JP2885425B2 - 電子写真現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は電子写真現像方法に関し、特には、高抵抗磁
性トナーと磁性キャリアとからなる現像剤を用い、鮮明
な且つ地カブリのない複写画像を得ることのできる磁気
ブラシ現像方法に関する。

［従来の技術］ 従来、磁気ブラシ現像方法として、一成分現像剤を用
いた一成分系の方法と、二成分現像剤を用いた二成分系
の方法とが知られる。一成分系の方法においては、現像
装置の構造が簡単であり且つメンテナンスが容易である
などの利点を有し、特に磁性トナーを用いたいわゆるジ
ャンピング現像方法や選択的現像方法においては、安価
で且つ非常に鮮明なコピー像を得ることができるという
長所を持っている。しかしながら反面、かかる方法を具
現化するにあたっては、非常に厳密な機械的精度、例え
ば像担持体とスリーブ間（または現像剤層表面）との間
隙をそのスリーブ全長にわたって正確に所定値に維持す
ることが要求され、このため、かなり長いスリーブ長を
要求されるA0サイズのような大型サイズの複写画像を形
成する電子写真装置においてこの方法を具現化するのは
かなり困難であり、また現在まで実施されていない。一
方、二成分系の方法は、前記一成分系の欠点を解決し得
るもののトナーとキャリアの混合比が常に所定範囲内に
あるように制御する必要があること、またキャリアの疲
労などにより定期的に現像剤全体の交換が必要であると
いう欠点を有する。

また更に、微小の磁性キャリアと非磁性トナーとを混
合してなる現像剤を用いた現像方法か知られる（例えば
特公昭59−24416号公報）。この公報に開示される方法
は、実質的に５〜30μｍの粒径を有する絶縁性磁性キャ
リアと絶縁性非磁性トナーとの混合物からなる磁性現像
剤により現像剤ブラシを形成し、この現像剤ブラシを交
番磁界の作用の下で静電像担持体の表面を摺擦して現像
を行う。

［発明が解決しようとする課題］ 上記した微小キャリアを用いた方法によれば地カブリ
のない非常に高品質の現像画像が得られ、上述した問題
点の幾つかを解決し得るものの、依然としてトナーの混
合比を６〜35wt％の範囲内に制御しなければならないと
いうトナー濃度の制御に関する課題を残している。

本発明は上記課題に鑑みてなされたもので、トナー濃
度の制御を実質的に不要とし、しかも地カブリがなく、
画像鮮明度にすぐれ、階調性に富んだ複写画像を得るこ
とのできる電子写真現像方法を提供することを目的とす
る。

［課題を解決するための手段］ 上記課題を解決するため、本発明による電子写真現像
方法は、交互に異なる極性の磁極を配列した磁石ロール
を内部に有するスリーブの周面に予め磁性キャリアから
なる層を形成し、このキャリア層に10¹⁵Ωcm以上の高抵
抗磁性トナーを供給して磁石ロールの磁力により、スリ
ーブの周面上にキャリアとトナーとを吸着させて現像剤
層を形成し、磁石ロールとスリーブとをそれぞれ像担持
体の回転方向とは逆方向に回転させることによりスリー
ブ上の現像剤にそれぞれ異なる方向に移動させるように
働く力を作用させるとともに、その合力においては現像
剤をスリーブの回転方向に移動すべくし、この現像剤の
移動速度を、磁石ロールとスリーブとの回転速度の加減
により、像担持体の回転速度をほぼ同じにし、磁石ロー
ルの回転により生じる交番磁界の周波数は、現像剤の同
一部分が像担持体に接触している間に少なくとも１回は
作用する周波数にするとともに、交番磁界と共振しない
ように、交流電圧による交番電界の周波数を該磁石ロー
ルの交番磁界の周波数と合致させないようにし、現像剤
を像担持体とスリーブ間に付与した交番電界および磁石
ロールによる交番磁界の下で像担持体に提供して現像を
行なうことを特徴とする。

［作用］ かかる手段によれば、交番電界と交番磁界の作用によ
りスリーブ上の磁性トナーに振動が起こり、スリーブ表
面から像担持体へと接する現像剤ブラシにおいて像担持
体とスリーブ表面間で往復運動（振動）を繰り返す。こ
の時、像担持体表面に静電潜像電位があるためにそのク
ローン力により磁性トナーは担持体の静電像に対応した
部分だけに付着する。このように従来の一定磁界や一定
電位の現像方法に比べ交番電界と交番磁界の相乗効果に
より振動力が与えられることにより静電潜像電位部位に
吸着される磁性トナーは鮮明なカブリのない複写像を形
成する。また、磁性キャリア層を形成することにより、
高抵抗磁性トナーに摩擦電荷が付与されて静電像への付
着が良好となり、またキャリアはスリーブ上のキャリア
層を作るに充分な程度の量があれば良いので、トナー濃
度の制御などは不要である。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面を参照として説明する。

