JPH021870A - 電子写真式画像形成方法 - 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】

〔発明の技術分野〕 本発明は、乾式現像剤を用いる電子写真式画像形成方法
に関し、より詳細には、転写効率を略１００％に維持す
ることにより、単にクリーナを省略した簡単な画像形成
プロセスで良好な画像を安定的に得ることが可能な電子
写真式画像形成方法に関するものである。 〔従来技術〕 従来、電子写真プロセスを用いた画像形成装置で、感光
体ドラムを２回転させる間に用紙１枚分の画像形成を行
う所謂２回転１ページ方式が使用されているものがある
。この様な画像形成装置では、感光体ドラムの周囲に帯
電器、露光器、クリーナ兼現像器、転写器を順次配置し
、専用のクリーナを設けない所謂クリーナ無しプロセス
が採用されている。この場合、感光体の回転と共に、ま
ず帯電器により感光体表面に一様な帯電を施し、次に入
力情報に応じた光像を照射して情報に対応した静電潜像
を感光体表面に形成する。続いて、その静電潜像をクリ
ーナ兼現像器によってトナー像に顕像化し、この感光体
上のトナー像を転写器によって用紙上に転写する。転写
後、用紙は感光体から分離され定着等が施された後、機
外へ排出される。一方、転写を終えた感光体は更に回転
を続け、２回転目に入ってクリーナ兼現像器により感光
体上の残留トナーが除去される。斯様に、２回転１ペー
ジ方式では、感光体の２回転で１回の画像形成動作を行
う。 〔従来技術の問題点〕 しかしながら、上述の２回転１ページ方式によるクリー
ナ無し電子写真式画像形成方法においては、−度画像が
形成されたままで未清掃の感光体上に画像が形成される
ことによる残像の発生を防止する為、感光体の周長は使
用する最大サイズ用紙の長さよりも長くなければならな
い。例えば、最大用紙が８４版の場合は、その用紙長さ
が３６４　＋＋ｍであるから、感光体の周長は３６４　
ｍ−十余裕分の長さ（通常２５１程度）を必要とする。 その結果、直径が約１２０１の感光体ドラムを必要とし
、装置全体が大型化する。 又、上述のクリーナ無し電子写真式画像形成方法を用い
連続して画像形成を行う場合、用紙間の長さを感光体周
長以上に設定する必要があり、その分画像形成速度が遅
くなる。 そこで、」１記欠点を解消した方法、即ちクリーナを使
用せず且つ通常の小径感光体ドラムを用い１回転で用紙
１枚分の画像形成が可能な方式が、特開昭５４−１０９
８４２号公報及び特開昭６２−２２６１７３号公報等で
提案されている。然るに、これら２公報に開示された方
式は、何れも現像器を現像とクリーニングの両工程に兼
用すると共に同時に両工程を実施する為、現像器及びそ
れに関連する部位の構成が通常の電子写真プロセスより
複雑化することは否めない。 〔発明の目的〕 本発明は、上記従来技術の問題点に鑑みなされたもので
あり、通常の電子写真式画像形成方法から単にクリーナ
を省略しただけの簡単な構成の画像形成プロセスにより
、残像等の画質不良を発生させず良好な画像を安定的且
つ迅速に得ることが可能な電子写真式画像形成方法を提
供するこ七を目的とする。 〔発明の要点〕 本発明は、感光体表面を一様に帯電する工程と、一様帯
電させた感光体表面に画像情報に応じて光を照射し静電
潜像を形成する工程と、前記静電潜像を現像剤により顕
像化する現像工程と、前記顕像を転写器により用紙上に
転写する転写工程とから成る電子写真プロセスを備え、
転写されず前記感光体表面に残留する現像剤を除去せず
に前記電子写真プロセスを繰返し実施することにより画
像を得る電子写真式画像形成方法において、前記現像剤
に疎水性シリカを所定の割合で混合することを特徴とす
