JPH0980811A

JPH0980811A - 現像剤

Info

Publication number: JPH0980811A
Application number: JP7256989A
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現像剤をトナー粒子
とその表面に外添させた流動性向上剤で構成し、トナー
粒子を構成する結着樹脂の酸価を特定することにより、
温度や湿度の環境条件にかかわらず、常に良好な画像が
得られるようにした。【解決手段】現像剤は、酸価が１５KOH mg/g以下の結
着樹脂と５〜６０重量％の着色剤を含有するトナー粒子
に、トナー粒子１００重量部に対して０．２〜１．０重
量部の流動性向上剤が外添されている。

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
装置に使用する現像剤に関する。

【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
（公表特許公報平４−５０５８９６号、同４−５０５８
９９号参照）。また、前記の直接記録方法で使用されて
いるトナーとしては、特にその方法専用のトナーという
ものはなく、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た通常の画像形
成装置に使用するトナーを使用している。なお、トナー
には、磁性粉を含む磁性トナーと、着色剤を含み磁性粉
を含まない非磁性トナーとがある。それらのトナーに
は、酸価が３KOH mg/g以上５０KOH mg/g以下の定着用樹
脂と、ＰＨが７以上のカーボンブラックを含有させ、耐
湿性を向上させてカブリ、静電潜像保持体の汚れを防止
するようにしたトナーの提案がある（特開平５−１３４
４５２）。しかしこのトナーは、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
設けた通常の電子写真方法であり、そのトナーを画像形
成方法が異なる直接記録方法に適用しても好ましい画像
が得られるものではない。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記の直接記録装置で
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従来のトナー、
あるいは定着用樹脂の酸価を特定して耐湿性を向上させ
たトナーが知られている。しかし直接記録装置で前記の
トナーを使用して画像を作成する際に、温度や湿度の環
境条件が悪い場合に画像を作成すると、画像濃度が低下
したり、画像にカブリが生じるという問題があった。

【０００６】このように画像濃度が低下するのは、直接
記録装置では、トナー担持体からメッシュ状の記録電極
を介して記録体にトナーを直接飛着させるため、直接記
録装置でトナーに要求される条件は、画像担体表面に潜
像を形成してそれを現像する方式の画像形成装置で要求
されるトナーの条件とは異なるためと考えられる。本発
明者の研究によると、直接記録装置で得た画像の濃度が
低下した際に、トナー担持体にトナーを供給するための
トナー収容部にトナーを補給したり、環境条件を改善す
ると画像濃度が良好に戻った。このことから、温度や湿
度の環境条件が少し悪い場合に、直接記録装置で画像を
作成すると、画像濃度はトナーの流動性に影響され、そ
の流動性は耐湿性に大きく影響されることを知り、十分
な耐湿性を有する本発明の現像剤を完成した。本発明
は、直接記録装置に使用する現像剤をトナー粒子とその
表面に外添させた流動性向上剤とで構成し、トナー粒子
を構成する結着樹脂の酸価を特定することにより現像剤
の耐湿性を向上して、直接記録装置で画像を作成する場
合に、温度や湿度の環境条件にかかわらず常に良好な画
像が得られるようにすることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、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現像剤であって、上記
目的を達成したものである。その現像剤は、酸価が１５
KOH mg/g以下の結着樹脂と５〜６０重量％の着色剤を含
有するトナー粒子に、トナー粒子１００重量部に対して
０．２〜１．０重量部の流動性向上剤が外添されている
ことを特徴とする。

【０００８】結着樹脂の酸価を１５KOH mg/g以下とした
のは、それより大きいと、結着樹脂に多量の極性基（官
能基）が存在することになり、トナーを構成したときに
耐湿性が低下するからである。好ましい結着樹脂として
は、ポリスチレン、スチレン−アクリル系共重合体等の
スチレン系樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂、フ
ェノール樹脂等の１種又は２種以上を適用できる。な
お、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。

