KR20090009041A - 전자사진용 기록 매체 - Google Patents

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김재환
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Abstract

전자사진용 기록 매체가 개시된다. 본 발명에 따른 전자사진용 기록 매체는 기재 및 토너 수용층을 포함하고, 상기 토너 수용층은 적어도 백색안료, 아크릴계 에멀젼 라텍스와 20℃의 4% 수용액에서 평균 점도가 25cps 미만의 폴리비닐 알코올을 포함한다. 본 발명에 따르면 생산 수율이 높고 코팅층이 균일한 전자사진용 기록 매체를 제공할 수 있다.

Description

전자사진용 기록 매체 {Recording medium for electrophotographic printer}
본 발명은 전자사진용 기록 매체에 관한 것으로, 구체적으로는 생산 수율이 높고 코팅층이 균일하여 품질이 향상된 전자사진용 기록 매체에 관한 것이다.
최근 컴퓨터 이용 기술의 보급에 의해, 컴퓨터로 자료를 작성하고 프린터를 이용해서 그 자료를 인쇄 출력하는 일이 빈번하게 이루어지고 있다. 이 경우 사용되는 프린터로서는, 예를 들면 도트 임팩트 프린터, 레이저 프린터, 써멀 프린터, 잉크젯 프린터 등이 있다. 이들 중에서 레이저 빔을 이용하는 프린팅 출력 방식(전자사진법: electrophotography)은 출력 속도가 빠르고 고해상도의 화상을 제공할 수 있다는 장점 때문에 잉크젯과 더불어 일반 소비자들이 많이 사용하고 있다.
일반적으로 상기 프린터나 복사기에 적용되는 전자사진법은 보통 다섯 단계의 화상 처리 단계를 거치게 된다. 제1 단계는 어두운 곳에서 광전도성(photoconductor) 드럼이나 벨트에 일정한 전하를 띠게 하는 단계이고, 제2 단계는 레이저 빔을 상기 광전도성 드럼이나 벨트에 조사하여 정전기적 잠상(latent image)을 만드는 단계이며, 제3 단계는 상기 잠상이 전하를 띤 토너에 노출되어 상기 토너가 정전기적인 힘으로 상기 드럼이나 벨트 상에 이송된다. 제4 단계는 기록 용 매체가 광전도성 드럼이나 벨트와 코로나 사이를 지나면서 토너가 기록용 매체로 옮겨가는 단계를 거친다. 이때 상기 기록 매체가 어느 정도의 전도성을 갖고 있어야 토너의 화상이 정전기적인 힘에 의해 화상이 전이된다. 마지막 제5 단계는 기록용 매체에 전이된 토너를 고정하는 단계로 주로 롤러에 의한 열과 압력을 가하는 열융착(hot fusing)을 통해 이루어진다.
상기와 같은 전자사진 방식에 있어서 주로 사용되는 용지는 일반 용지(복사지) 외에 고급 용지로서 아트지, 코팅지, 캐스트(cast) 코팅지 등의 도포지 등을 들 수 있다.
이와 같은 전자사진 방식의 특성상 토너의 정착성 등을 개선하는 등의 코팅층의 전자사진용 시트에 대한 여러 가지 시도가 이루어져 왔다. 예를 들면, 일본 특허 공개 2004-101980호, 일본 특허 공개 2004-138997호에서는 라텍스나 수용성 아크릴 바니쉬 등을 수용층에 함유시켜 내옵셋(offset)성이나 균열 방지성 등을 개선하여 우수한 화상을 제공하는 내용이 개시되어 있다. 그러나 이러한 방법은 토너와의 상호 작용을 고려한 코팅층 처방에만 집중되어 있어 제품 제조시 코팅 작업성을 위한 코팅액의 유동성, 안전성, 균일 코팅성 등의 개선이 미흡하다는 문제가 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 제1 과제는, 생산 수율이 높고 코팅층이 균일하여 화상 품질이 향상된 전자사진용 기록 매체를 제공하는 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 제2 과제는 상기 전자사진용 기록 매체를 구성하는 토너 수용층을 형성하기 위한 조성물을 제공하는 것이다.
