JPH02302772A - 電子写真プリンターのプリンティング方法 - 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】 イ５発明の目的 （産業上の利用分野） 本発明は電子写真プリンターに採用され、従来必須条件
として設置されていたクリーニング装置を欠いたプリン
ター及び高解像力を実現する電子写真プリンターのプリ
ンティング方法に関するものである。

（従来の技術） 従来、電子写真複写機においては、転写後に残溜してい
る感光体表面のトナーを清拭することは必須条件とされ
ていたし、又、実際その通りであった。残溜トナーを清
拭する工程は、電子写真装置の全工程のうち２０％以上
の重要度勺持つものとして捉えられ、ブラシュ法やブレ
ード法、一回転おきにデペロツパーに加えるバイアス極
性を転換し、クリーナーとして使用する所謂２回転法な
ど、幾多の形式のクリーニング装置が考案されて来た。

若しこのクリーニング部分を無くす事が出来れば、とい
うのは、電子写真法に於ける１つの夢であった。

更に従来技術に於て問題となるのは、従来技術の如何な
る方法を採用しても、トナーの粒径が例えば７μｍを割
る様に細（なると、クリーニングは例外なく不可能にな
る。解像力を向上せしめる為の絶対条件であるトナーの
細粒化が電子写真方法の１つの基本となっているクリー
ニング方法でつまづいたのでは、将来は展望されない。

更に、従来トナーの製造方法に於て主流を為して来た粉
砕法に代わり、重合法トナーが実用化されつつあり、こ
の方法は充分に７ｕｍ以下０．１μｍの様な微小粒径ト
ナーを作る能力を有するものである事が判明しでいる現
状では、新しい有効なりリーニング方式が必要とならざ
るをえない。本提案は、これに１つの解を与えるもので
ある。従来、重合法に依り作り出される様な球形トナー
は非京にクリーニングし難いものとされ、此の困難さは
、ブレードを使用しようと、クリーニングブラシュを使
用しようと共通の問題として残されて居り、例えば、特
許出願公表　昭６３−５０１０４０号公報に見られる様
に、敢えて基本的に球形のものとして形成される重合法
に依るトナーの表面に凹凸を附与する稟を考慮する程に
、クリーニングの問題は大きい。言う迄も無く、本提案
は前記の様な特殊なトナー形態を必要とするものではな
い。

更に１つの先行提案として、特開昭６３−１３３１７９
号公報がある。此の提案は、本発明と同様にクリーニン
グレスの電子写真方法を実現しようとするものであるが
、その内容については理解し難い、総ての条件が従来公
知の方法内に在るので、何故かかる特定効果が発生する
のか理解する事が困難である。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前記の夢を実現するクリーニングレス及び高
解像力を実現する電子写真プリンターのプリンティング
方法を提供しようとするものである。

口１発明の構成 （課題を解決するための手段） 上記目的を達成するために、本発明の電子写真プリンタ
ーのプリンティング方法においては、帯電部における帯
電極性と乾式のトナーの帯電極性を一致させ、乾式のト
ナーを平均粒径７ＬＬｎ＋以下の球形トナーとし、キャ
リヤーも又球形であるものを使用したものである。

また転写部にトランスファーベルトを使用したものであ
る。

更に感光体を６以上の潜像のγを有する感光体を使用し
たものである。

（作用） 上記のように構成された電子写真プリンターのプリンテ
ィング方法においては、帯電部における帯電極性と乾式
のトナーの帯電極性を一致させため、トナー同士がフロ
キュレートし粒塊を形成することが防止されると共にト
ナーとキャリヤー双方の材料形状を球形としたため、ト
ナーとキャリヤーとの間に滑らかな動きと高い流ｗＪ性
が生じ、トナーとキャリヤーの接触帯電が良好になり、
残虐トナーがキャリヤーに吸着され現像部においてクリ
ーニング動作が同時進行し、更に乾式のトナーを平均粒
径７μｍ以下の球形トナーとしたため、画質の向上を図
ることができる。

