JPH0290175A - 静電潜像用現像剤とそれを用いる画像形成方法 - 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】

〔発明の技術分野〕 本発明は、静電潜像の現像に使用する乾式現像剤と、そ
れを用いる画像形成方法に関するものである。 〔従来技術〕 近年、限られたオフィス空間を有効に活用する為、複写
機やプリンタ等のＯＡ機器に対して小型コンパクト化の
要望が強まっている。電子写真プロセスを用いた画像形
成装置の小型コンパクト化を促進する効果的な方策とし
て、クリーニング工程を省略することが考えられる。ク
リーニング工程を省略するには、感光体ドラム周表面上
に残留する未転写トナーを発生させなければよい。即ち
、現像されたトナー像を完全に転写材に転写（転写効率
：１００％）できれば、クリーニング工程が不要となる
。 トナーの転写効率は、トナーの帯電量、転写コロナ電流
及び転写極の形状を最適設定することによっても高めら
れるが、この場合、転写効率を８０〜８５％程度まで上
昇させるのが限度である。 そこで、本願出願人により、次の様な方法（特願昭６３
−１４３１１６）が先に提案されている。 未転写トナーが発生するのは、トナーを転写させる力よ
りも感光体表面に付着させる力の方が大きい為であり、
従って、その転写力を強めるか或いは付着力を弱めれば
よい。転写電場を高くし転写力を強めれば、トナーの極
性を反転させて逆に転写効率を悪化させる。従って、ト
ナーの感光体表面への付着力を弱める方法が有効である
。 上記付着力の主なものとして、近接引力であるＶａｎ　
ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ力七トナー自身が有する電荷による
鏡像力が挙げられるが、両者の比率は８８；１２で、殆
どがＶａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ力と見做せる。感光体
表面とトナー粒子とのＶａｎ　ｄｅｒ　１ｒａａｌｓ力
を低下させるには、何れかの表面自由エネルギーを下げ
ればよいが、これは画像品質との関係から技術的に困難
である。従って、両者の間に表面自由エネルギーの小さ
い物質を介在させる方法が有効となる。そこで、本願出
願人は、電子写真式画像形成方法に用いる現像剤に添加
でき、且つ、表面自由エネルギーの小さい介在物質とし
て、疎水性シリカが好適であることに着目し、疎水性シ
リカを現像剤に所定の割合で混合するクリーニング無し
電子写真式画像形成方法を提案した。 〔従来技術の問題点〕 上記方法による場合、画像形成開始から成る程度の間は
、１００％の転写効率を維持できるが、その後、徐々に
転写効率が低下し、残像が発生し始める。又、上記方法
は、低湿環境下において画像濃度が低下するという問題
を有している。 〔発明の目的〕 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あり、環境条件に拘らず長期に亘り略１００％の転写効
率を維持できると共に画像濃度を低下させず、クリーニ
ング工程を省略しても残像のない良好な画像を安定して
得ることができる現像剤とそれを用いるクリーニング無
し画像形成方法を提供することを目的とする。 〔発明の要点〕 上記目的は、本発明によれば、トナー物質と、前記トナ
ー物質に対し０．７〜１゜５重１％添加され前記トナー
物質と摩擦帯電極性が同極性である第１添加物質と、前
記トナー物質に対し０３〜２．０重量％添加され前記第
１添加物質より摩擦帯電率が低く前記トナー・物質より
電気抵抗値が小さい第２添加物質とを含むことを特徴と
する静電潜像用現像剤を提供することにより、達成され
る。 又、本発明は、上記目的を達成する為、像担持体表面を
一様に帯電する工程と、一様帯電させた像担持体表面に
画像情報に応じて光を照射し静電潜像を形成する工程と
、前記静？ｌ！潜像を現像剤により顕像化する現像工程
と、前記顕像を転写器により転写材上に転写する転写工
程とから成る画像形成プロセスを備え、前記転写工程の
後で前記像担持体表面をクリーニングせずに前記画像形