【０００９】着色剤の含有量はを５〜６０重量％にした
のは、５％より少ないと画像の色が不鮮明であり、６０
％より多いと定着性が低下するからである。着色剤とし
ては、顔料、染料又はマグネタイトやフェライトの磁性
粉のうちの１つ以上を適用できる。なお、磁性トナーと
するために、マグネタイトやフェライトなどの有色の磁
性粉を結着樹脂に含ませる場合は、別途、顔料や染料を
含有させる必要はない。その場合の磁性粉の含有量とし
ては、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。また磁性粉は保磁力（_I H_c）
が５０〜５００Ｏｅのものが好ましい。なお磁気特性
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する。

【００１０】流動性向上剤の外添量を、トナー粒子１０
０重量部に対して０．２〜１．０重量部にしたのは、
０．２重量部より少ないとその効果がなく、１重量部よ
り多いと帯電性が高過ぎるためである。なお流動性向上
剤を外添させる法は、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。流動
性向上剤としては、疎水性を有するＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ
₂ 、Ａｌ₂ Ｏ₃ などを適用でき、それらの１次粒径は
０．０１〜０．５μｍにするのが好ましい。流動性向上
剤の１次粒径を０．０１〜０．５μｍとするのは、０．
０１μｍよりも小さい場合、二次凝集を起こしやすく、
トナー表面に付着しにくい。逆に０．５μｍよりも大き
い場合もトナー表面に安定して付着しにくくなるという
理由のためである。

【００１１】なお、疎水性を有するようにするために
は、ＳｉＯ₂ などの微粉体を、Ｒ_m ＳｉＹ_n （Ｒはアル
コキシ基または塩素原子、ｍは１〜３の整数、Ｙは、ア
ミノ基、ビニル基、グリシドキシ基、メチルカプト基、
メタクリル基、ウレイド基の少なくとも１種または２種
以上を含有する炭化水素、ｎは３〜１の整数）で示され
るシランカップリング剤で処理し、かつメタノール滴定
試験により測定される疎水化度が３０〜８０の範囲の値
を示す様に処理する。疎水化度を３０〜８０の範囲内と
するためには、公知の疎水化法を適用できる。例えば、
シリカ微粉体と反応あるいは物理吸収する有機ケイ素化
合物などで化学的に処理することによって付与できる。
好ましい方法は、ケイ素ハロゲン化合物の上記酸化によ
り生成されたシリカ微粉体を前記したシランカップリン
グ剤で処理した後、あるいはシランカップリング剤で処
理すると同時に有機ケイ素化合物で処理する。そのよう
な有機ケイ素化合物としては、ヘキサメチルジシラザ
ン、トリメチルシラン、トリメチルクロルシラン、トリ
メチルエトキシシラン、ジメチルジクロルシラン、メチ
ルトリクロルシラン、アリルジメチルクロルシラン、ア
リルフェニルジクロルシラン、ベンジルジメチルクロル
シラン、プロムメチルジメチルクロルシラン、α−クロ
ルエチルトリクロシラン、ｐ−クロルエチルトリクロル
シラン、クロルメチルジメチルクロルシラン、クロルメ
チルジメチルクロルシラン、トリオルガノシリルメルカ
プタン、例えば、トリメチルシリルメルカプタン、トリ
オルガノシリルアクリレート、例えばビニルジメチルア
セトキシシラン、更に、ジメチルエトキシシラン、ジメ
チルジメトキシシラン、ヘキサメチルジシロキサン、
１，３−ジビニルテトラメチルジシロキサン、１，３−
ジフェニルテトラメチルジシロキサン、および１分子当
たり２から１２個のシロキサン単位を有し末端に位置す
る単位にそれぞれ１個当てのＳｉに結合した水酸基を含
有するジメチルポリシロキサンがあり、それらは１種あ
るいは２種以上の混合物で使用できる。シリカ微粉体に
対して処理するシランカップリング剤化合物と疎水化処
理剤の好ましい重量比率は、１５：８５〜１５であり、
シランカップリング剤と疎水化処理の総量は好ましく
は、シリカ微粉体に対して０．１〜３０ｗｔ％、さらに
好ましくは０．５〜２０ｗｔ％であるのが望ましい。ま
た、流動性向上剤として、アクリル、ポリプロピレン、
ナイロン、ポリウレタン、ポリエチレン、シリコン樹脂
又はポリメチルメタクリレート樹脂の微粉体を使用でき
る。

