KR0153266B1

KR0153266B1 - 신이성분계 건식토너 및 그의 제조방법

Info

Publication number: KR0153266B1
Application number: KR1019900011746A
Authority: KR
Inventors: 김권영
Original assignee: 강진구; 삼성전자주식회사
Priority date: 1990-07-31
Filing date: 1990-07-31
Publication date: 1998-12-15
Also published as: KR920003118A

Abstract

내용없음

Description

신이성분계 건식토너 및 그의 제조방법

제1도는 실시예 1에 따라 제조된 건식토너의 전자현미경사진.

제2도는 비교예 1에 따라 제조된 건식토너의 전자현미경사진.

제3도는 비교예 2에 따라 제조된 건식토너의 전자현미경사진이다.

본 발명은 신이성분계 건식토너 및 그의 제조방법에 관한 것이다.

최근, 사무자동화의 중요한 요소중의 하나로 기록체계(Printing System)에 대한 많은 향상이 이루어지고 있는데, 대체로 기록방식은 타이프폰트(type font)나 와이어 매트릭스(wire matrix)를 사용한 충격기록시스템(Impact Printing System)과 전기적 방법 등을 이용한 비충격기록시스템(Non-impact Printing System)으로 구분할 수 있다.

정전잠상을 이용한 비충격기록방식의 현상시스템은 충격기록방식보다 고해상도, 저노이즈(Low-Noise) 등의 장점을 지니고 있는데, 이때 사용되는 현상제인 건식토너는 분체특성, 전기적특성, 열적특성, 환경특성의 요구특성을 동시에 만족시킬 수 있어야 한다.

그러나 종래의 건식토너에서는 상기 요구특성중 가장 중요한 특성인 전기적 특성이나, 전기적 특성을 갖추기 위한 구성 성분간의 사용성 및 내환경성이 불량한 문제점이 있었다.

또한 현상시스템중 일성분 토너에서는 화상농도와 환경안정성이 떨어지며, 토너와 캐리어를 동시에 사용하는 이성분계 토너에서는 현상기내에 교반기구와, 캐리어와 토너의 농도를 일정하게 유지시켜주는 조절장치가 설치되어 있어야 하기 때문에 현상기가 대형화, 복잡화되는 단점이 있었다.

이에 본 발명은 신이성분계 건식토너로서, 캐리어와 토너의 농도가 20%이상에서도 양호한 화질을 가지므로 농도비제어가 불필요해 현상기의 소형화가 가능하며, 일성분계 토너보다 안정된 고화질의 화상과 안정성이 양호할뿐 아니라 전하조절제와 바인더수지의 상용성을 부여할 수 있고 후처리시 외첨제와 토너의 부착력을 증대하여 대전 안정성을 부여할 수 있는 신이성분계 건식토너 및 그의 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이하, 본 발명을 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명은 내첨제로 바인더수지 42-50중량%, 마그네타이트 자성물질 47-53중량%, 보조수지 2-5중량%, 전하조절제0.8-5중량%와, 외첨제로서 표면처리제 0.1-0.5중량%, 마그네타이트4-9중량%로 이루어진 것을 특징으로 하는 신이성분계 건식토너에 관한 것으로, 전하조절제로서 금속착염을 사용하는 것이다.

또한, 본 발명은 바인더수지 42-50중량%와, 마그네타이트자성물질 47 - 53중량%와, 보조수지 2-5중량%, 그리고 전하조절제 0.8-5중량%를 내첨하여 토너를 제조하고, 여기에다 표면처리제 0.1-0.5중량%와 마그네타이트 4-9중량%를 외첨한 후 26-32℃의 온도에서 55-65(m/sec)의 선속도로 30초-2분 동안 혼합하는 것을 특징으로 하는 신이성분계 건식토너의 제조방법인 것이다.

본 발명에 따른 신이성분계 건식토너에 있어서, 첫 번째 구성성분인 바인더수지는 토너정착성, 대전성, 전기저항성을 유지시키는 역할을 하는 것으로 분산성, 열특성, 분쇄성, 내습성을 지닌 스타이렌-아크릴레이트 공중합체계 수지가 42-50중량%사용된다.

두 번째 성분인 자성물질은 토너에 자화도를 부여하여 형성부의 마그롤(Magroll)에 부착성을 갖게 하며 토너에 착색효과를 부여할 수 있는 마그네타이트(Fe₂O₃)가 47-53중량%사용된다.

세 번째 성분인 보조수지(Sub-Resin)는 수지의 용융점도를 낮춰줌으로써 정착성을 개선하며, 옵셋(Off-set)을 방지하게 된다. 사용물질은 평균 분자량이 3,000-20,000사이의 연화점이 145-152℃사이의 폴리프로필렌 및 폴리스티렌이 2-5중량% 사용된다.

