KR20050105505A

KR20050105505A - 전자 사진용 현상제

Info

Publication number: KR20050105505A
Application number: KR1020057016102A
Authority: KR
Inventors: 노부유키 아오키
Original assignee: 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼
Priority date: 2003-02-28
Filing date: 2004-02-27
Publication date: 2005-11-04
Also published as: US20060222981A1; CN1756998A; EP1600824A4; WO2004077166A1; EP1600824B1; JPWO2004077166A1; EP1600824A1

Abstract

캐리어와, 결착 수지로서 시클로올레핀 공중합체 수지를 함유하는 자성 토너를 이용하는 전자 사진용 현상제. 캐리어로는 코어 입자 표면이 수지 코팅제로 피복된 캐리어, 또는 자성체 분산형 수지 캐리어가 바람직하다. 또, 외부 자장 5kOe에서의 캐리어의 포화자화를 Sc로 했을 때, 외부 자장 5kOe에서의 자성 토너의 포화자화 St를 0.10ScSt

Description

전자 사진용 현상제{ELECTROPHOTOGRAPHIC DEVELOPER}

본 발명은 전자사진 기술을 이용한 복사기, 프린터 또는 팩스 등의 화상형성 장치에서 사용되는 전자 사진용 현상제에 관한 것이다.

상기 화상형성 장치의 현상에 적용되는 건식 현상제는 토너와 페라이트(ferrite) 분말, 철분, 유리비즈(glass beads) 등으로 이루어지는 캐리어(carrier)가 혼합된 이성분계 현상제와, 토너 자신에게 자성 분말을 담지(擔持)시킨 자성 일성분계 현상제 및 자력을 이용하지 않는 비자성 일성분계 현상제로 일반적으로 나누어진다. 이들 현상제에 이용되는 토너는 결착 수지 및 착색제를 주성분으로 하고 있으며, 그 밖에 기록 시트로의 저온 정착성을 양호하게 하기 위한 왁스나 극성(양대전(正帶電)이나 음대전(負帶電))을 부여하기 위한 대전 제어제 등이 첨가된다. 토너는 이들 재료가 소정의 배합으로 혼합된 후, 용융 혼련, 분쇄, 분급의 공정을 거쳐 분말체로 제조되고, 마지막으로 유동성, 대전성, 크리닝성 및 보존성 등의 제어를 위해 실리카, 산화 티탄, 알루미나 및 각종 수지 미립자 등의 외첨제(外添劑)가 부착되어 표면 처리가 실시되고, 최종적으로 현상제로서 제공된다.

이성분계 현상제에서는 자원 절약, 경비의 저감 등을 목적으로 하고, 비교적 간소한 현상장치로서 이성분 현상제와 일성분 현상제의 중간적인 존재로서 자성 토너와 캐리어를 조합한 현상제가 제안되어 실용화되어 있다.

그러나, 이러한 자성 토너와 캐리어를 조합한 현상제를 채용한 화상형성 장치에서는, 다수 장의 카피 과정에서 카브리(fogging)나 토너 비산(飛散) 등의 문제를 발생시켰다. 또, 토너가 결착 수지보다 비중이 큰 자성체를 함유하고 있기 때문에, 매수당 토너 소비량은 커졌다.

그러한 상황 중에서, 최근 주목받고 있는 토너용 결착 수지로서 시클로올레핀 공중합체 수지를 예들 수 있으며, 그것을 사용한 토너가 제안되어 있다. 이들 기술에 관해서는 예를 들면, 일본국 특허 공개공보 평9-101631호 및 일본국 특허 공개공보 2000-284528호에 기재되어 있다. 그러나, 자성 토너와 캐리어를 사용한 현상제에 적용한 예는 없었다.

또, 토너 소비량의 저감에 대해서는 지면으로의 현상량을 컨트롤하는 것으로 대처할 수 있고, 특히 토너, 캐리어의 대전 특성, 고유 저항값 등의 조정으로 대처할 수 있었지만, 그 조정은 곤란했다.

