JPH0561271A

JPH0561271A - 現像方法

Info

Publication number: JPH0561271A
Application number: JP3244255A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Kusumoto; 保浩楠本; Akihiko Noda; 明彦野田; Yoshiro Yamaguchi; 善郎山口; Takayuki Yamashita; 孝幸山下
Original assignee: Fuji Xerox Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Business Innovation Corp
Priority date: 1991-08-30
Filing date: 1991-08-30
Publication date: 1993-03-12
Anticipated expiration: 2013-06-25
Also published as: JP2768078B2

Abstract

(57)【要約】【目的】感光体上に形成された潜像を、絶縁性トナ
ーと磁性粒子とを混合した二成分現像剤を用いて可視化
する現像方法において、いわゆるかぶりと呼ばれる非画
像部のトナーの汚れや画像端部欠けの発生を抑制しつ
つ、文字再現性及び粒状性が良く、画像ずれのない高品
位な画像が得られる現像方法を得る。【構成】二成分現像剤に用いられる絶縁性トナーは
平均粒径が６μｍ以上で８μｍ以下のものを使用し、磁
性粒子は電気抵抗率γ（Ω・ｃｍ）が１０⁸ ≦γ≦１０
¹⁰の範囲のものを使用する。さらに、現像剤担持体上の
現像剤を静電潜像保持体上の潜像に付着する際に印加さ
れるバイアス電圧は、交流成分の周波数ｆ（Ｈｚ）が４
０００≦ｆ≦８０００の範囲となるように設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真複写機等の画
像形成装置において用いられ、感光体上の静電潜像を粉
状現像剤によって現像する方法に係り、特に絶縁性トナ
ーと磁性粒子を混合した二成分現像剤を用いる現像方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より二成分現像剤を用いた現像方法
として、現像剤担持体を使用しこれと近接する感光体上
の静電潜像にトナーを転写する方法が知られている。こ
の方法の概略は次のようなものである。現像剤担持体表
面に絶縁性トナーと磁性粒子とを混合した現像剤を供給
し、現像剤担持体内に位置を固定して内蔵した磁石の磁
力によって、現像剤担持体表面に磁性粒子が穂状となっ
た磁気ブラシを形成する。一方、静電潜像保持体には、
その表面に画像信号に基づく光を照射することによっ
て、帯電電位の差による静電潜像が形成される。この静
電潜像保持体表面に前記磁気ブラシを接触または近接さ
せることにより、絶縁性トナーを静電潜像に付着させ、
像を可視化するものである。

【０００３】上記のような現像方法において、トナーの
付着による画像の必要な濃度を得やすくする方法として
現像剤担持体の回転速度を上げたり、現像剤担持体と静
電潜像保持体との間隙を狭くする方法が一般に知られて
いる。しかし、前者はトナーけむりや現像剤のこぼれを
発生しやすく、後者は現像剤担持体上の現像剤層を薄く
しなければならず、現像剤層の厚さを規制する間隙を狭
めるので現像剤の固まりや現像剤以外の例えば糸くずな
どによる異物詰まりを起こして、画像上に白ぬけという
障害を発生しやすくなるという欠点がある。

【０００４】このような理由から、充分な画像濃度を得
るために、現像剤担持体と静電潜像保持体との間に交流
成分を含むバイアス電圧が印加され、静電潜像保持体と
近接する位置（現像領域）に形成される振動電界によっ
て電荷を有するトナーが静電潜像に付着するようになっ
ている。このバイアス電圧の交流成分の周波数は必要な
画像濃度が得られ、高品質の像を形成するために適切な
範囲とされるものであり、例えば特開昭６２−１９２７
５８号公報に開示されるように、一般には２００〜３０
００Ｈｚの範囲内で設定される。

【０００５】また、このような現像方法に用いられる現
像剤は、一般に９〜１５μｍ程度の平均粒径を有する絶
縁性トナーと、２０〜１２０μｍ程度の粒径を有する磁
性粒子とを混合した二成分現像剤が用いられる。この磁
性粒子の電気抵抗率（体積抵抗）は、その値が低いと現
像バイアス下の放電が生じてしまったり、磁性粒子への
電荷の注入、階調再現性の悪化等の現象が発生すること
があり、特開昭６１−７３９７５号公報、特開昭６２−
２８９８５８号公報、特開昭６３−１２３０６９号公
報、特開平２−２９７６２号公報等に開示されるように
一般には１０¹²Ω・ｃｍ以上に設定される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記のような二成分現
像剤を用いた現像方法において、トナー粒子の平均粒径
は、画質に影響を及ぼす因子であり、一般に平均粒径を
小さくすることによって画質が向上することが知られて
いる。特に８μｍ以下で、文字再現性や文字の見た目の
滑らかさである粒状性の改善効果は顕著である。ただ
し、トナーの製造上のコストを含めた技術的な観点から
この下限は６μｍぐらいである。しかし、平均粒径が８
μｍ以下のトナーを用いた場合、上記バイアス電圧の交
流成分の周波数を２００〜３０００Ｈｚの範囲に設定す
ると、画像上の非画像部がトナーにより汚されてしま
う、いわゆるかぶりという現象が発生したり、画質につ
いても粒状性が効果的に向上せず、むしろ悪化してしま
うという問題が生じる。

