JP2814723B2

JP2814723B2 - 画像形成法

Info

Publication number: JP2814723B2
Application number: JP2243783A
Authority: JP
Inventors: 千秋鈴木; 哲鳥越; 耕一熊代; 隆一木村; 広良奥野
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1990-09-17
Filing date: 1990-09-17
Publication date: 1998-10-27
Anticipated expiration: 2013-10-27
Also published as: JPH04124689A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、改善されたクリーニング工程を有する画像
形成法に関する。

（従来の技術）電子写真法或いは静電記録法においては、感光体上に
静電潜像を形成した後、静電潜像にトナーを静電的に付
着させて、トナー像を形成し、続いて、トナー像を用紙
等の転写材に転写することによりコピー像を形成する。
一方、感光体上に転写されないで残留しているトナー
は、クリーニング装置を用いて除去している。

上記の画像形成法において使用する現像剤としては、
キャリアとトナーよりなる２成分現像剤がしばしば使用
されている。この現像剤においては、現像装置内で撹拌
することにより、キャリアとトナー間に摩擦帯電を生じ
させ、トナーに静電潜像と逆極性の電荷が付与されるの
である。

従来、上記のような現像剤としては、トナーよりも粒
径の大きなキャリア（粒径60〜500μｍ）を用いてい
た。しかしながらキャリアの粒径が大きな場合には、階
調の再現性が悪く、また、背景部へのトナーの付着が生
じやすいという欠点があった。近年その様な欠点を解決
するために、キャリアの粒径をトナーの粒径とほぼ同じ
程度のものとした現像剤が提案されている。例えば、磁
気ブラシ現像法において用いる現像剤として、結着樹脂
と磁性粉とからなる平均粒径５〜50μｍの小粒径の磁性
粉分散型キャリアと、平均粒径５〜20μｍのトナーとを
混合した現像剤が知られている。

また、画像形成法におけるクリーニング工程において
一般に使用されているクリーニング方式は、ブレードク
リーニングであるが、ブレードクリーニングは、低価格
で小型システムであるという利点があるが、高速適性が
不十分であり、クリーニング不良が発生しやすい。他
方、高速適性を有するものとして、ファーブラシクリー
ニング方式が知られているが、クリーニングされたトナ
ーの集塵等が必要となり、スペース、コスト共に大きく
なるという欠点がある。そこで、近年では、集塵装置を
有しないブラシクリーニングとブレードクリーニングの
両者を利用する２段クリーニング方式が用いられるよう
になっており、小型化と高速適性の要求に対処すること
が提案されている。

（発明が解決しようとする課題）ところで、上記２段クリーニング方式は、前段のブラ
シクリーニングにより、静電的にトナーを掻き取り、後
段のブレードクリーニングにより残余のトナーをクリー
ニングする構成よりなっているが、次のような不具合が
生じる。すなわち、今日、低電位高現象の要求が高まっ
ているが、その要求を満たすために、現像剤のモビリテ
ィーを高めるべく、上記のような磁性粉分散型キャリア
とトナーとよりなる現像剤を使用すると、磁性粉分散型
キャリアが低比重、低磁力であるため、キャリアが感光
体表面の背景部（画像部とは逆極性）に付着し易くな
る。この感光体表面に付着したキャリアは、トナーと逆
極性の帯電性を有しているため、トナーに対して逆極性
に帯電するブラシクリーニングにより機械的清掃力に加
えてトナーを静電的作用により掻き取ると、キャリアは
ブラシと同極性の高い電位に帯電しているので、反発極
性によってさらに強く感光体上に付着し、次のブレード
クリーニングの際に、感光体表面を傷付けるという問題
が発生する。

本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたもの
である。

したがって、本発明の目的は、環境に依存することな
く、かつ、感光体の表面を傷付けることなく、クリーニ
ングを行なうことが可能な画像形成法を提供することに
ある。

（課題を解決するための手段及び作用）本発明の画像形成法は、磁性粉が結着樹脂中に分散し
てなる分散型キャリアとトナーとからなる２成分系乾式
現像剤を用いて、感光体に形成された静電潜像を現像す
る工程、形成されたトナー像を転写材に転写する工程、
該感光体上に残留する現像剤成分をクリーニングする工
程を有し、そして、現像剤成分をクリーニングする工程
が、ブラシクリーニングとブレードクリーニングの両者
を併用し、また、そのブラシクリーニングにおいて使用
するブラシが、樹脂と導電性材料よりなる導電性ブラシ
であることを特徴とする。

