KR20210008332A - 정전하상 현상용 토너 및 정전하상 현상용 토너의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

토너 입자와 외첨제를 포함하고, 토너 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함하며, 결정성 폴리에스테르 수지는 산 성분으로서 세바스산을 포함하고, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하며, 질량 평균 분자량이 3000 ~ 5000이고, 토너 입자 중에 5 ~ 10 질량% 포함되는, 정전하상 현상용 토너.

Description

정전하상 현상용 토너 및 정전하상 현상용 토너의 제조 방법

본 발명은 정전하상 현상용 토너 및 정전하상 현상용 토너의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 우수한 보존 안정성을 나타내고, 또 저온 정착이 가능한 정전하상 현상용 토너 및 정전하상 현상용 토너의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 전자사진 방식의 프린터, 복사기에서 에너지 절감의 관점에서 정착 온도의 저온화, 대기 시간의 단축화가 요구되고 있다. 이에 따라, 사용되는 토너는 우수한 저온 정착 성능이 요구되고 있다. 저온 정착 성능을 향상시키기 위한 수지를 저융점화 하면, 토너는 유리전이온도가 저하되고, 보존 안정성이 악화한다. 특허문헌 1에는 토너 제작시에 가열처리 하는 것에 의해 유리전이온도의 저하를 방지하는 방법이 제안되고 있다. 또한 특허문헌 2에는 토너의 분쇄 분급후에, 코어쉘 구조로 하는 것에 의해 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립시키는 방법이 제안되고 있다.

특허문헌 1: 특개 2010-139752호 공보 특허문헌 2: 특개 2015-157715호 공보

따라서 저온 정착성을 얻기 위해 샤프 멜트성을 갖는 결정성 수지의 사용이 검토되고 있다. 그러나 특히 혼련 후, 냉각 고화한 후, 분쇄 분급하는 공정을 거쳐서 얻은 토너는 비결정성 수지와 결정성 수지를 용융 혼련할 때, 비결정성 수지와 결정성 수지가 폴리에스테르인 경우 등에서는 유리전이온도가 대폭 저하되고, 보존 안정성이 악화되기 쉽다. 비결정성 수지와 결정성 수지의 분산성이 저하하면 토너는 대전량이 불균일해지기 쉽다. 또한 유리전이온도가 저하하면 토너는 보관시에 블록킹이 발생하기 쉽다. 또한, 특허문헌 1~2에 기재된 방법은 새로운 설비가 필요하며, 또 생산성이 저하되기 쉽고, 비용이 상승한다. 따라서 기존 설비를 이용할 수 있고, 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립시킨 토너가 요구되고 있다.

본 발명은 이러한 종래의 과제를 감안하여 이루어진 것으로, 기존 설비를 이용할 수 있고, 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립할 수 있는 정전하상 현상용 토너 및 정전하상 현상용 토너의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명자들은 상기 과제를 해결하기 위하여 예의 검토한 결과, 결정성 폴리에스테르 수지의 분자량 및 결정성 폴리에스테르 수지를 구성하는 디올, 디카르복시산 모노머 분자의 탄소쇄가 저온 정착성 및 보존 안정성에 영향을 주는 것을 밝혀내었다. 그리고 본 발명자들은 산 성분으로서 세바스산을 포함하고, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하는 소정 분자량의 결정성 폴리에스테르 수지를 토너 입자 중에 소정량 배합하는 것에 의해 상기의 과제를 해결할 수 있는 것을 밝혀내고 본 발명을 완성하였다.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 일 양태의 정전하상 현상용 토너는 토너 입자, 외첨제를 포함하고, 상기 토너 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 바인더 수지, 착색제, 이형제를 포함하며, 상기 결정성 폴리에스테르 수지는 산 성분으로서 세바스산을 포함하고, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하며, 질량 평균 분자량이 3000 ~ 5000이고, 상기 토너 입자 중에 5 ~ 10 질량% 포함되는 정전하상 현상용 토너이다.

상기 과제를 해결하는 본 발명의 일 양태의 정전하상 현상용 토너의 제조 방법은 상기 정전하상 현상용 토너의 제조 방법으로서, 혼련 후, 냉각 고화한 후, 분쇄, 분급하여 제조하는 공정을 포함하는 정전하상 현상용 토너의 제조 방법이다.

＜정전하상 현상용 토너＞

본 발명의 일 실시 형태의 정전하상 현상용 토너(이하, 토너라고 칭함)는 토너 입자와 외첨제를 포함한다. 토너 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함한다. 결정성 폴리에스테르 수지는 산 성분으로서 세바스산을 포함하고, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하며, 질량 평균 분자량이 3000 ~ 5000이고, 상기 토너 입자 중에 5 ~ 10 질량% 포함된다. 또한 토너는 전자 사진 방식의 화상 형성 방법에 이용되는, 캐리어와 함께 사용되는 이성분 토너여도 좋고, 캐리어를 사용하지 않는 일성분 토너여도 좋다. 이하 각각에 대해 설명한다.