そして、トランスファーベルトによる転写は帯電部のコ
ロナにおいて帯電されるので、トナーや転写紙はコロナ
−シャワーに曝されることが防止される。

更に感光体を６以上の潜像のγを有する感光体としたた
め、画質の向上を図ることができる。

（実施例） 以下本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

本発明は従来必須条件として設置されていたクリーニン
グ装置を欠いたプリンター及び高解像力を実現する為に
、プリンター固有の動作を充分に解析した上で、各部、
特に現像部の働き方を調べ、本発明が目標とする材料の
在り方を基本的に決定し、これを具体的な装置上で実現
した。

先ず第一に着眼したのは、従来の所謂複写機とプリンタ
ーの理論的な差異である。その第一の着眼点は、所謂複
写機に置いては例えばＳｓ感光体の場合、感光体は（＋
）に充帯電され、画像白色部が光像に依り電荷を失い、
トナーの付着が不能になる事を利用し、（−）帯電した
トナーに依って可視化する、所謂ポジティブと呼ばれる
可視化方式を採用している。これに対して、プリンター
に於ては充帯電された感光体に光照射を受けた部分が放
電し、表面電荷を低下させるのを利用して、此の部分に
トナーを付着させる。所謂、ネガティブ現像方法を採用
している点である。

この２種類の方式では、トナーの振舞いが大巾に異なる
事が、従来あまり理解されていなかったし、利用されて
いなかった。

本発明の基礎に於て、残溜トナーが必ず感光体表面を充
帯電するための主放電領域を通過する事が持つ意味が注
目された。

即ち、例えば、（＋）型感光体のプリンターの場合、そ
の表面は、（＋）チャージに依って帯電され、次いで光
像照射により光照射部位において電荷を失い、電荷を失
った部位が（＋）のチャージを持つトナーに依って可視
化されると言うサイクルの繰り返しになる事の意味であ
る。此の場合には元来（＋）に帯電する性質を持つトナ
ーが、（−）コロナにさらされる転写工程を経たとして
も、最終的に必ず（＋）にチャージアップされる結果と
なる。つまり残溜トナーは、次のサイクルに入った時に
必ず元来在るべき帯１ｆ極性を強く、依持している事が
第１の着眼点である。此の着眼点の意味は重大である。

複写機のようにポジティブ現像をする場合には、残溜ト
ナーは次のサイクルに入ると、必ず元来持つべきである
とは反対の極性に、強制的に帯電される結果となる。そ
の様に次のサイクルで２種の極性のトナーが混合するよ
うな状態では、トナー同士がフロキュレートし、粒塊を
形成してしまい、元来のトナーとしての機能を失うだけ
でな（、静電系としての機構全体を狂わせてしまう。

次の問題点は残溜トナーが次のサイクルの光像照射の阻
害となる事である。

一般的に転写効率は、７０％から８０％と言われている
。勿論、此の転写率の低さは、トナーの改善に依って変
わり得るものであるが、例え残溜トナーが存在したとし
ても、照射光像の光学的効果が減殺されないようにしな
ければならない。勿論、プリンターに於てトナーの平均
粒径は、照射する光学ド・ットにより１桁近く小さく、
例えば２０％から３０％に及ぶ残溜トナーが存在したと
しても、７０％から８０％の面は平均した光照射を受け
ることになり露光量としては充足する。

しかし、実際には使用するトナーの性質に依って、画像
の質が大きく左右される。此のトナーの質を決定するこ
とは、本発明の第３に重要な要素となっている。

次にクリーニングレスである本発明の方法では、現像と
同時に前のサイクルで生じた転写残溜トナーのクリーニ
ングが進行しなければならない、その為には現像剤、特
にキャリヤーの有効表面面積が充分に大きく、且つ、現
像動作時によく転がる事が望ましい。これが第２番目に
重要な着眼点である。

以上の条件を満足する材料及びシステムを選択すること
が、クリーニングレスのシステムを実現するのに必要な
条件となる。

クリーニングレスの方式を実現するための概念は、 （１）ネガティブ現像を行なうプリンターは、基本的に
は複写機と異なり、クリーニングレスの方向に向かって
いるが、従来の材料及びシステムを無神経に使用したの
では充分ではない。