図において、１は円筒ドラムの周面にSe等の感光体を
形成してなる像担持体であり、所定の周速度で矢印Ａの
方向（図でみて時計方向）へ回転するようになってお
り、この回転中に適当な静電像形成手段により像担持体
の表面に静電像が形成される。像担持体および静電像形
成手段は例えばゼログラフィに用いるような周知の構成
のものを用いることができる。

像担持体１に隣接して現像装置２が配置されており、
そのケーシング３内には主として磁性トナーからなる現
像剤４が収容されている。磁性トナーは10¹⁵Ωcm以上の
電気抵抗値を有し、25％以上好ましくは25から60％のフ
ェライト粉を含有し、平均粒径が５〜15ミクロンのもの
が使用される。この粒径が小さすぎると形成される複写
画像にかぶり汚れが発生し、大きすぎると文字の鮮鋭が
悪くなる。この磁性トナーと協働するように少量の磁性
キャリアが現像のために使用される。磁性キャリアは数
十ミクロン程度の球形のものが好ましく磁性トナーをケ
ーシング３内に入れるに先だって予めスリーブ７の表面
に均一に被覆する程度の量をスリーブ表面に付着させて
キャリア層を形成し、その後磁性トナーを供給してスリ
ーブ７を回転させることによりスリーブ７の表面に均一
な現像剤ブラシを形成するようにして使用される。

ケーシング３内の像担持体１側において、像担持体１
と隣接して且つそれと平行に延びるように磁石ロール６
が配置されている。磁石ロール６はその周方向にほぼ等
間隔に交互に異なる磁性の磁極（S,N）を有しており、
像担持体１の回転方向と逆方向即ち反時計方向（矢印Ｂ
で示す）へ回転するように設けられている。この磁石ロ
ール６を内包するように磁石ロールと平行に延在する非
磁性の円筒スリーブ７が磁石ロール６と同方向へ且つ磁
石ロール６とは独立して回転するように設けられてい
る。スリーブ７は磁石ロール６による現像剤の時計方向
への搬送力に抗して現像剤をスリーブ７の回転方向に搬
送するように充分な速度で回転し現像剤を搬送する。即
ち、磁石ロール６を矢印Ｂ方向に回転すると、スリーブ
７上の現像剤は磁石ロール６の回転方向と逆方向にスリ
ーブ７の表面を回転しながら移動しようと作用される。
しかしながら、スリーブ７がこの移動速度よりも速い速
度で矢印Ｃ方向に回転することにより、スリーブ上の現
像剤は磁石ロール６の作用に抗してスリーブ７の回転方
向に移動する。現像剤の移動速度は像担持体１の周速と
ほぼ同じ速度であることが好ましく、現像剤ブラシのソ
フトブラシ部分が像担持体１の表面に接し、あるいは該
表面と僅かな間隙をもって近接するように搬送される。
この接触または近接状態において、現像剤の磁性トナー
は磁石ロール６の回転による交番磁界および後述する交
番電界の作用の下で像担持体１の表面とスリーブ７の表
面を往復運動（振動）し像担持体１の静電潜像部位にパ
フ（puff）されまたは転移されて鮮明なコピー像が得ら
れる。尚、スリーブ７による現像剤の搬送力を向上する
ためにスリーブ７の表面は好ましくは250メッシュより
小さい粒径のビーズでショットブラスト等により処理さ
れている。

磁石ロール６の回転数は少なくとも現像剤ブラシの同
一部分が像担持体１に接している間に交番磁界が少なく
とも１回は作用する周波数の回転数であることが好まし
い。例えば、磁石ロール６の磁極数が10極で、像担持体
１の周速が120mm/Secの場合、120mm（像担持体１の周
速）／約5mm（現像剤接し幅）＝24、つまり24Hz以上の
交番磁界であることが好ましい。この時のスリーブ７の
回転速度は上述したようにスリーブ７上の現像剤が像担
持体１の周速とほぼ同じ速度で移動する速度に対応す
る。尚、像担持体１の周速よりもスリーブ７の上のトナ
ーの移動速度が速い場合はコピーのソリッド画像の前側
にトナー飛散を起こし、遅い場合は後側に飛散を起こす
傾向がある。また線画像の場合は特に横線の解像力がい
ずれの時も悪くなる傾向がある。この場合甚だしくは丸
い画像が楕円にコピーされる。像担持体１の周速に対す
る現像剤の移動速度の差は±50％以内とすることが望ま
しい。尚、交番磁界のスリーブ７上での表面ガウスは50
0ガウス以上であることが好ましい。

符号８は現像剤ブラシの厚さを規制するドクターブレ
ードであり、非磁性材料により形成されている。ドクタ
ーブレード８は、例えば像担持体１とスリーブ７との間
隔を0.7mm程度に設定した場合、ドクターブレード８の
先端とスリーブ７との間隔を0.4mm程度に設定すること
が好ましい。

符号９は交流電源であり、スリーブ７と像担持体１の
間に交番電界を付与する。交番電界の周波数は磁石ロー
ル６の回転数に相関して決定され、磁石ロール６による
交番磁界とビート（共振）現象を起こさない周波数に設
定される。尚、交番電界は直流バイアスに交流バイアス
を重乗させたのもであっても良い。

