JPH0690543B2

JPH0690543B2 - 現像方法

Info

Publication number: JPH0690543B2
Application number: JP58249668A
Authority: JP
Inventors: 哲羽根田; 尚史庄司; 誠一郎平塚
Original assignee: Konica Minolta Inc
Current assignee: Konica Minolta Inc
Priority date: 1983-12-28
Filing date: 1983-12-28
Publication date: 1994-11-14
Anticipated expiration: 2009-11-14
Also published as: JPS60140361A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、電子写真複写装置等における静電潜像あるい
は磁気潜像の像現像方法の改良に関し、詳しくは、キャ
リヤ粒子とトナー粒子とが混合した二成分現像剤を現像
剤搬送担体面に供給して、該現像剤搬送担体上に現像剤
層を形成させ、その現像剤層によって像担持体面上の静
電像を非接触現像する方法の改良に関する。

〔従来技術〕

電子写真複写装置等における潜像の現像方法としては、
現像剤搬送担体面に磁力によって現像剤を吸着せしめて
形成した磁気ブラシを用いて像担持体面にトナーを付着
せしめるいわゆる磁気ブラシ法が広く実用されている。
磁気ブラシを用いた現像法はさらに磁性トナー粒子から
成る一成分現像剤を用いるものと、磁性キャリヤ粒子と
トナー粒子の混合物から成る二成分現像剤を用いるもの
に分かれるが、二成分現像法はトナー粒子の摩擦制御が
比較的容易である、トナー粒子の凝集が起りにくい、磁
気ブラシの穂立ちがよい等多くの長所を有している。

磁気ブラシから像担持体面にトナー付着せしめるには磁
気ブラシで直接像担持面を摺擦する接触方式とトナー層
と像担持体面とを近接して対置し、振動電界をかけて現
像剤を振動させる等の手段によりトナーを像担持体側に
飛翔せしめるジャンピング法等と呼ばれる非接触方式が
あり、後者は現像条件等に難しい面がある反面、現像さ
れた画像面に掃目がつかない、同一画面を反復現像する
ことができ多色画像の形成に達する等の利点がある。

二成分現像法には、従来一般に平均粒径が数十〜数百μ
ｍの磁性キャリヤ粒子と平均粒径が十数μｍの非磁性ト
ナーとからなる現像剤が用いられており、このような現
像剤では、トナー粒子やさらにはキャリヤ粒子が粗いた
めに、繊細な線や点あるいは濃淡差等を再現する高画質
画像が得られにくいといった問題がある。そこで、この
画像方法において高画質画像を得るために、従来例え
ば、キャリヤ粒子の樹脂コーティングとか、現像剤搬送
担体における磁石体の改良とか、現像剤搬送担体へのバ
イアス電圧の検討とか、多くの努力が払われてきたが、
それでも未だ安定して十分に満足し得る画像が得られな
いのが実情である。したがって、高画質画像を得るため
には、トナー粒子及びキャリヤ粒子をより微粒子にする
ことが必要であると考えられる。しかし、トナー粒子を
平均粒径が20μｍ以下、特に、10μｍ以下の微粒子にす
ると、現像時のクーロン力に対してファンデルワール
ス力の影響が現われて、像背景の地部分にもトナー粒子
が付着する所謂かぶりが生ずるようになり、現像剤搬送
担体への直流バイアス電圧の印加によってもかぶりを防
ぐことが困難となる、トナー粒子の摩擦帯電制御が難
しくなって、凝集が起り易くなる、等の問題が生じてく
る。

トナーの微細化は画質の向上に対し極めて有効な手段で
あるが、微細化に伴ない上述のような副作用が顕著とな
るため、実用上ある限度以上に微細化を進めることは困
難であった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は微粒子化したトナー粒子及びキャリヤ粒
子から成る現像剤を用い、且つ前記のごときトラブルに
基く画質劣化のない鮮明で再現忠実度の高い画像を得る
ことのできる非接触現像方法を提供することにある。

〔発明の構成〕

前記の目的は内部に磁石体を配設した回転する現像剤搬
送担体面上に磁性キャリア粒子とトナー粒子とから成る
二成分現像剤を供給して現像剤層を形成させ、前記現像
剤搬送担体と像担持体の間に形成される振動電界によ
り、前記像担持体面の潜像を非接触現像する方法におい
て、前記現像剤搬送担体と前記像担持体の間を100μｍ
〜700μｍに保持し、前記磁性キャリア粒子は抵抗率10⁸
Ω・cm以上の粒子とし、前記トナー粒子の重量平均粒径
は５乃至20μｍで、前記トナー粒子の重量平均粒径の1/
4以下の粒径の粒子の量はトナー量の２重量％以下であ
ることを特徴とする現像方法によって達成された。

