JPH07248682A

JPH07248682A - 画像形成方法

Info

Publication number: JPH07248682A
Application number: JP6038979A
Authority: JP
Inventors: Masumi Asanae; 益実朝苗; Masahisa Ochiai; 正久落合; Akihiko Funakawa; 明彦船川
Original assignee: Hitachi Metals Ltd
Current assignee: Proterial Ltd
Priority date: 1994-03-10
Filing date: 1994-03-10
Publication date: 1995-09-26

Abstract

(57)【要約】【目的】小粒径の磁性キャリアによってもキャリア付
着がなく，画質の向上ができ，画像担体表面の残留トナ
ーの回収が完全であり，装置全体の小型化ができる画像
形成方法を提供する。【構成】画像担体上に静電荷像を形成し，磁性現像剤
によって形成される磁気ブラシにより前記画像担体の表
面を摺擦して前記静電荷像を顕像化し，顕像化したトナ
ー像を記録材上へ転写すると共に，前記磁気ブラシによ
る前記画像担体の表面の摺擦時に，直前の転写終了後の
画像担体の表面に残留したトナーの除去と前記静電荷像
の顕像化とを併せて行う画像形成方法において，体積固
有抵抗１０¹⁴Ω・cm以上の荷電型磁性トナーと，平均粒
径５〜１１０μｍの非球形状に形成した鉄粉粒子とを混
合してなり，かつトナー濃度を１０〜９０重量％に形成
した磁性現像剤を使用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，電子写真プリンタ，フ
ァクシミリ等において使用される画像形成方法に関する
ものであり，特に磁性トナーと磁性キャリアとを混合し
てなる磁性現像剤によって形成される磁気ブラシを近接
させた領域において，画像担体表面の残留磁性トナーの
除去回収と静電荷像の顕像化とを併せて行う画像形成方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真法を応用したプリンタ，フ
ァクシミリ等においては，例えば円筒状に形成した感光
体ドラム上に情報に対応した静電荷像を形成し，感光体
ドラムと対向して設けた永久磁石部材を内蔵する現像ロ
ールにより，磁性現像剤を吸着搬送し，現像領域におい
て磁気ブラシを形成すると共に，この磁気ブラシによっ
て前記感光体ドラム上の静電荷像形成面を摺擦し，トナ
ー像として顕像化する。そしてこの顕像化したトナー像
を記録紙に転写した後，熱定着するのが最も一般的な手
段である。

【０００３】この場合，現像ロールは永久磁石部材と，
この永久磁石部材の外方に同軸的に設けられた中空円筒
状のスリーブとから構成され，かつ両者を相対回転可能
に形成されるのが通常である。しかしながら上記両者に
各々駆動手段を介装させる必要があるため，装置全体が
複雑となるという欠点がある。従って近年においては，
永久磁石部材を固定して，スリーブを回転させる型式の
ものが多くなってきている。

【０００４】一方上記画像形成方法において，荷電型磁
性トナーとフェライトキャリアとを混合してなる磁性現
像剤を使用するものが提案されている（例えば特開昭59
-40653号, 特公平2-31383 号公報参照）。このような磁
性現像剤を使用することにより，流動性，撹拌性が向上
し，搬送に要するトルクが小であり，キャリアの寿命が
長く，トナーにかかる機械的な力も低減されるという効
果が期待できるとしている。

【０００５】また上記のような画像形成方法において，
画像担体上に形成されたトナー像を記録紙に転写した後
においても，画像担体である感光体ドラム上にはトナー
が若干残留しているため，この残留トナーを除去するた
めのクリーニング装置を設けているのが通常である。こ
のため感光体ドラムの周辺に上記クリーニング装置のた
めのスペースを確保しなければならず，画像形成装置全
体のコンパクト化を阻害するという問題点がある。

【０００６】一方装置全体の小型化を図る手段の例とし
て，上記クリーニング装置を省略し，感光体ドラムと現
像ロールとが対向する領域において，感光体ドラム上に
残留するトナーの回収と静電荷像の顕像化とを併せて行
なう，所謂現像清掃器を設けたものがある（例えば特開
平4-86878 号公報参照）。このようにクリーニング装置
を省略した画像形成装置においては，トナーと球形状に
形成した磁性キャリアとを混合してなる磁性現像剤を使
用している。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うに球形状に形成した磁性キャリアを使用した場合に
は，磁性キャリアの比表面積が小であるため，トナーと
の接触面積が必然的に小となる結果，トナーの摩擦帯電
量が小となり，画像濃度が低く，鮮明な画像を形成する
ことができないという問題点がある。

