KR950014869B1

KR950014869B1 - 자성토너

Info

Publication number: KR950014869B1
Application number: KR1019920003813A
Authority: KR
Inventors: 마사키 우찌야마; 요시노부 죠; 야스타카 아까시; 마사아키 타야; 마코토 운노
Original assignee: 캐논 가부시기가이샤; 야마지 게이조
Priority date: 1991-03-08
Filing date: 1992-03-07
Publication date: 1995-12-16
Also published as: JP2633130B2; JPH0566608A; DE69221177T2; US5480755A; CA2062382A1; EP0503861B1; CA2062382C; DE69221177D1; EP0503861A1; KR920018525A

Abstract

내용 없음.

Description

자성토너

본 발명은 전자사진, 정전기록, 정전인쇄등을 사용하는 화상형성방법에 있어 정전하잠상을 현상화하기 위해 정전하화상을 현상하는 현상제에 함유되고, 또한 적어도 자성수지입자 및 표면개질 실리카 미세분말(surface-modified fine silica powder)을 가지는 자성토너에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 전전하화상 담지체로서 비정질 실리콘드럼을 사용하여 고속화상형성에 적합한 자성토너에 관한 것이다.

종래, 전자사진을 실행하는 화상형성방법으로는, 전전하화상 담지체로서 감광성드럼을 사용하여, 코로나대전기등의 대전수단에 의해 감광성드럼 표면을 균일하게 대전시킨 후, 화상노광하여 감광성드럼의 표면에 정전하잠상을 형성하고, 자성토너를 가지는 현상제를 사용하여, 점핑현상법(jumping developmentmethod) 또는 자기브러시법과 같은 현상방법에 의해 정전하잠상을 현상함으로써, 감광성드럼표면에 토너화상을 형성하고, 다시 기록매체에 토너화상을 전사하고, 그위에 정착시키는 방법이 일반적인 방법으로 알려져 있다.

감광성부재표면에 정전하잠상을 현상화하기 위해 사용되는 현상제로서, 철분말 또는 페라이트분말등의 자성캐리어 및 수지 및 착색제를 가지는 토너를 혼합한 2성분계 현상제와, 캐리어를 사용하지 않는 1성분계 현상제가 알려져 있다.

2성분계 현상제를 사용하는 현상방법에서는, 토너와 캐리어와의 혼합비 즉, 2성분계 현상제의 토너의 농도에 따라 토너화상의 품질이 크게 좌우되어, 현상제중의 토너농도를 항상 일정하게 하도록 제어해야하는 문제점이 있었다.

한편, 수지 및 자성분말을 주성분으로 하는 자성토너를 사용한 1성분계 현상제를 사용한 현상은, 상기 2성분계 현상방식에 비해 토너농도를 일정하게 유지하기 위한 장치가 필요없고, 처리가 용이하며, 현상장치의 소형화가 가능하다고 하는 이점이 있다.

자성토너를 가지는 1성분계 현상제를 사용하는 시스템에서는, 자성토너의 대전량의 증가에 따라, 자성토너의 응집현상이 서서히 나타나도록 할때, 현상제담지체인 슬리브상에 얇은 층으로 피복되어야 하는 현상제가 슬리브상에 매우 두껍게 피복되어, 배경흐림(background fogging)을 발생하게 하는 경향이 있다. 특히, 매분 50장 이상을 복사하는 고속복사기에서 이와 같은 문제가 발생하는 경향이 있다.

이와 같은 문제를 해결하기 위하여, 일본특개소 55-120041호 공보에는, 절연성자성토너에 트리메틸실록실기를 가지는 pH7 이상의 2산화 규소미세입자 즉, 소수성실리카 미세분말을 함유시키는 방법이 개시되어 있다. 이러한 소수성실리카 미세분말의 첨가에 의해, 절연성자성토너의 대전량 증가를 제어하는 경향은 있으나, 고속복사기에서는, 습도가 낮은 환경에서 대전량이 증가하여, 때대로 화상농도의 저하 및 배경흐림등의 문제를 일으킨다.

소수화처리를 행한 실리카 미세분말은 소수화처리시에 응집물을 형성하는 경향이 있고, 그때, 수백 ㎛의 응집물이 형성되는 것도 있다. 이와 같은 응집물은 토너의 대전성을 저해하여 토너의 대전량저하를 초래한다. 또한, 이와 같은 커다란 직경의 응집물은 비표면적(specific surface area)(㎡/g)이 매우 작고, 토너입자와의 상호 작용이 현저하게 약하여, 토너입자에서 분리되기 쉽고 응집물이 단독으로 현상기에서 비산하게 된다.

비산된 실리카응집물은, 비중이 작으므로 복사기내의 기류에 따라 복사기내를 비산하고, 코로나대전에 사용되는 방전와이어에 도달하여 대전기의 와이어를 오염시킨다. 오염된 부분은 코로나방전이 약하여, 코로나대전기의 대전분포를 불균일하게 형성하고, 따라서 형성된 화상은 농도가 불균일하게 된다. 실리카에 의한 와이어의 오염은, 1성분계 현상제에 대해 특유한 문제점이 없지만, 2성분계 현상제에서는 야기될 수 있는 문제점이 있다. 일본특개소 60-107036호 공보에는, 실리카 미세분말에 의한 방전와이어의 오염을 개선하는 방법으로서, 실리카 미세분말의 체격밀도를 30g/ℓ 이하로 제어하여, 현상제에 보다 소량의 실리카 미세분말을 첨가하여, 다량으로 첨가한 경우에 생기는 폐해를 경감완화하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 이 방법은 폐해를 경감하는 데에는 효과적이나, 실리카 미세분말의 첨가에 의한 와이어의 오염문제는, 실질적으로 여전히 존재하여, 수만장의 반복복사결과 방전와이어에 오염이 발생한다.

