JP2735096B2

JP2735096B2 - 画像形成方法および装置

Info

Publication number: JP2735096B2
Application number: JP7085920A
Authority: JP
Inventors: 安成中村; 恒夫綿貫; 紀男猿渡; 文雄武井; 徹高橋; 泰幸古瀬
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1994-06-03
Filing date: 1995-03-20
Publication date: 1998-04-02
Anticipated expiration: 2013-04-02
Also published as: KR960001915A; DE69511794D1; KR0161787B1; US5635323A; JPH0850403A; EP0691583B1; DE69511794T2; EP0691583A1

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、感光体の内側より画像
露光するとほぼ同時に現像を行い、感光体上にトナー像
を得る画像形成方法に係り、従来のカールソンプロセス
を大幅に改良し、人体に有害なオゾンの発生がなく、低
コストで、良好な画像を安定に得るための方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、コンピュータ、通信技術の急速な
発展にともない、出力端末としてのプリンタの需要が高
まりつつある。電子写真プリンタは記録速度や印字品位
等に優れるという点から急速に普及してきている。しか
し、従来の電子写真方式（カールソンプロセス）では、
感光体を記録媒体に用い、帯電・露光・現像・転写・定
着・除電・クリーニングという複雑な工程で記録が行わ
れているため、小型化、低価格化、メンテナンスフリー
化には限界があり、より簡略な現像プロセスが望まれて
いる。最近、透明の感光体を用いて現像することが試み
られており、前記のような従来方式の帯電機構をなく
し、さらに光学系を感光体内部に配置することで、小型
化が可能であるとの報告がある。例えば、特願平５−１
４３２６２号公報では、有機感光体を用い、トナーとキ
ャリアにより、現像を行っている。

【０００３】この原理について説明する。図１、図２
に、上記に示す本プロセスによる画像形成の基本原理を
示す。感光体１は透明基体２、透明導電層３、光導電層
４から構成され、透明導電層がアースに接続されてい
る。現像剤５は、高抵抗キャリア６と絶縁性トナー７か
らなる現像剤を用いている。現像ローラ８はマグネット
ローラ９上の導電性スリーブ１０が設けられ、現像剤は
現像ローラに磁力によって引きつけられ、スリーブ上に
付着しながら感光体に運ばれる。また、現像ニップ内で
は３つの工程が瞬時につぎつぎと行われる。つまり、帯
域（１）では感光体１は現像剤５を通して、帯電１２さ
れる。つぎに、帯域（２）では帯電した感光体１に透明
基体２側から画像露光を行い、潜像を形成する。１１は
光学系である。さらに、帯域（３）では、潜像形成部に
おいて、トナー７の感光体１に対する電気的付着力１３
がマグネットローラ９からの磁気力１４およびマグネッ
トローラ９上キャリアからの静電的吸引力、機械的掻き
取り力より強いために現像され、また潜像形成部以外の
背景部ではマグローラ９および磁性キャリアの磁気力お
よび静電的吸引力、機械的掻き取り力よりトナー７が回
収される。したがって、トナーとしては磁性トナーの方
が磁気的な吸引力が働くため背景部かぶりに対して有利
であるが、非磁性トナーもキャリアからの静電的吸引
力、機械的掻き取り力によりトナーが回収されるため使
用可能である。現像されたトナーは記録媒体すなわち紙
あるいはプラスチックプレートなどに転写され、印刷を
得る。ここでは、この方法を光背面記録法と呼ぶ。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本光背
面記録法と従来方式（ここではカールソン方式と呼ぶ）
には違いがある。すなわち、カールソン方式は周知のよ
うに、感光体の帯電、露光、現像を別のプロセスで行う
ため、感光体の帯電電位は背景部かぶりが発生しないよ
うに現像バイアスより高く設定することができる。潜像
には静電的トナーが運ばれるが背景部にはトナーが付着
しない。ところが、本光背面記録法では、感光体の表面
電位は現像バイアスによって発生するため、感光体の電
位が現像バイアスと同じか、または、若干の効率低下に
より小さくなる。したがって、背景部に付着したトナー
は、マグネットローラから磁気的または静電的吸引力、
機械的掻き取り力によって回収される。背景部かぶりを
低減するため、この回収力を高めると逆に印字濃度が低
下し、背景部かぶり低減と高印字濃度の両立が最も大き
な問題となっている。

