KR900009112B1 - 전자사진용 토우너 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자사진용 토우너

본 발명은 전자사진의 장전 잠상을 건식현상하기 위해 사용하는 토우너에 관한 것이다.

종래의 건식현상법으로서는, 토우너입자인 캐리어 입자, 즉 유리구술 또는 자성분을 이성분계의 현상제를 사용하는 방법이 있으며, 더우기 최근에는 내환경성이 우수한 비자성 일성분계 토우너를 사용하는 방법이 제안되어 있다.

종래 토우너를 제조하는 대부분의 방법에 있어서는, 열가소성수지, 안료, 염료 등의 착색제, 왁스, 가소제, 전하제어제 등의 첨가제를 가열, 용융하며, 이차응집 되어 있는 강한 전단력으로 반죽하고 필요하다면 일정하게 분쇄한 자성분을 가열, 용융하여 균일하게 조성물을 만들고, 조성물을 냉각하여 분쇄하므로서 소정의 합성토우너 입자로 분류할 수 있다.

그러나, 토우너 입자는 크기와 모양이 일정하지 않아서, 질적으로 좋지않고, 일반적으로 비결정성이며, 개개 입자가 마찰대전특성이 달라서 연관된 기계에 오염 또는 산란을 일으킨다.

이것을 피하기 위하여, 건식 분사 또는 부유중합공정에 의한 구형토우너를 얻기위한 시도가 제의되어 왔다. 그러나, 전자의 공정은 용액안에서 용해할 수 있는 적절한 수지의 선택을 요구하며, 블록(block) 현상과 옵셋(offset) 현상같은 문제가 있고 공업적으로 사용할 수 없다.

종래의 토우너는, 토우너의 표면위에 그들 고유의 특성을 나타내는 착색제와 전하제어제가 토우너를 위한 원료로써 비교적 고가이므로, 토우너의 표면부뿐 아니라 내면부도 비경제적이므로 불합리하다.

본 발명의 목적은 종래 기술의 문제점을 해결할 수 있는 토우너를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 비교적 둥글거나 또는 유동상태의 각진 모서리가 없는 비교적 일정한 크기의 입자를 가짐으로 인하여, 좋은 유동성과 마찰대전특성이 나타나는 토우너 입자를 제공하는데 있다.

또, 본 발명의 목적은 경제적으로 유리하며, 공지된 것보다 간단한 방법으로 대비될 수 있는 토우너를 제공하는데 있다. 더우기 본 발명의 목적은 상기 언급한 토우너의 제조를 위한 공정을 개선한 것이다.

본 발명의 상기 목적들은, 열가소성수지코아입자(A)와 착색제(B)에 첨가제를 첨가하지 않고 전자사진용 토우너를 준비하거나 합성토우너의 평균입자경이 1㎛ 범위로되는 조건하에, 전체에 기계적 응력을 가하여서, 미립자에 적어도 하나의 첨가제를 첨가하여, 착색제(B)와 다른 미세한 입자를 수지코아입자안에 실질적인 주입자로서 매립되어서 달성할 수 있다.

본 명세서에 있어서, 입자의 크기는 코올터 카운터(Coulter Counter) 모델(TA-II)(Coulter Electronics)(주) 제품)을 사용하여 입경을 측정하고, 체적기준으로 표시한다.

본 발명에 있어서 사용된 공지의 수지로서는, 폴리스틸렌계 : 스틸렌과 아크릴산 에스테르, 메타크릴산 에스테르, 아크릴로니트릴, 말레산 등의 폴리스틸렌계 혼성중합수지 : 폴리아크릴산 에스테르수지 : 폴리메타크릴산 에스테르수지 : 폴리에스테르수지 : 폴리아미드수지 : 폴리비닐아세테이트수지 : 에폭시수지 : 페놀산수지 : 하이드로카본수지 : 염화파라핀 등이 단독 또는 혼합되어 사용된다.