이상 설명한 바와 같이, 고속복사기용 현상제에 사용될 수 있고 또한 내구성이 우수한 실리카 미세분말을 가지는 자성토너가 요구되고 있었다.

본 발명의 목적은, 상기 종래 기술에 포함된 문제점을 해결한 자성토너를 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 안정한 대전량을 가지고, 다수매의 복사시이트상의 주행에 의해 발생하는 방전와이어의 오염등의 폐해를 일으키지 않는 표면개질 실리카 미세분말을 함유하는 자성토너를 제공하는 데 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 바인더수지, 전하제어 및 자성분말을 적어도 함유하는 자성수지입자와 표면개질 실리카 미세분말로 이루어지는 자성토너로서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은 소수화처리제에 의해 처리된 실리카 미세분말이고, 상기 실리카 미세분말은, 180㎡/g 이상의 비표면적, 60∼95%의 소수율(hydrophbicity) 및 35∼49g/ℓ의 체적밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 자성토너를 제공한다.

본 발명자는, 주의깊게 연구한 결과, 자성토너에 자성수지입자와 함께 함유되고 표면개질 실리카 미세분말에 특정의 비표면적과 체적밀도를 가진 실리카 미세분말 개시제를 특정량의 소수화처리제 특히, 헥사메틸디실라잔으로 처리하면, 분해공정이나 외부 첨가공정에 의해서도 분해되지 않고 강고하게 고정되어, 방전와이어의 오염 원인으로 되는 응집물을 함유하지 않는 특정의 물성을 가진 표면개질 실리카 미세분말을 가진 자성토너가 얻어지는 것을 발견하였다.

본 발명에 있어서, 표면개질 실리카 미세분말의 제조시에 사용되는 실리카 미세분말 개시제의 비표면적을 300㎡/g 이상으로 할 필요가 있고, 이것에 의해, 소수화처리제에 의한 처리시에 실리카 미세분말의 응집물의 발생을 방지할 수 있는 비표면적 180㎡/g 이상의 표면개질 실리카 미세분말을 얻을 수 있다. 상기 실리카 미세분말 개시제의 비표면적은, 바람직하게 350∼500㎡/g으로 하며, 이에 의해, 현상제의 유동성 및 내구성을 더욱 향상시킬 수 있는 비표면적 200∼320㎡/g을 가지는 표면개질 실리카 미세분말을 얻을 수 있다. 상기 실리카 미세분말 개시제의 비표면적이 300㎡/g보다 작은 경우, 소수화제에 의한 처리시에 응집물이 생기기 쉽고, 얻어지는 표면개질 실리카 미세분말의 비표면적을 180㎡/g이하로 하는 것이 어렵다.

본 발명에 의해 미세분말의 비표면적은 다음 방법에 의해 산출된 값이다.

[비표면적]

BET방법에 따라서, 시료의 표면에 질소가스를 흡착시키고, 마노메타에 의해 표시된 압력차이에 의거하여 흡착량을 구하고, 비표면적을 산출한다.

본 발명에 있어서, 표면개질 실리카 미세분말의 제조시에 사용하는 실리카 미세분말의 개시제의 체적밀도 40g/ℓ 이하로 하는 것이 바람직하고, 이것에 의해, 실리카 미세분말의 개시제중에 응집물이 생기기 어렵게되고, 소수화제에 의한 처리시에도 응집물의 생성을 억제할 수 있어, 얻어지는 표면개질 실리카 미세분말의 체적밀도를 35∼49g/ℓ로 할 수 있게 한다. 실리카 미세분말 개시제의 체적밀도가 40g/ℓ를 넘을 경우, 실리카 미세분말의 개시제에 응집물이 생기기 쉬워지며, 이런 응집물을 함유하는 실리카 미세분말 개시제를 처리하면, 개시제중의 응집물의 처리시에 분해되지 않으므로, 그대로 잔존하여, 방전와이어의 오염원인으로 되기 쉽다. 취급상, 비표면적 20g/ℓ 이상의 실리카 미세분말 개시제를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 의한 미세분말의 체적밀도는 다음 방법으로 얻은 값이다.

[체적밀도]

100㎖의 측정실린더에,종이위의 시료를 서서히 첨가하여 100㎖로 만든다.이 경우, 종이를 툭툭치지 않는다. 시료를 첨가하기 전과후의 차이를 구하고 다음식에 따라 체적밀도를 구한다.

