KR940005675B1 - 전자사진현상 자기 캐리어 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

전자사진현상 자기 캐리어

제1도는 애지테이션 시간의 변화에 대한 어떤 현상제의 전하량의 변화를 도시하는 그래프이다.

제2도는 및 제3도는 각각 저항측정장치의 측면도와 평면도이다.

본 발명은 전자사진현상에 사용되는 자기 캐리어 입자와 더 특히, 자기 브러쉬 현상에 사용되는 수지피복 자기 캐리어 입자에 관한 것이다. 토너와 함께 전자사진 자기 브러쉬 현상에 사용되는 전형적인 자기 캐리어는 수지피복된 페라이트 입자와 철분말이다. 자기 캐리어는 마찰전기적 하전 토너에 유용하며, 토너는 정전기력에 의해 캐리어에 부착되고 현상시 광전도체에 전달된다.

그러므로 자기 캐리어 입자는 다음의 부착시 균일하게 토너를 집어내기 위해 균일한 방법으로 충분한 마찰전하를 가지는 것이 요구된다. 캐리어 입자는 또한 현상 유니트에서 토너를 옮기는데 효과적이고 분말의 흐름이 없어야 한다.

더욱 캐리어 입자들은 균일한 전장을 발생하여 현상영역에서 하나의 전극으로서 기능을 한다. 따라서 특별한 형의 복사기는 수지피복의 부가된 자기입자의 조성변화에 의해 또는 자기입자상 수지피복의 조성변화에 의해 10⁵내지 10¹²Ω의저항을 가지도록 요구된다. 캐리어 입자의 전기저항은 습기찬 조건하에서 더 낮아지지 않는 것이 요구된다. 캐리어가 가져야 하는 다른 조건은 캐리어가 현상기에서 일관되게 그것의 기능을 수행하고 유지할 수 있는 내구성이다.

그러나, 선행의 수지피복캐리어는 전기전하의 완만한 분포, 낮은 피복강도, 토너의 보충시 마찰전하의 느린 상승, 시간에 따른 전기전하의 변화와 캐리어에 토너의 용해(토너소비로 알려짐)를 포함한 여러문제를 가진다. 그결과, 상은 상재생과 분해능 같는 질적인 면에서 조악해진다. 복사 수만장이상 계속된 때 상밀도, 포그, 재생성 및 분해능 같은 많은 품질요소가 시간이 갈수록 더 낮아지고 캐리어 부착과 토너분산이 일어난다.

본 발명의 기본목적은 대전(帶電) 및 피복강도가 개선되고 생성된 상의 품질이 안정하고 내구력있는 전자사진현상시 사용되는 자기 캐리어 입자가 제공하는 것이다.

본 발명은 그것의 표면에 수지피복을 가진 페라이트 코아입자의 형태인 전자사진현상에 사용되는 자기 캐리어 입자를 제공한다. 페라이트 코아입자는 입자크기 74 내지 149μm인 입자가 적어도 90중량%이고 45 내지 55emu/g의 포화자화도를 가진다. 수지피복은 그 주요부가 스티렌 함량이 공중합체 중량기준 15 내지 25중량%인 에틸 메타크릴레이트와 스티렌의 공중합체, 2중량% 이하의 도데실 메타크릴 레이트와 2중량% 이하의 2-히드록실에틸 아크릴레이트로 구성된 공중합체 조성물을 가진다. 자기 캐리어 입자는 8.5×10⁷내지 220×10⁷Ω의 저항을 가진다.

본 발명에 있어서, 전자사진현상에 사용되는 개량된 자기 캐리어 입자를 얻게 되는데, 이것은 (1)특정범위로 페라이트 코아의 입자크기분포와 포화자화도를 제한하고, (2)특정의 부가 단량체를 가진 특정의 스티렌 함량의 에틸 메타크릴레이트/스티렌 공중합체로 수지피복 조성물을 제한하고, 그리고 (3)특징 범위로 캐리어 입자의 저항을 제한하여 이루어진다. 캐리어 입자는 개량된 대전성능을 보이며 그것들의 피복은 캐리어 입자가 계속적 또는 반복적인 전자사진현상동안 내구성 있고 안정하게 남아 상의 품질에 도움을 줄만큼 견고하다.

