JP2614817B2

JP2614817B2 - 現像方法

Info

Publication number: JP2614817B2
Application number: JP5285173A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田; 誠一郎平塚
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1997-05-28
Anticipated expiration: 2012-05-28
Also published as: JPH06324570A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写装置等に
おける静電像あるいは磁気像の現像方法の改良に関し、
詳しくは、磁性キャリヤ粒子とトナー粒子とが混合した
二成分現像剤を現像剤搬送担体面に供給して、該現像剤
搬送担体上に現像剤層を形成させ、それによって像担持
体面上の静電像あるいは磁気像を現像する現像方法の改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】まず、一例として、電子写真複写装置に
おける現像方法の概略について説明する。これについて
一般的な二成分現像剤を用いた磁気ブラシ現像方法は、
トナー粒子の摩擦帯電制御が比較的容易でトナー粒子の
凝集が起こりにくく、磁気ブラシの穂立ちがよくて、像
担持体面の摺擦性に優れ、クリーニングとの兼用におい
ても十分なクリーニング効果が発揮される等の特徴を有
することから、キャリヤ粒子に対するトナー粒子の量の
管理を必要とするにも拘らず、多く用いられている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】この現像方法には、従
来一般に平均粒径が数十〜数百μmの磁性キャリヤ粒子
と平均粒径が十数μmの非磁性トナー粒子とからなる現
像剤が用いられており、そのような現像剤では、トナー
粒子やさらにはキャリヤ粒子が粗いために、繊細な線や
点あるいは濃淡差等を再現する高画質像が得られにくい
といった問題がある。そこで、この現像方法において高
画質画像を得るために、従来例えば、キャリヤ粒子の樹
脂コーティングとか、現像剤搬送体における磁石体の改
良とか、現像剤搬送担体へのバイアス電圧の検討とか、
多くの努力が払われているが、それでも未だ安定して十
分に満足し得る画像が得られないのが実情である。従っ
て、高画質画像を得るためには、トナー粒子及びキャリ
ヤ粒子をより微粒子にすることが必要であると考えられ
る。しかし、トナー粒子を平均粒径が20μm以下、特
に、10μm以下の微粒子にすると、現像時のクローン
力に対してファンデルワールス力の影響を現れて、像背
景の地部分にもトナー粒子が付着する所謂かぶりが生ず
るようになり、現像剤搬送担体への直流バイアス電圧印
加によってもかぶりを防ぐことが困難となる、トナー
粒子の摩擦帯電制御が難しくなって、凝集が起こり易く
なる。またキャリヤ粒子を微粒子化していくと、キャ
リヤ粒子も像担持体の静電像部分に付着するようにな
る。この原因としては、磁気バイアスの力が低下して、
キャリヤ粒子がトナー粒子と共に像担持体側に付着した
ためと考えられる。なお、バイアス電圧が大きくなる
と、像背景の地部分にもキャリヤ粒子が付着するように
なる。

【０００４】微粒子化には、上述のような副作用の方が
目立って、鮮明な画像が得られないと云う問題があるの
で、そのためにトナー粒子及びキャリヤ粒子を微粒子化
することは実際に用いるのが困難であった。

【０００５】本発明は、トナー粒子やキャリヤ粒子が微
粒化されている現像剤を用いても上述の問題が生ずるこ
とのない、即ち、平均粒径を20μm以下、さらには10μm
以下としたトナー粒子を用いても前記及びの問題が
発生せず、また、平均粒径を50μm以下、さらには30μm
以下としたキャリヤ粒子を用いても前記によるトラブ
ルが発生することなく、従って、繊細な線や点あるいは
濃淡差等を忠実に再現した鮮明な高画質画像を得ること
ができる現像方法を提供することを目的とするものであ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、前記目的を達
成するために、磁性キャリア粒子とトナー粒子とからな
る二成分現像剤を現像剤搬送担体面に供給し、前記現像
剤搬送担体と像担持体の間隙を数１０〜２０００μｍに
すると共に、該現像剤搬送担体面上に形成した二成分現
像剤層の厚みを前記現像剤搬送担体と像担持体との間隙
より薄くし、該像担持体上に形成した静電潜像を前記現
像剤搬送担体面上の二成分現像剤によって振動電界下で
現像する現像方法において、前記トナー粒子は平均粒径
が２０μｍ以下の球状の粒子を用いると共に、前記磁性
キャリア粒子に平均粒径が５μｍを超え５０ｐｍ以下の
球状で、後述の測定条件で抵抗率か１０^８Ωｃｍ以上の
粒子を使用したことを特徴とする現像方法、にある。

