WO2010077012A2 - 입도 분포가 좁은 토너의 제조방법 - Google Patents

입도 분포가 좁은 토너의 제조방법 Download PDF

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박재범
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황재광
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권영재
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Definitions

  • the present invention relates to a method for producing toner by emulsion aggregation, and more particularly, to a method for producing toner, which is environmentally friendly and has a narrow particle size distribution.
  • toner is prepared by adding a colorant, a charge control agent, a release agent, or the like to a thermoplastic resin serving as a binder resin. Further, in order to impart fluidity to the toner or to improve physical properties such as charge control or cleaning property, fine inorganic metal powders such as silica and titanium oxide may be added to the toner as an external additive.
  • toner production methods there are physical methods such as grinding method and chemical methods such as suspension polymerization method and emulsion aggregation method.
  • the emulsion agglomeration method (see US Patent Nos. 5,916,725, 6,268,103, etc.) consists of preparing a fine emulsion resin particle composition through an emulsion polymerization reaction, and then agglomerating the composition together with pigments in a separate dispersion. .
  • This method has the advantage of making the toner particles spherical by improving the problems such as high cost, wide particle size distribution, and the like in the pulverization method, and adjusting the coagulation conditions.
  • the quality of the emulsion flocculating toner is affected by the stability of the raw materials used, i.e., the latex dispersions, the colorant dispersions and the wax dispersions.
  • Each dispersion may become unstable during the initial mixing of the reaction, and phase separation may occur due to time, temperature, or shear force when the dispersion is mixed.
  • the mixed solution in which each dispersion is mixed is unstable, a toner having a larger particle size, a wider particle size distribution, a relatively higher sedimentation rate, and a wider molecular weight distribution is produced.
  • These toners are not preferred by consumers because of poor image fixability and quality, and the toner particle size distribution is wide, resulting in a decrease in the production yield of the toner that can be used as a final product.
  • indoor air pollution is more serious than air pollution
  • air pollution has a high natural dilution rate, can be purified naturally with the change of climate, and is recently suppressed due to the increase of social awareness and regulation of air pollution.
  • indoor air can be exposed to various contaminants unprotected when confined air is continuously circulated through artificial facilities in a limited space or living in a closed area for a long time due to the absence of such facilities. More serious. Therefore, pollution in indoor environments such as underground spaces, offices, hospitals, etc. is becoming a serious social problem, and setting of indoor environment standards in specific environments is actively discussed.
  • an object of the present invention is to provide a method for producing an environmentally friendly toner having a narrow particle size distribution by suppressing the generation of volatile organic compounds and increasing the stability of a raw material dispersion in the toner production method by emulsion aggregation. .
  • It provides a toner manufacturing method comprising fusing the aggregated toner particles.
  • the cellulose derivative may be a compound of Formula 1:
  • R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydroxy group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted acyl group having 2 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl having 6 to 10 carbon atoms. Except that when R 1 , R 2 , and R 3 are all hydroxyl groups;
  • n is an integer from 2 to 2,000,000.
  • the cellulose derivative is any one selected from the group consisting of acetyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, (hydroxypropyl) methyl cellulose, (hydroxyethyl) methyl cellulose and benzyl cellulose Can be.
  • the cyclodextrin derivative may be ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclodextrin, or ⁇ -cyclodextrin.
  • the total amount of the cellulose derivative and the cyclodextrin derivative may be 0.005 to 1% by weight of the total toner reactant.
  • the total amount of the cellulose derivative and the cyclodextrin derivative may be 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the latex resin in the latex dispersion.
  • the toner may have a core-shell structure.
  • the toner has a narrow particle size distribution and less generation of volatile organic compounds when used, thereby producing environmentally friendly toner.
  • the method for producing a toner according to the present invention comprises the steps of mixing a latex dispersion, a colorant dispersion, a wax dispersion, and at least one aqueous solution of a cellulose derivative and a cyclodextrin derivative; Adding a coagulant to the mixture and coagulating to form toner particles; And fusing the aggregated toner particles.
  • the stability of the dispersion is increased and thus the particle size distribution of the toner particles prepared is narrowed.
  • TVOC total volatile organic compounds
  • the cellulose derivative may be prepared by esterifying, etherifying, oxidizing, halogenating or grafting one or more of a primary hydroxy group and a secondary hydroxy group of a cellulose compound.
  • the cellulose derivative may include a compound of Formula 1 below.
  • R 1 , R 2 , and R 3 are each independently a hydroxyl group, a substituted or unsubstituted alkyl group having 1 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted acyl group having 2 to 10 carbon atoms, a substituted or unsubstituted aryl group having 6 to 10 carbon atoms With the proviso that R 1 , R 2 , and R 3 are all hydroxyl groups;
  • n is an integer from 2 to 2,000,000.
  • the cellulose derivative may be any one selected from the group consisting of acetyl cellulose, carboxymethyl cellulose, hydroxyethyl cellulose, (hydroxypropyl) methyl cellulose, (hydroxyethyl) methyl cellulose and benzyl cellulose.
  • the cyclodextrin derivative may be ⁇ -cyclodextrin, ⁇ -cyclodextrin, or ⁇ -cyclodextrin.
  • the cellulose derivative or the cyclodextrin derivative may increase the viscosity at the time of mixing the reactants to stabilize the dispersion to prepare toner particles having a narrow particle size distribution.
  • VOC volatile organic compounds
  • TVOC total volatile organic compounds
  • the viscosity of the entire reaction mixture can be maintained at 80 to 200 cPs (measured at 25 ° C).
  • the total amount of the cellulose derivative and the cyclodextrin derivative may be 0.005 to 1% by weight of the total toner reactant. If it is less than 0.005% by weight, the desired effect may be insignificant, and if it is more than 1% by weight, gelation of the dispersion mixture may occur.
  • the total amount of the cellulose derivative and the cyclodextrin derivative may be 0.5 to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the latex resin in the latex dispersion. If the amount is less than 0.5 parts by weight, the desired effect may be insignificant. If it is more than 10 parts by weight, the fixing characteristics of the toner may be impaired.
  • an acidic or basic substance and a surfactant may be added to the aqueous solution of the cellulose derivative or cyclodextrin derivative.
