KR20060045010A

KR20060045010A - 탈색 가능한 화상 형성 재료

Info

Publication number: KR20060045010A
Application number: KR1020050026575A
Authority: KR
Inventors: 사토시 다카야마; 겐지 사노
Original assignee: 가부시끼가이샤 도시바
Priority date: 2004-03-31
Filing date: 2005-03-30
Publication date: 2006-05-16
Also published as: EP1582373A3; EP1582373A2; CN1677252A; US20050221206A1

Abstract

본 발명은 발색제, 현상제, 바인더 수지 및 계면활성제를 포함하는 탈색 가능한 화상 형성 재료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 발색제, 현상제 및 바인더 수지를 포함하는 분말과, 이 분말에 외부에서 첨가된 계면활성제를 포함하는 탈색 가능한 화상 형성 재료에 관한 것이다.

탈색 가능한 화상 형성 재료

Description

탈색 가능한 화상 형성 재료{DECOLORABLE IMAGE FORMING MATERIAL}

도 1은 실시예 1 및 종래 기술 1의 탈색 가능한 토너에 대한 열적 탈색 성능을 도시한 그래프이다.

도 2는 실시예 2 및 종래 기술 2의 탈색 가능한 토너에 대한 열적 탈색 성능을 도시한 그래프이다.

도 3은 실시예 3의 탈색 가능한 토너에 대한 열적 탈색 성능과 스테아르산아연의 양 사이의 관계를 도시한 그래프이다.

도 4는 실시예 3의 탈색 가능한 토너에 대한 분말의 반사 농도와 스테아르산아연의 양 사이의 관계를 도시한 그래프이다.

도 5는 비교예 1의 탈색 가능한 토너에 대한 열적 탈색 성능과 스테아르산알루미늄의 양의 관계를 도시한 그래프이다.

도 6은 비교예 1의 탈색 가능한 토너에 대한 분말 반사 농도와 스테아르산알루미늄의 양의 관계롤 도시한 그래프이다.

관련 출원의 상호 참조

본 출원은 2004년 3월 31일에 출원된 일본 특허 출원 2004-107342를 기초로 한 것이며, 이를 우선권으로 주장한다. 상기 일본 특허 출원은 그 전문이 참고 인용된다.

본 발명은 가열하거나 또는 용매와 접촉시켜 색을 지울 수 있는 탈색 가능한 화상 형성 재료에 관한 것이다.

지구 환경을 유지하고 CO₂에 의해 유발되는 온실 효과를 억제하기 위한 필수 조건은 삼림 보존이다. 목재 자원의 절약과 식목 등의 삼림 재생을 진척시키기 위해서, 현재 보유하고 있는 종이 자원을 효율적으로 사용하는 것이 중요하다. 현재는, 사용된 용지 상에 인쇄된 화상 형성 재료를 제거하는 잉크 제거 단계를 실시하여 사용된 용지로부터 종이 섬유를 회수하고, 종이 섬유를 재제작하여 품질이 낮은 재활용 용지를 제조하고, 용도에 따라 재활용 용지를 사용함으로써, 종이 자원을 "재활용"하고 있다. 따라서, 잉크 제거 단계의 실시 비용이 높다는 문제와 폐유체 처리로 인한 새로운 환경 오염 가능성 문제가 지적되고 있다.

한편, 예를 들어 연필 화상용 지우개와 잉크 화상용 보정액을 사용하여 화상을 지움으로써 복사본(hard copy)을 재사용하고 있다. 그러나, 이들 방법은 용지 품질의 열화와 재사용의 무효성 측면에서 문제가 있음이 분명하다. 최근에, 복사 용지를 재사용하기 위해 반복기록 가능한(rewritable) 용지가 제안된 바 있다. 그러나, 반복기록 가능한 용지는 특수지로 제작되기 때문에, 반복기록 가능한 용지를 다시 사용할 수 있는 것은 확실하지만, 재활용할 수는 없다. 반복기록 가능한 용지 시트는 열 기록 외에 다른 기록 방법을 적용할 수 없다는 결점이 있다. 여기서, "재사용(reuse)"은 가능한 종이 품질의 열화를 방지하면서 동일한 용도로 용지 시트를 반복 사용하는 것으로서, 열화된 품질의 종이 시트를 다른 용도로 사용하는 "재활용(recycling)"과는 다르다. 이제, "재사용"은 종이 자원의 보존 측면에서 더욱 중요한 개념이라고 할 수 있다. 각 "재활용" 단계에서 효과적으로 "재사용"하는 경우, 종이 자원의 추가적인 폐기를 최소한으로 막을 수 있다.

본 발명자들은 발색제와 현상제의 시스템에 의해 유발되는 현상, 즉 발색제 및 현상제 사이의 상호작용이 증가할 때 착색 상태가 실현되고, 상기 상호작용이 감소할 때 탈색 상태가 실현되는 현상에 주목하였다. 따라서, 본 발명자들은 용지 재사용 방법으로서 발색제, 현장제 및 현상제를 포착하는 성질을 갖는 탈색제를 포함하는 조성물계의 화상 형성 재료를 제안한 바 있다. 화상 형성 재료는 실온 부근에서 안정하게 착색된 상태를 나타낼 수 있으며, 열 또는 용매 처리로 실시 온도에서 장시간 탈색된 상태를 보유할 수 있다. 본 발명자들은 또한 화상 형성 재료를 위한 화상 탈색 방법 및 화상 탈색 장치를 제안한 바 있다. 이들 화상 형성 재료는 착색 및 탈색된 상태의 화상의 높은 안정성, 재료 측면에서의 높은 안전성, 전자사진 토너, 액상 잉크, 잉크 리본 및 필기구에의 적용성 및 대규모 탈색 처리 가능성의 장점을 갖으며, 이러한 장점은 종래 기술에서는 실현할 수 없었던 것이다.

