JP3320756B2 - 画像形成方法 - Google Patents

画像形成方法

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JP3320756B2
JP3320756B2 JP31501691A JP31501691A JP3320756B2 JP 3320756 B2 JP3320756 B2 JP 3320756B2 JP 31501691 A JP31501691 A JP 31501691A JP 31501691 A JP31501691 A JP 31501691A JP 3320756 B2 JP3320756 B2 JP 3320756B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、複写機・レーザプリン
タ等に用いられる電子写真方式による画像形成方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真複写機、電子写真プリン
ター等の電子写真装置等における潜像保持部材(例えば
感光体)等の誘電層の帯電にはコロトロン、スコロトロ
ン等のコロナ帯電器が広く用いられてきた。このコロナ
帯電器には感光体を帯電させるために高電圧が必要であ
り、又、多量のオゾンを発生し、感光体の劣化を速める
という欠点があった。加えて近年環境に対する認識の高
まりと、プリンター等が小型化パーソナル化することに
伴い机上等人体に近い位置で使用されることが多くなっ
たことにより、人体に有害であるオゾン発生量の少ない
帯電装置が求められるようになってきた。
【0003】このような情況の中、近年ローラー帯電等
の接触帯電が見直されてきており、一部実用化されてい
る。ローラー帯電とは金属等の芯金に導電性のゴム等を
被覆し、ローラー形状とした部材を感光体に接触させ、
該ローラーの芯金と感光体との間に電圧を印加して感光
体表面を帯電させる方法である。この帯電方法は、印加
電圧が低くてすみ、さらに交流を重畳することによって
安定した帯電が行なわれ(特開昭63−149669)
またオゾンの発生量も少ないという特徴を有している。
【0004】また発明者らは、上記接触帯電方法は接触
によって感光体表面に傷がつきやすい欠点をカバーする
ため、感光体に帯電部材面を近接させて帯電を行なう、
近接帯電方法(特願平3−135125等)を考案し
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記2種の帯
電方法とも市販の複写機レーザプリンターに装着し、寿
命テストを行なったところ、新たな解決すべき課題があ
ることが発覚した。すなわち、長時間画像形成を繰り返
すうちに、ある場合はトナー粒子が、またある場合は流
動性改質剤として添加したシリカ微粒子が帯電手段の表
面に付着し、均一な帯電を阻害することがわかった。
【0006】これらの実験に用いた複写機・レーザプリ
ンターの感光体上の転写残トナーの清掃工程には、ブレ
ードクリーニング方式が用いられており、クリーニング
ブレードによって完全にはかき落としきれなかった微量
のトナー粒子やシリカ微粒子が付着したまま感光体が帯
電工程へと達し、帯電手段に転移する。多量の画像形成
を繰り返すうち、微量ずつながら転写したトナー粒子、
シリカ微粒子が蓄積し、帯電手段表面に絶縁層が形成さ
れ、充分な電荷の注入が行なえなくなったためと考えら
れる。従来のコロトロンやスコロトロンによる帯電にお
いては、感光体と1mm程度以上の間隔を有するため、
帯電手段へのトナー粒子やシリカ粒子の転移は、極まれ
にしか生ぜず、定期的に放電ワイヤを清掃する程度で済