【０００５】また、光背面記録法では、感光体が現像剤
を通して帯電と現像をほぼ同時に行うため、高帯電性、
高現像性を有する現像剤が望まれるが、特開平５−１５
０５５号公報の現像剤を用いても十分なトナー濃度マー
ジン（トナー濃度１０〜３０wt％で良好な印刷特性が得
られること）が得られなかった。トナー濃度１０〜３０
wt％で良好な印刷特性が得られる必要がある理由は、コ
ストダウンの要求から従来の磁気センサを用いたトナー
濃度制御方式から特開平５−１５０６６７号公報にある
ような自動トナー濃度制御方式に代わりつつあるためで
ある。この自動トナー濃度制御方式は、従来の磁気セン
サがどのトナー濃度にたいしても±２％以内で制御可能
であるのに対して、１０〜３０wt％のようにラフなコン
トロールしかできないためである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、鋭意研究
の結果、カールソン方式に比べ、光背面記録方式では、
印字濃度と背景部かぶり両立の問題はトナー形状、トナ
ー帯電量およびキャリア形状に強く影響され、トナー形
状、帯電量キャリア形状をコントロールすることで高印
字濃度、低かぶりが実現できることを見いだした。こう
して、本発明によれば、透明または半透明の基体、透明
または半透明の導電層及び光導電層を積層して成る感光
体と、該感光体の光導電層側に配置されたキャリアおよ
びトナーと、前記感光体の導電層側でかつ前記現像手段
と対向する位置に設けられ、画像露光を行う画像露光手
段とから成り、キャリアにより感光体の帯電を行うとほ
ぼ同時に露光およびトナーの現像を行う光背面記録の画
像形成方法において、前記トナーとして、トナーの体積
平均粒径をｄ_t、密度をρ_t、比表面積をＳとした時
に、６／（ｄ_t・ρ_t・Ｓ）が０．７５〜０．９０であ
り、かつマグネットブローオフ法によるトナーの帯電量
の絶対値が１０〜４０μＣ／ｇであるトナーを用い、か
つ、前記キャリアとして、磁化率９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積１０００cm²／ｇ〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０²〜１０⁶Ω・cm 平均粒径２０〜４５μｍキャリアに外接する直方体の各々の一辺をＡ，Ｂ，
ＣとしてＡ＞Ｂ＞Ｃまたは、Ａ＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃと
なるように規定した場合、Ｂ／Ａの平均が０．３０〜
１．００かつＣ／Ａが０．０５〜０．４０である形状を
有する薄板状鉄粉のキャリアを用いることを特徴とする
画像形成方法、およびこれに対応する画像形成装置を提
供する。

【０００７】ここで、トナー形状の指標としては、特願
平５−１７７２３６号に示す方法を用い、トナーを均一
真球と仮定して計算したときの比表面積とＢＥＴ法で測
定される比表面積（Ｓ）の比（Ｆｓ値とする）で表す。
即ち、Ｆｓ＝６／（ρ_t・ｄ_t・Ｓ）で、Ｆｓは大きいほど真球に近づき、理論的に０〜１の
間の値となる。ここで、Ｆｓの算出には、コールタカウ
ンタ（コールタエレクトロニクス社）で測定した体積平
均粒径（ｄ_t）、トナー密度（ρ_t）、ヘリウム７０
％、窒素３０％の混合気体を用いて測定したＢＥＴ法に
よる比表面積（Ｓ）を用いる。

【０００８】この時、Ｆｓ値が０．７５〜０．９でしか
も、帯電量の絶対値が１０〜４０μＣ／ｇで良好な印字
が得られることがわかった。Ｆｓ値が０．７５以下では
背景部かぶりが多く、０．９以上では印字濃度が低下す
る。また、帯電量は正帯電でも負帯電でもよく絶対値で
１０μＣ／ｇより低くなると転写不良を起こし、４０μ
Ｃ／ｇ以上では背景部かぶりが多くなって使用できな
い。より好ましくは３０μＣ／ｇ〜２０μＣ／ｇである
ことを見いだした。

【０００９】また、帯電量の測定方法は、マグネットブ
ローオフ法で行った(J.Nakajima, J.Tashiro：FUJITSU
Scientific & Technical Journal, Vol.17, No.4, p115
(1981)) 。具体的には、帯電量測定機（東芝ケミカル
（株））のメッシュをマグネットに改造した装置を用い
た。これに対し、メッシュブローオフ法では現像剤を吹
き飛ばした際の現像剤とメッシュとの摩擦帯電もカウン
トされるため、メッシュブローオフ法での測定値はマグ
ネットブローオフ法に比べ、通常、絶対値で１０μＣ／
ｇ程度高くなる。

【００１０】なお、公知例として、Ｆｓ値が０．５〜
０．７３（特開平５−１４２８５７号）および０．６６
〜１（特開昭５９−５８４３８号）のトナーを開示した
ものがあるが、これらは光背面記録に関するものではな
く、従来方式での規定である。すなわち、この両文献と
もそのような高いＦｓ値のトナーが本発明の対象とする
光背面記録の画像形成装置に適用されることや、そのよ
うな装置に有効であることを示唆していない。しかも、
単にＦｓ値だけが光背面特性を決めるものではなく、帯
電量もＦｓ値と同様重要な要素であるが、その点につい
ては両公知例とも何も示唆もない。

【００１１】さらに、トナーについて詳しく述べると、
トナーは形状変更が容易な乳化重合トナー（球形〜不定
形まで自由に変更可能）を用いるとよい。乳化重合トナ
ーとは、ラジカル重合可能のモノマを乳化重合（または
無乳化重合）し、得られた樹脂粒子と、カーボン、帯電
制御剤を水中で会合することでトナーを得るが、その形
状のコントロールは会合終了後、水中にて加温し、樹脂
粒子を溶融状態にして、形状変更を行い、不定形から球
形まで自由に変更できる（特開昭６３−１８６２５３号
公報）。この場合の我々の実験では、Ｆｓ値は０．２〜
０．９５までコントロール可能であった。

