JPH08194333A - 画像形成方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 磁性現像剤の支持搬送に要するトルクが小で
あり，広いトナー濃度範囲で高品質の画像形成ができる
画像形成方法を提供する。 【構成】 静電荷像を担持して移動する像担持体上の静
電荷像を磁性トナーを含む磁性現像剤を使用して現像す
る画像形成方法において，磁性現像剤を支持搬送する手
段を，表面に複数個の磁極を設け円筒状にかつ回転可能
に形成した永久磁石部材によって構成すると共に，この
永久磁石部材の表面に吸着搬送される磁性現像剤を，低
磁力の磁性トナー（Ａ）と，この磁性トナー（Ａ）と同
帯電極性を有する高磁力の磁性トナー（Ｂ）との混合体
によって形成すると共に，重量混合比（Ａ）／（Ｂ）＝
９８／２〜５０／５０とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は，静電荷像を担持する像
担持手段の表面に形成された静電荷像を，円筒状に一体
に成形された永久磁石部材からなる現像剤支持搬送手段
の表面に吸着保持された磁性トナーを含む磁性現像剤に
よって顕像化する画像形成方法に関し，特に磁性現像剤
の支持搬送手段として中空円筒状のスリーブを省略した
構成のものを使用し，および磁性現像剤として同帯電極
性を有する２種類の磁性トナーを使用し，磁性現像剤の
支持搬送に要するトルクが低減できると共に，高品質の
画像が得られる画像形成方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来電子写真法や静電記録を応用したプ
リンタ，ファクシミリ等における画像形成方法では，例
えば円筒状に形成した感光体ドラムの表面に静電荷像を
形成した後，この感光体ドラムと対向して設けられ，永
久磁石部材を内蔵すると共にこの永久磁石部材と同軸的
に相対回転自在に嵌挿してなるスリーブとからなる現像
ロールにより，磁性現像剤をスリーブの表面に吸着して
搬送する。その後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
方法を採用している。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】近年，上記のような画像形成に使用される
装置の小型化の要求が強まっており，現像部を小型化す
ることが重要となっている。このような要求を満足する
ための手段として，スリーブを使用せずに，永久磁石部
材の表面に磁性現像剤を直接吸着し，永久磁石部材の回
転によって磁性現像剤を搬送する提案がなされている
（例えば特開昭６２−２０１４６３号公報等参照）。

【０００４】図２は従来の現像手段の例を示す要部横断
面図である。図２において，１は現像剤槽であり，トナ
ーと磁性キャリアとを主成分とする磁性現像剤２を収容
すると共に，その下方に永久磁石部材４を回転可能に設
ける。永久磁石部材４は少なくとも表面を導電性に形成
し，外周面に軸方向に延びる複数個の磁極を設け，円柱
状に形成する。

【０００５】上記の永久磁石部材４は，強磁性粉末と樹
脂との混合物からなる樹脂磁石（特開昭５７−１３０４
０７号，同５９−９０５号，同５９−２２６３６７号公
報等参照）によって形成できる。表面を導電性に形成す
る手段としては，表面に導電層を接着，メッキ等によっ
て形成するか，原料混練時に粉末状の導電性物質を添加
してもよい。また永久磁石部材４をハードフェライト磁
石によって形成し，半導電性としてもよい。

【０００６】７は感光体ドラムであり，矢印方向に回転
可能に形成し，永久磁石部材４と間隙ｇを介して対向さ
せてある。８はドクターブレードであり，現像剤槽１に
設けられ，永久磁石部材４と間隙ｔを介して対向させ，
永久磁石部材４の表面に吸着される磁性現像剤２の層厚
を規制するものである。１０は直流電源であり，永久磁
石部材４の表面にバイアス電圧を印加するものである。

