KR100291530B1

KR100291530B1 - 정전하상현상용토너

Info

Publication number: KR100291530B1
Application number: KR1019940007799A
Authority: KR
Inventors: 무꾸다이오사무; 마쯔우라유우지; 니이무라이사오; 와따나베가요꼬; 이와사게이꼬
Original assignee: 아마노 아키히코; 호도가야 가가쿠 고교 가부시키가이샤
Priority date: 1993-11-01
Filing date: 1994-04-14
Publication date: 2001-10-24
Also published as: KR950015000A; EP0651294B1; US5679489A; EP0651294A1; DE69411500D1; DE69411500T2

Abstract

본 발명은 크롬과 같은 금속이 없는 전자 사진용 토너를 제공하는 것이다. 하기 일반식(I) 및 (II)로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 전하 조절제를 함유하는 신규 정전하상 현상용 토너가 제공된다.

상기 식에서,

A 및 B는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 카르복실기, 히드록실기, 에스테르기, 니트로기, 아미노기, 알킬아미노기, 치환체(들)을 함유할 수 있는 알킬기, 또는 치환체(들)을 함유할 수 있는 페닐기이고,

R은 수소 원자, 치환체(들)을 함유할 수 있는 알킬기, 치환체(들)을 함유할 수 있는 페닐기 또는 치환체(들)을 함유할 수 있는 나프틸기이고,

m은 2 내지 16의 정수이고,

n은 4 내지 8의 정수이다.

Description

[발명의 명칭]

정전하상 현상용 토너

[발명의 상세한 설명]

본 발명은 특정 화합물로 이루어진 정전하상(靜電荷像) 현상용 토너(toner)에 관한 것이다.

전자 사진 화상 형성 과정에서 정전하 잠상은 셀레늄, 셀레늄 합금, 황화카드뮴 및 비결정질 규소 등의 무기 광수용체(photoreceptor) 또는 전하 생성제 및 전하 운반제로 이루어진 유기 광수용체 상에 형성된다. 이와 같이 형성된 정전하 잠상은 토너로 현상되고, 종이 또는 플라스틱 필름에 전사된 후 정착되어 가시화상(可視化像)을 얻는다.

광 수용체는 그의 형태에 따라 양 또는 음으로 하전될 수 있다. 인쇄 영역이 정전하 잠상으로 남는 광수용체는 반대 부호로 하전될 수 있는 토너로 현상하며, 반대로, 인쇄 영역이 정전 제거되어 반전현상되는 광수용체는 인쇄 영역과 동일한 부호로 하전될 수 있는 토너로 현상한다.

토너는 결합제, 착색제 및 기타 첨가제로 이루어져 있다. 토너는 바람직한 하전능(하전율, 하전 수준, 하전 안정성 등), 노화 안정성 및 환경 안정성을 갖기 위해 일반적으로 전하 조절제를 함유하고 있다. 이 전하 조절제는 토너의 특성에 큰 영향을 미친다.

착색 토너는 화상의 색상에 영향을 미치지 않는 담색, 바람직하기로는 무색 전하 조절제를 필요로 한다. 음으로 하전될 수 있는 토너에 사용할 수 있는 담색 또는 무색 전하 조절제의 예로서는 일본국 특허 공보 제55-42752호, 일본국 공개 특허 제61-69073호 및 동 제61-221756호에 기재된 히드록시벤조산 유도체의 금속 착물염, 일본국 공개 특허 제57-111541호에 기재된 방향족 디카르복실산의 금속염, 일본국 공개 특허 제61-141453호 및 동 제62-94856호에 기재된 안트라닐산 유도체의 금속 착물염, 미합중국 특허 제4,767,688호 및 일본국 공개 특허 제89-306861호에 기재된 비페놀 화합물, 및 일본국 공개 특허 제61-3149호에 기재된 비페놀 화합물이 있다. 양전하로 하전될 수 있는 토너용 전하 조절제의 예로서는 일본국 공개 특허 제57-119364호, 동 제58-9154호 및 동 제58-98742호에 기재된 4급 암모늄염 화합물이 있다.

그러나, 이들 종래의 전하 조절제는 많은 단점을 갖고 있다. 예를 들면, 이들 전하 조절제 중 일부는 환경 오염을 유발하기 쉬운 크롬 화합물이다. 일부 다른 전하 조절제는 완전히 무색이 될 수 없다. 이들 종래의 전하 조절제는 전하를 제공하는 효과가 불충분하다. 이들 종래의 전하 조절제 중 대부분은 반대로 하전될 수 있는 토너에만 사용될 수 있다. 또한, 이들 종래의 전하 조절제는 불량한 분산성과 불충분한 안정성을 나타낸다. 따라서, 이들 전하 조절제들은 모두 충분한 특성을 나타내지 못한다.