체적밀도(g/1)=시료의 중량(g)×10

헥사메틸디실라잔을 실리카 미세분말 개시제 100중량부에 대하여 15∼25중량부 사용하여 실리카 미세분말을 처리함으로써, 응집물이 거의 없고 본 발명에 필요로 하는 특성을 가진 표면개질 실리카 미세분말을 얻는다. 헥사메틸디실라잔을 15중량부 이하로 사용하면, 실리카 미세분말의 표면개질이 불충분하게 되어, 습도가 높은 환경하에서 토너의 대전량이 저하되고, 농도저하를 일으키기 쉽게 된다. 한편, 헥사메틸디실라잔의 첨가량을 25중량부보다 많게하면, 헥사메틸디실라잔이 실리카 미세분말에 대하여 과잉으로 되어 응집물을 생성하여, 방전와이어의 오염을 일으키게 된다. 또한 헥사메틸디실라잔이 25중량부보다 많을 경우, 표면개질 실리카 미세분말의 비표면적이 180㎡/g보다 작게되어, 고속복사기용 토너로서 필요하게 되는 유동성을 주행중에 유지할 수 없게되어, 배경흐림이 발생하고, 라인화상의 재현성이 저하되기 쉬우며, 특히, 토너의 비산을 발생하게 된다.

실리카 미세분말의 개시제중에 함유되어 있는 수분에 의해, 헥사메틸디실라잔과 실리카 미세분말의 표면에 존재하는 실란올기와의 반응이 촉진되므로, 본 발명자는수분함량으로, 표면개질 실리카 미세분말의 소수율(분말을 소수화시키는 정도)을 제어할 수 있는 것을 발견하였다.

실리카 미세분말의 개시제는 수분함유량을 0.5∼5중량%로 함으로써, 헥사메틸디실라잔으로 처리하여 얻은 표면개질 실리카 미세분말의 소수율을 60∼95%의 범위로 제어할 수 있으며, 보다 바람직하게는, 수분함유량을 0.7∼3중량%로 설정함으로써, 표면개질 실리카 미세분말의 소수화율을 70∼90% 범위로 만들 수 있어, 보다 우수한 현상성 및 내구성을 얻을 수 있다.

실리카 미세분말 개시제의 수분함유량이 0.5중량% 보다 적은 경우, 헥사메틸디실라잔과 실리카 미세분말 표면의 실란올기와의 반응이 불충하여, 얻어지는 표면개질 실리카 미세분말의 소수율 60% 이하로 되며, 반면에, 실리카 미세분말의 개시제의 수분함유량이 5중량%보다 많은 경우, 헥사메틸디실라잔에 의한 실리카 미세분말의 표면개질이 과도하여, 표면개질 실리카 미세분말의 소수율이 95% 이상으로 되는 경향이 높다.

본 발명에 의한 표면개질 실리카 미세분말의 소수율은, 이하의 방법에 의해 얻어진 값이다.

[소수율시험]

시료 1g을 분액깔대기에 취하고, 이것에 순수 100㎖를 첨가하여 텀블러믹서로 10분간 흔들어 섞는다. 흔들어 섞은후, 분액깔대기를 스탠드에 세워 10분간 정지한다. 그후, 하층의 혼합액 20∼30㎖를 분액깔대기에서 모으고, 모은 하층의 혼합액을 10㎜ 석영셀에 분리하고, 순수를 블랭크로서 사용하는 비색계에 설치하여, 그 투과율을 소수율로 한다.

상기 실리카 미세분말 개시제에 의해 제조된 본 발명의 표면개질 실리카 미세분말의 물성은 다음과 같다.

본 발명에 의한 표면개질 실리카 미세분말은, 180㎡/g이상의 비표면적을 가지므로 상기 표면개질 실리카 미세분말을 자성토너와 혼합하면, 고속복사기용 현상제의 유동성을 다수매의 복사시이트에 대해 주행중이어도 우수한 상태로 유지할 수 있으며, 배경흐름이 적고 라인화상의 재현성이 우수한 현상제를 얻을 수 있다. 안정한 유동성의 관점에서 볼때 표면개질 실리카 미세분말은 200∼320㎡/g의 비표면적을 가지는 것이 바람직하다.

본 발명의 표면개질 실리카 미세분말은, 35∼49g/ℓ의 체적밀도를 가지므로, 방전 와이어의 오염에 대해 우수한 성능을 나타낸다. 표면개질 실리카 미세분말의 체적밀도가 35g/ℓ이하인 경우, 현상특성 및 내구성을 만족시키기에 충분한 정도의 양을 자성토너에 첨가한 경우, 자성토너의 유동성이 과도하게 높아져, 자성토너가 더욱 비산되기 쉬우므로, 방전와이어의 오염을 일으키며, 또한, 전사부재의 전송부를 오염시켜 화상오염도 발생하기 쉽게 된다. 표면개질 실리카 미세분말의 체적밀도가 49g/ℓ를 초과하면, 얻어지는 표면개질 실리카 미세분말중에 응집물이 다수 존재하여, 방전와이어의 오염을 발생시키며, 또한, 표면개질 실리카 미세분말중에 존재하는 응집물에 의해, 자성토너의 대전특성이 억제되어, 화상농도저하를 일으킨다.

특히, 표면개질 실리카 미세분말의 부피밀도가 38∼45g/ℓ의 범위내에 있으면, 특히 우수한 성능의 자성토너를 얻을 수 있다.

표면개질 실리카 미세분말은, 80∼95%의 소수율을 가지므로, 우수한 내구성을 가진 현상제를 얻을 수 있으며, 70∼90%의 소수율을 가지는 것이 바람직하고, 이에 의해, 현상특성 및 내구성이 우수한 현상제를 얻을 수 있다.

