JPH06250472A

JPH06250472A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH06250472A
Application number: JP5062661A
Authority: JP
Inventors: Masumi Asanae; 益実朝苗; Tadashi Kodama; 正児玉
Original assignee: N T T ADVANCE TEKUNOROJI KK; Hitachi Metals Ltd; NTT Advanced Technology Corp
Current assignee: N T T ADVANCE TEKUNOROJI KK; NTT Advanced Technology Corp; Proterial Ltd
Priority date: 1993-02-26
Filing date: 1993-02-26
Publication date: 1994-09-09

Abstract

(57)【要約】【目的】現像剤に小粒径のトナーを使用してもカブリ
のない高画質が実現できる背面露光法における画像形成
方法を提供する。【構成】体積固有抵抗が１０¹²Ω・ｃｍ以上の高抵抗
磁性キャリアと、平均粒径が４〜９μｍ、体積固有抵抗
が１０¹³Ω・ｃｍ以上の絶縁性磁性トナーとを混和して
二成分系現像剤を調製する。さらに、帯電したロール状
の透明感光体２の背面から露光し、同時に感光体表面に
マグネットロール５の少なくともスリーブ６を回転させ
ることによりトナーを搬送付着させ、潜像形成と現像を
同時に行い、且つ残余トナーをスリーブ６に静電気的に
付着回収できるクリーナレス機構の背面露光法による画
像形成方法に、上記二成分系現像剤を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、潜像形成と現像が同時
に行える背面露光法における画像形成方法に関し、特に
画質向上のために小粒径のトナーを使用しても、カブリ
を発生させないようにしたものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、複写機やプリンター等に使用され
ている電子写真方式には、コロナ放電を利用したものが
広く知られている。この方式では、回転する感光体ドラ
ム表面をコロナ帯電器により帯電させ、表面に光像を投
射露光し静電潜像を形成する。形成した静電潜像を現像
する場合、回転するマグネットロールにより現像剤を搬
送させて、現像剤中のトナーを静電潜像に付着させ現像
する。感光体ドラム表面に現像された像は、さらに複写
用紙に転写され熱や圧力等を利用して定着される。ま
た、転写後に感光体表面に未転写で残ったトナーは、ク
リーナのブレード等により感光体ドラム表面からかき落
とされる。このようにしてコロナ放電を利用した電子写
真方式では、感光体ドラムが連続回転しながら上記工程
を順次経て、複写が行われるようになっている。従っ
て、この方式に使用する装置の画像形成に係る主要部
は、感光体ドラム表面に対面配置された、帯電器、露光
器、現像器、転写器、クリーナ等から構成されるため、
機器構成が複雑になっている。また、画質にカブリが発
生しないようにするためには、未転写のトナーを回収す
るクリーナのメンテナンスが常に必要となり、ユーザー
サイドからは使い勝手が良くないとの指摘がなされてい
る。

【０００３】そこで近年、構成の煩雑なコロナ放電を使
用した従来の方式とは異なり、画像形成の主要部が、内
部に光像露光用のヘッドを有した透明感光体と、帯電
器、未転写残余トナーの回収機能を有した現像器及び転
写器等とから構成される、いわゆるクリーナレス機構
（クリーナを使用しない機構）を採用した背面露光法が
開発されている。この背面露光法では、機器構成が簡単
であると共に、クリーナ部のメンテナンスが不要とな
り、従来よりも使用勝手が大幅に向上している。このよ
うなクリーナレス機構を採用した背面露光法による画像
形成方法では、現在これに使用する現像剤として、磁性
キャリアと磁性トナーから構成される二成分系現像剤が
検討されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】この磁性キャリアと磁
性トナーから構成される現像剤を使用して、背面露光法
により画像形成をする場合は、磁性トナーの平均粒径を
小さくすると画質が向上することが理解される。しか
し、トナーの平均粒径を小さくすると画質は向上する
が、その反面、非画像部にトナーが付着しやすくなり、
いわゆるカブリという現象が発生する。特に、マグネッ
トロール部分で現像剤の搬送と同時に残余トナーの回収
を行う、いわゆるクリーナレス機構を採用した場合は、
このカブリを抑えることが技術上の重要な問題であっ
た。そこで、従来はトナーの搬送・回収用のマグネット
ロールの磁力または着磁パターン等を種々変えて、非所
望のトナーの付着を防ぐことが行われていた。しかし、
この方法でもトナー付着によるカブリを効果的に防ぐこ
とができず、トナーの平均粒径を１０μｍより小さくし
て使用することは事実上できなかった。

