JPH0980799A

JPH0980799A - 磁性トナー

Info

Publication number: JPH0980799A
Application number: JP7256986A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Ochiai; 正久落合; Masumi Asanae; 益実朝苗
Original assignee: Hitachi Metals Ltd; Array Printers AB
Current assignee: Proterial Ltd; Array Printers AB
Priority date: 1995-09-08
Filing date: 1995-09-08
Publication date: 1997-03-28

Abstract

(57)【要約】【課題】直接記録装置に使用する磁性トナーの粒度分
布を特定することにより、連続して多数枚現像する場合
でもトナー担持体に供給する磁性トナーの粒径が小さく
なりにくくして、連続多数枚の画像を作成する場合でも
良好な画像が得られるようにした。【解決手段】直接記録装置に使用する磁性トナーであ
って、それは結着樹脂と２０〜６０ｗｔ％の磁性粉が含
有されているトナー粒子に流動性向上剤が外添されてお
り、トナー粒子の平均粒径ｄ₅₀＝５〜１２μｍの範囲に
あるとともに、粒度分布がｄ₇₅／ｄ₂₅＝１．１〜１．５
の範囲にあることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、記録電極と紙など
の記録体とを非接触に保ち、トナー担持体から記録体上
に直接トナーを飛着させてトナー像を形成する直接記録
装置に使用する磁性トナーに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から文書又は図形等を記録体上に形
成する装置として、電子写真装置が一般に使用されてい
る。しかし電子写真装置においては、画像担体表面に潜
像を形成する手段と、これを現像するための手段とを別
個に設ける必要があるため、構造が複雑化し、また大型
化し易い。

【０００３】そこでトナー担持体に対向して記録電極と
背面電極とを配置し、記録電極と背面電極との間に紙な
どの記録体を搬送し、記録電極と対向電極との間に画像
信号に対応した電圧を印加してトナーに静電気力を生じ
させ、その電圧印加状態に応じてトナー担持体から磁性
トナーを記録体に飛着させる直接記録装置が提案されて
いる。

【０００４】直接記録装置にも種々の構成が提案されて
いるが、その１つとして複数の導体をマトリックス状に
配した記録電極を使用し、各導体に同時に電圧を印加す
ることにより、マグネットロール上に保持された磁性ト
ナーを記録電極のメッシュから静電気的に飛び出させ
て、記録体の表面に選択的に付着させる方式が提案され
ている（特表平４−５０５８９６号、同４−５０５８９
９号参照）。また、均一な濃い画像を得るためトナーの
粒径分布を規制したものとし、特公平６−９５２２１号
公報に記載の提案が知られている。しかしその場合、現
像剤担持体上にトナーの薄い層を形成し、そのトナーを
静電潜像保持体上の現像部に供給するようにした現像装
置に使用しており、トナーの粒径分布もｄ₇₅／ｄ₂₅≦ｄ
₅₀／４０＋１．２と狭い範囲にしている。しかるに、本
発明のように、静電潜像保持体を使用することなく、記
録電極を使用する直接記録装置とは画像の作成方式が相
違し、トナーの選択基準が異なる為にそのトナーを直接
記録装置に適用しても、良い画像を得ることはできな
い。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の直接記録装置に
おいては、トナー担持体から記録体に飛ばすトナーとし
て、結着樹脂と磁性粉との混合体を微細なトナー粒子に
形成してその外周に流動性向上剤を外添させた磁性トナ
ーを使用している。しかし直接記録装置で前記の磁性ト
ナーを使用して現像する際に、連続して例えば多数枚の
画像を作成すると、およそ５００枚以上の画像作成で画
像の濃度は、初め１．２であったものが例えば０．２程
度に低下し、不鮮明になるという問題があった。本発明
者の研究によると、画像濃度が低下した際に、トナー担
持体に磁性トナーを供給するためのトナー収容部に磁性
トナーを補給すると画像濃度が良好に戻り、画像濃度の
低下はトナー担持体に供給される磁性トナーの粒径が初
め８μｍであったものが７μｍと小さくなるためであっ
た。このことから、連続多数枚の画像を作成する場合の
画像濃度は、トナー担持体に供給する磁性トナーの粒度
分布に関係することを知った。そこで本発明は、直接記
録装置に使用する磁性トナーの粒度分布を特定すること
により、連続して多数枚現像する場合でもトナー担持体
に供給する磁性トナーの粒径が小さくなりにくくして、
連続多数枚の画像を作成しても常に良好な画像濃度を得
られるようにすることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、磁石体外周に
スリーブを設けたトナー担持体に対向して背面電極を配
置するとともに、トナー担持体と背面電極との間にマト
リックス状の記録電極を配置し、記録電極への電圧印加
の状態に応じて、記録電極と背面電極との間の記録体に
トナー担持体からトナーを飛着させる直接記録装置で使
用する磁性トナーであって、上記目的を達成したもので
ある。その磁性トナーは、結着樹脂と２０〜６０ｗｔ％
の磁性粉が含有されているトナー粒子に流動性向上剤が
外添されており、トナー粒子の平均粒径がｄ₅₀＝５〜１
２μｍの範囲にあるとともに、粒度分布がｄ₇₅／ｄ₂₅＝
１．１〜１．５の範囲にあること（ただし、ｄ₂₅、
ｄ₅₀、ｄ₇₅は、トナー粒子を小さい方から積算したとき
に、全粒子に対する重量百分率が、それぞれ２５％、５
０％、７５％になるときの粒子径を表わす）を特徴とす
る。