【０００８】また精細な画像を形成するために，前記フ
ェライトキャリアも含めて磁性キャリアを小粒径化する
と，薄い現像剤層が形成され，解像度の高い，高品質の
画像を得ることができるが，現像手段による磁性キャリ
アに対する磁気的保持力が不足する結果，キャリア飛散
が増加し，現像手段近傍の汚染，画質の低下等を惹起す
るという問題点がある。

【０００９】更に上記のようにトナーの回収と静電荷像
の顕像化とを併せて行う現像清掃器を使用して，感光体
ドラム１回転につき１回現像を行なった場合，記録紙に
トナー像を転写した後の残留トナーが感光体ドラムに存
在した際に，現像清掃部で残留トナーが完全に回収され
ず，現像後においても前の静電荷像形成部に付着残留し
ていることがある。

【００１０】上記のような残留トナーの回収不良がある
と，得られた画像の品質を著しく低下させるという問題
点がある。一方このような問題点を解決するために，感
光体ドラム２回転につき１回現像を行なう手段を使用
し，前記残留トナーの完全回収を行なう方式もあるが，
このような方式においては，必然的に画像形成速度が低
下し，情報伝達の迅速化の要請に応えられない場合があ
るという問題点がある。

【００１１】本発明は，上記従来技術に存在する問題点
を解決し，小粒径の磁性キャリアを使用してもキャリア
の飛散，付着がなく，画質の向上が可能であると共に，
画像担体表面の残留トナーの回収が完全であり，かつ装
置全体の小型化が可能である画像形成方法を提供するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，まず第１の発明においては，画像担体上に静電荷像
を形成し，磁性現像剤によって形成される磁気ブラシに
より前記画像担体の表面を摺擦して前記静電荷像を顕像
化し，顕像化したトナー像を記録材上へ転写すると共
に，前記磁気ブラシによる前記画像担体の表面の摺擦時
に，直前の転写終了後の画像担体の表面に残留したトナ
ーの除去と前記静電荷像の顕像化とを併せて行う画像形
成方法において，体積固有抵抗１０¹⁴Ω・cm以上の荷電
型磁性トナーと，平均粒径５〜１１０μｍの非球形状に
形成した鉄粉粒子とを混合してなり，かつトナー濃度を
１０〜９０重量％に形成した磁性現像剤を使用する，と
いう技術的手段を採用した。

【００１３】本発明において鉄粉粒子の粒径が小である
と，所謂キャリア飛散が発生して画像担体の表面に付着
して画質を低下させることとなり，一方粒径が大である
と画像が荒れ易くなる。従って鉄粉粒子の平均粒径は１
０〜１１０μｍの範囲とするのがよい。

【００１４】上記のような鉄粉粒子は，粉砕鉄粉，還元
鉄粉の何れでもよく，形状としては，多面体形，多面形
状，鱗状，偏平状，不定形状等の非球形状に形成し，比
表面積を大に形成することが好ましい。

【００１５】また磁性トナーの体積固有抵抗が１０¹⁴Ω
・cm未満であると，磁性トナーに充分な帯電量を付与す
ることができず，画質の向上が図れないため不都合であ
る。更にトナー濃度が低すぎると画像濃度が低下し，一
方高すぎると，クリーニング時に残留トナーが磁気ブラ
シ中に回収されにくくなり，地カブリが発生し易くなる
と共に，メモリー効果が発生し易くなるため，トナー濃
度は１０〜９０重量％，好ましくは１０〜６０重量％に
するのがよい。

【００１６】次に第２または第３の発明においては，上
記第１の発明における技術的手段に各々，転写後の画像
担体の表面を静電荷像の形成前に全面露光手段を介して
照射する。または画像担体の磁気ブラシ摺擦部位より画
像担体の移動方向上流側において，導電材料からなる除
電手段を画像担体の表面に接触させて除電する，という
技術的手段を付加した。

【００１７】上記の画像形成方法における磁性現像剤の
搬送方式としては，磁性現像剤を構成する磁性キャリア
である鉄粉粒子の磁気的凝集を防止するために，永久磁
石部材の特定の磁極を画像担体の表面と対向させて固定
し，スリーブを回転させる方式とするのが好ましい。

【００１８】現像ギャップ（現像位置における画像担体
とスリーブとのギャップ）は，磁気ブラシと画像担体と
の接触幅を確保すると共に，残留トナーの回収作用を確
実にするために，1.０mm以下とする必要があり，磁気ブ
ラシが画像担体に軟かく接触するために，0.２mm以上と
することが望ましい。好ましい範囲は0.３〜0.６mmであ
る。またドクターギャップは，上記現像ギャップに応じ
て設定すればよい。

