KR20020061682A - 고 전사 효율을 가지는 토너 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

고 전사 효율을 가지는 토너 조성물 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 고 전사효율 토너 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, a) i) 바인더 수지, ii) 대전 제어제, iii) 착색제 및 iv) 이형제를 포함하는 토너 모입자 및 b) 상기 토너 모입자 표면에 첨가된 2 종의 소수성 실리카 및 산화티탄을 포함하는 비자성 일성분계 토너 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 토너 조성물은 안정된 대전 성능 및 고전사 효율을 가지며 환경 의존성이 작고 장기에 걸쳐 안정한 화질을 얻을 수 있다.

Description

고 전사 효율을 가지는 토너 조성물 및 그 제조방법{TONER COMPOSITION HAVING HIGH TRANSCRIPTION EFFICIENCY AND A METHOD FOR PREPARING THE SAME}
본 발명은 단색 또는 다색 화상을 형성한 정전하상 현상용 토너 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 대전 안정성 및 높은 전사효율을 가지는 정전하상 현상용 토너 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
최근 오피스의 PC화, 네트워크화의 급속한 보급에 따라서 종래 흑백이 주류였던 복사기, 프린터 시장은 풀 컬러로 주류가 바뀌고 있다. 이에 따라 종래로부터 화질, 스피드라는 점에서 유리하였던 전자 사진 방식의 복사기, 프린터에 대한 시장 요구가 점점 높아지고 있다. 특히 최근 시장의 요구로는 고화질, 고 신뢰성은 물론이고 소형, 경량화, 저가격화, 고속화 더 나아가서는 저 에너지화, 리사이클 등의 환경 대응이 강하게 요구되고 있다. 그리고, 이것에 대응하기 위한 화상 형성 방법 및 거기에 사용되는 현상제의 개선 및 신규 개발이 이루어지고 있다.
전자 사진 방식의 화상 형성 장치는 일반적으로 드럼의 표면을 균일하게 대전하는 대전 공정, 드럼의 표면을 노광하고 정전 잠상을 형성하는 노광 공정, 현상롤러의 표면에 형성된 현상제층을 이용하여 드럼의 표면에 잠상을 현상하고 토너화상을 얻는 현상 공정, 해당 토너 화상을 피 전사재상에 전사하는 전사 공정, 피 전사재상의 토너 화상을 정착하는 정착 공정 및 앞에서 말한 전사 공정에서 드럼의 표면에 잔류되는 토너를 제거하는 클리닝 공정으로 구성되어 있다.
이들 공정에 대하여 토너에 요구되는 기본적인 특성으로서는, 현상 공정에 있어서는 적합한 토너 대전 양, 대전 유지성, 환경 안정성, 전사 공정에 있어서는 양호한 전사 성능, 정착 공정에 있어서는 저온 정착성, 내offset성, 클리닝 공정에 있어서는 클리닝 성능, 내 오염성 등 많은 특성이 요구된다. 특히 최근에는 고화질화, 고속화, 컬러화의 촉진에 의하여 위의 특성은 점점 복잡하게 복합적으로 요구되어 진다.
예를 들면, 위의 전사 공정에 있어서 컬러 화상을 형성할 때 드럼에서 직접 4색을 혼합하는 것을 좀 더 정밀하게, 즉 색 재현성을 좋게 하기 위해서, 중간 전사체를 이용하여 드럼 표면의 토너 화상을 중간 전사체에 칼라별로 중첩 전사한 후 중간 전사체에서 피 전사재에 전사하는 간접 전사형 화상 형성 장치가 보다 고속, 고화질을 실현하는 것이 가능하기 때문에 최근 풀 컬러 복사기, 프린터의 주류로 되고 있다. 그러나, 이와 같은 간접 전사형 화상 형성 장치는 토너의 전사 단계수가 증가하기 때문에 고화질화를 위해서는 보다 높고 정확한 전사 성능이 요구되며, 토너에 대해서도 보다 안정된 대전 성능이나 전사 효율을 향상시키기 위한 첨가제, 토너 형상, 표면 구조 제어 기술 등이 요구되고 있다.
또한, 클리닝 공정에 관해서는 장치의 소형화, 저가격화라는 관점뿐 아니라 폐기물 삭감이라고 하는 환경의 관점으로부터도 전사 잔류 토너 양을 줄이고, 클리닝 장치를 축소해 가는 것이 중요한 과제이다. 특히 Yellow, Magenta, Cyan의 ３색 또는 거기에 Black을 더한 ４색 토너를 이용하는 풀 컬러 화상 형성 장치에 있어서는 전사 잔류 토너는 큰 문제로 되어 있다.
