KR101450103B1 - 칼라 토너 및 그 제조 방법 - Google Patents
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Abstract
칼라 토너가 개시된다. 본 발명에 따른 칼라 토너는 카본 블랙을 함유하는 흑색 토너의 절연 내압 이하의 절연 내압을 갖는다. 본 발명에 따르면, 환경변화에도 안정한 대전량을 가지는 칼라 토너를 제공할 수 있다.
절연 내압, 토너, 칼라
Description
본 발명은 칼라 토너 및 그 제조 방법에 대한 것이다. 더욱 상세하기로는 화상 형성장치에 있어서 대전이 빨리 개시될 수 있도록 하고 환경에 대해 대전 안정성을 갖도록 그 절연 내압을 조절한 칼라 토너 및 그 제조 방법에 대한 것이다.
최근 전자사진 방식의 기술을 사용한 화상형성장치에서는 풀컬러(full color) 인쇄를 행하는 장치의 소형화, 고속화 및 저가격화가 요구되고 있다. 화상형성장치에서는 인쇄에 수반되는 토너의 함량을 소량씩 보급하고, 보급된 토너에 적절한 전하량을 신속하게 부여해서 계속해서 인쇄를 수행한다.
소형의 화상형성장치는 그 장치 내에 수납할 수 있는 현상 장치도 소형이고, 사용하는 현상제의 양도 소량으로 할 수 있게 되며, 따라서 토너가 보급되어 현상에 사용되기까지의 시간이 단축될 수 있다.
현상장치의 소형화, 고속화에 있어서 우선적으로 고려되어야 할 기술 과제는 토너에 전하가 부여되도록 하는 대전의 속도가 빨라지도록 하는 것이다. 그러나, 칼라 토너는 흑색 토너와 비교할 때 대전 부여 속도가 느리다는 것이 문제점이 있 다. 대전 부여 속도가 느려지면 토너에 충분하고 적절한 전하량이 부여되지 않기 때문에 토너 비산이 발생하게 된다. 따라서, 동일한 구조의 현상장치를 사용하는 경우, 흑색 토너의 경우에는 토너 비산이 발생하지 않지만, 칼라 토너의 경우에는 토너 비산이 발생하여 장치 내부를 오염시키는 문제점이 있다.
토너의 전하는 마찰대전에 의해서도 부여된다. 이 마찰대전은 환경의 영향을 받기 쉽다. 습도에 대한 영향의 관점에서 보면, 칼라 토너의 경우가 흑색 토너보다 주위 환경 변화에 대해, 특히, 습도 변화에 대해 전하량의 변화가 크다는 문제점이 있다. 즉, 습도가 높은 경우에는 토너에 부여되는 전하량이 상대적으로 적어지고, 따라서 토너 비산을 발생시킬 수도 있게 된다. 또한, 특정 조건 하에서는 전하량은 인쇄 농도에 일정 부분 반비례하는 관계가 있으므로, 전하량 변동은 인쇄 농도 변동으로 된다. 따라서, 현상장치의 소형화, 고속화에 있어서 두번째로 고려되어야 할 기술 과제는 토너의 전하량을 습도와 같은 환경 변동에 대해서 안정화시키는 것이다.
따라서 현상장치의 소형화 및 고속화를 실현하기 위해서는 토너에 전하가 부여되도록 하는 대전 속도가 토너에 대전되는 전하량의 환경별 편차가 크지 않도록 하는 것이 요구된다.
이러한 요구에 부응하여 대전 속도를 빨리 하거나 환경 변화에 대한 대전의 안정성을 고려하여 해당 기술 분야에서 개발이 진행되어 왔지만, 현재까지 칼라 토너의 대전 시작 속도와 환경에 대한 대전 안정성이 흑색 토너와 동등한 정도로까지 실현화 되지는 못하였다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위하여 발명된 것으로서, 본 발명은 칼라 토너의 대전시에 그 대전의 시작 속도 또는 환경에 대한 대전 안정성이 흑색 토너와 동등한 정도에까지 이르도록 개선하고자 하는 것을 목적으로 한다.
이 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따르면, 카본 블랙을 함유하는 흑색 토너의 절연 내압 이하의 절연 내압을 갖는 칼라 토너가 개시된다.
상기 칼라 토너의 절연 내압은 10,000V/cm 내지 120,000V/cm의 범위 이내인 것이 바람직하다.
상기 칼라 토너는 대전 방지제를 포함하고, 상기 절연 내압은 상기 대전 방지제를 혼련해서 조절하는 것이 바람직하다.
상기 대전 방지제는 체적 저항율이 109 Ωcm이하의 투명 또는 담색의 수지인 것이 바람직하다.
상기 칼라 토너는 토너 입자의 표면 상에 카본 블랙을 포함하는 층을 포함하고, 상기 절연 내압은 상기 카본 블랙을 포함하는 층에 의해서 조절되는 것이 바람직하다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 칼라 토너의 제조 방법은 착색제, 대전방지제, 왁스 및 결합제 수지를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;
상기 혼합물을 혼련하는 단계; 및
상기 혼련된 혼합물을 분쇄하는 단계;를 포함하고,
상기 대전 방지제는 체적 저항율이 109 Ωcm이하의 투명 또는 담색의 수지이고, 제조되는 칼라 토너의 절연 내압은 10,000V/cm이상이고 120,000V/cm이하이다.
착색제, 물 및 분산제를 포함하는 제 1 유화액을 제조하는 단계;
상기 제 1 유화액에 모노머를 첨가하여 유화 중합을 행하여 칼라 토너 모체를 제조하는 단계;
물, 분산제 및 카본 블랙을 포함하는 제 2 유화액을 제조하는 단계;
상기 제 2 유화액에 모노머를 첨가하여 카본 블랙 첨가층 형성용 분산액을 제조하는 단계; 및
상기 칼라 토너 모체에 상기 카본 블랙 첨가층 형성용 분산액을 첨가하여 유화 중합을 행하는 단계;를 포함하고, 제조되는 칼라 토너의 절연 내압은 10,000V/cm이상이고 120,000V/cm이하이다.