표면개질 실리카 미세분말의 소수율이 60% 이하인 경우에는, 습도가 높은 환경하에서 대전성이 저하하기 쉬워, 화상농도를 저하시키고, 소수율이 95%를 넘는 경우에는, 다수의 저하하기 쉬워, 화상농도를 저하시키고, 소수율이 95%를 넘는 경우에는, 다수의 복사시이트에 대한 주행시, 특히, 낮은 습도환경하에서 다수의 복사시이트에 대한 주행시, 표면개질 실리카 미세분말의 대전량은 증가하여, 배경흐름 또는 라인화상 둘레에 배경흐름이나 흑점을 생기게 하며, 더우기, 대전량의 증가는 화상농도를 저하시킨다.

이하, 본 발명의 표면개질 실리카 미세분말의 제조방법에 대해 설명한다.

300㎡/g이상의 비표면적, 0.5∼5중량%의 수분함유량 및 40g/ℓ 이하의 체적밀도를 가지는 실리카 미세분말의 개시제를 고속으로 교반하면서, 헥사메틸디실라잔을 소정량(실리카 미세분말의 개시제의 100중량부에 대해 15∼25중량부)을 적하하거나 분무하여 충분히 혼합한다. 여기서, 헥사메틸디실라잔을 알콜등의 용매로 희석하여 처리할 수 있다. 혼합분산된 처리제를 함유하는 실리카 미세분말의 개시제는 분말액체를 형성하고 있으며, 이 분말액체를 질소분위기중에서 헥사메틸디실라잔의 비점이상의 온도로 가열하여, 0.5∼5시간 교반하면서 환류한다. 그후, 필요에 따라, 잉여의 처리제등을 제거할 수도 있다. 처리종료후, 실온으로 냉각하여 본 발명의 표면개질 실리카 미세분말을 얻을 수 있다.

본 발명에 의한 표면개질 실리카 미세분말의 처리방법으로서는, 헥사메틸디실라잔에 의한 실리카 미세분말의 개시제의 처리을 배치믹서(batch mixer)내에서 교반하면서 행하는 배치식처리방법이 바람직하고, 배치식처리방법에 의해 얻은 표면개질 실리카 미세분말은 균일하게 처리가 실행되어, 품질적으로 안정한 생산물이 재현성 좋게 얻어진다.

다른 방법으로서, 기류중에 분산한 실리카 미세분말의 개시제에 헥사메틸디실라잔을 작용시켜 처리하는 연속식 처리방법이 있으나, 연속식 처리방법에서는 실리카 미세분말의 개시제를 균일하고 적절하게 처리하는 것이 곤란하며, 따라서, 얻어지는 표면개질 실리카 미세분말은 균일성이 부족하고 재현성도 나쁘며, 처리를 충분히 행할 수 없기 때문에 종종 시간에 따라 변화한다. 따라서, 이 방법은 바람지하지 않다.

체적밀도가 40g/ℓ 이하인 실리카 미세분말의 개시제의 제조방법으로서, 예를 들면 시판의 70g/ℓ 전후의 체적밀도를 가지는 실리카분말의 개시제를 분쇄처리하는 방법에 의해 행해질 수 있으나, 당연히, 다른 방법을 또한 사용할 수 있으며, 체적밀도 40g/ℓ 이하인 실리카 미세분말이면 어떠한 방법으로도 실리카 미세분말의 개시제를 제조할 수 있다.

수분함유량이 0.5∼5%인 실리카 미세분말의 개시제의 제조방법으로서는, 예를 들면, 시판의 0.5∼5% 전후에 수분함유량을 가지는 실리카 미세분말의 개시제를 가습 또는 건조등의 방법에 의해 행할 수 있으나, 당연히, 다른 방법을 사용할 수 있으며, 수분함유량이 0.5∼5중량%인 실리카 미세분말이면 어떠한 방법으로도, 실리카 미세분말의 개시제를 제조할 수 있다.

상기 설명한 바와 같이, 본 발명의 표면개질 실리카 미세분말을, 바인더수지, 전하제어제 및 자성분말을 함유하는 자성수지입자에 첨가하여 자성토너를 제조한 경우에는, 표면개질 실리카 미세분말에 응집물이 생기지 않거나 또는 생기는 양이 소량이며, 또한 적당한 소수율을 가지고 있으므로, 표면개질 실리카 미세분말과 자성수지입자사이의 상호작용이 강하게 되어, 표면개질 실리카 미세분말의 자성수지입자에서 유리가 억제되어, 방선와이어 오염의 방지가 현저하게 향상되고, 또한 주행시 및 각종 환경하에서 화상농도등의 화상재현성도 향상될 수 있다.

표면개질 실리카 미세분말은 자성토너에 대하여 0.05∼5중량%, 바람직하게는, 0.1∼4중량%로 첨가해야 한다.

이하, 본 발명에 의한 자성수지입자에 대해 설명한다.

