JPH03122657A - 画像形成装置 - 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］ 本発明は光導電性トナーを用いた画像形成装置に関する
。

［従来の技術］ 従来の光導電性トナーを使用した画像形成装置として、
Ｊａｐａｎ　　Ｄｉｓｐｌａｙ’　　８６　　ｐ５６８
に示されているように導電性基板上に一層塗布して光照
射し、像形成した後、クレイ紙上でロイコ染料を発色さ
せる方法や、特願昭６３−９４１０７　（６３年４月１
５日）、特開昭６０−１３８５６６に示されているよう
に中間転写体に一度トナーを転写し、絶縁性になってい
るトナーを普通紙に転写する方法があった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の光導電性トナー及び光導電性トナーを用
いた画像形成装置には以下の課題が指摘され、解決が望
まれている。

現像時に導電化されたトナーはその速い緩和時間のため
、静電気力を用いた通常のコロナ転写、電界転写では直
接普通紙に転写した場合、極端に像漬度が低くなり、こ
のため導電性トナーを用いて印字する場合、絶縁紙を使
用しなくてはならない。

しかしクレー紙や絶縁紙等の特殊紙を用いる場合はラン
ニング・コストが高価になり、普通紙を用いることが望
ましい。

また、従来技術にみられるような導電化したトナーを除
去する方法では工程が複雑になり、かつトナー分離が十
分に行われにくく地力ブリの原因となり、さらに通常印
字ではトナーの消耗が激しくコスト高につながるため簡
単な工程で印字できる手法が望まれている。

そこで本発明は、上記課題を解決するものであって、そ
の目的とするところは、簡便な方法で、かつ転写記録紙
を選ばず、鮮明な画像を再現性良く得ることを可能にす
るものである。

［課題を解決するための手段］ 本・発明の画像形成装置は、現像時の注入電荷を固定電
荷として維持する光導電性物質を用い、光導電性トナー
を記録紙上に該光導電性トナーの固定電荷と逆極性の電
荷を用いて転写することからなることを特徴とする。

［作用］ 光導電剤として半導体材料である無機顔料を使用した場
合、その光導電性メカニズムは以下のようであると考え
られる０例としてｎ型の半導体である酸化亜鉛を用いて
述べる。結晶内に過剰亜鉛原子を含む酸化亜鉛はキャリ
アとなる伝導電子が存在し、このため本来は導電性であ
る。しかし通常は表面に酸素が吸着しこの酸素が伝導電
子を吸い出し、界面に空乏層が形成されるため絶縁性の
挙動を示す。光照射により結晶内にキャリアが発生する
とこの吸着酸素が脱離し、表面障壁が下がるため電界に
応じてキャリアである伝導電子は電極に引かれる。一方
、ホールは酸化亜鉛中では移動度を持たないので固定電
荷として留まりトナーとしてはプラスに帯電している状
態となる。

転写時にコロナ転写した場合、０２　　０　ｓ−等のコ
ロナイオンが記録紙を通してトナー電荷と静電気的に引
き合うが、通常の導電性トナーの場合には、普通紙を通
して入ってきたコロナイオンがそのまま導電性トナー中
に入りトナー電荷を中和して静電気力を弱め転写率の低
下をもたらす。本発明の光導電性トナーの場合にはこの
トナーへの逆電荷注入の緩和時間が長く、そのため中和
されるより速く静電気的に転写されることが可能になっ
た。また、このため導電性トナーにもかかわらず普通紙
を用いて静電転写することが可能になり、特殊紙を用い
たり、工程が複雑になったりすることなしに光導電性ト
ナーを用いて印字が可能な画像形成装置が得られるよう
になった、 以下、実施例により本発明の詳細な説明する。