평균입자경 1∼15㎛인 열가소성코어입자(A)는 특정의 한개를 두지않고 공지된 알맞은 수단으로 만들어지며, 예를들어 그러한 코어입자는 (1)분쇄와 분류, (2)현탁중합, (3)용해와 석축, (4)분사와 같은 다양한 방법으로 만들어진다.

합성토우너의 목적상, 열가소성수지코아입자(A)는 후술되는 자성분말 뿐아니라, 왁스와 같은 윤활제, 코로이드질 실리카같은 유동성부여제, 전하제어제, 저분자량 폴리올레핀 등의 여러가지 첨가제와 병행하여 사용된다. 이렇나 첨가제가 미세한 입자로 형성되었다면, 착색제 매립의 전후에 효과가 있을 것이다. 열가소성수지코아입자(A)는 후술하는 것처럼, 25㎛ 이상이어서는 곤란하기 때문에 실질적으로 25㎛ 이상이 아닌것이 바람직하다.

착색제(B)로서는 여러가지의 안료 및 염료를 사용할 수 있으며, 대표적인 것을 예시하면 다음과 같다.

[황색 안료와 염료]

아연황, 황색산화철, 한사(Hansa)황, 디스아조(disazo)황, 퀴놀린(quinoline)황, 퍼마넌트(Permanent)황.

[적색 안료와 염료]

레드(red)옥사이드, 퍼마넌트레드, 리톨(Lithol)레드, 파라졸론(Pyrazolone)레드, 워층(Watchung)레드 칼슘염, 워층레드 망간염, 레이크(Lake)레드 C, 레이크레드 D, 브릴리안트(Brilliant) 카민(Carmine) 6B, 브릴리안트 카민 3B.

[청색 안료와 염료]

감청, 프탈로시아닌 브루(Pthaloc yanine blue), 무금속 프탈로시아닌.

키타, 오랜지색, 자색 녹색 안료와 유색 안료 또는 산화티타늄, 오일블랙, 카본블랙 같은 열묘도 사요된다.

본 발명의 실시예에 있어서, 상기의 열가소성수지코아입자(A)와 착색제(B)는 평균입자경 1∼20㎛ 범위에 있는 합성토우너는 조건하에, 기계적인 변형을 전체적으로 가하여 혼합한다. 더우기 상기 조건은 코아입자(A)가 커다란 덩어리로 용해되지는 않으며, 기계적 변형 또는 강하게 사용하여도 작은 입자로 분쇄되지 않으며, 착색제(B)는 수지코아입자(A)의 표면위에 침전되어서 수지코어입자(A)의 주입자형태로 매립되어 있다. 상기 조건을 만족하기 위한 구체적 바업으로서는, 실험실적으로 유발을 사용하고, 공업적으로 유발과 같은 효과를 나타내는, 그라인딩밀(grindingmill), 볼밀(ballmill), 샌드(sand)밀 같은 분쇄기로 분쇄하고, 분쇄기의 운전조건은 처리량, 사용된 분산 매체 등의 조건을 상기의 목적이 달성되도록 예를들면 실시예 1과 같이 알맞게 제어한다.

그러나, 유발의 혼합에 수시간 수십일간이 필요하며, 불밀 또는 샌드 밀도 장시간을 필요로 하므로 공업적으로, 유동상태의 분체가 기류를 따라 고속으로 움직이는 혼합기, 브래이드(blades) 또는 햄머로 충격을 부여하는 혼합기 등 몇가지 형태의 혼합기가 사용된다.

그러한 혼합기의 예로 SI밀(도요잉끼세이조제품, 일본특허공보(소) 57-43051호 참조), 애터마이저(atomizer) 자유일(나라키카이세이사쿠쇼제품), 그라인딩 밀, KTM-1(기와사끼주우고오교오제품) 등이 있다. 이러한 혼합장치는 그대로 또는 본 발명 목적에 적합하도록 예를를면, 실시예 1과 같이 수정한 후에 사용되어야 하며, 가능한 한 혼합기는 원형과 폐쇄형이며, 대표적인 것이 하이브리다이져(Hybridizer)(나라키카이세이사큐쇼 제품)이 있다.