【０００７】上記の構成により，永久磁石部材４を矢印
方向に回転させると，磁性現像剤２が永久磁石部材４に
吸着されて搬送され，感光体ドラム７と対向する現像領
域に至ると，感光体ドラム７上に形成されている静電荷
像の電界によって，磁性現像剤２中のトナーが転移し，
静電荷像を顕像化することができるのである。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】上記のような画像形成
手段において，二成分系の磁性現像剤としては，例えば
５〜２０μｍの粒度分布を有する磁性トナーと，粒度分
布７０〜１４０μｍのフェライトキャリア（例えば日立
金属製ＫＢＮ−１００）との混合材料である磁性現像剤
２が使用される。なお磁性トナーに代えて非磁性トナー
を使用する場合もある。

【０００９】この場合において，高精細画像を形成する
ためには，小粒径のトナーを使用する必要があるが，磁
性キャリアとして上記のように大粒径のものを使用する
と，トナーに対する帯電付与能力が不足するためかぶり
が発生し易く，画質を低下させるという問題点がある。
従って高精細画像を得るためには，小粒径のトナーを必
要とすると共に，磁性キャリアとしても小粒径のものが
必要となる。

【００１０】しかしながら従来のスリーブ付の現像ロー
ルにおいて，上記小粒径の磁性キャリアを使用するとキ
ャリア付着が発生し，画質を低下させるという問題点が
ある。一方前記図２に示すようにスリーブを省略し，永
久磁石部材４によって磁性現像剤２を直接吸着搬送する
型式の画像形成手段においては，前記スリーブ付の現像
ロールにおけるようなキャリア付着は発生しないもの
の，高磁力の磁性キャリアを使用すると，永久磁石部材
４を駆動するための回転トルクが大となり，トナーを構
成する樹脂成分が磁性キャリアの表面にこびり着くとい
う所謂スペント現象が発生し易くなり，磁性キャリアの
寿命低下，かぶり発生等の問題点がある。

【００１１】また従来の画像形成手段における二成分系
の磁性現像剤中のトナー濃度は，非磁性トナー含有の場
合において３〜５重量％，磁性トナー含有の場合におい
て２０±５重量％の範囲の比較的狭い範囲であるため，
トナー濃度センサ等のトナー濃度制御手段が必要であ
り，操作性が低いと共に，装置が複雑となるという問題
点も併存する。

【００１２】一方磁性現像剤を構成する磁性キャリアの
比重が大であるため，現像剤支持搬送手段の駆動トルク
が大であるという欠点を解消するために，低磁力の磁性
トナーと，この磁性トナーと逆帯電極性を有する高磁力
トナーを磁性キャリアとして使用する画像形成方法も知
られている。しかしながら，前記駆動トルクの低減には
効果があるものの，この方法によると，ベタ黒の画像の
前後においてトナー飛散が発生し，画質が低下するとい
う問題点がある。

【００１３】本発明は上記従来技術に存在する問題点を
解決し，磁性現像剤の支持搬送に要するトルクが小であ
ると共に，地カブリやトナー飛散のない高品質の画像形
成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。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，本発明においては，静電荷像を担持して移動する像
担持体上の静電荷像を磁性トナーを含む磁性現像剤を使
用して現像する画像形成方法において，磁性現像剤を支
持搬送する手段を，表面に複数個の磁極を設け円筒状に
かつ回転可能に形成した永久磁石部材によって構成する
と共に，この永久磁石部材の表面に吸着搬送される磁性
現像剤を，低磁力の磁性トナー（Ａ）と，この磁性トナ
ー（Ａ）と同帯電極性を有する高磁力の磁性トナー
（Ｂ）との混合体によって形成すると共に，重量混合比
（Ａ）／（Ｂ）＝９８／２〜５０／５０とする，という
技術的手段を採用した。

【００１５】本発明における永久磁石部材は，フェライ
ト磁石のみに限らず，磁性粉と樹脂材料とを主成分とす
る樹脂磁石であってもよい。またこの永久磁石部材は，
シャフトの外周に上記磁石をロール状に一体に形成した
ものでも，あるいはシャフトを含めて全体を磁石材料で
形成したものでもよい。但し，この永久磁石部材は，現
像ムラを防止するために，円周方向および軸方向に継目
がなく，全体が一体に形成されていることが必要であ
る。

