KR20140102085A - 전자사진용 토너 - Google Patents

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KR20140102085A KR1020130015530A KR20130015530A KR20140102085A KR 20140102085 A KR20140102085 A KR 20140102085A KR 1020130015530 A KR1020130015530 A KR 1020130015530A KR 20130015530 A KR20130015530 A KR 20130015530A KR 20140102085 A KR20140102085 A KR 20140102085A
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Abstract

본 개시에서 밝혀지는 바에 따르면, 토너의 주요 성능들은, 토너 입자의 형상 및 토너 입자의 표면특성에 크게 영향을 받는다; 외첨제의 사용은 토너 입자의 표면특성을 제어하는 것을 더욱 복잡하게 하는 요인이 된다; 또한, 토너 입자 표면에서의 왁스 및 바인더 조성에 따라 토너의 오프셋-방지 성능이 변한다. 본 개시에서는, 토너 입자 표면에서의 바인더, 왁스 및 외첨제의 적절한 분포를 통해, 향상된 내구성, 정착성, 대전안전성, 클리닝성 등을 갖는 전자사진용 토너를 제공한다.

Description

전자사진용 토너{Toner for electrophotography}
본 개시는 전자사진 또는 정전하상 현상을 위한 토너에 관한 것이다.
전자사진공정(electrophotographic process) 또는 정전잠상기록공정(electrostatic image recording process)에 적합한 토너를 제조하는 방법 중, 분쇄법(pulverizing)은 토너 입자크기의 정밀 제어 및 토너 입도분포(geometric size distribution)의 정밀제어를 제공하기가 어렵다. 또한, 분쇄법에서는, 예를 들면, 대전성, 정착성, 유동성, 및 보관성과 같은 토너에 요구되는 주요 특성들을 개별적으로 설계하기가 매우 어렵다. 특히, 고품질의 현상 이미지를 얻기 위해서는, 토너는 작은 입자크기 및 좁은 입도분포를 가져야 하는데, 분쇄법은 그러한 토너를 제공하기가 매우 어렵다. 또한, 분쇄법에서는, 토너의 높은 광택성과 토너의 넓은 정착 영역을 양립시키기 위한 토너 입자 내부 구조 제어가 매우 어렵다.
이러한 분쇄법의 단점을 개선하기 위한 대안으로서 응집법이 제안되었다. 응집법에서는, 먼저 바인더 수지 라텍스 미립자, 안료 미립자, 왁스 미립자 등을 제조한 다음, 응집 공정을 통하여, 바인더 수지 라텍스 미립자, 안료 미립자 및 왁스 미립자를 함께 응집하여 토너 입자를 형성한다. 응집법에서는, 토너 입자의 형태 및 내부구조의 제어가 비교적 용이하다. 그러나, 응집법에 있어서도, 토너 입자의 입도분포와 연계하여 토너 입자의 형상의 균일성을 제어하는 것은 여전히 어렵다. 즉, 평균입자크기 이상의 입자크기 범위에서는 토너 입자의 형상을 제어하는 것이 용이하지만, 평균입자크기 이하의 입자크기 범위에서는 토너 입자가 원하는 형상보다 더 구형에 가깝게 된다. 구형의 토너 입자는, 전자 사진 프로세스에 있어서, 클리닝 블레이드의 클리닝 성능에 저하를 가져올 수 있다.
고속 인쇄, 고화질의 인쇄 이미지, 환경친화적 인쇄와 같은 최근의 요구에 대응하기 위해서는, 향상된 내구성, 향상된 정착성, 향상된 내환경성 등을 갖는 토너가 요구된다. 고속 인쇄로 인하여 토너에 가해지는 전단력의 횟수가 많아지기 때문에, 토너는 높은 내구성을 갖도록 설계되어야 한다. 동시에, 토너는 고광택 및 넓은 정착영역을 갖도록 설계됨으로써, 고화질의 인쇄 이미지를 얻을 수 있다. 토너의 이러한 특성들은, 토너 입자의 형상 및 토너 입자의 표면특성에 크게 영향을 받을 것으로 예상된다.
토너의 오프셋-방지 성능(anti-offset)은 토너가 넓은 정착영역을 갖도록 하는데 중요한 역할을 한다. 토너의 오프셋-방지 성능을 향상시키기 위한 일 방안으로서는, 정착 롤러에 실리콘 오일을 도포하는 방법이 있다. 그러나, 이 경우, 오일 탱크 및 그에 관련된 기타 장치가 필요하게 되고, 정착 롤러의 열화가 촉진되어, 빈번한 유지 보수가 필요하게 된다. 그리하여, 토너의 오프셋-방지 성능을 향상시키기 위한 다른 방안으로서, 토너에 왁스를 첨가하는 방법이 일반적으로 사용된다. 토너 표면의 왁스 및 바인더 조성에 따라 오프셋 방지(anti-offset) 성능이 변할 것으로 예상된다.
토너의 대전안정성, 전사효율 및 클리닝성을 향상시키기 위한 일 방안으로서, 실리카 입자를 포함하는 외첨제를 토너 입자의 표면에 부가하는 방법이 사용되고 있다. 외첨제는 토너 입자에 유동성을 부여하여 토너의 공급성을 향상시키다. 또한, 외첨제는 토너 입자 표면에 대전안정성을 부여할 수 있다. 또한, 외첨제는 토너의 클리닝성을 향상시킬 수 있다. 즉, 외첨제는 토너 입자의 정전 잠상 담지체의 표면에 대한 부착력을 감소시켜, 잔류 토너가 쉽게 제거될 수 있도록 할 수 있다. 그러나, 외첨제의 사용은 토너 입자의 표면특성을 제어하는 것을 더욱 복잡하게 하는 요인이 되고 있다.
본 개시에서 밝혀지는 바에 따르면, 토너의 주요 성능들은, 토너 입자의 형상 및 토너 입자의 표면특성에 크게 영향을 받는다; 외첨제의 사용은 토너 입자의 표면특성을 제어하는 것을 더욱 복잡하게 하는 요인이 된다; 또한, 토너 입자 표면에서의 왁스 및 바인더 조성에 따라 토너의 오프셋-방지 성능이 변한다. 본 개시에서는, 토너 입자 표면에서의 바인더, 왁스 및 외첨제의 적절한 분포를 통해, 향상된 내구성, 정착성, 대전안전성, 클리닝성 등을 갖는 전자사진용 토너를 제공한다.
본 개시의 일 측면에 따라 정전하상 현상용 토너가 제공된다. 본 개시의 정전하상 토너의 일 구현예는,
코어용 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함하는 코어입자; 상기 코어입자을 둘러싸며 쉘용 바인더 수지를 포함하는 쉘층; 및, 상기 쉘층의 표면에 부착되어 있으며 실리카 입자 및 이산화티탄 입자를 포함하는 외첨제를 포함하는 정전하상 현상용 토너로서,
상기 코어입자 및 상기 쉘층은 철을 더 함유하고,
상기 토너는 하기의 조건 1 및 조건 2를 모두 만족한다:
<조건 1> 0.70 ≤ P2848/P1493 ≤ 1.05,
여기서, 상기 P2848 및 상기 P1493 은, 각각, 상기 토너의 확산 반사 FT-IR 스펙트럼에서의 2848 cm-1 및 1493 cm-1 위치에서의 피크 강도이고,
<조건 2> 0.60 ≤ TSI[ Fe ]/TSI[ C3H7 ] ≤ 1.10,
여기서, 상기 TSI[ Fe ] 및 상기 TSI[ C3H7 ]은, 각각, 상기 토너의 TOF-SIMS 스펙트럼에서의 Fe 및 C3H7 해당 피크의 강도이다.