이와 같은 전사, 클리닝 공정에 있어서 새로운 문제를 피하기 위해서는 잔류 토너 양을 매우 적게 하는 것이 중요하고, 그를 위해서는 토너의 전사 효율을 올리는 것이 필요하다. 전사 효율을 올리기 위해서는 드럼에 직접 부착하고 있는 토너 모입자를 전사하는 것이 중요하고, 따라서 토너와 드럼과의 사이에 그 부착력을 낮추는 것이 필요하다. 이와 같은 방법으로는 예를 들면, 현상제 중에 실리카 등의 박리성 미립자를 포함하게 하여 그 미립자를 토너와 드럼 사이에 개재시켜서 토너와 드럼의 부착력을 낮추어 토너의 전사 효율을 올리는 방법이 있지만, 이러한 방법에 있어서 높은 전사 효율을 얻기 위해서는 미립자에 의한 토너 표면의 피복율을 높게 설정할 필요가 있기 때문에, 미립자의 첨가량이 증대됨에 따른 토너 대전성의 악화나 정전 잠상 담지체 등의 미립자의 부착, 필르밍(filming), 정착성 장애 등의 문제가 발생하기 쉬워진다. 특히 실리카 입자는 환경 의존성이 크기 때문에 저온 저습 환경 하에 화상 농도 얼룩, 고온 고습 환경 하에 비화상부 오염 등의 문제가 발생하기 쉽다.
한편 토너 대전의 환경 의존성을 개선하는 방법으로는 실리카 입자에 비하여 저항이 낮고 전하 교환성이 좋은 산화 티탄 등의 무기물 미립자를 첨가하는 방법이 알려져 있지만, 저항이 낮은 무기물 미립자를 이용하면 토너의 전하분포가 변하기 쉽고, 중간 전사체를 이용하는 경우의 ２차 전사시의 전사 불량이나 풀 컬러 토너의 다중 전사시에 역극성 토너의 재전사(retransfer)가 일어나기 쉽다. 이 문제를 피하기 위해서 산화 티탄 등의 저항이 낮은 무기물 미립자를 실란 커플링(Silane coupling)제 등으로 표면 처리를 하여 저항을 비교적 높게 제어하는 방법도 가능하지만, 그 반면 미립자의 응집성이 강해지기 때문에 토너 표면에서 분산성이 악화되고, 본래의 전하 교환성을 높이는 기능이 저하되어 토너 유동성의 악화나 유리된 응집 입자에 의한 캐리어의 오염, 드럼 위의 필르밍 (filming) 등의 문제가 발생하기 쉬워진다.
따라서, 최근의 컬러 고화질화, 고속화, 고신뢰성 나아가서는 환경 대응이라고 하는 높은 하드웨어의 요구에 대하여 충분한 토너 특성을 제공하기 위해서는 아직도 과제가 많은 것이 현재의 상황이며, 특히 대전안정성 및 고 전사효율을 가지며 환경 의존성이 낮은 토너가 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명자들은 토너 모입자 표면에 2종의 소수성 실리카 및 산화티탄을 외첨함에 의하여 토너의 전사효율을 높임과 동시에 장기에 걸쳐 안정한 화질을 얻을 수 있음을 발견하고, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
따라서, 본 발명의 목적은 대전 변화가 적고 복수 전사나 다중 전사에 있어서도 안정한 높은 전사 효율을 얻을 수 있으며, 대전의 환경 의존성이 작고 장기에 걸쳐 안정한 화질을 얻을 수 있는 정전하상 현상용 토너 조성물을 제공함을 그 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 대전 안정성 및 고 전하효율을 가지며 환경 의존성이 작고 장기에 걸쳐 안정한 화질을 얻을 수 있는 정전하상 현상용 토너 조성물을 제조하는 방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
a) i) 바인더 수지;
ii) 대전 제어제;
iii) 착색제; 및
iv) 이형제
를 포함하는 토너 모입자; 및
b) 상기 토너 모입자 표면에 첨가된 2 종의 소수성 실리카 및 산화티탄
을 포함하는 비자성 일성분계 토너 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은
a) i) 바인더 수지;
ii) 대전 제어제;
iii) 착색제; 및
iv) 이형제
를 용융 혼련하고 분쇄한 후 분급하여 토너 모입자를 제조하는 단계; 및
b) 상기 토너 모입자 표면에 2 종의 소수성 실리카 및 산화티탄을 부착시키는 단계
를 포함하는 비자성 일성분계 토너 조성물의 제조방법을 제공한다.
