KR20130065336A - 정착성 및 광택성이 우수한 토너 - Google Patents

Abstract

토너가 개시된다. 개시된 토너는 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 토너로서, 시차 주사 열량계 서모그램에 나타난 용융 피크(흡열 피크)의 면적으로부터 계산된 에너지를 토너의 중량으로 나눈 값(ΔT_area)이 하기 식을 만족한다: 11.0≤ΔT_area≤41.0[J/g].

Description

정착성 및 광택성이 우수한 토너{Toner having improved fixing property and glossiness}

토너가 개시된다. 보다 상세하게는, 정착성 및 광택성이 둘 다 우수한 토너가 개시된다.

일반적으로 토너는 결착수지로 작용하는 열가소성 수지에 착색제, 대전제어제 및 왁스 등을 첨가함으로써 제조된다. 또한, 토너에 대전성을 부여하고 이를 유지시키는 대전제어제, 화상형성장치의 정착부와의 이형 작용을 위한 이형제, 토너에 유동성 및 현상성을 부여하거나 드럼 클리닝성 등의 물성을 향상시키기 위한 외첨제가 토너에 첨가될 수 있다. 이러한 토너의 제조방법으로는 분쇄법 등의 물리적인 방법과, 현탁중합법, 유화응집법, 화학 밀링법 및 분산중합법 등의 화학적인 방법이 있다.

그러나, 종래의 토너는 정착성 및 광택도 중 적어도 하나가 만족스럽지 못한 문제점이 있다.

본 발명의 일 구현예는 정착성 및 광택성이 둘 다 우수한 토너를 제공한다.

본 발명의 일 측면은,

결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 토너로서, 시차 주사 열량계(DSC) 서모그램에 나타난 용융 피크(흡열 피크)의 면적으로부터 계산된 에너지를 DSC 분석에 사용된 토너의 중량으로 나눈 값(ΔT_area)이 하기 식을 만족하는 토너를 제공한다:

11.0≤ΔT_area≤41.0[J/g]

상기 ΔT_area는 하기 식을 만족할 수 있다:

15.0≤ΔT_area≤30.0[J/g]

상기 왁스의 함량은 상기 결착수지 100중량부에 대하여 6.0~21.0중량부일 수 있다.

상기 토너는 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 코어부; 및 결착수지를 포함하며 상기 코어부를 둘러싼 쉘부를 포함할 수 있다.

상기 토너에 포함된 결착수지는 상기 코어부 및 상기 쉘부에 각각 70.0~74.0중량부:26.0~30.0중량부의 비율로 포함할 수 있다.

상기 코어부 및 상기 쉘부에 포함된 각 결착수지는 서로 동일하거나 상이할수 있다.

상기 코어부에 포함된 결착수지의 유리전이온도는 상기 쉘부에 포함된 결착수지의 유리전이온도 보다 낮을 수 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 토너는 정착성 및 광택도가 둘 다 우수하다.

도 1은 실시예 1, 2, 4 및 비교예 1에 따른 토너의 시차 주사 열량계 서모그램(DSC thermogram)을 나타낸 도면이다.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 토너를 상세히 설명한다. 본 명세서에서, “토너”는 문맥에 따라 1개의 토너 입자를 지칭할 수도 있고, 토너 입자들의 집합(즉, 토너 분말)을 지칭할 수도 있다.

본 발명의 일 구현예에 따른 토너는 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 토너로서, 시차 주사 열량계(DSC: differential scanning calorimetry) 서모그램에 나타난 용융 피크(흡열 피크)의 면적으로부터 계산된 에너지(즉, 흡열량)를 DSC 분석에 사용된 토너의 중량으로 나눈 값(ΔT_area)이 하기 식을 만족한다:

11.0≤ΔT_area≤41.0[J/g]

상기 ΔT_area가 11J/g 미만이면, 토너의 광택도가 나빠지고 41.0J/g을 초과하면 토너의 정착성이 저하된다.

상기 ΔT_area는 하기 식을 만족할 수 있다:

15.0≤ΔT_area≤30.0[J/g]

상기 ΔT_area가 상기 범위이내이면, 정착성 및 광택도가 둘 다 매우 우수하면서도 유동성 및 마찰 대전량이 높은 토너를 얻을 수 있다.

상기 왁스의 함량은 상기 결착수지 총 중량 100중량부에 대하여 6.0~21.0중량부일 수 있다. 상기 왁스의 함량이 상기 범위이내이면, 정착성과 광택도가 둘 다 우수하면서도 유동성 및 마찰 대전량이 높게 유지될 있는 토너를 얻을 수 있다.