んでいた問題である。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の帯
電方法の低電源電圧、低オゾンの特徴を生かし、かつ繰
り返し使用に耐えうる方法を求め、鋭意検討した結果、
現像剤に導電性の粒子を混合することで上記の課題を解
決し本発明に到達した。すなわち本発明は、帯電部材に
より潜像保持部材を帯電する工程と、潜像パターンを表
面に形成した該潜像保持部材に現像剤中の少なくとも顕
画粒子を転移させる工程を含む画像形成方法において、
該帯電部材を該潜像保持部材に接触または近接させて該
潜像保持部材を均一に帯電し、該現像剤中に、少なくと
も顕画粒子と、顕画粒子より小さい平均粒径を有する
ピネルフェライトを含有することを特徴とする画像形成
方法によって、繰り返し使用によっても均一な帯電が行
なわれ、鮮明な画像形成を行なえるものである。
【0008】以下、本発明について、帯電・露光・現像
・転写・しかるべき後処理としての清掃工程を有する電
子写真方式プリンターを中心に例をとり、詳細に説明す
る。潜像保持部材を帯電させるための帯電手段として
は、鉄、アルミニウム、ステンレス、真鍮、銅、等の金
属や、これらの金属を導電性のゴムで被覆したもの等が
使用できるが、導電性のあるものであれば何でも良い。
また、金属等の導電体の表面をポリアミド、セルロー
ス、ポリビニルブチラール、導電性フッ素樹脂等の樹脂
で被覆したものを用いることもできる。
【0009】接触帯電方法を用いる場合は潜像保持部材
の傷つき防止のため導電性ゴムで被覆したものを使用す
る方が好ましい。近接帯電方法を用いる場合は、潜像保
持部材表面と、該潜像保持部材に近接して設けられた帯
電手段表面との間隙は100μmより小さいことが好ま
しく、更に80μm以下が良い。間隙が大きすぎると直
流電圧に交流電圧を重畳した電圧を印加しても、均一な
帯電を得ることがむずかしくなる。
【0010】 帯電手段の形状としては、ブレード状、
ワイヤ状、板状等考えられるが、ローラー形状にし、か
つ、何らかの連携機構を採用して潜像保持部材の回転に
従って回転させるかまたは外部より独立の力を加えて回
転させるようにすれば、帯電に使われる面が常に入れ替
わるため、帯電手段の寿命が長くなる。潜像保持部材と
しては、a−Se,As2Se3,CdS,ZnO,a−
Si等の無機系感光体、有機感光体(OPC)、光導電
性材料に絶縁性材料を積層したもの等を用いることがで
きる。
【0011】帯電部材と潜像保持部材との間に印加する
電圧は直流でも直流に交流を重畳したものであってもよ
い。直流電圧の場合通常±700V〜±3kVが好まし
い。潜像保持部材に帯電される電位は、潜像保持部材と
帯電部材の間隔に依存し、パッシェンの法則によって決
定される。
【0012】好ましくは直流に交流を重畳したものを用
いるとさらに均一な帯電を得ることができる。交流電圧
の振巾はパッシェンの法則によって決定される放電開始
電圧より大きい方がより好ましい。周波数は通常50H
z〜3kHz程度の範囲から選択する。本発明に用いら
れる現像手段としては、公知の電子写真現像器、たとえ
ば2成分現像器、磁性1成分現像器、非磁性1成分現像
器等が使用できる。
【0013】2成分現像器とは、少なくとも顕画粒子と
キャリア粒子を含有した現像剤を使用し、顕画粒子とキ
ャリア粒子との間で摩擦帯電を行ない、帯電した顕画粒
子を潜像保持部材へ転移させ潜像パターンを顕像化する
ものである。磁性1成分現像器とは、少なくとも磁性を
有する顕画粒子を含有する現像剤を磁界により保持し、
潜像保持部材に接触あるいは接近させて、顕画粒子と現