착색제(B)가 주 입자처럼 코아입자(A)에 매립되어 부착하는 이유는, 코어입자(A)와 착색제(B)가 서로 그리고 벽, 브래이드, 구슬같은 분산 매체에 충돌하여 순간적으로 그리고 부분적으로 꽤 뜨거워져서 무기화학분야의 메카노케미칼 반응과 같은 현상이 일어난다. 게내의 기류 또는 증기온도는 수지의 Tg, 유리변이 온도에 근접하게 증가한다.

어떤 경우에는 예를들면 실시예 1에서와 같이 냉각되어야 한다. 상기 현상은 미리 예비혼합하고 후에 혼합처리하는 처리의 전에(A)와 (B)의 혼합물의 전자현미경 관찰을 통하여 이해할 수 있다. 특히, 혼합처리 전에 있어서 토우너 혼합은 비교적 입자크기 분포가 큰 코어입자(A)와 착색제(B)가 일부 응집된 상태에 있다.

한편 처리후 열가소성코어입자(A)는 부드러운 표면을 가지고 착색제(B)의 미립자는 드물게 관찰된다. 그래서 착색제 입자의 표면은 수지의 박층에 입혀져 있다. 복사기를 사용한 주행시험은 토우너의 입자가 흩어지기 어려움을 나타낸다.

후술하는 것처럼, 전하제어가 착색제(B)와 같은 방법으로 적용된다면, 코어입자의 표면위에 다층 상태거나 매립되어 쉽게 부착될 것이다.

이것은 미량의 전하제어만 사용하여도 효과적인 제어를 할 수 있다. 혼합처리후 입자크기 분포의 측정은 평균입자경이 약 20% 증가함을 입증한다. 혼합처리에 의한 코아입자(A)에 매립된 착색제(B)는 실질적으로 주입자의 형태이다. 주입자의 형태는 종래 기술방법에 의해 충분히 반죽되어지는 토우너의 미립자의 형태와 거의 같고, 본 발명 토우너를 사용하여 얻은 화상은 종래 기술과 유사한 색농도를 가지는 사실이 확인된다.

처리후 얻은 토우너 입자는 작은 크기의 입자는 거의 포함하고 있지않고 비교적 일정한 크기를 가지며, 또한 모서리가 둥글게되어 있는 것이 관찰된다. 즉 혼합처리는 작은 코어입자(A)를 일정한 크기가 갖도록 조절을 고려한다.

상기 효과를 얻은 여러가지 요인을 고려한 본 발명연구는, 상기 언급한 혼합실용 기류의 경우에 있어서, 기류의 속도는 큰 요인이며, 수십∼수백 m/s의 범위이다.

본 발명의 실시예 있어서, 토우너의 입자경은 1∼20㎛범위이고, 0.5㎛ 이하와 25㎛ 이상 크기의 토우너 입자는 실질적으로 제거된다. 0.5㎛ 이하 크기의 토우너 입자가 많은 양이면, 유동성이 악화되어서 오염 또는 색조가 발생한다.

25㎛ 이상 크기의 토우너 입자가 많은 양이면, 합성된 화상이 거칠어지고, 상업적으로 가치가 감소한다.

본 발명 토우너로 일성분계 자성토우너를 사용하기 위하여, 자성분말은 바인더(binder)수지에 예비 혼합되고, 평균입자경 1∼15㎛의 코어입자로 전환된다. 대안으로, 자성분말은 착색재(B)와 같은 방법으로 코아입자에 매립된다. 자성분말형은 비창조적이고, 나중방법의 경우 미세 자성분말의 1㎛ 이하이고, 아마 0.2㎛ 이하가 사용된다. 공지된 자성분말의 예로, 철, 아연, 코발트, 망간 등의 합금과, 페라이트(ferrites), 마그네타이트(magnetite), 헤마타이트(hematite) 등의 화합물이 있다. 이러한 자성 분말은 목적에 따라 분류되거나, 하이드로포빅(hydrophobic)처리와 실라네-커플링(Silane-Coupling)처리같은 표면 처리로 공지되어 있다.