네 번째로는 전하제어제로서 그 역할은 토너입자에 정, 부하전을 갖게 하는 것으로 바인더수지와의 상용성이 좋아야 하며 대전분포가 균일하고, 역대전 발생이 없어야 한다. 양전하제어제로는 니그로신, 지방족아민, 4급 암모늄염등이 사용되며 음전하제어제로는 지방족금속염, 메조아민색소금속착염, 크로모켄츠와츠 ETCO등이 0.8-5중량% 사용된다.

다섯 번째로는 제조된 토너의 외첨제로서 표면처리제와 마그네타이트이다. 그 기본역할로는 토너의 유동성, 응집성, 대전성 및 클리닝성을 향상시키며 표면처리제의 사용물질로는 소수성실리카, 산화티탄, 포화지방산등이 0.1-0.5중량%가 사용되며 자성물질로는 내첨제로 사용했던 마그네타이트(Fe₂O₃)가 후처리 전 질량의 4-9중량%가 사용된다.

본 발명에서 바인더수지로 사용된 스타이렌-아크릴레이트 공중합체는 그 무게 평균 분자량(

)이 15만에서 35만사이이고, 열적성질로서 유리전이온두(Tq)는 50-64℃, 그리고 플로우테스터(Flow Tester)의 T1/2 값은 140-165℃사이의 특성을 갖는 것으로서 그 구조식은 다음과 같다.

여기서 n은 2-5사이의 정수이다.

상기구조식(I)에서 알 수 있는 바와 같이 본 발명에 사용되는 스타이렌-아크릴레이트 공중합바인더는 탄화수소의 주쇄에 페닐기와 카르복실기가 가지 결합되어 있다.

한편, 상기 구조식(I)의 바인드수지와 상관성을 주기 위한 전하조절제로서는 다음 구조식(Ⅱ)로 표시되는 금속착염을 음전하조절제로 사용한다.

본 발명에 따른 전하조절제는 상기 구조식(Ⅱ)에서 알 수 있는 바와 같이 대칭형착염으로서 가운데 위치한 금속염(Cr, Co)은 두 개의 아조기(-N=N-)의 이중결합에 의한 전자운에 의해 공명현상을 폭넓게 유지시켜 안정된 전하조절의 역할을 가능하게 하며 R₁과 R₂의 작용기는 다음과 같은 친전자(親電子) 서열에 의해 (正) -NH₂〈 -OH 〈-COOH 〈OCH₂C₂H₅〈 -OC₂H₅〈 -OCOCH₃〈 Cl 〈 NO₂(負) 안정되게 음전하를 유지할 수 있다.

또한, 스타이렌-아크릴레이트 공중합 바인더수지와의 상응성증대는 전하조절제 작용기 R₂와 바인더수지의 주쇄에 가지 결합된 페닐기(

)와 카르복실기(-COO(CH₂)nH)의 화학적 유사성으로 토너내부에 전하조절제의 균일한 분산효과를 얻을 수 있는 것이다.

또한, 후처리시에 외첨제로 사용될 수 있는 소수성실리카는 다음구조식(Ⅲ)으로 표시되는 실리카와

γ형 Fe₂O₃의 마그네타이트를 55-65(m/sec)의 선속도로 혼합하여서 사용하되 이때 공정온도는 바인더수지의 유리전이온도(Tq)의 1/2값(Tq/2)인 26-32℃에서 30초-2분동안 실시하므로서 외첨제의 부착력 증대를 도모할 수 있다.

이렇게 하면 입경이 약 200Å인 실리카와 0.5-0.6㎛의 마그네타이트가 토너에 부착되지 않은 자유미세입자(Free-fine particles)가 상대적으로 적어짐에 따라 현상시 화상의 가브리(Fogging)의 방지효과와 역극성을 줄여 대전의 안정성을 도모할 수 있는 것이다.

이와 같이 본 발명에서는 외첨제로서 메틸기가 둘러 쌓인 소수성실리카를 사용함으로써 응집성의 향상을 도모할 수 있다.

한편, 본 발명에 따른 신이성분계 토너와 함께 사용하게 되는 캐리어는 평균입경 30-50㎛인 주형의 페라이트로서 겉보기 밀도가 2.6g/cc이하이며 그 저항은 6 x 10⁴- 2.5 x 10⁶ohm 사이를 갖는다. 그 구성성분으로는

천산화물 76-83중량%

마그네슘 2-7중량%

산화아연 11-16중량%

산화구리 4-6중량%

로 이루어진다.