(토너 입자)

토너 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함한다.

·바인더 수지

바인더 수지는 토너에 포함되는 착색제를 분산시키는 것과 동시에, 인쇄시의 정착 과정에서 정착 롤러의 열에 의해 기록 매체의 표면에서 용융한 후 고화하여 기록 매체의 표면에서 착색제를 정착시키기 위해 배합된다.

바인더 수지로서는 본 실시 형태의 결정성 폴리에스테르 수지와 본 실시 형태의 결정성 폴리에스테르 수지 이외의 바인더 수지를 병용하여 사용한다.

본 실시 형태의 결정성 폴리에스테르 수지는 토너의 저온 정착성 및 보존 안정성 모두를 개선하기 위해 배합된다. 본 실시 형태의 결정성 폴리에스테르 수지는 산 성분으로서 세바스산을 포함하고, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함한다.

알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하는 것에 의해, 얻어지는 토너는 저온 정착성 및 보존 안정성 모두를 개선할 수 있다.

결정성 폴리에스테르 수지의 질량 평균 분자량은 3000 이상인 것이 바람직하다. 또한 결정성 폴리에스테르 수지의 질량 평균 분자량은 5000 이하인 것이 바람직하다. 질량 평균 분자량이 3000 미만인 경우, 토너는 보존 안정성이 저하되기 쉽다. 한편, 질량 평균 분자량이 5000을 초과할 경우 토너는 저온 정착성이 저하되기 쉽다.

결정성 폴리에스테르 수지의 함유량은 토너 입자 중에서 5 질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한 결정성 폴리에스테르 수지의 함유량은 토너 입자 중에서 10 질량% 이하인 것이 바람직하다. 함유량이 5 질량% 미만인 경우, 토너는 저온 정착 성이 떨어진다. 한편, 함유량이 10 질량%를 초과하는 경우, 토너는 보존 안정성이 떨어진다.

결정성 폴리에스테르 수지의 융점은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 융점은 70℃ 이상인 것이 바람직하다. 또한 융점은 76℃ 이하인 것이 바람직하다. 융점이 상기 범위 내인 것에 의해 토너는 정착성이 양호해진다. 또한 본 실시 형태에서 융점은 시차 주사 열량계를 이용한 열 분석에서의 융해(融解) 온도를 측정하여 산출 할 수 있다. 바인더 수지는 특별히 한정되지 않는다.

결정성 폴리에스테르 수지의 제조 방법은 특별히 제한되지 않고, 산 성분과 알코올 성분을 반응시키는 일반적인 폴리에스테르 중합법으로 제조할 수 있으며, 예컨대, 직접 중축합, 에스테르 교환법 등을 들 수 있다.

결정성 폴리에스테르 수지의 제조는 중합온도 180℃ 이상 230℃ 이하의 범위에서 수행할 수 있으며, 필요에 따라, 반응계 내를 감압하고, 축합시에 발생하는 물이나 알코올을 제거하면서 반응시킨다. 모노머가 반응 온도하에서 용해 또는 상용하지 않는 경우, 고비점의 용제를 용해 보조제로서 부가하여 용해시켜도 좋다. 중축합 반응에서는 용해 보조 용제를 유거(留去)하면서 수행한다. 공중합 반응에서 상용성이 불량한 모노머가 존재하는 경우는 미리 상용성이 불량한 모노머 및 그 모노머와 중축합 예정인 산 또는 알코올을 축합시켜 두고 나서 주성분과 함께 중축합시키면 좋다.

결정성 폴리에스테르 수지의 제조시에 사용가능한 촉매로서는 나트륨, 리튬 등의 알칼리 금속 화합물; 마그네슘, 칼슘 등의 알칼리토류 금속 화합물; 아연, 망간, 안티몬, 티탄, 주석, 지르코늄, 게르마늄 등의 금속 화합물; 아인산 화합물, 인산 화합물 및 아민 화합물 등을 들 수 있고, 구체적으로는 이하의 화합물을 들 수 있다.

예컨대, 아세트산나트륨, 탄산나트륨, 아세트산리튬, 탄산리튬, 아세트산칼슘, 스테아린산칼슘, 아세트산마그네슘, 아세트산아연, 스테아린산아연, 나프텐산아연, 염화아연, 아세트산망간, 나프텐산망간, 티탄테트라에톡사이드, 티탄테트라프로폭사이드, 티탄테트라이소프로폭사이드, 티탄테트라부톡사이드, 삼산화안티몬, 트리페닐안티몬, 트리부틸안티몬, 포름산주석, 옥살산주석, 테트라페닐주석, 디부틸주석디클로라이드, 디부틸주석옥사이드, 디페닐주석옥사이드, 지르코늄테트라부톡사이드, 나프텐산지르코늄, 탄산지르코닐, 아세트산지르코닐, 스테아린산지르코닐, 옥틸산지르코닐, 산화게르마늄, 트리페닐포스파이트, 트리스(2,4-t-부틸페닐)포스파이트, 에틸트리페닐포스포늄브로마이드, 트리에틸아민, 트리페닐아민 등의 화합물을 들 수 있다.

