KR940007770B1 - 화상토너 및 화상형성방법 - Google Patents

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Description

화상토너 및 화상형성방법

본 발명은 토너(toner powder) 및 열화상(thermal imaging) 기술에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 화상토너 및 열을 이용하여서 액체 잠상(latent liguid image)을 형성하고 후속적으로 현상시키는 열화상기술에 관한 것이다. 열개시화상 발생법(즉, 온도 기록 계법)은 공지된 것이다. 일례를 들면, 노출지역이 점착성 또는 유동성이 되도록 감열성(heat sensitive) 물질을 사용하고, 이에따라 토너에 의해 잠상이 현상될 수 있도록 하고 있다. 상기 방법들의 예는 미합중국 특허 3, 196, 029 ; 3, 260, 612 ; 3, 515, 570 ; 및 3, 941, 596에 개시되어 있다. 이러한 방법들은 종래의 열 및/또는 압력에 의해서 고착될 수 있는 토너를 사용하여 상기 잠상지역을 현상시켰던 것이다. 그러나, 이러한 토너는 그들 스스로 화상을 형성치 못하며, 그 결과로서 제 2 토너층을 상기 현상화상위에 용이하게 적재시킬 수 없다. 결론적으로, 이러한 토너는 다색복사를 제공하는데 용이하게 사용될 수 없다. 더우기, 일단 상기 열 및/또는 압력고착성 토너가 화상지역에 적용되면, 열프린트헤드와 같은 화상수단에 의해서 상기 열 및 압력이 후속적인 화상단계에서 적용되고 이에따라 기질로부터 토너가 제거된다.

본 발명의 토너는 열 및/또는 압력에 의해서 고착될 수 있는 토너의 결점을 극복한 것이다. 본 발명의 상기 토너는 적어도 50중량%의 과냉각물질 및 적어도 0.01중량%의착색제로 구성된다. 바람직하게, 상기 토너는 75-99.5중량%의 과냉각물질 및 대응적으로, 약 25-0.5중량%의 착색제로 구성된다. 기질위에 화상을 현상시키기 위해서 사용된 직후, 본 발명의 토너에 의해서 조색(tone)한 상기 화상은 재화상되어서 동일하거나 다르게 착색된 제 2 토너층이 미리 조색된 화상의 적어도 일부분위에 적용될 수 있다.

즉, 이것은 미리 현상된 화상을 제거하지 않고서 완성되며 다색화상을 용이하게 구성할 수 있다. 전형적으로 본 발명의 토너는 40-140℃에서 연화되며 그 입자의 크기는 0.5-50마이크로미터이다. 이들은 소망형태로 구성될 수 있다. 따라서, 이들은 구형, 정육면체 등등이며, 또는 불규칙하고, 거칠은 가장자리를 갖는다. 본 발명에 사용된 과냉각물질은 용융되고 이어서 용융점 이하로 냉각된 후 과냉각상태로 존재시킬 수 있는 것이다. 상기 과냉각상태에서, 본 물질은 적어도 일시적으로 불안정 액체 상태로 존재한다. 바람직하게, 상기 과냉각물질은 통상 고체 및 비점착성이다. 전형적으로, 주변온도 이상인 적어도 10℃ 이상의 용융점을 갖는다. 이러한 점에서 볼 때, 주변온도는 상기 토너를 사용한 환경온도 예컨대, 10-40℃를 의미한다. 잠상을 현상시키기 위해서 본 발명의 토너를 사용한 후, 상기 조색화상 자체를 열화상시킨다. 화상된 상기 조색지역은 (용융점 이하로 냉각된 후에도) 유동성으로 유지되며 후속적으로 현상 또는 조색될때까지 알맞게 유지된다.

그러나, 일단 상기 토너의 과냉각물질이 그의 정상고체상태로 회복되면, 현상되기전에 재화상되어야 한다. 알맞은 과냉각물질은 그의 용융점 및 과냉각특성에 의해서 용이하게 식별될 수 있다. 라이츠 핫 스테이지(Leitz hot stage) 현미경은 전기적가열 스테이지와 온도측정수단을 구비하고 있으며 냉각수의 순환에 의해 냉각될 수 있으며 상기 결정을 위해서 사용된다. 상기 용융점(또는 단일용융점이 나타나지 않는 경우의 용융범위)은 분말형태의 소량의 과냉각물질을 유리현미경 슬라이드위에 놓고, 그 샘플을 덮개유리로 덮고, 상기 현미경위를 가열하고, 상기 입자들이 용융하는 온도를 관찰함으로서 결정될 수 있다. 균일성을 위해서는 분당 2-5℃의 속도로 가열시키는 것이 바람직하다. 상기 과냉각 특성은 상기 용융점을 측정하기 위해 사용된 동일샘플을 사용하여서 결정된다. 상기 스테이지가 상기 샘플의 용융점 이상으로 가여된 후, 냉각되고 고용화가 일어나는 온도가 명시된다. 다시, 균일성을 위해서는 분당 2-5℃의 속도로 냉각시키는 것이 바람직하다. 물질을 처리할 때에는 그의 용융점 이하의 온도로 액체상태로 유지시키는 것이 효율적이다. 그의 용융점에서 고용화되는 물질은 본 발명에 유용치 못하다.

