JPH02271372A - 画像形成装置 - 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〕 本発明は静電潜像に則して画像を形成するコンパクトな
画像形成装置に関し、更に詳しくは球形トナー粉末を用
いる画像形成装置に関する。

〔発明の背景〕

電子写真複写装置はＯＡ機器の一つとして広く普及し重
宝されているが、その嵩及び重量は近代オフィスの形態
には馴染みにくくなっており、更に末端機器として少な
くとも受信機能が必要になって来ている。

複写装置のコンパクト化は鋭意進められているが、従来
の感光体−周の中に一原稿画像を収める形態では既に極
限に来ているかに見える。

この事態に対応して小周長の感光体を用い、かつ一連の
画像形成工程の手段のうち、トナー現像部分で残留トナ
ーを電気的に除去するコンパクトな記録装置が提案され
ている。（特開昭６３−１３３１７９号、同６３−１３
３１８０号、同６３−１３３１８１号等）。

しかしながら転写残トナーによる帯電工程での帯電の不
均一、露光工程での光減衰障害、ゴースト像或は多色画
像形成時の色濁り等の障碍が認められ、多少の転写残ト
ナーによっては支障の起らぬ画像形成ンステムが望まれ
る。

翻って現像トナーの面から本技術分野をみれば、トナー
の帯電性を向上させる流動性、大粒子から漸次小粒子が
消費される歪を排除したトナー消費の正則性、高濃度画
像を招来する良好な転写率及び再現性のよい複写反復を
保証するクリーニング性等が問題にされる。

トナーの流動性を高め、摩擦効率、帯電の均一安定性を
図る手段としてトナー粒子の球状化が行われる。

しかし球状化必ずしも利あらず、球状化によってトナー
の感光体或は現像スリーブへの付着性が高まり、転写率
の低下、クリーニング不良を惹き起こす。本発明者等の
知見によれば、その付着性は球状性が進むにつれて大き
くなる。

前記付着は物理的及び／又は電気的な相互力によるが、
感光体、スリーブ等の表面の硬さ、平坦さにも左右され
、感光体については、コロナ放電、酸化等による感光体
面の変質軟化、粘着性増大に原因の一斑があり、又感光
体と異極性の帯電を与えるトナーを用いる順現像におい
ては感光体帯電極性とトナー帯！ｆｆｌ性の正負による
クーロン力が加わる。

付着量及び付着強度の増大は、転写材への転写率の低下
であり、又クリーニング不良を生ずる原因でもある。

一方静電的要因があまり関与しない球形トナーの付着除
去には静電的手法は効果が淡く、機械的な利ぎ落しが効
果的である。しかし前記した程度にまでコンパクト化を
進める場合には、制ぎ落す部材を収納するだけの余裕空
間が既にない等、小局長感光体方式の画像形成装置を活
かすには多々解決すべき問題点がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、トナーの転写率、クリーニング性が良
好で画質にばらつきのない安定した画像を与えるコンパ
クトな画像形成装置の提供にある。

〔発明の構成〕

前記本発明の目的は、現像と感光体面の不要残存トナー
の排除を併せ行う現像装置を備え、感光体周長より長い
トナー画像を形成する画像形成装置において、現像に使
用するトナーが球形トナーであることを特徴とする画像
形成装置によって達成される。

まｊ；本発明の態様においては、前記感光体の感光層バ
インダに少くとも熱硬化型樹脂が含まれていることが好
ましく、また現像と感光体面の不要残存トナーの排除を
併せ行う操作における現像が磁気ブラシ現像法に拠るも
のであり、かつ反転現像であることが好ましい。

〔発明の作用効果） 従来感光体表面に静電潜像を形成する際には、感光体表
面を清浄無垢の状態にまでクリーニングしてはじめて、
帯電・画像露光・現像・転写の工程が進められていた。

しかし感光体表面に残存するトナーは、次に新たに形成
する画像部分に新たにトナーが静電的に吸着させられる
訳であるから、トナーが同じならば何も画像部分に当る
部分の残存トナーを取除く必要はない。

