KR100750475B1 - 균일한 대전특성으로 장기 신뢰성이 우수한 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물 - Google Patents

균일한 대전특성으로 장기 신뢰성이 우수한 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물 Download PDF

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Abstract

본 발명은 균일한 대전특성으로 장기 신뢰성이 우수한 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 관한 것으로, a) 자성 토너 모입자 100 중량부; b) 비표면적이 20 내지 80 ㎡/g인 소수성 실리카 0.1 내지 1.5 중량부; c) 비표면적이 110 내지 250 ㎡/g인 소수성 실리카 0.1 내지 1.5 중량부; d) 전기저항이 10-2 내지 106 Ωcm인 전도성 미분말 0.1 내지 0.8 중량부; 및 e) 무기물 미분말 0.3 내지 1.0 중량부를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물을 제공한다.
본 발명의 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물은 균일한 대전 특성을 보유하여 카트리지 또는 현상장치내의 잔류 토너와 보급된 토너간의 정전하 격차를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.
자성 토너, 토너 모입자, 전도성 미분말, 소수성 실리카, 무기물 미분말, 장기 신뢰성, 정전하 격차

Description

균일한 대전특성으로 장기 신뢰성이 우수한 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물 {MAGNETIC TONER COMPOSITION HAVING SUPERIOR LONG TERM STABILITY WITH ELECTRIFICATION HOMOGENEITY}
본 발명은 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 균일한 대전 특성을 보유하여 카트리지 또는 현상장치 내의 잔류 토너와 보급된 토너간의 정전하 격차를 감소시킬 수 있는 장기 신뢰성이 우수한 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 관한 것이다.
일반적으로 전자사진 방식을 채택하고 있는 레이저 프린터, 정전식 복사기, 보통용지 팩시밀리 등에서 쓰이는 화상 형성 장치에서는 우선 광도전성을 가지고 있는 감광체의 표면에 여러 가지 방법에 의해 균일하게 대전을 시키고, 이어서 노광 공정에서 노광을 하여 정전 잠상을 형성한 뒤, 이 정전 잠상을 현상수단에 의해 토너상으로 현상한다. 이 공정을 현상공정 이라 한다.
다음 공정에서 이 토너상을 종이 등의 피인쇄물의 표면으로 전사 시킨 후, 정착과정에서 일정 온도와 압력으로 가열, 가압 등에 의해서 피인쇄물의 표면에 정착을 시킨다. 이러한 일련의 과정을 통하여 복사물 또는 프린터 출력물을 얻는다.
상기 현상 공정에서 토너에 정전하를 부여하는 공정이 실시된다. 토너에 정전하를 부여하는 공정은 페라이트로 이루어진 캐리어와 토너를 혼합하여 토너에 정전하를 부여하는 2 성분계용 토너, 및 슬리브(sleeve)와 닥터 블레이드(doctor blade)의 좁은 틈을 통하여 토너를 이송시킴으로써 정전하를 부여하는 1 성분계용 토너로 구분된다.
정전하가 부여될 토너는 토너 카트리지(cartridge) 또는 현상장치 내에 존재한다. 카트리지 또는 현상장치 내의 토너는 교반 막대나 교반 롤러에 의하여 혼합이 이루어지며, 이 혼합에 의하여 정전하를 부여 받게 된다. 정전하가 부여된 토너가 소모되면 카트리지 또는 현상장치 내의 토너센서에 의하여 토너의 잔존여부를 감지한다. 토너의 잔류량이 일정량 이하로 감소하면 이를 토너센서에서 감지하여 새로운 토너의 보급을 요청한다. 새로운 토너의 보급이 이루어지면, 카트리지 또는 현상장치 내에서 잔류 토너와 새로운 토너의 혼합이 이루어진다. 이때 잔류 토너는 교반 막대나 교반 롤러에 의하여 이미 정전하가 부여되어진 상태이고, 새로 보급된 토너는 정전하가 부여되어지지 않은 상태이므로 잔류 토너와 보급된 토너간에 정전하 격차가 발생하게 되며, 이러한 정전하 격차에 의하여 복사물이나 프린터 출력물의 화상이 흐려지거나, 불균일한 화상이 얻어지게 된다.