【０００７】

【実施例】本発明の現像方法は、二成分現像剤のトナー
粒子に球状のものを用い、振動電界下で現像を行うよう
にしたことによって、トラブルなく微粒子化したトナー
粒子や磁性キャリヤ粒子の使用を可能にしたものである
が、なお、本発明の方法において用いられる現像剤は、
トナー及びキャリヤが以下述べる適正条件にあるものが
好ましい。

【０００８】先ず、トナーについて述べると、トナー粒
子は、磁性キャリヤ粒子と共に現像剤搬送担体上に現像
剤層を形成している状態から、現像剤搬送担体と像担持
体との間に形成される電界によって現像剤層を離れて像
担持体の静電像または磁気像に吸着移行し、そして形成
されたトナー像が直接あるいは中間転写体を介して記録
紙に転写，定着されるものであるから、キャリヤ粒子と
共に適当な濃度で現像剤層を形成するものでなければな
らず、また現像剤層のキャリヤ粒子から離れて静電像等
に選択的に吸着されるものでなくてはならず、さらに像
担持体から転写され易くなければならない。この要求を
一層満足するように、本発明においては球状のトナー粒
子を用いる。即ち、球状のトナー粒子は、流動性が良く
なって、キャリヤ粒子との摩擦による帯電が良好とな
り、従って、キャリヤ粒子と共に適当な濃度で現像剤層
を形成して、現像に際しては現像剤層からの離れが良
く、静電像等に選択的に吸着されて、像担持体面からも
転写され易いと云う優れた性能を示す。これには、球状
にしたことによって、トナー粒子とキャリヤ粒子、トナ
ー粒子と像担持体面の接触面積が小さくなてファンデル
ワールス力のような制御しにくい不均一な力が減少する
ことと、針状突起やエッジあるいは細長形状のように電
荷集中並びに放電中和を起こすことがないと云うことが
大きく関係していると考えられる。それにはトナー粒子
が少なくとも長軸と短軸の比が３倍以下であるように球
形化されていることが特に好ましい適正条件である。

【０００９】このような球状のトナー粒子は、スチレン
系樹脂，ビニル系樹脂，エチル系樹脂，ロジン変性樹
脂，アクリル系樹脂，ポリアミド樹脂，エポキシ樹脂，
ポリエステル樹脂等の樹脂と、カーホン等の着色成分
と、必要に応じて加える帯電制御剤等と、磁性トナーの
場合はさらに鉄，クロム，ニッケル，コバルト等の金
属、あるいはそれらの化合物や合金例えば、四三酸化
鉄，γ-酸化第二鉄，二酸化クロム，酸化マンガン，フ
ェライト，マンガン-銅系合金と言った強磁性体乃至は
常磁性体の微粒子とを溶融混練してから溶剤中に溶か
し、その液体をノズルから熱風中に霧状に噴出させ、噴
出した霧滴から溶剤を蒸発させて球状粒子を得るスプレ
ードライ法や、前記溶融混練してから凝固させたものを
粉砕し、得られた粒子を熱風中に吹き出して粒子中の樹
脂分を溶融状態にすることによって球形化するフローコ
ーター法または着色成分等を分離したプレポリマーの溶
液中で樹脂を重合析出させる造粒重合法、或いは、前記
フローコーター法の代わりにトナー粒子を熱湯中で撹拌
して樹脂を軟化することにより球形化し、次いで濾過乾
燥する方法等によって得ることができる。なお、トナー
粒子はマイクロカプセス化されたものであってもよく、
そのようなトナー粒子にも上記の製造方法及び球形化処
理は適用し得る。

【００１０】またトナーは、一般にトナー粒子の平均粒
径が小さくなるとて、定性的に粒径の二乗に比例して帯
電量が減少し、その反対にファンデルワールス力のよう
な制御しにくい付着力が相対的に強く働くようになっ
て、トナー粒子がキャリヤ粒子から離れにくくなった
り、トナー粒子が一旦像担持体面の非画像部に付着する
と、それが従来の磁気ブラシによる摺擦では容易に除去
されずにかぶりを生ぜしめるようになる。従来の磁気ブ
ラシ現像方法では、トナー粒子の平均粒径が10μm以下
になると、このような問題が顕著になった。この点を本
発明の現像方法は、先に述べたような球状のトナー粒子
を用いると共に、現像剤層による現像を振動電界下で行
うようにしたことで解消するようにしている。即ち、現
像剤層に付着しているトナー粒子は、電気的に与えられ
る振動によって現像剤層から像担持体面の画像部の非画
像部に移行し易く、かつ離れ易くなり、そして、現像剤
層で像担持体面を摺擦するようにした場合は、像担持体
の非画像部に付着したトナー粒子は容易に除去乃至は静
電像部に移動させられるようになる。また、現像剤層の
層厚を像担持体面と現像剤搬送担体の間隙よりも薄くし
た場合は、帯電量の低いトナー粒子が画像部や非画像部
に移行することが殆どなくなったり、像担持体面と擦ら
れることがないために、摩擦帯電により像担持体に付着
することもなくなって、１μm程度のトナー粒子のもの
まで用いられるようになる。従って、静電潜像を忠実に
現像した再現性のよい鮮明なトナー像を得ることができ
る。さらに、振動電界はトナー粒子とキャリヤ粒子の結
合を弱めるので、トナー粒子に伴うキャリヤ粒子の像担
持体面への付着も減少する。特に、前述のように、現像
剤層の層厚を層担持体面と現像剤搬送担体の間隙よりも
薄くした場合は、画像部及び非画像部領域において、大
きな帯電量を持つトナー粒子が振動電界下で振動し、電
界の強さによってはキャリヤ粒子も振動することによっ
て、トナーが選択的に像担持体面の静電像部に移行する
ようになるから、キャリヤの像担持体面への付着は大幅
に軽減される。