更に残存トナーが、新たに行う帯電、画像露光及び現像
に支障を来さなければ、現像時に先行画像が遺した不要
な若しくは画質に有害な残存トナーを除去して転写工程
に廻せば充分である。

トナー現像に球形トナーを用いれば当然残存トナーも球
形トナーであり、平滑な感光体面とは点接触している。

点接触した球形トナーを感光体面に置いたまま新たにス
フロトロン等のコロナ放電でイオンを感光体面に供給す
る場合、イオン流は方向性をもって表面に原着するとし
ても、その途次空気分子との衝突やトナー粒子上での再
放電により残存する球形トナー粒子の陰影部１こ廻り込
み、トナーの点接触点を除き殆ど均一に感光体表面に吸
着しうる。

また残存トナーの生残り電荷による均一帯電に対する障
害は、発生イオンの濃厚な電荷雰囲気の中に埋れて殆ど
問題にならない。

従って少くとも球形トナーを用いる限り残存トナーによ
る均一帯電の障害は起らない。

また画像露光においても球形トナー粒子が著しい大粒子
でない限りコヒーレントなレーザ光の場合でも周縁によ
る光回折により陰影部に光が廻り込みまた露光光が完全
な集光性でなく散光性を有する場合には露光効果は充分
に感光体面に及ぶと考えられる。

更に現像工程にまで生残って米だ残存トナーは、新たに
形成される画像部分に位置しそのまま活用可能なトナー
と、非画像部分に位置し、その存在が画質を損う不要、
有害なトナーとに分たれる。

ここで取除かるべき不要粒子と感光体面間のクーロン力
は既に減衰しており、現像磁気ブラシ等の柔かい摺擦に
よって容易に取除かれると思われる。

特に反転現像の場合は、感光体の帯電極性とトナーの帯
電極性が同じであり、新たに帯電させられた新規トナー
でさえ付着できない程度に現像バイアスが利いている非
画像部分には残存トナーは付着を維持することはできな
い。

即ち制ぎ落し作用をもつ磁気ブラシ現像方式でかつ反転
現像法においては、新規画像部分以外には殆ど残存トナ
ーの形骸をみることはできない。

この観点に立てば、−原稿画像のトナー画像を、その刷
り出し長さより短い小周長の感光体を用いて、成る周長
部分に何遍か繰返してトナー画像の幾つかの画像区分を
担当させて刷り出し全体トナー画像を完成させる、小周
長感光体を用いた“返り刷出し“方式の画像形成装置が
可能になる。

本発明においては、特に流動性、帯電均一性、トナー消
費の正則性を備えた球形トナーを用い、好ましくは感光
体感光層の硬さを高めて球形トナーの感光体表面への非
静電的係止性を抑えて転写率を向上し、更に反転現像、
磁気ブラシ現像法によって良質画像を保証するものであ
る。

次に本発明を具体的に詳しく説明する。

本発明において、トナーの流動性を向上させ、帯電能率
を上げる球形トナーの球形化の技術としては、例えば熱
的球形化処理方法（特開昭５６−５２７５８号、同５９
−１２７６６２号等）、樹脂粒子を気流中に分散し表面
を熔融し球形化する方法（特開昭５８−１３４６５０号
等）、温度を加え微粉砕と同時に球形化する方法（特開
昭６１−６１６２７号等）等のトナー表面を熔融する熟
的球形化方法（特開昭５６−１２１０４８号等）や造粒
型合法等溶液中で球形トナーを形成する方法を用いるこ
とができる。

球形トナーの平均粒径は１〜７μｍが好ましく、１、ｕ
ｍ未満のときはクリーニング不良を起こし、７μｍを超
えるときは、露光を遮蔽する悪影響がみられる。

本発明の球形トナーに用いる樹脂の例としてはスチレン
等のスチレン系単量体とブチルアクリレート等のアクリ
ル酸エステル類単量体及び／又はメチルメタクリレート
等のメタクリル酸エステル類単量体との共重合により得
られるスチレン−アクリル系共重合体樹脂、ポリエステ
ル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリウレタン樹脂又はポリウ
レア樹脂等を挙げることができる。