따라서, 본 발명은 상기 문제를 해결하여 장기간 충분한 화상 농도를 유지할 수 있고, 카브리(fogging)나 토너 비산의 문제가 발생하지 않으며, 또한 토너 소비량을 저감할 수 있는 현상제를 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

본 발명의 전자 사진용 현상제는 캐리어와, 결착 수지로서 시클로올레핀 공중합체를 함유하는 자성 토너로 이루어지는 것을 특징으로 한다. 본 발명의 전자 사진용 현상제에서, 외부 자장(磁場) 5kOe에서의 캐리어의 포화자화(飽和磁化)를 Sc로 했을 때, 외부 자장 5kOe에서의 자성 토너의 포화자화 St가 0.10ScSt0.40Sc의 관계에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 이러한 현상제를 이용함으로써, 현상기 내 등에서 기계적 부하를 받아도 파괴, 미분화(微粉化)되기 어렵고, 적정한 마찰 대전량을 가지며, 내환경(耐環境)특성이 우수하고, 높은 화상 특성과 토너 소비량의 저감을 용이하게 달성할 수 있다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 설명한다.

본 발명에 사용되는 자성 토너는 적어도 토너 입자로 구성되고, 필요에 따라 소수성(疎水性) 실리카로 대표되는 유동화제 등이 첨가된다. 토너 입자는 결착 수지로서 시클로올레핀 공중합체 수지를 함유하고, 필요에 따라 착색제, 이형제, 대전 제어제 및 그 외의 첨가제 등으로 구성된다.

본 발명의 토너 입자에서, 결착 수지는 적어도 시클로올레핀 공중합체 수지를 함유하는 것이 필요하다. 시클로올레핀 공중합체 수지는 내환경 특성 및 파괴 강도가 우수하며, 폴리에스테르 수지 및 스틸렌-(메타)아크릴산 에스테르 공중합체 수지 등의 종래의 결착 수지를 대신하는 토너용 수지로서, 일본국 특허 공개공보 평9-101631호에 자성 일성분계 토너로의 적용도 가능함이 보고되어 있는데, 자성 토너와 캐리어를 사용한 현상제에서는 자성 토너와 캐리어의 자력 관계도 화상 특성에 영향을 주기 때문에, 적용한 예는 없었다. 또한, 시클로올레핀 공중합체 수지는 종래의 수지보다 비중이 작아 토너 소비량을 저감할 수 있는 가능성을 갖고 있었다.

시클로올레핀 공중합체 수지는 환상(環狀) 구조를 갖는 폴리올레핀 수지로, 예를 들면 에틸렌, 프로필렌, 부틸렌 등의 -올레핀(비환식 올레핀)과, 시클로헥센, 노르보르넨, 테트라시클로도데센 등의 이중 결합을 갖는 시클로올레핀과의 공중합체이며, 랜덤 공중합체 및 블록 공중합체 중 어느 것이어도 된다. 이들 시클로올레핀 공중합체 수지는, 예를 들면 메탈로센(metallocene)계, 치글러계 촉매를 이용하는 공지의 중합법에 의해 얻을 수 있다. 또, 카르복실기를 도입함으로써 변성할 수도 있다. 예를 들면, 일본국 특허 공개공보 평5-339327호, 일본국 특허 공개공보 평5-9223호 및 일본국 특허 공개공보 평6-271628호 등에 개시된 방법으로 합성할 수 있다.

본 발명에서, 상기 시클로올레핀 공중합체 수지는 상기의 중합법에 의해 얻어진 1종류의 것이어도 되고, 또 평균 분자량 등이 다른 복수 종류의 혼합물이어도 된다.

본 발명에서, 결착 수지로는 상기의 시클로올레핀 공중합체 수지 외에 다른 수지를 병용해도 된다. 본 발명에서, 결착 수지에서의 시클로올레핀 공중합체 수지의 배합 비율은, 바람직하게는 50∼100 중량%, 더 바람직하게는 80∼100 중량%의 범위로 설정된다. 시클로올레핀 공중합체 수지가 50 중량% 미만일 경우는, 다수 장을 연속 카피할 때, 모든 환경하에서 충분한 화상 농도를 유지하여 카브리나 토너 비산의 문제가 발생하지 않고, 또한 토너 소비량을 저감하는 것이 어려운 경향이 된다.

시클로올레핀 공중합체 수지와 병용하는 것이 가능한 다른 수지로는 폴리스틸렌 수지, 폴리아크릴산 에스테르 수지, 스틸렌-아크릴산 에스테르 공중합체 수지, 스틸렌-메타크릴산 에스테르 공중합체 수지, 폴리염화 비닐, 폴리초산 비닐, 폴리염화비닐덴, 페놀 수지, 에폭시 수지, 폴리에스테르 수지, 수첨(水添) 로진(rosin), 환화 고무, 폴리젖산 수지, 테르펜페놀 수지, 올레핀 수지 등을 예들 수 있다.