【０００７】これに対して交流成分の周波数を高くする
とかぶりの発生、および粒状性については改善が見られ
るが、形成された像の前端部や後端部に像欠けが発生し
易くなる。特に静電潜像保持体への光照射に万線スクリ
ーンを用いた場合にこの傾向が顕著となる。万線スクリ
ーンは、静電潜像保持体の微弱な振動やわずかな速度変
動による画素の書き込みずれが画像出力上目立たないと
いう利点を有しており、カラー画像を形成する場合にお
いて適するものである。したがって、平均粒径が８μｍ
以下のトナーを用い、像欠けと、かぶりとのいずれもが
なく粒状性の良好な高品質の画像を得ることが難しいと
いう問題点がある。本発明は、このような従来技術にお
ける欠点に鑑みてなされたもので、いわゆるかぶりと呼
ばれる非画像部のトナーの汚れや画像の前端部又は後端
部の欠け等の画像欠陥の発生を抑制しつつ、文字再現性
及び粒状性をよくし、かつ、画像ずれのない、高品位な
画像が得られる現像方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決するた
めに、本発明は、位置が固定された磁極を内蔵する現像
剤担持体の表面に絶縁性トナーと磁性粒子とを混合した
現像剤の磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを、一様
帯電および露光によって静電潜像が表面に形成された静
電潜像保持体に接触または近接させるとともに、前記静
電潜像保持体と現像剤担持体との間に交流成分を含むバ
イアス電圧を印加し、前記絶縁性トナーを前記静電潜像
に付着させて可視化する現像方法において、前記絶縁性
トナーは、平均粒径が６μｍ以上で８μｍ以下のものを
使用し、前記磁性粒子は、電気抵抗率γ（Ω・ｃｍ）が１０⁸ ≦γ≦１０¹⁰ の範囲のものを使用し、前記バイアス電圧の交流成分の
周波数ｆ（Ｈｚ）は、４０００≦ｆ≦８０００の範囲に設定する。

【０００９】前記現像方法において、現像する静電潜像
は静電潜像保持体上にアナログ式に光を照射して形成し
たものであってもよいし、デジタル信号に基づいて光を
照射して形成したものでもよいが、デジタル信号に基づ
いて光を照射したもので万線スクリーンを用いたもので
あるのが望ましい。上記バイアス電圧の波形は、矩形
波、正弦波、三角波、鋸歯波等を選択することができ
る。また、このような現像方法を実施する現像形態は、
前記現像剤の磁気ブラシを静電潜像保持体に接触させて
現像を行なう接触現像でもよいし、非接触で現像を行な
う非接触ジャンピング現象でもよい。なお、上記磁性粒
子の電気抵抗率γ（Ω・ｃｍ）は、二つの電極に挟まれ
た一定体積のセル内に磁性粒子を入れ、長さあたりの印
加電圧を１（Ｖ／μｍ）としたときの抵抗値である。

【００１０】

【作用】上記のような現像方法では、二成分現像剤に用
いる絶縁性トナーとして平均粒径が６μｍ以上８μｍ以
下のものが使用されているので、文字再現性が良く、同
時に粒状性の改善効果も顕著となり、画質が向上する。
また、上記のような小粒径の絶縁性トナーが使用されて
も、現像剤担持体と静電潜像保持体との間に印加される
バイアス電圧の交流成分の周波数が４０００Ｈｚ以上８
０００Ｈｚ以下の範囲で設定されているので、いわゆる
かぶり現象の発生が防止できるとともに、粒状性を効果
的に上げることができる。さらに、二成分現像剤に用い
る磁性粒子の電気抵抗率が、体積抵抗で１０⁸ Ω・ｃｍ
以上となるように設定されるので、電気抵抗率（体積抵
抗）が低い場合に生ずる現像バイアス下の放電、階調再
現性の低下が防止されるとともに、磁性粒子の電気抵抗
率（体積抵抗）が、１０¹⁰Ω・ｃｍ以下となっているの
で画像端部欠けの発生レベルが許容範囲内となる。

