JP3055328B2 - 現像方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、単色あるいは多色画
像を形成する電子写真方式の複写装置あるいはプリンタ
等の画像形成装置にて用いられる現像方法に係り、特
に、現像剤担持体上に磁気ブラシの薄層を形成し、潜像
担持体上の潜像を非接触状態で現像する現像方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来、感光体上に形成された静電潜像を
現像装置にて現像し、その後、記録紙上に転写する複写
装置等において、感光体表面に現像剤を接触させて静電
潜像を顕像化する、二成分磁気ブラシを使用した現像方
法は多数提案されてきた。この方法はトナー濃度制御の
複雑化、装置の大型化という課題を有するものの画質特
性、維持性等の観点から現像方法の主流となっている。
ところが、近年では、高画質化、多色記録化に伴い、感
光体上に複数色のトナー像を同時に形成し、これらを記
録紙に一括転写するような多色画像形成プロセスも提案
されてきており、このような多色画像形成プロセスの二
段目以降の現像プロセスに対して上述した接触型二成分
磁気ブラシ現像方法を採用すると、既に形成された感光
体上のトナー像を破壊したり、他の色トナーが混在した
り、あるいは、現像装置中に他の色トナーが混入したり
するという技術的課題が既に見い出されている。

【０００３】このような技術的課題を解決するために、
感光体表面に現像剤を接触させずに現像する所謂非接触
現像法が多数提案されている。この種の非接触現像法と
しては、例えば特開昭５６−１４４４５２号公報に開示
されるように、現像ロール上にトナー及び磁性キャリア
からなる薄層（現像磁気ブラシ）を形成し、感光体と現
像磁気ブラシとを非接触状態として現像剤層に磁気的、
電気的または機械的手段にて擾乱効果を与えて現像させ
るものが知られている。この方法においては、多色画像
形成時に、第一トナー像の後段に位置する現像プロセス
で、磁気ブラシの機械的接触による乱れのない且つ混色
のない良好な画像形成が可能になる。特に、特開昭６０
−１７６０６９号公報に開示されるように、現像スリー
ブと感光体とが最近接している位置を避けて磁石ロール
の磁極を配置し、現像剤層に水平磁界成分を作用させな
がら振動電界下で現像させる方法にあっては、薄く均一
な現像剤層が得られるため、多色画像形成時に、第一ト
ナー像の後段に位置する現像プロセスで、磁気ブラシの
機械的接触による乱れのない且つ混色のない良好な画像
がより確実に得られる。尚、これらの現像方法は多色画
像形成プロセスだけではなく、単色記録用現像技術とし
ても十分適用可能であり、感光体上の潜像に磁気ブラシ
が非接触であることから、入力画像に対し忠実な画像再
現が期待できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開昭
６０−１７６０６９号公報に開示される現像方法におい
ては、現像剤層に水平磁界成分を作用させるため薄く均
一な現像剤層が得られるものの、多色画像形成時におい
て、感光体上に既に形成されたトナー画像を乱さないよ
うにするには自身の現像性を十分に高めることができ
ず、所謂現像性低下という技術的課題が見い出された。
この非接触現像法における現像性低下という技術的課題
に関し、特に、スリーブと感光体とが最近接している位
置を避けて現像磁極を配置し、現像剤層に水平磁界成分
を作用させながら現像する方法について種々の検討を実
施した。その結果、現像剤層に水平磁界成分を作用させ
ると、磁力線に沿って現像剤粒子が磁気的に配列し現像
スリーブ面上に高密度で均一な薄層を形成するものの、
現像に寄与する現像剤は表層の僅か１〜２層であること
が判明した。この原因として現像剤層が磁力線に沿って
強くパッキングされた状態下におかれるため、現像スリ
ーブ近傍の現像剤中のトナー粒子は表層に移動できない
ためと考えられる。