바람직하게, 본 발명에 유용한 물질은 그 용융점이 40-140℃이고 이들이 그의 용융점 이상으로 가열되고 이어서 그의 용융점 이하 적어도 20℃로 냉각된 후 액체상태로 유지된다. 많은 과냉각물질은 본 발명의 피복물에 유용하다. 이러한 물질들의 대표적인 실례로서 디시클로헥실 프탈레이트. 디페닐 프탈레이트, 트리페닐 포스페이트, 디메틸 푸무레이트, 벤조트리아졸, 2, 4-디히드록시 벤조페논, 트리벤질아민, 벤질, 바닐린, 및 프탈로페논을 들 수 있다. 이러한 형태의 또 다른 유용물질은 "Santicizer 9" 즉, 몬산토 케미칼 컴패니에서 공업적으로 상용하는 오르토-및 파라-톨루엔 설폰 아미드류의 혼합물이다. 또한 이러한 물질들의 혼합물도 유용하다.

또한, 상기 과냉각물질은 이들 스스로 과냉각될 수 없는 2이상의 물질로도 구성될 수 있지만, 과냉각물질을 형성하기 위해서 결합될 수 있다. 본 발명에 사용된 착색제는 눈에 보이는 토너를 부여해 준다. 즉, 착색제는 염료 또는 안료로부터 선택되며 불안정한 액체를 형성하기 위한 과냉각물질의 능력을 방해하지 않는다. 다양한 안료류가 본 발명에 사용될 수 있다.

예컨대, 카본 블랙, 아세틸렌 블랙, 램프 스우트, 아닐린 블랙, 크롬 옐로우, 아연 옐로우, 카드뮴 옐로우, 옐로우 산화철, 미네랄 훼스트(fast) 옐로우, 니켈-티타늄 옐로우, 네이폴스(naples) 옐로우, 나프톨 옐로우 5, 한사(hansa)-옐로우 G, 한사-옐로우 10G, 벤지딘 옐로우 G, 벤지딘 옐로우 GR, 퀴놀린 옐로우 매염제, 불변 옐로우 NCG, 타르트라진 매염제, 안료 옐로우 17, 크롬 오렌지, 몰리브덴 오렌지, 불변 오렌지 GTR, 피라졸론 오렌지, 벌카노(Vulcano) 오렌지, 인단트렌 브릴리언트 오렌지 RK, 벤지딘 오렌지 G, 인단트렌 브릴리언트 오렌지 GK, 레드 산화철, 듀퐁 오일레드, 카드뮴 레드, 레드 납, 머큐리 설파이드, 카드뮴 불변 레드 4R, 리톨-레드, 피라졸론 레드, 와충(watchung)-레드 Ca-염, 매염제 레드 D, 브릴리언트 카민 6B, 에오신 매염제, 로다민 매염제 B, 아리자린 매염제, 브릴리언트 카민 3B, 안료레드 48 : 2, 로우즈 벤갈, 망간 바이오렛, 훽스트 바이오렛 B, 메틸바이오렛 매염제, 프루시안 블루, 코발트 블루, 알카리 블루 매염제, 빅토리아 블루 매염제, 프탈로시아닌 블루, 금속부재 프탈로시아닌 블루, 훼스트 라이트 블루, 인단트렌 블루 BC, 크롬 그린, 산화크롬, 안료 그린 B, 말라키트 그린 매염제, 말라키트 그린 옥살레이트, 화날(fanal) 옐로우-그린 G, 아연 화이트 티타늄 산화물, 안티몬 화이트, 아연 설파이드, 바리트(barite) 파우더, 바륨 카보네이트, 점토, 실리카, 화이트 카본, 탈크, 알루미나 화이트, 산화철(Fe₃O₄), 산화철(III)(

