JPH0656513B2 - 感光性トナーを用いる画像形成方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、感光性トナーを用いる画像形成方法に関し、
より詳細には、感光性トナー層の光感度を向上させ、高
濃度で文字ボケやカブリのないトナー像を形成させるた
めの画像形成方法に関する。

（従来の技術） 従来、感光性トナーを使用し且つ電圧印加同時露光同時
転写方式で画像形成を行う方法は既に知られている。例
えば、特開昭６０−９８４６３号及び６０−１３８５６
６号公報には、導電性基板上に感光性トナー層を形成さ
せると共に、該トナー層と透明電極とを対面させ、トナ
ー付着基板側がトナーと逆極性及び対向電極側がトナー
と同極性となるようにバイアス電圧を印加し、画像露光
し、光照射をうけたトナー像を対向電極側に転写して画
像形成を行うことが記載されている。

また、本発明者等の提案にかかる特願昭６２−２９５３
４３号明細書には、少なくとも一方が曲率面を有し且つ
少なくとも一方が透明である２個の電極面を対向させて
配置し、一方の電極面に感光性トナー層を形成させ、ト
ナー層支持電極面がトナー電荷と同極性及び対向電極面
がトナー電荷と逆極性となるようにバイアス電圧を印加
し、両電極面が感光性トナー層を介して接触する部位で
トナー層に光照射して、未露光トナーを対向電極面側に
移行させてポジ像形成を行うことを特徴とする画像形成
方法が記載されている。

（発明が解決しようとする問題点） 従来、感光性ドラムの現像に使用される通常の顕電性ト
ナーとしては、トナーの帯電量、トナーの飛散性、解像
力等の見地から、一定範囲の粒径、例えば５乃至２０μ
ｍの粒径のトナーが使用されており、感光性トナーの分
野でも、この粒径範囲のトナーが踏習的に使用されてい
る。

しかしながら、感光性トナーを用いる画像形成法では、
帯電されたトナー層が露光されることに関連して、通常
の顕電性トナーとは全く異った問題を生じる。即ち、感
光層が独立したトナー粒子の層から成るため、現像及び
露光に際して屡々文字ボケやカブリを生じやすい。

また、感光性トナーに用いる光導電体や定着用樹脂につ
いては種々の提案がなされているが、感光性トナーの粒
度特性が光感度や画像濃度、画質等に及ぼす影響につい
ては殆んど知られていない。

従って、本発明の目的は、感光性トナーを用いる画像形
成方法においては、感光性トナーの光感度を向上させ、
且つ高濃度でしかも文字ボケやカブリの実質上ないトナ
ー像を形成し得る方法を提供するにある。

本発明の他の目的は、感光性トナーを使用し且つ電圧印
加同時露光同時転写方式でポジ像を形成するのに有利に
使用し得る画像形成方法を提供するにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、透明電極面と対向電極面との間に、帯
電した感光性トナーの層を介在させて、透明電極面がト
ナー電荷と逆極性及び対向電極面がトナー電荷と同極性
となるようにバイアス電圧を印加し、これにより透明電
極面上に感光性トナーの薄膜を形成させ、この状態で透
明電極面を通して感光性トナー層を画像露光して、露光
トナーを対向電極側に移行させると共に、未露光トナー
を透明電極面側に保持させることから成る画像形成方法
において、 感光性トナーとして、体積基準メジアン径が５乃至１０
μｍの範囲にあり且つ体積基準の粒度分布の標準偏差値
が3.33μｍ以下の粒度特性を有する感光性トナーを用い
ることを特徴とする方法が提供される。

（作用） 本発明は、感光性トナーの粒径と光感度との間には、粒
径が一定の範囲に極大値があり、体積基準のメジアン径
（以下単にメジアン径と呼ぶ）を５乃至１０μｍ、特に
６乃至８μｍの範囲とし、且つ体積基準の粒度分布の標
準偏差値（σ）を3.33μｍ以下、特に2.24μｍ以下とす
るときには、光感度の著しい向上がもたらされるという
知見に基づくものである。

添付図面第１図は、後述する実施例の感光性トナーにつ
いて、メジアン粒径（μｍ）とトナー帯電量（μｃ／
ｇ）との関係をブロットしたグラフであり、第２図はこ
の感光性トナーのメジアン粒径（μｍ）とこの感光性ト
ナーの層を導電性基板上に設けたものについての光感度
との関係をプロットしたグラフである。