상기 토너는 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 코어부; 및 결착수지를 포함하며 상기 코어부를 둘러싼 쉘부를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 토너는 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 단일층 구조 또는 3층 구조를 가질 수 있다.

상기 토너에 포함된 결착수지는 상기 코어부 및 상기 쉘부에 각각 70.0~74.0중량부:26.0~30.0중량부의 비율로 포함될 수 있다. 상기 각 결착수지의 함량비가 상기 범위이내이면, 상기 두개의 층에서 층간 이동없이, 상기 착색제와 상기 왁스가 토너의 코어부에만 안정적으로 분포될 수 있다.

상기 코어부 및 상기 쉘부에 포함된 각 결착수지는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를 들어, 상기 코어부 및 상기 쉘부에 포함된 각 결착수지가 상이한 경우, 상기 코어부에 포함된 결착수지의 유리전이온도가 상기 쉘부에 포함된 결착수지의 유리전이온도 보다 낮은 것이 토너의 내구성 측면에서 유리하다.

상기 착색제는 블랙안료 및 시안안료를 포함할 수 있다.

상기 코어부에 포함된 블랙안료의 함량은 토너 고형분 총 중량 100중량부를 기준으로 하여 4.5~5.5중량부일 수 있다. 상기 블랙안료의 함량이 상기 범위이내이면, 선명한 블랙색상을 갖는 토너 화상을 구현할 수 있다.

상기 코어부에 포함된 시안안료의 함량은 상기 코어부에 포함된 블랙안료의 함량 100중량부를 기준으로 하여 5~25중량부일 수 있다. 상기 블랙안료에 대한 상기 시안안료의 함량비가 상기 범위이내이면, 소비자가 선호하는 파란색을 띠는 블랙토너를 얻을 수 있다.

상기 블랙안료는 카본블랙, 차콜블랙(charcoal black), 에보니(ebony), 아이보리블랙(ivory black) 및 오닉스(onyx)로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나를 포함할 수 있다.

상기 블랙안료 중 카본블랙은 시판품으로서 하기를 예로 들 수 있다: 미국 캐봇사 제품인 REGAL 400, 660, 330R, 300, SRF-S, STERLING SO, V, NS, R; 일본 콜롬비아·카본사 제품인 RAVEN H20, MT-P, 410, 420, 430, 450, 500, 760, 780, 1000, 1035, 1060, 1080; 일본 미츠비시화학사 제품인 #5B, #10B, #40, 2400B, MA-100 등. 또한, 이들 카본 블랙은 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

상기 시안안료로는, C.I. 피그먼트 블루 2, 3, 15, 16, 17; C.I. 배트 블루 6; C.I. 애시드 블루 45; ECB303(대일정화주식회사 제품) 등이 사용될 수 있다. 또한, 이들 시안안료는 단독으로 또는 2종 이상의 조합으로 사용될 수 있다.

이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법을 상세히 설명한다.

상기 토너의 제조방법은 반응기에 결착수지 분산액, 착색제 분산액, 왁스 분산액 및 응집제를 투입한 다음 반응기 내용물을 1차 승온시켜 토너 코어부를 형성하는 단계; 상기 토너 코어부를 함유하는 반응기 내용물에 결착수지 분산액을 추가로 첨가하여 상기 토너 코어부를 둘러싸며, 결착수지를 포함하는 쉘부를 형성하는 단계; 및 상기 쉘부 형성단계를 거친 반응기 내용물을 2차 승온시켜 합일된 토너 입자를 얻는 단계를 포함한다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 토너의 사용 목적(또는 토너의 구조)에 따라 상기 토너의 제조방법은 다양한 구성을 가질 수 있다.

상기 각 단계는 1개의 반응기에서 모두 진행될 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 4개의 단계 중 1개 이상의 단계 및 2개 이상의 단계가 2개 이상의 반응기에 나누어 진행될 수도 있다.

상기 반응기는 교반기, 가열수단(예를 들어, 히터), 가압수단 및/또는 감압수단(예를 들어, 진공배관 및 진공펌프)을 구비할 수 있다.

일 구현예에서, 상기 결착수지 분산액, 상기 착색제 분산액, 및 상기 왁스 분산액은 각각 한국공개특허 제2010-0048071호에 개시된 라텍스 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액과 동일하거나 유사한 방법으로 제조된 것일 수 있다. 한국공개특허 제2010-0048071호는 인용에 의하여 전문이 본 명세서에 통합된다.