본 개시의 정전하상 토너의 다른 구현예는, 상기 조건 1 및 2 뿐만 아니라, 하기 조건 3을 만족한다:
<조건 3> 0.1 ≤ TSI[ Si ]/TSI[ Ti ] ≤6.0,
여기서, 상기 TSI[ Si ] 및 상기 TSI[ Ti ] 는, 각각, 상기 토너의 TOF-SIMS 스펙트럼에서의 Si 및 Ti 해당 피크의 강도이다.
코어-쉘 구조를 갖는 토너 입자의 표면 부분에 이형제 분포량이 많게 되면, 토너의 유동성, 대전성 및 내구성이 저하될 수 있다. 반면에, 이형제가 코어-쉘 구조를 갖는 토너 입자의 표면 부분에 분포되지 않고 토너 입자의 내부에만 분포하면, 이형제는 이형제로서의 기능을 발휘할 수 없으며, 그에 따라, 토너의 고온 오프셋 방지 성능, 광택성 등이 저하될 수 있다. 따라서, 토너의 내구성 및 정착성을 향상시키기 위해서는 토너 입자의 표면 부분에 바인더 수지와 이형제가 적절한 조성으로 분포되어야 한다.
외첨제로서의 실리카 분말은 토너의 유동성과 대전능력을 강화한다. 그러나, 토너 입자의 표면 부분에 실리카 입자가 많으면, 인쇄시 토너 입자에 가해지는 전단력에 의하여, 실리카 입자가 토너 입자로부터 이탈되거나 또는 토너 입자 내부로 매몰될 수 있으며, 그에 따라, 토너의 내구성이 저하되고, 화상오염이 초래될 수 있다. 외첨제로서 실리카 분말만 사용하게 되면 전하축적(charge up)이 발생할 수 있다. 토너에 전하축적 현상이 발생하면, 현상롤러 상에 부착되는 토너의 양이 많아져, 현상롤러 상에 형성되는 토너 층이 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 외첨제로서의 이산화티탄 분말은 이러한 전하축적 현상을 방지하는 역할을 한다. 또한, 이산화티탄 분말은, 고온고습 또는 저온저습과 같은 환경에서의 토너 대전량의 편차를 줄이는 역할을 할 수 있다. 따라서, 토너 입자의 표면 부분에는, 실리카 분말과 이산화티탄 분말이 적절한 조성으로 분포되어야 한다.
조건 1은 "0.7 ≤ P2848/P1493 ≤ 1.10"이다. 여기서, P2848 및 P1493 은, 각각, 상기 토너의 확산 반사 FT-IR 스펙트럼에서의 2848 cm-1 및 1493 cm-1 위치에서의 피크 강도이다. 토너의 확산 반사 FT-IR 스펙트럼에서 P2848은 이형제에서만 검출될 수 있고 P1493은 바인더에서만 검출될 수 있다. 그에 따라, P2848는 토너 입자의 표면 부분에서의 이형제의 함량을 대표하고, P1493는 토너 입자의 표면 부분에서의 바인더 수지의 함량을 대표한다. 그에 따라, P2848/P1493는 토너 입자의 표면 부분에서의 이형제 함량과 왁스 함량의 비율을 표시한다. 여기서 주목할 점은, P2848 및 P1493, 그에 따라 P2848/P1493는 토너 입자의 "표면 부분"의 조성을 표시한다는 것이다. 여기서 더욱 주목할 점은, 토너 입자의 총괄적인 조성과 토너 입자 표면 부분의 조성은 서로 다르다는 것이다.
P2848/P1493이 0.7 미만이면, 토너 표면의 이형제 함량이 부족하여 오프셋이 발생할 수 있고, 그에 따라, 정착 화상에 결함이 생길 수 있다. P2848/P1493이 1.05 초과인 경우에는, 토너 표면에 이형제가 과다하게 노출되어 토너의 내구성이 떨어지고 현상 롤러 필밍(filming) 현상이 발생할 수 있으며, 그에 따라, 화상 오염이 발생할 수 있다.
조건 2는 "0.60 ≤ TSI[ Fe ]/TSI[ C3H7 ] ≤ 1.10"이다. 여기서, TSI[ Fe ] 및 TSI[ C3H7 ]은, 각각, 상기 토너의 TOF-SIMS 스펙트럼에서의 Fe 및 C3H7 해당 피크의 강도이다. TSI[ Fe ]는 토너 입자의 표면 부분에서의 Fe 성분의 함량을 대표한다. TSI[ C3H7 ]은 토너 입자의 표면 부분에서의 바인더 수지의 함량을 대표한다. 그에 따라, TSI[ Fe ]/TSI[ C3H7 ]는 토너 입자의 표면 부분에서의 Fe 성분의 함량과 바인더 수지의 함량의 비율을 표시한다. 여기서 주목할 점은, TSI[ Fe ] 및 TSI[ C3H7 ], 그에 따라 TSI[Fe]/TSI[C3H7]는 토너 입자의 "표면 부분"의 조성을 표시한다는 것이다.
TSI[ Fe ]/TSI[ C3H7 ]가 0.60 미만인 경우, 토너의 내구성이 악화되어 화상 오염이 발생할 수 있다. TSI[ Fe ]/TSI[ C3H7 ]가 1.10 초과인 경우, 토너의 용융 점도가 상승하여 MFT(minimum fusing temperature)가 상승할 수 있고, 또한, 토너의 대전 성능을 안정적으로 제어하기가 어려워질 수 있다.
조건 1 및 2를 모두 만족함으로써, 본 개시의 토너의 구현예들은, 유동성, 수명 내구성, 현상롤러필밍, MFT, HOT, 화상오염, 전사성 등의 성능항목들 모두에서 향상된 성능을 발휘할 수 있다.
조건 3은 "0.1 ≤ TSI[ Si ]/TSI[ Ti ] ≤6.0"이다. 여기서, TSI[ Si ] 및 TSI[ Ti ] 는, 각각, 상기 토너의 TOF-SIMS 스펙트럼에서의 Si 및 Ti 해당 피크의 강도이다. TSI[Si]는 토너 입자의 표면 부분에서의 실리카 분말의 함량을 대표한다. TSI[ Ti ]는 토너 입자의 표면 부분에서의 이산화티탄 분말의 함량을 대표한다. 그에 따라, TSI[Si]/TSI[Ti]은 토너 입자의 표면 부분에서의 실리카 분말의 함량과 이산화티탄 분말의 함량의 비율을 표시한다. 여기서 주목할 점은, TSI[ Si ] 및 TSI[ Ti ], 그에 따라 TSI[Si]/TSI[Ti]는 토너 입자의 "표면 부분"의 조성을 표시한다는 것이다.