본 발명에서는, 토너 중에 저온 정착성과 정착시의 이형성 향상을 위해, 왁스를 함유하는 것이 바람직하다. 왁스로는 폴리에틸렌 왁스, 폴리프로필렌 왁스 등의 폴리올레핀계 왁스, 피셔-트롭슈(Fischer-Tropsch) 왁스 등의 합성 왁스, 파라핀 왁스, 마이크로 크리스탈린 왁스 등의 석유계 왁스, 카르나우바 왁스(carnauba wax), 칸데리라 왁스(candelila wax), 라이스(rice wax) 왁스, 경화 피마자유 등을 예들 수 있다. 또, 시클로올레핀 공중합체 수지중에서의 왁스의 미분산을 제어할 목적으로 변성 폴리에틸렌 왁스를 사용하는 것도 바람직하다. 그리고, 이들 왁스를 2종류 이상 병용할 수도 있다. 왁스의 함유량은 토너 입자중 0.5∼10.0 중량%의 범위가 바람직하며, 더 바람직하게는 1.0∼8.0 중량%의 범위가 좋다. 0.5 중량% 미만에서는 저온 정착성이나 정착시의 이형성으로의 기여가 불충분하며, 10.0 중량%를 초과하면 보존 안정성에 문제를 발생시키게 된다.

왁스는 필요에 따라 복수 종류를 사용할 수 있는데, 모든 종류의 왁스가 DSC의 흡열 피크로 나타나는 융점이 60℃ 이상인 것이 바람직하며, 80℃ 이상이 보다 바람직하다. 60℃ 미만에서는 토너 입자의 블로킹(blocking)이 발생하기 쉬워져 내구성에 문제를 발생시킨다.

열 가압식의 정착장치를 사용한 복사기, 프린터 등에 사용되는 경우는, 특히 DSC,의 흡열 피크의 융점이 60℃∼100℃에 존재하는 왁스의 첨가가 바람직하다. 이러한 왁스로는 특히 피셔-트롭슈 왁스, 카르나우바 왁스 등이 바람직하다. 이는 자성체를 함유함에 따른 상대적인 수지분의 감소에 의한 정착 특성의 악화를 보충하는 것으로서 유효하다.

융점(DSC의 흡열 피크)의 측정방법은 다음과 같다. 시료를 약 10mg 계량하여 알루미 제(製) 셀에 넣어 시차주사 열량계(DSC)(세이코 인스투르먼트(SEIKO INSTRUMENT)사 제, 상품명: SSC-5200)에 놓고, 1분간 50ml의 N₂ 가스를 취입한다. 그리고, 20∼180℃ 사이를 1분당 10℃ 비율로 승온시키고, 다음으로 180℃에서 20℃로 급냉시키는 과정을 2회 반복하여 그때(2회째)의 흡수 피크 온도를 측정한다.

착색제는 카본블랙, 아닐린 블루(aniline blue), 카르코 오일 블루(calco oil blue), 크롬 옐로(chrome yellow), 울트라마린 블루(ultramarine blue), 듀폰 오일 레드(dupont oil red), 퀴놀린 옐로(quinoline yellow), 메틸렌 블루 클로라이드(methylene blue chloride), 프탈로시아닌 블루(phthalocyanine blue), 말라카이트 그린 옥살산염(malachite green oxalate), 램프블랙, 로즈 벵갈(rose bengal) 등이 있다. 착색제는 충분한 농도의 가시상이 형성되는데 충분한 비율의 함유량이 필요하며, 예를 들면 결착 수지 100 중량부에 대해 1∼20 중량부 정도, 바람직하게는 1∼7 중량부의 비율로 함유된다.