【０００５】この発明は、以上の技術的課題を解決する
ために為されたものであって、多色画像形成時におい
て、既に形成されたトナー画像を乱すことなく、十分な
現像性を確保することができる新規な非接触現像方法を
提供するものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】すなわち、この発明は、
図１に示すように、回転可能な非磁性スリーブ２内に磁
石ロール３が固定設置される現像剤担持体１を有し、こ
の現像剤担持体１上にトナーＴ及び磁性キャリアＣから
なる二成分現像剤Ｇを担持し、現像剤担持体１上の二成
分現像剤Ｇにて潜像担持体４上に形成された潜像Ｚを非
接触状態で現像するようにした現像方法において、上記
現像剤担持体１の潜像担持体４表面との対向領域には現
像剤担持体１上の現像剤Ｇに対し現像剤担持体１の周方
向に沿う水平磁界成分ＳHを作用させると共に、この水
平磁界成分ＳHの作用領域のうち少なくとも現像ニップ
領域に対応した位置の現像剤Ｇの下層部Ｇdに対し現像
剤担持体１との接触性が維持される状態で磁気的擾乱作
用ＳAを付与することを特徴とするものである。

【０００７】このような技術的手段において、上記水平
磁界成分ＳHを形成する為の極性の異なる二つの磁極の
磁束密度は３００〜１２００ガウスの範囲にあり、二つ
の磁極と磁石ロール３の中心を結ぶ線にて形成される磁
角は３０〜１００度の範囲にある。上記磁束密度および
磁角は、現像剤担持体１及び潜像担持体４を円筒状とし
たときはその曲率（外径）によって決定される。また、
磁気的擾乱作用ＳAとしては、水平磁界成分ＳHに沿って
配列された現像剤Ｇの均一な層状態を乱すことなく、非
磁性スリーブ２表面近傍の現像剤Ｇの下層部に対し転動
効果を与えるものであれば、適宜選定して差し支えな
い。この場合において、磁気的擾乱作用ＳAを簡単に生
成するという観点からすれば、非磁性スリーブ２の表面
を磁性体粒子が分散する導電性樹脂層で被覆する手法が
好ましい。一方、現像剤を構成するキャリアとしては単
位体積当たりの磁力が小さい（２０〜５０μｍ程度）ほ
うが層形成及び画像特性の観点から好ましい。更には、
キャリア粒子のうち、１０μｍ以下の微粉粒子を除去
し、粒度分布をシャープに制御することによってもより
均一な層形成が可能となる。また、現像性をより向上さ
せるには、潜像担持体４表面と非磁性スリーブ２との間
に交流バイアスＶCBを印加することが好ましい。

【０００８】

【作用】現像剤担持体１と潜像担持体４表面との対向領
域にて水平磁界成分ＳHを形成する為の極性の異なる二
つの磁極の磁極間領域を対向させると、非磁性スリーブ
２上に担持された現像剤Ｇは磁力線に沿って配列し、非
磁性スリーブ２面上に高密度で均一な薄層を形成する。
更に、水平磁界成分ＳHのほかに、非磁性スリーブ２の
表面近傍に磁気的擾乱作用ＳAを付与すると、非磁性ス
リーブ２上に担持された現像剤Ｇの下層部Ｇdは非磁性
スリーブ２の周方向に沿って転動する。この結果、現像
電界下でのキャリアＣ粒子表面からのトナーＴ粒子の潜
像担持体４側への移行は促進され、結果として、同一現
像条件（例えば現像電界強度、現像スリーブ回転速度、
現像剤中のトナー濃度等）下で高現像性が得られる。

【０００９】

【実施例】以下、添付図面に示す実施例に基づいてこの
発明を詳細に説明する。 ◎実施例１ 図２はこの発明に係る現像方法を用いた多色画像形成装
置の一実施例を示す。同図において、１１はａ方向に回
転する負帯電感光体、１２，１３は感光体１１を帯電す
る第一、第二帯電器（実施例ではスコロトロン）、１
４，１５は例えば半導体レーザ等からなる第一、第二Ｒ
ＯＳ［Raster Output Scannorの略］（光書き込み装
置：分解能４００スポットパーインチ）、１６，１７は
帯電極性が同一で色の異なる第一、第二現像器、１８は
感光体１１上に形成された二色のトナー画像に対し光を
照射して電位を揃える転写前処理ランプ、１９は感光体
１１上の二色のトナー像を記録紙２０上に一括転写させ
る転写帯電器、２１は転写後に感光体１１から記録紙２
０を剥離する半理帯電器、２２は感光体１１上の残留ト
ナーを除去するクリーナ、２３は感光体１１上の残留電
荷を除去する除電ランプである。