成プロセスを繰返し実施することにより画像を得る画像
形成方法において、前記現像剤として、トナー物質と、
前記トナー物質に対し０．７〜１．５重量％添加され前
記トナー物質と摩擦帯電極性が同極性である第１添加物
質と、前記トナー物質に対し０．３〜２．０重量％添加
され前記第１添加物質より摩擦帯電率が低く前記トナー
物質より電気抵抗値が小さい第２添加物質とを含む現像
剤を用いることを特徴とするものでもある。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について添付の図面を参照しなが
ら詳細に説明する。 本実施例は、本発明を液晶プリンタに適用した一実施例
であり、添付図面はその液晶プリンタの主要構成を示す
模式図である。同図において、液晶プリンタは、矢印方
向に駆動回転可能に設けられた感光体ドラム１と、その
周辺に回転方向に沿って順次配設され、上述の感光体ド
ラム１の周面１ａを所定電位に均一に帯電する帯電器２
、感光体ドラム周面１ａに露光を行い入力情報に応じた
静７Ｉ！潜像を形成する液晶記録ヘッド３、静電潜像に
トナーを付与して顕像化する現像器４、現像されたトナ
ー像を用紙ｐ上に転写する転写器５から構成されている
。尚、上述の帯電器２と転写器５には夫々所定極性（本
例では帯電器２が一極性、転写器５が十極性）のバイア
ス電源２ａ、５ａが接続され、感光体ドラム１側が接地
されている。 又、液晶記録ヘッド３は、図示しない多数のマイクロシ
ャッタが形成された液晶シャッタパネル３ｂ１この液晶
シャッタパネル３ｂへ光を照射する光源３ａｔマイクロ
シヤツタを透過した光を感光体ドラム周面１ａ上に結像
させる結像レンズアレイ３ｃで構成されている。又、現
像器４内には、感光体ドラム１に現像剤を付与する現像
スリーブ４ａが配設され、この現像スリーブ４ａには現
像バイアス電源４ｂが接続されている。 ここで、本発明の現像剤とそれを用いる画像形成方法に
つき、上述の液晶プリンタに適用した例に従って説明す
る。 先ず、疎水性シリカ粒子の外添効果、即ち、トナー粒子
と感光体表面間の付着力を弱める効果が持続しない原因
について考察する。本願発明者等ノ実験によれば、疎水
化度が８０％のシリカ（ワフカケミカルス゛イーストア
シ゛ア（株）製　：　■−２０００）　　を画像形成に
悪影響を及ぼさない限度であるトナーに対して１゜０ｗ
ｔ％だけ外添した二成分現像剤を用い、上記液晶プリン
タでクリーニング無しプロセスを実施すれば、約４００
０枚のプリント枚数に至る迄残像が発生しなかった。し
かし、プリント枚数が４０００枚を越えると、転写効率
が徐々に低下し、約９０％まで低下した段階で残像が発
生し始める。 これは、プリントを繰返す内に介在物質としての疎水性
シリカ粒子の状態が変化し、介在物質全体の表面自由エ
ネルギーが大きくなり、前述した感光体表面とトナー粒
子間のＶａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ力を弱める効果が低
下した為と推察される。その原因として、現像を繰返し
実施する内に、シリカ粒子同士が凝集したり、キャリヤ
成分物質等の微粉体がシリカ粒子の表面に被着し、その
疎水化度が低下してしまうことが考えられる。 又、低湿環境下での画像濃度の低下の原因は、シリカ粒
子を通常より多量に添加した為と考えられる。元来、シ
リカ粒子は、現像剤の流動化促進剤としてトナーに対し
０．０５〜０．５ｖｔ％程度添加されている。このよう
なシリカ粒子をトナーに対し１．Ｏｖｔ％以上添加する
と、転写効率は略１００％に上昇するが、現像剤が過度
に流動せしめられてトナーとキャリヤの摩擦関度が増加
し、トナーのシ）Ｆ電量が必要以上にアップする。又、
低湿環境下においては、トナーの電荷の自然リークが少
なく帯電電荷がより長く保持される。その結果、トナー
に帯電した必要以上に高い電荷が安定して保持され、現
像電界力よりトナーとキャリヤのクーロン力が優り、現
像画像の濃度が低下する。 そこで、画像１度を低下させずに略１００％の転写効率
を長く持続するには、シリカ粒子の表面を保護し疎水化
度の劣化を防止すると共に、現像剤の流動性を抑制する
成る種の第２添加物質（シリカ粒子を第１添加物質とす