【０００７】トナー粒子の平均粒径をｄ₅₀＝５〜１２μ
ｍの範囲にしたのは、ｄ₅₀が５μｍより小さいと画像濃
度が低く、１２μｍより大きいと画像上にちりやカブリ
を生じやすいためである。トナー粒子の粒度分布をｄ₇₅
／ｄ₂₅＝１．１〜１．５の範囲にしたのは、１．１より
小さいと画像濃度が低下し、１．５より大きいと濃度ム
ラとカブリが生じ易く、磁性トナーの粒径がある程度大
きなものの割合を多くして、連続多数枚の現像後でも画
像濃度を大きくできるようにするためである。また、磁
性トナーは、電気抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上で、摩擦帯
電量の絶対値が５〜４０μｃ／ｇに設定されている。こ
のように設定した理由は、磁性トナーに均一な静電気力
を作用させて、トナー担持体から記録電極を介して記録
紙に精度よく飛着させるためである。

【０００８】本発明で使用する磁性トナーは、結着樹脂
と２０〜６０重量％の磁性粉が含有されている。結着用
樹脂は、定着方式に応じて適宜設定すればよい（例えば
特開昭５７−９７５４５号公報参照）。一例として、熱
ロール定着方式の場合は、スチレンーアクリル系共重合
体、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂およびこれらの混合樹脂が適当であ
る。磁性粉としては、フェライト、マグネタイトをはじ
めとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す元
素を含む合金あるいは化合物が使用できるが、トナー粒
子中に含有せしめるために平均粒径が０．１〜３μｍ程
度の粒子が望ましい。磁性粉は保磁力（_I H_c）が０．１
〜５００Ｏｅのものが好ましい。

【０００９】トナー粒子１００重量部に対する磁性粉の
含有量は、２０〜６０重量％の範囲が適当である。磁性
粉の含有量が２０重量％より小さいと、トナーの飽和磁
化が低下し、トナー担持体から離脱し易くなり、６０重
量％を越えると、それ自体導電性であるためトナーの体
積抵抗が低下し、又、定着性も劣る。よって好ましい含
有量は２０〜４０重量％である。トナー粒子には電荷制
御剤、流動化剤、離型剤（例えば、ポリプロピレン、ポ
リエチレン等のポリオレフィン類）を合計２〜３重量％
添加混合することができる。電荷制御剤としては、公知
の染料あるいは顔料を用いることができる。例えば、正
に摩擦耐電性を有するニグロシン染料、負に摩擦帯電性
を有する含金属アゾ染料が上げられる。この荷電制御剤
の含有量は、上述した帯電量を得るために０．１〜５重
量％の範囲で設定することが望ましい。

