KR20080066482A - 전자 사진용 기록 매체 - Google Patents

Abstract

본 발명은 기재층 및 토너 수용층을 포함하고, 상기 토너 수용층은 이오노머, 다가 금속염, 충전제 및 바인더를 함유하는 전자 사진용 기록 매체에 관한 것이다.

본 발명에 따르면 여러 환경 조건하에서도 토너의 비산 등이 없이 전사성이 우수하고 블리스터(blister)의 발생이 억제된 토너 수용층을 구비한 전자 사진용 기록 매체를 제공할 수 있다.

기록 매체, 전자 사진용, 토너 수용층, 이오노머, 다가 금속염

Description

전자 사진용 기록 매체{Recording medium for electrophotographic printer}

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 전자 사진용 기록 매체의 단면도이다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 사진용 기록 매체의 단면도이다.

{도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명}

10, 20: 기재층

11, 21: 토너 수용층

22: 최표층

본 발명은 전자 사진용 기록 매체에 관한 것으로, 본 발명의 전자 사진용 기록 매체는 토너 수용층에 이오노머 및 수용성 다가 금속염을 도입함으로써 토너의 비산 등이 없이 전사성이 우수하고 블리스터(blister)의 발생이 억제되는 등 인쇄 적성이 개선된 것을 특징으로 한다.

최근 컴퓨터 이용 기술의 보급에 의해, 컴퓨터로 자료를 작성하고 프린터를 이용해서 그 자료를 인쇄 출력하는 일이 빈번하게 되었다. 이 경우 사용되는 프린터는 예를 들면 도트 임팩트 프린터, 레이저 프린터, 써멀 프린터, 잉크젯 프린터 등이 있다. 그 중에서 레이저 빔을 이용하는 프린팅 출력 방식(전자 사진법:electrophotography)은 출력 속도가 빠르고 고해상도의 화상도 제공할 수 있다는 장점 때문에 잉크젯과 더불어 일반 소비자들이 많이 사용하고 있다. 복사기나 프린터에 적용되는 전자 사진법은 보통 다섯 단계의 이미징 프로세스를 거친다. 첫번째 단계는 어두운 곳에서 광전도성(photoconductor) 드럼이나 벨트에 일정한 전하를 띠는 과정이고, 두번째 단계로 레이저 빔을 광전도성 드럼이나 벨트에 조사하여 정전기적 잠상(latent image)을 만드는 단계를 거쳐, 세번째 단계로 이 잠상이 전하를 띤 토너에 노출되어 토너가 정전기적인 힘으로 착상하게 된다. 네번째 단계로는 기록용 매체가 광전도성 드럼이나 벨트와 코로나 사이를 지나면서 토너가 기록용 매체로 옮겨가는 단계를 거친다. 이때 기록매체가 어느 정도의 전도성을 갖고 있어야 토너의 화상이 정전기적인 힘에 의해 화상이 전이된다. 마지막 다섯번째 단계는 기록용 매체에 전이된 토너를 고정하는 단계로 주로 롤러에 의한 열과 압력을 가하는 열융착(hot fusing)을 통해 이루어진다.

전자 사진 방식에 있어서 주행성, 전사성 및 화질에 영향을 미치는 특성으로서 기록 매체의 표면 고유 저항값이 있다. 특히, 전사성에 있어서 기록 매체의 표면 고유 저항값에 따라서 토너의 전사율이 크게 변화한다. 일반적으로, 표면 고유 저항값이 낮으면 전사율도 낮아지고, 표면 고유 저항값이 높으면 전사율도 높아진다. 기록 매체의 표면 저항값은 사용되는 도전체의 종류와 양에 의해 조절될 수 있다.

종래의 기록 매체에 있어서 그 표면 고유 저항값은 온도 및 습도에 의한 환 경 조건에 크게 영향을 받았다. 32℃, 90%RH 또는 그 이상의 고온, 고습 조건하에서는 전자 사진용 기록 매체의 표면 저항값이 낮아지기 쉽고 이 경우에는 토너를 전사시키는데 필요한 전하를 유지하기 어려워 전사 불량을 일으키는 원인이 되고, 10℃, 10%RH 또는 그 이하의 저온, 저습 조건하에서는 기록 매체의 표면 저항값이 높아지기 쉽고 이 경우에는 코로나 방전에 의하여 감광체에 저장하게 되는 전하가 전자 사진용 기록 매체 자체에 대전하기 쉬워지기 때문에 대전량이 증가하여 전사, 정착 공정 중에서 대전되는 전하는 프린터 기기 내부에 흐르게 되어 토너 비산의 원인이 되거나 정착부에 있어서 토너의 정전 옵셋(offset)의 원인이 되기도 한다.