【００１１】また前記現像方法において静電潜像を形成
するための光の照射に万線スクリーンが用いられること
により、いわゆるドットタイプのスクリーンの場合に比
べ、微弱な振動や静電潜像保持体のわずかな速度変動に
よる画素の書き込みのずれが目立たず、画質が向上し、
用紙送り方向での画像前端部や後端部の像欠けおよびか
ぶりの発生が防止され、粒状性も向上して高画質が得ら
れる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。図１は本発明の実施例である現像方法に用いられる
現像装置の一例を示す概略構成図である。静電潜像保持
体１は帯電電位の差による静電潜像を保持することがで
き、現像装置２はこの静電潜像保持体１と対抗して設け
られている。この現像装置２は現像剤を収容するハウジ
ング８と、回転しないように固定された複数の磁石を配
設してなる磁石ロール５を内部に有しこの周囲で回転自
在に支持された非磁性円筒状の現像剤担持体（スリー
ブ）６と、現像剤担持体６の表面に付着する現像剤の量
を規制する現像剤規制部材７と、回転して現像剤を攪拌
および搬送し現像剤担持体６に現像剤を供給するスクリ
ューオーガー３、４とを備えている。

【００１３】上記静電潜像保持体１は表面に高分子化合
物からなる感光体（ＯＰＣ感光体）を有しており、一旦
一様に帯電させ、画像部分を露光して静電潜像を形成で
きるものである。上記現像剤担持体（スリーブ）６は、
静電潜像保持体１と近接して配置され、互いの表面が近
接した部分が現像領域となっている。また、内部に配設
された複数の磁石はＳ極とＮ極とが交互に配設されたも
のであり、隣接する磁極間で形成される磁界によって磁
性粒子の磁気ブラシを現像剤担持体６の表面に形成し、
現像剤を搬送できるようになっている。

【００１４】また現像剤担持体６には直流電源９および
交流電源１０から現像バイアス電圧として直流重量交流
電圧が印加されており、静電潜像保持体１と近接する位
置（現像領域）に形成される電界によって電荷を有する
トナーが静電潜像に付着するようになっている。この印
加電圧は直流成分を負電圧とし、静電潜像保持体の明部
帯電電圧である−２００Ｖに対して現像電位コントラス
ト（直流成分電圧と静電潜像保持体の全面露光電位との
差）が３００Ｖ程度となるようにしている。この現像コ
ントラストは、本実施例の感光体では３５０Ｖ以上とす
ると階調性が悪くなり、良好な階調性が得られる値とし
て決定されている。また前記印加電圧は、交流成分の振
幅値がピークツーピーク値で１．５ＫＶであり、波形は
矩形波が用いられている。

【００１５】現像剤規制部材７は一端が固定支持され、
他端が現像剤担持体６の表面に近接して突き出すように
取り付けられており、現像剤担持体表面に吸着される現
像剤を一定量に規制するものである。

【００１６】図２はこのような現像装置が用いられる電
子写真複写機を示す概略構成図である。この画像形成装
置において現像剤担持体６は静電潜像保持体１と近接し
て対向するように取付けられ、上記静電潜像保持体１と
現像剤担持体６との間隔は０．５ｍｍに設定されてい
る。また現像装置２には適宜必要量のトナーを補給する
トナー補給装置３１が接続されている。静電潜像保持体
１の周囲には、現像装置２が設けられた位置よりも回転
方向上流側に静電潜像保持体を一様帯電させる帯電器３
２、デジタルの画像信号に基づいてレーザービームを照
射し静電潜像を形成する書き込み装置３３が設けられて
おり、上記画像信号に基づく光の照射に万線スクリーン
が用いられている。

【００１７】回転方向下流側には、現像されたトナー像
を用紙に転写する転写器３４、転写後静電潜像保持体上
にのこったトナーを除去するクリーニング装置３５が設
けられている。さらに用紙を転写部から搬出する紙送り
装置３６、転写されたトナー像を用紙に定着させる定着
器３７が設けられている。このような装置を用い、現像
剤を平均粒径が７μｍのトナーと平均粒径が５０μｍの
磁性粒子（フェライトキャリア）を混合したものとして
現像を行う。この時のトナー濃度は６〜１１重量％であ
る。上記トナーはポリエステル系樹脂をバインダーとし
たものである。

【００１８】以下に、現像バイアス電圧の交流成分の周
波数を変えて現像を行ったときの結果を示す。図３は、
現像バイアス電圧の交流成分の周波数を２０００Ｈｚか
ら８０００Ｈｚまで変化させたときの周波数と非画像部
のかぶりの発生状態との関係を示したものであり、図４
は、周波数と粒状性との関係を示したものである。なお
このときの現像剤の磁性粒子の電気抵抗率（体積抵抗）
は１０⁹ Ω・ｃｍである。また図３および図４における
縦軸の１から６までのレベルは画像の品質を示す指数と
して設定されたものである。図３、図４において、現像
バイアス電圧の交流成分の周波数が４０００Ｈｚ以上
で、非画像部のかぶりの発生レベル及び粒状性のレベル
がともに許容範囲内となって画質は良好となり、６００
０Ｈｚ以上では両者のレベルはほとんど変わらず飽和状
態になることが示される。