프린터가 아닌 복사기에서는 현상롤러로 토너가 이동하기 전에 교반조에서 미리 잔류토너와 보급 토너를 고르게 교반시키는 장치를 설치하는 것 등에 의해서 잔류 토너와 새로이 보급되는 토너간의 정전하 격차를 감소시키기 위한 노력이 있어 왔다. 하지만 프린터용 카트리지에서는 이러한 장치를 설치할 경우 기기 부피의 대형화를 초래하므로 복사기보다 소형화가 이루어진 프린터에서는 균일한 대전 특성을 보유하기 위한 노력이 다른 관점에서 이루어질 필요가 있다.
따라서, 균일한 대전특성을 보유하여 카트리지 또는 현상장치 내의 잔류 토너와 보급된 토너의 정전하 격차를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 균일한 대전특성으로 장기 신뢰성이 우수한 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 대한 연구가 더욱 필요한 실정이다.
상기와 같은 문제점을 해결하고자, 본 발명은 균일한 대전 특성을 보유하여 카트리지 또는 현상장치내 잔류 토너와 보급된 토너간의 정전하 격차를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 장기신뢰성이 우수한 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은
a) 자성 토너 모입자 100 중량부;
b) 비표면적이 20 내지 80 ㎡/g인 소수성 실리카 0.1 내지 1.5 중량부;
c) 비표면적이 110 내지 250 ㎡/g인 소수성 실리카 0.1 내지 1.5 중량부;
d) 전기저항이 10-2 내지 106 Ωcm인 전도성 미분말 0.1 내지 0.8 중량부; 및
e) 무기물 미분말 0.3 내지 1.0 중량부
를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물을 제공한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명자들은 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 있어 카트리지 또는 현상장치 내의 잔류 토너와 보급된 토너간의 정전하 격차를 감소시킬 수 있는 방법에 대하여 연구하던 중, 자성 토너 모입자에 서로 다른 크기의 소수성 실리카, 전도성 미분말 및 무기물 미분말을 첨가하여 자성 토너를 제조한 결과, 토너 조성물의 대전특성을 향상시킬 뿐만 아니라, 균일한 대전특성을 보유하여 토너 조성물간의 대전차를 감소시킴을 확인하고, 이를 토대로 본 발명을 완성하게 되었다.
본 발명은 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 있어서, 자성 토너 모입자, 비표면적 20 내지 80 ㎡/g의 소수성 실리카, 비표면적 110 내지 250 ㎡/g의 소수성 실리카, 전기저항이 10-2 내지 106 Ωcm인 전도성 미분말 및 무기물 미분말을 포함하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 관한 것이다.
자성 토너 모입자에 전도성 미분말과 무기물 미분말만을 첨가할 경우에는 토너 입자의 유동성 및 대전능력이 저하되는 문제점이 발생하는데, 본 발명에 사용되는 비표면적이 20 내지 80 m2/g인 소수성 실리카는 비표면적이 110 내지 250 m2/g인 소수성 실리카와 함께 사용되어서 이러한 문제점을 해결하는 역할을 한다.
상기 b)의 비표면적이 20 내지 80 m2/g인 소수성 실리카는 토너 간에 뭉쳐져서 발생하는 대전 불균일성을 막고, 층규제 부재(닥터 블레이드, Doctor Blade)를 통과한 후 토너를 고르게 퍼지도록 하여 대전균일성을 향상시키는 역할을 한다. 또 한 소수화 처리한 소수성 실리카의 비표면적은 20 내지 80 m2/g인 것이 바람직하며, 그중 30 내지 50 m2/g이 더욱 바람직하다.
상기 c)의 비표면적이 110 내지 250 m2/g인 소수성 실리카는 유동성을 높여서 토너가 층규제 부재로 빠르게 이동하게 하며, 이로써 화상농도의 불균일성을 막을 수 있는 효과가 있다. 또한 소수화 처리한 소수성 실리카의 비표면적은 110 내지 250 m2/g인 것이 바람직하며, 그 중 150 내지 210 m2/g이 더욱 바람직하다.