본 발명의 목적은 제조하는 동안 열화되지 않고 토너 화합물 형태의 탁월한 안정성, 결합제 수지 중에서의 탁월한 분산성 및 다양한 환경 조건 하에서의 탁월한 마찰 하전능을 나타내고, 따라서 불변성 고품질 화상을 제공하는 토너를 제공하는 것이다.

상기 본 발명의 목적은 이하 상세한 설명 및 실시예로부터 보다 명백해질 것이다.

본 발명의 발명자들은 결합제 수지 중에서 탁월한 분산성을 나타내고 탁월한 하전능을 갖는 토너를 제공할 수 있는 안정한 무색 화합물을 발견하였다. 본 발명의 발명자들은 이 화합물을 전하 조절제로 사용하여 탁월한 토너를 발명하게 되었다.

보다 상세하게, 본 발명은 전하 조절제로서 하기 일반식(I) 및 (II)로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상의 화합물을 함유하는 정전하상 현상용 토너에 관한 것이다.

상기 식에서,

m은 2 내지 16의 정수이고,

n은 4 내지 8의 정수이다.

정전하상 현상용 토너는 본질적으로 결합제, 착색제 및 본 발명에 의한 일반식(I) 또는 (II)로 표시된 화합물로 이루어져 있다. 본 발명에 의한 토너의 제조 방법의 예로서는 상기 재료들을 가열 믹서로 용융된 결합제 수지와 혼련시키고, 혼합물을 냉각시키고, 이 혼합물을 조대입자로 분쇄시키고, 입자들을 미분쇄 시킨 후, 세립을 분류시키는 것으로 이루어진 방법, 상기 재료들을 용매에 용해시키고, 이 용액을 분무시켜 미분 입자로 만들고, 이 입자들을 건조시킨 후 입자들을 분류시키는 것으로 이루어진 방법, 착색제 및 일반식(I) 또는 (II)로 표시되는 전하 조절제를, 결합제 수지를 구성하기 위한 단량체 액적을 함유하는 현탁액 중에 분산시키고, 이어서, 분산물을 중합시키는 것으로 이루어진 방법이 있다.

전하 조절제의 양은 일반적으로 토너의 중량을 기준으로 0.1 내지 7 중량%, 바람직하기로는 0.3 내지 5 중량%이다. 토너가 단일 성분 현상제로서 사용되는 경우, 결합제 수지의 양은 일반적으로 토너의 중량을 기준으로 30 내지 70 중량%이며, 토너가 2성분 현상제로서 사용되는 경우, 결합제의 양은 일반적으로 토너의 중량을 기준으로 80 내지 95 중량%이다. 착색제의 양은 일반적으로 토너의 중량을 기준으로 1 내지 10 중량%, 바람직하기로는 2 내지 7 중량%이다.

토너의 평균 입도는 4 내지 15㎛가 바람직하다.

결합제 수지의 예로서는 폴리스티렌, 스티렌-메타크릴산에스테르 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴 수지, 스티렌-말레산 공중합체, 올레핀계 수지, 폴리에스테르, 에폭시 수지, 폴리우레탄 수지 및 폴리비닐 부티랄 수지가 있다. 이들 결합제 수지는 단독으로 사용되거나 병용할 수 있다.

착색제에 있어서는 카본 블랙이 흑색 토너용으로 통상 사용된다. 착색 토너에 있어서는 다음과 같은 공지된 착색제들이 사용될 수 있다. 이하에 사용된 "CI"라는 용어는 "착색 지수(Colour Index)"의 약자이다.

황색 착색제의 예로서는 씨. 아이. 피그멘트 엘로우(C. I. pigment yellow) 1, 씨. 아이. 피그멘트 엘로우 5, 씨. 아이. 피그멘트 엘로우 12 및 씨. 아이. 피그멘트 엘로우 17 등의 아조(azo) 유기 안료, 오커(ocher) 등의 무기 안료 씨. 아이. 솔벤트(solvent) 엘로우 2, 씨. 아이. 솔벤트 엘로우 6, 씨. 아이. 솔벤트 엘로우 14 및 씨. 아이. 솔벤트 엘로우 19 등의 유용성(油溶性) 염료가 있다.