【００１１】一方、トナーの平均粒径が大きくなると、
先に述べたように画像の荒れが目立つようになる。通
常、10本／mm程度のピッチで並んだ細線の解像力ある現
像には、平均粒径20μm程度のトナーでも実用上は問題
ないが、しかし、平均粒径10μm以下の微粒子化したト
ナーを用いると、解像力は格段に向上して、濃淡差等も
忠実に再現した鮮明な高画質画像を与えるようになる。
以上の理由からトナーの粒径は平均粒径が20μm以下、
好ましくは10μm以下が適正条件である。又トナー粒子
が電界に追随するためにトナー粒子の帯電量が１〜３μ
C／ｇより大きいこと（好ましくは３〜300μC／ｇ）が
望ましい。特に粒径の小さい場合は高い帯電量が必要で
ある。このような適正条件のトナーは、先に述べた方法
によって得られ、必要に応じ従来公知の平均粒径選別手
段によって選別することもある。

【００１２】こうして得られるトナーの中でも、トナー
粒子が磁性体微粒子を含有した磁性粒子であることは好
ましく、特に磁性体微粒子の量が60wt％以下、とりわけ
30wt％を超えないものが好ましい。トナー粒子が磁性粒
子を含有したものである場合は、トナー粒子が現像剤搬
送担体に含まれる磁石の磁力の影響を受けるようになる
から、磁気ブラシの均一形成性が一層向上して、しか
も、かぶりの発生が防止され、さらにトナー粒子の飛散
も起こりにくくなる。しかし、含有する磁性体の量を多
くし過ぎると、キャリヤ粒子との間の磁気力が大きくな
り過ぎて、十分な現像濃度を得ることができなくなる
し、また、磁性体微粒子がトナー粒子の表面に現れるよ
うになって、摩擦帯電制御が難しくなったり、トナー粒
子が破損し易くなったり、キャリヤ粒子との間で凝集し
易くなったりする。

【００１３】次に、キャリヤについて述べると、一般に
磁性キャリヤ粒子の平均粒径が大きいと、（イ）現像剤
搬送担体上に形成される現像剤層の状態が荒いために、
電界により振動を与えながら静電像等を現像しても、ト
ナー像にムラが現れやすく、（ロ）現像剤層におけるト
ナー濃度が低くなるので高濃度の現像が行われない、等
の問題が起こる。この（イ）の問題を解消するには、キ
ャリヤ粒子の平均粒子を小さくすればよく、実験の結果
は、50μm以下でその結果が現れ始め、30μm以下になる
と、実質的に（イ）の問題が生じなくなることが判明し
た。また、（ロ）の問題も、（イ）の問題に対する磁性
キャリヤの微粒子化によって、現像剤層のトナー濃度が
高くなり、高濃度の現像が行われるようになって解消す
る。しかし、キャリヤ粒子が細かすぎると、（ハ）トナ
ー粒子と共に像担持体面に付着するようになったり、
（ニ）飛散し易くなったりする。これらの現象は、キャ
リヤ粒子に作用する磁界の強さ、それによるキャリヤ粒
子の磁化の強さにも関係するが、一般的には、キャリヤ
粒子の平均粒径が15μm以下になると次第に傾向が出始
め、５μm以下で顕著に現れるようになる。そして、像
担持体面に付着したキャリヤ粒子は、一部はトナーと共
に記録紙上に移行し、残部はブレードやファーブラシ等
によるクリーニング装置によって残留トナーと共に像担
持体面から除かれることになるが、従来の磁性体のみか
ら成るキャリヤ粒子では、（ホ）記録紙上に移行したキ
ャリヤ粒子が、それ自体では記録紙に定着されないの
で、脱落し易いと云う問題があり、また、（ヘ）像担持
体面に残ったキャリヤ粒子がクリーニング装置によって
除かれる際に、感光体から成る像担持体面を傷つけ易い
と云う問題がある。