【０００５】そこで本発明は、クリーナレス機構を採用
した背面露光法において、平均粒径の小さいトナーを使
用しても、カブリの生じない高画質が得られる画像形成
方法を提供することを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、帯電したロール状の透明感光体の背面から露光し、
同時に感光体表面に少なくともスリーブを回転させたマ
グネットロールによりトナーを搬送付着させ、潜像形成
と現像を同時に行う背面露光法による画像形成方法にお
いて、現像剤に体積固有抵抗が１０¹²Ω・ｃｍ以上の磁
性キャリアと平均粒径が４〜９μｍの範囲にある絶縁性
磁性トナーを使用した。磁性キャリアの体積固有抵抗を
１０¹²Ω・ｃｍ以上としたのは、これと合わせて使用す
るトナーの平均粒径を従来の１０μｍよりも小さくする
ことができるからである。磁性キャリアの平均粒径は、
２０〜１００μｍの範囲にあることが好ましい。これは
平均粒径が、２０μｍ以下ではキャリア付着が起こり易
く、逆に１００μｍ以上では画質のきめが粗くなるから
である。この磁性キャリアは、例えばフェライト、鉄粉
またはマグネタイト等の強磁性粒子の表面を適当な樹脂
でコーティングすることにより得ることができる。

【０００７】また、絶縁性トナーの平均粒径の範囲を４
〜９μｍとしたのは、画質のきめ細かさを上げて、画質
濃度を向上させることができるからである。さらに、好
ましくは６〜９μｍの範囲である。トナーの絶縁性は、
ＤＣ４ＫＶ／ｃｍの電場で体積固有抵抗が１０¹³Ω・ｃ
ｍ以上であることが好ましく（より好ましくは１０⁴Ω
・ｃｍ以上）、摩擦帯電量は絶対値で１０〜３０μｃ／
ｇの範囲であることが好ましい。摩擦帯電量が１０μｃ
／ｇ未満の場合は、現像の際に潜像に付着するトナーの
付着力が強くなってカブリが生じ易くなり、３０μｃ／
ｇより大きいと画像濃度が低下する。

【０００８】この磁性トナーは結着樹脂及び磁性粉、さ
らに必要に応じて荷電制御剤（正の摩擦帯電性のニグロ
シン染料や負の摩擦帯電性の含金属アゾ染料等）を混合
して、粉砕法又はスプレードライ法等により調製するこ
とができる。また、例えばシリカ微粉末等の流動化剤、
カーボンブラック等の抵抗調節剤、低分子量のポリオレ
フィン等の離型剤等をトナー粒子の内部及び／又は表面
上に添加してもよい。磁性粉としては、フェライト、鉄
粉、マグネタイト等が使用できる。トナー中の磁性粉の
含有量は１０〜７０重量％が好ましい。磁性粉の含有量
が１０重量％未満ではトナーの磁力が低下し、７０重量
％より多いと体積固有抵抗が低下する。より好ましい範
囲は、磁性粉の含有量が２０〜６０重量％の範囲内であ
る。

【０００９】

【作用】本発明では、背面露光法に用いる二成分系現像
剤の磁性キャリアの体積固有抵抗を高く（１０¹²Ω・ｃ
ｍ以上）しているので、帯電した４〜９μｍの範囲にあ
る小粒径の絶縁性磁性トナーが、この高抵抗の磁性キャ
リアに効率良く捕捉される。このため、従来よりも小粒
径の磁性トナーを使用しても、トナーが非画像部に付着
して生ずるカブリが発生しない。また、上記のようにカ
ブリの心配がないので、画像の高画質化を図るために、
磁性トナーの平均粒径を小さくして使用することができ
る。

【００１０】

【実施例】本発明に係る画像形成方法は、クリーナレス
機構を採用した背面露光法に使用する装置（図１）に、
以下詳述する高抵抗の磁性キャリアと小粒径の絶縁性磁
性トナーから構成される二成分系現像剤を使用する方法
である。上記装置は、概略、内側に露光用ヘッド１を有
したロール状透明感光体２の表面に、一定ギャップで所
定位置に対面保持されたコロナ帯電器３、現像剤の搬送
・回収用のマグネットロール５を有する現像装置４、及
びコロナ転写器１１から構成されている。透明感光体２
は、ガラス等の透光体基体２ａの表面に、透光性を有す
る導電性層２ｂ、透光性を有する光導電体層（ＯＰＣ又
はａ−Ｓｉ等）２ｃを形成したものである。マグネット
ロール５は、バイアス電圧源９に接続された円筒状の非
磁性体スリーブ６とその内部に設けられた表面に複数個
の磁極を有する永久磁石部材７とを有する。

