JPH0778656B2 - 現像方法 - Google Patents

現像方法

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JPH0778656B2
JPH0778656B2 JP61257275A JP25727586A JPH0778656B2 JP H0778656 B2 JPH0778656 B2 JP H0778656B2 JP 61257275 A JP61257275 A JP 61257275A JP 25727586 A JP25727586 A JP 25727586A JP H0778656 B2 JPH0778656 B2 JP H0778656B2
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文雄 木村
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像担体表面に形成された静電潜像を磁性キャ
リアと磁性トナーとを混合して調整した現像剤を用いて
現像する方法に関する。
〔従来の技術〕
画像担体、例えば、セレン、酸化亜鉛、有機光導電体等
の表面に形成された静電潜像を現像する場合には、一般
に磁気ブラシ法が採用されているが、磁気ブラシ現像に
使用する現像剤としては、鉄粉もしくはフェライト粉末
等の磁性キャリアと、樹脂と着色剤とからなる排磁性ト
ナーとを混合した2成分系現像剤が多用されている。こ
の現像剤によれば、キャリアとの摩擦により所定の極性
に帯電したトナーが画像担体表面に付着して現像が行な
われる。
一方現像剤として樹脂と磁性粉とを主体とする1成分系
の磁性トナーも使用されており、普通紙への転写を容易
にするために絶縁性磁性トナーを用いるのが一般的であ
る。また絶縁性磁性トナーでも特開昭53−31136号に開
示されるような非荷電型のものではトナーが帯電しにく
く感光体の表面電位を高目に設定する必要があるので、
最近では帯電制御剤を添加した荷電型磁性トナー(例え
ば特開昭55−48754号参照)が多用されている。
しかるに前記2成分現像剤を使用する場合には、画像濃
度や解像度の点では殆んど問題はないが、中間調の再現
性が劣るという難点がある。一方荷電型磁性トナーを用
いる場合には、トナーの帯電量が向上するにつれてスリ
ーブ上でトナーが帯電凝集し易くなり、凝集したトナー
がドクターブレードに堆積し、スリーブ上のトナー不足
による現像不足の筋を生ずることがある。
上記の問題点を解消すべく、例えば特開昭59−162563号
及び同59−216149号に開示されているような、磁性キャ
リアと磁性トナーとを混合した現像剤が提案されてい
る。
〔発明が解決しようとする問題点〕
このような磁性キャリアと磁性トナーとを混合した現像
剤の利点としては、多数枚(5〜15万枚)のコピーでも
画質が安定している(2成分現像剤と同等)ことと共
に、現像剤中のトナーとキャリアの混合比率(以下トナ
ー濃度といい、単位は重量%であるが以下単に%で表わ
す)の自由度が高いことが挙げられる。すなわちトナー
濃度が大幅に変化しても画質への影響が少ないことが挙
げられる。そのため2成分現像剤におけるような厳密な
(例えば基準値±0.5%)トナー濃度の制御は不要であ
り、磁性トナーの消費量に応じて定期的に磁性トナーを
補給するのが一般的とされていた。
しかるに上記現像剤を使用した場合でも、保守点検の手
間を省くためにトナーの補給頻度はできるだけ少ない方
がよいが、補給頻度を少なくするとトナー濃度の低下に
伴う画質の低下が懸念され、実施には至っていなかっ
た。
したがって本発明の目的は、画像の低下を伴わずに保守
点検の点で有利な現像方法を提供することである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、前記目的を達成するために、画像担体表面に
形成された静電潜像を、マグネタイト(Fe3O4)あるい
はフェライト[(MO)1-XFe2O3、但しMは1価又は2価又
は3価の金属、Xは50〜80モル%]のような少なくとも
酸化鉄を含む磁性粒子からなる磁性キャリアと磁性トナ
ーとを混合してなる磁性現像剤を用いて磁気ブラシ法に
よって現像する現像方法において、現像初期にはトナー
濃度が所定の値(35〜90%)となるように前記磁性キャ
リアと前記磁性トナーとを混合した現像剤を用いて現像
を開始しついで所定現像回数毎に前記磁性トナーを補給
して35〜90%のトナー濃度を維持しつつ現像を行なうこ