본 실시 형태의 결정성 폴리에스테르 수지를 병용하여 사용할 수 있는 바인더 수지는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대, 바인더 수지는 폴리스티렌, 스티렌-아크릴산메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체 등의 스티렌계 공중합체, 상기 본 실시 형태의 결정성 폴리에스테르 수지 이외의 폴리에스테르 수지, 에폭시 수지 등의 수지 재료이다. 이러한 바인더 수지는 병용되어도 좋다. 이 중에서도 병용하는 바인더 수지로서는 착색되기 쉽고, 선명한 색채의 토너가 얻어지는 점에서 폴리에스테르인 것이 바람직하다.

본 실시 형태의 바인더 수지는 상기 수지 재료 중, 비결정성 수지를 포함하는 것이 바람직하다. 또한 비결정성 수지는 질량 평균 분자량이 4000 ~ 150000이고, 연화점이 95 ~ 125℃ 인 수지인 것이 바람직하다. 질량 평균 분자량은 4000 이상인 것이 바람직하고, 5000 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한 질량 평균 분자량은 150000 이하인 것이 바람직하고, 12000 이하인 것이 보다 바람직하다. 연화점은 90℃ 이상인 것이 바람직하고, 95℃ 이상인 것이 보다 바람직하다. 또한 연화점은 125℃ 이하인 것이 바람직하고, 120℃ 이하인 것이 보다 바람직하다. 질량 평균 분자량 및 연화점이 상기 범위 내인 것에 의해, 얻어지는 토너는 우수한 저온 정착성 및 보존 안정성을 나타낸다. 또한 본 실시 형태에서 질량 평균 분자량은 예컨대 겔투과크로마토그래피(GPC)로 측정하여 폴리스티렌 환산에 의해 구할 수 있다. GPC에 의해 폴리스티렌 환산에 의한 질량 평균 분자량을 측정 할 때, 장치로서는 예컨대 Water 2690 (옥타즈 사제), 컬럼으로 PLgel 5μL MIXED-D(Polymer Laboratories 사제) 등을 들 수 있다. 또한 연화점은 ASTM E28-92에 준거하여 측정할 수 있다.

상기 실시 형태의 결정성 폴리에스테르 수지 이외의 바인더 수지의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 바인더 수지의 함유량은 토너 중에서 75 질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한 바인더 수지의 함유량은 토너 중에서 85 질량% 이하인 것이 바람직하다. 바인더 수지의 함유량이 상기 범위 내인 것에 의해, 얻어지는 토너는 착색제를 적절히 분산시키기 쉽고, 또한 기록 매체 상에 정착시키기 쉽다.

·착색제

착색제는 토너에 착색력을 부여하기 위해 배합된다.

착색제는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 착색제는 카본 블랙 등의 흑색을 나타내는 자성분 등의 착색제, 구리 프탈로시아닌, 메틸렌블루, 빅토리아 블루 등의 시안색을 나타내는 착색제, 로다민 염료, 디메틸퀴나크리돈, 디클로로퀴나크리돈, 카민레드 등의 마젠타색을 나타내는 착색제, 벤지딘 옐로우, 크롬 옐로우, 나프톨 옐로우, 디스아조 옐로우 등의 옐로우색을 나타내는 착색제 등이다. 착색제는 병용해도 좋다.

착색제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 착색제의 함유량은 토너 중에서 바인더 수지 100 질량부에 대하여, 0.1 질량부 이상 30 질량부 이하로 사용되는 것이 바람직하다. 또한, 수지 중에 고농도의 안료를 미리 분산시킨 마스터 배치가 각종 시판되고 있기 때문에 그것을 구입하여 착색제로서 사용해도 좋다. 이 경우 토너에 포함되는 안료의 농도가 상기 범위 내가 되도록 마스터 배치에 포함되는 안료의 농도를 고려하여 그 사용량을 결정할 수 있다.