상기 제조된 칼라 토너는 상기 칼라 토너 모체의 표면에 상기 카본 블랙 첨가층이 코팅된 형태인 것이 바람직하다.
일반적으로 카본 블랙의 대전 제어의 유효성이 크다는 것이 본 기술 분야에서 인식되고 있다. 그러나, 카본 블랙은 흑색이기 때문에 칼라 토너에 사용할 수 없고, 캐리어의 코팅층에 첨가한 경우에도 코팅층이 벗겨지면 색 혼탁의 문제가 생기기 때문에 실용화하는 데에 문제가 있다. 또한, 카본 블랙의 대전 제어 작용에 대해서는 아직 상세하게 알려져 있지 않다.
본 발명의 칼라 토너의 대전시에 그 대전의 시작 속도 또는 환경에 대한 대 전 안정성을 구현하기 위해서, 토너와 캐리어간의 대전 이론을 재검토하였다.
먼저, 접촉 대전에 기본 이론인 표면상태 이론에 대하여 재검토하였다.
도 1a 및 도 1b는 표면상태 이론에 의한 접촉 대전의 설명 모델이다.
도면에서 검은 원은 전자를 나타내고, 흰 사각은 전자가 들어갈 수 있는 장소를 나타낸다. 흰원은 전자가 빠져 나가서 생긴 빈 공간을 나타낸다. 세로 방향은 전자의 에너지 레벨을 나타낸다.
도 1a에 나타낸 바와 같이, 물질 A는 진공의 에너지 레벨로부터 Φ1의 깊이보다 깊은 부분에 전자가 가득차 있다. 물질 B는 Φ2의 깊이보다 깊은 부분에 전자가 가득차 있다. Φ1, Φ2의 에너지 레벨을 일함수라고 말한다. 또한, 물질 표면의 단위 면적단위 에너지당 대전에 관여하는 전자가 출입하는 장소의 수를 표면 상태 밀도라고 말한다. 물질 A는 전자가 들어가는 장소의 표면 상태 밀도가 N1, 물질B는 전자가 나가는 장소의 표면 상태 밀도가 N2이다.
물질 A와 물질 B는 일함수가 다르다. 일함수가 다른 물질이 접촉한 경우, 일함수가 작은 물질에서 큰 물질로 전자가 이동한다. 도 1a의 경우는 물질 B에서 물질 A로 전자가 이동한다. 전자가 이동하면, 물질 A의 전자의 에너지 레벨이 높아지는 방향으로 전위가 변화한다. 물질 B는 전자가 나가기 때문에 전자의 에너지 레벨이 낮아지는 방향으로 전위가 변화한다. 물질 A와 물질 B의 전하 사이에는 전계가 발생한다. 이 전계는 전자의 이동을 방해하는 방향의 전계가 있다. 결국, 전자의 에너지 레벨이 평균상태에 도달하면 전위의 이동은 정지한다. 도 1b는 평균 상태의 전자의 에너지 상태를 나타내고 있다.
물질 A의 표면에는 전하밀도 σs의 전하가 나타난다. 도 1a 및 도 1b의 기호를 이용해서 다음과 같이 나타낸다.
마찬가지로, 물질 B의 표면에는 전하밀도 -σs의 전하가 나타난다. 도 1의 기호를 사용해서 다음과 같이 나타낸다.
또한, 물질 A와 물질 B 사이에 발생한 전위차 △V와 전계△E, 일함수 사이에는 수학식 3으로 나타내는 관계가 있다.
z는 물질 A와 물질 B의 전하간의 거리이다. 전하밀도는 유전율과 전계의 누적으로 나타내는 것과, 수학식 1과 수학식 2를 수학식 3에 대입하면 수학식 4의 관계를 얻을 수 있다.
한편, 전하 σs와 -σs 사이는 물질 A와 물질 B가 있고, 각각의 유전율은 본래 동일한 것에 한하지는 않지만 수학식을 간단하게 언급하기 위해서 동일한 것으로 하였다. 토너의 수지는 스티렌아크릴이나 폴리에스테르와 같은 물질이고, 캐리어의 표면의 수지 코팅재료도 아크릴이나 실리콘과 같은 물질이며, 유전율은 진공 의 유전율에 대한 비유전율로 나타내면 3에서 4사이의 값으로부터 동일한 것으로 언급할 수 있는 것으로 생각된다.
수학식 4를 전하 밀도 σs 에 대해서 특히 수학식 5를 얻는다.
이 수학식 5는 표면 상태 이론이 나타내는 접촉 대전이 발생하는 전하 밀도의 기본식이다.
전하 이동에 수반해서 나타나는 전위차 △V가 무시할 수 있는 것으로 가정한다. 즉, △V=0으로 한다. 전하이동하면 전계가 발생하므로, △V=0으로 하기 위해서는 수학식 3에서 z=0으로 한다. 그러면 수학식 5는 수학식 6와 같이 간략화된다.
이 수학식 6에 근거해서 이성분 현상제의 토너 대전량 Q/M 토너와 캐리어 혼합비의 관계가 설명될 수 있다.
도 2a 및 도 2b는 수학식 6에 대응하는 접촉 대전의 설명 모델이다. 검은원의 전자는 물질 A와 물질 B에서 같은 에너지 레벨로 되도록 평균한다.
대전에 수반하는 전위변화를 고려하지 않는 경우는 고려한 경우보다도 전하 밀도가 커지게 된다. 수학식 5와 수학식 6을 비교하면, 수학식 5는 수학식 6의 분모에 거리 z와 유전율 ε, 전자전하 e의 절대치로 이루어지는 항이 더해진다. 따라서, 전위 변화는 전하밀도가 작도록 제어하는 것을 알 수 있다.