본 발명자들이 제안한 탈색 가능한 화상 형성 재료는 용지의 재사용과 재활용을 조장하여, 폐지를 현저히 줄일 수 있기 때문에 자원 절감 효과가 상당하다. 본 발명자들은 탈색 가능한 화상 형성 재료의 추가 연구 과정에서, 화상 기록 매체 가 종이와 같은 극성 중합체로 만들어지고, 화상 형성 재료 중에 포함된 바인더가 가열 또는 용매와의 접촉에 의해 발색제를 쉽게 포착할 수 있는 성질을 갖는 비극성 재료로 만들어진 경우에는, 현상제 포착성을 갖는 탈색제 없이도, 현상제를 포착하는 화상 기록 매체(즉, 종이)의 능력을 이용하여 화상 형성 재료를 수회 탈색시킬 수 있다는 것을 발견하였다. 따라서, 본 발명자들은 현상제 포착성을 갖는 탈색제를 함유하지 않는 화상 형성 재료와, 이를 탈색시키는 방법을 제안한 바 있다(예를 들어, 일본 특허 출원 공개 공보 2000-284520호 참조).

탈색제를 포함하지 않는 화상 형성 재료에 있어서, 화상 기록 매체(용지)는 현상제 포집 기능을 가지며, 그 결과 화상 형성 재료의 탈색 성능은 현상제의 확산에 따라 달라진다. 그러나, 현상제의 확산을 열에 의해 촉진하고자 하는 경우, 화상 기록 매체(예, 용지) 또는 화상 형성 재료의 성분(예, 토너의 경우 바인더 수지)의 열 특성의 한계로 인하여 탈색 성능을 향상시키기 어렵다.

본 발명의 일 측면에 따른 탈색 가능한 화상 형성 재료는 발색제, 현상제, 바인더 수지 및 계면활성제를 포함한다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 탈색 가능한 화상 형성 재료는 발색제, 현상제 및 바인더 수지를 포함하는 분말과, 이 분말에 외부에서 첨가된 계면활성제를 포함한다.

본 발명의 일 구체예에 따른, 발색제, 현상제, 바인더 수지 및 계면활성제를 포함하는 탈색 가능한 화상 형성 재료는, 계면활성제가 발색제, 현상제 및 바인더 수지와 함께 내부적으로 첨가된 것이다. 반면에, 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 탈색 가능한 화상 형성 재료는 발색제, 현상제 및 바인더 수지를 포함하는 분말과 그 분말에 외부적으로 첨가된 계면활성제를 포함한다.

본 발명자들은, 소량의 계면활성제를 다른 성분들, 즉 발색제, 현상제 및 바인더 수지에 내부적으로 또는 외부적으로 첨가하여 제조된 탈색 가능한 화상 형성 재료에서는, 현상제의 열적 확산이 촉진되어 열적 탈색 성능이 향상된다는 것을 발견하였다.

본 발명의 구체예에서, 지방산의 금속염이 계면활성제로서 적합하게 사용될 수 있다. 지방산의 금속염에는 지방산의 알칼리 금속염, 예컨대 스테아르산나트륨, 라우르산나트륨, 올레산나트륨, 스테아르산칼륨, 라우르산칼륨 및 올레산칼륨; 지방산의 알칼리 토금속염, 예컨대 스테아르산칼슘, 라우르산칼슘, 올레산칼슘, 스테아르산바륨, 라우르산바륨 및 올레산바륨; 및 지방산의 다른 금속염, 예컨대 스테아르산아연, 라우르산아연, 올레산아연, 스테아르산알루미늄, 라우르산알루미늄 및 올레산알루미늄 등이 포함된다. 특히, 스테아르산칼슘, 스테아르산알루미늄 및 스테아르산아연이 바람직하다.

본 발명의 일 구체예에서 계면활성제가 발색제, 현상제 및 바인더 수지와 함께 내부적으로 첨가되는 경우, 계면활성제의 양은 화상 형성 재료의 총 중량을 기준으로 0.01∼0.03 중량%로 정하는 것이 바람직하다. 계면활성제의 양이 0.01 중량% 미만이거나, 또는 0.03 중량% 초과인 경우, 화상 형성 재료의 열적 탈색 성능을 향상시킬 수 없다.

본 발명의 또 다른 구체예에서 계면활성제가 발색제, 현상제 및 바인더 수지를 포함하는 분말에 외부적으로 첨가되는 경우, 계면활성제의 양은 분말 100 중량부를 기준으로 바람직하게는 0.1∼1 중량부, 더욱 바람직하게는 0.3∼0.5 중량부 범위로 정해진다. 계면활성제를 외부에서 첨가하는 경우, 화상 형성 재료의 열적 탈색 성능에 영향을 주는 계면활성제의 유효량은 실제로 첨가된 양의 약 1/12∼1/10일 수 있다. 이 구체예에서, 계면활성제의 양이 0.1 중량부 미만이거나 1 중량부 초과인 경우, 화상 형성 재료의 열적 탈색 성능을 향상시킬 수 없다.