상기 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
기재 및 상기 기재의 적어도 일면 상에 형성된 토너 수용층을 구비하고,
상기 토너 수용층은 백색 안료, 아크릴계 에멀젼 라텍스 및 폴리비닐 알코올을 포함하며,
상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 20℃의 4% 수용액에서 25cps 미만인 전자사진용 기록 매체를 제공한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 20℃의 4% 수용액에서 1.5 내지 25cps가 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 20℃의 4% 수용액에서 3 내지 20cps이다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 토너 수용층은 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부, 폴리비닐 알코올 1 내지 100중량부 및 백색안료 100 내지 6,000중량부를 포함한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스의 Tg는 40℃ 이하이다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스의 수평균분자량은 10,000 내지 5,000,000이다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스로서는 폴리아크릴레이트 에멀젼, 스티렌-아크릴릭 공중합체 에멀젼, 폴리비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합체 에멀젼 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 토너 수용층은 폴리에틸렌 글리콜을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 글리콜의 함량은 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부를 기준으로 10 내지 200중량부이다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 수평균분자량은 150 내지 1500이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 토너 수용층은 소포제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 소포제의 함량은 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부를 기준으로 0.001 내지 2중량부이다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 소포제는 포스페이트계 화합물이 바람직하다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 토너 수용층은 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필메틸 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 기타 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 기타 라텍스 및 4급 암모늄계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 토너 수용층은 상기 기재의 양면에 형성 될 수 있다.
상기 제2 과제를 달성하기 위하여 본 발명은,
아크릴계 에멀젼 라텍스, 폴리비닐 알코올, 백색 안료 및 용매를 포함하며,
상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 20℃의 4% 수용액에서 25cps 미만인 토너 수용층 형성용 조성물을 제공한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 조성물은 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부, 폴리비닐 알코올 1 내지 [200]100중량부, 백색안료 100 내지 6,000중량부 및 용매 100 내지 10,000중량부를 포함한다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 용매로서는 물, 케톤류 용매, 글리콜 에테르류 용매, 알코올류 용매, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드 및 디메틸 설폭사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 사용할 수 있다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 조성물의 고형분 함량은 30중량% 이상이다.
본 발명의 일구현예에 따르면, 상기 조성물의 고형분 함량은 40 내지 80중량%가 바람직하다.
이하에서 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기로 한다.
본 발명에 따른 전자사진용 기록매체는 기재 및 토너수용층으로 구성되며, 도 1에 도시한 바와 같이 상기 토너 수용층(11)은 기재(10)의 일면 상에 형성되거나, 도 2에 도시한 바와 같이 토너 수용층(21, 22)은 기재(20)의 양면 상에 형성될 수 있다. 본 발명에 따른 상기 토너 수용층(11, 21, 22)은 백색 안료, 아크릴계 에 멀젼 라텍스 및 폴리비닐 알코올을 포함하며, 상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 20℃의 4% 수용액에서 25cps 미만의 값을 갖는다.
상기 전자사진용 기록매체를 구성하는 토너수용층은 코팅방식에 따라 이를 형성하기 위한 코팅액의 조제가 달라질 수 있다. 거의 유사한 토너 수용층을 형성하기 위한 조성일지라도 상기 코팅 수용층을 형성하기 위한 코팅액의 유동성 및 안전성을 높일 경우, 코팅 제품의 품질을 향상시킬 수 있다. 토너 수용층을 갖는 일반적 전자사진용 기록 매체는 종이 원지 위에 무기물 타입의 처방을 코팅한 것으로 가장 잘 알려진 코팅방식이 블레이드 코팅이다. 블레이드 코팅은 생산속도를 빠르게 가져갈 수 있어 비용이나 대량 생산 면에서 유리한 장점을 갖고 있다. 이와 같은 블레이드 코팅시 코팅속도를 증가시키면 전단속도가 증가하는데 유동성이 나쁜 코팅액의 경우, 블레이드하에서 응력이 증가되어 코팅량 조절이 어려워진다. 따라서 코팅액은 유사 플라스틱 유체의 특성을 갖는 것이 바람직하며, 고전단력하에서의 점도를 낮출수록 코팅작업성은 향상된다. 코팅액의 유동성을 최적화하면 스트리크(streaks) 발생을 줄일 수 있고, 지절의 가능성도 줄일 수 있으며, 균일한 코팅작업이 이루어져 품질 향상을 도모할 수 있다.