다른 구현예에서, 상기 결착수지 분산액, 상기 착색제 분산액 및 상기 왁스 분산액은 각각 한국공개특허 제2010-0115148호에 개시된 폴리에스테르 수지 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액과 동일하거나 유사한 방법으로 제조된 것일 수 있다. 한국공개특허 제2010-0115148호는 인용에 의하여 전문이 본 명세서에 통합된다.

상기 결착수지 분산액의 제조에 사용되는 결착수지의 중량평균분자량은 6,000 내지 130,000일 수 있다. 상기 결착수지의 중량평균분자량이 6,000 미만이면 토너의 보존성과 정착성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있고, 130,000을 초과하면 정착성에 좋지 않은 영향을 줄 수 있다.

상기 결착수지의 PDI(Poly Dispersity Index)는 2 내지 10이고, 겔 투과 크로마토그래피로 측정한 피크분자량(Max peak position; Mp)은 5,000 내지 100,000일 수 있다. 본 명세서에서, 겔 투과 크로마토그래피(GPC)에서의 피크분자량(Mp)이란 GPC 측정으로 얻은 용출 곡선의 피크치로부터 구한 분자량을 의미한다. 또한, 용출 곡선의 피크치란, 용출 곡선의 극대치를 의미하며, 상기 극대치가 2개 이상 존재하는 경우에는, 그 중 최대치를 의미한다. GPC의 용리액으로는, 이에 제한되는 것은 아니지만, THF(tetrahydrofuran) 또는 결착수지를 용해시키는 용매, 예컨대, 클로로포름 등이 사용될 수 있다.

또한, 상기 결착수지의 유리전이온도는 40 내지 80℃, 예를 들어, 50 내지 75℃일 수 있다. 상기 결착수지의 유리전이온도가 40℃ 이상이면 결착수지 입자를 이용하여 형성한 토너는 보존 안정성에 문제가 없고, 80℃ 이하이면 특히 칼라 인쇄시에도 핫 오프셋(hot offset)이 발생하기 어렵다.

상기 착색제 분산액은 블랙안료 분산액; 시안안료 분산액; 및/또는 블랙 안료와 시안안료를 모두 포함하는 분산액을 포함할 수 있다.

상기 왁스 분산액의 제조에 사용되는 왁스는 공지의 왁스일 수 있다. 예를 들어, 카르나우바 왁스, 라이스 왁스 등의 천연 왁스; 폴리프로필렌 왁스, 폴리에틸렌 왁스 등의 합성 왁스; 몬탄 왁스 등의 석유계 왁스; 알코올계 왁스; 및 에스테르계 왁스 등이 사용될 수 있다. 상기 왁스는 1종이 단독으로 사용될 수도 있고, 2종 이상이 병용될 수도 있다.

상기 응집제는 상기 코어부 형성단계뿐만 아니라 상기 쉘부 형성단계에도 첨가될 수 있다. 이러한 응집제로는 NaCl, KCl 또는 PSI(Poly Silicato Iron)가 사용될 수 있다.

상기 코어부 형성단계에 사용되는 블랙안료의 함량은 토너의 제조에 사용되는 고형분의 총 중량 100중량부를 기준으로하여 4.5~5.5중량부일 수 있다.

상기 쉘부 형성단계에 첨가되는 시안안료의 함량은 상기 코어부 형성단계에 사용되는 블랙안료의 함량 100중량부를 기준으로 하여 5~25중량부일 수 있다.

상기 1차 승온은 상기 코어부 형성단계에 투입된 결착수지의 유리전이온도(Tg) 보다 4~20℃ 낮은 온도까지 진행될 수 있다. 상기 1차 승온시의 온도가 상기 범위(Tg minus(-) 4~20℃)이내이면, 입자별로 고른 응집이 일어난다.

상기 응집은 토너의 입경이 6.0~7.0㎛가 될 때까지 진행될 수 있다.

상기 2차 승온은 상기 쉘부에 첨가된 결착수지의 유리전이온도(Tg) 보다 10~40℃ 높은 온도까지 진행될 수 있다. 상기 2차 승온시의 온도가 상기 범위(Tg + 10~40℃)이내이면, 착색제 및 왁스 성분들이 서로 뭉쳐 덩어리를 형성한 후 상기 덩어리가 토너 표면(즉, 쉘부의 표면)으로 돌출되는 현상을 방지할 수 있다.