본 발명의 구체예에서는, 발색제, 현상제 및 바인더 수지로서 하기의 재료를 사용할 수 있다.

발색제의 예는 전자 주게 유기 물질, 예컨대 류코아우라민, 디아릴프탈리드, 폴리아릴카르비놀, 아실아우라민, 아릴아우라민, 로다민 B 락탐, 인돌린, 스피로피란 및 플루오란 등이 있다. 발색제의 구체예는 크리스탈 바이올렛 락톤(CVL), 맬러카이트 그린 락톤, 2-아닐리노-6-(N-시클로헥실-N-메틸아미노)-3-메틸플루오란, 2-아닐리노-3-메틸-6-(N-메틸-N-프로필아미노)플루오란, 3-[4-(4-페닐아미노페닐)아미노페닐]아미노-6-메틸-7-클로로플루오란, 2-아닐리노-6-(N-메틸-N-이소부틸아미노)-3-메틸플루오란, 2-아닐리노-6-(디부틸아미노)-3-메틸플루오란, 3-클로로-6-(시클로헥실아미노)플루오란, 2-클로로-6-(디에틸아미노)플루오란, 7-(N.N-디벤질아미노)-3-(N,N-디에틸아미노)플루오란, 3,6-비스(디에틸아미노)플루오란-γ-(4'-니트로)아닐리노락톰, 3-디에틸아미노벤조[a]-플루오란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-아 미노플루오란, 3-디에틸아미노-7-크실리디노플루오란, 3-(4-디에틸아미노-2-에톡시페닐)-3-(1-에틸-2-메틸인돌-3-일)-4-아자프탈리드, 3-(4-디에틸아미노페닐)-3-(1-에틸-2-메틸인돌-3-일)프탈리드, 3-디에틸아미노-7-클로로아닐리노플루오란, 3-디에틸아미노-7,8-벤조플루오란, 3,3-비스(1-n-부틸-2-메틸인돌-3-일)프탈리드, 3,6-디메틸에톡시플루오란, 3-디에틸아미노-6-메톡시-7-아미노플루오란, DEPM, ATP, ETAC, 2-(2-클로로아닐리노)-6-디부틸아미노플루오란, 크리스탈 바이올렛 카비놀, 맬러카이트 그린 카비놀, N-(2,3-디클로로페닐)류코아우라민, N-벤질아우라민, 로다민 B 락탐, N-아세틸아우라민, N-페닐아우라민, 2-(페닐이미노에탄디리덴)-3,3-디메틸인돌린, N,3,3-트리메틸인돌리노-벤조스피로피란, 8'-메톡시-N,3,3-트리메틸인돌리노-벤조스피로피란, 3-디에틸아미노-6-메틸-7-클로로플루오란, 3-디에틸아미노-7-메톡시플루오란, 3-디에틸아미노-6-벤질옥시플루오란, 1,2-디벤조-6-디에틸아미노플루오란, 3,6-디-p-톨루이디노-4,5-디메틸플루오란, 페닐히드라지드-γ-락탐 및 3-아미노-5-메틸플루오란 등이 있다. 이들 발색제는 단독으로 또는 2종 이상의 조합물로 사용될 수 있다. 발색제를 적절히 선택하면, 각종의 착색 상태를 얻을 수 있다.

현상제의 예로는 페놀, 금속 페놀레이트, 카르복실산, 금속 카르복실레이트, 벤조페논, 설폰산, 금속 설포네이트, 인산, 금속 포스페이트, 산성 인산 에스테르, 산성 인산 에스테르 금속염, 아인산 및 금속 아인산염 등이 있다. 특히 적합한 현상제의 예로는 갈릭산; 메틸 갈레이트, 에틸 갈레이트, n-프로필 갈레이트, i-프로필 갈레이트 및 부틸 갈레이트 등의 갈레이트; 디히드록시벤조산 및 이의 예스테 르, 예컨대 2,3-디히드록시벤조산 및 메틸 3,5-디히드록시벤조에이트; 히드록시아세토페논, 예컨대 2,4-디히드록시-아세토페논, 2,5-디히드록시아세토페논, 2,6-디히드록시아세토페논, 3,5-디히드록시아세토페논, 및 2,3,4-트리히드록시아세토페논; 히드록시벤조페논, 예컨대 2,4-디히드록시벤조페논, 4,4'-디히드록시-벤조페논, 2,3,4-트리히드록시벤조페논, 2,4,4'-트리히드록시벤조페논, 2,2',4,4'-테트라히드록시벤조페논 및 2,3,4,4'-테트라히드록시벤조페논; 비페놀, 예컨대 2,4-비페놀 및 4,4'-비페놀; 다가 페놀, 예컨대 4-[(4-히드록시페닐)메틸]-1,2,3-벤젠트리올, 4-[(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메틸]-1,2,3-벤젠트리올, 4,6-비스[(3,5-디메틸-4-히드록시페닐)메틸]-1,2,3-벤젠트리올, 4,4'-[1,4-페닐렌비스(1-메틸에틸리덴)비스(벤젠-1,2,3-트리올)], 4,4'-[1,4-페닐렌비스(1-메틸에틸리덴)-비스(1,2-벤젠디올)], 4,4',4"-에틸리덴트리스페놀, 4,4'-(1-메틸에틸리덴)비스페놀 및 메틸렌 트리스-p-크레졸 등이 있다. 이들 현상제는 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다.

