JP2609730B2 - 静電画像記録材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術的分野 本発明は、静電画像記録材料に関するもので、詳細に
は静電画像形成法に用いられ、液体現像剤で形成される
トナー画像を受像するのに適した塗工紙に関するもので
ある。

今日一般に使用されている静電画像複写装置におい
て、光電導性絶縁材料を典型的には均一な電位に帯電
し、その後複写されるべき元の原稿の光画像で露光す
る。露光により露光された光電導性絶縁表面即ちバック
グラウンド領域が除電され、通常の原稿内の画像領域に
相当する部材上に静電潜像が形成される。ひき続き、光
導電性絶縁表面上の静電潜像は、当分野でトナーと呼ば
れる現像粉末で画像を現像することにより可視化され
る。多くの現像システムで、帯電したキャリア粒子とそ
のキャリア粒子と摩擦帯電で接着する帯電したトナーを
有する現像材料が用いられている。現像の間に、トナー
粒子はキャリア粒子から、光電導性絶縁材料領域の画像
領域の帯電パターンに引き寄せられ、光電導領域上に粉
末画像を形成する。この画像はひき続きコピー用紙のよ
うな支持表面上に移動され、加熱と加圧により永久に固
定化されうる。トナー画像を支持表面に移動させたのに
続き、光電導性絶縁部材はその上に残っている残留トナ
ーをクリーニングし、次の画像形成サイクルに備える。

静電画像形成法の一つの特別な応用例としては、ゼロ
ラジオグラフィーがあり、ここでは、ゼロラジオグラフ
用板上のＸ線マモグラフが胸部ガンの検査に用いられ
る。Ｘ線マノグラフの自動現像が米国特許第4,038,943
号に詳細に記載されており、ゼロックスモデル125と126
に商業的に利用されていた。さらに最近には、ゼロック
ス175ゼロラジオグラフィーの医療用画像システムが市
販されている。この画像システムにおける現像システム
がジェロミンの米国特許第,624,544号に記載されてい
る。典型的には、ゼロラジオグラフィー用現像システム
には、Ｘ線像を可視化する際に要求される高い解像度を
提供するために、乾式現像技術よりも液体現像が用いら
れる。この液体現像技術はまた、加熱及び／若しくは加
圧によりトナー画像を支持体に融着させる融着ステップ
が別個に要求されないという利点を有している。現像さ
れた画像を作る点では満足できても、ある種の困難性が
生じている。特に、前記の液体現像技術により作られる
階調性の画像は、他の表面に接触したり、こすられたり
すると、みがかれたり、光沢を有したりする傾向があ
る。結果として、マモグラフのコピー上の階調性の画像
の不均一な光沢が生じ、これは、可視化の誤り及び／若
しくは可視化されうる情報の喪失となり、医療の診断を
するのに不完全な情報を与える。典型的には、液体現像
画像を受像するコピーシート若しくは支持体は、ゼロッ
クス4024紙のような常用の紙である。典型的には、これ
らの紙は、紙の光沢若しくは不透明度を改良するために
少くとも片面に薄いクレー塗装が施されている。

従来の技術 放電を最高値にするために、電子写真用スタイラスヘ
ッド（Stylus heads）を紙と特定の距離を置くことによ
り間隔をあける機能を持たせるために、紙の塗装として
常用の顔料を用いることが知られている。間隔が大きす
ぎても小さすぎても、不完全な像が得られる。これらの
常用の顔料は典型的には、粒子サイズが１μ以下で、ラ
イティングヘッド（Writing heads）を清浄にしておく
ために研磨性であることが好ましい。さらに、少なくと
も片面に顔料を含有する塗装を施して、シート間の摩擦
係数を低下させ、互いに粘着しないようにするために透
明シートを製造し、使用することは一般に行なわれてい
る。

ヴェークマンらの米国特許第3,247,290号には、低密
度のポリエチレンと熱的に分解する高密度ポリエチレン
のブレンドを連続皮膜として紙に施される、紙の塗装材
料が記載されている。この塗装材料は、水蒸気の透過に
対するバリアー、グリース耐性剤、溶封、ラミネート媒
体、強度の改良、耐研磨性、若しくは支持体の光沢のよ
うな、いくつかの機能を果すのもとして記載されてい
る。

