KR0138583B1 - One component toner for high speed copier - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장기 복사시 토너의 추가 분쇄 및 슬리브 오염이 방지되고 신속하게 대전됨은 물론 장기적으로 안정된 하전량이 유지되면, 수지, 자성체, 하전제어제 및 왁스를 필수 구성성분으로 하는 고속복사기용 1성분계 부대전성 토너를 제조하기 위한 것으로, 수지는 160℃, 0.1 1s의 전단속도에서의 전단점도가 1.5×103 - 3.0×104Pa·s이고, 수직응력계수는 2.0×103- 3.0×105Pa·s2값을 가지며, 전단점도에 대한 수직응력계수의 상대비는 2 - 200 사이의 값을 가지며, 하전제어제는 200초와 1000초에서 각각 특정의 Q/M값을 갖는 하전제어제(I), (II), (III)이 전조성 100중량부에 대해 각각 0.5 - 2 중량부, 0.5 - 2 중량부, 1.5 중량부 이하로 구성됨을 특징으로 한다.The present invention is a one-component system for high-speed copiers using resins, magnetic materials, charge control agents and waxes as essential constituents when the toner is prevented from further pulverization and contamination of the sleeve during long-term copying, and is rapidly charged as well as a stable charge in the long term. It is for producing an incident toner. The resin has a shear viscosity of 1.5 × 10 3 -3.0 × 10 4 Pa · s at a shear rate of 0.1 1 s at 160 ° C., and a vertical stress coefficient of 2.0 × 10 3 -3.0 × 10 5 It has a value of Pa · s2, and the relative ratio of the vertical stress coefficient to the shear viscosity has a value between 2 and 200, and the charge control agent has a specific Q / M value at 200 and 1000 seconds, respectively. I), (II), and (III) are each composed of 0.5-2 parts by weight, 0.5-2 parts by weight, and 1.5 parts by weight or less based on 100 parts by weight of the precursor.
Description
제1도, 제2도, 제3도 : 하전제어제의 시간에 따른 Q/M(μC/g)의 거동1, 2, and 3: Behavior of Q / M (μC / g) with Time of Charge Control Agent
본 발명은 고속 복사기용 1성분계 부대전성 토너에 관한 것으로서 더 상세하게는 연속적으로 다량의 복사를 하는 과정에서의 토너 입도 및 하전 분포의 변화에 따른 화질 저하 문제 및 고속 복사기에서의 정착 불량 문제를 해결한 1성분계 부대전성 토너에 관한 것이다.The present invention relates to a one-component incident charge toner for a high speed copier, and more particularly, to solve a problem of deterioration in image quality due to a change in toner particle size and charge distribution during continuous high volume copying, and a problem of fixing failure in a high speed copier. It relates to one component secondary toner.
1성분계 토너를 사용하는 전자사진 복사기는 10㎛ 정도의 크기를 갖는 미세 토너 입자들을 슬리브/자성 롤러와의 접촉 또는 마찰을 통하여 대전시킨 후 대전된 입자들을 적절한 바이어스(bias)하에서 광전도성을 갖는 드럼에 형성된 정전 잠상에 정전기적 힘으로 선별 이동시켜 토너상을 형성하고 이 토너상을 드럼보다 높게 대전된 종이등의 매개체로 이동시킨 다음 열과 압력에 의하여 정착시킴으로써 영구적 화상을 얻는 과정을 반복한다. 여기서 최종 화상의 해상도 및 화상 농도는 대전된 토너 입자들이 슬리브로 부터 정전 잠상이 형성된 드럼으로 이동하는 현상 과정에서 거의 결정된다. 즉 이온으로 형성된 정전 잠상은 반대의 극성으로 대전된 토너 입자들만을 선택적으로 취하기 때문에 고해상도를 얻기 위한 필수 조건은 각 토너 입자들이 균일하고 적절한 하전량을 갖도록 하는 것이다. 반대 극성 또는 과도하게 낮거나 높은 하전량의 토너 입자들이 다량 존재할 경우에는 비화상 부분의 오염, 화상 농도의 저하 및 토너 산란등의 현상들이 발생하며 토너의 초기의 화질이 우수한 경우에도 장기적인 복사시 점차적으로 화상 농도 및 화질이 저하된다. 특히 대전이 안된 토너 입자들 또는 낮은 하전량을 갖는 토너 입자들이 다량 존재할 경우 토너 입자의 비산 현상이 발생하며 복사기의 유지 문제는 물론 환경 오염의 문제를 발생시킨다. 이와 같은 관점에서 살펴볼 때 토너의 하전량 및 하전 분포는 화질 및 환경 문제와 직결되는 사항이기 때문에 적절한 하전 특성을 갖도록 하기 위해서는 토너 설계시 구성 성분들의 전기적 특성을 우선 고려하여야 하며 단위 입자당 하전 특성을 고려하여 입자크기가 결정되어야 한다. 특히 고속 복사기용 토너의 경우 단시간 내에 적절한 수준으로 하전되어야 하는 제약이 있기 때문에 구성 물질의 선택 및 입자크기 결정에 있어서 보다 신중하여야 한다.An electrophotographic copier using a one-component toner charges fine toner particles having a size of about 10 μm through contact or friction with a sleeve / magnetic roller, and then charges the charged particles under an appropriate bias. The process of obtaining a permanent image by repeating the electrostatic latent image formed on the electrostatic force to form a toner image, moving the toner image to a medium such as paper charged higher than a drum, and then fixing it by heat and pressure. Here, the resolution and image density of the final image are almost determined in the course of development in which charged toner particles move from the sleeve to the drum in which the electrostatic latent image is formed. That is, since the latent electrostatic image formed with ions selectively takes only toner particles charged with opposite polarity, an essential condition for obtaining high resolution is to