これらのグラフから、通常の顕電性トナーと同様に、単
位重量当りのトナー帯電量は、粒径が大きくなる程小さ
くなることがわかる。また、感光性トナーから成る層の
光感度は、一定の粒径範囲に極大値を有し、前記粒径範
囲よりも大きくても、また小さくても光感度が低下する
ことが明らかとなる。この理由は次のように考えられ
る。即ち、トナー粒径が上記範囲よりも大きい場合に
は、単位重量当りの帯電量が小さく、また粒子１個当り
の光減衰速度も小さくなるため、光感度の低下を生じる
ものと認められる。一方、トナー粒径が上記範囲よりも
小さいと、粒子１個当りの光減衰速度は大きいが、トナ
ー層としたとき、トナー粒子が何層にも積層され、表層
の粒子は電荷の減衰を生じるが、下層の粒子の電荷が光
減衰を生じなく、また表層の粒子の光減衰を妨げるの
で、全体としての光感度が低下する。

このように、感光性トナーの光感度が低いと、トナー粒
子の帯電電荷の減衰が遅く、電極面からの異極性電荷の
注入も不十分であるため、感光性トナー粒子の移動が不
十分となって、カブリを生じることになる。

また、粒径が上記範囲よりも大きい場合には、重量当り
のトナー帯電量が小さいことから、磁気ブラシ摺擦等の
外乱によって画像部が乱され、文字ボケ等を生じること
になる。

本発明において、メジアン径が５乃至１０μｍ、特に６
乃至８μｍの範囲内にあることに加えて、標準偏差値
（σ）が3.33μｍ以下、特に2.24μｍ以下となるような
狭い粒度分布を有することも重要であり、このσの値が
上記範囲を越えて大きくなると、トナー中の小径分布部
分や大径分布部分による前述した欠点が生じるようにな
り、やはりカブリや文字ボケの発生原因となる。

本発明の方法は、透明電極面がトナー電荷と逆極性及び
対向電極面がトナー電荷と同極性となるようにバイアス
電圧を印加して、画像形成を行う方法に特に有利に適用
される。この方式では、透明電極面に感光性トナーが付
着した状態で露光が行われ、露光部（Ｌ）ではトナー粒
子の電荷消失乃至逆極性電荷注入により反発されて透明
電極側に画像形成が行われるが、本発明で規定した感光
性トナーを使用すると、このプロセスが迅速且つ確実に
行われて、カブリや文字ボケがなく、高コントラストで
高濃度のポジ画像形成が可能となる。

（発明の好適態様） 本発明方法の実施に好適に使用される装置の一例を示す
第３図において、機枠１の内部には、外表面に透明電極
面２を備えた透明ドラム３が駆動回転可能に設けられて
いる。機枠１の上部には原稿４を支持する透明板５が設
けられている。透明ドラム３のほぼ中心には露光用ミラ
ー６が固定されており、この露光用ミラー６と透明板５
とは、例えば、第一の可動ミラー７、第二の可動ミラー
８、インミラーレンズ９、及び固定ミラー１０を介して
光学的に接続されている。透明板５上の原稿４を照明す
るために露光用ランプ１１が設けられる。

透明ドラム３の周囲に沿って且つ露光用ミラー６からの
光学通路に、全体として１２で示す現像器が設けられ
る。この現像器１２には、供給される感光性トナー１３
と磁性キャリヤ１７（第４図参照）とを混合するための
攪拌ローラ１４と、この混合物の磁気ブラシ１５を表面
に形成する現像スリーブ１６とから成っている。現像ス
リーブ１６は表面が導電性であり、その内部に磁気ブラ
シを形成させるためのマグネット１８が回転可能に設け
られるか或いは固定して設けられている。透明電極面２
と現像スリーブ１６との間にバイアス電圧を印加するた
めに、この具体例では透明電極面２は接地され、一方現
像スリーブ１６はバイアス電源１９に接続されている。

透明ドラム３の回転方向に沿って、現像器１２に次い
で、トナー像転写機構２０が設けられる。即ち、この転
写機構２０の部位で透明ドラム３の表面と接触するよう
に、複写紙２１を供給する複写紙供給機構２２が設けら
れる。この具体例で、転写機構２０はコロナチャージャ
ーであり、トナー像２５を備えたドラム３と複写紙２１
とが重ねられた状態で複写紙２１の背面から、トナーの
電荷と逆極性の電荷の放電を行うことにより、トナー像
２５をドラム３から複写紙２１に転写させる。複写紙２
１の搬送方向には、例えば加熱ローラの如き定着機構２
３が設けられていて、複写紙２１上に転写されたトナー
像を熱定着する。

