KR20090041754A

KR20090041754A - 코어-쉘 구조를 갖는 토너 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR20090041754A
Application number: KR1020070107416A
Authority: KR
Inventors: 황대일; 양우영; 김건일; 김일혁; 박재범; 황일선; 황재광; 최대웅; 김동원; 안덕균
Original assignee: 삼성정밀화학 주식회사
Priority date: 2007-10-24
Filing date: 2007-10-24
Publication date: 2009-04-29
Also published as: WO2009054679A3; US20100232837A1; JP5429887B2; JP2011501232A; US8475995B2; WO2009054679A2

Abstract

코어-쉘 구조를 갖는 토너 및 그의 제조방법이 개시된다. 개시된 코어-쉘 구조를 갖는 토너는, 활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 토너 코어부와, 상기 토너 코어부를 감싸도록 배치된 토너 쉘부를 포함하고, 상기 토너 쉘부는 상기 활성 수소 함유기의 적어도 일부가 가교제와 반응함에 의해 형성된 가교수지를 포함하는 것을 특징으로 한다.

따라서, 개시된 토너 및 그의 제조방법은 저온 정착성과 고온 보관 안정성을 동시에 확보할 수 있다.

또한, 개시된 토너는 전자사진용 화상형성장치에 채용될 수 있다.

Description

코어-쉘 구조를 갖는 토너 및 그의 제조방법{Toner having core-shell structure and method for preparing the same}

본 발명은 토너 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 저온 정착성과 고온 보관 안정성을 동시에 확보할 수 있는 토너 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근 인쇄 시장에서 고속 인쇄에 적합한 토너, 특히 저온 정착성과 고온 보관 안정성을 동시에 확보할 수 있는 토너에 대한 요구가 증가하고 있다.

일반적으로 토너는 바인더 수지로 작용하는 열가소성 수지에 착색제, 대전제어제, 염료, 안료, 또는 이형제 등을 첨가함으로써 제조된다. 또한, 토너에 유동성을 부여하거나, 대전제어 또는 클리닝성 등의 물성을 향상시키기 위하여 실리카나 산화티탄등의 무기 금속미분말이 외첨제로서 토너에 첨가될 수 있다.

이러한 토너의 제조방법으로는 물리적인 방법과 화학적인 방법이 있다.

물리적 방법으로는 분쇄법을 들 수 있다. 분쇄법은 폴리에스테르 수지 등의 바인더 수지에 착색제 및 대전제어제 등을 용융 혼합하여 이들을 균일하게 분산시킨 토너 조성물을 얻고, 상기 토너 조성물을 분쇄 및 분급함으로써 토너를 제조하 는 방법이다. 그러나, 분쇄법에 있어서는 토너 조성물의 분쇄를 위해 분쇄기 등이 필요하고 소입경의 토너를 제조하기 위해서는 고비용이 요구되며 비효율적이다. 또한, 분쇄시 입경 분포가 넓은 토너 입자가 형성되기 쉽고, 고해상도, 고계조성(high gradation)의 화상을 얻기 위해서는 3㎛이하의 미분과 20㎛ 이상의 조분을 분급하여 제거할 필요가 있다. 또한, 첨가제가 균일하게 분산되지 않는 경우에는 토너의 유동성, 현상성, 내구성, 및 화상 품질 등이 저하되는 문제점이 있다.

한편, 화학적 방법으로는 현탁중합법 및 유화응집법을 들 수 있다.

현탁중합법은 용매 중에 토너 재료를 현탁 중합시킴으로써 토너를 제조하는 방법이다. 캐논 등은 이러한 방식의 기술을 보유하고 있다(미국등록특허 제6177223호). 그러나, 이 방식은 분쇄법에 있어서의 문제점을 개선 할 수는 있지만, 스티렌-아크릴 공중합체만이 기본 수지로서 사용되고 얻어지는 토너 입자가 구형이어서 클리닝성이 떨어지는 단점이 있다. 따라서, 현탁중합법은 토너가 전자사진용 화상형성장치의 감광체 상에 잔류하고 그것이 축적되어 화상 불량등이 발생 할 수 있고, 이로 인해 대전롤러 등의 오염이 발생하고 본래의 대전 능력을 발휘 할 수 없는 문제를 야기할 수 있다.

토너 조성물을 제조하기 위한 다른 화학적 방법으로는 유화응집법이 있다 (미국등록특허 제5916725호, 제6268103호). 이 방법은 에멀젼 중합 반응을 통해 미세 유화 수지 입자 조성물을 제조한 다음, 상기 조성물을 별도의 분산액에서 안료 등과 함께 응집시키는 과정으로 구성된다. 이러한 방법은 상기 분쇄법에 있어서의 문제점을 개선하고, 응집 조건을 조절함으로써 토너 입자를 비구형으로 만드는 잇 점은 있으나 바인더 수지로서 스티렌-아크릴 공중합체만이 사용되고 별도의 분산액을 제조하는 공정이 부가적으로 포함되어야 하는 단점이 있다.

상기한 두 가지의 화학적 토너 제조 방법은 모두 스티렌-아크릴 공중합체만이 기본 수지로서 사용된다. 따라서, 일반적으로 칼라 토너 및 고속 프린터용 토너에 있어서, 우수한 유동성과, 화학적 구조에 기인하는 안료의 고른 분산성 및 투명성 등의 우수한 특성을 갖는 폴리에스테르 수지가 사용되지 못한다는 단점이 있다.

폴리에스테르 수지를 이용한 토너 제조방법에는 자기수분산성(Self water dispersible) 폴리에스테르 수지를 사용하는 방법(미국등록특허 제5916725호)이 있지만, 이 방법은 자기수분산이 가능하도록 소듐설포네이트기 등을 수지내에 도입하여야 하고, 이렇게 도입된 기능성 그룹을 많이 포함하는 토너는, 제조후 수분 등의 외기 환경에 영향을 받을 가능성이 높아 토너의 안정성을 떨어뜨릴 우려가 있다.