make each toner particle have a uniform and appropriate charge amount. If a large amount of toner particles of opposite polarity or excessively low or high charged amount is present, contamination of non-image parts, deterioration of image density, scattering of toner, and the like may occur. As a result, image density and image quality deteriorate. In particular, when a large amount of uncharged toner particles or toner particles having a low charge amount is present, scattering of the toner particles occurs and a problem of environmental pollution as well as a maintenance problem of the copier. From this point of view, the charge amount and charge distribution of the toner are directly related to the image quality and environmental issues, so in order to have proper charge characteristics, the electrical characteristics of the components must be considered in the design of the toner. Particle size should be determined in consideration. In particular, in the case of a toner for a high-speed copier, there is a restriction to be charged to an appropriate level within a short time, and therefore, more careful in selecting the constituent material and determining the particle size.
불균일한 하전 분포로 발생하는 상기에 열거된 문제점들을 해결하기 위하여 여러 방법들이 제시되어 있다.Several methods have been proposed to solve the problems listed above resulting from non-uniform charge distribution.
USP 4,299,900, USP 5,137,769 그리고 USP 5,210,617 에 의하면 입자들의 입도 분포도를 협소화함으로써 화상 농도의 저하 현상을 방지할 수 있다고 한다. 그러나 본 발명자들의 연구에 의하면 입도 분포도를 협소화함으로써 화상 농도의 저하 현상을 어느 정도는 개선할 수 있으나 근본적인 개선책은 아니며, 화상 농도의 저하 현상 방지에 특히 중요한 것은 토너 구성 물질들의 전기적 특성 및 분산 특성인 것으로나타났다. 토너 입자들의 전기적 특성이 균일하지 않을 경우에는 초기의 입도 분포도가 협소하더라도 현상 과정에서의 양질의 입자들만이 우선적으로 현상되기 때문에 현상 과정의 반복에 따라 슬리브에 대기하는 토너 입자들의 입도 분포도가 변하게 된다. 결과적으로 복사를 계속함에 따라 화상 농도 및 화질의 저하 현상이 발생한다. 한편 USP 5,296,324는 외첨 물질의 입도 및 외첨 속도 그리고 외첨 시간에 의하여 슬리브에 형성되는 토너층의 균일성이 영향을 받으며 장기 복사시 화상에 영향을 주는 것으로 보고한다. 그러나 USP 5,296,324에 제시된 외첨 속도 및 외첨 시간은 8㎛ 정도의 미세 입자에 적용되는 것이며 외첨시간이 긴 단점이 있고, 전사효율의 저하를 초래할 가능성이 있다. 특히 고속 복사기의 경우 토너 입자들의 운동 속도가 빠르기 때문에 증가된 응집력에 의하여 슬리브 및 드럼의 오염 현상이 발생할 가능성이 있다. USP 5,320,925에 의하면 산화금속분말 등의 윤활제를 사용하여 이러한 오염 현상을 방지할 수 있다고 하나 정확히 설계되지 않을 경우 비화상 부분의 오염이 발생할 가능성이 있다.According to USP 4,299,900, USP 5,137,769 and USP 5,210,617, narrowing the particle size distribution of the particles can prevent the decrease in image density. However, according to the researches of the present inventors, the decrease in image density can be improved to some extent by narrowing the particle size distribution, but it is not a fundamental improvement, and it is particularly important to prevent the decrease in image density. Appeared to be. If the electrical characteristics of the toner particles are not uniform, even if the initial particle size distribution is narrow, only the fine particles in the developing process are preferentially developed, so that the particle size distribution of the toner particles waiting in the sleeve changes according to the repetition of the developing process. . As a result, deterioration of image density and image quality occurs as copying continues. On the other hand, USP 5,296,324 reports that the uniformity of the toner layer formed on the sleeve is affected by the particle size, the external speed, and the external time of the external substance and affects the image during long-term radiation. However, the externalization speed and externalization time set forth in USP 5,296,324 are applied to fine particles of about 8 μm, and have a long externalization time, which may lead to a decrease in transfer efficiency. In particular, in the case of a high-speed copier, the movement speed of the toner particles is high, which may cause contamination of the sleeve and the drum due to increased cohesion. According to USP 5,320,925, lubricants such as metal oxide powders can be used to prevent such contamination, but if not correctly designed, contamination of non-burned parts may occur.