【００１６】上記永久磁石部材の表面には，異極性の磁
極が微小間隔を置いて円周方向に交互に配設されている
ため，磁極数が増加すると表面磁束密度が減少する。一
方磁性現像剤の飛散防止の点から，永久磁石部材の表面
磁束密度は５０Ｇ以上であることが好ましく，またトナ
ーが像担持体の表面に形成された静電荷像に付着し易く
するために，１２００Ｇ以下であることが好ましい。ま
た磁極数は，上記表面磁束密度５０〜１２００Ｇに対応
する８〜６０極とすることが好ましい。なお上記表面磁
束密度のより好ましい範囲は１００〜８００Ｇである。

【００１７】次に磁極数を大にすると，永久磁石部材の
周囲に形成される磁界が小さくなり，永久磁石部材の表
面への磁性現像剤の付着量が少なくなる。このため永久
磁石部材の表面に形成される磁性現像剤層の厚さが不均
一となり易いので，このような非所望な現象を防止する
ために永久磁石部材を高速で回転させる必要がある。し
かしながら永久磁石部材の回転速度が早すぎると，駆動
トルクが大になったり，磁性現像剤を構成するキャリア
の摩耗が発生する。一方上記回転速度が遅すぎると，画
像に濃度ムラが発生する。従って永久磁石部材の周速Ｖ
ｍ（mm／秒）は像担持体の周速Ｖｐ（mm／秒）の１〜２
０倍に設定することが好ましく，より好ましくは４〜１
０倍である。

【００１８】次に永久磁石部材の外径をＤ（mm），表面
に設けられる磁極数をＭとすると，下記の式で表される
ｈ（mm）の値が２より小になるように，Ｄ，Ｍ，Ｖｍを
設定することが好ましい。

【００１９】ｈ＝πＤ・Ｖｐ／Ｍ・Ｖｍ 上記ｈは，像担持体の表面が単位時間内に永久磁石部材
の磁極と対面するピッチであるが，ｈが２mm以上である
と，現像ムラが目立つため２mmより小とするのが好まし
く，より好ましくは１mm以下とするのがよい。

【００２０】また永久磁石部材の表面とドクターブレー
ド先端との間隙であるドクターギャップｔを設ける場合
には，画像品質の点から永久磁石部材と像担持体との間
隙である現像ギャップｇとの差を，（ｇ−ｔ）＝0.２±
0.１５mmとすることが好ましい。なお上記ドクターブレ
ードを永久磁石部材の表面に接触若しくは圧接させてｔ
＝０としてもよい。この場合においては，ドクターブレ
ードをＳＫ材などの磁性材料またはＳＵＳ３０４やリン
青銅などの非磁性材料によって弾性ブレード状に形成
し，その一端を現像剤槽に固定し，他端を前記永久磁石
部材の表面に接触させればよい。

【００２１】次に本発明における永久磁石部材が，半導
電性若しくは絶縁性の材料である場合は，バイアス電圧
を印加する箇所としてはドクターブレードが好ましく，
この場合ドクターブレードは金属等の導電性材料によっ
て形成すればよい。また永久磁石部材が導電性の材料で
ある場合は，バイアス電圧はシャフト等から印加するこ
とが好ましい。

【００２２】本発明における磁性現像剤は，低磁力の磁
性トナー（Ａ）と，この磁性トナーと同帯電極性を有す
る高磁力の磁性トナー（Ｂ）とを重量比で（Ａ）／
（Ｂ）＝９８／２〜５０／５０に混合して構成される。
磁性トナー（Ａ）が上記比率より多くても少なくても画
像濃度が低下するので好ましくない。

【００２３】次に上記磁性トナー（Ａ），（Ｂ）とも通
常使用されるものと同様に，結着樹脂（スチレン−アク
リル系共重合体，ポリエステル樹脂等），および磁性粉
（マグネタイト，ソフトフェライト等）を必須成分と
し，任意成分として帯電制御剤（ニグロシン，含金属ア
ゾ染料等），離型剤（ポリオレフィン等），流動化剤
（疎水性シリカ）を含有（内添および／または外添）し
たものを使用できる。

