JPH02106768A - 感光性トナーを使用する画像形成法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、感光性トナーを使用する画像形成法に関し、
より詳細には、感光性トナーと磁性キャリヤとの組合せ
を用いて電圧印加同時露光同時転写方式で画像形成を行
うに当り、画像濃度を高め且つカブリの発生を防止する
ための改良に関する。

（従来の技術） 従来、感光性トナーを使用し且つ電圧印加同時感光同時
転写方式で画像形成を行う方法は既に知られている。例
えば、特開昭６０−９８４６３号及び６０−１３８５６
６号公報には、導電性基板上に感光性トナー層を形成さ
せると共に、該トナー層と透明電極とを対面させ、トナ
ー付着基板側がトナーと逆極性及び対向電極側がトナー
と同極性となるようにバイアス電圧を印加し、画像露光
し、光照射をうけたトナー像を対向電極側に転写して画
像形成を行うことが記載されている。

また、本発明者等の提案にかかる特願昭６２２９５３４
３号明細書には、少なくとも一方が曲率面を有し且つ少
なくとも一方が透明である２個の電極面を対向させて配
置し、一方の電極面に感光性トナー層を形成させ、トナ
ー層支持電極面がトナー電荷と同極性及び対向電極面が
トナー電荷と逆極性となるようにバイアス電圧を印加し
、両型極面が感光性トナー層を介して接触する部位でト
ナー層に光照射して、未露光トナーを対向電極面側に移
行させてポジ像形成を行うことを特徴とする画像形成方
法が記載されている。

感光性トナー層を電極面に塗布するには、感光性トナー
と磁性キャリヤとの混合物から成る二成分系磁性現像剤
を用いる磁気ブラシ塗布法か、感光性トナーの有効帯電
の点でも、操作の作業性や簡便さの点でも有利である。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、通常の磁気ブラシ現像に使用される二成分系現像
剤においては、顕電性トナー及び磁性キャリヤの量比に
、両者の比表面積に関して最適の範囲があり、本出願人
の提案に係る特開昭６０−１７２０６０号公報には、こ
の現像剤におけるトナー濃度（Ｃｔ％）を、式 式中、ＳＣはキャリヤ比表面積（ｃｍ２／ｇ）、Ｓｔは
トナーの比表面積（ｃｍ２／ｇ）、ｋは、不定形キャリ
ヤで０．９０乃至１．１４の数、球状キャリヤで０．８
０乃至１．０７の数とすることにより、帯電量の増大や
カブリ防止が行われることが記載されており、感光性ト
ナーの分計でも、通常の二成分系現像剤のトナー濃度が
踏習的に使用されている。

しかしながら。感光性トナーを用いる画像形成法では、
帯電されたトナー層が露光されることに関連して、通常
の顕電性トナーとは全く異った問題を生じる。即ち、感
光層が独立したトナー粒子の層から成り、トナー粒子の
光導電性による電荷変化とクーロンカ変化とによって画
像形成が行われるため、屡々画像濃度低下やカブリを生
じ易く、カブリを低下させながら画像濃度を十分に高め
ることは未だ困難であった。

従って、本発明の目的は、感光性トナーと磁性キャリヤ
との組合せを用いて電圧印加同時露光同時転写方式で画
像形成を行うに際して、カブリ濃度を顕著に抑制しなが
ら画像濃度を高めるための改良手段を提供するにある。

