JPH0656515B2 - 感光性トナーによる画像形成法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、感光性トナーによる画像形成法に関し、より
詳細には、感光性トナーと磁性キャリヤとの組合せを使
用し、電圧印加同時露光同時転写方式でカブリのない鮮
明な画像を形成させるための方法に関する。

（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、光照射を受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） 本発明者等の提案にかかる上記の電圧印加同時露光同時
転写方式によれば、非常に簡単な構成でしかも原稿から
ポジ像を形成させ得るという利点が達成されるが、トナ
ー層形成、トナーの電荷消去乃至電荷注入及びトナー粒
子の電極面からの離脱（反撥）等の諸ステップが一つの
帯域内で行われることから、カブリや乱れのない鮮明な
画像を形成させることが困難であるという問題がある。

従って、本発明の目的は、感光性トナーと磁性キャリヤ
との組合せを用いて、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、感光性トナーの見掛けの光感
度を向上させ、高濃度でカブリがなく、しかも文字ボケ
等の乱れのない鮮明な画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、ポジ像の
形成に、有利に適用できる画像形成法を提供するにあ
る。

（問題点を解決するための手段） 本発明によれば、導電性スリーブ上に感光性トナーと磁
性キャリヤとの混合物からなる磁気ブラシを形成させ、
該磁気ブラシと透明電極面とを接触させ、該導電性スリ
ーブと透明電極面との間にバイアス電圧を印加すると共
に、透明電極面を通して前記接触部を画像露光し、これ
により電極面上に感光性トナー像を形成させることから
成る画像形成法において、 導電性スリーブがトナー電荷と同極性及び透明電極面が
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、且つ導電性スリーブ周速／透明電極面移動速度の比
を5.4乃至１２の値として、非露光条件下に透明電極面
上に一層以上で且つ二層以下の感光性トナー層が形成さ
れるように現像条件を設定することを特徴とする方法が
提供される。また、感光性トナーとしては、体積基準メ
ジアン径が５乃至１０μｍ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が好ましい。

（作用） 本発明の原理を説明するための第１図において、本発明
の同時露光同時転写法によれば、現像スリーブ（導電性
スリーブ）１６上に磁性キャリヤ１７と感光性トナー１
３の混合物から成る磁気ブラシ１５を形成させ、この磁
気ブラシ１５と透明ドラム３の透明電極面２とを接触さ
せる。

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ヤ１７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いるか、
あるいは接地状態とされている。かくして、透明電極面
２上には感光性トナー１３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の光導電性により帯
電電荷の消失乃至逆極性電荷（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。

本発明は、透明電極面２上に施こすトナー層２６を、感
光性トナー１３の一層以上で且つ二層以下となるように
現像条件を設定すると、感光性トナーの見掛けの光感度
が向上し、高濃度でカブリがなく、しかも文字ボケ等の
乱れのない鮮明な画像の形成が可能となるという発見に
基づくものである。

尚、本明細書において、感光性トナーの一層とは、顕微
鏡観察において、透明電極面に対してトナーが最密充填
乃至これに近い状態で一層として付着している状態を言
う。感光性トナーの粒度特性が定まれば、トナーの一層
としての付着と、単位面積当たりのトナー付着量（ｇ／
m²）とは一対一の対応がある。かくして、このトナー付
着量（一層としての付着量）以上の付着量に対しては一
層以上の付着量、このトナー付着量よりも少ない付着量
に対しては一層よりも小さい付着量と言うことができ
る。

種々のトナー付着状態を示す第２図において、Ａはトナ
ー粒子１３が二層よりも大きい厚み付着している状態を
示し、表層の粒子は光照射により電荷の減衰を生じる
が、下層の粒子は電荷の光減衰を生じなく、しかも表層
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。このためカブリが増大し、また像の乱れも生じ
易い。Ｂは、トナー粒子１３が一層よりも小さい厚みで
付着している状態を示し、この場合には光感度について
は問題ないとしても、画像濃度が低下し、像のコントラ
ストも低くなる。Ｃは、本発明に従い、トナー粒子１３
を一層以上で二層以下の厚みに施した場合であり、トナ
ー層全体にわたって、光減衰が十分に行われると共に十
分な画像濃度も得られる。

透明電極面２に施こすトナー厚みは、光導電トナー１３
の粒度特性や印加するバイアス電圧等によっても左右さ
れるが電極面２へのトナー供給速度、即ち導電性スリー
ブ周速／ドラム周速の比（Ｒ）に最も左右される。第３
図は、導電性スリーブ周速／ドラム周速の比を横軸に、
トナー付着量（ｇ／m²）を縦軸にして両者の関係をプロ
ットしたものである。第３図は、メジアン径が７μｍ、
粒度分布の標準偏差値（σ）が2.24μｍのトナーについ
てのものであり、図において１１ｇ／m²が一層の厚み
に、２２ｇ／m²が二層の厚みに対応する。かくして、前
述した周速比（Ｒ）を６乃至１２の範囲とすることによ
り、一層以上で且つ二層以下の厚みに規定し得ることが
明らかであろう。実際の画質の点では周速比（Ｒ）を７
乃至８の範囲とすることが特に好ましい。第５図は、第
３図に用いた感光性トナーについて、第３図と同じスリ
ーブ周速／ドラム周速比での画像の現像濃度（ＯＤ）と
カブリ濃度との関係をプロットしたものである。

この結果から、スリーブ周速／ドラム周速比を5.4以上
とすることにより、実際に満足すべき高い画像濃度が得
られ、スリーブ周速／ドラム周速比を１２以下とするこ
とによりカブリ濃度を減少させ得ることが明らかであ
る。