【００１９】

【作用】上記の構成により，現像清掃領域における磁気
ブラシの残留トナーに対する剥離回収作用を向上させる
ことができ，静電荷像形成前における画像担体の表面の
清掃工程を省略した画像形成手段においても，静電荷像
形成部の残留トナーを完全に回収することができ，鮮明
かつ高品質の画像を得ることができる。なお本発明の静
電荷像現像用現像剤は，静電荷像形成前において画像担
体の表面の清掃を行なう画像形成方法に対しても，当然
に使用可能である。

【００２０】

【実施例】まず軟鋼屑を一次粉砕した後，油焼，選鉱等
の工程を経た後，窒化処理して脆い一次粒子を形成す
る。この一次粒子を粉砕処理し，酸化処理した後，分級
して平均粒径が夫々５μｍ，３０μｍ，５０μｍ，８０
μｍ，１００μｍの鉄粉粒子を得た。これらの鉄粉粒子
は多面形状，偏平状を呈する非球形状であり，体積固有
抵抗は４×１０⁵Ω・cm，１０００Ｏｅの磁場における
磁化σ₁₀₀₀が１６５emu/g であった。

【００２１】一方比較例としてＮｉ−Ｚｎフェライトか
らなり，平均粒径が夫々５μｍ，３０μｍ，５０μｍ，
８０μｍ，１００μｍ，１２０μｍである磁性キャリア
を準備した。この磁性キャリアの体積固有抵抗は１×１
０⁹Ω・cm, σ₁₀₀₀は６０emu/g であった。

【００２２】次に下記の原材料配合により，荷電型磁性
トナーを作製した。スチレン−ｎブチルメタクリレート５５重量部（Ｍｗ＝２１×１０⁴，Ｍｎ＝1.６×１０⁴）マグネタイト（戸田工業製ＥＰＴ５００）４０重量部ポリプロピレン（三洋化成製ビスコール５５０Ｐ）３重量部荷電制御剤（オリエント化学製ボントロンＳ−３４）２重量部上記配合の原料を，加熱ローラを有するニーダで３０分
間混練を行ない，冷却，固化後，粉砕，分級を行なっ
て，平均粒径９μｍの磁性トナーとした。この磁性トナ
ーの体積固有抵抗は６×１０¹⁴Ω・cm，摩擦帯電量は−
２１μｃ／ｇであった。

【００２３】なお上記磁化の値の測定は，振動試料型磁
力計（東英工業製ＶＳＭ−３型）を使用し，トナーの平
均粒径（体積）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−II）を使
用して測定した。

【００２４】また上記体積固有抵抗は，測定すべきサン
プルを数十mg採取し，ダイヤルゲージを改良した3.05mm
φ（断面積0.073cm²）のテフロン（商品名）製絶縁シリ
ンダ中に充填し， 0.1kgf の圧力を印加した状態で,D.
C.4000V/cm の電場で磁性トナーに対するものを，また
D.C.200V/cm の電場で磁性キャリアに対するものを測定
して算出した。測定には横河ヒューレッドパッカード製
絶縁抵抗計（４３２９Ａ型）を使用した。

【００２５】上記磁性キャリアと磁性トナーとを混合し
て，トナー濃度２５重量％の磁性現像剤を作製し，次に
記述する画像形成手段により画像評価した。次に図１は
本発明の実施例における画像形成手段の例を示す要部構
成説明図である。図１において，１は画像形成ユニット
であり，後述する構成部材を収容すると共に，コントロ
ールユニット２上に一体に設けられている。３は感光体
ドラムであり，円筒状に形成され，外周面に酸化亜鉛若
しくは有機半導体からなる感光層（図示せず）を備え，
画像形成ユニット１内に矢印方向に回転可能に設けられ
る。

【００２６】４は帯電器，５は後述するように形成した
現像清掃器，６は転写器であり，夫々感光体ドラム３の
外周近傍に設けられる。８はマグネットロールであり，
現像清掃器５に回転可能に設けられると共に感光体ドラ
ム３に臨むように形成されている。

【００２７】次に９は定着器であり，画像形成ユニット
１の記録紙経路１０の下流側に設けられ，加熱ロール１
９および加圧ロール２０を圧接回転可能に形成して構成
される。なお加熱ロール１９および加圧ロール２０は各
々外径を２０mmに形成し，線圧0.５kg/cm で圧接させて
構成する。