본 발명에서 사용하는 자성 토너는 필요에 따라 대전 제어제를 함유하는 것이 바람직하다. 대전 제어제는 극성을 부여하기 위해 첨가되고, 양대전 토너용과 음대전 토너용으로 나누어진다. 양대전 토너용으로는 니그로신(nigrosin) 염료, 제 4급 암모늄염, 피리듐염, 아진(azine) 및 카티온성 관능기(官能基)를 갖는 저분자량 폴리머(예를 들면, 후지쿠라 카세이(藤倉化成)사 제, 상품명: FCA201-PS) 등이 이용된다. 또, 음대전 토너용으로는 아조계 함금속(含金屬) 착체(錯體), 살리틸산계 금속 착체, 붕소계 착체 및 아니온성 관능기를 갖는 저분자량 폴리머 등(예를 들면, 후지쿠라 카세이사 제, 상품명: FCA-1001NS)이 이용되고, 바람직한 첨가량은 결착 수지 100 중량부에 대해 0.1∼5 중량부이다. 또, 이들을 단독 또는 혼합하여 사용해도 관계없다. 환경이나 인체로의 안전성 점에서는, 관능기를 함유하는 저분자량 폴리머나 붕소계 착체가 바람직하며, 붕소계 착체로서 대표적인 것으로 일본 카릿(CARLIT)사에서 LR-147 상품명으로 시판되고 있다.

본 발명에서 사용하는 자성 토너는 자성 분말을 함유하는 것이 필요하다. 자성 분말로는 페라이트분, 자철광(magnetite)분, 철분 등의 미립자를 예들 수 있다. 페라이트분으로는 MeO-Fe₂O₃의 혼합 소결체가 본 발명에 사용된다. 이 경우의 MeO는 Mn, Zn, Ni, Ba, Co, Cu, Li, Mg, Cr, Ca, V 등의 산화물을 의미하고, 그 중 어느 1종 또는 2종 이상을 이용할 수 있다. 또, 자철광분으로는 FeO-Fe₂O₃의 혼합 소결체가 사용된다. 자성 분말은 입자 직경 0.05∼3㎛ 범위의 것이 바람직하다.

본 발명에 사용하는 자성 토너를 구성하는 토너 입자는 상기 재료 및 필요에 따라 사용하는 기타 재료를 소정의 비율로 배합하여 혼합하고, 그 혼합물을 용융 혼련, 분쇄, 분급 등의 공정을 거쳐 제조할 수 있다. 또, 상기 재료의 원료 물질을 이용하여 중합법에 의해 토너 입자를 제작해도 된다. 토너 입자의 체적 평균 입자 직경은 일반적으로 5∼15㎛의 범위로 설정된다.

본 발명의 자성 토너는 유동화제로서 토너 입자에 대해 소수성 실리카 미립자가 0.1∼1.5 중량% 부착되어 있는 것이 바람직하다. 실리카 미립자의 부착량이 0.1 중량% 미만일 경우는, 토너의 유동성이 나쁘기 때문에 토너의 공급 불량이나 보존성의 악화를 초래한다. 1.5 중량%보다도 많은 경우에는, 실리카의 탈리가 발생하기 쉽고, 필밍(filming) 등의 문제를 일으키기 때문에 바람직하지 않다.

토너에는 실리카 미립자 외에 토너의 유동성, 대전성, 크리닝성 및 보존성 등의 제어를 위해 자성 분말, 알루미나, 활석, 점토, 탄산 칼슘, 탄산 마그네슘, 산화 티탄 또는 각종 수지 미립자 등의 실리카 미립자 이외의 외첨제가 부착되어 있어도 된다. 토너 입자에 실리카 미립자 등을 부착시키기 위해서는 터빈(turbine)형 교반기, 헨셀 믹서(henschel mixer), 슈퍼 믹서 등의 일반적인 교반기로 혼합하여 교반하는 등의 방법을 예들 수 있다.

본 발명의 자성 토너는 외부 자장 5kOe에서의 캐리어의 포화자화를 Sc로 했을 때, 외부 자장 5kOe에서의 포화자화 St가 하기 범위인 것은 바람직하다.

0.10ScSt0.40Sc

토너의 포화자화 St가 0.10Sc 미만에서는 자력이 약하여 캐리어 표면, 또는 현상 롤러 상에 유지되기 어려워 화상 상에 카브리(fogging)로 나타난다. 또, 토너 비산되기 쉬워진다. 반대로 0.40Sc를 초과하면 토너가 현상되기 어렵고, 화상 농도 저하, 현상제 중에서의 토너의 체류 시간이 길어져 토너의 대전성에 악영향을 끼친다.

포화자화는 진동 시료형 자력계(토에이(東英) 공업사 제, 상품명 VSM-P7)를 사용하여 시료에 외부 자장 5kOe를 가한 경우의 측정값이다.

