KR100493873B1 - 컬러자성토너및그제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 컬러 복사기 등에 있어서 사용되는 백색을 비롯하여, 선명하게 착색된 컬러 자성 토너용 원료 분말, 이러한 원료를 이용한 건식 컬러 자성 토너를 제공하는 데에 목적이 있으며, 자성 입자 상에 광간섭성 다층막을 구비하여 이루어진 분말의 표면상에 적어도 1층의 유기 고분자 피복막 또는 착색막을 가지는 건식 컬러 자성 토너 및 광간섭성 다층막을 구비하여 이루어진 분말의 표면상에 적어도 1층의 유기 고분자 피복막을 피복시키는 건식 컬러 자성 토너의 제조방법에 관한 것이다.

Description

컬러 자성 토너 및 그 제조방법

본 발명은 컬러 자성 토너, 컬러 자성 잉크 등의 원료가 되는 복합 분체(粉體) 및 그 제조방법에 관련된 것이다.

현재, 전자사진방식에 의한 복사, 인쇄 등에 있어서의 화상 형성 방법에는, 자성을 가지는 캐리어와 색재가 되는 토너를 병용하는 2성분계 현상법과 토너 자체가 자성을 가지는 1성분계 현상 방법이 있다.

1성분계 현상 방법은 캐리어를 사용하지 않기 때문에 현상 장치가 간소(현상 장치의 크기 면에서는 2성분계 현상 방식의 약 2~3분의 1이다)하고, 현상제의 관리가 용이하다는 등의 많은 이점이 있다. 그러나, 컬러 화상을 형성하고자 하는 경우, 자성 토너가 어두운 색을 띠게 되어, 선명한 색채를 얻을 수 없었다.

그 이유는, 1성분계 현상 방법에 의해 선명한 컬러 화상을 얻으려면, 자성 토너 자체를 선명하게 착색할 필요가 있는데, 이의 기본 물질이 되는 자성체 입자가 일반적으로 흑색이므로, 그 표면에 직접 착색막을 형성하더라도 전체적으로 어두운 색이 되기 때문이다.

그 때문에, 현재로서는 컬러 화상 형성에 2성분계 현상법이 채용되고 있는데, 컬러 복사를 위해서는 3원색과 흑색의 4가지 색이 필요하기 때문에, 자연히 현상 장치가 커지게 된다.

또한, 현상제의 관리나 화상 형성 후에 발생하는 캐리어의 처리 등도 문제가 되고 있다.

따라서, 1성분계 현상 방법에 의해 선명한 색채가 얻어진다면, 복사장치가 간소하고 소형화되며, 현상제의 관리나 캐리어의 처리 문제도 해소되기 때문에 바람직하나, 전술한 바와 같이 컬러 화상 형성에 적합한 1성분계 현상 방법용의 자성 토너는 아직 제공되고 있지 못하는 실정이다.

이에 대해, 본 발명자들은 먼저 금속 알콕사이드 용액중에 기본 물질의 입자를 분산시키고, 금속 알콕사이드를 가수분해시키므로써, 기본 물질의 입자 표면에 0.01 내지 20㎛의 균일한 두께를 가지는 금속 산화물막을 생성시키는 방법(특허 공개 공보 평성 6-228604호), 표면에 금속 산화물로 이루어진 박막과 금속으로 이루어진 박막을 번갈아 복수층으로 형성하여 이루어진 기능성 분말(특허 공개 공보 평성 7-90310호), 금속 산화물막으로 다수층 피복하여 이루어진 분말을 열처리하여, 보다 치밀하고 안정된 다수층의 금속 산화물막을 가지는 분말을 제조하는 것(WO96/28169)을 제안한 바 있다.

상기에 언급한 금속 산화물막이나 금속막을 복수층 형성한 분말은, 각 층의 막 두께를 조정하므로써 특별한 기능을 부여할 수 있는 것으로서, 예를 들면 기본 물질의 입자 표면에, 굴절율이 다른 피복막을 입사광의 4분의 1 파장에 상응하는 두께씩 형성하도록 하면, 입사광을 모두 반사시키는 분말이 얻어진다. 이를 자성체를 기본 물질의 입자로 하는 것에 적용하면, 광을 전부 반사하여 백색으로 빛나는 자성 토너용 자성 분말을 제조할 수 있을 뿐만 아니라, 이 자성 분말의 표면에 착색층을 형성하고 그 위에 수지층을 형성하면, 선명한 색으로 착색된 컬러 자성 토너를 제조할 수 있는 가능성을 시사하고 있다.