상기 합일은 토너의 입경이 6.5~8.0㎛가 될 때까지 진행될 수 있으며, 이에 의하여 입경 및 형상이 거의 균일한 토너 입자를 얻을 수 있다.

상기 각 단계에 사용되는 결착수지는 서로 동일하거나 상이할 수 있다. 예를들어, 토너의 내구성을 향상시키기 위하여, 상기 코어부 형성단계에 투입된 결착수지의 유리전이온도는 상기 쉘부 형성단계에 첨가된 결착수지의 유리전이온도 보다 낮을 수 있다.

상기 토너의 제조방법에 첨가되는 결착수지는 상기 코어부 형성단계 및 상기 쉘부 형성단계에 각각 70.0~74.0중량부:26.0~30.0중량부의 비율로 첨가될 수 있다. 상기 각 단계에서 사용되는 결착수지의 함량비가 상기 범위이내이면, 제조된 토너에서 착색제 및 왁스가 쉘부에까지 분포하는 것을 방지할 수 있다.

상기 토너의 제조방법은 상기 합일 공정에서 얻은 토너 입자를 물로 세척하고 건조시키는 단계를 추가로 포함한다. 이 단계에서는 토너 입자를 포함하는 반응기 내용물을 실온까지 냉각한 후, 여과하고, 상기 여과액을 제거한 다음, 토너 입자를 물로 세척한다. 상기 세척에는 전도도가 5uS/cm 이하인 순수한 물이 사용될 수 있으며, 상기 세척은 토너를 세척한 여과액의 전도도가 10uS/cm 이하가 될 때까지 진행될 수 있다. 순수한 물을 이용한 토너의 세척은 배치식으로 진행될 수도 있고 연속적으로 진행될 수도 있다. 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 수행될 수 있다.

상기 세척 단계 후 얻어진 토너를 유동층 건조기, 기류식 건조기, 플래시 젯 건조기 등을 이용하여 건조할 수 있다. 또한, 건조하여 얻어진 토너에 원하는 외첨제를 추가할 수 있다. 상기 외첨제는 토너의 유동성을 향상시키거나 대전특성을 조절하기 위한 것으로서, 이러한 외첨제로는 대입경 실리카(입경≥40nm), 소입경 실리카(7nm≤입경≤30nm), 이산화티탄(입경≥7nm), 폴리머 비즈 또는 이들 중 2 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.

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

실시예

제조예 1-1: 코어용 라텍스 분산액의 제조

교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피가 30 리터인 반응기를 오일조내에 설치하였다. 이와 같이 설치된 반응기 내에 증류수 및 계면활성제(Dowfax 2A1)를 각각 6,600중량부 및 32중량부씩 투입하여 반응기 온도를 75℃까지 증가시키고 100rpm의 교반속도로 교반시켰다. 이후, 모노머, 즉 스티렌 8,380중량부, 부틸 아크릴레이트 3,220중량부, 2-카르복시에틸 아크릴레이트 370중량부 및 1,10-데칸디올 디아크릴레이트 226중량부와, 증류수 5,076중량부, 계면활성제(Dowfax 2A1) 226중량부, 마크로모노머로서 폴리에틸렌글리콜 에틸에테르 메타크릴레이트 530중량부, 사슬이동제로서 1-도데칸티올 188중량부의 유화혼합물을 앵커 타입 임펠러로 450rpm으로 30분 동안 교반한 다음, 상기 반응기에 1시간 동안 천천히 투입하였다. 이후, 약 6시간 동안 반응을 진행시킨 다음 상온까지 급랭시켜 반응을 완료하였다. 결과로서, 코어용 라텍스 분산액을 얻었다.

반응 완료 후 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 상기 코어용 라텍스 분산액에 포함된 결착수지의 유리전이온도(Tg)를 측정한 결과, 상기 온도는 57℃이었다. 또한, 폴리스티렌(Polystyrene) 기준 시료를 사용하여 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 상기 결착수지의 중량평균분자량을 측정하였고, 그 결과 상기 중량평균분자량은 45,000이었다.