본 발명의 현상제에서 사용하는데 바람직한 캐리어에 대해 상세히 설명한다. 본 발명에서 사용하는 캐리어로 바람직한 것은 코어(core) 입자 표면이 수지 코팅제로 피복된 캐리어이다. 수지 코팅이 이루어지지 않은 경우, 캐리어와의 마찰시에 토너가 파괴되어 토너 비산을 발생시킨다. 코어 입자로서 철분, 자철광, 페라이트 등의 자성체를 사용할 수 있는데, 특히 페라이트 및/또는 자철광이 바람직하다. 그 페라이트로 이루어지는 코어 입자는 하기 일반식으로 나타나는 3가(價) 철산화물과 금속산화물의 소결체이다.

(MO)_X(Fe₂O₃)_Y

(단, 상기 식 중, M은 동, 아연, 망간, 마그네슘, 니켈, 발륨, 리튬, 바나듐, 칼슘, 크롬, 코발트 및 철 등으로 이루어지는 군에서 선택되는 1종류 혹은 2종류 이상의 금속을 나타낸다. X 및 Y는 몰비(molar ratio)를 나타내고, 자기 특성 등의 요구되는 특성에 의해 적절히 결정된다. 또한, M이 철일 경우는 자철광이다.)

상기 페라이트는 종래부터 실시되고 있는 일반적인 방법에 의해 얻을 수 있다. 예를 들면, 상기 일반식을 갖는 페라이트의 원료인 3가(價)의 철 산화물과 금속 산화물을 습식으로 충분히 혼합하여 슬러리상으로 한다. 얻어진 슬러리상의 원료를 분무 건조법에 의해 조립(造粒), 건조한다. 이 건조 입자를 소성한 후, 해쇄(解碎)하고, 체질함으로써 얻을 수 있다. 코어 입자의 평균 입자 직경은 통상 10∼500㎛ 정도인 것이 바람직하며, 특히 20∼200㎛인 것이 바람직하다.

수지 코팅제를 구성하는 수지로는 실리콘 수지, 실리콘 그래프트 수지, 아크릴계 수지, 스틸렌계 수지, 우레탄계 수지, 에폭시 수지, 폴리아미드 수지, 폴리에스테르 수지, 아세탈 수지, 폴리카보네이트 수지, 페놀 수지, 염화비닐 수지, 초산비닐 수지, 셀룰로오스 수지, 폴리올레핀 수지, 스틸렌-아크릴 공중합체 수지, 스틸렌-부타디엔 공중합체 수지 및 불소계 수지 등을 예들 수 있고, 그들 수지의 단독 혹은 혼합 수지나 상기 수지의 모노머(monomer) 성분의 공중합체 수지가 적용된다. 특히, 실리콘 수지는 캐리어 표면으로의 토너 융착 현상(소모(spent))가 생기기 어렵기 때문에 알맞게 사용할 수 있다.

수지 코팅제는, 예를 들면 톨루엔, 트리클로로에틸렌, 트리클로로메탄 메틸에틸케톤 등의 용제에 녹인 수지에 필요에 따라 카본블랙이나 자성 분말, 대전 제어제, 가교제, 가교 촉진제 및 그 외의 첨가물을 첨가하여 헨셀 믹서나 슈퍼 믹서 등의 교반기로 혼합 교반하면 얻을 수 있다. 그리고, 다음으로, 통상적인 방법에 의해 상기 코어 입자 표면에 상기 수지 코팅제를 피복함으로써 본 발명의 전자 사진용 캐리어를 얻을 수 있다. 예를 들면, 유동상법(流動床法)을 사용하는 제조방법으로는, 유동층의 아래쪽에서 기류가 올라와, 페라이트 등의 코어 입자군을 부유 현탁 상태로 유지하면서, 이어서, 유동화한 입자에 수지 코팅제를 분무하여 코어 입자의 표면에 부착시킨다. 이어서, 상기 수지 코팅제로 이루어지는 막을 가열하여 건조 피막으로 하고, 체질하여 원하는 입자 직경을 갖는 본 발명에서 사용하는 캐리어를 얻는다.

또, 본 발명에서 사용하는 수지 코팅 캐리어의 코어 입자는 페라이트 및/또는 자철광인 것이 바람직하다.

