JP3576744B2 - Image forming method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、像担持体上に形成された静電潜像を2成分現像剤により現像して、画像を得る画像形成方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、像担持体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、この潜像を2成分現像剤により現像して画像を得る画像形成方法が知られている。図4の画像形成装置(複写機)を例にとって、従来の画像形成方法を簡単に説明する。
【0003】
図4の複写機の原稿台0上に原稿Gを複写すべき面を下側にして置き、コピーボタンを押すと、原稿Gの複写、すなわち画像形成が開始される。複写機は、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、CCDセンサーが一体となった光走査ユニット9を有しており、コピーボタンを押すことにより、このユニット9が照射用ランプで原稿Gを照射しながら走査し、その照射光の原稿面からの反射光が短焦点レンズアレイによって結像してCCDセンサーに入射される。
【0004】
CCDセンサーは受光部、転送部および出力部から構成されており、受光部で入射光信号を電荷信号に変え、転送部でその電荷信号をクロックパルスに同期して順次出力部に転送し、出力部で電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られた画像信号(アナログ信号)は、周知の画像処理によりデジタル信号に変換された後、複写機のプリンター部に送られる。
【0005】
プリンター部では、まず、感光ドラム1の表面に静電潜像を形成する。感光ドラム1は、中心支軸を中心にして所定の周速度で回転駆動され、回転過程においてコロナ帯電器3により表面がたとえば−650Vとなるように一様な帯電処理を受ける。ついで、レーザ走査部100の固体レーザ素子が上記の画像信号(デジタル信号)を受けてON/OFF発光によりレーザビームを発生し、回転多面鏡を用いてそのレーザビームLにより感光ドラム1の表面を走査し、感光ドラム1の表面に原稿画像に対応した静電潜像が順次形成される。
【0006】
この静電潜像を現像器4により現像すると、感光ドラム1上にトナー像として可視化される。
【0007】
一般に、現像方法には大別して4種あり、その1つは、1成分現像剤の非磁性トナーをブレード等により現像スリーブ(現像剤担持体)上にコーティングし、その非磁性トナーを現像スリーブにより感光ドラムに搬送し、感光ドラムに対し非接触状態で現像する非磁性1成分非接触現像法であり、2つ目は、1成分現像剤の磁性トナーを磁気力によって現像スリーブ上にコーティングし、同様に、感光ドラムに搬送して接触で現像する磁性1成分接触現像法である。3つ目、4つ目は、非磁性トナーに磁性キャリアを混合した2成分現像剤を用い、これを磁気力により現像スリーブ上にコーティングして現像スリーブにより感光ドラムに搬送し、感光ドラムに対し接触状態で現像する2成分接触現像法(2成分磁気ブラシ現像法)、感光ドラムに対し非接触状態で現像する2成分非接触現像法である。画像の高画質化、高安定性の面から、2成分磁気ブラシ現像法が多く用いられる。
【0008】
本現像器4は2成分磁気ブラシ現像装置に構成されている。現像器4は、2成分現像剤を収容した現像容器16を備え、その現像容器16の感光ドラム1と対面した開口部に、現像剤を担持して感光ドラム1と対向した現像部に搬送する現像スリーブ11が設置されている。この現像スリーブ11と感光ドラム1との最近接領域を約500μmの距離とすることによって、現像部に搬送した現像剤を感光ドラム1と接触した状態で、現像が行なえるように設定されている。現像スリーブ11内には図示しないマグネットローラが固定配置され、また現像スリーブ11に対し図示しない規制ブレードが配置されている。
【0009】
上記のような2成分現像法に用いられる現像剤のトナーとしては、たとえば粉砕法により製造された平均粒径が6μm程度のネガ帯電トナーに、平均粒径が20nm程度の酸化チタン等を重量比で1%程度外添したトナーが用いられる。現像剤19のキャリアとしては、たとえば飽和磁化が205emu/cm3 、平均粒径が35μm程度の磁性フェライトキャリアが用いられる。現像剤は、これらトナーとキャリアの混合比を重量比で6:94として使用される。
【0010】
現像器4において、現像スリーブ11の回転にともないマグネットローラの磁極により、現像容器16内の現像剤が現像スリーブ11上に汲み上げられ、感光ドラム1と対向した現像部に向けて搬送される。この搬送過程で、現像剤は規制ブレードにより厚みを規制されて、現像スリーブ11上に薄層の現像剤層に形成される。その現像剤薄層は、マグネットローラの現像部に位置する現像主極に搬送されて来ると、現像主極の磁力により感光ドラム1に向けて穂立ちして磁気ブラシに形成され、この磁気ブラシが感光ドラム1の表面に接触して、感光ドラム1上の静電潜像を現像し、静電潜像がトナー像として可視化される。
【0011】
この現像のとき、現像スリーブ11には図示しないバイアス電源から直流電圧および交流電圧を重畳した現像バイアス、たとえば−500Vの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Vppが1500V、周波数fが2000Hzの交流電圧が印加される。一般に、2成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にかぶり発生しやすくなるので、現像スリーブ11に印加する直流電圧との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止することが行なわれる。
【0012】
現像によって感光ドラム1上に形成されたトナー像は、感光ドラム1に搬送されて来る転写材P上に転写帯電器8によって静電転写される。トナー像が転写された転写材Pは、分離帯電器7によって感光ドラム1と静電分離したのち定着器6へ搬送され、そこで転写材Pを加熱および加圧して画像の定着を行ない、プリント画像として画像形成装置の機外に出力する。トナー像転写後の感光ドラム1は、表面に付着した転写残りのトナー等の汚染物をクリーナ5によって除去し、前露光ランプ2により感光ドラム1の表面を電気的に初期化した後、繰り返し画像形成に使用される。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、近年の環境意識の高まりとともに、感光ドラム1の帯電にコロナ放電を用いず、接触帯電部材を使用して感光ドラムを直接帯電する方法が使用されつつある。中でも注入帯電方式は、感光ドラムを帯電する際の放電量が極めて少なく、非常に優れている。
【0014】
この注入帯電とは、感光ドラムの表面に材料が持つトラップ電位に接触帯電部材で直接電荷を注入したり、あるいは、感光ドラム表面に導電性粒子を分散した電荷注入層を設けておき、この導電性粒子に対し接触帯電部材で電荷を充填して帯電することをいう。この注入帯電方式は、感光ドラムの表面抵抗を109 〜1014Ωcm程度と低抵抗にすると、帯電効率が向上することが分かっている。なお、高耐久性を狙ったアモルファスシリコンドラム等の感光ドラムにおいても、この程度の表面抵抗とされている。
【0015】
しかしながら、感光ドラムの表面抵抗を上記の109 〜1014Ωcm程度にすると、画像かぶり発生する問題があった。本発明者らの検討によると、このかぶりは、感光ドラムの表面抵抗が109 〜1014Ωcmの低抵抗で、かつ2成分接触現像法を実施する際に、特に発生しやすいことが分かった。
【0016】
本発明の目的は、感光ドラムを効率よく帯電できるともに、帯電後の感光ドラムに形成した静電潜像を2成分現像剤によりかぶりを生じることなく現像して、高品位な画像を得ることを可能とした画像形成方法を提供することである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、本発明にかかる画像形成方法にて達成される。要約すれば、本発明は、109〜1014Ωcmの低抵抗層を表面に有する像担持体を帯電し、露光して静電潜像を形成し、その潜像を磁石を内蔵した現像剤担持体上に担持したトナーと磁性キャリアを含有する2成分現像剤により、像担持体と現像剤担持体とが対向した現像部において、直流電圧を含む現像バイアスの印加下で現像して画像を得る画像形成方法において、前記現像剤として、2×106V/mの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が2.3×10-10A以下であり、前記磁性キャリアの抵抗は前記トナーの抵抗よりも小さく、前記磁性キャリアの抵抗が5×10 4 V/mの電界強度において10 12 Ωcm以上であるような電気的特性を有する現像剤を使用することを特徴とする画像形成方法である。
