JPH06250566A

JPH06250566A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH06250566A
Application number: JP5062662A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 浩司野口; Masahisa Ochiai; 正久落合
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】オゾンを発生させない機器構成を有するクリ
ーナレスシステムを用いた電子写真装置に、有害物質を
含まない現像剤を使用する無公害型の画像形成方法を提
供する。【構成】ＯＰＣ感光体ドラム１の帯電は、天然ゴムに
カーボンブラックを分散させた導電性弾性層を有する帯
電ローラー２を用いて、空中放電電圧以下の電圧で接触
帯電させる。転写時の帯電にもこの帯電方法を使用す
る。また未転写トナーは、除電ランプ６、メモリー除去
部７等を介して最終的に現像装置４で回収するクリーナ
レスシステムを用いる。使用現像剤にはマグネタイト系
フェライトキャリアと、結着樹脂に脂肪族系樹脂を用
い、着色剤としてカーボンブラックを使用したトナーと
から構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は電子写真方式による画像
形成方法に関し、特に公害の発生を抑える帯電方式及び
現像剤を使用したものである。

【０００２】

【従来の技術】現在複写機に使用されている画像形成方
法は、一般に電子写真方式と呼ばれるものが広く知られ
ている。この電子写真方式を用いた画像形成方法は、上
記複写機の他にコンピューターの出力装置であるプリン
ター等にも利用されている。この電子写真方式における
画像形成方法は、概略、先ず感光体表面を一様に帯電さ
せ、帯電させた感光体表面に光像露光による静電荷潜像
を形成し、その静電荷潜像にトナーを付着させて現像に
よる最終的な画像形成を行う方法である。その後、形成
された画像（トナー像）は普通紙等に転写され、次いで
定着が施される。転写後は、クリーニング手段により感
光体表面から未転写のトナーが除去されるようになって
いる。

【０００３】上記電子写真方式には、帯電方法、光像露
光方法、転写・定着方法及び未転写トナーの回収方法、
さらには使用現像剤等により、種々の形式の画像形成装
置や画像形成方法が開発されている。例えば帯電方法で
は、従来より広く使用されているコロナ放電を利用した
方法、帯電ローラーによる磁気ブラシを利用した方法、
帯電ローラーを直接接触させる接触帯電方法等がある。
また、光像露光方法でも、例えば一般に広く使用されて
いる感光体表面の対面から光像を露光する方法、また近
年開発された透明感光体の背面から露光して感光体表面
に光像露光を行う背面露光法等が知られている。さら
に、光像露光に使用する光源にも種々のものが開発され
ており、複写機には全面露光用のフラッシュランプ、ス
リット露光用のハロゲンランプ、蛍光ランプ等が、プリ
ンターには、半導体レーザー光、発光ダイオード（ＬＥ
Ｄ）、液晶シャッター制御による蛍光ランプ等が用いら
れている。

【０００４】感光体の形状にも、通常広く使用されてい
るドラム状のもの、さらにフィード現像法等で使用され
るベルト状のもの等があり、さらに感光体の感光層もセ
レン等を使用した無機感光体やポリビニルカルバゾール
（ＰＶＫ）等の有機光導電物質を使用した有機感光体等
の種々のものが知られている。転写・定着方法において
も、転写時の帯電方法として前記コロナ放電を利用した
もの、導電ローラーを利用した接触帯電方式等があり、
さらに定着方法にも圧力定着方式、ヒートロール定着方
式、フラッシュ定着方式及びオーブン定着方式等種々の
ものが開発されている。転写後の未転写トナーの回収方
法にも、クリーナのブレードにより転写後の感光体表面
から未転写トナーを掻き落とす従来より広く使用されて
いる方法と、現像装置で未転写トナーを回収する近年開
発されたクリーナレスシステムによる方法とがある。

