KR20110091370A - 토너의 제조방법 - Google Patents

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Abstract

토너의 제조방법이 개시된다. 본 발명의 토너의 제조 방법에서는 토너 입자의 응집 단계 반응액중 분산안정제의 농도, 응집제의 농도 및 수소 이온의 농도를 조절하여 입도 분포가 좁고 정착성 및 화상 품질이 뛰어난 토너 입자를 제조할 수 있다.

Description

토너의 제조방법{Method for preparing toner}
본 발명은 토너의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 입도 분포가 좁고 정착성 및 화상 품질이 우수한 토너의 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로 토너는 결착 수지로 작용하는 열가소성 수지에 착색제, 이형제, 대전제어제 등을 첨가함으로써 제조된다. 또한, 토너에 유동성을 부여하거나 대전제어 또는 클리닝성 등의 물성을 향상시키기 위하여, 실리카나 산화티탄 등의 무기 금속 미분말이 외첨제로서 토너에 첨가될 수 있다. 이러한 토너의 제조방법으로는 분쇄법 등의 물리적인 방법과 현탁중합법 및 유화응집법 등의 화학적인 방법이 있다.
이 중 중합에 의한 토너 제조 방법은 라디칼 중합을 수반하기 때문에, 결착 수지로 비닐계 수지만이 사용될 수 있다. 그러나 이 경우 중합이 완전히 종결되기 어려워 미반응 단량체, 계면활성제 등이 토너 입자내에 잔존하게 되어 토너 입자의 전하 특성이 저하되는 등의 문제가 있다.
폴리에스테르 수지는 스티렌-아크릴계 공중합체 수지와 같은 비닐계 수지보다 향상된 안료 분산성, 우수한 투명성, 낮은 정착 온도, 좁은 범위의 유리전이온도 등의 장점을 가지기 때문에 고속 프린터용 또는 컬러 프린터용 토너의 결착 수지로 적합하다.
폴리에스테르 수지를 결착 수지로 이용한 토너의 제조 방법으로는 폴리에스테르 수지 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액의 혼합액에 폴리알루미늄 클로라이드(polyaluminum chloride; PAC)를 응집제로 사용하여 토너 입자를 응집시킨 다음 응집 고정/합일(freezing/coalescence) 과정을 거쳐 토너 입자를 제조하는 방법이 있다. 폴리알루미늄 클로라이드를 응집제로 사용하는 경우 응집 고정 과정에서 반응액의 pH 변화를 통한 폴리알루미늄 클로라이드의 비활성화가 어렵고, 세척 및 건조과정에서 응집제의 세척이 잘 이루어지지 않아 토너의 대전에 부정적인 영향을 미칠 수 있다.
한편, 폴리에스테르 수지 분산액 제조시 분산안정제로는 암모니아수를 사용할 수 있다. 그러나 이 경우 암모니아의 불쾌한 냄새로 인하여 제조된 토너에도 불쾌한 냄새가 여전히 남아 있는 문제가 있다.
따라서 본 발명은 폴리에스테르 수지를 결착 수지로 사용하는 토너의 제조 방법에 있어, 입도 분포가 좁고 정착성 및 화상품질이 우수한 토너의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,
폴리에스테르 수지 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액을 혼합하는 단계;
상기 혼합액에 응집제를 첨가하여 토너 입자를 응집시키는 단계; 및
상기 응집된 토너 입자를 합일하는 단계를 포함하는 토너의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지 분산액에 첨가되는 분산안정제로 무기 염기가 사용되고, 상기 응집 단계에서 첨가되는 응집제로 무기염이 사용되고, 상기 무기 염기의 1가 금속이온의 농도, 상기 무기염의 3가 금속 이온의 농도 및 상기 응집 단계에서의 첨가되는 산의 수소 이온의 농도가 하기 식을 만족하는 제조 방법이 제공된다:
<수학식 1>
-11 < log{[M1 +]·[M2 3 +]·[H+]} < -6
상기 식에서
[M1 +]는 1가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
[M2 3 +]는 3가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
[H+]는 응집 단계 반응액 중 수소 이온의 몰 농도이다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 분산제로 사용되는 무기 염기는 NaOH, KOH 또는 LiOH 일 수 있다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면 상기 응집제로 사용되는 무기염은 AlCl3 또는 FeCl3일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 폴리에스테르 수지는 중량평균분자량이 6,000 내지 80,000이고, 유리전이온도가 50 내지 80℃일 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 입도 분포가 좁고, 정착성 및 화상 품질이 우수한 토너 입자를 제공할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 일 측면에 따른 토너의 제조 방법은 폴리에스테르 수지 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액을 혼합하는 단계;
상기 혼합액에 응집제를 첨가하여 토너 입자를 응집시키는 단계; 및
상기 응집된 토너 입자를 합일하는 단계를 포함하는 토너의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지 분산액에 첨가되는 분산안정제로 무기 염기가 사용되고, 상기 응집 단계에서 첨가되는 응집제로 무기염이 사용되고, 상기 무기 염기의 1가 금속이온의 농도, 상기 무기염의 3가 금속 이온의 농도 및 상기 응집 단계에서의 첨가되는 산의 수소 이온의 농도가 하기 식을 만족하는 제조 방법이 제공된다:
<수학식 1>
-11 < log{[M1 +]·[M2 3 +]·[H+]} < -6
상기 식에서
[M1 +]는 1가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
[M2 3 +]는 3가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
[H+]는 응집 단계 반응액 중 수소 이온의 몰 농도이다.