次に本発明についてさらに詳細に説明する。

本発明の画像形成方法において、感光層には、常法に
よって静電潜像が形成されるが、形成された静電潜像を
現像するためには、磁性粉が結着樹脂中に分散してなる
分散型キャリアとトナーとからなる２成分系乾式現像剤
が使用される。

本発明において、この２成分系乾式現像剤としては、
その分散型キャリアにおける磁性粉が、針状マグネタイ
トと粒状マグネタイトからなり、粒状マグネタイトに対
する針状マグネタイトの割合が、重量比で0.2〜１の範
囲にあるようなものが好ましい。すなわち、針状マグネ
タイトの含有量をαとし、粒状マグネタイトの含有量を
βとすると、αとβとが、0.2≦α／β≦１の関係を満
たすものが好ましい。α／βが0.2よりも低くなると、
キャリアの帯電量が高く、かつ飽和磁化が低いために、
キャリアが感光体上に付着し易くなり、また、後記する
ブラシとも帯電し易くなり、その結果、クリーニング工
程において充分除去できなくなる。一方α／βが１より
も高い場合には、キャリアの製造時の溶融に際し、適正
な粘度が得られず、結着樹脂中への分散不良が発生した
り、或いはキャリアが脆くなったりするという問題が生
じる。

本発明において使用する上記２成分現像剤は、次のよ
うな材料より構成される。

（１）キャリア結着樹脂としては、ポリスチレン、ポリアクリレー
ト、ポリメタクリレート、ビニル系樹脂、ポリエステル
樹脂、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニ
ル、ポリアクリロニトリル、ポリエーテル、ポリカーボ
ネート、セルロース系樹脂、ポリアミド及びそれ等ポリ
マーを構成するモノマーの共重合体を使用することがで
きる。

針状マグネタイトとしては、平均粒径0.1〜３μｍの
もので、長軸／短軸比が２以上のものが使用される。

また、粒状マグネタイトとしては、平均粒径0.1〜３
μｍものもで、６面体、球状、８面体構造のものが使用
される。

これ等マグネタイトの配合割合は、その合計量がキャ
リア粒子の重量の50〜80重量％の範囲にあるのが好まし
い。

本発明におけるキャリアには、必要に応じて、導電性
調節剤として、カーボンブラック、界面活性剤及び帯電
制御剤を添加することができる。

キャリアの平均粒径は、５〜50μｍ、好ましくは20〜
40μｍの範囲に設定される。平均粒径が５μｍ未満の場
合には、キャリア１個当りの磁力が小さく、キャリアの
感光体への付着が生じ易くなる。また50μｍを越える
と、画像の鮮明さが失われて、画質が低下し、また、ト
ナー濃度を高めた場合、トナーの背景部付着が生じ易く
なる。

キャリアの製造法としては、上記の成分を混練粉砕す
る方法、結着樹脂を溶剤に溶かし、マグネタイト粉末を
分散させて得た懸濁液を、スプレー乾燥する方法、結着
樹脂を重合によって製造する際に、マグネタイト粉末を
モノマー中に分散させる方法等、いずれの方法を採用し
てもよい。

（２）トナー本発明において、トナーは、上記キャリアと混合した
場合、摩擦帯電して正帯電するように構成するのが好ま
しい。トナーに使用される結着樹脂としては、定着方式
により制限されるが、上記キャリアに使用する結着樹脂
と同様なものが使用できる。また、着色剤としては、任
意の顔料又は染料が使用でき、一般には、トナーの25重
量％以下、好ましくは１〜20重量％の範囲の量で用いら
れる。また、トナーに正帯電性を付与するためには、ニ
グロシン染料等の塩基性染料、第４級アンモニウム塩等
の帯電制御剤を添加するか、結着樹脂中に窒素原子を含
むものを使用すればよい。

トナーの平均粒径は、５〜20μｍの範囲が好ましい。
平均粒径が５μｍよりも低くなると、トナーの流動性の
悪化、トナーの背景部への付着が生じ、また20μｍを超
えると、画像の鮮明さが失われ、画質の低下が生じるよ
うになる。

トナーの製造方法としては、上記キャリアの製造方法
に準じて行なうことができる。

本発明において、上記の現像剤を用いることによって
現像されたトナー像は、次いで、常法により用紙等の転
写材に転写される。

感光体上に残留したトナー或いはキャリア等の現像剤
成分は、次いでクリーニング工程においてクリーニング
される。

本発明において、クリーニング工程には、前記したよ
うに、ブラシクリーニング方式とブレードクリーニング
方式の両者が併用される。その場合、ブラシクリーニン
グは、ブレードクリーニングの前に実施される。