【００２８】加熱ロール１９は例えばアルミニウムから
なる芯材の外周に電気抵抗材料からなる発熱体を設ける
と共に，その外周に例えばＰＴＦＥからなる離型性層を
１０μｍ程度被着させて構成する。一方加圧ロール２０
は前記加熱ロール１９と同様な材料からなる芯材の外周
に，例えばシリコンゴムからなる外層を被着させて構成
する。

【００２９】上記の構成により，コントロールユニット
２を介して画像形成ユニット１内の夫々の構成部材を駆
動状態若しくは作動状態とし，レーザスキャナ１６に情
報若しくは画像に対応する電気信号を入力させる。次に
感光体ドラム３は帯電器４により表面を一様に帯電さ
れ，この帯電された表面に前記電気信号によるレーザビ
ームが照射されて静電荷像が形成される。

【００３０】そしてこの静電荷像は，現像清掃器５にお
いてマグネットロール８によって吸着搬送される磁性現
像剤により，トナー像として顕像化され，転写器６によ
り記録紙経路１０を移動する記録紙（図示せず）上に転
写される。なお転写後に感光体ドラム３上に残留する磁
性トナーは，上記現像清掃器５における静電荷像の顕像
化（現像）時において，感光体ドラム３上から同時に除
去される。

【００３１】次にトナー像を担持する記録紙は定着器９
に給送され，加熱ロール１９の熱が記録紙上のトナー像
に伝播され，磁性トナーを構成する結着樹脂が溶融し，
定着が行なわれるのである。

【００３２】図２は図１におけるマグネットロール８を
示す要部拡大横断面図である。図２において，マグネッ
トロール８は例えばハードフェライトのような焼結粉末
磁石材料により円柱状に一体成形し，若しくは強磁性磁
石材料粉末とバインダーとの混合物により円柱状に一体
成形してなる永久磁石部材２１と，例えばアルミニウム
合金若しくはステンレス鋼等の非磁性材料によって中空
円筒状に形成したスリーブ２２とを同軸的に設けて形成
する。

【００３３】永久磁石部材２１の外周面には軸方向に延
びる複数個の磁極を設け，特定の磁極（例えばＮ極）を
感光体ドラム３と対向させて固定する。なおスリーブ２
２は永久磁石部材２１の回りを反時計方向に回転するこ
とにより，磁性現像剤（図示せず）を吸着して，感光体
ドラム３に搬送するように形成する。

【００３４】上記の構成により，マグネットロール８と
感光体ドラム３とが対向する領域においては，磁極Ｎに
より磁性現像剤による磁気ブラシ２３が形成され，感光
体ドラム３の表面を摺擦する。従って前記図１に示す転
写器６を通過後においても感光体ドラム３上に残留する
磁性トナーは，磁気ブラシ２３によって除去回収される
と共に，感光体ドラム３上に形成された静電荷像が現像
される。すなわち磁性現像剤中の磁性トナーが前記静電
荷像に付着して顕像化したトナー像となるのである。

【００３５】次に前記磁性キャリアと磁性トナーとを混
合してなる現像剤を使用し，図１に示す画像形成ユニッ
ト１により，画像形成を行なった結果について記述す
る。まずＯＰＣからなる感光体ドラム３を帯電器４によ
って−７５０Ｖに一様帯電させ，表面速度６０mm／秒で
矢印方向に回転させる。

【００３６】現像清掃器５を構成するマグネットロール
８は，ＳＵＳ３０４からなるスリーブの外径を２０mmと
し，矢印方向に１５０r.p.m.で回転させる。なお図２に
示す永久磁石部材２１は６極着磁とし，スリーブ２２上
の表面磁束密度を５５０Ｇとした。なおスリーブ２２に
は−４００Ｖのバイアス電圧を印加し，ドクターギャッ
プおよび現像ギャップを各々0.２mmおよび0.３mmとし
た。またコロナ転写後の熱ロール定着は，温度１８０
℃，線圧１kgf/cmで行なった。

【００３７】表１は前記のようにして作製した磁性現像
剤を使用して画像形成した結果を示す表である。

【００３８】

【表１】

【００３９】表１から明らかなように，比較例であるN
o. ７〜１２のフェライトからなる磁性キャリアを使用
するものにおいては，平均粒径が大になる程画像濃度お
よび解像度の低下が認められる。またNo. ７，８の小粒
径のものにおいては，画像濃度および解像度は良好であ
るものの，地カブリおよびキャリア付着が発生し，画質
が低下することがわかる。