【０００５】使用される現像剤にも、一成分系現像剤と
二成分系現像剤に分けられ、さらに成分組成、電気・磁
気特性、粒径の大小等の種々の観点から多数の現像剤が
開発されている。従来これら種々の方法を組み合わせた
多数の電子写真方式を利用した画像形成装置及び画像形
成方法が開発されているが、これらの多くは、高画質
化、高速化、小型化及び低価格化等々の価格や機能面を
重視した考えから主に設計・開発されたものであった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、近年、世界的
な規模での資源節約、地球環境の保護・整備等が求めら
れている折、従来とは異なった新しい視点からの開発が
特に重要になっている。複写機等の事務機器の分野にお
いても環境公害という側面から、従来の機能・価格重視
という方向だけでなく、従来の要素に無公害化を目指す
構成を取り入れた画像形成装置や画像形成方法の開発が
求められている。従来広く使用されているコロナ放電を
利用した帯電方法による電子写真方式では、空中放電の
ためにオゾンが発生するといわれている。一般に、自然
界におけるオゾンの発生は、雷等の強い空中放電や紫外
線等により生成されるといわれるが、通常の状態では極
微量にしか存在しない。しかし、オゾンは強い酸化力を
有し、毒性が強いため、限られた事務スペースでのオゾ
ンの発生は、周囲の機器構成部材の劣化を早めたり、人
間の健康面にも大きく影響を与えたりする。このため適
切なオゾン対策が切望されている。

【０００７】また、従来から電子写真方式に用いる現像
剤には、一成分系トナー又はトナーとキャリアからなる
二成分系現像剤が使用されている。トナーには、通常結
着樹脂として例えば、スチレン−アクリル樹脂、ポリエ
ステル樹脂、エポキシ樹脂等が、着色剤として特にカラ
ートナーでは赤色、青色、黄色顔料や染料等が、また荷
電制御剤として含金属錯体やニグロシン系染料等が使用
されている。さらにキャリアにも種々の金属酸価物の混
合体であるフェライト等が使用されている。

【０００８】一方、上記現像剤を構成する物質には、単
独で又は化学変化により有害物質になり得る、いわゆる
公害発生に繋がる可能性のある化学種が含まれている。
例えば、上記現像剤を構成するフェライト、顔料、染
料、荷電制御剤等の多くのものには、何らかの形で重金
属が含まれている。また、樹脂等のある種の有機物に
は、毒性を発現するベンゼン環等の芳香環やアゾ基等を
化学構造上有する化合物が含まれている。従来、これら
の現像剤は定期的に回収され、処理施設で適切な管理の
もと処分されている。しかし、この現像剤の焼却処分等
の処分においては、有毒ガスの発生をともなったり、焼
却後の残分に重金属酸化物等が副生して残ったり等し
て、これら有害物質の発生を防ぐ対策が強く求められて
いる。

【０００９】そこで本発明は、オゾンを発生させない機
器構成を有する電子写真装置に、有害物質を含まない現
像剤を使用する無公害型の画像形成方法を提供すること
を目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ＯＰＣ感光体表面の帯電及び転写時の帯電を導電性
弾性層を有したローラーもしくは導電性ブラシによる接
触帯電方式で行い、さらに磁気ブラシ現像手段から感光
体表面に付着させたトナーのうち未転写分の回収をトナ
ーのリサイクル使用が図れるクリーナレスシステムで行
う画像形成方法であって、帯電及び転写用ローラーもし
くはブラシにオゾンを発生させない空中放電電圧以下の
電圧を印加し、現像剤として酸化鉄系キャリアと、脂肪
族系樹脂及びカーボンブラックからなるトナーとから構
成される二成分系現像剤を使用する。

【００１１】本発明では感光体として有機光導電性物質
であるＯＰＣ感光体を使用する。これは以前に使用され
ていた無機感光体は感度は高いが、セレンやヒ素等の有
害金属を用いて表面蒸着により製造されるため、本発明
の機器構成では採用しないものとする。これは、現在の
ＯＰＣ感光体は十分に高い感度を有しており、さらに製
造工程における有害金属の蒸着を避け無公害型を明確に
指向しているためである。

【００１２】上記ロール状のＯＰＣ感光体表面に対面配
置された帯電器には、ローラーもしくはブラシ帯電器を
使用する。コロナ放電を利用する帯電方式では、帯電器
は感光体表面と一定の間隔を有して対面配置されている
ため、帯電時に機械的損傷を感光体表面に発生させる心
配はないが、気体放電により空気中の酸素から有害物質
のオゾンが生成されるため、本発明の機器構成ではコロ
ナ放電による帯電方式を採用しない。