-Fe₂O₃), 산화 아연-철(ZnFe₂O₄), 산화 이트롬-철(Y₄Fe₂O₄), 산화 카드뮴-철(CdFe₂O₄), 산화 가돌리늄-철(Gd₃Fe₅O₁₂), 산화 구리-철(CuFe₂O₄), 산화 납-철(PbFe₁₂O₁₉), 산화니켈-철(NiFe₂O₄), 산화 네오디뮴-철(NeFeO₃), 산화 바륨-철(BaFe₁₂O₁₉), 산화 마그네슘-철(MgFe₂O₄), 산화 망간-철(MnFe₂O₄), 산화 린타늄-철(LaFeO₃), 철 파우더(Fe), 코발트 파우더(Co), 및 니켈 파우더(Ni)가 유용되고 있다. 또한, 유용한 염료들도 잘 알려져 있는바, 예컨대, 사비닐 블루 염료, 오일 블루 A 염료, 네오자폰 레드 395 염료, 니그로신 염료, 아닐린 블루 염료, 울트라마린 블루 염료, 메틸렌 블루 클로라이드, 프탈로시아닌 블루 염료, 아모프라스트 옐로우 GHS 등이 있다. 다른 다양한 성분들도 본 발명의 토너 파우더에 포함될 수 있다.

예컨대, 결합제의 20중량%까지 포함될 수 있다. 상기 결합제는 상기 과냉각성 물질과 양립할 수 있고 열프린트 헤드와 같은 화상 장치에 의해서 가열될때 적어도 연화되는 유기 열가소성 수지이다. 알맞은 결합제의 대표적 예는 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 에틸 셀룰로오스 및 폴리비닐 클로라이드와 같은 유기 용매 용해성 물질이다.

본 발명의 토너에 사용될 수 있는 또 다른 성분은 오염 방지(antifouling) 물질이다. 이러한 물질들은 토너 40중량%까지의 수준으로 사용되며 토너가 열프린트 헤드와 같은 토너와 직접 접촉하는 장치에 의해서 화상될때 특히 유용하다. 이들은 토너를 접촉시키는 장치의 사용에 의해서 상기 토너물질의 축적(build-up)을 감소시킨다. 다양한 물질들이 오염방지제로서 유용되고 있다.

상기 물질들은 왁스류, 실리카류, 금속 실리케이트류, 및 그의 혼합물을 포함한다. 유용한 왁스류의 대표적인 실례는 세틸, 스테아릴, 라우릴 및 미리스틸알콜과 같은 지방족 알콜류 및 그의 혼합물, 팔미트산, 스테아린산, 라우린산 및 미리스틴산과 같은 지방산류 및 그의 혼합물, 글리세릴 모노스테아레이트 및 디에틸렌 글리콜 모노스테아레이트와 같은 산 에스테르류, 글리콜 스테아레이트류, 세틸 팔미테이트, 스테아릴 스테아레이트, n-부틸 스테아레이트, n-옥틸 스테아레이트, 및 스테아론과 라우론과 같은 지방산으로부터 유도된 케톤류이다. 다른 유용한 왁스류는 옥토에이트류, 라우레이트류, 팔미테이트류, 및 알루미늄, 납, 카드뮴, 바륨, 칼슘, 리튬, 마그네슘 및 아연의 스테아레이트류와 같은 지방산 금속염을 포함한다. 상기 금속 스테아레이트류는 가장 바람직하다. 또한, 아연 스테아레이트와 같은 지방산 금속염 및 스테아린산과 같은 지방산과의 혼합물도 유용하다.

본 발명에 유용되는 실리카류 및 금속 실리케이트류는 실리카 겔, 그을린(fumed) 실리카, 침전 실리카, 점토, 카올린 및 탈크이다. 본 발명의 토너는 열화상계에 용이하게 사용될 수 있다. 예컨대, 액체 잠상을 형성하거나 수용할 수 있는 물질을 지지하는 기질이 마련되어서 화상시킨다. 상기 잠상은 본질적으로 육안으로 볼 수 없으며 본 발명의 토너와의 접촉에 의해서 현상된다. 상기 현상된 화상은 임의적으로 열 및/또는 압력 고정 단계를 겪게 된다. 그러나, 고정단계는 일반적으로 본 발명중의 알맞은 고정을 완성하는데 필요치 않다. 단지 상기 잠상을 재고용화시키는 데에는 충분하다. 상기 잠상을 형성하기 위한 메카니즘은 다양하다.