또한, 종래의 전자 사진 방식의 화상 형성에 있어서 아트지, 코팅지 및 캐스트(cast) 코팅지 등의 도공지 이용시, 고속 정착되기 때문에 화상 면에 블리스터(blister)가 발생해 버리는 문제도 종종 발생하였다.

상기 문제들을 해결하기 위해 여러 가지 시도가 이루어져 왔다. 일정한 온도 및 습도 조건하에서 전자 사진용 기로 매체의 표면 고유 저항값을 일정한 범위내에 제어시키는 것으로서, 예를 들면, 일본 특공평 2-50467호에서는 상질지에 염화나트륨, 염화칼륨 등의 무기 염류를 함유시키어 표면 고유 저항값을 저하시키고 있다. 그러나 저온, 저습하에서는 표면 저항값이 너무 높아 토너 비산의 문제를 완전히 해결하지는 못하고 있다. 일본 특개평 6-202371호, 일본 특개평 6-230596호에서도 도전체 첨가 등을 통해 표면 저항값을 맞추기는 하였으나 온도 및 습도 변화에 민감한 제4급 암모늄 화합물이 주요 성분이어서 여러 환경 변화에 견딜 만한 도전성을 고려한 것은 아니다.

또한, 블리스터 발생의 억제하기 위한 방법으로 특개평 5-19522호 에서는 그 기록층의 최표층에 표면적이 넓은 합성 실리카를 바인더 대비 많은 양의 배합으로 한 캐스팅 코팅지를 제안하였으나 투습성이 너무 높아 고습 보존시에 수분을 급속히 흡수해 버리고 바인더 자체가 흡습하기 쉬운 경우에는 흡수되는 수분이 오히려 블리스터의 발생 원인이 되는 단점이 된다. 또한, 기재 지지체가 수분을 흡수하면 흡습 팽창하여 고습 틈 균열이 생길 우려가 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 착안된 것으로서, 이오노머와 다가 금속염을 포함하는 토너 수용층을 제공함으로써 기재층 상부의 토너에 대한 전사성이 우수하면서 블리스터(blister)의 발생이 억제된 우수한 전자 사진용 기록 매체를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은

기재층 및 상기 기재층의 일면 또는 양면 상부에 형성된 토너 수용층을 포함하고,

상기 토너 수용층이 이오노머, 다가 금속염, 충전제 및 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체를 제공한다.

상기 이오노머는 하기 화학식 1로 표시되는 스티렌계 이오노머 및 하기 화학식 2로 표시되는 아크릴계 이오노머로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다:

[화학식 1]

[화학식 2]

상기 화학식 1 및 화학식 2에 있어서,

M은 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,

y/(x+y)=0.05 내지 0.90 이다.

상기 이오노머의 분자량은 1,000 내지 400,000인 것이 바람직하다.

상기 이오노머 중 금속 양이온 모이어티의 함량은 스티렌계 또는 아크릴계 이오노머의 총량에 대하여 5 내지 90 몰%인 것이 바람직하다.

상기 이오노머의 함량은 토너 수용층의 고형분 100중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부인 것이 바람직하다.

상기 다가 금속염의 함량은 토너 수용층의 고형분 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 10 중량부인 것이 바람직하다.

상기 다가 금속염은 바륨, 칼슘, 마그네슘, 아연, 주석, 망간, 알루미늄, 및 지르코늄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 다가 금속염은 지르코늄 화합물인 것이 바람직하다.

상기 충전제는 카올린 클레이, 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 수산화 알루미늄, 새틴 화이트, 이산화 티탄, 소성 클레이, 산화 아연, 및 황산 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 충전제 또는 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 염화 비닐 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 충전제인 것이 바람직하다.

상기 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 라텍스, 및 4급 암모늄계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것이 바람직하다.

상기 토너 수용층의 두께는 1내지 20㎛인 것이 바람직하다.

상기 토너 수용층 상에 최표층을 더 포함할 수 있다.

이하에서는 본 발명의 기술적 구성을 더욱 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 전자 사진용 기록 매체는 2 가지의 형태를 가질 수 있다.

제 1 형태는 기재층과 그 기재층상에 적어도 1층 이상의 토너 수용층을 갖고, 그 일 실시예에 따른 전자 사진용 기록 매체의 단면도가 도 1에 도시 되어 있다. 즉 상기 기록 매체는 기재층(10) 및 상기 기재층 상에 위치하는 토너 수용층(11)을 포함하는 형태이다.

또한, 제 2 형태는 기재층과 상기 기재층상에 토너 수용층 및 최표층을 순서대로 갖는 것을 특징으로 하며, 본 발명의 다른 실시예에 따른 전자 사진용 기록 매체의 단면도가 도 2에 도시 되어 있다. 즉 기재층(20) 및 토너 수용층(21)을 포함하고, 상기 토너 수용층(21) 상에 최표층(22)을 더 포함하는 형태이다.