本発明に係るトナーの着色は、着色トナーの吸収スペク
トルを勘案し、着色トナーに吸収の少ない波長光による
露光が好ましく、残存トナーを透過して静電像を安定し
て形成することができる。

この点可視光領域より一般に波長の長いレーザ光が幸い
する。

特に、半導体レーザに代表される長波長のレーザ光を用
いると、トナーが着色していても、赤外域では透過率が
大になる様に設計することができる。

例えばＹ、Ｍ、Ｃｌ−ナーなどに用いる顔料をブレンド
して黒トナーをつくることができる。この黒トナーは、
赤外光に対して透過率が大である。

この為に、露光時トナーが付着していたとしても、電荷
の光減衰に支障を与えることが少ない。

本発明において、トナーの帯電量及び帯電極性の制御に
は荷電制御剤を用いることが好ましい。

荷電制御剤としては、例えばニグロシン系染料、金属錯
体系染料、アンモニウム塩系化合物、アミノトリフェニ
ルメタン系染料等を用いることができる。

かかる荷電制御剤はトナーのバインダ樹脂１００重量部
（ｖｔと略記する）に対してＯ〜５ｖｔ含有される。

更に電荷制御剤の外にアミン化合物で処理されたシリカ
微粒子その他の流動化剤（特願昭６２−１０８２１３号
、同６２−１１９４８２号等）の混合等の従来技術が流
用される。

又、オフセット性改良のためにポリオレフィン等を添加
してもよい。

更に本発明のトナーには、流動性向上剤等の無機微粒子
を混合して用いてもよい。このような無機微粉末として
は例えば、シリカ粉末、アルミナ、酸化チタン、チタン
酸バリウム、チタン酸マグネシウム、チタン酸カルシウ
ム、チタン酸ストロンチウム、酸化亜鉛、珪砂、クレー
　雲母、珪灰石、珪藻土、酸化クロム、酸化セリウム、
ベンガラ、二酸化アンチモン、酸化マグネシウム、酸化
ジルコニウム、硫酸バリウム、炭酸バリウム、炭酸カル
シウム、炭化珪素、窒化珪素などが挙げられるが、シリ
カ微粉末が特に好ましい。

本発明に係る現像剤のキャリア或いは磁性トナーに用い
られる磁性体としては、フェライト、マグネタイトを始
めとする鉄、コバルト、ニッケル、などの強磁性を示す
金属若しくは合金又はこれらの元素を含む化合物、その
他を挙げることができる。

反転現像に用いる現像剤は二成分現像剤が本発明には汎
用性があり、又転写残トナーの支障を除去するには好都
合である。反転現像では感光体とトナーは同極性に帯電
するのでクリーニングの障害になることが少ない。

さらにこの反転現像時の現像バイアスとして直流バイア
スに交流成分を重畳して用いることが望ましい。

この交流成分は、現像領域で交番電界を形成し、トナー
が過剰に感光体に付着している場合は現像スリーブに戻
す効果を有し、トナーが感光体に不足して付着している
場合は現像を促進する効果を有している。

このことから、トナーが予め付着していた場合に対して
もその影響を少なくすることができる。

このようにして本発明においては転写残トナーの害を回
避することができる。

先に記した露光光に対して、トナーの透過率を大とする
ことと、この現像バイアスに交流成分を重畳することに
より、転写残トナーの悪影響をより回避することができ
る。

次に本発明の感光体のバインダに用いられる熱硬化樹脂
としては、フェノール樹脂、ユリア樹脂、エポキシ樹脂
、不飽和ポリエステル樹脂、メラミン樹脂、シリコーン
樹脂、ポリウレタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フ
ラン樹脂等を挙げることができる。この中で電気絶縁性
、゛被膜形成性その他物性、化学耐性等の良好なものが
選ばれるが、本発明においては、下記−形成で示される
構成単位を有するフェノール樹脂が好ましい。