본 발명에 사용된 전하제어제는 자체로 공지되어 있고 팰슈왈즈(Fat Schwarz)HBN, 니그로신 베이스(nigrosine base), 브릴리안트 슈왈즈, 자폰(Zapon) 슈왈즈 X와 세레스(Ceres) 슈왈즈 RG 등의 합금 염료, C.I.숄벤트블랙 1, 2, 3, 5, 7, C.I.산블래 123, 22, 23, 28, 42, 43 오일블랙(C.I. 26150)광 스필론(Spilon)블랙(호도가야가가꾸 제품), 나프텐산금속염, 지방산금속 비누등이 포함된다.

전하제어제가 토우너의 표면전하를 제어할 목적이므로, 착색제(B)의 혼합처리후 또는 토우너입자(A)를 따라 부착되거나 매립된다. 이하 실시예에 의해서 구체적으로 본 발명을 설명한다. 실시예중에서 부는 중량부를 나타낸다.

[실시예 1]

스틸렌-아크릴산수지(산요카세이 제품, 상품명 하이머 SBM-73)88부, 전하제어제(오리엔트 가가꾸(주)제품, 상품명 본트론(Bontron)S-34)4부, 저분자량 폴리프로필렌(산요카세이(주)제품, 상품명 비스콜(Viscol) 55op)3부는 헨셀(Henshell)혼합기에 예비 혼합되어 있고, 그후 이축 엑스트루더(extruder)에 용융, 반죽되어서 냉각된다.

그렇게 하여 혼합물은 상한입자경이 25㎛ 이하이고, 평균입자경이 약 10㎛인 코아입자(A)를 제공하는 I-식 제트 밑에 의해 분쇄된다.

코아입자(A1) 100부와 카본 블랙 5분는 1분 동안 2500r.p.m.의 회전속도로 슈퍼 혼합기에 예비혼합되어서 개개의 코아입자(A1)의 표면위에 카본블랙을 정전적으로 부착한다. 그후, 부착된 카본블록의 입자는 자유밀 M-3에 자유롭게 전하되고 내부에 회전수를 5000r.p.m으로 한다. 자유밀의 기류속도는 약 90m/s이고, 자유밀의 평균체류 시간은 약 3초 였다. 분취기에 전부 7회로 배출되는 혼합물의 자유밀을 통하여 목적하는 토우너를 얻을 수 있다.

토우너 입자의 평균 입자경은 12㎛이고, 실질적으로 5㎛ 이하 또는 25㎛ 이상의 어느 입자도 제거되었으며, 따라서 어떠한 분류도 필요치 않다.

토우너 80부와 철분말 캐리어(carrier)(도오와뎃뿐(주)제품, 상품명 DSP 128B) 720부를 볼 밑의 화전하에서 1시간동안 혼합하여 이성분현상제를 얻으며, 시판 복사기(미타고오교오(주)제품, 상품명 DC-232)내에 있는 이 이성분 현상제는 보통지위에 시험챠트를 연속 주행 작동에 의해 복사한다.

복사결과 토우너의 정착성, 전하안정성, 내블록성과 내 옷셋(offset)성이 극히 좋음을 발견했다. 복사기의 토우너 보급 호퍼(hopper)에 본 발명의 토우너를 투입하는 주행화상 시험에 있어서, 초기 화상과 동등한 화상이 6만매를 유지하여 토우너의 보급성이 양호하다.

[실시예 2]

실시예 1의 일반적 절차에 있어서, 어느 전하제의 첨가 이외에는 코아입자(A1)의 제조를 위하여 반복됨으로 인해 코아입자(A2)를 얻는다. 코아입자(A2) 100부, 카본블랙 4부와 실시예 1에 사용된 것과 같은 전하제어제 2부는 토우너를 얻기위한 실시예 1과 같은 방법으로 사용하며 시험한다.

