JP2774697B2 - 現像装置 - Google Patents

現像装置

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JP2774697B2 JP2406675A JP40667590A JP2774697B2 JP 2774697 B2 JP2774697 B2 JP 2774697B2 JP 2406675 A JP2406675 A JP 2406675A JP 40667590 A JP40667590 A JP 40667590A JP 2774697 B2 JP2774697 B2 JP 2774697B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電子写真装置における現
像装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、電子写真法の乾式現像法として現
像剤に磁性一成分トナーを用いる方法とキャリアとトナ
ーの二成分を用いる方法とが一般によく用いられてい
る。上記現像剤を用いた2つの現像方式は、それぞれ次
のような利点、すなわち一成分系現像方式は現像装置構
成を小型化でき、二成分系現像方式はトナーへの電荷付
与を十分に行える為、設計許容範囲が広いという利点を
有している。
【0003】しかし、上記利点は、お互いの方式の問題
点を補う方向であることからわかるように、一成分方式
はトナーへの電荷付与プロセスが十分でないためにトナ
ー及び現像システムの設計許容範囲が狭く、二成分方式
はトナーとキャリアの混合濃度を一定値に制御しなけれ
ばならない為に装置構成が複雑になるという問題点を有
している。
【0004】また、それぞれの方式による複写画像は、
磁性一成分系現像方式では現像時にトナーが鎖状(一般
には「穂」と呼ばれている)になりながら現像されるた
めに、画像横方向の解像度が縦方向に比べて悪くなり易
い傾向があり、二成分系現像方式では磁性ブラシの掃き
目跡が出易い傾向がある。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】上述したように、
上記磁性一成分系現像方式の問題点は、1つは電荷付与
プロセスが不十分であることであり、そしてもう1つは
トナーが磁性体を含有していることに起因する画像再現
性不良ということの2点である。
【0006】すなわち、磁性体を含有する磁性トナーを
含む現像剤を現像剤担持体の表面に担持させ、現像剤担
持体上の現像剤の塗布を磁性ブレードの如き規制部材に
よって規制し、静電荷像を現像する現像装置において
は、 (a)現像時に現像担持体の内部に設けられている永久
磁石による磁気的拘束力により、磁性トナーが鎖状
(穂)になりながら現像されるため、磁性トナーの飽和
磁化が強いと、画像横方向の解像度が縦方向に比べて悪
くなり易く、 (b)現像剤の帯電は、現像担持体の内部に設けられて
いる永久磁石による現像剤の磁気的吸引力によって、現
像剤を現像剤担持体に押圧して接触させることにより行
っているため、現像剤の磁性トナーの飽和磁化が弱い
と、永久磁石による現像剤の磁気的吸引力が低下してし
まい、現像剤の現像剤担持体に対する押圧力が低下し、
充分な比電荷(帯電量)が得られ難く、よって、この画
像再現性と帯電付与プロセスとの相反する要求を同時に
満足することは困難であるという問題点を有していた。
【0007】一方、画像再現性を向上させる方法とし
て、磁性トナー中の磁性体量の割合を減少させる方法が
容易に想像できるが、トナーの流動性は、磁性一成分系
トナー中の含有磁性体量を減少させると悪化するという
ことはよく知られている事実である。磁性一成分系現像
方式ではトナーの搬送システムは、トナーの流動性に大
きく左右され、トナーの流動性の悪化はコーティング不
良、トナーへの電荷付与プロセスの悪化等をひきおこす
ということも、一般的によく知られている事実である。
【0008】従って、従来は、磁性トナー中に含有させ
る磁性体の含有量を減少させず、体積平均粒径Rμmの
磁性一成分系トナーの磁場1Kエルステッドにおける飽
和磁化σsをある程度高く設定した磁性一成分系トナー
を用いることによって、磁性トナーへ適正な電荷を付与
しているのが一般的である。
【0009】経験的に知られている事実として画像再現
性不良を解決するために、トナー中の磁性体量の割合を
減少させようとして、体積平均粒径Rμmの磁性一成分
系トナーの磁場1Kエルステッドにおける飽和磁化σs
をある程度よりも低くした磁性一成分系トナーを用いた
現像方式においては、現像剤担持体の内部に設けた永久
磁石による磁気的吸引力が低下することから磁性トナー
への電荷の付与を充分に行なうことが難しく、設計許容
