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KR20090126543A - 넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 화상형성방법 및전자사진용 화상형성장치 - Google Patents

넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 화상형성방법 및전자사진용 화상형성장치 Download PDF

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KR20090126543A
KR20090126543A KR1020080052682A KR20080052682A KR20090126543A KR 20090126543 A KR20090126543 A KR 20090126543A KR 1020080052682 A KR1020080052682 A KR 1020080052682A KR 20080052682 A KR20080052682 A KR 20080052682A KR 20090126543 A KR20090126543 A KR 20090126543A
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KR
South Korea
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toner
image forming
color
pigment
prepared
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KR1020080052682A
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최대웅
양우영
김건일
황대일
김일혁
박재범
황일선
황재광
김동원
안덕균
Original Assignee
삼성정밀화학 주식회사
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Publication date
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Abstract

토너화상 형성방법 및 토너를 구비하는 전자사진용 화상형성장치가 개시된다. 개시된 토너화상 형성방법은, L(명도, lightness)이 91~94이고, a(적색도, redness)가 -11~-9이고, b(황색도, yellowness)가 77~82인 색좌표 범위를 갖는 옐로우 색상의 제1 토너, L이 56~61이고, a가 56~61이고, b가 -7~-5인 색좌표 범위를 갖는 마젠타 색상의 제2 토너, 및 L이 58~62이고, a가 -33~-30이고, b가 -42~-37인 색좌표 범위를 갖는 시안 색상의 제3 토너를 사용하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 개시된 토너화상 형성방법 및 토너를 구비하는 전자사진용 화상형성장치는 높은 일광견뢰도를 유지하면서도 넓은 색상 영역을 구현할 수 있다.

Description

넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 화상형성방법 및 전자사진용 화상형성장치{Method for forming toner image and electrophotographic image forming apparatus capable of realizing wide color gamut}
본 발명은 토너화상 형성방법 및 토너를 구비하는 전자사진용 화상형성장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 화상형성방법 및 상기 토너를 구비한 전자사진용 화상형성장치에 관한 것이다.
최근 레이저 프린터, 복사기, 및 복합기 등의 화상형성장치는 고속화, 저온 정착화, 고해상도화를 위해, 토너의 소입경화 및 넓은 색상 영역(color gamut) 구현 등이 점차로 요구되고 있는 실정이다. 여기서, 색상 영역은, 색의 명도(L, lightness), 적색이나 녹색의 정도(a, redness), 및 황색이나 청색의 정도(b, yellowness)를 색좌표에 표시함으로써 결정될 수 있다. 즉, a가 음의 값(negative value)을 가지면 녹색(green)의 색상 영역을 나타낸다고 하고, a가 양의 값(positive value)을 가지면 적색(red)의 색상 영역을 나타낸다고 하고, b가 음의 값(negative value)을 가지면 청색(blue)의 색상 영역을 나타낸다고 하고, b가 양의 값(positive value)을 가지면 황색(yellow) 색상 영역을 나타낸다고 한다.
토너의 현상 방식으로는 토너와 캐리어를 함께 사용하는 2성분 현상 방식과 토너만을 사용하는 1성분 현상방식으로 크게 구분될 수 있다.
한편, 근래 들어 정보통신 미디어의 발달에 따라 퍼스널 컴퓨터의 저가격화가 진행되어 그 보급율이 증대되고 있는 추세이다. 이러한 추세에 발 맞추어, 오피스 및 개인용 잉크젯 프린터와 함께 레이저 프린터의 보급이 증가하고 있으며, 이로 인해 레이저 프린터의 소형화 및 저가격화에 유리한 1성분 현상방식의 화상형성장치의 역할이 크게 증가하고 있다.
일반적으로 토너는 결착수지로 작용하는 열가소성 수지에 착색안료, 대전제어제, 염료, 안료, 또는 이형제 등을 첨가함으로써 제조된다. 또한, 토너에 유동성을 부여하거나, 대전제어 또는 클리닝성 등의 물성을 향상시키기 위하여 소수성 실리카, 산화티탄 등의 무기 금속미분말, 또는 불소 고분자나 PMMA 입자들이 외첨제로서 상기 토너에 첨가될 수 있다.
이와 같이 전자사진용 현상제인 토너는 첨가되는 재료의 기능에 따라 최종 토너 화상이 다양하게 변화될 수 있으며, 상기 토너 화상이 자연색에 보다 가까운 색상을 발현하기 위해서는 색상 영역이 보다 넓은 토너가 요구된다.
미국등록특허 제6,203,957호는 착색안료를 사용하는 구형의 중합 토너를 개시하고 있다. 이와 같이 착색안료만을 사용하는 토너는 일광견뢰도(light resistance)는 우수하나 색상 영역이 좁은 문제점이 있다.
일본공개특허 제2003-34765호는 잉크젯 현상방식의 인쇄에 사용되는 잉크로서, 염료를 사용하는 잉크를 개시하고 있다. 상기 잉크에 사용된 염료들은 모두 수 용성 염료이고, 상기 잉크는 염료의 색상에 따라 마젠타 잉크, 옐로 잉크, 시안 잉크, 오렌지 잉크, 녹색 잉크, 및 바이올렛 잉크 등으로 구분된다. 이러한 잉크 세트는 우수한 색상 영역을 가지는 화상을 생성할 수 있다. 그러나, 사용되는 염료로 인해 일광견뢰도가 나쁜 문제점이 있다.