TSI[ Si ]/TSI[ Ti ]가 0.1 미만인 경우, 토너의 대전 성능이 저하될 수 있고, 또한, 감광체 배경 오염 현상이 발생할 수 있다. TSI[ Si ]/TSI[ Ti ]가 6.0 초과인 경우, 토너의 대전 균일성이 저하될 수 있고, 또한, 토너와 감광체 사이의 부착력이 상승하여 토너의 전사 성능이 저하될 수 있다.
조건 1 내지 3을 모두 만족함으로써, 본 개시의 토너의 구현예들은, 유동성, 수명 내구성, 현상롤러필밍, MFT, HOT, 화상오염, 전사성 등의 성능항목들 모두에서 더욱 향상된 성능을 발휘할 수 있다.
상기 코어입자는 코어용 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함한다.
코어용 바인더 수지는, 비제한적인 예를 들면, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 비닐 수지, 폴리 에테르 폴리올 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리부타디엔 수지, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
비제한적인 예를 들면, 스티렌 수지는, 폴리스티렌; 예를 들면, 폴리-p-클로로스티렌 또는 폴리비닐톨루엔과 같은, 스티렌 치환체의 단독 중합체; 예를 들면, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐나프탈린 공중합체, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-α-클로로메타크릴산 메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐메틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐에틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐메틸케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체 또는 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체와 같은, 스티렌계 공중합체; 또는, 이들의 혼합물일 수 있다.
비제한적인 예를 들면, 아크릴 수지는, 아크릴산 중합체, 메타크릴산 중합체, 메타크릴산 메틸에스테르 중합체, α-클로로메타크릴산 메틸에스테르 중합체 또는 이들읜 혼합물일 수 있다.
비제한적인 예를 들면, 비닐 수지는, 염화비닐 중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 아크릴로니트릴 중합체, 아세트산비닐 중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
코어용 바인더 수지의 수평균분자량은, 비제한적인 예를 들면, 약 700 내지 약 1,000,000의 범위, 또는 약 10,000 내지 약 200,000의 범위일 수 있다.
착색제는, 비제한적인 예를 들면, 블랙 착색제, 옐로우 착색제, 마젠타 착색제, 시안 착색제, 또는 이들의 조합일 수 있다.
블랙 착색제는, 비제한적인 예를 들면, 카본블랙, 아닐린블랙, 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
옐로우 착색제는, 비제한적인 예를 들면, 축합 질소 화합물, 이소인돌리논 화합물, 아트라킨화합물, 아조 금속 착제, 알릴 이미드 화합물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 더욱 구체적인 비제한적인 예를 들면, 옐로우 착색제는, "C.I. 피그먼트 옐로우" 12, 13, 14, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 109, 110, 111, 128, 129, 147, 168 또는 180 일 수 있다.
마젠타 착색제는, 비제한적인 예를 들면, 축합 질소 화합물, 안트라킨 화합물, 퀴나크리돈 화합물, 염기 염료 레이트 화합물, 나프톨 화합물, 벤조 이미다졸 화합물, 티오인디고 화합물, 페릴렌 화합물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 더욱 구체적인 비제한적인 예를 들면, 마젠타 착색제는, "C.I. 피그먼트 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 일 수 있다.
시안 착색제는, 비제한적인 예를 들면, 동 프탈로시아닌 화합물 및 그 유도체, 안트라킨 화합물, 염기 염료 레이트 화합물, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 더욱 구체적인 비제한적인 예를 들면, 시안 착색제는, "C.I. 피그먼트 블루" 1, 7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62, 또는 66 일 수 있다.
코어입자 중의 착색제의 함량은, 비제한적인 예를 들면, 결착수지 100 중량를 기준으로 하여, 약 0.1 중량부 내지 약 20 중량부의 범위, 또는 약 2 중량부 내지 약 10 중량부의 범위일 수 있다.
이형제는, 비제한적인 예를 들면, 폴리에틸렌계 왁스, 폴리프로필렌계 왁스, 실리콘계 왁스, 파라핀계 왁스, 에스테르계 왁스, 카르바우나계 왁스, 메탈로센계 왁스, 또는 이들읜 혼합물일 수 있다.
이형제는, 비제한적인 예를 들면, 약 50 ℃ 내지 약 150 ℃의 범위의 융점을 가질 수 있다.
코어입자 중의 이형제의 함량은, 비제한적인 예를 들면, 결착수지 100 중량부를 기준으로 하여, 약 1 중량부 내지 약 20 중량부의 범위, 또는 약 1 중량부 내지 약 10 중량부의 범위일 수 있다.
쉘층은 코어입자을 둘러싼다. 쉘층은 쉘용 바인더 수지를 포함한다. 쉘용 바인더 수지는, 비제한적인 예를 들면, 스티렌 수지, 아크릴 수지, 비닐 수지, 폴리 에테르 폴리올 수지, 페놀 수지, 실리콘 수지, 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리우레탄 수지, 폴리부타디엔 수지, 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 비제한적인 예를 들면, 스티렌 수지는, 폴리스티렌; 예를 들면, 폴리-p-클로로스티렌 또는 폴리비닐톨루엔과 같은, 스티렌 치환체의 단독 중합체; 예를 들면, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐나프탈린 공중합체, 스티렌-아크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-메타크릴산 에스테르 공중합체, 스티렌-α-클로로메타크릴산 메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐메틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐에틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐메틸케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-이소프렌 공중합체 또는 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체와 같은, 스티렌계 공중합체; 또는, 이들의 혼합물일 수 있다. 비제한적인 예를 들면, 아크릴 수지는, 아크릴산 중합체, 메타크릴산 중합체, 메타크릴산 메틸에스테르 중합체, α-클로로메타크릴산 메틸에스테르 중합체 또는 이들읜 혼합물일 수 있다. 비제한적인 예를 들면, 비닐 수지는, 염화비닐 중합체, 에틸렌 중합체, 프로필렌 중합체, 아크릴로니트릴 중합체, 아세트산비닐 중합체 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 쉘용 바인더 수지의 수평균분자량은, 비제한적인 예를 들면, 약 700 내지 약 1,000,000의 범위, 또는 약 10,000 내지 약 200,000의 범위일 수 있다. 쉘용 바인더 수지와 코어용 바인더 수지는 서로 같거나 다를 수 있다.
외첨제는 실리카 입자 및 티탄함유 입자를 포함한다.
