JPH0580542A - 画像形成方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 バイポーラ型感光体25を用いて画像形成を行
うに際し、互いに色が異なり、かつ互いに逆極性に帯電
した２種のトナーを単一の現像器14中に収納して使用す
る。 【効果】 小型化、低コスト化を実現しながら、複数色
のトナーを用いた画像形成が可能な方法及びその装置を
提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、正負両極性での帯電動
作が可能なバイポーラ型感光体を用いる画像形成方法及
びその装置に係るものである。

【０００２】

【従来技術】従来、可視光に光感度を有する電子写真感
光体は複写機、プリンター等に広く使用されている。

【０００３】このような電子写真感光体としては、セレ
ン、酸化亜鉛、硫化カドミウム等の無機光導電性物質を
主成分とする感光層を設けた無機感光体が広く使用され
ている。

【０００４】また、光感度、熱安定性、耐湿性、耐久性
等の特性に優れたものとして、種々の有機の光導電性物
質を電子写真感光体の感光層に使用することが試みら
れ、近年活発に研究、開発が行われている。

【０００５】他方、感光層を二層に分けてキャリア発生
層とキャリア輸送層を別々に構成し、それぞれにキャリ
ア発生物質、キャリア輸送物質を含有させた機能分離型
の電子写真感光体が開発された。これは、キャリア発生
機能とキャリア輸送機能を異なる物質に個別に分担させ
ることができるため、各機能を発揮する物質を広い範囲
のものから選択することができるので、任意の特性を有
する電子写真感光体を比較的容易に得られる。そのた
め、感度が高く、耐久性の大きい感光体が得られること
が期待されている。

【０００６】このような機能分離型の電子写真感光体と
して、例えば特開昭60−260046号、同60−254046号、同
60−250348号、同56−1059号、同63−2054号、同63−27
3869号、同63−296056号、同58−203446号、特開平１−
149054号等に開示されたものがある。これらのうち、一
例として図２の感光体25がある。

【０００７】この感光体25は、導電性支持体２上に第１
キャリア発生層３とキャリア輸送層４と第２キャリア発
生層５とがこの順に積層されたものであり、正負両極で
の帯電動作が可能となるように構成されている。

【０００８】こうした感光体25は、バイポーラ型と称さ
れ、正帯電、負帯電の両極性での動作が可能であり、正
帯電時には、可視域で主たる分光感度が必要な複写機
（例えば蛍光灯、ハロゲンランプ、キセノンランプ等の
画像信号＝アナログ信号）として好適であり、かつ負帯
電時には、可視光域中の長波側或いは赤外域で主たる分
光感度が必要なプリンタ（例えば発光ダイオード、レー
ザー等の画像信号＝デジタル信号）として好適である。
従って、アナログ／デジタルの両方式を夫々実現でき
る。

【０００９】そして、正帯電、負帯電のいずれか一方の
極性で正規（正転）現像を行い、残る極性で反転現像を
行う場合、１つの感光体で同一極性のトナー、即ち同一
の現像器を用い、正帯電→ナアログ白色露光→負帯電ト
ナーでの正規現像、負帯電→デジタル露光→負帯電トナ
ーでの反転現像を夫々行なえるプロセスが可能である。
従って、機械の小型化、低コスト化と同時に、複写機の
多機能化という、単極性感光体（正又は負帯電した行え
ない感光体）では実現不可能若しくは困難な要求を満た
すことができるのである。

【００１０】

【発明の目的】本発明の目的は、バイポーラ型感光体を
用いることによる利点である小型化、低コスト化を実現
しながら、複数色のトナーを用いた画像形成が可能な方
法及びその装置を提供することにある。

【００１１】

【発明の構成】即ち、本発明は、正負両極性での帯電動
作が可能なバイポーラ型感光体を用いて画像形成を行う
に際し、互いに色が異なり、かつ互いに逆極性に帯電し
た複数種のトナーを使用して現像する画像形成方法に係
るものである。

【００１２】また、本発明は、正負両極性での帯電動作
が可能なバイポーラ型感光体と、互いに色が異なり、か
つ互いに逆極性に帯電した複数種のトナーを収納する単
一の現像器とを有する画像形成装置に係るものでもあ
る。