像器体との摩擦あるいは顕画粒子同士あるいは摩擦帯電
促進のために添加した助粒子との摩擦によって得た帯電
によって転移させるもの、あるいは現像器体と潜像保持
部材との間の電界による顕画粒子の分極力や電荷注入に
よって転移させるものである。
【0014】非磁性1成分現像器とは、非磁性の顕画粒
子を少なくとも含有した現像剤を使用し、現像器体との
静電付着力によって保持し、潜像保持部材に接触あるい
は接近させて、磁性1成分同様の力によって潜像パター
ンへ転移させ、顕像化するものである。本発明に用いら
れる転写材とは通常の複写機やプリンターの場合、紙や
OHPシート等であり、電子黒板等のディスプレー装置
に応用する場合は標示用基材である。
【0015】転写材への転写方法としては、コロトロン
や転写ローラによって転写材裏面より静電気力を印加し
転写する方式や粘着ロールや転写シートを介して間接的
に行なう方式、転写材裏面からの押圧や加熱によって転
写材へ融着される方式等挙げられる。本発明において次
いで行われるしかるべき後処理としては、転写残顕画粒
子の清掃工程や潜像パターンの除電工程等である。しか
しながら除電工程は、帯電部材による均一帯電能力が充
分な場合、省くことも可能である。清掃工程についても
前記転写工程における転写効率が充分に高く、わずかに
転写残顕画粒子が存在したとしても繰り返し行なわれる
帯電・露光・現像工程に悪影響をおよぼさない程度であ
れば省くことも可能である。すなわち、本発明で言うし
かるべき後処理とは、転写工程から次回に帯電工程へ達
る間、何も行なわないことも含む。さらに詳言すれば、
転写効率が高く清掃工程が省けた時、微量の顕画粒子や
シリカ微粒子等の外添剤が、帯電工程へ当然侵入する。
その際本発明は蓄積による帯電性能の劣化を防止し、絶
大なる効果を発揮する。
【0016】本発明では、用いられる現像剤中には少な
くとも顕画粒子と顕画粒子より小さい平均粒径を有する
スピネルフェライトを含有することを特徴とする。本発
明に用いられる顕画粒子としては、紙等の転写材に画像
の熱定着を行なう複写機等の場合、バインダー樹脂を主
成分とするトナーを用いる。磁性1成分現像方式等の場
合はバインダー樹脂と磁性粉を主成分とする磁性トナー
を使用する。
【0017】トナー用バインダー樹脂としては公知のも
のを含む広い範囲から選択することができ、例えば、ポ
リスチレン、クロロポリスチレン、ポリ−α−メチルス
チレン、スチレン−クロロスチレン共重合体、スチレン
−プロピレン共重合体、スチレン−ブタジエン共重合
体、スチレン−塩化ビニル共重合体、スチレン−酢酸ビ
ニル共重合体、スチレン−マレイン酸共重合体、スチレ
ン−アクリル酸エステル共重合体(スチレン−アクリル
酸メチル共重合体、スチレン−アクリル酸エチル共重合
体、スチレン−アクリル酸ブチル共重合体、スチレン−
アクリル酸オクチル共重合体およびスチレン−アクリル
酸フェニル共重合体等)、スチレン−メタクリル酸エス
テル共重合体(スチレン−メタクリル酸メチル共重合
体、スチレン−メタクリル酸エチル共重合体、スチレン
−メタクリル酸ブチル共重合体およびスチレン−メタク
リル酸フェニル共重合体等)、スチレン−α−クロルア
クリル酸メチル共重合体およびスチレン−アクリロニト
リル−アクリル酸エステル共重合体等のスチレン系樹脂
(スチレンまたはスチレン置換体を含む単重合体または
共重合体)、塩化ビニル樹脂、ロジン変性マレイン酸樹
脂、フェノール樹脂、エポキシ樹脂、飽和または不飽和
ポリエステル樹脂、低分子量ポリエチレン、低分子量ポ
リプロピレン、アイオノマー樹脂、ポリウレタン樹脂、
シリコーン樹脂、ケトン樹脂、エチレン−エチルアクリ