착색제, 현상제 및 바인더 수지를 포함하는 화상 형성 재료에 있어서, 바인더 수지 내에 함유된 극성 기의 양을 감소시켜 혼련으로 제조된 화상 형성 재료의 색상 농도를 증가시키고, 발색제와 바인더 수지의 상용성을 향상시킨다. 따라서, 바인더 수지로서 비극성 수지를 사용하여 착색된 상태와 탈색된 상태 사이의 콘트라스트비를 증가시키는 것이 유리하다.

본 발명의 구체예에 따른 화상 형성 재료에 있어서, 특히 바람직한 바인더 수지로서 스티렌계 공중합체를 사용할 수 있다. 바인더 수지의 원료로서 사용할 수 있는 스티렌계 단량체의 예로는 스티렌, o-메틸스티렌, m-메틸스티렌, p-메틸스티렌, p-에틸스티렌, 2,4-디메틸스티렌, p-n-부틸스티렌, p-t-부틸스티렌, p-n-헥실스티렌, p-n-옥틸스티렌, p-n-노닐스티렌, p-n-데실스티렌, p-n-도데실스티렌, p-메톡시스티렌, p-페닐스티렌, p-클로로스티렌 및 3,4-디클로로스티렌 등이 있다. 이들 단량체를 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 스티렌계 단량체와 공중합되는 적절한 단량체의 예로는 고무 성분, 예컨대 부타디엔, 프로필렌 및 클로로프렌 등이 있다. 스티렌계 공중합체 중의 고무 성분의 양은 바람직하게는 2∼15 중량%, 더욱 바람직하게는 7∼13 중량%로 정해진다.

스티렌계 단량체와 공중합될 수 있는 다른 비닐 단량체로는 메틸 메타크릴레이트, 에틸 메타크릴레이트, 이소부틸 메타크릴레이트, 시클로헥실 메타크릴레이트, 에틸헥실 메타크릴레이트, 라우릴 메타크릴레이트, 스테아릴 메타크릴레이트, 비닐 아세테이트, 비닐 프로피오네이트, 메타크릴로니트릴, 디메틸 말레에이트, 디에틸 말레에이트, 디메틸 푸마레이트, 디부틸 푸라레이트, 디메틸 이타코네이트, 디부틸 이타코네이트, 메틸 비닐 에테르, 에틸 비닐 에테르, n-부틸 비닐 에테르 및 이소부틸 에테르 등이 있다. 이들 비닐 단량체를 단독으로 또는 2종 이상 조합하여 사용할 수 있다. 스티렌계 공중합체 중 비닐 단량체의 양은 10 중량% 이하로 설정된다.

바인더 수지로서 사용되는 적절한 스티렌계 공중합체의 예는 스티렌-n-부틸 메타크릴레이트, 스티렌-이소부틸 메타크릴레이트, 스티렌-에틸 아크릴레이트, 스티렌-n-부틸 아크릴레이트, 스티렌-메틸 메타크릴레이트, 스티렌-글리시딜 메타크 릴레이트, 스티렌-디메틸아미노에틸 메타크릴레이트, 스티렌-디에틸아미노프로필 메타크릴레이트, 스티렌-2-에틸헥실 아크릴레이트, 스티렌-부틸 아크릴레이트-N-(에톡시메틸)아크릴아미드, 스티렌-에틸렌 글리콜 메타크릴레이트, 스티렌-4-헥사플루오로부틸 메타크릴레이트, 스티렌-부타디엔 공중합체, 아크릴로니트릴-아크릴 고무-스티렌 3원중합체, 아크릴로니트릴-스티렌-아크릴레이트 3원중합체, 스티렌-아크릴로니트릴 공중합체, 아크릴로니트릴-염화 스티렌-스티렌 3원중합체, 아크릴로니트릴-에틸렌 비닐 아세테이트-스티렌 3원중합체, 스티렌-p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌-프로필렌 공중합체, 스티렌-부타디엔 고무, 스티렌-말레에이트 공중합체 및 스티렌 말레산 무수물 공중합체 등이 있다. 상기 아크릴레이트 단량체의 중합체를 폴리스티렌과 블랜딩할 수 있다. 이 경우, 폴리아크릴레이트 성분은 단독중합체 또는 공중합체일 수 있다.

토너용 바인더 수지의 열적 특성은 연화 온도 및 유리 전이 온도로 제시된다. 토너용으로 적합한 바인더 수지는 연화 온도가 60∼190℃이고 유리 전이 온도가 20∼110℃인 것이 바람직하다. 유동성 테스트기, 예컨대 쉬마츠 코포레이션에서 제조한 CFT-500으로 연화 온도를 측정한다. 연화 온도란, 노즐 크기 1.0 mmΦx 10.0 mm, 하중 30 kgf, 온도 상승율 3℃/분 및 샘플량 1.0 g의 조건 하에 샘플로부터 흘러나온 양이 샘플량의 1/2에 달하는 시점에서의 온도(T_1/2)로서 정의된다. 유리 전이 온도는 시차 주사 열량계(DSC)에서 용융 켄칭(melt quench) 후에 숄더값(shoulder value)에 상응하는 온도로서 정의된다.

