그 오염 정도를 확인하였으며 그 결과는 하기 표과 같다.
1) 대전부 오염
PCR오염 및 슬리브 표면의 melt오염을 기준으로 측정하였다. A,B,C및 D등급으로 나누었으며 그 기준은 다음과 같다.
A : PCR 오염 없음 / 슬리브 표면의 melt오염 거의 없음
B : PCR 오염 약간 있음 / 슬리브 표면의 melt오염 약간 있음
C : PCR 오염 많음 / 슬리브 표면의 melt오염 많음
D : PCR 오염 아주 많음 / 슬리브 표면의 melt오염 아주 심함.
2) 전사효율
용지를 3000매까지 프린팅하여 각 1000매 단위로 소모량에서 소비량(waste)를 뺀 순수 종이로 전사된 토너의 %를 계산하였다. 이때 얻어진 결과를 A,B,C및 D등급으로 나누었으며 기준은 다음과 같다.
A: 전사효율 80% 이상
B: 전사효율 70 ~ 80%
C: 전사효율 60 ~ 70%
D: 전사효율 50 ~ 60%
3) 화상 농도(I.D)
솔리드(solid) 면적 화상을 멕베스 반사 농도계 RD918로 측정하였으며, 이 때 얻어진 결과를 A,B,C및 D등급으로 나누었으며 기준은 다음과 같다.
A: 화상의 농도가 평균 1.4 이상
B: 화상의 농도가 평균 1.3 이상
C: 화상의 농도가 평균 1.2 이하
D: 화상의 농도가 평균 1.0 이하
4) 장기성
용지를 3000매까지 프린팅하여 3000매까지 화상농도 및 전사효율이 유지되는 지를 확인하였다.
A: 3,000매 까지 I.D. 1.4이상, 전사효율 75% 이상
B: 3,000매 까지 I.D. 1.3이상, 전사효율 70% 이상
C: 3,000매 까지 I.D. 1.2이하, 전사효율 60% 이상
D: 3,000매 까지 I.D. 1.0이하, 전사효율 40% 이상
이상과 같은 실험을 상온 상습조건에서 실시하여 그 차이를 관찰하였으며, 그 결과는 다음의 표 3 에 나타내었다.
구분 대전부 오염 전사효율 화상농도(I.D) 장기성
실시예1 A A A A
실시예2 A A A A
실시예3 A A A A
실시예4 B A A A
실시예5 A A A A
실시예6 A A A A
실시예7 B A A A
실시예8 A A A A
실시예9 A A A A
실시예10 A A A A
실시예11 A A A A
실시예12 A A A A
실시예13 A A A B
실시예14 A A A A
실시예15 B A B A
실시예16 A A A A
실시예17 A A A A
실시예18 B B A B
실시예19 A A A A
실시예20 A A A A
실시예21 A A A A
실시예22 A A A A
실시예23 A A A A
실시예24 B B A B
실시예25 A A A A
실시예26 B A B A
실시예27 B A B A
비교예 1 C C B C
비교예2 C C B D
비교예3 C D B D
비교예4 C D B D
비교예5 C D B D
비교예6 C D B D
비교예7 C C B C
비교예8 C C B C
비교예9 C D B D
비교예10 C D B D
비교예11 C D B D
비교예12 C D B D
비교예13 D C D D
비교예14 D C D D
비교예15 D D D D
비교예16 D D D D
비교예17 D D D D
비교예18 D D D D
비교예19 D D D D
비교예20 D D D D
비교예21 D D D D
비교예22 D C D D
비교예23 D C D D
비교예24 D C D D
비교예25 D D D D
비교예26 D D D D
비교예27 D D D D
비교예28 D D D D
비교예29 D C D D
비교예30 C C D D
비교예31 D C D D
비교예32 D C D D
비교예33 D C D D
비교예34 D B B D
비교예35 D B B B
비교예36 C C B D
비교예37 C C B D
비교예38 D C B D
비교예39 D C B D
비교예40 D C C D
비교예41 C C C D
비교예42 C C B D
비교예43 C C B D
비교예44 D C B D
비교예45 D C B D
비교예46 D C B D
비교예47 D C B D