透明ドラムの回転方向に沿って、転写機構２０に次いで
クリーニング機構２４が設けられている。トナー転写
後、ドラム表面に残留する余分のトナーをクローニング
により除去する。

感光性トナーの同時露光転写部を拡大して示す第４図に
おいて、現像スリーブ１６と透明ドラムの透明電極面２
とは近接しており、スリーブ１６には、磁性キャリヤ１
７と感光性トナー１３の混合物から成る磁気ブラシ１５
が形成され、この磁気ブラシ１５が透明電極面２と摺擦
されている。感光性トナー１３は磁性キャリヤ１７との
混合により一定極性の電荷（例えばマイナス）に帯電さ
れており、反対極性の電荷に帯電された磁性キャリア１
７にクーロン力により引き付けられている。透明電極面
２は感光性トナー１３の極性と逆極性（例えばプラス）
となるように、電源１９によりバイアス電圧が印加され
ており、かくして、透明電極面２上には感光性トナー１
３の薄い層２６が形成される。このトナー層２６に対し
て、透明ドラム３及び透明電極面２を介してスリット露
光が行われる。暗部Ｄでは感光性トナー１３が電極面２
にクーロン力により保持したままであるが、明部Ｌで
は、トナー１３の光導電性により逆極性電荷（例えばプ
ラス）の注入が行われ、トナー１３は磁気ブラシ１５側
に移動し、かくして暗部Ｄに対応したトナー像２５の形
成が行われる。

本発明において、光導電性トナーとしては、電気絶縁性
樹脂定着媒質中に光導電性顔料、例えば酸化亜鉛、Ｃｄ
Ｓ等の無機光導電体や、ペリレン系顔料、キナクリドン
系顔料、ピラントロン系顔料、フタロシアニン系顔料、
ジスアゾ系顔料、トリスアゾ系顔料等の光導電性有機顔
料を分散させた組成物から成る粒子が使用される。光導
電性顔料は、定着媒質１００重量部当り３乃至６００重
量部、特に５乃至５００重量部の量で用いるのがよい。
光導電性顔料の量が上記範囲よりも少ないときには、画
像の濃度やトナー感度が低下する傾向があり、また上記
範囲よりも多いときには、電荷保持特性が低下する傾向
がある。

定着媒質としては、それ自体公知の電気絶縁性の定着用
樹脂、例えばポリスチレン、スチレン−アクリル共重合
体、アクリル樹脂、ポリカーボネート、ポリアリレート
（ビスフェノールＡとイソまたはテレフタレール酸との
ポリエステル）、ポリビニルブチラール、ポリスルホン
を用いることができ、またポリビニルカルバゾール等の
光導電性樹脂も、単独で或いは電気絶縁性樹脂との組合
せで本発明の目的に使用される。

前述した光導電性顔料が可視域波長に感度を有しない場
合には、それ自体公知の染料増感剤や化学的増感剤を配
合することができる。

また、定着媒質として電荷輸送媒質を用い、この電荷輸
送媒質中に前述した光導電性顔料を電荷発生顔料として
分散させ、この分散系を光導電性トナーとする。電荷輸
送媒質としては、前述した電気絶縁性樹脂と電荷輸送物
質、例えばポリビニルカルバゾール、フェナントレン、
Ｎ−エチルカルバゾール、２，５−ジフェニル−１，
３，４−オキサジアゾール、２，５−ビス−（４−ジエ
チルアミノフェニル）−１，３，４−オキサジアゾー
ル、ビス−ジエチルアミノフェニル、−１，３，６−オ
キサジアゾール、４，４′−ビス（ジエチルアミノ−
２，２′−ジメチルトリフェニルメタン、２，４，５−
トリアミノフェニルイミダゾール、２，５−ビス−（４
−ジエチルアミノフェニル）−１，３，４−トリアゾー
ル、１−フェニル−３−（４−ジエチルアミノスチリ
ル）−５−（４−ジエチルアミノフェニル）−２−ピラ
ゾリン、ｐ−ジエチルアミノベンツアルデヒド−（ジフ
ェニルヒドラゾン）などの正孔輸送物質や２−ニトロ−
９−フルオレノン、２，７−ジニトロ−９−フルオレノ
ン、２，４，７−トリニトロ−９−フルオレノン、２，
４，５，７−テトラニトロ−９−フルオレノン、２−ニ
トロベンゾチオフェン、２，４，８−トリニトロチオキ
サントン、ジニトロアントラセン、ジニトロアクリジ
ン、ジニトロアントラキノンなどの電子輸送物質の少な
くとも１種の組合せが使用される。電荷輸送物質は、一
般的に言って、樹脂１００重量部当り１０乃至２００重
量部、特に３０乃至１２０重量部の量で用いるのがよ
い。