자성수지입자에 함유된 바인더수지로서, 폴리스티렌, 폴리-p-클로로스티렌, 폴리비닐톨루엔등의 스티렌 또는 그 치환체의 단일공중합체와, 스티렌/p-클로로스티렌 공중합체, 스티렌/프로필렌 공중합체, 스티렌/비닐톨루엔 공중합체, 스티렌/비닐나프탈렌 공중합체, 스티렌/메틸아크릴레이트 공중합체, 스티렌/에틸크릴레이트 공중합체, 스티렌/부틸아크릴레이트 공중합체, 스트렌/옥틸아크릴레이트 공중합체, 스티렌/메틸메타크릴레이트 공중합체, 스티렌/에틸메타크릴레이트 공중합체, 스티렌/부타메탈크릴레이트 공중합체, 스티렌/메틸 α-클로로메타크릴레이트 공중합체, 스티렌/아크릴로니트릴 공중합체, 스티렌/메틸비닐에테르 공중합체, 스티렌/에틸비닐에테르 공중합체, 스티렌/메틸비닐케톤 공중합체, 스티렌/부타디엔 공중합체, 스티렌/이소프렌 공중합체, 스티렌/아크릴로니트릴/인덴 공중합체등의 스티렌계 공중합체와, 폴리비닐크로라이트, 폴리비닐아세테이트, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 실리콘수지, 폴리에스테르수지, 에폭시수지, 폴리비닐부티랄, 로진, 변성로진, 테르펜수지, 페놀수지, 크실렌수지, 지방족 또는 고리지방족 탄화수소수지, 방향족속유수지, 염소화파라핀, 및 파라핀 왁스를 열거할 수 있으며, 이들은 단독 또는 혼합물형태로 사용할 수 있다.

이들 수지중에서, 본 발명에서는 스티렌-아크릴계 공중합체가 바람직하게 사용되며, 스티렌-아크릴계 공중합체중에서도, 카르복실기를 함유하는 비닐계 모노머를 함유하는 공중합체가 특히 바람직하다.

카르복실기를 함유하는 비닐계 모노머로서는, 예를 들면, 말레인산, 시르타콘산, 이타콘산, 알켄일숙신산, 푸마르산, 메사콘산등의 불포화 2염기산과, 말레인산무수물, 시르타콘산무수물, 이타콘산무수물, 알켄일숙신산무수물등의 불포화 2염기산 무수물과, 말레인산메틸 해프에스테르, 말레인산에틸 해프에스테르, 말레인산부틸 해프에스테르, 시트라콘산메틸 해프에스테르, 시트라콘산에틸 해프에스테르, 시트라콘산부틸 해프에스테르, 이타콘산메틸 해프에스테르, 알켄일숙신산메틸 해프에스테르, 푸마르산메틸 해프에스테르, 메사콘산메틸 해프에스테르등의 불포화 2염기산의 해프에스테르와, 디메틸말레에이트 및 디메틸푸마네이트등의 불포화 2염기산 에스테르를 들 수 있으며, 또한, 아크릴산, 메타크릴산, 크로론산, 산남산등의 α,β-불포화산과, 크로톤산무수물, 신남산무수물등의 α,β-불포화산무수물과, 상기 α,β-불포화산과 저급지방산의 무수물과, 알켄일말론산, 알켄일글루타르산, 알켄일아미프산, 이들의 무수물 및 모노에스테르가 있다.

이들 중에서, 말레산구조, 푸마르산 구조 또는 숙신산구조를 지니는 모노머가 특히 바람직하다.

본 발명에 의한 자성수지입자에 함유되는 전하제어제로서, 예를 들면, 유기금속착물, 킬레이트화합물이 유효하고, 모노아조금속착물, 아세틸아세톤금속착물, 방향족 히드록시카르복실산 또는 방향족 디카르복실산 금속착물이 있으며, 또한, 방향족 히드록시카르복실산, 방향족 모노 또는 폴리카르복실산 및 금속염, 무수물, 에스테르류, 비스페놀등의 페놀유도체가 있다.

이들 중에서, 다음의 일반식(Ⅰ)로 표시되는 아조계금속착물 및 일반식(Ⅱ)로 표현되는 염기성 유기산금속착물 등의 전하제어제가 바람직하다.

[Ⅰ]

[아조계 금속착물]

(상기 식중에서, M은 배위중심 금속을 표시하고, 배위수 6을 가지는 M으로서는, Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni, Mn 또는 Fe를 들 수 있다. Ar은 페닐기 또는 나프틸기로 예시되는 아릴기이며, 치환기를 가질 수도 있다. 이 경우의 치환기로서는, 니트로기, 할로겐기, 카르복실기, 아닐리드기 및 탄소수 1∼18의 알킬기 또는 알콕시기이다. X, X', Y 및 Y'은 -S-, -O-, -CO-, -NH- 또는 -NR-(R은 탄소수 1∼4의 알킬기)를 표시한다. Ka은 수소이온, 나트륨이온, 칼륨이온, 암모늄이온 또는 유기암모늄 이온을 나타낸다.

[Ⅱ]

[염기성 유기산금속착물]

[상기 식중에서, M은 배위중심속을 표시하고, 배위수 6을 가진 M으로서, Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni, Mn 또는 Fe를 들수 있다. A는(알킬기등의 치환기를 가질 수 있다).

(X는 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 알킬기등의 치환기를 나타냄) 및

(R은 수소원자, C₁∼C₁₈의 알킬기 또는 알케닐기를 나타냄)을 표시한다.은 수소이온, 나트륨이온, 칼륨이온, 알모늄이온 또는 유기암모늄 이온을 나타내고, Z는 -O- 또는를 나타낸다.]

일반식(Ⅰ)로 표현된 아조계금속착물의 구체적인 화합물의 예를 이하 나타낸다.