【0018】
本発明によれば、好ましくは、前記現像剤のトナーの平均粒径をrt(μm)、嵩密度をρt(g/cm3)、磁性キャリアの平均粒径をrc(μm)、嵩密度をρc(g/cm3)、トナーの濃度をn(wt%)として、
S={n/(100−n)}×(rc/rt)×(ρc/ρt)
で表されるSが2.5以上とされる。
【0019】
前記像担持体の帯電を接触帯電部材によって行なうことができる。前記接触帯電部材は、像担持体に接触する磁性粒子を保持する磁石を内蔵したスリーブとすることができ、その磁性粒子をスリーブの回転により回転するとともにスリーブに電圧を印加して、像担持体に電荷を注入することにより像担持体を帯電することができる。前記トナーの形状係数SF−1が100〜130、SF−2が100〜115とされ、前記トナーの一部または全部を重合法で形成することができる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する。
【0021】
本発明の画像形成方法では、従来と同様、内部に磁石が配置されている現像スリーブ(現像剤担持体)の表面にトナーとキャリアとを含む2成分現像剤を担持して現像部へ搬送し、磁石の現像磁極により現像部に現像剤の磁気ブラシを形成して、感光ドラム(像担持体)上の静電潜像を現像する2成分接触現像法を採用する。
【0022】
本発明は、その際、表面抵抗が109 〜1014Ωcmの低抵抗層を有する感光ドラムを使用し、かつ2×106 V/mの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が2.3×10−10 A以下となるような現像剤を使用することが大きな特徴である。
【0023】
すなわち、本発明は、感光ドラムの表面抵抗を109 〜1014Ωcm程度の低抵抗にすることにより、感光ドラムの帯電効率を向上させる一方、抵抗の高い現像剤を使用することにより、かぶりのない高品位な画像を得るようにしたことに要約される。
【0024】
以下、本発明の実施例について説明する。
【0025】
実施例1
図1は、本発明の画像形成方法を実施するのに使用した画像形成装置の一例を示す概略構成図である。
【0026】
画像形成装置(複写機)は、原稿台10および光走査ユニット9を有する露光部の下に、感光ドラム1、現像器4およびレーザ走査部100等を有するプリンタ部を備えてなっており、原稿台10上に原稿Gを複写すべき面を下側にして置き、コピーボタンを押すと、原稿Gの複写、すなわち画像形成が開始される。
【0027】
光走査ユニット9は、原稿照射用ランプ、短焦点レンズアレイ、CCDセンサーを一体に組込んで構成されており、コピーボタンを押すことにより、このユニット9が照射用ランプで原稿Gを照射しながら走査し、その照射光の原稿面からの反射光が短焦点レンズアレイによって結像してCCDセンサーに入射される。
【0028】
CCDセンサーは受光部、転送部および出力部から構成されており、受光部で入射光信号を電荷信号に変え、転送部でその電荷信号をクロックパルスに同期して順次出力部に転送し、出力部で電荷信号を電圧信号に変換し、増幅、低インピーダンス化して出力する。このようにして得られた画像信号(アナログ信号)は、周知の画像処理によりデジタル信号に変換された後、プリンター部に送られる。
【0029】
プリンター部では、まず、感光ドラム1の表面に静電潜像を形成する。感光ドラム1は、中心支軸を中心にして所定の周速度で回転駆動され、回転過程において帯電器31により表面がたとえば−650Vとなるように一様な帯電処理を受ける。ついで、レーザ走査部100の固体レーザ素子が上記の画像信号(デジタル信号)を受けてON/OFF発光によりレーザビームLを発生し、回転多面鏡を用いてそのレーザビームにより感光ドラム1の表面を走査し、感光ドラム1の表面に原稿画像に対応した静電潜像が順次形成される。
【0030】
図2に、上記の固体レーザ素子を備えたレーザ走査部100の概略構成を示す。レーザ走査部100では、まず、入力された画像信号に基づき発光信号発生器101により固体レーザ素子102を所定タイミングで明滅させる。このようにして固体レーザ素子102から放射されたレーザ光を、コリメータレンズ系103により略平行な光束に変換し、さらに矢印b方向に回転する回転多面鏡104により矢印c方向に走査するとともに、fθレンズ群105a、105b、105cにより感光ドラム1の被走査面106にスポット状に結像する。このようなレーザ光の走査により、被走査面106上に画像1走査分の露光分布が形成され、さらに各走査ごとに被走査面106を前記の走査方向とは垂直に所定量だけスクロールすることにより、被走査面106上に画像信号に応じた露光分布が得られる。つまり、静電潜像が形成される。
【0031】
本発明では、感光ドラム1として、通常使用される有機感光体等を使用することができるが、好ましくは、有機感光体上に109 〜1014Ωcmの抵抗を有する材料の表面層を設けたものや、アモルファスシリコン感光体などを用いることができる。これら表面層を設けた等の感光ドラムによれば、電荷注入方式の直接帯電を実施でき、オゾンの発生防止並びに消費電力の低減に効果がある。
【0032】
本実施例では、感光ドラム1は負帯電性の有機感光体とされ、直径30mmのアルミ製のドラム基体上に下から第1〜第5の5層の感光体層を設けてなっている。
【0033】
感光体層の最下層である第1層は、アルミニウム基体の欠陥等を吸収するために設けた下引き層で、厚さ20μmの導電層からなる。その上の第2層は正電荷注入防止層で、アルミニウム基体から注入された正電荷が感光体層の表面に帯電された負電荷を打ち消さないように防止する役割を果している。正電荷注入防止層は、アミラン樹脂とメトキシメチル化ナイロンとからなり、106 Ωcm程度に抵抗調節した中抵抗層に形成されている。
【0034】
第3層は電荷発生層であり、ジスアゾ系の顔料を樹脂に分散した厚さ約0.3μmの層で、露光を受けることにより正負の電荷対を発生する。第4層は電荷輸送層で、ポリカーボネート樹脂にヒドラゾンを分散したP型半導体に形成されている。従って、感光ドラム表面に帯電された負電荷は、この電荷輸送層を移動することができず、電荷発生層で発生した正電荷のみを感光ドラム表面に輸送することができる。
【0035】
最表層の第5層は電荷注入層であり、絶縁性のバインダー樹脂に導電性超微粒子のSnO2 を分散した材料の塗工層から形成されている。具体的には、光透過性の導電性フィラーであるアンチモンをドーピングして低抵抗化(導電化)した粒径0.03μmのSnO2 粒子を絶縁性樹脂に70重量%に分散して、塗工液を調整し、これをディッピング法、スプレー法、ロールコート法、ビームコート法等の適当な塗工法により厚さ約3μmに塗工したものである。
【0036】
本実施例では、帯電器31として電荷注入方式の接触帯電器、特に磁気ブラシ帯電方式の帯電器を用いた。この磁気ブラシ帯電器31は、外径16mmの回転自在な非磁性スリーブ31aの内部にマグネット31bを非回転に固定設置してなり、マグネット31bの磁界により非磁性スリーブ31上に保持した磁性粒子を穂立ちさせて磁気ブラシに形成し、その磁気ブラシを感光ドラム1の表面に接触するようになっている。磁気ブラシとされた磁性粒子は、非磁性スリーブ31aの回転により搬送され、そして非磁性スリーブ31aに帯電電圧を印加することにより、磁性粒子を通して感光ドラム1に電荷が付与され、感光ドラム1の表面が帯電電圧に対応した電位に帯電される。
【0037】
磁性粒子の磁気ブラシによる感光ドラム1の帯電は、磁気ブラシの感光ドラム1との接触部のニップ幅を約6mmに調整し、非磁性スリーブ31aに印加する帯電バイアスを、−700Vの直流電圧に周波数1000Hz、振幅800Vの矩形波の交番電圧を重畳したバイアスとすることにより、良好に実施できた。
【0038】
非磁性スリーブ31の回転方向(従って磁気ブラシの回転方向)は、図に示すように、A方向に回転する感光ドラム1に対しB方向のカウンター方向とすることが好ましく、感光ドラム1の帯電が良好になる。また非磁性スリーブ31aの回転速度が速いほど、感光ドラム1の帯電が均一になる傾向がある。本実施例では、非磁性スリーブ31aの回転速度を、感光ドラム1の回転速度100mm/秒に対し150mm/秒とした。
【0039】
