KR20060083898A - 인쇄 품질을 향상시킬 수 있는 비자성 일성분계 칼라 토너및 이의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 인쇄 품질을 향상시킬 수 있는 비자성 일성분계 칼라 토너 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 2종의 구형 유기분말이 서로의 표면에 코팅된 코팅 유기분말을 제조한 후, 토너 모입자의 표면에 1차 코팅하고, 여기에 실리카 및 이산화티탄이 혼합 코팅된 코팅 무기분말을 2차 코팅하여 토너 모입자가 유기분말 및 무기분말로 다단계로 코팅된 비자성 일성분계 칼라 토너 및 이의 제조방법을 제공한다.

상기 제조된 칼라 토너는 대전 분포가 좁고 고대전성을 가져서 화상 농도 및 전사효율이 우수할 뿐만 아니라, 장기신뢰성이 향상되고 감광 드럼 및 대전 롤러의 오염현상을 방지하여 간접전사방식이나 탠덤방식의 고속칼라 프린터 등에 바람직하게 적용된다.

비자성 일성분계 칼라 토너, 유기 분말, 실리카, 고대전성, 대전유지성, 고화상농도, 고전사효율, 장기신뢰성, PCR 오염

Description

인쇄 품질을 향상시킬 수 있는 비자성 일성분계 칼라 토너 및 이의 제조방법{COLOR TONER FOR NON-MAGNETIC MONO-COMPONENT SYSTEM FOR INCREASING PRINTING QUALITY AND A METHOD FOR PREPARING THE SAME}

도 1은 본 발명에 따른 비자성 일성분계 칼라 토너의 구조를 보여주는 단면도이다.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따라 토너 모입자에 1차 코팅 후 얻어진 입자의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.

도 3은 본 발명의 일실시예에 따라 토너 모입자에 1차 코팅 후 얻어진 입자의 유기분말간에 코팅된 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.

도 4는 본 발명의 일실시예에 따라 1차 코팅 후, 2차 코팅하여 얻어진 입자의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.

도 5는 본 발명의 일실시예에 따라 1차 코팅 후, 2차 코팅하여 얻어진 입자의 무기분말간에 코팅된 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이다.

본 발명은 대전 분포가 좁고 고대전성을 가지고 화상농도 및 전사효율이 우 수할 뿐만 아니라 장기신뢰성이 향상된 비자성 일성분계 칼라 토너 및 이의 제조방법에 관한 것이다.

최근 프린트 기술은 디지털화와 함께 칼라화가 급속하게 진행되고 있으며, 디지털 기기의 보급에 따라 고품질 및 고화질의 화상을 구현하기 위한 화상 형성 방법 및 이때 사용되는 토너의 개선방안에 대한 연구가 활발히 수행되고 있다.

일반적으로 토너의 제조는 바인더 수지, 착색제, 전하제어제 및 이형제 등을 원료를 사용하여 혼련 분쇄법, 현탁 중합법, 에멀젼화 중합법 및 에멀젼 응집법(emulsion aggregate) 등에 의해 제조되고 있다.

이러한 토너 입자들은 마찰 대전법에 의해서 현상이 되고, 현상된 정전잠상의 극성에 따라서 정, 또는 부의 전하를 보유하게 된다. 이때 토너의 대전 성능은 상기와 같은 내부 배합에 의해서도 좌우되지만, 주로 표면에 첨가되는 첨가제에 의해서 더 많은 영향을 받기 때문에 첨가제의 배합, 및 첨가 방법의 변경에 의한 대전 성능이 조절된다.

일반적으로 토너에 사용되는 첨가제는 현상공정에서 토너 공급부에서 현상 슬리브를 회전시키는 회전부에 관련된 저항을 감소시키고, 대전블레이드(charging blade) 등에 토너가 융착되거나 토너끼리 응집되는 것을 억제하기 위해 사용한다. 또한, 낮은 토오크로 균일하고 안정된 토너 층을 얻을 수가 있도록 만들어 주는 역할을 할 뿐만이 아니라 특정한 범위의 마찰 대전 특성을 가지도록 할 뿐만이 아니라, 대전특성을 안정화시킴과 동시에 대전 유지성을 향상시킨다. 그러나 토너의 표면에 첨가제가 균일하게 첨가되지 않을 경우 입자의 대전성이 서로 상이하여 균 일한 화상을 얻을 수 없게 된다. 또한 첨가제가 토너 표면에 균일하게 입혀진 경우에도 비자성 일성분계 토너에서는 인쇄를 진행함에 따라 토너에 가해지는 압력에 의해 토너-토너, 토너-대전블레이드(charging blade), 또는 토너-슬리브(sleeve) 간의 응집이 발생할 수 있고, 이러한 경우 장기적으로 화상이 흐려지고 불균일하게 되는 현상을 나타내게 된다. 따라서 이러한 문제를 해결하기 위해서는 적절한 첨가제의 선택과 함량 및 입경 등에 대한 설계가 매우 중요하다.

특히 최근의 급격한 디지털 기기의 발달에 따라 고화질화, 고속화 및 칼라화가 급속히 진행되고 있어 보다 높고 정확한 전사 성능 및 장기적으로 안정된 대전 성능을 지니는 토너가 요구된다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 대전 분포가 좁고 고대전성을 가지며, 화상농도와 전사효율이 우수할 뿐만 아니라, 대전 유지성을 현저히 향상시켜 장기신뢰성이 우수하고, 감광 드럼 및 대전 롤러에 오염이 발생하지 않는 비자성 일성분계 칼라 토너 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 토너 모입자 표면에 토너 모입자 표면에 형성된 1차 코팅층과 2차 코팅층을 포함하며, 상기 1차 코팅층은 2 종의 유기분말이 서로의 표면에 코팅된 코팅 유기분말을 함유하고, 상기 2차 코팅층은 실리카 및 이산화티탄이 서로의 표면에 코팅된 코팅 무기분말을 함유하는 비자성 일성분계 프린팅 시스템용 칼라 토너를 제공한다.

또한 본 발명은

a) 2종의 구형 유기분말을 혼합하여 서로의 표면에 코팅하여 코팅 유기분말을 제조하는 단계;

b) 상기 코팅 유기분말을 토너 모입자의 표면에 코팅하여 제1 코팅층을 갖는 토너모입자를 제조하는 단계;

c) 실리카 및 이산화티탄을 혼합하여 서로의 표면에 코팅하여 코팅 무기분말을 제조하는 단계; 및

d) 상기 코팅 무기분말을 단계 b)의 제1코팅층을 토너 모입자를 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계

를 포함하는 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조방법을 제공한다.

이때 상기 비자성 일성분계 칼라 토너는 토너 모입자 100 중량부에 대하여 평균입경이 0.1 ㎛ 내지 1.8 ㎛인 각각의 구형 유기분말을 0.1 내지 2.0 중량부로, 평균입경이 3 nm 내지 40 nm의 실리카 분말을 1.0 내지 4.0 중량부로 포함하고, 평균입경이 80 내지 200 nm인 이산화티탄 분말을 0.1 내지 2.0 중량부로 포함하는 것이 바람직하다.

상기 제1 코팅층의 두께는 10 nm 내지 200 nm이고, 제2 코팅층은 3 nm 내지200 nm의 두께를 가진다.

또한 상기 토너 모입자는 바인더 수지, 착색제 및 대전제어제를 포함하는 것이 바람직하다.

상기 칼라 토너의 코팅은 헨셀믹서, 터빈형 교반기, 슈퍼믹서, 하이브리다 이저로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 혼합기를 이용하여 수행하는 것이 바람직하다.

이하, 본 발명을 더욱 상세하게 설명한다.

토너 입자의 표면에 존재하는 첨가제의 특성은 토너의 대전성능 및 대전 유지성에 크게 관여한다.

도 1은 본 발명에 따른 비자성 일성분계 칼라 토너의 구조를 보여주는 단면도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 칼라 토너는 토너 모입자 10 표면에 형성된 제1코팅층 20 과 제2코팅층 30을 포함하며, 상기 제1코팅층은 2 종의 유기분말이 서로의 표면에 코팅된 코팅 유기분말을 함유하고, 상기 제2 코팅층은 실리카 및 이산화티탄이 서로의 표면에 코팅된 코팅 무기분말을 함유한다.