발색제 및 현상제를 바인더 수지와 혼합하여 분산시키는 방법은, 고속 용해기, 롤 밀 또는 볼 밀과 같은 장치에서 용매를 사용하는 습식 분산법과, 롤, 가압 혼련기, 내부 혼합기 또는 나사식 압출기를 이용하는 용융 및 혼련 방법 등이 있다. 또한, 혼합기로서 볼 밀, V형 혼합기, Forberg 혼합기 또는 Henschel 혼합기를 사용할 수 있다.

탈색 가능한 토너용으로 사용되는 전하 조절제는, 탈색시 색상이 남지 않도록 무색으로 하는 데 필요하다. 적절한 전하 조절제에는 음전하 조절제, 예컨대 오리엔트 가가쿠 가부시키가이샤가 제조한 E-84(살리실산아연 화합물), 니퐁 가야쿠 가부시키가이샤가 제조한 N-1, N-2 및 N-3(페놀계 화합물), 후지쿠라 가세이 가부시키가이샤가 제조한 FCA-1001N(스티렌-설폰산계 수지)과, 양전하 조절제, 예컨대 호도가야 케미칼 캄파니 리미티드가 제조한 TP-302(CAS #116810-46-9) 및 TP-415(CAS #117342-25-2), 오리엔트 가가쿠 가부시키가이샤가 제조한 P-51(4급 아민 화합물) 및 AFP-B(폴리아민 올리고머) 및 후지쿠라 가세이 가부시키가이샤가 제조한 FCA-201PB(스티렌-아크릴 4급 암모늄염계 수지)가 포함된다.

본 발명의 구체예에 따른 탈색 가능한 토너에 있어서, 필요에 따라 고정성 조절용 왁스를 블랜딩할 수 있다. 왁스는 고급 알코올, 고급 케톤 또는 고급 지방족 에스테르로 형성되고, 발색제가 색상을 발현하지 않도록 하는 것이 바람직하다. 왁스는 산가(acid value)가 10 이하인 것이 바람직하다. 왁스는 중량 평균 분자량이 바람직하게는 10²∼10⁵, 더욱 바람직하게는 10²∼10⁴ 이다. 중량 평균 분자량이 상기 범위 내에 있다면 저분자량 폴리프로필렌, 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량 폴리부틸렌, 저분자량 폴리알칸 등을 사용할 수 있다. 첨가하고자 하는 왁스의 양은 탈색 가능한 토너의 총 중량을 기준으로 바람직하게는 0.1∼30 중량부, 더욱 바람직하게는 0.5∼15 중량부이다. 부차적으로, 가열 롤에 의해 고정된 토너에, 가열 롤로부터의 박리 특성을 향상시기키 위해서 왁스를 첨가한다. 이 경우, 왁스의 양은 5 중량부 이하이다. 가압으로 고정된 토너에서는 주 성분으로서 왁스를 포함하고, 왁스는 마이크로캡슐 구조의 코어를 구성한다.

본 발명의 구체예에 따른 탈색 가능한 토너에 있어서, 필요에 따라 유동성, 저장 능력, 내블록킹성 또는 감광체에 대한 폴리싱(polishing) 능력을 조절하기 위해 외부 첨가제를 블랜딩할 수 있다. 외부 첨가제의 예로는 실리카 미립자, 금속 산화물 미립자 및 클리닝 보조제 등이 있다. 실리카 미립자는, 예를 들어 이산화규소, 규산나트륨, 규산아연 및 규산마그네슘의 미립자를 포함한다. 금속 산화물 미립자는 예를 들어 산화아연, 산화마그네슘, 산화지르코늄, 티탄산스트론튬 및 티탄산바륨의 미립자를 포함한다. 클리닝 보조제는 폴리메틸 메타크릴레이트, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리테트라플루오로에틸렌의 수지 분말을 포함한다. 이들 외부 첨가제에 대해 소수화 처리와 같은 표면 처리를 실시할 수 있다. 토너용으로 사용되는 거의 모든 외부 첨가제를 소수화 처리한다. 음전하 토너의 소수화 처리의 경우, 실란 커플링제, 티탄 커플링제 또는 실리콘 오일을 사용할 수 있다. 양전하 토너의 소수화 처리를 위해, 측쇄 상에 아민기를 갖는 실리콘 오일 또는 아미노실란을 사용할 수 있다. 첨가하고자 하는 외부 첨가제의 양은 토너 100 중량부를 기 준으로 바람직하게는 0.05∼5 중량부, 더욱 바람직하게는 0.1∼3.0 중량부로 정해진다. 외부 첨가제의 1차 입자의 수 평균 입자 크기가 이하에 설명된다. 실리카의 경우, 10∼20 nm 크기를 갖는 입자가 널리 사용되고, 약 100 nm의 크기를 갖는 입자도 사용할 수 있다. 실리카 외의 외부 첨가제의 경우, 실리카 입자의 입도보다 휠씬 큰 0.05∼3 ㎛의 평균 입도를 갖는 입자가 흔히 사용될 수 있다.

