WO2013073856A1 - 토너의 제조방법 및 토너 - Google Patents

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WO2013073856A1
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toner
external
base particles
temperature
manufacturing
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김나형
황일선
박찬혁
진현
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삼성정밀화학(주)
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Definitions

  • a method of manufacturing toner and a toner are disclosed. More specifically, the method comprises the steps of preparing an external toner by attaching an external additive to the toner base particles at a temperature higher than room temperature, and quenching the external toner. Toner starts.
  • toner base particles are prepared by adding colorants, waxes, and the like to a thermoplastic resin serving as a binder resin.
  • the toner base particles may include a charge control agent for imparting chargeability to and maintaining the toner.
  • a method of producing such toner there are physical methods such as pulverization and chemical methods such as suspension polymerization, emulsion aggregation, chemical milling and dispersion polymerization.
  • an external additive for imparting fluidity and developability to the toner or improving physical properties such as drum cleaning property may be attached to the toner base particles.
  • a method of attaching the external additive to the toner base particles conventionally a method of attaching the external additive to the toner base particles at room temperature (about 25 ° C.), and then naturally cooling the toner particles including the attached external additive. Used.
  • room temperature about 25 ° C.
  • the durability of the toner is inferior because the adhesion strength of the external additive adhered to the toner base particles is not sufficient.
  • One embodiment of the present invention provides a method for preparing a toner comprising attaching an external additive to a toner base particle at a temperature higher than room temperature to prepare the external toner, and quenching the external toner.
  • Another embodiment of the present invention provides a toner prepared by the method for preparing the toner.
  • It provides a toner manufacturing method comprising the step of cooling the external toner to a temperature of 10 ⁇ 30 °C at a cooling rate of 1 ⁇ 10 °C / sec.
  • the toner base particles may include at least a binder resin, a colorant, and a wax.
  • the external additive may include inorganic particles.
  • the amount of the external additive may be 2 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the toner base particles.
  • the holding time of the manufacturing step of the external toner may be 2 to 40 minutes.
  • the preparing of the external toner may be performed by heating the mixture to 35 to 55 ° C. while stirring the mixture of the toner base particles and the external additive.
  • the manufacturing method of the toner may further include premixing the toner base particles and the external additive before the manufacturing step of the external toner.
  • the cooling step may be performed immediately after the manufacturing step of the external toner.
  • the cooling step may include contacting the refrigerant of -20 ⁇ 5 °C with the external toner.
  • the refrigerant may include air cooled by liquid nitrogen.
  • the cooling step may be performed while stirring the external toner.
  • the duration of the cooling step may be 0.5 ⁇ 10 seconds.
  • a toner produced by the above-described toner manufacturing method is provided.
  • a toner excellent in the amount of frictional charge and fluidity and high in adhesive strength of an external additive can be obtained.
  • Method of manufacturing a toner comprises the steps of preparing an external toner by attaching an external additive to the toner base particles at a temperature of 35 ⁇ 55 °C, and the external toner at a cooling rate of 1 ⁇ 10 °C / second Cooling to a temperature of 10 to 30 ° C. (ie, room temperature).
  • external toner refers to a toner including toner base particles and external additives attached thereto.
  • the adhesion strength of the external additive to the toner base particles may be lowered. If the temperature of the external toner exceeds 55 ° C., the toner may be deformed. In addition, when the cooling rate is less than 1 ° C / sec, deformation and aggregation of the toner may occur due to latent heat after externalization, and when the temperature exceeds 10 ° C / sec, the surface characteristics of the toner may change.
  • the toner base particles may include at least a binder resin, a colorant, and a wax.
  • the toner base particles may further include an additive such as a charge control agent.
  • Such toner base particles may be prepared by any method known in the art, such as a pulverization method, suspension polymerization method, emulsion aggregation method, chemical milling method or dispersion polymerization method.
  • the toner base particles may be prepared by the method disclosed in Korean Patent Publication No. 2010-0048071 or 2010-0115148.
  • the disclosures of Korean Patent Publication Nos. 2010-0048071 and 2010-0115148 are incorporated herein in their entirety by reference.
  • the external additive may include inorganic particles.