상기 토너의 제조 방법은 합일된 토너 입자를 세척 및 건조시키는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 토너의 제조 방법을 보다 구체적으로 설명하기 위하여, 크게 (A) 분산액 제조 공정, (B) 응집 공정, (C) 응집 고정 및 합일 공정, 및 (D) 세척 및 건조 공정으로 나누어 이하에서 설명하기로 한다.
(1) 분산액 제조 공정
분산액 제조 공정은 크게 3가지로 구분할 수 있다. 즉, 폴리에스테르 수지 분산액 제조, 착색제 분산액 제조, 및 왁스 분산액 제조를 포함한다.
폴리에스테르 수지 분산액은 수상을 제조한 다음 폴리에스테르 수지를 포함하는 유기상을 제조하고 상기 수상에 폴리에스테르 수지 유기상을 혼합하여 교반함으로써 제조하게 된다.
상기 수상은 극성 용매, 계면활성제 및 분산안정제를 포함할 수 있다.
상기 유기상은 폴리에스테르 수지 및 유기 용매를 포함할 수 있다.
상기 분산안정제로 사용되는 무기 염기로는 NaOH, LiOH, KOH 등이 사용될 수 있다.
상기 극성 용매로는 물, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 아세토니트릴, 아세톤, 에틸아세테이트 등이 있으며, 물이 가장 바람직하다.
본 발명에 사용하는 폴리에스테르 수지의 중량평균 분자량은 6,000 내지 80,000일 수 있고, 산가가 10 내지 20 mgKOH/g인 것이 바람직하다.
상기 폴리에스테르 수지는 산 성분과 알코올 성분을 중축합하여 제조될 수 있고, 산 성분에 주로 다가 카복시산을 이용하고, 알코올 성분에 주로 다가 알코올류를 이용한 폴리에스테르 수지가 바람직하다.
다가 알코올 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-히드록시페닐)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, 및 폴리옥시프로필렌 등이 있다. 다가 카복실산 성분으로는, 구체적으로, 폴리에스테르 수지 제조에 통상적으로 사용되는 방향족 다가산 및/또는 이의 알킬 에스테르를 포함한다. 이와 같은 방향족 다가산으로는 테레프탈산, 이소프탈산, 트리멜리트산, 피로멜리트산, 1,2,4-사이클로헥산트리카복실산, 2,5,7-나프탈렌트리카복실산, 1,2,4-나프탈렌트리카복실산, 1,2,5-헥산트리카복실산, 1,2,7,8-옥탄테트라카복실산 등 및/또는 이들 카복실산의 알킬 에스테르가 있으며, 이때 알킬기로는 메틸, 에틸, 프로필, 부틸기 등을 들 수 있다. 상기 방향족 다가산 및/또는 이의 알킬 에스테르는 단독으로 또는 두 가지 이상이 배합된 형태로 사용될 수 있다.
또한 상기 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 50~80℃ 인 것이 바람직하고, 더 바람직한 것은 50~75℃이다. 유리전이온도가 50℃보다 낮은 경우에는 폴리에스테르 수지 입자를 이용하여 형성한 토너는 보존 안정성에 문제가 생길 수 있다. 한편, 유리전이온도가 80 ℃를 넘으면 오프셋이 발생하기 쉽고, 특히 칼라 인쇄시는 그 문제가 더 심각해질 수 있다.
상기 유기상에 사용되는 유기 용매로는 메틸아세테이트, 에틸아세테이트, 이소프로필아세테이트, 메틸에틸케톤, 디메틸에테르, 디에틸에테르, 1,1-디클로로에탄, 1,2-디클로로에탄, 디클로로메탄, 및 클로로포름으로 이루어지는 군으로부터 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으나, 반드시 이들에 한정되는 것은 아니다.