불균일한 하전 분포로 인한 화질의 저하 문제외에 고속 복사기용 토너 설계시 중요한 고려 사항으로서 정착 특성을 들 수 있다. 토너 입자들은 고온의 롤러와 압축 롤러사이를 통과하면서 짧은 시간내에 용융 정착되어야 하기 때문에 용융 점도가 낮아야 함은 물론 고온 롤러에의 옵셋 현상을 방지하기 위하여 높은 탄성을 지녀야 한다. 이 정착 특성은 토너에 함유된 수지의 특성에 의하여 결정된다. 특히 고속 복사기용 토너의 경우 정착도를 증가시키기 위하여 용융 점도 특성이 우수한 수지가 요구되며 대표적으로 폴리에스테르 수지를 들 수 있다. 그러나 폴리에스테르 수지는 일반 스티렌-아크릴계의 수지에 비하여 고가이며 마찰 대전성이 열세라는 단점이 있으며 일반 스티렌-아크릴계의 수지를 사용할 경우 정착도의 저하는 물론 심할 경우 콜드 옵셋(cold offset) 현상이 발생할 수 있다.Besides the problem of deterioration in image quality due to uneven charge distribution, fixing characteristics are an important consideration in designing a toner for a high speed copier. The toner particles must be melt-fixed within a short time while passing between the hot roller and the compression roller, so that the toner particles must have a low melt viscosity and a high elasticity to prevent the phenomenon of offset to the hot roller. This fixing characteristic is determined by the characteristics of the resin contained in the toner. In particular, in the case of a toner for a high-speed copier, a resin having excellent melt viscosity characteristics is required in order to increase fixability, and may include a polyester resin. However, polyester resins have the disadvantage of being expensive and inferior in triboelectric charge compared to general styrene-acrylic resins. In case of using general styrene-acrylic resins, deterioration in fixation and cold offset may occur in severe cases. Can be.
앞에서 살펴본 바와 같이 고속 복사기용 토너의 요구 조건들로서 대표적으로 장기적인 대전 안정성과 정착 특성을 들 수 있다. 마찰 대전성은 구성 성분들의 전기적 특성외에 분쇄 메카니즘 및 입도 분포도에 의하여 크게 영향을 받는다. 그외에 고속 복사기의 경우 토너와 토너 또는 토너와 슬리브 또는 블레이드와의 충돌로 인한 토너 입자들의 추가 분쇄가 용이하게 이루어진다. 생성된 미세 입자들은 단위 질량당 하전량이 높기 때문에 높은 정전기력 및 분산력에 의하여 드럼으로 현상이 안되고 슬리브 표면에 잔류하기 때문에 새로 공급되는 토너들의 슬리브와의 접촉을 방해하고 결과적으로 화상농도를 낮추는 역할을 한다. 한편, 고속 운동에 의한 마찰열로 인하여 토너가 부분 용융되어 슬리브를 오염시켜 마찰 대전을 방해하기도 한다.As discussed above, the long-term charging stability and fixing characteristics of the toner for a high-speed copier are typical. The triboelectric charge is greatly influenced by the grinding mechanism and the particle size distribution in addition to the electrical properties of the components. In addition, in the case of high-speed copiers, further grinding of the toner particles due to the collision of the toner and the toner or the toner and the sleeve or the blade is facilitated. Since the generated fine particles have a high charge per unit mass, they do not develop into the drum due to high electrostatic and dispersing forces and remain on the sleeve surface, thereby preventing the newly supplied toner from contacting the sleeve and consequently lowering the image density. do. On the other hand, the toner is partially melted due to the frictional heat caused by the high-speed motion, which contaminates the sleeve and hinders frictional charging.
본 발명자들은 상기의 이러한 문제점들을 해결하고, 신속한 대전 및 대전 안정성의 도모는 물론 마찰 대전 과정에서의 토너의 분쇄현상을 방지하기 위하여 예의 검토한 결과 마찰 대전이 신속한 것과 완만한 3가지 하전제어제를 다른 첨가제들과 함께 적절한 경도를 갖는 수지에 분산시켜 장기 복사시 토너의 추가 분쇄 및 슬리브 오염이 방지되고 신속하게 대전됨은 물론 장기적으로 안정된 하전량이 유지되는 1성분계 부대전성 토너를 발명하게 되었으며, 고속 복사기용 토너의 문제점들인 정착성의 저하와 옵셋 현상을 제거하기 위하여 본 발명 토너는 저장 탄성율과 손실 탄성율의 상대적 크기가 적절한 크기를 갖도록 설계되었다.The present inventors have solved the above problems, and as a result of earnest examination to prevent rapid toner charging and charging stability as well as to prevent pulverization of the toner during the triboelectric charging process, the present inventors have found that tribological charge is fast and three charge control agents are gentle. Dispersed in a resin with a suitable hardness along with other additives to prevent further grinding of the toner and contamination of the sleeve during long-term copying, and to invent a one-component incidental toner that maintains a stable charge over a long period of time. In order to eliminate the deterioration of fixability and the offset phenomenon which are problems of the toner for a copier, the toner of the present invention is designed such that the relative sizes of the storage modulus and the loss modulus have an appropriate size.