現像剤搬送担体上に形成する現像剤層の厚みを、像担持
体と現像剤搬送担体との間隙よりも薄くし、振動電界下
でトナー粒子を像担持体面へ飛翔せしめるいわゆる非接
触現像の条件下においては、特に微細トナー粒子はファ
ンデルワールス力によりキャリヤに強く付着して飛翔し
難くなり、比較的大粒径のトナーが優先して消費されて
いくという現象が見出された。このためトナーを補給し
つつランニングを続けてゆくと現像剤中の微細トナー比
率が増大し適正バイアスがずれたり、キャリヤ表面を極
微細トナーが覆ってしまい、画像濃度の低下やかぶりが
生じ、良好な現像が行われなくなって来る、ことが判明
した。振動電圧でなるバイアス電圧の直流成分や交流成
分の大きさ等の現像条件はトナーの平均粒径を含めた現
像剤の性状に応じ、最も良好な画像の得られる最適状態
に定められるが、実際のトナーを構成する粒子の粒径は
広い分布を有して居り、平均粒径よりはるかに細かい極
微細成分も多く含まれている。前述のようなトナーの微
細化に伴う種々の問題は主としてこうした極微細粒子に
よって惹き起されるものであって極微細粒子を含まない
ものであれば平均粒径のより細かいトナーも問題なく使
用することが可能であり、特に振動電界下での非接触現
像条件下では従来の振動電界を形成しない接触条件下の
二成分現像と比較して現像により消費されるトナー粒子
径の選択性が高いため、高いバイアス電圧を印加しうる
ように、絶縁性キャリヤを用いてトナーの現像効率を高
めると共に、狭い粒径分布をもったトナーの使用が望ま
しい、ことが検討により明らかになった。

本発明は、高いバイアス電圧を印加しうるようにキャリ
ヤを設計し、かつ粒径分布の狭い、特に平均粒径に対し
相対的に著るしく微細な粒子を含まないトナーを使用す
ることによって、前述のようなトラブルを伴わずに高品
質で、安定な画像を得ようとするものである。

本発明の方法に用いられる、磁性キャリヤは絶縁性キャ
リヤとし、トナーは平均粒径が５乃至20μｍで、粒径分
布は、トナー中におけるその平均粒径に対し２倍以上の
粒径をもつ粒子の含量及び1/3以下の粒径をもつ粒子の
含量がそれぞれ10重量％以下であることが好ましいが、
更に重要なことは平均粒径の1/4以下の粒径をもつ粒子
が実質上含まれていない事であって、実用上その限度は
２重量％以下で、好ましくは１重量％以下である。平均
13粒径の1/4以下の粒径のトナー粒子は、平均粒径に対
して現像効率を高めるように設定したキャリヤや現像条
件を用いてもほとんど現像に寄与せず、前述のような好
ましくない副作用の原因となる。

本発明の方法に用いられる上記のようなトナーの重量平
均粒径（以下単に平均粒径と云う）は５乃至20μｍのも
のが好ましい。トナーの平均粒径がこれより小さくなる
と、定性的に粒径の二乗に比例して帯電量が減少し、そ
の反対にファンデルワールス力のような制御しにくい付
着力が相対的に強く働くようになって、トナー粒子がキ
ャリヤ粒子から離れにくくなり、他のトナーの帯電を妨
げて、画質劣化やトナー飛散の原因となる。また、トナ
ーが一旦像担持体面の非画像部に付着すると、それが従
来の磁気ブラシによる摺接がないことから、除去されず
にかぶりを生ぜしめるようになる。

また、トナーの平均粒径が大きくなると、先にも述べた
ように画像の荒れが目立つようになる。通常、10本/mm
程度のピッチで並んだ細線の解像力ある現像には、平均
粒径20μｍ程度のトナーでも実用上は問題ないが、しか
し、平均粒径10μｍ以下の微粒子化したトナーを用いる
と、解像力は格段に向上して、濃淡差等も忠実に再現し
た鮮明な高画質画像を与えるようになる。

本発明の方法においては振動電界内において現像が行な
われるためトナー粒子は電界に追随し充分な飛翔力を得
るようその平均帯電量が１μC/gより大きいこと（好ま
しくは３乃至300μC/g）が望ましく、特に粒径の小さい
場合には高い帯電量が必要である。

また本発明の方法に用いられるトナーは不定形粒子から
成るものでもよいが、球形化された粒子から構成された
ものが特に好ましく、不定形粒子と球形化粒子を混合し
て使用することも可能である。

球形化されたトナー粒子は、流動性が良くなって、キャ
リヤ粒子との摩擦による帯電が良好となり、したがっ
て、キャリヤ粒子と共に適当な濃度で現像剤層を形成し
て、現像に際しては現像剤層からの離れが良く、静電像
等に選択的に吸着されて、像担持体面からも転写され易
いと云う優れた性能を示す。これには、球状にしたこと
によって、トナー粒子とキャリア粒子、トナー粒子と像
担持体面の接触面積が一定になってファンデルワールス
力のような制御しにくい不均一な力が減少することと、
針状突起やエッジあるいは細長形状のように電荷集中並
びに放電中和を起こすことがないと云うことが大きく関
係していると考えられる。それにはトナー粒子が少なく
とも長軸と短軸の比が３倍以下であるように球形化され
ていることが特に好ましい。