【００１０】この実施例において、第一現像器１６は接
触磁気ブラシ現像法を用い、第二現像器１７はこの発明
に係る非接触磁気ブラシ現像法を用いている。第二現像
器１７の詳細を図３に示す。同図において、第二現像器
１７は、表面平均粗さが１０〜５０μｍの回動可能な非
磁性スリーブ１７２内に磁石ロール１７３を有する現像
ロール１７１、非磁性スリーブ１７２と一定間隙を保持
して配設される非磁性部材より成る現像剤規制部材１７
４、更に、パドル１７５、オーガ１７６を主要構成部品
として構成される。

【００１１】この実施例において、上記磁石ロール１７
３は、図４に示すように、現像ニップ領域形成用の現像
前段磁極Ｓ１及び現像後段磁極Ｎ１を有し、更に、現像
ニップ領域通過後の現像剤をスリーブ１７２上から剥す
ためのピックオフ磁極Ｓ２、現像剤をスリーブ１７２に
吸着させるためのピックアップ磁極Ｓ３及び現像剤の薄
層を形成するためのトリミング磁極Ｎ２より成る。そし
て、現像剤規制部材１７４は磁極Ｎ２に対向して微小間
隙を維持して配設される。尚、パドル１７５はピックオ
フ磁極Ｓ２によりスリーブ１７２より剥離された現像剤
をオーガ１７６側に送り出す機能を有する。また、オー
ガ１７６は剥離された現像剤の攪拌並びにトナーホッパ
（図示せず）より供給されるトナーと現像器内の現像剤
とを攪拌する機能を有する。

【００１２】特に、この実施例では、現像ロール１７１
の感光体１１との対向領域（現像ニップ領域）には、図
５に示すように、極性の異なるＳ１，Ｎ１磁極の略中央
部（磁極間）が向けられており、上記スリーブ１７２表
面は磁性体粒子１８１が分散された導電性樹脂層１８０
で被覆されている。ここで、上記磁性体粒子１８１とし
ては、粒子径が１μｍ以下の磁性粉、粒子径が２０μｍ
〜３ｍｍ程度の鉄粉又はフェライト等が用いられ、その
形状は球形、不定形を問わない。一方、上記導電性樹脂
層１８０は、例えば、カーボンブラック等をポリエステ
ル、アクリル等の樹脂中に分散させたもので、層厚とし
て０．０５ｍｍ〜３ｍｍ程度のものが用いられる。更
に、上記磁性体粒子１８１の分散率は、図６に示すよう
に、上記現像磁極Ｓ１，Ｎ１間の磁力線のうち、現像ニ
ップ領域にて現像剤Ｇ全体に作用する水平磁界成分ＳH
と、現像剤Ｇの下層部に沿って磁性体粒子１８１相互に
順次形成される擾乱作用成分としての転動磁界成分ＳA
との作用力を調整し、現像磁極Ｓ１，Ｎ１間の磁力線分
布をコントロールするものである。このとき、上記転動
磁界成分ＳAは、図７に示すように、隣接する磁性体粒
子１８１がＮ極、Ｓ極と順次磁化されることによって生
成される磁界成分であり、現像剤Ｇの下層部に対して転
動作用を与えるものと考えられる。

【００１３】次に、図８に従ってこの実施例に係る多色
画像形成装置の作像工程を説明する。帯電工程ａにて感
光体表面を一様に帯電し（第一初期帯電電位ＶDDP1）、
第一露光工程ｂにて原稿情報に対応した第一の潜像（原
稿の画像部電位をＶL1、非画像部電位ＶH1とする）を形
成後、第一現像工程ｃにて反転現像（現像バイアス電位
ＶB1）にて第一の潜像の画像部を現像する。次いで、再
帯電工程ｄにて感光体表面を一様に再帯電し（第二初期
帯電電位ＶDDP2）、第二露光工程ｅにて原稿の他の情報
に対応した第二の潜像（原稿の画像部電位をＶL2、非画
像部電位ＶH2とする）を形成後、第一現像工程とは色の
異なる第二現像工程ｆ（現像バイアス電位ＶB2）にて第
二の潜像の画像部を反転現像する。これらの工程を経
て、感光体上には二色のトナー画像を形成する。