유럽등록특허 제0915386호는 시드 중합법 또는 분산 중합법을 사용하여 고분자 수지 입자를 제조한 다음, 이러한 고분자 수지 입자와 염료를 용매에 분산시켜 토너를 중합하는 방법을 개시하고 있다. 그러나, 토너 중합시 염료를 사용하기 때문에 높은 화상 농도 및 넓은 색상 영역을 구현할 수는 있지만, 일광견뢰도 면에서는 한계를 보이고 있다.
본 발명은 높은 일광견뢰도를 유지하면서도 넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 토너화상 형성방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 높은 일광견뢰도를 유지하면서도 넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 전자사진용 화상형성장치를 제공하는 것이다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
L(명도, lightness)이 91~94이고, a(적색도, redness)가 -11~-9이고, b(황색도, yellowness)가 77~82인 색좌표 범위를 갖는 옐로우 색상의 제1 토너;
L이 56~61이고, a가 56~61이고, b가 -7~-5인 색좌표 범위를 갖는 마젠타 색상의 제2 토너; 및
L이 58~62이고, a가 -33~-30이고, b가 -42~-37인 색좌표 범위를 갖는 시안 색상의 제3 토너를 사용하는 화상형성방법을 제공한다.
본 발명의 한 구현예에 따르면, 상기 제1 토너 내지 제3 토너는, 각 토너의 질량 대비 0.05~2.0질량%의 형광안료를 각각 포함한다.
본 발명의 다른 구현예에 따르면, 상기 형광안료는 4,4'-비스(스티릴)바이페닐, 2-(4-페닐스틸벤-4-일)-6-부틸벤족사졸, β-메틸움벨리페론, 4-메틸-7-디메틸아미노쿠마린, 4-메틸-7-아미노쿠마린, N-메틸-4-메톡시-1,8-나프탈이미드, 9,10-비스(펜에티닐)안트라센, 및 5,12-비스(펜에티닐)나프타센로 이루어진 군으로부터 선택된다.
또한 상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명은,
L(명도, lightness)이 91~94이고, a(적색도, redness)가 -11~-9이고, b(황색도, yellowness)가 77~82인 색좌표 범위를 갖는 옐로우 색상의 제1 토너;
L이 56~61이고, a가 56~61이고, b가 -7~-5인 색좌표 범위를 갖는 마젠타 색상의 제2 토너; 및
L이 58~62이고, a가 -33~-30이고, b가 -42~-37인 색좌표 범위를 갖는 시안 색상의 제3 토너를 구비하는 화상형성장치를 제공한다.
본 발명에 의하면, 높은 일광견뢰도를 유지하면서도 넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 토너화상 형성방법이 제공될 수 있다.
또한 본 발명에 의하면, 높은 일광견뢰도를 유지하면서도 넓은 색상 영역을 구현할 수 있는 전자사진용 화상형성장치가 제공될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 바람직한 구현예에 따른 화상형성방법에 관하여 상세히 설명한다.
본 발명의 한 구현예에 따른 화상형성방법은, L(명도, lightness)이 91~94이고, a(적색도, redness)가 -11~-9이고, b(황색도, yellowness)가 77~82인 색좌표 범위를 갖는 옐로우 색상의 제1 토너; L이 56~61이고, a가 56~61이고, b가 -7~-5인 색좌표 범위를 갖는 마젠타 색상의 제2 토너; 및 L이 58~62이고, a가 -33~-30이고, b가 -42~-37인 색좌표 범위를 갖는 시안 색상의 제3 토너를 사용한다.
제1, 제2, 및/또는 제3 토너를 사용하여 얻어진 토너화상의 색상 영역은 이들 토너를 CLP-510 컬러프린터(삼성)의 카트리지에 충진하여 기준 차트(QEA chart)를 인쇄한 다음, SpectroEye(Macbeth 사)를 이용하여 상기 인쇄물에 형성된 토너화상의 1차색(Yellow, Magenta, Cyan)에 대한 L, a, b 값을 각각 측정함으로써 확인가능하다.
상기와 같은 색상 영역을 구현하기 위한 방안으로 상기 제1 토너 내지 제3 토너는, 각 토너의 질량 대비 바람직하게는 0.05~2.0질량%, 더욱 바람직하게는 0.1~1.0질량%의 형광안료를 각각 포함할 수 있다. 상기 형광안료의 함량이 0.05질량% 미만이면 원하는 색상 영역을 얻기가 어려워서 바람직하지 않고, 2.0질량%를 초과하게 되면 토너의 변색이 발생되어 화상에 영향을 줄 수 있으므로 바람직하지 않다. 상기와 같이 형광안료를 구비한 토너들을 사용하여 화상을 형성함으로써 토너화상의 색상 영역을 넓힐 수 있다. 그러나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며, 상기와 같은 색상 영역을 구현할 수 있는 한 다른 다양한 토너가 사용될 수 있다.