レート共重合体、キシレン樹脂並びにポリビニルブチラ
ール樹脂等があるが、本発明に用いるのに特に好ましい
樹脂としてはスチレン系樹脂、飽和または不飽和ポリエ
ステル樹脂およびエポキシ樹脂等を挙げることができ
る。また、上記樹脂は単独で使用するに限らず、2種以
上併用する事もできる。
【0018】磁性トナーは、バインダー樹脂と磁性粉を
主成分とし、バインダー樹脂と磁性粉の配合重量比は現
像性、転写材への定着性を考慮したうえ、1:3〜7:
1の範囲で選択できる。必要に応じて着色剤や帯電制御
剤等とともにニーダー等により混練分散せしめ、冷却後
粉砕し、分級して得られる平均粒径5〜20μmの粉末
であってこれらのトナー構成成分としては各種の公知の
材料を使用し得る。
【0019】本発明に用いられる磁性粉とは、PPC等
の使用環境温度(0℃〜60℃付近)において、フェロ
磁性あるいはフェリ磁性等を示す強磁性物質であって、
例えばマグネタイト(Fe3 4 )、マグヘマイト(γ
−Fe2 3 )、マグネタイトとマグヘマイトの中間
体、フェライト(MxFe3-X 4 式中MはMn,F
e,Co,Ni,Cu,Mg,Zn,Cd等あるいはそ
の混晶系)等のスピネルフェライトやBaO・6Fe2
3 ,SrO・6Fe23 等の六方晶フェライト、Y
3 Fe5 12,Sm3 Fe5 12等のガーネット型酸化
物、CrO2 等のルチル型酸化物、Fe,Mn,Ni,
Co,Cr等の金属やその他の強磁性合金等の内、0℃
から60℃付近の温度範囲においてフェロ磁性あるいは
フェリ磁性を示すものが挙げられ、中でもマグネタイ
ト、マグヘマイト、マグネタイトとマグヘマイトの中間
体等の平均粒径3μm以下、より好ましくは0.05〜
1μm程度の微粒子が性能的にも価格的にも好ましい。
また上記磁性粉は単独で使用するに限らず、2種以上併
用することもできる。
【0020】トナー用に用いられる着色剤としては、カ
ーボンブラック、ランプブラック、鉄黒、群青、ニグロ
シン染料、アニリンブルー、フタロシアニンブルー、フ
タロシアニングリーン、ハンザイエローG、ローダミン
系染顔料、クロムイエロー、キナクリドン、ベンジジン
イエロー、ローズベンガル、トリアリルメタン系染料、
モノアゾ系、ジスアゾ系染顔料など従来公知のいかなる
染顔料をも単独あるいは混合して使用し得る。
【0021】着色剤のトナー中への添加量はバインダー
樹脂100重量部に対し0.1〜30重量部が望まし
く、特には0.5〜10重量部が望ましい。添加量が少
なすぎると着色効果に乏しくなり、逆に多すぎると定着
性に劣るようになり好ましくない傾向を示す。トナーの
帯電制御は、バインダー樹脂、染顔料自体で行っても良
いが、必要に応じて色再現上問題の生じないような帯電
性制御剤を併用しても良い。正帯電性制御剤としては、
ニグロシン染料、4級アンモニウム塩等塩基性・電子供
与性物質、負帯電性制御剤として、金属キレート類また
は含金染料等酸性・電子求引性物質を適宜選択して用い
るとよい。
【0022】帯電制御剤の添加量はバインダー樹脂の帯
電性、着色剤の添加量・分散方法を含めた製造方法、そ
の他の添加剤の帯電性等の条件を考慮した上で決めると
よいが、バインダー樹脂に対して0.1〜10重量部が
適当である。この他、金属酸化物等の無機粒子や前記有
機物質で表面処理した無機物質を用いても良い。
【0023】これら帯電制御剤は、バインダー樹脂中に
混合添加して用いても、トナー粒子表面に付着させた形
で用いても良い。この他、トナー中には熱特性・物理特
性等を調整する目的で各種可塑剤・離型剤等の助剤を添
加することも可能である。その添加量は、0.1〜10
重量部が適当である。