るものである。 〔発明の実施例〕 以下、本発明の実施例について添付の図面を参厨しなが
ら詳細に説明する。 本実施例は、本発明の電子写真式画像形成方法を液晶プ
リンタに適用した一実施例であり、第１図はその液晶プ
リンタの主要構成を示す模式図である。同図において、
液晶プリンタは、矢印方向に駆動回転可能に設けられた
感光体ドラム１と、その周辺に回転方向に沿って順次配
設され、上述の感光体ドラム１の周面１ａを所定電位に
均一に帯電する帯電器２、感光体ドラム周面１ａに露光
を行い入力情報に応じた静電潜像を形成する液晶記録ヘ
ッド３、静電潜像にトナーを付与して顕像化する現像器
４、現像されたトナー像を用紙ｐ上に転写する転写器５
から構成されている。尚、上述の帯電器２と転写器５に
は夫々所定極性（本例では帯電器２が一極性、転写器５
が子種性）のバイアス電１１１２２ａｌ　　５ａが接続
され、感光体ドラム１側が接地されている。又、液晶記
録へラド３は、図示しない多数のマイクロシャッタが形
成された液晶シャッタパネル３ｂ、この液晶シャッタパ
ネル３ｂへ光を照射する光源３ａｘマイクロシヤツタを
透過した光を感光体ドラム周面１ａ上に結像させる結像
レンズアレイ３ｃで構成されている。 又、現像器４内には、感光体ドラム１に現像剤を付与す
る現像スリーブ４ａが配設され、この現像スリーブ４ａ
には現像バイアス電源４ｂが接続されている。 ここで、本発明の電子写真式画像形成方法につき、上述
の液晶プリンタに適用した例に従って説明する。 先ず、クリーナを省略する為には、未転写トナーを発生
させない、即ち転写効率を１００％に維持すればよいと
いう点に着目し、転写工程の作用メカニズムについて考
察する。 第２図に示す如く、感光体ドラム１に担持されたトナー
の内の感光体ドラム表面１ａに付着したトナーｔ、には
、大略、次の二通りの物理的付着力が作用している。 但し、ｈω：　Ｌｌｆｓｈｌｔｚ−Ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗ
ａａｌｓ定数γ：定数−半径 Ｚ：トナーと感光体表面とのギヤ ツブ β：係数 ｑ：トナーの電荷 ε。：真空の誘電率 εｐ：感光体の比誘電率 今、γ＝５　（ｎｍ：ｌ　＋　Ｚ＝１　（ｎｍ）＋　β
＝２（Ｚ’ｑｌｎｍにおいて）、ｑ＝２８（：μｃ　／
　ｇ　：ｌ　＋ε。＝　８．８５４　Ｘ　１０−１２（
ｑ２／Ｎ−ｌ１１”）　＊　　ε２＝３゜４として、こ
れら各位を上記（１）、（２）式に代入すると、 Ｆ　１：　８．４　Ｘ　１０−３（ｄｙｎｅ）Ｆ　２：
０．９　Ｘ　１０−’　（ｄｙｎｅ）となる。この計算
結果から、感光体表面１ａに接したトナーｔ１を感光体
表面に保持する力の約８８％がＶａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａ
ｌｓ力Ｆ、であることが分る。尚、トナーａｔの個々の
トナー粒子は、現像器４中において所定の極性（本例で
は一極性）に摩擦帯電されている。 転写工程においては、上述の力Ｆ＋＋Ｆ２等により感光
体表面に担持されているトナーａｔに対し、転写器５か
ら用紙ｐの裏面に放電されたトナー粒子とは逆極性（本
例では子種性）のコロナイオンによるクーロン力Ｆ３が
逆方向（トナーｔを用紙に転移させる方向）に作用する
。従って、トナーｔＩが用紙ｐに転移する為には、 Ｆ３＞Ｆｌ＋Ｆ２・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（３）でなければならない。上記（３）
式から、転写効率（現像に供されたトナー重量に対する
転写されたトナー重量の比率）を上げるには、左辺のＦ
３を大きくするか、右辺のＦ　ＩＩ　　Ｆ　２を小さく