  • the inorganic particles may include, for example, inorganic fine particles having a particle diameter of 0.15 ⁇ m or less.
  • the external additive may include at least one compound selected from the group consisting of large particle size silica (particle size ⁇ 40 nm), small particle size silica (7 nm ⁇ particle size ⁇ 30 nm), titanium oxide and aluminum oxide.
  • the amount of the external additive may be 2 to 7 parts by weight based on 100 parts by weight of the toner base particles.
  • the adhesion strength of the external additive to the toner base particles may be high, and the charge amount and fluidity of the toner may increase.
  • the holding time of the manufacturing step of the external toner may be 2 to 40 minutes.
  • the holding time is within the above range, the physical properties of the toner are stabilized and the adhesion strength of the external additive to the toner base particles is constant.
  • the preparing of the external toner may be performed by heating the mixture to 35 to 55 ° C. while stirring the mixture of the toner base particles and the external additive.
  • the stirring speed may be, for example, 8,000 to 12,000 rpm.
  • the manufacturing method of the toner may further include premixing the toner base particles and the external additive before the manufacturing step of the external toner.
  • the premixing may be performed, for example, for 6 to 9 minutes at a stirring speed of 1,000 rpm at a temperature of 35 to 55 ° C.
  • the cooling step may be performed immediately after the manufacturing step of the external toner.
  • the cooling step is performed immediately after the manufacturing step of the external toner means that the cooling step is performed without delay immediately after the production step of the external toner is finished.
  • the cooling step may include contacting the refrigerant of -20 ⁇ 5 °C with the external toner.
  • refrigerant means a fluid capable of lowering the temperature of the external toner by contacting the external toner.
  • the refrigerant may include air cooled by liquid nitrogen.
  • the present invention is not limited thereto, and the refrigerant may be gas (eg, nitrogen) other than air cooled by liquid nitrogen.
  • the cooling step may further include stirring the external toner.
  • the stirring may be performed at a speed of 500 to 5,000 rpm (for example, 1,000 rpm).
  • the cooling step may be performed by blowing cooled air into the external toner while stirring the external toner. Due to this stirring step, the contact area between the cooled air and the external toner may be increased to improve the cooling effect.
  • the duration of the cooling step may be 0.5 ⁇ 10 seconds.
  • Another embodiment of the present invention provides a toner prepared by the above-described method for producing a toner.
  • the toner may have an appropriate level of charging characteristics (ie, a triboelectric charge amount) and fluidity, but may increase the adhesion strength of the external additive, thereby improving durability.
  • Preparation Example 1 Preparation of binder resin dispersion liquid for core and binder resin dispersion liquid for shell
  • a 30-liter reactor with a stirrer, thermometer and condenser was installed in the oil bath. 6,600 g and 32 g of distilled water and surfactant (Dowfax 2A1) were added to the reactor installed in this manner, respectively, to increase the reactor temperature to 70 ° C. and stirred at a stirring speed of 100 rpm.
  • the glass transition temperature (Tg) of the binder resin was measured using a differential scanning calorimeter (DSC), and the temperature was 62 ° 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 50,000.
  • D50 (v) means a particle size corresponding to 50% of the total volume when the volume is accumulated from small particles by measuring the particle size corresponding to 50% of the volume average particle diameter.
  • the particle size of the dispersed wax particles was measured using a Multisizer 2000 (manufactured by Malvern Corporation). As a result, D50 (v) was 200 nm.
  • the toner base particles were separated by using a nylon mesh (pore size: 16 ⁇ m), and the separated toner base particles were washed four times with distilled water, and then a pH of 1.88% by weight of nitric acid solution was mixed with distilled water. After washing again with a mixture of 1.5, and then washed again with distilled water four times to remove all the surfactant and the like. Thereafter, the washed toner base particles were dried in a fluidized bed dryer at a temperature of 40 ° C. for 5 hours to obtain dried toner base particles.