착물(Ⅰ)-1

착물(Ⅰ)-2

착물(Ⅰ)-3

착물(Ⅰ)-4

착물(Ⅰ)-5

착물(Ⅰ)-6

이하에 일반식(Ⅱ)로 표현된 염기성 유기산금속착물의 구체적인 화합물을 나타낸다.

착물(Ⅱ)-1

착물(Ⅱ)-2

착물(Ⅱ)-3

착물(Ⅱ)-4

착물(Ⅱ)-5

착물(Ⅱ)-6

착물(Ⅱ)-7

착물(Ⅱ)-8

착물(Ⅱ)-9

착물(Ⅱ)-10

이들 전하제어제는, 단독 또는 2종이상 조합시켜 사용할 수 있다.

전하제어제를 자성수지입자에 첨가하는 량은, 자성수지입자의 바인더수지의 종류 및 자성분의 종류 혹은 이들 함유비율에 의해 다르나, 바인더수지에 대하여 0.1∼10중량% 범위가 바람직하다.

본 발명에 의한 자성수지입자에 함유되는 자성분말으로서는, 마그네라이트, 헤마라이트, 페라이트등의 산화철과, 철, 코발트, 니켈등의 금속 혹은 이들 금속과 알루미늄, 코발트, 구리, 납, 마그네슘, 주석, 아연, 안티몬, 베릴리움, 비스무르, 카드뮴, 칼슘, 망간, 셀렌, 티탄, 텅스텐, 바나듐등의 금속의 합금 및 이들 혼합물등의 강자성체를 들 수 있다.

이들 강자성체는 평균입자경이 0.05∼2㎛인 것이 바람직하고, 0.1∼0.5㎛인 것은 더욱 바람직하다.

자성수지입자중에 함유되는 양으로서는 바인더수지를 함유하는 수지성분 100중량부에 대하여 약 20∼200중량부인 것이 바람직하고, 바인더수지를 함유하는 수지성분 100중량부에 대하여 40∼150중량부인 것은 더욱 바람직하다.

10kDe의 인가시의 자기특성은 항자력 20∼150에르스테드(De), 포화자화 50∼200emu/g 및 잔류자화 2∼20emu/g인 것이 바람직하다.

열로울정착시의 이형성을 개선할 목적으로, 바인더수지 100중량부에 대해 저분자량 폴리에틸렌, 저분자량, 폴리프로필렌, 마이크로크리스탈린 왁스, 가르나우바 왁스, 사졸왁스 또는 파라핀왁스 등의 왁스상 물질의 0.5∼10중량부르 자성수지입자에 첨가하는 것이 바람직하다.

본 발명의 자성토너에는, 필요에 따라 다른 첨가제를 첨가할 수 있다.

다른 첨가제로서는, 예를 들면, 테풀론, 스테아린산아연, 폴리비닐리덴플루오라이드등의 윤활제(특히, 폴리비닐리덴 플루오라이드가 바람직하다)와, 산화세륨, 탄화규소, 티탄산스트론티움등의 연마제(특히, 티탄산스트론티움이 바람직하다)와, 산화티탄, 산화알루미늄등의 유동성부여제(특히, 소수성의 것이 바람직하다)와, 케이킹방지제와 ,카본블랙, 산화아연, 산화안티몬, 산화주석등의 도전성부여제를 열거할 수 있으며, 또한, 토너입자와 반대극성의 백색미세입자 또는 흑색미세입자를 현상성향제로서 소량사용할 수도 있다.

이하의 예에 의거하여 본 발명을 상세하게 설명한다. 본 발명은 이것에 한정되는 것은 아니다.

[표면개질 실리카 미세분말 1의 조제예]

흄드실리카(humed silica)(비표면적 : 380㎡/g, 수분함유량 : 2.34wt%, 부피밀도 : 26.8g/ℓ) 100중량부를 고속믹서를 가진 용기에 넣고, 질소분위기중에서 8,500r. p. m.으로 교반하면서 헥사메틸디실라잔 20중량부를 분무하고, 또, 5분간 교반을 계속한 후, 얻어진 파우더리퀴드(power liquid)를 질소기류하에서 200℃, 3시간동안 환류교반을 행하였다. 그후, 상온까지 냉각하고, 표면개질 실리카 미세분말 1을 얻었다. 이와 같이 얻은 표면개질 실리카 미세분말 1은 비표면적 240㎡/g이고, 소수율이 79%이고, 체적밀도가 43.5g/ℓ이었다.

[표면개질 실리카 미세분말 2∼7의 조제예]

휴드실리카와 헥사메틸디실라잔의 첨가량을 표 1에 표시한 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 표면개질 실리카 미세분말 1의 조제예와 마찬가지 방식으로 표면개질 실리카 미세분말 2∼7을 얻었다. 그 결과를 표 1에 표시한다.

[비교용 표면개질 실리카 미세분말 1∼4의 조제예]

흄드실리카와 헥사메틸디실라잔의 첨가량을 표 1에 표시한 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 표면개질 실리카 미세분말 1과 마찬가지 방식으로 비교용 표면개질 실리카 미세분말 1∼4를 얻었다. 그 결과를 표 1에 표시한다.