【００１３】本発明においては、前記複数種のトナー
が、キャリアとの摩擦によって互いに逆極性に帯電させ
る機能を持った、夫々異なる荷電制御剤を含有している
ことが好ましい。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１〜図
６は、本発明を電子写真による画像形成に適用した実施
例を示すものである。

【００１５】まず、本実施例の画像形成装置の構成を図
１について説明する。図１において、感光体ドラム（バ
イポーラ型感光体）の周りには、帯電用の導電性ローラ
ー９、短波用の白色アナログ光源11、長波用のレーザー
ダイオード・デジタル光源12、現像器14、転写極15、分
離極16、クリーニングブレード17が夫々配置されてい
る。現像器14には、正又は負極性に帯電した（キャリア
との摩擦帯電による。）２種の色トナー（各荷電制御剤
を含有。）を含む２成分現像剤が収納されている。

【００１６】導電性ローラー９には、正負いずれの極性
に切換え可能な帯電用電源10が接続されていて、感光体
25に対してローラー９を接触させながら、電源10からロ
ーラー９を介し感光体に所定の電圧を印加できるように
なっている。この電圧は、コロナ放電とは根本的に異な
って感光体の帯電電位程度（１ＫＶ以下）のものであ
る。

【００１７】デジタル光源12には信号（ドット露光用の
デジタル信号）発生器13が接続されている。また、現像
器14には、正負両極に切換え可能なスイッチ20が各バイ
アス電源21、22に対して選択切換え可能に設けられてい
る。

【００１８】上記の導電性ローラー９は、本発明に基づ
く方法を実施する上で望ましいものであり、バイポーラ
型感光体25との組み合わせにおいて優れた作用効果をも
たらすものである。

【００１９】導電性ローラー９は、感光体ドラム25の幅
方向において対接して配置され、具体的には、図３に示
すように、金属製の芯材６に、カーボン粒子を分散した
ウレタンゴム層７を被覆したローラー（感光体25に対し
従動方式）からなっている。芯材６には上記の電源10か
ら正又は負の帯電用電圧が印加される（なお、感光体25
は通常は接地されている）。

【００２０】この導電性ローラー９に代えて、図４の如
き導電性の回転ブラシ19を用いてもよい。このブラシ19
は、金属製の芯材６に導電性レーヨンブラシ８を取付け
たものである。その他、本発明に使用可能な帯電用部材
はブレード等の如く種々に構成することができる。

【００２１】バイポーラ型感光体25は図２のように構成
されていてよく、第１キャリア発生層３に用いるキャリ
ア発生物質は、長波長光（例えば赤色ＬＥＤ、Ｈｅ−Ｎ
ｅレーザー、半導体レーザー等）に十分な感度を有し、
また第２キャリア発生層５のキャリア発生物質は、白色
光源（ハロゲンランプ等に十分な感度を有する。また、
感光体の最上層としてコーティング層、特に保護層を設
けてよい。支持体２とキャリア発生層３との間に中間層
を設けてもよい。

【００２２】画像形成に際し、レーザー光源を用いた場
合は、ローラー９により負極性に帯電された感光体25は
デジタル光源12の露光光Ｌ₂ で像露光され、14で現像さ
れる。この場合、現像は反転で行われるため、負帯電し
たトナーは画像部に付着する。また、現像バイアスを下
げて帯電電位と露光部電位の中間付近に設定すれば負帯
電したトナーを画像部に付着させかつ正帯電したトナー
を非画像部に付着させることができる。図５には、像露
光時のキャリアの発生とその移動の状況が概略的に示さ
れている（但し、断面ハッチングは省略）。図中、Ｔ₁
は負帯電トナー、Ｔ₂ は正帯電トナーを示す。

【００２３】次に、白色光源を使用する場合は、ローラ
ー９で正極性に帯電された感光体25はアナログ光源11の
像露光光Ｌ₁ で像露光され、14で現像される。この場
合、正転現像のため、やはり負帯電トナーは画像部に付
着する。また、現像バイアスを上げて帯電電位と露光部
電位の中間付近に設定すれば負帯電トナーを画像部に付
着させかつ正帯電トナーを非画像部に付着させることが
できる。図６には、像露光時のキャリア発生とその移動
の状況が概略的に示されている（但し、断面ハッチング
は省略）。