·이형제

이형제는 특별히 한정되는 것이 아니고 공지의 다양한 왁스를 사용할 수 있다. 예컨대, 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 등의 폴리올레핀 왁스, 마이크로 크리스탈린 왁스 등의 분지쇄상 탄화수소 왁스, 파라핀 왁스, 사졸 왁스 등의 장쇄 탄화수소계 왁스, 디스테아릴케톤 등의 디알킬케톤계 왁스, 카르나바 왁스, 몬탄 왁스, 베헨산 베헤네이트, 트리메틸올프로판트리베헤네이트, 펜타에리트리톨테트라베헤네이트, 펜타에리트리톨디아세테이트디베헤네이트, 글리세린트리베헤네이트, 1,18-옥타데칸디올디스테아레이트, 트리멜리트산트리스테아릴, 디스테아릴말레이트 등의 에스테르계 왁스, 에틸렌디아민베헤닐아미드, 트리멜리트산트리스테아릴아미드 등의 아미드계 왁스 등을 들 수 있다. 이형제는 병용되어도 좋다. 이 중에서도 이형제는 에스테르계 왁스와 탄화수소계 왁스가 바람직하다.

이형제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 이형제의 함유량은 바인더 수지 100 질량부에 대하여 통상 1 ~ 30 질량부의 범위 내로 할 수 있고, 바람직하게는 5 ~ 20 질량부의 범위 내이다. 토너 입자 중의 이형제의 함유량은 3 ~ 15 질량%의 범위 내인 것이 바람직하다. 이형제의 함유량이 상기 범위 내인 것에 의해, 얻어지는 토너는 인쇄시 정착 과정에서 정착 롤러와 인쇄면의 양호한 이형성이 얻어진다. 또한 토너는 이형제가 삼출되기 어렵고, 대전 불량이나 필르밍(フィルミング) 등이 발생하기 어렵다.

·기타 성분

토너 입자는 상기 성분 외에 예컨대 하전조정제 등이다. 하전조정제는 토너의 대전량을 조절하기 위해 적합하게 배합된다.

하전조정제는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 하전조정제는 니그로신, 염기성 염료, 모노아조 염료 등의 금속 착체, 살리실산이나 디카르복시산 등과 같은 카르복시산과 크롬, 지르코늄, 알루미늄 등과 같은 금속과의 염 또는 착체, 유기 염료, 나프텐산이나 고급 지방산의 금속염, 알콕시화아민, 제 4 급 암모늄염 화합물, 방향족계 중축합물 등의 수지형 하전조정제 등이다. 하전조정제는 병용되어도 좋다. 이 중에서도 대전 안정성 면에서 토너는 수지형 하전조정제를 포함하는 것이 바람직하다.

하전조정제의 함유량은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 하전조정제의 함유량은 토너 입자 중에 함유하지 않아도 좋지만, 0.5 질량% 이상인 것이 바람직하다. 또한 하전조정제의 함유량은 토너 입자 중 8 질량% 이하인 것이 바람직하다. 하전조정제의 함유량이 상기 범위 내인 것에 의해, 얻어지는 토너는 대전성이 보다 우수하다.

(외첨제)

외첨제는 토너 입자의 표면에 부착하여 토너 입자의 대전 특성을 향상시키거나 토너 입자와 분리된 상태로 존재하여 토너의 유동성을 향상시키고, 인쇄 적성을 개선시키기 위해 배합된다.

외첨제는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 외첨제는 음(負) 대전성의 윤활제 입자, 양(正) 대전성의 윤활제 입자, 무기산화물 입자 등이다. 외첨제는 병용되어도 좋다. 외첨제는 기종 및 목적에 따라 적절하게 선택되어 사용된다.

양 대전성의 윤활제 입자는 캐리어나 대전 블레이드 사이의 마찰 대전에 의해 양으로 대전하는 윤활제 입자이다. 이러한 윤활제 입자는 공지이며, 지방산의 금속염 입자가 바람직하게 예시된다. 이러한 지방산의 금속염의 일례로서 스테아린산 아연, 스테아린산 알루미늄, 스테아린산 칼슘, 스테아린산 마그네슘, 라우린산 아연, 미리스틴산 아연, 팔미틴산 아연, 올레인산 아연 등을 바람직하게 들 수 있고, 그 중에서도 스테아린산 아연, 스테아린산 마그네슘을 보다 바람직하게 들 수 있다. 양 대전성의 윤활제 입자는 단독 종류이어도 좋고, 두 종류 이상을 조합해도 좋다.

음 대전성의 윤활제 입자는 캐리어나 대전 블레이드 사이의 마찰 대전에 의해 음으로 대전하는 윤활제 입자이다. 이러한 윤활제 입자는 공지이며, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 실리콘, 질화 붕소, 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리불화비닐리덴이 바람직하게 예시되며, 그 중에서도 질화 붕소, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE)이 보다 바람직하게 예시된다. 음 대전성의 윤활제 입자는 단독 종류이어도 좋고, 두 종류 이상을 조합해도 좋다.

무기 산화물 입자는 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 무기 산화물 입자는 실리카, 알루미나, 티타니아, 지르코니아, 산화 아연, 산화 크롬, 산화 세륨, 산화 안티몬, 산화 텅스텐, 산화 주석, 산화 텔루르, 산화 망간, 산화 붕소 등이다. 무기 산화물 입자는 병용되어도 좋다. 이 중에서도 무기 산화물 입자는 유동성이 우수하고, 토너의 대전성이 우수한 점에서 실리카, 티타니아인 것이 바람직하다.