상기 b)의 비표면적이 20 내지 80 m2/g인 소수성 실리카를 사용할 경우에도, 상기 c)의 소수성 실리카가 비표면적이 110 m2/g 미만일 경우에는 토너의 유동성 향상 효과가 적으며, 솔리드(soild) 화상을 다수 프린트한 경우 솔리드 화상에 토너층의 불균일함에 따른 얼룩이 생기는 문제점이 있고, 상기 c)의 소수성 실리카의 비표면적이 250 m2/g 을 초과할 경우에는 토너 입자의 표면에 비표면적이 큰 소수성 실리카가 매몰이 되어 토너의 유동성 향상 효과가 저하되어, 전도성 미분말 및 무기물 미분말의 효과까지 저하시키게 되는 문제점이 있다.
또한, 상기 c)의 비표면적이 110 내지 250 m2/g의 소수성 실리카를 사용할 경우에도, 상기 b)의 소수성 실리카가 비표면적이 20 m2/g 미만일 경우에는 토너끼리 서로 뭉쳐 현상 롤러 표면 위에 물결 무늬의 오염이 발생하기 쉬우며, 이로인해 프린트 화상에도 물결 무늬 화상이 발생하여 화상 오염의 우려가 있으며, 상기 b)의 소수성 실리카의 비표면적이 80 m2/g 을 초과할 경우에는 비표면적이 작은 소수성 실리카에 의해 토너가 층규제 부재를 통과할 때의 압력을 완화시켜 마찰 대전효과가 부족하게 되고, 이로인해 화상의 농도 저하를 야기시킬 수 있는 문제점이 있다.
상기 b)의 비표면적 20 내지 80 ㎡/g의 소수성 실리카와 상기 c)의 비표면적 110 내지 250 ㎡/g의 소수성 실리카는 자성 토너 모입자 총 100 중량부에 대하여 각각0.1 내지 1.5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 비표면적이 20 내지 80 ㎡/g인 소수성 실리카의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 토너가 대전된 후 토너끼리 서로 뭉쳐 현상 롤러 표면 위에 물결 무늬의 오염이 나타나는 문제점이 있으며, 1.5 중량부를 초과할 경우에는 토너 모입자의 표면에 부착되고 남은 실리카의 영향으로 정착성이 저하되는 문제점이 있다. 비표면적이 110 내지 250 ㎡/g인 소수성 실리카의 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 유동성이 부족하여 층규제 부재로의 토너 이동이 원활하지 않아서 화상 농도가 불균일해지며, 1.5 중량부를 초과할 경우에는 층규제 부재를 통과할 때 생기는 마찰 대전이 충분히 일어나지 못하여 화상 번짐이나 농도 저하가 발생하는 문제점이 있다.
상기 d)의 전기저항이 10-2 내지 106 Ωcm인 전도성 미분말로는 금속 산화물 미분말 또는 전도성 카본 블랙이 사용될 수 있으며, 상기 금속 산화물로는 마그네타이트, 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 주석, 산화 아연, 산화 인듐 또는 이들 의 혼합물 등을 예로 들 수 있다.
전도성 미분말의 전기저항은 10-2 내지 106 Ω㎝인 것이 바람직하다. 전기저항이 10-2 Ω㎝ 미만일 경우에는 전도성 미분말이 토너 모입자의 대전을 방해하여 화상농도가 미약한 출력물을 얻게 되며, 106 Ω㎝를 초과할 경우에는 전도성 미분말의 전기전도도가 미약하여 토너 모입자 사이의 장기 신뢰성을 부여하기 어려워 잔류토너의 정전하와 보급된 토너의 정전하의 격차가 발생하여 화상의 불균일이 발생한다는 문제점이 있다.