本発明の他の目的は、上記方式で画像露光によリボジ像
を形成するのに有利に適用し得る方法を提供するにある
。

（問題点を解決するだめの手段） 本発明によれば、導電性スリーブ上に感光性トナーと磁
性キャリヤとの混合物から成る磁気ブラシを形成させ、
該磁気ブラシで透明電極面とを接触させ、該導電性スリ
ーブと透明電極面との間にバイアス電圧を印加すると共
に、透明電極面を通して前記接触部を画像露光し、これ
により電極面上に感光性トナー像を形成させることから
成る画像形成法において、該混合物中の感光性トナー濃
度（Ｃｔ％）を ｉ− 式中、Ｓｃは磁性キャリヤの比表面積（ｃｍ２／ｇ）、
Ｓｔは感光性トナーの比表面積（ｃｍ２／８）、ｋは、
１．０乃至２．０の数である、を満足する濃度とするこ
とを特徴とする画像形成法が提供される。感光性トナー
としては体積基準メジアン径が５乃至１０μｍ、特に６
乃至８μｍの範囲にあり且つ体積基準の粒度分布の標準
偏差値が３．３３μｍ以下の粒度特性を有する感光性ト
ナーを用いるのが好ましく、またこの方法は特に、透明
電極面がトナー電荷と逆極性及び導電性スリーブがトナ
ー電荷と同極性となるようにバイアス電圧を印加し、未
露光トナーを透明電極面側に穆行さゼてポジ像形成を行
うのに有利に適用される。

（作用） 本発明は。感光性トナーと磁性キャリヤとの組合せの場
合には、カブリ濃度を減少させ且つ画像濃度を向上させ
るためには、通常の二成分系現像剤の場合よりもかなり
低濃度側にトナー濃度の最適値があるという発見に基づ
くものである。

前記式（１）における右辺の項Ｓｅ／（Ｓｔ＋Ｓｃ）は
、キャリヤ及びトナーの比表面積に関する項であり、具
体的には、キャリヤとトナーとを等重量混合した組成物
の全表面積当りのキャリヤの占める表面積の割合い（以
下単にキャリヤ表面積占有率と呼ぶ）を表わす数値であ
る。通常の二成分系現像剤の場合、トナー濃度（Ｃｔ％
）は、キャリヤ表面積占有率と同しか或いはその近傍の
値であり、具体的にはｋの値が０．８０乃至１．１４と
なる濃度である。これに対して、本発明では、二成分系
現像剤中の感光性トナー濃度（Ｃｔ％）は、前記式（１
）のに値が１．０乃至２．０、特に１．２乃至１．８と
なるような著しく薄い濃度でトナー像形成を行うのであ
る。

添付図面第１図は、二成分系現像剤中の感光性トナー濃
度（Ｃｔ％）及び式（１）から算出されるに値を横軸と
し、ベタ部及びバックグラウンド部におけるトナー付着
量（ｇ／ｍ２）を縦軸として付着量と濃度との関係をプ
ロットしたものである。この結果によると、ｋ値が本発
明の範囲を下層るトナー濃度では、画像部の濃度が著し
く低く、トナー濃度が本発明の範囲を越えても画像部濃
度の向上は殆んどなく、かえってバックグラウンドのカ
ブリ濃度が増加するという結果が明白となる。

この理由は、正確には不明であるが次のように考えられ
る。即ち、トナーの帯電量はトナー濃度に依存し、トナ
ー濃度が高くなると帯電量は一般に低くなる。一方、電
極面へのトナー付着量は、トナー帯電量に逆比例する。

かくして、トナー濃度が本発明の範囲よりも低いと電極
面へのトナー付着量が減少し、画像濃度の低下を生じる
。また、トナー濃度が本発明の範囲よりも高いと、電極
面へのトナー付着量は十分であるが、トナー付着層が厚
くなるため、光照射時に表層では電荷減衰が生じるが、
下層では電荷減衰が悪くなり、カブリが発生するように
なる。

本発明においては、感光性トナーとして体積基準のメジ
アン径（以下単にメジアン径と呼ぶ）を５乃至１０μｍ
、特に６乃至８μｍの範囲とし、且つ体積基準の粒度分
布の標準偏差値（σ）を３３３μｍ以下、特に２．２４
μｍ以下としたトナーを用いることが、光感度の著しい
向上がもたらされるので好ましい。第２図はこの感光性
トナーのメジアン粒径（μｍ）とこの感光性トナーの層
を導電性基板上に設けたものについての光感度との関係
をプロットしたものである。