（２）現像装置及び現像剤は、クリーニングと現像が同
時に行えるように滑らかな動きと、高い流動性を持った
ものでなければならない。

（３）トナーは出来得る限り転写効率の高いものであり
、例え残溜しても、光学的な遮蔽効果が少ないものであ
る事が望ましい。

（４）トナーが逆極性に帯電される場面は回避した方が
良い。

の４点に絞られる。言うまでも無く前記１０から（４）
は、その重要度に従って列記されている。

実施例１ 市販のレーザービームプリンターでＳｅ系感光体を使用
したものを多少調整して使用した。感光ドラムの径は８
０ｍｍφであり、プロセススピードは１）４ｍｍ／ｓｅ
ｃである。第１にこのマシンに装着されていたクリーニ
ング装置を撤去した。次に現像機の回転方向及び回転数
並びにマグネットローラー表面を改良し、使用しようと
する現像剤が最も円滑に現像面にタッチし、現像剤が転
がる様に調整された。更に、転写コロナのタイミングが
調整され、転写紙の送られて来ない時間は、転写コロナ
が作動しないように改良された。

現像剤として、 キャリヤー二ｍ原社製平均粒径５０μｍの球形鉄粉で表
面なマグネタイト 化したもの。

トナｍ：日本ペイント製で平均粒径 ７ｕＩ１）の球形トナーで、ト ナー表面がアニオン高分子で 被覆されているもの。

を使用した。それ以外の条件は総て原プリンターの動作
条件のままである。

第１図は実施例１の実施態様を示す概略的な説明図であ
る０図中１は感光体を、２は帯電部を、３は光入力を、
４は現像部を、５は転写部を、６は前歴消去の為の光照
射部を、７は被転写材を、８は定着部を各々示している
。

結果的には、クリーニング部を全く欠いても何等の前歴
を生ぜず、完全なプリントアウト結果を連続的に提供し
、プリントを連続した場合も、断続的に作動せしめた場
合も、更に相対湿度２０％から８０％の範囲内、及び、
温度０℃から３０℃の範囲内で雰囲気を変動した場合に
も、安定的に前歴無く完全なプリント結果を提供するこ
とが知られた。

前記実施例に使用された現像剤の性質 は、その製造方法から、特徴がある。キャリヤーに付い
て言えば、この鉄粉は製鉄工程の炭素除去工程で発生す
る球形鉄粉をベースとし、その表面を窒素雰囲気内で熱
処理するか、或は、アニオン樹脂で被覆したものである
。特長として殆ど完全な球形を有する事と、１００％に
近い鉄粉に依って形成されている事が挙げられる。当然
の如く、その表面は極めて平滑である。トナーも又球形
であり、その構成は色要素を含有する重合に依って得ら
れた球状芯球を、はるかに微少なカチオン樹脂で均一に
被覆することで作られている。

キャリヤーも乾式のトナーも球形であることは、現像剤
として全体に極めて均質な特性を発現すると同時に、極
めて良好な流動性を示す要因となる。更に球形を為す事
は、最も広い実活動面積を持つことを意味し、且つ、全
面的に均等であるのでトナーとキャリヤーが如何なる状
態で会合しても、安定的な帯電状態生起することを意味
する。

トナーは均一に帯電し、粒径に於ても、例えば、７μ±
１μと言う様に均質であり、トナー表面はカチオン樹脂
によって１゜０％被覆されているものが選択されている
。キャリヤー表面も又均質であり滑らがである。特にト
ナーについてその特性を注意深く選択されたのは、反対
極性に帯電するトナーが皆無に近いものである事であっ
た。若し、逆極性に帯電するトナー粒子が存在すると、
これを核としてトナーがフロキュレートし、粒塊が発生
する。粒径の極端に異なるトナーが生起した場合も同じ
結果になり、解像力の低下を来すと同時に転写ムラを起
こす原因となる。平均的な転写効率を上げようとすると
、粒塊の部分で転写不良が起こり易く、残溜トナーは光
学像の阻害と、現像と同時に進行するクリーニングの不
良を引き起こす。

