JP2787305B2 - 電子写真現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は電子写真現像方法に関し、詳しくは、デジタ
ル露光等により形成される潜像と現像トナーとの粒径と
に特定の関連性をもたせて顕像化を行なうようにした電
子写真現像方法に関する。 〔従来技術〕 デジタル書込みされて得られた静電潜像にトナー現像
剤を供給して現像を行なう所謂デジタル画像形成プロセ
スでは、従来より、連続階調的濃淡或いはハーフトーン
の再現方法として、ドットマトリックス法やドットサイ
ズ変化法などの面積階調再現方法が知られている。だ
が、従来にあっては、デジタル書込みのスポット径とト
ナー粒子とのマッチング性を考慮していなかったため
に、ドットゲイン（網点の太り）による階調のとびや画
像のつぶれ現象を生じ、画像品質の劣る画像となること
がしばしばであった。また、連続複写時には細線が太
り、階調再現性の変化も多く認められていた。 特に、デジタル書込みのフルカラー画像形成プロセス
では、３色（シアン、イエロー及びマゼンタ）もしくは
４色（シアン、イエロー、マゼンタ及びブラック）の重
ね合せ画像となるので、各色にドットゲインが発生する
と、定着時あるいは転写時におけるトナーのつぶれに起
因する階調のとびや画像のつぶれだけでなく、シャープ
ネスの悪い画像となり、画質は荒れて著しく低下すると
いった傾向があった。 なお、前記の「ドットゲイン」とは従来印刷業界で使
用されている用語で、フィルム上の網点（印刷原稿の網
点）に比較して実質の印刷物上の網点が太ったものとな
る現象を意味している。これと同様な意味合いで、例え
ば電子写真感光体上に形成されたデジタルのマトリック
ス潜像に対して、現像後のコピー画像に現われたマトチ
ックス画像が太ることを指している。ちなみに、デジタ
ル方式では階調再現をドットマトリックスによる面積階
調で行なっているが、従来においては、感光体上のドッ
ト潜像よりも現像されたドット画像が太ってしまい、結
果として、狙った面積率よりもトナー画像の面積率が増
えてしまい、良好な階調再現性が得られないとしうのが
普通であった。 〔目的〕 本発明の第一の目的は、光導電体にデジタル書込みさ
れた静電潜像の現像方法において、ドットゲインによる
階調性劣化のない良好な階調再現性があり、また解像
度、シャープネスの良好な高画質の画像が得られる電子
写真現像方法を提供するものである。本発明の第二の目
的は連続複写時においても線太りや、階調再現性の変化
などの経時変化がなく、良好な画像が得られる電子写真
現像方法を提供するものである。 〔構成〕 本発明は一様に帯電された光導電体上に光ビームを照
射するなどのデジタル書込みをして面積階調法によるハ
ーフトーンの静電潜像を形成し、この静電潜像にトナー
現像剤を提供して現像を行なう電子写真現像方法におい
て、該現像剤に使用するキャリアの平均体積粒径が50〜
300μｍであり、かつ、該静電潜像上の最小スポット径
（Ｄ）μｍと該トナーの平均体積粒径（Xw）μｍとの関
係が （Ｄ）≧9.0×（Xw）−34.0 の条件をみたすものであることを特徴とする。 ちなみに、本発明者らは、デジタル書込みの最小スポ
ット径（１ドット）とトナー粒径との関係について研究
を行なった結果、一様に帯電された光導電体上に光ビー
ムを照射する等のデジタル書込みをして静電潜像を形成
し、その静電潜像にトナー現像剤を供給して現像を行う
電子写真現像方法において、光導電体上の該静電潜像上
の最小スポット径（Ｄ）μｍとトナーの平均体積粒径
（Xw）μｍとの関係が （Ｄ）≧9.0×（Xw）−34.0 の式を満足するトナー現像剤を使用することにより、前
記従来の欠点を改良されることを発見した。 上記式は次のようにして導びき出された。 即ち、現像すべきスポットＤの面積D²に対し、この上
に付着されるトナーの量（トナー付着量）は定着時及び
転写時に起ると考えられるトナーのつぶれ、拡がりによ
るドットゲインと大きくかかわっていると考えられる。
また、同じ付着量でもスポットの面積が小さくなるほど
ドットゲインが大きくなると思われる。従って、スポッ
トの面積D²とスポットの周囲とは の関係が重要になる。 ところで、スポットをトナーで完全に覆うためには、
トナー粒子の層が１〜２層必要である。このことから、
ある面積を完全に覆うためのトナー付着量（Ｍ）はトナ
ーの粒径にほぼ一次的に比例していると考えられる。ト
ナー平均体積粒径を（Xw）とすると の関係である。ここで、Ａは定数である。 （２）式を（１）式に代入すると となり、これを変形すると （Xw）μｍ≧Ｂ×（Ｄ）μｍ …（４） （但し、Ｂは定数である。） となる。 だが、実際には、トナーの粒状性や定着性の違いや転
写時のちり等の変動要因があり、（４）式をある程度補
正する必要がある。 例えば、トナーが十分に紙に定着されるためには、ト