이렇게 함으로써 일성분계 토너에서 생기는 현상롤에서의 뭉침현상(Caking,성)을 토너와 캐리어의 마찰에 의해 방지할 수 있으며 토너와 캐리어의 정전대전으로 인해 일성분계보다 안정된 대전성으로 고화질의 화상을 얻을 수 있다.

또한, 종래의 이성분계에서는 50-100㎛입도의 캐리어를 사용하지만 본 발명의 신이성분계에서는 토너자체에 마그네타이트(Fe₂O₃)를 함유하므로 토너와 캐리어의 교반장치와 농도제어기가 불필요하며 캐리어의 수명은 거의 반영구적이며 그 교환도 간단하게 이루어질 수 있다.

이하, 본 발명에 대한 실시예를 들어보면 다음과 같다.

[실시예1]

토너의 내첨구성물질로 스타이렌-부틸아크릴레이트 공중합체(구조식(I)의 n=4) 바인더수지 920g, 마그네타이트(r형 Fe₂O₃) 1000g, 전하조절제로는 구조식(Ⅱ)에서 M=Cr, R₁= NO₂. R₂=

인화합물 20g, 폴리스틸렌보조수지 60g을 사용하여 토너를 제조하고, 여기에다 외첨제로서 소수성실리카와 내첨제로서 사용했던 마그네타이트를 각각 6g, 100g을 헨셀혼합기를 사용하여 선속도 63.9m/sec로 27℃에서 50초간 혼합하여 신이성분계 건식토너를 제조하였다.

[비교예2]

실시예 1과 동일한 내, 외첨구성물질로 제조하되 외첨제에 대한 후처리 공정조건을 선속도 52.4m/sec, 온도조건 26℃에서 50초간 실시하였다.

[비교예 3]

실시예 1과 동일한 내,외첨구성물질로 제조하되 외첨제의 후처리공정조건을 선속도 42.4m/sec, 온도조건 25℃에서 50초간 실시하였다.

실시예 1과 비교예 2, 3에 따라 제조된 건식토너를 전자사진현미경 (SEM)으로 1,000배 확대하여 촬영하고 그 결과를 각각 첨부도면 제1도, 제2도, 제3도에 비교하였다.

첨부도면에서 나타나듯이, 토너의 입경은 11㎛내외로 흰색의 큰입자이며, 그 주위에 마그네타이트(0.5-0.6㎛)가 작은 흰색점으로 퍼져 있는 상대적인 량으로, 토너에 외첨제의 부착수율이 실시예1의 경우가 비교예 1, 2보다 훨씬 크다는 것을 알 수 있다.

또한, 실시예 1과 비교예 2, 3의 유동성을 분체측정기(일본 호소가와사 제품)로 측정하고 그 결과를 다음 표1에 나타내었다.

상기 표1에서 알 수 있는 바와 같이 실시예 1의 경우가 압축도, 스펫츄리각, 붕괴각, 안식각의 여러항목에서 유동성이 가장 뛰어나며, 이것으로 실리카의 부착력이 크다는 것을 알 수 있다.

[비교예 3]

실시예 1에서 전하조절제로서 치오인지드계안료

를 20g 사용하여 동일한 방법으로 토너를 제조하였다.

[비교예 4]

실시예 1에서 전하조절제로 S-34(일본 오리엔트사제품)를 20g 사용하여 제조하였다.

[비교예 5]

실시예 1에서 전하조절제로 T-77(일본 호도가와사제품)을 20g 사용하여 제조하였다.

대전량츠겅기(일본, 도시바케미칼사제품)를 사용해 단위질량당 대전량을 측정하고, 그 결과를 다음 표2에 나타내었다.

표2의 결과에서 실시예 1의 대전량이 가장 안정되고 높은 것으로 나타났다.

Claims

내첨제로서 바인더수지와, 마그네타이트 자성물질과, 보조수지 및 전하조절제와, 외첨제로서 표면처리제와, 마그네타이트로 이루어진 신이성분계 건식토너에 있어서, 상기 전하조절제는 다음 구조식(Ⅱ)로 표시되는 착염인 것을 특징으로 하는 신이성분계 건식토너.
제1항에 있어서, 상기 전하조절제는 0.8-5중량%인 것을 특징으로 하는 신이성분계 건식토너.
바인더수지와, 마그네타이트자성물질, 보조수지 및 전하조절제를 내첨하여 토너를 제조하고, 여기에다 표면처리제와 마그네타이트를 외첨한 후 26-32℃의 온도에서 55-65(m/sec)의 선속도로 30초-2분동안 혼합하는 것을 특징으로 하는 신이성분계 건식토너의 제조방법.