KR20080001118A - 토너의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 토너 - Google Patents

Abstract

본 발명은 친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 포함하는 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하는 단계; 상기 고분자 라텍스 입자를 응집하는 단계; 및 상기 중합된 토너를 분리 및 건조하는 단계를 포함하는 토너의 제조방법에 있어서, 상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법을 제공한다. 또한 본 발명은 상기 제조방법을 이용하여 제조한 토너, 상기 토너를 이용하는 화상 형성 방법, 및 상기 토너를 수용한 화상 형성 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따른 제조방법을 이용하면, 토너의 크기 및 형상을 조절하기 용이하며, 저온 정착성, 저장성, 클리닝성, 및 내구성 등이 우수한 토너를 얻을 수 있으며, 물성이 우수한 토너를 수용하여 고품질의 화상을 실현할 수 있는 화상 형성 방법 및 화상 형성 장치를 제공한다.

Description

토너의 제조방법 및 이를 이용하여 제조된 토너{Method for preparing toner and toner prepared by using the method}

도 1은 본 발명에 따라 제조된 토너를 수용한 화상 형성 장치의 일 구현예를 도시한 것이다.

<도면 부호의 간단한 설명>

1: 감광체 2: 대전수단

3: 노광신호 4: 현상장치

5: 현상롤러 6: 공급롤러

7: 현상제규제 블레이드 8: 현상제

8': 폐토너 9: 전사수단

10: 클리닝 블레이드 12: 전원

13: 인쇄매체

본 발명은 토너의 제조방법 및 이를 이용한 토너에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 중합성 단량체의 분자량 등을 조절하여 토너의 크기 및 형상을 조절하는 토너의 제조방법, 이를 이용한 토너, 상기 토너를 이용한 화상 형성 방법 및 상기 토너를 수용한 화상 형성 장치에 관한 것이다.

전자 사진법이나 정전 기록법에 있어서, 정전하상 또는 정전 잠상을 가시화하는 현상제로는 토너와 캐리어 입자로 이루어지는 2 성분 현상제와, 실질적으로 토너만으로 이루어져 캐리어 입자를 사용하지 않는 1 성분 현상제가 있다. 1 성분 현상제에는 자성분을 함유하는 자성 1 성분 현상제와 자성분을 함유하지 않는 비자성 1 성분 현상제가 있다. 비자성 1 성분 현상제에서는 토너의 유동성을 높이기 위하여 콜로이드성 실리카 등의 유동화제를 독립적으로 첨가하는 일이 많다. 토너로는 일반적으로 결착 수지 중에 카본블랙 등의 착색제나 그 외의 첨가제를 분산시켜 입자화한 착색 입자가 사용되고 있다.

토너의 제조방법에는 분쇄법과 중합법이 있다. 분쇄법에서는 합성 수지와 착색제, 필요에 따라 그 외의 첨가제를 용융 혼합한 후 분쇄하고, 이어서 원하는 입경의 입자가 얻어지도록 분급하여 토너를 얻고 있다. 중합법에서는 중합성 단량체에, 착색제, 중합 개시제, 필요에 따라 가교제, 대전방지제 등의 각종 첨가제를 균일하게 용해 내지 분산시킨 중합성 단량체 조성물을 제조하고, 이어서 분산 안정제를 함유하는 수-계 분산 매질 중에 교반기를 이용하여 분산하여 중합성 단량체 조성물의 미세한 액적 입자를 형성시키고, 이어서 승온시키고 현탁중합하여 원하는 입경을 갖는 착색 중합체 입자인 중합 토너를 얻고 있다.

전자사진 장치나 정전 기록 장치 등의 화상 형성 장치에 있어서, 균일하게 대전시킨 감광체상에 상 노광을 행하여 정전 잠상을 형성하고, 상기 정전 잠상에 토너를 부착시켜 토너상으로 하여 상기 토너상을 전사지 등의 전사재상에 전사하고, 이어서 미정착의 토너상을 가열, 가압, 용제 증기 등 여러 가지 방식에 의해, 전사재상에 정착시키고 있다. 정착 공정에서는 대부분의 경우 정착롤과 가압롤 사이에 토너상을 전사한 전사재를 통하고, 토너를 가열 압착하여 전사재상에 융착시키고 있다.

전자 사진 복사기 등의 화상 형성 장치에 의해 형성되는 화상에는 정밀하고 미세함의 향상이 요구되고 있다. 종래, 화상 형성 장치에 이용되는 토너로는 분쇄법에 의해 얻어진 토너가 주류였다. 분쇄법에 의하면 입경 분포가 넓은 착색 입자가 형성되기 쉬우므로, 만족할 수 있는 현상 특성을 얻기 위해서는 분쇄품을 분급하여 어느 정도 좁은 입경 분포로 조정할 필요가 있다. 그러나, 전자사진 공정이나 정전 기록 공정에 적합한 토너 입자를 제조시에 통상적인 혼련/분쇄 공정은 입도 및 입도 분포의 정밀 제어가 어렵고, 소입경 토너 제조시 분급에 따른 토너 제조의 수율이 저하된다. 또한 대전 특성 및 정착 특성을 위한 토너 설계의 변경/조절이 제한된다는 문제점이 있다. 따라서, 최근에 입경 제어가 용이하고, 분급 등의 번잡한 제조 공정을 거칠 필요가 없는 중합 토너가 주목받게 되었다.

중합법에 의하여 토너를 제조하면, 분쇄나 분급을 실시하지 않고, 원하는 입경과 입경 분포를 갖는 중합 토너를 얻을 수 있다.

Hasegawa 등에 의한 미국특허 제6,033,822호에는 분자 중에 착색된 폴리머 입자로 이루어진 코어 및 코어를 커버하는 셸을 포함하고 현탁중합에 의하여 제조되는 중합 토너를 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하더라도 토너의 형태 를 조절하기 어렵고, 입자 크기를 조절하기 어려울 뿐만 아니라 그 입경의 분포가 넓다는 문제점이 있었다.