제조예 1-2: 쉘용 라텍스 분산액의 제조

스티렌 9,700중량부, 부틸 아크릴레이트 1,916중량부, 2-카르복시에틸 아크릴레이트 370중량부 및 1,10-데칸디올 디아크릴레이트 226중량부와, 증류수 5,075중량부, 계면활성제(Dowfax 2A1) 226중량부, 마크로모노머로서 폴리에틸렌글리콜 에틸에테르 메타크릴레이트 530중량부, 사슬이동제로서 1-도데칸티올 188중량부를 사용한 것을 제외하고는, 제조예 1-1과 동일한 방법으로 쉘용 라텍스 분산액을 제조하였다. 또한, 제조예 3-1과 동일한 방법으로 측정한, 상기 쉘용 라텍스 분산액 중의 결착수지의 유리전이온도(Tg) 및 중량평균분자량은 각각 65℃ 및 70,000이었다.

제조예 2-1: 블랙안료 분산액의 제조

블랙안료(Regal 330 R, Cabot사 제품) 3,000중량부　20L 반응기에 넣고, 정제수 11,500중량부과 히드록시프로필메틸 셀룰로오스 아세테이트 프탈레이트(AnyCoat-P, 삼성정밀화학주식회사 제품) 600중량부를 상기 반응기에 추가로 투입하여 50rpm의 속도로 교반하였다. 이어서, 상기 반응기 내용물을 볼밀 타입 반응기로 옮겨 예비분산을 수행하였다. 예비분산 결과, 부피평균입경(D50(v))이 3.4㎛(Beckman Coulter사의 쿨터 멀티사이저를 사용하여 측정된 것)인, 분산된 블랙안료 입자를 얻었다. 그 후, 반응기 내용물을 Ultimaizer system(Amstec Ltd., Model HJP25030)을 사용하여 1,500bar의 압력에서 고압 분산을 수행하였다. 고압 분산　결과, 부피평균입경(D50(v))이 150nm(Microtrac Inc의 Microtrac 252를 사용하여 측정된 것)인, 나노 사이즈로 분산된 블랙안료 입자를 포함하는 블랙안료 분산액을 얻었다.

제조예 2-2: 시안안료 분산액의 제조

블랙안료(Regal 330 R, Cabot사 제품) 대신에 시안 안료(ECB303, 대일정화주식회사 제품)를 사용한 것을 제외하고는, 상기 제조예 2-1과 동일한 방법으로 시안안료 분산액을 얻었다.

제조예 3: 왁스 분산액의 제조

교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 5 리터 반응기에 음이온성 계면활성제인 알킬디페닐옥사이드 디설포네이트(Dowfax 2A1) 65중량부 및 증류수 1,935중량부를 투입한 후, 상기 혼합액을 95℃에서 약 2시간 동안 천천히 교반하면서 왁스(일본 NOF社, WE-5) 1,000중량부를 상기 반응기에 투입하였다. 상기 혼합액을 호모게나이저(IKA社, T-45)를 사용하여 30분간 분산시켰다. 결과로서, 왁스 분산액을 얻었다.

분산 완료 후, Microtrac Inc의 Microtrac 252를 사용하여 분산된 왁스 입자의 입도를 측정한 결과 D50(v) 가 250nm이었다.

실시예 1~6 및 비교예 1~4: 토너 입자의 제조

70 리터 반응기에 상기 제조예 1-1에서 제조된 코어용 라텍스 분산액, 상기 제조예 2-1에서 제조된 블랙안료 분산액,　상기 제조예 2-2에서 제조된 시안안료 분산액, 및 상기 제조예 3에서 제조된 왁스 분산액을 하기 표 1에 기재된 양만큼 투입한 다음, 25℃에서 약 15분간 80rpm의 교반속도로 교반하여 혼합하였다. 여기에, 응집제로서 PSI(Poly Silicato Iron)와 질산 수용액(농도=1.88wt%)의 혼합 용액　(PSI/HNO₃=1/2(질량비))을 하기 표 1에 기재된 양만큼 첨가하고, 호모게나이저(IKA社, T-50)를 사용하여 25℃에서 10,000rpm의 교반속도로 30분간 반응기 내용물을 교반하여 균질화 공정을 진행시켰다. 이때, 상기 반응기 내용물의 pH는 1.6이었다. 이후, 반응기의 온도를 51℃로 승온시킨 다음, 150rpm으로 교반하여 토너 입자의 평균 입경이 6.9㎛(Beckman Coulter사의 쿨터 멀티사이저를 사용하여 측정된 것)가 될 때까지 응집을 계속한 후, 상기 제조예 1-2에서 제조된 쉘용 라텍스 분산액을 하기 표 1에 기재된 양만큼 약 10분에 걸쳐 투입하였다. 이후, 토너 입자의 평균 입경이 7.0㎛(Beckman Coulter사의 쿨터 멀티사이저를 사용하여 측정된 것)가 될 때까지 100rpm의 속도로 교반을 계속한 다음, 4wt% 수산화나트륨 수용액을 반응기에 투입하여 pH가 7이 될 때까지 100rpm의 속도로 교반시켰다. 이후, 상기 교반속도를 유지하면서 반응기의 온도를 96℃로 승온시켜 토너 입자가 합일되도록 하였다. 이후, FPIA-3000(sysmex사 제품, 일본 소재)을 이용하여 원형도를 측정하였을 때, 측정된 원형도가 0.975일 경우 반응기의 온도를 40℃로 냉각하고, 반응기 내용물의 pH를 9.0으로 조정하여 Nylon mesh (pore size: 16㎛)를 사용하여 토너 입자를 분리시킨 다음, 상기 분리된 토너 입자를 증류수로 4회 세척한 후, 1.88wt%의 질산 수용액을 증류수와 혼합하여 제조한 pH가 1.5인 혼합액으로 재세척하고, 이후 증류수로 4회 재세척하여 계면활성제 등을 모두 제거하였다. 이후, 세척이 완료된 토너 입자를 기류식 건조 시스템(세이신, FJD-4B)을 사용하여 건조를 진행하여 건조된 토너 입자를 얻었다.