【００２４】上記した各現像後は、転写極15で複写紙
（図示せず）に転写し、分離極16で紙を分離する。残っ
たトナーはブレード17でかき落とす。

【００２５】前記トナーは、トナー自身を正帯電又は負
帯電させる機能を持つ荷電制御剤を含有している。これ
ら荷電制御剤を含有するトナーは、キャリアとの摩擦に
よって正極又は負極に帯電する。

【００２６】上記荷電制御剤のうち負帯電機能を持つも
のとしては、含金属ビスアゾ染料、サリチル酸の金属錯
体、ナフトエ酸の金属錯体が挙げられる。また、正帯電
機能を持つものとしては、４級アンモニウム塩とナフト
ールスルホン酸の造塩化合物、ニグロシン染料が挙げら
れる。

【００２７】現像器14中に、上記のような逆極性（即
ち、正極及び負極）に帯電させる機能を持った荷電制御
剤を夫々含有する２種のトナーを収納した場合、現像器
14内の攪拌板（図示せず）、ブレード等によって、トナ
ーは常にキャリアと摩擦される状態にあるため、これら
トナーの極性が失われることはない。

【００２８】次に、本発明を具体的な例に基づいて更に
詳細に説明する。

【００２９】実施例１ １．バイポーラ型感光体の作成 基体としてＡｌドラムを用いた。可溶性ポリアミド樹脂
ＣＭ−8000（東レ社製）３重量部をメタノール70重量
部、１−ブタノール30重量部に溶解して中間層塗布液を
作成し、この液をＡｌドラム上に塗布して100 ℃、20分
間の乾燥を行い、膜厚0.3 μｍの中間層で形成した。

【００３０】次に、τ−型無金属フタロシアニン Liop
hoton ＴＰＨ−218 （東洋インキ社製）２重量部と、ポ
リビニルブチラール樹脂：エスレックＢＸ−１（積水化
学社製）２重量部とを２−ブタノン100 重量部と混合し
て、サンドグラインダーにて20時間の分散を行い、電荷
発生層３の塗工液を得た。これを中間層上に塗布して10
0 ℃、20分間の乾燥を行い、厚さ0.4 μｍの電荷発生層
３を形成した。

【００３１】電荷輸送物質として下記構造のスチリル系
化合物15重量部と、ＢＰＺ型ポリカーボネート樹脂：ユ
ーピロンＺ−200 （三菱瓦斯化学社製）20重量部とを
１，２−ジクロルエタン100 重量部に溶解して、電荷輸
送層塗工液を得た。

【化１】 この液を電荷発生層３上に塗布して、100 ℃、20分間の
乾燥を行い、厚さ20μｍの電荷輸送層４を形成した。

【００３２】ＢＰＺ型ポリカーボネート樹脂：ユーピロ
ンＺ−200 ６重量部を１，２−ジクロルエタン100 重量
部に溶解し、電荷発生物質として４，10−ジブロムアン
スアンスロン：モノライトレッド２Ｙ（Ｉ．Ｃ．Ｉ．社
製）３重量部を加え、サンドグラインダーにて30時間分
散した後、前記スチリル系電荷輸送物質４重量部と酸化
防止剤イルガノックス1010（チバガイギー社製）0.4 重
量部を加えて溶解し、電荷発生層５の塗工液を得た。こ
れを電荷輸送層４上に塗布して100 ℃、20分間の乾燥を
行い、厚さ５μｍの電荷発生層５を形成して、バイポー
ラ型電子写真感光体を得た。

【００３３】 ２．現像剤の製造 （黒色トナーの製造） スチレン−アクリル共重合体 100重量部 （スチレン：アクリル酸ｎ−ブチル＝75：25、 重量平均分子量Ｍ_W ＝12×10⁴ ） カーボンブラック「モーガルＬ」 （キャボット社製） 10重量部 含金属ビスアゾ染料「ボントロンＳ−34」（オリエント化学社製）２重量部 低分子量ポリプロピレン ３重量部 「ビスコール 660Ｐ」（三洋化成工業社製）