とを特徴とするものである。
磁気キャリアと磁性トナーとを混合した現像剤を磁気ブ
ラシ現像法に適用する場合の利点の一つは、通常の2成
分現像剤を使用する場合のようなトナー濃度の制御手段
が不要となることである。これは、現像ロール(通常は
非磁性スリーブ)上に保持された磁性キャリアによって
搬送することのできる磁性トナーの最大量はキャリアの
量により略一定の値となり、トナー濃度はセルフコント
ロールされるからである。
しかしてこの現像剤を用いる場合でも、長期にわたって
安定した画像を得るためには、トナーの補給が必要であ
り、その時期が重要である。
そこで本発明者等はトナー濃度とコピー枚数との関係に
ついてまず理論的に解析した結果、第1図に示すように
初期トナー濃度によってトナー濃度の変動に大きな違い
があることがわかった。第1図は、1コピー(A4サイ
ズ)当り0.1gのトナーが消費されると仮定した場合のト
ナー濃度とコピー枚数の関係を示した図である。但し、
曲線a−1はフェライトキャリア50gと磁性トナー150g
とを、曲線b−1はフェラセイトキャリア50gと磁性ト
ナー50gとを、それぞれ混合して用いた場合を示す。第
1図から初期トナー濃度が高い程トナー濃度の低下の程
度がゆるやかであることがわかる。
次にトナー濃度と画質との関係を調査した結果、トナー
濃度が35%より少なくなると黒濃度の多い画像の場合、
トナーの補給が追いつかなくなってトナーが不足し、そ
の結果画像に白抜けが生じることがわかった。更に、チ
リが増加し、かつ、ニジミが生ずることがわかった。
上記の検討結果から、トナー補給回数を減らすためには
初期トナー濃度はできるだけ高い方がよく、実験結果も
考慮する初期トナー濃度が35%以上、好ましくは75%以
上あればトナー補給間隔を画質の点で問題のない範囲ま
で広げ得ることが見出された。また良好な画質を維持す
るためには、トナー濃度が35%未満にならないうちにト
ナーを補給する必要があることも実験により見出され
た。ただし、キャリアの量が少なすぎると、単位重量当
りのキャリアが搬送できるトナーの量は略一定なので、
トナーの搬送が十分に行なえない。したがってトナー濃
度の上限は90重量%とされる。
上記のトナー補給間隔は補給トナー量によりかなり異な
るが、例えばトナー150gの場合で1,000枚程度まではト
ナーを補給しなくとも高画質を維持できることがわかっ
た。
本発明において磁性キャリアは、マグネタイト(Fe
3O4)あるいはフェライト〔(MO)1-XFe2O3、但しMは1
価又は2価又は3価の金属、Xは50〜80モル%〕のよう
な少なくとも酸化鉄を含む磁性粒子からなることが望ま
しい。フェライトキャリアの具体的な組成としては、Mn
−Znフェライト、Ni−Znフェライト、Ba−Ni−Znフェラ
イト、Li−Znフェライト、Cu−Zuフェライト、Cu−Zu−
Mgフェライト、Mg−Znフェライト等が挙げられる。
磁性キャリアの物性値は、使用条件によって適宜定めら
れるが、通常の条件、即ち現像速度が50〜300mm/sec、
スリーブ上の磁力が500〜1200Gの場合において、次のよ
うに調整することが望ましい。
飽和磁化(σ)は、50emu/g未満であるとスリーブか
らキャリアが離脱して画像担体表面に付着し易くなり、
80emu/gを越えると搬送力が強すぎて黒ベタ部にハケス
ジが発生するので、50〜80emu/gの範囲とされる。体積
抵抗は103Ω・cm未満であると画像担体表面に付着し易
くなり、1012Ω・cmを越えると現像性が低下するので、
103〜1012Ω・cmの範囲がよい。粒径は、小さすぎると
画像担体表面に付着し易くなり、大きすぎると画像が荒
れるので、平均粒径で40〜100μmの範囲がよい。
磁性トナーは、良好な画像を得るために絶対値で1〜20
μc/gの帯電量を有することが望ましい。即ち、帯電量
が1μc/gより少ないと地カブリが生じ易くなり、一方
帯電量が20μc/gより多いと画像濃度が低下してしま
う。体積抵抗は、低すぎると転写性が低下するので1014
Ω・cm以上とすることが望ましい。保磁力(IHc)は、3
00eより少ないと、スリーブ上で搬送不良を生ずるの
で、300e以上とする必要がある。
このような磁性トナーは、定着用樹脂と磁性粉と荷電制
御剤とを適当な比率で混合し、粉砕法、スプレードライ
法等の公知の手法で製造することができる。またトナー
粒子の内部および/または表面に、流動性改質剤(例え
ばシリカ微粉末)や抵抗調節剤(例えばカーボンブラッ