상기 토너 모입자(10)는 본 발명에서 특별히 한정하지 않으며, 바인더 수지, 착색제 및 대전 제어제를 필수 성분으로 하고 혼련 분쇄법, 현탁중합법, 에멀젼화 중합법 및 에멀전 응집법(emulsion aggregate) 중 하나의 방법에 의해 직접 제조하거나 시판되는 것을 구입 사용하며, 구형 또는 부정형의 입자 형태를 갖는다. 이때 상기 토너 모입자는 필요에 따라 유동성 촉진제 및 이형제등과 같은 기타 첨가제를 1종 이상 더욱 포함할 수 있다. 일예로 상기 토너 모입자(10)는 바인더 90 내지 120 중량부, 착색제 0.5 내지 20 중량부 및 대전 제어제 0.1 내지 10 중량부를 포함하고, 유동성 촉진제 또는 이형제를 각각 0.1 내지 10 중량부 포함한다.

사용가능한 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; 스틸렌계 단량체와 아크릴산 에스테르 또는 메타크릴산 에스테르와의 공중합체; 폴리 초산 비닐, 폴리 프로피온산 비닐, 폴리 낙산 비닐, 폴리에틸렌 또는 폴리프로필렌 등의 에틸렌계 중합체 및 그 공중합체; 스틸렌 부타디엔 공중합체, 스틸렌 이소프렌 공중합체, 또는 스틸렌 말레산 공중합체 등의 스틸렌계 공중합체; 폴리스틸렌계 수지; 폴리비닐 에테르계 수지; 폴리비닐 케톤계 수지; 폴리에스테르계 수지; 폴리우레탄계 수지; 에폭시 수지; 또는 실리콘 수지 등을 단독 또는 혼합하여 사용한다.

바람직하게는 상기 폴리머는 폴리스틸렌계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리프로필렌 수지, 스티렌 아크릴산 알킬 공중합체, 스티렌 메타크릴산 알킬 공중합체, C1 내지 C18의 스티렌 아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌 부타디엔 공중합체, 및 스티렌 말레산 공중합체로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상이 가능하다.

착색제는 충분한 농도의 가시상을 형성하기 위한 것으로 통상적으로 칼라 프린팅에 사용되는 시안, 마젠타, 옐로 및 블랙을 나타낼 수 자성분, 염료 및 안료가 사용된다. 이때 착색제 중 블랙은 카본 블랙이 주로 사용된다.

대표적으로 옐로 착색제로는 축합 질소 화합물, 이소인돌리논 화합물, 안트 라퀴논 화합물, 아조 금속 착체 또는 알릴 아미드 화합물이 가능하며 직접 합성하거나 시판되는 것을 구입하여 사용한다. 일예로, 상기 옐로 착색제로는 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 및 C.I.안료·옐로 127 등이 사용되고 있다.

마젠타 착색제로는 축합 질소 화합물, 안트라퀴논, 퀴나크리돈 화합물, 염기 염료 레이크 화합물, 나프톨 화합물, 벤조이미다졸 화합물, 티오인디고 화합물, 또는 페릴렌 화합물이 사용되며, 로즈벤갈, C.I. 안료·레드 48:1, C.I.안료·레드 48:4, C.I. 안료·레드 122, C.I.안료·레드 57:1 및 C.I.안료·레드 257 등이 가능하다.

시안 착색제로는 프탈로시아닌 화합물 및 그 유도체, 안트라퀴논 화합물, 또는 염기 염료 레이크 화합물 등이 사용되며, 니구로신 염료, 아닐린 블루, 카르코일 블루, 크롬 옐로, 군청색 블루, 듀폰 오일 레드, 메틸렌 블루 염화물, 프탈로시아닌 블루, 램프 블랙, C.I.안료·블루 9, C.I.안료·블루 15, C.I.안료·블루 15:1 및 C.I.안료·블루 15:3 등이 가능하다.

대전 제어제는 부대전성 대전 제어제로는 함금속아조염료, 살리실산 화합물 등이 사용될 수 있고, 정대전성 대전 제어제로는 니그로신염료, 제 4 급 암모늄염 등이 사용가능하다.

추가로 첨가되는 유동성 촉진제는 헥사메틸디실라잔, 디메틸 디클로로 실 란, 옥틸 트리 메톡시 실란 등의 소수화 처리가 가해진 SiO₂, TiO₂, MgO, Al₂O₃, ZnO, Fe₂O₃, CaO, BaSO₄, CeO₂, K₂O, Na₂O, ZrO₂, CaOㆍSiO₂, 및 K₂OㆍSiO₂, Al₂O₃ㆍSiO₂로 이루어진 그룹 중에서 1종 이상 선택하여 통상적인 함량 범위 내에서 적절히 사용된다.

또한 이형제는 토너 모입자(10)의 오프-세트(off-set)를 방지하기 위해 사용되며, 이 분야에서 통상적으로 사용되는 각종 왁스류와 저분자량 올레핀계 수지가 가능하다. 대표적으로, 올레핀계 수지는 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 프로필렌에틸렌 공중합체 등을 사용하는 것이 바람직하다.

특히, 본 발명에서는 전술한 바의 조성을 가지는 토너 모입자(10)에 토너로서의 여러 가지 특성을 향상시키기 위해 코팅 유기분말 및 코팅 무기분말을 순차적으로 코팅하여 토너 모입자(10)의 표면에 제1 코팅층(20) 및 제2 코팅층(30)을 형성한다.

상기 제1 코팅층(20)에 존재하는 코팅 유기분말은 감광 드럼 표면의 대전 시 대전블레이드(charging blade)의 표면과 접촉하여 마찰저항을 줄여 슬리브와 대전블레이드 사이에서 토너가 받는 마찰 저항을 낮춰 감광 드럼에서의 토너 입자의 고체 침착을 방지함으로써 장기적으로 안정적인 화상을 얻을 수 있게 한다. 또한, 후속의 제2 코팅층(30)을 형성하는 코팅 무기분말이 토너 모입자에 잘 점착되게 해줄 뿐만 아니라 토너 입자들간의 응집력(adhesion force)을 낮춰 대전 특성을 유지시키는 역할을 한다.

이러한 역할을 수행하기 위해 상기 제1 코팅층(20)은 서로 다른 크기의 2종의 유기분말을 서로 혼합하여 코팅 유기분말을 제조한 다음, 토너 모입자의 표면을 코팅한다.

상기 제1 코팅층(20)을 형성하는 코팅 유기분말은 서로 다른 크기의 것을 사용함으로써 도 1에서 보이는 바와 같이 크기가 적은 구형의 유기분말이 상기 부정형 토너 모입자 표면의 오목(concave)한 부분을 효과적으로 채운다. 그 결과, 부정형의 토너 모입자가 균일한 표면을 가지는 구형 입자로 형성된 토너 모입자와 같은 거동을 나타내고, 이를 포함하는 각각의 토너 입자가 균일한 표면 대전 특성을 가져 현상 슬리브 상에 균일한 토너 입자층을 형성하여 균일한 화상을 장기적으로 얻을 수 있고, 전사 효율을 향상시킨다. 그러나, 종래와 같이 한가지 종류의 유기분말을 사용하게 되면 토너 모입자 표면의 다양한 크기 및 형태의 오목한 부분을 효과적으로 메우지 못함에 따라 최종 제조된 토너 입자 표면이 불균일해져 균일한 대전 특성을 효과를 얻을 수 없다.

상기 제1 코팅층(20)을 형성하는 2종의 유기분말은 각각 수평균 입경 이 0.1 ㎛ 내지 1.8 ㎛인 것을 혼합하되, 입경의 크기를 달리하여 혼합하는 것이 바람직하다. 만약 상기 유기분말의 입경이 1.8 ㎛ 보다 크게 되면 토너 입자 표면과의 부착성이 크게 저하되고, 원래 목적하는 바인 부정형 토너 입자 표면의 오목한 부분에 효과적으로 부착될 수가 없게 되어 구형 입자들이 가지는 균일한 대전 특성에 의한 효과를 거둘 수가 없게 된다. 이와 반대로, 0.1 ㎛ 보다낮으면 대전블레이드와의 마찰 저항을 충분히 낮출 수 없을 뿐만 아니라 소기의 목적인 부정형 토너 입 자의 표면에 오목한 부분을 충분히 메우지 못해서 구형화와 같은 효과를 거두기가 어렵게 될 수도 있고 너무 작은 입자들은 그 제어가 어려워서 토너 모입자(10)의 원하는 위치에 들어가기 어렵게 되므로, 상기 범위 내에서 적절히 선택된다.