【００１２】また、この乳化重合トナーが形状のコント
ロールに最も有効と考えられるが、その他に用いること
のできるトナーとしてはいわゆる、懸濁重合トナーが考
えられる（特開昭５４−８４７３０号公報、特開平３−
１５５５６５号公報等）。このトナーの一般の作成方法
を用いると、トナーのＦｓ値は０．９５以上の真球トナ
ーとなり光背面記録では印字濃度が低下することがあ
る。好ましくは製造時に加圧処理（特開平４−１５６５
５５号）撹拌条件、加温条件等の方法により若干のデン
プル処理や不定形化処理を行ったＦｓ値０．７５〜０．
９を有する懸濁重合トナーが使用できる。

【００１３】また、トナーの形状を示す指標としては、
Ｆｓ値の他に、ワーデルの実用化球形化度が知られてい
る（特開平４−２２５３６８号：富士通）。ワーデルの
球形化度およびＦｓ値はそれぞれ以下の式によって算出
される。実用球形化度＝（粒子の投影面積と同じ面積の円の直
径）／（粒子投影面に外接する円の直径）Ｆｓ＝６／（ｄ_t・ρ_t・Ｓ）上式によれば、ワーデルの球形化度は、粒子の投影面積
に関係するため、１つの粒子をマクロで見た場合の見た
目の形状を反映し、１に近いほど球形となる。しかし、
本光背面記録での背景部かぶりはトナーが感光体に付着
する力が大きいほど悪化する。即ち、背景部かぶりはフ
ァンデルワールス力、鏡像力等の非常にミクロな領域
（サブμｍ以下）での吸引力が大きくなるほど悪くなる
ことを意味する。この場合に、ワーデルの球形化度で表
したのでは粒子の極表面のサブミクロン領域での変化は
全く反映されない。一方、Ｆｓ値はＢＥＴ法等での気体
吸着による表面積の実測値を用いるためサブミクロン領
域の微妙な変化をよく反映し、これにより、トナーが感
光体に付着する力（ファンデルワールス力、鏡像力）を
うまく表すことができる。

【００１４】例として、粉砕法によるトナーと重合法に
よるトナーを比較すると、乳化重合トナーは見た目はい
びつだが、表面がなめらかなため、粉砕トナーと比べて
ワーデル値は小さくてもＦｓ値は大きくなる。背景部か
ぶりはＦｓ値が大きいほど良く、ワーデル値とは無関係
である。 ───────────────────────────── ワーデル値Ｆｓ値背景部かぶり ───────────────────────────── 粉砕トナー０．７１０．３３多い重合トナー０．４１０．４３少ない ───────────────────────────── また、トナーはそれぞれ帯電制御剤（例えば、アゾクロ
ム化合物）の種類、添加量により帯電量を自由にコント
ロールできる。重合トナーの発明において用いられるラ
ジカル重合可能のモノマは一分子中にエチレン性不飽和
結合を一つ有するモノマであればよい。例えば、スチレ
ンおよびその誘導体。メタクリル酸メチル、メタクリル
酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸ｎ−ブ
チル、メタクリル酸イソブチル、メタクリル酸ｎ−オク
チル、メタクリル酸ドデシル、メタクリル酸−２−エチ
ルヘキシル、メタクリル酸ステアリル、メタクリル酸フ
ェニル、メタクリル酸ジメチルアミノエチル、メタクリ
ル酸ジエチルアミノエチル等のα−メチレン脂肪酸モノ
カルボン酸エステル類。アクリル酸メチル、アクリル酸
エチル、アクリル酸ｎ−ブチル、アクリル酸イソブチル
等のアクリル酸エステル類。ビニルメチルエーテル、ビ
ニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等のビ
ニルエーテル類。ビニルメチルケトン、ビニルヘキシル
ケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケトン
類。Ｎ−ビニルピロール、Ｎ−ビニルカルバゾール、Ｎ
−ビニルインドール、Ｎ−ビニルピロリドン等のｎ−ビ
ニル化合物。ビニルナフタリン類。アクリロニトリル、
メタクリロニトリル、アクリルアミド等のアクリル酸も
しくはメタクリル酸誘導体等がある。これらは、単独も
しくは混合して用いることができる。

【００１５】次に重合開始剤としては、懸濁重合トナー
では通常、モノマに可溶の化合物（アゾビスイソブチロ
ニトリル、ベンゾイルパーオキサイド、メチルエチルケ
トンパセ−オキサイド、イソプロピルパーオキシカーボ
ネート等）を用いるが水に可溶の過酸化水素等を併用す
ることも可能である。また、乳化重合トナーでは、逆に
通常は水に可溶の例えば過硫酸カリウム等の過硫酸塩、
過酸化水素水、等、さらにはレドックス系の開始剤を使
用しても重合を行わせることができる。