Michael 등에 의한 미국특허 제6,258,911호는 좁은 범위의 다분산성을 갖는 이관능성 폴리머를 개시하고 있으며, 공유결합한 자유 라디칼기를 폴리머의 양단부에 가지는 폴리머를 제조하는 유화-응집 중합방법을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방법에 의하더라도 계면활성제가 역효과를 유도할 수 있으며 라텍스의 크기를 조절하기 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명의 기술적 과제는 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 토너 입자의 크기 및 형상을 용이하게 조절하고, 저장성 및 내구성 등이 우수한 토너의 제조방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 입자의 크기 및 형상을 용이하게 조절하고, 저장성 및 내구성 등이 우수한 토너를 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 입자의 크기 및 형상을 용이하게 조절하고, 저장성 및 내구성 등이 우수한 토너를 사용하여 고품질의 화상을 실현할 수 있는 화상 형성 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 다른 기술적 과제는 입자의 크기 및 형상을 용이하게 조절하고, 저장성 및 내구성 등이 우수한 토너를 사용하여 고품질의 화상을 실현할 수 있는 화상 형성 장치를 제공하는 것이다.

상기의 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 포함하는 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하는 단계;

상기 고분자 라텍스 입자를 응집하는 단계; 및

상기 중합된 토너를 분리 및 건조하는 단계를 포함하는 토너의 제조방법에 있어서,

상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법을 제공한다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 상기 착색제 분산액과 혼합하여 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하고, 상기 고분자 라텍스 입자를 응집한 다음, 응집된 토너를 분리 및 건조하여 제조된 토너에 있어서,

상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 제50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 토너를 제공한다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

정전잠상이 형성된 감광체 표면에 토너를 부착시켜 가시상을 형성하고 상기 가시상을 전사재에 전사하는 공정을 포함하는 화상 형성 방법에 있어서, 토너는 상기의 제조방법으로 제조된 화상 형성 방법을 제공한다.

상기의 다른 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

유기감광체, 유기감광체의 표면을 대전하는 수단, 유기감광체의 표면에 정전 잠상을 형성하는 수단, 토너를 수용하는 수단, 상기 토너를 공급하여 유기감광체 표면의 정전 잠상을 현상하여 토너상을 현상하는 수단, 및 상기 토너상을 감광체 표면에서 전사재에 전사하는 수단을 포함하는 화상 형성 장치에 있어서, 토너는 상기 제조방법에 의하여 제조된 화상 형성 장치를 제공한다.

본 발명을 따르면 입자 크기 및 형상의 제어가 용이하고, 저장성 및 내구성 등이 우수한 토너를 제조할 수 있으며, 친환경적이고 제조공정을 단순화하므로 생산원가를 절감할 수 있다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 포함하는 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하는 단계; 상기 고분자 라텍스 입자를 응집하는 단계; 및 상기 중합된 토너를 분리 및 건조하는 단계를 포함하는 토너의 제조방법에 있어서, 상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 토너의 제조방법을 제공한다.

상기 제1군의 유리전이온도는 30 내지 40℃이고, 제2군의 유리전이온도는 40 내지 50℃이고, 제3군의 유리전이온도는 50 내지 60℃이고, 제4군의 유리전이온도는 60 내지 65℃인 것이 바람직하다.

본 발명은 중합토너 입자의 제조방법에 관한 것으로서, 중합공정에서 합성한 다양한 분자량을 가지는 고분자 라텍스를 이용하여 라텍스의 배합비를 달리하거나 응집과정에서 응집시간 및 응집제의 함량을 조절하여 최종 토너의 크기 및 모양을 조절할 수 있다. 고분자 라텍스의 분자량 및 유리전이온도(Tg)는 중합성 단량체의 분자량, 거대단량체의 함량, 또는 연쇄이동제의 함량 등을 변화시켜 조절할 수 있다.

분자량 및 유리전이온도가 상이한 둘 이상의 중합성 단량체를 사용함으로써 최종 토너의 크기 및 형상을 제어할 수 있다. 구체적으로는 분자량이 매우 큰 중합성 단량체의 경우 무정형(irregular) 입자가 얻어지며, 분자량이 비교적 큰 중합성 단량체가 중합되면 포테이토 형상의 토너 입자가 얻어지며, 분자량이 비교적 낮은 중합성 단량체와 배합될수록 구형의 형상을 나타낸다. 또한, 중합된 고분자 라텍스의 응집시간을 길게 함으로써 포테이토 형상의 토너를 구형으로 변형시킬 수 있다. 반대로 포테이토 형상의 입자를 원하는 경우에는 응집 시간을 짧게 하면 그러한 형상의 입자를 얻을 수 있다. 따라서, 중합성 단량체의 분자량, 유리전이온 도, 및 응집시간 중에서 선택된 하나 이상의 조건을 조절함으로써 토너 입자의 크기 및 형상을 제어할 수 있으며, 고품질의 화상을 실현할 수 있는 토너 입자를 얻을 수 있다.

거대단량체는 거대한 분자 구조로 인하여 중합 반응속도에 영향을 미쳐 첨가량을 조절하여 라텍스의 분자량과 Tg를 조절할 수 있다. 다양한 분자량과 Tg가 조절된 라텍스를 이용하고, 응집공정에서 응집제의 양을 조절하여 토너 입자 크기를 조절할 수 있다. 또한, 라텍스의 배합비를 변화시키거나 응집 시간을 변화시켜 토너의 모양을 구형 또는 포테이토 형상 등 다양한 형상으로 조절할 수 있다. 다양한 형상으로 제조된 토너 입자는 전사성과 클리닝성이 우수하여 라텍스의 배합을 통하여 내구성 및 정착성이 우수한 토너를 제조할 수 있다.

연쇄이동제의 농도 및 함량을 통하여 토너의 형상을 조절할 수 있다. 연쇄이동제의 농도가 낮을수록 레진의 분자량은 높아지며 응집/용융시 토너 형상 구형도가 낮아진다. 반면 연쇄이동제의 농도가 높아질수록 레진의 분자량은 낮아지고 토너 형상의 구형도는 높아진다.