ナーの紙と接している部分が溶融し、紙のスキ目や繊維
にからみつくことが必要である。このために、粒径の大
きなトナー粒子の方が多くの熱量を必要とする。このと
き、トナーの定着ローラーと接部分は直接に熱の供給を
うけるので、紙面と接している部分より温度が高く、粘
弾性も小さくなり、つぶれやすくなる。これに比べ、粒
径の小さいトナー粒子では、定着ローラーから紙までの
距離が短く、トナー内での温度勾配が小さく、ローラ付
近の部分でも紙面に接している部分と同じ程度の温度で
あることが考えられる。結果として、大きい粒径のトナ
ーの方がつぶれやすく、よりドットゲインをおこしやす
い。 また、定着時のトナーは熱をかけられており、粘弾性
物性であると思われるが、同じ表面張力をもっていると
考えると、小さい粒径のトナーの方が変形（つぶれ）を
受けにくいことが考えられる。 このような思考から、（４）式をさらに補正し、一次
式の近似式とすると （Ｄ）μｍ≧Ｃ×（Xw）μｍ＋Ｄ …（５） （但し、Ｃ及びＤはもとに定数である。） となる。 この（５）式から後記の実施例で得られた結果を代入
し、定数Ｃ、Ｄを求めたところのものが下記式である。 （Ｄ）≧9.0×（Xw）−34.0 本発明はこれに基づいてなされたものである。 本発明へ係るトナーにおいては、任意な顔料又は染料
が着色材として使用される。例えばカーボンブラック、
ニグロシン染料、アニリンブルー、カルコオイルブル
ー、クロームイエロー、ウルトラマリンブルー、デュポ
ンオイルレッド、キノリンイエロー、メチレンブルーク
ロライド、ヘタロシアニンブルー、マラカイトグリーン
オクサレート、ランプブラック、ローズベンガル、およ
び、それらの混合物等があげられる。これらは現像によ
り可視像を形成できるように、トナーを着色するのに十
分な量をトナー中に含有させることが望ましい。 また、本発明に係るトナー用結着樹脂としては、従来
から電子写真用トナーに広く用いられている樹脂類の多
くがあげられる。例えば、ポリエステル樹脂、エポキシ
樹脂、スチレン−アクリル系共重合樹脂、フェノール樹
脂、マレイン酸樹脂、アルキッド樹脂、ブチラール樹
脂、スチレン−ブタジエン共重合体樹脂、ワックスロジ
ン、繊維素樹脂、アセタール樹脂、ビニリデン樹脂等で
あり、それらは単独でまたは二種以上を混合して使用す
ることが出来る。 本発明に係るトナーの製造方法としては、従来と全く
同一でかまわない。即ち、結着樹脂と着色材、必要に応
じて、これらに改質材等の添加剤を加え、結着樹脂の溶
融点以上の温度で混練し、これを前記のスポット径とト
ナー粒径との関係式を満足するような粒度に粉砕、分級
すればよい。また、トナーの製造はスプレードライ法、
in−situ法、懸濁重合法などにより合成したものであっ
てもかまわない。 更に、本発明においてはトナー粒子の製造後、これに
TiO₂,Al₂O₃,SiO₂などの微粉末を添加しこれらでトナー
粒子表面を被覆せしめることによってトナーの流動性の
改質を図ったり、ステアリン酸亜鉛、フタル酸などを添
加して感光体の劣化止を図ったりすることも効果的であ
る。但し、こうした処理がなされたトナー粒子であって
も前記の関係式を充していることが必要である。 一方、現像剤として二成分型のものを用いる場合のキ
ャリアとしては粒径50〜300μｍ程度の鉄粉、ニッケル
粉、フェライト粉、マグネタイ粉、ガラスビースなどの
微粉末や、それらに公知にキャリアコートの樹脂をコー
ティングしたものが使用できる。 ここに、トナー又はキャリアの粒度分布は、市販され
ている「コールターカウンター」（米国コールターエレ
クトリック社製）の使用により測定できる。トナーにつ
いては直径100μｍのアパーチャーチューブを用いて、
またキャリアについては直径500μｍのアパーチャーチ
ューブを用いてのコールター原理と抄される電気抵抗法
で測定される。 第１図及び第２図は、ドットゲインのない画像とドッ
トゲインの大きい画像について、画像濃度（ID）とステ
ップ数（８×８マトリックス64階調）の関係について調
べたものである。 これら第１図及び第２図から判かるように、ドットゲ
インのないものでは、ステップ数と画像濃度（ID）とが
比例しており良好な階調再調現性を得ている。しかし、
ドットゲインの大きいものでは、ステップ数と画像濃度
（ID）とが比例しておらず、50ステップ以上では、画像
濃度（ID）の伸びが小さくなり、このために適正な階調
再現性が得られない。 次に実施例を示す。ここでの部は重量基準である。 実施例１ ポリエステル樹脂（軟化点約100℃） 100部 カーボンブラック ７部 ボントロンＳ−34（オリエント化学社製） ５部 からなる混合物を熱ロールミル溶融混練し、冷却後ハン
マーミルを用いて新粉砕し、エアージェット方式による
微粉砕機で微粉砕をした。得られた微粉末を分級し、平
均粒径7.0μｍとし、分級した微粉末100重量部に対し、