範囲が非常に狭いという問題があった。
【0010】従って、本発明は、上記問題点を解決する
ことを目的とする。
【0011】すなわち、本発明は、磁性一成分系トナー
を有する現像剤を用いた現像装置に関し、画像再現性の
良化と、トナーへの電荷付与プロセスの悪化が発生しな
いという相反する2つの要求を両立することができる現
像装置を提供することを目的とする。
【0012】また、本発明は、磁性一成分系トナーを有
する現像剤を用いた現像装置に関し、体積平均粒径Rμ
mの磁性一成分系トナーの磁場1Kエルステッドにおけ
る飽和磁化σsemu/gを下記条件 σs<36.8−1.85R を満足するようにして画像再現性不良を解決した場合に
おいても、トナーへの電荷付与プロセスの悪化の生じず
設計許容範囲を拡大できる現像装置を提供することを目
的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段及び作用】本発明の現像装
置によれば、磁性体を含有する体積平均粒径Rμmの現
像剤としての磁性一成分系トナーと、該現像剤を表面に
担持するための内部に永久磁石を有する現像剤担持体
と、該現像剤担持体上の該現像剤の塗布層厚を規制する
ための規制部材とを有する一成分現像方式の現像装置に
おいて、該磁性体は、磁場1Kエルステッドにおける飽
和磁化σsが10〜40emu/gであり、水平方向フ
ェレ径0.05〜0.5μmであり、該磁性一成分系ト
ナーの磁場1Kエルステッドにおける飽和磁化σs(e
mu/g)が下記条件 σs<36.8−1.85R を満足し、該現像剤の塗布層厚は、該規制部材として弾
性体規制部材を用いて、該弾性体規制部材の弾性力で該
現像剤を該現像剤担持体に圧接させることにより規制さ
れることにより、前記目的を達成するものである。
【0014】本発明の現像装置は、磁場1Kエルステッ
ドにおける飽和磁化σsが10〜40emu/gであ
り、かつ水平方向フェレ径0.05〜0.5μmである
磁性体を含有する体積平均粒径Rμmの現像剤としての
磁性一成分系トナーの磁場1Kエルステッドにおける飽
和磁化σs(emu/g)が下記条件 σs<36.8−1.85R を満足することから、画像再現性不良が解決され、さら
に現像剤担持体上の現像剤の層厚を規制するための規制
手段として弾性体規制部材を用いて、該弾性体規制部材
の弾性力で該現像剤を該現像剤担持体に圧接させること
により、該現像剤の塗布層厚を規制することから、磁性
一成分系トナーの帯電量の低下が生じず、従って磁性一
成分系トナーへの電荷付与プロセスの悪化が生じること
もない。
【0015】磁性トナーの1Kエルステッドにおける飽
和磁化σsが、36.8−1.85R(emu/g)以
上の場合には、上述した通り、磁性トナーの体積平均粒
径Rに対する磁性トナーの飽和磁化σsが高すぎること
から、現像剤担持体の内部に設けられている永久磁石に
よる磁気的拘束力が強く、磁性体の鎖状の穂が分散され
ずらく、画像の横方向の解像度が縦方向に比べて悪くな
り易く、画像再現性が低下してしまう。
【0016】また、上記の飽和磁化σsが低い磁性トナ
ーを含む現像剤を用いる場合に、現像剤担持体上の現像
剤の塗布層厚を規制するための規制部材として磁性体規
制部材を用いて、現像剤担持体と磁性体規制部材との間
の磁界により磁性剤の塗布層厚を規制した場合には、後
述する実施例中に記載されている通り、現像剤担持体の
内部に設けられた永久磁石による磁性トナーの現像剤担
持体に対する磁気的吸引力が低く、現像剤担持体に対す
る圧接力が充分に得られないことから、磁性トナーの比
電荷が低下してしまう。
【0017】
【実施例】<実施例1> 以下図面に基づいて本発明に係わる一実施例について説
明する。
【0018】図1は、本発明の一実施例である現像装置
の断面図である。図中1は矢印a方向に回転する像担持
体(以下例として感光ドラムを示す)であり、2aは1
に対向し矢印b方向に回転する現像剤担持体(以下例と
して非磁性金属の現像スリーブを示す)である。3は本
発明の特徴の一つである現像剤担持体上の現像剤量を規
制する弾性体規制部材として用いた弾性体ブレードであ
り、本発明では図1に示す如く、現像スリーブ2aの回
転方向に対して、その下流側に傾けて、即ちカウンター
方向に弾性体ブレード3を当接させている。2bは永久
磁石であり、図1に示す如く、現像スリーブ2a内に配
設されている。現像スリーブ2aと感光ドラム1の間隔
は約250μmで、該スリーブ2aの導電部にはトナー
を現像スリーブ2aから感光ドラム1へ移行させる現像
バイアスが電源5により印加されている。弾性体ブレー
ド3は、適切な弾性率を有するゴム、プラスチック等の
ブレードであって、当接点での圧力は図1に示す如くブ