무기 산화물 입자는 표면이 소수화 처리되는 것이 바람직하다. 소수화 처리 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예컨대 소수화 처리의 방법은 종래 공지의 소수화 처리제를 소수화 처리 이전의 무기 산화물 입자 표면에 접촉시키고, 소수성인 관능기나 성분을 무기 산화물 입자 표면에 화학 결합시키거나 부착시키는 방법이다. 무기 산화물 입자를 소수화 처리하기 위한 소수화 처리제는 특별히 한정되지 않는다. 에컨대 소수화 처리제는 옥틸트리에톡시실란, 폴리디메틸실록산, 디메틸디클로로실란, 헥사메틸디실라잔 등이다. 소수화 처리제는 병용되어도 좋다.

본 실시 형태의 외첨제의 첨가량(복수의 외첨제를 사용하는 경우에는 그 합계의 첨가량)은 토너 100 질량부에 대하여 0.05 ~ 5 질량부의 범위 내인 것이 바람직하고, 0.1 ~ 3 질량부의 범위 내인 것이 보다 바람직하다. 외첨제의 함유량이 상기 범위 내인 것에 의해, 얻어지는 토너는 유동성, 대전성, 클리닝성 등이 양호해진다.

이상, 본 실시 형태의 토너는 상기와 같이 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하고, 결정성 폴리에스테르 수지는 산 성분으로서 세바스산을 포함하며, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하고, 질량 평균 분자량이 3000 ~ 5000이며, 바인더 수지 중에 5 ~ 10 질량% 포함된다. 이러한 토너는 우수한 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립할 수 있다.

<정전하상 현상용 토너의 제조 방법>

본 발명의 일 실시 형태의 정전하상 현상용 토너의 제조 방법(이하, 토너의 제조 방법이라고 칭함)은 상기한 정전하상 현상용 토너를 제조하기 위한 제조 방법으로서, 혼련 후 냉각 고화한 후, 분쇄, 분급하는 공정을 포함한다. 또한, 이들 각 공정 중 어느 것은 종래 공지의 토너의 제조 방법에서 채용되는 공정이다. 즉, 본 실시 형태의 토너의 제조 방법은 종래 주지의 방법에 의해 종래 주지의 제조 장치를 이용하여 토너를 제작할 수 있다.

보다 구체적으로는, 먼저 혼련 공정에서, 상기한 토너 입자의 각 성분이 용융 혼련되어 혼련물이 제조된다. 각 성분의 혼합은 종래 공지의 각종 혼합 장치(예컨대 더블콘·믹서, V형 믹서, 드럼형 믹서, 스파 믹서, 헨셀 믹서, 나우타 믹서, 메카노 하이브리드(일본 코크스 공업(주) 제) 등)를 사용할 수 있다. 용융 혼련에는 가압 니더, 밴버리 믹서와 같은 배치식 니더기(練り機)나 연속식 니더기를 사용할 수 있고, 연속 생산할 수 있는 우위성에서 1 축 또는 2 축 압출기가 주류를 이루고 있다. 예컨대, KTK형 2축 압출기((주) 고베 제강소 제), TEM형 2축 압출기(도시바 기계(주) 제), PCM 혼련기((주)이케가이 제), 2축 압출기(케이·시·케이 사제), 코·니더 (부스 사제), 니덱스(일본 코크스 공업(주) 제) 등을 들 수 있다. 또한, 토너 재료로서 상기 바인더 수지나 착색제를 포함하는 마스터 배치를 이용해도 좋다.

그 후, 혼련물을 냉각하고, 이어서 냉각된 혼련물을 분쇄한다(예컨대, 크러셔, 해머밀, 페더밀과 같은 분쇄기로 조분쇄한 후, 추가로 예컨대 스크립트론 시스템(가와사키 중공업 (주) 제), 스퍼 로터(일청 엔지니어링 (주)제), 터보·밀(프로이트·터보 (주) 제) 및 에어 제트 방식에 의한 미분쇄기로 미분쇄한다). 분쇄 공정에 얻어진 분체(분쇄물)은 분급된다(예컨대, 관성분급 방식의 엘보 제트(일철광업 (주) 제), 원심력 분급 방식의 터보 플렉스(호소카와 미크론 (주) 제), TSP 세퍼레이터(호소카와 미크론 (주) 제), 패컬티(호소카와 미크론 (주) 제)와 같은 분급기나 사분기(篩分機)를 이용하여 분급된다). 분쇄 및 분급 후의 토너 입자의 체적 중위 입경(D50)은 4 ~ 10μm 인 것이 바람직하다. 또한, 본 실시 형태에서 체적 중위 입경(D50)은 체적 기준의 메디안(メジアン) 직경으로도 호칭되며, 직경이 이 값 보다 작은 입자의 체적 합계와 직경이 이 값 보다 큰 입자의 체적 합계가 전체의 체적 합계 각각 50%씩인 값을 나타내는 것이다. 체적 중위 입경(D50)은 입도 분포 측정을 하는 것에 의해 산출 할 수 있다. 입도 분포 측정 장치는 베크만·콜터 사제의「멀티사이저-3」을 들 수 있다.