【００１４】この特に微粒子化したキャリヤを用いた場
合に生ずる上記（ハ）乃至（ヘ）の問題は、磁性キャリ
ヤ粒子を樹脂等記録紙に定着し得る物質と共に形成する
ことにより解消することができる。即ち、磁性キャリヤ
粒子が記録紙に定着し得る物質と共に形成されているこ
とで記録紙に付着してもキャリヤは熱や圧力によって定
着されるようになり、また、クリーニング装置によって
残留トナーと共に像担持体面から除かれる際にも像担持
体面を傷付けたりすることが無くなる。従って、キャリ
ヤ粒子を平均５〜15μm以下の粒径にしても前記（ハ）
の問題は実際上トラブルを生ぜしめない。なお、キャリ
ヤ粒子の像担持体への付着が起こる場合は、リサイクル
機構を設けることが有効である。

【００１５】さらに、キャリヤ粒子を球形化すると、ト
ナーとキャリヤの撹拌性及び現像剤の搬送性を向上さ
せ、トナー粒子同志やトナー粒子とキャリヤ粒子の凝集
を起こりにくくする。

【００１６】以上からキャリヤの適正条件は、磁性キャ
リヤ粒子の平均粒径が好ましくは50μm以下、特に好ま
しくは30μm以下であって、また、その磁性キャリヤ粒
子が樹脂等記録紙に定着し得る物質と共に形成され、さ
らには球形化されていることである。

【００１７】このような磁性キャリヤ粒子は、磁性トナ
ーにおけると同様の磁性体の粒子にできるだけ高抵抗化
された球状のものを選ぶか、あるいは球状の磁性体粒子
をトナーにおけると同様の樹脂やパルミチン酸，ステア
リン酸等の脂肪酸ワックスで球状に被覆するか、または
磁性体微粒子を分散して含有した樹脂や脂肪酸ワックス
の球状粒子を作るかして得られ、球形化にはトナーにお
けると同様の熱風あるいは熱水による方法を適用できる
し、分散系のものではスプレードライ法によることもで
きる。そして、平均粒径については、必要に応じ従来公
知の平均粒径選別手段により選別することによって、好
ましいキャリヤを得ることができる。

【００１８】なお、キャリヤ粒子を上述のように樹脂等
によって球形化することは、先に述べたような効果の他
に、現像剤搬送担体に形成される現像剤層が均一とな
り、また、現像剤搬送担体に高いバイアス電位を印加す
ることが可能となると云う効果も与える。即ち、キャリ
ヤ粒子が樹脂等によって球形化されていることは（１）
一般にキャリヤ粒子は長軸方向に磁化吸着され易いが、
球形化によってその方向性が無くなり、従って、現像剤
層が均一に形成され、局所的に抵抗の低い領域や層厚の
ムラの発生を防止する、（２）キャリヤ粒子の高抵抗化
と共に、従来のキャリヤ粒子に見られるようなエッジ部
が無くなって、エッジ部への電界の集中が起こらなくな
り、その結果、現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を印
加しても、像担持体面に放電して静電潜像を乱したり、
バイアス電圧がブレークダウンしたりすることが起こら
ない、と云う効果を与える。この高いバイアス電圧を印
加できるということは、本発明における振動電界下での
現像が振動するバイアス電圧の印加によって行われるも
のである場合に、それにより後述する効果を秋分に発揮
させることができると云うことである。以上のような効
果を奏するキャリヤ粒子の球形化には前述のようにワッ
クスも用いられるが、しかし、キャリヤの耐久性等から
すると、前述のような樹脂を用いたものが好ましく、さ
らに、キャリヤ粒子の抵抗率が10⁸Ωcm以上、特に10¹³
Ωcm以上であるように絶縁性の磁性粒子を形成したもの
が好ましい。この抵抗率は、粒子を0.50cm²の断面積を
有する容器に入れてタッピングした後、詰められた粒子
上に１kg／cm²の荷重を掛け、荷重と低面電極との間に1
000Ｖ／cmの電界が生ずる電圧を印加したときの電流値
を読み取ることで得られる値であり、この抵抗率が低い
と、現像剤搬送担体にバイアス電圧を印加した場合に、
キャリヤ粒子に電荷が注入されて、像担持体面にキャリ
ヤ粒子が付着し易くなったり、あるいはバイアス電圧の
ブレークダウンが起こり易くなったりする。