상기와 같은 방법으로 제조된 토너 입자에 소입경 실리카인 R8200(Aerosil사 제품) 1.0wt%, 대입경 실리카인 RY50(Aerosil사 제품) 0.3wt%, 폴리머 비즈인 MP1451(Soken사 제품) 0.3wt% 및 산화티탄인 T-805 (Aerosil사 제품) 0.5wt%를 외첨하여 외첨된 토너를 얻었다.

	코어용 라텍스 분산액(g)	쉘용 라텍스 분산액(g)	왁스 분산액(g)	블랙안료 분산액(g)	시안안료 분산액(g)	응집제 혼합용액(g)
실시예 1	9,578	3,717	1,262	1,712	352	4,242
실시예 2	9,246	3,596	1,893	1,712	352	4,242
실시예 3	8,914	3,475	2,523	1,712	352	4,242
실시예 4	8,596	3,339	3,154	1,712	352	4,242
실시예 5	8,264	3,218	3,785	1,712	352	4,242
실시예 6	7,947	3,082	4,416	1,712	352	4,242
비교예 1	10,228	3,973	0	1,712	352	4,242
비교예 2	9,896	3,853	631	1,712	352	4,242
비교예 3	7,614	2,961	5,047	1,712	352	4,242
비교예 4	7,282	2,840	5,678	1,712	352	4,242

토너 입자의 원형도 측정

상기 실시예 1~6 및 비교예 1~4에서 토너 입자의 원형도(circularity)는 FPIA-3000(Sysmex사 제품, 일본 소재)을 이용하여 측정하였다. FPIA-3000을 이용한 원형도 측정에 있어서 시료의 전처리는 20ml Vial 병에 증류수 15ml 를 미리 채운 후 외첨후 토너 시료 5~10mg을 첨가함으로써 이루어졌다. 이후, 계면활성제(와코社, Contaminon-N)를 상기 Vial 병에 3~5방울 dropping한 후, sonicator에서 30분간 초음파 처리를 실시하여 토너 입자들을 분산시켰다. 이후, 전처리된 시료를 FPIA-3000의 시료 투입구에 7~10ml 첨가한 후 토너의 원형도를 측정하였으며, 3000개의 입자를 측정하였다. 측정된 3000개 입자들의 원형도 평균치를 기록하였다.

원형도는 하기 수학식 1에 의해 FPIA-3000에서 자동으로 구해진다.

[수학식 1]

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 0~1 값을 가질 수 있으며, 1에 가까울수록 구형을 의미하게 된다.

평가예

상기 실시예 1~6 및 비교예 1~4에서 제조된 토너에 대하여 입도분포, 유동성, 마찰 대전량, 유리전이온도(Tg), ΔT_area, 정착성 및 광택도를 아래와 같이 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다. 또한, 실시예 1, 2, 4 및 비교예 1에서 제조된 토너의 시차 주사 열량계(DSC) 서모그램을 도 1에 나타내었다. 　