本発明の方法は、透明電極面がトナー電荷と逆極性及び
導電性スリーブがトナー電荷と同極性となるようにバイ
アス電圧を印加して、画像形成を行う方法に特に有利に
適用される。この方式では、透明電極面に感光性トナー
が付着すると同時に露光が行われ、露光部（Ｌ）ではト
ナー粒子の電荷消失乃至逆極性電荷注入により反撥され
て画像形成が行われるが、本発明で規定した感光性トナ
ーを使用すると、このプロセスが迅速且つ確実に行われ
て、カブリや文字ボケがなく、高コントラストで高濃度
のポジ画像形成が可能となる。

（発明の好適態様） 本発明方法の実施に好適に使用される装置の一例を示す
第３図において、機枠１の内部には、外表面に透明電極
面を２を備えた透明ドラム３が駆動回転可能に設けられ
ている。機枠１の上部には原稿４を支持する透明板５が
設けられている。透明ドラム３のほぼ中心には露光用ミ
ラー６が固定されており、この露光用ミラー６と透明板
５とは、例えば第一の可動ミラー７、第二の可動ミラー
８、インミラーレンズ９、及び固定ミラー１０を介して
光学的に接続されている。透明板５上の原稿４を照明す
るために露光用ランプ１１が設けられる。

透明ドラム３の周囲に沿って且つ露光用ミラー６からの
光学通路に、全体として１２で示す現像器が設けられる
。この現像器１２には、供給される感光性トナー１３と
磁性キャリヤ１７（第４図参照）とを混合するための攪
拌ローラ１４と、この混合物の磁気ブラシ１５を表面に
形成する現像スリーブ１６とから成っている。現像スリ
ーブ１６は表面が導電性であり、その内部に磁気ブラシ
を形成させるためのマグネット１８が回転可能に設けら
れるか或いは固定して設けられている。

透明電極面２と現像スリーブ１６との間にバイアス電圧
を印加するために、この具体例では透明電極面２は接地
され、一方現像スリーブ１６はバイアス電源１９に接続
されている。

透明ドラム３の回転方向に沿って、現像器１２に次いで
、トナー像転写機構２０が設けられる。

即ち、この転写機構２０の部位で透明ドラム３の表面と
接触するように複写紙２１を供給する複写紙供給機構２
２が設けられる。この具体例で、転写機構２０はコロナ
チャージャーであり、トナー像２５を備えたドラム３と
複写紙２１とが重ねられた状態で複写紙２１の背面から
、トナーの電荷と逆極性の電荷の放電を行なうことによ
り、トナー像２５をドラム３から複写紙２１により転写
させる。複写紙２１の搬送方向には、例えは加熱ローラ
の如き定着機構２３が設けられていて、複写紙２１上に
転写されたトナー像を熱定着する。

透明ドラムの回転方向に沿りて、複写機構２０に次いで
クリーニング機構２４が設けられていて、トナー複写後
、ドラム表面に残留する余分のトナーをクリーニングに
より除去する。

感光性トナーの同時露光転写部を拡大して示す第４図に
おいて、現像スリーブ１６と透明ドラムの透明電極面２
とは近接しており、スリーブ１６には、磁性キャリヤ１
７と感光性トナ・−１３の混合物から成る磁気ブラシ１
５が形成され、この磁気ブラシ１５が透明電極面２と摺
擦されている。

感光性トナー１３は磁性キャリヤ１７との混合により一
定極性の電荷（例えばマイナス）に帯電されており、反
対極性の電荷に帯電された磁性キャリヤ１７にクーロン
力により引き付けられている。透明電極面２は感光性ト
ナー１３の極性と逆極性（例えばプラス）となるように
、電源１９によりバイアス電圧が印加されており、かく
して、透明電極面２上には感光性トナー１３の薄い層２
６が形成される。このトナー層２６に対して、透明ドラ
ム３及び透明電極面２を介してスリット露光が行われる
。暗部りでは感光性トナー１３が電極面２にクーロン力
により保持したままであるが、明部りでは、トナー１３
の光導電性により逆極性電荷（例えばプラス）の注入が
行われ、トナー１３は磁気ブラシ１５側に移動し、かく
して暗部りに対応したトナー像２５の形成が行われる。