磁気ブラシ帯電器31に用いる磁性粒子(磁性キャリア)としては、平均粒径が10〜100μm、飽和磁化が20〜250emu/cm3 、抵抗が102 〜1010Ωcmのものが好ましく、感光ドラム1にピンホールような絶縁の欠陥が存在した場合のことを考慮すると、より好ましい抵抗は106 〜1010Ωcm程度である。本実施例では、平均粒径が25μm、飽和磁化が200emu/cm3 、抵抗が5×106 Ωcmの磁性粒子を用いた。
【0040】
上記の磁性粒子の抵抗値は、低面積が228mm2 の金属セル中に磁性粒子を2g入れ、6.6kgf/cm2 の荷重で押圧した状態で、100Vの電圧を印加して測定した。
【0041】
磁性粒子としては、樹脂中に磁性材料としてマグタイトを分散し、導電化および抵抗調整のためにカーボンブラックを分散して形成した樹脂キャリア、あるいはフェライト等のマグネタイト単体表面を酸化・還元処理して抵抗調整を行ったもの、あるいはマグネタイト単体表面を樹脂でコーティングして抵抗調整したもの等が用いられる。
【0042】
感光ドラム1上に形成された静電潜像は、感光ドラム1の周囲に設置された2成分現像器4により現像され、トナー像として可視化される。
【0043】
図3は、上記現像器4の概略構成図である。本現像器4は、2成分磁気ブラシ現像装置に構成されている。現像器4は、トナーと磁性キャリアを含有する2成分現像剤19を収容した現像容器16を備え、その現像容器16の感光ドラム1と対面した開口部に、現像剤19を担持して感光ドラム1と対向した現像部に搬送する現像スリーブ11が設置され、現像スリーブ11は、感光ドラム1との対向部が同方向に移動する向きに回転される。この現像スリーブ11と感光ドラム1との最近接領域を約500μmの距離とすることによって、現像部に搬送した現像剤19を感光ドラム1と接触した状態で、現像が行なえるように設定されている。
【0044】
現像スリーブ11内にはマグネットローラ12が固定配置され、また現像スリーブ11の頂部に対し磁性材製の規制ブレード15が垂直に配置されている。さらに現像容器16内には、現像剤撹拌搬送スクリュー13、14が設置される。
【0045】
感光ドラム1上に形成された静電潜像は、現像器4を用いて2成分磁気ブラシ現像法により、つぎのようにして現像される。まず、現像スリーブ11が回転され、その回転にともなってマグネットローラ12の磁極N3により、現像容器16内の現像剤19が現像スリーブ11上に汲み上げられ、汲み上げられた現像剤は、磁極S2からN1へと搬送される。この搬送過程で、現像剤は規制ブレード15により厚みを規制されて、現像スリーブ11上に薄層の現像剤層に形成される。その現像剤薄層は、マグネットローラ12の現像主極S1に搬送されて来ると、現像主極S1の磁力により感光ドラム1に向けて穂立ちする(図3において、現像剤の穂立ちを現像部で現像スリーブ11から感光ドラム1に向かう平行な線で模式的に示す)。この現像剤の穂立ち(磁気ブラシ)が感光ドラム1の表面に接触して、感光ドラム1上の静電潜像を現像し、静電潜像がトナー像として可視化される。
【0046】
この現像のとき、現像スリーブ11には感光ドラム1との間に、バイアス電源17から直流電圧および交流電圧を重畳した現像バイアスが印加される。たとえば−500Vの直流電圧と、ピーク・ツウ・ピーク電圧Vppが1500V、周波数fが2000Hzの交流電圧である。一般に、2成分磁気ブラシ現像法においては、交流電圧を印加すると現像効率が増して画像は高品位になるが、逆にかぶり発生しやすくなる。このため、現像スリーブ11に印加する直流電圧と感光ドラム1の表面電位との間に電位差を設けることにより、かぶりを防止することが行なわれる。
【0047】
現像によって感光ドラム1上に形成されたトナー像は、給紙カセット80から搬送されて来る転写材P上に転写される。感光ドラム1の下側には、駆動ローラ72および従動ローラ73に掛け廻されて、図1の矢印D方向に回動する転写ベルト71が設置されている。転写材Pは給紙カセット80から取り出され、感光ドラム1の回転と同期をとって適正なタイミングで転写ベルト71上に給紙され、所定のタイミングで感光ドラム1と転写ベルト71とが当接した転写部に搬送される。転写ベルト71の転写部の内側には転写帯電ブレード74が設置され、この転写帯電ブレード74により転写ベルト71を感光ドラム1の方向に押圧しつつ、転写帯電ブレード74に図示しない高圧電源から給電することにより、転写材Pに裏面側からトナーと逆極性の帯電を行なって、感光ドラム1上に形成されたトナー像を転写材P上に静電転写する。
【0048】
本実施例では、転写ベルト71として厚さ75μmのポリイミド樹脂のシートを用いた。転写ベルト71としては、他に、ポリカーボネート樹脂やポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリフッ化ビニリデン樹脂、ポリエチレンナフタレート樹脂、ポリエテールエーテルケトン樹脂、ポリエテーテルサルフォン樹脂、ポリウレタン樹脂などの樹脂シート、あるいはフッ素系やシリコン系のゴムシートを好適に用いることができる。転写ベルト71の厚みも75μmに限定されるわけではなく、約25〜2000μm、好ましくは50〜150μmのものを好適に使用することができる。
【0049】
転写帯電ブレード74としては、抵抗が105 〜107 Ωで、厚さが2mm、長さが306mmのものを用いた。転写時、転写帯電ブレード74に印加した電流は+15μAで、これを定電流制御して給電した。
【0050】
以上のようにして、トナー像が転写された転写材Pは、転写ベルト71から分離したのち定着器6へ搬送され、そこで転写材Pを加熱および加圧して画像の定着を行ない、プリント画像として画像形成装置の機外に出力される。トナー像を転写後の感光ドラム1は、表面に付着した転写残りのトナー等の汚染物をクリーナ5によって除去し、繰り返し画像形成に使用される。
【0051】
画像形成は以上の工程を経て行なわれるが、本発明では、その現像工程に使用する2成分現像剤19として、2×106 V/mの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が2.3×10−10 A以下となるような電気的特性(抵抗)を有する現像剤を用いることが大きな特徴である。
【0052】
現像剤19の電気的特性が、2×106 V/mの所定電界強度において2.3×10−10 A以下の範囲を外れた電流値を与える、すなわち2.3×10−10 Aを超える電流値を与えるような特性を有すると、現像時に現像器4の現像スリーブ11に印加した現像バイアスの直流電圧分(現像スリーブ電位Vdc)が現像剤を通して感光ドラム1に注入され、感光ドラムの電位が現像スリーブ電位Vdcに収束するようになり、感光ドラム1上の白地部に対するかぶり取り電圧Vbackが小さくなって、かぶりの発生を防止できなくなる。
【0053】
上記の所定電界強度での現像剤による電流値を測定するには、図3の現像器における現像状態を模した条件を設定して測定を行なう。すなわち、感光ドラム1の代わりに、直径30mm、長さ300mmのアルミニウム製の導電性円筒を配し、このアルミニウム円筒に対し直径16mm、長さ300mmの現像スリーブ1を、これに現像剤を担持させた状態で500μmの最近接間隔で対向させ、これら現像スリーブとアルミニウム円筒を回転せずに静止したまま、これら両者の間に2000Vの電圧を印加し、そのとき両者の間に流れる電流値を測定することにより得られる。ただし、トナーの移動にともなう電荷移動による電流分は入れず、これは測定値から差し引く。
【0054】
本発明において、2成分現像剤19に使用する磁性キャリアは、粒径が100μm以下の小粒径キャリアが好ましく、さらに好適には数平均分子量が10〜60μmの範囲のキャリアがよい。この磁性キャリアの平均粒径は垂直方向最大限長で示しており、本発明では、顕微鏡により50〜1000倍の倍率でキャリアを写真撮影し、得られた写真画像内のキャリア粒子から3000個以上のキャリア粒子をランダムに選び、それらの長軸を実測して算術平均を取ることにより求めた。
【0055】
上記の磁性キャリアとともに現像剤に使用されるトナーとしては、従来公知のトナーを用いることができるが、本発明では、特に形状係数SF−1が100〜130、形状係数SF−2が100〜115の範囲にあるトナーが好適である。
【0056】
この形状係数SF−1、SF−2は、日立製作所製FE−SEM(S−800)を用い、トナーの粒子像を無作為に100個サンプリングし、その画像情報をインターフェースを介してニコレ社製画像解析装置(Luzex3)に導入して解析し、下式より得られた値として定義したものである。
【0057】
SF−1={(MXLNG)2 /AREA}×(π/4)×100
SF−2={(PERI)2 /AREA}×(π/4)×100
ただし、AREA:トナー投影面積、MXLNG:絶対最大長、
PERI:周長
【0058】