상기 수상에 사용되는 계면활성제는 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 계면활성제 1 내지 4중량부, 유기 용매는 15 내지 200 중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하고, 분산안정제는 폴리에스테르 수지의 산가 대비 2 내지 3배를 사용하는 것이 바람직하다.
상기 착색제 분산액은 착색제를 계면활성제 등의 분산제를 이용하여 물에 분산하거나, 유기 용매를 이용하여 분산하여도 좋다. 물에 분산할 경우에 분산제로는 음이온계 계면활성제 및 비이온성 계면활성제가 바람직하고, 음이온계 계면활성제가 더욱 바람직하다. 분산제를 이용함으로써 안료를 물에 분산시키는 것이 용이해지고, 토너 중 안료의 분산 입경을 작게 할 수 있어 보다 우수한 특성을 가진 토너를 제조 할 수 있다. 불필요한 분산제는 후속하는 세척 공정에 의하여 제거할 수 있다.
유기 용매를 이용하여 착색제를 분산할 경우에는 안료와 폴리에스테르 수지를 혼련해 놓은 마스터 배치를 사용하여 분산액을 제조한다. 구체적으로는, 볼 밀에 마스터 배치와 유기 용매를 넣고 약 24시간 밀링한 후에, 이 혼합액을 계면활성제와 분산안정제가 들어 있는 물에 첨가하면 마스터 배치 안료 분산액을 얻을 수 있다. 또한 폴리에스테르 수지 분산액을 제조하는 방법과 동일한 방법을 사용하여 분산하여도 좋다. 이 때 사용되는 분산안정제는 폴리에스테르 수지 분산액 제조시 사용되는 분산안정제를 사용할 수 있다.
마스터 배치 안료 분산액을 사용하면 안료 분산액을 사용할 때보다 토너 제조 후의 색 발현성이 우수하다.
착색제로는 상업적으로 흔히 사용되는 안료인 블랙 안료, 시안 안료, 마젠타 안료, 옐로우 안료 및 이들의 혼합물 중에서 적절히 선택되어 사용될 수 있다.
상기 착색제의 함량은 토너를 착색하여 현상에 의해 가시화상을 형성하기에 충분한 정도이면 되는데, 예컨대 폴리에스테르 수지 100 중량부를 기준으로 하여 3 내지 15 중량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 3 중량부 미만이면 착색효과가 불충분할 수 있고, 15 중량부를 초과하면 특히 블랙 토너의 경우 전기저항이 낮아지기 때문에 충분한 마찰 대전량을 얻을 수 없어 오염을 발생시킬 수 있으며, 토너 소모량이 증가하고 화상농도가 적절하지 않은 경우가 발생한다.
왁스 분산액은 천연 또는 합성 왁스를 물에 분산하거나, 유기 용매에 분산하여 제조할 수 있다.
왁스는 공지의 왁스를 이용할 수 있다. 예를 들면, 카르나우바 왁스, 라이스 왁스 등의 천연 왁스, 폴리프로필렌 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 왁스, 몬탄 왁스등의 석유계 왁스, 알코올계 왁스 및 에스테르계 왁스 등을 들 수 있다. 왁스는 1종을 단독으로 사용하여도 좋고, 2종 이상을 병용해도 좋다.
왁스를 물에 분산하는 경우, 계면활성제나 분산안정제를 사용하고, 고압 또는 고속의 호모게나이저, 얼티마이저 등과 같은 분산기를 이용하여 분산하여 분산액을 얻는다. 왁스를 유기 용매에 분산하는 경우, 폴리에스테르 수지 분산액 제조의 경우와 동일한 방법으로 분산할 수 있다. 즉, 계면활성제와 분산안정제가 들어있는 물에 유기 용매를 투입하여 용매 에멀젼을 제조하고, 왁스를 고체 상태로 투입하여 분산액을 제조하는 방법 등이다. 왁스 함유량은 폴리에스테르 수지 100 중량부에 대하여 0.5~20 중량부가 바람직하고, 1~10 중량부가 더욱 바람직하다.
(B) 응집 공정
상기 분산액 제조 공정에서 제조한 각 분산액을 혼합한 다음 교반하면서 응집제 및 산을 첨가하여 토너 입자를 응집하게 된다. 응집 공정은 상온에서 행해지는 것이 바람직하지만, 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 (Tg) 부근까지 가열해도 상관없으며, 교반기를 이용하고 기계적인 전단력에 의해서 각 분산액의 혼합액을 교반하는 것이 입경 및 형상이 균일한 입자 상태로 응집물을 형성할 수 있다.
상기 응집제로 사용되는 무기염으로 AlCl3 또는 FeCl3가 있다.