이상, 본 실시 형태의 토너의 제조 방법은 특수한 설비를 요구하지 않고, 기존 설비와 동일한 설비를 이용하여 토너를 제조할 수 있다. 얻어진 토너는 상기와 같이 우수한 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립할 수 있다. 따라서 본 제조 방법에 의하면, 토너는 고비용화를 방지 할 수 있다.

이상, 본 실시 형태에 대하여 설명하였다. 본 발명은 상기 실시 형태로 특별히 한정되지 않는다. 또한, 상기한 실시 형태는 이하의 구성을 갖는 발명을 주로 설명한 것이다.

(1) 토너 입자와 외첨제를 포함하고, 상기 토너 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함하며, 상기 결정성 폴리에스테르 수지는 산 성분으로서 세바스산을 포함하고, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하며, 질량 평균 분자량이 3000 ~ 5000이고, 상기 토너 입자 중에 5 ~ 10 질량% 포함되는, 정전하상 현상용 토너.

이와 같은 구성에 의하면, 얻어지는 정전하상 현상용 토너는, 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립할 수 있다.

(２）상기 결정성 폴리에스테르 수지의 융점은 70~76℃인, (1)에 기재된 정전하상 현상용 토너.

이와 같은 구성에 의하면, 정전하상 현상용 토너는, 저온 정착성이 양호해진다.

(３）상기 바인더 수지는 비결정성 수지를 포함하고, 상기 비결정성 수지는 질량 평균 분자량이 4000 ~ 150000이고, 연화점이 90 ~ 125℃인, (1) 또는 (2)에 기재된 정전하상 현상용 토너.

이와 같은 구성에 의하면, 정전하상 현상용 토너는, 우수한 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립할 수 있다.

(4) 추가로 수지형 하전조정제를 포함하는, (1) ~ (3) 중 어느 하나에 기재된 정전하상 현상용 토너.

이와 같은 구성에 의하면, 정전하상 현상용 토너는, 대전성이 보다 우수하다.

(5) (1) ~ (4) 중 어느 하나에 기재된 정전하상 현상용 토너의 제조 방법으로서, 혼련 후, 냉각 고화한 후, 분쇄, 분급하여 제조하는 공정을 포함하는 정전하상 현상용 토너의 제조 방법.

이와 같은 구성에 의하면, 얻어지는 정전하상 현상용 토너는, 저온 정착성 및 보존 안정성을 양립할 수 있다. 또한, 얻어지는 정전하상 현상용 토너는, 기존 설비와 동일한 설비를 이용하여 제조할 수 있다. 따라서 본 제조 방법에 의하면, 토너는 고비용화를 방지할 수 있다.

실시예

이하, 실시예에 의해 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다. 본 발명은 이러한 실시예로 한정되는 것은 아니다. 또한 특별히 제한하지 않는 한,「%」는「질량%」를 의미하고,「부」는「질량부」를 의미한다.

사용한 원료 및 제조 방법을 이하에 나타낸다.

＜바인더 수지＞

·결정성 폴리에스테르 수지

결정성 폴리에스테르 수지 1: 세바스산 및 1,10-데칸디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 3000, 융점 74℃.

결정성 폴리에스테르 수지 2: 세바스산 및 1,10-데칸디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 5000, 융점 74℃.

결정성 폴리에스테르 수지 3: 세바스산 및 1,10-데칸디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 5000, 융점 75℃.

결정성 폴리에스테르 수지 4: 세바스산 및 1,6-헥산디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 2600, 융점 66℃.

결정성 폴리에스테르 수지 5: 세바스산 및 1,6-헥산디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 5000, 융점 67℃.

결정성 폴리에스테르 수지 6: 세바스산 및 1,6-헥산디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 10000, 융점 69℃.

결정성 폴리에스테르 수지 7: 세바스산 및 1,10-데칸디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 10000, 융점 74℃.

결정성 폴리에스테르 수지 8: 1,12-도데칸이산 및 1,6-헥산디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 3500, 융점 71℃.

결정성 폴리에스테르 수지 9: 1,12-도데칸이산 및 1,10-데칸디올의 폴리에스테르. 질량 평균 분자량 3000, 융점 78℃.