본 발명은 상기와 같은 특성을 고려하여 적절한 바인더를 조합하게 된다. 아트지나 전자사진용 기록 매체와 같은 도포지에서는 바인더로서 가격적인 면이나 작업성 등이 많이 고려되어 라텍스가 선호되어 사용된다. 라텍스는 구조적으로는 유사 플라스틱 유체 특성을 보이는데, 기본적으로 고체 입자들로 구성되어 있어 전단속도가 증가함에 따라 이들 입자들과 안료입자들이 간섭현상을 일으켜, 딜레이턴트 유체 특성을 보이게 된다. 따라서 라텍스만 포함된 코팅액은 낮은 전단속도하에서는 라텍스 입자와 안료 입자간 간섭현상의 영향이 적기 때문에 유사 플라스틱 유체 특성을 보이나 고전단속도하에서는 간섭현상이 커져 딜레이턴트 유체 특성을 보일 우려가 크다. 따라서 본 발명에서는 이러한 단점을 보완하기 위해 수용성 고분자인 폴리비닐 알코올을 상기 라텍스와 혼합하여 사용하는데, 그 최적의 조합이 아크릴계 에멀젼 라텍스와 함께, 특정 점도를 갖는 폴리비닐 알코올을 병행하여 사용하는 것이다.
본 발명에 따른 토너 수용층에 사용되는 폴리비닐 알코올은 20℃의 4% 수용액에서 평균 점도가 25cps 미만, 바람직하게는 1.5 내지 25cps, 더욱 바람직하게는 3 내지 20cps인 폴리비닐 알코올이다. 바인더로서 라텍스만 사용하였을 경우, 블레이드 코팅과 같은 고속 코팅시에는 높은 전단속도하에서 코팅액이 딜레이턴트 유체 특성을 보여 코팅 작업성이 떨어지고, 이로 인해 제품 품질이 떨어지게 된다. 이를 극복하기 위해 수용성 고분자인 폴리비닐 알코올을 사용함으로써 코팅액의 유사 플라스틱 유체 특성을 보강해 주게 된다.
상기 폴리비닐 알코올은 상기와 같은 효과를 발휘함에 있어서 특별한 제한은없으나, 저점도, 즉 20℃의 4% 수용액에서 평균 점도가 25cps 미만인 폴리비닐 알코올을 상기 라텍스와 혼합하여 사용하였을 때 유사 플라스틱 유체 특성을 보강해주는 효과가 매우 크게 발휘된다. 20℃의 4% 수용액에서 평균 점도가 25cps를 넘는 고점도의 폴리비닐 알코올은 기본적으로 토너 수용층을 형성하기 위한 코팅액의 점도 상승을 야기하여 그 효과가 일정 부분 상쇄될 수 있어 바람직하지 않다.
상기 폴리비닐 알코올은, 그 함량이 너무 적으면 사용 효과가 없으며, 그 양이 너무 많으면 원가 상승의 요인과 오히려 코팅액 자체 안정성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 폴리비닐 알코올의 함량은 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부를 기준으로 1 내지 100중량부를 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 토너 수용층을 형성하기 위하여 상기 폴리비닐 알코올과 함께 바인더로서 사용되는 아크릴계 에멀젼 라텍스는, 전자사진용 기록 매체로서 컬러 인쇄에 적합하게 내광성, 광택 등이 우수하고, 내블리스터성이 좋으며, 코팅작업성 측면에서 고농도 코팅액 조제가 가능하게 한다.
본 발명에서 사용 가능한 아크릴계 에멀젼 라텍스로서는 폴리아크릴레이트 에멀젼, 스티렌-아크릴릭 공중합체 에멀젼, 폴리비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합체 에멀젼 등을 사용할 수 있으며, 특히 폴리비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합체 에멀젼이 바람직하게 사용될 수 있다.