이하, 본 발명을 상세히 설명한다.
본 발명의 가장 큰 특징은 토너 입자의 표면에 비표면적의 크기가 다른 두 종류의 소수성 실리카가 부착되어 있는 점에 있다. 소수성 실리카 입자란 그 표면에 소수화 처리를 한 실리카 입자를 의미하며, 소수화 처리로서는 실란(Silane)계 커플링(Coupling)제 및 실리콘 오일 등의 다른 고분자 화합물 등을 실리카 (Silica) 입자에 도포 또는 부착시키는 것에 의한 표면 처리를 예로 들 수 있다. 비표면적이 작은 소수성 실리카는 크기가 상대적으로 크기 때문에 토너 표면의 피복율이 크지 않아도 충분한 효과를 나타낼 수가 있다. 비표면적이 큰 소수성 실리카는 토너의 유동성을 높이는 효과를 나타낸다. 이러한 이중의 효과에 의해서 고 전사효율을 가지는 토너를 만들 수 있다.
비표면적이 작은 소수성 실리카의 비표면적은 20 내지 80 m2/g인 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 30 내지 50 m2/g이다. 또한, 비표면적이 큰 소수성 실리카의 비표면적은 130 내지 230 m2/g이 바람직하며, 보다 바람직하게는 150 내지 200 m2/g이다.
비표면적이 작은 소수성 실리카의 비표면적이 20 내지 80 m2/g인 경우에도, 비표면적이 큰 소수성 실리카의 비표면적이 130 m2/g 미만으로 되면 토너에 유동성향상을 부여하는 효과가 부족하여 솔리드(solid) 화상을 다수 프린트한 경우 솔리드 화상에 얼룩짐이 생기며, 230 m2/g를 초과한 경우는 토너 입자 표면에의 실리카 부착력이 저하되어 균일한 분산을 얻을 수가 없다.
비표면적이 큰 소수성 실리카의 비표면적이 130 내지 230 m2/g이라도, 비표면적이 작은 소수성 실리카의 비표면적이 20 m2/g 미만에서는 전사효율 향상에 효과가 없으며, 비표면적이 작은 소수성 실리카의 비표면적이 80 m2/g를 초과한 경우는 비표면적이 작은 소수성 실리카에 의한 토너 입자의 드럼에의 부착력 저하 효과를 얻을 수가 없기 때문에 고 전사효율을 가지는 토너를 얻을 수 없게 된다.
토너 입자 표면에 대한 2 종류의 소수성 실리카의 부착량은 비표면적이 작은 소수성 실리카가 비표면적이 큰 소수성 실리카 보다 많이 부착하고 있어야 한다. 비표면적이 큰 소수성 실리카가 비표면적이 작은 소수성 실리카 보다 많은 경우에는, 대전특성의 저하 및 이로 인한 배경오염 발생 및 정착특성 저하문제를 발생시킨다. 바람직하게, 토너 모입자 100 중량부에 대하여 비표면적이 작은 소수성 실리카의 부착량은 0.5 내지 2.5 중량부이며, 비표면적이 큰 소수성 실리카의 부착량은 0.5 내지 1.5 중량부이다.
비표면적이 작은 소수성 실리카의 부착량이 토너 모입자 100 중량부에 대해 0.5 내지 2.5중량부인 경우에도, 비표면적이 큰 소수성 실리카의 부착량이 0.5 중량부 미만으로 되면 토너에 유동성 향상을 부여하는 효과가 부족하여 드럼에 오염을 일으켜 현상된 화상에 얼룩짐이 생기며, 1.5 중량부를 초과하는 경우에는 토너 입자의 표면에 부착되고 남은 실리카의 영향으로 정착성이 저하된다.
비표면적이 큰 소수성 실리카의 부착량이 토너 모입자 100 중량부에 대해 0.5 내지 1.5중량부인 경우에도, 비표면적이 작은 소수성 실리카의 부착량이 0.5 중량부 미만이면 대전 블레이드 (Charging Blade)에 토너가 융착(blocking)하기 쉽고 프린트 화상에 줄무늬화상이 발생하며, 비표면적이 작은 소수성 실리카의 부착량이 2.5 중량부를 초과하는 경우에는 대전 블레이드(Charging Blade)를 통과할 때 생기는 마찰 대전이 충분히 일어나지 못하여 화상 번짐이나 포그 (fog) 현상이 생긴다. 따라서 비표면적이 작은 소수성 실리카의 부착량이 0.5 내지 2.5 중량부인 경우, 상기 요인들에 의한 전사효율의 저하를 피할 수가 있고, 토너와 드럼간의 접착력을 줄여서 고 전사효율의 토너를 얻을 수 있다.