上記の形状係数SF−1はトナーの球形度合を示し、140より大きいとトナーの形状が球形から徐々に不定形になる。SF−2はトナーの凹凸度合を示し、120より大きいとトナー表面の凹凸が顕著になる。
【0059】
トナーの形状により期待する効果は、感光ドラム1を帯電する磁気ブラシ帯電器31からのトナー表面に対する影響力をできるだけ低めて、トナー中の反応性低分子量成分の生成を抑制できるようにすることである。従って、トナーの形状は表面積をできるだけ小さくできる球形が好ましい。
【0060】
一部または全体を重合法により形成したトナーを用いると、本発明の効果を高めることができる。表面部分を重合法により形成するトナーは、その表面部分を分散媒中にプレトナー(モノマー組成物)粒子として存在させて、重合生成するために、かなり平滑化された表面を得ることができる。トナーの形状係数SF−1が140を超えたり、SF−2が120を超えると、画像のかぶりが増加したり、トナーの耐久性が若干劣るようになることがある。
【0061】
本発明では、コア/シェル構造を有するトナーを好適に用いることができる。このコア/シェル構造を持たせ、シェル部分を重合法により形成したトナーは、製造が容易である利点がある。コア/シェル構造の作用効果は、いうまでもなく、トナーの優れた定着性を損なうことなく、耐ブロッキング性を付与できることである。
【0062】
トナーの体積平均粒径は4〜15μmが好適である。トナーの体積平均粒径は、たとえば下記の測定法で測定することができる。
【0063】
測定装置としてコールカウンターTA−II型(コールター社製)を用い、これに、個数平均分布、体積平均分布を出力するインターフェース(日科機製)およびCX−iパーソナルコンピュータ(キヤノン製)を接続する。電解液は、塩化ナトリウム(試薬1級)を用いて1%NaCl水溶液を調製する。
【0064】
上記の電解液100〜150ml中に分散剤として界面活性剤(好ましくはアルキルベンゼンスルホン酸塩)を0.1〜5ml加え、さらに測定試料のトナーを0.5〜50mg加えて懸濁する。この試料を懸濁した電解液を超音波分散器で約1〜3分分散処理した後、上記のコールカウンターTA−II型により、100μmのアパチャーを用いて2〜40μmのトナー粒子の粒度分布を測定し、トナーの体積分布を求める。このようにして求めたトナーの体積分布からトナーの体積平均粒径が得られる。
【0065】
トナーは表面を外添剤で被覆することにより、帯電器31による影響をある程度、外添剤に逃がしてやるようにすることが好ましい。
【0066】
本発明で使用する外添剤は、トナーに添加したときの耐久性の点から、トナー粒子の重量平均粒径の1/10以下の粒径であることが好ましい。この外添剤の粒径は、顕微鏡によるトナー粒子の表面観察により求めたその平均粒径を意味する。外添剤は、トナー100重量部に対し0.01〜10重量部が用いられ、好ましくは0.05〜5重量部である。
【0067】
外添剤としてはつぎのようなものが挙げられる。酸化アルミニウム、酸化チタン、チタン酸ストロンチウム、酸化セリウム、酸化マグネシウム、酸化クロム、酸化スズ、酸化亜鉛などの金属酸化物;窒化ケイ素などの窒化物;炭化ケイ素などの炭化物;硫酸カルシウム、硫酸バリウム、炭酸カルシウムなどの金属塩;ステアリン酸亜鉛、ステアリン酸カルシウムなどの脂肪酸金属塩;カーボンブラック;シリカなど。これら外添剤は単独で使用しても、複数併用してもよい。好ましくは疎水化処理を行なったものがよい。
【0068】
本発明では、上記したようなトナーとキャリアを混合した2成分現像剤を用いるが、その現像剤中の全トナーと全キャリアの表面積比は2.5以上とすることが好ましい。
【0069】
トナーの平均粒径をrt (μm)、嵩密度をρt (g/cm3 )、キャリアの平均粒径をrc (μm)、嵩密度をρc (g/cm3 )、トナー濃度をn(wt%)として、
S={n/(100−n)}×(rc/rt )×(ρc/ρt )≧2.5
である。
【0070】
上記のSは、トナー濃度がn(wt%)のときの、全キャリアの表面積に対する全トナーの表面積の比である。一般に、キャリアの抵抗よりもトナーの抵抗の方が高いので、Sの値が大きくなるほど現像剤の抵抗を大きくできる。従って、S値が大きいほど、前述した所定電界強度での現像剤による電流値を小さくすることができる。S値が2.5未満であると上記の電流値を小さくしづらくなるので、好ましくは2.5以上である。
【0071】
以下、本発明の具体例について説明する。
【0072】
実施例1
本実施例において、トナーの嵩密度ρt を1.1g/cm3 、キャリアの嵩密度ρc を5.0g/cm3 に固定した条件で、全トナーと全キャリアの表面積比Sを本発明の2.5以上に制御した。この現像剤について前述した方法で、所定電界強度での現像剤による電流値を測定し、また、この現像剤を現像に用いて、図1の画像形成装置により画像形成を行ない、かぶりの有無を評価した。結果を表1に示す。
【0073】
本実施例において、トナーの嵩密度ρt を1.1g/cm3 、キャリアの嵩密度ρc を5.0g/cm3 に固定し、前述した方法で、所定電界強度における現像剤による電流値を測定した。また、このトナーおよびキャリアによる現像剤を用いて、図1の画像形成装置により画像形成を行ない。かぶりの有無を評価した。結果を表1に示す。
【0074】
上記のトナーおよびキャリアの嵩密度は、JIS K5101に記載の方法に準じた方法で測定した。かぶりは、反射濃度計として DENSITMETER TC−DS(TOKYO DENSHOKU CO., LTD.)を用いて、画像形成前の転写紙の反射濃度と画像形成後の転写紙上のかぶり部の反射濃度を測定し、つぎのように濃度を求めた。
【0075】
かぶり濃度(%)=反射濃度(転写紙上のかぶり部)−反射濃度(転写紙)
【0076】
かぶりの評価基準はつぎのようにした:
【0077】
【表1】
【0078】
表1に示すように、本実施例1では、全トナーと全キャリアの表面積の比Sを2.5以上として、電界強度2×106 V/mにおける現像剤による電流値を2.3×10−10A以下としたので、かぶりのない良好な画像を得ることができた。
【0079】
比較例1
2成分現像剤のトナー粒径rt 、キャリア粒径rc およびトナー濃度nを変えた以外は実施例1と同様にして、所定電界強度における現像剤による電流値を測定し、また画像形成を行ないってかぶりの有無を評価した。
【0080】
表1に示されるように、この比較例1では、全トナーと全キャリアの表面積の比Sが2.5未満であり、現像剤による電流値も比較例1−cを除き、2.5×10−10 Aを超えた。画像のかぶりが生じ、良好な品質の画像が得られなかった。
【0081】
実施例2
本発明では、磁性キャリアとしては、たとえば表面酸化、未酸化の鉄、ニッケル、コバルト、マンガン、クロム、希土類などの金属からなるフェライト、あるいは、それらの酸化物からなるフェライトなどを用いることができ、その製法は問われない。磁性キャリアは周知の方法で樹脂被覆することができる。
【0082】
本実施例では、ネオジウム、サマジウム、バリウム等を含むフェライト粒子に樹脂被覆した、重量平均粒径が20〜100μm、好ましくは20〜70μmであり、5×104 V/mの電界強度で1012Ωcm以上の比抵抗を有する磁性キャリアを用いた。
【0083】
磁性キャリアの比抵抗(体積抵抗率)はセルに磁性キャリアを充填し、この充填したキャリアに接するように1対の電極の一方、他方を配し、これらの電極間に電圧を印加して、そのときに流れる電流を計測することにより測定した。比抵抗の測定条件は、充填したキャリアと電極の接触面積が約2.3cm2 、キャリア充填厚さが約2mm、上部電極の荷重が180g、印加電圧が100Vであった。この場合、磁性キャリアが粉末であるため充填率に変化が生じることがあり、それにともない比抵抗が変化するので、そうならないようにキャリアの充填に慎重を要する。
【0084】
実施例1と同様、所定電界強度における現像剤による電流値を測定し、また画像形成を行ないってかぶりの有無を評価した。結果を表2に示す。
【0085】
【表2】
【0086】
表2に示されるように、実施例2では、5×104 V/mの電界強度において1012Ωcm以上の比抵抗を有する磁性キャリアを用いたので、2×106 V/mの電界強度における現像剤による電流値を2.3×10−10 A以下とすることができ、かぶりのない良好な画像を得ることができた。
【0087】
比較例2
本比較例は、5×104 V/mの電界強度における比抵抗が1012Ωcm未満の磁性キャリアを使用した以外、実施例2と同様にした。キャリアの比抵抗、所定電界強度における現像剤による電流値、および画像のかぶりの有無の結果を表2に示す。
【0088】