이러한 제1 코팅층(20)의 두께는 최소 10 nm에서 200 nm의 두께를 가진다. 특히, 본 발명의 제1 코팅층(20)이 형성된 토너 입자의 크기는 상기 제1 코팅층(20)을 형성하는 유기 분말이 순차적으로 토너 모입자(10)의 표면을 균일하게 코팅하는 것이 아니라 오목한 부분에 채워지는 바, 전체적인 토너 입자의 평균 크기(수평균)는 최초 토너 모입자(10)의 크기와 비교하였을 때 부분적으로는 차이가 날수 있으나, 전체 평균하였을 때, 토너 입자의 크기에 큰 영향을 미치지는 않는다.

이러한 구형 코팅 유기분말의 함량은 토너 표면과의 부착성 및 제2 코팅층(20)과의 점착성 등을 고려하여 결정되며, 바람직하기로 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.2 내지 4.0 중량부를 사용하며, 각각의 유기분말은 0.1 내지 2.0 중량부로 사용한다. 만약, 상기 코팅 유기분말의 함량이 0.2 중량부 미만이면 유기분말을 첨가함으로써 얻어지는 효과를 기대하기 어렵고, 4.0 중량부를 초과하게 되면 균일한 대전특성을 얻을 수 없을 뿐만이 아니라 대전 롤러 또는 드럼이 오염되어 전사효율을 크게 낮춘다.

사용가능한 유기분말은 통상적으로 이 분야에서 사용되는 고분자가 가능하며, 대표적으로 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 에틸스티렌, 페닐스티렌, 클로로스티렌, 헥실스티렌, 옥틸스티렌, 노닐스티렌 등의 스티렌류; 비닐클로라이드 및 비닐플로라이드로 이루어진 그룹 중에서 선택된 비닐 할라이드류; 비닐아세테이트, 비닐벤조에이트의 비닐에스테르류; 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 및 페닐아크릴레이트로 이루어진 그룹 중에서 선택된 메타크릴레이트류; 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴로 이루어진 그룹 중에서 선택된 아크릴산 유도체류; 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 페닐아크릴레이트로 이루어진 그룹 중에서 선택된 아크릴레이트류; 테트라플루오르에틸렌; 및 1,1-디플루오르에틸렌으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 단량체로 이루어진 단일 또는 공중합체가 가능하고, 상기 단일 또는 공중합체와 스티렌계 수지, 에폭시 수지 폴리에스테르 수지 또는 폴리우레탄 수지와 블렌딩하여 사용할 수도 있다.

본 발명의 바람직한 시험예에 따르면, 유기분말의 평균 입경 및 함량을 변화시켜가며 화상농도, 전사효율, 장기성 및 드럼 오염성을 측정한 결과, 본 발명에서 제시한 평균 입경 및 함량을 벗어난 경우와 비교하여 상기 모든 시험에서 우수함을 알 수 있었다(표 7 참조).

한편, 본 발명에 따라 제2 코팅층(30)을 형성하는 코팅 무기분말은 실리카 및 이산화티탄이 사용된다.

상기 제2 코팅층(30)에 존재하는 무기분말 중 실리카는 드럼과의 부착력을 낮추어 토너의 전사 효율을 향상시키고, 전기적 저항이 낮은 이산화티탄으로 인해 슬리브 상의 토너 입자층 중 특정 범위에 해당되는 대전 특성을 가지는 토너 입자들의 수를 상대적으로 높여 계조성을 증가시킨다. 구체적으로, 비교적 적은 입경 을 가지는 실리카와 상대적으로 큰 입경을 가지는 이산화티탄을 혼합하여 상기 이산화티탄 표면에 실리카가 코팅된 구조를 갖는다.

이러한 제2 코팅층(30)의 두께 또한 제1 코팅층(20)과 유사하게 한정하기는 어려우나 상기 제1 코팅층(20)이 토너 모입자(10)에 대하여 어느 정도 구형을 형성할 수 있도록 형성되고, 이 층상에 형성된 제2 코팅층(30)은 비교적 균일한 두께로 형성될 수 있으며, 3 nm 내지 400nm 의 두께로 형성된다.

상기 실리카는 박리성이 우수하여 토너와 드럼 사이의 부착력을 낮추는 역할을 하며, 입경 크기가 3-40 nm, 바람직하기로 5-30 nm인 것을 사용한다. 이때 상기 실리카의 입경이 40 nm 보다 큰 경우 제1 코팅층(20)과의 점착력이 저하되고, 3 nm 보다 적은 경우 토너와 드럼 사이의 부착력을 충분히 낮출 수 없어 상기 범위 내에서 적절히 선택하여 사용한다.

이러한 실리카의 함량은 토너와 드럼과의 부착력 및 제1 코팅층(20)과의 점착력을 고려하여 결정되며, 바람직하기로 각각 토너 모입자(10) 100 중량부에 대하여 1.0 내지 4.0 중량부, 바람직하기로 1.5 내지 3.5 중량부로 사용한다. 만약 그 함량이 4.0 중량부를 초과하게 되면 제1 코팅층(20)과의 점착력이 낮아지고, 실리카가 지닌 환경 의존성에 의해 저온 저습 환경 하에서 화상 농도 얼룩이 발생하거나 고온 고습 환경 하에서 비화상부의 오염 문제가 심각해지고, 1.0 중량부 미만이면 실리카 첨가에 따른 토너 입자와 드럼 간의 부착력 저하를 얻기 힘들어 전사 효율이 낮아지는 문제가 발생하므로 상기 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다.

사용가능한 실리카는 실리카 자체 또는 고온 고습 또는 저온 저습 하에서 대전특성을 유지시켜 전사효율을 유지하는 환경특성(environmental characteristics)을 향상시키기 위해 표면 처리제에 의해 실리카 표면을 처리한 것을 사용할 수 있다. 이때 표면 처리는 실란 화합물이 사용될 수 있으며, 대표적으로 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane), 디메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxane), 헥사메틸디실라잔(Hexamethyldisilazane), 아미노실란(Aminosilane), 알킬실란(Alkylsilane), 옥타메틸씨클로테트라실록산(Octamethylcyclotetrasiloxane)으로 이루어진 그룹 중에서 선택된 표면개질제로 개질시켜 사용한다.

이산화티탄은 전기 저항이 실리카에 비하여 낮고 전하 교환성이 높아 전하 분포를 좁혀줘 계조성을 향상시켜 화상이 부드럽게 보이게 하고 사진 같은 화상을 재현할 수 있을 뿐만 아니라 실리카의 낮은 환경 의존성을 보상하는 역할을 한다. 바람직하기로, 상기 이산화티탄은 고온에서 안정한 러타일(rutile) 또는 저온에서 안정한 아나타제(anatase) 구조를 가진 것이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있으며, 80 내지 200 nm, 바람직하기로 100 내지 150 nm의 입경 범위 내에서 사용한다. 만약 상기 이산화티탄의 입경이 200 nm 보다 크게 되면 제1 코팅층(20)과의 점착력이 저하되고 80 nm 보다 작으면 이산화티탄 첨가에 따른 효과를 얻을 수 없게 되어 상기 범위 내의 것을 선택한다.

이러한 이산화티탄의 함량은 바람직하기로 각각 토너 모입자 100 중량부에 대하여 0.1 내지 2.0 중량부, 바람직하기로 0.15 내지 1.8 중량부로 사용한다. 만 약 그 함량이 2.0 중량부를 초과하게 되면 제1 코팅층(20)과의 점착이 어렵게 되고 감광 드럼상에 스크래치를 만들어 드럼 필르밍(drum filiming)을 일으킬 수 있고, 1.0 중량부 미만이면 이산화티탄 첨가에 따른 효과를 얻을 수 없는 바, 상기 범위 내에서 적절히 조절하는 것이 바람직하다.