본 발명에 있어서 전자사진현상시 사용되는 자기 캐리어 입자는 그것의 표면에 수지피복을 가지는 자기코아입자의 형태이다.

수지피복은 주요부로 아크릴 및 스티렌 단량체로 이루어지는 공중합체 조성물로 이루어지고 여기서 아크릴 단량체는 에틸 메타크릴레이트이다. 다른 아크릴 단량체의 사용은 전기전하의 상승과 시간에 따른 전기전하의 변화의 점에서 덜 바람직하다. 공중합체는 공중합체의 15 내지 25중량%의 스티렌 함량을 가진다. 이 범위 바깥에서 캐리어는 전기전하의 상승과 시간에 따른 전기전하의 변화의 점에서 덜 바람직하다.

공중합체는 제3단량체로서 2중량% 이하 특히 0.1 내지 2중량% 이하의 도데실 메타크릴레이트를 함유한다. 도데실 메타크릴레이트의 함유는 카본블랙같은 저항 변경제를 함유한 공중합체의 상용성을 개선하고 저항변화를 감소시키고, 환경의존을 개선한다.

공중합체는 제4단량체로서 2중량% 이하 특히 0.1 내지 2중량% 이하의 2-히드록시에틸 아크릴레이트를 함유한다. 2-히드록시에틸 아크릴레이트의 함유는 공중합체와 페라이트의 부착을 개선하고 피복의 운동내구력과 강도를 증가시킨다. 공중합체는 에틸 메타크릴레이트, 스티렌, 도데실 메타크릴레이트와 2-히드록시에틸 아크릴레이트의 단량체에서 용액중합화 같은 종래의 중합화 공정으로 제조될 수 있다.

공중합체는 상술의 단량체 부가시 단량체들 또는 다른 에틸렌 단량체 부성분을 함유 가능하다. 이 에틸렌 단량체는 아크릴 단량체(상술한 것과 다름)와 시안 단량체이다. 선택된 단량체는 그것의 내습도와 수지피복의 내구력을 변경하지 않는 범위에서 공중합체 중량기준 2% 이하의 양으로 사용된다.

자주 공중합체는 130℃ 이하 특히 40 내지 130℃의 유리전이온도 Tg를 가진다.

피복이 형성된 공중합체 조성물은 예컨대 0.5 내지 5중량% 카본블랙을 저항 조절제로서 예컨대 0.5 내지 3중량% 금속착제를 전하조절제로서 함유한다.

자기코아입자는 스피넬 구조를 갖는 페라이트 분말에서 제공된다. 2-3스피넬과 1-3스피넬같은 연질 페라이트와 마그네타이트(Fe₃O₄)가 스피넬 페라이트에 함유된다. 연질 페라이트 Ni, Mn, Mg, Zn, Cu, Co에서 선택된 적어도 하나의 원소를 함유가능하다. 이들 자기코아입자는 종래의 공지방법에 의해 제조가능하다.

페라이트 코아입자는 입자크기가 74 내지 149μm의 입자가 적어도 페라이트 코아입자의 90중량% 를 차지하는 입자크기분포를 가진다. 캐리어 부착(캐리어와 상이 없는 영역과 부착)이 74μm 이하의 더 작은 입자의 더 높은 함량에서 특히 발생될 것이다. 페라이트 코아입자는 45 내지 55emu/g 포화자화도를 가져야 한다. 미세한 선의 재생성은 더 높은 자화도에서 떨어지는 반면 캐리어 부착은 더 낮은 자화도를 발생할 것이다.

자기입자는 수지조성물의 부가전에 여러가지 결합제로 단정히 될 수 있음이 알려져 있다. 선택적으로 결합제가 수지조성물에 부가된다.

수지피복은 드럼에서 입자의 유동층 또는 텀블링층을 형성하고, 가열시 입자를 피복하기 위해 분무노즐을 통해 수지용액을 가하고 선택적으로 피복된 입자를 건조하여 자기입자표면에 형성된다. 통상 피복온도는 40 내지 80℃영역이고 건조온도 40 내지 80℃영역이다.

분무노즐등을 사용하여 수지조성물로 피복되고 선택적으로 건조된 자기입자는 열처리된다. 열처리는 합성수지의 Tg 온도 이상의 온도 바람직하게는 약 100 내지 약 300℃에서 약 5 내지 90분동안 행한다.