【００１９】以上を総合して、磁性キャリヤ粒子は、少
なくとも長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化
されており、従って針状部やエッジ部等の電荷集中並び
に放電を起し易い突起がなく、抵抗率が10Ωcm以上、好
ましくは10¹³Ωcm以上でることが適正条件であり、この
ような磁性キャリヤ粒子は先に述べたような方法によっ
て得ることができる。

【００２０】本発明の現像方法においては、以上述べた
ような球状のトナー粒子と、キャリヤ粒子特に好ましく
は球状のキャリヤ粒子とが、従来の二成分現像剤におけ
ると同様の割合で混合した現像剤が好ましく用いられる
が、これらはまた、必要に応じて粒子の流動滑りをよく
するための流動化剤や像担持体面の清浄化に役立つクリ
ーニング剤等が混合される。流動化剤としては、コロイ
ダルシリカ，シリコンワニス，金属石鹸あるいは非イオ
ン表面活性剤等を用いることができ、クリーニング剤と
しては、脂肪酸金属塩、有機基置換シリコンあるいは弗
素等表面活性剤等を用いることができる。

【００２１】以上が現像剤についての条件であり、次に
このような現像剤で現像剤層を形成して像担持体上の静
電像を現像する現像剤搬送担体に関する条件について述
べる。

【００２２】現像剤搬送担体には、バイアス電圧を印加
し得る従来の現像方法におけると同様の現像剤搬送担体
が用いられるが、特に、表面に現像剤層が形成されるス
リーブの内部に複数の磁極を有する回転磁石体が設けら
れている構造のものが好ましく用いられる。このような
現像剤搬送担体においては、回転磁石体の回転によっ
て、スリーブの表面に形成される現像剤層が波状に起伏
して移動するようになるから、新しい現像剤が次々と供
給され、スリーブ表面の現像剤層に多少の層厚の不均一
があっても、その影響は上記波状移動によって実際上問
題とならないように十分カバーされる。そして、回転磁
石体の回転あるいはさらにスリーブの回転による現像剤
の搬送速度は、像担持体の移動速度と殆ど同じか、それ
よりも早いことが好ましい。なお、回転磁石体とスリー
ブの回転による搬送方向は同方向が好ましい。同方向の
場合は、反対方向よりも画像再現性に優れる。しかし、
それらに限定されるものではない。

【００２３】また、現像剤搬送体上に形成する現像剤層
の厚さは、付着した現像剤が厚さの規制ブレードによっ
て十分に掻き落とされて均一な層となる厚さであること
が好ましく、そして現像剤搬送担体と像担持体との間隙
は数10〜2000μmが好ましい。現像剤搬送担体と像担持
体の表面間隙が数10μmよりも狭くなり過ぎると、それ
に対して均一に現像作用する現像剤層を形成するのが困
難となり、また十分なトナー粒子を現像部に供給するこ
ともできなくなって、安定した現像が行われなくなる
し、間隙が2000μmを大きく超すようになると、対向電
極効果が低下して十分な現像濃度が得られないようにな
り、静電像の中央部に対して輪郭部のトナー付着が多く
なると云うエッジ効果も大きくなる。このように、現像
剤搬送担体と像担持体の間隙が極端になると、それに対
して現像剤搬送担体上の現像剤層の厚さを適当にするこ
とができなくなるが、間隙が数10〜2000μmの範囲で
は、それに対して現像剤層の厚さを適当に形成すること
ができる。そこで、間隙と現像剤層の厚さを現像剤層が
直接像担持体の表面に接触せず、できるだけ近接するよ
うな条件に設定することが特に好ましい。それによっ
て、静電像等のトナー現像に現像剤層の摺擦による掃き
目が生じたり、またかぶりが発生したりすることが防止
される。

【００２４】さらに、振動電界下での現像は、現像剤搬
送担体のスリーブに振動するバイアス電圧を印加するこ
とによりのが好ましい。バイアス電圧にはまた、非画像
部分へのトナー粒子の付着を防止する直流電極とトナー
粒子をキャリヤ粒子から離れ易くするための交流電圧と
の重畳した電圧を用いることが好ましい。しかし本発明
は、スリーブへの振動電圧の印加による方法や直流と交
流の重畳電圧印加による方法に限られるものではない。