일본등록특허 제3640918호, 제3895172호, 및 제3878537호는 토너 바인더(즉, 바인더 수지) 및 착색제를 포함하는 건식 토너를 개시하고 있다. 이 경우, 토너 바인더로는 변성 폴리에스테르 수지가 단독으로, 바람직하게는 미변성 폴리에스테르 수지와 함께 사용된다. 변성 폴리에스테르 수지로는 이소시아네이트(isocyanate)기를 가지는 폴리에스테르 프리폴리머 등이 사용될 수 있으며, 미변성 폴리에스테르 수지로는 폴리올과 폴리 카르본산의 중축합물 등이 사용될 수 있다. 그러나, 이와 같은 방법은 올리고머에 이소시아네이트(isocyanete)기를 도입시키는 부가적인 반응을 통해 프리폴리머를 제조하고, 상기 프리폴리머를 가교제 및/또는 신장제(elongation agent)와 반응시켜 토너 입자를 제조하는 등 제조공정이 복잡하다는 문제점이 있다.

본 발명은 저온 정착성과 고온 보관 안정성을 동시에 확보할 수 있는 토너 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 상기 토너를 채용한 전자사진용 화상형성장치를 제공하는 것이다.

상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,

활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 토너 코어부; 및

상기 토너 코어부를 감싸도록 배치된 토너 쉘부를 포함하고,

상기 토너 쉘부는 상기 활성 수소 함유기의 적어도 일부가 가교제와 반응함에 의해 형성된 가교수지를 포함하는 토너를 제공한다.

본 발명의 한 구현예에 따르면, 상기 토너는 원형도가 0.970 내지 1.000이고, 부피평균입경이 2.0 내지 10.0㎛이며, 80%스팬값이 0.8이하이다.

또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

(a) 분산매 및 유기용제를 반응기에 투입하고 이들을 혼합하여 유기용제가 분산매 내에 다수의 아일랜드 형태로 분산되어 있는 에멀젼 용액을 형성하는 단계;

(b) 상기 반응기에 활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하 나의 첨가제를 투입하고 이들을 상기 에멀젼 용액과 혼합하여 토너 미세현탁액을 형성하는 단계;

(c) 상기 형성된 토너 미세현탁액으로부터 유기용제를 제거하여 토너 코어부를 형성하는 단계; 및

(d) 상기 활성 수소 함유기의 일부와 가교제를 가교반응시켜 상기 토너 코어부를 둘러싸는 토너 쉘부를 형성하는 단계;를 포함하는 토너의 제조방법을 제공한다.

본 발명의 한 구현예에 따르면, 상기 (e) 단계 이후에, 상기 형성된 토너 코어부-쉘부 복합체를 분리하여, 이를 세척 및 건조시켜 토너 입자를 형성하는 단계를 더 포함한다.

본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 활성 수소 함유기를 가지는 수지가, 수산화기, 메르캅토기, 카르복실기, 인산기, 술폰산기, 및 황산기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 기를 가지는 폴리에스테르 수지이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 가교제가 이소시아네이트 화합물 또는 에폭시 화합물이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 가교제의 함량이 상기 활성 수소 함유기 1mol에 대해 0.004 내지 0.15mol이며, 바람직하게는 0.008내지 0.075mol이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 착색제가 착색안료 마스터 배치 형태이다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 첨가제가 대전제어제 및 이형제 중 적어도 하나를 포함한다.

본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 분산매가 극성용매, 계면 활성제, 및 증점제 중 적어도 하나를 포함한다.

또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,

상기 구현예들 중 어느 한 구현에에 따른 토너를 채용한 것을 특징으로 하는 전자사진용 화상형성장치를 제공한다.

본 발명에 의하면, 저온 정착성과 고온 보관 안정성을 동시에 확보할 수 있는 토너 및 그의 제조방법이 제공될 수 있다.

또한 본 발명에 의하면, 상기 토너를 채용한 전자사진용 화상형성장치가 제공될 수 있다.

이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예에 관하여 상세히 설명한다.

본 구현예에 따른 토너는, 토너 코어부 및 상기 토너 코어부를 감싸도록 배치된 토너 쉘부를 포함한다.

상기 토너 코어부는 활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하나의 첨가제를 포함하며, 상기 토너 쉘부는 상기 활성 수소 함유기의 적어도 일부가 가교제와 반응함에 의해 형성된 가교수지이다.

먼저, 활성 수소 함유기를 가지는 수지에 관하여 설명한다.

활성 수소 함유기는, 후술하는 이소시아네이트(isocyanate) 화합물 또는 에폭시(epoxy) 화합물 등의 가교제와 용이하게 결합 할 수 있는, 수산기(OH), 메르캅토기(SH), 카르복실기, 인산기, 술폰산기, 및 황산기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 기를 포함한다. 이들 중 수산화기 및/또는 카르복실기를 가지는 수지가 상기 가교제와의 반응에 유리하다. 상기 수지는, 예를 들어, 활성 수소 함유기를 가지는 폴리에스테르 수지일 수 있다. 폴리에스테르 수지는 착색제의 분산성 및 저온 정착성 등의 관점에서 특히 바람직하다. 상기 수지의 활성 수소 함유기 함량은 수지의 산기 함량과 수산기 함량을 합한 수치로 0.1 내지 2mmol KOH/g인 것이 바람직하다. 활성 수소 함유기 함량이 0.1mmol KOH/g 미만이면 후술하는 토너의 제조가 용이하지 않고 대전성이 떨어져서 바람직하지 않고, 2mmol KOH/g 를 초과하는 경우에는 제조된 토너의 환경안정성이 현격히 저하될 가능성이 있어서 바람직하지 않다. 더욱 바람직하게는 상기 활성 수소 함유기 함량은 0.15 내지 1.2mmol KOH/g이다.

상기 폴리에스테르 수지는 다가알코올 성분과 다가 카르본산 성분을 필요에 따라 감압 분위기하 또는 촉매의 존재하에서 가열하여 중축합반응시킴에 의해 제조될 수 있다. 다가알코올 성분으로는, 구체적으로, 폴리옥시에틸렌-(2,0)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,0)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,2)-폴리옥시에틸렌-(2,0)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(2,3)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(6)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,3)-2,2-비스(4-히드록 시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(2,4)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 폴리옥시프로필렌-(3,3)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 폴리옥시에틸렌-(6)-2,2-비스(4-히드록시페닐)프로판, 에틸렌 글리콜, 1,3-프로필렌 글리콜, 1,2-프로필렌 글리콜, 1,4-부틸렌 글리콜, 1,3-부틸렌 글리콜, 글리세롤 폴리옥시프로필렌 등이 있다. 다가 카르본산 성분으로는, 폴리에스테르 수지 제조에 통상적으로 사용되는 방향족 다가산 및/또는 이의 알킬 에스테르를 포함한다. 이와 같은 방향족 다가산으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 1,2,4-시클로헥산트리카르복실산, 2,5,7-나프탈렌트리카르복실산, 1,2,4-나프탈렌트리카르복실산, 1,2,5-헥산트리카르복실산, 1,2,7,8-옥탄테트라 카르복실산 등 및/또는 이들 카르본산의 알킬 에스테르가 있으며, 이때 알킬기로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸 기 등이 사용될 수 있다. 상기 방향족 다가산 및/또는 이의 알킬 에스테르는 단독으로 또는 두 가지 이상이 배합된 형태로 사용될 수 있다.