본 발명의 바람직한 시험예에 따르면, 상기 실리카 및 이산화티탄의 평균 입경 및 함량을 변화시켜가며 화상농도, 전사효율, 장기안정성 및 드럼 오염성을 측정한 결과, 본 발명에서 제시한 평균 입경 및 함량을 벗어난 경우와 비교하여 상기 모든 시험에서 우수함을 알 수 있었다(표 8 및 표 11 참조).

이하 본 발명에 따른 비자성 일성분계 칼라토너의 제조를 각 단계별로 더욱 상세하게 설명한다.

a) 코팅 유기분말 제조단계

단계 a)에서는 2종의 구형의 유기분말을 혼합하여 각각의 입자 표면에 서로의 입자를 코팅한다.

바람직하기로 상기 구형 유기분말은 1종의 유기분말은 적은 입경을 갖는 것을 선택하고, 다른 유기분말을 상대적으로 큰 입경을 갖는 것을 선택하여 서로 간의 입자 코팅이 용이하도록 한다.

본 발명에 따른 유기분말끼리의 코팅(coating)은 증착(deposition)과 같은 방법에 의한 코팅과 다르며, 상기 코팅을 수행하기 위한 혼합의 개념도 일반적인 분말의 단순 혼합(mixing)의 의미와는 구별된다. 즉, 본 발명의 2종의 유기분말의 혼합 및 각 입자 간 코팅은 특정 관능기를 가지는 유기분말을 블렌딩하여 1종의 유 기분말이 다른 한 종의 유기분말 표면의 특정 위치에 붙거나 매몰되어 상기 2가지 종류의 유기분말의 특성을 동시에 나타낼 수 있다.

이때 혼합은 헨셀믹서, 터빈형 교반기, 슈퍼믹서, 하이브리다이저로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 혼합기를 이용한 기계적 혼합이 적합하며, 1 내지 10 m/s, 바람직하기로는 3 내지 7 m/s의 속도로 1분 내지 5분 동안 교반하여 이루어진다. 이러한 조건은 사용되는 혼합기 종류 및 처리 용량과 같은 인자에 의해 적절히 변경이 가능하다.

b) 1차 코팅 단계

단계 b)에서는 상기 a)에서 얻어진 코팅 유기분말을 토너 모입자와 혼합하여 상기 토너 모입자의 표면을 코팅하여 제1 코팅층을 형성한다.

상기 코팅은 통상적으로 기계적 혼합기 가능한 전술한 바의 혼합기에 주입한 후 5 내지 30 m/s, 바람직하기로는 10 내지 20 m/s의 속도로 5 내지 20 분 동안 교반하여 이루어진다. 이러한 기계적 혼합은 구형의 코팅 유기분말이 토너 모입자 표면의 정착을 용이하게 함으로써 상기 코팅 유기분말의 이탈을 방지한다.

c) 코팅 무기분말 제조단계

단계 c)에서는 2종의 구형의 무기분말인 실리카 및 이산화티탄을 일정비로 혼합하여 각각의 입자 표면에 서로의 입자를 코팅한다.

이때 혼합은 상기 단계 a)와 동일하거나 유사한 혼합기를 사용하며, 상기 단계 a)와 유사하게 1 내지 10 m/s, 바람직하기로는 3 내지 7 m/s의 속도로 1분 내지 5분 동안 교반하여 이루어진다.

d) 2차 코팅 단계

단계 d)에서는 상기 c)에서 얻어진 코팅 무기분말을 단계 b)의 제1 코팅층이 형성된 토너 모입자와 혼합하여 상기 토너 모입자의 표면을 2차 코팅하여 제2 코팅층을 형성하여 비자성 일성분계 토너 입자를 제조한다.

상기 코팅은 통상적으로 기계적 혼합기 가능한 전술한 바의 혼합기에 주입한 후 단계 b)와 유사하게 5 내지 30 m/s, 바람직하기로는 10 내지 20 m/s의 속도로 5 내지 20 분 동안 교반하여 이루어진다.

전술한 바의 단계를 거쳐 제조된 비자성 일성분계 칼라 토너는 입경이 20 ㎛ 이하, 바람직하기로 3 내지 15 ㎛의 크기를 가지며 토너 입자로서 요구되는 물성, 즉, 화상농도, 전사효율, 장기 향상성 및 드럼 오염 방지능이 향상되어 고대전성, 대전유지성 및 고색도를 나타낸다.

구체적으로 상기 비자성 일성분계 칼라 토너는 슬리브와 대전블레이드 사이의 압력을 줄여 줄 뿐만이 아니라, 대전블레이드의 압력을 계속 받음에 따라 증가하는 토너 입자들 간의 응집력을 줄여서 토너 입자들이 장기적인 인쇄를 함에 있어서 각 입자들이 서로 뭉쳐지는 것을 방지하여 항상 초기와 같은 균일한 대전 상태를 유지한다. 또한 구형 유기분말들에 의해 부정형 토너 모입자의 오목한 부분으로의 주입에 의해서 균일한 대전특성을 보임으로서 고 전사효율을 유지할 수 있고 장기 안정성이 향상될 뿐만 아니라 폐토너의 발생량을 감소시켜 보다 환경 친화적이라 할 수 있다.

이러한 특성을 가지는 비자성 일성분계 칼라 토너는 최근의 칼라화 및 고속 화의 경향에 따라 많이 이용되는 간접전사방식이나 탠덤방식의 고속칼라 프린터 등에 바람직하게 적용된다.

본 발명에 있어서, 특별한 언급이 없는 한 평균입경은 수평균 입경을 의미한다.

이하 하기 실시예를 통해 본 발명에 대해 더욱 상세히 설명할 것이나, 하기 하는 실시예는 본 발명의 일 예시일 뿐 본 발명이 이러한 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

1-1: 시안 토너 모입자의 제조

폴리에스테르수지(수평균분자량:2.5× 105) 94 중량부, 프탈로시아닌 P.BI.15:3 5 중량부, 대전제어제로 함금속아조염 1 중량부 및 저분자량 폴리프로필렌 3 중량부를 헨셀 믹서로 혼합하였다. 이를 2축 용융 혼련에서 165 ℃의 온도로 용융 혼련하고, 제트 밀 분쇄기로 미분쇄한 후, 풍력분급기에서 분급하여 체적 평균입자경이 7.2 ㎛인 토너 모입자를 제조하였다.

1-2: 제1 코팅층의 제조

상기에서 제조된 토너 모입자 100 중량부에 대하여 구형의 유기 분말로 평균입경이 0.1 ㎛인 폴리테트라플루오로에틸렌 0.5 중량부 및 0.1 ㎛인 PMMA 0.5 중량부를 헨셀 믹서에 주입한 다음, 팁 속도 5 m/s에서 교반하여 서로 코팅하여 코팅된 유기분말을 제조하였다. 상기 코팅된 유기분말을 상기 실시예에서 제조된 토너 모입자에 헨셀 믹서를 사용하여 15 m/s 의 속도로 5 분 동안 교반하여 토너 모입자 에 1차 코팅시켰다.

1-3: 제2 코팅층의 제조

이어서, 17 nm인 실리카 2.5 중량부와 150 nm인 이산화티탄 1.0 중량부를 5 m/s의 속도로 서로 코팅시켜 코팅된 무기분말을 제조하였다. 상기 코팅된 무기분말을 전단계의 유기분말로 코팅된 토너 모입자에 다시 헨셀 믹서를 사용하여 15m/s 로 5 분 동안 교반, 혼합하여 표면에 2차 코팅을 수행하였다.

실시예 2 내지 25 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

구형 유기분말의 입경 및 함량에 따른 영향을 알아보기 위해 하기 표 1에 나타낸 바와 같은 조성을 이용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일한 방법을 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 유기분말로는 폴리테트라플루오로에틸렌(polytetrafluroethylene;PTFE), 폴리메틸메타크릴레이트(polymethylmethacrylate;PMMA), 폴리비닐리덴플루오라이드 (polyvinylidene fluoride;PVDF) 및 실리콘 파우더를 각각 사용하였으며, 상기 유기분말은 평균입경이 0.1 내지 1.5㎛인 것을 0.5 내지 1.5 중량부의 범위로 변화시켜 가며 수행하였다.