상기 응집제로 사용되는 무기염의 3가 금속 이온의 농도는 응집 단계의 반응액 중 0.015 내지 1 mM일 수 있다.
상기 폴리에스테르 수지 분산액 제조시 분산안정제로 사용되는 무기 염기의 1가 금속 이온의 농도는 응집 단계의 반응액 중 38 내지 380 mM일 수 있다.
응집 공정에서 응집 반응액에 산을 첨가하여 반응액의 pH를 산성 상태로 만들어야 한다. 이 때 pH는 3 내지 4 일 수 있다.
상기 응집 단계 반응액 중 상기 분산안정제로 사용되는 무기 염기의 1가 금속 이온의 농도 및 응집제로 사용되는 무기염의 3가 금속 이온의 농도 및 첨가되는 산의 수소 이온의 농도가 하기 수학식 1의 관계를 갖도록 함으로써 토너 입자의 입도 분포가 좁고, 정착성 및 화상품질이 우수한 토너 입자를 얻을 수 있게 된다.
<수학식 1>
-11 < log{[M1 +]·[M2 3 +]·[H+]} < -6
상기 식에서
[M1 +]는 1가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
[M2 3 +]는 3가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
[H+]는 응집 단계 반응액 중 수소 이온의 몰 농도이다.
상기 값이 -11 보다 작으면 응집력이 부족하여 미분량을 최소화하는 것이 어렵고, -6 보다 크면 과다 응집이 발생하여 조분이 생성될 수 있다.
상기 무기염의 금속 이온이 3가 이온이므로, 응집력이 강하여 적은 양의 응집제를 사용하여서도 응집 효과가 뛰어나 세척 후 잔여 응집제의 양을 줄일 수 있으며, 세척 작업이 용이할 수 있다.
상기 응집 단계는 40 내지 60℃의 온도에서 반응액을 1 m/s 내지 6 m/s으로 교반하여 행해질 수 있다.
(C) 응집 고정 및 합일 공정
응집을 고정하기 위해(freezing) 상기 반응액의 온도를 그대로 유지하고 pH를 8 내지 10 으로 상승시킨다.
그런 다음 토너 입자를 포함하는 혼합액을 가열하여 응집된 토너 입자의 입경 및 형상을 균일화한다. 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 (Tg) 이상의 온도로 가열하여 부피 평균 입경이 6.0 ~ 7.0 ㎛ 이고 GSDv가 1.4를 넘지 않도록 조절하는 것이 바람직하고, 이것에 의해서 입경 및 형상이 거의 균일한 토너 입자를 얻을 수 있다.
선택적으로 응집 고정 직전의 단계에 폴리에스테르 수지 분산액이나 폴리스티렌 부틸아크릴레이트 라텍스를 투입하여 응집 공정에서 생성된 토너 입자를 한 번 감싸는 역할을 하여 내부에 들어 있는 안료나 왁스가 밖으로 나오는 것을 방지하며 토너를 단단하게 만들어 주며, 대전성을 향상시킬 수 있다. 이 때, 추가로 넣어주는 폴리에스테르 수지 분산액이나 폴리스티렌 부틸아크릴레이트 라텍스는 이전 단계에서 사용하는 폴리에스테르 수지 분산액과 같은 물성 (Tg, 분자량)을 갖는 수지 분산액을 사용하여도 되며, Tg와 분자량이 더 높은 것을 사용하여도 된다. Tg와 분자량이 더 높을 것을 사용할 때 Tg는 60 ~ 85 ℃이며, 분자량은 10,000에서 300,000 인 것이 바람직하다. 이렇게 추가로 투입하는 수지 분산액으로 응집단계에서 생성된 토너 입자를 감싸는 중에 입자 크기가 커질 수 있는데 이를 감안하여 일차적으로 응집하는 토너의 입경을 조절하며 온도와 교반 속도를 적정수준으로 유지하여 단일막의 추가 수지가 토너에 입혀지도록 한다. 그런 다음 폴리에스테르 수지의 유리전이온도 (Tg) 이상의 온도로 가열하여 입자의 표면성 등을 개선하는 합일 공정을 진행할 수 있다.