상기 활성 수소 함유기를 가지는 수지의 함량은 전체 토너 조성물 100중량부에 대하여 50 내지 98중량부이다. 상기 함량이 50중량부 미만이면 상기 수지가 토너 조성물을 결합(binding)시키기에 부족하여 바람직하지 않고, 98중량부를 초과하게 되면 상기 수지 외의 토너 조성물 함량이 적어 토너로서의 기능을 발휘하기 힘들어서 바람직하지 않다. 여기서, 전체 토너 조성물이란 활성 수소 함유기를 가지는 수지 외에 후술하는 착색제, 첨가제, 가교수지, 및 외첨제 등을 모두 포함하는 광의의 개념이다.

상기 활성 수소 함유기를 가지는 수지는 수평균 분자량이 600 내지 4,000이 다. 수평균 분자량이 600미만이면 용융점도가 매우 낮아 정착 온도 영역이 좁아져서 바람직하지 않고, 4,000을 초과하게 되면 가교제와의 반응성이 저하되고 가교반응이 진행되어도 고분자량 성분이 많아져서 저온 정착성이 악화되고 광택성이 저하되어서 바람직하지 않다.

착색제는 착색안료 그 자체로서 사용될 수도 있지만 착색안료가 수지내에 분산된 착색안료 마스터 배치 형태로서 사용되는 것이 바람직하다. 이와 같이 마스터 배치 형태로서 사용함으로써, 착색제의 표면노출을 억제하여 토너 입자의 대전 성능을 향상시킬 수 있다.

착색안료 마스터 배치에 사용되는 수지로는 전술한 활성 수소 함유기를 가지는 수지가 사용될 수도 있고, 이밖에 다른 임의의 공지된 수지가 사용될 수도 있다. 착색안료 마스터 배치는 착색안료가 고르게 분산된 수지 조성물을 말하며, 이는 고온 고압하에서 착색안료 및 수지를 혼련하거나, 수지를 용제에 용해하고 상기 형성된 용액에 착색안료를 첨가한 후 높은 전단력을 가해 착색안료를 분산시키는 방법에 의해 제조된다. 본 구현예에서 이용하는 착색안료 마스터 배치에 있어서 착색안료의 함량은 전체 착색안료 마스터 배치의 100중량부에 대하여 10 내지 70중량부이며, 바람직하게는 20 내지 50중량부이다. 상기 함량이 10중량부 미만이면 제조된 토너의 안료 함량이 적어 원하는 색재현을 하지 못할 수 있어 바람직하지 않고, 70중량부를 초과하게 되면 마스터 배치내의 안료분산이 균일하지 않을 가능성이 높아서 바람직하지 않다.

상기 착색안료는 상업적으로 흔히 사용되는 안료인 블랙 안료, 시안 안료, 마젠타 안료, 옐로우 안료 및 이들의 혼합물 중에서 적절히 선택되어 사용될 수 있다.

이러한 안료의 종류로는 하기를 예로 들 수 있다. 즉, 블랙 안료는 산화 티탄 또는 카본블랙 등이 사용될 수 있다. 시안 안료는 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. 마젠타 안료는 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, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221, 또는 254 등이 사용될 수 있다. 옐로우 안료는 축합 질소 화합물, 이소인돌리논 화합물, 안트라킨화합물, 아조 금속 착체, 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, 또는 168 등이 사용될 수 있다.

상기 착색제의 함량은 토너를 착색하여 현상에 의해 가시화상을 형성하기에 충분한 정도이면 되는데, 예컨대 수지 100중량부를 기준으로 하여 3 내지 15중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 3중량부 미만이면 착색효과가 불충분하여 바람직하지 않고, 15중량부를 초과하면 토너의 전기저항이 낮아지기 때문에 충분한 마찰 대전량을 얻을 수 없어 오염을 발생시키므로 바람직하지 않다.

한편, 첨가제는 대전제어제, 이형제, 또는 이들의 혼합물을 포함한다.

대전제어제로는 부대전성 대전제어제 및 정대전성 대전제어제가 모두 사용될 수 있으며, 부대전성 대전제어제로는 크롬 함유 아조 착체(Complex) 또는 모노아조 금속 착체와 같은 유기 금속 착체 또는 킬레이트 화합물; 크롬, 철, 아연과 같은 금속 함유 살리실산 화합물; 및 방향족 히드록시카르복실산과 방향족 디카르복실산의 유기 금속 착체가 사용될 수 있으며, 공지의 것이면 특별히 제한되지는 않는다. 또한, 정대전성 대전제어제로서는 니그로신과 그의 지방산 금속염 등으로 개질된 생성물, 트리부틸벤질암모늄 1-히드록시-4-나프토술포네이트 및 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트 등의 4급 암모늄염을 포함하는 오늄염 등이 단독으로, 또는 2 종 이상 혼합되어 사용될 수 있다. 이러한 대전제어제는 정전기력에 의해 토너를 안정적이고 빠른 속도로 대전시켜, 상기 토너를 현상롤러 위에 안정되게 지지시킨다.

토너에 포함되는 대전제어제의 함량은 일반적으로 전체 토너 조성물 100 중량부에 대하여 0.1중량부 내지 10중량부의 범위 이내이다. 상기 대전제어제의 함량이 0.1중량부 미만인 경우에는 토너의 대전속도가 느리고 대전량이 많지 않아 대전제어제로서의 기능을 발현하기에 부족해서 바람직하지 않고, 10중량부를 초과할 경우에는 지나치게 대전량이 많아지게 되어 화상에 왜곡이 발생할 수 있는 문제점이 있어서 바람직하지 않다.