ミヤマらの米国特許第4,331,508号には、ポリエチレ
ン樹脂フィルムが紙の両側を塗工している光画像支持体
が記載されている。ポリエチレン樹脂は、サイズ剤及び
強度強化剤の上部に塗工されている。

発明の要約 本発明の主な目的は、静電画像法において使用され、
液体現像剤で形成されるトナー画像を受像するのに適し
た塗工紙を提供することである。かかる塗工紙は、支持
体を備え、その少なくとも片面に、ほぼ平滑な表面と約
５〜約15μｍの粒子サイズを有し、球形で支持性の、ス
ペーサー粒子が接触する対象物を支持体上のトナー画像
から一定の間隔をあけるのに十分な量で結合している。

好ましい実施態様の説明 本発明を本発明に従った塗工紙の好ましい実施態様を
参照して説明する。

広い意味において、本発明は、粒子を用いることによ
り、現像されたトナー画像を有するシートと接触する物
体を、現像されたトナー画像から一定の間隔を保つよう
にし、それによってトナー画像に光沢がつけられたりト
ナー画像が乱れたりするのを防止することを目的として
いる。従って、塗工紙上のスペーサー粒子の数とスペー
サー粒子のサイズの適当なバランスが達成されるべきで
ある。樹脂のバインダー中に広がり、その大きさ故に紙
の支持体と結合しているスペーサー粒子は、紙支持体上
の階調性の画像から接触する対象物に一定の間隔をあけ
るのに十分な量で存在しなければならず、また粒子の存
在により現像工程を妨げ若しくはトナー画像を不明瞭に
するのような量であってはならない。粒子量の十分な供
給と過剰の供給の間にあるこのバランスを達成するため
の一般的指針としては、粒子が典型的には、塗工紙面積
の約10％に渡って実質的に均一に分布することである。
同様に、スペーサー粒子の粒子サイズに関しては、支持
体上の階調性の画像間に一定の間隔を与えるのに十分な
大きさであり、また現像工程を妨げたり、画像の階調性
を落とす程大きくてはならない。一般に粒子サイズが約
５〜約15μｍ、好ましくは８〜12μｍ、さらに好ましく
は12μｍの粒子が、このバランスを達成するのに効果的
である。スペーサー粒子は、紙支持体と対象物の間に支
持表面を提供する。紙はこの支持表面と接触することに
より、対象物が階調性の表面の大部分に到達することを
妨げる。スペーサー粒子は、一般には平滑な表面を有す
ることが好ましく、それにより潤滑性が生じて、対象物
がその表面を横切って横すべりできるようになる。ま
た、それ自身が容易に研磨しないことが好ましい。スペ
ーサー粒子は、一般には形状が球形で、個々の粒子サイ
ズが比較的均一であることが好ましい。“平滑な表面”
という用語は、本発明のスペーサー粒子を、非常に不規
則な形の表面を有する常用の顔料粒子と比較して言うも
のである。本発明の実施に用いられるいくつかの市販の
粒子がある。典型的には、これらの粒子は、ポリオレフ
ィン、ポリエステル、及びアクリル樹脂から製造する。
特に許容できる材料群は、ポリオレフィンから製造さ
れ、典型的に用いられる乳化重合法が有する本来的な性
質の長所により、一般に球形で、比較的均一な粒子サイ
ズを有する粒子が得られる。６μｍ〜12μｍの粒子サイ
ズのポリエチレンは、本発明の許容できる、好結果をも
たらすスペーサー粒子である。

スペーサー粒子は、典型的には、バインダー組成物を
用いて紙支持体に塗布される。ここで、樹脂バインダー
は、スペーサー粒子を紙支持体の表面に固定するために
用いられる。典型的には、被膜組成は、15〜50重量％の
樹脂固体及びスペーサー粒子（そのうち約10重量％がス
ペーサー粒子である）、50〜85重量％の適当な溶媒を有
している。典型的な溶媒には、トルエン、メチルエチル
ケトン、アセトン、酢酸エチル、及びその混合物が挙げ
られる。