(D) 세척 및 건조 공정
상기 합일 공정에서 얻은 토너 입자를 물로 세척하고 건조하는 단계이다. 이 공정에서는 토너를 포함하는 혼합액을 실온까지 냉각하고, 혼합액을 여과하고, 여과액을 제거하고 토너를 물로 세척한다. 세척에는 3차 증류수 이상의 탈이온수를이용하는 것이 바람직하고, 토너를 세척한 여과액이 전도도가 5 μS/cm 이하가 될 때까지 토너를 세척하는 것이 바람직하다. 순수한 물을 이용한 토너의 세척은 뱃치식도 좋고 연속적으로 진행해도 좋다. 순수한 물을 이용한 토너의 세척은 토너의 대전성에 영향을 줄 수 있는 불순물 및 응집에 관여하지 않는 불필요한 응집제 등 토너 성분 이외의 불필요한 성분을 제거하기 위해 행해진다. 그런 다음 얻어진 토너를 유동층 건조기 또는 플래시 젯 건조기 등을 이용하여 건조한다.
또한 건조하여 얻어진 토너에 원하는 외첨제를 추가하여도 좋다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
(1) 폴리에스테르 수지 분산액의 제조
1) 폴리에스테르 수지의 합성
교반기, 온도계, 질소 가스 도입구, 냉각기가 설치된 5L 반응기에 디메틸 테레프탈레이트 120 g, 디메틸 이소프탈레이트 74 g, 1, 2-프로필렌 글리콜 160 g, 트리멜리트산 6 g을 투입하고, 이들 단량체의 혼합물 중량의 500 ppm에 해당하는 디부틸주석옥사이드를 촉매로 첨가한 다음, 반응물을 1 rpm으로 교반하면서 온도를 150 ℃로 상승시켜 8시간동안 유지시켰다. 이 후 온도를 200 ℃로 증가시키고 반응조를 감압하여 미 반응물과 반응 부산물을 제거하였다. 제조된 폴리에스테르 수지는 유리전이온도 (Tg)가 63 ℃ (Jade DSC+AS, Perkin Elmer)이었으며, 적정에 의하여 측정된 산가는 12 mgKOH/g이었다. RI 디텍터 (refractive index detector) 를 장착한 겔투과크로마토그래피 (Gel permeation chromatography, Waters 2690)를 이용하여 측정한 수평균 분자량은 7,800이었으며, PDI (polydispersity index)는 3.2이었다.
폴리에스테르 수지에 대한 유리전이온도, 산가 및 수평균분자량은 하기 방법으로 측정하였다.
유리전이온도 ( Tg , ℃) 측정
시차주사열량계 (Differential scanning calorimeter; Jade DSC+AS, Perkin Elmer)를 사용하여, 시료를 10 ℃/min의 가열 속도로 20 ℃에서 200 ℃까지 승온시킨후, 20 ℃/min의 냉각 속도로 10 ℃까지 급냉시킨 다음, 다시 10 ℃/min의 가열 속도로 승온시켜 측정하였다.
산가 측정
산가(mgKOH/g)는 수지를 디클로로메탄에 용해시킨 후 냉각시켜, 0.1 N KOH 메틸알콜 용액으로 적정하여 측정하였다.
수평균분자량 측정
폴리스티렌(Polystyrene) 기준 시료를 사용한 검량선을 이용하여 GPC (gel permeation chromatography) 에 의해 결착 수지의 수평균분자량을 측정하였다.
2) 수상의 제조
교반기를 갖춘 3L 항온 반응기에 탈이온수 600 g, 6.66 g의 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트(Alkyldiphenyloxide Disulfonate; 45 % Dowfax 2A1), 900 mL의 0.1 N NaOH를 투입한 다음 내부 온도가 75 ℃가 될 때까지 1.5 m/s 으로 지속적으로 교반하였다.
3)유기상의 제조
교반기를 갖춘 1L 항온반응기에 300 g의 2-부탄온 및 상기 1) 에서 제조한 300 g의 폴리에스테르 수지를 넣고 75℃로 0.5 m/s 으로 교반하면서 가열하였다.
4) 폴리에스테르 수지 분산액의 제조
상기 3)에서 폴리에스테르 수지가 유기상에 녹아 투명한 상태가 되면 상기 2)에서 제조한 수상에 투입하면서 2 m/s 으로 교반하고, 유기상 투입이 완료된 후 한시간 더 교반하였다.
입도 측정은 입도분석기(Microtrac)을 이용하여 용액상에서 측정하였다. 제조된 폴리에스테르 수지 분산액의 평균 입경 (D50)은 200 nm 이하로 측정되었으며, 입도 분포는 FWHM < 100 nm의 값을 보이는 단분산된 분포를 나타내었다.
(2) 안료 분산액의 제조
안료 분산액은 수상에 음이온계 계면활성제인 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트 (45 % Dowfax 2A1)를 이용하여 물리적인 분산 방법으로 제조되었다.