합성상은 매우 양호한 토우너 안정성, 내블록성과 내옵셋성으로 선명했다. 토우너의 유동성은 약간 저하되고, 복사 화상에 어떠한 실질적 영향을 주지 않았다. 주행시험음 제 1 실시예와 비슷한 결과를 얻었다.

[실시예 3]

실시예 1의 일반적 절차에 있어서, 카본 블랙 대신에 사용된 적색 유기안료(도오잉키세이조(주), 상품명 NO28리놀레드) 이외에는 토우너가 얻어지고, 그래서 얻은 토우너는 양호한 겨과가 얻어지는 같은 방법으로 시험한다. 이 토우너는 종래 착색제와 같은 유기 안료를 사용하는 경우에 자주 나타나는 감광체위에 안료의 필름밍(filming)현상은 없다.

[비교예 1]

실시예 3과 같은 원료를 종래 방법의 의한 토우너에 대비되도록 사용한다. 각 원료는 헨셀 혼합기에서 예비 혼합하고, 이축 엑스트루더로 용융, 반죽하고, 냉각하여 혼합되고, 혼합물은 I식 제트밀에서 분쇄되어, 상한 입자경은 25㎛ 이하이며, 평균입자경 12㎛이고, 5㎛ 이하의 입자는 제거된 토우너 입자를 얻는다.

이렇게 얻은 토우너를 실시예 I과 같은 방법으로 시험했다. 본 발명 토우너와 비교하면, 합성된 화상은 솔리드부에 약간 얇게 얼룩이졌다. 주행시험에 의하여, 화상 농도가 약 5000매 저하되고, 감광체위의 적색 안료의 필밍 현상과 보급용 호퍼에서 브리징(bridging)현상이 자주 관찰된다.

[실시예 4]

스틸렌 아크릴산 수지(닛뽄 카바이드고오교오(주)제품, 상품명 Nikolite NC-6100)53부, 전하제어제(오리엔트 가가꾸(주)제품, 상품명 Bontrom-81)2부, 저분자량 폴리프로필렌(산요카세이 가부시기가이샤, 상품명 Viscol 55op)3부, 마그네타이트(도다고오교오(주), 상품명 EPT-500)40부가 실시예 1과 같은 방법으로 취급됨으로 인해 평균입자경이 약 10㎛인 코아입자(A3)를 얻는다.

코아입자(A3) 98부와 카본블랙 2부는 1분에 2800r.p.m.으로 회전하는 슈퍼 혼합기에 예비혼합되어, 게내에 있는 회전 블래이드의 회전속도를 4500r.p.m.으로 하는 밀폐된 애터마이져계로 도입되는 동시에 기류속도는 80m/s이고 혼합물은 30분간 체류하여 도입된후, 사이크론(Cy Clone)분취기의 배출로 토우너를 얻는다.

토우너의 평균입자경은 12.5㎛이고, 5㎛ 이상의 어떠한 입자도 관찰되지 않는다. 그래서 얻어진 자성토우터의 200g을 시판중인 복사기(캐논고오교오, 상품명 Canon NP-500)의 현상장치에 놓고, 보통지 위해 시험 챠트를 복사하여 선명한 화상을 얻는다.

토우너의 정착성, 전하안정성과 내브록성, 내옵셋성은 매우 양호했다. 토우너가 보충되고, 주행시험이 계속되는 동안 초기영상과 동질의 상을 어떠한 브리징 현상도 없이 50,000매 얻었다.

[비교예 2]

실시예 4와 같은 원료를 종래 제조공정에 의한 일전부자성 토우너를 얻도록 사용한다. 각 원료는 헨셀 혼합기에서 예비혼합하고, 이축 엑스트루더에 용융, 반죽하고, 냉각하여 컬팅(cutting) 밑에서 분쇄된다. 그후, 분쇄된 조가들은 I식 제트밀안에서 미세하게 분쇄되고, 알핀(Alpine)분류기에 의해 평균입경이 13㎛인 토우너를 얻는다.