공중합체 유제를 사용하여 자기입자는 피복되며 바람직하게는 0.1 내지 5μm 더 바람직하게는 0.5 내지 3μm의 방사두께를 가지도록 공중합체를 연속피복된다.

본 발명에 따른 피복된 자기입자의 형태인 자기 캐리어는 보통 5 내지 45μC/g(C : 쿨룽)의 전기부하를 가진다. 캐리어는 50g의 캐리어를 무게달고, 그것을 분말 유동도 측정기에 가하고 낙하속도를 결정하여 측정한바 25 내지 35초/50g의 유동도를 가진다.

캐리어는 45 내지 55emu/g의 포화자화도를 가져야 한다. 또한 1000 볼트의 인가전압으로 측정한 바 8.5×10⁷내지 2.2×10⁹Ω의 전기 저항을 가져야 한다. 미세선상재생성은 더 낮은 저항에서 나빠지나 더 높은 저항에서는 진한 상재생성은 나쁘게 되고 캐리어 부착이 발생한다.

전기저항은 자기 브러쉬 현상계를 모조한 저항측정기를 사용하여 측정된다. 측정기는 제2도와 제3도에 도시되며 한쌍의 자석(2와 2)과 자석이 올려진 절연플랫폼(3)과 절연고무다리(4)로 구성된다. 자석(2와 2)의 N과 S극은 5mm의 간격으로 마주본다.

자극은 1500 가우스의 표면자속밀도와 10×30mm의 마주보는 표면적을 가진다. 자석 사이에 장착된 평행한 판상전극(1과 1)은 2mm의 간격을 가진다. 시료(200mg)가 전극사이에 투입되고 자기적으로 그곳에서 유지된다. 그때 시료의 저항은 절연저항미터(Toa Electromagnetic Industry K.K.제 Toa Super Megohmmeter Model SM-5E)로 측정된다.

본 발명의 캐리어는 현상액을 형성하기 위해 토너와 결합되며 이 현상액은 전자시진현상에 사용되기 위해 준비된 것이다. 본 캐리어와 결합될 수 있는 토너의 형과 양은 특히 제한되지 않는다. 또한 정전 복제상을 생성하기 위해 현상시 사용되는 광전도체의 형과 자기 브러쉬 현상방법에 어떠한 특별한 제한도 부가되지 않는다.

본 발명의 실시예가 하기에 설명적이나 제한적이지는 않게 주어진다.

[실시예 1]

사용된 자기코아입자는 표 1에서 개시된 바와 같은 포화자화도와 입자크기분포를 가진 Mg-Cu-Zn페라이트 입자이었다. 페라이트 입자의 유동층을 텀블링/ 유동피복장치의 드럼에서 형성하여 50℃로 예비가열하였다.

표 1에서 개시된 여러가지 공중합체 조성물을 50℃에서 유동층에 분무하여 수지로 입자를 피복하였다. 피복된 입자를 그리고나서 1시간동안 열처리하였다.

표 1에 공중합체의 주요단량체(중량부), 에틸렌 단량체의 양(중량 %)와 피복된 입자의 저항(Ω)이 보고된다.

공중합체 용액에 카본블랙을 가하여 저항을 조절하였다.

페라이트 입자는 0.6 내지 1.2μm두께의 연속적이고 균일한 피복층을 가지는 것이 발견되었다.

[표 1]

토너를 하기 성분으로 제조하였다.

성분을 헨쉘(Henschel) 믹서로 믹싱하고 밀링 믹서로 용융 및 밀링하고 냉각분쇄하였다. 분류기를 사용하여 5 내지 20μm의 입자크기를 가지는 입자를 얻었다. 입자에 0.3중량%의 실리카를 가하고 V 블렌더로 믹싱하여 토너를 얻었다.

35중량부의 토너와 965중량부의 캐리어를 가하고 24시간동안 75r.p.m으로 혼합물을 애지테이팅하여 현상액을 제조하였다.

현상액을 사용하여 정전상을 변경된 버젼의 복사기(Mita Industrial Co., Ltd. 제 DC-3255)에서 현상하였다. 토너의 농도를 토너 센서로 모니터링하였다. 토너 보충계는 0.5중량% 의 새 토너를 토너 농도가 3.0중량% 로 떨어진 경우 보충하도록 제어된다. 복사기는 연속적으로 20℃ 및 RH 60%에서 150000회 시험복사되었다.