このような球状のトナー粒子は、スチレン系樹脂、ビニ
ル系樹脂、エチル系樹脂、ロジン変性樹脂、アクリル系
樹脂、ポリアミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエステル樹
脂等の樹脂と、カーボン等の着色成分と、必要に応じて
加える帯電制御剤等と、磁性トナーの場合はさらに、
鉄、クロム、ニッケル、コバルト等の金属、あるいはそ
れらの化合物や合金例えば、四三酸化鉄、γ−酸化第二
鉄、二酸化クロム、酸化マンガン、フェライト、マンガ
ン−鋼系合金と云った強磁性体乃至は常磁性体の微粒子
とを溶融混練してから溶剤中に溶かし、その液体をノズ
ルから熱風中に霧状に噴出させ、噴出した霧滴から溶剤
を蒸発させて球状粒子を得るスプレードライ法や、前記
溶融混練してから凝固させたものを粉砕し、得られた粒
子を熱風中に吹き出して粒子中の樹脂分を溶融状態にす
ることによって球形化するフローコータ法、または、着
色成分等を分散したプレポリマーの溶液中で樹脂を重合
析出させる造粒重合法、あるいは、前記フローコーター
法の代りにトナー粒子を熱湯中で攪拌して樹脂を軟化す
ることにより球形化し、次いで濾過乾燥する方法等によ
って得ることができる。なお、トナー粒子はマイクロカ
プセル化されたものであってもよく、そのようなトナー
粒子にも上記の製造方法及び球形化処理は適用し得る。

また前記の溶融混練後、冷却、粉砕したものをそのまま
不定形のトナーとして使用することも勿論可能である。

本発明の方法に適した粒径分布のトナーは前記スプレー
ドライの条件、冷却混練物の粉砕条件或いは造粒重合時
の条件等を調整するか、又は得られた粉体を各種公知の
方法によって分級し不要の粗大及び極微細粒径成分を除
くことによって得ることができる。

こうして得られるトナーの中でも、トナー粒子が磁性体
微粒子を含有した磁性粒子であることは好ましく、特に
磁性体微粒子の量が60重量％以下、とりわけ黒色以外の
トナー、即ちカラートナーにおいてにごりのない色を得
るためには30重量％を超えないものが好ましい。トナー
粒子が磁性粒子を含有したものである場合は、トナー粒
子が現像剤搬送担体に含まれる磁石の磁力の影響を受け
るようになるから、磁気ブラシの均一形成性が一層向上
して、しかも、かぶりの発生が防止され、さらにトナー
粒子の飛散も起りにくくなる。しかし、含有する磁性体
の量を多くし過ぎると、キャリヤ粒子との間の磁気力が
大きくなり過ぎて、十分な現像濃度を得ることができな
くなるし、また、磁性体微粒子がトナー粒子の表面に現
われるようにもなって、摩擦帯電制御が難しくなった
り、トナー粒子が破損し易くなったり、キャリヤ粒子と
の間で凝集し易くなったりする。又、カラートナーの場
合は、鮮明な色を得ることが困難となる。

次に、キャリヤについて述べると、一般に磁性キャリヤ
粒子の平均粒径が大きいと、イ現像剤搬送担体上に形成
される現像剤層の状態が荒いために、電界により振動を
与えながら静電像等を現像しても、トナー像にムラが現
れ易く、ロ現像剤層におけるトナー濃度が低くなるので
高濃度の現像が行われない、等の問題が起る。このイの
問題を解消するには、キャリヤ粒子の平均粒径を小さく
すればよく、実験の結果は、50μｍ以下でその効果が現
われ初め、30μｍ以下になると、実質的にイの問題が生
じなくなることが判明した。また、ロの問題も、イの問
題に対する磁性キャリヤの微粒子化によって、現像剤層
のトナー濃度が高くなり、高濃度の現像が行われるよう
になって解消する。しかし、キャリヤ粒子が細か過ぎる
と、ハ像担持体面に付着するようになったり、ニ飛散し
易くなったりする。これらの現象は、キャリヤ粒子に作
用する磁界の強さ、それによるキャリヤ粒子の磁化の強
さにも関係するが、一般的には、キャリヤ粒子の平均粒
径が15μｍ以下になると次第に傾向が出初め、５μｍ以
下で顕著に現われるようになる。そして、像担持体面に
付着したキャリヤ粒子は、一部はトナーと共に記録紙上
に移行し、残部はブレードやファーブラシ等によるクリ
ーニング装置によって残留トナーと共に像担持体面から
除かれることになるが、従来の磁性体のみから成るキャ
リヤ粒子では、ホ記録紙上に移行したキャリヤ粒子が、
それ自体では記録紙に定着されないので、脱落し易いと
云う問題があり、またヘ像担持体面に残ったキャリヤ粒
子がクリーニング装置によって除かれる際に、感光体か
ら成る像担持体面を傷付け易いと云う問題がある。

