JPH06348070A

JPH06348070A - 現像方法

Info

Publication number: JPH06348070A
Application number: JP14043593A
Authority: JP
Inventors: Koji Noguchi; 浩司野口; Masumi Asanae; 益実朝苗; Tsutomu Saito; 務齋藤
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1993-06-11
Filing date: 1993-06-11
Publication date: 1994-12-22

Abstract

(57)【要約】【目的】磁性トナーと磁性キャリアとを混合した現像
剤を低速で搬送させても良好なトナー像を得ることので
きる現像方法を提供する。【構成】静電荷像を表面に有する画像担体に対向し
て、内部に固定された磁石ロールを有する非磁性スリー
ブを配置して現像領域を形成し、結着樹脂と磁性粉とを
含有し一方向極性に荷電能力を有する磁性トナーと、磁
性キャリアとを混合してなる現像剤を前記非磁性スリー
ブの表面に磁気的に吸着させ、前記非磁性スリーブを回
転させることにより前記現像剤を前記現像領域に搬送さ
せ、前記非磁性スリーブにバイアス電圧を印加すること
により前記静電荷像の非帯電領域に前記磁性トナーを付
着させる現像方法において、前記磁性キャリアは保磁力
（ｉＨｃ）が３００Ｏｅ以下の軟磁性キャリアと、保磁
力（ｉＨｃ）が３００Ｏｅより大なる硬磁性キャリアを
９５：５〜５：９５の重量比率で混合する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子写真法、静電記録
法、静電印刷法等において感光体表面に形成された静電
荷像を磁性トナーと磁性キャリアとを混合した現像剤に
よって顕像化する現像方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】電子写真法は、感光体表面に静電荷像を
形成しこの静電荷像をトナーと称する着色樹脂粒子によ
り可視像化し、得られたトナー像を普通紙等の転写部材
上に転写した後加熱又は加圧手段により定着し最終画像
を得るものに代表される。

【０００３】この静電荷像の現像方法はこれまで種々提
案されているが、その一つに樹脂と磁性粉を含有するト
ナー粒子からなる磁性トナーを非磁性スリーブ上に供給
し、スリーブとその内部の磁石ロールとの相対的回転に
より磁気ブラシを形成し、この磁気ブラシで感光体表面
を摺擦し、静電荷像にトナー粒子を付着せしめる方法が
ある。この一成分磁性トナー方式においては、トナー粒
子に荷電制御剤を添加するなどして一方向極性に強く帯
電する性質をもたせた荷電性磁性トナーを使用し、トナ
ーをスリーブやドクター部材などとの接触により摩擦帯
電させて現像を行なうことが多い。

【０００４】しかし荷電性磁性トナーを単独で使用する
と、トナーの帯電凝集が生じ易く、それに基因して画像
の白抜けが発生するので、これの対策として磁性トナー
に磁性キャリアを混合した現像剤を使用することが提案
されている（特開昭５９−４０６５３号、同５９−１６
２５６３号、特公平２−３１３８３号等参照)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記のような荷電性磁
性トナーと磁性キャリアとを混合した現像剤を使用して
静電荷像を現像する方式では、磁性キャリアは比較的導
電性のものが使用され、トナー濃度は特に制御は行わな
い。そのため現像領域でのトナー濃度は重量比で１０％
〜９０％の広い範囲となる。しかも磁性トナーは転写性
の点から絶縁性を持たせてあるので、現像剤全体の電気
抵抗が非常に高くなる。

【０００６】したがってこのような現像剤を用いて画像
濃度が高く、鮮明な良質の画像を得るためには、効率的
な静電荷像の現像を行なうことが必要となる。そこで通
常は、非磁性スリーブもしくは磁石ロールの少なくとも
一方を高速で回転させることにより現像剤の搬送速度を
大ならしめ、これにより現像効率の向上を図っている。
しかし上記の部材を高速で回転させた場合は、現像剤へ
のダメージが大となる、装置駆動系における騒音が大き
くなる等の問題を伴う。

【０００７】したがって本発明の目的は、磁性トナーと
磁性キャリアとを混合した現像剤を低速で搬送させても
良好なトナー像を得ることのできる現像方法を提供する
ことである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、静電荷像を表面に有する画像担体に対向
して、内部に固定された磁石ロールを有する非磁性スリ
ーブを配置して現像領域を形成し、結着樹脂と磁性粉と
を含有し一方向極性に荷電能力を有する磁性トナーと、
磁性キャリアとを混合してなる現像剤を前記非磁性スリ
ーブの表面に磁気的に吸着させ、前記非磁性スリーブを
回転させることにより前記現像剤を前記現像領域に搬送
させ、前記非磁性スリーブにバイアス電圧を印加するこ
とにより前記静電荷像の非帯電領域に前記磁性トナーを
付着させる現像方法において、前記磁性キャリアは保磁
力（ｉＨｃ）が３００Ｏｅ以下の軟磁性キャリアと、保
磁力（ｉＨｃ）が３００Ｏｅより大なる硬磁性キャリア
を９５：５〜５：９５の重量比率で混合したことを特徴
とする。