실리카 입자는, 예를 들면, 발연 실리카, 졸겔 실리카 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
실리카 입자의 1차입자크기가 너무 크면, 외첨된 토너 입자가 현상 블레이드(developing blade)를 통과하는 것이 상대적으로 어려워질 수 있다. 그에 따라, 토너의 선택현상(selection phenomenon)이 발생할 수 있다. 즉, 토너 카트리지의 사용시간이 경과함에 따라, 토너 카트리지에 잔류하는 토너 입자의 입자크기가 점점 증가하게 된다. 그 결과, 토너의 대전량이 낮아져서, 정전잠상을 현상시키는 토너 층의 두께가 증가하게 된다. 또한, 실리카 입자의 1차입자크기가 너무 크면, 예를 들어, 공급롤러(feed roller)와 같은 부재로부터 토너 입자에 가해지는 스트레스(stress)에 의해, 코어 입자로부터 실리카 입자가 이탈될 가능성이 상대적으로 증가할 수 있다. 이렇게 이탈된 실리카 입자는 대전부재(charging member) 또는 잠상 담지체(latent image carrier)를 오염시킬 수 있다. 반면에, 실리카 입자의 1차입자크기가 너무 작으면, 토너 입자에 가해지는 현상 블레이드의 전단력(shearing stress)으로 인하여, 실리카 입자가 코어 입자의 내부로 매몰될 가능성이 높아질 수 있다. 실리카 입자가 코어 입자의 내부로 매몰되면, 실리카 입자는 외첨제로서의 기능을 상실하게 되며, 그에 따라, 토너 입자와 감광체 표면과의 부착력이 원하지 않게도 증가하게 된다. 이는, 토너의 클리닝성 저하및 토너의 전사효율 저하로 이어지게 된다. 예를 들면, 실리카 입자의 부피평균 입자크기는 약 10 nm 내지 약 80 nm의 범위, 약 30 nm 내지 약 80 nm의 범위, 또는, 약 60 nm 내지 약 80 nm의 범위일 수 있다.
본 개시의 토너의 다른 구현예에 있어서, 실리카 입자들은 약 30 nm 내지 약 100 nm 범위의 부피평균 입자크기를 갖는 대입경 실리카 입자와 약 5 nm 내지 약 20 nm 범위의 부피평균 입자크기를 갖는 소입경 실리카 입자를 포함할 수 있다. 소입경 실리카 입자는, 대입경 실리카 입자에 비하여 더 넓은 표면적을 제공함으로써, 토너 입자의 대전안정성을 더욱 향상시키는 역할을 할 수 있다. 또한, 소입경 실리카 입자는 대입경 실리카 입자의 사이사이에 배치된 상태로 코어입자에 부착됨으로써, 토너 입자에 외부로부터의 전단력이 가해지더라도, 소입경 실리카 입자에는 그 전단력이 전달되지 않는다. 즉, 토너 입자에 가해지는 외부로부터의 전단력은 대입경 실리카 입자에 집중된다. 그에 따라, 소입경 실리카 입자는 코어입자 내부로 매몰되지 않으며, 대전안정성 향상 효과를 유지할 수 있다. 대입경 실리카 대비 소입경 실리카의 함량이 너무 낮으면, 토너의 내구성이 떨어지고 대전안정성 향상 효과가 미미할 수 있고, 너무 높으면, 대전부재(charging member) 또는 잠상 담지체(latent image carrier)의 클리닝(cleaning) 불량에 의한 오염 문제를 발생시킬 수 있다. 대입경 실리카 입자 대 소입경 실리카 입자의 중량비는, 예를 들면, 약 0.5 : 1.5 내지 약 1.5: 0.5일 수 있다.
본 개시의 토너의 또 다른 구현예에 있어서, 실리카 입자는 수평균 종횡비가 약 0.83 내지 약 0.97인 졸겔 실리카를 포함할 수 있다. 여기서 종횡비(aspect ratio)라 함은, 졸겔 실리카 입자의 최단직경 대 최장직경의 비율을 의미한다. 본 개시에 있어서, 졸겔 실리카 입자의 수평균 종횡비는, 먼저, 졸겔 실리카 입자로 외첨된 토너 입자들을 SEM(scanning electron microscopy)으로 분석하여 5 만배 확대 평면 이미지를 얻은 후, 상기 평면 이미지에 나타나 있는 졸겔 실리카 입자들 각각의 최단직경과 최장직경을 이미지분석기(image analyzer)로 측정하여 졸겔 실리카 입자들 각각의 종횡비를 얻은 다음, 졸겔 실리카 입자들의 종횡비들의 합을 졸겔 실리카 입자들의 개수로 나눈 값으로 정의된다. 이때, 수평균 종횡비 계산에 포함되는 졸겔 실리카 입자들의 개수는 50 개로 고정된다. 본 개시에서 밝혀진 바에 따르면, 약 0.83 내지 약 0.97의 범위에 있는 수평균 종횡비를 갖는 졸겔 실리카 입자를 외첨제로 사용하면, 토너의 클리닝성(cleaning ability)이 더욱 현저히 증가하는 것으로 나타났다. 토너의 클리닝성이 향상된다는 것은, 토너 입자와 감광체 표면과의 부착력이 적절하게 저감되는 것을 의미한다. 토너의 클리닝성이 향상되면, 전자사진 공정에 있어서, 전사 단계 후 감광체 상에 잔류하는 전사잔류토너(untransfered toner)가 클리닝 블레이드(cleaning blade)에 의하여 거의 완벽하게 제거될 수 있다. 그에 따라, 전사잔류토너에 의한 대전롤러의 오염이 억제될 수 있다. 또한, 전사잔류토너에 의한 감광체 표면의 필밍(filming) 현상이 억제될 수 있다. 또한 감광체 상의 잔류 외첨제의 경우 외첨제가 나노 사이즈이기 때문에 블레이드와 감광체 사이의 틈으로 통과하기 쉬운데 특히 구형일수록 회전이 용이하기 때문에 블레이드를 통과하기 쉬운 것으로 알려져 있다. 이렇게 블레이드를 통과한 외첨제는 대전롤러를 오염시킬 수 있다. 따라서 이러한 통과가 용이하지 않도록 하기 위해 실리카의 종횡비를 낮출 경우 외첨제의 클리닝성도 향상되게 된다.
예를 들면, 졸겔 실리카 입자는, 물이 존재하는 유기용매 상에서 알콕시실란(alkoxy silane)을 가수분해 축합시켜서 얻은 실리카 졸 현탁액으로부터 용매를 제거함으로써 얻을 수 있다.
티탄 함유 입자의 대표적인 예로서는 이산화티탄이 있으나, 여기에 제한되지는 않는다. 이산화티탄 입자로서는, 아나타제(anatase) 결정구조를 갖는 아나타제 이산화티탄 및 루타일(rutile) 결정구조를 갖는 루타일 이산화티탄을 사용할 수 있다. 토너의 외첨제로서 이산화티탄을 사용하는 이유는 토너 표면이 부대전성이 강한 실리카 만으로 외첨할 경우 차지업(charge up)이 발생하기 쉬우며 특히 접촉현상 시스템에서는 현상롤러상에 토너 부착량이 많아져 토너층이 높아지는 문제가 발생할 수 있다. 비접촉 현상 시스템에서는 산화티탄을 사용하지 않을 경우 대전량이 높아 현상성이 저하하는 문제로 인해 화상농도가 낮다. 따라서 실리카만으로 외첨이 되었을 때의 급격한 대전 변화를 안정화 시키기 위해 산화티탄을 첨가하여 고온고습 혹은 저온저습과 같은 환경에서의 대전 편차를 줄이고 차지업(charge up)을 개선하는 효과가 있다. 그러나 산화티탄을 과잉으로 사용할 경우 배경(background) 오염이 발생하는 문제가 있다. 그러므로 부대전성이 강한 실리카와 부대전성이 낮은 산화티탄의 적절한 비율은 대전량 뿐만 아니라 내구성과 기타 화상오염 등 전자사진 시스템에 영향을 미칠 수 있다.