  • the toner manufacturing method of the present invention comprises adding a coagulant to a latex dispersion, a colorant dispersion, a wax dispersion, and a mixture of at least one aqueous solution of a cellulose derivative and a cyclodextrin derivative, homogenizing the same, and then performing a coagulation step.
  • a coagulation step To produce particles. That is, latex dispersions, colorant dispersions, wax dispersions and one or more aqueous solutions of cellulose derivatives and cyclodextrin derivatives are mixed in a reactor, and then a flocculant is added for 10 to 100 minutes to 1.0 to 1.0 to pH 1.5 to 2.3 and 20 to 30 ° C. After homogenizing at a stirring linear speed of 2.0 m / s, the reactor was heated to 48-53 ° C., stirred at a stirring linear speed of 1.5 to 2.5 m / s, and coagulated.
  • the agglomerated toner particles freezing toner particle growth; Fusing the toner particles which have stopped growing; And cooling and drying the fused toner particles to obtain desired toner particles.
  • the dried toner particles may be externally treated with silica or the like to adjust the charge amount and the like to prepare a final laser printer toner.
  • the manufacturing method of the toner of the present invention can also be applied to a toner having a core-shell structure.
  • a latex dispersion, a colorant dispersion, a wax dispersion, and a cellulose derivative and a dextrin derivative for cores are used.
  • a flocculating agent is added to the mixture of at least one aqueous solution, homogenized, and then subjected to a flocculation step to prepare a primary flocculation toner, and a latex dispersion for shell is added to the obtained primary flocculation toner to form a shell layer, followed by a fusion step.
  • the binder resin included in the latex dispersion that can be used in the toner manufacturing method of the present invention is one or two or more polymerizable selected from vinyl monomers, polar monomers having a carboxyl group, monomers having an unsaturated polyester group, and monomers having a fatty acid group. It can be prepared by polymerizing monomers.
  • a polymerization initiator In order to proceed with the polymerization, a polymerization initiator is generally used, and such polymerization initiators include benzoyl peroxide and azo polymerization initiators.
  • polyethylene glycol ethyl ether methacrylate polyethylene glycol methyl methacrylate, polyethylene glycol methyl acrylate, and the like may be used.
  • chain transfer agent divinyl benzene, 1-dodecanethiol, or the like may be used.
  • the amount of the macromonomer added is preferably 0.3 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
  • binder resins may be selected and further reacted with a crosslinking agent, and an isocyanate compound, an epoxy compound, or the like may be used as the crosslinking agent.
  • a crosslinking resin is formed by the crosslinking reaction of the binder resin and the crosslinking agent, and the content of the crosslinking resin contained in the toner is generally 5 to 30 parts by weight based on 100 parts by weight of the uncrosslinked binder resin.
  • the content of the crosslinked resin is less than 5 parts by weight, it is not preferable because the molecular weight becomes smaller and the fixing temperature range is narrowed.
  • it exceeds 30 parts by weight the resin becomes too hard and does not benefit low temperature fixability.
  • the colorant may be used as the pigment itself or in the form of a pigment masterbatch in which the pigment is dispersed in the resin.
  • the colored pigment may be appropriately selected from among black pigments, cyan pigments, magenta pigments, yellow pigments, and mixtures thereof, which are commonly used pigments.
  • the content of the colorant may be sufficient to color the toner to form a visible image by development, for example, preferably 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the binder resin.
  • a charge control agent and the like may be used as the additive.
  • both an ancillary charge control agent and an antistatic charge control agent may be used.
  • the charge control agent include an organometallic complex or a chelate compound; Metal-containing salicylic acid compounds; And organometallic complexes of aromatic hydroxycarboxylic acids and aromatic dicarboxylic acids may be used, and any known ones are not particularly limited.
  • the antistatic charge control agent a product modified with nigrosine and a fatty acid metal salt thereof, an onium salt containing a quaternary ammonium salt, or the like may be used alone or in combination of two or more thereof. Such a charge control agent charges the toner stably and at high speed by the electrostatic force, thereby stably supporting the toner on the developing roller.
  • the content of the charge control agent included in the toner is generally within the range of 0.1 parts by weight to 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the total toner composition.
  • polyalkylene waxes such as low molecular weight polypropylene and low molecular weight polyethylene, ester wax, carnauba wax, paraffin wax and the like can be used.
  • the amount of wax contained in the toner is generally within the range of 0.1 part by weight to 30 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the total toner composition.
  • the content of the wax is less than 0.1 parts by weight, it is not desirable to realize an oilless fixation capable of fixing the toner particles without using oil, and when the content of the wax exceeds 30 parts by weight, the toner is agglomerated when stored. This is undesirable because it can be caused.
  • the additive may further include an external additive.
  • the external additive is to improve the fluidity of the toner or to control the charging characteristics, and includes large particle size silica, small particle size silica, and polymer beads.
  • a 3-liter reactor equipped with a stirrer, thermometer, and condenser was installed in the oil bath, a heat transfer medium. 660 g and 3.2 g of distilled water and surfactant (Dowfax 2A1) were added to the reactor thus installed, and the reactor temperature was increased to 70 ° C. and stirred at a speed of 100 rpm. Then 13.5 g of potassium persulfate was added as an initiator.
  • the glass transition temperature (Tg) of the binder resin was measured using a differential scanning calorimeter (DSC), and the temperature was 60 ° C.
  • the number average molecular weight of the binder resin was measured by gel permeation chromatography (GPC) using a polystyrene reference sample. As a result, the number average molecular weight was 70,000.
  • D50 (v) refers to a particle size corresponding to 50% of the volume average particle diameter, that is, a particle size corresponding to 50% of the total volume when the volume is accumulated from small particles by measuring the particle diameter.
  • the particle size of the dispersed particles was measured using a Multisizer 2000 (manufactured by Malvern Corporation), and the D50 (v) was 320 nm.
  • aqueous solution of cellulose derivative 1,500 g was added to a 2 liter reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser, and the temperature was lowered to 10 ° C. 20 g of hydroxypropyl methyl cellulose (Anycoat-C, Samsung Fine Chemicals Co., Ltd.) was added thereto and stirred slowly to prepare an aqueous solution of cellulose derivative. At this time, the viscosity of the aqueous solution is 300 cPs to 400 cPs. Viscosity was measured at a spindle rotation speed of 200 rpm using a Brookfield viscometer lv set spindle.