る）を現像剤に混合（外添）することが有効と考えられ
る。勿論、第２添加物質は画像品質に悪影響を及ぼさな
いことが前提条件である。本願発明者等は、上述の第２
添加物質に好適な物質として、既に電子写真式画像形成
プロセス用現像剤の添加剤として使用されており、且つ
、シリカ粒子より摩擦帯電率（摩擦度合に対する帯電量
の割合）が低い酸化アルミニウムと二酸化チタンに着目
し、以下の実験を行った。実験では、上記各第２添加物
質が適正割合で添加された現像剤（イ）と現像剤（ロ）
、及び、第２添加物質を外添しないでシリカ粒子の添加
量を変えた従来の比較現像剤（／１）と比較現像剤（ニ
）について、夫々画像形成実験を行い結果を比較する。

【実験例】

現像剤（ロ） の成分構成 負極性トナー 粒径：１２．５μｍ 重量％ 負極性トナー 粒径：１２．５μｍ 重量％ 負極性トナー 粒径：１２．５μｍ・・・・・・　　１１　重量％１粒
径＝５５μｍ Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系 ・・・・・・８ ８．７ 重量％ 負極性トナー 粒径：１２．５μｍ 重１％ この場合、残留トナーが全く無いときの電圧値をＩＯＶ
に設定しである。 上記４種類の二成分現像剤を用い、添付図面に示すプリ
ンタにより反転現像法で画像形成を行う。尚、プリンタ
の各電位は、 初期帯電電位Ｖｓ・・・・・・・・・−４５０Ｖ地肌部
電位Ｖｌ＋・・・・・・・・・・・・−３００Ｖ現像バ
イアス電位Ｖ　Ｂ・・・−２４０Ｖ露光部電位ＶＬ・・
・・・・・・・・・・　−２０Ｖに設定する。また、感
光体ドラム１は、市販のＯＰＣドラム（有機感光体ドラ
ム）を使用する（実験結果） 第１表に、上記実験の結果を示す。同表における画像濃
度値は、気温が５°Ｃ１湿度が３０％の環境条件下で得
られた画像をマクベス反射濃度計にて測定したものであ
る。又、転写効率は、転写工程後の感光体ドラム表面上
の残留トナーに光を当ててその反射光をフォトトランジ
スタで測定したときの電圧値で示されている。 〈第 表〉 Ｏ： △　： やや劣る ×：劣る 第１表の結果から、第２添加物質を外添した現像剤（イ
）及び現像剤（ロ）を使用した場合、共に、高度な転写
効率がプリント枚数５０００枚に至る長期に亘り持続し
、且つ、画像濃度の低下も見られず良好な画像品質が安
定して得られていることが分る。しかし、第２添加物質
を外添せずシリカ粒子の添加率が大きい（トナーに対し
１．０ｗｔ％）比較現像剤（ハ）を使用した場合、転写
効率が初期段階では良好であるが、プリント枚数５００
０枚で低下し始めている。 そして、低湿下での画像濃度が低く画像品質面で大きな
問題点を存していることが示されている。又、第２添加
物質を外添せずシリカ粒子の添加率の小さい（トナーに
対し０．１ｖｔ％）比較現像剤（ニ）による場合、画像
濃度の低下は見られないが、転写効率が初期及び５００
０枚プリント時の双方で低く、クリーニング無しプロセ
スに適用できない。以上の様に、本実験により、第２添
加物質の外添効果、即ち、画像濃度を低下させず＾転写
効率を持続できる効果を明確に確認することができた。 又、上記第２添加物質を含む現像剤において、第１添加
物質としてのシリカ粒子と第２゛添加物質の各添加Ｍを
変化させ、各添加物質の添加率の適正範囲を把握する実
験を行った。それによると、トナー重量に対し、 シリカ粒子・・・・・・０．７〜１．５ｗｔ％第２添加
物質・・・０．３〜２．Ｏｖｔ％の各添加率範囲で、安
定して画像濃度を低下させず高転写効率を持続できるこ
とを把握した。 更に、第２添加物質としては、その電気抵抗値がトナー
の電気抵抗値より小さいものが好ましく、第２添加物質
の電気抵抗値≦１０′３Ωで、上記外添効果についてよ
り好結果が得られることが、実験により確認されている
。 以上の実験結果から、第１添加物質として疎水化度の高
いシリカ粒子をトナーに対し０．７〜１゜５ｗｔ％外添
し、第２添加物質としてシリカ粒子より帯電率が低くト
ナーより電気抵抗値の小さい物質をトナーに対して０．
３〜２．Ｏｖｔ％外添して成る現像剤を使用することに
より、高度な転写効率を長期に亘り維持すると共に、環