본 발명에서 사용하는 캐리어로서 바람직한 다른 하나는, 자성체 분산형 수지 캐리어이다. 자성체 분산형 수지 캐리어는, 수지 재료중에 자성체 입자가 분산하여 유지된 입자 구조를 갖는다. 자성체 분산형 수지 캐리어는 수지 재료중에 자성체를 분산시킨 구조이므로, 비중을 토너의 비중에 가깝게 할 수 있다. 이 때문에, 캐리어와 토너의 교반 혼합이 용이하고, 캐리어와 토너를 편중하지 않고 높은 분산성으로 혼합할 수 있다. 또, 자성체 분산형 수지 캐리어는 표면이 거의 수지이므로, 토너로의 스트레스가 그다지 가해지지 않고, 그 때문에 토너 파괴나 캐리어 소모(캐리어로의 토너의 융착)의 발생을 저감할 수 있다.

자성체 분산형 수지 캐리어에 이용되는 수지는 이하에 기술하는 것이 바람직하게 이용되지만, 특별히 한정되는 것은 아니다. 이러한 수지로는 페놀계 수지, 스틸렌계 수지, 아크릴계 수지, 스틸렌/아크릴계 수지, 올레핀계 중합체, 할로겐계 비닐 중합체, 비닐 에스테르계 중합체, 폴리에스테르 수지, 폴리우레탄 수지, 에폭시 수지, 실리콘 수지, 멜라민 수지 등을 이용할 수 있다. 또, 우레탄 변성 실리콘 수지, 우레탄 변성 폴리에스테르 수지와 같은 상기 수지를 변성한 것을 이용해도 된다.

자성체로는 통상 사용되는 자성체는 모두 사용하는 것이 가능하다. 자성체로는 페라이트, 자철광 등의 강자성(强磁性) 산화물, 철, 코발트, 니켈 등의 강자성 금속, 그 이외의 자성 화합물 또는 합금 등을 예들 수 있다.

자성체의 중량 평균 입자 직경은, 바람직한 입자 직경의 캐리어를 얻기 위해서는, 10∼60㎛ 범위가 바람직하게 이용된다. 중량 평균 입자 직경은 JIS Z8815에 준하여 측정했다.

자성체의 함유량은 캐리어 중량의 50∼95 중량%의 범위가 바람직하고, 70∼90 중량%가 특히 바람직하다. 상기 50 중량% 미만에서는 자기 특성이 충분하지 않아 현상 슬리브(sleeve)로부터 캐리어 비산(飛散)이 발생하여 감광체로의 캐리어 부착이 발생하기 쉬워진다. 95 중량%를 초과하면, 캐리어 표면 강도가 저하되거나, 캐리어의 비중이 커지거나 한다.

캐리어에는 상기 자성체 이외에 대전 제어, 전기저항 조정, 더 큰 강도 확보의 목적에 따라 대전 제어제, 전기저항 조정제, 필러(filler) 등을 첨가해도 된다.

자성체 분산형 수지 캐리어는 공지의 어떠한 방법에 의해 제조되어도 된다. 예를 들면, 상기의 바인더 수지 및 자성 재료 및 필요에 따라 카본블랙, 대전 제어제, 무기 미립자 등의 첨가제를 충분히 혼합하고, 용융 혼련한 후, 조분쇄(粗粉碎) 및 미분쇄(微粉碎)를 행하여 원하는 입자 직경으로 분급하여 얻을 수 있다.

이상과 같이 하여 얻어지는 자성체 분산형 수지 캐리어는 중량 평균 입자 직경이 15∼60㎛, 바람직하게는 20∼50㎛인 것이 바람직하다. 15㎛ 미만에서는 캐리어가 감광체에 부착되어버리는 캐리어 부착이 일어나기 쉽고, 60㎛를 초과하면 고화질의 화상을 얻는 것이 곤란해진다.

이하, 실시예 및 비교예에 기초하여 본 발명을 설명한다. 단, 본 발명은 이들에 한정되는 것은 아니다.

우선, 하기와 같은 토너 A∼H를 제작했다.