この特に微粒子化したキャリヤを用いた場合に生ずる上
記ハ乃至ヘの問題は、磁性キャリヤ粒子を樹脂等記録紙
に定着し得る物質と共に形成することにより解消するこ
とができる。すなわち、磁性キャリヤ粒子が記録紙に定
着し得る物質と共に形成されていることで記録紙に付着
してもキャリヤは熱や圧力によって定着されるようにな
り、また、クリーニング装置によって残留トナーと共に
像担持体面から除かれる際にも像担持体面を傷付けたり
することが無くなる。したがって、キャリヤ粒子を平均
５〜15μｍ以下の粒径にしても前記ハの問題は実際上ト
ラブルを生ぜしめない。なお、キャリヤ粒子の像担持体
への付着が起る場合は、リサイクル機構を設けることが
有効である。

さらに、キャリヤ粒子を球形化すると、トナーとキャリ
ヤの攪拌性及び現像剤の搬送性を向上させ、トナー粒子
同志やトナー粒子とキャリヤ粒子の凝集を起りにくくす
る。

以上からキャリヤは、磁性キャリヤ粒子の平均粒径が好
ましくは50μｍ以下、特に好ましくは30μｍ以下であっ
て、また、その磁性キャリヤ粒子が樹脂等記録紙に定着
し得る物質と共に形成され、さらには球形化されている
ことが好ましい。

このような磁性キャリヤ粒子は、磁性トナーにおけると
同様の磁性体の粒子にできるだけ高抵抗化された球状の
ものを選ぶか、あるいは球状の磁性体粒子をトナーにお
けると同様の樹脂やパルミチン酸、ステアリン酸等の脂
肪酸ワックスで球状に被覆するか、または磁性体微粒子
を分散して含有した樹脂や脂肪酸ワックスの球状粒子を
作るかして得られ、球形化にはトナーにおけると同様の
熱風あるいは熱水による方法を適用できるし、分散系の
ものではスプレードライ法によることもできる。そし
て、平均粒径については、必要に応じ従来公知の平均粒
径選別手段により選別することによって、好ましいキャ
リヤを得ることができる。

なお、キャリヤ粒子を上述のように樹脂等によって球形
化することは、先に述べたような効果の他に、現像剤搬
送担体に形成される現像剤層が均一となり、また、現像
剤搬送担体に高いバイアス電圧を印加することが可能と
なると云う効果も与える。即ち、キャリヤ粒子が樹脂等
によって球形化されていることは、（１）一般にキャリ
ヤ粒子は長軸方向に磁化吸着され易いが、球形化によっ
てその方向性が無くなり、したがって、現像剤層が均一
に形成され、局所的に抵抗の低い領域や層厚のムラの発
生を防止する、（２）キャリヤ粒子の高抵抗化と共に、
従来のキャリヤ粒子に見られるようなエッジ部が無くな
って、エッジ部への電界の集中が起らなくなり、その結
果、現像剤搬送担体に高いバイアス電圧を印加しても、
像担持体面に放電して静電潜像を乱したり、バイアス電
圧がブレークダウンしたりすることが起らない、と云う
効果を与える。この高いバイアス電圧を印加できると云
うことは、本発明における振動電界下での現像が振動す
るバイアス電圧の印加によって行われるものである場合
に、それによる後述する効果を十分に発揮させることが
できると云うことである。以上のような効果を奏するキ
ャリヤ粒子の球形化には前述のようにワックスも用いら
れるが、しかし、キャリヤの耐久性等からすると、前述
のような樹脂を用いたものが好ましく、さらに、キャリ
ヤ粒子の抵抗率が10⁸Ω・cm以上、特に10¹⁸Ω・cm以上
であるように絶縁性の磁性粒子を形成したものが好まし
い。この抵抗率は、粒子を0.50cm³の断面積を有する容
器に入れてタッピングした後、詰められた粒子上に1kg/
cm³の荷重を掛け、荷重と底面電極との間に1000V/cmの
電界が生ずる電圧を印加したときの電流値を読み取るこ
とで得られる値であり、この抵抗率が低いと、現像剤搬
送担体にバイアス電圧を印加した場合に、キャリヤ粒子
に電荷が注入されて、像担持体面にキャリヤ粒子が付着
し易くなったり、あるいはバイアス電圧のブレークダウ
ンが起り易くなったりする。逆に抵抗率が高いと、高い
バイアス電圧を印加することができ、この高いバイアス
電圧により、トナーをキャリヤから引き離して像担持体
へ移動させることが可能になり、実質的に現像効率を高
めることができる。これにより、現像されにくい小粒径
トナーに対してもある程度の選択現像性を防止する効果
を付与することができる。

以上を総合して、磁性キャリヤ粒子は、少くとも長軸と
短軸の比が３倍以下であるように球形化されており、し
たがって針状部やエッジ部等の電荷集中並びに放電を起
し易い突起がなく、抵抗率が10⁸Ω・cm以上、好ましく
は10¹³Ω・cm以上であることが適正条件であり、このよ
うな磁性キャリヤ粒子は先に述べたような方法によって
得ることができる。