境条件に拘らず常に必要な画像濃度を確保できることが
判明した。 従って、上記現像剤をクリーニング無し電子写真式画像
形成プロセスに使用すれば、長期に亘り残像を発生させ
ず良好な画像品質を安定して得ることができる。 尚、本発明は上記の好適実施例に限定されるべきもので
はなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能
であることは勿論である。例えば、第１添加物質として
は、シリカ粒子に限らず、表面自由エネルギーが小さく
且つトナーと摩擦帯電極性が同一の他の現像剤外添用物
質を添加することも可能である。また、第２添加物質と
して、酸化アルミニウム及び二酸化チタンと同様な特性
を備えた現像剤外添用物質を添加することも可能である
。更に、二成分磁性現像剤に限らず、−成分若しくは非
磁性の現像剤にも、本発明は適用可能である。加えて、
本発明は、液晶プリンタに限らず、それ以外の静電プリ
ンタ等の記録装置や電子写真式複写機等の種々の画像形
成装置に広く適用することができる。 〔発明の効果〕 以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、トナーに
対し、トナーと同摩擦帯電極性の第１添加物質と、トナ
ーより電気抵抗値が小さく第１添加物質より摩擦帯電率
の小さい第２添加物質とを、夫々適正な添加率範囲で外
添することにより、環境条件に拘らず充分な画像濃度を
確保し長期に亘り略１００％の高転写効率を維持できる
。従って、クリーニング無し画像形成プロセスを採用し
て小型コンパクト化が促進され、且つ、充分な画像濃度
を存すると共に残像等の画質不良の無い良好な画像品質
を環境条件に拘らず長期に亘り安定して得ることができ
る画像形成装置の提供が可能となる。

【図面の簡単な説明】

添付図面は本発明の一実施例としての電子写真式画像形
成方法が適用される液晶プリンタの主要構成を示した極
式図である。 １・・・感光体ドラム ２・・・帯電器 ３・・・液晶へッ ド ４・・・現像器 ５・・・転写器

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）トナー物質と、前記トナー物質に対し０． ７〜１．５重量％添加され前記トナー物質と摩擦帯電極
   性が同極性である第１添加物質と、前記トナー物質に対
   し０．３〜２．０重量％添加され前記第１添加物質より
   摩擦帯電率が低く前記トナー物質より電気抵抗値が小さ
   い第２添加物質とを含むことを特徴とする静電潜像用現
   像剤。
2. （２）前記第１添加物質は疎水性シリカである請求項１
   記載の静電潜像用現像剤。
3. （３）前記第２添加物質は酸化アルミニウムである請求
   項１又は２記載の静電潜像用現像剤。
4. （４）前記第２添加物質は酸化チタンである請求項１又
   は２記載の静電潜像用現像剤。
5. （５）像担持体表面を一様に帯電する工程と、一様帯電
   させた像担持体表面に画像情報に応じて光を照射し静電
   潜像を形成する工程と、前記静電潜像を現像剤により顕
   像化する現像工程と、前記顕像を転写器により転写材上
   に転写する転写工程とから成る画像形成プロセスを備え
   、前記転写工程の後で前記像担持体表面をクリーニング
   せずに前記画像形成プロセスを繰返し実施することによ
   り画像を得る画像形成方法において、前記現像剤として
   、トナー物質と、前記トナー物質に対し０．７〜１．５
   重量％添加され前記トナー物質と摩擦帯電極性が同極性
   である第１添加物質と、前記トナー物質に対し０．３〜
   ２．０重量％添加され前記第１添加物質より摩擦帯電率
   が低く前記トナー物質より電気抵抗値が小さい第２添加
   物質とを含む現像剤を用いることを特徴とする画像形成
   方法。
6. （６）前記第１添加物質は疎水性シリカである請求項５
   記載の画像形成方法。
7. （７）前記第２添加物質は酸化アルミニウムである請求
   項５又は６記載の画像形成方法
8. （８）前記第２添加物質は酸化チタンである請求項５又
   は６記載の画像形成方法。