마젠타(magenta) 착색제의 예로서는 씨. 아이. 피그멘트 레드 57 등의 아조 안료, 씨. 아이. 피그멘트 바이올렛(violet) 1 및 씨. 아이. 피그멘트 레드 81 등의 크산틴(xanthene) 안료, 씨. 아이. 피그멘트 레드 87, 씨. 아이. 배트(vat) 1 및 씨. 아이. 피그멘트 바이올렛 38 등의 티오인디고(thioindigo) 안료, 및 씨. 아이. 솔벤트 레드 19, 씨. 아이. 솔벤트 레드 49 및 씨. 아이. 솔벤트 레드 52 등의 유용성 안료가 있다.

시안(cyan) 착색제의 예로서는 씨. 아이. 피그멘트 블루우 1 등의 트리페닐 메탄 안료, 씨. 아이. 피그멘트 블루우 15 및 씨. 아이. 피그멘트 블루우 17 등의 프탈로시아닌(phthalocyanine) 안료, 및 씨. 아이. 솔벤트 블루우 25, 씨. 아이. 솔벤트 블루우 40 및 씨. 아이. 솔벤트 블루우 70 등의 유용성 염료 등이 있다.

이하 일반식(I) 또는 (II)로 표시되는 화합물을 보다 상세히 설명한다.

A 또는 B의 알콕시기는 탄소 원자수 1 내지 12의 알콕실기가 바람직하며, A 또는 B의 에스테르기는 -COOX(여기서, X는 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기 또는 치환체, 예를 들면, 탄소 원자수 1 내지 12의 알킬기, 아세틸기, 아미노기, 니트로기, 히드록실기, 할로겐 원자, 탄소 원자수, 1 내지 8의 알콕실기, 아세틸아미노기 또는 알킬아미노기를 함유할 수 있는 페닐기임)로 표시되는 에스테르기가 바람직하고, A 또는 B의 알킬아미노기는 탄소원자수 1 내지 8의 알킬아미노기가 바람직하며, A 또는 B의 치환체를 함유할 수 있는 알킬기는 치환체를 함유할 수 있는 탄소원자수 1 내지 12의 알킬기가 바람직하다.

A 또는 B의 알킬기에 대한 치환체의 예로서는, 페닐기, 아세틸기, 아미노기, 니트로기, 히드록실기, 할로겐 원자 및 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕실기가 있다. A 또는 B의 페닐기에 대한 치환체의 예로서는 탄소원자수 1 내지 12의 알킬기, 아세틸기, 아미노기, 니트로기, 히드록실기, 할로겐 원자, 탄소 원자수 1 내지 8의 알콕실기 및 아세틸아미노기가 있다.

R의 치환체를 함유할 수 있는 알킬기는 치환체를 함유할 수 있는 탄소원자수 1 내지 16의 알킬기가 바람직하다.

R의 알킬기에 대한 치환체의 예로서는 탄소원자수 1 내지 8의 알콕실기, 히드록실기, 질소원자 또는 산소원자를 갖는 헤테로시클릭기의 잔기 및 할로겐 원자가 있다. R의 페닐기에 대한 치환체의 예로서는 탄소원자수 1 내지 8의 알콕실기, 탄소원자수 1 내지 8의 알킬기, 아세틸기, 히드록실기, 카르복실기, 니트로기, 탄소원자수 1 내지 8의 알킬아미노기, 아미노기 및 할로겐 원자가 있다. R의 나프틸기에 대한 치환체의 예로서는 히드록실기, 카르복실기, 니트로기, 탄소원자수 1 내지 8의 알킬기, 카르바모일기 및 할로겐 원자가 있다.

일반식(I) 또는 (II)로 표시되는 화합물은 공지된 방법에 의해 용이하게 제조될 수 있다.

전하 조절제로서 사용될 수 있는 본 발명의 화합물의 구체적인 예로서는 하기 화합물들이 있다.

화합물 제(1)호

화합물 제(2)호

화합물 제(3)호

화합물 제(4)호

화합물 제(5)호

화합물 제(6)호

화합물 제(7)호

화합물 제(8)호

화합물 제(9)호

화합물 제(10)호

화합물 제(11)호

화합물 제(12)호

화합물 제(13)호

화합물 제(14)호

화합물 제(15)호

화합물 제(16)호

화합물 제(17)호

화합물 제(18)호

화합물 제(19)호

화합물 제(20)호

화합물 제(21)호

화합물 제(22)호

화합물 제(23)호

본 발명의 토너는 광수용체 및 캐리어를 보호하고, 토너의 유동성 및 정착성을 향상시키고, 열적, 전기적 및 물리적 특성, 내성 및 연화점 등을 조절하기 위한 첨가제로서 혼합되는 소수성 실리카, 금속 비누, 불소계 계면활성제, 디옥틸 프탈레이트, 왁스, 산화주석, 전기 전도성 산화 아연 등을 함유할 수 있다.