本発明の現像方法においては、以上述べたように粒度分
布を規定した不定形、あるいは球状のトナー粒子と、キ
ャリヤ粒子特に好ましくは球状のキャリヤ粒子とが、従
来の二成分現像剤におけると同様の割合で混合した現像
剤が好ましく用いられるが、より高いトナー濃度にも適
用しうる。これにはまた、必要に応じて粒子の流動滑り
をよくするための流動化剤や像担持体面の清浄化に役立
つクリーニング剤等が混合される。流動化剤としては、
コロイダルシリカ、シリコンワニス、金属石鹸あるいは
非イオン表面活性剤等を用いることができ、クリーニン
グ剤としては、脂肪酸金属塩、有機基置換シリコンある
いは弗素系表面活性剤等を用いることができる。

以上が現像剤についての条件であり、次に、このような
現像剤で現像剤層を形成して像担持体上の静電像を現像
する現像剤搬送担体に関する条件について述べる。

現像剤搬送担体には、バイアス電圧を印加し得る従来の
現像方法におけると同様の現像剤搬送担体が用いられる
が、特に、表面に現像剤層が形成されるスリーブの内部
に複数の磁極を有する回転磁石体が設けられている構造
のものが好ましく用いられる。このような現像剤搬送担
体においては、回転磁石体の回転によって、スリーブの
表面に形成される現像剤層が波状に起伏して移動するよ
うになるから、新しい現像剤が次々と供給され、スリー
ブ表面の現像剤層に多少の層厚の不均一があっても、そ
の影響は上記波状移動によって実際上問題とならないよ
うに十分カバーされる。そして、回転磁石体の回転ある
いはさらにスリーブの回転による現像剤の搬送速度は、
像担持体の移動速度と殆んど同じか、それよりも早いこ
とが好ましい。なお、回転磁石体とスリーブの回転によ
る搬送方向は同方向が好ましい。同方向の場合は、反対
方向よりも画像再現性に優れる。しかし、それらに限定
されるものではない。

また、現像剤搬送担体上に形成する現像剤層の厚さは、
付着した現像剤が厚さの規制ブレードによって十分に掻
き落されて均一な層となる厚さであることが好ましく、
そして、現像剤搬送担体と像担持体との間隙は100〜700
μｍが好ましい。現像剤搬送担体と像担持体の表面間隙
が100μｍよりも狭くなり過ぎると、それに対して均一
に現像作用する現像剤層を形成するのが困難となり、ま
た、十分なトナー粒子を現像部に供給することもできな
くなって、安定した現像が行われなくなるし、間隙が70
0μｍを大きく超すようになると、現像部に高い振動電
界が形成されなくなり、トナーをキャリヤから引き離し
て像担持体へ移動させることが困難となる。そして、十
分な現像濃度が得られないようになる。このように、現
像剤搬送担体と像担持体の間隙が極端になると、それに
対して現像剤搬送担体上の現像剤層の厚さを適当にする
ことができなくなるが、間隙が100〜700μｍの範囲で
は、それに対して現像剤層を厚さを適当に形成し、かつ
現像部に高い振動電界が形成して、高い現像効率で現像
剤を使用することができる。現像剤層の厚さは間隙と現
像剤層の厚さを現像剤層が直接像担持体の表面に接触せ
ず、できるだけ近接するような条件に設定することがト
ナーの飛翔には好都合である。それによって、静電像等
のトナー現像に現像剤層の摺擦による掃き目が生じた
り、またかぶりが発生したりすることが防止される。

さらに、振動電界下での現像は、現像剤搬送担体のスリ
ーブに振動するバイアス電圧を印加することによるのが
好ましい。バイアス電圧にはまた、非画像部分へのトナ
ー粒子の付着を防止する直流電圧とトナー粒子をキャリ
ヤ粒子から離れ飛翔し易くするための交流電圧との重畳
した電圧を用いることが好ましい。しかし本発明は、ス
リーブへの振動電圧の印加による方法や直流と交流の重
畳電圧印加による方法に限られるものではない。

以上述べたような本発明の現像方法は、第１図乃至第３
図に例示したような装置によって実施される。

れる。

第１図乃至第３図において、１は矢印方向に回転し、図
示せざる帯電露光装置によって表面に静電像を形成され
るSe、ZnO、CdS、無定形シリコン、有機光導電体等の感
光体よりなるドラム状の像担持体、２はアルミニウム等
の非磁性材料からなるスリーブ、３はスリーブ２の内部
に設けられて表面に複数のN,S磁極を周方向に交互に有
する磁石体で、このスリーブ２と磁石体３とで現像剤搬
送担体を構成している。そして、スリーブ２と磁石体３
とは相対回転可能であり、図はスリーブ２が矢印方向に
回転するものであることを示している。また、磁石体３
のN,S磁極は通常500〜1500ガウスの磁束密度に磁化され
ており、その磁力によってスリーブ２の表面に先に述べ
たような現像剤Ｄの層即ち、磁気ブラシを形成する。４
は磁気ブラシの高さ、量を規制する磁性や非磁性体から
なる規制ブレード、５は現像域Ａを通過した磁気ブラシ
をスリーブ２上から除去するクリーニングブレードであ
る。スリーブ２の表面は現像剤溜り６において現像剤Ｄ
と接触するからそれによって現像剤Ｄの供給が行われる
ことになり、７は現像剤溜り６の現像剤Ｄを攪拌して成
分を均一にする攪拌スクリューである。現像剤溜り６の
現像剤Ｄは現像が行われるとその中のトナー粒子が消耗
されるようになるから、８は先に述べたようなトナー粒
子Ｔを補強するためのトナーホッパー、９は現像剤溜り
６にトナー粒子Ｔを落す表面に凹部を有する供給ローラ
である。10は保護抵抗11を介してスリーブ２にバイアス
電圧を印加するバイアス電源である。

