JPH03149565A - 光導電性トナー - 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］ 本発明は複写機・プリンタ・ファクシミリ等の画像形成
装置に用いられｉ光〜導電性トナーに関する。

［従来の技術］ 従来の画像形成装置に使用される光導電性トナーとして
、黒色の印字をする場合、例えば光導電剤として色素増
感ＺｎＯ，色素増感Ｔｉ０２等の無機材料、あるいはフ
タロシアニン、キナクリドン、ベンジジン系等の有機光
導電剤を用い、シアン、マゼンタ、イエローに着色され
た３色混合系が用いられてきた。さらに別の方法として
は上記光導電剤とカーボン・ブラック等の黒色の着色剤
の混合されたトナーが用いられてきた。この場合色素増
感ＺｎＯが光導電剤としては多く用いられている。また
、それらを用いたプロセスの例としては特開昭６０−３
１１５０、特開昭６０−１３８５６６に示されているも
のがあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかし、従来の光導電性トナー及び光導電性トナーを使
用した画像形成装置には以下の課題が指摘され、解決が
望まれている。

１、現像時に導電化されたトナーはその速い緩和時間の
ため、静電気力を用いた通常のコロナ転写、電界転写で
は直接普通紙に転写した場合、極端に像濃度が低くなる
。このため導電性トナーを用いて印字する場合、絶縁紙
が用いられてきた。

２、従来技術にみられるような導電化したトナーを除去
する方法では工程が複雑になり、かつトナー分離が十分
に行われにくく地カブリの原因となっていた。さらに通
常印字ではトナーの消耗が激しくコスト高につながって
いた。

そこで本発明線、上記課題を解決するものであって、そ
の目的とするところは、簡便な方法で、かつ転写記録紙
を選ばず、鮮明な画像を再現性良く得ることを可能にす
る光導電性トナーを提供す′　るものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明の光導電性トナーは、構成要素として少なくとも
一方の極性のキャリアが固定キャリアとなる金属カルコ
ゲナイド化合物、及び結着樹脂を用いることを特徴とす
る特 ＊作用］ 光導電剤として半導体材料である無機顔料を使用した場
合、その光導電性メカニズムは以下のようであると考え
られる。例としてｎ型の半導体である酸化亜鉛を用いて
述べる。結晶内に過剰亜鉛原子を含む酸化亜鉛はキャリ
アとなる伝導電子が存在し、このため本来は導電性であ
る。しかし通常は表面に酸素が吸着しεの酸素が伝導電
子を吸い出し、界面に空乏層が形成されるため絶縁性の
挙動を示す、光照射により結晶内にキャリアが発生する
とこの吸着酸素が脱離し、表面障壁が下がるため電界に
応じてキャリアである伝導電子は電極に引かれる。一方
、ホールは酸化亜鉛中では移動度を持たないので固定電
荷として留まりトナーとしてはプラスに帯電している状
態となる。このように一方のキャリアがトラップされ移
動度を持たないか、極端に小さい場合、見かけ上固定キ
ャリアとして１プロセスの時間内は留まることとなる。

転写時にコロナ転写した場合、０２−．０３一等のコロ
ナイオンが記録紙を通してトナー電荷と静電気的に引き
合うが、通常の導電性トナーの場合には、普通紙を通し
て入ってきたコロナイオンがそのまま導電性トナー中に
入りトナー電荷を中和して静電気力を弱め転写率の低下
をもたらす、本発明の光導電性トナーの場合にはこのト
ナーへの逆電荷注入の緩和時間が長く、そのため中和さ
れるより速く静電気的に転写されることが可能になった
。また、このため導電性トナーにもかかわらず普通紙を
用いて静電転写することが可能になった。