本発明において、ブラシクリーニングは、導電性樹脂
材料よりなるブラシを用いて行なうことが必要である。
その場合、ブラシと現像剤のキャリアとは、分散型キャ
リアによる導電性ブラシ単位重量当りの導電性ブラシの
帯電量が−５〜＋５μC/gの範囲、特に、帯電しないよ
うな関係にあるのが好ましい。ブラシのキャリアに対す
る帯電量が−５〜＋５μC/gの場合には、感光体表面に
残留するキャリアが、静電的にブラシ或いは感光体表面
に付着するのではなくて、機械的な力で浮き上がらせ、
続いて実施されるブレードクリーニングにより容易にク
リーニングされるようになる。

本発明において、ブラシは、導電性樹脂材料より構成
され、電気抵抗10²〜10⁷Ωcm^-1の範囲のものが好まし
い。具体的には、キャリアに使用する結着樹脂を使用
し、帯電防止剤、例えば第４級アンモニウム塩、カーボ
ンブラック、金属酸化物等の導電性材料を含有させ、或
いは被覆することによって形成された繊維状の物質が使
用できるが、それに限定されるものではない。

（実施例）以下、実施例及び比較例によって本発明を詳細に説明
するが、本発明はそれ等によって限定されるものではな
い。なお、下記の説明において、「部」は「重量部」を
意味する。

現像剤A: トナーの製造スチレン−ブチルアクリレート（80/20）共重合体 100部カーボンブラック（リーガル330、キャボット社製） 10部低分子量ポリプロピレン（ビスコール660P、三洋化成
（株）製）５部帯電制御剤（ボントロンＮ−03、オリエント化学
（株）製）１部上記成分を、バンバリーミキサーにより溶融混練し
た。冷却後、ジェットミルにより微粉砕し、さらに微粉
砕物を分級機により分級して、平均粒径11μｍのトナー
粒子を得た。

このトナー粒子100部に対して、平均粒径0.1μｍのシ
リカ無粒子１部を、ヘンシェルミキサーを用いて分散混
合して、表面に酸化シリカ微粒子が付着したトナーを調
製した。

キャリアの製造：スチレン−メチルメタクリレート（80/20）共重合体 100部針状マグネタイト（長軸径0.5μｍ、短軸径0.05μ
ｍ） 100部粒状マグネタイト（EPT−1000、戸田工業（株）製） 200部ポリフッ化ビニリデン（KYNAR、Penn Walt社製）５部上記成分を加圧ニーダーで溶融混練し、さらにターボ
ミル及び分級機を用いて粉砕、分級を行ない、平均粒径
40μｍのキャリアを得た。

次に、上記のトナーと、上記キャリアとを5:95の重量
比になるように混合して、二成分現像剤を作製した。

現像剤B: 現像剤Ａにおけるキャリアの調製に際して、針状マグ
ネタイトを使用せずに、粒状マグネタイト（EPT−100
0、戸田工業（株）製）のみを300部用いた以外は、現像
剤Ａの場合と同様にして二成分現像剤を得た。

実施例１電子写真複写機として、有機感光体を有するもの（FX
−5075、富士ゼロックス（株）製）を使用した。クリー
ニング装置におけるブラシクリーニングのためのブラシ
として、次のようにして作製したものを使用した。すな
わち、アクリル樹脂にカーボンブラック10％を添加し、
溶融分散させた後、延伸して繊維状物を作製し、それを
50000本/m²の密度でおり込み、ブラシを調製した。（電
気抵抗１×10⁵Ωcm^-1）また、ブレードクリーニングに用するブレードとし
て、ポリウレタンよりなるブレードを使用した。

上記のクリーニング装置を上記電子写真複写機に装着
し、現像剤Ａを用いてコピー操作を行なった。その場合
の、分散型キャリアによる導電性ブラシ単位重量当りの
導電性ブラシの帯電量、トナーのクリーニング性能、低
温低湿下（10℃、15％RH）及び高温高湿下（30℃、85％
RH）での画像欠陥の有無について、評価を行なった。そ
の結果を第１表に示す。

比較例１ブラシクリーニングのためのブラシとして、アクリル
樹脂を溶融し、延伸して繊維状物を作製し、それを5000
0本/m²の密度でおり込みんだもの（電気抵抗１×10¹⁴Ω
cm^-1以上）を使用した以外は、実施例１と全く同一の条
件でコピー操作を行なった。