이때, 사용 목적에 따라 토너 수용층 또는 최표층은 기재층의 한면에 도공되기도 하고 또는 양면 모두에 도공할 수 있다.

상기 기재층은 종래의 기록 매체에 사용되는 기재를 그대로 사용할 수 있고 특별히 한정되는 것은 아니다. 즉, 정착 온도에 견딜 수 있고, 평활성, 백색도, 마찰성, 대전방지성, 정착성 등의 요구를 만족할 수 있는 것으로 목적에 따라 적절히 선택할 수 있다. 구체적으로는 합성지(예를 들면, 폴리올레핀계, 폴리스티렌계 등의 합성지), 상질지, 아트지, 코팅지, 폴리에틸렌 등의 합성 수지 펄프와 천연 펄프로부터 제작되는 혼초지, 바리타지(baryta), 합성 수지 또는 에멀션 함침지, 함성 고무 라텍스 함침지, 판지, 셀룰로오스 섬유지 등의 종이 지지체를 들 수 있고 폴리올레핀, 폴리 염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리 메타크릴레이트, 폴리카보네이트 등의 플라스틱 필름 지지체도 사용 가능 하다. 또, 이러한 합성 수지에 충전제나 충전제를 더하여 만든 백색 불투명 필름, 또는 발포시킨 발포 시트 등도 사용 가능하다. 이것들은 1종 단독으로 이용해도 좋고 2종 이상을 적층체, 예를 들면 셀룰로오스 섬유지와 합성지의 적층체, 셀룰로오스 섬유지와 플라스틱 필름의 적층체로서 병용해도 좋다.

상기 기재층으로서는 표면 평활성이 높은 것이 바람직하고, 구체적으로는 베 크법(Bekk method; KSM7028)에 의하여 측정된 표면 거칠기(평활도)가 210초 이상이 바람직하고, 250초 이상이 보다 바람직하다. 평활도가 210초에 못 미치면 화상을 형성할 때 화질이 불량하게 될 수도 있다. 상기 기재의 두께는 사용 목적 등에 의해 임의로 설정할 수 있는데, 통상 25 내지 260㎛, 보다 바람직하게는 75 내지 220㎛이다. 상기 기재층은 그 표면에 형성되는 후술의 토너 수용층과의 밀착력이 부족한 경우에는 그 표면에 프라이머 처리나 코로나 방전 처리 등을 가하는 것이 바람직하다.

상기 토너 수용층은 종래의 기록 매체에서 사용되는 공지의 성분들이 사용될 수 있다. 주성분으로서 충전제를 들 수 있는데, 상기 충전제로서는 예를 들면, 무기물 또는 유기물의 어느 쪽도 사용할 수 있다.

상기 무기 충전제로서는 평균 입경 2.5㎛ 이하의 것이 바람직하고, 보다 바람직하기로는 0.1내지 2.0㎛이다. 무기 충전제의 종류로서는 카올린 클레이, 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 수산화 알루미늄, 새틴 화이트, 이산화 티탄, 소성 클레이, 산화 아연, 황산 바륨 등을 들 수 있다. 상기 유기 충전제로서는, 예를 들면, 폴리 스티렌, 폴리 메틸 스티렌, 등의 스티렌계 수지; 폴리 메타크릴산 메틸, 폴리 아크릴로니트릴 등의 아크릴계 수지; 염화 비닐, 폴리카보네이트 등을 들 수 있고 상기의 것을 임의의 비율로 병용할 수 있다. 상기 충전제와 바인더의 배합 비율은 95:5 내지 10:90, 바람직하게는 95:5 내지 40:60, 더 바람직하게는 95:5 내지 60:40 이다. 상기 바인더의 배합 비율이 95:5 보다 적다면 기재층과의 밀착성이 떨어지고 배합 비율이 10:90 를 넘으면 충전제의 대부분이 바인더 중에 묻혀 그 기능을 다하 지 못하게 되기도 한다.

상기 바인더는 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 라텍스, 및 4급 암모늄계 공중합체로 구성된 군 중에서 선택된 하나 이상이다.

바람직하게는, 상기 라텍스로 스티렌-부타디엔 라텍스, 스틸렌-부타디엔- 아크릴로나이트릴 라텍스, 또는 아크릴계 라텍스 등이 사용될 수 있다.

상기 충전제 및 바인더의 함량은 토너 수용층의 고형분 100중량부를 기준으로 70 내지 97 중량부, 바람직하게는 75 내지 95 중량부이다.

상기 충전제 및 바인더의 함량이 70 중량부 미만이면 첨가의 효과가 없으며, 95 중량부 초과이면 기타 첨가제의 함량이 적거나 없게 되어서 토너 수용층 형성등의 공정시 곤란하여 바람직하지 않다.

