JPH049866A - フルカラー画像形成方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は電子写真方式によるフルカラー画像形成に用い
られる画像形成方法に関する。

［従来の技術］ 電子写真用フルカラートナーは、基本的には、イエロー
トナー　マゼンタトナー　シアントナー及び必要に応じ
てブラックトナーとを組合せたものであり、特公昭４９
−４６９５１号公報、同５０−７６６号公報、同５３−
４７１７４号公報、同５３−４７１７５号公報、同５３
−４７１７６号公報等に記載されている。

また、従来多く用いられて来たトナーとキャリアを混合
するいわゆる二成分現像剤においては、凝集したトナー
の中にはキャリアと充分接触できず、所望の帯電量が得
られないものがあるため帯電量分布がブロードになり、
かぶりや飛散の原因となる。

また、トナー樹脂として負帯電性の強いものを用いた場
合、チャージアップ現象を起して、現像剤担持体表面を
汚染する。このため画像濃度の低下又は現像剤担持体表
面と充分接触できないトナーが所望の帯電量を得られず
、かぶり等を起こす問題が生じる。

凝集性を低下させるためには、流動性付与剤を添加する
方法もあるが、多量に添加した場合、環境安定性が悪化
したり、フルカラートナーに特に要求される定着性、透
明性等に悪影響を与えるため好ましくない。

特開昭５８−１１６５５９号公報等に提案されている様
にキャリアを用いず、現像剤担持体に圧接されたブレー
ドにより現像剤を現像剤担持体上に塗付する系において
は、上記の凝集トナーをほぐす効果が大きく、特にフル
カラートナーとの組合せにおいて有効である。しかし、
特に低融点、シャープメルトか要求されるフルカラート
ナーにおいては、現像剤担持体上に融着等を発生する場
合もある。これらの不都合を解決するために、現像剤担
持体表面をコートする方法があり、たとえば特開昭５７
−６６４４３公報、特開昭５８−１７８３８０号公報等
が提案されているが、特に、非磁性一成分フルカラート
ナーを用いた場合は不十分である。

一方、トナーとしては従来使用されている荷電制御剤で
は、有色のものが多く、又、カラー用として開発された
無色の荷電制御剤についてもその透明性が不十分であり
、カラートナーとして満足するに至っていない。そこで
トナーの結着樹脂に荷電制御性を有したものの使用が望
まれてきた。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明の目的は、上記の如き問題点を解決した画像形成
方法を提供するものである。

即ち、本発明の目的は、画像濃度が高く、細線再現性、
ハイライト階調性のすぐれた画像形成方法を提供するも
のである。

さらに本発明の目的は、長時間の使用でも性能の変化の
ない画像形成方法を提供するものである。

［課題を解決するための手段及び作用］前記目的を達成
するため、本発明者らが鋭意検討を行った結果、原稿画
像を色分解し、潜像保持体上に各色ごとに潜像を形成し
、該潜像保持体とこれに対向する現像剤担持体との現像
領域で潜像を非磁性一成分カラートナーで現像するフル
カラー画像形成方法において、該現像剤担持体にトナー
を供給するための供給ローラーと、該供給ローラーの下
流側に設けられた現像剤塗付ブレードとが該現像剤担持
体に圧接されており、かつ該非磁性一成分カラートナー
の樹脂が負帯電性であり、かつトナーとして帯電制御剤
を含まず、上記現像剤担持体の表面が少なくとも固体潤
滑剤を有する微粒子を含有した樹脂層を有し、上記潜像
保持体と現像剤担持体上のトナー層表面との間に微小空
隙を形成しこの空隙に交番電場を印加し、上記非磁性カ
ラートナーの摩擦−ＩＦ電電荷量が一〇５〜−６０μｃ
／ｍ２であることを提案した。