구분	유기분말	무기분말
		실리카	이산화 티탄
실시예 2	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 3	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 4	평균입경 0.1㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 5	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 6	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 7	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 8	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 9	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 10	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 11	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 12	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 13	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 14	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 15	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 16	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 17	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 18	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 19	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 20	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 1.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 21	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 1.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 22	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 23	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 24	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 1.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 25	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 1.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부

실시예 26 내지 43 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

실리카의 입경 및 함량에 따른 영향을 알아보기 위해 하기 표 2에 나타낸 바와 같은 조성을 이용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 실리카는 평균입경이 6 내지 40 nm인 것을 1.0 내지 4.0 중량부의 범위로 변화시켜 가며 수행하였다.

구분	유기 분말	무기분말
		실리카	이산화티탄
실시예 26	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 1.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 27	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 28	평균입경 0.1㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 29	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 17nm 1.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 30	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 17nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 31	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 17nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 32	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 17nm 4.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 33	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 40nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 34	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 40nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 35	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 40nm 4.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 36	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 37	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 38	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 4.0중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 39	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 17nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 40	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 1.0 중량부	평균입경 17nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 41	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 1.5 중량부	평균입경 17nm 4.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 42	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 30nm 1.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 43	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 1.0 중량부	평균입경 30nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부

실시예 44 내지 61 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

이산화티탄의 입경 및 함량에 따른 영향을 알아보기 위해 하기 표 3에 나타낸 바와 같은 조성을 이용한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 상기 이산화티탄은 평균입경이 80내지 200 nm인 것을 0.5 내지 2.0 중량부의 범위로 변화시켜 가며 수행하였다.

구분	유기분말	무기분말
		실리카	이산화티탄
실시예 44	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 1.0 중량부	평균입경 80nm 0.5 중량부
실시예 45	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 80nm 1.0 중량부
실시예 46	평균입경 0.1㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 80nm 2.0 중량부
실시예 47	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 0.5 중량부
실시예 48	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 49	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 2.0 중량부
실시예 50	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 200nm 0.5중량부
실시예 51	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 200nm 1.0 중량부
실시예 52	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 200nm 2.0 중량부
실시예 53	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 80nm 0.5 중량부
실시예 54	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 80nm 2.0 중량부
실시예 55	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 0.5 중량부
실시예 56	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
실시예 57	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 2.0 중량부
실시예 58	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 200nm 2.0 중량부

비교예 1 내지 25 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

실시예 1 내지 25와 비교하기 위해 하기 표 4에 나타낸 바와 같이 유기분말의 입경 및 함량을 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 상기 유기분말은 평균입경이 0.05 및 2.0 ㎛인 것을 최소 0.05 중량부 및 최대 3.5 중량부 등으로 함량을 변화시켜가며 수행하였다.

구분	유기분말	무기분말
		실리카	이산화티탄
비교예 1	평균입경 0.05㎛ PTFE 0.05 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 2	평균입경 0.05㎛ PTFE 0.05 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 3	평균입경 0.05㎛ PTFE 0.05 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 4	평균입경 2.0㎛ PVDF 2.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 5	평균입경 2.0㎛ PVDF 2.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 6	평균입경 2.0㎛ PVDF 2.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 7	평균입경 0.1㎛ PVDF 2.5 중량부 평균입경 0.05㎛ PMMA 0.05 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 8	평균입경 0.1㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 9	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 10	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 11	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 12	평균입경 0.05㎛ PVDF 0.05 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 13	평균입경 0.05㎛ 실리콘 파우더 0.05 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 14	평균입경 0.05㎛ 실리콘 파우더 0.05 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 15	평균입경 0.05㎛ 실리콘 파우더 0.05 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 16	평균입경 0.05㎛ 실리콘 파우더 0.05 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 17	평균입경 0.05㎛ 실리콘 파우더 0.05 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 18	평균입경 0.1㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.05㎛ PMMA 0.05 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 19	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.05㎛ PMMA 0.05 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 20	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.05㎛ PMMA 0.05 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 21	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.5 중량부 평균입경 0.05㎛ PMMA 0.05 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 22	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 23	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 24	평균입경 1.5㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 25	평균입경 2.0㎛ 실리콘 파우더 2.5 중량부 평균입경 2.0㎛ PMMA 3.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부

비교예 26 내지 42 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

실시예 26 내지 43과 비교하기 위해 하기 표 5에 나타낸 바와 같이 실리카 분말의 입경 및 함량을 달리하면서, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 상기 실리카는 평균입경이 2 내지 50 nm 인 것을 사용하고, 그 함량을 최소 0.5 중량부 및 최대 5.0 중량부 등으로 함량을 변화시켜가며 수행하였다.

구분	유기분말	무기분말
		실리카	이산화 티탄
비교예 26	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 2nm 1.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 27	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 2nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 28	평균입경 0.1㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 2nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 29	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 2nm 0.3 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 30	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 2nm 0.5	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 31	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 2nm 5.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 32	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 50nm 1.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 33	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 50nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 34	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 50nm 3.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 35	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 50nm 4.0중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 36	평균입경 1.5㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 50nm 5.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 37	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 17nm 0.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 38	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 17nm 5.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 39	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 26nm 0.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 40	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 26nm 5.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 41	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 40nm 0.5중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 42	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 40nm 5.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부

비교예 43 내지 58 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

실시예 44 내지 61과 비교하기 위해 하기 표 6에 나타낸 바와 같이 이산화티탄 분말의 입경 및 함량을 달리한 것을 제외하고, 상기 실시예 1과 동일하게 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 상기 이산화티탄은 평균입경이 50 내지 300nm인 것을 사용하고, 그 함량을 최소 0.5 중량부 및 최대 5.0 중량부 등으로 함량을 변화시켜가며 수행하였다.

구분	유기분말	무기분말
		실리카	이산화티탄
비교예 43	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 1.0 중량부	평균입경 50nm 0.05 중량부
비교예 44	평균입경 0.1㎛ PTFE 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 50nm 2.5 중량부
비교예 45	평균입경 0.1㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 0.05 중량부
비교예 46	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 2.5 중량부
비교예 47	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 200nm 0.05 중량부
비교예 48	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 200nm 2.5 중량부
비교예 49	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 200nm 0.05 중량부
비교예 50	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 250nm 1.0 중량부
비교예 51	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 250nm 2.0 중량부
비교예 52	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 250nm 2.5 중량부
비교예 53	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 250nm 0.05 중량부
비교예 54	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 300nm 0.5 중량부
비교예 55	평균입경 0.4㎛ 실리콘 파우더 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 300nm 1.0 중량부
비교예 56	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 300nm 2.0 중량부
비교예 57	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 300nm 2.5 중량부
비교예 58	평균입경 0.8㎛ 실리콘 파우더 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 1.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 300nm 0.05 중량부

비교예 59 내지 64 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

토너 모입자의 표면에 이중 코팅층(double coating layer) 및 단일 코팅층(single coating layer)를 형성하여 본 발명과 같이 제1 코팅층 및 제2 코팅층의 순차적인 형성에 따른 효과를 알아보기 위해 실시하였다.

상기 실시예 5 내지 10과 동일한 조성의 유기분말 및 무기분말을 준비하고, 유기분말끼리 혼합하여 혼합 유기분말을 제조하고, 무기분말끼리 혼합하여 유기 및 코팅 무기분말을 제조한 다음, 헨셀 믹서에 토너 모입자, 혼합 유기분말 및 혼합 무기분말을 주입하여 15 m/s로 5분 동안 교반하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다.

구분	유기분말	무기분말
		실리카	이산화티탄
비교예 59	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 60	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 61	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 62	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 63	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 64	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부

비교예 65 내지 70 : 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조

토너 모입자의 표면에 이중 코팅층(double coating layer) 및 다중 코팅층(multi coating layer)를 형성하여 본 발명과 같이 제1 코팅층 및 제2 코팅층의 순차적인 형성에 따른 효과를 알아보기 위해 실시하였다.

상기 실시예 5 내지 10과 동일한 조성의 유기분말 및 무기분말을 준비하고, 헨셀 믹서에 토너 모입자 및 1종의 유기분말을 주입하여 1단계 코팅을 수행하고, 이어서 다른 1종의 유기분말을 주입하여 2단계 코팅을 수행하고, 실리카를 이용한 3단계 코팅과 이산화티탄을 이용한 4단계 코팅을 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 교반은 15 m/s의 속도로 5분 동안 수행하였다.