실리카 입자 및 이산화티탄 입자는, 예를 들면, 실리콘 오일(silicone oils), 실란(silanes), 실록산(siloxanes) 또는 실라잔(silazanes)에 의하여 소수화처리될 수 있다. 실리카 입자 및 이산화티탄 입자 각각의 소수화도는 약 10 내지 약 90의 범위일 수 있다. 소수화도는 본 기술분야에서 공지된 메탄올 적정법에 의하여 측정된 값을 의미한다. 예를 들면, 소수화도는 다음과 같이 측정될 수 있다. 이온 교환수 100㎖을 넣은 내경 7㎝, 용량 2ℓ 이상의 유리 비이커에, 소수화도를 측정하는 실리카 입자 또는 이산화티탄 입자 0.2g을 첨가하고 마그네틱 스터러에 의해 교반한다. 메탄올을 넣은 뷰렛의 선단부를 액중에 넣고, 교반 하에서 메탄올 20㎖을 적하하고, 30초 후에 교반을 정지하고, 교반 정지 1분 후의 상태를 관찰한다. 이 조작을 반복해 행한다. 교반 정지 1분 후에 실리카 입자가 수면에 부유하지 않게 되었을 때의 메탄올의 총첨가량을 Y(㎖)로 했을 때, 하기 식에 의해 구해지는 값을 소수화도로서 산출한다. 비이커 내의 수온은 20℃±1℃로 조정하여 상기 측정을 행한다. 소수화도=[Y/(100+Y)〕×100].
본 개시의 토너에 있어서, 코어입자 및 상기 쉘층은 철-함유 응집제를 사용한 응집법에 의하여 제조된다. 그에 따라, 코어입자 및 쉘층은 철을 더 함유한다. 또는, 코어입자 및 쉘층은 철-함유 응집제의 형태로 철을 함유할 수 있다. 철-함유 응집제는, 대표적인 예를 들면, 폴리실리카철일 수 있다.
<실시예>
제조예 1 --- 저분자량 바인더 수지 라텍스의 제조
3L 비이커에, 중합성 단량체 혼합액(스티렌 825g, n-부틸 아크릴레이트 175g), 베타-카르복시에틸아크릴레이트 30g, 연쇄이동제 1-도데칸티올 17g 및 유화제 소디움 도데실 설페이트 2 wt% 수용액 418g을 넣고 교반하여 중합성 단량체 유화액을 제조하였다. 75℃로 가열된 3L 이중 자켓 반응기에 개시제인 암모늄 퍼설페이트(APS) 16g, 유화제로 소디움 도데실 설페이트 0.4 wt% 수용액 696g을 넣고 교반하면서, 위의 제조된 중합성 단량체 유화액을 2시간 동안 적가함으로써, 중합반응을 개시하였다. 중합반응은, 반응온도 75℃에서 8시간 동안 계속되었다. 그 결과 제조된 바인더 수지 라텍스 입자의 크기는 광산란법(light scattering)으로 "Mictotrac"을 사용하여 측정하였으며 180 내지 250nm 였다. 건조감량법으로 측정된 라텍스의 고형분 함량은 42 wt% 이었다. 테트라히드로푸란(THF) 가용분의 겔투과 크로마트그래피(GPC)법에 의한 분자량 측정에서, 중량 평균 분자량(Mw)이 25,000 g/mol 이었다. 시차주사열량계(DSC : Differential scanning calorimetry)(PerkinElmer)를 사용하여 10℃/min의 승온 속도로 2회 스캔(2nd scan)하여 측정된 유리전이 온도는 62℃이었다.
제조예 2 --- 고분자량 바인더 수지 라텍스의 제조
3L 비이커에, 중합성 단량체 혼합액(스티렌 685g, n-부틸 아크릴레이트 315g), 베타-카르복시에틸아크릴레이트 30g, 유화제 소디움 도데실 설페이트 2 wt% 수용액 418g을 넣고 교반하여 중합성 단량체 유화액을 제조하였다. 60℃로 가열된 3L 이중 자켓 반응기에, 개시제인 암모늄 퍼설페이트(APS) 5g과 유화제로 소디움 도데실 설페이트 0.4 wt% 수용액 696g을 넣고 교반하면서 위의 제조된 중합성 단량체 유화액을 3 시간 동안 적가하여, 중합반응을 개시하였다. 중합반응은, 반응온도 75℃에서 8시간 동안 진행되었다. 제조된 바인더 수지 라텍스 중 입자의 크기는 광산란법(Light scattering)으로 "Horiba 910"을 사용하여 측정하였으며 180 내지 250 nm였다. 건조감량법으로 측정된 라텍스의 고형분 함량은 42 wt% 이었다. 테트라히드로푸란(THF) 가용분의 겔투과 크로마트그래피(GPC)법에 의한 분자량 측정에서, 중량 평균 분자량(Mw)이 250,000 g/mol 이었다. DSC(PerkinElmer)를 사용하여 10℃/min의 승온 속도로 2회 스캔하여 측정된 유리전이 온도는 53℃이었다.
제조예 3 --- 마젠타 안료 분산액의 제조
음이온성 반응성 유화제인 소듐 도데실 술페이트 10g 및 마젠타 피그먼트 안료(PR122) 60g을 밀링배쓰(Milling bath)에 넣고 0.8 ~ 1 mm 직경의 유리비드(glass bead) 400g을 투입한 다음, 실온에서 밀링(Milling)하여 분산액을 제조하였다. 안료 분산액 중의 안료 입자의 크기는 광산란(Light scattering) 방식 (Horiba 910)으로 측정하였으며 180 ~ 200 nm 였다. 제조된 안료 분산액의 고형분 함량은 18.5 wt% 이었다.
제조예 4 --- 왁스 분산액의 제조
탈 이온수 300g, 음이온성 반응성 유화제인 소듐 도데실 술페이트 10g, 카루나바 왁스 1호 (일본유지) 90g 을 반응기에 넣고 균질화기(Homogenizer)를 이용하여 90 ℃ 14,000 rpm에서 20 분간 교반하여 분산액을 제조하였다. 왁스 분산액 중의 왁스 입자의 크기는 광산란(Light scattering) 방식 (Horiba 910)으로 측정하였으며 250~300 nm 였다. 제조된 왁스 분산액의 고형분 함량은 30 wt% 이었다.