以下、実施例により本発明を詳細に説明する。

［実施例］ 本発明の光導電性トナーの構成を以下に示す。

基本的には光導電性顔°料、増感剤、結着定着用樹脂、
及び着色剤が用いられる。

光導電性顔料としては次の表に示すものが用いられる。

第１表 ト式　　　１金属元素１材料　　　　　　　　　　　　
　　　　１し１−Ｖ１族　Ｉ　　Ｚｎ　　ｌＺｎｏ、Ｚ
ｎＳ、ＺｎＳｅ、ＺｎＴｅ１１　　　　　　置　Ｃｄ　
　Ｉｃａｏ、　　ｃａｓ、　　ＣｄＳｅ、　　ｃａｒ　
ｅｌｌ　　　　楓　Ｈｇ　　ＩＨｇＳｅ、　　　　　　
　　　　　ルー■族　しｎ　しｎｓｅ、　　　　　　　
　　　　　１１１Ｖ−Ｖｌ族　１ｐｂ　　Ｉｐｂｏ、ｐ
ｂｓ　　　　　　　　　　１■　　　　　　ｌ　Ｓｎ　
　ＩｓｎＴｅ、　　　　　　　　　　　　　　Ｉ−ｌＧ
ｅ　■ＧｅＳｅ　　　　　　　　　　１１　　　　　　
Ｉ　Ｔｉ　　ＩＴｉＯ２１ＩＶ−Ｖｌ族　−Ｂ　ｉ　　
ｌ　Ｂ　ｉ２ｓｓ、　Ｂ　１２５　ｅｓｔ　Ｂ　ｉｔＴ
、ｅｓ　　１１　　　　　　１Ａ５　　　ＩＡｓｔＴｅ
ｓ　　　　　　　　　　　　　　Ｉ珊感剤は光導電剤及
び感光波長域により任意の染料を選ぶことができる。例
えばトリフェニルメタン染料、ジアリルメタン染料、モ
ノメチンシアニン、トリメチンシアニン、ペンタメチン
シアニン、ヘプタメチンシアニン、スチリル染料、オキ
ソノール、メロシアニン、錯シアニン、アゼニウム染料
、アゾ染料、アントラキノン染料、インジゴ染料、ビニ
レン染料、アゾメチンが用いられる。

これらの種類の染料の例としては、ローズベンガル、ア
クリジンオレンジ、ローダミンＢ、エリスロシン、エオ
シン、フルオレッセイン、ブリリアントグリーン、クリ
スタルバイオレット等がある。

着色剤としては以下のものが使用可能である。

ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブルー
、クロムイエロー、ウルトラマリンプルー、デュポンオ
イルレッド、キルンイエロー、メチレンブルークロリド
、フタロシアニンブルー、マラカイトグリーンオキサレ
ート、ランプブラック、オイルブラック、アゾオイルブ
ラック、ローズベンガル、クリスタルバイオレット、ロ
ーダミンＢ。

結着定着用樹脂として用いられる樹脂としては公知の絶
縁性熱可塑性樹脂が使用可能で、ポリアクリレート、ポ
リメタクリレート等のアクリル樹脂及びその共重合体、
ポリスチレン、ポリ−１−メチルスチレン等のスチレン
樹脂及びその共重合体、ポリビニルクロライド、ポリビ
ニリデンクロライド、ポリビニルフルオライド、ポリビ
ニリデンフルオライド、ポリエステル樹脂及びその共重
合体、ポリカーボネート樹脂、セルロース樹脂、ボリア
リレート樹脂が単独で、あるいは混合されて使われる。

本発明の具体的例を以下に示すが本発明がこれらに限定
されるものでないことは言うまでもない。

［実施例１］ 本発明に示されるトナーの組成及び製法を以下に示す、
用いた半導体材料は酸化亜鉛とした。

酸化亜鉛・・・４０重量部 増感色素・・・０．０４重量部 エチルアルコール・・・８０重量部 増感色素としては半導体レーザーを光源に考えるため、
下記構造のシアニン色素を採用した。

上記材料を混合し、超音波で均一に分散、吸着させた。

吸着後、遠心分離により溶媒であるエチルアルコールを
除去し、乾燥した色素吸着酸化亜鉛を得る。

次に下記の材料をトルエン溶媒中で溶解し、着色樹脂溶
液を作製した。

アクリル樹脂・・・４０重量部 黒色染料−１・・・２０１１置部 黒色染料−１は近赤外を透過する性質を持つもので第２
図に示すような、ナフタレン環とアゾカップリングを有
し、ＭｅとしてＣｒ、　　Ｘｔ、　　Ｘｓが長鎖メチル
基、Ｘｅ、　　Ｘａが長鎖エチル基のものを採用した。