또한 상기 전도성 미분말의 비표면적은 30 내지 300 m2/g인 것이 바람직하며, 그 중 50 내지 250 m2/g인 것이 더욱 바람직하다. 상기 비표면적이 30 m2/g 미만일 경우에는 토너 모입자 표면에 전도성 미분말이 불충분하게 존재하여 대전 균일성이 감소하며, 300 m2/g을 초과할 경우에는 전도성 미분말간의 부착력이 증가하여 토너 모입자 표면에서의 분리가 발생하게 되므로 화상 오염 및 대전 균일성저하로 장기 신뢰성이 저하되는 문제점이 있다.
상기 전도성 미분말은 토너 모입자 총 100 중량부에 대하여 0.1 내지 0.8 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 중 0.15 내지 0.5 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 0.1 중량부 미만일 경우에는 토너 모입자 표면에 전도성 미분말 층의 형성이 불충분하여 장기 신뢰성 효과가 저하되며, 0.8 중량부를 초과할 경우에는 자성 토너와 현상 슬리브 사이의 마찰대전이 일어나기 어려워 화상 농도가 낮아 빈약한 화상을 얻게 되어 토너 입자의 대전 균일성이 저하된다는 문제점이 있다.
자성 토너 모입자 표면에 전기저항이 10-2 내지 106 Ω㎝인 전도성 미분말을 첨가한 1성분계 현상제를 사용함으로써 자성 토너의 대전 균일성으로 장기 신뢰성이 확보되어진다. 자성 토너는 카트리지 또는 현상장치 내에서 교반막대나 교반롤러에 의하여 정전하를 부여 받게 된다. 이때 자성토너에 부여되는 정전하의 크기는 토너 모입자 내의 바인더 수지, 자성체, 또는 하전제어제(charge control agent) 등에 따라 달라지며, 토너 모입자의 크기에 따라 정전하의 크기가 달라진다. 토너 모입자는 크기의 분포를 가지므로 각각의 토너 모입자에 부여되는 정전하도 역시 분포를 가지게 되어 토너 모입자간의 정전하 격차가 발생한다. 본 발명의 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물은 토너 모입자의 표면에 존재하는 상기 전도성 미분말에 의해 토너 모입자간의 정전하 격차를 해소할 수 있어서 복사물이나 프린터 출력물의 화상이 흐려지거나 불균일한 화상이 출력되는 것을 방지할 수 있는 효과가 있다. 또한, 카트리지 또는 현상장치내의 잔류 토너에 새로운 토너의 보급 시에 잔류 토너의 정전하와 보급된 토너의 정전하의 격차를 해소하여 잔류 토너와 보급된 토너와의 호환성을 증대 시켜 화상의 불균일을 방지하는 효과가 있다.
상기 e)의 무기물 미분말은 무기물 산화물의 미분말 및 탄산염 화합물의 미분말로 이루어진 군에서 1종 이상을 선택하여 사용할 수 있다. 무기물 산화물로는 산화 티타늄, 산화 아연 또는 산화 주석 등의 산화물; 티탄산 스트론튬, 티탄산 바륨, 티탄산 칼슘, 지르콘산 스트론튬 또는 지르콘산 칼슘 등의 이중산화물을 사용할 수 있고, 탄산염 화합물로는 탄산 칼슘 또는 탄산 마그네슘 등을 사용할 수 있다.
상기 무기물 미분말의 평균 입경은 0.1 내지 2.0 ㎛인 것이 바람직하며, 그중 0.2 내지 1.5 ㎛인 것이 더욱 바람직하다. 평균 입경이 0.1 ㎛ 미만일 경우에는 무기물 미분말의 지름이 너무 작아져서 자성 토너 표면에의 부착력이 커지므로 자성 토너 표면에서의 분리가 잘 이루어지지 않게 되어 연마 효과가 저하되고, 잠상 담지체 위의 토너의 필르밍을 방지하는 효과를 얻을 수 없다는 문제점이 있다. 또한, 평균 입경이 2.0 ㎛을 초과할 경우에는 자성 토너와의 혼합성이 불충분해지고, 슬리브 표면에서 비산하기 쉬우며, 대전장치의 대전 롤러를 오염시켜서 화상 농도를 저하시킨다는 문제점이 있다. 또한, 잠상 담지체상의 토너의 필르밍 방지 효과는 얻을 수 있지만, 지름이 큰 무기물 미분말은 더욱 경도가 높아서 잠상 담지체인 감광체 표면에 상처를 내기 쉽다는 문제점이 있다.