【００１３】本発明で採用したローラー帯電器による帯
電方式は、回転可能なローラー表面に設けた導電性弾性
層を直接感光体表面に回転接触させながら、ローラーに
電圧を印加して感光体表面を接触帯電させる方式であ
る。この帯電方式は、現像後の転写工程にも使用する。
この帯電器の帯電用ローラーの回転方向は、ＯＰＣ感光
体の回転方向と同一方向でも逆方向でもよく、さらに、
回転させずに固定しても構わない。また、導電性ブラシ
帯電器による帯電方式は、ブラシ先端を直接感光体表面
と摺擦させて接触帯電させる。また帯電電圧は、オゾン
の発生を防ぐため空気中の放電電圧以下で行う。

【００１４】さらに、本発明の機器構成では、クリーナ
レスシステムを採用する。これは、従来の機器構成では
転写後の未転写トナーは、クリーナのブレードで感光体
表面から掻き落とされ、後日回収・廃棄されていた。し
かし、極力回収・廃棄の頻度を少なくして現像剤の効率
使用を図るため、未転写トナーを現像装置で回収し、回
収したトナーをさらに感光体表面に搬送してトナーのリ
サイクル使用ができるクリーナレスシステムを採用する
ものである。

【００１５】本発明で使用する二成分系現像剤のキャリ
アには、鉄以外の重金属を含まないマグネタイト系キャ
リアが使用される。トナーに使用する結着樹脂に、脂肪
族系樹脂を使用するのは、樹脂成分にベンゼン核を有す
る物質を含まないようにし、トナーの焼却処分に際して
有毒ガスが発生しないように配慮したためである。脂肪
族系樹脂は、一般に焼却処分に際しては完全燃焼により
二酸化炭素と水に分解される。さらに、この樹脂として
使用されるものは、例えばポリエチレン、ポリプロピレ
ン等のポリオレフィン類が挙げられる。

【００１６】また、トナーには上記樹脂の他には、着色
剤としてカーボンブラックを使用する。カーボンブラッ
クは、焼却処分に際しては二酸化炭素を生成するだけで
あり無公害である。本発明のトナーでは、これ以外に荷
電制御剤等を使用しないが、これは帯電性の安定を考慮
すると荷電制御剤の添加は有効であるが、荷電制御剤中
の重金属が有害物質として働くため使用しないものであ
る。

【００１７】

【作用】本発明におけるＯＰＣ感光体表面の帯電及び転
写時の帯電は、帯電ローラーもしくはブラシによる接触
帯電方式を使用し、空中放電電圧以下の帯電電圧で帯電
を行うため、オゾンの発生を防ぐことができる。さら
に、使用する二成分系現像剤のキャリアはマグネタイト
（Ｆｅ₃ Ｏ₄ ）であり、鉄以外の重金属を含まない。ま
た、トナーの結着樹脂にもベンゼン核を持たない完全燃
焼し易い脂肪族系樹脂を使用しているので、焼却処分等
に際して有害物質の発生を未然に防ぐことができる。

【００１８】

【実施例】本発明に係る画像形成方法は、帯電方式に帯
電ローラーによる接触帯電を用い、未転写トナーの回収
にクリーナレスシステムを使用した電子写真装置（図
１）に、以下詳述する有害成分を含まない二成分系現像
剤を使用する方法である。本実施例で使用する装置は、
概略、ＯＰＣ感光体ドラム１表面に対面配置された、ロ
ーラー帯電器２、露光器３、現像装置４、ローラー転写
器５、除電ランプ６及びメモリー除去部７等から構成さ
れている。さらに現像装置４は、現像剤の搬送・回収用
のマグネットロール４０を有している。マグネットロー
ル４０はロール状表面に複数個の磁極を有する永久磁石
部材４１の外周に、外部のバイアス電源Ｅに接続された
非磁性スリーブ４２が円筒状に設けられている。

【００１９】ロール状に形成されたＯＰＣ感光体ドラム
１は一定速度で回転しながら（図中の矢印方向）、上記
対面配置された構成機器２〜６及び７により、帯電、光
像露光、潜像形成、現像、転写及び未転写トナーの回収
等の工程を順次繰り返す。回転するロール状のＯＰＣ感
光体ドラム１の表面は、回転するローラー帯電器２と接
触しながら、外部電源により電圧を印加されたローラー
帯電器２により帯電させられる。このとき印加する帯電
電圧は、オゾンを発生させないように空中放電電圧以下
の電圧で行う。帯電方式は、磁気ブラシ等の他の接触帯
電方式でも構わない。上記帯電後、回転するＯＰＣ感光
体ドラム１の表面に、露光器３により光像が露光されて
潜像が形成される。形成された潜像の現像は、ＯＰＣ感
光体ドラム１に対面配置された現像装置４により行われ
る。