【００３４】上記の物質を、２本ロールで溶融練肉後、
粉砕、分級して、平均粒径が10μｍのトナー粉末を得
た。

【００３５】このトナー粉末100 重量部に対し疎水性シ
リカ微粉末「Ｒ−812 」（日本アエロジル社製）0.4 重
量部を添加し、ターピュラーミキサーにより10分間攪拌
混合してトナーを製造した。これを「トナー１」とす
る。

【００３６】 （赤色トナーの製造） スチレン−アクリル共重合体 100重量部 （スチレン：アクリル酸ｎ−ブチル＝75：25、 重量平均分子量Ｍ_W ＝12×10⁴ ） 赤色染料「デュポンオイルレッド」（Ｃ．Ｉ No. 26105 ） 10重量部 （デュポン社製） ４級アンモニウム塩とナフトールスルホン酸の造塩化合物 ２重量部 「ボントロンＰ−51」（オリエント化学社製） 低分子量ポリプロピレン ３重量部 「ビスコール 660Ｐ」（三洋化成工業社製）

【００３７】上記の物質を、２本ロールで溶融練肉後、
粉砕、分級して、平均粒径が10μｍのトナー粉末を得
た。

【００３８】このトナー粉末100 重量部に対し疎水性シ
リカ微粉末「Ｒ−812 」（日本アエロジル社製）0.4 重
量部を添加し、ターピュラーミキサーにより10分間攪拌
混合してトナーを製造した。これを「トナー２」とす
る。

【００３９】（キャアリの製造）縮合反応型シリコーン
樹脂「ＳＲ−2411」（トーレ・シリコーン社製）10重量
部を流動化ベッド装置を用いて、温度80℃で、平均粒径
が100 μｍの球形鉄粉100 重量部にスプレーし、さらに
200 ℃で１時間熱処理し、凝集物を節分けしてシリコー
ン樹脂により被覆されたキャリアを得た。これを「キャ
リア１」とする。

【００４０】（現像剤の調製）上記のトナー１及びトナ
ー２並びにキャリア１を現像剤全体に対するトナー１と
トナー２のトナー濃度が夫々3.0 重量％となるように混
合して現像剤１を調製した。ブローオフ法により現像剤
１の帯電量分布を測定したところ、＋20μｃ／ｇと−20
μｃ／ｇの２つのピークが観測された。

【００４１】３．画像評価 図１に示した装置及び現像剤１を用いて画像評価を行っ
た。

【００４２】帯電用部材としては、図３のように、金属
芯棒６にカーボンを分散したウレタンゴム層７を被覆し
た導電性ローラー９を使用した。

【００４３】正帯電時には、帯電用ローラー９に＋800
Ｖの直流電圧にＶ_P-P 1500Ｖ、１ＫＨｚの正弦波交流電
圧を重畳して印加し、感光体を＋800 Ｖに正帯電させ
た。これに、ハロゲンランプを用いたアナログ像露光を
行って、現像バイアス＋400 Ｖを印加し、正規現像して
ＰＰＣとしての黒色画像（地色は赤）を得た。

【００４４】一方、負帯電時には、帯電用ローラー９に
−800 Ｖの直流電圧にＶ_P-P 1500Ｖ、１ＫＨｚの正弦波
交流電圧を重畳して印加し、感光体を−800 Ｖに負帯電
させた。これに、信号発生器からＬＤ光源を制御して画
像部に露光するようにデジタル露光を行い、現像バイア
ス−650 Ｖを印加し、反転現像してプリンターとしての
黒色画像を得た。

【００４５】さらに、負帯電時に信号発生器からＬＤ光
源を制御して非画像部に露光するようにデジタル露光を
行い、現像バイアス−400 Ｖを印加してプリンターとし
て赤色画像（非画像部は黒色）を得た。

【００４６】正帯電と負帯電の画像出しを１プリント毎
に交互に行って、合計10万プリントの画像出しを行っ
た。結果を第１表に示す。

【００４７】実施例２ １．バイポーラ型感光体の作成 実施例１と同じものを用いた。

【００４８】２．現像剤の製造 トナーは実施例１と同様のものを用いた。

【００４９】（キャリアの製造）縮合反応型シリコーン
樹脂「ＳＲ−2411」（トーレ・シリコーン社製）10重量
部を流動化ベッド装置を用いて、温度80℃で、平均粒径
が40μｍの球形フェライト粉100 重量部にスプレーし、
さらに200 ℃で１時間熱処理し、凝集物を節分けしてシ
リコーン樹脂により被覆されたキャリアを得た。これを
「キャリア２」とする。