表2に示されるように、比較例2では、画像のかぶりが生じ、良好な品質の画像が得られなかった。
【0089】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の画像形成方法によれば、表面抵抗が109〜1014Ωcmの低抵抗層を有する像担持体を使用したので、電荷注入式の接触帯電手段により効率良く像担持体を帯電でき、また帯電後の像担持体上に形成した静電潜像を2成分現像剤により現像するに際し、2×106V/mの電界強度において現像剤を通じて流れる電流値が2.3×10-10A以下であり、磁性キャリアの抵抗はトナーの抵抗よりも小さく、磁性キャリアの抵抗が5×10 4 V/mの電界強度において10 12 Ωcm以上であるような電気的特性を有する現像剤を用いたので、潜像をかぶりを生じることなく現像して、高品質な画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像形成方法の実施に使用する画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【図2】図1の画像形成装置に設置されたレーザスキャナ部を示す模式図である。
【図3】図1の画像形成装置に設置された2成分現像器を示す断面図である。
【図4】従来の画像形成方法で使用する画像形成装置の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1 感光ドラム
4 2成分磁気ブラシ現像器
5 クリーナ
11 現像スリーブ
12 マグネットローラ
19 2成分現像剤
31 磁気ブラシ帯電器
71 転写ベルト[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image forming method for developing an electrostatic latent image formed on an image carrier with a two-component developer to obtain an image.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, an image forming method is known in which an image carrier is charged and exposed to form an electrostatic latent image, and the latent image is developed with a two-component developer to obtain an image. A conventional image forming method will be briefly described using the image forming apparatus (copier) of FIG. 4 as an example.
[0003]
When the original G is placed on the original plate 0 of the copying machine shown in FIG. 4 with the surface to be copied facing downward and the copy button is pressed, copying of the original G, that is, image formation is started. The copying machine has an
[0004]
The CCD sensor is composed of a light receiving section, a transfer section and an output section. The light receiving section converts an incident light signal into a charge signal, and the transfer section sequentially transfers the charge signal to an output section in synchronization with a clock pulse and outputs the signal. The section converts the charge signal into a voltage signal, amplifies the signal, reduces the impedance, and outputs the signal. The image signal (analog signal) thus obtained is converted into a digital signal by well-known image processing, and then sent to a printer unit of a copying machine.
[0005]
In the printer section, first, an electrostatic latent image is formed on the surface of the
[0006]
When this electrostatic latent image is developed by the developing device 4, it is visualized as a toner image on the
[0007]
In general, there are roughly four types of developing methods. One of them is to coat a non-magnetic toner of a one-component developer on a developing sleeve (developer carrying member) with a blade or the like, and then apply the non-magnetic toner to the developing sleeve. A non-magnetic one-component non-contact development method in which the toner is conveyed to a photosensitive drum and developed in a non-contact state with respect to the photosensitive drum. The second method is to coat a magnetic toner of a one-component developer on a developing sleeve by a magnetic force. Similarly, it is a magnetic one-component contact developing method in which the toner is conveyed to a photosensitive drum and developed by contact. The third and fourth uses a two-component developer in which a non-magnetic toner and a magnetic carrier are mixed, coats this on a developing sleeve by magnetic force, and conveys it to the photosensitive drum by the developing sleeve. A two-component contact development method (two-component magnetic brush development method) in which development is performed in a contact state, and a two-component non-contact development method in which development is performed in a non-contact state with respect to a photosensitive drum. The two-component magnetic brush development method is often used from the viewpoint of high image quality and high stability.