표 2는 첫번째와 마지막 복사시 상밀도와 포그를 개시하며 또한 첫번째와 마지막 복사시 재생, 분해능, 캐리어와 상없는 영역의 부착과 토너분산을 개시한다.

표 2에서 더욱 전기전하가 보고된다. 전기전하는 복사후 현상액을 시료를 가져와서 10초간 애지테이팅후 블로우오프 진하 테스터(도시바 케미칼 가부시끼가이샤재)로 시료의 전하량을 측정하여 측정되었다.

제1도는 애진테이팅 시간의 함수로서 전하량을 그린 것으로 캐리어 번호 1, 10과 11에 대해 전하상승을 개시한다.

개별적으로 복사기는 다른 군의 조건하에서 작동하였다 : 각 군당 20000회 복사, 10℃와 RH 20%, 그리고 30℃와 RH 80%.

표 3은 20000회 복사후 전하량, 상밀도, 포그 재생성, 분해능, 캐리어 부착, 토너분산을 개시한다.

표 2와 3에서 재생성, 캐리어 부착과 토너분산은 육안으로 관찰되었고 세등급 즉"○"우수, "△"양호, "×"는 불량으로 평가되었다.

[표 2]

[표 3]

본 발명의 유효성은 표 1 내지 3의 데이타로부터 명백하다.

본 발명의 캐리어 입자는 전하량, 전기저항과 유동도를 포함한 성질를 개선하였다. 다른 잇점은 전기전하의 명확한 분포, 전하의 빠른 증가와 시간에 따른 전기전하의 변화감소를 포함한다. 따라서 최소화된 포그와 캐리어 부착과 개선된 상면도, 재생도와 분해능을 가지는 상이 얻어진다.

수지복은 매우 견고하다. 캐리어 입자는 작동시 높은 내구성을 가진다. 가혹한 환경하에서 반복된 수회의 복사는 전하량, 대전성능, 상밀로, 포그, 재생도, 분해능과 캐리어 부착을 포함한 중요요소의 시간에 따른 변화가 작게된다. 덧붙여, 피복은 거의 마모와 분리를 일으키기 않는다. 토너소비량과 분산도 감소된다.

어떤 바람직한 구체예가 기술되었지만 상기 내용의 관점에서 거기에 많은 변경이 가해질 수 있다.

그러므로 첨부된 청구범위내에서 본 발명은 특별히 기술된 것과 다르게 실행될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (6)

1. 전자사진현상에 사용되는 자기 캐리어 입자에 있어서, 이 입자가 그것의 표면에 수지피복층을 가지는 페라이트 코아입자의 형태이며, 상기 페라이트 코아입자의 적어도 90중량%가 포화자화도 45 내지 55emu/g과 입자크기 74 내지 149μm를 가지고, 상기 수지피복이 스티렌 함량이 공중합체 중량기준 15 내지 25%를 함유한 에틸메타크릴레이트와 스티렌 공중합체의 주요부와 2중량% 이하의 도데실 메타크릴레이트와 2중량% 이하의 2-히드록시에틸 아크릴레이트로 이루어진 공중합체 조성물이고, 자기 캐리어 입자가 8.5×10⁷내지 220×10⁷Ω의 저항을 가지는 것을 특징으로 하는 전자사진현상용 자기 캐리어.
2. 제1항에 있어서, 공중합체는 필수적으로 에틸 메타크릴레이트, 15 내지 25중량% 스티렌, 0.1 내지 2중량% 의 도데실 메타크릴레이트와 0.1 내지 2중량%의 2-히드록시에틸 아크릴레이트로 구성되는 것을 특징으로 하는 자기 캐리어.
3. 제1항에 있어서, 피복이 저항조절제를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 캐리어.
4. 제3항에 있어서, 저항조절제가 카본블랙인 것을 특징으로 하는 자기 캐리어.
5. 제1항에 있어서, 피복이 전하조절제를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 캐리어.
6. 제1항에 있어서, 피복이 하부 코아입자를 연속적으로 감싸 0.1 내지 5μm의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 자기 캐리어.