［実施例］ 本発明の光導電性トナーの構成を以下に示す。

基本的には光導電性顔料、増感剤、結着定着用樹脂、及
び着色剤が用いられる。

光導電性顔料としては次のものが用いられる。

酸化亜鉛、酸化チタン、硫化亜鉛、セレン、硫化カドミ
ウム、α−シリコン。

増感剤は光導電剤及び感光波長域により任意の染料を選
ぶことができる。例えばトリフェニルメタン染料、ジア
リルメタン染料、モノメチンシアニン、トリメチンシア
ニン、ペンタメチンシアニン、ヘプタメチンシアニン、
スチリル染料、オキソノール、メロシアニン、錯シアニ
ン、アゼニウム染料、アゾ染料、アントラキノン染料、
インジゴ染料、ビニレン染料、アゾメチンが用いられる
。

これらの種類の染料の例としては、ローズベンガル、ア
クリジンオレンジ、ローダミンＢ、エリスロシン、エオ
シン、フルオレツセイン、ブリリアントグリーン、クリ
スタルバイオレット等がある。

着色剤としては以下のものが使用可能である。

ニグロシン染料、アニリンブルー　カルコオイルブルー
　クロムイエロー　ウルトラマリンブルーュポンオイル
レッド、キノリンイエローメチレンブルークロリド、フ
タロシアニンブルーマラカイトグリーンオキサレート、
ランプブラック、オイルブラック、アゾオイルブラック
、ローズベンガル、クリスタルバイオレット、ローダミ
ンＢ。

結着定着用樹脂として用いられる樹脂としては公知の絶
縁性熱可塑性樹脂が使用可能で、ポリアクリレート、ポ
リメタ、クリレート等のアクリル樹脂及びその共重合体
、ポリスチレン、ポリ−１−メチルスチレン等のスチレ
ン樹脂及びその共重合体、ポリビニルクロライド、ポリ
ビニリデンクロライド、ポリビニルフルオライド、ポリ
ビニリデンフルオライド、ポリエステル樹脂及びその共
重合体、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ボリ
アリレート樹脂が単独で、あるいは混合されて使われる
。

本発明の具体的例を以下に示すが本発明がこれらに限定
されるものでないことは言うまでもない。

［実施例１］ 本発明に示されるトナーの組成及び製法を以下に示す。

酸化亜鉛・・・４０重量部 増感色素・・・０．０４重量部 エチルアルコール・・・８０重量部 増感色素としては半導体レーザーを光源に考えるため、
下記構造のシアニン色素を採用した。

実施例１の増感色素 上記材料を混合し、超音波で均一に分散、吸着させた。

吸着後、遠心分離により溶媒であるエチルアルコールを
除去し、乾燥した色素吸着酸化亜鉛を得る。

次に下記の材料をトルエン溶媒中で溶解し、着色樹脂溶
液を作製した。

アクリル樹脂・・・４０重量部 黒色染料−１・・・２０重量部 黒色染料−１は近赤外を透過する性質を持つもので第２
図に示すような、ナフタレン環とアゾカップリングを有
し、ＭｅとしてＯｒ、Ｘ＋、Ｘｓが長鎖メチル基、Ｘ２
．　　Ｘ４が長鎖エチル基のものを採用した。

この溶液中に上記の色素吸着酸化亜鉛を加え、樹脂中で
均一分散になるようさらに超音波分散する。このように
して分散型の原料溶液を固形分１５％になるよう作製し
、スプレードライ法により約１０μｍのマイクロカプセ
ルタイプの光導電性トナー（以下フォトナーと呼ぶ。）
を作製した。

次に、第１図に本発明の光導電性トナーを用いた画像形
成装置のプロセスの概略を示す。基本構成は、ドラム、
二成分現像器、書き込み用光学系、コロナ転写器、ヒー
トロール、クリーニングブラシよりなる。

次にプロセスの説明を行う。ドラム表面は誘電体９で形
成され、内側の導電性基板１０は接地されている。二成
分磁気ブラシ１により摩擦帯電されたフオトナーは導電
性スリーブ２へ電界強度に応じて薄層化される。この薄
層化されたフオトナーを導電性スリーブ２とドラム５と
の間に現像電界を印加し、露光系３で光照射し像形成を
行う。