예컨대, 상기 기질위에 스탬프시키거나, 잉크 분사기술에 의해서 적용시키거나, 또는 교호적으로 열프린트 헤드를 사용하는 점성이나 유동성이 되도록 감열성 물질을 화상처럼 가열함으로서 형성시킬 수 있다. 상기 토너는 다양한 방법으로 잠상에 적용될 수 있다. 예컨대, 자기적으로 반응하는 물질(자기적으로 반응하는 안료와 같은)을 토너에 사용한 경우, 자기 현상기술들이 사용될 수 있다. 교호적으로, 토너는 단지 기질위에 브러싱 또는 푸어링(pouring)에 의해서 적용될 수 있다. 여하튼, 토너는 화상 및 비화상지역에 미분 점착을 나타내므로 상기 비화상지역에 부착되지 않는다. 결과로서, 상기 토너는 기질을 브러싱 하거나 진동시키는 것에 의해서 비화상지역으로부터 제거될 수 있다. 교호적으로 공기류에 의해서 방출될 수 있다. 또한, 다른 제거기술들도 가능하다. 적어도 상기 조색 화상의 일부분은 상기 소망부분을 토너가 제 2 잠상을 형성하기에 충분한 소징시간 및 온도로 가열함으로서 그들 스스로 화상시킬 수 있다. 그후, 이러한 제 2 잠상은 제 1 잠상에 대하여 전술한 바와같이 제 2 토너와 결합하여서 현상될 수 있다. 이러한 재화상 및 재조색 방법은 가능한한 많은 횟수로 반복될 수 있다. 그러나, 비화상 토너(즉, 종래의 열 및/또는 압력 고정 토너)는 재화상을 더욱 요구하지 않는 경우, 후속 화상 단계들에서 사용될 수 있다.

본 발명의 방법에 사용된 기질은 다양한 물질들로부터 선택될 수 있다. 즉, 투명 또는 불투명하며 바람직하게 얇고 가요성이다. 따라서, 상기 기질은 종이, 폴리에스테르류, 셀룰로오스 트리아세테이트, 폴리프로필렌등과 같은 중합 필름, 양극산화 알부미늄 및 알루미늄, 구리, 아연 등과 같은 금속 박막으로부터 선택될 수 있다.

본 발명은 다음의 대표적 실시예들에 의해서 설명된다.

[실시예 1]

본 발명에 의한 화상용 토너를, 95℃에서 50g 액체 디시클로헥실프탈레이트(DCHP)중에 0.25g 오일 블루 A 염료를 용해시켜서 제조한다. 이 용액을 냉각 및 고용화시킨다. 상기 혼합물을 유발 및 유봉으로 파쇄, 분쇄시키고 #325 스크린을 통해 걸러서 입자크기가 45㎛ 이하인 블루 토너를 제조한다. 5㎝ 직경의 원형 점성 잠상을 EMT 9140 써멀 팩시밀리를 사용하여서 DCHP와 N200 에틸 셀룰로오스와의 4.8 대 1의 혼합물로 피복된(피복량=0.13kg/㎡) 시이트를 제조한다. 상기 잠상을 블루 토너(자기 브러시)로 현상시켜서 고체 블루원주를 산출해낸다. 그후, 이 시이트를 EMT 9140위에 재화상시켜서 제 2 의 원형 점성 잠상을 언어 제 1 원주를 부분적으로 중첩시킨다. 제록스 6500 마젠타 토너(자기 브러시)로 현상한바, 상기 비중첩 지역에 마젠타 화상이 나타나고 상기 중첩지역에 자색화상이 나타난다.

[실시예 2]

본 발명에 의한 일련의 화상용 토너를, 착색제 및 과냉각성 물질을 균일한 생성물이 얻어질때까지 과냉각성 물질의 용융점 이상으로 가열하여서 제조한다. 본 생성물을 고체가 될때까지 냉각시키고, 큰 덩어리로 부수고, 토너의 입자크기가 30㎛ 이하일때까지 볼밀로 분쇄시킨다. 5㎝ 직경의 원형 점성 잠상을 실시예 1에서 사용된 동일 형태의 시이트와 동일 선구체를 사용하여서 완성한다. 분리잠상을 다양한 기술들을 사용하여서 토너로 형상시킨다. 상기 토너의 색깔을 갖는 고체 원주를 각 시이트위에 나타낸다. 이 시이트들을 재화상 및 재현상시켜서 다색 화상을 완성시킬 수 있다. 본 실시예에 사용한 조성물들을 표 1(모든% 중량%이다)에 설명하였다. 실시예 2A-2E를 토너가 들어있는 카멜 헤어 브러시로 잠상을 가로질러 브러시한 후 바탕을 건조 면패드로 닦아서 현상시킨다. 실시예 2F-2H를 자기 브러시 기술에 의해서 현상시킨다.