·병용하는 비결정성 바인더 수지

비결정성 바인더 1: 시판하는 비결정성 폴리에스테르 수지(Tg 64℃, 분자량 5500)

비결정성 바인더 2: 시판하는 비결정성 폴리에스테르 수지(Tg 65℃, 분자량 110,000)

<하전조정제>

상품명 Copy Charge N5P-01(클라리언트 케미컬즈 사제)

<착색제>

카본 블랙

<이형제>

이형제 1: 지방산 에스테르 왁스(융점 69℃)

이형제 2: 탄화수소 왁스

<외첨제>

외첨제 1: 실리콘 오일로 표면처리한 실리카 입자(입경: 22nm)

외첨제 2: 디메틸디클로로 실란으로 표면처리한 실리카 입자(입경 12nm)

외첨제 3: 알킬 실란으로 표면처리된 산화 티탄 입자 (입경 14nm)

<실시예 1~4, 비교예 1~14>

(토너의 제조)

이하의 표 1에 나타낸 질량 비율(질량 %)에 따라 결정성 폴리에스테르 수지, 시판하는 폴리에스테르 수지(Tg 64℃, 분자량 5500, 비결정성), 시판하는 폴리에스테르 수지(Tg 65℃, 분자량 110,000, 비결정성), 지방산 에스테르 왁스(융점 69℃) 탄화수소 왁스, 하전제어제, 카본 블랙을 헨셀 믹서에 의해 혼합한 후 이축 혼련기를 사용하여 용융 혼련하였다. 얻어진 혼련물을 로트플렉스(ロ-トプレックス)로 조분쇄한 후, 제트밀에서 미분쇄하여 풍력 분급기를 사용하여 분급하고. 체적 평균 입자경 6.5μm의 토너 모입자를 얻었다. 토너 모입자 100 질량부에 대하여 실리콘 오일로 표면처리한 실리카 입자(입경: 22nm) 1.0%, 디메틸디클로로 실란으로 표면처리한 실리카 입자(입경 12nm) 0.5%, 알킬 실란으로 표면처리된 산화 티탄 입자(입경 14nm) 0.5%를 부가하고, 헨셀 믹서에서 10분간 교반하여 실시예 및 비교예의 토너를 얻었다.

[표 1]

상기에서 얻어진 실시예 및 비교예의 토너에 대해 이하의 조건으로 인쇄물을 제작하고, 정착성, 이형성, 보존 안정성을 평가하였다. 결과를 표 1에 나타낸다.

<정착률 평가>

평가용 비자성 이성분 방식의 음(負) 대전방식의 프린터를 이용하여 온도 25℃, 습도 50%의 환경하, 보통지(80g/m²)에 베타 화상을 인쇄하고 학진형 내마찰 견뢰도 시험기(다이에이 과학 정기 제작소 (주) 제 NR-100)를 이용하여 상기 베타 화상에 대해 다음과 같은 조건에서 마찰 시험을 수행하였다. 마찰 전후의 화상에 대해 반사 농도계(맥베스 사제)를 사용하여 화상 농도를 측정하고 이하의 식에 의해 정착률을 산출하였다.

마찰면 : 부직물(하니론 (주)제 상품명 COTTON PADS)

하중 : 500g

왕복 횟수 : 5회

수평 왕복 거리 : 10cm

정착률(%) : (마찰 후의 화상 농도 / 마찰 전의 화상 농도) × 100

○ : 정착률이 85% 이상이었다.

△ : 정착률이 80% 이상 85% 미만이었다.

× : 정착률이 80 미만이었다.

<용지 단부 정착성 평가(N/N 환경)>

평가용 비자성 이성분 방식의 음 대전방식의 프린터를 이용하여 온도 25℃, 습도 50%의 환경하, 100% 커버리지의 베타 화상을 연속 10매 인쇄하였다.

○ : 용지 중앙부 및 단부까지 모든 부분에서 화상을 문지르는 것에 의해 벗겨짐이 없었다.

△ : 용지 단부만 화상을 문지르는 것에 의해 벗겨짐이 발생하였다,

× : 용지 중앙부, 단부 모두 화상을 문지르는는 것에 의해 벗겨짐이 발생하였다.

<용지 단부 정착성 평가(L/L 환경)>

평가용 비자성 이성분 방식의 음 대전방식의 프린터를 이용하여 온도 10℃, 습도 20%의 환경하, 100% 커버리지의 베타 화상을 연속 10매 인쇄하였다.

○ : 용지 중앙부 및 단부까지 모든 부분에서 화상을 문지르는 것에 의해 벗겨짐이 없었다.

△ : 용지 단부만 화상을 문지르는 것에 의해 벗겨짐이 발생하였다,

× : 용지 중앙부, 단부 모두 화상을 문지르는 것에 의해 벗겨짐이 발생하였다.

<이형성 평가>

평가용 비자성 이성분 방식의 음 대전방식의 프린터를 이용하여 보통지(64g/m²)에 100% 커버리지의 베타 화상을 인쇄하고 정착기로의 말림, 정착 롤러의 박리 손상(爪跡) 및 오프셋 오염 발생을 평가하였다.