  • the toner base particles prepared in Preparation Example 4 100 parts by weight of the toner base particles prepared in Preparation Example 4, 1.0 part by weight of R8200 (manufactured by Aerosil) of small particle size silica, 1.5 parts by weight of RY50 (manufactured by Aerosil) of large particle size silica, and JMT of titanium oxide 0.3 parts by weight of -150FI (manufactured by TAYCA Corporation) were added to the mixture, and the mixture was stirred for 8 minutes at a speed of 1,000 rpm while maintaining the temperature at T 1 . Thereafter, the mixture was stirred at a speed of 10,000 rpm for 4 minutes while maintaining the temperature at T 1 to obtain an external toner. Subsequently, the external toner was quenched or left to stand.
  • the triboelectric charge amount of the external toner was measured using a q / m meter (Epping, Germany). 0.7 g of the external toner prepared in each of Examples and Comparative Examples and 9.3 g of a carrier (100 ⁇ m, Japan Society of Image Sciences) were added to a 100 mL bottle, and then left for 15 hours under NN conditions (20 ° C., RH 40%). It was. Subsequently, the mixture was mixed at 96 rpm for 5 minutes using a Turbula mixer (WAB, Switzerland). After mixing, 0.1g of the sample was put in a measuring cell of q / m meter and scanned under 80ml / min and 1,000 voltage.
  • the fluidity of the external toner was measured using a powder tester (manufactured by Hosokawa micron). Three sieves were used to measure the fluidity, and the mesh sizes of the sieves were 53 ⁇ m, 45 ⁇ m, and 38 ⁇ m. The three sieves were stacked in the order of 38 ⁇ m sheaves, 45 ⁇ m sheaves and 53 ⁇ m sheaves from bottom to top. At the first measurement, 2 g of the external toner was weighed and placed on a 53 ⁇ m sieve to give a vibration of dial 1 for 40 seconds. When the vibration for 40 seconds was completed, the weight of each of the three sieves was measured to determine the amount of external toner remaining on each sieve. After the measurement, the fluidity was calculated by the following Equation 1.
  • Fluidity (%) ⁇ (weight of powder remaining on top sieve (53 ⁇ m sieve)) / 2 ⁇ ⁇ 100 ⁇ (1/5) + ⁇ (weight of powder remaining on intermediate sheave (45 ⁇ m sieve) ) / 2 ⁇ ⁇ 100 ⁇ (3/5) + ⁇ (weight of powder remaining on lower sheave (38 ⁇ m sieve)) / 2 ⁇ ⁇ 100 ⁇ (1/5)
  • the adhesion strength of the external additive was evaluated by comparing it with an external toner sample not exposed to ultrasonic waves and a sample that was exposed to ultrasonic waves to artificially destabilize the attachment of the external additives.
  • the external toner was dispersed in 200 mL of a 0.15% by weight surfactant solution obtained by adding surfactant (Dowfax 2A1) to deionized water to obtain a dispersion.
  • the dispersion was then exposed to ultrasonic waves with stirring at 250 rpm for 30 minutes in an ultrasonic bath (Brasonic B8510).
  • the dispersion exposed to ultrasound was filtered while washing with 400 mL of a 0.15 wt% surfactant solution and vacuum filter obtained by adding Dowfax 2A1 to deionized water. Thereafter, the toner on the filter paper was collected and dried in a vacuum oven for 12 hours.
  • the external toners prepared in Examples 1 to 3 were found to have a higher adhesive strength than the external toners prepared in Comparative Examples 1 to 5.
  • the external toners prepared in Examples 1 to 3 were found to have a frictional charge amount and fluidity similar to those of the external toners prepared in Comparative Examples 1 to 5.

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Abstract

토너의 제조방법 및 토너가 개시된다. 개시된 토너의 제조방법은 35~55℃의 온도에서 토너 모입자에 외첨제를 부착시켜 외첨 토너를 제조하는 단계, 및 상기 외첨 토너를 1~10℃/초의 냉각속도로 10~30℃의 온도까지 냉각시키는 단계를 포함한다.

Description

토너의 제조방법 및 토너
토너의 제조방법 및 토너가 개시된다. 보다 상세하게는, 상온 보다 높은 온도에서 토너 모입자에 외첨제를 부착시켜 외첨 토너를 제조하는 단계 및 상기 외첨 토너를 급랭시키는 단계를 포함하는 토너의 제조방법 및 상기 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너가 개시된다.