이에, 본 발명은 본 발명자들이 제창한 상기의 기술을 보다 발전시켜, 1성분계 현상 방식으로도 선명한 색채가 얻어지는 컬러 자성 토너를 제공하는 것을 목적으로 한다.

도 1은 상기에서 설명한, 본 발명에 관련된 컬러 자성 토너의 한 실시 형태를 나타내는 개략적인 단면도로서, 도시된 바와 같이, 기본 물질의 입자인 자성체 입자(1)상에, 금속 화합물막(2)과 다른 금속 화합물막(3)을 적층시켜 이루어진 광간섭성 다층막이 형성되며, 최외층 표면을 유기 고분자막(4)으로 피복하여 구성된다. 또한, 금속 화합물막(2) 및 다른 금속 화합물막(3)은 어느 하나가 금속막일 수 있다.

실시예

이하, 실시예 및 비교예에 의해, 본 발명을 보다 명확하게 설명할 것이다. 단, 본 발명이 이하의 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.

실시예 1

산화물 피복 분말의 제조 방법

* 제 1층: 실리카 코팅

BASF사에서 제조한 카르보닐 철가루(평균 입자 직경: 1.8㎛) 10g을 에탄올 100㎖중에 분산시키고, 용기를 오일욕(oil bath)에 의해 가열하여 액체의 온도를 55℃로 유지시켰다. 이것에 실리콘 에톡사이드 6g과 암모니아수(29%) 6g 및 물 8g을 첨가하여, 교반하면서 2시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 에탄올로 희석 세정하고, 여과하여, 진공건조기에서 110℃로 3시간 동안 건조시켰다. 건조 후, 회전식 튜브로(爐)를 이용하여 650℃에서 30분간 가열처리하여 실리카 코팅 분말(A)을 얻었다.

얻어진 실리카 코팅 분말(A)의 막두께는 75㎚였으며, 분산상태는 매우 양호하였다.

* 제 2층 : 티타니아 코팅

가열처리 후 다시, 얻어진 실리카 코팅 분말(A) 10g을 에탄올 200㎖에 첨가하여 분산시키고, 용기를 오일욕에 의해 가열하여 액체의 온도를 55℃로 유지시켰다. 이것에 티탄 에톡사이드 5g을 첨가하여 교반시킨 후, 에탄올 30㎖와 물 8.0g의 혼합용액을 60분에 걸쳐 적하한 후, 2시간 동안 반응시켜, 진공 건조 및 가열처리하여 실리카·티타니아 코팅 분말(B)을 얻었다.

수득한 실리카·티타니아 코팅 분말(B)은 분산성이 좋고, 각각 단립자였다. 또한, 실리카·티타니아 코팅 분말(B)의 티타니아막의 두께는 50㎚였다.

또한, 이 분말의 분광 반사 곡선의 피크 파장은 445㎚이고, 피크 파장에서의 반사율은 40%이며, 선명한 청색이었다.

폴리스티렌 복합 분말

증류수 600g에 스티렌 단량체 500g을 넣고, 70℃까지 가열함과 동시에 교반하면서 라우릴 황산 나트륨을 첨가하여 유화시켰다. 이후, 표면을 메타크릴산으로 친유화시킨 실리카·티타니아 코팅 분말(B) 25g을 첨가하고, 고속으로 교반하여 충분히 혼합하였다.

여기에 과황상 암모늄 수용액 10%를 첨가하여 중합반응을 개시시키고, 4시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료 후, 증류수 2ℓ로 희석하고, 경사세정에 의해 상부액을 버린 후, 침전물을 모아 여과지 상에서 건조시켜 청색의 폴리스티렌 피복 분말을 수득하였다.

수득한 청색의 폴리스티렌 피복 분말은 구형상이며, 자장 10kOe에서의 자화는 120emu/g이었다.