즉, 본 발명은 수지, 자성체, 하전제어제 및 왁스를 필수 구성성분으로 하는 1성분계 부대전성 토너에 있어서, 수지가 160℃, 0.0 1/s의 전단속도에서 전단점도(η, shear viscosity)가 1.5×103- 3.0×104Pa·s이고, 수직응력계수(ψ, first normal stress difference coefficient)가 2.0×103- 3.0×105Pa·s2값을 갖는 것이고 하전제어제가 200초에서 Q/M(μC/g)이 33±5이고, 1000초에서 30±3이고, 1000초에서 20±3의 Q/M(μC/g)값을 갖는 하전제어제(I)과 200초에서 Q/M(μC/g)값이 10±3이고, 1000초에서 20±3의 Q/M(μC/g)값을 갖는 하전제어제(II) 및 200초에서 Q/M(μC/g)값이 3±2이고, 1000초에서 6±2의 Q/M(μC/g)값을 갖는 하전제어제(II)을 전조성 100 중량부에 대해 하전제어제(I)이 0.5 - 2 중량부, 하전제어제(III)가 0.5 - 2 중량부이고 하전제어제(III)이 1.5 중량부이하로 구성된 것을 특징으로 하는 1성분계 부대전성 토너에 관한 것이다.That is, in the present invention, in the one-component secondary toner containing resin, magnetic material, charge control agent and wax as essential components, the shear viscosity (η, shear viscosity) at a shear rate of 0.0 1 / s at 160 ° C is obtained. 1.5 × 10 3 - 3.0 × 10 4 Pa · s , and the normal stress coefficient (ψ, first normal stress difference coefficient) is 2.0 × 10 3 - 3.0 × 10 5 Pa · s will have the second value the charge control agent in 200 seconds Charge control agent (I) having a Q / M (μC / g) of 33 ± 5, 30 ± 3 at 1000 seconds, and a Q / M (μC / g) value of 20 ± 3 at 1000 seconds, at 200 seconds Charge control agent (II) having a Q / M (μC / g) value of 10 ± 3 and a Q / M (μC / g) value of 20 ± 3 at 1000 seconds and Q / M (μC / g at 200 seconds The charge control agent (I) has a value of 3 ± 2 and a charge control agent (II) having a Q / M (μC / g) value of 6 ± 2 at 1000 sec. 1 part by weight, characterized in that the charge control agent (III) is 0.5-2 parts by weight and the charge control agent (III) is 1.5 parts by weight or less. It relates to toner.
이하 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
본 발명에 의하여 제조된 토너는 수지가 30~90 중량%, 자성체 10~70 중량%, 하전제어제 0.1~5 중량%, 왁스 0.5~10 중량%로 구성되는 1성분계 부대전성 토너이다. 본 발명은 1성분계 부대전성 토너 뿐만 아니라, 그 적용 분야는 1성분계 정대전성 토너 그리고 2성분계 토러를 포함한다.The toner produced by the present invention is a one-component secondary positive toner having a resin of 30 to 90% by weight, 10 to 70% by weight of magnetic material, 0.1 to 5% by weight of charge control agent, and 0.5 to 10% by weight of wax. The present invention includes not only one-component secondary toner, but also its field of application includes one-component positively-charged toner and two-component toner.
토너의 주요 성분을 차지하는 수지는 마찰 대전시 분쇄 현상이 없어야 하므로 충분한 탄성 강도를 보유해야 함은 물론, 신속한 정착을 위하여 용융 점도가 낮아야 한다.The resin, which occupies the main component of the toner, should be free from pulverization during triboelectric charging, and should have sufficient elastic strength as well as low melt viscosity for rapid fixing.