최근, 마찰 대전량 및 유동성이 적당하고 내구성이 향상된 토너에 대한 요구가 늘어나고 있다.
일반적으로 토너 모입자는 결착수지로 작용하는 열가소성 수지에 착색제 및 왁스 등을 첨가함으로써 제조된다. 또한, 토너 모입자는 토너에 대전성을 부여하고 이를 유지시키는 대전제어제를 포함할 수 있다. 이러한 토너의 제조방법으로는 분쇄법 등의 물리적인 방법과, 현탁중합법, 유화응집법, 화학 밀링법 및 분산중합법 등의 화학적인 방법이 있다.
또한, 토너에 유동성 및 현상성을 부여하거나 드럼 클리닝성 등의 물성을 향상시키기 위한 외첨제가 토너 모입자에 부착될 수 있다. 이와 같이 토너 모입자에 외첨제를 부착시키는 방법으로서, 종래에는 상온(약 25℃)에서 토너 모입자에 외첨제를 부착시킨 후, 상기 부착된 외첨제를 포함하는 토너 입자를 자연 냉각시키는 방법을 사용하였다. 그러나, 이 경우에는 토너 모입자에 부착된 외첨제의 부착 강도가 충분하지 못하여 토너의 내구성이 떨어지는 문제점이 있다.
본 발명의 일 구현예는 상온 보다 높은 온도에서 토너 모입자에 외첨제를 부착시켜 외첨 토너를 제조하는 단계 및 상기 외첨 토너를 급랭시키는 단계를 포함하는 토너의 제조방법을 제공한다.
본 발명의 다른 구현예는 상기 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너를 제공한다.
본 발명의 일 측면은,
35~55℃의 온도에서 토너 모입자에 외첨제를 부착시켜 외첨 토너를 제조하는 단계; 및
상기 외첨 토너를 1~10℃/초의 냉각속도로 10~30℃의 온도까지 냉각시키는 단계를 포함하는 토너의 제조방법을 제공한다.
상기 토너 모입자는 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함할 수 있다.
상기 외첨제는 무기 입자를 포함할 수 있다.
상기 외첨제의 함량은 상기 토너 모입자 100중량부에 대하여 2~7중량부일 수 있다.
상기 외첨 토너의 제조단계의 유지시간은 2~40분일 수 있다.
상기 외첨 토너의 제조단계는 상기 토너 모입자와 상기 외첨제의 혼합물을 교반하면서 상기 혼합물을 35~55℃로 가열함에 의해 수행될 수 있다.
상기 토너의 제조방법은 상기 외첨 토너의 제조단계 이전에 상기 토너 모입자와 상기 외첨제를 예비혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
상기 냉각단계는 상기 외첨 토너의 제조단계 직후에 수행될 수 있다.
상기 냉각단계는 -20~5℃의 냉매를 상기 외첨 토너와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다.
상기 냉매는 액체질소에 의해 냉각된 공기를 포함할 수 있다.
상기 냉각단계는 상기 외첨 토너를 교반시키면서 수행될 수 있다.
상기 냉각단계의 지속시간은 0.5~10초일 수 있다.
본 발명의 다른 측면은,
전술한 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너를 제공한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법에 의하면, 마찰 대전량 및 유동성이 적당하고 외첨제의 부착 강도가 높아 내구성이 우수한 토너를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법을 상세히 설명한다.
본 발명의 일 구현예에 따른 토너의 제조방법은 35~55℃의 온도에서 토너 모입자에 외첨제를 부착시켜 외첨 토너를 제조하는 단계, 및 상기 외첨 토너를 1~10℃/초의 냉각속도로 10~30℃의 온도(즉, 상온)까지 냉각시키는 단계를 포함한다. 본 명세서에서 “외첨 토너”란 토너 모입자 및 이에 부착된 외첨제를 포함하는 토너를 의미한다.
상기 외첨 토너의 제조단계의 온도가 35℃ 미만이면 토너 모입자에 대한 외첨제의 부착강도가 저하될 수 있고, 55℃를 초과하면 토너의 변형이 발생할 수 있다. 또한, 상기 냉각속도가 1℃/초 미만이면 외첨후 잠열로 인한 토너의 변형 및 응집이 발생할 수 있고, 10℃/초를 초과하면 토너의 표면 특성이 변할 수 있다.