본 발명에서는 라텍스 중합과정에서 공단량체(comonomer)로 사용된 거대단량체가 수용액 상에서 라텍스의 안정성을 유지함으로써 유화제를 사용하지 않을 수 있다. 유화중합 (emulsion polymerization)을 이용하는 제조공정에서 통상적인 유화제를 사용하지 않기 때문에 반응 후 제조된 토너입자의 분리 여과공정에서 세척공정을 단축시킬 수 있다. 세척공정을 단축시킴으로써 제조공정을 단순화하여 중합토너의 제조원가를 줄일 수 있으며, 배출되는 오폐수의 양을 줄임으로써 환경적 측면에서도 유리하다. 또한, 유화제 때문에 발생하는 낮은 마찰전하, 토너 저장 안정성, 및 화상 열화 등과 같은 다른 문제점을 개선할 수 있다.

본 발명에 따른 거대 단량체는 친수성기 및 소수성기를 모두 가지는 양쪽성 물질이며, 하나 이상의 반응성 관능기(reactive fuctional group)을 갖는 폴리머 또는 올리고머이다. 거대 단량체의 친수성기는 매질과 반응하여 단량체의 수분산성을 향상시키고, 소수성기는 토너 입자의 표면에 존재하여 유화중합 반응을 촉진시킬 수 있다. 거대 단량체는 조성물에 함유된 중합성 단량체와 그래프트화, 분지화, 또는 가교결합 등의 다양한 형태로 결합하여 토너 입자의 내구성 등의 물리적 성질을 향상시킬 수 있다.

거대 단량체의 중량평균 분자량은 100 내지 100,000, 바람직하게는 1,000 내지 10,000이다. 거대 단량체의 중량평균 분자량이 100 미만인 경우에는 완성된 토너의 물성이 향상되지 않거나 안정제로서의 역할이 좋지 않을 수도 있어 바람직하지 못하고, 100,000을 초과하는 경우에는 반응 전환율이 낮아질 수도 있기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 거대 단량체는 예를 들면, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-에틸에테르 메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질우레탄, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질폴리에스테르, 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG)-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 헥사관능성 폴리에스테르 아크릴레이트, 덴드리틱 폴리에스테르 아크릴레이트, 카르복시 폴리에스테르 아크릴레이트, 지방산 개질 에폭시 아크릴레이트, 폴리에스테르 메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나인 것이 바람직하나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

본 발명에 사용되는 거대 단량체의 함량은 조성물의 총함량 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부인 것이 바람직하다. 조성물의 총함량 100 중량부를 기준으로 하여 1 중량부 미만인 경우에는 입자의 분산 안정성이 저하되기 때문에 바람직하지 못하고, 50 중량부를 초과하는 경우에는 토너의 물성이 나빠지기 때문에 바람직하지 못하다.

본 발명에 사용되는 중합성 단량체는 하나 이상의 불포화기를 갖는 물질로서 비닐계 단량체, 카르복실기를 갖는 극성 단량체, 불포화 폴리에스테르기를 갖는 단량체, 및 지방산기를 갖는 단량체 중에서 선택될 수 있다.

중합성 단량체는 이에 한정되는 것은 아니지만, 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌의 스티렌계 단량체; 아크릴산, 메타크릴산; 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산부틸, 아크릴산 2-에틸헥실, 아크릴산디메틸아미노에틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산부틸, 메타크릴산 2-에틸헥실, 메타크릴산디메틸아미노에틸, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드의 (메타)아크릴산의 유도체; 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌의 에틸렌성 불포화 모노올레핀; 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐의 할로겐화비닐; 아세트산비닐, 프로피온산비닐의 비닐에스테르; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르의 비닐에테르; 비닐메틸케톤, 메틸이소프로페닐케톤의 비닐케톤; 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘, N-비닐피롤리돈의 질소 함유 비닐 화합물 중에서 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

사용되는 중합성 단량체의 함량은 조성물의 총함량 100 중량부를 기준으로 하여 3 내지 50 중량부이다. 조성물 총함량 100 중량부를 기준으로 하여 3 중량부 미만인 경우에는 수율이 저하되어 바람직하지 못하고, 50 중량부를 초과하는 경우에는 안정성이 저하되어 바람직하지 못하다.

제1군 내지 제4군의 중합성 단량체는 스티렌인 것이 바람직하고, 추가로 아크릴산부틸, 및 메타크릴산을 더 포함할 수 있다. 상기 스티렌의 함량은 사용되는 중합성 단량체 100중량부를 기준으로 하여 50 내지 85중량부인 것이 바람직하다. 상기 스티렌의 함량이 50 중량부 미만인 경우에는 최종 토너의 Tg가 너무 낮아 바람직하지 못하고, 85중량부를 초과하는 경우에는 응집시 응집이 잘 일어나지 않아 바람직하지 못하다.

양쪽성 거대 단량체는 공단량체로서 뿐만 아니라 안정화제로서 작용할 수 있다. 초기의 라디칼과 단량체들의 반응은 올리고머 라디칼을 생성하고 인시튜(in situ) 안정화 효과를 나타낸다. 열에 의해 분해된 개시제는 라디칼을 생성하고 수용액상에서 단량체 단위와 반응하여 올리고머 라디칼을 형성하고 소수성이 증가한다. 이러한 올리고머 라디칼의 소수성 특성은 미셸 내부로의 확산을 촉진하고 중합성 단량체들과의 중합반응을 촉진시키고, 이와 함께 거대 단량체와의 공중합 반응이 진행될 수 있다.

양쪽성 거대 단량체의 친수성 특성으로 인하여 공중합 반응은 토너 입자의 표면 근처(vicinity)에서 더 쉽게 일어날 수 있다. 입자 표면에 위치하는 거대 단 량체의 친수성 부분은 입체적 안정화에 의해 토너 입자의 안정성을 높혀주고, 투입되는 거대 단량체의 함량이나 분자량에 따라 입자의 크기를 조절할 수 있다. 또한 입자 표면에서 반응하는 관능기는 토너의 마찰전기적 특성을 향상시킬 수 있다.