本発明に用いる光導電性トナーは、上述した必須成分に
加えて、それ自体公知の助剤を公知の処方に従って配合
することができる。このような助剤としては、ワックス
類等のオフセット防止剤や圧力定着性付与剤を挙げるこ
とができる。

トナーへの成形は、混練、粉砕、篩分けによる乾式法
や、分散液の形で噴霧造粒する湿式法により行うことが
でき、生成したトナーを風力分級等の厳密な分級操作に
賦することによって、前述メジアン径と粒度分布とを有
するトナー粒子とする。生成したトナー粒子には、疎水
性微粉をシルカ、微粉カーボンブラック等の流動性改良
剤をマブシにより配合することもできる。

好適な光導電性トナーの例としては酸化亜鉛＝スチレン
−アクリル樹脂系フタロシアニン＝スチレン−アクリル
樹脂系、フタロシアニン＝ポリエステル樹脂系などが挙
げられる。これらの光導電性トナーは負極性への摩擦帯
電特性を有している。一方正極性への摩擦帯電特性を有
する光導電性トナーとしては、上述した樹脂の代りにポ
リアミド系樹脂等の窒素原子を主鎖或いは側鎖に含む樹
脂を含むトナーを用いればよい。

一方、透明ドラムとしては、透明性に優れ、光学的に歪
のない材料で製造されたものであれば任意の材料から成
るものでよく、例えばアクリル樹脂、ジエチレングリコ
ールビスアリルカーボネート樹脂、通常のカーボネート
樹脂、ポリ４−メチルペンテン−１樹脂等の樹脂製ドラ
ムや、ガラス、ガラスセラミック等のセラミック製ドラ
ムが使用される。透明電極面としては、導電性ガラス
（ＮＥＳＡガラス）や、酸化錫導電層、インジウム−錫
酸化物導電層（ＩＴＯ）等が使用される。

光導電性トナーをトナー支持電極上に塗布するには、均
一な塗布及び付着が可能となる限り、任意の塗布方式が
採用されるが、一般には鉄粉、フエライト粒子等の磁気
キャリヤと光導電性トナーとを混合し、両者から成る二
成分系磁気ブラシを導電性スリーブ上に形成させる方法
が有利に使用される。この場合、磁気キャリヤとしては
粒径が３０乃至１２０μｍのものが好適であり、キャリ
ヤとトナーとの混合比率は重量比で９７：３乃至８５：
１５の範囲内にあるのがよい。磁気ブラシの穂長は、他
の条件によっても若干相違するが、一般に0.3乃至１mm
の範囲が適当である。

スリーブとドラムとの間に印加するバイアス電圧は、一
般に１００乃至１０００ボルト、特に３００乃至８００
ボルトの範囲にあるのがよい。

画像露光は、透明原稿を介しての透明露光や不透明原稿
からの反射露光により行うが、何れの場合でもスリット
露光により行なう。この場合、露光のスリット巾は感光
性トナーとの接触部位の巾よりも狭い巾であることが望
ましく、一般に0.5乃至３mmの巾が適当である。また、
光照射は接触部位の透明電極進行方向先端部で行うのが
よい。

（実施例） (i)トナーの作成 構成材料 樹脂 積水化学製 PA-525 33重量部 酸化亜鉛 九州白水化学製 Grade#2 100重量部 増感色素 和光純薬（株） エリトロシンB 0.1重量部 着色剤 大日精化（株） クロモファインマゼンダMT201 ３重量部 上記構成材料をトルエン1000重量部中で充分に分散かつ
相溶させた後、スプレードライ装置を用いてスプレード
ライ法により噴霧、乾燥してトナーにする。以上の様に
して得られたトナーを、アルピネ社製ムルディプレック
スジグザグ分級器（１００ＭＺＲ）により分級して、種
々の体積基準メジアン径のトナーを調製した。