이형제는 토너화상의 정착성을 향상시킬 수 있는 것으로서, 저분자량 폴리프로필렌, 저분자량 폴리에틸렌 등의 폴리알킬렌왁스, 에스테르 왁스, 카르나우바(carnauba) 왁스, 파라핀왁스 등이 상기 이형제로 사용될 수 있다. 토너에 포함 되는 이형제의 함량은 일반적으로 전체 토너 조성물의 100중량부에 대하여 0.1중량부 내지 30중량부의 범위 이내이다. 상기 이형제의 함량이 0.1중량부 미만인 경우에는 오일을 사용하지 않고 토너 입자를 정착시킬 수 있는 오일리스 정착을 실현하기가 어려워서 바람직하지 않고, 30중량부를 초과할 경우에는 보관시 토너의 뭉침 현상이 유발될 수 있어서 바람직하지 않다.

또한, 상기 첨가제는 고급지방산이나 지방산아미드, 또는 그 금속염 등을 더 포함할 수 있다. 이러한, 고급지방산, 지방산아미드, 및 그 금속염은 현상특성의 열화를 방지하여 고품질의 화상을 얻기 위하여 적절히 사용될 수 있다.

상기 활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하나의 첨가제는 후술하는 제조방법에 따라 토너 코어부를 구성하게 된다.

상기 토너 코어부에 포함된 수지의 활성 수소와 가교 반응하는 가교제로는 이소시아네이트 화합물과 에폭시 화합물 등이 사용되나, 이소시아네이트 화합물이 더욱 바람직하다.

상기 이소시아네이트 화합물로는, 임의의 공지된 방향족, 지방족 및/또는 지환족 이소시아네이트 화합물과, 3관능성 이소시아네이트 화합물과, 폴리올 및 디이소시아네이트 화합물의 이소시아네이트 관능성 부가물이 사용될 수 있다. 일반적으로 유용한 디이소시아네이트 화합물로는 1,6-헥사메틸렌 디이소시아네이트, 이소프론 디이소시아네이트, 4,4-비페닐렌 디이소시아네이트, 톨루엔 디이소시아네이트, 비스-시클로헥실 디이소시아네이트, 테트라메틸렌 크실렌 디이소시아네이트, 에틸 에틸렌 디이소시아네이트, 2,3-디메틸 에틸렌 디이소시아네이트, 1-메틸트리메틸렌 디이소시아네이트, 1,3-페닐렌 디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트, 비스-(4-이소시아네이토시클로헥실)-메탄, 4,4-디이소시아네이토디페닐 에테르, 트리페닐메탄 트리이소시아네이트, 1,3,5-벤젠 트리이소시아네이트, 2,4,6-톨루엔 트리이소시아네이트, 트리올 및 디이소시아네이트의 삼관능성 부가물, 및/또는 상기 폴리이소시아네이트를 페놀 유도체, 옥심(oxime), 카르로락탐(caprolactam), 디메틸피라졸(dimethylpyrazole)등으로 블록화한 이소시아네이트가 사용될 수도 있고, 상기 폴리이소시아네이트들이 2종 이상 병용되어 사용될 수도 있다. 블록 공중합된 이소시아네이트를 사용하는 경우에는 블록된 그룹을 해리시키기 위해 해리 온도까지 가압하여 사용하는 것도 가능하다.

에폭시 화합물로는 2 내지 5개의 에폭시 관능기를 가지는 디페닐올프로판(diphenylolpropane)형 에폭시 수지, 디페닐올메탄(diphenylolmethane)형 에폭시 수지, 노볼락(Novolac)형 에폭시 수지, 디아민(diamine)형 에폭시 수지, 디애시드(Diacid)형 에폭시 수지, 및 디올(Diol)형 에폭시 수지 등이 사용될 수 있다.

상기 가교제의 함량은 일반적으로 사용되는 수지의 활성 수소 함유기 1mol에 대해 0.004 내지 0.15mol이며, 바람직하게는 0.008내지 0.075mol이다.

상기 가교제 함량이 0.004mol 미만인 경우에는 가교가 충분치 않아 내열보관성이 충분치 않고 내 핫오프셋(Hot offset)성이 악화되어 정착범위가 좁아져 바람직 하지 않고, 0.15mol을 초과하는 경우에는 가교에 의한 고분자량 성분이 많아져서 저온 정착성이 악화되므로 바람직하지 않다.

상기 수지의 활성 수소와 상기 가교제의 가교 반응에 의해 가교수지가 형성 되고, 이러한 가교 반응은 주로 상기 토너 코어부의 외표면 부근에서 일어나 토너 쉘부를 형성하게 된다. 이로써, 상기 토너 쉘부는 가교수지로 이루어진다. 결과로서, 토너 코어부-쉘부로 구성된 토너 복합체가 형성되게 되며, 분자량의 크기 측면을 고려할 때 토너 코어부에 포함된 수지는 상대적으로 저분자량이고 토너 쉘부의 가교수지는 상대적으로 고분자량이 된다. 이와 같은 구성을 가짐으로써, 완성된 토너는 고온의 보관 환경하에서도 토너 코어부-쉘부의 복합체 구조가 유지되어 토너 입자간의 응집이 일어나지 않게 되며, 저온의 정착 환경하에서도 토너 쉘부가 용이하게 파괴되어 원활한 정착이 가능해 진다. 따라서, 고온 보관 안정성과 저온 정착성을 동시에 확보할 수 있게 된다.

한편, 상기 토너 복합체에 외첨제가 더 첨가될 수 있다. 외첨제는 토너의 유동성을 향상시키거나 대전특성을 조절하기 위한 것으로서, 대입경 실리카, 소입경 실리카, 및 폴리머 비즈를 포함한다.

이하, 본 구현예에 따른 토너의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.

먼저, 극성용매, 계면활성제, 및 선택적으로 증점제 등을 반응기에 투입한 다음 교반 및 가열하여 상기 혼합액에 포함된 고형분을 충분히 용해시킴으로써 분산매를 제조한다. 상기 고형분이 완전히 용해된 것을 확인한 후 상기 분산매에 유기용제를 첨가하여, 유기용제가 분산매 내에 다수의 미세 아일랜드 형태로 분산되어 있는 유백색의 에멀젼 용액을 제조한다.