또한, 본원에서 소수성 실리카의 비표면적은 BET 법으로 측정된 비표면적을 의미하고, 그 값은 시판되고 있는 고정밀도 자동 가스 흡착 장치 등에 의해 측정하는 것이 가능하다. 이러한 종류의 측정기는 흡착 가스로서 불활성 가스, 특히 질소 가스를 이용해 소수성 실리카 입자의 표면에 단분자층을 형성하는데 필요한 가스 흡착량을 측정하여 BET 비표면적 S (m2/g)를 구한다.
사용되는 실리카는 무처리 상태에서도 효과를 얻을 수 있으나 소수화 처리를 할 경우 그 효과를 향상시킬 수 있다. 실리카 입자의 소수화 처리에 이용하는 실란계 커플링제로서는 디메칠디크롤실란, 트리메틸크롤실란, 메틸트리크롤실란, 아릴페닐디크롤실란, 벤질디메칠크롤실란, 브롬메틸디메칠크롤실란, P-크롤페닐트리크롤실란, 3-크롤프로필트리메톡시, 비닐트리에톡시실란, 비닐트리아세톡시실란, 디비닐크롤실란, 헥사메틸렌디시라젠 등을 들 수 있다. 또한, 소수화에는 실리콘 오일로 소수화 처리를 하는 것이 포그 (backgruond) 현상을 저감시키는 면에서 바람직하기 때문에 적어도 1종류의 실리카에는 실리콘 오일로 소수화 처리하는 것이 바람직하다.
소수화처리에 이용하는 실리콘 오일로는 25 ℃에서 점도가 50 내지 10000 cps인 디메틸실리콘 오일, 메틸페닐실리콘 오일, 메틸하이드로젠 실리콘 오일, 알킬 변성실리콘 오일, 불소 변성실리콘 오일, 알코올 변성실리콘 오일, 아미노 변성실리콘오일, 에폭시 변성실리콘 오일, 에폭시폴리에이텔 변성실리콘 오일, 페놀 변성실리콘 오일, 카복실 변성실리콘오일 등을 사용할 수 있다.
실리콘 오일에 의한 소수화 처리의 방법으로서는 실리콘 오일이 무기 미립자 표면에 흡착하는 방법이면 특히 한정되지 않고, 예를 들면 무기 미립자 자체를 혼합조에 넣고 교반시키며 실리콘 오일을 용매에 희석시켜 분무하고 교반을 계속하면서 혼합조 안에서 일정시간 가열 건조하는 등의 방법을 들 수 있다.
소수성 실리카를 토너 입자에 부착시키는 장치로서는 터빈형 교반기, 헨쉘 믹서, 슈퍼 믹서 등이 있다. 또한, 토너 입자 표면상의 소수성 실리카는 토너 입자에 대해 약한 부착 상태로 부착되고 있어도 좋고 소수성 실리카가 토너 입자의 표면에 그 일부가 매몰 상태로 고정되고 있어도 좋다.
그러나, 상기한 바와 같은 비표면적이 크고 작은 실리카들 만을 사용하면 전사효율 측면에서는 상당히 좋은 결과를 보이지만, 장기간에 많은 양을 출력할 경우에 드럼 오염 측면에서는 개선 효과가 현저하지 않아서 현저한 개선 효과를 달성하기 위해서는 실리카 이외에 무기 미립자를 첨가해야 본 발명의 목적을 달성할 수 있다.
본 발명에 사용되는 실리카 이외의 무기 미립자로서는 종래부터 널리 알려진 재료가 사용 가능하다. 예를 들면, 산화 티탄, 산화 알루미늄, 산화 아연, 산화마그네슘, 산화셀륨, 산화철, 산화동, 산화주석 등의 미립자를 들 수 있으며, 이들 중에서는 변성이 쉬운 정도와 구입의 용이성 등의 면에서 산화 티탄이 바람직하다. 또한, 순수한 산화티탄 단독보다는 주석을 포함한 산화티탄이 더욱 바람직하다. 산화 주석의 함량은 산화티탄 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 35 내지 60 중량부이다. 산화 주석의 함량이 30 중량부 미만인 것은 드럼 오염을 제거하는 효과가 떨어져 화상오염을 초래하며, 반면에 산화 주석의 함량이 70 중량부를 초과하는 것은 마찰 대전값이 떨어져 원하는 화상을 얻을 수 없다.