この溶液中に上記の色素吸着酸化亜鉛を加え、樹脂中で
均一分散になるようさらに超音波分散する。このように
して分散型の原料溶液を固形分１５％になるよう作製し
、スプレードライ法により約１０μｍのマイクロカテセ
ルタイプの光導電性トナー（以下フォトナーと呼ぶ、）
を作製した。

次に、第１図に本発明の光導電性トナーを用いた画像形
成装置のプロセスの概略を示す、基本構成は、ドラム、
二成分現像器、書き込み用光学系、コロナ転写器、ヒー
トロール、クリーニングブラシよりなる。

次にプロセスの説明を行う、ドラム表面は誘電体９で形
成され、内側の導電性基板１０は接地されている。二成
分磁気ブラシｌにより摩擦帯電されたフォトナーは導電
性スリーブ２へ電界強度に応じて薄層化される。この薄
層化されたフォトナーを導電性スリーブ２とＰラム５と
の間に現像電界を印加し、露光系３で光照射し像形成を
行う。

酸化亜鉛を増感色素により近赤外増感しているため、光
源は安価な半導体レーザーが使用できる。

光照射を受は導電化されたトナーのみ電荷注入され誘電
体表面に一層付着される。この時フォトナーには導電性
基板１０よりプラス電荷が入るように設定した。転写部
では普通紙８を通して通常のコロナによる静電転写で紙
上に像形成する。紙のコロナ転写部の通過時間は、プロ
セス速度から約０．１５秒であった。次にヒートロール
６により永久定着させる。ドラム上に残ったトナーはク
リーニングブラシフで除去する。本プロセスを遇して実
際に画像形成したところ、３００ＤＰＩの解像度で、２
０ＰＰＭの印字スピードが得られた。

黒のベタ画像はＯ，Ｄ値で１．５以上が確保された。ま
た、１方面の印字テストで良好な画像が再現性良く得ら
れた。この時の露光系の光量は１０ｅ　ｒ　ｇ　／　ｃ
　ｍ　２で書き込みを行づた。この方式では現像と露光
を同時に行うためスピードアップが図られ、電荷注入に
より一層だけ現像されるので地汚れもなく、像の切れの
良い印字が可能となった。

また、導電性トナーの普通紙への静電転写にもかかわら
ず、良好な印字が形成されたのは固定電荷として保持さ
れているプラス電荷がコロナイオンの影響を受けず、コ
ロナのマイナスイオンによる注入時間が長いことを示す
、さらにこのことは従来の抵抗回復手段、例えばコロナ
チャージャーによるイオン照射などの工程を必要としな
いことを表している。また、鮮明で再現性のよい印字は
、トナーとしての普通紙定着性、黒色の印字温度が所望
の設計通り機能していることを示すものである。

［実施例２］ 実施例１と同様に酸化亜鉛を用いてフォトナーを作製し
、光現像を行った。方法は、実施例１の現像部とほぼ同
様である。現像はＩＴＯ膜で裏打ちされたＰＥＴフィル
ム上に行った。半導体レーザーを用い黒ベタ現像を行っ
たものを表面電位計（ＴＲＥＫ社製ＭＯＤＥＬ３４４）
でフォトナーの電位を測定した。このまま１時間継続し
て測定した後、ＰＥＴからフォトナーをエアーブローに
より除去しＰＥＴ上の表面電位を同様に測定した。

こうした結果、フォトナー上の表面電位は１時間経過し
てもほとんど減衰せず、かつフォトナーをブロー除去し
た後の基板の電位はほぼＯｖであった。これによりフォ
トナーに注入された電荷は固定電荷として維持されてい
ることが判る。