即ち、感光性トナーを用いる画像形成では、導電性基体
上に施こす感光性トナーの付着量を濃度増大とカブリ防
止との両方を満足し得る範囲に確実且つ一定に制御する
には困難を伴ったが、本発明では、スリーブ電極と透明
ドラム電極との間に、感光性トナーと磁性キャリヤとの
混合物から成る磁気ブラシを介在させると共に、スリー
ブ電極／透明ドラム電極の周速比を5.4乃至１２の範囲
にすることにより、透明ドラム電極上に一層以上二層以
下の感光性トナー層を確実且つ安定に形成させることが
可能となり、これにより高濃度でカブリのない画像形成
が可能となるのである。

本発明では、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以下とすることが望ましい。
すなわち、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、トナー粒子が本発明で規定した厚みよ
りも薄い層として形成される傾向がある。またσ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。

（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４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が設けられている。

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１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なうことにより、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２１の
搬送方向には、例えば加熱ローラの如き定着機構２３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が設けられていて、トナー転写
後、ドラム表面に残留する余分のトナーをクリーニング
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１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
されて前に説明した機構により画像形成が行なわれる。

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、CdS
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良い。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
ンゾチオフェノン、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には、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
性微粉シリカ、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。

磁性キャリヤとしては、鉄粉キャリヤやフェライトキャ
リヤを用いることができ、キャリヤの形状は、不定形、
角取りされた不定形、及び球状等の任意の形状でよく、
その粒径は３０乃至１２０μｍ、特に６０乃至９０μｍ
の範囲内にあるのがよい。キャリヤとしては未被覆のも
のでも、樹脂でコートしたものでも使用することができ
る。磁性キャリヤと光導電トナーとの混合比率は、重量
比で一般に９６：４乃至９２：８、特に９５：５乃至９
３：７の範囲内にあるのがよい。磁気ブラシの穂切り高
さは、一般に0.2乃至1.0mm、特に0.3乃至0.8mmの範囲内
にあるのがよい。

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。

現像スリーブとドラム透明電極との間に印加するバイア
ス電圧は前述した極性のものであり、一般に２００乃至
８００ボルト、特に３００乃至６００ボルトの範囲が適
当であり、両者間の平均電界強度は２乃至１６kV／cm、
特に４乃至６kV／cmの範囲にあることが、画像濃度とカ
ブリ防止とのバランスの点で望ましい。

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） トナーの調製： 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タ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また
は相溶させた後、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、アルピネ社製ムルティプレッ
クスジグザグ分級器（１００ＭＺＲ）により中心粒径７
μｍ、標準偏差2.24μｍに分級した。

画像形成： 上記感光性トナーと、粒径６０μｍのフェライト製キャ
リヤとを、９３：７の重量比で混合し、第１図及び第４
図に示す装置に供給して画像形成を行った。

透明電極ドラムを接地し、スリーブに-500Ｖのバイアス
電圧を印加し、透明電極ドラムの周速を8.4mm/secとす
ると共に、スリーブ／ドラム周速比を3.3,4.8,5.0,8.0,
13.8,17.0及び19.4と変化させて画像露光を行うことな
しに、透明電極面への感光性トナーの付着量を測定し
た。

結果を第３図に示す。

次いで、画像露光を行う以外は、上記と同様にして、ベ
タ部の画像濃度（ＯＤ）とバックグラウンドの画像濃度
を測定した。

結果を第５図に示した。

これらの結果から、周速比が６乃至１２の範囲では、透
明電極上に一層以上で二層以下の感光性トナー層の形成
が可能となり、画像濃度が高く、カブリ濃度の低い画像
形成が可能となることがわかる。

（発明の効果） 本発明によれば、感光性トナーと磁性キャリヤとの組合
せを用いて、電圧印加同時露光同時転写方式で画像を形
成する際して、導電性スリーブがトナー電荷と同極性及
び透明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、且つ非露光条件下に透明電極面上に一
層以上で且つ二層以下の感光性トナー層が形成されるよ
うに現像条件を設定したことにより、感光性トナーの見
掛けの光感度を向上させ、高濃度でカブリがなく、しか
も文字ボケ等の乱れのない鮮明なポジ画像を形成し得る
という利点が達成される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明方法において、感光性トナーの同時露光
転写部を拡大して示す図であり、第２図は透明電極面上
での種々のトナーの付着状態を示す図であり、第３図は
導電性スリーブ周速／ドラム周速の比とトナー付着量と
の関係をプロットした図であり、第４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５図は
スリーブで周速／透明ドラム周速比と画像濃度及びカブ
リ濃度との関係を示すグラフである。 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……磁性キャリヤ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭55−117161（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−3670（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−165673（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】導電性スリーブ上に感光性トナーと磁性キ
   ャリヤとの混合物からなる磁気ブラシを形成させ、該磁
   気ブラシと透明電極面とを接触させ、該導電性スリーブ
   と透明電極面との間にバイアス電圧を印加すると共に、
   透明電極面を通して前記接触部を画像露光し、これによ
   り電極面上に感光性トナー像を形成させることから成る
   画像形成法において、 導電性スリーブがトナー電荷と同極性及び透明電極面が
   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、且つ導電性スリーブ周速／透明電極面移動速度の比
   を5.4乃至１２の値として、非露光条件下に透明電極面
   上に一層以上で且つ二層以下の感光性トナー層が形成さ
   れるように現像条件を設定することを特徴とする方法。