すればよいことがわかる。 上記クーロン力Ｆ３を大きくするには、転写器５に印加
する電圧を上げればよいが、過度に転写電圧を上げると
、転写コロナ電流が大きくなりすぎ、用紙ｐを突き抜け
て感光体ドラム１側に流れてしまう。その結果、トナー
層ｔはその極性が反転してコロナイオンと同極性となり
、逆にコロナ電流に沿った方向（感光体表面ｌａ側に引
き付けられる方向）の電界力を受け、用紙ｐ上にトナー
が転写されなくなる。従って、通常、転写電圧は上記（
３）式を充たす適度な大きさに設定されており、その場
合の転写効率は略８０％前後が限度で、略２０％の未転
写トナーが感光体ドラム表面１ａ上に残留することにな
り、クリーニン、グ工程が必要となる。 そこで、もう一方の方法、即ちトナー層ｔを感光体表面
に保持する力Ｆ　ｌ＋　Ｆ　Ｑの内の約８８％を占める
Ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ力Ｆｌを小さくする方法に
着目する。 上記（１）式より明らかなように、Ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗ
ａａｌｓ力ＦＩは、Ｌｌｆｓｈｌｔｚ−Ｖａｎ　ｄｅｒ
　Ｗａａｌｓ定数ｈω。 トナー半径ｒ及び感光体表面とトナー間のギャップＺで
決定されるが、トナー半径ｒ及び感光体表面とトナー間
のギャップ２は、画像濃度等の画像品質面に及ぼす影響
が大きく、その面から決定される。従って、Ｖａｎ　ｄ
ｅｒ　Ｗａａｌｓ力Ｆ、を低下させるには、残るＬｌｆ
ｓｈｌｔｚ−ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ定数ｈωを小
さくしなければならない。このＬｌｆｓｈｌｔｚ−Ｖａ
ｎ　ｄｅｒＷａａ！ｓ定数ｈωは、感光体表面とトナー
との結合エネルギーに相当し、夫々の物質の表面自由エ
ネルギーに依存する値であり、トナーと感光体の場合は
、１，５乃至２．ＯｅＶとされている。このＬｌｆｓｈ
ｌｔｚ−ｖａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ定数ｈωを小さく
するには、トナーの表面自由エネルギーを小さくすれば
よいが、その為にはトナーの物質自体を変える必要があ
り、これは画像品質に多大な影響を及ぼすから適切では
ない。そこで、本発明では、表面自由エネルギーの小さ
い別物質の粒子をトナーと混合しく外添し）、それを感
光体表面とトナーとの間に介在させることにより、上記
ＬＩｆｓｈｌｔｚ４ａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ定数ｈω
を低下させることを企図する。 トナーに外添する粒子としては、それ自体の表面自由エ
ネルギーが小さい物質であるだけでなく、その物性が画
像品質に悪影響を及ぼさないことが要求される。本願発
明者等は、その様な用途に好適な外添粒子としてシリカ
（ＳｉＯｚ）粒子に着目し、種々の面から検討を行った
。以下、その検討結果について説明する。 シリカ粒子は、既に電子写真式画像形成プロセスにおけ
る現像剤にその流動性を向上させる為に添加されており
、現像剤外添用粒子として使用することに支障はない。 ところで、シリカ粒子に限らず物質の表面自由エネルギ
ーは、疎水化処理、即ち親水基を疎水基に置換すること
により変化することか知られている。そこで、本願発明
者等は、疎水化度の異なる種々のシリカ粒子を用いて転
写効率と疎水化度の関係を把握する実験を行った。 その実験方法と結果を以下に示す。

【実験例１】 （実験方法） 成分構成が、 フェライトキャリヤ・・・２２５ｍｆｆ１部”Ｎタイプ
トナー・・・・・・・・・　２５重■部／リカ粒子・・