−形成 式中、Ｒ，Ｒ，は水素原子又はメチル基、Ｒ２は水素原
子又はエポキシ基、Ｒ，、Ｒ４及びＲ６はハロゲン原子
、水素原子、ヒドロキシ基、ニトロ基、シアノ基、アミ
７基、カルボキシ基又はスルホン酸基もしくはその塩、
又は置換基を有してもよい炭素原子数１〜３の飽和もし
くは不飽和の鎖状炭化水素基である。

これらの樹脂の重合度は２〜ｔｏ、ｏｏｏであり、好ま
しくは２〜１００である。

又、前記−形成で示されるフェノール樹脂がメラミン、
リグニン、クロマン、インデン、炭化水素、ポリビニル
アルコール、脂肪酸アミド、アセテート、ラクトン、ア
セタール、クロールフェノール、チオフェン又はスチレ
ン化フェノールなどの各樹脂又はそれらの単量体で変性
されたものも有効に用いられる（特開昭５４−１２３０
３５号等）。

本発明に用いられる光導電性半導体としては、従来公知
、常用の光導電性半導体が用いられるが、特公昭４８−
３４１８９号、同４９−４３３８号、同４９−１７５３
５号、同４７−３０３２８号、同４７−３０３２９号、
同５０−３８５４３号及び同５１−２３７３８号などに
記載されるフタロシアニン系光導電性顔料が好ましい。

具体的には一般式（Ｃ＠Ｈ４Ｎｚ）＋Ｒｎで示されるフ
タロシアニン系顔料であって、このうちで特に無金属フ
タロシアニン及びα、β、γ、χ、Ｋもしくはε型の銅
フタロシアニンが好ましく、更に平均粒径は０．１〜０
．０１μｍのものが好ましい。

前記フタロシアニンの電荷光減衰曲線は、低照度に対し
ては鈍感であって、少露光量域では電荷の減衰が少なく
、平にプラトーをなし、ある露光量域から急峻に断ち下
った曲線である。

従って画像露光面で光の回折等で生ずる画像周縁の低照
度部分、典型的にはドツト露光における画像に差掛る露
光強度の立ち上り域及び画像終端の断ち下り域の裾の光
によって電荷を失うことなく、画像の周縁部には鋭い電
荷の立ち上りと断ち下りを生じ、鮮鋭な画像を与えるこ
とができる。

本発明に係る感光体は、前記光導電性微粉末と樹脂、必
要に応じて、ローズベンガル、オーラミン、ブロムフェ
ノールブルー　ブロムチモールブルー　ツクシンなどの
増感染料、その他の増感剤として２．４．７−　）ジニ
トロ−９−フルオレノン、２．４，５゜７−チトラニト
ロフルオレノンをベンゼン、トルエン、キシレン、トリ
クロルエチレン、酢酸エチル、アセトン、メチルエチル
ケトン等の有機溶剤に例えば光導電性粉末１００ｖｔに
対し、樹脂１＝　１０００ｗｔ。

増感染料０．０５〜１Ｏｖｔ、有機溶剤５０〜５０００
ｗｔの割合で混合分散して得られる感光層塗料を作成し
、この感光層塗料を、例えば銅、鉄、ニッケル、アルミ
ニウムもしくはステンレスなどの金属板、又は紙もしく
はプラスチックフィルムにアルミニウム、金、銀、銅ニ
ッケルなどの金属もしくは酸化錫などの金属酸化物を蒸
着もしくはラミネートして得られる支持体、又は紙もし
くはプラスチックフィルムに、前記金属もしくは金属酸
化物の粉末もしくはカーボンブラックの粉末をｓ！脂中
に分散含有せしめた層を塗設して得られる支持体など、
種々の導電性支持体の上に乾燥後の膜厚が５〜３０μｍ
になるよう塗布、乾燥して感光層を設けて作成される。