【００１２】上記のトナー粒子には、帯電制御剤や離型
剤を少量添加混合するようにしてもよい。離型剤として
は、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン
などを適用できる。帯電制御剤としては、公知の染料あ
るいは顔料を用いることができる。例えば、正に摩擦帯
電性を有するニグロシン系染料、負に摩擦帯電性を有す
る含金属アゾ系染料が上げられる。この帯電制御剤の含
有量は、所定の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くい。帯電制御剤が５％よ
り多くなると、耐湿性が低下するためである。

【００１３】直接記録装置で使用する上記の現像剤は、
トナー粒子を、酸価が１５KOH mg/g以下の結着樹脂と５
〜６０重量％の着色剤を含むトナー粒子に流動性向上剤
を外添しているので、耐湿性が向上し、温度や湿度の環
境条件が悪い場合でも、現像剤の流動性が良好に保たれ
る。このため、環境条件が悪い場合に、直接記録装置に
より画像を形成しても、トナー担持体から記録電極を介
して記録体へ確実にかつ精度よく磁性トナーを飛着させ
ることができ、画像濃度が良く、カブリのない良質の画
像を得ることができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の現像剤は、図１に示す直
接記録装置に使用される。直接記録装置は、現像剤槽Ｔ
内に円筒状のトナー担持体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上の現像剤を記録
体４に飛着させて画像を形成す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、スリーブ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。

【００１５】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の上に現像剤槽Ｔ内の現
像剤を付着させ、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。なお、前記では、スリーブ１ａ
上の現像剤層の厚さをドクターブレード５で規制した
が、その代わりに図２に示すようにブレード７をスリー
ブ１ａに圧接して現像剤層の厚さを規制するようにして
もよい。この場合、トナー担持体１をゴム材に磁性粉を
分散させたゴムマグロールで形成したものを使用するこ
とが可能である。また、前記の直接記録装置は現像剤が
磁性トナーの場合であったが、現像剤が非磁性トナーで
ある場合は、図３に示すようにトナー担持体１をゴム材
により形成したゴムロールで形成し、ゴムロールに圧接
されたブレード７でその上に供給された現像剤の厚さを
規制するようにした直接記録装置を使用する。

【００１６】上記の直接記録装置に使用する現像剤は、
酸価が２０KOH mg/g以下の結着樹脂に２０〜６０ｗｔ％
の着色剤が添加混合され、固化後に粉砕されて微粒子の
トナー粒子が形成され、さらにトナー粒子の量に対して
０．２〜１．０ｗｔ％の流動性向上剤がトナー粒子の表
面に外添されている。なお、トナー粒子には、５ｗｔ％
以下の離型剤や帯電制御剤を添加するようにしてもよ
い。結着樹脂としては、ポリスチレン、スチレン−アク
リル系共重合体等のスチレン系樹脂、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の１種又は２種以
上を適用できる。着色剤としては、顔料、染料又はマグ
ネタイトやフェライトの磁性粉のうちの１つ以上を適用
できる。流動性向上剤としては、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、
Ａｌ₂ Ｏ₃ などを適用でき、それらの１次粒径は０．０
１〜０．５μｍのものを使用する。

【００１７】本実施例では、結着樹脂として酸価の異な
るスチレンーアクリル系樹脂（セキスイ化社製P520）あ
るいはポリエステル樹脂（三菱レイヨンＦＣ433 ）を７
２重量部と、マグネタイト（戸田工業社製ＥＰＴ５０
０）２５重量部に、２重量部の離型剤としてのポリプロ
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Ｔ２−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。さらにトナー粒子を分級し
て、体積平均粒径８．５μｍに作成し、電気抵抗は１０
¹⁴Ωcmであった。そして得られたトナー粒子に、下記の
表１に示す４種類の流動性向上剤を外添して現像剤を作
成するとともに、２種類の比較例としての流動性向上剤
を外添して現像剤を作成した。なお実施例と比較例にお
ける流動性向上剤の添加量は、表１の様に少し差がある
ものを使用した。また比較例の１つの結着樹脂として、
スチレンーアクリル系樹脂（三菱レイヨン製FB1213）を
使用した。