또한, 산화티탄의 평균 입경은 100 내지 500 nm, 바람직하게는 200 내지 400 nm인 것이 바람직하다. 앞에서 말한 2종의 실리카 입자와의 평균입경 조절에 의해 그 효과를 지속시키고 또한 충분한 토너의 유동성을 확보하며 장기간에 많은 양을 출력 할 경우에도 고 전사효율을 유지하고 드럼 오염을 방지할 수 있다. 평균 입경이 200 nm 미만이거나 400nm를 초과하는 경우, 유동성 및 드럼오염 측면에서 그 개선 효과를 저하시킨다.
산화티탄의 부착량은 앞에서 말한 2종의 실리카 입자와의 조절에 따라 변화하나, 토너 모입자 100 중량부에 대해 0.2 내지 2.5 중량부가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 0.3 내지 2 중량부이다. 부착량이 0.2 미만인 경우에는 드럼 오염 개선 효과가 없으며, 2.5 중량부를 초과하는 경우에는 정착성 불량이 일어난다.
본 발명의 토너는 바인더 수지, 착색제, 대전 방지제 및 이형제를 필수 성분으로 포함한다.
상기 바인더 수지로서는, 폴리에스테르 수지 이외에도, 스티렌, α-메틸스티렌, 크롤스티렌 등의 스티렌류; 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산, 아크릴산옥틸, 아크릴산알킬에스테르 등의 아크릴산에스테르류; 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산부틸, 메타크릴산옥틸, 메타크릴산스테아릴, 메타크릴산그리시딜, 메타크릴산알킬 등의 메타크릴산에스테르류; 아크릴로니트릴, 마레인산, 마레인산스텔, 메타크릴산메틸, 아크릴산메틸, 염화비닐, 초산 비닐, 안식향산비닐, 비닐메틸케톤, 비닐헥실케톤, 비닐메틸에스테르, 비닐에틸에스테르, 비닐이소부틸에스테르 등의 비닐단량체를 단독 중합한 것 또는 공중합한 스티렌계 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르수지, 폴리우레탄 수지 등을 사용할 수 있다.
상기 착색제로서는 카본 블랙, 아닐린블루, 카코오일, 크롬 옐로우, 울트라마린블루, 듀폰오일 레드, 키놀린 옐로우, 메틸렌부루크로라이드, 프탈로시아닌 블루, 마라가이트그린옥사레이트, 램프 블랙, 로즈벤갈 및 이것들의 2 종 이상의 혼합물 등을 예시할 수 있으나, 이것들에 한정은 되지는 않는다. 앞에서 말한 착색제는 충분한 농도의 가시상을 형성하기 위해서 필요 충분한 비율로 함유되는 것이 필요하고, 일반적으로는 바인더 수지 100 중량부에 대해 1 내지 20 중량부 정도가 바람직하다.
상기 대전 제어제로서는, 부대전성인 경우에는 함금속아조염료, 살리틸산 화합물 등을 예시할 수 있고, 정대전성인 경우에는 제4급암모늄염등을 예시할 수 있다. 대전 제어제의 토너 중에 있어서의 함유량은 한정되지 않지만 일반적으로는 토너 모입자 중량의 0.5 내지 5 중량 % 정도인 것이 바람직하다.
상기 열정착용 이형제로서는 각종 왁스류와 저 분자량 올레핀계 수지등이 사용된다. 올레핀계 수지로서는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 프로필렌-에틸렌공중합체가 사용 가능하나, 폴리프로필렌이 특히 적합하다.
이하, 본 발명의 효과를 예증하기 위하여, 실시예 및 비교예에 의거하여 본 발명을 설명하나, 본 발명이 이에 한정되지는 않는다. 또한, 배합 처방 등을 표시한 숫자는 중량부를 나타낸 것이다.
[실시예]
토너 모입자 제조
폴리에스테르수지 (분자량 : 2.5 ×105) 88 중량%
착색제로서 카본블랙 6 중량%
대전제어제로서 함금속아조염 3 중량%
저분자량 폴리프로필렌 3 중량%
상기의 배합으로 한 각각의 원료를 헨쉘 믹서로 혼합한 뒤에 2축 용융혼련기에서 165℃의 온도로 용융 혼련하고 제트 밀 분쇄기로 미 분쇄한 후 풍력 분급기에서 분급을 행하여 체적 평균 입자경이 9.2㎛의 토너 모입자를 얻었다.