【００１１】ロール状透明感光体２は、一定速度で回転
しながら帯電、光像露光による潜像形成、潜像現像、及
び転写等を連続的に行う。回転する透明感光体２は帯電
器３により帯電させられ、さらに所定量回転した時点で
透明感光体２の内側の露光用ヘッド１により光像が露光
され、潜像が透明感光体２の表面に形成される。帯電は
コロナ帯電器３に限らず、導電ローラ、導電ブラシ、磁
気ブラシ等の接触型のものでもよい。

【００１２】一方、現像剤の搬送・回収用のマグネット
ロール５も透明感光体２と同期して回転し、透明感光体
２の表面に潜像が形成されると同時に、スリーブ６と永
久磁石部材７との相対的回転により図示した矢印方向に
現像剤Ａが、現像領域Ｄ上にドクターブレード８とスリ
ーブ６とのギャップから搬送され、現像剤Ａ中の磁性ト
ナーにより潜像が現像されて画像を形成することができ
る。この場合、原画に対応する光像が露光されると、感
光体の表面の光を照射されない部分とマグネットロール
５との間に電位差がなく、光が照射された部分とマグネ
ットロール５との間には電位差が生ずるのでその部分に
トナーが付着する。また、現像に使用されない残余トナ
ーは現像剤Ａの高抵抗の磁性キャリアに捕捉され、さら
に帯電させた回転するスリーブ６にも静電気的に付着さ
れて回収される。透明感光体２は、その表面に現像され
た像（図中、並んだ３個の黒丸で表示）を有しながらさ
らに所定量回転して、普通紙１０にその像を転写して一
巡する。転写された像は、その後加熱されて普通紙１０
に定着される。転写手段はコロナ転写器１１に限らず、
導電ローラ、あるいは加圧ローラ等を用いてもよい。

【００１３】使用される上記二成分現像剤は、以下のよ
うに調製した。使用するトナーは、マグネタイトを用い
た磁性トナーである。磁性トナーは、スチレン−ｎ−ブ
チルメタクリレート共重合体（重量平均分子量：２１０
０００、数平均分子量：１６０００）４５重量％、マグ
ネタイト（戸田工業社製、ＥＰＴ５００）５０重量％、
ポリプロピレン（三洋化成社製、ビスコール５５０Ｐ）
３重量％、負帯電型含Ｃｒアゾ染料（オリエント化学社
製、ボントロンＥ８１）２重量％を配合し、乾式混合し
た。その後、加熱混煉し、冷却固化させた後粉砕、分級
した。さらに、疎水性シリカ（日本アエロジル社製、ア
エロジルＲ９７２）を磁性トナー１００重量％に対して
０．５重量％添加して、平均粒径８μｍ、体積固有抵抗
２×１０¹⁵Ω・ｃｍ、摩擦帯電量−２０μｃ／ｇの磁性
トナーを調製した。

【００１４】トナーの平均粒径（体積）は、粒度分析計
（コールターエレクトロニクス社製、コールターカウン
ターモデルＴＡ−II）により測定した。また、摩擦帯電
量は、ブローオフ摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル社製
ＴＢ−２００型）により、標準キャリア（日立金属社
製ＫＢＮ−１００）とトナーとを混合し（トナー濃度
５重量％）で測定した。トナーの体積固有抵抗は、内径
３．０５ｍｍのテフロン（商品名）製シリンダー中に試
料を数１０ｍｇ充填し、０．１Ｋｇの荷重下ＤＣ４ＫＶ
／ｃｍの電場で測定した。