본 발명에 적용 가능한 수지는 160℃, 그리고 0.1 1/s의 전단속도에서의 전단점도(η, shear viscosity)가 1.5×103- 3.0×104Pa·s이고, 그리고 수직응력계수(ψ, first normal stress differene coefficient)가 2.0×103- 3.0×105Pa·s2사이의 값을 가져야 한다. η가 3.0×104을 초과하면 정착도가 저하되고, 1.5×103미만이면 옵셋 및 블로킹(blocking) 현상이 발생한다. ψ이 3.0×105을 초과하면 콜드옵셋이 발생하고 2.0×103미만이면 마찰 대전 및 외첨 과정에서의 추가 분쇄가 발생한다. 고온 정착 과정에서 흔히 발생하는 핫 옵셋(hot offset) 현상을 제거하기 위하여 η에 대한 ψ의 상대비는 2~200 사이의 값을 가져야 한다. 위의 조건을 만족시키기 위하여 분자량 분포가 이중 분자량 분포(bimodal molecular weght distribution)이거나 가지 구조 또는 겔을 함유하는 수지가 선호된다. 고 분자량 부분, 가지 구조 또는 겔은 탄성을 증가시키기 때문에 마찰대전 과정에서의 추가분쇄 및 옵셋 현상을 방지하는 역할을 하며 저 분자량 부분은 정착도를 증가시키는 역할을 한다. 대표적 수지들은 폴리에스테르, 폴리아미이드, 폴리우레탄, 에폭시, 그리고 비닐수지이다. 비닐수지는 폴리스티렌, 폴리-α-메틸스티렌, 폴리클로로스티렌, 폴리비닐나프탈렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리이소부틸렌, 폴리염화비닐, 폴리불화비닐, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸아크릴레이트, 폴리에틸아크릴레이트, 폴리부틸아크릴레이트, 폴리이소부틸아크릴레이트, 폴리도데실아크릴레이트, 폴리옥틸아크릴레이트, 폴레페닐아크릴레이트, 폴리비닐에틸에테르, 스티렌 부타디엔 공중합체, 스티렌 부틸아크릴레이트 공중합체, 스티렌 에틸헥실아크릴레이트 공중합체, 그리고 스티렌 부틸메타크릴레이트 공중합체이다.The resin applicable to the present invention has a shear viscosity (η, shear viscosity) at 160 ° C. and a shear rate of 0.1 1 / s of 1.5 × 10 3 -3.0 × 10 4 Pa · s, and a vertical stress coefficient (ψ, The first normal stress differene coefficient should be between 2.0 × 10 3 and 3.0 × 10 5 Pa · s 2 . If η exceeds 3.0 × 10 4 , the fixability decreases, while if η is less than 1.5 × 10 3, an offset and blocking phenomenon occurs. If ψ exceeds 3.0 × 10 5 , a cold offset occurs, and if less than 2.0 × 10 3 , further pulverization occurs during triboelectric charging and external addition. The relative ratio of ψ to η should be between 2 and 200 in order to eliminate the hot offset phenomenon that often occurs during high temperature fixing process. In order to satisfy the above conditions, a resin having a molecular weight distribution of bimodal molecular weght distribution or branched structure or gel is preferred. Since the high molecular weight portion, the branch structure or the gel increases the elasticity, it serves to prevent further pulverization and offset phenomenon during the triboelectric charging process, and the low molecular weight portion increases the fixability. Representative resins are polyesters, polyamides, polyurethanes, epoxies, and vinyl resins. Vinyl resins are polystyrene, poly-α-methylstyrene, polychlorostyrene, polyvinyl naphthalene, polyethylene, polypropylene, polyisobutylene, polyvinyl chloride, polyvinyl fluoride, polyvinylacetate, polymethylacrylate, polyethylacryl Latex, polybutyl acrylate, polyisobutyl acrylate, polydodecyl acrylate, polyoctyl acrylate, polyphenyl acrylate, polyvinyl ethyl ether, styrene butadiene copolymer, styrene butyl acrylate copolymer, styrene ethylhexyl acryl Acrylate copolymers, and styrene butyl methacrylate copolymers.
하전제어제는 토너 입자의 하전량 및 하전 분포를 결정하는 가장 중요한 역할을 한다. 본 발명에 사용된 부대전성 하전제어제는 도면 제1도, 제2도 및 제3도에 나타낸 바와 같은 거동을 갖는 3가지 (I, II, III)로서 각각 신속한 대전, 장기 안정성, 그리고 역극성 토너의 생성 방지의 역할을 하며 적절히 혼합하여 상요된다. 각각을 분리하여 사용할 경우 장기 안정성의 저하, 초기의 화상 불량 그리고 낮은 하전량으로 인한 화상 농도의 저하 및 비화상부의 오염을 각각 발생시킨다. 하전제어제에 대해 상세히 설명하면 하전제어제(I)은 도면 제1도에 나타낸 바와 같이 200초(sec)에서 Q/M(μC/g)값이 33±5이고, 1000초(sec)에서 30±5의 Q/M(μC/g)값을 갖는 것이다. 하전제어제(II)는 도면 제2도에서 나타낸 바와 같이 200초(sec)에서 Q/M(μC/g)값이 10±3이고, 1000초(sec)에서 20±3의 Q/M(μC/g)값을 갖는다. 하전제어제(III)은 도면 제3도에서 나타낸 바와 같이 200초(sec)에서 Q/M(μC/g)값이 3±2이고, 1000초(sec)에서 6±2의 Q/M(μC/g)값을 갖는다. 하전제어제(I)로서 사용 가능한 물질들로서는 모노 아조 염료의 금속 복합체들, 예를 들면 크롬, 니켈, 코발트 및 철 등을 함유하는 복합체들을 들 수 있다. 하전제어제(II)로서 사용 가능한 물질들로서는 모노 아조 염료계의 금속 착화물 내지는 말단기를 염소계 등의 부대전성 물질로 치환한 형태의 물질들이 선호된다. 하전제어제(III)으로서 사용 가능한 물질들로서는 금속을 함유하지 않는 부대전성 물질 예를 들면 벤조산 화합물, 초산계 화합물, 황산계 화합물 및 수지계 하전제어제, 예를 들어 등창 화성의 FCA-1001-N, FCA-1001-NB 및 FCA-1001-NZ 등이 선호된다. 