이성분 현상제의 토너 대전량 Q/M과 혼합비의 관계에서 많은 경우에 접촉 대전에 수반하는 전위 변화가 작기 때문에 대전에는 큰 영향을 미치지 않는 것으로 생각된다. 전위 변화가 작은 것은 물질 A와 물질 B 간에 발생하는 전계 △E 도 작아지게 된다.
이 전계가 토너와 캐리어의 접촉부에 발생하는 접촉 전장으로 생각되고, 이 접촉 전장의 크기에 의해서 전하량이 결정되는 것으로 생각된다.
도 3에서는 접촉 전장에 대해서 나타내고 있다. 토너와 캐리어의 외부 전장을 고려하여, 외부전장을 Et , 캐리어의 외부 전장을 Ec 로 하고, 접촉 전장 Ek 를 수학식 7로 정의한다.
여기서, 전장은 중합의 원리가 적용될 수 있으므로, 이론적으로는 접촉 전장은 수학식 8로 나타낸다.
이상의 이론들을 근거로 해서, 표면 상태 이론에서 전하 이동에 수반하는 전위 변동에서 발생한 전계 △E 에 착안해서 토너의 전하량을 안정하게 제어하는 수단을 고안하는 것에 이르렀다. 이하, 그 고안한 수단의 대전량제어기구에 대해서 설명한다.
일반적으로 대전 전하의 위치는 토너나 캐리어의 표면보다도 약간 내부인 것으로 생각되었는데, 그 내부의 강도에 대해서 도 4a 및 도 4b를 참조하여 설명한다.
도 4a에 나타낸 것과 같이, 대전 전하의 위치를 토너나 캐리어의 표면보다 내부로 해서 전장을 생각하였는데, 이렇게 하면 토너와 캐리어가 접촉한 경우의 접촉 전장 Ek 의 크기는 도 4(b)에 나타낸 바와 같이, 토너의 내부 전장 Et와 캐리어의 내부 전장 Ec간의 크기로 된다. 간단하게 하기 위해, 전장의 크기를 평균값으로 하면, 이 경우의 접촉 전장은 수학식 7에서 나타내고 있다.
실제의 전장은 반드시 평균값으로 되는 것에 한하지는 않는다. 전장의 크기를 결정하기 위해서는 전하의 위치(표면에서의 깊이 Zt 나 Zc)도 알아야 하지만, 이를 아는 것은 실제 불가능하다.
대전 전하의 위치를 직접 결정하도록 하는 토너나 캐리어의 제조가 가능하지는 않지만, 본 발명에 따르면 내부의 전계 강도를 규제하여 전하량을 제어할 수 있다. 즉, 내부의 전계 강도를 규제하는 것이 전하량 제어의 수단이 될 수 있다.
이 수단은 그 내부의 전계 강도가 발생하는 부분의 재료의 내전계 강도를 제 어하는 수단이다. 수지나 고체 재료에는 각각 고유의 절연 내압이 있는데, 이 절연 내압을 넘는 경우에는 방전이 발생하고, 절연 내압 이상의 전압을 가하는 것은 불가능하다. 전자 부품의 콘덴서의 경우 사용하는 전압에 따라 적절한 내압의 부품을 사용해야 하는 것은 이 절연 내압 때문이다.
이 절연 내압을 이용해서 토너나 캐리어의 표면 부근의 내부의 절연 절연 내압을 제어하면 토너나 캐리어가 접촉해서 발생한 전계 △E를 절연 내압의 상한에서 제어할 수 있다.
표면 전하 밀도는 수학식 4에서 나타내고 있듯이 유전율과 전계 강도의 누적이므로 표면 전하 밀도의 상한이 규제된다. 표면 전하 밀도의 상한이 규제되면 결과적으로 전하량을 규제할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 토너는 소정의 전하 이상이 축적된 경우에 토너 내부의 전계 강도가 토너 수지의 절연 내압을 넘어서 과도한 전하가 방전되므로 전하는 소정 값으로 제한되는 것이다. 즉, 이러한 기구가 작용하는 적절한 절연 내압의 수지를 토너의 수지로 이용하는 것이 바람직하다.
절연내압을 제어하는 수단은 여러가지이다.
도전성의 물질을 분산하는 방법, 즉, 카본 블랙을 분산하는 방법은 그 하나의 전형적인 방법이다. 카본 블랙을 첨가한 흑색 토너의 대전성능이 좋은 이유의 하나의 설명으로 생각될 수 있다.
카본 블랙은 칼라토너에는 사용될 수 없으므로 칼라 토너에는 투명한 도전성 물질을 분산하는 것이 고려될 수 있다. 즉, 투명한 대전 방지제를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 토너의 표면 부근의 절연 내압을 제어하는 것이 바람직하므로, 색에 영향이 없는 정도의 소량의 카본 블랙이라면 표면 부근에만 분산하는 제조방법을 이용하여 사용할 수 있다.
또한, 토너를 구성하는 수지 그 자체의 절연 내압을 제어하는 방법이 바람직하다. 예를 들면, 토너를 구성하는 수지 성분 중 저분자량 성분의 함량을 증가시켜서 절연 내압을 낮추는 것이 효과가 있다.
이상의 방법을 조합해서 사용하면 더욱 미묘한 절연 내압의 제어가 가능하게 되므로 대전량 제어가 가능하다.
한편, 절연 내압을 제어하는 것에서 대전량 제어가 유효하게 작용하는 경우는 전하 이동에 의해서 발생하는 내부 전계가 절연 내압 이상의 크기로 될 수 있는 조건을 만족할 필요가 있다. 예를 들면, 토너와 캐리어의 마찰 대전 극성이 떨어지는 재료로 하는 것이다. 일함수에 착안하면 일함수의 차이를 크게 하는 것이다.
부대전 토너의 경우에는 캐리어의 표면 수지 코팅재에 정대전성이 강한 아크릴 수지를 사용하는 것이 유효하다. 실리콘 수지의 경우도 정극성이 강한 실리콘 수지를 선택할 필요가 있다.