<토너 A의 제작>

·시클로올레핀 공중합체 수지(티코나(TICONA)사 제, 상품명: TOPAS COC, 에틸렌-노르보르넨 공중합체) 100 중량부

·폴리프로필렌 왁스

(산요 카세이(三洋化成)사 제, 상품명: 비스콜 550P, 융점 145℃)

3 중량부

·피셔-트롭슈 왁스

(니폰 세이로(日本精蠟)사 제, 상품명: FT-100, 융점 92℃) 2 중량부

·함금속 염료(오리엔트 화학사 제, 상품명:본토론 S-34) 2 중량부

·자성 산화철(티탄(TITAN) 공업사 제, 상품명: BL-10) 10 중량부

상기의 배합비로 이루어지는 원료를 슈퍼 믹서로 혼합하고, 2축 압출기(extruder)로 열 용융 혼련한 후, 제트 밀(jet mill)로 분쇄하고, 그 후 건식 기류 분급기로 분급하여 체적 평균 입자 직경이 10㎛의 토너 입자를 얻었다. 그리고, 그 토너 입자에 대해, 소수성 실리카(일본 아에로실(AEROSIL)사 제, 상품명: R-972)의 부착량이 0.5 중량%가 되도록 조정하고, 헨셀 믹서로 주속 50m/sec, 3분간 혼합하여 토너 A를 얻었다.

<토너 B의 제작>

자성 산화철을 30 중량부로 한 것 이외에는, 토너 A와 동일하게 하여 토너 B를 제작했다.

<토너 C의 제작>

자성 산화철을 60 중량부로 한 것 이외에는, 토너 A와 동일하게 하여 토너 C를 제작했다.

<토너 D의 제작>

·폴리프로필렌 왁스

(산요 카세이 공업사 제, 상품명: 비스콜 550P, 융점 145℃) 3 중량부

·피셔-트롭슈 왁스

(니폰 세이로사 제, 상품명: FT-100, 융점 92℃) 2 중량부

·함금속 염료

(오리엔트 화학사 제, 상품명: 본토론 S-34, 융점 92℃) 2 중량부

·자성 산화철(토다(戶田) 공업사 제, 상품명: EPT-1002) 10 중량부

상기의 배합비로 이루어지는 원료를 이용하여 토너 A의 작성방법과 동일한 방법으로 토너 D를 제작했다.

<토너 E의 제작>

자성 산화철을 50 중량부로 한 것 이외에는, 토너 D와 동일하게 하여 토너 E를 제작했다.

<토너 F의 제작>

자성 산화철을 60 중량부로 한 것 이외에는, 토너 D와 동일하게 하여 토너 F를 제작했다.

<토너 G의 제작>

·폴리에스테르 수지(Tg=61℃, Mn=4200, Mw=160000, THF 불용분(不溶分)=14%) 100중량부

·폴리프로필렌 왁스

·피셔-트롭슈 왁스

(니폰 세이로사 제, 상품명: FT-100, 융점 92℃) 2 중량부

·함금속 염료(오리엔트 화학사 제, 상품명: 본토론 S-34 2 중량부

·자성 산화철(티탄 공업사 제, 상품명: BL-10) 10 중량부

상기의 배합비로 이루어지는 원료를 이용하여 토너 A의 작성방법과 동일한 방법으로 토너 G를 제작했다.

<토너 H의 제작>

·스틸렌/아크릴산 에스테르 공중합체 수지

(미츠이(三井) 화학사 제, 상품명: CPR-100) 100 중량부

·폴리프로필렌 왁스

·피셔-트롭슈 왁스

(니폰 세이로사 제, 상품명: FT-100, 융점 92℃) 2 중량부

·함금속 염료(오리엔트 화학사 제, 상품명: 본토론 S-34) 2 중량부

·자성 산화철(티탄 공업사 제, 상품명: BL-10) 60 중량부

상기의 배합비로 이루어지는 원료를 이용하여 토너 A의 작성방법과 동일한 방법으로 토너 H를 제작했다.

<캐리어 A∼D의 제작>

외부 자장 5kOe에서의 포화자화 Sc가 하기와 같은 캐리어 A∼D를 준비했다.

·캐리어 A

(실리콘 수지 코팅 페라이트 캐리어, Sc=50emu/g)

·캐리어 B

(아크릴 수지 코팅 페라이트 캐리어, Sc=60emu/g)

·캐리어 C

(아크릴 수지 코팅 자철광 캐리어, Sc=80emu/g)

·캐리어 D

(수지 코팅하지 않은 페라이트 캐리어, Sc=50emu/g)