適当な樹脂バインダーが、本発明の実施に用いられ
る。典型的材料としては、ポリエステル、ポリアミド、
ポリビニルアルコール、ポリ酢酸ビニル、ポリ塩化ビニ
リデン、ポリスチレン、及び数多くのアクリル酸ターポ
リマーが挙げられる。典型的な特定の材料としては、塩
化ビニル／酢酸ビニル／マレイン酸ターポリマーでユニ
オンカーバイト社から市販されているVMCH樹脂のような
ビニル樹脂及びビニルトルエンアクリル酸ターポリマー
樹脂でグッドイヤー社で生産されているポリオライトOM
Sのようなビニル樹脂及びそれらの混合物が挙げられ
る。本発明にとって好ましくは、樹脂バインダーは液体
現像剤と接触して、特に液体現像剤を製造するビヒクル
と接触して、樹脂がトナー粒子上で接着作用を有し、紙
支持体にトナー粒子をしっかり保持する程度まで軟化す
るようなものが選ばれる。液体現像剤に用いられる典型
的なビヒクルは、上述のビニル樹脂と相互作用して、樹
脂を軟化させることができるもので、パラフィン系炭化
水素がある。これらには、エクソンケミカル社から市販
されているアイソパー若しくはシェルオイル社のシェル
ソールがある。

スペーサー粒子を含有する塗装組成物は、様々な目的
を有する他の添加物を有しても良い。例えば、分散剤、
光沢剤、乳白剤及び可塑剤のように塗工紙において通常
添加されるようなものである。同様に、クレーや入手で
きるアンシレックスのようなシリカ顔料のような他の顔
料を比較的少量有しても良い。常用の顔料の典型的な粒
子サイズはμｍのオーダー若しくはそれ以下であるが、
クレーやシリカ顔料のような添加粒子の量は、本発明の
スペーサー粒子の間隔周期を減らさないように制限する
べきである、塗装樹脂組成物は、常用の方法により、樹
脂の一部をまず、撹拌しながら溶媒の一部に溶かし、顔
料を加えて、調製される。本発明の好ましいポリオレフ
ィンスペーサー粒子は単に機械的撹拌により塗装組成物
に添加される。というのは、これらの粒子はを液体樹脂
中に分散するには高いレベルの分離エネルギーを必要と
しないからである。シリカやクレーのような添加顔料が
望まれるならば、塗装組成物中の粒子の分散を確実にす
るためには、高剪断ミキサーを用いなければならない。

本発明の塗工紙を製造する支持体は、様々の市販され
ている紙から選ぶことができる。その例としては、上質
紙、中質紙、透明紙のような、静電画像複写装置におい
て以前から使用されているようなものが挙げられる。こ
の点に関しては、セルロース系の紙に使用が限られるわ
けではなく、他の非セルロース系の紙、例えばポリエス
テル紙、も使用可能であることを明記しておく。支持体
は、過度な白度、光沢性、及び50〜100のオーダーのシ
ェフフィールド平滑度（Sheffield smooth−ness）を有
するような平滑性を有していなければならず、また同様
に支持体に浸透する塗装組成物中の溶媒に対する耐性が
なければならない。特に、支持体はその製造中に施され
る常用のクレーサイズ塗装により平滑な表面を有しても
構わない。塗工紙は、ゼロモノグラムの製造に使用され
る予定なので、Ｘ線フィルムに近い、過度な重量紙から
製造されうる。従って、典型的な紙は、基本的には75〜
220g/m²の重量を有し、厚さが４〜10ミル（0.10〜0.254
mm）である。