本発明において、光導電性トナーとしては、電気絶縁性
樹脂定着媒質中に光導電性顔料、例えば酸化亜鉛、Ｃｄ
Ｓ等の無機光導電体や、ペリレン系顔料、キナクリドン
系顔料、ビラントロン案顔料、フタロシアニン系顔料、
ジスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料等の光導電性有機顔
料を分散させた組成物から成る粒子が使用される。光導
電性顔料は、定着媒質１００重量部当り３乃至６００重
量部、特に５乃至５００重量部の量で用いるのがよい。

光導電性顔料の量が上記範囲よりも少ないときには、画
像の濃度やトナー感度が低下する傾向があり、また上記
範囲よりも多いときには、電荷保持特性が低下する傾向
がある。

定着媒質としては、それ自体公知の電気絶縁性の定着用
樹脂、例えばポリスチレン、スチレンアクリル共重合体
、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ボリアリレート（
ビスフェノールＡとイソまたはテレフタレール酸とのポ
リエステル）、ポリビニルブチラール、ポリスルホンを
用いることができ、またポリビニルカルバゾール等の光
導電性樹脂も、単独で或いは電気絶縁性樹脂との組合せ
で本発明の目的に使用される。

、前述した光導電性顔料が可視域波長に感度を有しない
場合には、それ自体公知の染料増感剤や化学的増感剤を
配合することができる。

また、定着媒質として電荷輸送媒質を用い、この電荷輸
送媒質中に前述した光導電性顔料を電荷発生顔料として
分散させ、この分散系を光導電性トナーとする。電荷輸
送媒質としては、前述した電気絶縁性樹脂と電荷輸送媒
質、例えばポリビニルカルバゾール、フェナントレン、
Ｎ−エチルカルバゾール、２，５−ジフェニル−１，３
，４オキサジアゾール、２．５−ビス−（４−ジエチル
アミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾール、ビ
ス−ジエチルアミノフェニル−１゜３．６−オキサジア
ゾール、４．４′−ビス（ジエチルアミノ）−２，２’
　−ジメチルトリフェニルメタン、２．４．５−トリア
ミノフェニルイミダゾール、２．５−ビス（４−ジエチ
ルアミノフェニル）−１，３，４−トリアゾール、１−
フェニル−３−（４−ジエチルアミノスチリル）−５−
（４−ジエチルアミノフェニル）−２−ピラゾリン、Ｐ
−ジエチルアミノベンツアルデヒド−（ジフェニルヒド
ラゾン）などの正孔輸送物質や２ニトロ−９−フルオレ
ノン、２，７−ジニトロ９−フルオレノン、２，４．７
−ドリニトロ９−フルオレノン、２，４，５．７−テト
ラニトロ−９−フルオレノン、２−ニトロベンゾチオフ
ェン、２，４．８−１−リニトロチオキサントン、ジニ
トロアントラセン、ジニトロアクリジン、ジニトロアン
トラキノンなどの電子輸送物質の少なくとも１種の組合
せが使用される。電荷輸送物質は、一般に的に言って、
樹脂１００重量部当り１０乃至２００重量部、特に３０
乃至１２０重量部の量で用いるのがよい。

本発明に用いる光導電性トナーには、上述した必須成分
に加えて、それ自体公知の助剤を公知の処方に従って配
合することができる。このような助剤としては、ワック
ス類等のオフセット防止剤や圧力定着性付与剤を挙げる
ことができる。

トナーへの成形は、混練、粉砕、篩分けによる乾式法や
、分散液の形で噴霧造粒する湿式法により行うことがで
き、生成したトナーを風力分級等の厳密な分級操作に賦
することによって、前述メシアン径と粒度分布とを有す
るトナー粒子とする。生成したトナー粒子には、疎水性
微粉シリカ、微粉カーボンブラック等の流動性改良剤を
マプシにより配合することもできる。