【００１６】帯電制御剤としては、公知のアゾクロム系
（負帯電性）、ニグロシン系（正帯電性）、アンモニウ
ム系（正負帯電性）等を用いることができる。これらの
トナーは外添剤として公知のシリカ、酸化チタン、アル
ミナ、樹脂粉末等を使用できる。感光体としてはフタロ
シアニンやアゾ系等の有機系を用いることができる。感
光体基体としては、ガラス、アクリル樹脂等の透明また
は半透明の材料を使用できる。また、感光体の透明また
は半透明の導電層を形成する材料としては、ＩＴＯ，Ｓ
ｎＯ₂ 等の無機系の材料の蒸着やＩＴＯ，ＳｎＯ₂ 等の
樹脂分散後の塗布、溶剤可溶のポリアニリン等の有機系
材料の塗布によることができるが、コスト面から塗布方
式が望ましい。

【００１７】また、上記のトナーと共に使用するキャリ
アは鉄粉を用いることが可能であり、キャリアとしては
アクリル、スチレンアクリル、シリコーン樹脂等の汎用
のコーティングをすることが可能である。

【００１８】さらに、キャリアの電気抵抗は導電性の低
抵抗キャリアでも絶縁性の中・高抵抗キャリアでも背景
部かぶりの減少に関する良好な効果は得られるが、電気
抵抗が１０²Ωcmより小さいと現像部でのリークにより
感光体が破損することや現像量が多くなりすぎて解像性
の良好な印字が得られない。そこで、キャリアの電気抵
抗は１０²Ωcm以上とし、好ましくは１０³Ωcm以上で
ある。ただし、キャリアの電気抵抗の測定方法は以下の
ようにして行った。抵抗率Ｒは、１cm³ の前記キャリア
を一定磁界（磁束密度９５０ガウス、磁界強度３４００
ｅ）の働いている１cm³ の平行電極間（電極間距離１c
m）に入れ、１００Ｖの直流電圧をかけた時に流れる電
流値ｉ（Ａ）を測定し、Ｒ＝１００／ｉの式から求めた
値である。

【００１９】また、本発明者らは、キャリアの特に比表
面積を大きくすることにより、トナーの濃度およびトナ
ー形状マージンを大きくすることができることを見い出
した。具体的には、キャリアが、磁化率９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積１０００cm²／ｇ〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０²〜１０⁶Ω・cm 平均粒径２０〜４５μｍ鉄粉に外接する直方体の各々の一辺をＡ，Ｂ，Ｃと
してＡ＞Ｂ＞Ｃまたは、Ａ＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃとなる
ように規定した場合、Ｂ／Ａの平均が０．３０〜１．０
０かつＣ／Ａが０．０５〜０．４０である形状を有する
薄板状鉄粉であることにより、１０〜３０wt％のトナー
濃度においても良好な印刷特性を示すことを見いだし
た。また、粉砕トナーでも高印字濃度、低かぶりを実現
できた。

【００２０】但し、磁化率の９０emu ／ｇ以下の磁性粒
子を用いると、磁性粒子が電荷を印加した際に感光体に
付着してしまう。また、比表面積が１０００cm²／ｇ以
下の鉄粉ではトナー濃度１０wt％以上で背景部かぶりが
発生する。逆に１８００cm²／ｇ以上の鉄粉は着火の危
険を伴うため製造できない。これは比表面積が大きいほ
ど単位重量当たりのトナー保持能力が大きいため高トナ
ー濃度でも現像剤の電気抵抗が変化しにくいためと予想
される。つぎに、電気抵抗が１０²Ω・cm以下の鉄粉は
現像剤でも抵抗が低く、リークにより感光体を破損しや
すい。１０⁶Ω・cm以上の鉄粉を用いると現像剤では電
気抵抗が１０¹²Ω・cm以上となり感光体への電荷注入に
よる帯電ができないため、背景部かぶりが発生する。鉄
粉でも２０μｍ以下では、鉄粉を通して電荷を印加した
際に感光体に付着してしまう。４５μｍ以上では、現像
剤中の鉄粉同士の距離が大きくなるため感光体の帯電が
十分できず、印字の背景部かぶりが発生する。また、一
般に、鉄粉はアトマイズ処理による真球鉄粉、多孔質の
スポンジ鉄粉、板状の鉄粉が知られているが、真球鉄
粉、多孔質のいわゆるスポンジ鉄粉および通常の板状鉄
粉では、かぶりが発生した。

【００２１】また、ここで用いる鉄粉は樹脂によってコ
ーティングしてもよい。例えば、導電性カーボンを分散
したスチレンアクリル、ポリエステル、エポキシ、シリ
コーンなどの樹脂をコーティングすることで電気抵抗を
コントロールすることができる。しかし、鉄粉に樹脂を
コーティング後、カーボンを表面に打ち込むような方法
は良くない。これは、カーボンが連続印刷により脱離し
て電気抵抗が変化してしまうためである。

【００２２】次にトナーとしては、通常の粉砕による方
法でも、懸濁重合または乳化重合法によりトナーを直接
製造する方法でもよいが、トナーの形状としては、不定
形トナーより懸濁重合または乳化重合により直接トナー
を得たトナーが感光体との付着力が小さく、帯電安定
性、流動性、現像特性もよく、より好ましい（特願平０
６−１４４０５０号）。