실리카 및 산화티탄 부착
하기 표 1과 표 2에 각각 상기의 토너 모 입자에 부착시킬 실리카와 산화주석을 함유한 산화티탄의 크기 및 조성 등을 나타내었다.
[표 1]
실리카 구분 비표면적 (m2/g)*1 표면 소수화 처리 비고
실리카 A 40 Dimethyl slicone-oil 비표면적 작은 실리카
실리카 B 90 Dimethyl slicone-oil 비표면적 작은 실리카
실리카 C 160 HMDS*2 비표면적 큰 실리카
실리카 D 280 HMDS 비표면적 큰 실리카
* 1 : BET측정값2 : HMDS (Hexamethyldisilazane)
[표 2]
산화티탄 구분 평균입경 (nm) 산화주석함량(%)
산화티탄 A 90 15
산화티탄 B 130 85
산화티탄 C 300 15
산화티탄 D 300 45
산화티탄 E 300 80
산화티탄 F 500 15
산화티탄 G 600 85
다음에 상기의 토너 모입자 100 중량부에 대해서 소수화 처리시킨 비표면적이 큰 소수성 실리카 A, B와 디메틸 실리콘 오일로 소수화 처리를 시킨 비표면적이 적은 소수성 실리카 C, D 및 산화주석을 함유한 산화티탄을 다음 표 3과 같은 조성(중량부로 표시)으로 하여 헨쉘 믹서를 사용하여 3분간 교반 혼합하여 토너 모입자 표면에 부착시키고 실시예 1∼11의 본 발명의 비자성 일성분계 현상용 토너및 비교예 1∼27의 비교용의 비자성 토너를 얻었다.
[표 3]
비표면적 작은 실리카(구분,중량부) 비표면적 큰 실리카(구분, 중량부) 산화티탄(구분, 중량부)
실시예 1 실리카 A, 0.5 실리카 C, 0.5 산화티탄 D, 1.0
실시예 2 실리카 A, 0.5 실리카 C, 1.0 산화티탄 D, 1.0
실시예 3 실리카 A, 0.5 실리카 C, 1.5 산화티탄 D, 1.0
실시예 4 실리카 A, 1.0 실리카 C, 0.5 산화티탄 D, 1.0
실시예 5 실리카 A, 1.0 실리카 C, 1.0 산화티탄 D, 1.0
실시예 6 실리카 A, 1.0 실리카 C, 1.5 산화티탄 D, 1.0
실시예 7 실리카 A, 2.5 실리카 C, 0.5 산화티탄 D, 1.0
실시예 8 실리카 A, 2.5 실리카 C, 1.0 산화티탄 D, 1.0
실시예 9 실리카 A, 2.5 실리카 C, 1.5 산화티탄 D, 1.0
실시예 10 실리카 A, 1.0 실리카 C, 1.0 산화티탄 D, 0.3
실시예 11 실리카 A, 1.0 실리카 C, 1.0 산화티탄 D, 2.5
비교예 1 실리카 B, 1.0 실리카 C, 0.4 산화티탄 D, 1.0
비교예 2 실리카 B, 1.0 실리카 C, 1.6 산화티탄 D, 1.0
비교예 3 실리카 B, 0.4 실리카 C, 1.0 산화티탄 D, 1.0
비교예 4 실리카 B, 2.6 실리카 C, 1.0 산화티탄 D, 1.0
비교예 5 실리카 A, 1.0 실리카 D, 0.4 산화티탄 D, 1.0
비교예 6 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.6 산화티탄 D, 1.0
비교예 7 실리카 A, 0.4 실리카 D, 1.0 산화티탄 D, 1.0
비교예 8 실리카 A, 2.6 실리카 D, 1.0 산화티탄 D, 1.0
비교예 9 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 A, 0.2
비교예 10 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 B, 2.6
비교예 11 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 C, 1.0
비교예 12 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 E, 1.0
비교예 13 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 F, 1.0
비교예 14 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 G, 1.0
비교예 15 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 C, 2.6
비교예 16 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 E, 0.2
비교예 17 - 실리카 D, 0.5 산화티탄 D, 1.0
비교예 18 - 실리카 D, 1.0 산화티탄 D, 1.0
비교예 19 - 실리카 D, 0.5 산화티탄 D, 1.0
비교예 20 - 실리카 D, 1.0 산화티탄 D, 1.0
비교예 21 실리카 A, 0.5 - 산화티탄 D, 1.0
비교예 22 실리카 A, 1.0 - 산화티탄 D, 1.0
비교예 23 실리카 A, 2.5 - 산화티탄 D, 1.0
비교예 24 실리카 A, 1.0 실리카 D, 1.0 -
비교예 25 실리카 B,1.0 실리카 D, 1.0 -
비교예 26 실리카 B,1.0 실리카 D, 1.0 산화티탄 D, 1.0
비교예 27 실리카 B, 1.0 실리카 D, 0.5 산화티탄 C, 1.0
다음, 상기 각각의 비자성 토너를, 접촉식 현상기구로 구성된 시판되는 비자성 일성분 현상 방식의 프린터 (Tektronix사의 phaser 740)를 이용해, 상온 상습 (20℃, 55% RH) 환경 하에 5000 매까지 프린트를 하고 그 평가 결과를 표 4에 나타냈다.