【００１９】また、図５は、現像剤の磁性粒子の電気抵
抗率（体積抵抗）を１０⁸ Ω・ｃｍから１０¹¹Ω・ｃｍ
まで変化させた場合について、現像バイアス電圧の交流
成分の周波数と画像端部欠けの発生レベルとの関係を示
したものである。なお、このときの磁性粒子の電気抵抗
率（体積抵抗）は、二つ電極に挟まれた一定体積のセル
内に磁性粒子を入れ、長さあたりの印加電圧を１Ｖ／μ
ｍとしたときの抵抗値である。ここで、現像剤の磁性粒
子の電気抵抗率（体積抵抗）を１０⁸ Ω・ｃｍ以上に設
定したのは、これより低い場合には現像バイアス下で静
電潜像と現像剤担持体との間に放電が生じたり、磁性粒
子に電荷の注入が生じたり、階調再現性が悪くなるため
である。図５において、現像剤の磁性粒子の電気抵抗率
を下げるほど画像端部の欠けの発生レベルは抑えられ、
その許容範囲は１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であることが示され
る。このとき現像バイアス電圧の交流成分の周波数は低
いほど画像端部の欠けは少なく、磁性粒子の電気抵抗率
が上記の１０¹⁰Ω・ｃｍ以下であれば、周波数が８００
０Ｈｚ以下で画像の欠けの発生レベルは許容範囲内であ
ることが認められる。

【００２０】上記のような、現像バイアスの交流成分の
周波数ｆ（Ｈｚ）と現像剤の磁性粒子の電気抵抗率γ
（Ω・ｃｍ）とを変化させて行った実験結果より、高品
位な画質を得るためには、ｆ、γの値がそれぞれ４０００≦ｆ≦８０００１０⁸ ≦γ≦１０¹⁰ の範囲であることが望ましい。また、さらに好ましくは４０００≦ｆ≦６０００１０⁸ ≦γ≦１０⁹ の範囲内とするのが良い。

【００２１】

【発明の効果】以上説明したように本発明の現像方法で
は、平均粒径が６μｍ〜８μｍ程度の小粒径トナーを用
いるので、文字再現性・粒状性の良い鮮明な画質を得る
ことができるとともに、現像バイアス電圧の交流成分の
周波数ｆ（Ｈｚ）を４０００≦ｆ≦８０００の範囲とすることによって、いわゆるかぶり現象の発生
を防止でき、粒状性についても効果的に向上させること
ができる。また、磁性粒子の電気抵抗率γ（Ω・ｃｍ）
を１０⁸ ≦γ≦１０¹⁰ の範囲としているので、画像端部欠けの発生レベルを許
容範囲内に維持することができる。さらに、静電潜像を
形成するための光照射に万線スクリーンを用いると、微
弱な振動や静電潜像保持体のわずかな速度変動による画
素の書き込みずれの発生が防止でき、高品位な画質が得
られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例である現像方法に使用するこ
とができる現像装置の一例を示す概略構成図である。

【図２】本発明の現像方法に用いることができる現像装
置を備えた電子写真複写機の一例を示す概略図である。

【図３】現像バイアス電圧の交流成分の周波数と非画像
部のかぶりの状態との関係を示す図である。

【図４】現像バイアス電圧の交流成分の周波数と画像の
粒状性との関係を示す図である。

【図５】現像剤の磁性粒子の電気抵抗率を変化させた場
合について、バイアス電圧の交流成分の周波数と画像端
部の欠けの発生レベルとの関係を示す図である。

【符号の説明】

１静電潜像保持体２現像装置３、４スクリューオーガー５磁石ロール６現像剤担持体７現像剤規制部材８ハウジング９直流電源１０交流電源

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者山下孝幸神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロツクス株式会社海老名事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】位置が固定された磁極を内蔵する現像
剤担持体の表面に絶縁性トナーと磁性粒子とを混合した
現像剤の磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシを、一様
帯電および露光によって静電潜像が表面に形成された静
電潜像保持体に接触または近接させるとともに、前記静
電潜像保持体と現像剤担持体との間に交流成分を含むバ
イアス電圧を印加し、前記絶縁性トナーを前記静電潜像
に付着させて可視化する現像方法において、前記絶縁性トナーは、平均粒径が６μｍ以上で８μｍ以
下のものを使用し、前記磁性粒子は、電気抵抗率γ（Ω・ｃｍ）が１０⁸ ≦γ≦１０¹⁰ の範囲のものを使用し、前記バイアス電圧の交流成分の周波数ｆ（Ｈｚ）は、４０００≦ｆ≦８０００の範囲に設定することを特徴とする現像方法。