【００１０】トナー粒子の流動性を向上するために、ト
ナー粒子の表面にシリカ（ＳｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂
Ｏ₃ ）、酸化チタン（ＴｉＯ₂ ）等の無機微粉末、ま
たはステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの
ステアリン酸の金属塩に代表される滑材（流動性向上
剤）が外添されている。添加量はトナー粒子１００重量
部当たり０．１〜３重量部の範囲がよい。添加量が０．
１重量部より少ないとその効果がなく、３重量部を越え
ると帯電性が高過ぎてしまう。また外添させる法は、例
えばトナー粒子と添加剤を公知の混合機に投入し、所定
時間攪拌することでよい。

【００１１】上記の直接記録装置で使用する磁性トナー
は、結着樹脂と磁性粉が含有されているトナー粒子に流
動性向上剤が外添され、粒度分布がｄ₇₅／ｄ₂₅＝１．１
〜１．５という狭い範囲にされている。このため、磁性
トナーの粒径がある程度大きなものの割合が多く、連続
して多数の記録紙に画像を作成しても、トナー担持体に
供給される磁性トナーの粒径が初期のものと大差なく、
連続して画像を作成した後でも画像濃度が低下すること
がない。

【００１２】

【発明の実施の形態】本発明の磁性トナーは、図１に示
す直接記録装置に使用される。直接記録装置は、トナー
槽Ｔ内にトナー担持体１が軸６を介して回転可能に設け
られ、トナー担持体１に対向して背面電極２が配置さ
れ、トナー担持体１と背面電極２との間に、多数の小孔
を有するマトリックス状の記録電極３が配置されてい
る。記録電極３へは、記録する画像に相当するように電
圧を印加できるようになっており、紙などの記録体４を
記録電極３と背面電極２との間に搬送して、トナー担持
体１上のトナーを記録体４に飛着させるようになってい
る。なおトナー担持体１に対向して鉄製ドクターブレー
ド５が設けられ、トナー担持体１に付着したトナーの厚
さを小さく規制するようになっている。

【００１３】トナー担持体１は、外径３２ｍｍのSUS 30
4 製スリーブ１ａの内部に、複数極の磁極（図１では４
極）を有するロール状の永久磁石体１ｂを配置して構成
され、スリーブ１ａと背面電極２との間に直流電圧源を
接続した。そしてスリーブ１ａの上にトナー層Ｔ内の磁
性トナーを付着させて、スリーブ１ａと磁石体１ｂとの
相対的回転により磁性トナーを記録電極３との対向面側
に搬送するようになっている。

【００１４】上記の直接記録装置に使用する磁性トナー
は、結着樹脂に２０〜６０ｗｔ％の磁性粉を含有するト
ナー粒子に流動性向上剤が外添されている。本実施例で
は、結着樹脂としてポリエステル樹脂７０重量部とマグ
ネタイト（戸田工業社製ＥＰＴ５００）２７重量部に、
２重量部のポリプロピレン（三洋化成社製ＴＰ−３２）
と１重量部の帯電制御剤（日本化薬社製カヤチャージＴ
２−Ｎ）とを添加して乾式混合し、加熱混連後に冷却、
固化してから粉砕して、トナー粒子を作成した。

【００１５】さらにトナー粒子を分級して、平均粒径ｄ
₅₀＝５〜１２μｍの範囲内にある本実施例とその範囲外
の比較例を作成するとともに、粒度分布がｄ₇₅／ｄ₂₅＝
１．１〜１．５の範囲内にある本実施例とその範囲外の
比較例を作成した。ただし、前記のｄ₂₅、ｄ₅₀、ｄ
₇₅は、トナー粒子を小さい方から積算したときに、全粒
子に対する重量百分率が、それぞれ２５％、５０％、７
５％になるときの粒子径を表わす。そして得られたトナ
ー粒子に、１重量部のＳｉＯ₂ （ワッカー社製Ｈ２００
０）の微粒子を外添した。このようにして得られた、本
実施例の磁性トナーは、電気抵抗が１０¹³Ω・cmであっ
て、摩擦帯電量は−２５μｃ／ｇであった。