【０００９】すなわち、本発明は、一方向極性に荷電能
力を有する磁性トナーと、比較的導電性を有する磁性キ
ャリアとを混合した現像剤を感光体の表面と接触させて
そこに形成された静電荷像を現像する場合、現像剤を保
持する非磁性スリーブのみを回転させることにより現像
剤を現像領域に搬送させる方式を採用し、これにより装
置の簡素化・低騒音化を図ると共に、磁性キャリアとし
て軟磁性キャリアと硬磁性キャリアを特定の重量比率に
混合したものを用いることにより、画質の向上を図るも
のである。

【００１０】以下本発明を更に詳細に説明する。図１は
本発明に使用される現像装置の一例を示す断面図であ
る。図１において、７はＯＰＣ感光体であり、導電性基
板７ａの上に光導電性層７ｂを有する。ＯＰＣ感光体７
は、矢印Ｘ方向に回転され、その表面には、帯電および
露光により静電荷像（図示せず）が形成される。８は非
磁性体からなるスリーブで、ＯＰＣ感光体７と対向し
て、回転自在に配置されそれとの間に現像領域Ｚを形成
する。６はスリーブ８に印加する直流のバイアス電圧源
である。

【００１１】９は、スリーブ８の内部に固定して設けら
れた磁石ロールである。磁石ロール９は、表面に複数個
の磁極を有する永久磁石９ａとそれを支持する軸９ｂと
を有している。永久磁石９ａの磁極のうち一磁極（図中
Ｎ1 で示し、以下現像磁極という）は現像領域Ｚに位置
している。他の磁極（Ｎ2、Ｓ1、Ｓ2）は現像剤１１を
搬送するための磁極である。この現像剤１１は磁性キャ
リアと磁性トナーとの混合粉体であり、現像剤槽１０に
収容されている。補充用磁性トナーは、例えば現像剤槽
１０の上部に設けられたトナーカートリッジ（図示せ
ず）から補給される。１２はドクターブレードであり、
スリーブ８の表面に吸着され現像領域Ｚに搬送される現
像剤１１の厚みを規制するためにスリーブ８に対して所
定の間隙をもって設置されている。

【００１２】上記の現像装置によれば、スリーブ８上に
吸着された現像剤１１は、スリーブ８を適当な駆動手段
（図示せず）により矢印Ｙ方向に回転させることにより
それと同方向に搬送される。ドクターブレード１２によ
り一定の厚みに規制された現像剤１１が現像領域Ｚに至
ると、そこで形成された磁気ブラシがＯＰＣ感光体７の
表面を摺擦して静電荷像の現像が行なわれる。

【００１３】本発明者は、このようなスリーブ回転方式
の磁気ブラシ現像において画質に影響を与える種々の要
因について検討した結果、保磁力（ｉＨｃ）が３００Ｏ
ｅ以下の軟磁性キャリアと保磁力（ｉＨｃ）が３００Ｏ
ｅより大なる硬磁性キャリアを９５：５〜５：９５の重
量比率で混合した磁性キャリアを用いることにより高品
質の画像が得られることを見出した。

【００１４】本発明における軟磁性キャリアは、鉄、酸
化鉄（例えばマグネタイト）、ソフトフェライト（例え
ばＮｉ−Ｚｎフェライト、Ｍｇ−Ｚｎフェライト、Ｃｕ
−Ｚｎフェライト）などの公知の軟質磁性材料で形成し
たものでよい。これらの材料を用いて軟磁性キャリアを
製造する場合、軟磁性キャリアの磁気特性は、ｉＨｃ≦
３００Ｏｅであることに加えて、飽和磁化（σｓ）は１
０〜２００emu／ｇの範囲であることが望ましい。ま
た、硬磁性キャリアの材料としては、希土類磁石材料、
ハードフェライト（例えばＳｒ−フェライト、Ｂａ−フ
ェライト）などの公知の磁性材料が挙げられる。これら
の材料を用いて硬磁性キャリアを製造する場合、硬磁性
キャリアの磁気特性は、ｉＨｃ＞３００Ｏｅであること
に加えて、飽和磁化（σｓ）は１０〜１００emu／ｇの
範囲であることが望ましい。両キャリアの飽和磁化は、
小さすぎるとキャリア付着が生じ易くなり、大きすぎる
と現像性が低下するので３０〜１２０emu／ｇの範囲が
好ましく、より好ましくは４０〜１００emu／ｇであ
る。