본 발명에 있어서, 상기 이오노머는 이온화할 수 있는 화학 단위 구조를 가진 물질은 모두가 사용이 가능하다. 예를 들면, 하기 화학식 1로 표시되는 스티렌계 이오노머 및 하기 화학식 2로 표시되는 아크릴계 이오노머로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.

상기 화학식 1 및 화학식 2에 있어서,

M은 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,

x 및 y는 몰분율(%)을 나타내고, y/(x+y)=0.05 내지 0.90 의 범위 이내이다.

상기 화학식 1로 표시되는 스티렌계 이오노머는 그 주쇄가 스티렌이고 술폰화된 금속 이온이 측쇄기로 도입된 것이다. 상기 화학식 2로 표시되는 아크릴계 이오노머는 그 주쇄가 아크릴산을 주쇄로 하여 아크릴화된 금속을 도입하여 이온이 흡착될 수 있는 이온 단위 구조를 갖는 것이다.

상기 이오노머 중 금속 양이온 모이어티의 함량은 스티렌계 또는 아크릴계 이오노머의 총량에 대하여 5 내지 90 몰%, 바람직하게는 5 내지 80 몰%, 더 바람직 하게는 5 내지 70 몰%이다.

상기 이오노머 내의 금속 양이온의 함량이 5 몰% 미만인 경우 친유성이 강해지기 때문에, 이오노머와 수계인 다른 성분과의 상용성이 떨어지고 이오노머 내의 금속 양이온의 함량이 90 몰% 초과인 경우 오히려 기록 매체에 있어서 토너 정착이 저하되는 경향이 있다.

상기 이오노머의 분자량은 1,000 내지 400,000, 바람직하게는 2,000 내지 200,000이고, 상기 분자량이 1,000 미만이면 이오노머의 사슬이 짧아서 고분자로서의 특성을 발휘하지 못하고 400,000 초과이면 상기 이오노머를 이용하여 토너 수용층을 형성함에 있어서 취급이 곤란하여 바람직하지 않다.

레이저 빔 프린팅 방식으로 대표되는 전자 사진 방식은 토너에 전하를 띄우고 그 전하를 이용하여 인쇄 용지에 붙게 하므로, 용지의 전기 전도성이 정확한 화상을 형성하는데 큰 영향을 미친다 (전기 전도성은 반대로 코팅층의 표면저항으로 표시되기도 하는데, 일반적으로 전기 전도도 대신에 표면저항으로 전기 전도성을 나타내므로 본 명세서 상에서도 표면저항이라는 용어를 혼용하여 사용한다). 그래서 기재층 뿐만 아니라 토너 수용층을 이루는 성분을 선택할 때 전기적으로 전도성을 갖는 고분자를 사용하기도 하고 전기적으로 전도성을 확실히 주기 위해 첨가제, 예를 들면 대전 방지제 등을 첨가하기도 한다. 전도성 첨가제인 대전 방지제로는 염화 나트륨, 염화 칼륨 등의 무기염류나 글리세린, 프로필렌글리콜, 에틸렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 트리메틸렌글리콜, 솔비톨 등의 다가 알코올 그리고 4급 암모늄염 등을 들 수 있다. 이들은 전도성을 부여하기 때문에 대전 방지 기능이 있으 며 정전기 발생에 의한 연속 급지에 따른 문제점도 동시에 해결하는 역할을 하기 때문에 전도성 부여제라고 하기보다는 주로 대전 방지제로 불리운다.

전기 전도성을 갖는 고분자를 사용하든 대전 방지제 첨가제를 첨가하든, 토너수용층의 표면 저항을 10⁹ 내지 10¹⁴ Ω (20℃, 상대습도 20% 측정시)을 유지하도록 하는 것이 토너의 정착 및 토너의 비산 방지에 좋다. 종래의 기록 매체에서는 대전 방지제인 염화 나트륨, 염화 칼륨 등의 무기염류나 4급암모늄염 등을 사용하여 표면 저항을 조절하는데 이들 성분은 온도와 습도가 변하는 환경 하에서는 표면 저항을 일정한 범위 내에 제어시키는 것에 어려움이 있다. 예를 들면, 고온 고습이라 할 수 있는 32℃, 90%RH 에서는 표면 저항값이 낮아져 전사 불량을 일으키는 원인이 된다.

본 발명에서 사용되는 이오노머는 이오노머의 측쇄기로 도입된 이온 성분들이 종래의 대전 방지제인 염화 나트륨, 염화 칼륨 등의 무기염류의 보완 역할을 할 뿐만 아니라 이오노머의 친유성 부분들은 토너와 상용성이 좋기 때문에, 토너 수용층의 토너 정착성을 향상시키기도 한다.

상기 이오노머의 함량은 토너 수용층의 고형분 100중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부, 바람직하게는 1 내지 18 중량부, 더 바람직하게는 1 내지 15 중량부이다. 상기 이오노머의 함량이 1 중량부 미만인 경우 사용 효과가 없으며 20 중량부 초과인 경우 오히려 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다.