상기 형광안료는 4,4'-비스(스티릴)바이페닐, 2-(4-페닐스틸벤-4-일)-6-부틸벤족사졸, β-메틸움벨리페론, 4-메틸-7-디메틸아미노쿠마린, 4-메틸-7-아미노쿠마린, N-메틸-4-메톡시-1,8-나프탈이미드, 9,10-비스(펜에티닐)안트라센, 5,12-비스(펜에티닐)나프타센, FB205™(욱성화학), FZ 27110™(Sinloihi Co., Ltd.), 및 FZ SB BLUE™(Sinloihi Co., Ltd.)로 이루어진 군으로부터 선택된다. 그러나, 본 발명 이 이에 한정되는 것은 아니며, 일광(daylight)에 포함된 자외선에 의해 형광을 낼 수 있하는 것인 한 다른 다양한 종류 및 형태의 형광안료가 사용될 수 있다.
상기 제1 내지 제3 토너는 또한 결착수지, 착색안료, 및 적어도 1종의 첨가제를 포함한다.
상기 결착수지는 토너 모입자에 포함되어 토너의 다른 성분들, 예컨데 착색안료, 대전 제어제, 및/또는 후술하는 이형제, 및/또는 외첨제를 잡아주고, 토너를 인쇄매체에 고착시키는 접합제 또는 고착제 역할을 수행한다. 이러한 결착수지로는 공지의 각종 수지가 사용될 수 있는데, 예컨대 폴리스티렌, 폴리-P-클로로스티렌, 폴리-α-메틸스티렌, 스티렌-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-비닐톨루엔 공중합체, 스티렌-비닐나프탈렌 공중합체, 스티렌-아크릴산메틸 공중합체, 스티렌-아크릴산에틸 공중합체, 스티렌-아크릴산프로필 공중합체, 스티렌-부틸 아크릴레이트 공중합체, 스티렌-아크릴산옥틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산메틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산에틸 공중합체, 스티렌-메타크릴산프로필 공중합체, 스티렌-메타크릴산 부틸 공중합체, 스티렌-α-클로로메타크릴산메틸 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌-비닐메틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐에틸에테르 공중합체, 스티렌-비닐에틸케톤 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 스티렌-아크릴로니트릴-인덴 공중합체, 스티렌-말레인산 공중합체, 스티렌-말레인산에스테르 등의 스티렌계 공중합체; 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리에틸메타크릴레이트, 폴리부틸메타크릴레이트, 이들의 공중합체; 폴리염화비닐, 폴리초산비닐, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 폴리아미드, 에폭시수 지, 폴리비닐부티랄수지, 로진, 변성 로진, 테르펜수지, 페놀수지, 지방족 또는 지환족 탄화수소수지, 방향족계 석유수지, 염소화 파라핀, 파라핀 왁스 등이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 이들 중 폴리에스테르계 수지는 정착성 및 투명성이 우수하여 컬러 토너에 적합하다.
상기 결착수지의 함량은 각 토너의 질량 대비 50~98질량%이다. 상기 함량이 50질량% 미만이면 상기 결착수지가 토너 조성물을 결합시키기(binding)에 부족하여 바람직하지 않고, 98질량%를 초과하게 되면 상기 결착수지 외의 토너 조성물 함량이 적어 토너로서의 기능을 발휘하기 힘들어서 바람직하지 않다. 여기서, 토너 조성물이란 상기 결착수지 외에 후술하는 착색안료 및 첨가제 등을 모두 포함하는 광의의 개념이다.
상기 착색안료는 토너가 색상을 나타내도록 하기 위한 것이다. 현재, 전자사진용 토너로는 블랙(K: black), 옐로우(Y: yellow), 마젠타(M: magenta), 및 시안(C: cyan) 착색안료를 포함하는 토너들이 있다. 상기 토너들은 전자사진용 화상형성장치에 채용될 수 있는데, 이러한 화상형성장치 중 블랙 착색안료를 포함하는 토너만이 채용된 화상형성장치를 흑백 화성형성장치라고 하고, 상기 4 가지 색상을 각각 포함하는 4 종의 토너들을 모두 채용한 화상형성장치를 컬러 화상형성장치라고 한다.
본 구현예에서 블랙 착색안료로는 산화철, 카본블랙, 및 산화티탄 등이 사용될 수 있다.
옐로우 착색안료로는, 예를 들어, 축합 질소 화합물, 이소인돌리논 화합물, 안트라킨(anthraquine) 화합물, 아조 금속 착제, 또는 알릴 이미드 화합물 등이 사용된다. 구체적으로 C.I. 안료 옐로우 12, 13, 14, 17, 62, 74, 83, 93, 94, 95, 109, 110, 111, 128, 129, 147, 또는 168 등이 사용될 수 있다.
마젠타 착색안료로는, 예를 들어, 축합 질소 화합물, 안트라킨(anthraquine) 화합물, 퀴나크리돈 화합물, 염기 염료 레이트 화합물, 나프톨 화합물, 벤조 이미다졸 화합물, 티오인디고 화합물, 또는 페릴렌 화합물이 사용된다. 구체적으로 C.I. 안료 레드 2, 3, 5, 6, 7, 23, 48:2, 48:3, 48:4, 57:1, 81:1, 144, 146, 166, 169, 177, 184, 185, 202, 206, 220, 221, 또는 254 등이 사용될 수 있다.
시안 착색안료로는, 예를 들어, 동 프탈로시아닌 화합물 및 그 유도체, 안트라센 화합물, 또는 염기 염료 레이트 화합물 등이 사용된다. 구체적으로 C.I. 안료 블루 1, 7, 15, 15:1, 15:2, 15:3, 15:4, 60, 62, 또는 66 등이 사용될 수 있다.