[비교용 표면개질 실리카 미세분말 5∼8의 조제예]

배치(batch)식으로 처리한 시판용 표면개질 실리카 미세분말, 탈라녹스-500(툴코사제), 연속식으로 처리한 시판용 표면개질 실리카 미세분말 R-812(닛뽄 아에로실사제), R-972(닛뽄 아에로실사제) 및 배치식으로 처리한 시판용 표면개질 실리카 미세분말 RX-200(일본국 메구사사제)을 각각 비교용 표면개질 실리카 미세분말 5∼8로 하였다. 이 비교용 표면개질 실리카 미세분말 5∼8의 각종 물성치를 표 1에 표시한다.

[표 1]

* 1 : 시판용 표면개질 실리카 미세분말(탈라녹스-500 : 헥사메틸실라잔)

* 2 : 시판용 표면개질 실리카 미세분말(R-812 : 헥사메틸디실라잔)

* 3 : 시판용 표면개질 실리카 미세분말(R-972 : 디메틸디클로로실란)

* 4 : 시판용 표면개질 실리카 미세분말(R-200 : 헥사메틸디실라잔)

[실시예 1]

스티렌 86.0중량부

부틸아크릴레이트 14.0중량부

모노부틸말레이트 10.0중량부

디-tert-부틸퍼옥사이드 0.8중량부

상기 물질의 혼합물을 환류(온도 : 146∼156℃)되고 있는 쿠멘 200중량부 중에 4시간에 걸쳐서 적하하고, 큐멘환류하에서 용액중합을 완료시키고, 감압하에서 200℃까지 온도를 올리면서 큐멘을 제거하였다.

여기에서 얻어진 스티렌-아크릴레이트계 공중합체 30중량부를, 하기 물질의 혼합물중에 용해하여 혼합용액을 얻었다.

스티렌 49.0중량부

부틸아크릴레이트 18.0중량부

모노부틸말레이트 3.0중량부

디비닐벤젠 0.3중량부

벤조일퍼옥사이드 0.8중량부

tert-부틸퍼옥시-2-에틸헥사노에이트 0.6중량부

상기 혼합용액에, 폴리비닐 알코올부분 비누화물 0.15중량부를 용해한 물 170중량부를 가한후, 격렬하게 교반하면서 현탁분산액으로 하였다. 또, 물 100중량부를 가하고 질소분위기로 치환된 반응용기에 상기 현탁분산액을 첨가하여, 약 80℃에서 8시간동안 중합하였다. 중합을 종료한 후, 반응생성물을 여과하고, 충분히 수세한 후, 탈수건조하여 스티렌-아크릴레이트계 공중합체 조성물을 얻었다.

상기 스티렌-아크릴레이트계 공중합체 조성물 100중량부, 마그네라이트(평균입자 직경 : 0.2μ, FeO 함유량 : 26.5중량%) 60중량부, 화합물(Ⅱ)-1에 표시된 하전제어제 2중량부 및 저분자량 에티렌-프로필렌 공중합체 3중량부를 믹서로 예비 혼합한 후, 130℃로 온도설정한 2축압출기로 용융혼련하였다. 혼련물을 냉각상태로 방치한 후, 대략 거칠게 분쇄하였다. 제트기류형 미세분쇄기를 이용해서 상기 분쇄물을 미세하게 분쇄하고, 풍력분급기를 이용해서 분급하고, 중량평균 입자직경이 11.5μ인 흑색자성 수지입자 1을 얻었다.

이와 같이 얻은 자성수지입자 1에 대해서, 상기 표면개질 실리카 미세분말 1을 0.4중량% 첨가하여, 본 발명의 자성토너 1을 얻었다.

이 자성토너 1의 성능을, 비정질실리콘 감광체드럼을 가지고 1차 대전기에 약 1,000㎂의 전류를 인가하여 비정질실리콘 드럼을 대전시키는 시판중인 전자사진복사기 NP-9800(캐논사제)을 사용해서 평가하였다. 비정질실리콘 드럼상에는 정전하로 대전된 정전잠상이 형성되고, 자성토너는 부의 마찰저하를가졌으며, 정전잠상은 통상의 현상법에 의해서 현상되었다.

코로나대전기의 방전와이어의 오염은, 200,000매 복사후의 중간색조화상의 농도 불균일의 정도에 의거해서 평가하였다.

상기 복사시의 화상농도 안정성을 평가하기 위해서, 연속복사를 1,000,000매 행하였다. 복사초기로부터 1,000,000매 복사후에도 화상농도는 거의 1.40을 유지하였으며, 화상제현성에도 아무 문제도 일으키지 않았다. 각종 환경조건하에서 안정성을 평가할 목적으로, 온도 30℃, 습도 85% RH의 고습환경하에서도 평가하였으나 화상농도는 1.25로 안정하였다. 또, 온도 23℃, 습도 5% RH의 저습환경하에서도 평가를 행하였으나, 화상농도는 1,35로 안정하였다.

[실시예 2∼7 및 비교예 1∼8]

표면개질 실리카 미세분말, 표면개질 실리카 미세분말의 첨가량, 하전제어제 및 이 하전제어제의 첨가량을 각각 표 2에 표시한 바와 같이 변경한 것을 제외하고는, 실시예 1과 마찬가지 방식으로 자성토너 2∼7 및 비교용 자성토너 1∼8을 조제하고, 마찬가지 방법으로 평가하였다. 그 결과를 표 2에 표시한다.

표 2에서

* 1 : 화상농도는 반사농도계를 이용하여 측정하였다.