【００２０】現像装置４では、現像剤の搬送・回収用の
マグネットロール４０が回転しており、永久磁石部材４
１とスリーブ４２との相対的回転により図示した矢印方
向に現像剤Ａが、ドクターブレード８とスリーブ４２と
のギャップから現像領域Ｄに搬送される。上記現像領域
Ｄでは、搬送された現像剤Ａにより形成された磁気ブラ
シが感光体表面を摺擦することにより潜像が現像されて
画像が形成される。反転現像を行う場合、スリーブに潜
像と同極性でかつ帯電電圧よりやや低いバイアス電圧を
印加することにより、原画に対応する光像が露光された
ＯＰＣ感光体ドラム１表面の露光部分にトナーを付着さ
せればよい。

【００２１】現像後、ＯＰＣ感光体ドラム１は、トナー
の付着した、いわゆるトナー像をＯＰＣ感光体ドラム１
表面に担持しなから回転して、普通紙にトナー像を転写
する。転写時には、外部電源により電圧をローラー転写
器５に印加して帯電させ、ＯＰＣ感光体ドラム１表面の
トナー像を普通紙上に転写する。この帯電電圧は、空中
放電電圧以下の電圧で行う。その後、過熱して転写した
トナー像を完全に定着する。尚、転写方法は、加圧ロー
ラーによる方法でも構わない。このようにしてＯＰＣ感
光体ドラム１は、その表面に現像された像を、所定量回
転して普通紙Ｐに転写し、転写された像はその後加熱さ
れて普通紙Ｐに固定される。この工程をＯＰＣ感光体ド
ラム１は連続回転しながら繰り返し、所望量の転写を高
速で行う。

【００２２】転写後の未転写トナーの回収は、以下に述
べるクリーナレスシステムにより行う。クリーナレスシ
ステムでは、先ず転写後、回転するＯＰＣ感光体ドラム
１表面を除電ランプ６で除電して未転写トナーをＯＰＣ
感光体ドラム１表面から静電気的に剥がし易くする。そ
の後、メモリー除去部７で未転写トナーをメモリー除去
部７の保持量まで一時的に電気的に吸着して蓄積保持
し、保持量以上になった時点でＯＰＣ感光体ドラム１表
面に蓄積保持したトナーを戻し、これを現像装置４の磁
気ブラシで回収する。

【００２３】上記のオゾンを発生させない機器構成とし
た電子写真装置に、二成分系現像剤を使用して画像形成
を行った。使用する二成分系現像剤のキャリアには、マ
グネタイト系キャリアを使用した。調製は、γＦｅ₂ Ｏ
₃ を所定量秤量しボールミルで粒径１μｍ以下に粉砕し
た。さらに、この粉砕粉に粘結剤を加えて、スプレード
ライ法により造粒し、空気中で１３００℃で２時間燒結
し、さらに酸素濃度１０％の窒素雰囲気中８００℃で約
３分間熱処理して、平均粒径が５０μｍ、体積固有抵抗
が１０⁸ Ω・ｃｍのマグネタイト系フェライトキャリア
を得た。キャリアの体積固有抵抗は、内径３．０５ｍｍ
のテフロン（商品名）製シリンダー中に試料を１０数ｍ
ｇ充填し、０．１ｋｇの荷重下ＤＣ２００Ｖ／ｃｍの電
場で測定した。

【００２４】一方使用するトナーは、ポリエチレンワッ
クス（三井石油化学社製ＨＩＷＡＸ４０５）９０重量
％に、カーボンブラック（三菱化成社製＃５０）を１
０重量％を配合し、乾式混合した。その後、加熱混練
し、冷却固化させた後粉砕、分級した。これにシリカ微
粉末を０．５％添加し、平均粒径９μｍ、体積固有抵抗
１０^-15 Ω／ｃｍ、摩擦帯電量−５．０μｃ／ｇのトナ
ーを調製した。二成分系現像剤は、上記マグネタイト系
キャリアとトナーを、トナーの含有量を３重量％になる
ように混合して得られた。