ク)を添加してもよい。
上記の定着樹脂は、定着方式に応じて適宜設定すればよ
い。(例えば特開昭57−97545号参照)一例として熱ロ
ール定着方式の場合は、スチレン−アクリル系共重合
体、スチレン−ブタジエン系共重合体、ポリエステル樹
脂、エポキシ樹脂およびそれらを2種以上混合した樹脂
などが挙げられる。
上記の磁性粉としては、フェライト、マグネタイトをは
じめとする鉄、コバルト、ニッケルなどの強磁性を示す
元素を含む合金あるいは化合物が使用できるが、トナー
中に含有せしめるために平均粒径0.1〜3μm程度の粒
子がよい。またトナー中に含有せしめる量は、多すぎる
と定着性が低下し、少なすぎると搬送性が低下するの
で、20〜70重量%の範囲が望ましい。
荷電制御剤としては、例えば公知の染料あるいは顔料を
用い得る。具体的には、正に摩擦帯電性を有するニグロ
シン染料あるいは負に摩擦帯電性を有する含金属(Cr)
アゾ染料が挙げられる。この荷電制御剤の含有量はトナ
ーの帯電量に応じて定められるが、一般に0.1〜5重量
%の範囲がよい。
本発明の現像方法を実施する場合、次のような現像条件
を設定することが望ましい。
現像剤の搬送方式は、特に限定されないが、キャリアの
磁気的凝集を防ぐために、少なくともスリーブを回転さ
せる方式が好ましく、より好ましくは磁石ロールをスリ
ーブと逆方向にかつスリーブより2〜10倍位早く回転す
る方式である。スリーブの周速は150〜500mm/secの範囲
が好ましい。
現像ギャップは、磁気ブラシと画像担体表面との接触幅
を確保するために1.0mm以下とし、かつ、磁気ブラシが
画像担体表面と軟かく接触するために0.3mm以上とする
ことが好ましい。ドクターギャップは現像ギャップに応
じてそれと同等に設定すればよい。
本発明は、現像剤として磁性キャリアとトナーとの混合
粉体を用いる点では通常の2成分現像剤と同じである
が、トナーとして特に磁性トナーを用いる点で異なって
おり、そのため磁気ブラシの形態に大きな差異が生ず
る。
第3図および第4図にそれぞれ本発明で用いる現像剤お
よび従来の2成分現像剤による磁気ブラシを模式的に示
す。両図から2成分現像剤では、非磁性スリーブ3上に
保持されたキャリア1の表面に略均一にトナー2′が静
電的に付着しているのに対し、本発明では、磁性トナー
はマグネット4の磁気吸引力の影響も受けるので、磁性
トナー2はキャリア1の粒子間の接触部近傍に集中した
状態で付着していることがわかる。本発明においては磁
気ブラシがこのような形態を呈するため、磁性トナーと
画像担体表面との接触が安定して、良好な現像が行なえ
る。
上述した磁性キャリア及び磁性トナーの磁気特性は、振
動試料型磁力計(東英工業製VSM−3型)により測定し
た値である。磁性キャリアの体積抵抗は、ギャップ5mm
で対向した円形電極(φ25mm)のセルにキャリアを充填
し、電極間に1kgの荷重を加えD.C.200V/cmの直流電場で
測定した値である。磁性トナーの体積抵抗は、試料を少
量(数10mg)計り取り、ダイアルゲージを改良した内径
3.05mm(断面積=0.073cm2)のテフロン(商品名)製絶
縁シリンダー中に充填し、0.1kgの荷重を印加し、D.C.4
kV/cmの電場で抵抗を測定した。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)を用いた。
磁性キャリアおよび磁性トナーの粒径は粒度分布計(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)により測定した。トナーの帯電量はブロー
オフ摩擦帯電量測定機械により、フェライトキャリア
(日立金属製KBN−100)を用いてトナー濃度5%にて測
定した。
〔実施例〕
以下本発明を実施例によって具体的に説明するが、本発
明はこれらの例に限定されるものではない。
実施例1 MgO、ZnO及びFe2O3を所定の比率で配合し、ボールミル
で乾式混合し、仮焼後再びボールミルで粉砕し、スプレ
ードライ法により造粒し、焼結し次いで分級してフェラ
イトキャリア(日立金属製KBN−120)を得た。このフェ
ライトキャリアの平均粒径は90μm、σは63emu/g、
体積抵抗は4×108Ω・cmであった。
磁性トナーは、スチレン−アクリル系共重合体(Mw=1
0,000、Mn=6,000)38重量部、磁性粉(戸田工業製EPT5
00)60重量部及び荷電制御剤(オリエント化学性ボント
ロンN−03)2重量部を乾式混合し、過熱混練し、冷却