실시예

[실시예 1]

발색제로서 4.15 중량%의 블루 203(야마다 가가쿠 가부시키가이샤에서 제조한 류코 염료), 현상제로서 2 중량%의 에틸 갈레이트, 왁스 성분으로서 5 중량%의 폴리프로필렌 왁스, 바인더 수지로서 87.83 중량%의 스티렌-부타디엔 공중합체, 전하 조절제로서 1 중량%의 LR-147(재팬 칼리트 캄파니 리미티드 제조) 및 계면활성제로서 0.02 중량%의 스테아르산아연을 칭량하였다. 이들 재료를 Henschel 혼합기에서 충분히 혼합하였다. 이 혼합물을 3롤 밀로 혼련 및 분산시켰다. 분쇄기를 이용하여 혼련된 덩어리를 평균 입도가 11 ㎛인 미분으로 분쇄하였다. 그 다음, 분말 100 중량부에 소수성 실리카 1 중량부를 외부에서 첨가하여 전자사진용 블루 토너(실시예 1)를 제조하였다.

비교를 위해서, 계면활성제로서 스테아르산아연을 첨가하지 않은 것을 제외하고 상기한 바와 유사한 방법으로 전자사진용 블루 토너(종래 기술 1)를 제조하였다.

각 토너를 다기능 프린터(MFP)인 Premage 351(도시바 TEC 코포레이션 제조) 에 장전하였다. 이어서, 몇몇의 반사 농도 레벨을 갖는 솔리드 패턴의 화상을 복사지 시트 P505(도시바 TEC 코포레이션에서 입수 가능) 상에 인쇄하였다. 탈색 성능을 평가하기 위해 상기 패턴을 사용하였다. 써모스탯에서 2 시간 동안 130℃에서 각 종이 시트를 열적 탈색시켰다. 잔상의 반사 농도에 대해 각 용지 시트를 테스트하였다.

도 1은 탈색 테스트 결과를 도시하는 그래프이다. 도 1에서 가로축은 열적 탈색 전에 초기상의 반사 농도와 용지의 반사 농도 사이의 차를 나타내며, 세로축은 열적 탈색 후에 잔상의 반사 농도와 용지의 반사 농도 사이의 차를 나타낸다. 도 1의 그래프에서, 최소 제곱법에 의한 회귀선의 기울기는 토너의 열적 탈색 특성을 나타낸다. 회귀선의 기울기가 작을 수록 탈색 성능이 높아진다는 점에 주목해야 한다.

도 1에 도시된 바와 같이, 실시예 1의 토너에 대한 회귀선의 기울기는 약 0.057인 반면, 종래 기술 1의 토너에 대한 기울기는 약 0.074이다. 실험 데이타는 종래 기술 1의 토너와 비교하여 실시예 1의 토너가 잔상의 반사 농도를 약 23% 감소시킬 수 있음을 보여준다. 계면활성제 0.02 중량%만을 내부 첨가함으로써 실시예 1의 탈색 가능한 토너의 열적 탈색 성능을 현저히 향상시킬 수 있음이 확인된다.

[실시예 2]

발색제로서 4.15 중량%의 블루 203(야마다 가가쿠 가부시키가이샤에서 제조한 류코 염료), 현상제로서 2 중량%의 에틸 갈레이트, 왁스 성분으로서 5 중량%의 폴리프로필렌 왁스, 바인더 수지로서 87.85 중량%의 스티렌-부타디엔 공중합체 및 전하 조절제로서 1 중량%의 LR-147(재팬 칼리트 캄파니 리미티드 제조)을 칭량하였다. 이들 재료를 혼련기로 충분히 혼련하고 분산시켰다. 분쇄기를 이용하여 혼련된 덩어리를 평균 입도가 9.5 ㎛인 미분으로 분쇄하였다. 그 다음, 분말 100 중량부에 소수성 실리카 1.4 중량부와 스테아르산아연 0.3 중량부를 외부에서 첨가하여 전자사진용 블루 토너(실시예 2)를 제조하였다.

비교를 위해서, 계면활성제로서 스테아르산아연을 첨가하지 않고, 분말 100 중량부에 소수성 실리카 1.4 중량부를 단독으로 외부에서 첨가한 것을 제외하고 상기한 바와 유사한 방법으로 전자사진용 블루 토너(종래 기술 2)를 제조하였다.

각 토너를 리코 캄파니 리미티드가 제조한 프린터 NX810에 장전하였다. 이어서, 몇몇의 반사 농도 레벨을 갖는 솔리드 패턴의 화상을 복사지 시트 그린 100(후지 제록스 캄파니 리미티드로부터 입수가능) 상에 인쇄하였다. 탈색 성능을 평가하기 위해 상기 패턴을 사용하였다. 맞춤형 탈색 장치를 사용하여 140℃에서 2시간 동안 각 종이 시트를 열적 탈색시켰다. 잔상의 반사 농도에 대해 각 용지 시트를 테스트하였다.