연쇄이동제로는 이에 한정되지 않지만, 황 함유 화합물, 예컨대 도데칸티올(dodecanethiol), 티오글리콜산, 티오아세트산 및 메르캅토에탄올; 아인산(phosphorous acid) 화합물, 예컨대 아인산 및 아인산나트륨; 차인산(Hypophosphorous acid) 화합물, 예컨대 차인산 및 차인산나트륨; 및 알콜, 예컨대 메틸알콜, 에틸알콜, 이소프로필알콜 및 n-부틸알콜 등이 있다.

조성물은 개시제에 의하여 라디칼이 발생되고, 라디칼이 상기 중합성 단량체와 반응하는 것이 바람직하다. 라디칼은 중합성 단량체 및 상기 거대 단량체의 반응성 관능기와 반응하여 공중합체를 형성할 수 있다.

라디칼 중합 개시제로는, 과황산칼륨, 과황산암모늄 등의 과황산염; 4,4-아조비스(4-시아노길초산), 디메틸-2,2'-아조비스(2-메틸프로피오네이트), 2,2-아조비스(2-아미디노프로판)이염산염, 2,2-아조비스-2-메틸-N-1,1-비스(히드록시메틸)-2-히드록시에틸프로피오아미드, 2,2'-아조비스(2,4-디메틸발레로니트릴), 2,2'-아조비스이소부티로니트릴, 1,1'-아조비스(1-시클로헥산카르보니트릴) 등의 아조 화합물; 메틸에틸퍼록시드, 디-t-부틸퍼록시드, 아세틸퍼록시드, 디쿠밀퍼록시드, 라우로일퍼록시드, 벤조일퍼옥시드, t-부틸퍼록시-2-에틸헥사노에이트, 디-이소프로필퍼옥시디카르보네이트, 디-t-부틸퍼옥시이소프탈레이트 등의 과산화물 등을 예시할 수 있다. 또한, 이들 중합 개시제와 환원제를 조합한 산화-환원 개시제를 들 수 있다.

본 발명에 따르면, 고분자 라텍스를 형성하는 단계 또는 상기 고분자 라텍스를 응집하는 단계에서 착색제를 추가로 포함할 수 있다. 착색제는 분산액에 분산하여 고분자 라텍스를 제조하는 때에 왁스 분산액 등과 함께 혼합할 수 있고, 또한 응집과정 중에 분산액을 투입할 수 있다.

착색제로서는 흑백 토너의 경우에는 카본블랙 또는 아닐린블랙을 사용할 수 있으며, 본 발명에 따른 비자성 토너는 칼라 토너를 제조하기 용이하다. 또한, 칼라 토너의 경우에는 착색제 중 검은색은 카본 블랙을 이용하고, 칼라는 옐로우, 마젠타 및 시안 착색제를 더 포함한다.

상기 옐로우 착색제는 축합 질소 화합물, 이소인돌리논 화합물, 아트라킨화합물, 아조 금속 착제, 또는 알릴 이미드 화합물이 사용된다. 구체적으로 C.I. 안료 옐로우 12, 13, 14, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 109, 110, 111, 128, 129, 147, 168, 180 등이 사용될 수 있다.

상기 마젠타 착색제는 축합 질소 화합물, 안트라킨, 퀴나크리돈 화합물, 염기 염료 레이트 화합물, 나프톨 화합물, 벤조 이미다졸 화합물, 티오인디고 화합물, 또는 페릴렌 화합물이 사용된다. 구체적으로 C.I. 안료 레드 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81:1, 122, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221, 또는 254 등이 사용될 수 있다.

상기 시안 착색제는 동 프탈로시아닌 화합물 및 그 유도체, 안트라킨 화합물, 또는 염기 염료 레이트 화합물 등이 사용된다. 구체적으로 C.I. 안료 블루 1, 7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62, 또는 66 등이 사용될 수 있다.

이러한 착색제는 단독 또는 2 종 이상의 혼합물로 혼합하여 사용될 수 있으며, 색상, 채도, 명도, 내후성, 토너 중의 분산성 등을 고려하여 선택된다.

착색제의 함량은 중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 내지 20 중량부인 것이 바람직하다. 상기 착색제의 함량은 토너를 착색하기에 충분한 양이면 무방하고 중합성 단량체 100 중량부를 기준으로 하여 0.1 중량부 미만일 경우에는 착색효과가 충분하지 않기 대문에 바람직하지 못하고, 20 중량부를 초과하는 경우에는 토너의 제조원가가 상승되기 때문에 충분한 마찰 대전량을 얻을 수 없어 바람직하지 못하다.

본 발명에 따른 토너 조성물은 이형제, 대전제어제, 및 왁스 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 포함할 수 있다.

이형제는 감광체를 보호하고 현상특성의 열화를 방지하여 고품질의 화상을 얻기 위하여 적절히 사용될 수 있다. 본 발명의 일구현예에 따른 이형제는 고순도 고체 지방산 에스테르계 물질을 사용할 수 있다. 구체적으로는 예를 들면, 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌, 저분자량 폴리부틸렌 등의 저분자량 폴리올레핀; 파라핀 왁스; 다관능 에스테르 화합물 등을 들 수 있다. 본 발명에서 이용하는 이형제로는 3 관능 이상의 알코올과 카르복실산으로 이루어지는 다관능 에스테르 화합물이 바람직하다.

대전제어제는 아연 또는 알루미늄과 같은 금속 함유 살리실산(salicylic acid) 화합물, 비스 디페닐글리콜산(bis diphenyl glycolic acid)의 붕소 착체, 실 리케이트(silicate)로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다. 더욱 구체적으로는 디알킬 살리실산 아연, 보로 비스(1,1-디페닐-1-옥소-아세틸 포타슘염){boro bis (1,1-diphenyl-1-oxo-acetyl potassium salt)} 등이 사용될 수 있다.