  • distilled water 1,500 g was added to a 2 liter reactor equipped with a stirrer, a thermometer, and a condenser, and the temperature was lowered to 20 ° C.
  • 20 g of ⁇ -cyclodextrin (Corn Proudct) was added thereto and stirred slowly to prepare an aqueous solution of cyclodextrin derivatives.
  • the viscosity of the aqueous solution is 100 cPs to 150 cPs. Viscosity was measured at a spindle rotation speed of 200 rpm using a Brookfield viscometer lv set spindle.
  • 1,500 g of the aqueous solution of cellulose derivative prepared above was added to a 20 liter reactor, and then 4,300 g of the latex dispersion prepared above, 490 g of the colorant dispersion, and 550 g of the wax dispersion were added thereto, and distilled water was added thereto to make a total of 14,000 g.
  • the mixture was stirred and mixed at room temperature at 120 rpm.
  • As a coagulant 1,000 g of a 2: 1 (mass ratio) mixture of 0.3N HNO 3 and PSI (Poly Silicato Iron) was added.
  • the temperature of the reactor was raised to 57 ° C., followed by stirring at 140 rpm to effect aggregation.
  • the temperature of the reactor was cooled to 40 ° C.
  • the toner was separated using a filtration device (device name: filter press), and the separated toner was washed with 1N HNO 3 aqueous solution and washed again with distilled water five times to form a surfactant or the like. Were removed. Thereafter, the washed toner particles were dried in a fluid bed dryer at a temperature of 40 ° C. for 5 hours to obtain dried toner particles.
  • To the 20 liter reactor was added 4,300 g of the latex dispersion prepared above, 490 g of the colorant dispersion and 550 g of the wax dispersion, to which a total of 13,250 g was added by adding distilled water.
  • Toner particles were obtained in the same manner as in Example 1, except that the mixture was stirred for 10 minutes and then 750 g of the aqueous solution of cellulose derivative prepared above was added thereto.
  • As a coagulant 1,000 g of a 2: 1 (mass ratio) mixture of 0.3N HNO 3 and PSI (Poly Silicato Iron) was added.
  • Toner particles were prepared in the same manner as in Example 1, except that the aqueous cyclodextrin derivative prepared above was used instead of the aqueous solution of cellulose derivative.
  • the viscosity is measured by putting all the dispersion and the aqueous solution of cellulose into the reactor, and then adding a flocculant to homogenize at 25 ° C. to 30 ° C. for 10 minutes to 100 minutes, and then taking part of the mixed solution. After adjusting the temperature of the mixed liquid to 25 ° C, the viscosity value is read and measured when the spindle is rotated at 200 rpm for 1 minute.
  • the amount of volatile organic compound (TVOC) was evaluated using the Agilent 6890N GC-MS and Gerstel TDS 3 in the following manner with respect to the toner obtained in each of the above examples and comparative examples.
  • the GSDp and GSDv of the toner particles in the above Examples and Comparative Examples were measured by using the Multisizer TM 3 Coulter Counter ® by Beckman Coulter Inc. Obtained. In the multisizer, an aperture is 100 ⁇ m, and an appropriate amount of a surfactant is added to 50-100 ml of the electrolyte ISOTON-II (Beckman Coulter Co., Ltd.), and 10-15 mg of the measurement sample is added thereto. Samples were prepared by dispersing the dispersion machine for 5 minutes. The measurement results are shown in Table 1 below.
  • the viscosity of the reaction initial mixture according to the production method of the present invention is higher than the viscosity of the reaction initial mixture according to the conventional production method. Accordingly, it can be seen that the stability of the dispersion is more excellent.
  • the toner produced by the manufacturing method of the present invention has a TVOC reduction of about 30% to 60% compared to the toner manufactured by the conventional manufacturing method.
  • the toner particles prepared by the method of the present invention have a smaller particle size distribution than the toner particles prepared by the conventional method.
  • Circularity was measured using FPIA-3000 (manufactured by Sysmex, Japan).
  • the measurement sample was prepared by adding an appropriate amount of a surfactant to 50 to 100 ml of distilled water, adding 10 to 20 mg of toner particles thereto, and then dispersing in an ultrasonic disperser for 1 minute.
  • the circularity is automatically obtained from FPIA-3000 by the following formula (3).
  • Circularity 2 ⁇ (area ⁇ ⁇ ) 1/2 / perimeter
  • the area means the area of the projected toner
  • the perimeter means the circumferential length of the projected toner. This value can range from 0 to 1, the closer to 1, the spherical.
  • the charge amount was measured using Vertex Charge Analyzer 150 (Vertex Image Products, Yukon, Penn.) As a blow-off powder charge amount measuring device.
  • the mixture of powder and carrier is put into the cylindrical container which netted at both ends, high pressure gas is blown from one end, a powder and a carrier are separated, and only powder is blown off from the eyes of a network.
  • the charge amount which is equivalent to the charge amount which the powder has taken out of the container and has the opposite polarity remains in the carrier.
  • all of the electric charges due to this charge are collected in the capacitor by the Faraday cage and the capacitor is charged by the amount.
  • the charge amount Q of the powder is obtained by the following equation.
  • C is the capacitor capacity
  • V is the voltage across the capacitor
  • Q is the amount of charge in the powder.
  • the charging speed is measured by dividing the amount of charge generated between the two materials by mixing the carrier and toner particles by the time required for mixing.
  • the initial charge rate means the rate at which the charge amount is formed on the toner, and the initial charge rate in the present invention is calculated as the charge amount measured after the mixing time of the carrier and the toner has passed one minute.
  • Cohesiveness was measured after leaving the toner samples under N / N and H / H conditions using a Micron Powder Characteristics Tester (manufactured by HOSOKAWA), respectively.
  • the cleaning evaluation method is good if the toner on the photoconductor that passed the cleaning process is attached to Scotch tape (3M), and then transferred to white paper, and then measured on a Macbath reflectometer RD514. If it was determined to be bad.
  • Gloss measurement is a BYK GARDNER micro TRI gloss instrument measured at 20 degrees, the method according to ASTM D 523 / D 2457. It was judged high when the measured value was 20 or less.