・・・・・・・０．１２５〜０．２５重量部（トナーに
対して０．５〜１．Ｏｗｔ％）＊Ｎタイプ：電子供与性 である二成分現像剤を用い、第１図に示すプリンタによ
り画像形成を行う。この場合、疎水化度の異なる４種類
のシリカ粒子とシリカ粒子を外添しないときの５通りに
ついて実験を行い、夫々の転写効率を調べる。尚、プリ
ンタの各電位設定は、 初期帯電電位ｖｓ・・・・・・・・・−４５０ｖ地肌部
電位ｖｌｌ・・・・・・・・・・・・−３００Ｖ現像バ
イアス電位ＶＢ・・・−２４０Ｖ露光部電位ｖＬ・・・
・・・・・・・・・　−２０Ｖとなっている。 （実験結果） 第１表 寧ワフカケミカルス°イーストアジア（株）製第１表の
結果から、疎水性シリカが転写効率をアップさせ、しか
もその疎水化度が上昇するに従い転写効率をよりアップ
させることがわかる。その理由は、疎水化処理によりシ
リカの表面自由エネルギーが低下する為と推察される。 これから、クリーナ無しプロセスを実施するに当り、疎
水化度の最も高いト２０００シリカを外添した現像剤を
用いれば、残像現象を発生させることなく良好な画像を
安定して得ることができることが判明した。 次に、上述の実験で最も高い転写効率を得たト２０００
シリカに着目し、これについて最適添加率を求めるべく
、添加率の異なる３種類の現像剤イ。 口、ハを調製し、これらについての検討実験を行なった
。その結果は次の通りである。

【実験例２】 現像剤イの成分構成 フェライトキャリヤ （粒径：５０μｍ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系）−２２５重ｆ
ｆｉ！！ＩＫＮタイプトナー・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　２５重量部疎水性シリカ（１（−２００
０）・・・・・・０．１２５重量部（トナーに対して０
．５ｖｔ％） 上記現像剤を用いて実験例１と同方法により画像形成を
行ない、残像が発生する迄のプリント枚数を調べる。 結果は、１０００枚に至るまで残像は発生しなっかった
。

【実験例３】 現像剤口の成分構成 フェライトキャリヤ （粒径：５０μｍ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系）・２２５重量
部Ｎタイプトナー・・・・・・・・・・・・・・自・・
　２５重量部疎水性シリカ（＋１−２０００）・・・・
・・０．１８８重量部（トナーに対して０．７５ｖｔ″
Ａ） 上記現像剤を用いて実験例１と同方法により画像形成を
行ない、残像が発生する迄のプリント枚数を調べる。 結果は、２５００枚に至るまで残像は発生しなっかうた
。

【実験例４】 現像剤ハの成分構成 フェライトキャリヤ （粒径：５０ｕ　ｍ、Ｃｕ−Ｚｎ−Ｍｇ系）・２２５重
量部Ｎタイプトナー・・・・・・・・・・・・・旧・・
　２５重量部疎水性シリカ（Ｈ−２０００）・・・・・
・　０．２５重量部（トナーに対して］　、Ｏｖｔ％） 上記現像剤を用いて実験例１と同方法により画像形成を
行ない、残像が発生する迄のプリント枚数を調べる。 結果は、４０００枚に至るまで残像は発生しなっかうた
。 以上の実験結果より、疎水化度が８０％のシリカ（１（
−２０００）を画像形成に悪影響を及ぼさない限度であ
るトナーに対して１．０ｗｔ％だけ外添した現像剤で、
クリーナ無しプロセスを実施すれば、約４０００枚のプ
リント枚数に至る迄残像が発生せず、充分実用に耐え得
ることが判明した。 上述した実験例４において、約４０００枚の連続プリン
トを終えた時点で残像が発生し始めるが、これは疎水性
シリカが繰返し使用される内に変質して表面自由エネル
ギーが変化し、前述した感光体表面とトナー粒子間のＶ