일반적인 고분자 화합물들은 대부분 Tg가 최종 물성에 영향을 미칠 수 있는바, 본 발명에 따른 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스로서 Tg가 40℃ 이하, 바람직하게는 -20 내지 40℃인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 Tg가 40℃ 보다 높을 경우, 코팅층이 단단해지는 경향이 있어 재단이나 종이가 찢길 때 종이 분진이 날릴 수 있으며, 또한 기재와의 부착력이 다소 저하될 우려가 있어 바람직하지 않다. 또한 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스의 수평균분자량은 10,000 내지 5,000,000이 바람직하고, 50,000 내지 1,000,000이 더욱 바람직하다.
상기 토너 수용층의 아크릴계 에멀젼 라텍스의 함량이 너무 적으면 바인더 (접착제)로서의 사용 효과가 없으며, 그 양이 너무 많으면 오히려 인쇄 적성에 나쁜 영향을 미칠 가능성이 있다. 이러한 점을 고려하여, 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스의 함량은 토너 수용층의 고형분 함량의 약 5 내지 20중량부 정도가 되도록 선택할 수 있다.
본 발명에 따른 토너 수용층은 바인더로서 상기 폴리비닐 알코올 및 아크릴계 에멀젼 라텍스 외에, 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오즈, 하이드록시프로필메틸 셀룰로오즈, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 스티렌-부타디엔계 라텍스, 질산비닐계 라텍스, 메틸(메타)아크릴레이트-부타디엔계 라텍스 및 4급 암모늄계 공중합체로 구성된 그룹 중에서 선택된 하나 또는 그 이상을 더 포함함으로써 상기 토너 수용층의 물성을 개선하는 것이 가능하다.
상기 기재 상에 형성되는 토너 수용층은 바인더인 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 및 폴리비닐 알코올 외에 백색 안료를 포함하는 바, 상기 백색 안료로서는 예를 들면, 무기 안료 및/또는 유기 안료를 사용할 수 있다. 상기 무기 안료로서는 평균 입경 2.5㎛ 이하, 바람직하게는 2.0 내지 0.1㎛인 것을 사용할 수 있다. 상기 무기 안료의 종류로서는 카올린 클레이, 실리카, 탄산칼슘, 탈크, 수산화 알루미늄, 새틴 화이트, 이산화 티탄, 소성 클레이, 산화 아연, 황산 바륨 등을 들 수 있다. 상기 유기 안료로서는, 예를 들면, 폴리 스티렌, 폴리 메틸스티렌, 등의 스티렌계 수지; 폴리 메타크릴산 메틸, 폴리 아크릴로니트릴 등의 아크릴계 수지; 염화 비닐, 폴리카보네이트 등을 예로 들 수 있다, 이들 유기 안료 및 무기안료로부터 선택된 2종 이상을 임의의 비율로 병용하여 사용하는 것도 가능하다.
상기 백색 안료의 함량은 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부에 대하여 100 내지 6,000중량부, 바람직하게는 200 내지 3,000중량부, 더욱 바람직하게는 400 내지 2,000중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 백색안료의 함량이 6,000중량부를 초과하면 토너 수용층과 기재와의 밀착성이 저하되고, 100중량부 미만이면 백색 안료의 대부분이 상기 바인더 중에 묻혀 제 기능을 수행하지 못할 우려가 있어 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 상기 토너 수용층은 폴리에틸렌 글리콜을 더 포함함으로써 코팅층의 유연성을 개선하고 전기적 특성을 개선하는 것이 가능하다. 이와 같은 폴리에틸렌 글리콜의 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 수평균분자량은 150 내지 1500이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 수평균분자량이 400 내지 800 인 것을 사용할 수 있다.
상기 폴리에틸렌 글리콜의 함량은 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부를 기준으로 10 내지 200중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 10중량부 미만이면 사용 효과가 없고, 200중량부를 초과하면 토너 수용층이 유연해지는 것을 넘어 택키(tacky)해지는 경향이 있어 급지 품질에 문제가 있어 바람직하지 않다.