  • Example 2 Example 3 Comparative Example 1 Physical performance Antistatic (uC / g) -20 to -25 -18 to -30 -19 to -32 -12 to -15 Circular diagram 0.970 0.971 0.971 0.970 Burn performance Polish height height height height Cleanability Good Good Good Good
  • the toner prepared according to the present invention was similar or rather superior to the toner produced by the conventional method.

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Abstract

본 발명의 유화 응집에 의한 토너의 제조 방법에서는 셀룰로오스 유도체를 첨가하여 반응 초기 단계의 점도를 조절함으로써 토너 입자의 입도 분포를 개선시키고 토너 사용에 따른 환경 오염을 줄일 수 있다.

Description

입도 분포가 좁은 토너의 제조방법
본 발명은 유화 응집에 의한 토너의 제조 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 친환경적이고 입도 분포가 좁은 토너의 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로 토너는 결착 수지로 작용하는 열가소성 수지에 착색제, 대전제어제, 또는 이형제 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 유화응집법(미국등록특허 제5,916,725호, 제6,268,103호 등 참조)은 유화 중합 반응을 통해 미세 에멀젼 수지 입자 조성물을 제조한 다음, 상기 조성물을 별도의 분산액에서 안료 등과 함께 응집시키는 과정으로 구성된다. 이러한 방법은 상기 분쇄법에 있어서의 고비용, 넓은 입도 분포 등의 문제점을 개선하고, 응집 조건을 조절함으로써 토너 입자를 구형으로 만들 수 있는 이점이 있다.
유화 응집 토너의 품질은 사용되는 원료 즉, 라텍스 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액의 안정성에 의해 영향을 받는다. 상기 각 분산액은 반응 초기 혼합 과정에서 불안정해질 수 있으며, 분산액 혼합시의 시간, 온도 또는 전단력에 의해 상 분리가 일어날 수 있다. 각 분산액이 혼합된 혼합액이 불안정한 경우, 입자 크기가 더 크고 입도 분포가 더 넓고 침강율이 상대적으로 더 높고 분자량 분포가 더 넓은 토너가 제조된다. 이러한 토너는 화상 정착성 및 품질이 떨어져 소비자들이 선호하지 않으며, 토너의 입도 분포가 넓어 최종 제품으로 사용될 수 있는 토너의 생산량이 제조 과정에서 줄어들게 되어 제조 수율이 낮아지는 문제도 함께 발생한다.
한편, 최근 밀폐된 공간인 사무실과 실내에서의 생활 시간이 늘어남에 따라 실내 환경의 중요성이 나날이 커지고 있다. 실내 공기의 오염이 대기 오염보다 더 심각한 이유는 대기 오염은 자연적인 희석률이 크고, 기후의 변화와 함께 자연 정화가 가능하며 최근에 들어 대기 오염에 대한 사회적 인식의 증가 및 각종 규제로 인하여 억제되고 있으나, 실내 공기는 한정된 공간 속에서 인공적인 설비를 통하여 오염된 공기를 계속 순환시키거나, 아예 그러한 설비 자체가 없음으로 인해 밀폐지역에서 오랫동안 생활하는 경우 각종 오염물질에 무방비 상태로 노출될 수 있기 때문에 더욱 심각하다. 따라서 지하시설 공간, 사무실, 병원 등의 실내 환경에서의 오염이 심각한 사회적 문제로 대두되고 있고, 특정 환경에서의 실내환경 기준의 설정이 활발히 논의되고 있다.
또한, 최근 기술의 발달로 레이저 프린터의 가격이 낮아지고 이로 인해 가정, 사무실, 병원 등의 장소에서 레이저 프린터의 사용이 증가하는 추세이다. 종래 유화 응집 토너는 합성 폴리머를 라텍스 수지로 사용하므로 레이저 프린터로 화상 현상 시 고열로 인해 합성 폴리머로부터 다양한 종류의 휘발성 유기 화합물(VOC)이 발생된다. 이는 실내 공기 오염을 더욱 가중시키는 원인이 된다.
따라서 본 발명은 유화 응집에 의한 토너의 제조 방법에 있어서, 휘발성 유기 화합물의 발생을 억제하고 원료 분산액의 안정성을 증가시켜 입도 분포가 좁고 친환경적인 토너를 제조할 수 있는 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은,
라텍스 분산액, 착색제 분산액, 왁스 분산액, 및 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체 중 1종 이상의 수용액을 혼합하는 단계;
상기 혼합물에 응집제를 첨가하고 응집시켜 토너 입자를 형성하는 단계; 및
상기 응집된 토너 입자를 융합하는 단계를 포함하는 토너의 제조 방법을 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따르면, 상기 셀룰로오스 유도체는 하기 화학식 1의 화합물일 수 있다:
화학식 1
Figure PCTKR2009007760-appb-C000001
상기 식에서 R1, R2, 및 R3는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환 아실기, 탄소수 6 내지 10의 치환 또는 비치환 아릴기일 수 있고, 단 R1, R2, 및 R3가 모두 히드록시기인 경우는 제외되고;
n은 2 내지 2,000,000인 정수이다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 셀룰로오스 유도체는 아세틸 셀룰로오스, 카복시메틸 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, (히드록시프로필)메틸 셀룰로오스, (히드록시에틸)메틸 셀룰로오스 및 벤질 셀룰로오스로 이루어진 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 시클로덱스트린 유도체는 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, 또는 γ-시클로덱스트린일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체의 총 사용량은 총 토너 반응물 중 0.005 내지 1중량%일 수 있다.
본 발명의 또 따른 구현예에 따르면, 상기 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체의 총 사용량은 상기 라텍스 분산액 중 라텍스 수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예에 따르면, 상기 토너는 코어-쉘 구조를 가질 수 있다.
본 발명의 제조 방법에 의하면, 토너의 입도 분포가 좁고 사용시 휘발성 유기 화합물의 생성이 적어 친환경적인 토너를 제조할 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명에 따른 토너의 제조 방법은 라텍스 분산액, 착색제 분산액, 왁스 분산액, 및 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체 중 1종 이상의 수용액을 혼합하는 단계; 상기 혼합물에 응집제를 첨가하고 응집시켜 토너 입자를 형성하는 단계; 및 상기 응집된 토너 입자를 융합하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 셀룰로오스 유도체 및 시클로덱스트린 유도체 중 1종 이상의 수용액을 반응물로 사용함으로써 라텍스 분산액, 착색제 분산액 및 왁스 분산액의 혼합 시 분산액의 안정성을 증가시키고 이에 따라 제조되는 토너 입자의 입도 분포가 좁아지게 된다. 뿐만 아니라 토너 제조시 총 휘발성 유기 화합물의 함량(Total Volatile Organic Compounds; TVOC)을 감소시킬 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체는 셀룰로오스 화합물의 1차 히드록시기와 2차 히드록시기중 1개 이상을 에스테르화, 에테르화, 산화, 할로겐화 또는 그래프팅 반응을 통하여 제조될 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체로는 하기 화학식 1의 화합물을 포함할 수 있다.