다음에, 상기 반응기에 활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하나의 첨가제를 투입하고 이들을 상기 에멀젼 용액과 혼합하여 토너 미세현탁액을 형성한다. 이때, 가용성 고형분은 분산매 내에 분산되어 있는 다수의 미세 아일랜드 형태의 유기용제에 용해된다. 따라서, 이와 같은 방법을 사용할 경우에는 벌크 형태의 유기용제에 수지 등을 투입하여 가용성 고형분을 용해시키는 종래의 방법을 사용할 경우에 비해 유기용제의 사용량을 줄일 수 있을 뿐만 아니라 고형분의 용해 시간도 단축시킬 수 있다. 또한, 상기 에멀젼 용액이 담겨있는 반응기에 수지, 착색제, 및 첨가제를 투입하는 순서를 바꿔줌으로써 완성된 토너 입자에 있어서의 토너의 구성성분들의 상대적인 배치 위치를 조절할 수 있다. 예를 들어, 이형제를 먼저 투입하고 수지를 나중에 투입할 경우에는 이형제를 수지가 감싸게 되어 저온에서 점착성을 갖는 이형제가 토너 입자의 외부로 노출되지 않게 되므로, 화상형성장치의 각종 롤러(피드롤러, 전사롤러 등)에 토너 입자가 부착되어 토너 잔류물이 생기는 종래기술의 문제점을 방지할 수 있다. 이와는 반대로, 수지를 먼저 투입하고 이형제를 나중에 투입할 경우에는 이형제가 수지의 표면으로 노출되게 되어 완성된 토너 입자가 고광택을 유지하게 되는 잇점이 있다.

그 다음에, 상기 토너 미세현탁액을 교반 및 가열하면서, 바람직하게는, 부분감압 상태에서 유기용제를 제거한다. 가열온도는 60 내지 90℃인 것이 바람직하다. 결과로서, 토너 코어부를 얻는다.

이어서, 가교제를 상기 반응기에 투입하여 상기 활성 수소 함유기(구체적으로는, 활성 수소)의 일부와 가교반응시킴으로써 상기 토너 코어부를 둘러싸는 토너 쉘부를 형성한다. 결과로서, 토너 코어부-토너 쉘부 구조의 토너 복합체를 얻는다.

마지막으로, 상기 토너 복합체를 냉각시킨 다음 여과장치 등을 이용하여 분 리한 후, 이를 세척 및 건조하여 토너 입자를 얻는다.

상기와 같은 구성을 갖는 토너의 제조방법에 따르면, 에멀젼 용액 형성시 유기용제가 분산매 내에 규칙적인 형상의 미세 아일랜드 형태로 분산되고, 이 유기용제 아일랜드에 토너 구성성분들이 첨가되어 토너 복합체를 구성하게 되므로, 별도의 응집 및 융착 과정이 불필요하게 되어 제조공정이 단순화되고 제조비용이 절감될 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 필요한 경우 응집 및/또는 융착 과정이 추가로 포함될 수도 있다.

상기 제조방법에서 사용되는 유기용제는 휘발성이고, 극성용매 보다 낮은 끓는점을 가지며 극성용매와 혼합되지 않는 것으로서, 예를 들면, 메틸아세테이트나 에틸아세테이트와 같은 에스테르계; 아세톤이나 메틸에틸케톤과 같은 케톤계; 디클로로메탄이나 트리클로로에탄과 같은 탄화수소계; 및 벤젠과 같은 방향족 탄화수소계 등에서 선택된 1종 이상일 수 있다.

극성용매는 물, 글리세롤, 에탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 및 솔비톨 등에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 물이 바람직하다.

증점제는 폴리비닐피롤리돈, 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 젤라틴, 키토산, 및 알긴산나트륨 등에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 폴리비닐알코올이 바람직하다.

계면활성제로는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 및 양성 계면활성제 중에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.

비이온성 계면활성제로는 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 메틸셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 카르복시 메틸 셀룰로오스, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노릴페닐 에테르, 에톡실레이트, 포스페이트 노릴페놀계, 트리톤, 디알킬페녹시폴리(에틸렌옥시)에탄올 등이 있고, 음이온성 계면활성제로는 소듐 도데실설페이트, 소듐 도데실벤젠 술포네이트, 소듐 도데실 나프탈렌설페이트, 디알킬 벤젠알킬 황산염, 술폰산염 등이 있고, 양이온성 계면활성제로는 알킬 벤젠 디메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 트리메틸 암모늄 클로라이드, 디스테아릴 암모늄 클로라이드 등이 있고, 양성 계면활성제로는 아미노산형 양성계면활성제, 베타인(Betaine)계 양성계면활성제, 레시틴, 타우린, 코코아미도프로필베타인(Coco amidopropylbetaine), 디소듐 코코암포디아세테이트(Disodium cocoamphodiacetate) 등이 있다. 상술한 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상이 일정 비율로 혼합되어 사용될 수 있다.

본 구현예에 따른 제조방법에 의해 제조된 토너는 전자사진방식의 화상형성장치에 사용될 수 있다. 여기서, 전자사진방식의 화상형성장치란 레이저 프린터, 복사기, 또는 팩시밀리 등을 의미한다.

이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.

제조예

(활성 수소 함유기를 가지는 폴리에스테르 수지의 합성)

제조예 1: 폴리에스테르 수지(1)의 합성

교반기, 온도계, 및 콘덴서가 설치된 부피가 3 리터인 반응기를 열전달매체인 오일조내에 설치하였다. 이와 같이 설치된 반응기 내에 여러가지 단량체, 즉 디메틸 테레프탈레이트 50g, 디메틸 이소프탈레이트 47g, 1,2-프로필렌글리콜 80g, 및 트리멜리틱산 3g를 투입하였다. 이후, 촉매로서 디부틸주석옥사이드를 0.09g(즉, 단량체 전체 무게에 대하여 500ppm의 비율)을 투입하였다. 이어서, 150rpm의 속도로 반응기내의 혼합물을 교반하면서 반응 온도를 150℃까지 증가시켰다. 이후, 약 6시간 동안 반응을 진행시킨 다음 반응 온도를 다시 220℃까지 증가시켰다. 이어서, 부반응물의 제거를 위해 반응기를 0.1torr로 감압하고 상기 압력에서 5시간 동안 유지시켜 반응을 완료하였다. 결과로서, 폴리에스테르 수지(1)를 얻었다.