このような第１図乃至第３図の装置の相違は、第１図の
装置のおいては、スリーブ２が矢印方向に回転し、磁石
体３がそれと反対の矢印方向に回転して、そのN,S磁極
の磁束密度が略等しいものであるのに対して、第２図の
装置においては、スリーブ２は矢印方向に回転するが、
磁石体３は固定であり、第３図の装置においては、固定
の磁石体３のN,S磁極の磁束密度が同じではなく、像担
持体１に対向したＮ磁極の磁束密度が他のN,S磁極の磁
束密度よりも大であることである。なお、像担持体１に
対向した磁極としては、第３図示のようにＮ磁極を並べ
て対向させてもよいし、N,S磁極を並べて対向させても
よいことは勿論である。このように複数個の磁極を対向
させることによって、単極を対向させた場合よりも現像
が安定すると云う効果が得られる。

以上のような装置において、スリーブ２を像担持体１に
対して表面間隙が100〜700μｍの範囲にあるように設定
して、像担持体１の静電像の現像を行うと、スリーブ２
の表面に形成された磁気ブラシは、スリーブ２あるいは
磁石体３の回転に伴ってその表面の磁束密度が変化する
から、振動しながらスリーブ２上を移動するようにな
り、それによって像担持体１との間隙を安定して円滑に
通過し、その際像担持体１の表面に対し、均一な現像効
果を与えることになって、安定して高いトナー濃度の現
像を可能にする。それには、かぶりの発生を防ぐため及
び現像効果が向上させるために、スリーブ２にバイアス
電源10によって振動するバイアス電圧を印加し、像担持
体１の基体を接地して、スリーブ２と像担持体１の間隙
に振動電界を形成せしめている。このバイアス電圧に
は、先にも述べたように、好ましい直流電圧と交流電圧
の重畳電圧が用いられ、直流成分がかぶりの発生を防止
し、交流成分が磁気ブラシに振動を与えて現像効果を向
上する。なお、通常直流電圧成分には非画像部電位と略
等しいか、それよりも高い50〜600Vの電圧が用いられ、
交流電圧成分には100Hz〜10kHz、好ましくは１〜5kHzの
周波数が用いられる。交流電圧成分の波形は正弦波に限
らず矩形波或いは三角波等の他の波形であってもよい。
なお、直流電圧成分は、トナー粒子が磁性体を含有して
いる場合は、非画像部電位よりも低くしてよい。交流電
圧成分の周波数が低過ぎると、振動を与える効果が得ら
れなくなり、高過ぎても電界の振動に現像剤が追従でき
なくなって、現像濃度が低下し、鮮明な高画質画像が得
られなくなると云う傾向が現われる。また、交流電圧成
分の電圧値は、周波数も関係するが、高い程磁気ブラシ
を振動させるようになってそれだけ効果を増すことにな
るが、その反面高い程かぶりを生じ易くし、落雷現象の
ような絶縁破壊も起り易くする。しかし、現像剤Ｄのキ
ャリヤ粒子が樹脂等によって高抵抗化され、さらに球形
化されていると絶縁破壊を防止するし、かぶりの発生も
直流電圧成分で防止される。なお、この交流電圧を印加
するスリーブ２を表面を樹脂や酸化被膜によって絶縁乃
至は半絶縁被覆するようにしてもよい。

以上、第１図乃至第３図は現像剤搬送担体に振動するバ
イアス電圧を印加する例を示しているが、本発明の現像
方法はそれに限らず、例えば現像剤搬送担体と像担持体
間に電極ワイヤを数本張架して、それに振動する電圧を
印加するようにしても磁気ブラシに振動を与えて現像効
果を向上させることはできる。その場合も、現像剤搬送
担体には直流バイアス電圧を印加し、あるいは、異なっ
た振動数の振動電圧を印加するようにしてもよい。ま
た、本発明の方法は反転現像などにも同様に適用でき
る。その場合、直流電圧成分は像担持体の非画像背景部
における受容電位と略等しい電圧に設定される。さら
に、本発明の方法は絶縁層を有する感光体の現像や磁気
潜像の現像にも同様に適用することができ、また本件出
願人が先に特願昭58-184381号、同58-183152号、同58-1
87000号、同58-187001号に記載したような像担持体を繰
返し現像し複数のトナー像を重ね合せるトナー像を形成
する方式にも適用することができる。