상기 무기물 미분말은 자성 토너 모입자 총 100 중량부에 대하여 0.3 내지 1.0 중량부로 포함되는 것이 바람직하며, 그 중 0.5 내지 0.8 중량부로 포함되는 것이 더욱 바람직하다. 그 함량이 0.3 중량부 미만일 경우에는 현상 슬리브 위의 무기물 미분말층의 형성이 불충분하여 잠상 담지체 위의 토너의 필르밍 방지효과를 기대하기 어려우며, 1.0 중량부를 초과할 경우에는 잠상 담지체 위의 토너의 필르밍 방지효과는 뛰어나나, 자성 토너와 현상 슬리브와의 사이의 마찰 대전이 일어나 기 어려워 화상 농도가 낮은 빈약한 화상을 얻게 된다는 문제점이 있다.
상기 자성 토너 모입자는 바인더 수지 및 자성체를 포함하며, 착색제, 기타 첨가제를 추가로 포함할 수 있다.
상기 바인더 수지로는 종래 공지된 것들이 사용 가능하다. 구체적인 예로서 폴리에스테르 수지, 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 스티렌 아크릴계 수지, 에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에틸렌 수지, 스티렌 초산 비닐 수지 또는 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 바인더 수지는 정전하상 현상용 자성 토너 모입자에 25 내지 75 중량 %로 포함되는 것이 바람직하다 . 25중량% 미만으로 사용될 경우에는 슬리브의 자력(자기장)에 대해 약한 자력을 지니게 되어 슬리브(sleeve)와 닥터 블레이드(doctor blade) 사이에서 충분히 원하는 마찰 대전량 값을 얻지 못하여 배경오염 등의 화상 저하가 일어난다. 또한 75중량%를 초과하여 사용할 경우에는 자성체의 함량이 많아져서 종이로의 정착이 어려워 정착부 오염을 유발시킨다.
상기 자성체로는 강자성의 원소, 이들의 합금이나 화합물, 입상 자성분 또는 침상 자성분 등을 사용할 수 있다. 구체적인 예로는, 마그네타이트, 페마타이트, 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 또는 망간 등 및 이들의 합금이나 화합물, 그 밖의 강자성 합금, 자성 산화물 등을 1종 이상 사용할 수 있다.
상기 자성체는 평균 입경 0.05 ㎛ 이상 1 ㎛ 이하의 미분말인 것이 바람직하다. 평균 입경이 0.05㎛ 미만일 경우에는 바인더 수지와의 분상성이 떨어져 제조된 토너 입자들 각각의 조성이 동일하게 유지되기가 어렵다. 또 평균 입경이 1㎛를 초 과할 경우에는 원하는 조성비로 각각의 토너 입자들이 유지되기가 어렵고, 분쇄시 표면에 자성체가 많이 노출되어 드럼 마모 등의 토너 품질 저하를 야기시킨다.
상기 자성체는 정전하상 현상용 자성 토너 모입자내에 20 내지 70 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 20중량% 미만으로 사용될 경우에는 슬리브의 자력(자기장)에 대해 약한 자력을 지니게 되어 슬리브(sleeve)와 닥터 블레이드(doctor blade) 사이에서 충분히 원하는 마찰 대전량 값을 얻지 못하여 배경오염 등의 화상 저하가 일어난다. 또한 70중량%를 초과하여 사용할 경우에는 자성체의 함량이 많아져서 종이로의 정착이 어려워 정착부 오염을 유발시킨다.