구분	유기분말		무기분말
	1단계	2단계	3단계(실리카)	4단계(이산화티탄)
비교예 65	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부	평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 66	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부	평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 67	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부	평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 68	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부	평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 69	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부	평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 70	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부	평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부

비교예 71 내지 84

토너 모입자의 표면에 이중 코팅층(double coating layer)를 형성할 때, 유기분말 입자들끼리 그리고 무기 입자들끼리 서로 코팅하는 과정이 없이 유기분말 입자 먼저 코팅하고 이어서 무기 입자를 토너 모 입자에 코팅시키는 경우의 효과를 확인하기 위해서 실시하였다.

특히 비교예 71-84은 상기 실시예 5 내지 10과 동일한 조성의 유기분말 및 무기분말을 준비하여 유기 입자들과 무기 입자들끼리의 사전 코팅없이 헨셀 믹서에 토너 모입자 및 유기분말을 주입하여 1단계 코팅을 수행하고, 이어서 실리카 및 이산화티탄을 이용한 2단계 코팅을 수행하여 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다. 이때 교반은 15 m/s의 속도로 5분 동안 수행하였다.

구분	유기분말	무기분말
		실리카	이산화티탄
비교예 71	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 72	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부	X	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 73	평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 74	평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 75	평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	X
비교예 76	평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	X	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 77	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 78	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부	X	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 79	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	X
비교예 80	평균입경 0.4㎛ PVDF 0.5 중량부 평균입경 1.5㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 81	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.0 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 82	평균입경 0.4㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.8㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 83	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.1㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부
비교예 84	평균입경 0.8㎛ PVDF 1.0 중량부 평균입경 0.4㎛ PMMA 0.5 중량부	평균입경 6nm 2.5 중량부	평균입경 150nm 1.0 중량부

시험예 1

상기 실시예 및 비교예에서 제조한 비자성 일성분계 칼라 토너의 물성을 측정하기 위해, 칼라 토너를 사용하는 텐덤(tandum) 방식의 현상기구로 구성된 시판되는 비자성 일성분 현상 방식의 프린터(HP4600, Hewlett-Packard사)를 이용하여 상온, 상습(20 ℃, 55 % RH)의 조건에서 5,000 매까지 프린팅하여 하기의 방법으로 화상농도, 전사효율, 장기성 및 대전 롤러 (PCR)에 대한 오염성을 하기에 의거하여 측정하였다.

1. 화상농도(Image density; I.D):

솔리드(solid) 면적 화상을 맥베스 반사 농도계 RD918로 측정하였으며, 이때 얻어진 결과를 A, B, C 및 D 등급으로 나누었으며, 그 기준은 하기와 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

2. 전사효율(%):

용지를 5000매 까지 프린팅하여 각 500매 단위로 소모량에서 소비량(waste)을 뺀 순수(net) 소모량을 계산하여 순수하게 종이로 전사된 토너의 %를 계산하였다. 이때 얻어진 결과를 A, B, C 및 D 등급으로 나누었으며, 그 기준은 하기와 같다.

A : 전사효율 80% 이상 B : 전사효율 70내지80%

C : 전사효율 60내지70% D : 전사효율 50내지60%

3. 장기성:

용지를 5000매 까지 프린팅하여 5000매 까지 화상농도 및 전사효율이 유지되는지를 확인하였으며, 이때 얻어진 결과를 A, B, C 및 D 등급으로 나누었으며, 그 기준은 하기와 같다.

A : 5000매까지 I.D. 1.4이상, 전사효율 75% 이상

B : 5000매까지 I.D. 1.3이상, 전사효율 70% 이상

C : 5000매까지 I.D. 1.2이하, 전사효율 60% 이상

D : 5000매까지 I.D. 1.0이하, 전사효율 40% 이상

4. 대전 롤러( PCR ) 오염:

용지를 5000매 까지 프린팅하여 종이 위에 토너가 전사된 뒤에 PCR 표면에 남은 토너를 투명한 테이프에 접착시켜 테이프를 백지에 부착시킨 뒤에 광학 현미경을 통해 육안으로 측정하였으며, 이때 얻어진 결과를 하기와 같이 등급으로 나누었다.

◎ : 대전 롤러의 오염이 심하게 발생함.

○ : 대전 롤러의 오염이 약간 발생함.

△ : 대전 롤러의 오염이 미세하게 발생.

× : 대전 롤러의 오염 발생하지 않음.

(1) 유기분말의 입경 및 함량에 따른 차이

상기 기준에 의거하여 유기분말의 입경 및 함량의 차이를 알아보기 위해 실시예 1 내지 25 및 비교예 1 내지 25에서 제조된 비자성 일성분계 토너의 화상농도, 전사효율, 장기성 및 대전 롤러의 오염성을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 10에 나타내었다.

구분	화상 농도	전사 효율	장기성	PCR 오염
실시예 1	A	A	B	×
실시예 2	B	A	B	×
실시예 3	A	A	A	×
실시예 4	A	A	A	×
실시예 5	A	A	A	×
실시예 6	A	A	A	×
실시예 7	A	A	A	×
실시예 8	A	A	A	×
실시예 9	A	A	A	×
실시예 10	A	A	A	×
실시예 11	A	A	A	×
실시예 12	A	A	A	×
실시예 13	A	B	A	×
실시예 14	A	A	A	×
실시예 15	A	A	A	×
실시예 16	A	A	A	×
실시예 17	A	A	A	×
실시예 18	A	A	A	×
실시예 19	B	A	A	×
실시예 20	A	A	A	×
실시예 21	A	A	A	×
실시예 22	A	A	A	×
실시예 23	A	A	A	×
실시예 24	A	A	A	×
실시예 25	A	A	B	×
비교예 1	D	D	D	○
비교예 2	D	D	C	○
비교예 3	C	D	D	○
비교예 4	D	D	D	◎
비교예 5	D	D	C	◎
비교예 6	C	D	D	◎
비교예 7	C	D	D	◎
비교예 8	D	D	D	◎
비교예 9	C	D	D	◎
비교예 10	C	D	D	◎
비교예 11	D	D	D	◎
비교예 12	D	D	D	◎
비교예 13	D	D	D	○
비교예 14	D	C	D	○
비교예 15	D	D	D	○
비교예 16	D	D	D	○
비교예 17	C	D	D	◎
비교예 18	D	D	D	○
비교예 19	D	D	D	○
비교예 20	D	D	D	○
비교예 21	D	D	D	○
비교예 22	D	D	D	◎
비교예 23	D	D	D	◎
비교예 24	D	D	D	◎
비교예 25	D	D	D	◎

상기 표 11를 참조하면, 본 발명에 따라 구형의 유기 분말을 서로 코팅하여 부착시킨 후, 실리카 및 이산화티탄을 서로 코팅하여 서로 부착시키고 이러한 입자들을 토너 모입자의 표면에 코팅을 시키는 다단계 코팅을 실시한 실시예 1 내 지 25의 칼라 토너는 비교예 1 내지 25와 비교하여 화상농도, 전사효율, 및 장기성이 우수함을 확인할 수 있었다. 이는 구형의 유기 분말이 먼저 토너 모입자의 표면에 입혀져서 구형화한 효과를 나타내고, 이에 따라 토너 모입자에 실리카 및 이산화 티탄 입자들이 잘 부착되게 하여 줄 뿐만이 아니라 토너 입자들 사이의 응집력(adhesion force)를 줄여주는 역할을 하여 대전 특성 유지에 도움이 되는 것을 알 수가 있다.

(2) 실리카 분말의 입경 및 함량에 따른 차이

상기 기준에 의거하여 실리카 분말의 입경 및 함량의 차이를 알아보기 위해 실시예 26 내지 42 및 비교예 26 내지 42에서 제조된 비자성 일성분계 토너의 화상농도, 전사효율, 장기성 및 PCR 오염성을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 11에 나타내었다.