상기 토너 모입자는 적어도 결착수지, 착색제 및 왁스를 포함할 수 있다. 또한, 상기 토너 모입자는 대전제어제 등의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다. 이러한 토너 모입자는 분쇄법, 현탁중합법, 유화응집법, 화학 밀링법 또는 분산중합법 등 당해 기술분야에서 공지된 모든 방법 중 어느 한 방법에 의해 제조된 것일 수 있다. 예를 들어, 상기 토너 모입자는 한국공개특허 제2010-0048071호 또는 제2010-0115148호에 개시된 방법에 의해 제조된 것일 수 있다. 한국공개특허 제2010-0048071호 및 제2010-0115148호의 개시 내용은 인용에 의하여 전문이 본 명세서에 통합된다.
상기 외첨제는 무기 입자를 포함할 수 있다. 상기 무기 입자는, 예를 들어, 0.15㎛ 이하의 입경을 갖는 무기 미립자를 포함할 수 있다. 구체적으로, 이러한 외첨제는 대입경 실리카(입경≥40nm), 소입경 실리카(7nm≤입경≤30nm), 산화티탄 및 산화알루미늄으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 1종의 화합물을 포함할 수 있다.
상기 외첨제의 함량은 상기 토너 모입자 100중량부에 대하여 2~7중량부일 수 있다. 상기 토너 외첨제의 함량이 상기 범위이내이면, 토너 모입자에 대한 외첨제의 부착강도가 높고, 토너의 대전량 및 유동성이 증가할 수 있다.
상기 외첨 토너의 제조단계의 유지시간은 2~40분일 수 있다. 상기 유지시간이 상기 범위이내이면, 토너의 물성이 안정되고 토너 모입자에 대한 외첨제의 부착강도가 일정하다.
상기 외첨 토너의 제조단계는 상기 토너 모입자와 상기 외첨제의 혼합물을 교반하면서 상기 혼합물을 35~55℃로 가열함에 의해 수행될 수 있다. 이 경우, 교반속도는, 예를 들어, 8,000~12,000rpm일 수 있다.
상기 토너의 제조방법은 상기 외첨 토너의 제조단계 이전에 상기 토너 모입자와 상기 외첨제를 예비혼합하는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 예비혼합은, 예를 들어, 35~55℃의 온도에서 1,000rpm의 교반속도로 6~9분간 수행될 수 있다.
상기 냉각단계는 상기 외첨 토너의 제조단계 직후에 수행될 수 있다. 본 명세서에서, “냉각단계가 외첨 토너의 제조단계 직후에 수행된다”는 것은 외첨 토너의 제조단계가 종료되는 즉시 지체없이 냉각단계가 수행된다는 것을 의미한다.
상기 냉각단계는 -20~5℃의 냉매를 상기 외첨 토너와 접촉시키는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서, “냉매”란 상기 외첨 토너와 접촉함으로써 상기 외첨 토너의 온도를 낮출 수 있는 유체를 의미한다.
상기 냉매는 액체질소에 의해 냉각된 공기를 포함할 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기 냉매는 액체질소의 의해 냉각된 공기 이외의 기체(예를 들어, 질소)일 수 있다.
상기 냉각단계는 상기 외첨 토너를 교반시키는 단계를 추가로 포함할 수 있다. 상기 교반은 500~5,000rpm(예를 들어, 1,000rpm)의 속도로 진행될 수 있다. 예를 들어, 상기 냉각단계는 상기 외첨 토너를 교반시키면서 상기 외첨 토너에 냉각된 공기를 불어 넣음으로써 수행될 수 있다. 이러한 교반단계로 인하여, 상기 냉각된 공기와 상기 외첨 토너의 접촉면적이 증가하여 냉각 효과가 향상될 수 있다.
상기 냉각단계의 지속시간은 0.5~10초일 수 있다.
본 발명의 또 다른 구현예는 전술한 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너를 제공한다.