比較例２クリーニング装置として、ブラシクリーニングを行な
わないものを使用した以外は、実施例１と全く同一の条
件でコピー操作を行なった。

実施例２現像剤Ａの代わりに現像剤Ｂを使用した以外は、実施
例１と全く同一の条件でコピー操作を行なった。

比較例３現像剤Ａの代わりに現像剤Ｂを使用した以外は、比較
例１と全く同一の条件でコピー操作を行なった。

実施例３ブラシクリーニングのためのブラシとして、アクリル
樹脂に第４級アンモニウム塩10％を添加し、溶融分散さ
せた後、延伸して繊維状物を作製し、それを50000本/m²
の密度でおり込んだもの（電気抵抗１×10⁷Ωcm^-1）を
使用した以外は、実施例１と全く同一の条件でコピー操
作を行なった。

上記実施例２及び３及び比較例１〜３についても、そ
れ等の結果を第１表に示す。

なお、第１表中の測定条件は次の通りである。

分散型キャリアによる導電性ブラシ単位重量当りの導電
性ブラシの帯電量：ブラシ繊維を1cmの長さに切断し、キャリアと3:7の割
合で混合撹拌し、ブローオフ測定機により測定した値で
ある。

トナーのクリーニング性能：感光体上に5cm幅の未転写トナー像を形成し、クリー
ニングを行なった。（999枚モード×３回連続テスト） ○……トナーのクリーニング不良なし ×……トナーのクリーニング不良発生画質欠陥：各環境下において、10万枚コピーを行なった後の画質
及び感光体上における状態を目視により評価した。

（発明の効果）本発明は、上記のように、感光体に残留する現像剤分
をクリーニングする工程が、ブラシクリーニングとブレ
ードクリーニングの両者を併用し、そしてブラシクリー
ニングに用いるブラシが、樹脂と導電性材料よりなる導
電性ブラシであるから、磁性粉分散型キャリアを使用す
る現像剤を用いて現像処理を行なった場合、感光体上に
残留するキャリアが、感光体の表面を傷付けることな
く、しかも環境に依存することなく、容易に除去可能に
なる。すなわち、磁性粉分散型キャリアは、比重が小さ
いため、現像に際して感光体の背景部に付着する現象が
発生するが、その場合、クリーニングブラシが導電性で
あるために、導電性ブラシと磁性粉分散型キャリアとの
間に摩擦帯電量が小さくなって、両者が反発しあうこと
がなくなり、その結果、導電性ブラシの摺擦によってキ
ャリアを容易に除去することが可能になる。

したがって、低電位高現像の要求の高い中高速複写機
において、小型でコストの易いクリーニングシステムを
用い、夏場環境及び冬場環境下でも十分なクリーニング
性能を発揮させることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者木村隆一神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社竹松事業所内 (72)発明者奥野広良神奈川県南足柄市竹松1600番地富士ゼロックス株式会社竹松事業所内 (56)参考文献特開昭61−212880（ＪＰ，Ａ) 特開平１−288866（ＪＰ，Ａ) 特開平２−79888（ＪＰ，Ａ) 特開昭62−212681（ＪＰ，Ａ) 実開平２−90868（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 21/10 - 21/12 G03G 9/10 - 9/113

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性粉が結着樹脂中に分散してなる分散型
キャリアとトナーとからなる２成分系乾式現像剤を用い
て、感光体に形成された静電潜像を現像する工程、形成
されたトナー像を転写材に転写する工程、該感光体上に
残留する現像剤成分をクリーニングする工程を有する画
像形成法において、現像剤成分をクリーニングする工程
が、ブラシクリーニングとブレードクリーニングの両者
を併用し、該ブラシクリーニングにおいて使用するブラ
シが、樹脂と導電性材料よりなる導電性ブラシであるこ
とを特徴とする画像形成法。
【請求項２】分散型キャリアによる導電性ブラシ単位重
量当りの導電性ブラシの帯電量が−５〜＋５μC/gの範
囲にあることを特徴とする請求項（１）に記載の画像形
成法。
【請求項３】２成分系乾式現像剤の分散型キャリアにお
ける磁性粉が、針状マグネタイトと粒状マグネタイトか
らなり、粒状マグネタイトに対する針状マグネタイトの
割合が、重量比で0.2〜１の範囲にあることを特徴とす
る請求項（１）に記載の画像形成法。