以下に詳細を述へる。

本発明において非磁性フルカラートナーの特徴の一つは
、摩擦帯電電荷量が一〇、５〜−６０μｃ／ｍ’（好ま
しくは−１０〜−４０μｃ／ｍ２）の範囲に存在するこ
とにある。本発明においてトナーの摩擦帯電電荷量か一
〇、５μｃ／ｍ２未満であるとトナーが！電しにくくな
り、トナーの現像性を著しく損い、トナー飛散等の悪影
響を及ぼす。一方、−６０μｃ／ｍ２を超えるとトナー
担持体にトナーが強く担持するため静電像保持体上に画
像形成することが困難となる。

なお、本発明における摩擦帯を電荷量の測定は、キャリ
アとしての酸化鉄粉（ＥＦＶ２００／３００　：日本鉄
粉社製）にトナーを３重量％混合し、これを４００メツ
シユの導体網にＮ２ガス１　ｋｇ／ｃｍ’で吹付け、ブ
ローオフ測定装置（ＴＢ−２００：東芝ケミカル社製）
で１分間測定した帯電量であり、これとＢＥＴ法を用い
る比表面積測定装置（オートソーブ１：湯銭アイオニク
ス社製）を使用しトナー表面積を求めることにより、算
出した。

本発明に使用される着色剤としては、公知の染顔料、例
えばフタロシアニンブルー、インダストレンブルー　ピ
ーコックブルー　パーマネントレッド、レーキレッド、
ローダミンレーキ、バンザイエロー　パーマネントイエ
ロー、ベンジンイエロー等広く使用することができる。

その含有量としては、ＯＨＰフィルムの透過性に対し敏
感に反映するよう結着樹脂１００重量部に対して１２重
量部以下であり、好ましくは０．５〜９重量部である。

本発明に係るトナーには、流動性を安定させるために流
動性付与剤を添加してもよい。

流動性付与剤としては、以下のものが挙げられるが必ず
しもこれに限定されるものではない。例えは、ＡＩ！２
０３．　ＴｉＯ２，Ｇｅ０ａ、　２ｒＯｚ、　５Ｃ２０
３，ＨｆＯ２等の金属酸化物や、Ｓｔ、Ｃ，Ｔ１．Ｃ，
Ｗ２Ｃ等の炭化物及び、５ｉｓＮａ、　Ｇ１１３Ｎ４等
の窒化物があり、この中ても、ＡＪ２（ｈ、　ＴｉＯ２
，５Ｃ２０３，２ｒＯ２，ＧｅＯ２，Ｈｆ（ｈを、トナ
ーに対して２重量％以下添加することで無色或は白色で
あるという点においてカラートナー用に用いた場合、色
彩に悪影響を与えず好適である。

本発明のトナーには必要に応してトナーの特性を損ねな
い範囲で他の添加剤を混合してもよく、例えは、テフロ
ン、ステアリン酸亜鉛、ポリフッ化ビニリデンの如き滑
剤、あるいは低分子量ポリエチレン、低分子量ポリプロ
ピレンの如き定着助剤等である。