본 발명에 있어서, 다가 금속염으로서는 바륨, 칼슘, 마그네슘, 아연, 주석, 망간, 알루미늄, 및 지르코늄 화합물바륨, 칼슘, 마그네슘, 아연, 주석, 망간, 알루미늄, 지르코늄 등의 다가 금속의 염화물, 황산염, 질산염, 포름산염, 초산염 등의 화합물을 사용할 수 있다.

구체적으로는 염화 칼슘, 초산 칼슘, 염화 마그네슘, 초산 마그네슘, 티오시안산 칼슘, 티오시안산 마그네슘, 유산 마그네슘, 질산 마그네슘, 염화 바륨, 포름산 칼슘, 포름산 마그네슘, 염화 아연, 유산 아연, 질산 아연, 포름산 아연, 염화 망간, 유산 망간, 질산 망간, 포름산 망간, 유산 알루미늄, 염화 알루미늄, 초산 알루미늄, 염화 주석, 질산 주석, 이불화지르코늄, 삼불화지르코늄, 사불화지르모늄, 이염화지르코늄, 삼염화지르코늄, 사염화지르코늄, 지르코늄 옥시클로라이드(지크코닐 클로라이드), 지르코닐 히드록시클로라이드, 이브롬화지르코늄, 삼브롬화지르코늄, 사브롬화지르코늄, 삼요오드화지르코늄, 사요오드화지르코늄, 지르코늄 설파이드, 지르코늄 설페이트, 지르코늄 p-톨루엔설포네이트, 지르코닐 설페이트, 소디움 지르코닐 설페이트, 산성 지르코닐 설페이트 삼수화물, 포타시움 지르코닐 설페이트, 지르코늄 나이트레이트, 지르코닐 나이트레이트, 지르코늄 포스페이트, 지르코늄 카보네이트, 암모늄 지르코늄 카보네이트, 암모늄 지르코닐 카보네이트, 지르코늄 아세테이트, 지르코닐 아세테이트, 암모늄 지르코닐 아세테이트, 지르코닐 포스페이트, 지르코늄 락테이트, 지르코닐 시트레이트, 스테아린산 지르코늄, 옥틸산 지르코늄, 라우릴산 지르코늄 등으로 단독으로 사용해도 좋고 또는 2종 이상을 혼합하여 사용해도 좋다. 이 중에서 지르코늄 화합물이 본 발명의 목적에는 더 바람직하게 사용될 수 있다.

상기 지르코늄 화합물은 자체적으로 가교제 역할뿐만 아니라, 지르코늄이 다가 금속으로 도전성 물질로 이오노머와 같이 대전 방지 역할을 하여 시너지 효과를 볼 수 있다. 특히, 지르코늄의 입체 가교 역할과 함께 이오노머와의 상호 작용은 온도, 습도가 함께 변하는 환경 하에서도 기록 매체의 표면 저항의 변화를 안정화 시키는 역할을 하여 고온, 고습에서의 전사 불량이나 저온, 저습에서의 토너 비산을 방지하는 효과가 있다. 또한 앞에서도 얘기한 이오노머와 같이 사용되어 이루는 구조적으로 안정된 입체 가교 구조는 고속 정착에서 발생할 수 있는 블리스터를 방지하는 역할을 하게 된다.

즉, 최근의 기술은 해상성을 높이기 위해 토너의 입자가 작아지고 있는데 입자가 작아질수록 쿨롬 (coulomb) 반발력에 의해 수용층에 화상의 흩날림이 생기기 쉬워져, 기록 매체의 표면 저항의 변화에 민감해지고, 또한 고속 열융착시 함유된 수분이 기화되어 화상이 버클링되거나 블리스터링이 생기게 되는데, 본 발명에서 이오노머와 지르코늄 화합물로 대표되는 다가 금속염을 동시에 사용함으로써 이를 개선시킬 수 있다는 것이 가장 큰 특징이다.

상기 다가 금속염의 함량은 토너 수용층의 고형분 100중량부를 기준으로 약 0.05 내지 10 중량부, 0.05 내지 9 중량부, 더 바람직하게는 0.05 내지 8 중량부이다. 이때, 토너 수용층 중의 지르코늄 화합물의 함량이 0.05 중량부 미만인 경우 사용 효과가 없으며 10 중량부 초과인 경우 가교도가 너무 높아져 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다.

본 발명의 토너 수용층은 출력 화상 또는 토너 수용층 자체의 안정성 개량, 기록 매체 가공시 공정성 향상 등을 위해 각종 첨가제를 더 포함하여 그 물성을 보완할 수 있다. 이러한 첨가제로는 여러 가지 공지의 대전 방지제, 가교제, 염료, 형광 증백제, 광확산제, pH조절제, 산화방지제, 소포 및 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 증점제, 자외선 흡수제, 열화 방지제, 오존 열화 방지제, 방부제 등이 있다.