왁스는 최종 토너 조성물의 목적 수행 특성을 제공하는 임의의 적합한 왁스를 선택할 수 있다. 사용될 수 있는 왁스의 형태의 예들은 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌계 왁스, 폴리프로필렌계 왁스, 실리콘 왁스, 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 카르바우나 왁스 및 메탈로센(metallocene) 왁스를 포함한다. 바람직하게는 왁스는 융점은 약 50 내지 약 150℃이다. 왁스 성분은 토너 입자와 물리적으로 밀착되지만, 토너 입자와 공유적으로 결합하지 않는다. 최종 화상 수용체 상에 저정착 온도에서 정착되고 우수한 최종 화상 내구성 및 내마모 특성을 나타내는 토너를 제공한다.

본 발명에 따르면, 고분자 라텍스를 Tg 이상의 온도로 가온하여 응집할 수 있다. 이는 라텍스 Tg 이상의 온도에서는 라텍스 고분자 체인의 깁스 자유 에너지(Gibbs free energy)가 증가하여 자유롭게 운동할 수 있게 되어 매끄러운(smooth) 표면의 토너 입자 모양이 만들어지게 된다. 온도 조건에 따라 입자의 모양을 조절하는 것이 가능하다.

토너 입자의 모폴로지적 차이점은 입자의 계면력과 레올로지에 의해 기인한다. 응집공정에서 원하는 크기와 형상이 얻어진 후 Tg 아래로 식힌 다음 여과과정을 거쳐 토너입자를 분리하고 건조한다. 건조된 토너는 실리카 등을 사용하여 외첨처리하며 대전 전하량 등을 조절하여 최종 레이저 프린터용 토너를 제조할 수 있 다. 고분자 라텍스를 응집하는 시간은 3 내지 12시간 정도인 것이 바람직하다. 본 발명에 따라 제조된 토너의 부피 평균 입경이 0.5 내지 20㎛, 바람직하게는 5 내지 10㎛이다.

본 발명은 다른 일 구현예에 따르면, 친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 상기 착색제 분산액과 혼합하여 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하고, 상기 고분자 라텍스 입자를 응집한 다음, 응집된 토너를 분리 및 건조하여 제조된 토너에 있어서, 상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 제50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 토너를 제공한다.

개시제에 의하여 발생된 라디칼이 상기 중합성 단량체와 반응하고, 라디칼이 중합성 단량체 및 상기 거대 단량체의 반응성 관능기와 반응하여 공중합체를 형성할 수 있다. 공중합체는 비닐계 단량체, 카르복실기를 갖는 극성 단량체, 불포화 폴리에스테르기를 갖는 단량체, 및 지방산기를 갖는 단량체 중에서 선택된 하나 이상을 공중합하여 얻어질 수 있으며, 공중합체의 중량평균 분자량은 2,000 내지 200,000인 것이 바람직하다.

거대 단량체의 중량평균 분자량은 100 내지 100,000, 바람직하게는 1,000 내지 10,000이다. 거대 단량체는 이에 한정되는 것은 아니지만, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-에틸에테르 메타크릴레이트, 폴리 에틸렌글리콜(PEG)-디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질우레탄, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질폴리에스테르, 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG)-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 헥사관능성 폴리에스테르 아크릴레이트, 덴드리틱 폴리에스테르 아크릴레이트, 카르복시 폴리에스테르 아크릴레이트, 지방산 개질 아크릴레이트, 폴리에스테르 메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나일 수 있다.

제조된 토너 입자의 부피 평균 입경은 0.5 내지 20㎛, 바람직하게는 5 내지 10㎛이다.

토너는 이형제, 왁스, 및 대전 제어제 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 포함할 수 있으며 이에 대한 상세한 내용은 상술한 바와 같다.

본 발명의 다른 일 구현예에 의하면, 정전잠상이 형성된 감광체 표면에 토너를 부착시켜 가시상을 형성하고 상기 가시상을 전사재에 전사하는 공정을 포함하는 화상 형성 방법에 있어서, 상기의 토너는 친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 상기 착색제 분산액과 혼합하여 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하고, 상기 고분자 라텍스 입자를 응집한 다음, 응집된 토너를 분리 및 건조하여 제조되고, 상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 제50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법을 제공한다.

대표적인 전자사진 화상형성 공정은 대전, 노광, 현상, 전사, 정착, 클리닝 및 제전 단계를 포함하여, 수용체 상에 화상을 형성하는 일련의 단계들을 포함한다.

대전 단계에서, 감광체는 통상적으로 코로나 또는 대전 롤러에 의해 음 또는 양 중의 하나인, 원하는 극성의 전하로 덮힌다. 노광 단계에서, 광학 시스템, 통상적으로 레이저 스캐너 또는 다이오드 배열은 최종 화상 수용체 상에 형성되는 목적 화상에 대응하는 화상 방식 (imagewise manner)으로 감광체의 대전 표면을 선택적으로 방전시켜 잠상을 형성한다. "광"으로 언급할 수 있는 전자기 조사는, 예를 들어 적외선 조사, 가시광선, 및 자외선 조사를 포함할 수 있다.

현상 단계에서, 적합한 극성의 토너 입자들은 일반적으로 감광체 상의 잠상과 접촉하는데, 토너 극성에 동일한 포텐셜 극성을 갖는, 통상적으로 전기적으로 편향된 현상기 (developer electrically-biased)를 사용한다. 토너 입자들은 감광체로 이동하고 정전기력에 의해 잠상에 선택적으로 부착되고, 감광체 상에 톤 화상을 형성한다.

전사 단계에서, 톤 화상은 감광체로부터 목적으로 하는 최종 화상 수용체에 전사되는데, 때때로 중간체 전사 요소가 톤 화상의 후속의 전사와 함께 감광체로부터 최종 화상 수용체로의 톤 화상의 전사에 영향을 주기 위하여 이용된다.

정착 단계에서, 최종 화상 수용체 상의 톤 화상은 가열되어 토너 입자들이 연화 또는 용융됨으로써, 톤 화상을 최종 수용체에 정착하게 한다. 다른 하나의 정착 방법은 열을 가하거나 또는 가하지 않는 고압하에서 최종 수용체에 토너를 고 정시키는 것을 포함한다. 클리닝 단계에서는 감광체 상에 남아 있는 잔류 토너가 제거된다. 마지막으로, 제전 단계에서는 감광체 전하가 특정 파장 밴드의 광에 노광되어 실질적으로 균일하게 낮은 값으로 감소됨으로써, 본래 잠상의 잔류물이 제거되고 다음의 화상 형성 사이클을 위하여 감광체가 준비된다.