실시예 1 --- 외첨된 응집 토너의 제조
7L 반응기에, 탈이온수 3000g, 코어용 바인더 수지 라텍스 혼합액(제조예 1의 저분자량 라텍스 91.5 wt%와 제조예 2의 고분자량 라텍스 8.5 wt%의 혼합물) 1137g, 제조예 3의 안료 분산액 195 g 및 제조예 4의 왁스 분산액 237 g을 넣어서 제1혼합액을 얻었다. 그 다음, 제1혼합액에 응집제 용액(364g의 0.3M 질산수용액과 폴리실리카철 182g의 혼합물)을 넣고 균질화기를 이용하여 11,000rpm에서 6분간 교반하여 1.5 내지 2.5 ㎛의 응집체가 함유된 제3혼합물을 얻었다. 제3혼합물을 7L용량 이중 자켓 반응기에 넣고 상온에서 분당 0.5℃로 55℃(라텍스의 Tg-5도)까지 승온하였다. 제3혼합물 중의 응집체(코어 입자)의 입자크기가 6.0㎛ 크기에 도달하였을 때, 쉘용 바인더 수지 라텍스 혼합액(제조예 1의 저분자량 라텍스 90 wt%와 제조예 2의 고분자량 라텍스 10 wt%의 혼합물) 442g을 추가로 서서히 20분 동안 첨가하여 제4혼합물을 얻었다. 그 다음, 제4혼합물 중의 응집체의 평균입자크기 D50(Volume)이 6.8㎛이 되면 NaOH 수용액(1mol)을 첨가하여, 제4혼합물의 pH를 7로 조절하였다. 10분간, 제4혼합물 중의 응집체의 평균입자크기 D50(Volume)의 값이 일정하게 유지되면, 제4혼합물의 온도를 96℃까지 상승시켰다. 96℃ 도달 후 pH를 6.0으로 맞춘 후, 5시간 동안, 제4혼합물중의 응집체의 합일 공정을 진행하였다. 그 결과, 6.5 ~ 7.0 ㎛의 포테이토 형상의 응집 토너 입자를 얻었다. 이어서, 제4혼합물을 냉각한 후 여과하여 응집 토너 입자를 분리하였다. 분리된 응집 토너 입자를 건조하였다. 그 결과, 코어-쉘 구조를 갖는 토너 모입자를 얻었다. 건조된 토너 모입자 100 중량부에 졸겔 실리카 분말 (주식회사 석경, SG50) 2.0 중량부, 이산화티탄 분말 (주식회사 석경, SGT50) 0.5 중량부, 티탄스트론튬 산화물 (SrTiO3, 평균입자크기 100 nm) 0.5 중량부를 믹서(제품명: KM-LS2K, 회사명: 대화테크, 국가명: 한국)로, 8,000 rpm에서 4 분 동안 교반함으로써, 외첨된 토너 입자를 얻었다. 외첨된 토너의 부피 평균 입경은 7.0 ㎛ 이었다. 외첨된 토너의 GSDp 및 GSDv값은 각각 1.282 및 1.217 이었다. 또한, 외첨된 토너의 평균 원형도는 0.971 이었다.
실시예 2 --- 외첨된 응집 토너의 제조
7L 반응기에, 탈이온수 3000g, 코어용 바인더 수지 라텍스 혼합액(제조예 1의 저분자량 라텍스 91.5 wt%와 제조예 2의 고분자량 라텍스 8.5 wt%의 혼합물) 1137g, 제조예 3의 안료 분산액 195g 및 제조예 4의 왁스 분산액 237g 을 넣어서 제1혼합액을 얻었다. 그 다음, 제1혼합액에 응집제 용액(364g의 0.3M 질산수용액과 폴리실리카철 182g의 혼합물)을 넣고 균질화기(Homogenizer)를 이용하여 11,000rpm에서 6분간 교반하여 1.5 내지 2.5 ㎛의 응집체가 함유된 제3혼합물을 얻었다. 제3혼합물을 7L용량 이중 자켓 반응기에 넣고 상온에서 분당 0.5℃로 55℃(라텍스의 Tg-5도)까지 승온하였다. 제3혼합물 중의 응집체(코어 입자)의 입자크기가 6.0㎛ 크기에 도달하였을 때, 쉘용 바인더 수지 라텍스 혼합액(제조예 1의 저분자량 라텍스 90 wt%와 제조예 2의 고분자량 라텍스 10 wt%의 혼합물) 442g을 추가로 서서히 20분 동안 첨가하여 제4혼합물을 얻었다. 그 다음, 제4혼합물 중의 응집체의 평균입자크기 D50(Volume)이 6.8㎛이 되면 NaOH 수용액(1mol)을 첨가하여, 제4혼합물의 pH를 6.8로 조절하였다. 10분간, 제4혼합물 중의 응집체의 평균입자크기 D50(Volume)의 값이 일정하게 유지되면, 제4혼합물의 온도를 96℃까지 상승시켰다. 96℃ 도달 후 pH를 5.5로 맞춘 후, 5시간 동안, 제4혼합물중의 응집체의 합일 공정을 진행하였다. 그 결과, 6.5 ~ 7.0 ㎛의 포테이토 형상의 응집 토너 입자를 얻었다. 이어서, 제4혼합물을 냉각한 후 여과하여 응집 토너 입자를 분리하였다. 분리된 응집 토너 입자를 건조하였다. 그 결과, 코어-쉘 구조를 갖는 토너 모입자를 얻었다. 건조된 토너 모입자 100 중량부에 졸겔 실리카 분말 (주식회사 석경, SG50) 2.0 중량부, 이산화티탄 분말 (주식회사 석경, SGT50) 0.5 중량부, 티탄스트론듐 산화물 (SrTiO3, 100nm) 0.5 중량부를 믹서(제품명: KM-LS2K, 회사명: 대화테크, 국가명: 한국)로, 8,000 rpm에서 4 분 동안 교반함으로써, 외첨된 토너 입자를 얻었다. 외첨된 토너의 부피 평균 입경은 7.0 ㎛ 이었다. 외첨된 토너의 GSDp 및 GSDv값은 각각 1.282 및 1.217 이었다. 또한, 외첨된 토너의 평균 원형도는 0.971 이었다.
실시예 3 --- 외첨된 응집 토너의 제조
제조예 4의 왁스 분산액을 118 g 사용한 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 외첨된 토너를 제조하였다.