【００２３】本発明では、前記トナー（Ｆｓが０．７５
〜０．９０、トナー帯電量が絶対値で１０〜４０μＣ／
ｇ）と前記キャリア（前記〜を満たすもの）を組合
せて用いる。また、用いる現像ロールは導電性非磁性ス
リーブ内部にマグネット磁石を内部に有し、マグネット
は固定され、スリーブのみ回転するものでも、マグネッ
トもスリーブも両方回転するものでもよい。また、マグ
ネットローラの磁極数が２０極以上有する多極マグネッ
トローラを直接回転させてもよい。

【００２４】光背面記録方式に用いられる感光体として
は、潜像形成と現像がほぼ同時に行われるために、高易
動度の感光体の方が有利である。光導電層としては無機
材料でも有機材料でもよいが、無機材料は有機材料に比
べて、暗抵抗が低いために、用いられる現像剤の抵抗を
低くしなければ十分な帯電を与えることができず、有機
材料の方が有利である。

【００２５】ここで、用いることの出来る感光体は、具
体的に以下のようなものである。感光体の基体はガラ
ス、ＰＥＴフィルム、プラスティックなど、露光に必要
な光を透過できる透明性を備えている公知のものを用い
ることができる。感光体の導電層を透明基体上に形成す
る。導電層に用いられるものとしては、ＩＴＯ（インジ
ュームチンオキサイド）、酸化錫、可溶性導電性高
分子、ＩＴＯあるいは酸化錫などの導電性微粉末を樹脂
中に分散させた導電性塗料など、透明性および導電性を
伴う公知の材料を用いることができる。また、導電層の
膜厚は１０Å〜３０μｍ程度のものが好ましい。導電層
の上に形成される光導電層は有機材料（フタロシアニン
系、ポリシラン系）でも無機材料（セレン、アモルファ
スシリコン）でもよい。

【００２６】ここで、キャリアおよび磁性粒子の電気抵
抗の測定方法は、前記と同様に、抵抗率Ｒは、１cm³の
前記キャリアおよび磁性粒子を一定磁界（磁束密度９５
０ガウス、磁界強度３４００ｅ）の働いている１cm³の
平行電極間（電極間距離１cm）に入れ、１００Ｖの直流
電圧をかけた時に流れる電流値ｉ（Ａ）を測定し、Ｒ＝
１００／ｉの式から求めた値である。また、磁性粒子の
粒径の測定はＳＥＭ写真から粒子に外接する円の直径を
測定し、その平均値より求めた。キャリア比表面積の測
定は、比表面積測定装置（島津製作所、ＳＳ−１００
型）を用いて、空気透過法で測定した。

【００２７】

【実施例】装置例（１）図３（Ａ)(Ｂ）は装置比較例である。図３（Ａ）図３
（Ｂ）において、２１は感光体ドラム（不透明）、２２
は帯電器、２３は表面電位、２４は光学系、２５は現像
器、２５ａは現像剤、２６はトナー、２７は記録紙、２
８は転写器、２９は定着器、３０は除電ランプ、３１は
クリーナ、３２は感光体ドラム（透明支持体）、３３は
転写ローラである。

【００２８】新装置（図３（Ａ））では、従来装置（図
３（Ｂ））に比べ、帯電器、除電ランプ、クリーナを削
除でき、また、光学系は透明感光体内部に配置されてい
る。さらに、転写に関してもコロナ転写からローラ転写
にすることで人体に有害なオゾン発生もなく、小型、軽
量、低価格化が可能なプロセスとなっている。本装置を
さらに詳しく説明すると、固定マグネットを内部に有
し、スリーブのみ回転できる現像ローラを有し、前記現
像ローラ上にのみキャリアが存在し、トナーのみを供給
する。感光体は透明ガラス管表面に導電層としてポリア
ニリンを塗布し、その表面に有機感光層（フタロシアン
系）を塗布したものを用いた。

【００２９】露光手段は感光体に内蔵したＬＥＤを用
い、感光体と現像ローラのニップ方向に向けられてい
る。現像は、現像ローラ側のスリーブから交流電圧Ｖ_AC
がピーク間電圧Ｖ_PP＝１２００Ｖ、周波数６００Hz、直
流電圧Ｖ_DC＝−５００Ｖに設定した。この際、感光体と
現像ローラのギャップは０．３mmとした。また、本実験
においては、前記のように、スリーブにＡＣ電圧にＤＣ
電圧を重畳させた交番電圧を掛けてもよいし、定電圧制
御を行っても、定電流制御を行ってもよい。

【００３０】さらに、現像法としては、キャリアとトナ
ーが現像機全体に存在するいわゆる２成分現像法でも、
特開平５−１５０６６７号公報等に示すように２成分法
より少量のキャリア量により現像剤のトナー濃度を自動
制御する現像方法でもよい。また、感光体の周速度は２
４mm／ｓとした。さらに、キャリアを有する方法を用い
た実際の装置構成を図４に示す。