[화학식 1]
Figure PCTKR2009007760-appb-I000001
상기 식에서
R1, R2, 및 R3 는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환 아실기, 탄소수 6 내지 10의 치환 또는 비치환 아릴기일 수 있고, 단 R1, R2, 및 R3 가 모두 히드록시기인 경우는 제외되고;
n은 2 내지 2,000,000인 정수이다.
보다 구체적으로는, 상기 셀룰로오스 유도체는 아세틸 셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, (히드록시프로필)메틸 셀룰로오스, (히드록시에틸)메틸 셀룰로오스 및 벤질 셀룰로오스로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나일 수 있다.
상기 시클로덱스트린 유도체는 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린, 또는 γ-시클로덱스트린일 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체 또는 시클로덱스트린 유도체는 반응물의 혼합시 점도를 증가시켜 분산액을 안정화시킴으로써 입도 분포가 좁은 토너 입자를 제조할 수 있게 된다. 뿐만 아니라 휘발성 유기 화합물(VOC)을 흡착하여 총 휘발성 유기 화합물(TVOC)의 함량을 감소시켜 실내 공기 오염을 감소시킬 수 있게 된다.
셀룰로오스 유도체 수용액 또는 시클로덱스트린 유도체를 반응 혼합물에 포함함으로써 전체 반응 혼합물의 점도는 80 내지 200cPs (25℃에서 측정)로 유지할 수 있게 된다.
상기 셀룰로오스 유도체 및 시클로덱스트린 유도체의 총 사용량은 총 토너 반응물 중 0.005 내지 1중량%일 수 있다. 0.005중량%보다 적은 경우에는 원하는 효과가 미미할 수 있고, 1중량%를 초과하는 경우에는 분산액 혼합물의 겔화를 발생시킬 수 있다. 또한 상기 셀룰로오스 유도체 및 시클로덱스트린 유도체의 총 사용량은 라텍스 분산액 중 라텍스 수지 100중량부 기준으로 0.5 내지 10중량부일 수 있다. 0.5중량부보다 적으면 원하는 효과가 미미할 수 있고, 10중량부보다 많으면 토너의 정착 특성을 해칠 수 있다.
상기 셀룰로오스 유도체 또는 시클로덱스트린 유도체의 수용성을 증가시키기 위해 필요에 따라 산성 또는 염기성 물질 및 계면활성제 등을 셀룰로오스 유도체 또는 시클로덱스트린 유도체 수용액에 첨가할 수 있다.
본 발명의 토너 제조 방법은 라텍스 분산액, 착색제 분산액, 왁스 분산액, 및 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체 중 1종 이상의 수용액의 혼합물에 응집제를 첨가, 균질화(Homogenization)한 다음 응집 단계(Aggregation)를 거침으로써 토너 입자를 제조하게 된다. 즉, 라텍스 분산액, 착색제 분산액, 왁스 분산액 및 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체 중 1종 이상의 수용액을 반응기에 투입 혼합한 후 응집제를 투입하여 10 내지 100분동안 pH 1.5 내지 2.3 및 20 내지 30℃에서 1.0 내지 2.0m/s의 교반선속도로 균질화 한 다음, 반응기를 48 내지 53℃로 승온시켜 1.5 내지 2.5m/s의 교반선속도로 교반하여 응집을 행한다.
상기 응집된 토너 입자는 토너 입자 성장을 중지(Freezing)시키는 단계; 상기 성장이 중지된 토너 입자를 융합(Fusing)하는 단계; 및 상기 융합된 토너 입자를 냉각 및 건조 단계를 거쳐 원하는 토너 입자를 얻게 된다. 건조된 토너 입자는 실리카 등을 사용하여 외첨 처리하여 대전 전하량 등을 조절하여 최종 레이저 프린터용 토너를 제조할 수 있다.
본 발명의 토너의 제조 방법은 코어-쉘 구조를 가지는 토너에도 적용할 수 있는데, 코어-쉘 구조의 토너를 제조하는 경우에는 코어용 라텍스 분산액, 착색제 분산액, 왁스 분산액, 및 셀룰로오스 유도체와 덱스트린 유도체 중 1종 이상의 수용액의 혼합물에 응집제를 첨가, 균질화한 다음 응집 단계를 거침으로써 1차 응집 토너를 제조하고, 얻어진 1차 응집 토너에 쉘용 라텍스 분산액을 첨가하여 쉘층을 형성한 다음 융합 단계를 거치게 된다.
본 발명의 토너 제조방법에 사용될 수 있는 라텍스 분산액에 포함되는 결착 수지는 비닐계 단량체, 카르복시기를 갖는 극성 단량체, 불포화 폴리에스테르기를 갖는 단량체, 및 지방산기를 갖는 단량체 중에서 선택된 1 종 또는 2종 이상의 중합성 단량체를 중합하여 제조될 수 있다.
상기의 중합을 진행하기 위해서는 일반적으로 중합개시제가 사용되며, 이러한 중합개시제로는 벤조일 퍼옥사이드계와 아조계 중합개시제가 있다.
상기 결착 수지의 수평균분자량과 유리전이온도(Tg)를 조절하기 위해 첨가되는 마크로모노머로는 폴리에틸렌글리콜 에틸에테르 메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 메틸 메타크릴레이트, 폴리에틸렌글리콜 메틸 아크릴레이트 등이 사용될 수 있고, 사슬이동제로는 디비닐 벤젠, 1-도데칸티올 등이 사용될 수 있다.
또한, 상기 마크로모노머의 첨가량은 상기 결착 수지 100중량부에 대하여 각각 0.3 내지 30 중량부인 것이 바람직하다.