実施例 SeTe光導電体を蒸着した像担持体を用いて、像担持体
を周速140mm/Secで移動しながらゼログラフィ法に従っ
て暗部電位が650V、明部電位が100Vの静電潜像を形成し
た。一方、スリーブ７上の表面ガウスが約500ガウスと
なるような12極の且つ長さ約934mmの磁石ロールを用
い、40φの径のスリーブ７の表面に、予め120gの磁性キ
ャリアを付着させ、その後磁性トナーを供給して現像剤
ブラシを形成し、上記静電潜像の現像を行った。スリー
ブ７とドクターブレード８の先端との間隔は0.3mm、像
担持体１とスリーブ７との間隔は0.6mmであり、スリー
ブ７の表面は400メッシュのガラスビーズでショットブ
ラスト処理したものである。スリーブ７には直流電圧に
100〜2000Hzの範囲から選択された周波数の交流電圧を
重乗したバイアスが印加される。スリーブ７および磁石
ロール６を像担持体１の回転方向と逆方向に回転させ、
スリーブ７上の現像剤は磁石ロール６の回転方向と逆方
向に回転しながら磁石ロール１回転で12.5mmの速度で移
動するように作用される。スリーブ７は少なくともこの
現像剤の移動速度よりも速い速度で磁石ロール６の回転
方向と同じ方向に回転させる。例えば、磁石ロール６を
600rpmで回転させると125mm/sec以上の速度でスリーブ
７を回転させる。この条件で一応のレベルの複写像は得
られるが、更に最良の複写像を得るには像担持体１の回
転周速と現像剤の移動速度をほぼ同じとする。実験では
ドラム周速の50％〜150％の範囲の速度差内であること
が、鮮明な複写像を得る重要な条件の一つであることを
見いだした。これ以外の速度になると、原画像が丸いソ
リッドの複写像が縦長の楕円に現像され、又解像力が低
下し不具合を生じる。交流電圧の最適な周波数は磁石ロ
ール６の着磁幅、極数、回転数及び像担持体１の周速に
よって決定され、磁石ロール６における交番磁界の周波
数と、交流電圧による交番電界の作用が現像時にビート
現象を起こさない周波数を選定することが重要である。
前記条件に於て現像バイアスの交流電圧1000V_P-P、周波
数800Hz、直流電圧150V、磁石ロール６の回転数500rp
m、スリーブ７の回転数120rpmで現像を行った結果鮮明
な高解像の複写像を得ることが出来た。この時に用いた
トナーはアクリル系樹脂に約45％のフェライト粉末と、
顔料を主成分したとした10¹⁵Ωcmの電気抵抗を有する磁
性トナーを用いた。尚、10¹⁵Ωcm以下の抵抗の磁性トナ
ーを用いた場合では地かぶりが発生した。

［発明の効果］ このような構成において、現像は磁性トナーにより行
われるので従来の二成分系の現像のようなトナー濃度の
制御が不要であり、キャリアは最初の供給（予めのスリ
ーブ上への付着）を行った後は、ほとんどその補給の必
要がなく使用される。

以上本発明による現像方法によれば、高抵抗磁性トナ
ーを用いた一成分系の方法の利点を維持すると共に、そ
の問題点を解消したもので、地かぶりがなく、画像鮮明
度にすぐれ、階調性に富んだ複写像を、厳密な機械的精
度、トナー濃度の制御の煩わしさなく得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

図は本発明による電子写真現像方法を説明するための概
略側面図である。 １…像担持体、２…現像装置、３…ケーシング、６…磁
石ロール、７…スリーブ、９…交流電源、８…ドクター
ブレード。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G03G 15/06 - 15/09

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】交互に異なる極性の磁極を配列した磁石ロ
   ールを内部に有するスリーブの周面に予め磁性キャリア
   からなる層を形成し、 このキャリア層に10¹⁵Ωcm以上の高抵抗磁性トナーを供
   給して前記磁石ロールの磁力により、前記スリーブの周
   面上に前記キャリアとトナーとを吸着させて現像剤層を
   形成し、 前記磁石ロールとスリーブとをそれぞれ像担持体の回転
   方向とは逆方向に回転させることによりスリーブ上の現
   像剤にそれぞれ異なる方向に移動させるように働く力を
   作用させるとともに、その合力においては前記現像剤を
   前記スリーブの回転方向に移動すべくし、この現像剤の
   移動速度を、前記磁石ロールと前記スリーブとの回転速
   度の加減により、前記像担持体の回転速度をほぼ同じに
   し、 前記磁石ロールの回転により生じる交番磁界の周波数
   は、現像剤の同一部分が前記像担持体に接触している間
   に少なくとも１回は作用する周波数にするとともに、交
   番磁界と共振しないように、交流電圧による交番電界の
   周波数を該磁石ロールの交番磁界の周波数と合致させな
   いようにし、 前記現像剤を前記像担持体とスリーブ間に付与した交番
   電界および前記磁石ロールによる交番磁界の下で前記像
   担持体に提供して現像を行なうことを特徴とする電子写
   真現像方法。