【００３１】トナー製造例（１）形状変更〔単量体〕スチレン（和光純薬製）５０重量部ブチルアクリレート（和光純薬製）１０重量部〔重合開始剤〕Ｎ−５０（和光純薬製）２．５重量部〔離型剤〕プロピレンワックス（ビスコール５５０Ｐ三洋化成製）４重量部〔乳化剤〕ネオゲンＳＣ（第一工業製薬製）０．２重量部以上を用い、７０℃で３時間乳化重合し、１〜２μｍの樹脂ビーズを得た。つぎに、樹脂ビーズ６０重量部〔着色剤〕カーボン（ＢＰＬ）１重量部〔磁性粉〕マグネタイト（ＭＴＺ−７０３、戸田工業（株））４０重量部〔帯電制御剤〕アゾクロム染料（Ｓ−３４、オリエント社製）１重量部以上の混合物をスラッシャで分散撹拌しながら９０℃で
６時間保持した。この間、コンプレックス（トナー）が
１０〜１２μｍに成長を確認した。つぎに、形状を変更
するため、そのまま９０℃の水中で０．５〜３０時間加
温し、Ｆｓ値が０．２５〜０．９５の形状の異なるトナ
ー１〜７（図５〜１１）を得た。これらのトナーを遠心
分離し、ろ別した。これらのトナーをpHが８以下になる
まで水洗を繰り返し、体積平均粒径７．５〜８．５μｍ
の磁性トナーを得た。

【００３２】帯電量変更品Ｆｓ値が０．８１のトナーと同様の作成方法により形状
を規定し、用いるアゾクロム染料の添加量をＸ重量部を
０．５〜１０重量部の範囲に変えることで帯電量を−１
０〜−８０μＣ／ｇまで変えることができた。キャリアの製造方法メチルトリエトキシシラン１ｇをメタノール１ｌで希釈
してコーティング溶液とし、キャリアコア材（鉄粉；平
均粒径３０μｍ、パウダーテック社）５kgに対して、ロ
ータリードライ法を用いてコーティングした。コーティ
ング後、空気雰囲気中で温度１２０℃の熱処理を１時間
行い試作キャリアを得た。

【００３３】得られたキャリアの電気抵抗は５×１０⁵
Ωcmであった。実施例１前記のキャリアと形状の異なるトナーサンプル１〜７を
用いてトナー濃度１０wt％にて現像剤を作成した。この
現像剤を用い、図４に示す光背面記録方式による装置お
よび市販のプリンタ（Ｍ３８７６Ｍ：富士通製）によ
り、光背面記録および従来方式の比較を行った。

【００３４】その結果を表１、図１２、図１３に示す。
帯電量が約−２０μＣ／ｇで、印字濃度と背景部かぶり
について調査する。光背面記録ではＦｓ値の増加により
印字濃度が上昇し、逆に従来法では低下する（図１
２）。背景部かぶりはＦｓ値の増加により光背面記録法
では急速に低下するが、従来方式では変化しない（図１
３）。したがって、光背面記録では、Ｆｓ値が０．７５
〜０．９５で高印字濃度、低かぶりが実現できる。ただ
し、Ｆｓ値が０．９５のトナーは解像性が低下するた
め、使用できない。

【００３５】一方、従来方式では、０．２５〜０．６６
で良好となり、従来方式では真球トナーを用いるほど印
字濃度が低くなる。これは、真球トナーは流動性が良す
ぎると感光体に付着したトナーが現像剤の磁気ブラシに
よって掻き取られるためと思われる。つぎに、Ｆｓ値を
０．８程度で帯電量の異なるトナーを用い、光背面記録
と従来方式を比較した（表２、図１４、図１５）。光背
面記録では、印字濃度は帯電量に依らずほぼ良好となる
が、従来法では、帯電量増加により印字濃度が低下する
（図１５）。また、背景部かぶりは全く逆の傾向にあ
り、光背面記録では帯電量が高いほどかぶりが多くな
り、逆に、従来法では低くなる。また、転写に関しては
絶対値で−１０μＣ／ｇ以下では転写できない。したが
って、光背面記録において高印字濃度、低かぶりの良好
な印刷特性を得るためには帯電量が−１０〜−４０μＣ
／ｇとする必要がある。

【００３６】以上の結果から、従来方式と光背面記録で
は帯電量、Ｆｓ値に対するマージンがことなり、光背面
記録では、Ｆｓ値が０．７５〜０．９０でしかも帯電量
が−１０〜−４０μＣ／ｇ、好ましくはＦｓ値が０．７
５〜０．８５で帯電量が−２０〜−３０μＣ／ｇで良好
な印刷特性が得られる。

【００３７】

【表１】

【００３８】ただし、印字特性に関する評価は以下のよ
うにして行った。１．印字濃度がＯＤで１．４以上◎、１．３以上を○、
１．２〜１．３を△、それ以下を×とした。ただし、印
字濃度はコニカデンシトメータ（ＰＤＡ−６５、コニ
カ）を用いて測定した。

【００３９】２．かぶりは常温常湿（２５℃、５０％R
H）で感光体上のかぶりによる濃度差ΔＯＤが０．０２
以下を◎、０．０５以下を○とし、それ以下を×とし
た。ここでかぶり評価のための印字濃度差（ΔＯＤ）と
は、用紙に転写する以前の感光体上の粉像をテープ（ス
コッチメンディングテープ）に取り、白紙部の濃度を測
定し、テープの濃度を差し引いた値。