상기와 같은 각 색상의 토너에 이러한 착색안료들이 단독으로 또는 2종 이상의 혼합물로서 사용될 수도 있다. 착색안료들의 혼합여부 및 혼합비율은 색상, 채도, 명도, 내후성, 토너 중의 분산성 등을 고려하여 정해져야 한다.
상기 착색안료의 함량은 토너를 착색하여 현상에 의해 가시화상을 형성하기에 충분한 정도이면 되는데, 예컨대 상기 결착수지 100 질량부를 기준으로 하여 3 내지 15 질량부인 것이 바람직하다. 상기 함량이 3 질량부 미만이면 착색효과가 불충분하여 바람직하지 않고, 15 질량부를 초과하면 토너의 전기저항이 낮아지기 때문에 충분한 마찰 대전량을 얻을 수 없어 오염을 발생시키기 때문에 바람직하지 않다.
한편, 상기 첨가제로는 대전제어제, 이형제, 또는 이들의 혼합물이 사용될 수있다.
상기 대전 제어제로는 부대전성 대전 제어제 및 정대전성 대전 제어제가 모두 사용될 수 있으며, 부대전성 대전 제어제로는 크롬 함유 아조 착체(Complex) 또는 모노아조 금속 착체와 같은 유기 금속 착체 또는 킬레이트 화합물; 크롬, 철, 아연과 같은 금속 함유 살리실산 화합물; 및 방향족 히드록시카르복실산과 방향족 디카르복실산의 유기 금속 착체가 사용될 수 있으며, 공지의 것이면 특별히 제한되지는 않는다. 또한, 정대전성 대전 제어제로서는 니그로신과 그의 지방산 금속염 등으로 개질된 생성물, 트리부틸벤질암모늄 1-히드록시-4-나프토술포네이트 및 테트라부틸암모늄 테트라플루오로보레이트 등의 4급 암모늄염을 포함하는 오늄염 등을 단독으로, 또는 2 종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 이러한 대전 제어제는 정전기력에 의해 토너를 안정적이고 빠른 속도로 대전시켜, 토너를 현상롤러 위에 안정되게 지지시킨다.
토너에 포함되는 대전 제어제의 함량은 일반적으로 각 토너의 질량 대비 0.1질량% 내지 10질량%의 범위 이내이다.
이형제는 토너화상의 정착성을 향상시킬 수 있는 것으로서, 저분자량 폴리프로필렌, 저분자폴리에틸렌 등의 폴리알킬렌왁스, 에스테르 왁스, 카르나우바(carnauba) 왁스, 파라핀왁스 등이 상기 이형제로 사용될 수 있다.
또한, 상기 첨가제는 외첨제를 더 포함할 수 있다. 외첨제는 토너의 유동성을 향상시키거나 대전특성을 조절하기 위한 것으로서, 대입경 실리카, 소입경 실리 카, 및 폴리머 비즈를 포함한다.
이하, 본 구현예에 따른 화상형성방법 또는 전자사진용 화상형성장치에 사용되는 토너의 제조방법에 관하여 상세히 설명한다.
착색안료 분산액의 제조
착색안료, 계면활성제, 및 극성용매를 소정 비율로 혼합하고 교반하여 예비분산을 실시한다. 이어서, 분산액의 온도상승을 제어하면서 분산된 착색안료의 평균 입경이 100~300㎚의 범위이고 상기 평균 입경이 단일 분포를 갖는 시점까지 추가 분산을 실시한다.
형광안료 분산액의 제조
형광안료, 계면활성제, 및 극성용매를 소정 비율로 혼합하고 교반하여 예비분산을 실시한다. 이어서, 분산액의 온도상승을 제어하면서 분산된 형광안료의 평균 입경이 100~300㎚의 범위이고 상기 평균 입경이 단일 분포를 갖는 시점까지 추가 분산을 실시한다.
라텍스의 제조
산소를 제거한 초순도수에 계면활성제를 소정 비율로 혼합하고 약 75℃까지 가열하여 분산매를 제조한다. 이 후, 상기 분산매에 중합개시제를 첨가하고 소정시간 경과후 적어도 3종의 단량체를 이용한 프리에멀젼 용액을 2시간에 걸쳐 적가한다. 약 8시간 동안 반응을 진행시킨 후 가열을 중단하고 상온까지 자연냉각시킨다. 여기서, 프리에멀젼 용액은 적어도 3종의 단량체와 계면활성제를 적당한 교반 속도로 일정시간 동안 교반하여 제조한다. 이 때, 적당한 점도가 유지될 때까지 교반한 다.
토너의 제조
상기에서 제조한 착색안료 분산액, 형광안료 분산액, 및 라텍스를 사용하여 다음과 같이 코어/쉘 구조의 토너를 제조한다.
먼저, 반응기에 착색안료 분산액, 형광안료 분산액, 라텍스, 및 응집제를 소정의 비율로 투입한 후 약 95℃의 온도에서 약 400rpm의 속도로 교반하면서 응집반응을 진행시킨다. 이때, 반응물 표면에 산소가 접촉하는 것을 방지하기 위해 질소 분위기를 유지하고 콘덴서를 이용하여 응집반응시 생성되는 휘발분을 회수한다. 결과로서, 약 5.5㎛의 평균 입경을 갖는 토너 코어부를 얻는다.