本発明に用いられる負ｉｔ性であるトナー結着樹脂とし
ては、以下の千ツマ一種から構成される樹脂が使用可能
である。

アクリル酸、メタクリル酸、マレイン酸等の酸類及びそ
のエステル類が挙げられる。

以上のモノマーと組み合わせ共重合体を作る千ツマ−と
じては、次のものが挙げられる。

スチレン（Ｓｔ）、α−クロロスチレン、α−メチルス
チレン、アリルベンゼン、フェニルアセチレン、ビニル
ナフタレン、４−メチルスチレン、２．４−シメチルス
チレン、３−エチルスチレン、２．４−ジエチルスチレ
ン、２−メトキシスチレン、４−クロロスチレン、４−
フルオロスチレン、３−ヨードスチレン、４−シアノス
チレン、３−ニトロスチレン等の芳香族性子ツマー５或
いはエチレン、プロピレン、イソプレン（ＩＰ）、ブタ
ジェン（ＢＤ）、ブチレン、イソブチレン等のエチレン
不飽和子ノオレフィン類：塩化ビニル、塩化ビニリデン
、臭化ビニル、弗化ビニル等のハロゲン化ビニル類；酢
酸ビニル、プロピオン酸ビニル、ベンジェ酸ビニル等の
ビニルエステル順；メタクリル酸メチル（ＭＭＡ）メタ
クリル酸エチル、メタクリル酸プロピル、メタクリル酸
ｎ−ブチル（ＢＭＡ）　　メタクリル酸イソブチル、メ
タクリル酸ｎ−オクチル、メタクリル酸ドデシル、メタ
クリル酸−２−エチルヘキシル（２ＥＨＡ）、メタクリ
ル酸ステアリル、メタクリル酸フェニル、アクリル酸メ
チル、アクリル酸エチル、アクリル酸ローブチル（８＾
）、アクリル酸イソブチル、アクリル酸プロピル、アク
リル酸ｎ−オクチル、アクリル酸ドデシル、アクリル酸
２−エチルヘキシル、アクリル酸ステアリル、アクリル
酸２−クロルエチル、アクリル酸フェニル等のアクリル
酸又はメタクリル酸エステル類：ビニルメチルエーテル
、ビニルエチルエーテル、ビニルイソブチルエーテル等
のビニルエーテル類；ビニルメチルケトン、ビニルへキ
シルケトン、メチルイソプロペニルケトン等のビニルケ
トン類；アクリロニトリル（ＡＮ）、アクロレイン、ア
クリルアミド、無水マレイン酸（ＭＡ）、タイマー酸等
の脂肪族ビニルモノマー、等か好ましく用いられる。

これらのモノマーは、２種以上共重合して使用すること
も可能である。

更に本発明に用いられるトナー樹脂においては、上述し
た様なモノマーから構成された樹脂のみに限らずポリエ
ステル、ポリスルホネート、ポリエーテル、ポリウレタ
ン等が使用可能である。

本発明のトナーの製造にあたっては、熱ロール、ニーダ
−、エクストルーダー等の熱混練機によって構成材料を
良く混練した後、機械的な粉砕、分級によって得る方法
、或は結着樹脂溶液中に着色剤等の材料を分散した後、
噴露乾燥することにより得る方法、又は、結着樹脂を構
成すべき単量体に所定材料を混合した後、この乳化懸濁
液を重合させることによりトナーを得る重合トナー製造
法等それぞれの方法が応用できる。

次に本発明に使用される画像形成装置の一例を説明する
が、必ずしもこれに限定されるものではない、第１図に
、潜像保持体上に形成された静電像を現像する装置を示
す。１は潜像保持体であり、潜像形成は図示しない電子
写真プロセス手段又は静電記録手段により成される。２
は現像剤担持体であり、アルミニウムあるいはステンレ
スからなる非磁性スリーブからなる。非磁性一成分カラ
ートナーは、ホッパー３に貯蔵されており、供給ローラ
ー４により現像剤担持体上へ供給される。なお供給ロー
ラー４は現像後の現像剤担持体上のトナーのはぎ取りも
行フている。現像剤担持体上に供給されたトナーは現像
剤塗付ブレード５によって均一かつ薄層に塗付される。