상기 결착 수지중 일부를 선별하여 가교제와 추가로 반응시킬 수 있는데, 이러한 가교제로는 이소시아네이트 화합물과 에폭시 화합물 등이 사용될 수 있다.
상기 결착 수지와 상기 가교제의 가교 반응에 의해 가교 수지가 형성되는데, 토너에 포함되는 가교 수지의 함량은 일반적으로 가교화되지 않은 결착 수지의 100 중량부에 대하여 5 내지 30중량부이다. 상기 가교 수지의 함량이 5 중량부 미만인 경우에는 분자량이 작아져서 정착온도 범위가 좁아지므로 바람직하지 않고, 30 중량부를 초과할 경우에는 수지가 지나치게 견고해져서 저온 정착성에 이롭지 않으므로 바람직하지 않다.
착색제는 안료 그 자체로서 사용될 수도 있고 안료가 수지 내에 분산된 안료 마스터배치 형태로 사용될 수도 있다.
상기 착색안료는 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 상기 결착 수지 100 중량부를 기준으로 하여 1 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.
한편, 첨가제로는 대전제어제 등이 사용될 수 있다.
대전제어제로는 부대전성 대전제어제 및 정대전성 대전제어제가 모두 사용될 수 있으며, 부대전성 대전제어제로는 유기 금속 착체 또는 킬레이트 화합물; 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, 4급 암모늄염을 포함하는 오늄염 등이 단독으로, 또는 2 종 이상이 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 대해서 0.1중량부 내지 10중량부의 범위 이내이다.
왁스는 토너화상의 정착성을 향상시킬 수 있는 것으로서, 저분자량 폴리프로필렌, 저분자량 폴리에틸렌 등의 폴리알킬렌 왁스, 에스테르 왁스, 카르나우바(carnauba) 왁스, 파라핀 왁스 등이 사용될 수 있다. 토너에 포함되는 왁스의 함량은 일반적으로 전체 토너 조성물의 100중량부에 대해서 0.1중량부 내지 30중량부의 범위 이내이다. 상기 왁스의 함량이 0.1중량부 미만인 경우에는 오일을 사용하지 않고 토너 입자를 정착시킬 수 있는 오일리스(oiless) 정착을 실현하기가 어려워서 바람직하지 않고, 30중량부를 초과할 경우에는 보관시 토너의 뭉침 현상이 유발될 수 있어서 바람직하지 않다.
또한, 상기 첨가제는 외첨제를 더 포함할 수 있다. 외첨제는 토너의 유동성을 향상시키거나 대전특성을 조절하기 위한 것으로서, 대입경 실리카, 소입경 실리카, 및 폴리머 비즈를 포함한다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 (라텍스 분산액의 제조)
교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피가 3 리터인 반응기를 열전달매체인 오일조내에 설치하였다. 이와 같이 설치된 반응기 내에 증류수 및 계면활성제(Dowfax 2A1)를 각각 660g 및 3.2g 투입하여 반응기 온도를 70℃까지 증가시키고 100rpm의 속도로 교반시켰다. 그런 다음 13.5g의 과황산칼륨을 개시제로 첨가하였다. 이후, 모노머, 즉 스티렌 838g, 부틸 아크릴레이트 322g, 2-카르복시에틸 아크릴레이트 37g 및 1,10-데칸디올 디아크릴레이트 22.6g과, 증류수 507.5g, 계면활성제(Dowfax 2A1) 22.6g, 마크로모노머로서 폴리에틸렌글리콜 에틸에테르 메타크릴레이트 53g, 사슬이동제로서 1-도데칸티올 18.8g의 유화혼합물을 디스크 타입 임펠러로로 400~500rpm으로 30분동안 교반한 다음 상기 반응기에 1시간 동안 천천히 투입하였다. 이후 약 8시간동안 반응을 진행한 다음 상온까지 천천히 냉각시키면서 반응을 완료하였다.
반응 완료 후 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 결착수지의 유리전이온도(Tg)를 측정한 결과, 상기 온도는 60℃였다. 폴리스티렌(Polystyrene) 기준 시료를 사용하여 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 결착 수지의 수평균분자량을 측정하였고, 그 결과 상기 수평균분자량은 70,000이었다.
(착색제 분산액의 제조)
교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 3 리터 반응기에 시안안료(일본의 대일정화주식회사 제품, ECB303) 540g, 계면활성제(Dowfax 2A1) 27g, 증류수 2,450g을 넣은 후, 약 10시간 동안 천천히 교반하면서 예비분산을 수행하였다. 10시간 동안의 예비분산을 수행한 후, Ultimaizer (암스텍社)을 이용하여 1500bar로 입자 크기가 200nm 이하가 될 때까지 4회 동안 분산시켰다. 결과로서, 시안안료 분산액을 얻었다.
분산 완료 후, 멀티사이저 2000(Malvern社 제품)을 사용하여 시안안료 입자의 입도를 측정한 결과 D50(v)가 170nm이었다. 여기서, D50(v)는 부피평균입경을 기준으로 50%에 해당되는 입경, 즉 입경을 측정하여 작은 입자부터 부피를 누적할 경우 총부피의 50%에 해당하는 입경을 의미한다.
(왁스 분산액의 제조)
교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 5 리터 반응기에 계면활성제(Dowfax 2A1) 65g 및 증류수 1,935g을 투입한 후, 상기 혼합액을 고온에서 약 2시간 동안 천천히 교반하면서 왁스(일본 NOF社, WE-5) 1,000g을 상기 반응기에 투입하였다. 상기 혼합액을 호모게나이저(IKA社, T-45)를 사용하여 30분간 분산시켰다. 결과로서, 왁스 분산액을 얻었다.
분산 완료 후, 멀티사이저 2000(Malvern社 제품)을 사용하여 분산된 입자의 입도를 측정한 결과 D50(v)가 320nm이었다.
(셀룰로오스 유도체 수용액의 제조)
교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 2 리터 반응기에 증류수 1,500g을 투입한 후 10℃까지 온도를 낮추었다. 여기에 20g의 히드록시프로필 메틸셀룰로오스(Anycoat-C, (주)삼성정밀화학)를 투입하고 천천히 교반하여 셀룰로오스 유도체 수용액을 준비하였다. 이 때 수용액의 점도는 300cPs 내지 400cPs이다. 점도는 브룩필드계 점도계 lv set 3번 스핀들을 사용하여 스핀들 회전속도 200rpm에서 측정하였다.