본 발명에 따른 토너의 대전이 빠르게 포화값에 도달하는 이유를 도 5를 참조하여 설명한다. 곡선 1은 종래의 토너의 대전곡선이다. 이 대전 곡선은 토너의 대전량 Q/m의 상승이 느리고, 대전량이 포화값에 달하는 시간을 T1으로 한다. 실제의 현상기에서 보급된 토너가 보급으로부터 T1보다 이전에 현상부에 운반되어 버리 면 토너는 충분히 대전하지 않으므로 토너 비산의 원인으로 된다.
대전량이 상승하는 절대속도를 빨리 하는 방법으로써는 캐리어의 코팅재에 토너를 보다 고대전으로 대전시키는 극성이 강한 재료를 사용하는 방법이 고려될 수 있다. 그러나, 이러한 방법에서는 곡선 2에 나타낸 것과 같이, 대전량의 절대값도 커지게 된다. 적정한 현상에 필요한 대전량에 달하기 까지 필요한 시간은 T1보다 짧은 T2로 된다. 이 시간 T2가 토너가 현상부에 운반되는 시간보다 짧은 경우에는 토너 비산은 발생하지 않는다. 그러나 대전량의 절대값은 더욱 상승해 버린다. 인쇄 농도는 대전량에 반비례하는 관계가 있어서, 대전량이 과도하면 적절한 인쇄농도를 얻을 수 없으므로, 곡선 2를 따르는 현상제는 사용할 수가 없다.
본 발명은 마찰대전에서 발생하는 역전장에 착안하여 그 역전장이 토너 재료의 절연 내압을 넘게 되면 방전하는 것을 이용해서 전하량을 제한하도록 하는 현상을 이용하고 있다. 따라서, 캐리어에 곡선 2와 같은 대전능력을 갖는 재료를 이용하면 토너에 발생하는 역전장이 절연 내압을 넘어설 때에 방전해 버리므로, 이때까지는 곡선 2와 같은 대전의 상승을 나타내고, 그 후에는 곡선 1에 근접한 값으로 안정한 것으로 생각된다. 즉, 곡선 3을 따르는 현상제가 바람직한 것으로 기대된다.
종래 실제 대전량이 포화값에 달하는 시간이 단축될 수 있도록 대전의 메카니즘을 조절하는 기술이 고려되었지만, 본 발명에 따른 토너는 대전의 메카니즘을 조절하는 것 없이, 대전량과 토너 캐리어의 혼합비의 관계를 조절하는 것에 의해서 대전 메카니즘을 조절하는 기술에 의한 결과와 유사한 결과를 얻을 수 있다.
도 6을 참조해서 상기한 바를 다시 설명한다.
도 6은 토너의 단위 중량당 전하량인 Q/m으로 토너와 캐리어의 혼합비 T/C의 관계를 나타낸 도면이다. 이론적으로 Q/m과 T/C의 관계는 T/C가 증가함에 따라서 Q/m의 감소 비율이 서서히 적어지게 되는 것과 같은 곡선으로 된다. 도 6의 곡선 4나 곡선 5에서 나타내고 있듯이, 아래쪽으로 돌기된 형태로 묘사된 감소 곡선을 나타낸다. 곡선 5는 토너를 보다 고대전으로 대전시키는 극성이 강한 재료를 사용한 경우의 곡선인데, 극성이 약한 재료를 사용한 경우의 곡선 4보다 대체적으로 대전량이 높아지게 된다.
본 발명의 대전 메카니즘은 특정의 토너 전하량에서 상한으로 되는 특성이므로 이상적으로는 도 6의 곡선 6에서 나타내는 곡선과 같이, 특정의 혼합비까지는 대전량은 일정하게 된다. 곡선 주변의 변곡점은 토너와 캐리어의 혼합비에서 토너의 비율이 50%를 넘어서는 경우의 혼합비이다.
이 혼합비 이하까지는 토너는 확실히 캐리어와의 마찰 대전이 발생하므로 본 발명에서 설명한 대전 메커니즘이 성립하고, 대전량은 이상적으로는 일정값으로 제어된다. 이 혼합비 이상으로 되면, 캐리어와 직접 접촉할 수 없는 토너가 존재하게 되고, 직접 접촉하지 못하는 토너는 간접적으로 다른 토너로부터 전하 분배를 받게 되므로, 토너 전하량이 혼합비에 반비례하는 특성에 가깝게 된다.
본 발명의 실제의 대전량과 혼합비의 관계는 곡선 6과 같이 명료한 변곡점이 발견되지 않고, 곡선 7과 같은 관계로 된다. 즉, 혼합비가 적은 경우는 토너의 혼 합비율의 증가에 수반해서 전하량의 감소 비율이 커지게 되고, 그 후 토너의 혼합비율의 증가에 대해서 전하량의 감소 비율이 적어지게 되는 곡선이다.
또한, 이 곡선은 토너에서만이 아니라 약간이긴 하지만 캐리어의 코어재료나 코팅재 등의 토너 조성물에의 첨가제의 종류에 따른 영향도 받는다. 이는 토너와 캐리어의 접촉부의 역전장은 캐리어측의 재료도 영향을 받기 때문에다. 도 6의 곡선 7은 캐리어에 의해 상하가 약간 변동한다. 그러나, 캐리어에 대해서는 이성분 현상제로부터 토너를 분리한 후에는 캐리어 단독의 전하는 거의 방전해서 계측해도 약 0으로 된 것으로부터 실용적으로는 거의 토너에서 전하량이 결정되는 것으로 생각된다.
본 발명의 대전기구를 유효하게 작용시키기 위해서는 토너에 절연 내압을 저하시키는 물질을 혼입시키기 전의 상태에 있어서, 충분한 전하량을 발생시키도록 토너와 캐리어의 재료를 선정하는 것이 중요하다. 즉, 사용하는 토너 농도범위에 있어서, 설정하고자 하는 대전량 이상으로 되도록 토너에 첨가하는 대전 제어제나 캐리어에의 코팅재를 적절하게 선택한다. 그 조건에 더해서, 토너에 절연 내압을 저하시키는 물질을 적절한 양만 혼입시키는 것에 의해서 설정하고자 하는 전하량으로 안정하게 제어할 수 있다.