【００１４】上記像形成プロセスに従って以下の実験条
件にて作像した。 ●感光体 有機系感光体（負帯電型） ドラム外径８４ｍｍ ●プロセス速度 １６０ｍｍ／sec ●第一の現像剤（トナー濃度３．０％） ・二成分系（負帯電の赤色トナー） ・キャリア 平均粒径１００μｍのフェライト系キャリア ・赤色トナー スチレン-n-ブチルメタクリレート共重合体９２部と赤
色顔料リソーンスカ ルト（ＢＡＳＦ）８部と、帯
電制御剤（Ｅ-８４、オリエント化学社製）２ 部
とを混合し溶融混練後、平均粒径１２μｍに微粉砕した
もので、キャリ アに対し負極性に帯電する。 ●第二の現像剤（トナー濃度８．０％） ・二成分系（負帯電の黒色トナー） ・キャリア ポリメチルメタクリレート共重合体３５部とマグネタイ
ト６５部を混合し溶融混練後、微粉砕した磁性粉分散型
のもので平均粒径４５μｍ、密度２． ２g／cm³の
もの。 ・黒色トナー スチレン−ｎ−ブチルメタクリレート共重合体９３部と
カーボンブラツク７部とを混合し溶融混練後、平均粒径
１１μｍに微粉砕したもので、キャリアに対し負極性に
帯電する。 ●第一の現像器のパラメータ（接触型現像） ・ＤＲＳ（感光体と搬送部材間隙） ０．６ｍｍ ・ＭＳＡ（現像主極設定角度） ＋５度 ・ＴＧ（層厚規制部材とスリーブ間隙） ０．５０ｍｍ ・現像スリーブ外径 ２０ｍｍ ・現像スリーブ回転速度 ４８０ｍｍ／ｓｅｃ ・現像スリーブ回転方向 Ｗｉｔｈ（感光体と同方向） ●第二の現像器のパラメータ（非接触型現像） ・ＤＲＳ ０．５ｍｍ ・ＭＳＡ 磁極間 ・ＴＧ ０．６５ｍｍ ・現像スリーブ外径 ２４．５ｍｍ ・現像スリーブ回転方向 Ｗｉｔｈ ●転写帯電器への印加電圧 ＡＣ４００ＨＺ．ＶP-P
８．５ＫＶ．ＤＣ＋２．５ＫＶ また、図８に示される潜像形成の電位条件は、第一画像
として第一初期帯電電位ＶDDP1を−６００Ｖ、第一非画
像部電位ＶH1を−６００Ｖ、第一画像部電位ＶL1を−１
００Ｖ、第一現像バイアス電位ＶB1をＤＣ−５００Ｖと
し、一方、第二画像として第二非画像部電位ＶH2を６０
０Ｖ、第二画像部電位ＶL2を−１００Ｖ、第二現像バイ
アス電位ＶB2をＤＣ−５００Ｖに設定した。上記条件下
で作像したところ、第一画像中への第二現像トナーの混
色がなく且つ第二画像も１．２以上の反射濃度が得られ
た。

【００１５】◎実施例２ 第二現像器１７のバイアス条件をＡＣ１．５ＫＨｚ、Ｖ
P-P１．０ＫＶ、ＶDC-５００Ｖとし、他の条件は実施例
１と同様にして実験を行ったところ、第一画像中への第
二現像トナーの混色がなく且つ第二画像も１．４以上の
反射濃度が得られた。

【００１６】◎比較例 第二現像器１７の現像ロール１７１として非磁性スリー
ブ１７２上に磁性体粒子１８１が分散された導電性樹脂
層１８０のないものを用い、実施例と同様の条件下で作
像したところ、第一画像中への第二現像トナーの混色は
ないものの、第二画像は０．８以下の濃度しか得ること
ができなかった。