従来主流を為していた粉砕法に依る不定形トナーでは、
流動性の悪い事と、粒径の大きい事と、所謂ＣＣＡ（チ
ャージコントロールエージェント）の分散不良に依る帯
電特性のバラツキが多い事等が災いとなり易い。

キャ＋）アーについては、実施例１の鉄粉に限定される
ものでない事は勿論である。

例えば、フェライト系のキャリヤーなと使用可能なもの
は多い。

実施例１に於ては、平均粒径７μｍの重合トナー（乾式
）が使用されたが、本発明の効果は、更に微細な粒径の
トナーの使用を可能ならしめる分野に速波がる。

従来技術に於て、平均粒径５μｍ以下のトナー、特に球
形トナーについては、殆ど対応策が見出せない程クリー
ニング効果の安定性がない、これが従来から、より良質
でより安価なトナーの使用を阻げる重大な要因となって
いた。

本発明は、クリーナ一部の無い系を提供するものである
ので、当然細かいトナーの使用も可能になっている。

実施例２ 実施例１に記載したと同じ装置を使用 し、現像剤として、 キャリヤー：鐵厚社製平均粒径４０μｍの球形鉄粉で表
面をマグネタ イト化したもの。

トナｍ：日本ペイント製で平均粒径 ２．６μｍの球形トナー（乾 式）で、重合法に依って作 られたもの。

を使用して実験が行なわれた。その結果は実施例１の場
合と同様に何等の前歴を認められない完全なプリントが
連続的に提供された。

本発明者は、先に、特願昭６２−３２８４６５号に於て
６以上の潜像のγを有する電子写真感光体を提供する技
術を開示した。此の技術は従来電子写真法に於ては全（
利用されていなかったアバランシェ現象を電子写真の世
界に導入する事に依って実現されたものである。

第２区は、上記の技術を使用して作られた感光体の動作
特性を示すもので、参考の為に従来の技術に依る典型的
な感光体の動作特性を点線を用いて示している０図に示
す様に極めて急峻な潜像のγ特性を示すので、Ｔ度銀塩
写真のリスフィルムを使用した場合の様に極めて硬調な
画像が出来上がる。

電子写真法に於ては、銀塩写真とは現像方法が全く異な
るので、簡単には同列に論じられないが、銀塩写真法の
場合よりも、電子写真法の方が、現像剤の特性が画質を
左右する事が大である。その理由は、銀塩写真法の黒化
要因はフィルムに内蔵されている銀の析出であり、銀塩
結晶の大きさや性質が画質を支配し、現像剤は謂わば黒
化の助剤であり、且つ完全な液体である。これに対し、
電子写真法の現像剤は、それ自身が黒化要因であり、従
来便用されて来たものは、ｌＯＬＬｍ前後の粗い粉体で
ある。

従って此の現像粉体の粗さが先ず第１に画像の解像力及
び左右してしまう、勿論、此のトナー粒径の粗さを如何
に細かくして行（かが、電子写真方法に於ける基本課題
の１つとなっていたのである。更に従来技術に於て粉砕
法に依って作られた不定形トナーを使用する場合には、
此の問題は一層激しい画質低下の要因となって（る。こ
れを逃れる為に、重合法などを使用して球形トナーを用
いると、従来技術では、クリーニング不良の問題に逢着
すると言う図式の中で、前記特表昭６３−５０１０４０
号公報が提案される結果となっていた。