본 발명에 따른 상기 토너 수용층은 소포제를 더 포함함으로써 고속 코팅에서 발생하는 기포의 생성을 억제하여 코팅 균일성을 개선하는 것이 가능하다. 이와 같은 소포제로서는 포스페이트계 화합물을 사용할 수 있다. 상기 포스페이트계 화 합물로서는, 알킬포스페이트, 트리폴리포스페이트 또는 트리알칸/알켄포스페이트 등을 예로 들 수 있다.
상기 소포제의 함량은 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부를 기준으로 0.001 내지 2중량부의 함량으로 사용할 수 있다. 상기 소포제의 함량이 0.001중량부 미만이면 사용효과가 거의 없고, 2중량부를 초과하면 코팅액의 상용성이 떨어지는 문제가 있어 바람직하지 않다.
상기 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, 탈포제, 레벨링제, 윤활제, 컬링방지제, 표면 조절제, 증점제, 자외선 흡수제, 열화 방지제, 오존 열화 방지제, 방부제, 전도성 부여제 등이 있다.
상기 본 발명에 따른 전자사진용 기록매체에 사용되는 기재는 당업계에서 기록 매체에 사용되는 기재를 제한 없이 사용할 수 있으며, 특별히 한정되는 것은 아니다. 따라서 정착 온도에 견딜 수 있고, 평활성, 백색도, 마찰성, 대전방지성, 정착성 등의 요구를 만족할 수 있는 것이라면 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 예로 들 수 있고, 폴리올레핀, 폴리 염화비닐, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리스티렌, 폴리 메타크릴레이트, 폴리카보네이트 등의 플라스틱 필름 지지체도 사용 가능하다. 또한 이와 같은 합성 수지에 백색 안료나 충전제를 더하여 만든 백색 불투명 필름, 또는 발포시킨 발포 시트 등도 사용 가능하다. 이들은 1종 단독으로 이용해도 좋고, 2종 이상을 적층체, 예를 들면 셀룰로오스 섬유지와 합성지의 적층체, 셀룰로오스 섬유지와 플라스틱 필름의 적층체로서 병용해도 좋다.
상기 기재로서는 표면 평활성이 높은 것이 바람직하며, 구체적으로는 표면 거칠기(평활도)가 210초 이상인 것이 바람직하고, 250초 이상인 것이 보다 바람직하다. 평활도가 210초에 못 미치면 화상을 형성할 때 화질이 저하될 우려가 있다.
상기 기재의 두께는 사용 목적 등에 따라 임의로 적절하게 설정할 수 있는데, 통상 25 내지 260㎛, 바람직하게는 75 내지 220㎛ 정도이다.
상기 기재는 그 표면에 형성되는 토너 수용층과의 밀착력을 개선하기 위하여, 그 표면에 프라이머 처리나 코로나 방전 처리 등을 가하여 밀착력을 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 1층의 토너 수용층상에 추가적으로 외곽층이 더 도포될 수 있다. 이 외곽층은 주로 광택성을 더 부가하기 위한 것으로 상기 토너 수용층보다 백색 안료 비율을 낮추거나, 백색 안료에서 유기 안료, 즉 플라스틱 피그먼트를 많이 사용하는 것으로 그 효과를 볼 수 있다. 극단적으로는 바인더가 대부분인 레진층으로 이루어질 수도 있다.
상기 본 발명에 따른 토너 수용층은 토너 수용층 형성용 조성물을 코팅액으 로 사용하여, 상기 코팅액을 코팅 및 건조하여 형성된다. 상기 토너 수용층 형성용 조성물은 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부, 폴리비닐 알코올 1 내지 200중량부, 백색안료 100 내지 6,000중량부 및 용매 100 내지 10,000중량부를 포함하며, 상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 20℃의 4% 수용액에서 25cps 미만이다. 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스, 폴리비닐 알코올 및 백색안료에 대해서는 이미 상술한 바와 같다.