또한, 본 발명은 유기감광체, 유기감광체의 표면을 대전하는 수단, 유기감광체의 표면에 정전 잠상을 형성하는 수단, 토너를 수용하는 수단, 상기 토너를 공급하여 유기감광체 표면의 정전 잠상을 현상하여 토너상을 현상하는 수단, 및 상기 토너상을 감광체 표면에서 전사재에 전사하는 수단을 포함하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기의 토너는 친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 상기 착색제 분산액과 혼합하여 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하고, 상기 고분자 라텍스 입자를 응집한 다음, 응집된 토너를 분리 및 건조하여 제조되고, 상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 제50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치를 제공한다.

도 1은 본 발명의 제조방법에 따라 제조된 토너를 수용한 비접촉 현상방식의 화상 형성 장치의 일 구현예를 도시한 것으로서 하기에 작동 원리를 설명한다.

비자성 1 성분 현상제는 폴리우레탄 폼, 스폰지 등의 탄성부재로 구성된 공급롤러(6)에 의해 현상제(8)를 현상롤러(5)상으로 공급된다. 상기 현상롤러(5) 상 으로 공급된 현상제(8)은 현상롤러(5)의 회전에 따라 현상제 규제블레이드(7)과 현상롤러(5)의 접촉부에 도달한다. 상기 현상제 규제블레이드(7)은 금속, 고무 등의 탄성부재로 구성되어 있다. 현상제 규제블레이드(7)과 현상롤러(5)의 접촉부 사이를 현상제가 통과시 현상제(8)의 층이 일정한 층으로 규제되어 박층이 형성되고 현상제를 충분히 대전시킨다. 박층화된 현상제(8)은 현상롤러(5)에 의하여 잠상 담지체인 감광체(1)의 정전잠상에 현상제(8)가 현상되는 현상영역으로 이송되게 된다.

현상롤러(5)는 감광체(1)와 일정한 간격을 두고 접촉하지 않고 서로 마주보고 위치하고 있다. 현상롤러(5)는 시계회전 반대방향으로 회전하고 감광체(1)는 시계회전방향으로 회전한다. 현상영역으로 이송된 현상제(8)는 현상롤러(5)에 인가된 DC 중첩된 AC 전압과 감광체(1)의 잠상전위와의 전위차에 의해 발생된 전기력에 따라 감광체(1)의 정전잠상으로 현상된다.

감광체(1)에 현상된 현상제(8)은 감광체(1)의 회전방향에 따라 전사수단(9)의 위치에 도달한다. 감광체(1)에 현상된 현상제는 코로나 방전 또는 롤러형태로 현상제 (8)에 대한 역극성 고전압이 인가된 전사수단(9)에 의하여 인쇄용지(13)이 통과하면서 인쇄용지로 현상제가 전사되어 화상이 형성된다.

인쇄용지에 전사된 화상은 고온, 고압의 정착기(미도시)를 통과하면서 인쇄용지에 현상제가 융착되어 화상이 정착된다. 한편 현상롤러(5) 상의 미현상된 잔류 현상제는 상기 현상롤러(5)와 접촉되어 있는 공급롤러(6)에 의해 회수된다. 상기의 과정이 반복된다.

발명을 하기의 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하나 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

실시예

라텍스 A, B, C, D의 합성

반응기 (1L) 내부를 질소가스로 퍼지하면서 증류된 초순도수 470g과 poly (ethylene glycol)-ethyl ether methacrylate (PEG-EEM, Aldrich) 5.0중량% (단량체 대비) 혼합액을 반응기에 넣고 250rpm으로 교반시키면서 가열하였다. 반응기 내부온도가 82℃에 다다르면, 반응 개시제 (water soluble free radical initiator)로서 과황산칼륨 (KPS) 2.0g을 초순도수 50g에 녹여서 반응기 내부에 투입하고, 스티렌, 아크릴산부틸, 메타크릴산의 단량체 혼합물 100g(여기서, 메타크릴산 2g으로 하고, 스티렌 비율은 각각 65g, 70g, 75g, 80g으로 변화시키고, 아크릴산부틸은 스티렌 함량에 따른 잔량으로 하였음)과 연쇄이동제인 1-도데칸티올 5%을 starved-feeding 방식으로 반응기 내에 첨가하였다. 반응도중 에스테르 왁스 15g을 스티렌, 아크릴산부틸, 메타크릴산의 단량체 혼합물 28.1g(여기서, 메타크릴산을 0.56g으로 하고, 단량체 중 스티렌 비율은 22.4g, 21g, 19.6g, 18.2g으로 변화시키고, 아크릴산부틸은 잔량으로 하였음)과 1-도데칸티올 5% 혼합액에 가열하여 천천히 녹이고, 증류수 190g과 초기 반응과 같은 비율의 거대단량체 혼합액에 분산시켜 왁스 분산액을 준비하였다. 준비된 왁스 분산액을 반응기 내에 투입하고, KPS 1g을 초순도수 반응기에 첨가하였다. 반응시간은 4 - 6시간이고, 반응이 끝나면 교반하면서 자연 냉각시켰다. 반응후 토너 라텍스 입자의 크기는 400 - 600nm 이었으며 전환율은 거의 100%였다. 상기 스티렌 비율에 따라 순차적으로 고분자 라텍스 A, B, C, D를 얻었고, 고분자 라텍스의 종류들을 하기의 표 1에 나타내었다:

라텍스	스티렌 함량(단량체 중)	연쇄이동제	분자량(Mw)	Tg(℃)
A	65중량%	5중량%	20,000	30 - 40
B	70중량%	5중량%	20,000 ∼ 40,00040,000	40 - 50
C	75중량%	5중량%	40,000 ∼ 50,000	50 - 60
D	80중량%	5중량%	50,000 ∼ 100,000	60 - 65

실시예 1

1L 반응기에 초순도수 316g과 상기에 제시된 라텍스 제조 공정에 의해 합성한 라텍스 A 및 D [왁스가 함유된 (styrene)-(n-butyl acrylate)-(methacrylic acid)-(poly ethylene glycol-ethyl ether methacrylate) copolymer 라텍스, A/D는 50/50의 비율] 307g을 넣고 350 rpm으로 교반하였다. 교반하면서 거대단량체에 의해 분산된 Black 안료액 30g을 투입한다. pH를 11로 맞춘 다음 MgCl₂ 30g을 넣고 stepwise로 95℃까지 가열한다. 95℃에서 2시간 반응 후 NaCl을 넣고 4시간 반응 후 Tg 아래로 식힌 다음 여과과정을 거쳐 토너입자를 분리하고 건조시켰다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.5㎛이었다.