【００１５】なお、キャリアの粒径については、軟磁性
キャリアおよび硬磁性キャリアのいずれも、トナーより
も大きいことは勿論であるが、２０〜１０５μmの範囲
内にあること、具体的には２０μm未満の粒子および１
０５μmを越える粒子が重量比率で５％未満であること
が必要である。これは、２０μm未満の粒子が５％以上
であると、キャリア付着が生じ易くなり、一方１０５μ
mを越える粒子が５％以上であると、感光体表面を損傷
し易くなるからである。より好ましい粒径は３７〜７４
μmである。

【００１６】磁性トナーと磁性キャリアからなる二成分
現像剤での磁性キャリアの機能は、トナーを感光体上に
搬送すると共に、トナーと混合攪拌することにより、ト
ナーを所定の極性に摩擦帯電させることである。そこで
画質は、ほとんどが感光体表面上での現像剤の接触状態
およびトナーの摩擦帯電量によって決まる。軟磁性キャ
リアは現像剤の感光体部での接触状況が軟らかく、しか
も混合トルクが小さく寿命に影響するトナーのキャリア
表面への付着、すなわちスペント現象が少なくなる機能
を有する。また、硬磁性キャリアは軟磁性キャリアに比
べてスペント現象が発生しやすいが、摩擦帯電量付与性
が大きいためキャリア側からトナーの摩擦帯電量を制御
しやすく良好な画像を安定して得られる機能を有する。
すなわち、軟磁性キャリアと硬磁性キャリアを適宜混合
することにより各々のキャリアの利点を引き出しさらに
優れた画質を得ることが可能になる。

【００１７】次に、磁性トナーは、定着用樹脂および磁
性粉とを必須として含有したトナー粒子からなるものを
用い得る。定着用樹脂は基本的には定着方式によって定
めればよく、例えば加熱定着方式の場合は、スチレン系
樹脂、ポリエステル樹脂、エポキシ樹脂等、あるいはこ
れらの混合樹脂が好ましい。

【００１８】磁性粉は、マグネタイト、フェライトに代
表される鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す金
属もしくは合金またはこれらの元素を含む化合物などを
用い得るが、色相や磁気特性の点からマグネタイトが好
適である。磁性粉の含有量は、それが多くなるとトナー
の電荷保持能力が低下するもしくはスリーブに吸着され
る力が強まって、一方向極性の荷電能力をもったトナー
とすることが困難になるので、５０重量％以下とする必
要がある。ただし磁性粉の含有量が少なすぎると、トナ
ーの飛散が生じ易くなるので１０重量％以上とする。磁
性粉の含有量の好ましい範囲は１５〜４５重量％であ
る。この場合のトナーの飽和磁化は、通常のマグネタイ
トを使用した場合で８〜４１emu／ｇ程度となる。

【００１９】また上記の必須成分の他に、電荷制御剤
（ニクロシン系染料、含金属アゾ系染料等）、流動性改
質剤（シリカ、アルミナ等）、抵抗調整剤（カーボンブ
ラック等）を添加してもよい。添加量は定着性を阻害し
ないために１０重量％以下が適当である。

【００２０】磁性トナーは、上記の材料により粉砕法、
スプレードライ法あるいは重合法などの公知の手法によ
り調整することができる。本発明で使用する磁性トナー
の好ましい物性は次の通りである。粒度分布は５〜２０
μmの範囲にあればよいが、好ましい範囲は６〜１６μm
である。但し、粒径８μm以下の粒子が多くなると地カ
ブリが生じ易くなるので、８μm以下の粒子は全体の２
０重量％以下が良い。比抵抗は転写性の点から１０¹⁴Ω
・cm以上（測定電場はＤ．Ｃ４KV／cm）あればよい。摩
擦帯電量は大きくなると磁性キャリアと磁性トナーの静
電気的結合力が強くなり、現像性が低下して低画像濃度
となり、逆に小さくなると磁性トナーが磁性キャリアか
ら離れて地カブリが生じ易くなるので、絶対値で５〜３
０μC／ｇの範囲がよい。