又必要に応じて有機高分子化合物又は整流性半導体層な
どの中間層を設けることができる。

前記のように調えられた感光体を装備することによって
、帯電工程に続いてアナログ画像露光によっでは勿論の
こと、パルス幅変調スポット光のドツト露光によっても
良好な潜像を与える潜像形成工程が組まれ、反転現像工
程を組込んだ画像形成工程及び該工程からなる画像形成
装置が構成される。

本発明はトナーの吸収スペクトルを勘案し、トナーに吸
収の少ない波長光による露光が好ましく、この点可視光
領域より一般に波長の長いレーザ光が幸いする。

露光に用いるレーザｌ＝は、Ｈｅ−Ｎｅ、　Ｈｅ−Ｃｄ
或はＡｒ等のガスレーザ、ＧａＡＱＡｓ等の半導体レー
ザが用いられ、その波長は一般に７００ｎｍ以上である
ので感光体には前記した材料によっては分光増感処理が
一般的に必要である。

〔実施例〕

以下、本発明を図面を用いて説明する。

第１図は本発明の画像形成装置の概要を示す囚である。

この画像形成装置は半導体レーザを月いて画像露光を行
い、二成分現像剤を磁気ブラシを用い接ニングは同部位
で行われる。

本装置は電子計算機、ワードプロセッサーなどの外部装
置であるホスロシステム（図示しない）や画像読取装置
とインターフェース回路等の伝送コントロール（図示し
ない）を介して結合することもできる。

印字開始信号を受けると、感光体２１が回転し、感光体
２１は帯電器２２により帯電させられる。次に変調され
た波長８００ｎｍのレーザビームをポリゴンスキャナ２
３を含む光学系２４を用いて上記帯電された感光体２１
を走査露光し、静電潜像を形成する。

静電潜像は現像器２５によって現像され、トナー像が形
成される。次いで、カセット２６より搬送された転写材
２７上に転写帯電器２２を用いてトナー像を転写し、定
着器２９により、転写部材２７上にトナー像を定着し、
トレイ３０上に排出する。

上記現像器２５は第１図に示すように、磁石体７８と現
像スリーブ７９とからなる現像ローラ２５ａと、この現
像ローラ２５ａの表面に形成された現像磁気ブラシと感
光体２１との摺接部である現像位置よりも、回転方向の
上流に設けられ、現像剤磁気ブラシの厚みを規制する磁
性棒７４と、現像剤収容部７５に収容された現像剤撹拌
体７６とを収容する。さらに現像器２５と感光体２１は
ケーシング７７内に内蔵された構成となっている。

前記現像剤収容部７５内には７μｍのトナーｔと８０μ
ｍのフェライトに樹脂コーティングを行ったキャリア（
磁性粉）とからなる現像剤が収容されている。

反転現像バイアスとしては直流成分として＋５００Ｖ１
交流成分として３ＫＨｚ、ＩＫＶを重畳して用し）てい
る。

又、上記現像ローラ２５ａは磁気ロール７８と、この磁
気ロール７８に嵌合、自由回転するスリーブ７９とから
構成されている。感光体２１の表面電位及び感光体２１
上のトナー状況等は工程の進行と共に順次変貌していく
。

即ち感光体２１は帯電器２２により、例えば＋６００Ｖ
に帯電される。この時、前回のコピー動作で転写しきれ
なかった感光体２１上のトナーＬも同時に帯電されると
ともに、トチ−ｔの下の感光体２１も帯電される。

本実施例の装置ではスコロトロンチャージャを用いて表
面電位を均一化したため、トナーｔの下の感光体２１の
部分の電位はトナーｔがない部分に比べ若干低くなって
いるが、この電位差は実用上全く問題にならないレベル
に均一化されている。