○ : 정착기로의 말림, 정착 롤러의 박리 손상 및 오프셋 오염이 발생하지 않았다.

× : 정착기로의 말림, 정착 롤러의 박리 손상 및 오프셋 오염 중 어느 것이 발생하였다.

<보존 안정성 50℃/8시간>

토너 20g을 밀봉한 폴리 용기에 넣고 50℃에서 8시간 보관한 후 파우더 테스터(호소카와 미크론 (주) 제)로 평가를 수행하였다. 위에서 차례로 체 A (눈금 355μm), 체 B (눈금 250μm), 체 C (눈금 150μm)의 체를 중첩하여 설치하고 토너 20g을 체 A에 투입하고, 진폭 1mm로 30초간 진동시켜 잔존한 토너의 중량을 측정하였다.

응집도 %: (체 A 상 잔량 토너(g) + 체 B 상 잔량 토너(g) × 0.6 + 체 A 상 잔량 토너(g) × 0.2) / 20 × 100

로 하여, 산출되는 응집도를 평가하였다.

○: 응집도는 10% 미만이었다.

△: 응집도는 10% 이상 20% 미만이었다.

×: 응집도는 20% 이상이었다.

<보존 안정성 55℃/8시간>

토너 20g을 밀봉한 폴리 용기에 넣고 55℃에서 8시간 보관한 후 파우더 테스터(호소카와 미크론 (주) 제)로 평가를 수행하였다. 위에서 차례로 체 A (눈금 355μm), 체 B (눈금 250μm), 체 C (눈금 150μm)의 체를 중첩하여 설치하고 토너 20g을 체 A에 투입하고, 진폭 1mm로 30초간 진동시켜 잔존한 토너의 중량을 측정하였다.

응집도 %: (체 A 상 잔량 토너(g) + 체 B 상 잔량 토너(g) × 0.6 + 체 A 상 잔량 토너(g) × 0.2) / 20 × 100

로 하여, 산출되는 응집도를 평가하였다.

○: 응집도는 10% 미만이었다.

△: 응집도는 10% 이상 20% 미만이었다.

×: 응집도는 20% 이상이었다.

표 1에 기재된 바와 같이, 실시예 1 ~ 4의 토너는 정착성, 오프셋 및 보존 안정성이 우수하였다. 한편, 탄소수가 적은 알코올 성분을 포함하는 결정성 폴리에스테르를 사용한 비교예 1 ~ 8의 토너는 정착성 및 보존 안정성을 양립시키는 것은 없었다. 분자량이 큰 결정성 폴리에스테르를 사용한 비교예 9의 토너는 온도 10℃, 습도 20%의 환경하에서 용지 단부 정착성이 열등하였다. 탄소수가 많은 카르복시산 성분, 탄소수가 적은 알코올 성분을 포함하는 결정성 폴리에스테르를 사용한 비교예 10, 11의 토너는 정착성 및 보존 안정성을 양립시키는 것은 없었다. 또한 탄소수가 많은 카르복시산 성분, 탄소수가 많은 알코올 성분을 포함하는 결정성 폴리에스테르를 사용한 비교예 12의 토너는 온도 10℃, 습도 20%의 환경하에서 용지 단부 정착성이 열등하였다. 또한, 본 발명의 결정성 폴리에스테르 수지의 함유량이 적은 비교예 13의 토너는 정착성이 열등하고, 함유량이 많은 비교예 14의 토너는 보존 안정성이 열등하였다.

Claims (5)

1. 토너 입자와 외첨제를 포함하고,
   상기 토너 입자는 결정성 폴리에스테르 수지를 포함하는 바인더 수지, 착색제 및 이형제를 포함하며,
   상기 결정성 폴리에스테르 수지는
   산 성분으로서 세바스산을 포함하고, 알코올 성분으로서 1,10-데칸디올을 포함하며,
   질량 평균 분자량이 3000 ~ 5000이고,
   상기 토너 입자 중에 5 ~ 10 질량% 포함되는, 정전하상 현상용 토너.
2. 제1항에 있어서, 상기 결정성 폴리에스테르 수지의 융점은 70~76℃인, 정전하상 현상용 토너.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 바인더 수지는 비결정성 수지를 포함하고,
   상기 비결정성 수지는 질량 평균 분자량이 4000 ~ 150000이고, 연화점이 90 ~ 125℃인, 정전하상 현상용 토너.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 추가로 수지형 하전조정제를 포함하는, 정전하상 현상용 토너.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 기재된 정전하상 현상용 토너의 제조 방법으로서,
   혼련 후, 냉각 고화한 후, 분쇄, 분급하여 제조하는 공정을 포함하는 정전하상 현상용 토너의 제조 방법.