상기 토너 수용층 형성용 조성물 중 용매는 특별한 제한은 없으나 환경적 문제와 작업성 등을 고려하여 물이 주로 사용되나, 그 외에도 케톤류, 글리콜 에테르류, 알콜류 용매, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드 및 디메틸 설폭사이드로 구성된 그룹 중에서 선택된 것이 사용될 수 있다. 보다 구체적으로는, 케톤류는 아세톤과 메틸 에틸 케톤, 글리콜 에테르류는 디에틸렌 글리콜과 디에틸렌 글리콜 모노 부틸 에테르, 알콜류 용매로서는 메탄올, 에탄올, 부탄올 및 이소프로판올 등을 예로 들 수 있다.
상기 용매의 함량은 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부에 대하여 100 내지 10,000중량부이며, 상기 용매의 함량이 100중량부 미만이면 점도가 너무 높아져서 크랙이 생기거나 원하지 않는 결합이 생기는 등 코팅 면성이 나빠질 가능성이 높고, 10,000중량부를 초과하면 코팅시 건조에 어려움이 있어 바람직하지 않다.
상기 토너 수용층 형성용 조성물은 약 30중량% 이상의 고형분 함량을 갖게 되며, 바람직하게는 약 40 내지 80중량%, 보다 바람직하게는 50 내지 75중량%의 고형분 함량을 갖게 된다.
본 발명에 따른 전자사진용 기록 매체는 상기 토너 수용층 형성용 조성물을 상술한 바와 같은 기재의 일면 또는 양면에 코팅 후, 이를 건조하여 토너 수용층을 형성함으로써 제조된다. 상기 코팅 공정은 블레이드 코팅, 롤 코팅, 나이프 코팅을 통해 이루어지며, 상기 건조 공정은 50℃ 내지 130℃의 범위 이내에서 2초 내지 5분 동안 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 황변현상이 일어날 수 있으므로 바람직하지 못하다.
상기 과정에 따라 형성된 토너 수용층의 두께가 너무 얇으면 토너 수용층으로서의 역할을 못하고, 그 두께가 너무 두꺼우면 원가 상승과 코팅시 건조가 어려워지는 문제점이 있다. 따라서, 토너 수용층의 두께는 약 1㎛ 내지 약 30㎛의 범위 이내가 되도록 하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 얻어진 전자사진용 기록매체는 레이져 빔을 이용하는 각종 인쇄 장치, 예를 들어 레이져 프린터, 팩시밀리, 복사기 등에 유용하게 사용될 수 있다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 전자사진용 기록 매체에 따르면, 백색안료, 아크릴계 에멀젼 라텍스와 20℃의 4% 수용액에서 평균 점도가 25cps 미만인 폴리비닐 알코올을 토너 수용층에 도입함으로써 생산 수율이 높고 코팅층이 균일하여 화상 품질이 향상된 전자사진용 기록 매체를 제공할 수 있는 효과가 있 다.
이하 본 발명을 실시예를 들어 설명하기로 하되, 본 발명이 다음의 실시예로만 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
다음과 같은 조성을 갖는 토너 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.
탄산칼슘(OMYA사, SETACARB HG) 80 중량부
중공 안료(시네이처사, HP-150) 3 중량부
라텍스(시네이처사, AE-156) 8 중량부
저점도 폴리비닐 알코올(KURARAY사, PVA 110) 1 중량부
증점제(시네이처사, VE-157) 0.2 중량부
염화 나트륨(Junsei사) 2.8 중량부
폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 5 중량부
물 53 중량부
이렇게 얻어진 토너 수용층 형성용 조성물을 평량 135g/㎡의 베이스 종이 위에 블레이드 코터를 사용하여 ~200M/분의 속도로 코팅 후 건조시킴으로써, 약 20g/㎡ 의 토너 수용층이 형성된 전자사진용 기록 매체를 제조하였다.
실시예 2
다음과 같은 조성을 갖는 토너 수용층 형성용 조성물을 준비하였다.