구분	화상 농도	전사 효율	장기성	PCR 오염
실시예 26	A	A	A	×
실시예 27	A	A	A	×
실시예 28	A	A	A	×
실시예 29	A	A	A	×
실시예 30	A	A	A	×
실시예 31	A	A	A	×
실시예 32	A	A	A	×
실시예 33	A	A	A	×
실시예 34	A	A	A	×
실시예 35	A	A	A	×
실시예 36	A	A	A	×
실시예 37	A	A	A	×
실시예 38	B	A	A	×
실시예 39	A	A	B	×
실시예 40	A	A	A	×
실시예 41	A	A	A	×
실시예 42	A	A	A	×
비교예 26	D	D	D	○
비교예 27	D	D	D	○
비교예 28	D	D	D	○
비교예 29	D	D	D	◎
비교예 30	D	D	D	○
비교예 31	D	D	D	◎
비교예 32	D	D	D	◎
비교예 33	D	D	D	◎
비교예 34	D	D	D	○
비교예 35	D	D	D	○
비교예 36	D	D	D	○
비교예 37	D	D	D	◎
비교예 38	D	D	D	◎
비교예 39	D	C	D	◎
비교예 40	D	D	D	○
비교예 41	D	D	D	◎
비교예 42	D	D	D	○

상기 표 11을 참조하면, 본 발명에 따라 3 내지 40 ㎚의 평균입경을 갖는 실리카 1 내지 4 중량부를 포함하는 실시예 28 내지 50의 칼라 토너는 비교예 26 내지 42의 칼라 토너와 비교하여 화상 농도, 전사효율, 장기성 및 PCR 오염 방지성의 모든 특성에서 우수한 결과를 나타냈다.

(3) 이산화티탄 분말의 입경 및 함량에 따른 차이

상기 기준에 의거하여 이산화티탄 분말의 입경 및 함량의 차이를 알아보기 위해 실시예 43 내지 58 및 비교예 43 내지 58에서 제조된 비자성 일성분계 토너의 화상농도, 전사효율, 장기성 및 PCR 오염성을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 12에 나타내었다.

구분	화상 농도	전사 효율	장기성	PCR 오염
실시예 43	A	A	A	×
실시예 44	A	B	A	×
실시예 45	A	A	A	×
실시예 46	A	A	A	×
실시예 47	A	A	A	×
실시예 48	A	A	A	×
실시예 49	A	A	A	×
실시예 50	A	A	A	×
실시예 51	A	A	A	×
실시예 52	A	A	A	×
실시예 53	A	A	A	×
실시예 54	A	A	A	×
실시예 55	A	A	A	×
실시예 56	B	A	A	×
실시예 57	A	A	A	×
실시예 58	A	A	A	×
비교예 43	D	D	D	◎
비교예 44	C	D	D	○
비교예 45	D	D	D	◎
비교예 46	D	D	D	○
비교예 47	D	D	C	◎
비교예 48	D	D	D	○
비교예 49	D	D	D	◎
비교예 50	D	D	D	○
비교예 51	D	D	D	○
비교예 52	D	D	D	○
비교예 53	D	C	D	◎
비교예 54	D	D	D	◎
비교예 55	D	D	D	○
비교예 56	D	D	D	○
비교예 57	D	D	D	○
비교예 58	D	D	D	○

상기 표 12를 참조하면, 본 발명에 따라 80 내지 200 ㎚의 평균입경을 갖는 이산화티탄 0.1 내지 2.0 중량부를 포함하는 실시예 43 내지 58의 칼라 토너는 비교예 43 내지 58의 칼라 토너와 비교하여 화상 농도, 전사효율, 장기성 및 PCR 오염 방지성의 모든 특성에서 우수한 결과를 나타냈다.

(4) 다단계로 이중 코팅층의 형성 및 한 단계의 단일 코팅층 형성에 따른 차이

상기 기준에 의거하여 본 발명과 같이 토너 모입자에 2단계에 걸쳐 순차적으로 이중 코팅층을 형성한 경우와, 동일한 조성을 이용하여 단일 코팅층을 형성한 경우의 차이를 알아보기 위해, 상기 실시예 5 내지 10과, 비교예 59 내지 64에서 제조된 비자성 일성분계 토너의 화상농도, 전사효율, 장기성 및 PCR 오염성을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 13에 나타내었다.

구분	화상 농도	전사 효율	장기성	PCR 오염
실시예 5	A	A	A	×
실시예 6	A	B	A	×
실시예 7	A	A	A	×
실시예 8	A	A	A	×
실시예 9	A	A	A	×
실시예 10	A	A	A	×
비교예 59	C	D	D	◎
비교예 60	C	D	D	○
비교예 61	B	D	D	◎
비교예 62	C	D	D	○
비교예 63	C	D	D	◎
비교예 64	B	D	D	◎

상기 표 13을 참조하면, 이중 코팅층을 형성한 실시예의 토너 입자가 단일 코팅층을 형성한 비교예의 토너 입자에 비해 토너로서의 특성이 우수함을 알 수 있다.

구체적으로, 비교예 59 내지 64에서 제조된 토너 입자는 실시예 5 내지 10과 동일한 조성 및 크기를 가지는 유기분말 및 무기분말을 사용하였음에도 불구하고, 화상 농도, 전사 효율 및 장기성이 매우 불량하였고, PCR의 오염이 매우 심각함을 알 수 있다. 이러한 결과는 토너 모입자의 표면에 코팅되는 유기분말 및 무기분말은 단일 코팅만으로는 각 분말 고유의 특성을 제대로 발휘하지 못함을 알 수 있다.

(5) 이중 코팅층의 형성 및 다중 코팅층 형성에 따른 차이

상기 기준에 의거하여 본 발명과 같이 토너 모입자에 2단계에 걸쳐 순차적으로 이중 코팅층을 형성한 경우와, 동일한 조성을 이용하여 다중 코팅층을 형성한 경우의 차이를 알아보기 위해, 상기 실시예 5 내지 10과, 비교예 65 내지 70에서 제조된 비자성 일성분계 토너의 화상농도, 전사효율, 장기성 및 PCR 오염성을 측정하였으며, 얻어진 결과를 하기 표 14에 나타내었다.

구분	화상 농도	전사 효율	장기성	PCR 오염
비교예 65	D	C	C	○
비교예 66	C	D	D	○
비교예 67	B	D	D	○
비교예 68	C	D	D	○
비교예 69	C	D	D	◎
비교예 70	B	D	D	◎

상기 표 14를 참조하면, 이중 코팅층을 형성한 실시예의 토너 입자가 다중 코팅층을 형성한 비교예의 토너 입자에 비해 토너로서의 특성이 우수함을 알 수 있다.

구체적으로, 비교예 65 내지 70에서 제조된 토너 입자는 실시예 5 내지 10과 동일한 조성 및 크기를 가지는 유기분말 및 무기분말을 사용하였음에도 불구하고, 화상 농도, 전사 효율 및 장기성이 매우 불량하였고, PCR의 오염이 매우 심각함을 알 수 있다. 이러한 결과로서, 상기 표 14의 결과와 마찬가지로 본 발명에서와 같이 토너 모입자의 표면에 코팅되는 유기분말 및 무기분말은 각각의 분말을 서로 코팅시킨 후 2단계에 걸쳐 이중 코팅층을 형성하는 경우 가장 우수한 토너 특성을 가질 수 있음을 의미한다.

(6) 유기입자들끼리 또는 무기입자들끼리 코팅시키는 과정이 없는 것에 따른 차이

구분	화상 농도	전사 효율	장기성	PCR 오염
비교예 71	D	C	C	○
비교예 72	C	D	D	○
비교예 73	D	D	D	○
비교예 74	C	D	D	○
비교예 75	D	D	D	◎
비교예 76	C	D	D	◎
비교예 77	D	C	D	◎
비교예 78	C	D	D	◎
비교예 79	D	D	C	◎
비교예 80	D	D	D	◎
비교예 81	D	C	C	○
비교예 82	C	D	D	○
비교예 83	D	D	D	○
비교예 84	D	D	C	○

상기 표 15을 참조하면, 먼저 유기 입자들끼리 코팅 시키고 그리고 무기 입자들끼리 코팅을 시킨 것이 그렇지 않은 경우에 비해서 훨씬 우수한 특성을 나타내는 것을 알 수가 있다. 특히 비교예 71 내지 84까지는 실시예 5 내지 10과 동일한 조성 및 크기의 입자들로 구성되었으나, 화상 농도, 전사 효율 및 장기성이 매우 불량하였고, PCR의 오염이 매우 심각함을 알 수 있다. 이러한 결과로서, 표 15의 결과와 마찬가지로 본 발명에서와 같이 유기 입자들끼리 그리고 무기 입자들끼리 먼저 코팅하는 과정을 거치는 경우 가장 우수한 토너 특성을 가질 수 있음을 의미한다.