【００２１】本発明における現像剤は、上記の磁性キャ
リアと上記の磁性トナーとを混合して調整されるが、現
像領域における現像剤中の磁性トナーの含有量（トナー
濃度）が重量で１０〜９０％の広い範囲で使用できる。
トナー濃度の好ましい範囲は２０〜６０％（より好まし
くは２０〜４０％）である。

【００２２】本発明において、キャリア及びトナーの磁
気特性は、振動試料型磁力計（東英工業社製ＶＳＭ−３
型）を用いて最大１０ＫＯｅの磁場を印加して測定した
値である。キャリア及びトナーの体積抵抗は、サンプル
を少量（キャリアの場合は数十ｍｇ、トナーの場合は十
数ｍｇ）計り取り、ダイヤルゲージを改良した内径３．
０５ｍｍ（断面積＝０．０７３ｍ²）のテフロン（商品
名）製シリンダー中に充填し、０．１Ｋｇの圧力下、Ｄ
Ｃ２００Ｖ／ｃｍの電場でキャリアの抵抗を、ＤＣ４Ｋ
Ｖ／ｃｍの電場でトナーの抵抗を測定し（横河ヒューレ
ットパッカード社製絶縁抵抗計４３２９Ａ型）、算出し
た。トナーの粒径は粒度分析計（コールターエレクトロ
ニクス社製コールターカウンターモデルＴＡ−２）によ
り測定した値である。トナーの帯電量は、ブローオフ摩
擦帯電量測定器（東芝ケミカル社製ＴＢ−２００型）に
より、標準キャリアとしてフェライトキャリア（日立金
属製ＫＢＮ−１００）を用い、トナー濃度５重量％にて
測定した。

【００２３】そして上述した以外で本発明を実施する上
で好ましい現像条件は次の通りである。まず、現像剤の
搬送方向が現像領域においてＯＰＣ感光体の移動方向と
同方向であり、かつ、スリーブの表面移動速度（Ｖ1）
がＯＰＣ感光体の表面移動速度（Ｖ2）の１．５〜５．
０倍の範囲にあることである。すなわち磁気ブラシでＯ
ＰＣ感光体表面を摺擦する際、磁気ブラシの先端がＯＰ
Ｃ感光体表面と軟くかつ均一に接触することが画質の点
で重要である。

【００２４】そのため本発明では、図１に示すようにス
リーブ８を現像領域ＺにおいてＯＰＣ感光体７と同方向
に移動するように回転させる。また、現像剤の搬送速度
が遅いと、現像領域に搬送される現像剤の量が減少する
ので画像濃度が低下すると共に、地カブリが増大する。
そこで本発明では、高濃度でかつ地カブリの少ない画像
を得るためにＶ1／Ｖ2（以下速度比ともいう）を１．５
以上とする。一方現像剤の搬送速度が過大になると、ト
ナーに加わるダメージが大きくなりまたトナーが飛散し
易くなるので、Ｖ1／Ｖ2は５．０以下とする。また速度
比の好ましい範囲は、２．０〜４．５であり、より好ま
しい範囲は３．０〜４．０である。

【００２５】また、ＯＰＣ感光体の表面電位は電圧の絶
対値が４００〜７００Ｖの範囲が好ましい。ＯＰＣ感光
体上の静電荷像を反転現像する場合には、スリーブに表
面電位と同極性での０．６〜０．９倍のバイアス電圧を
印加することにより高濃度でかつ地カブリの少ない画像
が得られる。また現像ギャップは０．２〜０．６mmの範
囲で設定すると磁気ブラシとＯＰＣ感光体との接触状態
が良好になる。ドクターギャップは現像ギャップと同程
度ないし０．１mm程マイナス設定でよい。

【００２６】

【実施例】軟磁性キャリアとしてフェライトキャリア
（日立金属製ＫＢＮ−１００）を準備した。この軟磁
性キャリアの物性は、平均粒径７０μm、ｉＨｃ＝２５
Ｏｅ、σｓ＝５８emu／ｇ、抵抗１０⁹ Ω・cmであった。
また、モル比にてＦｅ₂Ｏ₃／ＳｒＯ＝５．６なる基本組
成を有するＳｒ−フェライト磁石材料をボールミルによ
り１．０μm 以下に粉砕した。次にこの粉砕粉に粘結剤
を加えて造粒し、次いで分級して平均粒径７０μm の硬
磁性キャリアを作製した。この硬磁性キャリアの物性は
ｉＨｃ＝２０００Ｏｅ、σｓ＝６０emu／ｇ、抵抗１０
⁸ Ω・cmであった。そして上記の軟磁性キャリアと硬磁
性キャリアを混合して磁性キャリアを作製した。