본 발명에 의한 토너가 2성분 현상제로 혼입되는 경우, 내부에 분산된 작은 유리 비이드, 철분, 페라이트(ferrite) 분 또는 자성 입자를 함유하는 결합제형 캐리어 또는 그의 표면에 코팅된 폴리에스테르 수지, 불소 수지, 아크릴 수지, 실리콘 수지 등으로 이루어진 수지 코팅형 캐리어가 캐리어로서 사용될 수 있다. 본 발명의 토너와 캐리어의 혼합 중량비는 일반적으로 2/98 내지 10/90이다.

추가로, 본 발명에 의한 토너는 단일 토너(단일 성분 현상제)로서 탁월한 특성을 나타낼 수 있다.

이하 실시예에 의해 본 발명을 추가로 설명하지만 본 발명이 실시예로 한정되는 것으로 이해되어서는 아니된다. 본 명세서에서 사용된 용어 "부"는 "중량부"를 의미한다.

[실시예 1]

화합물 제1호 1부, 카본블랙 5부 및 스티렌-에틸헥실 메타크릴레이트 공중합체 94부를 110 내지 150℃의 가열 믹서 중에서 혼련시키고, 냉각시킨 후 햄머 밀(hammer mil)로 조대하게 분쇄시켰다. 조대입자들을 제트 밀(jet mil)로 미세하게 분쇄시킨 후 분류하여 10 내지 12㎛의 입도를 갖는 흑색 토너를 얻었다. 이와 같이 하여 얻은 토너를 4 : 100의 중량비로 철분 캐리어와 혼합시키고 진탕시켰다. 결과적으로, 토너는 음으로 하전되었다. 분출(blow-off) 분말 전하 계량기[도시바 가가꾸 가부시끼가이샤(Toshiba Chemical Co., Ltd.) 제조]로 토너의 전하량을 측정하였다. 그 결과는 -21μc/g이었다. 이 토너를 사용하여 시판중인 성형 복사기를 개조하여 화상을 복사하였다. 그 결과 초기 단계뿐만 아니라 10,000매 복사후에도 선명한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 2]

화합물 제12호 1부, 카본블랙 5부 및 스티렌-에틸헥실 메타크릴레이트 공중합체 94부를 110 내지 150℃의 가열 믹서 중에서 혼련시키고, 냉각시킨 후 햄머 밀로 조대하게 분쇄시켰다. 조대입자들을 제트 밀로 미세하게 분쇄시킨 후, 분류시켜 10 내지 12㎛의 입도를 갖는 흑색 토너를 얻었다. 이와 같이하여 얻은 토너를 4 : 100의 중량비로 철분 캐리어와 혼합시킨 후 진탕시켰다. 결과적으로, 토너는 음으로 하전되었다. 분출 분말 전하 계량기로 토너의 전하량을 측정하였다. 그 결과는 -18μc/g이었다. 이 토너를 사용하여 시판 중인 성형 복사기를 개조하여 화상을 복사하였다. 결과적으로, 초기 단계뿐만 아니라 10,000매 복사후에도 선명한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 3]

화합물 제1호 1부, 구리 프탈로시아닌 유용성 염료로서 Spilon Blue 2BNH(호도가야 가가꾸 가부시끼가이샤 제조) 5부 및 스티렌-부틸 메타크릴레이트 공중합체 94부를 110 내지 150℃의 가열 믹서 중에서 혼련시키고, 냉각시킨 후 햄머 밀로 조대하게 분쇄시켰다. 조대입자들을 제트 밀로 미세하게 분쇄시킨 후 분류하여 10 내지 12㎛의 입도를 갖는 푸른색 토너를 얻었다. 이와 같이 얻은 토너를 4 : 100의 중량비로 철분 캐리어와 혼합시킨 후 진탕시켰다. 그 결과 토너는 음으로 하전되었다. 분출 분말 전하 계량기로 토너의 전하량을 측정하였다. 결과는 -23μc/g이었다. 이 토너를 사용하여 시판 중인 성형 복사기를 개조하여 화상을 복사하였다. 그 결과 초기 단계뿐만 아니라 10,000매 복사후에도 선명한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 4]