[0008]
The developing device 4 is configured as a two-component magnetic brush developing device. The developing device 4 includes a developing
[0009]
As the toner of the developer used in the two-component developing method as described above, for example, a negatively charged toner having an average particle diameter of about 6 μm manufactured by a pulverization method and a titanium oxide having an average particle diameter of about 20 nm are used in a weight ratio. In this case, a toner externally added by about 1% is used. The carrier of the developer 19 has, for example, a saturation magnetization of 205 emu / cm.3 A magnetic ferrite carrier having an average particle size of about 35 μm is used. The developer is used at a mixing ratio of the toner and the carrier of 6:94 by weight.
[0010]
In the developing device 4, the developer in the developing
[0011]
During this development, a developing bias in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed from a bias power supply (not shown), for example, a DC voltage of -500 V, an AC voltage having a peak-to-peak voltage Vpp of 1500 V and a frequency f of 2000 Hz is applied to the developing
[0012]
The toner image formed on the
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, with the recent increase in environmental awareness, a method of directly charging the photosensitive drum using a contact charging member without using corona discharge for charging the
[0014]
The injection charging means that a charge is directly injected by a contact charging member to a trap potential of the material on the surface of the photosensitive drum, or a charge injection layer in which conductive particles are dispersed is provided on the surface of the photosensitive drum. Means charging and charging the conductive particles with a contact charging member. This injection charging method reduces the surface resistance of the photosensitive drum by 109 -1014It has been found that when the resistance is as low as about Ωcm, the charging efficiency is improved. It should be noted that even a photosensitive drum such as an amorphous silicon drum aiming at high durability has such a surface resistance.
[0015]
However, the surface resistance of the photosensitive drum is set to 109 -1014When it is set to about Ωcm, there is a problem that image fogging occurs. According to the study of the present inventors, this fog is caused by the surface resistance of the photosensitive drum being 10%.9 -1014It has been found that this is particularly likely to occur when a two-component contact developing method is carried out with a low resistance of Ωcm.
[0016]
An object of the present invention is to obtain a high-quality image by efficiently charging a photosensitive drum and developing an electrostatic latent image formed on the charged photosensitive drum by a two-component developer without causing fogging. It is an object of the present invention to provide an image forming method which is enabled.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
The above object is achieved by an image forming method according to the present invention. In summary, the present invention provides 109-1014An image carrier having a low resistance layer of Ωcm on its surface is charged and exposed to form an electrostatic latent image, and the latent image contains a toner and a magnetic carrier carried on a developer carrier having a built-in magnet. In an image forming method in which an image is developed by applying a developing bias including a DC voltage to obtain an image in a developing unit in which the image carrier and the developer carrier are opposed to each other by using a two-component developer, 106The current flowing through the developer at an electric field strength of V / m is 2.3 × 10-TenA or lessWherein the resistance of the magnetic carrier is smaller than the resistance of the toner, and the resistance of the magnetic carrier is 5 × 10 Four 10 at an electric field strength of V / m 12 Ωcm or moreAn image forming method using a developer having such electrical characteristics.
[0018]
According to the present invention, preferably, the average particle diameter of the toner of the developer is rt (μm), and the bulk density is ρt (g / cm).Three), The average particle size of the magnetic carrier is rc (μm), and the bulk density is ρc (g / cm).Three), And the toner concentration is n (wt%),
S = {n / (100−n)} × (rc / rt) × (ρc / ρt)
S is 2.5 or moreIs done.
[0019]
The image carrier can be charged by a contact charging member. The contact charging member may be a sleeve containing a magnet holding magnetic particles in contact with the image carrier, and the magnetic particles are rotated by rotation of the sleeve, and a voltage is applied to the sleeve to apply a voltage to the image carrier. The image carrier can be charged by injecting charges into the image carrier. The toner has a shape factor SF-1 of 100 to 130 and an SF-2 of 100 to 115, and a part or all of the toner can be formed by a polymerization method.
[0020]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0021]
According to the image forming method of the present invention, as in the related art, a two-component developer containing a toner and a carrier is carried on the surface of a developing sleeve (developer carrying member) in which a magnet is disposed, and is conveyed to a developing unit. A two-component contact developing method is used in which a magnetic brush of a developer is formed on a developing portion by a developing magnetic pole of a magnet to develop an electrostatic latent image on a photosensitive drum (image carrier).
[0022]
In the present invention, the surface resistance is 109 -1014A photosensitive drum having a low resistance layer of Ωcm is used, and 2 × 106 The current flowing through the developer at an electric field strength of V / m is 2.3 × 10-10 It is a great feature to use a developing agent having A or less.
[0023]
That is, the present invention reduces the surface resistance of the photosensitive drum to 109 -1014It is summarized that the charging efficiency of the photosensitive drum is improved by making the resistance as low as about Ωcm, and a high-quality image without fog is obtained by using a developer having a high resistance.
[0024]
Hereinafter, examples of the present invention will be described.
[0025]
Example 1
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of an image forming apparatus used to carry out the image forming method of the present invention.
[0026]
The image forming apparatus (copier) includes a printer unit having a
[0027]
The
[0028]
The CCD sensor is composed of a light receiving section, a transfer section and an output section. The light receiving section converts an incident light signal into a charge signal, and the transfer section sequentially transfers the charge signal to an output section in synchronization with a clock pulse and outputs the signal. The section converts the charge signal into a voltage signal, amplifies the signal, reduces the impedance, and outputs the signal. The image signal (analog signal) thus obtained is converted into a digital signal by well-known image processing, and then sent to a printer unit.
[0029]
In the printer section, first, an electrostatic latent image is formed on the surface of the
[0030]
FIG. 2 shows a schematic configuration of a
[0031]
In the present invention, a commonly used organic photoreceptor or the like can be used as the
[0032]
In this embodiment, the
[0033]
The first layer, which is the lowermost layer of the photoreceptor layer, is an undercoat layer provided for absorbing defects and the like of the aluminum substrate, and is formed of a conductive layer having a thickness of 20 μm. The second layer thereon is a positive charge injection preventing layer, which serves to prevent positive charges injected from the aluminum substrate from canceling out negative charges charged on the surface of the photoreceptor layer. The positive charge injection preventing layer is made of an amylan resin and methoxymethylated nylon,6 It is formed on a medium resistance layer whose resistance is adjusted to about Ωcm.
[0034]
The third layer is a charge generation layer, which is a layer having a thickness of about 0.3 μm in which a disazo pigment is dispersed in a resin, and generates positive and negative charge pairs upon exposure to light. The fourth layer is a charge transport layer, which is formed on a P-type semiconductor in which hydrazone is dispersed in a polycarbonate resin. Therefore, the negative charges charged on the photosensitive drum surface cannot move through the charge transport layer, and only the positive charges generated in the charge generation layer can be transported to the photosensitive drum surface.