又、上記感光体２１は光学系２４により走査するパルス
幅変調されたレーザビームを受けて表面電位が減衰され
、静電潜像を形成する。

ここに形成された静電潜像は、前記フタロシアニンの光
減衰特性によって、その潜像周縁は電荷の鮮鋭な立上り
、断下りをもつ矩形に近似する。

この静電潜像は現像器２５によって、現像されるわけで
あるが、このとき、転写残りとして感光体２１上に付着
してきた画像にとって不要なトナーｔは同時に現像器２
５によってクリーニングされる。

又、感光体２１上の静電潜像は現像器２５によってトナ
ー（が供給されてトナー画像とされた後、ベルト２８上
の転写材２７上に転写帯電器２２によって転写される。

転写帯電器２２には、プラス帯電しているトナーｔとは
逆極性の高電圧が印加され、マイナスのコロナ放電をベ
ルト２８の裏から行い、負帯電させ、プラスのトナーＬ
を転写材２７に引き付ける役をしている。このようにし
て、画像が転写されたのち、ベルト２８は除電器１０１
によって除電される。

上記動作に加えて、第１図に示した帯電器２２の上流に
一様露光ランプ３１を設け、帯電器２２による帯電前に
感光体電位を均一にすべく光照射を行うことが有効であ
る。この光照射光は露光光と同じくトナーに対し透光性
を有していることが望ましい。

又、転写残のトナーが現像域で現像とクリーニングと同
時に行うことの設定条件の困難さを防止するために、圧
着、解除自在なりリーニングブレード３２を設けること
も有効である。

このクリーニングブレード３２は画像形成時圧着してお
き転写残トナーを一旦かきとって留めておく、次に画像
形成終了後解除する。留めておかれたトナーは現像器に
より容易にクリーニングすることができる。

次に、上記感光体２１について詳述する。

感光体２１は外径３０１ｍｍの両切りのアルミニウムの
筒（肉厚０．８＋ａｍ）と、この筒キャリアの表面に塗
布された感光層とによって構成されている。

上記感光層は、前記フタロシアニン（東洋インキ製）と
、本発明に係るフェノール樹脂を重量比ｌ：２で厚さ２
０μｍに塗布したものである。帯電〜光減衰に亘る電位
特性のエレクトロメータによる測定結果を第２図に示す
。

又トナー粒子の平均粒径は２０μｍ以下であることが好
ましい。

２０μｍ以下のトナー粒子ｔが転写残トナーとして表面
に存在していても、感光体２１が露光された時の粒子縁
の回折光とキャリア輸送層内での反射散乱光によるトナ
ー粒子ｔの陰影による障碍はほとんどできないか、又は
実用上問題のない程度の薄さでしかない。

しかし、トナー粒子ｔの径が２０μｍ以上になると、黒
ペタ上に白斑のメモリとして画像不良を発生する。

上記トナー粒子に露光光源に対し透光性があれば、上記
メモリが軽減される。更に帯電、像露光後のトナー層の
残留電位特性から３０μｍ厚以下５望ましい。

〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、感光体上に残留
した現像剤を現像手段により、現像と同時に摺擦除去す
るから、従来のように回収ボックスを必要とすることが
なく、小形軽量化が可能になるとともに、汚れを生じる
惧れもなく、更に感光体にクリーニングブレードを当接
させないため、感光体の寿命も長くできる。

【図面の簡単な説明】

第１図は画像形成装置を示す概略的構成図、第２図は感
光体の電位特性を示す図である。 ２１・・・感光体（像担持体） ２４・・・光学系（像形成手段） ２５・・・現像器（現像手段） ２７・・・被転写材

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）現像と感光体面の不要残存トナーの排除を併せて
   行う現像装置を備え、感光体周長よりも長いトナー画像
   を形成する画像形成装置において、現像に使用するトナ
   ーが球形トナーであることを特徴とする画像形成装置。
2. （２）前記感光体の感光層バインダに少くとも熱硬化型
   樹脂を含むことを特徴とする請求項１記載の画像形成装
   置。
3. （３）前記現像と感光体面の不要残存トナーの排除を併
   せて行う操作における現像が磁気ブラシ現像法による反
   転現像であることを特徴とする請求項１又は２に記載の
   画像形成装置。