しかし、本発明は前記せる混迷に１つの解を与えている
。即ち、クリーニングの方策が無いことを、逆にクリー
ニング装置を除外しでしまう事に依って解決している点
で新規性を持っている。トナー粒径が小さい事及びその
形状が球形である事、更に此のトナーを帯電させる為に
使用するキャリヤーも又球形である事から、各要素の持
つ有効表面積は極端に大きい。つまり、トナーとキャリ
ヤーが、どの様な接触の仕方をしても、常に同一の状況
になるので、帯電状態は安定である。加えて１重合法に
依って作られた実施例のトナーは、所ｆｆｃｃＤ（極性
賦与要素）が入っていない為に、トナー表面の特ｉ生が
極めて均質である。それ故、帯電の安定性は一層しっか
りと確保される。これらの条件が整っている為に、本発
明の方法が可能となったものであり、これに加えて前記
せる高γの感光体が開発された為、両者の結合に依り画
質は−１の飛躍的向上を見せる結果となった。以下実施
例に依って、その成果を示す。

実施例３ 実施例１，２と同じ装置及び実施例２と同じ現像剤を使
用し、但し感光体のみを次記の如きものに交換した。

α型銅フタロシアニン 東洋インキ製造ＫＫ製 平均粒径０．０１ＬＬｍのもの　１０．６ｇｒポリエス
テル樹脂 三井東圧化学社製、商品名Ｐ−６４５，２５，２ｇｒ メラミン樹脂 三井東圧化学社製、商品名ニーパン ２Ｏ−Ｈ５、６，４４ｇｒ シクロヘキサノン　　　　　　　２１０ｇｒの配合で、
レツドデヒル社製撹拌機に依り、１２０盆間分散させて
得た塗料を表面が充分平滑なアルミ円筒表面に乾燥後の
厚さが１８μｍになるように塗工後１５０℃で２時開加
熱乾燥して得た感光体を使用した。その表面は特に磯城
的平滑化に依り０１μｍ程度以下の凹凸精度に仕上げら
れた。その結果Ｓｅ感光体を使用した場合に比し、格段
の画質改善が行なわれた。

改善の内容は、特に画像エツジの切れ込みが鋭くなり、
従来解像不能であった線群画像が明確な解像を行う事で
ｆｉ！認された。更に光源を変ｔ、実施例１及び２では
３００　Ｄ　Ｐ　Ｉの光源を使用したのに対し、６００
ＤＰＩの光源を使用し、且つそれに相当する様に機撞の
プロセススピードを変更した結果、従来技術に比し、は
るかに高品位の画像が得られた。画像品位は、第１に線
像及びベタ像の周辺に於けるトナーの飛散が極端に抑太
られた点で飛躍的であり、更にベタ部に於ける滑らかさ
の向上の２点に依って支λられている。勿論以上は、 １　球形キャリヤー、球形トナーの使用に依るトナーの
帯電状態が急激に改善され、その結果クリーニングレス
方式が成立した。

２、クリーニングレス方式の成立が従来クリーニングの
方法がないため使用不能とされてきた微小粒径のトナー
使用を可能ならしめた。

３、高γ高解像力の感光体が成立したために球形キャリ
ヤー、球形トナー、クリーニングレス方式の採用の意義
が明確化した。

というステップを経て実施例３の実現を可能ならしめた
。

再言するに、従来の粉砕法トナーと非球形トナーの組み
合わせでは全く展開不能だった高画質の世界が現実のも
のとなってきたのである。

言うまでもな（、実施例３において使用された感光体を
実施例において採用してもそれなりの画質向上は果たせ
る。

更に本発明の効果を明確化する手段がある。転写ベルト
の採用が本発明の効果を一１強固にする。

実施例４ 実施例１．２．３に使用された装置と異なる点は転写部
である。第３図は本実施例に使用された装置の模型的断
面図である。第３図において、９は転写ベルト、ｌＯは
転写ベルト９の表面絶縁１を帯電させるための帯電器を
示している。転写ベルト９は第４図に模型的断面図を持
って示したような構成を持っている。１）は例えば導電
ゴムの様な可撓性導電具体である。１２は例えばポリエ
ステルの可撓性高絶縁性薄層である。転写ベルト９の表
面に位置する高絶縁性薄層の表面は帯電器１０により例
えばマイナス１５００ボルトに帯電され被転写紙に粉体
像が転写されるのに寄与する。第３図に示した装置に依
って提案された結果は、実施例１，２．３の何れに比較
しても、常により安定でより高品位な画像を与えた。