시험예 2

본 발명에 따라 형성된 제1 코팅층 및 제2 코팅층의 표면 상태를 알아보기 위해, 상기 실시예 1에서 토너 모입자에 2 종류의 서로 다른 크기를 가지는 유기분말을 서로 코팅하여 얻은 입자를 토너 모입자에 1차 코팅시킨 후 얻어진 입자와, 이어서 서로 다른 무기 분말 입자들을 서로 코팅시켜서 얻은 무기분말로 위에서 얻어진 먼저 유기분말로 코팅된 토너에 다시 2차로 코팅을 실시하여 얻어진 입자의 표면을 주사전자현미경을 사용하여 관찰하였다.

도 2는 본 발명에 따라 토너 모입자에 1차 코팅 후 얻어진 입자의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 4은 본 발명에 따라 1차 코팅 후 2차 코팅하여 얻어진 입자의 표면 상태를 보여주는 주사전자현미경 사진이다.

도 2를 참조하면, 토너 모입자의 표면이 매우 불규칙함을 알 수 있고, 이러한 토너 모입자의 오목한 부분을 유기분말이 메우고 있음을 알 수 있다. 이 때 유기분말은 도 3에 보는 바와 실제로 두 가지 유기분말이 동시에 서로 코팅된 형태로 있음을 알 수가 있고,

도 4를 참조하면, 제1 코팅층으로 인해 토너 입자의 표면 상태가 비교적 균일해짐을 알 수 있고, 이 입자 표면에 혼합 무기분말이 균일하게 코팅층을 형성하고 있음을 알 수 있다. 또한 이 때 무기분말은 도 5에 보는 바와 같은 형태로 서로 코팅 되어 있음을 보여준다.

상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명에 의해 2 종의 유기분말이 혼합되어 서로의 표면에 코팅된 코팅 유기분말을 포함하는 제1 코팅층과, 실리카 및 이산화티탄이 서로의 입자에 코팅된 코팅 무기분말을 포함하는 제2 코팅층을 포함하는 비자성 일성분계 칼라 토너를 제조하였다.

상기 칼라 토너는 대전 분포가 좁고 고대전성을 가져서 화상 농도 및 전사효율이 우수할 뿐만 아니라, 장기신뢰성이 향상되고 감광 드럼 또는 대전 롤러의 오염현상을 방지하여 최근의 칼라화 및 고속화의 경향에 따라 많이 이용되는 간접전사방식이나 탠덤방식의 고속칼라 프린터 등에 바람직하게 적용된다.

Claims (17)

1. 토너 모입자 표면에 형성된 제1 코팅층과 제2 코팅층을 포함하며, 상기 제1 코팅층은 2 종의 유기분말이 서로의 표면에 코팅된 코팅 유기분말을 함유하고, 상기 제2 코팅층은 실리카 및 이산화티탄이 서로의 표면에 코팅된 코팅 무기분말을 함유하는 비자성 일성분계 프린팅 시스템용 칼라 토너.
2. 제 1항에 있어서, 상기 제1코팅층의 두께는 10 nm내지 200 nm 인 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
3. 제 1항에 있어서, 상기 제1코팅층은 토너 모입자 100 중량부에 대하여 2종의 유기분말 각각을 0.1 내지 2.0 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
4. 제 1항에 있어서, 상기 유기분말은 평균입경이 0.1 ㎛ 내지 1.8 ㎛인 것을 특징으로 하는 칼라토너.
5. 제 1항에 있어서, 상기 유기분말은 스티렌류 화합물, 비닐 할라이드류, 비닐에스테르류, 메타크릴레이트류, 아크릴산 유도체류, 아크릴레이트류, 테트라플루오르에틸렌, 및 1,1-디플루오르에틸렌으로 이루어진 그룹에서 선택된 1종 이상의 단 량체가 중합된 호모폴리머 또는 코폴리머; 또는

   상기 호모폴리머 또는 코폴리머와; 스티렌계 수지, 에폭시 수지 폴리에스테르 수지 및 폴리우레탄 수지로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종 이상의 수지의 혼합물인 것인 칼라토너.
6. 제 5항에 있어서, 상기 스티렌류 화합물은 스티렌, 메틸스티렌, 디메틸스티렌, 에틸스티렌, 페닐스티렌, 클로로스티렌, 헥실스티렌, 옥틸스티렌 및 노닐스티렌으로 이루어진 군에서 선택되고,

   상기 비닐 할라이드류는 비닐클로라이드 및 비닐플로라이드로 이루어진 군에서 선택되고,

   상기 비닐에스테르류는 비닐아세테이트 및 비닐벤조이트로 이루어진 군에서 선택되고,

   상기 메타크릴레이트류는 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, n-부틸메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트 및 페닐아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되고,

   상기 아크릴산 유도체류는 아크릴로니트릴 및 메타크릴로니트릴로 이루어진 군에서 선택되고,

   상기 아크릴레이트류는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트 및 페닐아크릴레이트로 이루어진 군에서 선택되는 것인 칼라토너.
7. 제 1항에 있어서, 상기 제2코팅층의 두께는 3 nm 내지 400 nm 인 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너.
8. 제 1항에 있어서, 상기 제2코팅층은 토너 모입자 100 중량부에 대하여 실리카 1.0 내지 4.0 중량부 및 이산화티탄 0.1 내지 2.0 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
9. 제 1 항에 있어서, 상기 실리카는 평균입경이 3 nm 내지 40 nm인 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 실리카는 실리카 자체; 또는 디메틸디클로로실란(Dimethyldichlorosilane), 디메틸폴리실록산(Dimethylpolysiloxane), 헥사메틸디실라잔(hexamethyldisilazane), 아미노실란(aminosilane), 알킬실란(Alkylsilane) 및 옥타메틸씨클로테트라실록산(Octamethylcyclotetrasiloxane)로 이루어진 군에서 선택된 1종의 표면 개질제로 표면 처리된 것인 칼라 토너.
11. 제 1항에 있어서, 상기 이산화티탄은 평균입경이 80 nm 내지 200 nm 인 것을 특징으로 하는 비자성 일성분계 칼라 토너.
12. 제 1항에 있어서, 상기 이산화티탄은 러타일(Rutile), 아나타제(Anatase) 형, 및 이들의 혼합물로 이루어지는 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
13. 제 1항에 있어서, 상기 토너 모입자는 바인더 수지, 착색제 및 대전제어제를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
14. 제 13항에 있어서, 추가로 토너 모입자는 유동성 촉진제 및 이형제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
15. a) 2종의 구형 유기분말을 혼합하여 서로의 표면에 코팅하여 코팅 유기분말을 제조하는 단계;

    b) 상기 코팅 유기분말을 토너 모입자의 표면에 코팅하여 제1 코팅층을 갖는 토너모입자를 제조하는 단계;

    c) 실리카 및 이산화티탄을 혼합하여 서로의 표면에 코팅하여 코팅 무기분말을 제조하는 단계; 및

    d) 상기 코팅 무기분말을 단계 b)의 제1코팅층을 토너 모입자를 코팅하여 제2 코팅층을 형성하는 단계

    를 포함하는 비자성 일성분계 칼라 토너의 제조방법.
16. 제 15항에 있어서, 상기 비자성 일성분계 칼라 토너는 토너 모입자 100 중 량부에 대하여,

    ⅰ) 평균입경이 0.1 ㎛ 내지 1.8 ㎛인 2종의 구형 유기분말 각각 0.1 내지 2.0 중량부,

    ⅱ) 평균입경이 3 nm 내지 40 nm인 실리카 분말 1.0 내지 4.0 중량부,

    ⅲ) 평균입경이 80 nm 내지 200 nm인 이산화티탄 분말 0.1 내지 2.0 중량부로 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 토너의 제조방법.
17. 제 15항에 있어서, 상기 단계 a) 내지 d)의 혼합은 헨셀믹서, 터빈형 교반기, 슈퍼믹서 및 하이브리다이저로 이루어진 그룹 중에서 선택된 1종의 혼합기를 사용하는 것을 특징으로 하는 칼라 토너의 제조방법.

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