하전제어제 (I), (II), (III)의 사용량은 전 조성 100 중량부에 대해 하전제어제(I)이 0.5 - 2 중량부, 하전제어제(II)가 0.5 - 2 중량부이고 하전제어제(III)이 1.5 중량부 이하가 사용된다.The charge control agent plays the most important role in determining the charge amount and the charge distribution of the toner particles. The negatively charged charge control agents used in the present invention are three (I, II, III) having the behavior as shown in Figs. 1, 2 and 3, respectively, for rapid charging, long-term stability, and reverse polarity. It serves to prevent the formation of toner and is appropriately mixed. When used separately, degradation of long-term stability, initial image defects, and low image density due to low charge amount are caused, respectively. When the charge control agent is described in detail, the charge control agent (I) has a Q / M (μC / g) value of 33 ± 5 at 200 seconds (sec) and at 1000 seconds (sec) as shown in FIG. It has a Q / M (μC / g) value of 30 ± 5. As shown in FIG. 2, the charge control agent (II) has a Q / M (μC / g) value of 10 ± 3 at 200 seconds (sec) and a Q / M of 20 ± 3 at 1000 seconds (sec). μC / g). As shown in FIG. 3, the charge control agent (III) has a Q / M (μC / g) value of 3 ± 2 at 200 seconds (sec) and a Q / M of 6 ± 2 at 1000 seconds (sec). μC / g). Materials usable as charge control agent (I) include metal complexes of mono azo dyes, for example, complexes containing chromium, nickel, cobalt and iron and the like. As a substance which can be used as a charge control agent (II), the substance of the form which substituted the metal complex of a mono azo dye type, or the terminal group by an auxiliary substance, such as chlorine type, is preferable. Examples of the materials that can be used as the charge control agent (III) include ancillary materials that do not contain a metal, such as a benzoic acid compound, an acetic acid compound, a sulfuric acid compound, and a resin charge control agent such as isocarcinogenic FCA-1001-N. , FCA-1001-NB and FCA-1001-NZ and the like are preferred. The amount of charge control agents (I), (II) and (III) used was 0.5-2 parts by weight of charge control agent (I) and 0.5-2 parts by weight of charge control agent (II) based on 100 parts by weight of the total composition. 1.5 parts by weight or less of the charge control agent (III) is used.
본 발명에 사용되는 자성체는 철, 코발트, 니켈 등의 금속 및 이들로부터 이루어진 합금, Fe3, O4, γ-Fe2O3, 코발트 첨가 산화철 등의 금속 산화물, Mn·Zn 페라이트, Ni·Zn 페라이트, 마그네타이트, 헤마타이트 등이 사용된다. 이들 자성체의 입경은 0.05~0.5㎛ 범위의 것이 좋다. 자성체는 항자력 20~2000e, 포화자력 30~300 emu/g, 잔류자력 1~30 emu/g의 특성을 지녀야 한다. 마찰대전성을 향상시키기 위하여는 입자크기가 0.05~0.1㎛인 자성체가 사용 가능하며 입자 분포도는 낮은 것이 선호된다.Magnetic materials used in the present invention include metals such as iron, cobalt, nickel and alloys thereof, metal oxides such as Fe 3 , O 4 , γ-Fe 2 O 3 , and cobalt-added iron oxides, Mn.Zn ferrite, Ni.Zn. Ferrite, magnetite, hematite and the like are used. The particle diameter of these magnetic bodies is good to be 0.05-0.5 micrometer. Magnetic material should have characteristics of coercive force of 20 ~ 2000e, saturated magnetic force of 30 ~ 300 emu / g, residual magnetic force of 1 ~ 30 emu / g. In order to improve the frictional chargeability, a magnetic material having a particle size of 0.05 to 0.1 μm may be used, and a low particle distribution is preferable.
본 발명 토너는 고온 정착 과정에서의 옵셋 현상을 방지하기 위하여 0.5~10 중량% 범위의 분자량이 1,000~10,000인 폴리에틸렌 도는 폴리프로필렌 왁스를 함유한다.The toner of the present invention contains polyethylene or polypropylene wax having a molecular weight of 1,000 to 10,000 in the range of 0.5 to 10% by weight in order to prevent the offset phenomenon during the high temperature fixing process.