이어서, 상기 반응기에 상기에서 제조한 라텍스를 추가로 투입하여 상기 토너 코어부를 감싸도록 제어한다. 쉘 라텍스 첨가후 95℃ 에서 2~5 시간 융착 공정을 진행한다. 융착 공정을 진행하여 토너 표면을 매끄럽게 만들고, 토너 입자의 원형도를 향상시킨다. 융착 공정이 완료되면 반응시 사용한 계면활성제의 제거 및 미분의 제거를 위하여 필터링 및 세정 공정을 진행한다. 세정 공정이 완료되면 유동층 건조기를 이용하여 건조한다. 결과로서, 약 6.0㎛ 의 평균입경을 갖는 코어/쉘 구조의 토너를 얻는다.
상기 계면활성제는 비이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 및 양성계면활성제 중에서 선택된 1종 이상이 사용될 수 있다.
비이온성 계면활성제는 폴리비닐알코올, 폴리아크릴산, 메틸 셀룰로오스, 에틸 셀룰로오스, 프로필 셀룰로오스, 히드록시에틸 셀룰로오스, 카르복시메틸 셀룰 로오스, 폴리옥시에틸렌 세틸 에테르, 폴리옥시에틸렌 라우릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 옥틸페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 스테아릴 에테르, 폴리옥시에틸렌 노릴페닐 에테르, 에톡실레이트, 포스페이트 노릴페놀계, 트리톤, 디알킬페녹시폴리(에틸렌옥시)에탄올 등이 있고, 음이온성 계면활성제는 소듐 도데실설페이트, 소듐 도데실벤젠 술포네이트, 소듐 도데실 나프탈렌설페이트, 디알킬 벤젠알킬 황산염, 술폰산염 등이 있고, 양이온성 계면활성제는 알킬 벤젠 디메틸 암모늄 클로라이드, 알킬 트리메틸 암모늄 클로라이드, 디스테아릴 암모늄 클로라이드 등이 있고, 양성계면활성제는 아미노산형 양성계면활성제, 베타인(Betaine)계 양성계면활성제, 레시틴, 타우린, 코코아미도프로필베타인(Coco amidopropylbetaine), 디소듐 코코암포디아세테이트(Disodium cocoamphodiacetate) 등이 있다.
상술한 계면활성제는 단독으로 또는 2종 이상을 일정 비율로 혼합되어 사용될 수 있다.
상기 극성용매는 물, 글리세롤, 에탄올, 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 디프로필렌글리콜, 솔비톨 등에서 선택된 1종 이상일 수 있으며, 물이 바람직하다.
상기 중합개시제로는 탈이온수 등의 물에 희석된 포타슘 퍼설페이트, 암모늄 퍼설페이트, 소듐 퍼설페이트, 포타슘 퍼설파이트, 암모늄 퍼설파이트, 소듐 퍼설파이트, 암모늄 바이설페이트, 소듐 바이설페이트, 1,1'-아조비스(1-메틸부티로니트릴-3-소듐 술포네이트), 또는 4,4'-아조비스(4-시아노발레르산) 등이 사용될 수 있다.
상기 단량체로는 1종 또는 복수의 단량체, 예를 들어, 1~10종, 보다 바람직하게는 1~5종의 단량체가 사용될 수 있다. 상기 단량체로는 특별히 한정되지는 않지만, 아크릴산, 아크릴산 에스테르, 메타크릴산, 메타크릴산 에스테르, 스티렌, 지방족 산의 비닐에스테르, 및, 임의로 공지의 가교제 등이 사용될 수 있다. 상기 가교제로는 디비닐 벤젠, 디비닐 톨루엔, 디아크릴레이트 또는 디메타크릴레이트 등이 사용될 수 있다. 2종 이상의 단량체를 사용하는 것이 바람직하다. 상기 단량체로서 스티렌, 부틸 아크릴레이트, 메타크릴산, 글리시딜메타크릴레이트, 또는 1,10-도데칸디아크릴레이트가 특히 바람직하다.
상기 분자량 조절제는 최종 라텍스의 분자량 특성을 조절하기 위한 것으로, 도데칸티올, 부탄티올, 이소옥틸-3-머캡토프로피오네이트(IOMP), 2-메틸-5-t-부틸티오페놀, 카본 테트라클로라이드, 및/또는 카본 테트라브로마이드 등이 상기 분자량 조절제로 사용될 수 있다.
상기 응집제로 사용될 수 있는 것으로, 분산액에 사용된 계면활성제 및 상기 계면활성제의 극성과 반대 극성의 계면활성제, 또는 1가 이상의 무기금속염이 있다.
일반적으로 가수(ionic charge number)가 높을수록 응집력이 증가되기 때문에, 분산액의 응집 속도나 제조 방법의 안정성을 고려하여 적절한 응집제를 선택하여야 한다. 1가 이상의 무기금속염으로는, 구체적으로, 염화칼슘, 초산칼슘, 염화바륨, 염화마그네슘, 염화나트륨, 황산나트륨, 황산암모늄, 황산마그네슘, 인산나 트륨, 인산 2수소 나트륨, 염화암모늄, 염화코발트, 염화스트론튬, 염화세슘, 염화니켈, 염화루비듐, 염화칼륨, 초산나트륨, 초산 암모늄, 초산 칼륨, 안식향산 나트륨, 염화알루미늄, 염화아연 등이 있다.