실시예 2

* 제 1층: 실리카 코팅

BASF사에서 제조한 카르보닐 철가루(평균 입자 직경: 1.8㎛)10g을 에탄올 100㎖중에서 분산시키고, 용기를 오일욕에 의해 가열하여 액체의 온도를 55℃로 유지시켰다. 이것에 실리콘 에톡사이드 6g과 암모니아수(29%) 6g 및 물 8g을 첨가하고, 교반하면서 2시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 에탄올로 희석 세정하고, 여과하여, 진공건조기에서 110℃로 3시간 동안 건조시켰다. 건조 후, 회전식 튜브로를 이용하여 650℃에서 30분간 가열처리하여 실리카 코팅 분말(B)을 수득하였다.

수득한 실리카 코팅 분말(B)의 막두께는 70㎚이며, 분산상태는 매우 양호하였다.

제 2층: 티타니아 코팅

가열처리 후 다시, 수득한 실리카 코팅 분말(B) 10g을 에탄올 20㎖에 첨가하여 분산시키고, 용기를 오일욕에 의해 가열하여 액체의 온도를 55℃로 유지시켰다. 이것에 티탄 에톡사이드 4.7g을 첨가하여 교반하고, 여기에 에탄올 30㎖와 물 8.0g의 혼합 용액을 60분에 걸쳐 적하한 후, 2시간 동안 반응시키고, 진공건조 및 가열처리하여 실리카·티타니아 코팅 분말(C)을 수득하였다.

수득된 실리카·티타니아 코팅 분말(C)은 분산성이 양호하고, 각각 단립자였다. 또한, 실리카·티타니아 코팅 분말(C)의 티타니아막의 두께는 45㎚였다.

또한, 이 분말의 분광 반사 곡선의 피크 파장은 410㎚이고, 피크 파장에서의 반사율은 41%이며, 선명한 청자색이었다.

* 제 3층: 실리카 코팅

실리카·티타니아 코팅 분말(C) 10g을 에탄올 100㎖ 중에 분산시키고, 용기를 오일욕에 의해 가열하여 액체의 온도를 55℃로 유지시켰다. 이것에 실리콘 에톡사이드 6g과 암모니아수(29%) 6g 및 물 8g을 첨가하여 교반하면서 2시간 동안 반응시켰다. 반응 후, 에탄올로 희석 세정하고 여과한 다음, 진공건조기에서 110℃로 3시간 동안 건조시켰다. 건조 후, 회전식 튜브로를 이용하여 650℃에서 30분 동안 가열처리하여 실리카·티타니아·실리카 코팅 분말(D)을 수득하였다.

수득된 실리카·티타니아·실리카 코팅 분말(D)의 막두께는 75㎚이며, 분산상태는 매우 양호하였다.

* 제 4층: 티타니아 코팅

가열처리 후 다시, 수득된 실리카·티타니아·실리카 코팅 분말(D) 10g을 에탄올 200㎖에 첨가하여 분산시키고, 용기를 오일욕에 의해 가열하여 액체의 온도를 55℃로 유지시켰다. 이것에 티탄 에톡사이드 5.5g을 첨가하여 교반하였다. 여기에 에탄올 30㎖와 물 8.0g의 혼합용액을 60분에 걸쳐 적하한 후, 2시간 동안 반응시키고, 진공건조 및 가열처리하여 실리카·티타니아·실리카·티타니아 코팅 분말(E)을 수득하였다.

수득된 실리카·티타니아·실리카·티타니아 코팅 분말(E)은 분산성이 양호하고, 각각 단립자였다. 또한, 실리카·티타니아·실리카·티타니아 코팅 분말(E)에서 새롭게 형성된 티타니아막의 두께는 53㎚였다.

폴리스티렌 복합 분말

증류수 600g에 스티렌 단량체 90g과 부틸렌 아크릴레이트 10g을 넣고, 70℃까지 가열함과 동시에 교반하면서 라우릴 황산 나트륨을 넣고 유화시켰다.

이후, 실리카·티타니아·실리카·티타니아 코팅 분말(E) 50g을 첨가하고, 고속으로 교반하여 충분히 혼합하였다.