[표 4]
화상농도(I.D) Fog (background) Drum오염 전사효율 (%)
실시예 1 1.35 O △ B
실시예 2 1.38 O O A
실시예 3 1.42 O O A
실시예 4 1.39 O △ B
실시예 5 1.43 O O A
실시예 6 1.45 △ O B
실시예 7 1.48 O △ B
실시예 8 1.50 O O B
실시예 9 1.49 △ O B
실시예 10 1.43 O O A
실시예 11 1.44 O O B
비교예 1 1.25 △ X D
비교예 2 1.33 X △ D
비교예 3 1.30 △ X D
비교예 4 1.28 X X D
비교예 5 1.25 △ X D
비교예 6 1.22 X △ D
비교예 7 1.28 △ X D
비교예 8 1.30 X △ D
비교예 9 1.30 △ X D
비교예 10 1.29 X △ D
비교예 11 1.34 △ X D
비교예 12 1.27 X △ F
비교예 13 1.33 △ X D
비교예 14 1.30 △ X E
비교예 15 1.23 X △ C
비교예 16 1.30 △ X C
비교예 17 1.17 X △ F
비교예 18 1.25 △ X D
비교예 19 1.20 △ X F
비교예 20 1.23 △ X D
비교예 21 1.16 X X F
비교예 22 1.22 X X F
비교예 23 1.26 △ X F
비교예 24 1.22 △ X D
비교예 25 1.25 X X D
비교예 26 1.29 X X F
비교예 27 1.15 X X F
상기 표 4에서 화상 농도(I.D)는 솔리드(solid) 면적 화상을 맥베스 반사 농도계 RD918로 측정했고 (I.D값은 1.30이상이면 사용 가능함.), 화상의 fog(background)현상은 비화상부를 광학 현미경을 통해 육안으로 측정하여 평가한것이다.
O: 화상의 fog (background)현상이 확인되지 않는다.
△: 화상의 fog (background)현상이 부분적으로 확인된다.
X : 화상의 fog (background)현상이 분명히 확인된다.
또한, 드럼 오염은 전사 종이 위에 토너가 전사된 뒤에 드럼 표면을 육안으로 측정한 것이다,
O : 드럼 오염이 확인되지 않다.
△: 드럼 오염이 부분적으로 확인된다.
X : 드럼 오염이 분명히 확인된다.
그리고 전사효율은, 5000매 까지 프린트하였으며, 각 500매 단위로 소모량에서 waste량을 뺀 net 소모량을 계산하여 순수하게 종이로 전사된 토너의 %를 계산한 것이다.
A : 전사효율 90%이상
B : 전사효율 80 ~ 90%
C : 전사효율 70 ~ 80%
D : 전사효율 60 ~ 70%
E : 전사효율 50 ~ 60%
F : 전사효율 50 %이하
상기 표 4의 결과로부터 알 수 있듯이, 2종의 실리카 및 산화티탄을 표면에 부착시킨 실시예 1∼11의 본 발명의 비자성 일성분계 현상용 토너는 화상농도(I.D)가 1.30 이상으로 충분한 흑색도가 있고, 화상의 fog(background)도 적으며 드럼 표면의 오염도 적은 사용상 문제가 없는 범위였다.