【００２４】磁性トナー（Ａ）における磁性粉の含有量
は１０〜５０重量％，好ましくは１５〜４０重量％とす
るのがよい。磁性粉が少ないとトナー飛散が発生し，一
方多すぎると定着性が低下するため好ましくない。平均
粒径は高精細画像を得るために５〜１５μｍ（より好ま
しくは５〜１０μｍ）に形成するのが好ましい。また転
写性を向上させる点から体積固有抵抗が１０¹⁴Ω・cm以
上の絶縁性のものが好ましく，また後述する磁性トナー
（Ｂ）とドクターブレードとの摩擦により帯電し易いも
の，すなわち摩擦帯電量が１０μｃ／ｇ以上のものが好
ましい。

【００２５】一方磁性トナー（Ｂ）における磁性粉の含
有量は５０〜８０重量％，好ましくは５５〜７０重量％
とするのがよい。磁性粉が少ないとキャリアとしての作
用が期待できず，一方多すぎると粒子が割れ易くなるた
め好ましくない。平均粒径は５〜３０μｍに形成するの
が好ましい。なお１０００Ｏｅの磁界中で測定した磁化
σ₁₀₀₀が５０ｅｍｕ／ｇ以下とするのがよい。この値よ
り大であると，磁性現像剤の吸着搬送に要するトルクが
大となり，スペント現象が発生し易くなり，キャリアと
しての寿命低下，地カブリの発生を招来するため好まし
くない。

【００２６】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。

【００２７】また体積固有抵抗は，ＤＣ４ＫＶ／cmの電
場で，内径3.０５mmのテフロン（商品名）製シリンダー
中に試料を１０数mg充填し，１００ｇｆの荷重を印加し
て，絶縁抵抗計（横河ヒューレットパッカード製４３２
９Ａ型）により測定した値である。更に摩擦帯電量は市
販のブローオフ摩擦帯電量測定器（東芝ケミカル製ＴＢ
−２００型）により，トナー濃度５％（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）
を使用）にて測定した値である。

【００２８】

【作用】上記の構成により，スリーブを欠如する構成の
磁性現像剤支持搬送手段である小型のものを使用し，地
かぶりのない高品質の画像を現像することができるので
ある。

【００２９】

【実施例】図１は本発明の実施例における現像手段の例
を示す要部横断面図であり，同一部分は前記図２と同一
の参照符号で示す。図１において永久磁石部材４は体積
固有抵抗が１０⁶ Ω・cmを超える半導電性ないし絶縁性
の例えば等方性フェライト磁石により形成し，外周面に
軸方向に延びる複数個の磁極を設け，円柱状に形成し，
現像剤槽１の下方に回転自在に設ける。１０は直流電源
であり，ドクターブレード８と感光体ドラム７との間に
接続する。

【００３０】一方感光体ドラム７はＯＰＣにより形成
し，表面電位−５００Ｖ，周速Ｖｐ＝６０mm／秒とし
た。永久磁石部材４は，外径２０mm，Ａ４サイズ用長
さ，１６極，表面磁束密度５００Ｇに形成し，周速Ｖｍ
＝４Ｖｐ＝２４０mm／秒，現像ギャップｇ＝ 0.4mm，ド
クターギャップｔ＝ 0.3mmとし，銅合金（黄銅）からな
るドクターブレード８から直流バイアス電圧−４５０Ｖ
を印加した。

【００３１】次に磁性トナー（Ａ）として，体積平均粒
径１０μｍ，体積固有抵抗５×１０ ¹⁴Ω・cm，摩擦帯電
量−２２μｃ／ｇのものを作製した。なお配合比は重量
比で，スチレン−ｎブチルメタクリレート共重合体５
７，マグネタイト（戸田工業製ＥＰＴ５００）４０，ポ
リプロピレン（三洋化成製 ＴＰ３２）２，帯電制御剤
（オリエント化学製 ボントロンＥ８１）１とし，これ
らによって形成された粒子に流動化剤（日本アエロジル
製 Ｒ９７２） 0.5を添加した。