【００１５】磁性キャリアとしては、従来例と本実施例
における画質濃度とカブリの状態を比較するために、従
来例で使用されるフェライトキャリアと本発明で使用さ
れる樹脂コートを施した高抵抗のフェライトキャリアの
二種類を用意した。フェライトキャリアは、モル比をＢ
ａＯ：１５％、ＺｎＯ：１５％、ＮｉＯ：１０％、Ｆe₂
Ｏ₃ ：６０％となるように秤量し、ボールミルで乾式混
合した。得られた混合粉を９００℃で２時間仮焼し、こ
の仮焼粉をボールミルで粒径１μｍ以下に粉砕した。さ
らに、この粉砕粉に粘結剤を加えて、スプレードライ法
により造粒し、空気中で１３００℃で２時間燒結し、さ
らに酸素濃度１０％の窒素雰囲気中８００℃で約３分間
熱処理して、平均粒径が３７〜１０５μｍ、体積固有抵
抗が１０⁹ Ω・ｃｍのフェライトキャリアを得た。キャ
リアの体積固有抵抗は、内径３．０５ｍｍのテフロン
（商品名）製シリンダー中に１０数ｍｇ充填し、０．１
ｋｇの荷重下ＤＣ２００Ｖ／ｃｍの電場で測定した。

【００１６】また、体積固有抵抗が１０¹³Ω・ｃｍの高
抵抗のフェライトキャリアは、上記方法により調製され
たフェライトキャリアに流動床式コーティング装置によ
りシリコーン樹脂でコーティングすることにより得られ
た。シリコーン樹脂は、フェライトキャリア１００重量
％に対して３重量％使用した。作像条件は、ＯＰＣドラ
ム（負帯電性）の周速を５０ｍｍ／ｓｅｃ、現像スリー
ブは直径２０ｍｍのＳＵＳ３０４製で、内蔵マグネット
（固定）を８極、スリーブ回転数を１５０r.p.m.、スリ
ーブ上での磁力を７５０Ｇ、スリーブに印加するバイア
ス電圧を−３５０ｖ、現像ギャップを０．４ｍｍ、ドク
ターギャップを０．２５ｍｍとして、コロナ転写後、加
熱ロールの表面温度１９０℃、ロール間線圧１Ｋｇ／ｃ
ｍで熱ロール定着を行った。現像剤の搬送方式として
は、マグネットロール中のマグネットを固定してスリー
ブのみを回転する方法と、マグネットとスリーブの両方
を回転する方法があるが、前者の場合はトナー濃度を１
５〜５０％とし、後者の場合はトナー濃度を２０〜９０
％とすることが好ましい。

【００１７】前記方法によって調製されたフェライトキ
ャリアと高抵抗の樹脂コートフェライトキャリアとを、
各々トナー濃度が同一になるよう小粒径の絶縁性トナー
と混合し（トナー濃度３０重量％）、クリーナレス機構
を採用した背面露光法により実際に用紙上に転写して、
その画像濃度及びカブリの発生を比較した。この結果を
表１に示した。

【００１８】

【表１】

【００１９】上記表１より、８μｍの小粒径の磁性トナ
ーを使用した場合、本実施例は従来例に比較してカブリ
が著しく少ないことが分かる。また、画像濃度は通常
１．３０以上あれば十分実用範囲内に入っているため、
実施例は従来例とほぼ同様、十分な画像濃度を有してい
るといえる。従って、高抵抗の樹脂コートキャリアと小
粒径の絶縁性の磁性トナーを使用する本発明に係る画像
形成法は、従来の低抵抗の磁性キャリアを用いた二成分
系現像剤を使用する画像形成方法より優れていることが
分かる。

【００２０】

【発明の効果】本発明により、クリーナレス機構を採用
した背面露光法では、複写用紙へのトナー付着によるカ
ブリを生ずることなく小粒径のトナーを使用することが
できるため、従来法とは異なり画像の高画質化を達成す
ることができる。また、本発明に係る画像形成法によ
り、カブリのない十分に高い画像品質が達成できること
が分かったため、従来のコロナ放電を利用した方式に替
わって、構成の簡単なクリーナレス機構を採用した背面
露光法による画像形成法の普及に大きく貢献することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像形成法に使用する装置の説明
図である。

【符号の説明】

１露光用ヘッド２透明感光体５マグネットロール６スリーブＡ現像剤Ｄ現像領域

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】帯電したロール状の透明感光体の背面か
ら露光し、同時に感光体表面に少なくともスリーブを回
転させたマグネットロールによりトナーを搬送付着さ
せ、潜像形成と現像を同時に行う背面露光法による画像
形成方法において、現像剤に体積固有抵抗が１０¹²Ω・
ｃｍ以上の磁性キャリアと平均粒径が４〜９μｍの絶縁
性磁性トナーを使用したことを特徴とする画像形成方
法。