여기에, 과황산 암모늄 수용액 10%를 첨가하여, 중합반응을 개시시키고, 4시간 동안 교반하여 반응시켰다. 반응 종료후, 증류수 2ℓ로 희석하고, 경사 세정에 의해 상부액을 버리고, 침전물을 여과지 상에서 건조시켜 청색의 폴리스티렌 피복 분말을 수득하였다.

수득된 폴리스티렌 피복 분말의 분광 반사 곡선의 피크 파장은 445㎚이고, 피크 파장에서의 반사율은 55%이며, 선명한 청색이었다. 또한, 분말의 자장 10kOe에서의 자화는 78emu/g이었다.

비교예 1

자성체와 안료를 단순하게 혼합한 경우

터키블루(청색 안료) 반사율(평균 입자 직경 0.2㎛, 반사피크 455㎛, 반사율 55%)을 이용하고, 이것과 BASF사 제품인 카르보닐 철가루(평균 입자 직경 1.8㎛)를 중량비 25g:25g으로 혼합하여, 충분히 균일화하였다.

이 분말을, 증류수 600g에 스티렌 단량체 90g 및 부틸렌 아크릴레이트 10g을 넣고 70℃까지 가열하여 교반하고, 라우릴 황산나트륨을 넣어 유화시킨 용액중에 넣어, 고속으로 교반하여 충분히 혼합하였다.

여기에, 과황산암모늄 수용액 10%를 첨가하여, 중합반응을 개시시키고, 4시간 동안 교반하여 반응시켰다.

반응 종료후, 증류수 2ℓ로 희석시킨 다음, 경사세정에 의해 상부액을 버리고, 침전물을 여과지 상에서 건조시켜, 안료와 철분말이 모두 폴리스티렌 피복되어 일체로 된 구형상의 분말을 수득하였다.

상기 폴리스티렌 피복 분말(A)은 암청색이고, 반사 피크는 455㎚이며, 반사율은 22%로 감소하였다. 또한, 이 분말의 자장 10kOe에서의 자화는 75emu/g이었다.

실시예 2와 비교예 1의 비교로부터 알 수 있듯이, 단순히 안료와 자성체 입자와 바인더 수지를 혼합한 경우의 색은 양호하지 않았고, 동일한 자화를 가지는 컬러 자성 토너라 하더라도, 색채적으로 우수하게 하려면, 실시예 2와 같이 자성체 입자에 착색을 할 필요가 있음이 확인되었다.

실시예 3

유기 염료인 오일 블루 10g을 벤젠 20g에 용해시키고, 스티렌 단량체 90g과 부틸렌 아크릴레이트 10g을 혼합하여 착색 수지 원료로 하였다.

증류수 600g에 상기 착색 수지 원료를 넣고, 라우릴 황산나트륨을 넣어 70℃까지 가열하면서 교반하여 유화시켰다.

이후, 이 용액에 실시예 2와 동일하게 하여 제조한 실리카·티타니아 코팅 분말(E) 50g을 첨가하여, 고속으로 교반하여 충분히 혼합하였다.

이것에 10% 과황산암모늄 수용액을 첨가하여, 중합반응을 5시간 행하였다. 반응 종료후, 증류수 2ℓ로 희석하고, 경사세정을 2회 반복 실시한 후, 침전물을 여과 세정하여 청색의 폴리스티렌 피복 분말(B)을 얻었다.

얻어진 폴리스티렌 피복 분말(B)의 분광 반사 곡선의 피크 파장은 455㎚이고, 피크 파장에서의 반사율은 52%였다. 또한, 이 폴리스티렌 피복 분말(B)의 자장 10kOe에서의 자화는 75emu/g이었다.

또한, 실시예 3 및 비교예 1에서 얻어진 폴리스티렌 피복 분말(A,B)을 코우터(coater)를 이용하여 각각 1.7g씩 A4 복사용지의 면적의 80%에 대하여 균일하고 동일하게 도포한 바, 실시예 3의 폴리스티렌 피복 분말(B)은 선명한 청색이 되었다. 그러나, 비교예 1에서 얻어진 폴리스티렌 피복 분말(A)은 암회색이 되었다.