안료 분산액은 교반기가 설치된 4 L 반응기에 시안 안료 (일본의 대일정화 주식회사 제품, ECB303) 540 g, 음이온계 계면활성제 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트(Alkyldiphenyloxide Disulfonate, 45 % Dowfax 2A1) 27g, 및 증류수 2,450 g을 넣은 후, 약 5시간 동안의 예비 분산을 수행한 후, Ultimizer(암스텍 社)를 이용하여 1500bar로 입자 크기가 200 nm 이하가 될 때까지 분산하였다. 결과로서 170 nm (microtrac 측정)의 안료 분산액을 얻을 수 있었다.
(3) 왁스 분산액의 제조
왁스의 분산액은 안료 분산액의 제조와 마찬가지로 5 L 반응기에 음이온계 계면활성제 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트 (45 % Dowfax 2A1) 94.4 g, 증류수 2000 g, 및 왁스(일본 NOF社, WE-5) 850 g을 투입한 후 고온(80℃ 이상)으로 승온한 다음 2시간동안 교반하였다. 왁스가 녹으면 HOMO (Niro-Soavi) 기기를 이용하여 600 bar 압력으로 2시간동안 분산하였다. 분산시 온도는 왁스의 융점+15℃로 진행하였다. 분산 후 왁스 분산액의 입도는 220 nm (microtrac 측정)이었다.
(4) 응집/응집고정/합일 공정
상기에서 제조한 폴리에스테르 수지 분산액, 안료 분산액 및 왁스 분산액을 혼합하였다. 상기 혼합물에 무기산(0.3 M 질산 용액)을 pH가 3 또는 4가 되도록 하는 양 및 AlCl3(응집 반응액의 고형분 질량 기준으로 0.05 wt%)를 첨가하여 응집 공정을 행하였다. 이 때 폴리에스테르 수지 분산액, 안료 분산액 및 왁스 분산액의 고형분 질량비는 85:7:8이며, 반응액 전체 고형분 함량은 13 중량%이었다. 반응액 고형분 기준으로 폴리에스테르 수지 분산액에 들어간 NaOH 투입량은 0.15 중량%이었다. 반응액의 pH는 약 4.0으로 조정하였다.
얻어진 토너의 평균 입경(d50)은 6.5±0.5 ㎛이며 GSDv는 1.25 미만, GSDp 값은 1.3미만이였다. 평균 입경과 입도 분포의 측정은 쿨터 카운터(Coulter Counter; Beckman Coulter)를 이용하여 수행하였다.
응집 온도를 유지하면서 투입된 응집제 당량의 70 %의 1 N NaOH 용액 및, 응집제 몰 당량의 2.5배에 해당하는 pH 8 이상의 0.5 M EDTA 용액을 정량 투입하여 교반하였다.
그런 다음 온도를 95 ℃ 이상으로 올려 원형도가 0.985이상이 될 때까지 합일을 진행하였다.
(5) 세척 및 건조 공정
상기 토너 입자를 메쉬(mesh)로 거른 후 염기 세정 후 산 세정의 과정을 거쳐 계면활성제 및 응집제를 모두 제거하였다. 세척수의 전기전도도가 5 μS/cm 이하가 될 때까지 세척 공정을 진행하였다. 세척 완료된 토너의 젖은 케이크(wet cake)를 플레시 젯 드라이어 또는 플루이드베드 드라이어를 이용하여 함수율 1% 미만으로 건조시켰다.
실시예 2 내지 3 및 비교예 1 내지 3
폴리에스테르 수지 분산액 제조시 사용되는 NaOH 투입량, AlCl3 투입량, 응집 단계 반응액의 pH, 및 응집 고정 조건을 하기 표 1과 같이 하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 토너 입자를 제조하였다.
하기 표 1에서 응집 반응액의 조건이 수학식 1을 만족하는 경우에는 ○로, 만족하지 못하는 경우에는 X로 표시하였다.
NaOH투입량
(%, WT), [mM]		 AlCl3 투입량
(%, WT) , [mM]		 반응액 pH 응집조건 수식범위
실시예 1 1.18/38.35 0.05/0.49 3.0 ○
실시예 2 2.36/76.7 0.075/0.73 4.0 ○
실시예 3 7.9/256.75 0.025/0.24 4.0 ○
비교예 1 1.18/38.35 0.001/0.01 7.0 ×
비교예 2 2.36/76.7 0.005/0.05 7.0 ×
비교예 3 7.9/256.75 1/9.75 2.0 ×
비교예 4 1.18/38.35 3/29.25 2.0 ×
상기 표에서 NaOH, AlCl3 투입량의 중량%는 응집 단계 반응액 중 고형분 함량 기준이다.
상기 실시예 및 비교예에서 얻은 토너 입자는 하기 방법으로 평가하였으며, 그 결과를 표 2에 나타내었다.