【００２５】トナー及びキャリアの平均粒径（体積）
は、粒度分析計（コールターエレクトロニクス社製、コ
ールターカウンターモデルＴＡ−II）により測定した。
また、摩擦帯電量はブローオフ摩擦帯電量測定器（東芝
ケミカル社製ＴＢ−２００型）により、マグネタイト系
キャリアとトナーとを混合（トナー濃度５重量％）して
測定した。トナーの体積固有抵抗は、内径３．０５ｍｍ
のテフロン（商品名）製シリンダー中に試料を数１０ｍ
ｇ充填し、０．１Ｋｇの荷重下ＤＣ４ＫＶ／ｃｍの電場
で測定した。

【００２６】作像条件は、負帯電型ＯＰＣ感光体ドラム
の周速を６０ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリーブは直径２０ｍ
ｍのＳＵＳ３０４製で、内蔵マグネット（固定）を６
極、スリーブ回転数を１５０r.p.m.、スリーブ上での磁
力を７５０Ｇ、スリーブに印加するバイアス電圧を−４
５０Ｖ、現像ギャップを０．３５ｍｍ、ドクターギャッ
プを０．３０ｍｍとして反転現像を行った。尚、帯電ロ
ーラーは、直径１０ｍｍでＳＵＳ３０４製の軸の周囲
に、天然ゴムにカーボンブラックを分散させて導電性処
理を施し、体積抵抗を１０⁶ Ω・ｃｍとした導電性弾性
層を層厚２ｍｍで形成した帯電ローラーを使用した。さ
らに、帯電ローラーには、外部電源より電圧を印加して
−６００Ｖの帯電電圧を発生させた。

【００２７】転写は、上記帯電ローラーと同一のローラ
ーを使用して、転写電圧を＋５５０Ｖ印加して静電転写
を行った。転写後の定着は、加熱ロールの表面温度１９
０℃、ロール間線圧１Ｋｇ／ｃｍで熱ロール定着を行っ
た。現像剤の搬送方式としては、マグネットロール中の
マグネットを固定してスリーブのみを回転する方法を使
用したが、マグネットとスリーブの両方を回転する方法
にしても構わない。

【００２８】上記作像条件で実際に画像形成を行った
が、５万枚の連続転写後の画像濃度は１．３５でカブリ
は発生しなかった。この結果本発明に係る画像形成方法
は、５万枚の連続転写後でも画像濃度は実用上必要とさ
れる画像濃度１．３以上を満たし、さらに画質上のカブ
リも発生しないことから、従来の画像形成方法に比較し
ても十分に使用できる画像形成法であることが分かる。
さらに、本発明の画像形成方法では、機器構成上オゾン
の発生は認められず、又現像剤の焼却廃棄における有害
物質の発生も防ぐことができ、従来の画像形成方法より
無公害性の面で優れた実用的な画像形成方法である。

【００２９】

【発明の効果】本発明に係る画像形成方法により、十分
に実用的な無公害指向の画像形成方法が得られる。さら
に、本発明に係る画像形成方法は、従来の技術的手段の
新しい組み合わせにより無公害化を達成できるよう工夫
されたものであるため、環境公害への対策が急がれる今
日、早急な対策手段として十分に現場対応ができる本発
明の意義は大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成法に使用する装置の説明
図である。

【符号の説明】

１ＯＰＣ感光体ドラム２ローラー帯電器４現像装置４０マグネットロール５ローラー転写器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/16 １０３

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＯＰＣ感光体表面の帯電及び転写時の帯
電を導電性弾性層を有したローラーもしくは導電性ブラ
シによる接触帯電方式で行い、さらに磁気ブラシ現像手
段から感光体表面に付着させたトナーのうち未転写分の
回収をトナーのリサイクル使用が図れるクリーナレスシ
ステムで行う画像形成方法であって、帯電及び転写用ロ
ーラーもしくはブラシにオゾンを発生させない空中放電
電圧以下の電圧を印加し、現像剤として酸化鉄系キャリ
アと、脂肪族系樹脂及びカーボンブラックからなるトナ
ーとから構成される二成分系現像剤を使用することを特
徴とする画像形成方法。