酸化亜鉛を増感色素により近赤外増感しているため、光
源は安価な半導体レーザーが使用できる。

光照射を受は導電化されたトナーのみ電荷注入され誘電
体表面に一層付着される。この時フオトナーには導電性
基板１０よりプラス電荷が入るように設定した。転写部
では普通紙８を通して通常のコロナによる静電転写で紙
上に像形成する。紙のコロナ転写部の通過時間は、プロ
セス速度から約０．１５秒であった。次にヒートロール
６により永久定着させる。ドラム上に残ったトナーはク
リーニングブラシ７で除去する。本プロセスを通して実
際に画像形成したところ、３００ＤＰＩの解像度で、２
０ＰＰＭの印字スピードが得られた。

黒のベタ画像はＯ，Ｄ値で１．５以上が確保された。ま
た、１万面の印字テストで良好な画像が再現性良く得ら
れた。この時の露光系の光量は１０ｅ　ｒ　ｇ　／　ｃ
　ｍ　”で書き込み・を行った。この方式では現像と露
光を同時に行うためスピードアップが図られ、電荷注入
により一層だけ現像されるので地汚れもなく、像の切れ
の良い印字が可能となった。

また、導電性トナーの普通紙への静電転写にもかかわら
ず、良好な印字が形成されたのは固定電荷として保持さ
れているプラス電荷がコロナイオンの影響を受けず、コ
ロナのマイナスイオンによる注入時間が長いことを示す
、さらにこのことは従来の抵抗回復手段、例えばコロナ
チャージャーによるイオン照射などの工程を必要としな
いことを表している。また、鮮明で再現性のよい印字は
、トナーとしての普通紙定着性、黒色の印字温度が所望
の設計通り機能していることを示すものである。

［実施例２］ 実施例１と同様に酸化亜鉛を用いてフオトナーを作製し
、光現像を行った。方法は、実施例１の現像部とほぼ同
様である。現像はＩＴＯ膜で裏打ちされたＰＥＴフィル
ム上に行った。半導体レーザーを用い黒ベタ現像を行っ
たものを表面電位計（ＴＲＥＫ社製ＭＯＤＥＬ３４４）
でフオトナーの電位を測定した。このまま１時間継続し
て測定した後、ＰＥＴからフォトナーをエアーブローに
より除去しＰＥＴ上の表面電位を同様に測定した。

こうした結果、フオトナー上の表面電位は１時間経過し
てもほとんど減衰せず、かつフオトナーをブロー除去し
た後の基板の電位はほぼＯＶであった。これによりフオ
トナーに注入された電荷は固定電荷として維持されてい
ることが判る。

［比較例］ 電子写真プリンターに用いるトナーとして以下に示す導
電性トナーを使用した。

内核粒子 スチレン−アクリル樹脂・・・４８重量部磁性粉・・・
４８重量部 カーボン・ブラック・・・４重量部 外殻被覆層 カーボン・ブラック・ 上記組成で通常の粉砕法で内核粒子を作製し、その周り
にメカノケミカル的手法でカーボン・ブラックをコート
した。こうして約１０μｍ、体積抵抗１０２Ωｃｍの導
電性トナーを得た。

本導電性トナーを実施例２と同様にしてＰＥＴ上に現像
し表面電位の追跡を行った。１時間の測定後、ＰＥ７表
面から導電性トナーを除去し、ＰＥＴ上の表面電位の測
定を行った。この結果、表面電位の経時変化は全くＢ測
されなかったが、トナー除去後の表面電位は初期値の約
半分くらいの値が観測された。これにより導電性トナー
は注入された電荷は固定電荷として維持されず、ある時
間内で他へ移動することがわかる。

次にこれを用いて感光体上に像形成し、通常のコロナ転
写で普通紙上に像転写を試みた。コロナバイアス−３，
５ｋＶ〜−６ｋＶの範囲で転写してみたところ漬度が小
さく、実用レベルに達しなかった。これは電荷のリーク
による未転写トナーが多くなったからと思われる。