【００１８】本実施例の流動性向上剤としては、（Ａ）
疎水性シリカ（ワッカー社製Ｈ２０００）、（Ｂ）シリ
コーン樹脂粒子（東レ社製トレフィルＲ９２５）、
（Ｃ）ポリメチルメタクリレート樹脂粒子（綜研化学社
製ＭＰ５００）、（Ｄ）疎水性シリカ（日本アエロジル
社製アエロジルＲ９７２）とシリコーン樹脂粒子（トレ
フィルＲ９２５）とを半々に混合したものを使用した。
また比較例としては、（Ｅ）流動性向上剤を外添しない
もの、（Ｆ）流動性向上剤として疎水性シリカ（日本ア
エロジル社製アエロジルＲ９７６）を使用し、それぞれ
の流動性向上剤の外添量を表１に示すように異なるもの
にした。

【００１９】上記の現像剤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５０μｍ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３００mm／
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５０ｍｍ／sec
の速度で通過させた。また背面電極２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７００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４．０
ｍｍで熱ロール定着をするようにした。

【００２０】このように設定した直接記録装置で前記現
像剤を使用し、温度２０℃、相対湿度５０％の環境条件
と、温度１０℃、相対湿度２０％の環境条件と、温度３
０℃、相対湿度８０％の環境条件において、現像剤の摩
擦帯電量と安息角を測定するとともに、それぞれの現像
剤を使用して画像を得てカブリの評価をし、それぞれの
結果を表１に記載した。なお、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）製シリンダ中に試料を１０数ｍｇ充填し、
１００ｇｆの荷重を印加して、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。

【００２１】

【表１】

【００２２】表１からわかるように、本実施例の現像剤
に相当する結着樹脂の酸価が２０KOH mg/g以下で、流動
性向上剤の量が０．２〜１．０ｗｔ％の場合には、温度
や湿度の環境条件にかかわらず、画像濃度が良好であっ
て、安息角が４１°以下であって流動性がよく、地カブ
リのない良質の画像が得られることがわかる。しかし、
比較例の現像剤である場合には、特に高温高湿に画像濃
度が低下したり、地カブリが生じ（低温低湿及び高温高
湿で）望ましくないことがわかる。また流動性向上剤が
無添加の場合は、初期画像においても地カブリが生じ良
くない。

【００２３】

【発明の効果】本発明の現像剤は、結着樹脂の酸価が１
５KOH mg/g以下で、流動性向上剤の外添量が０．２〜
１．０重量部にされているので耐湿性があり、直接記録
装置で画像を形成した場合、現像剤の流動性が良好であ
り、そのため現像剤がトナー担持体からマトリクス状の
記録電極を介して記録体へ確実にかつ精度よく飛着させ
ることができ、温度や湿度の環境条件が悪い場合でも良
好な画像を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の現像剤を使用する直接記録装置の概略
図である。

【図２】本発明の現像剤を使用する別構成の直接記録装
置の概略図である。

【図３】本発明の現像剤を使用するさらに異なる直接記
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７ブレード

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】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
する現像剤であって、酸価が１５KOH mg/g以下の結着樹脂と５〜６０重量％の
着色剤が添加されて形成されているトナー粒子に、トナ
ー粒子１００重量部に対して０．２〜１．０重量部の流
動性向上剤が外添されていることを特徴とする現像剤。
【請求項２】結着樹脂は、ポリスチレン、スチレン−
アクリル系共重合体等のスチレン系樹脂、ポリエステル
樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の１種又は２種
以上からなることを特徴とする請求項１に記載の現像
剤。
【請求項３】着色剤が、顔料、染料又はマグネタイト
やフェライトの磁性粉のうちの１つ以上であることを特
徴とする請求項１又は２に記載の現像剤。
【請求項４】流動性向上剤が、ＳｉＯ₂ 、ＴｉＯ₂ 、
Ａｌ₂ Ｏ₃ などからなり、１次粒径が０．０１〜０．５
μｍであるとを特徴とする請求項１、２又は３に記載の
現像剤。