반응 완료 후 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 폴리에스테르 수지(1)의 유리전이온도(Tg)를 측정한 결과, 상기 온도는 41℃였다. 또한, 폴리스티렌(Polystyrene) 기준 시료를 사용하여 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 폴리에스테르 수지(1)의 수평균분자량을 측정하였고, 그 결과 수평균분자량은 1,300이었다. 적정에 의해 측정한 결과 활성 수소 함유기 함량이 0.4 mmolKOH/g이었다.

제조예 2: 폴리에스테르 수지(2)의 합성

부생성물의 제거공정을 11시간 동안 수행한 것을 제외하고는 제조예 1과 동일한 방법으로 폴리에스테르 수지(2)를 제조하였다. 반응 완료 후 시차주사열량 계(DSC)를 이용하여 폴리에스테르 수지(2)의 유리전이온도(Tg)를 측정한 결과, 상기 온도는 45℃이었다. 또한, 폴리스티렌 기준 시료를 사용하여 GPC에 의해 폴리에스테르 수지(2)의 수평균분자량을 측정하였고, 그 결과 수평균분자량은 2,500이었다. 적정에 의해 측정한 결과 활성 수소 함유기가 0.2 mmolKOH/g이었다.

(착색안료 마스터 배치 제조)

제조예 3: 블랙 안료 마스터 배치(1) 제조

제조예 1에서 합성한 폴리에스테르 수지(1)와 카본블랙 안료(독일 데구사 제품, NIPEX 150)를 중량 기준으로 8:2의 비율로 혼합하였다. 이후, 폴리에스테르 수지(1) 100중량부에 대하여 에틸아세테이트 50중량부를 첨가하고 상기 혼합물을 약 60℃로 가열한 다음 반죽기로 60분 동안 혼합하였다. 이어서, 상기 혼합물을 진공 장치가 연결된 이축압출기를 이용하여 50rpm의 속도로 혼합하면서, 진공장치를 이용하여 용매인 에틸아세테이트를 제거함으로써, 블랙 안료 마스터 배치(1)을 얻었다.

제조예 4: 시안 안료 마스터 배치 제조

제조예 1에서 합성한 폴리에스테르 수지(1)와 시안 안료(C.I. 안료 블루 15:3, 색지수 No. 74160, 일본잉크사(DIC) 제품)를 혼합하여 사용하였다는 점만을 제외하고는 제조예 3과 동일한 방법으로 시안 안료 마스터 배치를 제조하였다.

제조예 5: 옐로우 안료 마스터 배치 제조

제조예 1에서 합성한 폴리에스테르 수지(1)와 옐로우 안료(Toner Yellow HG, 독일 클라리언트사 제품)을 혼합하여 사용하였다는 점만을 제외하고는 제조예 3과 동일한 방법에 의하여 옐로우 안료 마스터 배치를 제조하였다.

제조예 6: 블랙 안료 마스터 배치(2) 제조

제조예 2에서 합성한 폴리에스테르 수지(2)를 사용한다는 점만을 제외하고는 제조예 3과 동일한 방법에 의하여 블랙 안료 마스터 배치(2)를 제조하였다.

(토너 입자의 제조)

실시예 1

콘덴서, 온도계 및 임펠러형 교반기를 장착한 가압가능한 부피 1리터인 반응기에 증류수 400g, 폴리비닐알코올 10g(P-24; DC Chemical Co. 제품, 한국 서울 소재), 및 음이온성 계면활성제인 소듐도데실설페이트 5g(Aldrich Chemical Company 제품, 위스콘신주 밀워키 소재)을 넣고, 70℃의 온도에서 500rpm의 속도로 가열 및 교반하여 충분히 고형분을 용해시켰다. 결과로서, 분산매를 얻었다. 상기 분산매 내의 고형분이 완전히 용해된 것을 확인한 후, 메틸에틸케톤 100g(Aldrich Chemical Company 제품, 위스콘신주 밀워키 소재)을 혼합하여 유백색의 에멀젼 용액을 얻었다.

다음에, 상기 반응기에 제조예 1에서 합성한 폴리에스테르 수지(1) 60g, 제조예 3에서 제조한 블랙 안료 마스터 배치 40g, 대전제어제 2g(N-23; HB Dinglong사 제품, 중국 소재), 및 파라핀 왁스 8g을 순차적으로 투입하여 이들을 상기 에멀젼 용액과 함께 환류상태에서 1000rpm의 교반 속도 및 75℃의 온도로 5시간 동안 혼합하였다.

이어서, 교반 속도를 300rpm으로 감속하고 반응기내의 온도를 90℃로 가열하 면서 100mmHg의 부분감압 상태에서 유기용제인 메틸에틸케톤을 제거하였다. 4시간 경과 후, 수득된 메틸에틸케톤의 양을 확인하여, 첨가된 메틸에틸케톤이 모두 제거된 것을 확인한 후, 60℃로 냉각시켰다.

이어서, 상기 반응기에 수지의 활성 수소 함유기 함량 1mol에 대해 0.01mol에 해당하는 이소시아네이트 가교제 0.84g(BI 7986, Baxenden Chemical 제품, 영국 소재)을 투입하고 콘덴서를 제거한 다음 반응기를 밀폐시켰다. 이후, 상기 내용물을 60℃의 온도에서 300rpm의 교반 속도로 1시간 동안 교반 한 다음 1000rpm의 속도로 가속 교반하면서 120℃까지 승온하여 2시간 동안 더 교반하였다. 결과로서, 토너를 얻었다.

이어서, 반응기 내의 온도를 25℃로 냉각하고 통상의 여과 장치를 사용하여 토너를 분리시킨 다음, 분리된 토너를 1N 염산 수용액으로 세척하고 증류수로 5회 재세척하여 계면활성제 등을 모두 제거하였다. 이후, 세척이 완료된 토너 입자를 유동층 건조기에서 40℃의 온도에서 5시간 동안 건조하여 건조된 토너 입자를 얻었다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 6.7㎛이었고, 80% 스팬값은 0.55이었으며, 원형도는 0.982이었다.

실시예 2

수지의 활성 수소 함유기 함량 1mol에 대해 0.002mol에 해당하는 이소시아네이트 가교제 0.17g (BI 7986, Baxenden Chemical 제품, 영국 소재)을 투입하였다는 점만을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 토너 입자를 제조하였다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 6.8㎛이었고, 80% 스팬값은 0.59이었으며, 원형도는 0.984이었다.