상기 착색제로는 스플릿 블랙, 니그로신 염료, 아닐린 블루, 크롬 옐로, 프탈로시아닌 블루, 램프블랙, 로즈 벤갈, 군청색 블루, 또는 메틸렌 블루 클로라이드 등을 1종 이상 사용할 수 있다.
상기 착색제를 사용할 경우에는 정전하상 현상용 자성 토너 모입자에 0.0001 내지 10 중량%로 포함되는 것이 바람직하다. 자성체만으로도 흑색도를 충분히 나타내는 경우도 있지만, 간혹 자성체를 사용한 것만으로는 흑색도가 떨어질 경우 착색제를 소량 첨가하게 된다. 다만, 10중량%를 초과하여 착색제를 사용하는 경우 미분말이기 때문에 분산성이 떨어져 토너 입자 각각의 조성이 달라져 마찰대전량 차이 등의 문제를 야기시킨다.
상기 첨가제로는 하전제어제; 정착 보조제; 폴리테트라 플루오로에틸렌(테프론), 폴리 불화 비닐리덴, 또는 지방산 금속염 등의 윤활제; 산화세륨 또는 탄화규소 등의 연마제; 실리콘 오일, 각종 변성 실리콘 오일, 또는 실레인 커플링제 등의 표면처리제로 표면 처리된 이산화티타늄 또는 산화알미늄 등의 유동성 부여제; 케이킹(caking) 방지제; 카본 블랙 또는 저분자량 폴리에틸렌 등의 정착 조제를 사용할 수 있다.
이 외에도 열 롤러 정착시의 이형성을 좋게 할 목적으로 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리프로필렌 또는 카나우바 왁스 등의 이형제를 바인더수지 100중량부 기준으로 1 내지 15 중량부를 사용할 수 있다. 1중량부 미만을 사용할 경우 압출기에서 토너를 제조할 때 생산성이 떨어지고 정착부에서 콜드 오프셋(cold off-set) 현상을 일으키는 문제점이 있으며, 15중량부를 초과하여 첨가한 경우에는 저점도 물질이 증가되어 정착부에서 핫 오프셋(hot off-set) 현상을 야기시키는 문제점이 있다.
상기 첨가제 중 하전제어제로는 트리페닐메탄과 같은 염료분말, 니그로신 염료 또는 제4급 암모늄염 등을 사용할 수 있으며, 상기 하전제어제의 토너 중 함량은 한정되지 않지만, 바인더 수지 100 중량부에 대하여 0.5 내지 5 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 0.5 중량부 미만을 사용하면 원하는 마찰 대전량 값에 도달하는 데에 시간이 걸려서 초기 프린팅시에 흑색도 저하와 배경오염이 발생되며, 5 중량부를 초과하여 사용하면 분산성이 떨어져 대전량 분포가 넓어져서 배경오염 등을 야기시킨다.
상기와 같은 자성 토너 모입자의 평균 입경은 5 내지 12 ㎛인 것이 바람직하다. 5㎛ 미만일 경우에는 생산성이 떨어지며, 12㎛을 초과하면 계조성(half-tone) 재현에 문제가 발생한다.
본 발명에 따른 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물은 정전하상 현상용으로 사용되는 것이 바람직하다.
이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시하나, 하기 실시예는 본 발명을 예시하는 것일 뿐 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
[실시예 1]
(자성 토너 모입자의 제조)
토너 모입자의 바인더 수지로 스티렌 아크릴 수지 분말 100 중량부에 대해, 이형제로 폴리프로필렌 수지 분말 10 중량부, 하전제어제로 염료 분말 5 중량부 및 자성체로 마그네타이트 75 중량부를 헨쉘 믹서를 이용하여 균일하게 혼합하고, 압출기를 이용하여 용융 혼련하였다. 이를 시트상으로 연신시키고 냉각한 후, 햄머 믹서에 의해 수 ㎜의 크기로 조 분쇄하여 젯트 밀에 의해 미분쇄하고, 분급기로 분급하여 평균 입경 7.5 ㎛의 자성 토너 모입자를 제조하였다.