レードを設定変位させ、当接母線領域に均等に圧をかけ
る方法や、図2に示す如く回転軸6を中心に荷重7によ
り一定圧を加える方法、或いは現像器枠に固定されたい
わゆるイコライズ均一荷重法でかけても良い。4は本発
明の特徴の1つである、磁場1Kエルステッドにおける
飽和磁化σs(emu/g)が下記条件 σs<36.8−1.85R を満足するようにした磁性一成分系トナーである。
【0019】該トナー中に含有される磁性体としては、
鉄、コバルト、ニッケル、銅、マグネシウム、マンガ
ン、アルミニウム、珪素などの元素を含む金属酸化物な
どがある。
【0020】本発明の磁性トナーの実施例に用いられた
磁性体は、下に示すような合成法により得られたスピネ
ル型酸化鉄である。
【0021】<合成例> 反応器として、内容量180lの気泡酸化型反応塔を用
いた。工業用硫酸鉄を水に溶解し、第一鉄濃度135g
/lの溶液40lを用意する。別に苛性ソーダ濃度18
3g/lの溶液40lを用意し、これに上記硫酸鉄溶液
を撹拌しながら加え中和を行い、残留苛性ソーダが5g
/lとなるようにした。これに工業用水酸化亜鉛溶液p
H11.3、亜鉛濃度40g/lのものを50l加え、
第一鉄濃度40g/lの反応液を準備した。上記反応液
の温度を80℃に維持しながら酸化用空気を10l/m
mの割合で吹き込み、酸化反応を行った。反応は約7時
間で終了した。ついで、このスラリーを洗浄乾燥して、
スピネル型酸化鉄を得た。
【0022】得られた磁性体は、水平方向フェレ径0.
27μm、BET比表面積8.8m2/g、飽和磁化σ
s30.3emu/g、保磁力Hc174エルステッ
ド、残留磁化σr5.1emu/gであった。
【0023】本発明者らの検討によると、結着樹脂10
0重量部中に上記磁性体を80重量部入れた体積平均粒
径8μのトナー(磁場1Kエルステッドにおける飽和磁
化σsが約13.5emu/gのトナー)と、結着樹脂
100重量部中に磁場1Kエルステッドにおける飽和磁
化σsが約60emu/gのマグネタイト(FeO・F
23)を80重量部入れた体積平均粒径8μのトナー
(磁場1Kエルステッドにおける飽和磁化σsが約27
emu/gのトナー)を2つ作り(以下、前者をσs1
/2トナー、後者を従来トナーと称す)、両者の流動性
を測定したところその値は、ほぼ同等の値を示すことが
分かった。又、上記2つのトナーをそれぞれ鉄粉キャリ
ア(パウダーテック社製200/300)と混ぜブロー
オフ法によりトナーの比電荷を測定したところ両者の値
は、電子写真の現像システムの範囲内でほぼ同等と判断
できる値であった。
【0024】即ち、本発明者らは、上記磁性体を用いる
ことにより磁場1Kエルステッドにおける飽和磁化σs
emu/gが下記条件 σs<36.8−1.85R を満足するようにした磁性一成分系トナーにおいて、従
来のトナーと流動性、帯電量がほぼ同等のものを得るこ
とができた。
【0025】又、本発明者らはトナーへの電荷付与につ
いても以下の様な検討を行った。即ち、図3に示す如く
の現像器、つまり現像スリーブ2aの内部磁石2bとこ
れに対向して現像スリーブ2a表面から隔てて設置され
た磁性体ブレード8との間の磁界により磁性トナー層を
薄くカットし、かつ、その際に磁性一成分系トナーが現
像スリーブ2aとの摩擦帯電により電荷を得る従来の良
く知られた現像器に上記σs1/2トナーと従来トナー
とを入れ、それぞれのトナーの比電荷を測定した。
【0026】その結果、上記従来トナーの比電荷の値は
上記ブローオフ法によって得られた比電荷の値に近い数
値を示したが、上記σs1/2トナーの比電荷の値は上
記ブローオフ法の値より小さくなってしまった。
【0027】これは、図3に示す如くの現像器のトナー
への電荷付与は、磁性一成分系トナーを現像スリーブに
押しつける力に依存しており、その押しつけ力は磁性ト
ナーと磁石2bとの磁気吸着力に依存している為と考え
られる。従って、上記σs1/2トナーは、従来トナー
に比べて磁石2bとの磁気吸着力が弱くなった為にトナ
ーへの電荷付与プロセスが不十分になり、その結果、比
電荷の値が小さくなったと考えられる。
【0028】そこで発明者らは、弾性体ブレード3を図
1に示す如く現像スリーブ2aの回転方向に対してその
下流側に傾けて、即ちカウンター方向に弾性体ブレード
3を当接させて、上記σs1/2トナーを現像スリーブ
に強く押しつける構成をとった。また、弾性体ブレード
の当接点は磁石2bの1つの極と対向する位置とした。
【0029】その結果、上記σs1/2トナーの比電荷
は、従来トナーとほぼ同等の値を示した。
【0030】即ち、磁性一成分トナーに含有される磁性
体を金属酸化物からなり、かつ、磁場1Kエルステッド