【0024】本発明に用いられる顕画粒子より小さい平
均粒径を有するスピネルフェライトとしては、顕画粒子
の平均粒径の2/3以下程度の平均粒径から0.3μm
以上の平均粒径のものが好ましい。スピネルフェライト
の電気抵抗率としては、1011Ω・cm以下、さらによ
り好ましくは109 Ω・cm以下のものを用いる。この
電気抵抗率の値は、導電性粒子が帯電部材表面に付着し
た時でも潜像保持部材への帯電能力に支障をきたさない
程度の値である。
【0025】抵抗率の測定は、底面が内径20mmの電
極からなり側面が絶縁性材料からなる円筒状の容器に導
電性粒子を入れ、上から直径20mmの電極を挿入し約
2kgの加重を加えた状態で100Vの電圧を印加し測
定した。なお測定時のサンプル量は電極間距離が約5m
mになるように充填した。スピネルフェライトの具体例
としては、例えばマグネタイトやマグネタイトとマグヘ
マイトの中間体やフェライト(MxFe3-X O4 式中M
はMn,Fe,Co,Ni,Cu,Mg,Zn,Cd等
あるいはその混晶系)等が挙げられる。また最適な画質
を得る目的で導電性粒子の表面に導電性を増す処理や減
らす処理また疎水化処理等の摩擦帯電特性を改良する処
理を施してもよい。
【0026】これらのスピネルフェライトの添加量は、
特には限定されないが、好ましくは顕画粒子100重量
部に対し、1〜50重量部、更に好ましくは3〜30重
量部加えることが好ましい。また、さらに現像剤含有物
として通常用いられる流動性改質粒子、たとえばチタニ
ア、アルミナ、シリカ等の10m2 /g以上より好まし
くは50m2 /g以上のBET比表面積を有する微粉末
やそれら微粉末表面に疎水化処理を施したものを添加し
てもよい。
【0027】
【発明の効果】本発明の画像形成方法を利用した電子写
真装置やプリンターなどにおいては、低電源電圧、低オ
ゾンの特徴を生かし、且つ長期間の画像形成の繰り返し
において、均一な帯電が安定して得られ、鮮明な画像形
成が安定しておこなわれる。
【0028】
【実施例】以下に本発明を具体的に説明するが、本発明
はその要旨を越えない限り、以下の実施例によって限定
されるものではない。 実施例1 本実施例で使用した反転現像方式による画像形成装置の
構成を図1に示す。直径30mmφの円筒状のアルミ管
の表面に有機感光性物質(比誘電率3)を20μmの厚
さに塗布した潜像保持部材1の周面に近接帯電器2、露
光手段3、現像器4、転写ローラ5、クリーニング手段
6の順に配置し、潜像保持部材1が周速40mm/秒で
回転することにより上記の各プロセスを順次通過し画像
形成を行う。
【0029】近接帯電器2は、EPDMにカーボンブラ
ックを分散した導電性ゴム(JIS−K6301A型に
よるゴム硬度80度)の直径12mmφの円柱状の成形
物を使用し、像保持部材と約50μmの間隔を保持し像
保持部材と略平行に配置した。この近接帯電器にDC−
650Vに振幅850V周波数1kHzのACを重畳し
印加し、像保持部材に電荷を転移させ約−650Vの表
面電位に帯電させた。
【0030】露光手段3によって像保持部材に静電荷分
布による潜像パターンを形成した。顕画粒子として、ス
チレン−アクリル酸ブチル−メタクリル酸メチル共重合
体100重量部、低分子量ポリプロピレン3重量部、ク
ロム含金染料2重量部及びマグネタイト105重量部を
配合、混練、粉砕、分級し通常負帯電性の体積平均粒径
約10μmの磁性トナーを調達し、磁性トナー100重
量部と平均粒径0.5μm、抵抗率3×106 Ω・cm
のマグネタイト粉末3重量部と、シリコーンによる疎水
化処理を施した比表面積75m2 /gのシリカ粉末0.