상기와 같은 방법으로 제조된 토너는 전자사진방식의 화상형성장치에 사용될 수 있다. 여기서, 전자사진방식의 화상형성장치란 레이저 프린터, 복사기, 또는 팩시밀리 등을 의미한다.
이하, 실시예들을 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예들에 한정되는 것은 아니다.
실시예
(착색안료 분산액의 제조)
제조예 1-1: 옐로우 착색안료 분산액의 제조
교반기, 온도계, 및 콘덴서가 설치된 부피가 3 리터인 반응기를 열전달매체인 오일조내에 설치하였다. 이와 같이 설치된 반응기내에 Y415™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g, Dowfax 2A1™(Dow chemical company) 10g, 이온 교환수 260g, 및 글래스 비즈(직경: 0.75∼1.0mm) 400g을 투입하고, 기계식 교반기(SS-20DW, Global lab)를 사용하여 반응기 내용물을 500rpm의 속도로 1시간 동안 교반하여 예비분산을 실시하였다. 여기서, 글래스 비즈는 안료 분말을 수분산시키기 위한 분산제로 사용되었다.
이후, 상기 예비분산물을 Dispermat(VMA-GETZMANN GMBH사 제조) 실린더로 옮긴 후 추가 분산을 실시하였다. Dispermat 분산을 실시하는 동안 분산액의 온도 상 승을 제어하기 위해 재킷(jacket) 형태의 실린더를 사용하였고, 순환장치(circulator)를 사용하여 상기 실린더 내벽과 외벽 사이의 공간에 냉각수를 공급해 주었다. Dispermat에서는, 7,000rpm의 교반속도로, 분산된 옐로우 착색안료의 평균 입경이 100∼300nm이고 상기 평균 입경이 단일 분포를 나타내는 시점까지 분산을 실시하였다. 분산된 옐로우 착색안료 분산입자들의 평균 입경 및 그 분포는 Mastersizer 2000(Malvern사 제조)을 사용하여 측정하였다.
제조예 1-2: 마젠타 착색안료 분산액의 제조
Y415™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g 대신에 RED No. 36, PR122™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 마젠타 착색안료 분산액을 제조하였다.
제조예 1-3: 시안 착색안료 분산액의 제조
Y415™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g 대신에 ECB303™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 시안 착색안료 분산액을 제조하였다.
제조예 1-4: 블랙 착색안료 분산액의 제조
Y415™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g 대신에 Mogul L™(Cabot사 제조, 미국 소재) 50g을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 블랙 착색안료 분산액을 제조하였다.
(형광안료 분산액의 제조)
제조예 2-1: 옐로우 형광안료 분산액의 제조
Y415™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g 대신에 FB205™(욱성화학 제조, 한국 소재) 50g을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 옐로우 형광안료 분산액을 제조하였다.
제조예 2-2: 마젠타 형광안료 분산액의 제조
Y415™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g 대신에 FZ 27110™(Sinloihi Co., Ltd., 일본 소재) 50g을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 마젠타 형광안료 분산액을 제조하였다.
제조예 2-3: 시안 형광안료 분산액의 제조
Y415™(대일정화안료 제조, 일본 소재) 50g 대신에 FZ SB BLUE™(Sinloihi Co., Ltd., 일본 소재) 50g을 사용한 것을 제외하고는 상기 제조예 1에서와 동일한 방법으로 시안 형광안료 분산액을 제조하였다.
(라텍스의 제조)
제조예 3
산소를 제거한 초순도수 660g에 음이온성 계면활성제인 Dowfax 3.2g을 혼합한 용액을 부피 3L인 반응기에 넣고 반응기 온도를 75℃까지 증가시켰다. 반응기 온도가 75℃에 도달했을 때, 포타슘 퍼설페이트 18g을 초순도수 500g에 용해시켜 제조한 중합개시제 용액을 상기 반응기에 첨가하였다. 10분 뒤에 상기 반응기에 프리에멀젼 용액을 2시간에 걸쳐 적가하였다. 이때, 프리에멀젼 용액은 스티렌 970g, 부틸 아크릴레이트 192g, 아크릴산 36g과, 음이온 계면활성제(Dowfax) 22g 및 초순 수 507g을 300rpm의 교반 속도로 약 30분 동안 교반시켜 제조하였다. 이후, 8시간 동안 반응을 진행시킨 후 가열을 중단하고 반응기를 상온까지 자연냉각시켜 라텍스를 회수하였다.
(토너의 제조)
실시예 1-1~1~6: 옐로우 토너(Y-1~Y-6)의 제조
상기에서 제조한 옐로우 착색안료 분산액, 형광안료 분산액, 및 라텍스를사용하여 코어/쉘 구조의 토너를 제조하였다.