* 2 : 상온상습환경하(23℃60/% RH)에서 화상을 재현하였다.

* 3 : 고습환경하(30℃85/% RH)에서 화상을 재현하였다.

* 4 : 저습환경하(23℃5/% RH)에서 화상을 재현하였다.

평가기준 :

A : 중간색조화상에 와이어오염에 기인한 불균일이 없다.

AB : 중간색조화상에 와이어오염에 기인한 불균일이 약간 있다.

C : 중간색조화상에 와이어오염에 기인한 불균일이 현저하다.

[표 2]

(1) : 자성주지입자에 첨가된 표면개질 실리카 미세분말의 첨가량

(2) : 바인더수지 100중량부에 첨가된 하전제어제의 첨가량

평가기준 :

A : 우수

AB : 양호

B : 가능

C : 불가능

본 발명의 자성토너를 고속복사기, 특히 비정질실리콘 드럼을 감광체 드럼으로 이용한 고속복사기에 이용하는 경우에도, 표면개질 실리카 미세분말은 응집물이 없고, 소수율이 적당하고, 자성수지입자와의 상호 작용이 강하여, 즉 표면개질 실리카 미세분말을 자성수지입자로부터 분리되는 것을 억제될 수 있을 정도로 강하므로, 방전와이어의 오염이 현저하게 방지될 수 있다. 또한, 표면개질 실리카 미세분말의 소수율이 60∼95% 범위내에 있으므로, 복사시 또는 저습환경하에서 자성토너의 하전량의 증가가 억제될 수 있어, 화상농도가 안정하고 화상재현성이 우수한 자성토너를 얻는 것이 가능하다.

Claims

바인수지, 전하제어제 및 자성분말을 적어도 함유하는 자성수지입자와 표면개질 실리카 미세분말로 이루어진 자성토너로서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은, 소수화처리제에 의해서 처리된 실리카 미세분말이고, 상기 실리카 미세분말은, 180㎡/g 이상의 비표면적, 60%∼95%의 소수율(hydrophbicity) 및 35g/ℓ∼49g/ℓ의 체적밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은, 300㎡/g 이상의 비표면적, 0.5중량%∼50%의 수분함유량 및 40g/ℓ 이하의 체적밀도를 가진 실리카 미세분말 100중량부와 헥사메틸디실라잔 15중량부∼25중량부를 혼합하는 공정과, 헥사메틸디실라잔의 비등점이상의 온도에서, 헥사메틸디실라잔과 혼합된 상기 실리카 미세분말을 가열하는 공정을 포함하는 방법에 의해서 제조된 소수성 실리카 미세분말로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은 200㎡/g∼320㎡/g의 비표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제2항에 있어서, 상기 실리카 미세분말은 0.7중량%∼3중량%의 수분함유량을 가지는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은 70%∼90%의 소수율을 가지는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은 38g/ℓ∼45g/ℓ의 체적밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은 상기 자성토너에 0.05중량%∼5중량% 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 표면개질 실리카 미세분말은 상기 자성토너에 0.1중량%∼4중량% 첨가되어 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 바인더수지는 스티렌-아크릴계 공중합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 바인더수지는 카르복실기를 비닐계 공중합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 바인더수지는 카르복실기를 가지는 비닐계 공중합체로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 바인더수지는 폴리에스테르 수지로 이루어진 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 자성수지입자는 바인더수지를 기준으로 해서 0.1중량%∼10중량%의 전하제어를 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 자성수지입자는 아조계 금속착물을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 자성수지입자는 하기식으로 표시되는 아조계 금속착물을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.

[상기 식중에서, M은 Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni, Mn 또는 Fe를 나타내고, Ar은 치환기를 가질 수 있는 아릴기를 나타내며, X, X', Y 및 Y'은 각각 -S-, -O-, -CO-, -NH- 또는 -NR-(R은 탄소수 1∼4의 알킬기)을 나타내며, Ka는 수소이온, 나트륨이온, 칼륨이온, 암모늄이온 또는 유기암모늄 이온을 나타낸다].
제1항에 있어서, 상기 자성수지입자는 염기성 유기산 금속착물을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 자성수지입자는 하기식으로 표시되는 염기성 유기산 금속착물을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.

[상기 식중에서, M은 Sc, Ti, V, Cr, Co, Ni, Mn 또는 Fe를 나타내며, A는(알킬기로 이루어진 치환기를 가질 수 있음),

(X는 수소원자, 할로겐원자, 니트로기, 알킬기로 이루어진 치환기를 나타냄) 또는

(R은 수소원자, 탄소수 1∼18인 알킬기 또는 알케닐기를 나타냄), Y는 수소이온, 나트륨이온, 칼륨이온, 암모늄이온 또는 유기암모늄 이온을 나타내고, Z는 -O- 또는를 나타낸다.]
제1항에 있어서, 상기 자성수지입자는 수지성분 100중량부에 대해서 40중량부∼150중량부의 상기 자성분말을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제1항에 있어서, 상기 자성수지입자는 상기 바인더수지 100중량부에 대해서 0.5중량부∼10중량부의 왁스상 물질을 함유하고 있는 것을 특징으로 하는 자성토너.
제2항에 있어서, 상기 상기 실리카 미세분말은 350㎡/g∼500㎡/g의 비표면적을 가지는 것을 특징으로 하는 자성토너.