【００４０】

【表２】

【００４１】ここで、印字濃度、かぶりに関しては表１
と同様の方法で評価した。また、転写効率は９０％以上
◎、８０％以上を○とし、それ以下を×とした。装置例（２）図３（Ａ）の如き光背面記録装置において、現像は、直
流電圧でもよいが、スリーブにかける振動電圧Ｖ_PPがピ
ーク間電圧Ｖ_PP＝１０００Ｖ、周波数９００Hz、直流電
圧Ｖ_DC＝−３５０Ｖに設定したが、Ｖ_PPは２０〜５００
０Ｖ、周波数１００〜１００００Hz、直流電圧Ｖ_DC＝−
１５０Ｖ〜−１０００Ｖの設定が可能であることを確か
めた。

【００４２】トナー製造例（２）・懸濁重合トナー〔単量体〕スチレン（和光純薬製）４０重量部ブチルアクリレート（和光純薬製）１３重量部〔帯電制御剤〕アゾクロム染料（Ｓ−３４、オリエント社製）１重量部〔重合開始剤〕ベンゾイルパーオキサイド（和光純薬製）１重量部〔鉄粉〕 Sicopur SE 0667 （粒径０．３μｍ、ＢＡＳＦ製）４０重量部〔着色剤〕カーボン（ＢＰＬ）１重量部〔離型剤〕プロピレンワックス（ビスコール５５０Ｐ三洋化成製）４重量部上記単量体、着色剤、開始剤、およびワックスをディス
パーサー（ヤマト科学製）を用い、３分間撹拌し単量体
組成物を調整した。つぎに、分散剤としてポリビニルア
ルコール１０重量部入りの蒸留水５０００重量部中にこ
の単量体組成物を入れ、室温（２０℃）でディスパーサ
ー（１，０００r.p.m ）を用いて３分間撹拌した。その
後ディスパーサーをスリーワンモーターに変え、１００
r.p.m にて撹拌しながら８０℃に加圧および加熱し、完
全に単量体組成物を重合させた。次に、水に分散した生
成トナーを遠心分離し、ろ別した。このトナーを水洗を
繰り返し、平均粒径６．０μｍで球形のデンプルのある
（ｄｉｍｐｌｅ）球状磁性トナーを得た。Ｆｓ値０．８
５であった。

【００４３】実施例２装置例（２）の光背面記録装置を用い、トナー濃度を１
０〜３０wt％まで変え、表３のような異なるキャリアを
用いて印刷を行い、印字濃度、背景部かぶり、リークに
よる感光体破損、キャリア付着を評価した。

【００４４】

【表３】

【００４５】σ_1k：１KOe での磁化率の値（emu ／
ｇ）、ＨＨ：比表面積（cm² ／ｇ）、Ｒ：電気抵抗（Ω
・cm）、ＲＫＩ：粒径（μｍ）、Ｂ／ＡおよびＣ／Ａは
キャリアの形状因子、印字濃度：トナー濃度マージンが
１０〜３０wt％のトナー濃度の範囲で良好な光学濃度特
性１．４以上を◎、１．３以上が得られるものを○とし
た。但し、光学濃度はコニカデンシトメータＰＤＡ−６
５を用いた。

【００４６】かぶりは表１と同じに評価した。リークは
１万枚の連続印刷により感光体が破損しないものを○と
した。キャリア付着は感光体上を目視にて評価し、付着
のないものを○とした。トナー製造例（３）バインダ樹脂として、ポリエステル樹脂（ＮＥ−２１５
０、花王（株））５０重量部、磁性粉（マグネタイト、
ＭＴＺ−７０３、戸田工業）４０重量部および着色材と
してカーボンブラック（ブラックパールズＬ；平均粒径
２．４ｍμ、比表面積１３８ｍ²／ｇ；キャボット社
製）５重量部、帯電制御剤（ニグロシンオリエント化学
製）１重量部、プロピレンワックス（ビスコール５５
０Ｐ三洋化成製）４重量部を加え、加圧ニーダにより１
６０℃、３０分溶融混練し、トナー塊を得た。冷却した
トナー塊をロートプレックス粉砕機により約〜２mmの粗
トナーとした。次いで、粗トナーをジェットミル（ＰＪ
Ｍ粉砕機、日本ニューマチック工業製）を用いて微粉砕
を行い、粉砕物を風力分級機（アルピネ社製）により分
級し、平均粒径１０μｍの正帯電性トナーを得た。

【００４７】実施例３装置例（２）において正帯電性トナーに対応するため、
感光体の感光層をフタロシアニン系からアモルファスシ
リコン系に変更した。その他の条件は同様。キャリアは
表３におけるＮｏ．１のキャリアをトナーは製造例
（３）のトナーを用いて現像を行った。結果、印字濃
度、かぶり、リーク、感光体へのキャリア付着はともに
○レベルであった。

【００４８】

【発明の効果】本発明によれば、光背面露光法におい
て、トナーを適正化して、印字濃度と背景かぶりの両立
が可能になる。また、キャリアを適正化して、リークに
より感光体を破損することなく、長期にわたって良好な
印字を出力することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】光背面記録法の画像形成原理を説明するための
図。