한편, 대전량과 토너 농도의 관계에서, 도 6의 곡선 7이 혼합비가 커버리지 50% 부근까지의 곡선에 곡선 6과 유사한 곡선으로 나타나고 있다.
절연성 토너를 사용하는 종래 기술에 따르면, 토너 농도의 증가에 수반되는 감소 비율이 커지게 되어 곡선을 연장하면 토너 농도가 65% 정도에서 대전량이 0으 로 되어, 본 발명과는 큰 차이가 있다.
본 발명에 따른 칼라 토너의 절연 내압은 흑색 토너의 절연 내압과 동일하거나 그 이하이며, 바람직하기로는 10,000V/cm이상이고 120,000V/cm이하이다.
칼라 토너의 절연 내압이 10,000V/cm보다 작으면, 현상부에 있어서의 전계에 의해서 현상제가 도전성을 갖게 되어버리는 문제가 발생한다. 예를 들면 일반적으로 감광체와 현상 롤러의 전위차는 500V인데, 감광체와 현상 롤러 간의 거리가 0.05cm가 되면, 그 전기장 강도는 10,000V/cm이 된다. 이 정도의 전기장 강도로 전기가 통하게 되면, 토너의 전하량이 변화하게 된다. 이와 같이, 절연 내압이 낮은 토너는 도전성 토너로 실용화되고 있지만, 전사 대전 장치로부터 역전하가 주입되기 쉽고, 또 반대로 전하도 방전되기 쉽기 때문에, 표면을 절연 가공한 특술지를 사용해야 하는 등의 제약이 있다. 따라서, 10,000V/cm이상의 절연 내압이 바람직하다.
본 발명은 칼라 토너를 이용한 전자사진장치에 적용가능하다.
본 발명의 칼라 토너를 이용함으로써 보급 토너의 대전량은 신속하게 소정의 값에 도달하고, 더우기 그 대전량이 매우 안정하게 유지되므로 인쇄시에 배경부의 흐려짐 현상(카부리)의 발생도 없고, 토너 비산이 발생하지 않으므로 장치 내부의 오염도 없으며, 또한 인쇄 농도가 어떠한 환경에서도 큰 변동이 없이 안정하게 유지된다.
본 발명에 의하면, 토너와 캐리어의 접촉 전장을 거의 일정하게 제어하는 기구가 작동하여 결과적으로 토너의 전하량이 일정하게 제어될 수 있어서, 대전의 시 작 속도나 환경에 대한 안정성의 개선에 효과가 있다.
한편, 본 발명에서는 칼라 토너에 대해서 설명하였지만, 흑색 토너에서도 카본 블랙을 착색제로 해서 사용하지 않는 경우에는 적용이 유효하다. 카본 블랙 이외의 흑색 착색제를 사용하는 토너의 경우는 종래의 칼라 토너와 유사하게 대전의 시작이 지연되고, 환경 안정성도 좋지 못했다. 따라서, 본원 발명에 따른 칼라 토너에의 적용 기술을 카본 블랙 이외의 흑색 착색제를 사용하는 흑색 토너에 응용하면 대전량이 신속하게 소정의 값에 도달하게 할 수 있고, 인쇄 농도가 환경 변화에 관계없이 안정하게 유지될 수 있다.
카본 블랙 이외의 검은색 착색제로서는 산화티탄계의 검은색 미분말이 사용된다. 예를 들면, 아코카세이(주)의 Tilack D등이 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 칼라 토너를 실시예를 들어서 보다 구체적으로 설명한다.
{실시예}
실시예
1
대전방지제를 포함하는 분쇄 토너의 제조
대전방지제는 산요카세이공업(주) 제 펠리스테이트 300(Pelestat 300)을 사용하고, 다음의 성분들을 포함한다.
평균 입경 1mm에 조분쇄한 스티렌아크릴의 공중합 수지 100중량부
착색제 C.I. 피그먼트 블루-15 7중량부
대전 방지제 산요카세이공업(주) 제 펠리스테이트 300 5중량부
폴리프로필렌왁스(수평균분자량 7000) 3중량부
이상의 성분들을 주원료로 해서 V형 믹서에서 미리 혼합한 후, 연속 압출기에서 혼련하고, 냉각하고, 조분쇄 후에 젯트밀 분쇄하여, 풍력 분급해서 체적평균입경 8마이크로미터의 시안토너를 얻었다.
제조된 시안 토너 100중량부에 대해서, 실리카 분말(일본 에어로실(주) R972)를 0.4 중량부, 산화티탄 분말(일본 에어로실(주) T805) 0.1 중량부를 헨셀 믹서에서 외첨처리하여 외첨 토너를 얻었다.
실시예
2
표면에 카본블랙을 포함하는 층을 형성한 중합 토너의 제조
카본 블랙은 라이온(주)케첸블랙 EC600JD을 사용하고, 착색제로는 C.I.피그먼트 블루 15를 사용하였다.
카본 블랙
첨가층
형성제의 제조
순수 1000㎖, 도데실황산나트륨 20g, 케첸블랙 EC600JD 20g, 수평균분자량 3400의 폴리프로필렌 160g을 혼합하고, 서서히 가열하면서 호모지나이저로 분산해서 유화액을 조정하였다.
상기 유화액에 저분자량 폴리프로필렌 300g, 스티렌모노머 1000g, n-부틸아 크릴레이트모노머 200g, 메타크릴산 모노머 50g, 상기 유화액과 같은 온도로 조정한 순수 1000㎖를 추가하고, 분산한 카본블랙 첨가층 형성제를 조정하였다.
한편, 이 카본블랙 첨가층 형성제는 이대로 유화중합반응을 계속하여서 흑색 토너를 얻을 수도 있다.