(자성 토너 제조)
상기 제조된 자성 토너 모입자에 비표면적 50 ㎡/g의 소수성 실리카 0.5 중량부, 비표면적 150 ㎡/g의 소수성 실리카 0.5 중량부, 전기저항이 101∼102 Ω·㎝인 전도성 미분말 0.5 중량부, 무기물 미분말로 P25(산화티타늄:TiO2, 독일 Degussa사) 0.5 중량부를 첨가하여 헨쉘 믹서로 5 분 동안 교반 혼합하여 정전하상 현상용 자성 토너를 제조하였다.
[실시예 2∼9, 및 비교예 1∼13]
실시예 2~9 및 비교예 1~12는 각 성분의 사용비율을 하기 표 1의 조성비율로 달리하여 사용한 것을 제외하고는 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다. 또한 비교예 13에서는 전기저항이 109∼1010 Ω·㎝인 전도성 미분말을 사용한 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 실시하였다.
구분 실리카 (50㎡/g/중량부) 실리카 (150㎡/g/중량부) 전도성 미분말 무기물미분말 (P25/중량부)
전기저항 (Ωㆍ㎝) 중량부
실시예1 0.5 0.5 101~102 0.5 0.5
실시예2 0.5 0.5 101~102 0.2 0.5
실시예3 0.5 0.5 101~102 0.7 0.5
실시예4 0.5 0.5 101~102 0.5 0.3
실시예5 0.5 0.5 101~102 0.5 0.8
실시예6 0.1 0.5 101~102 0.5 0.5
실시예7 1.0 0.5 101~102 0.5 0.5
실시예8 0.5 0.1 101~102 0.5 0.5
실시예9 0.5 1.0 101~102 0.5 0.5
비교예1 0.5 0.5 - - 0.2
비교예2 0.5 0.5 101~102 0.5 -
비교예3 - 0.5 101~102 0.5 0.5
비교예4 0.5 - 101~102 0.5 0.5
비교예5 0.5 0.5 101~102 0.05 0.5
비교예6 0.5 0.5 101~102 1.0 0.5
비교예7 0.5 0.5 101~102 0.5 0.1
비교예8 0.5 0.5 101~102 0.5 1.5
비교예9 0.05 0.5 101~102 0.5 0.5
비교예10 2.0 0.5 101~102 0.5 0.5
비교예11 0.5 0.05 101~102 0.5 0.5
비교예12 0.5 2.0 101~102 0.5 0.5
비교예13 0.5 0.5 109~1010 0.5 0.5
[실험예]
토너만 보급시키는 시판되는 자성 일성분계 현상 방식의 레이저 프린터(Kyocera-Mita사, LS-6700)를 이용하여 상기 실시예 1 내지 9 및 비교예 1 내지 13 에서 제조된 자성 토너에 대해 각각 실험하였다. 이때 현상장치 내에 잔류토너가 존재한 상태에서 새로운 토너를 투입하고 상온, 상습(25 ℃, 60 % RH)의 환경에서 20,000 매까지 출력을 하여 화상 농도 유지여부, 비산여부, 잠상 담지체 필르밍 발생여부 및 잠상 담지체 손상여부를 측정하였다. 하기 표 2의 평가기준에 따라 평가하고, 그 결과를 하기 표 3에 나타내었다.
평가기준 화상농도 비산 잠상담지체 필르밍 잠상담지체 손상
A 화상농도유지 비산 없음 발생 없음 손상 없음
B 5,000매 후 저하 10,000매 비산발생 5,000매 발생 약간 손상
C 2,000매 후 제하 5,000매 비산발생 10,000매 발생 손상 발생
구분 화상 농도 비산 잠상 담지체 잠상 담지체 손상
실시예1 A A A A
실시예2 A A A A
실시예3 A A A A
실시예4 A A A A
실시예5 A A A A
실시예6 A A A A
실시예7 A A A A
실시예8 A A A A
실시예9 A A A A
비교예1 C A B B
비교예2 B A B B
비교예3 C A C A
비교예4 C B A B
비교예5 C B A A
비교예6 A A A B
비교예7 C C A A
비교예8 A C B B
비교예9 C B C C
비교예10 B A B A
비교예11 C B A B
비교예12 B A B A
비교예13 C C B B
본 발명에 따라 자성 토너 모입자, 비표면적이 20 내지 80 ㎡/g인 소수성 실리카, 비표면적이 110 내지 250 ㎡/g인 소수성 실리카, 전기저항이 10-2 내지 106 Ωcm인 전도성 미분말 및 무기물 미분말을 포함하는 실시예 1 내지 9의 정전하상 현상용 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물은 화상 농도가 유지되고, 비산이 없으며, 잠상 담지체 필르밍 발생이 없고 잠상 담지체 손상이 없어 비교예 1 내지 13의 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물에 비하여 우수함을 상기 표 2에서 확인할 수 있다.