【図２】光背面記録法の画像形成原理を説明する図。

【図３】図３（Ａ）は光背面記録装置、図３（Ｂ）はカ
ールソン法の装置を示す。

【図４】実施例の光背面記録装置を示す。

【図５】トナーサンプル１の粒子形状を示す写真であ
る。

【図６】トナーサンプル２の粒子形状を示す写真であ
る。

【図７】トナーサンプル３の粒子形状を示す写真であ
る。

【図８】トナーサンプル４の粒子形状を示す写真であ
る。

【図９】トナーサンプル５の粒子形状を示す写真であ
る。

【図１０】トナーサンプル６の粒子形状を示す写真であ
る。

【図１１】トナーサンプル７の粒子形状を示す写真であ
る。

【図１２】Ｆｓ値と印字濃度の関係を示す。

【図１３】Ｆｓ値と背景部かぶりの関係を示す。

【図１４】帯電量と印字濃度の関係を示す。

【図１５】帯電量と背景部かぶりの関係を示す。

【符号の説明】

１…感光体２…透明基体３…透明導電層４…光導電層５…現像剤６…キャリア７…トナー８…現像ローラ９…マグネットローラ１０…導電性スリーブ１１…光学系

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者武井文雄神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者高橋徹神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (72)発明者古瀬泰幸神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地富士通株式会社内 (56)参考文献特開平５−333592（ＪＰ，Ａ) 特開平６−314007（ＪＰ，Ａ) 特開平５−142857（ＪＰ，Ａ) 特開平６−67537（ＪＰ，Ａ)

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】透明または半透明の基体、透明または半
透明の導電層及び光導電層を積層して成る感光体と、該
感光体の光導電層側に配置されたキャリアおよびトナー
と、前記感光体の導電層側でかつ前記現像手段と対向す
る位置に設けられ、画像露光を行う画像露光手段とから
成り、キャリアにより感光体の帯電を行うとほぼ同時に
露光およびトナーの現像を行う光背面記録の画像形成方
法において、前記トナーとして、トナーの体積平均粒径をｄ_t、密度
をρ_t、比表面積をＳとした時に、６／（ｄ_t・ρ_t・
Ｓ）が０．７５〜０．９０であり、かつマグネットブロ
ーオフ法によるトナーの帯電量の絶対値が１０〜４０μ
Ｃ／ｇであるトナーを用い、かつ、前記キャリアとして、磁化率９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積１０００cm²／ｇ〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０²〜１０⁶Ω・cm 平均粒径２０〜４５μｍキャリアに外接する直方体の各々の一辺をＡ，Ｂ，
ＣとしてＡ＞Ｂ＞Ｃまたは、Ａ＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃと
なるように規定した場合、Ｂ／Ａの平均が０．３０〜
１．００かつＣ／Ａが０．０５〜０．４０である形状を
有する薄板状鉄粉のキャリアを用いることを特徴とする
画像形成方法。
【請求項２】前記トナーが主成分として乳化重合（ま
たは無乳化重合）法により得られた樹脂粒子を含む会合
粒子であり、前記樹脂粒子の一部が融着されている乳化
重合トナーであるか、または懸濁重合トナーである請求
項１記載の画像形成方法。
【請求項３】前記キャリアが樹脂をコーティングした
鉄粉である請求項１又は２記載の画像形成装置。
【請求項４】透明または半透明の基体、透明または半
透明の導電層及び光導電層を積層して成る感光体と、該
感光体の光導電層側に配置されたキャリアおよびトナー
と、前記感光体の導電層側でかつ前記現像手段と対向す
る位置に設けられ、画像露光を行う画像露光手段とから
成り、キャリアにより感光体の帯電を行うとほぼ同時に
露光およびトナーの現像を行う光背面記録の画像形成装
置において、前記トナーとして、トナーの体積平均粒径をｄ_t、密度
をρ_t、比表面積をＳとした時に、６／（ｄ_t・ρ_t・
Ｓ）が０．７５〜０．９０であり、かつマグネットブロ
ーオフ法によるトナーの帯電量の絶対値が１０〜４０μ
Ｃ／ｇであるトナーを用い、かつ、前記キャリアとして、磁化率９０emu ／ｇ以上（１kOe での値）比表面積１０００cm²／ｇ〜１８００cm²／ｇ電気抵抗１０²〜１０⁶Ω・cm 平均粒径２０〜４５μｍキャリアに外接する直方体の各々の一辺をＡ，Ｂ，
ＣとしてＡ＞Ｂ＞Ｃまたは、Ａ＝Ｂ＞Ｃ，Ａ＞Ｂ＝Ｃと
なるように規定した場合、Ｂ／Ａの平均が０．３０〜
１．００かつＣ／Ａが０．０５〜０．４０である形状を
有する薄板状鉄粉のキャリアを用いることを特徴とする
画像形成装置。
【請求項５】前記トナーが主成分として乳化重合（ま
たは無乳化重合）法により得られた樹脂粒子を含む会合
粒子であり、前記樹脂粒子の一部が融着されている乳化
重合トナーであるか、または懸濁重合トナーである請求
項４記載の画像形成方法。
【請求項６】前記キャリアが樹脂をコーティングした
鉄粉である請求項４又は５記載の画像形成装置。