[0035]
The fifth layer, which is the outermost layer, is a charge injection layer.2 Is formed from a coating layer of a material in which is dispersed. More specifically, SnO having a particle diameter of 0.03 μm, which is doped with antimony, which is a light-transmitting conductive filler, and has a reduced resistance (conducted).2 The particles are dispersed in an insulating resin at 70% by weight to prepare a coating liquid, which is applied to a thickness of about 3 μm by an appropriate coating method such as a dipping method, a spray method, a roll coating method, and a beam coating method. It was done.
[0036]
In the present embodiment, a contact charger of a charge injection system, particularly a charger of a magnetic brush charging system, is used as the charger 31. The magnetic brush charger 31 has a
[0037]
The charging of the
[0038]
The rotation direction of the non-magnetic sleeve 31 (therefore, the rotation direction of the magnetic brush) is preferably a counter direction in the direction B with respect to the
[0039]
The magnetic particles (magnetic carrier) used in the magnetic brush charger 31 have an average particle diameter of 10 to 100 μm and a saturation magnetization of 20 to 250 emu / cm.3 , Resistance is 102 -1010Ωcm is preferable, and considering the case where an insulation defect such as a pinhole is present in the
[0040]
The resistance value of the above magnetic particles is such that the low area is 228 mm.2 2 g of magnetic particles in a metal cell of 6.6 kgf / cm2 The measurement was performed by applying a voltage of 100 V while pressing with a load of.
[0041]
Magnetite is dispersed as a magnetic material in the resin, and carbon black is dispersed for conductivity and resistance adjustment. The one that has been adjusted, the one that has been subjected to resistance adjustment by coating the surface of a single magnetite with a resin, or the like is used.
[0042]
The electrostatic latent image formed on the
[0043]
FIG. 3 is a schematic configuration diagram of the developing device 4. The developing device 4 is configured as a two-component magnetic brush developing device. The developing device 4 includes a developing
[0044]
A
[0045]
The electrostatic latent image formed on the
[0046]
At the time of this development, a developing bias in which a DC voltage and an AC voltage are superimposed is applied from a
[0047]
The toner image formed on the
[0048]
In this embodiment, a 75 μm-thick polyimide resin sheet is used as the
[0049]
The
[0050]
As described above, the transfer material P to which the toner image has been transferred is separated from the
[0051]
The image formation is carried out through the above steps. In the present invention, 2 × 106 The current flowing through the developer at an electric field strength of V / m is 2.3 × 10-10 It is a great feature to use a developer having an electrical characteristic (resistance) such as A or less.
[0052]
The electrical characteristics of the developer 19 are 2 × 106 2.3 × 10 at a given electric field strength of V / m-10 A current value out of the range of A or less, that is, 2.3 × 10-10 When a characteristic having a current value exceeding A is applied, a DC voltage (developing sleeve potential Vdc) of a developing bias applied to the developing
[0053]
In order to measure the current value by the developer at the above-mentioned predetermined electric field strength, the measurement is performed by setting conditions simulating the development state in the developing device in FIG. That is, instead of the
[0054]
In the present invention, the magnetic carrier used for the two-component developer 19 is preferably a carrier having a small particle diameter of 100 μm or less, and more preferably a carrier having a number average molecular weight of 10 to 60 μm. The average particle size of the magnetic carrier is indicated by the maximum length in the vertical direction. In the present invention, the carrier is photographed with a microscope at a magnification of 50 to 1000 times, and 3,000 or more particles are obtained from the carrier particles in the obtained photographic image. Were randomly selected, their major axes were measured, and the arithmetic average was calculated.
[0055]
As the toner used in the developer together with the magnetic carrier, a conventionally known toner can be used. In the present invention, the shape factor SF-1 is particularly 100 to 130, and the shape factor SF-2 is 100 to 115. Are preferred.
[0056]
The shape factors SF-1 and SF-2 were randomly sampled from 100 toner particle images using FE-SEM (S-800) manufactured by Hitachi, Ltd., and the image information was manufactured by Nicole Corporation via an interface. This is defined as a value obtained from the following equation by introducing it into an image analyzer (Luzex3) and analyzing it.
[0057]
SF-1 = {(MXLNG)2 / AREA ×× (π / 4) × 100
SF-2 = {(PERI)2 / AREA ×× (π / 4) × 100
However, AREA: toner projection area, MXLNG: absolute maximum length,
PERI: circumference
[0058]
The shape factor SF-1 indicates the degree of spherical shape of the toner. If the shape factor SF-1 is larger than 140, the shape of the toner gradually changes from spherical to irregular. SF-2 indicates the degree of unevenness of the toner, and if it is larger than 120, the unevenness of the toner surface becomes remarkable.
[0059]
The expected effect of the shape of the toner is to minimize the influence of the magnetic brush charger 31 for charging the
[0060]
The effect of the present invention can be enhanced by using a toner partially or entirely formed by a polymerization method. In a toner having a surface portion formed by a polymerization method, the surface portion is present as a pre-toner (monomer composition) particle in a dispersion medium, and polymerization is generated, so that a considerably smooth surface can be obtained. If the shape factor SF-1 of the toner exceeds 140 or SF-2 exceeds 120, fogging of an image may increase or durability of the toner may slightly deteriorate.
[0061]
In the present invention, a toner having a core / shell structure can be suitably used. The toner having the core / shell structure and the shell portion formed by the polymerization method has an advantage that the production is easy. The effect of the core / shell structure is, needless to say, that the anti-blocking property can be imparted without impairing the excellent fixability of the toner.
[0062]
The volume average particle diameter of the toner is preferably 4 to 15 μm. The volume average particle diameter of the toner can be measured, for example, by the following measurement method.
[0063]
A call counter TA-II type (manufactured by Coulter) is used as a measuring device, and an interface (manufactured by Nikkaki) for outputting a number average distribution and a volume average distribution and a CX-i personal computer (manufactured by Canon) are connected to this. As the electrolytic solution, a 1% NaCl aqueous solution is prepared using sodium chloride (reagent first grade).
[0064]
0.1 to 5 ml of a surfactant (preferably an alkylbenzene sulfonate) is added as a dispersant to 100 to 150 ml of the above electrolyte solution, and 0.5 to 50 mg of a toner of a measurement sample is further added and suspended. After the electrolytic solution in which this sample was suspended was subjected to dispersion treatment for about 1 to 3 minutes using an ultrasonic disperser, the particle size distribution of toner particles of 2 to 40 μm was measured using the above-mentioned call counter TA-II using a 100 μm aperture. Measurement is performed to determine the volume distribution of the toner. The volume average particle diameter of the toner is obtained from the thus obtained volume distribution of the toner.
[0065]
It is preferable that the surface of the toner is coated with an external additive so that the influence of the charger 31 is released to the external additive to some extent.
[0066]
The external additive used in the present invention preferably has a particle size of 1/10 or less of the weight average particle size of the toner particles from the viewpoint of durability when added to the toner. The particle size of the external additive means an average particle size obtained by observing the surface of the toner particles with a microscope. The external additive is used in an amount of 0.01 to 10 parts by weight, preferably 0.05 to 5 parts by weight, based on 100 parts by weight of the toner.
[0067]
Examples of the external additives include the following. Metal oxides such as aluminum oxide, titanium oxide, strontium titanate, cerium oxide, magnesium oxide, chromium oxide, tin oxide, and zinc oxide; nitrides such as silicon nitride; carbides such as silicon carbide; calcium sulfate, barium sulfate, and carbonic acid Metal salts such as calcium; fatty acid metal salts such as zinc stearate and calcium stearate; carbon black; These external additives may be used alone or in combination. Preferably, those subjected to a hydrophobic treatment are used.