상기 토너 수용층에 포함되는 첨가제의 총 함량은 토너 수용층의 전체 고형분 100 중량부를 기준으로 약 1 내지 약 20 중량부가 되도록 할 수 있다. 상기 첨가제의 함량이 1 중량부 미만이면 첨가제 부가 효과가 미미하고, 20 중량부 초과이면 기록 매체의 코팅 특성이 저하될 가능성이 있다.

토너 수용층은 도공액의 코팅 및 건조를 통해 이루어 지는데, 토너 수용층 형성용 조성물 중 용매는 특별한 제한은 없으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 물이 주로 사용된다. 또는 용매는 물 이외에, 케톤류, 글리콜 에테르류, 알콜류 용매, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드 및 디메틸 설폭사이드로 구성된 군 중에서 선택된 것이 사용된다. 구체적으로 예를 들면, 케톤류는 아세톤과 메틸 에틸 케톤이, 글리콜 에테르류는 디에틸렌 글리콜과 디에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르가, 알콜류 용매는 메탄올, 에탄올, 부탄올, 및 이소프로판올 등이 있다.

용매의 함량은 토너 수용층 형성용 조성물의 고형분의 함량이 5 내지 60 중량%, 바람직하게는 10 내지 60 중량%, 더 바람직하게는 15 내지 60 중량%이다. 이때 상기 고형분의 함량이 5 중량% 미만인 경우 코팅시의 건조에 어려움이 있으며, 반대로 60 중량% 초과인 경우 점도가 너무 높아져서 크랙이 생기거나 원치 않는 결함이 생길 수 있는 등의 코팅 면성이 나빠질 가능성이 있다.

본 발명에 따른 전자 사진용 기록 매체는 상기 토너 수용층 형성용 조성물을 기재층의 일면 또는 양면의 상부에 코팅 후 건조하여 토너 수용층을 형성함으로써 제조된다. 건조는 50℃ 내지 130℃의 범위 이내에서 이루어지는 것이 바람직하며, 이 단계에서 가교제가 첨가되어 있는 경우라면 가교제에 의한 열가교 반응이 일어나게 된다. 따라서 건조 온도가 50℃ 미만이면 가교 반응성이 저하되고, 130℃를 초과하면 황변 현상이 일어날 수 있으므로 바람직하지 못하다.

상기 과정에 따라 형성된 토너 수용층의 두께는 약 1내지 약 20㎛인 것이 바람직하다. 상기 토너 수용층의 두께가 1㎛ 미만인 경우에는 토너 수용층으로서의 역할을 못하고, 20㎛ 초과인 경우에는 원가 상승과 코팅시 건조가 어려워지는 문제점이 있다.

본 발명에 따른 전자 사진용 기록 매체의 제 2 형태에서는 토너 수용층상에 최표층을 더 포함한다. 상기 최표층은 이오노머, 다가 금속염, 충전제 및 바인더를 포함한다. 이때, 상기 이오노머, 다가 금속염, 충전제 및 바인더의 종류 및 함량은 전술한 종류 및 함량 범위 내에서 최표층과 토너 수용층에 서로 상이하게 적용될 수 있다.

단, 최표층이 있는 형태는 주로 광택성을 더 부가하기 위한 것으로 상기 토너 수용층에 포함된 충전제의 함량 보다 더 작게 충전제를 포함시키거나, 충전제 중 유기 충전제, 즉 플라스틱 피그먼트를 많이 사용하는 것으로 그 효과를 볼 수 있다. 극단적으로는 거의 바인더가 대부분인 레진층으로 이루어질 수 있다.

상기 최표층의 두께는 약 0.5 내지 약 20 ㎛인 것이 바람직하다. 상기 토너 수용층의 두께가 1 ㎛ 미만인 경우에는 최표층의 효과가 없을 수 있고, 40 ㎛ 초과인 경우에는 공정성이 어려워지고 가격이 상승하는 문제점이 있다.

이하 본 발명을 제조예 및 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 다음의 실시예로만 한정되는 것은 아니다.

{제조예}

〈이오노머의 합성〉

미국 특허 3,870,841호에 개시된 합성 방법에 따라 술폰화 나트륨이 치환된 스티렌계 이오노머를 제조하였으며, 이오노머 내의 금속 치환량은 5몰% 내지 90몰%의 범위 이내가 되도록 이온 함량을 변화 시켜 제조하였다.

〈실시예 1〉

다음과 같은 조성을 갖는 토너 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.