スペーサー粒子を含有する塗装組成物は、いかなる適
当な方法によっても支持体に塗布することができる。典
型的な常用されている塗装技術には、メイヤー棒、リバ
ースロール塗布、グラビアロール塗布若しくはナイフ塗
布が挙げられる。シンプレックス画像能力が求められて
いるのかダブレックスが求められているかにより、支持
体の片面若しくは両面に塗装することができる。組成物
を支持体上に塗装する前に、組成物は不溶の凝集物を取
り除くために濾過してもよい。支持体に塗装する特に好
ましい方法は、常用のメイヤー棒によるものである。こ
こで、塗装組成物の溶液を棒の上に落とすが、この棒は
ワイヤーを螺旋状にそのまわりに密に巻きつけており、
これによってワイヤーと支持体は均一な間隔で接触し、
塗装溶液はワイヤーが支持体と接触していない領域にお
いて、支持体上に一定の量で提供される。塗装組成物は
所望の厚さで基体上に塗布することができる。例えば、
塗装は、3,000ft²（278.7m²）連の支持体当たり約5lb
（2.3kg）〜約15lb（6.8kg）の量で支持体上に存在して
良い。組成物を支持体上に塗装した後に、120〜160゜F
（48.98〜71.11℃）の温度に維持することができるオー
ブンのような熱気乾燥システムに通し、最終紙の蒸気含
有量を約３〜約５％になるよう調整する。

以下の例は説明のためのものであって、本発明はこの
実施態様に示されている材料、条件若しくは方法パラメ
ータに制限されるものでなはない。

例 １ ゼロラジオグラフィーに適した本発明の塗工紙を厚さ
8.2ミル（0.21mm）200g/m²の基材から製造した。この基
材は、ユニオンキャンプ社から得た。スチレン−ブタジ
エンラテックス、被覆クレー及び二酸化チタンの混合物
から成る塗装着色剤で、その両面を塗装した。この塗装
は、その上に施される塗装の基層となり、また、シート
に塗装溶媒に対する耐性を与える。塗装後、このシート
をカレンダー装置に通して、表面に平滑性と均一性を付
与した。

被膜の分散液は、以下の重量部で示した配合による。

34.5部 プリオライトOMS 6.1部 VMCH樹脂 4.5部 ポリミストＢ−12 0.5部 シアスタット609 150 部 酢酸エチル 105 部 アセトン プリオライトOMSは、オハイオ州アクロンのグッドイ
ヤー社から入手できる、ビニルトルエンアクリル酸ター
ポリマーである。VMCH樹脂は、コネチカット州ダンバリ
ーのユニオンカーバイド社から市販されている、塩化ビ
ニル／酢酸ビニル／マレイン酸ターポリマーである。ポ
リミストＢ−12は、直径12μｍのほぼ球形のポリエチレ
ン顔料で、ニュージャージー州 モリスタウンのアライ
ド社から市販されている。シアスタット609は、N,N−ビ
ス−（２−ヒドロキシエチル）−N,N′−（３′ドデシ
ルオキシ−２′−ヒドロキシプロピル）−メチルアンモ
ニウムメトスルホン酸塩のアルコール溶液で、ニュージ
ャージー州 ワイネのアメリカン シアナミド社から市
販されており、帯電防止剤として用いる。

酢酸エチルとアセトンを配合機中で混合し、シアスタ
ット609を加える。ポリオライトOMSとVMCH樹脂を撹拌し
ながら加え、溶液が得られるまで撹拌を続けた。ポリミ
ストＢ−12顔料をその後加え、均一な分散液が得られる
まで数分間サスペンジョンを撹拌した。

予備塗装した基材紙の平滑な方の面を14番手のメイヤ
ー棒（Meyer rod）を用いて蒸気塗装液で塗装した。こ
の塗工シートを強制空気オーブン中120℃で乾燥した。
最終生成物は8.4ミル（0.21mm）の厚さを有し、この0.1
ミル（0.0025mm）の塗装は17g/m²である。この塗工紙の
最終基本重量は217g/m²である。この塗工表面はシェフ
フィールド平滑値（Shef−field smoothness value）90
であった。

上記塗工紙のシートをゼロックス175ゼロラジオグラ
フィー用プロセッサーの受像シートとして使用した。こ
こで液体トナー画像は静電気的に受像シートの塗工表面
へ移行する。移行した液体トナー画像を空気乾燥して、
定着工程は完了する。