탄산칼슘(OMYA사, COVERCARB 75) 81 중량부
중공 안료(롬&하스사, KP-90) 3 중량부
라텍스(시네이처사, AE-156) 7.4 중량부
저점도 폴리비닐 알코올(동양제철화학사, F-05) 0.8 중량부
증점제(시네이처사, VE-157) 0.3 중량부
백색안료(케미라사, WIHTE T-90) 2 중량부
소포제(이피텍사, D101A) 0.5 중량부
폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 5 중량부
물 53 중량부
이렇게 얻어진 토너 수용층 형성용 조성물을 평량 135g/㎡의 베이스 종이 위에 블레이드 코터를 사용하여 ~200M/분의 속도로 코팅 후, 양면으로 두번 건조시킴으로써, 약 20g/㎡ 의 토너 수용층이 각각 양면에 형성된 전자사진용 기록 매체를 제조하였다.
비교예 1
토너 수용층의 조성이 아래와 같은 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법으로 전자사진용 기록 매체를 제조하였다.
탄산칼슘(OMYA사, SETACARB HG) 80 중량부
중공안료(시네이처사, HP-150) 3 중량부
라텍스(시네이처사, AE-156) 9 중량부
증점제(시네이처사, VE-157) 0.2 중량부
염화 나트륨(Junsei사) 2.8 중량부
폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 5 중량부
물 53 중량부
비교예 2
토너 수용층의 조성이 아래와 같은 것을 제외하고는 실시예 2과 동일한 방법으로 전자사진용 기록 매체를 제조하였다.
탄산칼슘(OMYA사, COVERCARB 75) 81 중량부
중공안료(롬&하스사, KP-90) 3 중량부
라텍스(시네이처사, AE-156) 7.4 중량부
고점도 폴리비닐 알코올(동양제철화학사, F-24) 0.8 중량부
증점제(시네이처사, VE-157) 0.3 중량부
백색안료(케미라사, WIHTE T-90) 2 중량부
소포제(이피텍사, D101A) 0.5 중량부
폴리에틸렌 글리콜(Junsei사) 5 중량부
물 53 중량부
상기 실시예 1, 2 및 비교예 2에서 사용된 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 하기 표 1과 같다.
구분 실시예 1 (종류: PVA-110) 실시예 2 (종류: F-05) 비교예 2 (종류: F-24)
점도(cps) 10.5 5.6 60
* 20℃ 에서의 4% 수용액의 점도, 브룩필드 점도계 사용.
상기 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2에 따른 전자사진용 기록 매체에 대하여, 인쇄 화상 품질 평가는 컬러 레이저 빔 프린터(모델명: CLP-300, 주식회사 삼성전자 제조)를 이용하여 화상을 인쇄한 후 외관 품질 평가를 수행하였다.
즉, 실시예 1, 2 및 비교예 1, 2 에 따른 전자사진용 기록 매체에 대하여, 외관 품질로서 코팅면의 평활성과 스트리크 여부를 확인하였으며, 또한 인쇄후 광택도를 측정하여 코팅면의 균일성을 간접적으로 평가하였다. 인쇄면의 평활성, 균일성이 높으면 인쇄 광택도 높아지는 경향이 있다. 결과는 다음 표 2에 표기하였다.
구분 실시예 1 실시예 2 비교예 1 비교예 2
외관 품질 평활성 ◎ ◎ × △
스트리크 ○ ○ △ △
인쇄후 광택도(60°) 36 41 13 22
◎: 매우 우수, ○: 우수, △: 나쁨, X: 매우 나쁨
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실시예 1 및 실시예 2에서 제조한 전자사진용 기록 매체는 아크릴계 에멀젼 라텍스와 저점도의 폴리비닐 알코올을 도입함으로써 스트리크 발생을 줄여 생산 수율이 높고, 코팅층이 균일하여 화상 품질이 향상됨을 알 수 있다.
비교예 1의 경우에는 평활성도 좋지 않고. 스트리크 발생이 높아 생산 수율도 좋지 않음을 볼 수 있다. 고점도 폴리비닐 알코올이 도입된 비교예 2의 경우, 비교예 1보다는 평활성이나 인쇄후 광택도가 어느 정도 향상되기는 하였으나, 아직 미흡하고, 또한 스트리크는 거의 향상되지 않았음을 알 수 있다. 결론적으로 아크릴계 에멀젼 라텍스와 20℃의 4% 수용액에서 평균 점도가 25cps 미만인 폴리비닐 알코올이 동시에 사용될 때 블레이트 코팅과 같은 고속 고팅에서 코팅의 균일성을 향상시켜 수율과 코팅면의 평활성을 높이는 효과가 있음을 알 수 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.