現像側塗付ブレードと現像剤担持体との当接圧力は、ス
リーブ母線方向の線圧として、３〜２５０ｇ／ｃｍ　、
好ましくは１０〜１２０ｇ７ｃｍが有効である。当接圧
力が３３７ｃｍより小さい場合、トナーの均一塗付が困
難になり、トナーの！Ｆ電量分布がブロードになり、カ
ブリや飛散の原因となる。また当接圧力が２５０ｇ／ｃ
ｍを超えると、トナーに大きな圧力がかかるため、トナ
ー同士が凝集したり、あるいは粉砕されてしまうため好
ましくない。当接圧力を３〜２５０ｇ／ｃｍに調整する
ことでトナー特有の凝集をほぐすことが可能になり、ま
たトナーの帯電量を瞬時に立ち上げることが可能になる
。現像剤塗付ブレードは、所望の極性にトナーを帯電す
るに適した摩擦ｔｌｉＥ系列の材質のものを用いること
が好ましい。例えば、トナーを正に帯電させるためには
、エチレンプロピレンゴム、弗素ゴム、天然ゴム、ポリ
クロロブタジェン、ポリイソプレン、Ｎ、Ｂ、Ｒ、負に
帯電させるためには、シリコンゴム、ポリウレタン、ス
チレンブタジェンゴムといったものをブレードとして用
いれば、トナーの摩擦帯電効率はより高くなる。またブ
レードとして、摩擦帯電列において適当に選択された導
電性ゴムを使用した場合、トナーが過剰に摩擦！電する
のを防ぐことができる。

この様に現像剤担持体に圧接された塗付ブレードにより
トナーを帯電させる方法は、従来の様にキャリアを用い
る必要がなく、システムを小型化できる等のメリットが
多い。しかし定着溶融時のトナーの混色のための低融点
、シャープメルトといフたフルカラートナー特有の性能
に対し、上記現像方法は、トナーの電荷付与と、トナー
への負荷のかかり方のラチチュードが狭く、現像担持体
上へのトナー融着等の不都合を起す可能性がある。また
トナーによるスリーブ汚染の可能性もある。

これを解決するために現像スリーブ近傍のチャージアッ
プした微粉トナーあるいは融着した物質を何らかの方法
で除去すればよいと考えた。

この方法としてはスリーブ表面に固体潤滑性を有する樹
脂層をもうけ、チャージアップした微粉や融着した物質
を除去でき、スリーブ近傍でのトナーのスムーズな入れ
かわりを可能とした。

又、固体潤滑性を有する微粒子以外にチャージアップし
たトナーの微粉の電荷をリークする目的で導電性微粒子
、半導電性の金属酸化物等同時に樹脂層中に含有しても
よく、樹脂層の体積固有抵抗を１０５Ω以下とする方法
もあるが、この場合には抵抗を１０３ＣＤ＋以下とする
のが好ましく、この場合でも固体潤滑性を有する微粒子
と同時に樹脂層に含有することが必要である。

本発明の固体潤滑剤としては黒鉛、フッ化黒鉛、二硫化
モリブデン、二硫化タングステン、窒化ホウ素、窒化ケ
イ素、フッ化カルシウム、フッ化バリウム、−酸化鉛、
三酸化モリブデン等が用いられ、結晶性を有し、トナー
に対しては摩擦帯電が比較的小さいものが好ましい。特
に結晶性グラファイトがよい。

本発明におけるスリーブ表面への樹脂層を形成させる方
法に関して述べる。

一般的な被膜の形成方法としてはディッピング法、スプ
レー法、ロールコーティング法、カーテンコート法、ス
パッタ法等があり、特に本発明のコートを施すにはディ
ッピング法、スプレー法が優れている。

具体的には、スプレー法においては溶剤中に固形分とし
ての被膜用樹脂を溶解し、さらに固体潤滑性を有する微
粒子等の内容物をガラスピーズと混合しペイントシェー
カーで分散した後、ナイロン族のメツシュ等でろ過して
塗料化し、これをエアースプレー法でスリーブ円筒に均
一の厚すになるよう付着させ昇温乾燥する。