실시예 3

유기용제로서 메틸에틸케톤 대신에 에틸아세테이트를 사용하였다는 점만을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 토너 입자를 제조하였다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 7.1㎛이었고, 80% 스팬값은 0.60이었으며, 원형도는 0.986이었다.

실시예 4

제조예 3에서 제조한 블랙 안료 마스터 배치 40g대신에 제조예 4에서 제조한 시안 안료 마스터 배치 20g을 사용하였다는 점과, 제조예1에서 합성한 폴리에스테르 수지(1)을 80g 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 토너 입자를 제조하였다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 6.9㎛이었고, 80% 스팬값은 0.64이었으며, 원형도는 0.984이었다.

실시예 5

제조예 3에서 제조한 블랙 안료 마스터 배치 40g대신에 제조예 5에서 제조한 옐로우 안료 마스터 배치 20g을 사용하였다는 점과, 제조예1에서 합성한 폴리에스테르 수지(1)을 80g 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 토너 입자를 제조하였다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 6.4㎛이었고, 80% 스팬값은 0.61이었으며, 원형도는 0.988이었다.

실시예 6

제조예 1에서 합성한 폴리에스테르 수지(1) 및 제조예 3에서 제조한 블랙 안료 마스터 배치(1) 대신에 제조예2에서 합성한 폴리에스테르 수지(2) 및 제조예6에서 제조한 블랙 안료 마스터 배치(2)를 각각 사용하였다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 토너를 제조하였다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 6.6㎛이었고, 80% 스팬값은 0.59이었으며, 원형도는 0.978이었다.

실시예 7

수지의 활성 수소 함유기 함량 1mol에 대해 0.2mol에 해당하는 이소시아네이트 가교제 16.8g (BI 7986, Baxenden Chemical 제품, 영국 소재)을 투입하였다는 점만을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 토너 입자를 제조하였다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 6.4㎛이었고, 80% 스팬값은 0.57이었으며, 원형도는 0.991이었다.

비교예1

실시예 1에서, 가교제를 투입하여 가교 반응을 진행하는 과정을 생략하였다는 점을 제외하고는 실시예1과 동일한 방법으로 토너를 제조하였다.

얻어진 토너 입자를 분석한 결과 부피평균입경은 6.8㎛이었고, 80% 스팬값은 0.59이었으며, 원형도는 0.989이었다.

상기 실시예들 및 비교예에서 부피평균입경은 쿨터 멀티사이저(Coulter Multisizer 3)로 측정하였다. 상기 쿨터 멀티사이저에 있어서 애퍼처(aperture)는 100㎛을 이용하고, 전해액인 ISOTON-II(Beckman Coulter사) 50~100ml에 계면활성제를 적정량 첨가하고, 여기에 측정 시료 10~15mg을 첨가한 후 초음파 분산기에 1분간 분산처리함으로써 시료를 제조하였다.

또한, 80% 스팬값은 입자의 크기 분포를 규정하는 지수로서, 부피를 기준으로 10%에 해당되는 입경, 즉 입경을 측정하여 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총부피의 10%에 해당하는 입경을 d10, 50%에 해당되는 입경을 d50, 90%에 해당되는 입경을 d90으로 정의하고, 하기 수학식 1에 의해 그 값을 구하였다.

[수학식 1]

80% 스팬값 = (d90-d10)/d50

여기서, 스팬값이 작을수록 좁은 입자 분포를 나타내고, 클수록 넓은 입자분포를 나타낸다.

또한, 원형도(circularity)는 FPIA-3000(Sysmex사 제품, 일본 소재)을 이용하여 측정하였다. FPIA-3000을 이용한 원형도 측정에 있어서 측정 시료의 제조는 증류수 50~100ml에 계면활성제를 적정량 첨가하고, 여기에 토너 입자 10~20mg을 첨가한 후 초음파 분산기에서 1분간 분산처리함으로써 이루어졌다.

원형도는 하기 수학식 2에 의해 FPIA-3000에서 자동으로 구해진다.

[수학식 2]

원형도(circularity) = 2×(면적×π)^1/2/페리미터

상기 식에서 면적(area)은 투영된 토너의 면적을 의미하고, 페리미터(perimeter)는 투영된 토너의 둘레 길이를 의미한다. 이 값은 0~1값을 가질 수 있으며, 1에 가까울수록 구형을 의미하게 된다.

한편, 수지의 평가방법은 하기와 같다.

유리전이온도(Tg, ℃)는 시차주사열량계(Netzsch사 제품)를 사용하여, 시료를 10℃/분의 가열 속도로 20℃에서 200℃까지 승온시킨후, 20℃/분의 냉각 속도로 10℃까지 급냉시킨 다음, 다시 10℃/분의 가열 속도로 승온시켜 측정하였다. 얻어진 흡열 곡선 부근의 베이스 라인과의 각 접선의 중앙값을 Tg로 하였다.

활성 수소 함유기 함량은 산기 함량과 수산기 함량을 합한 값으로 다음과 같이 구한다.

먼저, 산기 함량(mmol KOH/g)은 수지 0.5~2g을 디클로로메탄 100ml 에 용해시킨 후 냉각시켜, 0.1N KOH 메틸알콜 용액으로 전위차 적정 장치(Metrohm 736 GP Titrino, Metrohm사 제품)를 이용하여 적정하여 적정에 사용된 0.1N KOH 메틸알콜 용액의 사용량 S(ml)와, 적정에 사용한 수지의 무게 W(g)를 측정하여 하기 수학식 3에 의해 구한다.

[수학식 3]

산기 함량(mmol KOH/g)=S/(W×10)

다음에, 수산기 함량(mmol KOH/g)은 수지 0.5~2g에 무수초산 1~2g, 피리딘 3~4g을 혼합하여 90~100℃로 1시간 가열한 후 냉각한다. 여기에 물 1~2ml을 투입하여 반응하지 않은 무수초산을 분해시킨다. 여기에, 디클로로메탄 100ml을 넣어 용해시킨 후 0.1N KOH 메틸알콜 용액으로 산가 측정과 동일한 방법으로 적정하여 적정에 사용된 0.1N KOH 메틸알콜 용액의 사용량 S'(ml)과, 적정에 사용한 수지의 무게 W'(g)를 측정한다. 또한, 수지만 없는 상태에서 블랭크(blank) 실험을 실시하여 적정에 사용된 0.1N KOH 사용량 B(ml)를 측정하고 하기 수학식 4에 의해 수산기 함량을 구한다.