(시클로덱스트린 유도체 수용액의 제조)
교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 2 리터 반응기에 증류수 1,500g을 투입한 후 20℃까지 온도를 낮추었다. 여기에 20g의 β-시클로덱스트린(Corn Proudct)을 투입하고 천천히 교반하여 시클로덱스트린 유도체 수용액을 준비하였다. 이 때 수용액의 점도는 100cPs 내지 150cPs이다. 점도는 브룩필드계 점도계 lv set 3번 스핀들을 사용하여 스핀들 회전속도 200rpm에서 측정하였다.
(토너 입자의 제조)
실시예 1
20리터 반응기에 상기에서 제조한 셀룰로오스 유도체 수용액 1,500g를 넣은 다음 상기에서 제조한 라텍스 분산액 4,300g, 착색제 분산액 490g 및 왁스 분산액 550g을 첨가하고, 여기에 증류수를 첨가하여 총 14,000g이 되도록 만들었다. 상기 혼합액을 상온에서 120rpm으로 교반하여 혼합하였다. 응집제로는 0.3N HNO3 와 PSI (Poly Silicato Iron)의 2:1(질량비) 혼합물 1,000g을 투입하였다. 반응기의 온도를 57℃로 승온한 다음 140rpm으로 교반하여 응집을 행하였다. D50이 6.45~6.50㎛가 될 때까지 응집을 계속한 후 1N 수산화나트륨 수용액 1,000g를 반응기에 투입하여 pH4가 될 때까지는 120rpm으로, pH7이 될 때까지는 100rpm으로 교반하였다. 80rpm으로 교반속도를 낮추면서 반응기의 온도를 96℃로 승온시켜 토너 입자가 융합되도록 하였다. 원형도가 0.970가 될 때까지 융합을 계속하였다.
이어서, 반응기의 온도를 40℃까지 냉각하고, 여과 장치(장치명: filter press)를 사용하여 토너를 분리시킨 다음, 분리된 토너를 1N HNO3 수용액으로 세척하고 증류수로 5회 재세척하여 계면활성제 등을 모두 제거하였다. 이 후, 세척이 완료된 토너 입자를 유동층 건조기에서 40℃의 온도에서 5시간 동안 건조하여 건조된 토너 입자를 얻었다.
실시예 2
20리터 반응기에 상기에서 제조한 라텍스 분산액 4,300g, 착색제 분산액 490g 및 왁스 분산액 550g을 첨가하고, 여기에 증류수를 첨가하여 총 13,250g이 되도록 만들었다. 상기 혼합물을 10분간 교반한 다음 상기에서 제조한 셀룰로오스 유도체 수용액 750g을 넣는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 토너 입자를 얻었다. 응집제로는 0.3N HNO3 와 PSI (Poly Silicato Iron)의 2:1(질량비) 혼합물 1,000g을 투입하였다.
실시예 3
셀룰로오스 유도체 수용액 대신 상기에서 제조한 시클로덱스트린 유도체 수용액을 사용하는 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 토너 입자를 제조하였다.
비교예 1
상기에서 제조한 라텍스 분산액 4,500g, 착색제 분산액 490g 및 왁스 분산액 550g을 첨가하고, 여기에 증류수를 첨가하여 총 14,000g이 되도록 만든 다음 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 토너 입자를 얻었다.
평가 방법
상기 실시예 및 비교예에서 제조한 토너 입자에 대하여 다음과 같이 물성을 측정하였다.
(1) 초기 점도
브룩필드계 점도계 lv set 3번 스핀들을 사용하여 측정하였다. 점도의 측정은 모든 분산액과 셀룰로오스 수용액을 반응기에 투입한 후 응집제를 투입하여 10분 내지 100분간 25℃ 내지 30℃에서 균질화한 이후 혼합액의 일부를 덜어 측정한다. 혼합액의 온도를 25℃로 조정한 후 스핀들을 200rpm으로 1분간 회전했을 때 점도값을 읽고 측정한다.
(2) TVOC (총 휘발성 유기 화합물 함량)
상기 각 실시예 및 비교예로 얻어진 토너에 관해서 Agilent 6890N GC-MS와 Gerstel TDS 3을 사용하여 아래와 같은 방법으로 휘발성 유기 화합물(TVOC)의 발생량을 평가하였다.
우선, 토너 10mg을 칭량하여 탈착 튜브(desorption tube)에 담았다. 이 튜브를 TSD(thermal desorption system)에 넣어 300℃로 가열하였다. 가열한 토너에서 발생되는 가스를 CIS(cryo injection system)로 보내 응축시킨 후 가스크로마토그래피에 주입하여 측정하였다. 이를 통해 얻어진 그래프에서 헥산과 헥사데칸 사이의 모든 피크의 면적을 구하고 이를 톨루엔 정량 곡선에 대입하여 TVOC를 구하였고, 그 결과를 하기 표 1에 나타내었다.
(3) 입도 분포
상기 실시예 및 비교예에서 토너 입자의 GSDp 및 GSDv는 벡크만사(Beckman Coulter Inc.)의 멀티사이저(Multisizer™ 3 Coulter Counter®)를 사용하여 평균입경을 측정하여 하기 수학식 1 및 2에 의해 얻어진다. 상기 멀티사이저에서 어퍼처(aperture)는 100㎛을 이용하고, 전해액인 ISOTON-II(Beckman Coulter사) 50~100ml에 계면활성제를 적정량 첨가하고, 여기에 측정 시료 10~15mg을 첨가한 후 초음파 분산기에 5분간 분산 처리함으로써 샘플을 제조하였다. 측정결과는 하기 표 1에 나타내었다.