실시예 2

라텍스 A/D의 비율이 80/20인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 구형 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.7㎛이었다.

실시예 3

라텍스 A/D 대신 A/B를 사용하였고, A/B 비율이 70/30인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 구형 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 7.0㎛이었다.

실시예 4

라텍스 A/D 대신 A/B를 사용하였고, A/B 비율이 20/80인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.8㎛이었다.

실시예 5

라텍스 A/D 대신 A/C를 사용하였고, A/C 비율이 60/40인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.9㎛이었다.

실시예 6

라텍스 A/D 대신 A/C를 사용하였고, A/C 비율이 40/60인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.7㎛이었다.

실시예 7

라텍스 A/D 대신 B/C를 사용하였고, B/C 비율이 90/10인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.6㎛이었다.

실시예 8

라텍스 A/D 대신 B/C를 사용하였고, B/C 비율이 70/30인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.5㎛이었다.

실시예 9

라텍스 A/D 대신 B/D를 사용하였고, B/D 비율이 95/5인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.6㎛이었다.

실시예 10

라텍스 A/D 대신 B/D를 사용하였고, B/D 비율이 85/15인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 무정형(irregular) 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.4㎛이었다.

실시예 11

라텍스 A/D 대신 C/D를 사용하였고, C/D 비율이 80/20인 것을 제외하고는 실시예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 5.6㎛이었다.

비교예 1

1L 반응기에 초순도수 316g과 상기에 제시된 라텍스 제조 공정에 의해 합성한 라텍스 B [왁스가 함유된 (styrene)-(n-butyl acrylate)-(methacrylic acid)-(poly ethylene glycol-ethyl ether methacrylate) copolymer 라텍스] 307g을 넣고 350 rpm으로 교반하였다. 교반하면서 거대단량체에 의해 분산된 Black 안료액 30g을 투입한다. pH를 11로 맞춘 다음 MgCl₂ 30g을 넣고 stepwise로 95℃까지 가열한다. 95℃에서 2시간 반응 후 NaCl을 넣고 4시간 반응 후 반응물의 일부를 Tg 아래로 식힌 다음 여과과정을 거쳐 토너입자를 분리하고 건조시켰다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.5㎛이었다.

비교예 2

NaCl을 투입하고 8시간 반응시킨 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 구형 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.5㎛이었다.

비교예 3

라텍스 B 대신 A를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 구형 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 7.0㎛이었다.

비교예 4

라텍스 B 대신 C를 사용한 것을 제외하고는 비교예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 포테이토 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.7㎛이었다.

비교예 5

라텍스 B 대신 D를 사용한 것을 제외하고는 예 1과 동일하게 실시하였다. 이에 의해 합성된 토너는 무정형(irregular) 타입으로 토너 크기는 부피평균 약 6.7㎛이었다.

상기 실시예 및 비교예의 라텍스의 배합비 및 응집시간에 따른 결과를 하기 표 2에 나타내었다:

라텍스	배합비	최종 토너 형상(4h 응집)최l	최종 토너 형상(8h 응집)
A:B	A > 40	구형	구형
A:B	A < 40	포테이토	구형
A:C	A > 50	포테이토	구형
A:C	A > 50	포테이토	포테이토
A:D	A < 70	구형	구형
A:D	A > 70	포테이토	포테이토
B:C	B > 80	포테이토	구형
B:C	B < 80	포테이토	포테이토
B:D	B > 90	포테이토	포테이토
B:D	B < 90	무정형	무정형
C:D	-	포테이토	포테이토
A	100	구형	구형
B	100	포테이토	구형
C	100	포테이토	포테이토
D	100	무정형	무정형

상기의 결과로부터, 분자량 및 유리전이온도가 상이한 둘 이상의 중합성 단량체를 사용함으로써 최종 토너의 크기 및 형상을 용이하게 제어할 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 구체적으로는 분자량이 매우 큰 중합성 단량체의 경우 무정형 입자가 얻어지며, 분자량이 비교적 큰 중합성 단량체가 중합되면 포테이토 형상의 토너 입자가 얻어지며, 분자량이 비교적 낮은 중합성 단량체와 배합될수록 구형의 형상을 나타낸다. 또한, 중합된 고분자 라텍스의 응집시간을 조절함으로써 포테이토 형상의 토너를 구형으로 변형시킬 수 있다. 따라서, 중합성 단량체의 분자량, 유리전이온도, 및 응집시간 중에서 선택된 하나 이상의 조건을 조절함으로써 토너 입자의 크기 및 형상을 제어할 수 있으며, 고품질의 화상을 실현할 수 있는 토너 입자를 얻을 수 있다.

본 발명에 따르면, 토너의 크기 및 형상을 조절하기 용이하며, 저온 정착성, 저장성, 클리닝성, 및 내구성 등이 우수한 토너를 얻을 수 있으며, 물성이 우수한 토너를 수용하여 고품질의 화상을 실현할 수 있는 화상 형성 방법 및 화상 형성 장치를 제공한다.