그래서 얻어진 토우너는 실시예 4와 같은 방법으로 시험을 행하여, 그 결과 화상 농도가 배경에 손상이 발생하면서 약10,000매 저하된다. 그리고, 호퍼에 브리징 현상이 관찰된다.

[실시예 5]

실시예 1의 일반적 절차에 있어서, 스틸렌 아크릴산 수지대신에 사용된 폴리에스테르 수지(가오(주)제품, 상품명 KTR-2500) 이외에는 반복됨으로 인해 토우너를 얻는다. 토우너는 같은 모양의 양호한 특성을 표시한다.

상기 언급한, 본 발명에 따른 전자사진용 토우너는 각이 제거된 형태의 입자이고, 붕괴되기 어려운 표면을 가지며, 또 유동성과 전하 안정성이 우수하며, 장시간 주행시험할 때, 만족할 만한 특성이 나타난다. 또 본 발명 토우너는 일본특허공개공보 No.60-22150호에 발표된 것처럼 일성분비자성토우너에 독장적으로 사용할 수 있는 그러한 현상장치에 적합한 우수한 토우너이다. 또, 제조상 종래의 방법과 비교하면 간편하고 경제적으로 유리하다.

Claims (8)

1. 착색제(B)를 평균입자경 1∼15㎛인 열가소성수지코어입자(A)에 혼합하고, 합성토우너 입자의 평균 입자경이 1∼20㎛ 범위로 되는 조건하에 물질(A)와 (B)에 기계적 변형을 가하여서, 착색제(B)를 수지코어 입자(A)안에 실질적으로 주입자로서 매립함을 특징으로 하는 전자사진용 토우너.
2. 착색제(B)와 미세한 입자형태인 적어도 하나의 첨가제를 평균입자경 1∼15㎛인 열가소성수지코아입자(A)에 혼합하고, 합성토우너의 평균입자경이 1∼20㎛범위로 되는 조건하에 전체에 기계적 변형을 가하여서, 착색제(B)와 다른 피료한 미세입자를 수지코어입자(A)안에 실질적으로 주입자로서 매립함을 특징으로 하는 전자사진용 토우너.
3. 제1항에 있어서, 안료로된 착색제를 사용함을 특징으로 하는 전자사진용 토우너.
4. 제2항에 있어서, 자성분말, 윤활제, 유동분배제, 전하제어제, 저분자량 폴리올레핀과 그것의 혼합물인 첨가제를 사용함을 특징으로 하는 전자사진용 토우너.
5. 제1항에 있어서, 기계적 변형을 가한 혼합은 유동상의 분만을 기류를 따라 고속으로 움직이게 하는 혼합기, 브래이드 또는 햄머로 충격을 부여하는 혼합기를 사용하여 행함을 특징으로 하는 전자사진용 토우너.
6. 착색제(B) 평균입자경이 1∼15㎛의 열가소성수지코어입자(A)에 혼합하고, 합성토우너의 평균입자경이 1∼20㎛의 범위로 되는 조건하에 물질(A)와 (B)에 기계적 변형을 가하여서, 착색제(B)를 수지코어입자(A)안에 실질적으로 주입자로서 매립함을 특징으로 하는 전자사진용 토우너의 제조방법
7. 제6항에 있어서, 안료로된 착색제(B)를 사용함을 특징으로 하는 전자사진용 토우너의 제조방법.
8. 제6항에 있어서, 기계적 변형을 가한 혼합은 유동상의 분말을 기류를 따라 고속으로 움직이게 하는 혼합기, 브래이드 또는 햄머로 충격을 부여하는 혼합기를 사용하여 행하는 것을 특징으로 하는 전자사진용 토우너의 제조방법.