먼저, 제조예 1-1에서 제조한 옐로우 착색안료 분산액, 제조예 2-1에서 제조한 옐로우 형광안료 분산액, 및 제조예 3에서 제조한 라텍스(코어부 형성용)를, 옐로우 착색안료 입자: 옐로우 형광안료 입자:라텍스 입자:응집제의 질량비가 하기 표 1의 비율과 같이 되도록 각각 계량한 후 교반기, 질소 가스 도입구, 온도계, 및 콘덴서가 설치된 부피가 3 리터인 반응기에 투입하였다. 이어서, 상기 반응기에 염화마그네슘(MgCl2)을 첨가하여 1차 응집을 진행시킨 후 염화나트륨(NaCl)을 더 첨가하여 2차 응집을 진행시켰다. 여기서, 토너입자의 크기가 4.0㎛가 될 때까지 1차 응집은 진행시키고, 토너입자의 크기가 4.0㎛가 되면 2차 응집을 진행시켰다. 2차 응집은 토너입자 크기가 5.5㎛가 될 때까지 진행시켰다. 이때, 염화마그네슘과 염화나트륨의 첨가량을 하기 표 1에 나타낸 비율대로 조절하였다. 이러한 응집반응은, 기계식 교반기(SS-20DW, Global lab)를 사용하여 95℃의 온도에서 400rpm의 속도로 교반함으로써 진행되었다. 또한, 응집반응 중 반응기 내용물 표면에 산소가 접촉하는 것을 방지하기 위하여 질소 분위기를 유지하였고, 증발되는 휘발분은 콘덴서로 응결시켜 반응기로 다시 회수하였다. 반응기 교반기로는 2 블레이드형(blade type) 임펠러를 사용하였다. 결과로서, 5.5㎛의 입경을 갖는 토너 코어부를 얻었다. 이어서, 상기 반응기에 라텍스(쉘 형성용 라텍스, 즉 쉘 라텍스) 217g을 추가로 첨가하여 토너 코어부의 표면을 감싸는 형태로 입자를 제어하였다. 쉘 라텍스 첨가후 95℃에서 3시간 동안 융착 공정을 진행하였다. 융착 공정이 완료된 후 반응시 사용한 계면활성제의 제거 및 미분의 제거를 위하여 여과 및 세정 공정을 진행하였다. 상기 여과 및 세정 공정은 감압펌프(ULVAC KIKO Inc., DA-60S)를 사용하여 1회부터 3회까지는 여과/세정 대상물 부피의 3배수 만큼의 증류수를 사용하여 수행하였다. 3회 여과 및 세정 후 0.3M의 농도를 갖는 질산수용액을 첨가하여 여과/세정 대상물을 pH 2의 산 상태로 만든 후 4회부터 8회까지는 5배수의 증류수를 사용하여 여과 및 세정 공정을 추가로 수행하였다. 여과 및 세정 공정이 완료된 후 유동층 건조기(Sherwood, FBD501)를 사용하여 40℃에서 6~8시간 동안 건조 공정을 추가로 진행하였다. 결과로서, 약 6.0㎛의 평균입경을 갖는 코어/쉘 구조의 옐로우 토너(Y-1~Y-6)를 얻었다.
Figure 112008040226770-PAT00001
실시예 2-1~2~6: 마젠타 토너(M-1~M-6)의 제조
제조예 1-1에서 제조한 옐로우 착색안료 분산액, 제조예 2-1에서 제조한 옐로우 형광안료 분산액, 제조예 3에서 제조한 라텍스, 및 응집제를, 옐로우 착색안료 입자:옐로우 형광안료 입자:라텍스 입자:응집제의 질량비가 상기 표 1의 비율이 되도록 계량하여 사용한 대신에, 제조예 1-2에서 제조한 마젠타 착색안료 분산액, 제조예 2-2에서 제조한 마젠타 형광안료 분산액, 제조예 3에서 제조한 라텍스, 및 응집제를, 마젠타 착색안료 입자:마젠타 형광안료 입자:라텍스 입자:응집제의 질량비가 하기 표 2의 비율이 되도록 계량하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1~1-6에서와 동일한 방법으로 마젠타 토너(M-1~M-6)를 제조하였다.
Figure 112008040226770-PAT00002
실시예 3-1~3~6: 시안 토너(C-1~C-6)의 제조
제조예 1-1에서 제조한 옐로우 착색안료 분산액, 제조예 2-1에서 제조한 옐로우 형광안료 분산액, 제조예 3에서 제조한 라텍스, 및 응집제를, 옐로우 착색안료 입자:옐로우 형광안료 입자:라텍스 입자:응집제의 질량비가 상기 표 1의 비율이 되도록 계량하여 사용한 대신에, 제조예 1-3에서 제조한 시안 착색안료 분산액, 제조예 2-3에서 제조한 시안 형광안료 분산액, 제조예 3에서 제조한 라텍스, 및 응집제를, 시안 착색안료 입자:시안 형광안료 입자:라텍스 입자:응집제의 질량비가 하기 표 3의 비율이 되도록 계량하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1~1-6에서와 동일한 방법으로 시안 토너(C-1~C-6)를 제조하였다.
Figure 112008040226770-PAT00003
비교예 1~4: 옐로우[Ref(Y)], 마젠타[Ref(M)], 시안[Ref(C)], 및 블랙 토너[Ref(K)]의 제조
제조예 2-1~2~3에서 제조한 형광안료 분산액을 전혀 사용하지 않고, 제조예 1-1~1-4에서 제조한 착색안료 분산액, 제조예 3에서 제조한 라텍스, 및 응집제를, 착색안료 입자:라텍스 입자:응집제의 질량비가 하기 표 4의 비율이 되도록 계량하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1-1~1-6에서와 동일한 방법으로 각 토너[Ref(Y), Ref(M), Ref(C), Ref(K)]를 제조하였다.
Figure 112008040226770-PAT00004
이하, 상기 실시예 및 비교예들에서 제조한 토너 입자들을 하기의 방법으로 평가하였다.