【００２５】以上述べたような本発明の現像方法は、図
１乃至図３に例示したような装置によって実施される。

【００２６】図１乃至図３において、１は矢印方向に回
転し、図示せざる帯電露光装置によって表面に静電像を
形成されるSe等の感光体よりなるドラム状の像担持体、
２はアルミニウム等の非磁性材料からなるスリーブ、３
はスリーブ２の内部に設けられて表面に複数のＮ，Ｓ磁
極を周方向に交互に有する磁石体で、このスリーブ２と
磁石体３とで現像剤搬送担体を構成している。そして、
スリーブ２と磁石体３とは相対回転可能であり、図はス
リーブ２が矢印方向に回転するものであることを示して
いる。また、磁石体３のＮ，Ｓ磁極は通常500〜1500ガ
ウスの磁束密度に磁化されており、その磁力によってス
リーブ２の表面に先に述べたような現像剤Ｄの層即ち、
磁気ブラシを形成する。４は磁気ブラシの高さ、量を規
制する磁性や非磁性体からなる規制ブレード、５は現像
域Ａを通過した磁気ブラシをスリーブ２上から除去する
クリーニングブレードである。スリーブ２の表面は現像
剤溜り６において現像剤Ｄと接触するからそれによって
現像剤Ｄの供給が行われることになり、７は現像剤溜り
６の現像剤Ｄを撹拌して成分を均一にする撹拌スクリュ
ーである。現像剤溜り６の現像剤Ｄは現像が行われると
その中のトナー粒子が消耗されるようになるから、８は
先に述べたようなトナー粒子Ｔを補給するためのトナー
ホッパー、９は現像剤溜り６にトナー粒子Ｔを落とす表
面に凹部を有する供給ローラである。10は保護抵抗11を
介してスリーブ２にバイアス電圧を印加するバイアス電
源である。

【００２７】このような図１乃至図３の装置の相違は、
図１の装置においては、スリーブ２が矢印方向に回転
し、磁石体３がそれと反対の矢印方向に回転して、その
Ｎ，Ｓ磁極の磁束密度が略等しいものであるのに対し
て、図２の装置においては、スリーブ２は矢印方向に回
転するが、磁石体３は固定であり、図３の装置において
は、固定の磁石体３のＮ，Ｓ磁極の磁束密度が同じでは
なく、像担持体１に対向したＮ磁極の磁束密度が他の
Ｎ，Ｓ磁極の磁束密度よりも大であることである。な
お、像担持体１に対向した磁極としては、図３のように
Ｎ磁極を並べて対向させてもよいし、Ｎ，Ｓ磁極を並べ
て対向させてもよいことは勿論である。このように複数
個の磁極を対向させることによって、単極を対向させた
場合よりも現像が安定すると云う効果が得られる。

【００２８】以上のような装置において、スリーブ２を
像担持体１に対して表面間隙が数10〜1000μmの範囲に
あるように設定して、像担持体１の静電像の現像を行う
と、スリーブ２の表面に形成された磁気ブラシは、スリ
ーブ２あるいは磁石体３の回転に伴ってその表面の磁束
密度が変化するから、振動しながらスリーブ２上を移動
するようになり、それによって像担持体１との間隙を安
定して円滑に通過し、その際像担持体１の表面に対し、
均一な現像効果を与えることになって、安定して高いト
ナー濃度の現像を可能にする。それには、かぶりの発生
を防ぐため及び現像効果を向上させるために、スリーブ
２にバイアス電源10によって振動するバイアス電圧を印
加し、像担持体１の基体を接地して、スリーブ２と像担
持体１の間隙に振動電界を形成せしめている。このバイ
アス電圧には、先にも述べたように、好ましい直流電圧
と交流電圧の重畳電圧が用いられ、直流成分がかぶりの
発生を防止し、交流成分が磁気ブラシに振動を与えて現
像効果を向上する。なお、通常直流電圧成分には非画像
部電位と略等しいか、それよりも高い50〜600Ｖの電圧
が用いられ、交流電圧成分には100Hz〜10kHz、好ましく
は１〜５kHzの周波数が用いられる。なお、直流電圧成
分は、トナー粒子が磁性体を含有している場合は、非画
像部電位よりも低くしてよい。交流電圧成分の周波数が
低過ぎると、振動を与える効果が得られなくなり、高す
ぎても電界の振動に現像剤が追従できなくなって、現像
濃度が低下し、鮮明な高画質画像が得られなくなると云
う傾向が現れる。また、交流電圧成分の電圧値は、周波
数も関係するが、高い程磁気ブラシを振動させるように
なってそれだけ効果を増すことになるが、その反面高い
程かぶりを生じ易くし、落雷現象のような絶縁破壊も起
こり易くする。しかし、現像剤Ｄのキャリヤ粒子が樹脂
等によって球形化されていると絶縁破壊を防止するし、
かぶりの発生も直流電圧成分で防止される。なお、この
交流電圧を印加するスリーブ２の表面を樹脂や酸化被膜
によって絶縁乃至は半絶縁被覆するようにしてもよい。