【００５０】（現像剤の調整）実施例１のトナー１及び
トナー２並びにキャリア２を現像剤全体に対するトナー
１とトナー２のトナー濃度がそれぞれ5.0 重量％となる
ように混合して現像剤２を調整した。ブローオフ法によ
り現像剤２の帯電量分布を測定したところ、＋20μｃ／
ｇと−20μｃ／ｇの２つのピークが観測された。

【００５１】３．画像評価 図７に示した装置と現像剤２を用いて画像評価を行っ
た。

【００５２】帯電用部材としてはスコロトロン電極18を
用いた。正帯電時にはスコロトロン18に＋6.5 ＫＶの高
圧を印加し、グリッドをバリスタにより＋800 Ｖにして
感光体表面を＋800 Ｖに帯電した。これにハロゲンラン
プを用いたアナログ像露光を行って、現像バイアス直流
成分＋150 Ｖと、正弦波交流成分２ＫＨｚＶ_P-P 1.5Ｋ
Ｖとを印加し、非接触ジャンピング現像によって正規現
像を行い、ＰＰＣとしての黒色画像を得た。これをプロ
セス１とする。

【００５３】負帯電時にはスコロトロン18に−6.5 ＫＶ
の高圧を印加し、グリッドをバリスタにより−800 Ｖに
した感光体表面を−800 Ｖに帯電した。これに、信号発
生器からＬＤ光源を制御して画像部に露光するようにデ
ジタル露光を行い、現像バイアス直流成分−600 Ｖと、
正弦波交流成分２ＫＨｚＶ_P-P 1.5 ＫＶとを印加し、非
接触ジャンピング現像によって、反転現像を行い、プリ
ンターとしての黒色画像を得た。これをプロセス２とす
る。

【００５４】また、負帯電時に信号発生器からＬＤ光源
を制御して非画像部に露光するようにデジタル露光を行
い、現像バイアス直流成分−150 Ｖと正弦波交流成分２
ＫＨｚＶ_P-P 1.5 ＫＶとを印加し、非接触ジャンピング
現像によって正規現像を行い、プリンターとしての赤色
画像を得た。これをプロセス３とする。

【００５５】本実施例においては、上記３つのプロセス
を各々独立して実施した。上記正帯電と画像出しを１プ
リント毎に交互に行って、合計10万プリントの画像出し
を行った。結果を第１表に示す。

【００５６】実施例３ 図８に示した装置と実施例２で示したプロセスとを組み
合わせて画像出しを行った。

【００５７】まずブレード26を解除し、正帯電した状態
でプロセス１を実施してドラム上にアナログの黒色画像
を形成する。次に、これを転写せずに負帯電してプロセ
ス２を実施し、ドラム上でデジタルの黒色画像を重ね合
わせる。更に、これらを転写せずに負帯電してプロセス
３を行い、ドラム上でデジタルの赤色画像を重ね合わせ
る。次に紙を送って加圧ローラー24によりトナー画像を
圧力転写し、その後ブレード26を圧着してクリーニング
を行い、重ね合わせ画像を得た。

【００５８】合計10万プリントのプロセス１、２、３の
重ね合わせの画像出しを行った。結果を第１表に示す。

【００５９】 第１表Ａ スタート 帯電器 正帯電 負帯電 Ｖ_B Ｖ_W 画像 Ｖ_H Ｖ_L 画像 ─────────────────────────────────── 実施例１ +750 +50 良好 -800 -50 良好 実施例２ +750 +50 良好 -800 -50 良好 実施例３ +750 +50 良好 -800 -50 良好