【００１６】上記の電気抵抗は、ＤＣ４ＫＶ／ｃｍの電
場で、内径３．０５ｍｍのテフロン（商品名）製シリン
ダー中に試料を１０数ｍｇ充填し、１００ｇｆの荷重を
付加して、絶縁抵抗計（横河ヒューレットパッカード社
製４３２９Ａ型）により測定した値である。上記の摩擦
帯電量は、ブローオフ摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル
社製ＴＢ−２００型）により上記磁性トナーとフェライ
トキャリア（日立金属ＫＢＮ−１００）とを磁性トナー
濃度が５重量％になるように調整して測定した。また磁
性トナーの磁気特性は、振動試料型磁力計（東英工業社
製ＶＳＭ−３型）により最大１０ｋＯｅの磁場を印加し
て測定した。トナーの粒径は、コールターカウンターモ
デルＴ−II（コールターカウンター社製）により測定し
た。

【００１７】上記の磁性トナーを使用して上記の直接記
録装置で記録するため次のように装置を設定した。記録
電極３は、トナーを通過させる多数の孔が設けられてお
り、各孔の直径は０．２ｍｍに作成し、記録電極３とス
リーブ１ａとの間隔は１００μｍに設定し、記録電極３
と背面電極２との間隔を５００μｍに設定した。トナー
担持体の磁石体１ｂは固定し、スリーブ１ａの周速を３
００mm／sec とし、ドクターギャップを１００μｍに設
定し、背面電極２と記録電極３との間に普通紙を５０ｍ
ｍ／sec の速度で通過させた。またスリーブ１ａと背面
電極２間に＋１５００Ｖの電圧を印加し、記録電極３に
バイアス電圧−３５０Ｖを印加し、ドクターブレード５
に対向する磁極Ｓ₁ 位置のスリーブ上の磁束密度を７５
０ガウスとして、普通紙の表面に連続して磁性トナー像
を形成した後に、定着温度１８０℃、定着圧力（線圧）
１kg／cm、ニップ幅４．０ｍｍで熱ロール定着をするよ
うにした。このように設定した直接記録装置で前記磁性
トナーを使用し、温度２０℃、湿度４０％の環境条件で
１０００枚の画像を得、その評価結果を表１に記載し
た。なお表１において、初期とは、５０枚目に得た画像
について評価し、連続後とは、１０００枚目に得た画像
について評価した。

【００１８】

【表１】

【００１９】表１から、磁性トナーの粒度分布がｄ₇₅／
ｄ₂₅＝１．１〜１．５の範囲内で、平均粒径がｄ₅₀＝５
〜１２μｍの範囲内である本実施例のものは、初期も連
続後も画像濃度が１．３７以上、濃度ムラが０．０５以
下、カブリが無いという良好なものであったが、比較例
のものは、連続後の画像濃度、濃度ムラ、カブリともに
望ましくないことがわかる。

【００２０】

【発明の効果】本発明の磁性トナーは、粒度分布と平均
粒径が所定のものに規制されているので、直接記録装置
において、多数枚連続して画像を作成しても、画像濃度
の低下、濃度ムラがなく、またカブリも生じることがな
く、常に良好な画像を得ることができる。また磁性トナ
ーの電気抵抗と摩擦耐電量を特定しているので、直接記
録装置で均質な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁性トナーを使用する直接記録装置の
概略図である。

【符号の説明】

１トナー担持体２背面電極３記録電極５ドクターブレード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 9/08 ３７４

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】磁石体外周にスリーブを設けたトナー担
持体に対向して背面電極を配置するとともに、トナー担
持体と背面電極との間にマトリックス状の記録電極を配
置し、記録電極への電圧印加の状態に応じて、記録電極
と背面電極との間の記録体にトナー担持体からトナーを
飛着させる直接記録装置で使用する磁性トナーであっ
て、磁性トナーは、結着樹脂と２０〜６０ｗｔ％の磁性粉が
含有されているトナー粒子に流動性向上剤が外添されて
おり、トナー粒子の平均粒径がｄ₅₀＝５〜１２μｍの範
囲にあるとともに、粒度分布がｄ₇₅／ｄ₂₅＝１．１〜
１．５の範囲にあること（ただし、ｄ₂₅、ｄ₅₀、ｄ
₇₅は、トナー粒子を小さい方から積算したときに、全粒
子に対する重量百分率が、それぞれ２５％、５０％、７
５％になるときの粒子径を表わす）を特徴とする磁性ト
ナー。
【請求項２】電気抵抗が１０¹³Ω・ｃｍ以上で、摩擦
帯電量が絶対値で５〜４０μｃ／ｇに設定されているこ
とを特徴とする請求項１に記載の磁性トナー。