상기의 목적은 본 발명에 따라,

(1) 자성체로 이루어진 기본 물질의 입자상에 광간섭성 다층막이 형성되고, 상기 광간섭성 다층막 상에 유기 고분자막이 형성됨을 특징으로 하는 컬러 자성 토너,

(2) 상기 광간섭성 다층막이 가시 영역의 광을 반사시킴을 특징으로 하는 상기 (1)에 기재된 컬러 자성 토너,

(3) 상기 유기 고분자막이 착색제를 함유하는 것을 특징으로 하는 상기 (1) 또는 (2)에 기재된 컬러 자성 토너, 및

(4) 상기 광간섭성 다층막이 금속 화합물막 및/또는 금속막을 다층으로 적층하여 구성됨을 특징으로 하는 상기 (1) 내지 (3) 중 어느 하나에 기재된 컬러 자성 토너에 의해 달성된다.

또한, 상기의 목적은 본 발명에 따라,

(5) 자성체 입자상에 금속 화합물 및/또는 금속으로 이루어진 다층막을 형성한 후, 중합법에 의해 유기 고분자막을 형성하는 것을 특징으로 하는 컬러 자성 토너의 제조방법에 의해서도 달성된다.

상기의 구성에 의하면, 자성체 입자상에 금속 화합물막 및/또는 금속막으로 이루어진 다층의 광간섭성 피복막을 형성시키고, 이러한 막구성에 의해 백색 또는 목적하는 색을 나타내는 분말로 하며, 더욱이 그 위에 바인더용 유기 고분자막을 형성시키므로써, 1성분계라 하더라도 선명한 색채의 화상을 형성할 수 있는 컬러 자성 토너를 제공할 수 있다.

또한, 유기 고분자막에 착색제를 함유시키므로써, 보다 선명한 색을 나타내게 할 수도 있다.

이하에서는, 본 발명에 관련된 컬러 자성 토너를 바람직한 실시예를 토대로 상세하게 설명한다.

본 발명의 컬러 자성 토너의 기본 물질이 되는 자성체 입자로는 종래부터 자성 토너의 기본 물질로서 사용되는 자성체 입자가 사용될 수 있다. 대표적으로는 철, 코발트, 니켈 등의 금속 분말 또는 이들의 합금 분말, 또는 질화철 등의 자성 소결체 분말 등을 사용할 수 있다.

단, 자성체 입자는 해상도를 높이기 위해 보다 미분화하여 사용되는 경향이 있으므로, 자화가 큰 자성체를 사용하는 것이 바람직하다. 바람직하게는, 분말형상 물질의 상태로, 10kOe의 자장을 인가한 경우에 90emu/g 이상, 바람직하게는 150emu/g 이상의 자화를 가지는 자성체이다. 이와 같은 높은 자화를 가지는 자성체는 컬러 자성 토너로서 접착용 수지나 전하조정제 또는 착색제 등을 첨가하더라도, 전체적으로 10~90emu/g(10kOe의 자장 인가)이라는 높은 자화를 가지는 컬러 자성 토너의 원료 분말이 된다.

또한, 자성체 입자의 형상으로는 구체, 구체와 유사한 상태, 정다면체 등의 등방체, 직방체, 회전타원체, 능면체, 판형상체, 기둥형상체 등의 다면체이거나, 부정형일 수도 있다.

본 발명에 있어서, 선명한 색을 나타내는 컬러 자성 토너를 얻기 위해서는, 상기 자성체 입자를 백색 또는 다른 선명한 색채로 착색할 필요가 있다. 이 때문에, 광간섭성을 가지는 다층막을 자성체 입자상에 형성시킨다.

광간섭성 다층막은 금속이나 금속 화합물로 이루어진 박막을 여러단 적층하여 구성되는데, 이 때, 각 막의 두께를 조정하거나, 적층 순서나 조합을 바꾸므로써, 입사광의 특정 파장영역을 반사, 흡수하는 기능을 부여할 수 있다. 이로써, 자성체 입자를 백색 또는 다른 선명한 색채로 착색할 수 있다.