(ii)帯電量の測定 上記方法で調製したメジアン径が2.6μｍ，4,6μｍ，7.
4μｍ，8.5μｍ及び11.3μｍの各種トナーについて、磁
気キャリヤ（フェライト製、粒径約６０μｍ）と９３：
７の重量比で混合し、ブロー・オフ法で帯電量を測定し
た。測定結果を第１図に示した。

(iii)光感度の測定 電極基板上に、メジアン径4.0μｍ，5,1μｍ，7.8μｍ
及び11.0μｍの各種トナーを帯電状態でほぼ一層となる
塗布量で施こし、帯電されたトナー層の初期の表面電位
（Ｖｄ）と露光後の表面電位（Ｖ１）を測定し、次式に
よって感度（表面電位減衰率）を求める。

結果を第２図に示した。

(iv)画像形成 上記方法で調製した各種メジアン径（中心径）及び標準
偏差の感光性トナーを使用し磁性キャリヤと９３：７の
重量比で混合し、第３図に示す装置に供給して、バイア
ス電圧-500ボルトで画像だしを行った。

尚、標準偏差は、次のように求める。

階級値（ｘ：２μｍ間隔） 度数（ｆ：体積分率） ｕ＝（−Ｘ_０）／ｈ Ｘ_０：仮平均（９μｍ）、 ｈ：階級値の間隔（２μｍ） ｕｆ （×） ｕ^２ｆ （×） 度数の合計（Σｆ） 平均値（₀)＝Σ(uf)／Σｆ×ｈ＋X₀ 得られた結果は次の通りであった。

実験１ 画像だしに使用したトナー 中心粒径 7.8μｍ 画像濃度 1.35 標準偏差 2.6μｍ 地肌カブリ 0.15 実験２ 画像だしに使用したトナー 中心粒径 8.1μｍ 画像濃度 1.35 標準偏差 5.8μｍ 地肌カブリ 0.5 実験３ 画像だしに使用したトナー 中心粒径 7.9μｍ 画像濃度 1.35 標準偏差 1.7μｍ 地肌カブリ 0.12 以上の結果から感光性トナーとして、メジアン径が５乃
至１０μｍで標準偏差が3.33μｍ以下の感光性トナーを
電圧印加同時露光同時転写方式に適用することにより、
高濃度で地肌カブリのない画像が得られることがわか
る。

（発明の効果） 本発明によれば、感光性トナーを用いて電圧印加同時露
光同時転写方式で画像を形成するに際して、限定された
特定粒度特性の光導電性トナーを用いることにより、感
光性トナーの高感度を向上させ、且つ高濃度及び高コン
トラストの画像を、カブリや文字ボケなしに形成するこ
とが可能となった。

また、このトナーの使用により、前記方式によるポジ像
の形成も著しく容易に行われるようになった。

【図面の簡単な説明】

第１図は感光性トナーのメジアン粒径とトナー帯電量と
の関係をプロットしたグラフであり、第２図は感光性ト
ナーのメジアン粒径と、この感光性トナーの層を導電性
基板上に設けたものについての光感度との関係をプロッ
トしたグラフであり、第３図は本発明方法の実施に使用
される装置の一例を示す図であり、第４図は感光性トナ
ーの同時露光転写部を拡大して示す図である。 ２……透明電極面、３……透明ドラム 13……感光性トナー、16……現像スリーブ 17……磁気キャリヤ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】透明電極面と対向電極面との間に、帯電し
   た感光性トナーの層を介在させて、透明電極面がトナー
   電荷と逆極性及び対向電極面がトナー電荷と同極性とな
   るようにバイアス電圧を印加し、これにより透明電極面
   上に感光性トナーの薄層を形成させ、この状態で透明電
   極面を通して感光性トナー層を画像露光して、露光トナ
   ーを対向電極側に移行させると共に、未露光トナーを透
   明電極面側に保持させることから成る画像形成方法にお
   いて、 感光性トナーとして、体積基準メジアン径が５乃至１０
   μｍの範囲にあり且つ体積基準の粒度分布の標準偏差値
   が3.33μｍ以下の粒度特性を有する感光性トナーを用い
   ることを特徴とする方法。