상기 토너는 적정 수준의 대전 특성(즉, 마찰 대전량) 및 유동성을 가지면서도 외첨제의 부착 강도가 증가하여 내구성이 향상될 수 있다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 대하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예
제조예 1: 코어용 결착수지 분산액 및 쉘용 결착수지 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 6,600g 및 32g씩 투입하여 반응기 온도를 70℃까지 증가시키고 100rpm의 교반속도로 교반시켰다. 이후, 모노머, 즉 스티렌 8,380g, 부틸 아크릴레이트 3,220g, 2-카르복시에틸 아크릴레이트 370g 및 1,10-데칸디올 디아크릴레이트 226g과, 증류수 5,075g, 계면활성제(Dowfax 2A1) 226g, 마크로모노머로서 폴리에틸렌글리콜 에틸에테르 메타크릴레이트 530g, 사슬이동제로서 1-도데칸티올 188g의 유화혼합물을 디스크 타입 임펠러로 400~500rpm으로 30분 동안 교반한 다음, 상기 반응기에 1시간 동안 천천히 투입하였다. 이후, 약 8시간 동안 반응을 진행시킨 다음 상온까지 천천히 냉각시켜 반응을 완료하였다.
반응 완료 후 시차주사열량계(DSC)를 이용하여 결착 수지의 유리전이온도(Tg)를 측정한 결과, 상기 온도는 62℃이었다. 또한, 폴리스티렌(Polystyrene) 기준 시료를 사용하여 GPC(gel permeation chromatography)에 의해 상기 결착 수지의 수평균분자량을 측정하였고, 그 결과 상기 수평균분자량은 50,000이었다.
제조예 2: 착색제 분산액의 제조
교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 5리터인 반응기에 시안 안료(ECB303, 대일정화주식회사 제품) 540g, 계면활성제(Dowfax 2A1) 27g 및 증류수 2,450g을 넣은 후, 10시간 동안 천천히 교반시키면서 예비분산을 수행하였다. 10시간 동안의 예비분산을 수행한 후, 비즈밀(독일 Netzsch사, Zeta RS)을 사용하여 4시간 동안 분산시켰다. 결과로서, 착색제 분산액을 얻었다.
분산 완료후, 멀티사이저 2000(Malvern사 제품)을 사용하여 시안 안료 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.
제조예 3: 왁스 분산액의 제조
교반기, 온도계 및 콘덴서가 설치된 부피 5 리터 반응기에 계면활성제 (Dowfax 2A1) 65g 및 증류수 1,935g을 투입한 후, 상기 혼합액을 95℃에서 약 2시간 동안 천천히 교반하면서 왁스(일본 중경유지社, P-778) 1,000g을 상기 반응기에 투입하였다. 상기 혼합액을 압력 토출형 호모게나이저(Homogenizer, 일본 정밀기계)를 사용하여 30분간 분산시켰다. 결과로서, 왁스 분산액을 얻었다.
분산 완료 후, 멀티사이저 2000(Malvern사 제품)을 사용하여 분산된 왁스 입자의 입도를 측정한 결과, D50(v)이 200nm이었다.