도 1은 본 발명에 따른 전자사진용 기록 매체의 적층 구조의 일실시예를 도시한 것이고,
도 2는 본 발명에 따른 전자사진용 기록 매체의 적층 구조의 다른 실시예를 도시한 것이다.
{도면의 주요 부호에 대한 간단한 설명}
10, 20: 기재층 11, 21, 22: 토너 수용층

Claims (21)

  1. 기재 및 상기 기재의 적어도 일면 상에 형성된 토너 수용층을 구비하고,
    상기 토너 수용층은 백색 안료, 아크릴계 에멀젼 라텍스 및 폴리비닐 알코올을 포함하며,
    상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도는 20℃의 4% 수용액에서 25cps 미만인 전자사진용 기록 매체.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도가 20℃의 4% 수용액에서 1.5 내지 25cps인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도가 20℃의 4% 수용액에서 3 내지 20cps인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 토너 수용층이 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부, 폴리비닐 알코올 1 내지 100중량부 및 백색안료 100 내지 6,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 에멀젼 라텍스의 Tg가 40℃ 이하인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 에멀젼 라텍스의 수평균분자량이 10.000 내지 5,000,000인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 아크릴계 에멀젼 라텍스가 폴리아크릴레이트 에멀젼, 스티렌-아크릴릭 공중합체 에멀젼 및 폴리비닐아세테이트-아크릴레이트 공중합체 에멀젼으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 하나 이상인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 토너 수용층이 폴리에틸렌 글리콜을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 글리콜의 함량이 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부를 기준으로 10 내지 200중량부인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 글리콜 화합물의 수평균분자량이 150 내지 1500인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 토너 수용층이 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 소포제의 함량이 상기 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부를 기준으로 0.001 내지 2중량부인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 소포제가 포스페이트계 화합물인 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  14. 제1항에 있어서,
    상기 토너 수용층이 폴리비닐피롤리돈, 메틸 셀룰로오스, 히드록시프로필메 틸 셀룰로오스, 젤라틴, 폴리에틸렌옥사이드, 아크릴계 고분자, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 에폭시 수지, 스티렌-부타디엔계 라텍스, 질산비닐계 라텍스, 메틸(메타)아크릴레이트-부타디엔계 라텍스 및 4급 암모늄계 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  15. 제1항에 있어서,
    상기 토너 수용층이 상기 기재의 양면에 형성된 것을 특징으로 하는 전자사진용 기록 매체.
  16. 아크릴계 에멀젼 라텍스, 폴리비닐 알코올, 백색 안료 및 용매를 포함하며,
    상기 폴리비닐 알코올의 평균 점도가 20℃의 4% 수용액에서 25cps 미만인 토너 수용층 형성용 조성물.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 조성물이 아크릴계 에멀젼 라텍스 100중량부, 폴리비닐 알코올 1 내지 200중량부, 백색안료 100 내지 6,000중량부 및 용매 100 내지 10,000중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 수용층 형성용 조성물.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 용매가 물, 케톤류 용매, 글리콜 에테르류 용매, 알코올류 용매, 메틸 셀로솔브, 에틸 셀로솔브, 디메틸 포름아미드 및 디메틸 설폭사이드로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 이상인 것을 특징으로 하는 토너 수용층 형성용 조성물.
  19. 제16항에 있어서,
    폴리에틸렌글리콜 또는 소포제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 토너 수용층 형성용 조성물.
  20. 제16항에 있어서,
    상기 조성물의 고형분 함량이 30중량% 이상인 것을 특징으로 하는 토너 수용층 형성용 조성물.
  21. 제16항에 있어서,
    상기 조성물의 고형분 함량이 40 내지 80중량%인 것을 특징으로 하는 토너 수용층 형성용 조성물.
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