【００３２】一方磁性トナー（Ｂ）として，体積平均粒
径１５μｍ，体積固有抵抗７×１０ ¹⁴Ω・cm，摩擦帯電
量−１２μｃ／ｇのものを作製した。なお配合比は重量
比で，スチレン−ｎブチルメタクリレート共重合体３
７，マグネタイト（戸田工業製ＥＰＴ５００）６０とし
た以外は前記磁性トナー（Ａ）と同一である。

【００３３】表１は磁性トナー（Ａ），（Ｂ）の混合比
率を変化させた場合の画像評価結果である。

【００３４】

【表１】

【００３５】表１から明らかなように，Ｎｏ．１は磁性
トナー（Ａ），すなわち低磁力トナーのみによって磁性
現像剤を構成したものであるが，画像濃度および解像度
が低い値であると共に，地カブリおよびベタ黒の画像の
前後におけるトナー飛散が発生している。これに対して
Ｎｏ．２〜７のように高磁力の磁性トナー（Ｂ）を混合
することにより，地カブリおよびベタ黒の画像の前後に
おけるトナー飛散の欠点が改善されることがわかる。但
し，Ｎｏ．７においては画像濃度の若干の低下が認めら
れる。なおＮｏ．４におけるものが画像濃度が最も高い
値を示している。

【００３６】次に表１におけるＮｏ．７の混合比のもの
につき，磁性トナー（Ａ），（Ｂ）の磁性粉の含有量を
変化させて，前記表１と同様の画像評価を行った結果を
表２に示す。

【００３７】

【表２】

【００３８】表２において，Ｎｏ．１１〜１３は磁性ト
ナー（Ｂ）の磁性粉含有量を一定にして，磁性トナー
（Ａ）のそれを変化させ，Ｎｏ．１４〜１６は磁性トナ
ー（Ａ）におけるものを一定にして，磁性トナー（Ｂ）
側におけるものを変化させた。表２から明らかなよう
に，全般的に良好な画像が形成されるものの，Ｎｏ．１
３およびＮｏ．１６において画像濃度が若干低い値を示
している。

【００３９】上記の実施例においては，磁性トナー
（Ａ），（Ｂ）が負帯電性のものについて記述したが，
配合する帯電制御剤の選定により，両者を正帯電性のも
のとした場合においても，同様の結果が得られる。

【００４０】

【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，下記の効果を奏し得る。

【００４１】(1) 現像ロールの構成部材を永久磁石部材
のみとしたものであるため，現像装置を小型化すること
ができ，画像形成装置全体を小型化することができる。 (2) 磁性現像剤の支持手段である永久磁石部材が硬質で
あるため，表面の摩耗が少なく，経時変化が少なく，耐
久性を向上させ得る。

【００４２】(3) 同帯電極性の２種の磁性トナーの混合
により，高磁力の磁性トナーをキャリアとして機能させ
ることにより，ベタ黒の画像の前後におけるトナー飛散
を防止し，高品質の画像が得られる。

【００４３】(4) 基本的には一成分系の磁性現像剤であ
るため，例えばトナー濃度制御手段を使用する必要がな
く，装置全体をコンパクト化し得る。 (5) 現像ロールを構成する永久磁石部材を必要以上に高
精度加工する必要がなく，製作コストを低減させ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例における現像手段の例を示す要
部横断面図である。

【図２】従来の現像手段の例を示す要部横断面図であ
る。

【符号の説明】

４ 永久磁石部材 ７ 感光体ドラム

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電荷像を担持して移動する像担持体上
   の静電荷像を磁性トナーを含む磁性現像剤を使用して現
   像する画像形成方法において，磁性現像剤を支持搬送す
   る手段を，表面に複数個の磁極を設け円筒状にかつ回転
   可能に形成した永久磁石部材によって構成すると共に，
   この永久磁石部材の表面に吸着搬送される磁性現像剤
   を，低磁力の磁性トナー（Ａ）と，この磁性トナー
   （Ａ）と同帯電極性を有する高磁力の磁性トナー（Ｂ）
   との混合体によって形成すると共に，重量混合比（Ａ）
   ／（Ｂ）＝９８／２〜５０／５０としたことを特徴とす
   る画像形成方法。