본 발명 토너는 흐름성을 증가시키기 위하여 내첨 또는 외첨된 실리카를 함유하며, 안정된 마찰대전성을 유지하기 위하여 정대전 및 부대전성 실리카, 알루미나, 그 외의 전도성 산화금속분말이 혼합되어 사용된다. 외첨은 분급된 토너입자들과 외첨제를 5~60m/s의 선속도에서 0.5~10분 혼합하여 이루어진다. 토너의 마찰대전 특성은 외첨제가 토너표면에 부착되는 상태에 따라 크게 달라지므로 안정된 마찰대전 특성을 유지하기 위하여 각각의 외첨제들을 분리하여 토너 대비 0.1~2.0 중량%의 차례대로 코팅하는 것이 더욱 효과적이다. 특히 균일한 마찰대전 특성 및 적정 마찰대전량을 유지하기 위하여 BET면적 10~200m2/g, 전도도 10~200ℓ·㎝의 산화금속분말과 BET면적 50~400m2/g의 소수성 정대전 실리카 또는 알루미나를 토너대비 0.1~2.0 중량%로 사용하는 것이 좋다. 실리카 또는 알루미나는 정대전성 그리고 소수성을 띠는 물질로 표면처리된 것들이 선호되며 적정마찰 대전성을 얻기 위한 목적으로 부대전성 실리카 또는 알루미나의 혼합사용이 가능하다. 본 발명에 따른 토너는 필요하다면 다른 성분을 배합하여 사용하여도 좋다. 예를 들면 대전제어제, 전기저항제, 착색제 등을 목정에 따라 첨가할 수도 있다. 즉, 예를 들면 불소계계면활성제, 살리실산크롬착제에 의한 살리실산금속착제, 제4급 암모니움염, 니그로신염료 등의 아진계염료, 카본블랙 등을 첨가할 수 있다. 또한 토너의 내구성, 유동성 및 크리닝성 향상을 목적으로 실리카 등의 무기미분말, 지방산 또는 그것의 유도체 및 금속염등의 유기미분말, 불소수지미분말 등을 첨가할 수 있다.The toner of the present invention contains internally or externally added silica to increase flowability, and positively charged and secondaryly charged silica, alumina, and other conductive metal oxide powders are mixed to maintain stable triboelectric charge. The external attachment is made by mixing the classified toner particles and the external additive at 0.5 to 10 minutes at a linear speed of 5 to 60 m / s. The triboelectric charge characteristics of the toner vary greatly depending on the state in which the external additive is attached to the toner surface. Therefore, in order to maintain stable triboelectric charge characteristics, it is more effective to separate the external additives and coat them in the order of 0.1 to 2.0% by weight relative to the toner. . In particular, in order to maintain uniform triboelectric charge characteristics and an appropriate triboelectric charge amount, metal oxide powder having a BET area of 10 to 200 m 2 / g and a conductivity of 10 to 200 l · cm and a hydrophobic positively charged silica or alumina having a BET area of 50 to 400 m 2 / g Is recommended to use 0.1 to 2.0% by weight of the toner. Silica or alumina is preferably surface treated with positively and hydrophobic materials, and a mixture of ancillary silica or alumina may be used for the purpose of obtaining proper frictional chargeability. The toner according to the present invention may be used in combination with other ingredients, if necessary. For example, a charge control agent, an electrical resistance agent, a coloring agent, etc. can also be added according to wood. That is, for example, a fluorine-based surfactant, a metal salicylate with a salicylic acid chromium complex, a quaternary dye such as quaternary ammonium salt, nigrosine dye, carbon black, and the like can be added. In addition, inorganic fine powders such as silica, organic fine powders such as fatty acids or derivatives thereof and metal salts, fine fluorine resin powders and the like can be added for the purpose of improving the durability, fluidity and cleaning properties of the toner.
본 발명의 실시예를 통해 상세히 설명하면 다음과 같다.When described in detail through an embodiment of the present invention.
[실시예 1]Example 1
[실시예 2]Example 2
[실시예 3]Example 3
실시예 1, 2 그리고 3의 구성 성분들을 각각 분말 혼합을 실시한 후 부스니더(Buss Kneader)를 사용하여 150℃에서 용융 혼합을 하였다. 냉각 후 조분쇄 및 분급과정을 통하여 평균 입경 13㎛의 크기를 갖는 미세 분말을 제조하였다. 제조된 분말에 10㎛의 미세 실리카 분말을 1.0% 첨가하여 선속도 30m/s에서 5분간 외첨을 실시하였다. 제조된 토너를 케논사의 NP6640 복사기로 20만매의 복사에 적용하여 실시하였다.초기 화상 농도는 1.30 이상이였으며 20만매 후에도 1.30 이상의 화상 농도를 유지하였다. 비화상부의 오염 현상 및 비산 현상이 관찰되지 않았다. 정착 과정에서의 핫 옵셋 및 콜드 옵셋 현상은 관찰되지 않았으며 정착도가 우수하였다.Each of the components of Examples 1, 2, and 3 was subjected to powder mixing, and then melt mixed at 150 ° C. using a Buss Kneader. After cooling, a fine powder having a size of an average particle diameter of 13 μm was prepared through coarsely pulverized and classified processes. 1.0% of 10 μm fine silica powder was added to the prepared powder, followed by external addition for 5 minutes at a linear speed of 30 m / s. The prepared toner was applied to a copy of 200,000 sheets using a Kennon NP6640 copier. The initial image density was 1.30 or more and the image density was maintained at 1.30 or more after 200,000 copies. No fouling phenomenon or scattering phenomenon was observed in the non-image area. Hot and cold offset phenomena were not observed in the fixation process and fixation was excellent.