비교예 1
쉘층 형성용 라텍스를 투입하지 않은 것을 제외하고는, 실시예 1과 동일한 방법으로 외첨된 토너를 제조하였다. 먼저, 7L 반응기에, 탈이온수 3000g, 코어용 바인더 수지 라텍스 혼합액(제조예 1의 저분자량 라텍스 91.5 wt%와 제조예 2의 고분자량 라텍스 8.5 wt%의 혼합물) 1137g, 제조예 3의 안료 분산액 195g 및 제조예 4의 왁스 분산액 237 g 을 넣어서 제1혼합액을 얻었다. 그 다음, 제1혼합액에 응집제 용액(364g의 0.3M 질산수용액과 폴리실리카철 182g의 혼합물)을 넣고 균질화기(Homogenizer)를 이용하여 11,000rpm에서 6분간 교반하여 1.5 내지 2.5 ㎛의 응집체가 함유된 제3혼합물을 얻었다. 제3혼합물을 7L용량 이중 자켓 반응기에 넣고 상온에서 분당 0.5℃로 55℃(라텍스의 Tg-5도)까지 승온하였다. 제3혼합물 중의 응집체(코어 입자)의 입자크기가 6.8㎛이 되면 NaOH 수용액(1mol)을 첨가하여, 제3혼합물의 pH를 7로 조절하였다. 10분간, 제3혼합물 중의 응집체의 평균입자크기 D50(Volume)의 값이 일정하게 유지되면, 제3혼합물의 온도를 96℃까지 상승시켰다. 96℃ 도달 후 pH를 6.0으로 맞춘 후, 5시간 동안, 제3혼합물중의 응집체의 합일 공정을 진행하였다. 그 결과, 6.5 ~ 7.0 ㎛의 포테이토 형상의 응집 토너 입자를 얻었다. 이어서, 제3혼합물을 냉각한 후 여과하여 응집 토너 입자를 분리하였다. 분리된 응집 토너 입자를 건조하였다. 그 결과, 코어-쉘 구조를 갖는 토너 모입자를 얻었다. 건조된 토너 모입자 100 중량부에 졸겔 실리카 분말 (주식회사 석경, SG50) 2.0 중량부, 이산화티탄 분말 (주식회사 석경, SGT50) 0.5 중량부, 티탄스트론튬 산화물 (SrTiO3, 100nm) 0.5 중량부를 믹서(제품명: KM-LS2K, 회사명: 대화테크, 국가명: 한국)로, 8,000 rpm에서 4 분 동안 교반함으로써, 외첨된 토너 입자를 얻었다.
비교예 2
제조예 4의 왁스 분산액을 투입하지 않은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 외첨된 토너를 제조하였다.
비교예 3
폴리실리카철 대신에 PAC(polyaluminium chloride)를 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 외첨된 토너를 제조하였다.
비교예 4
외첨 단계에서 이산화티탄의 투입량을 0.5 중량부 대신에 0.05 중량부로 한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 외첨된 토너를 제조하였다.
<토너 입자 표면 분석>
확산 반사 적외선 분광법( Diffuse reflectance IR Spectroscopy )
미국 "Thermo Scientific"사의 적외선 분광기(IR Spectroscopy) "Nicolet 380"과, 미국 "Pike Technology"사의 확산 반사 악세사리(diffuse reflectance accessory)를 사용하였다.
왁스 및 바인더 각각에 해당되는 2848 cm-1 및 1493 cm-1 파수(wave number)에서 검출된 피크 강도 P2848 및 P1493로부터 P2848/P1493의 비율을 계산하였다.
TOF /SIMS( Time - of - Flight Secondary Ion Mass Spectrometry )
독일 "ION TOF"사의 모델 "TOFSIMS 5"를 사용하였다(분석조건 : Primary Beam Bi1, Polarity = positive, area = 50 * 50 um2 , time = 60s, Current = 1Pa).
응집제, 외첨제 및 바인더 수지 각각에 대응되는 Fe, Si, Ti, C7H7 의 매스 스펙트럼(mass spectrum) 피크 강도 TSI[ Fe ], TSI[ Si ], TSI[ Ti ] 및 TSI[ C7H7 ]로부터, 비율 TSI[Fe]/TSI[C7H7] 및 비율 TSI[ Si ]/TSI[ Ti ] 를 계산하였다.
<토너 성능 평가>
실시예 1~3 및 비교예 1~4 의해 제조된 외첨된 토너의 특성을 평가하기 위하여 다음과 같은 방식으로 실험을 수행하였다. 상기 방법에 의해 제조된 토너의 유동성 평가을 위해서 응집성(cohesiveness)을 측정하였다. 화상평가는 토너를 비접촉식 현상기구로 구성된 시판되는 비자성 일성분 현상방식의 프린터(제조사: 삼성전자, 모델명: CLP-620, 탠덤방식, 20 ppm)를 이용하여 5,000 매까지 1% 커버리리(coverage)로 인쇄하여 하기의 방법으로 프린트 환경 조건에 따른 현상성, 전사성, 화상농도, 화상오염, 경시성(인쇄매수에 따른 현상롤러상의 토너 층 및 화상 농도 변화)을 측정하였고, 그 결과는 하기 표 1과 같다.
응집성 (토너 유동성)
장비: Hosokawa micron powder tester PT-S
시료량: 2g
진폭(Amplitude): 1mm 다이얼 3~3.5
시브(Sieve): 53, 45, 38 ㎛
진동 시간: 120±0.1초
상온, RH 55±5%에서 2시간 보관 후, 상기 조건으로 각 크기별 시브의 전후 변화량을 측정하여 다음과 같이 토너의 응집도를 계산한다.
1) [53 ㎛ 시브 상에 잔존하는 분말의 질량 / 2g ] ×100
2) [45 ㎛ 시브 상에 잔존하는 분말의 질량 / 2g ] ×100 ×(3/5)
3) [38 ㎛ 시브 상에 잔존하는 분말의 질량 / 2g ] ×100 ×(1/5)
응집도 (Carr's cohesion) = (1) + (2) + (3)
- 응집성 평가 기준
○ : 응집도 ≤ 15 : 양호한 유동성을 의미함.
△ : 15 ＜ 응집도 ≤ 20 : 조금 나쁜 유동성을 의미함.
× : 20 ＜ 응집도 : 아주 나쁜 유동성을 의미함.
수명 내구성 (경시변화)
5,000매를 프린트하여 각 1,000매당 현상롤러 상에 단위 면적당 토너 무게를 측정하여 인쇄매수가 증가함에 따라 초기에 비하여 변동정도를 평가하였다. 측정한 결과를 하기의 기준에 따라 분류하였다.
○: 5,000매에서의 현상롤러 단위면적당 토너의 무게가 초기 대비 20% 미만으로 증가.
△: 5,000매에서의 현상롤러 단위면적당 토너의 무게가 초기 대비 20% 이상 30% 미만으로 증가.
×: 5,000매에서의 현상롤러 단위면적당 토너의 무게가 초기 대비 30% 이상 증가.
현상 롤러 필밍 ( filming )
5,000매를 프린트하여 각 1,000매당 현상롤러 상에 토너 혹은 외첨제의 오염 정도를 평가하였다. 평가 결과를 하기의 기준에 따라 분류하였다.
○: 5,000매에서의 현상롤러 육안 평가 결과 현상롤러 상에 토너 혹은 외첨제의 필밍(filming)이 거의 없음(롤러가 오염되지 않은 상태)
△: 5,000매에서의 현상롤러 육안 평가 결과 현상롤러 상에 토너 혹은 외첨제의 필밍(filming)이 다소 심함(롤러의 일부가 오염된 상태)
×: 5,000매에서의 현상롤러 육안 평가 결과 현상롤러 상에 토너 혹은 외첨제의 필밍(filming)이 매우 심함(오염이 심해 롤러가 토너색을 띠는 상태)
토너의 정착성
프린터(제조사: 삼성전자, 모델명: CLP-620, 탠덤방식, 20 ppm)에서 50매 화상 출력 후 정착된 화상의 정착성을 다음과 같이 평가한다. 정착화상의 광학밀도(OD)를 측정한 후, 화상 부위에 3M 810 테이프를 붙이고 500g 추를 이용하여 5회 왕복 이동한 후 테이프를 제거한다. 테이프 제거 후의 OD를 측정한다.