캐리어 A는 다음과 같이 하여 제작했다. 우선, 실리콘 수지 100 중량부를 톨루엔 500 중량부에 용해하고, 수지 코팅제를 얻었다. 다음으로, 유동상법에 기초하는 장치, 상기 수지 코팅제 1 중량부(실리콘 수지 상당량), 시판의 비코팅 페라이트 캐리어 100 중량부를 준비했다. 이어, 기류중에서 페라이트 캐리어를 부유 상태로 유지하고, 수지 코팅제를 분무하여 페라이트 입자의 표면에 수지 코팅제를 부착시켜 수지 피복된 캐리어 코어를 얻었다. 이어, 이 캐리어 코어를 60℃에서 24시간 가열하여 수지를 경화시켜 본 발명의 전자 사진용 캐리어 A를 얻었다. 또, 코어 입자를 포화자화가 상이한 다른 품종으로 치환한 것 이외에는, 동일한 방법으로 캐리어 B, C를 제작했다.

다음으로, 상기 A∼H의 각 토너 4 중량부와 각 캐리어 100 중량부를 혼합하여 하기 표 1과 같은 실시예 ·비교예의 현상제를 제작했다.

표 1

다음으로, 25℃, 55%RH 환경하에서, 프린터(샤프사 제, 상품명: JX-9500)를 사용하여 각 현상제를 현상장치에 넣고, 대응하는 토너를 보급하면서 흑색 비율이 6%의 패턴을 A4 전사지에 3000장까지 복사하고, 실시예 1∼8 및 비교예 1∼2의 현상제를 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타냈다.

또한, 실시예 1의 현상제와 비교예 1의 현상제에 대해서는 10℃, 20% RH의 저온 저습 환경하에서 평가하고, 결과를 표 3에 나타냈다.

여기서, 화상 농도(ID)는 베타(solid) 화상부를 마크베스(Mabeth) 반사 농도계 RD-914로 측정했다. 카브리(BG)는 니폰덴쇼쿠(日本電色) 공업사제 컬러미터 ZE2000으로 복사 전후의 비화상부의 백색도를 측정하고, 그 차이를 나타낸 값이다. 토너 비산은 눈으로 봄으로써 현상기 주변의 토너 오염을 확인한 것으로, ○표는 토너 오염이 발생하지 않은 것, ×표는 토너 오염이 현저히 발생한 것이다.

토너 소비량은 A4 전사지 1장당 부착된 토너의 중량이다(복사 개시시와 3000장 후에서부터 산출했다.).

표 2

표 3

표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 현상제는 화상 농도, 카브리, 토너 소비량, 토너 비산에서 문제없는 것이었다.

비교예 1는 토너의 결착 수지에 폴리에스테르 수지를 사용했기 때문에, 토너 소비량이 많았다. 또, 저온 저습 환경하에서 3000장 후의 화상 농도가 저하되고, 카브리(fogging)가 많은 등 내환경성에 문제가 있으며, 본 발명과의 차이가 명확해졌다.

비교예 2는 토너의 결착 수지에 스틸렌-아크릴산 에스테르계 수지를 사용했기 때문에, 화상 농도가 적고, 카브리가 많으며, 토너 비산이 심했다.

이상 설명했듯이, 본 발명의 전자 사진용 현상제는 내환경 특성이 우수하고, 다수 장의 연속 복사에서, 적정한 화상 농도를 유지하고, 카브리(fogging)나 토너 비산 등의 문제를 일으키지 않으며, 또한 토너 소비량은 적다는 효과를 가진다.

Claims

캐리어와, 결착 수지로서 시클로올레핀 공중합체를 함유하는 자성 토너로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 현상제.
제 1항에 있어서,

외부 자장 5kOe에서의 캐리어의 포화자화를 Sc로 했을 때에, 외부 자장 5kOe에서의 자성 토너의 포화자화 St가 하기 범위인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 현상제.

0.10ScSt0.40Sc
제 1항에 있어서,

상기 캐리어는 코어 입자 표면이 수지 코팅제로 피복된 캐리어인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 현상제.
제 1항에 있어서,

상기 캐리어는 자성체 분산형 수지 캐리어인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 현상제.
제 1항에 있어서,

상기 자성 토너는 융점이 60∼100℃의 왁스를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 현상제.
제 1항에 있어서,

상기 결착 수지에는 시클로올레핀 공중합체 수지가 50∼100중량% 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 현상제.
제 1항에 있어서,

상기 자성 토너에는 유동화제로서 토너 입자에 대해 소수성 실리카 미립자가 0.1∼1.5 중량% 부착되어 있는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 현상제.