疎水性シリカ0.3部を外添してトナーとした。 このトナー3.5部に対し、フェライト芯材にシリコー
ン樹脂をコートしたキャリア100部を混合して、二成分
型現像剤とした。 この現像剤を用いて、10℃15％RH、20℃60％RHの環境
下で、乾式電子写真複写機（リコー社製、リコピーFT−
4030をスキャナーとレーザー書き込みとを組み入れて、
800DPIのデジタルコピアとしたもの）を使用して現像を
行なった。 この結果、８×８のマトリックスによる65階調の再現
を行ったところ、階調に比例して画像濃度（ID）が上が
り理想的な再現性を示した。また、文字や細線の再現性
が良好であり、ピクトリアルな画像についても、明部〜
ハーフトーン〜暗部の階調再現性は階調のトビがなく良
好であった。65階調の階調再現を行なったサンプルを光
学式顕微鏡で観察したところ、現像や定着で発生すると
考えられるドットゲインはほとんどなく、忠実にドット
を再現しているのが確められた。 更に、この現像剤で20,000枚の連続複写を行ったとこ
ろ、複写画像の経時変化はなく、良好な画像が得られ
た。 トナー粒径（トナーの平均体積粒径）とデジタル書込
みにおける最小スポット径との関係（ドットの太り率と
画質との関係）については、まとめて表−１に示した。 実施例２ 平均体積粒径が9.0μｍ、10.5μｍ、12.0μｍ、13.5
μｍの４種類のトナーを実施例１と同様にしてつくり、
このトナーと実施例１とキャリアとを同様の割合で混合
して二成分型現像剤を調製した。 これら４種類の現像剤について、前記のFT4030改造機
を用いて現像した。トナー粒径と最小スポット径との関
係（ドットの太り率と画質との関係）について観察した
結果をまとめて表−１にその結果を示す。 ＊この表−１の試験では、８×８マトリックスを使用
し、理論的に50％の面積率になるように、レーザー照射
し露光した。この潜像を各現像剤で現像しその画像サン
プルを“ルーゼックス画像解析システム（東洋インキ社
製）”で画像面積を測定し、下記の“ドット太り率”を
算出して％表示した。 ドット太り率＝画像実測値（％）／理論値（％）×10
0 また、画像については（◎から××にかけて良から不
良となる）の５段階で評価した。表中、２万とあるのは
２万枚コピー時を表わしている。 実施例３ スチレン−BMA共重合樹脂（軟化点110℃） 100部 カーボンブラック ７部 ボントロンＳ−34（オリエント化学社製） ５部 からなる混合物を用い実施例１と同様にしてトナー平均
体積粒径がそれぞれ7.0μｍ、9.0μｍ、11.0μｍ、13.0
μｍ、15.0μｍの５種類のトナーをつくった。これに実
施例１のキャリアを同じ割合で混合して二成分型現像剤
とした。 これらのトナーについて、実施例１と同様にして、ト
ナー粒径と最小スポット径との関係について観察した。
表−２にその結果を示す。評価の仕方は表−１と同じで
ある。 〔効果〕 実施例の記載から判るとおり、本発明の電子写真現像
法によれば（ｉ）ドットゲインの発生を防止して良好な
階調再現性が得られ、また解像度の優れた高画質の出力
画像が得られ、更に（ii）経時変化が小さく、連続複写
時においても安定して良好な出力画像が得られる。

【図面の簡単な説明】 第１図はドットゲイン（画像の太り）のない画像につい
ての画像濃度とステップ数との関係を表わしたグラフで
ある。第２図はドットゲインのある画像についての画像
濃度とステップ数との関係を表わしたグラフである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭58−116543（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−138437（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−43678（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−115963（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−194472（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

1. (57)【特許請求の範囲】 １．一様に帯電された光導電体上に光ビームを照射する
   などのデジタル書込みをして面積階調法によるハーフト
   ーンの静電潜像を形成し、この静電潜像にトナー現像剤
   を供給して現像を行なう電子写真現像方法において、 該現像剤に使用するキャリアの平均体積粒径が50〜300
   μｍであり、かつ、 該静電潜像上の最小スポット径（Ｄ）μｍと該トナーの
   平均体積粒径（Xw）μｍとの関係が （Ｄ）≧9.0×（Xw）−34.0 の条件をみたすものであることを特徴とする電子写真現
   像方法。