以下実施例によって具体的に説明する。

〔実施例１〕実施例１−１スチレン−アクリル樹脂（三洋化成（株）ハイマーup11
0）100重両部、カーボンブラック（三菱化成（株）製MA
−100）10重量部、ニグロシン５重量部をボールミルで
予備混合し、更にエクストルーダで溶融混練、冷却後ジ
ェット粉砕機で重量平均粒径（以下単に平均粒径とい
う）約５μｍとなるよう微粉砕した。得られた粉体をス
プレードライヤにより約300℃の熱空気中により処理し
て球形化したのち、風力分級機によって分級し極微細粒
子を除いてトナー試料Ｉを得た。この試料の粒径分布を
コールターカウンタ（コールタ社製）で測定した結果は
第４図の通りで、平均粒径は5.1μｍ、平均粒径の1/4の
粒径である1.3μｍ以下の粒子の含量は０重量％、粒径1
0μｍ以上の粒子の含量は10重量％であった。

キャリヤに、微粒フェライトを樹脂中に50重量％分散し
た平均粒径が20μｍ、酸化が30emu/g、抵抗率が10¹⁴Ω
・cm以上の熱による球形化処理を施した磁性粒子からな
るものを用い、前記トナー試料Ｉと混合して現像剤１を
得た。

第３図に示した現像装置を備えた静電複写機に、上記の
現像剤１を装填してテストチャートを用いて連続コピー
試験を行った。この場合、像担持体１は無定形シリコン
感光体、その周速は180mm/sec、像担持体に形成された
静電像の最高電位−500V、最低電位−100V、スリーブ２
の外径は30mm、その回転数は150rpm、磁石体３の現像域
Ａに対向した磁極の磁束密度は1200ガウス、現像剤層の
厚さ0.6mm、スリーブ２と像担持体１との間隙0.7mm、ス
リーブ２に印加するバイアス電圧は直流電圧成分−200
V、交流電圧成分2KHz、1000Vとした。以上の条件で現像
を行って、それを普通紙にコロナ放電転写器により転写
し、表面温度140℃の熱ローラ定着装置に通して定着し
て複写物を得、その画質を目視評価した。得られた結果
を表１に示す。

実施例１−２実施例１−１と同一組成の混練物を平均粒径約10μｍと
なるよう微粉砕し、球形化後分級してトナーー試料IIと
した。コールターカウンタで測定したトナー試料IIの粒
径分布の結果は第５図の通りであって、平均粒径9.5μ
ｍ、平均粒径の1/4の粒径である2.4μｍ以下の粒子はネ
グリジブル、粒径20μｍ以上の大型粒子の量は２重量％
であった。

実施例１−１と同一のキャリヤと上記トナー試料IIとを
混合して現像剤２を得て、実施例１−１と同様にして評
価を行った。得られた結果を表１に示す。

比較例１−１球形化後の分級を行わない以外は実施例１−１と同様に
してトナー試料IIIを得た。この試料の粒径分布をコー
ルターカウンタで測定した結果は第４図の通りで、平均
粒径は4.7μｍ、平均粒径の1/4の粒径である1.2μｍ以
下の粒子の含量は７重量％であった。

実施例１−１と同一のキャリヤと上記トナー試料IIIと
を混合して現像剤３を得て、実施例１−１と同様にして
評価を行った。得られた結果を表１に示す。

比較例１−２球形化後の分級を行わない以外は実施例１−２と同様に
してトナー試料IVを得た。この試料の粒径分布をコール
ターカウンタで測定した結果は第４図の通りで、平均粒
径は8.8μｍ、平均粒径の1/4の粒径である2.2μｍ以下
の粒子の含量は４重量％であった。

実施例１−１と同一のキャリヤと上記トナー試料IVとを
混合して現像剤４を得て、実施例１−１と同様にして評
価を行った。得られた結果を表１に示す。

比較例１−３実施例１−１と同一組成の混練物を平均粒径が４μｍと
なるよう微粉砕し、球形化後分級してトナー試料Ｖとし
た。実施例１−１と同一のキャリヤと上記トナー試料Ｖ
とを混合して現像剤５を得て、実施例１−１と同様にし
て評価を行った。得られた結果を表１に示す。

比較例１−４球形化後の分級を行わない以外は比較例１−３と同様に
してトナー試料VIを得た。実施例１−１と同一のキャリ
ヤと上記トナー試料VIとを混合して現像剤６を得て、実
施例１−１と同様にして評価を行った。得られた結果を
表１に示す。

比較例１−５実施例１−１と同一組成の混練物を平均粒径が25μｍと
なるよう微粉砕し、球形化後分級してトナー試料VIIと
した。実施例１−１と同一のキャリヤと上記トナー試料
VIIとを混合して現像剤７を得て、実施例１−１と同様
にして評価を行った。得られた結果を表１に示す。