［実施例３］ 実施例１と同様なプロセス及びフオトナーを用い、転写
時のプロセス速度を種々に変えて実験を行った。パラメ
ーターとしてコロナノ１ウスを普通紙が通過する時間を
用いた。プロセス速度５ａｎ／Ｓの時コロナハウスの幅
１．５■とすると通過時間は０．　３秒ということにな
る。この時用ν＼た普通紙厚みは約８０μｍ、コロナバ
イアス番よ一４ｋＶとした。

第１表 この表からもわかる通り、コロナ部通過時間０゜０５秒
より短い時間はプロセスをトータルで見た時メカ的に難
しく、１０秒を越える時間では電荷の注入を受は易くな
るためやや転写率が低下して来る。

［実施例４］ 実施例１と同様な材料構成のフオトナーを用い、転写記
録紙を各種変えてプロセス実験を行った。

この時の体積抵抗測定は２５℃、４０％ＲＨの条件で行
った。

一般に樹脂フィルム紙は安定した絶縁が得られるが、普
通紙では添加物により半導電性を示し、また環境、特に
湿度により数桁の抵抗変化を伴うためこれが静電転写に
大きな影響を及ぼす、導電性トナーの場合にはこうした
低抵抗の紙を通してコロナイオンが注入されトナーは転
写されないが、本発明ではこの表からもわかる通り、記
録紙にポリエステルフィルム等絶縁紙のみならず、通常
のコピーに使う普通紙、ボンド紙、ザラ紙、藁半紙、葉
書等にも印字は可能である また、印字スピードは極めて遅いプロセスでも転写は可
能でコロナイオンの注入に基づくトナー電荷の中和が起
こりにくいことを示す。

［実施例５］ 実施例４で用いたコピー用普通紙を使用してコロナバイ
アスを変えて転写実験を行った。

第２表 第３表 この表からもわかる通り、コロナバイアス−３・５ｋＶ
以下ではトナーはほとんど転写されなかった。これは十
分にコロナイオンが発生してないためと思われる。また
−６．０ｋＶ以上になってくると、逆に電荷のリークを
生じ、実効的な電界強度が低下するため転写率は下がる
。望ましいコロナバイアスは−３，５ｋＶ〜−６，０ｋ
Ｖの範囲にあるといえる。

［実施例６］ 本発明のフオトナー構造として表面は光応答性のため酸
化亜鉛過剰な組成で、内核は定着性確保のため樹脂を過
剰にした二重構造のマイクロカプセルトナーが作製でき
る。

マイクロ力ブセルフォトナーの組成及び製法をを以下に
示す。

まず粒径約１０μｍのスチレン粒子を用い、黒色染料−
１のアルコール溶液中で直接染色してこれを内核用粒子
とする。

次に以下の溶液を作製する。

酸化亜鉛・　・７５重量部 シアニン色素・・・０．０７５重量部 エチルアルコール・・・１００重量部 ブチラール樹脂・・・２５重量部 酸化亜鉛、増感色素は実施例１と同様なものを用いた。

まず上記材料の内樹脂を除いて混合し、超音波で均一に
分散、吸着させた。

次にこの分散液中に樹脂を加え同様に超音波分散させて
酸化亜鉛分散樹脂溶液を作製する。さらにこの樹脂溶液
中に内核粒子を添加し引き続いて超音波で均一分散させ
る。このようにして原料溶液を固形分２０％になるよう
作製し、スプレードライ法により表面コートされたフオ
トナーを作製した。電子顕微鏡の観察によれば約１μｍ
の厚みで酸化亜鉛分散膜がコートされていることが確認
された。

このマイクロカブセルフオトナーを用いて実施例１のプ
ロセスにかけたところ良好な印字が得られた。このフオ
トナーは感光部分を表面だけに限っているため顔料の添
加量がトナー全体に対してさらに少なく、こうした結果
は普通紙への定着がよく、色再現性も良好であること−
を示すものである。