特に多枚数のプリントを作成した場合にその際は明瞭で
あった。

実施例４の効果が発生する理由は次記の如きものと理解
されている。従来のコロナ放電に直接転写紙裏面或は感
光体表面をさらす方式においては所謂イオンボンバード
メントの衝撃に依る粉体像の転写部れが防げない。更に
元来転写行為は電界さえ加えられれば十分であるのに、
コロナ放電に直接さらされるためにトナーに逆電荷が注
入されることにより起こる転写不良及びクリーニング不
良ならびに全体としてのトナー劣化は無視できない。

これを防止するための手段の１例が実施例４である。転
写ベルト９は帯電器１０のコロナにおいては転写ベルト
表面に付与された電荷に依る電位が転写に寄与するもの
であり、トナーや転写紙はコロナシャワー曝されること
がない。それ故トナーが強制的に逆極性に帯電させられ
る確率は極端に減少する。加えてベルトの帯電電界に依
る転写は転写紙の動きがベルトの動きと一致するために
安定であり、常に垂直電界が保持されるので、転写結果
も常時安定する。

ハ１発明の効果 本発明は１以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

帯電部における帯電極性とトナーの帯！極性を一致させ
たため、トナー同士がフロキュレートし粒塊を形成する
ことが防止されると共にトナーとキャリヤー双方の材料
形状を球形としたため、トナーとキャリヤーとの間に滑
らかな動きと高い流動性が生じ、トナーとキャリヤーの
接触帯電が良好になり、残溜トナーがキャリヤーに吸着
され、現像部に於てクリーニング動作が同時に進行する
ため、従来必要とされたクリーニング部が全く無くなる
画期的な電子写真プリンターのプリンティング方法が得
られる特有の効果を奏するものである。

また、電子写真プリンターのプリンティング方法に於て
、転写部にトランスファーベルトを使用し、帯電部の電
荷がトランスファーベルトに帯電されるため、トナーや
転写紙がコロナ−ジャワに曝されることがなく、トナー
の逆電荷による転写不良、それに伴うクリーニング不良
、トナー劣化を防止できる。

更に現像部において、残留トナーがキャリヤーに吸着さ
れるため、従来困難とされていた超微小径トナーを使用
することができ、更に嵩γの感光体を使用するため画質
の向上を図ることができる等の効果を奏することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法を実施するための電子写真プリン
ターを概略的に示す説明図であり、第２図は本発明の方
法を実施するための電子写真プリンターに使用する感光
体の動作特性を示す図であり、第３区は１本発明の方法
を実施するためのトランスファーベルトを使用した電子
写真プリンターを概略的に示す説明図であり。 第４図は、１３図におけるトランスファーベルトを模型
的に示す拡大断面図である。 ｌ・・・感光体、３・・・入力信号。 ４・・・現像部、８・・・定着器 ｄ　　　　　　　　つ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）感光体と、この感光体の表面を充帯電する帯電部
   と、乾式のトナーとキャリヤーを使用する現像部と、転
   写部と、前歴消去の為の光照射部を具備する電子写真プ
   リンターのプリンティング方法において、前記帯電部に
   おける帯電極性と前記乾式のトナーの帯電極性を一致さ
   せ、前記乾式のトナーを平均粒径７μｍ以下の球形トナ
   ーとし、前記キャリヤーも又球形であるものを使用し、
   クリーニング部を欠き、前記現像部に於てクリーニング
   動作が同時進行することを特徴とする電子写真プリンタ
   ーのプリンティング方法。
2. （２）請求項（１）記載の電子写真プリンターのプリン
   ティング方法に於て、転写部にトランスファーベルトを
   使用することを特徴とする電子写真プリンターのプリン
   ティング方法。
3. （３）請求項（１）記載の電子写真プリンターのプリン
   ティング方法に於て、感光体を６以上の潜像のγを有す
   る感光体としたことを特徴とする電子写真プリンターの
   プリンティング方法。