[0068]
In the present invention, a two-component developer in which the toner and the carrier are mixed as described above is used, and it is preferable that the surface area ratio of the entire toner and the entire carrier in the developer is 2.5 or more.
[0069]
The average particle size of the toner is rt (μm), and the bulk density is ρt (g / cm).3 ), The average particle size of the carrier is rc (μm), and the bulk density is ρc (g / cm).3 ), And assuming that the toner concentration is n (wt%),
S = {n / (100−n)} × (rc / rt) × (ρc / ρt) ≧ 2.5
It is.
[0070]
S is the ratio of the surface area of all toners to the surface area of all carriers when the toner concentration is n (wt%). Generally, since the resistance of the toner is higher than the resistance of the carrier, the resistance of the developer can be increased as the value of S increases. Therefore, as the S value increases, the current value of the developer at the above-described predetermined electric field intensity can be reduced. If the S value is less than 2.5, it is difficult to reduce the current value, and therefore, the S value is preferably 2.5 or more.
[0071]
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described.
[0072]
Example 1
In this embodiment, the bulk density ρt of the toner is set to 1.1 g / cm.3 And the bulk density ρc of the carrier is 5.0 g / cm.3 , The surface area ratio S of all toners and all carriers was controlled to 2.5 or more according to the present invention. The current value of the developer by the developer at a predetermined electric field strength was measured by the method described above, and an image was formed by the image forming apparatus shown in FIG. 1 using the developer for development. evaluated. Table 1 shows the results.
[0073]
In this embodiment, the bulk density ρt of the toner is set to 1.1 g / cm.3 And the bulk density ρc of the carrier is 5.0 g / cm.3 , And the current value due to the developer at a predetermined electric field intensity was measured by the method described above. An image is formed by the image forming apparatus shown in FIG. 1 using the toner and the developer with the carrier. The presence or absence of fogging was evaluated. Table 1 shows the results.
[0074]
The bulk density of the toner and the carrier was measured by a method according to the method described in JIS K5101. Using a densitometer TC-DS (TOKYO DENSHOKU CO., LTD.) As a reflection densitometer, the reflection density of the transfer paper before image formation and the reflection density of the fog portion on the transfer paper after image formation are measured. The concentration was determined as follows.
[0075]
Fog density (%) = reflection density (fogged portion on transfer paper)-reflection density (transfer paper)
[0076]
The fogging criteria were as follows:
[0077]
[Table 1]
[0078]
As shown in Table 1, in the first embodiment, the ratio S of the surface area of all the toner and the entire carrier is set to 2.5 or more, and the electric field strength is 2 × 106 Since the current value of the developer at V / m was 2.3 × 10 −10 A or less, a good image without fog could be obtained.
[0079]
Comparative Example 1
In the same manner as in Example 1 except that the toner particle size rt, the carrier particle size rc, and the toner concentration n of the two-component developer were changed, the current value of the developer at a predetermined electric field intensity was measured, and image formation was performed. The presence or absence of fogging was evaluated.
[0080]
As shown in Table 1, in Comparative Example 1, the ratio S of the surface areas of all toners and all carriers was less than 2.5, and the current value due to the developer was 2.5 ×, except for Comparative Example 1-c. 10-10 A exceeded. Image fogging occurred, and good quality images could not be obtained.
[0081]
Example 2
In the present invention, as the magnetic carrier, for example, surface oxidation, unoxidized iron, nickel, cobalt, manganese, chromium, ferrite composed of a metal such as a rare earth, or ferrite composed of an oxide thereof can be used. The manufacturing method is not asked. The magnetic carrier can be coated with a resin by a known method.
[0082]
In this embodiment, the ferrite particles containing neodymium, samarium, barium and the like are coated with a resin, the weight average particle diameter is 20 to 100 μm, preferably 20 to 70 μm, and 5 × 104 10 at V / m electric field strength12A magnetic carrier having a specific resistance of Ωcm or more was used.
[0083]
The specific resistance (volume resistivity) of the magnetic carrier is determined by filling a cell with a magnetic carrier, disposing one or the other of a pair of electrodes so as to be in contact with the filled carrier, and applying a voltage between these electrodes. It was measured by measuring the current flowing at that time. The measurement condition of the specific resistance is that the contact area between the filled carrier and the electrode is about 2.3 cm.2 The carrier filling thickness was about 2 mm, the load on the upper electrode was 180 g, and the applied voltage was 100 V. In this case, since the magnetic carrier is a powder, the filling rate may change, and the specific resistance changes accordingly. Care must be taken in filling the carrier to prevent such a change.
[0084]
As in Example 1, the current value of the developer at a predetermined electric field strength was measured, and image formation was performed to evaluate the presence or absence of fog. Table 2 shows the results.
[0085]
[Table 2]
[0086]
As shown in Table 2, in Example 2, 5 × 104 10 at an electric field strength of V / m12Since a magnetic carrier having a specific resistance of Ωcm or more was used, 2 × 106 The current value due to the developer at an electric field strength of V / m is 2.3 × 10-10 A or less, and a good image without fog could be obtained.
[0087]
Comparative Example 2
This comparative example is 5 × 104 The specific resistance at an electric field strength of V / m is 1012Example 2 was repeated except that a magnetic carrier of less than Ωcm was used. Table 2 shows the results of the specific resistance of the carrier, the current value by the developer at a predetermined electric field strength, and the presence or absence of image fog.
[0088]
As shown in Table 2, in Comparative Example 2, image fogging occurred, and an image of good quality could not be obtained.
[0089]
【The invention's effect】
As described above, according to the image forming method of the present invention, the surface resistance is 109-1014Since an image carrier having a low-resistance layer of Ωcm was used, the image carrier can be efficiently charged by a charge injection type contact charging means, and a two-component electrostatic latent image formed on the charged image carrier was used. When developing with a developer, 2 × 106The current flowing through the developer at an electric field strength of V / m is 2.3 × 10-TenA or lessThe resistance of the magnetic carrier is smaller than the resistance of the toner, and the resistance of the magnetic carrier is 5 × 10 Four 10 at an electric field strength of V / m 12 Has electrical characteristics such as Ωcm or moreSince the developer is used, the latent image can be developed without causing fogging, and a high-quality image can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic sectional view showing an example of an image forming apparatus used for carrying out an image forming method of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a laser scanner unit installed in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 3 is a sectional view showing a two-component developing device installed in the image forming apparatus of FIG.
FIG. 4 is a schematic sectional view showing an example of an image forming apparatus used in a conventional image forming method.
[Explanation of symbols]
1 Photosensitive drum
4 Two-component magnetic brush developer
5 Cleaner
11 Developing sleeve
12 Magnet roller
19 Two-component developer
31 Magnetic brush charger
71 Transfer belt
Claims (6)
S={n/(100−n)}×(rc/rt)×(ρc/ρt)
で表されるSが2.5以上である請求項1の画像形成方法。The average particle size of the toner of the developer is rt (μm), the bulk density is ρt (g / cm 3 ), the average particle size of the magnetic carrier is rc (μm), the bulk density is ρc (g / cm 3 ), Is the concentration of n (wt%),
S = {n / (100−n)} × (rc / rt) × (ρc / ρt)
2. The image forming method according to claim 1, wherein S represented by is 2.5 or more.
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