【００６０】 第１表Ｂ 10万プリント後 正帯電 負帯電 Ｖ_B Ｖ_W 画像 Ｖ_H Ｖ_L 画像 ─────────────────────────────── 実施例１ +730 +80 良好 -790 -90 良好 実施例２ +730 +80 良好 -790 -90 良好 実施例３ +715 +90 良好 -780 -100 良好 但し、Ｖ_B ：ＯＤ（原稿濃度）＝1.3 の原稿に対する表
面電位（Ｖ） Ｖ_W ：ＯＤ（原稿濃度）＝0.0 の原稿に対する表面電位
（Ｖ） Ｖ_H ：ＬＤ光源を照射しない場合の表面電位（Ｖ） Ｖ_L ：ＬＤ光源を照射した場合の表面電位（Ｖ）

【００６１】以上のように本発明に基づいて、１つの感
光体と１つの現像器を用いることにより２色の多機能な
画像形成装置が得られる。また、第１表の結果から、本
発明に基づく実施例１〜３の場合、正負両帯電動作とも
に感光体の帯電特性が良好で、長期使用においても画質
が良好であることが分かる。

【００６２】以上、本発明を実施例について説明した
が、上述の例は本発明の技術的思想に基づいて更に変形
が可能である。

【００６３】上述のトナーは３種又はそれ以上を用いて
よい。例えば負帯電時の負帯電トナーとして上記と同じ
黒色トナーを１種用い、正帯電トナーとして黒色以外の
２種のトナーを用いることにより、画像部を黒色とし、
非画像部を黒色以外の２色のトナーの混合色とすること
ができる。

【００６４】また、バイポーラ型感光体の層構成、組
成、形成方法等或いは２種以上のトナーを逆極性に帯電
させる方法等は上述したものに限定されることはない。

【００６５】

【発明の作用効果】本発明は上述したように、バイポー
ラ型感光体に対して、互いに色が異なり、かつ互いに逆
極性に帯電した２種又はそれ以上のトナーを単一の現像
器中に収納して使用するため、バイポーラ型感光体の特
長を生かしつつ装置全体としての小型化が一層可能とな
り、低コストの２色又は多色プリントを実現することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像形成装置の一例の概略図であ
る。

【図２】本発明に使用可能な電子写真用バイポーラ型感
光体の層構成の具体例を示した断面図である。

【図３】本発明に使用可能な帯電用の導電性ローラーの
側面図である。

【図４】本発明に使用可能な導電性ブラシの側面図であ
る。

【図５】負帯電時の上記バイポーラ型感光体の動作を示
す概略図である。

【図６】正帯電の上記バイポーラ型感光体の動作を示す
概略図である。

【図７】本発明による画像形成装置の他の例の概略図で
ある。

【図８】本発明による画像形成装置の更に他の例の概略
図である。

【符号の説明】

２ 導電性支持体 ３ 第１キャリア発生層 ４ キャリア輸送層 ５ 第２キャリア発生層 ６ 芯棒 ７ ゴム層 ８ ブラシ ９ 導電性ローラー 10 電源 11 アナログ光源 12 デジタル光源 13 信号発生器 14 現像器 18 スコロトロン 19 導電性ブラシ 25 バイポーラ型感光体 26 圧着解除機構付ブレード Ｔ₁ 負帯電トナー Ｔ₂ 正帯電トナー

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 喜夫 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内 (72)発明者 武居 良明 東京都八王子市石川町2970番地 コニカ株 式会社内

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正負両極性での帯電動作が可能なバイポ
   ーラ型感光体を用いて画像形成を行うに際し、互いに色
   が異なり、かつ互いに逆極性に帯電した複数種のトナー
   を使用して現像する画像形成方法。
2. 【請求項２】 前記複数種のトナーが、キャリアとの摩
   擦によって互いに逆極性に帯電させる機能を持った、夫
   々異なる荷電制御剤を含有している、請求項１に記載の
   画像形成方法。
3. 【請求項３】 正負両極性での帯電動作が可能なバイポ
   ーラ型感光体と、互いに色が異なり、かつ互いに逆極性
   に帯電した複数種のトナーを収納する単一の現像器とを
   有する画像形成装置。
4. 【請求項４】 前記複数種のトナーが、キャリアとの摩
   擦によって互いに逆極性に帯電させる機能を持った、夫
   々異なる荷電制御剤を含有している、請求項３に記載の
   装置。