【００４０】一方鉄粉からなる磁性キャリアを使用する
ものにおいては，平均粒径が１２０μｍであるNo. ６に
おいてドラム傷の発生が認められるが，No. １〜５のも
のにおいては，地カブリ，キャリア付着およびドラム傷
の発生がなく，画像濃度および解像度が高い高品質の画
像が得られることがわかる。

【００４１】次に表１におけるNo. ２の鉄粉からなる磁
性キャリアを使用するものにおいて，トナー濃度を変化
させて前記同様の条件で画像形成した結果を表２に示
す。

【００４２】

【表２】

【００４３】表２から明らかなように，トナー濃度が５
重量％であるNo. ２１において，キャリア付着が認めら
れる。またNo. ２７〜２９においては，解像度が若干低
下していると共に，メモリー効果が発生している。なお
No. ２９においては地カブリの発生が認められている。
これに対してNo. ２２〜２６のものにおいては，地カブ
リ，キャリア付着のない高品質の画像が得られることが
わかる。

【００４４】図３は本発明の他の実施例における画像形
成手段を示す要部構成説明図であり，（ａ）は全面露光
手段を設けたもの，（ｂ）は除電ロールを設けたもの，
（ｃ）は除電ブラシを設けたものを夫々示す。まず図３
（ａ）に示すものは，除電ランプ２５を転写後の感光体
ドラム３の表面を照射するように設けたものである。こ
のように構成することにより，転写後に感光体ドラム３
の表面に残留する磁性トナーの帯電電位を消滅若しくは
低下させ，現像清掃器５における現像清掃作用を向上さ
せることができる。

【００４５】図３（ｂ），（ｃ）に示すものは，導電性
弾性材料からなる除電ロール２６，除電ブラシ２７を感
光体ドラム３の表面に接触させて設けると共に，０〜４
００Ｖの電圧を印加する。このように構成することによ
り，感光体表面に残留する磁性トナーの帯電電位を消滅
させると共に，除電ロール２６，除電ブラシ２７の摺擦
作用によって残留する磁性トナーを機械的に移動させ，
現像清掃器５における現像清掃作用を向上させ得るので
ある。

【００４６】

【発明の効果】本発明は以上記述のような構成および作
用であるから，小粒径かつ非球形状のキャリアを使用す
ることにより，画質を向上させ得ると共に，キャリア飛
散を防止することができる。また現像清掃領域における
磁気ブラシの残留トナーに対する剥離回収作用を向上さ
せることができ，画像担体の表面の清掃手段若しくは清
掃工程を省略した画像形成の場合においても，残留トナ
ーを完全に回収することができる。従って鮮明かつ高品
質の画像を得ることができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における画像形成手段の例を示
す要部構成説明図である。

【図２】図１におけるマグネットロール８を示す要部拡
大横断面図である。

【図３】本発明の他の実施例における画像形成手段を示
す要部構成説明図であり，（ａ）は全面露光手段を設け
たもの，（ｂ）は除電ロールを設けたもの，（ｃ）は除
電ブラシを設けたものを夫々示す。

【符号の説明】

３感光体ドラム５現像清掃器８マグネットロール

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０３Ｇ 15/09 Ｚ 21/10 21/06 Ｇ０３Ｇ 21/00 ３１２３４０

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像担体上に静電荷像を形成し，磁性現
像剤によって形成される磁気ブラシにより前記画像担体
の表面を摺擦して前記静電荷像を顕像化し，顕像化した
トナー像を記録材上へ転写すると共に，前記磁気ブラシ
による前記画像担体の表面の摺擦時に，直前の転写終了
後の画像担体の表面に残留したトナーの除去と前記静電
荷像の顕像化とを併せて行う画像形成方法において，体
積固有抵抗１０¹⁴Ω・cm以上の荷電型磁性トナーと，平
均粒径５〜１１０μｍの非球形状に形成した鉄粉粒子と
を混合してなり，かつトナー濃度を１０〜９０重量％に
形成した磁性現像剤を使用することを特徴とする画像形
成方法。
【請求項２】転写後の画像担体の表面を静電荷像の形
成前に全面露光手段を介して照射することを特徴とする
請求項１記載の画像形成方法。
【請求項３】画像担体の磁気ブラシ摺擦部位より画像
担体の移動方向上流側において，導電材料からなる除電
手段を画像担体の表面に接触させて除電することを特徴
とする請求項１記載の画像形成方法。