3重量部をヘンシェルミキサーで混合し負帯電の外添ト
ナーを調達し、現像器4に充填した。
【0031】現像器4は、円筒状の導電性非磁性スリー
ブが潜像保持部材1に近接して平行に配置され、スリー
ブと該スリーブと同心状に内包されたマグネットとをそ
れぞれ回転させ、充填された外添トナーとキャリア粒子
による磁気ブラシをスリーブ表面に形成し磁気ブラシを
潜像保持部材1に接触させることにより外添トナーを像
保持部材1に転移させた。現像時には、スリーブにDC
−500Vにピーク・トゥ・ピーク2kV周波数1kH
zの矩形波を重畳した現像バイアスを印加した。
【0032】転写ローラは、EPDMにカーボンブラッ
クを分散した導電性ゴム(JIS−K6301A型によ
るゴム硬度40度)の直径12mmφの円柱状の成形物
を使用し、潜像保持部材1に押圧し像保持部材と等周速
で回転する。転写時には+400V、非転写時には+4
00Vと−800Vが切り替えられるように電圧を印加
した。
【0033】クリーニング手段は、ウレタンブレードを
像保持部材と当接させ転写残トナーを物理的にかき落と
すクリーニングブレード方式を使用した。像保持部材
は、クリーニング手段を通過した後再度近接帯電器によ
るプロセスに戻り、連続的かつ各プロセス同時進行で処
理される。本装置を使用し、A4紙10,000枚の連
続印字テストを行なったところ、初期より10,000
枚まで良好な画像形成を行なった。
【0034】比較例1 実施例1の0.5μmのマグネタイト粉末を用いないこ
と以外は、実施例1と同様の条件で印字テストを行なっ
たところ、200枚後ころより画像にみだれが生じた。
近接帯電器の表面にはうっすらと白色のシリカ粉末が付
着していた。
【0035】実施例2 実施例1の近接帯電器を潜像保持部材に接触させて接触
型帯電器とし、外添トナーとしては、実施例1で調達し
た磁性トナー100重量部と平均粒径3μm抵抗率2×
108 Ω・cmのMnZnフェライト20重量部と疎水
性シリカ(デグサ社製、商品名R972)0.5重量部
とをヘンシェルミキサーで混合し調達したものを使用
し、それ以外は実施例1と同様の条件で7,500枚ま
で印字テストを行なったところ初期より7,500枚ま
で鮮明な画像が得られた。また接触帯電器表面一面に、
茶色の物質が付着しており、その付着物を分析したとこ
ろX線回析からその物質は外添トナーに添加したMnZ
nフェライトに微量の磁性トナーが混合していることが
確認された。
【0036】比較例2 実施例2の3μmのMnZnフェライトを用いないこと
以外は実施例2と同様の条件で印字テストを行なったと
ころ1,000枚ごろより画像のみだれが生じた。帯電
器には比較例1同様白色のシリカが付着していた。
【0037】実施例3 実施例1で使用した外添トナーのかわりに実施例1で調
達した磁性トナー100重量部と平均粒径1.5μm抵
抗率1×108 Ω・cmのMnZnフェライト粉10重
量部と実施例1で使用したシリコーン処理シリカ0.5
重量部をヘンシェルミキサーで混合し調達した外添トナ
ーを使用したこと以外は実施例1と同様の条件で10,
000枚まで印字テストを行なったところ、初期より1
0,000枚まで鮮明な画像が得られた。帯電器表面一
面には茶色の物質が付着しており、この付着物はX線回
析及び炭素量分析から外添トナーに添加したMnZnフ
ェライト約8割磁性トナー約2割であった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明で使用する反転現像方式による画像形成
装置の構成の一例
【符号の説明】
1 潜像保持部材 2 帯電器 3 露光手段 4 現像器 5 転写器 6 清掃部材 7 転写材 8 熱定着ロール
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 廣井 政行 神奈川県横浜市緑区鴨志田町1000番地 三菱化成株式会社総合研究所内 (56)参考文献 特開 平3−240076(JP,A) 特開 昭56−142540(JP,A) 特開 昭56−159653(JP,A) 特開 昭56−161552(JP,A) 特開 昭58−105236(JP,A) 特開 平1−231063(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】帯電部材により潜像保持部材を帯電する工
    程と、潜像パターンを表面に形成した該潜像保持部材に
    現像剤中の少なくとも顕画粒子を転移させる工程を含む
    画像形成方法において、該帯電部材を該潜像保持部材に
    接触または近接させて該潜像保持部材を均一に帯電し、
    該現像剤中に、少なくとも顕画粒子と、顕画粒子より小
    さい平均粒径を有するスピネルフェライトを含有するこ
    とを特徴とする画像形成方法。
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