比較例１−６球形化後の分級を行わない以外は比較例１−５と同様に
してトナー試料VIIIを得た。実施例１−１と同一のキャ
リヤと上記トナー試料VIIIとを混合して現像剤８を得
て、実施例１−１と同様にして評価を行った。得られた
結果を表１に示す。

平均粒径の1/4以下の粒子の含量が２重量％以下である
トナーを用いた現像剤１及び２を使用した場合、得られ
たコピーの画像はエッヂ効果やカブリのない、そして濃
度が高いきわめて鮮明なものであり、引続いて５万枚の
記録紙を得たが最初から最後まで安定して変らない画像
を得ることができた。

これに対し、平均粒径の1/4以下の粒径の粒子を多く含
むトナーを用いた現像剤３及び４の場合は、コピー開始
時の複写物の画像は現像剤１及び２によるものとほぼ同
一であったにもかかわらず、コピーの繰り返しに伴って
画像の濃度、鮮明度が著しく低下した。

また、５μｍ以下の小粒径トナーを用いたり、20μｍ以
上の大粒径トナーを用いた場合は、コピー開始時におい
ていずれも好ましい結果が得られなかった。即ち、トナ
ーの粒径が５μｍ以下になると、鮮明度は極めて高くな
るが、微粒トナーの有無によらず、画像濃度が不充分で
あり、繰り返し特性も不良であった。一方、トナーの粒
径が20μｍ以上になると画像に荒れが目立ち、鮮明度が
不十分であった。また、この場合も、平均粒径の1/4以
下の粒径の粒子を多く含むと繰り返し特性が不良となっ
た。

〔実施例２〕第１図に示した現像装置を備えた静電複写機に、実施例
１の現像剤１若しくは８をそれぞれ装填してテストチャ
ートを用いて連続コピー試験を行った。この場合の像担
持体１の条件は実施例１と同じ、スリーブ２の外径も30
mm、但しその回転数は100rpm、N,S極の磁束密度は700ガ
ウス、その回転数は500rpm、現像剤層の厚さ0.6mm、ス
リーブ２と像担持体１との間隙0.7mm即ち700μｍ、スリ
ーブ２に印加するバイアス電圧は直流電圧成分−200V、
交流電圧成分2KHz、1000Vとした。

実験の結果は実施例１の結果と近似しており、本発明の
効果が確認された。

〔発明の効果〕前記実施例に見るように、本発明の方法により、平均粒
径20μｍ以下の微細トナーを用いる場合においても、現
像剤の連続使用に伴なう画質の低下なしに、カブリのな
い濃度、鮮明度の高い記録画像を得ることができる。本
発明の効果は現像剤層と像担持体が直接接触しない条件
下での現像の場合特に著るしい。

なお、上記実施例には静電複写機の例のみを挙げたが、
本発明の適用される記録装置の用途或いはそれに使用さ
れる静電像形成の方法、装置等はこれに限定されるもの
ではない。

また二成分現像剤中のトナーが磁性を有するものであれ
ば、磁気潜像に対しても、同様の現像条件により可視化
できることは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第３図はそれぞれ本発明を実施する装置の例
を示す部分概略説明図、第４図及び第５図はそれぞれ実
施例を用いたトナー試料Ｉ乃至IVの粒径分布を示すグラ
フである。１……像担持体、２……スリーブ３……磁石体、４……規制ブレード５……クリーニングブレード６……現像剤溜り、７……攪拌スクリュー８……トナーホッパー、９……供給ローラ 10……バイアス電源、11……保護抵抗Ａ……現像域、Ｄ……現像剤Ｔ……トナー粒子、N,S……磁極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者平塚誠一郎東京都八王子市石川町2970番地小西六写真工業株式会社内 (56)参考文献特開昭57−147652（ＪＰ，Ａ) 特開昭57−147653（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−129437（ＪＰ，Ａ) 特開昭58−184158（ＪＰ，Ａ)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】内部に磁石体を配設した回転する現像剤搬
送担体面上に磁性キャリア粒子とトナー粒子とから成る
二成分現像剤を供給して現像剤層を形成させ、前記現像
剤搬送担体と像担持体の間に形成される振動電界によ
り、前記像担持体面の潜像を非接触現像する方法におい
て、前記現像剤搬送担体と前記像担持体の間を100μｍ
〜700μｍに保持し、前記磁性キャリア粒子は抵抗率10⁸
Ω・cm以上の粒子とし、前記トナー粒子の重量平均粒径
は５乃至20μｍで、前記トナー粒子の重量平均粒径の1/
4以下の粒径の粒子の量はトナー量の２重量％以下であ
ることを特徴とする現像方法。
【請求項２】前記磁性キャリヤ粒子の重量平均粒径が50
μｍ以下である特許請求の範囲第１項記載の現像方法。
【請求項３】前記磁性キャリア粒子の抵抗率が10¹³Ω・
cm以上である特許請求の範囲第１項又は第２項記載の現
像方法。
【請求項４】前記現像剤層を振動電界により振動させる
領域において、磁界を時間的に変動させる特許請求の範
囲第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の現像方法。