상기 표 3에 나타난 바와 같이, 상기 토너 모입자에 코팅되는 평균입경 0.2 ~ 2.0 um의 스테아린산 아연염, 평균입경 0.35 ~ 0.5 um의 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트의 공중합체 분말, 입자 길이가 1.5 ~ 5.0um이고 입자 직경이 0.1 ~ 0.3 um인 바늘모양의 이산화티탄 분말 및 실리카를 코팅하여 부착시킨 실시예 1 ~ 26의 칼라토너는 비교예 1 ~ 47과 비교하여 대전부 오염, 전사효율, 화상농도 및 장기성이 우수함을 확인할 수 있었다. 특히 장기성에서는 특정 입자 길이 및 입자 직경을 갖는 바늘모양의 이산화티탄을 도입함으로써 월등하게 좋은 결과를 얻을 수 있었다. 바늘모양 외의 이산화티탄을 사용할 경우 바늘모양의 이산화티탄을 사용하는 경우보다 감광드럼의 외첨제 클리닝성이 떨어져 매수가 증가함에 따라 감광드럼오염이 증가하여 균일한 화상을 얻을 수 없음을 알 수 있었다.

Claims (9)

  1. 토너 모입자 및 상기 토너 모입자 표면에
    i) 입경 크기가 0.2 ~ 2.0 um의 스테아린산 아연염;
    ii) 입경 크기가 0.35 ~ 0.5 um의 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말;
    iii) 입경 크기가 6 ~ 40 nm의 실리카 분말 및
    iv) 입자 길이가 1.5 um ~ 5.0 um이고, 입자 직경이 0.1 ~ 0.3 um의 이산화티탄 분말을 포함하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라토너.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 칼라 토너는 토너 모입자 100 중량부에 대하여,
    i) 스테아린산 아연염이 0.1 ~ 2.0 중량부;
    ii) 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말 0.1 ~ 2.0 중량부;
    iii) 실리카 분말 1.0 ~ 3.0 중량부; 및
    iv) 이산화티탄 분말 0.1 ~ 2.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서, 상기 토너 모입자는 바인더 수지, 착색제 및 대전제어제를 포함하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너.
  5. 제 4항에 있어서, 토너 모입자는 유동성 촉진제 또는 이형제를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너.
  6. i) 입경 크기가 0.2 ~ 2.0 um의 스테아린산 아연염;
    ii) 입경 크기가 0.35 ~ 0.5 um의 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말;
    iii) 입경 크기가 6 ~ 40 nm의 실리카 분말 및
    iv) 입자 길이가 1.5 um ~ 5.0 um이고, 입자 직경이 0.1 ~ 0.3 um의 이산화티탄 분말을 토너 모입자 표면에 정착시키는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 칼라 토너는 토너 모입자 100중량부에 대하여,
    i) 스테아린산 아연염 0.1 ~ 2.0 중량부;
    ii) 구형 폴리스티렌과 폴리메틸메타아크릴레이트와의 공중합체 분말 0.1 ~ 2.0 중량부;
    iii) 실리카 분말 1.0 ~ 3.0 중량부; 및
    iv) 이산화티탄 분말 0.1 ~ 2.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조방법.
  8. 제 6항에 있어서, 상기 토너 모입자 표면에 분말을 정착시키기 위해 헨셀믹서, 터빈형 교반기, 슈퍼믹서 및 하이브리다이제이션기로 이루어진 그룹에서 선택된 1종의 혼합기를 사용하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조방법.
  9. 제 8항에 있어서, 상기 혼합기는 선속도 10 ~ 30m/s의 범위로 작동하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조 방법.
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