상기에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물은 균일한 대전 특성을 보유하여 카트리지 또는 현상장치내의 잔류 토너와 보급된 토너간의 정전하 격차를 감소시킬 수 있을 뿐만 아니라, 우수한 장기 신뢰성을 확보할 수 있다.

Claims (14)

  1. a) 자성 토너 모입자 100 중량부;
    b) 비표면적이 20 내지 80 ㎡/g인 소수성 실리카 0.1 내지 1.5 중량부;
    c) 비표면적이 110 내지 250 ㎡/g인 소수성 실리카 0.1 내지 1.5 중량부;
    d) 전기저항이 10-2 내지 106 Ωcm인 전도성 미분말 0.1 내지 0.8 중량부; 및
    e) 무기물 미분말 0.3 내지 1.0 중량부
    를 포함하여 이루어지고,
    상기 e) 무기물 미분말이 산화 티타늄, 티탄산 스트론튬, 티탄산 바륨, 티탄산 칼슘, 지르콘산 스트론튬, 지르콘산 칼슘, 탄산 칼슘 및 탄산 마그네슘으로 이루어진 군으로부터 1종 이상 선택되는 것이며,
    상기 자성 토너 모입자가 바인더 수지 25 내지 75 중량%, 자성체 20 내지 70 중량% 를 포함하여 이루어지고, 또한 상기 바인더 수지가 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 및 스티렌 아크릴계 수지로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 전도성 미분말이 금속 산화물 미분말 또는 전도성 카본 블랙인 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 전도성 미분말의 비표면적이 30 내지 300m2/g인 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  4. 제 2항에 있어서, 금속 산화물이 마그네타이트, 산화 알루미늄, 산화 티타늄, 산화 주석, 산화 아연 및 산화 인듐으로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  5. 삭제
  6. 제 1항에 있어서, 무기물 미분말의 평균입경이 0.1 내지 2.0㎛인 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  7. 삭제
  8. 제 1항에 있어서, 자성 토너 모입자의 평균 입경이 5~12㎛인 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  9. 삭제
  10. 제 1항에 있어서, 자성체가 마그네타이트, 페마타이트, 페라이트, 철, 코발트, 니켈, 또는 망간 및 이들의 합금 또는 이들의 화합물, 강자성 합금, 및 자성 산화물로 이루어지는 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  11. 제 1항에 있어서, 자성체의 평균 입경이 0.05 ㎛ 이상 1㎛이하인 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  12. 제 1항에 있어서, 자성 토너 모입자가 착색제 0.0001 내지 10 중량% 를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  13. 제 12항에 있어서, 착색제가 스플릿 블랙, 니그로신 염료, 아닐린 블루, 크롬 옐로, 프탈로시아닌 블루, 램프블랙, 로즈 벤갈, 군청색 블루 및 메틸렌 블루 클로라이드로 이루어진 군으로부터 1 종 이상 선택되는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
  14. 제 1항 또는 제12항에 있어서, 자성 토너 모입자가 하전제어제, 정착 보조제, 윤활제, 연마제, 유동성 부여제, 케이킹 방지제, 정착 조제 및 이형제로 이루어진 군으로부터 선택되는 1종 이상의 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 정대전성 프린터용 자성 토너 조성물.
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