상기 다층막을 형성하는 금속 화합물로는 금속 산화물이나 금속 황화물, 금속 세렌화물, 금속 텔루르화물, 금속 플루오르화물을 들 수 있다. 보다 구체적으로는, 산화아연, 산화알루미늄, 산화카드뮴, 산화티탄, 산화지르코늄, 산화탄탈, 산화규소, 산화안티몬, 산화네오듐, 산화란탄, 산화비스무트, 산화세륨, 산화주석, 산화마그네슘, 산화리튬, 산화납, 황화카드뮴, 황화아연, 황화안티몬, 세렌화카드뮴, 텔루르화카드뮴, 플로오르화칼슘, 플루오르화나트륨, 플루오르화알루미늄 3나트륨, 플루오르화리튬, 플루오르화마그네슘 등을 적합하게 사용할 수 있다.

또한, 금속으로는 은, 코발트, 니켈, 철 및 이들의 합금을 적합하게 사용할 수 있다.

이하에서는, 상기 광간섭성 다층막의 막형성 방법에 대하여 설명한다.

막형성 방법으로는 금속 화합물막 및 금속막 모두, PVD법, CVD법 또는 스프레이드라이법 등의 기상증착법에 의해, 자성체 입자의 표면에 금속막이나 금속 화합물막을 직접 증착하는 방법이 가능하다.

또한, 금속막에 관해서는 금속염 수용액에 자성체 입자를 투입하고, 액중에서 금속염을 환원시켜 금속을 자성체 입자의 표면에 석출시키는, 이른바 화학도금법도 가능하다.

또한, 현재 고해상도의 요구에 부응하기 위해, 자성 토너의 미세화 및 자성체 입자의 미세화가 진행되어, 자성체 입자의 표면에 균일한 막을 형성할 필요가 있다. 그러므로, 특히 금속 산화물에 대해서는, 본 발명자들이 앞서 제안한 상기 특허 공개 공보 평성 6-228604호, 특허 공개 공보 평성 7-90310호 또는 WO96/28169에 기재되어 있는 막형성 방법이 바람직하다.

즉, 금속 알콕사이드 용액중에 자성체 입자를 분산시키고, 금속 알콕사이드를 가수분해시켜 자성체 입자의 표면에 균일한 금속 산화물의 박막을 생성시키고, 건조시키는 공정을 반복하여 수행하거나, 필요에 따라 금속 박막을 형성시키는 공정을 상기 금속 산화물막의 막형성 공정의 전후 또는 공정 중간에 마련하여, 금속 산화물 막들로 구성되거나 또는 금속 산화물막과 금속막으로 구성된 다층막을 얻을 수 있다. 금속 알콕사이드로는 아연, 알루미늄, 카드뮴, 티탄, 지르코늄, 탄탈, 규소, 안티몬, 네오듐, 란탄, 비스무트, 세륨, 주석, 마그네슘, 리튬, 납 등의 알콕사이드가 선택된다.

또한, 다층막을 가열처리하므로써 반사율을 높이거나, 다층막을 보다 치밀하고 안정되게 할 수도 있다.

이러한 금속 알콕사이드법은 금속 산화물의 막형성 이외에 금속 황화물의 막형성에도 응용할 수 있다.

이 때, 금속 화합물막이나 금속막의 막두께를 조정하므로써, 자성체 입자를 원하는 색으로 착색할 수 있다. 예를 들면, 굴절율이 다른 금속 화합물의 박막을 입사광의 4분의 1 파장에 상당하는 두께씩 설치하도록 하면, 입사광을 전부 반사하는, 즉 백색을 나타내는 자성체 입자로 할 수가 있다.

따라서, 상기 광간섭성 다층막의 각 막의 두께나 다층막 전체로서의 막두께는, 목적하는 색을 나타내도록 설정된다.

그리고, 상기 다층막 피복 자성체 입자의 표면에 바인더용 유기 고분자막을 형성시키므로써, 선명한 색으로 착색된 컬러 자성 토너가 얻어진다.

상기 유기 고분자막의 형성법으로는 PVD법, CVD법, 또는 스프레이드라이법 등에 의해 다층막 피복 자성체 입자의 표면에 직접 유기 고분자막을 피복시키는 방법도 가능하나, 본 발명에 있어서는 보다 밀착성을 높이기 위해, 중합법에 의해 막을 형성시키는 것이 바람직하다.