최종 토너 입자의 입도 분포 평가
◎ : d50(v) 6.0~7.0 ㎛, GSDp <1.30, GSDv<1.25,
% of <3㎛(n) <3.0%
○ : d50(v) 6.0~7.0 ㎛, GSDp <1.40, GSDv<1.35,
% of <3㎛(n) <5.0%
△ : d50(v) 6.0~7.0 ㎛, GSDp >1.40, GSDv>1.35,
% of <3㎛(n) >5.0%
× : d50(v) >7.0 ㎛, GSDp >1.40, GSDv>1.35,
% of <3㎛(n) >5.0%
토너 입자의 평균 입경은 쿨터 카운터 III(Beckman Coulter 社)를 이용하여 측정하였고, 측정 입자 수는 50000카운트하고 사용한 애퍼쳐는 100㎛이다.
토너 입자의 원형도는 Sysmex FPIA-3000 (Malvern 社, 영국 소재)을 이용하여 측정하였다. FPIA-3000을 이용한 원형도 측정에 있어서 측정 시료의 제조는 증류수 5~30 mL에 계면활성제를 적정량 첨가하고, 여기에 토너 입자 5~20 mg을 첨가한 후 초음파 분산기에서 1분간 분산처리함으로써 이루어졌다.
원형도는 하기 수학식 2에 의해 FPIA-3000에서 자동으로 구해진다:
<수학식 2>
원형도(circularity) =
Figure pat00001

상기 식에서, 면적 (area)은 투영된 토너의 면적을 의미하고, 페리미터(perimeter)는 투영된 토너의 면적과 동일한 면적을 가지는 원의 둘레 길이를 의미한다. 이 값은 0~1의 값을 가질 수 있으며, 1에 가까울수록 구형을 의미하게 된다.
유동성 및 대전성 평가는 Hosokawa Micron Powder Characteristics Tester PT-S와EPPING PES-Laboratorium의 q/m meter를 이용하여 측정하였다
◎ : 유동성, 대전성 모두 우수함: 유동성>90, 대전성<-100 μq/g
○ : 유동성, 대전성 둘 중 하나만 우수함
× : 유동성, 대전성 모두 열등함: 유동성<80, 대전성>-60 μq/g
광택도: 광택도의 측정은 Gloss meter (micro-Tri-gloss) (TRICOR Sysmtes Inc.)를 이용하여 측정하였다.
8≤광택도<10: ◎
6≤광택도<8: ○
광택도<6: △
화상농도 평가
화상 평가는 디지털 풀 컬러 프린터기인 CLP-510(삼성)를 개조한 장치로 현상하여 실시하였다. 화상 농도는 분광 측색 농도계인 spectroeye (GretagMacbeth 社)를 사용하여 측정하였다.
OK : 화상 농도가 1.3 이상
NG : 화상 농도가 1.3 이하
최종
입도분포		 유동성 & 대전성 화상농도 광택도
실시예 1 ◎ ◎ OK ◎
실시예 2 ○ ○ OK ○
실시예 3 ○ ○ OK ○
비교예 1 × × - -
비교예 2 △ × - -
비교예 3 △ × - -
비교예 4 × × - -
최종 입도 분포가 △ 또는 ×를 기록한 토너는 대전량 및 유동성만 측정하고화상평가 (화상농도 및 광택도)를 하지 않았다.
상기 수학식 1을 만족하는 토너 입자의 경우 일정 수준 이상의 입도 분포를 형성하였으나, 만족하지 못하는 토너 입자의 경우 일정 수준의 d50을 맞추지만, 미분 함량이 일정 기준을 초과하여 GSDp, GSDv가 비교적 높은 값을 나타내었다.
상기 표에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제조 방법으로 제조한 토너 입자는 입도 분포가 좁고 정착성 및 화상품질이 뛰어남을 알 수 있다.