［実施例７］ 本発明のプロセスはカラー印字にも適応可能である。各
色のフオトナーの組成を以下に示す。構造は実施例６と
同様なマイクロカプセルタイプとした。

基本構成 内核樹脂・・・スチレン球 着色剤 光導電剤・・・酸化亜鉛 増感色素 外殻結着樹脂・・・ブチラール樹脂 各色トナーにおける着色剤、増感剤は以下の通りである
。

シアントナー 着色剤・・・銅フタロシアニン 増感剤・・・ＮＫ１８７０、無水フタル酸マゼンタトナ
ー 着色剤・　・キナクリドン系 増感剤・・・テトラブロムフェノールブルー無水フタル
酸 イエロートナー 着色剤・・・ジスアゾ系 増感剤・・・ローズベンガル、無水フタル酸これら材料
を用いてスプレードライ法で約１０μｍの球形カラート
ナーを作製した。

上記３色カラートナー、を２成分現像器１に入れ、混合
しながら摩擦帯電させ、導電性スリーブ２上にランダム
に薄層化した。ＩＩ！稿を読み取った光源をスリーブ上
に照射し、現像電界印加中にＲ，Ｇ、Ｂ光に応じた３色
トナーの、誘電体表面への現像を行う、プロセスとして
は基本的に実施例１と同じく光照射で導電化されたトナ
ーのみ電荷注入を受け、ドラム上に一層現像される。

転写部では普通紙８を通して通常のコロナによる静電転
写で紙上に像形成する。コロナからの逆電荷注入を受け
ないため普通紙を用いても十分な印字濃度を確保して像
形成が可能になった。本ブロセスを通して実際に画像形
成したところ、３２階調で、２０ＰＰＭの印字スピード
が得られた。

黒のベタ画像はＯ，Ｄ値で１．５以上が確保され、また
、１万回の印字テストで良好な画像が再現性良く得られ
た。この時の露光系の光量は１０ｅｒｇ　／　ｃ　ｍ　
”で書き込みを行った。このようにカラー画像も簡単に
再現性良く得ることが可能になった。

［実施例８］ 導電性スリーブへの薄層化を印加電界に応じた付着量で
はなく、弾性ブレードによる掻き取りカによる規制で行
った。第３図に現像部の概略を示す９本装置で実施例１
のプロセスを用いてモノクロの印字実験を行ったところ
鮮明な画像が再現性良く得られた。このことは弾性スリ
ーブにょる薄層化の規制が均一に行われていることを示
すものである。

以上実施例を述べたが、本発明のフォトナーを用いたプ
ロセスは、以上の実施例のみならず、光導電性トナーを
用いた全てのプロセスに応用可能である。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明によれば、現像時の注入電荷を
固定電荷として維持する光導電性物質を用い、光導電性
トナーを記＃ｌｔ紙上に該光導電性トナーの固定電荷と
逆極性の電荷を用いて転写することにより、記録紙の種
類を選ばず静電転写することが可能になった。

本発明による光導電性トナー及び画像形成装置を用いる
ならば、転写記録紙の選択の範囲を大きく広げ、抵抗回
復の工程を必要とせず、かつランニング・コストも安価
な印字装置ができ、しかもこの方式とすることで小型・
簡略な、鮮明な画像が再現性良く得られる画像形成装置
を提供することを可能にするという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像形成方法を用いたプロセスを表す
図。 第２図は本発明のフオトナープロセスの現像部の一例を
表す図。 第３図は本発明の光導電性トナーに用いられる黒色染料
の構成を表す図。 第４図は本発明の光導電性トナーの断面構造を示す図。 １、ｆｆｌ電体ドラム ２、二成分磁気ブラシ現像器 ３、露光系 ４、フォトナー ５・　コロナ転写器 ６、ヒートロール ７、クリーニングブラシ ８、普通紙 以　　上

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 光照射によりトナーを現像する手段、現像されたトナー
   を記録紙へ転写する手段からなる光導電性トナーを用い
   た画像形成装置において、現像時の注入電荷を固定電荷
   として維持する光導電性物質を用い、光導電性トナーを
   記録紙上に該光導電性トナーの固定電荷と逆極性の電荷
   を用いて転写することからなることを特徴とする画像形
   成装置。