[수학식 1]
GSDp =
Figure PCTKR2009007760-appb-I000002
(p : 입자수)
[수학식 2]
GSDv =
Figure PCTKR2009007760-appb-I000003
(v : 부피)
표 1
실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예
초기 점도 (cps) 260.7 97.5 95.3 40.2
TVOC 60% 72% 43% 100%
GSDp 1.25 ~ 1.27 1.24 ~ 1.27 1.25 ~ 1.27 1.28 ~ 1.35
GSDv 1.20 ~ 1.23 1.20 ~ 1.23 1.21 ~ 1.24 1.24 ~ 1.30
상기 표에서 알 수 있듯이, 본 발명의 제조 방법에 따른 반응 초기 혼합물의 점도가 종래의 제조 방법에 따른 반응 초기 혼합물의 점도에 비해 높다는 것을 알 수 있다. 이에 따라 분산액의 안정성이 더 뛰어나다는 것을 알 수 있다. 또한 본 발명의 제조 방법으로 제조된 토너는 종래의 제조 방법으로 제조된 토너에 비하여 30% ~ 60% 정도 TVOC가 줄어 든 것을 알 수 있다. 뿐만 아니라 본 발명의 방법으로 제조된 토너 입자는 종래의 방법으로 제조된 토너 입자에 비해 입도 분포가 좁은 것을 확인할 수 있다.
(4) 원형도
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 분산 처리함으로써 이루어졌다.
원형도는 하기 수식 3에 의해 FPIA-3000에서 자동으로 구해진다.
[수학식 3]
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.
(5) 대전성
대전량은 블로우오프 분체 대전량 측정장치로서 Vertex Charge Analyzer 150 (Vertex Image Products, 펜실베니아 유콘 소재)를 사용하여 측정하였다.
블로우오프법에서는, 양단에 망을 친 원통용기 속에 분체와 캐리어의 혼합체를 넣고 일단에서부터 고압가스를 불어넣어 분체와 캐리어를 분리하여, 망의 눈으로부터 분체만 블로우오프(불어날리기)한다. 이때, 분체가 용기 외부로 가지고 간 대전량과 등량이며 반대의 극성을 갖는 대전량이 캐리어에 남는다. 또한, 이 전하에 의한 전속(電束) 전부가 패러데이 케이지에 의해 컨덴서에 모여 그 분량만큼 컨덴서가 충전된다. 컨덴서 양단의 전위를 측정함으로써 분체의 전하량(Q)를 하기식에 의해 구한다.
[수학식 4]
Q=CV
여기서, C는 컨덴서 용량이고, V는 컨덴서 양단의 전압이며, Q는 분체의 전하량이다.
대전 속도는 캐리어와 토너입자를 혼합하면서 두 물질 사이에 발생하는 전하량을 혼합에 소요된 시간으로 나누어줌으로써 측정된다. 초기 대전속도는 전하량이 토너위에 형성되는 속도를 의미하는데, 본 발명에서의 초기대전속도는 캐리어와 토너의 혼합 시간이 1분을 경과한 후 측정한 전하량으로 계산하였다.
(6) 응집성
응집성은 Micron Powder Characteristics Tester(HOSOKAWA사 제품)을 사용하여 토너 샘플을 각각 N/N 조건 및 H/H 조건에서 방치한 후 측정하였으며, 값이 클수록 유동성이 좋지 않음을 나타낸다.
-N/N 조건 : 2hr, 25℃, 습도 55%
-H/H 조건 : 15hr, 50℃, 습도 80% + 2hr, 25℃, 습도 55%
(7) 클리닝성
클리닝성 평가 방법은 클리닝 공정을 통과한 감광체상의 토너를 스카치 테이프 (3M)로 붙여 백지로 옮기고, 그것을 Macbath 반사 농도계 RD514형을 측정하여, 아무런 오염이 되지 않은 것과의 차이가 0.01 이하일 경우 양호, 초과일 경우 불량으로 판정하였다.
(8) 광택성
광택 측정법은 BYK GARDNER micro TRI gloss 기기로 20도 각도에서 측정한 값으로, 측정방법은 ASTM D 523 / D 2457를 따른다. 측정값이 20이하인 경우 높음으로 판정하였다.
표 2
구분 실시예1 실시예2 실시예3 비교예1
물리적성능 대전성 (uC/g) -20 ~ -25 -18 ~ -30 -19 ~ -32 -12 ~ -15
원형도 0.970 0.971 0.971 0.970
화상 성능 광택 높음 높음 높음 높음
클리닝성 양호 양호 양호 양호
상기 표 2에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 토너의 경우 대전성, 원형도 및 클리닝성은 종래의 방법으로 제조된 토너와 유사하거나 오히려 우수하였다.
표 3
응집성 구분 실시예 1 실시예 2 실시예 3 비교예 1
N/N 81.4 84.5 82.3 79.3
H/H 87.6 92.4 93.6 88.3
상기 표 3에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따라 제조된 토너의 경우 유동성은 종래의 방법으로 제조된 토너와 유사하거나 약간 떨어지는 정도에 불과하였다.
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. 라텍스 분산액, 착색제 분산액, 왁스 분산액, 및 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체 중 1종 이상의 수용액을 혼합하는 단계;
    상기 혼합물에 응집제를 첨가하고 응집시켜 토너 입자를 형성하는 단계; 및
    상기 응집된 토너 입자를 융합하는 단계를 포함하는 토너의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 유도체는 하기 화학식 1의 화합물인 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법:
    [화학식 1]
    Figure PCTKR2009007760-appb-I000004
    상기 식에서
    R1, R2, 및 R3 는 각각 독립적으로 히드록시기, 탄소수 1 내지 10의 치환 또는 비치환 알킬기, 탄소수 2 내지 10의 치환 또는 비치환 아실기, 탄소수 6 내지 10의 치환 또는 비치환 아릴기일 수 있고, 단 R1, R2, 및 R3 가 모두 히드록시기인 경우는 제외되고;
    n은 2 내지 2,000,000인 정수이다.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 유도체는 아세틸 셀룰로오스, 카복시메틸셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, (히드록시프로필)메틸 셀룰로오스, (히드록시에틸)메틸 셀룰로오스 및 벤질 셀룰로오스 로 이루어지는 군으로부터 선택된 어느 하나인 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 시클로덱스트린 유도체는 α-시클로덱스트린, β-시클로덱스트린 또는 γ-시클로덱스트린인 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체의 총 사용량은 총 반응 혼합물 중 0.5 내지 10중량%인 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 셀룰로오스 유도체와 시클로덱스트린 유도체의 총 사용량은 라텍스 분산액 중 라텍스 수지 100중량부에 대하여 0.5 내지 10중량부의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 라텍스 분산액은 라텍스가 스티렌 잔기를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너의 제조방법.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 토너는 코어-쉘 구조를 가지는 것을 특징으로 하는 토너의 제조 방법.
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