정착성(%) = (OD_Tape Peeling 후/OD_Tape Peeling 전) x 100
3매의 평균값으로 한다.
MFT( Minimum Fixing Temperaure )
측정온도: 온도는 155~210℃로 가변하여 5도 간격으로 측정
사용종이: 종이는 Xerox 90g지 사용
측정속도: Speed는 default로 하여 측정 (24ppm)
MFT 결정: 정착율 90%가 되는 최저온도로 정의
HOT ( Hot Offset Temperature )
측정온도: 온도는 155~210℃로 가변하여 5도 간격으로 측정
사용종이: 종이는 Xerox 90g지사용
측정속도: Speed는 default로 하여 측정 (24ppm)
HOT 결정: Hot offset 발생한 최저온도로 정의.
화상 오염( charge up )
7,000매를 프린트하여 각 1,000매당 장기 화상 출력에 따라 화상에 과대전(charge up)에 의해 나타나는 오염의 정도를 기준으로 측정하였다.
○ : 화상 오염 거의 없음
△ : 화상 오염 많음
× : 화상 오염 아주 많음
여기서, 과대전(chrge up)에 의한 화상 오염은, 토너가 과대전되어 화상 옆부분에 오염이 되기 시작하는 현상으로서, ○는 화상오염이 발생하지 않는 경우이고, △는 일부 오염된 상태이며, ×는 오염이 심해 원하는 화상 부위 이외 옆부분에 토너가 현상되어 오염되는 경우를 의미한다.
현상성
감광체에서 중간 전사체로 토너가 이동하기 전에 감광체상에 일정한 면적의 화상이 현상되도록 한 다음 filter가 부착된 suction 장치를 이용하여 감광체(OPC) 면적당 토너의 무게를 측정한다. 이때 현상롤러 상의 단위 면적당 토너 무게를 동시에 측정하여 다음과 같은 방식으로 현상성을 평가하였다.
현상효율 = OPC 단위 면적당 토너의 무게 / 현상롤러상 단위 면적당 토너 무게
○ : 현상효율 80% 이상
△ : 현상효율 70% 이상
× : 현상효율 60% 이상
전사성
현상성 평가를 통해 감광체(OPC)상 단위 면적당 토너의 무게와 OPC에서 중간전사체로 토너를 전사시킨 후 중간전사체의 단위 면적당 토너의 무게비를 이용하여 1차 전사성을 평가하였다. 또한 중간전사체의 단위 면적당 토너의 무게비와 용지로 토너를 전사시킨 후 용지상의 단위면적당 토너 무게비를 이용하여 2차 전사성을 평가하였다. 이 때 전사성은 정착시키지 않은 미정착 화상을 이용하여 용지상의 단위면적당 토너의 무게를 측정하였다.
1차 전사효율 = 중간전사체 상의 단위 면적당 토너의 무게/ OPC 단위 면적당 토너의 무게
2차 전사효율 = 용지 상의 단위 면적당 토너의 무게/ 중간 전사체 단위 면적당 토너의 무게
전사효율= 1차 전사효율 * 2차 전사효율
○ : 전사효율 80% 이상
△ : 전사효율 70% 이상
× : 전사효율 60% 이상
<평가결과>
실시예 1~3 및 비교예 1~4의 외첨된 토너에 대한 표면 특성 분석 결과를 표 1에 요약하였다.
구분 P2848/P1493 TSI[ Fe ]/TSI[ C3H7 ] TSI[ Si ]/TSI[ Ti ]
실시예 1 1.10 0.88 4
실시예 2 0.70 0.60 6
실시예 3 0.85 1.10 5
비교예 1 1.30 0.80 5
비교예 2 0.60 1.35 7
비교예 3 0.80 0.30 7
비교예 4 0.95 0.70 80
실시예 1~3 및 비교예 1~4의 외첨된 토너에 대한 성능 측정 결과를 표 2에 요약하였다.
구분 유동성 수명
내구성		 현상롤러
필밍		 MFT(℃) HOT(℃) 화상오염
(Charge up)		 전사성
실시예 1 △ ○ ○ 160 210 ○ ○
실시예 2 ○ ○ ○ 165 210 △ ○
실시예 3 ○ ○ ○ 165 미발생 ○ ○
비교예 1 △ × × 155 200 ○ △
비교예 2 ○ ○ ○ 170 미발생 × ×
비교예 3 ○ ○ ○ 170 210 × ×
비교예 4 ○ ○ ○ 165 210 ○ ×

Claims (2)

  1. 코어용 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함하는 코어입자; 상기 코어입자을 둘러싸며 쉘용 바인더 수지를 포함하는 쉘층; 및, 상기 쉘층의 표면에 부착되어 있으며 실리카 입자 및 이산화티탄 입자를 포함하는 외첨제를 포함하는 정전하상 현상용 토너로서,
    상기 코어입자 및 상기 쉘층은 철을 더 함유하고,
    상기 토너는 하기의 조건 1 및 조건 2를 모두 만족하는,
    정전하상 현상용 토너:
    <조건 1> 0.7 ≤ P2848/P1493 ≤ 1.10,
    여기서, 상기 P2848 및 상기 P1493 은, 각각, 상기 토너의 확산 반사 FT-IR 스펙트럼에서의 2848 cm-1 및 1493 cm-1 위치에서의 피크 강도이고,
    <조건 2> 0.55 ≤ TSI[ Fe ]/TSI[ C3H7 ] ≤ 1.00,
    여기서, 상기 TSI[ Fe ] 및 상기 TSI[ C3H7 ]은, 각각, 상기 토너의 TOF-SIMS 스펙트럼에서의 Fe 및 C3H7 해당 피크의 강도이다.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 토너가 하기의 조건 3을 만족하는 것을 특징으로 하는 정전하상 현상용 토너:
    <조건 3> 0.1 ≤ TSI[ Si ]/TSI[ Ti ] ≤6.0,
    여기서, 상기 TSI[ Si ] 및 상기 TSI[ Ti ] 는, 각각, 상기 토너의 TOF-SIMS 스펙트럼에서의 Si 및 Ti 해당 피크의 강도이다.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015098889A1 (ja) * 2013-12-25 2015-07-02 三菱化学株式会社 静電荷像現像用トナー
CN105652615B (zh) * 2016-03-15 2019-07-19 湖北鼎龙控股股份有限公司 彩色碳粉的制备方法
US10908523B2 (en) * 2017-09-27 2021-02-02 Fuji Xerox Co., Ltd. Toner and toner set
CN107828279B (zh) * 2017-11-20 2021-03-09 贵州云侠科技有限公司 一种聚合型墨粉及其制备方法
KR20210067398A (ko) * 2019-11-29 2021-06-08 휴렛-팩커드 디벨롭먼트 컴퍼니, 엘.피. 정전하상 현상용 토너

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110076192A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 삼성전자주식회사 전자사진용 토너 및 그의 제조방법

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8722300B2 (en) * 2008-06-23 2014-05-13 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrophotographic toner and method of preparing the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20110076192A (ko) * 2009-12-29 2011-07-06 삼성전자주식회사 전자사진용 토너 및 그의 제조방법

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