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 (8)

  1. 폴리에스테르 수지 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액을 혼합하는 단계;
    상기 혼합액에 응집제를 첨가하여 토너 입자를 응집시키는 단계; 및
    상기 응집된 토너 입자를 합일하는 단계를 포함하는 토너의 제조 방법에 있어서, 상기 폴리에스테르 수지 분산액에 첨가되는 분산안정제로 무기 염기가 사용되고, 상기 응집 단계에서 첨가되는 응집제로 무기염이 사용되고, 상기 무기 염기의 1가 금속이온의 농도, 상기 무기염의 3가 금속 이온의 농도 및 상기 응집 단계에서의 첨가되는 산의 수소 이온의 농도가 하기 식을 만족하는 제조 방법:
    <수학식 1>
    -11 < log{[M1 +]·[M2 3 +]·[H+]} < -6
    상기 식에서
    [M1 +]는 1가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
    [M2 3 +]는 3가 금속 이온의 응집 단계 반응액 중 몰 농도이고,
    [H+]는 응집 단계 반응액 중 수소 이온의 몰 농도이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 분산제는 NaOH, LiOH 또는 KOH인 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 응집제는 AlCl3 또는 FeCl3인 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 분산제로 사용되는 무기 염기의 1가 금속 이온은 응집 단계의 반응액 중 38 내지 380 mM의 농도를 갖는 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 응집제로 사용되는 무기염의 3가 금속 이온은 응집 단계의 반응액 중 0.015 내지 1 mM의 농도로 사용되는 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 합일 단계 후 토너 입자를 세척 및 건조하는 단계를 더 포함하는 토너의 제조 방법.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지 분산액은 극성 용매, 계면활성제 및 분산제를 포함하는 수상에 폴리에스테르 수지 및 유기 용매를 포함하는 유기상을 첨가한 다음 교반하여 얻어지는 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 폴리에스테르 수지는 중량평균분자량이 6,000 내지 80,000이고, 유리전이온도가 50 내지 80℃인 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
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Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110091371A (ko) * 2010-02-05 2011-08-11 삼성정밀화학 주식회사 토너의 제조방법
US10409185B2 (en) * 2018-02-08 2019-09-10 Xerox Corporation Toners exhibiting reduced machine ultrafine particle (UFP) emissions and related methods

Family Cites Families (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH05289405A (ja) * 1992-04-15 1993-11-05 Bando Chem Ind Ltd 静電潜像現像用トナーの製造方法及び非磁性一成分現像方法
JP3107062B2 (ja) * 1998-02-27 2000-11-06 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像用トナー及びその製造方法、静電荷像現像剤並びに画像形成方法
JP3661544B2 (ja) * 2000-02-21 2005-06-15 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像用トナー及びその製造方法、現像剤、並びに画像形成方法
JP3945199B2 (ja) * 2001-08-28 2007-07-18 コニカミノルタホールディングス株式会社 静電潜像現像用トナー、現像剤及び画像形成方法
US6821695B2 (en) * 2001-08-27 2004-11-23 Konica Corporation Electrostatic latent image developing toner and production method thereof
JP4027841B2 (ja) * 2003-05-26 2007-12-26 花王株式会社 トナーの製造方法
JP4092253B2 (ja) * 2003-05-26 2008-05-28 花王株式会社 トナーの製造方法
JP2005140987A (ja) * 2003-11-06 2005-06-02 Fuji Xerox Co Ltd 電子写真用トナーの製造方法、分散液、電子写真用トナー、および画像形成方法
JP2005266565A (ja) * 2004-03-19 2005-09-29 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、トナー製造方法及び画像形成方法
JP4600273B2 (ja) * 2005-12-26 2010-12-15 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像トナー用結着樹脂、静電荷像現像トナー用結着樹脂分散液及び、静電荷像現像トナー並びにそれらの製造方法
US7524599B2 (en) * 2006-03-22 2009-04-28 Xerox Corporation Toner compositions
JP4984972B2 (ja) * 2006-09-26 2012-07-25 富士ゼロックス株式会社 静電潜像現像用トナー、静電潜像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP2009047970A (ja) * 2007-08-21 2009-03-05 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、静電荷像現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置および画像形成方法
JP2009069647A (ja) * 2007-09-14 2009-04-02 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像用現像剤、静電荷像現像用現像剤カートリッジ、プロセスカートリッジ、画像形成装置および画像形成方法
JP4492687B2 (ja) * 2007-12-03 2010-06-30 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像用トナー、静電荷像現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジ及び画像形成装置
JP4821767B2 (ja) * 2007-12-19 2011-11-24 富士ゼロックス株式会社 画像形成方法および画像形成装置
JP5347273B2 (ja) * 2008-01-21 2013-11-20 富士ゼロックス株式会社 静電荷像現像トナー及びその製造方法、静電荷像現像剤、画像形成方法、並びに、画像形成装置
JP2009217053A (ja) * 2008-03-11 2009-09-24 Fuji Xerox Co Ltd 静電荷現像用トナー、静電荷現像用現像剤、トナーカートリッジ、プロセスカートリッジおよび画像形成装置
KR20090099343A (ko) * 2008-03-17 2009-09-22 주식회사 파캔오피씨 정전하상 현상용 토너
JP4586899B2 (ja) * 2008-06-27 2010-11-24 ブラザー工業株式会社 トナーの製造方法

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