제조예 4: 토너 모입자의 제조
70 리터 반응기에 상기에서 제조된 코어용 결착수지 분산액 13,881g, 착색제 분산액 2,238g　및 왁스 분산액 2,873g을 투입한 다음, 25℃에서 약 15분간 1.21m/sec의 교반속도로 교반하여 혼합하였다. 여기에, 응집제로서 PSI(Poly Silicato Iron)와 질산 수용액(농도=1.88중량%)의 혼합 용액　(PSI/질산 수용액=1/2(중량비))을 5,760g 첨가하고, 호모게나이저(IKA社, T-50)를 사용하여 25℃에서 50rpm의 교반속도(교반선속도: 1.79m/sec)로 30분간 반응기 내용물을 교반하여 균질화 공정을 진행시켰다. 이때, 상기 반응기 내용물의 pH는 1.6이었다. 이후, 반응기의 온도를 51℃로 승온시킨 다음, 2.42m/sec로 교반하여 토너 모입자의 D50(v)이 6.4㎛가 될 때까지 응집을 계속한 후, 쉘용 결착수지 분산액 5,398g을 약 20분에 걸쳐 투입하였다. 이후, 토너 모입자의 평균 입경이 7.0㎛가 될 때까지 교반을 계속한 다음, 4중량% 수산화나트륨 수용액을 반응기에 투입하여 pH가 4가 될 때까지는 1.90m/sec로 교반시키고, pH가 7이 될 때까지는 1.55m/sec로 교반시켰다. 이후, 상기 교반속도를 유지하면서 반응기의 온도를 96℃로 승온시켜 토너 모입자가 합일되도록 하였다. 이후, FPIA-3000(sysmex사 제품, 일본 소재)을 이용하여 원형도를 측정하였을 때, 측정된 원형도가 0.980일 경우 반응기의 온도를 40℃로 냉각하고, 반응기 내용물의 pH를 9.0으로 조정하여 Nylon mesh (pore size: 16㎛)를 사용하여 토너 모입자를 분리시킨 다음, 상기 분리된 토너 모입자를 증류수로 4회 세척한 후, 1.88중량%의 질산 수용액을 증류수와 혼합하여 제조한 pH가 1.5인 혼합액으로 재세척하고, 이후 증류수로 4회 재세척하여 계면활성제 등을 모두 제거하였다. 이후, 세척이 완료된 토너 모입자를 유동층 건조기에서 40℃의 온도에서 5시간 동안 건조하여 건조된 토너 모입자를 얻었다.
실시예 1~3 및 비교예 1~5
외첨 용기에, 상기 제조예 4에서 제조된 토너 모입자 100중량부, 소입경 실리카인 R8200(Aerosil사 제품) 1.0중량부, 대입경 실리카인 RY50(Aerosil사 제품) 1.5중량부 및 산화티탄인 JMT-150FI (TAYCA사 제품) 0.3중량부를 투입하여 혼합물을 얻은 후, 상기 혼합물을 T1의 온도로 유지하면서 1,000rpm의 속도로 8분간 교반하였다. 이후, 상기 혼합물을 T1의 온도로 계속 유지하면서 10,000rpm의 속도로 4분간 교반하여 외첨 토너를 얻었다. 이어서, 상기 외첨 토너를 급랭하거나, 방치하였다. 급랭의 경우, 상기 외첨 토너를 1,000rpm의 속도로 교반하면서 냉매(즉, 액체질소에 의해 냉각된 약 0℃의 공기)를 상기 외첨 용기의 내부에 상방으로부터 하방으로 불어 넣어 상기 외첨 토너의 온도가 25℃가 될 때가지 냉각하였다. 방치의 경우, 상기 외첨 토너를 교반하지 않은 상태에서 상기 외첨 토너의 온도가 25℃가 될 때까지 방치하였다. 각 실시예에 및 비교예에서 설정 또는 산출된 T1, 냉각 방식, 냉각 속도 및 냉각 지속시간을 하기 표 1에 열거하였다.
표 1
T1(℃) 냉각 방식 냉각 속도(℃/초) 냉각 지속시간(초)
실시예 1 45 급랭 5 4
실시예 2 35 급랭 3 3.3
실시예 3 55 급랭 7 4.3
비교예 1 15 방치 - -
비교예 2 25 방치 - -
비교예 3 35 방치 0.5 20
비교예 4 45 방치 0.5 40
비교예 5 55 방치 0.5 60
평가예
상기 실시예 1~3　및 비교예 1~5에서 제조된 각 외첨 토너에 대하여 마찰 대전량, 유동성 및 외첨제의 부착 강도를 아래와 같이 평가하여, 그 결과를 하기 표 2에 나타내었다.
　
마찰 대전량 평가
외첨 토너의 마찰 대전량은 q/m meter (Epping社, 독일)를 사용하여 측정하였다. 상기 각 실시예 및 비교예에서 제조된 외첨 토너 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.
유동성(cohesiveness) 평가
외첨 토너의 유동성은 powder tester(Hosokawa micron 사 제품)를 사용하여 측정하였다. 유동성 측정시 시브는 세가지를 사용하였는데, 각 시브의 메쉬 크기는 53㎛, 45㎛ 및 38㎛이었다. 상기 세가지 시브를 하부로부터 상부 방향으로 38㎛ 시브, 45㎛ 시브 및 53㎛ 시브의 순으로 적층하였다. 최초 측정시 외첨 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 외첨 토너의 양을 측정하였다. 측정 후 하기 수학식 1에 의하여 유동성을 계산하였다.