또한, 전사 효율의 측면에 있어서도 충분한 고 전사효율을 나타내어 간접 전사 방식에서도 문제가 없으며, 환경문제나 카트리지 (cartridge)의 유지에 있어서도 사용상 문제가 없는 수준이다. 이것에 반해서 실리카의 비표면적, 산화티탄의 크기 및 산화티탄 내 산화주석 함량, 또는 실리카 및 산화티탄의 함량이 본 발명의 범위 내에 있지 않은 비교예 1~16 및 비교예 26, 27의 비자성 토너에서는 화상 오염, 드럼 오염 및 fog(background)가 너무 심할 뿐 아니라 전사효율이 낮아서 waste가 많이 나오므로 카트리지 사용수명이 짧아지고 환경 문제도 일으키므로 사용상 문제가 있음이 확인되었다.
또한, 소수성 실리카 2종과 산화티탄 1종을 동시에 사용하여 토너 표면에 부착시키지 않은 비교예 17~25의 비자성 토너의 경우에는, 전사효율의 저하와 드럼 오염 및 fog (background)가 너무 심해 실용상 문제가 있는 것으로 확인되었다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 고 전사효율의 토너를 얻을 수 있으므로, 본 발명의 토너는 장기적으로 사용해도 간접 전사 방식에서 문제가 없으며, 환경적인 문제나 카트리지의 유지에 있어서도 문제가 없고 드럼 오염이나 백그라운드 오염이 생기지 않는 균일한 화상을 얻을 수 있다.

Claims (18)

  1. a) i) 바인더 수지;
    ii) 대전 제어제;
    iii) 착색제; 및
    iv) 이형제
    를 포함하는 토너 모입자; 및
    b) 상기 토너 모입자 표면에 첨가된 2 종의 소수성 실리카 및 산화티탄
    을 포함하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 소수성 실리카 2 종 중 1 종은 20 내지 80 m2/g의 비표면적을 가지며, 다른 1 종은 130 내지 230 m2/g의 비표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 20 내지 80 m2/g의 비표면적을 가지는 소수성 실리카가 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2.5 중량부의 양으로 첨가되고, 상기 130 내지 230 m2/g의 비표면적을 가지는 소수성 실리카가 0.5 내지 1.5 중량부의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 산화티탄이 산화 주석을 함유하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 산화 주석이 상기 산화티탄 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부의 양으로 함유되는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 산화티탄의 크기가 100 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 산화티탄이 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2.5 중량부의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  8. 제 1항에 있어서, 상기 소수성 실리카가 25 ℃에서 점도가 50 내지 10000 cps인 실리콘 오일에 의해 소수화 처리된 것임을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 바인더 수지가 폴리에스테르 수지, 스티렌류, 아크릴에스테르류, 메타크릴산에스테르류, 비닐 단량체의 단독중합체 또는 스티렌과의 공중합체, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  10. 제 1항에 있어서, 상기 착색제가 카본 블랙, 아닌린블루, 카코오일, 크롬 옐로우, 울트라마린블루, 듀폰오일레드, 키놀린 옐로우, 메틸렌블루클로라이드, 프탈로시아닌 블루, 마라가이트그린옥살레이트, 램프 블랙, 로즈 벤갈 및 이들의 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 상기 대전 제어제가 함금속아조염료, 살리틸산 화합물 및 제4급암모늄염으로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  12. 제 1항에 있어서, 상기 이형제가 왁스류, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌 및 프로필렌-에틸렌 공중합체로 구성되는 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 토너 조성물.
  13. a) i) 바인더 수지;
    ii) 대전 제어제;
    iii) 착색제; 및
    iv) 이형제
    를 용융 혼련하고 분쇄한 후 분급하여 토너 모입자를 제조하는 단계; 및
    b) 상기 토너 모입자 표면에 2 종의 소수성 실리카 및 산화티탄을 부착시키는 단계
    를 포함하는 비자성 일성분계 토너 조성물의 제조방법.
  14. 제 13항에 있어서, 상기 소수성 실리카 2 종 중 1 종은 20 내지 80 m2/g의 비표면적을 가지며, 다른 1 종은 130 내지 230 m2/g의 비표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서, 상기 20 내지 80 m2/g의 비표면적을 가지는 소수성 실리카가 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2.5 중량부의 양으로 첨가되고, 상기 130 내지 230 m2/g의 비표면적을 가지는 소수성 실리카가 0.5 내지 1.5 중량부의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제 13항에 있어서, 상기 산화티탄이 산화 주석을 산화티탄 100 중량부에 대하여 30 내지 70 중량부의 양으로 함유하는 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계토너 조성물.
  17. 제 13항에 있어서, 상기 산화티탄의 크기가 100 내지 500 nm인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제 13항에 있어서, 상기 산화티탄이 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.5 내지 2.5 중량부의 양으로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
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