固化後粉砕し、粉砕粉に疎水性シリカ微粉末を0.5重量
部添加し、熱処理後分級して製造した。この磁性トナー
は、平均粒径が13μm、体積抵抗が1×1015Ω・cm、帯
電量が+2μc/gであった。
上記のフェライトキャリア50gと上記の磁性トナー150g
とを、そしてこのキャリア50gとトナー50gとを混合して
それぞれトナー濃度75%及び50%の現像剤を準備し、こ
れらの現像剤を用いて次のような実験を行なった。
外径60mmの2層型有機光導電体ドラム(三菱化成製)を
周速150mm/secで回転させ、その表面を−600Vに一様帯
電後露光して静電潜像を形成した。現像用ロールは外径
32mmのSUS304製スリーブの内部に、外径29.3mmの磁石ロ
ール(10極対称着磁、スリーブ上の磁束密度700G)を配
置したものを用い、現像領域においてスリーブを感光体
と同方向に250r.p.m.で回転させ、磁石ロールをスリー
ブと逆方向に1800r.p.m.で回転させた。現像後、トナー
像をA4サイズの普通紙にコロナ転写し、表面をPFA樹脂
で被覆した加熱ロールとRTVシリコンゴムの外層を有す
る加圧ロールとの間に通紙して定着した。定着温度は20
0℃に、定着圧力は1.0kg/cmにそしてニップ幅は3.5mmに
設定した。
上記の実験において、所定枚数毎にコピーを中断し、ス
リーブ上の現像剤を所定量採取し、トナー濃度を測定し
た。トナー濃度の測定は、採取した現像剤をキャリアよ
り細かくトナーより粗いメッシュ状部材を有する容器に
投入し、容器内をエアーで吸引することによりトナーの
みを容器外に取出し、その重量を測定することにより行
なった。
トナー濃度の測定結果を第2図に示す。同図で、曲線a
−2及びb−2はそれぞれ初期トナー濃度が75%及び50
%の場合の結果を示している。この結果から、初期トナ
ー濃度が高い程トナー濃度の減少がゆるやかであり、ト
ナー補給回数を減少させるためには有効であることがわ
かる。
実施例2 実施例1において、初期トナー濃度が75%の条件でトナ
ー濃度と画質との関係を求めた。その結果を表1に示
す。
上表からトナー濃度が高い程画質がすぐれ、トナー濃度
が35%より少ないと、チリ増加しかつニジミも生じて画
質が低下することがわかる。
〔発明の効果〕
以上の通り、本発明によれば、初期トナー濃度が35%以
上、好ましくは75%以上で、かつ90%以下である現像剤
を用いて現像を行ないしかもトナー濃度を35〜90%に維
持しつつ現像を行なうので、良好な画像が得られ、更に
トナー補給回数も減少できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は計算より求めたトナー濃度とコピー枚数の関係
を示す図、第2図は実測したトナー濃度とコピー枚数と
の関係を示す図、第3図は本発明における磁気ブラシの
形態を示す図、第4図は通常の2成分現像剤による磁気
ブラシの形態を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭57−155553(JP,A) 特開 昭54−153635(JP,A) 特開 昭57−37355(JP,A) 特開 昭54−73054(JP,A) 特開 昭61−167963(JP,A) 特開 昭61−167964(JP,A) 特開 昭61−132971(JP,A)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像担体表面に形成された静電潜像を、マ
    グネタイト(Fe3O4)あるいはフェライト[(MO)1-XFe2O
    3、但しMは1価又は2価又は3価の金属、Xは50〜80
    モル%]のような少なくとも酸化鉄を含む磁性粒子から
    なる磁性キャリアと磁性トナーとを混合してなる磁性現
    像剤を用いて磁気ブラシ法によって現像する現像方法に
    おいて、現像初期にはトナー濃度が所定の値(35〜90重
    量%)となるように前記磁性キャリアと前記磁性トナー
    とを混合した磁性現像剤を用いて現像を開始しついで所
    定現像回数毎に前記磁性トナーを補給して35〜90重量%
    のトナー濃度を維持しつつ現像を行なうことを特徴とす
    る現像方法。
JP61257275A 1986-10-29 1986-10-29 現像方法 Expired - Lifetime JPH0778656B2 (ja)

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