칼라토너
모체의 제조
순수 1000㎖, 도데실황산나트륨 20g, C.I.피그먼트 엘로우-17 80g, 수평균분자량 3400인 폴리프로필렌 160g을 혼합하고 서서히 가열하면서 호모지나이저로 분산해서 유화액을 조정하였다.
상기 유화액에 저분자량 폴리프로필렌을 300g, 스티렌 모노머 1000g, n-부틸아크릴레이트 모노머 200g, 메타크릴산 모노머 50g, 상기 유화액과 같은 온도로 조정한 순수 1000㎖를 추가하고, 75℃에서 3시간 유지해서 유화중합을 하였다.
카본블랙
첨가층의
형성
상기 유화 중합된 용액에 상기 카본 블랙 첨가층형성제 200g을 추가하여, 75℃에서 1시간 동안 유화중합반응을 계속하였다.
토너의 제조
얻은 반응액을 여과, 수세, 건조, 분쇄해서 토너 입자를 얻었다.
이 토너 100중량부에 대해서 실리카 분말(일본 에어로실(주) R972)를0.4중량부, 산화티탄분말(일본 에어로실(주) T805) 0.1중량부를 헨셀킥서에서 외첨처리하여 외첨토너로 하였다.
비교예
1
상기 실시예 1에 따른 토너의 제조 방법에서, 대전 방지제를 첨가하지 않는 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 칼라 토너를 제조하였다.
비교예
2
상기 실시예 2에 따른 토너의 제조 방법에서, 카본 블랙 첨가층을 형성하지 않는 것을 제외하고는 실시예 2와 동일한 방법으로 칼라 토너를 제조하였다.
비교예
3
일반적인 분쇄 방식의 흑색 토너를 제조하였다. 실시예 1에 따른 토너의 제조 방법에서, 착색제를 카본 블랙 5중량부로 변경해서 제조하였다.
{평가}
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따라 제조된 토너의 체적저항율, 절연 내압을 측정하고, 실제 화상형성장치 내에서의 사용에 따른 평가 결과를 비교하여 보았다.
체적
저항율의
측정
외첨제를 첨가하여 외첨 처리까지 완료된 실시예 1, 실시예 2 , 비교예 1, 비교예 2, 비교예 3에 따라 제조된 토너 각각에 프레스 정형기를 이용해서 약 100kg/cm2 의 압력을 인가하여, 두께는 1-2mm, 직경 50mm의 원통형의 펠렛으로 압축 성형하였다. (JIS K 6911에 준함.)
펠렛 양면에 도전성 점착제가 붙은 동 테이프를 전극으로 해서 붙였다. 한쪽의 면은 펠렛 가장자리로부터 10mm 정도 떨어지게 원통형의 전극을 붙였다. 펠렛의 길이에 맞춰서 측정 전극의 크기를 조정하였다. 펠렛 가장자리에 가드링을 붙여서 표면 전도로부터의 영향력을 배제시켰다. 측정 전압은 절연 파괴 전압에 달할 때까지 100V에서 10배씩 전압을 높여 가면서 측정하였다. 측정은 온도가 23±1℃, 습도가 50±10%RH로 제어되도록 설정한 시험실에서 행하였다.
실시예 1에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 체적저항율은 인가전계강도가 10000V/cm일 때 1014 Ωcm, 인가전계강도가 100000V/cm일 때 1010 Ωcm였다.
실시예 2에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 체적 저항율은 인가 전계 강도가 10000V/cm일 때 1014Ωcm, 인가전계강도가 100000V/cm일 때 1013Ωcm였다. 도전성의 카본 블랙은 토너의 표면층 부분에만 첨가되어 있기 때문에 인가 전계 강도가 높은 경우에도 체적 저항율이 높아진 것으로 해석된다.
비교예 1에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 체적 저항율은 인가 전계 강도가 10000V/cm일 때 1016Ωcm, 인가 전계 강도가 100000V/cm일 때 1015Ωcm였다.
비교예 2에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 체적 저항율은 인가 전 계 강도가 10000V/cm일 때 1016Ωcm, 인가 전계 강도가 100000V/cm일 때 1015Ωcm였다.
비교예 3에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 체적 저항율은 인가 전계강도가 10000V/cm일 때 1014Ωcm, 인가 전계 강도가 100000V/cm일 때 초기에 1012Ωcm였지만, 전압의 인가를 계속하자 절연파괴가 시작되는 경우도 있었다.
체적 저항율의 측정 결과를 비교하면, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 3에 따라 제조된 토너의 경우가 비교예 1 및 비교예 2에 따라 제조된 토너에 비해서 체적 저항율이 비교적 낮은 것을 알 수 있다.
절연 내압의 측정
측정 전극에 고압 전원의 단자를 접속시키고, 서서히 인가 전압을 높혀서 전류가 급격하게 유출되는 전압을 절연 파괴 전압 Vbk로 하고, 절연 내압은 Vbk를 펠렛의 두께로 나눈 값으로 결정하였다.
측정 조건은 체적 저항율의 측정과 동일하게 하였다.
실시예 1에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 절연 내압은 110000V/cm였다.
실시예 2에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 절연 내압은 120000V/cm였다. 펠렛으로 제조한 경우에도, 토너 표면층 부분의 카본 블랙 첨가층이 도전로가 되므로, 체적 저항율이 높은 부위는 절연 내압이 낮아진 것으로 이해된다.
비교예 1에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 절연 내압은 160000V/cm였다.
비교예 2에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 절연 내압은 160000V/cm였다.
비교예 3에 따라 제조된 외첨 토너로 제조된 펠렛의 절연 내압은 100000V/cm였다.
상기 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 3에 따른 각각이 외첨 토너의 절연 내압의 비교에서 비교예 1 및 비교예 2의 절연 내압이 상당히 높은 것을 알 수 있다.