화합물 제1호 1부, 카본블랙 5부 및 스티렌-에틸헥실 메타크릴레이트 공중합체 94부를 110 내지 150℃의 가열 믹서에서 혼련시키고 냉각시킨 후 햄머 밀로 조대하게 분쇄시켰다. 조대입자들을 제트 밀로 미세하게 분쇄시킨 후 분류시켜 10 내지 12㎛의 입도를 갖는 흑색 토너를 얻었다. 이와 같이 얻은 토너를 4 : 100의 중량비로 실리콘 코팅 캐리어와 혼합시킨 후 진탕시켰다. 그 결과 토너가 음으로 하전되었다. 토너를 분출 분말 전하 계량기로 전하량을 측정하였다. 결과는 -14μc/g이었다. 이 토너를 사용하여 시판중인 성형 복사기를 개조하여 화상을 복사하였다. 그 결과 초기단계뿐만 아니라 10,000매 복사 후에도 선명한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 5]

화합물 제14호 1부, 카본블랙 5부 및 스티렌-애틸헥실 메타크릴레이트 공중합체 94부를 110 내지 150℃에서 혼련시키고 냉각시킨 후 햄머 밀로 조대하게 분쇄시켰다. 조대입자들을 제트 밀로 미세하게 분쇄시킨 후 분류시 10 내지 12㎛의 입도를 갖는 흑색 토너를 얻었다. 이와 같이 얻은 토너를 4 : 100의 중량비로 아크릴 코팅 캐리어와 혼합시킨 후 진탕시켰다. 그 결과 토너는 음으로 하전되었다. 토터를 분출 분말 전하 계량기로 전하량을 측정하였다. 결과는 -18μc/g이었다. 토너를 사용하여 시판 중인 성형 복사기를 개조하여 화상을 복사하였다. 그 결과 초기 단계뿐만 아니라 10,000매 복사후에도 선명한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 6]

화합물 제11호 1부, 자기 철분 60부 및 스티렌-아크릴 공중합체 100부를 110 내지 150℃의 가열 믹서에서 혼련시키고 냉각시킨 후 햄머 밀에서 조대하게 분쇄시켰다. 제트 밀에서 조대입자들을 미세하게 분쇄시킨 후, 분류시켜 10 내지 12㎛의 입도를 갖는 흑색 토너를 얻었다. 이 단일 토너를 사용하여 시판 중인 성형 복사기를 개조하여 화상을 복사하였다. 그 결과 초기 단계뿐만 아니라 10,000매 복사후에도 선명한 화상을 얻을 수 있었다.

[실시예 7 내지 22]

화합물 제1호 대신에 표1에 기재된 화합물들을 사용하는 것을 제외하고 실시예 1에서와 동일한 토너를 제조하였다. 결과를 표1에 기재하였다.

본 발명에 의한 화합물을 전하 조절제로서 함유하는 토너는 탁월한 내환경성 및 노화 안정성을 나타냈다. 그 결과 복사 변색 또는 기타 문제를 유발하지 않는 고품질의 정전하상 현상용 토너가 제공되었다. 또한, 전하 조절제가 백색 또는 실질적으로 무색이고, 따라서 착색제의 채도에 영향을 미치지 않기 때문에, 염료 및 안료의 특징적인 색상을 손상시키지 않고 착색 토너에 필요한 색조에 따라 임의의 착색제를 선정할 수 있다.

본 발명을 특정 실시태양과 관련하여 상세히 기재하였지만, 본 발명의 통상의 지식을 가진자들에게는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어남 없이 다양한 변화 및 변형이 이루어질 수 있음이 명백할 것이다.

Claims

결합제 수지, 착색제 및 1종 이상의 전하 조절제로 이루어지고, 상기 1종 이상의 전하 조절제가 하기 일반식(I) 및 (II)로 표시되는 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 정전하상 현상용 토너.

상기 식에서,

A 및 B는 각각 독립적으로 수소 원자, 할로겐 원자, 알콕실기, 카르복실기, 히드록실기, 에스테르기, 니트로기, 아미노기, 알킬아미노기, 치환체(들)을 함유할 수 있는 알킬기, 또는 치환체(들)을 함유할 수 있는 페닐기이고,

R은 수소 원자, 치환체(들)을 함유할 수 있는 알킬기, 치환체(들)을 함유할 수 있는 페닐기 또는 치환체(들)을 함유할 수 있는 나프틸기이고,

m은 2 내지 16의 정수이고,

n은 4 내지 8의 정수이다.
제1항에 있어서, 상기 일반식(I) 또는 (II)로 표시되는 전하 조절제가 토너의 중량을 기준으로 0.1 내지 7 중량%의 양으로 존재하는 정전하상 현상용 토너.
제1항에 있어서, 상기 1종 이상의 전하 조절제가 하기 화합물들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것인 정전하상 현상용 토너.