[표 1]

[실시예 3]

실시예 2에 기재된 과정들을 이용하여서 다음 조성물로 부터 토너를 제조한다.

[표 2]

실시예 3A, 3B 및 3C의생성물을 그의 미립자 크기가 1∼40㎛인 토너로 분쇄시킨다. 이들을 실시예 1의 기술에 의해서 잠상을 현상시킨다. 현상된 화상은 고체 블루이다. 실시예 3D의 생성물은 너무 탄력적이어서 분쇄시킬 수 없었으며 토너로서 사용될 수 없었다.

Claims (19)

1. 50중량% 이상의 과냉각성 물질과 0.01중량% 이상의 착색제로 구성되는 화상 토너.
2. 제 1 항에 있어서, 75-99.5중량%의 과냉각성 물질과 25-0.5중량%의 착색제로 구성되는 화상 토너.
3. 제 1 항에 있어서, 과냉각성 물질이 통상의 고체상 비점착성 물질로 구성되는 화상 토너.
4. 제 3 항에 있어서, 통상의 고체상 비점착성 물질이 주변온도보다 10℃ 이상 높은 용융점을 갖고 그 용융점 이하의 온도로 냉각될 때 과냉각 용융물을 형성하는 화상 토너.
5. 제 4 항에 있어서, 주변온도가 10-40℃인 화상 토너.
6. 제 3 항에 있어서, 과냉각성 물질이 디시클로헥실 프탈레이트, 디페닐 프탈레이트, 트리페닐 포스페이트, 디메틸 푸무레이트, 벤조트리아졸, 2, 4-디히드록시 벤조페논, 트리벤질아민, 벤질, 바닐린, 프탈로페논, 및 오르토 및 파라-톨루엔 설폰아미드류의 혼합물로 부터 선택된 화상 토너.
7. 제 6 항에 있어서, 과냉각성 물질이 디페닐 프탈레이트, 트리페닐 포스페이트 및 디시클로헥실 프탈레이트로 부터 선택된 화상 토너.
8. 제 1 항에 있어서, 착색제가 안료로 구성되는 화상 토너.
9. 제 1 항에 있어서, 착색제가 염료로 구성되는 화상 토너.
10. 제 1 항에 있어서, 20중량%까지의 결합제로 구성되는 화상 토너.
11. 제10항에 있어서, 1-20중량%의 결합제로 구성되는 화상 토너.
12. 제10항에 있어서, 결합제 용매가 유기용매에 가용성인 화상 토너.
13. 제12항에 있어서, 결합제가 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부티레이트, 에틸 셀룰로오스, 및 폴리(비닐 클로라이드)로 부터 선택된 화상 토너.
14. 제13항에 있어서, 결합제가 에틸 셀룰로오스 및 폴리(비닐 클로라이드)로 부터 선택된 화상 토너.
15. 제 1 항 또는 제10항에 있어서, 40중량%까지의 오염방지제를 더 함유하는 화상 토너.
16. a) 기질위에 액체 잠상을 형성하고 ;

    b) 이 액체 잠상을 50중량% 이상의 과냉각성 물질과 0.01중량% 이상의 착색제로 구성되는 토너와 접촉시키는 단계로 구성되는 기질위에 착색 화상을 형성하는 방법.
17. a) 표면에 액체 잠상을 형성하거나 수용할 수 있는 기질을 제조하여 ;

    b) 이 기질 표면에 제 1 액체 잠상을 형성하고 ;

    c) 그 위에 50중량% 이상의 과냉각성 물질과 0.01중량% 이상의 착색제로 구성되는 제 1 토너를 도포해서 제 1 액체 잠상을 현상하고 ;

    d) 이 제 1 액체 잠상을 고용화시킨 후 ;

    e) 제 2 액체 잠상을 적어도 그 일부분이 상기 제 1 토너상에 위치하도록 이 기질위에 형성하고 ;

    f) 그 위에 제 2 토너를 도포하여서 제 2 잠상을 현상시키는 단계로 구성되는 기질위에 다색화상을 형성하는 방법.
18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 상기 기질이 열 노출시에 상기 액체 잠상을 형성하는 과냉각성 물질 피복을 갖는 화상 형성 방법.
19. 제17항에 있어서, 상기 제1 및 제 2 토너가 다른 색들로 이루어지는 화상 형성 방법.