인쇄 시험 평가 장치 테스트
이성분
현상제의 제조
실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 외첨 처리된 토너에 간토 덴카 공업(주)사제의 실리콘 수지를 코팅하여, 체적 평균 입경 45㎛의 MnMg 페라이트 캐리어와 토너를 조합해서 이성분 현상제로 하였다. 이 때, 토너의 함량은 이성분 현상제 전체에 대해서 8중량%가 되도록 조절하였다.
코팅할 수 있는 실리콘 수지는 여러가지 종류가 있지만, 토너 대전량이 약 20μC/g으로 되도록 코팅하는 실리콘 수지의 종류와 코팅의 양을 선택해서 얻었다.
이렇게 해서 각 실시예 및 비교예에 따른 토너의 이성분 현상제를 제조하고, 각각의 이성분 현상제를 인쇄 시험 평가 장치(A4에서 40ppm 상당, 현상제량 250g) 에 투입하여 그 인쇄 결과를 평가하였다.
(1) 환경 평가 결과
상온상습(NN), 저온저습(LL) 및 고온고습(HH)의 각 환경에서의 각각의 이성분 현상제의 대전량의 평가 결과를 나타내면 다음과 같다.
실시예 1에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제
NN 환경(23℃, 50%RH)에서 대전량 - 20μC/g
LL 환경(15℃, 15%RH)에서 대전량 - 23μC/g
HH 환경(30℃, 85%RH)에서 대전량 - 17μC/g
실시예 2에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제
NN 환경 (23℃, 50%RH) 에서 대전량 20μC/g
LL 환경 (15℃, 15%RH) 에서 대전량 22μC/g
HH 환경 (30℃, 85%RH) 에서 대전량 16μC/g
비교예 1에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제
NN 환경 (23℃, 50%RH) 에서 대전량 20μC/g
LL 환경 (15℃, 15%RH) 에서 대전량 25μC/g
HH 환경 (30℃, 85%RH) 에서 대전량 10μC/g
비교예 2에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제
NN 환경 (23℃, 50%RH) 에서 대전량 20μC/g
LL 환경 (15℃, 15%RH) 에서 대전량 27μC/g
HH 환경 (30℃, 85%RH) 에서 대전량 13μC/g
비교예 3에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제
NN 환경 (23℃, 50%RH) 에서 대전량 20μC/g
LL 환경 (15℃, 15%RH) 에서 대전량 22μC/g
HH 환경 (30℃, 85%RH) 에서 대전량 17μC/g
상기에서 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 3 에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제의 경우 대전량의 환경 안정성이 대단히 양호함을 알 수 있다.
(2) 30% 인쇄 밀도의 연속 인쇄 시험시의 장치기 내의 오염도
실시예 1에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제의 경우 장치기 내의 오염이 없고, 현상기 외부에의 비산 토너의 축적도 없었다.
실시예 2에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제의 경우 장치기 내의 오염이 없고, 현상기 외부에의 비산 토너의 축적도 없었다.
비교예 1에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제의 경우 장치기 내의 오염이 발생하였고, 검은색의 현상기 외부 커버가 청색으로 덮일 정도로 비산 토너가 대량으로 축적되었다.
비교예 2에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제의 경우 장치기 내의 오염이 발생하였고, 비교예 1의 정도보다는 덜하지만 검은색의 현상기 외부 커버에 비산 토너가 대량으로 축적되었다.
(3) 색조 테스트
실시예 2에 따른 토너를 포함하는 이성분 현상제의 경우, 표면에 카본블랙을 첨가한 층을 형성하여 제조하였음에도 불구하고 현상되는 색조에는 거의 영향이 없었다(육안 관찰 결과임).
육안으로 인식할 수 없는 정도의 카본 블랙을 토너의 표면 부분에만 첨가하여 대전량을 안정화하는 방법이 색조의 변화가 없으면서도 효과적인 것으로 이해된다.
상기 결과를 표로 나타내면 다음 표 1과 같다.
| 구분 | 실시예 1 | 실시예 2 | 비교예 1 | 비교예 2 | 비교예 3 |
| 절연 내압(V/cm) | 110000 | 120000 | 160000 | 160000 | 100000 |
| NN(μC/g) | 20 | 20 | 20 | 20 | 20 |
| LL(μC/g) | 23 | 22 | 25 | 27 | 22 |
| HH(μC/g) | 17 | 16 | 10 | 13 | 17 |
| 장치기내 오염 | 없음 | 없음 | 심함 | 발생함 | 없음 |
이상과 같이, 실시예 1, 실시예 2 및 비교예 1 내지 비교예 3의 결과를 종합하면, 칼라 토너의 절연 내압이 카본 블랙을 포함하는 흑색 토너(비교예 3)와 동일하거나 그 이하인 경우라면 대전의 안정화 효과가 나타나고 있는 것으로 이해된다.
실시예 1 및 실시예 2는 절연 내압이 카본 블랙을 포함하는 흑색 토너와 같도록 제조한 칼라 토너이지만, 대전의 환경 안정성이 양호하고, 보급 토너의 대전 시작 속도도 빠름을 알 수 있다.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.
도 1a는 본 발명에 따른 칼라 토너의 제조를 설명하기 위한 전위 변화를 고려한 접촉 대전의 설명 모델을 도시한 것으로 A와 B의 접촉 전의 에너지 레벨을 나타내는 것이고,
도 1b는 본 발명에 칼라 토너의 제조를 설명하기 위한 전위 변화를 고려한 접촉 대전의 설명 모델을 도시한 것으로 A와 B의 접촉 후의 에너지 레벨을 나타내는 것이고,
도 2a는 본 발명에 따른 칼라 토너의 제조를 설명하기 위한 전위 변화를 고려하지 않은 접촉 대전의 설명 모델을 도시한 것으로 A와 B의 접촉 전의 에너지 레벨을 나타내는 것이고,
도 2b는 본 발명에 따른 칼라 토너의 제조를 설명하기 위한 전위 변화를 고려하지 않은 접촉 대전의 설명 모델을 도시한 것으로 A와 B의 접촉 후의 에너지 레벨을 나타내는 것이고,
도 3a는 종래 토너와 캐리어의 접촉 전장을 나타내는 설명도에서 토너와 캐리어의 외부 전장을 도시한 것이고,
도 3b는 종래 토너와 캐리어의 접촉 전장을 나타내는 설명도에서 토너와 캐리어의 접촉 전장을 도시한 것이고,
도 4a는 신규한 토너와 캐리어의 접촉 전장을 나타내는 설명도에서 토너와 캐리어의 내부 전장을 도시한 것이고,
도 4b는 신규한 토너와 캐리어의 접촉 전장을 나타내는 설명도에서 토너와 캐리어의 내부 접촉 전장을 나타내는 것이고,
도 5는 본 발명에 따른 토너의 대전 시간 단축을 설명하기 위한 설명도이고,
도 6은 본 발명에 따른 토너의 Q/m과 T/C 특성에의 영향을 설명하기 위한 설명도이다.