이러한 중합법으로는 유기 고분자의 종류에 따라 바람직한 중합법을 적당히 선택할 수 있다. 구체적으로는, 유화중합법, 현탁중합법, 시드중합법, 동일반응계 중합법 등을 유기 고분자의 종류에 따라 채용할 수 있다. 또한, 유기 고분자의 종류에 따라, 상분리법을 채용할 수도 있다.

또한, 사용가능한 유기 고분자로는 자성 토너의 바인더용 수지로서 사용되는 것 중에서, 상기 기재된 중합법에 의해 막형성이 가능한 것이라면, 특별히 제한되지 않는다. 예를 들면, 다음과 같은 중합체가 있다:

즉, 폴리스티렌, 스티렌과 α-메틸스티렌 공중합체, 스티렌과 비닐톨루엔 공중합체 등의 방향족 탄화수소계 올리고머 및 중합체, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리부텐 등의 올레핀계 올리고머 및 중합체, 에틸아크릴산, 메틸메타아크릴산, 에틸메타아크릴산, 아크릴로니트릴, 폴리아크릴산, 폴리메타크릴산, 초산비닐 등의 단량체의 공중합체로 이루어진 비닐계 올리고머 및 중합체, 또는 폴리부타디엔, 폴리펜타디엔, 폴리클로로프렌 등의 디엔계 올리고머, 폴리에스테르 등의 에스테르계 올리고머 등의 올리고머 단독중합체 또는 이들 올리고머의 공중합체, 상기 탄화수소계 단량체나 올리고머, 올레핀계 올리고머, 비닐계 단량체나 올리고머, 폴리클로로프렌계 단량체나 올리고머, 에스테르계 단량체나 올리고머 등에서 복수의 단량체나 올리고머로 형성되는 공중합체, 천연납, 폴리에틸렌 왁스 등의 왁스류, 기타 로진 변성 알키드 수지와 같은 알키드 수지 등이 이용된다.

상기 유기 고분자막의 피복량은, 컬러 자성 토너가 지면(紙面)에 부착될 경우, 낙하나 박리를 일으키지 않을 정도로 퍼지는 양인데, 후술하는 착색제와의 관계에서 볼때, 지면에 부착될 경우 자성체 입자가 차지하는 면적의 약 4배 정도로 퍼지는 양으로 하는 것이 바람직하다.

본 발명의 컬러 자성 토너는 자성체 입자상에 형성된 광간섭성 다층막이 입사광과 간섭하여 발색하므로써, 그 자신이 선명한 색을 나타내는 것을 특징으로 하는 것이다. 따라서, 유기 고분자막은 단순히 바인더로서의 기능을 가지기만 하면 되며 투명하더라도 상관없으나, 컬러 자성 토너가 지면에 부착되었을 때의 자성체 입자간의 틈에 의해 색이 빠진 부분이 발생되기 때문에, 유기 고분자막에 착색제를 함유시켜, 부착에 따른 유기 고분자막의 퍼짐에 의해 토너 부착부 주변을 착색시키는 것이 바람직하다.

유기 고분자막을 착색시키기 위한 착색제로는 옐로우, 마젠타(magenta), 시안계 착색제를 예로 들 수 있는데, 각각 다음과 같은 유기 염료 및 유기 안료를 이용할 수 있다.

유기 염료

a. 옐로우계: 모노아조 염료계, 아조메틴계 염료, 오일계 염료 등.

b. 마젠타계: 티오인디고 염료, 크산텐계 염료, 2,9-퀴나크리돈 염료, 오일계 염료 등.

c. 시안계: 구리 프탈로시아닌계 염료, 오일계 염료 등.

유기 안료

a. 옐로우계: 비스아조계 안료, 벤지딘계 안료, 포론옐로우계 안료 등.

b. 마젠타계: 퀴나크리돈계 안료, 안트라퀴논계 안료, 로다민계 안료, 나프톨계 불용성 아조계 안료 등.

c. 시안계: 프탈로시아닌계 안료 등.

또한, 이들 착색제의 유기 고분자막중의 함유량은 컬러 자성 토너가 지면에 부착되었을 때, 자성체 입자가 차지는 투영 면적의 약 2배 내지 약 10배 정도의 면적에 걸쳐 균일하게 착색될 수 있는 양이 바람직하다.