における飽和磁化σsが10〜40emu/g、水平方
向フェレ径が0.05〜0.5μmである磁性体とし、
なおかつ、磁性一成分系トナーを磁場1Kエルステッド
における飽和磁化σsemu/gが下記条件 σs<36.8−1.85R を満足する体積平均粒径Rμmの磁性一成分系トナーと
し、さらに現像剤担持体上の現像剤量を規制し、なおか
つ、トナーへの電荷付与プロセスを安定させる為に、弾
性体規制部材として弾性体ブレードを用いることにより
画像再現性の良化とトナーへの電荷付与プロセスの設計
許容範囲の拡大という相反する2つの両立を行うことが
できるようになった。
【0031】本発明に用いられる磁性体は、本実施例で
用いたものに限るものではなく、また、磁場1Kエルス
テッドにおける飽和磁化σsが10〜40emu/g、
水平方向フェレ径が0.05μm〜0.5μmである磁
性体であれば、磁性トナー中の磁性体の含有量を従来の
磁性トナーにおける磁性体の含有量と同程度にすること
ができるのでよい。
【0032】本発明において、磁性体の水平方向フェレ
径は、透過型電子顕微鏡で得られた磁性体の拡大写真か
ら、ランダムに選択した磁性体の水平方向のフェレ径を
実測して求めた平均値を意味する。
【0033】また、本発明に用いられた弾性体ブレード
の位置は図1に限るものではなく例えば図4に示す如く
でも良い。
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】<実施例2> 本発明の特徴の一つである、現像剤担持体上の現像剤塗
布層厚を規制するための弾性体規制部材は、実施例1の
弾性体ブレードの形状に限るものではなく、図5に示す
ように弾性体ローラー9を、現像スリーブに当接させて
用いても良い。本発明では、弾性体ローラーとしてウレ
タンを用い、図5中矢印c方向に弾性体ローラーを回転
させることにより、実施例1の弾性体ブレードと同様の
効果を得ることができた。
【0038】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の構成によ
れば、磁性一成分系トナーの画像再現性の良化とトナー
への電荷付与プロセスが悪化が発生しないという相反す
る、2つの要求を両立することができ、設計許容範囲を
拡大することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である現像装置の断面図であ
る。
【図2】図1の弾性体ブレードと現像スリーブの当接圧
調整方法の一実施例を示す説明図である。
【図3】従来の現像装置の断面図である。
【図4】図1の弾性体ブレードの他の配設位置の説明図
である。
【図5】弾性体ローラーの説明図である。
【符号の説明】
1 感光体ドラム 2a 現像スリーブ 2b 現像スリーブ内に配設された磁石 3 弾性体ブレード 4 磁性一成分トナー 8 磁性体ブレード 9 弾性体ローラー
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 聡 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (72)発明者 竹内 達夫 東京都大田区下丸子3丁目30番2号キヤ ノン株式会社内 (56)参考文献 特開 昭54−43038(JP,A) 特開 昭62−70862(JP,A) 特開 平4−156467(JP,A) 実開 昭63−98556(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G03G 15/09 G03G 15/08

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 磁性体を含有する体積平均粒径Rμmの
    現像剤としての磁性一成分系トナーと、該現像剤を表面
    に担持するための内部に永久磁石を有する現像剤担持体
    と、該現像剤担持体上の該現像剤の塗布層厚を規制する
    ための規制部材とを有する一成分現像方式の現像装置に
    おいて、該磁性体は、磁場1Kエルステッドにおける飽和磁化σ
    sが10〜40emu/gであり、水平方向フェレ径
    0.05〜0.5μmであり、 該磁性一成分系トナーの磁場1Kエルステッドにおける
    飽和磁化σs(emu/g)が下記条件 σs<36.8−1.85R を満足し、該現像剤の塗布層厚は、 該規制部材として弾性体規制部
    材を用いて、該弾性体規制部材の弾性力で該現像剤を
    現像剤担持体に圧接させることにより規制されることを
    特徴とする現像装置。
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