好適な光導電性トナーの例としては酸化亜鉛＝スチレン
ーアクリル樹脂系フタロシアニン＝スチレン−アクリル
樹脂系、フタロシアニン＝ポリエステル樹脂系などが挙
げられる。これらの光導電性トナーは負極性への摩擦帯
電特性を有している。一方正極性への摩擦帯電特性を有
する光導電性トナーとしては、上述した樹脂の代りにポ
リアミド系樹脂等の窒素原子を主鎖或いは側鎖に含む樹
脂を含むトナーを用いればよい。

光導電性トナーの比表面積（Ｓｔ）は、その粒径や粒子
形状によっても相違するが、一般に５０００乃至ｚｏｏ
ｏｏｃｍ２／ｇ、特に７５００乃至１００００ｃｍ２７
Ｈの範囲にある。

本発明において、磁性キャリヤとしては、電子写真複写
の分野で従来使用されている任意の磁性キャリヤが使用
され、例えば鉄粉キャリヤ、フェロ ライトキャリヤ等が使用される。またキャリヤの形状と
しては不定形又は球状のものが使用できる。キャリヤと
しては、粒径（数平均粒径）が、一般に４０乃至１１０
ミクロン、特に４０乃至６０ミクロンのものが使用され
、この粒径に関連して、比表面積は５０乃至５０００ｍ
２７ｇ、特に３００乃至４００　ａｍ２７ｇの範囲にあ
る。

磁性キャリヤの好適な一例は、角取された不定形鉄粉（
以下単に不定形球状と呼ぶ）であり、粒径が１０５ミク
ロン以下のものが全体の９０重量％以上、粒径が３７乃
至７４ミクロンのものが全体の５０重量％以上である粒
度分布と、２．６５乃至３．２０ｇ／ｃｃのゆるみ見掛
比重とを有するものが好適に使用される。

磁性キャリヤの他の好適な例は、フェライトキャリヤと
呼ばれるものであり、焼結フェライト粒子、特に球状の
焼結フェライト粒子が有利に使用される。この焼結フェ
ライト粒子の粒径は、般に２０乃至１００ミクロンの範
囲にあるのがよい。

この焼結フェライト粒子の粒径が２０ミクロンよりも小
さい場合には、磁気ブラシの穂立ちを良好にすることが
困難となる傾向があり、一方この粒径が１００ミクロン
よりも大きい場合には、形成されるトナー像に前述した
ブラシマーク、即ち引掻き傷が入る傾向がある。

本発明に用いる焼結フェライト粒子はそれ自体公知のも
のであり、例えば酸化鉄亜鉛（ＺｎＦｅ２０Ｊ、酸化鉄
イツトリウム（Ｙ３ＦｅｓＯ＋２）、酸化鉄カドミウム
（ＣｄＦｅ２０４）、酸化鉄ガドリニウム（ＣｄＪｅｓ
Ｏ＋２）、酸化鉄鋼（ＣｕＦｅ２０４）、酸化鉄錯（Ｐ
ｂＦｅ１２０Ｉ９）、酸化鉄ニッケル（ＮｉＦｅ２０４
）、酸化鉄ネオジウム　（ＮｄＦｅ０３）、酸化鉄バリ
ウム（ＢａＦｅ＋Ｊ＋ｏ）、酸化鉄マグネシウム（Ｍｇ
ＦｅｚＯ４）、酸化鉄マンガン（ＭｎＦｅ２０４）、酸
化鉄ランタン（ＬａＦｅ０３）等の１種或いは２種以上
から成る組成の焼結フェライト粒子が使用される。本発
明の目的に特に好適なものは、酸化鉄マンガン亜鉛から
成る焼結フェライト粒子である。

磁性キャリヤ粒子の表面は、アクリル樹脂、シリコーン
樹脂等の有機樹脂で薄くコーティングされていることが
できる。

光導電性トナーと磁性キャリヤとは前記式（１）を満足
する量比で混合され、磁気ブラシの形成に用いられる。

磁気ブラシ形成用スリーブとしては、マグネット固定ス
リーブ回転型、スリーブ固定マグネット回転型、スリー
ブ−マグネット両回転型の各種のものが使用される。

一方、透明ドラムとしては、透明性に優れ、光学的に歪
のない材料で製造されたものであれば任意の材料から成
るものでよく、例えばアクリル樹脂、ジエチレングリコ
ールビスアリルカーボネート樹脂、通常のカーボネート
樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂等の樹脂製ドラ
ムや、ガラス、ガラスセラミック等のセラミック製ドラ
ムが使用される。透明電極面としては、導電性ガラス（
ＮＥＳＡガラス）や、酸化錫導電層、インジウム−錫酸
化物導電層（ＩＴｏ）等が使用される。