【００１７】

【発明の効果】以上説明してきたように、請求項１記載
の発明によれば、二成分現像剤を用いた非接触現像法に
おいて、現像ニップ領域に水平磁界成分を作用させるこ
とにより、薄く均一な現像剤層を確保し、更に、現像剤
の下層部に対して磁気的擾乱作用を付与することにより
現像剤の下層部を転動させ、現像に寄与するトナー量を
増加させるようにしたので、多色画像形成時において、
後段の現像プロセスで既設のトナー像に対する機械的摺
擦を完全になくし、混色あるいは像乱れ等の画質欠陥が
生ずる事態を確実に回避することができ、しかも、十分
な現像濃度を得ることができ、もって、画質欠陥のない
良好の多色画像を得ることができる。また、この発明に
よれば、磁気的な擾乱作用が現像剤の上層部には影響し
ないようにしているので、潜像担持体側へのキャリアの
転移現象が不必要に生ずる虞れはなく、キャリアの転移
に伴う像抜け等の画質劣化を有効に回避することができ
る。

【００１８】特に、請求項２記載の発明によれば、非磁
性スリーブ表面を磁性体粒子が分散された導電性樹脂層
で被覆するという簡単な構成で、現像剤の下層部に対し
て磁気的擾乱作用を付与することができるので、極めて
簡単に現像性を向上させることができる。また、請求項
３記載の発明によれば、交流バイアスによって現像に寄
与するトナー量を更に増加させることができるので、現
像濃度をより高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明に係る現像方法を示す説明図であ
る。

【図２】 この発明に係る現像方法を用いた実施例１の
多色画像形成装置を示す説明図である。

【図３】 実施例１の第二現像器の構成を示す説明図で
ある。

【図４】 第二現像器の磁石ロール構成を示す説明図で
ある。

【図５】 非磁性スリーブの表面構成を示す説明図であ
る。

【図６】 現像ロールの現像ニップ領域での磁力線分布
を示す説明図である。

【図７】 磁性体粒子が分散された導電性樹脂層の作用
を示す説明図である。

【図８】 実施例１の多色画像形成装置の作像プロセス
を示す説明図である。

【符号の説明】

１…現像剤担持体，２…非磁性スリーブ，３…磁石ロー
ル，４…潜像担持体，Ｇ…二成分現像剤，Ｃ…磁性キャ
リア，Ｔ…トナー，Ｚ…潜像，ＶCB…交流バイアス，Ｓ
H…水平磁界成分，ＳA…磁気的擾乱作用

フロントページの続き (72)発明者 青島 琢 神奈川県海老名市本郷2274番地 富士ゼ ロックス株式会社 海老名事業所内 (56)参考文献 特開 昭61−160764（ＪＰ，Ａ) 特開 昭55−59476（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G03G 15/08 - 15/095

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 回転可能な非磁性スリーブ（２）内に磁
   石ロール（３）が固定設置される現像剤担持体（１）を
   有し、この現像剤担持体（１）上にトナー（Ｔ）及び磁
   性キャリア（Ｃ）からなる二成分現像剤（Ｇ）を担持
   し、現像剤担持体（１）上の二成分現像剤（Ｇ）にて潜
   像担持体（４）上に形成された潜像（Ｚ）を非接触状態
   で現像するようにした現像方法において、上記現像剤担
   持体（１）の潜像担持体（４）表面との対向領域には、
   現像剤担持体（１）上の現像剤（Ｇ）に対し現像剤担持
   体（１）の周方向に沿う水平磁界成分（ＳH）を作用さ
   せると共に、この水平磁界成分（ＳH）の作用領域のう
   ち少なくとも現像ニップ領域に対応した位置の現像剤
   （Ｇ）の下層部（Ｇd）に対し現像剤担持体（１）との
   接触性が維持される状態で磁気的擾乱作用（ＳA）を付
   与することを特徴とする現像方法。
2. 【請求項２】 請求項１記載の方法において、磁気的擾
   乱作用（ＳA）は非磁性スリーブ（２）の表面を磁性体
   粒子が分散する導電性樹脂層で被覆することにより得ら
   れるものであることを特徴とする現像方法。
3. 【請求項３】 請求項１記載の方法において、潜像担持
   体（４）表面と非磁性スリーブ（２）との間に交流バイ
   アス（ＶCB）を印加することを特徴とする現像方法。