【００２７】また、スチレン−ｎブチルメタクリレート
共重合体（Ｍｗ＝２１０，０００、Ｍｎ＝１６，００
０）５４重量部、マグネタイト（戸田工業社製ＥＰＴ−
５００）４０重量部、ポリプロピレン（三洋化成社製ビ
スコール５５０Ｐ）５重量部、および含Ｃｒアゾ染料
（オリエント化学社製ボントロンＥ８１）１重量部を
乾式混合、溶融混練し、冷却固化後粉砕し、次いで分級
後、シリカ（日本アエロジル社製アエロジルＲ９７２）
を０．５重量部添加混合して、平均粒径１０μm、抵抗
１０¹⁴Ω・cm、摩擦帯電量−１８μC／ｇの磁性トナー
を得た。そして上記の磁性トナーと磁性キャリアを混合
して、トナー濃度３０％の現像剤を調整した。

【００２８】上記現像剤を使用して次の条件で画像を作
成した。図１において、外径４０mm、負極性のＯＰＣ感
光体７を６０mm／secの周速で回転させた。スリーブ８
として外径２０mmのＳＵＳ３０４製円筒を使用し、その
内部に４極着磁した円筒磁石（Ｎ1 極＝７００Ｇ）を配
置して、スリーブ８のみを１５０mm／secの周速で回転
させた。現像ギャップ及びドクターギャップはそれぞれ
０．３５mm及び０．２５mmに設定し、ＯＰＣ感光体７の
表面電位（帯電部）は−５５０Ｖ、残留電位（露光部）
は−５０Ｖとして、スリーブ８に−４５０Ｖの直流バイ
アス電圧を印加して反転現像を行なった。次に現像して
得られたトナー像を普通紙にコロナ転写し、次いで加熱
ローラ定着（定着温度１９０℃、定着圧力１kg／cm、ニ
ップ幅４mm）を行なった。

【００２９】上記において、軟磁性キャリアと硬磁性キ
ャリアの混合重量比を変えた場合の画像評価結果を表１
に示す。

【００３０】

【表１】

【００３１】表１の結果から、軟磁性キャリア：硬磁性
キャリア＝９５：５〜５：９５の重量比の範囲で混合し
た磁性キャリア（Ｎｏ．２〜６）では、２万枚連続現像
後でも高い画像濃度で、かつ中間調も良好で地カブリ、
キャリア付着がないことがわかる。これに比べて、軟磁
性キャリアのみ（Ｎｏ．１）や硬磁性キャリアのみ（Ｎ
ｏ．７）で形成された磁性キャリアを使用した場合は画
像濃度が低下し、又地カブリが増大する傾向となること
がわかる。

【００３２】

【発明の効果】以上述べた通り、本発明によれば、現像
剤を低速で搬送しても、高濃度でかつ地カブリなどのな
い高品質の画像を得ることができ、もって現像剤を搬送
する手段を高速回転しないので、駆動系の負荷が軽減さ
れ、また騒音も大幅に減少し、さらに現像剤に加わる負
荷が少なくなることから、長期にわたって安定した現像
が行なえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する現像装置の一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

７ＯＰＣ感光体８スリーブ９磁石ロール１１現像剤

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】静電荷像を表面に有する画像担体に対向
して、内部に固定された磁石ロールを有する非磁性スリ
ーブを配置して現像領域を形成し、結着樹脂と磁性粉と
を含有し一方向極性に荷電能力を有する磁性トナーと、
磁性キャリアとを混合してなる現像剤を前記非磁性スリ
ーブの表面に磁気的に吸着させ、前記非磁性スリーブを
回転させることにより前記現像剤を前記現像領域に搬送
させ、前記非磁性スリーブにバイアス電圧を印加するこ
とにより前記静電荷像の非帯電領域に前記磁性トナーを
付着させる現像方法において、前記磁性キャリアは、保
磁力（ｉＨｃ）が３００Ｏｅ以下の軟磁性キャリアと、
保磁力（ｉＨｃ）が３００Ｏｅより大なる硬磁性キャリ
アを９５：５〜５：９５の重量比率で混合したことを特
徴とする現像方法。
【請求項２】軟磁性キャリアとして鉄粉、酸化鉄粉
末、ソフトフェライト粉末から選ばれた少なくとも一種
類の磁性粒子を、また硬磁性キャリアとして希土類磁石
粉末及びハードフェライト粉末から選ばれた少なくとも
一種類の磁性粒子を使用する請求項１記載の現像方法。