［実施例３］ フォトナーに用いられる光導電性無機顔料として以下の
半導体材料を使用し、顔料／樹脂比を２７１としてプロ
セス評価を行った。

第２表 １Ｎ　　Ｉ　　材料　　　　１　印字品質　　　１１　
１　１−１　　鮮＝７１　　　　１１　２　１　　ｚｎ
Ｓ　　　ｌ　　鮮明　　　　１１３　１　ＣｄＳ　　　
　１　鮮明　　　　１１４　１ＴｉＯ，１鮮明　　　　
１ １５　１、工ｎｓｅ　　　　ｌ　　鮮明　　　　１１　
６　１　　　Ｓｉ　　　　ｌ　　印字不良　　　１１　
　フ　　１　　ＧａＰ　　　　ｌ　　印字不良　　　１
１８　　ｌ　ＰｂＯ１温度小　　　　１この表からもわ
かる通り、金属カルコゲナイド化合物の場合は良好な印
字が可能であるが、■族元素単体、■−ｖ族化合物、あ
るいはｐｂ化合物は明瞭な印字は困難であった。これは
注入されたプラス電荷が固定電荷とならず速い時間内に
緩和するためと考えられる。

［実施例４］ 本発明のフォトナー構造として表面は光応答性のため酸
化亜鉛過剰な１１歳で、内核は定着性確保のため樹脂を
過剰にした二重構造のマイクロカプセルトナーが作製で
きる。

マイクロカプセルフォトナーの組成及び製法をを以下に
示す。

まず粒径約１０μｍのスチレン粒子を用い、黒色染料−
１のアルコール溶液中で直接染色してこれを内核用粒子
とする。

次に以下の溶液を作製する。

酸化亜鉛・・・７５重量部 シアニン色素・・・０．０７５重量部 エチルアルコール・・・１００重量部 ブチラー′ル樹脂・・・２５重量部 酸化亜鉛、増感色素は実施例１と同様なものを用いた。

まず上記材料の内樹脂を除いて混合し、超音波で均一に
分散、吸着させた。

次にこの分散液中に樹脂を加え同様に超音波分散させて
酸化亜鉛分散樹脂溶液を作製する。さらにこの樹脂溶液
中に内核粒子を添加し引き続いて超音波で均一分散させ
る。このようにして原料溶液を固形分１０％になるよう
作製し、スプレードライ法により表面コートされたフォ
トナーを作製した。電子顕微鏡の観察によれば約１μｍ
の厚みで酸化亜鉛分散膜がコートされていることが確認
された。

このマイクロカプセルフォトナーを用いて実施例１のプ
ロセスにかけたところ良好な印字が得られた。このフォ
トナーは感光部分を表面だけに限っているため顔料の添
加量がトナー全体に対してさらに少なく、こうした結果
は普通紙への定着がよく、色再現性も良好であることを
示すものであ以上実施例を述べたが、本発明のフォトナ
ーを用いたプロセスは、以上の実施例のみならず、光導
電性トナーを用いた全てのプロセスに応用可能である。

［発明の効果］ 以上述べたように本発明によれば、光導電性トナーの構
成要素として、少なくとも一方の極性のキャリアが固定
キャリアとなる金属カルコゲナイド化合物及び結着樹−
を用いたことで、光照射時の注入電荷を固定電荷として
維持できるトナーの作製が可能になった。

本発明による光導電性トナーを用いるならば、転写記録
紙の選択の範囲を大きく広げ、抵抗回復の工程を必要と
せず、鮮明な画像が再現性良く得られる、ランニング・
コスト、仁シャル・コストの安価な小型・簡略した画像
形成装置を提供することを可能にするといろ効果を有す
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の光導電性トナーを使用した画像形成方
法のプロセスを表す図。 第２図は本発明の光導電性トナーに用いられる黒色染料
の構成を表す図。 第３図は本発明の光導電性トナーの断面構造の一例を示
す図。 １、誘電体ドラム ２、二成分磁気ブラシ現像器 ３、露光系 ４、フォトナー ５、コロナ転写器 ６、ヒートロール ７、クリーニングブラシ ８、普通紙 以　　上 出願人　セイコーエプソン株式会社 代理人　弁理士　鈴木喜三部（他１名）＝　　：？　　
Ｊコ ンく　　　ゞ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. トナーを光照射により現像する工程、現像されたトナー
   像を記録紙へ転写する工程をふくむ画像形成装置に用い
   られ、現像時の光照射によるトナー中への注入電荷を固
   定電荷として維持する構成の光導電性トナーにおいて、
   該光導電性トナーの構成要素として少なくとも一方の極
   性のキャリアが固定キャリアとなる金属カルコゲナイド
   化合物、及び結着樹脂を用いることを特徴とする光導電
   性トナー。