樹脂層の厚さは０．５〜３．０μとすることが性能上、
製造上からも好ましい。

また、本発明に使用する固体潤滑性を有する粒子は、粒
径的には０．５μｍ〜１０μｍのものがよい。

被膜形成高分子材料は、例えば、スチレン系樹脂、ビニ
ル系樹脂、ポリエーテルスルホン樹脂、ポリカーボネー
ト樹脂、ポリフェニレンオキサイド樹脂、ポリアミド樹
脂、フッ素樹脂、繊維素系樹脂、アクリル系樹脂等の熱
可塑性樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アルキ
ッド樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、尿素樹脂、シリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等
の熱硬化性樹脂あるいは光硬化性樹脂等を使用すること
ができる。中でもシリコーン樹脂、フッ素樹脂のような
離型性のあるもの、あるいはポリエーテルスルホン、ポ
リカーボネート、ポリフェニレンオキサイド、ポリアミ
ド、フェノール、ポリエステル、ポリウレタン、スチレ
ン系樹脂のような機械的性質に優れたものがより好まし
い。

なお、本発明で提案した、ブレードにより現像剤担持体
上にトナーを薄層コートする系においては、充分な画像
濃度を得るために、現像剤担持体上のトナー層の厚さを
現像剤担持体と潜像保持体との対向空隙長よりも小さく
し、この空隙に交番電場を印加することが好ましい。

すなわち、第１図に示すバイアス電源６により、現像剤
担持体と潜像保持体間に交番電場又は交番電場に直流電
場を重畳した現像バイアスを印加することにより、現像
剤担持体上から潜像保持体上へのトナーの移動を容易に
し、さらに良質の画像を得ることができる。

［実施例コ 以下に実施例をもって詳細に説明する。部は重量部を意
味する。

を２軸式の押出機により溶融混練し、冷却後ハンマーミ
ルを用いて約１〜２ｍｍ程度に粗粉砕し、次いでエアー
ジェット方式による微粉砕機で微粉砕した。さらに風力
分級機を用いて分級し、体積平均粒径１２．０μｍのト
ナー粒子を得た。さらに上記樹脂粒子１００部に対しコ
ロイダルシリカ０．６部を外添しシアントナーを得た。

得られたトナーの摩擦帯電電荷量は一３０μＣ／ｍ２で
あった。

また上記処方中、フタロシアニン顔料を、ローダミン顔
料、　ｃ、ｒ、ピグメントイエロー１７．カーボンブラ
ックに変えた以外は同様にして、マゼンタトナー、イエ
ロートナー　ブラックトナーを得た。

これらのトナーを用いて、市販のフルカラー複写機（カ
ラーレーザーコピア５００．キャノン製）の現像装置を
第１図の構成になる様に改造し、画出しを行った。

第１図において、１は負帯電性の有機感光体、２はアル
ミニウム製の円筒の表面に結晶性グラファイトを４０部
分散させたポリアミド樹脂をコートしたスリーブ（コー
ト層厚１０μｍ）である。４はウレタン製スポンジロー
ラー。現像剤塗付ブレード５は現像剤担持体上に線圧６
０ｇ／ｃｍで当接されている。

また現像条件は、暗部−１００Ｖ、明部−６００■の潜
像に対し、現像剤担持体と潜像保持体との間隙を２５０
μｍに保ち、トナー層厚を５０μｍに規制し現像剤担持
体に１．２ｋＶ、、、　１．８ｋ）Ｉｚの交番電場と直
流電場を重畳した現像バイアスを印加して１５℃／１０
％、２３℃／６０％、３０℃７８０％の各環境下で１０
０００枚の耐久試験を行った。

その結果、スリーブ汚染及びスリーブ融着は全く見られ
ず各環境下とも画１！！濃度１．４０〜１．４８と安定
でカブリも全くない鮮明な画像が得られた。

裏竪■ユ 実施例１と同じトナーを用い、第１図におけるスリーブ
２を表面コートしないものに変えた以外実施例１と全く
同様のカラー複写機によって１５℃／１０％、２３℃／
６０％、３０℃／８０％の各環境下で１００００枚の耐
久試験を行った。