(색상 영역)
상기 실시예 및 비교예들에서 제조한 각각의 토너 150g에 소수성 실리카(TG 810G, Cabot사 제품) 0.75g, 소수성 실리카(TG308F, Cabot사 제품) 2.25g, 및 산화티탄(SW100, 티탄공업사 제품) 0.75g을 혼합한 후 Picolo mixer(Kawata사 제품)를 사용하여 3,000rpm의 속도로 5분간 교반하여 외첨 토너를 제조하였다. 상기 외첨 토너를 CLP-510 컬러프린터(삼성)의 카트리지에 충진하여 기준 차트(QEA chart)를 인쇄한 다음, SpectroEye(Macbeth 사 제품)를 이용하여 상기 인쇄물에 형성된 토너화상의 1차색(Yellow, Magenta, Cyan, Black)에 대한 L, a, b 값을 각각 측정하여 그 결과를 하기 표 5에 나타내었다.
또한, 형광안료의 함량이 토너 질량 대비 1질량%인 실시예 1-4, 실시예 2-4, 및 실시예 3-4에서 제조한 각 토너(Y-4, M-4, C-4) 및 비교예 1~4에서 제조한 각 토너[Ref(Y)], 마젠타[Ref(M)], 시안[Ref(C)], 및 블랙 토너[Ref(K)]에 기초한 외첨 토너의 색좌표를 도 1에 도식적으로 나타내었다. 또한, 실시예 1-4에서 제조한 토너(Y-4)에 기초한 외첨 토너의 전자현미경 사진을 도 2에 나타내었다.
(채도)
채도는 색상의 선명한 정도로서 색좌표에서 원점으로부터의 이격거리를 의미한다. 따라서, 채도=(a2+b2)1/2의 산식이 성립될 수 있다.
(색조 판단)
색조 판단은 육안 관찰에 의한 것으로서 형광안료의 첨가에 따른 토너의 변색정도를 관찰함으로써 그 평가가 이루어졌다. 색조 판단 결과는 ○, △, 또는 ×로 구분되었는데, 이들 각각은 하기와 같은 의미를 갖는다.
○: 토너의 변색이 전혀 발견되지 않음.
△: 약간의 토너 변색은 발견되나, 화상상 문제가 없음
×: 토너의 변색 심하고, 화상상 문제가 있음
(부피평균입경)
부피평균입경은 쿨터 멀티사이저(Coulter Multisizer 3)로 측정하였다. 상기 쿨터 멀티사이저에 있어서 애퍼처 튜브(aperture tube)는 100㎛을 이용하고, 전해액인 ISOTON-II(Beckman Coulter사) 50~100ml에 계면활성제를 적정량 첨가하고, 여기에 측정 시료 10~20mg을 첨가한 후 초음파 분산기에 1분간 분산처리함으로써 샘플을 제조하였다.
Figure 112008040226770-PAT00005
상기 표 5 및 도 2를 참조하면, 형광안료를 포함하는 실시예들의 경우가 형광안료를 포함하지 않는 비교예들의 경우에 비해 색상 영역이 넓고, 채도가 높은 것으로 나타났다. 다만, 부피평균입경의 경우는 실시예들과 비교예들 간에 별차이가 없었으며, 색조판단 결과는 형광안료를 과량(토너 질량 대비 2질량% 이상) 투입하게 되면 악화되는 것으로 나타났다.
이상에서 도면 및 실시예를 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 구현예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 구현예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 첨부된 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 토너를 채용한 전자사진용 화상형성장치를 사용하여 인쇄물을 형성한 다음, 색차계를 사용하여 상기 인쇄물에 형성된 토너화상의 색차 데이터를 구한 후 이를 색좌표로 도식화한 도면이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 토너의 전자현미경 사진이다.

Claims (4)

  1. L(명도, lightness)이 91~94이고, a(적색도, redness)가 -11~-9이고, b(황색도, yellowness)가 77~82인 색좌표 범위를 갖는 옐로우 색상의 제1 토너;
    L이 56~61이고, a가 56~61이고, b가 -7~-5인 색좌표 범위를 갖는 마젠타 색상의 제2 토너; 및
    L이 58~62이고, a가 -33~-30이고, b가 -42~-37인 색좌표 범위를 갖는 시안 색상의 제3 토너를 사용하는 화상형성방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1 토너 내지 제3 토너는, 각 토너의 질량 대비 0.05~2.0질량%의 형광안료를 각각 포함하는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 형광안료는 4,4'-비스(스티릴)바이페닐, 2-(4-페닐스틸벤-4-일)-6-부틸벤족사졸, β-메틸움벨리페론, 4-메틸-7-디메틸아미노쿠마린, 4-메틸-7-아미노쿠마린, N-메틸-4-메톡시-1,8-나프탈이미드, 9,10-비스(펜에티닐)안트라센, 및 5,12-비스(펜에티닐)나프타센로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 화상형성방법.
  4. L(명도, lightness)이 91~94이고, a(적색도, redness)가 -11~-9이고, b(황색도, yellowness)가 77~82인 색좌표 범위를 갖는 옐로우 색상의 제1 토너;
    L이 56~61이고, a가 56~61이고, b가 -7~-5인 색좌표 범위를 갖는 마젠타 색상의 제2 토너; 및
    L이 58~62이고, a가 -33~-30이고, b가 -42~-37인 색좌표 범위를 갖는 시안 색상의 제3 토너를 구비하는 화상형성장치.
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