도 2는 탈색 테스트 결과를 도시하는 그래프이다. 도 2에서 확인되는 바와 같이, 실시예 2의 토너에 대한 회귀선의 기울기는 약 0.0725인 반면, 종래 기술 2의 토너에 대한 기울기는 약 0.087이다. 실험 데이타는, 실시예 2의 토너가 종래 기술 2의 토너와 비교하여 잔상의 반사 농도를 약 17% 감소시킬 수 있음을 보여준다. 계면활성제 0.3 중량%만을 외부에서 첨가함으로써 실시예 2의 탈색 가능한 토너의 열적 탈색 성능을 현저히 향상시킬 수 있음이 확인된다.

[실시예 3]

발색제로서 4.15 중량%의 블루 203(야마다 가가쿠 가부시키가이샤에서 제조한 류코 염료), 현상제로서 2 중량%의 에틸 갈레이트, 왁스 성분으로서 5 중량%의 폴리프로필렌 왁스, 전하 조절제로서 1 중량%의 LR-147(재팬 칼리트 캄파니 리미티드 제조), 계면활성제로서 0∼0.2 중량%의 스테아르산아연과, 화상 형성 재료를 100 중량%로 하는 나머지량의 바인더 수지로서의 스티렌-부타디엔 공중합체를 칭량하였다. 각 성분을 Henschel 혼합기에서 충분히 혼합하였다. 혼합물을 3롤 밀로 혼련 및 분산시켰다. 분쇄기를 이용하여 혼련된 덩어리를 평균 입도가 11.3 ㎛인 미분으로 분쇄하였다. 그 다음, 분말 100 중량부에 소수성 실리카 1 중량부를 외부에서 첨가하여 전자사진용 블루 토너를 제조하였다.

각 토너를 다기능 프린터(MFP)인 Premage 351(도시바 TEC 코포레이션 제조)에 장전하였다. 이어서, 몇몇의 반사 농도 레벨을 갖는 솔리드 패턴의 화상을 복사지 시트 상에 인쇄하였다. 탈색 성능을 평가하기 위해 상기 패턴을 사용하였다. 써모스탯에서 2 시간 동안 130℃에서 각 용지 시트를 열적 탈색시켰다.

도 3은 탈색 테스트 결과를 도시하는 그래프이다. 도 3에서 가로축은 스테아르산아연의 양을 나타내고, 세로축은 열적 탈색 성능, 즉 실시예 1에서와 같이 계산하여 측정된 회귀선의 기울기 값을 나타낸다. 실시예 1과 관련하여 개시된 바와 같이, 세로축의 값이 작을 수록 탈색 성능은 높다.

도 3에 도시된 바와 같이, 스테아르산아연의 양이 0.01∼0.03 중량% 범위 내에 있을 때 열적 탈색 성능이 향상되는 효과가 관찰된다. 그러나, 스테아르산아연 의 양이 0.03 중량%를 초과하는 경우에는 열적 탈색 성능이 향상되는 효과가 관찰되지 않는다.

도 4는 분말의 반사 농도를 나타낸다. 도 4에서, 가로축은 스테아르산아연의 양을 나타내고, 세로축은 분말의 반사 농도를 나타낸다. 분말의 반사 농도는 분말이 특정 셀에 배치되는 발색계(코니카 미놀타가 제조한 CR300)를 사용하여 측정하였다.

도 4에 도시된 바와 같이, 스테아르산아연의 양이 0.01∼0.03 중량% 범위 내인 경우에는 분말의 반사 농도가 약간 개선된다. 그러나, 스테아르산아연의 양이 0.03 중량%를 초과하는 경우에는 분말의 반사 농도가 현저히 낮아진다.

본 실시예 결과로부터, 계면활성제로서 스테아르산아연을 0.01∼0.03 중량% 범위로 포함하는 화상 형성 재료는 탈색 성능과 착색 성능이 동시에 향상될 수 있는 것으로 판정할 수 있다.

[실시예 4]

전자사진용 블루 토너는, 계면활성제로서 스테아르산아연 대신에 스테아르산알루미늄 또는 스테아르산칼슘을 사용하고, 이 때 계면활성제의 양을 0.02 중량%로 하여 실시예 3에서와 유사한 방식으로 제조하였다. 표 1은 실시예 3에서와 유사한 방식으로 측정된 탈색 성능과 분말의 반사 농도 결과를 도시한다. 또한, 이들 결과를 기초로 착색 상태와 탈색 상태의 콘트라스트의 개선율 I을 계산하였다. 개선율 I은 다음 식으로 정의된다.

여기서, R_S는 계면활성제를 포함하는 분말의 반사 농도이고, R_O는 계면활성제를 포함하지 않는 분말의 반사 농도이며, E_S는 계면활성제를 포함하는 토너의 열적 탈색 성능이며, E₀는 계면활성제를 포함하지 않는 토너의 열적 탈색 성능이다. 개선율의 단위는 %이다.

계면활성제	분말의 반사 농도	탈색 성능	콘트라스트의 개선율
없음	1.105	0.055	0%
스테아르산아연	1.12	0.052	7.2%
스테아르산알루미늄	1.11	0.051	8.3%
스테아르산칼슘	1.09	0.052	4.3%

계면활성제로서 스테아르산아연을 사용했을 때 뿐만 아니라 스테아르산알루미늄 또는 스테아르산칼슘을 사용했을 때에도 착색 상태와 탈색 상태의 콘트라스트가 개선될 수 있음이 확인된다. 상기 3가지 계면활성제 중에서, 스테아르산알루미늄이 가장 효과적이고, 스테아르산칼슘은 약간 더 낮은 효과를 제공한다.