입도분포 평가

외첨후 토너 입자의 입도분포(GSDp 및 GSDv)는 벡크만사(Beckman Coulter Inc.)의 멀티사이저(Multisizer™ 3 Coulter Counter^®를 사용하여 평균입경을 측정한 다음, 하기 수학식 2 및 3에 의해 계산된다. 상기 멀티사이저에서 애퍼처(aperture)는 100㎛을 이용하고, 전해액인 ISOTON-II(Beckman Coulter사) 50~100ml에 계면활성제(와코社, Contaminon-N)를 적정량 첨가하고, 여기에 측정 시료 10~15mg을 첨가한 후 초음파 분산기에 5분간 분산 처리함으로써 시료를 제조하였다. 상기 분산처리된 측정 시료 중 30,000개의 입자에 대하여 입도분포를 측정하였다.

[수학식 2]

GSDp =

(p: 입자수)

상기 수학식 2에서, GSDp는 입자수 기준의 입도분포로서 이 값이 작을수록 입도분포가 좁은 것을 의미하고, D16p 및 D84p는 각각 토너 입자의 입경을 측정하여 작은 입자부터 입자수를 누적할 경우 총 입자수의 16% 및 84%에 해당하는 입경을 의미한다.

[수학식 3]

GSDv =

(v: 부피)

상기 수학식 3에서, GSDv는 부피 기준의 입도분포로서 이 값이 작을수록 입도분포가 좁은 것을 의미하고, D16v 및 D84v는 각각 토너 입자의 입경을 측정하여 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총 부피의 16% 및 84%에 해당하는 입경을 의미한다.

유동성 평가

외첨후 토너의 유동성 측정은 powder tester(Hosokawa micron 사 제품)를 사용하여 측정하였다. 유동성 측정시 시브는 세가지를 사용하였는데, 각 시브의 눈의 크기(즉, 메쉬 크기)는 53㎛, 45㎛ 및 38㎛이었다. 상기 세가지 시브를 하부로부터 상부 방향으로 38㎛ 시브, 45㎛ 시브 및 53㎛ 시브의 순으로 적층하였다. 최초 측정시 토너 2g을 계량하여 53㎛ 시브 위에 놓고 40초 동안 다이얼 1의 진동을 주었다. 40초 동안의 진동이 완료되면 세 개의 시브의 무게를 각각 측정하여 각 시브 위에 잔류하는 토너의 양을 측정하였다. 측정 후 하기 수학식 4에 의하여 응집도(cohesiveness)를 계산하였다. 상기 응집도가 작을수록 유동성이 좋은 것을 의미한다.

[수학식 4]

응집도(%)={(상부 시브(53㎛ 메쉬)상에 남아 있는 분말의 중량)/2} × 100 × (1/5) + {(중간 시브(45㎛ 메쉬)상에 남아 있는 분말의 중량)/2} × 100 × (3/5) + {(하부 시브(38㎛ 메쉬)상에 남아 있는 분말의 중량)/2} × 100 × 1/5)

마찰 대전량 평가

외첨후 토너의 마찰 대전량은 q/m meter (Epping社, 독일)를 사용하여 측정하였다. 상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 외첨후 토너 입자 0.7g, 및 캐리어(100㎛, 일본화상학회) 9.3g를 100mL 광구병에 투입한 다음 NN조건(20℃, RH 40%)에서 15시간 동안 방치하였다. 이어서, Turbula mixer(WAB社, 스위스)를 사용하여 96rpm으로 5분간 혼합하였다. 혼합이 끝나면 시료 0.1g을 q/m meter의 측정 cell에 넣고 80ml/min 및 1,000 voltage의 조건하에서 스캔하여 대전량을 측정하였다.

유리전이온도( Tg ) 및 Δ T _area 평가

Jade DSC (Perkin elmer 社 제품)를 이용하여 토너의 DSC 서모그램을 얻었다. 구체적으로, 토너 9mg을 알루미늄 팬에 넣고 sampler로 압착하여 분석에 사용할 시료를 제조하였다. 각 시료를 0℃에서 200℃까지 10℃/min의 속도로 승온시키면서 1차로 DSC 분석하고, 퀀칭한 후 1차 DSC 분석시와 동일한 온도로 2차 DSC 분석을 실시하였다. 분석 완료후 얻어진 DSC 서모그램으로부터 유리전이온도(Tg)를 얻었으며, 도 1에 도시된 것과 같은 용융 피크(흡열 피크)의 면적으로부터 DSC 소프트웨어(Pyris version 9.01)에 의해 계산된 에너지를, 상기 DSC 분석에 사용된 토너의 중량(즉, 9mg)으로 나누어 ΔT_area를 구하였다.