[수학식 1]
유동성(%)={(상부 시브(53㎛ 시브)상에 남아 있는 분말의 중량)/2}×100 ×(1/5) + {(중간 시브(45㎛ 시브)상에 남아 있는 분말의 중량)/2}×100×(3/5) + {(하부 시브(38㎛ 시브)상에 남아 있는 분말의 중량)/2}×100×(1/5)
외첨제의 부착 강도 평가
초음파에 노출되지 않은 외첨 토너 샘플과 초음파에 노출시켜 인위적으로 외첨제의 부착을 불안정하게 만든 샘플과의 비교를 통해서 외첨제의 부착 강도를 평가하였다.
먼저, 탈이온수에 계면활성제　(Dowfax 2A1)를 첨가하여 얻은 0.15중량%의 계면활성제 용액 200mL에 외첨 토너 4g을 분산시켜 분산액을 얻었다. 이후,　상기 분산액을 초음파 배쓰(bath) (Brasonic B8510)내에서 250rpm으로 30분간 교반시키면서 초음파에 노출시켰다. 초음파에 노출된 상기 분산액은 탈이온수에 계면활성제　(Dowfax 2A1)를 첨가하여 얻은 0.15중량%의 계면활성제 용액 400mL 및 진공 필터를 사용하여 세척하면서 여과하였다. 이후, 필터지 위의 토너를 수거하여 진공 오븐에서 12시간 동안 건조시켰다. 이후, 상기와 같이 초음파 처리된　외첨 토너 3g을 직경 3cm의 프레스 몰드에 넣은 다음 40℃ 및 20MPa의 조건으로 20분간 프레스하여 납작한 펠렛 형상의 토너 샘플을 얻었다. 이어서, 상기에서 얻은 펠렛 형상의 토너 샘플을 XRF(Philips, MagiX)로 분석하여 Si 및 Ti의 강도(intensity)를 측정한 후, 이를 표준 강도와 비교하여 실리카 및 산화티탄의 함량을 구하였다. 초음파 처리전 외첨제의 함량(Wi)에 대한 상기 XRF 분석에 의해 측정된 외첨제의 함량(Wm)의 백분율(Wm/Wi×100)을 계산하여, 이를 외첨제의 부착 강도로 기록하였다.
표 2
마찰 대전량(uC/g) 유동성(%) 외첨제의 부착 강도(%)
실시예 1 -48.27 24.1 95
실시예 2 -47.96 27.1 93
실시예 3 -48.63 25.7 93
비교예 1 -45.35 23.6 85
비교예 2 -47.64 27.6 82
비교예 3 -48.79 24.3 81
비교예 4 -48.76 24.0 86
비교예 5 -49.28 24.6 88
상기 표 2를 참조하면, 실시예 1~3에서 제조된 외첨 토너는 비교예 1~5에서 제조된 외첨 토너에 비해 외첨제의 부착 강도가 높은 것으로 나타났다. 또한, 실시예 1~3에서 제조된 외첨 토너는 비교예 1~5에서 제조된 외첨 토너와 비슷한 마찰 대전량 및 유동성을 갖는 것으로 나타났다.
본 발명은 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. 35~55℃의 온도에서 토너 모입자에 외첨제를 부착시켜 외첨 토너를 제조하는 단계; 및
    상기 외첨 토너를 1~10℃/초의 냉각속도로 10~30℃의 온도까지 냉각시키는 단계를 포함하는 토너의 제조방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 외첨제의 함량은 상기 토너 모입자 100중량부에 대하여 2~7중량부인 토너의 제조방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 냉각단계는 상기 외첨 토너의 제조단계 직후에 수행되는 토너의 제조방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 냉각단계는 -20~5℃의 냉매를 상기 외첨 토너와 접촉시키는 단계를 포함하는 토너의 제조방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 냉각단계는 상기 외첨 토너를 교반시키면서 수행되는 토너의 제조방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 냉각단계의 지속시간은 0.5~10초인 토너의 제조방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 따른 토너의 제조방법에 의해 제조된 토너.
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