Claims (8)
- 카본 블랙을 함유하는 흑색 토너의 절연 내압 이하의 절연 내압을 갖는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
- 제 1항에 있어서,상기 칼라 토너의 절연 내압은 10,000V/cm 내지 120,000V/cm의 범위 이내인 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 칼라 토너는 대전 방지제를 포함하고, 상기 절연 내압은 상기 대전 방지제를 혼련해서 조절하는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
- 제 3항에 있어서,상기 대전 방지제는 체적 저항율이 109 Ωcm이하의 투명 또는 담색의 수지인 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
- 제 1항 또는 제 2항에 있어서,상기 칼라 토너는 토너 입자와 상기 토너 입자의 표면 상에 카본 블랙을 포 함하는 층을 포함하여 형성되고, 상기 절연 내압은 상기 카본 블랙을 포함하는 층에 의해서 조절되는 것을 특징으로 하는 칼라 토너.
- 착색제, 대전방지제, 왁스 및 결합제 수지를 혼합하여 혼합물을 형성하는 단계;상기 혼합물을 혼련하는 단계; 및상기 혼련된 혼합물을 분쇄하는 단계;를 포함하고,상기 대전 방지제는 체적 저항율이 109 Ωcm이하의 투명 또는 담색의 수지이고,그 절연 내압이 10,000V/cm이상이고 120,000V/cm이하인 것을 특징으로 하는 칼라 토너의 제조 방법.
- 착색제, 물 및 분산제를 포함하는 제 1 유화액을 제조하는 단계;상기 제 1 유화액에 모노머를 첨가하여 유화 중합을 행하여 칼라 토너 모체를 제조하는 단계;물, 분산제 및 카본 블랙을 포함하는 제 2 유화액을 제조하는 단계;상기 제 2 유화액에 모노머를 첨가하여 카본 블랙 첨가층 형성용 분산액을 제조하는 단계; 및상기 칼라 토너 모체에 상기 카본 블랙 첨가층 형성용 분산액을 첨가하여 유 화 중합을 행하는 단계;를 포함하고,그 절연 내압이 10,000V/cm이상이고 120,000V/cm이하인 것을 특징으로 하는 칼라 토너의 제조 방법.
- 제 7항에 있어서,상기 제조된 칼라 토너는 상기 칼라 토너 모체의 표면에 상기 카본 블랙 첨가층이 코팅된 형태인 것을 특징으로 하는 칼라 토너의 제조 방법.
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06167834A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-14 | Mita Ind Co Ltd | 電子写真用トナー |
| JP2006047446A (ja) | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Ricoh Printing Systems Ltd | 電子写真用現像剤及び現像装置及び画像形成装置 |
| US20080044752A1 (en) | 2004-03-23 | 2008-02-21 | Zeon Corporation | Color Toner For Developing Electrostatic Latent Image |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5727454B2 (ko) * | 1975-02-21 | 1982-06-10 | ||
| US4299903A (en) | 1980-07-03 | 1981-11-10 | Xerox Corporation | Emulsion polymerization process for dry positive toner compositions employs charge control agent as wetting agent |
| DE3470349D1 (en) * | 1984-11-05 | 1988-05-11 | Hodogaya Chemical Co Ltd | Electrophotographic toner |
| JP3110930B2 (ja) | 1993-12-27 | 2000-11-20 | キヤノン株式会社 | 現像剤担持体及び現像装置 |
| US5736291A (en) * | 1996-10-09 | 1998-04-07 | Xerox Corporation | Process for the preparation of colored toner and developer compositions |
| ATE398793T1 (de) * | 2002-03-15 | 2008-07-15 | Seiko Epson Corp | Tonerherstellungsverfahren, und toner |
| JP2005084413A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Fuji Xerox Co Ltd | 光定着用イエロートナー、並びに、これを用いた電子写真用現像剤および画像形成方法 |
| JP4087324B2 (ja) | 2003-10-10 | 2008-05-21 | 株式会社リコー | 静電潜像現像剤用キャリア、現像剤、現像装置、現像剤容器、画像形成装置、現像方法及びプロセスカートリッジ |
| US20080299475A1 (en) * | 2004-08-03 | 2008-12-04 | Zeon Corporation, | Developer for Development of Electrostatic Image and Production Process Thereof |
| JP2008191189A (ja) * | 2007-01-31 | 2008-08-21 | Nippon Zeon Co Ltd | 静電荷像現像用トナー |
-
2008
- 2008-06-24 KR KR1020080059546A patent/KR101450103B1/ko active IP Right Grant
-
2009
- 2009-04-10 US US12/421,726 patent/US8309288B2/en active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH06167834A (ja) * | 1992-11-27 | 1994-06-14 | Mita Ind Co Ltd | 電子写真用トナー |
| US20080044752A1 (en) | 2004-03-23 | 2008-02-21 | Zeon Corporation | Color Toner For Developing Electrostatic Latent Image |
| JP2006047446A (ja) | 2004-08-02 | 2006-02-16 | Ricoh Printing Systems Ltd | 電子写真用現像剤及び現像装置及び画像形成装置 |
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