정착성 평가

- 장비: 벨트형 정착기

- 테스트용 미정착 화상: 100% pattern

- 테스트 온도: 160℃

- 속도: 160 mm/sec

- Dwell time: 0.08sec

상기 조건하에서 상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 토너 입자를 사용하여 삼성 CLP-510 프린터에서 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. 각 정착화상의 OD(Optical Density)를 측정한 뒤, 정착 화상 부위에 3M 사의 810 테이프를 붙이고 500g의 방추로 5회 왕복 이동한 뒤 테이프를 제거한 후 다시 OD를 측정하였다. 정착성은 하기 수학식 5에 의해 계산되었다.

[수학식 5]

정착성(%) = [(테이프 제거 후의 OD) / (테이프 제거 전의 OD)] * 100

광택도 평가

- 장비: 벨트형 정착기

- 테스트용 미정착 화상: 100% pattern

- 테스트 온도: 160℃

- 속도: 160 mm/sec

- Dwell time: 0.08sec

상기 조건하에서 상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 토너 입자를 사용하여 정착화상을 형성한 후 광택도 측정기(GretagMacbeth사, Glossmeter)를 이용하여 토너의 광택도를 측정하였다.

- 측정 각도: 60도(°)

	GSDp	GSDv	응집도(%)	마찰 대전량 (uC/g)	Tg(℃)	ΔTarea (J/g)	정착성 (%)	광택도
실시예 1	1.270	1.231	6.5	45.7	59.2	11.4	95.5	9.5
실시예 2	1.269	1.233	6.9	44.3	58.8	17.1	96.0	9.7
실시예 3	1.271	1.235	7.0	45.0	58.9	22.9	95.9	9.8
실시예 4	1.270	1.231	6.8	46.2	59.0	28.6	96.3	10.6
실시예 5	1.273	1.232	7.2	47.2	58.3	34.4	97.5	11.0
실시예 6	1.272	1.235	7.0	46.8	58.2	40.1	99.0	11.5
비교예 1	1.263	1.230	6.5	46.3	60.5	0.1	77.8	6.8
비교예 2	1.265	1.230	6.3	48.2	59.4	5.6	79.3	7.6
비교예 3	1.282	1.247	12.7	40.8	57.5	45.9	98.5	13.0
비교예 4	1.288	1.248	15.5	35.7	56.3	51.6	99.1	13.7

　상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~6에서 제조된 토너는 정착성 및 광택도가 둘 다 높은 것으로 나타났지만, 비교예 1~4에서 제조된 토너는 정착성 및 광택도 중 어느 하나가 낮은 것으로 나타났다. 한편, 비교예 3~4에서 제조된 토너는 실시예 1~6에서 제조된 토너에 비해 광택도가 지나치게 높고 유동성은 지나치게 낮은 것으로 나타났다.

본 발명은 도면 및 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 구현예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

Claims (7)

1. 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 토너로서, 시차 주사 열량계(DSC) 서모그램에 나타난 용융 피크(흡열 피크)의 면적으로부터 계산된 에너지를 DSC 분석에 사용된 토너의 중량으로 나눈 값(ΔT_area)이 하기 식을 만족하는 토너:
   11.0≤ΔT_area≤41.0[J/g]
2. 제1항에 있어서,
   상기 ΔT_area는 하기 식을 만족하는 토너:
   15.0≤ΔT_area≤30.0[J/g]
3. 제1항에 있어서,
   상기 왁스의 함량은 상기 결착수지 100중량부에 대하여 6.0~21.0중량부인 토너.
4. 제1항에 있어서,
   결착수지, 착색제 및 왁스를 포함하는 코어부; 및
   결착수지를 포함하며 상기 코어부를 둘러싼 쉘부를 포함하는 토너.
5. 제4항에 있어서,
   상기 토너에 포함된 결착수지는 상기 코어부 및 상기 쉘부에 각각 70.0~74.0중량부:26.0~30.0중량부의 비율로 포함되는 토너.
6. 제4항에 있어서,
   상기 코어부 및 상기 쉘부에 포함된 각 결착수지는 서로 동일하거나 상이한 토너.
7. 제4항에 있어서,
   상기 코어부에 포함된 결착수지의 유리전이온도는 상기 쉘부에 포함된 결착수지의 유리전이온도 보다 낮은 토너.

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