【００２９】以上、図１乃至図３は現像剤搬送担体に振
動するバイアス電圧を印加する例を示しているが、本発
明の現像方法はそれに限らず、例えば現像剤搬送担体と
像担持体間に電極ワイヤを数本張設して、それに振動す
る電圧を印加するようにしても磁気ブラシに振動を与え
て現像効果を向上させることはできる。その場合も、現
像剤搬送担体には直流バイアス電圧を印加し、あるいは
異なった振動数の振動電圧を印加するようにしてもよ
い。また、本発明の方法は反転現像などにも同様に適用
できる。その場合、直流電圧成分は像担持体の非画像背
景部における受容電位と略等しい電圧に設定される。さ
らに本発明の方法は磁気潜像の現像にも同様に適用し得
る。

【００３０】実施例１トナーに、スチレン・アクリル樹脂（三洋化成(株)製ハ
イマーup110）100重量部、カーボンブラック（三菱化成
(株)製MA-100）10重量部、ニグロシン５重量部から成
り、粉砕造粒後前述のフローコーター法によって球形化
した平均粒径が10μmの非磁性粒子から成るものを用
い、キャリヤに平均粒径が30μm、磁化が50emu／ｇ、抵
抗率が10¹⁴Ωcmである樹脂コーティングされた球状フェ
ライト粒子からなるものを用いて、図１に示した装置に
より現像剤溜り６における現像剤Ｄのトナー比率がキャ
リヤに対して10wt％になる条件で現像を行った。トナー
の平均帯電量は15μC／ｇであった。

【００３１】この場合の像担持体１はCds感光体、その
周速は180mm／sec、像担持体１に形成された静電像の最
高電位−500Ｖ、スリーブ２の外径30mm、その回転数１
００ｒｐｍ、磁石体３のＮ，Ｓ磁極の磁束密度は９００
ガウス、その回転数は1000rpm、現像剤層の厚さ0.6mm、
スリーブ２と像担持体１との間隙0.5mm、即ち500μm、
スリーブ２に印加するバイアス電圧は直流電圧成分−25
0Ｖ、交流電圧成分1.5kHz、500Ｖとした。即ちこの実施
例では現像剤層が像担持体１に接触して現像を行う。

【００３２】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
にコロナ放電転写器により転写し、表面温度140℃の熱
ローラ定着装置に通して定着した結果、得られた記録紙
の画像はエッジ効果やかぶりのない、そして濃度が高い
極めて鮮明なものであり、引き続いて５万枚の記録紙を
得た最初から最後まで安定して変わらない画像を得るこ
とができた。

【００３３】これに対して、フローコーター法における
熱風による球形化処理を省略したトナーを用いた場合
は、他の条件を上記条件と同じにしても、画像はかぶり
や鮮明さにおいて上記球形化トナーを用いた場合よりも
劣っていた。

【００３４】実施例２トナーに平均粒径が５μmのフローコーター法により球
形化した非磁性粒子からなるものを用い、キャリヤに微
粒子フェライトを樹脂中に50wt％分散した平均粒径が20
μm、磁化が30emu／ｇ、抵抗率が10¹⁴Ωcm以上の熱によ
り球形化処理を施した磁性粒子からなるものを用いて、
図３に示した装置により、現像剤溜り６における現像剤
Ｄのトナー比率がキャリヤに対して５wt％になる条件で
現像を行った。トナーの平均帯電量は30μC／ｇであっ
た。

【００３５】この場合の像担持体１の条件は実施例１と
同じ、スリーブ２の外径も30mm、但しその回転数は150r
pm、磁石体３の現像域Ａに対向した磁極の磁束密度は12
00ガウス、現像剤層の厚さ0.6mm、スリーブ上と像担持
体１との間隙0.7mm、即ち700μm、スリーブ２に印加す
るバイアス電圧は直流電圧成分−200Ｖ、交流電圧成分
２kHz、1000Ｖとした。この実施例ではスリーブ２上の
現像剤層は像担持体１とスリーブ２の間隙よりも薄く形
成されている。

【００３６】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
に転写し、表面温度140℃のヒートローラ定着装置に通
して定着した結果、得られた記録紙の画像はエッジ効果
やかぶりのない、そして濃度が高い極めて鮮明なもので
あり、引き続いて５万枚の記録紙を得たが最初から最後
まで安定して変わらない画像を得ることができた。

【００３７】これに対して、フローコーター法における
熱風球形化処理を省略したトナーを用いた場合は、他の
条件を上記と同一にしても、画像はかぶりや鮮明さらに
おいて球形化したトナーを用いた場合よりも劣ってい
た。

【００３８】実施例３トナー及びキャリヤが実施例２におけると同様の現像剤
Ｄを用い図１と略同じ構成の現像装置により現像剤溜り
６における現像剤Ｄのトナー粒子比率がキャリヤ粒子に
対して５wt％になる条件で現像を行った。この場合もト
ナーの平均帯電量は30μC／ｇであった。