탄산칼슘(OMAYA사, Hydrocarb 60 ME) 78 중량%

폴리비닐 알코올(KURARAY사, PVA 105) 1 중량%

아크릴계 라텍스(한솔케미칼사, SAV 4720) 6 중량%

상기 제조예에서 제조한 이오노머

(치환량 15몰% 스티렌계 이오노머 사용) 5 중량%

지르코늄 옥시 클로라이드(Junsei사) 3 중량%

염화 나트륨(Junsei사) 3 중량%

폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 4 중량%

물 400 중량%

이렇게 얻어진 토너 수용층 형성용 조성물을 기재층으로 두께 115 ㎛, 이고 평량 115g/㎡의 베이스 종이 위에 바아 코터를 사용하여 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 15㎛의 토너 수용층이 형성된 전자 사진용 기록 매체를 제조하였다.

〈실시예 2〉

다음과 같은 조성을 갖는 토너 수용층 및 최표층 형성용 조성물을 준비하였다.

[토너수용층 형성용 조성물]

탄산칼슘(OMAYA사, Hydrocarb 60 ME) 82 중량%

폴리비닐 알코올(KURARAY사, PVA 105) 1 중량%

아크릴계 라텍스(한솔케미칼사, SAV 4720) 5 중량%

상기 제조예에서 제조한 이오노머

(치환량 10몰% 스티렌계 이오노머 사용) 4 중량%

지르코늄 옥시 클로라이드(Junsei사) 2 중량%

염화 나트륨(Junsei사) 2 중량%

폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 4 중량%

물 400 중량%

[최표층 형성용 조성물]

탄산칼슘(SMI사, Opacarb A40) 80 중량%

플라스틱 피그먼트(Dow사, DPP 3720) 3중량%

폴리비닐 알코올(KURARAY사, PVA 105) 1 중량%

아크릴계 라텍스 (한솔케미칼사, SAV 4720) 6 중량%

상기 제조예에서 제조한 이오노머

(치환량 15몰% 스티렌계 이오노머 사용) 5 중량%

지르코늄 옥시 클로라이드(Junsei사) 3 중량%

염화 나트륨(Junsei사) 3 중량%

폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 4 중량%

물 400 중량%

이후, 기재층으로 두께 110 ㎛ 이고 평량 110g/㎡의 베이스 종이 위에 바아 코터를 사용하여 먼저 상기 얻어진 토너 수용층 형성용 조성물을 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 10㎛의 토너 수용층을 형성하였다. 그 다음, 상기 얻어진 최표층 형성용 조성물을 상기 토너 수용층 상에 코팅한 다음, 110℃의 온도에서 3분 동안 건조시킴으로써, 약 11㎛의 최표층이 형성된 전자 사진용 기록 매체를 제조하였다.

〈비교예 1〉

토너 수용층의 조성이 아래와 같은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전자 사진용 기록 매체를 제조하였다.

탄산칼슘(OMAYA사, Hydrocarb 60 ME) 85 중량%

폴리비닐 알코올(KURARAY사, PVA 105) 1 중량%

아크릴계 라텍스 (한솔케미칼사, SAV 4720) 7 중량%

염화 나트륨(Junsei사) 3 중량%

폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 4 중량%

물 400 중량%

〈비교예 2〉

토너 수용층의 조성이 아래와 같은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전자 사진용 기록 매체를 제조하였다.

탄산칼슘(OMAYA사, Hydrocarb 60 ME) 82 중량%

폴리비닐 알코올(KURARAY사, PVA 105) 1 중량%

아크릴계 라텍스 (한솔케미칼사, SAV 4720) 7 중량%

지르코늄 옥시 클로라이드(Junsei사) 3 중량%

염화 나트륨(Junsei사) 3 중량%

폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 4 중량%

물 400 중량%

〈비교예 3〉

토너 수용층의 조성이 아래와 같은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법 으로 전자 사진용 기록 매체를 제조하였다.

탄산칼슘(OMAYA사, Hydrocarb 60 ME) 80 중량%

폴리비닐 알코올(KURARAY사, PVA 105) 1 중량%

아크릴계 라텍스 (한솔케미칼사, SAV 4720) 7 중량%

상기 제조예에서 제조한 이오노머

(치환량 15몰% 스티렌계 이오노머 사용) 5 중량%

염화 나트륨(Junsei사) 3 중량%

폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 4 중량%

물 400 중량%

상기 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에 따른 전자 사진용 기록 매체에 대하여, 삼성전자사 컬러 레이저 빔 프린터(CLP-300)를 이용하여 화상 인쇄를 수행하였다.