ａｎ　ｄｅｒ　Ｗａａｌｓ力Ｆｌを弱める効果が低下し
た為と考えられる。その原因として、フェライトキャリ
ヤの成分物質が疎水性シリカ粒子の表面に被着しシリカ
粒子同士が凝集してしまうことが考えられる。そこで、
疎水性シリカ粒子の寿命を延す為にキャリヤの種類を変
えて上記実験例と同様の画像形成実験を参考の為に行っ
てみたところ、以下の様な結果が得られた。

【参考例１】 現像剤の成分構成 酸化鉄粉キャリヤ （粒径：５０μｌ１１）・・・・・・・・・・・・・・
・２２５重量部Ｎタイプトナー・・・・・・・・・・・
・・・・・・・　２５重量部疎水性シリカ（Ｈ−２００
０）・・・・・・　０．２５重量部（トナーに対して１
．０ｗｔ％） 上記現像剤を用いて実験例１と同方法により画像形成を
行ない、残像が発生する迄のプリント枚数を調べる。 結果は、５０００枚に至るまで残像は発生しなっかうた
。

【参考例２】 現像剤の成分構成 フェライトキャリヤ （粒径：１０μｌ１１）・・・・・・・・・・・・・・
・２２５重１部Ｎタイプトナー・・・・・・・・・・・
・・・・・・・　２５重量部疎水性シリカ（Ｈ−２００
０）・・・・・・　０．２５重量部（トナーに対して１
．０１ｔ％） 上記現像剤を用いて実験例１と同方法により画像形成を
行ない、残像が発生する迄のプリント枚数を調べる。 結果は、５０００枚に至るまで残像は発生しなっかうた
。 上記参考例１．２の結果から、キャリヤ粒子物質の材質
や粒径を適切に選定することにより、疎水性シリカ粒子
の変質を抑制して１００％の転写効率をより長く持続さ
せることが可能であることが分った。 尚、本発明は上記の好適実施例に限定されるべきもので
はなく、本発明の技術的範囲において種々の変形が可能
であることは勿論である。例えば、現像剤は二成分磁性
現像剤に限らず、−成分若しくは非磁性の現像剤にも、
本発明は適用可能である。又、本発明は、液晶プリンタ
等の記録装置に限らず、電子写真複写機等の種々の電子
写真式画像形成装置に広く適用することができる。 〔発明の効果〕 以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、トナーに
対して所定の割合で疎水性シリカ粒子を混合する（外添
する）ことにより、トナーと感光体表面間の付着力を弱
めトナーの用紙上への転写効率を略１００％に高めるこ
とができる。従って、通常の電子写真式画像形成方法か
ら単にクリーナを省略しただけの簡単な構成の画像形成
プロセスにより、残像等の画質不良の無い良好な画像を
安定的且つ迅速に得ることができる。そしてこれにより
、電子写真式画像形成装置の小型簡素化を大幅に促進す
ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての電子写真式画像形成
方法が適用される液晶プリンタの主要構成を示した模式
図、第２図は上記液晶プリンタにおける転写工程の動作
を示した模式的説明図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　感光体表面を一様に帯電する工程と、一様帯電させた
   感光体表面に画像情報に応じて光を照射し静電潜像を形
   成する工程と、前記静電潜像を現像剤により顕像化する
   現像工程と、前記顕像を転写器により用紙上に転写する
   転写工程とから成る電子写真プロセスを備え、転写され
   ず前記感光体表面に残留する現像剤を除去せずに前記電
   子写真プロセスを繰返し実施することにより画像を得る
   電子写真式画像形成方法において、前記現像剤に疎水性
   シリカを所定の割合で混合することを特徴とする電子写
   真式画像形成方法。