【００３９】この場合の像担持体１の条件は実施例１と
同じ、スリーブ２の外径も30mm、但しその回転数は100r
pm、Ｎ，Ｓ極の磁束密度は700ガウス、その回転数は500
rpm、現像剤層の厚さ0.6mm、スリーブ２と像担持体１と
の間隙0.7mm、即ち700μm、スリーブ２に印加するバイ
アス電圧は直流電圧成分−200Ｖ、交流電圧成分２kHz、
1000Ｖとした。

【００４０】以上の条件で現像を行って、それを普通紙
にコロナ放電転写し、表面温度140℃のヒートローラ定
着装置に通して定着した結果、得られた記録紙の画像は
エッジ効果やかぶりのない、そして濃度が高い極めて鮮
明なものであり、実施例２での画像より、解像力が高い
点及び濃度が高い点で優れていた。引き続いて５万枚の
記録紙を得たが最初から最後まで安定して変わらない画
像を得ることができた。

【００４１】これに対して球形化処理を省略したトナー
を用いた場合は、実施例２における比較結果と同様、画
像はかぶりや鮮明性において劣ったものとなった。

【００４２】なお、以上の実施例において、スリーブ２
に印加する交流電圧成分の周波数と電圧を変化させた結
果を図４及び図５に示した。図４は実施例１の場合、図
５は実施例２及び実施例３の場合である。

【００４３】図４及び図５において、横線で陰を付した
範囲がかぶりの発生し易い範囲、縦線で陰を付した範囲
が絶縁破壊の生じ易い範囲、斜線で陰を付した範囲が画
質低下を生じ易い範囲であり、陰を付していない範囲が
安定して鮮明な画像の得られる好ましい範囲である。図
から明らかなように、かぶりの発生し易い範囲は、交流
電圧成分の変化によって変化する。なお、交流電圧成分
の波形は、正弦波に限らず、矩形波や三角波であっても
い。また、図４及び図５において、散点状の陰を施した
低周波領域は、周波数が低いために現像ムラが生ずるよ
うになる範囲である。

【００４４】以上の実施例において、二成分現像剤中の
トナーが磁性を有するものであれば、磁気潜像に対して
も、同様の現像条件により可視化できることは勿論であ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上の実施例から明らかなように、球状
トナー粒子を用いた二成分現像剤によって振動電界下で
現像する本発明によれば、従来の現像方法では得られな
い、かぶりのない鮮明性に優れた記録画像を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する装置の例を示す部分概略断面
図。

【図２】本発明を実施する装置の例を示す部分概略断面
図。

【図３】本発明を実施する装置の例を示す部分概略断面
図。

【図４】本発明のバイアス電圧の交流電圧成分を変化さ
せた場合の現像状態を示すグラフ。

【図５】本発明のバイアス電圧の交流電圧成分を変化さ
せた場合の現像状態を示すグラフ。

【符号の説明】

１像担持体２スリーブ３磁石体４規制ブレード５クリーニングブレード６現像剤溜り７撹拌スクリュー８トナーホッパー９供給ローラ 10 バイアス電源 11 保護抵抗Ａ現像域Ｔトナー粒子Ｄ現像剤Ｎ，Ｓ磁極

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】磁性キャリア粒子とトナー粒子とからなる
二成分現像剤を現像剤搬送担体面に供給し、前記現像剤
搬送担体と像担持体の間隙を数１０〜２０００μｍにす
ると共に、該現像剤搬送担体面上に形成した二成分現像
剤層の厚みを前記現像剤搬送担体と像担持体との間隙よ
り薄くし、該像担持体上に形成した静電潜像を前記現像
剤搬送担体面上の二成分現像剤によって振動電界下で現
像する現像方法において、前記トナー粒子は平均粒径か
２０μｍ以下の球状の粒子を用いると共に、前記磁性キ
ャリア粒子に平均粒径が５μｍを超え５０μｍ以下の球
状で、下記の測定条件で抵抗率が１０^８Ωｃｍ以上の粒
子を使用したことを特徴とする現像方法。〔測定条件〕上記抵抗率は、粒子を０．５ｃｍ^２の断面積を有する容
器に入れてタッピングした後、詰められた粒子上に１ｋ
ｇ／ｃｍ^２の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に１０
００Ｖ／ｃｍの電界が生じる電圧を印加したときの電流
値を読み取ることで得られる値である。
【請求項２】前記トナー粒子はスプレードライ法、フロ
ーコーター法、造粒重合法、或いはトナー粒子を熱湯中
で攪拌して樹脂を軟化させることによって得られること
を特徴とする請求項１記載の現像方法。