その結果、１５℃／１０％の環境下ではスリーブ汚染が
発生したため、初期１．５あった画像濃度が耐久３００
０枚後には濃度１．０まで下ってしまった。また３０℃
／８０％の環境では耐久２５００枚後にスリーブ融着が
発生した。

え五■ユ ポリエステル樹脂にフタロシアニン顔料、ローダミン顔
料、　Ｃ，１，ピグメントイエロー１７．カーボンブラ
ックをそれぞれ４部加え実施例１と同様にして４色の着
色剤含有粒子を得た。

上記着色剤含有粒子１００部に０．５部のコロイダルシ
リカを外添して、シアントナー、マセンタトナー、イエ
ロートナー、ブラックトナーを得た。

得られたトナーの摩擦帯電電荷量は−２５，０μｃ／ｍ
２であった。

これらのトナーを用いて実施例１と同様に画出しを行っ
た。１５℃／１０％、２３℃／６０％、　３０℃／８０
％の各環境下で１００００枚の耐久試験を行った結果、
各環境ともスリーブ汚染及びスリーブ融着は全く見られ
ず、画像濃度１．５０〜１．５５と安定で、カブリも全
くない鮮明な画像が得られた。

比較例２ 実施例２と同じトナーを用い、第１図におけるスリーブ
２をカーボン４５部を分散したポリアミド樹脂でコート
した以外実施例２と全く同様のカラー複写機によって実
施例２と同様の耐久試験を行った。

その結果、３０℃／８０％の環境下でスリーブ融着が発
生した。

嶌】１仕ユ 実施例２においてスリーブ２の表面をチッ化ホウ素を４
０部分散させたスチレン−ジメチルアミノメタクリレー
ト共重合体でコートした以外は実施例２と同様にして画
出しを行ったところ、各環境ともスリーブ汚染及びスリ
ーブ融着は全く見られず、画像濃度は１．４５〜１，５
５と安定で、カブリも全くない鮮明な画像が得られた。

比較例３ 実施例１のトナー樹脂として、ポリ塩化ビニル樹脂にし
たのみ以外は、同様にして体積平均粒径１０．８４ｍ、
摩擦帯電量−６５μｃ／ｍ’のトナーを得た。

このトナーを用い実施例１と同様画出し評価を行った。

この結果、初期より画像濃度は低いものとなり、カブリ
、トナー飛散等が生じた。

［発明の効果〕 本発明によれば、スリーブ汚染がなく、長時間の使用で
も性能の変化がなく、十分な画像濃度。

細線再現性及びハイライト階調性を示す画像を得ること
かできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に好適な現像装置の概略図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）原稿画像を色分解し、潜像保持体上に各色ごとに
   潜像を形成し、該潜像保持体とこれに対向する現像剤担
   持体との現像領域で潜像を非磁性一成分カラートナーで
   現像するフルカラー画像形成方法において、［１］該現
   像剤担持体にトナーを供給するための供給ローラーと、
   該供給ローラーの下流側に設けられた現像剤塗付ブレー
   ドとが該現像剤担持体に圧接されており、［２］かつ該
   非磁性一成分カラートナーの樹脂が負帯電性でありかつ
   トナーとして帯電制御剤を含まないことを特徴とするフ
   ルカラー画像形成方法。
2. （２）上記現像剤担持体の表面が少なくとも固体潤滑剤
   を有する微粒子を含有した樹脂層を有することを特徴と
   する請求項（１）に記載のフルカラー画像形成方法。
3. （３）上記潜像保持体と現像剤担持体上のトナー層表面
   との間に微小空隙を形成し、この空隙に交番電場を印加
   することを特徴とする請求項（１）又は（２）に記載の
   フルカラー画像形成方法。
4. （４）上記非磁性カラートナーの摩擦帯電電荷量が−０
   ．５〜−６０μｃ／ｍ＾２であることを特徴とする請求
   項（１）乃至（３）に記載のフルカラー画像形成方法。