磁気ブラシの穂長は、他の条件によっても若干相違する
が、一般に０．３乃至１ｍｍの範囲が適当である。

スリーブとドラムとの間に印加するバイアス電圧は、一
般に１００乃至１０００ボルト、特に３００乃至８００
ボルトの範囲にあるのがよい。

画像露光は、透明原稿を介しての透明露光や不透明原稿
からの反射露光により行うが、何れの場合でもスリット
露光により行なう。この場合、露光のスリット巾は感光
性トナーとの接触部位の巾よりも狭い巾であることが望
ましく、一般に０．５乃至３ｍｍの巾が適当である。ま
た、光照射は接触部位の透明電極進行方向先端部で行う
のがよい。

（発明の効果） 本発明によれば、感光性トナーと磁性キャリヤとの組合
せを用いて電圧印加同時露光同時転写方式で画像を形成
するに際して、従来の二成分系現像剤の濃度に比して低
く、しかもキャリヤ及びトナーの比表面積に関連して特
定の範囲のトナー濃度で現像を行うことにより、カブリ
濃度を抑制しながら画像濃度を顕著に高めることが可能
となった。

また、このトナーの使用により、前記方式によるポジ像
の形成も著しく容易に行われるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、感光性トナー濃度及び式（１）から算出され
るに値を横軸とし、ベタ部及びバックグラウンド部にお
けるトナー付着量を縦軸として付着量と濃度との関係を
プロットしたグラフであり、第２図は、感光性トナーの
メジアン径と、この感光性トナーの層を導電性基板上に
設けたものについての光感度との関係をプロットしたグ
ラフであり、 第３図は、本発明方法の実施に使用される装置の一例を
示す図であり、 第４図は、感光性トナーの同時露光転写部を拡大して示
す図である。 ２・・・透明電極面 ３・・・透明ドラム １３・・・感光性トナー １６・・・現像スリーブ １７・・・磁性キャリャ 第 図 に トナー″Ｘ度 第 図 第 図 トナー粒径 （Ｐｍ） 第 図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）導電性スリーブ上に感光性トナーと磁性キャリヤ
   との混合物から成る磁気ブラシを形成させ、該磁気ブラ
   シで透明電極面とを接触させ、該導電性スリーブと透明
   電極面との間にバイアス電圧を印加すると共に、透明電
   極面を通して前記接触部を画像露光し、これにより電極
   面上に感光性トナー像を形成させることから成る画像形
   成法において、 該混合物中の感光性トナー濃度（Ｃ＿ｔ％）をＣ＿ｔ＝
   ｋ・［Ｓ＿ｃ／（Ｓ＿ｔ＋Ｓ＿ｃ）］×１００式中、Ｓ
   ＿ｃは磁性キャリヤの比表面積 （ｃｍ＾２／ｇ）、Ｓ＿ｔは感光性トナーの比表面積（
   ｃｍ＾２／ｇ）、ｋは１．０乃至２．０の数である、 を満足する濃度とすることを特徴とする画像形成法。
2. （２）透明電極面がトナー電荷と逆極性及び導電性スリ
   ーブがトナー電荷と同極性となるようにバイアス電圧を
   印加し、未露光トナーを透明電極面側に移行させて像形
   成を行う請求項１記載の画像形成法。
3. （３）感光性トナーとして、体積基準メジアン径が５乃
   至１０μｍの範囲にあり且つ体積基準の粒度分布の標準
   偏差値が３．３３μｍ以下の粒度特性を有する感光性ト
   ナーを用いることを特徴とする請求項１記載の画像形成
   法。