[비교예 1]

발색제로서 4.15 중량%의 블루 203(야마다 가가쿠 가부시키가이샤에서 제조한 류코 염료), 현상제로서 2 중량%의 에틸 갈레이트, 왁스 성분으로서 5 중량%의 폴리프로필렌 왁스, 전하 조절제로서 1 중량%의 LR-147(재팬 칼리트 캄파니 리미티드 제조), 계면활성제로서 0∼0.2 중량%의 스테아르산알루미늄과, 화상 형성 재료를 100 중량%로 하는 나머지량의 바인더 수지로서의 폴리스티렌(미츠이 케미칼스 인코포레이티드에서 입수가능한 XPA6638)을 칭량였다. 각 조성물을 사용하여, 전자사진용 블루 토너를 실시예 3에서와 유사한 방식으로 제조하였다. 각 토너를 실시예 3에서와 유사한 방법으로 평가하였다.

도 5는 탈색 테스트 결과를 도시한 그래프이다. 도 5에서, 가로축은 스테아르산알루미늄의 양을 나타내고, 세로축은 열적 탈색 성능의 값을 나타낸다. 도 5에 도시된 바와 같이, 비교예 1의 각 토너에서 열적 탈색 성능의 개선 효과는 관찰되지 않는다.

도 6은 분말의 반사 농도를 도시한다. 도 6에서, 가로축은 스테아르산알루미늄의 양을 나타내고, 세로축은 분말의 반사 농도를 나타낸다. 도 6에 도시된 바와 같이, 비교예 1의 각 토너에서 분말의 반사 농도의 개선이 관찰되지 않는다.

본 비교예의 결과로부터, 폴리스티렌을 바인더 수지로서 사용한 화상 형성 재료에서는 계면활성제를 첨가하더라도 탈색 성능 및 착색 성능을 개선시킬 수 없다는 판단을 내릴 수 있다.

당업자라면 추가의 장점 및 변형을 쉽게 알 수 있을 것이다. 따라서, 더 광범위한 측면의 본 발명은 명세서에 제시되고 개시된 구체적인 상세한 설명 및 대표 구체예들에 한정되는 것은 아니다. 따라서, 첨부된 특허청구범위 및 그 등가물에 의해 정의된 바와 같은 일반적인 본 발명의 개념의 범위 또는 취지로부터 벗어나지 않는 각종 변형이 이루어질 수 있다.

본 발명의 화상 형성 재료는 착색 및 탈색된 상태의 화상의 높은 안정성, 재료 측면에서의 높은 안전성, 전자사진 토너, 액상 잉크, 잉크 리본 및 필기구에의 적용성 및 대규모 탈색 처리 가능성의 장점을 갖는다. 따라서, 용지의 재사용과 재활용을 조장하여, 폐지를 현저히 줄일 수 있기 때문에 자원 절감 효과가 상당하다.

Claims

발색제, 현상제, 바인더 수지, 및 계면활성제를 포함하는 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제1항에 있어서, 계면활성제의 양이 0.01∼0.03 중량%인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제1항에 있어서, 계면활성제가 지방산의 금속염인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제3항에 있어서, 지방산의 금속염은 스테아르산나트륨, 스테아르산칼륨, 스테아르산칼슘, 스테아르산아연 및 스테아르산알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제1항에 있어서, 발색제가 류코 염료류로부터 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제1항에 있어서, 현상제가 갈레이트계 현상제로부터 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제1항에 있어서, 바인더 수지가 폴리스티렌계 공중합체로부터 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제1항에 있어서, 바인더 수지가 스티렌-부타디엔 공중합체인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제8항에 있어서, 스티렌-부타디엔 공중합체 중 부타디엔의 양이 2∼15 중량%인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제1항에 있어서, 상기 재료가 토너 형태로 용지 매체 상에 인쇄되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
발색제, 현상제 및 바인더 수지를 포함하는 분말; 및

이 분말에 외부에서 첨가된 계면활성제

를 포함하는 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제11항에 있어서, 계면활성제의 양이 분말 100 중량부를 기준으로 0.1∼1 중량부인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제11항에 있어서, 계면활성제가 지방산의 금속염인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제13항에 있어서, 지방산의 금속염은 스테아르산나트륨, 스테아르산칼륨, 스테아르산칼슘, 스테아르산아연 및 스테아르산알루미늄으로 이루어진 군에서 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제11항에 있어서, 발색제가 류코 염료류로부터 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제11항에 있어서, 현상제가 갈레이트계 현상제로부터 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제11항에 있어서, 바인더 수지가 폴리스티렌계 공중합체로부터 선택되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제11항에 있어서, 바인더 수지가 스티렌-부타디엔 공중합체인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제18항에 있어서, 스티렌-부타디엔 공중합체 중 부타디엔의 양이 2∼15 중량 %인 탈색 가능한 화상 형성 재료.
제11항에 있어서, 상기 재료가 토너 형태로 용지 매체 상에 인쇄되는 것인 탈색 가능한 화상 형성 재료.