본 발명의 컬러 자성 토너는 상기 자성체 입자, 광간섭성 다층막 및 유기 고분자막을 필수 성분으로 하여 구성되는데, 이외에 전하제어제, 유동화제나 이형제를 유기 고분자막 중에 함유시킬 수 있다.

전하제어제는 컬러 자성 토너의 대전성을 조정하기 위해 첨가되는 첨가제로서, 유기산, 계면활성제, 기타 유전성 물질이 사용된다. 양대전 토너용으로는 알킬살리실산의 금속착체, 디카르복실산의 금속착체, 다환체의 살리실산 금속염, 지방산 금속염 등을 이용할 수 있다. 음대전 토너용으로는, 4차 암모늄염, 벤조티아졸 유전체, 구아나민 유도체, 디부틸틴 옥사이드, 질소 함유 화합물, 염소화 파라핀, 염소화 폴리에스테르 등을 이용할 수 있다.

유동화제는 컬러 자성 토너의 유동성을 향상시켜, 지면상에서의 불필요한 잔류를 방지하기 위해 첨가되는 첨가제로서, 예를 들면, 콜로이달 실리카, 에어로질, 산화티탄분(粉), 알루미나분, 산화아연분, 지방산 금속염분 등을 이용할 수 있다.

이형제는, 현상기의 정착롤 등에 대한 컬러 자성 토너의 부착을 방지하기 위해 첨가되는 첨가제로서, 예를 들면, 저분자 폴리에틸렌, 저분자 폴리프로필렌 등을 이용할 수 있다.

유기 고분자막 중의 이들 첨가제의 함유량은 총량으로서 상한을 60중량% 정도로 하는 것이 바람직하다. 상기 함유량보다 다량으로 하면, 컬러 자성 토너로서 실용적인 자기 특성이 얻어지지 않는다.

이상의 요소를 조합하므로써, 선명한 색의 컬러 자성 토너를 제공할 수가 있다.

이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면 자성체 입자 상에 금속 화합물 및/또는 금속막으로 이루어진 다층의 광간섭성 피복막을 형성시켜, 이러한 막구성에 의해 백색 또는 목적하는 색을 나타내는 분말로 하며, 더욱이 그 위에 바인더용 유기 고분자막을 형성시키므로써, 1성분계라 하더라도 선명한 색채의 화상을 형성할 수 있는 컬러 자성 토너를 제공할 수 있다.

또한, 유기 고분자막에 착색제를 함유시키므로써, 색을 보다 선명하게 할 수 있다.

그 결과, 복사 장치가 간단해지고 소형화될 뿐만 아니라, 동일한 원리의 레이저 프린터나 팩시밀리의 컬러화도 가능하게 된다. 더욱이, 2성분계 현상 방식에 있어서 폐기물이 되는 캐리어가 없어져, 비용 절감이 가능해지는 것은 물론 환경보전의 면에서도 바람직하다.

Claims (5)

1. 자성체로 이루어진 기본 물질의 입자 상에 광간섭성 다층막이 형성되고, 광간섭성 다층막 상에 유기 고분자막이 형성된 컬러 자성 토너로서, 광간섭성 다층막이 백색 이외의 색을 가지며, 유기 고분자막이 투명함을 특징으로 하는 컬러 자성 토너.
2. 제 1항에 있어서, 광간섭성 다층막이 가시영역의 광을 반사함을 특징으로 하는 컬러 자성 토너.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 유기 고분자막이 착색제를 함유함을 특징으로 하는 컬러 자성 토너.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 광간섭성 다층막이 금속 화합물막 및/또는 금속막을 다층으로 적층하여 구성됨을 특징으로 하는 컬러 자성 토너.
5. 자성체 입자 상에 금속 화합물 및/또는 금속으로 이루어진 다층막을 형성한 후, 중합법에 의해 유기 고분자막을 형성하여 제 1항에 따른 컬러 자성 토너를 제조하는 방법으로서, 광간섭성의 상기 다층막이 백색 이외의 색을 가지며, 상기 유기 고분자막이 투명함을 특징으로 하는 방법.