[수학식 4]

수산기 함량(mmol KOH/g)=(B-S')/(W'×10) + 산기 함량

이하, 상기 실시예들 및 비교예에서 제조한 토너 입자들을 하기의 방법으로 평가하였다.

(고온 보관 안정성)

상기 각 실시예들 또는 비교예에서 제조한 토너 입자 9.75g, 실리카(TG 810G; Cabot사 제품) 0.2g, 및 실리카(RX50; Degussa사 제품) 0.05g을 25ml 유리병에 넣고 50℃/80% 수분 조건에서 72시간 방치한 후, 이를 육안으로 관찰함으로써 고온 보관 안정성을 평가하였다. 상기 평가 결과를 각각 ○, △, ×로 나타내었는데, 이들 각각은 하기와 같은 의미를 갖는다.

○ : 응집토너가 없고, 따라서 전혀 문제가 없음.

△ : 가벼운 응집이 존재하지만, 흔들면 곧 풀어지고 실용상 문제가 없음

× : 강한 응집체가 존재하고 쉽게 풀어지지 않으며 실용상 문제가 있음

(정착 온도 범위)

상기 각 실시예들 또는 비교예에서 제조한 토너 입자 9.75g, 실리카(TG 810G; Cabot사 제품) 0.2g, 및 실리카(RX50; Degussa사 제품) 0.05g을 혼합하여 제조한 토너 조성물을 사용하여 삼성 CLP-510프린터에서 30mm x 40mm 솔리드(Solid)상의 미정착 화상을 모았다. 이어서, 정착온도를 임의로 변경할 수 있도록 개조된 정착 시험기에서 정착롤러의 온도를 변화시켜가면서 상기 미정착 화상의 정착성을 평가하였다.

상기와 같은 평가 결과를 하기 표 1에 나타내었다.

실시예 또는 비교예 번호	고온 보관 안정성	정착 온도 범위 (℃)
실시예 1	○	140 ~ 200
실시예 2	○	140 ~ 190
실시예 3	○	140 ~ 200
실시예 4	○	140 ~ 200
실시예 5	○	140 ~ 200
실시예 6	○	150 ~ 210
실시예 7	○	180 ~ 220
비교예 1	×	130 ~ 160

표 1을 참조하면, 고온 보관 안정성은 실시예 1~7에서 제조된 토너의 경우에는 모두 양호한 것으로 나타났으나, 비교예 1에서 제조된 토너의 경우에는 불량한 것으로 나타났다. 또한, 정착성은 실시예 1~6에서 제조된 토너의 경우에는 저온 정착성과 고온 정착성이 모두 양호한 것으로 나타났으나, 실시예 7에서 제조된 토너의 경우에는 실시예 1~6의 경우에 비해 저온 정착성이 악화되고 고온 정착성은 개선되는 것으로 나타났다. 또한, 비교예 1에서 제조된 토너의 경우는 실시예 7의 경우와는 반대로 실시예 1~6의 경우에 비해 저온 정착성이 개선되고 고온 정착성은 악화되는 것으로 나타났다. 따라서, 가교제를 적정량 사용할 경우에는 가교제를 전혀 사용하지 않거나 가교제의 사용량이 적정 범위를 벗어날 경우에 비해 저온 정착성 및 고온 정착성을 동시에 확보할 수 있게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 바람직한 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

Claims

활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하나의 첨가제를 포함하는 토너 코어부; 및

상기 토너 코어부를 감싸도록 배치된 토너 쉘부를 포함하고,

상기 토너 쉘부는 상기 활성 수소 함유기의 적어도 일부가 가교제와 반응함에 의해 형성된 가교수지를 포함하는 토너.
제1항에 있어서,

상기 활성 수소 함유기를 가지는 수지가, 수산화기, 메르캅토기, 카르복실기, 인산기, 술폰산기, 및 황산기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 기를 가지는 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 토너.
제1항에 있어서,

상기 가교제가 이소시아네이트 화합물 또는 에폭시 화합물인 것을 특징으로 하는 토너.
제1항에 있어서,

상기 가교제의 함량이 상기 활성 수소 함유기 1mol 당 0.004 내지 0.15mol인 것을 특징으로 하는 토너.
제1항에 있어서,

상기 착색제가 착색안료 마스터 배치 형태인 것을 특징으로 하는 토너.
제1항에 있어서,

상기 첨가제가 대전제어제 및 이형제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,

원형도가 0.970 내지 1.000이고, 부피평균입경이 2.0 내지 10.0㎛이며, 80%스팬값이 0.8이하인 토너.
(a) 분산매 및 유기용제를 반응기에 투입하고 이들을 혼합하여 유기용제가 분산매 내에 다수의 아일랜드 형태로 분산되어 있는 에멀젼 용액을 형성하는 단계;

(b) 상기 반응기에 활성 수소 함유기를 가지는 수지, 착색제, 및 적어도 하나의 첨가제를 투입하고 이들을 상기 에멀젼 용액과 혼합하여 토너 미세현탁액을 형성하는 단계;

(c) 상기 형성된 토너 미세현탁액으로부터 유기용제를 제거하여 토너 코어부를 형성하는 단계; 및

(d) 상기 활성 수소 함유기의 일부와 가교제를 가교반응시켜 상기 토너 코어 부를 둘러싸는 토너 쉘부를 형성하는 단계;를 포함하는 토너의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 (e) 단계 이후에, 상기 형성된 토너 코어부-쉘부 복합체를 분리하여, 이를 세척 및 건조시켜 토너 입자를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 활성 수소 함유기를 가지는 수지가, 수산화기, 메르캅토기, 카르복실기, 인산기, 술폰산기, 및 황산기로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 기를 포함하는 폴리에스테르 수지인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 가교제가 이소시아네이트 화합물 또는 에폭시 화합물인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 가교제의 함량이 상기 활성 수소 함유기 1mol 당 0.004 내지 0.15mol인 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 착색제가 착색안료 마스터 배치 형태로 사용되는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 첨가제가 대전제어제 및 이형제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
제8항에 있어서,

상기 분산매가 극성용매, 계면 활성제, 및 증점제 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 토너를 채용한 것을 특징으로 하는 전자사진용 화상형성장치.