上述のようにして得られた画像を、球形のプラスチッ
ク含有スペーサー顔料の代りに常用のクレー顔料を使用
して製造された塗装のみを有している常用のゼロラジオ
グラフィー用紙と比較した。プラスチック含有スペーサ
ー顔料を有するシートは、常用のクレー顔料を含有する
シートより高レベルの光沢を有していた。両シート上の
トナー画像は軟艶消仕上状態であった。

常用の紙上の階調性のゼロラジオグラフィーの画像
は、画像を横切って爪で軽く描いたり、若しくはプラス
チックのペン軸で軽くこすると、爪やペン軸が画像表面
と接触した場所で目に見える跡ができた。これらの物体
により及ぼされた圧力は、これらの物体が接触した領域
のトナー画像の光沢を増加させた。本発明の方法で得ら
れた画像形成シートに対して同じ実験を行ったが、階調
性の画像表面上に目に見える跡は観察されなかった。

試験用加圧機を幅１インチ（2.54cm）長さ２インチ
（5.08cm）のカート台についている４つのゴム製の車輪
を有する小さいカート状装置から作製した。このカート
は塗装若しくは階調性の画像のいずれかを破損すること
なく、階調性のシート表面を横切って回転することがで
きる。金属性の紙クリップをカート加圧機に装着し、カ
ートがその４つの車輪上に平らに保持されている時に、
アピアクリップ（Appear Clip）の金属ワイヤーループ
により紙表面を加圧する。加圧機が常用のシート画像上
に平らに置かれ、トナー画像表面を横切ってゆっくりと
回転している時、前記した目に見える跡が得られるよう
に圧を調整した。この跡は、トナー画像表面を横切って
引かれる金属ループの圧によるトナー画像の光沢の増加
によって生じたものである。紙クリップ圧の調整を変え
ることなく、同じ加圧機をプラスチックスペーサー顔料
を含有するシート上のトナー画像の表面を横切って引い
た時、トナー画像の光沢の変化は何ら観察されなかっ
た。それ故、試験用加圧機の運転の結果、目に見える跡
は何ら観察されなかった。

それ故、静電画像プロセスに使用され、液体現像剤で
形成された画像を受像するのに適した本発明の塗工紙
は、画像表面と他の媒体若しくは物体との接触により、
不均一な光沢表面を有する階調性の画像領域を生じさせ
ない。その結果、塗工紙上のゼロラジオグラフィーの画
像は、可視化がはるかに容易で、可視化の際の誤りや可
視化により得られる情報の喪失も最小限にすることがで
きる。本発明の塗工紙は、同様に、比較的安価という有
利な点も有する。

本明細書で参照した開示及び特許は、特にすべて本明
細書中で参照例として引用されている。

本発明は特別な実施態様を参照して説明されている
が、多くの代替、修正及び変更が可能であることは当業
者に自明である。例えば、本発明は、液体現像システム
で使用する参照例で説明されているが、乾式現像システ
ムに用いることも可能である。従って、すべての前述の
代替、特許請求の範囲内にありうる修正を含むことも意
図している。

【図面の簡単な説明】 第１図は、薄いクレー被膜で片面を塗装した常用のコピ
ーシートの断面拡大（約70倍）図である。 第２図は、静電画像法に使用され、液体現像剤によるト
ナー画像を受像するのに適している本発明の塗工紙の断
面拡大（約70倍）図である。 10……支持体 12……規則的な形状で小サイズの、支持体の表面に結合
しているクレー粒子を有する樹脂バインダー 16……樹脂バインダー層 18……実質的にかなり平滑な表面を有し、ほぼ球形のス
ペーサー粒子

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】支持体を有し、且つ、その少なくとも片面
   に、平滑な表面の、球形で支持性のスペーサー粒子が、
   接触する対象物を支持体上の階調性の画像から一定の間
   隔を保たせるのに十分な量で結合されている、静電画像
   法に用いられ、液体現像剤によって形成されるトナー画
   像を受像するのに適した塗工紙であって、 前記スペーサー粒子が、粒子サイズ５〜15μｍで、ポリ
   オレフィン、ポリエステル、及びアクリル樹脂のいずれ
   かより製造されたものである、塗工紙。