[비교예 1]Comparative Example 1
위의 구성 성분들을 사용하여 실시예 1의 과정을 통하여 토너를 제조하여 복사 시험을 실시하였다. 화상 농도는 1.45로서 높았으나, 웨이브 현상이 심하에 발생하였다. 정착성은 비교적 불량하였다.Toner was prepared by the procedure of Example 1 using the above components and subjected to a copy test. The image density was high as 1.45, but the wave phenomenon occurred deeply. Fixability was relatively poor.
[비교예 2]Comparative Example 2
비교예 2의 성분들을 실시예 1의 과정을 통하여 토널르 제조하여 복사를 실시하였다. 초기 화상 농도가 1.30으로서 양호하였으나 10,000매에서 화상 농도가 1.20으로 저하되었으며 웨이브 및 슬리브의 오염 현상 및 핫 옵셋 현상이 발생하였으며 30℃에서 시험 결과 블로킹 현상이 관찰되었다.The components of Comparative Example 2 were prepared by Tonal through the procedure of Example 1 and carried out copying. The initial image density was good as 1.30, but the image density decreased to 1.20 at 10,000 sheets, and the wave and sleeve contamination and hot offset occurred, and the blocking result was observed at 30 ° C.
[비교예 3]Comparative Example 3
비교예 3의 구성 성분들을 실시예 1의 과정을 통하여 토너를 제조하여 복사를 실시하였다. 초기 화상 농도가 1.25로서 낮았으며 점차 저항되었다. 콜드 옵셋 현상이 관찰되었으며 정착성은 불량하였다.Toner was prepared by copying the components of Comparative Example 3 through the procedure of Example 1. Initial image density was low as 1.25 and gradually resisted. Cold offset phenomenon was observed and fixability was poor.
[실시예 4]Example 4
[실시예 5]Example 5
실시예 4 및 실시예 5의 구성 성분들을 사용하여 실시예 1의 과정을 통하여 토너를 제조하여 복사를 실시하였다. 20만매의 복사를 실시한 결과 1.30 이상의 화상 농도를 유지하였으며, 콜드 옵셋 및 정착성 불량 현상들이 관찰되지 않았다.The toner was prepared by copying through the procedure of Example 1 using the components of Example 4 and Example 5. As a result of 200,000 copies, an image density of 1.30 or more was maintained, and cold offset and poor fixability were not observed.
[비교예 4][Comparative Example 4]
비교예 4의 구성 성분들을 사용하여 실시예 1의 과정을 통하여 토너를 제조하여 복사 시험을 실시하였다. 화상 농도는 1.35 이상으로서 높았으나, 500매 이후 웨이브 현상이 관찰되었고, 슬리브에 토너가 응착되는 현상이 발생하였다.Toner was prepared through the procedure of Example 1 using the components of Comparative Example 4 to conduct a copy test. The image density was as high as 1.35 or more, but wave phenomenon was observed after 500 sheets, and toner adhered to the sleeve.
[비교예 5][Comparative Example 5]
비교예 5의 구성 성분들을 사용하여 토너를 제조 후 복사 시험을 실시하였다. 초기 부터 화상 농도가 1.00 이하로서 매우 낮았다.A copy test was conducted after the toner was prepared using the components of Comparative Example 5. From the beginning, the image density was very low as 1.00 or less.
[비교예 6]Comparative Example 6
비교예 6의 구성 성분들을 제조하여 토너를 제조 후 복사 시험을 실시하였다. 초기의 화상 농도가 1.00이하로서 낮았으며, 점차 상승되는 경향을 보였다.The constituents of Comparative Example 6 were prepared and a toner was prepared and then subjected to a copy test. The initial image density was low, below 1.00, and tended to increase gradually.
[비교예 7]Comparative Example 7
비교예 7의 구성 성분들을 사용하여 토너를 제조후 복사 시험을 실시하였다. 초기의 화상 농도는 1.35 이상으로서 양호하였으나, 10,000매 복사결과 1.30이하로 저하되었다. 실시예와 비교예들의 화상시험 결과들을 표 1에서 비교하였다.A toner was prepared and subjected to a copy test using the components of Comparative Example 7. The initial image density was good as 1.35 or more, but dropped to 1.30 or less as a result of 10,000 copies. The image test results of Examples and Comparative Examples were compared in Table 1.
Claims (5)
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KR1019940033595A KR0138583B1 (en) | 1994-12-10 | 1994-12-10 | One component toner for high speed copier |
Applications Claiming Priority (1)
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Family Applications (1)
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- 1994-12-10 KR KR1019940033595A patent/KR0138583B1/en not_active IP Right Cessation
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