이와 같이 화상이 인쇄된 실시예 1 내지 2 및 비교예 1 내지 3에 따른 전자 사진용 기록 매체에 대하여, 10℃, 10%RH 및 32℃, 90%RH 의 환경 조건하에서 토너 전사성에 대한 평가를 수행하였으며, 내블리스터성은 컬러 레이저 빔 프린터 CLP-300을 약간 변형하여 가열 롤러의 온도를 가변하게 만들어 블리스터가 발생하는 토너의 정착 온도를 체크하여 평가하였다. 이때의 프린터의 인쇄 속도는 30mm/초 로 하였으며 블리스터가 발생하지 않는 가열 가압 롤러의 최고 온도치를 측정하는 것이다. 온도가 높을수록 내블리스터성이 우수한 전자 사진용 기록 매체가 되는 것이며 가열 가압 롤러의 온도가 165℃ 이상이면 내블리스터성이 우수하다고 할 수 있 다. 결과는 다음 표 1에 표기하였다.

		실시예 1	실시예 2	비교예 1	비교예 2	비교예 3
토너 전사성 검사	10℃, 10%RH	◎	◎	△	△	△
	32℃, 90%RH	○	○	ㅧ	△	△
내블리스터성		168℃	170℃	152℃	162℃	156℃

◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 나쁨, ㅧ: 매우 나쁨

상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 전자 사진용 기록 매체는 이오노머와 다가 금속염을 도입함으로써 토너의 전사성, 내블리스터성에 있어서 매우 향상된 성능을 보임을 알 수 있다.

비교예 1의 경우에는 토너 전사성이 좋지 않고 내블리스터성도 좋지 않음을 볼 수 있다. 이오노머가 도입되지 않은 비교예 2의 경우, 다가 금속염인 지르코늄염의 효과로 내블리스터성은 어느 정도 향상되기는 하였으나 아직 미흡하며 토너 전사성은 향상의 정도가 매우 미흡하다. 다가 금속염이 도입되지 않은 비교예 3의 경우는 내블리스터성이나 토너 전사성에 있어서 약간의 향상만 있을 뿐 매우 미흡한 결과를 보여줌을 알 수 있다.

결론적으로 이오노머, 다가 금속염 각각은 토너 전사성이나 내블리스터성을 향상시키기는 하나 그 개선의 효과가 그리 크지 않지만, 두 개의 화합물이 동시에 사용될 때에는 상호 시너지효과가 발생해 토너 전사성과 내블리스터성을 크게 향상시키는 효과가 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전자 사진용 기록 매체에 따르면, 이오노머와 다가 금속염을 토너 수용층에 도입함으로써 토너의 전사성, 내블리스터성이 개선된 전자 사진용 기록 매체를 제공할 수 있는 효과가 있다.

이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.

Claims (12)

1. 기재층 및 상기 기재층의 일면 또는 양면 상부에 형성된 토너 수용층을 포함하고,

   상기 토너 수용층이 이오노머, 다가 금속염, 충전제 및 바인더를 함유하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
2. 제 1항에 있어서,

   상기 이오노머가 하기 화학식 1로 표시되는 스티렌계 이오노머 및 하기 화학식 2로 표시되는 아크릴계 이오노머로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체:

   [화학식 1]

   

   [화학식 2]

   

   상기 화학식 1 및 화학식 2에 있어서,

   M은 알칼리 금속 이온 또는 알칼리 토금속 이온이고,

   y/(x+y)=0.05 내지 0.90 이다.
3. 제1항에 있어서,

   상기 이오노머의 분자량이 1,000 내지 400,000인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
4. 제1항에 있어서,

   상기 이오노머 중 금속 양이온 모이어티의 함량이 스티렌계 또는 아크릴계 이오노머의 총량에 대하여 5 내지 90 몰%인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
5. 제1항에 있어서,

   상기 이오노머의 함량이 토너 수용층의 고형분 100중량부를 기준으로 1 내지 20 중량부인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
6. 제1항에 있어서,

   상기 다가 금속염의 함량이 토너 수용층의 고형분 100 중량부를 기준으로 0.05 내지 10 중량부인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
7. 제 1항에 있어서,

   상기 다가 금속염이 바륨, 칼슘, 마그네슘, 아연, 주석, 망간, 알루미늄, 및 지르코늄 화합물로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
8. 제 1항에 있어서,

   상기 다가 금속염이 지르코늄 화합물인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
9. 제 1항에 있어서,

   상기 충전제가 카올린 클레이, 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 수산화 알루미늄, 새틴 화이트, 이산화 티탄, 소성 클레이, 산화 아연, 및 황산 바륨으로 이루어진 군으로부터 선택된 무기 충전제 또는 스티렌계 수지, 아크릴계 수지, 염화 비닐 및 폴리카보네이트로 이루어진 군으로부터 선택된 유기 충전제인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
10. 제 1항에 있어서,

    상기 바인더가 폴리비닐알콜, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 라텍스, 및 4급 암모늄계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
11. 제 1항에 있어서,

    상기 토너 수용층의 두께가 1내지 20㎛인 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.
12. 제 1항에 있어서,

    상기 토너 수용층 상에 최표층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자 사진용 기록 매체.

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