Claims (22)

1. 친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 포함하는 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하는 단계;

   상기 고분자 라텍스 입자를 응집하는 단계; 및

   상기 중합된 토너를 분리 및 건조하는 단계를 포함하는 토너의 제조방법에 있어서,

   상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1군의 유리전이온도는 30 내지 40℃이고, 제2군의 유리전이온도는 40 내지 50℃이고, 제3군의 유리전이온도는 50 내지 60℃이고, 제4군의 유리전이온도는 60 내지 65℃인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 중합성 단량체가 비닐계 단량체, 카르복실기를 갖는 극성 단량체, 불포화 폴리에스테르기를 갖는 단량체, 및 지방산기를 갖는 단량체 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 중합성 단량체는 스티렌, 비닐톨루엔, α-메틸스티렌의 스티렌계 단량체; 아크릴산, 메타크릴산; 아크릴산메틸, 아크릴산에틸, 아크릴산프로필, 아크릴산부틸, 아크릴산 2-에틸헥실, 아크릴산디메틸아미노에틸, 메타크릴산메틸, 메타크릴산에틸, 메타크릴산프로필, 메타크릴산부틸, 메타크릴산 2-에틸헥실, 메타크릴산디메틸아미노에틸, 아크릴로니트릴, 메타크릴로니트릴, 아크릴아미드, 메타크릴아미드의 (메타)아크릴산의 유도체; 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌의 에틸렌성 불포화 모노올레핀; 염화비닐, 염화비닐리덴, 불화비닐의 할로겐화비닐; 아세트산비닐, 프로피온산비닐의 비닐에스테르; 비닐메틸에테르, 비닐에틸에테르의 비닐에테르; 비닐메틸케톤, 메틸이소프로페닐케톤의 비닐케톤; 2-비닐피리딘, 4-비닐피리딘, N-비닐피롤리돈의 질소 함유 비닐 화합물 중에서 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 제1군 내지 제4군의 중합성 단량체는 스티렌이고, 아크릴산부틸, 및 메타크릴산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
6. 제5항에 있어서, 상기 스티렌의 함량이 중합성 단량체 100중량부를 기준으로 하여 50 내지 85중량부인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 고분자 라텍스를 형성하는 단계 또는 상기 고분자 라 텍스를 응집하는 단계에서 착색제를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
8. 제1항에 있어서, 상기 고분자 라텍스를 응집하는 단계는 3 내지 12시간 소요되는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
9. 제1항에 있어서, 상기 거대 단량체의 중량평균 분자량이 500 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
10. 제1항에 있어서, 상기 거대 단량체는 폴리에틸렌글리콜(PEG)-메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-에틸에테르 메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질우레탄, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질 폴리에스테르, 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG)-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 헥사관능성 폴리에스테르 아크릴레이트, 덴드리틱 폴리에스테르 아크릴레이트, 카르복시 폴리에스테르 아크릴레이트, 지방산 개질 에폭시 아크릴레이트, 및 폴리에스테르 메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
11. 제1항에 있어서, 상기 거대 단량체의 함량이 조성물의 총함량 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 50 중량부인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
12. 제1항에 있어서, 상기 착색제는 옐로우, 마젠타, 시안, 및 블랙 안료 중에서 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
13. 제1항에 있어서, 상기 조성물이 왁스, 대전제어제, 및 이형제 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
14. 친수성기 및 소수성기를 가지며 하나 이상의 반응성 관능기를 포함하는 거대 단량체, 중합성 단량체, 연쇄이동제, 및 개시제를 상기 착색제 분산액과 혼합하여 토너 조성물을 중합하여 고분자 라텍스 입자를 형성하고, 상기 고분자 라텍스 입자를 응집한 다음, 응집된 토너를 분리 및 건조하여 제조된 토너에 있어서,

    상기 중합성 단량체는 분자량 20,000 이하의 제1군, 분자량 20,000 내지 40,000의 제2군, 분자량 40,000 내지 50,000의 제3군, 및 분자량 제50,000 내지 100,000의 제4군 중에서 둘 이상의 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 토너.
15. 제14항에 있어서, 상기 제1군의 유리전이온도는 30 내지 40℃이고, 제2군의 유리전이온도는 40 내지 50℃이고, 제3군의 유리전이온도는 50 내지 60℃이고, 제4군의 유리전이온도는 60 내지 65℃인 것을 특징으로 하는 토너.
16. 제14항에 있어서, 상기 제1군 내지 제4군의 중합성 단량체는 스티렌이고, 아 크릴산부틸, 및 메타크릴산을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너.
17. 제14항에 있어서, 상기 토너 입자의 부피 평균 입경이 0.5 내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 토너.
18. 제14항에 있어서, 상기 거대 단량체의 중량평균 분자량이 100 내지 100,000인 것을 특징으로 하는 토너.
19. 제14항에 있어서, 상기 거대 단량체는 폴리에틸렌글리콜(PEG)-메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-에틸에테르 메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-디메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질우레탄, 폴리에틸렌글리콜(PEG)-개질폴리에스테르, 폴리아크릴아미드(PAM), 폴리에틸렌글리콜(PEG)-하이드록시에틸 메타크릴레이트, 헥사관능성 폴리에스테르 아크릴레이트, 덴드리틱 폴리에스테르 아크릴레이트, 카르복시 폴리에스테르 아크릴레이트, 지방산 개질 아크릴레이트, 폴리에스테르 메타크릴레이트로 이루어지는 군으로부터 선택된 하나인 것을 특징으로 하는 토너.
20. 제14항에 있어서, 상기 토너가 왁스, 대전 제어제, 및 이형제 중에서 선택된 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 토너.
21. 정전잠상이 형성된 감광체 표면에 토너를 부착시켜 가시상을 형성하고 상기 가시상을 전사재에 전사하는 공정을 포함하는 화상 형성 방법에 있어서, 토너로서 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항의 토너를 사용하는 것을 특징으로 하는 화상 형성 방법.
22. 유기감광체, 유기감광체의 표면을 대전하는 수단, 유기감광체의 표면에 정전 잠상을 형성하는 수단, 토너를 수용하는 수단, 상기 토너를 공급하여 유기감광체 표면의 정전 잠상을 현상하여 토너상을 현상하는 수단, 및 상기 토너상을 감광체 표면에서 전사재에 전사하는 수단을 포함하는 화상 형성 장치에 있어서, 상기 토너가 제14항 내지 제20항 중 어느 한 항의 토너인 것을 특징으로 하는 화상 형성 장치.

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